共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ、及び、共振反射装置の制御方法
【課題】より安定して可動部を振動させることができる共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ、及び、共振反射装置の制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】固定部、一方の端部が固定部と連結したトーションバー、トーションバーの他方の端部と連結し、トーションバーとの連結部分を回転軸として固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで可動部を回動させる駆動部を備える反射手段と、反射手段の可動部の温度を非接触で検出する温度検出手段と、温度検出手段で検出した可動部の温度に基づいて、駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整する制御手段と、を有することで上記課題を解決する。
【解決手段】固定部、一方の端部が固定部と連結したトーションバー、トーションバーの他方の端部と連結し、トーションバーとの連結部分を回転軸として固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで可動部を回動させる駆動部を備える反射手段と、反射手段の可動部の温度を非接触で検出する温度検出手段と、温度検出手段で検出した可動部の温度に基づいて、駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整する制御手段と、を有することで上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した光を反射させる反射部を振動させて、反射光を振動させる共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ、及び、共振反射装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射した光を反射させる反射部を振動させて、反射光を振動させる共振反射装置としては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いた装置がある。この共振反射装置は、反射面を有する可動部と、固定部とをトーションバーで連結し、トーションバーを回転軸として可動部を回動させることで、反射面を振動させる（特許文献１、特許文献２参照）。また、共振反射装置は、固定部に磁石を配置し、可動部にコイルを配置し、当該コイルに供給する電流を制御することで、可動部を振動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３１６７９号公報
【特許文献２】特開２００４−３３４９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、共振反射装置は、可動部を安定して、つまり、所定の周期で振動させるために、効率よく振動させるために、可動部の共振周波数で振動させる。そのため、共振反射装置は、可動部の振動状態を検出し、その検出結果に基づいて、コイルに供給する電流を制御している。
【０００５】
しかしながら、可動部の振動状態は、駆動する条件によって変化する。ここで、駆動する条件が変化すると、共振状態で振動させても、振動角が微小に変化する。そのため、共振状態を維持しても、可動部の振幅角を高い精度で制御することが困難となる。また、可動部の振動状態の変化を検出し、その変化に基づいて、駆動を制御していると、時間遅れが生じる。このように可動部の振動状態が変化すると、その反射光を一定条件で用いることが困難となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より安定して可動部を振動させることができる共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ、及び、共振反射装置の制御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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、固定部、一方の端部が前記固定部と連結したトーションバー、前記トーションバーの他方の端部と連結し、前記トーションバーとの連結部分を回転軸として前記固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで前記可動部を回動させる駆動部を備える反射手段と、前記反射手段の前記可動部の温度を非接触で検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出した前記可動部の温度に基づいて、前記駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整する制御手段と、を有することを特徴とする。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。
【０００８】
ここで、前記駆動部は、前記固定部に配置された磁石と、前記可動部に配置されたコイルとで構成され、前記コイルに交流電流が供給され、前記コイルと前記磁石との間にローレンツ力が発生されることで、前記固定部に対して前記可動部を回動させることが好ましい。これにより、可動部をより適切に回動させることができる。
【０００９】
また、前記制御手段は、前記駆動部から供給される逆起電力を検出し、検出した逆起電力と、交流電流と位相のズレを検出し、検出した結果に基づいて、検出した逆起電力と、交流電流との位相のズレをより小さくする交流電流を算出し、前記駆動部から算出した交流電流を供給させることが好ましい。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。さらに、共振状態でより安定して振動させることができる。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出した前記可動部の温度と予め設定した設定温度とに基づいて、ＰＩＤ制御を行い、前記バイアス電流を調整することが好ましい。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。
【００１１】
また、前記温度検出手段は、前記可動部の回転軸上の温度を検出することが好ましい。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。
【００１２】
または、本発明は、測定対象のガスを含有するまたは測定対象のガスが内部を流通する計測セルと、広波長帯域の光を射出する発光部と、前記発光部から射出された光を前記計測セルに案内する光学系と、前記光学系から入射され、前記計測セルを通過した光を受光する受光部と、前記受光部で取得した情報に基づいて、前記計測セルを流れるガスを分析する分析部と、を有し、前記光学系は、上記のいずれかに記載の共振反射装置、及び、前記共振反射装置で反射させた光を回折する回折格子を備え、前記共振反射装置の可動部を振動させて、前記発光部から射出された光を反射させる角度を変化させ、前記回折格子に到達する光の角度を変化させることで、前記回折格子で回折し、前記計測セルに入射させる光の波長を変化させることを特徴とする。これにより、より高い精度でガスを分析することができる。
【００１３】
また、本発明は、被写体の読み取り位置を走査させつつ、前記被写体の画像を取得する画像スキャナであって、上記のいずれかに記載の共振反射装置と、入射した光を信号に変換する光電変換部と、前記共振反射装置の可動部を振動させ、前記共振反射装置の可動部で反射し、前記光電変換部に入射する前記被写体の読取位置を走査させて、前記被写体の画像情報を取得する制御部と、を有することを特徴とする。これにより、より高い精度で画像を読み取ることができる。
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、固定部、一方の端部が前記固定部と連結したトーションバー、前記トーションバーの他方の端部と連結し、前記トーションバーとの連結部分を回転軸として前記固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで前記可動部を回動させる駆動部を備える反射手段を有し、前記可動部を回動させることで、光を反射させる共振反射装置の制御方法であって、前記反射手段の前記可動部の温度を非接触で検出する温度検出ステップと、前記温度検出ステップで検出した前記可動部の温度に基づいて、前記駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整するステップと、を有することを特徴とする。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ、及び、共振反射装置の制御方法は、より安定して可動部を振動させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、共振反射装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す反射手段の概略構成を示す正面図である。
【図３】図３は、図１に示す反射手段の概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示す共振反射装置の反射手段ドライバから供給する電流の一例を示すグラフである。
【図５】図５は、温度変化と可動部の共振時の振幅との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、フィードバック制御部の動作を示すフロー図である。
【図７】図７は、共振と、逆起電力との関係を示す説明図である。
【図８】図８は、共振反射装置を有するガス分析装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図９】図９は、図８に示す回折部の概略構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、出射光波長と時間との関係を示す説明図である。
【図１１】図１１は、共振反射装置を有する画像スキャナの一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１８】
（実施形態１）
