WO2019172307A1

WO2019172307A1 - アクチュエータ付き反射板、光走査装置、及びミラーアクチュエータ

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Publication number: WO2019172307A1
Application number: PCT/JP2019/008843
Authority: WO
Inventors: 北澤　正吾
Original assignee: パイオニア株式会社
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2019-09-12
Also published as: EP4191319A1; JPWO2019172307A1; EP3764147A4; EP3764147A1; EP3764147B1; US20210018601A1; JP2022189903A

Abstract

光の利用効率の高い光走査装置を構築する。アクチュエータ付き反射板（１３）が、両面に反射領域（１３２ａ－１，１３２ａ－２）が形成された反射板（１３２）と、面方向について反射板（１３２）を両側から支持し、当該反射板（１３２）の第１回転軸（１３ａ）を定める第１支持部（１３５）と、反射板（１３２）の一方の面における、第１回転軸（１３ａ）とずれた位置に取り付けられる第１磁気素子（１３６）と、第１磁気素子（１３６）を、第１回転軸（１３ａ）を中心に反射板（１３２）を回転させる方向に動かす第１磁気アクチュエータ（１３１）と、を備えたことを特徴としている。

Description

アクチュエータ付き反射板、光走査装置、及びミラーアクチュエータ

　本発明は、照射光の走査に用いられるアクチュエータ付き反射板、そのようなアクチュエータ付き反射板を備えた光走査装置、及びミラーアクチュエータに関する。

　従来、光源からの照射光で走査対象領域を走査し、その走査対象領域からの戻り光が光ディテクタで検出されるまでの時間に基づいて、走査対象領域に存在する物体までの距離等を測定する光走査装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の光走査装置では、光源からの照射光がビームスプリッタを経てアクチュエータ付き反射板で反射されて走査対象領域へと照射される。アクチュエータ付き反射板は、アクチュエータで反射板を回転させることで、光源からの照射光の反射方向を変えて走査を行う。走査対象領域からの戻り光は、アクチュエータ付き反射板で反射されてビームスプリッタに至るまで照射光と略同じ光路を戻ってくる。そして、ビームスプリッタによって戻り光の一部が光路から分離されて光ディテクタへと向かう。

　ここで、上記の光走査装置では、戻り光が照射光と略同じ光路を戻ることとなっているが、これは光源からの照射光と走査対象領域からの戻り光の両方を反射板の同じ面で反射しているためである。このため、戻り光をアクチュエータ付き反射板で反射した後に、その戻り光を光路から分離して光ディテクタへと向かわせるべくビームスプリッタが必要となっている。

特開２０００－２７５３４０号公報

　しかしながら、上記の光走査装置では、ビームスプリッタを配置したことで、照射光と戻り光の少なくとも一方に光量のロスが生じることから光の利用効率が低くなりがちである。

　したがって、本発明の課題は、光の利用効率の高い光走査装置を構築することができるアクチュエータ付き反射板、そのようなアクチュエータ付き反射板を備えた光走査装置、及びミラーアクチュエータを提供すること等が一例として挙げられる。

　前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のアクチュエータ付き反射板は、両面に反射領域が形成された反射板と、前記反射板を支持し、当該反射板の第１回転軸を定める第１支持部と、前記反射板の、前記第１回転軸とずれた位置に取り付けられる第１磁気素子と、前記第１磁気素子に働きかけて、前記第１回転軸を中心に前記反射板を回転させる方向に動かす第１磁気アクチュエータと、を備えたことを特徴とする。

本発明の第１実施例に係る光走査装置を示す模式図である。図１に模式的に示されているアクチュエータ付き反射板を示した斜視図である。図２に示されている第１磁気アクチュエータ及び第２磁気アクチュエータによって反射板が回転駆動される様子を、反射板を中心とした要部の拡大斜視図で示した図である。図２に示されている第１磁気アクチュエータ及び第２磁気アクチュエータによって反射板が回転駆動される様子を、図２中の矢印Ｖ１１方向から見た側面図で示した図である。第２実施例におけるアクチュエータ付き反射板を示した斜視図である。図５に示されている一対のアクチュエータ部分によって反射板が回転駆動される様子を、反射板を中心とした要部の拡大斜視図で示した図である。図１～図６に示す第１実施例や第２実施例と比較するための比較例を示す図である。

　以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に係るアクチュエータ付き反射板は、反射板と、第１支持部と、第１磁気素子と、第１磁気アクチュエータと、を備える。反射板は、両面に反射領域が形成されたものである。第１支持部は、反射板を支持し、この反射板の第１回転軸を定めるものである。第１磁気素子は、反射板の、第１回転軸とずれた位置に取り付けられるものである。第１磁気アクチュエータは、第１磁気素子に働きかけて、第１回転軸を中心に反射板を回転させる方向に動かすものである。

