特開 2018-146785 反射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-146785(P2018-146785A)

(43)【公開日】2018年9月20日

(54)【発明の名称】反射装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20180824BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20180824BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20180824BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20180824BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/10 104Z

   G02B26/08 E

   B81B3/00

   G01S7/481 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-41702(P2017-41702)

(22)【出願日】2017年3月6日

(71)【出願人】

【識別番号】000201113

【氏名又は名称】船井電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】230115864

【弁護士】

【氏名又は名称】永島 孝明

(74)【代理人】

【識別番号】100133639

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 卓哉

(74)【代理人】

【識別番号】100149168

【弁理士】

【氏名又は名称】若山 俊輔

(72)【発明者】

【氏名】田中 史記

【テーマコード（参考）】

2H045

2H141

3C081

5J084

【Ｆターム（参考）】

2H045AB06

2H045AB16

2H045AB38

2H045AB73

2H045AB81

2H141MA12

2H141MB24

2H141MC05

2H141MD12

2H141MD16

2H141MD20

2H141MD23

2H141MD24

2H141ME25

2H141MF10

2H141MF28

2H141MG06

2H141MZ06

2H141MZ16

2H141MZ28

3C081AA11

3C081AA13

3C081BA28

3C081BA44

3C081BA47

3C081BA54

3C081BA55

3C081CA13

3C081CA18

3C081CA20

3C081CA32

3C081DA11

3C081DA24

3C081DA29

3C081EA08

5J084AC02

5J084BA48

5J084BB28

5J084EA31

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ミラー面積が大きく、広角走査が可能な小型化された反射装置、特に、車載ＬｉＤＡＲとして好適な反射装置を提供する。
【解決手段】支持フレーム２０に支持されたミラー部１０と、前記ミラー部と前記支持フレームとを係合するヒンジ部３０を有する揺動部４０を備え、前記ミラー部が前記支持フレームに対して揺動し、前記ヒンジ部は引張強度が１５００ＭＰａ以上であり、前記ミラー部の質量をＭ、前記揺動部の共振周波数をｆ_０とすると、Ｍが０．４９＊ｆ_０＋６．２３以上、かつ６８．６＊ｆ_０＋４６，８以下の関係を満たすことを特徴とする反射装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持フレームに支持されたミラー部と、前記ミラー部と前記支持フレームとを係合するヒンジ部を有する揺動部と、を備え、
前記ミラー部が前記支持フレームに対して揺動し、
前記ヒンジ部は引張強度が１５００ＭＰａ以上であり、
前記ミラー部の質量Ｍと前記揺動部の共振周波数ｆ_０とが以下の関係式（１）
を満たすことを特徴とする反射装置。

【数1】

【請求項2】

前記ミラー部の反射面とは異なる面には肉抜き部が形成されており、
前記ミラー部の質量Ｍと前記揺動部の共振周波数ｆ_０とが以下の関係式（２）
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の反射装置。

【数2】

【請求項3】

前記ミラー部は金属部と反射部とが接合され、
前記反射部の表面には反射層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射装置。

【請求項4】

前記反射部の面積Ｓ１と前記金属部の面積Ｓ２が以下の関係式（３）を満たすことを特徴とする請求項３項に記載の反射装置。
（数３）
Ｓ１ ≧ Ｓ２ ・・・ （３）

【請求項5】

前記ヒンジ部が金属で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の反射装置。

【請求項6】

前記金属部は、電磁駆動用磁石をミラー部に固定するための固定部を有しており、
前記固定部の周囲に肉抜き部を有していることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の反射装置。

【請求項7】

前記支持フレームには圧電素子が搭載されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の反射装置。

【請求項8】

前記ヒンジ部の引張強度は、３５００Ｍｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の反射装置。

【請求項9】

前記ヒンジ部の揺動軸に平行な長さの寸法が２８ｍｍ以下であることを特徴とする
請求項１〜８のいずれか１項に記載の反射装置

【請求項10】

前記揺動部は、前記ミラー部の中心に対して、対称となるように形成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の反射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反射装置に関する。更に詳しくは、ミラー面積が大きく、広角走査が可能な小型化された反射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

反射装置の中には、測定位置から対象物までの距離を測定する光走査装置として、いわゆる測距センサが提案されている。測距センサは、いわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式を採用し、パルス変調した光源を利用して、発光及び受光のタイミングの位相差情報を出力し、出力された位相差情報信号を演算処理することによって、距離データを取得している。

【0003】

測定範囲が広角化された反射装置である光走査装置としては、モータを採用して、当該モータを駆動させて、光走査する測距センサがある。例えば、レーザ光反射用部材としてポリゴンミラーを採用し、これにモータと組み合わせた測距センサが提案されている。また、駆動モータを採用して、測距センサが備えている光学系全体の構成を当該駆動モータによって回転させる測距センサが知られている。

