JP2013171387A - 二次元座標検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光分配アセンブリのような光学装置を複数備える光学式の二次元座標検知装置において、各光学装置が他の光学装置からの通常反射光を受光した場合であっても、その影響を受けずに物体の座標を検知することができる。
【解決手段】 二次元座標検知装置１は、二次元座標領域Ｄ２に光源３１の光を出射する走査部３２、及び走査部３２から出て再帰反射部で再帰反射された光を受光する受光部３３を有する２つの光学装置３，４と、各光学装置を制御する制御回路部８とを備える。制御回路部８は、二次元座標領域Ｄ２を走査する光を出射する光学装置が所定の時点で１つのみとなるように光学装置３，４を制御し、且つ各光学装置３，４が光を出射している間に受光部３３が受光した光に基づいて物体の座標を検知する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、二次元座標領域にある物体の座標を検知する装置に関する。

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光が出射され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。

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。

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各々は、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各々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各々が検知した角度）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。

特開昭６２−５４２８号公報

反射器アセンブリは、通常、再帰反射性を有するために、ガラスビーズ又はコーナーキューブ等の再帰反射体を多数並設している。このような再帰反射体は、小さく形成されるので、表面に水分又は埃等の異物が付着した場合に、当該異物を除去することが困難である。また、再帰反射体の表面に上記のような異物が付着している場合、当該異物によって入射光又は反射光の光路が遮蔽される恐れがある。

このため、通常、反射器アセンブリには、メンテナンス性の向上等のために、再帰反射体の表面を覆うように板状の透光性プラスチック等が配置されている。これにより、反射器アセンブリに入射する光は、次に示される２つの光に分離される。

１つは、透光性プラスチックを通過し、再帰反射体によって再帰反射される光（以下、「再帰反射光」という）である。もう１つは、透光性プラスチックによって正反射される光（以下、「正反射光」という）である。再帰反射光は、反射器アセンブリに入射した光を出射した光分配検出アセンブリに向かって、当該反射器アセンブリから出射される光である。

各光分配検出アセンブリによる走査時において、一方の光分配検出アセンブリから出射された光のうち一部の正反射光が、他方の光分配検出アセンブリに向かうときがある。このとき、他方の光分配検出アセンブリは、一方の光分配検出アセンブリからの正反射光を受光してしまう。一対の光分配検出アセンブリの各々は、常に走査光を出射している。このため、各光分配検出アセンブリは、受光した光が、自身が出射した光の再帰反射光であるのか、又は他方の光分配検出アセンブリが出射した光の正反射光であるのか区別が付かない。

他方の光分配検出アセンブリからの正反射光を遮断する位置に物体があったとき、一方の光分配検出アセンブリは、当該一方の光分配検出アセンブリからの再帰反射光が、物体によって遮蔽された場合と、他方の光分配検出アセンブリからの正反射光が、物体によって遮蔽された場合との２つの場合で、受光部に入射する光の遮断を検知することとなる。これにより、物体の座標を正しく検知できなくなる。

本発明は、光分配アセンブリのような光学装置を複数備える光学式の二次元座標検知装置において、各光学装置が他の光学装置からの正反射光を受光した場合であっても、その影響を受けずに物体の座標を検知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。

本発明の二次元座標検知装置は、光を出射する光出射部と光を受光する受光部とを有し、二次元座標領域にある１又は複数の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る複数の光学装置と、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、前記光出射部が少なくとも前記二次元座標領域を走査するように前記光出射部を制御すると共に、前記受光部が受光した光に基づいて前記物体の座標を検知する制御部とを備え、前記制御部は、前記光出射部から出射された光が前記二次元座標領域を走査する光を出射する光学装置が所定の時点において１つのみとなるように前記光出射部を制御し、且つ前記複数の光学装置の各々において前記光出射部から光を出射している間に前記受光部が受光した光に基づいて前記物体の座標を検知することを特徴とする。

本発明によれば、二次元座標検知装置の制御部は、複数の光学装置の各々の光出射部を、二次元座標領域を走査する光を光出射部から出射するように制御する。そして、各光学装置は、受光部によって光を受光する。

光学装置の光出射部から出射された光が再帰反射されて当該光学装置の受光部まで到達する時間は、光学装置が走査する周期に比べて著しく短いので、一瞬とみなせる。すなわち、光学装置からの光が再帰反射して受光部に入射するときの当該光学装置の走査角度は、光出射部から光を出射したときの角度と同じであるとみなせる。

また、二次元座標領域に物体がある場合、再帰反射された光が遮られるので光のレベルが変化する。このように、制御部は、各光学装置において、物体によって光が遮られるか否かによって、すなわち、受光部が受光した光に基づいて二次元座標領域にある物体の座標を検知する。

再帰反射部に入射した光は、当該再帰反射部によって再帰反射される光である再帰反射光と、当該再帰反射部の表面等に設けられた透光性部材等によって反射される（出射角が、再帰反射部の表面への垂線を挟んで、入射角と同じとなるように反射する通常の反射）光である正反射光とに分かれる。

そこで、制御部は、複数の光学装置の各々の光出射部から光を出射させるとき、当該光出射部から出射された光が二次元座標領域を走査する光を出射する光学装置が所定の時点において１つのみとなるように、複数の光学装置の各々の光出射部から光を出射させる。これにより、光出射部から光が出射されている光学装置が、どの時点においても１つの光学装置のみとなる。

これにより、制御部は、光出射部から光を出射していない光学装置の受光部が光を受光した場合、その時点においては当該光学装置が光を出射していないので、当該受光した光を当該光学装置から出射した光が再帰反射されたものではないと判別できる。また、制御部は、光出射部から光が出射されている光学装置の受光部が光を受光した場合、その時点においては当該光学装置のみが光を出射しており、当該光学装置以外の光学装置は光を出射していないので、当該受光した光を当該光学装置から出射された光が再帰反射されたものであると判別できる。従って、制御部は、各光学装置において光出射部から光を出射している間に受光部が受光した光に基づいて物体の座標を検知する。

このように、物体の座標を検知するときに基づく光には、他の光学装置からの正反射光が含まれていない。従って、複数の光学装置を備える光学式の二次元座標検知装置において、各光学装置が他の光学装置からの正反射光を受光した場合であっても、その影響を受けずに物体の座標を検知することができる。

本発明において、前記光出射部は、所定の角度範囲を往復動することで少なくとも前記二次元座標領域を走査し、前記走査の１周期は、前記１回の往復動であり、前記光出射部から光が出射する時間は、前記１周期の半分以下で且つ前記走査の１周期において当該光出射部が前記二次元座標領域を走査している時間の半分以上であることが好ましい。

