JP2013152519A - Two-dimensional coordinate detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次元座標領域内の物体の座標を検知する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for detecting the coordinates of an object in a two-dimensional coordinate area.
従来、物体の位置(座標)を決定する長方形状の目標区域(二次元座標領域)を内部に有するハウジングと、一対の光分配検出アセンブリとを備える光学的位置決め装置(二次元座標検知装置)が知られている(特許文献1)。この装置において、ハウジングは、再帰反射性の材料からなる反射器アセンブリを有する。ここで、再帰反射とは、入射した光に平行で且つ入射方向と反対の方向に出射する反射のことである。また、光分配検出アセンブリは、目標区域を走査する走査光を出射する光源と、走査光が反射器アセンブリにより再帰反射した光を検出する光検出器とを有する。 2. Description of the Related Art Conventionally, an optical positioning device (two-dimensional coordinate detection device) including a housing having a rectangular target area (two-dimensional coordinate region) for determining the position (coordinates) of an object and a pair of light distribution detection assemblies is provided. Known (Patent Document 1). In this device, the housing has a reflector assembly made of a retroreflective material. Here, the retroreflection is a reflection that is emitted in a direction parallel to the incident light and opposite to the incident direction. The light distribution detection assembly also includes a light source that emits scanning light that scans the target area and a light detector that detects light retroreflected by the reflector assembly.
光源から出射された光が反射器アセンブリに到達する前に物体に遮られた場合には、物体に遮られていない場合に比べて光検出器が検出する光のレベルが変化する。光分配検出アセンブリは、この検出した光のレベルによって物体の有無を検知できる。 When the light emitted from the light source is blocked by the object before reaching the reflector assembly, the level of light detected by the photodetector changes compared to the case where the light is not blocked by the object. The light distribution detection assembly can detect the presence or absence of an object based on the detected light level.
ここで、目標区域内に1つの物体がある場合、一対の光分配検出アセンブリのそれぞれは、一回の走査において、この物体によって光源から出射された光が遮られる角度を1つ検知する。一対の光分配検出アセンブリのそれぞれから検知した角度となる直線を引いたとき、2つの直線が交わる点(交点)がある。この交点が物体の座標となる。一対の光分配検出アセンブリ間の距離は既知であるので、一辺とその両端の角度(一対の光分配検出アセンブリのそれぞれが検知した角度)とからこの交点(三角形の頂点)を求める三角測量法によって目標区域内の物体の座標を検知することができる。 Here, when there is one object in the target area, each of the pair of light distribution detection assemblies detects one angle at which light emitted from the light source is blocked by this object in one scan. When a straight line having a detected angle is drawn from each of the pair of light distribution detection assemblies, there is a point (intersection point) where the two straight lines intersect. This intersection becomes the coordinates of the object. Since the distance between the pair of light distribution detection assemblies is known, the triangulation method is used to find the intersection (the triangle apex) from the angle between one side and both ends thereof (the angle detected by each of the pair of light distribution detection assemblies). The coordinates of the object in the target area can be detected.
近年、このような物体の座標を検知する装置は、商品性の向上等の理由により、複数の物体の座標を一度に検知できることが求められている。 In recent years, such an apparatus for detecting the coordinates of an object is required to be able to detect the coordinates of a plurality of objects at a time for reasons such as improvement of merchantability.
例えば、2つの物体が目標区域内にある場合、特許文献1に記載の光学的位置決め装置においては、一対の光分配検出アセンブリのそれぞれは、1回の走査において光が遮られる角度を2つ検知する。従って、一対の光分配検出アセンブリのそれぞれから検知した2つの角度のそれぞれの角度となる直線を引いたとき、合計4つの直線の交点が4つになる。物体は2つであるため、4つの交点のうち2つの交点は物体の座標とは異なる。しかしながら、特許文献1の光学的位置決め装置は、これらの4つの交点のうちいずれが物体の座標であるかは区別ができない、すなわち、物体の座標を検知することができない。 For example, when two objects are in the target area, in the optical positioning device described in Patent Document 1, each of the pair of light distribution detection assemblies detects two angles at which light is blocked in one scan. To do. Therefore, when a straight line having two angles detected from each of the pair of light distribution detection assemblies is drawn, a total of four intersections of the four straight lines are obtained. Since there are two objects, two of the four intersections are different from the coordinates of the object. However, the optical positioning device of Patent Document 1 cannot distinguish which of the four intersections is the object coordinates, that is, cannot detect the object coordinates.
本発明は、光学式の二次元座標検知装置において、二次元座標領域内にある複数の物体の座標を検知することができる二次元座標検知装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a two-dimensional coordinate detection apparatus capable of detecting the coordinates of a plurality of objects in a two-dimensional coordinate area in an optical two-dimensional coordinate detection apparatus.
本発明の第1態様は、二次元座標領域内にある物体の座標を検知するために、前記二次元座標領域の周縁上又は前記二次元座標領域外に配置された一対の光学装置と、前記光学装置から出射された光を再帰反射する再帰反射部とを備え、前記一対の光学装置のそれぞれは、二次元座標領域を走査する光を出射する照射部と前記照射部から出射されて前記再帰反射部に再帰反射された光を受光する受光部とから構成された二次元座標検知装置であって、前記二次元座標領域の周縁上又は前記二次元座標領域外に配置された前記一対の光学装置とは別の光学装置とを備え、前記一対の光学装置及び前記別の光学装置のそれぞれの前記受光部が、当該光学装置の前記照射部から出射された光が1又は複数の前記物体によって遮られることで前記再帰反射された光を受光できないときの1又は複数の走査角度を検知し、前記一対の光学装置及び前記別の光学装置のうち2つの光学装置を選択するときの全ての組み合わせのそれぞれにおいて、当該選択された2つの光学装置のうち一方の光学装置によって検知された前記1又は複数の走査角度と他方の光学装置によって検知された前記1又は複数の走査角度とから1又は複数の座標である座標群を検知し、前記全ての組み合わせのそれぞれで検知された前記座標群に共通して含まれる1又は複数の座標を、1又は複数の前記物体の座標として検知することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, in order to detect the coordinates of an object in a two-dimensional coordinate area, a pair of optical devices arranged on the periphery of the two-dimensional coordinate area or outside the two-dimensional coordinate area; A retroreflecting unit that retroreflects light emitted from the optical device, and each of the pair of optical devices includes an irradiation unit that emits light that scans a two-dimensional coordinate region and the retroreflecting unit that is emitted from the irradiation unit. A two-dimensional coordinate detection device comprising a light-receiving unit that receives light retroreflected by a reflection unit, the pair of optical elements arranged on the periphery of the two-dimensional coordinate region or outside the two-dimensional coordinate region An optical device different from the device, and each of the light receiving units of the pair of optical devices and the other optical device is configured such that light emitted from the irradiation unit of the optical device is generated by one or a plurality of the objects. The recursion is blocked Detecting one or a plurality of scanning angles when the emitted light cannot be received, and selecting each of all combinations when selecting two optical devices out of the pair of optical devices and the other optical devices A coordinate group that is one or more coordinates from the one or more scanning angles detected by one of the two optical devices and the one or more scanning angles detected by the other optical device And one or a plurality of coordinates included in common in the coordinate group detected by each of all the combinations is detected as the coordinates of the one or a plurality of the objects.
本発明の第1態様によれば、二次元座標検知装置は、全ての光学装置において、物体によって光が遮られることで受光部が受光できなかった走査角度を全て検知する。1つの光学装置によって検知された走査角度からは、物体との間の距離は不明である。しかしながら、2つの光学装置によって検知された走査角度と当該2つの光学装置の間の距離とが分かることで、すなわち、一辺の長さとその両端の角度が分かることで、三角形の形状及び大きさが規定されて当該三角形の頂点に位置する物体の座標が決まる(すなわち、三角測量法によって決定される)。 According to the first aspect of the present invention, the two-dimensional coordinate detection apparatus detects all scanning angles at which the light receiving unit cannot receive light due to light being blocked by an object in all optical apparatuses. The distance to the object is unknown from the scanning angle detected by one optical device. However, by knowing the scanning angle detected by the two optical devices and the distance between the two optical devices, that is, knowing the length of one side and the angles of both ends, the shape and size of the triangle can be reduced. The coordinates of the object defined and located at the apex of the triangle are determined (ie, determined by triangulation).
このため、二次元座標検知装置は、全ての光学装置のうち2つの光学装置を選択するときの全ての組み合わせのそれぞれにおいて、当該選択された2つの光学装置のうち一方の光学装置による全ての検知された走査角度と他方の光学装置による全ての検知された走査角度とから1又は複数の座標の集合である座標群を検知する。また、全ての光学装置の配置は予め決定されているので、選択された2つの光学装置の間の距離(一辺の長さ)は座標群毎に規定される。 For this reason, the two-dimensional coordinate detection device performs all detections by one of the selected two optical devices in each of the combinations when selecting two of the optical devices. A coordinate group that is a set of one or a plurality of coordinates is detected from the detected scanning angle and all the detected scanning angles by the other optical device. Since the arrangement of all the optical devices is determined in advance, the distance (length of one side) between the two selected optical devices is defined for each coordinate group.
このとき、1つの光学装置において複数(物体の数の分)の検知された走査角度が存在するので、1つの光学装置と物体とを結ぶ直線が複数(物体の数の分)存在する。従って、2つの光学装置のそれぞれと物体とを結ぶ直線の交点は、必ず物体の座標となるわけではない。このため、座標群には、物体の座標(以下、「真座標」という)に加え、物体が複数ある場合には、物体の座標ではない座標(以下、「偽座標」という)も含まれている。 At this time, since there are a plurality of detected scanning angles (for the number of objects) in one optical apparatus, there are a plurality of lines (for the number of objects) connecting one optical apparatus and the object. Therefore, the intersection of the straight lines connecting each of the two optical devices and the object is not necessarily the coordinates of the object. For this reason, in addition to the object coordinates (hereinafter referred to as “true coordinates”), the coordinate group includes coordinates that are not object coordinates (hereinafter referred to as “false coordinates”) when there are a plurality of objects. Yes.
二次元座標検知装置は、2つの光学装置によって検知された物体の座標が真座標か偽座標かの区別はできない。しかしながら、偽座標は、2つの光学装置が検知した走査角度によって検知されたものであるので、当該2つの光学装置とは異なる光学装置と物体とを結ぶ直線が必ず偽座標を通るわけではない。すなわち、偽座標は、全ての光学装置の全組み合わせ(全ての座標群)に含まれることはない。一方、真座標は、全ての座標群に含まれている。 The two-dimensional coordinate detection device cannot distinguish whether the coordinates of the object detected by the two optical devices are true or false. However, since the pseudo coordinates are detected by the scanning angle detected by the two optical devices, a straight line connecting the optical device different from the two optical devices and the object does not necessarily pass through the pseudo coordinates. That is, pseudo coordinates are not included in all combinations (all coordinate groups) of all optical devices. On the other hand, true coordinates are included in all coordinate groups.
そこで、二次元座標検知装置は、検知された全ての座標群に共通して含まれる1又は複数の座標を、1又は複数の物体の座標として検知する。以上のように、二次元座標領域内にある複数の物体の座標を検知することができる。 Therefore, the two-dimensional coordinate detection device detects one or more coordinates included in common in all detected coordinate groups as coordinates of one or more objects. As described above, the coordinates of a plurality of objects in the two-dimensional coordinate area can be detected.
本発明の第1態様において、前記二次元座標領域は長方形状の領域であり、前記一対の光学装置は、前記二次元座標領域の所定の一辺の両端に配置され、前記別の光学装置は、前記一対の光学装置の間に配置してもよい。 In the first aspect of the present invention, the two-dimensional coordinate region is a rectangular region, the pair of optical devices are disposed at both ends of a predetermined side of the two-dimensional coordinate region, and the another optical device is: You may arrange | position between said pair of optical apparatuses.
