JP2015023412A

JP2015023412A - 防爆型赤外線カメラ

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Publication number: JP2015023412A
Application number: JP2013149818A
Authority: JP
Inventors: 田村　哲雄; Tetsuo Tamura; 哲雄田村; 正弘伏間; Masahiro Fushima; 伊藤　雅一; Masakazu Ito; 雅一伊藤
Original assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Current assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-18
Also published as: JP6077411B2

Abstract

【課題】国際整合防爆指針2008Ｅｘに適合した防爆構造を持ち、かつ良好な赤外線画像が得られる防爆型赤外線カメラを提供する。【解決手段】赤外線画像を撮影する赤外線カメラと、赤外線カメラに装着された撮影レンズとを、防爆ケースに収納した防爆型赤外線カメラである。防爆ケースの前面には、赤外線を通過させる窓材を有する窓を配置する。この窓材は、防爆ケースの前面の直径２４ｍｍ以下の穴の後方に配置するようにした。また、撮影レンズで撮影視野を拡大する必要がある場合には、防爆ケースの前面の窓の外側に視野拡大レンズを取り付け、この視野拡大レンズで、撮影レンズで撮影する視野を拡大するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、防爆ケースの内部に赤外線カメラが収納された、防爆型赤外線カメラに関する。

可燃性ガスや可燃性液体を扱う化学工場や、石油製品の貯蔵場所などで使用する電気機器は、電気火花などが機器外部の可燃性物体に触れることがない、いわゆる防爆機器とする必要がある。

温度などの監視を行う赤外線カメラについても、防爆構造が必要な場所に設置する場合には、防爆ケースに収納されたものが使用される。防爆ケースに収められた赤外線カメラを使用することで、赤外線カメラの設置場所の安全性が確保される。

図５は、従来の防爆ケースに収納された赤外線カメラの一例を示す断面図である。
赤外線カメラ１０は、防爆ケース２０に収納されている。防爆ケース２０の内部に収納された赤外線カメラ１０の前面には、撮影レンズ１１が取り付けられている。撮影レンズ１１には、焦点調整用つまみ１２が配置されており、その焦点調整用つまみ１２を作業者が手動で操作することで、撮影レンズ１１の焦点調整ができる。
撮影レンズ１１と対向した防爆ケース２０の一端には、窓２１が配置されている。窓２１は、ゲルマニウムなどの赤外線を透過させる素材よりなる。

この図５に示す構成の防爆ケース２０に赤外線カメラ１０を収納することで、防爆型赤外線カメラが得られる。
特許文献１には、防爆型のケースに収納された防爆型監視カメラ装置の一例についての記載がある。

特開平１０−３２５９７５号公報

ところで、防爆ケースは、国際規格として制定された防爆指針に基づいた検定基準を満たす必要がある。具体的には、例えば、特定のサイズの金属球を防爆ケースに所定の条件で衝突させる等の、検定基準で決められた各種試験を行っても、防爆ケースが破損せず、防爆構造が満たされるようにする必要がある。
この検定基準を満たすためには、防爆ケース本体そのものを十分な強度で構成することは勿論であるが、防爆ケースの窓についても、十分な強度を持たせなければならない。具体的には、図５に示した防爆ケース２０の場合、窓２１として、検定基準を満たす強度にする必要がある。

このため、窓２１に強度を持たす必要があるが、例えば国際整合防爆指針2008Ｅｘに適合した防爆構造とした窓とするためには、何らかの工夫が必要であった。
防爆ケースの窓に強度を持たせるための１つの例としては、例えば窓に保護用の金網を配置することが考えられる。しかし、保護用の金網を窓に取り付けると、窓での赤外線の透過が金網の配置箇所で妨げられることになり、防爆ケース内の赤外線カメラで得られる赤外線画像が劣化してしまう。したがって、正確かつ良好な赤外線画像を撮影するためには、金網のような保護部材を防爆ケースの窓に配置するのは好ましくない。