【0004】

一方、光を用いたリモートセンシング技術として、いわゆる「ＬｉＤＡＲ」（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）が提案されている。ＬｉＤＡＲは、パルス状に発光するレーザ照射に対する散乱光を測定することによって、遠距離にある対象物までの距離、及び対象物の性質を分析することができる。かかるＬｉＤＡＲを光走査装置として、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）、自動運転等に応用することが検討されている。

【0005】

先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）、自動運転等においては、少なくともカメラ、レーザ、ＬｉＤＡＲが必要となる。主として、カメラとレーザは、自動車周囲の情報を把握するために使用され、ＬｉＤＡＲは、レーダーのバックアップとして使用される。先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）、自動車自動運転等において、自動車自身が安全で的確な決定を行うためには、対象物の正確な検知と対象物の分類を行う性能が重要となる。このため、ミラー部の面積が大きく、測定範囲が広角化された反射装置としての光走査装置が必要となる。

【0006】

ところで、ミラー部のサイズを小さくすることなく、高い共振周波数に対応可能な振動ミラー素子が提案されている（例えば、特許文献１）。この振動ミラー素子は、一対の第１駆動部を互いに連結するとともに、一対の第１駆動部の間の部分にミラー部が連結された連結部を設けることによって、ミラー部が直接連結部に連結されている。このため、連結部とミラー部とが細長形状の捻じれ梁部を介して間接的に連結される場合に比べて、ミラー部と連結部との接続部分の剛性を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４−１４２５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、モータを採用することによって、測定範囲を広角化することができる反射装置は、モータを採用しているため反射装置全体の外形が大きくなってしまうという問題点を有する。また、反射装置のミラー面積を大きくしようとした場合にも、反射装置の全体が大きくなってしまう。特に、光走査装置を車載ＬｉＤＡＲとして採用するためには、従来の反射装置である光走査装置よりも小型化されたものであることが必要であり、広角走査が可能であることが好ましい。さらに、小型化された反射装置である光走査装置であっても、装置全体に占めるミラー面積が大きいものであることが好ましい。

【0009】

特許文献１に記載された振動ミラー素子は、ミラー部を直接連結部に連結した構成を採用し、ミラー部と連結部の接続部分の剛性を高めているに過ぎないものであるから、ミラー部の面積を大きく保持しつつ、高い共振周波数を実現することが容易ではないという問題点を有する。

【0010】

そこで、本発明の目的は、ミラー面積が大きく、広角走査が可能であり、小型化された反射装置を提供することにある。また、本発明の目的は、測距センサとして好適な金属ミラー（ＭＥＴＡＬミラー）であって、特に、車載ＬｉＤＡＲとして、好適な仕様を備えた小型化された反射装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本件発明者等は、反射装置が備えているミラー部とヒンジ部からなる揺動部を所定の引張強度を有する材料で形成し、ミラー部の質量Ｍと揺動部の共振周波数ｆ_０との関係に着目することによって、ミラー面積が大きく、広角走査が可能な小型化された反射装置を提供できることを見出して、本発明を完成するに至った。具体的には本発明は以下の技術的事項から構成される。

【0012】

（１） 支持フレームに支持されたミラー部と、
前記ミラー部と前記支持フレームとを係合するヒンジ部を有する揺動部と、を備え、
前記ミラー部が前記支持フレームに対して揺動し、
前記ヒンジ部は引張強度が１５００ＭＰａ以上であり、
前記ミラー部の質量Ｍと前記揺動部の共振周波数ｆ_０とが以下の関係式（１）を満すことを特徴とする反射装置。

【数1】

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ミラー面積が大きく、広角走査が可能な反射装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】（ａ）実施形態１の反射装置の概要を示した斜視図（表面側）である。（ｂ）実施形態１の反射装置の概要を示した斜視図（裏面側）である。

【図2】実施形態１の反射装置の反射面（ミラー面）を示した平面図である。

【図3】（ａ）コイルを備えた実施形態１の反射装置の概要を示した斜視図である。（ｂ）実施形態１の反射装置のＡ−Ａ断面構造を示した断面図である。

【図4】実施形態１の反射装置による反射（光走査）の様子を示したモデル図である。

【図5】実施形態１の反射装置を設計する際に必要なパラメーターを示したモデル図である。

【図6】実施形態１の反射装置の揺動部４０の仕様を示したモデル図である。

【図7】実施形態１の反射装置における、共振周波数ｆ_０（ｋＨｚ）とミラー部の質量Ｍ（ｍｇ）との関係を示したグラフである。

【図8】（ａ）実施形態２の反射装置の概要を示した斜視図（表面側）である。（ｂ）実施形態２の反射装置の概要を示した斜視図（裏面側）である。（ｃ）実施形態２の反射装置のミラー部の表面側の拡大図である。

【図9】実施形態２の反射装置のＢ−Ｂ断面構造を示した断面図である。

【図10】実施形態２の反射装置における、共振周波数ｆ_０（ｋＨｚ）とミラー部の質量Ｍ（ｍｇ）との関係を示したグラフである。

【図11】（ａ）実施形態３の反射装置の概要を示した斜視図（表面側）である。（ｂ）実施形態３の反射装置の概要を示した斜視図（裏面側）である。

【図12】実施形態３の反射装置のミラー部の表面側の平面図である。

【図13】実施形態４の反射装置のミラー部の表面側の平面図である。

【図14】実施形態５の反射装置のミラー部の表面側の平面図である。

【図15】実施形態６の反射装置のミラー部の表面側の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0016】

