CN102095438B - 光学式位置检测装置、机械手装置以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学式位置检测装置、机械手装置以及具有位置检测功能的显示装置，将从光源部出射的检查用光的一部分作为不管有无对象物体都强度恒定的无信息光来进行监测并利用于光源部的驱动条件设定等中，而且上述无信息光不会妨碍对象物体的位置检测。在光学式位置检测装置中，光源部出射检查用光，在检测区域形成光强度分布，并通过第一光检测器来检测被对象物体反射的位置检测用反射光。另外，设置有第二光检测器，被对象物体反射的位置检测用反射光不会入射该第二光检测器，而未经由检测区域的无信息光会入射上述第二光检测器。第一光检测器可以具有位置检测用反射光入射但无信息光不会入射的结构。

Description

光学式位置检测装置、机械手装置以及显示装置

技术领域

本发明涉及以光学方式检测对象物体的位置的光学式位置检测装置、具有位置检测功能的机械手装置及具有位置检测功能的显示装置。

背景技术

作为以光学方式检测对象物体的位置的光学式位置检测装置，例如提出了如下装置：从2台光束源分别经由透光部件向对象物体出射检测用光，通过共通的光检测器来接收检测用光被对象物体反射并透过了透光部件的成分(例如，请参照专利文献1)。

在上述专利文献1中所记载的结构中，基于控制2台光束源以使从在2台光束源中的一台光束源出射的检测用光被对象物体反射时的光检测器的受光强度与从另一台光束源出射的检测用光被对象物体反射时的光检测器的受光强度相等时的出射强度之比，来检测对象物体的位置。

专利文献1：JP特表2003-534554号公报

在专利文献1所记载的结构中，由于采用利用从2台光束源出射的检测用光的空间关系的方式，所以必须正确控制光束源的出射强度。为此，必须在对象物体不存在的状态下从2台光束源出射检查用光，并一边监测这些检查用光一边设定光束源的出射强度，但在专利文献1中并没有提出相应的结构。

另外，在专利文献1所记载的结构中，从2台光束源出射的检测用光中的一部分光被透光部件中的与有对象物体所处一侧相反的一侧的面反射，并被光检测器接收。因此，光检测器的受光强度是将被对象物体反射的检测用光的受光强度和除被对象物体反射的检测用光以外的受光强度合成而得的结果。因此，若基于控制2台光束源以使从一台光束源出射的检测用光被对象物体反射时的光检测器的受光强度与从另一台光束源出射的检测用光被对象物体反射时的光检测器的受光强度相等的情况下的出射强度之比，来检测对象物体的位置，则会存在位置检测精度降低的问题。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的课题在于，提供如下光学式位置检测装置、具有该光学式位置检测装置的机械手装置以及具有位置检测功能的显示装置：将从光源部出射的检查用光中的一部分光作为不管有无对象物体都强度恒定的无信息光(blank light)来进行监测，并将该无信息光利用于对光源部的驱动条件设定等中，而且上述无信息光不会妨碍对象物体的位置检测。

为了解决上述课题，本发明提供一种光学式位置检测装置，用于以光学方式检测对象物体的位置，其特征在于，具有：光源部，其在设定于检测用光的出射方向上的检测区域形成该检测用光的光强度分布，第一光检测器，在从上述光源部出射的上述检测用光中在上述检测区域被上述对象物体反射的位置检测用反射光会入射其，而未经由上述检测区域的无信息光不入射其；第二光检测器，其不入射上述位置检测用反射光，而入射上述无信息光；位置检测部，其基于上述第一光检测器的检测结果，检测上述检测区域内的上述对象物体。

在本发明中，光源装置出射检查用光，在检测区域形成光强度分布。而且，通过第一光检测器来检测被对象物体反射的位置检测用反射光。在此，就光强度分布而言，检测区域内的位置和强度之间具有恒定的关系，所以若预先掌握上述位置和检测用光的强度之间的关系，则位置检测部能够基于第一光检测器的受光结果来检测对象物体的位置。进而，在本发明中设置有第二光检测器，该第二光检测器中在从光源部出射的检测用光中在检测区域被对象物体反射的位置检测用反射光不会入射，而且未经由检测区域的无信息光会入射至上述第二光检测器。因此，若采用第二光检测器，则不管在检测区域是否存在对象物体都能够监测无信息光，所以基于其监测结果，能够将来自光源部的检测用光的出射强度设定为最佳条件。因此，无需利用第一光检测器来监测无信息光，所以第一光检测器可以采用位置检测用反射光入射而无信息光不入射的结构。因此，第一光检测器的受光结果不会受到无信息光的影响，所以位置检测部能够在不受来自无信息光的不必要的影响的情况下检测到对象物体的位置。

在本发明中，优选地，在上述第二光检测器和上述检测区域之间设置遮光部材，该遮光部材阻止上述位置检测用反射光入射至上述第二光检测器中。若采用这样的结构，则只通过追加设置遮光部材，就能够阻止位置检测用反射光入射至第二光检测器中。

本发明可以采用如下结构：在上述光源部和上述检测区域之间设置有透光部件，该透光部件具有朝向该检测区域一侧的第一面以及朝向上述光源部一侧的第二面，上述无信息光为在从上述光源部出射的上述检测用光中被上述透光部件的上述第二面反射的光。若采用这样的结构，则在从光源部出射的检测用光中，能够使无信息光向第二光检测器所处位置一侧偏转。

在本发明中，优选地，上述第一光检测器的受光部与上述透光部件的上述第二面邻近配置。若采用这样的结构，则通过相对简单的结构，能够防止无信息光入射至第一光检测器中。

在本发明中，优选地，上述第二光检测器在上述第二面的法线方向上相对于上述第一光检测器与上述透光部件所处的一侧相反一侧配置在重叠于该第一光检测器的位置上。若采用这样的结构，则通过相对简单的结构，能够防止位置检测用反射光入射至第二光检测器。

在本发明中，上述光源部可以形成强度该第一光强度分布从上述检测区域内的一侧向另一侧变化的第一光强度分布，和从上述另一侧向上述一侧的强度变化与上述第一光强度分布不同的第二光强度分布，上述位置检测部基于在形成了上述第一光强度分布时的上述第一光检测器的检测结果和形成了上述第二光强度分布时的上述第一光检测器的检测结果之间的比较结果，来检测上述对象物体的位置。

在本发明中，上述光源部可以形成强度从上述检测区域内的一侧向另一侧变化的第一光强度分布、从上述另一侧向上述一侧的强度变化与上述第一光强度分布不同的第二光强度分布，并改变上述检查用光的出射强度，以使形成了上述第一光强度分布时的上述第一光检测器的检测结果与形成了上述第二光强度分布时的上述第一光检测器的检测结果相同，上述位置检测部可以基于来自改变了上述检查用光的出射强度后的上述光源部的上述检测用光的出射强度或者上述第二光检测器的检测结果，来检测上述对象物体的位置。

