CN107797273B - 扫描镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扫描镜,包括反射镜和驱动器。反射镜具有围绕枢转轴可枢转地设置的第一和第二反射器。第一和第二反射器分别具有光接收面。光接收面朝向围绕枢转轴彼此成角度地偏移的方向。驱动器被配置为驱动反射镜,使得第一和第二反射器在特定角度范围内枢转。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年9月1日提出的日本专利申请2016-170681的优选权。在此全部引用日本专利申请2016-170681作为参考。
技术领域
本发明一般涉及扫描镜。更具体地,本发明涉及包括具有光接收面的反射器的扫描镜。
背景技术
本领域已知扫描镜包括反射来自光源的光的镜子(例如,参见日本特开专利申请公开号2007-164137(专利文献1))。
上述专利文献1公开了光学扫描设备。该光学扫描设备包括于两个可移动镜子并排固定于作为转动轴(枢轴)的单个扭梁的状态下由共振驱动的震动镜模块(扫描镜)。专利文献1讨论的光学扫描设备安装于电子照相成像设备中。震动镜模块中的两个可移动镜子于反射面排列在同一平面的状态(即两个反射面相互平行的状态)下固定于扭梁。由光源单元发射的光束(出射光)经由多面镜入射到震动镜模块上,并且经由两个可移动镜发射(反射)到感光鼓。两个可移动镜在其反射面排列在同一平面的状态下被共振驱动。通过这种配置,光束扫描到感光鼓的表面。
发明内容
专利文献1讨论的震动镜模块用作光学扫描设备,其中来自光源单元的光束(出射光)被发射(反射)到感光鼓的表面。同时,将该震动镜模块应用到,例如来自物体的反射光被接收并且反射/引导到测距设备以及类似物中的光接收元件(photodetector:“光电探测器”或“光检测器”)的设备是可以想到的。在这种情况下,在向物体定位的区域扫描期间,枢转两个光接收镜以和出射光同步。因此,两个光接收镜的作用是将其反射到光接收元件(光电探测器)的同时,接收来自物体反射的反射光。这里,在它们的反射面排列在同一个平面的状态下,通过使用扭梁作为旋转轴枢转两个光接收镜。因此,反射光通过光接收镜于其上被接收的光接收表面积根据在单个扫描操作中反射光的入射角变化(光接收镜的位移)而自然增加或减少。换句话说,从光接收元件可见的光接收镜的有效光接收表面积根据光接收镜的位移反复增加和减少。
因此,当将上述专利文献1的震动镜模块应用于测距设备中的光接收设备(扫描镜)时,会出现到达光电探测器(光接收元件)的接收光量在最小和最大值(最小和最大值之间存在显著差异)之间大幅波动的问题。已经发现这可归因于两个光接收镜(反射器)基本上处于单个反射面(光接收面)的状态下的整体波动。并且,光电探测器接收的光量的反复波动致使光接收元件的S/N比率(信号-到-噪音比率,信噪比)的波动(变化)。这就导致测距设备的测量精度不一致。
一个目标是提供扫描镜,根据具有光接收面的反射器的位移,由光电探测器接收的光量的波动范围(接收到的光的最小和最大量之间的差异)会较少可能变得显著。
[1]鉴于已知技术的状态并且根据本发明的一个方面,扫描镜包括反射镜和驱动器。反射镜具有围绕枢转轴可枢转设置的第一和第二反射器。第一和第二反射器分别具有光接收面。光接收面朝向围绕枢转轴彼此成角度地相互偏移(偏离)的方向。驱动器被配置为驱动反射镜以使得第一和第二反射器在特定角度范围内枢转。例如,光接收面具有相对的位置关系。第一和第二反射器配置在相同的枢转轴上。
如上所述,根据这个方面的扫描镜包括第一和第二反射器,它们的光接收面具有相对的位置关系并且配置在相同的枢转轴上。所以,第一和第二反射器在它们的光接收面之间具有相对位置关系的状态(例如具有特定交叉角(intersection angle)或偏移角(offset angle)的状态)下围绕相同的(共享的)枢转轴枢转。因此,在反射光的单次扫描中,即使从光电探测器所见的第一反射器或第二反射器的有效光接收表面积(例如第一反射器相对于光电探测器的投射表面积)减少,并且被光电探测器引导和接收的反射光的量减少,其他反射器(第一扫反射或第二反射器)的有效光接收表面积(例如,第二反射器相对于光电探测器的投射表面积)会增加。这就允许被光电探测器引导和接收的光量增加。
因此,和当反射光被具有单个光接收面的反射器或光接收面在同一平面中的两个反射器接收,并且光线在光电探测器上汇集的时候相比,经由被设置为使得光接收面具有相对位置关系的第一和第二反射器引导到光电探测器的反射光的总接收量的变化宽度(波动范围)会减少。结果是,基于第一和第二反射器的位移被光电探测器接收的光量的波动范围(接收到的光的最小和最大量的差异)会较少可能变得显著。并且,减少被光电探测器接收的光量(等于在第一和第二反射器的枢转角度范围内被光电探测器接收的光量)的波动范围导致光电探测器的S/N比率(信号-到-噪音比率)的变化减少。因此,不论第一和第二反射器的枢转角度范围(扫描角度)如何,也可使得光电探测器的测量误差更一致(uniform)。
[2]根据上述扫描镜的优选实施例,在大致保持围绕枢转轴的光接收面之间的偏移角的同时,第一和第二反射器一起枢转。例如,第一和第二反射器被配置为在相对位置关系保持为大致恒定的状态下被枢转。对于这种配置,第一和第二反射器在相对位置关系(例如交叉角)保持为大致恒定的状态下被整体枢转。因此,经由第一和第二反射器被光电探测器引导和接收的反射光的总量的波动范围可保持为大致恒定的数值。
[3]根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,第一和第二反射器彼此相对设置,这样偏移角可大于或等于75度并且小于或等于105度。例如,相对位置关系为使得第一反射器的光接收面和第二反射器的光接收面形成的偏移角大于或等于75度并且小于或等于105度。对于这种配置,能可靠地地防止单次反射光的扫描中根据第一反射器和第二反射器位移被光电探测器接收的光量的波动范围(接收到的光的最小和最大量的差异)变得显著。这种效果会在下面的“和扫描镜的比较示例的对比”部分进行描述。具体地,如图9所示,第一反射器的光接收面和第二反射器的光接收面形成的偏移角优选大于或等于75度并且小于或等于105度(在特征F和特征H之间),其中接收的光量相对较大并且波动范围相对较低。
[4]根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,第一和第二反射器相对设置,这样偏移角大于或等于85度并且小于或等于95度。例如,相对位置关系为使得第一反射器的光接收面和第二反射器的光接收面形成的偏移角大于或等于85度并且小于或等于95度。对于这种配置,在反射光的单次扫描中根据第一反射器和第二反射器的位移被光电探测器接收的光量的波动范围(接收到的光的最小和最大量的差异)可有效降低。这种效果会在下面的“和扫描镜的比较示例的对比”部分进行描述。具体地,如图9所示,第一反射器的光接收面和第二反射器的光接收面形成的偏移角最优选为90度,其中波动范围是最低的。并且,第一反射器的光接收面和第二反射器的光接收面形成的偏移角可设置为大于或等于85度并且小于或等于95度,其和90度相近(±5度范围内)。在这种情况下,波动范围(接收到的光的最小和最大量的差异)可有效降低。