本発明の第2態様は、長方形状の二次元座標領域内にある物体の座標を検知するために、前記二次元座標領域の所定の一辺に配置された一対の光学装置と、前記光学装置から出射された光を再帰反射する再帰反射部とを備え、前記一対の光学装置のそれぞれは、二次元座標領域を走査する光を出射する照射部と前記照射部から出射されて前記再帰反射部に再帰反射された光を受光する受光部とを有する1又は複数の光学装置から構成された二次元座標検知装置であって、前記一対の光学装置とは別の2つの光学装置を備え、前記一対の光学装置のうち一方の光学装置は、前記所定の一辺の両端のうち一方の端に配置され、前記一対の光学装置のうち他方の光学装置は、前記所定の一辺の両端のうち他方の端に配置され、前記別の2つの光学装置は、前記一対の光学装置の間に配置され、前記別の2つの光学装置のうち第1光学装置は、前記別の2つの光学装置のうち第2光学装置の方向と、前記所定の一辺に対向する辺との最短距離を結ぶ直線に沿った方向との間で走査するように設定され、前記第2光学装置は、前記第1光学装置の方向と、前記所定の一辺に対向する辺との最短距離を結ぶ直線に沿った方向との間で走査するように設定され、前記一対の光学装置及び前記別の2つの光学装置のそれぞれの前記受光部が、当該光学装置の前記照射部から出射された光が1又は複数の前記物体によって遮られることで前記再帰反射された光を受光できないときの1又は複数の走査角度を検知し、前記一方の光学装置によって検知された走査角度と前記他方の光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第1座標群を検知し、前記一方の光学装置によって検知された走査角度と、前記第2光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第2座標群を検知し、前記他方の光学装置によって検知された走査角度と、前記第1光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第3座標群を検知し、前記第1座標群と前記第2座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標の集合と、前記第1座標群と前記第3座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標の集合との2つの集合の和集合に含まれる1又は複数の座標を、前記1又は複数の物体の座標として検知することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a pair of optical devices disposed on a predetermined side of the two-dimensional coordinate region, and the optical device for detecting the coordinates of an object in the rectangular two-dimensional coordinate region. A retroreflecting unit that retroreflects the emitted light, and each of the pair of optical devices includes an irradiating unit that emits light that scans a two-dimensional coordinate region, and an irradiating unit that emits the light to the retroreflecting unit. A two-dimensional coordinate detection device including one or a plurality of optical devices each having a light receiving unit that receives retroreflected light, and includes two optical devices different from the pair of optical devices. One of the optical devices is arranged at one end of both ends of the predetermined one side, and the other optical device of the pair of optical devices is the other end of both ends of the predetermined one side. And the two other optical devices Is disposed between the pair of optical devices, and the first optical device of the other two optical devices is positioned in the direction of the second optical device of the other two optical devices and the predetermined one side. The second optical device is set to scan between a direction along a straight line connecting the shortest distance with the opposite side, and the second optical device has a direction opposite to the predetermined one side and a side opposite to the predetermined one side. Are set to scan in a direction along a straight line connecting the shortest distances, and the light receiving units of the pair of optical devices and the other two optical devices are separated from the irradiation unit of the optical device. One or a plurality of scanning angles when the emitted light is blocked by one or a plurality of the objects and cannot receive the retroreflected light are detected, and the scanning angle detected by the one optical device and the Detected by the other optical device The first coordinate group which is one or a plurality of coordinates is detected from the measured scanning angle, and one or a plurality of coordinates are detected from the scanning angle detected by the one optical device and the scanning angle detected by the second optical device. A second coordinate group that is a coordinate is detected, and a third coordinate group that is one or a plurality of coordinates is detected from the scanning angle detected by the other optical device and the scanning angle detected by the first optical device. And a set of one or a plurality of coordinates that are commonly included in the first coordinate group and the second coordinate group, and one or a plurality that are commonly included in the first coordinate group and the third coordinate group. One or a plurality of coordinates included in a union of two sets with a set of coordinates is detected as the coordinates of the one or more objects.
本発明の第2態様によれば、これらの4つの光学装置を所定の一辺に配置された並び順が、例えば、一方の光学装置、第1光学装置、第2光学装置、他方の光学装置とするとき、一方の光学装置と他方の光学装置は、所定の一辺の端から0°から90°の走査角度で走査することで、二次元座標領域の全体を走査できる。 According to the second aspect of the present invention, the order in which these four optical devices are arranged on a predetermined side is, for example, one optical device, the first optical device, the second optical device, and the other optical device. When doing so, one optical device and the other optical device can scan the entire two-dimensional coordinate region by scanning at a scanning angle of 0 ° to 90 ° from the end of a predetermined side.
第1光学装置は、第2光学装置の方向、ひいては他方の光学装置の方向と、所定の一辺に対向する辺との最短距離を結ぶ直線に沿った方向との間で走査する。これは、一方の光学装置と他方の光学装置とを両端としていた二次元座標領域の所定の一辺の長さを、第1光学装置と他方の光学装置とを両端とする長さまで短くしたときの長方形によって規定される領域(以下、「第1仮想領域」という)内を走査していることと同義である。第1仮想領域は二次元座標領域に完全に包括された領域である。このため、第1光学装置のみならず、一方の光学装置及び他方の光学装置は、第1仮想領域内の全体を走査できる。 The first optical device scans between the direction of the second optical device, that is, the direction of the other optical device, and the direction along the straight line that connects the shortest distance between the side facing the predetermined side. This is when the length of a predetermined one side of the two-dimensional coordinate region having both ends of one optical device and the other optical device is shortened to a length having both ends of the first optical device and the other optical device. This is synonymous with scanning within an area defined by a rectangle (hereinafter referred to as “first virtual area”). The first virtual area is an area completely included in the two-dimensional coordinate area. For this reason, not only the first optical device but also one optical device and the other optical device can scan the entire first virtual region.
同様に、第2光学装置は、第1光学装置の方向、ひいては一方の光学装置の方向と、所定の一辺に対向する辺との最短距離を結ぶ直線に沿った方向との間で走査する。これは、一方の光学装置と他方の光学装置とを両端としていた二次元座標領域の所定の一辺の長さを、一方の光学装置と第2光学装置とを両端とする長さまで短くしたときの長方形によって規定される領域(以下、「第2仮想領域」という)内を走査していることと同義である。第2仮想領域は二次元座標領域に完全に包括された領域である。このため、第2光学装置のみならず、一方の光学装置及び他方の光学装置は、第2仮想領域内の全体を走査できる。 Similarly, the second optical device scans between the direction of the first optical device, that is, the direction of one of the optical devices, and the direction along the straight line connecting the shortest distance between the side facing the predetermined one side. This is when the length of a predetermined side of the two-dimensional coordinate region having both ends of one optical device and the other optical device is shortened to a length having both ends of one optical device and the second optical device. This is synonymous with scanning in an area defined by a rectangle (hereinafter referred to as “second virtual area”). The second virtual area is an area completely included in the two-dimensional coordinate area. For this reason, not only the second optical device but also one optical device and the other optical device can scan the entire second virtual region.
また、第1仮想領域と第2仮想領域を合わせた領域は二次元座標領域となる。上記のように、第1仮想領域と第2仮想領域のそれぞれにおいて、2以上の物体の座標を検知できる。従って、一対の光学装置及び別の2つの光学装置の4つの光学装置によって、二次元座標領域内にある2以上の物体の座標を検知できる。以上のように、光学式の二次元座標検知装置において、二次元座標領域内にある複数の物体の座標を検知することができる。 A region obtained by combining the first virtual region and the second virtual region is a two-dimensional coordinate region. As described above, the coordinates of two or more objects can be detected in each of the first virtual area and the second virtual area. Therefore, the coordinates of two or more objects in the two-dimensional coordinate region can be detected by the four optical devices of the pair of optical devices and the other two optical devices. As described above, in the optical two-dimensional coordinate detection device, the coordinates of a plurality of objects in the two-dimensional coordinate region can be detected.
更に、全ての光学装置の走査角度を少なくとも90°に設定できればよい。これにより、例えば、走査部を、90°以上の走査角度で走査できるように構成することが難しいような場合においても二次元座標領域内にある複数の物体の座標を検知できるように構成できる。このように、走査部を構成する自由度を向上できる。更に、所定の一辺の中央部付近に光学装置を1つ配置し、当該光学装置の走査角度を180°に設定しなければならない場合に比べて、走査角度を90°に設定する場合には、一回の走査にかかる時間が短くなり、座標検知の時間分解能を向上できる。 Furthermore, it suffices if the scanning angle of all optical devices can be set to at least 90 °. Thereby, for example, even when it is difficult to configure the scanning unit so that it can scan at a scanning angle of 90 ° or more, the coordinates of a plurality of objects in the two-dimensional coordinate region can be detected. Thus, the freedom degree which comprises a scanning part can be improved. Further, when one optical device is arranged near the center of a predetermined side and the scanning angle of the optical device is set to 180 °, the scanning angle is set to 90 °, The time required for one scan is shortened, and the time resolution of coordinate detection can be improved.
本発明の第3態様は、長方形状の二次元座標領域内にある物体の座標を検知するために、前記二次元座標領域の所定の一辺に配置された一対の光学装置と、前記光学装置から出射された光を再帰反射する再帰反射部とを備え、前記一対の光学装置のそれぞれは、二次元座標領域を走査する光を出射する照射部と前記照射部から出射されて前記再帰反射部に再帰反射された光を受光する受光部とを有する1又は複数の光学装置から構成された二次元座標検知装置であって、前記一対の光学装置とは別の2つの光学装置を備え、前記長方形状の4つの頂点のそれぞれには、前記一対の光学装置と前記別の2つの光学装置との4つの光学装置のうちいずれか1つが配置され、前記一対の光学装置及び前記別の2つの光学装置のそれぞれの前記受光部が、当該光学装置の前記照射部から出射された光が1又は複数の前記物体によって遮られることで前記再帰反射された光を受光できないときの1又は複数の走査角度を検知し、前記一対の光学装置のうち一方の光学装置によって検知された走査角度と前記一対の光学装置のうち他方の光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第1座標群を検知し、前記一方の光学装置によって検知された走査角度と、前記別の2つの光学装置のうち第1光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第2座標群を検知し、前記他方の光学装置によって検知された走査角度と、前記別の2つの光学装置のうち第2光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第3座標群を検知し、前記第1座標群と前記第2座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標を、前記1又は複数の物体の座標として検知し、前記第1座標群と前記第3座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標を、前記1又は複数の物体の座標として検知することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a pair of optical devices disposed on a predetermined side of the two-dimensional coordinate region, and the optical device, in order to detect the coordinates of an object in the rectangular two-dimensional coordinate region. A retroreflecting unit that retroreflects the emitted light, and each of the pair of optical devices includes an irradiating unit that emits light that scans a two-dimensional coordinate region, and an irradiating unit that emits the light to the retroreflecting unit. A two-dimensional coordinate detection device including one or a plurality of optical devices having a light receiving unit that receives retroreflected light, the two-dimensional coordinate detection device including two optical devices different from the pair of optical devices, and the rectangle At each of the four vertices of the shape, one of the four optical devices of the pair of optical devices and the other two optical devices is arranged, and the pair of optical devices and the other two optical devices Each said light receiving part of the apparatus Detecting one or a plurality of scanning angles when the light emitted from the irradiation unit of the optical device cannot receive the retroreflected light by being blocked by one or a plurality of the objects; A first coordinate group that is one or a plurality of coordinates is detected from a scanning angle detected by one optical device of the devices and a scanning angle detected by the other optical device of the pair of optical devices; A second coordinate group which is one or a plurality of coordinates is detected from the scanning angle detected by the optical device and the scanning angle detected by the first optical device of the other two optical devices, and the other A third coordinate group that is one or a plurality of coordinates is detected from a scanning angle detected by the optical device and a scanning angle detected by the second optical device of the other two optical devices, and the first coordinate group is detected. One or more coordinates included in common in the coordinate group and the second coordinate group are detected as the coordinates of the one or more objects, and common to the first coordinate group and the third coordinate group One or more coordinates included are detected as coordinates of the one or more objects.