若采用上述检测方式，则即使在环境光入射至上述第一光检测器及上述第二光检测器中的情况，也能够在不受到环境光的影响的情况下检测对象物体的位置。

应用了本发明的光学式位置检测装置能够应用于机械手装置中，此时，机械手装置具有用于把持上述对象物体的机械手。

应用本发明的光学式位置检测装置能够应用于具有位置检测功能的显示装置中，此时，显示装置具有用于在与上述检测区域重叠的区域显示图像的图像生成装置。

附图说明

图1是示意性地示出了本发明第一实施方式的光学式位置检测装置的主要部分的说明图。

图2是示出了本发明第一实施方式的光学式位置检测装置的整体结构的说明图。

图3是示出了在本发明第一实施方式的光学式位置检测装置中不存在对象物体的状态下无信息光到达第二光检测器的情况的说明图。

图4是示出了在本发明第一实施方式的光学式位置检测装置中不存在对象物体的状态下无信息光到达第二光检测器的情况的说明图。

图5是示出了本发明第一实施方式的光学式位置检测装置所采用的X坐标检测的原理的说明图。

图6是示出了本发明第一实施方式的光学式位置检测装置检测透光部件和对象物体之间的相隔距离的原理的说明图。

图7是示意性地示出了本发明第二实施方式的光学式位置检测装置的主要部分的说明图。

图8是示出了本发明第二实施方式的光学式位置检测装置的整体结构的说明图。

图9是示出了从本发明第二实施方式的光学式位置检测装置的各发光元件出射的检测用光的说明图。

图10是示出了在本发明第二实施方式的光学式位置检测装置中利用从发光元件出射的检测用光来形成了坐标检测用光强度分布的情况的说明图。

图11是示出了将应用了本发明的光学式位置检测装置设置在机械手装置上的机械臂的说明图。

图12是示意性地示出了将应用了本发明的光学式位置检测装置作为触摸面板的具有位置检测功能的显示装置的结构的说明图。

附图标记的说明

10光学式位置检测装置

10R检测区域

11光源部

12、12A、12B、12C、12D位置检测用发光元件

12R参照用发光元件

30第一光检测器

40透光部件

41第一面

42第二面

50位置检测部

51X坐标检测部

52Y坐标检测部

53相隔距离检测部

60第二光检测器

70遮光部材

100具有位置检测功能的显示装置

200机械臂

400机械手装置

具体实施方式

接下来，参照附图来对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，将互相交叉的轴分别设为X轴、Y轴及Z轴，并将透光部件和对象物体相分开的方向设为Z轴方向。另外，在下面所参照的附图中，将X轴方向的一侧设为X1侧，将另一侧设为X2侧，并将Y轴方向的一侧设为Y1侧，将另一侧设为Y2侧。

[第一实施方式]

(整体结构)

图1是示意性地示出了本发明第一实施方式的光学式位置检测装置的主要部分的说明图，图1(a)、(b)是示出了光学式位置检测装置的结构要素的立体配置的说明图以及光学式位置检测装置的结构要素的平面配置的说明图。图2是示出了本发明第一实施方式的光学式位置检测装置的整体结构的说明图。图3是示出了在本发明第一实施方式的光学式位置检测装置中不存在对象物体的状态下无信息光到达第二光检测器中的情况的说明图。

在图1及图2中，本实施方式的光学式位置检测装置10是用于检测位于薄片(sheet)状或板状的透光部件40的第一面41侧的对象物体Ob的位置的光学式传感器装置，用作后述的机械手装置中的触觉传感器或触摸面板。

当进行上述检测时，本实施方式的光学式位置检测装置10具有：薄片状或板状的透光部件40，其使第一面41朝向XY平面；光源部11，其从透光部件40的与第一面41侧的相反一侧的第二面42一侧出射检测用光L2；第一光检测器30，其检测被对象物体Ob反射并透过透光部件40到达第二面42一侧的位置检测用反射光L3。第一光检测器30的受光部31与透光部件40的第二面42对置。

在本实施方式中，光源部11具有多个发光元件12，上述发光元件12是通过图2所示的光源驱动部14来驱动的。在本实施方式中，光源部11具有多个发光元件12即2个发光元件12A、12B，上述发光元件12A、12B在X轴方向上彼此分开的位置处使发光面朝向透光部件40。发光元件12A、12B由LED(发光二极管)等构成，在本实施方式中，发光元件12A、12B发出由红外光构成的检测用光L2(检测用光L2a、L2b)，作为发散光。

第一光检测器30由使受光部31朝向透光部件40的光电二极管或光电晶体管等构成，在本实施方式中，第一光检测器30采用光电二极管。在本实施方式中，第一光检测器30配置在透光部件40的第二面42一侧配置有2个发光元件12A、12B的位置之间。

在具有这样的结构的光学式位置检测装置10中，在透光部件40的第一面41一侧(来自光源部11的检测用光L2的出射侧的空间)设定有检测区域10R。因此，若依次点亮光源部11的发光元件12A、12B来出射检测用光L2a、L2b，则检测用光L2a、L2b透过透光部件40，如参照图4来后述那样，在第一面41一侧(检测区域10R)形成在X轴方向上发生强度变化的X坐标检测用光强度分布(X坐标检测用第一光强度分布L2Xa以及X坐标检测用第二光强度分布L2Xb)。上述X坐标检测用第一光强度分布L2Xa中强度从X轴方向的一侧X1向另一侧X2减少，而X坐标检测用第二光强度分布L2Xb中强度从X轴方向上的另一侧X2向一侧X1减少。通过在检测区域10R之类的有限的空间内控制光量分布，能够使上述变化以线性变化。因此，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，如后所述，利用坐标检测用第一光强度分布L2Xa、X坐标检测用第二光强度分布L2Xb以及第一光检测器30的检测结果，能够检测在透光部件40的面内方向(X轴方向)上的对象物体Ob的位置(X坐标)。

另外，若同时点亮光源部11的发光元件12A、12B来出射检测用光L2a、L2b，则检测用光L2a、L2b透过透光部件40，如参照图6来后述那样，在第一面41一侧(检测区域10R)形成在第一面41的法线方向(Z轴方向)上发生强度变化的相隔距离检测用光强度分布L2Zab。上述相隔距离检测用光强度分布L2Zab中强度沿着远离透光部件40的第一面41的方向单调减少，而且，通过在检测区域10R之类的有限的空间内控制光量分布，能够使上述变化以线性变化。另外，相隔距离检测用光强度分布L2Zab中强度在X轴方向上恒定。因此，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，如后所述，利用上述相隔距离检测用光强度分布L2Zab以及第一光检测器30的检测结果，能够检测对象物体Ob和透光部件40之间的相隔距离LZ(Z坐标)。

在本实施方式中，为了实现消除周围光的影响等，光学式位置检测装置10的光源部11还具有向第一光检测器30出射参照光L2r的参照用发光元件12R。参照用发光元件12R也与位置检测用发光元件12(发光元件12A、12B)同样地，由LED(发光二极管)等构成，发光元件12R发出由红外光构成的参照光L2r，作为发散光。其中，在参照发光元件12R设置有遮光罩(未图示)，从参照发光元件12R出射的参照光L2r不会入射至透光部件40的第一面41一侧(检测区域10R)。

(第二光检测器的结构)

如图1及图2所示，在光学式位置检测装置10中，第一光检测器30在透光部件40的第二面42一侧使受光部31朝向第二面42，而且将受光部31与第二面42邻近配置。

进而，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，第二光检测器60配置在透光部件40的第二面42一侧，上述第二光检测器60也与第一光检测器30同样地使受光部61朝向第二面42。第二光检测器60与第一光检测器30同样地由光电二极管或光电晶体管等构成，在本实施方式中，第二光检测器60采用光电二极管。

这里，在第二面42的法线方向上，第二光检测器60在相对于第一光检测器30与透光部件40所处的一侧相反一侧配置在与第一光检测器30重叠的位置上。进而，在透光部件40和第二光检测器60之间的空间内，能够遮断红外光的板状的遮光部材70配置在第一光检测器30和第二光检测器60之间，所以遮光部材70位于在检测区域10R和第二光检测器60之间。上述遮光部材70具有比第二光检测器60稍微大的尺寸，而且离第二光检测器60有规定的距离。

在这样构成的光学式位置检测装置10中，若光源部11向透光部件40及检测区域10R所处一侧出射检测用光L2(检测用光L2a、L2b)，则检测用光L2的一部分透过透光部件40，在检测区域10R形成光强度分布。另外，从光源部11出射的检测用光L2(检测用光L2a、L2b)的一部分成为被透光部件40的第二面42反射而未到达检测区域10R的无信息光L0(检测用光L0a、L0b)。

