专利名称：光学式位置检测装置、机械手及机械臂的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及以光学方式检测对象物体的光学式位置检测装置。
背景技术：
作为以光学方式检测对象物体的光学式位置检测装置，例如提出了一种从2个检测用光源部隔着透光部件朝向对象物体射出检测光，被对象物体反射后的检测光透过透光部件而由光检测器加以检测的装置。在该光学式位置检测装置中，例如若根据光检测器的检测结果使2个检测用光源部差动，则可知2个检测用光源部中的一个检测用光源部与对象物体的距离、和另一个检测用光源部与对象物体的距离之比。因此，可以检测出对象物体的位置(参考专利文献1)。专利文献1 日本特表2003-534554号公报但是，在专利文献1所记载的构成中，由于检测光的出射空间是固定的，所以存在以下的问题点。首先，由于即便在预先知道对象物体存在于狭小范围的情况下，也需要在较宽的范围内具有一定以上的照度来射出检测光，所以存在消耗无益的电力等问题点。而且， 由于检测光的出射空间是固定的，所以即便在仅检测特定空间内的对象物体的情况下，也存在从整个出射空间检测对象物体的问题点。
发明内容
鉴于以上的问题点，本发明的课题在于，提供一种能使检测光的出射空间的尺寸可变的光学式位置检测装置。为了解决上述课题，本发明提供一种以光学方式检测对象物体的位置的光学式位置检测装置，其特征在于，具备具有互不相同的光轴并射出检测光的多个检测用光源部、 接受由位于上述检测光的出射空间的上述对象物体所反射的上述检测光的光检测器、使上述多个检测用光源部依次点亮的光源驱动部、和根据上述多个检测用光源部依次点亮时的上述光检测器的受光结果而对上述对象物体的位置进行检测的位置检测部，上述检测用光源部具备中心光轴相互并列的多个发光元件。在本发明中，光源驱动部使多个检测用光源部依次点亮，在此期间，光检测器接受由对象物体反射的检测光。因此，如果直接使用光检测器的检测结果或使用借助光检测器使2个检测用光源部差动时的驱动电流等，则位置检测部可以检测出对象物体的位置。检测用光源部具备中心光轴相互并列的多个发光元件，通过使几个发光元件或任意一个发光元件点亮，可以变更检测光的出射空间的大小。因此，较宽设定对象物体的检测空间的情况下，例如会增加点亮的发光元件的数量，扩大出射空间，另一方面，在较窄设定对象物体的检测空间的情况下，可以减少点亮的发光元件的数量，缩小出射空间。从而，由于不会无益消耗使光源点亮的电力，所以可以实现消耗电力的削减。另外，由于检测光的出射空间可变，所以可以仅检测出特定的狭小空间内的对象物体。在本发明中，上述光源驱动部执行使上述多个发光元件中的一部分发光元件点亮
4的第一模式、和使上述多个发光元件中的至少与上述第一模式不同的发光元件点亮的第二模式。在本发明中，优选上述光源驱动部在上述第一模式下将上述多个发光元件中的一部分发光元件点亮，在上述第二模式下将在上述第一模式中点亮的发光元件及与上述第一模式不同的发光元件同时点亮，使上述出射空间向排列有上述发光元件的中心光轴的方向扩展。根据该构成，由于可以在第一模式中减少点亮的发光元件，缩窄出射空间，所以可以削减使光源点亮所消耗的电力。在本发明中，上述光源驱动部在上述第一模式中使上述多个发光元件中的1个发光元件点亮，在上述第二模式中使包括在上述第一模式中点亮的发光元件的2个以上发光元件同时点亮。通过该构成，由于可以将点亮的发光元件减少到1个而缩窄出射空间，所以可以削减使光源点亮所消耗的电力。另外，由于可以检测光的出射空间减小到最小限度，所以也可以仅检测出特定的狭小空间内的对象物体。本发明可以用于上述多个检测用光源部均向同一方向射出上述检测光的第一类型光学式位置检测装置。在本发明中，可以采用如下构成，即当从上述出射空间观看时，上述光检测器被配置在由上述多个检测用光源部包围的位置，且在上述检测用光源部中，上述多个发光元件从与上述光检测器靠近的位置朝向远离的方向直线性排列，在上述第一模式中，上述多个发光元件中与在该第一模式中不点亮而在上述第二模式中点亮的发光元件相比更靠近上述光检测部的位置的发光元件点亮。在本发明中，可以采用如下构成，即当从上述检测光的射出侧观看时，在上述检测用光源部中，上述多个发光元件的中心光轴从上述出射空间的内侧向外侧直线性排列，在上述第一模式中，上述多个发光元件中与在该第一模式中不点亮而在上述第二模式中点亮的发光元件相比中心光轴朝向所述出射空间的内侧的发光元件点亮。在本发明中，优选在上述第二模式中点亮的上述发光元件中、在上述第一模式中处于熄灭状态的发光元件，与在上述第一模式中处于点亮状态的发光元件相比，上述检测光的射出强度大。当如此构成时，在第一模式下的检测光的出射空间和第二模式下扩展后的检测光的出射空间中，由于可以成为检测光的强度连续的状态，所以即便在第二模式中也可以得到与第一模式相同的检测精度。本发明也可以用于上述多个检测用光源部中含有在夹持上述出射空间的两侧向互为反向的方向射出上述检测光的检测用光源部的第二类型光学式位置检测装置。在本发明中，无论在第一类型及第二类型哪一个光学式位置检测装置中，都优选上述位置检测部根据使上述多个光源部中的一部分光源和其他一部分光源基于上述光检测部的受光结果进行了差动后的结果，检测出上述对象物体的坐标位置。如果使用这样的差动，则可以自动修正环境光等的影响。在本发明中，可以采用如下的构成，即具备射出不经由上述出射空间而入射到上述光检测部的参照光的参照用光源部，上述位置检测部根据使上述多个光源部中的一部分光源部和上述参照用光源部变更组合地基于上述光检测部的受光结果进行差动而得到的结果，对上述对象物体的坐标进行检测。如果使用这样的差动，则可以自动修正环境光等的影响。
在本发明中，优选上述检测光是红外光。通过该构成，由于检测光不被视认，所以即便在用于显示装置的情况下也不会妨碍显示等，可以将光学式位置检测装置用于各种设备。
图1是示意性地表示本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置的主要部分的说明图。图2是表示本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置中的检测用光源部的构成的说明图。图3是表示本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置的整体构成的说明图。图4是表示在本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置中，利用检测光彼此的差动来检测对象物体的位置的原理的说明图。图5是表示在本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置中，利用参照光和检测光的差动来检测对象物体的位置的原理的说明图。图6是表示在本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置中，由位置检测部进行的处理内容等的说明图。图7是表示在本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置中，对检测空间的尺寸进行切换的状况的说明图。图8是示意性地表示本发明的实施方式2涉及的光学式位置检测装置的主要部分的说明图。图9是示意性地表示本发明的实施方式2涉及的光学式位置检测装置中的检测用光源部和检测空间的位置关系的说明图。图10是示意性地表示本发明的实施方式3涉及的光学式位置检测装置的主要部分的说明图。图11是将本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置设置于手部(hand)装置的机械臂的说明图。附图标记的说明10A、10BU0C-光学式位置检测装置，IOR-检测空间(检测光的射出空间)，11-光源装置，12-检测用光源部，12A-第一检测用光源部，Ukl 12Di-第一发光元件，12A2 12D2-第二发光元件，12A3 12D3-第三发光元件，12B-第二检测用光源部， 12C-第三检测用光源部、12D-第四检测用光源部，12R-参照用光源，30-光检测器，50-位置检测部，52-XY坐标检测部，53-Z坐标检测部，Ob-对象物体。
具体实施例方式接着，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。其中，在以下的说明中，将相互交叉的轴作为X轴、Y轴及Z轴，将检测光的射出方向作为Z轴方向进行说明。而且，在以下参照的附图中，将X轴方向的一侧表示为Xl侧，将另一侧表示为X2侧，将Y轴方向的一侧表示为Yl侧，将另一侧表示为Y2侧。[实施方式1]