本発明の第3態様によれば、座標検知装置は、第1座標群と第2座標群とに共通して含まれる座標を物体の座標として検知する。これは、すなわち、二次元座標領域内にある物体の座標を、一方の光学装置、他方の光学装置及び第1光学装置の3つの光学装置によって検知している。このとき、二次元座標領域内の全体を走査している光学装置が3つであるため、当該二次元座標領域内にある複数の物体の座標を検知できる。 According to the third aspect of the present invention, the coordinate detection device detects the coordinates included in both the first coordinate group and the second coordinate group as the coordinates of the object. That is, the coordinates of the object in the two-dimensional coordinate area are detected by the three optical devices of one optical device, the other optical device, and the first optical device. At this time, since there are three optical devices that scan the entire two-dimensional coordinate area, the coordinates of a plurality of objects in the two-dimensional coordinate area can be detected.
更に、座標検知装置は、第1座標群と第3座標群とに共通して含まれる座標を物体の座標として検知する。これは、すなわち、二次元座標領域内にある物体の座標を、一方の光学装置、他方の光学装置及び第2光学装置の3つの光学装置によって検知している。このとき、二次元座標領域内の全体を走査している光学装置が3つであるため、当該二次元座標領域内にある複数の物体の座標を検知できる。以上のように、光学式の二次元座標検知装置において、二次元座標領域内にある複数の物体の座標を検知することができる。 Further, the coordinate detection device detects coordinates included in common in the first coordinate group and the third coordinate group as the coordinates of the object. That is, the coordinates of the object in the two-dimensional coordinate area are detected by three optical devices, one optical device, the other optical device, and the second optical device. At this time, since there are three optical devices that scan the entire two-dimensional coordinate area, the coordinates of a plurality of objects in the two-dimensional coordinate area can be detected. As described above, in the optical two-dimensional coordinate detection device, the coordinates of a plurality of objects in the two-dimensional coordinate region can be detected.
更に、全ての光学装置は、二次元座標領域の頂点に配置されるため、全ての光学装置は、その走査角度を少なくとも90°に設定すればよい。これにより、第2態様と同様に、走査部を構成する自由度を向上できると共に、座標検知の時間分解能を向上できる。 Further, since all the optical devices are arranged at the vertices of the two-dimensional coordinate region, all the optical devices may be set to have a scanning angle of at least 90 °. Thereby, like the 2nd aspect, while the freedom degree which comprises a scanning part can be improved, the time resolution of coordinate detection can be improved.
また、第3態様の構成によれば、二次元座標領域内の全体を走査している光学装置が4つある。これら4つの光学装置のうち、一対の光学装置のうち一方の光学装置と他方の光学装置で走査される領域と、一対の光学装置のうち一方の光学装置と第2光学装置によって走査される領域と、一対の光学装置のうち他方の光学装置と第1光学装置によって走査される領域との3つの領域は、全て二次元座標領域と同一の領域である。 According to the configuration of the third aspect, there are four optical devices that scan the entire two-dimensional coordinate area. Of these four optical devices, a region scanned by one optical device and the other optical device of the pair of optical devices, and a region scanned by one optical device and the second optical device of the pair of optical devices. The three regions of the other optical device of the pair of optical devices and the region scanned by the first optical device are all the same region as the two-dimensional coordinate region.
本来であれば、一対の光学装置に加え、第1光学装置及び第2光学装置のいずれか一つあれば二次元座標領域内の複数の物体の座標を検知できる。しかしながら、第1光学装置又は第2光学装置のいずれかが故障等により作動しない状態になった場合であっても、故障していない光学装置と、一方の光学装置及び他方の光学装置によって所望の動作を得ることができ、装置の耐久性を向上できる。 Originally, the coordinates of a plurality of objects in the two-dimensional coordinate region can be detected by any one of the first optical device and the second optical device in addition to the pair of optical devices. However, even if either the first optical device or the second optical device is in a state where it does not operate due to a failure or the like, a desired optical device, one optical device, and the other optical device The operation can be obtained and the durability of the apparatus can be improved.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態の二次元座標検知装置の構成について説明する。本実施形態の二次元座標検知装置(以下、単に「座標検知装置」という)1は、大型ディスプレイやホワイトボード等に搭載される二次元座標検知装置である。
[First Embodiment]
The configuration of the two-dimensional coordinate detection apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. A two-dimensional coordinate detection device (hereinafter simply referred to as “coordinate detection device”) 1 of the present embodiment is a two-dimensional coordinate detection device mounted on a large display, a whiteboard, or the like.
図1に示されるように、本実施形態の座標検知装置1は、外枠2と、平面状の領域である二次元座標領域D2内の物体の座標を検知するために、光を出射すると共に受光する左右一対の光学装置3,4と、一対の光学装置3,4の間に配置され、光を出射すると共に受光する光学装置(以下、「中央の光学装置」という)5とを備える。
As shown in FIG. 1, the coordinate detection device 1 according to the present embodiment emits light to detect the coordinates of an object in the outer frame 2 and a two-dimensional coordinate region D2 that is a planar region. It includes a pair of left and right
外枠2は、二次元座標領域D2の周縁上に配置され、図1において上側の上辺21と、下側の下辺22と、右側の右辺23と、左側の左辺24とで構成される。上辺21と下辺22は互いに平行で且つ水平な辺として構成され、右辺23と左辺24は互いに平行で且つ上下辺21,22に垂直な辺として構成される。
The outer frame 2 is arranged on the peripheral edge of the two-dimensional coordinate area D2, and includes an
外枠2は、大画面の枠として必要な剛性を持つ部材であればよく、例えば、「熱可塑性樹脂を用いて射出成形等の製法で製造された軽量安価な樹脂枠」又は「プレス等の製法で製造されたアルミニウム等の軽金属枠」が好ましい。下辺22,右辺23及び左辺24は、入射した光に平行で且つ入射方向とは反対方向に出射する再帰反射となるような反射特性を持つように表面が加工されている。例えば、ガラスビーズ又はコーナーキューブ等が表面に並べられた再帰反射テープ又は再帰反射シート等が下辺22,右辺23及び左辺24に貼付されている。下辺22,右辺23及び左辺24が、本発明における再帰反射部に相当する。
The outer frame 2 may be a member having a rigidity necessary for a large screen frame. For example, “a lightweight and inexpensive resin frame manufactured by a method such as injection molding using a thermoplastic resin” or “press or the like” A light metal frame such as aluminum produced by a production method is preferable. The
右側の光学装置3は、上辺21と右辺23の交点上、すなわち図1の右上の角の外枠2の周縁上に配置され、左側の光学装置4は、上辺21と左辺24の交点上、すなわち図1の左上の角の外枠2の周縁上に配置される。
The right
一対の光学装置3,4は、外枠2の配置する位置に応じて左右対称に同じ構成を有するものであるので、以下の説明では、主に右側の光学装置3について説明し、左側の光学装置4の詳細な説明は省略する。
Since the pair of
図2に示されるように、右側の光学装置3(及び左側の光学装置4)は、光源31と、走査部32と、受光部33とを備える。光源31は、狭指向性の光となるように半導体レーザ光を出射するように構成されている。このため、光が進んだ距離による光の減衰は無いものとして扱うことができる。これによって、本実施形態の各光学装置3,4は、大型ディスプレイに適した構成となっている。また、光源31には、振幅が0と0ではない値(例えば5[V])とを交互に繰り返すパルス波形が駆動波形として供給されるものであり、パルス波の振幅が0のときに光源31が消灯し、パルス波の振幅が0ではない値のときに光源31が点灯する。
As shown in FIG. 2, the right optical device 3 (and the left optical device 4) includes a
走査部32は、光偏向器40を有している。走査部32は、光偏向器40が有するミラーを回転駆動することで、光源31が出射したレーザ光を様々な角度に偏向して、外枠2で形成された二次元座標領域D2内を走査する。ここで、光源31と走査部32とが本発明における「照射部」に相当する。
The
本実施形態では、光偏向器40を、電圧信号が供給されることでミラーを回転駆動する圧電アクチュエータを備えるMEMS(Micro Electro Mechanical System)デバイスで構成している。このように、圧電アクチュエータを用いることで、光偏向器40の駆動部を非常に小型化できる。なお、光偏向器40は、本実施形態の構成に限らず、モータ(電動機)等の駆動力により回転駆動するものであってもよい。
In this embodiment, the
受光部33は、走査部32によって二次元座標領域D2内に出射された光が、外枠2の下辺22及び左辺24のいずれか(左側の光学装置の場合には、下辺22及び右辺23のいずれか)に入射し、再帰反射して戻って来た反射光を受光できるように配置される。受光部33は、受光したエネルギーに応じて電気信号を出す光電変換素子であり、コスト等を考慮するとフォトダイオードが好ましいが、これに限らず、イメージセンサー等を使用しても良い。
In the
光源31は、外枠2の上辺21から走査部32の光偏向器40のミラーの中央部に向けてレーザ光を出射できる位置に配置される。本実施形態では、光源31は、半導体レーザの出力にビーム整形用のレンズを装着してレーザ光を出力できるように構成しているがこれに限らない。例えば、任意の位置に配置された光源の光を、光ファイバによって本実施形態の光源31の位置に伝達させて、光偏向器40のミラーに向けてレーザ光を出射できるように構成したものであってもよい。
The
走査部32は、周期性を有する電圧波形(例えば、正弦波や三角波等)を光偏向器40に供給することで、光偏向器40のミラーを±22.5°(計45°)以上の角度で回転駆動(振動)し、二次元座標領域D2の全領域に対して光源31からのレーザ光で走査可能に構成される。このとき、走査部32は、光源31からのレーザ光を偏向した光が、二次元座標領域D2の面に対して水平に出射されるように光偏向器40のミラーを回転駆動する。以下、この光偏向器40に偏向されたレーザ光の光路で形成される平面を「走査平面」という。
The
光偏向器40のミラーの偏向角が22.5°の時には、二次元座標領域D2の垂直方向に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。すなわち、右側の光学装置3の場合には、上辺21と右辺23の交点から下辺22と右辺23の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射され、左側の光学装置4の場合には、上辺21と左辺24の交点から下辺22と左辺24の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。
When the deflection angle of the mirror of the
光偏向器40のミラーの偏向角が−22.5°の時には、二次元座標領域D2の水平方向に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。すなわち、右側の光学装置3の場合には、上辺21と右辺23の交点から上辺21と左辺24の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射され、左側の光学装置4の場合には、上辺21と左辺24の交点から上辺21と右辺23の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。
When the deflection angle of the mirror of the
このように、一対の光学装置3,4のそれぞれは、その走査角度が0°〜90°の範囲に設定されている。
Thus, each of the pair of
中央の光学装置5は、上述したように、一対の光学装置3,4の間、詳細には、上辺21の中央部付近の外枠2の周縁上にステー(図示省略)等に固定されて配置される。中央の光学装置5は、その構造は一対の光学装置3,4と同様である。中央の光学装置5は、上辺21の中央部付近に配置されているので、二次元座標領域D2の全体を走査するために、ミラーの偏向角が±45°(計90°)以上に設定されている。
As described above, the central
詳細には、中央の光学装置5の光偏向器40のミラーの偏向角が45°の時には、二次元座標領域D2の水平方向の右方向に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。すなわち、上辺21の中央部付近から上辺21と右辺23の交点に向かって中央の光学装置5の光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。
Specifically, when the deflection angle of the mirror of the
光偏向器40のミラーの偏向角が−45°の時には、二次元座標領域D2の水平方向の左方向に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。すなわち、上辺21の中央部付近から上辺21と左辺24の交点に向かって中央の光学装置5の光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。
When the deflection angle of the mirror of the
このように、中央の光学装置5は、走査角度が0°〜180°の範囲に設定されている。
Thus, the scanning angle of the central
以上のように、第1実施形態では、全ての光学装置3,4,5が、二次元座標領域D2の全領域を走査するように構成されている。
As described above, in the first embodiment, all the
次に、外枠2の下辺22,右辺23及び左辺24の再帰反射となるように加工された表面の詳細について説明する。
Next, the detail of the surface processed so that it may become retroreflection of the
下辺22,右辺23及び左辺24は、入射角が0°の光を、反射角が0°で最大光度となり所定の半値角の広がりを持つ光として反射する反射特性を持つ。これによって、例えば二次元座標領域D2の大きさ、例えば、二次元座標領域D2の対角線の長さが50インチ程度とすると、光学装置3,4から出射した光が再び光学装置3,4に戻ってきた時点で、30〜40mmφ程度のビーム幅を持つことになる。従って、この場合には、各光学装置3,4の受光部33は、光偏向器40のミラーから30〜40mm以内の場所に配置されれば、再帰反射した光を受光できる。
The
本実施形態では、受光部33を外枠2の右上(上辺21と右辺23の交点)及び左上(上辺21と左辺24の交点)の二次元座標領域D2側の側壁に配置している。このとき、各光学装置3,4,5の光偏向器40のミラーと受光部33は、二次元座標領域D2の面に対して法線方向に30〜40mm程度ずらした位置に配置される。
In the present embodiment, the
このように、各光学装置3,4,5の光偏向器40のミラーから受光部33までの距離を、再帰反射部としての下辺22,右辺23及び左辺24の反射特性と、二次元座標領域D2の大きさとに応じて決定することで、ビーム分割器のような光束を分割する装置を設けることなく、光偏向器40のミラーと受光部33とを互いに干渉しないように配置できる。
As described above, the distance from the mirror of the
また、各光学装置3,4,5の光偏向器40のミラーから出射する光が互いに影響を与えないようにするため、互いの走査平面が同一平面にならないように構成している。すなわち、互いの走査平面を、平行となるように法線方向にずらしている。このため、二次元座標領域D2内には3つの走査平面が存在している。このように、二次元座標領域D2は、上記のように3つの走査平面が存在しているので、厳密に言えば、当該二次元座標領域D2の法線方向に厚さを持つ領域となる。
Further, in order to prevent the light emitted from the mirrors of the
また、光源31には、光が出射される部位に光学フィルタ41が貼設されている。また、受光部33には、光を受光する部位に光学フィルタ41と同じ特性の光学フィルタ42が貼設されている。これらの光学フィルタ41,42は、所定の波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタである。これにより、光源31から出射される光は、光学フィルタ41により所定の波長のみの光となり走査平面に出射される。また、受光部33が受光する光は、光学フィルタ42により所定の波長のみの光となる。
In addition, an
各光学装置3,4,5の光源31及び受光部33には、それぞれ特性(通過させる波長)の異なる光学フィルタ41,42が貼設されている。これにより、各光学装置3,4,5において、互いに異なる光源31から出射された光を受光部33に入射した場合であっても、受光部33に貼設された光学フィルタ42によって、受光部33が受光することを防止できる。
以上が座標検知装置1の構成である。 The above is the configuration of the coordinate detection apparatus 1.