本発明は、国際整合防爆指針2008Ｅｘに適合した防爆構造を有し、かつ良好な赤外線画像が得られる防爆型赤外線カメラを提供することを目的とする。

本発明の防爆型赤外線カメラは、赤外線画像を撮影する赤外線カメラと、赤外線カメラに装着された撮影レンズとを、防爆ケースに収納したものである。
そして、防爆ケースの前面に、赤外線を通過させる窓材を有する窓を配置する。この窓材は、防爆ケースの前面の直径２４ｍｍ以下の穴の後方に配置するようにした。
また、撮影レンズで撮影視野を拡大する必要がある場合には、防爆ケースの前面の窓の外側に視野拡大レンズを取り付け、この視野拡大レンズで、撮影レンズで撮影する視野を拡大するようにした。

本発明によると、防爆ケースの前面に配置された窓材を、直径２４ｍｍ以下の穴の後方に配置したことで、防爆ケースを国際整合防爆指針2008Ｅｘに適合した防爆構造にできると共に、撮影される赤外線画像の画質劣化を防止することができる。
さらに、撮影する視野を拡大する必要がある場合には、窓材が配置された窓の外側に視野拡大レンズを取り付けたことで、防爆ケースの窓のサイズに制約されない広角の赤外線画像の撮影が可能になる。

本発明の一実施の形態による防爆型赤外線カメラの例を示す斜視図である。図１の例の防爆型赤外線カメラの側面を一部破断した断面で示す一部破断側面図である。図１の例の防爆型赤外線カメラの視野拡大レンズを外した状態を示す斜視図である。図１の例の防爆型赤外線カメラの前面蓋及び焦点調整穴用蓋を外した状態を示す斜視図である。従来の防爆型赤外線カメラの一例を示す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態の例（以下、「本例」と称する。）を、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本例の防爆型赤外線カメラを示す斜視図である。図２は、本例の防爆型赤外線カメラの一部を破断して断面で示す側面図である。図３は、図１に示す防爆型赤外線カメラから、視野拡大レンズ３００を外した状態を示す図である。図４は、図１に示す防爆型赤外線カメラから、前面蓋１１０と焦点調整穴用蓋１２０を外した状態を示す図である。

［１．本例の防爆型赤外線カメラの構成］
本例の防爆型赤外線カメラは、図１に示すように、円筒形の防爆ケース１００を使用する。防爆ケース１００は、国際整合防爆指針2008Ｅｘに適合した防爆構造にするために、比較的厚さの厚い金属で形成されたケースである。また、防爆ケース１００の各部（後述する窓など）についても、国際整合防爆指針2008Ｅｘに適合した防爆構造としてある。国際整合防爆指針2008Ｅｘでは、防爆構造の要件の１つとして、直径２５ｍｍの金属球を防爆ケースに所定の条件で衝突させても、防爆ケースが破損しないことが求められている。
図２に示すように、防爆ケース１００の内部には、赤外線カメラ２００が収納される。この赤外線カメラ２００には、前面側に撮影レンズ２１０が取り付けられている。撮影レンズ２１０は、赤外線を通過させるレンズである。例えば、撮影レンズ２１０として、視野角として水平３０°程度とする。この撮影レンズ２１０についても、防爆ケース１００の内部に配置される。撮影レンズ２１０には、焦点調整用つまみ２１１が配置され、この焦点調整用つまみ２１１を回動させることで、焦点調整を行うことができる。
なお、撮影レンズ２１０は、この撮影レンズ２１０を通過する光線束の中心軸が、円筒形の防爆ケース１００の長手方向の中心の軸とほぼ一致する状態に配置されている。

赤外線カメラ２００は、赤外線画像の撮影処理を行う。そして、赤外線カメラ２００で撮影して得た赤外線画像（熱画像）のデータを外部に出力する。防爆ケース１００の後方には、防爆構造を満たす構造の端子部１３０が配置してあり、この端子部１３０に接続されたケーブルにより、赤外線画像のデータが防爆ケース１００の外部に引き出される。なお、端子部１３０の具体的な構成については省略する。

防爆ケース１００は、図２に示した側面のネジ穴１０３を使用して、ケース支持部１４０に支持される。図１では、防爆ケース１００の側面のネジ穴１０３に、ネジ１４１でケース支持部１４０を取り付けた状態を示す。なお、この図１に示すケース支持部１４０は一例を示したものであり、防爆型赤外線カメラの設置場所に応じて、その他の構成の支持部材が防爆ケース１００に取り付けられるようにしてもよい。

