JP2009243971A - 車両用光スキャン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズホルダの回転を防止した高性能な車両用光スキャナ装置を提供することである。
【解決手段】車両用光スキャン装置は、発光素子と、光学素子と、ホルダと、該ホルダを光学素子の光軸に垂直なＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に支持するワイヤバネ１８ａ〜１０８ｔと、上記ホルダに固定されたアジマスコイルとを備えており、発光素子からの光を上記光学素子に通し、該光学素子を移動させて光を走査する。そして、アジマスコイルに電流を流すワイヤバネ１０８ａ、１０８ｊ、１０８ｋ、１０８ｔ及び１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｏ、１０８ｐが並列接続される。更に、ワイヤバネ１０８ａ、１０８ｊ、１０８ｋ、１０８ｔと、ワイヤバネ１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｏ、１０８ｐが、それぞれＸ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称に配置されている。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、レーザ光を照射し、反射光より障害物の検出等を行う車載用測距装置などに設けられる光を走査する車両用光スキャン装置に関するものである。

近年、走行中の車両の前方を走査して障害物の存在をドライバに警告する光線スキャン方式の車載レーダ装置が実用化されている。

近年、車両に於いて、先行車両や障害物を検知して物体の情報を運転者に告知し、先行車両との車間距離を所定の距離に保つように自動的に車両の速度を制御するシステムが開発されている。このようなシステムでは、レーザ光等の光ビームを車両の周囲の所定の角度範囲に走査して出射すると共に、その出射した光ビームの反射波を受光して、その光ビームの出射方向に存在する物体の位置や距離等が測距される。

また、例えば、下記特許文献１には、レンズを移動させることによってレーザ光を走査する装置が開示されている。同装置のアクチュエータでは、レンズを備えたレンズホルダは、４本の線状、或いは薄板状のばねによって、上下左右２方向に変位可能に支持されている。レンズホルダには、上下駆動用コイルと左右駆動用コイルが設けられ、これによって駆動されている。

尚、ここでは明記されていないが、通常、ばねによって支持したレンズホルダでは、レンズホルダに備えた上下駆動用コイル及び左右駆動用コイルヘの給電は、ばねを用いて行う。ばねによって給電することで、別途、フレキシブル基板等の給電部材を設ける必要がなくなり、低価格化を図ることができる。

更に、フレキシブル基板等の給電用の部材でレンズホルダの動きを阻害することもなくなり、高性能な装置とすることができる。
特開２００２−１６２４６９号公報

レンズホルダは上下左右の２方向に移動すればよいが、４本のばねで支持した場合、ばねの長手方向を軸として回転する方向の自由度も有している。回転方向には駆動しないので、通常は、このような回転は生じない。

しかしながら、駆動のバランスや支持のバランスが崩れると回転が生じることがあり、且つ、回転は本来の動きではないので、制御機構がなく、場合によっては回転し続けてしまうことがある。

レーザ光の走査は上下左右の１方向、左右方向で行われ、上下方向への移動は走査する範囲を上下方向に変更するときに行うのが一般的である。したがって、レンズホルダは左右方向の動きが主となり、左右駆動用コイルには大きな電流が流される。

上述したように、上下駆動用コイル及び左右駆動用コイルヘの給電は、ばねを用いて行う。上下駆動用コイル及び左右駆動用コイルに流れる電流によってばねが発熱するので、左右駆動用コイルに流れる電流を通しているばねの方が発熱が大きくなる。すると、大電流を流すために、発熱は無視できず、ばねの温度が上昇し、ばね定数が小さくなる。これが、左右駆動用コイルに流れる電流を通しているばねで顕著に起き、上下駆動用コイルに流れる電流を通しているばねではあまり生じないため、ばね定数の差異により支持のバランスが崩れ、レンズホルダの回転が生じてしまう。レンズホルダの回転が生じると、光の位置が揺れる等、光を正しく走査することができなくなってしまう。

近年、このような装置では高性能化するために、高速化、精度の高い制御が要求されている。高速化をするためには、発生駆動力を大きくするために左右駆動用コイルにより大きな電流を流す必要があり、より不利な方向となる。

また、高い精度を要求すると、レンズホルダの回転による位置ずれを許容できなくなり、高性能化を図ると、上述した現象が問題となってくる。

更に、車両に用いる場合は、広い範囲に光を走査する必要がある。ところが、一般に、レンズホルダの移動量が大きいほど回転しやすいため、より問題となっている。

したがって本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズホルダの回転を防止した高性能な車両用光スキャナ装置を提供することである。

すなわち請求項１に記載の発明は、光学素子と、該光学素子を備えたホルダと、該ホルダを上記光学素子の光軸に垂直な第１の軸の方向と上記光軸及び上記第１の軸の方向に垂直な第２の軸の方向に移動可能に支持する少なくとも６本の金属バネと、上記ホルダを上記第１及び第２の軸の方向に駆動するための、上記ホルダに固定されたコイルと、発光素子とを少なくとも備え、該発光素子からの光を上記光学素子に通し、該光学素子を移動させることによって上記光を走査し、照射する車両用光スキャン装置に於いて、上記コイルの少なくとも一部への電流を流すための配線は、２本以上の金属バネを並列接続し、コイル両端で少なくとも４本の金属バネを用い、該並列接続された少なくとも４本の金属バネは、上記光軸と上記第１の軸を含む第１の平面と、上記光軸と上記第２の軸を含む第２の平面と、に対してそれぞれ面対称に配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、レンズホルダの回転を防止し、高性能化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記発光素子は、連続或いは間欠点灯されて上記第１の軸の方向に光を走査し、上記並列接続された少なくとも４本の金属バネは、上記第１の軸方向に対して上記ホルダを駆動するためのコイルに電流を流すための配線であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、低価格化を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、光学素子と、該光学素子を備えたホルダと、該ホルダを上記光学素子の光軸に垂直な第１の軸の方向と上記光軸及び上記第１の軸の方向に垂直な第２の軸の方向に移動可能に支持する少なくとも６本の金属バネと、上記ホルダを上記第１及び第２の軸の方向に駆動するための、上記ホルダに固定されたコイルと、発光素子とを少なくとも備え、該発光素子からの光を上記光学素子に通し、該光学素子を移動させることによって上記光を走査し、照射する車両用光スキャン装置に於いて、上記コイルの少なくとも一部への電流を流すための配線は、２本以上の金属バネを並列接続し、コイル両端で少なくとも４本の金属を用い、該並列接続された少なくとも４本の金属バネは、光軸に平行な軸に対して回転対称に配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、レンズホルダの回転を防止し、高性能化を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に於いて、上記発光素子は、連続或いは間欠点灯されて上記第１の軸の方向に光を走査し、上記並列接続された少なくとも４本の金属バネは、上記第１の軸方向に上記ホルダを駆動するためのコイルに電流を流すための配線であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、低価格化を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項２若しくは４に記載の発明に於いて、上記第１の軸の方向は地面に水平方向として設置されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、より効果を享受することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の発明に於いて、上記金属バネは、円形断面を有するワイヤバネであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、低価格化を図ることできる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の発明に於いて、上記金属バネは、長方形断面を有する板バネであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、特性を向上させることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の発明に於いて、上記金属バネは、粘弾性部材によってダンピングが取られていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、レンズホルダの回転を防止し、高性能化を図ることができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の発明に於いて、上記金属バネは、ゴムによってダンピングが取られていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、より効果を享受することができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の発明に於いて、上記金属バネは、シリコンゲルによってダンピングが取られていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、低価格化を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１乃至図１３は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置の斜視図、図２は図１と反対側から見た車両用光スキャン装置の斜視図、図３はレーザダイオードのレーザ光の光軸上Ｙ−Ｚ平面で切った車両用光スキャン装置の断面斜視図、図４は位置検出用発光ダイオードのレーザ光の光軸上Ｙ−Ｚ平面で切った車両用光スキャン装置の断面斜視図、図５はレーザダイオードのレーザ光の光軸上Ｚ−Ｘ平面で切った車両用光スキャン装置の断面斜視図、図６は車両用光スキャン装置全体の一部分解斜視図、図７はヨークに固定されたレンズ部分の分解斜視図、図８は車両用光スキャン装置を構成する２軸アクチュエータのヨークを外した分解斜視図、図９は図８で外したヨークを除いた２軸アクチュエータの分解斜視図、図１０は図９の２軸アクチュエータより、更にレンズホルダ部組を外した分解斜視図、図１１はレンズホルダ部組の分解斜視図、図１２は本車両用光スキャン装置の使用例の説明図、図１３は第１の実施形態に於ける車両用光スキャン装置の要部の説明図である。