次に、このように構成された座標検知装置1の座標(二次元座標)の検知方法について説明する。走査部32が二次元座標領域D2内を走査しているとき、走査部32からの光(レーザ光)が、二次元座標領域D2内の物体に遮られた場合と遮られなかった場合とでは、受光部33が受光する光のレベル(例えば、光エネルギー等)が異なる。すなわち、遮られた場合には、遮られなかった場合に比べ、極端に低くなる(0又は0に同等)。
Next, a method for detecting coordinates (two-dimensional coordinates) of the coordinate detection apparatus 1 configured as described above will be described. When the
座標検知装置1は、受光部33が受光した光のレベルが低くなったときに、走査部32が光を出射していた角度(走査角度)を検知する。走査部32の光偏向器40に供給していた電圧波形に応じてミラーの偏向角が一意に決定される。このため、座標検知装置1は、ミラーの偏向角より光を出射していた角度を検知している。このときの角度は、光学装置(3,4又は5)と物体とを結ぶ直線(詳細には、ミラーの反射中心と物体とを結ぶ直線)と、上辺21の中心線(詳細には、上辺21の中心線に平行で、且つミラーの光源31からレーザ光の反射中心を通る直線)との2つの直線のなす角度(鋭角側の角度)である。以下、この角度を「検知角」という。
The coordinate detection device 1 detects an angle (scanning angle) at which the
このようにして、座標検知装置1は、各光学装置3,4,5のそれぞれの受光部33が受光した光のレベルが低くなったときのそれぞれの検知角を検知する。
In this way, the coordinate detection device 1 detects each detection angle when the level of the light received by each light receiving
各光学装置3,4,5は、一回の走査において、二次元座標領域D2内にある物体の数と同じ数の検知角を検知する。
Each
1つの光学装置(3,4又は5)の検知角からは、物体との間の距離は不明であるが、所定の2つの光学装置の走査角度と当該2つの光学装置の間の距離とが分かることで(すなわち、一辺の長さとその両端の角度が分かることで)、三角形の形状及び大きさが規定されて当該三角形の頂点に位置する物体の座標が決まる(すなわち、三角測量法によって決定される)。 From the detection angle of one optical device (3, 4 or 5), the distance to the object is unknown, but the scanning angle between two predetermined optical devices and the distance between the two optical devices are Knowing (ie, knowing the length of one side and the angles of its ends) determines the shape and size of the triangle and determines the coordinates of the object located at the vertex of the triangle (ie, determined by triangulation) )
このため、座標検知装置1は、全ての光学装置3,4,5のうち2つの光学装置を選択するときの全ての組み合わせのそれぞれにおいて、当該選択された2つの光学装置のうち一方の光学装置による全ての検知された走査角度(検知角)と他方の光学装置による全ての検知された走査角度(検知角)とから1又は複数の座標の集合である座標群を検知する。このとき、全ての光学装置3,4,5の配置は予め決定されているので、選択された2つの光学装置の間の距離(一辺の長さ)は座標群毎に規定される。
For this reason, the coordinate detection device 1 is one of the two selected optical devices in each of the combinations when selecting two of the
このとき、1つの光学装置において、二次元座標領域D2内にある物体の数の分の検知角が存在するので、当該数と同じ数の「1つの光学装置と物体とを結ぶ直線」が存在する。従って、2つの光学装置のそれぞれと物体とを結ぶ直線の交点は、必ず物体の座標となるわけではない。このため、座標群には、物体の座標(以下、「真座標」という)に加え、物体が複数ある場合には、物体の座標ではない座標(以下、「偽座標」という)も含まれている。 At this time, since there are detection angles corresponding to the number of objects in the two-dimensional coordinate region D2 in one optical device, the same number of “straight lines connecting one optical device and the object” exist. To do. Therefore, the intersection of the straight lines connecting each of the two optical devices and the object is not necessarily the coordinates of the object. For this reason, in addition to the object coordinates (hereinafter referred to as “true coordinates”), the coordinate group includes coordinates that are not object coordinates (hereinafter referred to as “false coordinates”) when there are a plurality of objects. Yes.
しかしながら、偽座標は、2つの光学装置の検知角によって検知されたものであるので、当該2つの光学装置とは異なる光学装置と物体とを結ぶ直線が必ず通るわけではない。すなわち、偽座標は、光学装置の数が物体の数より多く構成されているならば、全ての光学装置3,4,5の全組み合わせ(全ての座標群)に含まれてはいない。一方、真座標は、全ての座標群に含まれている。
However, since the pseudo coordinates are detected by the detection angles of the two optical devices, a straight line connecting the optical device different from the two optical devices and the object does not always pass. That is, pseudo coordinates are not included in all combinations (all coordinate groups) of all
そこで、座標検知装置1は、検知された全ての座標群に共通して含まれる1又は複数の座標を、1又は複数の物体の座標として検知する。 Therefore, the coordinate detection apparatus 1 detects one or more coordinates included in common in all detected coordinate groups as the coordinates of one or more objects.
以下、図3を参照して、二次元座標領域D2内に2つの物体O1,O2があるときの座標検知装置1による2つの物体O1,O2の座標の検知について説明する。以下、2つの物体O1,O2の一方の物体を第1物体O1とし、他方の物体を第2物体O2とする。図3では、第1物体O1は第1座標P1にあり、第2物体O2は第2座標P2にある。すなわち、第1座標P1と第2座標P2の2つの座標が真座標である。 Hereinafter, detection of the coordinates of the two objects O1 and O2 by the coordinate detection apparatus 1 when there are two objects O1 and O2 in the two-dimensional coordinate region D2 will be described with reference to FIG. Hereinafter, one of the two objects O1 and O2 is referred to as a first object O1, and the other object is referred to as a second object O2. In FIG. 3, the first object O1 is at the first coordinate P1, and the second object O2 is at the second coordinate P2. That is, the two coordinates of the first coordinate P1 and the second coordinate P2 are true coordinates.
図3には、右側の光学装置3と第1物体O1とを結ぶ直線L31と、右側の光学装置3と第2物体O2とを結ぶ直線L32と、左側の光学装置4と第1物体O1とを結ぶ直線L41と、左側の光学装置4と第2物体O2とを結ぶ直線L42と、中央の光学装置5と第1物体O1とを結ぶ直線L51と、中央の光学装置5と第2物体O2とを結ぶ直線L52とが記載されている。
FIG. 3 shows a straight line L31 connecting the right
これらの直線L31,L32,L41,L42,L51,L52は、各光学装置3,4,5の受光部33が受光できないときの光路及び当該光路の延長線を示している。二次元座標領域D2内に2つの物体O1,O2があるため、各光学装置3,4,5のそれぞれには、2本の直線が紐付く。これらの直線L31,L32,L41,L42,L51,L52のそれぞれと上辺21とがなす角度が検知角である。すなわち、図3において、各光学装置3,4,5のそれぞれは2つの検知角を検知する。
These straight lines L31, L32, L41, L42, L51, and L52 indicate an optical path when the
また、右側の光学装置3と左側の光学装置4との間の距離を示す直線L34、右側の光学装置3と中央の光学装置5との間の距離を示す直線L35、及び左側の光学装置4と中央の光学装置5との間の距離を示す直線L45の3つの直線L34,L35,L45は、各光学装置3,4,5の配置に応じてその長さが規定される。
Also, a straight line L34 indicating the distance between the right
そして、座標検知装置1は、まず、右側の光学装置3と左側の光学装置4との2つの光学装置を選択する。そして、座標検知装置1は、当該選択された2つの光学装置3,4のそれぞれが検知した全ての走査角度から全ての座標を検知する。当該選択された2つの光学装置3,4においては、4つの座標が得られる。このときの4つの座標によって表される座標群を第1座標群とする。
Then, the coordinate detection device 1 first selects two optical devices, the right
1つ目の座標は、「直線L31と上辺21とがなす角度」と「直線L41と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L31と直線L41との交点にある第1座標P1である。2つ目の座標は、「直線L32と上辺21とがなす角度」と「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L32と直線L42との交点にある第2座標P2である。
The first coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L31 and the
3つ目の座標は、「直線L32と上辺21とがなす角度」と「直線L41と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L32と直線L41との交点にある第3座標P3である。4つ目の座標は、「直線L31と上辺21とがなす角度」と「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L31と直線L42との交点にある第4座標P4である。
The third coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L32 and the
以上のように、第1座標群には、2つの真座標P1,P2のいずれもが含まれる。また、第1座標群には、第3座標P3及び第4座標P4の2つの偽座標が含まれる。 As described above, the first coordinate group includes both of the two true coordinates P1 and P2. In addition, the first coordinate group includes two pseudo coordinates of the third coordinate P3 and the fourth coordinate P4.
