JP2019174162A

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Publication number: JP2019174162A
Application number: JP2018059848A
Authority: JP
Inventors: 加園　修; Osamu Kasono; 修加園
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2019-10-10

Abstract

To provide a scanning device and ranging device, which allow for reducing the size of a photosensitive element and yet are capable of accurately and reliably receiving light reflected from a target object to offer accurate scanning and ranging.SOLUTION: A scanning device is provided, comprising: a light source 11; a first deflection element 12 configured to deflect outgoing light from the light source in a variable direction to project the light toward a predetermined area as scanning light; a photosensitive element 14 configured to receive reflected light, the scanning light reflected by a target object lying within the predetermined area and deflected by the first deflection element; and a second deflection element 13 disposed between the first deflection element and the photosensitive element in an optical path of the reflected light and configured to deflect the reflected light coming in via the first deflection element in a variable direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

Translated fromJapanese

本発明は、光走査を行う走査装置、及び光測距を行う測距装置に関する。 The present invention relates to a scanning device that performs optical scanning and a distance measuring device that performs optical ranging.

従来から、光を対象物に照射し、当該対象物によって反射された光を検出することで、当該対象物までの距離を光学的に測定する測距装置が知られている。また、所定の領域に対して光走査を行い、当該領域内に存在する種々の物体までの距離を測定する走査型の測距装置が知られている。例えば、特許文献１には、測定対象物に対し照射光パルスを投光する投光部と、測定対象物で反射された反射光パルスを受光する複数の受光画素を有する受光部と、を含む光学的測距装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, distance measuring apparatuses that optically measure the distance to an object by irradiating the object with light and detecting the light reflected by the object are known. There is also known a scanning type distance measuring device that performs optical scanning on a predetermined area and measures distances to various objects existing in the area. For example, Patent Document 1 includes a light projecting unit that projects an irradiation light pulse onto a measurement object, and a light receiving unit that has a plurality of light receiving pixels that receive reflected light pulses reflected by the measurement object. An optical ranging device is disclosed.

特開2016-176750号公報JP 2016-176750 A

走査型の測距装置は、例えば、パルス光を方向可変に偏向しつつ所定の領域に向けて投光することで、当該所定の領域の走査を行う走査装置を有する。また、当該走査装置は、当該パルス光が当該所定の領域内の対象物で反射した光を受光する受光部を有する。この場合、走査に用いられるパルス光の投光方向が変化する。従って、対象物による反射光の走査装置への入射方向が変化する。 The scanning distance measuring device includes, for example, a scanning device that scans a predetermined region by projecting pulsed light toward a predetermined region while deflecting the pulsed light in a variable direction. In addition, the scanning device includes a light receiving unit that receives the light reflected by the object in the predetermined region. In this case, the light projection direction of the pulsed light used for scanning changes. Therefore, the incident direction of the reflected light from the object to the scanning device changes.

また、例えば、測距装置が車両などの移動体に搭載される場合、測距可能な距離範囲は広いことが好ましい。従って、対象物までの距離が大きく異なる場合でも、正確に測距できることが好ましい。従って、パルス光が投光されてから走査装置に戻って来るまでの時間、すなわち受光部が当該対象物からの反射光を受光するタイミングが当該対象物の位置によって大きく異なることを考慮する必要がある。 Further, for example, when the distance measuring device is mounted on a moving body such as a vehicle, it is preferable that the distance range in which the distance can be measured is wide. Therefore, it is preferable that the distance can be accurately measured even when the distance to the object is greatly different. Therefore, it is necessary to consider that the time from when the pulsed light is projected until it returns to the scanning device, that is, the timing at which the light receiving unit receives the reflected light from the target object varies greatly depending on the position of the target object. is there.

これらを考慮すると、種々の方向から種々のタイミングで入射する光を受光できるように、走査装置には、十分に大きな受光面を有する受光素子が設けられる傾向にある。しかし、受光面が大きな受光素子を設ける場合、ノイズとなる他の光を受光しやすくなる。従って、装置が大型化されるのみならず、複雑な信号処理回路が設けられなければならない場合がある。 In consideration of these, the scanning device tends to be provided with a light receiving element having a sufficiently large light receiving surface so that light incident from various directions at various timings can be received. However, when a light receiving element having a large light receiving surface is provided, it becomes easy to receive other light that becomes noise. Therefore, not only the apparatus is increased in size but also a complicated signal processing circuit may have to be provided.

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、受光素子を小型化しつつ対象物からの反射光を正確かつ確実に受光でき、正確な走査及び測距を行うことが可能な走査装置及び測距装置を提供することを課題の１つとしている。 The present invention has been made in view of the above points, a scanning device capable of accurately and reliably receiving reflected light from an object while reducing the size of a light receiving element, and capable of performing accurate scanning and ranging. It is an object to provide a distance measuring device.

請求項１に記載の発明は、光源と、光源からの出射光を方向可変に偏向しつつ走査光として所定の領域に向けて投光する第１の偏向素子と、走査光が所定の領域内の対象物によって反射し、第１の偏向素子を経た反射光を受光する受光素子と、第１の偏向素子と受光素子との間の反射光の光路上に設けられ、第１の偏向素子を経た反射光を方向可変に偏向する第２の偏向素子と、を有することを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a light source, a first deflecting element that projects light toward a predetermined area as scanning light while deflecting light emitted from the light source in a variable direction, and the scanning light is within a predetermined area. And a light receiving element that receives the reflected light that has passed through the first deflecting element and an optical path of the reflected light between the first deflecting element and the light receiving element. And a second deflecting element that deflects the reflected light passing through in a variable direction.

また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の走査装置と、受光素子による反射光の受光結果に基づいて対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする。 The invention described in claim 6 includes the scanning device according to claim 1, and a distance measuring unit that measures the distance to the object based on the light reception result of the reflected light by the light receiving element. And

実施例１に係る測距装置の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of a distance measuring apparatus according to Embodiment 1. FIG.実施例１に係る測距装置の第１の偏向素子の上面図である。6 is a top view of a first deflection element of the distance measuring apparatus according to Embodiment 1. FIG.実施例１に係る測距装置の第２の偏向素子の上面図である。6 is a top view of a second deflection element of the distance measuring apparatus according to Embodiment 1. FIG.実施例１に係る測距装置の第１及び第２の偏向素子の動作例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation example of first and second deflection elements of the distance measuring apparatus according to the first embodiment.実施例１に係る測距装置の受光素子の上面図である。3 is a top view of a light receiving element of the distance measuring apparatus according to Embodiment 1. FIG.実施例１に係る測距装置の受光素子の上面図である。3 is a top view of a light receiving element of the distance measuring apparatus according to Embodiment 1. FIG.比較例１に係る測距装置の受光素子の上面図である。6 is a top view of a light receiving element of a distance measuring device according to Comparative Example 1. FIG.比較例１に係る測距装置の受光素子の上面図である。6 is a top view of a light receiving element of a distance measuring device according to Comparative Example 1. FIG.実施例１に係る測距装置の第１及び第２の偏向素子の他の動作例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating another operation example of the first and second deflection elements of the distance measuring apparatus according to the first embodiment.実施例１に係る測距装置の第１及び第２の偏向素子の他の動作例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating another operation example of the first and second deflection elements of the distance measuring apparatus according to the first embodiment.実施例１の変形例１に係る測距装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the ranging apparatus which concerns on the modification 1 of Example 1. FIG.実施例１の変形例２に係る測距装置における走査装置の第１の偏向素子の上面図である。6 is a top view of a first deflection element of a scanning device in a distance measuring apparatus according to a second modification of the first embodiment. FIG.実施例１の変形例２に係る測距装置における走査装置の第２の偏向素子の上面図である。6 is a top view of a second deflection element of a scanning device in a distance measuring apparatus according to a second modification of the first embodiment. FIG.実施例１の変形例２に係る測距装置における受光素子に入射する光の位置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the position of the light which injects into the light receiving element in the ranging apparatus which concerns on the modification 2 of Example 1. FIG.比較例２に係る測距装置における受光素子に入射する光の位置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the position of the light which injects into the light receiving element in the ranging apparatus which concerns on the comparative example 2. FIG.

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。 Examples of the present invention will be described in detail below.

図１は、実施例１に係る測距装置１０の模式的な配置図である。測距装置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。測距装置１０は、投受光ユニットＵＮ及びその駆動部１６からなる走査装置ＳＣと、測距部１５と、を含む。 FIG. 1 is a schematic layout diagram of thedistance measuring apparatus 10 according to the first embodiment. The distance measuringdevice 10 is a scanning distance measuring device that performs optical scanning of a predetermined region (hereinafter referred to as a scanning region) R0 and measures the distance to the object OB existing in the scanning region R0. The distance measuringdevice 10 includes a scanning device SC including a light projecting / receiving unit UN and its driving unit 16, and adistance measuring unit 15.

走査装置ＳＣは、パルス化された光（以下、出射光と称する）Ｌ１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、赤外領域にピーク波長を有するパルス化されたレーザ光を出射光Ｌ１として出射する。また、本実施例においては、光源１１が点状（ドット状）のビーム形状を有するレーザ光を出射光Ｌ１として出射する場合について説明する。 The scanning device SC includes alight source 11 that generates and emits pulsed light (hereinafter referred to as emission light) L1. In the present embodiment, thelight source 11 emits pulsed laser light having a peak wavelength in the infrared region as outgoing light L1. In the present embodiment, the case where thelight source 11 emits laser light having a dot-like (dot-like) beam shape as emitted light L1 will be described.

走査装置ＳＣは、光源１１からの出射光Ｌ１を方向可変に偏向しつつ走査光Ｌ２として走査領域Ｒ０に向けて投光する偏向素子（以下、第１の偏向素子と称する）１２を有する。第１の偏向素子１２は、出射光Ｌ１の偏向方向を連続的かつ周期的に変化させる。第１の偏向素子１２によって偏向された光は、走査光Ｌ２として、走査領域Ｒ０に向けて投光方向を変化させつつ投光される。 The scanning device SC includes a deflection element (hereinafter referred to as a first deflection element) 12 that projects the emitted light L1 from thelight source 11 toward the scanning region R0 as the scanning light L2 while deflecting the emitted light L1 in a variable direction. Thefirst deflection element 12 continuously and periodically changes the deflection direction of the emitted light L1. The light deflected by thefirst deflection element 12 is projected as the scanning light L2 while changing the light projecting direction toward the scanning region R0.

本実施例においては、第１の偏向素子１２は、光源１１からの出射光Ｌ１を走査領域Ｒ０に向けて反射させる揺動ミラー（以下、第１の揺動ミラーと称する）１２Ａを有する。例えば、第１の揺動ミラー１２Ａは、少なくとも１つの揺動軸の周りに揺動するように構成されている。 In the present embodiment, the first deflectingelement 12 includes a swinging mirror (hereinafter referred to as a first swinging mirror) 12A that reflects the emitted light L1 from thelight source 11 toward the scanning region R0. For example, the first oscillatingmirror 12A is configured to oscillate around at least one oscillating shaft.

