(57)【要約】  レイアウトの自由度が高く、かつ良好な駆動効率を実現することができる光走査用アクチュエータ、光走査型センサおよび物体検出装置を提供する。この目的のため、取り付け対象に固定されるベース部材と、投光手段を保持する第１保持部材と、ベース部材と第１保持部材とを連結し、第１保持部材をベース部材に対して変位可能に支持する第１支持手段と、第１保持部材をベース部材に対して所定の方向へ駆動する第１駆動手段と、投光手段が投光する光が進行する側に位置し、投光手段が投光した光を透過、屈折または反射する投光用光学素子と、投光用光学素子を保持する第２保持部材と、第１駆動手段が第１保持部材を駆動する方向と異なる方向へ第２保持部材を駆動する第２駆動手段と、ベース部材と第２保持部材とを連結し、第２保持部材をベース部材に対して変位可能に支持する第２支持手段と、を備える。
2010004931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光手段によって投光された光によって所定の範囲を走査する光走査用アクチュエータであって、
取り付け対象に固定されるベース部材と、
前記投光手段を保持する第１保持部材と、
前記ベース部材と前記第１保持部材とを連結し、前記第１保持部材を前記ベース部材に対して変位可能に支持する第１支持手段と、
前記第１保持部材を前記ベース部材に対して所定の方向へ駆動する第１駆動手段と、
前記投光手段が投光する光が進行する側に位置し、前記投光手段が投光した光を透過、屈折または反射する投光用光学素子と、
前記投光用光学素子を保持する第２保持部材と、
前記第１駆動手段が前記第１保持部材を駆動する方向と異なる方向へ前記第２保持部材を駆動する第２駆動手段と、
前記ベース部材と前記第２保持部材とを連結し、前記第２保持部材を前記ベース部材に対して変位可能に支持する第２支持手段と、
を備えたことを特徴とする光走査用アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１保持部材が変位する際に前記第１保持部材の重心が通過する平面と前記第２保持部材が変位する際に前記第２保持部材の重心が通過する平面とは直交することを特徴とする請求項１記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１および第２支持手段は、板バネをそれぞれ有することを特徴とする請求項１または２記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１支持手段は複数の前記板バネを有し、複数の前記板バネの少なくとも一部は前記投光手段または前記第１駆動手段と電気的に接続されていることを特徴とする請求項３記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項５】
前記第２保持部材によって前記投光用光学素子と並べて保持され、前記第１光学素子が出射した光が外部で反射されて戻ってくる反射光を集光して透過、屈折または反射する集光用光学素子をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１および第２支持手段は、板バネをそれぞれ有することを特徴とする請求項５記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１保持部材は、
前記集光用光学素子が出射した反射光を受光する受光手段を保持することを特徴とする請求項５記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１支持手段は複数の前記板バネを有し、複数の前記板バネの少なくとも一部は前記投光手段、前記受光手段または前記第１駆動手段と電気的に接続されていることを特徴とする請求項７記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項９】
前記第２支持手段は板バネを有することを特徴とする請求項８記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項１０】
前記集光用光学素子の表面積は前記投光用光学素子の表面積よりも大きいことを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項１１】
前記集光用光学素子はレンズであることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか一項記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項１２】
前記投光用光学素子はレンズであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項７〜９のいずれか一項記載の光走査用アクチュエータと、
前記投光手段と、
前記受光手段と、
