JP2011039914A - Optical type position detection device, display device with position detection function, and optical type position detection method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical type position detection device, a display device with a position detection function and an optical type position detection method for precisely achieving position detection even when a temperature change occurs. <P>SOLUTION: In an optical type position detection device 10, when the temperature characteristics of light sources 12A to 12E for position detection are compensated, a light source 12T for temperature compensation is turned on in such a state that the light sources 12A to 12E for position detection are turned off, and the effective value of a drive pulse to be supplied to the light sources 12A to 12E for position detection is corrected on the basis of the light reception result of a light detector 15 at that time. Thus, the light sources 12A to 12E for position detection emit position detection rays of light with the same intensity as that of a reference temperature regardless of a circumferential temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学式位置検出装置、該光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置、および光学式位置検出方法に関するものである。   The present invention relates to an optical position detection device, a display device with a position detection function including the optical position detection device, and an optical position detection method.

携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの画像生成装置の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、画像生成装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力を行なう。このようなタッチパネルは、検出領域内において対象物体の位置を検出するための位置検出装置として構成されている。   In recent years, electronic devices such as mobile phones, car navigation systems, personal computers, ticket machines, and bank terminals have used display devices with a position detection function in which a touch panel is arranged on the front of an image generation device such as a liquid crystal device. The display device with a detection function inputs information while referring to an image displayed on the image generation device. Such a touch panel is configured as a position detection device for detecting the position of the target object in the detection region.

かかる位置検出装置での検出方式としては、抵抗膜方式、超音波方式、静電容量方式、光学式などが知られている。抵抗膜方式は低コストであるが静電容量方式とともに透過率が低く、超音波方式や静電容量方式は高い応答速度を有するが、耐環境性が低い。これに対して、光学式は耐環境性、透過率、応答速度をそれぞれ高くすることができるという特徴がある（特許文献１、２参照）。   As a detection method in such a position detection device, a resistance film method, an ultrasonic method, a capacitance method, an optical method, and the like are known. The resistive film method is low in cost but has low transmittance as well as the electrostatic capacity method, and the ultrasonic method and the electrostatic capacity method have a high response speed, but the environment resistance is low. On the other hand, the optical system is characterized in that the environmental resistance, the transmittance, and the response speed can be increased (see Patent Documents 1 and 2).

特開２００４−２９５６４４号公報JP 2004-295644 A 特開２００４−３０３１７２号公報JP 2004-303172 A

しかしながら、特許文献１、２に記載の光学式位置検出装置では、表示画面の近傍に、検出すべき位置座標の分解能に対応する数の光源や光検出器などが必要であるので、コストが高いという問題点がある。   However, the optical position detection devices described in Patent Documents 1 and 2 require a number of light sources and photodetectors corresponding to the resolution of the position coordinates to be detected in the vicinity of the display screen, which is expensive. There is a problem.

そこで、本願発明者は、図１４（ａ）に模式的に示すように、導光板１３などを用いて位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光強度分布を利用して指などに当たって反射した位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを光検出器１５で順次検出する方式の光学式位置検出装置を検討している。かかる光学式位置検出装置では、位置検出光Ｌ２ａの光検出器１５での検出結果、位置検出光Ｌ２ｂの光検出器１５での検出結果、および位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光強度分布に基づいて、指などの位置を検出することができる。例えば、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから同一強度で位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを出射して位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを光検出器１５で受光した後、図１４（ｂ）に示すように、位置検出光Ｌ２ａの光検出器１５での受光量と位置検出光Ｌ２ｂの光検出器１５での受光量とが同一となるように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの出射光量を調整し、その調整量ΔＬ11、ΔＬ12の比を求めれば、指などの位置を検出することができる。   Therefore, the inventor of the present application uses the light intensity distribution of the position detection lights L2a and L2b emitted from the position detection light sources 12A and 12B using the light guide plate 13 and the like as schematically shown in FIG. Thus, an optical position detection apparatus of a type in which the position detection lights L2a and L2b reflected by a finger or the like are sequentially detected by the photodetector 15 is being studied. In such an optical position detection device, based on the detection result of the position detection light L2a by the photodetector 15, the detection result of the position detection light L2b by the photodetector 15, and the light intensity distribution of the position detection lights L2a and L2b. The position of a finger or the like can be detected. For example, after the position detection lights L2a and L2b are emitted from the position detection light sources 12A and 12B with the same intensity and received by the photodetector 15, the position detection lights L2a and L2b are received as shown in FIG. The amount of light emitted from the position detection light sources 12A and 12B is adjusted so that the amount of light received by the light detector 15 of the detection light L2a is the same as the amount of light received by the light detector 15 of the position detection light L2b. If the ratio between the adjustment amounts ΔL11 and ΔL12 is obtained, the position of the finger or the like can be detected.

しかしながら、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに用いた発光ダイオードは、環境温度が高いと、図１４（ｃ）に示すように出射光量が低下する。例えば、温度が７５℃のときは、温度が２５℃のときと比較して出射光量が２５％低下する。その結果、図１４（ｄ）に示すように、２５℃のときは、ΔＬ11：ΔＬ12＝１：３であったのが、７５℃になると、ΔＬ11：ΔＬ12＝１：１になってしまい、位置検出精度が大きく低下する。   However, the light emitting diodes used for the position detection light sources 12A and 12B have a lower emission light amount as shown in FIG. For example, when the temperature is 75 ° C., the amount of emitted light is reduced by 25% compared to when the temperature is 25 ° C. As a result, as shown in FIG. 14 (d), ΔL11: ΔL12 = 1: 3 at 25 ° C. However, at 75 ° C., ΔL11: ΔL12 = 1: 1. Detection accuracy is greatly reduced.

かといって、上記の方法で位置検出を行なった後、位置検出結果を補正すると、膨大な補正データを必要とするとともに、位置検出光Ｌ２ａの光検出器１５での受光量と位置検出光Ｌ２ｂの光検出器１５での受光量とが同一となるように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの出射光量を調整することが困難である。   However, if the position detection result is corrected after performing position detection by the above method, a large amount of correction data is required, and the amount of light received by the light detector 15 of the position detection light L2a and the position detection light L2b. It is difficult to adjust the amount of light emitted from the position detection light sources 12A and 12B so that the amount of light received by the photodetector 15 is the same.

なお、図１４に示す形態は、本発明の参考例であり、従来技術ではない。また、位置検出用光源の温度特性に起因する上記の問題点は、図１４（ｂ）を参照して説明した上記の方式を採用した場合に限らず、光検出器１５での検出結果、および位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光強度分布に基づいて位置検出する場合に共通の問題である。   The form shown in FIG. 14 is a reference example of the present invention and is not a conventional technique. In addition, the above-described problem caused by the temperature characteristics of the position detection light source is not limited to the case where the above-described method described with reference to FIG. This is a common problem when position detection is performed based on the light intensity distributions of the position detection lights L2a and L2b.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、温度変化が発生した場合でも、精度よく位置検出を行なうことのできる光学式位置検出装置、かかる光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置、および光学式位置検出方法を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical position detection device that can accurately detect a position even when a temperature change occurs, and a position detection function including such an optical position detection device. A display device and an optical position detection method are provided.

上記課題を解決するために、本発明は、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、前記対象物体に照射するための位置検出光を放出する位置検出用光源、および該位置検出用光源を駆動する光源駆動部を備え、前記検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記対象物体で反射した前記位置検出光を受けるように前記検出領域に向けて配置された光検出器と、前記光検出器での受光結果および前記強度分布に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部を備えた信号処理部と、前記位置検出用光源が消灯している状態で前記光検出器に向けて光を放出する温度補償用光源と、前記温度補償用光源から出射された光の前記光検出器での受光結果に基づいて、前記光源駆動部が前記位置検出用光源に供給する駆動電流の実効値を補正する温度補償用実効値補正部と、を有していることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is an optical position detection device for optically detecting the position of a target object in a detection region, and emits position detection light for irradiating the target object. A position detection light source, a light source drive unit that drives the position detection light source, and a position detection light source device that forms an intensity distribution of the position detection light in the detection region, and the position reflected by the target object A signal provided with a photodetector arranged toward the detection region so as to receive detection light, and a position detection unit that detects the position of the target object based on the light reception result of the photodetector and the intensity distribution A processing unit, a temperature compensation light source that emits light toward the photodetector in a state in which the position detection light source is turned off, and light emitted from the temperature compensation light source at the photodetector. Based on the light reception result, Source characterized in that the drive unit has a temperature compensating effective value correcting unit for correcting the effective value of the driving current supplied to the position detection light source.

また、本発明は、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出方法であって、位置検出用光源から出射された位置検出光の強度分布を前記検出領域に形成する位置検出用光源装置と、前記対象物体で反射した前記位置検出光を受けるように前記検出領域に向けて配置された光検出器と、前記光検出器に向けて光を放出する温度補償用光源とを設けておき、前記位置検出用光源を消灯させた状態で前記温度補償用光源を点灯させ、当該温度補償用光源から出射された光の前記光検出器での受光結果に基づいて、前記位置検出用光源に供給する駆動電流の実効値を補正する温度補償工程と、前記温度補償用光源を消灯させた状態で、前記温度補償工程で補正された条件で前記位置検出用光源を駆動し、前記光検出器での受光結果および前記強度分布に基づいて位置を検出する位置検出工程と、を有することを特徴とする。   Further, the present invention is an optical position detection method for optically detecting the position of a target object in a detection area, and an intensity distribution of position detection light emitted from a position detection light source is stored in the detection area. A light source device for position detection to be formed, a photodetector disposed toward the detection region so as to receive the position detection light reflected by the target object, and temperature compensation for emitting light toward the photodetector And a light source for temperature compensation is turned on with the position detection light source turned off, and the light emitted from the temperature compensation light source is received on the basis of the result of light reception by the photodetector. A temperature compensation step for correcting an effective value of a drive current supplied to the position detection light source; and the position detection light source under the conditions corrected in the temperature compensation step with the temperature compensation light source turned off. Driven by the photodetector And having a position detection step of detecting a position based on the optical results and the intensity distribution, the.

本発明では、位置検出用光源の温度特性を補償するにあたって、位置検出用光源を消灯させた状態で温度補償用光源を点灯させ、その際の光検出器での受光結果に基づいて、位置検出用光源に供給する駆動電流の実効値を補正する。このため、周囲温度が何度であっても、位置検出用光源は基準温度と同一の強度をもって位置検出光を放出する。このため、位置検出光を検出した結果に温度補正を行なう場合と違って、補正が容易であり、確実である。それ故、本発明によれば、温度変化が発生した場合でも、精度よく位置検出を行なうことができる。   In the present invention, when compensating the temperature characteristics of the position detection light source, the temperature compensation light source is turned on with the position detection light source turned off, and the position detection is performed based on the light reception result of the light detector at that time. The effective value of the drive current supplied to the light source is corrected. For this reason, the position detection light source emits position detection light with the same intensity as the reference temperature, regardless of the ambient temperature. For this reason, unlike the case where the temperature correction is performed on the result of detecting the position detection light, the correction is easy and reliable. Therefore, according to the present invention, position detection can be performed accurately even when a temperature change occurs.

本発明において、前記温度補償用光源から前記光検出器に向かう光路を周囲から遮光する遮光部材を有し、前記信号処理部は、前記位置検出用光源および前記温度補償用光源が消灯している状態での前記光検出器での受光結果に基づいてバックグラウンド補正条件を決定するバックグラウンド補正条件決定部を備え、前記位置検出部は、前記光検出器での受光結果、前記強度分布および前記バックグラウンド補正条件に基づいて前記対象物体の位置を検出することが好ましい。この場合、本発明に係る光学式位置検出方法では、前記温度補償工程を行なう際、前記温度補償用光源から前記光検出器に向かう光路を周囲から遮光する遮光部材を設けておき、前記位置検出用光源および前記温度補償用光源が消灯している状態での前記光検出器での受光結果に基づいてバックグラウンド補正条件を決定するバックグラウンド補正条件決定工程を行い、前記位置検出工程では、前記光検出器での受光結果、前記強度分布、および前記バックグラウンド補正条件に基づいて前記対象物体の位置を検出する。このように構成すると、温度補償用光源を用いての補正結果にはバックグラウンドが入らない。すなわち、温度補正とバックグラウンド補正を各々別々に適切に行なうことができる。   In the present invention, the signal processing unit includes a light shielding member that shields an optical path from the temperature compensation light source to the photodetector from the surroundings, and the signal processing unit is configured such that the position detection light source and the temperature compensation light source are turned off. A background correction condition determination unit that determines a background correction condition based on a light reception result of the photodetector in a state, and the position detection unit receives the light reception result of the photodetector, the intensity distribution, and the It is preferable to detect the position of the target object based on a background correction condition. In this case, in the optical position detection method according to the present invention, when the temperature compensation step is performed, a light shielding member that shields an optical path from the temperature compensation light source to the photodetector from the surroundings is provided, and the position detection is performed. A background correction condition determination step for determining a background correction condition based on a light reception result of the photodetector in a state where the light source for temperature and the light source for temperature compensation are turned off, and in the position detection step, The position of the target object is detected based on the light reception result by the photodetector, the intensity distribution, and the background correction condition. If comprised in this way, a background will not enter in the correction result using the light source for temperature compensation. That is, temperature correction and background correction can be performed separately and appropriately.

