JP2003149134A - 油膜検知器 - Google Patents
油膜検知器Info
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- JP2003149134A JP2003149134A JP2001344813A JP2001344813A JP2003149134A JP 2003149134 A JP2003149134 A JP 2003149134A JP 2001344813 A JP2001344813 A JP 2001344813A JP 2001344813 A JP2001344813 A JP 2001344813A JP 2003149134 A JP2003149134 A JP 2003149134A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな喫水変動や、あらゆる方向の波立ちの
ある水面でも、安定して油膜検知が行える油膜検知器を
提供すること。 【解決手段】 レーザー光で水面を走査し、その反射光
により水面に存在しうる油分を検知する装置において、
レーザー光源と、レーザー光の照射方向を可変にするミ
ラーとを有するレーザー光走査部と、そのレーザー光走
査部を取付けた回転板と、レーザー光走査部から発せら
れるレーザー走査光を、回転板の中心の略鉛直下の水面
に向けて走査させる回転機構と、水面からのレーザー反
射光を受光する受光部を水面に向けた状態で、回転板の
中心の略鉛直下に配置した受光器とを設ける。レーザー
光走査部におけるレーザー光の照射方向を可変にするミ
ラーに、振動式のミラーまたは回転式の多面体ミラーを
用いてもよい。レーザー光の走査周波数を５０Ｈｚ以
上、走査方向を変える回転数を６０ｒｐｍ以上にしても
よい。
ある水面でも、安定して油膜検知が行える油膜検知器を
提供すること。 【解決手段】 レーザー光で水面を走査し、その反射光
により水面に存在しうる油分を検知する装置において、
レーザー光源と、レーザー光の照射方向を可変にするミ
ラーとを有するレーザー光走査部と、そのレーザー光走
査部を取付けた回転板と、レーザー光走査部から発せら
れるレーザー走査光を、回転板の中心の略鉛直下の水面
に向けて走査させる回転機構と、水面からのレーザー反
射光を受光する受光部を水面に向けた状態で、回転板の
中心の略鉛直下に配置した受光器とを設ける。レーザー
光走査部におけるレーザー光の照射方向を可変にするミ
ラーに、振動式のミラーまたは回転式の多面体ミラーを
用いてもよい。レーザー光の走査周波数を５０Ｈｚ以
上、走査方向を変える回転数を６０ｒｐｍ以上にしても
よい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水路等の水域への
油分の流出を、早期に発見するための油膜検知器に関す
るものである。
油分の流出を、早期に発見するための油膜検知器に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の油膜検知器を、図６の構成図を基
に説明する。半導体レーザー（３０）から発せられたレ
ーザー光（３１）は、変調器（３２）によってパルス変
調光となり、レンズ（３３）によって平行光に絞られ波
長板（３４）を通過後、回転ミラー（３５）に当たる。
回転ミラー（３５）は、モータ（３６）によって回転
し、回転ミラー（３５）に当たったレーザー光（３１）
は、回転ミラー（３５）の周囲に配置された７個の反射
ミラー（３７）によって、光軸が鉛直下の水面（４０）
に対して１〜２°の角度で内側に曲げられたレーザー走
査光（３８）となる。レーザー走査光（３８）の走査角
θは、回転ミラー（３５）の中心と反射ミラー（３７）
のとの距離半径ｒと、反射ミラー（３７）の幅Ｗｍによ
ってきまる。例えば、距離半径ｒ＝４５ｍｍ、反射ミラ
ー（３７）の幅Ｗｍ＝２０ｍｍとすると、走査角θは、
θ＝±１２．５°となり、水面を図の矢印（Ａ）の方向
に走査する。ここで、この走査によって発生した水面
（４０）からのレーザー反射光（３９）が、回転ミラー
（３５）の中心軸上で、かつ水面（４０）からの距離Ｌ
ａの位置に設けられた集光レンズ（４１）の中心に入光
するように７個の反射ミラー（３７）の角度調整をす
る。この時の調整条件は、水面（４０）が静止状態で、
かつ走査角θ＝０°のときのレーザー反射光（３９）
が、集光レンズ（４１）の中心に入光するように調整す
る。集光レンズ（４１）に入光したレーザー反射光（３
９）は、受光素子（４２）で受光された後、光電変換器
（４３）によって電気信号に変換され、比較器（４４）
によって、水面に油膜がある場合とない場合とでの信号
レベルの比較判定を行う。
に説明する。半導体レーザー（３０）から発せられたレ
ーザー光（３１）は、変調器（３２）によってパルス変
調光となり、レンズ（３３）によって平行光に絞られ波
長板（３４）を通過後、回転ミラー（３５）に当たる。
回転ミラー（３５）は、モータ（３６）によって回転
し、回転ミラー（３５）に当たったレーザー光（３１）
は、回転ミラー（３５）の周囲に配置された７個の反射
