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公開番号2025151042
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024052263
出願日2024-03-27
発明の名称偏向装置、光走査装置および光測距装置
出願人北陽電機株式会社
代理人弁理士法人ブライタス
主分類G01S 7/497 20060101AFI20251002BHJP(測定;試験)
要約【課題】所定の方向に配列された複数の受光素子を備えた偏向装置において、光偏向部の揺動振幅を計測するセンサを設けることなく、光偏向部の揺動振幅を制御することができる技術を提供する。
【解決手段】偏向装置14は、投光部12と、投光部12から出射された測定光を偏向反射しかつ第1軸心P1周りに揺動可能な偏向ミラー28aを備えた第1偏向機構16と、第1軸心P1周りの方向に沿う方向に配列される複数の受光素子44aを有する受光部44と、第1偏向機構16および受光部44を第2軸心P2周りに回転駆動する第2偏向機構20と、投光部12から出射され偏向ミラー28aで偏向反射された測定光が照射される基準反射部材22と、受光部44の複数の受光素子44aの一部で受光された基準反射部材22からの反射光に基づいて、第1偏向機構16を制御する揺動制御部70と、備える。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
測定光を出射する投光部と、
前記投光部から出射された前記測定光を偏向反射する光偏向部を含みかつ第１軸心周りに揺動可能な可動部および前記可動部を揺動駆動する駆動部を備えた第１偏向機構と、
前記第１軸心周りの方向に沿う所定の方向に配列される複数の受光素子を有し、前記測定光のうち物体で反射された反射光をいずれかの前記受光素子で受光する受光部と、
少なくとも前記第１偏向機構および前記受光部を前記第１軸心とは異なる第２軸心周りに回転駆動する第２偏向機構と、
前記投光部から出射され前記光偏向部で偏向反射された測定光が照射される基準反射部材と、
前記受光部の前記複数の受光素子の一部で受光された前記基準反射部材からの反射光に基づいて、前記駆動部を制御する揺動制御部と、
を備える、偏向装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記受光部の前記複数の受光素子のうちから前記反射光を受光する前記受光素子を選択する選択部をさらに備える、
請求項１に記載の偏向装置。
【請求項３】
前記選択部は、前記測定光が前記基準反射部材に照射される期間に、前記基準反射部材からの反射光を受光する前記受光部の前記受光素子を、前記複数の受光素子のうちのいずれかに固定するように選択する、
請求項２に記載の偏向装置。
【請求項４】
前記選択部は、前記測定光が前記基準反射部材に照射される期間に、前記基準反射部材からの反射光を受光する前記受光部の前記受光素子を、前記所定の方向に配列される前記複数の受光素子のうちの中心位置から対称な２つに固定するように選択する、
請求項３に記載の偏向装置。
【請求項５】
２つの前記受光部を有し、
前記選択部は、前記測定光が前記基準反射部材に照射される期間に、前記基準反射部材からの反射光を受光する前記受光部の前記受光素子を、前記２つの前記受光部のうちの一方の前記受光部の一つの前記受光素子と、前記２つの前記受光部のうちの他方の前記受光部の一つの前記受光素子とに固定するように選択する、
請求項２に記載の偏向装置。
【請求項６】
前記可動部は、原位置から前記第１軸心周りの一方側および他方側へ揺動し、
前記測定光が前記基準反射部材に照射される期間に、前記選択部が選択する前記一方の前記受光部の前記一つの受光素子は、前記可動部が前記原位置から前記第１軸心周りの前記一方側へ所定角度揺動したときに前記光偏向部で偏向反射された測定光に基づく反射光を受光する受光素子であり、
前記測定光が前記基準反射部材に照射される期間に、前記選択部が選択する前記他方の前記受光部の前記一つの受光素子は、前記可動部が前記原位置から前記第１軸心周りの前記他方側へ前記所定角度揺動したときに前記光偏向部で偏向反射された測定光に基づく反射光を受光する受光素子である、
請求項５に記載の偏向装置。
【請求項７】
前記選択部は、前記測定光が前記基準反射部材に照射されない期間に、前記揺動制御部からの制御信号に基づいて、前記物体で反射された反射光を受光する前記複数の受光素子のうちのいずれかの前記受光素子を、前記第１偏向機構の前記可動部の前記第１軸心周りの動きに対応して選択する、
請求項２に記載の偏向装置。
【請求項８】
前記第１偏向機構は、前記第２軸心周りに回転可能に前記第２偏向機構に支持された固定部と、前記可動部を前記固定部に支持させる梁部とを備えて構成され、
前記梁部は、前記駆動部により捻り回転駆動または撓み揺動駆動され、前記第１軸心として機能する、
請求項１に記載の偏向装置。
【請求項９】
