專利名稱：光學(xué)式位置檢測裝置、手裝置及觸摸面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對位于透光部件的一面?zhèn)鹊膶ο笪矬w的位置進行檢測的光學(xué)式位置 檢測裝置、以及具備該光學(xué)式位置檢測裝置的手裝置及觸摸面板。
背景技術(shù)：
在搭載于機械手臂(robot arm)的手(hand)裝置等中，使用了對對象物體的位置 進行檢測的光學(xué)式位置裝置，對以光學(xué)方式測出了對象物體與手的相對位置的結(jié)果進行反 饋。作為該光學(xué)式位置檢測裝置，以往提出了一種使用攝像元件的方案(參照專利文獻1、 2)。然而，使用了攝像元件的光學(xué)式位置檢測裝置價格昂貴，且對于攝像結(jié)果的圖像處理需 花費較長時間。而且，無法根據(jù)攝像元件的攝像結(jié)果，檢測出手把持對象物體時的強度。另一方面，提出了 一種根據(jù)光傳播介質(zhì)在承受了由對象物體施加的壓縮應(yīng)力時的 特性變化，以光學(xué)方式檢測出壓縮應(yīng)力的技術(shù)(專利文獻幻。更具體而言，在光傳播介質(zhì) (透光部件)中，從與對象物體所處的第1面?zhèn)认喾匆粋?cè)的第2面?zhèn)认驅(qū)ο笪矬w射出檢測 光，通過對被對象物體反射后射透到透光部件的第2面?zhèn)鹊臋z測光進行檢測，來檢測壓縮 應(yīng)力。根據(jù)該技術(shù)，與使用了攝像元件的情況不同，能夠用比較簡單的構(gòu)成檢測出手把持對 象物體時的強度。專利文獻1日本特開2009-66678號公報專利文獻2國際公開WO 02/18893 Al專利文獻3日本特開2007-71564號公報然而，在專利文獻3所記載的技術(shù)中，當(dāng)對象物體壓入光傳播介質(zhì)時，無論是否檢 測來自對象物體的反射光，對象物體與光傳播介質(zhì)的界面狀態(tài)都不穩(wěn)定。因此，在專利文獻 3記載的技術(shù)中，當(dāng)對象物體壓入光傳播介質(zhì)(透光部件)時，存在無法正確檢測出對象物 體的下陷深度(對象物體相對于透光部件的相對位置)這一問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的課題在于，提供一種能夠以光學(xué)方式正確檢測出對象物 體壓入透光部件時的下陷深度的光學(xué)式位置檢測裝置、以及具備該光學(xué)式位置檢測裝置的 手裝置及觸摸面板。為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的光學(xué)式位置檢測裝置，用于檢測位于透光部件 的第1面?zhèn)鹊膶ο笪矬w的位置，其特征在于，上述透光部件的上述第1面具備彈性及對于上 述對象物體的吸附性，設(shè)置有從上述透光部件中與上述第1面?zhèn)认喾磦?cè)的第2面?zhèn)?，向?透光部件射出檢測光的光源裝置；對被位于上述第1面?zhèn)鹊纳鲜鰧ο笪矬w反射后透射到上 述透光部件的上述第2面?zhèn)鹊纳鲜鰴z測光進行檢測的光檢測器；和根據(jù)上述對象物體壓入 上述第1面時的上述光檢測器的受光強度，檢測出該對象物體相對于上述透光部件的下陷 深度的位置檢測部。在本發(fā)明中，光源裝置從透光部件中與對象物體位于的第1面?zhèn)认喾磦?cè)的第2面?zhèn)壬涑鰴z測光，利用光檢測器檢測被對象物體反射后透射到透光部件的第2面?zhèn)鹊臋z測 光。這里，透光部件的第1面具備彈性，當(dāng)對象物體壓入透光部件的第1面時，透光部件被 壓縮而厚度減薄。而且，傳播特性因透光部件的材質(zhì)而發(fā)生變化。因此，根據(jù)對象物體壓 入透光部件的第1面時的光檢測器中的受光結(jié)果，能夠檢測出對象物體的下陷深度(下陷 量)。另外，由于透光部件的第1面具備對于對象物體的吸附性，所以當(dāng)對象物體按壓透光 部件的第1面時，透光部件的第1面吸附于對象物體，對象物體與第1面的界面處于穩(wěn)定的 狀態(tài)。因此，檢測光在對象物體與第1面的界面穩(wěn)定地反射，被光檢測器受光。從而，能夠 以光學(xué)方式準確地檢測出對象物體相對于透光部件的下陷深度(相對位置)。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述光源裝置相對于上述透光部件在上述第1面?zhèn)鹊目臻g形成 強度在上述第1面的法線方向上發(fā)生變化的分離距離檢測用光強度分布，上述位置檢測部 檢測出與上述光檢測器的受光強度及上述分離距離檢測用光強度分布對應(yīng)的位置，作為上 述對象物體與上述透光部件的分離距離。由于形成于透光部件的第1面?zhèn)鹊姆蛛x距離檢測 用光強度分布在距離透光部件的分離距離與強度之間具有一定的關(guān)系，所以只要預(yù)先把握 距離透光部件的分離距離與檢測光的強度的關(guān)系，便可以使用共通的光檢測器檢測出對象 物體與透光部件的分離距離。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述位置檢測部在上述光檢測器的受光強度從上述分離距離檢 測用光強度分布偏離時，判定為上述對象物體與上述透光部件接觸。而且，當(dāng)對象物體與透 光部件的第1面接觸時，由于不會引發(fā)檢測光的邊界反射，所以光檢測器的受光強度成為 大幅偏離分離距離檢測用光強度分布的值。因此，能夠使用公共的光檢測器，將光檢測器檢 測到的強度成為大幅偏離分離距離檢測用光強度分布的值時，判定為上述對象物體與上述 透光部件接觸的位置。另外，在本發(fā)明中，由于透光部件的第1面具備相對于對象物體的吸 附性，所以在對象物體與透光部件的第1面接觸時，透光部件的第1面吸附于對象物體，可 明確地切換成對象物體與透光部件接近的狀態(tài)、和對象物體與透光部件接觸的狀態(tài)。因此， 當(dāng)對象物體與透光部件接觸時，光檢測器檢測出的檢測光的強度被急速切換。從而，位置檢 測部能夠準確判定對象物體與透光部件接觸的情況。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述透光部件的上述第1面由硅樹脂或硅酮橡膠構(gòu)成。當(dāng)上述 透光部件的上述第1面由硅樹脂或硅酮橡膠構(gòu)成時，能夠容易地實現(xiàn)透光部件的第1面具 有彈性以及相對于對象物體的吸附性的構(gòu)成。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述檢測用光源部具備射出上述檢測光的發(fā)光二極管。如此構(gòu) 成，能夠緊湊且廉價地形成檢測用光源部。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述光檢測器由光電二極管或光電晶體管構(gòu)成。如此構(gòu)成，能夠 緊湊且廉價地形成光檢測器。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述光源裝置從上述第2面?zhèn)壬涑錾鲜鰴z測光，形成強度在沿 著上述第1面的面內(nèi)方向發(fā)生變化的面內(nèi)位置檢測用光強度分布，上述位置檢測部檢測出 與上述光檢測器的受光強度及上述面內(nèi)位置檢測用光強度分布對應(yīng)的位置，作為上述對象 物體在上述面內(nèi)方向的位置。由此，能夠使用公共的光檢測器，檢測出對象物體的面內(nèi)方向 的位置。應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)式位置檢測裝置能夠在把持對象物體的手裝置中使用，該情 況下，手裝置具備把持上述對象物體的手，并且在該手中把持上述對象物體時與該對象物體接觸的面上具備上述透光部件。另外，應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)式位置檢測裝置能夠作為觸摸面板使用，該情況下，只 要采用具備由上述透光部件的上述第1面構(gòu)成的輸入面的構(gòu)成即可。


