CN110138993B - 光学扫描设备 - Google Patents

Abstract

一种光学扫描设备，包括可枢转的反射器，朝向反射器发射检测光的光发射器，接收在反射器处反射的检测光的检测器，以及包括使检测光穿过的狭缝的光阻挡单元。光阻挡单元设置在从反射器反射的检测光前进到检测器的光路上。狭缝具有等于或大于预定值的纵横比，该纵横比为在光路延伸方向上的狭缝的长度相对于在宽度方向上的狭缝的长度的比例。所述宽度方向为沿着反射器的枢转方向，所述宽度方向即狭缝的开口端部的宽度方向。检测器被配置为通过接收穿过狭缝的检测光来检测反射器的枢转角度。

Description

光学扫描设备

技术领域

本发明涉及一种光学扫描设备，尤其涉及一种用于检测反射器的枢转角度的光学扫描设备。

背景技术

传统的光学扫描设备检测反射器的枢转角度(例如，参见专利文献1)。

专利文献1公开了一种光学扫描设备，包括反射镜单元(反射构件)、与反射镜单元的背面相对并且使用反射镜单元的所述背面作为反射面的光反射器(光发射器和检测器)、以及设有狭缝的反射光衰减装置。光学扫描设备被配置为使得从光反射器照射的光被反射镜单元的背面反射；在反射光中，通过狭缝的光被光反射器接收；除此之外的光被反射光衰减装置阻挡。由此，在不使用执行扫描的面的情况下检测反射镜单元的枢转角度。

专利文献1：日本专利申请公开No.2010-266506

然而，对于专利文献1中描述的光学扫描设备，在反射镜单元和光反射器之间的距离减小的情况下，狭缝和反射镜单元之间的距离也减小；因此，从反射镜单元反射的、可以通过狭缝的光的角度范围增加。在这种情况下，存在这样的问题，即对应于宽范围的枢转角度的光入射到光反射器，导致枢转角度检测的分辨率降低。

发明内容

本发明的一个或多个实施例提供了一种光学扫描设备，即使在反射器和检测器之间的距离小的情况下，该光学扫描设备也可以在枢转角度检测中具有高分辨率。

根据本发明的一个或多个实施例，通过增加纵横比(该纵横比是在光路延伸方向上的狭缝的长度相对于沿着反射器的枢转方向的宽度方向的狭缝开口端部的长度的比例)，即使在反射器和检测器之间的距离小的情况下，也可以增大枢转角度检测的分辨率。

根据本发明的一个或多个实施例的光学扫描设备包括可枢转的反射器，朝向反射器发射检测光的光发射器，接收在反射器处反射的检测光的检测器，以及具有检测光穿过的狭缝的光阻挡单元；其中光阻挡单元设置在从反射器反射的检测光前进到检测器的光路上，光阻挡单元的狭缝具有等于或大于预定值的纵横比(该纵横比是在光路延伸方向上的狭缝的长度相对于沿着反射器的枢转方向的宽度方向上的狭缝开口端部的长度的比例)，并且检测器配置成通过接收穿过狭缝的检测光来检测反射器的枢转角度。

在根据本发明的一个或多个实施例的光学扫描设备中，光阻挡单元的狭缝具有等于或大于预定值的纵横比(该纵横比是在光路延伸方向上的狭缝的长度相对于沿着反射器的枢转方向的宽度方向的狭缝开口端部的长度的比例)，并且检测器通过接收穿过狭缝的检测光来检测反射器的枢转角度。这样，从狭缝的开口端部以实质垂直的方式入射的、预定角度的检测光可以通过具有等于或大于预定值的纵横比的狭缝。因此，它入射到检测器并被检测器检测到。同时，除了预定角度之外的角度的检测光以斜角方式入射到具有等于或大于预定值的纵横比的狭缝的开口端部。这样，它被形成狭缝的面减弱(吸收)。结果，可以抑制除了预定角度之外的角度的检测光入射到检测器，并且这使得辨析预定角度的检测光和除预定角度之外的角度的检测光的分辨率增加。由此，即使在反射器和检测器之间的距离短的情况下，也可以在枢转角度检测中提供具有高分辨率的光学扫描设备。

在根据本发明的一个或多个实施例的光学扫描设备中，光阻挡单元的狭缝的纵横比等于或大于20。这样的配置可以抑制以斜角方式入射到狭缝的检测光入射到检测器。结果，可以抑制除预定角度之外的角度的检测光入射到检测器，这进一步提高了枢转角度检测的分辨率。例如，在光阻挡单元的狭缝的纵横比等于或大于20的情况下，可以抑制不同于预定角度的角度的检测光入射到检测器。

在根据本发明的一个或多个实施例的光学扫描设备中，反射器包括用于扫描光的第一反射面和设置在第一反射面的相对侧上并用于检测枢转角度的的第二反射面，并且检测器被配置为通过接收在第二反射面处反射的检测光来检测第一反射面的枢转角度。这种配置使第二反射面的枢转与第一反射面的枢转同步。这样，通过检测第二反射面的枢转角度，可以检测第一反射面的枢转角度。

