WO2020149241A1 - 光走査装置 - Google Patents

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WO2020149241A1
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reflecting mirror
scanning device
optical scanning
light wave
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秀昌 鈴木
林　邦彦
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present disclosure relates to an optical scanning device configured to scan a light wave.
  • an optical scanning device such as a radar device used in a vehicle includes a light emitting unit that emits a light wave and a light receiving unit that receives a reflected wave of the light wave.
  • the optical scanning device in this case does not scan the light wave inside the device like the printer described above, but scans the light wave outside the device by emitting the light wave from the transmitting member that transmits the light wave. Composed.
  • One aspect of the present disclosure is to enable an optical scanning device configured to scan a light wave to prevent the light wave reflected by the transmissive member from entering the light receiving unit as stray light. is there.
  • the optical scanning device configured to scan a light wave.
  • the optical scanning device includes a light emitting unit, a light receiving unit, a transmissive member, and at least one reflecting mirror.
  • the light emitting unit is configured to emit a light wave.
  • the light receiving unit is configured to receive the reflected light of the light wave.
  • the transmissive member is configured to transmit the light wave and the reflected light of the light wave.
  • the reflecting mirror is disposed closer to the light emitting unit and the light receiving unit than the transmissive member, includes at least one rotating reflecting surface, and is configured to use the reflecting surface to deflect at least one of a light wave and reflected light. ..
  • the reflecting mirror has a low reflectance in which the reflectance of the light wave on the reflecting surface is set to be lower than that of other portions on the reflecting surface on the transmitting member side with the reflecting surface facing the light emitting portion side or the light receiving portion side. Area.
  • an optical scanning device that includes a transmitting member and scans a light wave using a rotating reflecting mirror
  • the light wave reflected by the transmitting member is further reflected by the reflecting mirror and becomes stray light
  • the low reflection area is provided on the transmission member side of the reflection surface to suppress the amount of stray light.
  • the term "transmissive member side of the reflective surface” refers to a portion that is on the transmissive member side when the reflective surface faces the light emitting section or the light receiving section.
  • FIG. 7 is a front view showing a reflection position of a light wave to be scanned and a reflection position of stray light in a first generation example of stray light. It is a top view showing an example of generation of the 2nd stray light.
  • FIG. 6 is a front view showing a reflection position of a scanned light wave and a reflection position of stray light in an example of a situation in which no stray light is generated. It is a graph which shows the relationship between the incident angle with respect to a high reflection area, and the reflectance of S polarization. It is a graph which shows the relationship of the incident angle with respect to the low reflection area
  • the optical scanning device 1 shown in FIG. 1 is mounted in a vehicle such as a passenger car, and is configured to scan a light wave.
  • the optical scanning device 1 emits a scanned light wave to the outside of the optical scanning device 1 and receives a reflected wave reflected by some object.
  • the optical scanning device 1 constitutes a part of an object detection device that detects the position of an object based on, for example, the direction from which a light wave is emitted and the time from the emission of a light wave to the reception of a reflected wave.
  • the optical scanning device 1 includes a light emitting unit 12, a light receiving unit 13, a transmissive member 11, and a plurality of reflecting mirrors 20A and 20B.
  • the optical scanning device 1 has a two-layer structure in which an internal space is vertically divided by a partition plate 15 that vertically divides the optical scanning device 1.
  • the optical scanning device 1 is provided with a configuration for scanning the light wave on the upper part of the partition plate 15, and a configuration for receiving the reflected light of the light wave on the lower part of the partition plate 15.
  • the light emitting unit 12 is arranged above the partition plate 15 and is configured to emit a light wave in the positive direction of the X axis.
  • the positive direction of the X axis is the left direction on the paper surface of FIG.
  • the light emitting unit 12 is configured as a device that emits a light wave, such as a laser diode.
  • the light wave emitted from the light emitting unit 12 is configured to travel toward the reflecting mirror 20A while the diffusion of the light wave is suppressed by the irradiation lens 14A arranged above the partition plate 15.
  • the light-emission-side reflecting mirror 20A of the plurality of reflecting mirrors 20A and 20B is arranged above the partition plate 15.
  • the reflecting mirror 20A has two rotating front and back reflecting surfaces, and is configured to deflect the light wave that has passed through the irradiation lens 14A in the positive Z-axis direction by using the reflecting surfaces.
  • the positive direction of the Z axis is the back side of the paper in FIG.
  • the transmissive member 11 is arranged on the positive side of the Z axis with respect to the light emitting unit 12, the light receiving unit 13, the reflecting mirrors 20A and 20B, and the like.
  • the transmissive member 11 is made of a material that transmits the light wave emitted from the light emitting unit 12, such as acrylic or glass, and functions as a cover unit for protecting the components of the optical scanning device 1.
  • the transmissive member 11 transmits the light wave deflected by the reflecting mirror 20A and transmits the reflected light resulting from the emitted light wave being reflected by the object.
  • the reflecting mirror 20B on the light receiving side of the plurality of reflecting mirrors 20A and 20B is arranged below the partition plate 15.
  • the reflecting mirror 20B is provided with two rotating reflecting surfaces on the front and back sides, and is synchronized so that the direction of the reflecting surface of the reflecting mirror 20B and the direction of the reflecting surface of the reflecting mirror 20A coincide with each other. It is configured to rotate while.
  • the reflecting mirror 20B deflects the reflected light, in which the light wave emitted by the scanning is reflected by some object, passes through the transmissive member 11, and returns from the positive direction of the Z axis, toward the light receiving lens 14B.
  • the light receiving lens 14B is arranged under the partition plate 15 and converges the reflected light incident from the reflecting mirror 20B so that the light receiving unit 13 can receive the reflected light.
