(57)【要約】【課題】  省スペース化が可能な光学式の座標検知装置を提供する。【解決手段】  座標検知装置１は、座標領域Ｃの周縁上に配置され、表面が再帰反射するよう形成された外枠２と、外枠２の上辺の両端に配置された一対の光学装置３，４とを備える。光学装置３，４は、レーザ光を出射する光源３１と、この光を偏向して出射する光偏向器１４２と、再帰反射した光を検知する光検知部３３とを備える。光偏向器１４２は、ミラーと、座標領域Ｃの全領域に対して光源３１からのレーザ光で走査可能にミラーを回転駆動する圧電アクチュエータとで構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面座標領域内の物体の座標を検知するために、前記座標領域の周縁上又は座標領域外に配置され、光を出射すると共に受光する一対の光学装置と、前記光学装置から出射された光を再帰反射する再帰反射部とを備える光学式座標検知装置であって、
前記光学装置は、
光を出射する光源と、
前記光源からの光を前記座標領域の面に平行に光を偏向して当該光学装置から出射する光偏向部と、
前記再帰反射部が反射した光を検知する光検知部とを備え、
前記光偏向部は、反射面を有するミラーと、電圧信号が印加されることで該ミラーを回転駆動する圧電アクチュエータとで構成され、前記座標領域の全領域に対して光を出射できる角度で前記ミラーを回転駆動することを特徴とする座標検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の座標検知装置において、
前記再帰反射部は、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有し、
前記ミラーから前記光検知部までの距離が、前記再帰反射部の反射特性と前記座標領域の大きさとに応じて決定されることを特徴とする座標検知装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の座標検知装置において、前記圧電アクチュエータは、支持体及び該支持体上に形成された圧電体を有し圧電駆動により屈曲変形を行う複数の圧電カンチレバーを含むと共に、該複数の圧電カンチレバーの圧電体にそれぞれ駆動電圧を印加するための複数の電極を備え、該複数の圧電カンチレバーは各々の屈曲変形を累積するように端部が機械的に連結され、前記駆動電圧の印加により各圧電カンチレバーが屈曲変形されることを特徴とする座標検知装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の座標検知装置において、前記駆動電圧が所定の電圧値を上回ったとき又は前記駆動電圧が所定の電圧値を下回ったときから、前記光検知部の受光量が変化するまでの経過時間に応じて、前記ミラーの回転角を決定することを特徴とする座標検知装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の座標検知装置において、
前記ミラーは、前記座標領域の全領域に対して光を出射できる角度より大きい角度で回転駆動し、
前記座標領域の周縁上又は座標領域外であると共に、前記ミラーの回転駆動によって前記光学装置からの光が出射される領域内に受光部を備え、
前記受光部が受光したときから前記光検知部が受光量が変化するまでの経過時間に応じて、前記ミラーの回転角を決定することを特徴とする座標検知装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の座標検知装置において、
前記光学装置から出射した光が再帰反射して当該光学装置に入射するまでの光路が、前記座標領域の面に平行な平面上にあり、
前記一対の光学装置のうち、一方の光学装置からの光の光路がある前記平面と、他方の光学装置からの光の光路がある前記平面とが異なる平面上になるように構成されることを特徴とする座標検知装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の座標検知装置において、前記再帰反射部の表面を、前記ミラーからの光の入射角が０°になるような傾斜面が並ぶように形成することを特徴とする座標検知装置。
【請求項８】
請求項７に記載の座標検知装置において、前記傾斜面の表面を鏡面加工することを特徴とする座標検知装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の座標検知装置において、前記光偏向部の位置を調整可能に構成されることを特徴とする座標検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式座標検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体の位置を決定する長方形状の目標区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が知られている（特許文献１）。ハウジングは、再帰反射性の材料からなる反射器アセンブリを有する。ここで、再帰反射とは、入射した光に平行で且つ入射方向と反対の方向に出射する反射のことである。
【０００３】
光分配検出アセンブリは、光源と、ビーム分割器と、光を偏向する鏡と、光検出器と、鏡を回転させるモータとを有する。光源からの光は、ビーム分割器を通過した後、鏡によって偏向されて目標区域に出射される。
【０００４】
目標区域に出射された光は、ハウジングの反射器アセンブリによって反射されることで、入射時と同じ経路を入射方向とは反対方向に戻る。そして、戻ってきた光は、鏡によって偏向され、光源からの光がビーム分割器を通過したときとは反対方向に、ビーム分割器に入射する。ビーム分割器は、この方向で入射した光を９０度の角度で偏向して光検出器に向かって出射する。このようにして、光検出器は、光源から出射された後、反射器アセンブリによって反射された光を検出している。
【０００５】
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。
【０００６】
また、モータは、鏡を回転することで９０度の範囲にわたって目標区域を走査する。モータの回転速度は、光速に比べて充分に遅いため、反射器アセンブリによって反射された光が検出されたときの鏡の角度は、光源からの光が出射したときの鏡の角度とほぼ同じである。
【０００７】
このような光分配検出アセンブリが一対すなわち２つあるため、目標区域内に物体がある場合、この物体によって光源から出射された光が遮られた角度が２つ検知される。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とから頂点を求める三角測量法によって目標区域内の物体の位置を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−５４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の光学式座標検知装置では、鏡を駆動する手段として用いているモータは、一般に磁石による磁界中で回転子を回転させる機械的な構造のため、小型化に限度がある。このため、光分配検出アセンブリを小型化するのは困難であり、省スペースが要求されるディスプレイやホワイトボード等への搭載が難しい。
【００１０】
そこで、本発明は、省スペース化が可能な光学式の座標検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、平面座標領域内の物体の座標を検知するために、前記座標領域の周縁上又は座標領域外に配置され、光を出射すると共に受光する一対の光学装置と、前記光学装置から出射された光を再帰反射する再帰反射部とを備える光学式座標検知装置であって、前記光学装置は、光を出射する光源と、前記光源からの光を前記座標領域の面に平行に光を偏向して当該光学装置から出射する光偏向部と、前記再帰反射部が反射した光を検知する光検知部とを備え、前記光偏向部は、反射面を有するミラーと、電圧信号が印加されることで該ミラーを回転駆動する圧電アクチュエータとで構成され、前記座標領域の全領域に対して光を出射できる角度で前記ミラーを回転駆動することを特徴とする。
