(57)【要約】    【課題】  １個の受光手段で検出対象までの方位、位置を測定する測距検出システムを提供する。    【解決手段】  測距検出システムは、パルス幅変調を行ってレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２を照射する光源とレーザ光線を所定の周期で所定の偏向角の範囲で偏向して検出対象１１５に照射する偏向手段とを有する複数の偏向照明ユニット１０１と１０２を有する。また、レーザ光が検出対象１１５に当って反射した複数の反射光を受光して受光信号を出力する１個の受光手段１０３を有する。制御部は、偏向照明ユニット１０１と１０２に所定の周期の範囲内でそれぞれ異なるパルス幅を与えてパルス幅変調をさせると共に、受光手段１０３が受けた受光信号をパルス幅により解析し、その検出対象の位置と方位を特定する。【選択図】    図１
2015180855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から光線を照射し該光線が検出対象から反射された場合に該反射光を受光して前記検出対象の位置を特定する測距検出システムであって、
前記光源と、前記光線を所定の周期および所定の偏向角の範囲で偏向して前記検出対象に照射する偏向手段と、を有する複数の偏向照明ユニットと、
前記検出対象により反射された複数の反射光を受光して受光信号を出力する１個の受光手段と、
前記受光信号を解析する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
各光源から照射された光線を前記所定の周期の範囲内でそれぞれ前記偏向角に対応させて変調し、
前記受光信号を前記変調に基づいて分別し、
前記検出対象の位置を特定すること
を特徴とする測距検出システム。
【請求項２】
光源からの光線を検出対象に照射しその検出対象からの反射光を受光して前記検出対象の位置を特定する測距検出システムであって、
パルス幅変調を行って光線を照射する光源と前記光線を所定の周期で所定の偏向角の範囲で偏向して検出対象に照射する偏向手段とを有する複数の偏向照明ユニットと、前記光線が検出対象で反射した複数の反射光を受光して受光信号を出力する１個の受光手段と、前記偏向照明ユニットを制御し前記受光信号を解析する制御部と、を備え、
前記制御部は、
各光源に前記所定の周期の範囲内でそれぞれ前記偏向角に対応して変化するパルス幅を与えてパルス幅変調をさせ、
前記受光信号を前記パルス幅により分別し、
その検出対象の位置を特定することを特徴とする測距検出システム。
【請求項３】
前記制御部は、各偏向照明ユニットに対し、前記所定のパルス幅の変化する範囲として、他のいずれの偏向照明ユニットの前記所定のパルス幅の変化する範囲と重複しないように与えることを特徴とする請求項１または２に記載の測距検出システム。
【請求項４】
前記制御部は、各偏向照明ユニットに対し、順次ひとつずつ排他的に光線を照射させることを特徴とする請求項１または２に記載の測距検出システム。
【請求項５】
前記測距検出システムは、さらに、回折手段を前記受光手段の光入射面に備え、
前記各偏向照明ユニットの前記光源は、それぞれ異なる波長の光線を照射し、
前記受光手段は、第１の受光素子と第２の受光素子が内部に備えられており、前記光線が前記回折手段を通過して、前記異なる波長の光線が、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に分けられて受光するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の測距検出システム。
【請求項６】
前記光源は、赤外光を放出する半導体レーザもしくは発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の測距検出システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の測距検出システムを具備し、
投射画像を拡散反射させて表示するためのスクリーン部と、前記スクリーン部上にあって矩形の検出領域を取り囲むように配設された遮光部材と、
各偏向照明ユニットは、前記遮光部材の対角の隅または隣り合う隅にそれぞれ位置し、
各光線は、前記矩形の遮光部材の内側の前記スクリーン部と平行な走査平面内を走査し、
前記受光手段は、前記矩形の遮光部材の空いている隅のひとつであって前記走査平面に関し前記スクリーン部と反対側の前記遮光部材上に前記検出領域を向けて配置したことを特徴とするタッチセンサーパネルの測距検出システム。
【請求項８】
請求項１または２に記載の測距検出システムを具備し、
前記光源は半導体レーザであり、
前記制御部は、各偏向照明ユニットに対し、共通の同期信号に基づき前記パルス幅変調の前記周期を開始し、かつ、前記所定の周期は、同一周期を与えることを特徴とするレーザレーダの測距検出システム。
【請求項９】
パルス幅変調を行って光線を照射する光源と前記光線を所定の周期で所定の偏向角の範囲で偏向して検出対象に照射する偏向手段とを有する複数の偏向照明ユニットと、前記光線が検出対象で反射した複数の反射光を受光して受光信号を出力する１個の受光手段と、前記偏向照明ユニットを制御し前記受光信号を解析する制御部と、を備えた測距検出システムを用いた測距検出方法であって、
前記各偏向照明ユニットが、前記光源から照射される光線にそれぞれ異なるパルス幅であって偏向角に対応したパルス幅を与えてパルス幅変調を行うステップと、
各偏向照明ユニットの偏向手段が、検出領域を走査するために所定の走査周期で前記光線を所定の偏向角の範囲で偏向して検出領域に向けて照射するステップと、
前記受光手段が、前記検出対象で反射した前記複数の反射光を受光する受光ステップと、
前記制御部が、前記受光ステップで受光した受光信号を前記パルス幅により分別し、その検出対象の位置を特定するステップを備えることを特徴とする測距検出方法。
【請求項１０】
レーザ光を放出するレーザ光源と、該レーザ光源から放出されたレーザ光を周期的に偏向させる偏向手段とからなる偏向照明ユニットを少なくとも２個以上と、
１個の受光器と、
前記レーザ光源を駆動し、かつ、前記受光器からの受光信号を周波数解析する制御装置と、
で構成された測距検出システムであって、
前記レーザ光源ごとに異なる周波数変調もしくは位相変調をかけ、該周波数変調もしくは位相は周期的に変調周波数もしくは位相を変化させ、かつ、前記偏向に同期させることを特徴とする測距検出システム。
【請求項１１】
前記レーザ光源は、赤外光を放出するレーザ光源であることを特徴とする請求項１０に記載の測距検出システム。
【請求項１２】
前記レーザ光源は、半導体レーザであることを特徴とする請求項１０、１１のいずれか１項に記載の測距検出システム。
【請求項１３】
前記半導体レーザの注入電流に変調信号を重畳させることによって周波数変調もしくは位相変調することを特徴とする請求項１、１０〜１２のいずれか１項に記載の測距検出システム。
【請求項１４】
請求項１、１０〜１３のいずれか１項に記載の測距検出システムを具備したレーザレーダ装置。
【請求項１５】
請求項１、１０〜１３のいずれか１項に記載の測距検出システムを具備し、
偏向されたレーザ光の光線を含む面もしくは該光線近傍の面内に設置される遮光部材と、
投影装置から投影された画像を映すためのスクリーン、もしくは、直視型表示装置と、
からなる光学式タッチパネル。
【請求項１６】
請求項１、１０〜１３のいずれか１項に記載の測距検出システムと、
偏向されたレーザ光の光線を含む面Ａ１もしくは該光線近傍の面内Ａ２に設置される遮光部材と、
前記面Ａ１と前記面Ａ２の面とは異なる面内に設置される反射部材と、
投影装置から投影された画像を映すためのスクリーン、もしくは直視型表示装置と、
からなる光学式タッチパネル。
【請求項１７】
前記反射部材は、拡散反射面であることを特徴とする請求項１６に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１８】
前記拡散反射面は、前記面Ａ１に平行な方向に拡散性が高く、かつ、前記面Ａ１に垂直方向への拡散性は低い拡散面であることを特徴とする請求項１７に記載の光学式タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を検出対象物に照射しその方位と距離を測定する測距検出システム、タッチセンサーパネルの測距検出システム、レーザレーダの測距検出システム、レーザレーダ装置、光学式タッチパネルおよび測距検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を用いて対象物との距離を検出する技術が種々開発されている。従来の測距検出の技術として、例えば、特許文献１（特許第４４９８１３５号）、特許文献２（特許第４６６８８９７号）等に開示されている。
特許文献１には、そのひとつとして、レーザレーダを利用したＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式の測距検出システムが提案されている。このＴＯＦ方式は、光源から放出した照射光が対象物で反射し、カメラに届くまでの光の往復時間と光の速度から、被写体までの距離を計測するものである。
しかしながら、このＴＯＦ方式は、複数の照射光の同期およびレーザ駆動と受光器側との同期を取る必要があり、また照射した照射光を基準として観測された反射光の時間差を常に追跡する必要があるため、信号の処理が複雑になるという難点がある。
また、特許文献２には、光学式タッチパネルにおいて光源からの光がパネル付近の検出対象物（指）で反射し、その反射光を２台の走査可能なカメラで検出して、三角測量法でタッチした位置を検出している。
【０００３】
しかしながら、三角測量法を採用するためには、反射光を受光する受光手段（カメラ）は、異なる位置に２台用いる必要があり、コストおよび小型化に難がある。
さらに、複数の光源を並べる光学式タッチパネルでは、大画面になる程、コストアップになる。
また、特許文献３（特開２０１３−１８５８４９号公報）は、対象物との距離および方位を検出するレーザレーダに関するもので、光源がレーザビームを発生させてから受光手段が反射光を受光するまでの時間を計測する方式であり、信号の処理が複雑である。
このように、従来技術は、信号の処理が複雑であったり、必要なハードウェアが多くなったりするため、小型で且つ低コストで簡素な測距検出の技術が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、検出対象の位置を計測するのに、受光信号の時間計測の必要がなく、特に、受光手段がカメラではなく、単一の受光手段により検出対象までの距離および方位を測定し得る測距検出システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る測距検出システムは、上述した目的を達成するために、
光源から光線を照射し該光線が検出対象から反射された場合に該反射光を受光して前記検出対象の位置を特定する測距検出システムであって、
前記光源と、前記光線を所定の周期および所定の偏向角の範囲で偏向して前記検出対象に照射する偏向手段と、を有する複数の偏向照明ユニットと、
前記検出対象により反射された複数の反射光を受光して受光信号を出力する１個の受光手段と、
前記受光信号を解析する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
各光源から照射された光線を前記所定の周期の範囲内でそれぞれ前記偏向角に対応させて変調し、
前記受光信号を前記変調に基づいて分別し、
前記検出対象の位置を特定すること
を特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光源から光線を照射し該光線が検出対象から反射された場合に該反射光を受光して前記検出対象の位置を特定する測距検出システムであって、
前記光源と、前記光線を所定の周期および所定の偏向角の範囲で偏向して前記検出対象に照射する偏向手段と、を有する複数の偏向照明ユニットと、
前記検出対象により反射された複数の反射光を受光して受光信号を出力する１個の受光手段と、
前記受光信号を解析する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
各光源から照射された光線を前記所定の周期の範囲内でそれぞれ前記偏向角に対応させて変調し、
前記受光信号を前記変調に基づいて分別し、
前記検出対象の位置を特定することにより、
検出対象の位置を計測するのに受光信号の時間を計測する必要がなく、受光手段が単一でも検出対象までの距離と方位を測定できる測距検出システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１および第２の実施の形態に係る測距検出システムの共通の基本概念を示す説明図である。