根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,第一和第二反射器相对设置,这样偏移角为90度。
[15]根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,第一和第二反射器的光接收面具有彼此之间大致相等的表面积。例如,第一反射器的光接收面的表面积和第二反射器的光接收面的表面积近似相等。对于这种配置,可使得第一反射器反射的光量的特征(从光电探测器所见、伴随第一反射器的位移的有效光接收表面积的变化的特征)和第二反射器反射的光量的特征(从光电探测器所见、伴随第二反射器的位移的有效光接收表面积的变化的特征)近似相等。因此,当由第一反射器或第二反射器反射的光量减少,由另外一个反射的光量可以增加。由此,被光电探测器引导和接收的反射的光量可彼此之间有效互补并且可维持反射光的总量。
根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,第一和第二反射器彼此之间大致相同。
[6]根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,扫描镜还包括被配置为反射来自光源的光的第三反射器。围绕枢转轴可枢转地设置第三反射器。例如,第三反射器可枢转地支撑于枢转轴。对于这种配置,第三反射器可通过使用设置第一反射器和第二反射器的枢转轴而枢转。因此,不同于第三反射器设置单独枢转轴的情况,安装扫描镜的测距设备中的零件(部件)的数量较少可能会增加。并且,不同于第三反射器设置单独驱动器的情况,枢转第三反射镜能和枢转第一反射器和第二反射器同步。由此,安装装扫描镜的测距设备的结构可被简化。
[7]根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,第三反射器沿着枢转轴设置在第一反射器和第二反射器之间。例如,第一反射器、第三反射器和第二反射器沿着枢转轴以这种顺序在一个方向设置。对于这种配置,第三反射器设置在第一反射器和第二反射器之间。由此,从第三反射器发射到包括物体的特定区域的出射光的光轴可被设置为和位于特定区域的物体反射的光的光轴尽可能地接近。因此,可减少视差。由此,即使到物体的距离相对较短,测距设备仍旧能准确测量到物体的距离。
[8]根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,第一反射器沿着枢转轴设置在第三反射器和第二反射器之间。例如,第三反射器、第一反射器和第三反射器沿着枢转轴以这种顺序在一个方向设置。对于这种配置,安装扫描镜的测距设备或类似物中,包括第三反射器并且位于出射光侧的光学系统可设置为远离包括第一反射器和第二反射器并且位于反射光侧的光学系统。由此,可容易地调整位于测距设备内的光学设备。
[9]根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,第一和第二反射器的光接收面具有大于第三反射器的反射面的表面积的表面积。例如,第一反射器和第二反射器的每个光接收面的表面积大于第三反射器的反射面的表面积。对于这种配置,从位于特定区域内的物体反射的光可以可靠地被第一反射器和第二反射器接收并且可以可靠地地被光电探测器反射(引导)。
根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,第三反射器具有反射面,该反射面朝向和第二反射器的光接收面大致平行的方向。
[10]根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,反射镜还包括围绕枢转轴枢转地支撑第一和第二反射器的支撑物。
根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,支撑物分别包括一对末端零件、设置在末端零件之间并且附接有第一和第二反射器的中间零件,以及设置于中间零件和末端零件之间的一对扭转零件(torsional parts)。
根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,每个扭转零件具有弯折结构。
对于这种配置,扫描镜包括支撑第一反射器和第二反射器的支撑物。支撑物包括枢转轴方向上的末端零件,和具有弯折结构的扭转零件。扭转零件位于中间零件和末端零件之间。由此,支撑物通过具有弯折结构的扭转零件相对于末端零件容易地枢转。结果是,由支撑物支撑的第一反射器和第二反射器能在具有相对位置关系状态下在特定角度范围内枢转。
根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,扫描镜还包括沿着枢转轴在第三反射器与第一和第二反射器中的一个之间设置的光屏蔽器。
根据上述任意一个扫描镜的优选实施例,特定角度范围是45度。
鉴于已知技术的状态并且根据本发明的另一个方面,测距设备包括光源、根据上述任意一个扫描镜的扫描镜和光接收器。扫描镜被配置为反射从光源发射并且被物体反射的光。光接收器被配置为接收来自扫描镜的光。
根据测距设备的优选实施例,测距设备还包括配置为将来自扫描镜的光反射到光接收器的一对反射镜。
根据上述任意一个测距设备的优选实施例,反射镜被配置为分别反射被第一和第二反射器反射的光。
根据本公开,如上所述,基于具有光接收面的反射器的位移被光电探测器接收的光量的波动范围(接收到的光的最小和最大量的差异)较少可能变得显著。
附图说明
现在参考构成本原始公开的一部分的附图:
图1根据实施例1的测距设备的结构的框图;
图2是根据实施例1的安装在测距设备内的扫描镜的整体结构的透视图;
图3是根据实施例1的安装在测距设备内的扫描镜的详细结构的透视图;
图4是根据实施例1的安装在测距设备内的扫描镜的详细结构的透视图;
图5是根据实施例1的安装在测距设备内的扫描镜的光学系统的示意图;
图6显示了对比示例中扫描镜的简化结构;
图7示出了对比示例中扫描镜的操作状态的简化示意图;
图8示出了根据实施例1的安装在测距设备中的扫描镜的操作状态的简化示意图;
图9示出了根据实施例1的安装在测距设备内的扫描镜的效果的示意图;
图10是根据实施例2的安装在测距设备内的扫描镜的结构的透视图;和
图11是根据实施例3的安装在测距设备内的扫描镜的结构的透视图。
具体实施方式
现在参见附图说明选择的实施例。本公开所属领域的技术人员显而易见的是对实施例的下述描述仅是为说明而非为了限制附加权利要求和它们的等同物所限定的发明的目的。
实施例1
首先,下面通过参见图1到5描述根据实施例1的具有扫描镜30的测距设备100的结构。
测距设备的结构
如图1所示,根据实施例1的测距设备100具有寻找物体1的距离和方向的功能。具体地,测距设备100是基于从测距设备100发射的激光3需要多长时间返回而测量到物体1的距离的测距设备。在这种情况下,相对于测距设备100前面的扫描区域2,在特定角度范围内二维地扫描激光3。扫描的激光3被物体1反射并且测距设备100接收反射光4,允许到物体1的距离以及其所定位的方向能被测距设备100检测到。扫描区域2是本公开的“特定区域”的示例。
