(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ミラーを有する回転体を回転させることができ、かつ回転体を回転させても部材に摩擦が生じにくい光学装置を提供することにある。【解決手段】光学装置１は、回転体２と、第一磁石３と、第二磁石４とを備える。回転体２は、反磁性体を含む本体部２１と、ミラー２２とを備える。第一磁石３は、回転体２を磁気浮上させる磁界を発生する。第二磁石４は、回転体２を回転させる磁界を発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、第一磁石と、第二磁石とを備え、
前記回転体は、反磁性体を含む本体部と、ミラーとを備え、
前記第一磁石は、前記回転体を磁気浮上させる磁界を発生し、
前記第二磁石は、前記回転体を回転させる磁界を発生する、
光学装置。
【請求項２】
前記回転体は、前記本体部と前記ミラーとの間に介在する断熱材を更に備える、
請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記回転体は、前記第一磁石と前記第二磁石との間に位置する、
請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第二磁石は、複数の電磁石を含み、
前記電磁石は、前記回転体の回転軸を囲むように配置されている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記本体部は、前記回転体の回転軸に直交する方向に突出し、かつ前記回転軸を取り囲む複数の突出部を有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記回転体に対し、前記第一磁石とは反対側にある第三磁石を更に備える、
請求項１から５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記回転体の前記第一磁石に対する位置を規制するストッパを備える、
請求項１から６のいずれか一項光学装置。
【請求項８】
前記ミラーへ向かう光の出射と、前記ミラーで反射する光の受光とのうち少なくとも一方を行う光学素子を更に備える、
請求項１から７のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光学素子と前記ミラーとの間の光軸は、前記回転体の回転軸と重なる、
請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記第二磁石と、前記光学素子と前記ミラーとの間の光軸とは、前記回転体に対して、前記回転体の回転軸に沿った同じ側に位置する、
請求項８又は９に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記第一磁石は、前記光学素子と前記ミラーとの間の光軸に重なり、光を通過させうる経路部を有する、
請求項８から１０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記回転体の重心と、前記ミラーの中心とを通る直線が、前記ミラーに対して傾斜する、
請求項８から１１のいずれか一項に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関し、詳細には、ミラーを回転させる光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光等の光による反射光を利用した光学装置として、光学装置におけるミラーを高速で回転させ光を偏向させることで、光走査を行うことが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、３６０度の回転が可能な中空モータと、この中空モータ上に配置された１次元走査ミラーとを備える光走査装置が開示されている。この光走査装置では、中空モータを回転駆動させることによって１次元走査ミラーを回転させながら、レーザー光源からの光を１次元走査ミラーに入射させて、１次元走査ミラーからの反射光を走査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４８８９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の光学走査装置では、回転体となるミラーは、モータを駆動させることにより回転させるため、ミラーとモータとの軸受部分等にモータの回転時に摩擦が生じる。このため、光学走査装置が摩擦によって摩耗し、劣化しやすくなるといった問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、ミラーを有する回転体を回転させることができ、かつ回転体を回転させても部材に摩擦が生じにくい光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る光学装置は、回転体と、第一磁石と、第二磁石とを備える。前記回転体は、反磁性体を含む本体部と、ミラーとを備える。前記第一磁石は、前記回転体を磁気浮上させる磁界を発生する。前記第二磁石は、前記回転体を回転させる磁界を発生する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様の光学装置は、ミラーを有する回転体を回転させることができ、かつ回転体を回転させても光学装置を構成する部材に摩擦が生じにくくできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａは、第一の実施形態に係る光学装置の概略を示す断面図であり、図１Ｂは、同上の光学装置の概略を示す斜視図である。
