特許 7501281 光偏向器、偏向装置、距離測定装置、画像投影装置、及び移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】光偏向器、偏向装置、距離測定装置、画像投影装置、及び移動体

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20240611BHJP

   B41J 2/47 20060101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

G02B26/10 104Z

B41J2/47 101P

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020162066

(22)【出願日】2020-09-28

(65)【公開番号】P2021089417

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2023-07-14

(31)【優先権主張番号】P 2019214517

(32)【優先日】2019-11-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】與田 光宏

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 幸人

(72)【発明者】

【氏名】新川 瑞季

(72)【発明者】

【氏名】赤沼 悟一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 修一

【審査官】河村 麻梨子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１５５７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１９２９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３４３７９５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／０８、２６／１０

Ｂ４１Ｊ ２／４７

Ｂ８１Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を反射するミラー部と、
前記ミラー部と一端が接続されており前記ミラー部を支持する１対の支持部と、
各々の前記支持部の他端と接続されており、前記支持部を変形させて前記ミラー部を第１軸を中心に回動させる１対の第１のアクチュエータ部と、
前記第１のアクチュエータ部を支持する可動枠と、
前記第１軸を挟み前記第１のアクチュエータ部とは反対側において、前記可動枠と接続されている第２のアクチュエータ部と、
を有し、
前記第２のアクチュエータ部は、前記支持部には接続されておらず、
前記ミラー部が回動可能な状態において、前記第１のアクチュエータ部と、前記第２のアクチュエータ部は、同じ方向に屈曲変形可能であることを特徴とする光偏向器。

【請求項2】

光を反射するミラー部と、
前記ミラー部と一端が接続されており前記ミラー部を支持する１対の支持部と、
各々の前記支持部の他端と接続されており、前記支持部を変形させて前記ミラー部を第１軸を中心に回動させる１対の第１のアクチュエータ部と、
前記第１のアクチュエータ部を支持する可動枠と、
前記第１軸を挟み前記第１のアクチュエータ部とは反対側において、前記可動枠と接続されている第２のアクチュエータ部と、
を有し、
前記第２のアクチュエータ部は、前記支持部には接続されていないことを特徴とする光偏向器。

【請求項3】

前記ミラー部が回動可能な状態において、前記第１のアクチュエータ部と、前記第２のアクチュエータ部は、同じ位相で屈曲変形することを特徴とする請求項１または２に記載の光偏向器。

【請求項4】

前記可動枠と一端が接続されており、前記可動枠を支持する第３のアクチュエータ部と、
前記第３のアクチュエータ部の他端と接続されている固定枠と、
を有し、前記第３のアクチュエータ部は前記可動枠を、前記第１軸と直交する第２軸を中心に回動可能に支持していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光偏向器。

【請求項5】

前記第２のアクチュエータ部は、前記第１軸を対称軸として、前記第１のアクチュエータ部と対称となる位置に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光偏向器。

【請求項6】

前記第１のアクチュエータ部と、前記第２のアクチュエータ部は、形状が異なっていることを特徴とする請求項５に記載の光偏向器。

【請求項7】

前記第２のアクチュエータ部における前記ミラー部と最も近い辺の形状は、前記ミラー部の外周形状の少なくとも一部に沿った形状であることを特徴とする請求項６に記載の光偏向器。

【請求項8】

前記第１軸を対称軸として、前記第１のアクチュエータ部と対称となる位置に設けられた前記可動枠に一端が接続された１対の第４のアクチュエータ部と、
前記第１軸を挟み前記第４のアクチュエータ部とは反対側において、前記可動枠と接続されている第５のアクチュエータ部と、
を有し、
前記第４のアクチュエータ部の他端は、前記支持部に接続されており、
前記第５のアクチュエータ部は、前記支持部には接続されていないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光偏向器。

【請求項9】

前記第１軸を対称軸として、前記第１のアクチュエータ部と対称となる位置に設けられた前記可動枠に一端が接続された１対の第４のアクチュエータ部と、
前記第１軸を挟み前記第４のアクチュエータ部とは反対側において、前記可動枠と接続されている第５のアクチュエータ部と、
を有し、
前記第４のアクチュエータ部の他端は、前記支持部に接続されており、
前記第５のアクチュエータ部は、前記支持部には接続されておらず、
前記第４のアクチュエータ部及び前記第５のアクチュエータ部は、前記第１のアクチュエータ部及び前記第２のアクチュエータ部と、１８０度異なる位相で屈曲変形することを特徴とする請求項３に記載の光偏向器。