在根据本发明的一个或多个实施例的光学扫描设备中，光阻挡单元包括第一支撑构件、第二支撑构件和构成狭缝的狭缝构件，并且狭缝构件插入第一支撑构件和第二支撑构件之间，狭缝由第一支撑构件、第二支撑构件和狭缝构件围绕的部分形成。这样的配置使得用户能够放弃钻孔以在光阻挡单元中提供狭缝。结果，可以容易地制造设置有狭缝的光阻挡单元。

在本发明的一个或多个实施例中，第一支撑构件、第二支撑构件和狭缝构件由板状构件构成。这样的构造使得在沿着反射器的枢转方向的宽度方向上的狭缝开口端部的长度和在光路延伸方向上的狭缝的长度能够被调节到任何长度。结果，可以容易地形成纵横比等于或大于预定值的狭缝。

在本发明的一个或多个实施例中，当从光路延伸方向观察时，光阻挡单元的狭缝是矩形的。利用这种结构，形成狭缝的第一支撑构件、第二支撑构件和狭缝构件的面都是平坦面。这样，当斜角地入射到狭缝的检测光撞击到形成狭缝的面时，可以抑制该检测光以与入射角不同的角度被反射。由此，在检测光以非常斜角的方式入射到狭缝的情况下，可以抑制检测光由于反射角的变化而无意地入射到检测器。

在本发明的一个或多个实施例中，第一支撑构件和第二支撑构件分别包括沿反射器的枢转方向凹陷的第一凹部和第二凹部，并且第一凹部和第二凹部设置在开口端部(开口端部为检测光入射并射出的地方)以外的部分。这样的构造使得斜角地入射到狭缝的检测光能够在沿着反射器的枢转方向的方向上凹陷的第一凹部或第二凹部的内表面上的深处被反射。结果，距内壁扩散点的距离变长，足以衰减到达检测器的光量并将该光量抑制到在感测中可忽略的水平。此外，具有大入射角的感测光在靠近感测光发射的开口端部的位置处被反射。此外，可以使反射的检测光在开口端部附近撞击第一凹部或第二凹部的内底面，并且朝向与朝向检测器的方向不同的方向。因此，可以抑制对检测器的入射，使得能够进一步抑制入射到检测器的预定角度以外的角度的检测光。

在本发明的一个或多个实施例中，第一凹部和第二凹部的深度等于或大于狭缝的宽度方向上的长度。这样的构造使得斜角地入射到狭缝的检测光能够在沿着反射器的枢转方向的方向上凹陷的第一凹部或第二凹部的内表面上的深处被反射。这样，可以进一步抑制到达检测器的光量。结果，可以更进一步抑制入射到检测器的预定角度以外角度的检测光。

在本发明的一个或多个实施例中，在由第一支撑构件、第二支撑构件和构成第一支撑构件和第二支撑构件的狭缝的狭缝构件构成的光学扫描设备中，与狭缝构件相对的至少一个面包括光吸收材料。这样的配置使得斜角地入射到狭缝并且撞击形成狭缝的面的检测光被光吸收材料吸收。结果，可以有效地减小通过狭缝的除预定角度之外的角度的检测光。由此，可以仅检测预定角度的检测光。这样，可以有效地提高光学扫描设备的分辨率。

在本发明的一个或多个实施例中，在由第一支撑构件、第二支撑构件和构成狭缝的狭缝构件构成的光学扫描设备中，多个狭缝构件沿着插入第一支撑构件和第二支撑构件之间的方向堆叠，并且分隔构件设置在狭缝构件和狭缝构件之间。这样的配置使得能够增加通过的检测光的量，而不改变沿着反射器的枢转方向的宽度方向上的狭缝开口端部的长度、以及在光路延伸方向上的狭缝的长度。结果，可以在保持纵横比等于或大于预定值的同时提高最大接收光强度。

在本发明的一个或多个实施例中，反射器执行往复枢转运动，并且检测器被配置为基于从反射器反射的检测光的被接收至至反射器反射的检测光被再次接收到的时间，获取枢转角度。这样的配置使得能够基于往复枢转运动的时间获得精确的最大枢转角度。

在本发明的一个或多个实施例中，在由第一反射面和第二反射面构成的光学扫描设备中，第二反射面的面积小于第一反射面的面积。这样的配置使得在第二反射面处反射的检测光的范围减小。通过将感测光照射到光阻挡单元的范围之外的部分，可以抑制不进入狭缝的感测光变成漏光。

在本发明的一个或多个实施例中，除了第二反射面之外，第一反射面的背面被施加光反射抑制处理。这样的配置使得能够抑制撞击除第二反射面之外的部分的检测光被反射。这样，可以可靠地抑制由第二反射面反射的检测光泄漏到进行光扫描的面(第一反射面)。

在本发明的一个或多个实施例中，提供多个光阻挡单元和多个检测器，并且枢转角度被配置为从由多个检测器中的每一个获取的检测光获取。这样的配置使得能够基于由多个检测器中的每一个获取的检测光来相对地获取枢转角度。

本发明的一个或多个实施例提供了一种光学扫描设备，即使在反射器和检测器之间的距离较短的情况下，该光学扫描设备也可以在枢转角度检测中具有高分辨率。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个或多个实施例的光学扫描设备的配置的示意图。

