光走査装置
【課題】光の走査精度を向上すると共に、光の走査範囲を広域化することが可能な光走査装置を提供すること。
【解決手段】本光走査装置は、開口部を有する筐体と、前記筐体内に揺動可能な状態で収容され、光源から出射される光を反射して走査する可動ミラーと、前記筐体の開口部を封止するとともに、前記可動ミラーに走査された走査光を筐体の外部に透過させる光透過部と、を有し、前記光透過部の前記筐体側の面は凹状の曲面であり、前記光透過部の前記走査光が透過する領域は高屈折材料により構成され、前記可動ミラーの全可動範囲において、前記可動ミラーの両端部は前記凹状の曲面の一部の領域、又は、前記凹状の曲面の一部の領域と連続する前記筐体の内側面の一部の領域と対向し、前記凹状の曲面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記凹状の曲面との距離が一定値であり、前記筐体の内側面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記筐体の内側面との距離が前記一定値以上である。
【解決手段】本光走査装置は、開口部を有する筐体と、前記筐体内に揺動可能な状態で収容され、光源から出射される光を反射して走査する可動ミラーと、前記筐体の開口部を封止するとともに、前記可動ミラーに走査された走査光を筐体の外部に透過させる光透過部と、を有し、前記光透過部の前記筐体側の面は凹状の曲面であり、前記光透過部の前記走査光が透過する領域は高屈折材料により構成され、前記可動ミラーの全可動範囲において、前記可動ミラーの両端部は前記凹状の曲面の一部の領域、又は、前記凹状の曲面の一部の領域と連続する前記筐体の内側面の一部の領域と対向し、前記凹状の曲面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記凹状の曲面との距離が一定値であり、前記筐体の内側面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記筐体の内側面との距離が前記一定値以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射される光を反射して走査する光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、可動するミラー部を有し、光源から出射された光をミラー部を可動させることにより走査する光走査装置が知られている。具体的には、例えば、ミラー部及びこのミラー部を振動させる駆動部を有する光学反射素子と、この光学反射素子を内包するとともに、ミラー部の上方に開口部を有するパッケージと、このパッケージの開口部上を覆い、上側が凸となる湾曲形状の光透過部とを備え、このパッケージは、開口部の周縁からパッケージの上方へ突出する突起部を有し、光透過部は、突起部の外側に載置され、光透過部と突起部との隙間には、シール材が挿入されている光走査装置が知られている。
【０００３】
この光走査装置において、光透過部の表面及び裏面は、ミラー部の中心に中心点を有する球面の一部で構成されている。つまり、ミラー部の中心から光透過部の表面及び裏面の任意の点までは等距離である。又、光透過部にはレンズの機能はなく、光透過部に入射した光は光透過部ではほとんど屈折せずに直進する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２２４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば特許文献１に開示された光走査装置では、ミラー部の中心から光透過部の裏面までの距離は規定されているが、ミラー部の両端部から光透過部の裏面までの距離は規定されていない。光走査装置内が大気圧である場合、ミラー部と光透過部の裏面までの距離が狭くなると、駆動時にミラー部が空気抵抗を受けるため光の走査精度が低下する虞がある。又、光透過部に入射した光を直進される構成では、光の走査範囲を広域化することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、光の走査精度を向上すると共に、光の走査範囲を広域化することが可能な光走査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本光走査装置は、開口部を有する筐体と、前記筐体内に揺動可能な状態で収容され、光源から出射される光を反射して走査する可動ミラーと、前記筐体の開口部を封止するとともに、前記可動ミラーに走査された走査光を筐体の外部に透過させる光透過部と、を有し、前記光透過部の前記筐体側の面は凹状の曲面であり、前記光透過部の前記走査光が透過する領域は高屈折材料により構成され、前記可動ミラーの全可動範囲において、前記可動ミラーの両端部は前記凹状の曲面の一部の領域、又は、前記凹状の曲面の一部の領域と連続する前記筐体の内側面の一部の領域と対向し、前記凹状の曲面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記凹状の曲面との距離が一定値であり、前記筐体の内側面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記筐体の内側面との距離が前記一定値以上であることを要件とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光の走査精度を向上すると共に、光の走査範囲を広域化することが可能な光走査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図２】可動ミラーが揺動する様子を例示する模式図である。
【図３】光透過部を可動ミラー側から見た状態を例示する斜視図である。
【図４】第２の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図６】第４の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図７】第５の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図８】第６の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図９】第７の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図１０】第８の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図１を参照するに、光走査装置１０は、筐体１１と、可動ミラー１２と、光透過部１３とを有する。筐体１１は、例えば、平面形状が矩形状の箱状部材であり、一方の側に開口部が設けられている。筐体１１の内部には可動ミラー１２が収容されている。筐体１１は、例えば、セラミックや金属、樹脂等により形成することができる。本実施の形態では、筐体１１の横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向、高さ方向（厚さ方向）をＺ方向とする。筐体１１の外形寸法は、例えば、縦（Ｙ方向）２０ｍｍ×横（Ｘ方向）２０ｍｍ×高さ（Ｚ方向）１０ｍｍ程度とすることができる。
【００１２】
可動ミラー１２は、筐体１１の内底面１１ａ対して揺動可能な鏡であり、走査光源（図示せず）から出射される光を反射して走査する機能を有する。本実施の形態では、一例として、可動ミラー１２を平面視長方形の板状部材とする。又、可動ミラー１２は、例えば、初期状態において筐体１１の内底面１１ａ対して水平に保持されており、長手方向がＸ方向、短手方向がＹ方向を向いている。
【００１３】
