(57)【要約】【課題】大面積の受光用ミラーを小さな駆動力で走査でき、かつ位置検出を高精度に行うことができる光走査装置を提供する。【解決手段】搖動可能な結合部と、前記結合部を搖動可能に支持するフレームと、を備える支持部と、前記結合部と結合し、当該結合部と共に揺動する第１反射部と、  前記第１反射部に結合し、前記第１反射部から前記支持部を超えた位置に第２反射部を備える搖動可能なブリッジと、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搖動可能な結合部と、前記結合部を搖動可能に支持するフレームと、を備える支持部と、
前記結合部と結合し、当該結合部と共に揺動する第１反射部と、
前記第１反射部に結合し、前記第１反射部から前記支持部を超えた位置に第２反射部を備える搖動可能なブリッジと、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記第１反射部は、前記フレームの内側に位置し、前記フレームに対し、前記結合部により支持されて揺動し、
前記第２反射部は、前記第１反射部から揺動軸方向に離れた位置に前記ブリッジを介して配置されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記第１反射部及び前記第２反射部は、光を反射する反射面を有し、
前記第１反射部の反射面は、前記第２反射部の反射面よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１反射部及び前記第２反射部は、光を反射する反射層を載置する設置台を有することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記結合部は、前記第１反射部の前記揺動軸に直交する２辺の各中心にて前記第１反射部と結合することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記ブリッジの一部は、前記結合部と平行であることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記ブリッジは、前記フレームを跨ぐ形状であることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記第２反射部は、突起部を備えることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記結合部は、前記第２反射部に対応したダミー部を備えることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記突起部は、着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記第１反射部と前記第２反射部とがなす角度が、１８０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記フレームは、一辺が開いた枠形状をなし、
前記第１反射部及び前記第２反射部は、それぞれ表面に反射層が形成され、
前記第１反射部と前記第２反射部は、前記フレームが開いた前記一辺を通るブリッジにより連結され、かつ、
前記第１反射部、前記第２反射部、前記結合部、及び前記ブリッジが同一部材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項１３】
枠形状をなす固定部と、
前記固定部の枠形状の内側に位置し、前記固定部に対し、２点がヒンジ部より軸支されて揺動する受光用ミラーと、
前記固定部の枠形状の内側の前記受光用ミラーと、揺動の軸方向に離隔した位置にて当該受光用ミラーと連結され、前記受光用ミラーの揺動に同期して揺動する、大きさが前記受光用ミラーより小さい出射光用ミラーと、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を反射する光走査装置に関する。更に詳しくは、反射ミラーを小さな駆動力で走査でき、かつ位置検出を高精度に行うことができる光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を測定対象に照射し、この測定対象からの反射光を受光し、その反射光の情報に基づき、測定対象までの距離を検出する技術が知られている。この種の技術は、光の走査に際して、通常、一枚のミラーから構成されるスキャナミラーにより、レーザ光の対象領域への出射と測定対象からの反射光の受光とを行なう。受光された反射光の反射速度及び入射角度に基づいて、測定対象の位置情報が取得される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一般に、光走査装置を用いた位置検出では、測定対象からの反射光をできるだけ多く受光することにより、受光する光量のばらつきを抑え、これにより検出精度を高めることができる。そのため、受光用ミラーとして受光面積が大きなものを採用することが望まれてきた。しかしながら、一枚のミラーでレーザ光の出射と、測定対象からの反射光の受光を行う従来技術では、当該ミラーの一部にレーザ光の出射領域を確保しなくてはならないため、受光用ミラーとしての受光面積（受光領域）の大きさには制限がある。
また、一枚のミラーにより、レーザ光の出射と反射光の受光を行うと、出射領域に入射される直接光が受光領域にまわり込みやすく、まわり込んだ直接光が不要光となって測距精度が劣化する。
【０００４】
