JPH10186260A

JPH10186260A - 走査光学装置及び赤外検出装置

Info

Publication number: JPH10186260A
Application number: JP8347171A
Authority: JP
Inventors: Keishiro Takakura; 敬志郎高倉
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動系の構造・制御が簡単でしかも小型な走
査光学装置を提供する。また２次元の光度分布を簡単な
構成のもとに測定できる安価な赤外検出装置の提供を目
的とする。【解決手段】内壁面に沿って複数枚のミラーＭ1,Ｍ2,
・・・・, Ｍn が、その各反射面が互いに異なる方向に向く
ように配置されてなる円筒体１の内部に、光源２等を配
置し、その円筒体１を回転することによって光ビームの
走査を行う。また、そのような円筒体と赤外線センサを
用いることで、簡単な構成のともに、赤外光の２次元強
度分布が得らるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばバーコード
リーダ、レーザスキャナ、レーザプリンタ、娯楽施設用
照明などの光学系に用いられる走査光学装置、及び人体
検知などに利用される赤外検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ビームを２次元状に走査する光学系と
しては、ガルバノミラー（振動ミラー）及びポリゴンミ
ラーが挙げられる。これら走査光学系のうち、ポリゴン
ミラーはバーコードリーダやレーザプリンタなどに広く
利用されており、また、ガルバノミラーは、回転軸駆動
系の制御により任意の形状の走査を行うこと可能である
ことから、レーザビームを用いた娯楽用照明などの分野
にも利用されている。

【０００３】一方、人体検知等に利用される赤外検出装
置としては、検知エリア内からの赤外光を赤外線センサ
で検出して２次元の光度分布を測定する装置がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガルバノミ
ラーにおいて２次元走査を行う場合、２軸の駆動系が必
要となるので、光学系全体が大掛かりなる上、コストも
高くつくという問題がある。しかも、目的とするビーム
走査を得るには、ミラーの２軸の同期を正確にとってビ
ームの走査角度を精密に制御する必要があるので、高精
度のモータとコントローラが必要になる。

【０００５】また、ポリゴンミラーの場合、回転多面体
の外側に光源または受光器を配置する必要があり、この
ため回転多面体のほかに、光源等を配置するスペースが
必要となり光学系がどうしても大きくなるという問題が
ある。

【０００６】一方、人体等の位置を検出する赤外検出装
置としては、従来、検知エリアの分割数に対応して赤外
線センサ及び視野レンズ等を設けるといった構造のもの
が一般的で、このため検知エリアの分割数が多くなる
と、それに伴って必要とされるセンサとレンズの個数も
多くなり費用が高くなるという問題がある。

【０００７】なお、この種の赤外検出装置において、検
知エリア内の走査にポリゴンミラーを用いるという方法
も考えられるが、ポリゴンミラーの場合、通常、ミラー
外周面を検出光が進行してくる方向に向けて配置する必
要があることから、人体検知用として天井等に設置する
には、ミラー回転軸を水平としてミラーを垂直姿勢で配
置しなけらばならず、このため装置の高さ寸法がかなり
大きくなってしまい、実用的でなくなる。

【０００８】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、駆動系の構造・制御が簡単でしかも小型な
走査光学装置の提供と、２次元の光度分布を簡単な構成
のもとに測定できる安価な赤外検出装置の提供を目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の走査光学装置は、図１に例示するように、
内壁面に沿って複数枚のミラーＭ1,Ｍ2,・・・・, Ｍn が、
その各反射面が互いに異なる方向に向くように配置され
た円筒体１と、この円筒体１を支持しかつ円筒軸を中心
として回転する回転機構（例えばモータ３）と、円筒体
１の内部に配置された光源２を備え、上記した構造の円
筒体１を回転させ、円筒体１の内部に配置した光源２か
らの光ビームＢをミラーＭ1,Ｍ2,・・・・またはＭn に照射
することにより、光ビームＢを２次元状に走査するよう
に構成したことによって特徴づけられる。

