JP5298602B2 - Oil film detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検出対象面に検出光を反射させて反射率を検出する反射率検出装置に関するものであり、例えば浄水場や河川、湖沼等の水面の油膜を検出するのに用いられる反射率検出装置に関するものである。 The present invention relates to a reflectance detection apparatus that detects reflectance by reflecting detection light on a surface to be detected, for example, reflectance detection used to detect an oil film on a water surface of a water purification plant, a river, a lake, or the like. It relates to the device.
油膜による光の反射率が水面による光の反射率よりも高いことに着目し、水面に光を照射してその反射光の強度を測定することで反射率を求め、これによって水面での油膜の有無を検出するという油膜検出方法が知られている。この方法を用いた装置としては、例えば特許文献1〜6に記載された油膜検出装置が知られている。これらの油膜検出装置での課題は、一般的に、水面の状態(水位の変動や波立ち、浮遊物の有無等)に影響されることなく、広範囲にわたって面積の小さな油膜であっても検出できることである。 Focusing on the fact that the reflectance of light by the oil film is higher than the reflectance of light by the water surface, the reflectance is obtained by irradiating the water surface with light and measuring the intensity of the reflected light. An oil film detection method of detecting the presence or absence is known. As an apparatus using this method, for example, an oil film detection apparatus described in Patent Documents 1 to 6 is known. The problem with these oil film detectors is that, in general, even oil films with a small area can be detected over a wide range without being affected by the state of the water surface (water level fluctuations, waves, presence or absence of suspended matter, etc.). is there.
具体的に説明すると、固定されている光源からのレーザ光等の検出光の水面に対する照射角度が一定である場合には、水位の変動や波立ち等が生じると、光源と水面との間の距離や反射光の方向が変わる。そのために、水面からの反射光が十分に受光部に受光されず、油膜の検出が困難になる。そのための対策としては、受光部自体を大型化したり受光部に集光するためのミラーを大型化したりして水面からの反射光を受光する受光面積を増やすことが考えられる。しかしながら、そのような対策では、油膜検出装置全体の大型化が避けられず、広い設置面積が必要となること等によって好ましくない。このような対策に代わるものとして、従来から種々の技術が提案されている。 Specifically, when the irradiation angle of the detection light such as laser light from the fixed light source to the water surface is constant, the distance between the light source and the water surface when the water level fluctuates or ripples occur. And the direction of reflected light changes. Therefore, the reflected light from the water surface is not sufficiently received by the light receiving unit, and the oil film is difficult to detect. As a countermeasure for that, it is conceivable to increase the light receiving area for receiving the reflected light from the water surface by increasing the size of the light receiving unit itself or by increasing the size of the mirror for condensing the light receiving unit. However, such measures are not preferable because the entire oil film detection device cannot be increased in size and requires a large installation area. Conventionally, various techniques have been proposed as alternatives to such measures.
例えば特許文献1及び特許文献2には、光源から水面に照射されるレーザ光の角度を機械的手段により一定周期で変化させる油膜検出装置が開示されている。更に、特許文献2では、水位変動に応じて検出手段(光源及び検出部)を上下に移動させ、光源と水面との距離を一定に保つ構造についても開示されている。 For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose an oil film detection device that changes the angle of laser light emitted to a water surface from a light source at a constant cycle by mechanical means. Furthermore, Patent Document 2 also discloses a structure in which the detection means (light source and detection unit) is moved up and down in accordance with fluctuations in the water level to keep the distance between the light source and the water surface constant.
特許文献3には、光源からの光を凹レンズにより発散ビームとして水面に照射し、その反射光を回帰性のリフレクタにより反射させたときの水面からの再反射光を凹レンズを介して検出するようにした光学系を備えた油膜検出装置が開示されている。
特許文献4には、光源からのレーザ光を走査する回転ミラーとその周囲に配置された複数の反射ミラーとを備えた油膜検知器が開示されている。すなわち、これらの反射ミラーによりレーザ光を水面に対して複数方向から交差的に走査することにより、大口径の放物ミラー等を用いずに、あらゆる方向の波立ちや水面の角度に対して安定した受光を可能にするものである。
In Patent Document 3, light from a light source is irradiated onto a water surface as a divergent beam by a concave lens, and re-reflected light from the water surface when the reflected light is reflected by a recursive reflector is detected through the concave lens. An oil film detection device provided with the optical system is disclosed.
Patent Document 4 discloses an oil film detector including a rotating mirror that scans laser light from a light source and a plurality of reflecting mirrors arranged around the rotating mirror. In other words, by using these reflecting mirrors to scan the laser beam across the water surface from a plurality of directions, it is stable against undulations in all directions and the angle of the water surface without using a large-diameter parabolic mirror. It enables light reception.
特許文献5には、複数の光源を環状に配置して水面にレーザ光を照射し、これらの反射光を受光することによって水面の波立ちや浮遊物の影響を低減する油膜検知器が開示されている。
特許文献6には、レーザ光の照射方向を可変とする振動式又は固定式ミラーを設け、これらのミラーを介した水面からの反射光を受光することにより、水面の波立ちや浮遊物の影響を低減する油膜検知器が開示されている。
Patent Document 5 discloses an oil film detector that arranges a plurality of light sources in an annular shape, irradiates a laser beam on the water surface, and receives the reflected light to reduce the influence of water surface ripples and suspended matter. Yes.
In Patent Document 6, a vibration type or fixed type mirror that can change the irradiation direction of the laser beam is provided, and reflected light from the water surface through these mirrors is received, so that the influence of the ripples on the water surface and the suspended matter can be reduced. A reduced oil film detector is disclosed.
しかしながら、上記特許文献3〜6に開示された装置では、水位の変動に対しては、十分とはいえず、水位が大幅に変動した場合には、水面からの反射光が受光部から外れてしまうという問題があった。 However, the devices disclosed in Patent Documents 3 to 6 are not sufficient for fluctuations in the water level. When the water level fluctuates significantly, the reflected light from the water surface comes off from the light receiving unit. There was a problem that.
また、特許文献1に開示された装置は、いわゆる「フロート式」と呼ばれるもので、検出器を水面に浮かせる浮遊方法を採用している。このような方式では、中位程度の波に対しては装置全体(フロート)の揺れが追従できず、また、設置場所の流れが速い場合には、係留ポイントに引っ張られて装置が傾いてしまうため、水面からの反射光が受光部から外れてしまうという問題があった。また、上述のような問題を回避するには装置全体(フロート)を大きく重くする必要があり、その場合には、メンテナンスのための引き上げにウインチが必要になるという問題があった。 The apparatus disclosed in Patent Document 1 is a so-called “float type”, and employs a floating method in which the detector is floated on the water surface. In such a system, the fluctuation of the entire apparatus (float) cannot follow a moderate wave, and when the flow of the installation place is fast, the apparatus is tilted by being pulled by the mooring point. For this reason, there is a problem that the reflected light from the water surface is detached from the light receiving unit. Further, in order to avoid the above-described problems, it is necessary to make the entire apparatus (float) large and heavy. In that case, there is a problem that a winch is required for pulling up for maintenance.