图2是示出根据本发明的一个或多个实施例的枢转角度检测器的配置的框图。

图3是表示根据本发明第一至第三实施例的枢转角度检测器的结构的透视图。

图4是表示本发明第一实施例的枢转角度检测器的结构的分解透视图。

图5A是示出根据本发明的一个或多个实施例的第一反射面的图。

图5B是示出根据本发明的一个或多个实施例的第二反射面的图。

图6A是根据本发明第一实施例的当从光路延伸方向观察时的光阻挡单元的正视图。

图6B是根据本发明第一实施例的在与反射器的枢转方向垂直的平面处切割光阻挡单元的截面图。

图6C是根据本发明第一实施例的在与反射器的枢转方向垂直的平面处切割光阻挡单元的截面图。

图7是用于描述根据本发明的一个或多个实施例从检测到的枢转角度寻求最大枢转角度的图。

图8A是根据本发明第二实施例的当从光路延伸方向观察时的光阻挡单元的正视图。

图8B是根据本发明第二实施例的在与反射器的枢转方向垂直的平面处切割光阻挡单元的截面图。

图9是根据本发明第三实施例的在沿着反射器的枢转方向的宽度方向上切割光阻挡单元的截面图。

图10是表示根据本发明第四实施例的枢转角度检测器的结构的透视图。

图11是表示根据本发明第四实施例的枢转角度检测器的结构的分解透视图。

图12是示出根据本发明的一个或多个实施例的在光阻挡单元的狭缝的深度改变的情况下的摆动角度和接收光强度之间的关系的变化的曲线图。

图13是示出根据本发明的一个或多个实施例的在狭缝的内表面处存在和不存在反射的情况下，摆动角度和接收光强度之间的关系的曲线图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的实施例。在本发明的实施例的以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明更透彻的理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，众所周知的特征未被详细描述以避免模糊本发明。

(第一实施例)

首先，参考图1-7描述本发明第一实施例的光学扫描设备100的配置。在本发明的一个或多个实施例中，反射器101的枢转方向被定义为Ry方向；沿着反射器101的枢转方向，狭缝s的开口端部150的宽度方向被定义为X轴方向；狭缝s延伸的方向定义为Z轴方向；并且，与X轴方向和Z轴方向垂直相交的方向被定义为Y轴方向。

(光学扫描设备的配置)

如图1所示，本发明第一实施例的扫描光学设备100包括控制器1、存储器2、操作单元3和光学模块4。控制器1被配置为控制整个光学扫描设备100。存储器2存储例如用于控制垂直扫描反射镜6a和水平扫描反射镜6b的枢转角度的程序，这将在下面描述。操作者通过操作单元3执行输入操作，控制器1开始对光学扫描设备100的控制。

光学模块4包括光源5和扫描单元6。光源5将各种波长的光照射到扫描仪6。扫描仪6具有垂直扫描反射镜6a和水平扫描反射镜6b，用于反射从光源5照射的光。垂直扫描反射镜6a保持在保持单元(未示出)中并形成为矩形和扁平形状。此外，垂直扫描反射镜6a构造成围绕摆动轴摆动和驱动。注意，垂直扫描反射镜6a的固有频率根据其材料和结构确定。而且，水平扫描反射镜6b被配置为共振。水平扫描反射镜6b构造成其枢转角度由枢转角度检测器120检测，这将在下面描述。从光源5照射的光被扫描仪6反射并从光学扫描设备100照射到外部。

(枢转角度检测单元)

如图3所示，本发明第一实施例的光学扫描设备100的枢转角度检测器120包括反射器101、光发射器102、检测器103和光阻挡单元104。

如图3和4所示，反射器101由反射构件101a和保持构件101b构成，反射构件101a反射从光发射器102发射的检测光，保持构件101b支撑反射构件101a。保持构件101b的形状不受特别限制。反射构件101a被配置为在Ry方向上执行往复枢转运动。反射器101从静止位置枢转的角度被定义为枢转角度θ。

本发明第一实施例的反射器101包括，如图5A所示，用于扫描扫描光的第一反射面101c，并且如图5B所示，设置在第一反射面101c的相对侧的第二反射面101d，并用于检测枢转角度θ。此外，在反射器101中，第一反射面101c和第二反射面101d是同一主体的前面和背面。因此，第二反射面101d被配置为与第一反射面101c的枢转一起枢转。第一反射面101c是水平扫描反射镜6b(参见图1)。

在反射器101中，第二反射面101d安装在第一反射面101c的背面101e上。反射器101的第二反射面101d的面积小于第一反射面101c的面积。除了第二反射面101d之外，第一反射面101c的背面101e被施加光反射抑制处理并且被制成反射抑制面(图5B中的阴影部分)。光反射抑制处理例如通过在背面101e上、除了第二反射面101d之外的地方粘贴黑色无纺布来进行。

光发射器102包括照射激光作为检测光的半导体激光元件。光发射器102和照射检测光到第一反射面101c的光源分开设置。光发射器102包括激光二极管102a和输出透镜102b；来自激光二极管102a的激光输出经由输出透镜102b照射到反射器101。如图6B所示，光发射器102的检测光的光斑直径形成为大于狭缝s的狭缝直径W，这将在下面描述。光发射器102还包括支撑基座102c，支撑基座102c支撑激光二极管102a和输出透镜102b。