圖1是示意地表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置的主要部分 的說明圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置的整體構(gòu)成的說明 圖。圖3是示意地表示在本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置中，對象 物體與透光部件接觸的狀態(tài)等的說明圖。圖4是表示在本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置中，對透光部件 與對象物體的分離距離進行檢測的原理的說明圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置中的信號處理內(nèi)容 的說明圖。圖6是表示在本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置中使用的X坐標 檢測的原理的說明圖。圖7是示意地表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置的主要部分 的說明圖。圖8是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置的整體構(gòu)成的說明 圖。圖9是在本發(fā)明的實施方式2所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置中，從各個發(fā)光元件 射出的位置檢測光的說明圖。圖10是表示在本發(fā)明的實施方式2所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置中，利用從發(fā)光 元件射出的位置檢測光形成了坐標檢測用的強度分布的樣子的說明圖。圖11是將應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)式位置檢測裝置作為觸感傳感器而設(shè)置到手裝置 的機械手臂的說明圖。圖12是示意地表示將應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)式位置檢測裝置設(shè)置為觸摸面板的帶 位置檢測功能的投影型顯示裝置的構(gòu)成的說明圖。符號說明10-光學(xué)式位置檢測裝置；IOR-檢測區(qū)域；11-光源裝置；12、12A、12B、 12C、12D-位置檢測用發(fā)光元件；12R-參照用發(fā)光元件；30-光檢測器；40-透光部件；41-第 1面；42-第2面；50-位置檢測部；51-X坐標檢測部；52-Y坐標檢測部；53-分離距離檢 測部；54-接觸判定部；56-下陷深度檢測部；100-帶位置檢測功能的投影型顯示裝置； 200-機械手臂；400-手裝置。
具體實施例方式接著，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。其中，在以下的說明中，將相 互交叉的軸設(shè)為X軸、Y軸及Z軸，將透光部件與對象物體分離的方向設(shè)為Z軸方向進行說 明。而且，在以下參照的附圖中，將X軸方向的一側(cè)設(shè)為Xl側(cè)，將另一側(cè)設(shè)為X2側(cè)，將Y軸方向的一側(cè)設(shè)為Yl側(cè)，將另一側(cè)設(shè)為Y2側(cè)進行表示。[實施方式1](整體構(gòu)成)圖1是示意表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置的主要部分的 說明圖，圖1(a)、(b)是表示光學(xué)式位置檢測裝置的構(gòu)成要素的立體配置的說明圖、以及光 學(xué)式位置檢測裝置的構(gòu)成要素的平面配置的說明圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式1所涉 及的光學(xué)式位置檢測裝置的整體構(gòu)成的說明圖。圖3是示意地表示在本發(fā)明的實施方式 1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置中，對象物體與透光部件接觸的狀態(tài)等的說明圖，圖3(a)、 (b)是示意表示對象物體與透光部件接觸的狀態(tài)的說明圖、以及對象物體按壓透光部件的 狀態(tài)的說明圖。在圖1及圖2中，本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10是對位于片狀或板狀的透光部 件40的第1面41側(cè)的對象物體Ob與透光部件40間的分離距離LZl (參照圖2)等進行檢 測的光學(xué)式傳感器裝置，作為后述的機械手裝置的觸感傳感器、觸摸面板被利用。在進行該檢測時，本方式的光學(xué)式位置檢測置10具備沿著XY平面朝向第1面 41的片狀或板狀的透光部件40、從透光部件40中與第1面41側(cè)相反側(cè)的第2面42側(cè)射 出檢測光L2的光源裝置11、和對被對象物體Ob反射而透射到透光部件40的第2面42側(cè) 的反射光L3進行檢測的光檢測器30。在本方式中，光源裝置11具備多個發(fā)光元件12，該發(fā)光元件12被圖2所示的光 源驅(qū)動部14驅(qū)動。在本方式中，光源裝置11具備2個發(fā)光元件12A、12B作為多個發(fā)光元 件12，該發(fā)光元件12A、12B以在X軸方向分離的位置將發(fā)光面朝向透光部件40。這里，發(fā) 光元件12A、12B由LED (發(fā)光二極管)等構(gòu)成，在本方式中，發(fā)光元件12A、12B釋放出由紅 外光構(gòu)成的檢測光L2a、L2b作為發(fā)散光。光檢測器30由將受光部31朝向透光部件40的光電二極管、或光電晶體管等構(gòu) 成，在本方式中，光檢測器30是在檢測光L2a、L2b的波段具有靈敏度峰值的光電二極管。在 本方式中，光檢測器30在透光部件40的第2面42側(cè)，被配置在配置有2個發(fā)光元件12A、 12B的位置之間。在如此構(gòu)成的光學(xué)式位置檢測裝置10中，在透光部件40的第1面41側(cè)的空間 設(shè)定了檢測區(qū)域10R，當(dāng)光源裝置11的發(fā)光元件12A、12B同時射出檢測光L2a、L2b時，檢 測光L2a、L2b如后邊參照圖4所描述的那樣，透過透光部件40在第1面41側(cè)(檢測區(qū)域 10R)形成強度在第1面41的法線方向(Z軸方向)上發(fā)生變化的分離距離檢測用光強度 分布L2Zab。在該分離距離檢測用光強度分布L2Zab中，強度沿著遠離透光部件40的第1 面41的方向單調(diào)減少，該變化通過在檢測區(qū)域IOR這一被限定的空間內(nèi)對強度分布進行控 制，能夠直線性地變化。而且，在分離距離檢測用光強度分布L2Zab中，強度在X軸方向上 恒定。因此，在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，如后所述，利用該分離距離檢測用光強 度分布L2Zab以及光檢測器30的檢測強度，來檢測對象物體Ob與透光部件40與的分離距 離LZl (Z坐標)。而且，在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，如圖3(a)所示，還對對象物體Ob與 透光部件40接觸的狀態(tài)、即分離距離LZl為0的最近位置進行檢測。并且，在本方式的光 學(xué)式位置檢測裝置10中，如圖3 (b)所示，還對對象物體Ob從第1面41側(cè)壓入透光部件40
6的狀態(tài)下的下陷深度LZ2(下陷量)進行檢測。返回到圖2，在本方式中，為了消除外光的影響等，光學(xué)式位置檢測裝置10的光源 裝置11還具備朝向光檢測器30射出參照光L2r的參照用發(fā)光元件12R。參照用發(fā)光元件 12R與位置檢測用發(fā)光元件12(發(fā)光元件12A、12B)相同，也由LED(發(fā)光二極管)等構(gòu)成， 發(fā)光元件12R釋放出由紅外光構(gòu)成的參照光L2r作為發(fā)散光。其中，在參照發(fā)光元件12R 上設(shè)置有遮光罩(未圖示)，使得從參照發(fā)光元件12R射出的參照光L2r不射入到透光部件 40的第1面41側(cè)(檢測區(qū)域10R)。在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，使用在X軸方向分離的2個發(fā)光元件 12 (發(fā)光元件12A、12B)，從2個發(fā)光元件12 (發(fā)光元件12A、12B)射出的檢測光L2 (檢測光 L2a、L2b)如后所述，透過透光部件40，還在第1面41側(cè)(檢測區(qū)域10R)形成強度在沿第 1面41的面內(nèi)方向(X軸方向)上發(fā)生變化的面內(nèi)方向位置檢測用光強度分布(X坐標檢測 用光強度分布)。該面內(nèi)方向位置檢測用光強度分布中，強度沿著遠離發(fā)光元件12的位置 的方向單調(diào)減少，該變化通過在檢測區(qū)域IOR這一被限定的空間內(nèi)控制光量分布，能夠直 線性地變化。