JP2014191680A - 光軸調整機構 - Google Patents

Abstract

【課題】窓部に対する光軸の傾動角度と平行方向の位置とを調整して、視野を簡易に適正にすることができる光軸調整機構を得る。
【解決手段】本発明に係る光軸調整機構１は、受光素子５を内蔵する光学部７と、光学部７が設置される光学台９と、光学台９の窓部３ａに対する相対位置を調整可能に支持する光学台支持機構１１とを備え、光学台支持機構１１は、光学台９を窓部３ａに対して相対移動可能に支持する複数の下部支持線部材２１および複数の上部支持線部材２３と、各上部支持線部材２３に係合して光学台９の窓部３ａに対する相対位置を調整する第１位置調整部材２５〜第３位置調整部材２９とを有することを特徴とするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、窓部を有する筺体内に設けられて前記筺体外部の光を受光する受光素子の光軸を調整する光軸調整機構に関する。

窓部を有する筺体内に受光素子を収納する装置としては、例えば特許文献１に開示のある炎感知器がある。
特許文献１に記載の炎感知器は、「筐体を構成する窓材と、該窓材に対応して前記筐体内に設置される炎検出用受光素子と、前記筐体の外側に配置されて前記窓材の表面に対して発光する汚損検出用発光素子と、該汚損検出用発光素子の発光に基づく前記窓材の表面での反射光を受光する汚損検出用受光素子と、を備えていることを特徴とする」ものである（特許文献１の請求項１参照）。

特許文献１には、窓材と受光素子に関して、以下のように記載されている。
「窓材３は、サファイアを材質として、監視区域Ｖからの余分な波長の光を遮断するとともに、検出の対象となる波長の光を透過するフィルタとなるように、その内面側にはカットフィルタとしてのフィルタ層が積層されている。具体的には、ＣＯ２共鳴帯域の波長の赤外線のみが炎検出用受光素子４に入力されるように構成されている。
炎検出用受光素子４は、ここでは赤外線式の受光素子として焦電素子が用いられる。この炎検出用受光素子４の監視区域Ｖは、筐体１に設けられる窓材３を透過可能な範囲として決定され、ここでは、その範囲を制限する押さえ部材２の開口の大きさによって監視区域Ｖが所定の角度に設定されている。」

特開２００４−１５１８５７号公報

上記の特許文献１の記載から理解されるように、炎感知器においては、窓材を介して入射される光が受光素子の監視領域となるように、受光素子の設置位置を調整して受光素子の光軸が所定の位置・方向を向くように設置する必要がある。
しかしながら、光学部内の受光素子は、製造時のばらつきによって、光軸と窓部の中心軸とが必ずしも一致しておらず、所望の監視範囲と実際の監視範囲とがずれてしまう。
そのため、炎感知器を設置する段階で、受光素子の光軸が窓部の中心軸に一致するように調整する必要がある。

受光素子の光軸調整においては、光軸の傾きと、窓部に対する平行方向の位置の両方を調整する必要があるが、このような傾きと平行方向の位置調整を簡易にできる光軸調整機構は知られておらず、その開発が望まれていた。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、窓部に対する光軸の傾動角度と平行方向の位置とを簡易に調整することができる光軸調整機構を得ることを目的とする。

（１）本発明に係る光軸調整機構は、窓部を有する筺体内に設けられて前記筺体外部の光を受光する受光素子の光軸調整機構であって、
前記受光素子を内蔵する光学部と、該光学部が設置される光学台と、該光学台の前記窓部に対する相対位置を調整可能に支持する光学台支持機構とを備え、
該光学台支持機構は、前記光学台を前記窓部に対して相対移動可能に支持する支持部材と、該支持部材に係合して前記光学台の前記窓部に対する相対位置を調整する位置調整部材とを有することを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記支持部材は線部材からなり、一端側が前記光学台に取り付けられ、他端側が前記筺体の底部側に取り付けられる複数の下部支持線部材と、一端側が前記光学台に取り付けられ、他端側が前記位置調整部材に移動可能に係合してなる複数の上部支持線部材とを備え、
前記位置調整部材は回転可能な棒状の部材からなり、該位置調整部材が回転することで、前記上部支持線部材と前記位置調整部材との係合部が前記位置調整部材の軸方向に移動して、
これによって前記光学台が前記窓部に対して傾動可能かつ平行方向移動可能になっていることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記受光素子の受光部が、窓部の中心軸上に配置されるように前記光学台が取り付けられてなり、
前記支持部材は、一端側が前記光学台にピン結合され、他端側が前記筺体側にピン結合される一対の下部支持リンク部材と、一端側が前記光学台にピン結合され、他端側が前記位置調整部材の軸方向に移動可能でかつ回動可能に結合される一対の上部支持リンク部材とを備えてなり、
前記位置調整部材は回転可能な棒状の部材からなり、該位置調整部材が回転することにより、前記上部支持リンク部材と前記位置調整部材との結合部が前記位置調整部材の軸方向に移動して、
これによって前記光学台が前記受光素子の受光部を中心に揺動可能になっていることを特徴とするものである。