这里，由于第一光检测器30的受光部31与第二面42对置，所以在检测区域10R被对象物体Ob反射的位置检测用反射光L3入射至第一光检测器30中。还有，由于第一光检测器30的受光部31与第二面42邻近，所以被透光部件40的第二面42反射而不经由检测区域10R的无信息光L0不会入射至第一光检测器30中。

与此相对，由于第一光检测器30及遮光部材70位于第二光检测器60和透光部件40及检测区域10R之间，所以在检测区域10R被对象物体Ob反射的位置检测用反射光L3不会入射至第二光检测器60中。还有，从透光部件40的大小及发光元件12的相隔距离来看，遮光部材70相当小，所以被透光部件40的第二面42反射而未到达检测区域10R的无信息光L0会入射至第二光检测器60中。

此外，在本实施方式中，周围光及其他环境光Lc会入射至第一光检测器30及第二光检测器60中。进而，从参照用发光元件12R出射的参照光L2r的一部分入射至第一光检测器30中，而其一部分作为无信息光L0r入射至第二光检测器60中。

(位置检测部等的结构)

如图2所示，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，光源部11的光源驱动部14具有：光源驱动电路140，其用于驱动发光元件12等；光源控制部145，其通过光源驱动电路140来控制多个发光元件12各自的点亮模式。光源驱动电路140具有：光源驱动电路140a，其用于驱动发光元件12A；光源驱动电路140b，其用于驱动发光元件12B；光源驱动电路140r，其用于驱动参照用发光元件12R。光源控制部145控制光源驱动电路140a、140b、140r的全体。

第一光检测器30与位置检测部50电连接，将第一光检测器30的检测结果输出至位置检测部50。位置检测部50具有信号处理部55、X坐标检测部51及相隔距离检测部53(Z坐标检测部)，其中，该信号处理部55具有放大器等，而且，光源驱动部14和位置检测部50联动工作，进行后述的位置检测。

第二光检测器60与出射强度监视部16电连接，将第二光检测器60的检测结果输出至出射强度监视部16。上述出射强度监视部16基于利用第二光检测器60的无信息光L0的检测结果，来对位置检测用发光元件12(发光元件12A、12B)及参照用发光元件12R的出射强度进行监视，光源控制部145基于上述监视结果，来对位置检测用发光元件12(发光元件12A、12B)及参照用发光元件12R的出射强度的初始值进行设定。

(发光元件12及发光元件12R的出射强度的初始设定)

图3是示出了在本发明第一实施方式的光学式位置检测装置10中不存在对象物体Ob的状态下无信息光L0到达第二光检测器60的情况的说明图。如图3所示，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，在对位置检测用发光元件12(发光元件12A、12B)及参照用发光元件12R的出射强度的初始值进行设定时，在检测区域10R中不存在对象物体Ob的状态下，依次点亮发光元件12A、12B、12R，而且基于此时的无信息光L0(无信息光L0a、L0b、L0r)的第二检测器60的检测结果，光源控制部145对发光元件12A、12B、12R的出射强度的初始值进行设定。

(X坐标的检测)

由于在本实施方式的光学式位置检测装置10中，在X轴方向上彼此分开的位置具有2个发光元件12(发光元件12A、12B)，所以若利用发光元件12A所形成的光强度分布和发光元件12B所形成的光强度分布，则能够检测对象物体Ob的X坐标。于是，参照图4，对光强度分布的结构以及X坐标的检测的原理进行说明。

图4是示出了本发明第一实施方式的光学式位置检测装置所采用的X坐标检测的原理的说明图，图4(a)、(b)是示出了检测用光在X轴方向上的光强度分布等的说明图、以及示出了调整检测用光的光强度分布以使被对象物体Ob反射的检测用光的强度相等的情况的说明图。

在本实施方式的光学式位置检测装置10中检测X坐标时，如图4(a)所示，首先，在X坐标检测用第一期间，一方面点亮发光元件12A，另一方面熄灭发光元件12B，从而形成强度从X轴方向的一侧X1向另一侧X2单调减少的X坐标检测用第一光强度分布L2Xa。另外，在X坐标检测用第二期间，一方面熄灭发光元件12A，另一方面点亮发光元件12B，从而形成强度从X轴方向的另一侧X2向一侧X1单调减少的X坐标检测用第二光强度分布L2Xb。优选地，在X坐标检测用第一期间形成了强度从X轴方向的一侧X1向另一侧X2以线性减少的X坐标检测用第一光强度分布L2Xa之后，在X坐标检测用第二期间，形成强度从X轴方向的另一侧X2向一侧X1以线性减少的X坐标检测用第二光强度分布L2Xb。

因此，若在检测区域10R配置了对象物体Ob，则检测用光L2被对象物体Ob反射，第一光检测器30可以检测到其反射光的一部分。这里，若将在X坐标检测用第一期间形成的X坐标检测用第一光强度分布L2Xa以及在X坐标检测用第二期间形成的X坐标检测用第二光强度分布L2Xb变为预先设定好的分布，则通过以下的方法等，X坐标检测部51基于第一光检测器30的检测结果，能够检测对象物体Ob的X坐标。

例如，在第一方法中，利用图4(a)所示的X坐标检测用第一光强度分布L2Xa和X坐标检测用第二光强度分布L2Xb之间的比较结果。更具体地说，由于X坐标检测用第一光强度分布L2Xa以及X坐标检测用第二光强度分布L2Xb成为预先设定的分布，所以X坐标检测用第一光强度分布L2Xa和X坐标检测用第二光强度分布L2Xb之差也成为预先设定好的函数。因此，若对在X坐标检测用第一期间形成了X坐标检测用第一光强度分布L2Xa时的第一光检测器30的检测值LXa和在X坐标检测用第二期间形成了X坐标检测用第二光强度分布L2Xb时的第一光检测器30的检测值LXb进行比较并求出它们的差异，则能够检测到对象物体Ob的X坐标。

若采用上述方法，则即使在检测用光L2以外的环境光Lc、例如周围光中所包含的红外成分入射至第一光检测器30中的情况下，由于在求出检测值LXa、LXb之差时环境光Lc中所包含的红外成分的强度被抵消，所以环境光Lc中所包含的红外成分也不会给检测精度带来影响。另外，第一光检测器30的检测值LXa、LXb不包含无信息光L0(无信息光L0a、L0b)，所以X坐标检测部51不会受到无信息光L0(无信息光L0a、L0b)的影响，能够基于第一光检测器30的检测结果来检测对象物体Ob的X坐标。此外，也可以基于检测值LXa、LXb之比来检测对象物体Ob的X坐标。

接下来，第二方法是基于对发光元件12的控制量(驱动电流)进行调整使得在X坐标检测用第一期间形成了X坐标检测用第一光强度分布L2Xa时的第一光检测器30的检测值LXa与在X坐标检测用第二期间形成了X坐标检测用第二光强度分布L2Xb时的第一光检测器30的检测值LXb相同时的调整量来检测对象物体Ob的X坐标的方法。上述方法能够应用于如下情形，即，图4(a)所示的X坐标检测用第一光强度分布L2Xa及X坐标检测用第二光强度分布L2Xb相对X坐标以线性变化的情形。在本例的第一期间，采用发光元件12A所出射的检测用光La及发光元件12B所出射的检测用光Lb中的检测用光Lb作为参照光，在第二期间采用检测用光La作为参照光，由此利用检测用光和参照光之差。

首先，如图4(a)所示，在X坐标检测用第一期间及X坐标检测用第二期间，将X坐标检测用第一光强度分布L2Xa和X坐标检测用第二光强度分布L2Xb形成为绝对值相等且在X轴方向上方向相反。在该状态下可知，若X坐标检测用第一期间的第一光检测器30的检测值LXa与X坐标检测用第二期间的第一光检测器30的检测值LXb相等，则对象物体Ob位于X轴方向的中央位置。