さらに、特許文献2に開示された装置は、水位計と連動させて検出手段と水面との距離が一定になるように検出手段を昇降手段により上下に移動させる必要があるため、装置構成が複雑で、制御機構も複雑になるという問題があった。 Furthermore, the apparatus disclosed in Patent Document 2 has a complicated apparatus configuration because it is necessary to move the detection means up and down by the elevating means so that the distance between the detection means and the water surface becomes constant in conjunction with the water level gauge. The control mechanism is also complicated.
本発明は、簡易な構成により、水面の高さが上下に大きく変動する場合であっても対応可能な油膜検出装置を提供することを目的とする。 The present invention, with a simple structure, and an object thereof is to provide a compatible oil film detection device even when the water level height varies greatly up and down.
本発明が適用される油膜検出装置は、水面に検出光を反射させて油膜を検出する油膜検出装置であって、検出光を発光する発光手段と、前記発光手段により発光された検出光を、所定の照射範囲を有する平行光として出力する第1の光学系と、入射した光の一部を反射して残りを透過させる部分透過鏡を備え、前記第1の光学系により出力された検出光が当該部分透過鏡にて反射又は透過して水面に向かうと共に水面で反射した検出光が当該部分透過鏡に向かうように構成された第2の光学系と、水面で反射して前記第2の光学系の前記部分透過鏡にて透過又は反射した検出光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光された検出光の情報を得て水面の反射率を演算する演算手段と、を含み、前記第1の光学系は、前記発光手段により発光された検出光を走査する走査光学系と、所定の焦点を通って入射した光が反射して平行光になる凹面鏡を複数の平面鏡を配列して構成し、前記走査光学系により走査された検出光を当該凹面鏡で反射して平行光として照射する照射光学系と、を含み、前記第1の光学系の前記走査光学系は、回転軸を中心に回転可能に構成され、前記発光手段により発光された検出光が反射する複数の反射面を周面に有する回転多面鏡を備え、前記回転多面鏡の前記複数の反射面が前記回転軸に対して所定の傾き角をもって傾斜し、当該複数の反射面のうち隣り合う反射面同士の当該所定の傾き角は互いに異なり、かつ、当該回転多面鏡が回転する場合に当該複数の反射面のうちの特定の反射面が検出光を反射してから次に検出光を反射するまでの周期よりも短い周期で当該所定の傾き角が回転方向に沿って増加と減少を繰り返すことを特徴とするものである。 Oil film detection apparatus to which the present invention is applied, by reflecting the detection light to the water surface a oil film detection device that detects an oil film, a light emitting means for emitting a detection light, the detection light emitted by said light emitting means , A first optical system that outputs as parallel light having a predetermined irradiation range, and a partial transmission mirror that reflects part of the incident light and transmits the rest, and that is output by the first optical system a second optical system detecting light which light is reflected by the water surface with reflective or transmissive to toward the water surface at the partially transmitting mirror is configured so as to be directed to the partially transmitting mirror, it is reflected by the water surface said second light receiving means for receiving the transmitted or reflected detection light by the partially transmitting mirror of the optical system, arithmetic means for obtaining the information of the detection light received by the light receiving means for calculating the reflectance of the water surface When, only contains the first optical system, the light emitting means A scanning optical system that scans the detected detection light and a concave mirror that reflects light incident through a predetermined focal point to become parallel light are arranged by arranging a plurality of plane mirrors, and scanned by the scanning optical system. An irradiation optical system that reflects the detection light with the concave mirror and irradiates it as parallel light, and the scanning optical system of the first optical system is configured to be rotatable about a rotation axis, and is configured by the light emitting means. A rotating polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces on the peripheral surface for reflecting the emitted detection light, wherein the plurality of reflecting surfaces of the rotating polygon mirror are inclined at a predetermined inclination angle with respect to the rotation axis; The predetermined inclination angles of adjacent reflecting surfaces of the reflecting surfaces of the plurality of reflecting surfaces are different from each other, and when the rotary polygon mirror rotates, a specific reflecting surface of the plurality of reflecting surfaces reflects the detection light. The period from the detection light to the next reflected light In even a short period in which the predetermined inclination angle and repeating the increase and decrease in the rotation direction.
ここで、前記走査光学系の前記回転多面鏡は、前記回転方向に沿う前記所定の傾き角の前記増加または前記減少が連続する前記反射面を有することを特徴とすることができる。 Here, the rotating polygon mirror of the scanning optical system may include the reflecting surface on which the increase or decrease of the predetermined tilt angle along the rotation direction continues .
また、本発明が適用される油膜検出装置は、水面に検出光を反射させて油膜を検出する油膜検出装置であって、検出光を発光する発光手段と、前記発光手段により発光された検出光を、所定の照射範囲を有する平行光として出力する第1の光学系と、入射した光の一部を反射して残りを透過させる部分透過鏡を備え、前記第1の光学系により出力された検出光が当該部分透過鏡にて反射又は透過して水面に向かうと共に水面で反射した検出光が当該部分透過鏡に向かうように構成された第2の光学系と、水面で反射して前記第2の光学系の前記部分透過鏡にて透過又は反射した検出光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光された検出光の情報を得て水面の反射率を演算する演算手段と、を含み、前記第1の光学系は、前記発光手段により発光された検出光を走査する走査光学系と、所定の焦点を通って入射した光が反射して平行光になる凹面鏡を複数の平面鏡を配列して構成し、前記走査光学系により走査された検出光を当該凹面鏡で反射して平行光として照射する照射光学系と、を含み、前記第1の光学系の前記走査光学系は、回転軸を中心に回転可能に構成され、前記発光手段により発光された検出光が反射する複数の反射面を周面に有する回転多面鏡を備え、前記回転多面鏡の前記複数の反射面が前記回転軸に対して各々異なる傾き角をもって傾斜し、かつ、当該回転多面鏡が回転する場合に当該複数の反射面が検出光を反射して水面に走査する走査線の間隔がランダムに変化するように配置されていることを特徴とするものである。 The oil film detection apparatus to which the present invention is applied is an oil film detection apparatus that detects an oil film by reflecting detection light on a water surface, and includes a light emitting unit that emits detection light, and a detection light emitted by the light emitting unit. Is output as parallel light having a predetermined irradiation range, and a partial transmission mirror that reflects part of the incident light and transmits the rest, and is output by the first optical system. A second optical system configured such that the detection light is reflected or transmitted by the partial transmission mirror and travels toward the water surface, and the detection light reflected by the water surface travels toward the partial transmission mirror; A light receiving means for receiving the detection light transmitted or reflected by the partial transmission mirror of the optical system, and a calculation means for calculating the reflectance of the water surface by obtaining information on the detection light received by the light receiving means. The first optical system includes the light emitting means. A scanning optical system that scans the detection light emitted from the light source and a concave mirror that reflects light incident through a predetermined focal point to become parallel light are arranged by arranging a plurality of plane mirrors, and scanned by the scanning optical system. An irradiating optical system that reflects the detected light by the concave mirror and irradiates it as parallel light, wherein the scanning optical system of the first optical system is configured to be rotatable about a rotation axis, and the light emitting means A rotating polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces on its peripheral surface for reflecting the detection light emitted by the plurality of reflecting surfaces, wherein the plurality of reflecting surfaces of the rotating polygon mirror are inclined with different inclination angles with respect to the rotation axis, and , Ru Monodea characterized in that the interval between the scanning lines to which the plurality of reflecting surfaces when the rotary polygon mirror is rotated to scan the water surface reflects the detection light is arranged to vary at random .