【請求項10】

前記可動枠と一端が接続されており、前記可動枠を支持する第３のアクチュエータ部と、
前記第３のアクチュエータ部の他端と接続されている固定枠と、
を有し、前記第３のアクチュエータ部は前記可動枠を、前記第１軸と直交する第２軸を中心に回動可能に支持していることを特徴とする請求項９に記載の光偏向器。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１項に記載の光偏向器と、
光源と、
を備えた偏向装置。

【請求項12】

請求項１から１０のいずれか１項に記載の光偏向器を備える距離測定装置。

【請求項13】

請求項１から１０のいずれか１項に記載の光偏向器を備える画像投影装置。

【請求項14】

請求項１２に記載の距離測定装置、請求項１３に記載の画像投影装置の少なくとも１つを有する移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光偏向器、偏向装置、距離測定装置、画像投影装置、及び移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体製造技術を応用したマイクロマシニング技術の発達に伴い、シリコンやガラスを微細加工して製造されるＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスの開発が進んでいる。

【0003】

ＭＥＭＳデバイスとして、反射面を設けたミラー部とトーションバー、梁部（弾性梁）をウエハ上に一体に形成し、梁部上に薄膜化した圧電材料を重ね合わせて構成した圧電アクチュエータにより、ミラー部を駆動（回動）させる２次元光偏向器が知られている。

【0004】

上記のような２次元光偏向器では、ミラー部の支持層は圧電梁部の支持層と異なる厚さで形成される構成が開示されている。（例えば、特許文献１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の２次元光偏向器では、トーションバーを挟んで対向配置された１対または２対の第１の圧電アクチュエータは、トーションバーの一方の側の圧電アクチュエータに印加される第１の交流電圧と、トーションバーの他方の側の圧電アクチュエータに印加される第２の交流電圧とは互いに１８０度位相が異なるため、１８０度位相の異なる第１の圧電アクチュエータ（主走査）の振動が、第１の圧電アクチュエータに接続された可動枠、および第２の圧電アクチュエータ（副走査）に伝搬し、可動枠において回動軸（第１軸）を中心に、意図しない回動（振動）が生じる場合があり、このような光偏向器を用いて画像を形成した場合、高画質な画像を形成することができなかった。

【0006】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、光偏向器を用いて画像を形成する際に、形成される画像を高画質にすることのできる光偏向器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

開示の技術の一態様に係る光偏向器は、光を反射するミラー部と、前記ミラー部と一端が接続されており前記ミラー部を支持する１対の支持部と、各々の前記支持部の他端と接続されており、前記支持部を変形させて前記ミラー部を第１軸を中心に回動させる１対の第１のアクチュエータ部と、前記第１のアクチュエータ部を支持する可動枠と、前記第１軸を挟み前記第１のアクチュエータ部とは反対側において、前記可動枠と接続されている第２のアクチュエータ部と、を有し、前記第２のアクチュエータ部は、前記支持部には接続されておらず、前記ミラー部が回動可能な状態において、前記第１のアクチュエータ部と、前記第２のアクチュエータ部は、同じ方向に屈曲変形可能であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

開示の技術によれば、光偏向器を用いて画像を形成する際に、形成される画像を高画質にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】片持ち構造の光偏向器の一例を示す構造図である。