  • the light receiving unit 13 is disposed below the partition plate 15 and directly below the light emitting unit 12, and is configured to receive the reflected light that has passed through the light receiving lens 14B and has arrived from the positive direction of the X axis. It The light receiving unit 13 is configured as, for example, a photodiode, and outputs a voltage according to the intensity of reflected light to a calculation unit or the like of the object detection device.
  • the reflection mirror 20A on the light emitting side has a plurality of regions having different reflectances in the same reflecting surface, as shown in FIG.
  • the plurality of areas includes a high reflection area 21A and a low reflection area 22A.
  • the reflecting mirrors 20A and 20B have the same structure on the front and back surfaces of the reflecting surfaces.
  • the high reflection area 21A is configured as a mirror surface that reflects most of the light waves of the wavelength emitted from the light emitting unit 12.
  • the high reflection area 21A is configured by laminating a metal film and a dielectric film on the base material of the reflecting mirror 20A. Specifically, as shown in FIG. 3, the high reflection region 21A is formed by, for example, sequentially laminating an aluminum film, a silicon dioxide film, a titanium dioxide film, and a silicon dioxide film.
  • the thicknesses of the metal film and the dielectric film forming the high reflection area 21A can be set arbitrarily. Further, the high reflection region 21A does not need to be provided with a metal film, and the high reflection region 21A may be composed of only a dielectric film. In this case, it is general that a titanium dioxide film and a silicon dioxide film are sequentially laminated.
  • the low reflection area 22A is a portion where the reflectance of the light wave on the reflection surface is set lower than that of the high reflection area 21A.
  • the low-reflection area 22A is formed, for example, by applying black paint to the high-reflection area 21A, as shown in FIG. In the low reflection area 22A, light is absorbed by the black paint, so the reflectance is low.
  • the low reflection area 22A is arranged on the transmissive member 11 side in a state where the reflective surface faces the light emitting section 12 side or the light receiving section 13 side, that is, a state in which light waves can be reflected to the transmissive member 11 side.
  • the low reflection region 22A is arranged on the positive direction side of the X axis of the reflecting surface when the reflecting surface is viewed from the positive direction of the Z axis. In the example shown in FIG. 2, about 25 to 30% from the end of the reflecting surface on the positive direction side of the X axis is set as the low reflection area 22A.
  • the reflecting mirror 20B on the light receiving side is provided with only the high reflection area 21B where the entire reflecting surface has a uniform reflectance.
  • the high-reflection area 21B and the low-reflection area 22B indicated by a broken line are illustrated in FIG. 4, the low-reflection area 22B does not exist here, and the entire reflection surface is treated as the high-reflection area 21B.
  • the high reflection area 21B is configured in the same manner as the high reflection area 21A in the reflecting mirror 20A on the light emitting side.
  • the incident angle of the light wave on the reflecting surface is ⁇ 1
  • the incident angle of the stray light on the reflecting surface is ⁇ 2
  • the stray light is a light wave reflected by the transmissive member 11 and emitted in a direction different from the direction in which the light should originally be emitted.
  • a light wave that is not stray light is represented by B
  • stray light is represented by SL.
  • the light wave reflected by the reflecting mirror 20A is transmitted by the transmitting member. It may be further reflected by 11, and the light wave thereof may be reflected by the reflecting mirror 20A again and become stray light.
  • the stray light has an incident angle ⁇ 1 of the light wave when the light wave emitted from the light emitting unit 12 is incident on the reflecting mirror 20A substantially parallel to the transmissive member 11 and is scanned on the side of the transmissive member 11 as in the present embodiment. It was found that it is likely to occur around 55 deg.
  • the conditions for generating stray light differ depending on the installation angle of the transmissive member 11 with respect to the reflecting mirror 20A, the direction in which the light emitting unit 12 emits a light wave to the reflecting mirror 20A, etc., but stray light is more transmissive on the reflecting surface of the reflecting mirror 20A. 11 tends to be reflected.
  • the incident angle theta 1 of the light wave is 52Deg
  • the incident angle of the stray light theta 2 shows a case of 37Deg.
  • the stray light is reflected by the region on the transmitting member 11 side in the light emitting side reflecting mirror 20A.
  • the light wave emitted from the light emitting unit 12 is reflected near the center of the reflecting surface, but the stray light is more transmissive than the light wave emitted from the light emitting unit 12. It is reflected on the 11 side.
  • the low reflection area 22A is provided on the reflective surface on the transmission member 11 side, and the low reflection area 22A is configured to reflect stray light, so that the amount of stray light is suppressed. .. That is, in the configuration of this embodiment, the amount of stray light is suppressed so that the reflected light due to stray light is less likely to enter the light receiving unit 13.
  • the incident angle theta 1 of the light wave is 58Deg
  • the incident angle of the stray light theta 2 shows a case of 22Deg. Even if the incident angle ⁇ 1 of the light wave is changed to a larger extent, the stray light is reflected on the side of the transmissive member 11 rather than the region where the light wave emitted from the light emitting unit 12 is reflected on the reflection surface.
  • the stray light disappears when the incident angle ⁇ 1 of the light wave further increases.
  • the light wave emitted from the light emitting section 12 is reflected not only in the high reflection area 21A on the reflection surface but also in the low reflection area 22A.
  • the ratio of the areas of the high reflection region 21A and the low reflection region 22A is set so that most of the light wave is reflected by the high reflection region 21A, the light amount of the light wave is ensured favorably.
  • the reflectance was measured for each of S-polarized light and P-polarized light.
  • the S-polarized light refers to polarized light in which an electric field oscillates perpendicularly to the incident surface
  • the P-polarized light refers to the incident light, which is perpendicular to the reflecting surface of the reflecting mirror 20A and has a surface including incident light and reflected light as the incident surface. It shows polarized light in which the electric field oscillates in the plane.
