反射镜致动器、光束照射装置及激光雷达的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够在使反射镜在一方向上转动的状态下使反射镜稳定地在另一方向上转动的反射镜致动器及搭载有该反射镜致动器的光束照射装置及激光雷达。反射镜致动器(1)具备致动器框架(21)、内部单元框架(11)、水平摇动轴(12)、反射镜(123)、垂直倾动线圈(221、231)、垂直倾动磁铁(151、161)、水平摇动线圈(171、181)及水平摇动磁铁(131、141)。水平摇动磁铁(131、141)配置于内部单元框架(11)，水平摇动线圈(171、181)配置于水平摇动轴(12)。水平摇动磁铁(131、141)和水平摇动线圈(171、181)随着内部单元框架(11)在垂直倾动方向上转动而一体地转动。
【专利说明】反射镜致动器、光束照射装置及激光雷达
【技术领域】
[0001]本发明涉及以两个轴为转动轴而使反射镜转动的反射镜致动器以及搭载有该反射镜致动器的光束照射装置及激光雷达。
【背景技术】
[0002]近年来，为了监视目标区域的状况，而使用了激光雷达。通常，激光雷达使激光在目标区域内扫描，根据各扫描位置处的反射光的有无来检测出各扫描位置处的物体的有无。而且，基于从各扫描位置处的激光的照射时刻至反射光的受光时刻所需的时间，来检测出距物体的距离。
[0003]作为用于在目标区域中使激光进行扫描的致动器，例如可以使用以两个轴为转动轴而使反射镜转动的动圈方式的反射镜致动器(专利文献I)。在使用该反射镜致动器的情况下，激光从倾斜方向向反射镜入射。当反射镜以两个轴为转动轴而在水平方向和铅垂方向上转动时，在目标区域内，激光在水平方向和铅垂方向上摆动。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2009-14698号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题。
[0008]就上述以两个轴为转动轴而使反射镜转动的反射镜致动器而言，一方向的反射镜的转动容易对另一方向的反射镜的转动造成影响。例如，可以通过安装于一个方形形状的框构件上的线圈和配置在该线圈外侧的磁铁来获取使反射镜在两个轴的方向上转动的结构。这种情况下，当反射镜在一方向上转动时，伴随于此，用于使反射镜在另一方向上转动的线圈也一体地转动。这样，安装于框构件上的线圈和配置于外侧的磁铁的位置关系错位，一方向的反射镜的转动可能对另一方向的反射镜的转动造成恶劣影响。
[0009]本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于提供一种能够在使反射镜在一方向上转动的状态下使反射镜稳定地在另一方向上转动的反射镜致动器及搭载有该反射镜致动器的光束照射装置及激光雷达。
[0010]用于解决课题的方案
[0011]本发明的第一方面涉及反射镜致动器。第一方面涉及的反射镜致动器具备:基体；以能够相对于第一转动轴转动的方式支承于所述基体的第一转动部；以能够相对于与所述第一转动轴垂直的第二转动轴转动的方式支承于所述第一转动部的第二转动部；配设于所述第二转动部的反射镜；使所述第一转动部绕所述第一转动轴转动的第一驱动部；使所述第二转动部绕所述第二转动轴转动的第二驱动部。所述第二驱动部具有线圈部及对所述线圈部赋予磁场的磁铁部，所述线圈部和所述磁铁部中的一方配置于所述第一转动部，另一方配置于所述第二转动部。[0012]本发明的第二方面涉及光束照射装置。第二方面涉及的光束照射装置具有所述第一方面涉及的反射镜致动器及向所述反射镜致动器的反射镜供给激光的激光源。
[0013]本发明的第三方面涉及激光雷达。第三方面涉及的激光雷达具有:所述第一方面涉及的反射镜致动器；向所述反射镜致动器的反射镜供给激光的激光源；接受从目标区域反射的所述激光的受光部；基于来自所述受光部的输出来检测所述目标区域中的物体。
[0014]发明效果
[0015]根据本发明，能够提供能够在使反射镜在一方向上转动的状态下使反射镜稳定地在另一方向上转动的反射镜致动器及搭载有该反射镜致动器的光束照射装置及激光雷达。
[0016]本发明的效果及意义通过以下所示的实施方式的说明得以更加明确。然而，以下所示的实施方式只不过是用于将本发明实施化时的一个例示，本发明并不局限于以下的实施方式的记载。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是表示实施方式涉及的反射镜致动器的分解立体图的图。
[0018]图2是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0019]图3是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0020]图4是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0021]图5是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0022]图6是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0023]图7是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0024]图8是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0025]图9是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0026]图10是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0027]图11是表示实施方式涉及的反射镜致动器的组装过程的图。
[0028]图12是表示实施方式涉及的反射镜致动器的图。
[0029]图13是表示实施方式涉及的反射镜致动器的转动时的作用的图。
[0030]图14是表示实施方式涉及的反射镜致动器的转动时的水平摇动磁铁和水平摇动线圈的位置关系的图。
[0031]图15是表示实施方式涉及的反射镜致动器的转动时的水平摇动磁铁和水平摇动线圈的位置关系的图。
[0032]图16是说明实施方式涉及的伺服光学系统的结构及作用的图。
[0033]图17是表示实施方式涉及的激光雷达的电路结构的图。
[0034]图18是表示变更例涉及的反射镜致动器的结构的图。
【具体实施方式】
[0035]图1是本实施方式涉及的反射镜致动器I的分解立体图。如图所示，反射镜致动器I具备内部单元10和外部单元20。
[0036]图2是反射镜致动器I的内部单元10的分解立体图。如图所示，内部单元10具备内部单元框架11、水平摇动轴(〃 > 7卜)12、水平摇动磁铁单元13、14、垂直倾动磁铁单元(予 > 卜7夕''才、'7卜二二7卜)15、16、水平摇动线圈单元17、18及吊线19a?19d。
[0037]图3(a)、(b)分别是从上侧及下侧观察内部单元框架11时的立体图。
[0038]内部单元框架11由主视观察下长方形轮廓的框构件构成。内部单元框架11由轻树脂等形成。另外，内部单元框架11形成为左右对称的形状。
