CN102314265A - 光学式检测装置、显示装置以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学式检测装置、显示装置以及电子设备。该光学式检测装置的特征在于：包含：照射部，其射出照射光；受光部，其接收被对象物反射的上述照射光；放大部，其放大上述受光部的受光检测信号；检测部，其基于上述放大部输出的信号来输出上述对象物的位置确定信息；判断部，其基于上述位置确定信息来判断上述对象物的位置；和耦合电容器，其设置在上述放大部的输出节点与上述检测部的输入节点之间。

Description

光学式检测装置、显示装置以及电子设备
技术领域
本发明涉及光学式检测装置、显示装置以及电子设备等。
背景技术
近几年，在移动电话、个人计算机、汽车导航装置、售票机、银行终端等电子设备中，使用在显示部前面配置有触控面板的带位置检测功能的显示装置。使用者利用该显示装置，能够一边参照显示部所显示的图像，一边点击显示图像的图标等来输入信息。作为基于这样的触控面板的位置检测方式，已知有例如电阻膜方式或静电电容方式等。
另一方面，对于投影式显示装置(投影仪)或数字标牌用的显示装置，与移动电话或个人计算机的显示装置相比，其显示区域较宽。因此，在这些显示装置中，使用上述的电阻膜方式或静电电容方式的触控面板来实现位置检测比较困难。
作为投影式显示装置用的位置检测装置的现有技术，已知有例如专利文献1、2所公开的技术。但是，在这种位置检测装置中会存在***规模大等问题。另外，在检测区域宽大的情况下，来自光电二极管等受光元件的检测信号小，其结果存在难以得到足够的检测精度等问题。另外，为了提高检测精度而需要调整光学设计上的参数、电路设计上的参数，其结果存在导致设计成本、制造成本等增大等问题。
专利文献1：日本特开平11-345085
专利文献2：日本特开2001-142643
发明内容
根据本发明的几种方式，能够提供能有效地提高检测精度的光学式检测装置、显示装置以及电子设备等。
本发明的一种方式涉及：一种光学式检测装置，包含：照射部，其射出照射光；受光元件，其至少接收由于上述照射光在对象物上反射而产生的反射光；放大部，其放大上述受光元件的受光检测信号；检测部，其基于上述放大部输出的信号来输出上述对象物的位置确定信息；判断部，其基于上述位置确定信息来判断上述对象物的位置；和耦合电容器，其设置在上述放大部的输出节点与上述检测部的输入节点之间。
根据本发明的一种方式，能够根据受光元件或电路元件的特性等来设定在放大部的输出节点与检测部的输入节点之间设置的耦合电容器的电容值，因此能够有效地提高检测精度。
另外，在本发明的一种方式中，上述检测部也可以包含用于对上述输入节点设定反向偏置电压的反向偏置施加用电路。
通过如此设置，在受光元件的受光电流大而不需要放大的情况下，将受光元件直接连接在输入节点上，因此在对受光元件施加有反向偏置电压的状态下，能够使受光元件进行动作。另外，在受光元件的受光电流小的情况下，能够利用放大部来放大受光检测信号，并且将放大后的信号输入到检测部中。
另外，在本发明的一种方式中，也可以：上述受光元件是光电二极管，上述反向偏置电压是在对上述输入节点连接上述受光元件的情况下，用于对上述光电二极管施加反向电压的偏置电压。
通过如此设置，能够向作为受光元件的光电二极管施加反向偏置电压，因此能够将受光元件直接连接在检测部的输入节点上。其结果，因为不需要放大部，所以能够简化装置的构成，进而能够降低制造成本等。
另外，在本发明的一种方式中，也可以：上述检测部输出发光电流控制信息来作为上述位置确定信息，上述耦合电容器的电容值被设定成上述发光电流控制信息的变动宽度为规定变动宽度。
通过如此设置，通过设定耦合电容器的电容值，能够将发光电流控制信息的变动宽度设定为规定的变动宽度，从而得到想要的检测精度。
另外，在本发明的一种方式中，上述规定的变动宽度也可以是上述对象物的检测精度为想要的检测精度的变动宽度。
通过如此设置，通过设定耦合电容器的电容值，能够得到想要的检测精度，因此不调整光学设计上的参数或电路设计上的参数，就能够实现想要的位置检测精度。
另外，在本发明的一种方式中，也可以：上述判断部基于第1期间用发光电流控制信息和第2期间用发光电流控制信息来判断上述对象物的位置，其中，上述第1期间用发光电流控制信息是在作为上述对象物被检测到的区域的检测区域不存在上述对象物的第1期间的上述发光电流控制信息，上述第2期间用发光电流控制信息是在上述检测区域存在上述对象物的第2期间的上述发光电流控制信息。
通过如此设置，能够去除太阳光等环境光或照射光在初期路径等上的影响，因此能够提高检测精度。
另外，在本发明的一种方式中，上述耦合电容器的上述电容值也可以设定成使得上述第1期间用发光电流控制信息的值为规定值。
