特開 2024-20322 光反射体

(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】P2024020322

(43)【公開日】2024-02-14

(54)【発明の名称】光反射体

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/182 20210101AFI20240206BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20240206BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20240206BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20240206BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20240206BHJP

【ＦＩ】

G02B7/182

G02B5/08 Z

G02B26/10 104Z

G02B26/08 E

B81B3/00

【審査請求】有

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023190856

(22)【出願日】2023-11-08

(62)【分割の表示】P 2019186047の分割

【原出願日】2019-10-09

(71)【出願人】

【識別番号】000005016

【氏名又は名称】パイオニア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001025

【氏名又は名称】弁理士法人レクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 三朗

(57)【要約】      （修正有）

【課題】安定した回動範囲を有する光反射体を提供する。
【解決手段】支持体と、回動軸の周りに回動するように支持体に支持され、光反射性を有する領域を含む第１の面２６Ａ及び第１の面とは反対側の第２の面２６Ｂを有する回動体２６と、各々が回動体の第１の面及び第２の面の少なくとも一方に設けられ、回動軸を挟んで互いに離隔してかつ対向して配置された第１の突起部３１及び第２の突起部３２と、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持体と、
回動軸の周りに回動するように前記支持体に支持され、光反射性を有する領域を含む第１の面及び前記第１の面とは反対側の第２の面を有する回動体と、
各々が前記回動体の前記第１の面及び前記第２の面の少なくとも一方に設けられ、前記回動軸を挟んで互いに離隔してかつ対向して配置された第１及び第２の突起部と、を有し、
前記第１及び第２の突起部の各々は、前記回動体の前記第１又は第２の面の少なくとも一方における外縁の形に沿って連続的に形成された突起を含むことを特徴とする光反射体。

【請求項2】

支持体と、
回動軸の周りに回動するように前記支持体に支持され、光反射性を有する領域を含む第１の面及び前記第１の面とは反対側の第２の面を有する回動体と、
各々が前記回動体の前記第１の面及び前記第２の面の少なくとも一方に設けられ、前記回動軸を挟んで互いに離隔してかつ対向して配置された第１及び第２の突起部と、
各々が前記回動体の前記第２の面に設けられ、前記回動軸を挟んで互いに離隔してかつ対向して配置され且つ前記第１及び第２の突起に対向する位置に設けられた第３及び第４の突起部と、を有し、
前記第１及び第２の突起部の各々の高さは、前記第３及び第４の突起部の高さよりも小さいことを特徴とする光反射体。

【請求項3】

前記第１及び第２の突起部の各々は、前記回動体の前記第１の面に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光反射体。

【請求項4】

支持体と、
回動軸の周りに回動するように前記支持体に支持され、光反射性を有する領域を含む第１の面を有する回動体と、
各々が前記回動体の前記第１の面に設けられ、前記回動軸を挟んで互いに離隔してかつ対向して配置された第１及び第２の突起部と、を有することを特徴とする光反射体。

【請求項5】

前記第１、第２、第３及び第４の突起部の各々は、一体的に形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の光反射体。

【請求項6】

前記第１及び第２の突起部の各々は、前記回動体の前記第１又は第２の面の少なくとも一方における外縁に沿って連続的に形成された突起を含むことを特徴とする請求項４に記
載の光反射体。

【請求項7】

前記第１及び第２の突起部の各々は、前記回動体の前記第１又は第２の面の少なくとも一方の中心を通りかつ前記回動軸に垂直な直線上に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の光反射体。

【請求項8】

前記第１及び第２の突起部は、前記回動軸に関して対称的な位置に配置されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４に記載の光反射体。

【請求項9】

前記第１及び第２の突起部の各々は、前記回動体の前記第１又は第２の面の少なくとも一方の中心を通りかつ前記回動軸に垂直な直線に関して対称的な形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の光反射体。

【請求項10】

前記第１及び第２の突起部は、前記回動体の前記第１の面に設けられ、
前記回動体の前記第２の面には、前記回動体を挟んで前記第１及び第２の突起に対向する位置に設けられた第３及び第４の突起部が設けられ、
前記第１及び第２の突起部の各々の高さは、前記第３及び第４の突起部の高さよりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の光反射体。

【請求項11】

前記回動体の前記第１の面に設けられた光反射膜と、
前記回動体の前記第２の面における前記回動体を挟んで前記光反射膜に対向する領域に設けられ、前記回動軸に関して対称的な形状を有する第５の突起部と、を有することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４に記載の光反射体。

【請求項12】

前記第１及び第２の突起部の各々は、前記光反射膜上に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の光反射体。

【請求項13】

前記第３、第４及び第５の突起部は、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の光反射体。

【請求項14】

前記回動体は、前記回動軸の周りに共振しつつ回動するように構成されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４に記載の光反射体。

【請求項15】

前記回動体は、円板形状を有することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４に記載の光反射体。

【請求項16】

前記支持体は、枠状の形状を有し、
前記回動体は、前記回動軸に沿って延びるトーションバーによって前記支持体の内側において前記支持体によって支持され、
前記支持体、前記トーションバー及び前記回動体は、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４に記載の光反射体。

【請求項17】

前記第１及び第２の突起部の各々は、前記回動体の前記第１又は第２の面の少なくとも一方における外縁に沿って連続的に形成された突起を含むことを特徴とする請求項２に記載の光反射体。