(整体构成)图1是示意性地表示本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置的主要部分的说明图。图2是表示本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置中的检测用光源部的构成的说明图，图2(a)、(b)是从检测光的出射空间观看检测用光源部时的说明图，以及从侧方观看检测用光源部时的说明图。图3是表示本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置的整体构成的说明图。在图1、图2及图3中，本方式的光学式位置检测装置IOA是后述的机械手装置中的作为触觉传感器装置等而被利用的光学装置，具备具有向Z轴方向的一侧Zl射出检测光L2的多个检测用光源部12的光源装置11、和检测被对象物体Ob反射的检测光L3的光检测器30。另外，光学式位置检测装置IOA有时具有片状或板状的透光部件40，该情况下， 检测用光源部12从透光部件40中与第一面41侧相反侧的第二面42侧向第一面41侧射出检测光L2，光检测器30检测被对象物体Ob反射并向透光部件40的第二面42侧透过的检测光L3。因此，光检测器30的受光部31与透光部件40的第二面42相对。在本方式中，对于光源装置11而言，作为多个检测用光源部12，具有第一检测用光源部12A、第二检测用光源部12B、第三检测用光源部12C及第四检测用光源部12D，这些检测用光源部12均使发光部朝向透光部件40。因此，从检测用光源部12射出的检测光L2 透过透光部件40，向第一面41侧(来自光源装置11的检测光L2的出射空间)射出，在本方式中，由该出射空间(第一面41侧的空间)构成检测对象物体Ob的位置的检测空间10R。当从检测空间IOR(Z轴方向)观看时，第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D按照该顺序围绕光检测器30的中心光轴配置，光检测器30与多个检测用光源部12 相比位于内侧。在多个检测用光源部12中，第一检测用光源部12A和第三检测用光源部12C 在X轴方向分开，第二检测用光源部12B和第四检测用光源部12D在Y轴方向分开。需要说明的是，如果从第一检测用光源部12A观看，则第二检测用光源部12B及第四检测用光源部12D也相对于第一检测用光源部12A在X轴方向分开，如果从第三检测用光源部12C观看，则第二检测用光源部12B及第四检测用光源部12D也相对于第三检测用光源部12C在 X轴方向分开。同样，如果从第二检测用光源部12B观看，则第一检测用光源部12A及第三检测用光源部12C也相对于第二检测用光源部12B在Y轴方向分开，如果从第四检测用光源部12D观看，则第一检测用光源部12A及第三检测用光源部12C也相对于第四检测用光源部12D在Y轴方向分开。而且，当从检测空间10R(Z轴方向)观看时，第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D以光检测器30为中心被等角度间隔配置。并且，当从检测空间IOR(Z轴方向) 观看时，第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D距光检测器30的距离相等。光源装置11还具备发光部朝向光检测器30的参照用光源12R。参照用光源12R 由LED (发光二极管)等构成，参照用光源12R放射出由峰值波长位于840 IOOOnm的红外光构成的参照光Lr作为发散光。其中，从参照用光源12R射出的参照光Lr会因参照用光源12R的朝向、对参照用光源12R设置的遮光罩(图示)等而不向透光部件40的第一面 41侧(检测空间10R)入射，不经由检测空间IOR地入射到光检测器30。光检测器30由受光部31朝向透光部件40的光电二极管、光电晶体管等构成，在本方式中，光检测器30是在红外区域具有灵敏度峰值的光电二极管。
(检测用光源部12的详细构成)在本方式的光学式位置检测装置IOA中，当从检测空间IOR(Z轴方向)观看时，多个检测用光源部12分别具备沿径向排列的多个发光元件，在本方式中，检测用光源部12具备3个发光元件。更具体而言，第一检测用光源部12A具备最内侧的第一发光元件、与第一发光元件相比位于光检测器30所在一侧的相反侧(外侧)的第二发光元件12A2、 和与第二发光元件12A2相比位于光检测器30所在一侧的相反侧(外侧)的第三发光元件 12A3，第一发光元件12、 第三发光元件12A3及光检测器30被配置在同一直线上。而且， 第一发光元件UA1 第三发光元件12A3的中心光轴相互并列，在本方式中，第一发光元件 12、 第三发光元件12A3的中心光轴相互平行。同样，第二检测用光源部12B具备最内侧的第一发光元件UB1、与第一发光元件 UB1相比位于光检测器30所在一侧的相反侧(外侧)的第二发光元件12 、和与第二发光元件12 相比位于光检测器30所在一侧的相反侧(外侧)的第三发光元件12 ，第一发光元件UB1 第三发光元件12 及光检测器30被配置在同一直线上。而且，第一发光元件12 第三发光元件12 的中心光轴相互并列，在本方式中，第一发光元件UB1 第三发光元件12 的中心光轴相互平行。第三检测用光源部12C具备最内侧的第一发光元件UC1、与第一发光元件UC1 相比位于光检测器30所在一侧的相反侧(外侧)的第二发光元件12C2、和与第二发光元件12C2相比位于光检测器30所在一侧的相反侧(外侧)的第三发光元件12C3，第一发光元件UC1 第三发光元件12C3及光检测器30被配置在同一直线上。而且，第一发光元件 12Q 第三发光元件12C3的中心光轴相互并列，在本方式中，第一发光元件UC1 第三发光元件12C3的中心光轴相互平行。第四检测用光源部12D具备最内侧的第一发光元件UD1、与第一发光元件UD1 相比位于光检测器30所在一侧的相反侧(外侧)的第二发光元件12D2、和与第二发光元件12D2相比位于光检测器30所在一侧的相反侧(外侧)的第三发光元件12D3，第一发光元件UD1 第三发光元件12D3及光检测器30被配置在同一直线上。而且，第一发光元件 UD1 第三发光元件12D3的中心光轴相互并列，在本方式中，第一发光元件12 第三发光元件12D3的中心光轴相互平行。这里，第一发光元件UA1-UD1均位于以光检测器30为中心的半径Γι的圆周上， 第二发光元件12Α2 12D2均位于以光检测器30为中心的半径r2(其中巧< r2)的圆周上，第三发光元件12A3 12D3均位于以光检测器30为中心的半径r3 (其中r2 < r3)的圆周上。因此，第一发光元件12A:、UB1UZC1UZD1、第二发光元件12A2、12B2、12C2、12D2、以及第三发光元件12A3、12B3、12C3、12D3按该顺序使中心光轴从检测空间IOR的内侧朝向外侧。第一发光元件12、 UD1、第二发光元件12A2 12D2、以及第三发光元件12A3 12D3均由LED(发光二极管)等构成，放射由峰值波长位于840 IOOOnm的红外光构成的检测光L2 (检测光Lh L2d)作为发散光。(位置检测部等的构成)如图3所示，光源装置11具备对多个检测用光源部12进行驱动的光源驱动部14。 光源驱动部14具备对检测用光源部12及参照用光源12R进行驱动的光源驱动电路140、 和借助光源驱动电路140对多个检测用光源部12及参照用光源12R各自的点亮模式进行控制的光源控制部145。光源驱动电路140具备对第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D进行驱动的光源驱动电路140a 140d、和对参照用光源12R进行驱动的光源驱动电路140r。而且，光源驱动电路140a 140d分别对第一发光元件UA1 UD1、第二发光元件12A2 12D2、以及第三发光元件12A3 12D3个别地进行驱动。光源控制部145对光源驱动电路140a 140d、140r的全部进行控制。另外，关于光源驱动电路140a 140d， 可也以采用通过开关电路由共用的光源驱动电路140对多个检测用光源部12进行驱动的构成。 光检测器30上电连接有位置检测部50，光检测器30的检测结果被输出给位置检测部50。位置检测部50具备用于根据光检测器30的检测结果来检测对象物体Ob的位置的信号处理部阳，该信号处理部阳具备放大器、比较器等。而且，位置检测部50具备检测对象物体Ob的XY坐标的XY坐标检测部52、和检测对象物体Ob的Z坐标的Z坐标检测部 53。如此构成的位置检测部50和光源驱动部14连动地进行动作，进行后述的位置检测。
(坐标的基本检测原理)图4是表示在本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置IOA中使用的坐标检测的基本原理的说明图，图4(a)、(b)是示意性地表示对象物体Ob的位置和光检测器30 的受光强度的关系的说明图，以及示意性地表示按照检测器30的受光强度相等的方式对检测光L2的射出强度进行调节的状况的说明图。在本方式的光学式位置检测装置IOA中，参照图4及图5，如后所述，根据检测用光源部12彼此的差动、或检测用光源部12与参照用光源12R的差动，求出2个检测用光源部 12中的一个检测用光源部12和对象物体Ob的距离、与另一个检测用光源部12和对象物体 Ob的距离之比，并根据该比，检测对象物体Ob的位置。在该差动时，第一发光元件 UD1、第二发光元件12A2 12D2、以及第三发光元件12A3 12D3的一部分或全部被使用。 此时，第一检测用光源部12A、第二检测用光源部12B、第三检测用光源部12C及第四检测用光源部12D中的驱动电流分别是第一发光元件 第三发光元件12A3的驱动电流总计值、第一发光元件UB1 第三发光元件12 的驱动电流总计值、第一发光元件UC1 第三发光元件12C3的驱动电流总计值、第一发光元件UD1 第三发光元件12D3的驱动电流总计值。下面，对根据使第一检测用光源部12A、第二检测用光源部12B、第三检测用光源部12C及第四检测用光源部12D中的2个检测用光源变更组合地基于光检测器30的受光结果进行差动而得到的多个结果，检测对象物体Ob的X坐标及Y坐标的基本原理进行说明。本方式的光学式位置检测装置IOA中，在透光部件40的第一面41侧(来自光源装置11的检测光L2的射出侧的空间)设定有检测空间10R。而且，2个检测用光源部12、 例如第一检测用光源部12A和第三检测用光源部12C在X轴方向及Y轴方向分开。因此，当第一检测用光源部12A点亮而射出检测光L2a时，检测光Lh如图4(a)所示，形成强度从一侧朝向另一侧单调减少的第一光强度分布L2fe。另外，当第三检测用光源部12C点亮而射出检测光L2c时，检测光L2c透过透光部件40，形成强度在第一面41侧(检测空间10R) 从一侧向另一侧单调增加的第二光强度分布L2Gc。为了利用这样的检测光L2a、L2c的差动来得到对象物体Ob的位置信息，如图4(a) 所示，首先使第一检测用光源部12A点亮，并使第三检测用光源部12C熄灭，形成强度从一
