光走査装置及び光走査方法
【課題】検出光を広範囲に照射することができ、検出対象面の高さが上下に変動する場合にも対応可能な光学系を実現することが可能な光走査装置及び光走査方法を提供する。
【解決手段】照射部２００は、駆動源１１Ａの駆動により回転軸１２Ａを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー１３Ａ，１４Ａと、駆動源１１Ｂの駆動により回転軸１２Ｂを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂと、駆動源１１Ａ，１１Ｂの駆動を制御する制御部１５と、レーザ光源からのレーザ光Ｌ１が入射される固定ミラー１６と、を備えている。固定ミラー１６で反射したレーザ光Ｌ１は、回転ミラー１３Ａ及び回転ミラー１４Ａで反射し、その後、回転ミラー１３Ｂ及び回転ミラー１４Ｂで反射し、レーザ光Ｌ２として出射する。
【解決手段】照射部２００は、駆動源１１Ａの駆動により回転軸１２Ａを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー１３Ａ，１４Ａと、駆動源１１Ｂの駆動により回転軸１２Ｂを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂと、駆動源１１Ａ，１１Ｂの駆動を制御する制御部１５と、レーザ光源からのレーザ光Ｌ１が入射される固定ミラー１６と、を備えている。固定ミラー１６で反射したレーザ光Ｌ１は、回転ミラー１３Ａ及び回転ミラー１４Ａで反射し、その後、回転ミラー１３Ｂ及び回転ミラー１４Ｂで反射し、レーザ光Ｌ２として出射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射された光を走査する光走査装置及び光走査方法に関するものであり、より詳しくは、入射される光を走査して平行光を出力する光走査装置及び光走査方法に関するものである。本発明は、検出対象面に検出光を反射させて反射率を検出する反射率検出装置に適用可能であり、より具体的には、例えば浄水場や河川、湖沼等の水面の油膜を検出する油膜検出装置に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
油膜による光の反射率が水面による光の反射率よりも高いことに着目し、水面に光を照射してその反射光の強度を測定することで反射率を求め、これによって水面での油膜の有無を検出するという油膜検出方法が知られている。この方法を用いた装置としては、例えば特許文献１〜６に記載された油膜検出装置が知られている。これらの油膜検出装置での課題は、一般的に、水面の状態（水位の変動や波立ち、浮遊物の有無等）に影響されることなく、広範囲にわたって面積の小さな油膜であっても検出できることである。
【０００３】
具体的に説明すると、固定されている光源からのレーザ光等の検出光の水面に対する照射角度が一定である場合には、水位の変動や波立ち等が生じると、光源と水面との間の距離や反射光の方向が変わる。そのために、水面からの反射光が十分に受光部に受光されず、油膜の検出が困難になる。そのための対策としては、受光部自体を大型化したり受光部に集光するためのミラーを大型化したりして水面からの反射光を受光する受光面積を増やすことが考えられる。しかしながら、そのような対策では、油膜検出装置全体の大型化が避けられず、広い設置面積が必要となること等によって好ましくない。このような対策に代わるものとして、従来から種々の技術が提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１及び特許文献２には、光源から水面に照射されるレーザ光の角度を機械的手段により一定周期で変化させる油膜検出装置が開示されている。更に、特許文献２では、水位変動に応じて光源を上下に移動させ、光源と水面との距離を一定に保つ構造についても開示されている。
【０００５】
特許文献３には、光源からの光を凹レンズにより発散ビームとして水面に照射し、その反射光を回帰性のリフレクタにより反射させたときの水面からの再反射光を凹レンズを介して検出するようにした光学系を備えた油膜検出装置が開示されている。
特許文献４には、光源からのレーザ光を走査する回転ミラーとその周囲に配置された複数の反射ミラーとを備えた油膜検知器が開示されている。すなわち、これらの反射ミラーによりレーザ光を水面に対して複数方向から交差的に走査することにより、大口径の放物ミラー等を用いずに、あらゆる方向の波立ちや水面の角度に対して安定した受光を可能にするものである。
特許文献５には、複数の光源を環状に配置して水面にレーザ光を照射し、これらの反射光を受光することによって水面の波立ちや浮遊物の影響を低減する油膜検知器が開示されている。
特許文献６には、レーザ光の照射方向を可変とする振動式又は固定式ミラーを設け、これらのミラーを介した水面からの反射光を受光することにより、水面の波立ちや浮遊物の影響を低減する油膜検知器が開示されている。
【０００６】
しかしながら、これらの技術において、特許文献１、２及び６に開示された構造では、光源やミラーを機械的に駆動するためのモータ等からなる駆動機構が複雑になってしまう。また、特許文献３に開示された構造では、光学系が複雑でコストが高くなり、特許文献４及び５に開示された構造では、光源やミラーが複数必要であるため、部品数の増加によるコストの上昇、装置全体の大型化等という問題がある。更には、光源及びミラーの位置と角度を厳密に設定する必要があり、そのための作業が極めて煩雑になってしまう。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１５３８００号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９１４６号公報
【特許文献３】特開２００５−２４４１４号公報
【特許文献４】特開平１０−９０１７７号公報
【特許文献５】特開平１０−２１３５４１号公報
【特許文献６】特開２００３−１４９１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、油膜検出装置は、レーザ光を検出対象面に照射してその反射光を受光するための光学系を備えている。そのような光学系としては、レーザ光に角度を付けて走査する走査装置が一般的に用いられる。このような走査装置からのレーザ光を検出対象面に照射する構造では、検出対象面が上下に変動すると油膜検出を行うことが困難になる。上述したように、このような問題に対応するために様々な技術が提案されているが、十分に対応できているとはいい難かった。
このような状況下で、従来とは異なる新しい光学系が望まれている。すなわち、油膜検出装置の設計の際には、諸条件に応じて光学系を選択することから、従来とは異なる光学系が提供できれば、設計の際の選択肢が増え、諸条件に応じてより適切な光学系を選択することが可能になる。
【０００９】
本発明は、検出光を広範囲に照射することができ、検出対象面の高さが上下に変動する場合にも対応可能な光学系を実現することが可能な光走査装置及び光走査方法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】
【００１０】
本発明が適用される光走査装置は、回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸と略同軸に入射した検出光を反射する反射面を有する第１の回転鏡と、前記回転軸と略同軸に位置する回転軸を中心に回転可能に構成され、入射した検出光を反射する反射面を有する第２の回転鏡と、装置本体に固定され、発光手段により発光された検出光を前記第１の回転鏡に向けて反射する固定鏡と、前記第１の回転鏡により反射した検出光を前記第２の回転鏡に入射するように反射する反射面を有する鏡と、を含むものである。
【００１１】
ここで、前記鏡は、前記第１の回転鏡と一体に取り付けられ、当該第１の回転鏡の前記回転軸を中心に回転可能に構成されていることを特徴とすることができる。また、前記鏡は、前記第１の回転鏡の外周を囲むように装置本体に固定して配置された環状鏡であることを特徴とすることができる。
