(57)【要約】【課題】復路の時間短縮を容易にし、測定に用いる光を照射する時間の比率を高くし、無駄時間を少なくすることができ、また、光を照射する時間の比率を高くしても、小型で、低価格な光スキャン装置及び該装置を搭載した測距装置を提供すること。【解決手段】光スキャン装置は、レンズ３４を備えたホルダ６１と、該ホルダ６１をレンズ３４の光軸に垂直方向に移動可能に支持するワイヤバネ１０８と、レーザダイオード５５とを具備し、該レーザダイオード５５からの光をレンズ３４に通し、該レンズ３４を移動させて障害物２０５を走査する。レンズ３４の移動を第１の方向への移動と該第１の方向と反対の第２の方向への移動とした場合に、レンズ３４を第１の方向へ移動させるときに走査する光で障害物２０５の検知を行い、ワイヤバネ１０８が撓んでいないときにレンズ３４の光軸がレーザダイオード５５の光軸に対して第２の方向にずれている。【選択図】      図１２
2008275782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子と、該光学素子を備えたホルダと、該ホルダを前記光学素子の光軸に垂直方向に移動可能に支持する弾性支持部材と、発光素子とを具備し、該発光素子からの光を前記光学素子に通し、該光学素子を移動させることによって、対象物を走査する光スキャン装置に於いて、
前記光学素子の移動を所定の第１の方向への移動と該第１の方向と反対の第２の方向への移動とした場合に、前記光学素子を前記第１の方向へ移動させるときに走査する光で対象物の検知を行い、前記弾性支持部材が撓んでいないときに前記光学素子の光軸が前記発光素子の光軸に対して前記第２の方向にずれてい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１の方向に移動させるときに前記発光素子を発光させて走査し、前記第２の方向に前記光学素子を移動させるときには前記発光素子を発光させず走査しない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】
前記光学素子より照射された光の反射光を検知する受光部を更に具備し、
前記受光部は、前記光学素子を前記第１の方向に移動させるときに照射した反射光を検知し、前記第２の方向に前記光学素子を移動させるときに照射した光の反射光は検知しない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４】
前記光学素子は、前記第１の方向に移動している時間が前記第２の方向に移動している時間より長いことを特徴とする請求項２若しくは３に記載の光スキャン装置。
【請求項５】
前記第１の方向に移動する最高速度の大きさが、前記第２の方向に移動する最高速度の大きさより小さいことを特徴とする請求項２若しくは３に記載の光スキャン装置。
【請求項６】
前記ホルダの動きを制限するストッパを更に具備し、
前記ホルダは、前記弾性支持部材の前記第１の方向への撓みと前記第２の方向への撓みにより移動し、
前記ストッパは、前記第１の方向、第２の方向共に、前記弾性支持部材の撓み量が同じ大きさの位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光スキャン装置。
【請求項７】
前記ホルダの前記第１の方向及び第２の方向への動きを制限する第１及び第２のストッパを更に具備し、
前記ホルダは、前記弾性支持部材の第１の方向への撓みと、前記第２の方向への撓みにより移動し、
前記第１の方向への移動を制限する第１のストッパより、前記第２の方向への移動を制限する第２のストッパの方が弾性が大きいことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光スキャン装置。
【請求項８】
該ホルダは直交する２方向に移動可能に支持され、該２方向のうち１方向が前記第１及び第２の方向の何れかであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光スキャン装置。
【請求項９】
前記光スキャン装置は、車両に搭載され、前記第１の方向と第２の方向は、地面に水平な方向であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の光スキャン装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の光スキャン装置を搭載したことを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を動かすことにより光を走査する光スキャン装置及び該装置を搭載した測距装置に関し、特に車載用測距装置等に設けられ、レンズを動かすことでレーザ光をスキャンする光スキャン装置に最適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行中の車両の前方を走査して障害物の存在をドライバに警告する光線スキャン方式の車載レーダ装置が実用化されている。
【０００３】
近年、車両に於いて、先行車両や障害物を検知して物体の情報を運転者に告知し、先行車両との車間距離を所定の距離に保つように自動的に車両の速度を制御するシステムが開発されている。このようなシステムでは、レーザ光等の光ビームを車両の周囲の所定の角度範囲に走査して出射すると共に、その出射した光ビームの反射波を受光して、その光ビームの出射方向に存在する物体の位置や距離等が測距される。
【０００４】
そして、下記特許文献１には、車載用レーダのレーザ光を走査するアクチュエータに於いて、走査用レンズを備えたレンズホルダを複数枚の板ばねで支持した装置が記載されている。走査用レンズを板バネで支持することによって、装置を簡単にすることができ、低価格化を図ることができる。
【０００５】
図１６は、こうした従来の車載用レーダのレーザ光を走査するアクチュエータに於けるレンズホルダ部の構成を簡略化して示した図である。
【０００６】
図１６に於いて、走査用レンズ１を備えたレンズホルダ２を、板ばね３で支持している。板ばね３が同図に於いて左右方向に撓むことにより、レンズホルダ２及び走査用レンズ１は、図示矢印Ａのように移動する。走査用レンズ１には、レーザダイオード４より光５が入射し、走査レンズ１によって光６が照射される。走査用レンズ１が凸レンズの場合、走査用レンズ１が紙面向かって左側に移動すると、光５は６1 の方向に照射され、右側に移動すると光６2 の方向に照射される。このようにして、走査用レンズ１を矢印Ａのように移動させることにより、走査用レンズ１から照射される光を矢印７のように振り、走査することができる。
【０００７】
この装置では光の走査の仕方の詳細は記載されていない。この装置で、細かく走査する位置を制御できるようにしたとし、走査して照射する角度７ａと、時間の関係を簡単に示すと、図１７に示されるようになる。
【０００８】
図１７に１１として示されるように紙面左から右方向に走査し、１２として示されるように右から左方向に戻すという動作を繰り返す。このとき、実際にレーザダイオードを発光して光を照射するのは、左から右方向に移動する往路１１のときのみで、右から左方向へ移動する復路１２は、走査用レンズを起点に戻すための移動となる。このようにすることで、ある位置に光が照射される時間間隔は、Ｔ１、Ｔ２のように等間隔となり、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。
【０００９】
往復の動作１１、１２の両方で光を照射すると、光を照射する時間は長くなるが、ある位置に光が照射される時間間隔は、Ｔ３、Ｔ４のように等間隔にならず、位置によってこの間隔が異なることになる。時間間隔が等間隔でないと、反射光によって得られた情報を処理する際に、この時間差を考慮して補正をする必要がある。処理の演算は非常に多く、時間差の補正演算までは間に合わないので、往復での照射は行わない。
【００１０】
光の照射時間は長いほど、多くの情報を密に得ることができる。往復での照射は行わないことから、往路の時間Ｔ５を長くし、復路の時間Ｔ６を短くして、照射時間の割合を大きくすることが望ましい。
【特許文献１】特開２００３−１７７３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、図１７では、振り角度の変化を鋸波状に往路と復路の変化点で角としているが、実際には変化させるときの加速度が有限なので、図１８に示される１５、１６のように滑らかな曲線で往路から復路、復路から往路に変化する形となる。光を照射する部分１１′は、反射光によって得られた情報処理の演算を簡単にするために、移動量と時間の関係がリニアであることが望ましく、すなわち、等速度運動となり、図１８では直線で示される。復路１２′については、光を照射しないので、等速度運動である必要はない。