図１に示されるように、本実施形態の車両用光スキャン装置２５は、その本体となるベース３０に、バネ受け３１と、ヨーク３２及び３３とから成る２軸アクチュエータ１２５と、レンズ３６を有したホルダ３７等が搭載されて構成されている。

先ず、図５及び図１１を参照して、レンズホルダ部組６０の構成について説明する。

ガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたレンズホルダ６１の中央部には、開口６２が形成されており、この開口６２に設けられた段状部に、レンズ３６が接着固定されている。

図１１に於いて、上記レンズホルダ６１の開口６２の上下（Ｙ軸）方向及び左側の端部には、複数の凸部６３ａ〜６３ｃが形成されている。このうち、凸部６３ａ、６３ｂは、銅クラッドアルミ線で巻線された空芯コイルのエレベーションコイル８１ａ、８１ｂの内側の開口部が嵌挿されて接着固定されている。同様に、上記凸部６３ｃには、銅クラッドアルミ線で巻線された空芯コイルのアジマスコイル８０の内側の開口部が嵌挿されて、接着固定されている。

更に、上記凸部６３ａ及び６３ｂの左右両側には、それぞれ後述するワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｅ、１０８ｆ〜１０８ｊ、１０８ｋ〜１０８ｏ、１０８ｐ〜１０８ｔを通すための開口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄが、それぞれ設けられている。また、開口６２の周囲には、基板７０を介してホルダ８５を装着するための、円形断面を有する複数の柱部６５ａ〜６５ｄが設けられている。そして、図１１に於いて、レンズホルダ６１の右側、すなわち凸部６３ａ〜６３ｃが設けられていない側には、図５に示されるように溝１４０が設けられており、そこに真鍮製のバランサ６７が接着固定されている。これは、Ｘ軸方向の一方側に配されたアジマスコイル８０により、Ｘ軸方向の重心がずれるので、このバランサ６７によりバランスを取っている。したがって、レンズホルダ部組６０の重心は、Ｘ軸方向に於いてエレベーションコイル８１ａ、８１ｂの中心位置となるようにされている。

上記レンズホルダ６１には、基板７０も接着固定されている。レンズホルダ６１に設けられている複数の柱部６５ａ〜６５ｄに、上記基板７０に形成された穴７２ａ〜７２ｄが挿入されることにより、位置決めされている。但し、柱部６５ａ〜６５ｄと穴７２ａ〜７２ｄの全て大きさ、間隔を一致させるのは公差があり困難である。そこで、穴７２ｃは柱部６５ｃより僅かに大きな直径を有し、穴７２ｂは穴７２ｃ、７２ｂを結ぶ方向に平行な直線部を有する長穴とし、直線部の距離は柱部６５ｂより僅かに大きくされ、この２箇所でＸ軸、Ｙ軸方向に、基板７０がレンズホルダ６１に対して位置決めされている。基板７０の中央部には、レンズ３６を避けるために、開口７１が設けられている。

上記基板７０には、また、後述するワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｅ、１０８ｆ〜１０８ｊ、１０８ｋ〜１０８ｏ、１０８ｐ〜１０８ｔを通すための複数の穴７３ａ〜７３ｅ、７３ｆ〜７３ｊ、７３ｋ〜７３ｏ、７３ｐ〜７３ｔが、それぞれ設けられている。更に、基板７０には、発光ダイオード（ＬＥＤ）７６ａ、７６ｂ及びサーミスタ７７が半田付けによって固定されている。発光ダイオード７６ａ、７６ｂは、基板７０に形成された開口７４ａ、７４ｂに発光部分が露出する状態で、基板７０のレンズホルダ６１側に固定されている。これら発光ダイオード７６ａ、７６ｂから照射された光は、図１１に於いてホルダ８５側に射出される。

また、サーミスタ７７は、基板７０のレンズホルダ６１側に固定されている。図９に示されるように、レンズホルダ６１の対応する部分に開口１１０が設けられており、サーミスタ７７はレンズホルダ６１周辺の温度を検出するようになっている。尚、図示されていないが、アジマスコイル８０、エレベーションコイル８１ａ、８１の端末は、基板７０に半田付けされている。

図１１に於いて、基板７０のレンズホルダ６１と反対側には、カーボン繊維入りの液晶ポリマで製作されているホルダ８５が接着固定されている。これらのレンズホルダ６１及びホルダ８５、基板７０等から成る部組をレンズホルダ部組６０と称する。ホルダ８５の中央部には開口８６が形成されており、更にこの開口８６の周囲には複数の穴８７ａ〜８７ｄが設けられている。これらの穴８７ａ〜８７ｄは、レンズホルダ６１に形成された柱部６５ａ〜６５ｄに通されている。穴８７ａ〜８７ｄと柱部６５ａ〜６５ｄの関係は、基板７０の穴７２ａ〜７２ｄとの関係と同様で、この部分で、ホルダ８５はレンズホルダ６１に位置決めされている。レンズ３６及び基板７０は、レンズホルダ６１に接着固定されるだけでなく、レンズホルダ６１とホルダ８５に挟まれる形態となり、より強固に固定される。

また、レンズホルダ６１、ホルダ８５、基板７０とＺ軸方向に距離をおいてＸ−Ｙ平面に広がる面状の構造物が重なることで、レンズホルダ部組６０の剛性を軽量ながら高めることができる。