【図２】図１の測距検出システムを説明するための図であり、図２（A）は、時間経過とｄｕｔｙ比の関係を示すグラフであり、図２（Ｂ）は、ｄｕｔｙ比の変化を示す波形図である。
【図３】第１の実施の形態に係る測距検出システムを説明するための図であり、（Ａ）は、時刻とｄｕｔｙ比との関係を示す図、（Ｂ）は、ｄｕｔｙ比と偏向角との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る測距検出システムの基本概念を示すための図で、（Ａ）は、時間経過とデューティ比の関係、（Ｂ）は、図４（Ａ）の始点、終点付近における波形図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態をさらに説明する図で、図５（Ａ）と（Ｂ）でディーティ比と偏向角の対応関係を示す図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、受信信号によって得られた波形図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る測距検出システムの説明図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る測距検出システムを、タッチセンサーパネル適用した場合の図であり、（A）は、平面図、（B）は、側面図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図８に示すタッチセンサーパネルの動作説明図である。
【図１０】図８に示すタッチセンサーパネルの受光信号の説明図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る測距検出システムをタッチセンサーパネルに適用した場合の図であり、（Ａ）は、平面図、（Ｂ）は、側面図である。
【図１２】図１１のタッチセンサーパネルの動作を説明するチャート図である。
【図１３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、図１１のタッチセンサーパネルの受光信号の波形図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態に係る測距検出システムをタッチセンサーパネルに適用した場合の平面図である。
【図１５】（Ａ）、（Ｂ）は、図１４に示す測距検出システムのディーティ比と偏向角との対応関係を示す説明図である。
【図１６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、図１４に示す測距検出システムにおける受光信号の説明図である。
【図１７】本発明の第７の実施の形態に係る測距検出システムを適用したレーザレーダの全体の主要構成を示す図である。
【図１８】（Ａ）、（Ｂ）は、図１７のレーザレーダの測距方法を示すチャート図である。
【図１９】図１７のレーザレーダの測距方法をさらに示すチャート図である。
【図２０】本発明の第８の実施の形態に係る測距検出システムの全体の主要構成を示す図である。
【図２１】図２０の測距検出システムに用いられている回折格子の働きを示す説明図である。
【図２２】図２０の測距検出システムの測距方法を示すチャート図である。
【図２３】各実施の形態に共通の測距検出システムのシステム構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第９の実施の形態に係る測距検出システムの主要構成を示す説明図である。
【図２５】レーザ光源の駆動についての説明図であり、（Ａ）は、時間経過に対する変調周波数との関係を示し、（Ｂ）は、偏向角との関係を示すグラフである。
【図２６】図２４に示す測距検出システムにおける受光器からの受光信号の波形図を（Ａ）に示し、上記受光信号をスペクトル解析することによって得られた波形図を（Ｂ）に示す。
【図２７】第９の実施の形態の変形例としての測距検出システムの具体的構成を示す説明図である。
【図２８】本発明の第１０の実施の形態に係る測距検出システムを具備したタッチパネルの構成を模式的に示すもので、（Ａ）は、平面図、（Ｂ）は、C−C線断面図である。
【図２９】本発明の第１１の実施の形態に係る測距検出システムを、タッチセンサパネルに適用した場合の構成を模式的に示す図で、（Ａ）は、平面図、（Ｂ）は、C−C線断面図である。
【図３０】本発明の第１１の実施の形態に係る測距検出システムを用いたタッチパネルのうち、図２９における矢印Ｄ方向から偏向照明ユニット付近を見た斜視図である。
【図３１】図２９に示す光学式タッチパネルにおける受光信号波形を示す図であって、（Ａ）は、受光器からの受光信号を時間−受光信号強度の関係で示す波形図、（Ｂ）は、当該受光信号をスペクトル解析して得られた周波数−スペクトル強度の関係を示す波形図である。
【図３２】本発明に係るタッチセンサーパネルにおいて、表示面に垂直な方向に平行なヘアライン加工された反射板を利用した場合の偏向照明ユニットの付近を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る測距検出システム、タッチセンサーパネルの測距装置、レーザレーダ装置、光学式タッチパネルおよび測距検出方法の構成を説明する。
本発明に係る測距検出システムは、
光源から光線を照射し該光線が検出対象から反射された場合に該反射光を受光して前記検出対象の位置を特定する測距検出システムであって、
前記光源と、前記光線を所定の周期および所定の偏向角の範囲で偏向して前記検出対象に照射する偏向手段と、を有する複数の偏向照明ユニットと、
前記検出対象により反射された複数の反射光を受光して受光信号を出力する１個の受光手段と、
前記受光信号を解析する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
各光源から照射された光線を前記所定の周期の範囲内でそれぞれ前記偏向角に対応させて変調し、
前記受光信号を前記変調に基づいて分別し、
前記検出対象の位置を特定する構成としたこと
を特徴としている。（請求項１に対応する）。
【０００９】
また、本発明に係る測距検出システムは、光源からの光線を検出対象に照射し、その検出対象からの反射光を受光して前記検出対象の位置を特定するシステムであって、
パルス幅変調を行って光線を照射する光源と前記光線を所定の周期で所定の偏向角の範囲で偏向して検出対象に照射する偏向手段とを有する複数の偏向照明ユニットと、前記光線が検出対象で反射した複数の反射光を受光して受光信号を出力する１個の受光手段と、前記偏向照明ユニットを制御し前記受光信号を解析する制御部と、を備え、前記制御部は、各光源に前記所定の周期の範囲内でそれぞれ前記偏向角に対応して変化するパルス幅を与えてパルス幅変調をさせ、前記受光信号を前記パルス幅により分別し、その検出対象の位置を特定する構成としたことを特徴としている（請求項２に対応する）。
前記制御部は、各偏向照明ユニットに対し、前記所定のパルス幅の変化する範囲として、他のいずれの偏向照明ユニットの前記所定のパルス幅の変化する範囲と重複しないように与える構成としても良い（請求項３に対応する）。
なお、前記制御部は、各偏向照明ユニットに対し、順次ひとつずつ排他的に光線を照射させる構成としても良い（請求項４に対応する）。
【００１０】
さらに、前記測距検出システムは、回折手段を前記受光手段の光入射面に備え、各偏向照明ユニットの前記光源は、それぞれ異なる波長の光線を照射し、前記受光手段は、第１の素子と第２の素子が内部に備えられており、前記光線が前記回折手段を通過して、前記異なる波長の光線が、第１の素子と第２の素子に分けられて受光するようにしても良い（請求項５に対応する）。
そして、前記光源は、赤外光を放出する半導体レーザもしくは発光ダイオードとしても良い（請求項６に対応する）。
さらに、本発明に係るタッチパネルセンサの測距検出システムは、請求項１〜６のいずれか１項の距離検出システムを具備し、投射画像を拡散反射させて表示するためのスクリーン部と、前記スクリーン部上にあって矩形の検出領域を取り囲むように配設された遮光部材と、各偏向照明ユニットは、前記遮光部材の対角の隅または隣り合う隅にそれぞれ位置し、
各光線は、前記矩形の遮光部材の内側の前記スクリーン部と平行な走査平面内を走査し、
前記受光手段は、前記矩形の遮光部材の空いている隅のひとつであって前記走査平面に関し前記スクリーン部と反対側の前記遮光部材上に前記検出領域を向けて配置したことを特徴としている（請求項７に対応する）。
【００１１】
そして、本発明に係るレーザレーダの測距検出システムは、請求項１または２に記載の測距検出システムを具備し、前記光源は半導体レーザであり、前記制御部は、各偏向照明ユニットに対し、共通の同期信号に基づき前記パルス幅変調の前記周期を開始し、かつ、前記所定の周期は、同一周期を与えることを特徴としている（請求項８に対応する）。
さらに、本発明に係る測距検出方法は、パルス幅変調を行って光線を照射する光源と前記光線を所定の周期で所定の偏向角の範囲で偏向して検出対象に照射する偏向手段とを有する複数の偏向照明ユニットと、前記光線が検出対象で反射した複数の反射光を受光して受光信号を出力する１個の受光手段と、前記偏向照明ユニットを制御し前記受光信号を解析する制御部と、を備えた測距検出システムを用いた測距検出方法であって、
前記各偏向照明ユニットが、前記光源から照射される光線にそれぞれ異なるパルス幅であって偏向角に対応したパルス幅を与えてパルス幅変調を行うステップと、
各偏向照明ユニットの偏向手段が、検出領域を走査するために所定の走査周期で前記光線を所定の偏向角の範囲で偏向して検出領域に向けて照射するステップと、
前記受光手段が、前記検出対象で反射した前記複数の反射光を受光する受光ステップと、
前記制御部が、前記受光ステップで受光した受光信号を前記パルス幅により分別し、その検出対象の位置を特定するステップを備えることを特徴としている（請求項９に対応する）。
【００１２】
また、本発明に係る測距検出システムは、
レーザ光を放出するレーザ光源と、該レーザ光源から放出されたレーザ光を周期的に偏向させる偏向手段とからなる偏向照明ユニットを少なくとも２個以上と、
１個の受光器と、
前記レーザ光源を駆動し、かつ、前記受光器からの受光信号を周波数解析する制御装置と、
で構成された測距検出システムであって、
前記レーザ光源ごとに異なる周波数変調もしくは位相変調をかけ、該周波数変調もしくは位相変調は周期的に変調周波数もしくは位相を変化させ、かつ、前記偏向に同期させることを特徴としている（請求項１０に対応している）。
また、前記レーザ光源は、赤外光を放出するレーザ光源であることを特徴としている（請求項１１に対応する）。
また、前記レーザ光源は、半導体レーザであることを特徴としている（請求項１２に対応する）。
また、本発明に係る測距検出システムは、前記半導体レーザの注入電流に変調信号を重畳させることによって周波数変調もしくは位相変調することを特徴としている（請求項１３に対応する）。
【００１３】
本発明に係るレーダレーザ装置は、上記いずれかに記載の測距検出システムを具備したことを特徴としている（請求項１４に相当する）。
本発明に係る光学式タッチパネルは、上記のいずれかに記載の測距検出システムを具備し、
偏向されたレーザ光の光線を含む面もしくは該光線近傍の面内に設置される遮光部材と、
投影装置などから投影された画像を映すためのスクリーン、もしくは、直視型表示装置と、
からなることを特徴としている（請求項１５に対応する）。
本発明に係る光学式タッチパネルは、上記のいずれかに記載の測距検出システムと、
偏向されたレーザ光の光線を含む面Ａ１もしくは該光線近傍の面内Ａ２に設置される遮光部材と、
前記面Ａ１と前記面Ａ２の面とは異なる面内に設置される反射部材と、
投影装置などから投影された画像を映すためのスクリーン、もしくは直視型表示装置と、
からなることを特徴としている（請求項１６に対応する）。
【００１４】
上記光学式タッチパネルの反射部材は、拡散反射面であることを特徴としている（請求項１７に相当する）。
上記光学式タッチパネルの拡散反射面は、前記面Ａ１に平行な方向に拡散性が高く、かつ、前記面Ａ１に垂直方向への拡散性は低い拡散面であることを特徴としている（請求項１８に相当する）。
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係る測距検出システム１の基本構成を示す図である。二つの偏向照明ユニット１０１、１０２と受光手段１０３で構成される。装置の構成としては、図２３に示すように、さらに、制御部１０６を加えて、以下述べる測距方法を制御するようにしてもよい（他の実施の形態でも同様である。）。偏向照明ユニット１０１、１０２は、公知のレーザ光源と偏向手段からなる（図示せず）。レーザ光源としては、例えば近赤外、または赤外光の波長を放出させる半導体レーザを用いることができる。
