JP2006105873A - Light beam detecting apparatus - Google Patents

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JP2006105873A JP2004295222A JP2004295222A JP2006105873A JP 2006105873 A JP2006105873 A JP 2006105873A JP 2004295222 A JP2004295222 A JP 2004295222A JP 2004295222 A JP2004295222 A JP 2004295222A JP 2006105873 A JP2006105873 A JP 2006105873A
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Kenichi Asada
憲一 浅田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light beam detecting apparatus capable of detecting optical path position for invisible light, such as infrared light, and capable of enhancing the flexibility in the assembling precision of members. <P>SOLUTION: An infrared detecting apparatus 1 is provided with a body part 2, and a glass light guide body 3 as an oscillator with a tip part 3a side protruded from a left side face 2a of the body part 2. A rotary slider stepping motor 21 for driving the light guide body 3 in an X-axis direction, and a driving coil 31 for vibrating it in a Y-axis direction are provided in an inside of the main body part 2. A regulation permanent magnet is also provided to regulate inclination in a vibrational direction of the light guide body 3. When the infrared ray gets incident into the tip part 3a to be incident into a light receiving element, a light-emitting diode emits visible ray, and the visible ray is emitted from the tip part 3a. The assembling precision of the each member for supporting the light guide body 3 is moderated therein because a vibration direction of the light guide body 3 is restricted to be brought within an XY-plane by the regulation permanent magnet. The degree of freedom in selection of the each member for supporting the light guide body 3 is enhanced as a result thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、赤外光等の不可視光を検出する光線検出装置に関する。   The present invention relates to a light detection device that detects invisible light such as infrared light.

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（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。   Conventionally, it is widely known that a laser light source is used as a light source of an optical signal used for optical communication or the like. In general, the light beam output from the laser light source is invisible light (for example, infrared light) whose wavelength is longer than the wavelength of visible light. For this reason, even if an optical signal transmitted using an optical fiber cable or the like is used as a light beam and taken out from one end of the optical fiber cable, the optical path position of the taken light beam cannot be visually recognized.

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。   By the way, when inspecting an optical element (for example, a diffraction grating, a mirror, etc.) used in an optical communication module or the like, an optical fiber cable is used for the optical element which is an object to be inspected placed on a sample stage. Irradiate infrared light as inspection light from one end. Then, based on the reflected light reflected by the optical element, the optical element is evaluated. For this reason, in order to correctly irradiate the optical element with infrared light, it is necessary to detect the optical path position of the infrared light and make it coincide with the optical element. In general, infrared light irradiated as a light beam has a maximum intensity at the center and gradually decreases with distance from the center. The intensity distribution is called a Gaussian distribution and takes the same shape as the normal distribution. Accordingly, when irradiating the optical element with infrared light, it is necessary to recognize the effective spot diameter formed by the center portion of the infrared light and irradiate with the maximum intensity.

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。 Examples of detection devices for detecting infrared light used in this type of work include an IR card, an infrared CCD camera, and an optical power meter.
The IR card is provided with a light-emitting area on the surface of the card that is coated with a material that emits visible light according to its intensity. When the infrared light is irradiated to the light-emitting area, the IR card emits light. The received part of the region emits visible light. Therefore, the optical path position can be detected by visually recognizing the light emitting area.

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。
特開平６−２３６５７４号公報 The infrared CCD camera directly receives infrared light and outputs and displays it on the display unit. Therefore, the intensity distribution shape of infrared light can be observed and the sensitivity is high, so that the optical path position can be easily detected.
The optical power meter receives infrared light by a sensor unit using a light receiving element, and outputs the intensity on the meter. Therefore, the position of the optical path is detected by moving the sensor unit and knowing when the output intensity is maximized. (For example, Patent Document 1)
In Patent Document 1, a light receiving element divided into four is used in the sensor unit, and the differential output of each two is input to the X-axis and Y-axis of a two-channel oscilloscope. The optical path position is confirmed by observing the position of the bright spot appearing in the above, and the sensor unit is positioned.
JP-A-6-236574

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。 However, since the IR card has low sensitivity and no sensitizing function, it is necessary to darken the entire working environment when detecting weak infrared light. Therefore, after darkening the room and detecting the optical path position of the light beam, it becomes an operation to brighten the room and adjust the installation position of the optical element, which is very difficult to implement. In addition, the IR card emits visible light according to the intensity, but the sensitivity is low and the boundary between the light emitting part and the non-light emitting part is not clear, so the size of the effective spot diameter of the light having Gaussian distribution is not known. In addition, since the infrared CCD camera has a large body shape, it is not suitable for detecting infrared light in a narrow space.

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。   Furthermore, in the optical power meter of Patent Document 1, since the sensor portion is positioned while looking at the cathode ray tube when searching for the optical path position, the line of sight is frequently shifted, and it takes time to detect the optical path position.

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。   Furthermore, since the IR card, infrared CCD camera, and optical power meter described above each detect the optical path position, the optical element that is the object to be inspected must be rearranged with respect to the detected optical path position. It was difficult to accurately irradiate the optical element with infrared light.

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、部材の組立て精度を緩和させることができる光線検出装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems. An object of the present invention is to provide a light beam detection device that can detect the optical path position of invisible light such as infrared light and can ease the assembly accuracy of members.

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、を備え、前記本体部内に、前記導光体をＸ軸方向に往復動させるＸ軸方向駆動手段と、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、前記導光体の前記先端部が移動する範囲であるＸＹ平面内の光線検出領域に照射される被検出光が前記先端部に入射し前記導光体によって伝搬されて受光手段に入射すると、発光手段から可視光を出射させ、前記可視光を前記導光体によって伝搬し前記先端部から放射させる可視光放射手段と、前記Ｙ軸方向駆動手段による前記導光体の振動方向が前記Ｙ軸方向に対して傾くのを調整する調整手段と、を備えることを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a main body part, and a light guide as a vibrating body in which a tip part side which is a light incident part and a light emitting part is projected from one side surface of the main body part, and X-axis direction drive means for reciprocating the light guide in the X-axis direction, Y-axis direction drive means for vibrating the light guide in the Y-axis direction, and the light guide When the light to be detected radiated to the light ray detection region in the XY plane, which is the range in which the tip of the light is moved, enters the tip, propagates by the light guide, and enters the light receiving means, visible light is emitted from the light emitting means. And the visible light radiating means for propagating the visible light through the light guide and radiating from the tip, and the vibration direction of the light guide by the Y-axis direction driving means is inclined with respect to the Y-axis direction. And an adjusting means for adjusting the above.

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といった被検出光が導光体の先端部に入射し、その赤外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、不可視光である赤外光の位置が、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、赤外光等の不可視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。   According to this, by reciprocating in the X-axis direction while vibrating the light guide in the Y-axis direction, the tip of the light guide repeatedly scans within the light detection region. When light to be detected such as invisible light such as infrared light enters the tip of the light guide, and the infrared light propagates through the light guide and enters the light receiving means, the light emitting means emits visible light. The visible light is propagated by the light guide and emitted from the tip. As a result, in the light detection region, the position of the infrared light that is invisible light is displayed as an afterimage of visible light emitted from the tip of the light guide, so that the optical path position of invisible light such as infrared light is displayed. And an operator can visually recognize an optical path diameter.

また、導光体を支持する各部材の組立て時においては、その組立て精度のばらつきによって、Ｙ軸方向駆動手段だけでは、導光体は必ずしもＹ軸方向に振動せずＹ軸方向に対して傾いて振動したり、Ｙ軸方向に楕円で振動したり、Ｙ軸方向に対して傾きを伴った楕円で振動したりする場合がある。しかし、この発明によれば、調整手段を設けたので、Ｙ軸駆動手段による導光体の振動方向がＹ軸方向になるように調整できる。従って、導光体を支持する各部材の組立て精度を緩和させることができる。その結果、導光体を支持する各部材選択の自由度を向上させることができる。   Also, when assembling each member that supports the light guide, the light guide does not necessarily vibrate in the Y-axis direction and tilts with respect to the Y-axis direction only by the Y-axis direction driving means due to variations in assembly accuracy. May vibrate, vibrate with an ellipse in the Y-axis direction, or vibrate with an ellipse having an inclination with respect to the Y-axis direction. However, according to the present invention, since the adjusting means is provided, the vibration direction of the light guide by the Y-axis driving means can be adjusted so as to be in the Y-axis direction. Therefore, the assembly accuracy of each member that supports the light guide can be relaxed. As a result, the degree of freedom in selecting each member that supports the light guide can be improved.

さらに、赤外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、さらに赤外光検出等の不可視光の分解能（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。   Furthermore, a light guide is used as a vibrating body for scanning and detecting infrared light within the light detection area, visible light from the light emitting means is propagated by the light guide, and visible light is emitted from the tip. Like to do. Therefore, a light emission afterimage of a bright spot with little diffusion and close to a point light source is obtained, and the resolution (display resolution) of invisible light such as infrared light detection is further improved. Therefore, the optical path position of invisible light such as infrared light can be detected, and the resolution of detecting the optical path position of invisible light can be improved.