光出射部による走査の１周期は、１回の往復動である。すなわち、走査の１周期において、二次元座標領域を２回走査する。また、光出射部は、少なくとも二次元座標領域を走査する。換言すれば、光出射部は、「二次元座標領域のみを走査する」か又は「二次元座標領域及び二次元座標領域外」を走査する。光出射部は、二次元座標領域のみを走査する場合、１周期の半分の時間で二次元座標領域を１回走査する。また、光出射部は、二次元座標領域に加え二次元座標領域外も走査する場合、１周期の半分よりも短い時間で二次元座標領域を１回走査する。すなわち、１周期の半分以下の時間とは、少なくとも二次元座標領域を１回走査する時間となる。

制御部は、光出射部から光を出射する時間を、走査の１周期の半分以下で且つ走査の１周期において当該光出射部が二次元座標領域を走査している時間の半分以上に設定する。このため、制御部は、光出射部から光を出射する時間が、少なくとも二次元座標領域を１回走査する時間以上となるように制御する。これにより、複数の光学装置を備える場合であっても各光学装置の光出射部は、所定の時点において１つの光学装置のみが光出射部から光を出射できると共に、各光学装置は、確実に二次元座標領域を走査できる。

本発明の第１実施形態の二次元座標検知装置の構成を示す図。 図１の二次元座標検知装置が備える光学装置及び光学装置の構成を示す図。 第１実施形態の二次元座標検知装置において、物体が第１座標に位置しているときの各値の時間変化を示す図。 第１実施形態の二次元座標検知装置において、物体が第２座標に位置しているときの各値の時間変化を示す図。 本発明の第２実施形態の二次元座標検知装置において、再帰反射光及び正反射光の経路を示す図。 第２実施形態の二次元座標検知装置において、二次元座標内に物体が位置しているときの各値の時間変化を示す図。

［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。

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にある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となる２つの光学装置３，４と、該２つの光学装置３，４を制御する制御回路部８とを備える。

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。

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。ここで、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。

このような再帰反射テープ又は再帰反射シートは、ガラスビーズ又はコーナーキューブ等の再帰反射体が表面に直接露出しているのではなく、当該表面を保護するための透光性を有する平面状の透光性部材（図示省略）によって覆われている。透光性部材としては、例えば、透光性プラスチック板又は透光性プラスチックフィルム等が用いられる。これにより、下辺２２，右辺２３及び左辺２４は、その表面に水分又は埃等の異物が付着した場合であっても、当該異物を取り除く等のメンテナンスを容易にできる。

このため、下辺２２，右辺２３又は左辺２４に入射した光は、表面の透光性部材を通過して再帰反射体（ガラスビーズ又はコーナーキューブ等）によって再帰反射される光である再帰反射光と、表面の透光性部材によって反射（出射角が、再帰反射部の表面への垂線を挟んで、入射角と同じとなるように反射する通常の反射。以下、この反射を「正反射」という）される光である正反射光との２つに分離される。

座標検知装置１において、再帰反射部としての下辺２２，右辺２３又は左辺２４は、その表面を覆う透光性部材の反射特性を、正反射光よりも再帰反射光の光度が大きくなるように調整されていることが望ましい。

また、上辺２１においては、その表面に、光を反射しないような加工が施されている。

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。また、制御回路部８は、上辺２１に配置される。制御回路部８は、２つの光学装置３，４の各々と配線（図示省略）によって電気的に接続されている。制御回路部８は、２つの光学装置３，４の各々に駆動信号を出力すると共に、２つの光学装置３，４から電気信号が入力される。ここで、制御回路部８が本発明における「制御部」に相当する。

２つの光学装置３，４は、外枠２の配置され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。

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制御回路部８から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。

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「光出射部」に相当する。

本実施形態では、光偏向器４０を、制御回路部８から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の制御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。

受光部３３は、走査部３２によって二次元座標領域Ｄ２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。

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。

走査部３２は、制御回路部８から周期性を有する電圧波形（例えば、正弦波や三角波等）が光偏向器４０に供給されることで、光偏向器４０のミラーを±22.5°（計45°）以上の角度（例えば、50°）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。

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る。また、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。

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る。また、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。

なお、光偏向器４０のミラーの偏向角は、その絶対値が22.5°よりも大きい25°になるように設定されている。光偏向器４０のミラーから出射されるレーザ光は、その偏向角が「22.5°よりも大きく25°以下のとき」又は「-22.5°よりも小さく-25°以上のとき」には、二次元座標領域Ｄ２には出射されない。そして、右辺２３及び左辺２４上には、フォトダイオード等の光電変換素子２３ａ，２４ａが配置される（以下、右辺２３に配置される光電変換素子を「右側同期用受光部２３ａ」といい、左辺２４に配置される光電変換素子を「左側同期用受光部２４ａ」という）。右側同期用受光部２３ａは右側の光学装置３からの光を受光するように配置される。左側同期用受光部２４ａは左側の光学装置４からの光を受光するように配置される。

これにより、右側の光学装置３（又は左側の光学装置４）のミラーの偏向角が22.5°になったときに、右辺２３（又は左辺２４）上に配置される右側同期用受光部２３ａ（又は左側同期用受光部２４ａ）が右側の光学装置３（又は左側の光学装置４）からの光を受光する。制御回路部８は、２つの光学装置３，４の走査部３２（ひいては光偏向器４０）に印加する駆動波形のみで、２つの光学装置３，４の各々の光偏向器４０の偏向角（ひいては走査角度）を検知するものに比べて、右側同期用受光部２３ａ及び左側同期用受光部２４ａが受光したタイミングをも考慮して（例えば、当該同期用受光部２３ａ，２４ａが受光したときからの経過時間等を考慮して）検知することで、当該検知の精度を向上することが可能となる。

以上のように、光偏向器４０のミラーの偏向角の絶対値が22.5°よりも大きい25°のときには、二次元座標領域Ｄ２の外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。このとき、二次元座標領域Ｄ２を走査しているわけではないので、２つの光学装置３，４の各々は、その走査角度が0°〜90°の範囲に設定されていることとなる。

このように、制御回路部８によって、光偏向器４０のミラーの偏向角を±25°の角度の範囲を往復動させることで、各光学装置３，４の走査角度が0°〜90°の範囲で変化する。このことが、本発明における「前記光出射部を、少なくとも前記二次元座標領域を走査する所定の角度範囲を往復動するように制御する」ことに相当する。

本実施形態においては、光偏向器４０のミラーが変動するときの１周期の長さ（以下、「周期長」という）はT1[s]に設定されている。この周期長T1が、本発明における「１周期」に相当する。そして、当該１周期の間に、二次元座標領域Ｄ２を走査する長さ（以下、「走査長」という）はT2[s]に設定されている。なお、光偏向器４０のミラーが変動するときの１周期の間に、走査角度が0°→90°に変化する走査と、走査角度が90°→0°に変化する走査との２回の走査が行われるので、走査長は、この２回の走査の合計となる。ここで、走査長T2が、本発明における「前記走査の１周期において当該光出射部が前記二次元座標領域を走査している時間」に相当する。

