(57)【要約】【課題】指示した動きと実際の動きとの差を小さくして高精度な光走査を行うことができる光スキャン装置を提供すること。【解決手段】レーザダイオードから出射されるレーザ光の方向をレンズが搭載された可動部を移動させることによって変化させる光スキャン装置において、レーザ光の走査を行うための往路の期間８０１で発生させる加速度の大きさよりも、レンズの位置を戻すための復路の期間８０２で発生させる加速度の大きさを大きくする。【選択図】図４
2010071696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射される光の方向を変化させる光学素子と、
前記光学素子を第１の向きと前記第１の向きに対して逆向きである第２の向きとに移動させるように前記光学素子に加速度を与える駆動部と、
前記光学素子を前記第１の向きに移動させる際に前記光学素子に与える加速度よりも、前記光学素子を前記第２の向きに移動させる際に前記光学素子に与える加速度を大きくするように前記駆動部を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光スキャン装置。
【請求項２】
前記光学素子を前記第２の向きに移動させる際に与える加速度は、前記光学素子を加速させる方向の加速度と前記光学素子を減速させる方向の加速度とを含み、前記光学素子を前記第２の向きに移動させる際に、前記制御部は、前記加速度の方向を切り替えるに先立って前記加速度を０とする期間を含ませるように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の光スキャン装置。
【請求項３】
制御部は、前記加速度を連続的に変化させるように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の光スキャン装置。
【請求項４】
前記第１の向き及び前記第２の向きは、地面に水平な向きであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光スキャン装置。
【請求項５】
前記光学素子は弾性支持部によって移動可能に支持されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光スキャン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を移動させることにより光線を所定の方向に走査する光スキャン装置に関し、特に車載用測距装置等に好適な光スキャン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用測距装置に関する提案として、特許文献１においては、レンズを搭載したキャリッジをコイルと磁石等からなるボイスコイルモータによって移動させることで所定の光源から出射された光の走査を行う車載用測距装置に好適な光スキャン装置が開示されている。この特許文献１においては、キャリッジの移動速度を台形状に変化させてレンズを等速運動で動かすことによって、一定角度間隔での光の走査を可能としている。これによって、光の走査精度を高めることができる。
【０００３】
ところで、特許文献１においては、レンズの動作について、光を走査する片道の動作しか述べられていない。往復の動作を簡単に示すと図６のようになる。なお、図６においては、説明を簡単にするためにレンズの移動方向を１次元方向のみとしている。
【０００４】
図６に示すように、特許文献１においては、所定の起点位置Ａからキャリッジ（レンズ）を移動させ、キャリッジが所定の終点位置Ｂに達した後で、終点位置Ｂから起点位置Ａまでキャリッジを戻すという動作を繰り返し行っている。
【０００５】
ここで、図６において、光の走査を行うのはキャリッジを起点位置Ａから終点位置Ｂまで移動させる往路の期間のみとすることが望ましい。これは、光の走査の際に、ある位置に光が照射される時間間隔を等間隔とするためである。このように光の走査の際に、ある位置に照射される時間間隔を等間隔とすることで、ある位置に照射した光の反射光によって得られた情報を処理するのが容易となる。
【０００６】