を備えたことを特徴とする光走査型センサ。
【請求項１４】
請求項１３記載の光走査型センサと、
前記第１および第２駆動手段の駆動を制御する制御手段と、
前記受光手段が受光した反射光に基づいて物体の検出を行う検出手段と、
を備えたことを特徴とする物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光によって所定の範囲を走査する光走査用アクチュエータ、光走査型センサおよび物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光等の光によって所定の範囲を走査する光走査装置は、レーダ、スキャナ、プリンタ、印字マーカなど、様々な分野で利用されている。このような光走査装置として、走査光を通すレンズを保持するレンズホルダを取付対象に固定された固定ベースに対して上下左右方向に変位可能に片持ち支持することにより、走査光によって２次元的な領域を走査する光走査用アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この光走査用アクチュエータは、レンズホルダの上下左右の４箇所に一端部が各々結合された４本の左右方向変位用板バネと、各左右方向変位用板バネの他端部が結合された可動支持部と、可動支持部の上下左右の４箇所を固定ベースと各々連結する４本の上下方向変位用板バネと、レンズホルダを上下左右方向へ２次元的に駆動する駆動手段とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８５３２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の光走査用アクチュエータでは、可動支持部が左右方向変位用板バネを介してレンズホルダを懸架する構成を有しているため、構成が複雑で部品点数が多く、レイアウトの自由度が少なかった。また、上下方向へは可動支持部のみならずレンズホルダも駆動することになるため、上下方向に対して左右方向よりも大きい駆動力を発生させなければならず、駆動効率が良好であるとは言い難かった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レイアウトの自由度が高く、かつ良好な駆動効率を実現することができる光走査用アクチュエータ、光走査型センサおよび物体検出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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光走査用アクチュエータは、投光手段によって投光された光によって所定の範囲を走査する光走査用アクチュエータであって、取り付け対象に固定されるベース部材と、前記投光手段を保持する第１保持部材と、前記ベース部材と前記第１保持部材とを連結し、前記第１保持部材を前記ベース部材に対して変位可能に支持する第１支持手段と、前記第１保持部材を前記ベース部材に対して所定の方向へ駆動する第１駆動手段と、前記投光手段が投光する光が進行する側に位置し、前記投光手段が投光した光を透過、屈折または反射する投光用光学素子と、前記投光用光学素子を保持する第２保持部材と、前記第１駆動手段が前記第１保持部材を駆動する方向と異なる方向へ前記第２保持部材を駆動する第２駆動手段と、前記ベース部材と前記第２保持部材とを連結し、前記第２保持部材を前記ベース部材に対して変位可能に支持する第２支持手段と、を備えたことを特徴とする。【０００７】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記第１保持部材が変位する際に前記第１保持部材の重心が通過する平面と前記第２保持部材が変位する際に前記第２保持部材の重心が通過する平面とは直交することを特徴とする。【０００８】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記第１および第２支持手段は、板バネをそれぞれ有することを特徴とする。【０００９】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記第１支持手段は複数の前記板バネを有し、複数の前記板バネの少なくとも一部は前記投光手段または前記第１駆動手段と電気的に接続されていることを特徴とする。【００１０】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記第２保持部材によって前記投光用光学素子と並べて保持され、前記第１光学素子が出射した光が外部で反射されて戻ってくる反射光を集光して透過、屈折または反射する集光用光学素子をさらに備えたことを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記第１および第２支持手段は、板バネをそれぞれ有することを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記第１保持部材は、前記集光用光学素子が出射した反射光を受光する受光手段を保持することを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記第１支持手段は複数の前記板バネを有し、複数の前記板バネの少なくとも一部は前記投光手段、前記受光手段または前記第１駆動手段と電気的に接続されていることを特徴とする。