通过如此设置，通过设定耦合电容器的电容值，能够将第1期间用发光电流控制信息的值设定为规定值，因此能够确保想要的检测精度等。
另外，在本发明的一种方式中，上述规定值也可以是上述第2期间用发光电流控制信息变动宽度的中间值。
通过如此设置，通过设定耦合电容器的电容值，能够将第1期间用发光电流控制信息的值设定为规定的变动宽度的中间值，因此能够确保想要的检测精度等。
另外，在本发明的一种方式中，上述耦合电容器的上述电容值也可以设定成使得上述第2期间用发光电流控制信息的变动宽度为规定的变动宽度。
通过如此设置，通过设定耦合电容器的电容值，能够使第2期间用发光电流控制信息的变动宽度被设定为规定的变动宽度，因此能够确保规定的坐标检测范围。其结果，能够确保想要的检测精度等。
另外，在本发明的一种方式中，上述规定的变动宽度也可以是上述对象物的检测精度为想要的检测精度的变动宽度。
通过如此设置，通过设定耦合电容器的电容值，能够得到想要的检测精度，因此不调整光学设计上的参数或电路设计上的参数，就能够实现想要的位置检测精度。
另外，在本发明的一种方式中，也可以：上述放大部包含：电流电压变换电路，其将流过上述受光元件的电流变换成电压；和放大电路，其以规定的偏置电压为中心来放大上述电流电压变换电路的输出信号，并将放大信号输出给上述输出节点。
通过如此设置，在流过受光元件的电流小的情况下，也能够利用放大部来放大受光检测信号，并且将放大后的信号输入到检测部中，因此能够提高检测精度等。
本发明的其它方式涉及包含上述任何一项所记载的光学式检测装置的显示装置以及电子设备。
附图说明
图1是光学式检测装置的基本构成例。
图2是光学式检测装置的不包含放大部的构成例。
图3是说明第1期间的发光电流控制的图。
图4是说明第2期间的发光电流控制的图。
图5是说明发光电流控制信息与发光电流的关系的图。
图6是光学式检测装置的变形例。
图7(A)、图7(B)是耦合电容器的电容值与发光电流控制信息的关系的第1例。
图8(A)、图8(B)是耦合电容器的电容值与发光电流控制信息的关系的第2例。
图9(A)、图9(B)是耦合电容器的电容值与发光电流控制信息的关系的第3例。
图10是照射部的详细构成例。
图11(A)、图11(B)是使用了光学式检测装置的显示装置或电子设备的基本构成例。
附图标记说明：
EU...照射部；RU...受光部；PD...受光元件；ARD...显示区域；LT1、LT2...照射光；LR1、LR2...反射光；LS1、LS2...光源部；OB...对象物；CA...耦合电容器；RDET...检测区域；LCNinit...第1期间用发光电流控制信息；LCNdet...第2期间用发光电流控制信息；TP...透光构件；LG1～LG4...导光件；RS...反射片；PS...棱镜片(光学片)；LF...防窥膜(Louver film)；LE...照射方向设定部；LID1...第1照射光强度分布；LID2...第2照射光强度分布；10...图像投影装置；20...屏幕；100...放大部、110...电流电压变换电路；120...放大电路；200...检测部；210...反向偏置施加用电路；220...比较电路；230...发光电流控制电路；300...判断部。
具体实施方式
下面，对本发明的优选实施方式详细地进行说明。此外，在下面要说明的本实施方式不对权利要求所记载的本发明内容进行不合理的限定，本实施方式所说明全部构成作为本发明的解决方式不是必需的。
1.光学式检测装置
图1示出本实施方式的光学式检测装置的基本构成例。本实施方式的光学式检测装置包含：照射部EU、受光元件PD、放大部100、检测部200、判断部300和耦合电容器CA。此外，本实施方式的光学式检测装置不限于图1的构成，也可以是省略该构成要素的一部分，或者将该构成要素的一部分替换成其它的构成要素，或者追加其它的构成要素等各种实施变形。例如，也可以是如图2所示那样的不含有放大部100的构成。
照射部EU包含第1、第2光源部LS1、LS2，由于光源部LS1、LS2的发光而射出照射光。光源部LS1、LS2包含LED(发光二极管)等发光元件，发出例如红外光(靠近可见光区域的近红外线)。
受光元件PD至少接收由于照射光在对象物上反射而产生的反射光。该受光元件PD可以使用例如光电二极管或光电晶体管等。
放大部100放大受光元件PD的受光检测信号并向输出节点N1输出。放大部100包含电流电压变换电路110、放大电路120以及反向偏置设定电路BSC。电流电压变换电路110包含运算放大器OPA1以及电阻元件R1，用于将流过受光元件PD的电流变换成电压并输出例如以高电位电源电压VDD的1/2的电压电平为中心的信号(受光检测信号)。该受光检测信号经由电容器C1被输入到放大电路120中。放大电路120包含运算放大器OPA2以及电阻元件R2、R3，用于放大受光检测信号并向输出节点N1输出例如以1/2×VDD的电压电平(广义上是规定的偏置电压)为中心的信号。反向偏置设定电路BSC向受光元件PD(光电二极管)施加反向的偏置电压。