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。 The invention according to claim 2 is the light detection device according to claim 1, wherein the light guide is a glass light guide having an oblique polished surface at the tip, and is incident on the tip. Light is reflected by the polishing surface, introduced into the light guide, and propagated, and light incident on the base end of the light guide is propagated by the light guide and reflected by the polishing surface. The gist is that it is configured to be emitted to

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。また、被検出光がＸＹ平面に対して垂直に入射するように、導光体のＹ軸方向の振動方向は調整可能にされるので、被検出光はその研磨面に対して垂直に入射される。従って、不可視光である被検出光の位置を導光体の先端部から放射された可視光の円形状の発光残像として表示させることができる。   According to this, as a light guide made of glass having an oblique polished surface at the tip, the light incident on the tip is reflected by the polished surface and introduced into the light guide and propagated. The light incident on the base end portion of the light guide is propagated by the light guide, reflected by the polishing surface, and emitted to the outside. Since the light guide made of glass has a small mass, it is easy to increase the vibration frequency. This further improves the minability. Moreover, since there are no components such as a light receiving element and a light emitting element on the glass light guide, assembly is easy and a configuration suitable for mass production can be realized. Furthermore, since it is not necessary to separately provide a light emitting element, a light receiving element, or the like at the distal end portion of the light guide, no electrical wiring is required in the vibration part, and the reliability and the life of the apparatus are improved. Furthermore, since glass is less susceptible to fatigue fracture than metal, it also improves reliability and device life. In addition, since the vibration direction in the Y-axis direction of the light guide can be adjusted so that the light to be detected enters perpendicularly to the XY plane, the light to be detected is incident perpendicularly to the polished surface. The Therefore, the position of the detected light that is invisible light can be displayed as a circular light emission afterimage of visible light emitted from the tip of the light guide.

請求項３に係る発明は、請求項１又は２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、前記Ｙ軸方向駆動手段は、Ｙ軸方向の一側がＮ極にその他側がＳ極になるように前記導光体に固定された駆動用永久磁石と、前記駆動用永久磁石のＹ軸方向両側に配置された一対のコイルと、を備え、前記調整手段は、前記駆動用永久磁石と同じ磁極同士が対向するように配置された調整用永久磁石を備えていることを要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the light beam detection apparatus according to the first or second aspect, the light guide body is fixed at the base end side in the main body portion and swings around the base end portion side as a fulcrum. And a driving permanent magnet fixed to the light guide so that one side in the Y-axis direction is an N pole and the other side is an S pole. And a pair of coils arranged on both sides in the Y-axis direction of the driving permanent magnet, and the adjusting means includes an adjusting permanent magnet arranged so that the same magnetic poles as the driving permanent magnet face each other. The gist is to have.

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。また、導光体が例えば円形の断面形状を有した光ファイバである場合では、導光体はどの方向にも振動し得る。従って、一対のコイルの（固定による）重量バランスの片寄り、導光体に対する同導光体を支持する部材の一様でない機械歪、導光体の支持力が不均一であることなどによって、導光体がＹ軸方向の振動に加えてＺ軸方向の振動成分を有するようになり、Ｙ軸方向に対して傾いて振動したり、Ｙ軸方向に楕円で振動したり、Ｙ軸方向に対して傾きを伴った楕円で振動したりする場合がある。このような不適切な振動を抑制するために、駆動用永久磁石と調整用永久磁石の位置を調整して両磁石により生じる反発磁界の分布を変えることで、前記Ｚ軸方向の振動成分を打ち消し、導光体の振動方向をＸＹ平面に規制することが可能となる。この結果、被検出光がＸＹ平面に対して垂直に入射するようになり、被検出光はその研磨面に対して垂直に入射される。これにより、不可視光である被検出光の位置を、導光体の先端部から放射された可視光の円形状の発光残像として表示させることができる。   According to this, since the light guide constituting the vibration system is a cantilever type, the longitudinal direction is shortened, and the apparatus can be miniaturized. Further, when the light guide is an optical fiber having a circular cross-sectional shape, for example, the light guide can vibrate in any direction. Therefore, the deviation of the weight balance of the pair of coils (by fixing), the non-uniform mechanical strain of the member supporting the light guide with respect to the light guide, the non-uniform support force of the light guide, etc. The light guide has a vibration component in the Z-axis direction in addition to the vibration in the Y-axis direction. The light guide tilts with respect to the Y-axis direction, vibrates in an elliptical manner in the Y-axis direction, or in the Y-axis direction. On the other hand, it may vibrate with an ellipse with an inclination. In order to suppress such inappropriate vibration, the vibration component in the Z-axis direction is canceled by adjusting the positions of the driving permanent magnet and the adjusting permanent magnet to change the distribution of the repulsive magnetic field generated by the two magnets. The vibration direction of the light guide can be restricted to the XY plane. As a result, the light to be detected enters perpendicularly to the XY plane, and the light to be detected enters perpendicularly to the polished surface. Thereby, the position of the to-be-detected light which is invisible light can be displayed as the circular light emission afterimage of the visible light radiated | emitted from the front-end | tip part of the light guide.

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の光線検出装置において、前記調整用永久磁石は、Ｙ軸方向に移動可能に設けられていることを要旨とする。
これによれば、駆動用永久磁石に対して調整用永久磁石の位置をＹ軸方向に調整することで、両磁石により生じる反発磁界の分布を容易に変えることができる。 The gist of the invention according to claim 4 is that, in the light detection device according to any one of claims 1 to 3, the adjustment permanent magnet is provided so as to be movable in the Y-axis direction.
According to this, the distribution of the repulsive magnetic field generated by both magnets can be easily changed by adjusting the position of the adjusting permanent magnet in the Y-axis direction with respect to the driving permanent magnet.

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Ｘ軸方向駆動手段は、前記導光体をＸ軸方向に往復動させるステッピングモータを備え、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。   According to a fifth aspect of the present invention, in the light beam detection apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the X-axis direction driving unit includes a stepping motor that reciprocates the light guide in the X-axis direction. The gist of the stepping motor is a rotary slider stepping motor that uses a screw mechanism to convert the rotation into a linear motion and transmit it to the light guide.

これによれば、導光体は、Ｘ軸方向駆動手段のステッピングモータによりＸ軸方向に往
復動される。これにより、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、導光体の先端部を光線検出領域内を繰り返し走査させることができる。また、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。 According to this, the light guide is reciprocated in the X-axis direction by the stepping motor of the X-axis direction driving means. As a result, by reciprocating in the X-axis direction while vibrating the light guide in the Y-axis direction, the tip of the light guide can be repeatedly scanned in the light detection region. Further, since the rotary slider stepping motor has a driving torque larger than that of the linear stepping motor, the light guide can be driven in the X-axis direction regardless of the direction even when the X-axis direction is the vertical direction. Therefore, the range of use conditions is widened and the versatility of the apparatus is improved.

請求項６に係る発明は、請求項１〜５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前記受光手段に入射させるとともに、前記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。   The invention according to claim 6 is the light detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the visible light radiating means is incident on the tip and propagated by the light guide, An optical system for causing the detected light emitted from the base end portion of the light body to enter the light receiving means, and for allowing visible light emitted from the light emitting means to enter the base end portion, and receiving the detected light And a light detection circuit for causing the light emitting means to emit light based on a detection signal output from the light receiving means.

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。   According to this, the detected light that is incident on the distal end portion, propagated by the light guide, and exits from the proximal end portion of the light guide is caused to enter the light receiving means by the optical system, and visible light emitted from the light emitting means. Is made incident on the base end portion of the light guide by the optical system. The light detection circuit causes the light emitting means to emit light based on the detection signal output from the light receiving means when receiving the detected light. Thereby, since there are no components such as a light receiving element and a light emitting element on the glass light guide, assembly is easy and a configuration suitable for mass production can be realized. Furthermore, since it is not necessary to separately provide a light emitting element, a light receiving element, or the like at the distal end portion of the light guide, no electrical wiring is required for the light guide that is the vibration part, and the reliability and the life of the apparatus are improved.

請求項７に係る発明は、請求項６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。
これによれば、装置の組立が容易で量産化に適した構成を実現できる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the light beam detection apparatus according to the sixth aspect, the optical system and the light detection circuit are integrated into a module, and the light guide and the light guide are rotated by a rotary slider stepping motor in the X-axis direction. The gist is that it is reciprocated.
According to this, it is possible to realize a configuration that is easy to assemble the apparatus and suitable for mass production.