【図2】両持ち構造の光偏向器の一例を示す構造図である。

【図3】第１の実施形態における光偏向器の構造図（１）である。

【図4A】第１の実施形態における光偏向器の構造図（２）である。

【図4B】第１の実施形態における光偏向器の構造図（３）である。

【図5】第１の実施形態における光偏向器の説明図（１）である。

【図6】第１の実施形態における光偏向器の説明図（２）である。

【図7】第１の実施形態における光偏向器の駆動波形の説明図である。

【図8】第２の実施形態における光偏向器の構造図である。

【図9】光走査システムの一例の概略図である。

【図10】光走査システムの一例のハードウェア構成図である。

【図11】駆動装置の一例の機能ブロック図である。

【図12】光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。

【図13】ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。

【図14】ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。

【図15】光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図である。

【図16】光書込装置の一例の概略図である。

【図17】ライダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。

【図18】ライダ装置の一例の概略図である。

【図19】パッケージングされた光偏向器の一例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0011】

〔第１の実施形態〕
最初に、主走査方向に光偏向するための２つ又は４つの圧電アクチュエータのすべてがミラー部に接続されている構成の光偏向器について説明する。

【0012】

図１は、主走査方向に光偏向するための２つの圧電アクチュエータ部９０３ａ、９０３ｂのすべてがミラー部１０１に接続されている構成の片持ち構造の光偏向器である。

【0013】

ミラー部１０１は光を反射する反射面１４を有している。トーションバー９０２ａ、９０２ｂは、ミラー部１０１と圧電アクチュエータ部９０３ａ、９０３ｂとを接続し、ミラー部１０１を第１軸を中心に回動可能な状態で支持している。可動枠１０４は、可動枠１０４の内側で、圧電アクチュエータ部９０３ａ、９０３ｂを支持している。

【0014】

可動枠１０４の外側には、第２軸を中心に可動枠１０４を回動可能な状態で支持する１対の圧電アクチュエータ部９０５ａ、９０５ｂが設けられている。圧電アクチュエータ部９０５ａ、９０５ｂは、可動枠１０４と固定枠１０６との間に設けられており、固定枠１０６は、圧電アクチュエータ部９０５ａ、９０５ｂを支持している。

【0015】

尚、圧電アクチュエータ部９０３ａ、９０３ｂには、不図示の下部電極、圧電部、上部電極が順に形成されている。可動枠１０４に支持され、トーションバー９０２ａ、９０２ｂが接続された圧電アクチュエータ部９０３ａ、９０３ｂは、上部電極及び下部電極を介し駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、圧電アクチュエータ部９０３ａ、９０３ｂは屈曲変形し、トーションバー９０２ａ、９０２ｂがねじれる。

【0016】

また、図２は、主走査方向に光偏向するための４つの圧電アクチュエータ部９１３ａ、９１３ｂ、９１３ｃ、９１３ｄのすべてがミラー部１０１に接続されている構成の両持ち構造の光偏向器である。

【0017】

トーションバー９０２ａ、９０２ｂは、ミラー部１０１と圧電アクチュエータ部９１３ａ、９１３ｂ、９１３ｃ、９１３ｄとを接続し、ミラー部１０１を第１軸を中心に回動可能な状態で支持している。可動枠１０４は、可動枠１０４の内側で、圧電アクチュエータ部９１３ａ、９１３ｂ、９１３ｃ、９１３ｄを支持している。

【0018】

尚、圧電アクチュエータ部９１３ａ、９１３ｂ、９１３ｃ、９１３ｄには、不図示の下部電極、圧電部、上部電極が順に形成されている。可動枠１０４に支持され、トーションバー９０２ａ、９０２ｂが接続された圧電アクチュエータ部９１３ａ、９１３ｂ、９１３ｃ、９１３ｄは、上部電極及び下部電極を介し駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、圧電アクチュエータ部９１３ａ、９１３ｂ、９１３ｃ、９１３ｄは屈曲変形し、トーションバー９０２ａ、９０２ｂがねじれる。

【0019】

図１又は図２に示される光偏向器では、主走査側の圧電アクチュエータによる振動が、主走査側の圧電アクチュエータに接続された可動枠及び副走査側の圧電アクチュエータに伝搬し、可動枠において、回動軸（第１軸）を中心に意図しない余分な回動（振動）が生じる場合がある。このように、光偏向器において、意図しない余分な振動が加わると、所望とする光偏向を正確に行うことが困難となる。例えば、この光偏向器を用いて画像を形成した場合に、形成される画像に暗線等が生じ画質の低下を招く場合がある。このため、高画質な画像を形成することのできる光偏向器が求められている。

【0020】

第１の実施形態における光偏向器について説明する。本実施形態における光偏向器は、図３に示されるように、圧電アクチュエータを用いた２次元光偏向器である。

【0021】

本実施形態における光偏向器は、ミラー部１０１、１対のトーションバー１０２ａ、１０２ｂ、１対の第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂ、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄ、可動枠１０４、第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂ、固定枠１０６を有する。尚、本願においては、トーションバーを支持部と記載する場合がある。

