(57)【要約】【課題】  赤外光等の不可視光の光路位置の検出が可能で、小さな光束でも残像として見ることができる光線検出装置を提供すること。【解決手段】  赤外線検出装置１は、導光体３と、導光体３をＸ軸方向に往復動させる回転スライダーステッピングモータ２１と、導光体３をＹ軸方向に振動させる駆動コイルと、制御装置７０とを備える。導光体３のＸＹ走査の間に、赤外光の光束９０が先端部３ａに入射し導光体３により伝搬されて受光素子５３に入射すると、発光ダイオード５４が可視光を発光する。可視光は鏡面Ｓｉ基板５１で反射されて導光体３の基端部に入射し、導光体３により伝搬され先端部３ａから放射され、光束９０の位置が可視光の発光残像として表示され、その光路位置を視認できる。制御装置７０は、光束９０の光束幅を検出し、それに対応する領域に限定して導光体３をＸ軸方向に走査させる。【選択図】      図１２
2006105874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、
光入射部及び光放射部である先端部側を本体部の一側面から突出させた振動体としての導光体と、
前記導光体をＹ軸方向に振動させるＹ軸方向駆動手段と、
前記導光体をＸ軸方向にモータにより往復動させるＸ軸方向駆動手段と、
前記先端部に不可視光である被検出光が入射すると、可視光を前記先端部から放射させる可視光放射手段と、
前記Ｙ軸方向駆動手段及びＸ軸方向駆動手段を駆動制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記被検出光のＸ軸方向の光束幅を検出し、検出した光束幅に対応する大きさの領域に限定して前記導光体をＸ軸方向に走査させることを特徴とする光線検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光線検出装置において、
前記制御手段は、前記検出した光束幅に応じた走査速度で前記導光体をＸ軸方向に走査させることを特徴とする光線検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光線検出装置において、
前記モータは、１パルス入力される毎に一定量ずつ前記導光体をＸ軸方向に移動させるステッピングモータであり、
前記制御手段は、前記先端部に入射する前記被検出光を検出し始めてからその検出が終了するまで、前記ステッピングモータに入力するパルス数を計数し、その計数値が小さいほど前記ステッピングモータのパルスレートを大きな値に設定することを特徴とする光線検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光線検出装置において、
前記制御手段は、前記パルス数をｎビットカウンタで計数し、前記光束幅を前記ｎビットカウンタの計数値に換算する際に、前記パルス数を前記ｎビットカウンタの上位４ビット表現に圧縮して、４ビットで表現できる数以下の複数段階に分けることを特徴とする光線検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光線検出装置において、
前記制御手段は、前記光束幅の検出を、前記Ｘ軸方向駆動手段により往復動されてＸ軸方向に１往復走査されるごとに毎回行うことを特徴とする光線検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光線検出装置において、
前記導光体が前記本体内に最も引っ込んだ位置を原点とし、前記導光体が前記本体から最も長く出た位置を走査端とすると、前記制御手段は、前記原点及び走査端のいずれか一方から他方への往路の走査では、前記モータを予め設定された走査速度或いは前回の走査で設定された走査速度で正転駆動して前記光束幅の検出とモータ速度の設定とを行い、復路の走査では、前記往路の走査中に設定された前記モータ速度で前記モータを逆転駆動することを特徴とする光線検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の光線検出装置において、
前記導光体は、前記先端部に斜めの研磨面を有するガラス製の導光体であり、
前記先端部に入射する光は前記研磨面で反射されて前記導光体内に導入され伝搬されるとともに、前記導光体の基端部に入射する光は前記導光体によって伝搬されて前記研磨面で反射されて外部へ放射されるように構成されていることを特徴とする光線検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光線検出装置において、
前記導光体は、その基端部側が前記本体部内で固定され、前記基端部側を支点にして揺動する片持ち梁式の振動系を構成していることを特徴とする光線検出装置。
【請求項９】
請求項３〜８のいずれか１つに記載の光線検出装置において、
前記ステッピングモータは、その回転を直線運動に変換して前記導光体に伝えるのに、ネジ機構を用いた回転スライダーステッピングモータであることを特徴とする光線検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の光線検出装置において、
前記可視光放射手段は、前記先端部に入射し前記導光体によって伝搬されて、前記導光体の前記基端部から出射する前記被検出光を受光手段に入射させるとともに、発光手段から出射される可視光を前記基端部に入射させる光学系と、前記被検出光を受光したときに前記受光手段から出力される光検出信号に基づいて前記発光手段を発光させる光検出回路とを備えることを特徴とする光線検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光線検出装置において、
前記光学系及び前記光検出回路は、一体にモジュール化され、前記導光体と一緒に回転スライダーステッピングモータによりＸ軸方向に往復動されることを特徴とする光線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外光等の不可視光線を検出する光線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信等に用いられる光信号の光源には、レーザ光源が用いられることが広く知られている。一般に、このレーザ光源から出力される光線は、その波長が可視光線の波長より長い不可視光線（例えば、赤外光）である。このため、光ファイバケーブル等を用いて伝送される光信号を光線として、光ファイバケーブルの一端から外部に取り出しても、取り出した光線の光路位置を視認することはできない。
【０００３】
ところで、光通信用モジュール等に用いられている光学素子（例えば、回折格子、ミラー等）の検査を行う際には、サンプルステージに置いた被検査体である光学素子に対して、光ファイバケーブルの一端から検査光として赤外光を照射する。そして、光学素子によって反射された反射光に基づいて、その光学素子の評価を行う。このため、光学素子に対して、正しく赤外光を照射させるためには、赤外光の光路位置を検出して、光学素子に一致させる作業が必要となる。また、一般に光線として照射される赤外光においては、その強度は中心部で最大となり、中心部から離れるに従って徐々に弱くなる。そして、その強度分布は、ガウシャン分布と呼ばれ正規分布と同様の形状をとる。従って、光学素子に赤外光を照射する際には、赤外光の中心部からなる有効スポット径を認知し、最大となる強度で照射しなければならない。
【０００４】
この種の作業に用いられる赤外光を検出するための検出装置には、ＩＲカード、赤外ＣＣＤカメラ、光パワーメータ等がある。
ＩＲカードは、カードの表面に、赤外光を受光するとその強度に応じて可視光を放つ物質を塗布した発光領域が設けられていて、その発光領域に赤外光が照射されると、発光領域の受光した部分が可視光を発するものである。従って、その発光領域を視認することによって光路位置を検出することができる。
【０００５】
赤外ＣＣＤカメラは、赤外光を直接受光し表示部に出力表示する。そのため、赤外光の強度分布形状を観測でき、又感度が高いので、光路位置を容易に検出することができる。
光パワーメータは、受光素子を用いたセンサ部にて赤外光を受光し、その強度をメータに出力表示する。従って、センサ部を移動させて、出力表示される強度が最大になるときを知ることによって、光路位置を検出している。（例えば特許文献１）
特許文献１では、センサ部に４分割にした受光素子を用い、その２つずつの差動出力を２チャンネルのオシロスコープのＸ軸とＹ軸とに入力し、入力されると同オシロスコープのブラウン管上に表れる輝点の位置を見ることによって、光路位置を確認して、センサ部の位置決めを行っている。
【特許文献１】特開平６−２３６５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＩＲカードは感度が低く、増感機能も備えていないので、微弱な強度の赤外光を検出する場合には、作業環境全体を暗くする必要がある。従って、部屋を暗くして光線の光路位置を検出した後に、部屋を明るくして光学素子の設置位置を調整する作業となるので、非常に実施しづらい。また、ＩＲカードは、強度に応じて可視光を発するが、感度が低くその発光部分と非発光部分との境界がはっきりしないので、ガウシャン分布を有する光線の有効スポット径の大きさはわからない。また、赤外ＣＣＤカメラは、本体
