JPS61272618A

JPS61272618A - 光チヨツパ装置

Info

Publication number: JPS61272618A
Application number: JP11421185A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nakamoto; 中本　正幸; Yosuke Hirao; 平尾　洋佐
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1986-12-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、光線、赤外線などを一定間隔で遮断す６Ｉツ
バ装置に関する。

〔発明の技術的背景及び問題点〕

近年、光を周期的に遮断する各種の光チョッパ装置が広
く用いられ始めており、その中でも電気的振動子を応用
した装置が５小型、高信頼性の面で優位にあるため、利
用されるに至っている。

例えば、被検出体の温度を検出するための焦電型赤外線
センサにあっては、とのセンサに入射する赤外線を周期
的に遮断する必要があり、加えて。

赤外線の遮断時と、開放時における光量差が大きい程、
その検出精度が良好になることは周知の如くであり、現
在では、第１１図及び第１２図に示す光チョッパ装置で
この動作を果たしているＣ％開昭５９−７３７４２及び
特開昭５８−３２１３１）。

つまり、第１１図（ａｌ　Ｋ示した光チョッパ装置は。

扇状の透光部１０１ａと遮光部１０１ｂを有する第１の
スリット体１０１と、このスリット体１０１をその端部
で支持し、一端が基体１０２　Ｋ固定されている振動体
１０３と、前述の扇状の透光部１０１ａ及び遮光部１０
１ｂと同形状の透光部３０４ａと遮光部１０４ｂが形成
され、基体１０２に第１のスリット体１０１と対向する
ように固定される第２のスリット体１０４とを備えるも
のである。

以上の様に構成された光チョッパ装置において。

振動体１０３を振動させるべく交流信号を印加すると、
第１のスリット体１０１の扇状透光部１０１ａ及び遮光
部１０１ｂと第２のスリット体１０４の扇状透光部１０
４ａ及び遮光部１０４ｂとが重畳する状態と重畳しない
状態とが周期的に現出されて、この光チョッパ装置の入
射光に対して下段に配される焦電型赤外線センサは入射
赤外線量の変化を検知することができる。

しかしながら、同図（ｂｌに示すように基体１０２に固
定される一端を中心に弧を描くように振動する振動体１
０３によって支持される紀１のスリット体１０１と、基
体１０２に固定されている第２のスリット体１０４での
振動時における各々の透光部と遮光部の完全な重畳及び
非重畳状態を実現するべく。

それらを扇状に形成することは困難であった。すなわち
、無電型赤外線センサの検出感度を向上するように、入
射赤外線の遮断及び開放を精度良く行なわせるためには
、光チョッパ装置に配された振動体の振動半径の組節や
、スリット体の高精度製作、調整が不可欠であり、大量
生産に適応した構造ではなかった。

また、第１２図（ａｔに示した光チョッパ装置は、第１
のスリット体１０１と、それを支持する振動体１０３の
配置が、第１１図（ａ）に示した光チョッパ装置と異な
るものである。

つまり、振動体１０３をその長袖が基体１０２に対して
直立するようにし、この直立方向に対して直角方向（振
動体１０３の振動方向）Ｋ第１のスリット体１旧を配し
、この第１のスリット体１０１と対向するように第２の
スリット体１０４が配設されたものである。

以上の様に構成された光チョッパ装置においては、振動
体１０３が基体１０２に対し単に直立して設けられてい
るため第１２図（ｂｌ　Ｋ示す如く、振動体１０３は、
基体１０２に固定された点を中心に弧を描くように振動
するので、第１のスリット体１０１と第２のスリット体
１０４の平行関係が、振動する度に崩れ、その結果、第
１のスリット体１０１と第２のスリット体１０４に形成
された各々の透光部及び遮光部の完全な重畳、非重畳状
態を実現することはできなかりた。

以上、赤外線を検知するための焦電型赤外線センサに用
いられる元チョッパ装置について具体的に説明している
が、これは、他の用途で用いられる光チョッパ装置にも
同じく残存する問題点であった。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を鑑みなされたもので、第１のスリ
ット体が榛数の腕部によって同一の変位量が与えられる
ことによって、第２のスリット体との間で相対的な透光
部及び遮光部の並置方向への移動が行なわれるので、常
に第１及び第２のスリット体が平行状態に維持され、透
光部及び遮光部の略完全な重畳及び非重畳が実現できる
と共に。