なお、走査領域Ｒ０は、第１の偏向素子１２における走査光Ｌ２の偏向可能範囲に対応する角度範囲と、走査光Ｌ２が測距可能な強度を維持できる距離に対応する奥行を有する仮想の３次元空間である。図１には、走査領域Ｒ０の外縁の一部を破線で示した。 Note that the scanning region R0 is an imaginary 3 having an angle range corresponding to the deflectable range of the scanning light L2 in thefirst deflecting element 12, and a depth corresponding to a distance at which the scanning light L2 can maintain a rangeable intensity. It is a dimensional space. In FIG. 1, a part of the outer edge of the scanning region R0 is indicated by a broken line.

例えば、図１に示すように、走査領域Ｒ０内における走査光Ｌ２の光路上に対象物ＯＢが存在する場合、対象物ＯＢに走査光Ｌ２が照射される。また、対象物ＯＢが走査光Ｌ２に対して反射性を有する物体である場合、対象物ＯＢによって走査光Ｌ２が反射する。 For example, as shown in FIG. 1, when the object OB exists on the optical path of the scanning light L2 in the scanning region R0, the object OB is irradiated with the scanning light L2. When the object OB is an object having reflectivity with respect to the scanning light L2, the scanning light L2 is reflected by the object OB.

走査装置ＳＣは、走査光Ｌ２が対象物ＯＢによって反射した光（以下、反射光と称する）Ｌ３を方向可変に偏向する偏向素子（以下、第２の偏向素子と称する）１３を有する。本実施例においては、第２の偏向素子１３は、第１の偏向素子１２を経た反射光Ｌ３を方向可変に偏向する。 The scanning device SC includes a deflection element (hereinafter referred to as a second deflection element) 13 that deflects light (hereinafter referred to as reflected light) L3 reflected by the object OB from the scanning light L2 in a variable direction. In the present embodiment, thesecond deflection element 13 deflects the reflected light L3 that has passed through thefirst deflection element 12 in a variable direction.

本実施例においては、第２の偏向素子１３は、反射光Ｌ３を反射させる揺動ミラー（以下、第２の揺動ミラーと称する）１３Ａを有する。また、例えば、第２の揺動ミラー１３Ａは、第１の揺動ミラー１２Ａと同様に、少なくとも１つの揺動軸の周りに揺動するように構成されている。 In the present embodiment, thesecond deflection element 13 includes a swinging mirror (hereinafter referred to as a second swinging mirror) 13A that reflects the reflected light L3. Further, for example, the second oscillatingmirror 13A is configured to oscillate around at least one oscillating shaft, similarly to the first oscillatingmirror 12A.

走査装置ＳＣは、第２の偏向素子１３によって偏向された反射光Ｌ３Ａを受光する受光素子１４を有する。受光素子１４は、反射光Ｌ３Ａに対して光電変換を行い、反射光Ｌ３Ａに応じた電気信号（以下、受光信号と称する）ＳＲを生成する。受光素子１４は、反射光Ｌ３Ａを受光する受光面１４Ａを有する。例えば、受光面１４Ａは、例えば反射光Ｌ３Ａを検出する検出素子の検出面である。受光素子１４は、受光信号ＳＲを反射光Ｌ３Ａの受光結果として出力する。 The scanning device SC includes alight receiving element 14 that receives the reflected light L3A deflected by thesecond deflecting element 13. Thelight receiving element 14 performs photoelectric conversion on the reflected light L3A, and generates an electric signal (hereinafter referred to as a light receiving signal) SR corresponding to the reflected light L3A. Thelight receiving element 14 has alight receiving surface 14A that receives the reflected light L3A. For example, thelight receiving surface 14A is a detection surface of a detection element that detects the reflected light L3A, for example. Thelight receiving element 14 outputs the light reception signal SR as a light reception result of the reflected light L3A.

なお、本実施例においては、走査装置ＳＣは、第１及び第２の偏向素子１２及び１３間における出射光Ｌ１及び反射光Ｌ３の光路上に設けられた光分離器ＳＰを有する。光分離器ＳＰは、例えばビームスプリッタである。本実施例においては、光源１１からの出射光Ｌ１は、光分離器ＳＰによって反射され、第１の偏向素子１２に導かれる。一方、対象物ＯＢによる反射光Ｌ３は、第１の偏向素子１２によって反射された後、光分離器ＳＰを透過して第２の偏向素子１３に導かれる。 In this embodiment, the scanning device SC includes a light separator SP provided on the optical path of the emitted light L1 and the reflected light L3 between the first andsecond deflecting elements 12 and 13. The optical separator SP is, for example, a beam splitter. In the present embodiment, the emitted light L1 from thelight source 11 is reflected by the light separator SP and guided to thefirst deflecting element 12. On the other hand, the reflected light L3 from the object OB is reflected by thefirst deflecting element 12, and then passes through the light separator SP and is guided to thesecond deflecting element 13.

このように、走査装置ＳＣは、投受光ユニットＵＮによって、走査光Ｌ２を走査領域Ｒ０に向けて投光し、かつ対象物ＯＢによる反射光Ｌ３を受光する。そして、走査装置ＳＣは、反射光Ｌ３の受光結果、すなわち走査領域Ｒ０の走査結果を受光信号ＳＲとして出力する。 In this way, the scanning device SC projects the scanning light L2 toward the scanning region R0 and receives the reflected light L3 from the object OB by the light projecting / receiving unit UN. Then, the scanning device SC outputs the light reception result of the reflected light L3, that is, the scanning result of the scanning region R0 as the light reception signal SR.

測距装置１０は、走査装置ＳＣによって生成された受光信号ＳＲに基づいて、対象物ＯＢまでの距離を測定する測距部１５を有する。本実施例においては、測距部１５は、走査装置ＳＣと対象物ＯＢとの間の距離を測定し、その測定結果を測距装置１０と対象物ＯＢとの間の距離として出力する。 Thedistance measuring device 10 includes adistance measuring unit 15 that measures the distance to the object OB based on the light reception signal SR generated by the scanning device SC. In the present embodiment, thedistance measuring unit 15 measures the distance between the scanning device SC and the object OB, and outputs the measurement result as the distance between thedistance measuring device 10 and the object OB.

例えば、測距部１５は、受光信号ＳＲを解析して反射光Ｌ３Ａを示す光パルスを検出する。また、測距部１５は、出射光Ｌ１の出射タイミングと反射光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１５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。 For example, thedistance measurement unit 15 analyzes the light reception signal SR and detects a light pulse indicating the reflected light L3A. In addition, thedistance measuring unit 15 calculates the distance to the object OB (or a partial surface region thereof) by a time-of-flight method based on the time difference between the emission timing of the emitted light L1 and the light reception timing of the reflected light L3. taking measurement. Thedistance measuring unit 15 generates data (ranging data) indicating the measured distance information.

また、本実施例においては、測距部１５は、走査領域Ｒ０を複数の測距点に区別し、当該複数の測距点の各々の当該測距データを画素とした走査領域Ｒ０の画像データ（測距画像データ）を生成する。本実施例においては、測距部１５は、当該測距データと第１の偏向素子１２の揺動ミラー１２Ａの向き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。 In the present embodiment, thedistance measuring unit 15 distinguishes the scanning area R0 into a plurality of distance measuring points, and image data of the scanning area R0 using the distance measurement data of each of the plurality of distance measuring points as pixels. (Ranging image data) is generated. In the present embodiment, thedistance measurement unit 15 associates the distance measurement data with information indicating the direction of theoscillating mirror 12A of thefirst deflection element 12, and uses a two-dimensional map or a three-dimensional map of the scanning region R0. The image data shown is generated.

例えば、測距部１５は、第１の偏向素子１２による走査光Ｌ２の投光方向の変化周期、すなわち走査装置ＳＣが走査領域Ｒ０を走査する周期である走査周期を測距画像データの生成周期とし、当該走査周期毎に１つの測距画像データを生成する。 For example, thedistance measuring unit 15 uses a change period of the projection direction of the scanning light L2 by thefirst deflecting element 12, that is, a scanning period in which the scanning device SC scans the scanning region R0 as a generation period of the distance image data One ranging image data is generated for each scanning cycle.

なお、走査周期とは、例えば、走査領域Ｒ０に対する光走査を周期的に行う場合において、走査装置ＳＣの任意の走査状態（例えば第１の偏向素子１２における第１の揺動ミラー１２Ａの向き）の時点から、その後に再度当該走査状態に戻る時点までの期間をいう。なお、測距部１５は、複数の測距画像を時系列に沿って動画として表示する表示部（図示せず）を有していてもよい。 Note that the scanning cycle is, for example, an arbitrary scanning state of the scanning device SC (for example, the direction of the firstoscillating mirror 12A in the first deflecting element 12) when optical scanning is periodically performed on the scanning region R0. The period from the point of time until the point of returning to the scanning state again after that. Thedistance measurement unit 15 may include a display unit (not shown) that displays a plurality of distance measurement images as moving images in time series.

また、測距装置１０は、投受光ユニットＵＮ（光源１１、第１の偏向素子１２、第２の偏向素子１３及び受光素子１４）の駆動及びその制御を行う駆動部１６を有する。例えば、本実施例においては、駆動部１６は、光源１１に駆動信号ＳＬを供給し、光源１１による出射光Ｌ１の出射動作を制御する光源駆動部１６Ａを有する。 In addition, thedistance measuring device 10 includes a drive unit 16 that drives and controls the light projecting / receiving unit UN (thelight source 11, thefirst deflection element 12, thesecond deflection element 13, and the light receiving element 14). For example, in the present embodiment, the drive unit 16 includes a lightsource drive unit 16A that supplies a drive signal SL to thelight source 11 and controls the emission operation of the emitted light L1 by thelight source 11.

また、駆動部１６は、第１の偏向素子１２に駆動信号（以下、第１の駆動信号と称する）ＳＤ１を供給し、第１の偏向素子１２による出射光Ｌ１の偏向動作を制御する第１の偏向素子駆動部１６Ｂを有する。また、駆動部１６は、第２の偏向素子１３に駆動信号（以下、第２の駆動信号と称する）ＳＤ２を供給し、第２の偏向素子１３による反射光Ｌ３の偏向動作を制御する第２の偏向素子駆動部１６Ｃを有する。 The drive unit 16 also supplies a drive signal (hereinafter referred to as a first drive signal) SD1 to thefirst deflection element 12, and controls the deflection operation of the emitted light L1 by thefirst deflection element 12. Deflectionelement driving section 16B. In addition, the drive unit 16 supplies a drive signal (hereinafter referred to as a second drive signal) SD2 to thesecond deflection element 13, and controls the deflection operation of the reflected light L3 by thesecond deflection element 13. The deflectionelement driving unit 16C is provided.

