JP6256990B2 - 検出装置、及び検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、検出装置、及び検出方法に関し、特に、所定の物体を検出する、検出装置、及び検出方法に関する。

先端の先鋭な物体が、異なる物体に接触した場合、被接触物体の表面が損傷、又は破損する場合がある。例えば、先端の先鋭な物体等がガラス面に接触した場合、ガラス面が損傷、破損する場合がある。そこで、先端の先鋭な物体がガラス面等に接触する前に、ガラス面等に接近する物体を検出することが好ましい。つまり、非接触で、所定の物体を検出できることが好ましい。なお、ここで、先端の先鋭な物体とは、被接触物体に対向する断面の幅が、所定の閾値以下の物体を意味する。

特許文献１においては、被検出物体からの反射光を利用して、被検出物体の有無を判断する技術が開示されている。

特開平１１−２７７２６１号公報

なお、上記先行技術文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明の観点からなされたものである。

上述の通り、そこで、先端の先鋭な物体がガラス面等に接触する前に、ガラス面等に接近する物体を検出することが好ましい。一方、ガラス面等に、先鋭な先端ではない物体（例えば、人間の指の腹の部分）がガラス面に接触しても、一般的には、ガラス面を損傷、又は破損する恐れは少ない。

特許文献１に開示された技術では、物体が検出できるが、被検出物体の幅を判断できない。

そこで、本発明は、所定の条件を満たす幅の物体を、非接触で検出することに貢献する検出装置、及び検出方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の視点によれば、保護対象物から所定の範囲内の距離に配置される検出装置であって、所定の周波数の光を出射する出射部と、前記出射部が出射した光を所定の方向に走査する走査部と、前記走査部が走査した光を受光する受光部と、前記走査部と前記受光部との間の光路に物体が存在しない状態で、受光部が受光する光に関して、前記所定の周波数と一致する、光量の最大値を算出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記走査部が走査した光の径が所定の閾値を越える場合、算出した前記最大値に対する、前記所定の周波数の光の受光量の減少割合を算出し、該減少割合に基づいて、前記走査部と前記受光部との間の光路に存在する、被検出物体の物体幅が所定の条件を満たすか否かを判断し、前記走査部が走査した光の径が所定の閾値以下である場合、前記被検出物体によって光が遮られる時間に基づいて、前記被検出物体の物体幅が前記所定の条件を満たすか否かを判断する、検出装置が提供される。

本発明の第２の視点によれば、保護対象物から所定の範囲内の距離に配置される検出装置が、所定の周波数の光を出射する工程と、出射された光を所定の方向に走査する工程と、走査された光を受光する工程と、被検出物体が存在しない状態で受光された光に関して、前記所定の周波数と一致する、光量の最大値を算出する工程と、算出された前記最大値に対する、前記所定の周波数の光の受光量の減少割合を算出する工程と、走査された光の径が所定の閾値を越える場合、算出された前記減少割合に基づいて、被検出物体の物体幅が所定の条件を満たすか否かを判断し、走査された光の径が所定の閾値以下である場合、前記被検出物体によって光が遮られる時間に基づいて、前記被検出物体の物体幅が前記所定の条件を満たすか否かを判断する、制御工程と、を含む検出方法が提供される。
なお、本方法は、所定の条件を満たす幅の物体を検出する検出装置という、特定の機械に結び付けられている。

本発明の各視点によれば、所定の条件を満たす幅の物体を、非接触で検出することに貢献する検出装置、及び検出方法が提供される。

一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係る検出システム２の全体構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る検出装置１の内部構成の一例を示すブロック図である。 光学系１０Ａの内部構成の一例を示す図である。 光偏向部１５の内部構成の一例を示すブロック図である。 被検出物体が存在する場合の一例を示す図である。 光学系１０Ｃの内部構成の一例を示す図である。 被検出物体が存在する場合の一例を示す図である。 光学系１０Ｅの内部構成の一例を示す図である。 被検出物体が存在する場合の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る検出装置１の動作の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る検出装置１Ａの内部構成の一例を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る検出装置１Ａの動作の一例を示すフローチャートである。

初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。

上述の通り、所定の条件を満たす幅の物体を、非接触で検出することに貢献する検出装置が望まれる。

そこで、一例として図１に示す検出装置１００を提供する。検出装置１００は、出射部１０１と、走査部１０２と、受光部１０３と、制御部１０４と、を備える。

出射部１０１は、光を出射する。走査部１０２は、出射部１０１が出射した光を所定の方向に走査する。受光部１０３は、走査部１０２が走査した光を受光する。ここで、走査部１０２と受光部１０３との間の光路に、物体が存在する場合、当該物体によって、走査部１０２が走査した光は遮られる。その結果、走査部１０２と受光部１０３との間の光路に、物体が存在しない場合に比べ、走査部１０２と受光部１０３との間の光路に、物体が存在する場合、受光部１０３が受光する光量は減少する。

ここで、上記物体において、走査面に対向する、面の幅が狭いほど、出射光量に対する受光量の減少割合は小さい。そこで、制御部１０４は、出射部１０１が出射した出射光量に対する、受光部１０３が受光した受光量の減少割合に基づいて、走査部１０２と受光部１０３との間の光路に存在する、被検出物体の物体幅が所定の条件を満たすか否かを判断する。従って、検出装置１００は、所定の条件を満たす幅の物体を、非接触で検出することに貢献する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係る検出システム２の全体構成の一例を示す図である。なお、図２は、検出システム２が含む検出装置１の数を２つに限定する趣旨ではない。検出システム２は、１つ又は３以上の検出装置１を含んでも良い。検出装置１の数は、後述する光の走査幅等に応じて、適宜、決定しても良い。また、検出装置１が配置される位置は、後述する光学系の構成等に応じて、適宜、決定しても良い。