【００１２】
本発明において、座標領域とは、上記特許文献１でいう目標区域に相当する領域であって、平面座標で表わされるものである。
【００１３】
本発明によれば、圧電アクチュエータにより、座標領域の全領域に対して光を出射できる角度でミラーを回転駆動する。
【００１４】
このような圧電アクチュエータを用いた駆動装置として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイスが知られている。ＭＥＭＳによれば、圧電アクチュエータを用いることで、駆動部を非常に小型化できる。すなわち、駆動源としてモータを用いる従来の装置に比べて光偏向部を小型化できる。従って、本発明の座標検知装置は、省スペースが要求されるディスプレイ等に搭載するのに最適なものである。
【００１５】
また、例えば、座標領域の形状が長方形であり、その１辺の両端に光偏向器を配置した場合には、ミラーを４５°の角度で回転駆動することで、座標領域の全領域に対して光を出射できる。
【００１６】
これに対し、従来のモータによってミラーを４５°の角度で回転駆動させる場合には、座標領域上の物体の座標を即時検知できる程度に高速で４５°回転駆動することは難しい。このため、モータによる駆動は、３６０°回転、すなわち、同一方向に回転させることが現実的である。この場合、４５°から３６０°の角度で回転している間は座標領域内に光が出射されず、その間の回転駆動は無用になる。この点、本発明では、圧電アクチュエータにより座標領域の全領域に対して光を出射するのに充分な角度（例えば、０°〜４５°）でミラーを回転駆動するので、ミラーをより効率よく回転駆動させることができる。
【００１７】
本発明において、前記再帰反射部は、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有し、前記ミラーから前記光検知部までの距離が、前記再帰反射部の反射特性と前記座標領域の大きさとに応じて決定されることが好ましい。
【００１８】
一般に、出射光と反射光とが同一光路を通る場合には、ミラーと光検知部とが互いに干渉しないように、ビーム分割器のような光束を分割する装置を設ける必要がある。しかしながら、上記のように、再帰反射部が、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有する場合には、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、ミラーと光検知部とを配置できる。これによって、光学装置の部品数が減り、小型化及び構造の簡単化ができる。
【００１９】
本発明において、前記圧電アクチュエータは、支持体及び該支持体上に形成された圧電体を有し圧電駆動により屈曲変形を行う複数の圧電カンチレバーを含むと共に、該複数の圧電カンチレバーの圧電体にそれぞれ駆動電圧を印加するための複数の電極を備え、該複数の圧電カンチレバーは各々の屈曲変形を累積するように端部が機械的に連結され、前記駆動電圧の印加により各圧電カンチレバーが屈曲変形されることが好ましい。
【００２０】
これにより、複数の圧電カンチレバーを、各々の屈曲変形を累積するように端部を機械的に連結しているので、小型化した場合であっても、大きな偏向角を得ることができる。
【００２１】
本発明において、前記駆動電圧が所定の電圧値を上回ったとき又は前記駆動電圧が所定の電圧値を下回ったときから、前記光検知部の受光量が変化するまでの経過時間に応じて、前記ミラーの回転角を決定することが好ましい。
【００２２】
光偏向部に印加される電圧の周波数は予め分かっているので、本発明の座標検知装置は、駆動電圧が所定の電圧値を上回るか又は下回ったときから光検知部が受光量が変化するまでの経過時間に応じて、ミラーの回転角を決定できる。これにより、より正確に物体の座標を検知することができる。
【００２３】
本発明において、前記ミラーは、前記座標領域の全領域に対して光を出射できる角度より大きい角度で回転駆動し、前記座標領域の周縁上又は座標領域外であると共に、前記ミラーの回転駆動によって前記光学装置からの光が出射される領域内に受光部を備え、前記受光部が受光したときから前記光検知部の受光量が変化するまでの経過時間に応じて、前記ミラーの回転角を決定してもよい。
【００２４】
上述したものと同様に、光偏向部に印加される電圧の周波数は予め分かっているので、本発明の座標検知装置は、受光部が受光したときから光検知部が受光量が変化するまでの経過時間に応じて、ミラーの回転角を決定できる。これにより、より正確に物体の座標を検知することができる。
【００２５】
本発明において、前記光学装置から出射した光が再帰反射して当該光学装置に入射するまでの光路が、前記座標領域の面に平行な平面上にあり、前記一対の光学装置のうち、一方の光学装置からの光の光路がある前記平面と、他方の光学装置からの光の光路がある前記平面とが異なる平面上になるように構成されることが好ましい。
【００２６】
これにより、一方の光学装置からの光と他方の光学装置からの光とが混ざることを防止し、高精度に座標を検知できる。
【００２７】
本発明において、前記再帰反射部の表面を、前記ミラーからの光の入射角が０°になるような傾斜面が並ぶように形成することが好ましい。
【００２８】
一般に、再帰反射した光は、入射したときの入射角が大きくなるほど弱くなる（光束が小さくなる）。光検知部に入射する光は強い方がよいので、入射角は０°であることが好ましい。しかしながら、１つの光学装置は、ミラーを回転駆動させて光を偏向させるため、再帰反射部の表面を平坦に形成した場合においては、全ての光の入射角を０°にできない。
【００２９】
しかしながら、ミラーを回転駆動させて光を再帰反射部に出射するため、再帰反射部の所定の位置に対しての光の入射角は一意になる。そこで、上記のように傾斜面を並ぶように再帰反射部を形成することで、様々な角度で入射する光に対して入射角が０°にできる。これによって、ミラーの回転駆動によって偏向されて再帰反射した光が弱くなることを低減できる。
【００３０】
更に、この場合においては、前記傾斜面の表面を鏡面加工することもできる。これによって、例えば、微小なガラスビーズを混ぜた塗料を塗布された再帰反射性テープを貼るような場合に比べて、再帰反射部を容易に形成できる。
【００３１】
本発明において、前記光偏向部の位置を調整可能に構成することで、ミラーの位置を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の座標検知装置の構成を示す図。
【図２】図１の座標検知装置の外枠右上隅部を示す図。
【図３】（ａ）は外枠の下辺右側部を示す図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線断面図。
【図４】（ａ）は本実施形態の再帰反射部の傾斜、（ｂ）は別形態の再帰反射部の傾斜を示す図。
【図５】（ａ）は光学装置の走査部の構成を示す図、（ｂ）は（ａ）を下側から見た図。
【図６】図５の走査部に設けられたアライメンタを示す図。
【図７】光学装置の光偏向器の構成を示す図。
【図８】光偏向器の圧電アクチュエータを説明する図。
【図９】（ａ）は圧電アクチュエータが作動していない状態を示し、（ｂ）は圧電アクチュエータが作動している状態を示す図。
【図１０】本実施形態の光学装置の光検知器及び受光部が受光して出力した信号の一例を示す図。
【図１１】別形態の圧電アクチュエータに印加される電圧信号、コンパレータの出力信号及び光検知器の出力した信号の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１〜図９を参照して、本発明の実施形態の光学式座標検知装置（以下、「座標検知装置」という）の構成について説明する。本実施形態の座標検知装置１は、平面状の表示領域を有する大型ディスプレイに搭載され、大型ディスプレイの表示領域内のうちユーザーの指等によってタッチされた座標（物体の座標）を検知するように構成される。
【００３４】