与此相对，在X坐标检测用第一期间的第一光检测器30的检测值LXa与X坐标检测用第二期间的第一光检测器30的检测值LXb不同的情况下，对发光元件12的控制量(驱动电流)进行调整以使检测值LXa、LXb相等，如图4(b)所示，再次在X坐标检测用第一期间形成X坐标检测用第一光强度分布L2Xa，在X坐标检测用第二期间形成X坐标检测用第二光强度分布L2Xb。其结果，若X坐标检测用第一期间的第一光检测器30的检测值LXa与X坐标检测用第二期间的第一光检测器30的检测值LXb相等，则根据在X坐标检测用第一期间对发光元件12的控制量的调整量ΔLXa和在X坐标检测用第二期间对发光元件12的控制量的调整量ΔLXb之比或之差等，能够检测对象物体Ob的X坐标。

若采用上述方法，则即使在检测用光L2以外的环境光Lc、例如周围光所包含的红外成分入射至第一光检测器30中的情况下，由于在对发光元件12的控制量进行调整以使检测值LXa、LXb相等时，环境光Lc所包含的红外成分的强度被抵消，所以环境光Lc所包含的红外成分也不会对检测精度带来影响。另外，第一光检测器30的检测值LXa、LXb不包含无信息光L0(无信息光L0a、L0b)，所以X坐标检测部51不会受到无信息光L0(无信息光L0a、L0b)的影响，能够基于第一光检测器30的检测结果来检测对象物体Ob的X坐标。

此外，在上述方法中，对位置检测用发光元件12A、12B的控制量的双方进行调整，但也可以只对一方进行调整。

进而，在上述方法中，基于针对位置检测用发光元件12A、12B的控制量来检测对象物体Ob的X坐标，但也可以基于在控制发光元件12A、12B以使检测值LXa、LXb相等的情况下的第二光检测器60的受光结果来检测对象物体Ob的X坐标。

这样，在基于第一光检测器30的检测结果来检测对象物体Ob的X轴方向上的位置信息时，可以采用如下结构：采用微处理器单元(MPU)作为位置检测部50，由此通过执行规定的软件(动作程序)来进行处理。另外，如参照图5所说明那样，也可以采用如下结构：通过采用逻辑电路等硬件的信号处理部来进行处理。

(位置检测部50的结构例)

图5是示出了本发明第一实施方式的光学式位置检测装置10的信号处理内容的说明图，图5(a)、(b)分别为示出了本发明第一实施方式的光学式位置检测装置10的位置检测部50的说明图以及示出了位置检测部50的发光强度补偿指令部的处理内容的说明图。这里所示出的位置检测部50采用基于调整针对位置检测用发光元件12A、12B的控制量(驱动电流值)和针对参照用发光元件12R的控制量(驱动电流值)以使检测用光L2a在第一光检测器30的检测值LXa与检测用光L2b在第一光检测器30的检测值LXb相等时的调整量，来检测对象物体Ob和透光部件40的第一面41之间的相隔距离LZ(Z坐标)的方法。

如图5(a)所示，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，光源驱动电路140在X坐标检测用第一期间经由可变电阻111给位置检测用发光元件12A施加规定电流值的驱动脉冲，在X坐标检测用第二期间经由可变电阻112及逆变电路113给位置检测用发光元件12B施加规定电流值的驱动脉冲。因此，光源驱动电路140在X坐标检测用第一期间和X坐标检测用第二期间，对发光元件12A、12B施加反相的驱动脉冲。而且，在X坐标检测用第一期间形成了X坐标检测用光第一强度分布L2Xa时的检测用光L2a被对象物体Ob反射出的光被通用的第一光检测器30接收，在X坐标检测用第二期间形成了X坐标检测用光第二强度分布L2Xb时的检测用光L2b被对象物体Ob反射出的光被通用的第一光检测器30接收。在光强度信号生成电路150中，1kΩ左右的电阻30r以串联方式电连接于第一光检测器30，而且在它们的两端施加有偏置电压Vb。

在上述光强度信号生成电路150中，在第一光检测器30和电阻30r的连接点P1处电连接有位置检测部50。可以由下式示出从第一光检测器30和电阻30r之间的连接点P1输出的检测信号Vc。

Vc＝V30/(V30+电阻30r的电阻值)

V30：第一光检测器30的等效电阻。

因此，若将环境光Lc未入射至第一光检测器30中的情况和环境光Lc入射至第一光检测器30中的情况相比较，则检测信号Vc的电平及振幅在环境光Lc入射至第一光检测器30中的情况下变大。

位置检测部50大致具有位置检测用信号提取电路190、位置检测用信号分离电路170以及发光强度补偿指令电路180。

位置检测用信号提取电路190具有由1nF左右的电容器构成的滤波器192，上述滤波器192作为高通滤波器发挥功能，在从第一光检测器30和电阻30r之间的连接点P1输出的信号中除去直流成分。因此，利用滤波器192从检测信号Vc中只提取在X坐标检测用第一期间及X坐标检测用第二期间的利用第一光检测器30得到的位置检测信号Vd，该检测信号Vc是从第一光检测器30和电阻30r的连接点P1输出的检测信号。即，检测用光L2及参照光L2r得以调制，但环境光Lc的强度可视为在某一期间内恒定，所以因环境光Lc导致的低频成分或直流成分被滤波器192除去。

另外，位置检测用信号提取电路190在滤波器192的后段具有加法电路193，该加法电路193具有220kΩ左右的反馈电阻194，被滤波器192所提取出的位置检测信号Vd，作为被偏置电压Vb的1/2倍的电压V/2叠加的位置检测信号Vs输出至位置检测用信号分离电路170。

位置检测用信号分离电路170具有：开关171，在X坐标检测用第一期间与施加至发光元件12A的驱动脉冲同步地进行开关动作；比较器172；电容器173，分别与比较器172的输入线电连接。因此，若将位置检测信号Vs输入至位置检测用信号分离电路170，则从位置检测用信号分离电路170向发光强度补偿指令电路180交替输出X坐标检测用第一期间的位置检测信号Vs的有效值Vea和X坐标检测用第二期间的位置检测信号Vs的有效值Veb。

发光强度补偿指令电路180比较有效值Vea、Veb，来进行图5(b)所示的处理，向光源驱动电路140输出控制信号Vf，以使X坐标检测用第一期间的位置检测信号Vs的有效值Vea与X坐标检测用第二期间的位置检测信号Vs的有效值Veb的电平彼此相同。即，发光强度补偿指令电路180对X坐标检测用第一期间的位置检测信号Vs的有效值Vea和X坐标检测用第二期间的位置检测信号Vs的有效值Veb进行比较，在这些值相等的情况下，维持现状的驱动条件。与此相对，在X坐标检测用第一期间的位置检测信号Vs的有效值Vea低于X坐标检测用第二期间的位置检测信号Vs的有效值Veb的情况下，发光强度补偿指令电路180降低可变电阻111的电阻值，以提高X坐标检测用第一期间的来自发光元件12的出射光量。另外，在X坐标检测用第二期间的位置检测信号Vs的有效值Veb低于X坐标检测用第一期间的位置检测信号Vs的有效值Vea的情况下，发光强度补偿指令电路180降低可变电阻112的电阻值，以提高X坐标检测用第二期间的出射光量。

这样，光学式位置检测装置10中通过位置检测部50的发光强度补偿指令电路180来控制发光元件12的控制量(电流量)，以使X坐标检测用第一期间及X坐标检测用第二期间的利用第一光检测器30得到的检测量彼此相同。因此，在发光强度补偿指令电路180中存在使X坐标检测用第一期间的位置检测信号Vs的有效值Vea和X坐标检测用第二期间的位置检测信号Vs的有效值Veb的电平彼此相同的与发光元件12的控制量有关的信息，所以若将上述信息作为位置检测信号Vg输出至相隔距离检测部53，则相隔距离检测部53能够获取对象物体Ob的X坐标。