図１は、共振反射装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。図１に示す共振反射装置１０は、回動する反射面で光を反射させる反射手段１２と、反射手段１２の温度を非接触で検出する温度検出手段１４と、温度検出手段１４で検出した温度及びその他制御条件に基づいて反射手段１２の動作を制御する制御手段１６と、を有する。
【００１９】
以下、図２及び図３を用いて、反射手段１２について説明する。図２は、図１に示す反射手段の概略構成を示す正面図であり、図３は、図１に示す反射手段の概略構成を示す断面図である。反射手段１２は、図２及び図３に示すように、固定部３０と、可動部３２と、トーションバー３４と、磁石３６、磁石３８と、コイル４０とを有する。
【００２０】
固定部３０は、板状の部材であり、中心に開口が形成されている。また、固定部３０は、任意の支持部材（図示省略）に対して固定されている。なお、支持部材は、共振反射装置を設ける装置の筺体や、基板等である。可動部３２は、固定部３０の開口に配置された板状の部材であり、一方の面（表面、面積が最も大きい面）が反射面３３となっている。ここで、可動部３２は、基本的に、面積が最も大きい２つの面のうち、温度検出手段１４と対面していない面が反射面３３となる。また、可動部３２は、固定部３０の開口よりも小さく、固定部３０との間には、空間が形成されている。２つのトーションバー３４は、それぞれ、可動部３２の側面の中間点に配置されており、固定部３０と可動部３２とを連結している。なお、２つのトーションバー３４は、可動部３２の側面の４面のうち、平行な２つの面に配置されており、それぞれが、可動部３２と可動部３２に対面する固定部３０とを連結している。トーションバー３４は、ねじれ方向に変形する部材であり、本実施形態では、２つのトーションバー３４を結んだ方向を軸として、軸回りに変形する。
【００２１】
固定部３０と、可動部３２と、トーションバー３４とは、以上のような関係で配置されており、可動部３２は、固定部３０の開口内に配置されており、２つのトーションバー３４により固定部３０に対して固定されている。また、２つのトーションバー３４は、２つのトーションバー３４を結んだ軸に対して回転方向に変形可能であるため、可動部３２は、固定部３０に対して、２つのトーションバー３４を結んだ線を軸として回動可能となる。つまり、図３に示すように、可動部３２は、矢印４２方向に回動可能である。これにより可動部３２は、例えば、可動部３２ａの位置から可動部３２ｂの位置まで往復運動させ、回動（振動）させることができる。また、可動部３２の反射面３３は、入射した光Ｌ１を反射させる。
【００２２】
次に、磁石３６と磁石３８は、可動部３２の４つの側面のうち、トーションバー３４と接続していない２つの側面と対面している固定部３０の面の近傍に配置されている。また、コイル４０は、可動部３２の側面に沿って、つまり外周に沿って配置されている。またコイル４０は、制御手段１６と接続されており、制御手段１６から電流が供給される。
【００２３】
反射手段１２は、制御手段１６から電流が供給されることで、コイル４０と磁石３６との間、またはコイル４０と磁石３８との間にローレンツ力が発生する。これにより、固定部３０と可動部３２との間、特に４つの側面のうち、磁石３６、３８が配置されている２つの面に磁界及び電流の方向と直交する方向の力が発生し、磁石３６、３８が配置されている面の固定部３０と可動部３２とに矢印４２の方向の力が生まれる。また、制御手段１６から供給する電流を交流電流とすることで、発生するローレンツ力を周期的に変化させ、可動部３２を固定部３０に対してトーションバー３４を軸として回動させることができる。
【００２４】
図１及び図２を用い、共振反射装置１０の説明を続ける。温度検出手段１４は、非接触で温度を検出する温度検出機構であり、可動部３２の温度、具体的には、可動部３２の反射面２４とは反対側の面のうち、回転軸となる（２つのトーションバー３４を結んだ線上の）部分の温度を検出する。なお、温度検出手段１４としては、非接触で温度を検出する各種温度計を用いることができ、例えば、赤外線放射温度計を用いることができる。
【００２５】
制御手段１６は、温度設定部２０と、フィードバック制御部２２と、反射手段ドライバ２４とを有し、温度設定部２０の設定温度と温度検出手段１４の検出結果に基づいて、フィードバック制御部２２で制御条件を決定し、その後、決定した制御条件を加味して反射手段ドライバ２４により反射手段１２の動作を制御する。温度設定部２０は、可動部３２の設定温度（基準温度）を設定する設定部である。なお、温度設定部２０は、ユーザの入力や、予め設定された条件に基づいて設定温度を設定する。本実施形態の温度設定部２０は、設定温度を一定の温度範囲として設定しており、設定温度の上限値と下限値が設定されている。
【００２６】
フィードバック制御部２２は、温度設定部２０の設定温度と温度検出手段１４の検出結果とに基づいて、制御条件を決定する。具体的には、反射手段１２のコイル４０に供給する後述するバイアス電流の大きさ（または、バイアス電流を決定するための条件）を決定する。フィードバック制御部２２は、演算結果を反射手段ドライバ２４に送る。なお、フィードバック制御部２２は、温度検出手段１４の検出結果が温度設定部２０の設定温度よりも低い場合は、可動部３２の温度を上昇させるバイアス電流の大きさ（電流値）とし、温度検出手段１４の検出結果が温度設定部２０の設定温度よりも高い場合は、可動部３２の温度を低下させる（または、上昇させない）バイアス電流の大きさ（電流値）とする。
【００２７】
反射手段ドライバ２４は、反射手段１２の駆動を制御する制御機構であり、反射手段１２のコイル４０に供給する電流を制御する。反射手段ドライバ２４は、反射手段１２のコイル４０に、反射手段１２の可動部３２が共振で振動する周波数の交流電流を供給する。また、反射手段ドライバ２４は、交流電流にバイアス電流を重畳して供給する。つまり、反射手段ドライバ２４は、図４に示すように、電流値が変化する一定の周期で交流電流に、電流値が一定のバイアス電流を重畳した電流をコイル４０に供給する。ここで、図４は、図１に示す共振反射装置の反射手段ドライバから供給する電流の一例を示すグラフである。なお、バイアス電流は上述したようにフィードバック制御部２２によって決定された値である。また、反射手段ドライバ２４は、コイル４０で発生する逆起電力に基づいて、共振周期を算出し、交流電流の周波数を調整する。
【００２８】
制御手段１６は、以上のようにして、温度検出手段１４で検出した温度と温度設定部２０で設定した値とに基づいて、バイアス電流の大きさを調整し、可動部３２の温度を調整しつつ、交流電流を供給することで、反射手段１２の可動部３２を振動させる。つまり、制御手段１６は、可動部３２にバイアス電流を流すことで、可動部３２を加熱することができ、この加熱量を調整することで、可動部３２の温度を調整することができる。なお、調整により発生するバイアス電流による傾きの変化は、共振している場合の振幅に比べて微小である。そのため、バイアス電流の変化が振幅に与える影響は無視することが出来る程度である。このため、バイアス電流は、反射手段１２の駆動（振動動作）には、影響を与えない。
【００２９】
共振反射装置１０は、温度検出手段１４で検出した可動部３２の温度に基づいて、制御手段１６から反射手段１２に交流電流に加えバイアス電流を供給することで、可動部３２の温度を設定温度の範囲に維持しつつ、可動部３２を振動させることができる。なお、可動部３２の温度を設定温度の範囲に維持することで、可動部３２の周辺の温度状態を一定の範囲とすることができ、可動部３２と連結しているトーションバー３４、さらにトーションバー３４と連結している固定部３０の温度も一定の温度範囲にすることができる。これにより、可動部３２を振動させる各部の相対関係の変化を抑制することができ、つまり、熱による膨張、収縮や、弾性の変化を抑制することができ、可動部３２を振動させるバネ定数及び反射部の回転軸回りの慣性モーメントの変化を抑制することができる。
【００３０】
ここで、図５は、温度変化と可動部の共振時の振幅との関係を示すグラフである。なお、図５は、縦軸を振幅とし、横軸をドライブ周波数とした。なお、振幅とは、可動部３２の振幅である。なお、ドライブ周波数とは、反射手段ドライバ２４からコイル４０に供給する交流電流の周波数である。つまり、図５は、任意のドライブ周波数を供給した場合の可動部３２の振幅を測定した結果を示すグラフである。また、実線４４は、可動部３２の温度をｔ１（℃）としたときのドライブ周波数と振幅との関係の測定結果であり、実線４６は、可動部３２の温度をｔ２（℃）としたときのドライブ周波数と振幅との関係の測定結果である。なお、温度ｔ１と温度ｔ２との関係は、ｔ１＜ｔ２となる。
【００３１】
実線４４に示すように、可動部３２の温度をｔ１（℃）としたときの可動部３２の共振周波数は、振幅が最も大きいドライブ周波数であり、周波数Ｆ１となる。また、実線４６に示すように、可動部３２の温度をｔ２（℃）としたときの可動部３２の共振周波数は、振幅が最も大きいドライブ周波数であり、周波数Ｆ２となる。実線４４や、実線４６に示すように、共振周波数以外のドライブ周波数で反射手段１２を駆動すると、振幅が大幅に減少する。また、温度ｔ１、温度ｔ２と同様に各温度における共振周波数と振幅との関係を結ぶと実線４８となる。図５に示すように、共振周波数は、温度によって変化し、さらに、温度によって共振周波数における振幅の大きさも変化する。
【００３２】
ここで、反射手段１２は、温度変化によって、ドライブ周波数を変化させることで、共振状態は、維持することができるが、共振周波数での振動時の振幅が変化してしまう。これに対して、共振反射装置１０は、温度検出手段１４により温度を検出して、その温度に応じて、バイアス電流を調整することで、温度変化を抑制しつつ、可動部３２を共振させることができる。これにより、共振周波数や、振幅の変化を抑制しつつ、可動部３２を共振させることができ、安定して駆動させることができる。つまり、振動の周期及び振動幅の変化を抑制することができ、より均一の振動で可動部３２を振動させることができる。
【００３３】
また、共振周波数の変化を抑制できるため、共振周波数のズレを追従する動作、つまり、ドライブ周波数の調整動作を少なく、また、なくすことができる。また、調整時間を短くまたはなくすことができるため、より長い時間共振状態で駆動することができ、調整状態で駆動することを抑制できる。
【００３４】