従来例として、図１５に光走査装置８を示す。この光走査装置８は、板状のミラー８１と、同じく板状の固定部８２と、ヒンジ部８３とからなる。ミラー８１の上下中央は、ヒンジ部８３を介して、固定部８２に連結されている。光走査装置８において、出射光用領域８１２（光学スポット）は、ミラー８１の下部中央に割り当てられている。出射光用領域８１２より上には受光用領域８１１が形成されている。そのため、ミラー８１の下部の出射光用領域８１２の左右両側と、上下方向の一部を含む矩形領域は不使用領域８１３となる。
【０００５】
レーザ光源（図示しない）からのレーザ光は、出射光用領域８１２において反射され、スキャンラインＳＬｃに沿って光走査が行われる。測定対象（図１５では指先Ｆ）に照射されたレーザ光は反射して、受光用領域８１１に入射され、測定光として図示しない光学系により所定の処理が施され、スクリーン９の表面Ｓ上の測定対象（指先Ｆ）の位置が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００８／１４９８５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１５に示された光走査装置８では、図示しないレーザ光源から出射光用領域８１２に入射される光と、測定対象（指先Ｆ）から受光用領域８１１に入射する光との干渉を避けるために不使用領域８１３が生じてしまう。この不使用領域８１３の存在が、ミラー８１の空気抵抗を増大させる。そのため、スキャナミラーの受光面積を大きくすると、不使用領域８１３が大きくなり、所望の振れ角を得るための駆動力が大きくなることが問題となっていた。
【０００８】
本発明の目的は、反射ミラーを小さな駆動力で走査し、かつ高精度で位置検出をすることができる光走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者等は、出射光用ミラーとして作用する第２反射部を受光用ミラーとして作用する第１反射部から離隔した部位に設け、かつ、第１反射部が枠形状をなすフレームの外側に配置することにより、第１反射部が必要とする面積を充分に確保しつつ、出射や受光に寄与しない領域をなくすことで駆動力を低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の技術的事項から構成される。
【００１０】
（１）搖動可能な結合部と、前記結合部を搖動可能に支持するフレームと、を備える支持部と、
前記結合部と結合し、当該結合部と共に揺動する第１反射部と、
前記結合部に結合し、前記第１反射部から前記支持部を超えた位置に第２反射部を備える搖動可能なブリッジと、を備えることを特徴とする光走査装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、揺動するミラーである第１反射部及び第２反射部には、光の出射及び測定対象からの反射光の受光に寄与しない領域は含まれないので、空気抵抗の影響を抑えることができ、小さな駆動力で大きな振れ角を得ることができる。また、本発明によれば、出射光用ミラーとして作用する第２反射部を支持部が備えているフレームの外側に配置することができる。このため、例えばスクリーンにタッチパネルの機能を持たせる場合においては、出射光用ミラーとして作用する第２反射部の位置をスクリーン面に近づけることによって、測定精度を高めることができる。しかも、本発明によれば、出射光用ミラーとして作用する第２反射部と、受光用ミラーとして作用する第１反射部とは同期して揺動するので、測距精度が損なわれることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の光走査装置１Ａを示す図であり、（Ａ）は光走査装置の全体を示す斜視図、（Ｂ）は連結部を示す斜視図である。
【図２】光走査装置１Ａの構成部材及び構成を示す図である。
【図３】光走査装置１Ａの作用を示す図である。
【図４】光走査装置１Ａの使用態様を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態の光走査装置１Ｂを示す図であり、（Ａ）は光走査装置１Ｂの全体を示す斜視図、（Ｂ）は連結部を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態の光走査装置１Ｂの変形例（光走査装置１Ｂ’）を示す図であり、（Ａ）は光走査装置１Ｂの全体を示す斜視図、（Ｂ）は、連結部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態の光走査装置１Ｃを示す図であり、（Ａ）は光走査装置１Ｃの全体を示す斜視図、（Ｂ）は連結部を示す斜視図である。
【図８】本実施形態の光走査装置における連結部の側面図である。
【図９】本発明の第４実施形態の光走査装置１Ｄを示す図であり、（Ａ）は光走査装置１Ｄの全体を示す斜視図、（Ｂ）は連結部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の光走査装置１Ｄの特徴を説明するための図であり、（Ａ）は第３実施形態の光走査装置１Ｃの正面図、（Ｂ）は第４実施形態の光走査装置１Ｄの正面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態の光走査装置１Ｅを示す図であり、（Ａ）は光走査装置１Ｅの全体を示す斜視図、（Ｂ）は連結部を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の光走査装置１Ｅの特徴を説明するための図であり、（Ａ）は光走査装置１Ｅの正面図、（Ｂ）は光走査装置１Ｅの側面図である。（Ｃ）は（Ａ）における矢印Ｇ方向の光走査装置１Ｅの断面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態の光走査装置２Ａを示す図であり、（Ａ）は光走査装置１Ｅを示す平面図、（Ｂ）は受光用ミラー、出射光用ミラー及び圧電素子を搭載する前の輪郭加工がされた基板を示す平面図である。