本実施形態では、大型ディスプレイの表示領域を座標領域Ｃとしている。ここで、座標領域Ｃとは、当該領域内の各位置を一意な座標で表現可能な領域のことである。すなわち、座標領域Ｃ内の座標が決定すれば、当該領域内の位置が決定される。
【００３５】
座標検知装置１は、外枠２と、平面状の表示領域である平面座標領域Ｃ内の物体の座標を検知するために、光を出射すると共に受光する左右一対の光学装置３，４とを備える。
【００３６】
外枠２は、座標領域Ｃ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。
【００３７】
また、上辺２１は、上辺右側部２１ａと上辺左側部２１ｂとで構成される。同様に、下辺２２は、下辺右側部２２ａと下辺左側部２２ｂとで構成される。なお、本実施形態では、上辺２１及び下辺２２を、製造及び運搬等の容易性を考慮して右側及び左側の２つの部材から構成しているが、１つの部材で形成してもよい。
【００３８】
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。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。
【００３９】
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。一対の光学装置３，４は、外枠２の配置する位置に応じて左右対称に同じ構成を有するものであるので、以下の説明では、主に光学装置３について説明し、光学装置４の詳細な説明は省略する。
【００４０】
図２に示されるように、光学装置３は、光源３１と、走査部３２と、光検知部としての光検知器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。
【００４１】
走査部３２は、後述する光偏向部としての光偏向器１４２と、この光偏向器１４２を駆動するための電圧波形を生成する回路（図示省略）とを備える。走査部３２は、光偏向器１４２が有するミラー１４４（図７）によって、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で形成された座標領域Ｃ内を走査する。
【００４２】
光検知器３３は、走査部３２によって座標領域Ｃ内に出射された光が、外枠２の下辺２２，右辺２３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。光検知器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。
【００４３】
光源３１は、外枠２の上辺２１から走査部３２のミラー１４４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、ミラー１４４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。
【００４４】
走査部３２は、後述の光偏向器１４２のミラー１４４を±２２．５°（計４５°）以上の角度で回転駆動（振動）することで、座標領域Ｃ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、座標領域Ｃの平面に対して水平に出射されるようにミラー１４４を回転駆動する。以下、このミラー１４４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。この走査平面は、本発明において「光学装置から出射した光が再帰反射して当該光学装置に入射するまでの光路がある、座標領域の面に平行な平面」に相当する。
【００４５】
詳細には、ミラー１４４の偏向角が０°の時には、座標領域Ｃの対角方向に向かってミラー１４４からレーザ光が出射される。すなわち、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と左辺２４の交点に向かってミラー１４４からレーザ光が出射され、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と右辺２３の交点に向かってミラー１４４からレーザ光が出射される。
【００４６】
ミラー１４４の偏向角が２２．５°の時には、座標領域Ｃの垂直方向に向かってミラー１４４からレーザ光が出射される。すなわち、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の交点に向かってミラー１４４からレーザ光が出射され、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の交点に向かってミラー１４４からレーザ光が出射される。
【００４７】
ミラー１４４の偏向角が−２２．５°の時には、座標領域Ｃの水平方向に向かってミラー１４４からレーザ光が出射される。すなわち、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の交点に向かってミラー１４４からレーザ光が出射され、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の交点に向かってミラー１４４からレーザ光が出射される。
【００４８】
ミラー１４４の偏向角が０°〜２２．５°の間の時には、下辺２２の偏向角に応じた位置に向かって光学装置３，４のミラー１４４からレーザ光が出射される。ミラー１４４の偏向角が０°〜−２２．５°の間の時には、対向する垂直な辺に向かって光学装置３，４のミラー１４４からレーザ光が出射される。
【００４９】
次に、図３及び図４を参照して、外枠２の下辺２２，右辺２３及び左辺２４の再帰反射となるように加工された表面の詳細について説明する。
【００５０】
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、例えば座標領域Ｃの大きさ、例えば、座標領域Ｃの対角線の長さが５０インチ程度とすると、光学装置３，４から出射した光が再び光学装置３，４に戻ってきた時点で、３０〜４０ｍｍφ程度のビーム幅を持つことになる。従って、この場合には、光学装置３，４の光検知器３３は、ミラー１４４から３０〜４０ｍｍ以内の場所に配置されれば、再起反射した光を受光できる。
【００５１】
本実施形態では、光検知器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）の座標領域Ｃ側の側壁に配置している。このとき、光学装置３，４のミラー１４４と光検知器３３は、座標領域Ｃの平面に垂直な方向に３０〜４０ｍｍ程度ずらした位置に配置される。
【００５２】
下辺２２，右辺２３及び左辺２４を、反射光にある程度の広がりを持たない反射光を返す反射特性の部材で構成した場合においては、出射光と反射光とが同一光路を通る。このため、光を出射するミラー１４４と光を受光する光検知器２３とが互いに干渉しないように、ビーム分割器のような光束を分割する装置を設ける必要がある。
【００５３】
しかしながら、本実施形態のように、反射光にある程度の広がりを持つ反射光を返す反射特性の部材で下辺２２，右辺２３及び左辺２４を構成した場合においては、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、光を出射するミラー１４４と光を受光する光検知器２３とを配置できる。
【００５４】
このように、光学装置３，４のミラー１４４から光検知器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、座標領域Ｃ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、ミラー１４４と光検知器３３とを互いに干渉しないように配置できる。
【００５５】
図３（ａ）は、下辺２２の下辺右側部２２ａを上辺２１側から見たとき、すなわち、図１の上側から下方向に向かって見たときの図を示す。なお、図３（ａ）の左右の方向は、図１と同じである。すなわち、図３（ａ）の左端は下辺左側部２２ｂと接続され、図３（ａ）の右端は右辺２３と接続される。
【００５６】