【図２】図２ＡからＣは、回転体の構造の例を示す斜視図である。
【図３】図３は、回転体の重心位置、回転軸及びミラーの中心位置の例を概略で示す側面図である。
【図４】図４は、回転体の本体部の構造の一例を示す概略図である。
【図５】図５は、光学装置におけるストッパの構造の一例を示す概略図である。
【図６】図６Ａ及びＢは、光学装置の回転の様子を概略で示す斜視図である。
【図７】図７は、同上の光学装置の変形例を示す概略の斜視図である。
【図８】図８Ａは、第二の実施形態に係る光学装置の概略を示す断面図であり、図８Ｂは、同上の光学装置の概略を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
光学装置１の概要について図１Ａ及び図１Ｂを参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することがある。
【００１１】
以下の説明及び図面において、光学装置１が使用される状態における鉛直上方向を上方向、上方向とは反対方向を下方向という。また、上方向及び下方向を上下方向ともいう。
【００１２】
本実施形態に係る光学装置１は、回転体２と、第一磁石３と、第二磁石４とを備える。
【００１３】
回転体２は、反磁性体を含む本体部２１と、ミラー２２とを備える。第一磁石３は、回転体２を磁気浮上させる磁界を発生する。第二磁石４は、回転体２を回転させる磁界を発生する。      
【００１４】
まず、光学装置１が備える主な構成について説明する。
【００１５】
回転体２は、例えば第一磁石３に対して上方向側の位置に配置されている。回転体２は、上述の通り、反磁性体を含む本体部２１と、ミラー２２とを備える。回転体２は、磁界によって磁気浮上しうる。具体的には、本実施形態では、回転体２は、第一磁石３の発生する磁界によって、反磁性効果により本体部２１が第一磁石３とは反対方向の向きに磁化されることで、回転体２には第一磁石３に反発する方向に反発力が生じる。そのため、回転体２は、回転体２にかかる重力と、上記反発力とが釣り合って第一磁石３よりも上方で磁気浮上する。
【００１６】
回転体２は、磁気浮上した状態で回転しうる。本実施形態では、回転体２は、第二磁石４の発生する磁界によって回転する。すなわち、回転体２は、第一磁石３によって磁気浮上可能に構成され、かつ第二磁石４によって回転可能に構成されている。回転体２は、例えば上下方向に伸びる回転軸Ｚ１を中心に回転しうる。回転体２の回転する方向は、第二磁石４の発生する磁界によって適宜調整される。すなわち、回転体２の回転する方向は、第二磁石４の発生する磁界によって、下方向に見て回転軸Ｚ１に対して時計回り又は反時計回りに調整される。
【００１７】
本体部２１は、上述の通り、反磁性体を含む。反磁性体は、磁界による負の磁化率の高いことが好ましい。反磁性体は、例えば炭素又はビスマスを含む。炭素は、グラファイトを含むことが好ましい。また、ビスマスは、金属ビスマス単体であってもよいし、ビスマスを含む合金であってもよい。
【００１８】
ミラー２２は、入射する光を反射する機能を有する。ミラー２２は、公知のものを採用することができ、例えば鏡面を有する部材である。ミラー２２の形状は、特に制限されないが、例えば矩形状である。ミラー２２は、例えば回転体２の回転軸Ｚ１に対して傾斜している。ミラー２２の、回転軸Ｚ１に対して傾斜する角度は、特に限定されないが、例えば４５°である。
【００１９】
回転体２は、本体部２１と、ミラー２２との間に介在する断熱材２３を更に備えることが好ましい。この場合、回転体２のミラー２２に光が照射された場合に発生する熱を、本体部２１に伝達されにくくできる。反磁性体は、温度変化により磁化率が変化しうるため、本体部２１の温度が変化すると回転体２の回転を不安定化させるおそれがあるが、回転体２が断熱材２３を備えると、熱による本体部２１の磁化率の変化を抑制しうる。このため、回転体２の回転を安定化しうる。これにより、光学装置１をより安定して駆動させることができる。
【００２０】
断熱材２３は、例えば公知の接着剤を含む。例えば、断熱材２３は、エポキシ系樹脂を含むことができる。断熱材２３の熱伝導率は、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましく、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることがより好ましい。
【００２１】
本体部２１は、例えば図１Ａでは、回転軸Ｚ１に沿った方向の厚みを有する板状の基部２１１のみからなる。基部２１１は、回転軸Ｚ１に沿った方向に見て正方形の形状を有することが好ましい。基部２１１は、回転軸Ｚ１に沿った一方向を向く第一面２ａを有する。基部２１１は、第一面２ａとは反対側の第二面２ｂも有する。回転体２は、基部２１１に固定され、かつミラー２２を支持する支持部２１２も有する。支持部２１２は、非磁性材料で作製されていることが好ましい。非磁性体材料は、磁界によって影響を受けにくい材料であり、例えば比透磁率が１に近く、強い磁性を示さない材料である。この場合、回転体２において、板状の基部２１１のみが反磁性体を含むため、回転体２にかかる第一磁石３の磁界による反発力に偏りが生じにくい。そのため、回転体２の安定した磁気浮上と回転とを達成できる。
【００２２】