【請求項18】

前記第１及び第２の突起部の各々は、前記回動体の前記第１又は第２の面の少なくとも一方の中心を通りかつ前記回動軸に垂直な直線上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光反射体。

【請求項19】

前記第１及び第２の突起部の各々は、前記回動体の前記第１又は第２の面の少なくとも一方の中心を通りかつ前記回動軸に垂直な直線に関して対称的な形状を有することを特徴とする請求項２に記載の光反射体。

【請求項20】

前記回動体と前記回動体を支持する前記支持体を内周に設ける可動枠と、
前記可動枠に配置された回動軸周りに回動する回動力を得るコイル部と、を有し、
前記第１及び第２の突起部は前記コイル部の材料で形成されることを特徴とする請求項１又は２又は４のいずれか１つに記載の光反射体。

【請求項21】

前記第１及び第２の突起部は前記コイル部は、同一の工程で形成されることを特徴とする請求項２０に記載の光反射体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光を反射させる光反射体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、対象物の光走査を行い、当該対象物までの距離や形状などに関する情報を得る走査装置が知られている。当該走査装置は、例えば、走査用の光を方向可変に偏向しつつ対象物に向けて出射する可動式のミラーを有する。例えば、特許文献１には、板状の可動部及び当該可動部上に形成された反射膜を含む光学デバイスが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第5146204号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

走査装置は、当該可動ミラーの可動範囲に対応する走査領域を有する。例えば、回動式のミラーを光偏向素子として用いる場合、走査領域は、そのミラーの最大回動角に対応する領域となる。しかし、当該ミラーは、当該最大回動角又はその近傍の角度位置で回動している期間中には、回動の安定性が低下する場合がある。当該回動の安定性が低下する場合の例としては、例えば、ミラーの最大回動角が回動周期毎に変動する場合などが挙げられる。

【0005】

この場合、ミラーの最大回動角に対応する光の出射方向が設計上の方向とは異なる場合があり、これによって、走査領域内の設計上の位置又は座標上に光が出射されない場合がある。この場合、走査領域が不安定に縮小又は拡大したり、その外縁形状が不安定に変形する場合がある。

【0006】

この場合、例えば、不安定な走査領域の部分から得た走査情報は、有効な走査情報として扱えない情報となる場合がある。また、ミラーから出射される光の範囲の全体に対応する領域よりも小さな領域を有効な走査領域として設定することを余儀なくされる場合がある。

【0007】

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、安定した回動範囲を有する光反射体を提供することを目的の１つとしている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の発明は、支持体と、回動軸の周りに回動するように支持体に支持され、光反射性を有する領域を含む第１の面及び第１の面とは反対側の第２の面を有する回動体と、各々が回動体の第１の面及び第２の面の少なくとも一方に設けられ、回動軸を挟んで互いに離隔してかつ対向して配置された第１及び第２の突起部と、を有することを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１に係る走査装置の全体構成を示す図である。

【図2】実施例１に係る回動素子の斜視図である。

【図3】実施例１に係る回動素子の平面図である。

【図4】実施例１に係る回動素子の平面図である。

【図5】実施例１に係る回動素子の断面図である。

【図6】実施例１に係る回動素子から出射される光の範囲を測定するシステムの模式図である。

【図7】実施例１に係る回動素子の周囲温度に応じた回動角の変化を示す図である。

【図8】実施例１の変形例１に係る回動素子の平面図である。

【図9】実施例１の変形例２に係る回動素子の平面図である。

【図10】実施例１の変形例３に係る回動素子の断面図である。

【図11】実施例１の変形例４に係る回動素子の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。

【実施例0011】

図１は、実施例１に係る走査装置１０の模式的な配置図である。本実施例においては、走査装置１０は、所定の領域（以下、走査領域と称する）Ｒ０の光走査を行い、走査領域Ｒ０内に存在する対象物ＯＢまでの距離を測定する走査型の測距装置である。図１を用いて、走査装置１０の構成について説明する。なお、図１には、走査領域Ｒ０及び対象物ＯＢを模式的に示している。

【0012】

走査装置１０は、１次光Ｌ１として例えばパルス光を生成及び出射する光源１１を有する。本実施例においては、光源１１は、１次光Ｌ１として赤外領域にピーク波長を有するレーザ光を生成し、これを断続的に出射する。

【0013】

走査装置１０は、互いに直交する回動軸（第２及び第１の回動軸）ＡＸ及びＡＹの周りに回動し、光源１１から出射された１次光Ｌ１を走査領域Ｒ０に向けて反射させる回動素子１２を有する。本実施例においては、回動素子１２は、出射光Ｌ１を方向可変に偏向する偏向素子として機能する。回動素子１２は、反射された出射光Ｌ１を２次光Ｌ２として出射する。２次光Ｌ２は、走査領域Ｒ０を走査するための走査光となる。

【0014】

本実施例においては、回動素子１２は、回動軸ＡＸ及びＡＹの周りに回動する１つの光反射面１２Ｓを有する回動ミラーである。また、回動素子１２の光反射面１２Ｓは、少なくとも１次光Ｌ１に対して反射性を有する。

【0015】

また、回動素子１２は、周期的に光反射面１２Ｓが回動するように構成されている。従って、回動素子１２から出射される２次光Ｌ２は、その出射方向が周期的に変化する。この２次光Ｌ２の出射方向の変化周期内に２次光Ｌ２が照射される領域は、走査領域Ｒ０となる。

