JP2017150857A - 安全スキャナ - Google Patents

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Abstract

【課題】 １８０°以上の視野角について、均一な光学性能を得ることができる安全スキャナを提供する。【解決手段】 光源からの検出光を検出エリアに対して出射し、検出光を周方向に走査させる光学回転体３０と、光学回転体３０を介して検出エリア内の対象物からの反射光を受光する受光素子と、受光素子を収容する筐体と、光学回転体３０を保護するための保護カバー１２１とにより構成される。筐体は、天蓋部と、天蓋部に対向する底部と、天蓋部の後端及び底部の後端を連結する連結部とにより構成される。光学回転体３０は、天蓋部及び底部間に配置される。保護カバー１２１は、検出光及び反射光を透過させるウィンドウ部を有する。光学回転体の回転軸に垂直な平面によるウィンドウ部の切断面は、回転軸よりも前側が円弧形状であり、回転軸よりも後側が内側に向けて湾曲した湾曲形状である。【選択図】 図５

Description

本発明は、安全スキャナに係り、さらに詳しくは、保護エリアへの侵入物を光学的に検知する安全スキャナの改良に関する。
光学安全センサは、保護エリア内に侵入した侵入物、例えば、人を光学的に検知し、工作機械、産業用ロボット等の機械を緊急停止させるための安全制御信号を出力するエリア監視装置である（例えば、特許文献１及び２）。例えば、安全スキャナは、光源からの検出光を検出エリアに対して出射するとともに、検出光を周方向に走査させる光学回転体と、光学回転体を介して検出エリア内の対象物からの反射光を受光し、受光信号を生成する受光素子と、受光信号に基づいて、対象物までの距離及び検出光の走査角に対応する測距位置を求め、予め定められた保護エリアと比較して侵入物の有無を判別する侵入物判別手段とを備えた光走査式のエリア監視装置である。
特開２００９−２９６０８７号公報 特開２００９−２９４７３４号公報
通常、安全スキャナは、受光素子や侵入物判別手段を収容する筐体と、光学回転体を保護するための保護カバーとを備える。例えば、光学回転体をコの字型の金属筐体と保護カバーとによって覆うタイプの安全スキャナの場合、保護カバーは、金属筐体の正面方向から装着される。また、光学回転体等をメンテナンスし、或いは、損傷した保護カバーを交換する必要があることから、保護カバーは、金属筐体に対して着脱可能でなければならない。
従来の安全スキャナでは、光学回転体の回転軸に垂直な平面により、保護カバーを切断した場合の切断面について、回転軸よりも前側を円弧形状とし、回転軸よりも後側を直線形状とすることにより、１８０°以上の視野角を確保していた。このため、保護カバーの曲率が回転軸の前側と後側とで異なり、光学性能が検出光の走査角によって変化してしまうという問題があった。
なお、光学回転体を保護カバーだけで覆うタイプの安全スキャナの場合、保護カバーは、上方向から下部筐体に装着されるため、上述した技術課題は生じない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、１８０°以上の視野角について、均一な光学性能を得ることができる安全スキャナを提供することを目的とする。特に、保護カバーが筐体に対して着脱可能でありながら、筐体を大型化させることなく、１８０°以上の視野角について、均一な光学性能を得ることができる安全スキャナを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様による安全スキャナは、上下方向の回転軸を中心として回転し、光源からの検出光を検出エリアに対して出射するとともに、上記検出光を周方向に走査させる光学回転体と、上記光学回転体を介して上記検出エリア内の対象物からの反射光を受光し、受光信号を生成する受光素子と、上記受光信号に基づいて、上記対象物までの距離及び上記検出光の走査角に対応する測距位置を求め、予め定められた保護エリアと比較して侵入物の有無を判別する侵入物判別手段と、上記受光素子及び上記侵入物判別手段を収容する筐体と、上記光学回転体を保護するための保護カバーとを備える。上記筐体は、天蓋部と、上記天蓋部に対向する底部と、上記天蓋部の後端及び上記底部の後端を連結する連結部とにより構成される。上記光学回転体は、上記天蓋部及び上記底部間に配置される。上記保護カバーは、上記検出光及び上記反射光を透過させるウィンドウ部を有し、上記回転軸に垂直な平面による上記ウィンドウ部の切断面は、上記回転軸よりも前側が円弧形状であり、上記回転軸よりも後側が内側に向けて湾曲した湾曲形状である。
この安全スキャナでは、保護カバーのウィンドウ部が、光学回転体の回転軸に垂直な平面による切断面が湾曲形状であるため、１８０°以上の視野角について均一な光学性能を得ることができる。
本発明の第２の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記ウィンドウ部の後端が、正面方向から見て、上記光学回転体の通過領域の背後に回り込んでいるように構成される。この様な構成によれば、保護カバーの左右方向の幅を広げることなく、１８０°以上の視野角について均一な光学性能を得ることができる。
本発明の第３の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記保護カバーが、上記筐体に対し、正面方向から着脱可能に装着され、上記天蓋部又は上記底部が、上記保護カバーの正面方向への移動を制限するためのストッパを有し、上記ストッパが、上記筐体の側面から左右方向に突出する形状であり、上記天蓋部又は上記底部の左側面及び右側面にそれぞれ配置され、上記保護カバーに設けられた凹部と係合するように構成される。
この様な構成によれば、天蓋部又は底部のストッパが左右方向に突出する形状であるため、保護カバーを筐体から取り外すには、保護カバーを左右方向に広げることにより、ストッパと保護カバーの凹部との係合を外す必要がある。つまり、保護カバーを筐体から取り外す場合には、保護カバーが左右方向に広げられるため、ウィンドウ部が光学回転体と干渉することなく、保護カバーを取り外すことができる。また、凹部の後端がストッパに乗り上げることにより、保護カバーが左右方向に広げられることを利用して光学回転体との干渉を防ぐ構造であるため、安全スキャナの大型化を抑制することができる。
本発明の第４の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記保護カバーが、上記筐体に対し、正面方向から着脱可能に装着され、上記筐体に対する正面方向への移動を制限するためのストッパを有し、上記ストッパが、上記保護カバーの内側の面から左右方向に突出する形状であり、上記天蓋部又は上記底部の左側面及び右側面に対向するようにそれぞれ配置され、上記左側面及び上記右側面に設けられた凹部とそれぞれ係合するように構成される。
この様な構成によれば、保護カバーのストッパが左右方向に突出する形状であるため、保護カバーを筐体から取り外すには、保護カバーを左右方向に広げることにより、ストッパと天蓋部又は底部の凹部との係合を外す必要がある。つまり、保護カバーを筐体から取り外す場合には、保護カバーが左右方向に広げられるため、ウィンドウ部が光学回転体と干渉することなく、保護カバーを取り外すことができる。また、天蓋部又は底部の凹部の前端が保護カバーのストッパに乗り上げることにより、保護カバーが左右方向に広げられることを利用して光学回転体との干渉を防ぐ構造であるため、安全スキャナの大型化を抑制することができる。
本発明の第５の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記ストッパの突出長が、凹部との係合が外れる際に、上記ウィンドウ部の後端の開口幅が上記光学回転体の通過領域の幅よりも広くなるように形成される。この様な構成によれば、光学回転体の向きにかかわらず、光学回転体がウィンドウ部の後端の開口を通過するため、保護カバーを筐体から取り外す際に、ウィンドウ部が光学回転体に接触するのを防止することができる。
