(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に配置され、流体供給口及び流体排出口が設けられたベース本体と、
このベース本体に対して第１の軸回りに回転自在に配置され、前記流体供給口及び流体排出口に連通される流体供給路及び流体排出路が設けられた第１の可動体と、
光学素子が収容される収容部を有し、前記第１の可動体に対して前記第１の軸と略直交する第２の軸回りに回転自在に配置されるものであって、前記第１の可動体の流体供給路及び流体排出路に連通される供給路連通口及び排出路連通口が前記収容部を挟んだ前記第２の軸上に設けられた第２の可動体と、
前記第１及び第２の可動体を前記第１及び第２の軸回りに回転駆動して前記第２の可動体の光学素子を指向制御する制御手段と、
前記ベース本体の流体供給口から流体を取り込んで前記第１の可動体の流体供給路を通して前記第２の可動体の供給連通口から前記収容部に導き、該収容部に導かれた流体を前記第２の可動体の排出連通路から前記第１の可動体の流体排出路を通して前記ベース本体の流体排出口から排出する流体供給手段と、
を具備することを特徴とする光学素子駆動装置。
【請求項２】
前記ベース本体の流体供給口及び流体排出口は、いずれか一方が前記第１の軸上に配置され、他方が前記第１の軸と略直交して配置されることを特徴とする請求項１記載の光学素子駆動装置。
【請求項３】
前記ベース本体の流体供給口及び流体排出口は、いずれか一方が前記第１の軸と略平行な軸上に設けられ、他方が前記第１の軸と略直交して配置されることを特徴とする請求項１記載の光学素子駆動装置。
【請求項４】
前記ベース本体、前記第１及び第２の可動体の流体の通る部位の内壁には、断熱材が被着されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の光学素子駆動装置。
【請求項５】
前記流体供給手段は、熱交換部を備え、前記流体排出口から排出された流体を冷却して前記流体供給口に供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の光学素子駆動装置。
【請求項６】
前記ベース本体の流体供給口には、前記移動体内の空気が導入され、前記流体排出口から前記移動体内に排出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の光学素子駆動装置。
【請求項７】
前記光学素子は、前記収容部内に前記第１または第２の軸に略直交する第３の軸回りに回転自在に収容配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の光学素子駆動装置。
【請求項８】
前記移動体は、飛翔体で、少なくとも前記第１及び第２の可動体が外部側に位置されて配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の光学素子駆動装置。
【請求項９】
前記流体供給手段は、前記ベース本体の流体供給口あるいは前記流体排出口の少なくともいずれか一方に設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の光学素子駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば航空機等の飛翔体を含む移動体に搭載されて光を目標物体に照射して、外部からの光を受光して分析する赤外線撮像装置等の光学システムに係り、特にその光学素子を駆動制御する光学素子駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の光学素子駆動装置としては、例えば赤外線撮像器と赤外線レーザ照射器とを備えた赤外線撮像装置が知られている。このような赤外線撮像装置は、赤外線レーザ照射器で赤外線レーザを目標物体に照射して、レーザ反射光を、赤外線撮像器で受光撮像して目標物体の特徴情報が抽出される。
【０００３】
このような赤外線撮像装置は、光学素子である赤外線レーザ照射器及び赤外線撮像器がシェルと称する可動体に収容され、この可動体がアームにＥＬ軸回りに回転自在に搭載される。そして、このアームは、ベース本体にＡＺ軸回りに回転自在に搭載され、このベース本体は、その可動体が外界に向けられて移動体、例えば飛翔体に搭載される。赤外線レーザ照射器は、導光光学系を有し、その導光光学系の光軸が赤外線撮像器の視野中心に対して視差を有して配置されて所望の光学像を取得する。
【０００４】
ところで、このような赤外線撮像装置にあっては、その可動体に収容した赤外線レーザ照射器が駆動されると、その光学素子である撮像素子が熱を発生する。そこで、可動体である旋回部内に冷却源であるクーラーを内蔵して、このクーラーを用いて旋回部に収容した電気部品等の構成部品を含む光学素子を、直接的に熱制御する方法等が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実開平５−５６８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記赤外線撮像装置では、旋回部内に熱源となるクーラーを収容配置しする構成のために、熱制御効率が劣るうえ、大形となると共に、その設計を含む製作が面倒であるという問題を有する。