図２に示す検出システム２は、検出装置１と、表示部３と、タッチパネル４と、を含んで構成される。ここで、検出装置１と、表示部３とは接続されていても良い。

表示部３は、液晶パネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等である。タッチパネル４は、物体の接触を検出する。

タッチパネル４は、表示部３の上に、入力検出部と、ガラスと、を組み合わせた外付け型であってもよい。または、タッチパネル４は、表示部３の上に平板上のタッチセンサを組み合わせたオンセル型であってもよい。あるいは、タッチパネル４は、表示部３にタッチセンサを内蔵したインセル型であっても良い。このように、タッチパネル４を実現する方法は、各種あるが、その方式は問わない。

検出装置１は、表示部３から所定の範囲内の位置に配置される。図２に示すように、検出装置１は、表示部３の左右に、配置されても良い。

検出装置１は、表示部３から所定の距離の範囲内に、所定の条件を満たす幅の物体が存在するか否かを判断する。そして、検出装置１は、表示部３から所定の距離の範囲内に、所定の条件を満たす幅の物体が存在する場合、アラーム音等を出力し、注意喚起する。

具体的には、検出装置１は、表示部３から所定の距離の範囲内に、物体が存在するか否かを判断する。そして、検出装置１は、出射光量に対する受光量の減少割合が、所定の条件を満たす場合、アラーム処理を実行する。

より具体的には、検出装置１は、出射光量に対する受光量の減少割合が、所定の第１の閾値を超え、所定の第２の閾値以下である場合、アラーム処理を実行する。以下、判断対象の物体を、被検出物体と呼ぶ。また、以下、走査方向に対する、判断対象物体の幅を、簡単のため、物体幅とも呼ぶ。

例えば、ユーザがタッチパネル４を操作する時に、所定の条件を満たす幅の物体を表示部３に接近させたとする。その場合、検出装置１は、出射光量に対する受光量の減少割合が、所定の条件を満たすか否かを判断する。

出射光量に対する受光量の減少割合が、所定の条件を満たす場合、検出装置１は、被検出物体の物体幅が所定の条件を満たすと判断する。ここで、物体幅が所定の閾値以下の物体が表示部３に接触した場合、表示部３の表面が損傷、又は破損する恐れがある。そのため、検出装置１は、物体幅が所定の閾値以下の物体を、表示部３に接触前に検出し、表示部３の表面の損傷、又は破損を防止することに貢献する。

なお、検出システム２において、検出装置１は、表示部３に対して、２以上の方向から光を受光し、被検出物体が存在するか否かを判断しても良い。例えば、検出装置１は、表示部３に対して、上下、左右、斜め方向等から光を受光し、被検出物体が存在するか否かを判断しても良い。光を検出する方向が増加するほど、被検出物体を検出できる可能性が増加する。

図３は、検出装置１の内部構成の一例を示すブロック図である。検出装置１は、光学系１０と、制御部２０と、アラーム出力部３０と、を含んで構成される。光学系１０は、出射部１１と、走査部１２と、受光部１３と、を含んで構成される。なお、図３は、本実施形態に係る検出装置１に関係するモジュールを主に記載する。

出射部１１は、光を出射する。具体的には、出射部１１は、入力された電気信号に基づいて、レーザ光を出射する。出射部１１は、半導体レーザ、即ちレーザダイオードを含んで構成されても良い。出射部１１は、光を出射できれば良く、例えば、ガスレーザ、固体レーザ等を用いて構成されても良く、その詳細は問わない。

走査部１２は、出射部１１が出射した光を、所定の方向に走査する。走査部１２は、例えば、ミラー（図示せず）と、当該ミラーを駆動する駆動部（図示せず）と、を含んでいても良い。そして、走査部１２が有するミラーが、出射部１１から出射された光を反射し、当該反射光が所定の方向に走査されても良い。

例えば、走査部１２は、振動ミラー、回転多面鏡等を用いて、実現されても良い。なお、振動ミラーは、ガルバノミラ−方式を用いて実現されても良い。また、回転多面鏡は、ポリゴンミラー方式を用いて実現されても良い。以下、走査部１２が走査した光が入射する面を、走査面と呼ぶ。なお、走査部１２の詳細は後述する。

ここで、検出装置１は、表示部３から所定の距離の範囲内を、検出範囲として設定するとする。その場合、走査部１２は、走査面が、表示部３から所定の距離の範囲内となるように、駆動することが好ましい。

受光部１３は、受光素子を含んで構成され、走査部１２が走査した光を受光する。そして、受光部１３は、受光量に応じた電気信号を出力する。例えば、受光部１３は、フォトダイオードを含んで構成されても良い。

制御部２０は、出射部１１が出射した出射光量に対する、受光部１３が受光した受光量の減少割合に基づいて、当該減少割合が所定の条件を満たすか否かを判断する。

ここで、走査部１２と、受光部１３との間に被検出物体が存在しない場合であっても、出射部１１から出射された光量が、後述する光学系構成において、受光部１３に到達するまでに微小量、減少する場合がある。制御部２０は、そのような光量の微小な減少を無視することが好ましい。一方、先端が十分に太い被検出物体については、表示部３に接触したとしても、先端が細い被検出物体に比べ、単位面積当たりの表示部３に対する衝撃は小さい。そこで、制御部２０は、出射光量に対する受光量の減少割合が、第１の閾値を超え、第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合、被検出物体の物体幅が第１の幅を超え、第１の幅より大きい第２の幅以下である、と判断する。

アラーム出力部３０は、報知処理を実行する。例えば、アラーム出力部３０は、音、光、文字等を用いて、報知処理を実行する。具体的には、制御部２０は、報知処理の実行を指示する電気信号を、アラーム出力部３０に送信する。アラーム出力部３０は、制御部２０から、報知処理の実行を指示する電気信号を受信した場合、報知処理を実行する。