【図１４】第１実施形態の光走査装置１Ａ、第３実施形態の光走査装置１Ｃ、第４実施形態の光走査装置１Ｄ、第５実施形態の光走査装置１Ｅの駆動電圧（Ｖｐｐ）と光学振れ角（ｄｅｇ．）との関係を示すグラフである。
【図１５】従来の光走査装置の使用状態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態の光走査装置を図１〜図３により説明する。図１は、第１実施形態の光走査装置１Ａを示す図であり、図１（Ａ）は光走査装置１Ａの全体を示す斜視図である。図１（Ｂ）は、連結部１５（符号１５参照）を示す斜視図である。以下、図１（Ａ）に基づき説明するが、適宜、図１（Ｂ）も参照されたい。
【００１４】
図１（Ａ）に示されるように、光走査装置１Ａは、搖動可能な結合部１４１、結合部１４２と、結合部１４１及び結合部１４２を搖動可能に支持するフレーム１１を備える支持部と、結合部１４１、結合部１４２と結合し、これらの結合部と共に揺動する第１反射部１２と、第１反射部１２に結合し、第１反射部１２から支持部を超えた位置に第２反射部１３を備える搖動可能なブリッジ１５とを備えている。
【００１５】
光走査装置１Ａが備えている支持部は、結合部１４１、結合部１４１と対向する結合部１４２と、これらの結合部を搖動可能に支持するフレーム１１を備えている。結合部１４１、結合部１４２は、フレーム１１に対して揺動する第１反射部１２を軸支する。第１反射部１２は、結合部１４１、結合部１４２と結合しており、結合部１４１、結合部１４２と共に揺動する。結合部１４１、結合部１４２は、第１反射部の揺動軸ＯＡに直交する２辺の各中心にて前記第１反射部と結合していてもよい。なお、結合部１４１と結合部１４２とを結ぶ線を揺動軸ＯＡとして定義する。
【００１６】
第１反射部１２は、受光用ミラーとして作用する。結合部１４１、結合部１４２は、第１反射部１２、又はフレーム１１とは別々に作製することができる。また、結合部１４１、結合部１４２部は、第１反射部、又はフレーム１１と同一部材から、第１反射部１２又はフレーム１１と一体に作製することができる。さらに、結合部１４１、結合部１４２は、第１反射部１２及びフレーム１１と共に同一の部材から一体に作製することもできる。
【００１７】
図１（Ａ）において、結合部１４１と結合部１４２とを結ぶ線は、揺動軸ＯＡとして示されている。結合部１４１、結合部１４２は、揺動軸ＯＡの周りに揺動可能となっている。図１（Ａ）において、支持部が備えているフレーム１１は、揺動軸ＯＡに対して、対称な矩形枠形状の部材からなる。フレーム１１は、典型的には枠形状をなしている。フレーム１１が枠形状である場合には、枠形状は、閉じていてもよいし、開いていてもよい。
【００１８】
フレーム１１は、図示しない基板（電気回路基板等）に取り付けられていてもよい。フレーム１１には、揺動軸ＯＡに垂直な二辺上に、それぞれ２個の圧電素子１６１、１６２及び１６３、１６４（配線は図示していない）が、揺動軸ＯＡに対称にそれぞれ設けられている。なお、第１実施形態では圧電素子１６１，１６２及び１６３，１６４により、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２及び出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３を揺動させているが、適宜の他の手段により揺動させることができる。
【００１９】
第１実施形態においては、駆動源である圧電素子に電圧を与えて変形させることによって、結合部１４１、結合部１４２に捩れ力が生じ、この捩れ力により、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２が揺動する。受光用ミラーとして作用する第１反射部１２は、例えば、１０Ｈｚ程度から３０ｋＨｚの何れかの周波数で揺動することができる。
なお、揺動のための駆動源は、交流電圧により振動する圧電素子であってもよいし、交流磁場により振動する磁性体であってもよい。
【００２０】
図１（Ａ）に示されるように、第１反射部１２は、設置台１５１に設けられたミラー板１２２を備えている。第１反射部１２は、フレーム１１の枠形状の内側に位置している。第１反射部１２は、フレーム１１に対して、結合部１４１、結合部１４２により軸支され、揺動軸ＯＡを中心に揺動する。第１反射部１２に設けられているミラー板１２２は、光を反射する反射面であり、受光用ミラーとして作用する。ミラー板１２２は、反射層として作用する。第１反射部１２としては、例えば、ガラス基板にアルミニウムを蒸着した部材、シリコンを使用した部材を用いることができる。
【００２１】
第１実施形態の光走査装置１Ａは、連結部１５を備えている。連結部１５は、第１反射部１２及び第２反射部１３の裏面に固定されている。第１反射部１２と結合している結合部１４１、結合部１４２が揺動することにより、連結部１５は揺動する。連結部１５は、受光用ミラー搭載部として作用する設置台１５１と、ブリッジ１５２と、出射光用ミラー搭載部として作用する設置台１５３と、ダミー部１５４とから構成される。