【0022】

ミラー部１０１は光を反射する反射面１４を有している。トーションバー１０２ａ、１０２ｂは、ミラー部１０１と第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂとを接続し、ミラー部１０１を第１軸を中心に回動可能な状態で支持している。具体的には、トーションバー１０２ａ、１０２ｂは、一端がミラー部１０１と接続されており、他端が第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂと接続されている。

【0023】

可動枠１０４は、可動枠１０４の内側で、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂと、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄを支持している。具体的には、可動枠１０４の内側の－Ｘ側で第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂを支持しており、＋Ｘ側で第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄを支持している。第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂと、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄとは、第１軸について対向する位置に設けられており、より好ましくは第１軸を対称軸として略対称の位置に設けられている。第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄは、トーションバー１０２ａ、１０２ｂとは接続されてはいない。

【0024】

可動枠１０４の外側には、第２軸を中心に可動枠１０４を回動可能な状態で支持する１対の第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂが設けられている。第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂは、可動枠１０４と固定枠１０６との間に設けられており、固定枠１０６は、第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂを支持している。尚、第１軸と第２軸は直交している。また、第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂには、Ｙ方向に延びる複数の梁部が設けられており、隣り合う梁部は接続部により接続されている。第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂに設けられた複数の梁部には、各々の圧電駆動部が設けられており、圧電駆動部群Ａにおける圧電駆動部と、圧電駆動部群Ｂにおける圧電駆動部とが交互に設けられている。各々の圧電駆動部には、不図示の下部電極、圧電部、上部電極が順に形成されている。

【0025】

また、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂには、不図示の下部電極、圧電部、上部電極が順に形成されている。可動枠１０４に支持され、トーションバー１０２ａ、１０２ｂの他端が接続された第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂは、上部電極及び下部電極を介し駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂは屈曲変形し、トーションバー１０２ａ、１０２ｂがねじれる。

【0026】

トーションバー１０２ａ、１０２ｂのねじれが回動力となり、ミラー部１０１は第１軸回りに往復回動する。第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂに印加される駆動電圧の波形は正弦波等であり、ミラー部１０１は、正弦波の駆動電圧波形の周期で共振駆動し、往復回動する。

【0027】

第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄは、上部電極、及び下部電極を通じて駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄは、屈曲変形するが、トーションバー１０２ａ、１０２ｂには接続されてはいないため、ミラー部１０１を回動させるための回転トルクは発生しない。

【0028】

従って、可動枠１０４に支持されている第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂ及び第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄは、駆動電圧が印加されると屈曲変形する。これにより、可動枠１０４及び第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄにも振動が伝搬する。

【0029】

本実施形態においては、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂに印加される交流電圧と、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄに印加される交流電圧の波形は、略同位相、好ましくは同位相に設定される。これにより、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂ、及び、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄから伝搬した振動により、可動枠１０４が第１軸を中心として回転する余分な動作が低減される。また、可動枠１０４の余分な動作が低減されることにより、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂの駆動力がミラー部１０１へ効率よく伝達されることから、ミラー部１０１の駆動感度を向上することができる。

【0030】

即ち、ミラー部１０１と、トーションバー１０２ａ、１０２ｂ、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂにより構成される振動系のミラー回転固有振動数ｆ１とすると、ミラー回転固有振動数ｆ１に対して、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄにより構成される振動系の梁部曲げ固有振動数ｆ２を調整し、ミラー回転固有振動数ｆ１と梁部曲げ固有振動数ｆ２とを等しくして、同位相で駆動する。これにより、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂから可動枠１０４へ伝搬する余分な動作を効率的に低減することが可能となる。

【0031】

例えば、図３に示されるように、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂよりも、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄの幅を広くするとともに、長さを長くする。これにより、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄの慣性モーメントを大きくし、梁部曲げ固有振動数ｆ２を、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂを含む構成の振動系のミラー回転固有振動数ｆ１に対して調整することができる。なお、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂと第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄは、略同等の特性を有する圧電素子であることが好ましい。略同等の特性を有する圧電素子を用いることにより、高画質な画像を形成することができる。

【0032】

また、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄにおいて、可動枠１０４と接続されている側とは反対側の端部１０３ｅ、１０３ｆの幅を他の部分よりも広くする形状にすることにより調整してもよい。これにより、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄの慣性モーメントを大きくすることができる。このようにして、梁部曲げ固有振動数ｆ２を、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂを含む構成の振動系のミラー回転固有振動数ｆ１に対して調整することができる。