测距设备100包括激光二极管10、发射镜20、扫描镜30(图1中的双点划线之内)、光电探测器40和主控制器90。这些组成部件容纳在箱体(没有示出)内。箱体(没有示出)内部同时提供了发射激光3的光学系统101,和接收反射光4的光学系统102(具体参见图5)。激光二极管10是本公开“光源”的示例。发射镜20是本公开“第三反射器”的示例。
元件说明
激光二极管10具有发射激光3的功能。发射镜20在发射侧(exit side)形成光学系统101。发射镜20具有反射从激光二极管10发射并且利用准直透镜11变为平行光的激光3(出射光)的功能。发射镜20被配置为通过镜驱动控制器92枢转,使得激光3从测距设备100发射同时对扫描区域2进行扫描。扫描镜30(位于图1的双点划线内)具有接收被物体1反射的反射光4并且将反射光4反射(引导)到光电探测器40的功能。扫描镜30被配置为单个扫描设备。扫描镜30包括反射镜50和镜驱动器60。例如,光电探测器40包括雪崩光电二极管。光电探测器40具有从扫描镜30实际接收反射光4(反射光4a和反射光4b(如下所述)(参见图5)),并且将反射光4转化为电信号的功能。镜驱动器60是本公开“驱动器”的示例。
主控制器90对测距设备100进行全面控制处理。测距设备100包括激光驱动器91、镜驱动控制器92、镜驱动控制器93、信号处理器(远程电脑)94、显示组件(显示器)95、存储器(存储设备)96和外部接口97。这些组成元件被配置为基于来自主控制器90的命令使得它们的操作受到控制。例如,主控制器90是包括微电脑(处理器)的电子控制器。
激光驱动器91驱动激光二极管10。镜驱动控制器92驱动发射镜20。镜驱动器93通过驱动电磁驱动线圈62(镜驱动器60)驱动反射镜50(如下将讨论)。信号处理器(远程电脑)94基于光电探测器40转换的电信号计算到物体1的距离和方向。信号处理器94的计算结果显示在显示组件(显示器)95上。主控制器90等执行的控制程序存储于存储器96内的特定区域。存储器96用作用于执行控制程序中临时容纳控制参数的工作存储器。外部接口97是外部设备(例如PC)连接到测距设备100的接口。例如,激光驱动器91、镜驱动控制器92、镜控制器93的每一个包括包装为集成电路的电路。例如,信号处理器94是包括微电脑(处理器)的电子控制器。
扫描镜的详细结构
如图2所示,在实施例1中,反射镜50包括一对光接收镜51和52,以及由MEMS(微机电系统)技术形成的金属基础零件53(metal base part)。在下述说明中,基础零件53延伸的方向(枢转轴150延伸的方向;枢转轴方向)称为X轴方向。并且,图2中光接收镜52延伸并且和X轴方向垂直的方向称为Y轴方向。进一步地,垂直于X轴方向和Y轴方向的方向称为Z轴方向。光接收镜51和52分别是本公开“第一反射器”和“第二反射器”的示例。基础零件53是本公开“支撑物”的示例。例如,在图解的示例中,图2示出了扫描镜50的空挡位置(neutralposition)或未操作或静息状态。
如图3所示,基础零件53具有一对固定零件54a和54b,以及一对扭转零件55a和55b。并且,基础零件53具有板零件56。并且,基础零件53具有支撑零件57和支撑零件58。沿着X轴方向在X1侧上于基础零件53的末端形成固定零件54a。在X轴方向与X2侧上于基础零件53的末端形成固定零件54b。扭转零件55a设置于固定零件54a和板零件56之间。扭转零件55a在箭头X2方向从固定零件54a延伸同时沿着Y轴方向在箭头Y1方向和箭头Y2方向来回蛇行(snaking back and forth)。扭转零件55b设置在固定零件54b和板零件56之间。扭转零件55b在箭头X1方向从固定零件54b延伸同时沿着Y轴方向在箭头Y1方向和箭头Y2方向来回蛇行。扭转零件55a和55b分别具有弯折结构。扭转零件55a和55b在箭头Z1方向和箭头Z2方向有弹性地变形。板零件56沿着枢转轴150将和固定零件54a相反侧(X2侧)的扭转零件55a的末端部分,与和固定零件54b相反侧(X1侧)的扭转零件55b的末端部分连接。并且,支撑零件57支撑光接收镜51(参见图2)。支撑零件58支撑光接收镜52(参见图2)。支撑零件57具有从板零件56在和Z轴方向平行地延伸的两个臂部57a和57b。支撑零件58具有从板零件56和Y轴方向平行地延伸的四个臂部58a到58d。在图示的实施例中,在形成基础零件53的过程中,臂部57a和57b与臂部58a到58d一样在和Y轴相同的方向延伸,但是这之后,板零件56和臂部57a和57b之间的连接部分(基础部分)相对于板零件56以大约90度的角度在Z轴方向被弯曲。固定零件54a和54b是本公开“末端零件”的示例。板零件56是本公开支撑物的“中间零件”的示例。
因此,如图4所示,在实施例1中,光接收镜51的背面(Y2侧的面)固定于X1侧的支撑零件57(臂部57a和57b)上。光接收镜52的背面(Z2侧的较低面)固定到X2侧的支撑零件58(臂部58a到58d)上。光接收镜51和52通过在玻璃薄片表面上气相沉积得到反射薄膜而生成。这种通过气相沉积得到的反射薄膜使得光接收镜51和52具有光接收面51a和52a。并且,光接收镜51的光接收面51a和光接收镜52的光接收面52a以使得它们围绕枢转轴150以近似90度的交叉角α相互交叉的关系而设置。如图2所示,在图示的实施例中,光接收面51a沿着Y轴方向朝向Y1侧,而光接收面52a沿着Z轴方向朝向Z1侧。交叉角α是本公开“相对位置关系”或“偏移角”的示例。换句话说,光接收面51a和52a朝向围绕枢转轴150彼此被成角度地相互交叉的方向。在图示的实施例中,光接收面51a和52a朝向大约90度的成角度地交叉的方向。
并且,光接收镜51在垂直于枢转轴150的其宽度方向(Z轴方向)上的中心线160大致和枢转轴150一致(coincide)的状态下被基础零件53支撑。相似地,光接收镜52在垂直于枢转轴150的其宽度方向(Y轴方向)上的中心线165大致和枢转轴150一致的状态下被基础零件53支撑。因此,光接收镜51相对于基础零件53设置,这样从枢转轴150到Z1侧的光接收镜51的边的距离L1近似等于从枢转轴150到Z2侧的光接收镜51的边(图2的边51b)的距离L2(L1=L2)。相似地,光接收镜52相对于基础零件53设置,这样从枢转轴150到Y1侧的光接收镜52的边的距离L3近似等于从枢转轴150到Y2侧的光接收镜51的边的距离L4(L3=L4)。并且,光接收镜51的光接收面51a的表面积S1近似等于光接收镜52的光接收面52a的表面积S2(S1=S2)。因此,光接收镜51和光接收镜52具有大致相同的尺寸(光接收表面积)、形状和厚度。换句话说,除了它们附接到基础零件53的方向,光接收镜51和52基本彼此相同。在图示的实施例中,该方向有大约90度的差异。