本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記位置検出光としての第１位置検出光を放出して前記検出領域の平面視における第１方向の強度分布を形成する第１位置検出用光源と、前記位置検出光としての第２位置検出光を放出して前記第１方向とは逆向きの強度分布を形成する第２位置検出用光源と、を備えていることが好ましい。このように構成すると、第１位置検出光を用いての検出結果と、第２位置検出用光源を用いての検出結果とを合わせて位置の特定を行なうことができるので、位置検出精度が高いという利点がある。   In the present invention, the position detection light source device emits first position detection light as the position detection light as the position detection light source to form an intensity distribution in a first direction in a plan view of the detection region. A first position detection light source; and a second position detection light source that emits a second position detection light as the position detection light to form an intensity distribution opposite to the first direction. Is preferred. If comprised in this way, since a position can be pinpointed combining the detection result using the 1st position detection light, and the detection result using the 2nd position detection light source, position detection accuracy is high. There is an advantage.

本発明において、前記信号処理部は、前記光検出器での受光結果に基づいて前記駆動電流を調整するフィードバック制御部を備え、当該フィードバック制御部は、前記光検出器での前記第１位置検出光の受光量および前記第２位置検出光の受光量に基づいて、前記第１位置検出光の受光量と前記第２位置検出光の受光量とが同一となるように、前記第１位置検出用光源に対する駆動電流を第１実効値に調整し、前記第２位置検出用光源に対する駆動電流を第２実効値に調整し、前記位置検出部は、前記第１実効値および前記第２実効値に基づいて前記対象物体の位置を検出する構成を採用することができる。   In the present invention, the signal processing unit includes a feedback control unit that adjusts the driving current based on a light reception result of the photodetector, and the feedback control unit detects the first position detection by the photodetector. Based on the received light amount of the light and the received light amount of the second position detection light, the first position detection is performed so that the received light amount of the first position detection light is the same as the received light amount of the second position detection light. Adjusting the driving current for the light source for light to the first effective value, adjusting the driving current for the light source for the second position detection to the second effective value, and the position detecting unit configured to adjust the first effective value and the second effective value. A configuration for detecting the position of the target object based on the above can be adopted.

この場合、前記フィードバック制御部は、例えば、前記第１位置検出用光源および前記第２位置検出用光源を同一の基準実効値の駆動電流で駆動した際の前記検出器での検出結果に基づいて、前記第１位置検出用光源に対する駆動電流を前記基準実効値から前記第１実効値に調整し、前記第２位置検出用光源に対する駆動電流を前記基準実効値から前記第２実効値に調整し、前記位置検出部は、前記基準実効値から前記第１実効値への調整量および前記基準実効値から前記第２実効値への調整量に基づいて前記対象物体の位置を検出する。   In this case, the feedback control unit, for example, based on the detection result of the detector when the first position detection light source and the second position detection light source are driven with the same reference effective value drive current. The drive current for the first position detection light source is adjusted from the reference effective value to the first effective value, and the drive current for the second position detection light source is adjusted from the reference effective value to the second effective value. The position detection unit detects the position of the target object based on an adjustment amount from the reference effective value to the first effective value and an adjustment amount from the reference effective value to the second effective value.

本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記第１位置検出用光源および前記第２位置検出用光源からなる光源対として、前記第１方向および前記第２方向の前記強度分布を形成する第１光源対と、該第１光源対が形成する前記強度分布の方向に対して交差する方向の強度分布を形成する第２光源対と、を備えていることが好ましい。このように構成すると、第１光源対と第２光源対とを利用して平面座標を得ることができる。   In the present invention, the light source device for position detection forms a first intensity distribution in the first direction and the second direction as a light source pair composed of the first position detection light source and the second position detection light source. It is preferable to include one light source pair and a second light source pair that forms an intensity distribution in a direction that intersects the direction of the intensity distribution formed by the first light source pair. If comprised in this way, a plane coordinate can be obtained using a 1st light source pair and a 2nd light source pair.

本発明を適用した光学式位置検出装置は位置検出機能付き表示装置を構成するのに用いることができる。この場合、位置検出機能付き表示装置は、前記導光板に対して平面視で重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有している。前記画像生成装置としては、投射型表示装置や、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置などといった直視型表示装置を用いることができる。   The optical position detection device to which the present invention is applied can be used to configure a display device with a position detection function. In this case, the display device with a position detection function includes an image generation device that forms an image in a region overlapping the light guide plate in plan view. As the image generation device, a direct-view display device such as a projection display device, a liquid crystal device, an organic electroluminescence device, or the like can be used.

本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、各種表示装置の他、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器に用いられる。   The display device with a position detection function according to the present invention is used for electronic devices such as mobile phones, car navigation systems, personal computers, ticket vending machines, and bank terminals, in addition to various display devices.

本発明を適用した光学式位置検出装置および光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure of the display apparatus with a position detection function provided with the optical position detection apparatus and optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置の詳細構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detailed structure of the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical constitution of the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた位置検出用光源の周囲温度と発光出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ambient temperature of the light source for position detection used with the optical position detection apparatus to which this invention is applied, and light emission output. 本発明を適用した光学式位置検出装置で行う温度補償方法の説明図である。It is explanatory drawing of the temperature compensation method performed with the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置で行う動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement performed with the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置で行う動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation | movement performed with the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置に用いた別の位置検出用光源装置の説明図である。It is explanatory drawing of another light source device for position detection used for the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the optical position detection apparatus and optical position detection apparatus which concern on the modification 1 of this invention. 本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the optical position detection apparatus which concerns on the modification 1 of this invention, and an optical position detection apparatus. 本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the optical position detection apparatus and optical position detection apparatus which concern on the modification 2 of this invention. 本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the optical position detection apparatus which concerns on the modification 2 of this invention, and an optical position detection apparatus. 本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。It is explanatory drawing of the electronic device using the display apparatus with a position detection function which concerns on this invention. 参考例に係る光学式位置検出装置の説明図である。It is explanatory drawing of the optical position detection apparatus which concerns on a reference example.

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、検出領域内における面内方向をＸＹＺ直交座標におけるＸＹ面とし、検出領域内における面内方向に直交する方向をＺ軸方向として説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the in-plane direction in the detection area is described as the XY plane in the XYZ orthogonal coordinates, and the direction orthogonal to the in-plane direction in the detection area is described as the Z-axis direction.

［光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置の構成］
（位置検出機能付き表示装置の全体構成）
図１は、本発明を適用した光学式位置検出装置および光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。 [Configuration of Optical Position Detection Device and Display Device with Position Detection Function]
(Overall configuration of display device with position detection function)
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of an optical position detection device to which the present invention is applied and a display device with a position detection function including the optical position detection device.

図１に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて指などの対象物体を検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出する。また、本発明において、光学式位置検出装置１０はＺ座標も検出する。   The display device with a position detection function 100 illustrated in FIG. 1 includes an optical position detection device 10 and an image generation device 200, and the optical position detection device 10 is based on an image displayed by the image generation device 200. When a target object such as a finger is brought close to the detection region 10R, the planar position (X coordinate position and Y coordinate position) of the target object Ob is detected. In the present invention, the optical position detection device 10 also detects the Z coordinate.

詳しくは後述するように、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する複数の位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを有している。また、本形態において、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。   As will be described in detail later, the optical position detection device 10 includes a position detection light source device 11 including a plurality of position detection light sources 12 that emit position detection light, and light that directs the light receiving unit 15a to the detection region 10R. And a detector 15. In this embodiment, the position detection light source device 11 also includes a light guide plate 13 arranged in parallel to the XY plane.

本形態において、画像生成装置２００は投射型であり、導光板１３の前面側（入力操作側）に重ねて配置されたスクリーン状の被投射面２０１と、前方（入力操作側）から画像を投射する投射型表示装置２０３とを備えている。このため、画像生成装置２００は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像を形成する。本形態において、画像形成領域２０Ｒは、光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒと略重なる領域である。ここで、被投射面２０１は、白色等、赤外光を通過可能な材質からなる。   In the present embodiment, the image generation apparatus 200 is a projection type, and projects an image from the screen-like projection surface 201 arranged on the front side (input operation side) of the light guide plate 13 and the front (input operation side). Projection type display device 203. For this reason, the image generation device 200 forms an image in a region overlapping the light guide plate 13 in plan view. In the present embodiment, the image forming region 20R is a region that substantially overlaps the detection region 10R of the optical position detection device 10. Here, the projection surface 201 is made of a material that can transmit infrared light, such as white.

（光学式位置検出装置１０の詳細構成）
図２は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０の詳細構成を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置１０の断面構成を模式的に示す説明図、光学式位置検出装置１０に用いた導光板１３などの構成を示す説明図、および導光板内での位置検出光の減衰状態を示す説明図である。 (Detailed configuration of the optical position detection device 10)
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the optical position detection device 10 to which the present invention is applied. FIGS. 2A, 2B, and 2C are sectional views of the optical position detection device 10. FIG. It is explanatory drawing shown typically, explanatory drawing which shows structures, such as the light-guide plate 13 used for the optical position detection apparatus 10, and explanatory drawing which shows the attenuation state of the position detection light in a light-guide plate.

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源装置１１は、略長方形の平面形状を有する導光板１３を備えており、導光板１３の側端面１３ｍでは、長辺に相当する辺部分１３ｋ、１３ｌ同士がＹ軸方向で対向し、短辺に相当する辺部分１３ｉ、１３ｊ同士がＸ軸方向で対向している。かかる導光板１３の形状に対応して、光学式位置検出装置１０は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ（図１に示す位置検出用光源１２）を有しており、導光板１３は、側端面１３ｍに、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが入射する４つの光入射部１３ａ〜１３ｄを備えている。導光板１３は、内部を伝播した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）に備えており、かかる光出射面１３ｓと側端面１３ｍとは直交している。光学式位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５を備えている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, in the optical position detection device 10 of the present embodiment, the position detection light source device 11 includes a light guide plate 13 having a substantially rectangular planar shape. In the side end face 13m, the side portions 13k and 13l corresponding to the long sides face each other in the Y-axis direction, and the side portions 13i and 13j corresponding to the short sides face each other in the X-axis direction. Corresponding to the shape of the light guide plate 13, the optical position detection device 10 has four position detection light sources 12A to 12D (position detection light sources 12 shown in FIG. 1) that emit position detection lights L2a to L2d. The light guide plate 13 includes four light incident portions 13a to 13d on which the position detection lights L2a to L2d are incident on the side end surface 13m. The light guide plate 13 includes a light emission surface 13s that emits position detection lights L2a to L2d propagated in the inside on one surface (the upper surface in the drawing), and the light emission surface 13s and the side end surface 13m are orthogonal to each other. . The optical position detection device 10 includes a photodetector 15 having a light receiving portion 15a facing the detection region 10R.

本形態において、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄおよび４つの光入射部１３ａ〜１３ｄはいずれも、導光板１３の角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈに設けられている。位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは光入射部１３ａ〜１３ｄと対向するように配置され、好ましくは光入射部１３ａ〜１３ｄと密接するように配置されている。   In the present embodiment, the four position detection light sources 12A to 12D and the four light incident portions 13a to 13d are all provided at the corner portions 13e, 13f, 13g, and 13h of the light guide plate 13. The position detection light sources 12A to 12D are disposed so as to face the light incident portions 13a to 13d, and are preferably disposed in close contact with the light incident portions 13a to 13d.

導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明な樹脂板で構成されている。導光板１３において、光出射面１３ｓ、または光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔには、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）などが設けられており、このような光散乱構造によって、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射される。なお、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るために、プリズムシートや光散乱板などの光学シートが配置される場合もある。   The light guide plate 13 is made of a transparent resin plate such as polycarbonate or acrylic resin. In the light guide plate 13, the light output surface 13 s or the back surface 13 t opposite to the light output surface 13 s is provided with a surface uneven structure, a prism structure, a scattering layer (not shown), and the like. Depending on the structure, the light that is incident from the light incident portions 13a to 13d and propagates inside is gradually deflected and emitted from the light exit surface 13s as it travels in the propagation direction. In addition, an optical sheet such as a prism sheet or a light scattering plate may be disposed on the light emitting side of the light guide plate 13 for leveling the position detection lights L2a to L2d as necessary.