支持部２１２は支持面２１２ａを有し、支持面２１２ａ上にミラー２２が取り付けられていることで、支持面２１２ａ上にミラー２２が支持されている。支持部２１２は、例えば支持面２１２ａと直交する方向に厚みを有する板状である。支持部２１２は、支持面２１２ａが基部２１１に対して第二面２ｂ側に配置され、かつ支持面２１２ａが第一面２ａ及び第二面２ｂに対して傾斜するように、基部２１１に固定される。支持部２１２は、基部２１１に、断熱材２３で接着されている。すなわち、本体部２１と支持部２１２との間に断熱材２３が介在している。このため、本体部２１とミラー２２との間に断熱材２３が介在している。
【００２３】
回転体２の重心ｐと、ミラー２２の中心ｏとを通る直線が、ミラー２２に対して傾斜していることが好ましい。回転体２の重心ｐは、例えば本体部２１の重心と、ミラー２２の重心で決まり、より具体的には、図３に示すように、回転体２の重心ｐは、例えば基部２１１の重心ａ１と、ミラー２２及び支持部２１２の重心ａ２とを結ぶ線分上にある。この場合に、回転体２は、回転体２の重心ｐと、ミラー２２の中心ｏとを通る直線と重なる回転軸をＺ１中心に安定して回転しやすい。このため、光学装置１において、磁気浮上した回転体２を、ミラー２２が回転軸Ｚ１に対して傾斜した状態で、安定して回転させやすい。
【００２４】
回転体２の構成は、上記説明に限られない。例えば図２Ａに示す回転体２では、本体部２１は、図１Ａに示す本体部２１と同じ形状の基部２１１と、図１Ａに示す支持部２１２と同じ形状の支持部２１２とを備える。すなわち、図２Ａに示す例では、基部２１１と支持部２１２とは、本体部２１の一部であり、反磁性体から作製される。この場合、本体部２１の基部２１１及び支持部２１２がともに反磁性体を含む、すなわち本体部２１でミラー２２を支持する。このため、図１Ａのように反磁性体を含まない支持部２１２でミラー２２を支持する場合に比べて、本体部２１における反磁性体の量を多くすることができる。そのため、回転体２にかかる第一磁石３の磁界による反発力を大きくすることができる。これにより、回転体２は、図１Ａの場合よりも磁気浮上がしやすい。また、ミラー２２と支持面２１２ａとの間に断熱材２３が介在している。このため、本体部２１とミラー２２との間に断熱材２３が介在している。
【００２５】
図２Ｂに示す回転体２では、本体部２１は三角柱状である。三角柱の一つの側面が支持面２１２ａであり、別の側面が第一面２ａである。この場合、図２Ａの場合と同様に、図１Ａの場合に比べて、本体部２１における反磁性体の量を多くすることができ、回転体２にかかる第一磁石３の磁界による反発力を大きくすることができる。これにより、回転体２は、図１Ａの場合よりも磁気浮上がしやすい。ミラー２２と支持面２１２ａとの間に断熱材２３が介在している。このため、本体部２１とミラー２２との間に断熱材２３が介在している。
【００２６】
上記の説明では、ミラー２２は支持面２１２ａに取り付けられているが、ミラー２２は、例えば支持面２１２ａ上に蒸着等によって金属薄膜を形成すること、又は支持面２１２ａを研磨することなどによって、形成されてもよい。この場合、回転体２の重量を軽量化させうるため、回転体２の磁気浮上の状態がより安定しうる。また、この場合、回転体２の回転効率を向上させうる。そのため、光学装置１を安定して動作させることができうる。さらに、回転体２を構成する部材が低減しうるため、光学装置１の製造するコストの低減に寄与することも可能となる。例えば図２Ｃに示す回転体２では、ミラー２２は、支持面２１２ａ上に蒸着によって形成された金属薄膜である。また、図２Ａに示す例と同様、本体部２１は、図１Ａに示す本体部２１と同じ形状の基部２１１と、図１Ａに示す支持部２１２と同じ形状の支持部２１２とを備える。そのため、図２Ｃに示す回転体２は、特に少ない部品点数で構成されうる。また、この場合、図２Ａの場合と同様に、図１Ａの場合に比べて、本体部２１における反磁性体の量を多くすることができ、回転体２にかかる第一磁石３の磁界による反発力を大きくすることができる。これにより、回転体２は、図１Ａの場合よりも磁気浮上がしやすい。
【００２７】
本体部２１は、回転体２の回転軸Ｚ１に直交する方向に突出し、かつ回転軸Ｚ１を取り囲む複数の突出部２１３を有してもよい。すなわち、本体部２１における基部２１１が、回転体２の回転軸Ｚ１に直交する方向に突出する複数の突出部２１３を有してもよい。この場合、本体部２１においては、磁界の作用を受ける突出部２１３が、回転軸Ｚ１を中心とする円周状に並び、突出部２１３の間では磁界の作用を受けない。このような構造により、本体部２１は、磁界の変化による回転駆動力を受けやすくなる。これにより、光学装置１において、回転体２を安定して回転させることができる。本体部２１の突出部２１３について、具体的に、図４を参照して説明する。図４は、本体部２１を第一面２ａ側から見た図である。なお、図４中、想像線で記す８個の各円は後述する第二磁石４を構成する電磁石４１の位置を示す。８個の電磁石４１が、回転体２の回転軸Ｚ１を囲むように円周状に並んでいる。回転体２の本体部２１は、回転体２の回転軸Ｚ１に直交する方向に突出する複数の突出部２１３を有する。図４では、本体部２１は、電磁石４１と同数である８個の突出部２１３を有し、突出部２１３は、電磁石４１と同じ配列パターンで配列している。複数の突出部２１３は、例えば第二磁石４を配置する個数、配置される形状に応じて、設けることができる。すなわち、突出部２１３の形状は、第二磁石４の配置に応じて適宜設定することができる。
【００２８】
第一磁石３は、回転体２を磁気浮上させる磁界を発生する機能を有する。すなわち、第一磁石３は、磁界を発生することで回転体２を磁気浮上させうるように構成されている。第一磁石３は、少なくとも一つの磁石から構成することができる。第一磁石３は、例えば周囲に磁界を発生させることが可能な永久磁石である。永久磁石の例は、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石及びフェライト磁石等を含む。