また、偏向手段は、公知の、例えばガルバノミラー（図示せず）を用いているが、他の偏向手段、例えば、ポリゴンミラーなど、ミラーの回転に応じた繰り返し周波数で、所定の検出領域を走査することができるようなものであればよい。
例えば、特開２０１３−１８５８４９号公報に記載のガルバノメータやポリゴンミラー等の機械的な走査手段を用いることができる。
各偏向照明ユニット１０１，１０２は、所定の角度範囲で検出領域内の検出平面内にレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２を一定の走査周期で走査させながらそれぞれ照射する。
【００１６】
受光手段１０３は、シリコンフォトディテクタやＰＩＮフォトダイオードなどで構成され、検出対象１１５に対するレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の反射光をセンシングしている。受光手段１０３は、両反射光を一つの受光手段１０３で受光する。後述するように制御部１０６が、受光手段１０３が受光した信号から、検出対象１１５の位置を特定する。
第１の実施の形態は、このレーザ光の走査周期（すなわち、所定の偏向範囲）に合わせてレーザ光の光パルスのデューティ比を周期的に変化させている。ここで、光パルスのデューティ比とは、光パルスの繰返し周期に対するレーザ光が点灯する点灯パルス時間の比を意味する。すなわち、このデューティ比の値は、０〜１の間を取るが、パーセント表示することもある。デューティ比の変化のさせ方としては、走査開始から走査終了にかけて半導体レーザを点灯させる時間を次第に長くなるように（パルス幅を増加するように）変化させている。
レーザ光の走査は、各偏向照明ユニット１０１，１０２の所定の角度範囲で偏向を行うことで行われる。ここでは、図１に示した第１の実施の形態に係る測距検出システムとして、各偏向照明ユニット１０１，１０２を順次ひとつずつ走査する方法を説明する。この場合、２つのユニットを用いるから、交互に走査するということになる。
【００１７】
（測距方法）
図２に、第１の実施の形態の測距検出システムの測距方法を示す。図２（Ａ）は、本実施の形態の両偏向照明ユニット１０１、１０２を作動させた時のレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２のデューティ比を概念的に示している。横軸は時刻ｔである（以下、同じ。）。最初に偏向照明ユニット１０１からレーザ光ＬＢ１が照射され、時刻の経過とともに（偏向角が大きくなるにつれて）デューティ比が所定の範囲で逐次増加し、走査が終了すると、次の偏向照明ユニット１０２が点灯し、同様に、時刻の経過とともに、デューティ比が所定の範囲で増加していく。さらに、偏向照明ユニット１０２の走査が終了すると、偏向照明ユニット１０１からレーザ光ＬＢ１が照射され、時刻の経過とともにデューティ比が所定の範囲で増加する。このように、各偏向照明ユニット１０１、１０２は、以降、交互に点灯と消灯を繰り返しながら、点灯時にはディーティ比を時間とともに増加するようにしてレーザ光を偏向させて照射する。以降、この動作を繰り返す。
【００１８】
ここで、図２（Ａ）中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、偏向照明ユニット１０１のレーザ光ＬＢ１の走査周期内の始点付近、中間付近、終点付近をそれぞれ示しているが、この時のレーザ光ＬＢ１の光パルスの時間軸での状態Ｓ（ｔ）は、図２（Ｂ）に示すように、（ａ）のデューティ比はパルス幅の大きさが（ｂ）、（ｃ）より小さく、（ｂ）→（ｃ）ではデューティ比の大きさが次第に大きくなり、（ａ）より大きくなっている。
このように、光パルスは、一定の周期内で、パルス幅（レーザ光が点灯している時間）が次第に大きくなるようにパルス幅の変調がされている。後述するように、パルス幅の増加は、偏向角と対応しているので、パルス幅を知れば、偏向角が決まり、検出平面上で一つの直線が定まる。同様にもうひとつ直線を定めれば、これらの直線の交点が求める検出対象の位置と特定できる。
図３を用いて、第１の実施の形態の測距方法をさらに説明する。図３（Ａ）（図２（Ａ）とほぼ同じ）は、走査周期内にデューティ比が増加する様子を示している。このとき、受光手段１０３の信号波形をモニタして、検出対象１１５で反射する反射光が検出されたことが分かったとすると、そのパルス幅を測定することによって、そのときのデューティ比ｄ１１を知ることができる。デューティ比とレーザ光の偏向角との間に一定の対応をあらかじめつけていれば、これに従い、対応する偏向角θ１が、図３（Ｂ）に示すように得られる。
【００１９】
すなわち、偏向照明ユニット１０１がレーザ光ＬＢ１を走査する間に偏向角θ１で検出対象１１５にレーザ光が照射され、それによる拡散反射光が受光手段１０３に入射する。
同様にして、偏向照明ユニット１０２がレーザ光ＬＢ２を走査する間に偏向角θ2で検出対象１１５にレーザ光が照射され、その反射光が受光手段１０３に入射する。
次に、検出対象の位置の演算方法についてさらに詳しく説明する。
図１に示すように、偏向照明ユニット１０１、１０２間の距離をｘｍとし、両偏向照明ユニットの中間地点ｘｍ／２の位置を原点Ｏとするｘ−ｙ直交座標系を考える。両偏向照明ユニット１０１、１０２は、ｘ軸上にあるものとする。偏向照明ユニット１０１、１０２は、ｙ軸の正の範囲（＋）側に偏向するようにレーザ光を照射する。受光手段１０３は、偏向照明ユニット１０１、１０２の間に、ｙ軸の正の範囲（＋）から到達する反射光を受光することができるように設置する。また、検出対象１１５に各偏向照明ユニット１０１、１０２が照射するレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２が照射されたときの偏向角をそれぞれθ１、θ２とする。ここで、偏向角θ１、θ２は反時計回りを正と定義する。検出対象１１５の座標を（ｘｏｂ，ｙｏｂ）とすると、偏向照明ユニット１０１と検出対象１１５とを含む直線および、偏向照明ユニット１０２と検出対象１１５とを含む直線は、それぞれ、以下のように表される。
【００２０】
【数１】
2015180855.tif 000003
【００２１】
【数２】
2015180855.tif 000004
【００２２】
式１、式２にｘ＝ｘｏｂ，ｙ＝ｙｏｂを代入して、ｘｏｂ，ｙｏｂについて解くと、検出対象１１５の座標は、以下のようになる。
【００２３】
【数３】
2015180855.tif 000005
【００２４】
従って、偏向照明ユニットの設置間隔（ｘｍ）と偏向角θ１，θ２が決まれば検出対象の座標を求めることができる。式３は、受光手段１０３の位置情報を含まないため、受光手段１０３の設置場所とは無関係である。したがって、検出対象１１５からの反射光が受光できるところであればどこでも良い。
第１の実施の形態では、各偏向照明ユニット１０１、１０２の半導体レーザの変調は、点灯と消灯を交互に繰り返して、点灯する周期の点灯時間を増加するように変えていく変調方法を例にしたが、完全に消灯しなくても、受信信号に影響が出ない範囲で微弱に発光しても良い。むしろ、完全に消灯させるよりは、短い周期でも駆動できるメリットがある。
【実施例１】
【００２５】
本発明の第１の実施の形態に係る測距検出システムの具体的な構成として、実施例１を示す。
（条件）
偏向照明ユニット１０１、１０２の設置間隔ｘｍ＝１００ｍｍ
偏向照明ユニット１０１の偏向角θ１＝４５°
偏向照明ユニット１０２の偏向角θ２＝６０°
（算出結果）
式３から、検出対象１１５の座標ｘｏｂおよびｙｏｂは、次の通りとなる。
【００２６】
ｘｏｂ＝１８６．６［ｍｍ］
ｙｏｂ＝２３６．６［ｍｍ］
となる。
この第１の実施の形態では、受光手段１１４の信号についてパルス幅の解析を行う手法を用いている。このため、従来のＴＯＦ（タイム・オブ・フライト）方式のように時間の測定をしていないため、偏向照明ユニット１０１、１０２の同期を取る必要がない。
本実施の形態では、偏向手段は、ガルバノミラーとしたが、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳ等を用いた偏向手段、さらには、電気光学効果を有する偏向手段であってもよい。
また、この第１の実施の形態では、偏向照明ユニット１０１、１０２を順次、一方ずつ駆動させるためにパルス幅変調の変調幅を大きくとることができ、ノイズに強くなる。
【００２７】
〔第２の実施の形態〕
次に、図１で示した測距検出システム２について、第１の実施の形態とは異なる実施の形態を用いる例を示す。本実施の形態は、各偏向照明ユニット１０１，１０２を同時に走査する。装置の構成としては、図２３に示すように、さらに、制御部１０６を加えて、以下に述べる測距方法を制御するようにしてもよい（他の実施の形態でも同様である。）。なお、第１の実施の形態と同じ部材は同じ参照番号で示し、説明を省略する。
図４に、第２の実施の形態に係る測距検出システムの測距方法を示す。同図（Ａ）は、両偏向照明ユニット１０１，１０２を同時に作動させた時のレーザ光ＬＤ１、ＬＤ２のデューティ比の関係を概念的に示している。偏向照明ユニット１０１からレーザ光ＬＢ１が照射されるのと同時に偏向照明ユニット１０２からレーザ光ＬＢ２が照射される。両偏向照明ユニットのレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２は、時刻の経過とともにデューティ比が所定の割合で逐次増加し、走査が終了すると、いったんデューティ比は、最初の値に戻り、再び、デューティ比は、所定の割合で増加していく。このように、各偏向照明ユニット１０１，１０２は、以降、同時にディーティ比を時間とともに増加するようにしてレーザ光を偏向させて照射する。以降、これを繰り返す。
【００２８】
ここで、図４（Ａ）の（ｃ）、（ｄ）は、偏向照明ユニット１０１のレーザ光ＬＢ１の走査周期内の始点付近と終点付近のデューティ比をそれぞれ示している。この時のレーザ光ＬＢ１の光パルスの時間軸に対する波形状態Ｓ（ｔ）は、同図（Ｂ）の波形図に示すように、始点付近の（ｃ）のデューティ比が、終点付近（ｄ）のデューティ比より小さく、終点付近（ｄ）のデューティ比が、オンとなるパルス幅が増加して相対的により大きくなっている。
一方、同図（Ａ）の（ａ）、（ｂ）は、偏向照明ユニット１０２のレーザ光ＬＢ２のデューティ比を示している。同様に、同図（Ｂ）の波形図に示すように、始点付近（ａ）のデューティ比（ａ）は、パルス幅が終点付近（ｂ）のデューティ比より小さく、終点付近（ｂ）のデューティ比は、オンとなるパルス幅が増加して相対的により大きくなっている。
このように、光パルスは、一定の周期内で、パルス幅（レーザ光が点灯している時間）が次第に大きくなるようにパルス幅の変調がされている。後述するように、パルス幅の増加は、偏向角と対応しているので、パルス幅を知れば、偏向角が決まり、検出平面上で一つの直線が定まる。同様にもうひとつ直線を定めれば、これらの直線の交点が求める検出対象の位置として特定できる。
【００２９】
ここで、図４（Ａ）に示すように、偏向照明ユニット１０１のデューティ比は、偏向照明ユニット１０２のデューティ比よりも、いつでも必ず大きくなるように設定することが必要である。すなわち、両偏向照明ユニット１０１、１０２のデューティ比の範囲は、まったく重ならないようにする。この理由は、受光手段１０３が両偏向照明ユニットの照射光が検出対象１１５に照射してできる反射光が重なる場合があるので、その時に、分別できるようにするためである。
図５に、第２の実施の形態に係る測距検出システムについてさらに説明する。図５（Ａ）（図４（Ａ）と同じ）は、走査周期内にデューティ比が増加し、次の走査周期が開始すると速やかにもとのレベルに戻りまた、デューティ比が増加する様子を示している。このとき、図１に示す受光手段１０３の信号波形をモニタリングによって、検出対象１１５において反射する反射光が検出されたことが分かったとすると、そのパルス幅を測定することによって、そのときのデューティ比ｄ１１を知ることができる。デューティ比とレーザ光の偏向角の間に一定の対応をつけてあるので、対応する偏向角θ１が図５（Ｂ）のように分別される。
【００３０】
すなわち、偏向照明ユニット１０１がレーザ光ＬＢ１をもって走査する間に偏向角θ１で検出対象１１５にレーザ光が照射されたことがわかる。