　本実施形態のアクチュエータ付き反射板では、第１磁気アクチュエータによって動かされる第１磁気素子が、反射板の第１回転軸からずれた位置に取付けられている。このため、反射板の両面の反射領域で、第１磁気素子や第１磁気アクチュエータに遮られることなく光を反射することができる。つまり、本実施形態のアクチュエータ付き反射板は、両面反射板として用いることができる。これにより、本実施形態のアクチュエータ付き反射板で光走査装置を構築する際に、両面のうちの第１面で照射光を反射し、第２面で戻り光を反射するように構成することができる。従って、ビームスプリッタを用いて照射光の光路から戻り光の一部を分離させて光ディテクタへ向かわせる必要がない。即ち、本実施形態のアクチュエータ付き反射板によれば、ビームスプリッタを用いないことで光の利用効率の高い光走査装置を構築することができる。

　ここで、本実施形態のアクチュエータ付き反射板では、第１磁気素子は、反射板の少なくとも一方の面に取り付けられている。

　これにより、第１磁気素子の動きが反射板に直接的に伝わるので、反射板を効率的に回転させることができる。

　また、本実施形態のアクチュエータ付き反射板では、第１回転軸が、反射領域を、第１回転軸に対する直交方向について長さが異なる２つの領域に二分し、第１磁気素子が、長さが短い方の領域に取り付けられている。

　これにより、２つの領域のうちの長い方の領域について、第１磁気素子の駆動量に対して、第１回転軸を中心とした大きな回転量を得ることができる。光走査装置を構築する場合、照射光や戻り光は、第１磁気素子を避けて、この長い方の領域で反射されることとなるので、第１磁気素子の駆動量に対して大きな走査量を得ることができる。

　また、本実施形態のアクチュエータ付き反射板は、第２支持部と、第２磁気素子と、第２磁気アクチュエータと、を備えるものであってもよい。第２支持部は、第１回転軸と直行する第２回転軸を定めるように反射板を支持するものである。第２磁気素子は、磁力を加えられると第２回転軸を中心に反射板を回転させる方向に動く位置に取付けられたものである。第２磁気アクチュエータは、第２磁気素子に対して磁力を加えるものである。

　これにより、反射板を、第１回転軸と第２回転軸の２軸を中心に回転させることができる。つまり、走査対象領域を二次元的に走査可能な光走査装置を構築することができる。また、各回転軸を中心とした反射板の回転を、各回転軸に対応した磁気素子と磁気アクチュエータとで行うため、各回転軸を中心とした反射板の回転を容易に行なうことができる。

　また、本実施形態のアクチュエータ付き反射板は、第２支持部を備え、第１磁気素子が、以下に説明する素子であり、第１磁気アクチュエータが、以下に説明する一対のアクチュエータ部分を備えたものであってもよい。まず、第２支持部は、第１回転軸と直行する第２回転軸を定めるように反射板を支持するものである。そして、第１磁気素子が、第２回転軸と交差するように第１回転軸の軸方向に延在した素子となっている。また、第１磁気アクチュエータが、第１磁気素子の第２回転軸を挟んだ２つの部位に磁力を加える一対のアクチュエータ部分を備えたものとなっている。

　これによっても、反射板を、第１回転軸と第２回転軸の２軸を中心に回転させることができるので、走査対象領域を二次元的に走査可能な光走査装置を構築することができる。また、第１磁気素子と第１磁気アクチュエータとの組合せのみで反射板を２軸を中心に回転させることができるので、アクチュエータ付き反射板の小型化を図ることができる。

　また、このような形態のアクチュエータ付き反射板では、一対のアクチュエータ部分が、相互間で大きさと極性との少なくとも一方が異なる磁力を加えることで、第２回転軸を中心に反射板を回転させる方向に第１磁気素子を動かすものであることが好適である。

　これによれば、一対のアクチュエータ部分それぞれが加える磁力の大きさや極性について相互間のバランスを取りつつ制御することで、第１回転軸を中心とした反射板の回転を制御することができる。そして、一対のアクチュエータ部分それぞれが加える磁力の大きさや極性を相互間で異ならせつつ制御することで、第２回転軸を中心とした反射板の回転を制御することができる。

　また、本発明の実施形態に係る光走査装置は、光源と、光ディテクタと、上述したアクチュエータ付き反射板と、を備える。そして、アクチュエータ付き反射板における反射板の両面のうちの第１面で光源からの照射光を走査対象領域に導くように反射し、両面のうちの第２面で走査対象領域からの戻り光を光ディテクタへと導くように反射するものとなっている。

　本実施形態の光走査装置によれば、アクチュエータ付き反射板で照射光と戻り光とを分離することができることからビームスプリッタが不要である。このため、本実施形態の光走査装置によれば、ビームスプリッタによる光量のロスがなく、光の高い利用効率を得ることができる。