检测部200基于放大部100所输出的信号来检测对象物的位置确定信息，并向判断部300输出。检测部200包含反向偏置施加用电路210、缓冲电路BUF、开关电路SW、比较电路220、发光电流控制电路230以及2个驱动电路DR1、DR2。
反向偏置施加用电路210是能够对输入节点N2设定反向偏置电压的电路(反向偏置施加用电路)，能够向输入节点N2施加例如高电位电源电压VDD。在输入节点N2与受光元件PD连接的情况下，该反向偏置电压是用于对光电二极管施加反向电压的偏置电压。通过使用反向偏置施加用电路210，能够不经由放大部100就直接将受光元件PD(光电二极管)连接在输入节点N2上。即在受光元件PD的受光电流大而无需放大的情况下，通过如图2所示那样直接将受光元件PD连接在输入节点N2上，能够在对受光元件PD施加了反向偏置电压的状态下使受光元件PD进行动作。另一方面，在受光元件PD的受光电流小的情况下，能够如图1所示那样利用放大部100将受光电流变换成电压并进行放大，并将放大后的信号经由耦合电容器CA输入到输入节点N2。
通过如图1所示那样利用放大部100来放大受光检测信号，并将放大后的信号向检测部200输入，即使在例如检测区域大且来自受光元件PD的受光电流小的情况下，也能够利用发光电流控制电路230来恰当地对发光电流进行控制，从而得到想要的检测精度。另外，在受光元件PD的受光电流大的情况下，通过如图2所示那样将受光元件PD直接连接在输入节点N2上，就无需放大部100，所以能够使装置的构成简化，从而能够降低制造成本等。根据这样的本实施方式的光学式检测装置，能够根据受光元件等特性和检测区域的宽度等，有效地得到想要的检测精度。
开关电路SW在比较电路220的一方的输入节点(+)与另一方的输入节点(-)之间切换被缓冲电路BUF缓冲后的受光检测信号并将其输出。具体来说，第1光源部LS1发光时向输入节点(+)输出受光检测信号，第2光源部LS2发光时向输入节点(-)输出受光检测信号。
比较电路220比较向输入节点(+)输入的受光检测信号与向输入节点(-)输入的受光检测信号，并将其结果向发光电流控制电路230输出。具体来说，例如在LS1发光时的受光检测信号VA1被输入到输入节点(+)、LS2发光时的受光检测信号VA2被输入到输入节点(-)的情况下，比较电路220输出与2个受光检测信号的差值VA1-VA2对应的信号。
发光电流控制电路230基于来自比较电路220的信号来进行光源部LS1、LS2的发光控制。具体来说，基于比较电路220的比较结果(受光检测信号的差值)，按照2个受光检测信号(例如VA1、VA2等)相等的方式，来输出用于设定流过2个光源部LS1、LS2的电流(发光电流)的发光电流控制信息LCN。该发光电流控制信息LCN包含例如用于设定LS1的发光电流的电流设定值IA1以及用于设定LS2的发光电流的电流设定值IA2。此外，对于发光电流控制的详细内容，在后面论述。
判断部300基于检测部200所输出的位置确定信息(发光电流控制信息LCN)来判断对象物的位置。具体来说，判断部300基于第1期间用发光电流控制信息LCNinit与第2期间用发光电流控制信息LCNdet来判断第1、第2光源部LS1、LS2与对象物OB的位置关系。第1期间用发光电流控制信息LCNinit是对象物OB在检测区域中不存在的第1期间(初期状态期间)的发光电流控制信息，第2期间用发光电流控制信息LCNdet是对象物OB在检测区域中存在的第2期间(检测期间)的发光电流控制信息。对于使用这些发光电流控制信息来判断位置关系的方法，在后面论述。
检测区域是对象物被检测出的区域，具体来说，是例如受光元件PD能够接收由于照射光被对象物OB反射而产生的反射光来检测对象物OB的区域。更具体来说，是受光元件PD能够接收反射光来检测对象物OB，而且对于该检测精度能够确保可容许范围内的精度的区域。
耦合电容器CA被设置在放大部100的输出节点N1与检测部200的输入节点N2之间。该耦合电容器CA防止被施加给输入节点N2的偏置电压(反向偏置)被施加给放大部100的输出节点N1。即，耦合电容器CA具有使作为交流成分的受光检测信号通过，并阻挡作为直流成分的偏置电压的功能。
当该耦合电容器CA的电容值发生变化时，发光电流控制信息LCN的变动范围(可取得的值的范围)也会发生变化。这是由于在CA的电容值大的情况下，输入节点N2的电压电平的变化变大，而在CA的电容值小的情况下，输入节点N2的电压电平的变化变小。如果LCN的变动范围发生变化，则其变动宽度(坐标检测范围)也会发生变化。由于对象物的位置检测精度依赖于LCN的变动宽度(坐标检测范围)，所以为了得到想要的位置检测精度，需要将发光电流控制信息LCN的变动宽度(坐标检测范围)设定为规定的变动宽度。