【００２９】
第一磁石３は、例えば複数の永久磁石から構成されていてもよい。例えば図１Ｂでは、第一磁石３は、上下方向に沿った中心軸を有する円柱の形状に形成されている。第一磁石３は、上下方向に沿った中心軸を有する円柱の形状を有する第一の永久磁石３０１と、この第一の永久磁石３０１の周面を囲む円筒の形状を有する第二の永久磁石３０２とから構成されている。第一の永久磁石３０１の上端と、第二の永久磁石３０２の上端とは、互いに異なる極性を有する。すなわち、第一の永久磁石３０１の上端がＳ極かつ第二永久磁石３０２の上端がＮ極であり、又は第一の永久磁石３０１の上端がＮ極かつ第二の永久磁石３０２の上端がＳ極である。また、第一磁石３の形状は、上記の円柱の形状に限られず、例えば立方体等の四角柱状あるいは棒状等であってもよい。すなわち、第一磁石３の形状、材質、及び寸法並びに構成する永久磁石等の個数は、回転体２を磁気浮上させる磁界が発生するように適宜設定すればよい。例えば、第一磁石３の中心軸に沿った一方向（上方向）を向く第一面３ａの寸法は、回転体２の第一面２ａの寸法よりも大きい。そのため、第一磁石３は、回転体２の周囲に磁界を発生させることができ、これにより回転体２を安定して保持することができる。また、第一磁石３は、コイル等の電磁石を用いてもよい。
【００３０】
第二磁石４は、反磁性効果を有する回転体２を回転させる磁界を発生する機能を有する。すなわち、第二磁石４は、磁界を発生することで回転体２を回転させうるように構成されている。このため、本実施形態では、第二磁石４は、回転体２を回転させるための回転駆動力を与える駆動部であるともいえる。第二磁石４は、回転体２を第一磁石３の発生する磁界により磁気浮上させた状態で、回転体２を回転させることが可能な少なくとも一つの磁石から構成することができる。第二磁石４は、例えば電磁石４１を備える。電磁石４１は、例えばコイルである。
【００３１】
第二磁石４は、複数の電磁石４１を含む。複数の電磁石４１は、例えば回転体２の上方又は下方において、回転軸Ｚ１を囲むように配置されていることが好ましい。この場合、回転体２が第二磁石４から受ける磁界が回転軸Ｚ１周りに存在するため、回転体２を駆動部である第二磁石４によって３６０°回転させるに当たり、回転体２と駆動部との摩擦を抑制しながら、その回転体２の位置を容易に制御できる。このため、光学装置１を、より安定して駆動させることができる。具体的には、図１Ｂに示すように、第二磁石４は、例えば８個の電磁石４１を備える。
【００３２】
第二磁石４から発生させる磁界は、例えば複数の電磁石４１に波形を有する電流を、隣合う電磁石４１間で位相差が生じ、かつ隣合ういずれの電磁石４１間においても位相差が同じであるように流すことで、制御できる。電磁石４１に流す電流の波形は、例えば正弦波等の連続波、パルス波又は連続波とパルス波との組み合わせである。なお、第二磁石４から発生する磁界は、第一磁石３により回転体２を磁気浮上させる磁界に影響を与えないか、又は与えてもその影響は小さくなるように適宜調整されていればよい。すなわち、本実施形態では、回転体２を第一磁石３で磁気浮上させ、かつ第二磁石４で回転させるように構成されていればよい。
【００３３】
第二磁石４の形状、材質、及び寸法並びに構成する電磁石４１の個数は、回転体２を回転させる磁界が発生するように適宜設定すればよい。
【００３４】
第二磁石４には、例えば電磁石４１に電流を与えるための配線９１が接続されている（例えば、図７参照）。すなわち、第二磁石４は、配線９１に電気的に接続されている。配線９１は、電源に電気的接続されており、第二磁石４は電源から電力の供給を受けることで、磁界を発生させうる。なお、図７では、第二磁石４のうちの一部（図７では２つの電磁石４１）にのみ、配線９１が接続されているが、便宜上省略しているだけであり、第二磁石４への配線は、第二磁石４が回転体２を回転するための磁界を発生することが可能に適宜設定されていればよい。
【００３５】
この光学装置１の回転体２は、第一磁石３及び第二磁石４の作用によって回転するが、回転体２は第一磁石３及び第二磁石４のいずれとも接していない。このため、回転体２が回転する際に摩擦力が働かないようにできる。したがって、光学装置１では、回転体２を回転駆動させても、回転体２の摩耗による劣化を抑制できる。
【００３６】
本実施形態では、例えば光学装置１が光源を備える場合、光源が発する光をミラー２２で反射させて光学装置１の外部へ出射することができる。また、光学装置１は光源を備えず、光学装置１の外部にある光源（外部光源）が発する光をミラー２２で反射させて光学装置１の外部へ出射することもできる。光学装置１の外部の対象物が発する光をミラー２２で反射させて光学装置１に取り込むこともできる。
【００３７】
また、本実施形態では、回転体２の回転に応じてミラー２２を回転させることができるので、ミラー２２と光学装置１の外部との間の光軸を、回転軸Ｚ１を中心に回転させることができる。このため、光学装置１は、回転軸Ｚ１の周囲に光を出射し、又は回転軸Ｚ１の周囲からミラー２２に入射する光を受光できる。このため、光学装置１を利用して、例えば回転軸Ｚ１の周りを３６０°にわたってレーザースキャンできる。より具体的には、例えば光学装置を、レーザー光を外部の対象物に照射し、対象物で反射した光を受光することで対象物までの距離を計測するセンサ（いわゆるライダー（ＬｉＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ））における、光学系に適用できる。