次に、座標検知装置1は、右側の光学装置3と中央の光学装置5との2つの光学装置を選択する。そして、座標検知装置1は、当該選択された2つの光学装置3,5のそれぞれが検知した全ての走査角度から全ての座標を検知する。当該選択された2つの光学装置3,5においては、3つの座標が得られる。このときの3つの座標によって表される座標群を第2座標群とする。
Next, the coordinate detection device 1 selects two optical devices, the right
1つ目の座標は、「直線L31と上辺21とがなす角度」と「直線L51と上辺21とがなす角度」と「直線L35の長さ」とから検知される、直線L31と直線L51との交点にある第1座標P1である。2つ目の座標は、「直線L32と上辺21とがなす角度」と「直線L52と上辺21とがなす角度」と「直線L35の長さ」とから検知される、直線L32と直線L52との交点にある第2座標P2である。3つ目の座標は、「直線L31と上辺21とがなす角度」と「直線L52と上辺21とがなす角度」と「直線L35の長さ」とから検知される、直線L31と直線L52との交点にある第5座標P5である。
The first coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L31 and the
以上のように、第2座標群には、2つの真座標P1,P2のいずれもが含まれる。また、第2座標群には、第5座標P5の1つの偽座標が含まれる。 As described above, the second coordinate group includes both of the two true coordinates P1 and P2. The second coordinate group includes one pseudo coordinate of the fifth coordinate P5.
なお、2つの光学装置のそれぞれが2つの走査角度を検知しているので、その全ての組み合わせの数は4つとなり4つの座標が検知されるはずである。しかしながら、図3に示されるように、直線L32と直線L51とは、二次元座標領域D2内では交わらず、二次元座標領域D2外で交わる。座標検知装置1は、二次元座標領域D2外で交わった座標を検知することはない。従って、第2座標群に含まれる座標の数は、4つではなく3つとなる。 Since each of the two optical devices detects two scanning angles, the number of all combinations is four, and four coordinates should be detected. However, as shown in FIG. 3, the straight line L32 and the straight line L51 do not intersect within the two-dimensional coordinate area D2, but intersect outside the two-dimensional coordinate area D2. The coordinate detection device 1 does not detect coordinates that intersect outside the two-dimensional coordinate region D2. Therefore, the number of coordinates included in the second coordinate group is three instead of four.
次に、座標検知装置1は、左側の光学装置4と中央の光学装置5との2つの光学装置を選択する。そして、座標検知装置1は、当該選択された2つの光学装置4,5のそれぞれが検知した全ての走査角度から全ての座標を検知する。当該選択された2つの光学装置4,5においては、3つの座標が得られる。このときの3つの座標によって表される座標群を第3座標群とする。
Next, the coordinate detection device 1 selects two optical devices, the left
1つ目の座標は、「直線L41と上辺21とがなす角度」と「直線L51と上辺21とがなす角度」と「直線L45の長さ」とから検知される、直線L41と直線L51との交点にある第1座標P1である。2つ目の座標は、「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L52と上辺21とがなす角度」と「直線L45の長さ」とから検知される、直線L42と直線L52との交点にある第2座標P2である。3つ目の座標は、「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L51と上辺21とがなす角度」と「直線L45の長さ」とから検知される、直線L42と直線L51との交点にある第6座標P6である。
The first coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L41 and the
以上のように、第3座標群には、2つの真座標P1,P2のいずれもが含まれる。また、第3座標群には、第6座標P6の1つの偽座標が含まれる。 As described above, the third coordinate group includes both the two true coordinates P1 and P2. The third coordinate group includes one pseudo coordinate of the sixth coordinate P6.
上述したように、第1座標群には、第1座標P1、第2座標P2、第3座標P3及び第4座標P4の4つの座標が含まれる。第2座標群には、第1座標P1、第2座標P2及び第5座標P5の3つの座標が含まれる。第3座標群には、第1座標P1、第2座標P2及び第6座標P6の3つの座標が含まれる。 As described above, the first coordinate group includes the four coordinates of the first coordinate P1, the second coordinate P2, the third coordinate P3, and the fourth coordinate P4. The second coordinate group includes three coordinates, a first coordinate P1, a second coordinate P2, and a fifth coordinate P5. The third coordinate group includes three coordinates, a first coordinate P1, a second coordinate P2, and a sixth coordinate P6.
これらの第1〜第3の座標群に対して、共通に含まれている座標は、第1座標P1と第2座標P2のみである。従って、座標検知装置1は、これらの2つの座標P1,P2を物体の座標であるとして検知する。なお、上述したように、これらの2つの座標P1,P2は真座標である。このように、座標検知装置1は、上述した方法によって、物体の座標を正しく検知できる。 For these first to third coordinate groups, the only common coordinates are the first coordinate P1 and the second coordinate P2. Therefore, the coordinate detection apparatus 1 detects these two coordinates P1 and P2 as the coordinates of the object. As described above, these two coordinates P1 and P2 are true coordinates. Thus, the coordinate detection apparatus 1 can correctly detect the coordinates of the object by the method described above.
なお、本実施形態の説明においては、二次元座標領域D2内に、物体が2つある場合を例に説明したが、物体が3つ以上ある場合であっても、これらの物体の座標を検知できる。この場合であっても、「複数の物体のそれぞれ」と「3つの光学装置3,4,5のそれぞれ」とを結ぶ直線に応じて、上述したように、第1〜第3の座標群の全てに共通して含まれる座標を抽出すれば、当該複数の物体の座標として検知できる。
In the description of the present embodiment, the case where there are two objects in the two-dimensional coordinate area D2 has been described as an example. However, even when there are three or more objects, the coordinates of these objects are detected. it can. Even in this case, according to the straight line connecting “each of the plurality of objects” and “each of the three
以上のように、本実施形態の座標検知装置1は、3つの光学装置3,4,5を備え、当該3つの光学装置3,4,5のそれぞれは、全てが、二次元座標領域D2内の全領域に対して走査している。このため、二次元座標領域D2内に1又は複数の物体がある場合に、当該物体の全ての座標を検知することができる。
As described above, the coordinate detection device 1 of the present embodiment includes the three
なお、第1実施形態の座標検知装置1は、光学装置を3つ備えているが、光学装置の数はこれに限らず、4つ以上備えていてもよい。 In addition, although the coordinate detection apparatus 1 of 1st Embodiment is provided with three optical apparatuses, the number of optical apparatuses is not restricted to this, You may provide four or more.
また、第1実施形態の座標検知装置1は、1つの辺(上辺21)に全ての光学装置3,4,5を配置しているがこれに限るものではない。全ての光学装置を、二次元座標領域D2の周縁上又は二次元座標領域D2外に配置し、二次元座標領域D2内の全領域を走査可能であればいずれの場所に配置してもよい。
Moreover, although the coordinate detection apparatus 1 of 1st Embodiment has arrange | positioned all the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の座標検知装置10について説明する。第2実施形態の座標検知装置10は、上辺21に、4つの光学装置を配置している点で第1実施形態の座標検知装置1と異なる。詳細には、第1実施形態において、上辺21に中央の光学装置5を1つだけ配置していたが、第2実施形態では、中央の光学装置5を1つだけ配置する代わりに、2つの光学装置6,7配置している。
[Second Embodiment]
Next, the coordinate
2つの光学装置6,7の一方を中央右光学装置6とし、他方を中央左光学装置7としたとき、中央右光学装置6は、「上辺21の中央部」と「上辺21と右辺23の交点」との間(上辺21の中央部より図4の右側)の外枠2の周縁上に配置される。中央左光学装置7は、「上辺21の中央部」と「上辺21と左辺24の交点」との間(上辺21の中央部より図4の左側)の外枠2の周縁上に配置される。すなわち、上辺21に、図4の右側から左側に向かって、「右側の光学装置3→中央右光学装置6→中央左光学装置7→左側の光学装置4」の順番で配置される。
When one of the two
中央右光学装置6及び中央左光学装置7は、一対の光学装置3,4と同じ構成であり、その走査角度も同じく0°〜90°に設定されている。すなわち、当該光学装置6,7の光偏向器40のミラーを±22.5°(計45°)の角度で回転駆動する。
The center right
詳細には、光偏向器40のミラーの偏向角が22.5°の時には、二次元座標領域D2の垂直方向に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。すなわち、中央右光学装置6の場合には、中央右光学装置6が配置された位置から下辺22の最短距離を通る直線L231に沿って光偏向器40のミラーからレーザ光が出射され、中央左光学装置7の場合には、中央左光学装置7が配置された位置から下辺22の最短距離を通る直線L241に沿って光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。
Specifically, when the deflection angle of the mirror of the
また、光偏向器40のミラーの偏向角が−22.5°の時には、二次元座標領域D2の水平方向に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。すなわち、中央右光学装置6の場合には、中央右光学装置6が配置された位置から上辺21と左辺24の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射され、中央左光学装置7の場合には、中央左光学装置7が配置された位置から上辺21と右辺23の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。
When the deflection angle of the mirror of the
このように、2つの光学装置6,7のそれぞれは、その走査角度が0°〜90°の範囲に設定されている。
As described above, the scanning angle of each of the two
ここで、第2実施形態において、「右側の光学装置3」が本発明の第2態様における「一方の光学装置」に相当し、「左側の光学装置4」が本発明の第2態様における「他方の光学装置」に相当し、「中央右光学装置6」が本発明の第2態様における「第1光学装置」に相当し、「中央左光学装置7」が本発明の第2態様における「第2光学装置」に相当する。
Here, in the second embodiment, the “right
以下、図4を参照して、二次元座標領域D2内に2つの物体O1,O2があるときの座標検知装置10による2つの物体O1,O2の座標の検知について説明する。以下、2つの物体O1,O2の一方の物体を第1物体O1とし、他方の物体を第2物体O2とする。図4では、第1物体O1は第1座標P1にあり、第2物体O2は第2座標P2にある。すなわち、第1座標P1と第2座標P2の2つの座標が真座標である。
Hereinafter, detection of the coordinates of the two objects O1 and O2 by the coordinate
図4には、右側の光学装置3と第1物体O1とを結ぶ直線L31と、右側の光学装置3と第2物体O2とを結ぶ直線L32と、左側の光学装置4と第1物体O1とを結ぶ直線L41と、左側の光学装置4と第2物体O2とを結ぶ直線L42と、中央右光学装置6と第1物体O1とを結ぶ直線L61と、中央右光学装置6と第2物体O2とを結ぶ直線L62と、中央左光学装置7と第2物体O2とを結ぶ直線L72とが記載されている。
In FIG. 4, a straight line L31 connecting the right
これらの直線L31,L32,L41,L42,L61,L62,L72は、各光学装置3,4,6,7の受光部33が受光できないときの光路及び当該光路の延長線を示している。
These straight lines L31, L32, L41, L42, L61, L62, and L72 indicate an optical path when each of the
また、右側の光学装置3と左側の光学装置4との間の距離を示す直線L34、右側の光学装置3と中央左光学装置7との間の距離を示す直線L37、及び左側の光学装置4と中央右光学装置6との間の距離を示す直線L46の3つの直線L34,L37,L46は、各光学装置3,4,6,7の配置に応じてその長さが規定される。
Also, a straight line L34 indicating the distance between the right
ここで、中央左光学装置7は、中央右光学装置6の方向、ひいては右側の光学装置3の方向と、上辺21に対向する下辺22との最短距離を結ぶ直線L241に沿った方向との間で走査する。これは、右側の光学装置3と左側の光学装置4とを両端としていた二次元座標領域D2の水平方向(上辺21及び下辺22)の長さを、中央左光学装置7と右側の光学装置3とを両端とする長さ(直線L37の長さ)まで短くしたときの長方形によって規定される領域(以下、「第1仮想領域」という)D21内の全領域を走査していることと同義である。
Here, the central left optical device 7 is between the direction of the central right
図4では、見易さのために、第1仮想領域D21及び第2仮想領域D22を実際の領域より少しだけ大きく示している。 In FIG. 4, the first virtual area D <b> 21 and the second virtual area D <b> 22 are shown slightly larger than the actual area for ease of viewing.