【０００６】
係る事情は、赤外線撮像装置に限るものでなく、その他、光学素子を備える光学システムにおける光学素子駆動装置においても同様である。
【０００７】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、高効率な熱制御を実現し得、且つ、小形化の促進と共に、設計を含む製作の自由度の向上を図り得るようにした光学素子駆動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】
【０００８】
この発明は、移動体に配置され、流体供給口及び流体排出口が設けられたベース本体と、このベース本体に対して第１の軸回りに回転自在に配置され、前記流体供給口及び流体排出口に連通される流体供給路及び流体排出路が設けられた第１の可動体と、光学素子が収容される収容部を有し、前記第１の可動体に対して前記第１の軸と略直交する第２の軸回りに回転自在に配置されるものであって、前記第１の可動体の流体供給路及び流体排出路に連通される供給路連通口及び排出路連通口が前記収容部を挟んだ前記第２の軸上に設けられた第２の可動体と、前記第１及び第２の可動体を前記第１及び第２の軸回りに回転駆動して前記第２の可動体の光学素子を指向制御する制御手段と、前記ベース本体の流体供給口から流体を取り込んで前記第１の可動体の流体供給路を通して前記第２の可動体の供給連通口から前記収容部に導き、該収容部に導かれた流体を前記第２の可動体の排出連通路から前記第１の可動体の流体排出路を通して前記ベース本体の流体排出口から排出する流体供給手段とを備えて光学素子駆動装置を構成した。
【０００９】
上記構成によれば、ベース本体の流体供給口から取り込まれた流体は、第１の可動体の流体供給路から第２の可動体の供給路連通口に導かれ、該供給路連通口から収容部に導かれ、該収容部内の光学素子を熱制御する。そして、この第２の可動体の収容部に導かれて熱制御に供した流体は、その排出路連通口から第１の可動体の排出路に導かれ、該排出路からベース本体の流体排出口に導かれて排出される。これにより、第１及び第２の可動体内に冷却源を配することなく、高効率な熱制御が可能となり、小形化と共に、その設計を含む製作の自由度を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、この発明によれば、構成簡易にして、高効率な熱制御を実現し得、且つ、小形化の促進と共に、設計を含む製作の自由度の向上を図り得るようにした光学素子駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明の一実施の形態に係る光学素子駆動装置を示すもので、ベース本体１０には、第１の可動体を構成するアーム部１１が、例えば流体ロータリージョイント構造により第１の軸であるＡＺ軸回りに回転自在に組付けられる。そして、このアーム部１１には、第２の可動体を構成するシェル部１２が上記ＡＺ軸と略直交する第２の軸であるＥＬ軸回りに回転自在に組付けられる。
【００１３】
このシェル部１２には、収容部１２１が設けられ（図２参照）、この収容部１２１内には、電気回路とを含む光学素子１３が収容配置される。そして、このシェル部１２には、光透過窓１２２が収容部１２１内の光学素子１３に対向して収容配置される。
【００１４】
上記アーム部１１は、図３に示すように上記ベース本体１０にシール機構１４及びＡＺ駆動部１５を介してＡＺ軸回りに回転自在に設けられ、このアーム部１１には、上記シェル部１２がシール機構１６及びＥＬ駆動部１７を介してＥＬ軸回りに回転自在に設けられる。
【００１５】
このＡＺ及びＥＬ駆動部１５，１７は、例えばモータ及び角度検出器でそれぞれ構成され、その各接続端が図４に示すように制御部１８に接続される。制御部１８は、ＡＺ及びＥＬ駆動部１５，１７の角度検出器で検出した各軸回りの回転角情報に基づいて制御部１８が各モータを駆動制御して、アーム部１１をベース本体１０に対してＡＺ軸回りにシール機構１４によりシールされた状態で回転駆動すると共に、該アーム部１１に対してシェル部１２をＥＬ軸回りにシール機構１６によりシールされた状態で回転駆動させてシェル部１２内の光学素子１３を所望の方向に指向させる。
【００１６】
ベース本体１０には、ＡＺ軸に対して同軸的にスリップリング機構１９が設けられる。そのスリップリング機構１９には、流体供給部を構成する流体供給口２０が、例えばＡＺ軸と同軸的に設けられる。また、ベース部１０には、そのＡＺ軸と略直交する周壁に流体排出部を構成する流体排出口２１が設けられる。