　また、本発明の実施形態に係るミラーアクチュエータは、搖動部と、第１支持部と、磁石と、ヨークと、からなる。搖動部は、第１の面及び、この第１の面の反対側の面である第２の面を反射面とするものである。第１支持部は、搖動部を第１の搖動軸を中心に搖動可能に支持するものである。磁石は、搖動部の反射面を形成しない領域に設けられたものである。ヨークは、磁石に作用する磁場を発生させるものである。

　本実施形態のミラーアクチュエータによれば、光の利用効率の高い光走査装置を構築することができる。

　また、本実施形態のミラーアクチュエータでは、磁石は、揺動部の第１の面又は第２の面の少なくともいずれか一方に設けられている。

　これにより、第１磁気素子の動きが揺動部に直接的に伝わるので、搖動部を効率的に搖動させることができる。

　以下、本発明の実施例について図を参照して具体的に説明する。まず、第１実施例について説明する。

　図１は、本発明の第１実施例に係る光走査装置を示す模式図である。

　図１に示されている光走査装置１は、光源１１と、光ディテクタ１２と、アクチュエータ付き反射板１３と、照射光用反射ミラー１４と、光源用レンズ１５と、ディテクタ用レンズ１６と、照射光用レンズ１７と、戻り光用レンズ１８と、を備えている。この光走査装置１は、光源１１からの照射光Ｌ１１で走査対象領域を走査し、その走査対象領域からの戻り光Ｌ１２が光ディテクタ１２で検出されるまでの時間に基づいて、走査対象領域に存在する物体までの距離等を測定する装置である。

　この光走査装置１では、光源１１からの照射光Ｌ１１が光源用レンズ１５を通り、アクチュエータ付き反射板１３及び照射光用反射ミラー１４で反射され、更に照射光用レンズ１７を通って走査対象領域へと照射される。アクチュエータ付き反射板１３は、詳細については後述する第１磁気アクチュエータ１３１及び第２磁気アクチュエータ１３９で反射板１３２を回転させることで、光源１１からの照射光Ｌ１１の反射方向を変えて走査を行う。

　ここで、アクチュエータ付き反射板１３における反射板１３２は、両面に反射領域が形成された両面反射板となっている。この反射板１３２の両面のうちの第１面１３２ｃで光源１１からの照射光Ｌ１１を走査対象領域に導くように反射する。

　走査対象領域からの戻り光Ｌ１２は、戻り光用レンズ１８を通ってアクチュエータ付き反射板１３の第２面１３２ｄで反射され、ディテクタ用レンズ１６を通って光ディテクタ１２へと向かう。

　アクチュエータ付き反射板１３では、反射板１３２の両面のうちの第２面１３２ｄで走査対象領域からの戻り光Ｌ１２を光ディテクタ１２へと導くように反射する。

　そして、不図示の制御装置において、光源１１から照射光Ｌ１１が照射されてから、走査対象領域に存在する物体で照射光Ｌ１１が反射した戻り光Ｌ１２が光ディテクタ１２で検出されるまでの時間に基づいて、物体までの距離等が算出される。

　図２は、図１に模式的に示されているアクチュエータ付き反射板を示した斜視図である。

　アクチュエータ付き反射板１３（ミラーアクチュエータ）は、第１磁気アクチュエータ１３１と、反射板１３２（搖動部）と、内フレーム１３３と、外フレーム１３４と、第１支持部１３５と、第１磁気素子１３６と、を備えている。更に、アクチュエータ付き反射板１３は、第２支持部１３７と、第２磁気素子１３８と、第２磁気アクチュエータ１３９と、を備えている。

　まず、反射板１３２、内フレーム１３３、外フレーム１３４、第１支持部１３５、及び第２支持部１３７は、シリコン材で一体に形成されている。反射板１３２は、円板部１３２ａと矩形板部１３２ｂとを有しており、円板部１３２ａの両面に金もしくはアルミニウム等の蒸着等により反射領域１３２ａ－１，１３２ａ－２が形成されている。

　図１にも示す反射板１３２の両面１３２ｃ，１３２ｄのうちの第１面１３２ｃにおいて、円板部１３２ａに形成された反射領域１３２ａ－１で照射光Ｌ１１が反射される。また、第２面１３２ｄにおいて、円板部１３２ａに形成された反射領域１３２ａ－２で戻り光Ｌ１２が反射される。

　内フレーム１３３は、反射板１３２を囲むように形成された四角枠であり、外フレーム１３４は、その内フレーム１３３を囲むように形成された四角枠である。

　第１支持部１３５は、反射板１３２を両側から支持し、この反射板１３２の第１回転軸１３ａを定めるように設けられている。反射板１３２は、この一対の第１支持部１３５によって内フレーム１３３に連結されており、一対の第１支持部１３５は、第１回転軸１３ａを中心に捩れる一対のトーションバーとなっている。