【0016】

例えば、走査領域Ｒ０は、２次光Ｌ２が出射される仮想の３次元空間である。図１においては、走査領域Ｒ０の外縁を破線で模式的に示した。例えば、走査領域Ｒ０は、回動軸ＡＹの軸方向に対応する高さ方向Ｄ１に沿った高さ方向範囲、回動軸ＡＸの軸方向に対応する幅方向Ｄ２に沿った幅方向範囲、及び非回動時の光反射面１２Ｓによって反射された走査光Ｌ２の光軸の軸方向に対応する奥行方向に沿った奥行方向範囲を有する錐状の空間として定義されることができる。

【0017】

例えば、回動素子１２の光反射面１２Ｓの法線ベクトルは、回動素子１２の回動に応じて周期的に変化する。また、本実施例においては、光源１１は、１次光Ｌ１が回動中の回動素子１２の光反射面１２Ｓに入射するように、１次光Ｌ１を回動素子１２に向けて出射する。

【0018】

従って、例えば、走査領域Ｒ０の高さ方向範囲は、１次光Ｌ１の光軸の軸方向及び１次光Ｌ１の入射時における回動素子１２の光反射面１２Ｓの法線ベクトルによって定まる２次光Ｌ２の光軸の軸方向における、回動軸ＡＹの軸方向の成分の変化範囲に対応する。また、走査領域Ｒ０の幅方向範囲は、当該２次光Ｌ２の軸方向における回動軸ＡＸの軸方向の成分の変化範囲に対応する。また、走査領域Ｒ０の奥行方向範囲は、２次光Ｌ２が所定の強度（走査装置１０が検出可能な強度）を維持できる距離の範囲に対応する。

【0019】

また、走査領域Ｒ０内における回動素子１２から所定の距離だけ離れた仮想の平面を走査面Ｒ１としたとき、走査面Ｒ１は、高さ方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２に沿って広がる２次元的な領域として定義されることができる。２次光Ｌ２は、この走査面Ｒ１を走査するように、走査領域Ｒ０に向けて出射される。

【0020】

また、図１に示すように、走査領域Ｒ０に対象物ＯＢ（すなわち２次光Ｌ２に対して反射性又は散乱性を有する物体又は物質）が存在する場合、２次光Ｌ２は、対象物ＯＢによって反射又は散乱される。対象物ＯＢによって反射された２次光Ｌ２は、その一部が、３次光Ｌ３として、２次光Ｌ２とほぼ同一の光路を２次光Ｌ２とは反対の方向に向かって進み、回動素子１２に戻って来る。

【0021】

走査装置１０は、１次光Ｌ１の光路上に設けられて１次光Ｌ１及び３次光Ｌ３を分離する分離素子１３と、分離された３次光Ｌ３を受光する受光素子１４と、を有する。分離素子１３は、例えば、１次光Ｌ１を反射させ、３次光Ｌ３を透過させるビームスプリッタである。

【0022】

本実施例においては、受光素子１４は、回動素子１２を経て投光され、対象物ＯＢによって反射され、かつ回動素子１２を経た光である３次光Ｌ３を受光する。また、受光素子１４は、３次光Ｌ３を検出し、３次光Ｌ３の検出結果、例えば３次光Ｌ３の強度値を示す電気信号を生成する少なくとも１つの検出素子を有する。走査装置１０は、受光素子１４によって生成された当該電気信号を走査領域Ｒ０の走査結果として生成する。

【0023】

なお、図示していないが、走査装置１０は、例えば、光源１１と回動素子１２との間の１次光Ｌ１の光路上に設けられて１次光Ｌ１を整形する光学系を有していてもよい。また、走査装置１０は、分離素子１３と受光素子１４との間の３次光Ｌ３の光路上に設けられて３次光Ｌ３を集光する光学系を有していてもよい。これらの光学系は、例えば、少なくとも１つのレンズを含み、フィルタを含んでいてもよい。

【0024】

走査装置１０は、光源１１、回動素子１２及び受光素子１４を駆動し、また、その制御を行う制御部１５を有する。制御部１５は、光源１１の駆動及び制御を行う光源制御部１５Ａと、回動素子１２の駆動及び制御を行う回動素子制御部１５Ｂと、受光素子１４の駆動及び制御を行う受光素子制御部１５Ｃと、を有する。

【0025】

また、制御部１５は、受光素子１４による３次光Ｌ３の受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部１５Ｄを有する。本実施例においては、測距部１５Ｄは、受光素子１４によって生成された電気信号から３次光Ｌ３を示すパルスを検出する。また、測距部１５Ｄは、２次光Ｌ２の出射タイミングと３次光Ｌ３の受光タイミングとの間の時間差に基づくタイムオブフライト法によって、対象物ＯＢ（又はその一部の表面領域）までの距離を測定する。また、測距部１５Ｄは、測定した距離情報を示すデータ（測距データ）を生成する。

【0026】

また、本実施例においては、測距部１５Ｄは、走査領域Ｒ０（走査面Ｒ１）を複数の測距点（走査点）に区別し、当該複数の測距点の各々の測距結果（距離値）を画素として示す走査領域Ｒ０の画像（測距画像）を生成する。本実施例においては、測距部１５Ｄは、測距点と回動素子１２の光反射面１２Ｓの変位とを示す情報とを対応付け、走査領域Ｒ０の２次元マップ又は３次元マップを示す画像データを生成する。