同様にして、偏向照明ユニット１０２がレーザ光ＬＢ２を所定範囲に亘って走査する間にデューティ比ｄ１２が検出されると対応する偏向角θ２で検出対象１１５にレーザ光が照射されたことがわかる。そうすると、あらかじめ両偏向照明ユニット１０１、１０２の位置と基準角度が分かっているのであるから、これに加えて偏向角θ１、θ２がわかれば、三角測量の原理で、偏向照明ユニット１０１、１０２から発せられるレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２が偏向角θ１、θ２となったときをもって、検出対象１１５が特定できる。すなわち、図１で示す×印の箇所にある検出対象１１５の距離と方位を求めることができ、この結果、位置を特定することができる。
前述したように、偏向照明ユニット１０１と偏向照明ユニット１０２のデューティ比は、その範囲が重ならないのであるから、１つの受光手段１０３の信号において、弁別が可能となる。
図６は、第２の実施の形態の受光手段１０３の受光信号の出力波形を示している。図６（Ａ）の出力波形Ｓ（ｔ）は、θ１とθ２が近い場合などに偏向照明ユニット１０１の反射光の強度Ｓ１（ｔ）（同図（Ｃ））と偏向照明ユニット１０２の反射光の強度Ｓ２（ｔ）（同図（Ｂ））が重畳して合算された状態を示している。
【００３１】
このため、合算された受信信号出力Ｓ（ｔ）は、２段のエッジ形状を呈している。図６（Ａ）に示すように、ｔ＝０の点が走査周期Ｔの基準開始点であるとすると、ここからＷ１のパルス幅を有する信号が偏向照明ユニット１０１に起因するもので、Ｗ２のパルス幅を有する信号が偏向照明ユニット１０２に起因するものである。ここで、それぞれの立下りエッジを検出すれば、Ｗ１、Ｗ２が得られる。
以上のように、Ｔ（既知）、Ｗ１、Ｗ２が得られれば、検出対象の位置の演算方法は、前述の第１の実施の形態と同様であり、（式３）を用いて、検出対象１１５の座標を求めることができる。
第２の実施の形態は、同時に走査した複数の偏向照明ユニット１０１，１０２で検出領域ＡＲを同時に走査するので、検出対象がより速い速度で移動している場合でも、精度を向上させることができる。
【００３２】
〔第３の実施の形態〕
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る測距検出システムを説明するための図である。この第３の実施の形態では、偏向照明ユニット１０１および１０２が互いにやや内側に向くように配置され、また、ＸＹ座標軸は、偏向照明ユニット１０１，１０２間を結ぶ直線に対して傾きを有している。偏向照明ユニット１０１、１０２の偏向角θ１、θ２は、その範囲が１２０度である。装置の構成としては、図２３に示すように、さらに、制御部１０６を加えて、以下述べる測距検出システムを制御するようにしてもよい。なお、第１の実施の形態と同じ部材は、同じ参照番号で示し、説明を省略する。
このような場合であっても、両偏向照明ユニット１０１、１０２が照射するレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の照射範囲に検出対象１１５があれば、その範囲が検出領域ＡＲとなり、偏向照明ユニット取付けの向きは、特に制限されずに発明の効果を損なわない。
このような第３の実施の形態でも受光信号からデューティ比ｄ１１、ｄ１２を求めることができるので、対応する偏向角θ１、θ２が決まり、検出対象１１５の位置（×印）は、第１、第２の実施の形態と同様に、求められることには、変わりはない。
この第３の実施の形態は、偏向照明ユニット１０１，１０２、受光手段１０３の配置について、より大きい自由度を与えることができる。
【００３３】
［第４の実施の形態］
図８は、本発明の第４の実施の形態に係る測距検出システムの一部を構成する光学式タッチセンサを用いたパネル１０００を示すものであり、このうち、図８（Ａ）は、パネル１０００を模式的に表した正面図、 図８（Ｂ）は、パネル１０００を模式的に表した断面図である。装置の構成としては、図２３に示すように、さらに、制御部１０６を加えて、測距検出システムを制御するようにしてもよい（他の実施の形態でも同様である。）。なお、第１の実施の形態と同じ部材は、同じ参照番号で示し、説明を省略する。
パネル１０００は、プロジェクタなどの投影装置（図示せず）からの投射画像を反射させて表示するためのスクリーン部１００１と、受光手段１００２と、偏向照明ユニット１００３、１００４と、遮光部材１００５と、制御部１０６で構成される。
偏向照明ユニット１００３、１００４は、レーザ光源と偏向手段からなる。レーザ光源としては、例えば近赤外の波長を放出させる半導体レーザ（図示せず）を用いることができる。また、偏向手段は、例えばガルバノミラーやポリゴンミラー等（図示せず）を用いることができる。受光手段１００２は、シリコンフォトディテクタやＰＩＮフォトダイオードなどを利用することができる。
【００３４】
遮光部材１００５は、偏向照明ユニット１００３、１００４から放射された偏向光が検出対象にあたらなかった光を受け止めて吸収する働きを有する既知の反射防止材料を用いる。これによって誤った検出を防ぐことができる。遮光部材１００５は、スクリーン部１００１上の矩形の検出領域ＡＲに沿って、検出領域を囲うように一定の高さをもって矩形状に設けられる。
図８に示すように、第４の実施の形態では、偏向照明ユニット１００３がパネル１０００の左下に配置され、偏向照明ユニット１００４がパネル１０００の右上に配置される。より詳細には、偏向照明ユニット１００３を原点Ｏとし、座標軸Ｘ，Ｙを定義すると、偏向照明ユニット１００３から右側（パネル水平方向）に向かってＸ軸、上方（パネル垂直方向）に向かってＹ軸となる。両偏向照明ユニット１００３、１００４のレーザ光の走査範囲、すなわち、偏向角の振れ幅はともに９０度である。したがって偏向照明ユニット１００３から照射される偏向光は、Ｘ軸の（＋）方向からＹ軸の（＋）方向の間で反時計回りに偏向される。また、偏向照明ユニット１００４は、Ｘ軸の（−）方向からＹ軸の（−）方向の間で反時計回りに偏向される。
【００３５】
各々の偏向光は、各偏向照明ユニット１００３、１００４が走査している間も、スクリーン部１００１にレーザ光が照射されないように、スクリーン１００１に対し、少し浮かせた面内、即ち、スクリーン１００１と平行で且つ近接した検出平面（以下、「偏向面」ともいう。）内を照射するように調整する。したがって、偏向照明ユニット１００３は、原点Ｏに位置し、偏向照明ユニット１００４は、（ｘ，ｙ）＝（ｘｍ，ｙｍ） に位置し、受光手段１００２は、位置（ｘ，ｙ）＝（０，ｙｍ）に設置される。
次に、図９は、両偏向照明ユニット１００３、１００４の偏向状態（同図（Ａ））と、各偏向照明ユニット１００３、１００４に搭載されるレーザ光源ＬＢ１、ＬＢ２の駆動条件（同図（Ｂ）（Ｃ））を示している。
図９（Ａ）は、偏向照明ユニット１００３、１００４のレーザ光が走査された際の偏向角θの時間変化を表し、横軸が時刻ｔで縦軸が偏向角θである。偏向照明ユニット１００３、１００４の偏向角θ１、θ２は、左回りを正とし、θ１はＸ軸（＋方向）からのなす角、θ２はＹ軸(＋方向)に平行軸からのなす角とする。図９（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれレーザ光源Ｌ１およびレーザ光源Ｌ２のデューティ比の時間変化を表す。
【００３６】
図９（Ａ）を参照すると、偏向照明ユニット１００３のレーザ光線ＬＢ１の偏向角（２００１）は時刻ｔ１０からｔ１１にかけて０［ｄｅｇ］から９０［ｄｅｇ］まで増加し、時刻ｔ１１からｔ１２にかけて９０［ｄｅｇ］から０［ｄｅｇ］に減少し、これを１周期として、以降繰り返す。このとき、図９（Ｂ）を参照すると、レーザ光線ＬＢ１のデューティ比２００３は、時刻ｔ１０からｔ１１にかけて、偏向角の変化に対応してｄ１からｄ２に増加し、時刻ｔ１１からｔ１２にかけてデューティ比は、０としている。すなわち、この間は、レーザ光線Ｌ１は、消灯する。
一方、偏向照明ユニット１００４のレーザ光源から発せられるレーザ光線ＬＢ２の偏向角２００２は、時刻ｔ１０からｔ１１にかけて９０［ｄｅｇ］から０［ｄｅｇ］に減少し、時刻ｔ１１からｔ１２にかけて０［ｄｅｇ］から９０［ｄｅｇ］まで増加し、これを１周期として、以降繰り返す。このとき、同図（Ｃ）を参照すると、レーザ光線ＬＢ２のデューティ比２００４は、時刻ｔ１０からｔ１１にかけて０としている。すなわち、この間は、レーザ光源Ｌ２は消灯する。その後、時刻ｔ１１からｔ１２にかけて偏向角の変化に対応してデューティ比をｄ３からｄ４に増加する。
このような偏向角とデューティ比の関係を具体的に示すと、表１のようになる。偏向角θ１、θ２は、各々偏向照明ユニット１００３、１００４の偏向角を表しし、ｄ１２、ｄ１２はそれぞれデューティ（duty）比を表す。デューティ（duty）比０［％］は、レーザ光源が消灯していることを意味する。
【００３７】
【表１】
2015180855.tif 000006
【００３８】
ここで示されるように、偏向照明ユニット１００３の偏向角０度から９０度に対応するデューティ比は、偏向照明ユニット１００４の０度から９０度までのデューティ比と同じになる。しかしながら、後述するように、各偏向照明ユニット１００３、１００４は、時間的に分離して（排他的に）レーザ光を照射している。検出対象１１５の反射光も時間的に分離して重なることなく受光手段に受光するため、受光信号では両者は容易に分別でき、したがって、位置検出することが容易にできる。
次に、検出対象の位置検出について説明する。
図８に示すパネル１０００のスクリーン部１００１の検出領域（投射画像表示エリア）ＡＲ内に検出対象１１５たる指や手差し棒をタッチする（臨ませる）と、レーザ光線ＬＢ１、ＬＢ２が検出対象１１５に照射され、拡散反射光が発生する。この拡散反射光の一部が、受光手段１００２に到達する。
このとき、受光信号Ｓ（ｔ）は、図１０に示すように、第１の反射光の受光信号は、時刻ｔ０からｔ１までの間にパルス列２００５として現れる。このパルス列２００５のパルス幅Ｗ１を測定すれば、パルス周期Ｔは予め与えられているので、デューティ比は、Ｗ１／Ｔとして算出される。同様に、第２の反射光の受光信号は、次の時刻ｔ１からｔ２までの間にパルス列２００６として現れる。第１の反射光と同様に、パルス列２００６のデューティ比は、Ｗ２／Ｔと算出される。
【００３９】
これら二つのデューティ比Ｗ１／Ｔ、Ｗ２／Ｔから、予め定められたデューティ比とこれに対応する偏向角θの関係を示すテーブル（表１）を介して、対応する偏向角θ１とθ２を求めることができる。さらに、これら偏向角の値と予め定められた偏向照明ユニットの位置情報（位置および向き）から、三角測量の原理で検出対象１１５の方位と距離（位置）が算出される。
なお、図１０においては、パルス列２００５、２００６は、それぞれ３つのパルス（３周期分）が現れている。パルスの数がいくつ観測されるかは、各偏向照明ユニット１００３、１００４の走査速度（偏向角の角速度）ωと検出対象の走査方向の大きさおよび検出対象までの距離ｒから、パルス数ＣＮＴは、ＣＮＴ ＝ｌ／（ωｒ）として求められる。一方、このようなパルス列の観測においては、一般に、一つ目のパルスと最後のパルス波形は、一周期にわたって完全に検出されない可能性がある。したがって、検出精度を劣化させないためには、少なくともパルス数が３つ以上となるように偏向角の角速度ωを設定し、その場合の真ん中のパルスについてパルス幅を得ることが望ましい。
【００４０】
［偏向角から検出対象の位置を演算する演算方法］
受光信号から求められた二つの偏向角θ１、θ２から検出対象１１５の位置を演算する方法について説明する。
前述の図８に示すように、パネル１０００の検出領域ＡＲの左下隅に設けた偏向照明ユニット１００３の位置を、原点Ｏに取る。検出領域ＡＲの下辺に沿って原点ＯからＸ軸は正方向に延びるものとし、同様に左辺に沿って原点ＯからＹ軸は正方向に延びるものとする。このようなＸＹ座標において、パネルの水平方向検出領域と垂直方向検出領域をそれぞれｘｍ，ｙｍとする。図８に示すように、偏向角θ１、θ２は、ｘ軸に平行となる偏向角を０とし、パネルを見たときに反時計回りを正とする。先述のとおり両偏向照明ユニット１００３、１００４の偏向角は、０度から９０度までとする。
この場合に、偏向照明ユニット１００３と検出対象１１５とを結ぶ直線の式と、検出対象１１５と偏向照明ユニット１００４とを結ぶ直線の式は、それぞれ、
【００４１】
【数４】
2015180855.tif 000007
【００４２】
【数５】
2015180855.tif 000008
【００４３】
と表すことができる。検出対象１１５の座標は、上記二つの直線の交点の座標（ｘｏｂ，ｙｏｂ）であるから、式４と式５にｘ＝ｘｏｂ，ｙｏｂを代入してｘｏｂ、ｙｏｂについて解くと、式６のように求めることができ、その座標を特定することができる。
【００４４】
【数６】
2015180855.tif 000009
【００４５】
上述のデューティ比と偏向角θの対応を表したテーブル（表１）を、制御部１０６あるいは外部装置内の記憶デバイスに実装しておき、測距時にこれを読み出すようにすれば、上記の演算も実行することができる。