[0039]在内部单元框架11的上侧面设有用于安装水平摇动磁铁131的磁铁安装槽11a。在磁铁安装槽Ila中形成有用于固定垂直倾动磁铁支架152的螺纹孔llb、llc。同样，在内部单元框架11的下侧面设有用于安装水平摇动磁铁141的磁铁安装槽lld，在磁铁安装槽Ild中形成有用于固定水平摇动磁铁支架142的螺纹孔lie、Ilf。另外，在内部单元框架11的左侧面设有用于安装垂直倾动磁铁151的磁铁安装槽llg。在磁铁安装槽Ilg中形成有用于固定垂直倾动磁铁支架152的螺纹孔llh、lli。同样，在内部单元框架11的右侧面设有用于安装垂直倾动磁铁161的磁铁安装槽llj，在磁铁安装槽Ilj中形成有用于固定垂直倾动磁铁支架162的螺纹孔Ilk、111。
[0040]另外，在内部单元框架11上形成有左右排列的轴孔11m、上下排列的轴孔lln。轴孔Ilm配置在左右的侧面的中心位置，轴孔Iln配置在上下的侧面的中心。
[0041]而且，在内部单元框架11的底面的左端设有凸缘部llq。在凸缘部Ilq的背面(下方)形成有凸部llr。同样，在内部单元框架11的底面的右端设有凸缘部11s，在凸缘部Ils的背面(下方)形成有凸部lit。
[0042]图4是表示水平摇动轴12的结构的图。图4(a)是从前侧观察水平摇动轴12的立体图，图4(b)是从后侧观察水平摇动轴12的立体图。
[0043]在水平摇动轴12上形成有供将水平摇动线圈171、181与LED122电连接的导线穿过的孔12a和用于供反射镜123嵌入的台阶部12b。另外，水平摇动轴12内形成为空洞，以供将水平摇动线圈171、181与LED122电连接的导线穿过。另外，在水平摇动轴12的两端，在周面上的四处形成有切成平面状的嵌合部12c，端部12d与该嵌合部12c相连。需要说明的是，水平摇动轴12如后所述那样被用作使反射镜123在水平摇动方向上转动的旋转轴。
[0044]在水平摇动轴12的背侧安装有LED122。LED122为扩散类型(广指向类型)，能够使光在大范围内扩散。来自LED122的扩散光如后所述那样用于检测扫描用的激光的目标区域内的扫描位置。LED122安装于LED基板121。LED基板121从后方安装于水平摇动轴12。
[0045]图5是表示水平摇动磁铁单元13的结构的图。图5(a)是表示水平摇动磁铁131的结构的图，图5(b)是表示水平摇动磁铁支架132的结构的图，图5(c)是表示将水平摇动磁铁131和水平摇动磁铁支架132组装后的状态的图。
[0046]水平摇动磁铁单元13具备水平摇动磁铁131及水平摇动磁铁支架132。水平摇动磁铁131形成为大致圆形形状，在周向上被均等地分割成四个区域。另外，水平摇动磁铁131的极性和配置调整为，通过在反射镜致动器I被组装好的状态下对水平摇动线圈171(参照图2)施加电流，而产生以水平摇动轴12为轴的转动力。水平摇动磁铁131中，相邻的区域具有互异的极性。
[0047]水平摇动磁铁支架132由磁性体构成，用于增强在水平摇动磁铁131上产生的磁场的作用。水平摇动磁铁支架132被水平摇动磁铁131吸引而固定于水平摇动磁铁131。在水平摇动磁铁131相对于水平摇动磁铁支架132的配置调整完成之后，经由形成在水平摇动磁铁支架132上的四个孔132c流入粘接剂，而将水平摇动磁铁131粘接固定于水平摇动磁铁支架132。另外，水平摇动磁铁支架132形成有用于固定于内部单元框架11的螺纹孔 132a、132b。
[0048]水平摇动磁铁单元14与水平摇动磁铁单元13同样地构成，具备水平摇动磁铁141及水平摇动磁铁支架142 (参照图2)。在水平摇动磁铁支架142上也形成有螺纹孔142a、142b。
[0049]垂直倾动磁铁单元15也具有与水平摇动磁铁单元13同样的结构(参照图2)。垂直倾动磁铁单元15具备垂直倾动磁铁151及垂直倾动磁铁支架152。垂直倾动磁铁151形成为大致圆形形状，被均等地分割成四个区域。另外，垂直倾动磁铁151的极性和配置调整为，通过在反射镜致动器I被组装好的状态下对垂直倾动线圈221 (参照图10(b))施加电流，而产生以垂直倾动轴25 (参照图1)为轴的转动力。垂直倾动磁铁151中，相邻的区域具有互异的极性。
[0050]垂直倾动磁铁支架152由磁性体构成,用于增强在垂直倾动磁铁151上产生的磁场的作用。垂直倾动磁铁支架152被垂直倾动磁铁151吸引而固定于垂直倾动磁铁151。在垂直倾动磁铁151相对于垂直倾动磁铁支架152的配置调整完成后，经由形成在垂直倾动磁铁支架152的四个孔流入粘接剂，而将垂直倾动磁铁151粘接固定于垂直倾动磁铁支架152。另外，垂直倾动磁铁支架152形成有用于固定于内部单元框架11的螺纹孔152a、152b。
[0051]垂直倾动磁铁单元16与垂直倾动磁铁单元15同样地构成,具备垂直倾动磁铁161及垂直倾动磁铁支架162。垂直倾动磁铁支架162上也形成有螺纹孔162a、162b。
[0052]图6是表示水平摇动线圈单元17的结构的图。图6 (a)是从下侧观察水平摇动线圈单元17时的分解立体图，图6(b)是从上侧观察水平摇动线圈支架172时的立体图，图6(c)是从上侧观察水平摇动线圈单元17时的立体图。需要说明的是，水平摇动线圈单元18的结构与水平摇动线圈单元17大致相同，因此在图6中，将水平摇动线圈单元17的各部的符号与对应的水平摇动线圈单元18的各部的符号一起标注出来。这里，为了方便，对水平摇动线圈单元17进行说明。
[0053]参照图6(a)，水平摇动线圈单元17具备水平摇动线圈171、水平摇动线圈支架172、磁轭173及吊线固定基板174。
[0054]水平摇动线圈支架172由树脂材料构成。在水平摇动线圈支架172上设有四个水平摇动线圈安装部172a。水平摇动线圈安装部172a形成为在上下贯通的大致扇形的开口的周围形成有壁的结构。水平摇动线圈171分别以沿着壁卷绕的方式固接在这四个水平摇动线圈安装部172a上。四个水平摇动线圈171具有大致扇形的相同形状。四个水平摇动线圈171分别安装于对应的水平摇动线圈安装部172a时，水平摇动线圈171整体的轮廓在俯视观察下呈大致圆形形状。在该状态下，四个水平摇动线圈171以扇形的边彼此相邻的方式在圆周方向上均等地排列。四个水平摇动线圈171连续，通过在反射镜致动器I被组装好的状态下流入电流，由此调整卷绕方向，以在各水平摇动线圈171上产生相同旋转方向的电磁驱动力。
[0055]另外，在水平摇动线圈支架172的中央设有供水平摇动轴12的端部穿过的轴孔172b。轴孔172b具有俯视观察下呈正方形的顶角带有倒圆这种形状的轮廓，以与水平摇动轴12的嵌合部12c嵌合。另外，在磁轭173的中央设有供水平摇动轴12的端部12d穿过的轴孔173a。磁轭173用于增强对置的水平摇动磁铁131的磁场的作用。
[0056]另外，水平摇动线圈支架172的角部呈台状鼓起，在该部分形成有供吊线19a、19b穿过的两个穿线孔172c、供吊线19c、19d穿过的两个穿线孔172d。穿线孔172c、172d上下贯通。吊线固定基板174具有长方形的薄板形状。
[0057]吊线固定基板174由玻璃环氧树脂构成。在吊线固定基板174上的与穿线孔172c、172d对应的位置处形成有供吊线19a、19b穿过的两个端子孔174b、供吊线19c、19d穿过的两个端子孔174c。端子孔174b、174c上下贯通。另外，如图6(c)所示，在吊线固定基板174上表面的端子孔174b、174c的周围形成有用于载置焊料的凹部。
[0058]另外，图6(b)所示，在水平摇动线圈支架172的上表面形成有圆柱状的凸部172e、172f。在磁轭173上的与凸部172e对应的位置处形成有两个孔173b。通过将孔173b穿到凸部172e上，由此将磁轭173定位于水平摇动线圈支架172。在该状态下，磁轭173粘接固定于水平摇动线圈支架172的上表面。