例えば、検出装置１がスピーカ（図示せず）を備える場合、アラーム出力部３０は、報知処理として、アラーム音を出力しても良い。または、検出装置１が、出射部１１と異なるＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備える場合、アラーム出力部３０は、報知処理として、ＬＥＤを発光させても良い。また、アラーム出力部３０は、報知処理として、表示部３にアラームメッセージを表示させても良い。なお、報知処理は、各種あるが、その詳細は問わない。

制御部２０は、出射光量に対する受光量の減少割合が、第１の閾値を超え、第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合、アラーム出力部３０に報知処理を実行させる。

なお、受光部１３に受光する光束の径に応じて、検出対象とする物体幅が決定される。つまり、制御部２０は、受光部１３において受光される、光束の径を変更することで、検出対象とする物体幅を変更できる。そして、受光部１３において受光される、光束の径が小さくなるほど、制御部２０は、細い物体幅の物体を、検出対象の物体を検出することが容易になる。

また、走査方向の幅に応じて、検出対象とする物体幅が決定される。つまり、制御部２０は、走査方向の幅を変更することで、検出対象とする物体幅を変更できる。そして、走査方向の幅が小さくなるほど、制御部２０は、細い物体幅の物体を、検出対象の物体を検出することが容易になる。

以下、図４〜図１０を参照し、光学系１０について、詳細に説明する。具体的には、本書では、
（光学系構成Ｉ）受光部１３が、走査部１２を透過した光を直接受光する光学系（図４〜図６参照）
（光学系構成ＩＩ）走査部１２を透過した光を集光するレンズを含み、受光部１３が集光した光を受光する光学系（図７、図８参照）
（光学系構成ＩＩＩ）走査部１２を透過した光を反射するミラーを含み、受光部１３が、当該ミラーを反射した光を受光する光学系（図９、図１０参照）
について説明する。なお、本書で説明する光学系構成Ｉ〜光学系構成ＩＩＩは、本実施形態に係る光学系１０の一例であり、本実施形態に係る光学系１０の構成を限定する趣旨ではない。上述の出射部１１、走査部１２、受光部１３、制御部２０の機能を実現できれば、光学系１０の内部構成、光路は、適宜決定しても良いことは勿論である。

（光学系構成Ｉ）
まず、光学系構成Ｉについて説明する。

図４は、光学系構成Ｉに係る光学系１０Ａの内部構成の一例を示す図である。

まず、図４に示す光学系１０Ａについて説明する。

光学系１０Ａは、出射部１１と、コリメートレンズ１４と、走査部１２と、受光部１３１を含んで構成される。走査部１２は、光偏向部１５と、第１の走査レンズ１６と、を含んで構成される。

ここで、光偏向部１５について説明する。

図５は、光偏向部１５の内部構成の一例を示すブロック図である。光偏向部１５は、第１のミラー１５１と、光偏向駆動部１５２と、を含んで構成される。図５は、簡単のため、本実施形態に係る光偏向部１５に関係するモジュールを記載する。

第１のミラー１５１は、入射光を偏向する。光偏向駆動部１５２は、第１のミラー１５１を駆動する。具体的には、光偏向駆動部１５２は、第１のミラー１５１の反射光が、所定の方向に偏向されるように、第１のミラー１５１を駆動することが好ましい。例えば、光偏向部１５は、振動ミラー、回転多面鏡等を実現しても良い。

次に、図４を参照し、光学系１０Ａについて詳細に説明する。

出射部１１は、光を出射する。コリメートレンズ１４は、出射部１１から出射された光が入射し、平行光として出射する。具体的には、コリメートレンズ１４は、出射部１１から出射された発散光が入射し、所定の径の光束として出射する。

コリメートレンズ１４を透過した光は、光偏向部１５に入射する。具体的には、コリメートレンズ１４を透過した光は、第１のミラー１５１に入射する。そして、光偏向駆動部１５２が第１のミラー１５１を駆動することで、第１のミラー１５１の反射光は、所定の方向に走査される。

第１のミラー１５１の反射光は、第１の走査レンズ１６に入射する。そして、第１の走査レンズ１６は、第１のミラー１５１が走査した各光を平行光として出射する。例えば、第１の走査レンズ１６は、ｆ−θレンズであることが好ましい。ｆ−θレンズにおいては、焦点距離ｆ、入射角度θ、像高Ｙとした場合、Ｙ＝ｆθの関係が成立する。そのため、ｆ−θレンズを用いることで、等速で走査することが可能となる。

そして、第１の走査レンズ１６を透過した平行光は、受光部１３１に入射する。つまり、第１の走査レンズ１６は、第１のミラー１５１と、受光部１３１との間に配置される。

ここで、受光部１３１は、第１の走査レンズ１６を透過した光を、受光する。受光部１３１は、第１の走査レンズ１６から出射された、光が走査する幅を満たす、長さの受光面を有することが好ましい。例えば、受光部１３１は、当該長さの受光面を有する受光素子を含んで構成されても良い。または、受光部１３１は、直線上に配置された、２以上の受光素子を含んで構成されても良い。ここで、受光部１３１の受光面が、走査面に対向する向きとなるように、受光部１３１が配置されることが好ましい。

なお、受光部１３１は、直線上に配置された、２以上の受光素子を含む場合、各受光素子間に空間が生じる恐れがある。そのため、第１の走査レンズ１６と、各受光素子との間に、集光レンズ（図示せず）を配置しても良い。そして、各受光素子間の空間に向かって進行する光を、当該集光レンズで集光し、受光素子に入射させても良い。

なお、出射部１１が平行光を出射する場合、コリメートレンズ１４は不要となる。具体的には、出射部１１が、ガスレーザ等を用いて、平行光を出射する場合、コリメートレンズ１４は不要となる。