例えば、第１及び第２の偏向素子駆動部１６Ｂ及び１６Ｃは、それぞれ、第１の揺動ミラー１２Ａ及び第２の揺動ミラー１３Ａを揺動させる信号を第１及び第２の駆動信号ＳＤ１及びＳＤ２として第１及び第２の偏向素子１２及び１３に供給する。 For example, the first and second deflectingelement driving units 16B and 16C respectively send signals for oscillating the firstoscillating mirror 12A and the secondoscillating mirror 13A to the first and second driving signals SD1 and SD1. This is supplied to the first andsecond deflecting elements 12 and 13 as SD2.

図２は、第１の偏向素子１２の上面図である。本実施例においては、第１の偏向素子１２は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。まず、本実施例においては、第１の偏向素子１２は、フレーム部２１と、フレーム部２１によって支持され、第１の揺動軸ＡＸ１の周りに揺動する揺動部２２とを有する。揺動部２２は、一端がフレーム部２１の内周部に固定され、第１の揺動軸ＡＸ１に沿って延び、かつ第１の揺動軸ＡＸ１の周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＸ１を有する。 FIG. 2 is a top view of thefirst deflection element 12. In the present embodiment, thefirst deflection element 12 is a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror. First, in the present embodiment, thefirst deflection element 12 includes aframe portion 21 and aswing portion 22 that is supported by theframe portion 21 and swings around the first swing axis AX1. The swingingportion 22 has one end fixed to the inner peripheral portion of theframe portion 21, extends along the first swinging shaft AX1, and has a pair of torsion bars having elasticity in the circumferential direction of the first swinging shaft AX1. Has TX1.

また、揺動部２２は、一対のトーションバーＴＸ１の内側において第１の揺動軸ＡＸ１の周りに揺動可能なように一対のトーションバーＴＸ１の他端に接続された揺動板ＳＸ１を有する。揺動板ＳＸ１は、一対のトーションバーＴＸ１が第１の揺動軸ＡＸ１の周方向に沿ってねじれることで、第１の揺動軸ＡＸ１の周りに揺動する。 The swingingpart 22 has a swinging plate SX1 connected to the other end of the pair of torsion bars TX1 so as to be swingable around the first swinging axis AX1 inside the pair of torsion bars TX1. . The swing plate SX1 swings around the first swing axis AX1 by twisting the pair of torsion bars TX1 along the circumferential direction of the first swing axis AX1.

第１の偏向素子１２は、例えば、電磁気的、静電気的、圧電的又は熱的に揺動板ＳＸ１を揺動させる揺動力（すなわち第１の偏向素子１２の駆動力）を生成する駆動力生成部（図示せず）に接続された端子２３を有する。駆動部１６の第１の偏向素子駆動部１６Ｂは、端子２３に接続されている。第１の偏向素子１２の揺動部２２は、第１の偏向素子駆動部１６Ｂから供給される第１の駆動信号ＳＤ１に従って揺動する。 For example, thefirst deflection element 12 generates a driving force that generates a swinging force (that is, a driving force of the first deflection element 12) that swings the swinging plate SX1 electromagnetically, electrostatically, piezoelectrically, or thermally. A terminal 23 connected to a portion (not shown). The first deflection element driving unit 16 B of the driving unit 16 is connected to the terminal 23. Theoscillating portion 22 of thefirst deflection element 12 oscillates according to the first drive signal SD1 supplied from the first deflectionelement driving portion 16B.

また、第１の偏向素子１２は、揺動板ＳＸ１上に形成された光反射膜２４を有する。光反射膜２４は、揺動板ＳＸ１の揺動に従って、第１の揺動軸ＡＸ１の周りに揺動する。本実施例においては、光反射膜２４は、揺動板ＳＸ１に垂直な方向から見たときに第１の揺動軸ＡＸ１上に中心軸ＡＣ１を有する円板形状を有する。本実施例においては、光反射膜２４は、第１の偏向素子１２における第１の揺動ミラー１２Ａとして機能する。 Thefirst deflection element 12 has alight reflecting film 24 formed on the swing plate SX1. Thelight reflecting film 24 swings around the first swing axis AX1 as the swing plate SX1 swings. In the present embodiment, thelight reflecting film 24 has a disk shape having the central axis AC1 on the first swing axis AX1 when viewed from the direction perpendicular to the swing plate SX1. In the present embodiment, thelight reflecting film 24 functions as the firstoscillating mirror 12 A in thefirst deflecting element 12.

図３は、第２の偏向素子１３の上面図である。本実施例においては、第２の偏向素子１３は、ＭＥＭＳミラーである。本実施例においては、第２の偏向素子１３は、フレーム部３１と、フレーム部３１によって支持され、第２の揺動軸ＡＸ２の周りに揺動する揺動部３２とを有する。揺動部３２は、一端がフレーム部３１の内周部に固定され、第２の揺動軸ＡＸ２に沿って延び、かつ第２の揺動軸ＡＸ２の周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＸ２を有する。 FIG. 3 is a top view of thesecond deflection element 13. In the present embodiment, thesecond deflection element 13 is a MEMS mirror. In the present embodiment, thesecond deflection element 13 includes aframe portion 31 and aswing portion 32 that is supported by theframe portion 31 and swings around the second swing axis AX2. The swingingportion 32 has one end fixed to the inner peripheral portion of theframe portion 31, extends along the second swinging axis AX2, and has a pair of torsion bars having elasticity in the circumferential direction of the second swinging shaft AX2. Has TX2.

また、揺動部３２は、一対のトーションバーＴＸ２の内側において第２の揺動軸ＡＸ２の周りに揺動可能なように一対のトーションバーＴＸ２の他端に接続された揺動板ＳＸ２を有する。揺動板ＳＸ２は、一対のトーションバーＴＸ２が第２の揺動軸ＡＸ２の周方向に沿ってねじれることで、第２の揺動軸ＡＸ２の周りに揺動する。 The swingingpart 32 has a swinging plate SX2 connected to the other end of the pair of torsion bars TX2 so as to be swingable around the second swinging axis AX2 inside the pair of torsion bars TX2. . The swing plate SX2 swings around the second swing axis AX2 by twisting the pair of torsion bars TX2 along the circumferential direction of the second swing axis AX2.

第２の偏向素子１３は、例えば、電磁気的、静電気的、圧電的又は熱的に揺動板ＳＸ２を揺動させる揺動力（すなわち第２の偏向素子１３の駆動力）を生成する駆動力生成部（図示せず）に接続された端子３３を有する。駆動部１６の第２の偏向素子駆動部１６Ｃは、端子３３に接続されている。第２の偏向素子１３の揺動部３２は、第２の偏向素子駆動部１６Ｃから供給される第２の駆動信号ＳＤ２に従って揺動する。 Thesecond deflection element 13 generates, for example, a driving force that generates a swinging force (that is, a driving force of the second deflection element 13) that swings the swinging plate SX2 electromagnetically, electrostatically, piezoelectrically, or thermally. And a terminal 33 connected to a portion (not shown). The second deflection element driving unit 16 C of the driving unit 16 is connected to the terminal 33. Theoscillating part 32 of thesecond deflection element 13 oscillates according to the second drive signal SD2 supplied from the second deflectionelement driving part 16C.

また、第２の偏向素子１３は、揺動板ＳＸ２上に形成された光反射膜３４を有する。光反射膜３４は、揺動板ＳＸ２の揺動に従って、第２の揺動軸ＡＸ２の周りに揺動する。光反射膜３４は、揺動板ＳＸ２に垂直な方向から見たときに第２の揺動軸ＡＸ２上に中心軸ＡＣ２を有する円板形状を有する。本実施例においては、光反射膜３４は、第２の偏向素子１３における第２の揺動ミラー１３Ａとして機能する。 Thesecond deflection element 13 has alight reflecting film 34 formed on the swing plate SX2. Thelight reflecting film 34 swings around the second swing axis AX2 as the swing plate SX2 swings. Thelight reflecting film 34 has a disc shape having a central axis AC2 on the second swing axis AX2 when viewed from a direction perpendicular to the swing plate SX2. In the present embodiment, thelight reflecting film 34 functions as the secondoscillating mirror 13 A in thesecond deflecting element 13.

図４は、第１及び第２の偏向素子１２及び１３の動作態様の一例を示す図である。図４は、第１の揺動ミラー１２Ａの変位動作及び第２の揺動ミラー１３Ａの変位動作の態様を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of operation modes of the first andsecond deflection elements 12 and 13. FIG. 4 is a diagram illustrating the displacement operation of the firstoscillating mirror 12A and the displacement operation of the secondoscillating mirror 13A.

本実施例においては、第１及び第２の偏向素子１２及び１３は同様の材料及び形状を有する。また、第１及び第２の駆動信号ＳＤ１及びＳＤ２は、それぞれ第１及び第２の揺動ミラー１２Ａ及び１３Ａの共振周波数に対応する互いに等しい周波数の信号である。 In the present embodiment, the first andsecond deflecting elements 12 and 13 have the same material and shape. The first and second drive signals SD1 and SD2 are signals having the same frequency corresponding to the resonance frequencies of the first and second oscillating mirrors 12A and 13A, respectively.

図４に示すように、まず、本実施例においては、第１の揺動ミラー１２Ａは、非駆動時の位置を基準位置（変位量が０となる位置）としたとき、基準位置からの最大変位量が±Ａ１であり、またその変位速度（揺動速度）及び変位方向（揺動速度の方向）が周期的に変化するように、第１の揺動軸ＡＸ１周りの共振周波数で揺動する。 As shown in FIG. 4, first, in the present embodiment, the firstoscillating mirror 12A has a maximum from the reference position when the non-driving position is the reference position (position where the displacement amount is 0). The displacement is ± A1, and the oscillation is performed at the resonance frequency around the first oscillation axis AX1 so that the displacement speed (oscillation speed) and the displacement direction (direction of the oscillation speed) periodically change. To do.

なお、本実施例においては、第１の揺動ミラー１２Ａの変位量とは、当該基準位置における第１の揺動ミラー１２Ａのミラー面（光反射面）の垂線と、変位時における第１の揺動ミラー１２Ａの当該ミラー面の垂線と、がなす角度をいうものとする。 In the present embodiment, the amount of displacement of the firstoscillating mirror 12A is the normal of the mirror surface (light reflecting surface) of the firstoscillating mirror 12A at the reference position and the first amount at the time of displacement. The angle formed by the perpendicular to the mirror surface of theoscillating mirror 12A is assumed.