また、ある位置に照射される光の照射時間を長くするほど、多くの情報を得ることができる。上述のように、往復での光の照射は行わないほうが良いので、光の照射時間を長くするためには、図６に示すように、往路の期間９０１に比して復路の期間９０２を短くすることが望ましい。また、往路の期間内では一定角度間隔での光の走査が行われるように、キャリッジの移動速度が等速度となるようにすることが望ましい。この期間が符号９０１ｂの期間である。ただし、往路の開始時点ではキャリッジに初速度を与えるための加速度を発生させる必要がある。この期間が符号９０１ａの期間である。また、復路では、時間を短縮するために、終点位置Ｂから中間位置（図示０位置）まではコイルの発生できる最大加速度又は最大に近い加速度でキャリッジを移動させ、中間位置からは最大の加速度でキャリッジを減速して起点位置Ａでキャリッジが静止するようにしている。
【０００７】
なお、往路から復路への移行時及び復路から往路への移行時においてはキャリッジに逆向きの加速度を与える必要がある。このとき加速度を無限大に変化させることができないので、移行時において、変位は、符号９０１ａ、９０１ｃ、９０２ａ、９０２ｂに示すようになめらかな曲線で変化する形となる。
【特許文献１】特開２００１−１０８７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、図６に示したようにして、キャリッジが動けば問題ないが、実際には、コイルに電流を流したときに、キャリッジを含む可動部全体の重心とコイルにより駆動力が発生する駆動点との位置ずれ等の影響により、キャリッジには変位させたい方向の力だけでなく、回転モーメントが働いてキャリッジが傾く等の挙動変化を示す場合がある。この挙動変化は、通常のキャリッジの移動中は小さく問題ない。しかしながら、復路の中間位置では、コイルによって発生する加速度、即ち、力の向きが急に逆向きとなるので、キャリッジの挙動変化量が大きくなる。さらに、復路では、コイルが発生していた力が最大又は最大に近い力とするため、往路に比して挙動変化が大きくなる。この挙動変化によってキャリッジが予想外の動きをしてしまい、指示した動きと実際の動きとの差が大きくなってしまう。
【０００９】
また、光の照射時間を長くするためには、往路の開始時点での加速の際に最大加速度で加速すれば良い。しかし、故障等で最大加速度が出せなくなってしまった場合にはキャリッジが指示通りに動かず、この場合にも指示した位置と実際の動きとの差が大きくなってしまう。最悪の場合、予期せぬところにレーザ光が照射されてしまう可能性があり、光スキャン装置を車載用測距装置として使用する場合の安全性の面からも好ましくない。
【００１０】
本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、指示した動きと実際の動きとの差を小さくして高精度な光走査を行うことができる光スキャン装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の光スキャン装置は、光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射される光の方向を変化させる光学素子と、前記光学素子を第１の向きと前記第１の向きに対して逆向きである第２の向きとに移動させるように前記光学素子に加速度を与える駆動部と、前記光学素子を前記第１の向きに移動させる際に前記光学素子に与える加速度よりも、前記光学素子を前記第２の向きに移動させる際に前記光学素子に与える加速度を大きくするように前記駆動部を制御する制御部とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、指示した動きと実際の動きとの差を小さくして高精度な光走査を行うことができる光スキャン装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光スキャン装置を備えるレーザレーダの構成を示す図である。図１に示すレーザレーダは、システム制御部１００と、スキャナ部２００と、スキャナ制御部３００と、受光部４００と、発光装置５００とを有している。
【００１４】
システム制御部１００は、スキャナ制御部３００、受光部４００、発光装置５００と接続され、スキャナ制御部３００に走査パターンの指示を行ったり、発光装置５００に発光指示を行ったりする等、レーザレーダの全体の動作を制御する。
【００１５】
スキャナ部２００は、レンズホルダ２０１と、アクチュエータ２０２と、光源２０３ａ及び２０３ｂと、ＰＳＤ２０４ａ及び２０４ｂとを有し、スキャナ制御部３００の制御の下、レーザ光を任意の方向（角度）に投射する。