【００３８】
以下、光学装置１のより具体的な実施形態の例を挙げ、適宜の図面を参照して詳細に説明する。以下の形態は、上記で説明した構成の要素を備えるため、共通する要素には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略する。なお、下記の第一の実施形態及び第二の実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つにすぎない。そのため、実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計に応じて種々の変更が可能である。
【００３９】
［第一の実施形態］
光学装置１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第一磁石３、第二磁石４、及び回転体２が、上方向に沿う方向にこの順に配置されており、回転体２は、第一磁石３から発生する磁界によって第一磁石３よりも上方で磁気浮上している。このため、回転体２と第一磁石３との間には空間が空いており、この間に第二磁石４が配置されている。すなわち、第二磁石４は、第一磁石３よりも上方、かつ回転体２よりも下方に位置し、かつ回転体２及び第一磁石３とのいずれとも接触していない。
【００４０】
回転体２は、第一面２ａが下方を向いて第一磁石３に対向し、ミラー２２が斜め上方を向くように、磁気浮上している。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、回転体２は、第二磁石４の発生する磁界によって、回転軸Ｚ１を中心に回転する。図６Ａでは、想像線で示す回転体２が回転軸Ｚ１を中心に回転方向ｒ（時計回り）の方向に回転し、実線で示す回転体２の位置まで回転した状態を示す。また、図６Ｂでは、想像線で示す回転体２（図６Ａの実線で示した位置にある回転体２に相当）が、回転軸Ｚ１を中心に回転方向ｒ（時計回り）の方向に回転し、実線で示す回転体２の位置まで回転した状態を示す。このように、回転体２は、磁気浮上しながら、回転軸Ｚ１を中心に３６０°回転しうる。光学装置１は、例えば回転体２を連続的に回転させることが可能である。
【００４１】
なお、図１Ａ及び図１Ｂでは、回転体２は、本体部２１が支持部２１２よりも下方に位置するように配置されているが、回転体２は、本体部２１が支持部２１２よりも上方に位置するように配置されていてもよい（図７参照）。この場合も、回転体２の第一面２ａは、第一磁石３の第一面３ａに対して略平行となるように磁気浮上し、浮上位置が保持されうる。
【００４２】
そして、光学装置１は、例えば図５Ａ、図５Ｂ及び図７に示すように、外部光源又は後述する光学素子６といった光源などからの光が回転体２のミラー２２に入射すると、回転体２は、磁気浮上した状態で回転しながら、入射した光を反射して外部に対し出射する。この回転体２からの出射光（反射光）は、入射光の光軸周りの３６０°の方向に反射させることが可能である。このように、光学装置１は、回転体２を駆動部となる第二磁石４によって、３６０°回転させても、回転体２と第二磁石４との摩擦の抑制することができ、光学装置１は、光源等からの光を、３６０°の方向に反射させて利用することができる。
【００４３】
光学装置１は、回転体２に対し、第一磁石３とは反対側にある第三磁石５を更に備えてもよい。この場合、回転体２の周囲に、第一磁石３と第三磁石５とから磁界を発生させることで、回転体２の磁気浮上を安定化させることができる。このため、外部からの振動、衝撃等といった外的要因による回転体２の位置ずれや回転軸Ｚ１のずれを抑制し、回転体２の磁気浮上及び回転が不安定化することを抑制し、回転体２の位置を安定させながら保持させることができる。このため、光学装置１をより安定に駆動させることができる。
【００４４】
第三磁石５は、例えば永久磁石である。すなわち、第三磁石５の構成は、第一磁石３と同じであってよい。第三磁石５は、回転体２の第一磁石３による磁気浮上を補助する機能を有するともいえる。例えば、図７では、第三磁石５は、回転体２よりも上方に配置されている。具体的には、第一磁石３、第二磁石４、回転体２及び第三磁石５が、この順に上方向に並んで配置されている。回転体２は、第一磁石３から発生する磁界によって第一磁石３よりも上方で磁気浮上し、かつその位置（第一磁石３に対する位置）が保持されている。さらに、第三磁石５によって、回転体２の位置を、より強固に保持されうる。また、第三磁石５は、コイル等の電磁石を用いてもよい。
【００４５】
光学装置１は、回転体２の位置を規制するストッパ７を更に備えることも好ましい。この場合、外部からの振動、衝撃等といった外的要因による回転体２の位置ずれや回転軸Ｚ１のずれを抑制し、回転体２の磁気浮上及び回転が不安定化することをより抑制し、回転体２の位置をより安定させながら保持させることができる。このため、光学装置１を更に安定化させて駆動させることができる。
【００４６】
光学装置１は、複数のストッパ７を備えていてもよい。具体的には、図５に示すように、光学装置１は、第一ストッパ７１、第二ストッパ７２及び第三ストッパ７３を備える。第一ストッパ７１、第二ストッパ７２及び第三ストッパ７３は、第一磁石３及び第二磁石４のいずれよりも上方に配置されている。第一ストッパ７１、第二ストッパ７２及び第三ストッパ７３は、いずれも回転体２の位置を規制しうる。例えば、第三ストッパ７３は、回転体２を回転させても、回転体２の位置が中心軸から離れる方向に過度に移動しないように、回転体２の位置を規制することができる。例えば、第一ストッパ７１は、回転体２を回転させても、回転体２の位置が下方向に過度に移動しないように、回転体２の位置を規制することができる。第二ストッパ７２は、回転体２を回転させても、回転体２の位置が上方向に過度に変更されないように、回転体２の位置を規制することができる。