本発明によれば、水面の高さが上下に大きく変動する場合であっても対応可能な油膜検出装置を簡易な構成により実現することが可能になる。 According to the present invention, it is possible for water level height is realized with a simple configuration capable of responding oil film detection device even when greatly varies up and down.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る反射率検出装置を適用する油膜検出装置E1の構成例を示すブロック図である。
同図に示す油膜検出装置E1は、液面に油膜が存在するときの光の反射率と存在しないときの光の反射率とが違うという性質を利用して、検出対象面である水面Wに油膜があるか否かを検出する装置である。この水面Wとしては、例えば浄水場や河川、湖沼等の水面を指すものであり、水面Wの位置が高くなったり低くなったり、また、水面Wが波立ったりするものである。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an oil film detection device E1 to which the reflectance detection device according to the present embodiment is applied.
The oil film detection device E1 shown in the figure uses the property that the reflectance of light when the oil film is present on the liquid surface is different from the reflectance of light when it is not present on the water surface W that is the detection target surface. It is a device that detects whether or not there is an oil film. The water surface W indicates the water surface of a water purification plant, a river, a lake, or the like, for example, and the position of the water surface W is increased or decreased, and the water surface W is undulated.
この油膜検出装置E1は、レーザ光L1を発光する発光手段の一例としてのレーザ光源100と、レーザ光源100により発光されたレーザ光L1を、所定の照射範囲を有する平行光として出力する第1の光学系の一例としての照射部200と、を備えている。更に説明すると、照射部200は、レーザ光L1を走査することにより所定の照射範囲を照射するレーザ光L2を出力する。レーザ光L2は、レーザ光L2の光路上流側での照射範囲(ビーム群の横断面積)と光路下流側での照射範囲(ビーム群の横断面積)との大きさの差が無い乃至ほとんど無いいわゆる平行光である。
なお、本明細書で平行光というときには、1本のレーザ光を走査することによりビーム群に構成された光の照射範囲(横断面積)が光路上の位置によって実質的に変わりがないレーザ光をいうものとする。
This oil film detection device E1 outputs a
In the present specification, the term “parallel light” refers to laser light in which the irradiation range (cross-sectional area) of the light formed in the beam group by scanning one laser light is substantially unchanged depending on the position on the optical path. It shall be said.
また、油膜検出装置E1は、水面Wに照射するレーザ光L3の光軸と水面Wで反射したレーザ光L4の光軸とが同軸となるようにレーザ光L3,L4を導く第2の光学系の一例としての同軸落射部300と、同軸落射部300からのレーザ光L5を受光する受光手段の一例としての受光部400と、を備えている。この同軸落射部300は、入射した光の一部を反射して残りを透過させる部分透過鏡の一例としてのハーフミラー310を有する。このハーフミラー310は、反射光と透過光の強さがほぼ等しくなるように形成されている板状部材である。
更に説明すると、同軸落射部300は、照射部200からのレーザ光L2をハーフミラー310に反射させ、その反射光であるレーザ光L3を水面Wに全反射するように導き、かつ、水面Wで全反射したレーザ光L4をハーフミラー310に透過させ、その透過光であるレーザ光L5を受光部400に受光されるように導く。レーザ光L4は、レーザ光L3の入射角に等しい角度で水面Wから反射していく。すなわち、レーザ光L3の入射角とレーザ光L4の反射角とは互いに等しい。
The oil film detection device E1 also guides the laser beams L3 and L4 so that the optical axis of the laser beam L3 irradiated on the water surface W and the optical axis of the laser beam L4 reflected by the water surface W are coaxial. A coaxial epi-illumination unit 300 as an example, and a light-
More specifically, the coaxial epi-illumination unit 300 reflects the laser beam L2 from the
このように、照射部200は、水面Wの油膜検知に用いる検出光を、所定の範囲を照射する平行光として出力するように構成されている。そして、同軸落射部300は、検出光をハーフミラー310を介して水面Wに全反射させ、その全反射した検出光をハーフミラー310を介して受光部400に向かわせるように構成されている。
このため、検出光を広い範囲に照射することが可能であり、水面Wの高さが変動して油膜検出装置E1に対する距離が変わっても、受光部400による油膜検出に必要な検出光の受光に影響を受けず、また、水面Wが波立ったりしても、同様に、油膜検出に必要な検出光の受光に影響を受けない。
Thus, the
For this reason, it is possible to irradiate the detection light over a wide range, and even if the height of the water surface W fluctuates and the distance to the oil film detection device E1 changes, the
また、油膜検出装置E1は、受光部400が受光したレーザ光L5を所定の信号に変換することでレーザ光L5の強度情報を得て水面Wの反射率を演算する演算手段の一例としての演算部500と、演算部500による演算結果を基に、水面Wに油膜が存在するか否かを判断する判断手段の一例としての判断部600と、判断部600により水面Wに油膜が存在するとの判断がされるとユーザに通知する通知手段の一例としての通知部700と、を備えている。
In addition, the oil film detection device E1 obtains intensity information of the laser beam L5 by converting the laser beam L5 received by the
ここで、レーザ光源100としては、図示しないレーザダイオードと、レーザダイオードに所定の電圧が印加されるように制御する図示しない駆動回路と、で構成する例が考えられる。
また、照射部200の構成例については後述する。
Here, as the
A configuration example of the
また、同軸落射部300の構成については上述したとおりである。
また、受光部400としては、レーザ光L5を集光するための図示しない集光レンズと、集光した光の強度に応じた電気信号に変換する図示しないフォトダイオードと、で構成する例が考えられる。
The configuration of the coaxial epi-illumination unit 300 is as described above.