ミラー（３７）によって、光軸が鉛直下の水面（４０）
に対して１〜２°の角度で内側に曲げられたレーザー走
査光（３８）となる。レーザー走査光（３８）の走査角
θは、回転ミラー（３５）の中心と反射ミラー（３７）
のとの距離半径ｒと、反射ミラー（３７）の幅Ｗｍによ
ってきまる。例えば、距離半径ｒ＝４５ｍｍ、反射ミラ
ー（３７）の幅Ｗｍ＝２０ｍｍとすると、走査角θは、
θ＝±１２．５°となり、水面を図の矢印（Ａ）の方向
に走査する。ここで、この走査によって発生した水面
（４０）からのレーザー反射光（３９）が、回転ミラー
（３５）の中心軸上で、かつ水面（４０）からの距離Ｌ
ａの位置に設けられた集光レンズ（４１）の中心に入光
するように７個の反射ミラー（３７）の角度調整をす
る。この時の調整条件は、水面（４０）が静止状態で、
かつ走査角θ＝０°のときのレーザー反射光（３９）
が、集光レンズ（４１）の中心に入光するように調整す
る。集光レンズ（４１）に入光したレーザー反射光（３
９）は、受光素子（４２）で受光された後、光電変換器
（４３）によって電気信号に変換され、比較器（４４）
によって、水面に油膜がある場合とない場合とでの信号
レベルの比較判定を行う。
【０００３】上述のような投受光方式において、水面に
対するレーザー走査角と、検知器と水面との距離の関係
を、図７の説明図を基に説明する。図７において、回転
ミラー（３５）の回転によって水平方向に走査されたレ
ーザー光（３１）は、反射ミラー（３７）によってθｓ
の角度で水面Ｗｏに照射されるが、水面Ｗｏへのレーザ
走査光（３８）は、図７の紙面に対し垂直方向に走査さ
れる。水面Ｗｏが静止水面のとき、水面Ｗｏに照射され
たレーザ走査光（３８）の一部は、θＲ＝２（９０°−
θｓ）の角度のレーザー反射光（３９）を生じ、集光レ
ンズ（４１）に入光する。この場合、喫水変動に対して
集光レンズ（４１）がレーザー反射光（３９）を受光カ
バーできる範囲は、集光レンズの口径ＲLによって決ま
る。例えば、距離半径をｒ＝４５ｍｍ、集光レンズ（４
１）の口径ＲL＝６０ｍｍ、回転ミラー（３５）と集光
レンズ（４１）との距離をＬｂ＝１７５ｍｍとし、ま
た、水面Ｗｏを基準水面として、基準水面Ｗｏと集光レ
ンズとの距離をＬａ＝１１００ｍｍとすると、レーザー
反射光（３９）が集光レンズ（４１）の中心に入光する
ようにθｓを調整したとき、回転ミラー（３５）の中心
軸と水面Ｗｂ上のレーザー走査光（３８）の反射位置と
の距離をｄとすると、喫水変動ＷH，ＷLのカバー範囲は
次式で示される。 ＷH〜ＷL＝（ｄ±ＲL／４）／（ｔａｎθＲ／２） ……… 但し、ｄ＝Ｌａ・ｒ／（Ｌｂ＋２Ｌａ）＝２０．８ｍｍ θＲ／２＝ａｒｃｔａｎ（Ｌａ／ｄ）＝１．０８°θｓ
＝８８．９° 従って、上述の調整条件の場合、θｓ＝８８．９°のと
き、ＷH＝３０２ｍｍ〜ＷL＝１８６４ｍｍとなる。
対するレーザー走査角と、検知器と水面との距離の関係
を、図７の説明図を基に説明する。図７において、回転
ミラー（３５）の回転によって水平方向に走査されたレ
ーザー光（３１）は、反射ミラー（３７）によってθｓ
の角度で水面Ｗｏに照射されるが、水面Ｗｏへのレーザ
走査光（３８）は、図７の紙面に対し垂直方向に走査さ
れる。水面Ｗｏが静止水面のとき、水面Ｗｏに照射され
たレーザ走査光（３８）の一部は、θＲ＝２（９０°−
θｓ）の角度のレーザー反射光（３９）を生じ、集光レ
ンズ（４１）に入光する。この場合、喫水変動に対して
集光レンズ（４１）がレーザー反射光（３９）を受光カ
バーできる範囲は、集光レンズの口径ＲLによって決ま
る。例えば、距離半径をｒ＝４５ｍｍ、集光レンズ（４
１）の口径ＲL＝６０ｍｍ、回転ミラー（３５）と集光
レンズ（４１）との距離をＬｂ＝１７５ｍｍとし、ま
た、水面Ｗｏを基準水面として、基準水面Ｗｏと集光レ
ンズとの距離をＬａ＝１１００ｍｍとすると、レーザー
反射光（３９）が集光レンズ（４１）の中心に入光する
ようにθｓを調整したとき、回転ミラー（３５）の中心
軸と水面Ｗｂ上のレーザー走査光（３８）の反射位置と
の距離をｄとすると、喫水変動ＷH，ＷLのカバー範囲は
次式で示される。 ＷH〜ＷL＝（ｄ±ＲL／４）／（ｔａｎθＲ／２） ……… 但し、ｄ＝Ｌａ・ｒ／（Ｌｂ＋２Ｌａ）＝２０．８ｍｍ θＲ／２＝ａｒｃｔａｎ（Ｌａ／ｄ）＝１．０８°θｓ
＝８８．９° 従って、上述の調整条件の場合、θｓ＝８８．９°のと
き、ＷH＝３０２ｍｍ〜ＷL＝１８６４ｍｍとなる。
【０００４】上述したように回転ミラーと、７個の反射
ミラーの反射角θｓを固定して使用するレーザー光走査
と、回転ミラーの中心軸に配置した集光レンズによる投
受光方式の場合、式より喫水変動幅が１．５ｍを超え
る場所では受光できなくなるという問題がある。また、
喫水変動がなくても、検知器と水面との距離をできるだ
け離すことが要求される場合があり、こうした場合はそ
の都度、反射ミラーの反射角θｓを変えなくてはならな
いため、その分、製造コストが高くなってしまう。ま
た、反射ミラーの枚数でレーザー光の走査方向が決ま
り、走査方向とは異なる方向の波が発生した場合は、受
光確率が低下するなどの問題がある。
ミラーの反射角θｓを固定して使用するレーザー光走査