9侧向另一侧单调减少的第一光强度分布L2Ga。另外，使第一检测用光源部12A熄灭，并使第三检测用光源部12C点亮，形成强度从一侧向另一侧单调增加的第二光强度分布L2Gc。因此，当在检测空间IOR中配置了对象物体Ob时，检测光L2被对象物体Ob反射，其反射光的一部分由光检测器30检测出。此时，对象物体Ob处的反射强度与对象物体Ob所在的场所的检测光L2的强度成比例，光检测器30的受光强度与对象物体Ob处的反射强度成比例。 因此，光检测器30的受光强度成为与对象物体Ob的位置对应的值。因此，如图4(b)所示， 如果按照形成第一光强度分布时的光检测器30的检测值LGa、与形成第二光强度分布L2Gc时的光检测器30的检测值LGc相等的方式，使用将对第一检测用光源部12A的控制量(驱动电流)调节时的驱动电流、与将对第三检测用光源部12C的控制量(驱动电流) 调节时的驱动电流之比、调节量之比等，则能够检测在XY平面内对象物体Ob存在于第一检测用光源部12A与第三检测用光源部12C之间的什么位置。更具体而言，如图4(a)所示，按照光强度分布方向相反的方式形成第一光强度分布和第二光强度分布L2Gc。在该状态下，如果光检测器30的检测值LGa、LGc相等，则可知在XY平面内对象物体Ob位于第一检测用光源部12A与第三检测用光源部12C之间的中央。与此相对，在光检测器30的检测值LGa、LGc不同的情况下，按照检测值LGa、LGc相等的方式，调节对第一检测用光源部12A及第三检测用光源部12C的控制量(驱动电流)， 如图4(b)所示，再度依次形成第一光强度分布及第二光强度分布L2Gc。结果，如果光检测器30的检测值LGa、LGc相等，则使用该时刻对第一检测用光源部12A的驱动电流与对第三检测用光源部12C的驱动电流之比，能够检测在XY平面内对象物体Ob存在于第一检测用光源部12A与第三检测用光源部12C之间的什么位置。当使用光程函数对该检测原理进行数理上说明时，如下所示。首先，在上述的差动中，如果将光检测器30的受光强度相等时对第一检测用光源部12A的驱动电流设为Ia，将对第三检测用光源部12C的驱动电流设为I。，将从第一检测用光源部12A经过对象物体Ob 到达光检测器30的距离函数、与从第三检测用光源部12C经过对象物体Ob到达光检测器 30的距离函数之比设为Pac，则比Pac基本上可通过下式Pac=、/\求出。因此，可知对象物体Ob位于经过以规定的比例将连接第一检测用光源部12A与第三检测用光源部12C的线进行分割后的位置的等比线上。对该模型进行数理上说明。首先，各参数如下所述。T =对象物体Ob的反射率At =从第一检测用光源部12A射出的检测光L2被对象物体Ob反射而到达光检测器30的距离函数A =在对象物体Ob存在于检测空间IOR的状态下使第一检测用光源部12A点亮时的光检测器30的检测强度Ct =从第三检测用光源部12C射出的检测光L2被对象物体Ob反射而到达光检测器30的距离函数C =在对象物体Ob存在于检测空间IOR的状态下使第三检测用光源部12C点亮时的光检测器30的检测强度其中，第一检测用光源部12A及第三检测用光源部12C的发光强度用驱动电流与发光系数的积来表示，在以下的说明中，将发光系数设为1。
另外，当在对象物体Ob存在于检测空间IOR的状态下，进行上述的差动时，可得到下式的关系。A = TXAtX Ia+环境光 式(1)C = T X Ct X Ic+环境光· 式 O)这里，由于差动时的光检测器30的检测强度相等，所以由式(1)、⑵可导出下式。T X At X Ia+环境光=T X Ct X Ic+环境光TXAtXIA = TXCtXIc 式(3)另外，由于距离函数At、Ct的比Pac由下式定义，Pac = At/Ct · 式所以根据式(3)、0)，距离函数的比Pac被表示成下式。Pac = IC/IA · 式(5)在该式(5)中，不存在环境光的项、对象物体Ob的反射率的项。因此，环境光、对象物体Ob的反射率不会影响光程系数At、Ct的比PAe。另外，对于上述的数理模型，也可以进行用于将未被对象物体Ob反射而入射的检测光L2的影响等抵消的修正。这里，检测用光源部12中使用的光源是点光源，某地点的光强度与距光源的距离的二次方成反比例。因此，第一检测用光源部12A和对象物体0的分开距离P1、与第三检测用光源部12C和对象物体Ob的分开距离P2之比，可通过公式Pac= (Pl)2 (P2)2求出。 因此，可知对象物体Ob存在于经过以Pl P2将连接第一检测用光源部12A与第三检测用光源部12C的虚拟线加以分割的位置的等比线上。同样，如果使第二检测用光源部12B和第四检测用光源部12D差动，求出第二检测用光源部12B和对象物体Ob的距离、与第四检测用光源部12D和对象物体Ob的距离之比， 则可知对象物体Ob存在于经过以规定的比将连接第二检测用光源部12B与第四检测用光源部12D的虚拟线加以分割的位置的等比线上。因此，可以检测对象物体Ob的X坐标及Y 坐标。其中，上述的方法以几何学的方式对本方式中采用的原理进行了说明，实际上使用得到的数据进行计算。(参照光Lr和检测光L2的差动)图5是表示在本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置IOA中，利用参照光Lr与检测光L2的差动来检测对象物体Ob的位置的原理的说明图，图5(a)、(b)是表示从检测用光源部12到对象物体Ob的距离与检测光L2等的受光强度的关系的说明图，以及表示将向光源的驱动电流进行了调节后的状况的说明图。在本方式的光学式位置检测装置IOA中，代替检测光Lh与检测光L2c的直接差动，而利用检测光Ua与参照光Lr的差动、和检测光L2c与参照光Lr的差动，最终导出与参考图4(a)、(b)所说明的原理相同的结果。这里，检测光Lh与参照光Lr的差动、以及检测光L2c与参照光Lr的差动如下所示那样被执行。如图5 (a)所示，在对象物体Ob存在于检测空间IOR的状态下，从第一检测用光源部12A到对象物体Ob的距离、与光检测器30对检测光L2a的受光强度Da，如实线SA所示那样单调变化。与此相对，从参照用光源12R射出的参照光Lr在光检测器30中的检测强度，如实线SR所示那样与对象物体Ob的位置无关，是恒定的。因此，光检测器30中的检测光L2a的受光强度Da与光检测器30中的参照光Lr的检测强度A不同。
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接着，如图5(b)所示，调节对第一检测用光源部12A的驱动电流、以及对参照用光源12R的驱动电流中的至少一方，使光检测器30中的检测光L2a的受光强度Da和参照光 Lr在光检测器30中的检测强度A—致。这样的差动在参照光Lr和检测光Lh之间进行， 并且在参照光Lr和检测光L2c之间也进行。因此，可以求出光检测器30中的检测光L2a、 L2c (被象物体Ob反射的检测光L3a、L3c)的检测结果与光检测器30中的参照光Lr的检测结果相等的时刻的、对第一检测用光源部12A的驱动电流与对第三检测用光源部12C的驱动电流之比。因此，能够检测处对象物体Ob存在于第一检测用光源部12A与第三检测用光源部12C之间的什么位置。若使用光程函数对上述的检测原理进行数理上说明，则如下所示。首先，各参数设定如下。T =对象物体Ob的反射率At =从第一检测用光源部12A射出的检测光L2被对象物体Ob反射而到达光检测器30的距离函数A =在对象物体Ob存在于检测空间IOR的状态下使第一检测用光源部12A点亮时的光检测器30的检测强度Ct =从第三检测用光源部12C射出的检测光L2被对象物体Ob反射而到达光检测器30的距离函数C =在对象物体Ob存在于检测空间IOR的状态下使第三检测用光源部12C点亮时的光检测器30的检测强度Rs =从参照用光源12R到达光检测器30的光程(光路)系数R =仅参照用光源12R点亮时的光检测器30的检测强度其中，第一检测用光源部12A、第三检测用光源部12C及参照用光源12R的发光强度由驱动电流与发光系数的积来表示，在以下的说明，将发光系数设为1。而且，在上述的差动中，将光检测器30中的受光强度相等时对第一检测用光源部12A的驱动电流设为Ia，将对第三检测用光源部12C的驱动电流设为I。，将对参照用光源12R的驱动电流设为Ικ。另外，在差动时，关于仅参照用光源12R点亮时的光检测器30的检测强度，在与第一检测用光源部12Α的差动和与第三检测用光源部12C的差动中，假定为相同。如果在对象物体Ob存在于检测空间IOR的状态下，进行上述的差动，则可得到下式的关系。A = TXAtX Ia+ 环境光· 式(6)C = TXCtXIc+ 环境光· 式(7)R = RsX Ik+环境光 式(8)这里，由于差动时的光检测器30的检测强度相等，所以由式(6)、⑶可导出下式。TXAtX Ia+ 环境光=RsX Ie+ 环境光TXAtX Ia = RsXIeTXAt = RsXIe/Ia · 式(9)从式(7)、⑶可导出下式。T X Ct X Ic+环境光=Rs X Ik+环境光TXCtXIc = RsXIe