ホルダ８５には、基板７０の発光ダイオード７６ａ、７６ｂに対応する位置に、スリット９０ａ、９０ｂが設けられており、それぞれの光を通すようになっている。スリット９０ａ、９０ｂの長手方向は、スリット９０ａはＹ軸方向に、スリット９０ｂはＸ軸方向となっている。

ホルダ８５の外縁部には、Ｘ軸方向にアジマス用凸部８８ａ〜８８ｄと、Ｙ軸方向にエレベーション用凸部８９ａ〜８９ｄが形成されている。これらは、後述するヨークと共同して、レンズホルダ部組６０の移動量ストッパを形成している。

次に、図２乃至図５及び図１０を参照して、バネ受け部組４１について説明する。

図４に示されるように、ガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたバネ受け３１の穴部１５０ａに、レンズ１５５、１５６が、そして穴部１５０ｂにレンズ１５７、１５８が、それぞれ接着固定されている。

図５、図１０に示されるように、磁石９２ａ、９３ａ、９３ｂが接着固定されたヨーク３２も、バネ受け３１に固定されている。ヨーク３２は、図２に示されるネジ１７０ａ〜１７０ｄにより、間にバネ受け３１を挟みこむ状態でネジ止めされている。ネジ１７０ａ〜１７０ｄは、ヨーク３２のネジ穴９５ａ〜９５ｄにねじ込まれる形態となっている。ヨーク３２は、ヨーク３２に設けられた切り欠き９９と穴１００と、バネ受け３１の凸部１４２ａ、１４２ｂによって位置決めされている。ヨーク３２を固定するときに、ヨーク３２とバネ受け３１に挟まれる形態で、ポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたフード１０１ａ、１０１ｂも固定されている。

バネ受け３１には、図２に示されるように、基板１７１、１７５も、ネジ１８１ａ、１８１ｂによってネジ止めされている。ネジ１８１ａ、１８１ｂは、ヨーク３２のネジ穴９６ａ、９６ｂにねじ込まれる形態となっている。雌ネジ部をバネ受け３１に設けても良いが、バネ受け３１は樹脂製のため、雌ネジ部の耐久性等、長期にわたる信頼性が金属に比べ劣ってしまう。金属性の雌ネジ部材をインサート成型等によって埋め込むという方法もあるが、バネ受けが高価になってしまう。

そこで、本実施形態のように、磁気回路を形成するために金属でなくてはならないヨークを利用することにより、安価に信頼性の高い構造とすることができる。基板１７１、１７５は、各々に設けられた穴１７２ａ、１７２ｂ及び１７６ａ、１７６ｂと、バネ受け３１の凸部１７３ａ、１７３ｂ及び１７７ａ、１７７ｂで位置決めされている。

以上、バネ受け３１及びヨーク３２、基板１７１、１７５等から成る部組をバネ受け部組４１と称される。

図１０、図１１に示されるように、基板７０には、複数の穴７３ａ〜７３ｔが設けられている。これらの穴７３ａ〜７３ｔには、２０本の円形断面を有するベリリウム銅製のワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔが挿入され、端部が半田付けされている（但し、半田は図示されていない）。半田付け作業は、レンズホルダ６１に形成された穴６４ａ〜６４ｄより行われる。これにより、レンズホルダ部組６０が完成してから、ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔの半田付けを行うことができる。

ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔは、基板７０を介して、アジマスコイル８０、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂ、発光ダイオード７６ａ、７６ｂ、サーミスタ７７と接続されている。

ここで、図１３を参照して、ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔの接続状態の詳細について説明する。

アジマスコイル８０は、その一端が基板７０に形成されたパターン（図示せず）を経て４本のワイヤバネ１０８ａ、１０８ｊ、１０８ｋ、１０８ｔ（図１３ではＡ₁ として示される）と接続され、他端が基板７０に形成されたパターン（図示せず）を経て４本のワイヤバネ１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｏ、１０８ｐ（図１３ではＡ₂ として示される）と接続されている。すなわち、それぞれ４本のワイヤバネが並列接続される形として、ワイヤバネの抵抗値が低くされている。

一方、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂは、基板７０に形成されたパターン（図示せず）により直列接続されて、一端がワイヤバネ１０８ｃ、１０８ｍ（図１３ではＥ₁ として示される）と接続され、他端がワイヤバネ１０８ｈ、１０８ｒ（図１３ではＥ₂ として示される）と接続されている。エレベーションコイル８１ａ、８１ｂは２本のワイヤバネが並列接続される形となり、１本の場合よりもワイヤバネの抵抗値が小さくされている。

サーミスタ７７は、一端がワイヤバネ１０８ｂ、１０８ｄと、他端がワイヤバネ１０８ｌ、１０８ｎと接続されている。これも、２本のワイヤバネが並列接続される形とされ、ワイヤバネの抵抗値が小さくされている。

また、発光ダイオード７６ａは、カソードがワイヤバネ１０８ｇに、アノードがワイヤバネ１０８ｉにそれぞれ接続され、発光ダイオード７６ｂは、カソードがワイヤバネ１０８ｑに、アノードがワイヤバネ１０８ｓに、それぞれ接続されている。発光ダイオード７６ａ、７６ｂは電流値が大きくないので、ワイヤバネは並列接続されていない。サーミスタ７７も電流は小さいが、抵抗値が用いられて温度測定されるので、ワイヤバネが並列接続されている。

ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔのレンズホルダ部組６０に半田付けした反対側は、ヨーク３２の穴９４ａ〜９４ｄを通し、バネ受け３１の穴１０５ａ〜１０５ｄに挿入されている。

ここで、バネ受け３１の穴１０５ａ〜１０５ｄの内部を、穴１０５ｄで代表して、図４を参照して説明する。

穴１０５ｄは、基板５４側に斜面１５２ａが設けられて、細い形状１５２ｂとなる。図示されていないが、更に基板５４側でワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔより僅かに大きい径を有する細い５つの穴となっている。穴１５２ｂ、１０５ｄの部分は、５本のワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔが挿入されているが、穴１５２ｂ、１０５ｄは５本で１つとなっている。穴１５２ｂには、紫外線硬化形のシリコンゲルが充填されている。この充填は、ホルダ３１が切り欠かれ、ヨーク３２との間に形成された隙間１５２ｃから行われる。

尚、穴１０５ｃ、１０５ｄの充填は、これらの隙間から行われるが、穴１０５ａ、１０５ｂ側にはホルダ３１の切り欠き部がないので、穴１０５ｂでは、ホルダ３１に設けられた穴１５２ｄから充填が行われる。穴１０５ａについても、同様に穴が設けられている。