一対の光学装置３，４の各ミラー１４４から出射する光が互いに影響を与えないようにするため、互いの走査平面が同一平面にならないように構成している。これは、本発明において、一方の光学装置からの光の光路がある平面と他方の光学装置からの光の光路がある平面とが異なる平面上になるように構成されることに相当する。
【００５７】
このため、図３（ａ）に示されるように、下辺右側部２２ａは、光学装置３から出射された光を再帰反射するための再帰反射部である第１下辺右側部２２ａ１と、光学装置４から出射された光を再帰反射するための再帰反射部である第２下辺右側部２２ａ２とで構成される。
【００５８】
下辺右側部２２ａがこのように構成されることで、光学装置３と光学装置４の走査平面が同一平面にならないようにでき、且つそれぞれの光学装置３，４から出射された光を互いに干渉せずに再帰反射することができる。
【００５９】
また、下辺左側部２２ｂは、下辺右側部２２ａと同様に、光学装置３から出射された光を再帰反射するための再帰反射部として第１下辺左側部と、光学装置４から出射された光を再帰反射するための再帰反射部として第２下辺左側部とで構成されている（図示省略）。
【００６０】
また、右辺２３は、光学装置４から出射された光を再帰反射すればよく、光学装置３から出射された光を再帰反射する必要はない。このため、右辺２３は、下辺２２のように２つの再帰反射部は設けられず、１つの再帰反射部のみが設けられる。同様に、左辺２４は、光学装置３から出射された光を再帰反射すればよく、光学装置４から出射された光を再帰反射する必要はない。このため、左辺２４は、下辺２２のように２つの再帰反射部は設けられず、１つの再帰反射部のみが設けられる。
【００６１】
第１下辺右側部２２ａ１、第１下辺左側部、及び左辺２４は、光学装置３からの光を再帰反射できるように光学装置３の走査平面上に配置される。また、第１下辺右側部２２ａ１及び第１下辺左側部は、光学装置４の走査平面上を避けて配置される。同様に、第２下辺右側部２２ａ２、第２下辺左側部、及び右辺２３は、光学装置４からの光を再帰反射できるように光学装置４の走査平面上に配置される。また、第２下辺右側部２２ａ２及び第２下辺左側部は、光学装置３の走査平面上を避けて配置される。
【００６２】
また、図４（ａ）に示されるように、下辺２２，右辺２３及び左辺２４の表面は、入射する光に対して反射する面が可能な限り０°になるような傾斜面Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が細かく並ぶように形成されている。この傾斜面Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３は、所定の深さｈとなるように形成されている。なお、所定の深さｈは、各傾斜毎に可変であってもよい。
【００６３】
例えば、第１下辺右側部２２ａ１は、光学装置３から出射された光を再帰反射するための再帰反射部であるので、右辺２３側に近付くに従って光学装置３から出射された光の入射角が下辺２２の面に垂直（０°）に近付く。このため、第１下辺右側部２２ａ１は、下辺２２に水平な面に対して緩やかな角度の傾斜が形成される。このとき、第１下辺右側部２２ａ１の傾斜の角度は、右辺２３に近付くに従って緩やかになる。
【００６４】
また、第２下辺右側部２２ａ２は、光学装置４から出射された光を再帰反射するための再帰反射部であるので、右辺２３側に近付くに従って光学装置３から出射された光の入射角が下辺２２の面に水平（９０°）に近付く。このため、第２下辺右側部２２ａ２は、下辺２２に水平な面に対して急な角度の傾斜が形成される。このとき、第２下辺右側部２２ａ２の傾斜の角度は、右辺２３に近付くに従って急になる。
【００６５】
同様に、下辺左側部２２ｂの第１下辺左側部は、光学装置３から出射された光を再帰反射するための再帰反射部であるので、左辺２４側に近付くに従って光学装置３から出射された光の入射角が下辺２２の面に水平（９０°）に近付く。このため、下辺左側部２２ｂの第１下辺左側部は、下辺２２に水平な面に対して急な角度の傾斜が形成される。このとき、下辺左側部２２ｂの第１下辺左側部の傾斜の角度は、左辺２４に近付くに従って急になる。
【００６６】
また、下辺左側部２２ｂの第２下辺左側部は、光学装置４から出射された光を再帰反射するための再帰反射部であるので、左辺２４側に近付くに従って光学装置３から出射された光の入射角が下辺２２の面に垂直（０°）に近付く。このため、下辺左側部２２ｂの第２下辺左側部は、下辺２２に水平な面に対して緩やかな角度の傾斜が形成される。このとき、下辺左側部２２ｂの第２下辺左側部の傾斜の角度は、左辺２４に近付くに従って緩やかになる。
【００６７】
このように、再帰反射部としての下辺２２，右辺２３及び左辺２４は、傾斜面Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が細かく並ぶように形成されており、この傾斜面は、入射角が０°になるように徐々に角度が変化するように形成される。このため、下辺２２，右辺２３及び左辺２４は、光学装置３から出射された光に対して、この光の入射方向と同じ方向に反射光を出射することができる。すなわち、再帰反射部としての下辺２２，右辺２３及び左辺２４は、入射光を再帰反射できる。
【００６８】
なお、下辺２２，右辺２３及び左辺２４の表面は、図４（ａ）に示されるように各傾斜面Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の表面を平面で形成するのではなく、図４（ｂ）に示されるように各傾斜面Ｉ１’，Ｉ２’，Ｉ３’の表面を光の入射角が可能な限り０°になるような曲面で形成してもよい。この場合には、傾斜面を平面で構成するものに比べて、光の入射角をより垂直（０°）に近い角度にできる。
【００６９】
ここで、「可能な限り０°になるような傾斜」とは、入射角によっては、０°にならない場合も含んでおり、反射するときに、入射した光を出射した光学装置３，４に対して出射可能な程度の角度であればよい。
【００７０】
本実施形態では、再帰反射部としての下辺２２，右辺２３及び左辺２４の表面を、図４（ａ）に示されるような傾斜面Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を細かく並ぶように形成しているので、傾斜面を鏡面反射するように鏡面加工している。鏡面加工は、射出成形や板金加工などで作成したフレームに、ＡｌやＡｇ合金等の高反射金属薄膜を成膜する。この場合には、微小なガラスビーズを混ぜた塗料が塗布された再帰反射性テープを貼るような場合に比べて、再帰反射部を容易に形成できる。
【００７１】
図５は、一対の光学装置３，４の走査部３２の構成を示す。
【００７２】
走査部３２は、光偏向器１４２の位置を、上下方向Ｕ−Ｄ、左右方向Ｌ−Ｒ、及び前後方向Ｆ−Ｂに調整可能に構成される。更に、走査部３２は、光偏向器１４２のミラー１４４を回転可能に構成される。ここで、上下方向Ｕ−Ｄ及び左右方向Ｌ−Ｒは、それぞれ、図５（ａ）に矢印で示される方向であり、前後方向Ｆ−Ｂとは図５（ｂ）に矢印で示される方向である。
【００７３】
図５（ａ）に示されるように、走査部３２は、上下方向Ｕ−Ｄに移動可能な上下ステーテージＳ１と、左右方向Ｌ−Ｒに移動可能な左右ステージＳ２と、回転可能な回転ステージＳ３との３つのステージを備える。
【００７４】
光偏向器１４２は、上下ステージＳ１に装着されている。また、上下ステージＳ１は、左右ステージＳ２の前面（図５（ｂ）の上側）に装着されている。更に、左右ステージＳ２は、回転ステージＳ３の前面（図５（ｂ）の上側）に装着されている。また、回転ステージＳ３は、前後方向Ｆ−Ｂに位置を調整可能な前後調整アングルによって、外枠２に装着される。詳細には、右側の光学装置３では上辺２１と右辺２３の交点付近に装着され、左側の光学装置４では上辺２１と左辺２４の交点付近に装着される。
【００７５】
上下ステージＳ１は、略Ｈ字型に形成されており、Ｈ字の左右脚部Ｓ１ａに位置調整用の長孔Ｈ１が設けられている。上下ステージＳ１は、上下アライメンタＡ１によって図５（ａ）の上下方向Ｕ−Ｄの位置を調整した後、左右ステージＳ２に長孔Ｈ１を介してネジＮ１によってねじ留めされる。上下ステージＳ１は、左右ステージＳ２に対して上下方向Ｕ−Ｄに移動可能となっている。