【0027】

また、測距部１５Ｄは、例えば、２次光Ｌ２の出射方向の変化周期を走査領域Ｒ０を走査する周期である走査周期とし、この走査周期毎に１つの測距画像を生成する。なお、測距部１５Ｄは、測距画像を表示する表示部（図示せず）に接続されていてもよく、当該表示部に当該測距画像を送信するように構成されていてもよい。

【0028】

図２は、回動素子１２の模式的な斜視図である。本実施例においては、回動素子１２は、光反射面１２Ｓが回動軸ＡＸ及びＡＹの周りに回動するように構成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。

【0029】

まず、本実施例においては、回動素子１２は、ベース２１と、ベース２１に固定された環状の固定枠２２と、を有する。固定枠２２は、矩形板状の外形形状を有し、その一方の板面の外周部においてベース２１に支持されている。

【0030】

回動素子１２は、各々が固定枠２２の内周部に設けられかつ第１の方向（以下、ｘ方向と称する）において互いに対向するようにｘ方向に沿って延びる第１及び第２のトーションバー２３Ａ及び２３Ｂからなる第１の支持部２３を有する。本実施例においては、第１及び第２のトーションバー２３Ａ及び２３Ｂの各々は、弾性を有する。

【0031】

回動素子１２は、外周部において第１の支持部２３によって支持され、ｘ方向を軸方向とする第１の回動軸（回動軸ＡＸに対応する軸、以下、回動軸ＡＸと称する）の周りに回動する環状の回動枠２４を有する。

【0032】

本実施例においては、回動枠２４は、第１及び第２のトーションバー２３Ａ及び２３Ｂの各々における固定枠２２とは反対側の端部に弾性的に支持されている。また、本実施例においては、回動枠２４は、全体としては矩形の環状形状を有し、その内周部に枠状の内周枠部２４Ａを有する。本実施例においては、内周枠部２４Ａは、回動枠２４の外周部をなす部分と重複した部分を有する。

【0033】

回動素子１２は、各々が可動枠２４の内周部に設けられかつｘ方向に垂直な第２の方向（以下、ｙ方向と称する）において互いに対向するようにｙ方向に沿って延びる第３及び第４のトーションバー２５Ａ及び２５Ｂからなる第２の支持部２５を有する。本実施例においては、第３及び第４のトーションバー２５Ａ及び２５Ｂの各々は、弾性を有する。

【0034】

回動素子１２は、外周部において第２の支持部２５によって支持され、ｙ方向を軸方向とする第２の回動軸（回動軸ＡＹに対応する軸、以下、回動軸ＡＹと称する）の周りに回動する円板状の回動板２６を有する。また、回動素子１２は、回動板２６の一方の板面上において回動板２６と同心円状に設けられ、１次光Ｌ１に対して光反射性を有する光反射膜２７を有する。本実施例においては、光反射膜２７は、回動素子１２における光反射面１２Ｓを構成する。

【0035】

また、回動素子１２は、回動枠２４及び回動板２６を回動させる回動力を生成する駆動源２８を有する。本実施例においては、駆動源２８は、ベース２１上に設けられかつｙ方向において固定枠２２を挟むように配置された第１の永久磁石２８Ａと、可動枠２４の外周部に形成されかつ当該外周部上において回動板２６を囲むようにかつ第１の永久磁石２８Ａの内側に配置されるように配線された第１のコイル２８Ｂと、を有する。第１の永久磁石２８Ａ及び第２のコイル２８Ｂは、回動枠２４及び回動板２６を回動軸ＡＸの周りに回動させる回動力を生成する。

【0036】

また、本実施例においては、駆動源２８は、ベース上２１上において回動板２６とベース２１との間に設けられた第２の永久磁石２８Ｃと、回動枠２４の内周部２４Ａ上において回動板２６を取り囲むように配線された第２のコイル２８Ｄと、を有する。第２の永久磁石２８Ｃ及び第２のコイル２８Ｄは、回動板２６を回動軸ＡＹの周りに回動させる回動力を生成する。

【0037】

また、本実施例においては、回動枠２４は、ｘ方向において回動板２６を挟むように設けられた２つの開口部２４Ｂを有する。また、駆動源２８は、ベース２１上において各々が回動枠２４の開口部２４Ｂに挿入されるようにｚ方向に延び、かつｘ方向において第２の永久磁石２８Ｃ及び第２のコイル２８Ｄを挟むように配置された２つの磁性体２８Ｅを有する。

【0038】

また、制御部１５における回動素子制御部１５Ｂは、第１及び第２のコイル２８Ｂ及び２８Ｄに接続され、駆動信号として、第１及び第２のコイル２８Ｂ及び２８Ｄに電圧を印加する。

【0039】

第１及び第２のコイル２８Ｂ及び２８Ｄに電圧が印加されることで、第１及び第２の永久磁石２８Ａ及び２８Ｃによって生成された磁界及び第１及び第２のコイル２８Ｂ及び２８Ｄに流れる電流に基づいた回動枠２４及び回動板２６の回動力が生成される。例えば、第１のコイル２８Ｂに流れる電流と、第１の永久磁石２８Ａ間に生成されるｙ方向の磁界と、に基づいて、回動枠２４に対する回動軸ＡＸの周りの回動力が生成される。