【００１４】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記第２支持手段は板バネを有することを特徴とする。【００１５】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記集光用光学素子の表面積は前記投光用光学素子の表面積よりも大きいことを特徴とする。【００１６】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記集光用光学素子はレンズであることを特徴とする。【００１７】
また、本発明に係る光走査用アクチュエータは、上記発明において、前記投光用光学素子はレンズであることを特徴とする。【００１８】
また、本発明に係る光走査型センサは、上記発明に記載した光走査用アクチュエータと、前記投光手段と、前記受光手段と、を備えたことを特徴とする。【００１９】
また、本発明に係る物体検出装置は、上記発明に記載した光走査型センサと、前記第１および第２駆動手段の駆動を制御する制御手段と、前記受光手段が受光した反射光に基づいて物体の検出を行う検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、走査用の光を投光する投光手段を直接変位させるとともに、投光手段が投光した光を走査光として外部へ出射する投光用光学素子を投光手段と異なる方向へ独立に変位させる構成としているため、構成が単純であって部品点数が少なくて済み、レイアウトの自由度が高い。また、投光手段を保持する第１保持部材と投光用光学素子を保持する第２保持部材は互いに独立に駆動することができるため、一方の保持部材に対して構造上の理由から大きな駆動力を発生させる必要がない。したがって、良好な駆動効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る光走査用アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線部分断面図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ線部分断面図である。
【図４】図４は、投光素子ホルダの変位の態様を模式的に示す図である。
【図５】図５は、レンズホルダの変位の態様を模式的に示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光走査用アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２に係る光走査用アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図８】図８は、図７のＥ−Ｅ線部分断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２に係る物体検出装置の機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光走査用アクチュエータの構成を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線部分断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線部分断面図である。図１〜図３に示す光走査用アクチュエータ１は、走査光としてレーザ光を投光するレーザダイオード等の投光素子２（投光手段）を保持する投光素子ホルダ３（第１保持部材）、投光素子２が投光したレーザ光を透過または屈折することによって外部へ出射する投光用レンズ４（投光用光学素子）、投光用レンズ４を保持するレンズホルダ５（第２保持部材）を備える。以下の説明においては、投光素子２が投光するレーザ光の光線方向を前方とする。また、上下方向、左右方向については、投光素子２から見た前方を基準として図１に示すように定める。
【００２４】
投光素子ホルダ３には、前後方向に延在する複数の板バネ６の端部がそれぞれ取り付けられており、板バネ６によって片持ち状態で支持されている。板バネ６のもう一方の端部は、板バネホルダ７を介してプリント基板（ＰＷＢ）からなるベース板８に固定されている。板バネ６は、たわんでいない状態（図１に示す状態）で主面の法線方向が上下方向と平行であるため、ベース板８に対して上下方向にたわむことができる。したがって、投光素子ホルダ３は、複数の板バネ６によってベース板８に対して上下方向に変位可能に支持されている。なお、複数の板バネ６の代わりに、互いに幅が異なる複数の板バネを用いてもよい。