【0033】

このとき、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄの端部１０３ｅ、１０３ｆにおけるミラー部１０１と最も近い辺の形状は、ミラー部１０１の外周形状の少なくとも一部に沿った形状であることが好ましい。例えば、図４Ｂのように、端部１０３ｅ、１０３ｆにおけるミラー部１０１側に対向する辺Ｓ１、Ｓ２を、辺Ｓ１、Ｓ２に最も近いミラー部１０１の外周部分の形状に沿った形状とすることが好ましい。これにより、大きな慣性モーメントを稼ぎつつ、ミラー部１０１への接触を防止可能となることから、高画質な画像を形成できる。なお、図４Ｂにおいては、ミラー部１０１の外周形状が円である場合について図示しているが、ミラー部１０１の外周形状が円以外の形状である場合についても同様である。

【0034】

次に、図５及び図６に基づき、本実施形態における光偏向器を駆動について説明する。図５及び図６は、図３における一点鎖線３Ａ－３Ｂにおいて切断した断面図である。図５は、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄが非駆動の状態を示し、図６は、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄが駆動している状態を示す。

【0035】

図５は、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄを駆動させることなく、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂを駆動した場合を示す。この場合、可動枠１０４の第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂに接続された側と、回動軸（第１軸）を挟み可動枠１０４の対向する側とは、反対方向に向かう力が働く。即ち、破線矢印で示されるように、可動枠１０４の第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂに接続された側に、上に向かう力が働いたときには、回動軸（第１軸）を挟み可動枠１０４の対向する側には、下に向かう力が働く。

【0036】

よって、可動枠１０４はミラー部１０１の回動軸（第１軸）を中心に、慣性モーメントが生じ回転動作するが、この場合、本来のミラー部１０１の回転動作に加えて、可動枠１０４に余分な回転動作が生じる。このため、光偏向器により描画された画像にずれが発生しやすくなる。

【0037】

本実施形態においては、図６に示されるように、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂに印加される交流電圧と、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄに印加される交流電圧の波形を同位相にして印加する。この場合、図６に示されるように、可動枠１０４の第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂに接続された側と、回動軸（第１軸）を挟み可動枠１０４の対向する側とは、同じ方向に向かう力が働く。即ち、破線矢印で示されるように、可動枠１０４の第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂに接続された側に、下に向かう力が働いたときには、回動軸（第１軸）を挟み可動枠１０４の対向する側にも、下に向かう力が働く。このため、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂ、及び、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄから伝搬した振動により、可動枠１０４が第１軸を中心として回転する余分な動作を低減することができる。

【0038】

即ち、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂを含む構成の振動系のミラー回転固有振動数ｆ１に対して、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄにより構成される振動系の梁部曲げ固有振動数ｆ２を調整する。これにより、ミラー回転固有振動数ｆ１と梁部曲げ固有振動数ｆ２とを等しくして、同位相で駆動する。これにより、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂから、可動枠１０４へ伝搬する余分な動作をより効率的に低減することが可能となる。

【0039】

このとき、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂと第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄを同位相で駆動するため、位相を調整する特別な駆動回路を増設する必要がなくなる。そのため、特別な駆動回路の増設による画質の劣化を抑制でき、高画質な画像を形成できる。また、特別な回路を増設する必要がなくなるため、装置の小型化や簡便な駆動が可能となる。

【0040】

図７は、本実施形態における光偏向器の第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂと、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄに印加される駆動波形を示す。固有振動数ｆ１、ｆ２を調整することが困難である場合には、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄの駆動電圧を調整することにより、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂから、可動枠１０４へ伝搬する余分な動作をより効率的に低減することが可能となり、高画質な画像を形成できる。

【0041】

具体的には、固有振動数ｆ１と固有振動数ｆ２とが大きくずれている場合には、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂに対して、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄの駆動電圧を調整する。これにより、可動枠１０４において、第１の圧電アクチュエータ部１０３ａ、１０３ｂが接続されている側と、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄが接続されている側において発生する力が同じとなるようにすることが可能である。この結果、可動枠１０４の余分な回転動作を低減することができる。可動枠１０４に発生する力が同じとなるのであれば、電圧の関係は逆であっても構わない。