  • the reflectance of S-polarized light in the high reflection region 21A is 92% or more regardless of the wavelength of the light wave and the incident angle.
  • the reflectance of S-polarized light in the low reflection region 22A is suppressed to less than 10% regardless of the wavelength of the light wave under the condition that the incident angle is less than 60 deg, that is, the condition that stray light is generated. That is, the amount of stray light can be suppressed to less than 10%.
  • the low reflection area 22A is configured so that the reflectance increases as the incident angle of the incident light increases.
  • the incident angle is 75 deg or more, the reflectance of 10% or more is secured regardless of the wavelength of the light wave.
  • the reflectance of P-polarized light in the high reflection area 21A is 92% or more regardless of the wavelength of the light wave and the incident angle. This tendency is almost the same as in the case of S-polarized light.
  • the reflectance of P-polarized light in the low reflection region 22A is suppressed to less than 3% regardless of the wavelength of the light wave when the incident angle is less than 60 deg.
  • the reflectance of P-polarized light in the low reflection region 22A is suppressed to approximately less than 10% regardless of the wavelength of the light wave even if the incident angle is 75 deg or more.
  • the reflectance of the low reflection region 22A tends to increase as the incident angle of the incident light increases.
  • the optical scanning device 1 includes a light emitting unit 12, a light receiving unit 13, a transmissive member 11, and at least one reflecting mirror 20A, 20B.
  • the light emitting unit 12 is configured to emit a light wave.
  • the light receiving unit 13 is configured to receive the reflected light of the light wave.
  • the transmissive member 11 is configured to transmit the light wave and the reflected light of the light wave.
  • the reflecting mirror 20A is arranged closer to the light emitting unit 12 and the light receiving unit 13 than the transmissive member 11 and has at least one rotating reflecting surface.
  • the reflecting surface is used to deflect at least one of a light wave and reflected light. Is composed of. Further, in the reflecting mirror 20A, the reflectance of the light wave on the reflecting surface is set to be lower on the transmitting member 11 side than the other portions on the reflecting surface, with the reflecting surface facing the light emitting portion 12 side or the light receiving portion 13 side.
  • the low reflection area 22A is provided.
  • the transmissive member 11 side of the reflective surface is a portion that is on the transmissive member 11 side when the reflective surface faces the light emitting unit 12 or the light receiving unit 13.
  • the low reflection area 22A is configured such that the reflectance increases as the incident angle of the incident light increases.
  • stray light is likely to be generated when the incident angle of the light wave incident on the low reflection region 22A is within a predetermined range, and the incident angle of the light wave incident on the low reflection region 22A is It was found that stray light is less likely to occur when the value is larger than the predetermined range.
  • the incident angle of the light wave becomes large, the area necessary for the reflection of the light wave on the reflecting surface becomes wide, and the light wave is reflected not only by the high reflection area 21A but also by the low reflection area 22A. Therefore, in the low reflection area 22A, when the incident angle is small, the reflectance is reduced to suppress stray light, and when the incident angle is large, the reflectance is increased so that the light wave or the reflected light can be favorably reflected.
  • the reflecting mirror 20A can have a function of suppressing stray light and a function of favorably reflecting a light wave or reflected light.
  • the low reflection area 22A in the reflecting mirror 20A is formed by applying black paint to the high reflection area 21A.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the low reflection region 22C is formed by laminating a metal film and a dielectric film on the high reflection region 21A.
  • the optical scanning device of the second embodiment includes a reflecting mirror 20D instead of the reflecting mirror 20A of the first embodiment.
  • the reflecting mirror 20D includes a low reflection area 22C and the above-described high reflection area 21A on the reflection surface.
  • the low reflection region 22C is configured as a multi-layer film in which a 45 nm titanium film, a 70 nm iron oxide film, and a 45 nm silicon dioxide film are sequentially stacked on the high reflection region 21A.
  • the reflectance of S-polarized light in the low reflection region 22C is suppressed to less than 10% regardless of the wavelength of the light wave.
  • the reflectance of P-polarized light in the low reflection region 22A is suppressed to less than 5% regardless of the wavelength of the light wave when the incident angle is less than 60 deg.
  • the low-reflection area 22C of the second embodiment is configured so that the reflectance sharply increases as the incident angle of the incident light becomes larger than that of the low-reflection area 22A of the first embodiment.
  • the reflectances of the low reflection area 22A of the first embodiment and the low reflection area 22C of the second embodiment are approximately equal.
  • the reflectance in the low reflection region 22A of the first embodiment is about 10%, while the reflectance in the low reflection region 22C of the second embodiment is about 17%. And getting bigger. A similar tendency was obtained with P-polarized light.
  • the light emitting unit 12 is configured to emit a light wave. Further, at least the low reflection area 22C of the reflecting mirror 20A is further provided with a dielectric film that reflects a light wave.
  • the dielectric film generally has a characteristic that the reflectance increases as the incident angle increases.
  • the low reflection region 22C further includes a multilayer film in which a titanium film, an iron oxide film, and a silicon dioxide film are sequentially stacked.
  • a multilayer film of metal and dielectric is used to realize a configuration in which the reflectance rapidly increases as the incident angle of the incident light increases, and a sufficient reflectance can be secured.
  • the light-reflecting mirrors 20A and 20D are provided with the high-reflecting regions 21A and the low-reflecting regions 22A and 22C, and the light-receiving-side reflecting mirror 20B is not provided with the low-reflecting regions. It is not limited.
  • the light-reflective reflecting mirror 20B may be provided with the low-reflecting region 22B as shown by the broken line in FIG. 4, similarly to the light-emitting reflecting mirrors 20A and 20D.