本発明においては、光軸調整機構によって光学台の窓部に対する傾動角度及び平行方向の位置を調整することにより、光軸の傾動角度と平行方向の位置を簡易に調整でき、視野を適正にすることができる。

本発明の実施の形態１に係る光軸調整機構の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る光軸調整機構の立断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光軸調整機構の光軸調整前の状態の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る光軸調整機構の光軸調整前の状態の立断面図である。 本発明の実施の形態２に係る光軸調整機構の立断面図である。 本発明の実施の形態２に係る光軸調整機構の光軸調整前の状態の立断面図である。

［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係る光軸調整機構１は、図１および図２に示す通り、窓部３ａを有する筐体３内に収容されている。筐体３は、底部３ｂと、底部３ｂから所定の間隔を空けて設けられている前壁３ｃと、周壁３ｄを有している。なお、筐体３の周壁３ｄは、図１においては省略しており、図２においては二点鎖線で示している。

光軸調整機構１は、受光素子５（図２参照）を内蔵する光学部７と、光学部７が設置される光学台９と、光学台９の位置を調整可能に支持する光学台支持機構１１とを備えている。
以下、光軸調整機構１の各部を詳細に説明する。

＜光学部＞
光学部７は、受光素子５や受光素子５に集光するレンズ７ａ等を有しており、受光素子５が外部からの光を受光したときに受光信号を発生させるものである。
受光素子５は、その受光面に臨む角度に応じた受光感度の分布を持つもので、その分布は、一般的には受光面に垂直な方向（光軸１３、図２参照）において受光感度が最も高く、光軸１３からの角度が大きくなるにつれてその受光感度が小さくなる傾向を有している。そして所望する受光感度が得られる範囲が受光素子５の視野１５として定義される。図１および図２では便宜的に視野１５を、逆三角形で図示している。

＜光学台＞
光学台９は、光学部７を支持する台であって、光学台９の窓部３ａに対する相対位置を調整することで、光軸１３の窓部３ａに対する相対位置が調整（光軸調整）される。なお、光学台９の窓部３ａに対する相対位置は、窓部３ａに対する傾動角度（以下、単に「傾動角度」という）および窓部３ａに対する平行方向の位置（以下、単に「平行方向の位置」という）によって規定される。
図１および図２は光軸調整後の状態であり、光学台９の傾動角度及び平行方向の位置が調整され、この状態において視野１５は窓部３ａの縁で遮られておらず、監視範囲が適正な状態になっている。

＜光学台支持機構＞
光学台支持機構１１は、光学台９を窓部３ａに対して傾動可能かつ平行方向移動可能に支持する複数の下部支持線部材２１および上部支持線部材２３と、上部支持線部材２３に係合して光学台９の傾動角度及び平行方向の位置を調整する３つの位置調整部材（第１位置調整部材２５〜第３位置調整部材２９）とを有している。

≪下部支持線部材および上部支持線部材≫
下部支持線部材２１および上部支持線部材２３は、屈曲可能かつ光学台９を支持可能な程度の剛性を有する線部材からなり、例えば金属製の線材からなる。
下部支持線部材２１は、一端側が光学台９に取り付けられ、他端側が筐体３の底部３ｂに取り付けられている。
上部支持線部材２３は、一端側が光学台９に取り付けられ、他端側が位置調整部材（第１位置調整部材２５〜第３位置調整部材２９）に係合している。

≪第１位置調整部材〜第３位置調整部材≫
第１位置調整部材２５〜第３位置調整部材２９は棒状のねじ部材からなり、前壁３ｃに、底部３ｂ側に向けて挿入され、かつ回転可能に設置されている。
第１位置調整部材２５〜第３位置調整部材２９の先端部には、上部支持線部材２３の一端がねじ溝に沿って係合しており、第１位置調整部材２５〜第３位置調整部材２９の回転に伴って、係合部２３ａが軸方向に移動するようになっている。