TXCt = RSXIK/IC 式(10)另夕卜，由于距离函数At、Ct的比Pac由下式定义，PAC = At/Ct · 式(11)所以根据式(9)、(10)，距离函数的比Pac由下式表示。Pac = IC/IA · ·式(12)在该式(1 中，不存在环境光的项、对象物体Ob的反射率的项。因此，光程系数 AtXt的比Pac不受环境光、对象物体Ob的反射率影响。另外，对于上述的数理模型，也可以进行用于将未被对象物体Ob反射而入射的检测光L2的影响等抵消的修正。而且，在与第一检测用光源部12A的差动和与第三检测用光源部12C的差动中，即便在将仅参照用光源 12R点亮时的光检测器30的检测强度设成不同值的情况下，也基本上成立相同的原理。这里，检测用光源部12中使用的光源是点光源，某地点的光强度与距光源的距离的二次方成反比例。因此，第一检测用光源部12A和对象物体0的分开距离Pl、与第三检测用光源部12C和对象物体Ob的分开距离P2之比，通过公式Pac= (Pl)2 (P2)2求出。因此，可知对象物体Ob存在于经过以Pl P2将连接第一检测用光源部12A与第三检测用光源部12C的虚拟线加以分割的位置的等比线上。同样，如果利用第二检测用光源部12B和参照用光源12R的差动、以及第四检测用光源部12D和参照用光源12R的差动，求出第二检测用光源部12B和对象物体Ob的距离、 与第四检测用光源部12D和对象物体Ob的距离之比，则可知对象物体Ob存在于经过以规定的比例将连接第二检测用光源部12B与第四检测用光源部12D的虚拟线加以分割的位置的等比线上。因此，可以检测处对象物体Ob的X坐标及Y坐标。其中，上述的方法以几何学的方法对本方式中采用的原理进行了说明，实际上使用得到的数据进行计算。(差动用的位置检测部50的构成例)图6是表示在本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置IOA中，由位置检测部50进行的处理内容等的说明图。每当实施上述的差动时，可以采用如下的构成使用微处理器单元(MPU)作为位置检测部50，由此执行规定的软件(动作程序)，进行处理。另外，也可以参考图6如以下说明那样，采用由逻辑电路等使用了硬件的信号处理部进行处理的构成。其中，在图6中表示了参考图5而说明的差动，但如果将参照用光源12R置换成检测用光源部12，则可以应用到参考图4而说明的差动中。如图6(a)所示，在本方式的光学式位置检测装置IOA中，光源驱动电路140借助可变电阻111向第一检测用光源部12A施加规定电流值的驱动脉冲，另一方面，借助可变电阻112及反转电路113向参照用光源12R施加规定电流值的驱动脉冲。因此，由于对第一检测用光源部12A和参照用光源12R施加反相的驱动脉冲，所以第一检测用光源部12A和参照用光源12R交替点亮。而且，在第一检测用光源部12A点亮时，检测光Lh中被对象物体Ob反射的光由光检测器30接受，在参照用光源12R点亮时，参照光Lr被光检测器30接受。在光强度信号生成电路150中，光检测器30与IkQ左右的电阻30ι 串联电连接，对它们的两端施加了偏置电压Vb。在该光强度信号生成电路150中，光检测器30和电阻30r的连接点Ql与位置检测部50电连接。从光检测器30和电阻30r的连接点Ql输出的检测信号Vc由下式表示。
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Vc = V30/ (V30+ 电阻 30r 的电阻值)V30 光检测器30的等效电阻因此，在对环境光Lc未向光检测器30入射的情况、和环境光Lc向光检测器30 入射的情况进行比较时，在环境光Lc向光检测器30入射的情况下，检测信号Vc的电平 (level)及振幅增大。位置检测部50大致具备位置检测用信号提取电路190、位置检测用信号分离电路170、及发光强度补偿指令电路180。位置检测用信号提取电路190具备由InF左右的电容器构成的滤波器192，该滤波器192作为将直流成分从由光检测器30和电阻30r的连接点Ql输出的信号除去的高通滤波器发挥功能。因此，通过滤波器192，仅将光检测器30的位置检测信号Vd从由光检测器30和电阻30r的连接点Ql输出的检测信号Vc提取出。艮口， 由于可以认为检测光Ua及参照光Lr被调制，而环境光Lc在某期间内强度恒定，所以起因于环境光Lc的低频成分或直流成分被滤波器192除去。而且，位置检测用信号提取电路190在滤波器192的后段具有具备220k Ω左右的反馈电阻194的加法电路193，被滤波器192提取处的位置检测信号Vd，作为与偏置电压Vb 的1/2倍的电压V/2叠加的位置检测信号Vs，向位置检测用信号分离电路170输出。位置检测用信号分离电路170具备与施加给第一检测用光源部12A的驱动脉冲同步进行开关动作的开关171、比较器172、和分别与比较器172的输入线电连接的电容器 173。因此，当位置检测信号Vs被输入到位置检测用信号分离电路170时，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交替输出第一检测用光源部12A点亮时的位置检测信号Vs的实效值Vea、和参照用光源12R点亮时的位置检测信号Vs的实效值Veb。发光强度补偿指令电路180对实效值Vea、Veb进行比较，进行图6 (b)所示的处理，按照位置检测信号Vs的实效值Vea和位置检测信号Vs的实效值Veb成为同一水平的方式，向光源驱动电路140输出控制信号Vf。即，发光强度补偿指令电路180对位置检测信号Vs的实效值Vea和位置检测信号Vs的实效值Veb进行比较，在它们相等的情况下，维持现状的驱动条件。与此相对，在位置检测信号Vs的实效值Vea低于位置检测信号Vs的实效值Veb的情况下，发光强度补偿指令电路180使可变电阻111的电阻值降低，提高来自第一检测用光源部12A的射出光量。另外，在位置检测信号Vs的实效值Veb低于位置检测信号Vs的实效值Vea的情况下，发光强度补偿指令电路180使可变电阻112的电阻值降低， 提高来自参照用光源12R的射出光量。这样，在光学式位置检测装置IOA中，由位置检测部50的发光强度补偿指令电路 180对第一检测用光源部12A及参照用光源12R的控制量(驱动电流)进行控制，以使在第一检测用光源部12A的点亮动作中及参照用光源12R的点亮动作中光检测器30的检测量相同。因此，在发光强度补偿指令电路180中，有在第一检测用光源部12A的点亮动作中和参照用光源12R的点亮动作中，光检测器30的检测量相同那样的与对第一检测用光源部 12A及参照用光源12R的驱动电流相关的信息存在，该信息作为位置检测信号Vg被向位置检测部50输出。相同的处理在其他检测用光源部12 (第二检测用光源部12B 第四检测用光源部 12D)与参照用光源12R之间也进行。(Z坐标的检测)
在本方式的光学式位置检测装置IOA中，如果第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D同时点亮，则在透光部件40的第一面41侧(检测空间10R)，形成在相对于第一面41的法线方向上强度单调减少的Z坐标检测用光强度分布。在该Z坐标检测用光强度分布中，随着从透光部件40的第一面41远离，强度单调降低。因此，在位置检测部50的 Z坐标检测部53中，可以根据使参照用光源12R、和第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D的全部交替点亮时光检测器30的检测值的差、比，来检测对象物体Ob的Z坐标检测。另外，也可以根据使第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D依次点亮时光检测器30的检测值的总计值、与使参照用光源12R点亮时光检测器30的检测值的差、比，检测出对象物体Ob的Z坐标。而且，在位置检测部50的Z坐标检测部53中，可以根据使参照用光源12R和第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D的全部交替点亮时，光检测器30的检测值相等时的对参照用光源12R的驱动电流与对第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D 的驱动电流的差、比，检测出对象物体Ob的Z坐标。另外，也可以根据使第一检测用光源部 12A 第四检测用光源部12D依次与参照用光源12R差动时驱动电流值的总计值、与对参照用光源12R的驱动电流的差、比，检测出对象物体Ob的Z坐标。(检测空间IOR的切换)图7是表示在本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置IOA中，对检测空间IOR的尺寸进行切换的状况的说明图。