如后面论述的那样，根据本实施方式的光学性检测装置，能够按照发光电流控制信息LCN的变动宽度为规定的变动宽度的方式来设定耦合电容器CA的电容值。这里，LCN的变动宽度是指对象物在检测区域的一端存在时的LCN值(数字值)与对象物在检测区域的另一端存在时的LCN值的差值。因此，该变动宽度越大，与对象物的坐标值对应的LCN的值(数字值)的刻度(等级数)越多，所以位置检测精度变高。规定的变动宽度是指为确保想要的位置检测精度所需要的变动宽度。此外，对发光电流控制信息LCN的变动宽度，通过后述的图7(A)～图9(A)来进行具体的说明。
驱动电路DR1、DR2基于来自发光电流控制电路230的电流设定值IA1、IA2来产生发光电流并将其分别供给光源部LS1、LS2。
图3是用于说明第1期间、即对象物在检测区域不存在的期间的发光电流控制的图。如图3所示那样，发光电流控制电路230使LS1和LS2交替地发光。受光元件PD在LS1发光时，接收来自LS1的照射光LT1，而在LS2发光时，接收来自LS2的照射光LT2。并且受光元件PD接收太阳光等外界光(环境光)LO。此外，虽然图3示出了包含透光构件TP的构成例，但是也可以是不包含透光构件TP的构成。
发光电流控制电路230按照LS1发光时的受光结果与LS2发光时的受光结果相等的方式来进行发光控制。具体来说，基于比较电路220的比较结果(受光检测信号的差值)，并且按照差值接近于0的方式来设定LS1、LS2的发光电流的电流设定值IA1、IA2。然后，将2个受光结果相等时的发光电流控制信息作为第1期间用发光电流控制信息LCNinit向判断部300输出。
图4是用于说明第2期间、即对象物OB在检测区域存在的期间的发光电流控制的图。如图4所示那样，发光电流控制电路230使LS1和LS2交替地发光。受光元件PD在LS1发光时，接收来自LS1的照射光LT1a和由于照射光LT1b被对象物OB反射所产生的反射光LR1，而在LS2发光时，接收来自LS2的照射光LT2a和由于照射光LT2b被对象物OB反射所产生的反射光LR2。并且，受光元件PD接收太阳光等外界光(环境光)LO。此外，虽然图4示出了包含透光构件TP的构成例，但是也可以是不包含透光构件TP的构成。
在第2期间、即对象物在检测区域存在的期间的发光控制与上述的在第1期间的发光控制相同。即，发光电流控制电路230使LS1和LS2交替地发光，并且按照LS1发光时的受光结果与LS2发光时的受光结果相等的方式来进行发光控制。具体来说，基于比较电路220的比较结果(受光检测信号的差)，并且按照差值接近于0的方式来设定LS1、LS2的发光电流的电流设定值IA1d、IA2d。然后将2个受光结果相等时的发光电流控制信息作为第2期间用发光电流控制信息LCNdet向判断部300输出。
判断部300基于第1期间用以及第2期间用发光控制信息LCNinit、LCNdet来判断对象物OB的位置。具体来说，能够通过下式从电流设定值IA1、IA2、IA1d、IA2d来判断光源部LS1、LS2与对象物OB的位置关系。
FR＝FA1/FA2＝F(LOB1)/F(LOB2)
  ＝(IA1×IA2d)/(IA2×IA1d)
这里，FR是距离函数F(LOB1)的值FA1与距离函数F(LOB2)的值FA2的比。另外，距离函数F(LOB1)是表示对象物OB相对于第1光源部LS1的位置关系的距离函数，F(LOB2)是表示对象物OB相对于第2光源部LS2的位置关系的距离函数。
该距离函数F(L)是表示对某光路径L的光衰减的函数。在例如光源是点光源的情况下，距离函数F(L)是与距离L的平方成反比的函数。实际上，可以考虑光源部LS1、LS2与受光元件PD的位置关系、透光构件TP的有无等来确定距离函数F(L)。
这样，通过基于第1期间用以及第2期间用发光控制信息LCNinit、LCNdet来判断对象物OB的位置，能够去除外界光(环境光)LO、照射光的初期路径径LT1a、LT2a等的影响。
图5是说明发光电流控制信息LCN与发光电流的关系的图。图5的横轴表示由10比特的数字值(0～1023)表现的发光电流控制信息LCN。另外，图5的纵轴表示由发光电流控制电路230所控制的电流值的范围(上限值、下限值)。例如，在LCN为0的情况下，IA1被设定为下限值，IA2被设定为上限值。另外，在LCN为512的情况下，IA1和IA2都被设定为中央值(上限值与下限值的中间)，在LCN为1023的情况下，IA1被设定为上限值，IA2被设定为下限值。
上述那样，发光电流控制电路230基于比较电路220的比较结果(受光检测信号的差值)，并且按照差值接近于0的方式来调整LS1、LS2的发光电流的电流值IA1、IA2。即，通过使IA1、IA2的任意一方增加而使另一方减少来使受光检测信号的差值接近0。由此，发光电流控制信息LCN的值确定为0～1023的范围内的1个值。
