JP2017078588A - 投光器、赤外線センサ、及び光軸調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸の向きを、作業者が目視で確認することができる投光器を提供する。作業者が投光器の光軸の向きを目視で確認しながら、光軸調整を行える赤外線センサを提供する。赤外線センサの光軸調整方法であって、容易で精度の高い光軸調整方法を提供する。
【解決手段】赤外光ビームを出射する投光器２に、投光器２の光軸と平行な光軸を備えて、可視光を赤外光ビームと同じ方向に向けて投射するレーザポインタ７を備える。投光器２に、レーザポインタ７を取り付けて固定するコネクタ５を備える。作業者がレーザポインタ７が投射する可視光を視認しながら、可視光が受光器３に入射するように、投光器２又は受光器３の取り付け位置又は取り付け角度を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は赤外光を出射する投光器、投光器とその投光器から出射される赤外光を受光して受光状態に応じた信号を外部に出力する受光器とを備える赤外線センサ、及び赤外線センサの光軸調整方法に関する。

赤外線センサは、赤外光を出射する投光器と、投光器から出射される赤外光を受光して、受光状態に応じた信号を外部に出力する受光器とを備える。この赤外線センサは、鉄道駅のプラットホームに設置されるホームドア装置で使用されることがある。例えば、特許文献１に記載のホームドア装置では、乗降通路を挟むように投光器と受光器を配置して、乗降通路を通過する乗客及び乗降通路内に滞留する乗客の有無を確認している。このようなホームドア装置の設置にあたっては、投光器から出射される赤外光が受光器に入射するように、赤外線センサの光軸を調整する必要がある。つまり、投光器又は受光器のホームドア装置に対する取り付け位置や取り付け角度を調整して、投光器から出射される赤外光が受光器に入射するようにする必要がある。しかしながら、赤外光は不可視光なので、作業者が赤外光を目視で確認しながら光軸を調整することはできない。

そこで、手持ち式の赤外線照度計を使って赤外線センサの光軸調整を行っている。具体的には、作業者が、受光器の近傍で、赤外線照度計の位置をずらしながら、投光器から出射される赤外線の照度を繰り返し測定して、照度が最大になる点を求めている。そして、作業者は、その点と受光器の受光窓の中心の偏差が解消されるように、投光器の取り付け角度や取り付け位置を調整している。

特開２０１２−２０６７０５号公報

従来の光軸調整方法においては、作業者が手作業で赤外線照度計を移動させて照度が最大になる点を特定している。このため、作業者の「勘」に頼るところが大きく、照度が最大になる点を精度良く特定することが難しいと言う問題があった。

また、仮に、照度が最大になる点を精度良く特定できたとしても、調整後の光軸を目視で確認することができないので、再度、赤外線照度計を使って、照度が最大になる点を確認する必要があった。要するに、照度が最大になる点が受光器の受光窓の上に来るまで、照度計測と投光器の調整を繰り返す必要があった。そのため、光軸調整に時間を要するという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するために成されたものであり、光軸の向きを、作業者が目視で確認することができる投光器を提供することを目的とする。また、本発明は、作業者が投光器の光軸の向きを目視で確認しながら、光軸調整を行える赤外線センサを提供することを目的とする。また、本発明は、赤外線センサの光軸調整方法であって、容易で精度の高い光軸調整方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る投光器は、赤外光ビームを出射する投光器であって、投光器の光軸と平行な光軸を備えて、可視光を赤外光ビームと同じ方向に向けて投射する指示光投射器を備えるものである。

本発明に係る投光器は、赤外光ビームを出射する投光器であって、投光器の光軸と平行な光軸を備えて、可視光を赤外光ビームと同じ方向に向けて投射する指示光投射器を固定する取付固定手段を備えるものである。

本発明によれば、指示光投射器の光軸が、投光器の光軸と平行になるように、指示光投射器が投光器に取り付けられているので、投光器の光軸の向きを作業者が目視で確認することができる。指示光投射器を備える投光器を赤外線センサに備えれば、投光器の光軸の向きを作業者が目視で確認しながら、赤外線センサの光軸調整を行うことができる。その結果、赤外線センサの光軸調整の精度が向上する。また、赤外線センサの光軸調整に要する作業時間が短縮される。