位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを発散光として放出する。位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの種類は、特に限定されないが、可視光とは波長分布が異なるか、点滅などの変調が加えられることで発光態様が異なればよい。また、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、指やタッチペンなどの対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。従って、対象物体Ｏｂが指などの人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）、あるいは９５０ｎｍであることが望ましい。   The position detection light sources 12 </ b> A to 12 </ b> D are configured with light emitting elements such as LEDs (light emitting diodes), for example, and position detection light L <b> 2 a to infrared light according to a drive signal output from a drive circuit (not shown). L2d is emitted as diverging light. The types of the position detection lights L2a to L2d are not particularly limited, but the wavelength distribution may be different from that of visible light, or the light emission mode may be different by adding modulation such as blinking. The position detection lights L2a to L2d preferably have a wavelength range that is efficiently reflected by the target object Ob such as a finger or a touch pen. Therefore, if the target object Ob is a human body such as a finger, it is desirable that the infrared ray has a high reflectance on the surface of the human body (in particular, a near infrared ray close to the visible light region, for example, near 850 nm in wavelength) or 950 nm.

位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは本質的に複数設けられ、相互に異なる位置から位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出するように構成される。４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、対角位置の位置検出用光源は対になって第１光源を構成し、他の２つの位置検出用光源は対になって第２光源を構成している。また、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、隣り合う２つの位置検出用光源が対になって第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源が対になって第２光源対を構成することもある。   The position detection light sources 12A to 12D are essentially provided in plural, and are configured to emit the position detection lights L2a to L2d from mutually different positions. Of the four position detection light sources 12A to 12D, the diagonal position detection light sources form a pair to form a first light source, and the other two position detection light sources form a pair to form a second light source. is doing. Of the four position detection light sources 12A to 12D, two adjacent position detection light sources are paired to form a first light source pair, and the other two position detection light sources are paired. A light source pair may be configured.

検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される平面的な領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、矩形状であり、四つの辺部分のうちの１つの辺部分の長さ方向の略中央部分に光検出器１５が配置されている。検出領域１０Ｒにおいて、隣接する各辺の角部分の内角は９０度となっており、かかる内角は、導光板１３の角部分１３ｅ〜１３ｈの内角と同一の角度とされている。   The detection region 10R is a planar region where the position detection lights L2a to L2d are emitted to the viewing side (operation side), and is a region where reflected light from the target object Ob can be generated. In this embodiment, the planar shape of the detection region 10R is a rectangular shape, and the photodetector 15 is disposed at a substantially central portion in the length direction of one of the four side portions. In the detection region 10 </ b> R, the inner angle of the corner portion of each adjacent side is 90 degrees, and the inner angle is the same as the inner angle of the corner portions 13 e to 13 h of the light guide plate 13.

このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部では、矢印Ａで示す方向において互いに逆向きに伝播しながら、光出射面１３ｓから出射される。また、位置検出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄは、矢印Ａで示す方向に対して交差する方向（矢印Ｂで示す方向）において互いに逆向きに伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。従って、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。また、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。なお、位置検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄの減衰も、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂと同様であるため、説明を省略する。   In the display device 100 with the position detection function configured as described above, the position detection light L2a and the position detection light L2b are propagated in the opposite directions in the direction indicated by the arrow A inside the light guide plate 13, and the light emission surface 13s. It is emitted from. In addition, the position detection light L2c and the position detection light L2d are emitted from the light emission surface 13s while propagating in directions opposite to each other in a direction intersecting the direction indicated by the arrow A (direction indicated by the arrow B). Therefore, the intensity of the position detection light L2a emitted from the light guide plate 13 to the detection region 10R is linearly attenuated with the distance from the position detection light source 12A, as indicated by a solid line in FIG. Will have a distribution. Further, the light amount of the position detection light L2b emitted to the detection region 10R has an intensity distribution that linearly attenuates with the distance from the position detection light source 12B, as indicated by a dotted line in FIG. become. The attenuation of the position detection lights L2c and L2d is the same as that of the position detection lights L2a and L2b, and thus the description thereof is omitted.

（Ｚ座標を検出するための構成）
本形態の光学式位置検出装置１０では、ＸＹ座標に加えて、Ｚ座標も検出することを目的に、導光板１３に対して検出領域１０Ｒが位置する側とは反対側に、導光板１３および検出領域１０Ｒに向けて位置検出光Ｌ２ｅを放出する位置検出用光源１２Ｅが配置されている。かかる位置検出用光源１２Ｅは、検出領域１０ＲにおいてＺ軸方向の位置検出光Ｌ２ｅの強度分布を形成する。なお、Ｚ軸座標を検出する際には、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄも全て点灯させてもよい。 (Configuration for detecting the Z coordinate)
In the optical position detection device 10 of the present embodiment, for the purpose of detecting the Z coordinate in addition to the XY coordinates, the light guide plate 13 and A position detection light source 12E that emits position detection light L2e toward the detection region 10R is disposed. The position detection light source 12E forms an intensity distribution of the position detection light L2e in the Z-axis direction in the detection region 10R. Note that when detecting the Z-axis coordinates, all the position detection light sources 12A to 12D may be turned on.

（温度補償用光源の構成）
本形態の光学式位置検出装置１０では、後述するように、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅの周囲温度の変化に起因する発光出力の変動を補償する。このため、光検出器１５の近傍には温度補償用光源１２Ｔが配置されており、かかる温度補償用光源１２Ｔは、光検出器１５に向けて温度補償用の光を放出する。ここで、温度補償用光源１２Ｔは、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅと同一仕様の発光ダイオードであり、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅと同一波長の赤外光を出射する。但し、温度補償用光源１２Ｔは、位置検出には直接用いられない。従って、温度補償用光源１２Ｔは平面視において検出領域１０Ｒから外れた位置に配置される。また、温度補償用光源１２Ｔによって温度補償条件を求める際、環境光に含まれる赤外光（バックグラウンド）が検出されないように、温度補償用光源１２Ｔから光検出器１５に至る光路には遮光部材が設けられている。 (Configuration of light source for temperature compensation)
As will be described later, the optical position detection apparatus 10 of the present embodiment compensates for fluctuations in light emission output caused by changes in the ambient temperature of the position detection light sources 12A to 12E. For this reason, a temperature compensation light source 12T is disposed in the vicinity of the photodetector 15, and the temperature compensation light source 12T emits temperature compensation light toward the photodetector 15. Here, the temperature compensation light source 12T is a light emitting diode having the same specifications as the position detection light sources 12A to 12E, and emits infrared light having the same wavelength as the position detection light sources 12A to 12E. However, the temperature compensation light source 12T is not directly used for position detection. Accordingly, the temperature compensation light source 12T is disposed at a position outside the detection region 10R in plan view. Further, when the temperature compensation condition is obtained by the temperature compensation light source 12T, a light blocking member is provided in the optical path from the temperature compensation light source 12T to the photodetector 15 so that infrared light (background) included in the ambient light is not detected. Is provided.

（ＸＹ座標を検出するための基本原理）
上記光検出器１５での検出に基づいて対象物体ＯｂのＸＹ座標の取得方法について説明する。この位置情報の取得方法は種々のものが考えられるが、例えば、そのー例として、二つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法などが挙げられる。また、二つの位置検出光の検出光量の差を求め、この差の絶対値から、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法が挙げられる。これらいずれの方法においても、光検出器１５からの出力値をそのまま演算に用いる方法、光検出器１５を介してキャパシタに蓄電あるいは放電させてキャパシタの端子間電圧が所定の電圧になるまでの時間を演算に用いる方法などを挙げることができる。いずれの場合も、以下に説明する性質を利用したものである。 (Basic principle for detecting XY coordinates)
A method for acquiring the XY coordinates of the target object Ob based on the detection by the photodetector 15 will be described. There are various methods for acquiring the position information. For example, as an example, the ratio of the attenuation coefficient is obtained based on the ratio of the detected light amounts of the two position detection lights, and both are calculated from the ratio of the attenuation coefficient. For example, a method of obtaining position coordinates in a direction connecting two corresponding light sources by obtaining the propagation distance of the position detection light may be used. Further, there is a method in which the difference between the detected light amounts of the two position detection lights is obtained, and the position coordinates in the direction connecting the corresponding two light sources are obtained from the absolute value of the difference. In any of these methods, a method in which the output value from the photodetector 15 is used for calculation as it is, a time until the voltage between the terminals of the capacitor reaches a predetermined voltage after being stored or discharged in the capacitor via the photodetector 15. The method of using for calculation can be mentioned. In either case, the properties described below are used.

まず、位置検出機能付き表示装置１００においては、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは各々、光入射部１３ａ〜１３ｄから導光板１３の内部に入射し、導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから出射される。その結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光出射面１３ｓから面状に放出される。   First, in the display device 100 with a position detection function, the position detection lights L2a to L2d emitted from the position detection light sources 12A to 12D are incident on the inside of the light guide plate 13 from the light incident portions 13a to 13d, respectively. The light is gradually emitted from the light exit surface 13 s while propagating through the inside of 13. As a result, the position detection lights L2a to L2d are emitted in a planar shape from the light emission surface 13s.

例えば、位置検出光Ｌ２ａは光入射部１３ａから光入射部１３ｂに向けて導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。同様に、位置検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。従って、検出領域１０Ｒに指などの対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが反射され、その反射光の一部が上記光検出器１５により検出される。   For example, the position detection light L2a is gradually emitted from the light exit surface 13s while propagating through the inside of the light guide plate 13 from the light incident part 13a toward the light incident part 13b. Similarly, the position detection lights L2c and L2d are gradually emitted from the light exit surface 13s while propagating through the light guide plate 13. Therefore, when the target object Ob such as a finger is arranged in the detection region 10R, the position detection lights L2a to L2d are reflected by the target object Ob, and a part of the reflected light is detected by the photodetector 15.

ここで、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰し、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰すると考えられる。   Here, as indicated by a solid line in FIG. 2C, the light amount of the position detection light L2a emitted to the detection region 10R linearly attenuates with the distance from the position detection light source 12A, and the detection region 10R. It is considered that the amount of the position detection light L2b emitted to the line linearly attenuates with the distance from the position detection light source 12B, as indicated by a dotted line in FIG.

また、位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数、および放出光量をＩａ、ｋ、およびＥａとし、位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係数、および放出光量をＩｂ、ｋ、およびＥｂとすれば、
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ
となる。また、位置検出光Ｌ２ａの減衰係数、および検出光量をｆａ、およびＧａとし、位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数、および検出光量をｆｂ、およびＧｂとすれば、
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ
となる。 Further, the control amount (current amount), conversion coefficient, and emission light amount of the position detection light source 12A are Ia, k, and Ea, and the control amount (current amount), conversion coefficient, and emission light amount of the position detection light source 12B. Is Ib, k, and Eb,
Ea = k · Ia
Eb = k · Ib
It becomes. Further, if the attenuation coefficient and detected light amount of the position detection light L2a are set to fa and Ga, and the attenuation coefficient and detected light amount of the position detection light L2b are set to fb and Gb,
Ga = fa · Ea = fa · k · Ia
Gb = fb · Eb = fb · k · Ib
It becomes.

従って、光検出器１５において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出できるとすれば、
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ、および制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが分る。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離の比との間に直線関係があれば、この直線関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの位置情報を得ることができる。 Therefore, if the photodetector 15 can detect Ga / Gb, which is the ratio of the detected light amounts of both position detection lights,
Ga / Gb = (fa · Ea) / (fb · Eb) = (fa / fb) · (Ia / Ib)
Therefore, if the values corresponding to the emission quantity ratio Ea / Eb and the control quantity ratio Ia / Ib are known, the attenuation coefficient ratio fa / fb is known. If there is a linear relationship between the ratio of the attenuation coefficient and the ratio of the propagation distances of both position detection lights, the positional information of the target object Ob can be obtained by setting this linear relationship in advance.

上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように、すなわち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが１となるように他方の制御量ｌｂを制御し、このときの制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを導出する。   As a method for obtaining the attenuation coefficient ratio fa / fb, for example, the position detection light source 12A and the position detection light source 12B blink in opposite phases (for example, a rectangular wave or sine wave drive signal is caused by a difference in propagation distance). The waveform of the detected light quantity is analyzed after the phase difference of 180 degrees is operated at a frequency at which the phase difference can be ignored. More realistically, for example, one control amount Ia is fixed (Ia = Im), and the other control amount is set so that the detected waveform cannot be observed, that is, the detected light quantity ratio Ga / Gb becomes 1. lb is controlled, and the ratio fa / fb of the attenuation coefficient is derived from the control amount Ib = Im · (fa / fb) at this time.