と、回転ミラーの中心軸に配置した集光レンズによる投
受光方式の場合、式より喫水変動幅が１．５ｍを超え
る場所では受光できなくなるという問題がある。また、
喫水変動がなくても、検知器と水面との距離をできるだ
け離すことが要求される場合があり、こうした場合はそ
の都度、反射ミラーの反射角θｓを変えなくてはならな
いため、その分、製造コストが高くなってしまう。ま
た、反射ミラーの枚数でレーザー光の走査方向が決ま
り、走査方向とは異なる方向の波が発生した場合は、受
光確率が低下するなどの問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はこう
したレーザー光走査方式による問題点を解消し、大きな
喫水変動や、あらゆる方向の波立ちのある水面でも、安
定して油膜検知が行える油膜検知器を提供することを目
的とするものである。
したレーザー光走査方式による問題点を解消し、大きな
喫水変動や、あらゆる方向の波立ちのある水面でも、安
定して油膜検知が行える油膜検知器を提供することを目
的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するため、本発明は次のような油膜検知器を提供する。
すなわち、レーザー光で水面を走査し、その反射光によ
り水面に存在しうる油分を検知する装置であって、レー
ザー光源と、レーザー光の照射方向を可変にするミラー
とを有するレーザー光走査部と、そのレーザー光走査部
を取付けた回転板と、レーザー光走査部から発せられる
レーザー走査光を、回転板の中心の略鉛直下の水面に向
けて走査させる回転機構と、水面からのレーザー反射光
を受光する受光部を水面に向けた状態で、回転板の中心
の略鉛直下に配置した受光器とを備えたことを特徴とす
る。レーザー光走査部におけるレーザー光の照射方向を
可変にするミラーとしては、振動式のミラーまたは回転
式の多面体ミラーが有用に利用でき、レーザー光の走査
周波数は５０Ｈｚ以上、走査方向を変える回転数は６０
ｒｐｍ以上が好適である。
するため、本発明は次のような油膜検知器を提供する。
すなわち、レーザー光で水面を走査し、その反射光によ
り水面に存在しうる油分を検知する装置であって、レー
ザー光源と、レーザー光の照射方向を可変にするミラー
とを有するレーザー光走査部と、そのレーザー光走査部
を取付けた回転板と、レーザー光走査部から発せられる
レーザー走査光を、回転板の中心の略鉛直下の水面に向
けて走査させる回転機構と、水面からのレーザー反射光
を受光する受光部を水面に向けた状態で、回転板の中心
の略鉛直下に配置した受光器とを備えたことを特徴とす
る。レーザー光走査部におけるレーザー光の照射方向を
可変にするミラーとしては、振動式のミラーまたは回転
式の多面体ミラーが有用に利用でき、レーザー光の走査
周波数は５０Ｈｚ以上、走査方向を変える回転数は６０
ｒｐｍ以上が好適である。
【０００７】前記光学系による関係式は、水面上のレ
ーザー光走査が回転ミラー走査中心軸と、反射ミラーの
角度θｓできまる水面上のレーザー光照射位置との距
離、半径ｄの円周上の接線上を走査するのに対し、振動
ミラーのレーザー走査光を回転軸の鉛直線上の水面を向
けて走査角θｂで走査する方式を採用し、水面からのレ
ーザー反射光が、かならず受光器の中心を通過受光でき
るような走査角で走査できるようにしたため、喫水変動
に関係なく受光できるようになった。さらに、従来の波
対策に対する走査方向が、反射ミラーの枚数できまる方
向を走査するのに対し、レーザー光走査部を取付けた回
転板を、回転しながら走査できるようにし、あらゆる方
向からくる波に対応できるようにした。
ーザー光走査が回転ミラー走査中心軸と、反射ミラーの
角度θｓできまる水面上のレーザー光照射位置との距
離、半径ｄの円周上の接線上を走査するのに対し、振動
ミラーのレーザー走査光を回転軸の鉛直線上の水面を向
けて走査角θｂで走査する方式を採用し、水面からのレ
ーザー反射光が、かならず受光器の中心を通過受光でき
るような走査角で走査できるようにしたため、喫水変動
に関係なく受光できるようになった。さらに、従来の波
対策に対する走査方向が、反射ミラーの枚数できまる方
向を走査するのに対し、レーザー光走査部を取付けた回
転板を、回転しながら走査できるようにし、あらゆる方
向からくる波に対応できるようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。なお、実施形態は、本発明の主
旨を逸脱しない限り、適宜設計変更可能である。図１
は、本発明の油膜検知器の一実施例を示す構成図であ
り、図２は、その構成図中のレーザー光走査部の説明
図、図３は喫水変動に対する受光の様態を示す説明図で
ある。まず、本発明の油膜検知器の構成について具体的
に説明する。図１において、レーザー光走査部（１）
は、図２に示す変調器（１ａ）、半導体レーザー（１
ｂ）、レンズ（１ｄ）、振動ミラードライバー（１
ｅ）、振動ミラー（１ｆ）で構成され、半導体レーザー
（１ｂ）から発せられたレーザー光（１ｃ）は、変調器
（１ａ）で５０ｋＨｚのパルス光に変調され、レンズ