その透光部及び遮光部を製作が困難な扇状とする必要が
なくなり、その結果生産性に優れた光チョッパ装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

一端が基体に固定され、少なくともその、一部が振動体
から成る腕部と、この腕部な振動させるように振動体に
駆動信号を供給する制御回路と、腕部により支持され、
腕部の振動方向に透光部及び遮光部が規則正しく形成さ
れた（並置された）第１のスリット体と、この第１のス
リット体と対向するように配設され、第１のスリット体
の透光部及び遮光部に対応する透光部及び遮光部を有す
る第２のスリット体を備え８周期的な光の遮断を行なう
光チョッパ装置であって。

第１の発明は、第１のスリット体が２つの腕部によって
支持され、この腕部の少なくとも一部を成す振動体は、
透光部及び遮光部の並置方向に直交する１つの直線上に
配設されると共に、供給される駆動信号によって第１の
スリン）体に同一１７）変位量を与え、また基体若しく
は腕部が、振動体の延設方向に弾力性を有する構造であ
り。

第２の発明は、第１のスリット体が複数の腕部によって
支持され、この腕部の少なくとも一部を成す振動体は、
透光部及び遮光部の並置方向に対して所定の間隔をもっ
て離間されていると共に。

供給される駆動信号によって第１のスリット体に同一の
変位量を与える構造であるので、第１のスリット体が複
数の腕部によって同一の変位置が与えられることによっ
て、第２のスリット体と共に相対的な透光部及び遮光部
の並置方向への移動が成されるので、常に第１及び第２
のスリット体が平行状態に維持され透光部及び遮光部の
略完全な重畳及び非重畳が実現できると共に、その透光
部及び遮光部を製作が困難な扇状とする必要がなく　　
　□なり、その結果生産性が格段と向上する光チョッパ
装置を提供する。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を以下に図面を用いて詳細に説　　　：
明する。

本発明に係る第１の実施例である光チョッパ装置を第１
図に示す。

絶縁性材料で形成された平面（絶縁性平面）ｌａと、そ
の両端に弾力性を有する平板材料（弾力性平面）　ｌｂ
を取り付けることにより、コの字状の基体１１が形成さ
れている。また、第１のスリット体２１は、透光部２ａ
及び遮光部２ｂの並置方向つまり規則正しく形成された
透光部２ａ及び遮光部２ｂの連なる方向（図中Ｙ方向）
に１ｕダしく図中Ｘ方向）、この第１のスリット体２１
を中心に２つの腕部Ａｌ、Ａ２を呈し、各々の腕部Ａｌ
、Ａ２の一端が基体１１の弾力性半面１ｂＫ固定さｈる
２本の振動体３によって、その両端の中央部が堅固に支
持されている。ここで腕部Ａｘ、Ａ２を成す振動体３は
、　ｐｚ’ｒ糸磁器から成るバイモルフ振動体であり１
弾力性乎面１ｂ近傍の両面に駆動信号が供給される甫４
１！！４が各々形成されるものであって、その駆動信号
を入力すると、スリット体の遮光部及び遮光部の並置方
向（図中Ｙ方向）に振動するものである。またこの第１
のスリット体２１ニついて説明すると。

第２図に示す様に、遮光性を有する例えばアルミニウム
等を材料とし、約Ｉ　１１１幅の光を透過させる透光部
２ａを１ｏ程度の間隔を置いて多数切欠によって製作し
たものである。つまり、透光部２ａと透光部２ａの間に
は、その幅（約１ｉｎ）と同じ幅の遮光部２ｂが存在し
、遮光部２ａと遮光部２ｂが、規則正しく並置されてい
るものであり１前述の如く。