また、前記第１の回転鏡及び前記第２の回転鏡の単位時間当たりの回転数を制御する制御部を更に含み、前記制御部は、前記第１の回転鏡の単位時間当たりの回転数と前記第２の回転鏡の単位時間当たりの回転数とが互いに異なるように制御することを特徴とすることができる。また、前記第１の回転鏡の回転方向と前記第２の回転鏡の回転方向とは互いに異なることを特徴とすることができる。
【００１２】
本発明が適用される光走査方法は、回転軸に対して傾斜すると共に当該回転軸を中心に回転する第１の回転鏡に、当該回転軸と略同軸となるように光を入射し、前記第１の回転鏡にて前記回転軸から離れていく方向に反射した光を、当該第１の回転鏡に対向する第１の鏡に入射し、前記第１の鏡にて前記回転軸の軸方向に反射した光を、当該回転軸の軸方向に関して前記第１の回転鏡と離間すると共に当該回転軸に対して傾斜して当該回転軸を中心に回転する第２の回転鏡に入射し、前記第２の回転鏡にて反射した光を、前記第２の回転鏡に対向する第２の鏡に入射して前記回転軸の軸方向に反射させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、検出光を広範囲に照射することができ、検出対象面の高さが上下に変動する場合にも対応可能な光学系を実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る光走査装置を適用する油膜検出装置Ｅ１の構成例を示すブロック図である。
同図に示す油膜検出装置Ｅ１は、液面に油膜が存在するときの光の反射率と存在しないときの光の反射率とが違うという性質を利用して、検出対象面である水面Ｗに油膜があるか否かを検出する装置である。この水面Ｗとしては、例えば浄水場や河川、湖沼等の水面を指すものであり、水面Ｗの位置が高くなったり低くなったり、また、水面Ｗが波立ったりするものである。
【００１５】
この油膜検出装置Ｅ１は、レーザ光Ｌ１を発光する発光手段の一例としてのレーザ光源１００と、レーザ光源１００により発光されたレーザ光Ｌ１を、所定の照射範囲を有する平行光として出力する第１の光学系の一例としての照射部２００と、を備えている。更に説明すると、照射部２００は、レーザ光Ｌ１を走査することにより所定の照射範囲を照射するレーザ光Ｌ２を出力する。レーザ光Ｌ２は、レーザ光Ｌ２の光路上流側での照射範囲（ビーム群の横断面積）と光路下流側での照射範囲（ビーム群の横断面積）との大きさの差が無い乃至ほとんど無いいわゆる平行光である。
なお、本明細書で平行光というときには、１本のレーザ光を走査することによりビーム群に構成された光の照射範囲（横断面積）が光路上の位置によって実質的に変わりがないレーザ光を言うものとする。
【００１６】
また、油膜検出装置Ｅ１は、水面Ｗに照射するレーザ光Ｌ３の光軸と水面Ｗで反射したレーザ光Ｌ４の光軸とが同軸となるようにレーザ光Ｌ３，Ｌ４を導く第２の光学系の一例としての同軸落射部３００と、同軸落射部３００からのレーザ光Ｌ５を受光する受光手段の一例としての受光部４００と、を備えている。この同軸落射部３００は、入射した光の一部を反射して残りを透過させる部分透過鏡の一例としてのハーフミラー３１０を有する。このハーフミラー３１０は、反射光と透過光の強さがほぼ等しくなるように形成されている板状部材である。
更に説明すると、同軸落射部３００は、照射部２００からのレーザ光Ｌ２をハーフミラー３１０に反射させ、その反射光であるレーザ光Ｌ３を水面Ｗに全反射するように導き、かつ、水面Ｗで全反射したレーザ光Ｌ４をハーフミラー３１０に透過させ、その透過光であるレーザ光Ｌ５を受光部４００に受光されるように導く。レーザ光Ｌ４は、レーザ光Ｌ３の入射角に等しい角度で水面Ｗから反射していく。すなわち、レーザ光Ｌ３の入射角とレーザ光Ｌ４の反射角とは互いに等しい。
【００１７】
このように、照射部２００は、水面Ｗの油膜検知に用いる検出光を、所定の範囲を照射する平行光として出力するように構成されている。そして、同軸落射部３００は、検出光をハーフミラー３１０を介して水面Ｗに全反射させ、その全反射した検出光をハーフミラー３１０を介して受光部４００に向かわせるように構成されている。
このため、検出光を広い範囲に照射することが可能であり、水面Ｗの高さが変動して油膜検出装置Ｅ１に対する距離が変わっても、受光部４００による油膜検出に必要な検出光の受光に影響を受けず、また、水面Ｗが波立ったりしても、同様に、油膜検出に必要な検出光の受光に影響を受けない。
【００１８】
また、油膜検出装置Ｅ１は、受光部４００が受光したレーザ光Ｌ５を所定の信号に変換することでレーザ光Ｌ５の強度情報を得て水面Ｗの反射率を演算する演算手段の一例としての演算部５００と、演算部５００による演算結果を基に、水面Ｗに油膜が存在するか否かを判断する判断手段の一例としての判断部６００と、判断部６００により水面Ｗに油膜が存在するとの判断がされるとユーザに通知する通知手段の一例としての通知部７００と、を備えている。
【００１９】
ここで、レーザ光源１００としては、図示しないレーザダイオードと、レーザダイオードに所定の電圧が印加されるように制御する図示しない駆動回路と、で構成する例が考えられる。
また、照射部２００の構成例については後述する。
【００２０】
また、同軸落射部３００の構成については上述したとおりである。
また、受光部４００としては、レーザ光Ｌ５を集光するための図示しない集光レンズと、集光した光の強度に応じた電気信号に変換する図示しないフォトダイオードと、で構成する例が考えられる。
【００２１】
また、演算部５００及び判断部６００としては、予め定められた動作制御プログラム（ファームウェア）に従ってデジタル演算処理を実行する図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられる図示しないＲＡＭ(Random Access Memory)と、ＣＰＵにより実行される処理プログラムや処理プログラムにて用いられる各種のデータが格納される図示しないＲＯＭ(Read Only Memory)と、で構成する例が考えられる。
また、通知部７００としては、ユーザに対して視覚的に通知する図示しない表示画面で構成する例が考えられ、また、汎用の通信手段にて遠隔のユーザに通知するための通信インターフェースで構成する例が考えられる。
【００２２】
図２は、本実施の形態に係る光走査装置を適用する別の油膜検出装置Ｅ２の構成例を示すブロック図である。なお、油膜検出装置Ｅ２の基本的な構成は、上述した油膜検出装置Ｅ１（図１参照）と共通するため、同じ構成には同じ符号を用い、また、その説明を省略することがある。
同図に示す油膜検出装置Ｅ２は、レーザ光源１００、照射部２００、同軸落射部３００、受光部４００、演算部５００、判断部６００及び通知部７００を備えている。同軸落射部３００は、ハーフミラー３１０を有する。このような油膜検出装置Ｅ２の構成は、油膜検出装置Ｅ１と共通する。
【００２３】
ここで、油膜検出装置Ｅ２が油膜検出装置Ｅ１と相違する構成について具体的に説明する。油膜検出装置Ｅ２が備える同軸落射部３００は、ハーフミラー３１０を透過して水面Ｗに検出光を照射すると共にハーフミラー３１０で反射して受光部４００に検出光を入射する点で、ハーフミラー３１０で反射して水面Ｗに検出光を照射すると共にハーフミラー３１０を透過して受光部４００に検出光を入射する油膜検出装置Ｅ１が備える同軸落射部３００と異なる。
【００２４】
すなわち、油膜検出装置Ｅ２が備える同軸落射部３００では、水面Ｗを照射するレーザ光Ｌ３はハーフミラー３１０を透過したものであり、受光部４００に受光されるレーザ光Ｌ５はハーフミラー３１０で反射したものである。言い換えると、油膜検出装置Ｅ２が備える同軸落射部３００では、照射部２００からのレーザ光Ｌ２をハーフミラー３１０に透過させ、その透過光であるレーザ光Ｌ３を水面Ｗに全反射するように導き、かつ、水面Ｗで全反射したレーザ光Ｌ４をハーフミラー３１０に反射させ、その反射光であるレーザ光Ｌ５を受光部４００に受光されるように導く。
【００２５】
図３は、照射部２００の構成例を示す図である。