因此，在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，如后所述，利用該面內(nèi)方向位置 檢測光強度分布及光檢測器30的檢測強度，還對透光部件40的面內(nèi)方向的位置(X坐標) 進行檢測。為了進行該檢測動作，在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，光源裝置11的光源 驅(qū)動部14具備驅(qū)動發(fā)光元件12的光源驅(qū)動電路140、和借助光源驅(qū)動電路140對多個發(fā) 光元件12各自的點亮模式進行控制的光源控制部145。光源驅(qū)動電路140具備驅(qū)動發(fā)光 元件12A的光源驅(qū)動電路140a、驅(qū)動發(fā)光元件12B的光源驅(qū)動電路140b、和驅(qū)動參照用發(fā) 光元件12R的光源驅(qū)動電路140r。光源控制部145對光源驅(qū)動電路140a、140b、140r全部 進行控制。光檢測器30上電連接有位置檢測部50，光檢測器30的檢測結(jié)果向位置檢測部50 輸出。位置檢測部50具備具有放大器等的信號處理部55、X坐標檢測部51、分離距離檢 測部53 (Z坐標檢測部)、接觸判定部M及下陷深度檢測部56 (Z坐標檢測部/下陷量檢測 部)，光源驅(qū)動部14與位置檢測部50聯(lián)動動作，進行后述的位置檢測。(透光部件40的構(gòu)成)在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，透光部件40至少其第1面41側(cè)具備彈 性，并且具備對于對象物體Ob的吸附性。在本方式中，作為透光部件40，使用了硅樹脂制或 硅酮橡膠制的片或板材，透光部件40整體具備彈性。因此，如圖3(a)所示，當(dāng)對象物體Ob 與透光部件40的第1面41接觸時，成為第1面41吸附于對象物體Ob的狀態(tài)。另外，如圖 3(b)所示，當(dāng)對象物體Ob按壓透光部件40的第1面41時，第1面41在吸附于對象物體 Ob的狀態(tài)下發(fā)生下陷。此外，透光部件40也可以不在整體上具備彈性，而僅在第1面41側(cè)具備彈性以及 對于對象物體Ob的吸附性。例如，透光部件40可以是在丙烯酸等樹脂板、玻璃板的第1面 41側(cè)形成硅樹脂層、硅酮橡膠層的構(gòu)成。(分離距離檢測用光強的分布及分離距離LZl的檢測方法)圖4是表示在本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置中，對透光部件 與對象物體的分離距離進行檢測的原理的說明圖，圖4(a)、(b)是表示檢測光的Z軸方向的強度分布的說明圖、以及調(diào)整檢測光的強度分布以使被對象物體Ob反射后的檢測光的強 度相等的樣子的說明圖。在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，當(dāng)在檢測光檢測期間點亮發(fā)光元件12A、 12B時，如圖4(a)所示，在透光部件40的第1面41側(cè)(檢測區(qū)域10R)形成強度在第1 面41的法線方向上單調(diào)減少的分離距離檢測用光強度分布L2Zab(Z坐標檢測用光強度分 布)。本方式中，在分離距離檢測用光強度分布L2Zab中，強度隨著遠離透光部件40的第1 面41而直線降低，且檢測光L2的強度在X軸方向上恒定。因此，在檢測光檢測期間，若在 熄滅參照用發(fā)光元件12R，并點亮發(fā)光元件12A、12B的狀態(tài)下，對象物體Ob被配置在檢測區(qū) 域10R，則檢測光L2 (檢測光L2a、L2b)被對象物體Ob反射，其反射光L3的一部分被光檢 測器30檢測出。這里，光檢測器30中的檢測光L2(檢測光L2a、L2b)的受光強度在分離距 離檢測用光強度分布L2Zab中，與和對象物體Ob的位置對應(yīng)的強度具有一定的關(guān)系，例如 具有比例關(guān)系。與此相對，當(dāng)在參照光檢測期間點亮參照用發(fā)光元件12R時，從發(fā)光元件12R射出 的參照光L2r被光檢測器30檢測出其一部分。這里，由于參照光L2r不被對象物體Ob反 射，所以光檢測器30中的參照光L2r的受光強度Lr如圖4(a)所示，與對象物體Ob的位置 無關(guān)，始終恒定。在圖4所示的例子中，參照光L2r在光檢測器30中的檢測強度，與對象物體Ob位 于與第1面41接觸之前的位置時光檢測器30檢測出檢測光L2 (檢測光L2a、L2b)時的強
度一致。如果使用這樣的分離距離檢測用光強度分布L2Zab、參照光L2r，則按照以下說明 的方法，可以檢測對象物體Ob與透光部件40的分離距離LZl (Z坐標)。例如，在第1方法中，利用圖4(a)所示的分離距離檢測用光強度分布L2Zab、與光 檢測器30中的參照光L2r的受光強度Lr之差。更具體而言，由于分離距離檢測用光強度 分布L2Zab成為在Z軸方向預(yù)先設(shè)定的分布，所以分離距離檢測用光強度分布L2Zab、與光 檢測器30中的參照光L2r的強度之差，也預(yù)先成為設(shè)定的函數(shù)。因此，分離距離檢測部53 只要求出在檢測光檢測期間形成了分離距離檢測用光強度分布L2Zab時的光檢測器30中 的檢測值LZab、與在參照光檢測期間射出了參照光L2r時的光檢測器30中的檢測值Lr之 差，即可檢測出對象物體Ob與透光部件40的第1面41的分離距離LZl (Z坐標)。根據(jù)該 方法，即便在檢測光L2以外的環(huán)境光、例如外光中含有的紅外成分入射到光檢測器30的情 況下，由于在求出檢測值LZab、Lr之差時，環(huán)境光中含有的紅外成分的強度被抵消，所以環(huán) 境光中所含的紅外成分也不會對檢測精度造成影響。另外，還可以根據(jù)點亮發(fā)光元件12A 時的檢測值、點亮發(fā)光元件12B時的檢測值、點亮發(fā)光元件12R時的檢測值Lr之比及/或 差值，來檢測對象物體Ob的Z坐標。接著，在第2方法中，是根據(jù)按照光檢測器30在檢測光檢測期間的檢測值LZab、與 光檢測器30在參照光檢測期間的檢測值Lr相等的方式，對對于位置檢測用發(fā)光元件12A、 12B的控制量(驅(qū)動電流值)和對于參照用發(fā)光元件12R的控制量(驅(qū)動電流值)進行了 調(diào)整時的調(diào)整量，來檢測對象物體Ob與透光部件40的第1面41的分離距離LZl (Z坐標) 的方法。在該方法中，首先如圖4(a)所示，在檢測光檢測期間，點亮位置檢測用發(fā)光元件12A、12B，并熄滅參照用發(fā)光元件12R，求出形成了分離距離檢測用光強度分布L2Zab時的 光檢測器30中的檢測值LZab。接著，在參照光檢測期間，求出熄滅位置檢測用發(fā)光元件 12A、12B,而點亮參照用發(fā)光元件12R時的光檢測器30中的檢測值Lr。這時，如果形成了分 離距離檢測用光強度分布L2Zab時的光檢測器30中的檢測值LZab、與參照光L2r在光檢測 器30中的檢測值Lr相等，則可知對象物體Ob位于與第1面41接觸之前的位置。與此相對，在形成了分離距離檢測用光強度分布L2Zab時的光檢測器30中的檢測 值LZab、與參照光L2r在光檢測器30中的檢測值Lr不同的情況下，調(diào)整對于位置檢測用發(fā) 光元件12A、12B的控制量(驅(qū)動電流值)和對于參照用發(fā)光元件12R的控制量(驅(qū)動電流 值)，以使檢測值LZab、Lr相等。然后，如圖4(b)所示，再次求出在檢測光檢測期間形成了 分離距離檢測用光強度分布L2Zab時的光檢測器30中的檢測值LZab、和在參照光檢測期間 參照光L2r在光檢測器30中的檢測值Lr。結(jié)果，如果形成了分離距離檢測用光強度分布L2Zab時的光檢測器30中的檢測值 LZab、與參照光L2r在光檢測器30中的檢測值Lr相等、都為值LZabr，則分離距離檢測部 53可根據(jù)對位置檢測用發(fā)光元件12A、12B的控制量的調(diào)整量Δ L2Zab、與對參照用發(fā)光元 件12R的控制量的調(diào)整量AL2r之比或差值，檢測出對象物體Ob與透光部件40的第1面 41的分離距離LZl (Z坐標)。根據(jù)該方法，即便在檢測光L2以外的環(huán)境光、例如外光中所 含的紅外成分入射到光檢測器30的情況下，由于在以檢測值LZab、Lr相等的方式調(diào)整對于 位置檢測用發(fā)光元件12A、12B、以及參照用發(fā)光元件12R的控制量時，環(huán)境光中所含的紅外 成分的強度被抵消，所以環(huán)境光中所含的紅外成分不會對檢測精度造成影響。