  • the low-reflection areas 22A, 22B, and 22C are set in the reflecting mirrors 20A and 20D and the reflecting mirror 20B, respectively, so that the amount of stray light emitted from the optical scanning device 1 can be suppressed and the stray light can be suppressed. It is possible to reduce the light receiving sensitivity of the reflected wave due to the reflection mirror 20B on the light receiving side. Therefore, it is possible to make it more difficult for stray light to be detected by the light receiving unit 13.
  • the reflectance in the low reflection region 22B of the light-reception-side reflecting mirror 20B is higher than the reflectance in the light-emission-side reflection mirrors 20A, 20D in the low-reflection regions 22A, 22C. It may be set high. For example, the reflectance in the low reflection area 22B may be set to about 50%.
  • the reflectance of the low-reflection area 22B of the reflecting mirror 20B is set higher than the reflectance of the low-reflection areas 22A and 22C of the reflecting mirrors 20A and 20D. Therefore, in a situation where the incident angle is large and the reflected light spreads on the reflecting surface, it is possible to prevent the light amount of the reflected light from being excessively reduced by the low reflection area 22B of the reflecting mirror 20B. Therefore, the light receiving unit 13 can easily detect the reflected light.
  • the light-emitting side reflecting mirrors 20A and 20D and the light-receiving side reflecting mirror 20B are configured separately and have the same rotation axis, but the configuration is not limited to this.
  • the reflecting mirrors 20A and 20D on the light emitting side and the reflecting mirror 20B on the light receiving side may be integrated.
  • the light emitting section 12 and the light receiving section 13 may use a common reflecting surface to emit or receive the light wave or the reflected light.
  • the rotating shaft it is not necessary that the rotating shaft be configured in common.
  • the optical scanning device 1 is applied to a distance measuring device such as an object detection device
  • the optical scanning device 1 can be applied to a head-up display, a projector and the like.
  • the light receiving unit 13 can be used in a configuration that detects the ambient brightness, a configuration that detects the light amount of the emitted light wave, or the like.
  • a plurality of functions of one constituent element in the above-described embodiment may be realized by a plurality of constituent elements, or one function of one constituent element may be realized by a plurality of constituent elements. .. Further, a plurality of functions of a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element, or one function realized by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element. Moreover, you may omit a part of structure of the said embodiment. Further, at least a part of the configuration of the above-described embodiment may be added or replaced with respect to the configuration of the other above-described embodiment.