（１ｄ）によって平行光に絞られ、振動ミラー（１ｆ）
に当たる。振動ミラー（１ｆ）は、振動ミラードライバ
ー（１ｅ）によって約５０Ｈｚの振動周波数と走査角θ
ｂ＝５°で振動し、往復１００回／秒のレーザー走査光
（５）となる。図２に示した構成のレーザー光走査部
（１）は、図１の回転板（２）に取付けられ、モータ
（３）によって６０ｒｐｍで回転する。なお、回転して
いるレーザー光走査部（１）への電源供給は、ロータリ
ーコネクタ（４）を通じて供給される。
参照しながら説明する。なお、実施形態は、本発明の主
旨を逸脱しない限り、適宜設計変更可能である。図１
は、本発明の油膜検知器の一実施例を示す構成図であ
り、図２は、その構成図中のレーザー光走査部の説明
図、図３は喫水変動に対する受光の様態を示す説明図で
ある。まず、本発明の油膜検知器の構成について具体的
に説明する。図１において、レーザー光走査部（１）
は、図２に示す変調器（１ａ）、半導体レーザー（１
ｂ）、レンズ（１ｄ）、振動ミラードライバー（１
ｅ）、振動ミラー（１ｆ）で構成され、半導体レーザー
（１ｂ）から発せられたレーザー光（１ｃ）は、変調器
（１ａ）で５０ｋＨｚのパルス光に変調され、レンズ
（１ｄ）によって平行光に絞られ、振動ミラー（１ｆ）
に当たる。振動ミラー（１ｆ）は、振動ミラードライバ
ー（１ｅ）によって約５０Ｈｚの振動周波数と走査角θ
ｂ＝５°で振動し、往復１００回／秒のレーザー走査光
（５）となる。図２に示した構成のレーザー光走査部
（１）は、図１の回転板（２）に取付けられ、モータ
（３）によって６０ｒｐｍで回転する。なお、回転して
いるレーザー光走査部（１）への電源供給は、ロータリ
ーコネクタ（４）を通じて供給される。
【０００９】光学系の調整は次のように行う。まず、モ
ータ（３）を停止させた状態で、回転板（２）に取付け
られたレーザー光走査部（１）からのレーザー走査光
（５）が、回転板（２）の中心の鉛直軸である図１のＹ
軸の水面（６）に向けて走査するように、振動ミラー
（１ｆ）の向きと、走査調整角θａ、走査角θｂを調整
する。次に、モータ（３）を回転させたとき、約５０Ｈ
ｚの振動周波数と、６０ｒｐｍの回転によって、１秒問
に約３．５°刻みで１００方向の走査をし、全ての走査
がＹ軸との交点の水面（６）を通る直線上を走査してい
ることを確認する。また、走査調整角θａ及び走査角θ
ｂは、集光レンズ（８）と水面（６）との距離Ｌｚを決
め、水面上の走査幅Ｓと、集光レンズ（８）の中心より
錘を下げた軸をＹ軸とし、Ｙ軸と走査幅Ｓの端との距離
を測定することにより確認する。走査によって発生した
レーザー反射光（７）は、Ｙ軸上に水面に向けて配置さ
れた集光レンズ（８）に入光し、光学フィルタ（９）に
よってレーザー反射光（７）のみが通過し、集光レンズ
（８）の焦点上に配置された受光素子（１０）で受光す
る。
ータ（３）を停止させた状態で、回転板（２）に取付け
られたレーザー光走査部（１）からのレーザー走査光
（５）が、回転板（２）の中心の鉛直軸である図１のＹ
軸の水面（６）に向けて走査するように、振動ミラー
（１ｆ）の向きと、走査調整角θａ、走査角θｂを調整
する。次に、モータ（３）を回転させたとき、約５０Ｈ
ｚの振動周波数と、６０ｒｐｍの回転によって、１秒問
に約３．５°刻みで１００方向の走査をし、全ての走査
がＹ軸との交点の水面（６）を通る直線上を走査してい
ることを確認する。また、走査調整角θａ及び走査角θ
ｂは、集光レンズ（８）と水面（６）との距離Ｌｚを決
め、水面上の走査幅Ｓと、集光レンズ（８）の中心より
錘を下げた軸をＹ軸とし、Ｙ軸と走査幅Ｓの端との距離
を測定することにより確認する。走査によって発生した
レーザー反射光（７）は、Ｙ軸上に水面に向けて配置さ
れた集光レンズ（８）に入光し、光学フィルタ（９）に
よってレーザー反射光（７）のみが通過し、集光レンズ
（８）の焦点上に配置された受光素子（１０）で受光す
る。
【００１０】受光信号は、光電変換器（１１）によって
５０ｋＨｚの電圧パルス信号に変換され、さらに５０ｋ
Ｈｚのバンドパスフィルタ（１２）によって外乱光との
分離を行い、増幅器（１３）で、水（屈折率＝１．０）
の反射光受光のとき増幅器（１３）の出力が３．２４Ｖ
になるよう増幅度を調整し、反射媒質の屈折率０〜１．
５７６を０〜８．０Ｖに変換する。次に、ピークホール
ド回路（１４）によって０〜８．０Ｖに変換されたパル
ス信号のピーク値を一定時間ホールドすると同時に、ホ
ールド値を４〜２０ｍＡ変換回路（１５）で、４〜２０
ｍＡ電流信号Ａとして外部に出力する。また、４〜２０
ｍＡ電流信号Ａは、比較器（１６）によって設定値（１
７）と比較されるが、この時の設定値（１７）は、水と
検知対象油の反射光受光レベルの中問値に設定される。
この場合、４〜２０ｍＡ電流信号Ａと設定値（１７）は
表示器（２８）で表示され、反射媒質に対する４〜２０
ｍＡ電流信号Ａと、設定値（１７）の関係を確認するこ
とができる。
５０ｋＨｚの電圧パルス信号に変換され、さらに５０ｋ
Ｈｚのバンドパスフィルタ（１２）によって外乱光との
分離を行い、増幅器（１３）で、水（屈折率＝１．０）