このように検出対象１１５の位置が求められるため、検出対象１１５の位置座標（ｘｏｂ，ｙｏｂ）は、制御部１０６からパソコンなどのコンピュータに送られ、この座標を用いてプロジェクタの画像信号のカーソルの座標値に割り当てたり、アイコンを選択するなど、コンピュータのアプリケーションソフトとの連携が可能になる。
この第４の実施の形態では、受光手段１００２の受光信号についてパルス幅の解析を行って検出対象１１５の位置を特定しているので、従来の反射光を受光するまでの時間を測定するＴＯＦ（タイム・オブ・フライト）方式のように両偏向照明ユニット１００３、１００４の走査信号（偏向角の開始信号）と同期を取る必要がなく、測距検出システムがシンプルに構成できる。これは、大画面などの大きなエリアの検出領域ＡＲで検出対象を検出する場合は、特に、有効である。
また、受光手段１００２の位置は、その受光信号の信号出力でパルス幅の測定ができれば設置位置に関し、基本的に制約はない。図８（Ｂ）に示すように、受光手段１００２をレーザ光線ＬＢ１、ＬＢ２が走査される平面と離れた、異なる高さの位置に配置することもできる。
【００４６】
すなわち、図８（Ｂ）においては、プロジェクタおよび観察者は、向かって図の右側に位置することになるが、スクリーン部１００１の図の右側に（観察者側に）両偏向照明ユニット１００３、１００４と遮光部材１００５を配置し（これらで作る平面がレーザ光線ＬＢ１、ＬＢ２が照射され、検出対象を検出する検出平面となる。以下、「偏向面」という。）、偏向面から外れた位置であって、そのさらに同図（Ｂ）の右側に離れた位置に受光手段１００２を配置することができる。このような構成にすることにより、偏向光の直接光が受光手段に直接入射する場合が排除される。さらには、検出対象１１５を照射しなかった照射光は遮光部材１００５を照射して大部分吸収されるとともに、吸収されずに反射された反射光（間接光）も、大きくカットすることができる。このように、受光手段１００２が偏向照明ユニット１００３、１００４と遮光部材１００５を含む偏向面に含まれないように配置することができる理由は、上述の検出対象１１５の位置の特定をする演算方法において受光手段１００２の位置情報を用いないからである。
【実施例２】
【００４７】
式６から検出対象の位置を演算する実施例を記述する。
水平および垂直検出領域ｘｍ，ｙｍと、受光信号の解析によってレーザ光線ＬＢ１およびＬＢ２のデューティ比が、それぞれｄ１＝１５％，ｄ２＝７５％のときの偏向角θ１とθ２（表１）とが
ｘｍ＝１５００［ｍｍ］
ｙｍ＝５００［ｍｍ］
θ１＝１０［ｄｅｇ］
θ２＝７０［ｄｅｇ］
のとき、
検出対象１１５の位置は、式６から、（ｘｏｂ，ｙｏｂ）＝（１４０９, ２４８）と特定できる。
なお、第４の実施の形態でパネル１０００には、スクリーン部１００１を有しているが、スクリーン部１００１の代わりに液晶パネルや有機ＥＬパネルのような直視型表示装置に適用してもよい。
また、この第４の実施の形態で受光手段１００２を、ＸＹ座標で（０、ｙｍ）に設置したが、前述のように受光手段１００２は、検出対象１１５の反射する反射光が取得できる設置場所であれば特に拘らない。
【００４８】
［第５の実施の形態］
図１１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係る測距検出システムに光学式タッチセンサを用いたパネル１０１０を示している。図１１（Ａ）は、パネル１０１０を模式的に表した正面図、図１１（Ｂ）は、パネル１０１０を模式的に表した断面図である。装置の構成としては、図２３に示すように、さらに、制御部１０６を加えて、以下述べるように制御してもよい（他の実施の形態でも同様である。）。なお、上述した第４の実施の形態と同じ部材は、同じ参照番号で示す。第２の実施の形態との違いは、偏向照明ユニット１０１４をパネル１０１０の右下に置いた点である。
パネル１０１０は、プロジェクタなどの投影装置（図示せず）からの投影画像を投射させて表示するためのスクリーン部１００１と、受光手段１００２と、偏向照明ユニット１０１３、１０１４と、遮光部材１００５と、制御部１０６で構成される。
偏向照明ユニット１０１３、１０１４は、第４の実施の形態と同様にレーザ光源と、ガルバノミラーによる偏向手段とから構成される。また、受光手段１００２も同様にシリコンフォトディテクタやＰＩＮフォトダイオードなどを利用することができる。遮光部材１００５も同様である。
【００４９】
図１１に示すように、第５の実施の形態では、偏向照明ユニット１０１３、１０１４は、パネル１０１０の左下と右下に配置される。より詳細には、偏向照明ユニット１０１３を原点Oとして座標軸Ｘ，Ｙを定義すると、偏向照明ユニット１０１３から右側（パネル水平方向）にむかってＸ軸、上方（パネル垂直方向）に向かってＹ軸とする。両偏向照明ユニット１０１３、１０１４のレーザ光の走査範囲、すなわち、偏向角の振れ幅は、ともに９０°である。したがって偏向照明ユニット１０１３から照射される偏向光は、Ｘ軸の（＋）方向からＹ軸の（＋）方向の間で反時計回りに偏向される。また、偏向照明ユニット１０１４は、Ｙ軸の（＋）方向からＸ軸の（−）方向の間で反時計回りに偏向される。
各々の偏向光は、各偏向照明ユニット１０１３、１０１４が作動している間も、スクリーン部１００１にレーザ光が照射されないように、スクリーン部１００１に向かって少し手前となるスクリーン１００１と平行な検出平面内を投射するように調整する。従って、偏向照明ユニット１０１３は、原点Oに位置し、偏向照明ユニット１０１４は（ｘ，ｙ）＝（ｘｍ，０）に位置し、受光手段は（ｘ，ｙ）＝（０，ｙｍ）の位置に設置される。
【００５０】
次に、図１２は、両偏向照明ユニット１０１３、１０１４の偏向状態（同図（Ａ））と、各偏向照明ユニット１０１３、１０１４に搭載されるレーザ光源Ｌ１３、Ｌ１４の駆動条件（図１２（Ｂ））を示している。
図１２（Ａ）は、偏向照明ユニット１０１３、１０１４のレーザ光が走査された際の偏向角θの時間変化を表し、横軸が時間で縦軸が偏向角である。偏向照明ユニット１０１３、１０１４の偏向角θ１、θ２は、左回りを正とし、θ１はＸ軸（＋方向）からのなす角、θ２はＹ軸(+方向)に平行軸からのなす角とする。図１２（Ｂ）は、それぞれレーザ光源Ｌ１３、Ｌ１４のデューティ比の時間変化を表す。
図１２（Ａ）を参照すると、偏向照明ユニット１０１３のレーザ光の偏向角特性（２０１１）は、時刻ｔ２０からｔ２１にかけて０［ｄｅｇ］から９０［ｄｅｇ］まで増加し、時刻ｔ２１からｔ２２にかけて９０［ｄｅｇ］から０［ｄｅｇ］に減少し、これを１周期として、以降繰り返す。このとき、図１２（Ｂ）を参照すると、レーザ光源Ｌ１３のデューティ比変化特性２０１３は、時刻ｔ２０からｔ２１にかけて、偏向角の変化に対応してｄ１からｄ２に増加し、時刻ｔ２1からｔ２２にかけてｄ２からｄ１に減少している。
【００５１】
一方、偏向照明ユニット１０１４のレーザ光源Ｌ１２の偏向角特性（２０１２）は、時刻ｔ２０からｔ２１にかけて９０［ｄｅｇ］から０［ｄｅｇ］に減少し、時刻ｔ２１からｔ２２にかけて０［ｄｅｇ］から９０［ｄｅｇ］まで増加し、これを１周期として、以降、これを繰り返す。このとき、図１２（Ｂ）を参照すると、レーザ光源Ｌ１２のデューティ比変化特性２０１４は、時刻ｔ２０からｔ２１にかけてｄ４からｄ３に減少し、時刻ｔ２１からｔ２２にかけて偏向角の変化に対応してデューティ比をｄ３からｄ４に増加する。
この第５の実施の形態では、二つのレーザ光源Ｌ１３、Ｌ１４は、排他的に一つ点灯するという条件はなく、常にパルス点灯している。このため、レーザ光源Ｌ１３のデューティ比の変化する範囲とレーザ光源Ｌ１４のディーティ比の変化する範囲が重複しないように設定することが必要である。図１２（Ｂ）では、レーザ光源Ｌ１３のデューティ比の変化する範囲は、ｄ１からｄ２までとし、レーザ光源Ｌ１４のデューティ比が変化する範囲は、ｄ３からｄ４までとして、常にｄ２＜ｄ３となるように設定することにより、重複する範囲をなくすことができる。
このような偏向角とデューティ比の関係を具体的に示すと、表２のようになる。偏向角θ１,θ２は、各々偏向照明ユニット１０１３、１０１４の偏向角を表し、ｄ２１、ｄ２２は、それぞれデューティ比を表す。
【００５２】
【表２】
2015180855.tif 000010
【００５３】
ここで示されるように、偏向照明ユニット１０１３の０度から９０度までのデューティ比は、偏向照明ユニット１０１４のそれと、まったく数値が重ならない。偏向角９０度において、偏向照明ユニット１０１３は、最大値であるデューティ比４８％を取る一方、偏向照明ユニット１０１４は、最小値であるデューティ比５２％を取る。このため、後述するように、それぞれのデューティ比の変化する数値範囲が重なることなく受光するため、両者は分別でき、したがって、それぞれ位置検出することが容易にできる。
次に、検出対象の位置検出について説明する。
図１１に示すパネル１０１０のスクリーン部１００１の検出領域（投射画像表示エリア）ＡＲ内に検出対象１１５である指や手差し棒をタッチする（臨ませる）と、レーザ光線Ｌ１３，Ｌ１４が検出対象１１５に照射され、拡散反射光が発生する。この拡散反射光の一部が受光手段１００２に到達する。
このとき、受光信号Ｓ（ｔ）は、図１３に示すように、波形が分離されて受光する場合（図１３（Ａ））と、波形が重畳されて受光する場合（図１３（Ｂ））がある。
図１３（Ａ）の場合は、すでに第１の反射光と第２の反射光のパルス列が分離されているのでそれぞれのデューティ比ｄ２１、ｄ２２、すなわちパルス幅Ｗ１、Ｗ２は、第４の実施の形態と同様に、簡単に求められる。
【００５４】
これに対し、図１３（Ｂ）の波形Ｓ（ｔ）は、第１の信号Ｓ１（ｔ）（図１３（Ｃ））と第２の信号Ｓ２（ｔ）（図１３（Ｄ））に公知のエッジ検出技術を適用することにより、分離できる。図１３（Ｂ）は、第１の反射光と第２の反射光のパルスの立ち上がりがちょうど重なり、それぞれの異なるパルス幅で立ち下がっている様子を例示している。このような場合であっても、パルス幅変調されている各反射光のパルス幅W１、W２が異なり、全く重ならないように設定されているため分離できる。すなわち、図１３（Ｂ）のＳ（ｔ）のパルスの立ち上がりエッジから一番目の急峻に立ち下がるエッジまでのパルス幅Ｗ１の信号と、図１３（Ｂ）のＳ（ｔ）のパルス周期の立ち上がりエッジから二番目の急峻に立ち下がるエッジまでのパルス幅Ｗ２の信号は、その数値が異なって重なることがないため、分解できる。パルス周期Ｔに対するそれぞれのパルス幅Ｗ１およびＷ２の比をとってデューティ比ｄ２１およびｄ２２を求めると、
ｄ２１＝Ｗ１／Ｔ, ｄ２２＝Ｗ２／Ｔ
が得られる。
【００５５】
図１２を用いると、これらのデューティ比ｄ２１、ｄ２２から偏向角θ１、θ２が求められる。すなわち、図１２（Ｂ）のデューティ比ｄ２１に対応する図１２（Ａ）の偏向角θ１が求められ、同様にデューティ比ｄ２２に対応する偏向角θ２を求めることができる。
実際には、これら二つのデューティ比ｄ２１＝Ｗ１／Ｔ、ｄ２２＝Ｗ２／Ｔから、予め定められたデューティ比とこれに対応する偏向角の関係を示すテーブル（表２）を介して、対応する偏向角θ１とθ２を求めることができる。さらに、これら偏向角の値と予め定められた偏向照明ユニットの位置情報（位置および向き）から、三角測量の原理で検出対象１１５の位置が算出される。
なお、検出精度を劣化させないためには、少なくともパルス数が３つ以上となるように偏向角の角速度ωを設定することが望ましい。
また、時刻ｔは、信号を分離する観点からは必要なパラメータではないので、表２は、実際は、偏向角が０度から９０度の範囲（時間０［ｓｅｃ］から０．４５［ｓｅｃ］まで）の半分があれば十分である。
【００５６】
［偏向角から検出対象の位置を演算する演算方法］
受光信号から求められた二つの偏向角θ１、θ２から検出対象１１５の位置を演算する方法について説明する。
図１１に示すように、パネル１０１０の検出領域ＡＲの左下隅に設けた偏向照明ユニット１０１３の位置を原点Ｏに取る。検出領域ＡＲの下辺に沿って原点からＸ軸が正方向に延びるものとし、同様に左辺に沿って原点からＹ軸が正方向に延びるものとする。このようなＸＹ座標においてパネルの水平方向検出領域と垂直方向検出領域をそれぞれｘｍ，ｙｍとする。図１１に示すように、偏向角θ１、θ２は、ｘ軸に平行となる偏向角を０とし、パネルを見たときに反時計回りを正とする。先述のとおり両偏向照明ユニット１０１３、１０１４の偏向角は、０度から９０度までとする。
この場合に、偏向照明ユニット１０１３と検出対象１１５とを結ぶ直線の式と、検出対象１１５と偏向照明ユニット１０１４とを結ぶ直線の式は、それぞれ、
【００５７】
【数７】
2015180855.tif 000011
【００５８】
【数８】
2015180855.tif 000012
【００５９】
と表すことができる。検出対象１１５の座標は、上記二つの直線の交点座標（ｘｏｂ，ｙｏｂ）であるから、式７と式８にｘ＝ｘｏｂ，ｙ＝ｙｏｂを代入してｘｏｂ，ｙｏｂについて解くと、式９のように求めることができ、その座標を特定することができる。