また、共振反射装置１０は、温度検出手段１４により非接触で可動部３２の温度を検出することで、反射手段１２の振動動作、つまり、可動部３２の振動動作に影響を与えることなく、可動部３２の温度を検出することができる。ここで、温度検出手段１４は、本実施形態のように、可動部３２の反射面３３とは反対側の面の温度を検出することが好ましく、さらに、回転軸上の温度を検出することが好ましい。反射面３３とは反対側の面の温度を検出することで、入射光、反射光に影響を与えることを抑制することができる。また、回転軸上の温度を検出することで、可動部３２の振動時に測定位置の位置ずれが生じることを抑制できる。つまり同じ位置の温度を計測することができる。なお、温度検出手段１４は、上記効果を得ることが出来るため、可動部３２の本実施形態と同様の位置を計測することが好ましいが、これには限定されない。例えば、可動部３２の反射面３３の温度を計測しても、トーションバー３４の温度を計測してもよい。また、複数点の温度を計測してもよい。
【００３５】
次に、共振反射装置１０による温度維持動作（温度調整動作）について説明する。ここで、図６は、フィードバック制御部の動作を示すフロー図である。まず、フィードバック制御部２２は、ステップＳ１２として、温度検出手段１４で検出した温度情報を取得する。なお、フィードバック制御部２２は、温度設定部２０で設定された設定温度の情報を取得している。フィードバック制御部２２は、ステップＳ１２で温度情報を取得したら、ステップＳ１４として、ステップＳ１２で検出した温度が基準温度の上限値よりも高いかを判定する。フィードバック制御部２２は、ステップＳ１４で検出した温度が基準温度の上限値よりも高い（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ１６として、バイアス電流を低減させる。具体的には、バイアス電流の設定値を直前の値よりも小さくする。フィードバック制御部２２は、ステップＳ１６でバイアス電流を低減させたら、処理を終了する。
【００３６】
また、フィードバック制御部２２は、ステップＳ１４で検出した温度が基準温度の上限値よりも高くない（Ｎｏ）、つまり基準温度の上限値以下であると判定したら、ステップＳ１８として、基準温度の下限値よりも低いかを判定する。フィードバック制御部２２は、ステップＳ１８で検出した温度が基準温度の下限値よりも低い（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２０として、バイアス電流を増加させる。具体的には、バイアス電流の設定値を直前の値よりも大きくする。フィードバック制御部２２は、ステップＳ２０でバイアス電流を増加させたら、処理を終了する。また、フィードバック制御部２２は、ステップＳ１８で検出した温度が基準値の下限よりも低くない（Ｎｏ）、つまり、基準値の下限以上であると判定したら、処理を終了する。フィードバック制御部２２は、温度検出手段１４から温度情報が送られてくる毎に、または、一定時間毎に、本処理を繰り返すことで、バイアス電流の値を調整する。
【００３７】
なお、本実施形態では、設定温度に対するオン／オフの制御で温度を制御したが、これには限定されない。フィードバック制御部２２は、ＰＩＤ制御により、バイアス電流の大きさを調整してもよい。この場合、フィードバック制御部２２は、検出した温度と設定温度とに基づいて、供給するバイアス電流を調整する。具体的には、フィードバック制御部２２は、検出した温度と設定温度とを用いて、ＰＩＤ制御で設定されている演算を行い、供給するバイアス電流を決定し、決定したバイアス電流を供給する。フィードバック制御部２２は、ＰＩＤ制御により、バイアス電流を調整することで、より高い精度で可動部の温度を調整することができ、可動部の温度変化をより適切に抑制することができる。
【００３８】
次に、図７を用いて、反射手段ドライバ２４によるドライブ周波数の制御方法の一例について説明する。ここで、図７は、共振と、逆起電力との関係を示す説明図である。図７の１番上のグラフに示すように、可動部３２に交流の電流を供給し、可動部３２を振動させる。なお、本実施形態では、交流電流（駆動電圧）として、デューティー比が３３％より小さい、方形波を供給している。可動部３２は交流電流が供給されると、振動し、図７の上から２番目のグラフに示すように、可動部３２の振動により、逆起電力が発生する。この逆起電力は、可動部３２の振動を一周期として、電圧値が変化する。
【００３９】
これにより、コイル４０には、逆起電力と駆動電圧とが重畳した状態となる。このとき、可動部３２の共振周波数と、ドライブ周波数とが一致すると、図７の上から３番目のグラフに示すように、駆動電圧の方形波の中心と起電力のピークが時間的に一致する。これに対して、可動部３２の共振周波数と、ドライブ周波数とが一致していないと、図７の上から４番目（１番下）のグラフに示すように、逆起電力と駆動電圧（方形波）の位相との間にずれが生じる。
【００４０】
反射手段ドライバ２４は、このようにして、コイル４０に流れる電圧を検出し、電圧変化に基づいて、逆起電力と駆動電圧との位相が一致しているかを検出し、検出結果に基づいて、駆動電圧の周波数を調整することで、可動部３２を共振周波数で振動させることができる。つまり、反射手段ドライバ２４は、このコイル４０に流れる電圧から、逆起電力と駆動電圧との位相のずれを検出し、位相のずれが０に近づくように、つまり、逆起電力と交流電流との位相のズレを小さくするように、駆動周波数（交流電流、駆動電圧の周波数）を変化させることで、可動部３２を共振周波数で振動させることができる。
【００４１】
なお、共振反射装置１０は、上述したように、共振周波数が変化しないように可動部３２の温度を調整しているため、ドライブ周波数の調整を行わなくても共振状態で駆動することが可能となるが、上記実施形態のように、駆動周波数を調整することで、より確実に共振状態とすることができ、より適切なドライブ周波数で駆動することができる。
【００４２】
（実施形態２）
次に、図８から図１０を用いて、共振反射装置１０を用いる光学式ガス分析装置１００について説明する。ここで、図８は、共振反射装置を有するガス分析装置の一実施形態の概略構成を示す模式図であり、図９は、図８に示す回折部の概略構成を示す模式図である。また、図１０は、出射光波長と時間との関係を示す説明図である。
【００４３】
光学式ガス分析装置１００は、測定対象のガスに含まれる総炭化水素（ＴＨＣ：Total Hydro-Carbon）を検出する分析装置であり、測定部１０１と、光源１０２と、分光器１０４と、受光部１０６と、分析制御部１３０とを有する。
【００４４】
測定部１０１は、測定対象のガスを保持する容器であり、光を入射させる入光部１１０と、容器内部を通過した光を出射させる出光部１１２とを有する。なお、測定部１０１は、測定対象のガスを閉じ込める容器に限定されず、測定対象のガスを流通させる配管としてもよい。また、大気を測定対象とする場合は、測定部１０１として箱や、管路を設けなくてもよい。
【００４５】
光源１０２は、広波長帯域の光を射出する発光素子である。なお、広波長帯域の光とは、測定対象のガスを検出可能な波長成分を含む光である。光としては、赤外域、可視光域、紫外域等、種々の波長域の光を用いることができる。また光源１０２としては、種々の発光素子を用いることができ、後述する分光器１０４で分光し、必要な波長域の光のみを使用することができるため、測定対象となる波長域以外の波長も含む光を出力する発光素子を用いることができる。
【００４６】
次に、分光器１０４は、図８及び図９に示すように、共振反射装置１０と、回折部１２０と、光学系１２２とを有する。なお、共振反射装置１０の各部の構成は、上述した共振反射装置１０と同様の構成である。そこで、共振反射装置１０の詳細な説明は省略する。共振反射装置１０は、光源１０２から出力される光を反射手段１２で反射させる。なお、反射手段１２は、光を反射する回動部が振動（回動）しているため、光源１０２から出力される光を反射させる反射角は、周期的に変化する。また、光源１０２から出力される光は、反射手段１２に到達時には、平行光となっている。
【００４７】
回折部１２０は、入射した光を回折して反射させる格子であり、共振反射装置１０で反射された光の通過経路上に配置されている。回折部１２０は、共振反射装置１０の反射手段１２の反射角が変化すると、共振反射装置１０で反射された光の入射角が変化する。回折部１２０は、光の入射角によって反射させる光の波長を選択する。つまり、回折部１２０は、光の入射角に応じて、異なる波長の光を反射させる。
【００４８】
光学系１２２は、回折部１２０で回折され、反射された光の通過経路上に配置されており、２つのコリメータレンズと、ピンホールとで構成されている。光学系１２２は、回折部１２０で回折され、反射された光を一方のコリメータレンズで集光し、ピンホールを通過させた後、他方のコリメータレンズで平行光とする。光学系１２２は、これにより、回折部１２０で回折され、反射された光のうち、所定の成分の光のみを出力することができる。つまり、回折部１２０で回折されずに光学系１２２に到達した光、乱反射して光学系１２２に到達した光は、ピンホールを通過できない。または、コリメータレンズで平行光とならないため、光学系１２２からは、選択した光（共振反射装置１０で反射させ、回折部１２０で回折した光）のみを出力することができる。光学系１２２から射出された光は、測定部１０１に入射される。
【００４９】
分光器１０４は、以上のような構成であり、共振反射装置１０により回折部１２０に到達する光の角度を周期的に変化させることで、光学系１２２を通過して外部に出力される光を、波長が周期的に変化する光とすることができる。つまり、波長が選択された光を一定周期で波長掃引しながら出力することができる。
【００５０】
受光部１０６は、光電変換器であり、分光器１０４を射出され、測定部１０１を通過した光、つまり、出光部１１２から出力された光（測定光）が到達する位置に配置されている。受光部１０６は、出光部１１２から出力された光（測定光）を受光し、受光した光を電気信号に変換して、分析制御部１３０に送る。
【００５１】
分析制御部１３０は、光源１０２と、分光器１０４と、受光部１０６との動作を制御する制御部である。また、分析制御部１３０は、受光部１０６から送られる受光信号と、光源１０２を駆動させている条件、分光器１０４の条件（共振反射装置１０の駆動条件、測定タイミングと反射角との関係）とに基づいて、解析を行い、測定対象のガスを分析する。例えば、分析制御部１３０は、測定ガスに含まれる炭化水素の濃度を算出する。具体的には、分析制御部１３０は、各種条件に基づいて測定部１０１に入射した光の波長と強度を算出し、算出した光の強度と、受光部１０６で受光した光の強度と比較し、測定対象のガスにより、入射した光の波長の減衰（光の吸収）を算出する。分析制御部１３０は、このような分析を、分光器１０４により入射した光の波長を連続的に変化させつつ、各波長について繰り返すことにより、一定の波長範囲における、測定対象のガスの吸収率の分布について算出する。さらに、分析制御部１３０は、波長毎の吸収率を解析することで、ガス中に含まれる総炭化水素量を算出する。なお、分析制御部１３０は、物質毎に、吸収する波長と、その吸収の強度についての情報が記憶されており、当該関係と、波長毎の吸収率とを用いることで、ガスの成分を分析することができる。