另外，在本实施方式的位置检测用信号提取电路190中，滤波器192在从第一光检测器30和电阻30r的连接点P1输出的检测信号Vc中除去因环境光Lc导致的直流成分，由此提取位置检测信号Vd。因此，即使在从第一光检测器30和电阻30r的连接点P1输出的检测信号Vc中含有因环境光Lc中的红外成分导致的信号成分的情况下，也能够消除上述环境光Lc的影响。

(相隔距离检测用光强度分布以及相隔距离LZ的检测方法)

图6是示出了在本发明第一实施方式的光学式位置检测装置中检测透光部件和对象物体之间的相隔距离的原理的说明图，图6(a)、(b)分别是示出了检测用光在Z轴方向上的光强度分布的说明图以及示出了调整检测用光的光强度分布以使被对象物体Ob反射的检测用光的强度相等的情况的说明图。

在本实施方式的光学式位置检测装置10中，若在检测用光检测期间发光元件12A、12B同时被点亮，则如图6(a)所示，在透光部件40的第一面41侧(检测区域10R)会形成在第一面41的法线方向上强度单调减少的相隔距离检测用光强度分布L2Zab(Z坐标检测用光强度分布)。在本实施方式中，就相隔距离检测用光强度分布L2Zab而言，随着远离透光部件40的第一面41，强度以线性下降，而且，在X轴方向上，检测用光L2的强度保持恒定。因此，在检测用光检测期间，若在一方面熄灭参照用发光元件12R另一方面点亮发光元件12A、12B的状态下将对象物体Ob配置于检测区域10R，则检测用光L2(检测用光L2a、L2b)被对象对物Ob反射，所以利用第一光检测器30能够检测到该位置检测用反射光L3的一部分。这里，第一光检测器30中的检测用光L2(检测用光L2a、L2b)的受光强度在相隔距离检测用光强度分布L2Zab中与对应于对象物体Ob的位置的强度具有恒定的关系，例如，处于正比关系。

与此相对，若在参照光检测期间点亮了参照用发光元件12R，则第一光检测器30检测到从发光元件12R出射的参照光L2r的一部分。这里，由于参照光L2r不会被对象物体Ob反射，所以如图6(a)所示，第一光检测器30中的参照光L2r的受光强度Lr不受对象物体Ob的位置的影响而保持恒定。

在图6所示的例子中，参照光L2r在第一光检测器30的检测强度在对象物体Ob位于即将第一面41接触的位置时使之与第一光检测器30所检测到的检测用光L2(检测用光L2a、L2b)的强度一致。

若采用这样的相隔距离检测用光强度分布L2Zab及参照光L2r，则能够通过以下所说明的方法来检测对象物体Ob和透光部件40之间的相隔距离LZ(Z坐标)。

例如，在第一方法中，利用图6(a)所示的相隔距离检测用光强度分布L2Zab和第一光检测器30中的参照光L2r的受光强度Lr之差。更具体地说，由于相隔距离检测用光强度分布L2Zab成为预先所设定的分布，所以相隔距离检测用光强度分布L2Zab和第一光检测器30中的参照光L2r的强度之差也变为预先所设定的函数。因此，相隔距离检测部53若求出在检测用光检测期间形成了相隔距离检测用光强度分布L2Zab时的第一光检测器30中的检测值LZab和在参照光检测期间出射了参照光L2r时的第一光检测器30中的检测值Lr之差，则能够检测对象物体Ob和透光部件40的第一面41之间的相隔距离LZ(Z坐标)。

若采用上述方法，则即使在除了检测用光L2以外的环境光Lc例如周围光所包含的红外成分入射至第一光检测器30中的情况下，由于在求出检测值LZab、Lr之差时环境光Lc所包含的红外成分的强度相抵消，所以环境光Lc所包含的红外成分也不会对检测精度带来影响。另外，由于第一光检测器30中的检测值LZab、LZr不包含无信息光L0(无信息光L0a、L0b、L0r)，所以相隔距离检测部53不会受到无信息光L0(无信息光L0a、L0b、L0r)的影响，能够基于第一光检测器30的检测结果来检测对象物体Ob的相隔距离(Z坐标)。此外，也可以基于点亮发光元件12A时的检测值、点亮发光元件12B时的检测值、点亮发光元件12R时的检测值Lr之比以及/或之差来检测对象物体Ob的Z坐标。

接下来，在第二方法中，基于对位置检测用发光元件12A、12B的控制量(驱动电流值)和参照用发光元件12R的控制量(驱动电流值)进行调整以使检测用光检测期间的第一光检测器30的检测值LZab与参照光检测期间的第一光检测器30的检测值Lr彼此相等时调整量来检测对象物体Ob和透光部件40的第一面41之间的相隔距离LZ(Z坐标)。

在上述方法中，首先，如图6(a)所示，在检测用光检测期间，求出一方面点亮位置检测用发光元件12A、12B、另一方面熄灭参照用发光元件12R形成相隔距离检测用光强度分布L2Zab时的第一光检测器30的检测值LZab。接下来，在参照光检测期间，求出在一方面熄灭位置检测用发光元件12A、12B而另一方面点亮参照用发光元件12R时的第一光检测器30的检测值Lr。此时，若形成了相隔距离检测用光强度分布L2Zab时的第一光检测器30的检测值LZab和参照光L2r在第一光检测器30中的的检测值Lr相等，则可判断对象物体Ob位于即将与第一面41接触的位置。

与此相对，在形成了相隔距离检测用光强度分布L2Zab时的第一光检测器30中的检测值LZab和参照光L2r在第一光检测器30的检测值Lr不同的情况下，对位置检测用发光元件12A、12B的控制量(驱动电流值)和参照用发光元件12R的控制量(驱动电流值)进行调整，以使检测值LZab、Lr变得相等。然后，如图6(b)所示，再次求出检测用光检测期间形成了相隔距离检测用光强度分布L2Zab时的第一光检测器30中的检测值LZab、和参照光检测期间参照光L2r在第一光检测器30的检测值Lr。

其结果，若形成了相隔距离检测用光强度分布L2Zab时的第一光检测器30中的检测值LZab和参照光L2r在第一光检测器30的检测值Lr都变为值LZabr而变得相等，则相隔距离检测部53根据位置检测用发光元件12A、12B的控制量的调整量ΔL2Zab和参照用发光元件12R的控制量的调整量ΔL2r之比或之差，能够检测对象物体Ob和透光部件40的第一面41之间的相隔距离LZ(Z坐标)。

如采用上述方法，则即使在除了检测用光L2以外的环境光Lc例如周围光所包含的红外成分入射至第一光检测器30中的情况下，也由于在调整位置检测用发光元件12A、12B以及参照用发光元件12R的控制量以使检测值LZab、Lr变得相等时，环境光Lc所包含的红外成分的强度相抵消，所以环境光Lc所包含的红外成分不会对检测精度带来影响。另外，由于第一光检测器30的检测值LZab、LZr未包含无信息光L0(无信息光L0a、L0b、L0r)，相隔距离检测部53不会受到无信息光L0(无信息光L0a、L0b、L0r)的影响，能够基于第一光检测器30的检测结果来检测对象物体Ob的相隔距离(Z坐标)。

此外，在上述方法中，基于位置检测用发光元件12A、12B的控制量以及参照用发光元件12R的控制量，检测对象物体Ob和透光部件40之间的相隔距离LZ(Z坐标)，但也可以基于控制发光元件12A、12B、12R以使检测值LZab、Lr变得相等时的第二光检测器60中的受光结果来检测对象物体Ob和透光部件40之间的相隔距离LZ(Z坐标)。

