(57)【要約】【課題】非接触で揺動部側に外部から信号を伝達することができ、小型且つ軽量の偏向装置、光走査装置及び走査式測距装置を提供する。【解決手段】走査式測距装置１０は、投受光部２０と投受光部２０から出射された測定光を光学窓１２から外部に偏向反射する偏向装置とで構成され、偏向装置は、第１軸心Ｐ１周りに揺動可能な可動部３と可動部３を揺動駆動する駆動部を備えた第１偏向機構３０と、第１偏向機構３０を第１軸心Ｐ１と直交する第２軸心Ｐ２周りに回転駆動する第２偏向機構４０と、第２偏向機構４０の回転に伴って第２軸心Ｐ２周りに回転するように配置された第２コイル５４と、第２コイル５４と共通の軸心上で対向配置された第１コイル５２とを備えた非接触給電部５０とを備えた偏向装置とを備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸心周りに揺動可能な可動部と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偏向機構を前記第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、
前記駆動部と電気的に接続され、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第２コイルと、前記第２コイルと共通の軸心上で対向配置された第１コイルとを備え、電磁誘導方式により前記第１コイルから前記第２コイルに給電する非接触給電部と、
を備えている偏向装置。
【請求項２】
前記第１偏向機構は、前記第２偏向機構に回転可能に支持された固定部と、前記可動部を前記固定部に支持す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記載の偏向装置。
【請求項３】
前記第２軸心上に配置された投受光部と、
前記可動部に設置され、前記投受光部から前記第２軸心に沿って出射された測定光を偏向反射し、偏向反射された測定光のうち物体で反射された反射光を前記投受光部に導く光偏向部と、
前記投受光部から出射され、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、
前記投受光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、
前記揺動制御部からの制御信号が前記非接触給電部を介して前記駆動部に伝達される請求項２記載の偏向装置。
【請求項４】
前記基準反射部材は、前記第２軸心に沿って反射率が異なる領域を備え、
前記揺動制御部は、前記投受光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３記載の偏向装置。
【請求項５】
前記駆動部は、前記可動部に形成された駆動用のコイルを含み、前記振幅制御部は、前記非接触給電部を介して前記コイルに印加する電流の周波数を制御する請求項４記載の偏向装置。
【請求項６】
駆動部は、前記可動部に形成された駆動用のコイルと、前記コイルに印加する電流を生成する電源回路とを含み、
前記振幅制御部は、前記非接触給電部を介して前記コイルに印加する電流の周波数制御情報を高周波に重畳させて前記電源回路に伝送し、
前記電源回路は前記周波数制御情報に基づいて前記コイルに印加する電流の周波数を制御する請求項４記載の偏向装置。
【請求項７】
前記可動部の揺動周期に同期して前記第２偏向機構の回転周期及び／または前記投受光部から出射された測定光による測定周期を調整する同期制御部を備えている請求項４から６の何れかに記載の偏向装置。
【請求項８】
前記投受光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、前記投受光部から出射される測定光の強度または発光インタバルを調整する調光部を備えている請求項３から７の何れかに記載の偏向装置。
【請求項９】
前記非接触給電部は、前記第１コイル及び第２コイルを各別に巻回して支持する一対の環状のコイル支持部を備え、各コイル支持部の中心部に形成された空間に前記第１偏向機構との間で信号を伝送する非接触信号伝送部が配置されている請求項１から８の何れかに記載の偏向装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れかに記載された偏向装置を備えている光走査装置。
【請求項１１】
請求項１から９の何れかに記載された偏向装置を備えている走査式測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向装置、光走査装置及び走査式測距装置に関し、例えば測定光を三次元的に走査するために用いる偏向装置、光走査装置及び走査式測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水平軸心周りにミラーを揺動支持するギア機構と、支軸に設置された投受光部を垂直軸心周りに回転駆動するモータを備え、モータを駆動させて支軸周りにミラーを回転させるとともに、モータに連動するギア機構を介してミラーの姿勢を変化させ、投受光部から出力されるビームをミラーで反射させて三次元的に走査する赤外ビーム走査装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、水平軸心周りにミラーを揺動支持する垂直偏向用のモータと、垂直軸心周りにミラーを回転駆動する水平偏向用のモータを備えたＴＯＦ方式の距離測定装置が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、強磁性体または永久磁石を備えたミラーと、ミラーを水平軸心周りに姿勢偏向する電磁石とを、垂直軸心周りに回転させるモータを備えた光ビームスキャン機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１２５２７号公報
【特許文献２】特開２００１−５０７２３号公報
【特許文献３】特開２００３−２８７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された赤外ビーム走査装置は、ギア機構を介して水平軸心周りにミラーを揺動させる機械式の揺動メカニズムを採用しているため、ミラーを高速に揺動できず、またその揺動角度を精密に制御できないため、測定精度が得られない。さらには装置が大掛かりになるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に開示された距離測定装置は、ミラーを垂直偏向用のモータで駆動するため、ミラーを高速に揺動できず、また装置が大掛かりになるという問題があった。
【０００８】