また、両制御量の和が常に一定、すなわち、下式
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ
を満たすように制御してもよい。この場合には、下式
Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）
となるので、
ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）＝α
とすると、下式
ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／α
により、減衰係数の比が求まる。 Further, the sum of both control amounts is always constant, that is, the following formula Im = Ia + Ib
You may control to satisfy | fill. In this case, the following formula Ib = Im · fb / (fa + fb)
So,
fb / (fa + fb) = α
Then, the following formula fa / fb = (1-α) / α
Thus, the ratio of the attenuation coefficient is obtained.

従って、対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、対象物体Ｏｂの矢印Ｂ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ｃと位置検出用光源１２Ｄを相互に逆相で駆動することで取得することができる。それ故、制御系において上記Ａ方向とＢ方向の検出動作を順次行って対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。この場合、位置検出用光源１２Ａおよび位置検出用光源１２Ｂのうちの一方が第１位置検出用光源に相当し、他方が第２位置検出用光源に相当する。また、位置検出用光源１２Ｃおよび位置検出用光源１２Ｄのうちの一方が第１位置検出用光源に相当し、他方が第２位置検出用光源に相当する。また、位置検出用光源１２Ａおよび位置検出用光源１２Ｂは第１光源対に相当し、位置検出用光源１２Ｃおよび位置検出用光源１２Ｄが第２光源対に相当する。   Therefore, the position information of the target object Ob in the direction of arrow A can be obtained by driving the position detection light source 12A and the position detection light source 12B in opposite phases. Further, the position information of the target object Ob in the arrow B direction can be acquired by driving the position detection light source 12C and the position detection light source 12D in opposite phases. Therefore, the position coordinate of the target object Ob on the XY plane can be acquired by sequentially performing the detection operation in the A direction and the B direction in the control system. In this case, one of the position detection light source 12A and the position detection light source 12B corresponds to the first position detection light source, and the other corresponds to the second position detection light source. One of the position detection light source 12C and the position detection light source 12D corresponds to a first position detection light source, and the other corresponds to a second position detection light source. The position detection light source 12A and the position detection light source 12B correspond to the first light source pair, and the position detection light source 12C and the position detection light source 12D correspond to the second light source pair.

また、Ｘ軸方向の位置検出を行なう際には、例えば、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動して、Ｘ軸方向に位置検出光の強度分布を生成してもよい。同様に、Ｙ軸方向の位置検出を行なう際には、Ｘ軸方向の位置検出と異なるタイミングで、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動して、Ｙ軸方向に位置検出光の強度分布を生成してもよい。かかる方法でも、対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。また、このような位置検出用光源を複数同時に点灯する構成によれば、例えば、位置検出光の明暗傾斜分布が、１つの位置検出用光源を点灯する構成よりも広い範囲で好適に得られるため、より正確な位置検出が可能である。   When performing position detection in the X-axis direction, for example, the position detection light sources 12A and 12D are driven in phase, the position detection light sources 12B and 12C are driven in phase, and the position detection light sources 12A, 12A, The intensity distribution of the position detection light may be generated in the X-axis direction by driving 12D and the position detection light sources 12B and 12C in opposite phases. Similarly, when performing position detection in the Y-axis direction, the position detection light sources 12A and 12C are driven in the same phase and the position detection light sources 12B and 12D are driven in the same phase at timings different from the position detection in the X axis direction. In addition, the position detection light sources 12A and 12C and the position detection light sources 12B and 12D may be driven in opposite phases to generate an intensity distribution of the position detection light in the Y-axis direction. Even with this method, the position coordinates of the target object Ob on the XY plane can be acquired. In addition, according to the configuration in which a plurality of such position detection light sources are turned on simultaneously, for example, the light / dark gradient distribution of the position detection light can be suitably obtained in a wider range than the configuration in which one position detection light source is turned on. More accurate position detection is possible.

上記のように、光検出器１５での検出結果、および位置検出光の強度分布に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の平面位置情報を取得するにあたって、例えば、信号処理部としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、論理回路などのハードウェアを用いた信号処理部で処理を行う構成を採用することもできる。かかる信号処理部は、位置検出機能付き表示装置１００の一部として組み込まれていても良く、位置検出機能付き表示装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。   As described above, when acquiring the planar position information in the detection region 10R of the target object Ob based on the detection result of the photodetector 15 and the intensity distribution of the position detection light, for example, a microprocessor unit as a signal processing unit It is possible to employ a configuration in which processing is performed using (MPU) and thereby executing predetermined software (operation program). In addition, a configuration in which processing is performed by a signal processing unit using hardware such as a logic circuit may be employed. Such a signal processing unit may be incorporated as a part of the display device 100 with a position detection function, or may be configured inside an electronic apparatus on which the display device 100 with a position detection function is mounted.

（光学式位置検出装置１０の電気的構成）
図３は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０の電気的構成を示すブロック図である。図３に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０は、位置検出用光源装置１１と、光検出器１５での受光結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を信号処理部６０とを有している。ここで、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ座標検出用の４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄと、Ｚ座標検出用の１つの位置検出用光源１２Ｅと、導光板１３と、５つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅを駆動するための光源駆動部５０とを備えている。 (Electrical configuration of the optical position detection device 10)
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the optical position detection apparatus 10 to which the present invention is applied. As shown in FIG. 3, the optical position detection device 10 according to the present embodiment includes a position detection light source device 11 and a signal processing unit 60 that determines the position of the target object Ob based on the light reception result of the light detector 15. is doing. Here, the position detection light source device 11 includes four position detection light sources 12A to 12D for XY coordinate detection, one position detection light source 12E for Z coordinate detection, a light guide plate 13, and five position detections. And a light source driving unit 50 for driving the light sources 12A to 12E.

光源駆動部５０は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅに出力する駆動パルス（駆動電流）を生成して、所定の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅに出力する駆動パルス生成出力回路５１０を備えている。また、光源駆動部５０は、駆動パルス生成出力回路５１０で生成される駆動パルスの実効値（の実効電流値）の制御を行なう温度補償用実効値補正部５２０を備えており、かかる温度補償用実効値補正部５２０の前段にはＡ／Ｄ変換器６３０が設けられている。本形態において、駆動パルスの実効値を変えるには、パルス高さあるいはパルス幅が変更される。駆動パルス生成出力回路５１０と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの間には可変抵抗１１５ａ〜１１５ｄが挿入されている。光源駆動部５０の駆動パルス生成出力回路５１０と位置検出用光源１２Ｂとの間には反転回路１１６ｂが挿入され、光源駆動部５０の駆動パルス生成出力回路５１０と位置検出用光源１２Ｄとの間には反転回路１１６ｄが挿入されている。このため、駆動パルス生成出力回路５１０が位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに駆動パルスを出力すると、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂとには交互に駆動パルスが印加される。また、駆動パルス生成出力回路５１０が位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄに駆動パルスを出力すると、位置検出用光源１２Ｃと位置検出用光源１２Ｄとには交互に駆動パルスが印加される。   The light source drive unit 50 includes a drive pulse generation output circuit 510 that generates drive pulses (drive current) to be output to the position detection light sources 12A to 12E and outputs the drive pulses (drive current) to the predetermined position detection light sources 12A to 12E. The light source driving unit 50 includes a temperature compensation effective value correcting unit 520 that controls the effective value (effective current value) of the drive pulse generated by the drive pulse generation / output circuit 510. An A / D converter 630 is provided before the effective value correction unit 520. In this embodiment, in order to change the effective value of the drive pulse, the pulse height or the pulse width is changed. Variable resistors 115a to 115d are inserted between the drive pulse generation output circuit 510 and the position detection light sources 12A to 12D. An inversion circuit 116b is inserted between the drive pulse generation output circuit 510 of the light source drive unit 50 and the position detection light source 12B, and between the drive pulse generation output circuit 510 of the light source drive unit 50 and the position detection light source 12D. Is inserted with an inverting circuit 116d. Therefore, when the drive pulse generation output circuit 510 outputs drive pulses to the position detection light sources 12A and 12B, drive pulses are alternately applied to the position detection light source 12A and the position detection light source 12B. When the drive pulse generation / output circuit 510 outputs drive pulses to the position detection light sources 12C and 12D, drive pulses are alternately applied to the position detection light source 12C and the position detection light source 12D.

光学式位置検出装置１０は、温度補償用光源１２Ｔと、この温度補償用光源１２Ｔを駆動する温度補償用光源駆動回路７１０を備えている。また、光学式位置検出装置１０において、信号処理部６０は、バックグラウンド補正条件決定部７３０、フィードバック制御部６４０、および位置検出部６５０を備えている。ここで、フィードバック制御部６４０は、可変抵抗１１５ａ〜１１５ｄを制御する機能を担っている。すなわち、フィードバック制御部６４０は、可変抵抗１１５ａ、１１５ｂの抵抗値を調整して光位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂにおける駆動パルスの実効値バランスを調整し、可変抵抗１１５ｃ、１１５ｄの抵抗値を調整して光位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄにおける駆動パルスの実効値バランスを調整する。位置検出部６５０は、Ｘ座標検出部６５１、Ｙ座標検出部６５２およびＺ座標検出部６５３を備えている。   The optical position detection apparatus 10 includes a temperature compensation light source 12T and a temperature compensation light source drive circuit 710 that drives the temperature compensation light source 12T. In the optical position detection device 10, the signal processing unit 60 includes a background correction condition determination unit 730, a feedback control unit 640, and a position detection unit 650. Here, the feedback control unit 640 has a function of controlling the variable resistors 115a to 115d. That is, the feedback control unit 640 adjusts the resistance value of the variable resistors 115a and 115b to adjust the effective value balance of the drive pulses in the light position detection light sources 12A and 12B, and adjusts the resistance values of the variable resistors 115c and 115d. Thus, the effective value balance of the drive pulses in the light position detection light sources 12C and 12D is adjusted. The position detection unit 650 includes an X coordinate detection unit 651, a Y coordinate detection unit 652, and a Z coordinate detection unit 653.

また、信号処理部６０は、光検出器１５に電気的接続に増幅器６１０と、フィードバック抵抗６２０とを有しており、増幅器６１０の後段にはスイッチ部６８０が接続されている。スイッチ部６８０は、増幅器６１０からの出力をＡ／Ｄ変換器６３０、フィードバック制御部６４０、バックグラウンド補正条件決定部７３０、および位置検出部６５０のいずれに出力するかを切り換える。かかる切り換えは、制御部（図示せず）からの指令に基づいて行われる。本形態において、信号処理部６０、位置検出部６５０、温度補償用光源駆動回路７１０、光源駆動部５０、可変抵抗１１５ａ〜１１５ｄ、および反転回路１１６ｂ、１１６ｄは共通の半導体集積回路７０に構成されている。   The signal processing unit 60 includes an amplifier 610 and a feedback resistor 620 that are electrically connected to the photodetector 15, and a switch unit 680 is connected to the subsequent stage of the amplifier 610. The switch unit 680 switches whether the output from the amplifier 610 is output to the A / D converter 630, the feedback control unit 640, the background correction condition determination unit 730, or the position detection unit 650. Such switching is performed based on a command from a control unit (not shown). In this embodiment, the signal processing unit 60, the position detection unit 650, the temperature compensation light source driving circuit 710, the light source driving unit 50, the variable resistors 115a to 115d, and the inverting circuits 116b and 116d are configured in a common semiconductor integrated circuit 70. Yes.

（温度補償の内容）
図４は、本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた位置検出用光源（発光ダイオード）の周囲温度と発光出力との関係を示すグラフである。 (Content of temperature compensation)
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ambient temperature of the position detection light source (light emitting diode) used in the optical position detection apparatus to which the present invention is applied and the light emission output.

本形態の光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅに用いた発光ダイオードは、図４に示す温度特性を有しており、周囲温度（環境温度）が高いほど出射光量が−１０％／２０℃の割合で直線的に低下し、かかる温度特性は位置検出精度を低下させる。また、光検出器１５に入射した外光に含まれる赤外光（バックグラウンド）が入射した場合も、かかる温度特性は位置検出精度を低下させる。そこで、本形態では、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅと同一の発光ダイオードからなる温度補償用光源１２Ｔを発光させて光検出器１５で受光し、その受光結果に基づいて、図４に示す温度特性分だけ、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅを駆動する駆動パルスの実効値を調整する。その結果、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅからの出射強度が補正されることになる。   In the optical position detection apparatus 10 of this embodiment, the light emitting diodes used for the position detection light sources 12A to 12E have the temperature characteristics shown in FIG. The temperature characteristic decreases linearly at a rate of 10% / 20 ° C., and this temperature characteristic decreases the position detection accuracy. In addition, even when infrared light (background) included in external light incident on the photodetector 15 is incident, such temperature characteristics reduce the position detection accuracy. Therefore, in this embodiment, the temperature compensation light source 12T made of the same light emitting diode as the position detection light sources 12A to 12E is caused to emit light and received by the photodetector 15, and the temperature characteristics shown in FIG. The effective value of the drive pulse for driving the position detection light sources 12A to 12E is adjusted by the amount. As a result, the emission intensity from the position detection light sources 12A to 12E is corrected.