在第1期间、即对象物OB在检测区域不存在的期间，不存在来自对象物OB的反射光。因此，在理论上，从第1光源部LS1到受光元件PD的距离(光路径)与从第2光源部LS2到受光元件PD的距离(光路径)相等，另外，在LS1与LS2的发光效率相等的情况下，第1期间用发光电流控制信息LCNinit被设定为512。这是因为IA1与IA2要被设定为相等的值。
实际上，由于光源部的发光效率的偏差、光源部与受光元件的位置关系等的不同，严格地相等是很难的。但是，为了确保位置检测精度，优选如上述那样地将第1期间用发光电流控制信息LCNinit设定为接近于中心值(例如512)的值(广义上是发光电流控制信息LCN的规定变动宽度的中间值)。
在第2期间、即对象物OB在检测区域存在的期间，第2期间用发光电流控制信息LCNdet的值会根据对象物OB的位置而发生变化。例如，对象物OB越接近第1光源部LS1且越远离第2光源部LS2，则LCNdet的值越接近于0。这是由于IA2被设定为大的值而IA1被设定为小的值。相反地，对象物OB越接近第2光源部LS2且越远离第1光源部LS1，则LCNdet的值越接近于1023。这是由于IA1被设定为大的值而IA2被设定为小的值。
对于位置检测精度，表现发光电流控制信息LCN的数字值(例如0～1023)的刻度(等级数)越多，精度就越高。例如，在检测区域的X坐标值在0～XA的范围并且与该X坐标值对应的LCN的等级数为N的情况下位置检测精度为XA/N。因此，例如在图5中，在N＝1024的情况下精度最佳。即，在对象物OB在检测区域的一端(例如X坐标值为0)存在时LCN的值为0，并且在对象物OB在检测区域的另一端(例如X坐标值为XA)存在时LCN的值为1023的情况下精度最佳。
像以上说明的那样，对象物OB从检测区域的一端移动到另一端时的第2期间用发光电流控制信息LCNdet的变动宽度(坐标检测范围)越大，即越接近可能的最大变动宽度(例如0～1023)，位置检测精度就越高。另外，优选将第1期间用发光电流控制信息LCNinit的值设定为接近于第2期间用发光电流控制信息LCNdet的变动范围的中心值(例如512)的值。
在这样的本实施方式的光学式检测装置中，通过使耦合电容器CA的电容值发生变化，能够使LCNinit以及LCNdet的变动范围(可取得的值的范围)发生变化。因此，根据本实施的光学式检测装置，能够按照第1期间用发光电流控制信息LCNinit的值为规定值的方式来设定耦合电容器CA的电容值。另外，能够按照第2期间用发光电流控制信息LCNdet的变动宽度(坐标检测范围)为规定的变动宽度的方式来设定耦合电容器CA的电容值。规定的值以及规定的变动宽度能够按照所要求的位置检测精度来确定。
像以上说明那样，根据本实施方式的光学式检测装置，即使在例如检测区域大、来自受光元件PD的受光电流小的情况下，也能够通过利用放大部100放大受光检测信号来得到想要的检测精度。此外，通过使耦合电容器CA的电容值变化，能够将发光电流控制信息LCN的变动宽度设定为规定的变动宽度，因此不调整光学设计上的参数或者不调整比较电路、发光电流控制电路等电路设计上的参数，就能够地实现想要的位置检测精度。其结果，能够抑制设计成本、制造成本等的增大，并且有效地提高位置检测精度。
另外，根据本实施方式的光学式检测装置，在受光元件PD的受光电流大的情况下能够将来自受光元件的信号直接输入检测部，所以能够省略放大部而使装置的构成简化，因而能够降低制造成本。其结果，能够根据受光元件等特性和检测区域的大小等有效地得到想要的检测精度等。
图6示出了本实施方式的光学式检测装置的变形例。该变形例包含耦合电容器CB1～CB3，而且能够基于寄存器REG的寄存器值来选择CB1～CB3中的任意1个来进行连接。通过如此设置，能够可变地设定耦合电容器的电容值，所以能够应对光学***的特性偏差和电路元件的特性偏差而将电容值设定为最佳值。此外，图6中的耦合电容器的个数并不限于3个，也可以是包含4个以上的耦合电容器的构成。
图7(A)示出了耦合电容器CA的电容值与发光电流控制信息LCN的关系的第1例。该第1例是使用图7(B)中示出的照射部EU以及受光部RU(受光元件PD)来测量到的结果。
该照射部EU射出强度根据从中心位置PE看到的角度(0～180度)而发生变化的照射光。即，在光源部LS1发光时，射出具有相对于0度角度方向强度为最大、相对于180度角度方向强度为最小的强度分布模式的照射光。另外，在光源部LS2发光时，射出具有相对于0度角度方向强度为最小、相对于180度角度方向强度为最大的强度分布模式的照射光。受光元件PD被设置在中心位置PE或者其附近。通过这样的构成，能够检测对象物所存在的方向(角度)。此外，对照射部EU的详细构成在后面进行论述。