従って、本実施例においては、第１の揺動ミラー１２Ａは、当該基準位置の角度を０°とし、当該準位置から第１の揺動軸ＡＸ１の周方向における一方の方向（以下、正の方向と称する場合がある）に角度Ａ１（＋Ａ１）だけ傾斜した位置と、当該基準位置から他方の方向（以下、負の方向と称する場合がある）に角度Ａ１（−Ａ１）だけ傾斜した位置との間で揺動する。また、第１の揺動ミラー１２Ａは、周期的かつ連続的に揺動速度を変化させつつ揺動する。従って、第１の揺動ミラー１２Ａの位置は、図４に示すように、正弦波の変位に従って変化する。 Therefore, in the present embodiment, the firstoscillating mirror 12A has an angle of the reference position of 0 °, and the direction from the quasi-position to one direction (hereinafter, positive) A position that is inclined by an angle A1 (+ A1) in a direction (which may be referred to as a direction), and a position that is inclined by an angle A1 (−A1) in the other direction (hereinafter also referred to as a negative direction) from the reference position Swing between. The firstoscillating mirror 12A oscillates while changing the oscillation speed periodically and continuously. Therefore, the position of the firstoscillating mirror 12A changes according to the displacement of the sine wave as shown in FIG.

次に、本実施例においては、第２の揺動ミラー１３Ａは、非駆動時の位置を基準位置（変位量が０となる位置）とし、当該基準位置から第２の揺動軸ＡＸ２の周方向に沿って揺動する。また、例えば、第２の揺動ミラー１３Ａは、当該基準位置から第２の揺動軸ＡＸ２の周方向における一方の方向（以下、正の方向と称する場合がある）に所定の変位量だけ変位した位置と、他方の方向（以下、正の方向と称する場合がある）に所定の変位量だけ変位した位置との間で揺動する。 Next, in the present embodiment, the secondoscillating mirror 13A has a non-driving position as a reference position (a position where the displacement amount becomes 0), and the second oscillating axis AX2 is rotated from the reference position to the circumference of the second oscillating shaft AX2. Swing along the direction. Further, for example, the secondoscillating mirror 13A is displaced by a predetermined displacement amount from the reference position in one direction in the circumferential direction of the second oscillating shaft AX2 (hereinafter, sometimes referred to as a positive direction). And a position displaced by a predetermined displacement amount in the other direction (hereinafter sometimes referred to as a positive direction).

例えば、第２の揺動ミラー１３Ａは、最大変位量（最大揺動角度）が±Ａ２（＜Ａ１）であり、第１の揺動ミラー１２Ａの変位を示す正弦波からπ／２だけ進んだ位相の正弦波の変位に従った変位量で第２の揺動軸ＡＸ２周りの共振周波数で揺動する。従って、第２の揺動ミラー１３Ａは、周期的かつ連続的に揺動速度を変化させつつ揺動する。 For example, the secondoscillating mirror 13A has a maximum displacement amount (maximum oscillating angle) of ± A2 (<A1), and is advanced by π / 2 from a sine wave indicating the displacement of the firstoscillating mirror 12A. It swings at a resonance frequency around the second swing axis AX2 with a displacement amount according to the displacement of the phase sine wave. Therefore, the secondoscillating mirror 13A oscillates while changing the oscillating speed periodically and continuously.

なお、第２の揺動ミラー１３Ａの変位量とは、第１の揺動ミラー１２Ａの変位量と同様に、第２の揺動ミラー１３Ａの非駆動時の位置を基準位置としたときの当該基準位置における第２の揺動ミラー１３Ａのミラー面の垂線と変位時における第２の揺動ミラー１３Ａの当該ミラー面の垂線と、がなす角度をいう。 The amount of displacement of the secondoscillating mirror 13A is the same as the amount of displacement of the firstoscillating mirror 12A when the position when the secondoscillating mirror 13A is not driven is the reference position. The angle formed by the perpendicular of the mirror surface of the secondoscillating mirror 13A at the reference position and the perpendicular of the mirror surface of the secondoscillating mirror 13A at the time of displacement.

図５Ａは、受光素子１４の受光面１４Ａ及び受光面１４Ａに入射する対象物ＯＢからの反射光Ｌ３Ａを模式的に示す図である。なお、図５Ａには、図４に示した期間Ｐ１、すなわち第１の揺動ミラー１２Ａの変位速度（揺動速度）が正の方向に大きい期間において、比較的近距離の対象物ＯＢ１からの反射光Ｌ３Ａの受光素子１４への入射位置と、比較的遠距離の対象物ＯＢ２からの反射光Ｌ３Ａの受光素子１４への入射位置と、を破線で示している。 FIG. 5A is a diagram schematically illustrating thelight receiving surface 14A of thelight receiving element 14 and the reflected light L3A from the object OB incident on thelight receiving surface 14A. In FIG. 5A, in the period P1 shown in FIG. 4, that is, the period during which the displacement speed (swinging speed) of the firstoscillating mirror 12A is large in the positive direction, The incident position of the reflected light L3A to thelight receiving element 14 and the incident position of the reflected light L3A from the object OB2 at a relatively long distance to thelight receiving element 14 are indicated by broken lines.

まず、本実施例においては、受光素子１４は、基板４１と、基板４１上に形成され、反射光Ｌ３Ａを検出する検出素子４２とを含む。例えば、検出素子４２は、少なくとも１つの光電変換素子を含む。検出素子４２の第２の偏向素子１３に対向する表面は、受光素子１４の受光面１４Ａとして機能する。 First, in the present embodiment, thelight receiving element 14 includes asubstrate 41 and adetection element 42 that is formed on thesubstrate 41 and detects the reflected light L3A. For example, thedetection element 42 includes at least one photoelectric conversion element. The surface of thedetection element 42 facing thesecond deflection element 13 functions as thelight receiving surface 14 A of thelight receiving element 14.

次に、図４、図５Ａ及び図５Ｂを用いて、対象物ＯＢによる反射光Ｌ３Ａの受光面１４Ａへの入射位置について説明する。図５Ｂは、図４に示した期間Ｐ２、すなわち第１の揺動ミラー１２Ａの揺動速度が負の方向に大きい期間における近距離の対象物ＯＢ１及び遠距離の対象物ＯＢ２の各々からの反射光Ｌ３Ａの受光素子１４への入射位置を破線で示している。 Next, the incident position of the reflected light L3A from the object OB on thelight receiving surface 14A will be described with reference to FIGS. 4, 5A, and 5B. FIG. 5B shows the reflection from each of the short-distance object OB1 and the long-distance object OB2 in the period P2 shown in FIG. 4, that is, the period in which the rocking speed of thefirst rocking mirror 12A is large in the negative direction. The incident position of the light L3A on thelight receiving element 14 is indicated by a broken line.

本実施例においては、まず、図４に示すように、期間Ｐ１及びＰ２においては、第１の偏向素子１２の第１の揺動ミラー１２Ａは、最も速い速度で揺動している。この期間Ｐ１及びＰ２では、走査光Ｌ２が第１の揺動ミラー１２Ａによって投光されてから、対象物ＯＢによって反射して反射光Ｌ３として第１の揺動ミラー１２Ａに戻ってくるまでの間に、第１の揺動ミラー１２Ａの位置（角度）が最も大きく変化する。 In this embodiment, first, as shown in FIG. 4, in the periods P1 and P2, the firstoscillating mirror 12A of thefirst deflecting element 12 oscillates at the fastest speed. In this period P1 and P2, the period from when the scanning light L2 is projected by the firstoscillating mirror 12A until it is reflected by the object OB and returned to the firstoscillating mirror 12A as reflected light L3. In addition, the position (angle) of the firstoscillating mirror 12A changes most greatly.

特に、比較的遠距離に対象物ＯＢが存在している場合、走査光Ｌ２が反射光Ｌ３となって第１の揺動ミラー１２Ａに戻ってくるまでに比較的長い時間がかかる。従って、第１の揺動ミラー１２Ａに戻って来た反射光Ｌ３は、その大きく変位した第１の揺動ミラー１２Ａによって、比較的近距離の対象物ＯＢからの反射光Ｌ３に比べて大きく異なる方向に反射されることが想定される。 In particular, when the object OB exists at a relatively long distance, it takes a relatively long time for the scanning light L2 to return to the firstoscillating mirror 12A as reflected light L3. Therefore, the reflected light L3 that has returned to the firstoscillating mirror 12A differs greatly from the reflected light L3 from the object OB at a relatively short distance due to the largely displaced first oscillatingmirror 12A. It is assumed to be reflected in the direction.

これに対し、第２の偏向素子１３の第２の揺動ミラー１３Ａは、第１の揺動ミラー１２Ａの変位に追従しかつ第１の揺動ミラー１２Ａの変位による反射光Ｌ３の偏向方向のずれを相殺する（補正する）ように揺動する。従って、第２の揺動ミラー１３Ａによって、反射された反射光Ｌ３Ａは、受光面１４Ａの設計上の中心の近傍に入射する。 On the other hand, the secondoscillating mirror 13A of thesecond deflecting element 13 follows the displacement of the firstoscillating mirror 12A and in the deflection direction of the reflected light L3 due to the displacement of the firstoscillating mirror 12A. It swings so as to cancel (correct) the deviation. Therefore, the reflected light L3A reflected by the secondoscillating mirror 13A enters the vicinity of the design center of thelight receiving surface 14A.

例えば、期間Ｐ１においては、第２の偏向素子１３の第２の揺動ミラー１３Ａは、最も大きな変位量（揺動角度）で正の方向に変位している。従って、期間Ｐ１では、第１の揺動ミラー１２Ａを経た対象物ＯＢからの反射光Ｌ３は、第２の揺動ミラー１３Ａによって大きく偏向されることとなる。従って、例えば、図５Ａに示すように、期間Ｐ１において、比較的近距離の対象物ＯＢ１からの反射光Ｌ３Ａと、比較的遠距離の対象物ＯＢ２からの反射光Ｌ３Ａと、の両方が受光面１４Ａの設計上の中心近傍に入射することとなる。 For example, in the period P1, the secondoscillating mirror 13A of thesecond deflection element 13 is displaced in the positive direction with the largest displacement amount (oscillation angle). Therefore, in the period P1, the reflected light L3 from the object OB that has passed through the firstoscillating mirror 12A is largely deflected by the secondoscillating mirror 13A. Therefore, for example, as shown in FIG. 5A, in the period P1, both the reflected light L3A from the object OB1 at a relatively short distance and the reflected light L3A from the object OB2 at a relatively long distance are both light receiving surfaces. It will be incident near the design center of 14A.

一方、図４に示すように、期間Ｐ２においては、第１の揺動ミラー１２Ａは、最も速い速度で負の方向に揺動している。この期間Ｐ２においては、第２の揺動ミラー１３Ａは、負の方向に最も大きな変位量で変位している。この場合、対象物ＯＢ１からの反射光Ｌ３Ａ（ＯＢ１）及び対象物ＯＢ２からの反射光Ｌ３Ａ（ＯＢ２）の各々は、受光面１４Ａにおける設計上の中心近傍において期間Ｐ１とは逆転した位置関係を持って入射することとなる。 On the other hand, as shown in FIG. 4, in the period P2, the firstoscillating mirror 12A oscillates in the negative direction at the fastest speed. During this period P2, the secondoscillating mirror 13A is displaced by the largest displacement amount in the negative direction. In this case, each of the reflected light L3A (OB1) from the object OB1 and the reflected light L3A (OB2) from the object OB2 has a positional relationship that is reversed from the period P1 in the vicinity of the design center of thelight receiving surface 14A. Will be incident.