さらに、特許文献３に開示された距離測定装置は、電磁石で駆動するため、強磁性体または永久磁石を備えた特殊なミラーを用いる必要がありコストが嵩むとともに、高速に駆動できず、さらには装置が大掛かりになるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２，３に記載された装置は、垂直軸心周りに回転するミラーを水平軸心周りに回転するモータまたは電磁石を用いて揺動させる構成であるため、当該水平軸心周りに回転するモータまたは電磁石に駆動用の電気信号を入力するために、例えばミラーの垂直回転軸に信号伝達用の摺動子構造を備える必要があり、接触部の機械的磨耗により装置の寿命が短くなるという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、非接触で揺動部側に外部から信号を伝達することができ、小型且つ軽量の偏向装置、光走査装置及び走査式測距装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明による偏向装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、第１軸心周りに揺動可能な可動部と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偏向機構を前記第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、前記駆動部と電気的に接続され、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第２コイルと、前記第２コイルと共通の軸心上で対向配置された第１コイルとを備え、電磁誘導方式により前記第１コイルから前記第２コイルに給電する非接触給電部と、を備えている点にある。
【００１２】
第２コイルに対向配置された第１コイルに電流を通流すると、電磁誘導により第１コイルに対向配置された第２コイルに起電力が発生し、第２コイルとともに第２軸心周りに回転する第１偏向機構の駆動部に第２コイルから電力を供給することができるようになる。そして、第１コイルから第２コイルに非接触で給電されるので、機械的寿命に制限がある摺動子構造を採用する必要がない。
【００１３】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記第１偏向機構は、前記第２偏向機構に回転可能に支持された固定部と、前記可動部を前記固定部に支持す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点にある。
【００１４】
駆動部によって捻り回転駆動される梁部を介して可動部が固定部に支持されるような第１偏向機構は、梁部がジンバル構造の捻り梁として機能するものであり、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により極めて小型且つ軽量に構成でき、しかも高速に揺動駆動できる。例えば、可動部に平面状のコイルが形成され、コイルに流れる交流電流と固定部に備えた永久磁石により形成される磁界とによって、コイルにローレンツ力が作用し、梁部で支持された可動部が繰り返し揺動されるようになる。また、ローレンツ力を利用して可動部を揺動する以外に、コイルに交流電流を印加して発生する静電力や、圧電体に電圧を印加して発生する圧電力を利用して可動部を揺動するような微小機械装置や、片持梁で支持された可動部を前後に撓み揺動駆動する微小機械装置も提案されている。このような微小機械装置を用いれば、小型且つ軽量で高速の偏向装置が実現できるようになる。
【００１５】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記第２軸心上に配置された投受光部と、前記可動部に設置され、前記投受光部から前記第２軸心に沿って出射された測定光を偏向反射し、偏向反射された測定光のうち物体で反射された反射光を前記投受光部に導く光偏向部と、前記投受光部から出射され、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、前記投受光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、前記揺動制御部からの制御信号が前記非接触給電部を介して前記駆動部に伝達される点にある。
【００１６】
温度変動等の要因で可動部を含む梁部の共振周波数が変動すると、それに伴って可動部の揺動振幅が変動するため、一定の揺動振幅に維持するためには、揺動振幅の変動を計測してコイルに印加する電流を制御する必要がある。そのために第１偏向機構に可動部の揺動振幅を計測するセンサを備えると、当該センサの信号出力を第１偏向機構から外部に取り出すために、さらに別の電磁誘導方式を採用したコイルを備える必要があり、コストの上昇につながる虞がある。しかし、上述の構成を採用すれば、第１偏向機構という回転系の外部に設置された投受光部から出射された測定光のうち基準反射部材で反射した反射光が投受光部で受光されるので、その反射光に基づいて可動部の揺動振幅を検知することができるようになる。つまり、計測された可動部の揺動振幅を第１偏向機構から外部に取り出す必要がなくなる。
【００１７】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三特徴構成に加えて、前記基準反射部材は、前記第２軸心に沿って反射率が異なる領域を備え、前記揺動制御部は、前記投受光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、を備えている点にある。
【００１８】
駆動部によって可動部が一定の周波数で揺動駆動されると、測定光が光偏向部で第２軸心方向に沿って上下方向に偏向反射される。そのときに揺動振幅が変動すると、基準反射部材のうち第２軸心に沿って反射率が異なる領域から反射された反射光の強度は、反射率に対応して変動するので、振幅検知部で反射光の強度変化の特性から揺動振幅の変動が検知できるようになる。その結果に基づいて、振幅制御部により駆動部が制御され、可動部の揺動振幅が所定の揺動振幅に調整されるようになる。
【００１９】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四特徴構成に加えて、前記駆動部は、前記可動部に形成された駆動用のコイルを含み、前記振幅制御部は、前記非接触給電部を介して前記コイルに印加する電流の周波数を制御する点にある。
【００２０】