【0040】

また、本実施例においては、第２のコイル２８Ｄに流れる電流と、第２の永久磁石２８Ｃ及び磁性体２８Ｅ間に生成される磁界と、によって、回動枠２４に対して回動軸ＡＹの周りの回動力が生成され、これに従って回動板２６が回動軸ＡＹの周りに回動する。

【0041】

このようにして、回動素子制御部１５Ｂは、駆動源２８を駆動することで、回動板２６（及び光反射面１２Ｓ）を回動軸ＡＸ及びＡＹの周りに回動させる駆動回路として機能する。

【0042】

本実施例においては、回動素子制御部１５Ｂは、回動板２４が回動軸ＡＸの周りには非共振の態様で回動し、かつ回動軸ＡＹの周りには共振しつつ回動するように、第１及び第２のコイル２８Ｂ及び２８Ｄに電圧を印加する。

【0043】

具体的には、例えば、回動素子制御部１５Ｂは、第１のコイル２８Ｂに対しては、回動枠２４及び回動板２６の共振させるための周波数とは異なる周波数で周期的に電圧値が変化する電圧、例えば当該共振周波数よりも低い周波数で電圧値が変化するのこぎり波状の電圧を印加する。一方、回動素子制御部１５Ｂは、第２のコイル２８Ｄに対しては、回動枠２４及び回動板２６の共振周波数に対応する周波数で周期的に電圧値が変化する電圧、例えば正弦波状の電圧を印加する。

【0044】

なお、以下においては、ｘ方向及びｙ方向に垂直な方向をｚ方向と称する場合がある。例えば、ｚ方向は、非回動時の回動板２６又は光反射面１２Ｓの法線方向に対応する。１次光Ｌ１は、例えばｚ方向の成分を有する方向に沿って光反射面１２Ｓに入射する。

【0045】

図３及び図４は、回動素子１２における回動板２６の近傍の平面図である。図３は、回動板２６における光反射膜２７が設けられた板面（以下、第１の面又は表面と称する場合がある）２６Ａを示す平面図である。図４は、回動板２６における板面２６Ａとは反対側の板面（以下、第２の面又は裏面と称する場合がある）２６Ｂを示す平面図である。

【0046】

また、図５は、図３の５－５線に沿った断面図であり、回動軸ＡＸに沿った回動板２６の断面図である。図３乃至図５を用いて、回動素子１２における回動板２６の近傍の構成について説明する。

【0047】

まず、図３及び図５に示すように、本実施例においては、回動素子１２は、各々が光反射膜２７の表面の外縁においてｚ方向（光反射膜２７の表面に垂直な方向）に突出する第１及び第２の表面突起部（第１及び第２の突起部）３１及び３２からなる表面突起群３０を有する。

【0048】

本実施例においては、第１及び第２の表面突起部３１及び３２の各々は、光反射膜２７の外縁に沿って曲線状に連続して形成された１つの突起からなる。また、第１及び第２の表面突起部３１及び３２は、回動軸ＡＹを挟んで互いに離隔して配置されている。また、第１及び第２の表面突起部３１及び３２の各々は、回動軸ＡＸに関して対称的な形状を有している。また、第１及び第２の表面突起部３１及び３２は、回動軸ＡＹに関して対称的な位置に配置されている。

【0049】

また、図４及び図５に示すように、本実施例においては、回動素子１２は、各々が回動板２６の裏面２６Ｂからｚ方向（回動板２６の裏面２６Ｂに垂直な方向）に突出する第１、第２及び第３の裏面突起部（第３、第４及び第５の突起部）４１、４２及び４３からなる裏面突起群４０を有する。

【0050】

本実施例においては、第１及び第２の裏面突起部４１及び４２は、回動板２６を挟んで第１及び第２の表面突起部３１及び３２に対向する位置にそれぞれ設けられている。また、第３の裏面突起部４３は、回動板２６の裏面２６Ｂにおける光反射膜２７に対向する領域２６ＢＢに設けられている。

【0051】

第１及び第２の裏面突起部４１及び４２は、第１及び第２の表面突起部３１及び３２の各々と同様に、曲線状に延びるように形成されている。また、第１及び第２の裏面突起部４１及び４２は、回動軸ＡＹを挟んで互いに離隔して配置されている。また、第１及び第２の裏面突起部４１及び４２の各々は、回動軸ＡＸに関して対称的な形状を有している。また、第１及び第２の裏面突起部４１及び４２は、回動軸ＡＹに関して対称的な位置に配置されている。

【0052】

また、本実施例においては、第３の裏面突起部４３は、回動軸ＡＸ及びＡＹの各々に関して対称的な形状を有する。また、本実施例においては、第３の裏面突起部４３は、回動板２６の裏面２６Ｂにおいて、網目状又は格子状に形成されている。

【0053】

また、図５に示すように、表面突起群３０は、裏面突起群４０よりも小さくかつ細い。より具体的には、例えば、第１の表面突起部３１の幅Ｗ１は、第１の裏面突起部４１の幅Ｗ２よりも狭い。また、第１の表面突起部３１の高さＨ１は、第１の裏面突起部４１の高さＨ２よりも低い。