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１の反射装置１の概要を示した斜視図である。図１（ａ）は、反射装置１の表面側を示した斜視図である。図１（ａ）に示されるように反射装置１は、プレート状の支持フレーム２０の内部に支持されたミラー部１０と、ミラー部１０と支持フレーム２０とを係合するヒンジ部３０とを備えている。ミラー部１０とヒンジ部３０は、揺動部４０を構成している。ヒンジ部３０は、ミラー部１０の左右側面の中央部から延出し、支持フレーム２０の内部と係合している。揺動部４０は、ミラー部１０がバランス良く揺動することができるようにするため、ミラー部１０の中心に対して、対称となるように形成されている。すなわち、揺動部４０は、ミラー部１０の中心に対して対称性が保持されるように形成されていれば、特に限定されるものではなく、上記ミラー部１０の中心に対して、点対称であっても、線対称であってもよい。また、ヒンジ部３０の形状は、ミラー部１０と支持フレーム２０とを係合し、ミラー部１０を揺動できる形状であればよく、直線形状、ミアンダ形状等であってもよい。

【0017】

支持フレーム２０は、金属によって構成されている。支持フレーム２０に採用することができる金属は、いわゆるメタルフレームとして用いられる金属疲労特性に優れた金属であることが好ましい。支持フレーム２０に採用することができる金属としては、引張強度の大きい高強度ステンレス、特殊金属等を採用することができる。なお、支持フレーム２０は、通常のメタルフレームと同様にプレス加工やエッチング等を用いて、所定の形状とすることによって得ることができる。

【0018】

揺動部４０は、ヒンジ部３０が捻じれることによって、支持フレーム２０に対して揺動する。揺動部４０は、支持フレーム２０の内部において、揺動軸１００を中心に所定の角度にて揺動する。ヒンジ部３０は、引張強度が１５００ＭＰａ以上の金属で形成されていることが好ましい。ヒンジ部３０の引張強度が１５００ＭＰａ以上であると、ヒンジ部３０が捻じれることから発生する応力の影響を避けることができる。ヒンジ部３０の引張強度が３５００ＭＰａ以下であると、ヒンジ部３０の捻じれによる疲労耐性が向上する。なお、引張強度は、ＪＩＳ Ｚ２２４１により規定される、金属材料引張試験方法により測定される。揺動部４０を構成する金属としては、特殊金属の他、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ６３１、ＳＵＳ６３２を例示することができる。

【0019】

図１（ｂ）は、反射装置１の裏面側を示した斜視図である。図１（ｂ）に示されるように反射装置１は、ミラー部１０の裏面に電磁駆動用磁石５０を備えている。電磁用駆動磁石５０は、対向して設けられているコイル６０と作用して、揺動部を揺動させる駆動力を発生させる。ミラー部１０の裏面１４と電磁駆動用磁石５０とは、揺動部４０が揺動しても落下しないように固定化されている。例えば、ミラー部１０の裏面１４と電磁駆動用磁石５０とは、エポキシ系接着剤、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ＵＶ硬化樹脂等の硬化性接着剤によって接着されていてもよい。

【0020】

電磁駆動用磁石５０は、揺動部４０のヒンジ部３０を大きく捻じるために必要な磁界を発生させることができるものであれば、特に制限されるものではない。例えば、電磁駆動用磁石５０としては、磁束密度が高く、非常に強い磁力を持つ、ネオジム磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石を用いることができる。

【0021】

図２は、反射装置１の反射面（ミラー面）を備えたミラー部１０を示した平面図である。図２に示されるようにミラー部１０は反射面（ミラー面）として機能する。ミラー部１０は、レーザ光発生部（図示せず）より発生したレーザ光を反射する。そして、ミラー部１０は、反射面（ミラー面）として機能するようにその全体又は一部を鏡面研磨処理等により加工された表面を有している。また、ミラー部１０は反射面（ミラー面）として機能するように、アルミニウム薄膜、金薄膜、銀薄膜、誘電体等からなる反射膜、上記反射膜が積層された反射層、アルミニウム、金、銀、誘電体からなる反射層を備えていてもよい。

【0022】

図３は、反射装置１の駆動原理を示した概念図である。図３（ａ）は、支持フレーム２０の内部に支持されたミラー部１０を備え、ミラー部の裏面１４に電磁駆動用磁石５０と、当該電磁駆動用磁石５０に対向したコイル６０を備えた反射装置１の概要を示した斜視図である。図３（ａ）に示された反射装置１を破線Ａ−Ａによって切り取ると、反射装置１の断面構造が得られる。