　第２支持部１３７は、第１回転軸１３ａと直行する第２回転軸１３ｂを定めるように反射板１３２を両側から支持している。上記の内フレーム１３３が、この一対の第２支持部１３７によって外フレーム１３４に連結されており、一対の第２支持部１３７は、第２回転軸１３ｂを中心に捩れる一対のトーションバーとなっている。第２支持部１３７は、内フレーム１３３を介して、その内フレーム１３３に連結された反射板１３２を支持している。

　第１磁気素子１３６は、反射板１３２の一方の面における、第１回転軸１３ａとずれた位置に取り付けられる永久磁石である。具体的には、図１にも示されている矩形板部１３２ｂにおける第１面１３２ｃ側に取り付けられている。この第１磁気素子１３６は、Ｎ極部とＳ極部とが第２回転軸１３ｂの軸方向に着磁された直方体状の永久磁石である。そして、この第１磁気素子１３６が、矩形板部１３２ｂに、その長手方向が第１回転軸１３ａと平行となるように取り付けられる。このような取付けを可能とするために、矩形板部１３２ｂは、第１回転軸１３ａと平行に長辺が延びた長方形状に形成されている。

　ここで、本実施例では、第１回転軸１３ａが、反射領域１３２ａ－１，１３２ａ－２の双方を、第１回転軸１３ａに対する直交方向Ｄ１１について長さが異なる２つの領域に二分する。そして、第１磁気素子１３６は、直交方向Ｄ１１の長さが短い方の領域に取り付けられている。即ち、この短い方の領域の側に上記の矩形板部１３２ｂが設けられており、その矩形板部１３２ｂに第１磁気素子１３６が取り付けられている。

　第１磁気アクチュエータ１３１は、第１磁気素子１３６に磁力を加える位置に１つ設けられた電磁石であり、ヨーク１３１ａとコイル１３１ｂとを備えている。この第１磁気アクチュエータ１３１が、第１磁気素子１３６に磁力を加えて、第１回転軸１３ａを中心に反射板１３２を回転させる。

　第２磁気素子１３８は、第１磁気素子１３６と同様の直方体状の永久磁石であり、反射板１３２の上記の第１面１３２ｃの延長面において、磁力を加えられると第２回転軸１３ｂを中心に反射板１３２を回転させるように取付けられる。具体的には、矩形状の内フレーム１３３において第２回転軸１３ｂと平行に延びた対向する一対の辺部分１３３ａそれぞれの、第１磁気素子１３６が取り付けられている側と同じ側の面に１つずつ取り付けられている。各辺部分１３３ａに、第２磁気素子１３８は、その長手方向が、各辺部分１３３ａの長手方向に沿うように、即ち第２回転軸１３ｂと平行となるように取り付けられる。

　第２磁気アクチュエータ１３９は、一対の第２磁気素子１３８それぞれに磁力を加える位置に１つずつ設けられた、上記の第１磁気アクチュエータ１３１と同等な電磁石であり、各々、ヨーク１３９ａとコイル１３９ｂとを備えている。

　図３は、図２に示されている第１磁気アクチュエータ及び第２磁気アクチュエータによって反射板が回転駆動される様子を、反射板を中心とした要部の拡大斜視図で示した図である。また、図４は、図２に示されている第１磁気アクチュエータ及び第２磁気アクチュエータによって反射板が回転駆動される様子を、図２中の矢印Ｖ１１方向から見た側面図で示した図である。

　まず、第１磁気アクチュエータ１３１による回転駆動について説明する。

　第１磁気素子１３６は永久磁石であり、磁界Ｆ１１を発している。この第１磁気素子１３６に対し、第１磁気アクチュエータ１３１が、磁界Ｆ１２を発生したとする。すると、これら２つの磁界Ｆ１１，Ｆ１２の相互間の反発と吸引とにより、反射板１３２に対する駆動力Ｆ１３が生じる。この駆動力Ｆ１３により、反射板１３２は、第１支持部１３５で定められる第１回転軸１３ａを中心に回転することとなる。このときの回転量は、不図示の制御部により第１磁気アクチュエータ１３１が発生する磁力の大きさを制御することで調整される。また、回転方向は、第１磁気アクチュエータ１３１が発生する磁界Ｆ１２の向きによって制御される。