次に、走査部１２と、受光部１３１との間に、被検出物体が存在する場合について説明する。

図６は、光学系１０Ａにおいて、第１の走査レンズ１６と、受光部１３１との間の光路に、被検出物体３０１が存在する場合の一例を示す図である。

第１の走査レンズ１６を透過した光が、第１の走査レンズ１６と、受光部１３１との間の光路に存在する、被検出物体３０１に入射した場合、被検出物体３０１の入射面で反射（散乱等）する。その場合、第１の走査レンズ１６を透過後に、被検出物体３０１に入射した光は、受光部１３１に到達（入射）しない。そのため、第１の走査レンズ１６と、受光部１３１との間の光路に、被検出物体３０１が存在すると、図４に示す光学系１０Ａの状態に比べ、受光部１３１に入射する光量が減少する。

その結果、第１の走査レンズ１６と、受光部１３１との間の光路に、被検出物体３０１が存在する場合、出射部１１から出射された出射光量に対して、受光部１３１が受光する受光量は、減少する。そして、出射光量に対して、受光量の減少割合が大きいほど、被検出物体３０１の物体幅が大きいことを意味する。

（光学系構成ＩＩ）
次に、光学系構成ＩＩについて説明する。なお、光学系構成ＩＩにおいて、光学系構成Ｉと同一の箇所については、説明を省略する。

図７は、光学系構成ＩＩに係る光学系１０Ｃの内部構成の一例を示す図である。

まず、図７に示す光学系１０Ｃについて説明する。

光学系１０Ｃは、出射部１１と、コリメートレンズ１４と、走査部１２と、第２の走査レンズ１７と、受光部１３２と、を含んで構成される。走査部１２は、光偏向部１５と、第１の走査レンズ１６と、を含んで構成される。図４に示す光学系１０Ａとの相違点は、図７に示す光学系１０Ｃは、第２の走査レンズ１７を含む点である。出射部１１、コリメートレンズ１４、光偏向部１５、第１の走査レンズ１６については、図４に示す光学系１０Ａと同一であるため、詳細な説明は省略する。

第２の走査レンズ１７は、第１の走査レンズ１６と、受光部１３２との間に配置される。第１のミラー１５１が走査し、第１の走査レンズ１６を透過した平行光は、第２の走査レンズ１７に入射する。第２の走査レンズ１７は、第１の走査レンズ１６から出射した平行光を集光させる。

受光部１３２は、第２の走査レンズ１７から出射された光が入射する。ここで、受光部１３２は、第２の走査レンズ１７から出射された、光束を受光可能な大きさの受光面を有するものとする。

次に、走査部１２と、第２の走査レンズ１７との間に、被検出物体が存在する場合について説明する。

図８は、光学系１０Ｃにおいて、第１の走査レンズ１６と、第２の走査レンズ１７との間の光路に、被検出物体３１１が存在する場合の一例を示す図である。

第１の走査レンズ１６を透過した光が、第１の走査レンズ１６と、第２の走査レンズ１７との間の光路に存在する、被検出物体３１１に入射した場合、被検出物体３１１の入射面で反射（散乱等）する。その場合、第１の走査レンズ１６を透過後に、被検出物体３１１に入射した光は、第２の走査レンズ１７に到達（入射）しない。そのため、第１の走査レンズ１６と、第２の走査レンズ１７との間の光路に、被検出物体３１１が存在すると、図７に示す光学系１０Ｃの状態に比べ、第２の走査レンズ１７から出射する光量が減少する。

そして、第１の走査レンズ１６と、第２の走査レンズ１７との間の光路に、被検出物体３１１が存在すると、図７に示す光学系１０Ｃの状態に比べ、受光部１３２に入射する光量が減少する。

その結果、第１の走査レンズ１６と、第２の走査レンズ１７との間の光路に、被検出物体３１１が存在する場合、出射部１１から出射された出射光量に対して、受光部１３２が受光する受光量は、減少する。そして、上述の通り、出射光量に対して、受光量の減少割合が大きいほど、被検出物体３１１の物体幅が大きいことを意味する。

（光学系構成ＩＩＩ）
次に、光学系構成ＩＩＩについて説明する。なお、光学系構成ＩＩＩにおいて、光学系構成Ｉと同一の箇所については、説明を省略する。

図９は、光学系構成ＩＩＩに係る光学系１０Ｅの内部構成の一例を示す図である。

まず、図９に示す光学系１０Ｅについて説明する。

光学系１０Ｅは、出射部１１と、コリメートレンズ１４と、ハーフミラー１８と、走査部１２と、第２のミラー１９と、受光部１３３と、を含んで構成される。走査部１２は、光偏向部１５と、第１の走査レンズ１６と、を含んで構成される。出射部１１、コリメートレンズ１４、光偏向部１５、第１の走査レンズ１６については、図４に示す光学系１０Ａと同一であるため、詳細な説明は省略する。

まず、図９（ａ）を参照し、出射部１１から出射され、第２のミラー１９で反射するまでの光路について説明する。

出射部１１から出射された光は、コリメートレンズ１４に入射する。コリメートレンズ１４は、入射された光を、平行光として出射する。光学系１０Ｅにおいては、コリメートレンズ１４と、光偏向部１５との間に、ハーフミラー１８が配置される。

コリメートレンズ１４から出射された光の約半分の光量は、ハーフミラー１８を透過し、光偏向部１５に入射する。具体的には、コリメートレンズ１４から出射された光の約半分の光量は、ハーフミラー１８を透過し、第１のミラー１５１に入射する。そして、光偏向駆動部１５２が第１のミラー１５１を駆動することで、第１のミラー１５１の反射光は、所定の方向に走査される。ハーフミラー１８は、波長依存性のある誘電体多層膜のミラーであっても良く、出射部１１から出射されるレーザ光の波長で、約１：１に光を、直進と、反射とに分けるものであっても良い。また、波長依存性の少ないクロム膜を蒸着したものでも良く、出射部１１から出射されるレーザ光の波長で、約１：１に光を、直進と反射とに分けるものであっても良い。