【００１６】
レンズホルダ２０１は、内部に、発光素子２０１ａと、リレーレンズ２０１ｂとを有している。発光素子２０１ａは、例えばレーザダイオードであり、発光装置５００から供給される電流に応じた光をリレーレンズ２０１ｂの側に投射する。リレーレンズ２０１ｂは、発光素子２０１ａからの光出力を、適当な広がり角を持ったレーザ光に成形して出射する。
【００１７】
アクチュエータ２０２の可動部２０２ｇには、光学素子としてのレンズ２０２ａが配置されている。本実施形態のアクチュエータ２０２は、例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の一種であるが、可動範囲が小さいので、ガイドロッド等のレール上を移動するような構造ではない。即ち、本実施形態のアクチュエータ２０２の可動部２０２ｇは、複数の弾性支持部（ここではワイヤバネ）２０２ｂによってレンズホルダ２０１に支持され、図示矢印で示すＸ軸方向とＸ軸方向に直交するＹ軸方向とを移動自在に構成されている。なお、ここでは、例えばＸ軸方向を地面に対して水平な方向とし、Ｙ軸方向を地面に対して垂直な方向とする。
【００１８】
図１に示すアクチュエータ２０２は、ワイヤバネ２０２ｂから給電される電流を駆動コイル２０２ｃに流すことにより、駆動コイル２０２ｃと磁石２０２ｄとの間に発生する電磁力を受けて可動部２０２ｇをＸ軸方向の任意の位置に移動させるように構成されている。この駆動コイル２０２ｃと磁石２０２ｄとによって駆動部が構成される。なお、Ｙ軸方向については駆動コイルと磁石を図示していないが、Ｘ軸方向と同様の構造・原理に従ってＹ軸方向の任意の位置に移動する。この可動部２０２ｇの移動に伴って、可動部２０２ｇに配置されたレンズ２０２ａも、レーザ光の光軸に垂直な平面内を移動する。
【００１９】
以上の動作により、リレーレンズ２０１ｂから出射され、レンズ２０２ａで屈折したレーザ光を、２次元状に走査させることが可能である。
【００２０】
ここで、可動部２０２ｇの動きは、可動部２０２ｇのＸ軸方向に沿った動きを検出するための半導体位置検出素子（ＰＳＤ）２０４ａと、可動部２０２ｇのＹ軸方向に沿った動きを検出するためのＰＳＤ２０４ｂとによって検出される。即ち、光源２０３ａとＰＳＤ２０４ａ、及び光源２０３ｂとＰＳＤ２０４ｂはそれぞれ可動部２０２ｇを挟むように配置されている。また可動部２０２ｇにはスリット２０２ｅ、２０２ｆが形成されている。このような構成において、可動部２０２ｇの動きに連動してスリットの位置が移動することにより、各光源からの光はスリットを通過して、ＰＳＤに入射する光スポットの入射位置が移動する。ＰＳＤは光の位置を検出できる光センサで、このときの各ＰＳＤからの出力電流に基づき、可動部２０２ｇの位置を示す位置検出信号が生成され、この位置検出信号がスキャナ制御部３００に送られる。
【００２１】
制御部としての機能を有するスキャナ制御部３００は、システム制御部１００から指示されるレーザ光の走査パターンに応じて可動部２０２ｇ、即ちレンズ２０２ａの動き量を制御する。詳細は後述するが、スキャナ制御部３００は、スキャナ部２００の各ＰＳＤからの出力とレーザ光のスキャンパターンに応じて生成される可動部２０２ｇの位置指示値とを比較して可動部２０２ｇの位置制御を行う。
【００２２】
受光部４００は、受光レンズ４０１と、受光センサ４０２とを有している。受光レンズ４０１は、レンズ２０２ａから出射されたレーザ光の、物体６００からの反射光を集光して受光センサ４０２に入射させる。受光センサ４０２は、受光レンズ４０１を介して入射された物体６００からの反射光を電気信号に変換し、反射光の光量を示す受光検出信号をシステム制御部１００に出力する。システム制御部１００は、受光センサ４０２からの受光検出信号に応じて発光装置５００に対して発光指示を行う。
【００２３】
発光装置５００は、システム制御部１００からの発光指示に従った所定の発光量で発光素子２０１ａを発光させる。
【００２４】
次に、図２を参照して、スキャナ制御部３００についてさらに説明する。図２は、スキャナ制御部３００の内部の構成を示す図である。ここで、図２はスキャナ制御部３００をＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成した場合の例である。スキャナ制御部３００をマイクロコンピュータ等で構成するようにしても良い。
【００２５】