【００２５】
板バネ６の端部のうち板バネホルダ７によって保持される端部には、板バネ６の延在方向に沿って突起した突起部６ａが設けられている。突起部６ａは、ベース板８の板厚方向を貫通して形成された孔部（図示せず）に挿通され、ベース板８の後方へ突出している。
【００２６】
レンズホルダ５の左右両端には、前後方向に延在する板バネ１０の端部が固定部材９を介してそれぞれ取り付けられており、板バネ１０によって片持ち状態で支持されている。板バネ１０のもう一方の端部は支持部材１１に取り付けられている。支持部材１１は、ベース板８に固定されているブロック状の胴部１１ａと、胴部１１ａから左方向に延在する左アーム１１ｂと、左アーム１１ｂの左端に位置し、レンズホルダ５の左端に取り付けられた板バネ１０の一端が固定部材９を介して取り付けられる左軸部１１ｃと、胴部１１ａから右方向に延在する右アーム１１ｄと、右アーム１１ｄの右端に位置し、レンズホルダ５の右端に取り付けられた板バネ１０の一端が固定部材９を介して取り付けられる右軸部１１ｅと、左軸部１１ｃおよび右軸部１１ｅをベース板８にそれぞれ固定する複数のボス部１１ｆと、を有する。支持部材１１は、ベース板８とともに光走査用アクチュエータ１の取り付け対象に固定されるベース部材を構成する。ここでいう「取り付け対象」とは、例えば光走査用アクチュエータ１を構成要素として含む走査型レーザレーダ装置の筐体部分などである。
【００２７】
板バネ１０は、たわんでいない状態（図１に示す状態）で主面の法線方向が左右方向と平行であるため、支持部材１１に対して左右方向にたわむことができる。したがって、レンズホルダ５は、２枚の板バネ１０により、支持部材１１に対して左右方向に変位可能に支持されている。なお、２枚の板バネ１０の代わりに複数の板バネを用いてレンズホルダ５と支持部材１１とを連結してもよい。
【００２８】
板バネ６、１０は、ベリリウム銅、リン青銅またはステンレスなどの薄板バネ材からなり、プレス加工による打ち抜き成形やエッチング成形によって形成される。なお、板バネ６、１０の表面に粘弾性を有するポリマーシート等の素材を貼付してもよい。このような素材を貼付することにより、板バネ６、１０を適切にダンピングさせることができる。
【００２９】
板バネ６は、ベース部材と投光素子ホルダ３とを連結し、投光素子ホルダ３をベース部材に対して変位可能に支持する第１支持手段を構成する。また、板バネ１０は、ベース部材とレンズホルダ５とを連結し、レンズホルダ５をベース部材に対して変位可能に支持する第２支持手段を構成する。
【００３０】
胴部１１ａには、鉄等の軟磁性材からなるヨーク１２が取り付けられている。ヨーク１２は、前方を開口とするＵ字状の断面を有するメインヨーク１２ａと、メインヨーク１２ａの開口部分に嵌め合わされる平板状のバックヨーク１２ｂとを有し、中空部を有する閉じた形状をなしている。
【００３１】
ヨーク１２の中空部には、投光素子ホルダ３に対して駆動力を伝達するホルダ駆動部材１３の一部が貫通している。ホルダ駆動部材１３は、略平板状をなしてヨーク１２を貫通する貫通部１３ａと、貫通部１３ａの背面から後方に延在し、投光素子ホルダ３に固定される固定部１３ｂとを有する。貫通部１３ａの前面には、上下方向および左右方向とそれぞれ平行な開口面を有するコイル１４が設けられている。貫通部１３ａの上下方向の高さは、板バネ６が変位しても投光素子ホルダ３およびコイル１４がヨーク１２と接触しない大きさに設定される。
【００３２】
バックヨーク１２ｂの背面でコイル１４と対向する位置には、板状の磁石１５が取り付けられている。磁石１５の磁極は、コイル１４に電流を流す時にその電流を介してホルダ駆動部材１３および投光素子ホルダ３に上下方向の力が働くように配列されている。
【００３３】
ヨーク１２および磁石１５は閉じた磁気回路を形成しており、ホルダ駆動部材１３およびコイル１４とともに、投光素子ホルダ３をベース部材に対して所定の方向へ駆動する第１駆動手段を構成する。
【００３４】
レンズホルダ５の中央部の背面には、上下方向および左右方向と平行な開口面を有するコイル１６が設けられている。コイル１６の周囲には、ヨーク１２と同様の材料を用いて形成されるヨーク１７が設けられている。ヨーク１７は、前方を開口とするＵ字状の断面を有するメインヨーク１７ａと、メインヨーク１７ａの開口部分に嵌め合わされる平板状のバックヨーク１７ｂとを有し、閉じた形状をなしている。ヨーク１７の中空部には、レンズホルダ５が貫通している。メインヨーク１７ａの内周面でコイル１６と対向する位置には、板状の磁石１８が取り付けられている。磁石１８の磁極は、コイル１６に電流を流す時にその電流を介してレンズホルダ５に左右方向の力が働くように配列されている。
【００３５】