前記第２偏向機構の回転に伴って前記第２軸心周りに回転するように配置された受電部と、前記受電部と共通の軸心上で対向配置された送電部とを有する非接触給電部をさらに備え、
前記非接触給電部では、前記送電部から前記受電部に給電する、
請求項１に記載の偏向装置。
【請求項１０】
前記基準反射部材は、前記第２軸心周りに沿って反射率が等しい領域を備え、
前記揺動制御部は、前記受光部で受光された前記基準反射部材の前記反射率が等しい領域からの反射光に基づいて前記第１偏向機構による揺動振幅を検知する振幅検知部と、前記振幅検知部で検知された揺動振幅が所定の揺動振幅になるように前記駆動部を制御する振幅制御部と、を備えている、請求項１に記載の偏向装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向装置、光走査装置および光測距装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ＴＯＦ（Time Of Flight）方式を利用して対象物までの距離を測定する測距装置が知られている。ＴＯＦ方式を利用した測距装置では、対象物に対して測定光を照射した時刻からその測定光の反射光を受信した時刻までの時間を検出することによって、対象物までの距離を測定することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された測距装置では、投受光部と、偏向ミラーを有する第１偏向機構と、第１偏向機構を回転駆動する第２偏向機構とを備えている。偏向ミラーは、投受光部から出射された測定光を偏向反射するとともに物体で反射された反射光を投受光部に向かって偏向反射する。この測距装置では、第１偏向機構によって偏向ミラーを水平方向に延びる第１軸心周りに揺動しつつ、第２偏向機構によって第１偏向機構を鉛直方向に延びる第２軸心周りに回転させることで、測定光を二次元的に走査して、三次元の距離計測を行うことができる。
【０００４】
上記のような測距装置においては、温度変動等の種々の要因によって偏向ミラーの揺動振幅が変動する場合がある。偏向ミラーの揺動振幅が変動すると適切な測定を行うことができないので、偏向ミラーの揺動振幅は所定の値に維持される必要がある。偏向ミラーの揺動振幅を所定の値に維持する方法としては、例えば、偏向ミラーの揺動振幅を計測するセンサを設け、センサによって計測された揺動振幅に基づいて、第１偏向機構を制御することが考えられる。しかしながら、この場合、センサおよびセンサを駆動するための構成が必要になり、測距装置の製造コストが上昇する。
【０００５】
この点について、特許文献１の測距装置では、偏向ミラー等を収容するケーシングのうち、偏向ミラーで偏向された測定光を外部空間に出射するための光学窓が形成されていない領域に、偏向ミラーで偏向反射された測定光を反射するための基準反射部材が設けられている。そして、受光部で受光された基準反射部材からの反射光に基づいて、偏向ミラーの揺動振幅を制御している。この場合、偏向ミラーの揺動振幅を計測するためのセンサを設ける必要がないので、測距装置の製造コストを抑制することができる。
【０００６】
ところで、上記の測距装置において反射光の検出感度を向上させるためには、偏向ミラーの寸法を大きくして、反射光の受光量を大きくする必要がある。しかしながら、偏向ミラーの寸法を大きくした場合、測距装置の小型化が難しくなり、偏向ミラーの揺動範囲が狭くなる。また、偏向ミラーの揺動速度を大きくすることが難しくなる。
【０００７】
そこで、偏向ミラーの寸法を大きくすることなく測距装置の感度を向上させる技術が提案されている。例えば、特許文献２に開示されたレーザー距離計測装置は、光源から出力された出力光を偏向させるＭＥＭＳミラーと、出力光が物体によって反射された反射光を検出器に対して集光させる集光レンズと、検出器によって検出された反射光に基づいて出力光を反射した物体までの距離を計測する計測部と、を備えている。光検出器は、複数の検出素子を有している。ＭＥＭＳミラーによって鉛直方向に走査された出力光の反射光は、鉛直方向の走査角度に応じた検出素子で検出される。計測部は、複数の検出素子によってそれぞれ検出された反射光に基づいて、各反射光を反射した物体までの距離をそれぞれ計測する。
【０００８】
特許文献２には、上記のような構成により、小型、高感度の３次元ＬｉＤＡＲを実現できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１４－１０９６８６号公報
特開２０１８－１２８４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２には、ＭＥＭＳミラーの揺動振幅を計測する具体的な手段は開示されていない。上述したように、ＭＥＭＳミラーの揺動振幅は、センサによって計測することができるが、センサおよびセンサを駆動するための構成が必要になり、装置の製造コストが上昇する。
（【００１１】以降は省略されています）

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