在本方式的光学式位置检测装置IOA中，第一检测用光源部12A具备第一发光元件 第三发光元件12A3，光源驱动部14可以在第一检测用光源部12A中执行仅使第一发光元件UA1点亮的第一模式、以及使包括第一发光元件的多个发光元件点亮的第二模式。同样，第二检测用光源部12B 第四检测用光源部12D具备第一发光元件12BP12Q、 UD1 第三发光元件12 、12C3、12D3，光源驱动部14可以执行仅使第一发光元件UB1 UD1点亮的第一模式、以及使包括第一发光元件UB1 UD1的多个发光元件点亮的第二模式。因此，在本方式中，当知晓对象物体Ob存在于狭小范围时，进行第一模式，将检测空间IOR设定成狭小的范围。与此相对，在对象物体Ob存在于宽范围的情况下，进行第二模式，使检测空间IOR扩展。这里，光源驱动部14在第一模式中使多个发光元件中的一部分发光元件点亮，在第二模式中使包括在第一模式中点亮的发光元件且比第一模式多的发光元件同时点亮。这里，当在第一模式中点亮的发光元件是1个时，在第二模式中使包括在第一模式中点亮的发光元件的2个以上发光元件同时点亮。更具体而言，当使用第一检测用光源部12A及第三检测用光源部12C检测对象物体Ob的X坐标时，在知晓对象物体Ob存在于狭小范围的情况下，如图7(a)所示，光源驱动部14仅使第一发光元件UA1UZC1点亮，从第一发光元件UA1UZC1射出检测光1^2 (L2a)、 L2Cl(L2c)作为检测光L2(第一模式)。该状态下的检测空间IOR(检测空间IOR1)在X轴方向的尺寸为图7(a)中用箭头XS1表示的大小，检测空间IOR(检测空间10 )在Z轴方向的尺寸为图7(a)中用箭头ZS1表示的大小。接着，在对象物体Ob有可能存在于稍宽范围的情况下，如图7(b)所示，光源驱动部14使第一发光元件口 ^？^及第二发光元件12A2、12C2点亮(第二模式)。结果，第一发光元件12A:、12Q射出检测光!^ 、!^(^，第二发光元件12A2、12C2射出检测光L2EI2、L2C2。 该检测光1^2 丄2 作为连续一体的检测光Lh射出，检测光L2Cl、L2C2作为连续一体的检测光L2c射出。该状态下的检测空间IOR(检测空间IOR2)在X轴方向的尺寸，连续扩展至图7(b)中用箭头路2表示的范围，检测空间IOR(检测空间10 )在Z轴方向的尺寸扩展至图7(b)中用箭头M2表示的范围。此时，光源驱动部14使来自第二发光元件12^、12(2的检测光L2的射出强度大于来自第一发光元件12~、12(^的检测光L2的射出强度。因此，在扩展检测空间IOR的前后，检测空间IOR中的光强度分布等没有产生大的变化。另外，如果在第二检测用光源部12B及第四检测用光源部12D中也进行相同的切换，则可以使检测空间IOR在Y轴方向扩展。接着，在对象物体Ob有可能存在于更宽范围的情况下，如图7 (C)所示，光源驱动部14使第一发光元件UA1UZC1、第二发光元件12A2、12C2、以及第三发光元件12A3、12C3点亮(第二模式)。结果，第一发光元件UA1UZC1射出检测光1^2^42(^第二发光元件12A2、 12C2射出检测光L2ei2、L2C2，第三发光元件12A3、12C3射出检测光L2EI3、L2C3。该检测光L2ai、 L2a2a2a3作为连续一体的检测光Ua射出，检测光L2Cl、L2c2、L2c3作为连续一体的检测光 L2c射出。该状态下的检测空间IOR(检测空间IOR3)在X轴方向的尺寸，扩展至图7(c)中用箭头路3表示的范围，检测空间IOR(检测空间IOR3)在Z轴方向的尺寸扩展至图7 (c)中用箭头表示的范围。此时，光源驱动部14使来自第二发光元件12A2、12C2的检测光L2 的射出强度大于来自第一发光元件12~、12(^的检测光L2的射出强度，使来自第三发光元件12A3、12C3的检测光L2的射出强度大于来自第二发光元件12A2、12C2的检测光L2的射出强度。因此，在扩展检测空间IOR的前后，检测空间IOR中的光强度分布等不会发生大的变化。另外，如果在第二检测用光源部12B及第四检测用光源部12D也进行相同的切换，则可以使检测空间IOR在Y轴方向扩展。(本方式的主要效果)如以上说明那样，在本方式的光学式位置检测装置IOA中，光源驱动部14使多个检测用光源部12依次点亮，在此期间，光检测器30接受被对象物体Ob反射的检测光L3。 因此，如果直接使用光检测器30的检测结果或使用借助光检测器30使2个检测用光源部 12差动时的驱动电流，则位置检测部50可以检测出对象物体Ob的位置。这里，第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D具备第一发光元件12~、 126^120^120! 第三发光元件12A3、12B3、12C3、12D3，光源驱动部14可以执行仅使第一发光元件UA1 UD1点亮的第一模式、以及使包括第一发光元件12、 UD1的多个发光元件点亮的第二模式。而且，在第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D的每个中，发光元件的中心光轴并列，第一发光元件12A” 12B” 12Q、12D:、第二发光元件12A2、12B2、12C2、 12D2、以及第三发光元件12A3、12B3、12C3、12D3，依照该顺序使中心光轴从检测空间IOR的内侧朝向外侧。因此，在较宽设定对象物体Ob的检测空间IOR的情况下，可以增加点亮的发光元件的数量，扩大出射空间，另一方面，在较窄设定对象物体Ob的检测空间IOR的情况下， 可以减少点亮的发光元件的数量，缩窄出射空间。因此，由于不会无端消耗使光源点亮的电力，所以可以实现消耗电力的削减。特别是在本方式中，由于光源驱动部14可以执行使多个发光元件中的1个发光元件点亮的第一模式，所以可以将检测空间IOR缩窄至最小限度， 因此能够大幅削减使光源点亮所消耗的电力。另外，由于检测光L2的出射空间(检测空间10R)可变，所以也可以仅检测特定的狭小空间内的对象物体Ob。另外，在本方式中，由于利用了 2个检测用光源部12中的差动、或检测用光源部12 与参照用光源12R的差动，所以可以自动修正环境光等的影响。并且，由于检测光L2是红外光，所以未被视认。因此，即便在将本方式的光学式位置检测装置IOA用于显示装置的情况下，也不会妨碍显示等，可以将光学式位置检测装置IOA用于各种设备。[实施方式2](整体构成)图8是示意性地表示本发明的实施方式2涉及的光学式位置检测装置的主要部分的说明图。图9是示意性地表示本发明的实施方式2涉及的光学式位置检测装置中的检测用光源部与检测空间的位置关系的说明图，图9(a)、(b)是表示检测用光源部中的发光元件的配置的说明图，以及是表示中心光轴从发光元件延伸的方向的说明图。其中，由于本方式的基本构成与实施方式1相同，所以对公共的部分附加相同的符号，省略对它们的说明。在图8中，本方式的光学式位置检测装置IOB是作为对在检测光L2的射出方向是否有障碍物等进行检测的传感装置等而被利用的光学装置。本方式的光学式位置检测装置 IOB具备具有从Z轴方向的一侧Zl向另一侧Z2射出检测光L2的多个检测用光源部12的光源装置11、和在Z轴方向的另一侧Z2检测被对象物体Ob反射的检测光L3的光检测器 30。其中，在本方式的光学式位置检测装置IOB中也具有参考图3而说明的电气结构，多个检测用光源部12被参考图3而说明的光源驱动部14驱动。(检测用光源部12等的详细构成)在本方式中，作为多个检测用光源部12，光源装置11具备第一检测用光源部12A、 第二检测用光源部12B、第三检测用光源部12C及第四检测用光源部12D，这些检测用光源部12均使发光部朝向Z轴方向的另一侧Z2。而且，第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D具有互不相同的光轴，朝向Z轴方向的另一侧Z2中互不相同的位置射出检测光 L2 (检测光Lh L2d)。在本方式中，第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D分别使光轴朝向4边形的4个角部分中互不相同的角部分。更具体而言，第一检测用光源部12A 的光轴和第二检测用光源部12B的光轴在X轴方向位于同一位置，但在Y轴方向错开，第三检测用光源部12C的光轴和第四检测用光源部12D的光轴在X轴方向上位于同一位置，但在Y轴方向错开。而且，第一检测用光源部12A的光轴和第四检测用光源部12D的光轴在 Y轴方向上位于同一位置，但在X轴方向错开，第二检测用光源部12B的光轴和第三检测用光源部12C的光轴在Y轴方向位于同一位置，但在X轴方向错开。通过如此射出检测光L2的出射空间，构成了检测对象物体Ob的位置的检测空间 10R，在该检测空间IOR中，被对象物体Ob反射的检测光L3由光检测器30接受。而且，光源装置11还具备使发光部朝向光检测器30的参照用光源12R。参照用光源12R由LED (发光二极管)等构成，参照用光源12R放射由峰值波长位于840 IOOOnm 的红外光构成的参照光Lr作为发散光。但是，从参照用光源12R射出的参照光Lr因为参照用光源12R的朝向、对参照用光源12R设置的遮光罩(图示)等，会不经由检测空间IOR 入射到光检测器30。光检测器30由使受光部朝向检测空间IOR的光电二极管、光电晶体管等构成，在本方式中，光检测器30是在红外区域具有灵敏度峰值的光电二极管。如图8及图9(a)所示，在本方式中，当从检测空间IOR(Z轴方向)观看时，第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D依照该顺序围绕光检测器30的中心光轴配置，光检测器30与多个检测用光源部12相比位于内侧。在本方式的光学式位置检测装置IOB中，多个检测用光源部12分别具备光轴相互并行的多个发光元件，在本方式中，检测用光源部12具备3个发光元件。更具体而言，第一检测用光源部12A具备中心光轴朝向检测空间IOR在XY平面内的最内侧的第一发光元件