同様に、中央右光学装置6は、中央左光学装置7の方向、ひいては左側の光学装置4の方向と上辺21に対向する下辺22との最短距離を結ぶ直線L231に沿った方向との間で走査する。これは、右側の光学装置3と左側の光学装置4とを両端としていた二次元座標領域D2の水平方向(上辺21及び下辺22)の長さを、左側の光学装置4と中央右光学装置6とを両端とする長さまで短くしたときの長方形によって規定される領域(以下、「第2仮想領域」という)D22内を走査していることと同義である。
Similarly, the center right
そして、座標検知装置10は、まず、右側の光学装置3と左側の光学装置4との2つの光学装置を選択する。そして、座標検知装置10は、当該選択された2つの光学装置3,4のそれぞれが検知した全ての走査角度から全ての座標を検知する。当該選択された2つの光学装置3,4においては、4つの座標が得られる。このときの4つの座標によって表される座標群を第1座標群とする。右側の光学装置3と左側の光学装置4は、二次元座標領域D2内の全領域を走査する。従って、第1座標群は、二次元座標領域D2内の座標の集合となる。
The coordinate
1つ目の座標は、「直線L31と上辺21とがなす角度」と「直線L41と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L31と直線L41との交点にある第1座標P1である。2つ目の座標は、「直線L32と上辺21とがなす角度」と「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L32と直線L42との交点にある第2座標P2である。
The first coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L31 and the
3つ目の座標は、「直線L32と上辺21とがなす角度」と「直線L41と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L32と直線L41との交点にある第3座標P3である。4つ目の座標は、「直線L31と上辺21とがなす角度」と「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L31と直線L42との交点にある第4座標P4である。
The third coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L32 and the
以上のように、第1座標群には、2つの真座標P1,P2のいずれもが含まれる。また、第1座標群には、第3座標P3及び第4座標P4の2つの偽座標が含まれる。 As described above, the first coordinate group includes both of the two true coordinates P1 and P2. In addition, the first coordinate group includes two pseudo coordinates of the third coordinate P3 and the fourth coordinate P4.
次に、座標検知装置10は、右側の光学装置3と中央左光学装置7との2つの光学装置を選択する。そして、座標検知装置10は、当該選択された2つの光学装置3,7のそれぞれが検知した全ての走査角度から全ての座標を検知する。当該選択された2つの光学装置3,7においては、2つの座標が得られる。このときの2つの座標によって表される座標群を第2座標群とする。右側の光学装置3と中央左光学装置7は、第1仮想領域D21内の全領域を走査する。従って、第2座標群は、第1仮想領域D21内の座標の集合となる。
Next, the coordinate
1つ目の座標は、「直線L32と上辺21とがなす角度」と「直線L72と上辺21とがなす角度」と「直線L37の長さ」とから検知される、直線L32と直線L72との交点にある第2座標P2である。2つ目の座標は、「直線L31と上辺21とがなす角度」と「直線L72と上辺21とがなす角度」と「直線L37の長さ」とから検知される、直線L31と直線L72との交点にある第5座標P5である。
The first coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L32 and the
以上のように、第2座標群には、1つの真座標である第2座標P2が含まれる。また、第2座標群には、第5座標P5の1つの偽座標が含まれる。また、第2座標群に、もう1つの真座標である第1座標P1が含まれていないのは、中央左光学装置7が走査する領域である第1仮想領域D21内に含まれていないからである。 As described above, the second coordinate group includes the second coordinate P2, which is one true coordinate. The second coordinate group includes one pseudo coordinate of the fifth coordinate P5. Further, the reason why the second coordinate group does not include the first coordinate P1, which is another true coordinate, is not included in the first virtual region D21 that is the region scanned by the central left optical device 7. It is.
次に、座標検知装置10は、左側の光学装置4と中央右光学装置6との2つの光学装置を選択する。そして、座標検知装置10は、当該選択された2つの光学装置4,6のそれぞれが検知した全ての走査角度から全ての座標を検知する。当該選択された2つの光学装置4,6においては、3つの座標が得られる。このときの3つの座標によって表される座標群を第3座標群とする。左側の光学装置4と中央右光学装置6は、第2仮想領域D22内の全領域を走査する。従って、第3座標群は、第2仮想領域D22内の座標の集合となる。
Next, the coordinate
1つ目の座標は、「直線L41と上辺21とがなす角度」と「直線L61と上辺21とがなす角度」と「直線L46の長さ」とから検知される、直線L41と直線L61との交点にある第1座標P1である。2つ目の座標は、「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L62と上辺21とがなす角度」と「直線L46の長さ」とから検知される、直線L42と直線L62との交点にある第2座標P2である。3つ目の座標は、「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L61と上辺21とがなす角度」と「直線L46の長さ」とから検知される、直線L42と直線L61との交点にある第6座標P6である。
The first coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L41 and the
以上のように、第3座標群には、2つの真座標P1,P2のいずれもが含まれる。また、第3座標群には、第6座標P6の1つの偽座標が含まれる。 As described above, the third coordinate group includes both the two true coordinates P1 and P2. The third coordinate group includes one pseudo coordinate of the sixth coordinate P6.
上述したように、二次元座標領域D2内の座標の集合である第1座標群には、第1座標P1、第2座標P2、第3座標P3及び第4座標P4の4つの座標が含まれる。第1仮想領域D21内の座標の集合である第2座標群には、第2座標P2及び第5座標P5の2つの座標が含まれる。第2仮想領域D22内の座標の集合である第3座標群には、第1座標P1、第2座標P2及び第6座標P6の3つの座標が含まれる。 As described above, the first coordinate group that is a set of coordinates in the two-dimensional coordinate area D2 includes four coordinates of the first coordinate P1, the second coordinate P2, the third coordinate P3, and the fourth coordinate P4. . The second coordinate group, which is a set of coordinates in the first virtual area D21, includes two coordinates, a second coordinate P2 and a fifth coordinate P5. The third coordinate group, which is a set of coordinates in the second virtual region D22, includes three coordinates of the first coordinate P1, the second coordinate P2, and the sixth coordinate P6.
第1仮想領域D21及び第2仮想領域D22は、二次元座標領域D2に完全に包括された領域である。このため、第1座標群と第2座標群とに共通して含まれている座標である第2座標P2は、第1仮想領域D21内にある物体の座標である。また、第1座標群と第3座標群とに共通して含まれている座標である第1座標P1及び第2座標P2は、第2仮想領域D22内にある物体の座標である。第2座標P2は、第1仮想領域D21と第2仮想領域D22の重なった領域に含まれているので、上記のどちらにも共通の座標となっている。 The first virtual area D21 and the second virtual area D22 are areas that are completely included in the two-dimensional coordinate area D2. For this reason, the second coordinate P2, which is a coordinate commonly included in the first coordinate group and the second coordinate group, is a coordinate of an object in the first virtual region D21. In addition, the first coordinate P1 and the second coordinate P2, which are coordinates commonly included in the first coordinate group and the third coordinate group, are the coordinates of an object in the second virtual area D22. Since the second coordinate P2 is included in a region where the first virtual region D21 and the second virtual region D22 overlap, it is a coordinate common to both of the above.
本実施形態の座標検知装置10は、第1座標群と第2座標群とに共通した座標の集合(本実施形態では、第2座標P2)と、第1座標群と第3座標群とに共通した座標の集合(本実施形態では、第1座標P1及び第2座標P2)との2つの集合の和集合に含まれる全ての座標(第1座標P1及び第2座標P2)を、二次元座標領域D2内にある物体の座標として検知する。
The coordinate
ここで、このように、「座標検知装置10が二次元座標領域D2内にある物体の座標を検知すること」が、本発明における「前記第1座標群と前記第2座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標の集合と、前記第1座標群と前記第3座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標の集合との2つの集合の和集合に含まれる1又は複数の座標を、前記1又は複数の物体の座標として検知する」ことに相当する。
Here, as described above, “the coordinate
なお、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、二次元座標領域D2内に物体が2つある例で説明したが、物体の数は3以上であってもそれぞれの座標を検知できる。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the example in which there are two objects in the two-dimensional coordinate area D2 has been described. However, even if the number of objects is three or more, each coordinate is detected. it can.
以上のように、第2実施形態の座標検知装置10は、二次元座標領域D2内にある1又は複数の物体の座標を検知できる。
As described above, the coordinate
なお、第1仮想領域D21は二次元座標領域D2に完全に包括された領域である。このため、中央左光学装置7のみならず、右側の光学装置3及び左側の光学装置4は、第1仮想領域D21内の全体を走査できる。従って、右側の光学装置3、中央左光学装置7及び左側の光学装置4によって(換言すれば、第1座標群と第2座標群とに共通して含まれる座標を得ることで)、第1仮想領域D21内にある複数の物体の座標を検知できる。
The first virtual area D21 is an area that is completely included in the two-dimensional coordinate area D2. For this reason, not only the central left optical device 7 but also the right
第2仮想領域D22は二次元座標領域D2に完全に包括された領域である。このため、中央右光学装置6のみならず、右側の光学装置3及び左側の光学装置4は、第2仮想領域D22内の全体を走査できる。従って、右側の光学装置3、中央右光学装置6及び左側の光学装置4によって、(換言すれば、第1座標群と第3座標群とに共通して含まれる座標を得ることで)、第2仮想領域D22内にある複数の物体の座標を検知できる。
The second virtual area D22 is an area completely included in the two-dimensional coordinate area D2. For this reason, not only the central right
従って、第2実施形態の座標検知装置10は、右側の光学装置3、左側の光学装置4、中央右光学装置6及び中央左光学装置7の4つの光学装置によって、二次元座標領域D2内に配置された複数の物体の座標を検知できる。
Accordingly, the coordinate
更に、全ての光学装置3,4,6,7の走査角度を少なくとも90°に設定すればよいので、所定の一辺の中央部付近に光学装置を1つ配置し、当該光学装置の走査角度を180°に設定しなければならない場合に比べて、一回の走査にかかる時間が短くなり、座標検知の時間分解能を向上できる。
Furthermore, since the scanning angle of all the
また、本実施形態では、光偏向器40を、電圧信号が供給されることでミラーを回転駆動する圧電アクチュエータを備えるMEMS(Micro Electro Mechanical System)デバイスで構成している。このため、全ての光学装置の走査角度を少なくとも90°に設定すればよい本実施形態の座標検知装置10の構成は、走査角度を180°に設定する必要があるものに比べて、走査部32の実装を比較的容易にすることができる。
In the present embodiment, the
なお、第2実施形態の座標検知装置10では、上辺21に全ての光学装置3,4,6,7を配置しているがこれに限らない。例えば、下辺22に全ての光学装置を配置してもよいし、右辺23又は左辺24に配置してもよい。
In the coordinate
[第3実施形態]
次に、第3実施形態の座標検知装置11について説明する。第3実施形態の座標検知装置11は、外枠2の四隅にそれぞれ1つずつ光学装置が配置されている。すなわち、第1実施形態の座標検知装置1に比べて、一対の光学装置3,4に関してはその構成及び配置は同じであるが、中央の光学装置5は配置されず、代わりに、2つの光学装置8,9が下辺22の両端に配置される。2つの光学装置6,7は、その構造については一対の光学装置3,4と同じである。
[Third Embodiment]
Next, the coordinate detection apparatus 11 of 3rd Embodiment is demonstrated. In the coordinate detection device 11 of the third embodiment, one optical device is disposed at each of the four corners of the outer frame 2. That is, compared with the coordinate detection device 1 of the first embodiment, the configuration and arrangement of the pair of
詳細には、2つの光学装置8,9のうち右下光学装置8が下辺22と右辺23との交点上、すなわち図5の右下の角の外枠2の周縁上に配置され、2つの光学装置8,9のうち左下光学装置9が下辺22と左辺24との交点上、すなわち図5の左下の角の外枠2の周縁上に配置される。
Specifically, of the two
2つの光学装置8,9の光偏向器40のミラーの偏向角が22.5°の時には、二次元座標領域D2の垂直方向に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。すなわち、右下光学装置8の場合には、下辺22と右辺23の交点から上辺21と右辺23の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射され、左下光学装置9の場合には、下辺22と左辺24の交点から上辺21と左辺24の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。
When the deflection angle of the mirrors of the
光偏向器40のミラーの偏向角が−22.5°の時には、二次元座標領域D2の水平方向に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。すなわち、右下光学装置8の場合には、下辺22と右辺23の交点から下辺22と左辺24の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射され、左下光学装置9の場合には、下辺22と左辺24の交点から下辺22と右辺23の交点に向かって光偏向器40のミラーからレーザ光が出射される。
When the deflection angle of the mirror of the
このように、2つの光学装置8,9のそれぞれは、その走査角度が0°〜90°の範囲に設定されている。
Thus, the scanning angle of each of the two
以上のように、第3実施形態では、全ての光学装置3,4,8,9が、第1実施形態と同様に、二次元座標領域D2の全領域を走査するように構成されている。
As described above, in the third embodiment, all the
ここで、第3実施形態において、「右側の光学装置3」が本発明の第3態様における「一方の光学装置」に相当し、「左側の光学装置4」が本発明の第3態様における「他方の光学装置」に相当し、「右下光学装置8」が本発明の第3態様における「第1光学装置」に相当し、「左下光学装置9」が本発明の第3態様における「第2光学装置」に相当する。
Here, in the third embodiment, the “right
以下、図5を参照して、二次元座標領域D2内に2つの物体O1,O2があるときの座標検知装置11による2つの物体O1,O2の座標の検知について説明する。以下、2つの物体O1,O2の一方の物体を第1物体O1とし、他方の物体を第2物体O2とする。図5では、第1物体O1は第1座標P1にあり、第2物体O2は第2座標P2にある。すなわち、第1座標P1と第2座標P2の2つの座標が真座標である。 Hereinafter, detection of the coordinates of the two objects O1 and O2 by the coordinate detection device 11 when there are two objects O1 and O2 in the two-dimensional coordinate area D2 will be described with reference to FIG. Hereinafter, one of the two objects O1 and O2 is referred to as a first object O1, and the other object is referred to as a second object O2. In FIG. 5, the first object O1 is at the first coordinate P1, and the second object O2 is at the second coordinate P2. That is, the two coordinates of the first coordinate P1 and the second coordinate P2 are true coordinates.