具体的には、図５Ｂにおける左右方向において、反射光Ｌ３Ａ（ＯＢ１）及びＬ３Ａ（ＯＢ２）の受光面１４Ａへの入射位置の関係が図５Ａに示す関係から入れ替わる。しかし、反射光Ｌ３Ａ（ＯＢ１）及びＬ３Ａ（ＯＢ２）の各々は、受光面１４Ａにおける設計上の中心近傍に入射することとなる。 Specifically, in the left-right direction in FIG. 5B, the relationship between the incident positions of the reflected light L3A (OB1) and L3A (OB2) on thelight receiving surface 14A is switched from the relationship shown in FIG. 5A. However, each of the reflected lights L3A (OB1) and L3A (OB2) is incident near the design center of thelight receiving surface 14A.

図６Ａ及び図６Ｂは、比較例として、第２の偏向素子１３を有さない走査装置における受光素子１００の受光面１００Ａを示す図である。受光素子１００は、受光面１００Ａを構成する検出素子１０１を有する。図６Ａ及び図６Ｂは、比較例に係る走査装置において、受光素子１００が第１の偏向素子１２を経た反射光Ｌ３を受光する場合の反射光Ｌ３の入射位置を模式的に示す図である。 6A and 6B are diagrams showing alight receiving surface 100A of alight receiving element 100 in a scanning device that does not have thesecond deflecting element 13 as a comparative example. Thelight receiving element 100 includes adetection element 101 that constitutes thelight receiving surface 100A. 6A and 6B are diagrams schematically illustrating an incident position of the reflected light L3 when thelight receiving element 100 receives the reflected light L3 that has passed through thefirst deflecting element 12 in the scanning device according to the comparative example.

なお、図６Ａ及び図６Ｂには、比較例に係る走査装置の第１の偏向素子１２が図４の期間Ｐ１及びＰ２に対応する揺動状態となった際において、それぞれ近距離の対象物ＯＢ１及び遠距離の対象物ＯＢ２からの反射光Ｌ３の各々が受光面１０１Ａに入射する位置を破線で示している。 6A and 6B, when thefirst deflection element 12 of the scanning device according to the comparative example is in the swinging state corresponding to the periods P1 and P2 in FIG. The positions at which each of the reflected lights L3 from the object OB2 at a long distance are incident on the light receiving surface 101A are indicated by broken lines.

比較例の走査装置においては、例えば第１の揺動ミラー１２Ａが走査光Ｌ２の往復時間中に変位した場合、第１の揺動ミラー１２Ａを経た反射光Ｌ３の方向は、当該往復時間中の第１の揺動ミラー１２Ａの変位、すなわち第１の揺動ミラー１２Ａの揺動速度及びその方向の影響を忠実に受ける。 In the scanning device of the comparative example, for example, when the firstoscillating mirror 12A is displaced during the reciprocating time of the scanning light L2, the direction of the reflected light L3 that has passed through the firstoscillating mirror 12A is The displacement of the firstoscillating mirror 12A, that is, the influence of the oscillating speed and direction of the firstoscillating mirror 12A is faithfully affected.

従って、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、比較例においては、対象物ＯＢからの反射光Ｌ３は、期間Ｐ１及びＰ２間で、受光面１００Ａ上における第１の揺動ミラー１２Ａの揺動軸ＡＸ１に対応する軸を対称軸として対称的な位置（図では左右対称な位置）に入射する。 Therefore, as shown in FIGS. 6A and 6B, in the comparative example, the reflected light L3 from the object OB is the swing axis of thefirst swing mirror 12A on thelight receiving surface 100A during the periods P1 and P2. The light beam is incident on a symmetrical position (symmetrical position in the figure) with the axis corresponding to AX1 as the axis of symmetry.

すなわち、まず、比較的近距離の対象物ＯＢ１からの反射光Ｌ３は、期間Ｐ１及びＰ２の両方で、受光面１００Ａの中心近傍に入射する。しかし、その一方で、比較的遠距離の対象物ＯＢ２からの反射光Ｌ３は、期間Ｐ１及びＰ２間で、受光面１００Ａの中心から互いに反対方向に離れた位置に入射することとなる。 That is, first, the reflected light L3 from the object OB1 at a relatively short distance enters the vicinity of the center of thelight receiving surface 100A in both periods P1 and P2. However, on the other hand, the reflected light L3 from the object OB2 at a relatively long distance enters the positions separated in the opposite directions from the center of thelight receiving surface 100A during the periods P1 and P2.

従って、受光素子１００に受光面１０１を形成する検出素子１０１を設ける場合、図６に示すように、これらを全て受光するために大きなサイズの検出素子１０１を設ける必要がある。 Therefore, when thedetection element 101 for forming thelight receiving surface 101 is provided in thelight receiving element 100, it is necessary to provide a largesize detection element 101 in order to receive all of them as shown in FIG.

これに対し、本実施例においては、第１の揺動ミラー１２Ａの変位状態に応じて揺動する第２の揺動ミラー１３Ａを受光素子１４と第１の揺動ミラー１２Ａとの間に設けている。従って、種々の位置の対象物ＯＢからの反射光Ｌ３を受光面１４Ａ内の設計上の中心に近い位置に導くことができる。 In contrast, in this embodiment, a secondoscillating mirror 13A that oscillates according to the displacement state of the firstoscillating mirror 12A is provided between the light receivingelement 14 and the firstoscillating mirror 12A. ing. Therefore, the reflected light L3 from the object OB at various positions can be guided to a position near the design center in thelight receiving surface 14A.

従って、第２の揺動ミラー１３Ａ（第２の偏向素子１３）を設けない場合（比較例）に比べて、受光素子１４のサイズを大幅に縮小することができる。従って、意図しないノイズ光の受光が大幅に抑制される。従って、対象物ＯＢからの反射光Ｌ３を正確かつ確実に受光でき、正確な走査及び測距を行うことが可能な走査装置ＳＣ及び測距装置１０を提供することができる。 Therefore, the size of thelight receiving element 14 can be greatly reduced as compared with the case where the secondoscillating mirror 13A (second deflecting element 13) is not provided (comparative example). Therefore, unintended noise light reception is greatly suppressed. Therefore, it is possible to provide the scanning device SC and thedistance measuring device 10 that can accurately and surely receive the reflected light L3 from the object OB and can perform accurate scanning and distance measuring.

なお、第２の揺動ミラー１３Ａの最大変位量Ａ２は、想定される測距環境及び走査環境に応じて調節されることができる。例えば、走査領域Ｒ０内の比較的遠距離に対象物ＯＢが存在することが予め予測できる場合、又は外部からその情報を取得した場合、第２の揺動ミラー１３Ａの最大変位量Ａ２を比較的大きくすることで、反射光Ｌ３Ａの受光位置のずれを大きく補正することができる。一方、比較的近距離に対象物ＯＢが存在することを示す情報を取得した場合は、最大変位量Ａ２を比較的小さくしても十分に反射光Ｌ３の受光位置のずれを補正することができる。 Note that the maximum displacement amount A2 of the secondoscillating mirror 13A can be adjusted according to the assumed ranging environment and scanning environment. For example, when it can be predicted in advance that the object OB exists at a relatively long distance in the scanning region R0, or when the information is acquired from the outside, the maximum displacement A2 of the secondoscillating mirror 13A is relatively set. By making it larger, it is possible to greatly correct the shift in the light receiving position of the reflected light L3A. On the other hand, when information indicating that the object OB exists at a relatively short distance is acquired, even if the maximum displacement amount A2 is relatively small, the shift of the light receiving position of the reflected light L3 can be sufficiently corrected. .

また、本実施例では、第１及び第２の偏向素子１２及び１３が互いに同一の材料で形成され、かつ互いに同一の形状を有する。また、本実施例においては、第１及び第２に揺動ミラー１２Ａ及び１３Ａが共振するように互いに同一の周波数を有する第１及び第２の駆動信号ＳＤ１及びＳＤ２によって駆動される場合について説明した。しかし、第１及び第２の揺動ミラー１２Ａ及び１３Ａは、共振周波数に対応する周波数の信号によって駆動される場合に限定されない。 In the present embodiment, the first andsecond deflecting elements 12 and 13 are made of the same material and have the same shape. In the present embodiment, the case where the first and second oscillating mirrors 12A and 13A are driven by the first and second drive signals SD1 and SD2 having the same frequency so as to resonate has been described. . However, the first and second oscillating mirrors 12A and 13A are not limited to being driven by a signal having a frequency corresponding to the resonance frequency.

例えば、第２の揺動ミラー１３Ａを第１の揺動ミラー１２よりも高い共振周波数を有するように設計してもよい。また、この場合、例えば、第２の揺動ミラー１３Ａをその共振周波数よりも低い第１の揺動ミラー１２Ａの共振周波数に対応する周波数の第２の駆動信号ＳＤ２によって駆動されてもよい。 For example, the secondoscillating mirror 13A may be designed to have a higher resonance frequency than the firstoscillating mirror 12. In this case, for example, the secondoscillating mirror 13A may be driven by the second drive signal SD2 having a frequency corresponding to the resonance frequency of the firstoscillating mirror 12A lower than the resonance frequency.

この場合、駆動時において、第１の揺動ミラー１２Ａは共振し、第２の揺動ミラー１３Ａは共振しないような揺動態様となる。この場合、第１の揺動ミラー１２Ａの変位の位相が第１の駆動信号ＳＤ１の位相に対してπ／２遅れることを考慮すれば、第１及び第２の駆動信号ＳＤ１及びＳＤ２は同位相の信号とすることもできる。 In this case, during driving, the firstoscillating mirror 12A resonates and the secondoscillating mirror 13A does not resonate. In this case, considering that the phase of displacement of the firstoscillating mirror 12A is delayed by π / 2 with respect to the phase of the first drive signal SD1, the first and second drive signals SD1 and SD2 have the same phase. The signal can also be

図７は、第２の揺動ミラー１３Ａの他の動作例を示す図である。例えば、第２の揺動ミラー１３Ａは、矩形波の変位に従うように揺動されてもよい。この場合、図７に示すように、第２の揺動ミラー１３Ａは、第１の揺動ミラー１２Ａの揺動速度及びその揺動方向に応じて、位置を変化させるように揺動されればよい。 FIG. 7 is a diagram illustrating another operation example of the secondoscillating mirror 13A. For example, the secondoscillating mirror 13A may be oscillated so as to follow the displacement of the rectangular wave. In this case, as shown in FIG. 7, if the secondoscillating mirror 13A is oscillated so as to change its position in accordance with the oscillating speed and the oscillating direction of the firstoscillating mirror 12A. Good.