[0059]在吊线固定基板174上的与凸部172f对应的位置处形成有两个孔174a。吊线固定基板174通过将孔174a穿到凸部172f上，而相对于水平摇动线圈支架172定位。在该状态下，吊线固定基板174粘接固定于水平摇动线圈支架172的上表面。由此，完成图6 (c)所示的水平摇动线圈单元17。
[0060]在该状态下，水平摇动线圈支架172的轴孔172b的位置与磁轭173的轴孔173a的位置对合。另外，水平摇动线圈支架172的穿线孔172c的位置与吊线固定基板174的端子孔174b的位置对合，水平摇动线圈支架172的穿线孔172d的位置与吊线固定基板174的端子孔174c的位置对合。
[0061]水平摇动线圈单元18与水平摇动线圈单元17大致同样地构成。但是，由于吊线19a?19d不穿过水平摇动线圈单元18的吊线固定基板184，因此在水平摇动线圈支架182上没有设置穿线孔，另外，在吊线固定基板184上没有设置端子孔。
[0062]返回图2，吊线19a?19d由磷青铜、铍铜等构成，导电性优越且具有弹性。吊线19a?19d的截面形成为圆形形状。吊线19a?19d具有彼此相同的形状及特性，用于向水平摇动线圈171、181和LED122供给电流及在反射镜123的水平摇动方向的转动时赋予稳定的负载。需要说明的是，吊线19a?19d即使在长度方向被施加力，大体上也不会伸缩。
[0063]图7是表示吊线固定基板191、192的结构的图。图7 (a)、(b)分别是从上侧及下侧观察吊线固定基板191时的立体图。图7(c)、(d)分别是从上侧及下侧观察吊线固定基板192时的立体图。
[0064]参照图7(a)，吊线固定基板191是由玻璃环氧树脂等构成的电路基板，具有挠性。在吊线固定基板191上形成有供吊线19a、19b穿过的两个端子孔191a和供吊线27a、27b穿过的两个端子孔191b。另外，在吊线固定基板191上形成有用于将端子孔191a与端子孔191b电连接的电路图案191c。
[0065]另外，在吊线固定基板191上形成有孔191d。吊线固定基板191通过将孔191d穿到在内部单元框架11的底面上形成的凸部Ilr (参照图3(b))，上而粘接固定于内部单元框架11的底面。[0066]吊线固定基板192与吊线固定基板191左右对称地构成。参照图7(c)、⑷，在吊线固定基板192上形成有两个端子孔192a、两个端子孔192b、电路图案192c及孔192d。吊线固定基板192通过将孔192d穿到在内部单元框架11的底面上形成的凸部Ilt (参照图3(b))上而粘接固定于内部单元框架11的底面。
[0067]参照图2，在组装内部单元10时，首先，将水平摇动轴12穿过轴孔Iln而收容在内部单元框架11内。并且，在水平摇动轴12的台阶部12b嵌入反射镜123，在水平摇动轴12的两端的轴安装轴支承件lip。并且，在该状态下，两个轴支承件Ilp嵌入在内部单元框架11上形成的轴孔Iln中。另外，垂直倾动轴25、26所用的两个轴支承件Ilo嵌入在内部单元框架11上形成的轴孔Ilm中。由此，图8(a)所示的组装体完成。需要说明的是，在图8(a)?(d)中，为了方便，省略了反射镜123的图示。另外，在图8(a)的状态下，在内部单元框架11的下表面如上所述那样安装吊线固定基板191、192。
[0068]之后，如图8(b)所示，将水平摇动磁铁支架132嵌入内部单元框架11的磁铁安装槽Ila中，使螺纹孔132a、132b与螺纹孔IlbUlc对合。在该状态下，将螺钉13a、13b经由螺纹孔132a、132b螺接于螺纹孔lib、11c。由此，将水平摇动磁铁单元13固接于内部单元框架11。同样，利用螺钉14a、14b将水平摇动磁铁单元14固接于内部单元框架11。
[0069]然后，如图8(c)所示，将垂直倾动磁铁支架162嵌入内部单元框架11的磁铁安装槽Ilj中，使螺纹孔162a、162b与螺纹孔IlkUll对合。在该状态下，将螺钉16a、16b经由螺纹孔162a、162b螺接于螺纹孔llk、lll。由此，将垂直倾动磁铁单元16固接于内部单元框架11。同样，利用螺钉15a、15b将垂直倾动磁铁单元15固接于内部单元框架11。
[0070]接着，将水平摇动线圈单元17、18穿到水平摇动轴12两端的嵌合部12c上，而将水平摇动线圈单元17、18分别安装于水平摇动轴12的两端。由此，图8(d)的组装体完成。然后，在水平摇动轴12两端的端部12d分别安装螺母124、125，而将水平摇动线圈单元17、18分别固接于水平摇动轴12的两端。由此，水平摇动线圈单元17、18能够与水平摇动轴12 —体地转动。
[0071]在该状态下，吊线固定基板174的端子孔174b与吊线固定基板191的端子孔191a对置，吊线固定基板174的端子孔174c与吊线固定基板192的端子孔192a对置。并且，吊线19a、19b经由吊线固定基板174的端子孔174b和水平摇动线圈支架172的穿线孔172c穿到吊线固定基板191的端子孔191a中。同样，吊线19c、19d经由吊线固定基板174的端子孔174c和水平摇动线圈支架172的穿线孔172d穿到吊线固定基板192的端子孔192a中。吊线19a?19d分别与用于向水平摇动线圈171、181和LED122供给电流的导线一起钎焊于吊线固定基板174、191、192上。
[0072]由此，如图9所示，内部单元10的组装完成。图9(a)是从前侧观察组装好的内部单元10的立体图，图9(b)是从后侧观察组装好的内部单元10的立体图。在该状态下，反射镜123能够绕水平摇动轴12在水平摇动方向上转动。需要说明的是，水平摇动线圈单元17U8伴随着反射镜123的水平摇动方向的转动，而在水平摇动方向上转动。另一方面，吊线固定基板191、192由于固接于内部单元10的下表面，因此不随着反射镜123的水平摇动方向的转动而在水平摇动方向上转动。
[0073]返回图1，外部单元20具备致动器框架21、垂直倾动线圈单元22、23、伺服单元
24、垂直倾动轴25、26及吊线27a?27d。[0074]参照图10，致动器框架21由前方开放的框构件构成。在致动器框架21的左右的侧面的中央形成有供垂直倾动轴25、26穿过的轴孔21a、21d。另外，在致动器框架21的左右的侧面形成有用于固定垂直倾动线圈单元22、23的螺纹孔2113、21(3、216、2^。另外，在致动器框架21的后侧面形成有供伺服单元24的针孔箱244穿过的开21g和用于固定伺服单元24的螺纹孔21h、21i。
[0075]图10(b)是表示垂直倾动线圈单元22的结构的图。需要说明的是,垂直倾动线圈单元23的结构与垂直倾动线圈单元22相同，因此在图10中，将垂直倾动线圈单元22的各部的符号与对应的垂直倾动线圈单元23的各部的符号一起标注出来。这里，为了方便，对垂直倾动线圈单元23进行说明。
[0076]参照图10(b)，垂直倾动线圈单元22具备垂直倾动线圈221和垂直倾动线圈支架222。
[0077]垂直倾动线圈支架222由树脂材料构成。在垂直倾动线圈支架222上设有四个垂直倾动线圈安装部222a。垂直倾动线圈安装部222a形成为在上下贯通的大致扇形的开口的周围形成有壁的结构。垂直倾动线圈221分别以沿着壁卷绕的方式固接在这四个垂直倾动线圈安装部222a上。四个垂直倾动线圈221具有大致扇形的相同形状。四个垂直倾动线圈221分别安装于对应的垂直倾动线圈安装部222a时，垂直倾动线圈221整体的轮廓在俯视观察下呈大致圆形形状。在该状态下，四个垂直倾动线圈221以扇形的边彼此相邻的方式在圆周方向上均等地排列。四个垂直倾动线圈221连续，卷绕方向调整为，通过在反射镜致动器I被组装好的状态下流入电流，而在各垂直倾动线圈221与垂直倾动磁铁单元15之间产生相同旋转方向的电磁驱动力。