【００５２】
光学式ガス分析装置１００は、測定光の波長を一定周期で波長掃引しながら、各波長における測定対象のガスの吸収率を検出し、検出結果を分析することで、測定ガスの成分を分析することができる。本実施形態では、総炭化水素量を算出することができる。
【００５３】
さらに、共振反射装置１０を用いることで、温度変化により、可動部３２の振幅が変化することを抑制することができ、回折部１２０に入射する光の角度の変化幅を安定させることができる。これにより、図１０に示すように温度変化により出射光波長（測定部１０１に入射する光の波長）の範囲が変化することを抑制することができる。つまり、温度変化により可動部３２の振幅が変化すると、回折部１２０に入射する光の角度の幅も増減する。回折部１２０に入射する光の角度の幅が増減すると、回折部１２０で回折されて、光学系１２２に到達する光の波長幅も増減する。このように掃引する波長の幅が温度変化により変化すると、検出結果の波長分布の算出結果と実際の結果との間に誤差が生じる。これに対して、光学式ガス分析装置１００は、温度変化により、可動部３２の振幅が変化することを抑制することができるため、掃引する波長の幅が変化することを抑制することができ、検出結果の波長分布の算出結果と実際の結果との間で発生する誤差を抑制することができる。つまり計測誤差をより小さくすることができる。
【００５４】
また、光学式ガス分析装置１００は、測定対象として種々の物質を用いることができ、炭化水素に限定されず、窒素酸化物、硫化酸化物、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア等の濃度も測定することができる。また、光学式ガス分析装置１００は、ディーゼルエンジンに取付、ディーゼルエンジンに供給する燃料経路を流れる炭化水素を計測することができる。また、光学式ガス分析装置１００は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれる物質を計測してもよい。なお、排ガスを排出する機関、つまり測定対象のガスを排出（供給）する装置は、これに限定されず、ガソリンエンジンや、ガスタービン等種々の内燃機関に用いることができる。また、内燃機関を有する装置としては、車両、船舶、発電機等種々の装置が例示される。さらに、ゴミ焼却炉から排出される排ガスに含まれる所定物質の濃度を計測することもできる。
【００５５】
（実施形態３）
次に、図１１を用いて、共振反射装置１０を用いる画像スキャナ２００について説明する。ここで、図１１は、共振反射装置を有する画像スキャナの一実施形態の概略構成を示す模式図である。画像スキャナ２００は、被写体２３０の画像を読み取る画像読み取り装置であり、共振反射装置１０と、受光部２１０と、アンプ２１２と、データ統合部２１４と、画像情報処理部２１６と、スキャナ制御部２２０と、を有する。なお、画像スキャナ２００は、さらに、被写体２３０を照明する光源や、被写体２３０または読取部を走査させる相対移動機構や、操作指示を入力する操作部、検出結果等を表示させる表示部等、画像スキャナ２００に必要な各部を有する。
【００５６】
共振反射装置１０は、可動部３２を振動させることで、被写体２３０から反射された光のうち、受光部２１０が受光する被写体２３０の位置を走査させる。つまり、共振反射装置１０は、可動部３２を振動させることで、受光部２１０が画像を読み取る位置を走査させる。なお、共振反射装置１０の各部の構成は、上述した共振反射装置１０と同様の構成である。
【００５７】
受光部２１０は、光電変換器であり、被写体２３０から共振反射装置１０に到達し、共振反射装置１０で反射された光を受光し、受光した光を電気信号に変換して、アンプ２１２に送る。
【００５８】
アンプ２１２は、受光部２１０から出力された電気信号を増幅してデータ統合部２１４に送る。データ統合部２１４は、アンプ２１２から受光した電子信号から画像の色、明度の情報を取得し、さらに、共振反射装置１０の反射手段ドライバ２４から可動部３２の角度（振幅位相）の情報を取得する。データ統合部２１４は、画像の色、明度の情報と、可動部３２の角度（振幅位相）の情報に基づいた位置情報とを対応付けて、画像情報処理部２１６に送る。画像情報処理部２１６は、データ統合部２１４で対応付けられた位置と画像の色の情報、明度の情報とを順次保存する。
【００５９】
スキャナ制御部２２０は、共振反射装置１０と、受光部２１０と、アンプ２１２と、データ統合部２１４と、画像情報処理部２１６の各部の動作を制御する。スキャナ制御部２２０は、共振反射装置１０の可動部を振動させ、受光部２１０により各位置の画像を読み取り、アンプ２１２と、データ統合部２１４と、画像情報処理部２１６とで順次処理を行い、被写体２３０の各位置における画像情報を読み取ることで、被写体２３０の画像を読み取ることができる。なお、本実施形態では、共振反射装置１０は、一方向（１つのライン上）を振動する構成であるが、共振反射装置１０（反射手段１２）の角度を変化させたり、反射手段１２と被写体２３０とを相対的に移動させたりすることで、被写体２３０の全面の画像情報を取得することができる。
【００６０】
ここで、画像スキャナ２００は、共振反射装置１０を用いることで、温度変化により、可動部３２の振幅が変化することを抑制することができる。可動部３２の振幅の変化を抑制することで、受光部２１０が読み取る画像幅を一定にすることができる。また、一周期における読み取り位置の変化も抑制することができる。このように、読み取る画像幅を一定にできることで、データ統合部の算出結果と実際の結果との間で発生する誤差をより小さくすることができる。これにより、読み取り画像が実際の画像よりも伸びた画像となったり、縮んだ画像となったりすることを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明にかかる、共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ及び共振反射装置の制御方法は、入射された光を一定周期で反射角を変化させつつ反射させるのに有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 共振反射装置
１２ 反射手段
１４ 温度検出手段
１６ 制御手段
２０ 温度設定部
２２ フィードバック制御部
２４ 反射手段ドライバ
３０ 固定部
３２ 可動部
３４ トーションバー
３６、３８ 磁石
４０ コイル
４２ 矢印
４４、４６、４８ 実線
１００ 光学式ガス分析装置
１０１ 測定部
１０２ 光源
１０４ 分光器
１０６ 受光部
１１０ 入光部
１１２ 出光部
１２０ 回折部
１２２ 光学系
１３０ 分析制御部
２００ 画像スキャナ
２１０ 受光部
２１２ アンプ
２１４ データ統合部
２１６ 画像情報処理部
２２０ スキャナ制御部
２３０ 被写体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した光を反射させる反射部を振動させて、反射光を振動させる共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ、及び、共振反射装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射した光を反射させる反射部を振動させて、反射光を振動させる共振反射装置としては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いた装置がある。この共振反射装置は、反射面を有する可動部と、固定部とをトーションバーで連結し、トーションバーを回転軸として可動部を回動させることで、反射面を振動させる（特許文献１、特許文献２参照）。また、共振反射装置は、固定部に磁石を配置し、可動部にコイルを配置し、当該コイルに供給する電流を制御することで、可動部を振動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３１６７９号公報
【特許文献２】特開２００４−３３４９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、共振反射装置は、可動部を安定して、つまり、所定の周期で振動させるために、効率よく振動させるために、可動部の共振周波数で振動させる。そのため、共振反射装置は、可動部の振動状態を検出し、その検出結果に基づいて、コイルに供給する電流を制御している。
【０００５】
しかしながら、可動部の振動状態は、駆動する条件によって変化する。ここで、駆動する条件が変化すると、共振状態で振動させても、振動角が微小に変化する。そのため、共振状態を維持しても、可動部の振幅角を高い精度で制御することが困難となる。また、可動部の振動状態の変化を検出し、その変化に基づいて、駆動を制御していると、時間遅れが生じる。このように可動部の振動状態が変化すると、その反射光を一定条件で用いることが困難となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より安定して可動部を振動させることができる共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ、及び、共振反射装置の制御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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、固定部、一方の端部が前記固定部と連結したトーションバー、前記トーションバーの他方の端部と連結し、前記トーションバーとの連結部分を回転軸として前記固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで前記可動部を回動させる駆動部を備える反射手段と、前記反射手段の前記可動部の温度を非接触で検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出した前記可動部の温度に基づいて、前記駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整する制御手段と、を有することを特徴とする。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。
【０００８】