【0023】

図３（ｂ）は、反射装置１のＡ−Ａ断面構造を示した断面図である。図３（ｂ）に示されるように、反射装置１は、ミラー部１０の裏面に電磁駆動用磁石５０を備えており、当該電磁駆動用磁石５０に対向した位置にコイル６０を備えている。コイル６０に交流電流ｉを流すことにより、コイル６０には矢印の方向に磁界が発生する。そして、電磁駆動用磁石５０とコイル６０との間に吸引力と反発力が発生する。かかる吸引力と反発力によって、ミラー部１０が振動する。

【0024】

揺動部４０の共振は、ミラー部１０とヒンジ部３０から構成される揺動部４０が有する共振周波数と同一の周波数の交流電圧をコイル６０に引加することによって、発生する。このように、反射装置１は、揺動部４０の共振を利用して、揺動部４０を構成するヒンジ部３０を捻じることにより、レーザ光を広角度に反射して光走査することができる。反射装置１は、共振を利用して揺動部４０を支持フレーム２０に対して大きく捻じることができるため、高効率であり、かつ大きな光走査角度を得ることができる。なお、揺動部４０の共振をさせる方式は、特に限定されるものではないが、支持フレーム２０に圧電素子を搭載した圧電駆動方式等を採用してもよいし、電磁駆動方式等を採用してもよい。

【0025】

図４は、反射装置１による光走査の様子を示したモデル図である。レーザ光発生部（図示せず）より発生したレーザ光は、ミラー部１０の表面に設けられているミラー面（反射面）によって反射される。ミラー部１０は、揺動部４０を構成するヒンジ部３０が捻じれることによって揺動軸１００を軸周りとして揺動する。ミラー部１０が揺動することによって、ミラー面（反射面）も揺動する。ミラー部１０が有するミラー面（反射面）が揺動することに伴って、レーザ光が反射する角度も変化する。ミラー部１０が揺動することに伴って、光走査角度が変化する。

【0026】

（反射装置１の構造設計）
本発明の反射装置１の技術的特徴は、ミラー部１０とヒンジ部３０から構成される揺動部４０にある。以下、反射装置１において、ミラー部１０のミラー面積を最大とし、かつ広角走査を可能とするためには、ミラー部１０とヒンジ部３０をどのように設計していくかについて説明する。

【0027】

図５は、反射装置１が備えているミラー部１０とヒンジ部３０を設計する際に必要な寸法パラメーターを示したモデル図である。図５に示されるように、揺動部４０は、ミラー部１０とヒンジ部３０とから構成されている。ヒンジ部３０の形状、大きさを決定するパラメーターは、ヒンジ部３０の長さ：Ｌｆ（ｍｍ）、ヒンジ部３０の幅：２ａ（ｍｍ）、ヒンジ部３０の厚み：２ｂ（ｍｍ）である。ヒンジ部３０の長さ：Ｌｆ（ｍｍ）は、ミラー部１０の端部から支持フレーム２０の端部までの距離となっている。

【0028】

ミラー部１０の形状、大きさ等を決定するパラメーターは、ミラー面（反射面）のミラー面積を決定するためのパラメーターと、ミラー部１０を加工する場合に必要なパラメーターに分けられる。ミラー面積を決定するためのパラメーターは、ミラー部１０の幅：Ｌｍ（ｍｍ）、ミラー部１０の長さ：Ｄ（ｍｍ）である。すなわち、ミラー部１０の幅：Ｌｍ（ｍｍ）×ミラー部１０の長さ：Ｄ（ｍｍ）がミラー部１０のミラー面（反射面）のミラー面積を決定する。

【0029】

なお、図５に示されたミラー部１０は、ミラー部１０の長さ：Ｄ（ｍｍ）がミラー部１０の幅：Ｌｍ（ｍｍ）よりも長く設定されているが、これに限定されることなく、光走査装置１の仕様に応じて適宜変更することができる。すなわち、ミラー部１０において、ミラー部１０の幅：Ｌｍ（ｍｍ）と、ミラー部１０の長さ：Ｄ（ｍｍ）とが同一であってもよい。また、ミラー部１０の幅：Ｌｍ（ｍｍ）がミラー部１０の長さ：Ｄ（ｍｍ）よりも長く設定されていてもよい。

【0030】

ミラー部１０を加工する場合に必要なパラメーターは、ミラー部１０の厚み：ｔｍ（ｍｍ）、ミラー部１０の反射面とは異なる面である裏面を軽量化するために肉抜き部となる凹部１６又は開口部１４０を形成することによって算出される肉抜き率：ＯＰ（％）、である。ミラー部１０の構造をミラー部の反射面である表面１２に反射部材（ガラス基板）を貼り付けた構造とした場合は、反射部材（ガラス基板）の厚み：ｔｓ（ｍｍ）、ミラー部１０の表面１２に反射部材（ガラス基板）を貼り付ける際に用いる接着剤の厚み：ｔｂ（ｍｍ）も必要なパラメーターである。

