CN114787686A - 光扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的光扫描装置(100)具有：连接反射镜部(120)的轴部(141)；可动磁铁(161)；基座部(110)；滚珠轴承(151)；磁芯单元(200)，具有磁芯体(210)和线圈体(220)，将可动磁铁(161)旋转驱动；以及磁铁位置保持部件(240)，是与可动磁铁(161)相对设置的磁性体，将可动磁铁(161)磁性吸引至基准位置。在基座部(110)的一对壁部(111a、111b)中的一个壁部(111a)的外表面侧配置有磁芯单元(200)。在磁芯单元(200)与一个壁部(111a)之间配置有检测轴部(141)的旋转角度位置的角度传感器部(130)。

Description

光扫描装置
技术领域
本发明涉及通过将反射镜往复旋转驱动来进行光扫描的光扫描装置。
背景技术
以往，作为通过将反射镜往复旋转驱动来进行光扫描的光扫描装置，有专利文献1、专利文献2公开的光扫描装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-333873号公报。
专利文献2：日本特开2014-182167号公报。
发明内容
发明要解决的问题
在光扫描装置中，如专利文献1所记载的那样，设置有检测与反射镜连接的旋转轴的旋转角度的角度传感器。
然而，在光扫描装置中，若角度传感器的检测精度不高，则会导致光扫描时的角度控制的精度变差。因此，要求通过角度传感器进行精度良好的感测。
另外，由于光扫描装置一般在整个产品中所占的空间比例较大，如果能够将光扫描装置小型化，则也能够将整个产品小型化。因此，要求将光扫描装置小型化。
在将光扫描装置例如组装于激光雷达(LIDAR：Laser Imaging Detection andRanging)等的情况下，若角度传感器向外部露出，则有可能角度传感器与周边零件接触而损坏。因此，优选以角度传感器不向外部露出的方式进行配置，但是，若这样构成，则光扫描装置可能会在结构上变得复杂并且导致大型化。
本发明是鉴于以上问题而完成的，提供一种结构紧凑而角度传感器的感测精度良好且能够防止角度传感器部的损坏的光扫描装置。
解决问题的方案
本发明的一个方式的光扫描装置具有：
轴部，连接反射镜；
可动磁铁，固定于所述轴部；
基座；
轴承，用于将所述轴部旋转自如地安装于所述基座；
磁芯单元，其具有磁芯和线圈，将所述可动磁铁旋转驱动；以及
位置保持部件，是在所述磁芯单元中与所述可动磁铁相对设置的磁性体，将所述可动磁铁磁性吸引至基准位置，
所述基座具有一对壁部，在该一对壁部设置有供所述轴部通过所述轴承插通的缺口孔，
在所述一对壁部中的一个壁部的外表面侧配置有所述磁芯单元，
在所述磁芯单元与所述一个壁部之间配置有检测所述轴部的旋转角度位置的角度传感器部。
发明效果
根据本发明，由于角度传感器部配置在磁芯单元与基座的一个壁部之间，能够实现结构紧凑而角度传感器部的感测精度良好且能够防止角度传感器部的损坏的光扫描装置。
附图说明
图1是实施方式的光扫描装置的外观立体图。
图2是光扫描装置的分解立体图。
图3是光扫描装置的分解立体图。
图4是表示角度传感器部的附近的情形的立体图。
图5是表示角度传感器部的附近的情形的剖面图。
图6是用于说明实施方式的旋转往复驱动动作的图。
图7是表示在连接器连接有电缆的情形的光扫描装置的外观立体图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是实施方式的光扫描装置100的外观立体图。图2和图3是光扫描装置100的分解立体图。应予说明，图2和图3都是分解立体图，但是，图3示出比图2更详细地分解的状态。图4是表示角度传感器部130的附近的情形的立体图，图5是表示角度传感器部130的附近的情形的剖面图。下面，使用这些图1～图5对光扫描装置100的结构进行说明。