ここで、前記駆動部は、前記固定部に配置された磁石と、前記可動部に配置されたコイルとで構成され、前記コイルに交流電流が供給され、前記コイルと前記磁石との間にローレンツ力が発生されることで、前記固定部に対して前記可動部を回動させることが好ましい。これにより、可動部をより適切に回動させることができる。
【０００９】
また、前記制御手段は、前記駆動部から供給される逆起電力を検出し、検出した逆起電力と、交流電流と位相のズレを検出し、検出した結果に基づいて、検出した逆起電力と、交流電流との位相のズレをより小さくする交流電流を算出し、前記駆動部から算出した交流電流を供給させることが好ましい。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。さらに、共振状態でより安定して振動させることができる。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出した前記可動部の温度と予め設定した設定温度とに基づいて、ＰＩＤ制御を行い、前記バイアス電流を調整することが好ましい。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。
【００１１】
また、前記温度検出手段は、前記可動部の回転軸上の温度を検出することが好ましい。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。
【００１２】
または、本発明は、測定対象のガスを含有するまたは測定対象のガスが内部を流通する計測セルと、広波長帯域の光を射出する発光部と、前記発光部から射出された光を前記計測セルに案内する光学系と、前記光学系から入射され、前記計測セルを通過した光を受光する受光部と、前記受光部で取得した情報に基づいて、前記計測セルを流れるガスを分析する分析部と、を有し、前記光学系は、上記のいずれかに記載の共振反射装置、及び、前記共振反射装置で反射させた光を回折する回折格子を備え、前記共振反射装置の可動部を振動させて、前記発光部から射出された光を反射させる角度を変化させ、前記回折格子に到達する光の角度を変化させることで、前記回折格子で回折し、前記計測セルに入射させる光の波長を変化させることを特徴とする。これにより、より高い精度でガスを分析することができる。
【００１３】
また、本発明は、被写体の読み取り位置を走査させつつ、前記被写体の画像を取得する画像スキャナであって、上記のいずれかに記載の共振反射装置と、入射した光を信号に変換する光電変換部と、前記共振反射装置の可動部を振動させ、前記共振反射装置の可動部で反射し、前記光電変換部に入射する前記被写体の読取位置を走査させて、前記被写体の画像情報を取得する制御部と、を有することを特徴とする。これにより、より高い精度で画像を読み取ることができる。
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、固定部、一方の端部が前記固定部と連結したトーションバー、前記トーションバーの他方の端部と連結し、前記トーションバーとの連結部分を回転軸として前記固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで前記可動部を回動させる駆動部を備える反射手段を有し、前記可動部を回動させることで、光を反射させる共振反射装置の制御方法であって、前記反射手段の前記可動部の温度を非接触で検出する温度検出ステップと、前記温度検出ステップで検出した前記可動部の温度に基づいて、前記駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整するステップと、を有することを特徴とする。これにより、より安定して可動部を振動させることができ、可動部の振幅が増減することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ、及び、共振反射装置の制御方法は、より安定して可動部を振動させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、共振反射装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す反射手段の概略構成を示す正面図である。
【図３】図３は、図１に示す反射手段の概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示す共振反射装置の反射手段ドライバから供給する電流の一例を示すグラフである。
【図５】図５は、温度変化と可動部の共振時の振幅との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、フィードバック制御部の動作を示すフロー図である。
【図７】図７は、共振と、逆起電力との関係を示す説明図である。
【図８】図８は、共振反射装置を有するガス分析装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図９】図９は、図８に示す回折部の概略構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、出射光波長と時間との関係を示す説明図である。
【図１１】図１１は、共振反射装置を有する画像スキャナの一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１８】
（実施形態１）
図１は、共振反射装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。図１に示す共振反射装置１０は、回動する反射面で光を反射させる反射手段１２と、反射手段１２の温度を非接触で検出する温度検出手段１４と、温度検出手段１４で検出した温度及びその他制御条件に基づいて反射手段１２の動作を制御する制御手段１６と、を有する。
【００１９】
以下、図２及び図３を用いて、反射手段１２について説明する。図２は、図１に示す反射手段の概略構成を示す正面図であり、図３は、図１に示す反射手段の概略構成を示す断面図である。反射手段１２は、図２及び図３に示すように、固定部３０と、可動部３２と、トーションバー３４と、磁石３６、磁石３８と、コイル４０とを有する。
【００２０】
固定部３０は、板状の部材であり、中心に開口が形成されている。また、固定部３０は、任意の支持部材（図示省略）に対して固定されている。なお、支持部材は、共振反射装置を設ける装置の筺体や、基板等である。可動部３２は、固定部３０の開口に配置された板状の部材であり、一方の面（表面、面積が最も大きい面）が反射面３３となっている。ここで、可動部３２は、基本的に、面積が最も大きい２つの面のうち、温度検出手段１４と対面していない面が反射面３３となる。また、可動部３２は、固定部３０の開口よりも小さく、固定部３０との間には、空間が形成されている。２つのトーションバー３４は、それぞれ、可動部３２の側面の中間点に配置されており、固定部３０と可動部３２とを連結している。なお、２つのトーションバー３４は、可動部３２の側面の４面のうち、平行な２つの面に配置されており、それぞれが、可動部３２と可動部３２に対面する固定部３０とを連結している。トーションバー３４は、ねじれ方向に変形する部材であり、本実施形態では、２つのトーションバー３４を結んだ方向を軸として、軸回りに変形する。
【００２１】
固定部３０と、可動部３２と、トーションバー３４とは、以上のような関係で配置されており、可動部３２は、固定部３０の開口内に配置されており、２つのトーションバー３４により固定部３０に対して固定されている。また、２つのトーションバー３４は、２つのトーションバー３４を結んだ軸に対して回転方向に変形可能であるため、可動部３２は、固定部３０に対して、２つのトーションバー３４を結んだ線を軸として回動可能となる。つまり、図３に示すように、可動部３２は、矢印４２方向に回動可能である。これにより可動部３２は、例えば、可動部３２ａの位置から可動部３２ｂの位置まで往復運動させ、回動（振動）させることができる。また、可動部３２の反射面３３は、入射した光Ｌ１を反射させる。
【００２２】
次に、磁石３６と磁石３８は、可動部３２の４つの側面のうち、トーションバー３４と接続していない２つの側面と対面している固定部３０の面の近傍に配置されている。また、コイル４０は、可動部３２の側面に沿って、つまり外周に沿って配置されている。またコイル４０は、制御手段１６と接続されており、制御手段１６から電流が供給される。
【００２３】
反射手段１２は、制御手段１６から電流が供給されることで、コイル４０と磁石３６との間、またはコイル４０と磁石３８との間にローレンツ力が発生する。これにより、固定部３０と可動部３２との間、特に４つの側面のうち、磁石３６、３８が配置されている２つの面に磁界及び電流の方向と直交する方向の力が発生し、磁石３６、３８が配置されている面の固定部３０と可動部３２とに矢印４２の方向の力が生まれる。また、制御手段１６から供給する電流を交流電流とすることで、発生するローレンツ力を周期的に変化させ、可動部３２を固定部３０に対してトーションバー３４を軸として回動させることができる。
【００２４】
図１及び図２を用い、共振反射装置１０の説明を続ける。温度検出手段１４は、非接触で温度を検出する温度検出機構であり、可動部３２の温度、具体的には、可動部３２の反射面２４とは反対側の面のうち、回転軸となる（２つのトーションバー３４を結んだ線上の）部分の温度を検出する。なお、温度検出手段１４としては、非接触で温度を検出する各種温度計を用いることができ、例えば、赤外線放射温度計を用いることができる。
【００２５】
制御手段１６は、温度設定部２０と、フィードバック制御部２２と、反射手段ドライバ２４とを有し、温度設定部２０の設定温度と温度検出手段１４の検出結果に基づいて、フィードバック制御部２２で制御条件を決定し、その後、決定した制御条件を加味して反射手段ドライバ２４により反射手段１２の動作を制御する。温度設定部２０は、可動部３２の設定温度（基準温度）を設定する設定部である。なお、温度設定部２０は、ユーザの入力や、予め設定された条件に基づいて設定温度を設定する。本実施形態の温度設定部２０は、設定温度を一定の温度範囲として設定しており、設定温度の上限値と下限値が設定されている。
【００２６】
フィードバック制御部２２は、温度設定部２０の設定温度と温度検出手段１４の検出結果とに基づいて、制御条件を決定する。具体的には、反射手段１２のコイル４０に供給する後述するバイアス電流の大きさ（または、バイアス電流を決定するための条件）を決定する。フィードバック制御部２２は、演算結果を反射手段ドライバ２４に送る。なお、フィードバック制御部２２は、温度検出手段１４の検出結果が温度設定部２０の設定温度よりも低い場合は、可動部３２の温度を上昇させるバイアス電流の大きさ（電流値）とし、温度検出手段１４の検出結果が温度設定部２０の設定温度よりも高い場合は、可動部３２の温度を低下させる（または、上昇させない）バイアス電流の大きさ（電流値）とする。