【００７６】
また、左右ステージＳ２は、上下の辺に、それぞれ左右方向Ｌ−Ｒに長い長孔Ｈ２が設けられている。左右ステージＳ２は、左右アライメンタＡ２によって図５（ｂ）の左右方向Ｌ−Ｒの位置を調整した後、回転ステージＳ３に長孔Ｈ２を介してネジＮ２によってねじ留めされる。左右ステージＳ２は、回転ステージＳ３に対して左右方向Ｌ−Ｒに移動可能となっている。
【００７７】
また、左右ステージＳ２は、回転軸ねじ（図示省略）を回転軸として回転可能に回転ステージＳ３に支持される。更に、左右ステージＳ２は、左右の辺から突出した支持部Ｓ２ａを有する。これによって、左右ステージＳ２は、回転方向ＲＴに回転可能となる。
【００７８】
上記の左右ステージＳ２は上下アライメンタＡ１が固定され、回転ステージＳ３は左右アライメンタＡ２及び回転アライメンタＡ３が固定される。
【００７９】
図６は、上下アライメンタＡ１を示す。上下アライメンタＡ１は、ステーＡ１ａと、位置調整用ねじＡ１ｂと、固定用ねじＡ１ｃとを備える。
【００８０】
ステーＡ１ａは、位置調整用ねじＡ１ｂ及び固定用ねじＡ１ｃが螺挿されるねじ孔（図示省略）が設けられる。ステーＡ１ａは、固定用ねじＡ１ｃによって、左右ステージＳ２に固定される。位置調整用ねじＡ１ｂを閉める方向に回転すると、ステーＡ１ａは固定されているので、位置調整用ねじＡ１ｂが図６の上方向に移動する。位置調整用ねじＡ１ｂを開ける方向に回転すると、ステーＡ１ａは固定されているので、位置調整用ねじＡ１ｂが図６の下方向に移動する。
【００８１】
位置調整用ねじＡ１ｂは、図５（ａ）に示されるように４つ設けられている。４つの位置調整用ねじＡ１ｂのねじ先（図６の上側の先端）は、それぞれが上下ステージＳ１の左右脚部Ｓ１ａを上方向又は下方向に押圧可能に当接している。このとき、４つのうち２つの位置調整用ねじＡ１ｂと、残りの２つの位置調整用ねじＡ１ｂとで上下ステージＳ１の左右脚部Ｓ１ａを対向するように挟持している。詳細には、上下ステージＳ１の左右脚部Ｓ１ａの上側に２つの位置調整用ねじＡ１ｂが配置され、上下ステージＳ１の左右脚部Ｓ１ａの下側に残り２つの位置調整用ねじＡ１ｂが配置される。
【００８２】
このため、上下ステージＳ１を下方向に移動する場合には、図５（ａ）の上側の２つの位置調整用ねじＡ１ｂを閉める方向に回転すると共に、図５（ａ）の下側の２つの位置調整用ねじＡ１ｂを開ける方向に回転する。また、上下ステージＳ１を上方向に移動する場合には、図５（ａ）の上側の２つの位置調整用ねじＡ１ｂを開ける方向に回転すると共に、図５（ａ）の下側の２つの位置調整用ねじＡ１ｂを閉める方向に回転する。このように４つの位置調整用ねじＡ１ｂを同時に回転させることで、上下ステージＳ１を上下方向Ｕ−Ｄに位置調整できる。
【００８３】
左右アライメンタＡ２は、上下アライメンタＡ１と同様に、ステーＡ２ａと、位置調整用ねじＡ２ｂと、固定用ねじＡ２ｃとを備える（図示省略）。
【００８４】
左右アライメンタＡ２は、固定用ねじＡ２ｃによって、回転ステージＳ３に固定される。左右アライメンタＡ２は、図５（ａ）に示されるように４つ設けられており、４つのうち２つの位置調整用ねじＡ２ｂと、残りの２つの位置調整用ねじＡ２ｂとで左右ステージＳ２を対向するように挟持している。左右アライメンタＡ２のねじ先は、左右ステージＳ２を左方向又は右方向に押圧可能に当接している。
【００８５】
このため、左右ステージＳ２を左方向に移動する場合には、図５（ａ）の右側の２つの位置調整用ねじＡ２ｂを閉める方向に回転すると共に、図５（ａ）の左側の２つの位置調整用ねじＡ２ｂを開ける方向に回転する。また、左右ステージＳ２を右方向に移動する場合には、図５（ａ）の右側の２つの位置調整用ねじＡ２ｂを開ける方向に回転すると共に、図５（ａ）の左側の２つの位置調整用ねじＡ２ｂを閉める方向に回転する。このように４つの位置調整用ねじＡ２ｂを同時に回転させることで、左右ステージＳ２を左右方向Ｌ−Ｒに位置調整できる。
【００８６】
回転アライメンタＡ３は、上下アライメンタＡ１及び左右アライメンタＡ２と同様に、ステーＡ３ａと、位置調整用ねじＡ３ｂと、固定用ねじＡ３ｃとを備える（図示省略）。
【００８７】
回転アライメンタＡ３は、固定用ねじＡ３ｃによって、回転ステージＳ３に固定される。回転アライメンタＡ３は、図５（ａ）に示されるように２つ設けられており、一方の回転アライメンタＡ３の位置調整用ねじＡ３ｂのねじ先は、左右ステージＳ２の図５（ａ）の右側の支持部Ｓ２ａに当接し、他方の回転アライメンタＡ３の位置調整用ねじＡ３ｂのねじ先は、左右ステージＳ２の図５（ａ）の左側の支持部Ｓ２ａに当接している。
【００８８】
このため、左右ステージＳ２を図５（ａ）の時計回りに回転する場合には、図５（ａ）の右側の位置調整用ねじＡ３ｂを閉める方向に回転すると共に、図５（ａ）の左側の位置調整用ねじＡ３ｂを開ける方向に回転する。また、左右ステージＳ２を図５（ａ）の反時計回りに回転する場合には、図５（ａ）の右側の位置調整用ねじＡ３ｂを開ける方向に回転すると共に、図５（ａ）の左側の位置調整用ねじＡ３ｂを閉める方向に回転する。このように２つの位置調整用ねじＡ３ｂを同時に回転させることで、左右ステージＳ２を回転方向ＲＴに位置調整できる。
【００８９】
このように、ミラー１４４は、各ステージＳ１，Ｓ２，Ｓ３、各アライメンタＡ１，Ａ２，Ａ３及び前後調整アングルによって、上下方向Ｕ−Ｄ、左右方向Ｌ−Ｒ、回転方向ＲＴ及び前後方向Ｆ−Ｂに、位置を調整できる。これによって、ミラー１４４による走査平面を調整することができる。このような構成は、本発明において、光偏向部の位置を調整可能な構造に相当する。
【００９０】
次に、図７〜図９を参照して、光偏向器１４２の詳細について説明する。図７に示すように、光偏向器１４２は、入射された光を反射するミラー１４４と、ミラー１４４を駆動する１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６と、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６を支持する台座１５３とを備えている。
【００９１】
ミラー１４４は矩形形状で、その両側が、ミラー１４４を挟んで対向した１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６の先端部１４５ａ１，１４６ａ１にそれぞれ連結されている。また、これらの１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は、その基端部１４５ｄ１，１４６ｄ１が台座１５３により支持されている。
【００９２】
ミラー１４４は、ミラー支持体１４３と、ミラー支持体１４３上に形成されたミラー面反射膜とを備えている。なお、ミラー面反射膜は、ミラー支持体１４３上の金属薄膜（本実施形態では１層の金属薄膜）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工して形成されている。金属薄膜の材料としては、例えば金、白金、アルミニウム（Ａｌ）等が用いられる。金属薄膜の厚みは、例えば１００〜５００ｎｍ程度とする。金属薄膜は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。
【００９３】
また、ミラー支持体１４３は、シリコン基板から形成され、後述の圧電アクチュエータ１４５，１４６の支持体１４７，１４８と一体的に形成されている。これにより、ミラー１４４は、圧電アクチュエータ１４５，１４６と機械的に連結され、圧電アクチュエータ１４５，１４６の駆動に応じて回転する。
【００９４】
１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は、それぞれ、４つの圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄ，１４６Ａ〜１４６Ｄを備えている。また、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は、それぞれ、４つの圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄ，１４６Ａ〜１４６Ｄの支持体として一体的に形成された支持体１４７，１４８を備えている。