【００２２】
連結部１５は、揺動軸ＯＡを含み、かつ第１反射部１２の中心を通り、かつ第１反射部１２に垂直な面に対称となるように構成されていてもよいし、非対称となるように構成されていてもよい。図１（Ａ）において、光走査装置１Ａは、結合部１４１側にのみ出射光用ミラー搭載部として作用する設置台１５３を有しており、非対称となるように構成されている。すなわち、連結部１５は、第１反射部１２と結合している結合部１４１、結合部１４２が揺動することにより、連結部１５も同期して揺動することができる構造であれば、特に限定されるものではない。
【００２３】
図１（Ａ）に示された光走査装置１Ａは、結合部１４１側にのみ出射光用ミラー搭載部として作用する設置台１５３を備え、結合部１４２側には、ダミー部１５４を備えている。このように、光走査装置１Ａが備えている連結部１５は、揺動軸ＯＡを含み、かつ第１反射部１２の中心を通り、かつ第１反射部１２に垂直な面に非対称となるように構成されているものであるが、設置台１５３に対応するダミー部１５４を設けることによって、機械的なバランスをとり、連結部１５が第１反射部１２及び第２反射部１３と同期し、かつ揺動時に第1反射部１２と第２反射部１３が捻れ方向以外に大きくぶれない構造となっている。
【００２４】
図１（Ａ）において、ブリッジ１５２は、第１反射部１２に結合し、第１反射部１２から支持部を超えた位置に第２反射部１３を備えている部材である。ブリッジ１５２は、揺動可能な部材である。ブリッジ１５２の一部は、結合部１４１に対して平行であってもよい。ブリッジ１５２が備えている第２反射部１３は、フレーム１１の枠形状の外側において、出射光用ミラーとして作用する。
【００２５】
すなわち、第２反射部１３は、第１反射部１２と離隔した位置において、ブリッジ１５２を介して、第１反射部１２と結合されている。第２反射部１３は、光を反射する反射面を有しており、出射光用ミラーとして作用する。第２反射部１３は、反射層として作用する。
【００２６】
第２反射部１３としては、第１反射部１２と同様に、例えば、ガラス基板にアルミニウムを蒸着した部材、シリコンを使用した部材を用いることができる。なお、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２の表面から揺動軸ＯＡまでの距離と、出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３の表面から揺動軸ＯＡまでの距離は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２７】
図１（Ａ）に示されるように、第１反射部１２及び第２反射部１３は、光を反射する反射面を有しており、第１反射部１２の反射面は、第２反射部１３の反射面よりも大きい。
受光用ミラーとして作用する第１反射部１２の大きさと、出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３の大きさと、第１反射部１２と第２反射部１３との間の距離は、特に限定されるものではない。
【００２８】
第１反射部１２の大ききは、光走査装置１Ａの全体の仕様に合わせて、適宜設定することができる。図１（Ａ）に示された光走査装置１Ａの第１反射部１２の大きさは、２０×２５ｍｍであり、第２反射部１３の大きさは、６．０×６．０ｍｍとなっている。第１反射部１２と第２反射部１３との間の距離は、７．５ｍｍであり、ブリッジ１５２を構成する補強用リブ１５２２からフレーム１１までの距離は２．６５ｍｍである。図１（Ａ）に示された光走査装置１Ａの大きさは、これに限定されるものではない。例えば、第１反射部１２の大きさを１０〜３０×２０〜４０ｍｍに設定することができ、第２反射部１３の大きさは、３〜９×３〜９ｍｍに設定することができる。第１反射部１２と第２反射部１３との間の距離は、第２反射部１３から出射される光が回り込まないために十分な距離を保持することができれば、特に制限されるものではない。例えば、第１反射部１２と第２反射部１３との間の距離を２．００〜４．５０ｍｍに設定することができる。
【００２９】
第１反射部１２は、光を反射する反射層を載置する設置台１５１を有する。第２反射部１３は、光を反射する反射層を載置する設置台１５３を有する。すなわち、第１反射部１２及び第２反射部１３は、光を反射する反射層を載置する設置台をそれぞれ有している。  これらの設置台は、平坦であってもよいし、突起状であってもよい。設置台１５１は、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２を載置する搭載部である。設置台１５１は、平面視において、第１反射部１２の大きさよりも小さい矩形枠体１５１１である。
【００３０】
ブリッジ１５２は、第１反射部１２と第２反射部１３とを橋架けして結合する部材であり、揺動軸ＯＡを含んで構成されている。ブリッジ１５２は、フレーム１１の一辺又は二辺を跨ぐ形状を有している。
【００３１】
図１（Ｂ）に示されるように、ブリッジ１５２は、第１反射部１２が揺動したときに、フレーム１１と接触又は衝突しないように、フレーム１１を跨ぐ部分（フレーム１１の真下部分）が、揺動軸ＯＡと距離を隔てた連結板１５２１により構成されている。ブリッジ１５２を構成する連結板１５２１には、補強用リブ１５２２が設けられている。補強用リブ１５２２は、出射と受光の設置角度のずれを防ぐために設けられている。補強用リブ１５２２に採用することができる材料は、経時変化、吸湿性が少ないものが好ましい。ブリッジ１５２は、揺動に耐える強度を有することが好ましい。ブリッジ１５２は、合成樹脂により構成することできるし、金属により構成することもできる。