請求項８に係る発明は、請求項６に記載の光線検出装置において、前記導光体の基端部側は、前記光学系を保持する光学系用基板側に固定されたベースと、前記光検出回路を保持する回路基板側に固定されたベースとの間に挟持されることを要旨とする。   The invention according to claim 8 is the light detection device according to claim 6, wherein a base end portion side of the light guide is fixed to an optical system substrate side holding the optical system, and the light The gist is to be sandwiched between a base fixed to the circuit board holding the detection circuit.

これによれば、導光体の基端部側が、光学系を保持する光学系用基板側に固定されたベースと、光検出回路を保持する回路基板側に固定されたベースとの間に挟持される。これにより、光学系用基板側に固定されたベースと回路基板側に固定されたベースとを本体部に固定することで、これらのベース間に導光体の基端部側が挟持されるようになる。このため、導光体の基端部側を固定する部材の軽量化を図ることができ、導光体を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。   According to this, the base end side of the light guide is sandwiched between the base fixed to the optical system substrate holding the optical system and the base fixed to the circuit board holding the photodetection circuit. Is done. As a result, by fixing the base fixed to the optical system substrate side and the base fixed to the circuit board side to the main body, the base end side of the light guide is sandwiched between these bases. Become. For this reason, the weight reduction of the member which fixes the base end part side of a light guide can be achieved, and the inertial mass at the time of driving a light guide to a X-axis direction can be reduced.

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の検出が可能で、部材の組立て精度を緩和させることができる。   As described above, according to the present invention, the optical path position of invisible light such as infrared light can be detected, and the assembly accuracy of the members can be relaxed.

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１０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。 Hereinafter, an embodiment in which the light detection device of the present invention is embodied as an infrared detection device will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an infrared detection device 1 according to an embodiment, and FIG. 2 is a side view illustrating the infrared detection device 1. FIG. 3 is a side view showing a configuration inside the main body of the infrared detecting device 1.

この赤外線検出装置１は、可視光より波長が長く不可視光となっている赤外光を検出す
るためのものである。この赤外線検出装置１の特徴は、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、ガラス製の導光体を用いている点にある。 This infrared detector 1 is for detecting infrared light having a wavelength longer than that of visible light and invisible light. The infrared detecting device 1 is characterized in that a glass light guide is used as a vibrating body for scanning and detecting infrared light as detected light in the XY plane.

（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。 (overall structure)
As shown in FIGS. 1 and 2, an infrared detecting device 1 as a light beam detecting device includes a main body 2 and a tip side 3 a that is a light incident portion and a light emitting portion on the left side (one side surface) of the main body 2. A light guide 3 made of glass as a vibrating body protruding from 2a.

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、その断面形状が円形である例えば外径５００μｍの光ファイバである。   The main body 2 is a rectangular parallelepiped housing. The main body 2 has a size of, for example, 90 mm in length, 23 mm in thickness, and 58 mm in height, and is small enough to be grasped by hand. The light guide 3 made of glass is an optical fiber having a circular cross section, for example, an outer diameter of 500 μm.

本体部２の上部には、導光体３の振動開始と、その振動停止と、その振動速度（Ｘ軸方向の振動周波数）とを切り替えるための切り替えスイッチ４が配置されている。導光体３の振動速度（Ｘ軸方向の振動周波数）は、切り替えスイッチ４により、低速、中速及び高速の３段階に切り替え可能である。   A changeover switch 4 for switching the vibration start of the light guide 3, its vibration stop, and its vibration speed (vibration frequency in the X-axis direction) is disposed on the upper part of the main body 2. The vibration speed (vibration frequency in the X-axis direction) of the light guide 3 can be switched to three stages of low speed, medium speed, and high speed by the changeover switch 4.

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方向に駆動されるようになっている。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。   A light guide 3 made of glass protrudes from the left side surface 2 a of the main body 2. The light guide 3 is driven in two directions, the X-axis direction and the Y-axis direction shown in FIG. In addition, a protective case 5 is fixed to the left side surface 2 a of the main body 2 to protect the portion protruding from the left side surface 2 a of the light guide 3. The protective case 5 has a rectangular window 6. For example, a glass plate is fitted in the window 6 so that the inside is sealed and the inside can be visually confirmed.

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。   A sensitivity adjustment knob 7 that can manually adjust the sensitivity according to the amount of light is provided on the right side surface 2 b of the main body 2. A part of the wall 2c of the main body 2 is detachably fixed by a magnet 8 (see FIG. 3).

本体部２内部には、図３に示すように、導光体３をＸ軸方向に駆動する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。   As shown in FIG. 3, a rotating slider stepping motor 21 that is a drive source of an X-axis drive system as an X-axis direction drive unit that drives the light guide 3 in the X-axis direction and a light guide A drive coil 31 of a Y-axis vibration drive system is installed as Y-axis direction drive means for vibrating the body 3 in the Y-axis direction by electromagnetic drive.

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。   An analog signal processing circuit 41 as a light detection circuit is mounted on a circuit board 42 at the lower center of the main body 2. An optical system 50 (see FIG. 6) is disposed below the circuit board 42. The analog signal processing circuit 41 and the optical system 50 are integrated to form one module 60.

また、本体部２内の上部左にＣＰＵ７０が配置されている。このＣＰＵ７０により、導光体３の振動速度（Ｘ軸方向の振動周波数）を、切り替えスイッチ４の切り替え操作に応じて上記３段階に切り替える速度可変制御と、振動開始／停止制御等を行うようになっている。   Further, the CPU 70 is arranged on the upper left in the main body 2. The CPU 70 performs variable speed control for switching the vibration speed (vibration frequency in the X-axis direction) of the light guide 3 in the above three steps according to the switching operation of the changeover switch 4, vibration start / stop control, and the like. It has become.

導光体３の振動が停止している状態で、切り替えスイッチ４を押すと、導光体３のその基端部側を支点にしたＹ軸方向の振動が開始され、その開始の１秒後に導光体３のＸ軸方向の往復動が開始されるようになっている。この状態で、切り替えスイッチ４を繰り返し押す毎に、導光体３のＸ軸方向の振動周波数（振動速度）が低速、中速、及び高速の３段階に切り替えられるようになっている。   When the change-over switch 4 is pressed while the vibration of the light guide 3 is stopped, vibration in the Y-axis direction with the base end side of the light guide 3 as a fulcrum is started, and 1 second after the start. The reciprocation of the light guide 3 in the X-axis direction is started. In this state, every time the change-over switch 4 is repeatedly pressed, the vibration frequency (vibration speed) of the light guide 3 in the X-axis direction can be switched between three stages of low speed, medium speed, and high speed.

このように導光体３のＸ軸方向の振動速度を３段階に切り替える機能を備えているので、光路径の小さい赤外光を検出する場合に、その振動速度を高速から中速へ、或いは中速から低速へ切り替えて遅くすることにより、分解能を上げて検出することができる。切り替えスイッチ４をさらに押すと、導光体３のＹ軸方向の振動が停止するとともに、Ｘ軸方向の振動も停止するようになっている。   As described above, since the light guide 3 has a function of switching the vibration speed in the X-axis direction in three stages, when detecting infrared light with a small optical path diameter, the vibration speed is changed from high speed to medium speed, or By switching from the medium speed to the low speed and slowing down, the resolution can be increased and detected. When the changeover switch 4 is further pressed, the vibration of the light guide 3 in the Y-axis direction is stopped and the vibration in the X-axis direction is also stopped.

下記の表１に、本実施形態に係る赤外線検出装置１において、導光体３のＸ軸方向の振動速度（振動周波数）を低速、中速、及び高速にそれぞれ切り替えたときの、導光体３の先端部３ａの走査性能（走査機能）を示す。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）、つまり先端部３ａにより赤外光を走査する走査範囲は、例えば、Ｙ軸方向の振動幅（約１５ｍｍ）×Ｘ軸方向の移動距離（約１５ｍｍ）の範囲である。なお、表１に示す「速度切り替え」は、導光体３のＸ軸方向の振動速度を低速、中速、及び高速に３段階に切り替えることを意味する。   In the infrared detection device 1 according to this embodiment, the light guide body when the vibration speed (vibration frequency) in the X-axis direction of the light guide body 3 is switched to low speed, medium speed, and high speed in Table 1 below. 3 shows the scanning performance (scanning function) of the tip portion 3a. Here, the light detection region 10 (see FIG. 5) in the XY plane, which is the range in which the tip 3a of the light guide 3 moves, that is, the scanning range in which infrared light is scanned by the tip 3a is, for example, the Y axis The range of the vibration width in the direction (about 15 mm) × the movement distance in the X-axis direction (about 15 mm). Note that “speed switching” shown in Table 1 means that the vibration speed of the light guide 3 in the X-axis direction is switched in three stages: low speed, medium speed, and high speed.

