JP2007108009A

JP2007108009A - 光学装置

Info

Publication number: JP2007108009A
Application number: JP2005299095A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Mori; 利宏森; Shinichi Tsukuda; 真一佃; Toshiya Azuma; 俊哉東
Original assignee: Hokuyo Automatic Co Ltd
Current assignee: Hokuyo Automatic Co Ltd
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-04-26
Also published as: US20070086084A1; EP1777668A1

Abstract

【課題】光学系を内部に格納するハウジングの破損を、早期且つ確実に検出する。
【解決手段】光を透過する光学窓３を備えたハウジング４と、ハウジング４内部に格納されると共に光学窓３を介して光を投受光する光学系６とを有する光学装置１であって、ハウジング４の光学窓３に通電領域２を配設し、通電領域２の電気的変化に基づいて光学窓３の破損を検出するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、光を透過可能なハウジングの内部に、光を投光又は受光もしくは投受波する光学系が格納された光学装置の改良技術に関する。

周知のように、例えば無人搬送車（ＡＧＶ）に搭載して走行領域での障害物等を検知するセンサや、屋外に配置される監視カメラ等の光学装置には、光を透過可能なハウジングの内部に、光を投光又は受光或いは投受波する光学系が格納された構造のものが広く利用されている。

この種の光学装置としては、例えば下記の特許文献１に記載のものが挙げられる。同文献に記載の光学装置は、光学窓を備えたハウジングの内部に、ハウジング内部から光学窓を介してハウジング外部へ光を投光する投光光学系と、ハウジング外部から光学窓を介してハウジング内部へ導入された光を受光する受光光学系が配設されている。詳述すると、投光光学系は、光を出射する投光部と、投光部から出射された光を回転しながら反射する投光ミラーとを備えている。一方、受光光学系は、投光ミラーと同期して回転する受光ミラーと、受光ミラーで反射した光を受光する受光部を備えている。

特開２００５−５５２２６号公報

ところで、上記の特許文献１に記載の光学装置にように、ハウジングの光学窓を介して光を投光又は受光あるいは投受光する場合には、ハウジングの光学窓は、光を透過する透明材料から形成される。また、上記の特許文献１に開示されているように、ハウジング全体が、光学窓と同種の透明材料で一体形成される場合もある。この種の透明材料としては、例えばポリカーボネイト、ＡＢＳ樹脂、ガラス等が利用されるのが通例である。そのため、光学窓を含むハウジングには、衝撃に弱く、破損しやすい部分が生じてしまう。

しかしながら、この種の光学装置において、光学系を内部に格納するハウジングに破損が生じた場合には、破損したハウジングの破片やハウジング外部の塵埃等の異物が、ハウジングの破損部分からハウジング内部に侵入するという事態が生じるおそれがある。仮に、このような事態が生じた場合に、かかる事態が放置されれば、ハウジング内部に侵入した異物によって、ハウジング内部の光学系が異常を来たし、光学装置としての安定した機能を維持することができなくなるという問題がある。

そこで、この種の光学装置のハウジングは、目視によって破損状況が確認されるのが通例であるが、目視によってハウジングの破損状態を確認する場合には、ハウジングに破損が生じている場合であってもその破損が見逃されたり、或いはハウジングに破損が生じてから不当に時間が経過した後にその破損が確認されるという事態が生じ、上記の問題に対処する上では不十分である。

本発明の課題は、光学系を内部に格納するハウジングの破損を、早期且つ確実に検出することにある。

上記課題を解決するために創案された本発明は、少なくとも一部に光を透過可能な領域を有するハウジングと、前記ハウジング内部に格納されると共に光を投光又は受光もしくは投受光する光学系とを有する光学装置において、前記ハウジングの一部又は全部に通電領域を配設し、前記通電領域の電気的変化に基づいて、前記通電領域が配設された領域に対応する前記ハウジングの破損を検出するように構成したことに特徴づけられる。

上記の構成によれば、通電領域が配設された領域に対応するハウジングが破損した場合には、ハウジングの破損に伴って、例えば通電領域内で短絡等が生じ、通電領域に電気的変化が生じる。したがって、この電気的変化を測定することで、ハウジングの破損を早期且つ確実に検出することが可能となる。具体的には、通電領域の電気的変化としては、例えば通電領域に一定の電流又は電圧を印加し、ハウジングの破損に伴って変化する通電領域の抵抗値の変化を、電圧変化又は電流変化として測定することが挙げられる。

この場合、前記光を透過可能な領域を光学窓によって構成すると共に、前記通電領域を前記光学窓に配設することが好ましい。

上記の構成において、前記通電領域が、連続した線状又は帯状の導電部材に通電することにより構成されることが好ましい。

このようにすれば、通電領域が配設された領域に対応したハウジングに破損が生じた場合に、ハウジングの破損によって導電部材が断線しやすくなり、通電領域の電気的変化をより確実に検出することが可能となり、上述の作用効果をより確実に得ることができる。