防爆ケース１００の前端１０１には、前面蓋１１０が取り付けられる。前面蓋１１０は、防爆ケース１００の直径に合わせた円形形状である。撮影レンズ２１０が取り付けられた赤外線カメラ２００を防爆ケース１００の内部に配置する際には、図４に示すようにこの前面蓋１１０を防爆ケース１００から外した状態で行う。
前面蓋１１０の外側には、この前面蓋１１０を防爆ケース１００に固定する際に使用する固定用穴１１１と、後述する視野拡大レンズ３００を取り付けるためのネジ穴１１２とを有する。これらの固定用穴１１１とネジ穴１１２は、前面蓋１１０の外側に配置され、貫通した穴ではない。

前面蓋１１０の中央には、図３に示すように、円形の窓１１３が設けてある。窓１１３は、比較的小径（例えば直径２４ｍｍ）であり、図２に断面で示すように、内部に窓材１１５が配置してある。窓材１１５は、前面蓋１１０の中央に設けた直径２４ｍｍの穴による窓１１３の後方に配置してある。穴（窓１１３）を直径２４ｍｍとしたのは一例であり、直径２４ｍｍ以下であるのが好ましい。図２の断面図では、前面蓋１１０の窓１１３を構成する穴が、直径２４ｍｍを維持して、窓材１１５と接する箇所まで形成された状態を示すが、穴が窓材１１５と接する箇所で直径が広くなるようにしてもよい。窓１１３を形成した前面蓋１１０の、少なくとも表面の穴の直径が２４ｍｍ以下であることで、適正な防爆構造とすることができる。
窓材１１５は、ゲルマニウムなどの赤外線を透過する素材よりなる。この窓材１１５は、１２ｍｍなどの比較的厚さがある素材として、十分な強度を持たせてある。窓材１１５は、前面蓋１１０の裏側（内側）で、窓材保持枠１１６により前面蓋１１０に固定される。なお、窓材１１５は、前面蓋１１０の表面から十ｍｍ程度、奥になる位置に配置される。

前面蓋１１０の外周部には、図４に示すように、ネジ山１１４が形成される。このネジ山１１４が、防爆ケース１００の前端１０１のネジ山１０１ａに嵌ることで、防爆ケース１００の前端１０１が閉じられる。前面蓋１１０のネジ山１１４には、シール材であるＯリング１１７が取り付けてある。なお、取り付け状態を断面で示す図２では、Ｏリング１１７を省略する。
前面蓋１１０を防爆ケース１００の前端１０１に取り付けて閉じる際には、例えば固定用穴１１１に締め付け用の工具（不図示）の先端を嵌めて、十分な締め付け力で閉じる作業を行う。

また、本例の防爆ケース１００の前端１０１寄りの下側には、焦点調整穴１０２が形成されている。焦点調整穴１０２は、直径数センチ程度の貫通した穴であり、その穴を焦点調整穴用蓋１２０で塞ぐ。焦点調整穴１０２が設けられた位置は、図２に示すように、赤外線カメラ２００に取り付けられた撮影レンズ２１０の焦点調整用つまみ２１１の近傍、好ましくは焦点調整用つまみ２１１の真下の位置としてある。
焦点調整穴用蓋１２０を取り外した状態では、焦点調整穴１０２から作業者が指などを防爆ケース１００内に入れて、焦点調整用つまみ２１１を操作して、撮影レンズ２１０の焦点を調整することができる。

図２に示すように、焦点調整穴１０２にはネジ山１０２ａが形成される。そして、図２及び図４に示すように、焦点調整穴用蓋１２０には、ネジ山１０２ａに対応したネジ山１２１が形成され、焦点調整穴用蓋１２０側のネジ山１２１が、焦点調整穴１０２のネジ山１０２ａに嵌ることで、閉じられる。焦点調整穴用蓋１２０のネジ山１２１には、シール材であるＯリング１２２が取り付けてある。図２では、Ｏリング１２２についても省略する。
前面蓋１１０や焦点調整穴用蓋１２０が完全に閉じた状態では、防爆ケース１００の内部が外部と完全に隔離され、国際整合防爆指針2008Ｅｘに適合した防爆構造を保つことが出来る。