此外，在上述方法中，对位置检测用发光元件12A、12B的控制量以及参照用发光元件12R的控制量双方进行了调整，但也可以只对一方进行调整。

如上所述，在基于第一光检测器30的检测结果来获取对象物体Ob在Z轴方向上的位置信息时，例如，可以采用如下结构：利用微处理器单元(MPU)作为位置检测部50，并通过该位置检测部50来执行规定的软件(动作程序)，由此进行处理。另外，如参照图5所说明那样，也可以通过采用逻辑电路等硬件的信号处理部来进行处理。

(本实施方式的主要效果)

如以上所说明，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，光源部11出射检查用光L2，在检测区域10R形成光强度分布。另外，通过第一光检测器30来检测被对象物体Ob反射的位置检测用反射光L3。这里，就光强度分布而言，检测区域10R内的位置和强度之间具有恒定的关系，所以只要预先掌握上述位置和检测用光的强度之间的关系，位置检测部50就能够基于第一光检测器30的受光结果来检测对象物体的位置。

进而，在本实施方式中，设置有位置检测用反射光L3不会入射的第二光检测器60，其中，该位置检测用反射光L3是指在从光源部11出射的检测用光L2中在检测区域10R被对象物体Ob反射的光，而且，未经由检测区域10R的无信息光L0入射至上述第二光检测器60。因此，若采用第二光检测器60，则不管在检测区域10R是否存在对象物体Ob，都能够监测无信息光L0，所以基于该监测结果，能够将来自光源部11的检测用光L2的出射强度设定为最佳条件。因此，无需通过第一光检测器30来监测无信息光L0，所以可以使第一光检测器30具有位置检测用反射光L3入射而无信息光L0不会入射的结构。因此，能够在第一光检测器30的受光结果中消除无信息光L0的影响，所以位置检测部50能够在不受到无信息光L0的不必要的影响的情况下检测对象物体Ob的位置。

另外，在本实施方式中，在第二光检测器60和检测区域10R之间设置有遮光部材70，该遮光部材70用于阻止被对象物体Ob反射的位置检测用反射光L3入射至第二光检测器60。因此，只通过追加设置遮光部材70的结构，就能够阻止位置检测用反射光L3入射至第二光检测器60。

进而，在本实施方式中，在光源部11和检测区域10R之间配置有透光部件40，无信息光L0是指，在从光源部11出射的检测用光L2中被透光部件40的第二面42反射的光。因此，能够使在从光源部11出射的检测用光L2中的无信息光L0向第二光检测器60所处的一侧偏转。

另外，由于第一光检测器30的受光部31与透光部件40的第二面42邻近配置，所以能够通过相对简单的结构来防止无信息光L0入射至第一光检测器30。另外，第二光检测器60配置在特定位置，该特定位置是指，在第二面42的法线方向上，在第一光检测器30的与有透光部件40的一侧相反的一侧重叠于第一光检测器30的位置。因此，通过相对简单的结构，如在第一光检测器30和第二光检测器60之间配置遮光部材70，能够防止位置检测用反射光L3入射至第二光检测器60。

另外，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，由于光源部11的光源(发光元件12)为发光二极管，所以能够小型且廉价地构成光源部11。另外，由光电二极管或光电晶体管等受光元件来构成第一光检测器30及第二光检测器60，所以能够小型且廉价地构成第一光检测器30及第二光检测器60。

[第二实施方式]

在第一实施方式中，举例说明了采用第一光检测器30来检测对象物体Ob离透光部件40的相隔距离LZ及对象物体Ob的X坐标的例子，这里，参照图7～10，进一步举例说明检测对象物体Ob的Y坐标的例子。

(整体结构)

图7是示意性地示出了本发明第二实施方式的光学式位置检测装置的主要部分的说明图，图7(a)、(b)是示出了光学式位置检测装置的结构要素的立体配置的说明图以及示出了光学式位置检测装置的结构要素的平面配置的说明图。图8是示出了本发明第二实施方式的光学式位置检测装置的整体结构的说明图。此外，本实施方式的基本结构与第一实施方式相同，对相同的部分标注相同的附图标记，以省略对它们的详细说明。

在图7及图8中，本实施方式的光学式位置检测装置10也与第一实施方式同样地，是一种用于检测位于薄片状或板状的透光部件40的第一面41一侧的对象物体Ob的位置的光学式传感器装置，用作后述的机械手装置中的触觉传感器或触摸面板。

当进行上述检测时，本实施方式的光学式位置检测装置10具有：薄片状或板状的透光部件40，其使第一面朝向XY平面；光源部11，其从透光部件40中的与第一面41侧相反的一侧的第二面42一侧出射检测用光L2；第一光检测器30，其检测被对象物体Ob反射并透过透光部件40的第二面42一侧的位置检测用反射光L3。

在本实施方式中，光源部11具有4个位置检测用发光元件12(发光元件12A～12B)，上述4个发光元件12A、12B分别位于在X轴方向及Y轴方向上彼此分开的位置，而且它们的发光面朝向透光部件40。发光元件12～12D由LED(发光二极管)等构成，在本实施方式中，发光元件12A～12D发出由红外光构成的检测用光L2a～L2d作为发散光。

第一光检测器30是使受光部31朝向透光部件40的光电二极管，第一光检测器30在透光部件40的第二面42一侧配置在配置有2个发光元件12A、12B的位置之间。第一光检测器30在透光部件40的第二面42侧，其受光部31朝向第二面42，而且受光部31与第二面42邻近配置。

进而，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，在透光部件40的第二面42一侧配置有第二光检测器60，上述第二光检测器60也与第一光检测器30同样地，使其受光部61朝向第二面42。第二光检测器60与第一光检测器30同样地由光电二极管或光电晶体管等而成，在本实施方式中，第二光检测器60为光电二极管。

这里，第二光检测器60配置于在第二面42的法线方向上，在相对于第一光检测器30与有透光部件40所处侧相反一侧，与第一光检测器30重叠的位置。进而，在透光部件40和第二光检测器60之间的空间内，板状的遮光部材70配置在第一光检测器30和第二光检测器60之间，所以遮光部材70位于检测区域10R和第二光检测器60之间。

在这样构成的光学式位置检测装置10中，也与第一实施方式同样地，由于第一光检测器30的受光部31与第二面42对置，所以在检测区域10R被对象物体Ob反射的位置检测用反射光L3入射至第一光检测器30。但是，由于第一光检测器30的受光部31与第二面42邻近，所以被透光部件40的第二面42反射而未到达检测区域10R的无信息光L0(无信息光L0a、L0b、L0c、L0d)不会入射至第一光检测器30。与此相对，由于第一光检测器30及遮光部材70位于第二光检测器60和透光部件40及检测区域10R之间，所以在检测区域10R被对象物体Ob反射的位置检测用反射光L3不会入射至第二光检测器60。其中，从透光部件40的大小及发光元件12的相隔距离来看，遮光部材70相当小，所以被透光部件40的第二面42反射而未到达检测区域10R的无信息光L0会入射至第二光检测器60。

此外，在本实施方式中，周围光及其他环境光Lc会入射至第一光检测器30及第二光检测器60。进而，从参照用发光元件12R出射的参照光L2r的一部分入射至第一光检测器30，一部分作为无信息光L0r入射至第二光检测器60。

在本实施方式中，图8所示的光源驱动部14具有：光源驱动电路140，其用于驱动发光元件12；光源控制部145，通过光源驱动电路140来控制位置检测用发光元件12(发光元件12A～12D)及参照用发光元件12R各自的点亮模式。光源驱动电路140由用于分别驱动5个发光元件12A～12D、12R的光源驱动电路140a～140d、140r构成，光源控制部145用于控制光源驱动电路140a～140d、140r的全部。