Figure 2006105873
この表１から分かるように、導光体３のＸ軸方向の振動速度を遅くするほど、光線検出領域１０内で走査線ピッチのより小さい走査がなされるので、分解能が向上してより光路径の小さい赤外光を検出できるようになる。
Figure 2006105873
 As can be seen from Table 1, as the vibration speed of the light guide 3 in the X-axis direction is decreased, scanning with a smaller scanning line pitch is performed in the light detection region 10, so that the resolution is improved and the optical path diameter is further increased. It becomes possible to detect infrared light with a small.

上記表１では、導光体３のＸ軸方向の振動速度を低速、中速、及び高速に切り替えた場合における、１フレーム時間（ｍｓｅｃ）、走査線数（本）、及び走査線ピッチ（ｍｍ）をそれぞれ示してある。ここで、「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軸方向の移動距離（約１５ｍｍ）を走査線数で割った値である。   In Table 1 above, one frame time (msec), the number of scanning lines (lines), and the scanning line pitch (mm) when the vibration speed of the light guide 3 in the X-axis direction is switched between low speed, medium speed, and high speed. ) Respectively. Here, “one frame time” is required for the tip 3 a to scan the entire light detection region 10 once by reciprocating the light guide 3 in the X-axis direction while vibrating in the Y-axis direction. Say time. Further, the “number of scanning lines” is the number of scanning lines 11 in the light detection region 10 when a line indicating the movement locus when the tip 3 a moves once in the Y-axis direction is one scanning line 11. The total number of The “scanning line pitch” is a value obtained by dividing the moving distance (about 15 mm) in the X-axis direction by the number of scanning lines.

（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。 (Detailed explanation)
The light guide 3 made of glass is an optical fiber having an outer diameter of 500 μm as shown in FIGS. That is, this optical fiber is a normal optical fiber composed of a core and a clad. An oblique polishing surface 3A polished at an angle of 45 degrees with respect to the core central axis (optical axis) of the optical fiber is formed at the distal end portion 3a of the light guide 3.

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。   As a result, as indicated by solid arrows in FIG. 4A, infrared light incident on the tip 3a of the light guide 3 at an angle of 45 degrees with respect to the core central axis (optical axis) of the optical fiber is polished. The light is reflected by the surface 3A, introduced into the light guide 3, and propagated by the light guide 3 toward the base end 3b (see FIG. 6). Further, light incident on the base end portion 3b (in this example, orange visible light) is propagated to the tip end portion 3a side by the light guide 3, reflected by the polishing surface 3A, and indicated by a broken line arrow in FIG. As shown, it is configured to radiate to the outside at an angle of 45 degrees with respect to the core central axis.

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から出射する不可視光である被検出光としての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。 The optical fiber used as the light guide 3 has a large Young's modulus and an allowable bending radius of 33 mm. For example, the optical fiber has a length of 55 mm and a maximum deflection of 10 mm.
(Optical system)
The optical system 50 used in this example receives infrared light as detected light that is invisible light that is incident on the distal end portion 3a, propagated by the light guide 3 and emitted from the proximal end portion 3b of the light guide. In addition, the visible light emitted from the light emitting means is incident on the base end portion 3 b of the light guide 3.

光学系５０の主な構成は、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。   As shown in FIG. 6, the main configuration of the optical system 50 includes a light guide 3 that is an optical fiber having a fixed base end 3b side, a mirror Si substrate 51 that functions as an infrared transmission filter, and a mirror Si substrate 51. A spherical lens 52 for condensing infrared light transmitted through the light, a light receiving element 53 as a light receiving means, a light emitting diode 54 as a light emitting means, a condensing lens 55, and the like. Each optical element such as a mirror Si substrate 51 constituting the optical system 50 is arranged on an optical system substrate 56 fixed integrally with the circuit board 42.

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。   The mirror surface Si substrate 51 has, for example, transmission characteristics with a transmittance of 70% at a wavelength of 1550 nm. The spherical lens 52 is, for example, a 7 mm spherical lens, and the light receiving element 53 is a 1 mm InGaAs light receiving element. The light emitting diode 54 is an orange light emitting diode.

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。   As shown in FIGS. 7 and 8, the base end 3 b side of the light guide 3 includes a stepped portion 71 a of the base 71 fixed to the side of the optical system substrate 56 that holds the optical system 50, and an analog signal processing circuit. It is sandwiched between the stepped portion 72a of the base 72 fixed to the side of the circuit board 42 holding circuit elements such as 41. The bases 71 and 72 are fastened with bolts and nuts inserted into the through holes 73 and 74 in a state where the base end 3b side of the light guide 3 is sandwiched, whereby the optical system substrate 56 and the analog of the optical system 50 are analogized. A circuit board 42 on which circuit elements such as a signal processing circuit 41 are mounted is integrated via bases 71 and 72. Thereby, one module 60 in which circuit elements such as the analog signal processing circuit 41 and the optical system 50 are integrated is reciprocated in the X-axis direction together with the light guide 3. Note that the bases 71 and 72 are reduced in weight and reduced in inertial mass as machined aluminum.

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。   In the optical system 50 having such a configuration, infrared light emitted from the base end portion 3 b of the light guide 3 is transmitted through the mirror Si substrate 51, then condensed by the spherical lens 52, and applied to the light receiving element 53. Incident light is photoelectrically converted by the light receiving element 53. The detection signal (output current) of the light receiving element 53 is amplified and drives the light emitting diode 54. Thereby, the light emitting diode 54 emits visible light (orange), and the visible light is collected by the condenser lens 55 and incident on the mirror surface Si substrate 51, and is reflected by the mirror surface Si substrate 51 to be guided to the light guide 3. It is introduced into the base end 3b. Further, the visible light is propagated by the light guide 3 and travels toward the tip portion 3a side, reflected by the polishing surface 3A, and emitted from the tip portion 3a in a direction perpendicular to the core central axis. Yes.

また、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。   The analog signal processing circuit 41 generates, for example, a comparison voltage based on the output current of the light receiving element 53, holds a peak voltage of the comparison voltage, generates a reference voltage based on the peak voltage, and further compares The circuit configuration is such that a light emission signal is generated and output when the voltage exceeds the reference voltage. When this light emission signal is generated, a transistor connected in series with the light emitting diode 54 becomes conductive, a drive current flows through the light emitting diode 54, and the light emitting diode 54 emits orange visible light. .

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８．５
ｍｍである。 In addition, the dimension AH of each part in FIG. 6 is as follows, for example.
Dimension A is 28.5 mm, Dimension B is 34 mm, Dimension C is 10 mm, Dimension D is 5.5 mm, Dimension E is 5.5 mm, Dimension F is 15 mm, Dimension G is 8.5 mm, and Dimension H is 8. 5
mm.

（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、一対のコイルとしての駆動コイル３１及びフィードバックコイル３２と、駆動用永久磁石３３と、調整手段としての調整用永久磁石３４と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。 (Y-axis vibration drive system)
A Y-axis vibration drive system that vibrates (swings) the light guide 3 in the Y-axis direction with the base end 3b side as a fulcrum and scans the tip 3a in the Y-axis direction is driven as a pair of coils. The electromagnetic drive by the coil 31, the feedback coil 32, the drive permanent magnet 33, and the adjustment permanent magnet 34 as an adjustment means was used. The light guide 3 that is a vibrating body that vibrates in the Y-axis direction by the Y-axis vibration drive system constitutes a cantilever type vibration system in which the base end 3b side is fixed to the bases 71 and 72 as described above. is doing.

詳述すると、図８（ａ）に示すように、駆動用永久磁石３３は、Ｙ軸方向の一側（上面側）がＮ極にその他側（下面側）がＳ極になるように導光体３に固定されている。
駆動コイル３１及びフィードバックコイル３２は、光学系用基板５６上に取り付けされている。詳しくは、光学系用基板５６の先端部３ａ側は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、コの字型の形状を成し、その側面Ｈｏ上には前記駆動用永久磁石３３とＹ軸方向上に相対向する位置に一対のＵ字型のコイル支持金具３５が取り付けられている。そして、駆動コイル３１及びフィードバックコイル３２は、その一対のコイル支持金具３５によって前記駆動用永久磁石３３とＹ軸方向上に相対向する位置にそれぞれ支持固定されている。 More specifically, as shown in FIG. 8A, the driving permanent magnet 33 is guided so that one side (upper surface side) in the Y-axis direction is an N pole and the other side (lower surface side) is an S pole. It is fixed to the body 3.
The drive coil 31 and the feedback coil 32 are mounted on the optical system substrate 56. Specifically, the tip 3a side of the optical system substrate 56 has a U-shape as shown in FIGS. 8A to 8C, and the driving permanent magnet is formed on the side face Ho. A pair of U-shaped coil support fittings 35 are attached to positions that oppose 33 and the Y-axis direction. The drive coil 31 and the feedback coil 32 are supported and fixed by the pair of coil support fittings 35 at positions opposite to the drive permanent magnet 33 in the Y-axis direction.