本発明の第６の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記保護カバーが、さらに、上記ウィンドウ部を保持するフレーム部を有し、上記フレーム部が、上記天蓋部の外縁に沿って延びる上フレームと、上記底部の外縁に沿って延びる下フレームと、上記連結部の外縁に沿って延び、上記上フレームの後端及び上記下フレームの後端を連結する連結フレームとにより構成され、上記ウィンドウ部及び上記フレーム部は、接着剤を介して互いに接合されているように構成される。
この様な構成によれば、ウィンドウ部とフレーム部とを個別に成形することができるため、保護カバーの製造を容易化することができる。また、ウィンドウ部とフレーム部とを別個の材料により形成することもできる。
本発明の第７の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記保護カバーが、さらに、上記底部の上面に接触する馬蹄形状のベース部を有し、上記ベース部が、接着剤を介して上記ウィンドウ部の下端と接合され、かつ、接着剤を介して上記下フレームと接合されているように構成される。この様な構成によれば、ウィンドウ部、フレーム部及びベース部を個別に成形することができる。
本発明の第８の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記保護カバーが、さらに、上記ウィンドウ部を保持するフレーム部と、上記底部の外縁に沿って延び、上記底部の上面に接触する馬蹄形状のベース部とを有し、上記フレーム部が、上記天蓋部の外縁に沿って延びる上フレームと、上記連結部の外縁に沿って延び、上記上フレームの後端及び上記ベース部の後端を連結する連結フレームとにより構成され、上記ウィンドウ部及び上記フレーム部が、接着剤を介して上記ベース部と接合されているように構成される。この様な構成によれば、ウィンドウ部及びフレーム部とベース部とを個別に成形することができるため、保護カバーの製造を容易化することができる。
本発明の第９の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記ウィンドウ部が、上記回転軸を含む平面による切断面が直線状であり、上記光学回転体が、上記反射光を上記受光素子に向けて反射させる受光ミラーと、上記受光ミラーによる反射光を上記受光素子の受光面に結像させるシリンドリカルレンズとを有し、上記シリンドリカルレンズが、上下方向に湾曲した円筒面を有するように構成される。
この様な構成によれば、シリンドリカルレンズにより、上下方向の合焦位置を調整することができるため、ウィンドウ部の曲率が、検出光の走査方向と上下方向とで大きく異なることに起因して、受光素子の受光面上の位置によってピントがずれるのを抑制することができる。
本発明によれば、保護カバーのウィンドウ部は、光学回転体の回転軸に垂直な平面による切断面が湾曲形状であるため、１８０°以上の視野角について、均一な光学性能を得ることが可能な安全スキャナを提供することができる。特に、ストッパが凹部の後端又は前端の段差に乗り上げることにより、保護カバーが左右方向に広げられることを利用して光学回転体との干渉を防ぐ構造であるため、保護カバーが筐体に対して着脱可能でありながら、筐体を大型化させることなく、１８０°以上の視野角について、均一な光学性能を得ることが可能な安全スキャナを提供することができる。
本発明の実施の形態による安全スキャナ１０を含む光学安全システム１の一構成例を示したシステム図である。 図１の安全スキャナ１０の構成例を示した正面図である。 図１の安全スキャナ１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。 図２の計測ユニット１２を示した斜視図である。 図４の保護カバー１２１を計測筐体１２０から取り外した場合の斜視図である。 図４の計測ユニット１２を展開して示した説明図である。 光学部品１４０の構成例を示した斜視図である。 フレーム部１４１の構成例を示した斜視図である。 保護カバー１２１及び光学回転体３０を上方向から見た場合を示した図である。 計測筐体１２０を右方向から見た場合を示した側面図である。 図１０の計測筐体１２０をＡ−Ａ切断線により切断した場合の切断面を示した断面図である。 図１０の計測筐体１２０をＢ−Ｂ切断線により切断した場合の切断面を示した断面図である。 計測筐体１２０に対し、保護カバー１２１が着脱される様子を模式的に示した説明図である。 図５のウィンドウ部１４２の透過率を監視するための透過率監視機構４０の構成例を模式的に示した説明図である。 図５の光学回転体３０の構成例を示した図である。 回転軸Ｊを含む鉛直面により計測筐体１２０を切断した場合の切断面を示した断面図である。 図１６の光学系統を模式的に示した説明図である。 図１６の投光ミラー３６及び受光ミラー３７を示した正面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本明細書では、便宜上、光学回転体の回転軸の方向を上下方向（鉛直方向）として説明するが、本発明による安全スキャナの使用時における姿勢を限定するものではない。まず、本発明が前提とする光学安全システムの概略構成について、図１〜図３を用いて以下に説明する。
＜光学安全システム１＞
図１は、本発明の実施の形態による安全スキャナ１０を含む光学安全システム１の一構成例を示したシステム図である。この光学安全システム１は、保護エリア内の侵入物を検知して検知信号を出力する安全スキャナ１０と、安全スキャナ用の設定データを生成する設定支援装置２０とにより構成される。安全スキャナ１０及び設定支援装置２０は、通信ケーブル２を介して互いに接続されている。
検知信号は、工作機械、産業用ロボット等の機械を緊急停止させるための安全制御信号である。この検知信号は、機械を制御する安全制御機器（図示せず）、例えば、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）へ出力される。検知信号の出力状態をオフ状態に切り替えることにより、安全制御機器が制御対象とする機械の動作を停止させることができる。
保護エリアは、侵入物検知の監視対象とするエリアである。例えば、工作機械や産業用ロボットの作業エリア、搬送車両の移動エリアなど、機械設備周辺の領域が保護エリアとして指定される。
安全スキャナ１０は、保護エリア内の侵入物を光学的に検知する光走査型のセーフティセンサであり、表示ユニット１１及び計測ユニット１２により構成される。表示ユニット１１は、ユーザ操作を受け付け、動作状態、設定データ等を表示するユーザインターフェースユニットであり、通信ケーブル２の接続口、安全制御信号の出力ポート等が設けられる。
計測ユニット１２は、検出エリアに対し、検出光を投光し、検出エリア内の対象物からの反射光を受光して侵入物を検知するセンサヘッドユニットである。検出エリアは、計測ユニット１２により検出可能な最大のエリアである。保護エリアは、検出エリア内において指定される領域である。
安全スキャナ１０には、保護エリア以外に警告エリアを設定することができる。安全スキャナ１０は、警告エリア内の侵入物を検知すれば、補助出力信号を出力し、表示灯の点灯等によりユーザ報知を行う。
例えば、計測ユニット１２は、水平な床面等に設置される。表示ユニット１１は、ＯＳＳＤ（Output Signal Switching Device）を有し、保護エリア内に侵入物が存在していない状態では、ＯＳＳＤがオン状態になり、オン状態の検知信号が出力される。一方、保護エリア内に侵入物が存在している状態では、ＯＳＳＤがオフ状態になり、オフ状態の検知信号が出力される。
設定支援装置２０は、ディスプレイ２１、キーボード２２及びマウス２３を備えた情報処理端末、例えば、パーソナルコンピュータである。例えば、設定支援装置２０では、保護エリアや計測条件を指定するための設定データが作成される。設定データには、保護エリアを指定するエリア指定情報と、計測条件を指定する計測設定情報とが含まれる。また、設定支援装置２０では、安全スキャナ１０から測距情報やカメラ画像を取得してディスプレイ２１に表示する動作が行われる。
＜安全スキャナ１０＞