このスリット体２１は、透光部２ａ及び遮光部２ｂの延
設方向（図中Ｘ方向）と、こ第１を支持する振動体３の
延設方向（図中Ｘ方向）が一致する様ｒ（配設されてい
る。

一方、この第１のスリット体２１と０．５ｍｍ程度の倣
小な間隔を保ちながら平行に対向−４るように配！５１設される第２のスリット体言は、基体の絶縁性平面１ａ
の略中央部に固定されており、　２４１ｏ）スリット体
２１と同形状の透光部５ａ及び遮光部５ｂを有して、同
じくアルミニウム平板等から成っている。

また、この振動体３に駆動信号を供給−［る制御回路（
図示せず）は１例えば、数１１ｚのパルスを発生する発
振器と、この発振器のパルスＶＣ基づいて所定の交流電
圧を出力する重圧印加回路から成るものであり、各々の
腕部Ａｌ、Ａ２が第１のスリット体２１に対して同一の
変位量を生ずるように駆動信号を発生させるものである
。

以上の様に構成された光チョッパ装置において。

各々の振動体３に設けられた電極４に制御回路によって
所定振幅、所定周波数の駆動信号を印加すると、各々の
振動体３は、その駆動信号に応じて。

第３図に示すように変位、方向、振幅を揃えながら矢印
方向に振動する。

ここで、振動体３の振動状態に着目すると、交流駆動信
号が印加された場合、その振動体３は透光部の延設方向
（図中Ｘ方向）にわずかに収縮しながら、透光部及び遮
光部の並置方向（図中Ｙ方向）に変位を生ずる。本実施
例では、各々の振動体３が弾力性平面１ｂＫ固定されて
おり、また第１のスリット体２１が、この２本の振動体
３によって挾持された状態で固定されているので、駆動
信号が印加されると１弾力性千面１ｂをスリット体１２
１側にわずかに撓ませながら、各々の振動体３は透光部
及び遮光部の並置方向に変位を生ずる。

これＫよって、振動体３によって堅固に保持される第１
のスリット体２１が、透光部及び遮光部の並置方向に振
動するので、前述の第１．第２の透光部２ａ　、　５ａ
同士、及び第２の透光部５ａと第１の遮光部２ｂ、及び
第２の遮光部５ｂと第１の透光部銭とが夫々重畳する状
態が周期的に繰返される。

この様に１本実施例によれば、第１及び第２番スリット
体の透光部及び遮光部の略元金な重畳、非重畳が実現さ
れると共に、１つの振動体の円弧を描く如きの振動に則
って、透光部及び遮光部を扇状に形成する必要がなくな
ったので、その製作が至って単純化される。

次に第２の実施例である光チョッパ装置を第４図ＶＣ示
す。

基体１１は、第１の実施例と同じく絶縁性平面１ａと弾
力性平面１ｂとによりコの字状に形成されている。また
、絶縁性平面１ａの略中央には第２のスリット体５１が
配設されている。この第２のスリット体５１とわずかの
間隔を保ちながら対向するように第１のスリット体２１
が配設されている。つまり、第１のスリット体２１は、
透光部２ａ及び遮光部２ｂの並置方向に直交し、第１の
スリット体動体３によって、その並置方向の端部の中央
部が堅固に支持されているものである。

この実施例においても、振動体３に駆動信号を印加する
と、振動体３は、透光部２ａの延設方向にわずかに収縮
しながら、延設方向の約半分の所を中心として弓状に撓
う。したがって透光部及び遮光部の並置方向に変位が生
ずる。これによって。

振動体３によって、その延設方向の約半分の所で堅固に
支持された第１のスリット体２１は、第１の実施例と同
じく透光部及び遮光部の並置方向に振動する。

この実施例によれば、振動体３の振動体方向の変位は、
その延設方向の中央が最大となり、端部に近づくにつれ
て小さくなるので、第１のスリット体２１の微妙な振幅
の調整が、その振動体３の取付は位置の調節によって至
って簡単に実現できる。