本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサ及び赤外線センサに取り付けて使用する指示光投射器の外形図である。図１（ａ）は、投光器と受光器からなる赤外線センサの正面図であり、図１（ｂ）は投光器を図１（ａ）のＡ方向から見た側面図であり、図１（ｃ）は受光器を図１（ａ）のＢ方向から見た側面図であり、図１（ｄ）はレーザポインタの正面図である。 図１に記載の赤外線センサの光軸調整方法を説明する図であって、図２（ａ）は、光軸調整前の赤外線センサの状態を示す図であり、図２（ｂ）は投光器にレーザポインタを取り付けた状態を示す図であり、図２（ｃ）は光軸調整が完了した赤外線センサの状態を示す図であり、図２（ｄ）は光軸調整完了後に投光器からレーザポインタを取り外した状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る投光器の構成を説明する図であって、図３（ａ）は投光器の外形図であり、図３（ｂ）は投光器にレーザポインタを取り付けた状態を示す外形図である。 本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサの光軸調整方法を説明する図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係るポインタの構成図である。 ホームドア装置の構成を示す図であって、図６（ａ）はホームドア装置を備えるプラットホームの平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に記載のホームドア装置を軌道側から見た背面図である。 図６（ｂ）に記載のホームドア装置が備える投光器保持台の外形図であり、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は側面図であり、図７（ｃ）は図７（ｂ）のＡ方向から見た矢視図である。 図６（ｂ）に記載のホームドア装置が備える赤外線センサの光軸を調整する手順を説明する図であって、図８（ａ）は、光軸調整前の赤外線センサの状態を示す図であり、図８（ｂ）は投光器にレーザポインタを取り付けた状態を示す図であり、図８（ｃ）は光軸調整が完了した状態を示す図であり、図８（ｄ）は光軸調整の完了後に、レーザポインタを取り外した状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る投光器、赤外線センサ及び光軸調整方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面においては、同一または同等の部分に同一の符号を付している。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサ１は、例えば、ホームドア装置に取り付けて使用される赤外線センサであって、図１（ａ）に示すように、投光器２と受光器３を備える。投光器２は、受光器３に向けて赤外光ビームを出射する装置である。受光器３は投光器２から出射される赤外光ビームを受光して、その受光状態に応じた信号を外部に出力する装置である。赤外線センサ１はこのように構成されているので、例えば、投光器２と受光器３の間に人間が立って、受光器３に入射する赤外光ビームが遮断されると、受光器３が出力する信号が変化し、人間の存在が検知される。なお、図１（ａ）において、ＡＸ１は投光器２の光軸を示している。

また、図１（ａ）に示すように、投光器２は周囲に雄ねじ４を備えるコネクタ５を備えている。図１（ｂ）に示すように、コネクタ５は中心に貫通穴５ａを有する円筒状の金属部品であって、投光器２が出射する赤外光ビームは、貫通穴５ａを通って外部に放出される。投光器２は、コネクタ５の中心軸（雄ねじ４の中心軸）が光軸ＡＸ１と一致するように構成されている。

図１（ｃ）に示すように、受光器３は、投光器２と対面する面に受光窓６を備えていて、投光器２が出射する赤外光ビームは受光窓６を通って、受光器３の内部に進入して、図示しない受光素子に到達する。そのため、赤外線センサ１の設置にあたっては、投光器２が出射する赤外光ビームが受光器３の受光窓６に向かうように、投光器２又は受光器３の取り付け角度や取り付け位置を調整する必要がある。以下、本明細書では、このような調整作業を単に「光軸調整」と呼ぶことにする。

赤外線センサ１の光軸調整は、図１（ｄ）に示すような、レーザポインタ７を用いて行う。レーザポインタ７は、本発明の指示光投射器の具体例であって、標的に可視光のレーザビームを投射して、標的の表面に光像を形成して、標的を指示する装置である。なお、図１（ｄ）において、ＡＸ２はレーザポインタ７の光軸を示している。