检测器103例如是光电二极管。如图6A-6C所示，检测器103被配置为通过接收在第二反射面101d处反射并穿过狭缝s的检测光来检测反射器101的枢转角度θ。检测器103连接到包括MCU(存储器控制单元)的控制器(CPU)105(参见图2)。控制器105被配置为基于从当检测器103接收到在反射器101的第二反射面101d处反射的检测光至当检测器103由于反射器101进行往复枢转运动、再次接收到在反射器101的第二反射面101d处反射的检测光的时间，获取存储在存储器2中的枢转角度θ。此时，控制器105被配置为从测量时间、和预先获取并存储在存储器2中的时间与枢转角度之间的关系，获取枢转角度θ。

如图2和6A-6B所示，光阻挡单元104设置在光路上，从而从反射器101反射的检测光前进到检测器103。此外，光阻挡单元104包括检测光通过的狭缝s。狭缝s延伸，从而实质上平行于光路，该光路是从反射器101反射的检测光前进到检测器103的光路，且是当反射器101在预定枢转角度θ、从反射器101反射的检测光的光路。狭缝s具有纵横比等于或大于预定值，该纵横比为：在光路延伸方向(Z轴方向)上的狭缝s的长度D相对于在沿着反射器101的枢转方向(Ry方向)的宽度方向上的狭缝s开口端部150的长度(狭缝直径)W的比例。光阻挡单元104的材料不受特别限制。纵横比是指Z轴方向上的长度D除以X轴方向上的长度W的值。枢转角度检测器120的光阻挡单元104的狭缝s具有预定的纵横比。纵横比等于或大于10的情况被称为纵横比等于或大于预定值。本发明第一实施例的枢转角度检测器120的光阻挡单元104的狭缝s的纵横比等于或大于20。根据本发明的一个或多个实施例，光阻挡单元104的狭缝s的纵横比等于或大于50。例如，光阻挡单元104的狭缝s的纵横比可以等于或大于100。

在本发明的第一实施例中，如图4和6A-6B所示，如图4和6A-6B所示，光阻挡单元104由第一支撑构件108、第二支撑构件109和构成狭缝s的狭缝构件110构成。狭缝构件110插入第一支撑构件108和第二支撑构件109之间。此外，狭缝构件110由分别构成狭缝s的上面和下面的两个构件构成。注意，第一支撑构件108、第二支撑构件109和狭缝构件110通过紧固构件111彼此固定。狭缝s由第一支撑构件108、第二支撑构件109和狭缝构件110围绕的部分形成。第一支撑构件108、第二支撑构件109和狭缝构件110使用金属或树脂形成。通过使由第一支撑构件108、第二支撑构件109和狭缝构件110形成的Z轴方向上的长度变长、并且在X轴方向上由此形成的长度变短，形成具有高纵横比的狭缝s。

在第一支撑构件108和第二支撑构件109上，至少与狭缝构件110相对的面包括光吸收材料(108a，109a)。例如，在第一支撑构件108或第二支撑构件109是树脂的情况下，黑色无纺布被固定作为光吸收材料(108a，109a)。此外，在第一支撑构件108或第二支撑构件109是金属的情况下，执行形成氧化物膜作为光吸收材料(108a，109a)的处理。

如图6B所示，在撞击反射器101的第二反射面101d时被反射的检测光的入射角度实质上是预定角度的情况下，检测光以实质垂直的方式入射，使得它可以穿过狭缝s。然而，在对狭缝s的入射角度不是预定角度的情况下，检测光以斜角方式入射到狭缝s，使得它撞击形成狭缝s的面并被吸收。或者，即使检测光在被反射时从狭缝s发射，通过撞击内壁，它也会扩散，变得充分衰减。这样，到达检测器103的光量处于在角度感测中可以忽略的水平。结果，因为检测器103仅在其到狭缝s的入射角度实质上是预定角度的情况下检测到检测光，所以对应于预定角度的入射狭缝s的反射器101的枢转角度θ在接收光强度高的状态下被检测到，而在对应于预定角度以外的入射狭缝s的反射器101的枢转角度θ在接收光强度低的状态下被检测到。因此，可以增加反射器101的枢转角度θ的分辨率。

如图3所示，光阻挡单元104固定在设置于光发射器102的支撑基座102c的固定部分102d上。此外，检测器103安装在光阻挡单元104的反射器101的相对侧的面上。此外，当将光阻挡单元104设置在固定部分102d上时，在Ry方向上的角度由用户自由确定，例如通过将光阻挡单元104对准到想要检测的枢转角度。

参照图2描述本发明第一实施例的转角检测器120获取枢转角度θ的方法。首先，通过控制器105控制光发射器102，将检测光照射到反射器101。检测光在反射器101的第二反射面101d处反射并且入射到光阻挡单元104。穿过光阻挡单元104的狭缝s的检测光入射到检测器103并被检测。控制器105从检测到的检测光检测枢转角度θ。基于所获取的枢转角度θ，控制器105控制扫描反射镜驱动器107并控制枢转角度等。

基于图7详细说明本发明第一实施例的最大枢转角度θmax的检测方法。当本发明第一实施例的反射器101在扫描扫描光时，从光发射器102照射检测光以检测反射器101的枢转角度θ。反射器101接合于枢转往复运动；在图7中，T是一个枢转的时间，tmax是从第一次接收检测光到第二次接收检测光的时间。f表示反射器101进行往复枢转运动的频率，θpd表示反射器101的检测角度(对应于与狭缝s成预定角度的入射角度的反射器101的枢转角度θ)。最大枢转角度θmax通过图7中的公式计算。