  • the present disclosure can be implemented in various forms such as the system including the optical scanning device 1 as a component other than the optical scanning device 1 described above.

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Abstract

光波を走査するように構成された光走査装置（１）であって、光波を射出するように構成された発光部（１２）と、光波の反射光を受光するように構成された受光部（１３）と、光波および光波の反射光を透過させるように構成された透過部材（１１）と、透過部材よりも発光部および受光部側に配置され、回転する少なくとも１つの反射面を備え、反射面を用いて光波および反射光のうちの少なくとも一方を偏向する少なくとも１つの反射鏡（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｄ）と、を備え、反射鏡は、反射面が発光部側または受光部側に向いている状態で、透過部材側に、反射面における光波の反射率が、反射面における他の部位よりも低く設定された低反射領域（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）を備える。

Description

光走査装置 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１９年１月１５日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１９－４３７３号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１９－４３７３号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本開示は、光波を走査するように構成された光走査装置に関する。
　下記の特許文献１には、プリンタの内部にて光波を走査するように構成された光走査装置において、不要な光が反射鏡で反射されることを抑制するために、反射鏡における光波の走査に使用しない領域の反射率を低く設定する構成が開示されている。
特開２０１０－１４５４８６号公報
　ところで、車両に用いられるレーダ装置等の光走査装置においては、光波を射出する発光部、光波の反射波を受光する受光部を備える。この場合の光走査装置は、上記のプリンタのように、装置の内部で光波を走査するのではなく、光波を透過させる透過部材から光波を射出することによって装置の外部に光波を走査するように構成される。
　発明者の詳細な検討の結果、このような構成では、走査される光波が透過部材にて反射され、その反射光がさらに反射鏡で反射されて迷光となる場合があるという課題が見出された。迷光が受光部に入射されることは、光走査装置をセンサとして機能させる場合に誤検出の原因となりうる。なお、上記の特許文献１の技術では、透過部材に起因する迷光を抑制することについては考慮されていない。
　本開示の１つの局面は、光波を走査するように構成された光走査装置において、透過部材にて反射された光波が迷光となって受光部に入射されることを抑制できるようにすることにある。
　本開示の一態様は、光波を走査するように構成された光走査装置である。光走査装置は、発光部と、受光部と、透過部材と、少なくとも１つの反射鏡と、を備える。発光部は、光波を射出するように構成される。受光部は、光波の反射光を受光するように構成される。透過部材は、光波および光波の反射光を透過させるように構成される。
　反射鏡は、透過部材よりも発光部および受光部側に配置され、回転する少なくとも１つの反射面を備え、反射面を用いて光波および反射光のうちの少なくとも一方を偏向するように構成される。また反射鏡は、反射面が発光部側または受光部側に向いている状態で、透過部材側に、反射面における光波の反射率が、反射面における他の部位よりも低く設定された低反射領域を備える。
　ここで、透過部材を備え、回転する反射鏡を用いて光波を走査する光走査装置では、透過部材で反射した光波がさらに反射鏡で反射されて迷光となる際に、反射鏡の反射面における透過部材側で光波が反射されることが分かった。そこで、本開示の構成では、反射面における透過部材側に、低反射領域を設け、迷光の光量を抑制する。
　このような構成によれば、低反射領域で迷光の光量を抑制できるので、透過部材にて反射された光波が迷光となって受光部に入射されることを抑制することができる。なお、反射面における透過部材側とは、反射面が発光部または受光部に向いているときに、透過部材側となる部位である。
光走査装置の概略構成を示す背面図である。 発光側の反射鏡の正面図である。 第１実施形態において発光側の反射鏡の側面図である。 受光側の反射鏡の正面図である。 反射鏡に対する入射角の説明図である。 第１の迷光の発生例を示す平面図である。 第１の迷光の発生例において、走査される光波の反射位置と迷光の反射位置とを示す正面図である。 第２の迷光の発生例を示す平面図である。 迷光の発生しない状況の一例を示す平面図である。 迷光の発生しない状況の一例において、走査される光波の反射位置と迷光の反射位置とを示す正面図である。 高反射領域に対する入射角とＳ偏光の反射率との関係を示すグラフである。 第１実施形態の低反射領域に対する入射角とＳ偏光の反射率との関係を示すグラフである。 高反射領域に対する入射角とＰ偏光の反射率との関係を示すグラフである。 第１実施形態の低反射領域に対する入射角とＰ偏光の反射率との関係を示すグラフである。 第２実施形態において発光側の反射鏡の側面図である。 第２実施形態の低反射領域に対する入射角とＳ偏光の反射率との関係を示すグラフである。 第２実施形態の低反射領域に対する入射角とＰ偏光の反射率との関係を示すグラフである。
　以下、図面を参照しながら、本開示の一態様の実施形態を説明する。
　［１．第１実施形態］
　［１－１．構成］
　図１に示す光走査装置１は、例えば乗用車等の車両に搭載され、光波を走査するように構成される。光走査装置１は、走査した光波を光走査装置１外に射出し、何らかの物体に反射された反射波を受光する。光走査装置１は、例えば、光波を射出する方向と、光波を射出してから反射波を受光するまでの時間とに基づいて、物体の位置を検知する物体検知装置の一部を構成する。