图7(A)表示了在没有对象物情况下的LCN(LCNinit)的值、对象物在0度以及180度方向存在的情况下的LCN(LCNdet)的值和检测范围(LCNdet的变动宽度)。检测范围在图7(A)的A1处为最大，另外LCNinit的值在图7(A)的A2处大致为中心值512。因此将耦合电容器CA的电容值设定在图7(A)的A3所示电容值的范围即可。
图8(A)表示了耦合电容器CA的电容值与发光电流控制信息LCN的关系的第2例。该第2例是使用图8(B)所示的光源部LS1～LS4以及受光元件PD来测量到的结果。在该构成例中，在检测区域RDET的各边设有导光件LG1～LG4，例如光源部LS1与直线状的导光件LG1构成1个照射部。从导光件LG1～LG4与各边垂直地向面向检测区域RDET内侧的方向射出照射光。在检测对象物的X坐标时使LS1与LS3交替地发光、在检测Y坐标时使LS2与LS4交替地发光来进行发光电流控制。
图8(A)示出了对于检测X坐标时以及检测Y坐标时，在对象物不存在的情况下的LCN(LCNinit)的值和在对象物存在情况下的检测范围(LCNdet的变动宽度)。在图8(A)的B1处，不论对于X坐标还是对于Y坐标，LCNinit的值都是大致相同值。在图8(A)的B2处X坐标的检测范围大约为570，在图8(A)的B3处Y坐标的检测范围大约为180。虽然在图8(A)的B2处X坐标的检测范围不是最大，但是最好在LCNinit的值对于X坐标、Y坐标都大致为相同值的电容值的范围(图8(A)的B4)内，设定耦合电容器CA的电容值。
图9(A)表示耦合电容器CA的电容值与发光电流控制信息LCN的关系的第3例。该第3例是使用图9(B)所示的光源部LS1～LS4以及受光元件PD来测量到的结果。在该构成例中，在检测区域RDET的各角部设有光源部LS1～LS4，例如在检测X坐标时使LS1与LS3交替地发光、在检测Y坐标时使LS2与LS4交替地发光来进行发光电流控制。
图9(A)示出了对于检测X坐标时以及检测Y坐标时对象物不存在的情况下的LCN(LCNinit)的值和对象物存在情况下的检测范围(LCNdet的变动宽度)。在图9(A)的C1处，不论对于X坐标还是对于Y坐标LCNinit的值都为大致相同值。在图9(A)的C2处X坐标的检测范围与Y坐标的检测范围得到大致相同值。虽然该值不是检测范围的最大值，但是足够大的值。这样，如果X坐标的检测范围与Y坐标的检测范围为大致相同值，则对于X坐标的检测精度与对于Y坐标的检测精度大致相同。因此，将耦合电容器CA的电容值设定在图9
(A)的C3所示的电容值的范围内即可。
像以上说明的那样，在本实施方式的光学式检测装置中，通过使耦合电容器CA的电容值发生，能够使LCNinit以及LCNdet的变动范围(可取得的值的范围)发生变化。因此，根据本实施方式的光学式检测装置，能够按照第1期间用发光电流控制信息LCNinit的值为规定的值、即第2期间用发光电流控制信息的变动宽度(坐标检测范围)的中间值来设定耦合电容器CA的电容值。这里变动宽度的中间值不仅包含变动宽度的中心值，还包含接近于中心值的值。例如也可以包含从比中心值小变动宽度的1/4的值到比中心值大变动宽度的1/4的值的范围。另外，能够按照使第2期间用发光电流控制信息LCNdet的变动宽度(坐标检测范围)为规定的变动宽度、即能够确保想要的检测精度的变动宽度的方式来设定耦合电容器CA的电容值。
2.照射部
图10示出了图7(B)所示的照射部EU的详细构成。图10的构成例的照射部EU包含光源部LS1、LS2、导光件LG和照射方向设定部LE。另外，包含反射片RS。而且照射方向设定部LE包含棱镜片(光学片)PS以及防窥膜LF。此外，本实施方式的照射部EU不限于图10的构成，也可以是省略该构成要素的一部分，或者将该构成要素的一部分替换为其它的构成要素，或者追加其它的构成要素等各种实施变形。
光源部LS1、LS2是射出光源光的部分，具有LED(发光二极管)等发光元件。该光源部LS1、LS2放射出例如红外光(靠近可见光区域的近红外线)的光源光。即，优选光源部LS1、LS2发出的光源光是被用户手指或触摸笔等对象物有效地反射的波长段的光或在成为外部干扰光的环境光中不怎么包含的波长段的光。具体来说，是在人体表面反射率高的波长段的光、即850nm附近波长的红外光或在环境光中不怎么包含的波长段的光、即950nm附近的红外光等。
光源部LS1如图10的F1所示那样设置在导光件LG的一端侧。另外，第2光源部LS2如F2所示那样设置在导光件LG的另一端侧。然后光源部LS1通过对导光件LG的一端侧(F1)的光入射面射出光源光而射出照射光LT1并在对象物的检测区域形成(设定)第1照射光强度分布LID1。另一方面，光源部LS2通过对导光件LG的另一端侧(F2)的光入射面射出第2光源光而射出第2照射光LT2并在检测区域形成强度分布与第1照射光强度分布LID1不同的第2照射光强度分布LID2。这样，照射部EU能够射出强度分布根据检测区域RDET中的位置而不同的照射光。