そして、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、駆動用永久磁石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。   Then, by changing the direction of the drive current passed through the drive coil 31, the magnetic pole on the side facing the upper surface of the drive permanent magnet 33 is switched, and the light guide 3 is moved in the Y-axis direction with the base end 3b as a fulcrum. It vibrates (oscillates).

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。   The drive coil 31 has, for example, a magnet driving action sufficiently obtained and a φ0.1 mm enamel wire wound around 1200 times so that the drive current of the 5V power supply does not become excessive. Further, the feedback coil 32 acts as a vibration frequency tracking coil, and a φ0.05 mm enamel wire is wound 1300 times. The vibration frequency of the light guide 3 that vibrates in the Y-axis direction by the Y-axis vibration drive system is, for example, 100 Hz. The feedback coil 32 detects a resonance frequency that fluctuates depending on a temperature and a fixing method, and performs frequency control using an electronic circuit or the like.

調整用永久磁石３４は、導光体３の振動方向がＹ軸方向に対して傾くのを調整する調整手段である。調整用永久磁石３４は、図８（ａ）に示すように、Ｙ軸方向の一側（上面側）がＮ極にその他側（下面側）がＳ極になるように、つまり、駆動用永久磁石３３と同じ磁極同士が対向するように光学系用基板５６上の後記する所定の位置に配置されている。調整用永久磁石３４は、コの字状に屈曲形成された板状の固定部材３６に挟み込むように光学系用基板５６の側面Ｈｏ上に固定されている。固定部材３６は、例えばアルミニウムといった非磁性材料で構成されている。従って、調整用永久磁石３４は、固定部材３６をずらすことでＹ軸方向に移動可能に固定されている。   The adjusting permanent magnet 34 is adjusting means for adjusting the vibration direction of the light guide 3 to be inclined with respect to the Y-axis direction. As shown in FIG. 8 (a), the adjustment permanent magnet 34 is arranged so that one side (upper surface side) in the Y-axis direction is an N pole and the other side (lower surface side) is an S pole. The same magnetic pole as that of the magnet 33 is disposed at a predetermined position on the optical system substrate 56 which will be described later. The adjustment permanent magnet 34 is fixed on the side surface Ho of the optical system substrate 56 so as to be sandwiched between plate-shaped fixing members 36 formed in a U-shape. The fixing member 36 is made of a nonmagnetic material such as aluminum. Therefore, the adjustment permanent magnet 34 is fixed so as to be movable in the Y-axis direction by shifting the fixing member 36.

そして、導光体３は、円形状の光ファイバであり、その基端部３ｂのみが固定され先端部３ａは固定されていないため、どの方向にも振動し得る。例えばベース７１，７２といった各部材の組立時の組立て精度のばらつきや、各コイル３１，３２の接着による重量バランスに片寄りが生じたりする。また、導光体３に対する同導光体３を支持するベース７１，７２の一様でない機械歪、導光体３の支持力が不均一である場合がある。このような場合、導光体３がＹ軸方向の振動に加えてＺ軸方向の振動成分を有するようになり、Ｙ軸方向に対して傾いて振動したり、Ｙ軸方向に楕円で振動したり、Ｙ軸方向に対して傾きを伴った楕円で振動したりする場合がある。   The light guide 3 is a circular optical fiber, and since only the base end portion 3b is fixed and the tip end portion 3a is not fixed, the light guide 3 can vibrate in any direction. For example, variations in assembly accuracy when the members such as the bases 71 and 72 are assembled, and a weight balance due to adhesion of the coils 31 and 32 may be shifted. Moreover, the non-uniform mechanical distortion of the bases 71 and 72 which support the light guide 3 with respect to the light guide 3 and the support force of the light guide 3 may be uneven. In such a case, the light guide 3 has a vibration component in the Z-axis direction in addition to the vibration in the Y-axis direction, and vibrates while being tilted with respect to the Y-axis direction or elliptically in the Y-axis direction. Or vibrate in an ellipse with an inclination with respect to the Y-axis direction.

このような不適切な振動を抑制するために、調整用永久磁石３４を、駆動用永久磁石３
３と同じ磁極同士が対向するように設け、さらに、その駆動用永久磁石３３との相対位置を調整して両磁石３３，３４により生じる反発磁界の分布を変えることで、前記Ｚ軸方向の振動成分を打ち消して導光体３の振動方向を前記ＸＹ平面内に規制するためのものである。 In order to suppress such inappropriate vibration, the adjustment permanent magnet 34 is replaced with the drive permanent magnet 3.
3 is provided so that the same magnetic poles as 3 face each other, and further, the relative position with respect to the driving permanent magnet 33 is adjusted to change the distribution of the repulsive magnetic field generated by the magnets 33 and 34, thereby vibrating in the Z-axis direction. This is for canceling the components and restricting the vibration direction of the light guide 3 within the XY plane.

具体的には、例えば、図１０に示すように、導光体３の振動方向がＸＹ平面のＸ軸まわりに楕円軌道上で振動する場合は、まず、駆動用永久磁石３３と同じ磁極同士が対向するように調整用永久磁石３４を設ける。これにより、駆動用永久磁石３３のＳ極と調整用永久磁石３４のＳ極との間の反発磁界の分布、及び駆動用永久磁石３３のＮ極と調整用永久磁石３４のＮ極との間の反発磁界の分布が変化し、導光体３の楕円の振動が抑制され導光体３の振動方向が前記ＸＹ平面内に規制される。   Specifically, for example, as shown in FIG. 10, when the vibration direction of the light guide 3 vibrates on an elliptical orbit around the X axis of the XY plane, first, the same magnetic poles as those of the driving permanent magnet 33 are arranged. An adjustment permanent magnet 34 is provided so as to face each other. As a result, the repulsive magnetic field distribution between the south pole of the driving permanent magnet 33 and the south pole of the adjusting permanent magnet 34 and between the north pole of the driving permanent magnet 33 and the north pole of the adjusting permanent magnet 34. The repulsive magnetic field distribution changes, the elliptical vibration of the light guide 3 is suppressed, and the vibration direction of the light guide 3 is restricted within the XY plane.

また、調整用永久磁石３４を設けただけでは、導光体３の楕円の振動が抑制されるだけであって前記ＸＹ平面内に規制されず、導光体３の振動方向がＹ軸方向に対して傾いて振動する場合がある。このとき、例えば、図９（ａ）に示すように、導光体３がＸＹ平面のＸ軸まわりに図９（ａ）中反Ｚ矢印方向に傾きθをもって振動する場合は、さらに、調整用永久磁石３４をＹ矢印方向に移動する。そして、Ｙ矢印方向側の導光体３の電磁振動が反Ｚ矢印方向に押し上げられるように駆動用永久磁石３３のＳ極と調整用永久磁石３４のＳ極との間の反発磁界の分布を調整する。これにより、導光体３の電磁振動のＺ軸方向の振動成分が打ち消され、導光体３は前記ＸＹ平面内で振動する。また、例えば、図９（ｂ）に示すように、導光体３が前記ＸＹ平面の前記Ｘ軸まわりに図９（ｂ）中Ｚ矢印方向に傾きθをもって振動する場合は、調整用永久磁石３４を反Ｙ矢印方向に移動する。そして、反Ｙ矢印方向側の導光体３の電磁振動が反Ｚ矢印方向に押し上げられるように駆動用永久磁石３３のＮ極と調整用永久磁石３４のＮ極との間の反発磁界の分布を調整する。これにより、導光体３の電磁振動のＺ軸方向の振動成分が打ち消され、導光体３は前記ＸＹ平面内で振動する。   Further, the provision of the adjustment permanent magnet 34 only suppresses the elliptical vibration of the light guide 3 and is not restricted within the XY plane, and the vibration direction of the light guide 3 is in the Y-axis direction. In some cases, it may tilt and vibrate. At this time, for example, as shown in FIG. 9A, when the light guide 3 vibrates around the X axis of the XY plane with an inclination θ in the direction opposite to the arrow Z in FIG. The permanent magnet 34 is moved in the Y arrow direction. The repulsive magnetic field distribution between the south pole of the driving permanent magnet 33 and the south pole of the adjusting permanent magnet 34 is set so that the electromagnetic vibration of the light guide 3 on the Y arrow direction side is pushed up in the anti-Z arrow direction. adjust. Thereby, the vibration component in the Z-axis direction of the electromagnetic vibration of the light guide 3 is canceled, and the light guide 3 vibrates in the XY plane. For example, as shown in FIG. 9B, when the light guide 3 vibrates around the X axis of the XY plane with a tilt θ in the direction of the arrow Z in FIG. 9B, the adjusting permanent magnet 34 is moved in the anti-Y arrow direction. Then, the repulsive magnetic field distribution between the north pole of the driving permanent magnet 33 and the north pole of the adjusting permanent magnet 34 so that the electromagnetic vibration of the light guide 3 on the anti-Y arrow direction side is pushed up in the anti-Z arrow direction. Adjust. Thereby, the vibration component in the Z-axis direction of the electromagnetic vibration of the light guide 3 is canceled, and the light guide 3 vibrates in the XY plane.