形状が大きいので、狭い空間における赤外光の検出には適していない。
【０００７】
さらに、特許文献１の光パワーメータでは、光路位置を探す際に、ブラウン管を見ながらセンサ部の位置決めを行うので、視線を頻繁に移すことになって、光路位置の検出に時間がかかった。
【０００８】
さらに又、上述したＩＲカード、赤外ＣＣＤカメラ、光パワーメータは、それぞれ光路位置を検出した後に、検出した光路位置に対して、被検査体である光学素子を配置し直さなければならないので、正確に光学素子に赤外光を照射させるのが困難であった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものである。その目的は、赤外光等の不可視光の光路位置の検出が可能で、小さな光束でも残像として見ることができる光線検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、本体部と、光入射部及び光放射部である先端部側を本体部の一側面から突出させた振動体としての導光体と、前記導光体をＹ軸方向に振動させるＹ軸方向駆動手段と、前記導光体をＸ軸方向にモータにより往復動させるＸ軸方向駆動手段と、前記先端部に不可視光である被検出光が入射すると、可視光を前記先端部から放射させる可視光放射手段と、前記Ｙ軸方向駆動手段及びＸ軸方向駆動手段を駆動制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記被検出光のＸ軸方向の光束幅を検出し、検出した光束幅に対応する大きさの領域に限定して前記導光体をＸ軸方向に走査させることを要旨とする。
【００１１】
これによれば、導光体をＹ軸方向に振動させながらＸ軸方向に往復動させることで、導光体の先端部が光線検出領域内を繰り返し走査する。赤外光等の不可視光である被検出光が導光体の先端部に入射し、その被検出光が導光体によって伝搬されて受光手段に入射すると、発光手段が可視光を発光する。その可視光は導光体によって伝搬され先端部から放射される。その結果、光線検出領域において、被検出光の位置が、導光体の先端部から放射された可視光の発光残像として表示されるので、被検出光の光路位置及び光路径を作業者が視認することができる。
【００１２】
また、被検出光を光線検出領域内で走査して検出するための振動体として、導光体を用い、発光手段からの可視光を導光体によって伝搬し、その先端部から可視光を放射するようにしている。このため、拡散が少なく点光源に近い輝点の発光残像が得られ、不可視光である被検出光の分解能（表示分解能）が向上する。したがって、赤外光等の不可視光の光路位置を検出できるとともに、不可視光の光路位置検出の分解能を向上させることができる。
【００１３】
また、制御手段は、被検出光のＸ軸方向の光束幅を検出し、検出した光束幅に対応する大きさの領域に限定して導光体をＸ軸方向に走査させるので、導光体をＸＹ走査する際の走査時間が短縮され、導光体の先端部から放射される可視光の残像効果を高めることができる。したがって、小さな光束でも残像効果を落とさずに残像として見ることができ、表示分解能を上げることができる。また、透過して見られる位置確認などが判りやすくなった。さらに、被検出光の光束や装置自体が動いても検出範囲なら被検出光を自動追尾するので、装置の取扱いが容易になるとともに、赤外光等の不可視光の光路位置の検出する作業が容易になる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光線検出装置において、前記制御手段は、前記検出した光束幅に応じた走査速度で前記導光体をＸ軸方向に走査させることを要旨とす
る。
【００１５】
これによれば、制御手段は、Ｘ軸方向の光束幅を自動検出し、検出した光束幅に応じたＸ軸方向の走査速度を与えるようにＸ軸方向駆動手段を駆動制御するので、小さな光束でも光束幅に対応する大きさの領域に限定して導光体をＸ軸方向に走査する効果と相乗して走査速度を十分に下げることができる。これにより、走査線ピッチを小さくすることができ、表示分解能をさらに上げることができる。また、光束幅に応じた領域に限定した最適なＸＹ走査が自動で行われるため、装置がさらに使いやすくなる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の光線検出装置において、前記モータは、１パルス入力される毎に一定量ずつ前記導光体をＸ軸方向に移動させるステッピングモータであり、前記制御手段は、前記先端部に入射する前記被検出光を検出し始めてからその検出が終了するまで、前記ステッピングモータに入力するパルス数を計数し、その計数値が小さいほど前記ステッピングモータのパルスレートを大きな値に設定することを要旨とする。
【００１７】
これによれば、被検出光の光束幅が小さいほどステッピングモータのパルスレートが大きな値に設定されて、Ｘ軸方向の走査がより遅い速度でなされる。このため、被検出光の光束幅が小さくても、その光束幅に対応する大きさの領域に限定して導光体をＸ軸方向に走査させることにより、上述したように走査時間が短縮されて可視光の残像効果が高めることとの相乗効果で、被検出光を可視光の発光残像として表示する表示分解能がさらに向上する。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の光線検出装置において、前記制御手段は、前記パルス数をｎビットカウンタで計数し、前記光束幅を前記ｎビットカウンタの計数値に換算する際に、前記パルス数を前記ｎビットカウンタの上位４ビット表現に圧縮して、４ビットで表現できる数以下の複数段階に分けることを要旨とする。
【００１９】
これによれば、光束幅をｎビットカウンタの計数値に換算する際に、パルス数をｎビットカウンタの上位４ビット表現に圧縮して、４ビットで表現できる数以下の複数段階に分けることで、検出した光束幅に応じた走査速度（パルスレート）を設定する際の演算処理が簡単になり、その演算処理を短時間で実行可能になる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の光線検出装置において、前記制御手段は、前記光束幅の検出を、前記Ｘ軸方向駆動手段により往復動されてＸ軸方向に１往復走査されるごとに毎回行うことを要旨とする。
【００２１】
これによれば、光束幅の検出を、導光体がＸ軸方向駆動手段により往復動されてＸ軸方向に１往復走査されるごとに毎回行うことで、常時変動する可能性のある被検出光の光束位置を即座に検出することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の光線検出装置において、前記導光体が前記本体内に最も引っ込んだ位置を原点とし、前記導光体が前記本体から最も長く出た位置を走査端とすると、前記制御手段は、前記原点及び走査端のいずれか一方から他方への往路の走査では、前記モータを予め設定された走査速度或いは前回の走査で設定された走査速度で正転駆動して前記光束幅の検出とモータ速度の設定とを行い、復路の走査では、前記往路の走査中に設定された前記モータ速度で前記モータを逆転駆動することを要旨とする。
【００２３】
これによれば、導光体がＸ軸方向駆動手段により往復動されてＸ軸方向に１往復走査されるごとに毎回、往路の走査で光束幅の検出とモータ速度の設定とがなされ、復路の走査
で往路の走査中に設定されたモータ速度でモータが逆転駆動される。このため、導光体がＸ軸方向に１往復走査されるごとに毎回、その復路の走査により、小さな光束でも残像効果を落とさずに、高い表示分解能で可視光の残像として見ることができる。
【００２４】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の光線検出装置において、
前記導光体は、前記先端部に斜めの研磨面を有するガラス製の導光体であり、
前記先端部に入射する光は前記研磨面で反射されて前記導光体内に導入され伝搬されるとともに、前記導光体の基端部に入射する光は前記導光体によって伝搬されて前記研磨面で反射されて外部へ放射されるように構成されていることを要旨とする。
【００２５】
これによれば、導光体を先端部に斜めの研磨面を有するガラス製の導光体として、先端部に入射する光は研磨面で反射されて導光体内に導入され伝搬されるとともに、導光体の基端部に入射する光は導光体によって伝搬されて研磨面で反射されて外部へ放射されるように構成している。ガラス製の導光体は質量が小さいため、振動周波数を大きくするのが容易である。これによって、分可能がさらに向上する。また、ガラス製の導光体上に受光素子や発光素子等の部品がないため、組立が容易で、量産化に適した構成を実現できる。さらに、導光体の先端部に別途発光素子や受光素子等を設ける必要がないため、振動部分に電気配線が不要となり、信頼性及び装置の寿命が向上する。さらにまた、金属に比べてガラスは振動させても疲労破断が起こりにくいので、これによっても信頼性及び装置の寿命が向上する。