【００２７】
反射手段ドライバ２４は、反射手段１２の駆動を制御する制御機構であり、反射手段１２のコイル４０に供給する電流を制御する。反射手段ドライバ２４は、反射手段１２のコイル４０に、反射手段１２の可動部３２が共振で振動する周波数の交流電流を供給する。また、反射手段ドライバ２４は、交流電流にバイアス電流を重畳して供給する。つまり、反射手段ドライバ２４は、図４に示すように、電流値が変化する一定の周期で交流電流に、電流値が一定のバイアス電流を重畳した電流をコイル４０に供給する。ここで、図４は、図１に示す共振反射装置の反射手段ドライバから供給する電流の一例を示すグラフである。なお、バイアス電流は上述したようにフィードバック制御部２２によって決定された値である。また、反射手段ドライバ２４は、コイル４０で発生する逆起電力に基づいて、共振周期を算出し、交流電流の周波数を調整する。
【００２８】
制御手段１６は、以上のようにして、温度検出手段１４で検出した温度と温度設定部２０で設定した値とに基づいて、バイアス電流の大きさを調整し、可動部３２の温度を調整しつつ、交流電流を供給することで、反射手段１２の可動部３２を振動させる。つまり、制御手段１６は、可動部３２にバイアス電流を流すことで、可動部３２を加熱することができ、この加熱量を調整することで、可動部３２の温度を調整することができる。なお、調整により発生するバイアス電流による傾きの変化は、共振している場合の振幅に比べて微小である。そのため、バイアス電流の変化が振幅に与える影響は無視することが出来る程度である。このため、バイアス電流は、反射手段１２の駆動（振動動作）には、影響を与えない。
【００２９】
共振反射装置１０は、温度検出手段１４で検出した可動部３２の温度に基づいて、制御手段１６から反射手段１２に交流電流に加えバイアス電流を供給することで、可動部３２の温度を設定温度の範囲に維持しつつ、可動部３２を振動させることができる。なお、可動部３２の温度を設定温度の範囲に維持することで、可動部３２の周辺の温度状態を一定の範囲とすることができ、可動部３２と連結しているトーションバー３４、さらにトーションバー３４と連結している固定部３０の温度も一定の温度範囲にすることができる。これにより、可動部３２を振動させる各部の相対関係の変化を抑制することができ、つまり、熱による膨張、収縮や、弾性の変化を抑制することができ、可動部３２を振動させるバネ定数及び反射部の回転軸回りの慣性モーメントの変化を抑制することができる。
【００３０】
ここで、図５は、温度変化と可動部の共振時の振幅との関係を示すグラフである。なお、図５は、縦軸を振幅とし、横軸をドライブ周波数とした。なお、振幅とは、可動部３２の振幅である。なお、ドライブ周波数とは、反射手段ドライバ２４からコイル４０に供給する交流電流の周波数である。つまり、図５は、任意のドライブ周波数を供給した場合の可動部３２の振幅を測定した結果を示すグラフである。また、実線４４は、可動部３２の温度をｔ１（℃）としたときのドライブ周波数と振幅との関係の測定結果であり、実線４６は、可動部３２の温度をｔ２（℃）としたときのドライブ周波数と振幅との関係の測定結果である。なお、温度ｔ１と温度ｔ２との関係は、ｔ１＜ｔ２となる。
【００３１】
実線４４に示すように、可動部３２の温度をｔ１（℃）としたときの可動部３２の共振周波数は、振幅が最も大きいドライブ周波数であり、周波数Ｆ１となる。また、実線４６に示すように、可動部３２の温度をｔ２（℃）としたときの可動部３２の共振周波数は、振幅が最も大きいドライブ周波数であり、周波数Ｆ２となる。実線４４や、実線４６に示すように、共振周波数以外のドライブ周波数で反射手段１２を駆動すると、振幅が大幅に減少する。また、温度ｔ１、温度ｔ２と同様に各温度における共振周波数と振幅との関係を結ぶと実線４８となる。図５に示すように、共振周波数は、温度によって変化し、さらに、温度によって共振周波数における振幅の大きさも変化する。
【００３２】
ここで、反射手段１２は、温度変化によって、ドライブ周波数を変化させることで、共振状態は、維持することができるが、共振周波数での振動時の振幅が変化してしまう。これに対して、共振反射装置１０は、温度検出手段１４により温度を検出して、その温度に応じて、バイアス電流を調整することで、温度変化を抑制しつつ、可動部３２を共振させることができる。これにより、共振周波数や、振幅の変化を抑制しつつ、可動部３２を共振させることができ、安定して駆動させることができる。つまり、振動の周期及び振動幅の変化を抑制することができ、より均一の振動で可動部３２を振動させることができる。
【００３３】
また、共振周波数の変化を抑制できるため、共振周波数のズレを追従する動作、つまり、ドライブ周波数の調整動作を少なく、また、なくすことができる。また、調整時間を短くまたはなくすことができるため、より長い時間共振状態で駆動することができ、調整状態で駆動することを抑制できる。
【００３４】
また、共振反射装置１０は、温度検出手段１４により非接触で可動部３２の温度を検出することで、反射手段１２の振動動作、つまり、可動部３２の振動動作に影響を与えることなく、可動部３２の温度を検出することができる。ここで、温度検出手段１４は、本実施形態のように、可動部３２の反射面３３とは反対側の面の温度を検出することが好ましく、さらに、回転軸上の温度を検出することが好ましい。反射面３３とは反対側の面の温度を検出することで、入射光、反射光に影響を与えることを抑制することができる。また、回転軸上の温度を検出することで、可動部３２の振動時に測定位置の位置ずれが生じることを抑制できる。つまり同じ位置の温度を計測することができる。なお、温度検出手段１４は、上記効果を得ることが出来るため、可動部３２の本実施形態と同様の位置を計測することが好ましいが、これには限定されない。例えば、可動部３２の反射面３３の温度を計測しても、トーションバー３４の温度を計測してもよい。また、複数点の温度を計測してもよい。
【００３５】
次に、共振反射装置１０による温度維持動作（温度調整動作）について説明する。ここで、図６は、フィードバック制御部の動作を示すフロー図である。まず、フィードバック制御部２２は、ステップＳ１２として、温度検出手段１４で検出した温度情報を取得する。なお、フィードバック制御部２２は、温度設定部２０で設定された設定温度の情報を取得している。フィードバック制御部２２は、ステップＳ１２で温度情報を取得したら、ステップＳ１４として、ステップＳ１２で検出した温度が基準温度の上限値よりも高いかを判定する。フィードバック制御部２２は、ステップＳ１４で検出した温度が基準温度の上限値よりも高い（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ１６として、バイアス電流を低減させる。具体的には、バイアス電流の設定値を直前の値よりも小さくする。フィードバック制御部２２は、ステップＳ１６でバイアス電流を低減させたら、処理を終了する。
【００３６】
また、フィードバック制御部２２は、ステップＳ１４で検出した温度が基準温度の上限値よりも高くない（Ｎｏ）、つまり基準温度の上限値以下であると判定したら、ステップＳ１８として、基準温度の下限値よりも低いかを判定する。フィードバック制御部２２は、ステップＳ１８で検出した温度が基準温度の下限値よりも低い（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２０として、バイアス電流を増加させる。具体的には、バイアス電流の設定値を直前の値よりも大きくする。フィードバック制御部２２は、ステップＳ２０でバイアス電流を増加させたら、処理を終了する。また、フィードバック制御部２２は、ステップＳ１８で検出した温度が基準値の下限よりも低くない（Ｎｏ）、つまり、基準値の下限以上であると判定したら、処理を終了する。フィードバック制御部２２は、温度検出手段１４から温度情報が送られてくる毎に、または、一定時間毎に、本処理を繰り返すことで、バイアス電流の値を調整する。
【００３７】
なお、本実施形態では、設定温度に対するオン／オフの制御で温度を制御したが、これには限定されない。フィードバック制御部２２は、ＰＩＤ制御により、バイアス電流の大きさを調整してもよい。この場合、フィードバック制御部２２は、検出した温度と設定温度とに基づいて、供給するバイアス電流を調整する。具体的には、フィードバック制御部２２は、検出した温度と設定温度とを用いて、ＰＩＤ制御で設定されている演算を行い、供給するバイアス電流を決定し、決定したバイアス電流を供給する。フィードバック制御部２２は、ＰＩＤ制御により、バイアス電流を調整することで、より高い精度で可動部の温度を調整することができ、可動部の温度変化をより適切に抑制することができる。
【００３８】
次に、図７を用いて、反射手段ドライバ２４によるドライブ周波数の制御方法の一例について説明する。ここで、図７は、共振と、逆起電力との関係を示す説明図である。図７の１番上のグラフに示すように、可動部３２に交流の電流を供給し、可動部３２を振動させる。なお、本実施形態では、交流電流（駆動電圧）として、デューティー比が３３％より小さい、方形波を供給している。可動部３２は交流電流が供給されると、振動し、図７の上から２番目のグラフに示すように、可動部３２の振動により、逆起電力が発生する。この逆起電力は、可動部３２の振動を一周期として、電圧値が変化する。
【００３９】
これにより、コイル４０には、逆起電力と駆動電圧とが重畳した状態となる。このとき、可動部３２の共振周波数と、ドライブ周波数とが一致すると、図７の上から３番目のグラフに示すように、駆動電圧の方形波の中心と起電力のピークが時間的に一致する。これに対して、可動部３２の共振周波数と、ドライブ周波数とが一致していないと、図７の上から４番目（１番下）のグラフに示すように、逆起電力と駆動電圧（方形波）の位相との間にずれが生じる。
【００４０】
反射手段ドライバ２４は、このようにして、コイル４０に流れる電圧を検出し、電圧変化に基づいて、逆起電力と駆動電圧との位相が一致しているかを検出し、検出結果に基づいて、駆動電圧の周波数を調整することで、可動部３２を共振周波数で振動させることができる。つまり、反射手段ドライバ２４は、このコイル４０に流れる電圧から、逆起電力と駆動電圧との位相のずれを検出し、位相のずれが０に近づくように、つまり、逆起電力と交流電流との位相のズレを小さくするように、駆動周波数（交流電流、駆動電圧の周波数）を変化させることで、可動部３２を共振周波数で振動させることができる。
【００４１】