図２は、図１の安全スキャナ１０の構成例を示した正面図であり、表示ユニット１１を計測ユニット１２から分離させることができる分離型のセーフティセンサが示されている。図中には、安全スキャナ１０を正面方向から見た場合が示されている。表示ユニット１１及び計測ユニット１２は、図示しない配線ケーブルを介して互いに接続される。この表示ユニット１１には、同時に２以上の計測ユニット１２を接続することができる。
計測ユニット１２の計測筐体１２０には、後述する光学回転体が配置され、光学回転体を保護するための保護カバー１２１が装着されている。光学回転体は、検出光を水平方向に向けて出射するとともに、検出光を水平なスキャン面３に沿って走査させる。スキャン面３は、光学回転体の回転軸に直交する平面である。
検出光には、例えば、赤外線領域の波長を有するレーザー光が用いられる。検出光は、一定の走査周期で繰返し走査される。また、パルス状の検出光が一定の時間間隔で発生される。保護カバー１２１は、光学回転体を含む光学系統を保護するシールド部材であり、計測筐体１２０に対し、正面方向から着脱可能に装着される。
この計測筐体１２０には、２つの固定カメラ１２２及び１２３と、検知信号の出力状態を表示する表示灯１２４とが配設されている。固定カメラ１２２，１２３及び表示灯１２４は、光学回転体よりも上側に配置される。なお、固定カメラ１２２，１２３及び表示灯１２４は、光学回転体よりも下側に配置されても良い。
固定カメラ１２２及び１２３は、いずれも保護エリアを撮影してカメラ画像を生成する撮像装置であり、互いに向きを異ならせて配置される。固定カメラ１２２は、計測ユニット１２に向かう方向から見れば、表示灯１２４よりも左側に配置されている。一方、固定カメラ１２３は、計測ユニット１２に向かう方向から見れば、表示灯１２４よりも右側に配置されている。つまり、固定カメラ１２２及び１２３は、光学回転体の回転軸に対し、周方向の位置を異ならせて配置され、固定カメラ１２２が、計測ユニット１２から見て前後方向よりも右側の領域を画角内に収めるカメラであるのに対し、固定カメラ１２３は、計測ユニット１２から見て前後方向よりも左側の領域を画角内に収めるカメラである。固定カメラ１２２及び１２３は、スキャン面３よりも上側に配置されるため、スキャン面３を俯瞰するカメラ画像を得ることができる。
固定カメラ１２２及び１２３は、好ましくは、保護エリアだけでなく保護エリアの周辺も撮影する。或いは、固定カメラ１２２及び１２３は、さらに好ましくは、警告エリアとして設定可能な領域とその周辺とを撮影する。
表示灯１２４は、検知信号の出力状態や動作状態を表示するＬＥＤインジケータである。この表示灯１２４は、検知信号の出力状態に応じて異なる表示色で点灯する。例えば、表示灯１２４は、ＯＳＳＤがオフ状態である場合に赤色で点灯し、ＯＳＳＤがオン状態である場合に緑色で点灯する。
表示ユニット１１は、計測ユニット１２の上面に配置される。表示ユニット１１の表示筐体１１０には、表示パネル１１１、表示灯１１２、操作キー１１３及びケーブル接続口１１４が配設されている。
表示パネル１１１は、動作状態、測距情報、カメラ画像、設定データ等を画面表示する表示装置である。例えば、表示パネル１１１は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルである。表示灯１１２は、動作状態、検知信号の出力状態等を表示するためのＬＥＤインジケータである。表示ユニット１１は、計測ユニット１２との通信を行い、計測ユニット１２から離間した位置にあっても、動作状態や侵入物の検知履歴を確認することができる。ケーブル接続口１１４は、通信ケーブル２が着脱可能に接続される入出力端子部である。
図３は、図１の安全スキャナ１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。この安全スキャナ１０は、光学回転体３０、投光用光源５０、受光素子５３、制御部１００、投光制御部１０１、角度算出部１０２、距離算出部１０３、侵入物判別部１０４、メモリ１０５、外部出力ポート１０６、外部通信ポート１０７、表示パネル１１１、表示灯１１２，１２４、固定カメラ１２２及び１２３により構成される。
投光用光源５０は、ＬＤ（レーザダイオード）又はＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子からなり、検出光を生成する。投光制御部１０１は、投光用光源５０を制御し、パルス状の検出光を一定の時間間隔で発生させる。光学回転体３０は、検出光を対象物に向けて出射するとともに、回転軸を中心として検出光を周方向に走査させる。
受光素子５３は、ＰＤ（フォトダイオード）などの光電変換素子からなり、光学回転体３０を介して対象物からの反射光を受光して受光信号を生成する。角度算出部１０２は、光学回転体３０の回転を検出し、検出光の走査角を算出する。投光制御部１０１は、角度算出部１０２からの検出信号に基づいて、投光用光源５０を制御し、検出光の投光タイミングを調整する。例えば、光学回転体３０が３６０°／１０００だけ回転するごとに、検出光が出射される。
距離算出部１０３は、受光素子５３からの受光信号に基づいて、対象物までの距離を求める。この距離算出部１０３は、ＴＯＦ（Time Of Flight：飛行時間）方式で距離計測を行う計測部であり、受光信号の受光タイミングを角度算出部１０２のパルス信号のタイミングを基準に計時し、検出光を投光したときから当該検出光に対応する反射光が受光されるまでの遅延時間を特定することにより、対象物までの距離を検出距離として算出する。
侵入物判別部１０４は、距離算出部１０３により求められた検出距離と検出光の走査角とに対応する測距情報に基づいて、保護エリア内の侵入物を検知し、検知信号を出力する。侵入物が保護エリア内に存在するか否かは、検出距離と検出光の走査角とから侵入物の２次元位置を特定し、保護エリアの位置情報と照合することによって判別される。
また、侵入物判別部１０４は、測距情報に基づいて、警告エリア内の侵入物を検知し、警告エリア内の侵入物を検知した場合に、ユーザ報知を行う。警告エリアは、侵入物検知の監視対象とするエリアであり、検出エリア内において指定される。ユーザ報知は、例えば、保護エリア内の侵入物を検知した場合とは異なる表示態様で、表示灯１１２及び１２４を点灯させることによって行われる。
外部通信ポート１０７は、設定支援装置２０との通信を行う通信インターフェース部であり、設定支援装置２０から設定データを受信する一方、動作状態、測距情報及びカメラ画像を設定支援装置２０へ送信する。外部出力ポート１０６は、ＯＳＳＤの出力信号（オン状態又はオフ状態）を検知信号（安全制御信号）として安全制御機器へ出力するインターフェース部である。なお、外部出力ポート１０６は、安全制御機器との双方向の通信によって、ＯＳＳＤの出力信号（オン状態又はオフ状態）を検知信号（安全制御信号）として安全制御機器へ送信するような構成であっても良い。
制御部１００は、設定データ、動作状態、測距情報及びカメラ画像を表示パネル１１１に表示し、動作状態を表示灯１１２及び１２４に表示する。制御部１００は、侵入物の検知情報を取得し、この検知情報に基づいて検知履歴を生成する。検知履歴は、検知された侵入物の位置（検知位置）と、侵入物が検知された時刻（検知時刻）と、当該検知時刻に対応する監視画像とからなり、これらの検知情報が検知履歴として互いに関連づけて記憶される。
検知履歴として記録される監視画像には、検知時刻の直前又は直後に取得された静止画像と、検知時刻が取得期間に含まれる動画像とがある。例えば、動画像は、検知時刻を中心として取得され、一定の時間長からなる。また、これらの監視画像には、固定カメラ１２２及び１２３により撮影されたカメラ画像と、測距情報から得られるスキャン画像とが用いられる。
例えば、静止画像又は動画像のいずれを検知履歴として記録するのか、或いは、カメラ画像又はスキャン画像のいずれを検知履歴として記録するのかは、ユーザが任意に選択することができる。動画像からなる監視画像を検知履歴として記録することにより、検知時刻前後の様子が識別し易い。一方、静止画像からなる監視画像を検知履歴として記録することにより、メモリ１０５に保存可能な検知履歴の数を増やすことができる。メモリ１０５は、安全スキャナ１０に内蔵された不揮発性の記憶素子である。メモリ１０５には、制御部１００により作成された検知履歴等が保持される。