【0031】

なお、肉抜き率：ＯＰ（％）は、ミラー部１０の機械的強度及び軽量化の観点から、２０〜８０％であることが好ましい。肉抜き率：ＯＰ（％）が２０％以上であると、ミラー部１０の軽量化の効果を図ることができ、ヒンジ部３０の長さを短くすることができるため好ましく、肉抜き率：ＯＰ（％）が８０％以下であると、ミラー部１０の機械的強度を保持することができるため好ましい。

【0032】

ミラー部１０の構造をミラー部１０の反射面と異なる面である裏面１４に肉抜き部となる凹部１６又は開口部１４２を形成しない場合には、肉抜き部を設ける必要はない。また、ミラー部１０の構造をミラー部１０の表面１２に反射部材１８（ガラス基板）を貼り付けた構造としない場合には、上記反射部材１８（ガラス基板）の厚み：ｔｓ（ｍｍ）、及び上記接着剤の厚み：ｔｂ（ｍｍ）を設ける必要はない。

【0033】

図５に示されるように、ミラー部１０とヒンジ部３０からなる揺動部４０の共振周波数：ｆ_０（Ｈｚ）と共振周波数によって揺動部４０が支持フレーム２０に対して揺動する際に発生する角度を機械振れ角θｍ（ｄｅｇ.）と設定した。

【0034】

実施形態１の反射装置１は、ミラー面積が大きく、広角走査が可能な小型化された反射装置であり、特に、車載ＬｉＤＡＲに好適な仕様を備えていることを特徴とする。このような技術的観点から、従来の反射装置よりも、さらに小型化された反射装置の構造を決定するのに必要なパラメーターの最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）とを上記各パラメーターそれぞれについて設定した。

【0035】

図６は、反射装置１のミラー部１０とヒンジ部３０からなる揺動部４０の仕様を示したモデル図である。ミラー部１０の仕様として、ミラー部１０の幅Ｌｍを８〜１２ｍｍの範囲、ミラー部１０の長さＤを３〜５ｍｍの範囲から選択して、Ｌｍ：１０．０（ｍｍ）×Ｄ：４．０（ｍｍ）に設定した。さらに、揺動部４０の共振周波数ｆ_０の最小値（ＭＩＮ）を１０００（Ｈｚ）とし、共振周波数ｆ_０の最大値（ＭＡＸ）を３０００（Ｈｚ）とした。かかる共振周波数ｆ_０の範囲は、反射装置１を車載ＬｉＤＡＲに好適な仕様とする観点から設定したものである。また、反射装置１の機械振れ角θｍ（ｄｅｇ.）は、２５〜３５（ｄｅｇ.）が車載ＬｉＤＡＲに好適な仕様となり、かつ広角走査が可能となるように３５（ｄｅｇ.）に設定することができる。

【0036】

（ミラー部１０とヒンジ部４０の構造設計）
反射装置１の構造を決定するために必要なパラメーターを用い、各パラメーターの値を変化させて、ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）と揺動部４０の共振周波数ｆ_０（ｋＨｚ）との関係を算出した。

【0037】

ここで、ヒンジ部３０の長さ：Ｌｆ（ｍｍ）が短い程、反射装置１を小型化できることから、ヒンジ部３０の長さ：Ｌｆ（ｍｍ）が最小となったときのミラー部１０の質量Ｍと揺動部４０の共振周波数ｆ_０を最適解とした。なお、本発明の反射装置において、ヒンジ部３０の長さ：Ｌｆ（ｍｍ）とは、ヒンジ部３０の形状に依拠することなく、ミラー部１０と支持フレーム２０との間の距離と定義する。

【0038】

図７は、実施形態１の反射装置１における、揺動部４０の共振周波数ｆ_０（ｋＨｚ）とミラー部の質量Ｍ（ｍｇ）との関係を示したグラフである。図７に示されるように、ヒンジ部３０の長さが最小となるように、各パラメーターを変化させて反射装置１を設計した結果、ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）と揺動部４０の共振周波数ｆ_０（Ｈｚ）が以下の関係式（１）を満たすものであれば、ミラー部１０の面積を広く形成することができ、かつ広角走査が可能である小型化された反射装置１を提供することが明らかとなった。さらに、実施形態１の反射装置１において、ヒンジ部３０の揺動軸１００に平行な長さの寸法を２８ｍｍ以下とすることできることも明らかとなった。

【0039】

【数3】

【0040】

関係式（１）において、右辺となっている「６８．６＊ｆ_０＋４６．８」は、ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）の上限値を決定している境界線を示している。関係式（１）において、左辺となっている「０．４９＊ｆ_０＋６．２３」は、ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）の下限値を決定している境界線を示している。ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）の上限値を決定する境界線と下限値を決定する境界線によって囲まれた領域が実施形態１の反射装置１が備えているミラー部１０の仕様となる。

【0041】

ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）が上限値を決定している境界線以下の領域であると、
反射装置全体を小型化することができるため好ましく、ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）が下限値を決定している境界線以上の領域であると、広角走査が可能な揺動部４０の機械振れ角θｍ（ｄｅｇ.）を達成することができるため好ましい。