In addition, an example in which the
また、演算部500及び判断部600としては、予め定められた動作制御プログラム(ファームウェア)に従ってデジタル演算処理を実行する図示しないCPU(Central Processing Unit)と、CPUの作業用メモリ等として用いられる図示しないRAM(Random Access Memory)と、CPUにより実行される処理プログラムや処理プログラムにて用いられる各種のデータが格納される図示しないROM(Read Only Memory)と、で構成する例が考えられる。
また、通知部700としては、ユーザに対して視覚的に通知する図示しない表示画面で構成する例が考えられ、また、汎用の通信手段にて遠隔のユーザに通知するための通信インターフェースで構成する例が考えられる。
Further, as the
Further, the
図2は、本実施の形態に係る反射率検出装置を適用する別の油膜検出装置E2の構成例を示すブロック図である。なお、油膜検出装置E2の基本的な構成は、上述した油膜検出装置E1(図1参照)と共通するため、同じ構成には同じ符号を用い、また、その説明を省略することがある。
同図に示す油膜検出装置E2は、レーザ光源100、照射部200、同軸落射部300、受光部400、演算部500、判断部600及び通知部700を備えている。同軸落射部300は、ハーフミラー310を有する。このような油膜検出装置E2の構成は、油膜検出装置E1と共通する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of another oil film detection device E2 to which the reflectance detection device according to the present embodiment is applied. The basic configuration of the oil film detection device E2 is the same as that of the above-described oil film detection device E1 (see FIG. 1). Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
The oil film detection apparatus E2 shown in the figure includes a
ここで、油膜検出装置E2が油膜検出装置E1と相違する構成について具体的に説明する。油膜検出装置E2が備える同軸落射部300は、ハーフミラー310を透過して水面Wに検出光を照射すると共にハーフミラー310で反射して受光部400に検出光を入射する点で、ハーフミラー310で反射して水面Wに検出光を照射すると共にハーフミラー310を透過して受光部400に検出光を入射する油膜検出装置E1が備える同軸落射部300と異なる。
Here, the configuration in which the oil film detection device E2 is different from the oil film detection device E1 will be specifically described. The coaxial epi-illumination unit 300 included in the oil film detection device E2 transmits the
すなわち、油膜検出装置E2が備える同軸落射部300では、水面Wを照射するレーザ光L3はハーフミラー310を透過したものであり、受光部400に受光されるレーザ光L5はハーフミラー310で反射したものである。言い換えると、油膜検出装置E2が備える同軸落射部300では、照射部200からのレーザ光L2をハーフミラー310に透過させ、その透過光であるレーザ光L3を水面Wに全反射するように導き、かつ、水面Wで全反射したレーザ光L4をハーフミラー310に反射させ、その反射光であるレーザ光L5を受光部400に受光されるように導く。
That is, in the coaxial epi-illumination unit 300 provided in the oil film detection device E2, the laser light L3 that irradiates the water surface W is transmitted through the
〔第1の実施の形態〕
図3は、第1の実施の形態に係る照射部200の構成例を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係る照射部200は、油膜検出装置E1に適用することが可能であり、また、油膜検出装置E2に適用することも可能である。
同図に示すように、本実施の形態の照射部200は、レーザ光源100により発光されたレーザ光L1を二次元に走査する走査光学系の一例としての走査部800と、走査部800により二次元に走査されて成るレーザ光(ビーム群)L8の向きを変えて平行光にしてレーザ光L2を出力する照射光学系の一例としての平行光出力部900と、を備えている。
[First Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the
As shown in the figure, the
更に説明すると、レーザ光L1は、走査部800により二次元に走査されることで、連続的に振られるように順次光路が変えられる。このように光路が変えられてなるレーザ光L8は、1本のレーザ光L1のビーム径よりも広い領域を通過していく。
また、レーザ光L8は、走査部800によって角度を付けて走査される。すなわち、レーザ光L8は、走査部800によって拡散する方向に向くように光路が変えられる。このため、レーザ光L8が通過する領域の面積は、光路下流(図3における左の方向)に行くに従って大きくなる。
More specifically, the laser beam L1 is scanned two-dimensionally by the
The laser beam L8 is scanned at an angle by the
拡散しながら進むレーザ光L8は、通過する領域の面積が光路下流に行っても増加ないし減少しないように、平行光出力部900によって更に光路が変えられる。このように平行光出力部900によって光路が変えられて平行に進むレーザ光L2は、上述した同軸落射部300(図1又は図2参照)に導かれる。
The optical path of the laser beam L8 traveling while diffusing is further changed by the parallel
次に、走査部800及び平行光出力部900の構成例について説明する。
図4は、走査部800の構成例を示す図である。すなわち、同図の(a)は、走査部800の構成を説明する図であり、(b)は、走査部800により走査されたレーザ光L8のパターンPを説明する図である。
同図の(a)に示す走査部800は、いわゆる回転傾きミラーを採用した構成であり、複数の回転ミラーを組み合わせて、レーザ光源100からのレーザ光L1を走査している。具体的に説明すると、同図に示す走査部800は、駆動源(第1の駆動源)11Aの回転軸12Aに取り付けられた平面状の円盤ミラー(第1の反射鏡)13Aと、駆動源(第2の駆動源)11Bの回転軸12Bに取り付けられた平面状の円盤ミラー(第2の反射鏡)13Bと、駆動源11A,11Bの駆動を制御する制御部14と、を備えている。
Next, configuration examples of the
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the
The
円盤ミラー13Aは、回転軸12Aに対して傾斜して取り付けられている。また、円盤ミラー13Bは、回転軸12Bに対して傾斜して取り付けられている。円盤ミラー13Aが回転軸12Aに対して傾斜する傾斜角度はθ1Aであり、また、円盤ミラー13Bが回転軸12Bに対して傾斜する傾斜角度はθ1Bである。
The
レーザ光源100からのレーザ光L1が円盤ミラー13Aに入射するように、円盤ミラー13Aをレーザ光源100に対して配置している。また、円盤ミラー13Aで反射したレーザ光L1が円盤ミラー13Bに入射するように、円盤ミラー13Bを円盤ミラー13Aに対して配置している。このため、レーザ光L1は、円盤ミラー13Aで反射した後に円盤ミラー13Bで反射する。なお、円盤ミラー13Bで反射したレーザ光L8は、平行光出力部900に向かう。
The
円盤ミラー13Aは、駆動源11Aによって単位時間当たり回転数n1Aで回転し、また、円盤ミラー13Bは、駆動源11Bによって単位時間当たり回転数n1Bで回転する。円盤ミラー13Aの回転方向と円盤ミラー13Bの回転方向とは互いに同じである。このため、走査部800によりレーザ光L1が走査されることで描くレーザ光L8の形状は、図4の(b)に示すように、複数の円形状が含まれるパターンPである。
The
ここで、円盤ミラー13Aの回転数n1Aと円盤ミラー13Bの回転数n1Bとの関係について説明する。制御部14は、円盤ミラー13Aの回転数n1Aと円盤ミラー13Bの回転数n1Bを制御する。すなわち、制御部14は、回転数n1Aと回転数n1Bとの回転比Nを、ユーザの指示を基に制御する。
回転数n1Aと回転数n1Bとの回転比Nは、様々な値を採用することが考えられる。更に説明すると、回転比Nが正の整数(1以上の整数)のときには、図4の(b)に示すパターンPが変化しない。その一方で、回転比Nが正の整数以外の数のときには、同図の(b)に示すパターンPは、中心位置PCを中心に回転する。このようにパターンPを回転させることで、検出対象面である水面W(図1又は図2参照)にレーザ光L3をまんべんなく照射することが可能になる。
Here, the relationship between the rotational speed n 1A of the
It is conceivable to employ various values for the rotation ratio N between the rotation speed n 1A and the rotation speed n 1B . More specifically, when the rotation ratio N is a positive integer (an integer of 1 or more), the pattern P shown in FIG. 4B does not change. On the other hand, when the rotation ratio N is a number other than a positive integer, the pattern P shown in (b) of the figure rotates around the center position PC. By rotating the pattern P in this way, it becomes possible to irradiate the water surface W (see FIG. 1 or 2), which is the detection target surface, with the laser light L3 evenly.