周期長T1と走査長T2との関係は、１周期における光偏向器４０のミラーの偏向角の最大値と最小値との差をαとし、このうち、二次元座標領域Ｄ２に光を出射しているときにおける光偏向器４０のミラーの偏向角の最大値と最小値との差をβとしたとき、次式(1)で表される。

本実施形態においては、αが50°であり、βが45°である。従って、T2は、次式(2)で表される。

本実施形態において、座標検知装置１は、走査部３２を小型化するために、MEMSデバイスで構成された光偏向器４０を用いている。このため、光偏向器４０は、大きな偏向角を得るために、その共振周波数で駆動される。すなわち、光偏向器４０には、制御回路部８から当該共振周波数となる周波数の正弦波（すなわち、図３（ａ）の波形）が印加される。

本実施形態では、この共振周波数が、例えば30[kHz]に設定されている。このため、周期長T1は約33.3[μs]となり、走査長T2は30[μs]となる。この共振周波数（ひいては周期長T1）は、光偏向器４０の構造に依存するものであり、二次元座標領域Ｄ２にある物体の座標を検知する目的を達成できる値であれば、どのような値に設定されていてもよい。

次に、外枠２の下辺２２，右辺２３及び左辺２４の詳細について説明する。

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、30〜40[mmR]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30〜40[mm]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。

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30〜40[mm]程度ずらした位置に配置される。

このように、各光学装置３，４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。

以上が座標検知装置１の構成である。

次に、このように構成された座標検知装置１による二次元座標領域Ｄ２にある物体の座標の検知方法について説明する。

図３は、座標検知装置１に関する各値の時間変化（波形）を、二次元座標領域Ｄ２の走査の２周期分を示している。図３の（ａ）〜（ｆ）の横軸は時間（単位は[s]）を示す。また、図３（ａ）の縦軸は、２つの光学装置３，４の各々の光偏向器４０に印加される電圧（単位は[V]）を示す。図３（ｂ）の縦軸は、右側の光学装置３の光源３１に印加される電圧（単位は[V]）を示す。図３（ｃ）の縦軸は、左側の光学装置４の光源３１に印加される電圧（単位は[V]）を示す。

２つの光学装置３，４の光源３１は、印加される電圧に対する応答性が高いので、当該光源３１から出射される光の光度（単位は[cd]）の時間変化も当該印加される電圧の時間変化と同等のパターンを示す。すなわち、右側の光学装置３の光源３１から出射される光の光度の時間変化は図３（ｂ）に示されるようなパターンとなり、左側の光学装置４の光源３１から出射される光の光度の時間変化は図３（ｃ）に示されるようなパターンとなる。なお、上述したように、図３（ｂ）又は（ｃ）において、電圧の値が0[V]であるときには光学装置（３又は４）の光源３１から光は出射されず、電圧の値が非0[V]であるときには光学装置（３又は４）の光源３１から光が出射される。

図３（ｄ）の縦軸は、二次元座標領域Ｄ２に物体が１つも存在しないときの、左側の光学装置４の受光部３３が、受光した光に応じて出力した電流（単位は[A]）を示す。図３（ｅ）の縦軸は、二次元座標領域Ｄ２の第１座標Ｐ１に物体Ｏ１（図１）のみが１つ存在するときの左側の光学装置４の受光部３３が、受光した光に応じて出力した電流（単位は[A]）を示す。図３（ｆ）は、図３（ｄ）から図３（ｅ）を減じたときの波形を示す。従って、図３（ｆ）の縦軸は、電流（単位は[A]）を示す。ここで、第１座標Ｐ１は、各光学装置３，４と下辺２２の中央部との間を結ぶ線上以外に存在する座標である。

また、図３において、時点t0は、１周期目の開始時点を示し、時点t05は、時点t0から半周期（T1/2）経過した時点を示す。時点t1は、時点t05から半周期経過した時点、すなわち１周期目の終了時点（及び２周期目の開始時点）を示す。時点t15は、時点t1から半周期経過した時点を示す。時点t2は、時点t15から半周期経過した時点、すなわち２周期目の終了時点を示す。また、時点t0,t1,t2において、各光学装置３，４の光偏向器４０のミラーの偏向角は-25°であり、時点t05及び時点t15において、各光学装置３，４の光偏向器４０のミラーの偏向角は25°である。

また、本実施形態では、上述したように、２つの光学装置３，４の各々の光偏向器４０のミラーの偏向角の範囲を-25°〜25°に設定している。このうち、二次元座標領域Ｄ２を走査するときの偏向角の範囲は、-22.5°〜22.5°である。時点t01,t09,t11,t19は、各光学装置３，４の光偏向器４０のミラーの偏向角が-22.5°の時点、すなわち各光学装置３，４の走査角度が0°の時点を示す。時点t04,t06,t14,t16は、各光学装置３，４の光偏向器４０のミラーの偏向角が22.5°の時点、すなわち各光学装置３，４の走査角度が90°の時点を示す。また、時点t04,t14においては、右側の光学装置３からの光を右側同期用受光部２３ａが受光する。また、時点t06,t16においては、左側の光学装置４からの光を左側同期用受光部２４ａが受光する。

このため、時間t01〜t04と時間t06〜t09とを合計した時間、及び時間t11〜t14と時間t16〜t19とを合計した時間は、各々が走査長T2に相当する。また、時間t0〜t1及び時間t1〜t2は、各々が周期長T1に相当する。

２つの光学装置３，４は、図３（ａ）に示されるように、周波数及び波形の変化のタイミング等が同一の信号が、制御回路部８から走査部３２の光偏向器４０に印加されることで、二次元座標領域Ｄ２を走査する。同一の信号の印加は、制御回路部８に対して、２つの光学装置３，４の光偏向器４０が並列に接続されることで実現される。このように、制御回路部８は、２つの光学装置３，４に同一の信号を印加することで、２つの光学装置３，４に別々の信号を印加するときよりも各光学装置３，４の制御を簡単にすることができる。

制御回路部８は、右側の光学装置３の光源３１に図３（ｂ）に示される電圧を印加し、左側の光学装置４の光源３１に図３（ｃ）に示される電圧を印加する。図３（ｂ）に示される波形は、時間t0〜t05、時間t1〜t15において非0であり、時間t05〜t1、時間t15〜t2において0である。また、図３（ｃ）に示される波形は、時間t0〜t05、時間t1〜t15において0であり、時間t05〜t1、時間t15〜t2において非0である。図３（ｂ）及び（ｃ）に示される波形は、時点t0,t05,t1,t15,t2において0と非0が瞬時に切り替わるものとみなす。

すなわち、右側の光学装置３の光源３１に非0の電圧が印加されることと、左側の光学装置４の光源３１に非0の電圧が印加されることとは、同時に発生することがない。換言すると、２つの光学装置３，４の各々の光源３１に対しては、時間軸上で排他的に、非0の電圧が印加されている。上述したように、制御回路部８が、各光学装置３，４の光源３１に非0の電圧を印加することで、当該光源３１（ひいては、走査部３２）から光が出射される。