具体的には、第１の揺動ミラー１２Ａによって反射した反射光Ｌ３の方向がずれる方向は、走査光Ｌ２の往復時間中の第１の揺動ミラー１２Ａの揺動速度の向きに対応する。従って、第１の揺動ミラー１２Ａの揺動速度の向きとは反対方向に偏向させるように、第２の揺動ミラー１３Ａの位置（角度）を制御すればよい。従って、例えば図７に示すように、一定の位置で第２の揺動ミラー１３Ａを保持するような駆動を行っても、対象物ＯＢからの反射光Ｌ３の受光面１４Ａ上の入射位置のずれを補正することができる。 Specifically, the direction in which the direction of the reflected light L3 reflected by the firstoscillating mirror 12A deviates corresponds to the direction of the oscillating speed of the firstoscillating mirror 12A during the reciprocating time of the scanning light L2. Accordingly, the position (angle) of the secondoscillating mirror 13A may be controlled so as to deflect in the direction opposite to the direction of the oscillating speed of the firstoscillating mirror 12A. Therefore, for example, as shown in FIG. 7, even if driving is performed so as to hold the secondoscillating mirror 13A at a certain position, the incident position on thelight receiving surface 14A of the reflected light L3 from the object OB is shifted. Can be corrected.

図８は、第２の揺動ミラー１３Ａの他の動作例を示す図である。第２の揺動ミラー１３Ａは、図８に示す波形の変位に従うように揺動されてもよい。このような変位を示すように第２の揺動ミラー１３Ａを揺動させる場合であっても、例えば図７に示す例と同様の効果を得ることができる。 FIG. 8 is a diagram illustrating another operation example of the secondoscillating mirror 13A. The secondoscillating mirror 13A may be oscillated so as to follow the waveform displacement shown in FIG. Even when the secondoscillating mirror 13A is oscillated so as to exhibit such a displacement, for example, the same effect as in the example shown in FIG. 7 can be obtained.

図９は、実施例１の変形例１に係る測距装置１０Ａの配置図である。測距装置１０Ａは、走査装置ＳＣ１の構成を除いては、測距装置１０と同様の構成を有する。走査装置ＳＣ１は、投受光ユニットＵＮ０の構成を除いては、走査装置ＳＣと同様の構成を有する。投受光ユニットＵＮ０は、第２の偏向素子１３Ｌの構成を除いては、投受光ユニットＵＮと同様の構成を有する。本変形例においては、第２の偏向素子１３Ｌが可動レンズを含む。 FIG. 9 is a layout diagram of thedistance measuring apparatus 10A according to the first modification of the first embodiment. The rangingdevice 10A has the same configuration as the rangingdevice 10 except for the configuration of the scanning device SC1. The scanning device SC1 has the same configuration as the scanning device SC except for the configuration of the light projecting / receiving unit UN0. The light projecting / receiving unit UN0 has the same configuration as that of the light projecting / receiving unit UN, except for the configuration of thesecond deflection element 13L. In the present modification, thesecond deflection element 13L includes a movable lens.

具体的には、本実施例においては、投受光ユニットＵＮの第２の偏向素子１３が揺動ミラー１３Ａを有する場合について説明した。しかし、第２の偏向素子１３は揺動ミラー１３Ａを有する場合に限定されない。第２の偏向素子１３は、第１の偏向素子１２を経た反射光Ｌ３を偏向することが可能な構成を有していればよい。 Specifically, in the present embodiment, the case where thesecond deflection element 13 of the light projecting / receiving unit UN has theoscillating mirror 13A has been described. However, thesecond deflecting element 13 is not limited to the case where it has theoscillating mirror 13A. Thesecond deflecting element 13 only needs to have a configuration capable of deflecting the reflected light L3 that has passed through thefirst deflecting element 12.

本変形例においては、第２の偏向素子１３Ｌは第１の揺動ミラー１２Ａの揺動状態に応じて受光素子１４に対する位置が変化する可動レンズを含む。例えば、可動レンズは、所定の方向に沿って回動若しくは旋回し、又は平行移動するように構成されている。この場合であっても、第１の揺動ミラー１２Ａを経た反射光Ｌ３を受光素子１４の好ましい位置に導くように反射光Ｌ３を偏向することができる。 In the present modification, thesecond deflection element 13L includes a movable lens whose position relative to thelight receiving element 14 changes according to the swinging state of thefirst swinging mirror 12A. For example, the movable lens is configured to rotate or turn along a predetermined direction, or to translate. Even in this case, the reflected light L3 can be deflected so that the reflected light L3 that has passed through the firstoscillating mirror 12A is guided to a preferred position of thelight receiving element 14.

なお、第２の偏向素子１３は、ＭＥＭＳミラー及び可動レンズ以外の他の光学素子を有していてもよい。例えば、第２の偏向素子１３は、ポリゴンミラー、ガルバノミラー又は液晶素子を有していてもよい。 Note that thesecond deflection element 13 may have an optical element other than the MEMS mirror and the movable lens. For example, thesecond deflection element 13 may have a polygon mirror, a galvanometer mirror, or a liquid crystal element.

また、上記した第２の偏向素子１３又は１３Ｌの動作は一例に過ぎない。第１の偏向素子１２を経た反射光Ｌ３を受光素子１４の好ましい位置に入射させることを考慮すると、第２の偏向素子１３は、例えば、第１の揺動ミラー１２Ａの揺動速度の向きに基づいた方向に、第１の揺動ミラー１２Ａを経た反射光Ｌ３を偏向するように構成されていればよい。また、例えば、第２の偏向素子１３は、第１の揺動ミラー１２Ａの揺動速度に基づいた方向に、第１の揺動ミラー１２Ａを経た反射光Ｌ３を偏向するように構成されていればよい。 Further, the operation of thesecond deflection element 13 or 13L described above is merely an example. Considering that the reflected light L3 having passed through thefirst deflecting element 12 is incident on a preferred position of thelight receiving element 14, thesecond deflecting element 13 is, for example, in the direction of the swing speed of thefirst swing mirror 12A. What is necessary is just to be comprised so that the reflected light L3 which passed 12 A of 1st rocking | swiveling mirrors may be deflected in the direction based. Further, for example, thesecond deflection element 13 is configured to deflect the reflected light L3 that has passed through the firstoscillating mirror 12A in a direction based on the oscillating speed of the firstoscillating mirror 12A. That's fine.

図１０は、実施例１の変形例２に係る測距装置１０Ｂにおける走査装置ＳＣ２の第１の偏向素子１２Ｍの上面図である。また、図１１は、走査装置ＳＣ２の第２の偏向素子１３Ｍの上面図である。図１０及び図１１を用いて、測距装置１０Ｂ及び走査装置ＳＣ２について説明する。 FIG. 10 is a top view of thefirst deflection element 12M of the scanning device SC2 in thedistance measuring device 10B according to the second modification of the first embodiment. FIG. 11 is a top view of thesecond deflection element 13M of the scanning device SC2. Thedistance measuring device 10B and the scanning device SC2 will be described with reference to FIGS.

測距装置１０Ｂは、走査装置ＳＣ２が２次元走査に対応する第１の偏向素子１２Ｍを有する点、第２の偏向素子１３Ｍが反射光Ｌ３を２次元的に偏向する構成を有する点、及び駆動部１６Ｍ（第１及び第２の偏向素子駆動部１６ＭＢ及び１６ＭＣ）の構成を除いては、走査装置ＳＣと同様の構成を有する。 Thedistance measuring device 10B has a point in which the scanning device SC2 has afirst deflection element 12M corresponding to two-dimensional scanning, a point in which thesecond deflection element 13M has a configuration to two-dimensionally deflect the reflected light L3, and driving. Except for the configuration of theunit 16M (first and second deflection element driving units 16MB and 16MC), the configuration is the same as that of the scanning device SC.

まず、図１０に示すように、第１の偏向素子１２Ｍは、互いに直交する第１及び第３の揺動軸ＡＸ１及びＡＹ１の周りに揺動する揺動ミラー１２ＭＡを有する。本変形例においては、第１の偏向素子１２Ｍは、フレーム部２１と、フレーム部２１に揺動可能に支持され、第１及び第３の揺動軸ＡＸ１及びＡＹ１の周りに揺動する揺動部２２Ｍとを有する。 First, as shown in FIG. 10, thefirst deflecting element 12M has a swinging mirror 12MA that swings around first and third swinging axes AX1 and AY1 orthogonal to each other. In the present modification, thefirst deflection element 12M is swingably supported by theframe portion 21 and theframe portion 21 and swings around the first and third swing axes AX1 and AY1.Part 22M.

揺動部２２Ｍは、一端がフレーム部２１の内周部に固定され、第３の揺動軸ＡＹ１に沿って延び、第３の揺動軸ＡＹ１の周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＹ１を有する。また、揺動部２２Ｍは、一対のトーションバーＴＹ１の他端に接続され、第３の揺動軸ＡＹ１の周りに揺動する揺動枠ＳＹ１を有する。 One end of the swingingportion 22M is fixed to the inner peripheral portion of theframe portion 21, extends along the third swinging shaft AY1, and has a pair of torsion bars TY1 having elasticity in the circumferential direction of the third swinging shaft AY1. Have The swingingpart 22M has a swinging frame SY1 that is connected to the other end of the pair of torsion bars TY1 and swings around the third swinging axis AY1.

また、揺動部２２Ｍは、一端が揺動枠ＳＹ１の内周部に接続され、揺動部２２と同様の一対のトーションバーＴＸ１及び揺動板ＳＸ１を有する。従って、揺動部２２Ｍの揺動板ＳＸ１は、第１及び第３の揺動軸ＡＸ１及びＡＹ１の周りに揺動する。 The swingingpart 22M has one end connected to the inner peripheral part of the swinging frame SY1, and has a pair of torsion bars TX1 and a swinging plate SX1 similar to the swingingpart 22. Accordingly, the swing plate SX1 of theswing portion 22M swings around the first and third swing axes AX1 and AY1.

また、第１の偏向素子１２Ｍは、揺動部２２Ｍの揺動板ＳＸ１上に形成された光反射膜２４Ｍを有する。光反射膜２４Ｍは、揺動板ＳＸ１の揺動に従って、第１及び第３の揺動軸ＡＸ１及びＡＹ１の周りに揺動する。 Thefirst deflection element 12M has alight reflecting film 24M formed on the swing plate SX1 of theswing portion 22M. Thelight reflecting film 24M swings around the first and third swing axes AX1 and AY1 as the swing plate SX1 swings.

光反射膜２４Ｍは、揺動板ＳＸ１に垂直な方向から見たときに第１及び第３の揺動軸ＡＸ１及びＡＹ１の交点上に中心軸ＡＣ１を有する円板形状を有する。揺動部２２Ｍの光反射膜２４Ｍは、第１の偏向素子１２Ｍにおける第１の揺動ミラー１２ＭＡとして機能する。 Thelight reflecting film 24M has a disk shape having a central axis AC1 on the intersection of the first and third swing axes AX1 and AY1 when viewed from the direction perpendicular to the swing plate SX1. Thelight reflecting film 24M of theoscillating portion 22M functions as the first oscillating mirror 12MA in thefirst deflecting element 12M.