【００１７】
このスリップリング機構１９は、上記制御部１８に電気的に接続され、上記アーム部１１側を経由して上記シェル部１２の収容部１２１に収容配置される光学素子１３と電気的に接続される。この光学素子１３は、その電気回路（図示せず）等が、上記スリップリング機構１９を介して上記制御部１８に電気的に接続されている。
【００１８】
上記アーム部１１には、流体供給路１１１及び流体排出路１１２が設けられる。この流体供給路１１１及び流体排出路１１２は、その一端部が上記ベース本体１０の流体供給口２０及び流体排出口２１に連通され、その他端が、上記シェル部１２の収容部１２１に設けられた供給路連通口１２３及び排出路連通口１２４に連通される。
【００１９】
ここで、ベース部１０の流体供給口２０は、アーム部１１の流体供給路１１１を介してシェル部１２の供給路連通口１２３に連通される。そして、ベース部１０の流体排出口２１は、アーム部１１の流体排出路１１２を介してシェル部１２の排出路連通口１２４に連通される。
【００２０】
また、ベース部１０の流体供給口２０には、流体供給手段を構成する例えば送風ファン２２（図４参照）が設けられる。この送風ファン２２は、上記制御部１８に接続され、この制御部１８を介して駆動されると、空気を、図２に示すように流体供給口２０に取り込んでアーム部１１の流体供給路１１１を介してシェル部１２の供給路連通口１２３から収容部１２１に供給する。
【００２１】
この収容部１２１に供給された空気は、収容部１２２内の光学素子１３を冷却して収容部１２１の排出路連通口１２４からアーム部１１の流体排出路１１２に導かれてベース本体１０の流体排出口２１から排出される。
【００２２】
例えば、上記ベース本体１０、アーム部１１の流体供給路１１１及び流体排出路１１２、シェル部１２の収容部１２１の内壁には、図示しない断熱材が被着される。これにより、取り込まれた空気は、環境温度に影響を受けること無く、シェル部１２の収容部１２１に収容配置した光学素子１３の熱制御に効率よく供することが可能となる。
【００２３】
上記構成において、ベース本体１０は、その流体供給口２０及び流体排出口２１が飛翔体等の移動体２３内に位置された状態で（図２参照）、そのアーム部１１及びシェル部１２が移動体２３の外部側に露出されて配置される。この状態で、制御部１８は、指令信号に基づいてＡＺ駆動部１５を駆動制御してアーム部１１をＡＺ軸回りに回転駆動すると共に、そのＥＬ駆動部１７を駆動制御してシェル部１２をＥＬ軸回りに回転駆動して収容部１２１内の光学素子１３を所望の方向に指向制御する。
【００２４】
この際、制御部１８は、送風ファン２２を駆動して移動体２３内の温度条件が略均一な、塵等を含まない品質の良い空気を、図５に示すようにベース本体１０の流体供給口２０から取り込んでアーム部１１の流体供給路１１１を介してシェル部１２の供給路連通口１２３から収容部１２１に供給する。すると、収容部１２２内の電気回路を含む光学素子１３は、供給された空気により、冷却されて熱制御される。
【００２５】
そして、収容部１２１に供給されて光学素子の熱を奪った空気は、収容部１２１の排出路連通口１２４から図６に示すようにアーム部１１の流体排出路１１２に導かれてベース本体１０の流体排出口２１から移動体２３内に排出される。このようにシェル部１２の収容部１２１には、送風ファン２２を介して移動体２３内の温度条件が略均一な品質のよい空気が循環供給されて、収容配置された光学素子１３の熱制御が行われる。
【００２６】
このように、上記光学素子駆動装置は、ベース本体１０の流体供給口２０から空気を取り込んで、この空気をベース本体１０に対してＡＺ軸回りに回転駆動されるアーム部１１の流体供給路１１１を通して、該アーム部１１に対してＥＬ軸回りに回転駆動されるシェル部１２の光学素子１３の収容された収容部１２１に導き、該収容部１２１に導いた空気を再び、アーム部１１の流体排出路１１２を通してベース本体１０の流体排出口２１から外部に排出することにより、収容部１２１に収容した光学素子１３を熱制御するように構成した。
【００２７】
これによれば、アーム部１１及びシェル部１２内に、冷却源を配することなく、光学素子１３の高効率な熱制御を行うことが可能となり、小形化の促進と共に、その設計を含む製作の自由度を高めることが可能となる。
【００２８】
なお、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、例えば図７に示すように熱交換部３３を備えて構成するようにしてもよく、さらに良好な効果が期待される。但し、図７においては、上記図１乃至図３と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