次に、本発明による安全スキャナ１０のさらに詳細な構成について、図４〜図１８を用いて以下に説明する。図４〜図１４には、主として、保護カバー１２１に関する構成が示され、図１５〜図１８には、主として、光学回転体３０に関する構成が示される。
＜計測ユニット１２＞
図４は、図２の計測ユニット１２を示した斜視図である。図５は、保護カバー１２１を計測筐体１２０から取り外した場合の斜視図であり、図中の（ａ）には、保護カバー１２１が示され、（ｂ）には、計測筐体１２０が示されている。図６は、計測ユニット１２を展開して示した説明図である。
計測筐体１２０は、コの字型の金属筐体であり、天蓋部１３１、連結部１３２及び底部１３３により構成される。天蓋部１３１には、投光用光源等が収容される。底部１３３は、天蓋部１３１に対向し、受光素子等が収容される。連結部１３２は、天蓋部１３１の後端と底部１３３の後端とを連結する。光学回転体３０は、天蓋部１３１と底部１３３との間に配置される。
図６に示す通り、この安全スキャナ１０では、背面板１３５に取り付けられた上側支持部１４と下側支持部１５とにより、光学回転体３０が両持ち支持されている。計測筐体１２０は、天蓋部１３１、連結部１３２及び底部１３３が一体的に形成された成形品である。背面板１３５が計測筐体１２０に取り付けられることにより、光学回転体３０は、計測筐体１２０に対し、間接的に位置決めされる。
天蓋部１３１及び底部１３３の水平面による切断面の形状は、いずれも光学回転体３０の回転軸よりも前側が半円状であり、回転軸よりも後側が矩形状である。また、光学回転体３０の回転軸を含み、前後方向に平行な鉛直面により計測筐体１２０を切断した場合の切断面の形状は、コの字状（Ｃ字状）である。光学回転体３０は、このコの字状の空間に配置される。
天蓋部１３１には、表示灯モジュール１３が配設されている。表示灯モジュール１３は、固定カメラ１２２，１２３及び表示灯１２４を収容する樹脂筐体からなる。底部１３３の上面には、保護カバー１２１の透過率を監視するための複数の受光素子４１が配設されている。各受光素子４１は、光学回転体３０の回転軸を中心として周方向に等間隔に配置されている。連結部１３２には、取付部１３２１、ねじ受け部１３２２及びつめ穴１３２３が設けられている。
取付部１３２１は、ねじを用いて計測筐体１２０を建屋の垂直な壁等に固定するための板状の固定部位であり、連結部１３２の側面から突出する形状からなる。この取付部１３２１は、連結部１３２の右側面と左側面とにそれぞれ設けられ、取付部１３２１を前後方向に貫通するねじ孔が上下の２か所に形成されている。
ねじ受け部１３２２は、保護カバー１２１を計測筐体１２０に固定するためのねじを前後方向に螺合させる固定部位である。このねじ受け部１３２２は、連結部１３２の右側面の上下の２か所と左側面の上下の２か所とにそれぞれ設けられている。
つめ穴１３２３は、保護カバー１２１に設けられる押えつめ１４１２を収容するための凹部であり、後方向に向かって凹んでいる。このつめ穴１３２３は、連結部１３２の前面の右端部と左端部とにそれぞれ設けられている。連結部１３２の右端部と左端部とには、それぞれ３つのつめ穴１３２３が形成されている。
一方、保護カバー１２１は、フレーム部１４１、ウィンドウ部１４２及びベース部１４３により構成される。ウィンドウ部１４２は、投光用光源からの検出光と対象物からの反射光とを透過させる光学部品であり、光学回転体３０の背後に回り込む湾曲形状からなる。フレーム部１４１は、ウィンドウ部１４２を保持するホルダー部品である。このフレーム部１４１には、ねじ台座部１４１１、押えつめ１４１２及びつまみ部１４１３が設けられている。
ねじ台座部１４１１は、保護カバー１２１を計測筐体１２０に固定するためのねじが配置される取付部位であり、フレーム部１４１の側面から突出する形状からなる。このねじ台座部１４１１は、フレーム部１４１の右側面の上下の２か所と左側面の上下の２か所とにそれぞれ設けられ、ねじ台座部１４１１を前後方向に貫通するねじ孔が形成されている。
押えつめ１４１２は、連結部１３２のつめ穴１３２３と係合させることにより、フレーム部１４１を計測筐体１２０の側面に押え付けるための係合部位であり、フレーム部１４１の後端面から後方向に向かって突出する形状からなる。この押えつめ１４１２は、フレーム部１４１の右側の後端部と左側の後端部とにそれぞれ設けられている。フレーム部１４１の右側の後端部と左側の後端部とには、それぞれ３つの押えつめ１４１２が形成されている。
つまみ部１４１３は、保護カバー１２１を取り外す際に、指でつまんでフレーム部１４１を左右方向に広げるための板状の取っ手部位であり、フレーム部１４１の側面から突出する形状からなる。このつまみ部１４１３は、フレーム部１４１の右側の後端部と左側の後端部とにそれぞれ設けられている。
ベース部１４３は、底部１３３の上面に接触する馬蹄形状の光学部品であり、ウィンドウ部１４２の下端がベース部１４３の内縁部に接合される。ウィンドウ部１４２は、ベース部１４３を介してフレーム部１４１に保持される。このベース部１４３には、透過率監視用の検出光を透過させるための複数の受光窓１４３１が設けられている。各受光窓１４３１は、光学回転体３０の回転軸を中心として周方向に等間隔に配置されている。
計測筐体１２０の側面には、コの字状の空間を封止するためのパッキン１３４が配設されている。パッキン１３４は、計測筐体１２０とフレーム部１４１との間に配置されるシール部材であり、フレーム部１４１の外縁に沿って延びる形状からなる。
フレーム部１４１の押えつめ１４１２を対応するつめ穴１３２３に挿入することにより、押えつめ１４１２が連結部１３２から抗力を受け、フレーム部１４１が計測筐体１２０の側面に押え付けられる。また、ねじ台座部１４１１をねじ受け部１３２２に対向させた状態で、ねじ台座部１４１１のねじ孔を介してねじをねじ受け部１３２２に螺合させることにより、保護カバー１２１が計測筐体１２０に固定される。
＜光学部品１４０＞
図７は、光学部品１４０の構成例を示した斜視図である。この光学部品１４０は、ウィンドウ部１４２及びベース部１４３からなり、フレーム部１４１とは別個に形成される。光学回転体３０の回転軸に垂直な平面（水平面）によるウィンドウ部１４２の切断面は、回転軸よりも前側が円弧形状であり、回転軸よりも後側が内側に向けて湾曲している。例えば、ウィンドウ部１４２の後端は、正面方向から見て、光学回転体３０の通過領域の背後に回り込んでいる。すなわち、ウィンドウ部１４２の切断面の形状は、中心角が１８０°を超える円弧状である。
このウィンドウ部１４２は、下方に頂点を有する円錐面状に傾斜した光学面１４２１と、フレーム部１４１に取り付けるための取付部１４２２と、光学面１４２１及び取付部１４２２の後端をベース部１４３の後端に連結する連結部１４２３とにより構成される。
光学面１４２１は、ウィンドウ部１４２の外周面であり、その形状は、ウィンドウ部１４２が、ウィンドウ部１４２の上端から遠ざかるに従って切断面の直径が略一定の傾きで単調に減少する形状であることに対応している。つまり、ウィンドウ部１４２は、回転軸を含む平面による切断面が直線状である。
取付部１４２２は、光学面１４２１の上端に沿って延びる形状の部位であり、光学回転体３０の回転軸よりも前側が円弧状であり、回転軸よりも後側が直線状である。連結部１４２３は、前後方向に垂直な板状の部位である。
ベース部１４３は、後方に向かって開口した馬蹄形状の部位である。ウィンドウ部１４２の下端は、ベース部１４３の上面における内周縁部に接合されている。また、ベース部１４３の外周縁面は、フレーム部１４１の内周面に接合される。
ウィンドウ部１４２は、ベース部１４３とは別個に形成される。例えば、ウィンドウ部１４２は、金型を用いたプレス加工により成形される樹脂成形品であり、光学面１４２１、取付部１４２２及び連結部１４２３が一体的に形成される。ウィンドウ部１４２及びベース部１４３は、いずれも透光性を有する樹脂材料から形成されている。また、ウィンドウ部１４２及びベース部１４３は、接着剤を介して互いに接合されている。