充填作業は、ホルダ３７側を上にして行われ、シリコンゲルは斜面１５２ａで、穴１５２ｂに誘導される。そして、穴１５２ｂがいっぱいになって、斜面１５２ａにはみ出てきたところで作業は終わりとなる。このとき、正確には、図示されていない穴１５２ｂの基板５４側の細い５つの穴にもシリコンゲルが流れていくが、シリコンゲルは硬化前でも粘度が高く、狭い隙間には流れにくい。

そこで、手早く作業を行い、紫外線により硬化させることで、穴１５２ｂの基板５４側の細い５つの穴へのシリコンゲルの流れ込みを防ぐことができる。このシリコンゲルにより、ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｊの振動のダンピングが取られている。ワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔは、図２に示されるように、ホルダ３７方向にバネ受け３１より突出し、基板１７１、１７５の穴１８０ｐ〜１８０ｔに挿入され、半田付けされている。基板１７１、１７５は、図２は示されない制御基板４５に接続されている。

アジマスコイル８０、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂ、発光ダイオード７６ａ、７６ｂ、サーミスタ７７は、ワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔを介して、制御キバン４５に接続されていることになる。レンズホルダ部組６０は、ワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔにより、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に支持されていることになる。

次に、図８に示されるように、磁石９２ｂ、９３ｃ、９３ｄが接着された鉄製のヨーク３３が、図７に示されるように、ホルダ３７の方向からレンズホルダ部組６０を覆うような形態で、バネ受け３１に固定される。ヨーク３３は、磁石９２ｂ、９３ｃ、９３ｄの吸引力により、ヨーク３２に吸い付くように付き、ヨーク３３の面１１３ａ〜１１３ｄが、ヨーク３２の凸部１０３ａ〜１０３ｄに当てつく形態となる。

また、図示されていないが、バネ受け３１のベース３０側の面には、Ｘ軸方向に離れた凸部が２つ設けられており、その間にヨーク３３のベース３０側の折り曲げ部１１４ａが入る形態で位置決めされる。ヨーク３３は、磁石９２ｂ、９３ｃ、９３ｄの吸引力だけでもヨーク３２に吸着されるが、振動等で外れることがないように、図８に示されるように、ネジ１２０ａ、１２０ｂによって、バネ受け３１にネジ止めされている。ネジ１２０ａ、１２０ｂは、バネ受け３１に設けられた穴に挿入され、ヨーク３３に形成されたネジ穴１１７ａ、１１７ｂに締め付けられている。

ヨーク３３には、また、折り曲げ部１１５ａ〜１１５ｄが設けられている。レンズホルダ部組６０のＸ軸方向の動きをアジマス方向の動きと称する。アジマス方向に大きく移動したとき、ホルダ８５に設けられたアジマス用凸部８８ａ〜８８ｄが、折り曲げ部１１５ａ〜１１５ｄと衝突する。それ以上はレンズホルダ部組６０が移動できず、これらが、アジマス方向のストッパとなっている。

一方、レンズホルダ部組６０のＹ軸方向の動きをエレベーション方向の動きと称する。エレベーション方向に大きく移動したとき、ホルダ８５に設けられたエレベーション用凸部８９ａ〜８９ｄが折り曲げ部１１４ａ、１１４ｂと衝突する。それ以上はレンズホルダ部組６０が移動できず、これらがエレベーション方向のストッパとなっている。

ヨーク３３のアジマス方向のストッパ部分は、ストッパとしての役割のみを持つ折り曲げ部１１５ａ〜１１５であったが、エレベーション方向では、ヨーク３２の折り曲げ部１１４ａ、１１４ｂは、ストッパとバネ受け部組４１に固定するための構造部を兼ねている。

尚、ストッパまでの移動量は、アジマス方向の方がエレベーション方向より大きくなっている。これは、後述するように、レンズ３４を移動させることで走査する光の主たる移動方向がアジマス方向であるためである。

以上のように構成されたレンズホルダ部組６０を移動可能にバネ受け部組４１に支持し、移動させるための駆動手段として、磁石９２ａ、９２ｂ、９３ａ〜９３ｄ等を備えた部組を、２軸アクチュエータ１２５と称する。

図４、図６に示されるように、バネ受け部組４１には、基板５６が、ネジ５７ａ、５７ｂによってネジ止めされている。ネジ５７ａ、５７ｂは、ヨーク３２のネジ穴９８ａ、９８ｂにねじ込まれている。基板５６には、光の重心位置により出力電流が変化するポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂが半田付けされている。図示されていないが、基板５６は電線を介して制御基板４５に接続されており、ポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂは制御基板４５に接続されている。

図４で明らかなように、発光ダイオード７６ａからの光は、スリット９０ａを通り、レンズ１５６、１５５を経て、ポジションセンサ１５３ａに入射する。ポジションセンサ１５３ａは、１方向の位置を検出する１次元のセンサであり、Ｘ軸方向の動きを検出するため、内部の長方形状の検出素子は長手方向がＸ軸方向となるように取り付けられている。

スリット９０ａからの光は、レンズホルダ部組６０がアジマス方向に移動するとＸ軸方向に移動するが、レンズ１５６、１５５は、このＸ軸方向の移動量が小さくなるように縮小する役割を有している。Ｙ軸方向については、レンズ作用は有していない。レンズホルダ部組６０のアジマス方向の移動量は大きく、スリット９０ａからの光を直接ポジションセンサ１５３ａに入射させると、検出範囲の長いポジションセンサが必要となる。ポジションセンサの価格は検出範囲の長さが長いほど高く、一般に長さに比例でなく、それ以上の割合で価格が上昇する。

レンズ１５６、１５５によって、移動量を小さくすることで、安価な検出範囲の短いポジションセンサを使用することが可能となる。

上述したように、検出範囲が長くなると価格は大きく上昇するので、レンズ１５６、１５５や固定部分を作成する費用が追加となっても、移動量を縮小する光学系を使ったほうが、低価格となる。発光ダイオード７６ｂからの光は、スリット９０ｂを通り、レンズ１５８及び１５７を経てポジションセンサ１５３ｂに入射する。ポジションセンサ１５３ｂは、Ｙ軸方向の動きを検出するため、内部の長方形状の検出素子は長手方向がＹ軸方向となるように取り付けられている。スリット９０ｂからの光は、レンズホルダ部組６０がエレベーション方向に移動するとＹ軸方向に移動し、ポジションセンサ１５３ｂで位置が検出される。

一方、レンズホルダ部組６０がアジマス方向に移動すると、スリット９０ｂからの光は、ポジションセンサ１５３ｂでＸ方向に移動する。ポジションセンサ１５３ｂ内の検出素子は、Ｘ軸方向の長さは短い長方形状で、Ｘ軸方向に大きく動くと光が検出素子から外れ、位置が検出できなくなってしまう。

これを防ぐには、スリット９０ｂのＸ方向の長さを長くすれば良いが、発光ダイオード７６ｂからの光はある角度で広がるので、スリット９０ｂのＸ軸方向の長さを長くすると、発光ダイオード７６ｂとスリット９０ｂの距離を大きくしなくてはならず、レンズホルダ部組６０が大型化してしまう。