【００１２】
前述したように、復路の時間は短くしたいので、中心付近まで加速しながら移動し、中心を過ぎたところから減速しながら移動するのが、時間的に有利となる。このとき、図１８に示されるように、復路１２′では直線部はなくなる。
【００１３】
ここで、レンズホルダ２を駆動する駆動系は、最大発生加速度が決まっている。制御のエラーがなければ、理論上は、復路では中心まで最大加速度で加速、中心から最大加速度で減速、というパターンが最速の移動となり、最大発生加速度により復路の時間Ｔ６は制限を受け、ある値以上小さくすることができないという問題がある。
【００１４】
ここで、発生加速度を大きくできるようにすると駆動系が大きくなってしまい、装置が大型化、高価になるという問題が生じる。
【００１５】
一方、光を照射する角度範囲は、等速度運動している１１の部分に相当する１７となる。等速度運動している１１の前後の曲線部１５、１６の部分では、等速度運動をするための加速、等速度運動から反対向きに戻るための減速を行っている。この部分のために、レンズホルダ２及び走査用レンズ１は、光を照射する角度範囲１７より多く、範囲１８、１９まで動く必要がある。
【００１６】
尚、レンズホルダ２の移動量を制限するために、ストッパ（図示せず）が設けられる。ストッパはレンズホルダ２の移動する範囲１８〜１７〜１９の両端に設けられる。このとき、組立や部品製作上の誤差の分、移動量は広めになるようにストッパの位置は決められる。また、レンズホルダ２が制御により理想どおりの動きをすれば問題ないが、実際には、目標位置より行き過ぎたり、手前過ぎたりということが起きる。実際の位置が目標位置と異なった場合は、すぐに次の制御が働き、正しい位置へ移動する。しかしながら、目標位置より行き過ぎるオーバーシュートが起きた場合、レンズホルダ２がストッパに衝突してしまう。
【００１７】
このようなことがないように、この分も見込んで、ストッパの位置は本来の移動量に余裕を加えて決められる。レンズホルダ２の移動で、往路よりも復路のほうが移動時間を短くしており、移動速度も大きい。これにより、オーバーシュートは速度の大きい復路の方が発生しやすい。ストッパ位置に見込む余裕量は復路の着地点側、不利角度のマイナス側の方が大きいことになる。
【００１８】
ところで、レンズホルダ２を固定している板ばね３は、撓み量が大きくなると板ばねに発生する応力が大きくなる。応力が限界値を超えると、ばねが塑性変形したり、金属疲労を起こし破断するため、撓み量が大きくなると、応力が大きくならないように、ばねの長さを長くするなどの必要がある。復路側のストッパまで余裕量を大きくすることにより、振り角度マイナス側の撓み量が大きくなる。これに伴い、上記のようにばねの長さを長くする必要があり、装置が大型化するという問題がある。
【００１９】
したがって、本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、復路の時間短縮を容易にし、測定に用いる光を照射する時間の比率を高くし、無駄時間を少なくすることができ、また、光を照射する時間の比率を高くしても、小型で、低価格な光スキャン装置及び該装置を搭載した測距装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
すなわち請求項１に記載の発明は、光学素子と、該光学素子を備えたホルダと、該ホルダを前記光学素子の光軸に垂直方向に移動可能に支持する弾性支持部材と、発光素子とを具備し、該発光素子からの光を前記光学素子に通し、該光学素子を移動させることによって、対象物を走査する光スキャン装置に於いて、前記光学素子の移動を所定の第１の方向への移動と該第１の方向と反対の第２の方向への移動とした場合に、前記光学素子を前記第１の方向へ移動させるときに走査する光で対象物の検知を行い、前記弾性支持部材が撓んでいないときに前記光学素子の光軸が前記発光素子の光軸に対して前記第２の方向にずれていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、光を照射する時間の比率を高くして、無駄な時間を少なくし、且つ、小型で低価格にすることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、前記光学素子を前記第１の方向に移動させるときに前記発光素子を発光させて走査し、前記第２の方向に前記光学素子を移動させるときには前記発光素子を発光させず走査しないことを特徴とする。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、消費電力を小さくすることができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、前記光学素子より照射された光の反射光を検知する受光部を更に具備し、前記受光部は、前記光学素子を前記第１の方向に移動させるときに照射した反射光を検知し、前記第２の方向に前記光学素子を移動させるときに照射した光の反射光は検知しないことを特徴とする。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、装置の回路を簡単にすることができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、請求項２若しくは３に記載の発明に於いて、前記光学素子は、前記第１の方向に移動している時間が前記第２の方向に移動している時間より長いことを特徴とする。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、より無駄時間を少なくすることができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、請求項２若しくは３に記載の発明に於いて、前記第１の方向に移動する最高速度の大きさが、前記第２の方向に移動する最高速度の大きさより小さいことを特徴とする。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、より無駄時間を少なくすることができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の発明に於いて、前記ホルダの動きを制限するストッパを更に具備し、前記ホルダは、前記弾性支持部材の前記第１の方向への撓みと前記第２の方向への撓みにより移動し、前記ストッパは、前記第１の方向、第２の方向共に、前記弾性支持部材の撓み量が同じ大きさの位置に設けられていることを特徴とする。
【００３１】
請求項６に記載の発明によれば、ストッパの衝突を防ぎ、制御の外れを防ぐことができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の発明に於いて、前記ホルダの前記第１の方向及び第２の方向への動きを制限する第１及び第２のストッパを更に具備し、前記ホルダは、前記弾性支持部材の第１の方向への撓みと、前記第２の方向への撓みにより移動し、前記第１の方向への移動を制限する第１のストッパより、前記第２の方向への移動を制限する第２のストッパの方が弾性が大きいことを特徴とする。
【００３３】
請求項７に記載の発明によれば、より制御の外れを防ぐことができる。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の発明に於いて、該ホルダは直交する２方向に移動可能に支持され、該２方向のうち１方向が前記第１及び第２の方向の何れかであることを特徴とする。
【００３５】
請求項８に記載の発明によれば、低価格化させることができる。
【００３６】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の光スキャン装置に於いて、前記光スキャン装置は、車両に搭載され、前記第１の方向と第２の方向は、地面に水平な方向であることを特徴とする。
【００３７】
請求項９に記載の発明によれば、より効果を享受することができる。
【００３８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の光スキャン装置を搭載したことを特徴とする。
【００３９】