另外，上述的 第2方法中，對針對位置檢測用發(fā)光元件12A、12B的控制量、以及針對參照用發(fā)光元件12R 的控制量雙方進行了調(diào)整，但也可僅調(diào)整其中一方。如上所述，當(dāng)根據(jù)光檢測器30中的檢測結(jié)果取得對象物體Ob的Z軸方向的位置 信息時，可采用例如使用微型處理單元(MPU)作為位置檢測部50，通過由其執(zhí)行規(guī)定的軟 件(動作程序)來進行處理的構(gòu)成。另外，還可如圖5所示，采用由使用了邏輯電路等硬件 的信號處理部來進行處理的構(gòu)成。(位置檢測部50的構(gòu)成例)圖5是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置10中的信號處理 內(nèi)容的說明圖，圖5(a)、(b)分別是本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置10 的位置檢測部50的說明圖、以及表示位置檢測部50的發(fā)光強度補償指令部中的處理內(nèi)容 的說明圖。這里所示的位置檢測部50根據(jù)以檢測光L2(檢測光L2a、L2b)在光檢測器30 中的檢測值LZab、與參照光在光檢測器30中的檢測值Lr相等的方式，調(diào)整了對于位置檢測 用發(fā)光元件12A、12B的控制量(驅(qū)動電流值)和對于參照用發(fā)光元件12R的控制量(驅(qū)動 電流值)時的調(diào)整量，來檢測對象物體Ob與透光部件40的第1面41的分離距離LZl (Z坐 標)°如圖5(a)所示，在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，光源驅(qū)動電路140在檢測 光檢測期間借助可變電阻111對位置檢測用發(fā)光元件12A、12B施加規(guī)定電流值的驅(qū)動脈 沖，在參照光檢測期間借助可變電阻112及反轉(zhuǎn)電路113對參照用發(fā)光元件12R施加規(guī)定 電流值的驅(qū)動脈沖。因此，光源驅(qū)動電路140在檢測光檢測期間與參照光檢測期間，對發(fā)光 元件12A、12B與發(fā)光元件12R施加逆相的驅(qū)動脈沖。而且，在檢測光檢測期間，形成了分離距離檢測用光強度分布L2Zab時的檢測光L2被對象物體Ob反射后的光，由公共的光檢測 器30接收，并且在參照光檢測期間，參照光L2r被公共的光檢測器30接收。在光強度信號 生成電路150中，IkQ左右的電阻30r與光檢測器30串聯(lián)電連接，并在它們的兩端施加了 偏壓電壓Vb。在該光強度信號生成電路150中，位置檢測部50與光檢測器30和電阻30r的連 接點Pl電連接。從光檢測器30和電阻30r的連接點Pl輸出的檢測信號Vc由下式表示Vc = V30/ (V30+ 電阻 30r 的電阻值)V30 光檢測器30的等效電阻因此，若對環(huán)境光不向光檢測器30入射的情況、與環(huán)境光入射到光檢測器30的情 況進行比較，則在環(huán)境光入射到光檢測器30情況下，檢測信號Vc的電平及振幅較大。位置檢測部50大致具備位置檢測用信號提取電路190、位置檢測用信號分離電 路170、以及發(fā)光強度補償指令電路180。位置檢測用信號提取電路190具備由InF左右的電容構(gòu)成的濾波器192，該濾波器 192作為從由光檢測器30與電阻30r的連接點Pl輸出的信號中除去直流成分的高通濾波 器發(fā)揮功能。因此，利用濾波器192，能夠從由光檢測器30與電阻30r的連接點Pl輸出的 檢測信號Vc中，僅提取出在檢測光檢測期間及參照光檢測期間中光檢測器30檢測出的位 置檢測信號Vd。S卩，相對于檢測光L2及參照光L2r被調(diào)制，由于環(huán)境光在某一期間內(nèi)可看 成為強度恒定，所以能夠利用濾波器192除去因環(huán)境光引起的低頻成分或直流成分。而且，位置檢測用信號提取電路190在濾波器192的后段具有具備220kQ左右的 反饋電阻194的加法運算電路193，由濾波器192提取出的位置檢測信號Vd被作為疊加于 偏壓電壓Vb的1/2倍的電壓V/2的位置檢測信號Vs，向位置檢測用信號分離電路170輸 出ο位置檢測用信號分離電路170具備與在檢測光檢測期間對發(fā)光元件12施加的驅(qū) 動脈沖同步地進行開關(guān)動作的開關(guān)171、比較器172、與比較器172的輸入線分別電連接的 電容173。因此，當(dāng)位置檢測信號Vs被輸入給位置檢測用信號分離電路170時，從位置檢測 用信號分離電路170向發(fā)光強度補償指令電路180交替地輸出檢測光檢測期間內(nèi)的位置檢 測信號Vs的實效值Vea、參照光檢測期間內(nèi)的位置檢測信號Vs的實效值Veb。發(fā)光強度補償指令電路180對實效值Vea、Veb進行比較，進行圖5 (b)所示的處 理，向光源驅(qū)動電路140輸出控制信號Vf，以使檢測光檢測期間(第1期間)內(nèi)的位置檢測 信號Vs的實效值Vea、與參照光檢測期間(第2期間)內(nèi)的位置檢測信號Vs的實效值Veb 成為同一電平。即，發(fā)光強度補償指令電路180將檢測光檢測期間內(nèi)的位置檢測信號Vs的 實效值Vea、和參照光檢測期間內(nèi)的位置檢測信號Vs的實效值Veb進行比較，當(dāng)兩者相等 時，維持現(xiàn)狀的驅(qū)動條件。與此相對，當(dāng)檢測光檢測期間內(nèi)的位置檢測信號Vs的實效值Vea 比參照光檢測期間內(nèi)的位置檢測信號Vs的實效值Veb低時，發(fā)光強度補償指令電路180使 可變電阻111的電阻值降低，來提高檢測光檢測期間內(nèi)的來自發(fā)光元件12的射出光量。另 外，當(dāng)參照光檢測期間內(nèi)的位置檢測信號Vs的實效值Veb，比檢測光檢測期間內(nèi)的位置檢 測信號Vs的實效值Vea低時，發(fā)光強度補償指令電路180使可變電阻112的電阻值降低， 來提高參照光檢測期間內(nèi)的射出光量。這樣，在光學(xué)式位置檢測裝置10中，由位置檢測部50的發(fā)光強度補償指令電路180控制發(fā)光元件12的控制量(電流量)，以使檢測光檢測期間及參照光檢測期間內(nèi)的光 檢測器30的檢測量相同。因此，由于在發(fā)光強度補償指令電路180中存在檢測光檢測期間 內(nèi)的位置檢測信號Vs的實效值Vea、與參照光檢測期間內(nèi)的位置檢測信號Vs的實效值Veb 為同一電平那樣的與對發(fā)光元件12的控制量相關(guān)的信息，所以只要將該信息作為位置檢 測信號Vg輸出給分離距離檢測部53，分離距離檢測部53即可獲得對象物體Ob與透光部件 40間的分離距離(Z坐標)。另外，本方式中，在位置檢測用信號提取電路190中，濾波器192從由光檢測器30 與電阻30ι 的連接點Pl輸出的檢測信號Vc中除去因環(huán)境光引起的直流成分，提取出位置 檢測信號Vd。因此，即便在從光檢測器30與電阻30r的連接點Pl輸出的檢測信號Vc中含 有因環(huán)境光的紅外成分引起的信號成分的情況下，也能夠消除該環(huán)境光的影響。(接觸狀態(tài)的判定)這樣，在本方式中，雖然檢測出對象物體Ob與透光部件40的第1面41的分離距 離LZl (Z坐標)，但難以高精度檢測出對象物體Ob與透光部件40的第1面41接觸的瞬間。 鑒于此，在本方式中，如圖3(a)所示，當(dāng)對象物體Ob與透光部件40的第1面41接觸時，對 透光部件40的第1面41成為吸附于對象物體Ob的狀態(tài)進行檢測。即，當(dāng)對象物體Ob與透光部件40稍微分離時，檢測光L2(檢測光L2a、L2d)在透 過透光部件40后，被對象物體Ob邊界反射，然后射過透光部件40而到達光檢測器30。因 此，如果對象物體Ob與透光部件40稍微分離，則光檢測器30的檢測強度成為沿著圖4 (a) 所示的分離距離檢測用光強度分布L2Zab的值。該條件在對象物體Ob與透光部件40的第 1面41剛接觸之前成立。與此相對，當(dāng)成為對象物體Ob與透光部件40的第1面41相接、第1面41吸附于 對象物體Ob的狀態(tài)時，即便檢測光L2 (檢測光L2a、L2d)在透光部件40內(nèi)行進而到達對象 物體Ob與透光部件40吸附的區(qū)域，也不會引發(fā)邊界反射，大部分被吸收。因此，當(dāng)對象物 體Ob與透光部件40的第1面41接觸時，如圖4(a)中箭頭Fl所示，光檢測器30中的受光 強度大幅偏離由分離位置檢測用光強度分布L2Zab規(guī)定的關(guān)系，成為極低的值LZ0。