次に第３の実施例である光チョッパ装置を第５図に示す
。

基体１１は、第１及び第２の実施例と同様に絶縁性平面
１ａと弾力性平面１ｂとによりコの字状に形成されてい
る。また、絶縁性平面１８には１弾力性千面１ｂと平行
Ｋｍ２のスリット体５１が配設されている。この第２の
スリット体５１とわずかの間隔を保ちながら対向するよ
うに第１のスリット体２１が１本の振動体３によって支
持されている。この振動体３と第１のスリット体２１と
の位置関係についてより詳細に説明すると９両端部が弾
力性平面１ｂに固定され、第１のスリット体２１を中心
に２つの腕部Ａｌ、Ａ２を成す１本の振動体３は、透光
部及び遮光部の並置方向に直交すると共に、延設方向と
直交するように配され、さらにその中央部に第１のスリ
ット体２１が支持されているものである。

・こ・ノの実施例においても、振動体３に駆動信号を印
加すると、振動体３は、その延設方向にわずかに収縮し
ながら、長袖の約半分の所を中心として弓状に撓いなが
ら、第１のスリット体２１に、その振動方向の変位を与
える。

この実施例によれば、振動体３が、スリット体と直立状
態に配置されているので、光チョッパ装置の平面面積（
スリット体を含む平面の面積）を小さくすることができ
る。

次に第４の実施例である光チョッパ装置を第６図に示す
。

基体１１は、前記の実施例と同じく絶縁性平面ｌａと１
弾力性千面１ｂとによってコの字状に形成されている。

また基体１１の図中底面である絶縁性平面１ａの略中夫
には１例えばアルミニウム等の材料から成る第２のスリ
ット体５２が固定されている。この第２のスリット体５
２には透光部５ａ及び遮光部５ｂが１龍程度の寸法をも
って交互に形成されている。この第２のスリット体５２
と０．５．、程度の間隔を保ちながら、アルミニウム等
の平板から成り、第２のスリット体の透光部５ａと遮光
部５ｂと同形状の透光部２ａ、遮光部２ｂを有する第１
のスリット体２２は、スリット体の透光部及び遮光部の
並置方向に所定の間隔をもって離間された２本の振動体
３によって支持されている。さらにこの第１のスリット
体２２を支持し、スリット体２２を中心に合計４つの腕
部Ａｌ　、　Ａ２　、　Ａａ　、　Ａ４を呈する各々の
振動体３は、基体１１の弾力性平面１ｂＫ固着され、各
々の両面には電極４が設けられているものである。

以上の様に構成された光チョッパ装置において。

各々の振動体３に設けられた電極４に所定振幅。

所定周波数の駆動信号を制御回路により印加すると、各
々の振動体３は、その駆動信号に応じて第７図に示すよ
うに変位、方向、振幅を揃えながら矢印方向に振動する
。

ここで、振動体３の振動状態に着目すると、駆動信号が
印加された場合、その両端部が弾力性平面１ｂＫよ−）
て挾持された振動体３は、透光部の延設方向にわずかに
収縮しながら、延設方向の約半分の所を中心として弓状
に撓う。したがって、透光部及び遮光部の並置方向に変
位が生ずる。

これによって２本の振動体３によって、その延設方向の
約半分の所で堅固に保持されたｍｌのスリット体２２が
、透光部及び遮光部の並置方向に振動し、基体１１に固
定された第２のスリット体５２と共に１周期的な光の断
続を現出する。

また、この実施例に関連した第１のスリット体と、振動
体の保持構造の主な変形例を第８図に示す。同図に示す
ものは、スリット体の透光部及び遮光部の並置方向に所
定の間隔をもって離間され。

その透光部及び遮光部の延設方向に配設される４本の腕
部Ａ１．　Ａ２　、　Ａａ　、　Ａ４によって支持され
るものであり、この場合も２図中の矢印方向に振動する
様に振動体が配されている。

次に第５の実施例である光チョッパ装置の第１のスリッ
ト体と腕部の配置関係を第９図に示す。

つまり、第１のスリット体２１は、その透光部及び遮光
部の並置方向に対して所定の間隔をもって離間され８且
つ透光部及び遮光部の延設方向と各々直交する２本の振
動体３によって支持されている。また合ｉｔ　４つの腕
部Ａｌ、　Ａ２　、　Ａａ　、　Ａ４を呈する２本の振
動体３の各々の両端部は、基体１１の弾力性平面１ｂＫ
固定されている。