同図に示すように、本実施の形態の照射部２００は、いわゆるドーナツ型スキャナを採用した構成であり、レーザ光源１００からのレーザ光Ｌ１を走査することにより所定の範囲を照射するレーザ光Ｌ２を出力する。具体的に説明すると、同図に示す照射部２００は、駆動源１１Ａの駆動により回転軸１２Ａを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー（第１の回転鏡）１３Ａ及び回転ミラー（鏡、第１の鏡）１４Ａと、駆動源１１Ｂの駆動により回転軸１２Ｂを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー（第２の回転鏡）１３Ｂ及び回転ミラー（第２の鏡）１４Ｂと、を備えている。また、同図に示す照射部２００は、駆動源１１Ａ，１１Ｂの駆動を制御する制御部１５と、レーザ光源１００からのレーザ光Ｌ１が入射される固定ミラー（固定鏡）１６と、を備えている。レーザ光Ｌ１は、固定ミラー１６で反射した後に、回転ミラー１３Ａ、回転ミラー１４Ａ、回転ミラー１３Ｂ及び回転ミラー１４Ｂの順で反射してレーザ光Ｌ２として出力される。
【００２６】
固定ミラー１６と回転ミラー１３Ａとの位置関係を説明すると、固定ミラー１６は、レーザ光Ｌ１を反射して回転ミラー１３Ａに入射するように配置されている。すなわち、固定ミラー１６から回転ミラー１３Ａに入射するレーザ光Ｌ１が回転軸１２Ａと同軸になるように、固定ミラー１６と回転ミラー１３Ａとが配設されている。
【００２７】
回転ミラー１３Ａ，１４Ａについて更に説明する。回転ミラー１３Ａは回転軸１２Ａに取り付けられている。回転ミラー１４Ａは、回転ミラー１３Ａと離間した状態で回転軸１２Ａに取り付けられている。このため、回転軸１２Ａが駆動源１１Ａにより回転する場合には、回転ミラー１３Ａ，１４Ａは互いに同じ回転数で回転し、相対的位置関係が変わらず、いわゆる連れ回る。そして、回転ミラー１３Ａと回転ミラー１４Ａは、回転ミラー１３Ａの反射面と回転ミラー１４Ａの反射面とが互いに対面するように配置されている。回転ミラー１３Ａに入射して反射した光は、回転ミラー１４Ａに入射して反射する。
【００２８】
また、回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂについて更に説明すると、回転ミラー１３Ｂは回転軸１２Ｂに取り付けられ、回転ミラー１４Ｂは、回転ミラー１３Ｂと離間した状態で回転軸１２Ｂに取り付けられている。回転軸１２Ｂが駆動源１１Ｂにより回転すると、回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂは互いに同じ回転数で回転し、相対的位置関係が変わらない。回転ミラー１３Ｂと回転ミラー１４Ｂは、回転ミラー１３Ｂの反射面と回転ミラー１４Ｂの反射面とが互いに対面するように配置され、回転ミラー１３Ｂに入射して反射した光は、回転ミラー１４Ｂに入射して反射する。
そして、回転ミラー１４Ｂで反射したレーザ光Ｌ２が回転軸１２Ｂの軸方向と平行になるように、回転ミラー１４Ｂが位置決めされている。
【００２９】
回転ミラー１４Ａと回転ミラー１３Ｂとの位置関係について説明すると、回転ミラー１４Ａで反射した反射光が回転ミラー１３Ｂの反射面に入射するように、回転ミラー１４Ａ及び回転ミラー１３Ｂが配設されている。
回転ミラー１３Ａと回転ミラー１３Ｂとの位置関係について説明すると、回転ミラー１３Ｂは、回転軸１２Ａ，１２Ｂに関して回転ミラー１３Ａと離間して配設されている。また、回転ミラー１３Ａの反射面と回転ミラー１３Ｂの反射面とは、互いに対向して配設されている。
【００３０】
ここで、制御部１５により制御される回転ミラー１３Ａ，１４Ａ，１３Ｂ，１４Ｂの回転について説明する。制御部１５は、回転ミラー１３Ａ，１４Ａの単位時間当たりの回転数と回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂの単位時間当たりの回転数とが互いに異なるように、駆動源１１Ａ，１１Ｂの制御を行う。すなわち、回転ミラー１３Ａ，１４Ａと回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとは、回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向から見て同じ位置関係で回転するのではなく、両者の間の位置関係が変わるように回転する。
【００３１】
また、制御部１５が、回転ミラー１３Ａ，１４Ａと回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂの回転方向も互いに同じ方向となるように制御する場合の他に、互いに逆の方向となるように制御する場合も考えられる。そのように逆の方向となるように制御したときには、水面Ｗの油膜の検出確率を向上させることが可能になる。
【００３２】
図４は、照射部２００によるレーザ光Ｌ２（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）を説明するための図であり、（ａ）は、回転ミラー１３Ａ，１４Ａによって反射されたレーザ光Ｌ２が回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向から見て最も離れている場合を図示したものであり、（ｂ）は、最も近づいている場合を図示したものである。図５は、照射部２００から出力されるレーザ光Ｌ２を説明するための図であり、（ａ）はレーザ光Ｌ２の斜視図であり、（ｂ）はレーザ光Ｌ２の照射範囲を説明する平面図である。
図４の（ａ）に示すように、回転ミラー１３Ａ，１４Ａと回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとによって、レーザ光Ｌ２ａが照射部２００から出力される。また、同図の（ｂ）に示すように、回転ミラー１３Ａ，１４Ａと回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとによって、レーザ光Ｌ２ｂが照射部２００から出力される。
【００３３】
更に説明すると、図５の（ａ）に示すように、レーザ光Ｌ２ａは、回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向（図３参照）から見て、回転軸１２Ａ，１２Ｂから距離Ｒ１ａ離れており、レーザ光Ｌ２ｂは、回転軸１２Ａ，１２Ｂから距離Ｒ１ｂ離れている。距離Ｒ１ａは、距離Ｒ１ｂよりも大きい（Ｒ１ａ＞Ｒ１ｂ）。そして、上述したように、回転ミラー１３Ａ，１４Ａの単位時間当たりの回転数と回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂの単位時間当たりの回転数とが互いに異なるため、レーザ光Ｌ２は、レーザ光Ｌ２ａの位置とレーザ光Ｌ２ｂの位置との間を移動することになり、また、回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂが回転軸１２Ａ，１２Ｂを中心に回転しているため、レーザ光Ｌ２は、回転軸１２Ａ，１２Ｂの周りを移動する。したがって、レーザ光Ｌ２により照射される範囲（照射範囲）は、同図の（ｂ）に示す斜線部分であり、回転軸１２Ａ，１２Ｂの位置を中心とするいわゆるドーナツ形状になる。
【００３４】
このように、本実施の形態では、固定ミラー１６と一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａと一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとを備え、一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａの回転中心と一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂの回転中心とを一致させるように構成することで、固定ミラー１６で反射したレーザ光Ｌ１は、回転ミラー１３Ａ，１４Ａ，１３Ｂ，１４Ｂの順で反射して、回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向と平行なレーザ光Ｌ２が出力される。
