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公開番号2025021691
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023125594
出願日2023-08-01
発明の名称光偏向器および光走査装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G02B 26/08 20060101AFI20250206BHJP(光学)
要約【課題】物体の反射点のパターン形状のゆがみを抑制する光偏向器および光走査装置を提供する。
【解決手段】光偏向器20を有する光走査装置10は、光源160からの光を反射する反射部30と、反射部30にて反射した光を回折させる回折部40とを備え、反射部30は、駆動することにより、駆動軸Odの周りにおける回折部40に入射する光の入射角である第1入射角を変化させ、回折部40は、回折部40に入射する光の波長が変化するとき、駆動軸Odおよび反射部30から回折部40に向かう一方向と直交するX軸の周りにおける回折部40から射出される光の角度θo1を変化させ、第1入射角が変化することにより、駆動軸Odの周りにおける回折部40から射出される光の角度が変化し、反射部30とともに駆動軸Odを中心に駆動することにより、X軸の周りにおける回折部40に入射する光の入射角である第2入射角θi2を維持する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光偏向器であって、
動力源（１２）の駆動により駆動軸（Ｏｄ）を中心に、回転および揺動のいずれかの駆動をするとともに、光源（１６０）からの光を反射する反射部（３０）と、
前記反射部にて反射した光を回折させることによって、入射する光の波長に応じた角度で光を射出する回折部（４０）と、
を備え、
前記反射部は、
駆動することにより、前記駆動軸の周りにおける前記反射部から前記回折部に入射する光の入射角である第１入射角（θｉ１）を変化させ、
前記回折部は、
前記反射部から前記回折部に入射する光の波長が変化するとき、前記駆動軸が延びる方向、および、前記駆動軸と直交する方向であって前記反射部から前記回折部に向かう一方向との直交方向に延びる軸（Ｘ）の周りにおける前記回折部から射出される光の角度である第１射出角（θｏ１）を変化させ、
前記第１入射角が変化することにより、前記駆動軸の周りにおける前記回折部から射出される光の角度である第２射出角（θｏ２）が変化し、
前記反射部とともに前記駆動軸を中心に駆動することにより、前記直交方向に延びる軸（Ｘ）の周りにおける前記反射部から前記回折部に入射する光の入射角である第２入射角（θｉ２）を維持する光偏向器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記光源および前記反射部の間に形成されているとともに前記光源から前記反射部に向かう光を透過する第１透過部（５１）と、前記反射部および前記回折部の間に形成されているとともに前記反射部から前記回折部に向かう光を透過する第２透過部（５２）と、を有する光透過部（５０）をさらに備え、
前記反射部、前記回折部および前記光透過部は、一体とされている請求項１に記載の光偏向器。
【請求項３】
前記回折部に入射する光のビーム径（Ｗｉ）を前記反射部にて反射する光のビーム径（Ｗｒ）よりも大きくするビーム調整素子（６０）をさらに備える請求項１または２に記載の光偏向器。
【請求項４】
前記回折部に入射する光のビーム径（Ｗｉ）を前記反射部にて反射する光のビーム径（Ｗｒ）よりも小さくするビーム調整素子（６０）をさらに備える請求項１または２に記載の光偏向器。
【請求項５】
前記回折部から射出される光を、前記第１射出角とは異なる射出角で射出する射出調整素子（７０）をさらに備える請求項１または２に記載の光偏向器。
【請求項６】
前記光源からの光をコリメート光にする入射調整素子（８０）をさらに備える請求項１または２に記載の光偏向器。
【請求項７】
前記一方向と直交する平面（Ｓ）に前記回折部からの光を当てる場合に、前記反射部の駆動により変化する前記平面上の第１反射点（Ｐｒ１）が並ぶ方向（Ｄｐ１）は、前記回折部に入射する光の波長により変化する前記平面上の第２反射点（Ｐｒ２）が並ぶ方向（Ｄｐ２）と直交する請求項１または２に記載の光偏向器。
【請求項８】
光走査装置であって、
動力源（１２）と、
光源（１６０）と、
前記動力源の駆動により駆動軸（Ｏｄ）を中心に、回転および揺動のいずれかの駆動をするとともに、前記光源からの光を反射する反射部（３０）と、前記反射部にて反射した光を回折させることによって、入射する光の波長に応じた角度で光を射出する回折部（４０）と、を有する光偏向器（２０）と、
前記回折部からの光が物体にて反射し、反射した光を、前記回折部および前記反射部を介して受光する受光素子（１６４）と、
を備え、
前記反射部は、
駆動することにより、前記駆動軸の周りにおける前記反射部から前記回折部に入射する光の入射角である第１入射角（θｉ１）を変化させ、
前記回折部は、
前記反射部から前記回折部に入射する光の波長が変化するとき、前記駆動軸が延びる方向、および、前記駆動軸と直交する方向であって前記反射部から前記回折部に向かう一方向との直交方向に延びる軸（Ｘ）の周りにおける前記回折部から射出される光の角度である第１射出角（θｏ１）を変化させ、
前記第１入射角が変化することにより、前記駆動軸の周りにおける前記回折部から射出される光の角度である第２射出角（θｏ２）が変化し、