【0042】

尚、本願発明の発明者は、有限要素シミュレーションにより、第２の圧電アクチュエータ部１０３ｃ、１０３ｄの形状（幅、長さ）及び駆動電圧を調整することにより、可動枠１０４における余分な回転を半分以下に低減可能であることを確認している。

【0043】

〔第２の実施形態〕
次に、第２の実施形態における光偏向器について説明する。本実施形態における光偏向器は、図８に示されるように、圧電アクチュエータを用いた２次元光偏向器である。

【0044】

本実施形態における光偏向器は、ミラー部１０１、１対のトーションバー１０２ａ、１０２ｂ、１対の第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂ、１対の第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄ、第５の圧電アクチュエータ部２０３ｅ、第２の圧電アクチュエータ部２０３ｆ、可動枠１０４、第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂ、固定枠１０６を有する。

【0045】

ミラー部１０１は光を反射する反射面１４を有している。トーションバー１０２ａは、一端がミラー部１０１と接続されており、他端が第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ及び第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃと接続されている。トーションバー１０２ｂは、一端がミラー部１０１と接続されており、他端が第１の圧電アクチュエータ部２０３ｂ及び第４の圧電アクチュエータ部２０３ｄと接続されている。ミラー部１０１は、１対のトーションバー１０２ａ、１０２ｂにより、第１軸を中心に回動可能な状態で支持されている。

【0046】

可動枠１０４は、可動枠１０４の内側で、第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂと、第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄを支持している。具体的には、可動枠１０４の内側の－Ｘ側で第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂを支持しており、＋Ｘ側で第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄを支持している。

【0047】

更に、可動枠１０４の内側の－Ｘ側では、第５の圧電アクチュエータ部２０３ｅを支持しており、可動枠１０４の内側の＋Ｘ側では、第２の圧電アクチュエータ部２０３ｆを支持している。第５の圧電アクチュエータ部２０３ｅ及び第２の圧電アクチュエータ部２０３ｆは、トーションバー１０２ａ、１０２ｂとは接続されてはいない。

【0048】

可動枠１０４の外側には、可動枠１０４が第２軸を中心に回動可能な状態で支持する１対の第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂが設けられている。第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂは、可動枠１０４と固定枠１０６との間に設けられており、固定枠１０６は、第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂを支持している。

【0049】

可動枠１０４に支持され、トーションバー１０２ａ、１０２ｂの他端が接続された第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂ、第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄは、上部電極、及び下部電極を通じて駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂ、及び、第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄは屈曲変形し、トーションバー１０２ａ、１０２ｂがねじれる。

【0050】

このようなトーションバー１０２ａ、１０２ｂのねじれが回動力となり、ミラー部１０１は、第１軸を中心に往復回動する。第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂ、及び、第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄに印加される駆動電圧の波形は正弦波等である。第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂに印加される駆動波形と、第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄに印加される駆動波形は位相が１８０度異なっており、ミラー部１０１は、正弦波の駆動電圧波形の周期で共振駆動し、往復回動する。

【0051】

可動枠１０４に支持される第５の圧電アクチュエータ部２０３ｅ、第２の圧電アクチュエータ部２０３ｆは、上部電極、及び下部電極を通じて駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、第５の圧電アクチュエータ部２０３ｅ、第２の圧電アクチュエータ部２０３ｆは屈曲変形するが、トーションバー１０２ａ、１０２ｂには接続されてはいないため、ミラー部１０１を回動させる回転トルクは発生しない。

【0052】

可動枠１０４に支持された第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂ、第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄ、第５の圧電アクチュエータ部２０３ｅ、第２の圧電アクチュエータ部２０３ｆは、駆動電圧が印加されると屈曲変形する。この屈曲変形は、可動枠１０４、及び、第３の圧電アクチュエータ部１０５ａ、１０５ｂにも振動が伝搬する。

【0053】

本実施形態においては、第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂに印加される交流電圧と、第２の圧電アクチュエータ部２０３ｆに印加される交流電圧の波形を同位相にする。また、第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄに印加される交流電圧と、第５の圧電アクチュエータ部２０３ｅに印加される交流電圧の波形を同位相にする。これにより、第１の圧電アクチュエータ部２０３ａ、２０３ｂ、及び、第４の圧電アクチュエータ部２０３ｃ、２０３ｄより伝搬した振動により、可動枠１０４が第１軸を中心として回転する余分な動作を低減することが可能となる。