　次に、一対の第２磁気アクチュエータ１３９による回転駆動について説明する。

　一対の第２磁気素子１３８も、第１磁気素子１３６と同様の永久磁石であり、磁界Ｆ１４を発している。このとき、一対の第２磁気素子１３８は、互いに同じ極性が向かい合うように配置されている。このとき、一対の第２磁気アクチュエータ１３９が、互いに逆向きの磁界Ｆ１５を発生した場合、第２磁気素子１３８それぞれに対して駆動力Ｆ１６が生じる。このとき、各第２磁気アクチュエータ１３９が逆向きに磁界Ｆ１５を発生させているので、各第２磁気素子１３８に対して生じる駆動力Ｆ１６も互いに逆向きとなる。このように互いに逆向きの一対の駆動力Ｆ１６により、反射板１３２は、第２支持部１３７で定められる第２回転軸１３ｂを中心に回転することとなる。このときの回転量は、不図示の制御部により第２磁気アクチュエータ１３９が発生する磁力の大きさを制御することで調整される。また、回転方向は、第２磁気アクチュエータ１３９が発生する磁界Ｆ１５の向きによって制御される。

　図１に示されている光走査装置１では、アクチュエータ付き反射板１３において反射板１３２を上記のように２軸を中心に回転させながら照射光Ｌ１１を反射することで、走査対象領域を２次元的に走査することができる。

　次に第２実施例について説明する。この第２実施例は、アクチュエータ付き反射板が、上述した第１実施例とは異なっている。一方で、光走査装置におけるアクチュエータ付き反射板以外の構成は、図１に示されている第１実施例の光走査装置１と同じである。以下では、第２実施例について、第１実施例との相違点であるアクチュエータ付き反射板に注目して説明を行ない、同一点である光走査装置の構成については説明を割愛する。

　図５は、第２実施例におけるアクチュエータ付き反射板を示した斜視図である。尚、図５では、図２に示されている第１実施例のアクチュエータ付き反射板１３の構成要素と同等な構成要素については図２と同じ符号が付されている。以下では、それら同等な構成要素についての重複説明を省略する。

　本実施例におけるアクチュエータ付き反射板２３は、磁気素子２３６を１つだけ備えたものとなっている。この磁気素子２３６は、第１回転軸１３ａの軸方向に第２回転軸１３ｂと交差するように延在した永久磁石である。

　そして、本実施例では、このような磁気素子２３６を動かすための磁気アクチュエータ２３１が、次のような一対のアクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂを備えたものとなっている。一対のアクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂは、磁気素子２３６において、第２支持部１３７で定められる第２回転軸１３ｂを挟んだ２つの部位２３６ａ，２３６ｂに磁力を加える電磁石である。各アクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂは、ヨーク２３１ａ－１，２３１ｂ－１とコイル２３１ａ－２，２３１ｂ－２とを備えている。一対のアクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂは、磁気素子２３６の長手方向に、第２回転軸１３ｂを相互間に挟んで並ぶように配列されている。

　図６は、図５に示されている一対のアクチュエータ部分によって反射板が回転駆動される様子を、反射板を中心とした要部の拡大斜視図で示した図である。

　まず、第１支持部１３５で定められる第１回転軸１３ａを中心とした反射板２３２の回転駆動について説明する。この回転駆動は、一対のアクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂが、大きさや極性が互いに同等な磁力を発生させることで行われる。この場合、磁気素子２３６における２つの部位２３６ａ，２３６ｂそれぞれの磁界Ｆ２１と、各アクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂの磁界Ｆ２２１，Ｆ２２２ａと、の相互間の反発と吸引とにより各部位２３６ａ，２３６ｂに同等な駆動力Ｆ２３１が生じる。この駆動力Ｆ２３１により、反射板２３２が第１回転軸１３ａを中心として回転する。このときの回転量は、不図示の制御部により各アクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂが発生する磁力の大きさを制御することで調整される。また、回転方向は、これらの磁界Ｆ２２１，Ｆ２２２ａの向きによって制御される。

　次に、第２支持部１３７で定められる第２回転軸１３ｂを中心とした反射板２３２の回転駆動について説明する。この回転駆動は、一対のアクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂが、互いに異なる方向の磁界Ｆ２２１，Ｆ２２２ｂを発生させることで行われる。

　互いに異なる方向の磁界Ｆ２２１，Ｆ２２２ｂを発生させた場合、磁気素子２３６における２つの部位２３６ａ，２３６ｂに対して、互いに逆向きの駆動力Ｆ２３１，Ｆ２３２が生じる。この駆動力Ｆ２３１，Ｆ２３２により、反射板２３２が第２回転軸１３ｂを中心として回転する。この場合の回転方向は、互いに異なる磁界Ｆ２２１，Ｆ２２２ｂの向きによって制御され、回転量はその磁力の大きさで制御される。従って、互いに異なる方向の磁界Ｆ２２１，Ｆ２２２ｂの向きを交互且つ連続的に切り替えることによって、第２回転軸１３ｂを中心として反射板２３２を揺動させることができる。

　また、磁界の向きが同じで、強さが異なる磁界Ｆ２２１，Ｆ２２２ｃを発生させた場合、磁気素子２３６における２つの部位２３６ａ，２３６ｂには、向きは同じだが大きさが互いに異なる駆動力Ｆ２３１，Ｆ２３３が生じる。このような駆動力Ｆ２３１，Ｆ２３３が生じた場合には、反射板１３２は、第１回転軸１３ａを中心として回転しつつ第２回転軸１３ｂを中心として回転することとなる。この場合の回転量や回転方向は磁界Ｆ２２１，Ｆ２２２ｃの向きや強さによって制御される。