然后，控制器105将计算出的最大枢转角度θmax反馈给扫描反射镜镜驱动器107，以调节枢转角度等。

本发明的第一实施例可以提供诸如以下的优点。

如上所述，在第一实施例的光学扫描设备100中，光阻挡单元104的狭缝s具有纵横比(该纵横比为在光路延伸方向的狭缝s的长度(D)相对于在沿着反射器101的枢转方向的宽度方向上的狭缝s的开口端部150的长度(W)的比例)等于或大于预定值，并且检测器103通过接收穿过狭缝s的检测光来检测反射器101的枢转角度θ。由此，从狭缝s的开口端部150以实质垂直的方式入射的预定角度的检测光可以穿过具有等于或大于预定值的纵横比的狭缝s。这样，它变为入射到检测器103并被检测器103检测到。同时，除了预定角度之外的角度的检测光以斜角方式入射到具有纵横比等于或大于预定值的狭缝s的开口端部150。这样，它被形成狭缝s的面衰减(吸收)。结果，可以抑制除了预定角度之外的角度的检测光入射到检测器103，并且这使得能够解析预定角度的检测光和除预定角度之外的角度的检测光的分辨率增加。由此，即使在反射器101和检测器103之间的距离短的情况下，也可以在枢转角度检测中提供具有高分辨率的光学扫描设备100。

此外，在本发明的第一实施例中，光阻挡单元104的狭缝s的纵横比等于或大于20。这可以抑制以斜角方式入射到狭缝s的检测光入射到检测器103。结果，可以抑制除了预定角度之外的角度的检测光入射到检测器103，这可以进一步提高枢转角度检测的分辨率。

此外，在本发明的第一实施例中，反射器101由用于扫描光的第一反射面101c和设置在第一反射面101c的相对侧上的第二反射面101d构成，并用于检测枢转角度θ，并且检测器103通过接收在第二反射面101d处反射的检测光来检测第一反射面101c的枢转角度θ。这使第二反射面101d的枢转与第一反射面101c的枢转同步。这样，通过检测第二反射面101d的枢转角度θ，可以检测第一反射面101c的枢转角度θ。

此外，在本发明的第一实施例中，光阻挡单元104由构成狭缝s的第一支撑构件108、第二支撑构件109和构成狭缝s的狭缝构件110制成；狭缝构件110插入第一支撑构件108和第二支撑构件109之间；并且狭缝s由第一支撑构件108、第二支撑构件109和狭缝构件110围绕的部分形成。这使得用户能够放弃钻孔以在光阻挡单元104中提供狭缝s。结果，可以容易地制造设置有狭缝s的光阻挡单元104。

此外，在本发明的第一实施例中，第一支撑构件108、第二支撑构件109和狭缝构件110由板状构件构成。这使得沿反射器101的枢转方向在宽度方向(X轴方向)上的开口端部150的长度和光路延伸方向(Z轴方向)上的长度变得容易调整到任何长度。结果，可以容易地形成具有等于或大于预定值的纵横比的狭缝s，使得光学扫描设备100能够具有检测枢转角度θ的高分辨率。

此外，在本发明的第一实施例中，当从光路延伸方向观察时，光阻挡单元104的狭缝s形成为矩形。由此，形成狭缝s的第一支撑构件108、第二支撑构件109和狭缝构件110的面是平坦面。这样，当斜角地入射到狭缝s的检测光撞击到形成狭缝的面时，可以抑制该检测光以与入射角不同的角度被反射。由此，在检测光以非常斜角的方式入射到狭缝s的情况下，可以抑制检测光由于反射角的变化而无意地入射到检测器103。

此外，在本发明的第一实施例中，在第一支撑构件108和第二支撑构件109中，至少与狭缝构件110相对的面分别设置有光吸收材料108a、109b。这使得成斜角地入射到狭缝s并且撞击形成狭缝s的面的检测光被光吸收材料108a或109b吸收。结果，可以有效地减小通过狭缝s的除预定角度之外的角度的检测光。由此，可以仅检测预定角度的检测光。这样，可以有效地提高光学扫描设备100的分辨率。

在本发明的一个或多个实施例中，反射器101执行往复枢转运动，并且检测器103被配置为基于从反射器101反射的检测光被接收到至反射器101反射的检测光被再次接收到的时间，获取枢转角度θ。这样的配置使得能够基于往复枢转运动的时间获得精确的枢转角度θ。

此外，在本发明的第一实施例中，第二反射面101d的面积被配置为小于第一反射面101c的面积。这使得在第二反射面101d处反射的检测光的范围减小。这能够抑制不进入狭缝s的感测光通过将感测光照射到光阻挡单元104的范围之外的部分而变成漏光。

此外，在本发明的第一实施例中，除了第二反射面101d之外，第一反射面101c的背面101e被施加光反射抑制处理。这样的配置使得能够抑制撞击除第二反射面101d之外的部分的检测光被反射。这样，可以可靠地抑制由第二反射面101d反射的检测光泄漏到进行光扫描的面(第一反射面101c)。

(第二实施例)

参照图1-3和8A-8B描述本发明第二实施例的枢转角度检测器220的配置。与第一实施例的枢转角度检测器120不同，本发明第二实施例的枢转角度检测器220堆叠多个狭缝构件210。注意，在光学扫描设备200的配置中(参见图1至图3)，与本发明的第一实施例相同的部分用相同的附图标记表示，其描述被省略。