コイルへの印加電流の周波数が一定の下で、温度変化等に起因して可動部を含む梁部の共振周波数が変動する場合に、印加電流の周波数が共振周波数に近くなれば振幅が大きくなり、印加電流の周波数が共振周波数から遠ざかれば振幅が小さくなる。そのような場合であっても、振幅検知部で検知された揺動振幅が目標値になるように、振幅制御部によってコイルへ印加されるべき電流の周波数が可変制御され、その電流が第２コイルから第１コイルに非接触給電され、さらに可動部のコイルに印加される結果、可動部の振幅が一定に維持されるようになる。周波数を可変に制御するためには、例えばＰＬＬ回路を組み込んだ交流電源回路等、比較的簡単かつ小型の電源回路で構成できるので、印加電流の周波数を一定に維持しつつ電流値を可変にするための交流電源回路よりも効果的にコストを低減することができ、またその電源回路の設置スペースも小さくできる。
【００２１】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第四特徴構成に加えて、駆動部は、前記可動部に形成された駆動用のコイルと、前記コイルに印加する電流を生成する電源回路とを含み、前記振幅制御部は、前記非接触給電部を介して前記コイルに印加する電流の周波数制御情報を高周波に重畳させて前記電源回路に伝送し、前記電源回路は前記周波数制御情報に基づいて前記コイルに印加する電流の周波数を制御する点にある。
【００２２】
第五の特徴構成のように、非接触給電部を介して可動部のコイルへ印加する周波数の電流を直接給電するのではなく、非接触給電部を介してコイルに印加する電流の周波数制御情報を伝送し、周波数制御情報に基づいて駆動部に備えた電源回路を制御することで、非接触給電部を介して駆動部に備えた電源回路に電力を供給すると共に制御情報を重畳して伝送することが可能になる。
【００２３】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第四から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記可動部の揺動周期に同期して前記第２偏向機構の回転周期及び／または前記投受光部から出射された測定光による測定周期を調整する同期制御部を備えている点にある。
【００２４】
振幅を一定に制御するために可動部の揺動周期が変化すると測定方向が変化して、本来必要な測定方向に対応する測定値が得られなくなる虞がある。また、揺動周期内で必要な測定値の数の増減が発生する虞もある。そのような場合であっても、同期制御部により、可動部の揺動位相に同期した同期信号に基づいて測定光による測定時期及び／または第２偏向機構の回転周期を調整すれば、可動部の揺動周期が変化しても本来必要な測定方向に対応する測定値を得ることができるようになる。
【００２５】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第三から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記投受光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、前記投受光部から出射される測定光の強度または発光インタバルを調整する調光部を備えている点にある。
【００２６】
投受光部から出射される測定光の強度が変動すると、測定精度が低下する虞があり、光源に使用するレーザ光の強度が安全基準から逸脱する虞もある。そのような場合でも、調光部により、振幅調整用の基準反射部材からの反射光に基づいて測定光の強度が調整されるので、専用の基準反射部材を別途設ける必要もない。
【００２７】
同第九の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一から第八の何れかの特徴構成に加えて、前記非接触給電部は、前記第１コイル及び第２コイルを各別に巻回して支持する一対の環状のコイル支持部を備え、各コイル支持部の中心部に形成された空間に前記第１偏向機構との間で信号を伝送する非接触信号伝送部が配置されている点にある。
【００２８】
非接触給電部を環状のコイル及びコイル支持部で構成すると、コイル支持部の中心部に空間が形成される。その空間を利用して非接触信号伝送部を配置すれば、複数種類の信号を外部から第１偏向機構側に伝送することができるようになる。
【００２９】
本発明による光走査装置の特徴構成は、上述した第一から第九の何れかの特徴構成を備えた偏向装置を備えている点にある。
【００３０】
本発明による走査式測距装置の特徴構成は、上述した第一から第九の何れかの特徴構成を備えた偏向装置を備えている点にある。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明した通り、本発明によれば、非接触で揺動部側に外部から信号を伝達することができ、小型且つ軽量の偏向装置、光走査装置及び走査式測距装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による偏向装置の要部を構成する微小機械装置の斜視図
【図２】微小機械装置の分解斜視図
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明による偏向装置の断面図
【図４】（ａ）は投受光部の説明図、（ｂ）は第１軸心周りに揺動される可動部で走査される測定光の説明図
【図５】（ａ）は第１偏向機構の断面図、（ｂ）は非接触給電部（第２コイル）の平面図、（ｃ）は非接触給電部（第１コイル）の平面図
【図６】本発明による走査式測距装置により三次元空間に出射される測定光の軌跡の説明図
【図７】（ａ）は基準反射部材への測定光の走査説明図、（ｂ）は測定光の軌跡の説明図
【図８】可動部を揺動制御する揺動制御装置の説明図
【図９】可動部の揺動振幅の変動と規準反射部材との関係の説明図
【図１０】（ａ）は揺動制御の原理の説明図、（ｂ）は共振周波数の変動に対する印加電流の周波数制御の説明図
【図１１】（ａ）は振れ角方向に対して等間隔で発光制御する場合の測距タイミングおよび、周波数変動時の測距タイミング制御の説明図、（ｂ）は位相方向に対して等間隔に発光制御する場合の測距タイミング制御の説明図
【図１２】（ａ）から（ｃ）は別実施形態を示し、第１偏向機構と非接触給電部の構成の説明図
【図１３】（ａ）から（ｃ）は別実施形態を示し、第１偏向機構と非接触給電部の構成の説明図
【図１４】別実施形態を示し、投受光部と第１偏向機構と非接触給電部の構成の説明図
【図１５】別実施形態を示し、本発明による偏向装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明による偏向装置が組み込まれた走査式測距装置を図面に基づいて説明する。