また、図１（ｄ）に示すように、レーザポインタ７のレーザビームを放出しない側の端部には、投光器２のコネクタ５の雄ねじ４と螺合する雌ねじ８が形成されている。雌ねじ８の中心軸はレーザポインタ７の光軸ＡＸ２と同軸になるように、構成されている。このため、レーザポインタ７の雌ねじ８を、投光器２のコネクタ５の雄ねじ４と螺合させて、レーザポインタ７を投光器２に取り付けると、レーザポインタ７の光軸ＡＸ２は、投光器２の光軸ＡＸ１と同軸になる。

次に、図２（ａ）〜（ｄ）に示すような、ベースＢに固定された支持部材Ｓ１、Ｓ２に、投光器２と受光器３をそれぞれ取り付けて構成される赤外線センサ１の光軸調整方法を説明する。仮に、図２（ａ）に示すように、光軸調整前の状態において、投光器２と受光器３が互いに上下にずれていると、投光器２が出射する赤外光ビームは受光器３に入射しない。しかしながら、赤外線は不可視光なので、投光器２を動作させても、作業者は赤外光ビームを目視で認識することができない。そのため、作業者は投光器２の光軸ＡＸ１が受光器３に対して、どの程度ずれているかを認識することができない。

そこで、図２（ｂ）に示すように、投光器２にレーザポインタ７を取り付けて、レーザポインタ７からレーザビームを投射する。そして、作業者は、レーザビームが受光窓６の中心（基準点）に当たるように、受光器３を支持部材Ｓ２に対して移動させる。つまり作業者は、受光器３を上方（図２（ｂ）において矢印Ｕｐで示す方向）に移動させる。そして、レーザビームが受光器３を捉えたことを作業者が目視で確認したら、つまり、レーザビームが受光器３の受光窓６（図２において図示せず）に当たって、基準点に光像を形成していることを作業者が確認したら、作業者は、受光器３を支持部材Ｓ２に固定する。この時、レーザポインタ７の光軸ＡＸ２は、図２（ｃ）に示すように、投光器２と受光器３を結ぶ位置にある。最後に、作業者は、投光器２からレーザポインタ７を取り外して、投光器２を動作させる。この時、図２（ｄ）に示すように、投光器２から出射された赤外光ビームは受光器３に入射する。

なお、上記の光軸調整方法の説明において、受光器３の支持部材Ｓ２に対する取り付け高さを変更する例を示したが、赤外線センサ１の光軸調整は、投光器２の支持部材Ｓ１に対する取り付け位置又は取り付け角度を調整して行っても良い。例えば、投光器２の支持部材Ｓ１に対する取り付け高さを下げるようにしても良い。あるいは、レーザポインタ７の先端を、図２（ｂ）において矢印ｄｏｗｎで示す方向に傾けて、レーザビームが受光器３に向かうようにしても良い。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、レーザポインタ７の光軸ＡＸ２が、投光器２の光軸ＡＸ１と同軸になるようにレーザポインタ７を投光器２に取り付ける例を示したが、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２の関係は同軸には限定されない。光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２が互いに平行であれば、オフセットしていても良い。また、レーザポインタ７を投光器２に固定する取付固定手段は、雄ねじ４が形成されたコネクタ５には限定されない。

例えば、図３（ａ）に示すように、投光器２に、レーザポインタ７の光軸ＡＸ２が投光器２の光軸ＡＸ１と平行になるように、レーザポインタ７を投光器２に取り付ける取り付けレール９を備えるようにしても良い。図３（ｂ）に示すように、レーザポインタ７を取り付けレール９に嵌合させると、レーザポインタ７は、光軸ＡＸ２が、投光器２の光軸ＡＸ１に平行であって、その間隔（オフセット量）がＤになるように、投光器２に取り付けられる。