すなわち、制御回路部８は、光学装置（３又は４）の光源３１に図３（ｂ）又は（ｃ）の電圧を印加することで、２つの光学装置３，４の光出射部である走査部３２から光を出射する光学装置は、所定の時点において１つのみとなるように各光学装置３，４（ひいては光源３１）を制御していることとなる。このように制御回路部８による電圧の印加が、本発明における「前記制御部は、前記光出射部から出射された光が前記二次元座標領域を走査する光を出射する光学装置が所定の時点において１つのみとなるように前記光出射部を制御」することに相当する。

また、二次元座標領域Ｄ２を１回走査するときには、走査角度を、0°から90°に変更するか、又は90°から0°に変更すればよい。しかしながら、図３（ａ）に示されるように、各光学装置３，４の走査の１周期内では、ミラーの偏向角が「-25°→25°→-25°」と変化し、ひいては走査角度が「0°→90°→0°」と変化する。すなわち、各光学装置３，４の走査の１周期内には、当該光学装置から走査光を常に出射しているならば２回の走査が行われることとなる。このため、制御回路部８は、１周期内の２回の走査のうち、最初の走査において右側の光学装置３から光を出射し、次の走査において左側の光学装置４から光を出射するように、各光学装置３，４に電圧を印加している。

このように、各光学装置３，４から光を出射する時間が設定されていることが、本発明における「前記光出射部から光が出射する時間は、前記１周期の半分以下で且つ前記走査の１周期において当該光出射部が前記二次元座標領域を走査している時間の半分以上である」ことに相当する。

以上のように制御回路部８は、右側の光学装置３と左側の光学装置４とが交互（順番）に光を出射するように、各光学装置３，４を制御している。

以下、１周期のうち最初の半周期（時間t0〜t05又は時間t1〜t15）を「前半周期」といい、次の半周期（時間t05〜t1又は時間t15〜t2）を「後半周期」という。

左側の光学装置４において、前半周期（時間t0〜t05，時間t1〜t15）では光源３１から光を出射していないので、その受光部３３が当該光学装置からの再帰反射光を受光することはない。しかしながら、前半周期（時間t0〜t05，時間t1〜t15）において右側の光学装置３の光源３１からは光が出射されている。従って、右側の光学装置３の光源３１から出射された光が下辺２２の中央部に入射するとき、下辺２２の表面の透光性部材による正反射光が、左側の光学装置４の受光部３３に入射する。時点t03,t13は、このとき（右側の光学装置３の光源３１から出射された光が下辺２２の中央部に入射するとき）の時点を示す。

このため、左側の光学装置４の受光部３３は、時点t03,t13において、図３（ｄ）に示されるように右側の光学装置３からの正反射光を受光することにより出力電流が増加する。

また、左側の光学装置４において、後半周期（時間t05〜t1，時間t15〜t2）では光源３１から光を出射しているので、当該光が二次元座標領域Ｄ２にある物体に遮られない限りは、左側の光学装置４の受光部３３は当該光学装置からの再帰反射光を受光する。図３（ｄ）においては、上述したように二次元座標領域Ｄ２に物体が存在していないので、後半周期（時間t05〜t1，時間t15〜t2）において、左側の光学装置４の受光部３３は、常に当該光学装置からの再帰反射光を受光している状態となる。

二次元座標領域Ｄ２に物体Ｏ１が存在しているとき、当該物体Ｏ１によって各光学装置３，４からの光が遮られる。時点t07,t17は、図３（ｅ）に示されるように、左側の光学装置４の受光部３３が、当該光学装置から出射された光が物体Ｏ１によって遮られて再帰反射光を受光できなかった時点を示す。

なお、本来であれば、当該光学装置（３又は４）の光源３１から出射された光の再帰反射光、又は他方の光学装置（４又は３）の光源３１から出射された光の正反射光が入射するとき以外においては、この出力される電流は0となる。しかしながら、各光学装置３，４の受光部には、当該座標検知装置１が配置された室内の照明器具の光等のような外部からの光（外乱光）が入射してしまう。このような外乱光が入射することにより、図３（ｄ）及び（ｅ）に例示されているように、２つの光学装置３，４の受光部３３からは、当該光学装置（３又は４）の光源３１から光が出射されていないときであっても、所定の電流が出力されている。

そこで、本実施形態においては、このような外乱光の影響を低減するために以下のような処理をしている。まず、本実施形態において、このような外乱光は定常的であると仮定している。そして、図３（ｄ）から図３（ｅ）を減ずることで図３（ｆ）の波形が得られる。このようにして得られた図３（ｆ）の波形は、外乱光の影響が著しく低減されている。図３（ｆ）の波形は、左側の光学装置４からの光が物体Ｏ１によって遮られた時点t07,t17のみにピーク（Peak）が存在する。

制御回路部８は、このときのピークが検知された時点（t07又はt17）に基づいて二次元座標領域Ｄ２にある物体Ｏ１に対する左側の光学装置４の走査角度を検知する。なお、制御回路部８は、いずれの時点にピークが存在するかを探す時点は、左側の光学装置４から光を出射している後半周期（時間t05〜t1，時間t15〜t2）のみを対象とする。また、制御回路部８は、ピークの検知を、予め決定された所定の値を超えたか否かによって行う。

これは、例えば「左側同期用受光部２４ａが光を受光する時点（t06又はt16）からの経過時間（すなわち、時間t06〜t07又は時間t16〜t17）」と、「周期長T1」と、「１周期における左側の光学装置４の光偏向器４０のミラーの偏向角の最大値と最小値との差（本実施形態においては25°-(-25°)で50°）」とに基づいて、時点t07又はt17のときの左側の光学装置４の光偏向器４０のミラーの偏向角を検知でき、ひいては、左側の光学装置４の走査角度を検知することができる。

右側の光学装置３の走査角度の検知については、左側の光学装置４の走査角度の検知と同様である。制御回路部８は、「二次元座標領域Ｄ２に物体が位置していないときの右側の光学装置３の受光部３３の出力電流波形（図３（ｄ）に相当）」から「第１座標Ｐ１に物体Ｏ１が位置しているときの右側の光学装置３の受光部３３の出力電流波形（図３（ｅ）に相当）」を減じることで、図３（ｆ）に相当する波形を得る。

そして、制御回路部８は、当該得られた波形のうち図３（ｆ）に相当する波形のうち、右側の光学装置３から光を出射している前半周期（時間t0〜t05，時間t1〜t15）のみを対象として、ピークが存在するか否かを検知する。そして、ピークが検知された時点に基づいて、二次元座標領域Ｄ２にある物体Ｏ１に対する右側の光学装置３の走査角度を検知する。