また、本変形例においては、走査装置ＳＣ２の駆動部１６Ｍは、第１の揺動ミラー１２ＭＡが第１の揺動軸ＡＸ１の周りに揺動するための揺動力を生成する揺動力生成部（図示せず）に駆動信号ＳＤ１Ｘを供給し、第１の揺動ミラー１２ＭＡが第３の揺動軸ＡＹ１の周りに揺動するための揺動力を生成する揺動力生成部（図示せず）に駆動信号ＳＤ１Ｙを供給する第１の偏向素子駆動部１６ＭＢを有する。第１の揺動ミラー１２ＭＡは、駆動信号ＳＤ１Ｘ及びＳＤ１Ｙによって、第１及び第３の揺動軸ＡＸ１及びＡＹ１の周りに揺動する。 In the present modification, the drivingunit 16M of the scanning device SC2 includes a swinging force generation unit (for generating a swinging force for the first swinging mirror 12MA to swing around the first swinging axis AX1). (Not shown) is supplied with a drive signal SD1X to a swinging force generator (not shown) that generates a swinging force for the first swinging mirror 12MA to swing around the third swinging axis AY1. The first deflecting element driving unit 16MB that supplies the driving signal SD1Y is provided. The first oscillating mirror 12MA oscillates around the first and third oscillating axes AX1 and AY1 by the drive signals SD1X and SD1Y.

また、図１１に示すように、第２の偏向素子１３Ｍは、互いに直交する第２及び第４の揺動軸ＡＸ２及びＡＹ２の周りに揺動する揺動ミラー１３ＭＡを有する。本変形例においては、第２の偏向素子１３Ｍは、フレーム部３１と、フレーム部３１に揺動可能に支持され、第２及び第４の揺動軸ＡＸ２及びＡＹ２の周りに揺動する揺動部３２Ｍとを有する。 As shown in FIG. 11, thesecond deflection element 13M includes a swing mirror 13MA that swings around second and fourth swing axes AX2 and AY2 orthogonal to each other. In the present modification, thesecond deflection element 13M is swingably supported by theframe portion 31 and theframe portion 31, and swings around the second and fourth swing axes AX2 and AY2.Part 32M.

揺動部３２Ｍは、一端がフレーム部３１の内周部に固定され、第４の揺動軸ＡＹ２に沿って延び、第４の揺動軸ＡＹ２の周方向の弾性を有する一対のトーションバーＴＹ２を有する。また、揺動部３２Ｍは、一対のトーションバーＴＹ２の他端に接続され、第４の揺動軸ＡＹ２の周りに揺動する揺動枠ＳＹ２を有する。 Theswing part 32M has one end fixed to the inner peripheral part of theframe part 31, extends along the fourth swing axis AY2, and has a pair of torsion bars TY2 having elasticity in the circumferential direction of the fourth swing axis AY2. Have Further, theswing part 32M has a swing frame SY2 that is connected to the other end of the pair of torsion bars TY2 and swings around the fourth swing axis AY2.

また、揺動部３２Ｍは、一端が揺動枠ＳＹ２の内周部に接続され、揺動部３２と同様の一対のトーションバーＴＸ２及び揺動板ＳＸ２を有する。従って、揺動部３２Ｍの揺動板ＳＸ２は、第２及び第４の揺動軸ＡＸ２及びＡＹ２の周りに揺動する。 The swingingpart 32M is connected at one end to the inner peripheral part of the swinging frame SY2, and has a pair of torsion bars TX2 and a swinging plate SX2 similar to the swingingpart 32. Therefore, the swing plate SX2 of theswing portion 32M swings around the second and fourth swing axes AX2 and AY2.

また、第２の偏向素子１３Ｍは、揺動部３２Ｍの揺動板ＳＸ２上に形成された光反射膜３４Ｍを有する。光反射膜３４Ｍは、揺動板ＳＸ２の揺動に従って、第２及び第４の揺動軸ＡＸ２及びＡＹ２の周りに揺動する。 Thesecond deflecting element 13M has alight reflecting film 34M formed on the swing plate SX2 of theswing portion 32M. Thelight reflecting film 34M swings around the second and fourth swing axes AX2 and AY2 according to the swing of the swing plate SX2.

光反射膜３４は、揺動板ＳＸ２に垂直な方向から見たときに第２及び第４の揺動軸ＡＸ２及びＡＹ２の交点上に中心軸ＡＣ２を有する円板形状を有する。揺動部３２Ｍの光反射膜３４Ｍは、第２の偏向素子１３Ｍにおける第２の揺動ミラー１３ＭＡとして機能する。 Thelight reflecting film 34 has a disk shape having a central axis AC2 on the intersection of the second and fourth swing axes AX2 and AY2 when viewed from a direction perpendicular to the swing plate SX2. Thelight reflecting film 34M of theoscillating portion 32M functions as the second oscillating mirror 13MA in thesecond deflecting element 13M.

また、本変形例においては、走査装置ＳＣ２の駆動部１６Ｍは、第２の揺動ミラー１３ＭＡが第２の揺動軸ＡＸ２の周りに揺動するための揺動力を生成する揺動力生成部（図示せず）に駆動信号ＳＤ２Ｘを供給し、第２の揺動ミラー１３ＭＡが第４の揺動軸ＡＹ２の周りに揺動するための揺動力を生成する揺動力生成部（図示せず）に駆動信号ＳＤ２Ｙを供給する第２の偏向素子駆動部１６ＭＣを有する。第２の揺動ミラー１３ＭＡは、駆動信号ＳＤ２Ｘ及びＳＤ２Ｙによって、第２及び第４の揺動軸ＡＸ２及びＡＹ２の周りに揺動する。 In the present modification, the drivingunit 16M of the scanning device SC2 includes a swinging force generating unit (for generating a swinging force for the second swinging mirror 13MA to swing around the second swinging axis AX2). (Not shown) is supplied with a driving signal SD2X, and a swinging force generator (not shown) that generates a swinging force for the second swinging mirror 13MA to swing around the fourth swinging axis AY2 is supplied. A second deflection element driving unit 16MC that supplies the driving signal SD2Y is provided. The second oscillating mirror 13MA oscillates around the second and fourth oscillating axes AX2 and AY2 by the drive signals SD2X and SD2Y.

また、本変形例においては、第１の偏向素子駆動部１６ＭＢは、駆動信号ＳＤ１Ｘとして第１の揺動ミラー１２Ｍの第１の揺動軸ＡＸ１周りの共振周波数の正弦波の信号を、また駆動信号ＳＤ１Ｙとして第１の揺動ミラー１２Ｍの第３の揺動軸ＡＹ１周りの共振周波数の正弦波の信号を、それぞれ第１の偏向素子１２Ｍに供給する。 In the present modification, the first deflection element driving unit 16MB also drives a sine wave signal having a resonance frequency around the first oscillating axis AX1 of the firstoscillating mirror 12M as the driving signal SD1X. A sine wave signal having a resonance frequency around the third oscillating axis AY1 of the firstoscillating mirror 12M is supplied to thefirst deflecting element 12M as the signal SD1Y.

また、第２の偏向素子駆動部１６ＭＣは、駆動信号ＳＤ２Ｘ及びＳＤ２Ｙとして、第１の揺動ミラー１２Ｍの揺動に追従して第２の揺動ミラー１３Ｍが揺動するような正弦波の信号を第２の偏向素子１３Ｍに供給する。例えば、第１及び第２の偏向素子１２Ｍ及び１３Ｍが同様の材料及び形状を有する場合、第２の偏向素子駆動部１６ＭＣは、駆動信号ＳＤ２Ｘ及びＳＤ２Ｙとして、駆動信号ＳＤ１Ｘ及びＳＤ１Ｙのそれぞれからπ／２だけ位相をずらした正弦波の信号を第２の偏向素子１３Ｍに供給する。 Further, the second deflecting element driving unit 16MC uses, as drive signals SD2X and SD2Y, a sine wave signal that causes the secondoscillating mirror 13M to oscillate following the oscillation of the firstoscillating mirror 12M. Is supplied to thesecond deflection element 13M. For example, when the first andsecond deflecting elements 12M and 13M have the same material and shape, the second deflecting element driving unit 16MC obtains the driving signals SD2X and SD2Y from each of the driving signals SD1X and SD1Y by π / A sine wave signal whose phase is shifted by 2 is supplied to thesecond deflection element 13M.

従って、変形例においては、第１及び第２の揺動ミラー１２Ｍ及び１３Ｍにおける第１及び第２の揺動軸ＡＸ１及びＡＸ２の周りの揺動角度は、図４と同様の推移を行う。また、第１及び第２の揺動ミラー１２Ｍ及び１３Ｍにおける第３及び第４の揺動軸ＡＹ１及びＡＹ２の周りの揺動角度は、周波数及び振幅は異なるものの、図４と同様の推移を行う。 Therefore, in the modification, the swing angles around the first and second swing axes AX1 and AX2 in the first and second swing mirrors 12M and 13M change in the same manner as in FIG. Further, the swing angles around the third and fourth swing axes AY1 and AY2 in the first and second swing mirrors 12M and 13M change in the same manner as in FIG. .

図１２は、走査装置ＳＣ２における受光素子１４の受光面１４Ａを模式的に示す上面図である。図１２は、同一タイミングで投光された走査光Ｌ２が互いに異なる距離の対象物ＯＢによって反射されたことによる反射光Ｌ３の受光面１４Ａ上の受光位置を模式的に示す図である。 FIG. 12 is a top view schematically showing thelight receiving surface 14A of thelight receiving element 14 in the scanning device SC2. FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a light receiving position on thelight receiving surface 14A of the reflected light L3 that is obtained when the scanning light L2 projected at the same timing is reflected by the object OB at different distances.

本変形例においては、第２の偏向素子１３Ｍ（第２の揺動ミラー１３ＭＡ）は、走査光Ｌ２の往復時間中における第１の揺動ミラー１２ＭＡの第１及び第３の揺動軸ＡＸ１及びＡＹ１の周りの変位の両方の影響を相殺するように揺動する。従って、第２の揺動ミラー１３ＭＡを経た反射光Ｌ３０Ａは、受光面１４Ａにおける設計上の中心の近傍に入射することとなる。従って、設計上の距離よりも近い距離の対象物ＯＢ１からの反射光Ｌ３０Ａや、当該設計上の距離よりも遠い距離の対象物ＯＢ２からの反射光Ｌ３０Ａであっても、受光面１４Ａにおける設計上の中心の近傍に入射する可能性が高い。 In the present modification, thesecond deflection element 13M (second oscillating mirror 13MA) includes the first and third oscillating axes AX1 of the first oscillating mirror 12MA during the reciprocating time of the scanning light L2. Swing to cancel out the effects of both displacements around AY1. Therefore, the reflected light L30A that has passed through the second oscillating mirror 13MA is incident near the design center of thelight receiving surface 14A. Therefore, the reflected light L30A from the object OB1 that is closer than the design distance and the reflected light L30A from the object OB2 that is farther than the design distance are designed on thelight receiving surface 14A. There is a high possibility that the light enters the vicinity of the center.