第２の実施形態に係る赤外線センサ１においても、光軸調整の方法は、第１の実施形態の場合と基本的に同一である。ただし、レーザビームを向ける標的、つまり、レーザビームを当てる基準点が異なる。つまり、図４に示すように、第２の実施形態に係る赤外線センサ１においては、レーザポインタ７が投射するレーザビームが受光器３の受光窓６（図４において図示せず）の中心Ｐからオフセット量Ｄだけずれた基準点Ｑに当たるように、投光器２又は受光器３の取り付け位置又は取り付け角度を変更する点で、第１の実施形態の場合と異なる。このように調整すれば、投光器２が出射する赤外光ビームは受光器３の受光窓６の中心Ｐに向かう。また、第２の実施形態に係る赤外線センサ１においては、例えば、受光器３の基準点Ｑに相当する部位にあらかじめマークを付けるようにしても良い。

（変形例）
第１及び第２の実施形態において、指示光投射器の具体例としてレーザポインタ７を例示したが、指示光投射器はレーザポインタ７には限定されない。指示光投射器は、標的に可視光を投射して、標的の表面に光像を形成して、標的を指示する装置であれば、光源の種類、光学系の型式や構成、標的の表面に形成される光像の形状は限定されない。指示光投射器は、公知の各種の光源および公知の各種の光学系を用いて構成することができる。

例えば、図５に示すように、発光ダイオード光源１０と、光軸方向に移動可能な投光レンズ１１の間に、十字スリット１２を設けたマスク１３を配置して構成れるポインタ７’を指示光投射器としても良い。このポインタ７’を図示しない標的に向けて、発光ダイオード光源１０を発光させ、投光レンズ１１の位置を調整すれば、図示しない標的の表面に十字形の光像１４が投影される。なお、図５においては、レーザポインタ７から投射されて標的の表面に光像１４を投影する。なお、光像１４の形状は十字形には限定されない。光像１４は、例えば、円環であっても良いし、矩形であっても良い、あるいは単なる光点であっても良い。

（ホームドア装置の場合）
以下、ホームドア装置に本発明を適用した例について説明する。

ホームドア装置１５は、図６（ａ）に示すような、プラットホーム１６の軌道１７側の縁に配置されて、図示しない鉄道車両への乗降口１８を開閉する一種の自動ドア装置である。

また、ホームドア装置１５は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、プラットホーム１６に固定された戸袋１９と、戸袋１９に進退自在に取り付けられて、図示しない内部機構によって駆動されて、乗降口１８を開閉する扉体２０を備えて構成される。また、戸袋１９の軌道１７側には、センサ用筐体２１Ｌ，２１Ｒがあって、これらは戸袋１９に固定されている。

図６（ｂ）に示すように、軌道１７側から見て乗降口１８の左側の戸袋１９に固定されたセンサ用筐体２１Ｌには投光器２が、軌道１７側から見て乗降口１８の右側の戸袋１９に固定されたセンサ用筐体２１Ｒには受光器３が、それぞれ配置されている。なお、左右のセンサ用筐体２１Ｌ，２１Ｒには、図示しない開口があって、投光器２から出射された赤外光ビームは、センサ用筐体２１Ｌの開口を通ってセンサ用筐体２１Ｌの外に出て、センサ用筐体２１Ｒの開口を通って受光器３に到達する。また、投光器２は投光器保持台２２を介して、センサ用筐体２１Ｌに固定されている。

投光器保持台２２は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すような、ベース２２ａとフランジ２２ｂを有して、側面図においてＬ字形をなす金属製の部品である。図７（ｂ）に示すように、ベース２２ａには投光器２が載置され、投光器２はボルト２２ｃで投光器保持台２２に固定される。フランジ２２ｂはセンサ用筐体２１Ｌに当接し、ボルト２２ｄでセンサ用筐体２１Ｌに固定される。図７（ａ）に示すように、ベース２２ａには、円弧状に湾曲した長穴２２ｅが２箇所に穿設され、長穴２２ｅにはボルト２２ｃが挿通される。図７（ｃ）に示すように、フランジ２２ｂには、長穴２２ｆが２箇所に穿設され、長穴２２ｆにはボルト２２ｄが挿通される。