【００３５】
言い換えると、本実施の形態では、回転軸１２Ａに対して傾斜すると共に回転軸１２Ａを中心に回転する回転ミラー１３Ａに、回転軸１２Ａと略同軸となるようにレーザ光Ｌ１を入射する。そして、回転ミラー１３Ａにて回転軸１２Ａから離れていく方向に反射した反射光を、回転ミラー１３Ａに対向する回転ミラー１４Ａに入射する。その後、回転ミラー１４Ａにて回転軸１２Ａの軸方向と略平行に反射した反射光を、回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向に関して回転ミラー１３Ａと離間すると共に回転軸１２Ｂに対して傾斜して回転軸１２Ｂを中心に回転する回転ミラー１３Ｂに入射する。更に、回転ミラー１３Ｂにて反射した反射光を、回転ミラー１３Ｂに対向する回転ミラー１４Ｂに入射して回転軸１２Ｂの軸方向に反射させることで、レーザ光Ｌ２を出力している。
【００３６】
ここで、図６は、本実施の形態に係る照射部２００の一変形例を説明する図であり、（ａ）は、回転ミラー１３Ａ，１４Ａによって反射されたレーザ光Ｌ２が回転軸１２Ａ，１２Ｂ（図３参照）の軸方向から見て最も離れている場合を図示したものであり、（ｂ）は、最も近づいている場合を図示したものである。
同図は、図４に対応する図であり、両図を対比することで、変形例の構成がより一層明らかになる。すなわち、図３及び図４に示す本実施の形態では、一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａは、いわゆるハの字となるように配置されており、また、一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂは、互いに平行となるように配置されている。
【００３７】
これに対し、図６に示す変形例では、一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａ及び一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂが、いずれもハの字となるように配置されている。更に説明すると、一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａと一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとは、互いに反対の方向（ハの字の向きが天地逆）に向くように配置されている。付言すると、レーザ光Ｌ１は、固定ミラー１６で反射した後に、回転ミラー１３Ａ、回転ミラー１４Ａ、回転ミラー１３Ｂ及び回転ミラー１４Ｂの順で反射してレーザ光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとして出力される。
【００３８】
ここで、図７−Ａ及び図７−Ｂは、照射部２００の他の変形例でのレーザ光を説明するための図である。説明の便宜のために、図７−Ａに示す回転ミラー１３Ｂと図７−Ｂに示す回転ミラー１３Ｂとは互いに同じ位置である。
図７−Ａ及び図７−Ｂに示す変形例では、図４に示す回転ミラー１４Ａの代わりに、円周方向に延びるリングの内面に反射面を有する環状ミラー（環状鏡）２４Ａを配設している。また、図４に示す回転ミラー１４Ｂの代わりに、円周方向に延びるリングの内面に反射面を有する環状ミラー２４Ｂを配設している。環状ミラー２４Ａ，２４Ｂは、回転しない。付言すると、レーザ光Ｌ１は、固定ミラー１６で反射した後に、回転ミラー１３Ａ、環状ミラー２４Ａ、回転ミラー１３Ｂ及び環状ミラー２４Ｂの順で反射してレーザ光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとして出力される。
【００３９】
この変形例では、このように構成されているため、図７−Ａに示すように、回転ミラー１３Ａで反射したレーザ光Ｌ１は、環状ミラー２４Ａで反射した後に回転ミラー１３Ｂで反射し、更に環状ミラー２４Ｂで反射することで、距離Ｒ１ａに位置するレーザ光Ｌ２ａになる。また、図７−Ｂに示すように、回転ミラー１３Ａで反射したレーザ光Ｌ１は、環状ミラー２４Ａで反射した後に回転ミラー１３Ｂで反射し、更に環状ミラー２４Ｂで反射することで、距離Ｒ１ｂに位置するレーザ光Ｌ２ｂになる。
【００４０】
なお、この変形例では、回転ミラー１４Ａの代用として環状ミラー２４Ａを用い、かつ、回転ミラー１４Ｂの代用として環状ミラー２４Ｂを用いているが、いずれか一方のみを代用することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態に係る光走査装置を適用する油膜検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る光走査装置を適用する別の油膜検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】照射部の構成例を示す図である。
【図４】照射部によるレーザ光を説明するための図であり、（ａ）は、回転ミラーＡによって反射されたレーザ光が回転軸の軸方向から見て最も離れている場合を図示したものであり、（ｂ）は、最も近づいている場合を図示したものである。
【図５】照射部から出力されるレーザ光を説明するための図であり、（ａ）はレーザ光の斜視図であり、（ｂ）はレーザ光の照射範囲を説明する平面図である。
【図６】照射部の一変形例を説明する図であり、（ａ）は、回転ミラーと回転ミラーとが回転軸の軸方向から見て最も離れている場合を図示したものであり、（ｂ）は、両者の間の位置が同じ位置である場合を図示したものである。
【図７−Ａ】照射部の他の変形例でのレーザ光を説明するための図である。
【図７−Ｂ】照射部の他の変形例でのレーザ光を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１Ａ，１１Ｂ…駆動源、１２Ａ，１２Ｂ…回転軸、１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ…回転ミラー、１５…制御部、１６…固定ミラー、２４Ａ，２４Ｂ…環状ミラー、２００…照射部、Ｅ１，Ｅ２…油膜検出装置、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ…レーザ光、Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ…距離、Ｗ…水面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射された光を走査する光走査装置及び光走査方法に関するものであり、より詳しくは、入射される光を走査して平行光を出力する光走査装置及び光走査方法に関するものである。本発明は、検出対象面に検出光を反射させて反射率を検出する反射率検出装置に適用可能であり、より具体的には、例えば浄水場や河川、湖沼等の水面の油膜を検出する油膜検出装置に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
油膜による光の反射率が水面による光の反射率よりも高いことに着目し、水面に光を照射してその反射光の強度を測定することで反射率を求め、これによって水面での油膜の有無を検出するという油膜検出方法が知られている。この方法を用いた装置としては、例えば特許文献１〜６に記載された油膜検出装置が知られている。これらの油膜検出装置での課題は、一般的に、水面の状態（水位の変動や波立ち、浮遊物の有無等）に影響されることなく、広範囲にわたって面積の小さな油膜であっても検出できることである。
【０００３】