在本发明第二实施例的枢转角度检测器220中，如图8A-8B所示，多个狭缝构件210在插入第一支撑构件208和第二支撑构件209之间的方向上堆叠，并且分隔构件212设置在狭缝构件210和狭缝构件210之间。如图8A-8B所示，通过穿过多个狭缝s的检测光，入射到检测器203的检测光的量增加。与第一支撑构件208、第二支撑构件209和狭缝构件210类似，分隔构件212由树脂、金属等制成。此外，分隔构件212可以施加反射抑制处理。可以提供一个检测器203，或者根据狭缝构件210，可以提供多个检测器203。注意，本发明第二实施例的其他配置类似于本发明的第一实施例。

本发明的第二实施例可以提供诸如以下的优点。

在第二实施例的光学扫描装置200中，多个狭缝构件210在插入第一支撑构件208和第二支撑构件209之间的方向上堆叠，并且分隔构件212设置在狭缝构件210和狭缝构件210之间。这使得能够增加通过的检测光的量而不改变沿着反射器201的旋转方向的宽度方向(X轴方向)的开口端部250的长度和沿光路延伸方向(Z轴方向)的长度。结果，可以在保持纵横比等于或大于预定值的同时改善接收光强度。注意，本发明第二实施例的其他效果类似于本发明的第一实施例。

(第三实施例)

参照图1-3和9描述本发明第三实施例的枢转角度检测器320的配置与第一实施例的枢转角度检测器120不同，本发明第三实施例的枢转角度检测器320具有分别设置在光阻挡单元304的第一支撑构件308和第二支撑构件309中的第一凹部313和第二凹部314。注意，在光学扫描设备300(参见图1-3)的配置中，与本发明的第一实施例相同的部分用相同的附图标记表示，其描述被省略。

第一支撑构件308和第二支撑构件309分别包括第一凹部313和第二凹部314，第一凹部313和第二凹部314沿着反射器301的枢转方向凹陷。第一凹部313和第二凹部314设置在开口端部350(开口端部350为检测光入射并发射的地方)以外的部分中。通过这样的配置，斜角地入射到狭缝s的检测光被反射的位置变得靠近开口端部350，其中检测光从狭缝s发射。此外，斜角入射到狭缝s的检测光通过撞击内壁而充分衰减，并且到达检测器103的光量处于角度感测中可以忽略的水平。

如图9所示，从形成开口端部350的第一支撑构件308的面到第一凹部313的内面的深度(长度)F1和从形成开口端部350的第二支撑构件309的面到第二凹部314的内面的深度(长度)F2，形成为尺寸等于或大于沿反射器301的枢转方向的宽度方向(X轴方向)上的开口端部350的长度W。第一凹部313和第二凹部314的深度越深，检测光从形成狭缝s的面撞击并反射的位置越接近开口端部350(从狭缝s发射的反射光来自此处)。在本发明的第三实施例中，第一凹部313和第二凹部314的形状在垂直于光路延伸方向(Z轴方向)的截面中是U形的。注意，本发明第三实施例的其他配置类似于本发明的第一实施例。

本发明的第三实施例可以提供诸如以下的优点。

在本发明第三实施例的光学扫描设备300中，第一支撑构件308和第二支撑构件309分别包括沿着反射器301的枢转方向的X轴方向上凹陷的第一凹部313和第二凹部314，并且第一凹部313和第二凹部314设置在除开口端部350(开口端部350为检测光入射并发射的地方)之外的部分中。这使得斜角地入射到狭缝s的检测光能够在第一凹部313或第二凹部314的内表面上的深处反射，该第一凹部313或第二凹部314沿着反射器301的枢转方向Ry的方向凹进。结果，距内壁扩散点的距离变长，足以衰减到达检测器303的光量并将该光量抑制到在感测中可忽略的水平。此外，具有大入射角的感测光在靠近感测光发射的开口端部350的位置处被反射。此外，可以使反射的检测光在开口端部350附近撞击第一凹部313或第二凹部314的内底面，并且朝向与朝向检测器303的方向不同的方向前进。因此，可以抑制对检测器303的入射，使得能够进一步抑制除预定角度之外的角度的检测光入射到检测器303。

此外，在本发明第三实施例的光学扫描设备300中，第一凹部313和第二凹部314的深度被配置为尺寸等于或大于狭缝s的宽度方向(X轴方向)上的长度W。这使得斜角地入射到狭缝s的检测光能够在第一凹部313或第二凹部314的内表面上的深处反射，该第一凹部313或第二凹部314沿着反射器301枢转方向Ry的方向凹进。这样，可以进一步抑制到达检测器303的光量。结果，可以更进一步抑制预定角度以外的角度的检测光被入射到检测器303。本发明第三实施例的其他效果类似于本发明的第一实施例。

(第四实施例)

参照图1、10和11描述本发明第四实施例的枢转角检测器420的配置。与第一实施例的枢转角度检测器120不同，本发明第四实施例的枢转角度检测器420包括多个检测器403和多个光阻挡单元404。注意，在光学扫描设备400(参见图1)的配置中，与第一实施例相同的部分用相同的附图标记表示，并省略其描述。