図２に示すように、スキャナ制御部３００は、ＤＳＰ３０１と、アクチュエータドライバ３０２と、信号処理部３０３とを有している。また、ＤＳＰ３０１は、インタフェース３０１ａと、アクセス処理部３０１ｂと、角度・位置変換部３０１ｆと、減算器３０１ｇと、アナログ/デジタル（ＡＤ）変換部３０１ｈと、ゲイン調整部（ＡＧＣ）３０１ｉと、位相補償フィルタ３０１ｊと、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御部３０１ｋとを有している。
【００２６】
インタフェース３０１ａは、システム制御部１００からの指示をアクセス処理部３０１ｂに伝達するためのインタフェースである。アクセス処理部３０１ｂは、システム制御部１００からの指示により、レーザ光の走査に必要な走査パターンを求める。
【００２７】
アクセス処理部３０１ｂは、光の走査する角度を指示するので、角度・位置変換部３０１ｆで、この角度指示値を可動部２０２ｇへの位置指示値に変換する。
【００２８】
ＡＤ変換部３０１ｈは、ＰＳＤ２０４ａ（及びＰＳＤ２０４ｂ）によって検出される位置検出信号をデジタル化して取り込む。ＡＧＣ３０１ｉは、ＡＤ変換部３０１ｈで得られるデジタル信号のゲインを調整して該デジタル信号における光源２０３ａの明るさ変動の影響を除去し、この結果として得られる信号（Ａｃｔ基準化変位量）を、減算器３０１ｇに出力する。
【００２９】
減算器３０１ｇは、角度・位置変換部３０１ｆで変換された位置指示値とＡＧＣ３０１ｉで得られるＡｃｔ基準化変位量と差分を計算し、それによって得られる位置誤差値を示す信号を位相補償フィルタ３０１ｊに出力する。位相補償フィルタ３０１ｊは、減算器３０１ｇからの位置誤差値を位相補償し、ＰＷＭ制御部３０１ｋに出力する。ＰＷＭ制御部３０１ｋは、位相補償された位置誤差値をパルスに変換してアクチュエータドライバ３０２に入力する。
【００３０】
アクチュエータドライバ３０２は、ＰＷＭ制御部３０１ｋから入力されるパルスのパルス密度に応じて駆動コイル２０２ｃに電流を供給して可動部２０２ｇを駆動する。ここで、上述したように、可動部２０２ｇにはレンズ２０２ａが配置されている。
【００３１】
レンズホルダ２０１内に設けられた発光素子２０１ａにおいて発生したレーザ光は、レンズ２０２ａを通して目標角度の方向に投射される。
【００３２】
なお、角度指示値と照射されたレーザ光の角度が一致したかどうかは、位置誤差値を、インタフェース３０１ａを介してシステム制御部１００へ伝達することにより判定される。例えば、システム制御部１００は位置誤差値が許容値より大きい場合に、装置を停止する等の処理を行う。
【００３３】
以下、図３を参照して本実施形態における光の走査の方法について説明する。レーザダイオード２０１ａより出射されたレーザ光は、ワイヤバネ２０２ｂを介して支持された可動部２０２ｇ（即ちレンズ２０２ａ）を移動させることによって所定の走査角の範囲内で走査することが可能である。
【００３４】
ここで、本レーザレーダの電源起動時等の初動時においては、レンズ２０２ａが図３に示すＸ軸上の中心位置で且つＹ軸上の中心位置（以下、原点とする）７０１に位置しているものとする。まず、レンズ２０２ａをＸ軸の−方向（図１の右方向）に大きくシフトさせるとともに、Ｙ軸の−方向（図１の表側から裏側に向かう方向）に所定量だけシフトさせる。これによりレンズ２０２ａを起点位置７０２ａに移動させる。レンズ２０２ａの移動後、レーザ光の照射を行いつつ、アクセス処理部３０１ｂの指示する走査パターンの角度指示値（即ち位置指示値）に従ってレンズ２０２ａを符号７０３ａで示すＸ軸の＋方向（第１の方向）に移動させる。このとき、Ｙ軸方向の位置は変化させない。
【００３５】
レンズ２０２ａがＸ軸の終点位置７０４ａに達した後、レンズ２０２ａをＸ軸の−方向（第２の方向）に大きくシフトさせるとともに、Ｙ軸の＋方向に所定量だけシフトさせる。これによりレンズ２０２ａは起点位置７０２ｂに移動する。この期間はレーザ光の照射は行わない。
【００３６】
レンズ２０２ａの移動後、レーザ光の照射を行いつつ、アクセス処理部３０１ｂの指示する走査パターンの角度指示値に従ってレンズ２０２ａを符号７０３ｂで示すＸ軸の＋方向に移動させる。このとき、Ｙ軸方向の位置は変化させない。
【００３７】
レンズ２０２ａがＸ軸の終点位置７０４ｂに達した後、レンズ２０２ａをＸ軸の−方向に大きくシフトさせるとともに、Ｙ軸の＋方向に所定量だけシフトさせる。これによりレンズ２０２ａを起点位置７０２ｃに移動させる。この期間はレーザ光の照射は行わない。