如图2所示,镜驱动器60包括永久磁铁61和电磁驱动线圈62。永久磁铁61固定于光接收镜51的Z2侧的边51b。X轴方向上永久磁铁61的固定位置沿着边51b一路朝向X2侧(最接近光接收镜52的侧)。因此,永久磁铁61设置在对应于光接收镜51和52固定于基础零件53的区域的中心近似X轴方向的位置。
电磁驱动线圈62设置在箭头Z2方向上以特定距离远离永久磁铁61的位置。永久磁铁61的一端61a(Y1侧)具有N极,并且另一端61b(Y2侧)具有S极。电磁驱动线圈62的极性通过镜驱动控制器93以特定频率周期性地切换(参见图1)。对于这种配置,镜驱动器60于永久磁铁61的N极侧(一端61a)附接于电磁驱动线圈62的状态,和永久磁铁62的S极侧(另一端61b)附接于电磁驱动线圈62的状态之间以特定频率可选地切换。对于这种配置,光接收镜51在箭头P1方向和箭头P2方向枢转。并且,固定(支撑)于基础零件53上的光接收镜52随着光接收镜51的枢转在箭头P1方向和箭头P2方向上枢转。
在图示的实施例中,具有弯折结构的扭转零件55a(55b)设置在固定零件54a(54b)和板零件56之间。由此,光接收镜51和光接收镜52在箭头P1方向和箭头P2方向上一体地围绕枢转轴150枢转。在这种情况下,在实施例1中,由基础零件53支撑的光接收镜51和52被配置为在箭头P1方向和箭头P2方向上,在光接收面51a和52a之间的特定交叉角α维持在大致恒定数值的状态下围绕相同(共享)的枢转轴150枢转。换句话说,光接收镜51和52相对于彼此相对不可移动。
如图5所示,光接收侧的光学系统102包括一对反射镜81和82,以及一对聚光透镜83和84。反射镜81和82在测距设备100内固定和不变地设置。并且,聚光透镜83和84在测距设备100内固定和不变地设置。在光学系统102中,反射镜81和82以及聚光透镜83和84设置在扫描镜30和光电探测器40之间。反射镜81将反射光4a从光接收镜51反射到单个光电探测器40。反射镜82的作用是将反射光4b从光接收镜52反射到单个光电探测器40。聚光透镜83设置在反射镜81和单个光电探测器40之间。聚光透镜83汇集由反射镜81反射的反射光4a。聚光透镜84设置在反射镜82和单个光电探测器40之间。聚光透镜84汇集由反射镜82反射的反射光4b。来自光接收镜51的反射光4a随后经由反射镜81和聚光透镜83入射到光电探测器40,同时来自光接收镜52的反射光4b经由反射镜82和聚光透镜84入射到光电探测器40。
与扫描镜的比较示例的对比
通过参见图1和图5到9,下面描述将根据实施例1的扫描镜30应用到测距设备100的优势。首先参见图6,描述根据对比示例的扫描镜930的结构和被扫描镜930接收的光量的特征。然后,描述根据实施例1被扫描镜30接收的光量的特征。
首先,参见图6,根据对比示例的扫描镜930具有形成于框架形状的支撑物901上的单个枢转轴902。发射镜920固定在枢转轴902的一侧,并且单个光接收镜953固定于另一侧。为了防止激光3和反射光4混合,光屏蔽器(未示出)也可设置在发射镜920和光接收镜953之间。但是,在图6中,光屏蔽器为了简洁的目的而省略。激光3从激光二极管910发射,并且被发射镜920反射后被发射到扫描区域2。被物体1反射的反射光4被单个光接收镜953接收并且被引导到光电探测器940。扫描镜920和光接收镜953在箭头P1方向和箭头P2方向围绕枢转轴190枢转。在这种情况下,它们在相对于光学扫描角度中心“±0度”(空挡位置)向一侧“-45度”到另一侧“+45度”的角度范围(光学扫描角度)内枢转。如果光学扫描角度是“±45度”,则扫描镜930的机械扫描角度是以0度为中心的“±22.5度”。
在比较示例内的测距设备内安装的扫描镜930(未示出)如图7所示枢转。此处图7显示了从沿着枢转轴190的方向观察的扫描镜930。图7的中间框(box)内的简化的示意图显示了“±0度”的光学扫描角度,其对应于来自物体1的反射光4在光接收镜953的光接收面953a上以45度入射的状态。图7的左侧框的简化示意图对应于“-45度”的光学扫描角度。图7的右侧框的简化示意图对应于“+45度”的光学扫描角度。
在下述说明中,光学扫描角度为“+45度”的状态下(图7中的右侧框)光电探测器940接收的光量设置为参照数值(被光电探测器940接收的光量:100%)。在光学扫描角度为“±0度”的状态下(图7中的中间框),光接收镜953在逆时针方向上以22.5度转动。在这种情况下,当从光电探测器940(光接收面953a的投射表面积在光电探测器940上的比率(百分数))观察时,光接收镜953的有效光接收表面积的比率近似77%。因此,光电探测器940接收的光量相对于参照数值也近似77%。在光学扫描角度是“-45度”的状态下(图7中的左侧框),光接收镜953在逆时针方向以另一个22.5度转动。在这种情况下,当从光电探测器940观察时,光接收镜953的有效光接收表面积的比率(百分数)近似41%。因此,光电探测器940接收的光量相对于参照数值也近似41%。
因此,对于仅具有单个光接收镜953的扫描镜930,光电探测器940接收的光量在近似41%到100%之间波动,同时光学扫描角度在-45度到+45度之间变化。因此,光电探测器940接收的光量大幅波动,在最下数值(近似41%)和最大数值(100%)之间具有近似59%的波动范围。这种特征显示为图9中的特征A(粗虚线)。
同时,如图8所示,根据实施例1的扫描镜30包括从X轴方向观察以90度彼此交叉的光接收镜51和52。在图示的实施例中,光接收镜51的光接收面51a的表面积S1(参见图4)和光接收镜52的光接收面52a的表面积S2分别是在比较示例中的光接收镜953的光接收面953a的表面积S9的一半(参见图6)。换句话说,扫描镜30和扫描镜930具有近似相同的光接收表面积(S1+S2=S9)。对于这种配置,在光学扫描角度是“±0度”的状态下(图8中的中间框),当从光电探测器40观察时,光接收镜51的有效光接收表面积的比率(光接收面51a在光电探测器40上的投射表面积的比例(百分数)),以及光接收镜52的有效光接收表面积的比率(光接收面52a在光电探测器40上的投射表面积的比例(百分数))都近似为77%。更具体地,在光学扫描角度为0度时的光接收面51a的投射表面积(图8中的中间框)相对于在光学扫描角度为-45度时的光接收面51a的投射表面积的有效光接收表面积(图8中的左侧框)变成近似77%。并且,在光学扫描角度为0度时的光接收面52a的投射表面积(图8中的中间框)相对于在光学扫描角度为+45度时的光接收面52a的投射表面积的有效光接收表面积(图8中的右侧框)变成近似77%。由此,光电探测器40接收的光量也近似77%。在光学扫描角度是“+45度”的状态下(图8中的右侧框),光接收镜52的有效光接收表面积的比率相对增加,同时光接收镜51的有效光接收表面积的比率相对降低。结果是,从光电探测器40观察的扫描镜30的有效光接收表面积的整体比率近似71%,并且由光电探测器40接收的光量也近似71%。并且,在光学扫描角度是“-45度”的状态下(图8中的左侧框),光接收镜52的有效光接收表面积的比率相对降低,同时光接收镜51的有效光接收表面积的比率相对增加。结果是,从光电探测器40观察的扫描镜30的有效光接收表面积的整体比率近似71%,并且光电探测器40接收的光量也近似71%。
