JPH0776999B2 - レ−ザ−使用設備の安全装置 - Google Patents

レ−ザ−使用設備の安全装置

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JPH0776999B2
JPH0776999B2 JP61034960A JP3496086A JPH0776999B2 JP H0776999 B2 JPH0776999 B2 JP H0776999B2 JP 61034960 A JP61034960 A JP 61034960A JP 3496086 A JP3496086 A JP 3496086A JP H0776999 B2 JPH0776999 B2 JP H0776999B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は安全装置に関し、特にレーザー使用設備の安全
装置に関する。
（従来技術） 現在稼動中の或る設備では、水、砂、アルミニウムなど
の充填物をサンドイツチ状に挾んだ（“Perspex（登録
商標）”などの）ポリカーボネート樹脂、鋼、またはア
ルミニウムの２重層壁から成る構造の安全エンクロージ
ユアが使用されている。かかる構造物は、迷入レーザー
ビームが使用されると予期される、たとえば５分の規定
期間中レーザービームの透過を阻止する障壁とするつも
りで用意したものである。
水を充填物として介在させた２重層壁を使用して観察窓
を設ける場合に、該層壁間の空隙を信頼性の高いシール
で封止すると共に、該空隙を配水タンクと連結すること
によつて、レーザーの迷入ビームが内層壁を透過する場
合には、該ビームの透過した水に代えて透過を免れた水
を配水タンクから供給し、これに伴つて該配水タンクの
液面をフロートで略一定に制御し、その結果迷入レーザ
ービームの外層壁の透過が阻止されるようにしなければ
ならない。迷入レーザービームを検出できるようにする
ため、２重層壁間に介在させた水の存在を監視し、必要
に応じて水を配水タンクから上記２重壁に供給するため
の適当な計器が設けられる。天井にも安全設備を設ける
必要があり、そのための提案の一つに、天井を水入り鋼
製トレイのアレイから成る構造につくり、該トレイに監
視計器つき上方配置給水口を設け、該計器により上記ト
レイ中の水位を常時監視し、迷入レーザービームが透過
した水の排出により生じる水位低下の場合に前記上方配
置給水口から給水するタイミングを検知するようにした
ものがある。
内蔵計器つきの上記壁および天井構造物は費用がかかる
という事実に加えて、出力のますます増大する強力なレ
ーザが出現しつつある情況においては、5KW程度の出力
をもつレーザーを、特に直列に２台接続して10KWの合計
出力が得られるようにして使用する場合にもなお現行の
基準を実現しようとすればそのためのエンクロージユア
構造物の費用が螺旋状に増大することは避けられない。
加えて、0.5m2を超える面積の水入り窓の場合は特に、
水封止装置の信頼性を確保するのが困難になる。
（発明の目的） 本発明の目的はサンドイツチ状充填物と内蔵計器を具備
する高価な構造と、かかる水入り構造に付随する封止の
問題とを回避することのできる、レーザー使用設備の改
良形安全装置を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、レーザー使用設備における誤った方向に進む
レーザービームによる損害や人を傷つけることを防止す
るための安全装置において、上記レーザー使用設備を収
容するエンクロージュアと、該エンクロージュア内の空
間を観察し、かつ上記レーザー使用設備のおいて使用す
るレーザー放射によって上記エンクロージュアの表面の
偶然の照射の結果上記エンクロージュア内の表面からの
放射を検出するための手段と、さらに、上記レーザー放
射の上記表面への入射を防止するために、上記レーザー
放射の方向に対応してレーザー使用設備の作動を変更さ
せるための手段とを有することを特徴とするレーザー使
用設備の安全装置である。
本発明の実施態様は、上記エンクロージュア内の空間を
観察し、かつ上記放射を検出するための手段が、上記エ
ンクロージュア内の上記放射の分布に対応した輪郭の検
出信号を発生するようになって構成される。
他の実施態様としては、上記検出信号が所定の値を越え
た速度で変化する領域を含む時、上記レーザー使用設備
の作動を変更させる手段が作動するようになっており、
あるいは、上記検出手段が検知できる放射のエンクロー
ジュア内の分布の参照輪郭を記憶する手段と、上記検出
された放射の分布に対応した輪郭と、上記検出手段が検
知できかつこれに関連した差信号を発生する放射のエン