【0054】

以上に説明した本実施形態に係る光偏向器は、光走査システム、画像投影装置、光書込装置、距離測定装置に使用することができる。

【0055】

［光走査システム］
まず、図９～図１２を参照して、本発明の実施形態に係る駆動装置を適用した光走査システムについて詳細に説明する。

【0056】

図９に、光走査システムの一例の概略図を示す。

【0057】

図９に示すように、光走査システム１０は、駆動装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を光偏向器１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査するシステムである。

【0058】

光走査システム１０は、駆動装置１１、光源装置１２、及び反射面１４を有する光偏向器１３を含む。光走査システム１０は、本発明に係る偏向装置の代表的な一例である。

【0059】

駆動装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。光偏向器１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。光源装置１２は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面１５は、例えばスクリーンである。

【0060】

駆動装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および光偏向器１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２および光偏向器１３に駆動信号を出力する。

【0061】

光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向または２軸方向の少なくともいずれかに可動させる。

【0062】

これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた駆動装置１１の制御によって、光偏向器１３の反射面１４を所定の範囲で２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光を偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。

【0063】

なお、光偏向器の詳細および本実施形態の駆動装置による制御の詳細については後述する。

【0064】

次に、図１０を参照して、光走査システム１０の一例のハードウェア構成について説明する。

【0065】

図１０は、光走査システム１０の一例のハードウェア構成図である。

【0066】

図１０に示すように、光走査システム１０は、駆動装置１１、光源装置１２および光偏向器１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。

【0067】

［駆動装置］
このうち、駆動装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６を備えている。

【0068】

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、駆動装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。

【0069】

ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。

【0070】

ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および光偏向器ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。

【0071】

外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。

【0072】

光源装置ドライバ２５は、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

【0073】

光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

【0074】

駆動装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、駆動装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、駆動装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。

【0075】

ここで、光走査情報とは、被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。

【0076】

本実施形態に係る駆動装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図１０に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。

【0077】

［駆動装置の機能構成］
次に、図１１を参照して、光走査システム１０の駆動装置１１の機能構成について説明する。図１１は、光走査システムの駆動装置の一例の機能ブロック図である。

【0078】

図１１に示すように、駆動装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。

【0079】

制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部３１に出力する。例えば、制御部３０は、制御手段を構成し、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。

【0080】

駆動信号出力部３１は、印加手段を構成し、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１（印加手段）は、例えば、駆動信号を出力する対象ごとに設けられてもよい。

【0081】

駆動信号は、光源装置１２または光偏向器１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器１３においては、光偏向器１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。なお、駆動装置は、光源装置１２や受光装置等の外部装置から光源の照射タイミングや受光タイミングを取得し、これらを光偏向器１３の駆動に同期するようにしてもよい。

【0082】

［光走査処理］
次に、図１２を参照して、光走査システム１０が被走査面１５を光走査する処理について説明する。図１２は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。

【0083】

ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。

【0084】

ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。

【0085】

ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および光偏向器１３に出力する。

【0086】

ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の可動を行う。光源装置１２および光偏向器１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。

【0087】

なお、上記光走査システム１０では、１つの駆動装置１１が光源装置１２および光偏向器１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の駆動装置および光偏向器用の駆動装置と、別体に設けてもよい。

【0088】

また、上記光走査システム１０では、一つの駆動装置１１に光源装置１２および光偏向器１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した駆動装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム１０のうち、反射面１４を有した光偏向器１３と駆動装置１１により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。

【0089】

本実施形態に係る光偏向器を光走査システムに用いることにより、高画質での光走査が可能となる。

【0090】

［画像投影装置］
次に、図１３及び図１４を参照して、本実施形態の駆動装置を適用した画像投影装置について詳細に説明する。

【0091】

図１３は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。また、図１４はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略図である。

【0092】

画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。

【0093】

図１３に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。

【0094】

これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。

【0095】

図１４に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメートレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３にて偏向される。

【0096】

そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。

【0097】

なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメートレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。

【0098】

上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。

【0099】

レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメートレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。

【0100】

光偏向器１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。

【0101】

以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した光偏向器１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。