上記の構成において、前記通電領域を、前記ハウジングの表面に配設してもよい。

このようにすれば、ハウジングに対する通電領域の配設作業が容易となる。そのため、ハウジングに破損しやすい箇所が複数ある場合などに作業上有利となる。

上記の構成において、前記通電領域は、前記ハウジングの厚み方向中間に配設してもよい。

このようにすれば、通電領域がハウジングの外部に露出しないため、通電領域が十分に保護される。したがって、長期に亘ってハウジングの破損検出を安定して行うことが可能となる。

なお、通電領域をハウジングの表面に配設する手法としては、例えばハウジングの表面に導電部材として導電膜を成膜したり、或いはハウジングの表面に導電部材としての電線が表層部分に電線をインサート成型することが挙げられる。この場合、電線の一部又は全部がハウジングの表面に露出していてもよい。また、光学窓の表面に通電領域を配設する場合には、例えばＩＴＯやＳｎＯ₂等の透明導電膜を成膜したり、或いはインサート成型する電線を細くして光学窓における光のスポット径に対して導電部材の影響が小さくなるようにすることが好ましい。

また、上記の通電領域をハウジングの厚み方向中間に配設する手法としては、例えば電線をハウジング内部にインサート成型することが挙げられる。その他の手法としては、例えばハウジングを二層構造に形成し、各層の間に電線、或いは導電膜を介在させることが挙げられる。なお、光学窓の厚み方向中間に通電領域を配設する場合には、上記と同様に、透明導電膜を成膜したり、或いはインサート成型する電線を細くすることが好ましい。

上記の構成において、前記ハウジングと前記光学窓との接合面に電気接点を形成してもよい。

このようにすれば、例えばハウジングとは別体に形成された光学窓を、ハウジングに接着等によって接合する場合に、ハウジングと光学窓との接合面に電気接点を形成すれば、かかる電気接点の電気的変化を上記のハウジングの破損検出と同時又は個別に検出することで、ハウジングと光学窓の接合状態の変化を検出することが可能となる。すなわち、光学窓の一部がハウジングから剥離するような事態が生じた場合であっても、ハウジングと光学窓との接合面に形成された電気接点の電気変化を検出することで、かかる事態を早期且つ確実に検出することが可能となる。

以上のような本発明によれば、通電領域が配設された領域に対応するハウジングが破損した場合には、ハウジングの破損に伴って、通電領域に電気的変化が生じるため、この電気的変化を測定することで、ハウジングの破損を早期且つ確実に検出することが可能となる。さらに、ハウジングの破損が早期に検出されるため、破損したハウジングを交換するだけで、内部に格納された光学系をそのまま利用することができる。よって、経済的にも有利であると共に、光学装置としての安定した機能の復旧を早期に図ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学装置の全体構成を示す概略縦断面図である。同図に示すように、この光学装置１は、通電領域２が配設された光学窓３を備えたハウジング４の内部に、通電領域２の電気的変化に基づいて光学窓３の破損を検出する検出部５と、光学窓３を介して光を投受光する光学系６とが格納されて構成されている。

ハウジング４は、底板４ａと、底板４ａの周囲に立設された略円筒状の胴部４ｂと、胴部４ｂの上端開口を塞ぐ天板４ｃとを備えている。そして、ハウジング４の胴部４ｂには、水平円環状で上下方向に一定の幅を有する光学窓３が嵌合された状態で接着によって接合されている。この光学窓３は、例えばポリカーボネイト、ＡＢＳ樹脂、或いはガラス等の透明材料から形成されており、光学窓３の厚み方向中間に、導電部材としての電線７がインサート成型されている。

詳述すると、光学窓３には、図２に示すように、一本の線状の電線７ａが、矩形の波状（櫛歯状）に曲折しながら光学窓３の幅方向の一端から他端に連続し、光学窓３の略全面に通電領域２が配設される。なお、通電領域２は、光学窓３の略全面に配設されていれば、電線７ａを矩形の波状に曲折したものに限らず、例えば光学窓の略全面に亘って渦巻き状に一本の電線７を連続させたものであってもよい。また、電線７ａは、線状に限らず帯状であってもよい。

さらに、図１に示すように、光学窓３の両端から引き出された電線７ａは、光学窓３とハウジング４との接合面の一部に形成された電気接点Ｘ₁、Ｘ₂を介して電線７ｂ₁、７ｂ₂に接続されている。さらに、一方側の電線７ｂ₁は電源８を介して検出部５へ接続され、他方側の電線７ｂ₂は電流計９を介して検出部５へ接続されている。そして、電源８から連続的或いは断続的に通電領域２に一定の電圧が印加されると共に、電圧印加時の通電領域２に通電される電流値が電流計９によって検出される。この電流計９によって検出された電流値は、検出部５に入力される。