の反射光受光のとき増幅器（１３）の出力が３．２４Ｖ
になるよう増幅度を調整し、反射媒質の屈折率０〜１．
５７６を０〜８．０Ｖに変換する。次に、ピークホール
ド回路（１４）によって０〜８．０Ｖに変換されたパル
ス信号のピーク値を一定時間ホールドすると同時に、ホ
ールド値を４〜２０ｍＡ変換回路（１５）で、４〜２０
ｍＡ電流信号Ａとして外部に出力する。また、４〜２０
ｍＡ電流信号Ａは、比較器（１６）によって設定値（１
７）と比較されるが、この時の設定値（１７）は、水と
検知対象油の反射光受光レベルの中問値に設定される。
この場合、４〜２０ｍＡ電流信号Ａと設定値（１７）は
表示器（２８）で表示され、反射媒質に対する４〜２０
ｍＡ電流信号Ａと、設定値（１７）の関係を確認するこ
とができる。
【００１１】比較器（１６）の出力は、クロック発生器
（１９）で１秒ごとにチェックされ、１秒以内に１回で
も設定値（１７）を超えた場合は、カウンタ（１８）が
＋１カウントされる。また、このカウンタ（１８）に
は、油膜発生の連続性を判定する１〜９９ｓｅｃの連続
時間設定機能がついていて、比較器（１６）の出力が連
続して発生し、連続時問設定器（２０）の設定時間を超
えた場合は、油膜警報出力として油膜警報回路（２１）
より油膜警報接点信号Ｃが出力される。カウントの途中
で比較器（１６）の出力が１秒間以上途切れた場合は、
それまでのカウント値はクリヤーされ次の連続監視状態
に戻る。また、水面（６）を走査するレーザー走査光
（５）の一部を受光素子（２２）で受光し、光電変換器
（２３）によって電圧信号に変換後、比較器（２４）で
判定する。走査が正常に行われている場合は、モータ
（３）が１回転するごとに、レーザー走査光（５）を受
光し、タイマー（２５）をトリガーする。逆に、半導体
レーザー（１ｂ）が発光しなかったり、振動ミラー（１
ｆ）が振動しない場合などの異常が発生し、タイマー
（２５）の設定時間内にトリガーできない場合は、エラ
ー警報回路（２６）よりエラー警報接点信号Ｂが出力さ
れる。同様に水面（６）に、木片や紙等のレーザー光を
反射しにくい浮遊物や、アルミ箔などの反射し易い浮遊
物が滞留している場合は、４〜２０ｍＡ電流信号Ａレベ
ルと異常の継続時間を時間判定回路（２７）で判定し、
エラー警報接点信号Ｂを出力する。
（１９）で１秒ごとにチェックされ、１秒以内に１回で
も設定値（１７）を超えた場合は、カウンタ（１８）が
＋１カウントされる。また、このカウンタ（１８）に
は、油膜発生の連続性を判定する１〜９９ｓｅｃの連続
時間設定機能がついていて、比較器（１６）の出力が連
続して発生し、連続時問設定器（２０）の設定時間を超
えた場合は、油膜警報出力として油膜警報回路（２１）
より油膜警報接点信号Ｃが出力される。カウントの途中
で比較器（１６）の出力が１秒間以上途切れた場合は、
それまでのカウント値はクリヤーされ次の連続監視状態
に戻る。また、水面（６）を走査するレーザー走査光
（５）の一部を受光素子（２２）で受光し、光電変換器
（２３）によって電圧信号に変換後、比較器（２４）で
判定する。走査が正常に行われている場合は、モータ
（３）が１回転するごとに、レーザー走査光（５）を受
光し、タイマー（２５）をトリガーする。逆に、半導体
レーザー（１ｂ）が発光しなかったり、振動ミラー（１
ｆ）が振動しない場合などの異常が発生し、タイマー
（２５）の設定時間内にトリガーできない場合は、エラ
ー警報回路（２６）よりエラー警報接点信号Ｂが出力さ
れる。同様に水面（６）に、木片や紙等のレーザー光を
反射しにくい浮遊物や、アルミ箔などの反射し易い浮遊
物が滞留している場合は、４〜２０ｍＡ電流信号Ａレベ
ルと異常の継続時間を時間判定回路（２７）で判定し、
エラー警報接点信号Ｂを出力する。
【００１２】次に、喫水変動に対する受光について説明
する。図３において、半導体レーザー（１ｂ）から発せ
られたレーザー光（１ｃ）は、レンズ（１ｄ）によって
平行光に絞られ振動ミラー（１ｆ）に当たる。振動ミラ
ー（１ｆ）は、走査調整角θａを起点に走査角θｂで振
動し、レンズ（１ｄ）で平行光に絞られたレーザー光
（１ｃ）を図３のＹ軸と、水面との交点ａを向いて矢印
Ｘのように直線走査をする。まず、油膜検知器を監視水
路に設置する場合において、水位が上昇しても油膜検知
器が水没したりしないための油膜検知器と水面との距離
Ｌｚを決め、このときの水面位置をＷHとする。このと
きの水面ＷHにおいて、走査角θｂの図３における左端
の位置からのレーザー走査光（５ａ）によるレーザー反
射光（７ａ）が集光レンズ（８）の中心に入光するよう
に、走査調整角θａを調整する。調整後の水面ＷH上の
レーザー反射光（７ａ）の位置と、Ｙ軸との距離をｄ2
とすると、水位が下がり水面ＷLになっても、ｄ2位置を
走査したレーザー走査光（５ｂ）によるレーザー反射光
（７ｂ）は、かならず集光レンズ（８）の中心に入光す
る。つまり、水面ＷHでのレーザー反射光（７ａ）が、
集光レンズ（８）の中心に入光するように走査調整角θ
ａを調整し、このときの走査角θｂがθｂ＝９０°−θ
ａであれば、喫水変動に関係なく受光できる。
する。図３において、半導体レーザー（１ｂ）から発せ