【0054】

例えば、回動板２６は、固定枠２２、第１の支持部２３、回動枠２４、及び第２の支持部２５と共に、一体的に形成されている。これらは、例えばシリコン基板などの半導体基板を加工することによって形成されることができる。

【0055】

また、裏面突起群４０は、回動板２６を形成するための半導体基板とは別の半導体基板を加工し、加工後の基板を回動板２６の裏面２６Ｂに接合することによって形成されることができる。すなわち、本実施例においては、第１、第２及び第３の裏面突起部４１、４２及び４３は、一体的に形成されている。

【0056】

一方、表面突起群３０は、例えば、駆動源２８の第１及び第２のコイル２８Ｂ及び２８Ｄと同様の材料でかつ同一の工程によって形成されている。例えば、表面突起群３０は、銅メッキからなる。

【0057】

従って、例えば、表面突起群３０（例えば第１の表面突起部３１）の幅Ｗ１及び高さＨ１は、裏面突起群４０（例えば第１の裏面突起部４１）の幅Ｗ２及び高さＨ２の半分以下である。また、本実施例においては、表面突起群３０の幅Ｗ１及び高さＨ１は、回動板２６の厚さＴ１よりも小さい。

【0058】

例えば、第１の表面突起部３１の幅Ｗ１及び高さＨ１は、それぞれ約２０μｍである。一方、第１の裏面突起部４１の幅Ｗ２及び高さＨ２は、それぞれ約４０μｍ及び１４０μｍである。また、回動板２６の厚さＴ１は、約４０μｍである。

【0059】

図６は、２次光Ｌ２の出射範囲を測定するためのシステムの模式的な構成を示す図である。本実施例においては、小さな穴を設けたスクリーンＳＣを準備し、この穴を１次光Ｌ１が通過するように光源１１を配置し、スクリーンＳＣの光源１１とは反対側に回動素子１２を配置した。

【0060】

そして、回動素子１２を駆動して回動板２６を周期的に回動させた上で、光源１１を駆動して１次光Ｌ１を出射させた。そして、スクリーンＳＣ上における２次光Ｌ２が安定して出射される回動軸ＡＹ周りの角度範囲（以下、安定回動角度と称する）ＳＡを測定した。具体的には、回動板２６の回動角を徐々に大きくしていき、スクリーンＳＣに照射される２次光のｘ方向の照射幅の変動が所定以下となる回動板２６の回動角度を安定回動角度ＳＡとした。

【0061】

図７は、その測定結果を示す図である。図７は、回動素子１２を含む本実施例に係る走査装置１０と、回動板２６に表面突起群３０が設けられていない点を除いては回動素子１２と同様の構成を有する回動素子１０１を含む比較例に係る走査装置１００と、における、安定回動角度ＳＡを示す図である。また、図７には、回動素子１２及び１０１の周囲温度を変化させた際の安定回動角度ＳＡの変化の測定結果を示している。

【0062】

まず、図７に示すように、まず、全ての周囲温度において、回動素子１２の安定回動角度ＳＡが回動素子１０１の安定回動角度ＳＡを上回っていることがわかる。これは、表面突起群３０が設けられることで、回動板２６が回動する際の回動板２６の近傍の雰囲気中の気体の流れが安定することに起因すると考えられる。

【0063】

より具体的には、回動板２６は、回動する毎に、その周囲の気体を押しのけることとなる。そして、回動板２６の回動速度が速いほど、回動板２６によって押しのけられる気体の流れ（気流）が乱れやすい。これは、気流に乱流が発生することに起因すると考えられる。

【0064】

特に、回動板２６は、その最大回動角度が大きくなるほど、速く回動することとなる。従って、回動板２６の回動角度を大きくするほど、回動板２６の近傍の気流が大きく乱れる。従って、本願の発明者は、回動板２６の周囲の気体の流れを安定させることで、回動角の安定回動角度ＳＡを大きくできると考えた。

【0065】

例えば、本実施例においては、表面突起群３０は、回動軸ＡＸを挟んで対向して配置され、かつ回動軸ＡＸに関して対称的な形状を有する。これによって、回動中の回動板２６によって押しのけられた気体は、ｙ方向（回動軸ＡＹに沿った方向）に安定して移動しやすい。また、表面突起群３０が回動軸ＡＹに関しても対称的な形状を有することで、この気流の制御効果が高い。

【0066】

本願の発明者は、少なくとも本願の出願時においては、このような原理によって、表面突起群３０によって回動板２６の安定回動角度ＳＡを大きくすることができたと考えている。

【0067】

また、周囲温度が小さくなると、気体の粘性が低下するため、気流が乱れやすくなる。従って、周囲温度が低いほど、安定回動角度ＳＡは小さくなる。この場合でも、図７に示すように、どの周囲温度であっても、表面突起群３０による気流の安定化の効果はあることがわかる。また、図７には示していないが、上記した原理に基づいて、他の周囲温度においても、安定回動角度ＳＡが大きくなることが推定される。

【0068】

また、同様に、気圧が上がる場合についても、周囲温度が下がる場合と同様に、気体が乱れやすくなる。この場合でも、表面突起群３０の効果は得られると考えられる。従って、種々の環境下で使用される場合でも、安定回動角度ＳＡが大きくなると考えられる。従って、回動素子１２によって、広範囲に亘って２次光Ｌ２を安定して出射可能な走査装置１０を構成することができる。