因此,对于反射器30、以-45度到+45度之间的光学扫描角度,光电探测器40接收的光量在近似71%到77%之间波动。因此,光电探测器40接收的光量只稍微波动,在最小数值(近似71%)和最大数值(近似77%)之间具有近似6%的波动范围。这种特征在图9中显示为特征G(粗实线)。
如上所述,对于比较示例中的扫描镜930,光电探测器940接收的光量的波动范围近似59%。另一方面,对于根据实施例1的扫描镜30,波动大幅提升到近似6%。并且,对于扫描镜930,接收的最小光量近似41%。另一方面,对于扫描镜30,接收的最小光量增加到近似71%,增加了接近30%。所以,当使用根据实施例1的扫描镜930时,光电探测器40接收的光量保持为近似6%的波动范围。由此,光电探测器40中的S/N比率(信号-到-噪音比率)的变化也比使用扫描镜30时更低。
除了上述扫描镜930和扫描镜30的特征(特征A和G),图9也显示了当在光接收镜51和光接收镜52之间的交叉角α以每次增加15度从15度到120度变化时,不同光学扫描角度下的有效光接收表面积(光电探测器40接收的光量)的比率的计算结果。
如图9所示,对于特征B(交叉角α=15度)、特征C(交叉角α=30度)、特征D(交叉角α=45度)、特征E(交叉角α=60度)和特征F(交叉角α=75度),会出现光电探测器40接收的光量具有比特征A(交叉角α=90度)减少的多的整体趋势。并且,对于特征H(交叉角α=105度)和特征I(交叉角α=120度),会出现光电探测器40接收的光量具有超过特征A(交叉角α=90度)的整体增加。但是,会出现在光学扫描角度范围(在-45度到+45度之间)内有效光接收表面积的比率的最小和最大数值之间的差值(波动范围)大于特征A的6%的趋势。
因此,光接收镜51和光接收镜52之间的交叉角α优选设置为90度。但是,如果给交叉角α设置容许范围,那么交叉角α也优选设置为大于或等于75度并且小于等于105度(特征F和H之间)的范围。在这种情况下,交叉角α优选设置为大于等于85度并且小于等于95度(接近特征G的数值;±5度)的范围。根据实施例1的具有扫描镜30的测距设备100具有如上所述的结构。
实施例1的效果
下述效果能在实施例1中获得
在实施例1中,如上所述,扫描镜30包括反射镜50和镜驱动器60。反射镜50具有围绕枢转轴150可枢转地设置的光接收镜51和52(例如第一和第二反射器)。光接收镜51和52分别具有光接收面51a和52a。光接收面51a和52a朝向围绕枢转轴150彼此成角度地相互偏移的方向(Y轴方向的Y1侧和Z轴方向的Z1侧)。镜驱动器60被配置为驱动反射镜50以在特定角度范围内枢转光接收镜51和52。特别地,提供了于光接收面51a和52a具有相对位置关系(例如交叉角α)的状态下,从物体1接收反射光4并且围绕枢转轴150彼此以交叉角α排列的光接收镜51和52。所以,光接收镜51和52在具有在光接收面51a和52a之间的交叉角α的状态下,围绕相同(共享)的枢转轴150枢转。由此,对反射光4的单次扫描中,即使从光电探测器40观察的光接收镜51和52中的任何一个的有效光接收表面积(例如光接收镜51在光电探测器40上的投射表面积)的减少,并且光电探测器40引导和接收的光量的减少,光接收镜51和52中的另一个的光接收表面积(例如光接收镜52在光电探测器40上的投射表面积)将会增加。这就允许引导到光电探测器40并被其接收的反射光量增加。
因此,和反射光通过具有单个光接收面的光接收镜或光接收面在相同平面对齐的两个光接收镜在光电探测器上被接收和汇集的时候相比,经由设置为使得它们的光接收面51a和52a彼此以交叉角α相对的光接收镜51和52被引导到光电探测器40并被其接收的反射光的总量中的变化宽度(波动范围)可减少。结果是,根据光接收镜(光接收镜51和52)的位移被光电探测器40接收的光量的波动范围(接收到的光的最小和最大量的差异)不太可能变得显著。并且,减小光电探测器40接收的光量的波动范围(平均化光电探测器40在光接收镜51和52的枢转角度范围(光学扫描角度)内接收的光量)导致光电探测器40的S/N比率(信号-到-噪音比率)的变化减少。所以,不论光接收镜51和52的枢转角度范围(光扫描角度)如何,可使得光电探测器40中的测量误差更一致。并且,呈现这种效果的测距设备100可容易地获得。
并且,在实施例1中,当大致维持围绕枢转轴150大致维持在光接收面51a和52a之间的交叉角α(例如,偏移角)时,光接收镜51和52一起枢转。特别地,光接收镜51和52于在光接收面51a和52a之间的特定交叉角α维持在近似90度(大致恒定值)的状态下枢转。换句话说,光接收镜51和52于交叉角α维持在大致恒定的数值(近似90度)的状态下整体枢转。由此,经由光接收镜51和52被引导到光电探测器40并被其接收的反射光4a和4b的总量的波动范围可维持在大致恒定的数值。
并且,在实施例1中,光接收镜51和52彼此相对设置,这样交叉角α大于等于75度并且小于等于105度。特别地,交叉角α设置为大于等于75度并且小于等于105度。所以,可以可靠地防止在对反射光4的单次扫描中根据光接收镜51和52的位移的光电探测器40接收的光量的波动范围(接收到的光的最小和最大量的差异)变得显著。这种效果已经在上面的“扫描镜的比较示例的对比”部分中描述。具体地,如图9所示,光接收镜51和52形成的交叉角α优选大于等于75度并且小于等于105度(在特征F和特征H之间),在该范围接收的光量相对较大并且波动范围相对较低。
并且,在实施例1中,光接收镜51和52彼此相对设置,这样交叉角α大于等于85度并且小于等于95度。特别地,交叉角α设置为大于等于85度并且小于等于95度。所以,可有效地防止在对反射光4的单次扫描中根据光接收镜51和52的位移的光电探测器40接收的光量的波动范围(接收到的光的最小和最大量的差异)变得显著。这种效果已经在上面“扫描镜比较示例的对比”部分中描述。具体地,如图9所示,光接收镜51和52形成的交叉角α最优选为90度(特征G),其中波动范围是最小的。由此,在图示的实施例中,光接收镜51和52彼此相对设置,这样交叉角α是90度。并且,交叉角α可设置为大于等于85度并且小于等于95度,其和90度接近(在±5度范围内)。在这种情况下,可有效地减少波动范围(接收到的光的最小和最大量的差异)。
并且,在实施例1中,光接收镜51和52的光接收面51a和52a具有彼此大致相等的表面积S1和S2。例如,光接收镜51的光接收面51a的表面积S1近似等于光接收镜52的光接收面52a的表面积S2。所以,光接收镜51反射的光量的特征(从光电探测器40观察的、伴随光接收镜51的位移的有效光接收表面积变化的特征)可以近似等于光接收镜52反射的光量的特征(从光电探测器40观察的、伴随光接收镜52的位移的有效光接收表面积变化的特征)。这就有效地导致当光接收镜51和52中的任意一个反射的光量减少时,另一个反射的光量会增加。由此,被引导到光电探测器40并且被其接收的反射光4a和4b的量可相互有效补偿,并且反射光4的总量能被维持。