[0078]在垂直倾动线圈支架222的中央设有供垂直倾动轴25穿过的圆形的轴孔222b。另外，在垂直倾动线圈支架222的两端形成有用于固定于致动器框架21的螺纹孔222c、222d。
[0079]垂直倾动线圈单元23与垂直倾动线圈单元22同样地构成。这里，省略各部的详细的说明。
[0080]另外，参照图10(0)，伺服单元24具备？30基板241、？30242、带通滤波器243和针孔箱244。
[0081]在PSD基板241上形成有用于将PSD基板241固定于致动器框架21的两个螺纹孔241a、241b。在PSD基板241的背面形成有供吊线27a、27b穿过的两个端子孔241c (在图10(c)中未图示。参照图12(b))。另外，在PSD基板241的背面形成有供吊线27c、27d穿过的两个端子孔241d(在图10(c)中未图示。参照图12(b))。在PSD基板241上安装有PSD242。PSD242输出与伺服光的受光位置对应的信号。
[0082]带通滤波器243仅使从LED122射出的波长带的光透过，除去这以外的波长带的杂散光。带通滤波器243安装于PSD242的表面并被粘接固定。
[0083]针孔箱244如图10(d)所示那样内部成为空洞，在中央形成有针孔244a。针孔244a使从LED122射出的扩散光中的一部分光透过。针孔箱244由具有遮光性的物质构成，从而防止透过针孔244a的光以外的杂散光入射到PSD242。针孔箱244安装于PSD基板241并被粘接固定。
[0084] 返回图10(a)，在组装外部单元20时，首先，将垂直倾动线圈单元22、23安装于致动器框架21的左右侧面。在该状态下，将螺钉22a、22b经由螺纹孔222c、222d螺接于螺纹孔21b、21c。由此，将垂直倾动线圈单元22固接于致动器框架21。同样，将螺钉23a、23b经由螺纹孔232c、232d螺接于螺纹孔21e、21f。由此，将垂直倾动线圈单元23固接于致动器框架21。
[0085]接着，将PSD基板241安装于致动器框架21的背面。在该状态下，将螺钉24a、24b经由螺纹孔241a、241b螺接于螺纹孔21h、21i。由此，将伺服单元24固接于致动器框架21。这样，组装成图1所示的结构体。
[0086]图11 (a)是表不垂直倾动轴25、磁性弹簧用磁铁支架251、磁性弹簧用磁铁252的结构的分解立体图，图11(b)是表示这些构件组装好的状态的立体图。需要说明的是，垂直倾动轴25、磁性弹簧用磁铁支架251及磁性弹簧用磁铁252的结构与垂直倾动轴26、磁性弹簧用磁铁支架261及磁性弹簧用磁铁262的结构相同，因此在图11中，为了方便，一同标注出垂直倾动轴26、磁性弹簧用磁铁支架261及磁性弹簧用磁铁262中的对应的各部的符号。
[0087]垂直倾动轴25上形成有比致动器框架21的轴孔21a的直径稍小的台阶部25a、比内部单元框架11的轴支承件Ilo的直径稍小的台阶部25b、比磁性弹簧用磁铁支架251的直径稍小的台阶部25c。
[0088]磁性弹簧用磁铁支架251由硬的原材料构成(例如，树脂材料)，从而即使被施加力也不会发生变形。在磁性弹簧用磁铁支架251上形成有圆柱状的主干部251a、在主干部251a的底面形成的凸缘部251b和贯通主干部251a的中心的圆形的孔251c。孔251c的直径与垂直倾动轴25的台阶部25c的直径大致相同。
[0089]磁性弹簧用磁铁252具有圆板形状，在中央形成有圆形的孔252a。孔252a的直径比磁性弹簧用磁铁支架251的主干部251a的直径稍大。磁性弹簧用磁铁252在周向上被均等地分割成四个区域，各区域的极性被调整为，在图12所示的组装状态下，该磁性弹簧用磁铁252与垂直倾动磁铁151(参照图2)对置而彼此吸引。在图12所示的组装状态下，磁性弹簧用磁铁252的区域分割的位置配置成与垂直倾动磁铁151(参照图5(a))的区域分割的位置对应。
[0090]磁性弹簧用磁铁252在孔252a嵌入主干部251a且底面载置于凸缘部251b的状态下粘接固定于磁性弹簧用磁铁支架251。而且，将磁性弹簧用磁铁支架251的孔251c压入垂直倾动轴25的台阶部25c，将台阶部25c的前端粘接于主干部251a的上表面。图11 (b)示出磁性弹簧用磁铁252、磁性弹簧用磁铁支架251及垂直倾动轴25 —体化后的状态。然而，在实际组装时，在磁性弹簧用磁铁支架251与垂直倾动轴25之间夹设有外部单元20的致动器框架21和垂直倾动线圈单元22。
[0091]垂直倾动轴26与垂直倾动轴25同样地构成。磁性弹簧用磁铁支架261与磁性弹簧用磁铁支架251同样地构成。磁性弹簧用磁铁262与磁性弹簧用磁铁252同样地构成。垂直倾动轴26、磁性弹簧用磁铁支架261和磁性弹簧用磁铁262也与上述同样地构成。
[0092]返回图1，吊线27a?27d由磷青铜、铍铜等构成，导电性优越且具有弹性。吊线27a?27d的截面呈矩形形状。吊线27a?27d具有彼此相同的形状及特性，用于向水平摇动线圈171、181和LED122供给电流。吊线27a?27d在通常的状态下具有向后方弯曲的形状。
[0093]在组装内部单元10与外部单元20时，首先，将内部单元10收容在外部单元20内。从左将垂直倾动轴25的台阶部25a穿到致动器框架21的轴孔21a中，并将台阶部25b穿到内部单元框架11的轴支承件Ilo上。之后，将磁性弹簧用磁铁支架251穿到垂直倾动轴25的台阶部25c上并粘接固定。
[0094]另外，同样，从右将垂直倾动轴26的台阶部26a穿到致动器框架21的轴孔21d上，并将台阶部26b穿到内部单元框架11的轴支承件Ilo上。并且，将磁性弹簧用磁铁支架261穿到垂直倾动轴26的台阶部26c上并粘接固定。
[0095]在该状态下，转动垂直倾动轴25、26，来调整磁性弹簧用磁铁252、262的旋转方向上的位置。具体而言，将磁性弹簧用磁铁252、262的位置调整为，在内部单元10沿铅垂方向直立的状态下，磁性弹簧用磁铁252、262的各磁极区域位于与垂直倾动磁铁151、161的对应的磁极区域正对置的位置。在上述调整完成之后，将垂直倾动轴25、26粘接固定于致动器框架21。
[0096]由此，即使内部单元框架11在垂直倾动方向上转动，垂直倾动轴25、26和磁性弹簧用磁铁252、262也被固定成无法转动。另一方面，垂直倾动磁铁151、161与内部单兀框架11 一体地转动。
[0097]在内部单元框架11未转动时，磁性弹簧用磁铁252、262的各区域的边界的位置与垂直倾动磁铁151、161的各区域的边界的位置一致。另外，磁性弹簧用磁铁252、262的各区域的极性与对置的垂直倾动磁铁151、161的各区域的极性不同。因而,垂直倾动磁铁151、161分别被向右方、左方吸引，由此，在内部单元框架11上作用有右方及左方的力。上述两个力相互平衡。因此，内部单元框架11处于未被向左右中的任一方施力而由外部框架21支承的状态。
[0098]这样，将内部单元10能够转动地安装于外部单元20时，如图12(b)所示，将吊线27a、27b的一端穿到吊线固定基板191的端子孔191b中并进行钎焊。另外，将吊线27a、27b的另一端穿到PSD基板241的两个端子孔241c中并进行钎焊。