られたレーザー光（１ｃ）は、レンズ（１ｄ）によって
平行光に絞られ振動ミラー（１ｆ）に当たる。振動ミラ
ー（１ｆ）は、走査調整角θａを起点に走査角θｂで振
動し、レンズ（１ｄ）で平行光に絞られたレーザー光
（１ｃ）を図３のＹ軸と、水面との交点ａを向いて矢印
Ｘのように直線走査をする。まず、油膜検知器を監視水
路に設置する場合において、水位が上昇しても油膜検知
器が水没したりしないための油膜検知器と水面との距離
Ｌｚを決め、このときの水面位置をＷHとする。このと
きの水面ＷHにおいて、走査角θｂの図３における左端
の位置からのレーザー走査光（５ａ）によるレーザー反
射光（７ａ）が集光レンズ（８）の中心に入光するよう
に、走査調整角θａを調整する。調整後の水面ＷH上の
レーザー反射光（７ａ）の位置と、Ｙ軸との距離をｄ2
とすると、水位が下がり水面ＷLになっても、ｄ2位置を
走査したレーザー走査光（５ｂ）によるレーザー反射光
（７ｂ）は、かならず集光レンズ（８）の中心に入光す
る。つまり、水面ＷHでのレーザー反射光（７ａ）が、
集光レンズ（８）の中心に入光するように走査調整角θ
ａを調整し、このときの走査角θｂがθｂ＝９０°−θ
ａであれば、喫水変動に関係なく受光できる。
【００１３】例えば、水面ＷHと集光レンズ（８）の距
離Ｌｚを、Ｌｚ＝３８０ｍｍと決め、Ｙ軸と振動ミラー
（１ｆ）との距離ｄ1＝４６ｍｍ、振動ミラー（１ｆ）
と集光レンズ（８）との距離Ｌｏ＝８５ｍｍ、集光レン
ズ（８）の径Ｗ＝６０ｍｍとしたとき、静止水面でのレ
ーザー光反射位置とＹ軸との距離ｄ2は、 ｄ2＝Ｌｚ・ｄ1／（Ｌｏ＋２・Ｌｚ） ……… より、ｄ2＝２０．６８ｍｍとなる。 また、このときの走査調整角θａは、 θａ＝ａｒｃｔａｎ［（Ｌｏ＋Ｌｚ）／（ｄ1−ｄ2）］ ……… より、θａ＝８６．７°となる。従って、喫水が変動し
ても、集光レンズ（８）の中心で受光できる走査角θｂ
は、θｂ＝９０°−θａ＝３．３°となる。実際は波の
影響を考慮し、走査角θｂは５°以上とする。
離Ｌｚを、Ｌｚ＝３８０ｍｍと決め、Ｙ軸と振動ミラー
（１ｆ）との距離ｄ1＝４６ｍｍ、振動ミラー（１ｆ）
と集光レンズ（８）との距離Ｌｏ＝８５ｍｍ、集光レン
ズ（８）の径Ｗ＝６０ｍｍとしたとき、静止水面でのレ
ーザー光反射位置とＹ軸との距離ｄ2は、 ｄ2＝Ｌｚ・ｄ1／（Ｌｏ＋２・Ｌｚ） ……… より、ｄ2＝２０．６８ｍｍとなる。 また、このときの走査調整角θａは、 θａ＝ａｒｃｔａｎ［（Ｌｏ＋Ｌｚ）／（ｄ1−ｄ2）］ ……… より、θａ＝８６．７°となる。従って、喫水が変動し
ても、集光レンズ（８）の中心で受光できる走査角θｂ
は、θｂ＝９０°−θａ＝３．３°となる。実際は波の
影響を考慮し、走査角θｂは５°以上とする。
【００１４】次に、水面のレーザー光走査パターンと、
波の方向、波立ちによる水面の傾きと受光の関係につい
て説明する。図４は、水面上におけるレーザー走査光
（５）の走査パターンを示す説明図であり、図５は、波
立ちによる水面の傾きと受光の様態を示す説明図であ
る。図４において、Ｓは走査角θｂに対する水面上のレ
ーザー光走査幅、ｄ1はＹ軸と振動ミラー間の距離、ｄ2
は水面上の反射位置とＹ軸との距離を示す。走査は、Ｙ
軸と水面との交点である図のａ点を向いて、１００（往
復）回／秒の速度で行われ、しかも、１回転／秒の速度
で回転しながら行われるので、Ｙ軸を中心に３．６°刻
みで走査方向が変わるため、あらゆる波の方向に対応で
きる。
波の方向、波立ちによる水面の傾きと受光の関係につい
て説明する。図４は、水面上におけるレーザー走査光
（５）の走査パターンを示す説明図であり、図５は、波
立ちによる水面の傾きと受光の様態を示す説明図であ
る。図４において、Ｓは走査角θｂに対する水面上のレ
ーザー光走査幅、ｄ1はＹ軸と振動ミラー間の距離、ｄ2
は水面上の反射位置とＹ軸との距離を示す。走査は、Ｙ
軸と水面との交点である図のａ点を向いて、１００（往
復）回／秒の速度で行われ、しかも、１回転／秒の速度
で回転しながら行われるので、Ｙ軸を中心に３．６°刻
みで走査方向が変わるため、あらゆる波の方向に対応で
きる。
【００１５】一方、図５において、水面（６）にレーザ
ー走査光（５）の走査方向と同じ方向に波立ちが発生し
た場合、集光レンズ（８）の口径Ｗで受光できる波の最
大角度を、波の傾きが図のＡの傾きの場合とＢの傾きの
場合について求めと、 Ａの傾きの場合の最大受光波角θ３は、 θ３＝９０°−［θ２＋（θ１−θ２）／２］ ……… Ｂの傾きの場合の最大受光波角θ６は、 θ６＝９０°−［θ４＋（θ５−θ４）／２］ ……… となる。
ー走査光（５）の走査方向と同じ方向に波立ちが発生し
た場合、集光レンズ（８）の口径Ｗで受光できる波の最
大角度を、波の傾きが図のＡの傾きの場合とＢの傾きの
場合について求めと、 Ａの傾きの場合の最大受光波角θ３は、 θ３＝９０°−［θ２＋（θ１−θ２）／２］ ……… Ｂの傾きの場合の最大受光波角θ６は、 θ６＝９０°−［θ４＋（θ５−θ４）／２］ ……… となる。
【００１６】例えば、Ｙ軸と振動ミラー（１ｆ）との距
離ｄ１＝４６ｍｍ、振動ミラー（１ｆ）と集光レンズ
（８）との距離Ｌｏ＝８５ｍｍ、走査調整角θａ＝８