請求項１０に記載の発明によれば、より効果を享受することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、復路の時間短縮を容易にし、測定に用いる光を照射する時間の比率を高くし、無駄時間を少なくすることができ、また、光を照射する時間の比率を高くしても、小型で、低価格な光スキャン装置及び該装置を搭載した測距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】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００４２】
（第１の実施形態）
図１乃至図１４は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は本発明の光スキャン装置の斜視図、図２は図１と反対側から見た本発明の光スキャン装置の斜視図、図３はレーザダイオードのレーザ光の光軸上Ｙ−Ｚ平面で切った光スキャン装置の断面斜視図、図４は位置検出用発光ダイオードのレーザ光の光軸上Ｙ−Ｚ平面で切った光スキャン装置の断面斜視図、図５はレーザダイオードのレーザ光の光軸上Ｚ−Ｘ平面で切った光スキャン装置の断面斜視図、図６は光スキャン装置全体の一部分解斜視図、図７はヨークに固定されたレンズ部分の分解斜視図、図８は光スキャン装置を構成する２軸アクチュエータのヨークを外した分解斜視図、図９は図８で外したヨークを除いた２軸アクチュエータの分解斜視図、図１０は図９の２軸アクチュエータより、更にレンズホルダ部組を外した分解斜視図、図１１はレンズホルダ部組の分解斜視図、図１２は本光スキャン装置の使用例の説明図、図１３及び図１４は本光スキャン装置の動作を説明するための図である。
【００４３】
図１に示されるように、本実施形態の光スキャン装置２５は、その本体となるベース３０に、バネ受け３１と、ヨーク３２及び３３とから成る２軸アクチュエータ１２５と、レンズ３６を有したホルダ３７等が搭載されて構成されている。
【００４４】
先ず、図５及び図１１を参照して、レンズホルダ部組６０の構成について説明する。
【００４５】
ガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたレンズホルダ６１の中央部には、開口６２が形成されており、この開口６２に設けられた段状部に、レンズ３６が接着固定されている。
【００４６】
図１１に於いて、上記レンズホルダ６１の開口６２の上下（Ｙ軸）方向及び左側の端部には、複数の凸部６３ａ〜６３ｃが形成されている。このうち、凸部６３ａ、６３ｂは、銅クラッドアルミ線で巻線された空芯コイルのエレベーションコイル８１ａ、８１ｂの内側の開口部が嵌挿されて接着固定されている。同様に、上記凸部６３ｃには、銅クラッドアルミ線で巻線された空芯コイルのアジマスコイル８０の内側の開口部が嵌挿されて、接着固定されている。
【００４７】
更に、上記凸部６３ａ及び６３ｂの左右両側には、それぞれ後述するワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｅ、１０８ｆ〜１０８ｊ、１０８ｋ〜１０８ｏ、１０８ｐ〜１０８ｔを通すための開口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄが、それぞれ設けられている。また、開口６２の周囲には、基板７０を介してホルダ８５を装着するための、円形断面を有する複数の柱部６５ａ〜６５ｄが設けられている。そして、図１１に於いて、レンズホルダ６１の右側、すなわち凸部６３ａ〜６３ｃが設けられていない側には、図５に示されるように溝１４０が設けられており、そこに真鍮製のバランサ６７が接着固定されている。これは、Ｘ軸方向の一方側に配されたアジマスコイル８０により、Ｘ軸方向の重心がずれるので、このバランサ６７によりバランスを取っている。したがって、レンズホルダ部組６０の重心は、Ｘ軸方向に於いてエレベーションコイル８１ａ、８１ｂの中心位置となるようにされている。
【００４８】
上記レンズホルダ６１には、基板７０も接着固定されている。レンズホルダ６１に設けられている複数の柱部６５ａ〜６５ｄに、上記基板７０に形成された穴７２ａ〜７２ｄが挿入されることにより、位置決めされている。但し、柱部６５ａ〜６５ｄと穴７２ａ〜７２ｄの全て大きさ、間隔を一致させるのは公差があり困難である。そこで、穴７２ｃは柱部６５ｃより僅かに大きな直径を有し、穴７２ｂは穴７２ｃ、７２ｂを結ぶ方向に平行な直線部を有する長穴とし、直線部の距離は柱部６５ｂより僅かに大きくされ、この２箇所でＸ軸、Ｙ軸方向に、基板７０がレンズホルダ６１に対して位置決めされている。基板７０の中央部には、レンズ３６を避けるために、開口７１が設けられている。
【００４９】
上記基板７０には、また、後述するワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｅ、１０８ｆ〜１０８ｊ、１０８ｋ〜１０８ｏ、１０８ｐ〜１０８ｔを通すための複数の穴７３ａ〜７３ｅ、７３ｆ〜７３ｊ、７３ｋ〜７３ｏ、７３ｐ〜７３ｔが、それぞれ設けられている。更に、基板７０には、発光ダイオード（ＬＥＤ）７６ａ、７６ｂ及びサーミスタ７７が半田付けによって固定されている。発光ダイオード７６ａ、７６ｂは、基板７０に形成された開口７４ａ、７４ｂに発光部分が露出する状態で、基板７０のレンズホルダ６１側に固定されている。これら発光ダイオード７６ａ、７６ｂから照射された光は、図１１に於いてホルダ８５側に射出される。
【００５０】
また、サーミスタ７７は、基板７０のレンズホルダ６１側に固定されている。図９に示されるように、レンズホルダ６１の対応する部分に開口１１０が設けられており、サーミスタ７７はレンズホルダ６１周辺の温度を検出するようになっている。尚、図示されていないが、アジマスコイル８０、エレベーションコイル８１ａ、８１の端末は、基板７０に半田付けされている。
【００５１】
図１１に於いて、基板７０のレンズホルダ６１と反対側には、カーボン繊維入りの液晶ポリマで製作されているホルダ８５が接着固定されている。これらのレンズホルダ６１及びホルダ８５、基板７０等から成る部組をレンズホルダ部組６０と称する。ホルダ８５の中央部には開口８６が形成されており、更にこの開口８６の周囲には複数の穴８７ａ〜８７ｄが設けられている。これらの穴８７ａ〜８７ｄは、レンズホルダ６１に形成された柱部６５ａ〜６５ｄに通されている。穴８７ａ〜８７ｄと柱部６５ａ〜６５ｄの関係は、基板７０の穴７２ａ〜７２ｄとの関係と同様で、この部分で、ホルダ８５はレンズホルダ６１に位置決めされている。レンズ３６及び基板７０は、レンズホルダ６１に接着固定されるだけでなく、レンズホルダ６１とホルダ８５に挟まれる形態となり、より強固に固定される。
【００５２】
また、レンズホルダ６１、ホルダ８５、基板７０とＺ軸方向に距離をおいてＸ−Ｙ平面に広がる面状の構造物が重なることで、レンズホルダ部組６０の剛性を軽量ながら高めることができる。
【００５３】
ホルダ８５には、基板７０の発光ダイオード７６ａ、７６ｂに対応する位置に、スリット８７ａ、８７ｂが設けられており、それぞれの光を通すようになっている。スリット８７ａ、８７ｂの長手方向は、スリット８７ａはＹ軸方向に、スリット８７ｂはＸ軸方向となっている。
【００５４】
ホルダ８５の外縁部には、Ｘ軸方向にアジマス用凸部８８ａ〜８８ｄと、Ｙ軸方向にエレベーション用凸部８９ａ〜８９ｄが形成されている。これらは、後述するヨークと共同して、レンズホルダ部組６０の移動量ストッパを形成している。
【００５５】
次に、図２乃至図５及び図１０を参照して、バネ受け部組４１について説明する。
【００５６】
図４に示されるように、ガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたバネ受け３１の穴部１５０ａに、レンズ１５５、１５６が、そして穴部１５０ｂにレンズ１５７が、それぞれ接着固定されている。
【００５７】
図５、図１０に示されるように、磁石９２ａ、９３ａ、９３ｂが接着固定されたヨーク３２も、バネ受け３１に固定されている。ヨーク３２は、図２に示されるネジ１７０ａ〜１７０ｄにより、間にバネ受け３１を挟みこむ状態でネジ止めされている。ネジ１７０ａ〜１７０ｄは、ヨーク３２のネジ穴９５ａ〜９５ｄにねじ込まれる形態となっている。ヨーク３２は、ヨーク３２に設けられた切り欠き９９と穴１００と、バネ受け３１の凸部１４２ａ、１４２ｂによって位置決めされている。ヨーク３２を固定するときに、ヨーク３２とバネ受け３１に挟まれる形態で、ポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたフード１０１ａ、１０１ｂも固定されている。
【００５８】