【0042】

このように、実施形態１の反射装置１は、構造設計のために必要なパラメーターを用いて設計を行うことにより、ヒンジ部３０の長さを最小値とし、さらにミラー部１０のミラー面積が大きくするこができ、広角走査が可能な小型化された反射装置となることが判明した。さらに、実施形態１の反射装置１は、最適化を行うことによって、車載ＬｉＤＡＲに好適な仕様を備えた小型化された反射装置となることが判明した。

【0043】

（反射装置の製造方法）
次に、実施形態１の反射装置１の製造方法について説明する。金属を支持フレーム２０の外枠形状となるように打ち抜く。支持フレーム２０の表面にミラー部１０とヒンジ部３０からなる揺動部４０に対応する位置にレジストを形成する。上記レジストをマスクとしてエッチングにより加工する。共通の金属からなる支持フレーム２０に含まれる、ミラー部１０及びヒンジ部３０から構成される揺動部４０が所定の形状、厚みを有するようにエッチング加工により一体的に形成される。なお、後述する実施形態２〜６の反射装置も同様に製造する。ミラー部１０の裏面に肉抜き部となる凹部又は開口部を形成させる場合には、裏面にもエッチング加工を行う。

【0044】

＜実施形態２＞
図８は、実施形態２の反射装置２の概要を示した斜視図である。図８（ａ）は、反射装置２の表面側を示した斜視図である。図８（ａ）に示されるように反射装置２の基本的構造は、実施形態１の反射装置１と同一である。

【0045】

図８（ｂ）は、実施形態２の反射装置２の裏面側を示した斜視図である。図８（ｂ）に示されるように反射装置２は、ミラー部１０の裏面に電磁駆動用磁石５０を備えている。電磁駆動用磁石５０は、ミラー部１０の裏面に設けられた肉抜き部となる凹部１６に固定されている。図８（ｃ）に示されるようにミラー部１０の裏面１４は、ミラー部１０の外縁を外枠として残すようにして、その内部が肉抜きされており、凹部１６を形成している。

【0046】

すなわち、ミラー部１０の裏面１４には、ハーフエッチング加工により、段差が設けられており、ハーフエッチング加工されたミラー部１０の凹部１６に電磁駆動用磁石５０が固定される。ハーフエッチング加工されなかった部分が上記外縁となる。なお、上記外縁の幅は、特に制限されるものではないが、ミラー部１０の質量を軽減させる観点から、ヒンジ部３０の幅：２ａと同一であってもよい。

【0047】

図９は、実施形態２の反射装置２のＢ−Ｂ断面構造を示した断面図である。図９に示されるように、実施形態２の反射装置２は、ミラー部１０の裏面１４を肉抜きすることによって凹部１６を形成しているので、実施形態１の肉抜きされていないミラー部１０の質量より、凹部１６に相当する質量を大幅に軽減することができる。

【0048】

実施形態２の反射装置２において、ミラー部１０とヒンジ部４０の構造を決定するために必要なパラメーターを設定した。これらのパラメーターを用い、各パラメーターの値を変化させて、ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）と揺動部４０の共振周波数ｆ_０（ｋＨｚ）との関係を算出した。ヒンジ部３０の長さ：Ｌｆ（ｍｍ）が最小となったときのミラー部１０の質量Ｍと揺動部４０の共振周波数ｆ_０の最適解とした。

【0049】

図１０は、実施形態２の反射装置２における、揺動部４０の共振周波数ｆ_０（ｋＨｚ）とミラー部の質量Ｍ（ｍｇ）との関係を示したグラフである。図１０に示されるように、ヒンジ部３０の長さが最小となるように、各パラメーターを変化させて反射装置２を設計した結果、ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）と揺動部４０の共振周波数ｆ_０（ｋＨｚ）が以下の関係式（２）を満たすものであれば、ミラー部１０の面積を広く形成することができ、かつ広角走査が可能である小型化された反射装置２を提供することが明らかとなった。さらに、実施形態２の反射装置１において、ヒンジ部３０の揺動軸１００に平行な長さの寸法を２８ｍｍ以下とすることできることも明らかとなった。

【0050】

【数4】

【0051】

関係式（２）において、右辺となっている「４３．６８＊ｆ_０−３．１２」は、凹部１６を有するミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）の上限値を決定している境界線を示している。関係式（２）において、左辺となっている「０．４９＊ｆ_０＋６．２３」は、凹部１６を有するミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）の下限値を決定している境界線を示している。

【0052】

肉抜き部となる凹部１６を有するミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）の上限値を決定する境界線と下限値を決定する境界線によって囲まれた領域が実施形態２の反射装置２が備えているミラー部１０の仕様となる。図１０に示されるように、実施形態２の反射装置２においては、ミラー部１０の裏面１４が肉抜きされて、凹部１６が形成されているため、ミラー部１０の質量の上限が実施形態１の反射装置１よりも低くなっている。

【0053】

凹部１６を有するミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）が上限値を決定している境界線以下の領域であると、反射装置全体をさらに小型化することができるため好ましく、ミラー部１０の質量Ｍ（ｍｇ）が下限値を決定している境界線以上の領域であると、広角走査が可能な揺動部４０の機械振れ角θｍ（ｄｅｇ.）を達成することができるため好ましい。