　図７は、図１～図６に示す第１実施例や第２実施例と比較するための比較例を示す図である。この図７には、比較例が光走査装置５で示されている。

　この比較例の光走査装置５は、光源５１と、光ディテクタ５２と、アクチュエータ付き反射板５３と、ビームスプリッタ５４と、光源用レンズ５５と、ディテクタ用レンズ５６と、共用レンズ５７と、を備えている。この光走査装置５は、光源５１からの照射光Ｌ５１で走査対象領域を走査し、その走査対象領域からの戻り光Ｌ５２が光ディテクタ５２で検出されるまでの時間に基づいて、走査対象領域に存在する物体までの距離等を測定する装置である。

　この光走査装置５では、光源５１からの照射光Ｌ５１が光源用レンズ５５を通り、ビームスプリッタ５４を経てアクチュエータ付き反射板５３で反射されて走査対象領域へと照射される。アクチュエータ付き反射板５３は、磁気アクチュエータ５３１で反射板５３２を回転させることで、光源５１からの照射光Ｌ５１の反射方向を変えて走査を行う。反射板５３２の裏面５３２ｃには、磁気アクチュエータ５３１からの磁力を受ける磁気素子５３６が配置されている。アクチュエータ付き反射板５３は、反射板５３２における、この磁気素子５３６とは反対側の表面５３２ｄに反射領域が形成された片面反射板となっている。

　走査対象領域からの戻り光Ｌ５２は、レンズ５７を通ってアクチュエータ付き反射板５３で反射され、ビームスプリッタ５４及びディテクタ用レンズ５６を通って光ディテクタ１２へと向かう。そして、不図示の制御装置において、光源５１から照射光Ｌ５１が照射されてから、戻り光Ｌ５２が光ディテクタ５２で検出されるまでの時間に基づいて、走査対象領域に存在する物体までの距離等が算出される。

　ここで、図７に示されている比較例の光走査装置５では、ビームスプリッタ５４を配置したことで、照射光Ｌ５１と戻り光Ｌ５２の双方に光量のロスが生じることから光の利用効率が低くなりがちである。

　これに対し、上述した第１実施例では、第１磁気アクチュエータ１３１によって動かされる第１磁気素子１３６が、反射板１３２の第１回転軸１３ａからずれた位置に取付けられている。また、上述した第２実施例では、磁気アクチュエータ２３１によって動かされる磁気素子２３６が、反射板２３２の第１回転軸１３ａからずれた位置に取付けられている。このため、何れの実施例においても、反射板１３２の両面の反射領域で、第１磁気素子１３６や第１磁気アクチュエータ１３１、あるいは磁気素子２３６や磁気アクチュエータ２３１にさえぎられることなく光を反射することができる。つまり、第１実施例及び第２実施例のアクチュエータ付き反射板１３，２３は、表裏両面を広く利用して両面反射板として用いることができる。これにより、図１に示されているように、アクチュエータ付き反射板１３，２３で光走査装置１を構築する際に、両面のうちの第１面１３２ｃで照射光Ｌ１１を反射し、第２面１３２ｄで戻り光Ｌ１２を反射するように構成することができる。その結果、光走査装置１において、ビームスプリッタを用いることなく戻り光Ｌ１２を光ディテクタ５２に導くことができる。即ち、第１実施例及び第２実施例のアクチュエータ付き反射板１３，２３によれば、ビームスプリッタを用いないことで光の利用効率の高い光走査装置１を構築することができる。

　また、第１実施例及び第２実施例によれば、何れにおいても、光走査装置１において照射光Ｌ１１と戻り光Ｌ１２とを互いに別経路とすることができるので、一方の光から他方の光への迷光や干渉を抑制することもできる。更には、光走査装置１において照射光Ｌ１１と戻り光Ｌ１２とのそれぞれに対して個別に最適な光路設計を行うことができる。この最適な光路設計としては、反射板１３２，２３２における反射膜構成の最適化や、各光路に配置するレンズにおける反射防止膜構成の最適化等が挙げられる。

　ここで、第１実施例及び第２実施例では、何れにおいても、第１回転軸１３ａによって二分される反射領域１３２ａ－１，１３２ａ－２の２つの領域のうち、次のような領域に第１磁気素子１３６や磁気素子２３６が取り付けられている。即ち、第１磁気素子１３６や磁気素子２３６は、直交方向Ｄ１１の長さが短い方の領域に取り付けられている。