以上のようにして、２つの光学装置３，４の間の距離は、それらが配置されることで規定されるので、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Ｏ１の座標が決定される（すなわち、三角測量法によって決定される）。

なお、制御回路部８は、図３（ｄ）に相当する波形を、予め実験等によって決定し、座標検知装置１の制御回路部８に実装された記憶装置等に記憶保持してもよい。また、制御回路部８は、二次元座標領域Ｄ２に物体が存在していないと推定される状況において（座標検知装置１の電源を投入した直後等の使用開始時において）、各光学装置３，４を走査して得られたときの波形を用いてもよい。更に、図３（ｄ）に相当する波形は、本実施形態においては、２周期分の波形を用いているが、１周期分の波形を用いて各周期毎に当該波形を繰り返すようにしてもよい。更に、複数の周期の波形を取得した後、各周期毎に平均をとって得られる１周期分の波形を図３（ｄ）に相当する波形としてもよい。

次に、二次元座標領域Ｄ２の第２座標Ｐ２に物体Ｏ２が存在している場合における座標の検知方法について図４を参照して説明する。ここで、第２座標Ｐ２とは、左側の光学装置４と下辺２２の中央部との間を結ぶ線上に存在する座標である。図４の（ａ）〜（ｄ）は、図３の（ａ）〜（ｄ）と全く同じである。図４の（ｅ）の縦軸は、二次元座標領域Ｄ２の第２座標Ｐ２に物体Ｏ２（図１）のみが１つ存在するときの左側の光学装置４の受光部３３が、受光した光に応じて出力した電流（単位は[A]）を示す。図４（ｆ）は、図４（ｄ）から図４（ｅ）を減じたときの波形を示す。従って、図４（ｆ）の縦軸は、電流（単位は[A]）を示す。また、図４において各時点が示すものは、同じ符号が付与されているものに関しては同じ意味を表す。

物体Ｏ２が第２座標Ｐ２に位置している場合、右側の光学装置３からの光が下辺２２の中央部に入射したとき、その正反射光は、当該物体Ｏ２に遮られることにより左側の光学装置４の受光部３３に入射しない。このため、図４（ｅ）では、図３（ｅ）と比べたとき、時点t03,t13において、左側の光学装置４の受光部３３から出力される電流がその前後と比べて大きくなっていない。

このため、図４（ｄ）から図４（ｅ）を減じて図４（ｆ）を得ることで、図３（ｆ）と比べて時点t07,t17の他に時点t03,t13にもピークが存在する。しかしながら、この時点t03,t13においては、左側の光学装置４の光源３１からは光を出射していない。上述したように、制御回路部８は、左側の光学装置４の走査角度を検知するときには、後半周期（時間t05〜t1，時間t15〜t2）のみを対象としてピークを検知する。

このように、制御回路部８は、左側の光学装置４の受光部３３に右側の光学装置３からの正反射光が入射した場合であっても、当該ピークが左側の光学装置４からの光の再帰反射光を受光したのではなく、他の光（通常は、右側の光学装置３からの光）を受光したと判別でき、その影響を受けずに二次元座標領域Ｄ２にある物体Ｏ２に対する左側の光学装置４の走査角度を検知できる。

右側の光学装置３についても同様に、制御回路部８は、「二次元座標領域Ｄ２に物体が位置していないときの右側の光学装置３の受光部３３の出力電流波形（図４（ｄ）に相当）」から「第２座標Ｐ２に物体Ｏ２が位置しているときの右側の光学装置３の受光部３３の出力電流波形（図４（ｅ）に相当）」を減じることで、図４（ｆ）に相当する波形を得る。

そして、制御回路部８は、当該得られた波形のうち図４（ｆ）に相当する波形のうち、右側の光学装置３から光を出射している前半周期（時間t0〜t05，時間t1〜t15）のみを対象として、ピークが存在するか否かを検知する。そして、ピークが検知された時点に基づいて、二次元座標領域Ｄ２にある物体Ｏ２に対する右側の光学装置３の走査角度を検知する。

以上のようにして、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物体Ｏ２の座標が決定される。

このように、「制御回路部８が、右側の光学装置３においては前半周期のみにおいて受光した光に基づいて物体Ｏ２に対する走査角度を検知し、左側の光学装置４においては後半周期のみにおいて受光した光に基づいて物体Ｏ２に対する走査角度を検知し、二次元座標領域Ｄ２にある物体の座標を検知する」ことが、本発明における「前記制御部は、前記複数の光学装置の各々において前記光出射部から光を出射している間に前記受光部が受光した光に基づいて前記物体の座標を検知する」ことに相当する。

以上のように、第１実施形態では、制御回路部８は、右側の光学装置３の光源３１に印加する電圧（図３（ｂ））と、左側の光学装置４の光源３１に印加する電圧（図３（ｃ））とが同時に非0とならないようにしている。このため、各光学装置３，４の光源３１から光が出射されているときの（右側の光学装置３においては前半周期、左側の光学装置４においては後半周期）、当該光学装置の受光部３３が受光した光に基づいて物体（Ｏ１又はＯ２）の座標を検知している。これにより、各光学装置（３又は４）が他の光学装置（４又は３）からの正反射光を受光した場合であっても、その影響を受けずに物体（Ｏ１又はＯ２）の座標を検知することができる。

なお、本実施形態において、制御回路部８は、２つの光学装置３，４の各々の光源３１を点灯又は消灯するように制御することで、光源３１から出射された光が二次元座標領域Ｄ２を走査する光を出射する光学装置（３又は４）が所定の時点において１つのみとなるように各光学装置３，４を制御している。しかしながら、これに限らず、走査光が二次元座標領域Ｄ２に出射されないのであれば、どのような方法であってもよい。例えば、制御回路部８から印加される駆動信号によって、光を遮蔽する物体（例えば、遮蔽板等）を可動できるように構成する。そして、制御回路部８は、「走査光が二次元座標領域Ｄ２に出射されないように光源３１の出射方向又は光偏向器４０のミラーの表面側に当該物体を配置すること」と、「当該物体によって走査光が二次元座標領域Ｄ２に出射されることを遮蔽されない位置に、当該物体を配置すること」とを繰り返すように構成してもよい。

また、本実施形態において、制御回路部８は、各光学装置３，４の走査部３２の光偏向器４０のミラーの偏向角の絶対値を、22.5°よりも大きい値である25°に設定しているが、これに限らない。光偏向器４０のミラーの偏向角の絶対値は、二次元座標領域Ｄ２を走査するという目的を達するために必要な角度以上に設定されていればよい。例えば、本実施形態と同様の位置に、各光学装置３，４が配置されているならば、二次元座標領域Ｄ２を走査するという目的を達するために必要な角度の範囲は-22.5°〜22.5°であるので、光偏向器４０のミラーの偏向角の絶対値が22.5°以上以上に設定されていればよい。このとき、光偏向器４０のミラーの偏向角の絶対値が22.5°に設定されている場合には、各光学装置３，４から出射される光が二次元座標領域Ｄ２外に出射されることがなく、周期長T1と走査長T2とは同じ値となる。なお、二次元座標領域Ｄ２を走査するという目的を達するために必要な光偏向器４０のミラーの偏向角は、二次元座標領域Ｄ２と各光学装置３，４との相対的な位置関係に応じて決定されるものである。