并且,在实施例1中,光接收镜51和52彼此大致相同。
并且,在实施例1中,反射镜50还包括围绕枢转轴150枢转地支撑光接收镜51和52的基础零件53(例如支撑物)。
并且,在实施例1中,基础零件53分别包括一对固定零件54a和54b(例如,末端零件)、设置在固定零件54a和54b之间并且附接于光接收镜51和52的板零件56(例如,中间零件),和设置在板零件54和固定零件54a和54b之间的一对扭转零件55a和55b。
并且,在实施例1中,扭转零件55a和55b均具有弯折结构。
具体地,在实施例1中,扫描镜30包括支撑光接收镜51和52的基础零件53(板零件56)、固定零件54a和54b,以及扭转零件55a和55b。扭转零件55a和55b具有弯折结构,并且位于板零件56和固定零件54a和54b之间。所以,板零件56通过具有弯折结构的扭转零件55a和55b相对于固定零件54a和54b容易地枢转。结果是,被板零件56支撑的光接收镜51和52能在具有交叉角α的状态下在特定角度范围内被枢转。
并且,在实施例1中,特定角度范围是45度。
并且,在实施例1中,测距设备100包括激光二极管10(例如光源)、扫描镜30、和光电探测器40(例如光接收器)。反射器30被配置为反射从激光二极管10发射并且被物体1反射的反射光4。光电探测器40被配置为接收来自扫描镜30的反射光4。
并且,在实施例1中,测距设备100还包括被配置为将反射光4从扫描镜30反射到光电探测器40的一对反射镜81和82。
并且,在实施例1中,反射镜81和82被配置为分别反射在光接收镜51和52上反射的反射光4a和4b。
实施例2
下面参见图1、2和10描述实施例2。在实施例2中,发射镜59固定支撑于基础零件253上以形成扫描镜230。在附图中,和上述实施例1相同的这些组件会编号相同。
根据实施例2的测距设备200(参见图1)包括如图10所示的扫描镜230。扫描镜230包括反射镜250和镜驱动器60(参见图1)。在扫描镜230中,发射镜59、光接收镜51和光接收镜52固定于基础零件253上。在这种情况下,发射镜59、光接收镜51和光接收镜52以这种顺序沿着相同(共享)的枢转轴150从一侧(X1侧)到另一侧(X2侧)设置在基础零件253上。基础零件253是本公开“支撑物”的示例。发射镜59是本公开“第三反射器”的示例。
并且,在实施例2中,反射镜59的反射面59a位于以交叉角α交叉(在图示实施例中近似90度)的光接收镜51的光接收面51a和光接收镜52的光接收面52a之间的角度范围内。在这种情况下,发射镜59的反射面59a和光接收镜52的光接收面52a排列在相同的平面内。并且,光接收镜51和52的光接收面51a和52a的表面积S1和S2分别大于发射镜59的反射面59a的表面积S3(S1=S2>S3)。发射镜59、光接收镜51和光接收镜52围绕枢转轴150在箭头P1方向和箭头P2方向整体枢转。设置光屏蔽器5(图10中显示为虚线)以防止从发射镜59发射的激光3进入光接收镜51和52内。光屏蔽器5设置在扫描镜230中的发射镜59和光接收镜51之间。实施例2中测距设备200的剩余结构和上述实施例1相同。
实施例2的效果
在实施例2中,如上所述,扫描镜230还包括被配置为反射来自激光二极管10(例如,光源)的激光3的发射镜59(例如,第三反射器)。发射镜59围绕枢转轴150可枢转地设置。具体地,为扫描镜230设置发射镜59以将来自发射光的激光二极管10的激光3反射到扫描区域2。发射镜59由基础零件253支撑。所以,支撑(固定)光接收镜51和52的基础零件253可用于枢转发射镜59。因此,不同于为反射镜59提供单独枢转轴,基础零件253也可作为发射镜59的枢转轴。这防止了安装扫描镜230的测距设备200中的零件数量的增加。并且,不同于为发射镜59提供单个枢转轴,发射镜59能和光接收镜51和52同步枢转。由此,安装扫描镜230的测距设备200的结构可被简化。
并且,在实施例2中,发射镜59沿着枢转轴150设置在光接收镜51(例如,第一反射器)和光接收镜52(例如,第二反射器)之间。具体地,扫描镜230被配置为使得发射镜59、光接收镜51和光接收镜52以这种顺序沿着相同(共享)的枢转轴150从一侧(X1侧)到另一侧(X2侧)设置。所以,对于安装扫描镜230的测距设备200,位于出射光侧并且包括发射镜59的光学系统101(参见图1),和位于反射光侧并且包括光接收镜51和52的光学系统102(参见图1)可彼此单独设置。由此,位于测距设备200内的光学设计可容易的被调整。
并且,在实施例2中,光接收镜51和52的光接收面51a和52a具有大于发射镜59的反射面59a的表面积S3的表面积S1和S2。具体地,光接收镜51和52的光接收面51a和52a的表面积S1和S2大于发射镜59的反射面59a的表面积S3。所以,从位于扫描区域2内的物体1反射的反射光4(4a和4b)可通过光接收镜51和52更确实地被接收并且能更确实地被反射到(引导到)光电探测器40。实施例2的剩余效果和上述实施例1的相同。
并且,在实施例2中,发射镜59具有朝向大致平行于光接收镜52的光接收面52a的方向(Z轴方向的Z1侧)的反射面59a。
并且,在实施例2中,扫描镜230还包括沿着枢转轴150设置在发射镜59和光接收镜51(例如,第一和第二反射器中的一个)之间的光屏蔽器5。
实施例3
通过参见图1、2、10和11,下面说明实施例3。在实施例3中,发射镜59设置在光接收镜51和光接收镜52之间以形成扫描镜330。在附图中,和实施例1相同的这些组件编号相同。
根据实施例3的测距设备300(参见图1)包括如图11所示的扫描镜330。并且,扫描镜330包括反射镜350和镜驱动器60。在扫描镜330中,光接收镜51、发射镜59、光接收镜52以这种顺序围绕相同(共享)的枢转轴150从一侧(X1侧)到另一侧(X2侧)设置在基础零件353上。具体地,发射镜59设置在光接收镜51和光接收镜52之间。基础零件353是本公开“支撑物”的示例。
所以,测距设备300被配置为使得从发射镜59发射到包括物体1的(参见图1)扫描区域2(参见图1)的激光3(参见图1)的光轴可被带到和从位于扫描区域2内的物体1反射的反射光4(4a和4b)(参见图1)的反射光轴(光接收光轴)尽量近。光接收镜51、发射镜59和光接收镜52围绕枢转轴150在箭头P1方向和箭头P2方向整体枢转。用于防止从发射镜59发射的激光3进入光接收镜51和52内的一对光屏蔽器(未示出)设置在反射器330中的光接收镜51和发射镜59之间,以及发射镜59和光接收镜52之间。这些光屏蔽器具有和上述实施例2描述的光屏蔽器5(参见图10)相同的结构。在图11中,为了清晰地图示在图11中的扫描镜330的结构,这些光屏蔽器没有描绘。实施例3中的测距设备的剩余结构和上述实施例2相同。
实施例3的效果