【００９５】
更に、これらの支持体１４７，１４８は、シリコン基板を形状加工することにより１枚の支持体１４９として一体的に形成されている。この支持体１４９は、その基端部１４９Ｅが台座１５３上に保持され、基端部１４９Ｅの一辺の一方の端から伸びた部分が、一方の圧電アクチュエータ１４５の支持体１４７を構成し、他方の端から延びた部分が、他方の圧電アクチュエータ１４６の支持体１４８を構成する。
【００９６】
なお、台座１５３もシリコン基板から形成され、シリコン基板を形状加工することによりミラー支持体１４３、支持体１４９と一体的に形成されている。シリコン基板を形状加工する手法としては、フォトリソグラフィ技術やドライエッチング技術等を利用した半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスが用いられる。また、ミラー１４４と台座１５３との間には空隙が設けられ、ミラー１４４が所定角度まで回転可能となっている。本実施形態では、ミラー１４４は、４５°以上の角度（例えば、５０°）まで回転駆動させることを可能にしている。
【００９７】
また、光偏向器１４２は、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６にそれぞれ駆動電圧を印加するための２つの電極セット１５１，１５２を、支持体１４９の基端部１４９Ｅ上に備えている。一方の電極セット１５１には、一方の圧電アクチュエータ１４５に駆動電圧を印加するための第１上部電極１５１ａと第２上部電極１５１ｂと共通下部電極１５１ｃとの３つの電極パッドが備えられている。また、他方の電極セット１５２には、他方の圧電アクチュエータ１４６に駆動電圧を印加するための第１上部電極１５２ａ、第２上部電極１５２ｂ、共通下部電極１５２ｃの３つの電極パッドが備えられている。
【００９８】
一方の圧電アクチュエータ１４５の電極セット１５１は、先端部側から奇数番目の圧電カンチレバー１４５Ａ，１４５Ｃに駆動電圧を印加するための第１上部電極１５１ａと、偶数番目の圧電カンチレバー１４５Ｂ，１４５Ｄに駆動電圧を印加するための第２上部電極１５１ｂと、これらの第１，第２上部電極１５１ａ，１５１ｂの共通の下部電極として用いられる共通下部電極１５１ｃとを備えている。
【００９９】
同様に、他方の圧電アクチュエータ１４６の電極セット１５２は、先端部側から奇数番目の圧電カンチレバー１４６Ａ，１４６Ｃに駆動電圧を印加するための第１上部電極１５２ａと、偶数番目の圧電カンチレバー１４６Ｂ，１４６Ｄに駆動電圧を印加するための第２上部電極１５２ｂと、これらの第１，第２上部電極１５２ａ，１５２ｂの共通の下部電極として用いられる共通下部電極１５２ｃとを備えている。これらの電極セット１５１，１５２の各電極１５１ａ〜１５１ｃ，１５２ａ〜１５２ｃは、それぞれ、支持体１４９の基端部１４９Ｅ上にパッド状に形成されている。
【０１００】
次に、一方の圧電アクチュエータ１４５の構成の詳細について説明する。なお、他方の圧電アクチュエータ１４６の構成は、一方の圧電アクチュエータ１４５の構成と同じであるため説明を省略する。圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄは、その長さ方向が同じになるように、各圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄの両端部ａ０〜ｄ０，ａ１〜ｄ１が隣り合うように並んで配置されている。そして、圧電カンチレバー１４５Ａの端部ａ０と圧電カンチレバー１４５Ｂの端部ｂ０との隣り合う部分が連結され、圧電カンチレバー１４５Ｂの端部ｂ１と圧電カンチレバー１４５Ｃの端部ｃ１との隣り合う部分が連結され、圧電カンチレバー１４５Ｃの端部ｃ０と圧電カンチレバー１４５Ｄの端部ｄ０との隣り合う部分が連結されている。これにより、圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄは折り返すように連結される。
【０１０１】
圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄは、それぞれ、支持体１６１Ａ〜１６１Ｄと、下部電極１６２Ａ〜１６２Ｄと、圧電体１６３Ａ〜１６３Ｄと、上部電極１６４Ａ〜１６４Ｄとを備えている。第１上部電極１５１ａは、第１上部電極配線１６５Ｄを介して上部電極１６４Ｃに接続され、更に、第１上部電極配線１６５Ｂを介して上部電極１６４Ａに接続されている。また、第２上部電極１５１ｂは、上部電極１６４Ｄに接続され、更に、第２上部電極配線１６６Ｃを介して上部電極１６４Ｂと接続されている。また、共通下部電極１５１ｃは、下部電極１６２Ａ〜１６２Ｄと接続されている。
【０１０２】
そして、第１上部電極１５１ａと共通下部電極１５１ｃとの間に電圧を印加することで、上部電極１６４Ａ，１６４Ｃと下部電極１６２Ａ，１６２Ｃとの間にそれぞれ電圧が印加され、圧電アクチュエータ１４５の先端部側から奇数番目の圧電カンチレバー１４５Ａ，１４５Ｃが駆動される。同様に、第２上部電極１５１ｂと共通下部電極１５１ｃとの間に電圧を印加することで、上部電極１６４Ｂ，１６４Ｄと下部電極１６２Ｂ，１６２Ｄとの間にそれぞれ電圧が印加され、圧電アクチュエータ１４５の先端部側から偶数番目の圧電カンチレバー１４５Ｂ，１４５Ｄが駆動される。
【０１０３】
支持体１６１Ａ〜１６１Ｄは板状の部材で、シリコン基板を形状加工することにより支持体１４９として一体的に形成されている。支持体１４９は、その端部１４９Ｅが台座１５３に保持されており、端部１４９Ｅから延びた部分が支持体１６１Ｄを構成し、支持体１６１Ｄから折り返した部分が支持体１６１Ｃを構成し、支持体１６１Ｃから折り返した部分が支持体１６１Ｂを構成し、支持体１６１Ｂから折り返した部分が支持体１６１Ａを構成する。これにより、圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄが機械的に連結されたものとなる。
【０１０４】
共通下部電極１５１ｃと下部電極１６２Ａ〜１６２Ｄとは、支持体１４９と支持体１６１Ａ〜１６１Ｄ上に成膜された金属薄膜（下部電極層）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより形成されている。共通下部電極１５１ｃは、支持体１４９の端部１４９Ｅ上にパッド状に形成され、下部電極１６２Ｄと導通している。この下部電極１６２Ｄは、支持体１６１Ｄ上のほぼ全面に形成され、下部電極１６２Ｃと導通している。この下部電極１６２Ｃは、支持体１６１Ｃ上のほぼ全面に形成され、下部電極１６２Ｂと導通している。この下部電極１６２Ｂは、支持体１６１Ｂ上のほぼ全面に形成され、下部電極１６２Ａと導通している。この下部電極１６２Ａは、支持体１６１Ａ上のほぼ全面に形成されている。
【０１０５】
圧電体１６３Ａ〜１６３Ｄは、下部電極層上の１層の圧電膜（圧電体層）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより、それぞれ、下部電極１６２Ａ〜１６２Ｄ上に互いに分離して形成されている。
【０１０６】
第１，第２上部電極１５１ａ，１５１ｂと、第１，第２上部電極配線１６５Ｂ，１６５Ｄ，１６６Ｃと、上部電極１６４Ａ〜１６４Ｄとは、圧電体層上の上部電極層を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより形成されている。
【０１０７】
第１上部電極１５１ａは、支持体１４９の端部１４９Ｅ上にパッド状に形成され、第１上部電極配線１６５Ｄと導通している。第１上部電極配線１６５Ｄは、支持体１６１Ｄ上に線状に形成され、上部電極１６４Ｃと導通している。上部電極１６４Ｃは、支持体１６１Ｃ上のほぼ全面に形成され、第１上部電極配線１６５Ｂと導通している。第１上部電極配線１６５Ｂは、支持体１６１Ｂ上に線状に形成され、上部電極１６４Ａと導通している。上部電極１６４Ａは、支持体１６１Ａ上のほぼ全面に形成されている。