（位置検出の方法）
図５は、本発明を適用した光学式位置検出装置で行う温度補償方法の説明図である。本形態の光学式位置検出装置１０において、Ｘ座標を検出するには、図５（ａ）に模式的に示すように、位置検出用光源１２Ａを基準実効値の駆動パルスで駆動して位置検出光Ｌ２ａを出射する動作と、位置検出用光源１２Ａと同様、位置検出用光源１２Ｂを基準実効値の駆動パルスで駆動して位置検出光Ｌ２ｂを出射する動作とを交互に行う。その間、光検出器１５は、指などの対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを検出する。次に、光検出器１５での受光結果に基づいて、図５（ｂ）に示すように、位置検出光Ｌ２ａの光検出器１５での受光量と位置検出光Ｌ２ｂの光検出器１５での受光量とが同一となるように、位置検出用光源１２Ａに対する駆動パルスの実効値を第１実効値に変更し、位置検出用光源１２Ｂに対する駆動パルスの実効値を第２実効値に変更する。このようにして、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの出射光量を調整し、その調整量ΔＬ11（第１実効値−基準実効値）、ΔＬ12（第２実効値−基準実効値）を求める。そして、位置検出部６５０のＸ座標検出部は、調整量ΔＬ11、ΔＬ12の比に基づいて、Ｘ座標を求める。Ｙ座標を検出するには、位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄを用い、同様な方法で検出する。 (Position detection method)
FIG. 5 is an explanatory diagram of a temperature compensation method performed by the optical position detection apparatus to which the present invention is applied. In the optical position detection apparatus 10 of the present embodiment, in order to detect the X coordinate, the position detection light source 12A is driven by a reference effective value drive pulse, as schematically shown in FIG. The operation of emitting the light L2a and the operation of emitting the position detection light L2b by driving the position detection light source 12B with the drive pulse of the reference effective value are performed alternately like the position detection light source 12A. Meanwhile, the photodetector 15 detects the position detection lights L2a and L2b reflected by the target object Ob such as a finger. Next, based on the light reception result of the light detector 15, as shown in FIG. 5B, the amount of light received by the light detector 15 of the position detection light L2a and the light detection light 15 of the position detection light L2b by the light detector 15. The effective value of the drive pulse for the position detection light source 12A is changed to the first effective value, and the effective value of the drive pulse for the position detection light source 12B is changed to the second effective value so that the received light amount becomes the same. In this way, the amount of light emitted from the position detection light sources 12A and 12B is adjusted, and the adjustment amounts ΔL11 (first effective value−reference effective value) and ΔL12 (second effective value−reference effective value) are obtained. Then, the X coordinate detection unit of the position detection unit 650 obtains the X coordinate based on the ratio between the adjustment amounts ΔL11 and ΔL12. In order to detect the Y-coordinate, the position detection light sources 12C and 12D are used and detected by the same method.

ここで、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに用いた発光ダイオードは、環境温度が高いと、図５（ｃ）に示すように出射光量が低下する。例えば、温度が７５℃のときは、温度が２５℃のときと比較して出射光量が２５％低下する。かかる状態で位置検出を行なうと、位置検出精度が大きく低下するが、本形態では、予め、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅを消灯させ、この状態で温度補償用光源１２Ｔを発光させたときの光検出器１５での受光結果に基づいて、図４に示す温度特性分だけ、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅを駆動する駆動パルスの実効値を調整する。その結果、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅからの出射強度を、図５（ａ）に示す適正な状態に戻すことができる。   Here, when the ambient temperature of the light emitting diodes used for the position detection light sources 12A and 12B is high, the amount of emitted light decreases as shown in FIG. For example, when the temperature is 75 ° C., the amount of emitted light is reduced by 25% compared to when the temperature is 25 ° C. If position detection is performed in this state, the position detection accuracy is greatly reduced. However, in this embodiment, the light when the position detection light sources 12A to 12E are turned off in advance and the temperature compensation light source 12T is caused to emit light in this state. Based on the light reception result of the detector 15, the effective value of the drive pulse for driving the position detection light sources 12A to 12E is adjusted by the temperature characteristic shown in FIG. As a result, the emission intensity from the position detection light sources 12A to 12E can be returned to an appropriate state shown in FIG.

なお、Ｚ座標を検出する際には、位置検出用光源１２Ｅが用いられる。かかる位置検出用光源１２Ｅも、温度補償用光源１２Ｔを発光させたときの光検出器１５での受光結果に基づいて、図４に示す温度特性分だけ、実効値が調整される。   When detecting the Z coordinate, the position detecting light source 12E is used. The effective value of the position detection light source 12E is also adjusted by the temperature characteristic shown in FIG. 4 based on the light reception result of the light detector 15 when the temperature compensation light source 12T emits light.

（バックグラウンドの補正）
本形態では、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅおよび温度補償用光源１２Ｔを消灯させた状態での光検出器１５での受光結果に基づいて、バックグラウンド補正条件を決定する。かかる補正条件は、環境光に含まれる赤外光の影響を補正するための条件である。かかる補正を行なうには、各種の方法があるが、本形態では、例えば、図５（ｂ）を参照して説明した調整量ΔＬ11、ΔＬ12の比から所定の値を加算する処理、あるいは調整量ΔＬ11、ΔＬ12の比に所定の係数を乗じる処理を行ない、しかる後に、バックグラウンド分を補正した値に基づいて、Ｘ座標を求める。なお、Ｙ座標を検出する際も同様である。また、Ｚ座標を検出する際には、光検出器１５での受光結果に所定の値を加算する処理、あるいは所定の係数を乗じるバックグラウンド補正処理を行い、しかる後に、バックグラウンド分を補正した値に基づいて、Ｚ座標を求める。 (Background correction)
In this embodiment, the background correction condition is determined based on the light reception result of the photodetector 15 in a state where the position detection light sources 12A to 12E and the temperature compensation light source 12T are turned off. Such correction conditions are conditions for correcting the influence of infrared light included in the ambient light. There are various methods for performing such correction. In this embodiment, for example, a process of adding a predetermined value from the ratio of the adjustment amounts ΔL11 and ΔL12 described with reference to FIG. A process of multiplying a ratio of ΔL11 and ΔL12 by a predetermined coefficient is performed, and thereafter, an X coordinate is obtained based on a value obtained by correcting the background. The same applies to the detection of the Y coordinate. Further, when detecting the Z coordinate, a process of adding a predetermined value to the light reception result of the photodetector 15 or a background correction process of multiplying a predetermined coefficient is performed, and then the background is corrected. Based on the value, the Z coordinate is obtained.

（動作）
図６は、本発明を適用した光学式位置検出装置で行う動作を示すフローチャートである。図７は、本発明を適用した光学式位置検出装置で行う動作を示すタイミングチャートである。本形態では、図６および図７を参照して以下に説明するように、図４を参照して説明した信号処理部６０などを用いて、ＸＹＺ座標を検出する際、温度補償およびバックグラウンド補正を行う。なお、以下の処理は、制御部（図示せず）の制御の下、行なわれる。 (Operation)
FIG. 6 is a flowchart showing an operation performed by the optical position detection apparatus to which the present invention is applied. FIG. 7 is a timing chart showing operations performed by the optical position detection apparatus to which the present invention is applied. In this embodiment, as will be described below with reference to FIGS. 6 and 7, when the XYZ coordinates are detected using the signal processing unit 60 described with reference to FIG. 4, temperature compensation and background correction are performed. I do. The following processing is performed under the control of a control unit (not shown).

まず、図３、図５および図６において、ステップＳＴ１（期間ｔ１）では、スイッチ部６８０において、増幅器６１０とバックグラウンド補正条件決定部７３０とを接続した状態とする。次に、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅおよび温度補償用光源１２Ｔを消灯させた状態での光検出器１５の受光結果をバックグラウンド補正条件決定部７３０に出力する。その結果、バックグラウンド補正条件決定部７３０は、バックグラウンド補正条件Ｉbgを決定し、かかるバックグラウンド補正条件Ｉbgを保持する（バックグラウンド補正条件決定工程）。   First, in FIG. 3, FIG. 5 and FIG. 6, in step ST <b> 1 (period t <b> 1), the switch unit 680 is connected to the amplifier 610 and the background correction condition determination unit 730. Next, the light reception result of the photodetector 15 in a state where the position detection light sources 12A to 12E and the temperature compensation light source 12T are turned off is output to the background correction condition determination unit 730. As a result, the background correction condition determination unit 730 determines the background correction condition Ibg and holds the background correction condition Ibg (background correction condition determination step).

次に、ステップＳＴ２（期間ｔ２）では、スイッチ部６８０において増幅器６１０とＡ／Ｄ変換器６３０とを接続した状態とする。次に、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅを消灯させる一方、温度補償用光源駆動回路７１０によって温度補償用光源１２Ｔを駆動し、点灯させる。この状態での光検出器１５の受光結果ＩtmpをＡ／Ｄ変換器６３０を介して温度補償用実効値補正部５２０に入力する。その結果、温度補償用実効値補正部５２０は、図４に示す条件に基づいて、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅに供給する駆動パルスの実効値を決定する。すなわち、温度補償用実効値補正部５２０は、周囲温度がどのようなときでも、温度が２０℃のときと同一の光量で位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｅを放出する駆動パルスの実効値を決定する。   Next, in step ST <b> 2 (period t <b> 2), the switch unit 680 is connected to the amplifier 610 and the A / D converter 630. Next, while the position detection light sources 12A to 12E are turned off, the temperature compensation light source drive circuit 710 drives the temperature compensation light source 12T to turn it on. The light reception result Itmp of the photodetector 15 in this state is input to the temperature compensation effective value correction unit 520 via the A / D converter 630. As a result, the temperature compensation effective value correction unit 520 determines the effective value of the drive pulse supplied to the position detection light sources 12A to 12E based on the condition shown in FIG. That is, the temperature compensation effective value correction unit 520 drives the position detection light sources 12A to 12E to emit the position detection lights L2a to L2e with the same amount of light as when the temperature is 20 ° C. at any ambient temperature. Determine the effective value of the pulse.

次に、期間ｔ３ではＸ座標の検出動作を行なう。具体的には、ステップＳＴ３において、スイッチ部６８０は、増幅器６１０とフィードバック制御部６４０とを接続した状態とする。また、光源駆動部５０において、駆動パルス生成出力回路５１０は、温度補償用実効値補正部５２０での指令に対応する実効値の駆動パルスを位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに出力する（温度補償工程）。次に、ステップＳＴ４では、フィードバック制御部６４０が光検出器１５での検出結果に基づいて可変抵抗１１５ａ、１１６ａを制御して位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに供給される駆動パルスの高さ（実効値）を調整し、図５を参照して説明した処理を行う。そして、位置検出部６５０のＸ座標検出部６５１は、調整量ΔＬ11、ΔＬ12の比Ｉxを求める。次に、ステップＳＴ５において、Ｘ座標検出部６５１は、調整量ΔＬ11、ΔＬ12の比Ｉxおよびバックグラウンド補正条件Ｉbgを用いて、バックグラウンド補正を行い、しかる後にステップＳＴ６では、バックグラウンド補正後の値Ｉx′を用いてＸ座標の特定を行なう（位置検出工程）。   Next, in the period t3, an X coordinate detection operation is performed. Specifically, in step ST3, the switch unit 680 connects the amplifier 610 and the feedback control unit 640. In the light source drive unit 50, the drive pulse generation output circuit 510 outputs drive pulses having effective values corresponding to commands from the temperature compensation effective value correction unit 520 to the position detection light sources 12A and 12B (temperature compensation step). ). Next, in step ST4, the feedback control unit 640 controls the variable resistors 115a and 116a based on the detection result of the photodetector 15, and the height (effective) of the drive pulse supplied to the position detection light sources 12A and 12B. Value) is adjusted, and the processing described with reference to FIG. 5 is performed. Then, the X coordinate detection unit 651 of the position detection unit 650 obtains the ratio Ix between the adjustment amounts ΔL11 and ΔL12. Next, in step ST5, the X coordinate detection unit 651 performs background correction using the ratio Ix of the adjustment amounts ΔL11 and ΔL12 and the background correction condition Ibg, and then in step ST6, the value after background correction. The X coordinate is specified using Ix '(position detection step).