バネ受け３１には、図２に示されるように、基板１７１、１７５も、ネジ１８１ａ、１８１ｂによってネジ止めされている。ネジ１８１ａ、１８１ｂは、ヨーク３２のネジ穴９６ａ、９６ｂにねじ込まれる形態となっている。雌ネジ部をバネ受け３１に設けても良いが、バネ受け３１は樹脂製のため、雌ネジ部の耐久性等、長期にわたる信頼性が金属に比べ劣ってしまう。金属性の雌ネジ部材をインサート成型等によって埋め込むという方法もあるが、バネ受けが高価になってしまう。
【００５９】
そこで、本実施形態のように、磁気回路を形成するために金属でなくてはならないヨークを利用することにより、安価に信頼性の高い構造とすることができる。基板１７１、１７５は、各々に設けられた穴１７２ａ、１７２ｂ及び１７６ａ、１７６ｂと、バネ受け３１の凸部１７３ａ、１７３ｂ及び１７７ａ、１７７ｂで位置決めされている。
【００６０】
以上、バネ受け３１及びヨーク３２、基板１７１、１７５等から成る部組をバネ受け部組４１と称される。
【００６１】
図１０、図１１に示されるように、基板７０には、複数の穴７３ａ〜７３ｔが設けられている。これらの穴７３ａ〜７３ｔには、２０本のベリリウム銅製のワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔが挿入され、端部が半田付けされている（但し、半田は図示されていない）。半田付け作業は、レンズホルダ６１に形成された穴６４ａ〜６４ｄより行われる。これにより、レンズホルダ部組６０が完成してから、ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔの半田付けを行うことができる。
【００６２】
ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔは、基板７０を介して、アジマスコイル８０、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂ、発光ダイオード７６ａ、７６ｂ、サーミスタ７７と接続されている。エレベーションコイル８１ａ、８１ｂはキバン７０で直列接続されており、発光ダイオード７６ａ、７６ｂのカソードは２つまとめて共通に配線されるので、基板７０から外部への配線は９本となる。
【００６３】
ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔは２０本存在するので、各配線に対しワイヤバネを２本ずつ対応させ、２本のワイヤバネを並列接続する形式としてワイヤバネの抵抗値を低くしている。また、２本×９＝１８本で２本余るが、電流値が大きいアジマスコイル８０はワイヤバネ３本で配線し、更に、抵抗値が低くなるようにしている。ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔのレンズホルダ部組６０に半田付けした反対側は、ヨーク３２の穴９４ａ〜９４ｄを通し、バネ受け３１の穴１０５ａ〜１０５ｄに挿入されている。
【００６４】
ここで、バネ受け３１の穴１０５ａ〜１０５ｄの内部を、穴１０５ｄで代表して、図４を参照して説明する。
【００６５】
穴１０５ｄは、基板５４側に斜面１５２ａが設けられて、細い形状となる。図示されていないが、更に基板５４側でワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔより僅かに大きい径を有する細い５つの穴となっている。穴１５２ｂ、１０５ｄの部分は、５本のワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔが挿入されているが、穴１５２ｂ、１０５ｄは５本で１つとなっている。穴１５２ｂには、紫外線硬化形のシリコンゲルが充填されている。この充填は、ホルダ３１が切り欠かれ、ヨーク３２との間に形成された隙間１５２ｃから行われる。
【００６６】
尚、穴１０５ｃ、１０５ｄの充填は、これらの隙間から行われるが、穴１０５ａ、１０５ｂ側にはホルダ３１の切り欠き部がないので、穴１０５ｂでは、ホルダ３１に設けられた穴１５２ｄから充填が行われる。穴１０５ａについても、同様に穴が設けられている。
【００６７】
充填作業は、ホルダ３７側を上にして行われ、シリコンゲルは斜面１５２ａで、穴１５２ｂに誘導される。そして、穴１５２ｂがいっぱいになって、斜面１５２ａにはみ出てきたところで作業は終わりとなる。このとき、正確には、図示されていない穴１５２ｂの基板５４側の細い５つの穴にもシリコンゲルが流れていくが、シリコンゲルは硬化前でも粘度が高く、狭い隙間には流れにくい。
【００６８】
そこで、手早く作業を行い、紫外線により硬化させることで、穴１５２ｂの基板５４側の細い５つの穴へのシリコンゲルの流れ込みを防ぐことができる。このシリコンゲルにより、ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｊの振動のダンピングが取られている。ワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔは、図２に示されるように、ホルダ３７方向にバネ受け３１より突出し、基板１７１、１７５の穴１８０ｐ〜１８０ｔに挿入され、半田付けされている。基板１７１、１７５は、図２は示されない制御基板４５に接続されている。
【００６９】
アジマスコイル８０、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂ、発光ダイオード７６ａ、７６ｂ、サーミスタ７７は、ワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔを介して、制御キバン４５に接続されていることになる。レンズホルダ部組６０は、ワイヤバネ１０８ｐ〜１０８ｔによりＸ方向及びＹ方向に移動可能に支持されていることになる。ここで、レンズホルダ部組６０を単純にＸ方向及びＹ方向に移動可能に支持するだけであれば、ワイヤバネは４本で十分である。本実施形態で２０本となっているのは、上述したように、アジマスコイル８０、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂ、発光ダイオード７６ａ、７６ｂ、サーミスタ７７の配線をするためである。更に、ワイヤバネ２本並列として、抵抗値を下げるために本数が多くなっている。
【００７０】
次に、図８に示されるように、磁石９２ｂ、９３ｃ、９３ｄが接着された鉄製のヨーク３３が、図７に示されるように、ホルダ３７の方向からレンズホルダ部組６０を覆うような形態で、バネ受け３１に固定される。ヨーク３３は、磁石９２ｂ、９３ｃ、９３ｄの吸引力により、ヨーク３２に吸い付くように付き、ヨーク３３の面１１３ａ〜１１３ｄが、ヨーク３２の凸部１０３ａ〜１０３ｄに当てつく形態となる。
【００７１】
また、図示されていないが、バネ受け３１のベース３０側の面には、Ｘ軸方向に離れた凸部が２つ設けられており、その間にヨーク３３のベース３０側の折り曲げ部１１４ａが入る形態で位置決めされる。ヨーク３３は、磁石９２ｂ、９３ｃ、９３ｄの吸引力だけでもヨーク３２に吸着されるが、振動等で外れることがないように、図８に示されるように、ネジ１２０ａ、１２０ｂによって、バネ受け３１にネジ止めされている。ネジ１２０ａ、１２０ｂは、バネ受け３１に設けられた穴に挿入され、ヨーク３３に形成されたネジ穴１１７ａ、１１７ｂに締め付けられている。
【００７２】
ヨーク３３には、また、折り曲げ部１１５ａ〜１１５ｄが設けられている。レンズホルダ部組６０のＸ軸方向の動きをアジマス方向の動きと称する。アジマス方向に大きく移動したとき、ホルダ８５に設けられたアジマス用凸部８８ａ〜８８ｄが、折り曲げ部１１５ａ〜１１５ｄと衝突する。それ以上はレンズホルダ部組６０が移動できず、これらが、アジマス方向のストッパとなっている。
【００７３】
一方、レンズホルダ部組６０のＹ軸方向の動きをエレベーション方向の動きと称する。エレベーション方向に大きく移動したとき、ホルダ８５に設けられたエレベーション用凸部８９ａ〜８９ｄが折り曲げ部１１４ａ、１１４ｂと衝突する。それ以上はレンズホルダ部組６０が移動できず、これらがエレベーション方向のストッパとなっている。
【００７４】
ヨーク３３のアジマス方向のストッパ部分は、ストッパとしての役割のみを持つ折り曲げ部１１５ａ〜１１５であったが、エレベーション方向では、ヨーク３２の折り曲げ部１１４ａ、１１４ｂは、ストッパとバネ受け部組４１に固定するための構造部を兼ねている。これらのストッパ（折り曲げ部）１１５ａ〜１１５ｄ、１１４ａ、１１４ｂは、アジマス方向、エレベーション方向の各々について、ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔの撓み量が同じになる位置に設けられている。すなわち、アジマス方向については、ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔが撓んでいないとき、ホルダ８５のアジマス用凸部８８ａ、８８ｃとヨーク３３の折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃの距離と、アジマス用凸部８８ｂ、８８ｄと折り曲げ部１１５ｂ、１１５ｄの距離が同じとなるようにされている。