なお、同図の(b)に示すパターンPは、その一例を図示したものであり、これ以外のパターンPの場合もある。すなわち、円盤ミラー13Aの傾斜角度θ1A及び回転数n1Aと円盤ミラー13Bの傾斜角度θ1B及び回転数n1BによってパターンPが変わる。例えば、傾斜角度θ1A,θ1Bが小さいと円が小さくなり、傾斜角度θ1A,θ1Bが大きいと円が大きくなる。
In addition, the pattern P shown to (b) of the figure has illustrated the example, and may be the pattern P other than this. That is, the pattern P changes depending on the tilt angle θ 1A and the rotational speed n 1A of the
図5は、平行光出力部900の構成例を示す図である。
同図に示す平行光出力部900は、いわゆるオフセットパラボラを採用した構成であり、走査部800からのレーザ光L8を放物面鏡を用いて平行光に変換している。具体的に説明すると、同図に示す平行光出力部900は、放物曲面21の内面21aに小さい平面鏡22を多数並べた凹面鏡の一例としての反射鏡20を備えている。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the parallel
The parallel
この反射鏡20は、一般的な放物曲面の一部のみを用いた楕円形状であり、焦点fを有する。この焦点fに、走査部800により走査されるレーザ光L8の走査中心が位置するようにレイアウトされている。更に説明すると、焦点fは、オフセットされた位置に存在する。すなわち、焦点fは、レーザ光L2の光路以外の位置に存在している。したがって、焦点fに位置する走査部800により、レーザ光L2が遮られることがなく、幅広い範囲について油膜検出することが可能になる。
The reflecting
ビーム群としてのレーザ光L8は、次第に拡がっており、光路下流側での照射範囲が光路上流側での照射範囲よりも大きい。ところが、反射鏡20の平面鏡22で反射すると、レーザ光L2は、光路上流側での照射範囲と光路下流側での照射範囲との大きさの差がない。このように、反射鏡20は、レーザ光L2を拡散させないように、走査部800からのレーザ光L8の向きを平行にするように作用する。
The laser beam L8 as the beam group is gradually expanded, and the irradiation range on the downstream side of the optical path is larger than the irradiation range on the upstream side of the optical path. However, when reflected by the
また、上述したように、反射鏡20には、複数の平面鏡22が配列されている。このため、レーザ光L8を構成するレーザビームの各々は、反射鏡22により反射したときにビーム径は変わらない。更に説明すると、レーザ光L8を構成するレーザビームの各々を、放物曲面21の内面21aで反射させると、ビーム径が拡がってしまう。ビーム径が変わるレーザ光を検出光として用いると、水面W(図1又は図2参照)の位置が変わることによって受光部400の受光に影響が及んでしまう。ところが、本実施の形態では、レーザ光L8を平面鏡22で反射させるので、ビーム径が拡がらず、レーザ光L2のビーム径は変わらないので、そのような影響が及ばない。
In addition, as described above, the reflecting
図6は、平行光出力部900の他の構成例を示す図である。
同図に示す平行光出力部900は、焦点fがオフセットしていない構成である点で、図5に示す構成と異なる。焦点fがオフセットしていない場合には、上述したように、走査部800により、レーザ光L2が遮られることから、油膜検出ができる範囲は、いわゆるドーナツ型になる。しかしながら、このような構成であっても、所定の範囲についての油膜検出することが可能である。また、このような構成は、装置の小型化のために焦点fをオフセットの位置に配置できない場合に採用することが考えられる。
FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration example of the parallel
The parallel
〔第2の実施の形態〕
図7は、第2の実施の形態に係る走査部800の構成例を示す図である。図8は、ポリゴンミラー31の傾き角を説明する図であり、(a)〜(f)は、反射面31a〜31fを含む縦断面図であり、(g)は、レーザ光L8を説明する図である。
図7に示す走査部800は、いわゆる傾きポリゴンミラーを採用した構成であり、レーザ光源100からのレーザ光L1を走査している。具体的に説明すると、同図に示す走査部800は、6面の反射面31a,31b,31c,31d,31e,31fを有する回転多面鏡の一例としてのポリゴンミラー31を備えている。このポリゴンミラー31は、回転軸32を中心にして回転するように構成されている。付言すると、走査部800は、ポリゴンミラー31を回転駆動する図示しないポリゴンモータと、ポリゴンモータの駆動を制御する図示しない制御部と、を備えている。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the
The
ポリゴンミラー31の反射面31a〜31fは、回転軸32に対して傾斜して形成されている。すなわち、反射面31a〜31fは、回転軸32に対する傾き角が互いに異なる。そして、レーザ光L1は、反射面31a,31b,31c,31d,31e,31fの順に入射する。このため、レーザ光L1は、一方向に回転駆動されるポリゴンミラー31の反射面31a,31b,31c,31d,31e,31fに入射し、その反射光が、図8の(a)〜(f)に示すように、レーザ光L8a,L8b,L8c,L8d,L8e,L8fとなる。
The reflection surfaces 31 a to 31 f of the
ここで、図8の(a)〜(f)に示すように、反射面31aは傾き角θ3aであり、反射面31bは傾き角θ3bである。反射面31cは傾き角が0度(θ3c=0)であり、反射面31dは傾き角θ3dであり、反射面31eは傾き角θ3eであり、反射面31fは傾き角θ3fである。
更に説明すると、各々の傾き角は、θ3a<θ3b<0(θ3c)<θ3d<θ3e<θ3fの関係である。反射面31a〜31fのうち隣り合うもの同士は、傾き角が互いに異なる。このように、反射面31a〜31fは、傾き角が互いに異なっており、また、反射面31a〜31fの走査する順番に傾き角が大きくなっていくようにポリゴンミラー31が形成されている。このため、同図の(g)に示すように、ポリゴンミラー31の走査によって、上からレーザ光L8a〜L8fの順になったレーザ光L8が平行光出力部900に導かれる。なお、平行光出力部900としては、第1の実施の形態に示す構成を採用することができる。
Here, as shown in (a) ~ (f) of FIG. 8, the reflecting
More specifically, each inclination angle has a relationship of θ 3a <θ 3b <0 (θ 3c ) <θ 3d <θ 3e <θ 3f . Adjacent ones of the
図9は、ポリゴンミラー31の変形例の場合の傾き角を説明する図であり、(a)〜(f)は、反射面31a〜31fを含む縦断面図であり、(g)は、レーザ光L8を説明する図である。