、与第一发光元件相比中心光轴朝向检测空间IOR的外侧的第二发光元件12A2、和与第二发光元件12A2相比中心光轴朝向检测空间IOR的外侧的第三发光元件12A3。这里， 检测空间IOR中第一发光元件 第三发光元件12A3的中心光轴通过的场所在检测空间IOR的XY平面内(视认面)排列在同一直线上。同样，第二检测用光源部12B 第四检测用光源部12D具备中心光轴朝向检测空间IOR在XY平面内的最内侧的第一发光元件 12Bi UD1、与第一发光元件12Bi UD1相比中心光轴朝向检测空间IOR的外侧的第二发光元件12 12D2、和与第二发光元件12 12D2相比中心光轴朝向检测空间IOR的外侧的第三发光元件12 12D3。而且，检测空间IOR中第一发光元件UB1 第三发光元件 12 的中心光轴通过的场所在XY平面内排列在同一直线上。检测空间IOR中第一发光元件UC1 第三发光元件12C3的中心光轴通过的场所在XY平面内排列在同一直线上。检测空间IOR中第一发光元件UD1 第三发光元件12D3的中心光轴通过的场所在XY平面内排列在同一直线上。第一发光元件12、 UD1、第二发光元件12A2 12D2、以及第三发光元件12A3 12D3均由LED(发光二极管)等构成，放射由峰值波长位于840 IOOOnm的红外光构成的检测光L2 (检测光Lh L2d)作为发散光。其中，在本方式中，也与实施方式1相同，根据检测用光源部12彼此的差动、或检测用光源部12与参照用光源12R的差动，求出2个检测用光源部12中的一个检测用光源部12的中心光轴和对象物体Ob的距离、与另一个检测用光源部12的中心光轴和对象物体 Ob的距离之比，并根据该比，检测出对象物体Ob的位置。在该差动时，使用第一发光元件 12A, UD1、第二发光元件12A2 12D2、以及第三发光元件12A3 12D3的一部分或全部。(检测空间IOR的切换)在本方式的光学式位置检测装置IOB中，也与实施方式1相同，第一检测用光源部 12A具备第一发光元件 第三发光元件12A3，参考图3进行说明的光源驱动部14可以执行在第一检测用光源部12A中仅使第一发光元件点亮的第一模式、以及使包括第一发光元件UA1的多个发光元件点亮的第二模式。同样，第二检测用光源部12B 第四检测用光源部12D具备第一发光元件UB1UZC1UZD1 第三发光元件12B3、12C3、12D3，参考图3 说明的光源驱动部14可以执行仅使第一发光元件UB1 UD1点亮的第一模式、以及使包括第一发光元件UB1 UD1的多个发光元件点亮的第二模式。因此，在本方式中，当知晓对象物体Ob存在于狭小范围时，进行第一模式，将检测空间IOR设成狭小的范围，另一方面，在对象物体Ob存在于宽范围的情况下，进行第二模式，使检测空间IOR扩展。更具体而言，例如在第一检测用光源部12A及第三检测用光源部12C中，当知晓对象物体Ob存在于狭小范围时，如图9(b)所示，光源驱动部14仅使第一发光元件12~、12(^ 点亮，从第一发光元件12、、12Q射出检测光1^2 (L2a)、L2Cl (L2c)(第一模式)。该状态下的检测空间IOR(检测空间IOR1)在X轴方向及Y轴方向的尺寸是图8及图9中由实线表示的大小。接着，在对象物体Ob有可能存在于较宽范围的情况下，光源驱动部14使第一发光元件口 ^？^及第二发光元件12A2、12C2点亮(第二模式)。结果，第一发光元件12、、 12Q射出检测光1^2 、L2Cl，第二发光元件12A2、12C2射出检测光L2&、L2c2。该检测光1^2 、 L2a2作为连续一体的检测光Lh射出，检测光L2Cl、L2c2作为连续一体的检测光L2c射出。 该状态下的检测空间IOR(检测空间10 )在X轴方向及Y轴方向的尺寸扩展至图8及图9 中用单点划线表示的范围。此时，光源驱动部14使来自第二发光元件12A2、12C2的检测光 L2的射出强度大于来自第一发光元件12~、12(^的检测光L2的射出强度。因此，在使检测空间IOR扩展的前后，检测空间IOR中的光强度分布等不发生大的变化。接着，在对象物体Ob有可能存在于更宽范围的情况下，光源驱动部14使第一发光元件12、、12Q、第二发光元件12A2、12C2、以及第三发光元件12A3、12C3点亮(第二模式)。 结果，第一发光元件UA1UZC1射出检测光L2ai、L2Cl，第二发光元件12A2、12C2射出检测光 L2a2, L2c2，第三发光元件12A3、12C3射出检测光Ua3、L2c3。该检测光Uap L2a2,L2a3作为连续一体的检测光Ua射出，检测光L2Cl、L2c2、L2C3作为连续一体的检测光L2c射出。该状态下的检测空间IOR(检测空间IOR3)在X轴方向及Y轴方向的尺寸扩展至图8及图9中用双点划线表示的范围。此时，光源驱动部14使来自第二发光元件12A2、12C2的检测光L2 的射出强度大于来自第一发光元件12~、12(^的检测光L2的射出强度，使来自第三发光元件12A3、12C3的检测光L2的射出强度大于来自第二发光元件12A2、12C2的检测光L2的射出强度。因此，在使检测空间IOR扩展的前后，检测空间IOR中的光强度分布等不发生大的变化。(Z坐标的检测)在本方式的光学式位置检测装置IOB中，如果第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D同时点亮，则也形成强度在Z轴方向单调减少的Z坐标检测用光强度分布。因此，可以根据使参照用光源12R、第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D的全部交替点亮时光检测器30中的检测值的差、比，检测出对象物体Ob的Z坐标。另外，也可以根据使第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D依次点亮时光检测器30中的检测值的总计值、与使参照用光源12R点亮时的光检测器30中的检测值的差、比，检测对象物体Ob 的Z坐标。而且，可以根据使参照用光源1 和第一检测用光源部12A 第四检测用光源部 12D的全部交替点亮时光检测器30中的检测值相等时的对参照用光源12R的驱动电流、与对第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D的驱动电流的差、比，检测出对象物体Ob 的Z坐标。另外，也可以根据使第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D依次与参照用光源12R差动时的驱动电流值的总计值、与对参照用光源12R的驱动电流的差、比，检测出对象物体Ob的Z坐标。这里，在参考图9 (b)而说明的第二模式中，与第一模式相比，Z坐标检测用光强度分布向X轴方向及Y轴方向扩展。(本方式的主要效果)如以上说明那样，在本方式的光学式位置检测装置IOB中，光源驱动部14使多个检测用光源部12依次点亮，在此期间，光检测器30接受被对象物体Ob反射的检测光L3。 因此，如果直接使用光检测器30的检测结果或使用借助光检测器30使2个检测用光源部 12差动时的驱动电流，则位置检测部50可以检测出对象物体Ob的位置。这里，第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D具备第一发光元件12~、 12Bp 12Q、UD1 第三发光元件12A3、12B3> 12C3、12D3，光源驱动部14可以执行仅使中心光轴朝向检测空间IOR的最内侧的第一发光元件 UD1点亮的第一模式、以及使包括第一发光元件UA1 UD1的多个发光元件点亮的第二模式。而且，在第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D的每个中，发光元件的中心光轴并列，第一发光元件12~、 UB1UZC1UZD1、第二发光元件 12A2、12B2、12C2、12D2、以及第三发光元件 12A3、12B3、12C3、 12D3，按照该顺序使中心光轴从检测空间IOR的内侧朝向外侧。因此，在较宽设定对象物体 Ob的检测空间IOR的情况下，可以增加点亮的发光元件的数量，扩大出射空间，另一方面， 在较窄设定对象物体Ob的检测空间IOR的情况下，可以减少点亮的发光元件的数量，缩窄出射空间。从而，由于不会无端消耗使光源点亮的电力，所以可以实现消耗电力的削减。特别是在本方式中，由于光源驱动部14可以执行使多个发光元件中的1个发光元件点亮的第一模式，所以可以将检测空间IOR缩窄至最小限度，能够大幅削减使光源点亮所消耗的电力。另外，由于检测光L2的出射空间(检测空间10R)可变，所以也可以仅检测特定的狭小空间内的对象物体Ob。而且，在本方式中，由于利用2个检测用光源部12中的差动、或检测用光源部12 与参照用光源12R的差动，所以可以自动修正环境光等的影响。