【０１０８】
同様に、第２上部電極１５１ｂは、支持体１４９の端部１４９Ｅ上にパッド状に形成され、上部電極１６４Ｄと導通している。上部電極１６４Ｄは、支持体１６１Ｄ上のほぼ全面に形成され、第２上部電極配線１６６Ｃと導通している。第２上部電極配線１６６Ｃは、支持体１６１Ｃ上に線状に形成され、上部電極１６４Ｂと導通している。上部電極１６４Ｂは、支持体１６１Ｂ上のほぼ全面に形成されている。
【０１０９】
なお、第１，第２上部電極１５１ａ，１５１ｂは、支持体１４９の端部１４９Ｅ上で、その下層の圧電体層及び下部電極層と共に形状加工されて、互いに分離して設けられていると共に、共通下部電極１５１ｃと分離して設けられている。
【０１１０】
このとき、支持体１６１Ｄ上で、第１上部電極配線１６５Ｄ及びその下層の圧電体が、上部電極１６４Ｄ及び圧電体１６３Ｄと分離して設けられている。これにより、第１上部電極配線１６５Ｄは、上部電極１６４Ｄと平面的に分離されると共に、その下層の圧電体により下部電極１６２Ｄとの間で絶縁されている。
【０１１１】
同様に、支持体１６１Ｃ上で、第２上部電極配線１６６Ｃ及びその下層の圧電体が、上部電極１６４Ｃ及び圧電体１６３Ｃと分離して設けられている。これにより、第２上部電極配線１６６Ｃは、上部電極１６４Ｃと平面的に分離されると共に、その下層の圧電体により下部電極１６２Ｃとの間で絶縁されている。
【０１１２】
同様に、支持体１６１Ｂ上で、第１上部電極配線１６５Ｂ及びその下層の圧電体が、上部電極１６４Ｂ及び圧電体１６３Ｂと分離して設けられている。これにより、第１上部電極配線１６５Ｂは、上部電極１６４Ｂと平面的に分離されると共に、その下層の圧電体により下部電極１６２Ｂとの間で絶縁されている。
【０１１３】
このように、第１，第２上部電極１５１ａ，１５１ｂは、平面的に互いに分離されると共に、共通下部電極１５１ｃとの間で層間絶縁されている。従って、第１，第２上部電極１５１ａ，１５１ｂにより、奇数番目の圧電カンチレバー１４５Ａ，１４５Ｃと、偶数番目の圧電カンチレバー１４５Ｂ，１４５Ｄとに独立に駆動電圧を印加することができる。
【０１１４】
次に、本実施形態の光偏向器１４２の作動について説明する。まず、一方の圧電アクチュエータ１４５の第１上部電極１５１ａと共通下部電極１５１ｃとの間に、所定の第１電圧を印加して奇数番目の圧電カンチレバー１４５Ａ，１４５Ｃを駆動させると共に、第２上部電極１５１ｂと共通下部電極１５１ｃとの間に、第１電圧と逆極性の所定の第２電圧を印加して偶数番目の圧電カンチレバー１４５Ｂ，１４５Ｄを駆動させる。
【０１１５】
このとき、第１，第２電圧とは、奇数番目の圧電カンチレバー１４５Ａ，１４５Ｃと偶数番目の圧電カンチレバー１４５Ｂ，１４５Ｄとの角度変位が逆方向に発生するように印加する。例えば、圧電アクチュエータ１４５の先端部を上方向に変位させる場合には、奇数番目の圧電カンチレバー１４５Ａ，１４５Ｃを上方向に変位させ、偶数番目の圧電カンチレバー１４５Ｂ，１４５Ｄを下方向に変位させる。一方の圧電アクチュエータ１４５の先端部を下方向に変位させるには、その逆にする。これにより、一方の圧電アクチュエータ１４５の基端部１４５ｄ１を支点として、一方の圧電アクチュエータ１４５の先端部１４５ａ１で角度変位が発生する。
【０１１６】
図９（ｂ）は、このときの圧電アクチュエータ１４５の駆動状態を模式的に示した図である。この図では、圧電アクチュエータ１４５の先端部を上方向に変位させる場合が例示されている。圧電カンチレバー１４５Ｄは、台座１５３と連結した端部ｄ１を支点として、その端部ｄ０に下方向の角度変位が発生している。また、圧電カンチレバー１４５Ｃは、圧電カンチレバー１４５Ｄの端部ｄ０と連結した端部ｃ０を支点として、その端部ｃ１に上方向の角度変位が発生している。
【０１１７】
また、圧電カンチレバー１４５Ｂは、圧電カンチレバー１４５Ｃの端部ｃ１と連結した端部ｂ１を支点として、その端部ｂ０に下方向の角度変位が発生している。また、圧電カンチレバー１４５Ａは、圧電カンチレバー１４５Ｂの端部ｂ０と連結した端部ａ０を支点として、その端部ａ１に上方向の角度変位が発生している。このように４つの圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄを屈曲変形させることで、その先端部ａ１では、各圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄの屈曲変形の大きさが加算された大きな出力が得られる。
【０１１８】
この一方の圧電アクチュエータ１４５への第１電圧と第２電圧の印加と共に、他方の圧電アクチュエータ１４６の第１上部電極１５２ａと共通下部電極１５２ｃとの間に、第１電圧を印加すると共に、第２上部電極１５２ｂと共通下部電極１５２ｃとの間に、第２電圧を印加する。これにより、一方の圧電アクチュエータ１４５と同様に、他方の圧電アクチュエータ１４６の基端部１４６ｄ１を支点として、他方の圧電アクチュエータ１４６の先端部１４６ａ１で角度変位が発生する。
【０１１９】
このとき、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は対向して設けられているので、それぞれで発生する角度変位の中心軸線は同軸である。また、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は、同じ大きさの角度変位が発生するように駆動される。このミラー１４４の両側で発生した角度変位に応じて、ミラー１４４が、図７で第１の軸ｘ１回りで矢印で示した方向に回転して、レーザ光等の光ビームを偏向する。第１の軸ｘ１は、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６の中心軸線と同軸である。
【０１２０】
ここで、図９は、本実施形態の光偏向器１４２の駆動状態を模式的に示した図である。図９（ａ）は１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６に電圧を印加していない状態を示し、図９（ｂ）は電圧を印加している状態を示す。図９（ａ），（ｂ）には、圧電アクチュエータ１４５が示されている。
【０１２１】
図９（ｂ）に示したように、圧電アクチュエータ１４５に電圧を印加して、ミラー１４４側から奇数番目の圧電カンチレバー１４５Ａ，１４５Ｃを上方向に屈曲変形させると共に、偶数番目の圧電カンチレバー１４５Ｂ，１４５Ｄを下方向に屈曲変形させる。これにより、圧電アクチュエータ１４５では、各圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄの屈曲変形の大きさを加算した大きさの角度変位が発生する。同様に、対向した圧電アクチュエータ１４６でも角度変位が発生する。これらの角度変位により、ミラー１４４が、図９（ｂ）の矢印で示したように回転する。
【０１２２】
本実施形態によれば、小型で大きな出力を得ることができる１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６をミラー１４４を挟んで対向するように配置し、各圧電アクチュエータ１４５，１４６を駆動することによりミラー１４４を回転させるので、小型の光偏向器で大きな偏向角を容易に得ることができる。
【０１２３】
本実施形態の光偏向器１４２は、このような圧電アクチュエータを用いたＭＥＭＳデバイスによって構成されているので、大きな（例えば、５０°以上）偏向角が得られるように構成した場合であっても、ミラー１４４を回転させるためにモータを使用するものに比べて光偏向器１４２、延いては光学装置３，４を小型に構成できる。これによって、本発明の座標検知装置１を搭載した大型ディスプレイは、省スペース等の要求に対応することが容易である。
【０１２４】
本実施形態では、第１及び第２の電圧は、所定の周波数の交流波形とし、これらの電圧を光偏向器１４２に印加することでミラー１４４を周期的に回転駆動できる。このとき、所定の周波数を、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６等の光偏向器１４２を構成する部材の構造によって決定される光偏向器１４２の可動部の共振周波数にすることで大きな偏向角を得ることができる。