具体的に説明すると、固定されている光源からのレーザ光等の検出光の水面に対する照射角度が一定である場合には、水位の変動や波立ち等が生じると、光源と水面との間の距離や反射光の方向が変わる。そのために、水面からの反射光が十分に受光部に受光されず、油膜の検出が困難になる。そのための対策としては、受光部自体を大型化したり受光部に集光するためのミラーを大型化したりして水面からの反射光を受光する受光面積を増やすことが考えられる。しかしながら、そのような対策では、油膜検出装置全体の大型化が避けられず、広い設置面積が必要となること等によって好ましくない。このような対策に代わるものとして、従来から種々の技術が提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１及び特許文献２には、光源から水面に照射されるレーザ光の角度を機械的手段により一定周期で変化させる油膜検出装置が開示されている。更に、特許文献２では、水位変動に応じて光源を上下に移動させ、光源と水面との距離を一定に保つ構造についても開示されている。
【０００５】
特許文献３には、光源からの光を凹レンズにより発散ビームとして水面に照射し、その反射光を回帰性のリフレクタにより反射させたときの水面からの再反射光を凹レンズを介して検出するようにした光学系を備えた油膜検出装置が開示されている。
特許文献４には、光源からのレーザ光を走査する回転ミラーとその周囲に配置された複数の反射ミラーとを備えた油膜検知器が開示されている。すなわち、これらの反射ミラーによりレーザ光を水面に対して複数方向から交差的に走査することにより、大口径の放物ミラー等を用いずに、あらゆる方向の波立ちや水面の角度に対して安定した受光を可能にするものである。
特許文献５には、複数の光源を環状に配置して水面にレーザ光を照射し、これらの反射光を受光することによって水面の波立ちや浮遊物の影響を低減する油膜検知器が開示されている。
特許文献６には、レーザ光の照射方向を可変とする振動式又は固定式ミラーを設け、これらのミラーを介した水面からの反射光を受光することにより、水面の波立ちや浮遊物の影響を低減する油膜検知器が開示されている。
【０００６】
しかしながら、これらの技術において、特許文献１、２及び６に開示された構造では、光源やミラーを機械的に駆動するためのモータ等からなる駆動機構が複雑になってしまう。また、特許文献３に開示された構造では、光学系が複雑でコストが高くなり、特許文献４及び５に開示された構造では、光源やミラーが複数必要であるため、部品数の増加によるコストの上昇、装置全体の大型化等という問題がある。更には、光源及びミラーの位置と角度を厳密に設定する必要があり、そのための作業が極めて煩雑になってしまう。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１５３８００号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９１４６号公報
【特許文献３】特開２００５−２４４１４号公報
【特許文献４】特開平１０−９０１７７号公報
【特許文献５】特開平１０−２１３５４１号公報
【特許文献６】特開２００３−１４９１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、油膜検出装置は、レーザ光を検出対象面に照射してその反射光を受光するための光学系を備えている。そのような光学系としては、レーザ光に角度を付けて走査する走査装置が一般的に用いられる。このような走査装置からのレーザ光を検出対象面に照射する構造では、検出対象面が上下に変動すると油膜検出を行うことが困難になる。上述したように、このような問題に対応するために様々な技術が提案されているが、十分に対応できているとはいい難かった。
このような状況下で、従来とは異なる新しい光学系が望まれている。すなわち、油膜検出装置の設計の際には、諸条件に応じて光学系を選択することから、従来とは異なる光学系が提供できれば、設計の際の選択肢が増え、諸条件に応じてより適切な光学系を選択することが可能になる。
【０００９】
本発明は、検出光を広範囲に照射することができ、検出対象面の高さが上下に変動する場合にも対応可能な光学系を実現することが可能な光走査装置及び光走査方法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】
【００１０】
本発明が適用される光走査装置は、回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸と略同軸に入射した検出光を反射する反射面を有する第１の回転鏡と、前記回転軸と略同軸に位置する回転軸を中心に回転可能に構成され、入射した検出光を反射する反射面を有する第２の回転鏡と、装置本体に固定され、発光手段により発光された検出光を前記第１の回転鏡に向けて反射する固定鏡と、前記第１の回転鏡により反射した検出光を前記第２の回転鏡に入射するように反射する反射面を有する鏡と、を含むものである。
【００１１】
ここで、前記鏡は、前記第１の回転鏡と一体に取り付けられ、当該第１の回転鏡の前記回転軸を中心に回転可能に構成されていることを特徴とすることができる。また、前記鏡は、前記第１の回転鏡の外周を囲むように装置本体に固定して配置された環状鏡であることを特徴とすることができる。
また、前記第１の回転鏡及び前記第２の回転鏡の単位時間当たりの回転数を制御する制御部を更に含み、前記制御部は、前記第１の回転鏡の単位時間当たりの回転数と前記第２の回転鏡の単位時間当たりの回転数とが互いに異なるように制御することを特徴とすることができる。また、前記第１の回転鏡の回転方向と前記第２の回転鏡の回転方向とは互いに異なることを特徴とすることができる。
【００１２】
本発明が適用される光走査方法は、回転軸に対して傾斜すると共に当該回転軸を中心に回転する第１の回転鏡に、当該回転軸と略同軸となるように光を入射し、前記第１の回転鏡にて前記回転軸から離れていく方向に反射した光を、当該第１の回転鏡に対向する第１の鏡に入射し、前記第１の鏡にて前記回転軸の軸方向に反射した光を、当該回転軸の軸方向に関して前記第１の回転鏡と離間すると共に当該回転軸に対して傾斜して当該回転軸を中心に回転する第２の回転鏡に入射し、前記第２の回転鏡にて反射した光を、前記第２の回転鏡に対向する第２の鏡に入射して前記回転軸の軸方向に反射させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、検出光を広範囲に照射することができ、検出対象面の高さが上下に変動する場合にも対応可能な光学系を実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る光走査装置を適用する油膜検出装置Ｅ１の構成例を示すブロック図である。
同図に示す油膜検出装置Ｅ１は、液面に油膜が存在するときの光の反射率と存在しないときの光の反射率とが違うという性質を利用して、検出対象面である水面Ｗに油膜があるか否かを検出する装置である。この水面Ｗとしては、例えば浄水場や河川、湖沼等の水面を指すものであり、水面Ｗの位置が高くなったり低くなったり、また、水面Ｗが波立ったりするものである。
【００１５】
この油膜検出装置Ｅ１は、レーザ光Ｌ１を発光する発光手段の一例としてのレーザ光源１００と、レーザ光源１００により発光されたレーザ光Ｌ１を、所定の照射範囲を有する平行光として出力する第１の光学系の一例としての照射部２００と、を備えている。更に説明すると、照射部２００は、レーザ光Ｌ１を走査することにより所定の照射範囲を照射するレーザ光Ｌ２を出力する。レーザ光Ｌ２は、レーザ光Ｌ２の光路上流側での照射範囲（ビーム群の横断面積）と光路下流側での照射範囲（ビーム群の横断面積）との大きさの差が無い乃至ほとんど無いいわゆる平行光である。
なお、本明細書で平行光というときには、１本のレーザ光を走査することによりビーム群に構成された光の照射範囲（横断面積）が光路上の位置によって実質的に変わりがないレーザ光を言うものとする。
【００１６】
また、油膜検出装置Ｅ１は、水面Ｗに照射するレーザ光Ｌ３の光軸と水面Ｗで反射したレーザ光Ｌ４の光軸とが同軸となるようにレーザ光Ｌ３，Ｌ４を導く第２の光学系の一例としての同軸落射部３００と、同軸落射部３００からのレーザ光Ｌ５を受光する受光手段の一例としての受光部４００と、を備えている。この同軸落射部３００は、入射した光の一部を反射して残りを透過させる部分透過鏡の一例としてのハーフミラー３１０を有する。このハーフミラー３１０は、反射光と透過光の強さがほぼ等しくなるように形成されている板状部材である。