【0102】

例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。

【0103】

また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。

【0104】

本実施形態に係る光偏向器を画像投影装置に用いることにより、高画質での画像投影が可能となる。

【0105】

［光書込装置］
次に、図１５及び図１６を参照して、本実施形態の駆動装置１１を適用した光書込装置について詳細に説明する。

【0106】

図１５は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図１６は、光書込装置の一例の概略図である。

【0107】

図１５に示すように、上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。

【0108】

図１６に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子などの光源装置１２からのレーザ光は、コリメートレンズなどの結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。

【0109】

そして、光偏向器１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。

【0110】

また、光源装置１２および反射面１４を有する光偏向器１３は、駆動装置１１の制御に基づき駆動する。

【0111】

このように上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。

【0112】

また、走査光学系を異ならせて１軸方向だけでなく２軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。

【0113】

上記光書込装置に適用される反射面１４を有した光偏向器１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。

【0114】

また、光偏向器１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向器１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である。

【0115】

本実施形態に係る光偏向器を光書込装置に用いることにより、高画質での光書込みが可能となる。

【0116】

［距離測定装置］
次に、図１７及び図１８を参照して、上記本実施形態の駆動装置を適用した距離測定装置について詳細に説明する。

【0117】

図１７は、距離測定装置の一例であるライダ（ＬｉＤＡＲ；Laser Imaging Detection and Ranging）装置を搭載した自動車の概略図である。また、図１８はライダ装置の一例の概略図である。

【0118】

物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばレーザレーダ装置である。

【0119】

図１７に示すように、ライダ装置７００は、例えば自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。また、ライダ装置７００は、進行方向の情報を収集することを目的として、自動車の前照灯を搭載する灯部ユニットに搭載してもよいし、車両の前後左右のそれぞれに計４つ以上のライダ装置を設けてもよい。尚、ライダ装置７００が搭載されるものとしては、自動車に限定されず、道路情報や地物に関する情報を収集することを目的とする計測車両であってもよいし、搭乗者の移動や旅客輸送、運送を目的とした一般車両等といった移動体であってもよい。

【0120】

図１８に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する光偏向器１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。光源装置１２および光偏向器１３は、駆動装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。

【0121】

すなわち、反射光は受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。

【0122】

測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。

【0123】

反射面１４を有する光偏向器１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。

【0124】

このようなライダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。上記距離測定装置では、一例としてのライダ装置７００の説明をしたが、距離測定装置は、反射面１４を有した光偏向器１３を駆動装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。

【0125】

例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。

【0126】

本実施形態に係る光偏向器を距離測定装置に用いることにより、高精度での物体認識及び高精度での物体との距離情報の算出が可能となる。

【0127】

［パッケージング］
次に、図１９を参照して、本実施形態の駆動装置により制御される光偏向器のパッケージングについて説明する。

【0128】

図１９は、パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。

【0129】

図１９に示すように、光偏向器１３は、パッケージ部材８０１の内側に配置される取付部材８０２に取り付けられ、パッケージ部材の一部を透過部材８０３で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。

【0130】

さらに、パッケージ内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、光偏向器１３の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。

【0131】

以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0132】

１０ 光走査システム
１１ 駆動装置
１２、１２ｂ 光源装置
１３ 光偏向器
１４ 反射面
１５ 被走査面
２５ 光源装置ドライバ
２６ 光偏向器ドライバ
３０ 制御部
３１ 駆動信号出力部
５０ レーザヘッドランプ
５１ ミラー
５２ 透明板
６０ ヘッドマウントディスプレイ
６０ａ フロント
６０ｂ テンプル
６１ 導光板
６２ ハーフミラー
６３ 装着者
１０１ ミラー部
１０２ａ、１０２ｂ トーションバー
１０３ａ、１０３ｂ 第１の圧電アクチュエータ部
１０３ｃ、１０３ｄ 第２の圧電アクチュエータ部
１０４ 可動枠
１０５ａ、１０５ｂ 第３の圧電アクチュエータ部
４００ 自動車（車両の一例）
５００ ヘッドアップディスプレイ装置（画像投影装置の一例、ヘッドアップディスプレイの一例）
６５０ レーザプリンタ
７００ ライダ装置（距離測定装置の一例）
７０１ 自動車
７０２ 被対象物
８０１ パッケージ部材
８０２ 取付部材
８０３ 透過部材

【先行技術文献】

【特許文献】

【0133】

【文献】特許第５５０６９７６号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】