次に、期間ｔ４ではＹ座標の検出動作を行なう。具体的には、ステップＳＴ７において、駆動パルス生成出力回路５１０は、温度補償用実効値補正部５２０での指令に対応する実効値の駆動パルスを位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄに出力する（温度補償工程）。次に、ステップＳＴ８では、フィードバック制御部６４０が光検出器１５での検出結果に基づいて可変抵抗１１５ｃ、１１６ｄを制御して位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄに供給される駆動パルスの高さ（実効値）を調整し、図５を参照して説明した処理を行う。そして、位置検出部６５０のＹ座標検出部６５２は、調整量ΔＬ11、ΔＬ12の比Ｉyを求める。次に、ステップＳＴ９において、Ｙ座標検出部６５２は、調整量ΔＬ11、ΔＬ12の比Ｉyおよびバックグラウンド補正条件Ｉbgを用いて、バックグラウンド補正を行い、しかる後にステップＳＴ１０では、バックグラウンド補正後の値Ｉy′を用いてＹ座標の特定を行なう（位置検出工程）。   Next, in the period t4, the Y coordinate detection operation is performed. Specifically, in step ST7, the drive pulse generation / output circuit 510 outputs a drive pulse having an effective value corresponding to a command from the temperature compensation effective value correction unit 520 to the position detection light sources 12C and 12D (temperature compensation). Process). Next, in step ST8, the feedback control unit 640 controls the variable resistors 115c and 116d based on the detection result of the photodetector 15, and the height (effective) of the drive pulse supplied to the position detection light sources 12C and 12D. Value) is adjusted, and the processing described with reference to FIG. 5 is performed. Then, the Y coordinate detection unit 652 of the position detection unit 650 obtains the ratio Iy between the adjustment amounts ΔL11 and ΔL12. Next, in step ST9, the Y coordinate detection unit 652 performs background correction using the ratio Iy of the adjustment amounts ΔL11 and ΔL12 and the background correction condition Ibg, and then in step ST10, the value after background correction. The Y coordinate is specified using Iy ′ (position detection step).

次に、期間ｔ５では、Ｚ座標の検出動作を行なう。具体的には、ステップＳＴ１１において、スイッチ部６８０は、増幅器６１０と位置検出部６５０とを接続した状態とする。また、光源駆動部５０において、駆動パルス生成出力回路５１０は、温度補償用実効値補正部５２０での指令に対応する実効値の駆動パルスを位置検出用光源１２Ｅに出力する（温度補償工程）。次に、ステップＳＴ１２では、光検出器１５が対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２ｅを受光する。そして、ステップＳＴ１３において、位置検出部６５０のＺ座標検出部６５３は、光検出器１５での受光結果Ｉzおよびバックグラウンド補正条件Ｉbgを用いて、バックグラウンド補正を行い、しかる後にステップＳＴ１４では、バックグラウンド補正後の値Ｉz′を用いてＺ座標の特定を行なう（位置検出工程）。   Next, in a period t5, a Z coordinate detection operation is performed. Specifically, in step ST11, the switch unit 680 sets the amplifier 610 and the position detection unit 650 in a connected state. In the light source drive unit 50, the drive pulse generation output circuit 510 outputs a drive pulse having an effective value corresponding to the command from the temperature compensation effective value correction unit 520 to the position detection light source 12E (temperature compensation step). Next, in step ST12, the photodetector 15 receives the position detection light L2e reflected by the target object Ob. In step ST13, the Z coordinate detection unit 653 of the position detection unit 650 performs background correction using the light reception result Iz and the background correction condition Ibg in the light detector 15, and then in step ST14, the background detection is performed. The Z coordinate is specified using the value Iz ′ after the ground correction (position detection step).

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｅが導光板１３の光出射面１３ｓから出射され、これが導光板１３の出射側に配置された対象物体Ｏｂによって反射されると、この反射光が光検出器１５によって検出される。ここで、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｅの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅからの距離とが所定の相関性を有しているので、光検出器１５を介して得られた受光強度から対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出することができる。それ故、検出領域１０Ｒに沿って多数の光学素子を配置する必要がないので、低コストかつ低消費電力の光学式位置検出装置１０を構成することができる。 (Main effects of this form)
As described above, in the optical position detection device 10 and the display device with a position detection function 100 according to the present embodiment, the position detection lights L2a to L2e are emitted from the light emission surface 13s of the light guide plate 13, and this is emitted from the light guide plate 13. When reflected by the target object Ob arranged on the side, the reflected light is detected by the photodetector 15. Here, since the intensity of the position detection lights L2a to L2e in the detection region 10R and the distance from the position detection light sources 12A to 12E have a predetermined correlation, the light reception obtained through the photodetector 15 is performed. The XYZ coordinates of the target object Ob can be detected from the intensity. Therefore, since it is not necessary to arrange a large number of optical elements along the detection region 10R, the optical position detection device 10 with low cost and low power consumption can be configured.

また、本形態では、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅの温度特性を補償するにあたって、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅを消灯させた状態で温度補償用光源１２Ｔを点灯させ、その際の光検出器１５での受光結果に基づいて、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅに供給する駆動パルス（駆動電流）の実効値を補正する。このため、周囲温度が何度であっても、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅは基準温度（例えば、２５℃）と同一の強度をもって位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｅを放出する。従って、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｅを検出した結果に温度補正を行なう場合と違って、補正が容易であり、確実である。それ故、本形態によれば、温度変化が発生した場合でも、精度よく位置検出を行なうことができる。   In this embodiment, when compensating the temperature characteristics of the position detection light sources 12A to 12E, the temperature compensation light source 12T is turned on with the position detection light sources 12A to 12E turned off, and the photodetector 15 at that time is turned on. The effective value of the drive pulse (drive current) supplied to the position detection light sources 12A to 12E is corrected based on the light reception result at. For this reason, the position detection light sources 12A to 12E emit the position detection lights L2a to L2e with the same intensity as the reference temperature (for example, 25 ° C.) regardless of the ambient temperature. Therefore, unlike the case where the temperature correction is performed on the result of detecting the position detection lights L2a to L2e, the correction is easy and reliable. Therefore, according to the present embodiment, position detection can be performed accurately even when a temperature change occurs.

また、本形態において、温度補償用光源１２Ｔから光検出器１５に向かう光路を周囲から遮光する遮光部材１９を設け、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｅおよび温度補償用光源１２Ｔが消灯している状態での光検出器１５での受光結果に基づいてバックグラウンド補正条件を決定する。このように構成すると、温度補償用光源１２Ｔを用いての補正結果にはバックグラウンドが入らない。それ故、温度補正とバックグラウンド補正を各々別々に適切に行なうことができる。   In this embodiment, a light shielding member 19 is provided to shield the optical path from the temperature compensation light source 12T to the photodetector 15 from the surroundings, and the position detection light sources 12A to 12E and the temperature compensation light source 12T are turned off. The background correction condition is determined based on the light reception result of the photo detector 15. If comprised in this way, a background will not enter in the correction result using the temperature compensation light source 12T. Therefore, temperature correction and background correction can be appropriately performed separately.

（他の検出方法）
上記形態では、例えば、Ｘ座標を検出する際、位置検出光Ｌ２ａの光検出器１５での受光量と位置検出光Ｌ２ｂの光検出器１５での受光量とが同一となるように位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの出射光量を調整した際の調整量ΔＬ11、ΔＬ12に基づいて、Ｘ座標を求めたが、位置検出光Ｌ２ａの光検出器１５での受光量と、位置検出光Ｌ２ｂの光検出器１５での受光量との比や差からＸ座標を求めてもよい。Ｙ座標を求める場合も同様である。このような構成の場合には、図３に示すフィードバック制御部６４０や可変抵抗１１５ａ〜１１５ｄを省略することができる。 (Other detection methods)
In the above embodiment, for example, when detecting the X coordinate, the position detection light L2a is received by the photodetector 15 and the position detection light L2b is received by the photodetector 15 so that the received light amount is the same. The X coordinate is obtained based on the adjustment amounts ΔL11 and ΔL12 when adjusting the amounts of light emitted from the light sources 12A and 12B, but the received light amount of the position detection light L2a by the photodetector 15 and the light of the position detection light L2b. The X coordinate may be obtained from the ratio or difference from the amount of light received by the detector 15. The same applies when obtaining the Y coordinate. In the case of such a configuration, the feedback control unit 640 and the variable resistors 115a to 115d shown in FIG. 3 can be omitted.

上記形態では、ＸＹＺ座標を検出する例であったが、ＸＹ座標のみを検出する場合に本発明を適用してもよい。   In the above embodiment, the XYZ coordinates are detected, but the present invention may be applied when only the XY coordinates are detected.

また、上記形態では、光検出器１５の検出結果を直接用いたが、光検出器１５にキャパシタを並列に電気的接続し、光検出器１５での受光量に連動して発生するキャパシタの放電あるいは充電を監視した結果を光検出器１５の検出結果として用いてもよい。   In the above embodiment, the detection result of the photodetector 15 is directly used. However, a capacitor is electrically connected in parallel to the photodetector 15, and the capacitor discharge generated in conjunction with the amount of light received by the photodetector 15. Alternatively, the result of monitoring charging may be used as the detection result of the photodetector 15.

（位置検出用光源装置１１の別の構成）
図８は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０に用いた別の位置検出用光源装置１１の説明図である。上記実施の形態では、位置検出用光源装置１１として、導光板１３を用いたが、図１に示す位置検出機能付き表示装置１００の場合には、図８に示すように、スクリーン状の被投射面２０１の背面側において、検出領域１０Ｒに対してＺ軸方向で対向する位置に複数の位置検出用光源１２を配列させ、導光板を有しない構成の位置検出用光源装置１１を採用してもよい。 (Another configuration of the position detecting light source device 11)
FIG. 8 is an explanatory diagram of another position detection light source device 11 used in the optical position detection device 10 to which the present invention is applied. In the above embodiment, the light guide plate 13 is used as the light source device 11 for position detection. However, in the case of the display device 100 with a position detection function shown in FIG. 1, as shown in FIG. Even if the position detection light source device 11 having a configuration in which a plurality of position detection light sources 12 are arranged at positions facing the detection region 10R in the Z-axis direction on the back side of the surface 201 and does not include a light guide plate is employed. Good.

かかる構成の場合にも、対象物体ＯｂのＸ座標位置を検出する際、複数の位置検出用光源１２のうち、Ｘ方向で離間する位置検出用光源１２の一方のみを点灯させれば、Ｘ方向に位置検出光の強度分布を形成することができる。また、対象物体ＯｂのＹ座標位置を検出する際、複数の位置検出用光源１２のうち、Ｙ方向で離間する位置検出用光源１２の一方のみを点灯させれば、Ｙ方向に位置検出光の強度分布を形成することができる。さらに、対象物体ＯｂのＺ座標位置を検出する際、複数の位置検出用光源１２の全てを点灯させれば、Ｚ方向に位置検出光の強度分布を形成することができる。   Even in such a configuration, when detecting the X coordinate position of the target object Ob, if only one of the position detection light sources 12 separated in the X direction is turned on among the plurality of position detection light sources 12, the X direction An intensity distribution of position detection light can be formed on the surface. Further, when detecting the Y coordinate position of the target object Ob, if only one of the position detection light sources 12 separated in the Y direction is turned on among the plurality of position detection light sources 12, the position detection light in the Y direction is detected. An intensity distribution can be formed. Further, when detecting the Z coordinate position of the target object Ob, if all of the plurality of position detection light sources 12 are turned on, the intensity distribution of the position detection light can be formed in the Z direction.

［位置検出機能付き表示装置１００の変形例］
上記実施の形態では、画像生成装置２００として投射型表示装置２０３、２０７を備えている構成であったが、図９〜図１２に示すように、直視型の表示装置を画像生成装置２００として採用すれば、図１３を参照して後述する電子機器に用いることができる。 [Modification of Display Device 100 with Position Detection Function]
In the embodiment described above, the projection display devices 203 and 207 are provided as the image generation device 200. However, as shown in FIGS. 9 to 12, a direct-view display device is employed as the image generation device 200. Then, it can use for the electronic device mentioned later with reference to FIG.

（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図９および図１０は、本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。 (Modification 1 of the display device 100 with a position detection function)
9 and 10 are an exploded perspective view and an explanatory view showing a cross-sectional configuration of the optical position detection device 10 and the display device 100 with a position detection function according to Modification 1 of the present invention. In addition, in the display device 100 with a position detection function of the present embodiment, the configuration of the optical position detection device 10 is the same as that of the above-described embodiment. Omitted.

図９および図１０に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを備えている。画像生成装置２００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置などといった直視型表示装置２０８であり、光学式位置検出装置１０に対して入力操作側とは反対に設けられている。直視型表示装置２０８は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。   The display device 100 with a position detection function shown in FIGS. 9 and 10 includes an optical position detection device 10 and an image generation device 200. The optical position detection device 10 is for position detection that emits position detection light. The light source 12, the light guide plate 13, and the photodetector 15 having the light receiving portion 15a facing the detection region 10R are provided. The image generation device 200 is a direct-view display device 208 such as an organic electroluminescence device or a plasma display device, and is provided opposite to the input operation side with respect to the optical position detection device 10. The direct-view display device 208 includes an image display region 20R in a region overlapping the light guide plate 13 in plan view, and the image display region 20R overlaps with the detection region 10R in plan view.