【００２６】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の光線検出装置において、前記導光体は、その基端部側が前記本体部内で固定され、前記基端部側を支点にして揺動する片持ち梁式の振動系を構成していることを要旨とする。
【００２７】
これによれば、振動系を構成する導光体を片持ち梁式としたため、長手方向が短くなり、装置の小型化を図ることができる。
請求項９に係る発明は、請求項３〜８のいずれか１つに記載の光線検出装置において、前記ステッピングモータは、その回転を直線運動に変換して前記導光体に伝えるのに、ネジ機構を用いた回転スライダーステッピングモータであることを要旨とする。
【００２８】
これによれば、回転スライダーステッピングモータはリニアーステッピングモータに比べて駆動トルクが大きいので、Ｘ軸方向が上下方向であっても、その向きに関係なく導光体をＸ軸方向に駆動することができる。したがって、使用条件範囲が広がり、装置の汎用性が向上する。
【００２９】
請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか１つに記載の光線検出装置において、前記可視光放射手段は、前記先端部に入射し前記導光体によって伝搬されて、前記導光体の前記基端部から出射する前記被検出光を受光手段に入射させるとともに、発光手段から出射される可視光を前記基端部に入射させる光学系と、前記被検出光を受光したときに前記受光手段から出力される光検出信号に基づいて前記発光手段を発光させる光検出回路とを備えることを要旨とする。
【００３０】
これによれば、先端部に入射し導光体によって伝搬されて、導光体の基端部から出射する被検出光を光学系により受光手段に入射させるとともに、発光手段から出射される可視光を光学系により導光体の基端部に入射させる。また、光検出回路により、被検出光を受光したときに受光手段から出力される光検出信号に基づいて発光手段を発光させる。これにより、ガラス製の導光体上に受光素子や発光素子等の部品がないため、組立が容易で、量産化に適した構成を実現できる。さらに、導光体の先端部に別途発光素子や受光素子等を設ける必要がないため、振動部分である導光体に電気配線が不要となり、信頼性及び装
置の寿命が向上する。
【００３１】
請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の光線検出装置において、前記光学系及び前記光検出回路は、一体にモジュール化され、前記導光体と一緒に回転スライダーステッピングモータによりＸ軸方向に往復動されることを要旨とする。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、赤外光等の不可視光の光路位置を検出できるとともに、小さな光束でも残像として見ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の光線検出装置を赤外線検出装置に具体化した一実施形態を図１〜図１３に従って説明する。
図１は一実施形態に係る赤外線検出装置１の概略構成を示す斜視図であり、図２は同赤外線検出装置１を示す側面図である。図３は、赤外線検出装置１の本体部内部の構成を示す側面図である。
【００３４】
この赤外線検出装置１は、可視光より波長が長い不可視光線である赤外光を検出するためのものである。この赤外線検出装置１は、被検出光としての赤外光をＸＹ平面内で走査して検出するための振動体として、ガラス製の導光体３を用いている。
【００３５】
（全体構成）
図１及び図２に示すように、光線検出装置としての赤外線検出装置１は、本体部２と、光入射部及び光放射部である先端部３ａ側を本体部２の左側面（一側面）２ａから突出させた振動体としてのガラス製の導光体３とを備える。
【００３６】
本体部２は直方体形状の筐体になっている。その本体部２は、例えば長さが９０ｍｍで、厚さが２３ｍｍで、高さが５８ｍｍの大きさを有し、手で把持できる程度に小型である。ガラス製の導光体３は、例えば外径５００μｍの光ファイバである。
【００３７】
本体部２の上部には、導光体３のＸＹ平面内での振動走査（ＸＹ走査）を開始させるための操作スイッチ４が配置されている。
本体部２の左側面２ａからは、ガラス製の導光体３が突き出している。この導光体３は、図１に示すＸ軸方向とＹ軸方向の２方向に往復動されて導光体３をＸＹ平面内で振動走査（ＸＹ走査）する。また、本体部２の左側面２ａには、導光体３の左側面２ａから突出している部分を保護するための保護ケース５が固定されている。この保護ケース５は四角形状の窓６を有する。この窓６には、例えば、硝子板が嵌め込まれ内部を密閉するとともに内部を視認できるようになっている。
【００３８】
本体部２の右側面２ｂには、光量に応じて感度を手動調節できる感度調節つまみ７が設けられている。なお、本体部２の一部の壁部２ｃは磁石８（図３参照）によって取り外し可能に固定されている。
【００３９】
本体部２内部には、図３に示すように、導光体３をＸ軸方向に往復動させるＸ軸方向駆動手段としてのＸ軸駆動系の駆動源である回転スライダーステッピングモータ２１と、導光体３をＹ軸方向に電磁駆動により振動させるＹ軸方向駆動手段としてのＹ軸振動駆動系の駆動コイル３１とが設置されている。
【００４０】
本体部２の中央下部には、光検出回路としてのアナログ信号処理回路４１が回路基板４２上に実装されている。この回路基板４２の下側に光学系５０（図６参照）が配置されて
いる。アナログ信号処理回路４１と光学系５０は、一体化されて１つのモジュール６０が構成されている。
【００４１】
また、本体部２内の上部左に、制御手段としての制御装置７０が配置されている。この制御装置７０は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムや各種データが格納されたＲＯＭ、ＲＡＭ、カウンタ（８ビットカウンタ）等を備える１チップのマイクロコンピュータで構成されている。
【００４２】
この制御装置７０は、導光体３が停止している状態で操作スイッチ４が押されると、駆動コイル３１を駆動制御して導光体３のその基端部側を支点にしたＹ軸方向の振動を開始させるとともに、回転スライダーステッピングモータ２１を駆動制御して導光体３のＸ軸方向の振動（往復動）を開始させるようになっている。
【００４３】
この赤外線検出装置１の特徴は、制御装置７０が、導光体３をＸＹ方向に走査させる際に、赤外光の光束幅を検出し、検出した光束幅に対応する大きさの領域に限定してＸ軸方向の走査を行う「光束自動追尾制御」と、その光束幅に応じたＸ軸方向の走査速度を設定する「自動走査速度設定制御」とを実行する、点にある。
【００４４】
また、制御装置７０は、導光体３がＸＹ平面内で振動している状態で、操作スイッチ４が押されると、導光体３のＸ軸方向の振動及びＹ軸方向の振動を停止させるようになっている。
【００４５】
（細部の説明）
ガラス製の導光体３は、図４（ａ），（ｂ）に示すような外径が５００μｍの光ファイバである。つまり、この光ファイバは、コアとクラッドからなる通常の光ファイバである。導光体３の先端部３ａには、光ファイバのコア中心軸（光軸）に対して４５度の角度で研磨した斜めの研磨面３Ａが形成されている。
【００４６】
これにより、図４（ａ）の実線矢印で示すように、導光体３の先端部３ａに光ファイバのコア中心軸（光軸）に対して４５度の角度で入射する赤外光（赤外光）は研磨面３Ａで反射されて導光体３内に導入され、導光体３によってその基端部３ｂ（図６参照）側へ伝搬される。また、基端部３ｂに入射する光（本例では橙色の可視光）は、導光体３によって先端部３ａ側へ伝搬され、研磨面３Ａで反射されて図４（ａ）の破線矢印で示すように、前記コア中心軸に対して４５度の角度で外部へ放射されるように構成されている。
【００４７】
なお、導光体３として使用した光ファイバはヤング率が大きく、許容曲げ半径は３３ｍｍである。例えば、その光ファイバは、長さ５５ｍｍで最大たわみを１０ｍｍとした。
（光学系）
本例で用いる光学系５０は、先端部３ａに入射し導光体３によって伝搬されて、導光体の基端部３ｂから出射する赤外光を受光手段に入射させるとともに、発光手段から出射される可視光を導光体３の基端部３ｂに入射させるようになっている。
【００４８】
光学系５０の主は構成は、図６に示すように、基端部３ｂ側が固定された光ファイバである導光体３、赤外透過フィルタの役割をする鏡面Ｓｉ基板５１、鏡面Ｓｉ基板５１を透過した赤外光を集光する球レンズ５２、受光手段としての受光素子５３、発光手段としての発光ダイオード５４、及び集光レンズ５５等を備えている。また、光学系５０を構成する鏡面Ｓｉ基板５１等の各光学要素は、前記回路基板４２と一体に固定された光学系用基板５６上に配置されている。
【００４９】
鏡面Ｓｉ基板５１は、例えば、波長１５５０ｎｍにおける透過率が７０％の透過特性を
有する。球レンズ５２は例えばφ７ｍｍの球レンズであり、受光素子５３はφ１ｍｍのＩｎＧａＡｓ受光素子である。また、発光ダイオード５４は橙色発光ダイオードである。
【００５０】