投光器保持台２２は、このように構成されているので、ボルト２２ｃを緩めて、ボルト２２ｃを長穴２２ｅ内で動かせば、投光器２のセンサ用筐体２１Ｌに対する取り付け角度を変更することができる。また、ボルト２２ｄを緩めて、ボルト２２ｄを長穴２２ｆ内で動かすことによって、投光器２のセンサ用筐体２１Ｌに対する取り付け高さを変更することができる。

最後に、図８（ａ）〜（ｄ）を参照して、赤外線センサ１の光軸を調整する方法を説明する。まず、図８（ａ）に示すように、投光器２の光軸ＡＸ１が受光器３を捉えていない場合を想定する。この時、作業者は投光器２の光軸ＡＸ１が受光器３を捉えていないことを認識できない。

そこで図８（ｂ）に示すように、投光器２にレーザポインタ７を取り付けて、レーザポインタ７からレーザビームを投射させる。前述したように、レーザビームは可視光なので、作業者はレーザポインタ７の光軸ＡＸ２を目視で確認できる。また、投光器２とレーザポインタ７は、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２が同軸になるように構成されているので、この時、作業者は投光器２の光軸ＡＸ１が受光器３を捉えていないことを認識できる。

そして、作業者は、ボルト２２ｃ（図８において、図示せず）を緩めて、投光器２の投光器保持台２２に対する取り付け角度を変更して、図８（ｃ）に示すように、レーザポインタ７の光軸ＡＸ２が受光器３を捉えるようにする（位置角度調整段階）。

その後、作業者は、再びボルト２２ｃを締めて、投光器２を投光器保持台２２に固定する（位置角度固定段階）。前述したように、投光器２とレーザポインタ７は光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２が同軸になるように構成されているので、レーザポインタ７を投光器２から外して、投光器２を動作させると、図８（ｄ）に示すように、赤外光ビームは受光器３に入射する。

なお、投光器２の光軸ＡＸ１が受光器３に対して上下方向にずれている場合は、位置角度調整段階において、投光器保持台２２をセンサ用筐体２１Ｌに対して上下方向に移動させて、つまりセンサ用筐体２１Ｌに対する投光器保持台２２の取り付け高さを変更する。

以上説明したように、本発明によれば、レーザポインタ７から出射される可視光を基準に投光器２の光軸を調整できるので、投光器２の光軸の向きを目視で精度良く確認することができる。また、レーザポインタ７から出射される可視光を目視しながら、赤外線センサ１の光軸調整を行うので、光軸調整が容易になり、作業に要する時間を短縮できる。

なお、上記実施形態は、本発明の具体的な実施態様の例示であって、本発明の技術的範囲は、上記実施形態によっては限定されない。本発明は、特許請求の範囲に示された技術的思想の限りにおいて、自由に、変形または改良して実施することができる。

例えば、図１及び図３に示した投光器２の構成は例示であって、本発明の技術的範囲は、これらの図によっては限定されない。特に、レーザポインタ７（指示光投射器）を投光器２に固定する取付固定手段は、これらの図によっては限定されない。また、図１及び図４に示した赤外線センサ１の構成と、図２、図４及び図８に示した赤外線センサ１の光軸調整方法は例示であって、本発明の技術的範囲は、これらの図によっては限定されない。また、図７に示した投光器保持台２２も例示であって、本発明の技術的範囲は、図７によっては限定されない。

上記第１及び第２の実施形態においては、投光器２に取付固定手段（コネクタ５、取り付けレール９）を備えて、レーザポインタ７を投光器２に対して着脱自在にした例を例示したが、レーザポインタ７は投光器２を構成する専用部品であっても良い。つまり、「指示光投射器を備える投光器」には「投光器と投光器に対して着脱自在に構成された指示光投射器のセット」が含まれる。

また、第２の実施形態のように、レーザポインタ７の光軸ＡＸ２が投光器２の光軸ＡＸ１に対してオフセットされるように、レーザポインタ７を投光器２に取り付ける場合は、取付固定手段（コネクタ５、取り付けレール９）は必ずしも必要ではない。レーザポインタ７は投光器２に常に固定されていても良いし、投光器２に内蔵されていても良い。