可動ミラー１２は、可動ミラー１２を平面視において長手方向に２分し断面視において厚さ方向に２分するＸＺ平面に平行な第１軸に対して揺動可能に構成されている。図１において、可動ミラー１２の中心部を通る破線（３本）が第１軸である。又、可動ミラー１２は、可動ミラー１２を平面視において短手方向に２分し断面視において厚さ方向に２分するＹＺ平面に平行な第２軸（図示せず）に対して揺動可能に構成されている。第１軸と第２軸とは直交しており、第１軸と第２軸の交点が可動ミラー１２の回転中心となる。図１では、可動ミラー１２が第２軸（図示せず）に対して実線の位置から破線の位置に揺動している様子を示している。
【００１４】
図２は、可動ミラーが揺動する様子を例示する模式図である。可動ミラー１２は、駆動部（図示せず）からの駆動信号に従って、例えば図２に示すように第１軸（図示せず）及び第２軸（図示せず）に対して揺動する。駆動部（図示せず）は、例えば、静電、電磁、圧電、熱等を利用した駆動方式により実現することができる。
【００１５】
図３は、光透過部を可動ミラー側から見た状態を例示する斜視図である。つまり、図３において、光透過部１３は図１とは上下が反転して描かれている。図１及び図３に示すように、光透過部１３は、例えば、平面形状が矩形状の部材であり、一方の側に凹部が設けられている。光透過部１３は、筐体１１の開口部に接着剤等により固着され筐体１１の開口部を封止するとともに、可動ミラー１２に走査された走査光を筐体１１の外部に透過させる。光透過部１３において、第１の面１３ａは平面、第２の面１３ｂは凹状の曲面であり、光透過部１３はレンズとして機能する。本実施の形態では、第２の面１３ｂは球面の一部とされている。つまり、第２の面１３ｂの曲率半径は一定である。
【００１６】
光透過部１３は、光走査装置１０の外部に設けられた走査光源（図示せず）から出射された光を筐体１１の内部に透過させ、走査光源（図示せず）から出射された光が可動ミラー１２で反射して走査された走査光を筐体１１の外部に透過させる材料から構成されている。光透過部１３の材料としては、例えば、屈折率ｎ＝１．４３〜２．１４程度のガラスやプラスティック等を用いることができるが、高屈折材料を用いると好適である。本願では、屈折率ｎ≧２の材料を高屈折材料とする。高屈折材料の一例としては、屈折率ｎ＝２．０であるセラミックレンズ等を挙げることができる。
【００１７】
図１において、Ａは、可動ミラー１２が全可動範囲内を揺動したときに、光透過部１３の第２の面１３ｂにおいて、可動ミラー１２の両端部と対向する領域を示している（以降、領域Ａとする）。Ｂは、可動ミラー１２が全可動範囲内を揺動したときに、筐体１１の内側面１１ｂにおいて、可動ミラー１２の両端部と対向する領域を示している（以降、領域Ｂとする）。領域Ａと領域Ｂとは連続しており、領域Ａ及び領域Ｂが可動ミラー１２の全可動範囲となる。なお、光透過部１３の第２の面１３ｂの領域Ａ以外の部分は、光走査装置１０で走査された走査光を外部に透過させる走査領域となり得る。
【００１８】
Ｃは、可動ミラー１２の両端部と第２の面１３ｂ又は筐体１１の内側面１１ｂとの距離を示している（以降、クリアランスＣとする）。ここで、可動ミラー１２の両端部とは、可動ミラー１２において第１軸上にあり最も回転中心から離れている点を指すものとする。光透過部１３の第２の面１３ｂの曲率中心は可動ミラー１２の回転中心（第１軸と第２軸との交点）と同一であり、光透過部１３の第２の面１３ｂの曲率半径は可動ミラー１２の回転半径と領域ＡにおけるクリアランスＣとの和とされている。つまり、領域ＡにおけるクリアランスＣは一定値である。領域ＡにおけるクリアランスＣは、例えば、０．５ｍｍ程度とすることができる。領域ＢにおけるクリアランスＣは、領域ＡにおけるクリアランスＣよりも大きい。つまり、領域Ａ及びＢにおいて、クリアランスＣは一定値以上（例えば、０．５ｍｍ以上）とされている。
【００１９】
光走査装置１０において、光走査装置１０の外部に設けられた走査光源から出射された光は、光透過部１３を透過して可動ミラー１２に入射する。可動ミラー１２は、駆動部（図示せず）からの駆動信号に従って所定方向に揺動し、走査光源から入射した光を反射して走査する。可動ミラー１２で走査された走査光は、再び光透過部１３を透過して光走査装置１０の外部に達する。
【００２０】
この際、領域Ａ及びＢにおいて、クリアランスＣを一定値以上（例えば、０．５ｍｍ以上）とすることにより、可動ミラー１２が揺動した場合の空気抵抗の影響を低減することが可能となり、可動ミラー１２の走査精度を安定化できる。
【００２１】
又、光透過部１３に高屈折材料を用いているため、可動ミラー１２で反射された光は、光透過部１３の第２の面１３ｂを透過する際に外側に屈折するため、光走査範囲を広げることができる。或いは、光走査範囲を従来通りとする場合には、可動ミラー１２の可動範囲を狭くすることが可能となり、可動ミラー１２の駆動速度を遅くできる。そのため、駆動時に可動ミラー１２が受ける応力が低減され、可動ミラー１２の駆動信頼性を向上できる。なお、図１のＨ及びＩは、可動ミラー１２で走査された走査光が光透過部１３を透過する際に外側に屈折し、光走査範囲が広がることを模式的に示している。
【００２２】
又、光透過部１３の可動ミラー１２側に凹部を設けることにより（光透過部１３の第２の面１３ｂを凹状の曲面とすることにより）、光走査装置１０の小型化が可能となる。
【００２３】
〈第２の実施の形態〉
第１の実施の形態では、光透過部の第２の面は球面の一部とされていた。つまり、光透過部の第２の面の曲率半径は一定であった。第２の実施の形態では、光透過部の第２の面の曲率半径を一定とはせず、部分的に異なるようにする例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００２４】
図４は、第２の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図４を参照するに、光走査装置２０は、光透過部１３が光透過部２３に置換された点が光走査装置１０（図１参照）と相違する。光透過部２３において、第１の面２３ａは平面、第２の面２３ｂは凹状の曲面であり、光透過部２３はレンズとして機能する。但し、光透過部１３の第２の面１３ｂとは異なり、光透過部２３の第２の面２３ｂの曲率半径は一定ではない。具体的には、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａの曲率半径は光透過部１３の第２の面１３ｂの曲率半径と同じであるが、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａ以外の領域の曲率半径は領域Ａの曲率半径よりも大きくされている。
【００２５】
なお、光走査装置１０の場合と同様に、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａの曲率中心は可動ミラー１２の回転中心と同一であり、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａの曲率半径は可動ミラー１２の回転半径と領域ＡにおけるクリアランスＣとの和とされている。つまり、領域ＡにおけるクリアランスＣは一定値である。領域ＡにおけるクリアランスＣは、例えば、０．５ｍｍ程度とすることができる。領域ＢにおけるクリアランスＣは、領域ＡにおけるクリアランスＣよりも大きい。つまり、領域Ａ及びＢにおいて、クリアランスＣは一定値以上（例えば、０．５ｍｍ以上）とされている。光透過部２３の材料や屈折率は、光透過部１３の材料や屈折率と同様とすることができる。
【００２６】
光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａ以外の領域の曲率半径及び光透過部２３の屈折率を調整することにより、可動ミラー１２の光走査速度を一定にすることができる。なお、屈折率は、光透過部２３の材料を適宜選択することにより調整できる。
【００２７】
このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａ以外の領域の曲率半径及び光透過部２３の屈折率を調整することにより、可動ミラー１２の光走査速度を一定にすることができる。