＜フレーム部１４１＞
図８は、フレーム部１４１の構成例を示した斜視図である。このフレーム部１４１は、上フレーム１５１、連結フレーム１５２及び下フレーム１５３により構成される。上フレーム１５１は、天蓋部１３１の外縁に沿って延びる部位である。
下フレーム１５３は、底部１３３の外縁に沿って延びる部位である。上フレーム１５１及び下フレーム１５３は、いずれも光学回転体３０の回転軸よりも前側が円弧状であり、回転軸よりも後側が直線状である。
連結フレーム１５２は、連結部１３２の外縁に沿って延び、上フレーム１５１の後端と下フレーム１５３の後端とを連結する部位である。この連結フレーム１５２は、上フレーム１５１及び下フレーム１５３の右側と左側とにそれぞれ設けられている。ねじ台座部１４１１、押えつめ１４１２及びつまみ部１４１３は、連結フレーム１５２に配設されている。
上フレーム１５１及び下フレーム１５３には、保護カバー１２１の正面方向への移動を制限するためのストッパと係合させる凹部１４１４が形成されている。凹部１４１４は、計測筐体１２０の側面に対向し、左右方向に向かって凹んだ係合穴である。この凹部１４１４は、上フレーム１５１の右側の上端と、上フレーム１５１の左側の上端と、下フレーム１５３の右側の下端と、下フレーム１５３の左側の下端とにそれぞれ形成されている。
フレーム部１４１は、金型を用いたプレス加工により成形される樹脂成形品であり、上フレーム１５１、連結フレーム１５２及び下フレーム１５３が一体的に形成される。また、フレーム部１４１は、接着剤を介して光学部品１４０のウィンドウ部１４２及びベース部１４３と接合される。つまり、ベース部１４３は、接着剤を介してウィンドウ部１４２の下端と接合され、かつ、接着剤を介して下フレーム１５３と接合される。
図９は、保護カバー１２１及び光学回転体３０を上方向から見た場合を示した図である。光学回転体３０は、回転軸Ｊを中心として回転する。回転軸Ｊは、上下方向に延びる仮想的な中心軸である。保護カバー１２１のウィンドウ部１４２は、水平面による切断面が光学回転体３０の背後に回り込んだ湾曲形状であり、回転軸Ｊを中心とする中心角が１８０°を超える円弧からなる。
この例では、ウィンドウ部１４２の下端付近において、中心角が２７０°程度であり、ウィンドウ部１４２の上端付近において、中心角が２２０°〜２３０°程度である。ウィンドウ部１４２がこの様な湾曲形状を有するため、回転軸Ｊを中心とする１８０°以上の視野角φについて、均一な光学性能を得ることができる。
視野角φは、回転軸Ｊを中心とする中心角により表され、検出光ＤＬを周方向に走査させることによって監視可能な最大の範囲を示す。例えば、左右方向のＹ軸を基準とし、中心角が−５°から１８５°の範囲を監視する場合、視野角φは１９０°である。一方、保護カバー１２１のフレーム部１４１は、回転軸Ｊよりも前側Ｘ１が円弧状であり、回転軸Ｊよりも後側Ｘ２が直線状である。
ウィンドウ部１４２の切断面の直径は、上下方向の任意の位置において、回転軸Ｊから最も遠い光学回転体３０の部位までの距離の２倍よりも大きい。このため、ウィンドウ部１４２と干渉することなく光学回転体３０を回転させることができる。一方、ウィンドウ部１４２の後側Ｘ２における開口部の左右方向の距離、すなわち、開口幅ｗは、上下方向の特定の位置において、回転軸Ｊから最も遠い光学回転体３０の部位までの距離の２倍よりも短い。このため、保護カバー１２１を計測筐体１２０から取り外す際に、光学回転体３０の向きによっては、ウィンドウ部１４２が光学回転体３０と接触する虞がある。
そこで、本実施の形態による安全スキャナ１０では、ウィンドウ部１４２を可能な限り光学回転体３０に近づけることによって計測筐体１２０の左右方向の幅を狭めつつ、計測筐体１２０にストッパを設けることにより、保護カバー１２１を取り外す際に、ウィンドウ部１４２が光学回転体３０と接触するのを防止している。
＜保護カバー用のストッパ＞
図１０は、保護カバー１２１が装着された状態の計測筐体１２０を右方向から見た場合を示した側面図である。図１１は、図１０の計測筐体１２０をＡ−Ａ切断線により切断した場合の切断面を示した断面図である。図１２は、図１０の計測筐体１２０をＢ−Ｂ切断線により切断した場合の切断面を示した断面図である。図１１及び図１２には、図１０の矢印の方向から切断面を見た場合が示されている。
連結部１３２は、後方向に向かって開口し、当該開口を塞ぐための背面板１３５が取り付けられている。天蓋部１３１には、保護カバー１２１の正面方向（前方向）への移動を制限するためのストッパ１３１１が設けられている。このストッパ１３１１は、天蓋部１３１の側面から左右方向に突出する形状の突出部であり、天蓋部１３１の右側面と左側面とにそれぞれ設けられている。
各ストッパ１３１１は、フレーム部１４１の上フレーム１５１に設けられた凹部１４１４と係合する。ストッパ１３１１の水平面による切断面の形状は、三角形状であり、前側の傾斜面に比べ、後側の傾斜面の勾配が大きく、天蓋部１３１の側面と略直角に交差している。
底部１３３には、保護カバー１２１の正面方向への移動を制限するためのストッパ１３３１が設けられている。このストッパ１３３１は、底部１３３の側面から左右方向に突出する形状の突出部であり、底部１３３の右側面と左側面とにそれぞれ設けられている。
各ストッパ１３３１は、フレーム部１４１の下フレーム１５３に設けられた凹部１４１４と係合する。ストッパ１３３１の水平面による切断面の形状は、三角形状であり、前側の傾斜面と後側の傾斜面とは、勾配が概ね一致している。
図１３は、計測筐体１２０に対し、保護カバー１２１が着脱される様子を模式的に示した説明図である。図中の（ａ）には、保護カバー１２１を正面方向から計測筐体１２０に取り付ける場合が示され、（ｂ）には、保護カバー１２１を計測筐体１２０から正面方向に取り外す場合が示されている。
計測筐体１２０に対して相対的に保護カバー１２１を後方向に移動させ、天蓋部１３１及び底部１３３の側面に沿ってフレーム部１４１の上フレーム１５１及び下フレーム１５３をスライドさせることにより、保護カバー１２１は、計測筐体１２０に装着される。
一方、保護カバー１２１を計測筐体１２０から取り外す場合、フレーム部１４１のつまみ部１４１３を左右方向に引っ張ることにより、フレーム部１４１を左右方向に広げる必要がある。まず、フレーム部１４１の押えつめ１４１２を連結部１３２のつめ穴１３２３から抜き取るために、計測筐体１２０に対して相対的に保護カバー１２１を前方向に移動させれば、凹部１４１４の後端が天蓋部１３１及び底部１３３のストッパ１３１１及び１３３１に当接し、保護カバー１２１の前方向への移動が阻止される。
そこで、フレーム部１４１のつまみ部１４１３を掴んで左右方向に引っ張り、フレーム部１４１を左右方向に広げることにより、ウィンドウ部１４２の後側の開口部が左右方向に広げられる。この状態でフレーム部１４１を前方向にスライドさせれば、凹部１４１４の後端がストッパ１３１１及び１３３１の先端に乗り上げることになる。
ストッパ１３１１及び１３３１の突出長は、凹部１４１４との係合が外れる際に、ウィンドウ部１４２の後端の開口幅ｗが光学回転体３０の通過領域の幅よりも広くなるように形成される。保護カバー１２１を計測筐体１２０から取り外す際には、必ず、ウィンドウ部１４２の後側の開口部が強制的に左右方向に広げられるため、光学回転体３０の向きにかかわらず、ウィンドウ部１４２と光学回転体３０との接触を防止することができる。
＜透過率監視機構４０＞
図１４は、図５のウィンドウ部１４２の透過率を監視するための透過率監視機構４０の構成例を模式的に示した説明図である。図中には、回転軸Ｊを含み、前後方向に垂直な鉛直面により計測筐体１２０を切断した場合の切断面の一部が描画されている。透過率監視機構４０は、ウィンドウ部１４２の透過率を光学的に監視し、汚れや損傷を検知するモニター装置であり、受光素子４１及び投光素子４２と、図示しない監視制御部とにより構成される。