【００３８】
レンズ２０２ａの移動後、レーザ光の照射を行いつつ、アクセス処理部３０１ｂの指示する走査パターンの角度指示値に従ってレンズ２０２ａを符号７０３ｃで示すＸ軸の＋方向に移動させる。
【００３９】
レンズ２０２ａがＸ軸の終点位置７０４ｃに達した後、レンズ２０２ａをＸ軸の−方向に大きくシフトさせるとともに、Ｙ軸の−方向に大きくシフトさせる。これによりレンズ２０２ａを起点位置７０２ａに移動させる。この期間はレーザ光の照射は行わない。
【００４０】
以上の３回の光の走査を１組として、この１組の走査を繰り返すようにする。なお、この１組の走査では範囲７０５内での走査が行われる。しかしながら、この範囲７０５よりも広い範囲７０６での走査を行わせるようにしても良い。この範囲７０６は、例えば本レーザレーダを車載用とする場合に、自動車が曲がるときや、坂道を走行しているとき等において用いる。例えば、自動車の走行中、通常はＹ軸方向の範囲７０６ａを見ているが、坂道を登っている場合には範囲７０６ａよりも少し−方向の範囲７０６ｂを見るようにする。また、レーザレーダを車載用とする場合、地面に水平なＸ軸方向は障害物検出のために広く走査できる必要がある。これに対し、地面に垂直なＹ軸方向は、車両が進んで行くことでもＹ軸方向に見る位置を変える効果があるため、必要以上に広い範囲を走査できなくとも良い。このため、範囲７０５、範囲７０６とも、Ｘ軸方向が長い矩形状の範囲となっている。
【００４１】
以下、本実施形態における光のＸ軸方向の走査について、図４を参照してさらに詳しく説明する。ここで、図４（ａ）は上述した３回の走査の間の可動部２０２ｇ（レンズ２０２ａ）のＸ軸上での変位の時間変化を示す図である。また、図４（ｂ）は上述した３回の走査の間の可動部２０２ｇ（レンズ２０２ａ）のＸ軸に沿った速度の時間変化を示す図である。さらに、図４（ｃ）は上述した３回の走査の間の可動部２０２ｇ（レンズ２０２ａ）のＸ軸に沿った加速度の時間変化を示す図である。
【００４２】
上述したように、レンズ２０２ａを起点位置から終点位置まで移動させる往路の期間６０１においてはレーザ光の照射を行う。このレーザ光の走査の期間では、物体に照射したレーザ光の反射光から得られる情報の処理を容易とするため、レンズ２０２ａを等速で移動させることが望ましい。この期間が図４（ａ）の符号８０１ｂの期間に相当する。実際には、レンズ２０２ａの速度を等速度とするためには、レンズ２０２ａを速度０から加速させる必要があり、また、そのための加速期間が必要になる。この加速期間が図４（ａ）の符号８０１ａの期間に相当する。この加速期間８０１ａにおけるレンズ２０２ａの移動量は等速期間８０１ｂにおける移動量よりも大きくなる。また、往路から復路への移行期間においては、レンズ２０２ａを減速させる必要があり、またそのための減速期間が必要となる。この減速期間が図４（ａ）の符号８０１ｃの期間に相当する。この減速期間８０１ｃにおけるレンズ２０２ａの移動量は等速期間８０１ｂにおける移動量よりも小さくなる。なお、加速期間と減速期間は同じ長さの期間とする。これにより、往路の開始時と往路の終了時でレンズ２０２ａは一瞬静止することになる。
【００４３】
以上の往路の期間８０１における速度変化は、図４（ｂ）に示すように、加速期間８０１ａにおいて０から大きくなり、等速期間８０１ｂで一定となり、減速期間８０１ｃにおいて小さくなって最終的に０に戻る。また、加速度変化は、図４（ｃ）に示すように、加速期間８０１ａで加速方向（＋）の加速度となり、等速期間８０１ｂで０となり、減速期間８０１ｃで減速方向（−）の加速度となる。なお、加速期間８０１ａにおける加速度と減速期間８０１ｃに加速度は、符号が異なるが大きさは等しくなっている。
【００４４】
続いて、レンズ２０２ａが終点位置まで移動して速度が０となった後は、レンズ２０２ａを起点位置まで戻す復路の期間８０２となる。復路の期間８０２ではレンズ２０２ａを等速運動させる必要はないので中間位置まではレンズ２０２ａを加速させながらＸ軸の−方向に移動させる。その後、本実施形態においては中間位置付近でレンズ２０２ａを等速運動させるようにする。所定の期間８０２ａだけレンズ２０２ａを等速運動させた後、その後、レンズ２０２ａを減速させながらＸ軸の−方向に移動させてレンズ２０２ａを起点位置まで戻す。ここで、図４（ｃ）に示すように、等速運動の前後の期間においてはレンズ２０２ａを等加速度運動させる。なお、等速運動の前後の期間においては加速度の符号は異なるが、大きさは等しい。さらに、この等速運動の期間における加速度の大きさは往路における加速期間８０１ａ及び減速期間８０１ｃにおける加速度の大きさよりも大きくしている。