【００４７】
第一ストッパ７１は、回転体２の下方に、回転体２との間で上下方向に隙間が空くように、配置されている。このため、第一ストッパ７１は、回転体２が第一ストッパ７１の上面７１ａより下方へ移動しないように、回転体２の位置を規制する。例えば第一ストッパ７１の上面７１ａから、上方向に第三ストッパ７３が突出している。第三ストッパ７３は、図５では、回転軸Ｚ１を中心軸とする円筒の形状を有し、回転体２を取り囲んでいる。このため、第三ストッパ７３は、回転体２が第三ストッパ７３の内周面よりも回転軸Ｚ１から離れる方向へ移動しないように、回転体２の位置を規制する。第二ストッパ７２は、回転体２よりも上方に、回転体２との間で上下方向に隙間があくように配置されている。図５では、第二ストッパ７２は、上下方向に貫通する開口７２１を有し、この開口７２１を、光学素子６とミラー２２との間の光軸Ｚ２が通過する。そのため、第二ストッパ７２は、光学素子６とミラー２２との間の光の進行を阻害しない。
【００４８】
なお、第一ストッパ７１、第二ストッパ７２及び第三ストッパ７３の形状は、光学装置１内の光軸を遮らないように形成されていればよい。
【００４９】
ストッパ７は、例えば第一磁石３及び第二磁石４、並びに第三磁石５がある場合は第三磁石５の発生する磁界に影響を与えない材質で形成される。ストッパ７は、例えば非磁性体材料から形成できる。また、非磁性体材料は、例えば公知の樹脂材料を適宜の形状に成型することで形成されてもよい。樹脂材料は、例えば、成型性に優れ、耐熱性に優れたＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）及びＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などを含む。なお、非磁性体材料とは、上記で説明した磁界によって影響を受けにくい材料である。
【００５０】
光学装置１は、ミラー２２へ向かう光の出射と、ミラー２２で反射する光の受光との少なくとも一方を行う光学素子６を更に備えることも好ましい。この場合、光学装置１は、光学素子６が発する光をミラー２２で反射させて光学装置１の外部へ出射し、又は、光学装置１の外部の対象物が発する光をミラー２２で反射させて発光素子６で受光することができる。さらに、回転体２の回転に応じてミラー２２を回転させてミラー２２と光学装置１の外部との間の光軸を、回転軸Ｚ１を中心に回転させることができるので、光学素子６から回転軸Ｚ１の周囲に光を出射し、又は回転軸Ｚ１の周囲からミラー２２に入射する光を光学素子６が受光できる。
【００５１】
光学装置１が光学素子６を備える場合について、図６Ａ及び図６Ｂ、並びに図７を適宜参照して説明する。
【００５２】
光学素子６は、例えばレーザー光、赤外線、又はＬＥＤ等の光等を出射する光源である発光素子である。また、光学素子６は、例えば光センサ及びイメージセンサなどの受光素子である。また、光学素子６は、発光素子及び受光素子を適宜組み合わせて構成されていてもよい。光学装置１は、複数個の光学素子６を備えてもよく、例えば発光素子である光学素子６と、受光素子である光学素子６とを備えてもよい。
【００５３】
光学素子６は、光学素子６とミラー２２との間に光軸Ｚ２が形成されるように配置することができる。例えば図６Ａ及び図６Ｂのように、光学素子６は、回転体２よりも上方に配置されていてもよく、図７のように第一磁石３よりも下方に配置されていてもよい。なお、光学素子６が第一磁石３よりも下方に配置される場合については、後述する。光学装置１が複数個の光学素子６を備える場合は、光軸Ｚ２は、光学素子６側で、ビームスプリッタなどで各光学素子６へ向けて分岐していてもよい。
【００５４】
光学素子６とミラー２２との間の光軸Ｚ２は、回転体２の回転軸Ｚ１と重なることが好ましい。この場合、光軸Ｚ２は、少なくともミラー２２側において回転軸Ｚ１と重なる部分を有すればよい。この場合、光学素子６が出射した光がミラー２２で反射される場合のミラー２２からの光の出射方向、及びミラー２２に入射した光がミラー２２で反射されて光学素子６で受光される場合のミラー２２への光の入射方向を、安定化できる。
【００５５】
第二磁石４と、光学素子６とミラー２２との間の光軸Ｚ２とが、回転体２に対して、回転軸Ｚ１に沿った同じ側に位置することも好ましい。すなわち、第二磁石４と光軸Ｚ２とは、いずれも回転体２の上方にあり、又はいずれも回転体２の下方にあることが好ましい。この場合、光学装置１において、第二磁石４に電流を供給する配線９１が、回転体２で入射又は反射する光の経路を塞ぐことを抑制することができる。例えば、第二磁石４は、上述の通り、電流を供給する配線９１が接続され、第二磁石４は配線９１を介して電源と接続されている。また、光学素子６には配線９２が接続されており、光学素子６は、配線９２を介して電源に接続されている。そのため、光学素子６とミラー２２との間の光軸Ｚ２とが、回転体２に対して、回転軸Ｚ１に沿った同じ側に位置すると、配線９１及び配線９２も、回転体２に対して、回転軸Ｚ１に沿った同じ側に位置させることができる。すなわち、配線９１及び配線９２を、いずれも回転体２の上方に配置し、又はいずれも回転体２の下方に配置することができる。そのため、配線９１及び配線９２を、回転体２の上方から下方へと、又は下方から上方へと、引き回す必要がなくなる。そのため、ミラー２２から外部へ出射する光及び外部からミラー２２へ入射する光が、配線９１及び配線９２によって遮蔽されないようにでき、光の出射及び入射範囲を大きくすることが可能となる。