保護カバー１２１のウィンドウ部１４２は、投光用光源からの検出光ＤＬを回転軸Ｊから径方向外方に向けて透過させる一方、対象物からの反射光ＲＬを径方向内方に向けて透過させる。このウィンドウ部１４２は、上端から下方向に遠ざかるほど、回転軸Ｊまでの距離が一定の傾きで単調に短くなるように、傾斜している。ウィンドウ部１４２をこの様に傾斜させることにより、検出光ＤＬの正反射を防止することができる。透過率監視用の光は、ウィンドウ部１４２を下方に向けて透過する。
投光素子４２は、検出用の光をウィンドウ部１４２に向けて投光する発光素子であり、天蓋部１３１の外縁部に配置される。例えば、投光素子４２には、ＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられる。この投光素子４２は、発光面を下方に向けて配置されている。
受光素子４１は、ウィンドウ部１４２を透過した透過光ＴＬを受光し、受光信号を生成する光電変換素子であり、底部１３３の外縁部に配置される。例えば、受光素子４１には、ＰＤ（フォトダイオード）が用いられる。この受光素子４１は、受光面を上方に向け、投光素子４２の発光面に対向するように配置されている。ウィンドウ部１４２を透過した透過光ＴＬは、ベース部１４３を介して受光素子４１に受光される。
監視制御部は、投受光を制御し、受光素子４１からの受光信号に基づいて、ウィンドウ部１４２の透過率を求め、この透過率を判定閾値と比較して不具合の有無を判別し、その判別結果を検知信号として出力する。透過率は、例えば、透過光ＴＬの受光量に基づいて、求められる。
＜光学回転体３０＞
図１５は、図５の光学回転体３０の構成例を示した図であり、図中の（ａ）には、光学回転体３０の正面が示され、（ｂ）には、光学回転体３０の右側面が示され、（ｃ）には、光学回転体３０の背面が示されている。図１６は、回転軸Ｊを含み、左右方向に垂直な鉛直面により計測筐体１２０を切断した場合の切断面を示した断面図である。
光学回転体３０は、光学ベースフレーム３１、鏡筒３２，３３、受光レンズ３４、シールド板３５、投光ミラー３６、受光ミラー３７及びシリンドリカルレンズ３８により構成される。
天蓋部１３１内には、投光用光源５０、集光レンズ５１、転向ミラー５２及びモーター部６０が配設されている。底部１３３内には、受光素子５３、受光基板５４及び軸受６１が配設されている。
光学ベースフレーム３１は、鏡筒３２，３３、受光レンズ３４、シールド板３５、投光ミラー３６、受光ミラー３７及びシリンドリカルレンズ３８を保持する保持部材である。投光用光源５０は、ＬＤ（レーザダイオード）又はＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子からなり、検出光ＤＬを生成する。この投光用光源５０は、発光面を前方向に向けて配置されている。
集光レンズ５１は、投光用光源５０からの検出光ＤＬを集光するための光学部材である。検出光ＤＬは、集光レンズ５１により、概ね平行光に変換される。転向ミラー５２は、集光レンズ５１を介して後方向から入射した検出光ＤＬを下方向に向けて反射させる平板状の反射鏡である。この転向ミラー５２は、回転軸Ｊに対して４５°傾斜させた状態で配置されている。つまり、転向ミラー５２の回転軸Ｊに対する傾斜角は、概ね４５°である。鏡筒３２は、回転軸Ｊを中心軸とし、上下方向に延びる筒状の光学ガイド部材であり、転向ミラー５２で反射した検出光ＤＬを下方向に案内する。
投光ミラー３６は、投光用光源５０からの検出光ＤＬを９０°転向させる平板状の反射鏡である。この投光ミラー３６は、回転軸Ｊに対して４５°傾斜させた状態で配置され、転向ミラー５２を介して上方向から入射した検出光ＤＬを水平方向に向けて反射させる。投光ミラー３６の回転軸Ｊに対する傾斜角は、概ね４５°である。
鏡筒３３は、水平方向に延びる筒状の光学ガイド部材であり、投光ミラー３６で反射した検出光ＤＬを水平方向に案内する。シールド板３５は、鏡筒３２の開口を塞ぐ保護カバーであり、透光性を有する平板状の光学部材からなる。このシールド板３５は、鏡筒３２の上端に配置されている。転向ミラー５２で反射した検出光ＤＬは、シールド板３５を介して投光ミラー３６に入射する。
受光レンズ３４は、対象物からの反射光ＲＬを集光する光学部材である。例えば、受光レンズ３４は、平凸レンズであり、回転対称軸を水平方向に向けて配置される。鏡筒３３は、受光レンズ３４を貫通し、中心軸が受光レンズ３４の回転対称軸と略一致するように配置される。
受光ミラー３７は、受光レンズ３４を透過した反射光ＲＬを受光素子５３に向けて反射させる平板状の平面鏡である。この受光ミラー３７は、回転軸Ｊに対し、検出光ＤＬの出射側とは反対側にオフセット配置され、傾斜角が４５°よりも大きい。例えば、受光ミラー３７の回転軸Ｊに対する傾斜角は、概ね６０°である。また、受光ミラー３７は、反射面全体が回転軸Ｊよりも後側に位置している。
光学回転体３０は、鏡筒３３の中心軸と受光レンズ３４の回転対称軸とを略一致させることにより、検出光ＤＬの出射光軸と反射光ＲＬの入射光軸とが略同軸となるように構成される。
受光素子５３は、光学回転体３０を介して検出エリア内の対象物からの反射光ＲＬを受光し、受光信号を生成する光電変換素子である。例えば、受光素子５３には、ＰＤ（フォトダイオード）が用いられる。この受光素子５３は、回転軸Ｊに垂直な受光面を有し、受光面を上方向に向けた状態で、回転軸Ｊ上に配置されている。回転軸Ｊは、受光素子５３の受光面を貫通している。受光基板５４は、受光素子５３等の回路素子が形成される回路基板である。
シリンドリカルレンズ３８は、受光ミラー３７により反射された反射光ＲＬを受光素子５３の受光面に結像させる光学部材である。このシリンドリカルレンズ３８は、上下方向に偏心した反射光ＲＬを受光素子５３の受光面に正しく結像させるための合焦位置調整用の集光レンズであり、上下方向に湾曲した円筒面を有する。シリンドリカルレンズ３８は、円筒面の中心軸が水平になるように配置される。
モーター部６０は、回転軸Ｊを中心として光学回転体３０を回転させる電動機と、回転軸Ｊを中心として光学回転体３０の上端部を回転可能に支持する軸受とにより構成される。軸受６１は、回転軸Ｊを中心として光学回転体３０の下端部を回転可能に支持する。
ウィンドウ部１４２の下端には、ベース部１４３との接着部１６が形成されている。例えば、接着部１６は、ウィンドウ部１４２の下端に沿って形成され、ウィンドウ部１４２の一部がベース部１４３に溶着される。
背面板１３５と計測筐体１２０との接合部には、パッキン４が配設されている。パッキン４は、封止用のシール部材であり、背面板１３５の外縁に沿って配置されている。また、表示灯モジュール１３と天蓋部１３１との接合部にも、パッキン５が配設されている。パッキン５は、封止用のシール部材であり、天蓋部１３１に設けられた配線用の貫通孔１７を取り囲むように配置されている。貫通孔１７には、固定カメラ１２２，１２３との通信線や表示灯１２４への電源線が配置される。
光学回転体３０には、バランサ６が設けられている。バランサ６は、回転モーメントのバランスを調整するための重量部材である。この光学回転体３０では、受光レンズ３４と受光ミラー３７とが回転軸Ｊを挟んで互いに反対側に配置されることにより、回転モーメントのバランスを調整している。バランサ６は、受光レンズ３４及び受光ミラー３７だけで回転モーメントのバランスが調整しきれない場合に、設けられる。このバランサ６は、受光ミラー３７の背面側に配置されている。
図１７は、図１６の光学系統を模式的に示した説明図である。この光学系統は、鏡筒３２，３３、受光レンズ３４、投光ミラー３６、受光ミラー３７、シリンドリカルレンズ３８、投光用光源５０、集光レンズ５１、転向ミラー５２及び受光素子５３により構成される。
投光用光源５０から前方向に向けて出射された検出光ＤＬは、集光レンズ５１を介して転向ミラー５２に入射し、下方向に向けて反射される。光学回転体３０の投光ミラー３６は、上方向から入射した検出光ＤＬを水平方向に向けて反射させる。
集光レンズ５１を用いることにより、投光ミラー３６に入射させる検出光ＤＬの光束を細くすることができる。転向ミラー５２を用いることにより、天蓋部１３１の上下方向の高さを薄型化することができる。また、転向ミラー５２の反射面を回転軸Ｊ上に配置することにより、上下方向に伝搬する光束を得ることができる。