在实施例3中,如上所述,光接收镜51(例如,第一反射器)沿着枢转轴150设置在光接收镜59(例如,第三反射器)和光接收镜52(例如,第二反射器)之间。具体地,扫描镜330被配置为使得光接收镜51、发射镜59和光接收镜52以这种顺序沿着相同(共享)的枢转轴150从一侧(X1侧)到另一侧(X2侧)设置在基础零件353上。所以,发射镜59设置在光接收镜51和光接收镜52之间。由此,从发射镜59发射到包括物体1(参见图1)的扫描区域2(参见图1)的激光3(参见图1)的光轴可被带到和位于扫描区域2(参见图1)的物体1反射的反射光4的从物体1反射的反射光4(4a和4b)的反射光轴(反射光4a和反射光4b的光轴)尽量近。因此,可减少视差。由此,即使到物体1的距离相对较短,测距设备300仍旧可以准确测量到物体1的距离。实施例3的剩余效果和上述实施例2相同。
改进实施例
本文描述的实施例在所有方面仅为示例,并且其实质不应该理解为限制性的。本发明的范围如权利要求书而非上述实施例的说明所示。进一步地,所有权利要求等同物的意义和范围内的改进都包括在内。
例如,上述到实施例1-3中,激光二极管10是本公开的“光源”的示例。但是,本发明并不限制于此。例如,光学系统101可以被配置为使得LED(发光二极管)用作“光源”。在这种情况下,LED的光通过柱状透镜而非使用枢转的发射镜20和59扩散到扫描区域2中。柱状透镜通过将数个片状形式的长、细和半圆凸透镜(圆柱状透镜)排成而成。在这种情况下,测距设备可以被配置为使得当物体1反射的反射光4(而非散射光)能被接收,并且其中光接收镜51和52整体枢转的扫描镜30用于接收反射光4。同时,对于该结构,在光接收镜51和52的枢转角度范围(光学扫描角度)内光电探测器40接收的光量能够相等,并且不论光接收镜51和52的枢转角度范围(光学扫描角度)如何,可使得光电探测器40的测量误差更加一致。
并且,上述实施例1-3中,镜驱动器60通过永久磁铁61和利用电磁力枢转永久磁铁61的电磁驱动线圈62形成。但是,本发明并不限制于此。例如,压电器可并入到基础零件53中具有弯折结构的扭转零件55a和55b的部分中。压电器可为施加电压时根据极性扩张或收缩其Z1和Z2侧的压电元件。在这种情况下,可配置反射器30(230、330)以使得当控制为特定形式的电压施加到压电器时,基础零件53支撑的光接收镜51和52在特定角度范围内被枢转。
并且,在上述实施例1-3中,光接收镜51的光接收面51a和光接收镜52的光接收面52a围绕枢转轴150以近似90度彼此交叉。但是,本发明并不限制于此。具体地,如图9所示接收的光量的特征(计算结果)可清楚看出的是,在光接收面51a和光接收面52a之间的交叉角α大于等于75度并且小于等于105度。并且,优选大于等于85度并且小于等于95度。如果在光接收面51a和光接收面52a之间的交叉角α在该角度范围之内,完全可获得本发明的效果。
并且,在上述实施例2和3中,扫描镜230(330)被配置为使得发射镜59的反射面59a和光接收镜52的光接收面52a排列在相同的平面内。但是,本发明并不限制于此。只要反射面59a朝向以交叉角α(90度)彼此交叉的光接收面51a和光接收面52a之间的方向(只要它处于光接收面51a和光接收面52a之间的角度范围之内),发射镜59的反射面59a不必和光接收面51a和光接收面52a排列在相同的平面内。
并且,在上述实施例1-3中,本发明应用于光学扫描角度设置为“±45度”(机械扫描角度±22.5度)的扫描镜30(230、330)。但是,本发明并不限制于此。本发明可应用于机械扫描角度被设置为除了±22.5度之外角度的扫描镜。
并且,在上述实施例1-3中,光接收镜51和52是本非公开“第一反射器”和“第二反射器”的示例,以及发射镜20和59是“第三反射器”的示例。但是,本发明并不限制于此。具体地,第一到第三反射器可由反射器而非“镜”形成。
在理解本发明的范围时,术语“包括(comprising)”和它的衍生词,如本文所用,为描述现有的所陈述的特征,元件(elements),组件(components),组(groups),整体(integers),和/或步骤的开放性词语,但并不排除存在其它未陈述的特征,元件,组件,组,整体和/或步骤。前述内容也适用于具有类似含义的词语,诸如术语“包含(including)”,“具有(having)”和它们的衍生词。而且,除非另有说明时,术语“零件(part)”,“部(section)”,“部分(portion)”,“零件(member)”或“元件(element)”以单数使用时可以具有单个组件或多个组件的双重含义。
并且,也能理解的是,虽然术语“第一”和“第二”在本文中可用于描述这些组件,但是这些组件不应被这些术语限制。这些术语仅用作区分一个组件和另一个组件。由此,例如,上述讨论的第一组件可理解为第二组件并且反之亦然而不偏离本发明的教导。术语“附接的”或“附接”,如本文使用的,包括元件通过将直接粘接到另一个元件而直接固定到另一个元件的结构;通过粘接到中间零件(反过来粘接到另一个元件)将元件固定于另一个元件的结构;和一个元件和另一个元件构成整体,即一个元件是另一个元件的必要零件的结构。这种定义也应用于相似意义的单词,例如“结合”、“连接”、“耦合”、“固定”、“粘合”、“安装”和它们的派生物。最后,本文使用的诸如“大致”、“大约”和“近似”意指修饰术语的偏差的数量,这样最后的结果不会显著地被改变。
虽然只有选定的实施例来说明本发明,显而易见的是,本领域技术人员在不脱离所附请求保护范围定义的本发明的范围内从本公开可以对本文进行各种改变和修改。例如,除非另外具体说明,只要该变化实质上不影响它们的预期的功能,各种组件的尺寸,形状,位置或取向可以根据需要和/或希望变化。除非特别声明,只要其变化实质上不影响它们的预期功能,那些显示直接连接或彼此接触的组件也可具有设置在它们之间的中间结构。除非特别说明,否则一个组件的功能可以由两个执行,反之亦然。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中被采用。没有必要在一个特定的实施例中同时具有所有优点。每个区别于现有技术的特征,单独或与其它特征的组合,也应被视为申请人的进一步发明的独立描述,包括由这些特征所体现的结构和/或功能概念。因此,根据本发明的实施例的前述说明仅用于说明,而不是为了限制由所附请求保护范围及其等同物所限定的本发明。
Claims (10)
1.一种扫描镜,包括:
反射镜,所述反射镜具有围绕枢转轴可枢转地设置的第一和第二反射器,所述第一和第二反射器分别具有光接收面,所述光接收面朝向围绕所述枢转轴彼此成角度地相互偏移的方向并被设置为同时接收被物体反射的光;和
驱动器,所述驱动器被配置为驱动所述反射镜,使得所述第一和第二反射器在特定角度范围内枢转,使得所述第一和第二反射器的所述光接收面同时接收被所述物体反射的光。
2.根据权利要求1所述的扫描镜,其中,
在保持围绕所述枢转轴的所述光接收面之间的偏移角的同时,所述第一和第二反射器一起枢转。
3.根据权利要求2所述的扫描镜,其中,
所述第一和第二反射器彼此相对设置,这样所述偏移角大于等于75度并且小于等于105度。
4.根据权利要求2或3所述的扫描镜,其中,
所述第一和第二反射器彼此相对设置,这样所述偏移角大于等于85度并且小于等于95度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的扫描镜,其中,