【００３４】
図３（ａ），（ｂ）には、本発明による走査式測距装置１０が示されている。当該走査式測距装置１０は、ＴＯＦ方式が採用され、光学窓１２を備えた円筒状のケーシング１１と、ケーシング１１に収容された投受光部２０と、第１偏向機構３０と、第２偏向機構４０と、非接触給電部５０と、信号処理部７０等を備えて構成されている。
【００３５】
第１偏向機構３０は、図３（ａ）の紙面に垂直な第１軸心Ｐ１周りに揺動可能な可動部３と可動部３を揺動駆動する駆動部（図示されていない）を備えている。また、第２偏向機構４０は、第１偏向機構３０を第１軸心Ｐ１とは異なり、図３（ａ）の紙面に平行な第２軸心Ｐ２周りに回転駆動する機構である。
【００３６】
非接触給電部５０は、僅かの間隙で対向配置された第１コイル５２と第２コイル５４を備えて構成されている。第２コイル５４は、第１偏向機構３０の駆動部と電気的に接続され、第２偏向機構４０の回転に伴って第２軸心Ｐ２周りに回転するように配置されている。第１コイル５２は、第２コイル５４と共通の軸心Ｐ２上で対向配置されている。第１コイル５２に印加された交流電流から第２コイル５４に起電力が生じる電磁誘導方式により給電される。
【００３７】
第１軸心Ｐ１と第２軸心Ｐ２とが直交するように配置され、静止状態で可動部３の平坦面が、第２軸心Ｐ２と垂直な面に対して４５°の傾斜姿勢で配置されている。上述の第１偏向機構３０と第２偏向機構４０と非接触給電部５０とから本発明による偏向装置が構成されている。尚、第２軸心Ｐ２はケーシング１１の軸心でもある。
【００３８】
以下、各部について詳述する。
図１及び図２に示すように、第１偏向機構３０は、固定部２となる枠体と、可動部３となる平坦な板状体と、固定部２に対して可動部３を第１軸心Ｐ１周りに揺動可能に支持する一対の梁部４，４と、梁部４，４を挟んで可動部３の両側に配置された永久磁石５，６と、上部カバー体８等を備えている。
【００３９】
固定部２はポリカーボネート等の樹脂製の直方体部材で構成され、その中央部が、平面視で可動部３よりもやや大きな面積で、厚み方向に刳り抜かれた開口空間が形成され、その開口空間に可動部３が配置されている。
【００４０】
梁部４，４は金属弾性部材で構成され、所定長の金属棒状部４ａと、金属棒状部４ａの一端側に形成され固定部２に固定する固定側パッド４ｂと、金属棒状部４ａの他端側に形成され可動部３に固定する可動側パッド４ｃとを備えている。
【００４１】
断面が“コ”の字形で、高透磁率の部材で構成される磁性体保持部７に、永久磁石５，６のうち一方５がＮ極、他方６がＳ極となるように対向配置され、固定部２の開口空間に、可動部３を挟むように下方から挿入固定されている。
【００４２】
可動部３は、ガラス基板、或いはシリコン基板に金またはアルミニウム等が蒸着された偏向ミラー３ａと、ガラスエポキシ基板に銅線のコイルＣと電極パッドＥが印刷形成されたコイル基板３ｃと、それら間に配置される同じくガラスエポキシ製のスペーサ３ｂを備えている。一対の梁部４，４の各可動側パッド４ｃが電極パッドＥに接触するように位置決めされ、導電性接着剤を用いて偏向ミラー３ａとコイル基板３ｃとの間に接着固定されている。尚、コイル基板３ｃを、エポキシ樹脂等を用いた各基板層にコイルパターンを形成し、各基板層のコイルをビアで連結した多層基板で構成してもよい。
【００４３】
一対の梁部４，４を介して駆動用のコイルＣに交流電流を印加すると、コイルＣに流れる交流電流と固定部２に備えた永久磁石５，６により形成される磁界とによってコイルＣに作用するローレンツ力により、梁部４，４で支持された可動部３が繰り返し揺動される。コイル基板３ｃと永久磁石５，６とで駆動部が構成されている。
【００４４】
即ち、第１偏向機構３０は、少なくとも一つの可動部３と、固定部２と、両側から可動部３を固定部２に支持する一対の梁部４，４とを含み、梁部４を捻り回転軸とする第１軸心Ｐ１周りに可動部２が揺動可能に構成されている。そして、梁部４，４は、可動部３を支持する機能と、コイルＣに通電する導電体としての機能と、可動部３を基準位置に戻すばねとしての機能を備えている。さらに、可動部３に、入射光を反射して偏向走査する光偏向面（偏向ミラー）３ａが形成されている。
【００４５】
梁部４，４を構成する材料は金属に制限されるものではなく、シリコンや樹脂等、ＭＥＭＳ技術で加工可能な材料を選択することができ、目標とする揺動周波数に基づいて適宜選択される。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、第２偏向機構４０は、コイルを備えたステータ４１と永久磁石を備えたロータ４２とからなるモータＭと、ロータ４２に連結された回転軸４４と、回転軸４４と一体に連結される円盤状の支持部４３及び当該支持部４３の外周に配置される筒状の支持部４５を備えて構成されている。当該支持部４３，４５によって第１偏向機構３０の固定部２が回転自在に支持されている。
【００４７】
支持部４３，４５に連結された第１偏向機構３０がモータＭによって第２軸心Ｐ２周りに回転駆動される。回転軸４４にはエンコーダが設けられ、その出力が信号処理部７０に入力され、信号処理部７０でその回転速度及び回転位置（回転位相）が把握される。モータＭとしてＤＣブラシレスモータやステッピングモータを好適に用いることができる。
【００４８】
図５（ａ）から（ｃ）に示すように、非接触給電部５０は、珪素鋼で構成された一対の環状のコイル支持部５１，５３と、各コイル支持部５１，５３の一端面に形成された断面コの字形状の円環状の溝に巻回された銅線のコイル５２，５４とで構成されている。
【００４９】
第１コイル支持部５１及び第２コイル支持部５３は、第２軸心Ｐ２を中心に各溝が対向するように僅かな間隙を隔てて配置され、電磁誘導方式により第１コイル５２から第２コイル５４に給電される。
【００５０】
第１コイル支持部５１は、省スペース化のため、ステータ４１の周りに嵌め込み固定され、その面位置がステータ４１の面位置と一致する高さに配置されている。また第２コイル５３は、円盤状の支持部４３の周りに嵌込み固定され、両者５１，５３の間隙が回転軸４４の長さで規定されている。
【００５１】
可動部３を揺動駆動するための所定周波数の交流電流が、信号処理部７０で生成されて第１コイル５２に印加される。さらに当該交流電流が第１コイル５２に相対回転する第２コイル５４に電磁誘導され、第２コイル５４と一体に回転するコイル基板３ｃに形成されたコイルＣに印加される。その結果、可動部３が第１軸心Ｐ１回りで揺動する。
【００５２】