【0054】

このように実施形態２の反射装置２は、ミラー部１０の裏面１４を肉抜きすることによって、凹部１６を形成しているので、ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができる。ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができるため、反射装置２のヒンジ部３０の長さをより短くすることができる。このため、反射装置２全体としては、さらに小型化を図ることができる。また、反射装置２は、特に車載ＬｉＤＡＲに好適な仕様とすることができ、小型化された反射装置とすることができる。

【0055】

＜実施形態３＞
図１１は、実施形態３の反射装置３の概要を示した斜視図である。図１１（ａ）は、反射装置３の表面側を示した斜視図である。図１１（ａ）に示されるように反射装置１の基本的構造は、実施形態１の反射装置１と同一である。

【0056】

実施形態３の反射装置３が備えているミラー部１０は、ミラー部１０の表面１２に反射部１８を備えている。すなわち、実施形態３の反射装置３のミラー部１０は、支持フレーム２０と同一平面上に存在するミラー部１０の表面１２とミラー部１０の表面１２に固定された反射部１８からなる。すなわち、実施形態３の反射装置３が備えているミラー部１０は、反射部１８とミラー部１０の表面１２の金属部から構成されており、これらの部材が接合されている「ミラー部２枚構造」を採用している。

【0057】

ミラー部１０はミラー部１０の表面１２を構成する金属部と反射部１８とが接合され、反射部の表面には、反射層として反射膜１８２が形成されている。反射部１８としては、ミラー部１０に固定するこができる部材であって、その表面に反射膜１８２を形成することができる部材であれば、特に制限されない。反射部１８として、ガラス基板を例示することができる。

【0058】

図１１（ｂ）は、実施形態３の反射装置３の裏面側を示した斜視図である。図１１（ｂ）に示されるように反射装置３は、ミラー部１０の裏面１４に電磁駆動用磁石５０を備えている。ミラー部１０の裏面には、肉抜き部として、４つの開口部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、及び１４２ｄが設けられている。上記４つの開口部は、ミラー部１０の裏面１４に電磁駆動用磁石５０をミラー部１０の裏面に固定するための磁石受け面１４０を残すようにして形成されている。

【0059】

図１１（ｂ）に示されるように磁石受け面１４０は、電磁駆動用磁石５０とミラー部１０の裏面１４を固定するために円形となっている。すなわち、ミラー部１０の裏面には、磁石受け面１４０が形成され、当該磁石受け面１４０を中心に配置して、４つの開口部１４２ａ〜１４２ｄが設けられている。

【0060】

開口部１４２の形状は、電磁駆動用磁石５０をミラー部１０の裏面１４に固定することができ、揺動部４０の揺動に対して十分な機械的強度を保持することができる形状であれば、特に限定されるものでない。また、開口部１４２の個数も電磁駆動用磁石５０をミラー部１０の裏面１４に固定することができ、揺動部４０の揺動に対して十分な機械的強度を有することができるものであれば、特に限定されない。４つの開口部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、及び１４２ｄは、すべて同一形状であっても、それぞれ異なる形状であってもよい。

【0061】

実施形態３の反射装置３のミラー部１０は、ミラー部１０の表面１２に反射部１８を備えており、反射部１８の面積Ｓ１とミラー部１０の表面１２を構成している金属部の面積Ｓ２が以下の関係式（３）を満たすことを特徴としている。

【0062】

（数５）
Ｓ１ ≧ Ｓ２ ・・・（３）

【0063】

上記関係式（３）は、反射部１８の面積Ｓ１が当該反射部１８と接合して、かつ当該反射部１８を支持するミラー部１０の表面１２である金属部の面積Ｓ２よりも大きいことを意味する。反射部１８を支持するミラー部１０の表面１２は、肉抜きされることによって、反射部１８と接合する面積が小さくなる。このため、反射部１８の面積Ｓ１は、金属部の面積Ｓ２よりも大きい。

【0064】

図１２は、実施形態３の反射装置３のミラー部１０の表面側の平面図である。図１２に示されるように、ミラー部１０は、ミラー部１０の表面１２と当該表面１２に固定された反射部１８（ガラス基板）からなる「ミラー部２枚構造」を採用している。ミラー部１０の表面１２の外枠形状と反射部１８（ガラス基板）の形状は同一であり、反射部１８（ガラス基板）には、反射膜１８２を設けることができるので、ミラー面積を向上させることができる。

【0065】

ミラー部１０を構成する金属部の表面１２と反射部１８（ガラス基板）とを固定するための手段は、特に制限されるものではない。例えば、ミラー部１０の表面１２にエポキシ系接着剤を塗布して、エポキシ系接着剤が塗布された表面１２に反射部１８（ガラス基板）を載置してから、当該表面１２と反射部１８（ガラス基板）とを接着することによって固定してもよい。