　これにより、２つの領域のうちの長い方の領域について、第１磁気素子１３６や磁気素子２３６の駆動量に対して、第１回転軸１３ａを中心とした大きな回転量を得ることができる。光走査装置１では、照射光Ｌ１１や戻り光Ｌ１２は、第１磁気素子１３６や磁気素子２３６を避けて、この長い方の領域で反射されることとなるので、第１磁気素子１３６や磁気素子２３６の駆動量に対して大きな走査量を得ることができる。

　また、第１磁気素子１３６や磁気素子２３６が、反射領域ではない領域（反射領域からずれた位置）に取り付けられていることにより、反射領域にゆがみが生じるといった不具合が生じにくい。

　また、上述した第１実施例のアクチュエータ付き反射板１３は、第１磁気素子１３６及び第１磁気アクチュエータ１３１に加えて、第２磁気素子１３８及び第２磁気アクチュエータ１３９を備えている。

　これにより、第１実施例のアクチュエータ付き反射板１３では、反射板１３２を、第１回転軸１３ａと第２回転軸１３ｂの２軸を中心に回転させることができる。つまり、走査対象領域を二次元的に走査可能な光走査装置１を構築することができる。また、各回転軸１３ａ，１３ｂを中心とした反射板１３２の回転を、各回転軸１３ａ，１３ｂに対応した磁気素子と磁気アクチュエータとで行うため、各回転軸１３ａ，１３ｂを中心とした反射板１３の回転を容易に行なうことができる。

　また、上述した第２実施例のアクチュエータ付き反射板２３は、磁気アクチュエータ２３１が、次のような一対のアクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂを備えている。これら一対のアクチュエータ部分２３１ａ，２３１ｂは、磁気素子２３６において第２回転軸１３ｂを挟んだ２つの部位２３６ａ，２３６ｂに磁力を加える。

　これによっても、反射板２３２を、第１回転軸１３ａと第２回転軸１３ｂとの２軸を中心に回転させることができるので、走査対象領域を二次元的に走査可能な光走査装置１を構築することができる。また、磁気素子２３６と磁気アクチュエータ２３１との組合せのみで反射板２３２を２軸を中心に回転させることができるので、アクチュエータ付き反射板２３の小型化を図ることができる。

　また、この第２実施例のアクチュエータ付き反射板２３では、一対のアクチュエータ部分２３１ａ、２３１ｂが発生させる磁界の向きと強さについてバランスを取りつつ制御することで、第１回転軸１３ａを中心とした反射板２３２の回転を制御することができる。そして、一対のアクチュエータ部分２３１ａ、２３ｂそれぞれが発生させる磁界の向きと強さを相互間で異ならせつつ制御することで、第２回転軸１３ｂを中心とした反射板２３２の回転を制御することができる。

　尚、本発明は、以上に説明した実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

　例えば、上述した第１実施例及び第２実施例では、本発明にいうアクチュエータ付き反射板の一例として、反射板１３２，２３２を２軸を中心に回転させるアクチュエータ付き反射板１３，２３が例示されている。しかしながら、本発明にいうアクチュエータ付き反射板は、これに限るものではなく、例えば磁気素子と磁気アクチュエータを１セットのみ備えて反射板を１軸で回転させるもの等であってもよい。

　また、上述した第１実施例及び第２実施例では、本発明にいう第１磁気素子の一例として永久磁石の第１磁気素子１３６及び磁気素子２３６が例示されている。同様に、本発明にいう第２磁気素子の一例として、永久磁石の第２磁気素子１３８が例示されている。しかしながら、本発明にいう第１磁気素子や第２磁気素子は、これらに限るものではなく、例えば電流が流されて磁力を受けると駆動力が生じるコイル等であってもよい。この場合、このコイルを動かす磁気アクチュエータは永久磁石であってもよい。

　また、上述した第１実施例及び第２実施例では、本発明にいう反射板の一例として円板部１３２ａと矩形板部１３２ｂ，２３２ｂとを備え、円板部１３２ａの両面に反射領域が形成された反射板１３２，２３２が例示されている。しかしながら、本発明にいう反射板はこれらに限るものではない。本発明にいう反射板は、両面に反射領域が形成されたものであれば、単純な円板状であっても矩形板状であってもよく、その具体的形状を問うものではない。

　また、本実施例では、１つの磁気素子１３６、２３６について、反射板１３２，２３２の一方の面に取り付けられたものとして説明したが、磁気素子は２つに分割したものを用いてもよく、また両方の面に取り付けてもよい。又は、反射板１３２、２３２の磁石取付位置に開口を設け、そこに１つの磁気素子１３６、２３６をはめ込んでもよい。この場合、反射板１３２、２３２の両方の面に磁気素子１３６、２３６が現れることになる。磁気素子を両面に取り付けた場合、又は開口にはめ込んだ場合は、反射板１３２、２３２が縦になるように取り付けた場合でも、反射板の回転軸に対してバランスがとれた状態にできるので、例えば非駆動時において反射板が回転して一方に傾いてしまうことがない。

