JP2018036543A - スキャナミラー - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1〜図5を参照して、本発明の第1実施形態による測距装置100(スキャナミラー30)の構成について説明する。
本発明の第1実施形態による測距装置100は、図1に示すように、対象物1(物体)までの距離および存在方向を検出する機能を有する。すなわち、測距装置100から出射されたレーザ光3の往復する時間に基づいて対象物1(物体)までの距離を計測するための計測装置である。この場合、測距装置100の前方のスキャン領域2に対して所定の角度範囲でレーザ光3が2次元的に走査(スキャン)される。そして、走査(スキャン)されたレーザ光3が対象物1によって反射されて測距装置100がこの反射光4を受光することにより、対象物1(物体)までの距離および存在方向が検出されるように構成されている。なお、スキャン領域2は、特許請求の範囲の「所定領域」の一例である。
LD部10は、レーザ光3を出射(射出)する機能を有する。また、出射側の光学系101を構成する出射用ミラー20は、LD部10から出射されるとともにコリメートレンズ11により平行光にされたレーザ光(出射光)3を反射させる機能を有する。なお、出射用ミラー20は、後述するミラー駆動制御部92により揺動されることによって、レーザ光3を測距装置100からスキャン領域2に向けて走査(スキャン)しながら出射するように構成されている。また、スキャナミラー30(二点鎖線枠内)は、対象物1によって反射された反射光4を受光するとともに光検出部40に向けて反射(導光)させる機能を有する。また、スキャナミラー30は、1つのスキャンデバイスとして構成されており、スキャナミラー30は、反射用ミラー部50と、ミラー駆動部60とを含んでいる。そして、光検出部40は、APD(アバランシェ・フォトダイオード)からなり、スキャナミラー30からの反射光4(後述する反射光4aおよび反射光4b(図5参照))を実際に受光するとともに電気信号に変換する機能を有する。なお、ミラー駆動部60は、特許請求の範囲の「駆動部」の一例である。
ここで、第1実施形態では、図2に示すように、反射用ミラー部50は、一対の受光用ミラー51および52と、MEMS(微小電気機械システム)技術により形成された金属製の基材部53とを含んでいる。なお、以下の説明において、基材部53の延びる方向(揺動軸150の延びる方向;揺動軸方向)をX軸方向とし、X軸方向と直交する受光用ミラー52の延びる方向をY軸方向とし、X軸方向およびY軸方向に共に直交する方向をZ軸方向として説明を行う。なお、受光用ミラー51および52は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1反射部」および「第2反射部」の一例である。また、基材部53は、特許請求の範囲の「支持部」の一例である。
次に、図1および図5〜図9を参照して、本発明の第1実施形態によるスキャナミラー30を測距装置100に適用した場合の利点について説明する。このために、まず、比較例としての従来のスキャナミラー930の構成および受光量の特性を説明し、その後、本発明の第1実施形態によるスキャナミラー30の受光量の特性について説明する。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
次に、図1、図2および図10を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、出射用ミラー59を基材部253に固定して(支持させて)スキャナミラー230を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。
第2実施形態では、上記のように、光を射出するLD部10からのレーザ光3をスキャン領域2に向けて反射させる出射用ミラー59をスキャナミラー230に設ける。そして、出射用ミラー59を基材部253に支持させる。これにより、受光用ミラー51および52が支持(固定)された基材部253を利用して出射用ミラー59を揺動させることができる。したがって、出射用ミラー59の揺動軸を別途設ける場合と異なり、基材部253が出射用ミラー59の揺動軸を兼ねる分、スキャナミラー230が搭載される測距装置200の部品点数が増加するのを抑制することができる。また、受光用ミラー51および52の揺動に同期させて出射用ミラー59を揺動させることができるので、出射用ミラー59のミラー駆動部を別途設ける場合と異なり、スキャナミラー230が搭載される測距装置200の構成を簡素化させることができる。
次に、図1、図2、図10および図11を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、出射用ミラー59を、受光用ミラー51と受光用ミラー52との間に配置してスキャナミラー330を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。
第3実施形態では、上記のように、基材部353における同一(共通)の揺動軸150の(に沿った)一方側(X1側)から他方側(X2側)に向かって、受光用ミラー51、出射用ミラー59および受光用ミラー52の順に配置してスキャナミラー330を構成する。これにより、出射用ミラー59を受光用ミラー51と受光用ミラー52との間に配置することができるので、出射用ミラー59から対象物1(図1参照)を含むスキャン領域2(図1参照)に向けて出射されるレーザ光3(図1参照)の光軸と、スキャン領域2内に存在する対象物1から反射された反射光4(4aおよび4b)(図1参照)の反射光軸(反射光4aの光軸および反射光4aの光軸)とを、極力近付けることができる。したがって、パララックス(視差)を緩和することができるので、対象物1までの距離が相対的に近い(短い)場合においても、その対象物1までの距離を精度よく計測することが可能な測距装置300を得ることができる。なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第2実施形態と同様である。
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
20、59 出射用ミラー(第3反射部)
30、230、330 スキャナミラー
51 受光用ミラー(第1反射部)
51a、52a 受光面
52 受光用ミラー(第2反射部)
53、253、353 基材部(支持部)
54a、54b 固定部(端部)
55a、55b 捻れ部
56 板状部(支持部)
60 ミラー駆動部(駆動部)
150 揺動軸
α 交差角度(第1反射部の受光面と第2反射部の受光面とがなす角度、相対的位置関係)
Claims (10)
- 各々の受光面が相対的位置関係を有して、同一の搖動軸上に配置される第1反射部および第2反射部と、
前記第1反射部および前記第2反射部を所定の角度範囲で揺動させる駆動部と、を備える、スキャナミラー。 - 前記第1反射部および前記第2反射部は、前記相対的位置関係が略一定に維持された状態で揺動されるように構成されている、請求項1に記載のスキャナミラー。
- 前記相対的位置関係は、前記第1反射部の受光面と前記第2反射部の受光面とがなす角度が75度以上105度以下となることである、請求項1または2に記載のスキャナミラー。
- 前記相対的位置関係は、前記第1反射部の受光面と前記第2反射部の受光面とがなす角度が85度以上95度以下となることである、請求項3に記載のスキャナミラー。
- 前記第1反射部の受光面の面積と、前記第2反射部の受光面の面積とは、略等しい、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスキャナミラー。
- 光源と、
前記光源からの光を反射させる第3反射部とを備え、
前記第3反射部は、前記搖動軸上に搖動可能に支持される、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスキャナミラー。 - 前記揺動軸方向の一方に、前記第1反射部、前記第3反射部、および前記第2反射部の順に配置されている、請求項6に記載のスキャナミラー。
- 前記揺動軸方向の一方に、前記第3反射部、前記第1反射部、および前記第2反射部の順に配置されている、請求項6に記載のスキャナミラー。
- 前記第1反射部および前記第2反射部の各々の前記受光面の面積は、前記第3反射部の反射面の面積よりも大きい、請求項6〜8のいずれか1項に記載のスキャナミラー。
- 前記第1反射部および前記第2反射部を支持する支持部と、前記支持部の前記揺動軸方向の端部と、前記支持部と前記端部との間に位置するミアンダ構造の捻れ部とを備える、請求項1〜9のいずれか1項に記載のスキャナミラー。
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