ケーシング１１の底面に信号処理部７０が配置され、その上部に形成された支持板１３上に偏向装置が設置されている。支持板１３に形成された孔部１３ａは、信号処理部７０と第１コイル５２または投受光部２０との間の信号線を配置するための開口である。信号処理部７０はマイクロコンピュータ等を含む電子回路で構成され、少なくとも第１偏向機構３０に対する制御ブロック、第２偏向機構４０に対する制御ブロック、投受光部２０に対する制御ブロック、測距演算を行なう演算ブロック等が構築されている。
【００５３】
図４（ａ）には投受光部２０の構成が示されている。投受光部２０は、光源となるレーザダイオード２１と、受光部となるアバランシェフォトダイオード２６等を備えて構成されている。レーザダイオード２１から放射された測定光がコリメータレンズ２２に導かれ、コリメータレンズ２２で平行光に成形された測定光が軸心Ｐ２に沿って第１偏向機構３０の偏向ミラー３ａ（図４（ｂ）参照。）に入射するように配置されている。コリメータレンズ２２は導光部材２３に収容され、導光部材２３は円錐台状の暗箱２４に収容されている。
【００５４】
暗箱２４の下端が開放され、導光部材２３の周囲を囲むように集光レンズ２５が設置されるとともに、暗箱２４の天井部で導光部材２３の直上にアバランシェフォトダイオード２６が配置されている。第１偏向機構３０から第２軸心Ｐ２に沿って入射した反射光が、集光レンズ２５で集光されてアバランシェフォトダイオード２６に入射して光電変換される。
【００５５】
図４（ｂ）には、上述した駆動部３ｃ，５，６で第１軸心Ｐ１回りに揺動駆動される偏向ミラー３ａによって、投受光部２０から出射された測定光が上下に偏向反射される様子が示されている。この例では、±１１．２５°の機械角度で揺動する偏向ミラー３ａによって、測定光が±２２．５°（４５°）の範囲で偏向反射される。
【００５６】
偏向ミラー３ａで偏向反射された測定光は、ケーシング１１の光学窓１２から外部空間に出射され、外部空間の物体から反射した反射光が偏向ミラー３ａによって投受光部２０に偏向反射され、受光部であるアバランシェフォトダイオード２６で検知される。信号処理部７０に備えた測距演算部によって、測定光の出射時期と反射光の受光時期の時間差が求められ、その時間差に基づいて走査式測距装置１０から物体までの距離が算出される。
【００５７】
第１軸心Ｐ１回りに揺動駆動される偏向ミラー３ａが第２偏向機構４０により第２軸心Ｐ２回りに回転駆動される結果、測定光は二次元的に走査される。
【００５８】
図６には、第１軸心Ｐ１回りの偏向ミラー３ａの揺動周期と、第２軸心Ｐ２回りに回転する偏向ミラー３ａの回転周期を一致させて、測定光を連続点灯した場合の測定光の軌跡が例示されている。各周期の相対的な位相がずれると、それに伴って測定光の軌跡がシフトする。当該軌跡はリサージュ形状となる。実際には、偏向ミラー３ａの揺動周期が回転周期よりも一桁以上の大きな値に設定され、揺動周期よりも一桁から二桁の大きな値の周期で光源が点滅駆動される。
【００５９】
十分な振幅で偏向ミラー３ａを揺動させるために、通常、コイルＣに印加する交流電流の周波数は可動部３を含む梁部４，４の共振周波数の近傍周波数に設定される。しかし、温度変動等の要因で可動部３を含む梁部４，４の共振周波数が変動すると、それに伴って可動部３の揺動振幅が変動する。
【００６０】
一定の揺動振幅に維持するためには、揺動振幅の変動を計測してコイルＣに印加する電流を制御する必要がある。そのために第１偏向機構３０に可動部３の揺動振幅を計測するセンサを備えると、当該センサの信号出力を第１偏向機構３０から信号処理部７０に入力するために、さらに別の電磁誘導方式を採用したコイルを備えるとコストの上昇につながる。
【００６１】
そこで、図３（ａ），（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、ケーシング１１のうち光学窓１２が形成されていない領域に、偏向ミラー３ａで偏向反射された測定光を反射する基準反射部材６０が内周面に沿うように配置されている。この例では、第２軸心Ｐ２回りに２７０°の範囲が測定領域に設定されて、その範囲に光学窓１２が形成され、残り９０°の範囲が非測定領域に設定されて、その一部領域に基準反射部材６０が配置されている。
【００６２】
図７（ｂ）には、平坦に引き伸ばされた基準反射部材６０が示されている。同図中、破線で示す正弦波は測定光の軌跡で、この軌跡に沿って所定の周期で光源が点滅される。基準反射部材６０は、第２軸心Ｐ２に沿う方向での長さが偏向ミラー３ａの目標揺動振幅に対応する目標振幅Ａよりも若干長くなるように形成された反射シートで構成され、偏向ミラー３ａの停止時に測定光が上下方向中心位置を通過するようにケーシング１１の内壁に位置決め固定されている。
【００６３】
さらに、基準反射部材６０の下縁側には、他の領域（高反射率領域）６０Ａよりも反射率が低い低反射率領域６０Ｂが形成されている。低反射率領域６０Ｂは少なくとも下端から目標振幅Ａの２割の長さまでをカバーする幅で形成されている。
【００６４】
図８に示すように、信号処理部７０には、振幅検知部７１と振幅制御部７２とからなる揺動制御部を備えている。基準反射部材６０からの反射光が投受光部２０で検知され、信号線を介して振幅検知部７１に入力されて振幅が検知される。振幅検知部７１で検知された振幅が振幅制御部７２に入力され、その振幅が目標振幅になるように交流電流の電流値を一定に維持しながら周波数が調整される。振幅制御部７２から出力される交流信号は非接触給電部５０を介して可動部３のコイルＣに印加される。
【００６５】
振幅検知部７１は、低反射率領域６０Ｂに対応する検知間隔と、高反射率領域６０Ａに対応する検知間隔の合計時間を可動部の１周期と検知する。具体的に、振幅検知部７１は、基準反射部材６０からの反射光を所定の閾値で二値化するコンパレータと、コンパレータで検知された信号エッジをトリガーにして各区間の時間をカウントするタイマー回路と、タイマー回路の値を記憶する記憶部等を備えている。
【００６６】
図９の上部には、偏向ミラー３ａ（可動部３）が目標振幅−Ａ（このとき、揺動角度は−１１．２５°）となるときの振幅特性曲線（実線）と、目標振幅−Ａよりも大きな振幅−Ａ´（このとき、揺動角度は−１１．２５°より大）となるときの振幅特性曲線（破線）と、目標振幅−Ａよりも小さな振幅Ａ´´（このとき、揺動角度は−１１．２５°より小）となるときの振幅特性曲線（一点鎖線）と、基準反射部材６０との関係が示されている。
【００６７】
図９の下部には、投受光部２０により基準反射部材６０からの反射光が検知されるタイミングが示されている。理想的には、可動部３が目標振幅±Ａで継続的に揺動されることが好ましいのであるが、環境温度の変動等に起因して可動部３を含む梁部４，４の共振周波数が変化すると振幅が目標振幅±Ａからずれるようになる。共振周波数がコイルＣへの印加電流の周波数に近づくと可動部３の振幅が大きくなり、共振周波数がコイルＣへの印加電流の周波数から遠ざかると可動部３の振幅が小さくなる。