そこで、レンズ１５８はスリット９０ｂのＸ軸方向の位置にかかわらず、Ｘ軸方向にポジションセンサ１５３ｂの中心付近に集光する役割を有している。これによって、レンズホルダ部組６０がアジマス方向に大きく移動しても、ポジションセンサ１５３ｂに光が当たるようになっている。Ｙ軸方向については、レンズ作用は有していない。

レンズ１５６、１５８とスリット９０ａ、９０ｂの間にフード１０１ａ、１０１ｂが取り付けられているが、これらは、発光ダイオード７６ａ、７６ｂの光を、なるべく外に漏らさないようにするためと、逆にレーザダイオード５５からの光等、発光ダイオード７６ａ、７６ｂ以外の光をポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂに入射させないためである。そのため、光路はバネ受け３１に設けられた穴１５０ａ、１５０ｂ、１５１を通し、外部の遮断も行っている。

また、スリット９０ａ、９０ｂの光が干渉しないように、途中、穴１５０ａと１５０ｂ、フード１０１ａと１０１ｂと２つの光路も別空間としている。レンズホルダ部組６０に搭載されるレンズ３４を移動させることにより、レーザダイオード５５からの光の照射位置を移動させるが、照射位置がレーザダイオード５５の光軸に対して傾きが０度の位置になる等の所望の位置となったときに、ポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂの出力が０位置を示す出力となるように、基板５６はＸ−Ｙ平面内での位置調整がなされ、固定されている。このため、基板５６に於いてネジ５７ａ、５７ｂが通る部分は、調整代分を見て大きめとなっている。

図１、図３、図５及び図７に示されるように、ヨーク３３には、レンズ３５が接着されたガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたホルダ１３５が、ネジ１３６ａ、１３６ｂによって固定されている。ネジ１３６ａ、１３６ｂは、ホルダ１３５に形成された穴を通され、ヨーク３３のネジ穴１３１ａ、１３１ｄにねじ込まれている。ホルダ１３５には、図５に示されるように、凸部１４１ａ、１４１ｂが設けられており、ヨーク３３の穴１３２ａ、１３２ｂに嵌挿する形態で位置決めされている。

ヨーク３３には、更に、レンズ３６が接着されたガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたホルダ３７が、ネジ１３８ａ、１３８ｂによって固定されている。ネジ１３８ａ、１３８ｂは、ホルダ３７及びホルダ１３５に設けられた穴を通され、ヨーク３３のネジ穴１３１ｂ、１３１ｃにねじ込まれている。ホルダ３７は、ホルダ１３５を挟んで、ヨーク３３に固定する形態となっている。更に、ホルダ３７には、図示されないが凸部が設けられており、ヨーク３３の穴１３３ａ、１３３ｂに嵌挿される形態で位置決めされている。

図２、図３及び図６に示されるように、バネ受け部組４１には、レーザ部組５０がネジ５３ａ、５３ｂで固定されている。ネジ５３ａ、５３ｂは、ガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたホルダ５２に形成された穴を通され、ヨーク３２のネジ穴９７ａ、９７ｂにねじ込まれている。

次に、レーザ部組５０について詳細に説明する。

レーザダイオード５５は、アルミ製のホルダ５１に軽圧入されて固定されている。ホルダ５１には基板５４も固定されており、レーザダイオード５５が接続されている。尚、基板５４は、ここでは模式化して外形が示されているだけであるが、実際は基板とその上に装着される部品から成っている。ホルダ５１は、更にホルダ５２に挿入されている。ホルダ５１のネジ穴１６０には、ホルダ５２の穴を介してネジ１６１がねじ込まれ、ホルダ５１は、いわゆる引きビスでホルダ５２に固定されている。

このホルダ５２に形成された穴はＺ軸方向に長穴形状となっていて、ホルダ５１はホルダ５２に対しＺ軸方向にスライドし、レーザダイオード５５はＺ軸方向に位置調整可能となっている。また、レーザ部組５０をバネ受け部組４１に固定する際には、ホルダ５２の穴が大きめとなっており、Ｘ−Ｙ平面内で位置調整可能となっている。すなわち、レーザダイオード５５は、ＸＹＺ軸に位置調整可能となっている。

レーザダイオード５５のＺ軸方向の位置を変えると、本装置より照射される光のスポットの大きさが変化する。そこで、ホルダ５１をＺ軸方向に移動させ、スポットの大きさが所定の大きさとなるように調整される。レーザダイオード５５のＸ−Ｙ平面内での位置調整は、レーザダイオード５５とレンズ３５、３６の光軸が一致するようにして行われる。このとき、レンズ３４は、調整機によって基準位置に機械的に移動される。レーザダイオード５５の位置調整を行うのは、レーザダイオード５５のパッケージの外形と内部の発光点の製造上のばらつきを吸収するためである。

図３及び図５に示されるように、レーザダイオード５５から発射されたレーザ光は、レンズ３４、３５、３６を通り、外部へ照射される。尚、レーザダイオード５５の波長は８７０ｎｍと赤外線であり、実際にはその光を目視することはできない。図６に於いてヨーク３３の下側方向には、アルミダイカスト製のベース３０が固定されている。ヨーク３３とベース３０は、該ベース３０に形成された凸部３０ａ、３０ｂが、図８に示されるヨーク３３の切り欠き１２２と穴１２３に嵌挿される形態で位置決めされる。

また、ヨーク３３は、Ｚ軸方向に、ベース３０に設けられた３点の台座４２ａ〜４２ｃで接するようにされ、ベース３０の精度を、これらの台座４２ａ〜４２ｃ部分のみ出せばよいようにされている。更に、ヨーク３３は、そのネジ穴１１８ａ〜１１８ｃにベース３０の穴を介して、ネジ４３ａ〜４３ｃをねじ込むことによって、ベース３０に固定されている。

ベース３０の内部には、制御基板４５がネジ４６ａ〜４６ｄによって固定されている。このとき、制御基板４５の発熱の大きい電気素子は、熱伝導性の良いゲル状シートを介してベース３０に接するようにされ、ベース３０に放熱するようにされている。尚、ベース３０には、本装置を取り付けるための穴４４ａ〜４４ｄが設けられている。

次に、以上のように構成された第１の実施形態の車両用光スキャン装置の動作について説明する。

図１２は、本発明の第１の実施形態の車両用光スキャン装置が適用された車載用測距装置を簡略に示した図である。

同図に於いて、レーザダイオード５５より出射されたレーザ光は、ワイヤバネ（ここでは代表的に１０８として記す）１０８に支持されたレンズホルダ６１のレンズ３４を、図示矢印２００のように左右方向に移動されることにより、図示矢印２０１のように左右方向に振られる。更に、光はレンズ３５、３６によって振れ幅が図示矢印２０２のように拡大されて、照射される。照射された光２０３が障害物（対象物）２０５に当たって反射した光２０６は、受光レンズ２０７を介してフォトデイテクタ２０８に至り、図示されない電気回路により障害物２０５までの距離が計算される。尚、実際には、レンズ３４は左右方向だけでなく、上下方向にも振られ、光も上下方向にも振られる。