ヨーク１７および磁石１８は閉じた磁気回路を形成しており、コイル１６とともにレンズホルダ５をベース板８に対して駆動する第２駆動手段を構成する。第２駆動手段がレンズホルダ５を駆動する方向は、第１駆動手段が投光素子ホルダ３を駆動する方向と異なっている。
【００３６】
バックヨーク１２ｂの背面とメインヨーク１７ａの前面との間には、両者を固着して連結する平板状の連結部材１９が設けられている。
【００３７】
投光素子ホルダ３、レンズホルダ５、支持部材１１、ホルダ駆動部材１３および連結部材１９は、例えば衝撃強度に優れたポリカーボネートなどの合成樹脂を用いて形成される。なお、投光素子ホルダ３やレンズホルダ５を形成する際には、板バネ、コイル、レンズをインサート成形してもよい。このようなインサート成形を行うことにより、光走査用アクチュエータ１の組み付けを容易にかつ高精度で行うことが可能となる。
【００３８】
以上の構成を有する光走査用アクチュエータ１においては、複数の板バネ６の少なくとも一部が電気的接合部材の機能を有している。すなわち、複数の板バネ６には、投光素子２を駆動する投光回路と投光素子２とを接続する配線の一部をなすか、またはコイル１４に電流を流す制御回路とコイル１４とを接続する配線の一部をなすものが含まれる。このため、投光素子２やコイル１４への給電用配線としてＦＰＣやテープ配線を用いる必要がなくなる。このように、複数の板バネ６の少なくとも一部を給電用の電気的接合部材として機能させることにより、部品点数の削減と低コスト化を実現することができる。なお、上述した投光回路や制御回路は、ベース板８に搭載することができる。また、投光回路を投光素子ホルダ３に搭載してもよい。
【００３９】
図４は、投光素子２および投光素子ホルダ３の変位の態様を模式的に示す図であり、図１の矢視Ｃ方向から見た図である。なお、図４では、下向き矢印を介して一つ上に記載された状態における投光素子２、投光素子ホルダ３および板バネ６の位置を一点鎖線で記載している。コイル１４に制御回路からの電流が流れると、この電流に応じて発生する電磁力により、投光素子２および投光素子ホルダ３は上下方向に変位する。図４に示すように、投光素子２および投光素子ホルダ３は板バネ６のたわみに応じて上下方向だけでなく前後方向にも若干変位するが、左右方向には変位しない。したがって、投光素子２および投光素子ホルダ３の重心は、変位する際に常に同じ平面（図４の平面と平行な平面）を通過する。このため、投光素子ホルダ３の変位の途中で投光素子ホルダ３とベース板８との距離は変化するが、投光素子２が光を投光する方向は常に一定（図４の場合には前方）である。
【００４０】
図５は、レンズホルダ５の変位の態様を模式的に示す図であり、図１の矢視Ｄ方向から見た図である。図５においても、下向き矢印を介して一つ上に記載された状態におけるレンズホルダ５と板バネ１０の位置を一点鎖線で記載している。コイル１６に制御回路からの電流が流れると、この電流に応じて発生する電磁力により、レンズホルダ５は左右方向に変位する。図５に示すように、レンズホルダ５は板バネ１０のたわみに応じて左右方向だけでなく前後方向にも若干変位するが、上下方向には変位しない。したがって、レンズホルダ５の重心は、変位する際に常に同じ平面（図５の平面と平行な平面）を通過する。このため、レンズホルダ５の変位の途中でレンズホルダ５と支持部材１１との距離は変化するが、２枚の板バネ１０はレンズホルダ５の左右両端に取り付けられているため、レンズホルダ５の前面（および背面）は常に前後方向と直交した状態を保つ。図４、図５からも明らかなように、レンズホルダ５が変位する際にその重心が通過する平面は、投光素子ホルダ３が変位する際にその重心が通過する平面と直交している
【００４１】
投光素子ホルダ３によって保持される投光素子２が投光したレーザ光は、レンズホルダ５によって保持される投光用レンズ４が透過または屈折することによって外部へ出射される。この際、投光素子ホルダ３とレンズホルダ５が独立に変位するため、レーザ光は２次元領域を走査することとなる。この２次元領域は、投光素子ホルダ３およびレンズホルダ５の最大変位量（振動の振幅に相当）を調整することによって適当に設定することができる。例えば、光走査用アクチュエータ１を自動車等の車両に搭載し、出射したレーザ光の反射光を用いて車両の進行方向に存在する障害物を検出する場合には、上下方向の最大変位量よりも左右方向の最大変位量の方が大きくなるように設定するのが好ましい。また、光走査用アクチュエータ１を用いることによって歩道橋などから交差点を通過する車両等を検出するような場合には、前方が交差点の中心部を指向するように斜め下向きに設置し、上下方向の最大変位量と左右方向の最大変位量がほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。
【００４２】