第１のミラー１５１の反射光は、第１の走査レンズ１６の第１の面１６１に入射する。そして、第１の走査レンズ１６は、第１の面１６１から入射した光を、第２の面１６２から平行光として出射する。

第２のミラー１９は、第１の走査レンズ１６から出射された光を反射する。具体的には、第２のミラー１９は、第１の走査レンズ１６の第２の面１６２から出射された、光を入射し、第２のミラー１９の反射面で約半分の光量を反射する。

次に、図９（ｂ）は、第２のミラー１９の反射光が、受光部１３３に入射するまでの光路を示す図である。

第２のミラー１９の反射光は、第１の走査レンズ１６の第２の面１６２に入射する。第１の走査レンズ１６は、第２の面１６２から入射した光を集光させる。

第１の走査レンズ１６の第１の面１６１から出射された光は、第１のミラー１５１で反射し、ハーフミラー１８に入射する。ハーフミラー１８は、第１のミラー１５１の反射光を反射する。そして、受光部１３３は、ハーフミラー１８の反射光を受光する。ここで、受光部１３３は、第２のミラー１９を反射した、光を受光可能な大きさの受光面を有するものとする。

なお、第１のミラー１５１の反射光が出射部１１に入射しないように、光学系１０Ｅを構成することが好ましい。そこで、レーザの戻り光によるレーザの出射光量変動の原因とならないように、第１のミラー１５１の反射光の光軸と、コリメートレンズ１４から出射された光の光軸とをわずかにずらし、第２のミラー１９を配置することが好ましい。第１のミラー１５１の反射光が出射部１１に入射した場合、出射部１１から出射される光量が変化してしまう恐れがある。また、その結果、受光部１３３が受光する光量も変化してしまう。

また、ハーフミラー１８に替えて、偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを使用しても良い。偏光ビームスプリッタがレーザ光を最も透過するように、レーザ光の偏光面の向きを調整しても良い。１／４波長板は偏光ビームスプリッタを通過した側、即ち出射側に設ける。それにより、出射部１１から出射された時には直線偏光であったレーザ光が、１／４波長板を通ると、円偏光に変わり、第２のミラー１９で反射される時に、円偏向の回転の方向が逆になる。そして、第２のミラー１９で反射された戻り光が、再度、１／４を通ると、出射部１１から出射された光（１回目に偏光ビームスプリッタに入射した光）に対して、垂直方向の直線偏光になる。そして、１回目に偏光ビームスプリッタに入射した時には、偏光ビームスプリッタを透過した光が、今度は、偏光ビームスプリッタで反射される。その結果、偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを使用する場合、ハーフミラー１８を使用する場合より、光の利用効率が良い。すなわち、偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを使用する場合、ハーフミラー１８を使用する場合より、ロスが少なく、受光部１３３に入る光量が増加する。

次に、走査部１２と、第２のミラー１９との間に、被検出物体が存在する場合について説明する。

図１０は、光学系１０Ｅにおいて、第１の走査レンズ１６と、第２のミラー１９との間の光路に、被検出物体３２１が存在する場合の一例を示す図である。図１０（ａ）は、光学系１０Ｅにおいて、出射部１１から出射され、第２のミラー１９で反射するまでの光路を示す図である。図１０（ｂ）は、光学系１０Ｅにおいて、第２のミラー１９の反射光が、受光部１３３に入射するまでの光路を示す図である。

第１の走査レンズ１６の第２の面１６２から出射された光が、第１の走査レンズ１６と、第２のミラー１９との間の光路に存在する、被検出物体３２１に入射した場合、被検出物体３２１の入射面で反射（散乱等）する。その場合、第１の走査レンズ１６の第２の面１６２から出射後に、被検出物体３２１に入射した光は、第２のミラー１９に到達（入射）しない。そのため、図１０（ａ）に示す通り、第１の走査レンズ１６と、第２のミラー１９との間の光路に、被検出物体３２１が存在すると、図９に示す光学系１０Ｅの状態に比べ、第２のミラー１９に入射する光量が減少する。

そして、図１０（ｂ）に示す通り、第１の走査レンズ１６と、第２のミラー１９との間の光路に、被検出物体３２１が存在すると、図９（ｂ）に示す光学系１０Ｅの状態に比べ、第１の走査レンズ１６の第１の面１６１から出射される光量が減少する。

その結果、第１の走査レンズ１６と、第２のミラー１９との間の光路に、被検出物体３２１が存在する場合、出射部１１から出射された出射光量に対して、受光部１３３が受光する受光量は、減少する。そして、上述の通り、出射光量に対して、受光量の減少割合が大きいほど、被検出物体３２１の物体幅が大きいことを意味する。

次に、検出装置１の動作について説明する。

図１１は、検出装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、出射部１１が光の出射を開始したか否かを、制御部２０は判断する。例えば、制御部２０は、表示部３に情報の表示を開始させた場合、出射部１１に光の出射を開始させても良い。つまり、制御部２０は、表示部３に情報の表示を開始させた場合、所定の物体幅以下の被検出物体を検出するために、出射部１１に光の出射を開始させても良い。

出射部１１が光の出射を開始した場合（ステップＳ１のＹｅｓ分岐）には、ステップＳ２に遷移する。一方、出射部１１が光の出射を開始していない場合（ステップＳ１のＮｏ分岐）には、ステップＳ１の処理を繰り返す。