そのため、例えば第１位置調整部材２５を、一方向に回転させて第１位置調整部材２５に係合している上部支持線部材２３の係合部２３ａを第１位置調整部材２５の基端側に移動させれば、これに伴って光学台９の片側が上部支持線部材２３によって引っ張られる。これによって、光学台９の該片側が窓部３ａに対して近づく方向に傾動するとともに、第１位置調整部材２５側に平行方向移動する。
また、第１位置調整部材２５を逆回転させれば光学台９は、光学台９の該片側が窓部３ａから離れる方向に傾動するとともに、第１位置調整部材２５側から遠ざかる方向に平行方向移動する。

上記の説明では、第１位置調整部材２５を回転させた場合について説明したが、第２位置調整部材２７、第３位置調整部材２９についても同様の作用があり、これら３つの位置調整部材を適宜回転することで、光学台９の窓部３ａに対する相対位置を調整することができる。

以上のように構成された光軸調整機構１を用いて光軸１３を調整する方法について、図３および図４に示した調整前の状態から、調整後の図１および図２に示す状態にする場合を例に挙げて説明する。
なお、筐体３の周壁３ｄは、図３においては図１と同様に省略しており、図４においては図２と同様に二点鎖線で示している。また、図３および図４においても便宜的に視野１５を図示している。

調整前の状態は、図３および図４に示すように、光軸１３が窓部３ａの中心軸１７に対して傾いており、視野１５がその一部を窓部３ａの縁によって遮られている。この状態から、各位置調整部材を適宜回転させて上部支持線部材２３の係合部２３ａを上下動させる。
図４に示す例では、第２位置調整部材２７を回転させて、係合部２３ａを第２位置調整部材２７の先端側に移動させることで、光学台９を、その片側を筐体３の底部３ｂ側に傾動させるとともに、第２位置調整部材２７側から遠ざける方向に平行方向移動させている。

また、上記の操作に加えて第１位置調整部材２５を回転させて係合部２３ａを第１位置調整部材２５の基端側に移動させることで、光学台９を、その片側を窓部３ａ側に引き上げて傾動させるとともに、第１位置調整部材２５側に平行方向移動させている。
このように、各位置調整部材を適宜回転させることで、光軸１３を窓部３ａの中心軸１７に合わせることができる（図１および図２参照）。

以上のように、本実施の形態においては、光軸調整機構１によって光学台９の傾動角度及び平行方向の位置を調整することにより、光軸１３の傾動角度と平行方向の位置を調整して、視野１５と窓部３ａとの位置関係を簡易に適正な状態にすることができる。

［実施の形態２］
上記の実施の形態１では、支持部材が線部材からなるものを例に挙げて説明したが、本実施の形態では、支持部材がリンク部材からなり、光学台支持機構をリンク機構によって構成したもの（光学台支持機構４３）について説明する。
以下、図５および図６に基づいて本実施の形態を説明する。なお、図５および図６において、実施の形態１と同様のものには同一の符号を付している。

光学台支持機構４３は、光学台９を支持する一対の下部支持リンク部材４５および一対の上部支持リンク部材４７と、棒状のねじ部材からなる第１位置調整部材５１および第２位置調整部材５３とを有している。

下部支持リンク部材４５は、一端側が光学台９にピン結合され、他端側が筐体３（底部３ｂ）側にピン結合されている。
上部支持リンク部材４７は、一端側が光学台９にピン結合され、他端側が位置調整部材（第１位置調整部材５１、第２位置調整部材５３）の軸方向に移動可能でかつ回動可能に結合されている（結合部５９）。

第１位置調整部材５１および第２位置調整部材５３はねじ部材からなり、基端側が筐体３内に設けられた支持板５５に、先端側が筐体３の底部３ｂにそれぞれ回転可能に支持されている。第１位置調整部材５１および第２位置調整部材５３の先端側は筐体３の底部３ｂから突き出しており、この部分を操作することで第１位置調整部材５１および第２位置調整部材５３を回転させることができるようになっている。

光学台支持機構４３は、上述した下部支持リンク部材４５、上部支持リンク部材４７、第１位置調整部材５１、第２位置調整部材５３、そして光学台９によってリンク機構が構成されている。
位置調整部材（第１位置調整部材５１、第２位置調整部材５３）を回転させることにより、結合部５９が軸方向に移動する。例えば、第１位置調整部材５１に結合している上部支持リンク部材４７の結合部５９を前壁３ｃ側に移動し、第２位置調整部材５３に結合している上部支持リンク部材４７の結合部５９を底部３ｂ側に移動させると、光学台９は、図５に示すように傾動する。逆に、第１位置調整部材５１に係合している上部支持リンク部材４７の結合部５９を底部３ｂ側に移動し、第２位置調整部材５３に係合している上部支持リンク部材４７の結合部５９を前壁３ｃ側に移動させると、光学台９は、図５と反対の方向に傾動する。