本装置を車両に搭載する際には、Ｘ軸方向が地面に対して水平方向、Ｙ軸方向が地面に対して垂直方向になるように搭載する。このとき、主たる光の走査は、地面に対して水平なＸ軸方向となる。すなわち、Ｘ軸方向に光を走査するのを基本とし、１回Ｘ軸方向に光を走査して障害物の検出を行った後にＹ軸方向の位置を変え、そこで再びＸ軸方向に光を走査して障害物の検出を行う。Ｙ軸方向の動作は、Ｘ軸方向の走査位置をずらすためであり、Ｙ軸方向に光を走査して障害物を検出するような動作は行わない。Ｘ軸方向には広い範囲を検出する必要があるため、レンズ３４もＸ軸方向に大きく移動できるようになっている。

ここで、レンズ３４を上下左右方向に移動させる仕組みについて、更に詳細に説明する。

図５に示されるように、アジマスコイル８０は、ヨーク３２に固定された磁石９２ａとヨーク３３に固定された磁石９２ｂに挟まれている。磁石９２ａ、９２ｂの極性は、図５に示される通りである。尚、磁極の境は分かりやすいように破線で示している。実際の磁石で境の部分は、幅０．２〜０．４ｍｍの磁極の無いニュートラル領域となる。

アジマスコイル８０の辺１４３ａ、１４３ｂには、図示矢印１４４ａ、１４４ｂの向きの磁界が及ぶ。図示矢印１４４ａのように磁石９２ａから出た磁束は、磁石９２ｂに入り、ヨーク３３内を図示矢印１４５ｂのように進む。そして、再び磁石９２ｂに入り、図示矢印１４４ｂのように磁石９２ｂから出て、磁石９２ａに至る。更に、ヨーク３２内を図示矢印１４５ａのように進んで、磁石９２ａの元の部分に戻る。

アジマスコイル８０の辺１４３ａ、１４３ｂに流れる電流の向きは逆であり、及ぶ磁界の向き１４４ａ、１４４ｂも逆であるので、発生する力の向きは同じである。力の向きは、電流の向きと磁界の向きに垂直なＸ軸方向となる。アジマスコイル８０の残りの辺には、Ｙ軸方向の力が発生するが、図示矢印１４４ａと矢印１４４ｂの磁界から受ける力の向きが逆向きとなりキャンセルするので、Ｙ軸方向に動くことはない。

以上のように、アジマスコイル８０に電流を流すことで、レンズホルダ部組６０及びそれに取り付けられたレンズ３４をアジマス方向（Ｘ方向）に移動させることができる。

図３に示されるように、エレベーションコイル８１ａは、ヨーク３２に固定された磁石９３ａとヨーク３３に固定された磁石９３ｃに挟まれている。同じく、エレベーションコイル８１ｂは、ヨーク３２に固定された磁石９３ｂとヨーク３３に固定された磁石９２ｄに挟まれている。磁石９３ａ、９３ｃの極性は、図３に示される通りである。また、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂの動作の仕組みは、Ｘ軸方向とＹ軸方向が異なるだけで、アジマスコイル８０と同様である。尚、２つのエレベーションコイル８１ａ、８１ｂは、発生する力の向きが同じになるように直列接続されている。

レンズホルダ部組６０は、上述したように、該レンズホルダ部組６０のスリット９０ａ、９０ｂを通った光がポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂで受光され、その位置情報を基にして移動されるようになっている。

ところで、上述したように、本実施形態の車両用光スキャン装置を用いた車載用測距装置では、Ｘ軸方向に光を走査するため、レンズホルダ部組６０は、Ｘ軸方向に素早く、且つ、正確に移動できることが求められている。Ｘ軸方向に素早く移動させるために、アジマスコイル８０には大電流が流される。電流値は、磁気回路や移動パターンにより異なるが、例えば５００ｍＡを超えるような電流が流されることもある。これにより、アジマスコイル８０への電流を通すワイヤバネ１０８ａ、１０８ｊ、１０８ｋ、１０８ｔ及び１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｏ、１０８ｐは、流れる電流によって発熱する。本実施形態では、上述したようにワイヤバネを４本並列としているので、１本あたりの電流値が減って発熱を抑えることができる。

更に、ワイヤバネ１０８ａ、１０８ｊ、１０８ｋ、１０８ｔは、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称な配置となっている。すなわち、Ｘ軸方向に移動するときも、Ｙ軸方向に移動するときも対称な位置にあり、バランスが取れている。ワイヤバネ１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｏ、１０８ｐについても、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称な配置となっている。

ワイヤバネ１０８ａ、１０８ｊ、１０８ｋ、１０８ｔ及び１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｏ、１０８ｐの発熱によりばね定数が変化するが、これらのワイヤバネの発熱量は同じであり、ばね定数の変化量は同じである。したがって、全体としてばね定数は変化するものの、Ｘ軸方向に移動するときも、Ｙ軸方向に移動するときも対称に配置されているので、ばね定数の変化により支持のバランスが崩れることはない。よって、支持のバランスが崩れることによるレンズホルダ部組６０が回転するという不具合を防止することができる。これにより、レンズホルダ部組６０が回転して起きることによる、走査する光の曲がりも防止することができ、高性能な装置とすることができる。

エレベーションコイル８１ａ、８１ｂに電流を流すワイヤバネ１０８ｃ、１０８ｍ及び１０８ｈ、１０８ｒも、これら４本でＸ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称な配置となっている。エレベーションコイル８１ａ、８１ｂに流れる電流は、アジマスコイル８０ほどではないが、装置に振動が加わる等、不利な条件が重なった場合には、例えば２００ｍＡを超えるような電流が流されることもある。

本実施形態では、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂに電流を流すワイヤバネ１０８ｃ、１０８ｍ及び１０８ｈ、１０８ｒ共、Ｘ軸方向に移動するときもＹ軸方向に移動するときも対称に配置されているので、アジマスコイル８０と同様にレンズホルダ部組６０が回転するという不具合を防止することができる。

尚、アジマスコイル８０は電流値が大きいので４本を並列接続とし、コイルの両端で計８本のワイヤバネを使用していたが、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂは電流値が小さいので、２本を並列として、コイルの両端で計４本のワイヤバネとした。電流値によっては、アジマスコイル８０についても、計４本としても良いことは言うまでもない。

また、電流値の高いアジマスコイル８０のワイヤバネのみを、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称な配置としても良い。この場合、アジマスコイル８０にのみ適用することで、ワイヤバネの本数を減らすことができ、低価格化を図ることができる。