ステップＳ２において、光偏向部１５を駆動開始したか否かを、制御部２０は判断する。制御部２０が光偏向部１５を駆動開始した場合（ステップＳ２のＹｅｓ分岐）には、ステップＳ４に遷移する。一方、制御部２０が光偏向部１５を駆動開始していない場合（ステップＳ２のＮｏ分岐）には、制御部２０は、光偏向部１５を駆動開始する（ステップＳ３）。具体的には、制御部２０は、光偏向駆動部１５２を駆動開始する。そして、ステップＳ４に遷移する。

ステップＳ４において、制御部２０は、出射光量に対する受光量の減少割合を算出する。

ステップＳ５において、出射光量に対する受光量の減少割合が、第１の閾値を超え、前記第１の閾値より大きい第２の閾値以下であるか否かを、制御部２０は判断する。出射光量に対する受光量の減少割合が、第１の閾値を超え、第２の閾値以下である場合（ステップＳ５のＹｅｓ分岐）には、制御部２０は、物体幅が所定の条件を満たす、と判断する（ステップＳ６）。そして、ステップＳ７に遷移する。一方、出射光量に対する受光量の減少割合が、第１の閾値以下である、又は、第２の閾値を超える場合（ステップＳ５のＮｏ分岐）には、ステップＳ９に遷移する。

ステップＳ７において、制御部２０は、報知処理の実行を指示する電気信号を、アラーム出力部３０に対して出力する。そして、ステップ８において、アラーム出力部３０は、アラーム音の出力、アラームメッセージの表示等、報知処理を実行する。そして、ステップＳ９に遷移する。

ステップＳ９において、出射部１１が光の出射を終了したか否かを、制御部２０は判断する。例えば、制御部２０は、表示部３に情報の表示を終了させた場合、出射部１１に光の出射を終了させても良い。

出射部１１が光の出射を終了した場合（ステップＳ９のＹｅｓ分岐）には、検出装置１は処理を終了する。一方、出射部１１が光の出射を終了していない場合（ステップＳ９のＮｏ分岐）には、ステップＳ４に戻り、処理を終了する。

［変形例１］
本実施形態に係る検出装置１の変形例１として、出射部１１と、光偏向部１５との間の光路上に、所定の径の穴を有する物体を配置しても良い。つまり、出射部１１から出射された光を、所定の径の穴を通過させ、所定の径の光束としても良い。

［変形例２］
本実施形態に係る検出装置１の変形例２として、第１の走査レンズ１６から出射された光を、所定の方向（例えば、直角）に屈折させるように、第３のミラー（図示せず）を配置しても良い。つまり、第１の走査レンズ１６から出射された光が、第３のミラーで反射し、所定の方向に屈折しても良い。このように光を所定の方向に屈折させることで、光学系１０が表示部３とタッチパネル４とを取り囲み、検出システム２の全体の大きさを小さくできる。

［変形例３］
本実施形態に係る検出装置１の変形例３として、出射部１１が出射する光に、所定の変調をかけても良い。例えば、出射部１１が、ガスレーザを含んで構成されるとする。その場合、Ａ／Ｏ（acousto-optic）変調器（音響光学変調器）、Ｅ／Ｏ（electro-optic）変調器（電気光学変調器）を使用しても良い。また、出射部１１がレーザダイオードを含んで構成されるとする。その場合、レーザダイオードの直接変調を使用しても良い。

そして、制御部２０は、受光部１３が受光する光において、出射部１１から出射される光の周波数と一致する光に関して、光量の最大値等を算出しても良い。そして、制御部２０は、出射部１１から出射された、対応する周波数の光の光量に対して、算出された光量の最大値の減少割合を算出しても良い。その結果、制御部２０は、出射光量と受光量との減少割合の算出において、変調されていない他の光（即ち、外乱光）と、検出対象とする光とを区別できる。つまり、受光部１３が所定の変調がされた光を受光することで、外乱光の影響を除去できる。

以上のように、本実施形態に係る検出装置１は、出射光量に対する受光量の割合に基づいて、所定の条件を満たす幅の物体が接近したか否かを判断する。従って、本実施形態に係る検出装置１は、先端が尖っている物体を、非接触で検出することに貢献する。

また、本実施形態に係る検出装置１は、光学系構成を限定する必要がない。そのため、本実施形態に係る検出装置１は、状況に応じて、適宜、有益な光学系構成を採用することが可能である。

また、本実施形態に係る検出装置１は、既存の表示部等に隣接して設置することで、表示部に所定の条件を満たす幅の物体が接近することを防止できる。その際、本実施形態に係る検出装置１と、表示部とは独立していても良い。従って、本実施形態に係る検出装置１は、表示部等を有する既存のシステムに、容易に導入することができる。

［第２の実施形態］
本実施形態は、走査された光が被検出物体によって遮られた時間に基づいて、被検出物体の幅を判断する形態である。なお、本実施形態における説明では、上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。さらに、本実施形態における説明では、上記の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態における説明では、上記の実施形態と同一の作用効果についても、その説明を省略する。

本実施形態に係る検出装置１の内部構成は、図３に示す通りである。

上述の通り、走査部１２と受光部１３との間の光路に、物体が存在する場合、当該物体によって、走査部１２が走査した光は遮られる。ここで、被検出物体の幅が細いほど、被検出物体によって光が遮られる時間は短い傾向がある。そこで、本実施形態に係る検出装置１は、被検出物体によって光が遮られる時間を、被検出物体の幅を判断するための基準として利用する。

本実施形態に係る制御部２０は、走査された光の径が所定の閾値以下である場合、走査された光が被検出物体によって遮られた時間に基づいて、被検出物体の幅を判断する。一方、本実施形態に係る制御部２０は、走査された光の径が所定の閾値を超える場合、出射光量に対する、受光量の減少割合に基づいて、被検出物体の幅を判断する。