同図に示すように、反射面31aは傾き角が0度(θ4a=0)であり、反射面31bは傾き角θ4bである。反射面31cは傾き角θ4cであり、反射面31dは傾き角θ4dであり、反射面31eは傾き角θ4eであり、反射面31fは傾き角θ4fである。そして、各々の傾き角は、θ4e<θ4d<0(θ4a)<θ4b<θ4c<θ4fの関係である。このように、変形例では、傾き角の大きい順に反射面31a〜31fが走査するものではない。反射面31a〜31fの走査する順番では、傾き角が順に変わるものではなく、アトランダムに変わる。言い換えると、反射面31a〜31fの傾き角θ4a〜θ4fは、ポリゴンミラー31の回転方向に沿って増加と減少を繰り返す。このため、図9の(g)に示すように、ポリゴンミラー31の走査によって平行光出力部900に向かうレーザ光L8a〜L8fの順番に、上から配列されるものではなく、バラバラである。したがって、この変形例によれば、ポリゴンミラー31の回転速度を高めなくても水面W(図1又は図2参照)での油膜の検出確率を向上させることが可能になる。
FIG. 9 is a diagram for explaining the tilt angle in the case of a modification of the
As shown in the figure, the
〔第3の実施の形態〕
図10は、第3の実施の形態に係る照射部200の構成例を示す図である。
同図に示すように、本実施の形態の照射部200は、いわゆるドーナツ型スキャナを採用した構成であり、レーザ光源100からのレーザ光L1を走査することにより所定の範囲を照射するレーザ光L2を出力する。具体的に説明すると、同図に示す照射部200は、駆動源51Aの駆動により回転軸52Aを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー(第1の回転鏡)53A及び回転ミラー(鏡)54Aと、駆動源51Bの駆動により回転軸52Bを中心に回転するように配設された平面状の回転ミラー(第2の回転鏡)53B及び回転ミラー54Bと、を備えている。また、同図に示す照射部200は、駆動源51A,51Bの駆動を制御する制御部55と、レーザ光源100からのレーザ光L1が入射される固定ミラー(固定鏡)56と、を備えている。レーザ光L1は、固定ミラー56で反射した後に、回転ミラー53A、回転ミラー54A、回転ミラー53B及び回転ミラー54Bの順で反射してレーザ光L2として出力される。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the
As shown in the figure, the
固定ミラー56と回転ミラー53Aとの位置関係を説明すると、固定ミラー56は、レーザ光L1を反射して回転ミラー53Aに入射するように配置されている。すなわち、固定ミラー56から回転ミラー53Aに入射するレーザ光L1が回転軸52Aと同軸になるように、固定ミラー56と回転ミラー53Aとが配設されている。
The positional relationship between the fixed
回転ミラー53A,54Aについて更に説明する。回転ミラー53Aは回転軸52Aに取り付けられている。回転ミラー54Aは、回転ミラー53Aと離間した状態で回転軸52Aに取り付けられている。このため、回転軸52Aが駆動源51Aにより回転する場合には、回転ミラー53A,54Aは互いに同じ回転数で回転し、相対的位置関係が変わらず、いわゆる連れ回る。そして、回転ミラー53Aと回転ミラー54Aは、回転ミラー53Aの反射面と回転ミラー54Aの反射面とが互いに対面するように配置されている。回転ミラー53Aに入射して反射した光は、回転ミラー54Aに入射して反射する。
The rotating
また、回転ミラー53B,54Bについて更に説明すると、回転ミラー53Bは回転軸52Bに取り付けられ、回転ミラー54Bは、回転ミラー53Bと離間した状態で回転軸52Bに取り付けられている。回転軸52Bが駆動源51Bにより回転すると、回転ミラー53B,54Bは互いに同じ回転数で回転し、相対的位置関係が変わらない。回転ミラー53Bと回転ミラー54Bは、回転ミラー53Bの反射面と回転ミラー54Bの反射面とが互いに対面するように配置され、回転ミラー53Bに入射して反射した光は、回転ミラー54Bに入射して反射する。
そして、回転ミラー54Bで反射した反射光L2が回転軸52Bの軸方向と平行になるように、回転ミラー54Bが位置決めされている。
Further, the rotating
The
回転ミラー54Aと回転ミラー53Bとの位置関係について説明すると、回転ミラー54Aで反射した反射光が回転ミラー53Bの反射面に入射するように、回転ミラー54A及び回転ミラー53Bが配設されている。
回転ミラー53Aと回転ミラー53Bとの位置関係について説明すると、回転ミラー53Bは、回転軸52A,52Bに関して回転ミラー53Aと離間して配設されている。また、回転ミラー53Aの反射面と回転ミラー53Bの反射面とは、互いに対向して配設されている。
The positional relationship between the
The positional relationship between the
ここで、制御部55により制御される回転ミラー53A,54A,53B,54Bの回転について説明する。制御部55は、回転ミラー53A,54Aの単位時間当たりの回転数と回転ミラー53B,54Bの単位時間当たりの回転数とが互いに異なるように、駆動源51A,51Bの制御を行う。すなわち、回転ミラー53A,54Aと回転ミラー53B,54Bとは、回転軸52A,52Bの軸方向から見て同じ位置関係で回転するのではなく、両者の間の位置関係が変わるように回転する。
Here, the rotation of the
また、制御部55が、回転ミラー53A,54Aと回転ミラー53B,54Bの回転方向も互いに同じ方向となるように制御する場合の他に、互いに逆の方向となるように制御する場合も考えられる。そのように逆の方向となるように制御したときには、水面Wの油膜の検出確率を向上させることが可能になる。
In addition to the case where the
図11は、第3の実施の形態に係る照射部200によるレーザ光L2を説明するための図であり、(a)は、回転ミラー53A,54Aと回転ミラー53B,54Bとが回転軸52A,52Bの軸方向から見て同じ位置である場合を図示したものであり、(b)は、両者の間の位置が最も離れている場合を図示したものである。図12は、照射部200から出力されるレーザ光L2を説明するための図であり、(a)はレーザ光L2の斜視図であり、(b)はレーザ光L2の照射範囲を説明する平面図である。
図11の(a)に示すように、回転軸52A,52Bの軸方向から見て同じ位置にある回転ミラー53A,54Aと回転ミラー53B,54Bとによって、レーザ光L2aが照射部200から出力される。また、同図の(b)に示すように、回転軸52A,52Bの軸方向から見て互いに反対の位置にある回転ミラー53A,54Aと回転ミラー53B,54Bとによって、レーザ光L2bが照射部200から出力される。
FIG. 11 is a diagram for explaining the laser light L2 from the
As shown in FIG. 11A, the laser beam L2a is output from the