［２．視野拡大レンズの取り付け状態］
本例の防爆ケース１００の前面蓋１１０の外側には、図１に示すように、視野拡大レンズ３００が取り付けられる。この視野拡大レンズ３００は、前面蓋１１０の円形の窓１１３を覆うように取り付けられる。この場合、視野拡大レンズ３００を通過する光軸の中心軸が、円形に形成された前面蓋１１０の中心点を通過する軸と一致する状態で、視野拡大レンズ３００が前面蓋１１０に取り付けられる。

視野拡大レンズ３００は、赤外線を透過するレンズよりなり、赤外線カメラ２００に取り付けられた撮影レンズ２１０が撮影する赤外線画像の視野角を拡大する。例えば、視野拡大レンズ３００により、撮影レンズ２１０が撮影する視野角を２倍又は３倍に拡大する。このように視野拡大レンズ３００で視野角を拡大することで、視野角を比較的広い角度に設定することが可能になる。
視野拡大レンズ３００は、前面蓋１１０との連結部３１０に複数の穴３１１を有する。そして、この穴３１１と前面蓋１１０側のネジ穴１１２とを使用したネジ止めで、視野拡大レンズ３００が前面蓋１１０に固定される。

視野拡大レンズ３００を通過する光線束の範囲の例を、図２に１点鎖線で示す。この図２に示すように、視野拡大レンズ３００で視野が大きく拡大される。視野拡大レンズ３００で拡大される視野については、赤外線カメラ２００で監視する場所の状況に応じて、適切なものを選定すればよい。例えば、視野拡大レンズ３００として、視野角を２倍に拡大するものと、視野角を３倍に拡大するものを用意して、設置場所で監視したい範囲に応じて、いずれかの視野拡大レンズ３００を前面蓋１１０に取り付けるようにすればよい。例えば、赤外線カメラ２００に取り付けられた撮影レンズ２１０による視野角が水平３０°で、視野拡大レンズ３００で視野角を２倍に拡大すると、視野角が水平６０°になる。また、その他の視野角と倍率の組み合わせでもよい。

また、この例では、撮影レンズ２１０と視野拡大レンズ３００との組み合わせで、光線束が前面蓋１１０の窓１１３内で交差するようにしてある。すなわち、図２に１点鎖線で光線束の例を示すように、比較的径が小さい窓１１３内で、視野拡大レンズ３００が出力する光線束を交差させて、撮影レンズ２１０に入射させるようにしてある。このように窓１１３で光線束が交差させることで、窓１１３を通過する光線束の径を非常に小さくすることができ、この点からも窓１１３のサイズを小径にすることができる。

［３．本例の防爆型赤外線カメラによる効果］
本例の防爆型赤外線カメラによると、防爆ケース１００の前面蓋１１０に配置された窓１１３は、直径２４ｍｍ以下の窓であり、防爆指針に基づいた検定基準を満たした強度の窓にすることができる。なお、撮影レンズ２１０の構成によっては、撮影レンズ２１０で撮影可能な視野角が制限される場合があるが、視野角を広くする必要がある場合には、窓１１３の外側に視野拡大レンズ３００を取り付けることで、広い視野角が確保される。したがって、防爆ケースを使用した防爆型赤外線カメラとして、国際整合防爆指針2008Ｅｘに適合した防爆構造を持つ。また、任意の視野角での赤外線画像の撮影ができるようになるという効果を有する。

また、本例の防爆型赤外線カメラは、防爆ケース１００の前端側の下側に焦点調整穴１０２を設けたため、この焦点調整穴１０２から焦点調整穴用蓋１２０を外すことで、防爆ケース１００内部の撮影レンズ２１０に取り付けられた焦点調整用つまみ２１１を作業者が指などで直接回すことができる。したがって、防爆ケース１００を監視場所に設置した状況で、防爆ケース１００内の撮影レンズ２１０の焦点調整を簡単に行うことができる。特に本例の防爆型赤外線カメラの場合には、視野拡大レンズ３００が取り付けられた状態で焦点調整を行うことが好ましく、前面蓋１１０を閉じた状態で焦点調整穴用蓋１２０を外すことで、良好な焦点調整が簡単に行える。