クロージュア内の分布の参照輪郭とを比較するための手
段とを有し、上記レーザー使用設備の作動を変更する手
段が、上記差信号が所定の値を越えた時に作動するよう
になって構成される。
さらに他の実施態様としては、上記エンクロージュア内
の検出された放射の分布に対応した分布と参照輪郭と
は、対応するエレメントに分割され、該分割されたエレ
メントの各々は対応した差信号を得るために比較される
ように構成され、あるいは、上記エンクロージュア内の
放射の分布の参照輪郭は、定期的に更新されるように構
成される。
さらに他の実施態様としては、上記エンクロージュア内
の放射の分布の更新された参照輪郭は、上記検出手段に
よって発生させられた少なくとも一つの検出信号から得
たものであるように構成され、あるいは、上記安全装置
がさらに上記検出手段の作動を変更するための手段を有
するように構成される。
さらに他の実施態様としては、上記検出手段が検知でき
るテスト放射の集中した光源を有し、上記検出手段は上
記テスト放射に定期的に曝され、上記検出手段からの出
力が監視されて上記検出手段がテスト放射に曝された時
に応答信号を発生させるように構成され、あるいは、上
記エンクロージュア内の空間を観察するための手段が、
上記検出手段の検出領域が上記エンクロージュア内の空
間を周期的に横切るようにするための走査手段を有する
ように構成される。
さらに他の実施態様としては、上記検出手段が上記走査
手段の全ての周期においてテスト放射に曝されるように
構成され、あるいは、上記更新された参照輪郭が、上記
走査手段の少なくとも１周期の間に発生された検出信号
から得られるように構成され、さらに、上記検出された
放射が、スペクトルの赤外領域であるように構成され
る。
さらに他の実施態様としては、上記検出手段が、人間の
存在によるものと同じ赤外放射特性を識別するように構
成される。
本発明の他の諸特徴、および諸相は単なる例示としての
添付図面を参照して以下に述べる説明から明白になるは
ずである。
まず第１図について説明する。レーザー設備は適当に密
閉されたレーザー光源10を包含する。レーザー光源10の
ビームは切換ミラー装置14に結合された導管12を経て２
個の作業室16,18の何れかへ導かれる。各作業室はエン
クロージユア内に収容されていて、レーザー溶接やレー
ザー切断などの必要とする作業がかかる作業室内で行な
われる。安全用隔離装置20はレーザービームが各作業室
のエンクロージユアに進入するのを阻止できるようにし
ている。レーザー光源10はシヤツター装置22を具備し、
該シヤツター装置22は開いている時はビームが導管内に
進入できるようにすると共に、複動式空気圧シリンダー
などによつて閉ざされる時はビームが導管内に進入する
のを阻止する。
レーザー使用設備は安全エンクロージユア内に収容され
ていて、該安全エンクロージユアはたとえばアルミニウ
ム４製の薄型支持体30を含む支持枠に取付けられた、た
とえばポリカーボネート樹脂膜及び／又は鋼板の被着さ
れているパネル28から成る２重層構造としてもよい壁24
と天井26とを包含する。第２図に示すように、壁24は鋼
板の被着されている下部と、PERSPEX（ポリカーボネー
トの登録商標名）の膜の被着されている上部とから成
り、後者は観察用設備となる。前にも述べたように、現
行の安全装置の設計では、２重構造の壁は両層間にサン
ドイツチ状に挾設された充填物を備え、該充填物は壁の
上部においては水であり、下部においては砂である。本
発明による安全装置を使用すれば、かかる充填物は不要
になる。
第２図について説明する。監視装置32が安全エンクロー
ジユア内に配置されているが、この監視装置をたとえば
上記エンクロージユアの天井16に吊着するようにしても
よい。監視装置32は１個以上の赤外線センサーを包含
し、たとえば多数のレンズ34を含む適当な光学装置と組
合わされた上記赤外線センサーは、故障の生じた場合に
正しい進路から逸れたレーザービームが当たることにな
るはずの壁の全内表面を見ることができるように配置さ
れている。第２図の参照符号36で示した線によつて代表
的な視界を表示する。正しい進路から逸れたレーザービ
ームが監視している表面の何れかに当たるときは、監視
装置によつて直ちに検出されることになるホツトスポツ
トが生じる。このような状況になると、監視装置はたと
えばレーザー装置の作動を不能化し、レーザービームが
導管装置内に進入するのを阻止するシヤツター装置22を
作動させるなどしてレーザーの作動状態を変更する制御
回路に制御用出力信号を供給する。
第３図について説明する。第３図はレーザー切断装置に