【００５６】
第一磁石３が、光学素子６とミラー２２との間の光軸Ｚ２に重なり、光学素子６からの光を通過させうる経路部３１を備えることも好ましい。この場合、光軸Ｚ２を、回転体２に対して第一磁石３側に位置させることができる。またそのため、第二磁石４と光軸Ｚ２とを、いずれも回転体２に対して第一磁石３側、すなわち回転体２の下方に位置させることができる。具体的には、図７では、光学素子６、第一磁石３、第二磁石４、回転体２及び第三磁石５が、この順に上方向に並んで配置されている。図７では、回転体２の第一面２ａが図１とは反対方向、すなわち上方向を向く。そのため、ミラー２２は、斜め下方向を向く。すなわち、回転体２は、図１に示す例とは、上下が逆転している。
【００５７】
第一磁石３は、第一の永久磁石３０１の中心軸を通り、上下方向に貫通する孔である経路部３１を有する。この経路部３１は、光学素子６とミラー２２との間の光軸Ｚ２に重なるように、すなわち光軸Ｚ２が経路部３１を通過するように、形成されている。上述したように第二磁石４には、配線９１が接続されており、光学素子６には、配線９２が接続されている。具体的には、図７では、光学装置１は、光学素子６とミラー２２との間の光の光軸Ｚ２と、第二磁石４の配線９１及び光学素子６の配線９２とは、ともに回転体２に対して、回転軸Ｚ１に沿った同じ側に位置している。そのため、光学装置１では、ミラー２２から外部へ出射する光及び外部からミラー２２へ入射する光が、配線９１及び配線９２によって遮蔽されないようにできる。
【００５８】
［第二の実施形態］
第二の実施形態に係る光学装置１は、回転体２、第二磁石４、及び第一磁石３の配置が異なる以外は、第一の実施形態と同じであってよい。すなわち、第二の実施形態に係る光学装置１は、回転体２と、第一磁石３と、第二磁石４とを備え、回転体２は、第一磁石３と第二磁石４との間に位置する。この場合も第一の実施形態と同様に、回転体２を磁気浮上させながら、回転体２を回転させることができる。さらに、本実施形態の光学装置１では、第一の実施形態よりも回転体２と第一磁石３との距離が近づくため、光学装置１をよりコンパクトに設計することもできる。また、第一磁石３と回転体２との距離が近づけることができるため、第一磁石３を磁力が比較的小さい磁石で構成することが可能となる。そのため、第一磁石３を構成するためのコストを低減することも可能となる。これにより、本実施形態の光学装置１では、光学装置１を作製するコストを低減することもできる。
【００５９】
具体的には、第二の実施形態では図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第一磁石３、回転体２、及び第二磁石４が、この順に上方向に並んで配置されており、回転体２は、第一磁石３から発生する磁界によって第一磁石３よりも上方で磁気浮上し、かつその位置が保持されている。回転体２と第一磁石３との間には空間が空いており、回転体２と第二磁石４との間にも空間が空いている。すなわち、回転体２は、第一磁石３よりも上方、かつ第二磁石４よりも下方に位置し、かつ第一磁石３と第二磁石４のいずれとも接触していない。本実施形態において、第二磁石４は、回転体２とは接触しないように回転体２よりも上方に配置されていればよい。
【００６０】
第二の実施形態においても、同様に光学素子６を備える場合であっても、本発明の効果を逸脱しない限りにおいて、第一の実施形態で説明したのと同じ構成を採用できる。
【００６１】
以上説明したように、第一の態様に係る光学装置（１）は、回転体（２）と、第一磁石（３）と、第二磁石（４）とを備える。回転体（２）は、反磁性体を含む本体部（２１）と、ミラー（２２）とを備える。第一磁石（３）は、回転体（２）を磁気浮上させる磁界を発生する。第二磁石（４）は、回転体（２）を回転させる磁界を発生する。
【００６２】
この態様によれば、ミラー（２２）を有する回転体（２）を回転させることができ、かつ回転体（２）を回転させても光学装置（１）を構成する部材に摩擦が生じにくくできる。
【００６３】
第二の態様の光学装置（１）は、第一の態様において、回転体（２）は、本体部（２１）とミラー（２２）との間に介在する断熱材（２３）を更に備える。
【００６４】
この態様によれば、ミラー（２２）を有する回転体（２）を回転させることができ、かつ回転体（２）を回転させても光学装置（１）を構成する部材に摩擦が生じにくくできる。また、回転体（２）の本体部（２１）の、温度変化による磁化率の変化を抑制することで、光学装置（１）を、より安定して駆動することができる。
【００６５】
第三の態様の光学装置（１）は、第一又は二の態様において、回転体（２）は、第一磁石（３）と第二磁石（４）との間に位置する。
【００６６】
この態様によれば、ミラー（２２）を有する回転体（２）をより安定させて回転させることができ、かつ回転体（２）を回転させても光学装置（１）を構成する部材に摩擦が生じにくくできる。また、光学装置（１）を、よりコンパクトに設計することもできる。
【００６７】
第四の態様の光学装置（１）は、第一から三のいずれかの態様において、第二磁石（４）は、複数の電磁石（４１）を含む。電磁石（４１）は、回転体（２）の回転軸（Ｚ１）を囲むように配置されている。
【００６８】