光学回転体３０の受光レンズ３４に水平方向から入射した反射光ＲＬは、当該受光レンズ３４を透過し、受光ミラー３７に入射する。受光ミラー３７は、水平方向から入射した反射光ＲＬを受光素子５３に向けて反射させる。受光ミラー３７は、回転軸Ｊの方向（上下方向）から見て、投光ミラー３６と重ならないように配置される。シリンドリカルレンズ３８は、受光ミラー３７と受光素子５３との間に位置し、受光ミラー３７による反射光ＲＬを受光素子５３の受光面上に結像させる。
検出光ＤＬの出射光軸と反射光ＲＬの入射光軸とを一致させることにより、上下方向に拡散した反射光ＲＬであっても受光させることができる。また、受光レンズ３４の小型化が可能である。受光ミラー３７をオフセット配置することにより、受光レンズ３４を回転軸Ｊに近づけて配置することができるため、光学回転体３０の回転半径を小さくすることができる。
受光素子５３の受光面を回転軸Ｊ上に配置することにより、光学回転体３０の向きにかかわらず、受光ミラー３７からの反射光ＲＬを受光させることができる。シリンドリカルレンズ３８を用いることにより、上下方向に偏心した反射光ＲＬを受光素子５３の受光面に正しく結像させることができる。
保護カバー１２１のウィンドウ部１４２は、上下方向には直線状であるのに対し、検出光ＤＬの走査方向には円弧状であり、レンズ効果を有する。シリンドリカルレンズ３８は、この様な保護カバー１２１の光学特性の異方性に起因して、反射光ＲＬの合焦位置にばらつきが生じるのを抑制することができる。
図１８は、図１６の投光ミラー３６及び受光ミラー３７を示した正面図である。図中の（ａ）には、投光ミラー３６が示され、（ｂ）には、受光ミラー３７が示されている。投光ミラー３６は、長方形状の平板からなる。一方、受光ミラー３７は、下底が上底よりも短い等脚台形状の平板からなる。
この受光ミラー３７は、反射面を下側に傾けて配置されるため、上端から上下方向に遠ざかるに従って、回転軸Ｊから遠くなる。この様な受光ミラー３７を等脚台形状とすることにより、回転軸Ｊから遠い部位のサイズが小さくなるため、光学回転体３０の回転半径をさらに小さくすることができる。
本実施の形態による安全スキャナ１０は、保護カバー１２１のウィンドウ部１４２は、光学回転体３０の回転軸Ｊに垂直な平面による切断面が光学回転体３０の背後に回り込んだ湾曲形状であるため、１８０°以上の視野角について均一な光学性能を得ることができる。このため、検出可能な距離を長距離化することができる。
また、保護カバー１２１を計測筐体１２０から取り外す場合には、フレーム部１４１が左右方向に広げられるため、ウィンドウ部１４２が光学回転体３０と干渉することなく、保護カバー１２１を取り外すことができる。また、凹部１４１４の後端がストッパ１３１１及び１３３１に乗り上げることにより、フレーム部１４１が左右方向に広げられることを利用して光学回転体３０との干渉を防ぐ構造であるため、安全スキャナ１０の大型化を抑制することができる。
また、フレーム部１４１、ウィンドウ部１４２及びベース部１４３を個別に成形することができるため、保護カバー１２１の製造を容易化することができる。また、ウィンドウ部１４２とフレーム部１４１とを別個の材料により形成することもできる。例えば、ウィンドウ部１４２は、フレーム部１４１よりも透過率が高い材料により形成される。一方、フレーム部１４１は、ウィンドウ部１４２よりも剛性が高い材料により形成される。
また、フレーム部１４１を光学部品１４０と別個に形成することにより、光学部品１４０の光学性能を向上させることができ、また、光学部品１４０にパーティングラインを生じ難くすることができる。また、フレーム部１４１を光学部品１４０と別個の部品とすることにより、保護カバー１２１を計測筐体１２０に強固に固定し、また、防水性能を向上させることができる。
また、シリンドリカルレンズ３８により、上下方向の合焦位置を調整することができるため、ウィンドウ部１４２の曲率が、検出光ＤＬの走査方向と上下方向とで大きく異なることに起因して、受光素子５３の受光面上の位置によってピントがずれるのを抑制することができる。また、シリンドリカルレンズ３８を受光レンズ３４よりも下流側に配置することにより、シリンドリカルレンズ３８のサイズを小さくすることができるため、光学回転体３０の回転半径をさらに小さくすることができる。
また、本実施の形態によれば、受光ミラー３７が検出光ＤＬの出射側とは反対側にオフセット配置され、回転軸Ｊに対する傾斜角が４５°よりも大きいため、受光ミラー３７を回転軸Ｊ上に配置する場合に比べ、光学回転体３０の回転半径を小さくすることができる。
また、受光レンズ３４と受光ミラー３７とを互いに離間させて配置する場合に、受光ミラー３７がオフセット配置されるため、受光レンズ３４を回転軸Ｊにより近づけることができる。このため、装置が大型化するのを抑制することができる。また、受光ミラー３７が受光レンズ３４の下流側に配置されるため、受光ミラー３７のサイズを小型化することができる。
また、受光ミラー３７を回転軸Ｊ上に配置することなく、検出光ＤＬの出射光軸と反射光ＲＬの入射光軸とを略一致させることができる。このため、投光ミラー３６及び受光ミラー３７の形状が複雑化するのを抑制することができる。特に、受光ミラー３７を投光ミラー３６とは別個の部材として形成することができるため、投光ミラー３６及び受光ミラー３７の製造を容易化することができる。
なお、本実施の形態では、安全スキャナ１０が表示ユニット１１を計測ユニット１２から分離させることができる分離型のセーフティセンサである場合の例について説明したが、本発明は、表示ユニット１１を計測ユニット１２から分離させることができない非分離型の安全スキャナにも適用することができる。例えば、表示パネル１１１、操作キー１１３、ケーブル接続口１１４、検知信号の出力ポート等を天蓋部１３１、連結部１３２又は底部１３３のいずれかに設けた安全スキャナにも本発明は適用可能である。
また、本実施の形態では、フレーム部１４１、ウィンドウ部１４２及びベース部１４３が互いに接着剤を介して接合される場合の例について説明したが、本発明は、保護カバー１２１の構成をこれに限定するものではない。例えば、フレーム部１４１及びウィンドウ部１４２が１つの樹脂成形品として一体的に形成され、この樹脂成形品とベース部１４３とが接着剤を介して接合されるような構成であっても良い。また、ウィンドウ部１４２及びベース部１４３が１つの樹脂成形品として一体的に形成され、この樹脂成形品とフレーム部１４１とが接着剤を介して接合されるような構成であっても良い。また、ベース部１４３及びフレーム部１４１が１つの樹脂成形品として一体的に形成され、この樹脂成形品とウィンドウ部１４２とが接着剤を介して接合されるような構成であっても良い。
また、本実施の形態では、ストッパ１３１１及び１３３１が天蓋部１３１及び底部１３３にそれぞれ設けられる場合の例について説明したが、本発明は、保護カバー１２１の移動を制限するストッパの構成をこれに限定するものではない。例えば、保護カバー１２１のフレーム部１４１は、計測筐体１２０に対する正面方向への移動を制限するためのストッパを有し、このストッパが、保護カバーの内側の面から左右方向に突出する形状であり、天蓋部１３１又は底部１３３の左側面及び右側面に対向するようにそれぞれ配置され、天蓋部１３１又は底部１３３の左側面及び右側面に設けられた凹部とそれぞれ係合する。
この様な構成によれば、フレーム部１４１のストッパが左右方向に突出する形状であるため、保護カバー１２１を計測筐体１２０から取り外すには、フレーム部１４１を左右方向に広げることにより、ストッパと天蓋部１３１又は底部１３３の凹部との係合を外す必要がある。つまり、保護カバー１２１を計測筐体１２０から取り外す場合には、フレーム部１４１が左右方向に広げられるため、ウィンドウ部１４２が光学回転体３０と干渉することなく、保護カバー１２１を取り外すことができる。また、天蓋部１３１又は底部１３３の凹部の前端がフレーム部１４１のストッパに乗り上げることにより、フレーム部１４１が左右方向に広げられることを利用して光学回転体３０との干渉を防ぐ構造であるため、安全スキャナ１０の大型化を抑制することができる。