また、本実施形態において、制御回路部８は、前半周期（時間t0〜t05，時間t1〜t15）において右側の光学装置３の光源３１から光を出射し、後半周期（時間t05〜t1，時間t15〜t2）において左側の光学装置４の光源３１から光を出射するように制御している。これにより、各光学装置３，４のうち光源３１から光を出射している光学装置が、所定の時点において１つのみとなる。しかしながら、上述したように、各光学装置３，４の走査部３２の光偏向器４０のミラーの偏向角の絶対値が、22.5°より大きい値であるとき（時間t0〜t01，時間t04〜t06，時間t09〜t11，時間t14〜t16及び時間t19〜t2。以降、これらの時間をまとめて「領域外時間」という）には、当該光学装置の光源３１から出射される光は、二次元座標領域Ｄ２外に出射される。ここで、領域外時間以外の時間である時間t01〜t04，時間t06〜t09，時間t11〜t14及び時間t16〜t19をまとめて「領域時間」という。

領域外時間において、各光学装置３，４から出射された光は、再帰反射部（下辺２２，右辺２３又は下辺２２）によって再帰反射及び正反射されることはない。従って、領域外時間においては、各光学装置３，４のいずれもが光を出射した場合であっても、制御回路部８による二次元座標領域Ｄ２にある物体の座標を検知に影響を与えない。従って、時間t01〜t04及び時間t11〜t14においては（走査長T2の半分の時間においては）、右側の光学装置３から光が出射し、左側の光学装置４からは光が出射していない必要があり、時間t06〜t09及び時間t16〜t19においては（走査長T2の半分の時間においては）、左側の光学装置４から光が出射し、右側の光学装置３からは光が出射していない必要があるが、領域外時間（時間t0〜t01，時間t04〜t06，時間t09〜t11，時間t14〜t16，時間t19〜t2）においては、各光学装置３，４からは光が出射していても出射していなくてもよい。

このように、制御回路部８は、領域外時間において各光学装置３，４から同時に光が出射されるように、制御回路部８が各光学装置３，４を制御した場合であっても、領域時間において（すなわち、二次元座標領域Ｄ２に光が出射されている時間において）、光が出射される光学装置が１つのみとなるように制御すればよい。このような制御回路部８による制御が、本発明における「前記制御部は、前記光出射部から出射された光が前記二次元座標領域を走査する光を出射する光学装置が所定の時点において１つのみとなるように前記光出射部を制御する」ことに相当する。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の座標検知装置１０について図５及び図６を参照して説明する。第２実施形態においては、第１実施形態で用いられものと基本的に同じ構成の光学装置を４つ用いて、外枠２の四隅に１つずつ配置する。これらの４つの光学装置３〜６は、右側の光学装置３、左側の光学装置４、右下の光学装置５、左下の光学装置６となる。

右側の光学装置３及び左側の光学装置４は、第１実施形態と同様に配置される。右下の光学装置５は、下辺２２と右辺２３の交点上、すなわち図１の右下の角の外枠２の周縁上に配置され、左下の光学装置６は、下辺２２と左辺２４の交点上、すなわち図１の左下の角の外枠２の周縁上に配置される。制御回路部８は、４つの光学装置３〜６の各々と配線（図示省略）によって電気的に接続されている。制御回路部８は、４つの光学装置３〜６の各々に駆動信号を出力すると共に、４つの光学装置３〜６から電気信号が入力される。ここで、右下の光学装置５は右側の光学装置３に対して上下対象に同じ構成であり、左下の光学装置６は左側の光学装置４に対して上下対象に同じ構成である。

また、本実施形態において、上辺２１は、下辺２２，右辺２３及び左辺２４と同様に、再帰反射するようにその表面が加工されている。すなわち、本実施形態においては、外枠２を構成する上辺２１，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。

そして、右下の光学装置５の受光部３３は、当該光学装置の走査部３２によって二次元座標領域Ｄ２に出射された光が、外枠２の上辺２１及び左辺２４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。左下の光学装置６の受光部３３は、当該光学装置の走査部３２によって二次元座標領域Ｄ２に出射された光が、外枠２の上辺２１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。

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、右下の光学装置５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る。また、左下の光学装置６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。

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、右下の光学装置５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る。また、左下の光学装置６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。

また、右下の光学装置５及び左下の光学装置６の光偏向器４０のミラーの偏向角は、右側の光学装置３及び左側の光学装置４の光偏向器４０のミラーの偏向角と同期させるために同じように設定されている。すなわち、偏向角の絶対値が22.5°よりも大きい25°になるように設定されている。これらの光偏向器４０のミラーから出射されるレーザ光は、その偏向角が「22.5°よりも大きく25°以下のとき」又は「-22.5°よりも小さく-25°以上のとき」には、二次元座標領域Ｄ２には出射されない。

そして、右辺２３上には、右下の光学装置５からの光を受光するようにフォトダイオード等の光電変換素子（図示省略）が配置され、左辺２４上には、左下の光学装置６からの光を受光するようにフォトダイオード等の光電変換素子（図示省略）が配置される。これにより、右下の光学装置５（又は左下の光学装置６）のミラーの偏向角が22.5°になったときに、右辺２３（又は左辺２４）上に配置される光電変換素子が右下の光学装置５（又は左下の光学装置６）からの光を受光する。

このため、制御回路部８は、右下の光学装置５及び左下の光学装置６の走査部３２（ひいては光偏向器４０）に印加する駆動波形のみで、当該光学装置の光偏向器４０の偏向角（ひいては走査角度）を検知するものに比べて、これらの光電変換素子が受光したタイミングをも考慮して検知することで、当該検知の精度を向上することが可能となる。

本実施形態の座標検知装置１０においては、第１実施形態で示されたように、各光学装置３，４から出射された光が、下辺２２の中央部に入射して他方の光学装置の受光部に入射する経路以外にも、次に例示されるような経路も存在する。図５では、光学装置から出射された光は実線で示され、再帰反射部によって再帰反射された光は一点鎖線で示され、再帰反射部によって正反射された光は破線で示されている。図５（ａ）に示されるように、右側の光学装置３から出射した光（実線）が、下辺２２の右から4分の1の位置に入射したとき、当該光学装置に再帰反射する再帰反射光（一点鎖線）と、上辺２１の中央部に向かって反射する正反射光（破線）とに分割される。