更に説明すると、同軸落射部３００は、照射部２００からのレーザ光Ｌ２をハーフミラー３１０に反射させ、その反射光であるレーザ光Ｌ３を水面Ｗに全反射するように導き、かつ、水面Ｗで全反射したレーザ光Ｌ４をハーフミラー３１０に透過させ、その透過光であるレーザ光Ｌ５を受光部４００に受光されるように導く。レーザ光Ｌ４は、レーザ光Ｌ３の入射角に等しい角度で水面Ｗから反射していく。すなわち、レーザ光Ｌ３の入射角とレーザ光Ｌ４の反射角とは互いに等しい。
【００１７】
このように、照射部２００は、水面Ｗの油膜検知に用いる検出光を、所定の範囲を照射する平行光として出力するように構成されている。そして、同軸落射部３００は、検出光をハーフミラー３１０を介して水面Ｗに全反射させ、その全反射した検出光をハーフミラー３１０を介して受光部４００に向かわせるように構成されている。
このため、検出光を広い範囲に照射することが可能であり、水面Ｗの高さが変動して油膜検出装置Ｅ１に対する距離が変わっても、受光部４００による油膜検出に必要な検出光の受光に影響を受けず、また、水面Ｗが波立ったりしても、同様に、油膜検出に必要な検出光の受光に影響を受けない。
【００１８】
また、油膜検出装置Ｅ１は、受光部４００が受光したレーザ光Ｌ５を所定の信号に変換することでレーザ光Ｌ５の強度情報を得て水面Ｗの反射率を演算する演算手段の一例としての演算部５００と、演算部５００による演算結果を基に、水面Ｗに油膜が存在するか否かを判断する判断手段の一例としての判断部６００と、判断部６００により水面Ｗに油膜が存在するとの判断がされるとユーザに通知する通知手段の一例としての通知部７００と、を備えている。
【００１９】
ここで、レーザ光源１００としては、図示しないレーザダイオードと、レーザダイオードに所定の電圧が印加されるように制御する図示しない駆動回路と、で構成する例が考えられる。
また、照射部２００の構成例については後述する。
【００２０】
また、同軸落射部３００の構成については上述したとおりである。
また、受光部４００としては、レーザ光Ｌ５を集光するための図示しない集光レンズと、集光した光の強度に応じた電気信号に変換する図示しないフォトダイオードと、で構成する例が考えられる。
【００２１】
また、演算部５００及び判断部６００としては、予め定められた動作制御プログラム（ファームウェア）に従ってデジタル演算処理を実行する図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられる図示しないＲＡＭ(Random Access Memory)と、ＣＰＵにより実行される処理プログラムや処理プログラムにて用いられる各種のデータが格納される図示しないＲＯＭ(Read Only Memory)と、で構成する例が考えられる。
また、通知部７００としては、ユーザに対して視覚的に通知する図示しない表示画面で構成する例が考えられ、また、汎用の通信手段にて遠隔のユーザに通知するための通信インターフェースで構成する例が考えられる。
【００２２】
図２は、本実施の形態に係る光走査装置を適用する別の油膜検出装置Ｅ２の構成例を示すブロック図である。なお、油膜検出装置Ｅ２の基本的な構成は、上述した油膜検出装置Ｅ１（図１参照）と共通するため、同じ構成には同じ符号を用い、また、その説明を省略することがある。
同図に示す油膜検出装置Ｅ２は、レーザ光源１００、照射部２００、同軸落射部３００、受光部４００、演算部５００、判断部６００及び通知部７００を備えている。同軸落射部３００は、ハーフミラー３１０を有する。このような油膜検出装置Ｅ２の構成は、油膜検出装置Ｅ１と共通する。
【００２３】
ここで、油膜検出装置Ｅ２が油膜検出装置Ｅ１と相違する構成について具体的に説明する。油膜検出装置Ｅ２が備える同軸落射部３００は、ハーフミラー３１０を透過して水面Ｗに検出光を照射すると共にハーフミラー３１０で反射して受光部４００に検出光を入射する点で、ハーフミラー３１０で反射して水面Ｗに検出光を照射すると共にハーフミラー３１０を透過して受光部４００に検出光を入射する油膜検出装置Ｅ１が備える同軸落射部３００と異なる。
【００２４】
すなわち、油膜検出装置Ｅ２が備える同軸落射部３００では、水面Ｗを照射するレーザ光Ｌ３はハーフミラー３１０を透過したものであり、受光部４００に受光されるレーザ光Ｌ５はハーフミラー３１０で反射したものである。言い換えると、油膜検出装置Ｅ２が備える同軸落射部３００では、照射部２００からのレーザ光Ｌ２をハーフミラー３１０に透過させ、その透過光であるレーザ光Ｌ３を水面Ｗに全反射するように導き、かつ、水面Ｗで全反射したレーザ光Ｌ４をハーフミラー３１０に反射させ、その反射光であるレーザ光Ｌ５を受光部４００に受光されるように導く。
【００２５】
図３は、照射部２００の構成例を示す図である。
同図に示すように、本実施の形態の照射部２００は、いわゆるドーナツ型スキャナを採用した構成であり、レーザ光源１００からのレーザ光Ｌ１を走査することにより所定の範囲を照射するレーザ光Ｌ２を出力する。具体的に説明すると、同図に示す照射部２００は、駆動源１１Ａの駆動により回転軸１２Ａを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー（第１の回転鏡）１３Ａ及び回転ミラー（鏡、第１の鏡）１４Ａと、駆動源１１Ｂの駆動により回転軸１２Ｂを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー（第２の回転鏡）１３Ｂ及び回転ミラー（第２の鏡）１４Ｂと、を備えている。また、同図に示す照射部２００は、駆動源１１Ａ，１１Ｂの駆動を制御する制御部１５と、レーザ光源１００からのレーザ光Ｌ１が入射される固定ミラー（固定鏡）１６と、を備えている。レーザ光Ｌ１は、固定ミラー１６で反射した後に、回転ミラー１３Ａ、回転ミラー１４Ａ、回転ミラー１３Ｂ及び回転ミラー１４Ｂの順で反射してレーザ光Ｌ２として出力される。
【００２６】
固定ミラー１６と回転ミラー１３Ａとの位置関係を説明すると、固定ミラー１６は、レーザ光Ｌ１を反射して回転ミラー１３Ａに入射するように配置されている。すなわち、固定ミラー１６から回転ミラー１３Ａに入射するレーザ光Ｌ１が回転軸１２Ａと同軸になるように、固定ミラー１６と回転ミラー１３Ａとが配設されている。
【００２７】
回転ミラー１３Ａ，１４Ａについて更に説明する。回転ミラー１３Ａは回転軸１２Ａに取り付けられている。回転ミラー１４Ａは、回転ミラー１３Ａと離間した状態で回転軸１２Ａに取り付けられている。このため、回転軸１２Ａが駆動源１１Ａにより回転する場合には、回転ミラー１３Ａ，１４Ａは互いに同じ回転数で回転し、相対的位置関係が変わらず、いわゆる連れ回る。そして、回転ミラー１３Ａと回転ミラー１４Ａは、回転ミラー１３Ａの反射面と回転ミラー１４Ａの反射面とが互いに対面するように配置されている。回転ミラー１３Ａに入射して反射した光は、回転ミラー１４Ａに入射して反射する。
【００２８】
また、回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂについて更に説明すると、回転ミラー１３Ｂは回転軸１２Ｂに取り付けられ、回転ミラー１４Ｂは、回転ミラー１３Ｂと離間した状態で回転軸１２Ｂに取り付けられている。回転軸１２Ｂが駆動源１１Ｂにより回転すると、回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂは互いに同じ回転数で回転し、相対的位置関係が変わらない。回転ミラー１３Ｂと回転ミラー１４Ｂは、回転ミラー１３Ｂの反射面と回転ミラー１４Ｂの反射面とが互いに対面するように配置され、回転ミラー１３Ｂに入射して反射した光は、回転ミラー１４Ｂに入射して反射する。
そして、回転ミラー１４Ｂで反射したレーザ光Ｌ２が回転軸１２Ｂの軸方向と平行になるように、回転ミラー１４Ｂが位置決めされている。
【００２９】
回転ミラー１４Ａと回転ミラー１３Ｂとの位置関係について説明すると、回転ミラー１４Ａで反射した反射光が回転ミラー１３Ｂの反射面に入射するように、回転ミラー１４Ａ及び回転ミラー１３Ｂが配設されている。