図5には、右側の光学装置3と第1物体O1とを結ぶ直線L31と、右側の光学装置3と第2物体O2とを結ぶ直線L32と、左側の光学装置4と第1物体O1とを結ぶ直線L41と、左側の光学装置4と第2物体O2とを結ぶ直線L42と、右下光学装置8と第1物体O1とを結ぶ直線L81と、右下光学装置8と第2物体O2とを結ぶ直線L82と、左下光学装置9と第1物体O1とを結ぶ直線L91と、左下光学装置9と第2物体O2とを結ぶ直線L92とが記載されている。
FIG. 5 shows a straight line L31 connecting the right
これらの直線L31,L32,L41,L42,L81,L82,L91,L92は、各光学装置3,4,8,9の受光部33が受光できないときの光路及び当該光路の延長線を示している。
These straight lines L31, L32, L41, L42, L81, L82, L91, and L92 indicate an optical path and an extension line of the optical path when the
また、右側の光学装置3と左側の光学装置4との間の距離を示す直線L34、右側の光学装置3と右下光学装置8との間の距離を示す直線L38、及び左側の光学装置4と左下光学装置9との間の距離を示す直線L49の3つの直線L34,L38,L49は、各光学装置3,4,8,9の配置に応じてその長さが規定される。
Further, a straight line L34 indicating the distance between the right
そして、座標検知装置11は、まず、右側の光学装置3と左側の光学装置4との2つの光学装置を選択する。そして、座標検知装置11は、当該選択された2つの光学装置3,4のそれぞれが検知した全ての走査角度から全ての座標を検知する。当該選択された2つの光学装置3,4においては、4つの座標が得られる。このときの4つの座標によって表される座標群を第1座標群とする。
The coordinate detection device 11 first selects two optical devices, the right
1つ目の座標は、「直線L31と上辺21とがなす角度」と「直線L41と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L31と直線L41との交点にある第1座標P1である。2つ目の座標は、「直線L32と上辺21とがなす角度」と「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L32と直線L42との交点にある第2座標P2である。
The first coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L31 and the
3つ目の座標は、「直線L32と上辺21とがなす角度」と「直線L41と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L32と直線L41との交点にある第3座標P3である。4つ目の座標は、「直線L31と上辺21とがなす角度」と「直線L42と上辺21とがなす角度」と「直線L34の長さ」とから検知される、直線L31と直線L42との交点にある第4座標P4である。
The third coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L32 and the
以上のように、第1座標群には、2つの真座標P1,P2のいずれもが含まれる。また、第1座標群には、第3座標P3及び第4座標P4の2つの偽座標が含まれる。 As described above, the first coordinate group includes both of the two true coordinates P1 and P2. In addition, the first coordinate group includes two pseudo coordinates of the third coordinate P3 and the fourth coordinate P4.
次に、座標検知装置11は、右側の光学装置3と右下光学装置8との2つの光学装置を選択する。そして、座標検知装置11は、当該選択された2つの光学装置3,8のそれぞれが検知した全ての走査角度から全ての座標を検知する。当該選択された2つの光学装置3,8においては、4つの座標が得られる。このときの4つの座標によって表される座標群を第2座標群とする。
Next, the coordinate detection device 11 selects two optical devices, the right
1つ目の座標は、「直線L31と右辺23とがなす角度」と「直線L81と右辺23とがなす角度」と「直線L38の長さ」とから検知される、直線L31と直線L81との交点にある第1座標P1である。2つ目の座標は、「直線L32と右辺23とがなす角度」と「直線L82と右辺23とがなす角度」と「直線L38の長さ」とから検知される、直線L32と直線L82との交点にある第2座標P2である。
The first coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L31 and the
3つ目の座標は、「直線L32と右辺23とがなす角度」と「直線L81と右辺23とがなす角度」と「直線L38の長さ」とから検知される、直線L32と直線L81との交点にある第5座標P5である。4つ目の座標は、「直線L31と右辺23とがなす角度」と「直線L82と右辺23とがなす角度」と「直線L38の長さ」とから検知される、直線L31と直線L82との交点にある第6座標P6である。
The third coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L32 and the
以上のように、第2座標群には、2つの真座標P1,P2のいずれもが含まれる。また、第2座標群には、第5座標P5及び第6座標P6の2つの偽座標が含まれる。 As described above, the second coordinate group includes both of the two true coordinates P1 and P2. In addition, the second coordinate group includes two pseudo coordinates of the fifth coordinate P5 and the sixth coordinate P6.
次に、座標検知装置11は、左側の光学装置4と左下光学装置9との2つの光学装置を選択する。そして、座標検知装置11は、当該選択された2つの光学装置4,9のそれぞれが検知した全ての走査角度から全ての座標を検知する。当該選択された2つの光学装置4,9においては、4つの座標が得られる。このときの4つの座標によって表される座標群を第3座標群とする。
Next, the coordinate detection device 11 selects two optical devices, that is, the left
1つ目の座標は、「直線L41と左辺24とがなす角度」と「直線L91と左辺24とがなす角度」と「直線L49の長さ」とから検知される、直線L41と直線L91との交点にある第1座標P1である。2つ目の座標は、「直線L42と左辺24とがなす角度」と「直線L92と左辺24とがなす角度」と「直線L49の長さ」とから検知される、直線L42と直線L92との交点にある第2座標P2である。
The first coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L41 and the
3つ目の座標は、「直線L42と左辺24とがなす角度」と「直線L91と左辺24とがなす角度」と「直線L49の長さ」とから検知される、直線L42と直線L91との交点にある第7座標P7である。4つ目の座標は、「直線L41と左辺24とがなす角度」と「直線L92と左辺24とがなす角度」と「直線L49の長さ」とから検知される、直線L41と直線L92との交点にある第8座標P8である。
The third coordinates are detected from the “angle formed by the straight line L42 and the
以上のように、第3座標群には、2つの真座標P1,P2のいずれもが含まれる。また、第3座標群には、第7座標P7及び第8座標P8の2つの偽座標が含まれる。 As described above, the third coordinate group includes both the two true coordinates P1 and P2. The third coordinate group includes two pseudo coordinates, a seventh coordinate P7 and an eighth coordinate P8.
上述したように、第1座標群には、第1座標P1、第2座標P2、第3座標P3及び第4座標P4の4つの座標が含まれる。第2座標群には、第1座標P1、第2座標P2、第5座標P5及び第6座標P6の4つの座標が含まれる。第3座標群には、第1座標P1、第2座標P2、第7座標P7及び第8座標P8の4つの座標が含まれる。 As described above, the first coordinate group includes the four coordinates of the first coordinate P1, the second coordinate P2, the third coordinate P3, and the fourth coordinate P4. The second coordinate group includes four coordinates including a first coordinate P1, a second coordinate P2, a fifth coordinate P5, and a sixth coordinate P6. The third coordinate group includes four coordinates, a first coordinate P1, a second coordinate P2, a seventh coordinate P7, and an eighth coordinate P8.
本実施形態の座標検知装置11は、第1座標群と第2座標群とに共通した座標(第1座標P1及び第2座標P2)を物体の座標として検知する。これは、すなわち、二次元座標領域D2内にある物体の座標を、右側の光学装置3、左側の光学装置4及び右下光学装置8の3つの光学装置によって検知していることである。このとき、二次元座標領域D2内の全体を走査している光学装置が3つであるため、当該二次元座標領域D2内にある複数の物体の座標を検知できる。ここで、座標検知装置11が、このように座標を検知することが、本発明における「前記第1座標群と前記第2座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標を、前記1又は複数の物体の座標として検知」することに相当する。
The coordinate detection device 11 of the present embodiment detects coordinates (first coordinate P1 and second coordinate P2) common to the first coordinate group and the second coordinate group as the coordinates of the object. That is, the coordinates of the object in the two-dimensional coordinate area D2 are detected by the three optical devices of the right
また、本実施形態の座標検知装置11は、第1座標群と第3座標群とに共通した座標(第1座標P1及び第2座標P2)を物体の座標として検知する。これは、すなわち、二次元座標領域D2内にある物体の座標を、右側の光学装置3、左側の光学装置4及び左下光学装置9の3つの光学装置によって検知していることである。このとき、二次元座標領域D2内の全体を走査している光学装置が3つであるため、当該二次元座標領域D2内にある複数の物体の座標を検知できる。ここで、座標検知装置11が、このように座標を検知することが、本発明における「前記第1座標群と前記第3座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標を、前記1又は複数の物体の座標として検知」することに相当する。
Further, the coordinate detection device 11 of the present embodiment detects coordinates (first coordinate P1 and second coordinate P2) common to the first coordinate group and the third coordinate group as object coordinates. That is, the coordinates of the object in the two-dimensional coordinate area D2 are detected by the three optical devices of the right
以上のように、光学式の座標検知装置11において、二次元座標領域D2内にある複数の物体の座標を検知することができる。 As described above, the optical coordinate detection device 11 can detect the coordinates of a plurality of objects in the two-dimensional coordinate region D2.
更に、本実施形態の座標検知装置11において、全ての光学装置3,4,8,9は、二次元座標領域D2の各頂点に配置されるため、全ての光学装置3,4,8,9は、その走査角度を少なくとも90°に設定すればよい。従って、所定の一辺の中央部付近に光学装置を1つ配置し、当該光学装置の走査角度を180°に設定しなければならない場合に比べて、一回の走査にかかる時間が短くなり、座標検知の時間分解能を向上できる。
Furthermore, in the coordinate detection device 11 of the present embodiment, all the
また、本実施形態では、光偏向器40を、電圧信号が供給されることでミラーを回転駆動する圧電アクチュエータを備えるMEMS(Micro Electro Mechanical System)デバイスで構成している。このため、全ての光学装置の走査角度を少なくとも90°に設定すればよい本実施形態の座標検知装置11の構成は、走査角度を180°に設定する必要があるものに比べて、走査部32の実装を比較的容易にすることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態の座標検知装置11の構成によれば、二次元座標領域D2内の全体を走査している光学装置が4つあるので、複数の物体の座標を検知する目的からすれば、冗長な構成である。しかしながら、光学装置の数が3つに設定されていると、故障等による予期せぬ状況により1つの光学装置が作動しない状態になったときに、故障に気付かない利用者が複数の物体の座標を検知できるとして利用した場合に所望の動作が得られなくなる。 Further, according to the configuration of the coordinate detection device 11 of the present embodiment, since there are four optical devices that scan the entire two-dimensional coordinate region D2, for the purpose of detecting the coordinates of a plurality of objects, Redundant configuration. However, if the number of optical devices is set to three, a user who is not aware of the failure when a single optical device becomes inoperable due to an unexpected situation due to a failure or the like, the coordinates of a plurality of objects When it is used as being detectable, a desired operation cannot be obtained.