前記反射部とともに前記駆動軸を中心に駆動することにより、前記直交方向に延びる軸（Ｘ）の周りにおける前記反射部から前記回折部に入射する光の入射角である第２入射角（θｉ２）を維持する光走査装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光偏向器および光走査装置に関するものである。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているように、モータと、光学ビームを生成するように構成されたレーザ光源と、複数のファセットを含む偏向器と、を含むＬＩＤＡＲシステムが知られている。このＬＩＤＡＲシステムでは、複数のファセットのうちの第１ファセットは、ファセット法線方向を有する。また、偏向器は、モータに結合され、レーザ光源からの光学ビームを偏向させるために回転軸を中心に回転するように構成されている。なお、ＬＩＤＡＲは、Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Rangingの略である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０２２－５１００３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたＬＩＤＡＲシステムでは、偏向器が回転することにより、回転軸の周りにおける偏向器にて反射する光の角度の変化に加えて、回転軸およびファセット法線と直交する方向に延びる軸の周りにおける偏向器にて反射する光の角度が変化する。これにより、回転軸およびファセット法線と直交する方向に延びる軸の周りにおける偏向器から射出される光の角度が変化する。このため、偏向器からの光を平面に当てた場合に偏向器の回転に伴って形成される、平面上の反射点のパターン形状がゆがむ。したがって、例えば、特許文献１に記載されたＬＩＤＡＲシステムでは、偏向器からの光を物体に当てることで物体の形状を特定する正確度が低下する。
【０００５】
本開示は、物体の反射点のパターン形状のゆがみを抑制する光偏向器および光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、光偏向器であって、動力源（１２）の駆動により駆動軸（Ｏｄ）を中心に、回転および揺動のいずれかの駆動をするとともに、光源（１６０）からの光を反射する反射部（３０）と、反射部にて反射した光を回折させることによって、入射する光の波長に応じた角度で光を射出する回折部（４０）と、を備え、反射部は、駆動することにより、駆動軸の周りにおける反射部から回折部に入射する光の入射角である第１入射角（θｉ１）を変化させ、回折部は、反射部から回折部に入射する光の波長が変化するとき、駆動軸が延びる方向、および、駆動軸と直交する方向であって反射部から回折部に向かう一方向との直交方向に延びる軸（Ｘ）の周りにおける回折部から射出される光の角度である第１射出角（θｏ１）を変化させ、第１入射角が変化することにより、駆動軸の周りにおける回折部から射出される光の角度である第２射出角（θｏ２）が変化し、反射部とともに駆動軸を中心に駆動することにより、直交方向に延びる軸（Ｘ）の周りにおける反射部から回折部に入射する光の入射角である第２入射角（θｉ２）を維持する光偏向器である。
【０００７】
また、請求項８に記載の発明は、光走査装置であって、動力源（１２）と、光源（１６０）と、動力源の駆動により駆動軸（Ｏｄ）を中心に、回転および揺動のいずれかの駆動をするとともに、光源からの光を反射する反射部（３０）と、反射部にて反射した光を回折させることによって、入射する光の波長に応じた角度で光を射出する回折部（４０）と、を有する光偏向器（２０）と、回折部からの光が物体にて反射し、反射した光を、回折部および反射部を介して受光する受光素子（１６４）と、を備え、反射部は、駆動することにより、駆動軸の周りにおける反射部から回折部に入射する光の入射角である第１入射角（θｉ１）を変化させ、回折部は、反射部から回折部に入射する光の波長が変化するとき、駆動軸が延びる方向、および、駆動軸と直交する方向であって反射部から回折部に向かう一方向との直交方向に延びる軸（Ｘ）の周りにおける回折部から射出される光の角度である第１射出角（θｏ１）を変化させ、第１入射角が変化することにより、駆動軸の周りにおける回折部から射出される光の角度である第２射出角（θｏ２）が変化し、反射部とともに駆動軸を中心に駆動することにより、直交方向に延びる軸（Ｘ）の周りにおける反射部から回折部に入射する光の入射角である第２入射角（θｉ２）を維持する光走査装置である。
【０００８】
これにより、反射部が駆動しても、第２入射角が維持される。このため、反射部の駆動による第１射出角の変化が生じない。したがって、物体の反射点のパターン形状のゆがみが抑制される。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態の光偏向器を有する光走査装置の構成図。
図１のＩＩから見た図。
光走査装置における光集積回路の光源を示す図。
光走査装置における光集積回路の導波路を示す図。
光偏向器の回折部を示す図。
光走査装置の作動を示す図。
光偏向器の反射部が回転したときを示す図。
回折部からの光を平面に当てた場合の反射点のパターンを示す図。
比較例の偏向器により光を平面に当てた場合の反射点のパターンを示す図。
変形例の光偏向器を示す図。
変形例の光偏向器を示す図。
変形例の光偏向器の回折部を示す図。
変形例の光偏向器の回折部を示す図。
変形例の光走査装置における光集積回路の光源を示す図。
変形例の光走査装置の作動を説明するための図。
変形例の光走査装置における光集積回路の導波路およびミラーを示す図。
変形例の光走査装置における光集積回路の導波路およびミラーを示す図。
変形例の光走査装置における光集積回路の導波路およびマイクロレンズを示す図。
第２実施形態の光偏向器を有する光走査装置の構成断面図。
第３実施形態の光偏向器を有する光走査装置の構成図。
第４実施形態の光偏向器を有する光走査装置の構成図。
第５実施形態の光偏向器を有する光走査装置の構成図。
第６実施形態の光偏向器を有する光走査装置の構成図。
変形例の光偏向器の入射調整素子を示す図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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