この実施例によれば、各々の振動体３の熱膨張係数が異
なっている場合においても、熱変動に起因する振動体の
収縮及び伸長が弾力性平面１ｂの撓みとして吸収される
ので、結果として第１のスリット体２１の変動はなく常
に安定した位置を保つことができる。

また、この実施例に関連したｉｉｌ、　ｌのスリット体
２】と、振動体を含む腕部との支持構造の主な変形例を
第１０図に示す。これは、第５の実施例で示した光チョ
ッパ装置において、透光部及び遮光部の延設方向Ｋ１組
の腕部を追加したものと作用的には等価であり、全体と
して８つの腕部Ａｌ〜Ａ８によって第１のスリット体２
１が支持されている構造である。

以上の実施例においては、数値等を用いて具体的に形状
、伺質、構造等を規定しているが１本発明はこれらに限
られることな（、他の形状等によっても目的を呆たすこ
とが可能で）〕る。

また、全ての実施例においては、第１のスリット体と第
２のスリット体に形成さＪまた透光部及び遮光部が各々
同一形状となっているが、これは、入射光の遮断及び開
放を果たせるものであれば良く、換言すると、第１及び
第２のスリット体の各々の透光部及び遮光部が対応する
ものであれば充分である。

同様に、腕部が固定される基体も、実施例に記載された
ものに固執することなく、その仕様を変１；更しても良い。さらけ、振動体の延設方向に対して弾力
性を付加するために形成された弾力性平面についても１
例えば既存の螺旋状バネ材等に置換することも可能であ
る。さらに基体にその作用を持たせることなく、腕部の
一部を例えば螺旋状バネ材０弾力性部材、柔軟性ゴム材
の様な伸縮性を有する部劇で形成し、腕部でその作用を
果たすことも可能であり、またそれらを複合させて用い
ても良い。

また、実施例中では振動体として、　ＰＺＴ系磁器から
成るバイモルフ振動体を用いているが１例えば、　　Ｐ
ｂＴＯａ系磁器、　　ＢａＴｉ０ａ系磁器ａ　　Ｉ−ｒ
　ｓ　’ｒＡｏ　ａ単結晶等を用いたバイモルフ振動体
、音叉型振動子等各種の電歪材料を用いて目的を達する
こともできる。

また１以上の実施例では、腕部の全てを振動体によって
形成しているが、これに限定されることなく、その一部
を振動体とし、その動作を果たしても良く、この場合に
は、−膜材料に比して比較的篩価な振動体を節減でき、
結果として安価な装置を提供できる。さらに以上の実施
例では、各々の腕部が第１のスリット体の透光部及び遮
光部の延設方向と略直交する様にそのスリット体を支持
しているが、これは支障の生じない範囲内であれば任意
の角度を持つ様に配置することも可能であり、装置の用
途、仕様等に応じる様に装置の構造を変化させることが
できる。また同様に腕部も直線状のものに固執すること
なく１例えば湾曲したもの等の形状に変更することがで
きる。

〔発明の効果〕本発明によれば、第１のスリット体が複数の腕部によっ
て同一の変位量が与えらＪすることによって、第２のス
リット体との間で相対的な透光部及び遮光部の並置方向
への移動が行なわれるので。