導光体３の基端部３ｂ側は、図７及び図８に示すように、光学系５０を保持する光学系用基板５６（図６参照）側に固定されたベース７１の段差部７１ａと、アナログ信号処理回路４１等の回路素子を保持する回路基板４２（図３参照）側に固定されたベース７２の段差部７２ａとの間に挟持される。ベース７１，７２を、導光体３の基端部３ｂ側を挟持した状態で、貫通孔７３，７４に挿通したボルトとナットにより締結することにより、光学系５０の光学系用基板５６とアナログ信号処理回路４１等の回路素子が実装された回路基板４２とがベース７１，７２を介して一体化されている。これにより、アナログ信号処理回路４１等の回路素子及び光学系５０が一体化された１つのモジュール６０が、導光体３と一緒にＸ軸方向に往復動するようになっている。なお、ベース７１，７２は、アルミニウムの削り出しとして、軽量化してその慣性質量の減少を図っている。
【００５１】
このような構成の光学系５０においては、導光体３の基端部３ｂから出射される赤外光は、鏡面Ｓｉ基板５１を透過した後、球レンズ５２で集光されて受光素子５３に入射し、受光素子５３で光電変換される。受光素子５３の光検出信号（出力電流）は、増幅され発光ダイオード５４を駆動する。これにより、発光ダイオード５４は、可視光（橙色）を発光し、その可視光は集光レンズ５５で集光されて鏡面Ｓｉ基板５１に入射し、鏡面Ｓｉ基板５１で反射されて導光体３の基端部３ｂに導入される。さらに、その可視光は導光体３によって伝搬されてその先端部３ａ側へ進み、研磨面３Ａで反射されて、先端部３ａからコア中心軸に対して垂直方向に放射されるようになっている。
【００５２】
また、光検出回路としてのアナログ信号処理回路４１は、例えば、受光素子５３の出力電流に基づいて比較電圧を生成すると共に比較電圧のピーク電圧を保持し、そのピーク電圧に基づいて基準電圧を生成し、さらに、比較電圧が基準電圧を超えたときに発光信号を生成し出力するような回路構成になっている。この発光信号が生成されると、発光ダイオード５４に直列接続されたトランジスタが導通状態となって、発光ダイオード５４に駆動電流が流れ、発光ダイオード５４が橙色の可視光を発光するようになっている。
【００５３】
なお、図６における各部の寸法Ａ〜Ｈは、例えば次の通りである。
寸法Ａは２８．５ｍｍ、寸法Ｂは３４ｍｍ、寸法Ｃは１０ｍｍ、寸法Ｄは５．５ｍｍ、寸法Ｅは５．５ｍｍ、寸法Ｆは１５ｍｍ、寸法Ｇは８．５ｍｍ、そして、寸法Ｈは８．５ｍｍである。
【００５４】
（Ｙ軸振動駆動系）
導光体３をその基端部３ｂ側を支点にしてＹ軸方向に振動（揺動）させてその先端部３ａをＹ軸方向に走査するＹ軸振動駆動系は、図３に示す駆動コイル３１による電磁駆動を使用した。このＹ軸振動駆動系によりＹ軸方向に振動する振動体である導光体３は、上述したようにその基端部３ｂ側がベース７１，７２に固定された片持ち梁式の振動系を構成している。このため、長手方向が短く、小型化を図れる。
【００５５】
導光体３をＹ軸方向に電磁駆動により振動させるＹ軸振動駆動系は、図３及び図８に示すように、駆動コイル３１と、フィードバックコイル３２と、これら２つのコイルの間で導光体３に固定された永久磁石３３とを備える。この永久磁石３３は、例えばその上面側がＮ極となっており、その下面側がＳ極となっている。駆動コイル３１に流す駆動電流の向きを変えることによって、永久磁石３３の上面と対向する側の磁極が切り替わり、導光体３が基端部３ｂ側を支点にしてＹ軸方向に振動（揺動）するようになっている。
【００５６】
駆動コイル３１は、例えば、磁石駆動作用が十分に得られると共に、５Ｖ電源の駆動電
流が過大にならないようにするために、φ０．１ｍｍのエナメル線を１２００回巻きにしてある。また、フィードバックコイル３２は、振動周波数追従用のコイルとして作用し、φ０．０５ｍｍのエナメル線を１３００回巻きにしてある。このＹ軸振動駆動系によりＹ軸方向に振動する導光体３の振動周波数は、例えば１００Ｈｚである。フィードバックコイル３２は、温度や固定方法によって変動する共振周波数を検出し電子回路等で周波数制御を行っている。
【００５７】
（Ｘ軸駆動系）
前記モジュール６０を導光体３と一緒にＸ軸方向に往復動（振動）させるためのＸ軸駆動系は、ネジ式スライダーを採用し、回転スライダーステッピングモータ（以下、「ステッピングモータ」という。）２１を使用した。つまり、図３に示すように、ステッピングモータ２１により回転するネジ軸８０には、モジュール６０に固定されたスライダー８１内部の雌ネジ部が螺合している。これにより、ネジ軸８０をステッピングモータ２１により回転させると、スライダー８１がＸ軸方向に往復直線運動をするので、モジュール６０が導光体３と一緒にＸ軸方向に往復直線運動（往復動）をするようになっている。
【００５８】
このようなＸ軸駆動系では、ステッピングモータ２１の回転を直線運動に変換するのに、ネジ軸８０とスライダー８１からなるネジ機構を利用しているため、大きなトルクが得られるのが特徴である。その反面、導光体３のＸ軸方向における所望の振動速度（振動周波数）を得るためにステッピングモータ２１の回転速度が上昇するため、回転トルクに対しては不利であるが、設定最高パルスレート８８９ＰＰＳに対して最大発生トルクの１／４の回転トルク０．２ｍＮ・ｍが得られた。また、ステッピングモータ２１は、加減速制御（台形駆動）を行うことで脱調は見られず、安定な駆動が得られた。
【００５９】
そして、制御装置７０は、導光体３が停止している状態で操作スイッチ４が押されると、駆動コイル３１を駆動制御して導光体３のその基端部側を支点にしたＹ軸方向の振動（Ｙ軸走査）を開始させるとともに、ステッピングモータ２１を駆動制御して導光体３のＸ軸方向の振動（Ｘ軸走査）を開始させるようになっている。
【００６０】
このようなＸ軸走査とＹ軸走査により、導光体３の先端部３ａは、ＸＹ平面内において図５に示す光線検出領域１０をＸＹ方向に走査（ＸＹ走査）する。このとき、導光体３の先端部３ａは、駆動コイル３１が制御装置７０により駆動制御されることで、Ｙ軸方向に１００Ｈｚの振動周波数で振動する。また、制御装置７０は、ステッピングモータ２１に対しては、赤外光の光束９０の光束幅を検出し、検出した光束幅に対応する大きさの領域に限定してＸ軸方向の走査を行う「光束自動追尾制御」と、その光束幅に応じたＸ軸方向の走査速度を設定する「自動走査速度設定制御」とを実行するようになっている。
【００６１】
次に、この赤外線検出装置１において制御装置７０は上記「光束自動追尾制御」と「自動走査速度設定制御」を実行するが、これらの制御について詳しく説明する前に、赤外光の光束幅と導光体３のＸ軸方向の走査速度等との関係について説明する。
【００６２】
この赤外線検出装置１では、不可視光である赤外光の光束９０（図１０参照）を作業者が可視光の発光残像９１（図１０参照）として見れるようにするために、導光体３を図９（ａ）に示すようにＹ軸方向に振動させながら、図９（ｂ）に示すようにＸ軸方向に振動させることで、導光体３をＸＹ方向に走査する。
【００６３】
しかし、図１１に示すようにＸＹ方向の各走査幅に比べて光束幅（直径）の小さい赤外光の光束９０を検出する場合、導光体３のＸ軸方向の走査速度が速いと、光束９０に対するＹ方向の走査が１回または少ない回数しかなされないため、導光体３の先端部３ａから放射される可視光の発光残像が線にしか見えないことになる。図１１は、赤外光の光束９
０に対するＹ方向の走査が１回しかなされないために、可視光の発光残像９２が円形状に見えずに線に見える場合を示している。
【００６４】
このように赤外光の光束幅が小さい場合に、図１１で示すような線状の発光残像９２ではなく、円形状の発光残像が見えるようにするには、導光体３のＸ軸方向の走査速度を遅くすれば、分解能が向上する。例えば、Ｘ軸方向の片道走査時間である１フレーム時間が２１０ｍｓｅｃになるＸ軸方向の走査速度を設定すると、本実施形態ではＹ軸方向の振動周波数は１００Ｈｚとしているため、Ｙ方向の片道の走査時間は５ｍｓｅｃである。したがって、１回の（片道の）Ｘ軸方向走査の間での走査線９３（図１１参照）の数は４２本で、Ｘ軸方向の走査幅（最大走査幅）が１５ｍｍであるので、１フレーム時間の走査線ピッチは０．３５ｍｍである。すなわち、赤外光の光束９０の直径（光束幅）がφ１ｍｍの場合には、その光束９０内の走査線数は２本か３本となる。
【００６５】
一方、人の官能検査によると、残像はおよそ２００ｍｓｅｃ以上で薄れると言われている。そのため、さらに分解能を上げるためにＸ軸方向の走査速度をより遅くして１フレーム時間をより長くしても、残像効果が薄れて、光束幅の小さい赤外光の光束９０を見るのは限界がある。
【００６６】
これらの点を考慮して、本実施形態に係る赤外線検出装置１では、制御装置７０が、赤外光の光束９０の光束幅に対応する領域に限定してＸ軸方向の走査を行う「光束自動追尾制御」と、その光束幅に応じたＸ軸方向の走査速度を設定する「自動走査速度設定制御」とを実行する。
【００６７】
（表１の説明）
下記の表１は、制御装置７０で算出する赤外光の光束幅と、算出した光束幅に応じて制御装置７０で設定するＸ軸方向の走査速度による分解能との関係を示している。
【００６８】
【表１】
2006105874.tif 000003
本実施形態に係る赤外線検出装置１では、導光体３をＸ軸方向に振動（走査）させるのに、モジュール６０に固定されたスライダー８１部（図３及び図１２参照）で１パルス（１走査パルス）ごとに０．１ｍｍ（一定量）ずつ移動するステッピングモータ２１を用い