本发明第四实施例的光学扫描设备400包括多个光阻挡单元404和多个检测器403，并且被配置为从由多个检测器403中的每一个获取的检测光获取枢转角度θ。本发明的第四实施例包括第一检测器403a、第一光阻挡单元404a、第二检测器403b和第二光阻挡单元404b。在本发明的第四实施例中，第一光阻挡单元404a和第二光阻挡单元404b固定在光发射器102的固定部分102d上，使得它们各自感测不同的枢转角度θ。由此，第一检测器403a和第二检测器403b分别检测不同枢转角度θ的感测光。从每个检测器403检测到的枢转角度θ相对地检测枢转角度θ。本发明第四实施例的其他结构与本发明第一实施例类似。

本发明的第四实施例可以提供诸如以下的优点。

本发明第四实施例的光学扫描设备400包括多个光阻挡单元404和多个检测器403，并且被配置为从由多个检测器403中的每一个获取的检测光获取枢转角度θ。由此，通过基于由多个检测器403中的每一个获取的检测光检测枢转角度θ的偏移并且比较检测到的枢转角度θ的偏移，可以相对地获得枢转角度θ的偏移。本发明第四实施例的其他效果类似于本发明第一实施例。

(示例)

接下来，描述为确认本发明的一个或多个实施例的效果而进行的测试。

(分辨率的测量)

首先，将第一实施例的光阻挡单元104作为示例1。此时，沿反射器101的枢转方向(Ry方向)的宽度方向(X轴方向)上的狭缝s的开头端部150的长度W被设为0.1mm，且沿光路延伸方向(Z轴方向)的狭缝s的长度D设为10mm。注意，示例1中的狭缝s的纵横比是100，这是高的。

同时，作为示例1的比较例1，制造具有纵横比为20的狭缝的光阻挡单元，其中狭缝s的宽度方向(X轴方向)上的长度W为0.1mm，并且在光路延伸方向(Z轴方向)上的狭缝s的长度D为2mm。注意，比较例1中的狭缝s的纵横比是20，这是低的。

使用光学扫描设备(其使用制造的每个光阻挡单元)，测量反射器从预定角度枢转的情况下的接收光强度(表示在向对象照射激光时反射的光的强度的数值)。注意，在使预定角度为0的情况下的枢转角度被定义为摆动角度(检测误差)。图12示出了测量结果。

如图12所示，在示例1中，在摆动角度改变的情况下接收光强度的变化是陡峭的。然而，在比较例1中，与示例1相比，陡峭程度降低。由此可以确认，本发明的实施例的光学扫描设备100能够仅检测具有窄范围的摆动角度的检测光，从而枢转角度分辨率高。

(与光吸收构件有关的测量)

图13示出了，包括在本发明第四实施例的光学扫描设备400中，在与狭缝构件110相对的狭缝s的第一支撑构件108和第二支撑构件109的面上设置有光吸收材料(108a，109a；参见图6A-6C)的情况、以及在与狭缝构件110相对的面上不设置光吸收材料的情况的模拟，以及实际设置有光吸收材料的情况的实际测量值。如图13所示，实际设置光吸收材料的情况的实际测量值结果与设置光吸收材料的情况的模拟结果接近。结果，可以确认设置在第一支撑构件108和第二支撑构件109的与狭缝构件110相对的面上的光吸收材料，能够可靠地抑制从预定角度大幅偏移的检测光(具有大摆动角度的检测光)被检测到。

(变形例)

本文公开的本发明的一个或多个实施例是各方面的示例，不应认为是限制性的。本发明的范围不是由本发明的一个或多个实施例的上述描述而是由权利要求表示，并且包括与权利要求等同的含义以及该范围内的所有改变(变化)。

例如，尽管示出了第一反射面和第二反射面是本发明第一实施例的反射器的前面和背面的示例，但是本发明不限于此。在本发明中，只要可以使往复枢转运动同步，就可以独立地设置第一反射面和第二反射面。

此外，尽管在本发明的第一实施例中用于第一反射面和第二反射面的光源被示出为分离的，但是本发明不限于此。在本发明中，可以仅使用一个光源作为用于本发明的第一实施例中的第一反射面和第二反射面的光源。此时，反射器可以是半反射镜。

此外，尽管示出了本发明第一实施例的光发射器使用半导体激光器元件的情况，但是本发明不限于此。在本发明中，表面发射激光器、发光二极管等可以用在光发射器中。此外，尽管描述了使用光电二极管作为检测器的示例，但是可以根据用作光发射器的光源提供最佳检测器。

此外，尽管示出了本发明第一实施例的光阻挡单元包括当从Z轴方向观察时具有矩形形状的狭缝s的示例，但是本发明不限于此。在本发明中，可以提供从Z轴方向观察时为圆形的狭缝s。注意，当实际使用纵横比为40(在反射器的X轴方向上的开口端部的长度为0.5mm并且在Z轴方向上的长度(直径)为20mm)的狭缝s时，接收光强度表现出与实施例1相同的值。

尽管本发明的第二实施例示出了设置两层狭缝构件的示例，但是本发明不限于此。本发明可以堆叠三个或更多个狭缝构件。

虽然本发明的第三实施例示出了第一凹部和第二凹部在垂直于Z轴方向的截面中为U形的示例，但是本发明不限于此。在本发明中，第一凹部和第二凹部在与反射器的枢转方向垂直的截面中可以是半圆形。