第一光检测器30与位置检测部50电连接，将第一光检测器30的检测结果输出至位置检测部50。在本实施方式中，位置检测部50具有信号处理部55、X坐标检测部51、Y坐标检测部52以及相隔距离检测部53(Z坐标检测部)，其中，上述信号处理部55具有放大器等，而且，光源驱动部14和位置检测部50联动工作，进行后述的位置检测。

第二光检测器60与出射强度监视部16电连接，将第二光检测器60的检测结果输出至出射强度监视部16。上述出射强度监视部16基于第二光检测器60中的无信息光L0的检测结果，来对位置检测用发光元件12(发光元件12A、12B)及参照用发光元件12R的出射强度进行监视，光源控制部145基于上述监视结果，来对位置检测用发光元件12(发光元件12A、12B)及参照用发光元件12R的出射强度的初始值进行设定。

(位置检测动作等)

图9是示出了从本发明第二实施方式的光学式位置检测装置10的各个发光元件12出射的检测用光的说明图。图10是示出了由从本发明第二实施方式的光学式位置检测装置10的发光元件12出射的检测用光形成了坐标检测用的光强度分布的情况的说明图。

在本实施方式的光学式位置检测装置10中，在透光部件40的第一面41一侧设定有检测区域10R，光源部11的发光元件12A～12B形成如下所说明的光强度分布。

首先，检测区域10R例如为四边形，4个发光元件12A～12D分别朝向检测区域10R的4个角部分10Ra～10Rd并朝向中心光轴。因此，若发光元件12A被点亮，则如图9(a)所示那样会形成以检测区域10R的角部分10Ra为中心的光强度分布。另外，若发光元件12B被点亮，则如图9(b)所示那样会形成以检测区域10R的角部分10Rb为中心的光强度分布。若发光元件12C被点亮，则如图9(c)所示那样会形成以检测区域10R的角部分10Rc为中心的光强度分布。另外，若发光元件12D被点亮，则如图9(d)所示那样会形成以检测区域10R的角部分10Rd为中心的光强度分布。

因此，若发光元件12A、12D处于点亮状态且其他发光元件12处于熄灭状态，则如图10(a)所示，会形成检测用光的强度从X轴方向的一侧X1向另一侧X2单调减少的X坐标检测用第一光强度分布L2Xa(第一坐标检测用光强度分布/第一坐标检测用第一光强度分布)。在本实施方式中，就X坐标检测用第一光强度分布L2Xa而言，检测用光L2的强度从X轴方向的一侧X1向另一侧X2以线性变化，而且，检测用光L2的强度在Y轴方向上恒定。与此相对，若发光元件12B、12C处于点亮状态且其他发光元件12处于熄灭状态，则如图10(b)所示，会形成检测用光的强度从X轴方向的另一侧X2向一侧X1单调减少的X坐标检测用第二光强度分布L2Xb(第一坐标检测用光强度分布/第一坐标检测用第二光强度分布)。在本实施方式中，就X坐标检测用第二光强度分布L2Xb而言，检测用光L2的强度从X轴方向的另一侧X2向一侧X1以线性变化，而且，检测用光L2的强度在Y轴方向上恒定。因此，在本实施方式的光学式位置检测装置10中也与第一实施方式同样地，X坐标检测部51能够检测对象物体Ob的X坐标。

另外，若发光元件12A、12B处于点亮状态且其他发光元件12处于熄灭状态，则如图10(c)所示，会形成检测用光的强度从Y轴方向的一侧Y1向另一侧Y2单调减少的Y坐标检测用第一光强度分布L2Ya(第二坐标检测用光强度分布/第二坐标检测用第一光强度分布)。在本实施方式中，就Y坐标检测用第一光强度分布L2Ya而言，检测用光L2的强度从Y轴方向的一侧Y1向另一侧Y2以线性变化，而且，检测用光L2的强度在X轴方向上恒定。与此相对，若发光元件12C及发光元件12D处于点亮状态且其他发光元件12处于熄灭状态，则如图10(d)所示，会形成检测用光的强度从Y轴方向的另一侧Y2向一侧Y1单调减少的Y坐标检测用第二光强度分布L2Yb(第二坐标检测用光强度分布/第二坐标检测用第二光强度分布)。在本实施方式中，就Y坐标检测用第二光强度分布L2Yb而言，检测用光L2的强度从Y轴方向的另一侧Y2向一侧Y1以线性变化，而且，检测用光L2的强度在X轴方向上恒定。因此，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，Y坐标检测部52能够通过与第一实施方式的X坐标检测方法同样的方法来检测对象物体Ob的Y坐标。

进而，若4个发光元件12(第一发光元件12A、发光元件12B、发光元件12C、发光元件12D)被全部点亮，则会形成在第一实施方式中参照图4所说明过的相隔距离检测用光强度分布L2Zab。就上过相隔距离检测用光强度分布L2Zab而言，其强度沿着远离透光部件40的第一面41的方向单调减少，而且，通过在作为有限的空间的检测区域10R内对光量分布进行控制，能够使上述变化以线性变化。另外，相隔距离检测用光强度分布L2Zab的强度在X轴方向及Y轴方向上恒定。因此，在本实施方式的光学式位置检测装置10中也与第一实施方式同样地，利用相隔距离检测用光强度分布L2Zab以及第一光检测器30的检测强度，能够检测对象物体Ob和透光部件40之间的相隔距离LZ(Z坐标)。此时，与第一实施方式同样地，若采用参照光L2r，则能够消除周围光的影响等。

另外，在本实施方式中，也与第一实施方式同样地设置有第二光检测器60，在从光源部11出射的检测用光L2中在检测区域10R被对象物体Ob反射的位置检测用反射光L3不会入射至该第二光检测器60，而未经由检测区域10R的无信息光L0(无信息光L0a、L0b、L0c、L0d)会入射至上述第二光检测器60。因此，若采用第二光检测器60，则不管在检测区域10R是否存在对象物体Ob，都能够监测无信息光L0，所以能够基于其监测结果而将来自光源部11的检测用光L2的出射强度设定为最佳条件。因此，无需通过第一光检测器30来监测无信息光L0，所以第一光检测器30可以具有位置检测用反射光L3会入射而无信息光L0不会入射的结构。因此，能够在第一光检测器30的受光结果中消除无信息光L0的影响，所以能够获得与第一实施方式同样的效果，如位置检测部50能够在不受到无信息光L0所带来的不必要的影响的情况下检测对象物体Ob的位置等。

[第三实施方式]

在上述第一、第二实施方式的光学式位置检测装置10设置了透光部件40，但也可以将本发明应用于不具有透光部件40的光学式位置检测装置10中。在采用上述结构的情况下，例如，可以在光源部11和检测区域10R之间配置用于将从光源部11出射的检测用光L2的一部分向第二光检测器60反射的偏转反射镜，并将被上述偏转反射镜反射的检测用光L2部分作为无信息光L0加以利用。

[光学式位置检测装置1的第一应用例]

参照图11，对采用应用了本发明的光学式位置检测装置10作为触觉传感器的机械手装置进行说明。图11是将应用了本发明的光学式位置检测装置10作为触觉传感器设置在机械手装置上的机械臂的说明图，图11(a)、(b)是整个机械臂的说明图以及机械手装置的说明图。

图11(a)所示的机械臂200是对数值控制工作机械等进行工件或工具的供给及取出等的装置，具有在基台290上耸立的支柱220、和臂210。在本实施方式中，臂210具有：第一臂部230，其经由第一关节260与支柱220的前端部连结；第二臂部240，其经由第二关节270与第一臂部230的前端部连结。支柱220能够绕着与基台290垂直的轴线H1旋转，第一臂部230能够在支柱220的前端部借助第一关节260绕着水平的轴线H2旋转，第二臂部240能够在第一臂部230的前端部借助第二关节270绕着水平的轴线H3旋转。在第二臂部240的前端部连结有机械手装置400的机械手450，机械手450能够绕着第二臂部240的轴线H4旋转。