このように、本実施形態に係る検出装置１は、走査された光の径に応じて、異なる判断基準を採用する。なお、走査された光の径は、光学系１０の構成等に応じて決定される。そのため、制御部２０に、予め、走査された光の径が設定されていても良い。従って、本実施形態に係る検出装置１は、異なる判断基準を採用することで、より一層、効率的に、所定の条件を満たす幅の物体を検出できる。

［第３の実施形態］
本実施形態は、被検出物体が金属であるか否かを判断する形態である。なお、本実施形態における説明では、上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。さらに、本実施形態における説明では、上記の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態における説明では、上記の実施形態と同一の作用効果についても、その説明を省略する。

図１２は、本実施形態に係る検出装置１Ａの内部構成の一例を示すブロック図である。図３に示す検出装置１と、図１２に示す検出装置１Ａとの相違点は、図１２に示す検出装置１Ａは、金属検出部４０を含む点である。光学系１０、アラーム出力部３０については、上記の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

金属検出部４０は、走査部１２と受光部１３との間の光路に存在する、金属を検出する。例えば、金属検出部４０は、表示部３、及びタッチパネル４を有する、筐体内等に配置されても良い。

金属検出部４０は、所定の距離以内の金属を検出可能である、公知の金属センサを含んで構成されても良い。例えば、金属検出部４０は、電磁コイル（図示せず）を含んで構成されても良い。その場合、金属検出部４０は、被検出物体に発生する渦電流による磁気損失に基づいて、被検出物体が、検出対象の金属に該当するか否かを判断しても良い。そして、被検出物体が、検出対象の金属に該当する場合、金属検出部４０は、所定の電気信号を制御部２０に対して出力する。なお、これは、金属検出方法の一例であり、他の方法を用いて、金属を検出しても良く、その詳細は問わない。

制御部２０は、出射光量に対する受光量の減少割合、及び、金属検出部４０の出力信号に基づいて、物体幅が所定の条件を満たすか否かを判断する。具体的には、制御部２０は、出射光量に対する受光量の減少割合が第１の閾値を超え、前記第１の閾値より大きい第２の閾値以下であるとともに、金属検出部４０が金属を検出した場合、アラーム出力部３０に報知処理を実行させる。

次に、本実施形態に係る検出装置１Ａの動作について説明する。

図１３は、本実施形態に係る検出装置１Ａの動作の一例を示すフローチャートである。なお、図１３に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０３は、図１１に示すステップＳ１〜Ｓ３と同一であるため、詳細な説明を省略する。

光偏向部１５が駆動開始した場合、制御部２０は、金属検出部４０を駆動開始する。そして、金属検出部４０が金属を検出したか否かを、制御部２０は判断する（ステップＳ１０４）。金属検出部４０が金属を検出した場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ分岐）には、図１１に示すステップＳ４に遷移する。一方、金属検出部４０が金属を検出しない場合（ステップＳ１０４のＮｏ分岐）には、ステップＳ１０４の処理を繰り返す。

以上のように、本実施形態に係る検出装置１Ａは、被検出物体が所定の条件を満たす幅の物体であるか否かを判断すると共に、被検出物体が金属であるか否かを判断する。例えば、アルミニウムで構成された物体に比べ、プラスチック、ゴム等で構成された物体は、表示部３を損傷する恐れは少ない。そこで、本実施形態に係る検出装置１Ａは、プラスチック、ゴム等で構成された物体を検出した場合、報知処理を実行しない。従って、本実施形態に係る検出装置１Ａは、第１の実施形態と同様の効果を奏すると共に、不必要な報知処理の実行を防止することに貢献する。

なお、上記した実施形態においては、光の走査面が、表示部から所定の距離離れた面である場合について説明した。しかし、これは、光の走査面を、表示部から所定の距離離れた面に限定する趣旨ではない。走査面と、表示部とが独立していることは勿論である。

また、上記した実施形態においては、検出システムが、表示部を含む構成について説明した。しかし、これは、検出システムを、表示部を含む構成に限定する趣旨ではない。検出システムは、表示部と異なる装置を含んでいても良いことは勿論である。また、検出システムは、表示部を含まなくても良いことも勿論である。

上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

（付記１）上記第１の視点に係る検出装置の通りである。

（付記２）前記制御部は、前記減少割合が、第１の閾値を超え、前記第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合、前記物体幅が第１の幅を超え、前記第１の幅より大きい第２の幅以下である、と判断する、付記１に記載の検出装置。

（付記３）報知処理を実行するアラーム出力部をさらに備え、前記制御部は、前記減少割合が、前記第１の閾値を超え、前記第２の閾値以下である場合、前記アラーム出力部に前記報知処理を実行させる、付記２に記載の検出装置。

（付記４）前記走査部と前記受光部との間の光路に存在する、金属を検出する金属検出部をさらに備え、前記制御部は、前記減少割合が前記第１の閾値を超え、前記第２の閾値以下であるとともに、前記金属検出部が金属を検出した場合、前記アラーム出力部に前記報知処理を実行させる、付記３に記載の検出装置。

（付記５）前記制御部は、前記被検出物体によって光が遮られる時間に基づいて、前記物体幅が前記所定の条件を満たすか否かを判断する、付記１乃至４のいずれか一に記載の検出装置。

（付記６）前記走査部は、入射光を偏向する、第１のミラーと、前記第１のミラーを駆動する駆動部と、前記第１のミラーが偏向した各光を平行光として出射する、第１の走査レンズを備える、付記１乃至５のいずれか一に記載の検出装置。

（付記７）前記第１の走査レンズは、前記第１のミラーと、前記受光部との間に配置され、前記受光部は、前記第１の走査レンズから出射された、光が走査する幅を満たす、長さの受光面を有する、付記６に記載の検出装置。