导光件LG(导光构件)是对光源部LS1、LS2发出的光源光进行导光的构件。例如导光件LG沿曲线形状的导光路径对来自光源部LS1、LS2的光源光进行导光，其形状为曲线形状。具体来说，在图10中导光件LG形成为圆弧形状。此外，在图10中导光件LG形成为其中心角为180度的圆弧形状，但是也可以是中心角比180度小的圆弧形状。导光件LG例如由丙烯树脂或聚碳酸酯等透明的树脂构件等形成。
对导光件LG的外周侧以及内周侧的至少一方，实施了用于调整来自导光件LG的光源光的出光效率的加工。作为加工手法可以采用例如印刷反射点的丝网印刷方式、通过冲压、喷射赋予凹凸的成型方式或槽加工方式等各种手法。
由棱镜片PS和防窥膜LF所实现的照射方向设定部LE(照射光射出部)设置在导光件LG的外周侧，用于接收从导光件LG的外周侧(外周面)射出的光源光。而且，射出照射光LT1、LT2，该照射光LT1、LT2的照射方向被设定为从曲线形状(圆弧形状)的导光件LG的内周侧面向外周侧方向。即，将从导光件LG的外周侧射出的光源光的方向设定(限制)为沿导光件LG的例如法线方向(半径方向)的照射方向。据此，在从导光件LG的内周侧面向外周侧的方向辐射状地射出照射光LT1、LT2。
这样的照射光LT1、LT2的照射方向的设定是通过照射方向设定部LE的棱镜片PS、防窥膜LF等来实现的。例如棱镜片PS把从导光件LG的外周侧以低视角射出的光源光的方向设定到法线方向侧来将出光特性的波峰设定成法线方向。另外，防窥膜LF对法线方向以外方向的光(低视角光)进行遮光(去除)。
这样，根据本实施方式的照射部EU，能够通过在导光件LG的两端设置光源部LS1、LS2，并且交替地点亮这些光源部LS1、LS2来形成2个照射光强度分布。即，能够交替地形成导光件LG的一端侧的强度高的照射光强度分布LID1和导光件LG的另一端侧的强度高的照射光强度分布LID2。
通过形成这样的照射光强度分布LID1、LID2，并且接收由这些强度分布的照射光所产生的对象物的反射光，能够检测将环境光等外部干扰光的影响抑制为最小限度的、精度更高的对象物。即，能够抵消包含在外部干扰光中的红外成分，能够将该红外成分对对象物的检测所产生的负面影响抑制为最小限度。
3.显示装置以及电子设备
图11(A)、图11(B)示出了使用本实施方式的光学式检测装置的显示装置和电子设备的基本构成例。图11(A)、图11(B)是将本实施方式的光学式检测装置应用于被称之为液晶投影仪或数字微镜器件的投影式显示装置(投影仪)的情况的例子。在图11(A)、图11(B)中，将相互交差的轴设为X轴、Y轴、Z轴(广义上是第1、第2、第3坐标轴)。具体来说，X轴方向为横方向，Y轴方向为纵方向，Z轴方向为纵深方向。
本实施方式的光学式检测装置包含照射部EU、受光部RU(受光元件PD)、放大部100、检测部200以及判断部300。另外本实施方式的显示装置(电子设备)包含光学式检测装置和屏幕20(广义上是显示部)。此外，显示装置(电子设备)还能够包含图像投射装置10(广义上是图像生成装置)。此外，本实施方式的光学式检测装置、显示装置、电子设备不限于图11(A)、图11(B)的构成，可以是省略其构成要素的一部分或追加其它的构成要素等各种实施变形。
图像投射装置10从设置在壳体最前侧的投射透镜面向屏幕20放大地投射图像显示光。具体来说，图像投射装置10生成彩色图像的显示光，并且经由投射透镜射向屏幕20。由此，在屏幕20的显示区域ARD显示彩色图像。
如图11(B)所示那样，本实施方式的光学式检测装置在被设定在屏幕20的前侧(Z轴方向侧)的检测区域RDET中，光学地检测用户手指或触摸笔等对象物。因此光学式检测装置的照射部EU射出用于检测对象物的照射光(检测光)。具体来说，辐射状地射出强度(照度)根据照射方向而不同的照射光。由此在检测区域RDET中形成强度根据照射方向而不同的照射光强度分布。此外，检测区域RDET是在屏幕20(显示部)的Z方向侧(用户侧)沿XY平面所设定的区域。
受光部RU接收由于来自照射部EU的照射光被对象物反射所产生的反射光。该受光部RU能够由光电二极管或光电晶体管等受光元件PD来实现。例如对该受光部RU电连接有放大部100。此外，虽然未图示但可以在受光部RU附近设置参照光源部。
放大部100放大受光元件PD的受光检测信号，并且经由耦合电容器向检测部200输出。
检测部200基于放大部100输出的信号来检测对象物的位置确定信息，并向判断部300输出。另外，检测部200进行光学式检测装置的各种控制处理。具体来说，对照射部EU所具有的光源部以及参照光源部进行发光控制。该检测部200电连接照射部EU。