コイルに電流を流すワイヤバネの配置をＸ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称とすると、コイルからワイヤバネまでの配線を行う基板のパターンが複雑になり、いろいろな配線が交錯して、両面或いは多層基板とする必要が生じたり、ジャンパ線を用いる必要が生じたりする。するとも、結果として、基板の価格が高くなってしまう。これを防ぐために、エレベーションコイルについては、抵抗値を下げるためにワイヤバネは複数本を並列接続するものの、ワイヤバネはＸ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称な配置とせず、アジマスコイルのみをＸ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称な配置としても良い。これにより、基板上の配線を、コイル両方を対称配置とするより単純にすることができる。

ところで、上述した実施形態では発熱によるばね定数の変化について述べたが、発熱はワイヤバネのダンピングをとるシリコンゲルにも影響する。発熱が大きい場合、シリコンゲルが長い間高い温度に晒され、種類にもよるが、例えば、収縮してしまうことがある。シリコンゲルは、バネ受けの壁側に縮んで、ワイヤバネの周辺のシリコンゲルが少なくなる。これによって、各ワイヤバネの基本共振に於けるＱ値が１５ｄＢから２０ｄＢに大きくなる。ここで、Ｑ値が２０ｄＢ程度に大きくなっても、全体としては、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称でバランスよく大きくなっていれば問題ない。

しかしながら、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称でないと、レンズホルダの片側、例えばＸ＋側のみダンピングが悪い形となり、支持系のバランスが取れていないことになり、レンズホルダが回転してしまう。本実施形態では、コイルに電流を流すワイヤバネの配置をＸ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称としているので、シリコンゲルに対する発熱の影響による回転も防止することができる。

ワイヤバネのばね定数への影響は、温度による特性変化で可逆変化であるが、シリコンゲルヘの上記のような影響は、シリコンゲルの劣化であり、不可逆変化である。したがって、劣化しても性能を確保でき、信頼性の高い装置とすることができる。特に、車両用光スキャン装置では、信頼性が重視され、このように変化したとしても機能を損なわない構成が望ましい。

ワイヤバネのダンピングを取る部材がシリコンゲルでなくても、同様のことが言える。ワイヤバネをゴムに通し、ゴムをバネ受けに固定するような形でダンピングを取ることができる。この場合も、ゴムが劣化して特性が変化しても性能を確保でき、信頼性を高めることができる。また、ゴムの場合、シリコンゲルに比べ温度特性が劣ることが多く、長い間高い温度に晒されなくとも、高温になると可逆変化の範囲内でも特性が変わる。これについてもバランスが取れているので、レンズホルダの回転を防ぐことができる。

ダンピングを取るための部材は、シリコンゲルやゴム以外の粘弾性部材であっても良く、その場合もコイルに電流を流すワイヤバネの配置をＸ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称としているので、粘弾性部材への発熱の影響による回転を防止することができる。

尚、バネ定数変化への影響で述べたのと同様に、大電流が流れるアジマスコイルのワイヤバネのみに適応しても良い。

ワイヤバネは、大きくは１０８ａ〜１０８ｅ、１０８ｆ〜１０８ｊ、１０８ｋ〜１０８ｏ、１０８ｐ〜１０８ｔの４ブロックに分かれているが、本実施形態で、アジマスコイル８０に電流を流すワイヤバネは、各ブロックで１０８ａと１０８ｅ、１０８ｆと１０８ｊ、１０８ｋと１０８ｏ、１０８ｐと１０８ｔとＸ軸方向の両端を用い、位置を離している。これは、大きく発熱するワイヤバネを隣り合わせると、そのワイヤバネの間の温度は１本だけのときより高くなるからである。したがって、ワイヤバネを離すことによって、各々のワイヤバネの放熱性を良くし、温度上昇を抑えることができる。

特に、本実施形態のように、各ブロックでまとめてシリコンゲルを充填している場合、シリコンゲルに熱が伝わり、隣り合わせた場合に、その部分のシリコンゲルが高温になってしまうので、離すことが特に効果的である。

本実施形態では、Ｘ軸方向を地面に対し水平方向としている。本実施形態のような車両用光スキャン装置では、垂直方向に比べて水平方向を広く見る必要があり、広く見る地面に水平方向を走査方向とするのが、より効果的である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

本第２の実施形態は、ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔと、アジマスコイル８０、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂ、発光ダイオード７６ａ、７６ｂ、サーミスタ７７の接続が、上述した第１の実施形態と異なっている。それ以外の車両用光スキャン装置の基本的な構成については、上述した第１の実施形態と同じであるので、説明の重複を避けるため、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図１４は、本発明の第２の実施形態を示すもので、図１３に相当する第２の実施形態に於ける車両用光スキャン装置の要部の説明図である。

アジマスコイル８０は、その一端が基板７０に形成されたパターン（図示せず）を経てワイヤバネ１０８ａ、１０８ｅ、１０８ｋ（図１４ではＡ₁ として示される）と接続され、他端が基板７０に形成されたパターン（図示せず）を経てワイヤバネ１０８ｊ、１０８ｐ、１０８ｔ（図１４ではＡ₂ として示される）と接続されている。上述した第１の実施形態では４本のワイヤバネを並列接続する形であったが、本第２の実施形態ではそれぞれ３本のワイヤバネを並列接続する形となっている。また、アジマスコイル８０に電流を流すワイヤバネの配置も、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に面対称ではなく、Ｚ軸方向の軸Ｏを中心に回転対称な配置となっている。

エレベーションコイル８１ａ、８１ｂは基板７０で直列接続されて、一端はワイヤバネ１０８ｃ、１０８ｍ（図１４ではＥ₁ として示される）と、他端はワイヤバネ１０８ｈ、１０８ｒ（図１４ではＥ₂ として示される）と接続されている。これは、上述した第１の実施形態と同じである。

サーミスタ７７も、上述した第１の実施形態と同様に、一端はワイヤバネ１０８ｂ、１０８ｄと、他端はワイヤバネ１０８ｌ、１０８ｎと接続されている。発光ダイオード７６ａは、カソードがワイヤバネ１０８ｆ、１０８ｏに接続され、アノードがワイヤバネ１０８ｇ、１０８ｉに接続されている。また、発光ダイオード７６ｂは、カソードがワイヤバネ１０８ｆ、１０８ｏに接続され、アノードがワイヤバネ１０８ｑ、１０８ｓに接続されている。

発光ダイオード７６ａ、７６ｂは、カソードが基板７０で共通にされ、上述した第１の実施形態と異なって、ワイヤバネが並列接続されている。並列接続とすることで、万が一ワイヤバネが断線したときに発光ダイオードが消えることで、突然制御が利かなくなってレーザ光があらぬ方向に照射されることを防止することができる。並列接続であれば、ワイヤバネが断線して故障しても、発光ダイオードが消えることはなく、断線して動きが悪くなったことを検知して、安全に装置を止めることができ、レーザ光があらぬ方向に照射されることもない。

本実施形態では、アジマスコイル８０の配線（ワイヤバネ）は、Ｘ軸方向に移動するときＺ−Ｘ平面に関し両側に３本ずつ、Ｙ軸方向に移動するときもＹ−Ｚ平面に関し両側に３本ずつ配置されている。これにより、支持系のバランスがとれ、バネの発熱によるバネ定数や、シリコンゲルのダンピングの変化があっても、レンズホルダの回転を防ぐことができる。