【0069】

また、本実施例においては、回動板２６は、回動軸ＡＹの周りに共振しつつ回動するように駆動される。この場合、高速で回動板２６が回動することになり、気流が大きく乱れる。従って、回動板２６を共振させる場合には、表面突起群３０による気流の乱れの抑制効果が大きい。

【0070】

また、本実施例においては、回動板２６の裏面２６Ｂには裏面突起群４０が設けられている。この裏面突起群４０のうち、第１及び第２の裏面突起部４１及び４２は、表面突起群３０と同様に、気流の乱れを抑制する作用を有すると考えられる。また、第３の裏面突起部４３は、回動中における回動板２６の変形（例えば波打つような変形）を抑制する作用を有する。従って、裏面突起群４０が設けられることで、より安定回動角度ＳＡが大きくなると共に、光反射膜２７の変形が抑制されることで２次光Ｌ２の出射方向が安定する。

【0071】

なお、表面突起群３０の構成は上記した場合に限定されない。例えば、第１及び第２の表面突起部３１及び３２の各々は、断続的に形成されていてもよい。図８は、本実施例の変形例１に係る走査装置１０Ａにおける回動素子１２Ａの回動板２６の表面２６Ａを示す平面図である。

【0072】

図８に示すように、走査装置１０Ａの回動素子１２Ａは、断続的に形成された第１及び第２の表面突起部３１Ａ及び３２Ａからなる表面突起群３０Ａを有する点を除いては、回動素子１２と同様の構成を有する。

【0073】

本変形例においては、第１の表面突起部３１Ａは、回動軸ＡＸを挟んで互いに対向してかつ離隔して配置された複数の突起Ｐ１１及びＰ１２を有する。同様に、第２の表面突起部３２Ａは、回動軸ＡＸを挟んで互いに対向してかつ離隔して配置された複数の突起Ｐ２１及びＰ２２を有する。

【0074】

表面突起群３０のように、第１及び第２の表面突起部３１Ａ及び３２Ａが複数の突起Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１及びＰ２２を有していてもよい。この場合でも、気流を安定させる効果を得ることができる。

【0075】

なお、気流を効果的に安定させることを考慮すると、表面突起群３０のように、回動板２６における回動時に最も変位量が大きくかつ変位速度が大きい部分、例えば、回動軸ＡＸ上の部分、回動軸ＡＹから最も離れた部分、又は回動板２６における表面２６Ａの外縁部分に突起が設けられていることが好ましい。すなわち、例えば、図３に示すように、第１及び第２の表面突起３１及び３２は、回動板２６における回動軸ＡＸ上の領域に形成されていることが好ましい。

【0076】

また、図８に示す例では、第１及び第２の表面突起部３１Ａ及び３２Ａの各々における突起Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１及びＰ２２の各々は、連続して線状に形成されている。しかし、第１及び第２の表面突起部３１Ａ及び３２Ａの各々は、柱状の複数の突起を含んでいてもよい。

【0077】

また、表面突起群３０は、回動板２６の表面２６Ａ上に設けられていればよい。図９は、本実施例の変形例２に係る走査装置１０Ｂにおける回動素子１２Ｂの回動板２６の表面２６Ａを示す平面図である。

【0078】

図９に示すように、走査装置１０Ｂの回動素子１２Ｂは、光反射膜２７の外側に形成された第１及び第２の表面突起部３１Ｂ及び３２Ｂからなる表面突起群３０Ｂを有する点を除いては、回動素子１２と同様の構成を有する。

【0079】

本変形例においては、第１及び第２の表面突起部３１Ｂ及び３２Ｂの各々は、回動板２６の表面２６Ａ上において、光反射膜２７の外縁に沿って曲線上に形成されている。この場合でも、気流を安定する効果を得ることができる。

【0080】

なお、表面突起群３０Ｂを確実に回動板２６上に固定することを考慮すると、表面突起群３０Ｂは、本実施例に示すように、光反射膜２７上に形成されていることが好ましい。これは、本実施例のように表面突起群３０を金属メッキによって形成する場合、当該金属との親和性が高い光反射膜としての光反射金属上に形成することで、表面突起群３０のように微小な突起であっても十分に回動板２６に固定することができるからである。

【0081】

また、気流を安定させる作用を得るための突起部は、回動板２６の裏面２６Ｂに設けられていてもよい。図１０は、本実施例の変形例３に係る走査装置１０Ｃにおける回動素子１２Ｃの回動板２６の断面図である。

【0082】

図１０に示すように、走査装置１０Ｃの回動素子１２Ｃは、回動板２６の表面２６Ａには突起が設けられない点、及び、裏面突起群４０Ａの構成を除いては、回動素子１２と同様の構成を有する。

【0083】

本変形例においては、裏面突起群４０Ａは、表面突起群３０における第１及び第２の表面突起部３１及び３２と同様の構成を有する第１及び第２の裏面突起部４１Ａ及び４２Ａを有する。すなわち、第１及び第２の裏面突起部４１Ａ及び４２Ａの各々は、回動板２６の裏面２６Ｂに設けられ、回動軸ＡＹを挟んで互いに対向し、また互いに離隔して配置されている。また、第１及び第２の裏面突起部４１Ａ及び４２Ａの各々は、例えば表面突起群３０と同様の材料、例えば銅メッキからなる。