【００２８】
又、光走査装置２０を、第１の実施の形態に係る光走査装置１０よりも更に小型化（薄型化）できる。
【００２９】
〈第３の実施の形態〉
第２の実施の形態では、光透過部の第２の面の曲率半径を一定とはせず、部分的に異なるようにする例を示した。第３の実施の形態では、第２の実施の形態では平面であった光透過部の第１の面を曲面にする例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００３０】
図５は、第３の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図５を参照するに、光走査装置３０は、光透過部２３が光透過部３３に置換された点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。光透過部３３において、第１の面３３ａは凸状の曲面、第２の面３３ｂは凹状の曲面であり、光透過部３３はレンズとして機能する。光透過部３３において、第１の面３３ａの曲率半径は第２の面３３ｂの曲率半径よりも小さくされている。光透過部３３の材料や屈折率は、光透過部１３の材料や屈折率と同様とすることができる。
【００３１】
このように、第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、光透過部３３の第１の面３３ａを凸状の曲面とすることにより、可動ミラー１２で走査された走査光は光透過部３３を透過する際に第１の面３３ａ及び第２の面３３ｂで外側に屈折するため、光走査範囲を第２の実施の形態よりも更に広げることができる。或いは、光走査範囲を従来通りとする場合には、可動ミラー１２の可動範囲を第２の実施の形態よりも更に狭くすることが可能となり、可動ミラー１２の駆動速度を第２の実施の形態よりも更に遅くできる。そのため、駆動時に可動ミラー１２が受ける応力が低減され、可動ミラー１２の駆動信頼性を第２の実施の形態よりも更に向上できる。
【００３２】
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、第２の実施の形態の光透過部の第１の面側に第２の光透過部を設ける例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００３３】
図６は、第４の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図６を参照するに、光走査装置４０は、光透過部２３の第１の面２３ａ側に第２の光透過部４３を設けた点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。第２の光透過部４３において、第１の面４３ａ及び第２の面４３ｂは何れも凸状の曲面であり、第２の光透過部４３はレンズとして機能する。第２の光透過部４３において、第１の面４３ａの曲率半径及び第２の面４３ｂの曲率半径は、光透過部２３の第２の面２３ｂの曲率半径よりも小さくされている。第２の光透過部４３の材料や屈折率は、光透過部２３の材料や屈折率と同様とすることができるが、異なるように設定しても構わない。
【００３４】
このように、第４の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、光透過部２３の第１の面２３ａ側に第２の光透過部４３を設けることにより、光透過部２３を透過した光は第２の光透過部４３を透過する際に第１の面４３ａ及び第２の面４３ｂで更に外側に屈折するため、光走査範囲を第２の実施の形態よりも更に広げることができる。或いは、光走査範囲を従来通りとする場合には、可動ミラー１２の可動範囲を第２の実施の形態よりも更に狭くすることが可能となり、可動ミラー１２の駆動速度を第２の実施の形態よりも更に遅くできる。そのため、駆動時に可動ミラー１２が受ける応力が低減され、可動ミラー１２の駆動信頼性を第２の実施の形態よりも更に向上できる。
【００３５】
〈第５の実施の形態〉
第３の実施の形態では、光透過部の第１の面を曲面にする例を示した。第５の実施の形態では、第３の実施の形態の光透過部の第１の面側に第２の光透過部を設ける例を示す。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００３６】
図７は、第５の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図７を参照するに、光走査装置５０は、光透過部３３の第１の面３３ａ側に第２の光透過部４３を設けた点が光走査装置３０（図５参照）と相違する。第２の光透過部４３については、第４の実施の形態で説明した通りである。
【００３７】
このように、第５の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、光透過部３３の第１の面３３ａ側に第２の光透過部４３を設けることにより、光透過部３３を透過した光は第２の光透過部４３を透過する際に第１の面４３ａ及び第２の面４３ｂで更に外側に屈折するため、光走査範囲を第３の実施の形態よりも更に広げることができる。或いは、光走査範囲を従来通りとする場合には、可動ミラー１２の可動範囲を第３の実施の形態よりも更に狭くすることが可能となり、可動ミラー１２の駆動速度を第３の実施の形態よりも更に遅くできる。そのため、駆動時に可動ミラー１２が受ける応力が低減され、可動ミラー１２の駆動信頼性を第３の実施の形態よりも更に向上できる。
【００３８】
〈第６の実施の形態〉
第６の実施の形態では、第２の実施の形態に係る光走査装置の筐体の内部に走査光源を設ける例を示す。なお、第６の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００３９】
図８は、第６の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図８を参照するに、光走査装置６０は、光走査装置６０の内部に走査光源６１を設けた点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。走査光源６１としては、レーザや発光ダイオード等を用いることができる。なお、図８において、Ｊは走査光源６１から可動ミラー１２の方向に出射される光を示している。
【００４０】
このように、第５の実施の形態によれば、光走査装置６０の内部に走査光源６１を設けても、第２の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００４１】
〈第７の実施の形態〉
第２の実施の形態では、領域ＡにおけるクリアランスＣが一定値であり、領域ＢにおけるクリアランスＣが領域ＡにおけるクリアランスＣよりも大きい例を示した。第７の実施の形態では、可動ミラーの全可動範囲においてクリアランスＣを一定値とする例を示す。なお、第７の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００４２】
図９は、第７の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図９を参照するに、光走査装置７０は、筐体１１の内側面１１ｂの内底面１１ａ側に部材７１を設けた点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。部材７１は、例えば、接着剤等により筐体１１内に固着されている。部材７１において、面７１ａは凹状の曲面である。本実施の形態では、面７１ａは球面の一部とされている。つまり、面７１ａの曲率半径は一定である。部材７１は光が透過する部分ではないため、部材７１は樹脂等の任意の材料から形成して構わない。又、部材７１は筐体１１と一体的に成形されていても構わない。
【００４３】