回転ミラー１３Ａと回転ミラー１３Ｂとの位置関係について説明すると、回転ミラー１３Ｂは、回転軸１２Ａ，１２Ｂに関して回転ミラー１３Ａと離間して配設されている。また、回転ミラー１３Ａの反射面と回転ミラー１３Ｂの反射面とは、互いに対向して配設されている。
【００３０】
ここで、制御部１５により制御される回転ミラー１３Ａ，１４Ａ，１３Ｂ，１４Ｂの回転について説明する。制御部１５は、回転ミラー１３Ａ，１４Ａの単位時間当たりの回転数と回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂの単位時間当たりの回転数とが互いに異なるように、駆動源１１Ａ，１１Ｂの制御を行う。すなわち、回転ミラー１３Ａ，１４Ａと回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとは、回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向から見て同じ位置関係で回転するのではなく、両者の間の位置関係が変わるように回転する。
【００３１】
また、制御部１５が、回転ミラー１３Ａ，１４Ａと回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂの回転方向も互いに同じ方向となるように制御する場合の他に、互いに逆の方向となるように制御する場合も考えられる。そのように逆の方向となるように制御したときには、水面Ｗの油膜の検出確率を向上させることが可能になる。
【００３２】
図４は、照射部２００によるレーザ光Ｌ２（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）を説明するための図であり、（ａ）は、回転ミラー１３Ａ，１４Ａによって反射されたレーザ光Ｌ２が回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向から見て最も離れている場合を図示したものであり、（ｂ）は、最も近づいている場合を図示したものである。図５は、照射部２００から出力されるレーザ光Ｌ２を説明するための図であり、（ａ）はレーザ光Ｌ２の斜視図であり、（ｂ）はレーザ光Ｌ２の照射範囲を説明する平面図である。
図４の（ａ）に示すように、回転ミラー１３Ａ，１４Ａと回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとによって、レーザ光Ｌ２ａが照射部２００から出力される。また、同図の（ｂ）に示すように、回転ミラー１３Ａ，１４Ａと回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとによって、レーザ光Ｌ２ｂが照射部２００から出力される。
【００３３】
更に説明すると、図５の（ａ）に示すように、レーザ光Ｌ２ａは、回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向（図３参照）から見て、回転軸１２Ａ，１２Ｂから距離Ｒ１ａ離れており、レーザ光Ｌ２ｂは、回転軸１２Ａ，１２Ｂから距離Ｒ１ｂ離れている。距離Ｒ１ａは、距離Ｒ１ｂよりも大きい（Ｒ１ａ＞Ｒ１ｂ）。そして、上述したように、回転ミラー１３Ａ，１４Ａの単位時間当たりの回転数と回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂの単位時間当たりの回転数とが互いに異なるため、レーザ光Ｌ２は、レーザ光Ｌ２ａの位置とレーザ光Ｌ２ｂの位置との間を移動することになり、また、回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂが回転軸１２Ａ，１２Ｂを中心に回転しているため、レーザ光Ｌ２は、回転軸１２Ａ，１２Ｂの周りを移動する。したがって、レーザ光Ｌ２により照射される範囲（照射範囲）は、同図の（ｂ）に示す斜線部分であり、回転軸１２Ａ，１２Ｂの位置を中心とするいわゆるドーナツ形状になる。
【００３４】
このように、本実施の形態では、固定ミラー１６と一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａと一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとを備え、一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａの回転中心と一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂの回転中心とを一致させるように構成することで、固定ミラー１６で反射したレーザ光Ｌ１は、回転ミラー１３Ａ，１４Ａ，１３Ｂ，１４Ｂの順で反射して、回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向と平行なレーザ光Ｌ２が出力される。
【００３５】
言い換えると、本実施の形態では、回転軸１２Ａに対して傾斜すると共に回転軸１２Ａを中心に回転する回転ミラー１３Ａに、回転軸１２Ａと略同軸となるようにレーザ光Ｌ１を入射する。そして、回転ミラー１３Ａにて回転軸１２Ａから離れていく方向に反射した反射光を、回転ミラー１３Ａに対向する回転ミラー１４Ａに入射する。その後、回転ミラー１４Ａにて回転軸１２Ａの軸方向と略平行に反射した反射光を、回転軸１２Ａ，１２Ｂの軸方向に関して回転ミラー１３Ａと離間すると共に回転軸１２Ｂに対して傾斜して回転軸１２Ｂを中心に回転する回転ミラー１３Ｂに入射する。更に、回転ミラー１３Ｂにて反射した反射光を、回転ミラー１３Ｂに対向する回転ミラー１４Ｂに入射して回転軸１２Ｂの軸方向に反射させることで、レーザ光Ｌ２を出力している。
【００３６】
ここで、図６は、本実施の形態に係る照射部２００の一変形例を説明する図であり、（ａ）は、回転ミラー１３Ａ，１４Ａによって反射されたレーザ光Ｌ２が回転軸１２Ａ，１２Ｂ（図３参照）の軸方向から見て最も離れている場合を図示したものであり、（ｂ）は、最も近づいている場合を図示したものである。
同図は、図４に対応する図であり、両図を対比することで、変形例の構成がより一層明らかになる。すなわち、図３及び図４に示す本実施の形態では、一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａは、いわゆるハの字となるように配置されており、また、一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂは、互いに平行となるように配置されている。
【００３７】
これに対し、図６に示す変形例では、一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａ及び一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂが、いずれもハの字となるように配置されている。更に説明すると、一対の回転ミラー１３Ａ，１４Ａと一対の回転ミラー１３Ｂ，１４Ｂとは、互いに反対の方向（ハの字の向きが天地逆）に向くように配置されている。付言すると、レーザ光Ｌ１は、固定ミラー１６で反射した後に、回転ミラー１３Ａ、回転ミラー１４Ａ、回転ミラー１３Ｂ及び回転ミラー１４Ｂの順で反射してレーザ光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとして出力される。
【００３８】
ここで、図７−Ａ及び図７−Ｂは、照射部２００の他の変形例でのレーザ光を説明するための図である。説明の便宜のために、図７−Ａに示す回転ミラー１３Ｂと図７−Ｂに示す回転ミラー１３Ｂとは互いに同じ位置である。
図７−Ａ及び図７−Ｂに示す変形例では、図４に示す回転ミラー１４Ａの代わりに、円周方向に延びるリングの内面に反射面を有する環状ミラー（環状鏡）２４Ａを配設している。また、図４に示す回転ミラー１４Ｂの代わりに、円周方向に延びるリングの内面に反射面を有する環状ミラー２４Ｂを配設している。環状ミラー２４Ａ，２４Ｂは、回転しない。付言すると、レーザ光Ｌ１は、固定ミラー１６で反射した後に、回転ミラー１３Ａ、環状ミラー２４Ａ、回転ミラー１３Ｂ及び環状ミラー２４Ｂの順で反射してレーザ光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとして出力される。