更に説明すると、図12の(a)に示すように、レーザ光L2aは、回転軸52A,52Bの軸方向から見て、回転軸52A,52Bから距離R5a離れており、レーザ光L2bは、回転軸52A,52Bから距離R5b離れている。距離R5aは、距離R5bよりも大きい(R5a>R5b)。そして、上述したように、回転ミラー53A,54Aの単位時間当たりの回転数と回転ミラー53B,54Bの単位時間当たりの回転数とが互いに異なるため、レーザ光L2は、レーザ光L2aの位置とレーザ光L2bの位置との間を移動することになり、また、回転ミラー53B,54Bが回転軸52A,52Bを中心に回転しているため、レーザ光L2は、回転軸52A,52Bの周りを移動する。したがって、レーザ光L2により照射される範囲(照射範囲)は、同図の(b)に示す斜線部分であり、回転軸52A,52Bの位置を中心とするいわゆるドーナツ形状になる。 In more detail, as shown in (a) of FIG. 12, the laser beam L2a the rotation shaft 52A, as viewed in the axial direction of the 52B, the rotation shaft 52A, and at a distance R 5a from 52B, the laser beam L2b is rotary shaft 52A, are spaced a distance R 5b from 52B. The distance R 5a is larger than the distance R 5b (R 5a > R 5b ). As described above, since the rotation speed per unit time of the rotary mirrors 53A and 54A and the rotation speed per unit time of the rotary mirrors 53B and 54B are different from each other, the laser beam L2 has the position of the laser beam L2a and the laser beam. The laser beam L2 moves around the rotary shafts 52A and 52B because the rotary mirrors 53B and 54B rotate around the rotary shafts 52A and 52B. To do. Therefore, the range (irradiation range) irradiated with the laser beam L2 is a hatched portion shown in FIG. 5B, and has a so-called donut shape centered on the positions of the rotation axes 52A and 52B.
このように、本実施の形態では、固定ミラー56と一対の回転ミラー53A,54Aと一対の回転ミラー53B,54Bとを備え、一対の回転ミラー53A,54Aの回転中心と一対の回転ミラー53B,54Bの回転中心とを一致させるように構成することで、固定ミラー56で反射したレーザ光L1は、回転ミラー53A,54A,53B,54Bの順で反射して、回転軸52A,52Bの軸方向と平行なレーザ光L2が出力される。
Thus, in the present embodiment, the fixed
言い換えると、本実施の形態では、回転軸52Aに対して傾斜すると共に回転軸52Aを中心に回転する回転ミラー53Aに、回転軸52Aと略同軸となるようにレーザ光L1を入射する。そして、回転ミラー53Aにて回転軸52Aから離れていく方向に反射した反射光を、回転ミラー53Aに対向する第1の鏡としての回転ミラー54Aに入射する。その後、回転ミラー54Aにて回転軸52Aの軸方向と略平行に反射した反射光を、回転軸52A,52Bの軸方向に関して回転ミラー53Aと離間すると共に回転軸52Bに対して傾斜して回転軸52Bを中心に回転する回転ミラー53Bに入射する。更に、回転ミラー53Bにて反射した反射光を、回転ミラー53Bに対向する第2の鏡としての回転ミラー54Bに入射して回転軸52Bの軸方向に反射させることで、レーザ光L2を出力している。
In other words, in the present embodiment, the laser beam L1 is incident on the
ここで、図13は、第3の実施の形態に係る照射部200の一変形例を説明する図であり、(a)は、回転ミラー53A,54Aによって反射されたレーザ光L2が回転軸52A,52Bの軸方向から見て最も離れている場合を図示したものであり、(b)は、最も近づいている場合を図示したものである。
同図は、図11に対応する図であり、両図を対比することで、変形例の構成がより一層明らかになる。すなわち、図10及び図11に示す第3の実施の形態では、一対の回転ミラー53A,54Aは、いわゆるハの字となるように配置されており、また、一対の回転ミラー53B,54Bは、互いに平行となるように配置されている。
Here, FIG. 13 is a diagram for explaining a modification of the
This figure is a figure corresponding to FIG. 11, and the configuration of the modified example becomes clearer by comparing both figures. That is, in the third embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the pair of
これに対し、図13に示す変形例では、一対の回転ミラー53A,54A及び一対の回転ミラー53B,54Bが、いずれもハの字となるように配置されている。更に説明すると、一対の回転ミラー53A,54Aと一対の回転ミラー53B,54Bとは、互いに反対の方向(ハの字の向きが天地逆)に向くように配置されている。付言すると、レーザ光L1は、固定ミラー56で反射した後に、回転ミラー53A、回転ミラー54A、回転ミラー53B及び回転ミラー54Bの順で反射してレーザ光L2a,L2bとして出力される。
On the other hand, in the modification shown in FIG. 13, the pair of
また、照射部200の他の変形例としては、回転ミラー54Aの代わりに、円周方向に延びるリングの内面に反射面を有する図示しない環状ミラーを設け、また、回転ミラー54Bの代わりに、同様の図示しない環状ミラーを設けることも考えられる。
このような変形例の場合には、図示しない環状ミラーは回転させる必要はない。回転ミラー53Aで反射したレーザ光L1は、回転ミラー54Aの代わりの図示しない環状ミラーの反射面で反射し、また、回転ミラー53Bで反射したレーザ光L1は、回転ミラー54Bの代わりの図示しない環状ミラーの反射面で反射し、レーザ光L2になる。
As another modification of the
In the case of such a modification, it is not necessary to rotate an annular mirror (not shown). The laser beam L1 reflected by the
11A,11B,51A,51B…駆動源、12A,12B,52A,52B…回転軸、13A,13B…円盤ミラー、14,55…制御部、20…反射鏡、21…放物曲面、21a…内面、22…平面鏡、53A,53B,54A,54B…回転ミラー、56…固定ミラー、100…レーザ光源、200…照射部、300…同軸落射部、310…ハーフミラー、400…受光部、500…演算部、600…判断部、700…通知部、800…走査部、900…平行光出力部、E1,E2…油膜検出装置、f…焦点、L1,L2,L2a,L2b,L3,L4,L5,L8,L8a,L8b,L8c,L8d,L8e,L8f…レーザ光、P…パターン、PC…中心位置、R5a,R5b…距離、W…水面、θ1A,θ1B…傾斜角度、θ3a,θ3b,θ3c,θ3d,θ3e,θ3f,θ4a,θ4b,θ4c,θ4d,θ4e,θ4f…傾き角
11A, 11B, 51A, 51B ... drive source, 12A, 12B, 52A, 52B ... rotating shaft, 13A, 13B ... disk mirror, 14, 55 ... control unit, 20 ... reflector, 21 ... parabolic curved surface, 21a ...