光扫描装置100例如用于激光雷达装置。此外，光扫描装置100也可以应用于多功能外设、激光束打印机等。
大致划分，光扫描装置100具有：基座部110；反射镜部120，旋转自如地支撑于基座部110；磁芯单元200，将反射镜部120旋转驱动；以及角度传感器部130，检测反射镜部120的旋转角度位置。
由图3可知，在反射镜部120中，在基板122的一个面上粘贴有板状的反射镜121。在基板122的插通孔122a插通有轴部141，由此基板122与轴部141被紧固在一起。
基座部110是具有一对壁部111a、111b的、剖面为大致U字状的部件。在一对的壁部111a、111b上分别形成有供轴部141插通的插通孔112。并且，在一对壁部111a、111b上分别形成有将插通孔112与壁部111a、111b的外缘连通的缺口孔113。
由此，能够以在轴部141固定有反射镜部120的状态，将轴部141经由缺口孔113配置于插通孔112的位置。在没有缺口孔113的情况下，需要进行如下的较为复杂的组装作业：以在一对壁部111a、111b之间配置有反射镜部120的状态，将轴部141插通于壁部111a、111b的插通孔112和基板122的插通孔122a这两者，并且将轴部141与基板122紧固在一起。相对于此，在本实施方式中，由于形成有缺口孔113，能够容易地将预先固定有反射镜部120的轴部141插通于插通孔112。
在轴部141的两端安装有滚珠轴承151。滚珠轴承151被安装于在一对壁部111a、111b的插通孔112的位置所形成的轴承安装部114。由此，轴部141通过滚珠轴承151旋转自如地安装于基座部110。
此外，在轴部141的一端固定有可动磁铁161。可动磁铁161配置于磁芯单元200内，由磁芯单元200产生的磁通旋转驱动。
由图3可知，磁芯单元200具有磁芯体210和线圈体220。线圈卷绕并设置在线圈体220的内部。线圈体220以插入到磁芯体210的一部分的方式安装。由此，在线圈体220的线圈通电时，磁芯体210被励磁。
磁芯体210和线圈体220固定于固定板250，固定板250通过紧固件251固定于基座部110的壁部111a。
另外，在本实施方式的例子中，磁芯单元200还具有架设磁芯230和磁铁位置保持部件240。架设磁芯230具有与磁芯体210相同的结构。磁铁位置保持部件240由磁铁构成。可动磁铁161的位置通过磁铁位置保持部件240的磁力，磁性吸引至动作基准位置。对此，将在后面详细描述。
在本实施方式的例子中，磁芯体210和架设磁芯230分别是层叠磁芯，例如将硅钢片层叠而成。
角度传感器部130具有：电路基板131；安装于电路基板131的光传感器132和连接器133；以及码盘(也可称为encoder disc；编码盘)134。码盘134固定于轴部141，与可动磁铁161和反射镜部120一体旋转。光传感器132向码盘134射出光，基于其反射光检测码盘134的旋转位置(角度)。由此，能够通过光传感器132检测可动磁铁161和反射镜部120的旋转位置。
在本实施方式的光扫描装置100中，在磁芯单元200与壁部111a之间配置有角度传感器部130。
由此，角度传感器部130以被磁芯单元200和壁部111a包围的方式配置在磁芯单元200与壁部111a之间，因此，受到磁芯单元200和壁部111a的保护。由此，能够防止例如设置光扫描装置100时的角度传感器部130的损坏。
另外，由于角度传感器部130能够在作为旋转驱动源的磁芯单元200的附近以及作为旋转目标物的反射镜部120的附近检测旋转位置，因此，从高精度的旋转驱动控制的观点和高精度的旋转目标位置控制的观点考虑，能够实现优选的位置检测。
电路基板131配置为容纳于在壁部111a的与磁芯单元200相对的外表面所形成的凹部115。实际上，由图2可知，在反射镜部120、轴部141及滚珠轴承151被安装到基座部110的壁部111a、111b后，将安装有光传感器132和连接器133的电路基板131配置于凹部115内，并用紧固件135将其固定于壁部111a。接着，将码盘134和可动磁铁161固定于轴部141。接着，用紧固件251将磁芯单元200固定于壁部111a。