并且，由于检测光L2是红外光，所以不被视认。因此，在将本方式的光学式位置检测装置IOB用于显示装置的情况下， 也不会妨碍显示等，可以将光学式位置检测装置IOB用于各种设备。[实施方式3](整体构成)图10是示意性地表示本发明的实施方式3涉及的光学式位置检测装置的主要部分的说明图，图10(a)、(b)是表示检测用光源部12中的发光元件的配置等的说明图，以及对检测空间IOR进行切换的状况的说明图。其中，由于本方式的基本构成与实施方式1相同，所以对公共的部分附加相同的符号，省略对它们的说明。在图10中，本方式的光学式位置检测装置IOC是被作为对板状部件45等的一面侧的对象物体Ob的位置等进行检测的传感装置等而使用的光学装置。本方式的光学式位置检测装置IOC具备具有向沿着XY平面的方向射出检测光L2的多个检测用光源部12的光源装置11、和在X轴方向的一侧Xl检测被对象物体Ob反射的检测光L3的光检测器30。 其中，在本方式的光学式位置检测装置IOC中也具有参考图3所说明的电气构成，多个检测用光源部12被参考图3而说明的光源驱动部14驱动。(检测用光源部12等的详细构成)在本方式中，作为多个检测用光源部12，光源装置11具备第一检测用光源部 12A 第四检测用光源部12D，这些检测用光源部12均使发光部朝向沿着XY平面的方向。 而且，多个检测用光源部12中包括在夹持检测光L2的出射空间(检测空间10R)的两侧向互为反向的方向射出检测光L2的检测用光源部。更具体而言，当从Z轴方向观看时，第一检测用光源部12A、第二检测用光源部12B、第三检测用光源部12C及第四检测用光源部12D分别配置于4边形的4个角部分，分别使发光部朝向对角位置。因此，第一检测用光源部12A的光轴和第三检测用光源部12C的光轴相互反向延伸，第二检测用光源部12B的光轴和第四检测用光源部12D的光轴相互反向延伸。而且，第一检测用光源部12A及第三检测用光源部12C的光轴、第二检测用光源部12B及第四检测用光源部12D的光轴在交叉的方向上延伸。因此，第一检测用光源部12A、第二检测用光源部12B、第三检测用光源部12C 及第四检测用光源部12D具备互不相同的光轴。通过如此射出检测光L2的出射空间，构成了检测对象物体Ob的位置的检测空间 10R，在该检测空间IOR中，被对象物体Ob反射的检测光L3由光检测器30接受。而且，光源装置11还具备使发光部朝向光检测器30的参照用光源12R。参照用光源12R由LED (发光二极管)等构成，参照用光源12R放射由峰值波长位于840 IOOOnm 的红外光构成的参照光Lr作为发散光。不过，从参照用光源12R射出的参照光Lr会因参照用光源12R的朝向、对参照用光源12R设置的遮光罩(图示)等，不经由检测空间IOR向光检测器30入射。光检测器30由使受光部朝向检测空间IOR的光电二极管、光电晶体管等构成，在本方式中，光检测器30是在红外区域具有灵敏度峰值的光电二极管。在本方式的光学式位置检测装置IOC中，多个检测用光源部12分别具有相互的光轴并行的多个发光元件，在本方式中，检测用光源部12具备3个发光元件。更具体而言，第一检测用光源部12A具备在Z轴方向从另一侧Z2向一侧Zl排列的第一发光元件、第二发光元件12A2、以及第三发光元件12A3。因此，第一检测用光源部12A具备中心光轴朝向检测空间IOR的Z轴方向的内侧的第一发光元件、与第一发光元件相比中心光轴朝向检测空间IOR的Z轴方向的外侧的第二发光元件12A2、和与第二发光元件12A2相比中心光轴朝向检测空间IOR的Z轴方向的外侧的第三发光元件12A3。第二检测用光源部 12B 第四检测用光源部12D也与第一检测用光源部12A —样，具备在Z轴方向从另一侧 Z2向一侧Zl排列的第一发光元件UB1 UD1、第二发光元件12 12D2、以及第三发光元件12 12D3。第一发光元件12、 UD1、第二发光元件12A2 12D2、以及第三发光元件12A3 12D3均由LED(发光二极管)等构成，放射由峰值波长位于840 IOOOnm的红外光构成的检测光L2 (检测光Lh L2d)作为发散光。其中，在本方式中，根据检测用光源部12彼此的差动、或检测用光源部12与参照用光源12R的差动，求出对象物体Ob的X坐标、Y坐标及Z坐标。而且，当第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D同时点亮时，形成强度在 Z轴方向单调减少的Z坐标检测用光强度分布。因此，可以根据使参照用光源12R、第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D的全部交替点亮时光检测器30中的检测值的差、 比，检测出对象物体Ob的Z坐标。另外，也可以根据使第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D依次点亮时光检测器30中的检测值的总计值、与使参照用光源12R点亮时光检测器30中的检测值的差、比，检测出对象物体Ob的Z坐标。而且，可以根据使参照用光源12R和第一检测用光源部12A 第四检测用光源部 12D的全部交替点亮时光检测器30中的检测值相等时的对参照用光源12R的驱动电流、与对第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D的驱动电流的差、比，检测出对象物体Ob 的Z坐标。另外，也可以根据使第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D依次与参照用光源12R差动时的驱动电流值的总计值、与对参照用光源12R的驱动电流的差、比，检测出对象物体Ob的Z坐标。在该差动时，使用第一发光元件12、 UD1、第二发光元件12A2 12D2、以及第三发光元件12A3 12D3的一部分或全部。(检测空间IOR的切换) 在本方式的光学式位置检测装置IOC中，也与实施方式1相同，第一检测用光源部 12A具备第一发光元件 第三发光元件12A3，参考图3所说明的光源驱动部14可以执行在第一检测用光源部12A中仅使第一发光元件点亮的第一模式、以及使包括第一发光元件的多个发光元件点亮的第二模式。同样，第二检测用光源部12B 第四检测用光源部12D具备第一发光元件UB1UZC1UZD1 第三发光元件12 、12C3、12D3，参考图3所说明的光源驱动部14可以执行仅使第一发光元件UB1 UD1点亮的第一模式、以及使包括第一发光元件UB1 UD1的多个发光元件点亮的第二模式。因此，在本方式中，当知晓对象物体Ob存在于Z轴方向的狭小范围时，进行第一模式，将检测空间IOR设成狭小范围，另一方面，在对象物体Ob存在于Z轴方向的宽范围的情况下，进行第二模式，使检测空间IOR扩展。更具体而言，例如在第一检测用光源部12A及第三检测用光源部12C中，当知晓对象物体Ob存在于Z轴方向的狭小范围时，如图10 (b)所示，光源驱动部14仅使第一发光元件UA1UZC1点亮，从第一发光元件UA1UZC1射出检测光L2al (I^a)、L2Cl (L2c)(第一模式)。该状态下的检测空间IOR(检测空间IOR1)在Z轴方向的尺寸是图10(b)中用实线表示的大小。接着，在对象物体Ob有可能存在于Z轴方向的稍宽范围的情况下，光源驱动部14 使第一发光元件12~、12(^及第二发光元件12A2、12C2点亮(第二模式)。结果，第一发光元件UA1UZC1射出检测光L24、L2c1;第二发光元件12A2、12C2射出检测光L2&、L2c2。该检测光1^2 丄2 作为连续一体的检测光Lh射出，检测光L2Cl、L2C2作为连续一体的检测光L2c射出。该状态下的检测空间IOR(检测空间10 )在Z轴方向的尺寸扩展至图10(b) 中用单点划线表示的范围。接着，在对象物体Ob有可能存在于Z轴方向的更宽范围的情况下，光源驱动部14 使第一发光元件UA1UZC1、第二发光元件12A2、12C2、以及第三发光元件12A3、12C3点亮(第二模式)。结果，第一发光元件UA1UZC1射出检测光L2 、L2Cl，第二发光元件12A2、12C2射出检测光L2ei2、L2C2，第三发光元件12A3、12C3射出检测光L2EI3、L2C3。该检测光1^2%、L2EI2、 L2a3作为连续一体的检测光Ua射出，检测光L2Cl、L2c2、L2c3作为连续一体的检测光L2c 射出。该状态下的检测空间IOR(检测空间IOR3)在Z轴方向的尺寸扩展至图10(b)中用双点划线表示的范围。(本方式的主要效果)如以上说明那样，在本方式的光学式位置检测装置IOB中，光源驱动部14使多个检测用光源部12依次点亮，在此期间、光检测器30接受被对象物体Ob反射的检测光L3。 因此，如果直接使用光检测器30的检测结果或使用借助光检测器30使2个检测用光源部 12差动时的驱动电流，则位置检测部50可以检测出对象物体Ob的位置。这里，第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D具备第一发光元件12~、126^120^120! 第三发光元件12A3、12B3、12C3、12D3，光源驱动部14可以执行仅使第一发光元件12、 UD1点亮的第一模式、以及使包括第一发光元件12、 UD1的多个发光元件点亮的第二模式。而且，在第一检测用光源部12A 第四检测用光源部12D的每个中，发光元件的中心光轴并列。