本実施形態においては、上述したように、上辺２１も再帰反射するように構成されている。従って、このときの正反射光が入射することで、上辺２１の中央部によって再帰反射光（図示省略）と正反射光（破線）とに分割される。その後、当該正反射光が下辺２２の左から4分の1の位置に入射して反射し（このとき再帰反射も行われる）、左側の光学装置４の受光部３３に入射する。このように、右側の光学装置３から出射された光は、上辺２１及び下辺２２によって反射されて左側の光学装置４に入射する経路がある。左側の光学装置４から出射された光についても同様に、上辺２１及び下辺２２によって反射されて右側の光学装置３に入射する経路がある。

また、図５（ｂ）に示されるように、左下の光学装置６から出射された光が右辺２３の中央部に入射して、左側の光学装置４の受光部３３に入射する経路もある。更に、図５（ｃ）に示されるように、右下の光学装置５から出射された光が、「左辺２４の下から3分の1の位置」及び「右辺２３の上から3分の1の位置」で反射され、左側の光学装置４の受光部３３に入射する経路もある。

図５には、左側の光学装置４の受光部３３に、当該光学装置以外（３，５，６）から出射された光が受光する経路の一例を示したが、４つの光学装置３〜６の各々から出射された光が他の３つの光学装置の受光部３３に入射する経路は、図５に示された経路の他にも様々な経路がある。

このように、第２実施形態の座標検知装置１０は、上辺２１が再帰反射部として構成されたことによって当該上辺２１が正反射する。このため、各光学装置３〜６の受光部３３は、自身が出射した光による再帰反射光以外の光（他の光学装置が出射した光の正反射光）を多数受光する。

次に、上記のように構成された第２実施形態の座標検知装置１０による二次元座標領域Ｄ２にある物体の座標の検知方法について説明する。

図６は、座標検知装置１に関する各値の時間変化（波形）を、二次元座標領域Ｄ２の走査の４周期分を示している。なお、第２実施形態においても第１実施形態と同様に、１周期の長さである周期長はT1[s]とする。図６の（ａ）〜（ｈ）の横軸は時間[s]を示す。また、図６（ａ）の縦軸は、図３（ａ）と同様に、４つの光学装置３〜６の各々の光偏向器４０に印加される電圧（単位は[V]）を示す。図６（ｂ）の縦軸は、右側の光学装置３の光源３１に印加される電圧（単位は[V]）を示す。図６（ｃ）の縦軸は、左側の光学装置４の光源３１に印加される電圧（単位は[V]）を示す。図６（ｄ）の縦軸は、右下の光学装置５の光源３１に印加される電圧（単位は[V]）を示す。図６（ｅ）の縦軸は、左下の光学装置６の光源３１に印加される電圧（単位は[V]）を示す。

図６（ｆ）の縦軸は、二次元座標領域Ｄ２に物体が１つも存在しないときの、右側の光学装置３の受光部３３が、受光した光に応じて出力した電流（単位は[A]）を示す。図６（ｇ）の縦軸は、二次元座標領域Ｄ２に物体が１つ存在するときの右側の光学装置３の受光部３３が、受光した光に応じて出力した電流（単位は[A]）を示す。図６（ｈ）の縦軸は、図６（ｆ）から図６（ｇ）を減じたときの波形（単位は[A]）を示す。なお、右側の光学装置３以外の光学装置４〜６の受光部３３が出力する波形については記載を省略する。

４つの光学装置３〜６は、図６（ａ）に示されるように、周波数及び波形の変化のタイミング等が同一の信号が、制御回路部８から走査部３２の光偏向器４０に印加されることで、二次元座標領域Ｄ２を走査する。同一の信号の印加は、制御回路部８に対して、４つの光学装置３〜６の光偏向器４０が並列に接続されることで実現される。このように、制御回路部８は、４つの光学装置３〜６に同一の信号を印加することで、４つの光学装置３〜６に別々の信号を印加するときよりも各光学装置３〜６の制御を簡単にすることができる。

右下の光学装置５及び左下の光学装置６の光源３１は、右側の光学装置３及び左側の光学装置４の光源３１と同様に、印加される電圧に対する応答性が高いので、当該光源３１から出射される光の光度（単位は[cd]）の時間変化も当該印加される電圧の時間変化と同等のパターンを示す。すなわち、右下の光学装置５の光源３１から出射される光の光度の時間変化は図６（ｄ）に示されるようなパターンとなり、左下の光学装置６の光源３１から出射される光の光度の時間変化は図６（ｅ）に示されるようなパターンとなる。

また、本実施形態においては、右側の光学装置３の光源３１から出射される光の光度の時間変化は図６（ｂ）に示されるようなパターンとなり、左側の光学装置４の光源３１から出射される光の光度の時間変化は図６（ｃ）に示されるようなパターンとなる。なお、上述したように、図６（ｂ）〜（ｅ）において、電圧の値が0[V]であるときには光学装置（３、４、５又は６）の光源３１から光は出射されず、電圧の値が非0[V]であるときには光学装置（３、４、５又は６）の光源３１から光が出射される。

図６において、時点t0は、１周期目の開始時点を示している。時点t05は、時点t0から半周期経過した時点を示している。時点t1は、時点t05から半周期経過した時点、すなわち１周期目の終了時点を（及び２周期目の開始時点）を示している。時点t15は、時点t1から半周期経過した時点を示している。時点t2は、時点t15から半周期経過した時点、すなわち２周期目の終了時点を（及び３周期目の開始時点）を示している。時点t25は、時点t2から半周期経過した時点を示している。時点t3は、時点t25から半周期経過した時点、すなわち３周期目の終了時点を（及び４周期目の開始時点）を示している。時点t35は、時点t3から半周期経過した時点を示している。時点t4は、時点t35から半周期経過した時点、すなわち４周期目の終了時点を示している。

各光学装置３〜６が、二次元座標領域Ｄ２を１回走査するには、当該光学装置の走査の半周期分の時間が必要であることは第１実施形態と同様である。本実施形態では光学装置が４つあるので、光学装置４つの光学装置３〜６の全てが１回走査するには２周期分の時間が必要となる。すなわち、制御回路部８は、図６（ｂ）に示されるように、奇数周期目（１周期目又は３周期目）の前半の半周期（時間t0〜t05，時間t2〜t25）では右側の光学装置３から走査光を出射するように制御する。また、制御回路部８は、図６（ｃ）に示されるように、奇数周期目（１周期目又は３周期目）の後半の半周期（時間t05〜t1，時間t25〜t3）では左側の光学装置４から走査光を出射するように制御する。また、制御回路部８は、図６（ｄ）に示されるように、偶数周期目（２周期目又は４周期目）の前半の半周期（時間t1〜t15，時間t3〜t35）では右下の光学装置５から走査光を出射するように制御する。また、制御回路部８は、図６（ｅ）に示されるように、偶数周期目（２周期目又は４周期目）の後半の半周期（時間t15〜t2，時間t35〜t4）では左下の光学装置６から走査光を出射するように制御する。このように、制御回路部８は、各光学装置３〜６を走査の２周期毎に順番に光を出射するように制御する。