そこで本実施形態のように光学装置の数を4つに設定しておくことで、右下光学装置8又は左下光学装置9のいずれかが故障等により作動しない状態になった場合であっても、故障していない光学装置と、一方の光学装置及び他方の光学装置によって所望の動作を得ることができ、装置の耐久性を向上できる。
Therefore, by setting the number of optical devices to four as in the present embodiment, even if either the lower right
これは、例えば、光を出射する部位に埃等のゴミが付着すると、当該付着したゴミによって出射される光(例えば走査光)の光路を遮蔽してしまう。本実施形態の下辺22の両端に配置される右下光学装置8及び左光学装置9は、下側から上側に向かって光を出射することとなるので、その光を出射する部位等に埃等のゴミが付着しやすい。このように、右下光学装置8及び左光学装置9のどちらか一方が、走査光が遮蔽されて物体の座標を検知するために充分な光を出射できなくなった場合であっても、もう片方によって当該座標検知装置11の作動を続けることができる。
For example, when dust such as dust adheres to a portion that emits light, the optical path of light (for example, scanning light) emitted by the attached dust is blocked. Since the lower right
なお、第3実施形態の座標検知装置11では、一方の光学装置を右側の光学装置3とし、他方の光学装置を左側の光学装置4とし、第1光学装置を右下光学装置8とし、第2光学装置を左下光学装置9としているがこれに限らず、4つの光学装置3,4,8,9のいずれを、本発明における「一方の光学装置、他方の光学装置、第1光学装置、第2光学装置」のいずれにしてもよい。
In the coordinate detection device 11 of the third embodiment, one optical device is the right
1…座標検知装置(第1態様の二次元座標検知装置)、10…座標検知装置(第2態様の二次元座標検知装置)、11…座標検知装置(第3態様の二次元座標検知装置)、D2…二次元座標領域、22…下辺(再帰反射部)、23…右辺(再帰反射部)、24…左辺(再帰反射部)、3,4…一対の光学装置、3…右側の光学装置(一方の光学装置)、4…左側の光学装置(他方の光学装置)、5…中央の光学装置(別の1又は複数の光学装置、別の1つの光学装置)、31…光源(照射部)、32…走査部(照射部)、33…受光部、6…中央右光学装置(第2態様の第1光学装置)、7…中央左光学装置(第2態様の第2光学装置)、8…右下光学装置(第1光学装置)、9…左下光学装置(第2光学装置)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coordinate detection apparatus (two-dimensional coordinate detection apparatus of 1st aspect), 10 ... Coordinate detection apparatus (two-dimensional coordinate detection apparatus of 2nd aspect), 11 ... Coordinate detection apparatus (two-dimensional coordinate detection apparatus of 3rd aspect) , D2 ... two-dimensional coordinate region, 22 ... lower side (retroreflective part), 23 ... right side (retroreflective part), 24 ... left side (retroreflective part), 3, 4 ... pair of optical devices, 3 ... right side optical device (One optical device), 4... Left optical device (the other optical device), 5... Central optical device (another one or a plurality of optical devices, another optical device), 31. ), 32... Scanning unit (irradiation unit), 33... Light receiving unit, 6... Central right optical device (first optical device in the second mode), 7. 8 ... lower right optical device (first optical device), 9 ... lower left optical device (second optical device).
Claims (4)
前記二次元座標領域の周縁上又は前記二次元座標領域外に配置された前記一対の光学装置とは別の光学装置とを備え、
前記一対の光学装置及び前記別の光学装置のそれぞれの前記受光部が、当該光学装置の前記照射部から出射された光が1又は複数の前記物体によって遮られることで前記再帰反射された光を受光できないときの1又は複数の走査角度を検知し、
前記一対の光学装置及び前記別の光学装置のうち2つの光学装置を選択するときの全ての組み合わせのそれぞれにおいて、当該選択された2つの光学装置のうち一方の光学装置によって検知された前記1又は複数の走査角度と他方の光学装置によって検知された前記1又は複数の走査角度とから1又は複数の座標である座標群を検知し、
前記全ての組み合わせのそれぞれで検知された前記座標群に共通して含まれる1又は複数の座標を、1又は複数の前記物体の座標として検知することを特徴とする二次元座標検知装置。 In order to detect the coordinates of an object in a two-dimensional coordinate area, a pair of optical devices arranged on the periphery of the two-dimensional coordinate area or outside the two-dimensional coordinate area, and light emitted from the optical apparatus Each of the pair of optical devices includes an irradiation unit that emits light for scanning a two-dimensional coordinate region, and light that is emitted from the irradiation unit and retroreflected by the retroreflection unit. A two-dimensional coordinate detection device composed of a light receiving unit for receiving light,
An optical device different from the pair of optical devices arranged on the periphery of the two-dimensional coordinate region or outside the two-dimensional coordinate region;
Each of the light receiving units of the pair of optical devices and the other optical device receives the light retroreflected by light emitted from the irradiation unit of the optical device being blocked by one or a plurality of the objects. Detect one or more scanning angles when light cannot be received,
In each of all combinations when selecting two optical devices of the pair of optical devices and the other optical device, the one or two detected by one optical device of the selected two optical devices Detecting a coordinate group which is one or a plurality of coordinates from a plurality of scanning angles and the one or more scanning angles detected by the other optical device;
A two-dimensional coordinate detection apparatus that detects one or a plurality of coordinates included in common in the coordinate group detected in each of all the combinations as a coordinate of one or a plurality of the objects.
前記一対の光学装置とは別の2つの光学装置を備え、
前記一対の光学装置のうち一方の光学装置は、前記所定の一辺の両端のうち一方の端に配置され、前記一対の光学装置のうち他方の光学装置は、前記所定の一辺の両端のうち他方の端に配置され、
前記別の2つの光学装置は、前記一対の光学装置の間に配置され、
前記別の2つの光学装置のうち第1光学装置は、前記別の2つの光学装置のうち第2光学装置の方向と、前記所定の一辺に対向する辺との最短距離を結ぶ直線に沿った方向との間で走査するように設定され、
前記第2光学装置は、前記第1光学装置の方向と、前記所定の一辺に対向する辺との最短距離を結ぶ直線に沿った方向との間で走査するように設定され、
前記一対の光学装置及び前記別の2つの光学装置のそれぞれの前記受光部が、当該光学装置の前記照射部から出射された光が1又は複数の前記物体によって遮られることで前記再帰反射された光を受光できないときの1又は複数の走査角度を検知し、
前記一方の光学装置によって検知された走査角度と前記他方の光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第1座標群を検知し、
前記一方の光学装置によって検知された走査角度と、前記第2光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第2座標群を検知し、
前記他方の光学装置によって検知された走査角度と、前記第1光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第3座標群を検知し、
前記第1座標群と前記第2座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標の集合と、前記第1座標群と前記第3座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標の集合との2つの集合の和集合に含まれる1又は複数の座標を、前記1又は複数の物体の座標として検知することを特徴とする二次元座標検知装置。 In order to detect the coordinates of an object in a rectangular two-dimensional coordinate region, a pair of optical devices arranged on a predetermined side of the two-dimensional coordinate region and light emitted from the optical device are retroreflected. Each of the pair of optical devices receives an irradiation unit that emits light that scans a two-dimensional coordinate region, and light that is emitted from the irradiation unit and retroreflected by the retroreflection unit. A two-dimensional coordinate detection device composed of one or a plurality of optical devices having a light receiving unit,
Two optical devices different from the pair of optical devices,
One optical device of the pair of optical devices is disposed at one end of both ends of the predetermined one side, and the other optical device of the pair of optical devices is the other of both ends of the predetermined one side. Placed at the end of
The other two optical devices are disposed between the pair of optical devices,
Of the two other optical devices, the first optical device is along a straight line that connects the shortest distance between the direction of the second optical device of the other two optical devices and the side facing the predetermined one side. Set to scan between directions,
The second optical device is set to scan between the direction of the first optical device and a direction along a straight line connecting the shortest distance between the side facing the predetermined one side,
Each of the light receiving portions of the pair of optical devices and the other two optical devices is retroreflected when light emitted from the irradiation unit of the optical device is blocked by one or a plurality of the objects. Detect one or more scanning angles when light cannot be received,
Detecting a first coordinate group which is one or a plurality of coordinates from a scanning angle detected by the one optical device and a scanning angle detected by the other optical device;
A second coordinate group which is one or a plurality of coordinates is detected from the scanning angle detected by the one optical device and the scanning angle detected by the second optical device;
Detecting a third coordinate group which is one or a plurality of coordinates from the scanning angle detected by the other optical device and the scanning angle detected by the first optical device;
A set of one or more coordinates included in common in the first coordinate group and the second coordinate group, and one or more coordinates included in common in the first coordinate group and the third coordinate group A two-dimensional coordinate detection apparatus that detects one or a plurality of coordinates included in a union of two sets with a set of the above as coordinates of the one or more objects.
前記一対の光学装置とは別の2つの光学装置を備え、
前記長方形状の4つの頂点のそれぞれには、前記一対の光学装置と前記別の2つの光学装置との4つの光学装置のうちいずれか1つが配置され、
前記一対の光学装置及び前記別の2つの光学装置のそれぞれの前記受光部が、当該光学装置の前記照射部から出射された光が1又は複数の前記物体によって遮られることで前記再帰反射された光を受光できないときの1又は複数の走査角度を検知し、
前記一対の光学装置のうち一方の光学装置によって検知された走査角度と前記一対の光学装置のうち他方の光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第1座標群を検知し、
前記一方の光学装置によって検知された走査角度と、前記別の2つの光学装置のうち第1光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第2座標群を検知し、
前記他方の光学装置によって検知された走査角度と、前記別の2つの光学装置のうち第2光学装置によって検知された走査角度とから1又は複数の座標である第3座標群を検知し、
前記第1座標群と前記第2座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標を、前記1又は複数の物体の座標として検知し、前記第1座標群と前記第3座標群とに共通して含まれる1又は複数の座標を、前記1又は複数の物体の座標として検知することを特徴とする二次元座標検知装置。 In order to detect the coordinates of an object in a rectangular two-dimensional coordinate region, a pair of optical devices arranged on a predetermined side of the two-dimensional coordinate region and light emitted from the optical device are retroreflected. Each of the pair of optical devices receives an irradiation unit that emits light that scans a two-dimensional coordinate region, and light that is emitted from the irradiation unit and retroreflected by the retroreflection unit. A two-dimensional coordinate detection device composed of one or a plurality of optical devices having a light receiving unit,
Two optical devices different from the pair of optical devices,
At each of the four vertexes of the rectangular shape, any one of the four optical devices of the pair of optical devices and the other two optical devices is arranged,
Each of the light receiving portions of the pair of optical devices and the other two optical devices is retroreflected when light emitted from the irradiation unit of the optical device is blocked by one or a plurality of the objects. Detect one or more scanning angles when light cannot be received,
A first coordinate group that is one or a plurality of coordinates is detected from a scanning angle detected by one optical device of the pair of optical devices and a scanning angle detected by the other optical device of the pair of optical devices. And
Detecting a second coordinate group which is one or a plurality of coordinates from the scanning angle detected by the one optical device and the scanning angle detected by the first optical device of the other two optical devices;
Detecting a third coordinate group which is one or a plurality of coordinates from the scanning angle detected by the other optical device and the scanning angle detected by the second optical device of the other two optical devices;
One or more coordinates commonly included in the first coordinate group and the second coordinate group are detected as the coordinates of the one or more objects, and the first coordinate group and the third coordinate group are detected. A two-dimensional coordinate detection apparatus that detects one or more coordinates included in common as coordinates of the one or more objects.
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