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、投光素子２を直接変位させるとともに、投光用レンズ４を投光素子２と異なる方向へ独立に変位させる構成としているため、構成が単純であって部品点数が少なくて済み、レイアウトの自由度が高い。また、投光素子ホルダ３とレンズホルダ５は独立に駆動することができるため、いずれか一方のホルダに対して構造上の理由から大きな駆動力を発生させる必要がない。したがって、良好な駆動効率を実現することができる。
【００４３】
また、本実施の形態１によれば、投光素子２を投光素子ホルダ３に取り付けて直接変位させる構成としているため、投光素子２と投光用レンズ４との距離を小さくすることができる。この結果、投光素子２および投光素子ホルダ３の動作時の最大変位量を小さくすることができ、光走査用アクチュエータ１の小型化、省電力化を実現することができる。
【００４４】
また、本実施の形態１によれば、投光素子ホルダ３が変位する際にその重心が通過する平面とレンズホルダ５が変位する際にその重心が通過する平面とが直交しているため、レーザ光による２次元領域への走査を満遍なく行うことができる。
【００４５】
また、本実施の形態１によれば、複数の板バネ６の少なくとも一部を給電用の電気的接合部材として機能させることにより、投光素子２やコイル１４への給電に要する部品点数を削減し、低コスト化を実現することができる。
【００４６】
また、本実施の形態１によれば、投光素子ホルダ３とレンズホルダ５とは独立に組み付けることができるため、上記特許文献１に記載の従来技術と比較して組み付けが容易であり、かつ高精度な位置合わせが可能である。
【００４７】
図６は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光走査用アクチュエータの構成を示す斜視図である。同図に示す光走査用アクチュエータ２０は、上述した光走査用アクチュエータ１の構成に加えて、投光用レンズ４から出射されたレーザ光（走査光）が外部の物体に反射されて戻ってくる反射光を集光し、この集光した反射光を透過または屈折する集光用レンズ２１（集光用光学素子）を備える。集光用レンズ２１は、レンズホルダ５によって投光用レンズ４と左右に並べて保持されている。投光用レンズ４の表面の中心の法線方向と集光用レンズ２１の表面の中心の法線方向とは略平行である。図６に示すように、集光用レンズ２１の表面積が投光用レンズ４の表面積よりも大きければ、反射光を一段と確実に集光することができるのでより好ましい。
【００４８】
集光用レンズ２１が透過または屈折して後方へ出射した反射光は、フォトダイオード等の受光素子によって受光される。受光素子の設置位置は、集光用レンズ２１の位置に応じて適宜定めればよい。
【００４９】
以上説明した本発明の実施の形態１の変形例によれば、レンズホルダ５が投光用レンズ４と集光用レンズ２１を互いの近傍に並べて保持しているため、投光用レンズ４が出射した走査光の反射光を集光用レンズ２１が精度よく集光することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る光走査型センサの構成を示す斜視図である。図８は、図７のＥ−Ｅ線部分断面図である。これらの図に示す光走査型センサ３１は、レーザ光を投光するレーザダイオード等の投光素子２（投光手段）と、投光素子２が投光したレーザ光を走査光として外部へ出射する光走査用アクチュエータ３２と、光走査用アクチュエータ３２が出射した走査光が外部の物体によって反射されて戻ってくる反射光を受光するフォトダイオード等の受光素子３３（受光手段）とを備える。以下の説明においては、投光素子２が投光するレーザ光の光線方向を前方とする。また、上下方向、左右方向については、投光素子２から見た前方を基準として図７に示すように定める。なお、図７および図８において、上記実施の形態１に係る光走査用アクチュエータ１の構成要素と同じ構成要素については、図１および図２と同じ符号を付している。
【００５１】
光走査用アクチュエータ３２は、投光素子２および受光素子３３を保持する投受光素子ホルダ３４（第１保持部材）と、投光素子２が投光したレーザ光を透過または屈折する投光用レンズ４（投光用光学素子）と、レンズホルダ５によって投光用レンズ４と左右に並べて保持され、投光用レンズ４が出射したレーザ光の反射光を集光し、この集光した反射光を透過または屈折する集光用レンズ２１（集光用光学素子）とを備える。
【００５２】
投受光素子ホルダ３４には、前後方向に延在する２枚の板バネ３５、３６の一端部がそれぞれ取り付けられており、板バネ３５、３６によって片持ち状態で支持されている。板バネ３５は投光素子２の後方に位置する一方、板バネ３６は受光素子３３の後方に位置している。板バネ３５の他端部は板バネホルダ３７を介してプリント基板（ＰＷＢ）からなるベース板３８に固定されている。また、板バネ３６の他端部は板バネホルダ３９を介してベース板３８に固定されている。板バネ３５、３６は、たわんでいない状態（図７に示す状態）で主面の法線方向が上下方向と平行であるため、ベース板３８に対して上下方向にたわむことができる。したがって、投受光素子ホルダ３４は、板バネ３５、３６によってベース板３８に対して上下方向に変位可能に支持されている。板バネ３５、３６は、ベース板３８および後述する支持部材４０からなるベース部材と投受光素子ホルダ３４とを連結し、投受光素子ホルダ３４をベース部材に対して変位可能に支持する第１支持手段を構成する。