【００７５】
エレベーション方向についても、ワイヤバネ１０８ａ〜１０８ｔが撓んでいないとき、ホルダ８５のエレベーション用凸部８９ａ、８９ｂとヨーク３３の折り曲げ部１１４ａの距離と、エレベーション用凸部８９ｃ、８９ｄとヨーク３３の折り曲げ部１１４ｂの距離が同じとなるようにされている。
【００７６】
以上のように構成されたレンズホルダ部組６０を移動可能にバネ受け部組４１に支持し、移動させるための駆動手段として、磁石９２ａ、９２ｂ、９３ａ〜９３ｄ等を備えた部組を、２軸アクチュエータ１２５と称する。
【００７７】
図４、図６に示されるように、バネ受け部組４１には、基板５６が、ネジ５７ａ、５７ｂによってネジ止めされている。ネジ５７ａ、５７ｂは、ヨーク３２のネジ穴９８ａ、９８ｂにねじ込まれている。基板５６には、光の重心位置により出力電流が変化するポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂが半田付けされている。図示されていないが、基板５６は電線を介して制御基板４５に接続されており、ポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂは制御基板４５に接続されている。
【００７８】
図４で明らかなように、発光ダイオード７６ａからの光は、スリット８７ａを通り、レンズ１５６、１５５を経て、ポジションセンサ１５３ａに入射する。ポジションセンサ１５３ａは、１方向の位置を検出する１次元のセンサであり、Ｘ軸方向の動きを検出するため、内部の長方形状の検出素子は長手方向がＸ軸方向となるように取り付けられている。
【００７９】
スリット８７ａからの光は、レンズホルダ部組６０がアジマス方向に移動するとＸ軸方向に移動するが、レンズ１５６、１５５は、このＸ軸方向の移動量が小さくなるように縮小する役割を有している。Ｙ軸方向については、レンズ作用は有していない。レンズホルダ部組６０のアジマス方向の移動量は大きく、スリット８７ａからの光を直接ポジションセンサ１５３ａに入射させると、検出範囲の長いポジションセンサが必要となる。ポジションセンサの価格は検出範囲の長さが長いほど高く、一般に長さに比例でなく、それ以上の割合で価格が上昇する。
【００８０】
レンズ１５６、１５５によって、移動量を小さくすることで、安価な検出範囲の短いポジションセンサを使用することが可能となる。
【００８１】
上述したように、検出範囲が長くなると価格は大きく上昇するので、レンズ１５６、１５５や固定部分を作成する費用が追加となっても、移動量を縮小する光学系を使ったほうが、低価格となる。発光ダイオード７６ｂからの光は、スリット８７ｂを通り、レンズ１５７を経てポジションセンサ１５３ｂに入射する。ポジションセンサ１５３ｂは、Ｙ軸方向の動きを検出するため、内部の長方形状の検出素子は長手方向がＹ軸方向となるように取り付けられている。スリット８７ｂからの光は、レンズホルダ部組６０がエレベーション方向に移動するとＹ軸方向に移動し、ポジションセンサ１５３ｂで位置が検出される。
【００８２】
一方、レンズホルダ部組６０がアジマス方向に移動すると、スリット８７ｂからの光は、ポジションセンサ１５３ｂでＸ方向に移動する。ポジションセンサ１５３ｂ内の検出素子は、Ｘ軸方向の長さは短い長方形状で、Ｘ軸方向に大きく動くと光が検出素子から外れ、位置が検出できなくなってしまう。
【００８３】
これを防ぐには、スリット８７ｂのＸ方向の長さを長くすれば良いが、発光ダイオード７６ｂからの光はある角度で広がるので、スリット８７ｂのＸ軸方向の長さを長くすると、発光ダイオード７６ｂとスリット８７ｂの距離を大きくしなくてはならず、レンズホルダ部組６０が大型化してしまう。
【００８４】
そこで、レンズ１５７はスリット８７ｂのＸ軸方向の位置にかかわらず、Ｘ軸方向にポジションセンサ１５３ｂの中心付近に集光する役割を有している。これによって、レンズホルダ部組６０がアジマス方向に大きく移動しても、ポジションセンサ１５３ｂに光が当たるようになっている。Ｙ軸方向については、レンズ作用は有していない。
【００８５】
尚、レンズ１５５、１５６、１５７で、レンズ作用を有しているのがＸ軸方向のみで、Ｙ軸方向に有していないのは、レンズホルダ部組６０がアジマス方向には大きく移動するが、エレベーション方向の移動量は小さく、Ｙ軸方向に関しては、スリット８７ａ、８７ｂの光をそのまま通して問題ないからである。レンズ１５６、１５７とスリット８７ａ、８７ｂの間にフード１０１ａ、１０１ｂが取り付けられているが、これらは、発光ダイオード７６ａ、７６ｂの光を、なるべく外に漏らさないようにするためと、逆にレーザダイオード５５からの光等、発光ダイオード７６ａ、７６ｂ以外の光をポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂに入射させないためである。そのため、光路はバネ受け３１に設けられた穴１５０ａ、１５０ｂ、１５１を通し、外部の遮断も行っている。
【００８６】
また、スリット８７ａ、８７ｂの光が干渉しないように、途中、穴１５０ａと１５０ｂ、フード１０１ａと１０１ｂと２つの光路も別空間としている。レンズホルダ部組６０に搭載されるレンズ３４を移動させることにより、レーザダイオード５５からの光の照射位置を移動させるが、照射位置がレーザダイオード５５の光軸に対して傾きが０度の位置になる等の所望の位置となったときに、ポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂの出力が０位置を示す出力となるように、基板５６はＸ−Ｙ平面内での位置調整がなされ、固定されている。このため、基板５６に於いてネジ５７ａ、５７ｂが通る部分は、調整代分を見て大きめとなっている。
【００８７】
図１、図３、図５及び図７に示されるように、ヨーク３３には、レンズ３５が接着されたガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたホルダ１３５が、ネジ１３６ａ、１３６ｂによって固定されている。ネジ１３６ａ、１３６ｂは、ホルダ１３５に形成された穴を通され、ヨーク３３のネジ穴１３１ａ、１３１ｄにねじ込まれている。ホルダ１３５には、図５に示されるように、凸部１４１ａ、１４１ｂが設けられており、ヨーク３３の穴１３２ａ、１３２ｂに嵌挿する形態で位置決めされている。
【００８８】
ヨーク３３には、更に、レンズ３４が接着されたガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたホルダ３７が、ネジ１３８ａ、１３８ｂによって固定されている。ネジ１３８ａ、１３８ｂは、ホルダ３７及びホルダ１３５に設けられた穴を通され、ヨーク３３のネジ穴１３１ｂ、１３１ｃにねじ込まれている。ホルダ３７は、ホルダ１３５を挟んで、ヨーク３３に固定する形態となっている。更に、ホルダ３７には、図示されないが凸部が設けられており、ヨーク３３の穴１３１ａ、１３１ｂに嵌挿される形態で位置決めされている。
【００８９】
図２、図３及び図６に示されるように、バネ受け部組４１には、レーザ部組５０がネジ５３ａ、５３ｂで固定されている。ネジ５３ａ、５３ｂは、ガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂で製作されたホルダ５２に形成された穴を通され、ヨーク３３のネジ穴９７ａ、９７ｂにねじ込まれている。
【００９０】
次に、レーザ部組５０について詳細に説明する。
【００９１】
レーザダイオード５５は、アルミ製のホルダ５１に軽圧入されて固定されている。ホルダ５１には基板５４も固定されており、レーザダイオード５５が接続されている。尚、基板５４は、ここでは模式化して外形が示されているだけであるが、実際は基板とその上に装着される部品から成っている。ホルダ５１は、更にホルダ５２に挿入されている。ホルダ５１のネジ穴１６０には、ホルダ５２の穴を介してネジ１６１がねじ込まれ、ホルダ５１は、いわゆる引きビスでホルダ５２に固定されている。
【００９２】