【００４５】
３回の走査をＸ軸方向のみで見ると、レンズ２０２ａは同じ往復動作を繰り返している。即ち、３回の走査の間で往路時間と復路時間はそれぞれ変化しない。
【００４６】
ところで、可動部２０２ｇを動かすための機構に何らかの障害があり、可動部２０２ｇに発生する加速度が小さくなってしまった場合、加速度の不足により本来動かしたい位置までレンズ２０２ａが移動しない場合がある。加速度の不足の程度が小さければ、レンズ２０２ａが想定よりも少し遅れて移動することになり、この結果、位置精度が悪化する。また、加速度の不足の程度が大きければ、レンズ２０２ａの移動が間に合わず、本来のパターンとは違った動きとなる。以上の現象が往路で起きた場合を考えると、前者では走査する光の精度が悪くなって、反射光から障害物の位置検出をする際に検出される障害物の位置の精度も悪くなってしまう。また、後者では、最悪、レーザ光がどこに照射されるかわからず、あらぬ方向にレーザ光が照射され、場合によっては危険な状況となる。
【００４７】
これに対し、本実施形態では、図４（ｃ）に示すように、往路期間８０１において発生させる加速度の大きさより、復路期間８０２において発生させる加速度を大きくしている。この場合、加速度の不足の影響を復路期間８０２が先に受けることになって、復路期間８０２でレンズ２０２ａが正しい位置に動かなくなる。しかしながら、復路期間８０２では光を照射していないので、先に述べたような精度が悪い状態ではレーザ光が照射されない。また、復路期間８０２内で角度指示値と照射されたレーザ光の角度との差が大きいことを検出して光スキャン装置の動作を止めるようにすれば、精度の悪い光は照射されないことになり、結果として、精度の良い状態でのみ光を照射することが可能となる。また、復路の期間内で異常を検出して光スキャン装置を停止させるようにすれば、あらぬ方向へレーザ光を照射することも防ぐことができる。
【００４８】
また、本実施形態では、復路期間８０２において、加速方向の等加速度運動を減速方向の等加速度運動に切り替えるに先立って加速度を０とする期間を設けている。これにより、可動部２０２ｇに加わる力の急激な変化を防止することができる。図１に示すように、可動部２０２ｇの重心と駆動コイル２０２ｃに発生する力の作用点とにはずれがあるため、可動部２０２ｇには並進方向の力に加えて回転モーメントが働く。この回転モーメントにより可動部２０２ｇは重心を中心に回転しようとするが、慣性により力の変化量が大きい方が回転モーメントの影響が大きくなる。本実施形態では、加速方向の等加速度運動を減速方向の等加速度運動に切り替えるに先立って加速度を０とする期間を設けることにより、力の変化量を半分にできる。これによって、可動部２０２ｇに働く回転モーメントの影響を低減して、可動部２０２ｇが本来の動きと異なる挙動をすることを防ぐことが可能である。なお、図１の例では、可動部２０２ｇをワイヤバネ２０２ｂによって弾性支持しており、可動部２０２ｇの回転が起こりやすいので、加速度を０とする期間を設けることが特に有効である。
【００４９】
ここで、本実施形態では、可動部２０２ｇがＸ軸とＹ軸とからなる平面上を移動可能な例を示しているが、可動部２０２ｇが例えばＸ軸方向に移動可能な場合であっても本実施形態を適用可能である。しかしながら、２方向の移動を可能とする構成の場合、１方向のみの移動を可能とする場合よりも可動部２０２ｇの回転が起こりやすいため、加速度を０とする期間を設けることにより効果がより強く得られる。
【００５０】
［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。第２の実施形態は、光スキャン装置の構造は同じであり、可動部２０２ｇを移動させるパターンのみが異なる。上述の第１の実施形態では、図４（ｃ）に示すように、復路の期間８０２を、等加速度運動の期間（加速、減速）と加速度０の期間との組み合わせとしている。そして、加速度を切り替える際には、階段状に加速度を切り替えるようにしている。これに対し、本実施形態では、図５（ｃ）に示すように、徐々に加速度が変化するようにしている。なお、この場合には、図５（ｂ）に示すように速度も滑らかに変化する。さらに、速度の変化があるので図５（ａ）に示すように、変位の変化も図４（ａ）とは異なるものとなる。