【００６８】
可動部３が目標振幅±Ａであるとき、揺動制御部７１により低反射率領域６０Ｂに対応する黒レベル領域の区間Ｔ１１と、高反射率領域６０Ａに対応する白レベルの区間Ｔ１２が検知され、区間Ｔ１１と区間Ｔ１２の合計時間が可動部３の１周期として検知される。
【００６９】
可動部３が目標振幅Ａよりも大きな振幅Ａ´であるとき、揺動制御部７１により低反射率領域６０Ｂに対応する黒レベル領域の区間Ｔ２１と、高反射率領域６０Ａに対応する白レベルの区間Ｔ２２が検知され、区間Ｔ２１と区間Ｔ２２の合計時間Ｔ２（＝Ｔ１）が可動部３の１周期として検知される。
【００７０】
同様に、可動部３が目標振幅Ａよりも小さな振幅Ａ´´であるとき、揺動制御部７１により低反射率領域６０Ｂに対応する黒レベル領域の区間Ｔ３１と、高反射率領域６０Ａに対応する白レベルの区間Ｔ３２が検知され、区間Ｔ３２と区間Ｔ３２の合計時間Ｔ３（＝Ｔ１）が可動部３の１周期として検知される。
【００７１】
振幅制御部７２は、振幅検知部７１で検知された白レベル領域の区間と黒レベル領域の区間の時間比が目標値（Ｔ１１／Ｔ１２）からずれると、当該時間比が目標値（Ｔ１１／Ｔ１２）になるように、コイルＣへの印加電流の電流値を一定に維持しながら周波数ｆを可変制御する。その結果、可動部３の振幅が目標となる振幅Ａに一定に維持されるようになる。
【００７２】
具体的に、振幅制御部７２は、白レベル領域の区間と黒レベル領域の区間の時間比及び時間比の目標値との偏差を算出する演算回路と、偏差に基づいて印加電流の周波数の制御値を算出するＰＩＤ演算等で例示されるフィードバック演算部と、フィードバック演算部で算出された制御値に対応して印加電流の周波数を調整するＰＬＬ回路を備えた交流電源回路等を備えている。尚、コイルＣへの印加電流の電流値を一定に維持するとは、交流電流の実効値を一定に維持することを意味する。
【００７３】
つまり、振幅検知部７１では、回転軸４４に備えたエンコーダの出力に基づくモータの回転数と回転位置に基づいて、基準反射部材６０に対する白レベル領域の区間と黒レベル領域の区間が検知され、振幅制御部７２では、白レベル領域の区間と黒レベル領域の区間の合計時間とそれらの時間比とから可動部３の揺動周波数及び振幅が求められる。
【００７４】
図１０（ａ）に示すように、揺動振幅が共にＡで揺動周波数がｆ１，ｆ２（ｆ１＜ｆ２）の可動部３に対して、振幅検知部７１によって振幅αＡとなる位置を境に黒レベル区間と白レベル区間が検知される場合を想定する。
【００７５】
揺動周波数ｆ１の可動部３は、Ａ１（ｔ）＝Ａ ｓｉｎ ２πｆ１ｔで揺動し、揺動周波数ｆ２の可動部３は、Ａ２（ｔ）＝Ａ ｓｉｎ ２πｆ２ｔで揺動する。振幅がαＡとなる時間ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３は、以下の式で求まる。
αＡ＝Ａ ｓｉｎ ２πｆ１ｔ
αＡ＝Ａ ｓｉｎ ２πｆ２ｔ
これから、
ｔ１１＝{１／（２πｆ１）}×ｓｉｎ−１（α）
ｔ１２＝{１／（２πｆ１）}×{π−ｓｉｎ−１（α）}
ｔ１３＝{１／（２πｆ１）}×{２π−ｓｉｎ−１（α）}
と求まる。但し、０≦ｓｉｎ−１（α）≦π／２である。
よって、
Ｔ１１＝ｔ１２−ｔ１１＝{１／（２πｆ１）}×{π−２ｓｉｎ−１（α）}
Ｔ１２＝ｔ１３−ｔ１２＝{１／（２πｆ１）}×{π＋２ｓｉｎ−１（α）}
Ｔ１１／Ｔ１２＝{π−２ｓｉｎ−１（α）}／{π＋２ｓｉｎ−１（α）}
となり、同様に、
Ｔ２１／Ｔ２２＝{π−２ｓｉｎ−１（α）}／{π＋２ｓｉｎ−１（α）}
となる。
つまり、振幅が同一であれば周波数が変わってもＴ１／Ｔ２（＝Ｔ１１／Ｔ１２＝Ｔ２１／Ｔ２２）は一定となり、逆にＴ１／Ｔ２が一定になるように周波数を調整すれば、振幅が一定に維持されるようになるのである。
【００７６】
図１０（ｂ）に示すように、可動部３を含む梁部４，４の当初の共振周波数がＱｂである場合に、振幅制御部７２は、初期にコイルＣへの印加電流を一定に維持しつつ、電流の周波数を共振周波数Ｑｂよりも十分に高い周波数ｆｍａｘから共振周波数Ｑｂよりも十分に低い周波数ｆｍｉｎに向けて連続的にまたはステップ的に変化させる。
【００７７】
振幅制御部７２は、その都度、振幅検知部７１により検知された白レベル区間と黒レベル区間の時間比が目標値になるか否かを判定し、時間比が所定の許容範囲に収束すると、その周波数（図１０（ｂ）ではｆｂと表記される周波数）に維持する。図１０（ｂ）では、可動部３の動作点が共振周波数Ｑｂの共振特性のＰｂ点で示されている。
【００７８】
その後、共振周波数がＱ１に低下すると動作点が共振周波数Ｑｌの共振特性のＰｌ点に変化して振幅が小さくなり、共振周波数がＱｈに上昇すると共振周波数Ｑｈの共振特性のＰｈ点に変化して振幅が大きくなる。例えば、共振周波数がＱｈに上昇した場合には、振幅制御部７２は、長周期区間と短周期区間の時間比が目標値になるように、コイルＣへの印加電流の周波数を共振周波数Ｑｈより高いｆｈ１または共振周波数Ｑｈより低いｆｈ２に調整する。その結果、可動部３は、共振周波数Ｑｈの共振特性のＰｈ１点またはＰｈ２点で動作するようになる。Ｐｈ１点またはＰｈ２点のうち、動作の安定性に差が見られる場合には、動作の安定性が高い方の動作点に調整すればよい。
【００７９】
例えば、第２偏向機構４０に備えたモータＭの回転速度を２０Ｈｚ、第１偏向機構３０の揺動周波数を２００Ｈｚとすると、モータＭの１回転あたり可動部３は１０回揺動する。このとき９０°の非測定領域に基準反射部材６０を設けられていると、少なくとも可動部３は２周期揺動するので、モータＭの１回転あたり２回の揺動振幅を計測することができる。このとき、光源の点滅周期が十分に短く設定されていると、十分な分解能で白領域と黒領域を計測することができる。
【００８０】
モータＭの回転速度に対して第１偏向機構３０による遥動周波数が低く、モータＭが一回転する時間内に、基準反射部材６０に対して一周期以上の遥動駆動ができない場合には、モータＭが一回転する時間内に可動部３の振動振幅を計測することができない。
【００８１】
しかし、この場合には、第２偏向機構４０のモータＭが複数回転する間に計測される基準反射部材６０からの反射光に対する信号とそのときのエンコーダにより検知される回転位置を記憶部に記憶しておき、その後エンコーダにより検知される回転位置に対応付けた一周期の信号に合成することにより可動部３の振動振幅を算出することができ、その値に基づいて揺動振幅を制御することができる。