[0099]同样，将吊线27c、27d的一端穿到吊线固定基板192的端子孔192b中并进行钎焊。另外，将吊线27c、27d的另一端穿到PSD基板241的两个端子孔241d中并进行钎焊。吊线27a?27d具有向后方弯曲的形状，从而在图12(a)所示那样反射镜123的反射镜面相对于水平方向垂直时，该吊线27a?27d以大体上不会从通常的状态变形的形态将端子孔191b、192b与端子孔241c、241d相连。由此，吊线27a?27d不会对内部单元框架11极力地施加不需要的力，能够具有内部单元框架11在垂直倾动方向上转动时所需的长度。另夕卜，通过吊线27a?27d向安装于内部单元框架11的水平摇动线圈171、181及LED122供给电流。
[0100]另外，虽然未图示，导线从PSD基板241直接连接于垂直倾动线圈221、231，来供给电流。需要说明的是，垂直倾动线圈221、231由于安装于不转动的致动器框架21，因此即使直接连接导线，也不会对反射镜123的转动造成影响。
[0101]这样，反射镜致动器I的组装完成。图12(a)是从前方观察反射镜致动器I的立体图，图12(b)是从后方观察反射镜致动器I的立体图。在该状态下，内部单元框架11能够绕垂直倾动轴25、26在垂直倾动方向上转动。需要说明的是，水平摇动线圈单元17、18和吊线固定基板191、192伴随着内部单元框架11的垂直倾动方向的转动而在垂直倾动方向上转动。[0102]在图12所示的组装状态下，当在水平摇动线圈171、181中流过电流时，在水平摇动线圈171、181和水平摇动磁铁131、141上产生的电磁驱动力的作用下，水平摇动轴12与水平摇动线圈单元17、18 —起转动，由此，反射镜123以水平摇动轴12为轴在水平摇动方向上转动。
[0103]当反射镜123在水平摇动方向上转动时，水平摇动线圈单元17、18—体地转动，吊线固定基板191、192不进行转动。因而，吊线19a、19b和吊线19c、19d分别在被沿着长度方向拉拽的状态下以水平摇动轴12为中心定位于扭转的位置。此时，吊线19a?19d由于在长度方向上不发生伸缩，因此具有挠性的吊线固定基板191、192被向上方向拉拽。这样，由于吊线19a?19d和吊线固定基板191、192的弹性，而产生以水平摇动轴12为中心的、与反射镜123的水平摇动方向的转动方向反向的转矩。该转矩为能够根据吊线19a?19d和吊线固定基板191、192的弹性系数及以水平摇动轴12为中心的反射镜123的转动位置算出的规定的值。这样，在反射镜123在水平摇动方向上转动的状态下，始终产生反向的转矩，因此当中止向水平摇动线圈171、181施加电流时，反射镜123返回到转动前的位置。
[0104]在图12所示的组装状态下，当在垂直倾动线圈221、231中流过电流时，在垂直倾动线圈221、231和垂直倾动磁铁151、161上产生的电磁驱动力的作用下，内部单元框架11与水平摇动线圈单元17、18—起以垂直倾动轴25、26为轴在垂直倾动方向上转动，由此，反射镜123在垂直倾动方向上转动。
[0105]当内部单元框架11在垂直倾动方向上转动时，垂直倾动磁铁151随着内部单元框架11转动，但磁性弹簧用磁铁252由于固定于垂直倾动轴25，因此不转动。因此，垂直倾动磁铁151的区域分割的位置与磁性弹簧用磁铁252的区域分割的位置在周向上错开。由此，垂直倾动磁铁151的N极的区域的一部分与磁性弹簧用磁铁252的N极的区域的一部分相面对，垂直倾动磁铁151的S极的区域的一部分与磁性弹簧用磁铁252的S极的区域的一部分相面对。因此，在垂直倾动磁铁151的各区域产生使垂直倾动磁铁151返回转动前的位置的磁力。由此，对内部单元框架11施加有朝向垂直倾动中立位置的转矩(阻力)。该转矩(阻力)为能够根据产生于垂直倾动磁铁151与磁性弹簧用磁铁252之间的磁力的强度及内部单元框架11的转动位置算出的规定的值。
[0106]这样，当反射镜123与内部单元框架11 一体地从垂直倾动中立位置转动时，始终产生反向的转矩，因此当中止向垂直倾动线圈221、231施加电流时，反射镜123返回到垂直倾动中立位置。
[0107]图13 (a)是表示反射镜123未转动时的水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的周边的局部放大图。图13(b)是表示反射镜123在垂直倾动方向上转动了时的水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的周边的局部放大图。图13 (C)、图13(d)示出致动器框架21延伸至内部单元框架11的上部且在致动器框架21的上部固定有水平摇动磁铁131的情况下的比较例。图13(c)是表示反射镜123未转动时的比较例的水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的周边的局部放大图。图13(d)是表示反射镜123在垂直倾动方向上转动了时的比较例的水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的周边的局部放大图。需要说明的是，水平摇动磁铁141与水平摇动线圈181也成为以下同样的关系，这里仅对水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171的关系的进行说明。
[0108]参照图13(a)，在反射镜123在垂直倾动方向上未转动的情况下，安装于内部单元框架11的水平摇动磁铁131和安装于水平摇动轴12的水平摇动线圈171以隔开规定的间隙彼此平行的方式沿上下方向排列。因而，水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171之间的距离为大致恒定。另外，水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的中心一致。
[0109]如图13(b)所示，当反射镜123在垂直倾动方向上转动时，水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171与内部单元框架11 一体地转动。因而，水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171在彼此平行排列的状态下从水平面倾斜。由此，即使内部单元框架11在垂直倾动方向上转动，水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171之间的距离也与转动前相同，为大致恒定。另外，水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的中心也保持着一致。因而，即使内部单元框架11在垂直倾动方向上转动，也会与转动前同样地向水平摇动线圈171供给稳定的磁场。因此，即使内部单元框架11在垂直倾动方向上转动，也能够使反射镜123向水平摇动方向适当地转动。
[0110]另一方面，在图13(c)所示的比较例的情况下，当反射镜123在垂直倾动方向上未转动时，与图13(a)同样，水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171以隔开规定的间隙彼此平行的方式沿上下方向排列。因而，水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171之间的距离为大致恒定。另外，水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的中心一致。