【００５１】
ここで、上述した例では加速度ではなく、レーザ光の走査角度（可動部２０２ｇの変位）を指示することで可動部２０２ｇの制御を行っている。このような場合、変位を２回微分することにより得られる加速度の値が角の部分を持たないような角度指示値（位置指示値）によって制御を行う。
【００５２】
本実施形態では、加速度を階段状に変化させないようにしたため、第１の実施形態よりも、可動部２０２ｇに加わる力の変化量が大きくなる可能性を低減できる。これによって、可動部２０２ｇが本来の動きと異なる挙動をする可能性を第１の実施形態よりも低減することが可能である。
【００５３】
以上、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、様々に変形することができる。例えば、障害物が検知された場合などにその部分のみ走査するような動作を、図３を用いて説明した動作に加えても良い。
【００５４】
また、上述した実施形態では光を水平方向にのみ走査しているが、場合によっては、垂直方向に走査しても良い。ただし、本光スキャン装置を車載用途とする場合には、上述したように、水平方向の走査範囲のほうを垂直方向の走査範囲に比べて広くする。この場合、可動部２０２ｇを移動させるのに必要な加速度も水平方向の走査のほうが大きくなって、可動部２０２ｇの回転の問題が生じやすくなる。したがって、垂直方向の走査よりも、水平方向の走査のほうが特に本実施形態の手法が有効である。
【００５５】
また、アクチュエータ２０２の構成についても様々なものが考えられる。例えば、図１の例では駆動コイル２０２ｃを可動部２０２ｇに取り付けた例について説明しているが、逆に磁石２０２ｄを可動部２０２ｇに取り付けるような構成としても良い。
【００５６】
さらに、図１の構成では、レンズ２０２ａから出射されたレーザ光が、レンズ２０２ａとは異なる受光レンズ４０１を介して受光される構成としている。しかしながら、レンズ２０２ａから出射されたレーザ光をレンズ２０２ａで受光し、受光した光を、例えば光路分割素子で分離した後で検出するような構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光スキャン装置を備えるレーザレーダの構成を示す図である。
【図２】スキャナ制御部の内部の構成を示す図である。
【図３】図１のレーザレーダにおける光の走査について説明するための図である。
【図４】図４（ａ）は第１の実施形態における可動部のＸ軸上での変位の時間変化を示す図であり、図４（ｂ）は第１の実施形態における可動部のＸ軸に沿った速度の時間変化を示す図であり、図４（ｃ）は第１の実施形態における可動部のＸ軸に沿った加速度の時間変化を示す図である。
【図５】図５（ａ）は第２の実施形態における可動部のＸ軸上での変位の時間変化を示す図であり、図５（ｂ）は第２の実施形態における可動部のＸ軸に沿った速度の時間変化を示す図であり、図５（ｃ）は第２の実施形態における可動部のＸ軸に沿った加速度の時間変化を示す図である。
【図６】従来例における光の走査について示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００…システム制御部、２００…スキャナ部、２０１…レンズホルダ、２０１ａ…発光素子（レーザダイオード）、２０１ｂ…リレーレンズ、２０２…アクチュエータ、２０２ａ…レンズ、２０２ｂ…弾性支持部（ワイヤバネ）、２０２ｃ…駆動コイル、２０２ｄ…磁石、２０３ａ…光源、２０３ｂ…光源、２０４ａ，２０４ｂ…ＰＳＤ、３００…スキャナ制御部、３０１…ＤＳＰ、３０１ａ…インタフェース、３０１ｂ…アクセス処理部、３０１ｆ…角度・位置変換部、３０１ｇ…減算器、３０１ｈ…アナログ/デジタル（ＡＤ）変換部、３０１ｉ…ゲイン調整部（ＡＧＣ）、３０１ｊ…位相補償フィルタ、３０１ｋ…パルス幅変調（ＰＷＭ）制御部、３０２…アクチュエータドライバ、３０３…信号処理部、４００…受光部、４０１…受光レンズ、４０２…受光センサ、５００…発光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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