上述した第１の実施形態や第２の実施形態のように、４つのブロックに分けてワイヤバネを配置する場合、第１の実施形態のように配置するとコイルに配線するワイヤバネの総数が４の倍数でなければならないが、第２の実施形態では２の倍数でよく、配線の自由度を上げることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。

例えば、磁石とコイルの配置は、上述した実施形態では、アジマスコイル、エレベーションコイルが磁石に挟まれる構成となっているが、片側のみに磁石を配し、反対側はヨークのみの構成としても良い。また、アジマスコイルとそれに対向する磁石は１組となっているが、エレベーションコイル側のように２組にしても良い。更に、それぞれの組で、磁石は表面にＮ極とＳ極が現れる、いわゆる異極着磁された磁石となっていたが、１個の磁石とせず、通常の着磁（片側Ｎ極、反対側Ｓ極）をされた磁石を２個横に並べ、Ｎ極とＳ極が並ぶような配置を実現しても良い。

また、レンズホルダ部組は円形断面のワイヤバネで支持していたが、長方形状（矩形状）断面を有する板バネであっても良い。この場合は、板バネといっても幅広のものではなく、２方向に屈曲可能なように、例えば０．１×０．２ｍｍの断面部を有するものとする。円形断面のワイヤバネであれば、安価であり、装置の低価格化を図ることができる。一方、板バネの場合、断面形状を変えることで、屈曲する２方向のばね定数を変えられ、各々最適化することで、より特性の良い装置とすることができる。

光学系についても、上述した構成に限ったことではなく、種々の光学系に適用が可能である。レンズから出射したレーザ光は、出射したレンズと異なる別のレンズで受光されるとしたが、再び同じレンズで受光し、受光した光を、例えば、光路分割素子で分離して検出するような光学系の光スキャン装置と受光装置を兼ねた装置にも適用可能である。

更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、該光スキャン装置の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、図１と反対側から見た車両用光スキャン装置の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、レーザダイオードのレーザ光の光軸上Ｙ−Ｚ平面で切った車両用光スキャン装置の断面斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る光スキャン装置を示すもので、位置検出用発光ダイオードのレーザ光の光軸上Ｙ−Ｚ平面で切った車両用光スキャン装置の断面斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、レーザダイオードのレーザ光の光軸上Ｚ−Ｘ平面で切った車両用光スキャン装置の断面斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、該光スキャン装置全体の一部分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、ヨークに固定されたレンズ部分の分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、該光スキャン装置を構成する２軸アクチュエータのヨークを外した分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、図８で外したヨークを除いた２軸アクチュエータの分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、図９の２軸アクチュエータより、更にレンズホルダ部組を外した分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、レンズホルダ部組の分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置を示すもので、該光スキャン装置の使用例の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用光スキャン装置の要部の説明図である。 本発明の第２の実施形態を示すもので、図１３に相当する第２の実施形態に於ける車両用光スキャン装置の要部の説明図である。

符号の説明

２５…光スキャン装置、３０…ベース、３１…バネ受け、３２、３３…ヨーク、３４、３５、３６、１５５、１５６、１５７、１５８…レンズ、３７、５１、５２、８５、１３５…ホルダ、４１…バネ受け部組、５０…レーザ部組、５４、５６、７０…基板、５５…レーザダイオード、６０…レンズホルダ部組、６１…レンズホルダ、７６ａ、７６ｂ…発光ダイオード（ＬＥＤ）、７７…サーミスタ、８０…アジマスコイル、８１ａ、８１ｂ…エレベーションコイル、１０８、１０８ａ〜１０８ｔ…ワイヤバネ、１２５…２軸アクチュエータ、１５３ａ、１５３ｂ…ポジションセンサ。

Claims (10)

1. 光学素子と、該光学素子を備えたホルダと、該ホルダを上記光学素子の光軸に垂直な第１の軸の方向と上記光軸及び上記第１の軸の方向に垂直な第２の軸の方向に移動可能に支持する少なくとも６本の金属バネと、上記ホルダを上記第１及び第２の軸の方向に駆動するための、上記ホルダに固定されたコイルと、発光素子とを少なくとも備え、該発光素子からの光を上記光学素子に通し、該光学素子を移動させることによって上記光を走査し、照射する車両用光スキャン装置に於いて、
   上記コイルの少なくとも一部への電流を流すための配線は、２本以上の金属バネを並列接続し、コイル両端で少なくとも４本の金属バネを用い、
   該並列接続された少なくとも４本の金属バネは、上記光軸と上記第１の軸を含む第１の平面と、上記光軸と上記第２の軸を含む第２の平面と、に対してそれぞれ面対称に配置されていることを特徴とする車両用光スキャン装置。
2. 上記発光素子は、連続或いは間欠点灯されて上記第１の軸の方向に光を走査し、
   上記並列接続された少なくとも４本の金属バネは、上記第１の軸方向に対して上記ホルダを駆動するためのコイルに電流を流すための配線であることを特徴とする請求項１に記載の車両用光スキャン装置。
3. 光学素子と、該光学素子を備えたホルダと、該ホルダを上記光学素子の光軸に垂直な第１の軸の方向と上記光軸及び上記第１の軸の方向に垂直な第２の軸の方向に移動可能に支持する少なくとも６本の金属バネと、上記ホルダを上記第１及び第２の軸の方向に駆動するための、上記ホルダに固定されたコイルと、発光素子とを少なくとも備え、該発光素子からの光を上記光学素子に通し、該光学素子を移動させることによって上記光を走査し、照射する車両用光スキャン装置に於いて、
   上記コイルの少なくとも一部への電流を流すための配線は、２本以上の金属バネを並列接続し、コイル両端で少なくとも４本の金属バネを用い、
   該並列接続された少なくとも４本の金属バネは、光軸に平行な軸に対して回転対称に配置されていることを特徴とする車両用光スキャン装置。
4. 上記発光素子は、連続或いは間欠点灯されて上記第１の軸の方向に光を走査し、
   上記並列接続された少なくとも４本の金属バネは、上記第１の軸方向に上記ホルダを駆動するためのコイルに電流を流すための配線であることを特徴とする請求項３に記載の車両用光スキャン装置。
5. 上記第１の軸の方向は地面に水平方向として設置されることを特徴とする請求項２若しくは４に記載の車両用光スキャン装置。
6. 上記金属バネは、円形断面を有するワイヤバネであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両用光スキャン装置。
7. 上記金属バネは、長方形断面を有する板バネであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両用光スキャン装置。
8. 上記金属バネは、粘弾性部材によってダンピングが取られていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両用光スキャン装置。
9. 上記金属バネは、ゴムによってダンピングが取られていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の車両用光スキャン装置。
10. 上記金属バネは、シリコンゲルによってダンピングが取られていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の車両用光スキャン装置。

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