【0084】

本変形例のように、回動板２６の裏面２６Ｂに裏面突起群４０Ａを設けることによっても、回動中の気流の乱れを抑制することができる。すなわち、回動素子１２は、例えば、表面突起群３０（第１及び第２の表面突起部３１及び３２）か、又は裏面突起群４０Ａ（第１及び第２の裏面突起部４１Ａ及び４２Ａ）が設けられていればよい。

【0085】

また、回動板２６は、その一部又は全部１次光Ｌ１を反射させる特性を有している場合、光反射膜２７が設けられる必要はない。図１１は、本実施例の変形例４に係る走査装置１０Ｄにおける回動素子１２Ｄの回動板２６の断面図である。

【0086】

図１１に示すように、走査装置１０Ｄの回動素子１２Ｄは、光反射膜２７が設けられず、表面２６Ａ（板面）が光反射面１２Ｓとして機能する回動板２６を有する点を除いては、回動素子１２と同様の構成を有する。

【0087】

この場合、光源１１及び回動素子１２Ｄは、回動板２６の表面２６Ａに１次光Ｌ１が入射するように構成及び配置されていればよい。また、表面突起群３０は、回動板２６の表面２６Ａ上に設けられていればよい。すなわち、回動板２６は、少なくとも、光反射性を有する領域を含む表面２６Ａ、及び表面２６Ａとは反対側の裏面２６Ｂと、を有していればよい。

【0088】

また、本実施例においては、回動板２６が回動軸ＡＸ及びＡＹの周りに回動するように構成されている場合について説明した。しかし、回動板２６の構成はこれに限定されない。回動板２６は、少なくとも回動軸ＡＹの周りに回動するように構成されていればよい。この場合、例えば、回動枠２４は、ベース２１又は固定枠２２に固定されていればよく、回動板２６を回動可能に支持する支持体として機能すればよい。

【0089】

また、回動板２６は、円板形状を有する場合に限定されない。回動板２６は、例えば、矩形板又は多角形板の形状を有していてもよい。また、回動板２６は、板状の形状を有していなくてもよい。回動板２６は、少なくとも光反射面１２Ｓを有していればよく、種々の形状を有し得る。

【0090】

従って、例えば、回動素子１２は、回動軸ＡＹのみの周りに回動するように構成される場合、少なくとも、支持体としての回動枠２４と、当該支持体によって支持されて回動軸ＡＹの周りに回動する回動体としての回動板２６を有する光反射体として構成されていればよい。そして、回動体としての回動板２６の表面２６Ａ及び裏面２６Ｂの少なくとも一方には、突起が設けられていればよい。また、この場合、回動体としての回動板２６が回動軸ＡＹの周りに共振しつつ回動するように構成されている場合、突起を設ける効果が大きい。

【0091】

また、回動板２６を回動軸ＡＹのみの周りに回動させる場合、例えば、第１及び第２の表面突起部３１及び３２の各々は、回動板２６の表面２６Ａ及び裏面２６Ｂの少なくとも一方の中心を通りかつ回動軸ＡＹに垂直な直線上に形成されていればよい。また、例えば、第１及び第２の表面突起部３１及び３２の各々は、回動板２６の表面２６Ａ及び裏面２６Ｂの少なくとも一方の中心を通りかつ回動軸ＡＹに垂直な直線に関して対称的な形状を有していればよい。

【0092】

また、本実施例においては、表面突起群３０が曲線上に形成されている場合について説明した。しかし、表面突起群３０は、曲線上に形成される場合に限定されない。例えば、表面突起群３０は、回動板２６によって押しのけられる気体の流れを制御するフィンのように機能するような態様で形成されていればよい。好ましい配置例としては、例えば、第１及び第２の表面突起３１及び３２の各々は、回動板２６の表面２６Ａ及び裏面２６Ｂの少なくとも一方の外縁にそって連続的に形成された少なくとも１つの突起を有していればよい。

【0093】

また、本実施例においては、回動素子１２が走査装置１０内において１次光Ｌ１を方向可変に偏向しつつ２次光Ｌ２として走査領域Ｒ０に向けて出射する偏向素子として搭載される場合について説明した。しかし、回動素子１２は、走査装置１０以外の装置に搭載されることができる。すなわち、回動素子１２は、走査以外の用途で光を方向可変に偏向する光反射体として機能することができる。

【0094】

このように、本実施例においては、光反射体は、支持体（例えば回動枠２４）と、回動軸ＡＹの周りに回動するように当該支持体に支持され、光反射性を有する領域を含む第１の面（例えば表面２６Ａ）及び当該第１の面とは反対側の第２の面（例えば裏面２６Ｂ）を有する回動体（例えば回動板２６）と、各々が当該回動体の当該第１の面及び第２の面の少なくとも一方に設けられ、回動軸ＡＹを挟んで互いに離隔してかつ対向して配置された第１及び第２の突起部（例えば、第１及び第２の表面突起部３１及び３２、又は第１及び第２の裏面突起部４１Ａ及び４２Ａ）と、を有する。従って、安定した回動範囲を有する光反射体を提供することができる。

【符号の説明】

【0095】

１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ 回動素子
３０、３０Ａ、３０Ｂ 表面突起群
４０、４０Ａ 裏面突起群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】