图6是用于说明本实施方式的旋转往复驱动动作的图。
在线圈体220内的线圈未通电时，可动磁铁161通过磁铁位置保持部件240与可动磁铁161之间的磁吸引力即磁力弹簧被制动于动作基准位置。
若线圈体220内的线圈通电，则磁芯体210和架设磁芯230被励磁，根据电流的方向，产生图中的箭头或与其相反的磁通，由此，可动磁铁161被往复旋转驱动。也就是说，可动磁铁161以动作基准位置为中心，向顺时针方向或逆时针方向旋转所期望的角度。
此时，由于本实施方式的磁芯单元200具有磁铁位置保持部件240，从而可动磁铁161被磁铁位置保持部件240磁性吸引至中立位置(动作基准位置)，因此，可实现能量效率高且响应性良好的往复旋转驱动。
如以上说明的那样，本实施方式的光扫描装置100具有：轴部141，连接反射镜部120；可动磁铁161，固定于轴部141；基座部110；滚珠轴承151，用于将轴部141旋转自如地安装于基座部110；磁芯单元200，具有磁芯体210和线圈体220，将可动磁铁161旋转驱动；以及磁铁位置保持部件240，是在磁芯单元200中与可动磁铁161相对设置的磁性体，将可动磁铁161磁性吸引至基准位置。基座部110具有设置有缺口孔113的一对壁部111a、111b。在一对的壁部111a、111b中的一个壁部111a的外表面侧配置有磁芯单元200。
在这样的结构中，根据本实施方式，在磁芯单元200与壁部111a之间配置有角度传感器部130，由此，能够实现结构紧凑而角度传感器的感测精度良好且能够防止角度传感器部的损坏的光扫描装置100。
也就是说，一方面，由于不需要用于固定和保护角度传感器部130的额外的结构体，因此能够减少零件的数量并且使整个装置小型化。
另外，一方面，由于在磁芯单元200与壁部111a之间配置有角度传感器部130，从而，角度传感器部130能够在作为旋转驱动源的磁芯单元200的附近以及作为旋转目标物的反射镜部120的附近检测旋转位置，因此，从高精度的旋转驱动控制的观点和高精度的旋转目标位置控制的观点考虑，能够实现可以兼顾两者的位置检测。
另外，根据本实施方式，角度传感器部130具有光传感器132、码盘134及连接器133。由此，由于角度是通过光来检测的，因此，即使将其配置于可动磁铁161附近，也不会对传感器的检测带来坏影响。因此，例如，能够使码盘134靠近可动磁铁161，有助于小型化。也就是说，在作为角度传感器部130而使用磁类型的传感器的情况下，需要在一定程度上增加角度传感器部130与可动磁铁161之间的距离，以使得不会发生与可动磁铁161之间的磁干扰，其结果，产生光扫描装置100的尺寸变大等缺点。根据本实施方式的结构，能够消除这样的缺点。另外，由于具有连接器133，因此，能够将用于传感器输出的电缆(未图示)与角度传感器部130分离，因此，与电缆与角度传感器部130成为一体地引出的结构相比较，能够在组装时或调整时使电缆与角度传感器部130分离，从而可操作性会提高。
另外，根据本实施方式，角度传感器部130具有：电路基板131；安装于电路基板131的光传感器132和连接器133；以及固定于可动磁铁161的码盘134，电路基板131配置为容纳于在壁部111a的外表面所形成的凹部115。由此，角度传感器部130以埋入壁部111a的方式配置，能够将磁芯单元200无间隙地或以较小的间隔安装于壁部111a的外表面，进而能够使光扫描装置100的尺寸更小。
另外，根据本实施方式，角度传感器部130将从角度传感器部130向外部的光和/或从外部向角度传感器部130的光遮光。由此，能够抑制由光传感器132的发光与扫描光之间的干扰产生的光噪声。另外，能够抑制日光、照明、扫描光等来自外部的光入射至光传感器132而引起的角度检测精度的降低。其结果，能够进行高质量的光扫描。