如图11(b)所示，机械手装置400包括具有多个把持爪410(把持件)的机械手450，机械手450具有圆盘状的把持爪保持体420，该把持爪保持体420用于保持多个把持爪410的根部。在本实施方式中，机械手450具有多个把持爪410即第一把持爪410A以及第二把持爪410B。2个把持爪410都能够如箭头H5所示那样向彼此分开的方向以及彼此靠近的方向移动。

在具有这样的结构的机械臂200中，当把持对象物体Ob时，支柱220、第一臂部230以及第二臂部240向规定方向旋转以使机械手450靠近对象物体Ob(工件)，然后，使2个把持爪410向彼此靠近的方向移动，由此把持对象物体Ob。

这里，在把持对象物体Ob(工件)时靠近对象物体Ob的把持爪410的内面，就是由在第一、第二实施方式中说明过的光学式位置检测装置10的透光部件40的第一面41构成的。因此，在把持爪410对对象物体Ob进行把持时，光学式位置检测装置10检测对象物体Ob和把持爪410的相对位置，并将上述位置检测结果反馈至把持爪410的驱动控制部。因此，能够使把持爪410向对象物体Ob高速靠近，从而能够实现工件把持动作的高速化。另外，在本实施方式的光学式位置检测装置10中，能够正确地把握把持爪410与对象物体Ob接触的瞬间，所以即使是极易破损的对象物体Ob或非常软的对象物体Ob，也能够不使对象物体Ob发生破损或严重变形地把持对象物体Ob。即，在把持易破损的对象物体Ob的情况下，能够正确地设定把持爪410的接触压力，而且，在把持软的对象物体Ob的情况下，能够正确地设定把持爪410对于对象物体Ob的嵌入量。

[光学式位置检测装置10的第二应用例]

参照图12，对将应用了本发明的光学式位置检测装置10用作触摸面板的显示装置进行说明。图12是示意性地示出了将应用了本发明的光学式位置检测装置10作为触摸面板设置的具有位置检测功能的显示装置的结构的说明图，图12(a)、(b)是示意性地示出了从斜上方观察具有位置检测功能的显示装置的主要部分时的情况的说明图以及示意性地示出了从横向观察时的情况的说明图。

图12(a)、(b)所示的具有位置检测功能的显示装置100是一种投射式显示装置，具有被称为液晶投影机或数字微镜器件的图像投射装置1200。上述图像投射装置1200从设置在框体1250的前面部1201的投射透镜1210向屏幕部件1290放大投影图像显示用光L1。

本实施方式的具有位置检测功能的显示装置100具有以光学方式检测在图像被投射的前方空间(屏幕部件1290的前方)所设定的检测区域10R内的对象物体Ob的位置的功能，并在与检测区域10R重叠的区域显示图像。在本实施方式的具有位置检测功能的显示装置100中，将上述对象物体Ob的XY坐标作为用于指定所投射的图像的一部分等的输入信息进行处理，并基于上述输入信息来切换图像等。

为了实现上述位置检测功能，在本实施方式的具有位置检测功能的显示装置100中，将参照第一、第二实施方式来说明过的光学式位置检测装置10用作触摸面板，并由光学式位置检测装置10的透光部件40构成屏幕部件290。因此，将在屏幕部件290上可看到图像的屏幕面被用作由透光部件40的第一面41构成的输入面，而且，在屏幕部件290的背面(透光部件40的第二面42)一侧配置有光源部11及第一光检测器30，该光源部11具有用于出射检测用光的发光元件12。

在这样构成的具有位置检测功能的显示装置100中，若通过指尖等对象物体Ob来对显示在屏幕部件290上的图像进行指示，则可以检测到对象物体Ob的XY坐标等，从而能够将上述对象物体Ob的位置作为输入信息处理。

Claims (7)

1.一种位置检测装置，用于检测对象物体的位置，其特征在于，具有：

光源部，其形成检测用光的光强度分布；

第一光检测部，其接收在形成有上述光强度分布的检测区域被上述对象物体反射的上述检测用光的反射光；

透光部件，其具有朝向上述检测区域的第一面以及朝向上述光源部的第二面，并且，设置在上述检测区域和上述光源部之间，且是设置在上述检测区域和上述第一光检测部之间；

第二光检测部，其接收在从上述光源部出射的上述检测用光中被上述透光部件的上述第二面反射的光；

位置检测部，其基于上述第一光检测部的检测结果，检测上述检测区域内的上述对象物体；

遮光部材，其设置在上述第二光检测部和上述检测区域之间，用于对被上述对象物体反射的上述检测用光的上述反射光进行遮光。

2.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，在对上述第一面或上述第二面进行俯视观察时，上述第二光检测部配置在与上述第一光检测部重叠的位置上。

3.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

上述光源部形成强度从上述检测区域内的一侧向另一侧变化的第一光强度分布，和从上述另一侧向上述一侧的强度变化与上述第一光强度分布不同的第二光强度分布，

上述位置检测部基于形成了上述第一光强度分布时的上述第一光检测部的检测结果和形成了上述第二光强度分布时的上述第一光检测部的检测结果之间的比较结果，来检测上述对象物体的位置。

4.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

上述光源部形成强度从上述检测区域内的一侧向另一侧变化的第一光强度分布、和从上述另一侧向上述一侧的强度变化与上述第一光强度分布不同的第二光强度分布，并改变上述检测用光的出射强度，以使形成了上述第一光强度分布时的上述第一光检测部的检测结果与形成了上述第二光强度分布时的上述第一光检测部的检测结果相同，

上述位置检测部基于来自改变了上述检测用光的出射强度后的上述光源部的上述检测用光的出射强度或者上述第二光检测部的检测结果，来检测上述对象物体的位置。

5.如权利要求3所述的位置检测装置，其特征在于，向上述第一光检测部以及上述第二光检测部入射环境光。

6.一种机械手装置，具有用于检测对象物体的位置的位置检测功能，其特征在于，具有：

光源部，其形成检测用光的光强度分布；

第一光检测部，其接收在形成有上述光强度分布的检测区域被上述对象物体反射的上述检测用光的反射光；

透光部件，其具有朝向上述检测区域的第一面以及朝向上述光源部的第二面，并且设置在上述检测区域和上述光源部之间，且是设置在上述检测区域和上述第一光检测部之间；

第二光检测部，其接收从上述光源部出射的上述检测用光中被上述透光部件的上述第二面反射的光；

位置检测部，其基于上述第一光检测部的检测结果，检测上述检测区域内的上述对象物体；

遮光部材，其设置在上述第二光检测部和上述检测区域之间，用于对被上述对象物体反射的上述检测用光的上述反射光进行遮光；

机械手，其把持上述对象物体。

7.一种显示装置，具有用于检测对象物体的位置的位置检测功能，其特征在于，具有：

光源部，其形成检测用光的光强度分布；

第一光检测部，其接收在形成有上述光强度分布的检测区域被上述对象物体反射的上述检测用光的反射光；

透光部件，其具有朝向上述检测区域的第一面以及朝向上述光源部的第二面，并且设置在上述检测区域和上述光源部之间，且是设置在上述检测区域和上述第一光检测部之间；

第二光检测部，其接收从上述光源部出射的上述检测用光中被上述透光部件的上述第二面反射的光；

位置检测部，其基于上述第一光检测部的检测结果，检测上述检测区域内的上述对象物体；

遮光部材，其设置在上述第二光检测部和上述检测区域之间，用于对被上述对象物体反射的上述检测用光的上述反射光进行遮光；

图像生成装置，其在上述检测区域中的至少一部分区域显示图像。

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