【００６０】
【数９】
2015180855.tif 000013
【００６１】
上述のデューティ比と偏向角θの対応を表したテーブル（表２）は、制御部１０６あるいは外部制御装置内の記憶デバイスに実装すれば、上記の演算も実行することができる。
このように検出対象１１５の位置が求められるため、検出対象１１５の位置座標（ｘｏｂ，ｙｏｂ）は、制御部１０６等からパソコンなどのコンピュータ（図示せず）に送られ、この座標を用いてプロジェクタの画像信号のカーソルの座標値に割り当てたり、アイコンを選択するなど、コンピュータのアプリケーションソフトとの連携が可能になる。
【実施例３】
【００６２】
式９から検出対象１１５の位置を演算する実施例を、以下に記述する。
水平および垂直検出領域ｘｍ，ｙｍと、受光信号の解析によって、レーザ光源Ｌ１３、Ｌ１４のデューティ比がそれぞれｄ１＝８％、ｄ２＝８７％のときの偏向角θ１とθ２（表２）とが、
ｘｍ＝１５００［ｍｍ］
ｙｍ＝５００［ｍｍ］
θ１＝１０［ｄｅｇ］
θ２＝７０［ｄｅｇ］
のとき、検出対象１１５の位置は、式９から、（ｘｏｂ，ｙｏｂ）＝（１４０９, ２４８）と特定できる。
この第５の実施の形態では、各偏向照明ユニット１０１３、１０１４においてレーザ光源Ｌ１３、Ｌ１４のパルス幅変調と偏向の変化および周期の同期をとり、かつ、両偏向照明ユニット１０１３、１０１４のレーザ光源Ｌ１３、Ｌ１４の同期をとる必要がある。
しかしながら、受光手段１００２の受光信号Ｓ（ｔ）についてパルス幅の解析を行う手法を用いているので、従来の反射光を受光するまでの往復時間を測定するＴＯＦ（タイム・オブ・フライト）方式のように両偏向照明ユニット１００３、１００４の走査信号（偏向角の開始信号）と同期を取る必要がなく、測距検出システムがシンプルに構成できる。これは、大画面などの大きなエリアの検出領域で検出する場合は、特に、有効である。
【００６３】
また、受光手段１００２の位置は、第４の実施の形態と同様に、その受光信号の信号出力でパルス幅の測定ができれば設置位置に関し、基本的に制約はない。図８（Ｂ）に示すように、受光手段１００２をレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２が走査される平面と高さ方向に離れた異なる位置に配置することもできる。
なお、この第５の実施の形態でも、第４の実施の形態と同様に、スクリーン部１００１の代わりに液晶パネルや有機ＥＬパネルのような直視型表示装置を用いてもよい。
【００６４】
〔第６の実施の形態〕
図１４は、偏向照明ユニットを３つ用いたタッチセンサーパネル１０２０の例である。この第６の実施の形態に係る測距検出システムにおけるタッチセンサーパネル１０２０は、３つの偏向照明ユニット１１１、１１２、１１３と受光手段１１４から構成される。装置の構成としては、図２３に示すように、さらに、制御部１０６を加えて、以下の測距方法によって制御するようにしてもよい。第５の実施例の場合、図１１に示す検出対象１１５は、スクリーン部１１６をタッチした指や、ペンなどであった。
また、第４の実施の形態で示したタッチセンサーパネル１０１０は、２つの偏向照明ユニットを持つものであったが、この第６の実施の形態の場合、タッチセンサーパネル１０２０の場合は、その空いている隅、即ち、右上の隅に偏向照明ユニットを加え、四隅を偏向照明ユニットと受光手段１１４で構成したものである。
偏向照明ユニット１１１、１１２、１１３のデューティ比の設定は、図１４に示すように、どの瞬間でも偏向照明ユニット１１１、１１２、１１３のデューティ比がそれぞれｄ１１、ｄ１２、ｄ１３であるとすると、例えば、ｄ１１＞ｄ１２＞ｄ１３となるように設定する。パルス幅を測定することにより、検出対象１１５の位置と方位を特定するためであることは、第４の実施の形態と同様である。
【００６５】
図１４のように偏向照明ユニット１１１、１１２、１１３をタッチセンサーパネル１０２０の３つの隅の近辺に配置する。受光手段１１４は、残りの隅に配置し、検出対象１１５からの反射光を受光する。この場合、検出対象１１５が受光手段１１４と偏向照明ユニット１１２の間を結ぶ直線上およびその近傍に位置すると、対向配置された偏向照明ユニット１１２から照射されるレーザ光の反射光が検出対象１１５に遮られた受光手段１１４に入らないという現象が生じる。
そのような場合であっても、図１４に示すように３つの偏向照明ユニット１１、１１２、１１３を搭載してあるので、検出領域ＡＲ内のどの位置に検出対象が位置しても少なくとも２つの偏向照明ユニットから照射された光の検出対象１１５からの反射光が、受光手段１１４に到達するため、検出対象１１５の距離と方位を求めることができる。すなわち、図１４、１５（Ａ）（Ｂ）からわかるように、偏向照明ユニット１１２の光が検出対象１１５によって遮られた場合であっても、そのほかの偏向照明ユニット１１１、１１３の反射光が受光手段１１４に受光する。したがって、この信号出力に対応するデューティ比ｄ１１とｄ１３を測定すれば、これに対応する偏向角θ１、θ３を求めることができる。
このときの受光信号の状況は、図１６（Ａ）に示すように、３つの反射光が重ね合わされた受光信号Ｓ（ｔ）が得られる。
【００６６】
図１６（Ｂ）に偏向照明ユニット１１１の受光信号を、図１６（Ｃ）に偏向照明ユニット１１２の受光信号を、そして図１６（Ｄ）に偏向照明ユニット１１３の受光信号Ｓ１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）、Ｓ３（ｔ）をそれぞれ示す。図１６（Ｃ）に示すように、偏向照明ユニット１１２で照射された検出対象１１５からの反射光によるパルス成分は、Ｗ２に相当するものであるが、光が遮られることから殆ど、その波高値が０であるため判別することが困難である。そこで、その他の偏向照明ユニット１１１、１１３による反射光の受光信号のパルス幅Ｗ１、Ｗ３を測定すれば、デューティ比ｄ１、ｄ３を求めることができ、これに対応する偏向角θ３、θ１が決まるので、検出対象１１５の位置が求められる。
この第６の実施の形態は、第３の偏向照明ユニット１１３を配置することにより、得られる上方に冗長性を持たせ、ひとつのユニットの情報が得られない場合であっても、他のユニットの情報で、検出対象１１５の位置を特定することができることを示している。
【００６７】
〔第７の実施の形態〕
図１７は、レーザレーダの測距検出システムに係る第７の実施の形態を説明する概念図である。図１７に示すように、レーザレーダ１２０は、二つの偏向照明ユニット１２１、１２２と、受光手段１０３と、制御部１０６（図２３参照）で構成される。偏向照明ユニット１２１、１２２は、それぞれレーザ光源とポリゴンミラーを用いた偏向手段で構成され（図示せず）、所定の偏向角の範囲内でレーザ光源のレーザ光を偏向して走査し、検出対象１１５を含む投射画像表示エリアに向けて照射する。
偏向照明ユニット１２１、１２２は、公知のレーザ光源と偏向手段からなる（図示せず）。レーザ光源としては、例えば近赤外または赤外の波長を放出させる半導体レーザを用いることができる。
また、偏向手段は、例えば公知のガルバノミラー（図示せず）を用いているが、他の偏向手段、例えば、ポリゴンミラーなど、ミラーの回転に応じた繰り返し周波数で、所定の検出領域を走査することができるようなものであればよい。
第７の実施の形態は、このレーザ光の走査周期に合わせてレーザ光の光パルスのデューティ比を周期的に変化させている。デューティ比の変化のさせ方としては、走査開始から走査終了にかけて半導体レーザを点灯させる時間を次第に長くなるように（パルス幅を増加するように）変化させている。
【００６８】
偏向照明ユニット１２１、１２２の偏向角と時間との関係を示す波形は、図１８（Ａ）に示すように、走査周期である時間ｔ３０からｔ３１にかけて０度から一定の角度（例えば９０度）まで増加し、ｔ３１の瞬間に再度、０度にもどって、次の走査周期のｔ３１からｔ３２にかけて再び一定の角度まで増加する。レーザ光源へのパルス幅変調は、デューティ比の時間変化が図１８（Ｂ）となるようにレーザを駆動させる。
図１８（Ａ）は、走査周期内にデューティ比が比例的に増加し、周期が完了すると再び元に戻る様子を示している。このとき、受光手段１０３の信号波形をモニタして、検出対象１１５から反射する反射光が検出されたことが分かったとすると、そのパルス幅を測定することによって、そのときのデューティ比を知ることができる。デューティ比とレーザ光の偏向角の間に一定の対応を予めつけていれば、これに従い、対応する偏向角θ１が同図Ｂで示すようにわかる。すなわち、偏向照明ユニット１２１がレーザ光ＬＢ１を走査する間に偏向角θ１で検出対象１１５にレーザ光が照射されたことがわかる。
同様にして、偏向照明ユニット１２２がレーザ光ＬＢ２を走査する間にデューティ比ｄ１２が検出されると対応する偏向角θ２で検出対象１１５にレーザ光ＬＢ２が照射されたことがわかる。
【００６９】
そうすると、予め両偏向照明ユニット１０１、１０２の位置と向きがわかっているのであるから、これに偏向角θ１、θ２がわかれば、三角測量の原理で、偏向照明ユニット１２１、１２２の座標を通る偏向角θ１、θ２の直線の交点に検出対象１１５があるということが特定できる。すなわち、図１７で示す×印の箇所にある検出対象１１５の距離と方位を求めることができ、この結果、位置を特定することができる。
図１９に受光手段１０３の受光信号を示す。第７の実施の形態では、偏向角とパルス幅変調との同期を取るための同期信号を受光信号の解析に利用すると、誤検知の可能性がなくなる。同図で、同期信号から時間ｔ１後に現れたパルス列と、同期信号から時間ｔ２後に現れたパルス列で、おのおのデューティ比を算出すると、それぞれ
ｄ１００＝Ｗ１/Ｔ
ｄ２００＝Ｗ２/Ｔ
が得られる。
同期信号Ｔｓ１、Ｔｓ２、…からの時間と偏向角とデューティ比の対応表（図示せず）に照らし合わせ、最も近い偏向角の組合せを抽出することで検出対象１１５の偏向角を求めることができるので、検出対象の１１５の位置を求めることができる。
【実施例４】
【００７０】
本発明の第７の実施の形態に係るレーザレーダの具体的な構成として、実施例４を示す。
（条件）
偏向照明ユニットの設置間隔 ＝１００ｍｍ
同期信号Ｔｓ１、Ｔｓ２、…からの時間ｔ１＝０．２５［ｓｅｃ］
Ｗ１／Ｔ ＝ ３０［％］
同期信号Ｔｓ１、Ｔｓ２、…からの時間ｔ２＝０．３０［ｓｅｃ］
Ｗ２／Ｔ＝５５［％］
テーブル表（表３）から、一つ目のパルス列２０２１は、偏向照明ユニット１２２からのレーザ光が検出対象で反射したものということがわかり、このときの偏向角θ２＝８０°となる。
同様に、二つ目のパルス列２０２２は偏向照明ユニット１２１からのレーザ光が検出対象で反射したものであるということがわかり、このときの偏向角θ１＝７０°と求めることができる。二つの偏向角が求まったので、上記式３から検出対象の座標（ｘｏｂ，ｙｏｂ）は（１４４．０, ５３２．９）
と求めることができる。
【００７１】
【表３】
2015180855.tif 000014
【００７２】
なお、本実施例の場合、デューティ比が３０％と５５％との組合せは、θ1＝１２０°、θ２＝３０°だと、ｙｏｂ＜０となるため、θ１＝７０°とθ２＝８０°が正しい値であることが同期信号からの時間を計測しなくても決定できる。
第７の実施の形態は、パレス幅を解析することで検出対象１１５の位置を特定することができるため、同期信号からの時間を計測する必要がない。このため、時間計測をパラメータとせずに、検出対象１１５の位置特定ができる。
【００７３】
〔第８の実施の形態〕
図２０は、本発明の第８の実施の形態に係る測距検出システムを説明する概念図である。図２０に示すように、この測距検出システムは、二つの偏向照明ユニット１０１、１０２と、受光手段１０４と、回折格子１０５と、で構成され、さらに制御部１０６（図２３参照）で測距方法を制御する。偏向照明ユニット１０１、１０２はそれぞれレーザ光源とポリゴンミラーを用いた偏向手段で構成され（図示せず）、所定の偏向角でレーザ光源のレーザ光を偏向して走査し、検出対象１１５に向けて照射する。各偏向照明ユニットのレーザは、半導体レーザを用いることができ、それぞれ発振波長が異なるものを搭載している。例えば１つは波長０．８５μｍ、もう一方は波長１．３μｍを用いることができる。図２２に示すように、デューティ比は、両レーザで同じとしているが、異なるものでもよい。
また、偏向手段は、例えばガルバノミラー（図示せず）を用いているが、他の偏向手段、例えば、ポリゴンミラーなど、ミラーの回転に応じた繰り返し周波数で、所定の検出領域を走査することができるようなものであればよい。
回折格子１０５は、受光手段１０４の前に置かれ、反射光は、回折格子１０５を通って２分割ＰＰ１０４に達する。
【００７４】