６．７°、走査角θｂ＝５°、集光レンズ（８）の口径
Ｗ＝６０ｍｍ、集光レンズ（８）と水面（６）との距離
Ｌｚ＝１０００ｍｍとすると、 Ａの傾きの場合、θ１＝８３．３°、θ２＝８３．８°
となり、式より、受光できる波の最大角度θ３はθ３
＝４．０４°となり、 Ｂの傾きの場合、θ４＝８６．７°、θ５＝８７．３°
となり、式より、受光できる波の最大角度θ６はθ６
＝３°となる。 従って、集光レンズ（８）と水面（６）との距離Ｌｚが
１０００ｍｍのとき、走査方向と同じ方向の波立ちに対
しては、波の角度が−２．０〜＋２．９°のときに有効
である。受光できる波の角度θ３、θ６は距離Ｌｚによ
り変わるが、対応できる波の角度θ３、θ６を大きくし
たい場合は、多面体回転ミラー等を用い、走査角θｂを
大きくすればよい。
離ｄ１＝４６ｍｍ、振動ミラー（１ｆ）と集光レンズ
（８）との距離Ｌｏ＝８５ｍｍ、走査調整角θａ＝８
６．７°、走査角θｂ＝５°、集光レンズ（８）の口径
Ｗ＝６０ｍｍ、集光レンズ（８）と水面（６）との距離
Ｌｚ＝１０００ｍｍとすると、 Ａの傾きの場合、θ１＝８３．３°、θ２＝８３．８°
となり、式より、受光できる波の最大角度θ３はθ３
＝４．０４°となり、 Ｂの傾きの場合、θ４＝８６．７°、θ５＝８７．３°
となり、式より、受光できる波の最大角度θ６はθ６
＝３°となる。 従って、集光レンズ（８）と水面（６）との距離Ｌｚが
１０００ｍｍのとき、走査方向と同じ方向の波立ちに対
しては、波の角度が−２．０〜＋２．９°のときに有効
である。受光できる波の角度θ３、θ６は距離Ｌｚによ
り変わるが、対応できる波の角度θ３、θ６を大きくし
たい場合は、多面体回転ミラー等を用い、走査角θｂを
大きくすればよい。
【００１７】
【発明の効果】上述の通り、本発明の油膜検知器によれ
ば、従来技術の回転ミラーと反射ミラーを用いた受光の
関係式において、反射ミラーの角度θｓが固定さてい
るのに対し、反射ミラーに相当する振動ミラーの角度を
変化させ、しかも式におけるレーザー反射光位置とＹ
軸と距離ｄ2の点を通り、１００回／秒のレーザー光走
査の全てが、Ｙ軸を向いて走査できるようにしたことか
ら、喫水変動に影響されず、また、あらゆる方向からく
る波に対して、安定した受光が可能となった。また、従
来の光学系に対し、波長板や反射ミラーの部品点数を削
減できるため、光軸調整が簡単になり、製造コストの削
減ばかりか、経時的な光軸ずれの心配がなくなった。何
れにしても本発明によれば、従来のように喫水変動や水
面の波の方向に影響されないため、設置場所に限定が少
なく、安価で信頼性の高い油膜検知器を提供できる。
ば、従来技術の回転ミラーと反射ミラーを用いた受光の
関係式において、反射ミラーの角度θｓが固定さてい
るのに対し、反射ミラーに相当する振動ミラーの角度を
変化させ、しかも式におけるレーザー反射光位置とＹ
軸と距離ｄ2の点を通り、１００回／秒のレーザー光走
査の全てが、Ｙ軸を向いて走査できるようにしたことか
ら、喫水変動に影響されず、また、あらゆる方向からく
る波に対して、安定した受光が可能となった。また、従
来の光学系に対し、波長板や反射ミラーの部品点数を削
減できるため、光軸調整が簡単になり、製造コストの削
減ばかりか、経時的な光軸ずれの心配がなくなった。何
れにしても本発明によれば、従来のように喫水変動や水
面の波の方向に影響されないため、設置場所に限定が少
なく、安価で信頼性の高い油膜検知器を提供できる。
【図１】本発明の油膜検知器の一実施例を示す構成図
【図２】図１におけるレーザー光走査部の説明図
【図３】喫水変動に対する受光の説明図
【図４】水面のレーザー光走査パターン図
【図５】水面の波立ちに対する受光の説明図
【図６】従来技術の油膜検知器の構成図
【図７】従来技術における反射ミラーと喫水変動との関
係説明図
係説明図
１ レーザー光走査部
２ 回転板
３ モータ
４ ロータリーコネクタ
５ レーザー走査光
６ 水面
７ レーザー反射光
８ 集光レンズ
９ 光学フィルタ
１０ 受光素子
１１ 光電変換器
１２ バンドパスフィルタ
１３ 増幅器
１４ ピークホールド回路
１５ ４〜２０ｍＡ変換回路
１６ 比較器
１７ 設定値
１８ カウンタ
１９ クロック発生器
２０ 連続時問設定器
２１ 油膜警報回路
２２ 受光素子
２３ 光電変換器
２４ 比較器
２５ タイマー
２６ エラー警報回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB05 CC14 EE02 FF06
GG01 GG02 GG06 GG08 JJ02
JJ11 JJ13 KK01 MM05 MM11
NN05
Claims (4)
- 【請求項１】レーザー光で水面を走査し、その反射光に
より水面に存在しうる油分を検知する装置であって、 レーザー光源と、レーザー光の照射方向を可変にするミ
ラーとを有するレーザー光走査部と、 そのレーザー光走査部を取付けた回転板と、 レーザー光走査部から発せられるレーザー走査光を、回
転板の中心の略鉛直下の水面に向けて走査させる回転機
構と、 水面からのレーザー反射光を受光する受光部を水面に向