ている。つまり、このステッピングモータ２１では、導光体３を１ステップ（ステップ数１）で０．１ｍｍずつ移動させる。したがって、図５に示す光線検出領域１０におけるＸ軸方向の全走査幅（１５ｍｍ）を走査するには、１５０パルスが必要である。
【００６９】
表１の「検出光束幅」は、赤外光の光束９０の光束幅を表わし、受光素子５３の光検出信号（出力電流）を検出し始めてからその光検出信号を検出し終わるまで、ステッピングモータ２１に入力するパルス（走査パルス）を制御装置７０の８ビットカウンタで計数してその光束幅に換算した値である。例えば、その計数値が「１５」であれば、検出光束幅は１５×０．１ｍｍ＝１．５ｍｍとなり、その計数値が「３１」であれば、検出光束幅は３１×０．１ｍｍ＝３．１ｍｍとなる。
【００７０】
その光束幅（検出光束幅）は、Ｘ軸方向の全走査幅が１５ｍｍであるので、８ビットカウンタでの計数値は０．１ｍｍから１５ｍｍまでの１５０段階となる。その光束幅に応じたモータ速度（ステッピングモータ２１の駆動速度）は、全走査幅で１５０段階に変える必要は無いので、８ビットカウンタの上位４ビット表現に圧縮して１０種類の変化とした。
【００７１】
つまり、検出光束幅を表１の「１」〜「１０」の１０段階に分け、各段階の検出光束幅に対して、「２．４」〜「１．１」の１０種類のパルスレートがそれぞれ設定される。例えば、光束幅が０〜１．５ｍｍの範囲内にある場合、その光束幅に対して「２．４」のパルスレートが設定され、光束幅が１．６〜３．１ｍｍの範囲内にある場合、その光束幅に対して「２．２」のパルスレートが設定され。
【００７２】
「走査パルス数」は、検出光束幅をパルス数に換算した最大値である。例えば、走査パルス数「１５」は、検出光束幅０〜１．５ｍｍの範囲内の最大値である１．５ｍｍの検出光束幅をパルス数に変換した値である。また、走査パルス数「３１」は、検出光束幅１．６〜３．１ｍｍの範囲内の最大値である３．１ｍｍの検出光束幅をパルスに変換した値である。
【００７３】
「パルスレート」は、上記モータ速度を決定し、例えば「１」の段階の場合、２．４ｍｓｅｃ周期で０．１ｍｍずつ移動させ、「２」の段階の場合には、２．２ｍｓｅｃ周期で０．１ｍｍずつ移動させることを意味する。パルスレートの値は、分解能と関係し、赤外光の光束９０について実験的に円形状の光束が見られる値を設定した。パルスレートの設定に際し、円形状の光束９０の大きさを変えてパルスレートの最低と最高を決め、１０分割した。実験結果では、光束９０の大きさが小さくなるほど、パルスレートの変化（速度変化）の効果が鈍化したので、パルスレートが小さいほどパルスレートの変化率が大きくなるように、「１」〜「１０」の各段階のパルスレート（テーブル設定値）を設定した。
【００７４】
「１フレーム時間」は、１画面が形成される時間、つまり、導光体３の先端部３ａがＸＹ方向に走査されて１回のＸＹ走査領域である１フレームが形成される時間であり、１フレーム時間＝走査パルス数×パルスレートである。例えば、「１」の段階での１フレーム時間（３６ｍｓｅｃ）は、走査パルス数（１５）とパルスレート（２．４ｍｓｅｃ）の積である。また、「２」の段階での１フレーム時間（６８．２ｍｓｅｃ）は、走査パルス数（３１）とパルスレート（２．２ｍｓｅｃ）の積である。
【００７５】
「走査線数」は、上記１フレームで生じる走査線数であり、走査線数＝１フレーム時間÷（１／２００（Ｈｚ）＝１フレーム時間÷５（ｍｓｅｃ）である。例えば、「１」の段階での走査線数は、１フレーム時間が３６ｍｓｅｃであるので、７．２本となる。また、例えば、「２」の段階での走査線数は、１フレーム時間が６８．２ｍｓｅｃであるので、約１３．６本となる。
【００７６】
「走査線ピッチ」は、走査間隔を意味し、走査線ピッチ＝検出光束幅／走査線数である。例えば、「１」の段階での走査線ピッチは、検出光束幅が１．５ｍｍで走査線数が７．２ｍｍであるので、約０．２ｍｍとなる。
【００７７】
なお、表１における、走査線数及び走査線ピッチの各値は、小数点以下２桁目を四捨五入した値となっている。
（図１２の構成）
制御装置７０は、図１２に示すように、ステッピングモータ２１を駆動制御しながら、受光素子５３から出力される光検出信号を監視する。この光検出信号は、上記アナログ信号処理回路４１内に設けられた増幅器５７で増幅され、その増幅された光検出信号により発光ダイオード５４が駆動され、発光ダイオード５４が可視光を発光する。
【００７８】
コンパレータ５８は、アナログ信号処理回路４１内に設けられており、増幅器５７で増幅された受光素子５３の光検出信号を論理信号に変換し、赤外光の光束９０が先端部３ａに入射してその光束９０が検出されると、その光束９０が検出されたことを表わすＨレベルの論理信号を制御装置７０に送る。一方、光束９０が先端部３ａに入射しておらず、その光束９０が検出されなくなると、Ｌレベルの論理信号をそれぞれ制御装置７０へ出力する。
【００７９】
このような論理信号に基づき制御装置７０がステッピングモータ２１の正逆転制御を行うことで、上記「光束自動追尾制御」がなされる。この光束自動追尾制御では、制御装置７０は、その論理信号がＨレベルの場合には光束９０が検出された（光検出有り）と判定し、論理信号がＬレベルの場合には光束９０が検出されない（光検出無し）と判定するようになっている。  また、制御装置７０は、それらの論理信号に基づきステッピングモータ２１の正逆転を切り替えることで、赤外光の光束９０が検出される領域（光束幅領域）内で導光体３の先端部３ａをＸ軸方向に走査する。このような走査を、以下の説明で、「光束幅限定走査」と呼ぶ。
【００８０】
図１２の右下には、制御装置７０がコンパレータ５８から制御装置７０へ出力される論理信号に基づき、上記「光束幅限定走査」を行う際のＸ軸方向における光束幅領域を、パルス１００の幅で模式的に示してある。
【００８１】
また、制御装置７０は、上記「光束自動追尾制御」に加えて、コンパレータ５８から出力される論理信号とステッピングモータ２１のモータ駆動パルス数（走査パルス数）とから、赤外光の光束９０の光束幅を算出し、その光束幅に応じてＸ軸方向の走査速度（パルスレート）を設定する「自動走査速度設定制御」を実行する。
【００８２】
この「自動走査速度設定制御」を実行するのに、制御装置７０は、受光素子５３の光検出信号（出力電流）を検出し始めてからその光検出信号を検出し終わるまで、ステッピングモータ２１に入力するパルス数（走査パルス数）を８ビットカウンタで計数する。この計数値を、制御装置７０内に設けた比較回路（図示省略）により、表１に示す「１」〜「１０」の各段階の走査パル数と比較し、その計数値を８ビットカウンタの上位４ビット表現に圧縮する。すなわち、制御装置７０は、検出光束幅を表わすパルス数を１０段階に分ける。
【００８３】
例えば、制御装置７０は、８ビットカウンタの計数値が表１の「１」の段階の走査パルス数「１５」以下の場合には、その計数値を４ビット表現に圧縮した（０００１）に変換する。つまり、光束９０の検出光束幅が０〜１．５ｍｍの範囲内にあり、８ビットカウンタで計数されるパルス数が０〜１５の範囲内にある場合には、検出光束幅を表わすパルス
数を（０００１）で表現する。
【００８４】
検出光束幅が１．６〜３．０ｍｍの範囲内にあって、８ビットカウンタの計数値が表１の「２」の段階の走査パルス数「３１」以下の場合には、検出光束幅を表わすパルス数は上記と同様に４ビット表現に圧縮した（００１０）で表現される。以下同様にして、検出光束幅が１４．４〜１５．０ｍｍの範囲内にあって、８ビットカウンタの計数値が表１の「１０」の段階の走査パルス数「１５０」以下の場合には、検出光束幅を表わすパルス数は上記と同様に４ビット表現に圧縮した（１０１０）で表現される。
【００８５】
こうして、制御装置７０は、光束９０の検出光束幅をステッピングモータ２１に入力するパルス数（走査パルス数）に換算する際に、その検出光束幅を表わすパルス数を表１の「１」〜「１０」の１０段階で表現するようになっている。そして、制御装置は、４ビットで表現したパルス数に基づき、上記ＲＯＭに格納されたパルスレート設定テーブルを参照して、表１に示すパルスレート（Ｘ軸方向の走査速度）のテーブル設定値を設定し、設定したパルスレートでステッピングモータ２１を駆動させる。
【００８６】
例えば、制御装置７０は、検出光束幅を変換したパルス数が（０００１）の場合には、パルスレート設定テーブルを参照して２．４ｍｓｅｃのパルスレートを設定する。また、パルス数が（００１０）の場合には、パルスレート設定テーブルを参照して２．２ｍｓｅｃのパルスレートを設定する。以下同様にして、パルス数が（１０１０）の場合には、パルスレート設定テーブルを参照して１．１ｍｓｅｃのパルスレートを設定する。
【００８７】
次に、制御装置７０のＣＰＵが実行する上記「光束自動追尾制御」と「自動走査速度設定制御」の動作を図１３に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートでは、ステッピングモータ２１に供給するパルス数を「ステップ数」で記載してある。
【００８８】