【００８２】
さらに、信号処理部７０に、投受光部２０で受光された基準反射部材６０からの反射光に基づいて投受光部２０から出射される測定光の強度または発光インタバルを調整する調光部を備えていることが好ましい。
【００８３】
投受光部２０から出射される測定光の強度が変動すると、測定精度が低下する虞があり、光源に使用するレーザ光の強度が安全基準から逸脱する虞もある。そのような場合でも、調光部により、振幅調整用の基準反射部材６０からの反射光に基づいて測定光の強度または発光インタバルが調整されるので、光量調整用の専用の基準反射部材を別途設ける必要もない。
【００８４】
例えば、基準反射部材６０からの反射光とモータＭの回転位相を検知するエンコーダの信号に基づいて算出される可動部３の振幅と位相から可動部３の揺動角度を求め、揺動角度に基づいてレーザ光の発光タイミングを制御することができる。モータＭの回転速度と発光時間間隔を一定にすると、可動部３の最大振幅近辺でのレーザ光の密度が高くなる。即ち、可動部３の最大振幅付近でレーザクラスの安全基準を満たすことが厳しくなる場合がある。そのような場合でも、最大振幅近辺においてレーザダイオードの発光時間間隔が長くなるように制御すれば、レーザの安全クラスを確保することができるようになる。最大振幅タイミングは基準反射部材６０に対する反射信号の白レベル区間と黒レベル区間の各々中間時点を基準にして求められる。
【００８５】
また、例えば、基準反射部材６０に、第２軸心Ｐ２方向に沿った複数段の濃淡の縞状の反射領域を備え、或いはモータＭの回転方向に沿った複数段の濃淡の縞状の反射領域を備えると、基準反射部材６０の各反射領域からの反射光の強度が変化する場合の距離演算特性が得られ、この距離演算特性に基づいて光学窓１２を介した対象物からの反射光に対応する算出距離を補正する補正回路を構築することができる。投受光部で光電変換された反射信号の立ち上がりを二値化するコンパレータ等の出力によって反射光の検出タイミングを決定する場合に、同じ位置に存在する対象物であっても、反射光の光量によって反射光の検出タイミングが異なることで生じる誤差が補正されるようになる。
【００８６】
可動部３の揺動周期に同期して第２偏向機構４０の回転周期及び／または投受光部２０から出射された測定光による測定周期（具体的には測定光（レーザダイオード）の発光タイミング）を調整する同期制御部を信号処理部７０に備えていることが好ましい。
【００８７】
同期制御部は、上述した可動部３の揺動位相に同期して、予め設定された所定の測定方向に向けて測定光を出射するように、モータＭの回転数や回転位相と測定光の点灯時期を調整する。
【００８８】
信号処理部７０は、投受光部２０に備えた光源からの測定光の出射時期を基準に、その後検知された反射光との時間差や位相差に基づいて、測定光の反射位置（物体）までの距離を算出する測距演算部を備えている。例えば、ＴＯＦ方式を採用する測距演算部は、所定周期で光源を点灯制御して物体までの距離を算出し、そのときの距離と測定光の出射方向とから物体の座標を特定する。
【００８９】
しかし、振幅制御部７２によって可動部３の周期が偏向制御されると、モータＭの回転周期または位相と、測定光の出射時期との同期がずれるため、予め設定された所定の測定方向に対応した測距が困難になる。つまり、モータＭの回転速度と光源の点灯周期を一定に維持した状態で、可動部３の振幅を一定に制御するために可動部の揺動周期が変化すると測定方向が変化して、本来必要な測定方向に対応する測定値が得られなくなる虞がある。また、可動部３の１揺動周期内で必要な測定値の数の増減が発生する虞もある。
【００９０】
そのような場合であっても、同期制御部が、可動部３の周期及び揺動位相に同期するようにモータＭの回転速度または回転位相を制御するとともに光源の発光タイミングを制御することにより、本来必要な測定方向に対応する測定値を得ることができるようになる。
【００９１】
図１０（ａ）に示すように、例えば、振幅検知部７１で検知された白レベル区間Ｔ１２と黒レベル区間Ｔ１１の各区間の１／２となる時期に振幅が最大となる。白レベル区間Ｔ１２及び／または黒レベル区間Ｔ１１の各開始時期から時間をカウントすることで各区間の１／２となる時間を検知することができる。即ち、黒レベル区間Ｔ１１の1／２となる時間が位相π／２となる時間として、また白レベル区間Ｔ１２の１／２となる時間が位相３π／２となる時間として検知できる。また位相π／２となる時間より（１／４）×Ｔ１時間遡った時間が位相０となる時間と検知できる。
【００９２】
同期制御部は、可動部３の揺動位相に基づいて、モータの回転速度と位相を制御し、所定の揺動位相に応じた同期タイミングで発光部を点灯制御することで、可動部３の揺動周期が変動しても、常に所定の揺動位相に対応して測距のための測定光を点灯させて測距演算を行なうことができるようになる。例として可動部３と発光部の点灯タイミングとの同期に限って説明する。
【００９３】
図１１（ａ）に示すように、周波数ｆ１で揺動している可動部３が揺動角Ａｎの方向で測距する必要がある場合の位相をφｎとすると、
Ａｎ＝Ａ×ｓｉｎ（φｎ）
を満たす位相角で測距すればよい。周波数ｆ１の場合、その時間ｔ１ｎは、
ｔ１ｎ＝（φｎ／２π）×Ｔ１
となり、この時間に測距すればよい。
【００９４】
共振周波数が変動して周波数ｆ２で揺動するようになった場合、そのままｔｎで測距すると測定光は揺動角Ａｎ´の方向となり、意図した方向での測距ができなくなる。この場合も測距すべき位相φｎは同一であるので周波数ｆ２の場合の測定時間ｔ２ｎは
ｔ２ｎ＝（φｎ／２π）×Ｔ２
で求められる。
【００９５】
このように可動部３の位相０の時間と一周期の時間に基づき、周波数ｆ１の場合の位相φｎに対応した時間ｔ１ｎを算出して測定光を点灯制御することが可能となる。そして周波数がｆ２に変動した場合も位相φｎに対応した時間ｔ２ｎに測定光を点灯制御することで所定の位相φｎ、揺動角Ａｎで測距することができる。即ち、振幅制御部７２によって周波数ｆ２に制御されると可動部３の振れ角がＡｎ´に変動するが、このとき同期信号出力部によって可動部３が位相φｎとなる時期ｔ２ｎに同期信号が出力されると、可動部３の振れ角がＡｎとなる時期ｔ２ｎに測定光を点灯させることができるようになる。
【００９６】
ここで図１１（ａ）は、振れ角方向または走査方向に対して等間隔で発光制御する場合の測距タイミングを示す図、図１１（ｂ）は位相方向または時間軸上で等間隔に発光制御する場合の測距タイミングを示す図である。どの位相または時間で発光制御するかは用途に応じて適宜定めるものであって、この事例に限定されない。またその発光タイミングは発光すべき位相情報あるいはそれに対応した情報として制御装置内部の記憶装置に予め設定しておいても良く、また外部の制御装置等から入力されてもよい。