[0111]然而，如图13 (d)所示，当反射镜123在垂直倾动方向上转动时，水平摇动线圈171与内部单元框架11 一体地转动，水平摇动磁铁131由于固定于致动器框架21，因此不转动。因而，仅水平摇动线圈171从水平面倾斜。由此，在内部单元框架11在垂直倾动方向上转动了的状态下，水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171之间的距离从前朝后变大。另外，水平摇动线圈171的中心被定位于比水平摇动磁铁131的中心偏靠右侧的位置。
[0112]这样，在比较例的情况下，当反射镜123在垂直倾动方向上转动时，水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171之间的距离从前朝后变大，因此电磁驱动力的强度在前方和后方不同，向水平摇动线圈171供给的磁场变得不稳定。因而，在比较例的情况下，若在使内部单元框架11在垂直倾动方向上转动了的状态下使反射镜123在水平摇动方向上转动，则反射镜123的转动变得不稳定。
[0113]如上所述，在本实施方式中，即使反射镜123在垂直倾动方向上转动，水平摇动磁铁131、141与水平摇动线圈171、181的距离也不会改变。因而，无论内部单元框架11向垂直倾动方向如何地转动，在水平摇动磁铁131、141和水平摇动线圈171、181上产生的电磁驱动力的强度也不会改变。
[0114]图14(a)、(b)是示意性地表示如图13(b)所示那样反射镜123在垂直倾动方向上转动了时的从上方观察到的水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的位置关系的图。图14(c)、(d)是示意性地表示在图13(d)所示的比较例的情况下，反射镜123在垂直倾动方向上转动了时的从上方观察到的水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的位置关系的图。需要说明的是，水平摇动磁铁141与水平摇动线圈181成为与以下同样的关系，这里仅对水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171的关系进行说明。
[0115]参照图14(a)，当反射镜123在水平摇动方向上未转动时，水平摇动磁铁131的中心的位置和水平摇动线圈171的中心的位置一致，均为水平摇动轴12。这种情况下，水平摇动线圈171的直线部分171a、171b均仅与水平摇动磁铁131的S极对置。在该状态下，向水平摇动线圈171中流入电流，由此在直线部分171a、171b沿相同方向流过电流时，在直线部分171a、171b沿相同方向激励出均等的驱动力。在该驱动力的作用下，水平摇动线圈171在水平摇动方向上转动，成为图14(b)所示的状态。
[0116]在图14(b)所示的状态下，水平摇动磁铁131的中心的位置和水平摇动线圈171的中心的位置一致，均为水平摇动轴12。在这种情况下，也是水平摇动线圈171的直线部分171a、171b仅与水平摇动磁铁131的S极对置。由此，即使在从该状态进一步向水平摇动线圈171供给电流的情况下，也会在直线部分171a、171b激励出稳定的驱动力。由此，在本实施方式中，即使在反射镜123在垂直倾动方向上转动且在水平摇动方向上转动的状态下，也会在直线部分171a、171b激励出稳定的驱动力。
[0117]另一方面，在比较例的情况下，当像图13(d)所示那样内部单元框架11在垂直倾动方向上转动时，如图14(c)所示，水平摇动线圈171的中心的位置从固定于致动器框架21的水平摇动磁铁131的中心的位置偏离。这种情况下，虽然水平摇动线圈171的直线部分171a仅与水平摇动磁铁131的S极对置，但直线部分171b的一部分与N极对置。在该状态下在水平摇动线圈171中流过电流时，施加于直线部分171a的驱动力和施加于直线部分171b的驱动力变得不均等。因此，施加于水平摇动线圈171的驱动力变得不稳定。
[0118]当内部单元框架11进一步转动、水平摇动线圈171与水平摇动磁铁131的位置关系成为图14(d)所示的状态时，水平摇动线圈171的中心的位置从水平摇动磁铁131的中心的位置进一步大幅偏离。这种情况下，虽然水平摇动线圈171的直线部分171a仍保持着仅与水平摇动磁铁131的S极对置，但直线部分171b比在水平摇动方向上转动之前与N极对置的部分变大。在这种状态下在水平摇动线圈171中流过电流时，施加于直线部分171a的驱动力和施加于直线部分171b的驱动力变得更加不均等。因此，施加于水平摇动线圈171的驱动力变得更加不稳定。
[0119]这样，在比较例的情况下，当内部单元框架11在垂直倾动方向上转动时，水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171的位置关系改变，施加于水平摇动线圈171的驱动力变得不稳定。因而，若在使内部单元框架11在垂直倾动方向上转动了的状态下使反射镜123在水平摇动方向上转动，则反射镜123的转动变得不稳定。另外，由于施加于水平摇动线圈171的驱动力与内部单元框架11的转动位置的变化相应地变化，因此难以进行水平摇动方向上的反射镜123的控制。
[0120]另一方面，在本实施方式中，即使反射镜123在垂直倾动方向上转动，水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171的位置关系也不会改变。因而，即使在使反射镜123在垂直倾动方向上转动了的状态下，也能够使反射镜123稳定地在水平摇动方向上转动。另外，能够容易地进行水平摇动方向上的反射镜123的控制。
[0121]另外，水平摇动磁铁131、141和垂直倾动磁铁151、161均为大致圆形形状,水平摇动线圈171、181和垂直倾动线圈221、231均为大致圆形形状，因此即便使反射镜123在垂直倾动方向或水平摇动方上转动，水平摇动磁铁131、141与水平摇动线圈171、181对置的区域的面积及垂直倾动磁铁151、161与垂直倾动线圈221、231对置的区域的面积大体上也不会改变。因而，能够对反射镜123赋予均匀的转动力，而使反射镜123稳定地转动。
[0122]图15是表示安装有实施方式涉及的反射镜致动器I的状态的激光雷达300的结构的图。
[0123]图15(a)是从侧面透视激光雷达300的内部的图，图15(b)是激光雷达300的外观立体图。
[0124]参照图15(a)，激光雷达300具备框体301、投射/受光窗302、投射单元400、受光单元500及电路基板600。
[0125]框体301形成为立方体形状，在内部收容投射单元400、受光单元500及电路基板600。在框体301的正面安装有投射/受光窗302。
[0126]投射/受光窗302如图15(b)所示那样由表面弯曲的曲面状的透明板构成。投射/受光窗302由透明性高的材料构成，且在入射面和出射面上附设反射防止膜(AR涂层)。
[0127]投射单元400具备激光支架401、激光源402、光束整形透镜403及反射镜致动器
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[0128]激光支架401形成为比激光源402及光束整形透镜403稍大径的圆筒状，在内部保持激光源402，且在正面安装光束整形透镜403。
[0129]激光源402射出波长900nm左右的激光。激光源402为了扩大利用反射镜123的水平摇动方向的转动所扫描到的目标区域中的激光的扫描范围，而配置成使激光的出射方向在YZ平面的面内方向上从铅垂方向(Y轴正方向)向反射镜123侧倾斜。激光源402与电路基板402a电连接。