　光走査装置１は、図１に示すように、発光部１２と、受光部１３と、透過部材１１と、複数の反射鏡２０Ａ，２０Ｂと、を備える。光走査装置１は、当該光走査装置１を上下に仕切る仕切り板１５で内部の空間が上下に仕切られた２層構造とされている。そして、光走査装置１は、仕切り板１５の上部に、光波を走査するための構成を備え、仕切り板１５の下部に、光波の反射光を受光するための構成を備える。
　発光部１２は、仕切り板１５の上部に配置されており、Ｘ軸の正方向に光波を射出するように構成される。Ｘ軸の正方向は、図１では紙面左方向である。発光部１２は、例えば、レーザダイオード等、光波を発する装置として構成される。発光部１２から射出された光波は、仕切り板１５の上部に配置された照射用レンズ１４Ａにて光波の拡散が抑制されつつ、反射鏡２０Ａに向かうように構成される。
　複数の反射鏡２０Ａ，２０Ｂのうちの発光側の反射鏡２０Ａは、仕切り板１５の上部に配置される。反射鏡２０Ａは、回転する表裏２面の反射面を備え、反射面を用いて照射用レンズ１４Ａを通過した光波をＺ軸の正方向に偏向するように構成される。Ｚ軸の正方向は、図１では紙面奥側である。
　透過部材１１は、発光部１２、受光部１３、反射鏡２０Ａ，２０Ｂ等よりも、Ｚ軸の正方向側に配置される。透過部材１１は、例えば、アクリル、或いはガラス等の、発光部１２から射出される光波を透過する材料から構成され、光走査装置１の構成要素を保護するためのカバー部として機能する。透過部材１１は、反射鏡２０Ａで偏向された光波を透過させるとともに、射出された光波が物体に反射されることによる反射光を透過させる。
　複数の反射鏡２０Ａ，２０Ｂのうちの受光側の反射鏡２０Ｂは、仕切り板１５の下部に配置される。反射鏡２０Ｂは、反射鏡２０Ａと同様に、回転する表裏２面の反射面を備え、反射鏡２０Ｂが有する反射面の向きと反射鏡２０Ａが有する反射面の向きとが一致するように同期しつつ回転するように構成される。反射鏡２０Ｂは、走査により射出された光波が、何らかの物体に反射し、透過部材１１を透過してＺ軸の正方向から戻る反射光を、受光用レンズ１４Ｂに向けて偏向する。
　受光用レンズ１４Ｂは、仕切り板１５の下部に配置され、反射鏡２０Ｂから入射された反射光を、受光部１３で受光できるように収斂する。
　受光部１３は、仕切り板１５の下部であって、発光部１２の直下に配置されており、受光用レンズ１４Ｂを通過し、Ｘ軸の正方向から到来する反射光を受光するように構成される。受光部１３は、例えば、フォトダイオードとして構成され、反射光の強度に応じた電圧を、物体検知装置の演算部等に対して出力する。
　ここで、発光側の反射鏡２０Ａは、図２に示すように、同一の反射面内に異なる反射率を有する複数の領域を有する。複数の領域としては、高反射領域２１Ａ、および低反射領域２２Ａを備える。なお、反射鏡２０Ａ，２０Ｂは、反射面の表裏共に同様の構成とされる。
　高反射領域２１Ａは、発光部１２から射出される波長の光波の大部分を反射するミラー面として構成される。高反射領域２１Ａは、反射鏡２０Ａの基材に対して、金属膜および誘電体膜を積層することで構成される。具体的には、図３に示すように、高反射領域２１Ａは、例えば、アルミニウム膜、二酸化ケイ素膜、二酸化チタン膜、および二酸化ケイ素膜を順に積層することで構成される。なお、高反射領域２１Ａを構成する金属膜、および誘電体膜の厚みは任意に設定できる。また、高反射領域２１Ａには、金属膜を備える必要はなく、高反射領域２１Ａは、誘電体膜のみから構成されてもよい。この場合、二酸化チタン膜、および二酸化ケイ素膜を順に積層することが一般的である。
　低反射領域２２Ａは、反射面における光波の反射率が、高反射領域２１Ａよりも低く設定された部位である。低反射領域２２Ａは、例えば、図３に示すように、高反射領域２１Ａに対して、さらに黒色塗料を塗布することで構成される。低反射領域２２Ａでは、黒色塗料によって光が吸収されるため、反射率が低くなる。
　低反射領域２２Ａは、反射面が発光部１２側または受光部１３側に向いている状態、すなわち、透過部材１１側に光波を反射できる状態で、透過部材１１側に配置される。換言すれば、低反射領域２２Ａは、Ｚ軸の正方向から反射面を見たときに、反射面のうちのＸ軸の正方向側に配置される。図２に示す例では、反射面のうちのＸ軸の正方向側の端部から２５～３０％程度が低反射領域２２Ａに設定される。
　一方、受光側の反射鏡２０Ｂは、反射面の全体が均一な反射率となる高反射領域２１Ｂのみを備える。なお、図４では、高反射領域２１Ｂと、破線による低反射領域２２Ｂとを図示しているが、ここでは、低反射領域２２Ｂは存在せず、反射面の全体を高反射領域２１Ｂとして取り扱う。高反射領域２１Ｂは、発光側の反射鏡２０Ａにおける高反射領域２１Ａと同様に構成される。
　ここで、図５に示すように、反射面に対する光波の入射角をθ１、反射面に対する迷光の入射角をθ２とする。なお、迷光とは、透過部材１１に反射された光波であって本来射出されるべき方向とは異なる方向に射出される光波を表す。図５以下の図面では、迷光ではない光波をＢで表し、迷光をＳＬで表す。
　本実施形態の光走査装置１のように、透過部材１１を備え、回転する反射鏡２０Ａを用いて光波を走査する構成では、図６に示すように、反射鏡２０Ａが反射した光波が透過部材１１でさらに反射され、その光波が再び反射鏡２０Ａで反射され、迷光となることがある。
　迷光は、本実施形態のように、発光部１２から射出された光波が透過部材１１と略平行に反射鏡２０Ａに入射され、透過部材１１側に走査される場合、光波の入射角θ１が５５ｄｅｇ前後で発生しやすいことが分かった。迷光が発生する条件は、反射鏡２０Ａに対する透過部材１１の設置角度、発光部１２が反射鏡２０Ａに対して光波を射出する方向等によって異なるが、迷光は反射鏡２０Ａの反射面においてより透過部材１１側で反射される傾向がある。
　なお、図６の例は、光波の入射角θ１が５２ｄｅｇ、迷光の入射角をθ２が３７ｄｅｇの場合を示す。発明者による検討の結果、図６に示すように、迷光は、発光側の反射鏡２０Ａにおける透過部材１１側の領域で反射されることが分かった。図６に示す条件の場合、図７に示すように、発光部１２から射出された光波は反射面の中央付近で反射されるが、迷光は、発光部１２から射出された光波よりも透過部材１１側で反射される。
　しかし、本実施形態の構成では、反射面における透過部材１１側に、低反射領域２２Ａを設け、この低反射領域２２Ａで迷光を反射するように構成しているので、迷光の光量が抑制される。すなわち、本実施形態の構成では、迷光の光量を抑制することで、迷光による反射光が受光部１３に入射されにくいように構成する。
　ここで、図８の例は、光波の入射角θ１が５８ｄｅｇ、迷光の入射角をθ２が２２ｄｅｇの場合を示す。光波の入射角θ１がより大きく変化しても、迷光は、反射面において発光部１２から射出された光波が反射される領域よりも透過部材１１側で反射される。