【００５３】
レンズホルダ５の左右両端には、前後方向に延在する板バネ１０の端部が固定部材９を介してそれぞれ取り付けられている。板バネ１０のもう一方の端部は支持部材４０に取り付けられている。支持部材４０は、ベース板３８に固定されているブロック状の胴部４０ａと、胴部４０ａから左方向に延在する左アーム４０ｂと、左アーム４０ｂの左端に位置し、レンズホルダ５の左端に取り付けられた板バネ１０の一端が固定部材９を介して取り付けられる左軸部４０ｃと、胴部４０ａから右方向に延在する右アーム４０ｄと、右アーム４０ｄの右端に位置し、レンズホルダ５の右端に取り付けられた板バネ１０の一端が固定部材９を介して取り付けられる右軸部４０ｅと、左軸部４０ｃおよび右軸部４０ｅをベース板３８にそれぞれ取り付ける複数のボス部４０ｆと、を有する。
【００５４】
板バネ１０は、たわんでいない状態（図７に示す状態）で主面の法線方向が左右方向と平行であるため、ベース板３８に対して左右方向にたわむことができる。したがって、レンズホルダ５は、２枚の板バネ１０により、ベース板３８に対して左右方向に変位可能に支持されている。
【００５５】
胴部４０ａにはヨーク１２が取り付けられている。ヨーク１２の中空部には、投受光素子ホルダ３４に対して駆動力を伝達するホルダ駆動部材４１の一部が貫通している。ホルダ駆動部材４１は、略平板状をなしてヨーク１２を貫通する貫通部４１ａと、各々が貫通部４１ａの背面から後方に延在し、投受光素子ホルダ３４に固定される二つの固定部４１ｂとを有する。貫通部４１ａの前面には、上下方向および左右方向とそれぞれ平行な開口面を有するコイル１４が設けられている。貫通部４１ａの上下方向の高さは、板バネ３５、３６が変位しても投受光素子ホルダ３４およびコイル１４がヨーク１２と接触しない大きさに設定される。
【００５６】
バックヨーク１２ｂの背面に取り付けられている磁石１５の磁極は、コイル１４に電流を流す時にその電流を介してホルダ駆動部材４１および投受光素子ホルダ３４に上下方向の力が働くように配列されている。
【００５７】
ヨーク１２、コイル１４、磁石１５およびホルダ駆動部材４１は、投受光素子ホルダ３４を、ベース板３８および支持部材４０によって構成されるベース部材に対して所定の方向へ駆動する第１駆動手段を構成する。
【００５８】
投受光素子ホルダ３４、支持部材４０およびホルダ駆動部材４１は、レンズホルダ５と同様に合成樹脂を用いて形成される。
【００５９】
図９は、以上の構成を有する光走査型センサ３１を含み、所定の範囲内における物体を検出する物体検出装置の機能構成を模式的に示す図である。同図に示す物体検出装置２００は、光走査型センサ３１に加えて、投光素子２を駆動してレーザ光を出射させる投光回路２０１、受光素子３３が受光した反射光を光電変換して出力する受光回路２０２、受光素子３３が受光した反射光に基づく信号を用いて物体を検出する検出部２０３（検出手段）、情報が入力される入力部２０４、物体検出結果を含む情報を出力する出力部２０５、物体検出結果や検出条件等の情報を記憶する記憶部２０６、物体検出装置２００の動作を制御する制御回路２０７（制御手段）を備える。投光回路２０１、受光回路２０２および制御回路２０７は、ベース板３８に搭載することができる。
【００６０】
制御回路２０７は、コイル１４、１６の各々と個別に回路を形成しており、コイル１４、１６に対して異なる電流を流す機能を有する。制御回路２０７からコイル１４、１６にそれぞれ電流が流れると、流れた電流に応じて発生する電磁力により、投受光素子ホルダ３４は上下方向に変位する一方、レンズホルダ５は左右方向に変位する。
【００６１】
板バネ３５、３６が互いに同じ形状および物性を有している場合、投受光素子ホルダ３４の変位の態様は、上述した実施の形態１における投光素子ホルダ３の変位の態様と同様である（図４を参照）。この場合、投光素子２および受光素子３３は、常に一定の方向を指向している。また、レンズホルダ５の変位の態様は上述した実施の形態１と同じである（図５を参照）。なお、板バネ３５、３６が互いに異なる形状および物性を有していてもよい。
【００６２】
本実施の形態２において、投受光素子ホルダ３４およびレンズホルダ５の最大変位量は、物体検出装置２００の用途に応じて適当に設定することができる。
【００６３】
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、投光素子２を直接変位させるとともに、投光用レンズ４を投光素子２と異なる方向へ独立に変位させる構成としているため、構成が単純であって部品点数が少なくて済み、レイアウトの自由度が高い。また、投受光素子ホルダ３４とレンズホルダ５は独立に駆動することができるため、いずれか一方のホルダに対して構造上の理由から大きな駆動力を発生させる必要がない。したがって、良好な駆動効率を実現することができる。