この態様によれば、ミラー（２２）を有する回転体（２）を回転させることができ、かつ回転体（２）を回転させても光学装置（１）を構成する部材に摩擦が生じにくくできる。また、回転体（２）が回転してもその回転体（２）の位置を容易に制御できる。このため、光学装置（１）を安定して駆動させることができる。
【００６９】
第五の態様の光学装置（１）は、第一から四のいずれかの態様において、本体部（２１）は、回転体（２）の回転軸（Ｚ１）に直交する方向に突出し、かつ回転軸（Ｚ１）を取り囲む複数の突出部（２１３）を有する。
【００７０】
この態様によれば、本体部（２１）が、磁界の変化による回転駆動力を受けやすくなるため、回転体（２）は安定して回転することができる。このため、光学装置（１）をより安定に駆動させることができる。
【００７１】
第六の態様の光学装置（１）は、第一から五のいずれかの態様において、回転体（２）に対し、第一磁石（３）とは反対側にある第三磁石（５）を更に備える。
【００７２】
この態様によれば、外部からの振動、衝撃等といった外的要因による回転体（２）の位置ずれや回転軸（Ｚ１）のずれを抑制し、回転体（２）の磁気浮上及び回転が不安定化することを抑制し、回転体（２）の位置を安定させながら保持させることができる。このため、光学装置（１）をより安定に駆動させることができる。
【００７３】
第七の態様の光学装置（１）は、第一から六のいずれかの態様において、回転体（２）の第一磁石（３）に対する位置を規制するストッパ（７）を備える。
【００７４】
この態様によれば、外部からの振動、衝撃等といった的要因による回転体（２）の位置ずれや回転軸（Ｚ１）のずれを抑制し、回転体（２）の磁気浮上及び回転が不安定化することをより抑制し、回転体（２）の位置を安定して保持させることができる。このため、光学装置（１）を更に安定化させて駆動させることができる。
【００７５】
第八の態様の光学装置（１）は、第一から七のいずれかの態様において、ミラー（２２）へ向かう光の出射と、ミラー（２２）で反射する光の受光とのうち少なくとも一方を行う光学素子（６）を更に備える。
【００７６】
この態様によれば、光学装置（１）は、光学素子（６）が発する光をミラー（２２）で反射させて光学装置（１）の外部へ出射し、又は、光学装置（１）の外部の対象物が発する光をミラー（２２）で反射させて発光素子（６）で受光することができる。また、光学素子（６）から回転軸（Ｚ１）の周囲に光を出射し、又は回転軸（Ｚ１）の周囲からミラー（２２）に入射する光を光学素子（６）が受光できる。
【００７７】
第九の態様の光学装置（１）は、第八の態様において、光学素子（６）とミラー（２２）との間の光軸（Ｚ２）は、回転体（２）の回転軸（Ｚ１）と重なる。
【００７８】
この態様によれば、光学素子（６）が出射した光がミラー（２２）で反射される場合のミラー（２２）からの光の出射方向、及びミラー（２２）に入射した光がミラー（２２）で反射されて光学素子（６）で受光される場合のミラー（２２）への光の入射方向を、安定化できる。
【００７９】
第十の態様の光学装置（１）は、第八又は九の態様において、第二磁石（４）と、光学素子（６）とミラー（２２）との間の光軸（Ｚ２）とは、回転体（２）に対して、回転体（２）の回転軸（Ｚ１）に沿った同じ側に位置する。
【００８０】
この態様によれば、光学装置（１）において、第二磁石（４）に電流を供給する配線（９１）が、回転体（２）で入射又は反射する光の経路を塞ぐことを抑制することができる。そのため、光軸（Ｚ２）を、回転体（２）に対して第一磁石（３）側に位置させることができる。またそのため、第二磁石（４）と光軸（Ｚ２）とを、いずれも回転体（２）に対して第一磁石（３）側、すなわち回転体（２）の下方に位置させることができる。
【００８１】
第十一の態様の光学装置（１）は、第八から十のいずれかの態様において、第一磁石（３）は、光学素子（６）とミラー（２２）との間の光軸（Ｚ２）に重なり、光学素子（６）からの光を通過させうる経路部（３１）を有する。
【００８２】
この態様によれば、光学装置（１）では、ミラー（２２）から外部へ出射する光及び外部からミラー（２２）へ入射する光が、配線（９１）及び配線（９２）によって遮蔽されないようにできる。
【００８３】
第十二の態様の光学装置（１）は、第八から十一のいずれかの態様において、回転体（２）の重心（ｐ）と、ミラー（２２）の中心（ｏ）とを通る直線が、ミラー（２２）に対して傾斜する。
【００８４】
この態様によれば、光学装置（１）の回転体（２）の回転軸（Ｚ１）がミラー（２２）の中心を通るため、回転体（２）は、回転体（２）の重心（ｐ）と、ミラー（２２）の中心（ｏ）とを通る直線と重なる回転軸（Ｚ１）を中心に安定して回転しやすい。このため、光学装置（１）において、磁気浮上した回転体（２）を、ミラー（２２）が回転軸（Ｚ１）に対して傾斜した状態で、安定して回転させやすい。
【符号の説明】
【００８５】
１      光学装置
２      回転体
２１    本体部
２２    ミラー
２３    断熱材
２１３  突出部
３      第一磁石
４      第二磁石
４１    電磁石
５      第三磁石
６      光学素子
７      ストッパ
Ｚ１    回転軸
Ｚ２    光軸
【図１】
2019179213.tif 000003
【図２】
2019179213.tif 000004
【図３】
2019179213.tif 000005
【図４】
2019179213.tif 000006
【図５】
2019179213.tif 000007
【図６】
2019179213.tif 000008
【図７】
2019179213.tif 000009
【図８】
2019179213.tif 000010