【００３９】
この変形例では、このように構成されているため、図７−Ａに示すように、回転ミラー１３Ａで反射したレーザ光Ｌ１は、環状ミラー２４Ａで反射した後に回転ミラー１３Ｂで反射し、更に環状ミラー２４Ｂで反射することで、距離Ｒ１ａに位置するレーザ光Ｌ２ａになる。また、図７−Ｂに示すように、回転ミラー１３Ａで反射したレーザ光Ｌ１は、環状ミラー２４Ａで反射した後に回転ミラー１３Ｂで反射し、更に環状ミラー２４Ｂで反射することで、距離Ｒ１ｂに位置するレーザ光Ｌ２ｂになる。
【００４０】
なお、この変形例では、回転ミラー１４Ａの代用として環状ミラー２４Ａを用い、かつ、回転ミラー１４Ｂの代用として環状ミラー２４Ｂを用いているが、いずれか一方のみを代用することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態に係る光走査装置を適用する油膜検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る光走査装置を適用する別の油膜検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】照射部の構成例を示す図である。
【図４】照射部によるレーザ光を説明するための図であり、（ａ）は、回転ミラーＡによって反射されたレーザ光が回転軸の軸方向から見て最も離れている場合を図示したものであり、（ｂ）は、最も近づいている場合を図示したものである。
【図５】照射部から出力されるレーザ光を説明するための図であり、（ａ）はレーザ光の斜視図であり、（ｂ）はレーザ光の照射範囲を説明する平面図である。
【図６】照射部の一変形例を説明する図であり、（ａ）は、回転ミラーと回転ミラーとが回転軸の軸方向から見て最も離れている場合を図示したものであり、（ｂ）は、両者の間の位置が同じ位置である場合を図示したものである。
【図７−Ａ】照射部の他の変形例でのレーザ光を説明するための図である。
【図７−Ｂ】照射部の他の変形例でのレーザ光を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１Ａ，１１Ｂ…駆動源、１２Ａ，１２Ｂ…回転軸、１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ…回転ミラー、１５…制御部、１６…固定ミラー、２４Ａ，２４Ｂ…環状ミラー、２００…照射部、Ｅ１，Ｅ２…油膜検出装置、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ…レーザ光、Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ…距離、Ｗ…水面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸と略同軸に入射した検出光を反射する反射面を有する第１の回転鏡と、
前記回転軸と略同軸に位置する回転軸を中心に回転可能に構成され、入射した検出光を反射する反射面を有する第２の回転鏡と、
装置本体に固定され、発光手段により発光された検出光を前記第１の回転鏡に向けて反射する固定鏡と、
前記第１の回転鏡により反射した検出光を前記第２の回転鏡に入射するように反射する反射面を有する鏡と、
を含む光走査装置。
【請求項２】
前記鏡は、前記第１の回転鏡と一体に取り付けられ、当該第１の回転鏡の前記回転軸を中心に回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記鏡は、前記第１の回転鏡の外周を囲むように装置本体に固定して配置された環状鏡であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１の回転鏡及び前記第２の回転鏡の単位時間当たりの回転数を制御する制御部を更に含み、
前記制御部は、前記第１の回転鏡の単位時間当たりの回転数と前記第２の回転鏡の単位時間当たりの回転数とが互いに異なるように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１の回転鏡の回転方向と前記第２の回転鏡の回転方向とは互いに異なることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
回転軸に対して傾斜すると共に当該回転軸を中心に回転する第１の回転鏡に、当該回転軸と略同軸となるように光を入射し、
前記第１の回転鏡にて前記回転軸から離れていく方向に反射した光を、当該第１の回転鏡に対向する第１の鏡に入射し、
前記第１の鏡にて前記回転軸の軸方向に反射した光を、当該回転軸の軸方向に関して前記第１の回転鏡と離間すると共に当該回転軸に対して傾斜して当該回転軸を中心に回転する第２の回転鏡に入射し、
前記第２の回転鏡にて反射した光を、前記第２の回転鏡に対向する第２の鏡に入射して前記回転軸の軸方向に反射させることを特徴とする光走査方法。
【請求項１】
回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸と略同軸に入射した検出光を反射する反射面を有する第１の回転鏡と、
前記回転軸と略同軸に位置する回転軸を中心に回転可能に構成され、入射した検出光を反射する反射面を有する第２の回転鏡と、
装置本体に固定され、発光手段により発光された検出光を前記第１の回転鏡に向けて反射する固定鏡と、
前記第１の回転鏡により反射した検出光を前記第２の回転鏡に入射するように反射する反射面を有する鏡と、
を含む光走査装置。
【請求項２】
前記鏡は、前記第１の回転鏡と一体に取り付けられ、当該第１の回転鏡の前記回転軸を中心に回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記鏡は、前記第１の回転鏡の外周を囲むように装置本体に固定して配置された環状鏡であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１の回転鏡及び前記第２の回転鏡の単位時間当たりの回転数を制御する制御部を更に含み、
前記制御部は、前記第１の回転鏡の単位時間当たりの回転数と前記第２の回転鏡の単位時間当たりの回転数とが互いに異なるように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１の回転鏡の回転方向と前記第２の回転鏡の回転方向とは互いに異なることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
回転軸に対して傾斜すると共に当該回転軸を中心に回転する第１の回転鏡に、当該回転軸と略同軸となるように光を入射し、
前記第１の回転鏡にて前記回転軸から離れていく方向に反射した光を、当該第１の回転鏡に対向する第１の鏡に入射し、
前記第１の鏡にて前記回転軸の軸方向に反射した光を、当該回転軸の軸方向に関して前記第１の回転鏡と離間すると共に当該回転軸に対して傾斜して当該回転軸を中心に回転する第２の回転鏡に入射し、
前記第２の回転鏡にて反射した光を、前記第２の回転鏡に対向する第２の鏡に入射して前記回転軸の軸方向に反射させることを特徴とする光走査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−Ａ】
【図７−Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−Ａ】
【図７−Ｂ】
【公開番号】特開２００９−２４４１４５（Ｐ２００９−２４４１４５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９１９８２（Ｐ２００８−９１９８２）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
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