また、Ｙ軸振動駆動系は、前記したように、導光体３をその基端部３ｂ側を支点にした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。
（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２１を使用した。つまり、図３に示すように、回転スライダー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を回転スライダー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。 In addition, since the Y-axis vibration drive system is a cantilever type with the light guide 3 as a fulcrum on the base end 3b side as described above, the longitudinal direction is shortened and the device can be miniaturized. it can.
(X-axis drive system)
The X-axis drive system for reciprocating (vibrating) the module 60 together with the light guide 3 in the X-axis direction employs a screw type slider and uses a rotary slider stepping motor 21. That is, as shown in FIG. 3, the internal thread portion of the slider 81 fixed to the module 60 is screwed onto the screw shaft 80 rotated by the rotary slider stepping motor 21. Thus, when the screw shaft 80 is rotated by the rotary slider stepping motor 21, the slider 81 reciprocates linearly in the X-axis direction, so that the module 60 reciprocates linearly in the X-axis direction (reciprocal movement) together with the light guide 3. ).

このようなＸ軸駆動系では、回転スライダー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）を得るために回転スライダー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、回転スライダー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。   In such an X-axis drive system, a screw mechanism comprising a screw shaft 80 and a slider 81 is used to convert the rotation of the rotary slider stepping motor 21 into a linear motion, so that a large torque can be obtained. It is. On the other hand, the rotational speed of the rotary slider stepping motor 21 is increased in order to obtain a desired vibration speed (vibration frequency) of the light guide 3 in the X-axis direction. A rotational torque of 0.2 mN · m, which is 1/4 of the maximum generated torque, was obtained with respect to the pulse rate of 889 PPS. Further, the rotary slider stepping motor 21 was not driven out by performing acceleration / deceleration control (trapezoidal driving), and stable driving was obtained.

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、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、切り替えスイッチ４を操作して導光体３をＹ軸方向に振動させるとともに、Ｘ軸方向に往復動させる。これにより、導光体３の先端部３ａが、上記表１に示す１フレーム時間で光線検出領域１０内を繰り返し走査する。 Next, a method of using the infrared detection device 1 configured as described above will be described.
For example, when performing alignment work when assembling an optical communication module such as an optical fiber collimator or a multiplexer / demultiplexer using infrared light output from a laser light source, the optical path of the infrared light A case where the position is detected will be described. In this case, the window 6 of the protective case 5, that is, the light beam detection region 10 is positioned between the laser light source and the optical communication module to be aligned. In this state, the selector switch 4 is operated to vibrate the light guide 3 in the Y-axis direction and reciprocate in the X-axis direction. Thereby, the front-end | tip part 3a of the light guide 3 scans the inside of the light detection area | region 10 repeatedly in 1 frame time shown in said Table 1. FIG.

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。その結果、光線検出領域１０において、不可視光である赤外光の位置が、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。   When the infrared light is incident on the tip 3a as shown by the solid arrow in FIG. 4A while scanning the light detection region 10 by the tip 3a of the light guide 3 in this way, The infrared light is reflected by the polishing surface 3A and is propagated by the light guide 3 to the base end portion 3b. Infrared light emitted from the base end portion 3 b of the light guide 3 passes through the mirror Si substrate 51, is collected by the spherical lens 52, enters the light receiving element 53, and is photoelectrically converted by the light receiving element 53. . The detection signal (output current) of the light receiving element 53 is amplified and drives the light emitting diode 54. Thereby, the light emitting diode 54 emits visible light (orange), and the visible light is collected by the condenser lens 55 and incident on the mirror surface Si substrate 51, and is reflected by the mirror surface Si substrate 51 to be guided to the light guide 3. It is introduced into the base end 3b. Further, the visible light is propagated by the light guide 3, travels toward the tip portion 3 a side, is reflected by the polishing surface 3 A, and is radiated from the tip portion 3 a in a direction perpendicular to the core central axis. As a result, the position of the infrared light that is invisible light is displayed as a light emission afterimage of the visible light emitted from the tip 3a in the light detection region 10, so that the optical path position and the optical path diameter of the infrared light are processed. Can be visually recognized.

また、ベース７１，７２や、各コイル３１，３２といった各部材の組立て時において、その組立て精度がばらついても、組立て後に調整用永久磁石３４と駆動用永久磁石３３との相対位置を調整することで導光体３の振動方向が前記ＸＹ平面内になるように規制することができる。従って、導光体３を支持する例えばベース７１，７２といった各部材の組立て精度を緩和させることができる。その結果、導光体３を支持する各部材選択の自由度を向上させることができる。さらに、調整用永久磁石３４によって導光体３のＸＹ平面のＸ軸まわりの振動方向の傾きがＸＹ平面内になるように調整されているので、赤外光がＸＹ平面に対して垂直に入射する。従って、赤外光は導光体３の研磨面３Ａに対して垂直に入射される。その結果、不可視光である赤外光の位置を、導光体３の先端部３ａから放射された可視光の円形状の発光残像として表示させることができる。   In addition, when assembling the members such as the bases 71 and 72 and the coils 31 and 32, even if the assembling accuracy varies, the relative position between the adjusting permanent magnet 34 and the driving permanent magnet 33 is adjusted after assembling. Thus, the vibration direction of the light guide 3 can be regulated to be within the XY plane. Therefore, the assembly accuracy of each member such as the bases 71 and 72 that support the light guide 3 can be relaxed. As a result, the degree of freedom in selecting each member that supports the light guide 3 can be improved. Furthermore, since the adjustment permanent magnet 34 is adjusted so that the inclination of the vibration direction around the X axis of the XY plane of the light guide 3 is in the XY plane, infrared light is incident perpendicularly to the XY plane. To do. Accordingly, the infrared light is incident perpendicular to the polishing surface 3A of the light guide 3. As a result, the position of the infrared light that is invisible light can be displayed as a circular light emission afterimage of visible light emitted from the distal end portion 3 a of the light guide 3.

なお、上記一実施形態において、回転スライダー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。   In the above embodiment, the light guide 3 is vibrated in the Y-axis direction by the X-axis drive system using the rotary slider stepping motor 21 as a drive source and the Y-axis vibration drive system including the drive coil 31 and the like. However, driving means for reciprocating in the X-axis direction is configured. Further, when this drive means and the optical system 50 cause the light to be detected, which is irradiated to the light detection region 10, to enter the tip 3 a, propagate through the light guide 3, and enter the light receiving element (light receiving means) 53. The visible light emitting means is configured to emit visible light from the light emitting diode (light emitting means) 54, propagate the visible light through the light guide 3, and radiate it from the tip 3a.

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。 According to the embodiment configured as described above, the following operational effects can be obtained.
While the light detection region 10 is repeatedly scanned by the tip 3 a of the light guide 3, infrared light is incident on the tip 3 a, and the infrared light is propagated by the light guide 3 to the light receiving element 53. When incident, the light emitting diode 54 emits visible light (orange). The visible light is propagated by the light guide 3 and radiated from the tip portion 3a. As a result, the position of the infrared light that is invisible light is displayed as a light emission afterimage of visible light (orange) emitted from the tip 3a in the light detection region 10, so that the optical path of the infrared light that is invisible light is displayed. An operator can visually recognize the position and the optical path diameter. Therefore, the optical path position of invisible light such as infrared light can be detected.

○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。 ○ Because it is possible to detect the optical path position of invisible light such as infrared light, optical communication such as optical fiber collimator and multiplexer / demultiplexer using infrared light output from laser light source as described above Alignment work when assembling the module for use can be performed efficiently.

○被検出光としての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。   A glass light guide 3 made of an optical fiber is used as a vibrating body for scanning and detecting infrared light as light to be detected in the light detection region 10. Visible light from the light emitting diode 54 propagates through the light guide 3 and radiates visible light from the tip 3a, so that a light emission afterimage of a bright spot with little diffusion and close to a point light source can be obtained, and the resolution of infrared light detection (Display resolution) is improved. Therefore, the resolution of detecting the optical path position of invisible light such as infrared light can be improved.

○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。   ○ As a light guide body made of glass having a slant polishing surface 3A at the front end portion 3a as a light guide body that is a vibrating body, light incident on the front end portion 3a is reflected by the polishing surface 3A and enters the light guide body 3 While being introduced and propagated, the light incident on the base end portion 3b of the light guide 3 is propagated by the light guide 3 and reflected by the polishing surface 3A to be emitted to the outside. Since the light guide 3 made of glass has a small mass, it is easy to increase the vibration frequency (vibration frequency in the Y-axis direction). This also improves the resolution (display resolution) of infrared light detection.