このホルダ５２に形成された穴はＺ軸方向に長穴形状となっていて、ホルダ５１はホルダ５２に対しＺ軸方向にスライドし、レーザダイオード５５はＺ軸方向に位置調整可能となっている。また、レーザ部組５０をバネ受け部組４１に固定する際には、ホルダ５２の穴が大きめとなっており、Ｘ−Ｙ平面内で位置調整可能となっている。すなわち、レーザダイオード５５は、ＸＹＺ軸に位置調整可能となっている。
【００９３】
レーザダイオード５５のＺ軸方向の位置を変えると、本装置より照射される光のスポットの大きさが変化する。そこで、ホルダ５１をＺ軸方向に移動させ、スポットの大きさが所定の大きさとなるように調整される。レーザダイオード５５のＸ−Ｙ平面内での位置調整は、レーザダイオード５５とレンズ３５、３６の光軸が一致するようにして行われる。このとき、レンズ３４は、調整機によって基準位置に機械的に移動される。レーザダイオード５５の位置調整を行うのは、レーザダイオード５５のパッケージの外形と内部の発光点の製造上のばらつきを吸収するためである。
【００９４】
図３及び図５に示されるように、レーザダイオード５５から発射されたレーザ光は、レンズ３４、３５、３６を通り、外部へ照射される。尚、レーザダイオード５５の波長は８７０ｎｍと赤外線であり、実際にはその光を目視することはできない。図６に於いてヨーク３３の下側方向には、アルミダイカスト製のベース３０が固定されている。ヨーク３３とベース３０は、該ベース３０に形成された凸部３０ａ、３０ｂが、図８に示されるヨーク３３の切り欠き１２２と穴１２３に嵌挿される形態で位置決めされる。
【００９５】
また、ヨーク３３は、Ｚ軸方向に、ベース３０に設けられた３点の台座４２ａ〜４２ｃで接するようにされ、ベース３０の精度を、これらの台座４２ａ〜４２ｃ部分のみ出せばよいようにされている。更に、ヨーク３３は、そのネジ穴１１８ａ〜１１８ｃにベース３０の穴を介して、ネジ４３ａ〜４３ｃをねじ込むことによって、ベース３０に固定されている。
【００９６】
ベース３０の内部には、制御基板４５がネジ４６ａ〜４６ｄによって固定されている。このとき、制御基板４５の発熱の大きい電気素子は、熱伝導性の良いゲル状シートを介してベース３０に接するようにされ、ベース３０に放熱するようにされている。尚、ベース３０には、本装置を取り付けるための穴４４ａ〜４４ｄが設けられている。
【００９７】
次に、以上のように構成された第１の実施形態の光スキャン装置の動作について説明する。
【００９８】
図１２は、本発明の第１の実施形態の光スキャン装置が適用された車載用測距装置を簡略に示した図である。
【００９９】
同図に於いて、レーザダイオード５５より出射されたレーザ光は、ワイヤバネ（ここでは代表的に１０８として記す）１０８に支持されたレンズホルダ６１のレンズ３４を、図示矢印２００のように左右方向に移動されることにより、図示矢印２０１のように左右方向に振られる。更に、光はレンズ３５、３６によって振れ幅が図示矢印２０２のように拡大されて、照射される。照射された光２０３が障害物（対象物）２０５に当たって反射した光２０６は、受光レンズ２０７を介してフォトデイテクタ２０８に至り、図示されない電気回路により障害物２０５までの距離が計算される。尚、実際には、レンズ３４は左右方向だけでなく、上下方向にも振られ、光も上下方向にも振られる。
【０１００】
ここで、レーザダイオード５５は、レンズ３４が図示矢印２１１の向きに動き、光が図示矢印２１３の向きに移動しているときに発光される。レンズ３４が図示矢印２１１の向きの端まで移動したら、図示矢印２１２の向きに移動して、レンズ３４を元の位置に戻す。このときは、レーザダイオード５５は発光しない。すなわち、光は図示矢印２１３のような動きをし、図示矢印２１４の向きには移動させない。これを繰り返し、光を図示矢印２１３のように移動させる各回での、障害物２０５までの距離と障害物２０５が存在する角度の位置データより、障害物の種類、動きを推測する。
【０１０１】
尚、本装置を車両に搭載する際には、Ｘ軸方向が地面に対して水平方向、Ｙ軸方向が地面に対して垂直方向になるように搭載する。
【０１０２】
ここで、レンズ３４を上下左右方向に移動させる仕組みについて、更に詳細に説明する。
【０１０３】
図５に示されるように、アジマスコイル８０は、ヨーク３２に固定された磁石９２ａとヨーク３３に固定された磁石９２ｂに挟まれている。磁石９２ａ、９２ｂの極性は、図５に示される通りである。尚、磁極の境は分かりやすいように破線で示している。実際の磁石で境の部分は、幅０．２〜０．４ｍｍの磁極の無いニュートラル領域となる。
【０１０４】
アジマスコイル８０の辺１４３ａ、１４３ｂには、図示矢印１４４ａ、１４４ｂの向きの磁界が及ぶ。図示矢印１４４ａのように磁石９２ａから出た磁束は、磁石９２ｂに入り、ヨーク３３内を図示矢印１４５ｂのように進む。そして、再び磁石９２ｂに入り、図示矢印１４４ｂのように磁石９２ｂから出て、磁石９２ａに至る。更に、ヨーク３２内を図示矢印１４５ａのように進んで、磁石９２ａの元の部分に戻る。
【０１０５】
アジマスコイル８０の辺１４３ａ、１４３ｂに流れる電流の向きは逆であり、及ぶ磁界の向き１４４ａ、１４４ｂも逆であるので、発生する力の向きは同じである。力の向きは、電流の向きと磁界の向きに垂直なＸ軸方向となる。アジマスコイル８０の残りの辺には、Ｙ軸方向の力が発生するが、図示矢印１４４ａと矢印１４４ｂの磁界から受ける力の向きが逆向きとなりキャンセルするので、Ｙ軸方向に動くことはない。
【０１０６】
以上のように、アジマスコイル８０に電流を流すことで、レンズホルダ部組６０及びそれに取り付けられたレンズ３４をアジマス方向（Ｘ方向）に移動させることができる。
【０１０７】
図３に示されるように、エレベーションコイル８１ａは、ヨーク３２に固定された磁石９３ａとヨーク３３に固定された磁石９３ｃに挟まれている。同じく、エレベーションコイル８１ｂは、ヨーク３２に固定された磁石９３ｂとヨーク３３に固定された磁石９２ｄに挟まれている。エレベーションコイル８１ａ、８１ｂで動作の仕組みは同じなので、ここでは、代表的にエレベーションコイル８１ａ側で説明する。
【０１０８】
磁石９３ａ、９３ｃの極性は、図３に示される通りである。磁極の境は、分かりやすいように破線で示している。実際の磁石で境の部分は、幅０．２〜０．４ｍｍの磁極の無いニュートラル領域となる。エレベーションコイル８１ａの辺１６４ａ、１６４ｂには、図示矢印１６５ａ、１６５ｂの向きの磁界が及ぶ。図示矢印１６５ａのように磁石９３ａから出た磁束は、磁石９３ｃに入り、ヨーク３３内を図示矢印１６６ｂのように進む。そして、再び磁石９３ｃに入り、図示矢印１６５ｂのように磁石９３ｃから出て、磁石９３ａに至る。更に、ヨーク３２内を図示矢印１６６ａのように進んで、磁石９３ａの元の部分に戻る。
【０１０９】
エレベーションコイル８１ａの辺１６４ａ、１６４ｂに流れる電流の向きは逆であり、及ぶ磁界の向き１６５ａ、１６５ｂも逆であるので、発生するカの向きは同じである。力の向きは、電流の向きと磁界の向きに垂直なＹ軸方向となる。エレベーションコイル８１ａの残りの辺には、Ｘ軸方向の力が発生するが、図示矢印１６５ａと矢印１６５ｂの磁界から受ける力の向きが逆向きとなりキャンセルするので、Ｘ軸方向に動くことはない。
【０１１０】
エレベーションコイル８１ｂについても、同様にＹ軸方向の力が発生する。また、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂで発生するＹ軸方向の力が同じ向きになるように直列接続される。これにより、エレベーションコイル８１ａ、８１ｂに電流を流すことで、レンズホルダ部組６０及びそれに取り付けられたレンズ３４を、エレベーション方向（Ｙ軸方向）に移動させることができる。
【０１１１】
レンズホルダ部組６０の位置は、既に述べたように、レンズホルダ部組６０のスリット８７ａ、８７ｂを通った光を、ポジションセンサ１５３ａ、１５３ｂで受光して検出される。そして、その検出された位置情報を基にして、レンズホルダ部組６０の移動が行われる。
【０１１２】
本実施形態では、図１３（ｂ）に簡略化して示されるように、ワイヤバネ１０８が撓んでいないとき、レンズ３４の中心３４ａは、レーザダイオード５５からの光の光軸Ｏに対して、Ｘ軸方向にずれてＯ′でレンズホルダ６１に固定されている。尚、図１３（ａ）は、本実施形態と異なり、レンズ３４の中心とレーザダイオード５５からの光の光軸が一致している通常（一般的）の構成を示している。
【０１１３】