　なお、図９に示すように、さらに光波の入射角θ１がより大きくなると迷光は消滅する。この際、図１０に示すように、発光部１２から射出された光波は反射面における高反射領域２１Ａだけでなく、低反射領域２２Ａにも広がって反射される。ただし、光波の大部分が高反射領域２１Ａで反射されるように、高反射領域２１Ａおよび低反射領域２２Ａの面積の比率が設定されるため、光波の光量が良好に確保される。
　［１－２．第１実施形態の実験例］
　次に、発光側の反射鏡２０Ａの高反射領域２１Ａおよび低反射領域２２Ａにおける反射率を測定する実験を行った。実験では、波長が８３０ｎｍ、８７０ｎｍ、９１０ｎｍである３種の光波を、入射角を変更しつつ、高反射領域２１Ａおよび低反射領域２２Ａに対して別々に照射し、反射率を測定した。
　また、実験では、Ｓ偏光およびＰ偏光のそれぞれについて反射率を測定した。なお、反射鏡２０Ａの反射面に垂直であり、入射光および反射光を含む面を入射面として、Ｓ偏光とは、入射面に垂直に電界が振動する偏光を示し、Ｐ偏光とは、入射面内で電界が振動する偏光を示す。
　高反射領域２１ＡにおけるＳ偏光の反射率は、図１１に示すように、光波の波長、入射角によらず、９２％以上が確保される。低反射領域２２ＡにおけるＳ偏光の反射率は、図１２に示すように、入射角が６０ｄｅｇ未満、すなわち迷光が発生する条件であれば、光波の波長によらず１０％未満に抑制される。つまり、迷光の光量を１０％未満に抑制できる。
　なお、反射鏡２０Ａにおいて、低反射領域２２Ａは、入射される光の入射角が大きくなるにつれて反射率が大きくなるよう構成される。入射角が７５ｄｅｇ以上であれば、光波の波長によらず１０％以上の反射率が確保される。
　高反射領域２１ＡにおけるＰ偏光の反射率は、図１３に示すように、光波の波長、入射角によらず、９２％以上が確保される。この傾向は、Ｓ偏光の場合と概ね同様である。また、低反射領域２２ＡにおけるＰ偏光の反射率は、図１４に示すように、入射角が６０ｄｅｇ未満であれば、光波の波長によらず３％未満に抑制される。また、低反射領域２２ＡにおけるＰ偏光の反射率は、入射角が７５ｄｅｇ以上であっても、光波の波長によらず概ね１０％未満に抑制される。ただし、Ｐ偏光であっても、低反射領域２２Ａの反射率が、入射される光の入射角が大きくなるにつれて大きくなる傾向を備える。
　［１－３．効果］
　以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　（１ａ）本開示の一態様は、光波を走査する光走査装置１として構成される。光走査装置１は、発光部１２と、受光部１３と、透過部材１１と、少なくとも１つの反射鏡２０Ａ，２０Ｂと、を備える。発光部１２は、光波を射出するように構成される。受光部１３は、光波の反射光を受光するように構成される。透過部材１１は、光波および光波の反射光を透過させるように構成される。
　反射鏡２０Ａは、透過部材１１よりも発光部１２および受光部１３側に配置され、回転する少なくとも１つの反射面を備え、反射面を用いて光波および反射光のうちの少なくとも一方を偏向するように構成される。また反射鏡２０Ａは、反射面が発光部１２側または受光部１３側に向いている状態で、透過部材１１側に、反射面における光波の反射率が、反射面における他の部位よりも低く設定された低反射領域２２Ａを備える。
　このような構成によれば、低反射領域２２Ａで迷光の光量を抑制できるので、透過部材１１にて反射された光波が迷光となって受光部１３に入射されることを抑制することができる。なお、反射面における透過部材１１側とは、反射面が発光部１２または受光部１３に向いているときに、透過部材１１側となる部位である。
　（１ｂ）反射鏡２０Ａにおいて、低反射領域２２Ａは、入射される光の入射角が大きくなるにつれて反射率が大きくなるよう構成される。ここで、光走査装置１においては、低反射領域２２Ａに入射される光波の入射角が所定の範囲内であるときに迷光が発生しやすく、低反射領域２２Ａに入射される光波の入射角が、所定の範囲よりも大きい場合には迷光が発生しにくいことが分かった。
　また、光波の入射角が大きくなると、反射面において光波の反射に必要な領域が広くなり、高反射領域２１Ａだけでなく、低反射領域２２Ａも用いて光波を反射する。このため、低反射領域２２Ａでは、入射角が小さい場合に、迷光を抑制するために反射率を小さくし、入射角が大きい場合に、光波または反射光を良好に反射できるように反射率を大きく設定する。
　このような構成によれば、反射鏡２０Ａが、迷光を抑制する機能と、光波または反射光を良好に反射する機能とを備えることができる。
　［２．第２実施形態］
　［２－１．第１実施形態との相違点］
　第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
　上述した第１実施形態では、反射鏡２０Ａにおける低反射領域２２Ａは、高反射領域２１Ａに黒色塗料を塗布することで形成した。これに対し、第２実施形態では、低反射領域２２Ｃは、高反射領域２１Ａに、金属膜および誘電体膜を積層させて形成される点で、第１実施形態と相違する。
　［２－２．構成］
　第２実施形態の光走査装置では、第１実施形態の反射鏡２０Ａに換えて反射鏡２０Ｄを備える。反射鏡２０Ｄは、図１５に示すように、反射面に、低反射領域２２Ｃと、上述の高反射領域２１Ａと、を備える。
　低反射領域２２Ｃは、高反射領域２１Ａに対して、４５ｎｍのチタン膜、７０ｎｍの酸化鉄膜、および４５ｎｍの二酸化ケイ素膜が順に積層された多層膜として構成される。
　［２－３．第２実施形態の実験例］
　次に、発光側の反射鏡２０Ｄの低反射領域２２Ａにおける反射率を測定する実験を行った。なお、発光側の反射鏡２０Ｄの高反射領域２１Ａについては、第１実施形態の高反射領域２１Ａと同様であるため、記載を省略する。本実験では、第１実施形態の実験例と同様に、波長が８３０ｎｍ、８７０ｎｍ、９１０ｎｍである３種の光波を、Ｓ偏光およびＰ偏光のそれぞれについて、入射角を変更しつつ、低反射領域２２Ｃに照射し、反射率を測定した。
　低反射領域２２ＣにおけるＳ偏光の反射率は、図１６に示すように、入射角が６０ｄｅｇ未満であれば、光波の波長によらず１０％未満に抑制される。また、低反射領域２２ＡにおけるＰ偏光の反射率は、図１７に示すように、入射角が６０ｄｅｇ未満であれば、光波の波長によらず５％未満に抑制される。
　ここで、第２実施形態の低反射領域２２Ｃでは、第１実施形態の低反射領域２２Ａよりも、入射される光の入射角が大きくなるにつれて反射率が急激に大きくなるよう構成される。例えば、Ｓ偏光では、６０ｄｅｇでは第１実施形態の低反射領域２２Ａおよび第２実施形態の低反射領域２２Ｃの反射率が概ね等しい。これに対して、７０ｄｅｇでは、第１実施形態の低反射領域２２Ａでの反射率が約１０％であるのに対して、第２実施形態の低反射領域２２Ｃでの反射率が約１７％程度とより大きくなっている。なお、Ｐ偏光でも同様の傾向が得られた。