（付記８）前記第１の走査レンズから出射した平行光を集光させる、第２の走査レンズをさらに備え、前記第２の走査レンズは、前記第１の走査レンズと、前記受光部との間に配置され、前記受光部は、前記第２の走査レンズから出射された、前記光束を受光可能な大きさの受光面を有する、付記６に記載の検出装置。

（付記９）前記第１の走査レンズから出射された光を反射する、第２のミラーをさらに備え、前記受光部は、前記第２のミラーを反射した、光を受光可能な長さの受光面を有する、付記６に記載の検出装置。

（付記１０）上記の第２の視点に係る検出方法の通りである。

（付記１１）前記制御工程において、前記減少割合が、第１の閾値を超え、前記第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合、前記物体幅が第１の幅を超え、前記第１の幅より大きい第２の幅以下である、と判断する、付記１０に記載の検出方法。

（付記１２）報知処理を実行する工程をさらに含み、前記制御工程において、前記減少割合が、前記第１の閾値を超え、前記第２の閾値以下である、と判断した場合、前記報知処理を実行させる電気信号を出力する、付記１１に記載の検出方法。

（付記１３）金属を検出する工程をさらに含み、前記制御工程において、前記減少割合が前記第１の閾値を超え、前記第２の閾値以下であるとともに、金属が検出された場合、前記報知処理を実行させる電気信号を出力する、付記１２に記載の検出方法。

（付記１４）前記制御工程において、前記被検出物体によって光が遮られる時間に基づいて、前記物体幅が前記所定の条件を満たすか否かを判断する、請求項１０乃至１３のいずれか一に記載の検出方法。

なお、上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１、１Ａ、１００ 検出装置
２ 検出システム
３ 表示部
４ タッチパネル
１０、１０Ａ〜Ｆ 光学系
１１、１０１ 出射部
１２、１０２ 走査部
１３、１０３、１３１〜１３３ 受光部
１４ コリメートレンズ
１５ 光偏向部
１６ 第１の走査レンズ
１７ 第２の走査レンズ
１８ ハーフミラー
１９ 第２のミラー
２０、１０４ 制御部
３０ アラーム出力部
４０ 金属検出部
１５１ 第１のミラー
１５２ 光偏向駆動部
１６１ 第１の面
１６２ 第２の面
３０１、３１１、３２１ 被検出物体

Claims (9)

1. 保護対象物から所定の範囲内の距離に配置される検出装置であって、
   所定の周波数の光を出射する出射部と、
   前記出射部が出射した光を所定の方向に走査する走査部と、
   前記走査部が走査した光を受光する受光部と、
   前記走査部と前記受光部との間の光路に物体が存在しない状態で、受光部が受光する光に関して、前記所定の周波数と一致する、光量の最大値を算出する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記走査部が走査した光の径が所定の閾値を越える場合、算出した前記最大値に対する、前記所定の周波数の光の受光量の減少割合を算出し、該減少割合に基づいて、前記走査部と前記受光部との間の光路に存在する、被検出物体の物体幅が所定の条件を満たすか否かを判断し、前記走査部が走査した光の径が所定の閾値以下である場合、前記被検出物体によって光が遮られる時間に基づいて、前記被検出物体の物体幅が前記所定の条件を満たすか否かを判断する、検出装置。
2. 前記制御部は、前記減少割合が、第１の閾値を超え、前記第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合、前記物体幅が第１の幅を超え、前記第１の幅より大きい第２の幅以下である、と判断する、請求項１に記載の検出装置。
3. 報知処理を実行するアラーム出力部をさらに備え、
   前記制御部は、前記減少割合が、前記第１の閾値を超え、前記第２の閾値以下である場合、前記アラーム出力部に前記報知処理を実行させる、請求項２に記載の検出装置。
4. 前記走査部と前記受光部との間の光路に存在する、金属を検出する金属検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記減少割合が前記第１の閾値を超え、前記第２の閾値以下であるとともに、前記金属検出部が金属を検出した場合、前記アラーム出力部に前記報知処理を実行させる、請求項３に記載の検出装置。
5. 前記走査部は、
   入射光を偏向する、第１のミラーと、
   前記第１のミラーを駆動する駆動部と、
   前記第１のミラーが偏向した各光を平行光として出射する、第１の走査レンズを備える、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出装置。
6. 前記第１の走査レンズは、前記第１のミラーと、前記受光部との間に配置され、
   前記受光部は、前記第１の走査レンズから出射された、光が走査する幅を満たす、長さの受光面を有する、請求項５に記載の検出装置。
7. 前記第１の走査レンズから出射した平行光を集光させる、第２の走査レンズをさらに備え、
   前記第２の走査レンズは、前記第１の走査レンズと、前記受光部との間に配置され、
   前記受光部は、前記第２の走査レンズから出射された、光束を受光可能な大きさの受光面を有する、請求項６に記載の検出装置。
8. 前記第１の走査レンズから出射された光を反射する、第２のミラーをさらに備え、
   前記受光部は、前記第２のミラーを反射した、光を受光可能な長さの受光面を有する、請求項７に記載の検出装置。
9. 保護対象物から所定の範囲内の距離に配置される検出装置が、
   所定の周波数の光を出射する工程と、
   出射された光を所定の方向に走査する工程と、
   走査された光を受光する工程と、
   被検出物体が存在しない状態で受光された光に関して、前記所定の周波数と一致する、光量の最大値を算出する工程と、
   算出された前記最大値に対する、前記所定の周波数の光の受光量の減少割合を算出する工程と、
   走査された光の径が所定の閾値を越える場合、算出された前記減少割合に基づいて、被検出物体の物体幅が所定の条件を満たすか否かを判断し、走査された光の径が所定の閾値以下である場合、前記被検出物体によって光が遮られる時間に基づいて、前記被検出物体の物体幅が前記所定の条件を満たすか否かを判断する、制御工程と、
   を含む検出方法。

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