また、図１３（ａ）、（ｂ）のＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、各々レンズ３４の通常のＸ軸方向負側の端部の位置、中央位置（レンズ３４の中心３４ａと光軸Ｏが一致する位置）、Ｘ軸方向正側の端部の位置を示している。そして、レンズ３４がＰ１からＰ３に移動するときにレーザダイオード５５が発光し、レーザ光が照射される。Ｐ３の位置にレンズ３４が移動したとき、図１３（ａ）では、ワイヤバネ１０８の撓み量は２１０ａとなるが、図１３（ｂ）に示される本実施形態では、撓み量２１０ｂとレンズ３４の取り付け時のズレ量Ｏ′だけ大きくなる。ワイヤバネ１０８の撓み量が大きい分、Ｐ３からＰ１に戻るときにワイヤバネ１０８より大きな力を受け、戻り時の初期の加速度を大きくすることができる。
【０１１４】
図１４は、レンズの動き、すなわち、光の照射角度を説明するための図である。
【０１１５】
レンズ３４の、光を照射する角度範囲は図示矢印２１４で示されている。レンズ３４は、Ｘ軸の負側から２１５で示されるように加速し、所定の速度になった後、角度範囲２１４を等速度運動２１６で移動する。これは、反射光によって得られた情報処理の演算を簡単にするためである。
【０１１６】
レーザダイオード５５は、角度範囲２１４の間のみ発光し、そこを過ぎると発光を停止する。角度範囲２１４を過ぎると、レンズ３４をスタートのＸ軸の負側に戻すため、２１７で示される減速した後、Ｘ軸方向の負側に２１８で示されるように加速する。このとき、アジマスコイル８０に電流を流すことで発生する力は、電源電圧や、コイルの許容電流、発熱から制約される最大電流値、磁石９２ａ、９２ｂによる磁界の強さにより決定され、その力により、最大発生加速度が決まってくる。
【０１１７】
減速２１７は、最大発生加速度を動きの向きと逆向きに発生させて行う。その加速度をそのまま発生させ続けることで、速度が０になった後、逆向きに加速して動き出す。ここで、アジマスコイル８０が発生する力でのみ加速する場合、減速２１７と同じ加速度で、破線２１９で示されるように加速していく。
【０１１８】
ところが、本実施形態によれば、この部分で、上述したように、ワイヤバネ１０８の撓み量が大きい分、戻るときにワイヤバネ１０８より大きな力を受け、戻り時の初期の加速度を大きくすることができ、２１８のように加速して戻ることができる。
【０１１９】
その後、２２０で示される減速をして、Ｘ軸方向の負側で速度０となり、再び、加速２１５してＸ軸方向の正側に向かう。
【０１２０】
加速２１８を大きくすることによって、戻りにかかる時間Ｔ１１を小さくすることができる。これにより、レンズ３４をＸ軸方向の正側に移動して戻す１サイクルの中で、光を照射する時間の比率を高くし、無駄時間の少ない高性能な装置とすることができる。
【０１２１】
また、加速の際の加速度を大きくするために、アジマスコイルや磁石を大型化する必要もなく、装置の大型化や高価格化も防ぐことができる。このとき、等速運動２１６の速度の大きさを戻りの加速２１８、減速２２０での最高速度の大きさを小さくすればするほど、光を照射する時間の比率が高くなり、より無駄時間の少ない高性能な装置となる。
【０１２２】
尚、ワイヤバネ１０８７４を撓ませるときに大きな力が必要となるが、等速運動２１６では加速するための力が不要となるので、ワイヤバネ１０８を撓ませることにのみアジマスコイル８０が発生する力が使えるので、余裕があり、問題はない。
【０１２３】
本実施形態では、等速度運動２１６をしているときにレーザダイオード５５を発光しているとしたが、これに限られるものではない。例えば、発光を停止させず、等速度運動２１６をしているときの反射光だけを検知して演算するようにしても問題ない。必要なときのみ照射した場合は、消費電力を小さくすることができ、発光を停止させない場合は、回路を簡単に構成することができる。また、シャッタ等を用いて、不要な時間の光を遮蔽しても良い。
【０１２４】
更に、光を発光する部分を等速運動としたが、演算で補正することで、等速度運動としなくても良いことは言うまでもない。また、場合によっては、戻り時の加速度が大きくなることを、レンズ３４をＸ軸の正側方向に移動して戻す１サイクルの時間を短くすることに利用し、単位時間当たりのサイクル数を多くすることによって、高性能化を図っても良い。この場合でも、全体として、Ｘ軸の正側方向に動いている時間が、Ｘ軸の負側方向に動いている時間より長く、結果として、光を照射する時間の比率が高く、無駄時間の少ない高性能な装置となる。
【０１２５】
本実施形態では、レンズホルダ６１の動きを制限するストッパ（折り曲げ部）１１５ａ〜１１５ｄは、アジマス方向の正負両側で、ワイヤバネ１０８の撓み量が同じ位置に設けられている。すなわち、図１３（ｂ）で、レンズホルダ６１のＸ軸方向の負側の移動可能量２１１ａと、Ｘ軸方向の正側の移動可能量２１１ｂは同一となっている（ストッパは１１５Ａ、１１５Ｂとして示される）。
【０１２６】
ところで、ワイヤバネ１０８が撓んでいないとき、レンズ３４の中心３４ａはレーザダイオード５５からの光の光軸Ｏに対して、Ｘ軸方向にＯ′だけずれてレンズホルダ６１に固定されているので、レンズ３４を所定のＰ１〜Ｐ３で移動させたとき、レンズホルダ６１からストッパ１１５Ａ、１１５Ｂまでの距離が、Ｘ軸方向の負側のＰ１の２１２ａの方が、Ｘ軸方向の正側のＰ３の２１２ｂより、ズレＯ′の分だけ大きくすることができる。
【０１２７】
レンズ３４及びレンズホルダ６１は、制御がかかっているので移動パターンのように動くが、ある範囲で理想の移動軌跡よりズレが生じる。このズレによって、Ｘ軸方向の負側端部、正側端部では、Ｐ１、Ｐ３の位置よりストッパ１１５Ａ、１１５Ｂに近い位置まで、オーバランのような形で動くことがある。上述したように、Ｘ軸方向の正側に移動する時間より負側に移動する時間を短くすることが望ましいため、負側の移動の方が速度が速かったり、ズレを立て直す時間が短かったりして、本来の位置をオーバしてストッパ１１５Ａの方に動きやすい。
【０１２８】
本実施形態によれば、このＸ軸方向の負側にオーバできる寸法２１２ａをＸ軸方向の正側の２１２ｂより大きくすることができ、オーバしてストッパ１１５Ａに当たることを防ぐことができる。ストッパ１１５Ａにレンズホルダ６１が衝突した場合、その衝撃によりレンズホルダ６１はＸ軸方向の正側に跳ね返る。跳ね返ったときの速度は速く、予期せぬ動きであるため、このときに制御が外れてしまうが、それを防ぐことができる。
【０１２９】
本実施の形態のように、レンズ３４の中心３４ａをレーザダイオード５５からの光の光軸Ｏに対してずらしていなくとも、図１３（ａ）のようにストッパ１１５ＡをＰ１でのレンズホルダ６１の位置から２１２ａ離した位置に設ければ、上記のような不具合を防ぐことはできる。このとき、ストッパ１１５Ａの位置でワイヤバネ１０８は、寸法２１３ａと、本実施形態の２１１ａより大きく撓む。
【０１３０】
一方、ストッパ１１５Ｂ側の撓み量は２１３ｂと小さい。ワイヤバネ１０８が塑性変形しないようにするには、最大の撓み量で発生する応力をある値以下とする必要がある。そのため、通常はワイヤバネ１０８の長さを長くする必要があり、大型化してしまう。しかしながら、本実施形態ではそのようなことがない。
【０１３１】
本実施形態では、レンズ３４は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の２方向に移動可能である。ところが、光を照射しての障害物の検出は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に同時に振らず、Ｙ軸方向の位置を固定して上記のようにレンズ３４をＸ軸方向に移動して検出し、レンズ３４を、光を照射しないＸ軸方向の正側から負側に戻すときにＹ軸方向の位置をずらし、光の照射時は、やはりＹ軸方向の位置を固定した状態で十分である。光を照射するスキャンをＸ軸方向に限定することで、低価格化を図ることができる。また、このＸ軸方向の車両に搭載した場合は、左右方向となる地面と水平方向とすることで、本発明の効果を良く享受できる。もちろん、ＸＹ両方向にスキャンさせ、本発明を両方向に適用しても良いことはいうまでもない。
【０１３２】
更に、本発明の光スキャン装置は、本実施形態のように測距装置に適用した場合に本発明の効果を良く享受することができる。
【０１３３】
（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。
【０１３４】
図１５は本発明の第２の実施形態を示すもので、上述した図８に相当する光スキャン装置を構成する２軸アクチュエータのヨークを外した分解斜視図である。
【０１３５】
尚、以下に述べる第２の実施形態に於いて、光スキャン装置の基本的な構成については、上述した第１の実施形態と同じであるので、説明の重複を避けるため、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１３６】