【０１２５】
本実施形態では、第１及び第２の電圧を光偏向器１４２の可動部の共振周波数となるように、ミラー１４４を、２２．５°より大きい偏向角（例えば、２４°〜２５°）まで回転駆動させる。これによって、レーザ光は、座標領域Ｃの外に向かって出射される。すなわち、光学装置３の場合には右辺２３より右に向かってレーザ光を出射し、光学装置４の場合には左辺２４の左に向かってレーザ光を出射する。
【０１２６】
また、右辺２３にはその中央付近に受光部２３ａが設けられており、左辺２４にはその中央付近に受光部２４ａが設けられている。これらの受光部２３ａ，２４ａは、フォトダイオードで構成されており、ミラー１４４からのレーザ光を受光すると電気信号を出力する。これによって、光学装置３，４のミラー１４４の偏向角が２２．５°になったときに、受光部２３ａ，２４ａが受光する。
【０１２７】
詳細には、ミラー１４４の偏向角が０°から２２．５°に向かって回転駆動し、偏向角が２２．５°になったときに受光し、その後、偏向角が２５°になって逆方向に折り返して−２２．５°に向かって回転駆動する途中、偏向角が２２．５°になったときに再び受光する。すなわち、ミラー１４４の１回の回転駆動、例えば偏向角が０°から２２．５°まで回転駆動した後、逆方向の−２２．５°まで回転駆動して０°になるまでの間に、受光部２３ａ，２４ａは２回受光する。
【０１２８】
図１０は、受光部２３ａ，２４ａ及び光検知器３３が受光して出力した信号の一例を示す図である。図１０の（ａ）は、受光部２３ａ，２４ａが受光したことによって出力した信号を示し、（ｂ）は、光検知器３３が受光したことによって出力した信号を示す。時刻ｔ１１ａ，時刻ｔ１１ｂ，時刻ｔ１２ａ及び時刻ｔ１２ｂは、受光部２３ａ，２４ａが受光した時刻を示し、時刻ｔ１１ｃ，時刻ｔ１１ｄ，時刻ｔ１２ｃ及び時刻ｔ１２ｄは、光検知器３３が座標領域Ｃ内の物体に遮られて受光できなかった時刻、又は受光した光が弱くなった（受光量が変化した）時刻を示す。
【０１２９】
時刻ｔ１１ａと時刻ｔ１１ｂの間に、時刻ｔ１１ｃと時刻ｔ１１ｄがあることより、時刻ｔ１１ａは、ミラー１４４が２２．５°より大きい偏向角から２２．５°の偏向角になった時刻、すなわち、座標領域Ｃ外に向かって光が照射されていた状態から座標領域Ｃ内に向かって光が照射される状態になった時刻を示し、を示し、時刻ｔ１１ｂは、ミラー１４４が２２．５°の偏向角から２２．５°より大きい偏向角になった時刻、すなわち、座標領域Ｃ内に向かって光が照射されていた状態から座標領域Ｃ外に向かって光が照射された状態になった時刻を示すことが分かる。
【０１３０】
従って、光検知器３３が受光したとき（例えば、時刻ｔ１１ｃ）には、時刻ｔ１１ａから経過した時間ｔ１と、光偏向器１４２に印加した電圧の周波数とから、上辺２１と、ミラー１４４上の反射中心と物体とを結ぶ線との角度を一意に決定できる。
【０１３１】
このように角度を決定することが、本発明において、受光部が受光したときから光検知器が受光量が変化するまでの経過時間に応じて、ミラーの回転角を決定することに相当する。
【０１３２】
このように、座標検知装置１は、受光部２３ａによって、座標領域Ｃ内の物体と光学装置３のミラー１４４上の反射中心とを結ぶ線と、上辺２１との角度を決定できる。同様に、座標検知装置１は、受光部２４ａによって、座標領域Ｃ内の物体と光学装置４のミラー１４４とを結ぶ線と、上辺２１との角度を決定できる。
【０１３３】
上辺２１の長さは予め規定されているので、上辺２１の両端の角度が決定されることで、座標検知装置１は、三角測量法によって座標領域Ｃ内の物体の座標Ｐ（ｘ，ｙ）を検知できる。
【０１３４】
なお、本実施形態では、再帰反射部としての下辺２２，右辺２３及び左辺２４を、図４（ａ）に示されるように傾斜を並べるように形成しているがこれに限らない。上述したように、図４（ｂ）に示されるように傾斜を平面ではなく、どの方向から入射しても入射角が垂直になるような曲面で形成してもよい。
【０１３５】
また、図４（ａ），（ｂ）に示されるような傾斜を並べるように形成せずに、表面に微小なガラスビーズを混ぜた塗料を塗布された再帰反射性テープを貼ることで、再帰反射部としての下辺２２，右辺２３及び左辺２４に再帰反射性を持たせてもよい。
【０１３６】
また、本実施形態では、座標領域Ｃ内の物体と光学装置３，４のミラー１４４とを結ぶ線と、上辺２１との角度を決定するために受光部２３ａ，２４ａを設けているが、これに限らない。例えば、ミラー１４４を回転駆動するために光偏向器１４２に印加される電圧信号を、基準電圧値Ｖｒｅｆを超えたか否かで出力を切り替えるコンパレータを用いてもよい。
【０１３７】
図１１は、コンパレータを用いた場合の例を示す。図１１の（ａ）は光偏向器１４２に印加される電圧信号を示し、（ｂ）はコンパレータが出力した信号を示し、（ｃ）は光検知器３３が受光したことによって出力した信号を示す。時刻ｔ２１ａ及び時刻ｔ２２ａは、光偏向器１４２への印加電圧が基準電圧値Ｖｒｅｆを上回った時刻を示し、時刻ｔ２１ｂ及び時刻ｔ２２ｂは、光偏向器１４２への印加電圧が基準電圧値Ｖｒｅｆを下回った時刻を示す。
【０１３８】
すなわち、時刻ｔ２１ａ〜時刻ｔ２１ｂ及び時刻ｔ２２ａ〜時刻ｔ２２ｂでは、コンパレータの出力がＨｉｇｈ（０より大きい値。例えば５［Ｖ］）になる。一方、時刻ｔ２１ａ〜時刻ｔ２１ｂ及び時刻ｔ２２ａ〜時刻ｔ２２ｂ以外の時刻では、コンパレータの出力がＬｏｗ（例えば、０［Ｖ］）になる。
【０１３９】
また、時刻ｔ２１ｃ，時刻ｔ２１ｄ，時刻ｔ２２ｃ及び時刻ｔ２２ｄは、光検知器３３が座標領域Ｃ内の物体に遮られて受光できなかった時刻、又は受光した光が弱くなった（受光量が変化した）時刻を示す。
【０１４０】
このように、光検知器３３が受光したとき（例えば、時刻ｔ２１ｃ）には、コンパレータの出力がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わった時刻（例えば、時刻ｔ２１ａ）から経過した時間ｔ２と、ミラー１４４に印加した電圧の周波数とから、上辺２１と、ミラー１４４と物体とを結ぶ線との角度を一意に決定できる。
【０１４１】
このように角度を決定することが、本発明において、駆動電圧が所定の電圧値を上回ったとき、又は駆動電圧が所定の電圧値を下回ったときから光検知器が受光量が変化するまでの経過時間に応じて、ミラーの回転角を決定することに相当する。
【０１４２】
更に、コンパレータを用いた場合には、ミラー１４４の偏向角を４５°よりも大きな角度にする必要はなく、０°〜４５°の偏向角となるように回転駆動できればよい。これによって、最大の偏向角を小さくできるので、大きな偏向角が必要なものに比べて、ミラー１４４をより効率よく回転駆動させることができる。
【０１４３】
また、基準電圧値Ｖｒｅｆは、コンパレータがＨｉｇｈとＬｏｗとを出力可能な値であればよい。
【０１４４】
また、本実施形態の座標検知装置１は、大型ディスプレイに搭載されているがこれに限らない。ホワイトボードや電子看板等のように平面状の領域を有するものに搭載する場合であってもこの領域内の座標を取得できる。更に、所定の領域内にいる人や物体等を検知できるエリアセンサとして使用することもできる。
【符号の説明】
【０１４５】
Ｃ…座標領域、１…座標検知装置、２…外枠、２１…上辺、２２…下辺（再帰反射部）、２３…右辺（再帰反射部）、２４…左辺（再帰反射部）、２３ａ，２４ａ…受光部、３，４…光学装置、３１…光源、３２…走査部、３３…光検知器（光検知部）、Ｉ１〜Ｉ３，Ｉ１’〜Ｉ３’…傾斜面、１４２…光偏向器（光偏向部）、１４４…ミラー、１４５…圧電アクチュエータ、１４６…圧電アクチュエータ、１４５Ａ〜１４５Ｄ…圧電カンチレバー、１５１，１５２…電極セット（複数の電極）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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