【００３２】
フレーム１１が、例えば閉じた四角形の枠形状をなす場合には、ブリッジ１５２は、四角形のフレーム１１の辺を内側から外側に跨ぐように構成され、フレーム１１の枠の外側に第２反射部１３が設けられる。フレーム１１が、例えば、開いた枠形状をなす場合には、ブリッジ１５２は、開いた部分を内側から外側に横切るように構成され、枠の外側に第２反射部１３が設けられる。
【００３３】
ブリッジ１５２は、出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３が有する反射層を載置するための設置台１５３と係合している。第２反射部１３が有している設置台１５３は、出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３が有する反射層を載置する。設置台１５３は、本実施形態では突起部として形成されている。設置台１５３の上面の高さは、受光用ミラー搭載部として作用する設置台１５１の矩形枠体１５１１の上面の高さと同じ高さに構成することもできる。また、設置台１５３の上面の高さは、矩形枠体１５１１の上面よりも低い位置又は高い位置に構成することもできる。
【００３４】
図１（Ｂ）に示されるように、設置台１５３は、矩形の板状である。設置台１５３の上面は、設置台１５１の矩形枠体１５１１の上面より、高くなるように構成されている。これにより、出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３は、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２より高い位置に配置される。このため、出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３に入射される直接光が受光用ミラーとして作用する第１反射部１２にまわり込みにくくなり、第１反射部１２に入り込む不要光が低減される。受光用ミラー（第１反射部）２２の反射面と出射光用ミラー（第２反射部）２３の反射面とがなす角度を１８０°以下の何れかの角度とすることによって、受光角度及び出射角度を測定対象、測定条件によって、自由に適宜変更することもできる。
【００３５】
設置台１５３には、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２と出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３との間を遮光するための遮光材を設けることができる。遮光材は、設置台１５３の一部として作製することができる。また、設置台１５３に板状体を取り付けて、これを遮光材とすることもできる。そうすることで、出射光が直接受光されることを防止できるので、測距精度が向上する。
【００３６】
図１（Ｂ）に示されるように、第１実施形態の光走査装置１Ａは、ダミー部１５４を備えている。ダミー部１５４は、出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３を載置するための設置台１５３の反対側に設けられている。ダミー部１５４により、設置台１５３を有する側の重量とバランスをとることができる。
【００３７】
ダミー部１５４は、ブリッジ１５２の連結板１５２１の途中から出射光用ミラー搭載部として作用する設置台１５３までを除去したものと同一の構成を有している。ダミー部１５４は、ブリッジ１５２及び設置台１５３との、機械的なバランスをとるために設けられる。ダミー部１５４は、設置台１５３と同じ質量が好ましいが、これに限定されるものではなく、設置台１５３よりも、質量が小さくても、揺動バランスを取ることが可能である。
【００３８】
図１（Ｂ）に示されるように、ダミー部１５４は、連結板１５２１に対応する連結板１５４１と、補強用リブ１５２２に対応する補強用リブ１５４２から構成される。以上のように構成することで、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２と出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３とは、揺動軸ＯＡ上において同軸に揺動することができ、かつ同期して揺動することができる。
【００３９】
図２は、第１実施形態の光走査装置１Ａを構成する部材とその構造を示した図である。図２に示されるように、光走査装置１Ａが備えている第１反射部１２は、連結部１５上の矩形枠体１５１１の設置台１５１の上面に固定されている。
【００４０】
光走査装置１Ａが備えている第２反射部１３は、連結部１５の設置台１５３と、設置台１５３上に載置され、固定されたミラー板１２３から構成されている。第２反射部１３の上面にミラー板１２３が設置されることになる。ミラー板１２３が第２反射部１３の反射面となる。ミラー板１２２及びミラー板１２３の厚みは、同一であっても、異なっていてもよい。
【００４１】
図３は、光走査装置１Ａの作用を示す図である。図３に示されるように、光走査装置１Ａは、揺動軸ＯＡがスクリーン９に垂直となるように配置される。光走査装置１Ａでは、フレーム１１を伝達する動力が、結合部１４１、結合部１４２に捻りを生じさせる。これにより、第１反射部１２、ブリッジ１５２及び第２反射部１３が一体となって揺動する。すなわち、第１反射部１２と第２反射部１３とは、同期して揺動する。