因此， 接觸判定部M能夠?qū)⒐鈾z測器30檢測到的強度成為大幅偏離分離距離檢測用光強度分布 L2Zab的值時，判定為對象物體Ob處于與透光部件40接觸的位置。并且，在本方式中，透光部件40的第1面41由具有彈性及相對于對象物體Ob的 吸附性的硅樹脂構(gòu)成。因此，當(dāng)對象物體Ob與透光部件40接觸時，透光部件40的第1面 41發(fā)生變形而吸附于對象物體Ob。從而，能夠明確地切換成對象物體Ob與透光部件40接 近的狀態(tài)、和對象物體Ob與透光部件40接觸的狀態(tài)。(下陷深度LZ2的檢測)并且，在本方式中，如圖3(b)所示，還對對象物體Ob從第1面41側(cè)壓入透光部件 40的狀態(tài)下的下陷深度LZ2(下陷量)進行檢測。在該下陷深度LZ2的檢測中，采用與分離 距離LZl的檢測方法同樣的原理。更具體而言，如圖3(b)所示，當(dāng)對象物體Ob從第1面41 側(cè)壓入透光部件40時，光檢測器30中的受光強度如圖4 (a)中箭頭F2所示那樣，與對象物 體Ob的下陷深度LZ2對應(yīng)變化。例如當(dāng)對象物體Ob壓入透光部件40的第1面41時，透 光部件40被壓縮而厚度變薄，該變化向增高光檢測器30中的受光強度的方向起作用。另 外，當(dāng)對象物體Ob壓入透光部件40的第1面41時，透光部件40被壓縮使得光傳播特性發(fā)生變化，該變化朝向降低光檢測器30中的受光強度的方向起作用。因此，當(dāng)對象物體Ob壓 入透光部件40的第1面41時，由與透光部件40的厚度變化對應(yīng)的變化量、和與透光部件 40的光傳播特性變化對應(yīng)的變化量合成光檢測器30中的受光強度。因此，光檢測器30中 的受光強度因?qū)ο笪矬wOb下陷到透光部件40時的位置(下陷深度LZ》而按圖4(a)中箭 頭F2所示那樣發(fā)生變化。圖4(a)中表示了與對象物體Ob的下陷深度LZ2連動，光檢測器 30中的受光強度直線性降低的情況。對于該下陷深度LZ2，可以按照與參照圖4(a)、(b)及圖5進行了說明的分離距離 LZl同樣的原理來檢測。即，在檢測光檢測期間點亮位置檢測用發(fā)光元件12A、12B，而熄滅 參照用發(fā)光元件12R的狀態(tài)下，當(dāng)對象物體Ob按壓透光部件40、引起對象物體Ob下陷時， 在透光部件40的第1面41與對象對物Ob邊界處，檢測光L2 (檢測光L2a、L2b)被反射，由 光檢測器30檢測出該反射光L3的一部分。這里，光檢測器30中的檢測光L2 (檢測光L2a、 L2b)的受光強度與對象物體Ob的下陷深度LZ2對應(yīng)。與此相對，在參照光檢測期間，當(dāng)熄滅位置檢測用發(fā)光元件12A、12B而點亮參照 用發(fā)光元件12R時，從發(fā)光元件12R射出的參照光L2r，其一部分被光檢測器30檢測。這 里，由于參照光L2r不會被對象物體Ob反射，所以光檢測器30中的參照光L2r的受光強度 Lr與對象物體Ob的下陷深度LZ2無關(guān)，為恒定。因此，只要預(yù)先把握下陷深度LZ2與光檢測器30中的檢測光L2的受光強度的關(guān) 系，下陷深度檢測部56便可以根據(jù)光檢測器30在檢測光檢測期間的受光強度、以及光檢測 器30在參照光檢測期間的受光強度，檢測出對象物體Ob的下陷深度LZ2。更具體而言，下 陷深度檢測部56能夠利用在檢測對象物體Ob與透光部件40的分離距離LZl (Z坐標)時 說明的第1方法或第2方法，來檢測對象物體Ob的下陷深度LZ2。此時，如果利用第1方法 及第2方法，則可以不受外光的影響地檢測出下陷深度LZ2。這里，透光部件40的第1面41由具有彈性及對于對象物體Ob的吸附性的硅樹脂 或硅酮橡膠構(gòu)成。因此，在對象物體Ob按壓透光部件40的期間中，透光部件40的第1面 41保持著吸附于對象物體Ob的狀態(tài)下陷。(X坐標的檢測)在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，由于在X軸方向分離的位置上具備2個發(fā) 光元件12(發(fā)光元件12A、12B)，所以如果利用發(fā)光元件12A形成的光強度分布、與發(fā)光元件 12B形成的光強度分布，則可以檢測出對象物體Ob的X坐標。鑒于此，參照圖6，對光強度 分布的構(gòu)成及X坐標檢測的原理進行說明。圖6是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置中采用的X坐標檢 測的原理的說明圖，圖6(a)、(b)是表示檢測光的X軸方向的強度分布等的說明圖、以及調(diào) 整檢測光的強度分布以使被對象物體Ob反射后的檢測光的強度相等的樣子的說明圖。在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，當(dāng)檢測X坐標時，如圖6 (a)所示，首先在X 坐標檢測用第1期間中，點亮發(fā)光元件12A并熄滅發(fā)光元件12B，形成從X軸方向的一方側(cè) Xl向另一方側(cè)X2強度逐漸單調(diào)減少的X坐標檢測用第1光強度分布L2fe。另外，在X坐 標檢測用第2期間中，熄滅發(fā)光元件12A并點亮發(fā)光元件12B，形成從X軸方向的另一方側(cè) X2向一方側(cè)Xl強度逐漸單調(diào)減少的X坐標檢測用第2光強度分布L2)(b。優(yōu)選在X坐標檢 測用第1期間中，形成了從X軸方向的一方側(cè)Xl向另一方側(cè)X2強度逐漸直線減少的X坐標檢測用第1光強度分布后，在X坐標檢測用第2期間中，形成從X軸方向的另一方 側(cè)X2向一方側(cè)Xl強度逐漸直線減少的X坐標檢測用第2光強度分布L2)(b。因此，當(dāng)在檢 測區(qū)域IOR配置對象物體Ob時，檢測光L2被對象物體Ob反射，由光檢測器30檢測出其反 射光的一部分。這里，如果將在X坐標檢測用第1期間形成的X坐標檢測用第1光強度分 布、及在X坐標檢測用第2期間形成的X坐標檢測用第2光強度分布L2)(b，作為預(yù)先 設(shè)定好的分布，則能夠利用以下的方法等，由X坐標檢測部51根據(jù)光檢測器30中的檢測結(jié) 果，檢測出對象物體Ob的X坐標。例如在第1方法中，利用圖6 (a)所示的X坐標檢測用第1光強度分布L2)(a、與X 坐標檢測用第2光強度分布L2)(b之差。更具體而言，由于X坐標檢測用第1光強度分布 L2Xa及X坐標檢測用第2光強度分布L2)(b成為預(yù)先設(shè)定好的分布，所以X坐標檢測用第1 光強度分布與X坐標檢測用第2光強度分布L2)(b之差也成為預(yù)先設(shè)定好的函數(shù)。因 此，只要求出在X坐標檢測用第1期間中形成了 X坐標檢測用第1光強度分布時的光 檢測器30中的檢測值LXa、與在X坐標檢測用第2期間中形成了 X坐標檢測用第2光強度 分布L2)(b時的光檢測器30中的檢測值LXb之差，便可檢測出對象物體Ob的X坐標。根據(jù) 該方法，即便在檢測光L2以外的環(huán)境光、例如外光中所含的紅外成分入射到光檢測器30的 情況下，當(dāng)求解檢測值LXa、LXb之差時，由于環(huán)境光中所含的紅外成分的強度被抵消，所以 環(huán)境光中所含的紅外成分也不會對檢測精度造成影響。此外，還能夠根據(jù)檢測值LXa、LXb 之比，來檢測對象物體Ob的X坐標。接著，在第2方法中，是根據(jù)按照在X坐標檢測用第1期間中形成了 X坐標檢測用 第1光強度分布L2)(a時的光檢測器30中的檢測值LXa、與在X坐標檢測用第2期間中形 成了 X坐標檢測用第2光強度分布L2)(b時的光檢測器30中的檢測值LXb相等的方式，調(diào) 整了對發(fā)光元件12的控制量(驅(qū)動電流)時的調(diào)整量，檢測對象物體Ob的X坐標的方法。 該方法能夠在圖6 (a)所示的X坐標檢測用第1光強度分布、及X坐標檢測用第2光強 度分布L2)(b相對于X坐標直線性變化的情況下應(yīng)用。而且，本例中，在第1期間，將發(fā)光元 件12A射出的檢測光La及發(fā)光元件12B射出的檢測光Lb中的檢測光Lb作為參照光利用， 在第2期間將檢測光La作為參照光，利用檢測光與參照光的差動。首先，如圖6 (a)所示，在X坐標檢測用第1期間及X坐標檢測用第2期間中，將X 坐標檢測用第1光強度分布與X坐標檢測用第2光強度分布L2)(b形成為絕對值相 等、并在X軸方向上反向。在該狀態(tài)下，如果光檢測器30在X坐標檢測用第1期間的檢測 值LXa與光檢測器30在X坐標檢測用第2期間的檢測值LXb相等，則可知對象物體Ob位 于X軸方向的中央。