なお、共振反射装置１０は、上述したように、共振周波数が変化しないように可動部３２の温度を調整しているため、ドライブ周波数の調整を行わなくても共振状態で駆動することが可能となるが、上記実施形態のように、駆動周波数を調整することで、より確実に共振状態とすることができ、より適切なドライブ周波数で駆動することができる。
【００４２】
（実施形態２）
次に、図８から図１０を用いて、共振反射装置１０を用いる光学式ガス分析装置１００について説明する。ここで、図８は、共振反射装置を有するガス分析装置の一実施形態の概略構成を示す模式図であり、図９は、図８に示す回折部の概略構成を示す模式図である。また、図１０は、出射光波長と時間との関係を示す説明図である。
【００４３】
光学式ガス分析装置１００は、測定対象のガスに含まれる総炭化水素（ＴＨＣ：Total Hydro-Carbon）を検出する分析装置であり、測定部１０１と、光源１０２と、分光器１０４と、受光部１０６と、分析制御部１３０とを有する。
【００４４】
測定部１０１は、測定対象のガスを保持する容器であり、光を入射させる入光部１１０と、容器内部を通過した光を出射させる出光部１１２とを有する。なお、測定部１０１は、測定対象のガスを閉じ込める容器に限定されず、測定対象のガスを流通させる配管としてもよい。また、大気を測定対象とする場合は、測定部１０１として箱や、管路を設けなくてもよい。
【００４５】
光源１０２は、広波長帯域の光を射出する発光素子である。なお、広波長帯域の光とは、測定対象のガスを検出可能な波長成分を含む光である。光としては、赤外域、可視光域、紫外域等、種々の波長域の光を用いることができる。また光源１０２としては、種々の発光素子を用いることができ、後述する分光器１０４で分光し、必要な波長域の光のみを使用することができるため、測定対象となる波長域以外の波長も含む光を出力する発光素子を用いることができる。
【００４６】
次に、分光器１０４は、図８及び図９に示すように、共振反射装置１０と、回折部１２０と、光学系１２２とを有する。なお、共振反射装置１０の各部の構成は、上述した共振反射装置１０と同様の構成である。そこで、共振反射装置１０の詳細な説明は省略する。共振反射装置１０は、光源１０２から出力される光を反射手段１２で反射させる。なお、反射手段１２は、光を反射する回動部が振動（回動）しているため、光源１０２から出力される光を反射させる反射角は、周期的に変化する。また、光源１０２から出力される光は、反射手段１２に到達時には、平行光となっている。
【００４７】
回折部１２０は、入射した光を回折して反射させる格子であり、共振反射装置１０で反射された光の通過経路上に配置されている。回折部１２０は、共振反射装置１０の反射手段１２の反射角が変化すると、共振反射装置１０で反射された光の入射角が変化する。回折部１２０は、光の入射角によって反射させる光の波長を選択する。つまり、回折部１２０は、光の入射角に応じて、異なる波長の光を反射させる。
【００４８】
光学系１２２は、回折部１２０で回折され、反射された光の通過経路上に配置されており、２つのコリメータレンズと、ピンホールとで構成されている。光学系１２２は、回折部１２０で回折され、反射された光を一方のコリメータレンズで集光し、ピンホールを通過させた後、他方のコリメータレンズで平行光とする。光学系１２２は、これにより、回折部１２０で回折され、反射された光のうち、所定の成分の光のみを出力することができる。つまり、回折部１２０で回折されずに光学系１２２に到達した光、乱反射して光学系１２２に到達した光は、ピンホールを通過できない。または、コリメータレンズで平行光とならないため、光学系１２２からは、選択した光（共振反射装置１０で反射させ、回折部１２０で回折した光）のみを出力することができる。光学系１２２から射出された光は、測定部１０１に入射される。
【００４９】
分光器１０４は、以上のような構成であり、共振反射装置１０により回折部１２０に到達する光の角度を周期的に変化させることで、光学系１２２を通過して外部に出力される光を、波長が周期的に変化する光とすることができる。つまり、波長が選択された光を一定周期で波長掃引しながら出力することができる。
【００５０】
受光部１０６は、光電変換器であり、分光器１０４を射出され、測定部１０１を通過した光、つまり、出光部１１２から出力された光（測定光）が到達する位置に配置されている。受光部１０６は、出光部１１２から出力された光（測定光）を受光し、受光した光を電気信号に変換して、分析制御部１３０に送る。
【００５１】
分析制御部１３０は、光源１０２と、分光器１０４と、受光部１０６との動作を制御する制御部である。また、分析制御部１３０は、受光部１０６から送られる受光信号と、光源１０２を駆動させている条件、分光器１０４の条件（共振反射装置１０の駆動条件、測定タイミングと反射角との関係）とに基づいて、解析を行い、測定対象のガスを分析する。例えば、分析制御部１３０は、測定ガスに含まれる炭化水素の濃度を算出する。具体的には、分析制御部１３０は、各種条件に基づいて測定部１０１に入射した光の波長と強度を算出し、算出した光の強度と、受光部１０６で受光した光の強度と比較し、測定対象のガスにより、入射した光の波長の減衰（光の吸収）を算出する。分析制御部１３０は、このような分析を、分光器１０４により入射した光の波長を連続的に変化させつつ、各波長について繰り返すことにより、一定の波長範囲における、測定対象のガスの吸収率の分布について算出する。さらに、分析制御部１３０は、波長毎の吸収率を解析することで、ガス中に含まれる総炭化水素量を算出する。なお、分析制御部１３０は、物質毎に、吸収する波長と、その吸収の強度についての情報が記憶されており、当該関係と、波長毎の吸収率とを用いることで、ガスの成分を分析することができる。
【００５２】
光学式ガス分析装置１００は、測定光の波長を一定周期で波長掃引しながら、各波長における測定対象のガスの吸収率を検出し、検出結果を分析することで、測定ガスの成分を分析することができる。本実施形態では、総炭化水素量を算出することができる。
【００５３】
さらに、共振反射装置１０を用いることで、温度変化により、可動部３２の振幅が変化することを抑制することができ、回折部１２０に入射する光の角度の変化幅を安定させることができる。これにより、図１０に示すように温度変化により出射光波長（測定部１０１に入射する光の波長）の範囲が変化することを抑制することができる。つまり、温度変化により可動部３２の振幅が変化すると、回折部１２０に入射する光の角度の幅も増減する。回折部１２０に入射する光の角度の幅が増減すると、回折部１２０で回折されて、光学系１２２に到達する光の波長幅も増減する。このように掃引する波長の幅が温度変化により変化すると、検出結果の波長分布の算出結果と実際の結果との間に誤差が生じる。これに対して、光学式ガス分析装置１００は、温度変化により、可動部３２の振幅が変化することを抑制することができるため、掃引する波長の幅が変化することを抑制することができ、検出結果の波長分布の算出結果と実際の結果との間で発生する誤差を抑制することができる。つまり計測誤差をより小さくすることができる。
【００５４】
また、光学式ガス分析装置１００は、測定対象として種々の物質を用いることができ、炭化水素に限定されず、窒素酸化物、硫化酸化物、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア等の濃度も測定することができる。また、光学式ガス分析装置１００は、ディーゼルエンジンに取付、ディーゼルエンジンに供給する燃料経路を流れる炭化水素を計測することができる。また、光学式ガス分析装置１００は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれる物質を計測してもよい。なお、排ガスを排出する機関、つまり測定対象のガスを排出（供給）する装置は、これに限定されず、ガソリンエンジンや、ガスタービン等種々の内燃機関に用いることができる。また、内燃機関を有する装置としては、車両、船舶、発電機等種々の装置が例示される。さらに、ゴミ焼却炉から排出される排ガスに含まれる所定物質の濃度を計測することもできる。
【００５５】
（実施形態３）
次に、図１１を用いて、共振反射装置１０を用いる画像スキャナ２００について説明する。ここで、図１１は、共振反射装置を有する画像スキャナの一実施形態の概略構成を示す模式図である。画像スキャナ２００は、被写体２３０の画像を読み取る画像読み取り装置であり、共振反射装置１０と、受光部２１０と、アンプ２１２と、データ統合部２１４と、画像情報処理部２１６と、スキャナ制御部２２０と、を有する。なお、画像スキャナ２００は、さらに、被写体２３０を照明する光源や、被写体２３０または読取部を走査させる相対移動機構や、操作指示を入力する操作部、検出結果等を表示させる表示部等、画像スキャナ２００に必要な各部を有する。
【００５６】
共振反射装置１０は、可動部３２を振動させることで、被写体２３０から反射された光のうち、受光部２１０が受光する被写体２３０の位置を走査させる。つまり、共振反射装置１０は、可動部３２を振動させることで、受光部２１０が画像を読み取る位置を走査させる。なお、共振反射装置１０の各部の構成は、上述した共振反射装置１０と同様の構成である。
【００５７】
受光部２１０は、光電変換器であり、被写体２３０から共振反射装置１０に到達し、共振反射装置１０で反射された光を受光し、受光した光を電気信号に変換して、アンプ２１２に送る。
【００５８】
アンプ２１２は、受光部２１０から出力された電気信号を増幅してデータ統合部２１４に送る。データ統合部２１４は、アンプ２１２から受光した電子信号から画像の色、明度の情報を取得し、さらに、共振反射装置１０の反射手段ドライバ２４から可動部３２の角度（振幅位相）の情報を取得する。データ統合部２１４は、画像の色、明度の情報と、可動部３２の角度（振幅位相）の情報に基づいた位置情報とを対応付けて、画像情報処理部２１６に送る。画像情報処理部２１６は、データ統合部２１４で対応付けられた位置と画像の色の情報、明度の情報とを順次保存する。
【００５９】
スキャナ制御部２２０は、共振反射装置１０と、受光部２１０と、アンプ２１２と、データ統合部２１４と、画像情報処理部２１６の各部の動作を制御する。スキャナ制御部２２０は、共振反射装置１０の可動部を振動させ、受光部２１０により各位置の画像を読み取り、アンプ２１２と、データ統合部２１４と、画像情報処理部２１６とで順次処理を行い、被写体２３０の各位置における画像情報を読み取ることで、被写体２３０の画像を読み取ることができる。なお、本実施形態では、共振反射装置１０は、一方向（１つのライン上）を振動する構成であるが、共振反射装置１０（反射手段１２）の角度を変化させたり、反射手段１２と被写体２３０とを相対的に移動させたりすることで、被写体２３０の全面の画像情報を取得することができる。