　［２－４．効果］
　以上詳述した第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果（１ａ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
　（２ａ）発光部１２は、光波を射出するように構成される。また、反射鏡２０Ａの少なくとも低反射領域２２Ｃには、光波を反射する誘電体膜をさらに備える。誘電体膜は、一般的に、入射角が大きくなるにつれて反射率が大きくなる特性を有する。
　このような構成によれば、誘電体膜を用いて入射される光の入射角が大きくなるにつれて反射率が大きくなる構成を実現することができる。
　（２ｂ）低反射領域２２Ｃは、チタン膜、酸化鉄膜、および二酸化ケイ素膜が順に積層された多層膜をさらに備える。
　このような構成によれば、金属および誘電体の多層膜を用いて、入射される光の入射角が大きくなるにつれて反射率が急激に大きくなり、充分な反射率を確保できる構成を実現することができる。
　［３．他の実施形態］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
　（３ａ）上記実施形態では、発光側の反射鏡２０Ａ，２０Ｄに高反射領域２１Ａおよび低反射領域２２Ａ，２２Ｃを設け、受光側の反射鏡２０Ｂには低反射領域を設けていないが、これに限定されるものではない。例えば、受光側の反射鏡２０Ｂにも、発光側の反射鏡２０Ａ，２０Ｄと同様に、図４の破線に示すように、低反射領域２２Ｂを設けてもよい。
　このような構成によれば、反射鏡２０Ａ，２０Ｄおよび反射鏡２０Ｂにそれぞれ低反射領域２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが設定されるので、光走査装置１から射出される迷光の光量を抑制するとともに、迷光による反射波の受光感度を受光側の反射鏡２０Ｂによって下げることができる。よって、受光部１３にて迷光をさらに検出されにくくすることができる。
　（３ｂ）上記（３ａ）のように構成する場合、受光側の反射鏡２０Ｂにおける低反射領域２２Ｂにおける反射率は、発光側の反射鏡２０Ａ，２０Ｄにおける低反射領域２２Ａ，２２Ｃにおける反射率よりも高く設定されてもよい。例えば、低反射領域２２Ｂにおける反射率は、５０％程度に設定されてもよい。
　このような構成によれば、反射鏡２０Ｂの低反射領域２２Ｂにおける反射率は、反射鏡２０Ａ，２０Ｄにおける低反射領域２２Ａ，２２Ｃにおける反射率よりは高く設定される。したがって、入射角が大きく、反射光が反射面において広がる状況で、反射鏡２０Ｂの低反射領域２２Ｂにより反射光の光量が減少しすぎることを抑制することができる。よって、受光部１３で反射光を検知しやすくすることができる。
　（３ｃ）上記実施形態では、発光側の反射鏡２０Ａ，２０Ｄおよび受光側の反射鏡２０Ｂを別体かつ回転軸を共通に構成したが、この構成に限られない。例えば、発光側の反射鏡２０Ａ，２０Ｄおよび受光側の反射鏡２０Ｂは一体であってもよい。この場合、発光部１２および受光部１３が共通する反射面を用いて光波または反射光を射出または受光してもよい。また、発光側の反射鏡２０Ａ，２０Ｄおよび受光側の反射鏡２０Ｂが別体である場合には、回転軸が共通に構成されている必要はない。
　（３ｄ）上記実施形態では、光走査装置１を物体検知装置等の測距装置に適用する例を説明したが、これに限られない。例えば、光走査装置１は、ヘッドアップディスプレイ、プロジェクタ等にも応用可能することができる。この場合の受光部１３は、周囲の明るさを検知する構成、或いは射出された光波の光量を検知する構成等に用いることができる。
　（３ｅ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。
　（３ｆ）上述した光走査装置１の他、当該光走査装置１を構成要素とするシステムなど、種々の形態で本開示を実現することもできる。
 

Claims (6)

  1. 　光波を走査するように構成された光走査装置（１）であって、
    　光波を射出するように構成された発光部（１２）と、
    　前記光波の反射光を受光するように構成された受光部（１３）と、
    　前記光波および前記光波の反射光を透過させるように構成された透過部材（１１）と、
    　前記透過部材よりも前記発光部および受光部側に配置され、回転する少なくとも１つの反射面を備え、前記反射面を用いて前記光波および前記反射光のうちの少なくとも一方を偏向する少なくとも１つの反射鏡（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｄ）と、
    　を備え、
    　前記反射鏡は、前記反射面が前記発光部側または前記受光部側に向いている状態で、前記透過部材側に、前記反射面における前記光波の反射率が、前記反射面における他の部位よりも低く設定された低反射領域（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）を備える
    　光走査装置。
  2. 　請求項１に記載の光走査装置であって、
    　前記低反射領域は、入射される光の入射角が大きくなるにつれて反射率が大きくなる
    　ように構成された光走査装置。
  3. 　請求項２に記載の光走査装置であって、
    　少なくとも前記低反射領域には、誘電体膜をさらに備える
    　光走査装置。
  4. 　請求項３に記載の光走査装置であって、
    　前記低反射領域は、金属膜をさらに備える
    　光走査装置。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光走査装置であって、
    　前記反射鏡は、少なくとも前記発光部から射出される光波を偏向する
    　ように構成された光走査装置。
  6. 　請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光走査装置であって、
    　前記反射鏡として、第１の反射鏡（２０Ａ，２０Ｄ）と第２の反射鏡（２０Ｂ）とを備え、
    　前記第１の反射鏡は、前記発光部から射出される光波を偏向するように構成され、
    　前記第２の反射鏡は、前記受光部にて受光される前記反射光を偏向するように構成され、
    　前記第２の反射鏡における前記低反射領域における反射率は、前記第１の反射鏡における前記低反射領域における反射率よりも高く設定される
    　光走査装置。
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