與此相對，當(dāng)光檢測器30在X坐標檢測用第1期間的檢測值LXa、與光檢測器30 在X坐標檢測用第2期間的檢測值LXb不同時，調(diào)整對于發(fā)光元件12的控制量(驅(qū)動電 流)，以使檢測值LXa、LXb相等，如圖6 (b)所示，再次在X坐標檢測用第1期間中形成X坐 標檢測用第1光強度分布，在X坐標檢測用第2期間中形成X坐標檢測用第2光強度 分布L2)(b。結(jié)果，如果光檢測器30在X坐標檢測用第1期間的檢測值LXa、與光檢測器30 在X坐標檢測用第2期間的檢測值LXb相等，則能夠根據(jù)X坐標檢測用第1期間中的對于 發(fā)光元件12的控制量的調(diào)整量Δ LXa、與X坐標檢測用第2期間中的對于發(fā)光元件12的控 制量的調(diào)整量Δ Λ之比或差值等，檢測出對象物體Ob的X坐標。根據(jù)該方法，即便在檢測光L2以外的環(huán)境光、例如外光中所含的紅外成分入射到光檢測器30的情況下，由于在進 行對于發(fā)光元件12的控制量的調(diào)整，以使檢測值LXa、LXb相等時，環(huán)境光中所含的紅外成 分的強度被抵消，所以環(huán)境光中所含的紅外成分不會對檢測精度造成影響。這樣，當(dāng)根據(jù)光檢測器30中的檢測結(jié)果，取得對象物體Ob的X軸方向的位置信息 時，可以采用例如使用微型處理單元(MPU)作為位置檢測部50，通過由其執(zhí)行規(guī)定的軟件 (動作程序)來進行處理的構(gòu)成。另外，如參照圖5說明那樣，還可以采用通過使用了邏輯 電路等硬件的信號處理部來進行處理的構(gòu)成。(本方式的主要效果)如以上說明那樣，在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，光源裝置11從透過部件 40中與對象物體Ob所位于的第1面41側(cè)相反側(cè)的第2面42側(cè)射出檢測光L2，在第1面 41側(cè)(檢測區(qū)域10R)形成強度在第1面41的法線方向上變化的分離距離檢測用光強度分 布L2Zab。而且，由光檢測器30對被對象物體Ob反射后而透射到透光部件40的第2面42 側(cè)的反射光L3進行檢測。這里，由于分離距離檢測用光強度分布L2Zab在距離透光部件40 的分離距離LZl與強度之間具有一定的關(guān)系，所以只要預(yù)先把握距離透光部件40的分離距 離與檢測光的強度的關(guān)系，位置檢測部50的分離距離檢測部53便能根據(jù)光檢測器30的受 光結(jié)果，檢測出對象物體Ob與透光部件40的分離距離。因此，根據(jù)本方式，由于無需價格 昂貴的攝像元件、復(fù)雜且花費大量處理時間的圖像處理，所以能夠構(gòu)成廉價且響應(yīng)性優(yōu)異 的光學(xué)式位置檢測裝置10。而且，由于當(dāng)對象物體Ob與透光部件40接觸時，不會引發(fā)檢測光L2的邊界反射， 所以光檢測器30中的受光強度成大幅偏離分離距離檢測用光強度分布L2Zab的值。因此， 位置檢測部50的分離距離檢測部53能夠?qū)⒂晒驳墓鈾z測器30檢測出的強度成為大幅 偏離分離距離檢測用光強度分布L2Zab的值時，判定為對象物體Ob處于與透光部件40接 觸的位置。并且，透光部件40的第1面41具有彈性及相對于對象物體Ob的吸附性。因此， 當(dāng)對象物體Ob與透光部件40的第1面41接觸時，透光部件40的第1面41發(fā)生變形而吸 附于對象物體Ob。從而，可明確地切換到成象物體Ob與透光部件40接近的狀態(tài)、和對象物 體Ob與透光部件40接觸的狀態(tài)。因此，當(dāng)對象物體Ob到達與透光部件40接觸的最近位 置時，由光檢測器30檢測出的檢測光的強度被急速切換。因此，位置檢測部50的分離距離 檢測部53能夠正確地判定對象物體Ob與透光部件40接觸的情況。而且，在本方式中，當(dāng)對象物體Ob壓入透光部件40的第1面41時，透光部件41 被壓縮而厚度減薄。另外，傳播特性因透光部件40的材質(zhì)而變化。因此，位置檢測部50的 下陷深度檢測部56能夠根據(jù)對象物體Ob壓入透光部件40的第1面41時公共的光檢測器 30的受光結(jié)果，檢測出對象物體Ob的下陷深度LZ2(下陷量)。而且，由于透光部件40的 第1面41具備對于對象物體Ob的吸附性，所以當(dāng)對象物體Ob按壓透光部件40的第1面 41時，透光部件40的第1面41吸附于對象物體0b，對象物體Ob與第1面41的界面處于 穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，由于對象物體Ob與第1面41的界面處的檢測光的反射穩(wěn)定，所以能夠 以光學(xué)方式準確地檢測出對象物體Ob相對于透光部件40的下陷深度LZ2 (相對位置)。并且，在本方式中，由于能夠正確地判定對象物體Ob與透光部件40接觸的情況， 所以能夠以對象物體Ob與透光部件40接觸的位置為基準，準確地檢測出對象物體Ob的下
14陷深度LZ2、對象物體Ob的分離距離LZl。這里，由于透光部件40的第1面41由硅樹脂或硅酮橡膠構(gòu)成，所以可容易地實現(xiàn) 透光部件40的第1面41具有彈性及對于對象物體Ob的吸附性的構(gòu)成。另外，在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，由于光源裝置11的光源為發(fā)光元件 12(發(fā)光二極管)，所以能夠緊湊且廉價地構(gòu)成光源裝置11。而且，由于光檢測器30由光電 二極管或光電晶體管等受光元件構(gòu)成，所以能夠緊湊且廉價地構(gòu)成光檢測器30。并且，在本方式中，光源裝置11形成在沿著第1面41的面內(nèi)方向(X軸方向)強 度發(fā)生變化的面內(nèi)位置檢測用光強度分布(X坐標檢測用光強度分布)。因此，使用公共的 光檢測器30除了能夠檢測對象物體Ob與透光部件40的分離距離、以及對象物體Ob與透 光部件40的接觸之外，還能夠檢測對象物體Ob的面內(nèi)方向的位置(X坐標)。[實施方式2]實施方式1中，說明了在光學(xué)式位置檢測裝置10中，使用公共的光檢測器30除了 檢測對象物體Ob與透光部件40的分離距離、以及對象物體Ob與透光部件40的接觸之外， 還檢測對象物體Ob的面內(nèi)方向的位置(X坐標)的例子，參照圖7 10，對進一步檢測對象 物體Ob的Tt坐標的例子進行說明。(整體構(gòu)成)圖7是示意表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置的主要部分的 說明圖，圖7(a)、(b)是表示光學(xué)式位置檢測裝置的構(gòu)成要素的立體配置的說明圖、以及光 學(xué)式位置檢測裝置的構(gòu)成要素的平面配置的說明圖。圖8是表示本發(fā)明的實施方式2所涉 及的光學(xué)式位置檢測裝置的整體構(gòu)成的說明圖。其中，由于本方式的基本構(gòu)成與實施方式 1相同，所以對于公共的部分標注同一符號并省略詳細的說明。在圖7及圖8中，本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10與實施方式1相同，也是對位于 片狀或板狀的透光部件40的第1面41側(cè)的對象物體Ob與透光部件40的分離距離LZl (參 照圖8)進行檢測的光學(xué)式傳感器裝置，被作為后述的機械手裝置中的觸感傳感器、觸摸面 板而禾1J用°在進行該檢測時，本方式的光學(xué)式位置檢測置10具備沿XY平面朝向第1面的片 狀或板狀透光部件40、從透光部件40中與第1面41側(cè)相反側(cè)的第2面42側(cè)射出檢測光 L2的光源裝置11、和對被對象物體Ob反射后透射到透光部件40的第2面42側(cè)的反射光 L3進行檢測的光檢測器30。在本方式中，光源裝置11具備4個位置檢測用發(fā)光元件12 (發(fā)光元件12A 12B)， 該4個發(fā)光元件12A、12B在X軸方向及Y軸方向相互分離的位置上將發(fā)光面朝向透光部件 40。發(fā)光元件12 12D由LED (發(fā)光二極管)等構(gòu)成，在本方式中，發(fā)光元件12A 12D釋 放出由紅外光構(gòu)成的檢測光Lh L2d作為發(fā)散光。光檢測器30是將受光部31朝向透光部件40的光電二極管，光檢測器30在透光 部件40的第2面42側(cè)，被配置在配置有2個發(fā)光元件12A、12B的位置之間。而且，在本方式中與實施方式1相同，光源裝置11也具備向光檢測器30射出參照 光L2r的參照用發(fā)光元件12R。參照用發(fā)光元件12R與位置檢測用發(fā)光元件12 (發(fā)光元件 12A 12D)相同，也由LED (發(fā)光二極管)等構(gòu)成，發(fā)光元件12R釋放出由紅外光構(gòu)成的參 照光L2r作為發(fā)散光。