【００１０】このように、円筒体１の内周面に走査用の
ミラーを配置することで、回転体の外側に光源等を配置
するスペースを設ける必要がなくなり、その分だけ、光
学装置の小型化をはかることができる。また、光学装置
の外形寸法を、従来の一般的なポリゴンミラーを用いた
走査光学系と同じ大きさとした場合、光源等を配置する
スペースに相当する分だけ円筒体１の直径を大きくとる
ことができ、反射面の面数をポリゴンミラーを用いた場
合に比べて多くすることが可能になる。

【００１１】ここで、本発明の走査光学装置において、
上記した光源２に替えて、受光器を円筒体１の内部に配
置してもよく、この場合、２次元の光度分布を測定する
ことが可能になる。また、本発明の走査光学装置を、バ
ーコードリーダなどに適用する場合には、光源（半導体
レーザ等）をその受光器の双方を円筒体１の内部に配置
すればよい。

【００１２】本発明の赤外検出装置は、上記した構造の
円筒体と回転機構を備え、図３に例示するように、円筒
体１１の内部に赤外線センサ１２を配置して、対象とす
る検知エリア（図６参照）からの赤外光の強度分布を測
定するように構成したところに特徴がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。図１は本発明の走査光学装置の
実施の形態を模式的に示す斜視図である。

【００１４】この例の走査光学装置は、円筒体１、光源
２及びモータ３によって主に構成されている。円筒体１
は、内周面が円筒軸に対して斜めに傾いた形状に加工さ
れており、その内周面に沿って複数枚のミラーＭ1,Ｍ2,
・・・・, Ｍn が設けられている。この各ミラーＭ1,Ｍ2,・・
・・, Ｍn の反射面は、図２に示す仰角α及び方位角φ
が、それぞれ互いに所定角度づつ異なるように形成され
ている。

【００１５】光源２は円筒体１の内部に配置され、この
光源２からの光ビームＢがミラーＭ1,Ｍ2,・・・・またはＭ
n に照射される。そして、円筒体１はモータ３によっ
て、円筒軸を中心として一方向に一定速度で回転され、
この円筒体１の回転により、光源２からの光ビームＢの
進行路に、ミラーＭ1,Ｍ2,・・・・, Ｍn が順次に位置し、
その各ミラーでの反射により光ビームＢが２次元方向に
走査される。

【００１６】ここで、以上のような構造の円筒体１は、
例えば、樹脂を図１に示す円筒形状に成形し、その内周
面の各面にアルミニウム膜を蒸着等により形成すること
によってミラーＭ1,Ｍ2,・・・・, Ｍn を得る、といった方
法で作製することができる。

【００１７】また、このような方法により複数枚のミラ
ーＭ1,Ｍ2,・・・・, Ｍn を簡単に作製することができるの
で、各ミラーの角度（仰角α及び方位角φ）の設定を自
由に行うことが可能となる結果、広い走査角度を実現で
きる。さらに各ミラーの角度をそれぞれ独立して設定で
きるので、走査方法のバリエーションが広がるという利
点もある。

【００１８】なお、図１の実施の形態では、円筒体１の
内部に光源２を配置した例を示したが、このような光源
２に替えて、各ミラーＭ1,Ｍ2,・・・・, Ｍn からの反射光
ビームを検出する受光器を円筒体１の内部に配置すれ
ば、２次元の光度分布を測定する装置を構築することが
できる。また、そのような光源及び受光器の双方を円筒
体１の内部に配置しておけば、バーコードリーダ等に利
用できる走査光学装置を構築することができる。

【００１９】図３は本発明の赤外検出装置の実施の形態
の一例を示す縦断面図、図４はその正面図である。また
図５は図３の断面と直交する方向から見た側面図であ
る。この例の赤外検出装置は、円筒体１１、赤外センサ
１２、モータ１３、エンコーダ１４及びこれらを収容す
る遮光カバー１５によって主に構成されている。

【００２０】円筒体１１は、先の図１に示したものと同
様な構造で、円筒内周面に多数（１００枚程度）のミラ
ーＭ1,Ｍ2,・・・・, Ｍn が配置されており、モータ１３に
よって一定回転（例えば６０ｒｐｍ）が与えられる。