本第２の実施形態では、ヨーク３３に設けられるストッパの役割をする折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃが、第１の実施形態と異なっている。
【０１３７】
この第２の実施形態に於いては、折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃの厚さ２２３が、上述した第１の実施形態のそれより薄く形成され、レンズホルダ６１が当たった際に撓み、弾性を持つような厚さとされている。
【０１３８】
第１の実施形態では、ヨーク３３は鉄製なので厳密には衝突時に撓み、弾性を有するが、その量はごく僅かで、事実上撓まない壁となっていた。これに対し、第２の実施形態では、弾性を有するように薄くされた折り曲げ部は、磁石１１５ｃ側の折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃのみとなっている。一方の折り曲げ部１１５ｂ、１１５ｄの厚さ２２４は、上述した第１の実施形態と同じとなっている。
【０１３９】
折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃは、ヨーク３３をプレスで製作する際に、板を単に曲げるだけであるが、折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃは板につぶしを入れることで薄くされている。
【０１４０】
その他の構成は、上述した第１の実施形態と同じである。
【０１４１】
本実施形態によれば、レンズホルダ６１が本来の位置をオーバしやすいレンズ３４を、光を照射しないＸ軸方向の正側から負側に戻すときに衝突するストッパとなる折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃの弾性を大きくしている。第１の実施形態で説明したように、これらのストッパとなる折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃまでの距離を大きくして衝突を防いでいるが、本実施形態では、万が一ストッパに衝突しても、その衝撃を小さくすることができ、制御が外れることを防ぐことができる。
【０１４２】
また、本第２の実施形態では、折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃを形成する板の厚さを薄くすることで弾性を大きくしたが、ゴムや樹脂等、弾性の大きい部材を折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃに取り付けても良い。この場合、衝撃吸収力の大きな材質を選択することで、より効果を高めることができる。
【０１４３】
尚、本第２の実施形態では、衝突の可能性の高い折り曲げ部１１５ａ、１１５ｃのみの弾性を大きくすることで低価格化を図れている。
【０１４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。
【０１４５】
例えば、磁石とコイルの配置は種々のものが考えられる。上述した第１及び第２の実施形態では、アジマスコイル、エレベーションコイルは磁石に挟まれる構成となっているが、片側のみに磁石を配し、反対側はヨークのみの構成としても良い。また、アジマスコイルとそれに対向する磁石を１組でなく２組にする等、各コイルと磁石の組も変更可能である。
【０１４６】
更に、ストッパの構成、配置も種々変形可能である。上述した第１及び第２の実施形態では、レンズホルダの端部と折り曲げ部が衝突してストッパとなるようにしたが、レンズホルダの中央付近に凸部を形成し、それに対応する折り曲げ部としてもよい。また、折り曲げでない方法で、レンズホルダが当たる壁を設けても良い。
【０１４７】
光学系についても、上述した構成に限られるものではなく、種々の光学系に適用が可能である。上述した実施形態では、レンズから出射したレーザ光は、出射したレンズと異なる別のレンズで受光するとしたが、再び同じレンズで受光し、受光した光を、例えば、光路分割素子で分離して検出するような光学系の光スキャン装置と受光装置を兼ねたものにも適用可能である。
【０１４８】
更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、該光スキャン装置の斜視図である。
【図２】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、図１と反対側から見た本発明の光スキャン装置の斜視図である。
【図３】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、レーザダイオードのレーザ光の光軸上Ｙ−Ｚ平面で切った光スキャン装置の断面斜視図である。
【図４】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、位置検出用発光ダイオードのレーザ光の光軸上Ｙ−Ｚ平面で切った光スキャン装置の断面斜視図である。
【図５】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、レーザダイオードのレーザ光の光軸上Ｚ−Ｘ平面で切った光スキャン装置の断面斜視図である。
【図６】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、該光スキャン装置全体の一部分解斜視図である。
【図７】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、ヨークに固定されたレンズ部分の分解斜視図である。
【図８】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、光スキャン装置を構成する２軸アクチュエータのヨークを外した分解斜視図である。
【図９】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、図８で外したヨークを除いた２軸アクチュエータの分解斜視図である。
【図１０】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、図９の２軸アクチュエータより、更にレンズホルダ部組を外した分解斜視図である。
【図１１】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、レンズホルダ部組の分解斜視図である。
【図１２】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、該光スキャン装置の使用例の説明図である。
【図１３】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、該光スキャン装置の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の光スキャン装置の第１の実施形態を示すもので、該光スキャン装置の動作を説明するための図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態を示すもので、図８に相当する光スキャン装置を構成する２軸アクチュエータのヨークを外した分解斜視図である。
【図１６】従来の車載用レーダのレーザ光を走査するアクチュエータに於けるレンズホルダ部の構成を簡略化して示した図である。
【図１７】図１６のレンズホルダ部の動きを説明するための図である。
【図１８】図１６のレンズホルダ部の実際の動きを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１５０】
２５…光スキャン装置、３０…ベース、３１…バネ受け、３２、３３…ヨーク、３４、３５、３６、１５５、１５６、１５７…レンズ、３７、５１、５２、８５、１３５…ホルダ、４１…バネ受け部組、５０…レーザ部組、５４、５６、７０…基板、５５…レーザダイオード、６０…レンズホルダ部組、６１…レンズホルダ、７６ａ、７６ｂ…発光ダイオード（ＬＥＤ）、７７…サーミスタ、８０…アジマスコイル、８１ａ、８１ｂ…エレベーションコイル、１０８、１０８ａ〜１０８ｔ…ワイヤバネ、１２５…２軸アクチュエータ、１５３ａ、１５３ｂ…ポジションセンサ。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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