【0066】

このように実施形態３の反射装置３は、ミラー部１０を肉抜きすることによって、肉抜き部となる４つの開口部１４２ａ〜１４２ｄを形成しているので、ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができる。ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができるため、反射装置３のヒンジ部３０の長さをより短くすることができる。このため、反射装置３全体としては、小型化を図ることができる。図１２からも明らかなように、肉抜き部となる４つの開口部１４２ａ〜１４２ｄは、ミラー部１０を中心にして、対称となるように形成されている。実施形態３の反射装置３においても、ヒンジ部３０の揺動軸１００に平行な長さの寸法を２８ｍｍ以下とすることできることも明らかとなった。

【0067】

また、実施形態３の反射装置３は、ミラー部１０の表面に反射部１８（ガラス基板）が形成されているため、ミラー部１０の平坦度が大幅に向上し、反射装置の光学的特性を改善することができる。結果として、実施形態３の反射装置３は、特に車載ＬｉＤＡＲに好適な仕様とすることができ、小型化された反射装置とすることができる。

【0068】

＜実施形態４＞
図１３は、実施形態４の反射装置４のミラー部１０の表面側の平面図である。図１３に示されるように、ミラー部１０は、上記「ミラー部２枚構成」を採用している。ミラー部１０を構成している金属部の表面１２の外枠形状と反射部１８（ガラス基板）の形状は同一である。実施形態４の反射装置４においては、ミラー部１０を肉抜きすることによって、肉抜き部となる２つの開口部１４４ａ、１４４ｂを形成しているので、ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができる。ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができるため、反射装置４のヒンジ部３０の長さをより短くすることができる。図１３からも明らかなように、肉抜き部となる４つの開口部１４４ａ、１４４ｂは、ミラー部１０を中心にして、対称となるように形成されている。実施形態４の反射装置４においても、ヒンジ部３０の揺動軸１００に平行な長さの寸法を２８ｍｍ以下とすることできることも明らかとなった。

【0069】

＜実施形態５＞
図１４は、実施形態５の反射装置５のミラー部１０の表面側の平面図である。図１４に示されるように、ミラー部１０は、実施形態３と同様に上記「ミラー部２枚構成」を採用している。ミラー部１０を構成する金属部の外枠形状と反射部１８（ガラス基板）の形状は同一ではない。ミラー部１０は、当該ミラー部１０を構成している金属部の上部と下部が取り去られており、ヒンジ部３０と直交して連結する左右２本のミラー部１０を構成する金属材料と電磁駆動用磁石５０をミラー部１０に固定するための円形状の固定部を有している。

【0070】

このように実施形態５の反射装置５においては、ミラー部１０の一部を肉抜きすることによって取り去って、上記固定部の周囲に設けられた肉抜き部となる２つの開口部１４６ａ、１４６ｂを形成しているので、ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができる。ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができるため、反射装置５のヒンジ部３０の長さをより短くすることができる。図１４からも明らかなように、肉抜き部となる４つの開口部１４６ａ、１４６ｂは、ミラー部１０を中心にして、対称となるように形成されている。実施形態５の反射装置５においても、ヒンジ部３０の揺動軸１００に平行な長さの寸法を２８ｍｍ以下とすることできることも明らかとなった。

【0071】

＜実施形態６＞
図１５は、実施形態６の反射装置６のミラー部の表面側の平面図である。図１５に示されるように、実施形態３と同様に上記「ミラー部２枚構成」を採用している。ミラー部１０は、当該ミラー部１０を構成している金属部が電磁駆動用磁石５０をミラー部１０に固定するための円形状の固定部のみとなっている。このように実施形態６の反射装置６においては、上記固定部の周囲を肉抜き部とすることによって、ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができる。ミラー部１０の質量Ｍを大幅に軽減することができるため、反射装置６のヒンジ部３０の長さをより短くすることができる。実施形態６の反射装置６においても、ヒンジ部３０の揺動軸１００に平行な長さの寸法を２８ｍｍ以下とすることできることも明らかとなった。

【0072】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は、全て本発明の適用範囲である。

【産業上の利用可能性】

【0073】

本発明の反射装置は、ミラー面積が大きく、広角走査が可能な小型化された反射装置であるので、光走査装置である測距センサとしての利用が期待される。また、本発明の反射装置は、特に、車載ＬｉＤＡＲに好適な仕様を備えた小型化された反射装置であるので自動車関連産業、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】

【0074】

１〜６ 反射装置
１０ ミラー部
１２ ミラー部表面
１４ ミラー部裏面
１６ 凹部（肉抜き部）
１８ ガラス基板
２０ 支持フレーム
３０ ヒンジ部
４０ 揺動部
５０ 電磁駆動用磁石
６０ コイル
１００ 揺動軸
１４０ 電磁駆動用磁石受け凹部
１４２ａ〜ｄ 開口部（肉抜き部）
１４４ａ、ｂ 開口部（肉抜き部）
１４６ａ、ｂ 開口部（肉抜き部）
１４８ 開口部
１８２ 反射膜（アルミニウム薄膜）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】