制御装置７０のＣＰＵは、以下の動作を、導光体３をＸ軸方向に１往復走査するごとに毎回行う。なお、本例では、導光体３のＸ軸方向の走査において、導光体３が図９（ａ）に示すように本体部２内に最も引っ込んだ位置をＸ＝０（原点）と、導光体３が図９（ｂ）に示すように本体部２から最も長く出た位置を走査端とするように設定されている。その設定は、逆であっても良い。
【００８９】
（１）赤外光の光束９０が検出される場合の動作：
まず、導光体３が停止している状態で操作スイッチ４が押されると、ステップＳ１００で、ステッピングモータ２１のパルスレートを、予め設定された値（走査速度）に初期設定する。ここで、そのパルスレートは、例えば、光束検出幅が最大の１５．０ｍｍに対応するパルスレート１．１ｍｓｅｃに設定される。
【００９０】
この後、ステップＳ１１０に進み、導光体３の先端部３ａに赤外光の光束９０が入射してその光束が検出されたか否か（光検出有りか否か）が判定される。この判定は、受光素子５３から光検出信号（出力電流）が出力されたか否かでなされる。
【００９１】
このとき、操作スイッチ４が押された直後で光束９０が検出されない場合には、ステップＳ１１０の判定結果がＮｏとなってステップＳ１１１に進み、ステッピングモータ２１を１ステップ分プラス方向に移動させる（＋１ステップ移動）。これにより、導光体３が例えば上記原点にある位置からステッピングモータ２１の正転が開始される。このとき、ステッピングモータ２１は、ステップＳ１００で初期設定したパルスレートで正転される。また、このとき、操作スイッチ４が押されたことで、駆動コイル３１が駆動制御されて導光体３のＹ軸方向の振動も開始されている。
【００９２】
この後、ステップＳ１１２に進み、導光体３が上記走査端に来たか否かが判定される。このとき、導光体３は走査端に来ていないので、その判定結果がＮｏとなってステップＳ１１０に戻る。こうして、ステッピングモータ２１の正転が開始されて光束９０が検出されるまで、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２を繰り返すことにより、ステッピングモータ２１は１ステップ分ずつ正転され、導光体３は原点側から走査端側へＸ軸方向に１ステップ（ステップ数１）で０．１ｍｍずつ移動する走査がなされる。
【００９３】
この走査の間に、光束９０が検出されると、ステップＳ１１０の判定結果がＹｅｓになり、ステップＳ１１３に進む。この場合、ステップＳ１１３〜Ｓ１１７を繰り返し実行することで、光束９０が検出された時点（受光素子５３の光検出信号を検出し始めた時点）から上記８ビットカウンタによるパルス数の計数が開始され、光束９０が検出されなくなった時点（その光信号が検出されなくなった時点）でその計数が停止される。
【００９４】
ステップＳ１１３では、ステッピングモータ２１を１ステップ分プラス方向に移動させる（＋１ステップ移動）。これにより、ステッピングモータ２１の正転が続き、導光体３が走査端側へＸ軸方向に走査される。
【００９５】
次のステップＳ１１４では、８ビットカウンタでパルス数の計数値を１アップする。
次のステップＳ１１５では、導光体３が走査端に来たか否かが判定される。その先端部３ａがまだ走査端に来ていない場合には、ステップＳ１１６に進む。
【００９６】
このステップＳ１１６では、光束９０の検出が無し（光検出なし）か否かが判定される。光束９０が検出されている場合には、その判定結果がＮｏとなってステップＳ１１３に戻る。
【００９７】
こうして、光束９０が検出され始めた時点から光束９０が検出されなくなってステップＳ１１６の判定結果がＹｅｓになる時点まで、ステップＳ１１３〜Ｓ１１６が繰り返され、８ビットカウンタによるパルス数の計数が続行される。
【００９８】
光束９０が検出されなくなってステップＳ１１６の判定結果がＹｅｓになると、ステップＳ１１７に進み、ステップ数上位４ビットからテーブル処理でパルスレートを設定する。つまり、ステップＳ１１７では、光束９０が検出された時点から光束９０が検出されなくなった時点までの間に計測されたパルス数を上述した４ビット表現に圧縮し、その圧縮したパルス数に基づき上記パルスレート設定テーブルを参照して、対応するＸ軸方向の走査速度（パルスレート）が決定される。
【００９９】
このように、ステップＳ１１０〜Ｓ１１７により、赤外光の光束９０の光束幅を算出し、その光束幅に応じてＸ軸方向の走査速度（パルスレート）を設定する「自動走査速度設定制御」が実行される。
【０１００】
例えば、ステップＳ１１７では、パルスレートとして、８ビットカウンタで計数されるパルス数が０〜１５の範囲内にあり、光束９０の検出光束幅を表わすパルス数（０００１）で表現される場合には、表１の「１」の段階における２．４ｍｓｅｃ周期のテーブル設定値が設定される。また、パルス数が１６〜３１の範囲内にあり、光束９０の検出光束幅を表わすパルス数（００１０）で表現される場合には、ステップＳ１１７では、パルスレートとして、表１の「２」の段階における２．２ｍｓｅｃ周期のテーブル設定値が設定される。
【０１０１】
ステップＳ１１７でパルスレートを設定した後、ステップＳ１１８に進み、光束９０が
検出されたか否かが再度判定される。パルスレートの設定直後で光束９０が検出されない場合、ステップＳ１１８の判定結果がＮｏとなってステップＳ１１９に進み、ステッピングモータ２１を１ステップ分マイナス方向に移動させる（−１ステップ移動）。これにより、ステッピングモータ２１が逆転するように指令され、逆転を開始する。この逆転により、導光体３は、ステップＳ１１７で設定された走査速度でＸ軸方向の原点側へ移動する。
【０１０２】
この逆転開始後、ステップＳ１２０に進み、導光体３が原点にあるか否かが判定される。ステッピングモータ２１の逆転が開始された直後で、導光体３が原点にないので、ステップＳ１２０の判定結果はＮｏになり、ステップＳ１１８に戻る。
【０１０３】
ステッピングモータ２１の逆転開始後、光束９０が検出されるまでの間、ステップＳ１１８〜Ｓ１２０を繰り返し、ステッピングモータ２１が逆転し続ける。この間、ステッピングモータ２１は上記ステップＳ１１７で設定された最適なパルスレートで逆転し、導光体３はＸ軸方向を原点側へ走査される。
【０１０４】
ステッピングモータ２１が逆転している間に光束９０が検出されてステップＳ１１８の判定結果がＹｅｓになると、ステップＳ１２１へ進む。この場合、光束９０が検出されなくなってステップＳ１２３の判定結果がＹｅｓ（光検出なし）になるまで、ステップＳ１２１〜Ｓ１２３を繰り返し、ステッピングモータ２１が逆転し続ける。
【０１０５】
光束９０が検出されなくなりステップＳ１２３の判定結果がＹｅｓになると、ステップＳ１２４に進む。このステップＳ１２４では、操作スイッチ４によりステッピングモータ２１を停止させる操作がなされたか否かが判定される。その停止操作がなされてステップＳ１２４の判定結果がＹｅｓになると、ステッピングモータ２１の動作が停止され、導光体３のＸ軸方向の走査が停止される。このとき、導光体３のＹ軸方向の振動（走査）も停止される。
【０１０６】
一方、操作スイッチ４により停止操作がなされていない場合には、ステップＳ１２４の判定結果はＮｏとなり、上記ステップＳ１１０に戻る。
以上の動作が、導光体３をＸ軸方向に１往復走査するごとに毎回行う。
【０１０７】
（２）赤外光の光束９０が検出されない場合の動作：
その光束９０が図５及び図１１に示す光線検出領域１０から外れている場合には、導光体３のＸＹ走査が開始されてステップＳ１１０に進むと、光束９０が検出されないので、その判定結果はＮｏとなってステップＳ１１１に進み、ステッピングモータ２１を１ステップ分プラス方向に移動させる（＋１ステップ移動）。これにより、導光体３が例えば上記原点にある位置からステッピングモータ２１の正転が開始される。この場合、ステッピングモータ２１の正転は、上記ステップＳ１００で初期設定したパルスレートでなされる。
【０１０８】
この後、ステップＳ１１２に進み、導光体３が上記走査端に来たか否かが判定される。このとき、導光体３は走査端に来ていないので、その判定結果がＮｏとなってステップＳ１１０に戻る。
【０１０９】
この後、導光体３が走査端に来てステップＳ１１２の判定結果がＹｅｓになるまで、ステッピングモータ２１は正転を続け、導光体３は走査端側へＸ軸方向に移動する。
導光体３が走査端に来てステップＳ１１２の判定結果がＹｅｓになると、ステップＳ２００に進み、ステッピングモータ２１のパルスレートを予め設定された値に初期設定する。ここで、そのパルスレートは、例えば、光束検出幅が最大の１５．０ｍｍに対応するパ
ルスレート１．１ｍｓｅｃに設定される。
【０１１０】
この設定後、ステップＳ１１８に進む。このとき、光束９０は検出されないので、ステップＳ１１８の判定結果はＮｏとなり、ステップＳ１１９に進む。この時点からステッピングモータ２１の逆転が開始される。
【０１１１】
この後ステップＳ１２０に進み、導光体３が原点にあるか否かが判定される。このとき、逆転開始直後でその判定結果はＮｏであるので、ステップＳ１１８に戻る。
導光体３が原点に位置してステップＳ１２０の判定結果がＹｅｓになるまで、ステッピングモータ２１の逆転により導光体３が原点側へＸ軸方向に移動する。