尽管本发明的第四实施例示出了提供两个光阻挡单元和两个检测器的示例，但是本发明不限于此。在本发明中，可以提供三个或更多个光阻挡单元和三个或更多个检测器。在这种情况下，用户适当地调整设置光阻挡单元的角度。

用户可以适当地组合本发明的第一到第四实施例。例如，通过组合本发明的第二、第三和第四实施例，可以提高检测枢转角度的分辨率。注意，可以将枢轴角度检测器提供给光学扫描设备、传感器、激光探测与测量(LIDAR)等。

虽然示出了本发明的第一至第四实施例的枢转角度检测器检测水平扫描反射镜的枢转角度的示例，但是本发明不限于此。在本发明中，枢轴角度检测器可以配置成检测垂直扫描镜而非水平扫描镜的转动角度。此外，光学扫描装置可以同时设置有检测水平扫描镜的枢转角度的枢转角度检测器和检测垂直扫描镜的枢转角度的枢转角度检测器。

虽然已经仅关于有限数量的实施例描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以设计出各种其他实施例。因此，本发明的范围应该仅由所附权利要求来限定。

101 反射器

101c 第一反射面

101d 第二反射面

102 光发射器

103,203,303,403a,403b 检测器

104,204,304,404a,404b 光阻挡单元

108,208,308,408a,408b 第一支撑构件

109,209,309,409a,409b 第二支撑构件

110,210,410a,410b 狭缝构件

212 分隔构件

313 第一凹部

314 第二凹部

s 狭缝

θ 枢转角度

Claims (13)

1.一种光学扫描设备，包括：

可枢转的反射器；

光发射器，所述光发射器朝向所述反射器发射检测光；

检测器，所述检测器接收在所述反射器处反射的所述检测光；以及

光阻挡单元，所述光阻挡单元包括狭缝，所述检测光穿过所述狭缝，

其中，所述光阻挡单元设置在从所述反射器反射的所述检测光前进到所述检测器的光路上，

其中，所述狭缝具有等于或大于预定值的纵横比，所述纵横比为在所述光路延伸方向上的所述狭缝的长度相对于在宽度方向上的所述狭缝的长度的比例，

其中，所述宽度方向沿着所述反射器的枢转方向，所述宽度方为所述狭缝的开口端部的宽度方向，

其中，所述检测器被配置为通过接收穿过所述狭缝的所述检测光来检测所述反射器的枢转角度，

其中，所述光阻挡单元的所述狭缝的所述纵横比等于或大于20，

其中，所述光阻挡单元包括第一支撑构件、第二支撑构件和包括所述狭缝的狭缝构件，

其中，所述狭缝构件插入所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间，

其中，所述狭缝由所述第一支撑构件、所述第二支撑构件和所述狭缝构件围绕的部分形成，

其中，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件分别包括沿着所述反射器的所述枢转方向凹陷的第一凹部和第二凹部，并且

其中，所述第一凹部和所述第二凹部设置在除所述开口端部之外的部分中，所述开口端部为所述检测光入射并发射的地方。

2.根据权利要求1所述的光学扫描设备，

其中所述反射器包括用于扫描光的第一反射面和设置在所述第一反射面的相对侧上并用于检测所述枢转角度的第二反射面，以及

其中，所述检测器通过接收在所述第二反射面处反射的所述检测光来检测所述第一反射面的所述枢转角度。

3.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中，所述第一支撑构件、所述第二支撑构件和所述狭缝构件由板状构件构成。

4.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中，当从所述光路延伸方向观察时，所述狭缝是矩形的。

5.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中所述第一凹部和所述第二凹部的深度的尺寸等于或大于所述狭缝在所述宽度方向上的所述长度。

6.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中，在所述第一支撑构件和所述第二支撑构件中，至少与所述狭缝构件相对的面包括光吸收材料。

7.根据权利要求1所述的光学扫描装置，

其中，多个狭缝构件在插入所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间的方向上堆叠，并且

其中，分隔构件设置在狭缝构件和狭缝构件之间。

8.根据权利要求1所述的光学扫描设备，

其中，所述反射器进行往复枢转运动，并且

其中，所述检测器被配置为，基于从接收到由所述反射器反射的所述检测光至再次接收到由所述反射器反射的所述检测光的时间，来获取所述枢转角度。

9.根据权利要求2所述的光学扫描设备，其中所述第二反射面的面积小于所述第一反射面的面积。

10.根据权利要求9所述的光学扫描设备，其中，除了所述第二反射面之外，所述第一反射面的背面被施加光反射抑制处理。

11.根据权利要求1所述的光学扫描装置，还包括：

多个光阻挡单元和多个检测器，

其中，从由所述多个检测器中的每个检测器获取的所述检测光获取所述枢转角度。

12.根据权利要求1所述的光学扫描设备，

其中所述反射器包括用于扫描光的第一反射面和设置在所述第一反射面的相对侧上并用于检测所述枢转角度的第二反射面，以及

其中，所述检测器通过接收在所述第二反射面处反射的所述检测光来检测所述第一反射面的所述枢转角度。

13.根据权利要求3所述的光学扫描设备，其中，当从所述光路延伸方向观察时，所述狭缝是矩形的。

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