常に第１及び第２のスリット体が平行状態に維持され、
透光部及び遮光部の略完全な重畳及び非重畳が実現でき
ると共に、その透光部及び遮光部を製作が困難な扇状と
する必要がなくなり、その結果生産性に優れた光チョッ
パ装置を提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は８本発明の一実施例を示す光チョッパ装置の斜
視図。第２図は、第１図に示した光チョッパ装置に用いられる
第２のスリット体の形状を示す概略平面図。第３図＆ま、第１図に示した光チョッパ装置における振
動体及び第１のスリット体の振動状態を示す概略図。第４図乃至第６図は１本発明の他の火施例な示す光チョ
ッパ装置の斜視図。第７図をま、第６図に示した光チョッパ装置における振
動体及び第１のスリット体の振動状態を示す概略図。第８図は１本発明の他の変形例である第１のスリット体
と腕部の支持状態を示す概略平面図。第９図は８本発明の他の実施例を示す光チョツット体と
腕部の支持状幅を示す概略斜視図。第１１図及び第１２図は、従来の光チョッパ装置を示す
斜視図及び第１のスリット体の振動状態を示す概略図で
ある。１１・・・・・・基体、　　　　　　ｔｂ・・・・・・
弾力性平面。２１．２２・・・・・・第１のスリット体。２ａ、５ｂ・・・・・・透光部、　　　２ｂ、５ｂ・・
・・・・遮光部。３・・・・振動体。Ａ１〜Ａ８・・・・・腕部代坤人弁理士　則　近　憲　佑（はが１名）ア＼〜ｒ−− ｆ嘘　　　　　　　　　　　　　□ 征枳Ｉ＠　　　　　　　　　　　　ゝ畦 ″−厭（ｂ）第１１図第１２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端が基体に固定され、振動体を含む腕部と、前
記腕部を振動させるべく前記振動体に駆動信号を供給す
る制御回路と、前記腕部により支持され、前記腕部の振
動方向に並置される透光部及び遮光部を有する第１のス
リット体と、前記第１のスリット体と対向するように配
設され、前記第１のスリット体の透光部及び遮光部に対
応する透光部及び遮光部を有する第２のスリット体を備
え、周期的な光の遮断を行なう光チョッパ装置において
、前記第１のスリット体は、２つの前記腕部によつて支持
され、前記腕部に含まれる前記振動体は、前記透光部及
び遮光部の並置方向に直交する１つの直線上に配設され
ると共に、前記腕部は供給される前記駆動信号によつて
同一の変位置を生じ、且つ前記基体若しくは腕部は、前
記振動体の延設方向に対して弾力性を有して成ることを
特徴とする光チョッパ装置。
（２）腕部は、第１のスリット体の透光部及び遮光部の
延設方向に配設されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光チョッパ装置。
（３）２つの腕部は、１つの振動体によつて形成される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の光チョッパ装置。
（４）２つの腕部は、第１のスリット体の透光部及び遮
光部の延設方向と任意の角度をもつて交差するように配
設されることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
項または第３項記載の光チョッパ装置。
（５）腕部の全ては、振動体によつて形成されることを
特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項また
は第４項記載の光チョッパ装置。
（６）一端が基体に固定され、振動体を含む腕部と、前
記腕部を振動させるべく前記振動体に駆動信号を供給す
る制御回路と、前記腕部により支持され、前記腕部の振
動方向に並置される透光部及び遮光部を有する第１のス
リット体と、前記第１のスリット体と対向するように配
設され、前記第１のスリット体の透光部及び遮光部に対
応する透光部及び遮光部を有する第２のスリット体を備
え、周期的な光の遮断を行なう光チョッパ装置において
、前記第１のスリット体は、複数の前記腕部によつて支持
され、前記腕部に含まれる前記振動体は、前記透光部及
び遮光部の並置方向に対して所定の間隔をもつて離間さ
れていると共に、前記腕部は供給される前記駆動信号に
よつて同一の変位量を生じることを特徴とする光チョッ
パ装置。
（７）基体若しくは腕部は、振動体の延設方向に対して
弾力性を有するように形成されることを特徴とする特許
請求の範囲第６項記載の光チョッパ装置。
（８）第１のスリット体を支持する腕部は、前記第１の
スリット体の透光部及び遮光部の延設方向に配設される
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項または第７項記
載の光チョッパ装置。
（９）第１のスリット体を支持する腕部は、前記第１の
スリット体の透光部及び遮光部の延設方向と任意の角度
をもつて交差するように配設されることを特徴とする特
許請求の範囲第６項、第７項または第８項記載の光チョ
ッパ装置。
（１０）透光部及び遮光部の並置方向に直交する１つの
直線上に配設された複数の腕部が、１つの振動体によつ
て形成されることを特徴とする特許請求の範囲第６項、
第７項、第８項または第９項記載の光チョッパ装置。
（１１）腕部の全ては、振動体によつて形成されること
を特徴とする特許請求の範囲第６項、第７項、第８項、
第９項または第１０項記載の光チョッパ装置。