検出部５は、光学窓３の破損（割れ）に伴って変化する通電領域２の抵抗値の変化を、入力された電流値の変化として測定し、この電流値の変化に基づいて光学窓３の破損を検出するようになっている。具体的には、例えば光学装置１の出荷時等の光学窓３に破損がない状態において検出部５に入力される電流値を基準電流値として予め記憶しておき、その後、電源８の電圧印加時に、検出部５に入力される電流値が上記の基準電流値の５０％以下に減少した場合に、光学窓３に破損が生じたと判断するように設定される。なお、光学窓３の一部がハウジング４から剥離して、光学窓３とハウジング４との間に隙間が生じた場合であっても、かかる隙間に起因してハウジング４に対する光学窓３の取り付け位置が変化するため、光学窓３とハウジング４との接合面に形成された電気接点Ｘ₁、Ｘ₂における電線７ａと電線７ｂ₁、７ｂ₂の接続状態が変化する。そのため、この場合にも、検出部５に入力される電流値の変化となって現れる。したがって、検出部５は、入力される電流値の変化に基づいて、光学窓３とハウジング４との接合状態の変化も検出可能となっている。

一方、本実施形態では、ハウジング４の内部に格納された光学系６は、投光部１０、光学レンズ１１および投光ミラー１２とからなる投光光学系と、受光ミラー１３、受光レンズ１４および受光部１５とからなる受光光学系とを備えている。詳述すると、回転駆動されるキャップ状の回転体１６の天板部１６ａの上下面には、投光部１０から出射された光を、光学窓３を介して図示しない被測定物に向けて反射する投光ミラー１２と、被測定物で反射して光学窓３を介してハウジング４内部に導入された光を受光部１５に向けて反射する受光ミラー１４とがそれぞれ傾斜状態で取り付けられた構造となっている。また、回転体１６の下端部には、回転体１６に回転駆動力を伝達する回転駆動部１７が連結されている。そして、回転体１６の回転に伴って、投光部１０から出射された光が周囲空間に走査される。また、検出部５は、投光部１０から出射された光と、受光部１５で受光された光とを比較して被測定物までの距離を演算するようにもなっている。

以上のように、本実施形態に係る光学装置１によれば、通電領域が配設された光学窓３が破損した場合には、光学窓３の破損に伴って、通電領域２に電気的変化が生じるため、この電気的変化を測定することで、光学窓３の破損を早期且つ確実に検出することが可能となる。さらに、光学窓３の破損が早期に検出されるため、ハウジング４を交換するだけで、内部に格納された光学系３をそのまま利用することができる。よって、経済的にも有利であると共に、光学装置１としての安定した機能の復旧を早期に図ることができるため、実用上極めて有利となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、通電領域２を電線７によって構成したものを例示したが、電線７に代えて導電部材として蒸着等により成膜される導電膜を利用してもよい。この場合、光学窓３の表面に通電領域２を容易に配設することが可能となる。

また、上記の実施形態において、電線７をヒータ電線（ニクロム線）としてもよい。この場合、光学窓３の破損検出に加え、光学窓３の曇り止めの効果も同時に得ることが可能となる。

さらに、上記の実施形態では、通電領域２を光学窓３のみに配設したものを例示したが、材質や使用態様等によって、光学窓３以外にハウジング４に破損しやすい箇所がある場合には、光学窓３以外の破損しやすい箇所にも通電領域２を配設し、光学窓３と同様に破損の有無を検出するようにしてもよい。

本発明の光学装置は、例えば無人搬送車（ＡＧＶ）に搭載して走行領域での障害物等を検知するセンサや、屋外に配置される監視カメラ等の光学装置として好適である。

本発明の一実施形態に係る光学装置を示す概略縦断面図である。本実施形態に係る光学装置の光学窓を示す概略正面図である。

符号の説明

１光学装置
２通電領域
３光学窓
４ハウジング
５検出部
６光学系
７ａ電線
８電源
９電流計
Ｘ₁、Ｘ₂ 電気接点

Claims

少なくとも一部に光を透過可能な領域を有するハウジングと、前記ハウジング内部に格納されると共に光を投光又は受光もしくは投受光する光学系とを有する光学装置において、
前記ハウジングの一部又は全部に通電領域を配設し、前記通電領域の電気的変化に基づいて、前記通電領域が配設された領域に対応する前記ハウジングの破損を検出するように構成したことを特徴とする光学装置。
前記光を透過可能な領域が光学窓によって構成されると共に、前記通電領域が前記光学窓に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
前記通電領域は、連続した線状又は帯状の導電部材に通電することにより構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
前記通電領域は、前記ハウジングの表面に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学装置。
前記通電領域は、前記ハウジングの厚み方向中間に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学装置。
前記ハウジングと前記光学窓との接合面に電気接点が形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の光学装置。