其中，在參照用發(fā)光元件12R上設(shè)置有遮光罩(未圖示)，使得從參照發(fā)光元件12R射出的參照光L2r不射入到透光部件40的第1面41側(cè)(檢測區(qū)域10R)。在本方式中，圖8所示的光源驅(qū)動部14具備驅(qū)動發(fā)光元件12的光源驅(qū)動電路 140、和借助光源驅(qū)動電路140對位置檢測用發(fā)光元件12 (發(fā)光元件12A 12D)及參照用發(fā) 光元件12R各自點亮模式進行控制的光源控制部145。光源驅(qū)動電路140由對5個發(fā)光元 件12A 12D、12R分別進行驅(qū)動的光源驅(qū)動電路140a 140d、140r構(gòu)成，光源控制部145 對光源驅(qū)動電路140a 140d、140r全部進行控制。光檢測器30上電連接有位置檢測部50，將光檢測器30中的檢測結(jié)果輸出給位置 檢測部50。在本方式中，位置檢測部50具備具有放大器等的信號處理部55、X坐標檢測 部51、Y坐標檢測部52、分離距離檢測部53 (Z坐標檢測部)、接觸判定部M及下陷深度檢 測部56，光源驅(qū)動部14與位置檢測部50聯(lián)動動作，進行后述的位置檢測。(位置檢測的動作等)圖9是在本發(fā)明的實施方式2所涉及的光學(xué)式位置檢測裝置10中，從各個發(fā)光元 件12射出的位置檢測光的說明圖。圖10是表示在本發(fā)明的實施方式2所涉及的光學(xué)式位 置檢測裝置10中，由從發(fā)光元件12射出的位置檢測光形成了坐標檢測用強度分布的樣子 的說明圖。本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，在透光部件40的第1面41側(cè)設(shè)定了檢測區(qū) 域10R，光源裝置11的發(fā)光元件12A 12B形成以下說明的光強度分布。首先，檢測區(qū)域IOR例如是四邊形，4個發(fā)光元件12A 12D分別將中心光軸朝向 檢測區(qū)域IOR的4個角部分IORa 10Rd。因此，當(dāng)發(fā)光元件12A點亮?xí)r，如圖9(a)所示， 形成以檢測區(qū)域IOR的角部分IORa為中心的強度分布。另外，當(dāng)發(fā)光元件12B點亮?xí)r，如 圖9(b)所示，形成以檢測區(qū)域IOR的角部分IORb為中心的強度分布。當(dāng)發(fā)光元件12C點 亮?xí)r，如圖9(c)所示，形成以檢測區(qū)域IOR的角部分IORc為中心的強度分布。而當(dāng)發(fā)光元 件12D點亮?xí)r，如圖9(d)所示，形成以檢測區(qū)域IOR的角部分IORd為中心的強度分布。因此，當(dāng)發(fā)光元件12A、12D處于點亮狀態(tài)、其他的發(fā)光元件12處于熄滅狀態(tài)時，如 圖10(a)所示，形成從X軸方向的一方側(cè)Xl朝向另一方側(cè)X2檢測光的強度單調(diào)減少的X 坐標檢測用第1光強度分布(第1坐標檢測用強度分布/第1坐標檢測用第1強度分 布)。本方式中，在X坐標檢測用第1光強度分布中，檢測光L2的強度從X軸方向的 一方側(cè)Xl朝向另一方側(cè)X2直線變化，且檢測光L2的強度在Y軸方向上恒定。與此相對， 當(dāng)發(fā)光元件12B、12C處于點亮狀態(tài)、其他的發(fā)光元件12處于熄滅狀態(tài)時，如圖10(b)所示， 形成從X軸方向的另一方側(cè)X2向一方側(cè)Xl檢測光的強度單調(diào)減少的X坐標檢測用第2光 強度分布L2)(b (第1坐標檢測用強度分布/第1坐標檢測用第2強度分布)。本方式中，在 X坐標檢測用第2光強度分布L2)(b中，檢測光L2的強度從X軸方向的另一方側(cè)X2向一方 側(cè)Xl直線變化，且檢測光L2的強度在Y軸方向上恒定。因此，本方式的光學(xué)式位置檢測裝 置10與實施方式1同樣，X坐標檢測部51也能夠檢測出對象物體Ob的X坐標。另外，當(dāng)發(fā)光元件12A、12B處于點亮狀態(tài)、其他的發(fā)光元件12處于熄滅狀態(tài)時，如 圖10(c)所示，形成從Y軸方向的一方側(cè)Yl向另一方側(cè)Y2檢測光的強度單調(diào)減少的Y坐標 檢測用第1光強度分布(第2坐標檢測用強度分布/第2坐標檢測用第1強度分布)。 本方式中，在Y坐標檢測用第1光強度分布中，檢測光L2的強度從Y軸方向的一方側(cè) Yl向另一方側(cè)Y2直線性變化，且檢測光L2的強度在X軸方向上恒定。與此相對，當(dāng)發(fā)光元件12C及發(fā)光元件12D處于點亮狀態(tài)、其他的發(fā)光元件12處于熄滅狀態(tài)時，如圖10(d)所 示，形成從Y軸方向的另一方側(cè)Y2向一方側(cè)Yl檢測光的強度單調(diào)減少的Y坐標檢測用第2 光強度分布(第2坐標檢測用強度分布/第2坐標檢測用第2強度分布)。本方式中， 在Y坐標檢測用第2光強度分布L2%中，檢測光L2的強度從Y軸方向的另一方側(cè)Y2向一 方側(cè)Yl直線變化，且檢測光L2的強度在X軸方向上恒定。因此，在本方式的光學(xué)式位置檢 測裝置10中，Y坐標檢測部52能夠利用與實施方式1中檢測出X坐標的方法相同的方法， 檢測出對象物體Ob的Y坐標。并且，當(dāng)4個發(fā)光元件12 (第1發(fā)光元件12A、發(fā)光元件12B、發(fā)光元件12C、發(fā)光 元件12D)全部點亮?xí)r，形成在實施方式1中參照圖4進行了說明的分離距離檢測用光強度 分布L2Zab。在該分離距離檢測用光強度分布L2Zab中，強度沿著遠離透光部件40的第1 面41的方向單調(diào)減少，該變化通過在檢測區(qū)域IOR這一被限定的空間內(nèi)控制光量分布，能 夠直線性變化。而且，在分離距離檢測用光強度分布L2Zab中，強度在X軸方向及Y軸方向 上恒定。因此，本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10與實施方式1相同，也能夠利用分離距離 檢測用光強度分布L2Zab及光檢測器30中的檢測強度，檢測出對象物體Ob與透光部件40 的分離距離LZl (Z坐標)。此時，與實施方式1相同，如果利用參照光L2r，則可以消除外光 的影響等。而且，在本方式中，透光部件40至少第1面41側(cè)具備彈性，并且具備對于對象物 體Ob的吸附性。因此，在本方式中，也如圖3(a)所示，當(dāng)對象物體Ob與透光部件40的第 1面41接觸時，瞬間成為透光部件40的第1面41吸附于對象物體Ob的狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生這 樣的吸附時，由于不引發(fā)邊界反射，所以光檢測器30中的受光強度如圖4(a)中箭頭Fl所 示，大幅偏離由分離位置檢測用光強度分布L2Zab規(guī)定的關(guān)系，成為極低的值LZ0。因此， 接觸判定部M能夠?qū)⒂晒鈾z測器30檢測到的強度成為大幅偏離分離距離檢測用光強度分 布L2Zab的值時，判定為對象物體Ob與透光部件40接觸的位置。因此，位置檢測部50的 分離距離檢測部53起到與實施方式1同樣的效果，即能夠準確地判定對象物體Ob與透光 部件40接觸的情況。并且，如圖3(b)所示，當(dāng)對象物體Ob壓入透光部件40的第1面41時，透光部件 41被壓縮而厚度減薄。而且，傳播特性因透光部件40的材質(zhì)而發(fā)生變化。因此，根據(jù)對象 物體Ob壓入透光部件40的第1面41時的光檢測器30中的受光結(jié)果，能夠檢測出對象物 體Ob的下陷深度LZ2(下陷量)。另外，由于透光部件40的第1面41具有相對于對象物 體Ob的吸附性，所以當(dāng)對象物體Ob按壓透光部件40的第1面41時，透光部件40的第1 面41吸附于對象物體0b，對象物體Ob與第1面41的界面處于穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，由于對 象物體Ob與第1面41的界面處的檢測光的反射穩(wěn)定，所以能夠起到與實施方式1同樣的 效果，即準確地以光學(xué)檢測出對象物體Ob相對于透光部件40的下陷深度LZ2 (相對位置)寸。[光學(xué)式位置檢測裝置10的利用例1]參照圖11，對將應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)式位置檢測裝置10利用為觸感傳感器的機 械手裝置進行說明。圖11是將應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)式位置檢測裝置10作為觸感傳感器設(shè) 置于手裝置的機械手臂的說明圖，圖11(a)、(b)是機械手臂整體的說明圖、以及手裝置的 說明圖。