所述第一和第二反射器的所述光接收面具有彼此相等的表面积。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的扫描镜,还包括:
第三反射器,所述第三反射器被配置为反射来自光源的光,所述第三反射器围绕所述枢转轴可枢转地设置。
7.根据权利要求6所述的扫描镜,其中,
所述第三反射器沿着所述枢转轴设置在所述第一反射器和所述第二反射器之间。
8.根据权利要求6所述的扫描镜,其中,
所述第一反射器沿着所述枢转轴设置在所述第三反射器和所述第二反射器之间。
9.根据权利要求6所述的扫描镜,其中,
所述第一和第二反射器的所述光接收面具有大于所述第三反射器的反射面的表面积的表面积。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的扫描镜,其中
所述反射镜还具有围绕所述枢转轴可枢转地支撑所述第一和第二反射器的支撑物,
所述支撑物分别包括一对末端零件、设置在所述末端零件之间并且附接有所述第一和第二反射器的中间零件,以及设置于所述中间零件和所述末端零件之间的一对扭转零件,并且
各个所述扭转零件具有弯折结构。
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JP7148249B2 (ja) * | 2018-03-13 | 2022-10-05 | パイオニア株式会社 | 測距装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1669790A1 (en) * | 2004-12-08 | 2006-06-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser scanner comprising two mirrors performing reciprocal torsion movement in mutual opposite phases |
EP2863253A1 (de) * | 2013-10-18 | 2015-04-22 | Sick Ag | Vorrichtung zum Umlenken und zur Verbreiterung des Sichtbereichs |
EP2975447A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-20 | Funai Electric Company Ltd | Laser scanner |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3896085B2 (ja) * | 2003-01-20 | 2007-03-22 | Necインフロンティア株式会社 | バーコードリーダ及びその受光センサへの集光方法 |
JP5493240B2 (ja) | 2005-11-21 | 2014-05-14 | 株式会社リコー | 光走査装置及び画像形成装置 |
DE102009049809B4 (de) * | 2008-04-18 | 2019-10-10 | Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) | Optischer Laufzeitsensor zur Raumabtastung |
KR101279441B1 (ko) * | 2008-08-21 | 2013-07-05 | 삼성전자주식회사 | 멤스 미러, 미러 스캐너, 광주사 유닛 및 광주사 유닛을 채용한 화상형성장치 |
JP2010060701A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Kyocera Mita Corp | 光偏向器及びそれを備えた光走査装置及び画像形成装置 |
US8107147B2 (en) * | 2009-03-27 | 2012-01-31 | Microvision, Inc. | Two-mirror scanning system |
NO336546B1 (no) * | 2010-09-24 | 2015-09-21 | Tomra Sorting As | Apparat og fremgangsmåte for inspeksjon av materie |
JP6025014B2 (ja) * | 2012-02-22 | 2016-11-16 | 株式会社リコー | 距離測定装置 |
JP2013200478A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Citizen Holdings Co Ltd | 走査型画像投影装置及び走査型画像投影装置の駆動方法 |
JP2013225081A (ja) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Canon Electronics Inc | 光走査装置及び画像形成装置 |
JP6330539B2 (ja) * | 2014-07-14 | 2018-05-30 | 船井電機株式会社 | レーザ走査装置 |
US10139476B2 (en) * | 2016-01-21 | 2018-11-27 | Institut National D'optique | Rotary scanner, opto-mechanical assembly therefore, and method of modifying an elevation angle of an optical beam |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1669790A1 (en) * | 2004-12-08 | 2006-06-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser scanner comprising two mirrors performing reciprocal torsion movement in mutual opposite phases |
EP2863253A1 (de) * | 2013-10-18 | 2015-04-22 | Sick Ag | Vorrichtung zum Umlenken und zur Verbreiterung des Sichtbereichs |
EP2975447A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-20 | Funai Electric Company Ltd | Laser scanner |
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