図９において、Ｄは、可動ミラー１２が全可動範囲内を揺動したときに、部材７１の面７１ａにおいて、可動ミラー１２の両端部と対向する領域を示している（以降、領域Ｄとする）。領域Ａと領域Ｄとは連続しており、領域Ａ及び領域Ｄが可動ミラー１２の全可動範囲となる。
【００４４】
クリアランスＣは、可動ミラー１２の両端部と第２の面２３ｂ又は部材７１の面７１ａとの距離を示している。領域ＡにおけるクリアランスＣと、領域ＤにおけるクリアランスＣは同一とされている。光透過部２３の第２の面２３ｂの曲率中心は可動ミラー１２の回転中心と同一であり、光透過部２３の第２の面２３ｂの曲率半径は可動ミラー１２の回転半径と領域ＡにおけるクリアランスＣとの和とされている。又、部材７１の面７１ａの曲率中心は可動ミラー１２の回転中心と同一であり、部材７１の面７１ａの曲率半径は可動ミラー１２の回転半径と領域ＤにおけるクリアランスＣ（＝領域ＡにおけるクリアランスＣ）との和とされている。このように、光透過部２３の第２の面２３ｂと部材７１の面７１ａとは曲率中心及び曲率半径が同一であり、領域ＡにおけるクリアランスＣと領域ＤにおけるクリアランスＣとは同一である。つまり、領域Ａと領域Ｄとは同一の球面の一部であり、可動ミラー１２の全可動範囲においてクリアランスＣは一定値である。クリアランスＣは、例えば、０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００４５】
このように、第７の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、可動ミラー１２の全可動範囲においてクリアランスＣを一定にすることにより、領域Ａ及びＤにおいて、可動ミラー１２が揺動した場合の空気抵抗の変動を第２の実施の形態よりも更に低減することが可能となり、可動ミラー１２の走査精度を第２の実施の形態よりも更に安定化できる。
【００４６】
〈第８の実施の形態〉
第２の実施の形態では、光透過部を単一材料から形成した。第８の実施の形態では、光透過部を複数材料の組み合わせにより形成する例を示す。なお、第８の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００４７】
図１０は、第８の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図１０を参照するに、光走査装置８０は、光透過部２３が第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４に置換された点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。光走査装置８０の光透過部は、第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４から構成されており、第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４はレンズとして機能する。第１の光透過部８３の第１の面８３ａと第２の光透過部８４の第１の面８４ａは連続する１つの平面を形成している。
【００４８】
又、第１の光透過部８３の第２の面８３ｂと第２の光透過部８４の第２の面８４ｂは連続する１つの凹状の曲面を形成している。第２の光透過部８４の第２の面８４ｂ（＝領域Ａ）の曲率半径は、第２の実施の形態の光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａの曲率半径と同じである。又、第１の光透過部８３の第２の面８３ｂの曲率半径は、第２の実施の形態の光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａ以外の領域の曲率半径と同じである。
【００４９】
第１の光透過部８４は、光走査装置８０で走査された走査光を外部に透過させる走査領域ではないため、特別な材料を用いる必要はない。第１の光透過部８３の材料としては、例えば、屈折率ｎ＝１．４３〜２．１４程度のガラスやプラスティック等を用いることができるが、屈折率ｎ≧２の高屈折材料を用いると好適である。つまり、第１の光透過部８３の材料として屈折率ｎ≧２の高屈折材料を用い、走査領域の外側の領域である第２の光透過部８４の材料として前記高屈折材料よりも屈折率の低い材料を用いてよい。このように、曲率半径の異なる２つの部材（第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４）を組み合わせて、１つの光透過部を形成することができる。
【００５０】
このように、第８の実施の形態によれば、曲率半径の異なる２つの部材（第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４）を組み合わせても、第２の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００５１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５２】
例えば、第３〜第８の実施の形態において、第２の実施の形態を変形する例を示したが、第１の実施の形態を変形してもよい。
【００５３】
又、第１、第３〜第７の実施の形態に、第８の実施の形態のような変形を加えてもよい。
【００５４】
又、第１、第３〜第６、及び第８の実施の形態に、第７の実施の形態のような変形を加えてもよい。
【００５５】
又、第１、第３〜第５、第７、及び第８の実施の形態に、第６の実施の形態のような変形を加えてもよい。
【００５６】
又、可動ミラーが１つの軸に対してのみ揺動可能に構成されている場合には、光透過部の凹部は略半球面状ではなく、略半円筒状とすることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０ 光走査装置
１１ 筐体
１１ａ 筐体の内底面
１１ｂ 筐体の内側面
１２ 可動ミラー
１３、２３、３３ 光透過部
１３ａ、２３ａ、３３ａ 光透過部の第１の面
１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ 光透過部の第２の面
４３、８４ 第２の光透過部
４３ａ、８４ａ 第２の光透過部の第１の面
４３ｂ、８４ｂ 第２の光透過部の第２の面
６１ 走査光源
７１ 部材
７１ａ 凹状の曲面
８３ 第１の光透過部
８３ａ 第１の光透過部の第１の面
８３ｂ 第１の光透過部の第２の面
Ａ、Ｂ、Ｄ 領域
Ｃ クリアランス
Ｈ、Ｉ 走査光
Ｊ 走査光源から出射される光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射される光を反射して走査する光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、可動するミラー部を有し、光源から出射された光をミラー部を可動させることにより走査する光走査装置が知られている。具体的には、例えば、ミラー部及びこのミラー部を振動させる駆動部を有する光学反射素子と、この光学反射素子を内包するとともに、ミラー部の上方に開口部を有するパッケージと、このパッケージの開口部上を覆い、上側が凸となる湾曲形状の光透過部とを備え、このパッケージは、開口部の周縁からパッケージの上方へ突出する突起部を有し、光透過部は、突起部の外側に載置され、光透過部と突起部との隙間には、シール材が挿入されている光走査装置が知られている。
【０００３】