因此，在较宽设定对象物体Ob的检测空间IOR的情况下，可以增加点亮的发光元件的数量，扩大出射空间，另一方面，在较窄设定对象物体Ob的检测空间IOR 的情况下，可以减少点亮的发光元件的数量，缩窄出射空间。从而，不会无端消耗使光源点亮的电力，可以实现消耗电力的削减。特别是在本方式中，由于光源驱动部14可以执行使多个发光元件中的1个发光元件点亮的第一模式，所以可以使检测空间IOR缩窄至最小限度，能够大幅削减使光源点亮所消耗的电力。另外，由于检测光L2的出射空间(检测空间 10R)可变，所以也可以仅检测出特定的狭小空间内的对象物体Ob。而且，在本方式中，由于利用了 2个检测用光源部12中的差动、或检测用光源部12 与参照用光源12R的差动，所以可以自动修正环境光等的影响。并且，由于检测光L2是红外光，所以不被视认。因此，即便在将本方式的光学式位置检测装置IOB用于显示装置的情况下，也不会妨碍显示等，可以将光学式位置检测装置IOB用于各种设备。[其他实施方式]上述实施方式中，在第一模式下，使多个发光元件中的一部分发光元件点亮，在第二模式下，使在第一模式中点亮的发光元件及与第一模式不同的发光元件同时点亮，但也可以在第一模式下，使多个发光元件中的一部分发光元件点亮，在第二模式中，仅使与第一模式中点亮的发光元件不同的发光元件点亮。在如此构成的情况下，也可以根据发光元件的位置来对检测空间的尺寸进行切换。在上述实施方式中，当使检测用光源部12彼此差动时，使多个检测用光源部12中的1个与另1个交替点亮，但也可以使多个检测用光源部12中的2个与另2个交替点亮。而且，在上述实施方式中，当使检测用光源部12与参照用光源12R差动时，使多个检测用光源部12中的1个和参照用光源12R交替点亮，但也可以在使多个检测用光源部12 中的2个和参照用光源12R交替点亮之后，使另2个和参照用光源12R交替点亮。[光学式位置检测装置10的利用例]参考图11，对使用本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置IOA作为触觉传感装置的机械手装置进行说明。图11是在手部装置中具备本发明的实施方式1涉及的光学式位置检测装置IOA来作为触觉传感装置的机械臂的说明图，图11(a)、(b)是机械臂整体的说明图、以及手部装置的说明图。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、工具的供给以及取出等的装置，具备从基台290直立的支柱220、和臂210。在本方式中，臂210具备在支柱220的前端部借助第一关节260连结的第一臂部230、和在第一臂部230的前端部借助第二关节270连结的第二臂部M0。支柱220可以围绕与基台290垂直的轴线Hl旋转，第一臂部230可以在支柱220的前端部通过第一关节沈0围绕水平的轴线H2旋转，第二臂部 240可以在第一臂部230的前端部通过第二关节270围绕水平的轴线H3旋转。在第二臂部 240的前端部连结有手部装置400的手部450，手部450可以围绕第二臂部MO的轴线H4 旋转。如图11(b)所示，手部装置400具有具备多个把持爪410(把持具)的手部450，手部450具备对多个把持爪410的根部进行保持的圆盘状把持爪保持体420。在本方式中，作为多个把持爪410，手部450具备第一把持爪410A及第二把持爪410B。2个把持爪410均可以如箭头H4所示那样向相互分开的方向及接近的方向移动。在如此构成的机械臂200中，当把持对象物体Ob时，支柱220、第一臂部230及第二臂部240向规定方向旋转，在使手部450向对象物体Ob (工件)接近之后，2个把持爪410 向相互接近的方向移动，来把持对象物体Ob。这里，在把持对象物体Ob (工件)时，与对象物体Ob相接的把持爪410的内面，由在上述的实施方式中说明的光学式位置检测装置IOA的透光部件40的第一面41构成。因此，当把持爪410把持对象物体Ob时，光学式位置检测装置IOA检测出对象物体Ob与把持爪410的相对位置或位置，该检测结果被反馈给把持爪410的驱动控制部。因此，可以使把持爪410高速接近对象物体0b，能够实现工件把持动作的高速化。
权利要求
1.一种光学式位置检测装置，其特征在于，具备 多个光源部，其射出检测光；光检测部，其接受由位于所述检测光的出射空间的对象物体所反射的所述检测光； 光源驱动部，其在第一期间使所述多个光源部当中的一部分光源部点亮，在第二期间使与在所述第一期间点亮的所述光源部不同的光源部点亮；和位置检测部，其根据所述光检测部在所述第一期间和所述第二期间的受光结果，对所述对象物体的位置进行检测；所述光源部具备在与所述检测光的光轴的方向交叉的方向上排列的多个发光元件。
2.如权利要求1所述的光学式位置检测装置，其特征在于，所述光源驱动部执行使所述多个发光元件当中的一部分发光元件点亮的第一模式、和使所述多个发光元件当中的至少与所述第一模式不同的发光元件点亮的第二模式。
3.如权利要求2所述的光学式位置检测装置，其特征在于，所述光源驱动部在所述第一模式中使所述多个发光元件当中的一部分发光元件点亮， 在所述第二模式中使在所述第一模式中点亮的发光元件及与所述第一模式不同的发光元件同时点亮，使所述出射空间向排列有所述发光元件的方向扩展。
4.如权利要求3所述的光学式位置检测装置，其特征在于，所述光源驱动部在所述第一模式中使所述多个发光元件当中的1个发光元件点亮，在所述第二模式中使包括在所述第一模式中点亮的发光元件的2个以上发光元件同时点亮。
5.如权利要求3所述的光学式位置检测装置，其特征在于， 所述多个光源部均在同一方向上射出所述检测光。
6.如权利要求5所述的光学式位置检测装置，其特征在于， 当从所述出射空间观看时，所述光检测部配置在由所述多个光源部包围的位置，且在所述光源部中，所述多个发光元件从与所述光检测部靠近的位置朝向远离的方向直线性排列，在所述第一模式中，所述多个发光元件当中与在该第一模式中不点亮而在所述第二模式中点亮的发光元件相比更靠近所述光检测部的位置的发光元件点亮。
7.如权利要求5所述的光学式位置检测装置，其特征在于， 当从所述检测光的射出侧观看时，在所述光源部中，所述多个发光元件从所述出射空间的内侧向外侧直线性排列， 在所述第一模式中，所述多个发光元件当中与在该第一模式中不点亮而在所述第二模式中点亮的发光元件相比配置在所述出射空间的内侧的发光元件点亮。
8.如权利要求3所述的光学式位置检测装置，其特征在于，在所述第二模式中点亮的所述发光元件当中、在所述第一模式中处于熄灭状态的发光元件，与在所述第一模式中处于点亮状态的发光元件相比，所述检测光的射出强度大。
9.如权利要求2所述的光学式位置检测装置，其特征在于，所述多个光源部中含有在夹持所述出射空间的两侧向互为反向的方向射出所述检测光的光源部。
10.如权利要求1所述的光学式位置检测装置，其特征在于，所述位置检测部根据使所述多个光源部当中的一部分光源和其他一部分光源基于所述光检测部的受光结果进行了差动后的结果，对所述对象物体的坐标位置进行检测。
11.如权利要求1所述的光学式位置检测装置，其特征在于，具备射出不经由所述出射空间而入射到所述光检测部的参照光的参照用光源部， 所述位置检测部根据使所述多个光源部当中的一部分光源部和所述参照用光源部变更组合地基于所述光检测部的受光结果进行差动而得到的结果，对所述对象物体的坐标进行检测。
12.—种机械手，其特征在于，具有 把持对象物体的多个把持爪；保持所述多个把持爪的把持爪保持体； 射出检测光的多个光源部；光检测部，其接受由位于所述检测光的出射空间的所述对象物体所反射的所述检测光；光源驱动部，其在第一期间使所述多个光源部当中的一部分光源部点亮，在第二期间使与在所述第一期间点亮的所述光源部不同的光源部点亮；和位置检测部，其根据所述光检测部在所述第一期间和所述第二期间的受光结果，对所述对象物体的位置进行检测；所述光源部具备在与所述检测光的光轴的方向交叉的方向上排列的多个发光元件。
13.一种机械臂，其特征在于，具有 把持对象物体的多个把持爪；保持所述多个把持爪的把持爪保持体； 与所述把持爪保持体连接的臂部； 连接所述臂部的支柱； 射出检测光的多个光源部；光检测部，其接受由位于所述检测光的出射空间的所述对象物体所反射的所述检测光；光源驱动部，其在第一期间使所述多个光源部当中的一部分光源部点亮，在第二期间使与在所述第一期间点亮的所述光源部不同的光源部点亮；和位置检测部，其根据所述光检测部在所述第一期间和所述第二期间的受光结果，对所述对象物体的位置进行检测；所述光源部具备在与所述检测光的光轴的方向交叉的方向上排列的多个发光元件。
全文摘要
本发明涉及光学式位置检测装置、机械手及机械臂，所述光学式位置检测装置具有多个光源部，其射出检测光；光检测部，其接受由位于所述检测光的出射空间的对象物体反射的所述检测光；光源驱动部，其在第一期间使所述多个光源部中的一部分光源部点亮，在第二期间使与在所述第一期间点亮的所述光源部不同的其他光源部点亮；和位置检测部，其根据所述光检测部在所述第一期间和所述第二期间的受光结果，对所述对象物体的位置进行检测；所述光源部具备在与所述检测光的光轴的方向交叉的方向上排列的多个发光元件。
文档编号B25J19/02GK102252607SQ20111008477
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年4月2日
发明者清濑摄内 申请人:精工爱普生株式会社