（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図１１および図１２は、本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の説明図であり、図１１および図１２は各々、光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。 (Modification 2 of the display device 100 with a position detection function)
FIGS. 11 and 12 are explanatory diagrams of the optical position detection device 10 and the display device 100 with a position detection function according to the second modification of the present invention. FIGS. 11 and 12 respectively show the optical position detection device 10 and the optical position detection device 10. It is explanatory drawing which shows the disassembled perspective view of the display apparatus with a position detection function 100, and a cross-sectional structure. In addition, in the display device 100 with a position detection function of the present embodiment, the configuration of the optical position detection device 10 is the same as that of the above-described embodiment. Omitted.

図１１および図１２に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを備えている。画像生成装置２００は、直視型表示装置である液晶装置２０９と、透光性カバー３０とからなる。液晶装置２０９は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。   The display device 100 with a position detection function shown in FIGS. 11 and 12 includes an optical position detection device 10 and an image generation device 200. The optical position detection device 10 is for position detection that emits position detection light. The light source 12, the light guide plate 13, and the photodetector 15 having the light receiving portion 15a facing the detection region 10R are provided. The image generation device 200 includes a liquid crystal device 209 that is a direct-view display device and a translucent cover 30. The liquid crystal device 209 includes an image display region 20R in a region overlapping the light guide plate 13 in plan view, and the image display region 20R overlaps with the detection region 10R in plan view.

本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るための光学シート１６が配置されている。本形態においては、光学シート１６として、導光板１３の光出射面１３ｓに対向する第１プリズムシート１６１と、第１プリズムシート１６１に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する第２プリズムシート１６２と、第２プリズムシート１６２に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する光散乱板１６３とが用いられている。なお、光学シート１６に対して導光板１３が位置する側とは反対側には矩形枠状の遮光シート１７が光学シート１６の周囲に配置されている。かかる遮光シート１７は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが漏れるのを防止する。   In the display device with a position detection function 100 according to the present embodiment, an optical sheet 16 for leveling the position detection lights L2a to L2d is arranged on the light emitting side of the light guide plate 13 as necessary. In this embodiment, as the optical sheet 16, the first prism sheet 161 facing the light exit surface 13s of the light guide plate 13 is opposed to the first prism sheet 161 on the side opposite to the side where the light guide plate 13 is located. A second prism sheet 162 and a light scattering plate 163 facing the second prism sheet 162 on the side opposite to the side where the light guide plate 13 is located are used. A light shielding sheet 17 having a rectangular frame shape is disposed around the optical sheet 16 on the side opposite to the side where the light guide plate 13 is located with respect to the optical sheet 16. The light shielding sheet 17 prevents the position detection lights L2a to L2d emitted from the position detection light sources 12A to 12D from leaking.

液晶装置２０９（画像生成装置２００）は、光学シート１６（第１プリズムシート１６１、第２プリズムシート１６２および光散乱板１６３）に対して導光板１３が位置する側とは反対側に液晶パネル２０９ａを備えている。本形態において、液晶パネル２０９ａは、透過型の液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を充填した構造を有している。本形態において、液晶パネル２０９ａは、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２の一方側には透光性の画素電極、データ線、走査線、画素スイッチング素子（図示せず）が形成され、他方側には透光性の共通電極（図示せず）が形成されている。なお、画素電極および共通電極が同一の基板に形成されることもある。かかる液晶パネル２０９ａでは、各画素に対して走査線を介して走査信号が出力され、データ線を介して画像信号が出力されると、複数の画素の各々で液晶２４の配向が制御される結果、画像表示領域２０Ｒに画像が形成される。   The liquid crystal device 209 (the image generation device 200) includes a liquid crystal panel 209a on the opposite side of the optical sheet 16 (the first prism sheet 161, the second prism sheet 162, and the light scattering plate 163) from the side where the light guide plate 13 is located. It has. In this embodiment, the liquid crystal panel 209a is a transmissive liquid crystal panel, and has a structure in which two light-transmitting substrates 21 and 22 are bonded together with a sealing material 23 and a liquid crystal 24 is filled between the substrates. In this embodiment, the liquid crystal panel 209a is an active matrix liquid crystal panel, and on one side of the two light transmissive substrates 21 and 22, a light transmissive pixel electrode, a data line, a scanning line, and a pixel switching element (see FIG. (Not shown) is formed, and a translucent common electrode (not shown) is formed on the other side. Note that the pixel electrode and the common electrode may be formed on the same substrate. In the liquid crystal panel 209a, when a scanning signal is output to each pixel through the scanning line and an image signal is output through the data line, the orientation of the liquid crystal 24 is controlled in each of the plurality of pixels. An image is formed in the image display area 20R.

液晶パネル２０９ａにおいて、一方の透光性基板２１には、他方の透光性基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔの表面）上には駆動回路などを構成する電子部品２５が実装されている。また、基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などの配線部材２６が接続されている。なお、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていてもよい。なお、必要に応じて透光性基板２１、２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。   In the liquid crystal panel 209a, one translucent substrate 21 is provided with a substrate overhanging portion 21t that projects from the outer shape of the other translucent substrate 22 to the periphery. An electronic component 25 constituting a drive circuit or the like is mounted on the surface of the substrate extension portion 21t. Further, a wiring member 26 such as a flexible wiring board (FPC) is connected to the board projecting portion 21t. Note that only the wiring member 26 may be mounted on the substrate overhanging portion 21t. In addition, a polarizing plate (not shown) is arrange | positioned at the outer surface side of the translucent board | substrates 21 and 22 as needed.

ここで、対象物体Ｏｂの平面位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを対象物体Ｏｂによる操作が行われる視認側へ出射させる必要があり、液晶パネル２０９ａは、導光板１３および光学シート１６よりも視認側（操作側）に配置されている。従って、液晶パネル２０９ａにおいて、画像表示領域２０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過可能に構成される。なお、液晶パネル２０９ａが導光板１３の視認側とは反対側に配置される場合には、画像表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過するように構成されている必要はないが、その代りに、画像表示領域２０Ｒが導光板１３を通して視認側より透視可能に構成される必要がある。   Here, in order to detect the planar position of the target object Ob, it is necessary to emit the position detection lights L2a to L2d to the viewing side where the operation by the target object Ob is performed. The liquid crystal panel 209a includes the light guide plate 13 and the optical It is arranged closer to the viewing side (operation side) than the sheet 16. Therefore, in the liquid crystal panel 209a, the image display region 20R is configured to be able to transmit the position detection lights L2a to L2d. When the liquid crystal panel 209a is arranged on the side opposite to the viewing side of the light guide plate 13, the image display region 20R does not need to be configured to transmit the position detection lights L2a to L2d. Instead, the image display area 20 </ b> R needs to be configured to be seen through from the viewing side through the light guide plate 13.

液晶装置２０９は、液晶パネル２０９ａを照明するための照明装置４０を備えている。本形態において、照明装置４０は、導光板１３に対して液晶パネル２０９ａが位置する側とは反対側において導光板１３と反射板１４との間に配置されている。照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝播させながら出射する照明用導光板４３とを備えており、照明用導光板４３は、矩形の平面形状を備えている。照明用光源４１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源４１は、照明用導光板４３の辺部分４３ａに沿って複数、配列されている。   The liquid crystal device 209 includes an illumination device 40 for illuminating the liquid crystal panel 209a. In this embodiment, the illuminating device 40 is disposed between the light guide plate 13 and the reflection plate 14 on the side opposite to the side where the liquid crystal panel 209a is located with respect to the light guide plate 13. The illumination device 40 includes an illumination light source 41 and an illumination light guide plate 43 that emits the illumination light emitted from the illumination light source 41 while propagating the illumination light. The illumination light guide plate 43 has a rectangular planar shape. It has. The illumination light source 41 is composed of a light emitting element such as an LED (light emitting diode), for example, and emits, for example, white illumination light L4 in accordance with a drive signal output from a drive circuit (not shown). In this embodiment, a plurality of illumination light sources 41 are arranged along the side portion 43 a of the illumination light guide plate 43.

照明用導光板４３は、辺部分４３ａに隣接する光出射側の表面部分（光出射面４３ｓの辺部分４３ａ側の外周部）に傾斜面４３ｇが設けられ、照明用導光板４３は、辺部分４３ａに向けて厚みが徐々に増加している。かかる傾斜面４３ｇを有する入光構造によって、光出射面４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、辺部分４３ａの高さを照明用光源４１の光放出面の高さに対応させてある。   The light guide plate 43 for illumination is provided with an inclined surface 43g on the surface portion on the light emission side adjacent to the side portion 43a (the outer peripheral portion of the light emission surface 43s on the side portion 43a side). The thickness gradually increases toward 43a. With the light incident structure having the inclined surface 43g, the height of the side portion 43a is made to correspond to the height of the light emitting surface of the illumination light source 41 while suppressing an increase in the thickness of the portion where the light emitting surface 43s is provided. is there.

かかる照明装置４０において、照明用光源４１から出射された照明光は、照明用導光板４３の辺部分４３ａから照明用導光板４３の内部に入射した後、照明用導光板４３の内部を反対側の外縁部４３ｂに向けて伝播し、一方の表面である光出射面４３ｓから出射される。ここで、照明用導光板４３は、辺部分４３ａ側から反対側の外縁部４３ｂに向けて内部伝播光に対する光出射面４３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導光構造を有している。かかる導光構造は、例えば、照明用導光板４３の光出射面４３ｓ、または背面４３ｔに形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷された散乱層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。このような導光構造を設けることで、辺部分４３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射面４３ｓからほぼ均一に出射される。   In such an illuminating device 40, the illumination light emitted from the illumination light source 41 enters the illumination light guide plate 43 from the side portion 43 a of the illumination light guide plate 43, and then the inside of the illumination light guide plate 43 on the opposite side. It propagates toward the outer edge 43b of the light and is emitted from the light exit surface 43s which is one surface. Here, the light guide plate 43 for illumination has a light guide structure in which the light amount ratio of the emitted light from the light emitting surface 43s to the internally propagated light monotonously increases from the side portion 43a side to the outer edge portion 43b on the opposite side. ing. Such a light guide structure is, for example, an area of a fine concavo-convex refracting surface for light deflection or light scattering formed on the light exit surface 43 s or the back surface 43 t of the light guide plate 43 for illumination, and the printed scattering layer. This is realized by gradually increasing the formation density toward the internal propagation direction. By providing such a light guide structure, the illumination light L4 incident from the side portion 43a is emitted substantially uniformly from the light emission surface 43s.

本形態において、照明用導光板４３は、液晶パネル２０９ａの視認側とは反対側で液晶パネル２０９ａの画像表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバックライトとして機能する。但し、照明用導光板４３を液晶パネル２０９ａの視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、本形態において、照明用導光板４３は導光板１３と反射板１４との間に配置されているが、照明用導光板４３を光学シート１６と導光板１３との間に配置してもよい。また、照明用導光板４３と導光板１３とは共通の導光板として構成してもよい。また、本形態では、光学シート１６を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄと照明光Ｌ４との間で共用としている。但し、照明用導光板４３の光出射側に、上記の光学シート１６とは別の専用の光学シートを配置してもよい。これは、照明用導光板４３においては光出射面４３ｓから出射される照明光Ｌ４の平面輝度を均―化することを目的に、十分な光散乱作用を呈する光散乱板を用いることが多いが、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを大きく散乱させてしまうと位置検出の妨げとなる。このため、光散乱板を設けないか、あるいは比較的軽度の光散乱作用を呈する光散乱板を用いる必要があることから、光散乱板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましい。但し、プリズムシート（第１プリズムシート１６１や第２プリズムシート１６２）などの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。   In the present embodiment, the illumination light guide plate 43 is disposed on the opposite side to the viewing side of the liquid crystal panel 209a so as to overlap the image display region 20R of the liquid crystal panel 209a in a planar manner, and functions as a so-called backlight. However, the illumination light guide plate 43 may be arranged on the viewing side of the liquid crystal panel 209a so as to function as a so-called front light. In this embodiment, the illumination light guide plate 43 is disposed between the light guide plate 13 and the reflection plate 14. However, the illumination light guide plate 43 may be disposed between the optical sheet 16 and the light guide plate 13. Good. Moreover, you may comprise the light guide plate 43 for illumination and the light guide plate 13 as a common light guide plate. In this embodiment, the optical sheet 16 is shared between the position detection lights L2a to L2d and the illumination light L4. However, a dedicated optical sheet different from the optical sheet 16 may be disposed on the light emitting side of the light guide plate 43 for illumination. This is because the illumination light guide plate 43 often uses a light scattering plate exhibiting a sufficient light scattering action for the purpose of equalizing the planar luminance of the illumination light L4 emitted from the light emission surface 43s. In the position detection light guide plate 13, if the position detection lights L2a to L2d emitted from the light exit surface 13s are greatly scattered, the position detection is hindered. For this reason, it is necessary to use a light scattering plate that does not have a light scattering plate, or to use a light scattering plate that exhibits a relatively light light scattering action. . However, an optical sheet having a light collecting function such as a prism sheet (the first prism sheet 161 or the second prism sheet 162) may be shared.