また、レーザポインタ７を投光器２に対して着脱自在にする場合、取付固定手段はコネクタ５や取り付けレール９には限定されない。例えば、カメラレンズのバヨネットマウントに類似した構成、つまり、投光器２側のコネクタ（マウント）とレーザポインタ７のコネクタのそれぞれに爪を備えて、マウントの爪の間にレーザポインタ７のコネクタの爪を差し込んで、レーザポインタ７を回転させると両者が固定されるような構成を選んでもよい。あるいは、プラグとソケットでコネクタを構成しても良い。

また、指示光投射器は、レーザポインタ７や図５に示したポインタ７’のような装置には限定されない。標的に可視光を投射して、標的に光像を形成できる装置であれば、形式や構成は限定されない。なお、指示光投射器から投射される可視光の輝度や光色は限定されないが、外光と区別できるような輝度あるいは光色が望ましい。

上記実施形態においては、赤外線センサ１をホームドア装置１５に取り付けて使用する例を例示したが、本発明に係る赤外線センサの用途は、このようなものには限定されない。本発明に係る赤外線センサは、各種多様な場所で各種多様な用途に使用することができる。

本発明に係る投光器の取り付け位置や取り付け角度を調整する機構は、上記実施形態において例示した投光器保持台２２には限定されない。各種の機構や構造を選択することができる。

また、本発明の技術的範囲はビーム遮断型の赤外線センサや、ビーム遮断型の赤外線センサを構成する投光器には限定されない。本発明は、構成や動作形式が異なる各種の赤外線センサや投光器に広く適用される。

１ 赤外線センサ、２ 投光器、３ 受光器、４ 雄ねじ、５ コネクタ、５ａ 貫通穴、６ 受光窓、７ レーザポインタ、７’ポインタ、８ 雌ねじ、９ 取り付けレール、１０ 発光ダイオード光源、１１ 投光レンズ、１２ 十字スリット、１３ マスク、１４ 光像、１５ ホームドア装置、１６ プラットホーム、１７ 軌道、１８ 乗降口、１９ 戸袋、２０ 扉体、２１Ｌ，２１Ｒ センサ用筐体、２２ 投光器保持台、２２ａ ベース、２２ｂ フランジ、２２ｃ ボルト、２２ｄ ボルト、２２ｅ 長穴、２２ｆ 長穴

Claims (6)

1. 赤外光ビームを出射する投光器であって、
   前記投光器の光軸と平行な光軸を備えて、可視光を前記赤外光ビームと同じ方向に向けて投射する指示光投射器を備える、
   投光器。
2. 赤外光ビームを出射する投光器であって、
   前記投光器の光軸と平行な光軸を備えて、可視光を前記赤外光ビームと同じ方向に向けて投射する指示光投射器を固定する取付固定手段を備える、
   投光器。
3. 前記取付固定手段は、前記指示光投射器の光軸が、前記投光器の光軸と同軸になるように構成されている、
   請求項２に記載の投光器。
4. 前記指示光投射器は、レーザビームを標的に向けて投射して、前記標的の表面に光像を形成するレーザポインタから構成される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の投光器。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の投光器と、
   前記投光器から出射される前記赤外光ビームを受光する受光器を備える、
   赤外線センサ。
6. 請求項５に記載の赤外線センサの前記投光器から出射される前記赤外光ビームが前記受光器に入射するように、前記投光器又は前記受光器の取り付け位置又は取り付け角度を調整する光軸調整方法であって、
   前記投光器に取り付けられた前記指示光投射器から可視光を投射させる可視光投射段階と、
   作業者が前記可視光を視認しながら、前記可視光が基準点に当たるように、前記投光器又は前記受光器の取り付け位置又は取り付け角度を変更する位置角度調整段階と、
   前記位置角度調整段階において決定された取り付け位置又は取り付け角度に前記投光器又は前記受光器を固定する位置角度固定段階と、
   を有する光軸調整方法。
   
   
   

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