【００６４】
また、本実施の形態２によれば、投受光素子ホルダ３４が変位する際にその重心が通過する平面とレンズホルダ５が変位する際にその重心が通過する平面とが直交しているため、レーザ光による２次元領域への走査を満遍なく行うことができる。
【００６５】
また、本実施の形態２によれば、投受光素子ホルダ３４が投光素子２および受光素子３３を保持する一方、レンズホルダ５が投光用レンズ４および集光用レンズ２１を保持する。したがって、少ない部品点数で光走査型センサを実現することが可能となる。
【００６６】
また、本実施の形態２によれば、投光素子２および受光素子３３を投受光素子ホルダ３４に取り付けて直接変位させる構成としているため、投光素子２と投光用レンズ４との距離および受光素子３３と集光用レンズ２１との距離を小さくすることができる。この結果、投光素子２、受光素子３３および投受光素子ホルダ３４の動作時の最大変位量を小さくすることができ、光走査用アクチュエータ３２の小型化、省電力化を実現することができる。
【００６７】
また、本実施の形態２によれば、投受光素子ホルダ３４とレンズホルダ５とは独立に組み付けることができるため、上記特許文献１に記載の従来技術と比較して組み付けが容易であり、かつ高精度な位置合わせが可能である。
【００６８】
なお、本実施の形態２において、板バネ３５、３６の代わりに複数の板バネ６を用いることによって第１および第２支持手段を構成し、上述した実施の形態１と同様に、複数の板バネ６の少なくとも一部を給電用の電気的接合部材として機能させてもよい。この場合には、投光回路２０１および受光回路２０２を投受光素子ホルダ３４に搭載してもよい。
【００６９】
ここまで、本発明を実施するための最良の形態を説明してきたが、本発明は上述した二つの実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、第１保持部材が変位する際にその重心が通過する平面と第２保持部材が変位する際にその重心が通過する平面とは異なっていればよく、直交していなくてもよい。
【００７０】
また、投光手段としてレンズの代わりにミラーを適用してもよい。この場合には、投光手段をミラーの斜め上前方に設ければよい。
【００７１】
また、第１支持手段や第２支持手段を板バネ以外の弾性部材（例えば線バネ）によって実現してもよい。
【００７２】
また、走査光としてレーザ光以外の光を用いることも可能である。
【００７３】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、走査型レーザレーダ装置、レーザスキャナ、レーザプリンタ、レーザマーカ、物体監視装置等に有用であり、特に車載用の走査型レーザレーダ装置に適している。
【符号の説明】
【００７５】
１、２０、３２  光走査用アクチュエータ
２  投光素子
３  投光素子ホルダ
４  投光用レンズ
５  レンズホルダ
６、１０、３５、３６  板バネ
６ａ  突起部
７、３７、３９  板バネホルダ
８、３８  ベース板
９  固定部材
１１、４０  支持部材
１１ａ、４０ａ  胴部
１１ｂ、４０ｂ  左アーム
１１ｃ、４０ｃ  左軸部
１１ｄ、４０ｄ  右アーム
１１ｅ、４０ｅ  右軸部
１１ｆ、４０ｆ  ボス部
１２、１７  ヨーク
１２ａ、１７ａ  メインヨーク
１２ｂ、１７ｂ  バックヨーク
１３、４１  ホルダ駆動部材
１３ａ、４１ａ  貫通部
１３ｂ、４１ｂ  固定部
１４、１６  コイル
１５、１８  磁石
１９  連結部材
２１  集光用レンズ
３１  光走査型センサ
３３  受光素子
３４  投受光素子ホルダ
２００  物体検出装置
２０１  投光回路
２０２  受光回路
２０３  検出部
２０４  入力部
２０５  出力部
２０６  記憶部
２０７  制御回路
【図１】
2010004931.tif 000003
【図２】
2010004931.tif 000004
【図３】
2010004931.tif 000005
【図４】
2010004931.tif 000006
【図５】
2010004931.tif 000007
【図６】
2010004931.tif 000008
【図７】
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【図８】
2010004931.tif 000010
【図９】
2010004931.tif 000011
【国際調査報告】
2010004931.tif 000012
2010004931.tif 000013
2010004931.tif 000014
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