この光走査装置において、光透過部の表面及び裏面は、ミラー部の中心に中心点を有する球面の一部で構成されている。つまり、ミラー部の中心から光透過部の表面及び裏面の任意の点までは等距離である。又、光透過部にはレンズの機能はなく、光透過部に入射した光は光透過部ではほとんど屈折せずに直進する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２２４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば特許文献１に開示された光走査装置では、ミラー部の中心から光透過部の裏面までの距離は規定されているが、ミラー部の両端部から光透過部の裏面までの距離は規定されていない。光走査装置内が大気圧である場合、ミラー部と光透過部の裏面までの距離が狭くなると、駆動時にミラー部が空気抵抗を受けるため光の走査精度が低下する虞がある。又、光透過部に入射した光を直進される構成では、光の走査範囲を広域化することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、光の走査精度を向上すると共に、光の走査範囲を広域化することが可能な光走査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本光走査装置は、開口部を有する筐体と、前記筐体内に揺動可能な状態で収容され、光源から出射される光を反射して走査する可動ミラーと、前記筐体の開口部を封止するとともに、前記可動ミラーに走査された走査光を筐体の外部に透過させる光透過部と、を有し、前記光透過部の前記筐体側の面は凹状の曲面であり、前記光透過部の前記走査光が透過する領域は高屈折材料により構成され、前記可動ミラーの全可動範囲において、前記可動ミラーの両端部は前記凹状の曲面の一部の領域、又は、前記凹状の曲面の一部の領域と連続する前記筐体の内側面の一部の領域と対向し、前記凹状の曲面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記凹状の曲面との距離が一定値であり、前記筐体の内側面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記筐体の内側面との距離が前記一定値以上であることを要件とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光の走査精度を向上すると共に、光の走査範囲を広域化することが可能な光走査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図２】可動ミラーが揺動する様子を例示する模式図である。
【図３】光透過部を可動ミラー側から見た状態を例示する斜視図である。
【図４】第２の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図６】第４の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図７】第５の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図８】第６の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図９】第７の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【図１０】第８の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図１を参照するに、光走査装置１０は、筐体１１と、可動ミラー１２と、光透過部１３とを有する。筐体１１は、例えば、平面形状が矩形状の箱状部材であり、一方の側に開口部が設けられている。筐体１１の内部には可動ミラー１２が収容されている。筐体１１は、例えば、セラミックや金属、樹脂等により形成することができる。本実施の形態では、筐体１１の横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向、高さ方向（厚さ方向）をＺ方向とする。筐体１１の外形寸法は、例えば、縦（Ｙ方向）２０ｍｍ×横（Ｘ方向）２０ｍｍ×高さ（Ｚ方向）１０ｍｍ程度とすることができる。
【００１２】
可動ミラー１２は、筐体１１の内底面１１ａ対して揺動可能な鏡であり、走査光源（図示せず）から出射される光を反射して走査する機能を有する。本実施の形態では、一例として、可動ミラー１２を平面視長方形の板状部材とする。又、可動ミラー１２は、例えば、初期状態において筐体１１の内底面１１ａ対して水平に保持されており、長手方向がＸ方向、短手方向がＹ方向を向いている。
【００１３】
可動ミラー１２は、可動ミラー１２を平面視において長手方向に２分し断面視において厚さ方向に２分するＸＺ平面に平行な第１軸に対して揺動可能に構成されている。図１において、可動ミラー１２の中心部を通る破線（３本）が第１軸である。又、可動ミラー１２は、可動ミラー１２を平面視において短手方向に２分し断面視において厚さ方向に２分するＹＺ平面に平行な第２軸（図示せず）に対して揺動可能に構成されている。第１軸と第２軸とは直交しており、第１軸と第２軸の交点が可動ミラー１２の回転中心となる。図１では、可動ミラー１２が第２軸（図示せず）に対して実線の位置から破線の位置に揺動している様子を示している。
【００１４】
図２は、可動ミラーが揺動する様子を例示する模式図である。可動ミラー１２は、駆動部（図示せず）からの駆動信号に従って、例えば図２に示すように第１軸（図示せず）及び第２軸（図示せず）に対して揺動する。駆動部（図示せず）は、例えば、静電、電磁、圧電、熱等を利用した駆動方式により実現することができる。
【００１５】
図３は、光透過部を可動ミラー側から見た状態を例示する斜視図である。つまり、図３において、光透過部１３は図１とは上下が反転して描かれている。図１及び図３に示すように、光透過部１３は、例えば、平面形状が矩形状の部材であり、一方の側に凹部が設けられている。光透過部１３は、筐体１１の開口部に接着剤等により固着され筐体１１の開口部を封止するとともに、可動ミラー１２に走査された走査光を筐体１１の外部に透過させる。光透過部１３において、第１の面１３ａは平面、第２の面１３ｂは凹状の曲面であり、光透過部１３はレンズとして機能する。本実施の形態では、第２の面１３ｂは球面の一部とされている。つまり、第２の面１３ｂの曲率半径は一定である。
【００１６】
光透過部１３は、光走査装置１０の外部に設けられた走査光源（図示せず）から出射された光を筐体１１の内部に透過させ、走査光源（図示せず）から出射された光が可動ミラー１２で反射して走査された走査光を筐体１１の外部に透過させる材料から構成されている。光透過部１３の材料としては、例えば、屈折率ｎ＝１．４３〜２．１４程度のガラスやプラスティック等を用いることができるが、高屈折材料を用いると好適である。本願では、屈折率ｎ≧２の材料を高屈折材料とする。高屈折材料の一例としては、屈折率ｎ＝２．０であるセラミックレンズ等を挙げることができる。
【００１７】
図１において、Ａは、可動ミラー１２が全可動範囲内を揺動したときに、光透過部１３の第２の面１３ｂにおいて、可動ミラー１２の両端部と対向する領域を示している（以降、領域Ａとする）。Ｂは、可動ミラー１２が全可動範囲内を揺動したときに、筐体１１の内側面１１ｂにおいて、可動ミラー１２の両端部と対向する領域を示している（以降、領域Ｂとする）。領域Ａと領域Ｂとは連続しており、領域Ａ及び領域Ｂが可動ミラー１２の全可動範囲となる。なお、光透過部１３の第２の面１３ｂの領域Ａ以外の部分は、光走査装置１０で走査された走査光を外部に透過させる走査領域となり得る。
【００１８】
Ｃは、可動ミラー１２の両端部と第２の面１３ｂ又は筐体１１の内側面１１ｂとの距離を示している（以降、クリアランスＣとする）。ここで、可動ミラー１２の両端部とは、可動ミラー１２において第１軸上にあり最も回転中心から離れている点を指すものとする。光透過部１３の第２の面１３ｂの曲率中心は可動ミラー１２の回転中心（第１軸と第２軸との交点）と同一であり、光透過部１３の第２の面１３ｂの曲率半径は可動ミラー１２の回転半径と領域ＡにおけるクリアランスＣとの和とされている。つまり、領域ＡにおけるクリアランスＣは一定値である。領域ＡにおけるクリアランスＣは、例えば、０．５ｍｍ程度とすることができる。領域ＢにおけるクリアランスＣは、領域ＡにおけるクリアランスＣよりも大きい。つまり、領域Ａ及びＢにおいて、クリアランスＣは一定値以上（例えば、０．５ｍｍ以上）とされている。