○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。   O Since the light guide 3 made of glass is used as the vibrating body, it is not necessary to provide a light source or a light receiving portion separately at the tip of the light guide 3, and no electrical wiring is required for the light guide 3. As a result, reliability is improved and device life is improved.

○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。   ○ Compared to metal, glass is less susceptible to fatigue fracture even when vibrated. Therefore, fatigue breakage of the light guide 3 made of glass made of an optical fiber hardly occurs. In this respect, the reliability is improved and the life of the apparatus is improved.

○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。   O Since there are no components such as a light receiving element, a light emitting element, and electric wiring on the glass light guide 3 that is a vibrating body, assembly is easy. Therefore, it is easy to assemble the apparatus, and a configuration suitable for mass production can be realized.

○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。 O Since the light guide 3 constituting the vibration system is of a cantilever type, the longitudinal direction is shortened and the apparatus can be miniaturized.
The light guide 3 is vibrated by electromagnetic drive in the Y-axis direction by the Y-axis vibration drive system using electromagnetic drive by the drive coil 31 and reciprocated in the X-axis direction by the X-axis drive system. As a result, by reciprocating in the X-axis direction while vibrating the light guide 3 in the Y-axis direction, the distal end portion 3a of the light guide 3 can be repeatedly scanned in the light detection region 10.

○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、回転スライダー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。   A module 60 is obtained by using the rotary slider stepping motor 21 in the X-axis drive system for vibrating the glass light guide 3 made of optical fiber in the X-axis direction, and rotating the screw shaft 80 by the stepping motor. Are reciprocated in the X-axis direction together with the light guide 3. For this reason, a driving torque larger than that of the linear stepping motor is obtained, and the light guide 3 can be vibrated in the X-axis direction regardless of the direction even when the X-axis direction is the vertical direction. Therefore, the range of use conditions is widened and the versatility of the apparatus is improved.

○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。   Infrared light that is incident on the distal end portion 3 a and propagated by the light guide 3 and emitted from the base end portion 3 b of the light guide 3 is incident on the light receiving element 53 by the optical system 50 and is emitted from the light emitting diode 54. Visible light (orange) is made incident on the base end portion 3 b by the optical system 50. The analog signal processing circuit 41 causes the light emitting diode 54 to emit light based on the detection signal output from the light receiving element 53 when infrared light is received. Thereby, since there are no components such as a light receiving element or a light emitting element on the light guide 3 made of glass, assembly is easy and a configuration suitable for mass production can be realized. Furthermore, since it is not necessary to separately provide a light emitting element, a light receiving element, or the like at the distal end portion 3a of the light guide 3, no electrical wiring is required for the light guide 3 that is a vibrating portion, and reliability and device life are improved.

○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。   O Since the module 60 is formed by integrating the optical system 50 and an electronic circuit such as the analog signal processing circuit 41, assembly is easy in this respect as well. Therefore, it is easy to assemble the apparatus, and a configuration suitable for mass production can be realized.

○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。   The base end 3b side of the light guide 3 is the stepped portion 71a of the base 71 fixed to the optical system substrate 56 side that holds the optical system 50, and the circuit board 42 side that holds the analog signal processing circuit 41 and the like. And the stepped portion 72a of the base 72 fixed to the base 72. By fixing the bases 71 and 72 to the main body 2 with bolts and nuts while sandwiching the base end 3 b side of the light guide 3, the base end of the light guide 3 is interposed between the bases 71 and 72. The part 3b side is clamped. For this reason, the weight reduction of the member which fixes the base end part 3b side of the light guide 3 can be achieved, and the inertial mass when driving the light guide 3 in the X-axis direction can be reduced.

○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。   The main body 2 is composed of a housing having a driving means including the X-axis driving system and the Y-axis vibration driving system, and a visible light emitting means including an optical system 50 and an analog signal processing circuit 41 inside. A part of the wall 2c of the body is detachably fixed by a magnet 8. Thereby, the main body 2 can be inserted even in a narrow place.

○光学系用基板５６の側面Ｈｏ上に、駆動用永久磁石３３との相対位置をＹ軸方向に調整することで調整用永久磁石３４との反発磁界の分布を変える調整用永久磁石３４を設けた。そして、導光体３を支持するベース７１，７２の組立て精度のばらつき等によって同導光体３の振動がＹ軸方向の振動に加えてＺ軸方向の振動成分を有するようになり不適切な振動をする場合は、駆動用永久磁石３３との相対位置を調整して両磁石３３，３４により生じる反発磁界の分布を変えることで、導光体３の振動方向をＸＹ平面内に規制した。従って、ベース７１，７２や、各コイル３１，３２といった各部材の組立て時において、その組立て精度がばらついても、組立て後に調整用永久磁石３４と駆動用永久磁石３３との相対位置を調整することで導光体３の振動方向が前記ＸＹ平面内になるように規制することができるので、導光体３を支持する各部材の組立て精度を緩和させることができる。その結果、導光体３を支持する各部材選択の自由度を向上させることができる。   On the side surface Ho of the optical system substrate 56, there is provided an adjustment permanent magnet 34 that changes the repulsive magnetic field distribution with the adjustment permanent magnet 34 by adjusting the relative position with the drive permanent magnet 33 in the Y-axis direction. It was. Then, due to variations in assembling accuracy of the bases 71 and 72 that support the light guide 3, the vibration of the light guide 3 has a vibration component in the Z-axis direction in addition to the vibration in the Y-axis direction. When vibrating, the vibration direction of the light guide 3 is regulated within the XY plane by adjusting the relative position to the driving permanent magnet 33 and changing the distribution of the repulsive magnetic field generated by both the magnets 33 and 34. Therefore, when the members such as the bases 71 and 72 and the coils 31 and 32 are assembled, the relative positions of the adjusting permanent magnet 34 and the driving permanent magnet 33 are adjusted after the assembly even if the assembling accuracy varies. Thus, the vibration direction of the light guide 3 can be regulated so as to be in the XY plane, so that the assembly accuracy of each member that supports the light guide 3 can be relaxed. As a result, the degree of freedom in selecting each member that supports the light guide 3 can be improved.

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。
・上記一実施形態では、切り替えスイッチ４を押しボタン式スイッチとしているが、切り替えスイッチ４を押しボタン式スイッチに代えて、回転式など他の方式の切り替えスイッチを使用することもできる。 In addition, this invention can also be changed and embodied as follows.
In the above-described embodiment, the changeover switch 4 is a push button type switch. However, the changeover switch 4 may be replaced with a push button type switch, and another type of changeover switch such as a rotary type may be used.

・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。   In the above-described embodiment, the glass light guide 3 is configured by an optical fiber including a core and a clad. However, the glass light guide 3 may be a hollow light guide. In this case, there is an advantage that the used wavelength range is greatly expanded.

・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。 In the above embodiment, the glass light guide 3 is used as the light guide constituting the vibration system, but a transparent resin light guide may be used as the light guide.
In the above embodiment, the screw slider is used for the X-axis drive system for reciprocating the light guide 3 in the X-axis direction, and the rotary slider stepping motor 21 is used. However, the present invention is not limited to this. Not. The present invention can also be applied to a configuration using a linear stepping motor as a drive source of the X-axis drive system.

・上記一実施形態では、調整用永久磁石３４は、コの字状に屈曲形成された板状の固定部材３６によって光学系用基板５６の側面Ｈｏ上に固定されていたが、そうではなく、固定部材３６を使用せずに側面Ｈｏ上に接着剤によって固定されていてもよい。要は、導光体３の振動方向をＸＹ平面内に規制するように駆動用永久磁石３３との反発磁界の分布を
調整可能となるような位置に調整用永久磁石３４を固定されていればよい。 In the above embodiment, the adjustment permanent magnet 34 is fixed on the side surface Ho of the optical system substrate 56 by the plate-shaped fixing member 36 bent in a U-shape, but this is not the case. The fixing member 36 may be used without being fixed on the side surface Ho by an adhesive. In short, if the adjusting permanent magnet 34 is fixed at a position where the distribution of the repulsive magnetic field with the driving permanent magnet 33 can be adjusted so as to regulate the vibration direction of the light guide 3 within the XY plane. Good.

・上記一実施形態では、光学系用基板５６の先端部３ａ側は、コの字型の形状を成し、その側面Ｈｏ上に調整用永久磁石３４を固定した。これを、光学系用基板５６の先端部３ａ側は前記側面Ｈｏに対向する側にも側面を有した筒状の形状を成し、その両側面にそれぞれ駆動用永久磁石３３との反発磁界の分布を調整可能とする調整用永久磁石を固定してもよい。また、調整用永久磁石３４を前記側面Ｈｏに対向する側の側面にのみに設けられていてもよい。このようにすることで、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。   In the above embodiment, the tip 3a side of the optical system substrate 56 has a U-shape, and the adjustment permanent magnet 34 is fixed on the side face Ho. The tip portion 3a side of the optical system substrate 56 has a cylindrical shape having a side surface on the side facing the side surface Ho, and a repulsive magnetic field with the driving permanent magnet 33 is formed on each side surface thereof. You may fix the permanent magnet for adjustment which makes distribution adjustable. Further, the adjustment permanent magnet 34 may be provided only on the side surface facing the side surface Ho. By doing in this way, the effect similar to the said embodiment can be acquired.