【００４２】
図示しないレーザ光源からのレーザ光は、第２反射部１３において走査対象領域に向けて反射され、スキャンラインＳＬに沿って走査される。測定対象（図３では指先Ｆ）に照射されたレーザ光は、対象物に当たることにより、スキャンミラー装置側に反射し、反射光が第１反射部１２に受光される。第１反射部１２によって反射された光が測定光として図示しない光学系に受光されることにより、測定装置からの位置と角度を検出することができる。これにより、スクリーン９の表面Ｓ上の測定対象（指先Ｆ）の位置が測定される。
【００４３】
第１実施形態の光走査装置１Ａでは、第２反射部１３が、矩形枠状をなすフレーム１１の外側に位置する。したがって、スクリーン９の表面ＳからスキャンラインＳＬまでの高さＨを、図３に示した従来のスキャンラインＳＬｃまでの高さＨｃに比べて低くすることができる。図４は、光走査装置１Ａの使用態様を示す図である。図４に示されるように、光走査装置１Ａは、スクリーン９の角部に配置されているので、走査角θが０°〜９０°の範囲ＳＡで動作することでスクリーン９の全域を測定することができる。
【００４４】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態の光走査装置１Ｂを示す図であり、図５（Ａ）は、光走査装置１Ｂの全体を示す斜視図、図５（Ｂ）は、連結部１５（符号１５参照）を示す斜視図である。以下、図５（Ａ）に基づき説明するが、適宜、図５（Ｂ）も参照されたい。
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように第２実施形態の光走査装置１Ｂは、第１実施形態の光走査装置１Ａと、出射光用ミラー搭載部として作用する設置台１５３の構成のみが異なる。
【００４５】
光走査装置１Ｂでは、設置台１５３のブリッジ１５２側に光遮蔽壁１５３１が形成されている。光遮蔽壁１５３１が形成されていることにより、光源(図示せず)から照射された光は、出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３によって、所定領域に反射される際に、第２反射部１３からの迷光が、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２に到達することを妨げることができる。
【００４６】
このように、光遮蔽壁１５３１により、第２反射部１３から出射される光のうち、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２へ回り込む光量を低減することができる。その結果、第１反射部１２がノイズ光として受光する第２反射部１３から出射される光を減少させることができ、光走査装置１Ｂの測距精度が向上する。また、設置台１５３に第２反射部１３を取り付ける際に、光遮蔽壁１５３１を基準とすることができる。このため、設置台１５３に出射光用ミラー１３を取り付ける際の位置決めが容易となる。
【００４７】
図６は、第２実施形態の光走査装置１Ｂの変形例（光走査装置１Ｂ’）を示す図である。図６（Ａ）は、光走査装置１Ｂ’の全体を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は、連結部１５（符号１５参照）を示す斜視図である。
【００４８】
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第２実施形態の光走査装置１Ｂ’は、第１実施形態の光走査装置１Ａの出射光用ミラー搭載部として作用する設置台１５３に、遮光板１７を貼り付けて構成される。
遮光板１７を用いる場合には、ブリッジ１５２の構造を複雑化することなく、遮光領域を拡大することができる。
【００４９】
第２実施形態では、図５（Ａ）、（Ｂ）の光遮蔽壁１５３１と同様に、遮光板１７により、第２反射部１３から出射される光のうち、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２へ回り込む光量を低減することができる。その結果、第１反射部１２がノイズ光として受光する第２反射部１３から出射される光を減少させることができ、光走査装置１Ｂ’の測距精度が向上する。また、第２実施形態においては、設置台１５３に、出射光用ミラーとして作用する第２反射部１３を取り付ける際に、遮光板１７により位置決めが容易となる。
【００５０】
＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態の光走査装置１Ｃを示す図であり、図７（Ａ）は、光走査装置１Ｃの全体を示す斜視図、図７（Ｂ）は、連結部１５（符号１５参照）を示す斜視図である。
図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように第３実施形態の光走査装置１Ｃは、第１実施形態の光走査装置１Ａと、ダミー部１５４の構成のみが異なる。
【００５１】
図８は、第３実施形態における連結部１５の側面図である。第３実施形態では、図８に示されるように、連結部１５は、受光用ミラーとして作用する第１反射部１２の中心を通り、かつ第１反射部１２（図８では図示されていない。図７（Ａ），（Ｂ）参照）に垂直な面ＳＳに対称となるように構成されている。
【００５２】
図８に示されるように、連結部１５は、第１反射部１２に垂直な面ＳＳを基準として、出射光用ミラー搭載部として作用する設置部１５３とダミー部１５４を有している。ダミー部１５４の先端には、ダミー先端部１５４３が設けられている。