【００１９】
光走査装置１０において、光走査装置１０の外部に設けられた走査光源から出射された光は、光透過部１３を透過して可動ミラー１２に入射する。可動ミラー１２は、駆動部（図示せず）からの駆動信号に従って所定方向に揺動し、走査光源から入射した光を反射して走査する。可動ミラー１２で走査された走査光は、再び光透過部１３を透過して光走査装置１０の外部に達する。
【００２０】
この際、領域Ａ及びＢにおいて、クリアランスＣを一定値以上（例えば、０．５ｍｍ以上）とすることにより、可動ミラー１２が揺動した場合の空気抵抗の影響を低減することが可能となり、可動ミラー１２の走査精度を安定化できる。
【００２１】
又、光透過部１３に高屈折材料を用いているため、可動ミラー１２で反射された光は、光透過部１３の第２の面１３ｂを透過する際に外側に屈折するため、光走査範囲を広げることができる。或いは、光走査範囲を従来通りとする場合には、可動ミラー１２の可動範囲を狭くすることが可能となり、可動ミラー１２の駆動速度を遅くできる。そのため、駆動時に可動ミラー１２が受ける応力が低減され、可動ミラー１２の駆動信頼性を向上できる。なお、図１のＨ及びＩは、可動ミラー１２で走査された走査光が光透過部１３を透過する際に外側に屈折し、光走査範囲が広がることを模式的に示している。
【００２２】
又、光透過部１３の可動ミラー１２側に凹部を設けることにより（光透過部１３の第２の面１３ｂを凹状の曲面とすることにより）、光走査装置１０の小型化が可能となる。
【００２３】
〈第２の実施の形態〉
第１の実施の形態では、光透過部の第２の面は球面の一部とされていた。つまり、光透過部の第２の面の曲率半径は一定であった。第２の実施の形態では、光透過部の第２の面の曲率半径を一定とはせず、部分的に異なるようにする例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００２４】
図４は、第２の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図４を参照するに、光走査装置２０は、光透過部１３が光透過部２３に置換された点が光走査装置１０（図１参照）と相違する。光透過部２３において、第１の面２３ａは平面、第２の面２３ｂは凹状の曲面であり、光透過部２３はレンズとして機能する。但し、光透過部１３の第２の面１３ｂとは異なり、光透過部２３の第２の面２３ｂの曲率半径は一定ではない。具体的には、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａの曲率半径は光透過部１３の第２の面１３ｂの曲率半径と同じであるが、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａ以外の領域の曲率半径は領域Ａの曲率半径よりも大きくされている。
【００２５】
なお、光走査装置１０の場合と同様に、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａの曲率中心は可動ミラー１２の回転中心と同一であり、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａの曲率半径は可動ミラー１２の回転半径と領域ＡにおけるクリアランスＣとの和とされている。つまり、領域ＡにおけるクリアランスＣは一定値である。領域ＡにおけるクリアランスＣは、例えば、０．５ｍｍ程度とすることができる。領域ＢにおけるクリアランスＣは、領域ＡにおけるクリアランスＣよりも大きい。つまり、領域Ａ及びＢにおいて、クリアランスＣは一定値以上（例えば、０．５ｍｍ以上）とされている。光透過部２３の材料や屈折率は、光透過部１３の材料や屈折率と同様とすることができる。
【００２６】
光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａ以外の領域の曲率半径及び光透過部２３の屈折率を調整することにより、可動ミラー１２の光走査速度を一定にすることができる。なお、屈折率は、光透過部２３の材料を適宜選択することにより調整できる。
【００２７】
このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａ以外の領域の曲率半径及び光透過部２３の屈折率を調整することにより、可動ミラー１２の光走査速度を一定にすることができる。
【００２８】
又、光走査装置２０を、第１の実施の形態に係る光走査装置１０よりも更に小型化（薄型化）できる。
【００２９】
〈第３の実施の形態〉
第２の実施の形態では、光透過部の第２の面の曲率半径を一定とはせず、部分的に異なるようにする例を示した。第３の実施の形態では、第２の実施の形態では平面であった光透過部の第１の面を曲面にする例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００３０】
図５は、第３の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図５を参照するに、光走査装置３０は、光透過部２３が光透過部３３に置換された点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。光透過部３３において、第１の面３３ａは凸状の曲面、第２の面３３ｂは凹状の曲面であり、光透過部３３はレンズとして機能する。光透過部３３において、第１の面３３ａの曲率半径は第２の面３３ｂの曲率半径よりも小さくされている。光透過部３３の材料や屈折率は、光透過部１３の材料や屈折率と同様とすることができる。
【００３１】
このように、第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、光透過部３３の第１の面３３ａを凸状の曲面とすることにより、可動ミラー１２で走査された走査光は光透過部３３を透過する際に第１の面３３ａ及び第２の面３３ｂで外側に屈折するため、光走査範囲を第２の実施の形態よりも更に広げることができる。或いは、光走査範囲を従来通りとする場合には、可動ミラー１２の可動範囲を第２の実施の形態よりも更に狭くすることが可能となり、可動ミラー１２の駆動速度を第２の実施の形態よりも更に遅くできる。そのため、駆動時に可動ミラー１２が受ける応力が低減され、可動ミラー１２の駆動信頼性を第２の実施の形態よりも更に向上できる。
【００３２】
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、第２の実施の形態の光透過部の第１の面側に第２の光透過部を設ける例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００３３】
図６は、第４の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図６を参照するに、光走査装置４０は、光透過部２３の第１の面２３ａ側に第２の光透過部４３を設けた点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。第２の光透過部４３において、第１の面４３ａ及び第２の面４３ｂは何れも凸状の曲面であり、第２の光透過部４３はレンズとして機能する。第２の光透過部４３において、第１の面４３ａの曲率半径及び第２の面４３ｂの曲率半径は、光透過部２３の第２の面２３ｂの曲率半径よりも小さくされている。第２の光透過部４３の材料や屈折率は、光透過部２３の材料や屈折率と同様とすることができるが、異なるように設定しても構わない。
【００３４】