【０１１２】
導光体３が原点に位置してステップＳ１２０の判定結果がＹｅｓになると、ステップＳ１２４に進み、操作スイッチ４によりステッピングモータ２１を停止させる操作がなされたか否かが判定される。その停止操作がなされてステップＳ１２４の判定結果がＹｅｓになると、ステッピングモータ２１の動作が停止され、導光体３のＸ軸方向の走査が停止される。このとき、導光体３のＹ軸方向の振動も停止される。
【０１１３】
一方、操作スイッチ４により停止操作がなされいない場合には、ステップＳ１２４の判定結果はＮｏとなり、上記ステップＳ１１０に戻る。
以上の動作が、導光体３をＸ軸方向に１往復走査するごとに毎回行う。
【０１１４】
次に、以上のように構成された赤外線検出装置１の使用方法について説明する。
例えば、レーザ光源から出力される赤外光を用いて、光ファイバコリメータや合波／分波器等の光通信用モジュールを組み立てる際の調芯作業等を行う際に、その赤外光の光路位置を検出する場合について説明する。この場合、レーザ光源と調芯される光通信用モジュールとの間に、本体部２を把持して、保護ケース５の窓６、つまり前記光線検出領域１０を位置させる。この状態で、操作スイッチ４を操作して導光体３のＹ軸方向の振動とＸ軸方向の往復動とを開始させる。
【０１１５】
これにより、導光体３の先端部３ａが、Ｙ軸方向に走査されるとともに、光線検出領域１０内における光束９０が検出される領域（光束幅領域）内でＸ軸方向に往復走査（「光束幅限定走査」）される。
【０１１６】
このようにして導光体３の先端部３ａにより光線検出領域１０内の光束幅領域を走査している間に、図４（ａ）の実線矢印で示すように、赤外光が先端部３ａに入射すると、その赤外光は研磨面３Ａで反射され、導光体３によってその基端部３ｂへ伝搬される。導光体３の基端部３ｂから出射される赤外光は、鏡面Ｓｉ基板５１を透過した後、球レンズ５２で集光されて受光素子５３に入射し、受光素子５３で光電変換される。受光素子５３の光検出信号は、増幅され発光ダイオード５４を駆動する。これにより、発光ダイオード５４は、可視光（橙色）を発光し、その可視光は集光レンズ５５で集光されて鏡面Ｓｉ基板５１に入射し、鏡面Ｓｉ基板５１で反射されて導光体３の基端部３ｂに導入される。さらに、その可視光は導光体３によって伝搬されてその先端部３ａ側へ進み、研磨面３Ａで反射されて、先端部３ａからコア中心軸に対して垂直方向に放射される。その結果、光線検出領域１０において、不可視光線である赤外光の光束９０の位置が、先端部３ａから放射された可視光の発光残像として表示されるので、その赤外光の光路位置及び光路径を作業者が視認することができる。
【０１１７】
このように、本実施形態に係る赤外線検出装置１では、導光体３の先端部３ａにより光線検出領域１０内をＸＹ方向に走査して不可視光線である赤外光を検出し、その検出時に先端部３ａから可視光を放射することで、発光残像として見える可視光の位置及び大きさ
から、赤外光の光束９０の光路位置及び光路径を作業者が視認することができる。
【０１１８】
なお、上記一実施形態において、ステッピングモータ２１を駆動源とする上記Ｘ軸駆動系と、駆動コイル３１等を有するＹ軸振動駆動系とにより、導光体３をＹ軸方向に振動させながらＸ軸方向に往復動させる駆動手段が構成されている。また、この駆動手段と、上記光学系５０とにより、光線検出領域１０に照射される被検出光が先端部３ａに入射し導光体３によって伝搬されて受光素子（受光手段）５３に入射すると、発光ダイオード（発光手段）５４から可視光を出射させ、可視光を導光体３によって伝搬し先端部３ａから放射させる可視光放射手段が構成されている。
【０１１９】
以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○導光体３の先端部３ａにより光線検出領域１０内を繰り返し走査する間に、赤外光が先端部３ａに入射し、その赤外光が導光体３によって伝搬されて受光素子５３に入射すると、発光ダイオード５４が可視光（橙色）を発光する。その可視光は導光体３によって伝搬され先端部３ａから放射される。その結果、光線検出領域１０において、不可視光線である赤外光の位置が、先端部３ａから放射された可視光（橙色）の発光残像として表示されるので、不可視光である赤外光の光路位置及び光路径を作業者が視認することができる。したがって、赤外光等の不可視光の光路位置を検出することができる。
【０１２０】
○制御装置７０は、上記「光束自動追尾制御」により、赤外光（光束９０）のＸ軸方向の光束幅を検出し、検出した光束幅に対応する大きさの領域に限定して導光体３をＸ軸方向に走査させるので、導光体３をＸＹ走査する際の走査時間が短縮され、導光体３の先端部３ａから放射される可視光の残像効果を高めることができる。したがって、小さな光束でも残像効果を落とさずに残像として見ることができ、表示分解能を上げることができる。また、透過して見られる位置確認などが判りやすくなった。
【０１２１】
○光束９０や装置自体が動いても光線検出領域（検出範囲）１０内なら赤外光の光束９０を自動追尾するので、装置の取扱いが容易になるとともに、赤外光等の不可視光の光路位置の検出する作業が容易になる。
【０１２２】
○制御装置７０は、上記「自動走査速度設定制御」により、Ｘ軸方向の光束幅を自動検出し、検出した光束幅に応じたＸ軸方向の走査速度を与えるようにステッピングモータ２１を駆動制御するので、小さな光束でも光束幅に対応する大きさの領域に限定して導光体３をＸ軸方向に走査する効果と相乗して走査速度を十分に下げることができる。これにより、走査線ピッチを小さくすることができ、表示分解能をさらに上げることができる。
【０１２３】
○光束幅に応じた領域に限定した最適なＸＹ走査が自動で行われるため、装置がさらに使いやすくなる。
○赤外光の光束幅が小さいほどステッピングモータ２１のパルスレートが大きな値に設定されて、Ｘ軸方向の走査がより遅い速度でなされる（表１参照）。このため、赤外光の光束幅が小さくても、その光束幅に対応する大きさの領域に限定して導光体３をＸ軸方向に走査させることにより、上述したように走査時間が短縮されて可視光の残像効果が高めることとの相乗効果で、赤外光を可視光の発光残像として表示する表示分解能がさらに向上する。
【０１２４】
○光束幅を８ビットカウンタの計数値に換算する際に、パルス数を８ビットカウンタの上位４ビット表現に圧縮して、４ビットで表現できる数以下の複数段階（１０段階）に分けることで、検出した光束幅に応じた走査速度（パルスレート）を設定する際の演算処理が簡単になり、その演算処理を短時間で実行可能になる。
【０１２５】
○光束幅の検出を、導光体３がステッピングモータ２１により往復動されてＸ軸方向に１往復走査されるごとに毎回行うことで、常時変動する可能性のある赤外光の光束位置を即座に検出することができる。
【０１２６】
○導光体３がステッピングモータ２１により往復動されてＸ軸方向に１往復走査されるごとに毎回、往路の走査で光束幅の検出とパルスレート（モータ速度）の設定とがなされ、復路の走査で往路の走査中に設定されたパルスレートでステッピングモータ２１が逆転駆動される。このため、導光体３がＸ軸方向に１往復走査されるごとに毎回、その復路の走査により、小さな光束でも残像効果を落とさずに、高い表示分解能で可視光の残像として見ることができる。
【０１２７】
○赤外光等の不可視光の光路位置を検出することができるので、上述したようにレーザ光源から出力される赤外光を用いて、光ファイバコリメータや合波／分波器等の光通信用モジュールを組み立てる際の調芯作業等を効率良く行うことができる。
【０１２８】
○赤外光を光線検出領域１０内で走査して検出するための振動体として、光ファイバで構成したガラス製の導光体３を用いている。発光ダイオード５４からの可視光を導光体３によって伝搬し、その先端部３ａから可視光を放射するため、拡散が少なく点光源に近い輝点の発光残像が得られ、赤外光検出の分解能（表示分解能）が向上する。したがって、赤外光等の不可視光の光路位置検出の分解能を向上させることができる。
【０１２９】
○振動体である導光体を先端部３ａに斜めの研磨面３Ａを有するガラス製の導光体３として、先端部３ａに入射する光は研磨面３Ａで反射されて導光体３内に導入され伝搬されるとともに、導光体３の基端部３ｂに入射する光は導光体３によって伝搬されて研磨面３Ａで反射されて外部へ放射されるようになっている。ガラス製の導光体３は質量が小さいため、振動周波数（Ｙ軸方向の振動周波数）を大きくするのが容易である。これによっても赤外光検出の分解能（表示分解能）が向上する。
【０１３０】
○上記振動体としてガラス製の導光体３を用いているので、導光体３の先端部に別途光源や受光部を設ける必要がなく、導光体３に電気配線が不要となる。その結果、信頼性が向上し、装置寿命が向上する。
【０１３１】
○金属に比べてガラスは振動させても疲労破断が起こりにくい。そのため、光ファイバで構成したガラス製の導光体３の疲労破断が起こりにくく、この点でも信頼性が向上し、装置寿命が向上する。
【０１３２】
○振動体であるガラス製の導光体３上には、受光素子、発光素子、電気配線等の部品がないため、組立が容易である。したがって、装置の組立が容易で、量産化に適した構成を実現できる。