この場合の受光手段１０４は、回析格子１０５で２分割された回析光を受けるため、同一素子内に２つの分割された第１の受光素子ＰＤ１、第２の受光素子ＰＤ２を有している。
装置の構成としては、図２３に示すように、さらに、制御部１０６を加えて、以下述べる測距方法を制御するようにしてもよい（他の実施の形態でも同様である。）。
この第８の実施の形態は、このレーザ光の走査周期（すなわち、偏向角θ１、θ２の偏向範囲）に合わせてレーザ光の光パルスのデューティ比を周期的に変化させている。ここで、光パルスのデューティ比とは、光パルスの繰返し周期に対するレーザ光が点灯する点灯パルス時間の比を意味する。すなわち、このデューティ比の値は、０〜１の間を取るが、パーセント表示することもある。デューティ比の変化のさせ方としては、走査開始から走査終了にかけて半導体レーザを点灯させる時間を長くなるように（パルス幅を増加するように）変化させている。
図２１は図２０の垂直断面図であり、第１の受光素子ＰＤ１および第２の受光素子ＰＤ２（以下、「２分割ＰＰ」という）の受光面の位置関係を示している。検出対象が反射する反射光に対して回折格子１０５、２分割ＰＤ１０４の順に配置する。回折格子１０５の格子ピッチは２μｍとし、回折格子１０５と２分割ＰＤまでの間隔を１ｍｍとする。波長０．８５μｍの光の回折角は２５°、波長１．３μｍの回折角は４１°になる。
【００７５】
この条件では、２分割ＰＤ１０４の受光面では、反射光の光軸に対してそれぞれ０．５ｍｍと０．９ｍｍ離れた位置に回折光が届くため、２分割ＰＤ１０４の分割部分（すなわち、ＰＤ１とＰＤ２の境界）は、反射光の光軸から（０．５＋０．９）／２＝０．７ｍｍとするとよい。
２分割ＰＤのＰＤ１およびＰＤ２の各受光信号からデューティがそれぞれ求めることができるので、各デューティに応じた偏向角θ１、θ２がそれぞれ求めることができる。したがって、図２０に示すように、偏向角θ１、θ２から、検出対象の位置（×印）を特定することができる。
なお、第８の実施の形態を含む他の実施の形態の測距検出システム（もしくは光学式タッチスクリーン）では、光源を赤外光の波長を放出する半導体レーザを用いたが、赤外光を放出する発光ダイオードであってもよい。このような半導体レーザや発光ダイオードの場合には、駆動する電流にパルス幅変調することで容易に生成される赤外光に所望の時間波形を与えることができる。
また、ガスレーザであってもよく、この場合には、高速変調が困難なガスであっても、外部変調器（電気光学変調器、音響光学変調器など）を使うことにより所望の時間波形を与えることができる。
【００７６】
以上詳しく説明したように、要するに、複数の偏向照明ユニットからパルス幅変調を行って検出対象に赤外光を照射し、その反射光を１個の受光手段で検出対象の方位および位置を求め得る測距検出システムを提供することができる。
また、偏向照明ユニットを順次一つずつ駆動させることができるため、赤外光のパルス幅変調の変調幅を大きくとることができ、ノイズに強い、測距検出を行うことができる。
また光源として、半導体レーザもしくは発光ダイオードとすることにより、駆動電流をパルス幅変調するだけで、所望の時間波形を検出対象に照射することができる。
その他、本発明の各実施の形態について、述べたような、効果を奏することができる。
〔第９の実施の形態〕
図２４〜図２７は、本発明の第９の実施の形態を説明するための図である。
即ち、図２４は、本発明の第９の実施の形態に係る測距検出システムを用いたレーザレーダの主要構成を示す説明図である。図２５は、レーザ光源の駆動についての説明図であり、（Ａ）は、時間経過に対する変調周波数との関係を示し、（Ｂ）は、偏向角との関係を示すグラフである。図２６は、図２４に示す測距検出システムにおける受光器からの受光信号の波形図を（Ａ）に示し、上記受光信号をスペクトル解析することによって得られた波形図を（Ｂ）に示す。図２７は、第９の実施の形態の変形例としての測距検出システムの具体的構成を示す説明図である。
図２４に示す測距システムを有するレーザレーダ１００は、偏向照明ユニット１１，１２と受光器（受光手段あるいは、受光素子という場合がある）１３と、制御装置１４で構成される。偏向照明ユニット１１、１２は、レーザ光源と偏向手段からなる（図示せず）。偏向照明ユニット１１，１２のレーザ光源（Ｌ１、Ｌ２）は、赤外域のレーザ光を放出する半導体レーザである。偏向手段は、ガルバノミラーを用い、レーザ光源からのレーザ光を所定の角度範囲で周期的に偏向させている。図２４の１５は、検出対象を示している。
【００７７】
次に、レーザ光源の駆動に関して図２５を用いて説明する。
レーザ光源Ｌ１、Ｌ２は、周波数変調され、その変調周波数は周期的に変化させている。図２５（Ａ）に示すように、時間Ｔ０［ｓｅｃ］から時間Ｔ１［ｓｅｃ］にかけてレーザ光源Ｌ１への変調周波数は、ｆ１ａ［Ｈｚ］からｆ１ｂ［Ｈｚ］まで徐々に増加させ、時間Ｔ１の瞬間にｆ１ａ［Ｈｚ］に戻した後、再び、徐々に増加させる。したがって、周波数変調の周期は、(Ｔ１−Ｔ０)［ｓｅｃ］ということになる。同様に、レーザ光源Ｌ２には、周波数変調は、ｆ２ａ［Ｈｚ］からｆ２ｂ［Ｈｚ］まで周期的に変化させている。
偏向手段（ガルバノミラー）による偏向角は、偏向照明ユニット１１，１２ともに、Ｔ０［ｓｅｃ］でθ１［ｄｅｇ］、Ｔ１［ｓｅｃ］でθ２［ｄｅｇ］まで徐々に偏向角を変化させる。
このように周波数変調周期と偏向周期は同期を取っている。
検出対象に二つの偏向照明ユニット１１、１２からのレーザ光がそれぞれ照射されると、レーザ光は拡散反射される。この拡散反射光の一部が受光器１３で受光される。このときの受光器１３の受光信号は、図２６の（Ａ）に示されるとおりである。この受光信号をスペクトル解析することによって（Ｂ）のとおりの二つの周波数ｆ３、ｆ４［Ｈｚ］が得られる。これらの検出された周波数の値が
ｆ１ａ≦ｆ３≦ｆ１ｂ
ｆ２ａ≦ｆ４≦ｆ２ｂ
であるとすると、図２６（Ａ）、（Ｂ）の関係から、これら二つの変調周波数に対応するレーザの偏向角θ３、θ４が得られる。
【００７８】
いま、図２４で座標系として原点を二つの偏向照明ユニット１１、１２の中間点とし、二つの偏向照明ユニット１１、１２を結ぶ線をＸ軸とし、これに直交するＹ軸を定義する。二つの偏向照明ユニット１１、１２の設置間隔をＸｍとすると、検出対象の座標（ｘ０ｂ、ｙ０ｂ）は、以下のとおりで求められる。
偏向照明ユニット１１と検出対象１５を結ぶ直線の式、および、偏向照明ユニット１２と検出対象１５を結ぶ直線の（式１）、（式２）は、
【００７９】
【数１０】
2015180855.tif 000015
【００８０】
【数１１】
2015180855.tif 000016
【００８１】
で表される。（式１）、（式２）にｘ＝ｘ０ｂ，ｙ０ｂを代入して、ｘ０ｂ，ｙ０ｂについて解くと、（式３）：
【００８２】
【数１２】
2015180855.tif 000017
となり、検出位置が求まる。（式３）には受光器１３の位置情報が含まれないため、受光器の設置場所は検出対象からの反射光が受光できればどこでも良い。
（式３）のように検出対象の位置が求められると、レーザレーダ１００からこの位置情報を表示モニタ（図示せず）などに転送して表示させることができる。
本発明の測距検出システムを用いると、ＴＯＦ（タイム・オブ・フライト）方式のようにレーザを放出してから検出した受光信号までの時間を計測する必要が無い。偏向照明ユニット１１、１２側では、正確な周期にあわせて偏向角と変調周波数を変化させるだけで、受光器１３側では時間を計測する必要が全く無く、スペクトル解析を行って偏向角と変調周波数の関係を示す表１に従って偏向角を割り出し、（式３）によって検出対象の位置が求まる。従って、受光器１３は、レーザの駆動との同期をとるような制御をする必要は全く無い。
なお、この第９の実施の形態で偏向手段としてガルバノミラーを記載したが、ポリゴンミラーもしくはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓの略称）を用いる方法、さらには、電気光学効果を有する偏向手段であっても本発明の効果に影響は無い。
〔数値実施例５〕
次に、第９の実施の形態における数値実施例５について説明する。
偏向照明ユニット１１，１２の偏向角θ３、θ４と変調周波数との関係を下表４に示す。
【００８３】
【表４】
2015180855.tif 000018
【００８４】
表４における偏向角は、どちらの偏向照明ユニットも１０［ｄｅｇ］から１７０［ｄｅｇ］までとする。この偏向角の範囲で偏向照明ユニット１１では変調周波数が１１０［ＫＨｚ］から２７０［ＫＨｚ］まで変化させ、偏向照明ユニット１２では３１０［ＫＨｚ］から４７０［ＫＨｚ］まで変化させる。
偏向照明ユニット１１と１２の設置間隔Ｘｍ=１００［ｍｍ］とする。この設置間隔とは、厳密にはレーザ光の偏向中心のある偏向手段（ガルバノミラー）同士の距離を表す。
受光信号のスペクトル解析結果から二つの周波数が１４５［ＫＨｚ］と３６０［ＫＨｚ］であるなら、表４のデータから、
偏向照明ユニット１１の偏向角θ３＝４５°
偏向照明ユニット１２の偏向角θ４＝６０°
が得られ、（式３）によって検出対象の座標は、（１８６．６［ｍｍ］、２３６．６［ｍｍ］）と求まる。
【００８５】
〔数値実施例６〕
数値実施例５の変化例として、数値実施例６を図２７および表５を用いて説明する。本数値実施例６のレーザレーダ１０１の構成要素は、数値実施例５のレーザレーダ１００と同じである。異なるのは、偏向角に対する周波数変調の幅である。また、レーザレーダ１０１の検出可能範囲のｙ方向最短距離を２００ｍｍと設定する。ｘ方向およびｙ方向の検出最長距離設定については、説明を割愛する。
検出可能範囲に検出対象３６が入ったとき、検出された角度θ３、θ４の差すなわち、
Δθ＝θ４−θ３
が最も大きくなるのは、図２７に示すとおり、Ｘ＝０、ｙ＝２００［ｍｍ］の場所である。このときの角度差Δθは、Δθ＝２×ｔａｎ-1｛２００／(ｘｍ／２)｝＝２×ｔａｎ-1（２００／５０）＝２８．１［ｄｅｇ］
となる。したがって、検出範囲内においてΔθ≦２８．１［ｄｅｇ］の関係がある。このため、偏向角に対する変調周波数の設定方法は、下表５に示す通り、変調周波数の幅、すなわち、最小変調周波数から最大変調周波数までの範囲、において一部の変調周波数が重なる設定であっても検出には問題がない。
【００８６】
【表５】
2015180855.tif 000019
【００８７】
具体的には、表５のように同じ偏向角（たとえば１０ｄｅｇ）での偏向照明ユニット１１の変調周波数（１１０ＫＨｚ）と偏向照明ユニット１２の変調周波数（１４０ＫＨｚ）の周波数差はΔθ以上（表５で偏向角３０°の差）に設定する。このような設定によって検出された二つの周波数ｆ３、ｆ４（ｆ４＞ｆ３）から、ｆ４が偏向照明ユニット１２からのレーザ光であることが分かり、表５の数値と比較して、変調周波数ｆ３に対応する偏向角θ３、変調周波数ｆ４に対応する偏向角θ４が求められ、検出対象位置座標が演算によって求まる。
この数値本実施例６では、二つの偏向照明ユニットの変調周波数の幅の一部を共通にできるため、二つのレーザの最小変調周波数（表５では１１０ＫＨｚ）から最大変調周波数（３００ＫＨｚ）までの幅を小さくすることができ、制御面で有利になる。即ち、ダイナミックレンジを広くしやすくなる。
【００８８】
〔第１０の実施の形態〕
図２８は、本発明の第１０の実施の形態に係る測距検出システムを用いたタッチパネルの構成を模式的に示すもので、（Ａ）は、平面図、（Ｂ）は、Ｃ−Ｃ断面図である。
図２８において、光学式タッチパネル４００は、プロジェクタなどの投影装置からの投射画像を拡散反射させて表示するためのスクリーン部４０１と、受光器４０２と、偏向照明ユニット４０３，４０４と、遮光部材４０５と、制御装置（図示せず）で構成される。受光器４０２は、シリコンフォトディテクタやＰＩＮフォトダイオードなどを利用することができる。偏向照明ユニット４０３，４０４は、レーザ光源と偏向手段からなる。レーザ光源としては、例えば近赤外の波長を放出させる半導体レーザ（図示せず）を用いることができる。また、偏向手段は、例えばガルバノミラー（図示せず）を用いることができる。遮光部材４０５は、偏向照明ユニット４０３，４０４から放射された偏向光のうち検出対象４０６にあたらなかった光を受け止めて吸収するはたらきを有する。これによって誤った検出を防ぐことができる。
偏向照明ユニット４０３，４０４について詳しく説明する。この第１０の実施の形態では、偏向照明ユニット４０３がタッチパネルの左下に配置され、偏向照明ユニット４０４がタッチパネルの右上に配置される。両偏向照明ユニット４０３、４０４の偏向角のふれ幅は、ともに９０°としている。図２８に示すとおり、偏向照明ユニット４０３を原点Ｏとする座標軸Ｘ，Ｙを定義する。
【００８９】