【００９７】
以下、別実施形態を説明する。
上述した実施形態では、非接触給電部５０を介してコイルＣへの印加信号と同一周波数の交流信号を給電信号として第１コイル５２に印加し、第２コイル５４に電磁誘導された給電信号をコイルＣに印加する直接駆動タイプの構成を説明した。この場合、例えば周波数２００〜４００Ｈｚの駆動信号が非接触給電部５０を介して第１コイル５２に印加される。このタイプは回路構成が簡単になるが周波数が低いため、コイル支持部５１，５３を含めた非接触給電部５０が大型化する。
【００９８】
また信号処理部７０と第１偏向機構３０との間で他の種類の制御信号を遣り取りする必要がある場合は、制御信号に対応する他の非接触給電部を備える必要がある。
【００９９】
そこで、第１偏向機構３０に組み込まれた駆動部に、可動部３に形成されたコイルＣと、コイルＣに印加する電流を生成する電源回路とを備え、振幅制御部７２が非接触給電部５０を介してコイルＣに印加する電流の周波数制御情報を高周波に重畳させて駆動部に伝送するように構成すれば、一つの非接触給電部５０を介して複数種類の信号を伝達することができるようになる。
【０１００】
例えば、非接触給電部５０を介して１３ＭＨｚ等の高周波で第２コイル５４に給電し、第１偏向機構３０に備えた電源回路で平滑して定電圧を生成し、その電源を元に駆動部の振幅制御等の各種制御を行なうことができる。この場合、電源回路に、受信した周波数制御情報に基づいてコイルＣに印加する電流の周波数を制御する周波数調整回路を備えればよい。
【０１０１】
周波数制御情報を伝送する態様として、第２コイル５４に給電する高周波の周波数を切り替える態様を採用することができる。例えば、１３ＭＨｚと１３．５ＭＨｚの二つの周波数を論理値０または１に対応付けて周波数を切り替えることによって、周波数制御情報をデジタル信号として伝達することができる。
【０１０２】
また、第２コイル５４に給電する高周波を搬送波として使用し、搬送波を周波数制御情報で変調し、受信側で周波数制御情報を復調することも可能である。
【０１０３】
このような構成を採用すると、第１偏向機構３０に組み込まれる回路が多少複雑になるが、高周波信号により給電することにより非接触給電部５０の小型化が可能になる。また電源回路として安定化電源回路を設ければ、第１偏向機構３０内部で可動部３の自立的な制御が可能となる。例えば可動部３の揺動振幅を検知するセンサを備え、そのセンサの出力に基づいて自立的に振幅制御を行うことも可能になる。
【０１０４】
上述した実施形態では、インナロータタイプのモータＭを用い、ステータの周部に第１コイルを配置した例を説明したが、図１２（ａ）から（ｃ）に示すように、同じくインナロータタイプのモータＭを用い、ステータ４１の上端面に非接触給電部５０を配置し、ロータ４２と連結された回転軸４４で第１揺動機構３０を支持するように構成してもよい。
【０１０５】
図１３（ａ）から（ｃ）に示すように、アウタロータタイプのモータＭを用い、ロータ４２に連結した支持部４５で第１偏向機構３０を支持するとともに、ステータ４１の上端面に上述と同様の非接触給電部５０を配置してもよい。
【０１０６】
この場合、各コイル支持部５１，５３の中心部に形成された空間に第１偏向機構３０との間で信号を伝送する非接触信号伝送部８０を配置することができる。非接触信号伝送部８０として光カップラ、静電誘導回路、無線送信回路等を用いることができる。つまり、非接触給電部５０を介して第１偏向機構３０へ給電するとともに、非接触信号伝送部８０を介して信号処理部７０と第１偏向機構３０との間で複数の制御信号のやり取りが可能になる。
【０１０７】
例えば、信号処理部７０は、非接触給電部５０を介して第１偏向機構３０へ電力を供給し、第１偏向機構３０に備えた揺動振幅センサの信号を、非接触信号伝送部８０を介して受信するとともに、揺動振幅を制御する周波数情報を、非接触信号伝送部８０を介して第１偏向機構３０に備えた電源回路に送信することができる。
【０１０８】
図１４に示すように、アウタロータタイプのモータＭを用い、ロータ４２に連結した支持部４５で第１偏向機構３０を支持するとともに、ステータ４１の上端面に上述と同様の非接触給電部５０を配置する場合には、ステータ４１を中空に形成するとともに、可動部３の上下両面に偏向ミラー３ａを形成し、ステータ４１及び非接触給電部５０の中空部に光路を形成可能に構成してもよい。第２軸心Ｐ２に沿って上下にそれぞれ投受光部２０を配置することで、同時に二方向の測距が可能になる。
【０１０９】
図１５に示すように、偏向ミラー３ａで偏向反射された測定光に上縁側及び／または下縁側の一部に２次偏向板９０を備えると、２次偏向板９０を備えた領域で測距範囲を拡大することができる。クレーン車や路面に段差のあるところを走行するＡＧＶ等に設置すると、周囲を走査しながら天井の高さや床面の段差の検知が可能となる。例えば正面方向を中心に±２．５°の範囲に２次偏向板９０を備えることができる。
【０１１０】
上述した実施形態では、何れも静止時の偏向ミラー３ａの傾斜角度が水平面に対して４５°に設定された例を説明したが、偏向ミラー３ａの傾斜角度を水平面に対して４５°より大きく、または水平面に対して４５°より小さく設定してもよい。測距が必要な領域に応じて適宜設定すればよい。また、第２偏向機構４０に第１偏向機構３０の取付け角度を自動変更するモータを備えてもよい。
【０１１１】
上述した実施形態では、ローレンツ力を利用して可動部３を揺動するタイプの第１偏向機構３０を説明したが、コイルに交流電流を印加して発生する静電力や、圧電体で構成される梁部４に電圧を印加して発生する圧電力を利用して可動部３を揺動するような構成を採用してもよい。また弾性梁部が可動部の一方だけに形成され、梁部を軸に可動部が揺動駆動されるような構成を採用してもよい。
【０１１２】
上述した実施形態では、本発明による偏向装置を用いた走査式測距装置を説明したが、偏向装置に用途は特に制限されることはなく、例えばプロジェクタ等の映像光を走査する光走査装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１０：走査式測距装置
１１：ケーシング
１２：光学窓
２０：投受光部
３０：第１偏向機構
４０：第２偏向機構
５０：非接触給電部
７０：信号処理部
Ｐ１：第１軸心
Ｐ２：第２軸心
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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