このように、第４の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、光透過部２３の第１の面２３ａ側に第２の光透過部４３を設けることにより、光透過部２３を透過した光は第２の光透過部４３を透過する際に第１の面４３ａ及び第２の面４３ｂで更に外側に屈折するため、光走査範囲を第２の実施の形態よりも更に広げることができる。或いは、光走査範囲を従来通りとする場合には、可動ミラー１２の可動範囲を第２の実施の形態よりも更に狭くすることが可能となり、可動ミラー１２の駆動速度を第２の実施の形態よりも更に遅くできる。そのため、駆動時に可動ミラー１２が受ける応力が低減され、可動ミラー１２の駆動信頼性を第２の実施の形態よりも更に向上できる。
【００３５】
〈第５の実施の形態〉
第３の実施の形態では、光透過部の第１の面を曲面にする例を示した。第５の実施の形態では、第３の実施の形態の光透過部の第１の面側に第２の光透過部を設ける例を示す。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００３６】
図７は、第５の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図７を参照するに、光走査装置５０は、光透過部３３の第１の面３３ａ側に第２の光透過部４３を設けた点が光走査装置３０（図５参照）と相違する。第２の光透過部４３については、第４の実施の形態で説明した通りである。
【００３７】
このように、第５の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、光透過部３３の第１の面３３ａ側に第２の光透過部４３を設けることにより、光透過部３３を透過した光は第２の光透過部４３を透過する際に第１の面４３ａ及び第２の面４３ｂで更に外側に屈折するため、光走査範囲を第３の実施の形態よりも更に広げることができる。或いは、光走査範囲を従来通りとする場合には、可動ミラー１２の可動範囲を第３の実施の形態よりも更に狭くすることが可能となり、可動ミラー１２の駆動速度を第３の実施の形態よりも更に遅くできる。そのため、駆動時に可動ミラー１２が受ける応力が低減され、可動ミラー１２の駆動信頼性を第３の実施の形態よりも更に向上できる。
【００３８】
〈第６の実施の形態〉
第６の実施の形態では、第２の実施の形態に係る光走査装置の筐体の内部に走査光源を設ける例を示す。なお、第６の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００３９】
図８は、第６の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図８を参照するに、光走査装置６０は、光走査装置６０の内部に走査光源６１を設けた点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。走査光源６１としては、レーザや発光ダイオード等を用いることができる。なお、図８において、Ｊは走査光源６１から可動ミラー１２の方向に出射される光を示している。
【００４０】
このように、第５の実施の形態によれば、光走査装置６０の内部に走査光源６１を設けても、第２の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００４１】
〈第７の実施の形態〉
第２の実施の形態では、領域ＡにおけるクリアランスＣが一定値であり、領域ＢにおけるクリアランスＣが領域ＡにおけるクリアランスＣよりも大きい例を示した。第７の実施の形態では、可動ミラーの全可動範囲においてクリアランスＣを一定値とする例を示す。なお、第７の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００４２】
図９は、第７の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図９を参照するに、光走査装置７０は、筐体１１の内側面１１ｂの内底面１１ａ側に部材７１を設けた点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。部材７１は、例えば、接着剤等により筐体１１内に固着されている。部材７１において、面７１ａは凹状の曲面である。本実施の形態では、面７１ａは球面の一部とされている。つまり、面７１ａの曲率半径は一定である。部材７１は光が透過する部分ではないため、部材７１は樹脂等の任意の材料から形成して構わない。又、部材７１は筐体１１と一体的に成形されていても構わない。
【００４３】
図９において、Ｄは、可動ミラー１２が全可動範囲内を揺動したときに、部材７１の面７１ａにおいて、可動ミラー１２の両端部と対向する領域を示している（以降、領域Ｄとする）。領域Ａと領域Ｄとは連続しており、領域Ａ及び領域Ｄが可動ミラー１２の全可動範囲となる。
【００４４】
クリアランスＣは、可動ミラー１２の両端部と第２の面２３ｂ又は部材７１の面７１ａとの距離を示している。領域ＡにおけるクリアランスＣと、領域ＤにおけるクリアランスＣは同一とされている。光透過部２３の第２の面２３ｂの曲率中心は可動ミラー１２の回転中心と同一であり、光透過部２３の第２の面２３ｂの曲率半径は可動ミラー１２の回転半径と領域ＡにおけるクリアランスＣとの和とされている。又、部材７１の面７１ａの曲率中心は可動ミラー１２の回転中心と同一であり、部材７１の面７１ａの曲率半径は可動ミラー１２の回転半径と領域ＤにおけるクリアランスＣ（＝領域ＡにおけるクリアランスＣ）との和とされている。このように、光透過部２３の第２の面２３ｂと部材７１の面７１ａとは曲率中心及び曲率半径が同一であり、領域ＡにおけるクリアランスＣと領域ＤにおけるクリアランスＣとは同一である。つまり、領域Ａと領域Ｄとは同一の球面の一部であり、可動ミラー１２の全可動範囲においてクリアランスＣは一定値である。クリアランスＣは、例えば、０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００４５】
このように、第７の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、可動ミラー１２の全可動範囲においてクリアランスＣを一定にすることにより、領域Ａ及びＤにおいて、可動ミラー１２が揺動した場合の空気抵抗の変動を第２の実施の形態よりも更に低減することが可能となり、可動ミラー１２の走査精度を第２の実施の形態よりも更に安定化できる。
【００４６】
〈第８の実施の形態〉
第２の実施の形態では、光透過部を単一材料から形成した。第８の実施の形態では、光透過部を複数材料の組み合わせにより形成する例を示す。なお、第８の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００４７】
図１０は、第８の実施の形態に係る光走査装置を例示する断面図である。図１０を参照するに、光走査装置８０は、光透過部２３が第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４に置換された点が光走査装置２０（図４参照）と相違する。光走査装置８０の光透過部は、第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４から構成されており、第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４はレンズとして機能する。第１の光透過部８３の第１の面８３ａと第２の光透過部８４の第１の面８４ａは連続する１つの平面を形成している。
【００４８】
又、第１の光透過部８３の第２の面８３ｂと第２の光透過部８４の第２の面８４ｂは連続する１つの凹状の曲面を形成している。第２の光透過部８４の第２の面８４ｂ（＝領域Ａ）の曲率半径は、第２の実施の形態の光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａの曲率半径と同じである。又、第１の光透過部８３の第２の面８３ｂの曲率半径は、第２の実施の形態の光透過部２３の第２の面２３ｂの領域Ａ以外の領域の曲率半径と同じである。
【００４９】