【００６０】
ここで、画像スキャナ２００は、共振反射装置１０を用いることで、温度変化により、可動部３２の振幅が変化することを抑制することができる。可動部３２の振幅の変化を抑制することで、受光部２１０が読み取る画像幅を一定にすることができる。また、一周期における読み取り位置の変化も抑制することができる。このように、読み取る画像幅を一定にできることで、データ統合部の算出結果と実際の結果との間で発生する誤差をより小さくすることができる。これにより、読み取り画像が実際の画像よりも伸びた画像となったり、縮んだ画像となったりすることを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明にかかる、共振反射装置、それを用いる光学式ガス分析装置、画像スキャナ及び共振反射装置の制御方法は、入射された光を一定周期で反射角を変化させつつ反射させるのに有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 共振反射装置
１２ 反射手段
１４ 温度検出手段
１６ 制御手段
２０ 温度設定部
２２ フィードバック制御部
２４ 反射手段ドライバ
３０ 固定部
３２ 可動部
３４ トーションバー
３６、３８ 磁石
４０ コイル
４２ 矢印
４４、４６、４８ 実線
１００ 光学式ガス分析装置
１０１ 測定部
１０２ 光源
１０４ 分光器
１０６ 受光部
１１０ 入光部
１１２ 出光部
１２０ 回折部
１２２ 光学系
１３０ 分析制御部
２００ 画像スキャナ
２１０ 受光部
２１２ アンプ
２１４ データ統合部
２１６ 画像情報処理部
２２０ スキャナ制御部
２３０ 被写体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部、一方の端部が前記固定部と連結したトーションバー、前記トーションバーの他方の端部と連結し、前記トーションバーとの連結部分を回転軸として前記固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで前記可動部を回動させる駆動部を備える反射手段と、
前記反射手段の前記可動部の温度を非接触で検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出した前記可動部の温度に基づいて、前記駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整する制御手段と、を有することを特徴とする共振反射装置。
【請求項２】
前記駆動部は、前記固定部に配置された磁石と、前記可動部に配置されたコイルとで構成され、前記コイルに交流電流が供給され、前記コイルと前記磁石との間にローレンツ力が発生されることで、前記固定部に対して前記可動部を回動させることを特徴とする請求項１に記載の共振反射装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記駆動部から供給される逆起電力を検出し、検出した逆起電力と、交流電流と位相のズレを検出し、検出した結果に基づいて、検出した逆起電力と、交流電流との位相のズレをより小さくする交流電流を算出し、前記駆動部から算出した交流電流を供給させることを特徴とする請求項１または２に記載の共振反射装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記温度検出手段で検出した前記可動部の温度と予め設定した設定温度とに基づいて、ＰＩＤ制御を行い、前記バイアス電流を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の共振反射装置。
【請求項５】
前記温度検出手段は、前記可動部の回転軸上の温度を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の共振反射装置。
【請求項６】
測定対象のガスを含有する計測セルと、
広波長帯域の光を射出する発光部と、
前記発光部から射出された光を前記計測セルに案内する光学系と、
前記光学系から入射され、前記計測セルを通過した光を受光する受光部と、
前記受光部で取得した情報に基づいて、前記計測セルを流れるガスを分析する分析部と、を有し、
前記光学系は、請求項１から５のいずれか１項に記載の共振反射装置、及び、前記共振反射装置で反射させた光を回折する回折格子を備え、前記共振反射装置の可動部を振動させて、前記発光部から射出された光を反射させる角度を変化させ、前記回折格子に到達する光の角度を変化させることで、前記回折格子で回折し、前記計測セルに入射させる光の波長を変化させることを特徴とする光学式ガス分析装置。
【請求項７】
被写体の読み取り位置を走査させつつ、前記被写体の画像を取得する画像スキャナであって、
請求項１から５のいずれか１項に記載の共振反射装置と、
入射した光を信号に変換する光電変換部と、
前記共振反射装置の可動部を振動させ、前記共振反射装置の可動部で反射し、前記光電変換部に入射する前記被写体の読取位置を走査させて、前記被写体の画像情報を取得する制御部と、を有することを特徴とする画像スキャナ。
【請求項８】
固定部、一方の端部が前記固定部と連結したトーションバー、前記トーションバーの他方の端部と連結し、前記トーションバーとの連結部分を回転軸として前記固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで前記可動部を回動させる駆動部を備える反射手段を有し、前記可動部を回動させることで、光を反射させる共振反射装置の制御方法であって、
前記反射手段の前記可動部の温度を非接触で検出する温度検出ステップと、
前記温度検出ステップで検出した前記可動部の温度に基づいて、前記駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整するステップと、を有することを特徴とする共振反射装置の制御方法。
【請求項１】
固定部、一方の端部が前記固定部と連結したトーションバー、前記トーションバーの他方の端部と連結し、前記トーションバーとの連結部分を回転軸として前記固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで前記可動部を回動させる駆動部を備える反射手段と、
前記反射手段の前記可動部の温度を非接触で検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出した前記可動部の温度に基づいて、前記駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整する制御手段と、を有することを特徴とする共振反射装置。
【請求項２】
前記駆動部は、前記固定部に配置された磁石と、前記可動部に配置されたコイルとで構成され、前記コイルに交流電流が供給され、前記コイルと前記磁石との間にローレンツ力が発生されることで、前記固定部に対して前記可動部を回動させることを特徴とする請求項１に記載の共振反射装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記駆動部から供給される逆起電力を検出し、検出した逆起電力と、交流電流と位相のズレを検出し、検出した結果に基づいて、検出した逆起電力と、交流電流との位相のズレをより小さくする交流電流を算出し、前記駆動部から算出した交流電流を供給させることを特徴とする請求項１または２に記載の共振反射装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記温度検出手段で検出した前記可動部の温度と予め設定した設定温度とに基づいて、ＰＩＤ制御を行い、前記バイアス電流を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の共振反射装置。
【請求項５】
前記温度検出手段は、前記可動部の回転軸上の温度を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の共振反射装置。
【請求項６】
測定対象のガスを含有する計測セルと、
広波長帯域の光を射出する発光部と、
前記発光部から射出された光を前記計測セルに案内する光学系と、
前記光学系から入射され、前記計測セルを通過した光を受光する受光部と、
前記受光部で取得した情報に基づいて、前記計測セルを流れるガスを分析する分析部と、を有し、
前記光学系は、請求項１から５のいずれか１項に記載の共振反射装置、及び、前記共振反射装置で反射させた光を回折する回折格子を備え、前記共振反射装置の可動部を振動させて、前記発光部から射出された光を反射させる角度を変化させ、前記回折格子に到達する光の角度を変化させることで、前記回折格子で回折し、前記計測セルに入射させる光の波長を変化させることを特徴とする光学式ガス分析装置。
【請求項７】
被写体の読み取り位置を走査させつつ、前記被写体の画像を取得する画像スキャナであって、
請求項１から５のいずれか１項に記載の共振反射装置と、
入射した光を信号に変換する光電変換部と、
前記共振反射装置の可動部を振動させ、前記共振反射装置の可動部で反射し、前記光電変換部に入射する前記被写体の読取位置を走査させて、前記被写体の画像情報を取得する制御部と、を有することを特徴とする画像スキャナ。
【請求項８】
固定部、一方の端部が前記固定部と連結したトーションバー、前記トーションバーの他方の端部と連結し、前記トーションバーとの連結部分を回転軸として前記固定部に対して回動する板状部材であり、少なくとも一方の面で光を反射する可動部、及び、交流電流が供給されることで前記可動部を回動させる駆動部を備える反射手段を有し、前記可動部を回動させることで、光を反射させる共振反射装置の制御方法であって、
前記反射手段の前記可動部の温度を非接触で検出する温度検出ステップと、
前記温度検出ステップで検出した前記可動部の温度に基づいて、前記駆動部に供給する交流電流に付加するバイアス電流の大きさを調整するステップと、を有することを特徴とする共振反射装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−７８５１５（Ｐ２０１２−７８５１５Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２２８３１（Ｐ２０１０−２２２８３１）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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