【０１３３】
○振動系を構成する導光体３を片持ち梁式としたため、長手方向が短くなり、装置の小型化を図れる。
○導光体３は、駆動コイル３１による電磁駆動を使用したＹ軸振動駆動系によりＹ軸方向に電磁駆動により振動されるとともに、Ｘ軸駆動系によりＸ軸方向に往復動される。これにより、導光体３をＹ軸方向に振動させながらＸ軸方向に往復動させることで、導光体３の先端部３ａを光線検出領域１０内を繰り返し走査させることができる。
【０１３４】
○光ファイバで構成したガラス製の導光体３をＸ軸方向に振動させるためのＸ軸駆動系に、ステッピングモータ２１を使用し、ネジ軸８０をそのステッピングモータにより回転させてモジュール６０を導光体３と一緒にＸ軸方向に往復動させるようにしている。この
ため、リニアーステッピングモータに比べて大きい駆動トルクが得られ、そのＸ軸方向が上下方向であっても、その向きに関係なく導光体３をＸ軸方向に振動させることができる。したがって、使用条件範囲が広がり、装置の汎用性が向上する。
【０１３５】
○先端部３ａに入射し導光体３によって伝搬されて、導光体３の基端部３ｂから出射する赤外光を光学系５０により受光素子５３に入射させるとともに、発光ダイオード５４から出射される可視光（橙色）を光学系５０により基端部３ｂに入射させる。また、アナログ信号処理回路４１により、赤外光を受光したときに受光素子５３から出力される光検出信号に基づいて発光ダイオード５４を発光させる。これにより、ガラス製の導光体３上に受光素子や発光素子等の部品がないため、組立が容易で、量産化に適した構成を実現できる。さらに、導光体３の先端部３ａに別途発光素子や受光素子等を設ける必要がないため、振動部分である導光体３に電気配線が不要となり、信頼性及び装置の寿命が向上する。
【０１３６】
○光学系５０とアナログ信号処理回路４１等の電子回路とを一体化したモジュール６０としているため、この点でも、組立が容易である。したがって、装置の組立が容易で、量産化に適した構成を実現できる。
【０１３７】
○導光体３の基端部３ｂ側は、光学系５０を保持する光学系用基板５６側に固定されたベース７１の段差部７１ａと、アナログ信号処理回路４１等を保持する回路基板４２側に固定されたベース７２の段差部７２ａとの間に挟持される。ベース７１，７２を、導光体３の基端部３ｂ側を挟持した状態で、ボルトとナットにより本体部２に固定することで、これらのベース７１，７２間に導光体３の基端部３ｂ側が挟持されるようになる。このため、導光体３の基端部３ｂ側を固定する部材の軽量化を図ることができ、導光体３をＸ軸方向に駆動させる際の慣性質量を減少させることができる。
【０１３８】
○本体部２は、前記Ｘ軸駆動系とＹ軸振動駆動系を含む駆動手段、及び、光学系５０とアナログ信号処理回路４１を含む可視光放射手段を内部に有する筐体で構成され、筐体の一部の壁部２ｃは磁石８によって取り外し可能に固定されている。これにより、狭い場所にも本体部２の挿入が可能になる。
【０１３９】
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記一実施形態において、制御装置７０による光束自動追尾制御および自動走査速度設定制御を行わないようして、導光体３のＸ軸方向の走査速度を手動で切り替え可能な手動走査速度設定モードを選択する手動モード選択スイッチを本体部２に設けてもよい。この場合、その手動モード選択スイッチをオンにして手動走査速度設定モードを選択した状態では、制御装置７０は、操作スイッチ４の切り替え操作に応じて導光体３のＸ軸方向の走査速度を複数段階、例えば３段階に切り替える速度可変制御と、振動開始／停止制御とを行うように構成される。
【０１４０】
例えば、導光体３が停止している状態で、操作スイッチ４を押すと、制御装置７０は、導光体３のＹ軸方向の振動を開始させ、その開始の１秒後に導光体３のＸ軸方向の振動走査を開始させる。この状態で、操作スイッチ４を繰り返し押す毎に、制御装置７０は、導光体３のＸ軸方向の走査速度を、下記の表２に示す１（高速）、２（中速）、及び３（低速）の３段階に切り替えるように構成される。また、操作スイッチ４をさらに押すと、制御装置７０は、導光体３のＹ軸方向の振動とＸ軸方向の振動を停止させるように構成される。
【０１４１】
【表２】
2006105874.tif 000004
この表２では、導光体３のＸ軸方向の走査速度を１（高速）、２（中速）、及び３（低速）にそれぞれ切り替えたときの、１フレーム時間、走査線数、及び走査線ピッチを示してある。ここで、導光体３の先端部３ａが移動する範囲であるＸＹ平面内の光線検出領域１０（図５参照）は、例えば、Ｙ軸方向の振動幅（約１５ｍｍ）×Ｘ軸方向の振動幅（約１５ｍｍ）の範囲である。「１フレーム時間」は、導光体３をＹ軸方向に振動させながらＸ軸方向に往復動させることで、その先端部３ａが光線検出領域１０全体を１回走査するのに要する時間をいう。また、「走査線数」は、先端部３ａがＹ軸方向に１回移動する際におけるその移動軌跡を示す線を１本の走査線１１としたとき、光線検出領域１０内におけるその走査線１１の総数をいう。また、「走査線ピッチ」は、Ｘ軸方向の振動幅（約１５ｍｍ）を走査線数で割った値である。
【０１４２】
このように、赤外線検出装置に、導光体３のＸ軸方向の振動速度を３段階に切り替える機能を設けることにより、導光体３のＸ軸方向の走査速度を赤外光の光路幅に適した速度に手動で選択することができるので、用途に応じた装置の使い勝手が向上する。
【０１４３】
・上記一実施形態で用いた各種の数値は一例であって、これらの数値を変更した赤外線検出装置にも本発明は適用可能である。例えば、導光体３をＸ軸方向に振動させるのに、モジュール６０に固定されたスライダー８１部で１パルスごとに０．１ｍｍ（一定量）ずつ移動するステッピングモータ２１を用いているが、１パルスごとに０．１ｍｍ以外の一定量ずつ移動するステッピングモータを用いても良い。
【０１４４】
・上記一実施形態では、操作スイッチ４を押しボタン式スイッチとしているが、操作スイッチ４を回転式など他の方式の切り替えスイッチで構成してもよい。
・上記一実施形態では、ガラス製の導光体３をコアとクラッドとからなる光ファイバで構成したが、ガラス製の導光体３は中空構造の導光体であっても良い。この場合、使用波長域が大きく拡大するという利点が得られる。
【０１４５】
・上記一実施形態では、振動系を構成する導光体としてガラス製の導光体３を用いているが、導光体として透明な樹脂製の導光体を用いても良い。
・上記一実施形態では、導光体３をＸ軸方向に往復動させるためのＸ軸駆動系に、ネジ式スライダーを採用し、回転スライダーステッピングモータ２１を使用したが、本発明はこれに限定されない。そのＸ軸駆動系の駆動源としてリニアーステッピングモータを用いる構成にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】一実施形態に係る赤外線検出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】同赤外線検出装置の側面図。
【図３】同赤外線検出装置の本体部内部の構成を示す側面図。
【図４】（ａ）は一実施形態で用いる導光体を示す平面図、（ｂ）は同導光体を研磨面側から見た側面図。
【図５】導光体先端部で走査する光線検出領域を示す説明図。
【図６】一実施形態で用いる光学系の概略構成を示す平面図。
【図７】図６における導光体固定部の断面図。
【図８】Ｙ軸振動駆動系の概略構成を示す平面図。
【図９】（ａ）はＹ軸走査を示す説明図、（ｂ）はＸ軸走査を示す説明図。
【図１０】可視光の発光残像を示す説明図。
【図１１】可視光の発光残像が円形状に見えずに線に見える場合を示す説明図。
【図１２】光束幅に対応する領域に限定したＸ軸方向の走査を行うための構成図。
【図１３】光束自動追尾制御と自動走査速度設定制御の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１４７】
１…光線検出装置としての赤外線検出装置、２…本体部、３…導光体、３ａ…先端部、３ｂ…基端部、３Ａ…研磨面、１０…光線検出領域、２１…回転スライダーステッピングモータ、４１…光検出回路としてのアナログ信号処理回路、５０…光学系、５３…受光素子、５４…発光ダイオード、７０…制御装置。
【図１】
2006105874.tif 000005
【図２】
2006105874.tif 000006
【図３】
2006105874.tif 000007
【図４】
2006105874.tif 000008
【図５】
2006105874.tif 000009
【図６】
2006105874.tif 000010
【図７】
2006105874.tif 000011
【図８】
2006105874.tif 000012
【図９】
2006105874.tif 000013
【図１０】
2006105874.tif 000014
【図１１】
2006105874.tif 000015
【図１２】
2006105874.tif 000016
【図１３】
2006105874.tif 000017