・上記一実施形態では、駆動用永久磁石３３は、Ｙ軸方向の上面側がＮ極に、その下面側がＳ極になるように導光体３に固定したが、そうではなく、Ｙ軸方向の下面側がＮ極にその上面側がＳ極になるように固定してもよい。この場合、調整用永久磁石３４は、Ｙ軸方向の一側（上面側）がＳ極にその他側（下面側）がＮ極になるように配置する。要は、調整用永久磁石３４は、駆動用永久磁石３３と同じ磁極同士が対向するように配置されていればよい。   In the above embodiment, the driving permanent magnet 33 is fixed to the light guide 3 so that the upper surface side in the Y-axis direction is the N pole and the lower surface side is the S pole. You may fix so that a lower surface side may become N pole and the upper surface side may become S pole. In this case, the adjustment permanent magnet 34 is arranged so that one side (upper surface side) in the Y-axis direction is an S pole and the other side (lower surface side) is an N pole. In short, the adjustment permanent magnet 34 may be arranged so that the same magnetic poles as the drive permanent magnet 33 face each other.

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。The perspective view which shows schematic structure of the infrared rays detection apparatus which concerns on one Embodiment. 同赤外線検出装置の側面図。The side view of the infrared detection apparatus. 同赤外線検出装置の本体部内部の構成を示す側面図。The side view which shows the structure inside the main-body part of the infrared detection apparatus. （ａ）は第１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。(A) is a top view which shows the light guide used by 1st Embodiment, (b) is the side view which looked at the same light guide from the grinding | polishing surface side. 導光体先端部で走査する光線検出領域を示す説明図。Explanatory drawing which shows the light detection area | region scanned with a light guide front-end | tip part. 一実施形態に係る光学系の概略構成を示す平面図。1 is a plan view showing a schematic configuration of an optical system according to an embodiment. 図６における導光体固定部の断面図。Sectional drawing of the light guide fixing | fixed part in FIG. （ａ）はＹ軸振動駆動系の概略構成を示す平面図、（ｂ）はＹ軸振動駆動系の正面図、（ｃ）はＹ軸振動駆動系の概略構成の断面図。(A) is a plan view showing a schematic configuration of a Y-axis vibration drive system, (b) is a front view of the Y-axis vibration drive system, and (c) is a cross-sectional view of a schematic configuration of the Y-axis vibration drive system. （ａ），（ｂ）は、それぞれ調整用磁石の作用を説明するための図である。(A), (b) is a figure for demonstrating the effect | action of the magnet for adjustment, respectively. 導光体の不適切な振動の様子を示す図。The figure which shows the mode of the inappropriate vibration of a light guide.

符号の説明Explanation of symbols

１…光線検出装置としての赤外線検出装置、２…本体部、２ｃ…壁部、３…導光体、３ａ…先端部、３ｂ…基端部、３Ａ…研磨面、８…磁石、１０…光線検出領域、２１…回転スライダーステッピングモータ、３１…コイルとしての駆動コイル、３２…コイルとしてのフィードバックコイル、３３…駆動用磁石、３４…調整手段としての調整用永久磁石、４１…光検出回路としてのアナログ信号処理回路、４２…回路基板、５０…光学系、５３…受光手段としての受光素子、５４…発光手段としての発光ダイオード、５６…光学系用基板、７１，７２…ベース。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Infrared detector as a light detection apparatus, 2 ... Main-body part, 2c ... Wall part, 3 ... Light guide, 3a ... Tip part, 3b ... Base end part, 3A ... Polishing surface, 8 ... Magnet, 10 ... Light beam Detection region, 21 ... rotating slider stepping motor, 31 ... drive coil as coil, 32 ... feedback coil as coil, 33 ... drive magnet, 34 ... permanent magnet for adjustment as adjustment means, 41 ... as photodetection circuit Analog signal processing circuit 42... Circuit board 50. Optical system 53. Light receiving element as light receiving means 54. Light emitting diode as light emitting means 56 56 Optical system substrate 71 and 72.

Claims (8)

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、を備え、
前記本体部内に、
前記導光体をＸ軸方向に往復動させるＸ軸方向駆動手段と、
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、
前記導光体の前記先端部が移動する範囲であるＸＹ平面内の光線検出領域に照射される被検出光が前記先端部に入射し前記導光体によって伝搬されて受光手段に入射すると、発光手段から可視光を出射させ、前記可視光を前記導光体によって伝搬し前記先端部から放射させる可視光放射手段と、
前記Ｙ軸方向駆動手段による前記導光体の振動方向が前記Ｙ軸方向に対して傾くのを調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする光線検出装置。 A light guide as a vibrating body having a main body portion and a light incident portion and a light emitting portion protruding from one side surface of the main body portion;
In the main body,
X-axis direction drive means for reciprocating the light guide in the X-axis direction;
Y-axis direction driving means for vibrating the light guide in the Y-axis direction;
Light to be detected is emitted when light to be detected irradiated to a light detection region in the XY plane, which is the range in which the tip of the light guide moves, enters the tip, propagates through the light guide, and enters the light receiving means. Visible light emitting means for emitting visible light from the means, propagating the visible light by the light guide, and radiating from the tip portion;
Adjusting means for adjusting the vibration direction of the light guide by the Y-axis direction driving means to be inclined with respect to the Y-axis direction;
A light detection device comprising: 請求項１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。 The light detection device according to claim 1,
The light guide is a glass light guide having an oblique polished surface at the tip,
Light incident on the tip is reflected by the polishing surface and introduced into the light guide and propagated, and light incident on the base end of the light guide is propagated by the light guide and polished. A light beam detecting device configured to be reflected by a surface and radiated to the outside. 請求項１又は２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、
前記Ｙ軸方向駆動手段は、
Ｙ軸方向の一側がＮ極にその他側がＳ極になるように前記導光体に固定された駆動用永久磁石と、
前記駆動用永久磁石のＹ軸方向両側に配置された一対のコイルと、
を備え、
前記調整手段は、
前記駆動用永久磁石と同じ磁極同士が対向するように配置された調整用永久磁石を備えることを特徴とする光線検出装置。 In the light detection device according to claim 1 or 2,
The light guide body is configured in a cantilever type vibration system in which a base end portion side thereof is fixed in the main body portion and swings with the base end portion side as a fulcrum,
The Y-axis direction driving means is
A permanent magnet for driving fixed to the light guide so that one side in the Y-axis direction is an N pole and the other side is an S pole;
A pair of coils arranged on both sides in the Y-axis direction of the driving permanent magnet;
With
The adjusting means includes
A light beam detecting device comprising: an adjusting permanent magnet arranged so that the same magnetic poles as the driving permanent magnet face each other. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の光線検出装置において、
前記調整用永久磁石は、Ｙ軸方向に移動可能に設けられていることを特徴とする光線検出装置。 In the light detection device according to any one of claims 1 to 3,
The adjustment permanent magnet is provided so as to be movable in the Y-axis direction. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の光線検出装置において、
前記Ｘ軸方向駆動手段は、前記導光体をＸ軸方向に往復動させるステッピングモータを備え、
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。 In the light detection device according to any one of claims 1 to 4,
The X-axis direction driving means includes a stepping motor that reciprocates the light guide in the X-axis direction,
The light beam detecting device according to claim 1, wherein the stepping motor is a rotary slider stepping motor using a screw mechanism for converting the rotation into a linear motion and transmitting it to the light guide. 請求項１〜５のいずれか一つに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前記受光手段に入射させるとともに、前記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。 In the light detection device according to any one of claims 1 to 5,
The visible light radiating means is incident on the distal end portion, propagated by the light guide, makes the detected light emitted from the base end portion of the light guide incident on the light receiving means, and the light emitting means. An optical system that makes visible light emitted from the light incident on the base end, and a light detection circuit that causes the light emitting means to emit light based on a detection signal output from the light receiving means when receiving the detected light. A light beam detecting device comprising: 請求項６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。 The light detection device according to claim 6,
The optical system and the light detection circuit are integrated into a module, and are reciprocated in the X-axis direction by a rotary slider stepping motor together with the light guide. 請求項６に記載の光線検出装置において、
前記導光体の基端部側は、前記光学系を保持する光学系用基板側に固定されたベースと、前記光検出回路を保持する回路基板側に固定されたベースとの間に挟持されることを特徴とする光線検出装置。 The light detection device according to claim 6,
The base end side of the light guide is sandwiched between a base fixed to the optical system substrate holding the optical system and a base fixed to the circuit board holding the light detection circuit. A light detection device.
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