　また、本実施例では、磁気素子１３６，２３６，１３５を長手方向を有する長方形の形状で説明したが、これに限定されない。反射板１３２又は２３２を回転駆動させるのに十分な力が得られるのであれば、磁気素子のサイズは小さくてもよく、例えば正方形に形成した磁気素子を用いることもできる。

　１　　　光走査装置
　１１　　光源
　１２　　光ディテクタ
　１３，２３　　アクチュエータ付き反射板（ミラーアクチュエータ）
　１３ａ　第１回転軸
　１３ｂ　第２回転軸
　１４　　照射光用反射ミラー
　１５　　光源用レンズ
　１６　　ディテクタ用レンズ
　１７　　照射光用レンズ
　１８　　戻り光用レンズ
　１３１　第１磁気アクチュエータ
　１３１ａ，１３９ａ，２３１ａ－１，２３１ｂ－１　ヨーク
　１３１ｂ，１３９ｂ，２３１ａ－２，２３１ｂ－２　コイル
　１３２，２３２　反射板（搖動部）
　１３２ａ　円板部
　１３２ａ－１，１３２ａ－２　反射領域
　１３２ｂ，２３２ｂ　矩形板部
　１３２ｃ　第１面
　１３２ｄ　第２面
　１３３　内フレーム
　１３３ａ　辺部分
　１３４　外フレーム
　１３５　第１支持部
　１３６　第１磁気素子
　１３７　第２支持部
　１３８　第２磁気素子
　１３９　第２磁気アクチュエータ
　２３１　磁気アクチュエータ（第１磁気アクチュエータ）
　２３１ａ，２３１ｂ　アクチュエータ部分
　２３６　磁気素子（第１磁気素子）
　２３６ａ，２３６ｂ　部位
　Ｄ１１　直交方向
　Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１４，Ｆ１５，Ｆ２１，Ｆ２２１，Ｆ２２２ａ，Ｆ２２２ｂ，Ｆ２２２ｃ　磁界
　Ｆ１３，Ｆ１６，Ｆ２３１，Ｆ２３２，Ｆ２３３　駆動力
　Ｌ１１　照射光
　Ｌ１２　戻り光

Claims

　両面に反射領域が形成された反射板と、
　前記反射板を支持し、当該反射板の第１回転軸を定める第１支持部と、
　前記反射板の、前記第１回転軸とずれた位置に取り付けられる第１磁気素子と、
　前記第１磁気素子に働きかけて、前記第１回転軸を中心に前記反射板を回転させる方向に動かす第１磁気アクチュエータと、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ付き反射板。
　前記第１磁気素子は、前記反射板の少なくとも一方の面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ付き反射板。
　前記第１回転軸が、前記反射領域を、前記第１回転軸に対する直交方向について長さが異なる２つの領域に二分し、
　前記第１磁気素子が、前記長さが短い方の領域に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ付き反射板。
　前記第１回転軸と直行する第２回転軸を定めるように前記反射板を支持する第２支持部と、
　磁力を加えられると前記第２回転軸を中心に前記反射板を回転させる方向に動く位置に取付けられた第２磁気素子と、
　前記第２磁気素子に対して磁力を加える第２磁気アクチュエータと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ付き反射板。
　前記第１回転軸と直行する第２回転軸を定めるように前記反射板を支持する第２支持部を備え、
　前記第１磁気素子が、前記第２回転軸と交差するように前記第１回転軸の軸方向に延在した素子であり、
　前記第１磁気アクチュエータが、前記第１磁気素子の前記第２回転軸を挟んだ２つの部位に磁力を加える一対のアクチュエータ部分を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ付き反射板。
　前記一対のアクチュエータ部分が、相互間で大きさと極性との少なくとも一方が異なる磁力を加えることで、前記第２回転軸を中心に前記反射板を回転させる方向に前記第１磁気素子を動かすものであることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ付き反射板。
　光源と、
　光ディテクタと、
　請求項１に記載のアクチュエータ付き反射板と、
を備え、
　前記アクチュエータ付き反射板における前記反射板の両面のうちの第１面で前記光源からの照射光を走査対象領域に導くように反射し、前記両面のうちの第２面で当該走査対象領域からの戻り光を前記光ディテクタへと導くように反射する
ことを特徴とする光走査装置。
　第１の面及び、前記第１の面の反対側の面である第２の面を反射面とする搖動部と、
　前記搖動部を第１の搖動軸を中心に搖動可能に支持する第１支持部と、
　前記搖動部の前記反射面を形成しない領域に設けられた磁石と、
　前記磁石に作用する磁場を発生させるヨークと、
　からなるミラーアクチュエータ。
　前記磁石は、前記揺動部の第１の面又は第２の面の少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のミラーアクチュエータ。