[0130]光束整形透镜403以光束整形透镜403的光轴与激光源402的出射光轴一致的方式安装于激光支架401。另外，光束整形透镜403以使出射激光在目标区域内成为规定的形状的方式使出射激光会聚。例如，以使目标区域(在本实施方式中，设定在从投射/受光窗302向前方几IOm左右的位置)中的光束形状成为纵2m、横0.2m左右的椭圆形状的方式设计光束整形透镜403。
[0131]反射镜致动器I设置成，当反射镜123位于中立位置时，反射镜致动器I的反射镜123的反射镜面与从激光源402射出的激光的入射角成为规定的角度(例如60度)。需要说明的是，“中立位置”是指反射镜123未被反射镜致动器I驱动转动，与图1的前后方向垂直的位置。在中立位置处，来自光束整形透镜403的激光向反射镜123的大致中心入射。
[0132]受光单元500具备镜筒501、带通滤波器502、受光透镜503及光检测器504。
[0133]镜筒501在内部安装带通滤波器502、受光透镜503及光检测器504。
[0134]带通滤波器502由电介质多层膜构成，仅使出射激光的波长带的光透过。需要说明的是，带通滤波器502为了使反射光以大致平行光的状态入射，而使用简单的膜结构。
[0135]受光透镜503为菲涅耳透镜，使从目标区域反射的光会聚。菲涅耳透镜为通过将凸透镜分割成同心圆状的区域而减薄厚度的透镜。
[0136]光检测器504由APD (雪崩光电二极管)或PIN光电二极管构成，安装于电路基板504a。光检测器504将与受光光量对应大小的电信号向电路基板504a输出。光检测器504的受光面没有被分割成多个区域，而由单一的受光面构成。另外，为了抑制杂散光的影响，光检测器504的受光面以纵横的宽度窄的方式构成(例如Imm左右)。
[0137]从激光源402射出的激光接受光束整形透镜403所起到的会聚作用，在目标区域内被整形成规定的形状。透过光束整形透镜403后的激光向反射镜致动器I的反射镜123入射，并由反射镜123朝向目标区域反射。
[0138]如图15(b)所示，通过利用反射镜致动器I将反射镜123向水平摇动方向及垂直倾动方向驱动，由此使出射激光在目标区域内扫描。激光在目标区域内沿着与X-Z平面平行的多个扫描线进行扫描。为了使激光沿着各扫描线进行扫描，反射镜123除了被向水平摇动方向驱动以外，还被向垂直倾动方向驱动。另外，为了变更扫描线，将反射镜123向垂直倾动方向驱动。
[0139]返回图15(a)，来自目标区域的反射光在出射激光朝向目标区域的光路上逆行，而向反射镜123入射。入射到反射镜123的反射光由反射镜123反射，经由激光支架401与镜筒501之间的间隙向受光透镜503入射。
[0140]上述的反射光的行为无论反射镜123位于何种转动位置都相同。即，无论反射镜123位于何种转动位置，来自目标区域的反射光都是在出射激光的光路上逆行，与光束整形透镜403的光轴平行地行进而向受光透镜503入射。
[0141]电路基板600与激光源402用的电路基板402a、光检测器504用的电路基板504a及反射镜致动器I的PSD基板241电连接。电路基板600具备CPU或存储器等，来控制激光源402及反射镜致动器I。而且，电路基板600基于来自光检测器504的信号来测定目标区域中的物体的有无及距物体的距离。具体而言，可以根据激光射出的时刻与从光检测器504输出信号的时刻的时间差，来测定距该物体的距离。之后参照图17来进行说明激光雷达300的电路结构。
[0142]图16(a)、图16(b)是说明用于检测反射镜123的位置的伺服光学系统的图。图16(a)中仅示出反射镜致动器I的局部剖视图和激光源402。
[0143]参照图16 (a)，如上所述在反射镜致动器I中配设有LED122、针孔箱244、PSD基板241 及 PSD242。
[0144]LED122、PSD242及针孔244a配置成，当反射镜致动器I的反射镜123位于上述中立位置时，LED122与针孔箱244的针孔244a和PSD242的中心相面对。即，将针孔箱244及PSD242配置成，当反射镜123位于中立位置时，从LED122射出且通过针孔244a的伺服光向PSD242的中心垂直入射。另外，针孔箱244配置在比LED122与PSD242的中间位置接近PSD242的位置处。
[0145]这里，从LED122扩散地发出的伺服光的一部分通过针孔244a，并由PSD242接受。入射到针孔244a以外的区域的伺服光被针孔箱244遮挡。PSD242输出与伺服光的受光位置对应的电流信号。
[0146]例如，如图16(b)所示，当反射镜123从虚线所示的中立位置向箭头方向转动时，LED122的扩散光(伺服光)中的通过针孔244a的光的光路从LPl向LP2变位。其结果是，PSD242上的伺服光的照射位置发生变化，从PSD242输出的位置检测信号发生变化。这种情况下，来自LED122的伺服光的发光位置与PSD242的受光面上的伺服光的入射位置一对一地对应。因而，能够利用由PSD242检测出的伺服光的入射位置检测出反射镜123的位置，其结果是，能够检测出目标区域中的扫描激光的扫描位置。
[0147]图17是表示激光雷达300的电路结构的图。需要说明的是，在该图中，为了方便，一并示出了激光雷达300的主要结构。如图所示，激光雷达300具备PSD信号处理电路601、伺服LED驱动电路602、致动器驱动电路603、扫描LD驱动电路604、PD信号处理电路605及 DSP606。
[0148]PSD信号处理电路601将基于来自PSD242的输出信号求出的位置检测信号向DSP606输出。伺服LED驱动电路602基于来自DSP606的信号向LED122供给驱动信号。致动器驱动电路603基于来自DSP606的信号来驱动反射镜致动器I。具体而言，将用于使激光在目标区域内沿着规定的轨道扫描的驱动信号向反射镜致动器I供给。
[0149]扫描LD驱动电路604基于来自DSP606的信号向激光源402供给驱动信号。具体而言，在向目标区域照射激光的时刻，将脉冲状的驱动信号(电流信号)向激光源402供
5口 O
[0150]F1D信号处理电路605将与光检测器504的受光光量对应的电压信号放大并数字化而向DSP606供给。
[0151]DSP606基于从PSD信号处理电路601输入的位置检测信号,来检测目标区域中的激光的扫描位置，并执行反射镜致动器I的驱动控制或激光源402的驱动控制等。另外，DSP606基于从F1D信号处理电路605输入的电压信号，来判定在目标区域内的激光照射位置是否存在物体，同时，基于从激光源402输出的激光的照射时刻与由光检测器504接受的来自目标区域的反射光的受光时刻之间的时间差，来测定距物体的距离。
[0152]以上，根据本实施方式，能够使反射镜123在垂直倾动方向上转动且能使反射镜123稳定地在水平摇动方向上转动。
[0153]另外，根据本实施方式，水平摇动磁铁131、141和垂直倾动磁铁151、161由大致圆形形状构成，另外，水平摇动线圈171、181和垂直倾动线圈221、231由大致圆形形状构成。因而，能够使反射镜123更稳定地转动。
[0154]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，另外，本发明的实施方式除了上述以外还可以进行各种变更。
[0155]例如，在上述实施方式中，使用了固定水平摇动磁铁131、141且使水平摇动线圈171,181转动的所谓动圈方式的驱动部，但如图18的变更例所示，也可以将本发明用于动磁方式的驱动部。