また、図６に示されるように、第２実施形態の制御回路部８は、第１実施形態の制御回路部８と同様に、１周期の時間には、二次元座標領域Ｄ２に光を出射している（二次元座標領域Ｄ２を走査している時間）に加え、二次元座標領域Ｄ２外に光を出射している時間も含まれる。すなわち、周期長T1は、走査長T2よりも大きく設定されている。なお、周期長T1は、走査長T2以上に設定されていればよいことは、第２実施形態においても第１実施形態と同様である。

以上のように、制御回路部８は、二次元座標領域Ｄ２を走査する光を出射する光学装置が所定の時点において１つのみとなるように、各光学装置３〜６を制御する。このような制御回路部８による制御が、本発明における「前記制御部は、前記光出射部から出射された光が前記二次元座標領域を走査する光を出射する光学装置が所定の時点において１つのみとなるように前記光出射部を制御」することに相当する。

そして、制御回路部８は、各光学装置３〜６の受光部３３が受光した光のうち、二次元座標領域Ｄ２に光を出射しているときの光学装置が受光した光のみに基づいて、二次元座標領域Ｄ２にある物体の座標を検知する。以下、右側の光学装置３を例に詳細を説明する。図６（ｆ）に示されるように、二次元座標領域Ｄ２に物体が存在していないとき、右側の光学装置３の受光部３３は、１周期目（又は３周期目）の前半の半周期のうち二次元座標領域Ｄ２を走査している時間（以下、各光学装置において、この時間を「対象時間」という）において自身が出射した光を受光している。また、他の光学装置４〜６が、二次元座標領域Ｄ２を走査している時間（１周期目と３周期目の後半の半周期、２周期目及び４周期目のうち二次元座標領域Ｄ２を走査している時間。以下、このような時間を「非対象時間」という）においては、上辺２１〜左辺２４による正反射光によって多数の光を受光している。

そして、図６（ｇ）に示されるように、二次元座標領域Ｄ２に物体が位置しているとき、右側の光学装置３の受光部３３は、対象時間において、当該物体によって遮られたときのみ光を受光していない。また、右側の光学装置３は、非対象時間において、上辺２１〜左辺２４による正反射光によって多数の光を受光していることは図６（ｆ）と同様である。しかしながら、二次元座標領域Ｄ２に物体がある場合（図６（ｇ））には、当該物体によって正反射光が遮られるときがあるので、二次元座標領域Ｄ２に物体がない場合（図６（ｆ））に比べて、右側の光学装置３の受光部が、受光する光が減少する。

そして、制御回路部８は、図６（ｆ）から図６（ｇ）を減ずることで図６（ｈ）の波形を得る。これにより、制御回路部８は、第１実施形態と同様に、右側の光学装置３が光を出射している対象時間において、ピークが存在している時点に基づいて物体によって光が遮られたときの走査角度を検知している。なお、図６では、二次元座標領域Ｄ２に１つの物体がある例を示しているが、複数の物体があってもよい。この場合に、対象時間におけるピークの数は、物体の数だけ存在する（例えば、物体が２つあれば２つのピークが存在する）。すなわち、各ピークに対応した走査角度を複数検知する。また、制御回路部８は、右側の光学装置３以外の光学装置４〜６においても上記と同様に走査角度を検知する。

二次元座標領域Ｄ２に複数の物体がある場合においては、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、４つの光学装置３〜６の各々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。

制御回路部８は、各光学装置３〜６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３〜６から２つの光学装置を選択するときの全組み合わせ（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。そこで、制御回路部８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、二次元座標領域Ｄ２内にある１又は複数の物体の座標として検知する。

このような制御回路部８による検知が、本発明における「前記制御部は、前記複数の光学装置の各々において前記光出射部から光を出射している間に前記受光部が受光した光に基づいて前記物体の座標を検知する」ことに相当する。

なお、二次元座標領域Ｄ２にある複数の物体の座標を検知するためには、本実施形態のように光学装置は４つである必要はなく、３つであればよい。このときにおいても、３つの光学装置から２つの光学装置を選択するときの全組み合わせにおいて検知された各座標群に共通して含まれる１又は複数の座標を、二次元座標領域Ｄ２内にある１又は複数の物体の座標として検知すればよい。

以上のように、第２実施形態の座標検知装置１０は、制御回路部８が、二次元座標領域Ｄ２を走査する光を出射する光学装置が所定の時点において１つのみとなるように、各光学装置３〜６を制御するので、４つの光学装置３〜６の各々が他の光学装置からの正反射光を受光した場合であっても、その影響を受けずに二次元座標領域Ｄ２の物体の座標を検知することができる。

なお、第２実施形態の座標検知装置１０においても、第１実施形態の座標検知装置１と同様に、制御回路部８が、領域外時間において各光学装置３〜６から同時に光が出射されるように、制御回路部８が各光学装置３〜６を制御した場合であっても、領域時間において（すなわち、二次元座標領域Ｄ２に光が出射されている時間において）、光が出射される光学装置が１つのみとなるように制御してもよい。この場合であっても、４つの光学装置３〜６の各々が他の光学装置からの正反射光を受光した場合であっても、その影響を受けずに二次元座標領域Ｄ２の物体の座標を検知することができるという本発明の効果が得られる。

１…座標検知装置（第１実施形態の二次元座標検知装置）、１０…座標検知装置（第２実施形態の二次元座標検知装置）、Ｄ２…二次元座標領域、２１…上辺（第２実施形態における再帰反射部）、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…２つの光学装置（第１実施形態における複数の光学装置）、８…制御回路部（制御部）、３〜６…４つの光学装置（第２実施形態における複数の光学装置）、３１…光源（光出射部）、３２…走査部（光出射部）、３３…受光部。

Claims (2)

1. 光を出射する光出射部と光を受光する受光部とを有し、二次元座標領域にある１又は複数の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る複数の光学装置と、
   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、
   前記光出射部が少なくとも前記二次元座標領域を走査するように前記光出射部を制御すると共に、前記受光部が受光した光に基づいて前記物体の座標を検知する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記光出射部から出射された光が前記二次元座標領域を走査する光を出射する光学装置が所定の時点において１つのみとなるように前記光出射部を制御し、且つ前記複数の光学装置の各々において前記光出射部から光を出射している間に前記受光部が受光した光に基づいて前記物体の座標を検知することを特徴とする二次元座標検知装置。
2. 請求項１に記載の二次元座標検知装置において、
   前記光出射部は、所定の角度範囲を往復動することで少なくとも前記二次元座標領域を走査し、
   前記走査の１周期は、前記１回の往復動であり、
   前記光出射部から光が出射する時間は、前記１周期の半分以下で且つ前記走査の１周期において当該光出射部が前記二次元座標領域を走査している時間の半分以上であることを特徴とする二次元座標検知装置。

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