ダミー先端部１５４３の表面又は裏面のいずれか一方の面には、ミラー板等のミラー部材を搭載させてもよい。上記ミラー部材に対して、第２反射部１３から出射される測定用の光とは別個に異なる振れ角検出用の光を出射し、ダミー先端部１５４３に設けられた上記ミラー部材から反射した光を検出することにより、第１反射部１２の振れ角を検出するようにしてもよい。
第３実施形態の光走査装置１Ｃは、結合部１４１側に設置されたブリッジ１５２と設置台１５３、結合部１４２側に設置されたダミー部１５４とダミー先端部１５４３によって、連結部１５を第１反射部１２に垂直な面ＳＳに対称となる構成にすることにより、走査特性を劣化させることなく光走査装置を実現している。
【００５３】
＜第４実施形態＞
図９は、第４実施形態の光走査装置１Ｄを示す図であり、図９（Ａ）は、光走査装置１Ｄの全体を示す斜視図、図９（Ｂ）は、連結部１５（符号１５参照）を示す斜視図である。
図９（Ａ）、（Ｂ）に示されるように第４実施形態の光走査装置１Ｄは、ダミー部１５４の先端側の形状が第３実施形態の光走査装置１Ｃと異なる。
【００５４】
第４実施形態のダミー部１５４のダミー先端部１５４４は、第３実施形態のダミー先端部１５４３と比べ、揺動軸ＯＡ方向が短く、揺動軸ＯＡと垂直な方向が長く構成されている。第１反射部１２（受光用ミラー）の中心から第２反射部１３（出射光用ミラー）側の重量と、ダミー部１５４側の重量とをほぼ同じ重量となるように、ダミー先端部の体積を構成してある。
これにより、第４実施形態の光走査装置１Ｄでは、第１反射部１２の揺動が安定し、良好な走査特性を得ることができる。
【００５５】
図１０は、第４実施形態の光走査装置１Ｄの特徴を説明するための図であり、図１０（Ａ）は、第３実施形態の光走査装置１Ｃの正面図、図１０（Ｂ）は、第４実施形態の光走査装置１Ｄの正面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、光走査装置１Ｄは、光走査装置１Ｃよりも小型であり、光走査装置１Ｄを搭載した製品の小型化が可能となる。
なお、図１０では、光走査装置１Ｃと光走査装置１Ｄとの差をｄＬで示してある。
【００５６】
＜第５実施形態＞
図１１は、第５実施形態の光走査装置１Ｅを示す図であり、図１１（Ａ）は、光走査装置１Ｅの全体を示す斜視図、図１１（Ｂ）は、連結部１５（符号１５参照）を示す斜視図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように第５実施形態の光走査装置１Ｅは、ダミー部１５４の厚みが第１実施形態の光走査装置１Ａと異なる。
【００５７】
図１２は、第５実施形態の光走査装置１Ｅの特徴を説明するための図である。図１２（Ａ）は、光走査装置１Ｅの正面図、図１２（Ｂ）は同じく側面図、図１２（Ｃ）は、（Ａ）における矢印Ｇ方向の光走査装置１Ｅの断面図である。
第５実施形態の光走査装置１Ｅでは、ダミー部１５４の連結部の厚みＴを厚くすることにより、第１反射部１２（受光用ミラー）の中心から第２反射部１３（出射光用ミラー）側の重量と、ダミー部１５４側の重量とをほぼ同じに重量となるように構成してある。
これにより、第５実施形態の光走査装置１Ｅでは、第１反射部１２の揺動が安定し、良好な走査特性を得ることができる。
【００５８】
＜第６実施形態＞
図１３は、第６実施形態の光走査装置２Ａを示す図であり、図１３（Ａ）は、光走査装置２Ａの全体を示す斜視図、図１３（Ｂ）は、受光用ミラー、出射光用ミラー及び圧電素子を搭載する前の輪郭加工がされた基板２１を示す図である。
図１３（Ａ）に示されるように、第６実施形態の光走査装置２Ａには、支持部として、エッチング加工することにより作製した基板２１が用いられている。第６実施形態の光走査装置２Ａは、基板２１（図１３（Ｂ）に受光用ミラー２２（第１反射部）と、出射光用ミラー２３（第２反射部）とを貼り付け、さらに圧電素子２９１，２９２，２９３，２９４を形成することにより製造されている。
【００５９】
基板２１は、固定部（フレーム）２１１と、受光用ミラー搭載部（設置台）２１２と、出射光用ミラー搭載部（設置台）２１３と、ヒンジ部（結合部）２１４１，２１４２と、ブリッジ２１５と、からなる。図１３（Ａ）に示されるように、固定部（フレーム）２１１は、角部が９０°のＵ字枠（図１３（Ａ）では横置き）であり、図示しない基板（電気回路基板等）に取り付けられている。
【００６０】
横置きのＵ字枠（固定部（フレーム）２１１）の内側には、矩形の受光用ミラー搭載部（設置台）２１２が形成されている。受光用ミラー搭載部（設置台）２１２の上下辺の中点は、横置きのＵ字枠の両アームにヒンジ部（結合部）２１４１，２１４２を介して連続しており、受光用ミラー搭載部（設置台）２１２は、固定部（フレーム）２１１にヒンジ部（結合部）２１４１，２１４２より軸支される。ヒンジ部（結合部）２１４１，２１４２を通る鉛直線が揺動軸ＯＡとなる。
【００６１】
出射光用ミラー搭載部（設置台）２１３は、受光用ミラー搭載部（設置台）２１２より小さい矩形状をなしている。出射光用ミラー搭載部（設置台）２１３は、固定部（フレーム）２１１のＵ字枠形状の外側の受光用ミラー搭載部（設置台）２１２とは離隔した位置において、ブリッジ２１５を介して受光用ミラー搭載部（設置台）２１２に連結されている。固定部（フレーム）２１１には、横置きのＵ字枠の両アームに、それぞれ２個の圧電素子２９１，２９２，２９３，２９４（配線は図示していない）が揺動軸ＯＡに対称に設けられている。