一方、図１３は、比較例として、第２の偏向素子１３Ｍを有さない走査装置における受光素子１００の受光面１００Ａが第１の偏向素子１２Ｍを経た反射光Ｌ３を受光する場合の反射光Ｌ３の入射位置を模式的に示す図である。当該比較例に係る走査装置においては、例えば第１の揺動ミラー１２ＭＡが走査光Ｌ２の往復時間中に変位した場合、第１の揺動ミラー１２ＭＡを経た反射光Ｌ３の方向は、当該往復時間中の第１の揺動ミラー１２ＭＡの変位の影響を２次元的に受けることとなる。 On the other hand, FIG. 13 shows, as a comparative example, reflected light L3 when thelight receiving surface 100A of thelight receiving element 100 in the scanning apparatus that does not have thesecond deflecting element 13M receives the reflected light L3 that has passed through thefirst deflecting element 12M. It is a figure which shows typically the incident position. In the scanning device according to the comparative example, for example, when the first oscillating mirror 12MA is displaced during the reciprocating time of the scanning light L2, the direction of the reflected light L3 passing through the first oscillating mirror 12MA is the reciprocating time. The influence of the displacement of the first first oscillating mirror 12MA is received two-dimensionally.

従って、図１３に示すように、比較的近距離の対象物ＯＢ１からの反射光Ｌ３は受光面１００Ａの中心付近に入射し、比較的遠距離の対象物ＯＢ２からの反射光Ｌ３は受光面１００Ａの周辺に入射する。また、遠距離の対象物ＯＢ２からの反射光Ｌ３は、第１の揺動ミラー１２ＭＡの揺動速度の向きに応じた方向に沿って受光面１００Ａの中心から離れた位置に入射する。従って、受光素子１００に受光面１０１を形成する検出素子１０１を設ける場合、図１３に示すように、これらを全て受光するために２次元的に大きなサイズの検出素子１０１を設ける必要がある。 Accordingly, as shown in FIG. 13, the reflected light L3 from the object OB1 at a relatively short distance is incident near the center of thelight receiving surface 100A, and the reflected light L3 from the object OB2 at a relatively long distance is received by thelight receiving surface 100A. Incident to the periphery. Further, the reflected light L3 from the object OB2 at a long distance is incident on a position away from the center of thelight receiving surface 100A along a direction corresponding to the direction of the swing speed of the first swing mirror 12MA. Therefore, when thedetection element 101 for forming thelight receiving surface 101 is provided in thelight receiving element 100, it is necessary to provide thedetection element 101 having a two-dimensionally large size in order to receive all of them as shown in FIG.

これに対し、本変形例のように２軸走査を行う場合においても、第１の揺動ミラー１２ＭＡの変位状態に応じて揺動する第２の揺動ミラー１３ＭＡが受光素子１４と第１の揺動ミラー１２ＭＡとの間に設けられている。従って、種々の位置の対象物ＯＢからの反射光Ｌ３を受光面１４Ａの設計上の中心に近い位置に導くことができる。 On the other hand, even when biaxial scanning is performed as in this modification, the second oscillating mirror 13MA that oscillates according to the displacement state of the first oscillating mirror 12MA It is provided between the oscillating mirror 12MA. Therefore, the reflected light L3 from the object OB at various positions can be guided to a position near the design center of thelight receiving surface 14A.

従って、本変形例においても、第２の揺動ミラー１３ＭＡ（第２の偏向素子１３Ｍ）を設けない場合（比較例）に比べて、受光素子１４のサイズを大幅に縮小することができる。従って、測距装置１０Ｂ及び走査装置ＳＣ２の小型化を図ることができ、また意図しないノイズ光を受光することが大幅に抑制される。従って、対象物ＯＢからの反射光Ｌ３を正確かつ確実に受光でき、正確な走査及び測距を行うことが可能な走査装置ＳＣ２及び測距装置１０Ｂを提供することができる。 Therefore, also in this modification, the size of thelight receiving element 14 can be significantly reduced as compared with the case where the second oscillating mirror 13MA (second deflectingelement 13M) is not provided (comparative example). Accordingly, thedistance measuring device 10B and the scanning device SC2 can be reduced in size, and unintentional noise light can be significantly suppressed. Therefore, it is possible to provide the scanning device SC2 and thedistance measuring device 10B that can accurately and reliably receive the reflected light L3 from the object OB and can perform accurate scanning and distance measuring.

なお、上記した第２の偏向素子１３及び１３Ｍの駆動構成（すなわち変位動作）は一例に過ぎない。第２の偏向素子１３又は１３Ｍは、第１の偏向素子１２又は１２Ｍと受光素子１４との間の反射光Ｌ３の光路上に設けられ、反射光Ｌ３を方向可変に偏向するように構成されていればよい。 The drive configuration (that is, the displacement operation) of thesecond deflection elements 13 and 13M described above is only an example. Thesecond deflection element 13 or 13M is provided on the optical path of the reflected light L3 between thefirst deflection element 12 or 12M and thelight receiving element 14, and is configured to deflect the reflected light L3 in a variable direction. Just do it.

このように、本実施例及びその種々の変形例に示したように、例えば、測距装置１０は、光源１１、光源１１からの出射光Ｌ１を方向可変に偏向しつつ走査光Ｌ２として走査領域（所定の領域）Ｒ０に向けて投光する第１の偏向素子１２、走査光Ｌ２が走査領域Ｒ０内の対象物ＯＢによって反射し、第１の偏向素子１２を通過した反射光Ｌ３を受光する受光素子１４、及び受光素子１４による反射光Ｌ３（反射光Ｌ３Ａ）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１５を有する。また、測距装置１０は、第１の偏向素子１２と受光素子１４との間の反射光Ｌ３の光路上に設けられ、第１の反射光Ｌ３を方向可変に偏向する第２の偏向素子１３を有する。 Thus, as shown in the present embodiment and various modifications thereof, for example, thedistance measuring device 10 uses thelight source 11 and the scanning region as the scanning light L2 while deflecting the emitted light L1 from thelight source 11 in a variable direction. (Predetermined area) Thefirst deflection element 12 and the scanning light L2 that project toward R0 are reflected by the object OB in the scanning area R0, and the reflected light L3 that has passed through thefirst deflection element 12 is received. Thelight receiving element 14 and thedistance measuring unit 15 that measures the distance to the object OB based on the light reception result of the reflected light L3 (reflected light L3A) by thelight receiving element 14 are provided. Thedistance measuring device 10 is provided on the optical path of the reflected light L3 between thefirst deflecting element 12 and thelight receiving element 14, and thesecond deflecting element 13 deflects the first reflected light L3 in a variable direction. Have

また、測距装置１０から測距部１５を除いた構成に対応する走査装置ＳＣは、正確な反射光Ｌ３の受光結果である受光信号ＳＲを種々の用途に応じた走査情報として出力する走査装置として機能する。従って、受光素子１４を小型化しつつ対象物ＯＢからの反射光Ｌ３を正確かつ確実に受光でき、正確な走査及び測距を行うことが可能な走査装置ＳＣ及び測距装置１０を提供することができる。 The scanning device SC corresponding to the configuration obtained by removing thedistance measuring unit 15 from thedistance measuring device 10 outputs a light reception signal SR, which is an accurate light reception result of the reflected light L3, as scanning information corresponding to various applications. Function as. Accordingly, it is possible to provide the scanning device SC and thedistance measuring device 10 that can accurately and reliably receive the reflected light L3 from the object OB while reducing the size of thelight receiving element 14, and that can perform accurate scanning and distance measurement. it can.

１０、１０Ａ、１０Ｂ測距装置
ＳＣ、ＳＣ１、ＳＣ２走査装置
１１光源
１２第１の偏向素子
１３第２の偏向素子
１４受光素子
１５測距部
１６駆動部10, 10A, 10B Distance measuring devices SC, SC1,SC2 Scanning device 11Light source 12First deflecting element 13Second deflecting element 14Light receiving element 15 Distance measuring unit 16 Driving unit

Claims

Translated fromJapanese

光源と、
前記光源からの出射光を方向可変に偏向しつつ走査光として所定の領域に向けて投光する第１の偏向素子と、
前記走査光が前記所定の領域内の対象物によって反射し、前記第１の偏向素子を経た反射光を受光する受光素子と、
前記第１の偏向素子と前記受光素子との間の前記反射光の光路上に設けられ、前記第１の偏向素子を経た前記反射光を方向可変に偏向する第２の偏向素子と、を有することを特徴とする走査装置。A light source;
A first deflecting element that projects light toward a predetermined region as scanning light while deflecting light emitted from the light source in a variable direction;
A light receiving element that reflects the scanning light reflected by an object in the predetermined region and receives the reflected light that has passed through the first deflection element;
A second deflecting element provided on an optical path of the reflected light between the first deflecting element and the light receiving element and deflecting the reflected light passing through the first deflecting element in a variable direction. A scanning device characterized by that.

前記第１の偏向素子は、前記光源からの前記出射光を反射させ、かつ少なくとも第１の揺動軸の周りに揺動する第１の揺動ミラーを含み、
前記第２の偏向素子は、前記第１の揺動ミラーの揺動速度の向きに基づいた方向に、前記第１の揺動ミラーを経た前記反射光を偏向することを特徴とする請求項１に記載の走査装置。The first deflection element includes a first oscillating mirror that reflects the emitted light from the light source and oscillates around at least a first oscillating shaft;
2. The second deflecting element deflects the reflected light that has passed through the first oscillating mirror in a direction based on the direction of the oscillating speed of the first oscillating mirror. The scanning device according to 1.

前記第２の偏向素子は、前記第１の揺動ミラーの揺動速度に基づいた方向に、前記第１の揺動ミラーを経た前記反射光を偏向することを特徴とする請求項２に記載の走査装置。 The second deflecting element deflects the reflected light that has passed through the first oscillating mirror in a direction based on an oscillating speed of the first oscillating mirror. Scanning device.

前記第２の偏向素子は、前記第１の揺動ミラーを経た前記反射光を反射させ、かつ少なくとも第２の揺動軸の周りに揺動する第２の揺動ミラーを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の走査装置。 The second deflection element includes a second oscillating mirror that reflects the reflected light that has passed through the first oscillating mirror and that oscillates at least about the second oscillating axis. The scanning device according to claim 2 or 3.

前記第２の偏向素子は、前記第１の揺動ミラーの揺動状態に応じて前記受光素子に対する位置が変化する可動レンズを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の走査装置。 4. The scanning device according to claim 2, wherein the second deflection element includes a movable lens whose position changes with respect to the light receiving element according to a swinging state of the first swinging mirror.

請求項１乃至５のいずれか１つに記載の走査装置と、
前記受光素子による前記反射光の受光結果に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距部と、を有することを特徴とする測距装置。A scanning device according to any one of claims 1 to 5;
And a distance measuring unit that measures a distance to the object based on a result of receiving the reflected light by the light receiving element.