（電子機器への搭載例）
図１３を参照しながら、図９〜図１２を参照して説明した位置検出機能付き表示装置１００を適用した電子機器について説明する。図１３は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。図１３（ａ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター２０００は、表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１、およびキーボード２００２が設けられている。図１３（ｂ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、位置検出機能付き表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。図１３（ｃ）に、位置検出機能付き表示装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１、および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が位置検出機能付き表示装置１００に表示される。 (Example of mounting on electronic equipment)
With reference to FIG. 13, an electronic apparatus to which the display device with a position detection function 100 described with reference to FIGS. 9 to 12 is applied will be described. FIG. 13 is an explanatory diagram of an electronic apparatus using the display device with a position detection function according to the present invention. FIG. 13A shows a configuration of a mobile personal computer including the display device 100 with a position detection function. The personal computer 2000 includes a display device 100 with a position detection function as a display unit and a main body 2010. The main body 2010 is provided with a power switch 2001 and a keyboard 2002. FIG. 13B shows a configuration of a mobile phone provided with the display device 100 with a position detection function. The cellular phone 3000 includes a plurality of operation buttons 3001, scroll buttons 3002, and the display device 100 with a position detection function as a display unit. By operating the scroll button 3002, the screen displayed on the display device with a position detection function 100 is scrolled. FIG. 13C shows the configuration of a portable information terminal (PDA: Personal Digital Assistants) to which the display device with a position detection function 100 is applied. The information portable terminal 4000 includes a plurality of operation buttons 4001, a power switch 4002, and the display device 100 with a position detection function as a display unit. When the power switch 4002 is operated, various types of information such as an address book and a schedule book are displayed on the display device 100 with a position detection function.

なお、位置検出機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図１３に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した位置検出機能付き表示装置１００が適用可能である。   The electronic device to which the display device with a position detection function 100 is applied is not only the one shown in FIG. 13 but also a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type, a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, Examples include electronic notebooks, calculators, word processors, workstations, videophones, POS terminals, bank terminals, and other electronic devices. And the display apparatus 100 with a position detection function mentioned above is applicable as a display part of these various electronic devices.

１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源装置、１２Ａ〜１２Ｅ・・位置検出用光源、１２Ｔ・・温度補償用光源、１３・・導光板、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ・・光入射部、光射部、１３ｓ・・光出射面、１５・・光検出器、５０・・光源駆動部、１００・・位置検出機能付き表示装置、２００・・画像生成装置、５１０・・駆動パルス生成出力回路、５２０・・温度補償用実効値補正部、６４０・・フィードバック制御部、６５０・・位置検出部、７３０・・バックグラウンド補正条件決定部、Ｌ２ａ〜Ｌ２ｅ・・位置検出光 10 .... Optical position detection device, 10R ... Detection region, 11 .... Light source device for position detection, 12A to 12E ... Light source for position detection, 12T ... Light source for temperature compensation, 13 .... Light guide plate, 13a, 13b, 13c, 13d ··· Light incident portion, light emitting portion, 13s ··· Light exit surface, ··· Photodetector, 50 ·· Light source drive portion, 100 ·· Display device with position detection function, ··· Image ,... Driving pulse generation output circuit, 520... Temperature compensation effective value correction unit, 640... Feedback control unit, 650... Position detection unit, 730 .. Background correction condition determination unit, L2a to L2e ..Position detection light

Claims (10)

検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、
前記対象物体に照射するための位置検出光を放出する位置検出用光源、および該位置検出用光源を駆動する光源駆動部を備え、前記検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光を受けるように前記検出領域に向けて配置された光検出器と、
前記光検出器での受光結果および前記強度分布に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部を備えた信号処理部と、
前記位置検出用光源が消灯している状態で前記光検出器に向けて光を放出する温度補償用光源と、
前記温度補償用光源から出射された光の前記光検出器での受光結果に基づいて、前記光源駆動部が前記位置検出用光源に供給する駆動電流の実効値を補正する温度補償用実効値補正部と、
を有していることを特徴とする光学式位置検出装置。 An optical position detection device for optically detecting the position of a target object in a detection region,
Position detection that includes a position detection light source that emits position detection light for irradiating the target object, and a light source drive unit that drives the position detection light source, and forms an intensity distribution of the position detection light in the detection region A light source device;
A photodetector arranged toward the detection region to receive the position detection light reflected by the target object;
A signal processing unit including a position detection unit that detects a position of the target object based on a light reception result of the photodetector and the intensity distribution;
A temperature-compensating light source that emits light toward the photodetector with the position detection light source turned off;
The temperature compensation effective value correction for correcting the effective value of the drive current that the light source driving unit supplies to the position detection light source based on the light reception result of the light emitted from the temperature compensation light source by the photodetector. And
An optical position detection device characterized by comprising: 前記温度補償用光源から前記光検出器に向かう光路を周囲から遮光する遮光部材を有し、
前記信号処理部は、前記位置検出用光源および前記温度補償用光源が消灯している状態での前記光検出器での受光結果に基づいてバックグラウンド補正条件を決定するバックグラウンド補正条件決定部を備え、
前記位置検出部は、前記光検出器での受光結果、前記強度分布および前記バックグラウンド補正条件に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。 A light shielding member that shields an optical path from the temperature-compensating light source toward the photodetector from the surroundings;
The signal processing unit includes a background correction condition determination unit that determines a background correction condition based on a light reception result of the photodetector in a state where the position detection light source and the temperature compensation light source are turned off. Prepared,
The optical position detection according to claim 1, wherein the position detection unit detects the position of the target object based on a light reception result of the photodetector, the intensity distribution, and the background correction condition. apparatus. 前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記位置検出光としての第１位置検出光を放出して前記検出領域の平面視における第１方向の強度分布を形成する第１位置検出用光源と、前記位置検出光としての第２位置検出光を放出して前記第１方向とは逆向きの強度分布を形成する第２位置検出用光源と、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式位置検出装置。   The position detection light source device emits first position detection light as the position detection light as the position detection light source to form an intensity distribution in a first direction in a plan view of the detection region. And a second position detection light source that emits a second position detection light as the position detection light and forms an intensity distribution opposite to the first direction. The optical position detection device according to claim 1. 前記信号処理部は、前記光検出器での受光結果に基づいて前記駆動電流を調整するフィードバック制御部を備え、
当該フィードバック制御部は、前記光検出器での前記第１位置検出光の受光量および前記第２位置検出光の受光量に基づいて、前記第１位置検出光の受光量と前記第２位置検出光の受光量とが同一となるように、前記第１位置検出用光源に対する駆動電流を第１実効値に調整し、前記第２位置検出用光源に対する駆動電流を第２実効値に調整し、
前記位置検出部は、前記第１実効値および前記第２実効値に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項３に記載の光学式位置検出装置。 The signal processing unit includes a feedback control unit that adjusts the drive current based on a light reception result of the photodetector,
The feedback control unit is configured to detect the received light amount of the first position detection light and the second position detection based on the received light amount of the first position detection light and the received light amount of the second position detection light at the photodetector. Adjusting the drive current for the first position detection light source to a first effective value so that the amount of received light is the same, adjusting the drive current for the second position detection light source to a second effective value;
The optical position detection device according to claim 3, wherein the position detection unit detects the position of the target object based on the first effective value and the second effective value. 前記フィードバック制御部は、前記第１位置検出用光源および前記第２位置検出用光源を同一の基準実効値の駆動電流で駆動した際の前記検出器での検出結果に基づいて、前記第１位置検出用光源に対する駆動電流を前記基準実効値から前記第１実効値に調整し、前記第２位置検出用光源に対する駆動電流を前記基準実効値から前記第２実効値に調整し、
前記位置検出部は、前記基準実効値から前記第１実効値への調整量および前記基準実効値から前記第２実効値への調整量に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の光学式位置検出装置。 The feedback control unit is configured to detect the first position based on a detection result of the detector when the first position detection light source and the second position detection light source are driven with the same reference effective value drive current. Adjusting the driving current for the light source for detection from the reference effective value to the first effective value, adjusting the driving current for the second position detection light source from the reference effective value to the second effective value;
The position detection unit detects the position of the target object based on an adjustment amount from the reference effective value to the first effective value and an adjustment amount from the reference effective value to the second effective value. The optical position detection device according to claim 4. 前記位置検出用光源装置は、前記第１位置検出用光源および前記第２位置検出用光源からなる光源対として、前記第１方向および前記第２方向の前記強度分布を形成する第１光源対と、該第１光源対が形成する前記強度分布の方向に対して交差する方向の強度分布を形成する第２光源対と、を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載の光学式位置検出装置。   The position detection light source device includes a first light source pair that forms the intensity distribution in the first direction and the second direction as a light source pair including the first position detection light source and the second position detection light source. The optical source according to claim 4, further comprising: a second light source pair that forms an intensity distribution in a direction intersecting with the direction of the intensity distribution formed by the first light source pair. Type position detector. 前記位置検出用光源装置は導光板を備え、
当該導光板は、前記位置検出用光源から出射された前記位置検出光を内部に取り込む複数の光入射部と、該光入射部から採り込んだ前記位置検出光を前記検出領域に向けて出射して前記位置検出光の強度分布を形成する光出射面と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。 The position detection light source device includes a light guide plate,
The light guide plate emits the position detection light emitted from the position detection light source into the detection region, and a plurality of light incident parts that take in the position detection light from the position detection light source toward the detection region. The optical position detection device according to claim 1, further comprising: a light emitting surface that forms an intensity distribution of the position detection light. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置であって、
前記導光板に対して平面視で重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。 A display device with a position detection function comprising the optical position detection device according to any one of claims 1 to 7,
A display device with a position detection function, comprising: an image generation device that forms an image in a region overlapping the light guide plate in plan view. 検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出方法であって、
位置検出用光源から出射された位置検出光の強度分布を前記検出領域に形成する位置検出用光源装置と、前記対象物体で反射した前記位置検出光を受けるように前記検出領域に向けて配置された光検出器と、前記光検出器に向けて光を放出する温度補償用光源とを設けておき、
前記位置検出用光源を消灯させた状態で前記温度補償用光源を点灯させ、当該温度補償用光源から出射された光の前記光検出器での受光結果に基づいて、前記位置検出用光源に供給する駆動電流の実効値を補正する温度補償工程と、
前記温度補償用光源を消灯させた状態で、前記温度補償工程で補正された条件で前記位置検出用光源を駆動し、前記光検出器での受光結果および前記強度分布に基づいて位置を検出する位置検出工程と、
を有することを特徴とする光学式位置検出方法。 An optical position detection method for optically detecting the position of a target object in a detection region,
A position detection light source device that forms an intensity distribution of position detection light emitted from the position detection light source in the detection region, and is arranged toward the detection region so as to receive the position detection light reflected by the target object. And a temperature-compensating light source that emits light toward the photodetector,
The temperature compensation light source is turned on with the position detection light source turned off, and the light emitted from the temperature compensation light source is supplied to the position detection light source based on the light reception result of the light detector. A temperature compensation step for correcting the effective value of the driving current to be
With the temperature compensation light source turned off, the position detection light source is driven under the conditions corrected in the temperature compensation step, and the position is detected based on the light reception result of the photodetector and the intensity distribution. A position detection process;
An optical position detection method comprising: 前記温度補償工程を行なう際、前記温度補償用光源から前記光検出器に向かう光路を周囲から遮光する遮光部材を設けておき、
前記位置検出用光源および前記温度補償用光源が消灯している状態での前記光検出器での受光結果に基づいてバックグラウンド補正条件を決定するバックグラウンド補正条件決定工程を行い、前記位置検出工程では、前記光検出器での受光結果、前記強度分布、および前記バックグラウンド補正条件に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする光学式位置検出方法。 When performing the temperature compensation step, a light shielding member that shields the optical path from the temperature compensation light source to the photodetector from the surroundings is provided.
Performing a background correction condition determination step of determining a background correction condition based on a light reception result of the photodetector in a state where the position detection light source and the temperature compensation light source are turned off, and the position detection step. Then, the optical position detection method, wherein the position of the target object is detected based on the result of light reception by the photodetector, the intensity distribution, and the background correction condition.

Images