また、本実施の形態では、フレーム部１４１が、上フレーム１５１、連結フレーム１５２及び下フレーム１５３からなる場合の例について説明したが、本発明は、フレーム部１４１の構成をこれに限定するものではない。例えば、フレーム部１４１は、天蓋部１３１の外縁に沿って延びる上フレームと、連結部１３２の外縁に沿って延び、上フレームの後端及びベース部の後端を連結する連結フレームとにより構成される。ウィンドウ部及びフレーム部は、接着剤を介してベース部と接合される。この様な構成によれば、ウィンドウ部及びフレーム部とベース部とを個別に成形することができるため、保護カバー１２１の製造を容易化することができる。
また、本実施の形態では、受光レンズ３４が反射光ＲＬを集光する場合の例について説明したが、本発明は、反射光ＲＬの受光系統の構成をこれに限定するものではない。例えば、光学回転体３０が受光レンズ３４を備えず、受光ミラーが、凹面状の反射面を有する凹面鏡であり、反射光ＲＬを受光素子５３の受光面に向けて反射させるとともに、受光面上に集光させるような構成であっても良い。この様な構成によれば、受光レンズを用いなくても、十分な受光量を得ることができる。
また、本実施の形態では、計測筐体１２０が、天蓋部１３１、連結部１３２及び底部１３３を一体的に形成した成形品である場合の例について説明したが、本発明は、計測筐体１２０の構成をこれに限定するものではない。例えば、天蓋部１３１、連結部１３２及び底部１３３がそれぞれ上部筐体、連結筐体及び下部筐体として個別に形成されるような構成であっても良い。
また、本実施の形態では、光学回転体３０が背面板１３５に取り付けられた上側支持部１４と下側支持部１５とにより、回転可能に支持される場合の例について説明したが、本発明は、光学回転体３０の支持機構をこれに限定するものではない。例えば、光学回転体３０が、天蓋部１３１（上部筐体）及び底部１３３（下部筐体）により回転可能に支持されるような構成であっても良い。また、本発明は、光学回転体３０が片持ち支持されるものにも適用可能である。
１ 光学安全システム
１０ 安全スキャナ
１１ 表示ユニット
１１０ 表示筐体
１１１ 表示パネル
１１２ 表示灯
１１３ 操作キー
１１４ ケーブル接続口
１２ 計測ユニット
１２０ 計測筐体
１２１ 保護カバー
１２２，１２３ 固定カメラ
１２４ 表示灯
１３ 表示灯モジュール
１３１ 天蓋部
１３１１，１３３１ 保護カバー用のストッパ
１３２ 連結部
１３２１ 取付部
１３２２ ねじ受け部
１３２３ つめ穴
１３３ 底部
１３４ シール用のパッキン
１３５ 背面板
１４ 上側支持部
１４０ 光学部品
１４１ フレーム部
１４１１ ねじ台座部
１４１２ 押えつめ
１４１３ つまみ部
１４１４ 凹部
１４２ ウィンドウ部
１４２１ 光学面
１４２２ 取付部
１４２３ 連結部
１４３ ベース部
１４３１ 受光窓
１５ 下側支持部
１５１ 上フレーム
１５２ 連結フレーム
１５３ 下フレーム
３０ 光学回転体
３１ 光学ベースフレーム
３２，３３ 鏡筒
３４ 受光レンズ
３５ シールド板
３６ 投光ミラー
３７ 受光ミラー
３８ シリンドリカルレンズ
４，５ パッキン
４０ 透過率監視機構
４１ 受光素子
４２ 投光素子
５０ 投光用光源
５１ 集光レンズ
５２ 転向ミラー
５３ 受光素子
５４ 受光基板
６ バランサ
６０ モーター部
６１ 軸受
Ｊ 回転軸
ＤＬ 投光用光源からの検出光
ＲＬ 対象物からの反射光
ＴＬ ウィンドウ部を透過した透過光

Claims (9)

  1. 上下方向の回転軸を中心として回転し、光源からの検出光を検出エリアに対して出射するとともに、上記検出光を周方向に走査させる光学回転体と、
    上記光学回転体を介して上記検出エリア内の対象物からの反射光を受光し、受光信号を生成する受光素子と、
    上記受光信号に基づいて、上記対象物までの距離及び上記検出光の走査角に対応する測距位置を求め、予め定められた保護エリアと比較して侵入物の有無を判別する侵入物判別手段と、
    上記受光素子及び上記侵入物判別手段を収容する筐体と、
    上記光学回転体を保護するための保護カバーとを備え、
    上記筐体は、天蓋部と、上記天蓋部に対向する底部と、上記天蓋部の後端及び上記底部の後端を連結する連結部とにより構成され、
    上記光学回転体は、上記天蓋部及び上記底部間に配置され、
    上記保護カバーは、上記検出光及び上記反射光を透過させるウィンドウ部を有し、上記回転軸に垂直な平面による上記ウィンドウ部の切断面は、上記回転軸よりも前側が円弧形状であり、上記回転軸よりも後側が内側に向けて湾曲した湾曲形状であることを特徴とする安全スキャナ。
  2. 上記ウィンドウ部の後端は、正面方向から見て、上記光学回転体の通過領域の背後に回り込んでいることを特徴とする請求項１に記載の安全スキャナ。
  3. 上記保護カバーは、上記筐体に対し、正面方向から着脱可能に装着され、
    上記天蓋部又は上記底部は、上記保護カバーの正面方向への移動を制限するためのストッパを有し、
    上記ストッパは、上記筐体の側面から左右方向に突出する形状であり、上記天蓋部又は上記底部の左側面及び右側面にそれぞれ配置され、上記保護カバーに設けられた凹部と係合することを特徴とする請求項２に記載の安全スキャナ。
  4. 上記保護カバーは、上記筐体に対し、正面方向から着脱可能に装着され、上記筐体に対する正面方向への移動を制限するためのストッパを有し、
    上記ストッパは、上記保護カバーの内側の面から左右方向に突出する形状であり、上記天蓋部又は上記底部の左側面及び右側面に対向するようにそれぞれ配置され、上記左側面及び上記右側面に設けられた凹部とそれぞれ係合することを特徴とする請求項２に記載の安全スキャナ。
  5. 上記ストッパの突出長は、凹部との係合が外れる際に、上記ウィンドウ部の後端の開口幅が上記光学回転体の通過領域の幅よりも広くなるように形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の安全スキャナ。
  6. 上記保護カバーは、さらに、上記ウィンドウ部を保持するフレーム部を有し、
    上記フレーム部は、上記天蓋部の外縁に沿って延びる上フレームと、上記底部の外縁に沿って延びる下フレームと、上記連結部の外縁に沿って延び、上記上フレームの後端及び上記下フレームの後端を連結する連結フレームとにより構成され、
    上記ウィンドウ部及び上記フレーム部は、接着剤を介して互いに接合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の安全スキャナ。
  7. 上記保護カバーは、さらに、上記底部の上面に接触する馬蹄形状のベース部を有し、
    上記ベース部は、接着剤を介して上記ウィンドウ部の下端と接合され、かつ、接着剤を介して上記下フレームと接合されていることを特徴とする請求項６に記載の安全スキャナ。
  8. 上記保護カバーは、さらに、上記ウィンドウ部を保持するフレーム部と、上記底部の外縁に沿って延び、上記底部の上面に接触する馬蹄形状のベース部とを有し、
    上記フレーム部は、上記天蓋部の外縁に沿って延びる上フレームと、上記連結部の外縁に沿って延び、上記上フレームの後端及び上記ベース部の後端を連結する連結フレームとにより構成され、
    上記ウィンドウ部及び上記フレーム部は、接着剤を介して上記ベース部と接合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の安全スキャナ。
  9. 上記ウィンドウ部は、上記回転軸を含む平面による切断面が直線状であり、
    上記光学回転体は、上記反射光を上記受光素子に向けて反射させる受光ミラーと、上記受光ミラーによる反射光を上記受光素子の受光面に結像させるシリンドリカルレンズとを有し、
    上記シリンドリカルレンズは、上下方向に湾曲した円筒面を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の安全スキャナ。
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