[0156]图18是表示该情况下的变更例的图。图18(a)、(b)是分别示意性地表示从前方观察到的水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的位置关系的图。图18(c)、(d)是示意性地表示从上方观察到的水平摇动磁铁131和水平摇动线圈171的位置关系的图。需要说明的是，水平摇动磁铁141与水平摇动线圈181也成为与以下同样的关系，这里仅对水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171的关系进行说明。
[0157]参照图18 (a)，水平摇动磁铁131安装成能够与水平摇动轴12 —体地转动，水平摇动线圈171安装成能够与内部单元框架11 一体地转动。
[0158]如图18(b)所示，在本变更例中，即使反射镜123在垂直倾动方向上转动，也与上述实施方式同样，水平摇动磁铁131与水平摇动线圈171的位置关系不会改变。
[0159]参照图18(c)，当反射镜123在水平摇动方向上未转动时，水平摇动磁铁131的中心的位置和水平摇动线圈171的中心的位置一致，均为水平摇动轴12。在这种情况下，水平摇动线圈171的直线部分171a、171b均仅与水平摇动磁铁131的S极对置。在该状态下，在水平摇动线圈171中流过电流时，在直线部分171a、171b上激励出均等的相同方向的驱动力。
[0160]图18(d)示出在上述驱动力的作用下水平摇动磁铁131在水平摇动方向上转动了的状态。在该状态下，水平摇动磁铁131的中心的位置和水平摇动线圈171的中心的位置也一致，均为水平摇动轴12。另外，水平摇动线圈171的直线部分171a、171b均仅与水平摇动磁铁131的S极对置。
[0161]因而，在本变更例的结构中，即使在反射镜123在垂直倾动方向上转动且在水平摇动方向上转动了的状态下，在直线部分171a、171b也施加与转动前同样的磁场。由此，在进行上述转动时，在直线部分171a、171b激励出稳定的驱动力，通过其反力，对水平摇动磁铁131赋予稳定的驱动力。
[0162]这样，在本变更例中，与上述实施方式同样，能够使反射镜123在垂直倾动方向上转动且使反射镜123稳定地在水平摇动方向上转动。
[0163]另外，在上述实施方式中，水平摇动磁铁131、141及垂直倾动磁铁151、161被分割成四个区域，但也可以分割成两个区域。
[0164]另外，在上述实施方式中，水平摇动磁铁131、141及垂直倾动磁铁151、161使用了圆形形状的磁铁，但也可以使用方形形状的磁铁。需要说明的是，由于水平摇动磁铁131、141及垂直倾动磁铁151、161进行旋转，因此优选如上述实施方式那样使用圆形形状的磁铁。
[0165]另外，在上述实施方式中，四个水平摇动线圈171彼此连续地电连接，但也可以将四个水平摇动线圈171彼此电分离，而分别向各水平摇动线圈171独立地供给电流。同样，也可以将四个水平摇动线圈181彼此分离。权利要求3中记载的“多个线圈”包括各线圈彼此电连接的形态和各线圈彼此分离的形态这两方。另外，水平摇动线圈171、181的数目也不局限于四个，可以是两个或其它数目。即，可以根据水平摇动磁铁131、141的磁极的划分的数目来适当变更 。另外，水平摇动线圈171、181的形状不局限于扇形，只要能使直线部分定位于对应的磁极即可，也可以是其它的形状。需要说明的是，以上的事项对垂直倾动线圈221、231也同样。
[0166]另外，在上述实施方式中，为了向水平摇动线圈171、181及LED122供给电流，使用了四根截面为圆形形状的吊线19a~19d，但吊线的数目不局限于此。例如，在上述实施方式中，可以还配置不用于供电的吊线。另外，吊线19a~19d也可以使用截面为矩形形状的吊线。
[0167]另外,在上述实施方式中，作为用于使伺服光扩散发光的光源，使用了扩散类型(广指向类型)的LED122，但也可以使用不是扩散类型的LED。这种情况下，可以在不是扩散类型的LED的光出射侧配置具有光扩散作用的扩散透镜。另外，不是扩散类型的LED可以由具有光扩散作用的盖来覆盖。
[0168]进而，在上述实施方式中，以使内部单元框架11在垂直倾动方向上转动且反射镜123相对于该内部单元框架11在水平摇动方向上转动的方式构成反射镜致动器1，但以使内部单元框架11在水平摇动方向上转动且反射镜123相对于该内部单元框架11在垂直倾动方向上转动的方式构成反射镜致动器I亦可。
[0169]此外，本发明的实施方式可以在权利要求书所记载的技术思想的范围内适当地进行各种变更。
[0170]符号说明
[0171]I…反射镜致动器
[0172]1L...内部单元框架(第一转动部)
[0173]12…水平摇动轴(第二转动部、轴部)[0174]123…反射镜
[0175]131、141…水平摇动磁铁(磁铁部、磁铁)
[0176]17、18…水平摇动线圈单元(线圈部)
[0177]171、181…水平摇动线圈(线圈)
[0178]171a、171b …直线部
[0179]21…致动器框架(基体)
[0180]300…激光雷达 [0181]400…投射单元(光束照射装置)
【权利要求】
1.一种反射镜致动器，其特征在于， 该反射镜制动器具备: 基体； 以能够相对于第一转动轴转动的方式支承于所述基体的第一转动部； 以能够相对于与所述第一转动轴垂直的第二转动轴转动的方式支承于所述第一转动部的第二转动部； 配设于所述第二转动部的反射镜； 使所述第一转动部绕所述第一转动轴转动的第一驱动部； 使所述第二转动部绕所述第二转动轴转动的第二驱动部， 所述第二驱动部具有线圈部及对所述线圈部赋予磁场的磁铁部，所述线圈部和所述磁铁部中的一方配置于所述第一转动部，另一方配置于所述第二转动部。
2.根据权利要求1所述的反射镜致动器，其特征在于， 所述第二转动部具备以能够相对于所述第二转动轴转动的方式可转动地支承于所述第一转动部的轴部， 所述反射镜安装于所述轴部， 所述线圈部配置于所述轴部和所述第一转动部中的一方， 所述磁铁部配置于所述轴部和所述第一转动部中的另一方。
3.根据权利要求2所述的反射镜致动器，其特征在于， 所述磁铁部包括绕所述第二转动轴划分磁极的磁铁， 所述线圈部具备包括从所述第二转动轴呈放射状延伸的直线部分在内的多个线圈，所述多个线圈以彼此相邻的所述直线部分与所述磁铁的一个所述磁极相面对的方式形成，所述线圈和所述磁铁以在与所述第二转动轴平行的方向上隔开规定的间隙排列的方式配置。
4.根据权利要求3所述的反射镜致动器，其特征在于， 所述磁铁部形成为外周以所述第二转动轴为中心的圆形形状。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的反射镜致动器，其特征在于， 所述线圈部配置于所述第二转动部， 所述磁铁部配置于所述第一转动部。
6.一种光束照射装置，其特征在于， 该光束照射装置具备: 权利要求1~5中任一项所述的反射镜致动器； 向所述反射镜致动器的反射镜供给激光的激光源。
7.一种激光雷达，其特征在于， 该激光雷达具备: 权利要求1~5中任一项所述的反射镜致动器； 向所述反射镜致动器的反射镜供给激光的激光源； 接受从目标区域反射出的所述激光的受光部； 基于来自所述受光部的输出来检测所述目标区域中的物体的检测部。
【文档编号】G02B26/10GK104024918SQ201280053271
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】山田真人 申请人:三洋电机株式会社