また、本例においては、撮影レンズ２１０を防爆ケース１００の中心に配置すると共に、視野拡大レンズ３００を円形の前面蓋１１０の中央に取り付けたことで、視野拡大レンズ３００が自動的に適正な位置に取り付けられるようになる。すなわち、赤外線カメラ２００で適正な赤外線画像の撮影を行うためには、視野拡大レンズ３００と撮影レンズ２１０との光軸を一致させる必要がある。ここで本例の場合には、前面蓋１１０を回して防爆ケース１００の前端を閉じる作業を行うだけで、自動的に２つのレンズ２１０，３００の光軸が一致するため、直接的に接続されていない２つのレンズ２１０，３００の光軸を合わせる作業を行う必要がない。

［４．変形例］
なお、上述した実施の形態の例では、防爆ケース１００の前面蓋１１０を取り外し自在な構成として、その前面蓋１１０に窓１１３を設けると共に、視野拡大レンズ３００を取り付けるようにした。これに対して、防爆ケース１００の内部を開けるための蓋は、前面以外の別の箇所に設けて、防爆ケース１００の前面については、防爆ケース１００に固定した状態として、その固定された前面の窓に視野拡大レンズ３００を取り付けるようにしてもよい。

また、防爆ケース１００の焦点調整穴１０２は、防爆ケース１００の下側に設けるようにしたが、撮影レンズ２１０の焦点調整用つまみ２１１が操作可能な位置であれば、その他の位置でもよい。例えば、防爆ケース１００の上側に焦点調整穴１０２を設けるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態の例で説明した窓１１３のサイズや視野拡大レンズ３００で視野を拡大する値などは、一例を示したものであり、上述した値に限定されるものではない。
さらに、特許請求の範囲に記載した構成は、ここまで説明した実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、防爆ケース１００の前面蓋１１０や焦点調整穴用蓋１２０は、ネジ山を利用したねじ込みで閉じる構成としたが、防爆指針に適合した防爆構造が得られれば、その他の構成でこれらの蓋を閉じる構成としてもよい。

１０…赤外線カメラ、１１…撮影レンズ、１２…焦点調整用つまみ、２０…防爆ケース、２１…窓、１００…防爆ケース、１０１…前端、１０１ａ…ネジ山、１０２…焦点調整穴、１０２ａ…ネジ山、１０３…ネジ穴、１１０…前面蓋、１１１…固定用穴、１１２…ネジ穴、１１３…窓、１１４…ネジ山、１１５…窓材、１１６…窓材保持枠、１１７…Ｏリング、１２０…焦点調整穴用蓋、１２１…ネジ山、１２２…Ｏリング、１３０…端子部、１４０…ケース支持部、１４１…ネジ、２００…赤外線カメラ、２１０…撮影レンズ、２１１…焦点調整用つまみ、３００…視野拡大レンズ、３１０…連結部、３１１…穴

Claims

赤外線画像を撮影する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラに装着された撮影レンズと、
前記赤外線カメラと前記撮影レンズを収納する防爆ケースと、
前記防爆ケースの前面に配置され、前記撮影レンズに入射させる赤外線を通過させる窓材を有する窓とを備え、
前記窓材を、前記防爆ケースの前面の、直径２４ｍｍ以下の穴の後方に配置した
防爆型赤外線カメラ。
前記防爆ケースの前面の窓の外側に取り付けられ、前記撮影レンズで撮影する視野を拡大する視野拡大レンズとを備えた
請求項１に記載の防爆型赤外線カメラ。
前記視野拡大レンズを通過した光線束が、前記防爆ケースの前面の窓の近傍で交差して、前記撮影レンズに入射するようにした
請求項２に記載の防爆型赤外線カメラ。
前記防爆ケースの窓は、前記防爆ケースの前端に取り付けられる円形の前面蓋に配置し、
前記視野拡大レンズを通過する光線束の中心軸が、前記前面蓋の中心を通過する軸と一致するようにした
請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載の防爆型赤外線カメラ。