即ち、この熱交換部３３は、その入力端に上記ベース本体１０の流体排出口２１が接続される。そして、熱交換部３３の出力端には、例えば上記ベース本体１０の流体供給口２０が送風ファンを構成する循環ファン３４を介在して接続される。これにより、熱交換部３３は、流体排出口２１から流体が供給されると、流体を所望の温度に冷却して循環ファン３４を介して上記流体供給口２０に強制的に出力する。これにより、さらに、冷却効率の向上を図ることが可能となる。
【００３０】
上記循環ファン３４の配置位置としては、熱交換部３３の出力側でなく、入力側に配置するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施の形態では、流体供給口２０を、ベース本体１０のＡＺ軸と同軸に配置するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、図８及び図９に示すようにＡＺ軸と略平行な位置に流体出入口を設けるように構成することも可能で、同様に有効な効果が期待される。
【００３２】
即ち、この実施の形態では、例えばリング状の第１及び第２の流体ロータリージョイント部３０，３１を、シール機構３２を介して回転自在に組付け配置する。この第１及び第２の流体ロータリージョイント部３０，３１は、連通される流体路３０１，３１１が設けられる。この第１及び第２の流体ロータリージョイント３０，３１は、その回転軸を、例えば上記ＡＺ軸として、上記ベース本体１０と上記アーム部１１との間に取付けられて該アーム部１１のＡＺ軸回りの回転を可能に設けられる。
【００３３】
このうち第１の流体ロータリージョイント部３０には、例えば上記ベース本体１０の流体供給口２０あるいは流体排出口２１に連通される接続部３０２がＡＺ軸と略平行に位置をずらせて設けられる。そして、他方の第２の流体ロータリージョイント部３１には、例えば上記アーム部１１の流体供給路１１１あるいは流体排出路１１２に連通される接続部３１２がＡＺ軸と略平行に位置をずらせて設けられる。
【００３４】
この接続部３０１，３１１は、相互の流体路３０１，３１１を通して空気を移送可能に連通される。これにより、例えば一方の接続部３１２から供給された空気は、第１及び第２の流体ロータリージョイント部３１，３０の流体路３０１，３１１を通って他方の接続部３０２に導かれて相互間に移送される。
【００３５】
さらに、上記実施の形態では、送風ファン２２をベース本体１０の流体供給口２０に配するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、送風ファン２２に代えて流体排出口２１に吸引ファンを配するように構成したり、あるいはベース本体１０の流体供給口２０及び流体排出口２１に送風ファン２２及び吸引ファンをそれぞれ設けるように構成してもよく、同様に有効な効果が期待される。
【００３６】
また、上記実施の形態では、流体として空気を用いて構成した場合について説明したが、これに限ることなく、その他、窒素等を用いて構成することも可能である。
【００３７】
さらに、上記実施の形態では、二軸構造の駆動構成に適用した場合について説明したが、これに限ることなく、二軸以上の駆動構成に適用することも可能で、同様の効果が期待される。
【００３８】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００３９】
例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一実施の形態に係る光学素子駆動装置の外観を示した斜視図である。
【図２】図１の空気の移動経路を示した模式図である。
【図３】図１をＡＺ軸上で破断して示した破断図である。
【図４】図１の制御系を取出して示したブロック図である。
【図５】図１の空気供給系を示した破断図である。
【図６】図１の空気排気系を示した破断図である。
【図７】この発明の他の実施の形態に係る光学素子駆動装置の要部構成を説明するために示した模式図である。
【図８】この発明の他の実施の形態に係る光学素子駆動装置の要部を取出して示した斜視図である。
【図９】図７の組付け状態を示した模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…ベース本体、１１…アーム部、１１１…流体供給路、１１２…流体排出路、１２…シェル部、１２１…収容部、１２２…透過窓、１２３…供給路連通口、１２４…排出路連通口、１３…光学素子、１４…シール機構、１５…ＡＺ駆動部、１６…シール機構、１７…ＥＬ駆動部、１８…制御部、１９…スリップリング機構、２０…流体供給口、２１…流体排出口、２２…送風ファン、２３…移動体、３０…第１の流体ロータリージョイント部、３１…第２の流体ロータリージョイント部、３０１，３１１…流体路、３０２，３１２…接続部、３２…シール機構、３３…熱交換部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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