偏向照明ユニット４０３から右側にむかってＸ軸、上方に向かってＹ軸としている。したがって偏向照明ユニット４０３から放出される偏向光は、Ｘ軸（＋）方向からＹ軸（＋）方向の間で偏向されている。また、偏向照明ユニット４０４は、Ｘ軸（−）方向からＹ軸（−）方向の間で偏向されている。各々の偏向光は、スクリーン部４０１より少し手前を飛ぶように偏向照明ユニット４０３、４０４を設置しておく。すなわち、レーザ光を偏向している最中に、スクリーン部４０１にレーザ光があたることが無いように位置調整しておく。
【００９０】
【表６】
2015180855.tif 000020
【００９１】
上表６に、偏向照明ユニット403,404から出射されるレーザ光の偏向角と、変調周波数との設定について記した。偏向角は、０ｄｅｇから９０ｄｅｇまで偏向されると、次の瞬間、偏向角が０ｄｅｇに戻った後、再び、増加するように周期的な偏向を繰り返す。偏向照明ユニット４０３、４０４から出射されるレーザ光の偏向角０ｄｅｇから９０ｄｅｇまでに応じて、偏向照明ユニット４０３のレーザには、１００ＫＨｚから１９０ＫＨｚまでの変調周波数が注入電流に重畳される。同様に、偏向照明ユニット４０４のレーザには、２００ＫＨｚから、２９０ＫＨｚまでの変調周波数が注入電流に重畳される。
パネルの投射画像表示エリア内に検出対象４０６としての指や手差し棒でタッチすると、レーザ光が検出対象406に照射され、拡散反射光が発生する。この拡散反射光の一部が、受光器４０２に到達する。受光信号、上述した図２６（Ａ）のようになる。この受光信号を周波数解析すると図２６（Ｂ）に示すように、周波数成分ｆ３、ｆ４が抽出される。周波数成分ｆ３とｆ４のうち、周波数で小さい値の方が偏向照明ユニット４０３からのレーザ光の変調周波数ｆ３、大きい周波数が偏向照明ユニット４０４のレーザへの変調周波数ｆ４であることが分かる。表６から対応する偏向角θ３とθ４が求まる。さらに、これら偏向角の値から、検出対象４０６の位置が後述する演算によって求まる。
【００９２】
この第１０の実施の形態では、ＴＯＦ（タイム・オブ・フライト）方式のようにレーザを放出してから検出した受光信号までの時間を計測する必要が無い。偏向照明ユニット４０３、４０４では、正確な周期にあわせて偏向角と変調周波数を変化させるだけで、受光器４０２側では時間を計測する必要が全く無く、スペクトル解析を行って偏向角と変調周波数の関係を表す（表６）に従って偏向角を割り出し、式６によって検出対象の位置が求まる。従って、受光器４０２は、レーザの駆動との同期をとるような制御を施すことは全く無い。
なお、第１０の実施の形態で偏向手段としてポリゴンミラーを記載したが、ガルバノミラーもしくはMEMSを用いる方法、さらには、電気光学効果を有する偏向手段であっても本発明の効果に影響は無い。
また、受光器は、上記各実施の形態においては、一つであったが、設置位置を変えて複数個の受光器を用いても良い。例えば、図２８のｘ＝ｘｍ（パネルの右下）近傍に二つ目の受光器を設置しても良い。
【００９３】
〔演算方法について〕
次に、受光信号から求められた二つの偏向角から検出対象の位置を演算する方法について説明する。図２８に示すとおり、光学式タッチパネル４００の水平方向計測範囲と垂直方向計測範囲をそれぞれｘｍ，ｙｍとする。図２８のとおり、偏向角度は、ｘ軸に平行となる偏向角を０とし、光学式タッチパネル４００を見たとき反時計回りを正とする。先述のとおり両偏向照明ユニット４０３，４０４の偏向角は、０から９０°までとする。
偏向照明ユニット４０３と検出対象４０６とを結ぶ直線の式と、検出対象４０６と偏向照明ユニット４０４とを結ぶ直線の式は、上述したところではあるが、それぞれ、
【００９４】
【数１３】
2015180855.tif 000021
【００９５】
【数１４】
2015180855.tif 000022
【００９６】
と表すことができる。検出対象４０６の座標、すなわち、上記二つの直線の交点座標を（ｘｏｂ，ｙｏｂ）は、（式４）と（式５）にｘ＝ｘｏｂ，ｙ＝ｙｏｂを代入してｘｏｂ，ｙｏｂについて解くと、
【００９７】
【数１５】
2015180855.tif 000023
【００９８】
となり、検出対象の位置座標が求まる。
【００９９】
〔数値実施例７〕
（式６）から検出対象４０６の位置を演算する数値実施例７を記述する。水平および垂直計測範囲ｘｍ，ｙｍを
ｘｍ＝１５００［ｍｍ］
ｙｍ＝５００［ｍｍ］
とする。受光信号の解析から二つの周波数ｆ３、ｆ４が、１１０ＫＨｚ、２７０ＫＨｚであったとすると、表６から、
θ１＝１０［ｄｅｇ］
θ２＝７０［ｄｅｇ］
となる。検出対象４０６の位置は、式６から、（ｘｏｂ，ｙｏｂ）＝（１４０９，２４８）と求まる。
【０１００】
〔第１１の実施の形態〕
図２９から図３１までは、第１１の実施の形態を説明するための図である。即ち、図２９は、本発明の第１１の実施の形態に係る測距検出システムを、光学式タッチセンサーパネル５００に適用した場合の構成を模式的に示す図で、（Ａ）は、平面図、（Ｂ）は、右側断面図である。
図３０は、本発明の第１１の実施の形態に係る測距検出システムを用いたタッチパネルのうち、図２９における矢印Ｄ方向から偏向照明ユニット付近を見た斜視図である。
図３１は、図２９に示す光学式タッチセンサーパネル５００における受光信号波形を示す図であって、（Ａ）は、受光器からの受光信号を時間−受光信号強度の関係で示す波形図、（Ｂ）は、当該受光信号をスペクトル解析して得られた周波数−スペクトル強度の関係を示す波形図である。
即ち、この第１１の実施の形態において、構成要素が第１０の実施の形態と同じものは同じ番号で記している。本実施の形態における光学式タッチパネル５００は、第１０の実施の形態における光学式タッチパネル４００に対して反射部５０５が追加されている。
【０１０１】
図２８に示した、光学式タッチパネル４００の場合、二つの偏向照明ユニット４０３、４０４が設置されて、この構成で図のように検出対象４０６（たとえば指）が受光器４０２と偏向照明ユニット（図では４０４）とを結ぶ線分内もしくはその線分近傍に位置すると、偏向照明ユニット４０４から放出されて検出対象で拡散反射した光のうち受光器４０２に入射する光量はほとんど無い。しかしながら、この第１１の実施の形態では、図３０に示すように吸収部材４０５の上に、すなわち、画像表示面４０１から手前に離れた位置に、反射部５０５が設置されている。偏向照明ユニット４０４の出射口から放出される偏向レーザ光が検出対象５０６で反射されると、例えば図２９の５１１のような光路を経て受光器に入射できる。また、偏向照明ユニット４０３からのレーザ光の場合は、検出対象５０６で反射すると光路５１２のように直接、受光器４０２に入る光線と、光路５１３のように反射部５０５を経て受光器４０２に入る光線が存在する。
この第１１の実施の形態で受光器４０２の受光信号そのものは、図３１に示すように複雑な時間波形になる。ところが、複数の反射光が少しの時間ずれて重ね合わさっているだけである。時間がずれて受光器４０２に届いても周波数自体は変化しないため、スペクトル解析をおこなうと、二つの周波数が得られ、検出には問題がない。
【０１０２】
この第１１の実施の形態の場合、ＴＯＦ方式のような時間を計測することがないので、どのような経路をたどって受光器４０２に光が届いても検出結果に誤りが生じない。
なお、反射部５０５は、長方形で図示しているがこの限りではない。さらには、反射部５０５は、鏡面に限られるものではなく拡散面であっても良い。さらには、この拡散面に異方性をもたせ、スクリーン部４０１に平行な面内には拡散するがスクリーン部４０１に垂直な方向には拡散しないことで、等方性拡散の場合に比べると受光信号の強度を大きくすることができる。
異方性拡散の実施の形態例としては、さらに、図３２に部分的な斜視図をもって示すようにスクリーン部４０１に垂直な方向に平行なヘアライン加工された反射板を利用することができる。
第９〜第１２の実施の形態において、偏向照明ユニットの光源は、半導体レーザとし、変調は、注入電流に周波数変調信号を重畳させた、いわゆる、直接変調による駆動例を示した。この他にも、半導体レーザの注入電流は一定に保ち、放出されたレーザ光を光変調器によって外部変調する駆動方法であっても良い。光変調器としてはＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）に代表される電気光学結晶を用いた電気光学変調器を用いることができる。また、外部変調方式の駆動では、変調周波数が高速になったときでもレーザ光の周波数ドリフトといった問題が発生しないメリットがある。
【０１０３】
さらに、半導体レーザに限るものではなく、炭酸ガスレーザに代表されるガスレーザやＮｄ：ＹＡＧ（ネオジウムドープのイットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザなどの固体レーザで外部変調としても良い。変調周波数の帯域で特に問題が無ければ上記実施形態の半導体レーザを直接変調する方法が光源部分のサイズを最も小さくできる。
以上詳しく説明したように、第９以降の実施の形態に係る測距検出システムは、レーザ光を用いた検出システムで時間計測の必要がないため検出対象から受光器までの経路に計測結果が影響を受けない。また、受光器は、フォトディテクタであるためカメラを用いた検出システムに比べて安価に構成することができる。
請求項１１に係る測距検出システムは、人間の目に見えない赤外光を利用するため、人間の目への安全性を高めやすく、かつ、偏向されるレーザ光や検出対象からの散乱光に対して不快に感じない。
請求項１３に係る測距検出システムは、半導体レーザを光源とし、直接変調するため光源および光源まわりを小型にすることができる。
請求項１７，１８では、光学式タッチパネルの受光器を１個にしても成立する。
【符号の説明】
【０１０４】
１    測距検出システム
２    測距検出システム
１１、１２、１０１、１０２、１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、４０３、４０４、１００３、１００４、１０１３，１０１４    偏向照明ユニット
１３、４０２    受光器
１４    制御装置
１５、３６、１１５、４０６    検出対象
１０３、１１４、１００２    受光手段
１０６    制御部
１０５    回折格子
１１５    検出対象（指、手差し棒、ペン）
１１６、４０１、１００１    スクリーン部
４００    光学式タッチパネル
４０５、１００５    遮光部材
４０６、５０６    検出対象
５０５    反射部
Ｌ１２、Ｌ１３    レーザ光源
１０００、１０１０、１０２０    タッチセンサーパネル
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０５】
【特許文献１】特許第４４９８１３５号公報
【特許文献２】特許第４６６８８９７号公報
【特許文献３】特開２０１３−１８５８４９号公報
【図１】
2015180855.tif 000024
【図２】
2015180855.tif 000025
【図３】
2015180855.tif 000026
【図４】
2015180855.tif 000027
【図５】
2015180855.tif 000028
【図６】
2015180855.tif 000029
【図７】
2015180855.tif 000030
【図８】
2015180855.tif 000031
【図９】
2015180855.tif 000032
【図１０】
2015180855.tif 000033
【図１１】
2015180855.tif 000034
【図１２】
2015180855.tif 000035
【図１３】
2015180855.tif 000036
【図１４】
2015180855.tif 000037
【図１５】
2015180855.tif 000038
【図１６】
2015180855.tif 000039
【図１７】
2015180855.tif 000040
【図１８】
2015180855.tif 000041
【図１９】
2015180855.tif 000042
【図２０】
2015180855.tif 000043
【図２１】
2015180855.tif 000044
【図２２】
2015180855.tif 000045
【図２３】
2015180855.tif 000046
【図２４】
2015180855.tif 000047
【図２５】
2015180855.tif 000048
【図２６】
2015180855.tif 000049
【図２７】
2015180855.tif 000050
【図２８】
2015180855.tif 000051
【図２９】
2015180855.tif 000052
【図３０】
2015180855.tif 000053
【図３１】
2015180855.tif 000054
【図３２】
2015180855.tif 000055