第１の光透過部８４は、光走査装置８０で走査された走査光を外部に透過させる走査領域ではないため、特別な材料を用いる必要はない。第１の光透過部８３の材料としては、例えば、屈折率ｎ＝１．４３〜２．１４程度のガラスやプラスティック等を用いることができるが、屈折率ｎ≧２の高屈折材料を用いると好適である。つまり、第１の光透過部８３の材料として屈折率ｎ≧２の高屈折材料を用い、走査領域の外側の領域である第２の光透過部８４の材料として前記高屈折材料よりも屈折率の低い材料を用いてよい。このように、曲率半径の異なる２つの部材（第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４）を組み合わせて、１つの光透過部を形成することができる。
【００５０】
このように、第８の実施の形態によれば、曲率半径の異なる２つの部材（第１の光透過部８３及び第２の光透過部８４）を組み合わせても、第２の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００５１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５２】
例えば、第３〜第８の実施の形態において、第２の実施の形態を変形する例を示したが、第１の実施の形態を変形してもよい。
【００５３】
又、第１、第３〜第７の実施の形態に、第８の実施の形態のような変形を加えてもよい。
【００５４】
又、第１、第３〜第６、及び第８の実施の形態に、第７の実施の形態のような変形を加えてもよい。
【００５５】
又、第１、第３〜第５、第７、及び第８の実施の形態に、第６の実施の形態のような変形を加えてもよい。
【００５６】
又、可動ミラーが１つの軸に対してのみ揺動可能に構成されている場合には、光透過部の凹部は略半球面状ではなく、略半円筒状とすることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０ 光走査装置
１１ 筐体
１１ａ 筐体の内底面
１１ｂ 筐体の内側面
１２ 可動ミラー
１３、２３、３３ 光透過部
１３ａ、２３ａ、３３ａ 光透過部の第１の面
１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ 光透過部の第２の面
４３、８４ 第２の光透過部
４３ａ、８４ａ 第２の光透過部の第１の面
４３ｂ、８４ｂ 第２の光透過部の第２の面
６１ 走査光源
７１ 部材
７１ａ 凹状の曲面
８３ 第１の光透過部
８３ａ 第１の光透過部の第１の面
８３ｂ 第１の光透過部の第２の面
Ａ、Ｂ、Ｄ 領域
Ｃ クリアランス
Ｈ、Ｉ 走査光
Ｊ 走査光源から出射される光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する筐体と、
前記筐体内に揺動可能な状態で収容され、光源から出射される光を反射して走査する可動ミラーと、
前記筐体の開口部を封止するとともに、前記可動ミラーに走査された走査光を筐体の外部に透過させる光透過部と、を有し、
前記光透過部の前記筐体側の面は凹状の曲面であり、前記光透過部の前記走査光が透過する領域は高屈折材料により構成され、
前記可動ミラーの全可動範囲において、前記可動ミラーの両端部は前記凹状の曲面の一部の領域、又は、前記凹状の曲面の一部の領域と連続する前記筐体の内側面の一部の領域と対向し、
前記凹状の曲面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記凹状の曲面との距離が一定値であり、前記筐体の内側面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記筐体の内側面との距離が前記一定値以上である光走査装置。
【請求項２】
前記凹状の曲面において、前記一部の領域を除く領域の曲率半径は、前記一部の領域の曲率半径よりも大きい請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記筐体の内側面の一部の領域は凹状の曲面であり、前記可動ミラーの両端部と前記筐体の内側面の一部の領域の前記凹状の曲面との距離が前記一定値である請求項１又は２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光透過部の前記走査光が透過する領域の外側の領域は前記高屈折材料よりも屈折率の低い材料により構成されている請求項１乃至３の何れか一項記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光透過部の前記筐体の外側の面は凸状の曲面である請求項１乃至４の何れか一項記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光透過部の前記筐体の外側の面側に、前記走査光が通過する両面が何れも凸状の曲面である第２の光透過部を設けた請求項１乃至５の何れか一項記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光源は、前記筐体の内部に設けられている請求項１乃至６の何れか一項記載の光走査装置。
【請求項１】
開口部を有する筐体と、
前記筐体内に揺動可能な状態で収容され、光源から出射される光を反射して走査する可動ミラーと、
前記筐体の開口部を封止するとともに、前記可動ミラーに走査された走査光を筐体の外部に透過させる光透過部と、を有し、
前記光透過部の前記筐体側の面は凹状の曲面であり、前記光透過部の前記走査光が透過する領域は高屈折材料により構成され、
前記可動ミラーの全可動範囲において、前記可動ミラーの両端部は前記凹状の曲面の一部の領域、又は、前記凹状の曲面の一部の領域と連続する前記筐体の内側面の一部の領域と対向し、
前記凹状の曲面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記凹状の曲面との距離が一定値であり、前記筐体の内側面の一部の領域において、前記可動ミラーの両端部と前記筐体の内側面との距離が前記一定値以上である光走査装置。
【請求項２】
前記凹状の曲面において、前記一部の領域を除く領域の曲率半径は、前記一部の領域の曲率半径よりも大きい請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記筐体の内側面の一部の領域は凹状の曲面であり、前記可動ミラーの両端部と前記筐体の内側面の一部の領域の前記凹状の曲面との距離が前記一定値である請求項１又は２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光透過部の前記走査光が透過する領域の外側の領域は前記高屈折材料よりも屈折率の低い材料により構成されている請求項１乃至３の何れか一項記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光透過部の前記筐体の外側の面は凸状の曲面である請求項１乃至４の何れか一項記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光透過部の前記筐体の外側の面側に、前記走査光が通過する両面が何れも凸状の曲面である第２の光透過部を設けた請求項１乃至５の何れか一項記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光源は、前記筐体の内部に設けられている請求項１乃至６の何れか一項記載の光走査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１８３９２（Ｐ２０１２−１１８３９２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６９４５７（Ｐ２０１０−２６９４５７）
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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