圖11 (a)所示的機械手臂200是用于對數(shù)值控制工作機械等供給或取出工件、工 具等的裝置，具備從基臺290豎立的支柱220和臂210。在本方式中，臂210具備借助第 1關(guān)節(jié)260與支柱220的前端部連結(jié)的第1臂部230、和借助第2關(guān)節(jié)270與第1臂部230 的前端部連結(jié)的第2臂部M0。支柱220能夠圍繞與基臺290垂直的軸線Hl旋轉(zhuǎn)，第1臂 部230能夠在支柱220的前端部基于第1關(guān)節(jié)沈0圍繞水平的軸線H2旋轉(zhuǎn)，第2臂部240 能夠在第1臂部230的前端部基于第2關(guān)節(jié)270圍繞水平的軸線H3旋轉(zhuǎn)。在第2臂部240 的前端部連結(jié)有手裝置400的手450，手450能夠繞第2臂部240的軸線H4旋轉(zhuǎn)。如圖11(b)所示，手裝置400具有具備多個把持爪410(把持件)的手450，手450 具備對多個把持爪410的爪根進行保持的圓盤狀把持爪保持體420。在本方式中，手450具 備第1把持爪410A及第2把持爪410B作為多個把持爪410。2個把持爪410如箭頭H5所 示，都能夠向相互遠離的方向及接近的方向移動。在如此構(gòu)成的機械手臂200中，當(dāng)把持對象物體Ob之際，支柱220、第1臂部230 及第2臂部240向規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)，在使手450接近對象物體Ob (工件)之后，2個把持爪410 向相互接近的方向移動，從而把持對象物體Ob。這里，把持對象物體Ob (工件)時與對象物體Ob接觸的把持爪410的內(nèi)面，由實 施方式1、2中說明的光學(xué)式位置檢測裝置10的透光部件40的第1面41構(gòu)成。因此，在把 持爪410把持對象物體Ob時，光學(xué)式位置檢測裝置10檢測出對象物體Ob與把持爪410的 相對位置，該位置檢測結(jié)果被反饋到把持爪410的驅(qū)動控制部。因此，能夠使把持爪410高 速接近對象物體0b，可實現(xiàn)工件把持動作的高速化。而且，在本方式的光學(xué)式位置檢測裝置10中，透光部件40的第1面41具備彈性， 且具備對于對象物體Ob的吸附性，能夠準確判定對象物體Ob與透光部件40接觸的情況。 另外，能夠正確檢測出對象物體Ob相對于透光部件40的下陷深度LZ2。因此，由于在手裝 置400中能夠準確把握把持爪410與對象物體Ob接觸的瞬間，所以即便是容易損壞的對象 物體0b，也能夠無損傷地把持對象物體Ob。即，在把持容易損壞的對象物體Ob時，能夠恰 當(dāng)?shù)卦O(shè)定把持爪410的接觸壓。[光學(xué)式位置檢測裝置1的利用例2]參照圖12，對將應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)式位置檢測裝置10使用為觸摸面板的顯示 裝置進行說明。圖12是示意地對將應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)式位置檢測裝置10作為觸摸面板 進行設(shè)置的帶位置檢測功能的投影型顯示裝置的構(gòu)成進行表示的說明圖，圖12(a)、(b)是 示意性地表示從斜上方觀察帶位置檢測功能的投影型顯示裝置的主要部分的樣子的說明 圖、以及從橫向觀看的樣子的說明圖。圖12(a)、(b)所示的帶位置檢測功能的投影型顯示裝置100具備液晶投影儀、或 被稱為數(shù)字微鏡器件的圖像投影裝置1200，該圖像投影裝置1200從設(shè)置在框體1250的前 面部1201的投影鏡頭1210，向屏幕部件1290放大投影圖像顯示光Li。本方式的帶位置檢測功能的投影型顯示裝置100具備以光學(xué)方式對設(shè)定在被投 影圖像的前方空間(屏幕部件1290的前方)的檢測區(qū)域IOR內(nèi)的對象物體Ob的位置進行 檢測的功能。在本方式的帶位置檢測功能的投影型顯示裝置100中，將該對象物體Ob的XY 坐標作為對被投影的圖像的一部分等進行指定的輸入信息來處理，并根據(jù)該輸入信息進行 圖像的切換等。
為了實現(xiàn)該位置檢測功能，在本方式的帶位置檢測功能的投影型顯示裝置100 中，使用參照實施方式1、2進行說明的光學(xué)式位置檢測裝置10作為觸摸面板，由光學(xué)式位 置檢測裝置10的透光部件40構(gòu)成屏幕部件四0。因此，屏幕部件四0中可視認圖像的屏幕 面，被作為由透光部件40的第1面41構(gòu)成的輸入面利用，在屏幕部件四0的背面?zhèn)?透光 部件40的第2面4 一側(cè)，配置具備位置檢測光用發(fā)光元件12的光源裝置11、光檢測器 30。在如此構(gòu)成的帶位置檢測功能的投影型顯示裝置100中，當(dāng)用手指等對象物體Ob 指示了屏幕部件290上顯示的圖像時，對象物體Ob的XY坐標被檢測出，能夠?qū)⒃搶ο笪矬w Ob的位置作為輸入信息進行處理。而且，當(dāng)利用手指等對象物體Ob按壓屏幕部件290時， 能夠?qū)⒃摪磯鹤鳛檩斎氲拇_定、對顯示圖像的切換等進行的信息等而利用。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)式檢測裝置，其特征在于，具備 具有彈性的透光部；向上述透光部照射檢測光的光源部； 朝向上述透光部具有受光靈敏度的光受光部；以及 根據(jù)上述光受光部的受光強度，檢測對象物體的檢測部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)式檢測裝置，其特征在于，在上述對象物體與上述透光部接觸時，上述檢測部根據(jù)上述光受光部的受光強度，檢 測出上述透光部的彈性變位量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)式檢測裝置，其特征在于，上述光源部基于透過上述透光部的上述檢測光，形成隨著遠離上述透光部強度逐漸減 少的第1光強度分布，上述檢測部檢測出與上述光受光部的受光強度及上述第1強度分布對應(yīng)的上述對象 物體的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)式檢測裝置，其特征在于，上述檢測部在上述光受光部的受光強度比上述第1光強度分布的強度低時，檢測出上 述對象物體與上述透光部接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任意一項所述的光學(xué)式檢測裝置，其特征在于，上述透光部由 硅樹脂或硅酮橡膠構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任意一項所述的光學(xué)式檢測裝置，其特征在于，上述光源部形 成強度在沿著上述透光部的表面的方向發(fā)生變化的第2光強度分布，上述檢測部檢測出與上述光受光部的受光強度及上述第2光強度分布對應(yīng)的上述對 象物體的位置。
7.一種手裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求2 4中任意一項所述的光學(xué)式檢測裝置， 并具有把持上述對象物體的手，在該手中把持上述對象物體時與上述對象物體接觸的面上具備上述透光部。
8.一種觸摸面板，其特征在于，具備權(quán)利要求2 4中任意一項所述的光學(xué)式檢測裝置，并具有由上述透光部構(gòu)成的輸入面。
全文摘要
本發(fā)明提供光學(xué)式位置檢測裝置、手裝置及觸摸面板，能夠以光學(xué)方式準確地檢測出對象物體壓入透光部件時的下陷深度。在光學(xué)式位置檢測裝置(10)中，光源裝置(11)從透光部件(40)中與對象物體(Ob)位于的第1面(41)側(cè)相反側(cè)的第2面(42)側(cè)射出檢測光(L2)，利用光檢測器(30)檢測被對象物體(Ob)反射而透射到透光部件(40)的第2面(42)側(cè)的反射光(L3)。透光部件(40)的第1面(41)具有彈性及相對于對象物體(Ob)的吸附性。因此，在位置檢測裝置(10)中，能夠準確地檢測出對象物體(Ob)與透光部件(40)接觸的瞬間、以及對象物體(Ob)按壓透光部件(40)時的下陷深度。
文檔編號G01D5/34GK102096524SQ20101057057
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者中西大介 申請人:精工愛普生株式會社