けた状態で、回転板の中心の略鉛直下に配置した受光器
とを備えたことを特徴とする油膜検知器。 - 【請求項２】レーザー光走査部におけるレーザー光の照
射方向を可変にするミラーが、振動式のミラーである請
求項１に記載の油膜検知器。 - 【請求項３】レーザー光走査部におけるレーザー光の照
射方向を可変にするミラーが、回転式の多面体ミラーで
ある請求項１に記載の油膜検知器。 - 【請求項４】レーザー光の走査周波数が５０Ｈｚ以上、
走査方向を変える回転数が６０ｒｐｍ以上である請求項
１ないし３に記載の油膜検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344813A JP2003149134A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 油膜検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344813A JP2003149134A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 油膜検知器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149134A true JP2003149134A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19158276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001344813A Pending JP2003149134A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 油膜検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003149134A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009022649A1 (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Dkk-Toa Corporation | 油膜検出装置 |
| JP2009244119A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Dkk Toa Corp | 反射率検出装置 |
| JP2014025872A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Dkk Toa Corp | 油膜検知装置 |
| JP2014190840A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Dkk Toa Corp | 油膜検知装置 |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001344813A patent/JP2003149134A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009022649A1 (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Dkk-Toa Corporation | 油膜検出装置 |
| JP5045753B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2012-10-10 | 東亜ディーケーケー株式会社 | 油膜検出装置 |
| JP2009244119A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Dkk Toa Corp | 反射率検出装置 |
| JP2014025872A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Dkk Toa Corp | 油膜検知装置 |
| JP2014190840A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Dkk Toa Corp | 油膜検知装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040115 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040115 |
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041007 |
|
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060509 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060706 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060926 |