Claims (3)
検出光を発光する発光手段と、
前記発光手段により発光された検出光を、所定の照射範囲を有する平行光として出力する第1の光学系と、
入射した光の一部を反射して残りを透過させる部分透過鏡を備え、前記第1の光学系により出力された検出光が当該部分透過鏡にて反射又は透過して水面に向かうと共に水面で反射した検出光が当該部分透過鏡に向かうように構成された第2の光学系と、
水面で反射して前記第2の光学系の前記部分透過鏡にて透過又は反射した検出光を受光する受光手段と、
前記受光手段により受光された検出光の情報を得て水面の反射率を演算する演算手段と、
を含み、前記第1の光学系は、
前記発光手段により発光された検出光を走査する走査光学系と、
所定の焦点を通って入射した光が反射して平行光になる凹面鏡を複数の平面鏡を配列して構成し、前記走査光学系により走査された検出光を当該凹面鏡で反射して平行光として照射する照射光学系と、
を含み、前記第1の光学系の前記走査光学系は、
回転軸を中心に回転可能に構成され、前記発光手段により発光された検出光が反射する複数の反射面を周面に有する回転多面鏡を備え、
前記回転多面鏡の前記複数の反射面が前記回転軸に対して所定の傾き角をもって傾斜し、当該複数の反射面のうち隣り合う反射面同士の当該所定の傾き角は互いに異なり、かつ、当該回転多面鏡が回転する場合に当該複数の反射面のうちの特定の反射面が検出光を反射してから次に検出光を反射するまでの周期よりも短い周期で当該所定の傾き角が回転方向に沿って増加と減少を繰り返すことを特徴とする油膜検出装置。 By reflecting the detection light to the water surface a oil film detection device that detects an oil film,
A light emitting means for emitting detection light;
A first optical system that outputs detection light emitted by the light emitting means as parallel light having a predetermined irradiation range;
Water together with a partially transmitting mirror that transmits the remainder reflects a portion of incident light, the first detection light outputted by the optical system is directed to the water surface reflection or transmission to at the partially transmitting mirror A second optical system configured such that the detection light reflected by the surface is directed to the partial transmission mirror;
Light receiving means for reflecting water surface for receiving the transmitted or reflected detection light by the partially transmitting mirror of said second optical system,
Calculating means for calculating the reflectance of the water surface to obtain information on the detection light received by the light receiving means,
Only including said first optical system,
A scanning optical system that scans the detection light emitted by the light emitting means;
A concave mirror that reflects parallel light by reflecting light incident through a predetermined focal point is configured by arranging a plurality of plane mirrors, and the detection light scanned by the scanning optical system is reflected by the concave mirror and irradiated as parallel light. Irradiating optical system,
The scanning optical system of the first optical system includes:
A rotary polygon mirror that is configured to be rotatable around a rotation axis and has a plurality of reflection surfaces on the peripheral surface on which the detection light emitted by the light emitting means is reflected,
The plurality of reflection surfaces of the rotary polygon mirror are inclined with a predetermined inclination angle with respect to the rotation axis, and the predetermined inclination angles between adjacent reflection surfaces of the plurality of reflection surfaces are different from each other, and When the rotary polygon mirror rotates, the predetermined inclination angle rotates at a cycle shorter than the cycle from when the specific reflecting surface of the plurality of reflecting surfaces reflects the detection light to the next reflection of the detection light. An oil film detection device characterized by repeating increase and decrease along a direction .
検出光を発光する発光手段と、
前記発光手段により発光された検出光を、所定の照射範囲を有する平行光として出力する第1の光学系と、
入射した光の一部を反射して残りを透過させる部分透過鏡を備え、前記第1の光学系により出力された検出光が当該部分透過鏡にて反射又は透過して水面に向かうと共に水面で反射した検出光が当該部分透過鏡に向かうように構成された第2の光学系と、
水面で反射して前記第2の光学系の前記部分透過鏡にて透過又は反射した検出光を受光する受光手段と、
前記受光手段により受光された検出光の情報を得て水面の反射率を演算する演算手段と、
を含み、前記第1の光学系は、
前記発光手段により発光された検出光を走査する走査光学系と、
所定の焦点を通って入射した光が反射して平行光になる凹面鏡を複数の平面鏡を配列して構成し、前記走査光学系により走査された検出光を当該凹面鏡で反射して平行光として照射する照射光学系と、
を含み、前記第1の光学系の前記走査光学系は、
回転軸を中心に回転可能に構成され、前記発光手段により発光された検出光が反射する複数の反射面を周面に有する回転多面鏡を備え、
前記回転多面鏡の前記複数の反射面が前記回転軸に対して各々異なる傾き角をもって傾斜し、かつ、当該回転多面鏡が回転する場合に当該複数の反射面が検出光を反射して水面に走査する走査線の間隔がランダムに変化するように配置されていることを特徴とする油膜検出装置。 An oil film detection device for detecting an oil film by reflecting detection light on a water surface,
A light emitting means for emitting detection light;
A first optical system that outputs detection light emitted by the light emitting means as parallel light having a predetermined irradiation range;
A partial transmission mirror that reflects a part of the incident light and transmits the remainder, and the detection light output by the first optical system is reflected or transmitted by the partial transmission mirror toward the water surface and at the water surface; A second optical system configured so that the reflected detection light is directed to the partial transmission mirror;
A light receiving means for receiving detection light reflected by the water surface and transmitted or reflected by the partial transmission mirror of the second optical system;
A calculation means for calculating the reflectance of the water surface by obtaining information of the detection light received by the light receiving means;
The first optical system includes:
A scanning optical system that scans the detection light emitted by the light emitting means;
A concave mirror that reflects parallel light by reflecting light incident through a predetermined focal point is configured by arranging a plurality of plane mirrors, and the detection light scanned by the scanning optical system is reflected by the concave mirror and irradiated as parallel light. Irradiating optical system,
The scanning optical system of the first optical system includes:
A rotary polygon mirror that is configured to be rotatable around a rotation axis and has a plurality of reflection surfaces on the peripheral surface on which the detection light emitted by the light emitting means is reflected,
When the plurality of reflecting surfaces of the rotating polygon mirror are inclined with different inclination angles with respect to the rotation axis, and the rotating polygon mirror rotates, the plurality of reflecting surfaces reflect detection light to the water surface. An oil film detection apparatus, wherein the scanning line interval to be scanned is arranged to change randomly .
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