つまり、第１位置調整部材５１及び第２位置調整部材５３を回転調整することで、光学台９の傾斜の向きを変えることができ、光学台９は揺動する。そして、このリンク機構においては、揺動の中心が、窓部３ａの中心軸１７と受光素子５の受光部５ａの交点になるように、各構成部材（下部支持リンク部材４５等）の長さが設定されている。
このように設定することで、受光素子５の平行方向の位置を変えることなく、光学台９の傾動角度を変えることで、視野１５を調整できる。

次に、上記のような構成の光学台支持機構４３を備える光軸調整機構４１の光軸調整方法について以下に説明する。
図６は光軸調整前の状態であり、光軸１３が窓部３ａの中心軸１７に対して傾いており、視野１５がその一部を窓部３ａの縁によって遮られている。この状態から、各位置調整部材を適宜回転させて上部支持リンク部材４７の結合部５９を上下動させる。

図６に示す例では、第１位置調整部材５１および第２位置調整部材５３を回転させて、第１位置調整部材５１に結合している結合部５９を前壁３ｃ側に、第２位置調整部材５３に結合している結合部５９を底部３ｂ側に移動させることで、光学台９を受光素子５の受光部５ａを中心に揺動させている。より詳細には、光学台９を、その片側が筐体３の底部３ｂ側に近づくように傾動させるとともに、第２位置調整部材５３側から遠ざける方向に平行方向移動させている。このとき、受光素子５の平行方向の位置が変わることがなく、常に窓部３ａの中心軸１７上にある。
したがって、本実施の形態では、視野１５の調整を行うのに、第１位置調整部材５１、第２位置調整部材５３の回転調整によって、受光素子５の平行方向の位置を変えることなく光軸１３の傾動角度調整ができるので、調整が容易で、作業性に優れている。
本実施の形態１及び２では、各位置調整部を独立して操作して光学台９を傾動角度調整しているが、例えば各位置調整部を連結し、連動させることによって調整できるようにしても良い。

１ 光軸調整機構
３ 筐体
３ａ 窓部
３ｂ 底部
３ｃ 前壁
３ｄ 周壁
５ 受光素子
５ａ 受光部
７ 光学部
７ａ レンズ
９ 光学台
１１ 光学台支持機構
１３ 光軸
１５ 視野
１７ 中心軸
２１ 下部支持線部材
２３ 上部支持線部材
２３ａ 係合部
２５ 第１位置調整部材
２７ 第２位置調整部材
２９ 第３位置調整部材
４１ 光軸調整機構
４３ 光学台支持機構
４５ 下部支持リンク部材
４７ 上部支持リンク部材
５１ 第１位置調整部材
５３ 第２位置調整部材
５５ 支持板
５９ 結合部

Claims (3)

1. 窓部を有する筺体内に設けられて前記筺体外部の光を受光する受光素子の光軸調整機構であって、
   前記受光素子を内蔵する光学部と、該光学部が設置される光学台と、該光学台の前記窓部に対する相対位置を調整可能に支持する光学台支持機構とを備え、
   該光学台支持機構は、前記光学台を前記窓部に対して相対移動可能に支持する支持部材と、該支持部材に係合して前記光学台の前記窓部に対する相対位置を調整する位置調整部材とを有することを特徴とする光軸調整機構。
2. 前記支持部材は線部材からなり、一端側が前記光学台に取り付けられ、他端側が前記筺体の底部側に取り付けられる複数の下部支持線部材と、一端側が前記光学台に取り付けられ、他端側が前記位置調整部材に移動可能に係合してなる複数の上部支持線部材とを備え、
   前記位置調整部材は回転可能な棒状の部材からなり、該位置調整部材が回転することで、前記上部支持線部材と前記位置調整部材との係合部が前記位置調整部材の軸方向に移動して、
   これによって前記光学台が前記窓部に対して傾動可能かつ平行方向移動可能になっていることを特徴とする請求項１記載の光軸調整機構。
3. 前記受光素子の受光部が、窓部の中心軸上に配置されるように前記光学台が取り付けられてなり、
   前記支持部材は、一端側が前記光学台にピン結合され、他端側が前記筺体側にピン結合される一対の下部支持リンク部材と、一端側が前記光学台にピン結合され、他端側が前記位置調整部材の軸方向に移動可能でかつ回動可能に結合される一対の上部支持リンク部材とを備えてなり、
   前記位置調整部材は回転可能な棒状の部材からなり、該位置調整部材が回転することにより、前記上部支持リンク部材と前記位置調整部材との結合部が前記位置調整部材の軸方向に移動して、
   これによって前記光学台が前記受光素子の受光部を中心に揺動可能になっていることを特徴とする請求項１記載の光軸調整機構。