【００２１】また、円筒体１１の内部には、視野レンズ
１２ａをもつ赤外線センサ１２が、この円筒体１１の径
方向に沿って配置されている。さらに遮光カバー１５の
内部には、円筒体１１の回転量を検出するためのエンコ
ーダ１４が配置されており、このエンコーダ１４及び赤
外線センサ１２の各出力は信号処理回路１６に導かれ
る。なお、遮光カバー１５には、ミラーＭ1,Ｍ2,・・・・,
またはＭn と対向する位置に視野窓１５ａが開口されて
いる。

【００２２】そして、この例では、各ミラーＭ1,Ｍ2,・・
・・, Ｍn の角度（仰角α及び方位角φ：図２参照）を、
その各ミラーとレンズが臨む視野（θx,θy ）が、図６
に示すような、マトリクス状（１０×１０）に分割され
た検知エリアＡの各領域Ｆ・・Ｆに対応するように設定
し、円筒体１１の回転により、その各領域Ｆ・・Ｆからの
赤外線が赤外線センサ１２に順次に入射するように構成
しており、その赤外線センサ１２の出力信号と、エンコ
ーダ１４の出力信号すなわち検知エリアＡからの赤外線
ビームの位置情報から、検知エリアＡからの赤外光の強
度分布を信号処理回路１６で求めて、２次元分布情報を
モニタ装置（図示せず）等に出力する。

【００２３】なお、信号処理回路１６は、遮光カバー１
５に内蔵しておいてもよいし、装置の外部機器等に設け
ておいてもよい。ここで、この実施の形態の赤外検出装
置は、劇場や集会場等において人の分布を調べる機器の
ほか、最近、ホームヘルパの分野で注目されているシス
テム、例えば一人暮らしの老人が元気な状態で生活をし
ているかどうかをモニタするためのシステムにも利用す
ることができる。また、このような人体位置（動き）の
検知のほか、簡単な赤外画像を得る装置にも適用可能で
ある。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の走査光学
装置によれば、内周面に複数枚のミラーを配置した円筒
体を回転させて光ビームの走査を行うように構成してい
るので、光源等を配置するスペースを円筒体の外側に設
ける必要がなく、装置全体の小型化をはかることができ
る。また、円筒体を一方向に一定速度で回転させる１軸
の回転機構で、目的とするビーム走査を行うことができ
るので、駆動系の構造及び制御が簡単となり、装置コス
トの低減化をはかることができる。

【００２５】本発明の赤外検出装置は、上記した特徴を
もつ円筒体を用いて赤外線の２次元強度分布を測定する
構造としたから、装置構造が簡単でコストが安くて済
む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査光学装置の実施の形態の一例を模
式的に示す斜視図

【図２】その実施の形態に適用するミラーの仰角αと方
位角φの関係を示す図

【図３】本発明の赤外検出装置の実施の形態の一例を示
す縦断面図

【図４】その実施の形態の正面図

【図５】図３の断面と直交する方向から見た側面図

【図６】検知エリアＡの例を示す図

【符号の説明】

１，１１円筒体Ｍ1,Ｍ2,・・・・, Ｍn ミラー２光源３モータ１２赤外線センサ１３モータ１４エンコーダ１５遮光カバー１６信号処理回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内壁面に沿って複数枚のミラーが、その
各反射面が互いに異なる方向に向くように配置された円
筒体と、この円筒体を支持しかつ円筒軸を中心として回
転する回転機構を備え、その円筒体の内部に、上記ミラ
ーに光を照射する光源またはミラーからの反射光を受光
する受光器のいずれか一方もしくは双方が配置されてな
る走査光学装置。
【請求項２】請求項１に記載の円筒体及び回転機構
と、その円筒体の内部に配置された赤外線センサを備
え、上記円筒体が回転状態のときに各ミラーが臨む検知
エリア内からの赤外光を上記センサで検出するように構
成されてなる赤外検出装置。