【００６２】
第６実施形態において、受光用ミラー（第１反射部）２２の反射面と出射光用ミラー（第２反射部）２３の反射面とがなす角は、０°であるが、本発明では、この角を任意に設定できる。例えば、受光用ミラー（第１反射部）２２の反射面と出射光用ミラー（第２反射部）２３の反射面とがなす角度は、０°〜１８０°の何れかの角度とすることができる。これにより、光源(図示せず)から照射された光が、出射光用ミラー（第２反射部）１３から所定領域に反射される光を、所望の角度に変更できるようにすることも可能である。
【００６３】
すなわち、第６実施形態の光走査装置は、測定対象の形状、測定条件に応じて、出射光用ミラー（第２反射部）２３から所定領域に出射される光の入射角度を適宜設定することができる。また、第６実施形態の光走査装置は、出射光用ミラー（第２反射部）１３から出射した光を受光する受光用ミラー（第１反射部）２２が反射光を受光する際の角度を適宜設定することができる。このように、第６実施形態の光走査装置は、受光用ミラー（第１反射部）２２が必要とする面積を充分確保することができる。
【００６４】
第６実施形態では、受光用ミラー（第１反射部）２２は、ミラー板であり、受光用ミラー搭載部（設置台）２１２に貼り付けられている。
【００６５】
図１４に、第１実施形態の光走査装置１Ａ、第３実施形態の光走査装置１Ｃ、第４実施形態の光走査装置１Ｄ、第５実施形態の光走査装置１Ｅの駆動電圧（Ｖｐｐ）と光学振れ角（ｄｅｇ．）との関係についての実験結果を示す。例えば、図１４からわかるように、本発明のこれらの実施形態では、駆動電圧３５〜４０〔Ｖｐｐ〕程度で、光学振れ角を９０°以上にできるので、低電圧で大きな振れ角を得ることができることが実証された。
【００６６】
すなわち、本発明の光走査装置は、出射光用ミラーを受光用ミラーから離隔した部位に設け、かつ、受光用ミラーが枠形状をなすフレームの外側に配置することにより、受光用ミラーが必要とする面積を充分に確保しつつ、出射や受光に寄与しない領域をなくすことができる。本発明の光走査装置は、駆動電圧４０〜５０〔Ｖｐｐ〕程度の駆動力により、受光用ミラーの光学振れ角をほぼ１００°とすることができる。
【００６７】
本発明の光走査装置は、２ｃｍ程度の大面積の受光用ミラーサイズを充分に確保しつつ、駆動電圧が４０〔Ｖｐｐ〕程度であっても、９０°以上の受光ミラーの振れ角を得ることできる。すなわち、本発明の光走査装置は、大面積の受光用ミラーを小さな駆動力で大きな振れ角を得ることができ、かつ位置検出を高精度に行うことができる点において、大きな技術的意義を有する。
【００６８】
本発明の光走査装置は、所定領域に光を走査し、対象物からの反射光を受光する反射装置として、広く利用することができる。特に、本発明の光走査装置は、光センサ、測距センサ、車載センサとして利用することができる。
【００６９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない条件の変更等は、すべて本発明の適用範囲である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の光走査装置は、大面積の受光用ミラーを小さな駆動力で走査でき、かつ位置検出を高精度に行うことができる光走査装置であるので、電機関連産業、自動車産業、自動車電装関連産業において利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｂ'，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，２Ａ：光走査装置
９：スクリーン
１１，２１１：フレーム（固定部）
１２，２２：第１反射部（受光用ミラー）
１３，２３：第２反射部（出射光用ミラー）
１５：連結部
１７：遮光板
１２１，２１：基板
１２２：ミラー板（第１反射部）
１２３：ミラー板（第２反射部）
１４１，１４２：結合部（ヒンジ部）
１５２，２１５：ブリッジ
１５１，２１２：設置台（受光用ミラー搭載部）
１５３，２１３：設置台（出射光用ミラー搭載部）
１５４：ダミー部
１６１〜１６４，２９１〜１９４：圧電素子
１５１１：矩形枠体
１５１２：溝
１５２１，１５４１：連結板
１５２２，１５４２：補強用リブ
１５３１：光遮蔽壁
１５４３，１５４４：ダミー先端部
２１４１，２１４２：ヒンジ部（結合部）
Ｆ        ：指先
ＯＡ      ：揺動軸
Ｓ        ：表面
ＳＡ      ：範囲
ＳＬ      ：スキャンライン
θ        ：走査角
【図１】
2018205369.tif 000003
【図２】
2018205369.tif 000004
【図３】
2018205369.tif 000005
【図４】
2018205369.tif 000006
【図５】
2018205369.tif 000007
【図６】
2018205369.tif 000008
【図７】
2018205369.tif 000009
【図８】
2018205369.tif 000010
【図９】
2018205369.tif 000011
【図１０】
2018205369.tif 000012
【図１１】
2018205369.tif 000013
【図１２】
2018205369.tif 000014
【図１３】
2018205369.tif 000015
【図１４】
2018205369.tif 000016
【図１５】
2018205369.tif 000017