应予说明，实际上，该遮光功能是通过将角度传感器部130无间隙地或以较小的间隔安装在壁部111a与磁芯单元200之间来实现的。另外，在实施方式的情况下，连接器133也起到该遮光功能的一部分。也就是说，由图1可知，连接器133以堵塞壁部111a与磁芯单元200之间的间隙的一部分的方式配置，从而将从角度传感器部130向外部的光的一部分和从外部向角度传感器部130的光的一部分遮光。
上述的实施方式不过是示出实施本发明的具体化的一例，本发明的技术范围不应受这些实施方式的限制。即，本发明可以在不脱离其要点或其主要特征的情况下，以各种形式实施。
在上述的实施方式中，对使用滚珠轴承151作为将轴部141旋转自如地安装于基座部110的轴承的情况进行了说明，但本发明不限于此，作为轴承，例如也可以使用空气轴承和含油轴承等。
在上述的实施方式中，对由设置于角度传感器部130的连接器133将从角度传感器部130向外部的光和/或从外部向角度传感器部130的光遮光的情况进行了说明，但是，该遮光不仅限于连接器，也可以通过连接器和与之连接的电缆的协作来进行。或者，该遮光也可以只通过电缆来进行。
如对与图1相对应的部分标以相同的附图标记的图7所示，电缆133b与连接器133a连接。由此，实际上，连接器133a和电缆133b以堵塞壁部111a与磁芯单元200之间的间隙的一部分的方式配置，因此，由连接器133a和/或电缆133b将从角度传感器部130向外部的光的一部分和从外部向角度传感器部130的光的一部分遮光。此外，在使用构成为从电路基板131直接引出电缆而不具有连接器133(133a)的角度传感器部130的情况下，如果将电缆以堵塞壁部111a与磁芯单元200之间的间隙的一部分的方式配置，则上述遮光可以通过电缆实现。
本申请主张基于在2019年12月13日提出的日本专利申请特愿2019-225574号的优先权。该申请说明书和附图记载的内容全部引用于本申请说明书。
工业实用性
本发明例如适用于激光雷达装置等。
附图标记说明
100 光扫描装置
110 基座部
111a、111b 壁部
112 插通孔
113 缺口孔
114 轴承安装部
115 凹部
120 反射镜部
121 反射镜
122 基板
122a 插通孔
130 角度传感器部
131 电路基板
132 光传感器
133、133a 连接器
133b 电缆
134 码盘
135、251 紧固件
141 轴部
151 滚珠轴承
161 可动磁铁
200 磁芯单元
210 磁芯体
220 线圈体
230 架设磁芯
240 磁铁位置保持部件
250 固定板

Claims (5)

1.一种光扫描装置，其具备：
轴部，连接反射镜；
可动磁铁，固定于所述轴部；
基座；
轴承，用于将所述轴部旋转自如地安装于所述基座；
磁芯单元，其具有磁芯和线圈，将所述可动磁铁旋转驱动；以及
位置保持部件，是在所述磁芯单元中与所述可动磁铁相对设置的磁性体，将所述可动磁铁磁性吸引至基准位置，
所述基座具有一对壁部，在该一对壁部设置有供所述轴部通过所述轴承插通的缺口孔，
在所述一对壁部中的一个壁部的外表面侧配置有所述磁芯单元，
在所述磁芯单元与所述一个壁部之间配置有检测所述轴部的旋转角度位置的角度传感器部。
2.如权利要求1所述的光扫描装置，其中，
所述角度传感器部具有光传感器、码盘及连接器。
3.如权利要求1所述的光扫描装置，其中，
所述角度传感器部具有：电路基板；安装于所述电路基板的光传感器和连接器；以及固定于所述可动磁铁的码盘，
所述电路基板配置为容纳于在所述一个壁部的所述外表面所形成的凹部。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的光扫描装置，其中，
所述角度传感器部将从所述角度传感器部向外部的光和/或从外部向所述角度传感器部的光遮光。
5.如权利要求4所述的光扫描装置，其中，
由设置于所述角度传感器部的连接器和/或与电路基板连接的电缆进行所述遮光。
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