判断部300基于检测部200输出的位置确定信息来判断对象物的位置。判断部300的功能能够通过集成电路装置或在微型电子计算机上工作的软件等实现。
此外，本实施方式的光学式检测装置不限定于图11(A)所示的投影式显示装置，能够应用于在各种电子设备上搭载的各种显示装置。另外，作为能够应用本实施方式的光学式检测装置的电子设备，能够假定个人计算机、汽车导航装置、售票机、便携信息终端或者银行终端等各种设备。该电子设备能够包含例如显示图像的显示部(显示装置)、用于输入信息的输入部和基于被输入的信息等来进行各种处理的处理部等。
此外，虽然像以上那样对本实施方式详细地进行了说明，但是能够进行实质上不脱离本发明的发明点以及效果的多种变形，这对于本领域技术人员是应该能容易地理解的。因此，这样的变形例均被视为包含在本发明的范围中。例如在说明书或图中，与更广义或者同义的不同用语一起至少记载一次的用语能够在说明书或者图的任何位置替换成与该不同的用语。另外，光学式检测装置、显示装置以及电子设备的构成、动作也不限定于在本实施方式中所说明的内容，能够进行各种实施变形。

Claims (13)

1.一种光学式检测装置，其特征在于，
包含：
照射部，其射出照射光；
受光部，其接收被对象物反射的上述照射光；
放大部，其放大上述受光部的受光检测信号；
检测部，其基于上述放大部输出的信号来输出上述对象物的位置确定信息；
判断部，其基于上述位置确定信息来判断上述对象物的位置；和
耦合电容器，其设置在上述放大部的输出节点与上述检测部的输入节点之间。
2.根据权利要求1所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述检测部包含对上述输入节点设定反向偏置电压的反向偏置施加用的电路。
3.根据权利要求2所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述受光部包含光电二极管，
上述反向偏置电压是在对上述输入节点连接上述受光部的情况下，对上述光电二极管施加反向电压的偏置电压。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述检测部输出发光电流控制信息作为上述位置确定信息，
上述耦合电容器的电容值被设定成上述发光电流控制信息的变动宽度为规定的变动宽度。
5.根据权利要求4所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述规定的变动宽度是上述对象物的检测精度为想要的检测精度的变动宽度。
6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述判断部基于第1期间用发光电流控制信息和第2期间用发光电流控制信息来判断上述对象物的位置，其中，上述第1期间用发光电流控制信息是在作为上述对象物被检测到的区域的检测区域不存在上述对象物的第1期间的上述发光电流控制信息，上述第2期间用发光电流控制信息是在上述检测区域存在上述对象物的第2期间的上述发光电流控制信息。
7.根据权利要求6所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述耦合电容器的上述电容值设定成使得上述第1期间用发光电流控制信息的值为规定值。
8.根据权利要求7所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述规定值是上述第2期间用发光电流控制信息的变动宽度的中间值。
9.根据权利要求6～8中的任意一项所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述耦合电容器的上述电容值设定成使得上述第2期间用发光电流控制信息的变动宽度为规定的变动宽度。
10.根据权利要求9所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述规定的变动宽度是上述对象物的检测精度为想要的检测精度的变动宽度。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的光学式检测装置，其特征在于，
上述放大部包含：
电流电压变换电路，其将流过上述受光部的电流变换成电压；和
放大电路，其以规定的偏置电压为中心来放大上述电流电压变换电路的输出信号，并将放大信号输出给上述输出节点。
12.一种显示装置，其特征在于，
包含权利要求1所述的光学式检测装置。
13.一种电子设备，其特征在于，
包含权利要求1所述的光学式检测装置。
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