よつて包帯を切断して解体しようとする核燃料棒要素な
どの使用ずみ核燃料を処理するためのケイブに本発明を
適用する例を示す。ケイブは厚いコンクリートの壁50で
つくられていて、観察用窓52がこのコンクリート壁に設
けられている。本発明を説明するため、この観察用窓52
は外側窓ガラス54と、上記ケイブの内側に面した内側窓
ガラス56と、両窓ガラス間の空隙を充填している液体58
とから成るものとする。このケイブ内には（図示されて
ない）レーザービーム使用設備が配置されていて、かか
るレーザービーム設備は遠隔操作可能のロボツト装置に
取付けられた溶接ヘツドまたは切断ヘツドなどのレーザ
ー使用工具を包含するものとする。レーザービームが観
察用窓に当たることも全然なければ、よしんば当たつた
としてもレーザービームが内側窓ガラスを透過する（従
つて充填液体と遮閉マスクに損傷を与える）に少なくと
も充分な長さの時間かかるレーザービームが当たつてい
ることもないようにするため、内側窓ガラスの表面は赤
外線センサー装置60によつて監視されていて、該センサ
ー装置の視界はこの視界が観察用窓の周縁と一致するよ
うにマスク60によつて制限されている。従つてこのセン
サー装置は観察用窓に入射するレーザービームに対して
だけ応答するのであつて、壁50に入射するレーザービー
ムに対しては応答しないのである。センサー60によつて
検出された輻射光のレベルが所定の閾値を超えれば、こ
の条件を利用してレーザーの作動を前に述べた方法で不
能化するか、或る種の警告を発するようにするか、ある
いはその両者を行なうようにする。
第１図乃至第３図に示す実施例において、監視装置は固
定された視界を有している。監視区域が第１図と第２図
に示すように広い場合は、走査型監視装置を使用するの
が一般には好ましい。第４図は走査装置の１例を示し、
この例の装置は固定上部ハウジング70、固定下部ハウジ
ング72、および走査ヘツド74を包含する。上部ハウジン
グ70は第１図と第２図とに示すものなどの安全エンクロ
ージユアの天井における適当な有利と思われる点に固着
するようにしてもよく、かかる上部ハウジング70は（以
下に説明することにする）電子回路と該電子回路用の電
源回路とを収容するようにしてもよい。下部ハウジング
72の中には電気駆動モーター76が収容されている。下部
ハウジング72の下部には、軸受78を介して、環状シヤフ
ト80が回転自在に装着されていて、該環状シヤフト80の
下端には走査ヘツド74が固着されている。走査ヘツド74
が軸線86の回りに走査を行ないうるようにするため、ベ
ルト84とプーリー82からなる駆動装置によつてモーター
76が環状シヤフト80に結合されている。
図示のように下部ハウジング72に固着してもよく、ある
いは駆動装置のプーリー82又は環状シヤフト80に固着し
てもよいアーム90によつて、セン化鉛の光電池などの赤
外線センサー88が軸線86にそつて配置されている。周囲
から入射する赤外輻射光は光学系により捕集されて上記
赤外線センサー上に結像する。従つて、図示のように、
この光学系は広角レンズ90、ビーム折曲ミラー92、およ
び合焦レンズ94を包含し、上記各光学素子は皆走査ヘツ
ド74と一緒に回転するように装着されている（もつとも
レンズ94に関しては、これを走査ヘツドと一緒に回転さ
せる必要は必ずしもない）。広角レンズ90は円柱レンズ
とする。センサー88、レンズ90、レンズ94、およびミラ
ー92を包含する光学系は、たとえば垂直平面内で180°
で、水平面内で１°の、180°×１°の瞬間視界をもつ
ように構成してもよい。これらの数値は例示として与え
たものであるので、要求に応じて種々の異なる値を取り
うるものと解するべきである。たとえば、すぐに思いつ
くように、垂直平面内で張る角度を要求によつて90°か
ら270°の範囲に選ぶことができよう。センサー88はレ
ンズ94の焦点面上に位置を占めているので、円柱レンズ
90が屈折力をもつていない水平断面内において、センサ
ー88とレンズ94とは（Ｗをセンサー88の受光面の幅と
し、ｆをレンズ94の焦点距離として）W/fラジアンで与
えられる瞬時視界に等しい水平画角を形成する。円柱レ
ンズ90はセンサーに到達する輻射光の角度の範囲を水平
断面において180°まで拡張するという効果をもつ。走
査ヘツド74が（代表的には毎秒少なくとも完全に１回転
を行なうような回転速度で）回転するにつれて、光学系
によつて生じる視界は360°のすみからすみまでに及ぶ
ことになるので、非常に広い全視界が得られ、この全視
界は水平面内では360°であり、垂直面内では図示の実
施例に示すように180°である。
多くの場合、第４図に示すような単一の走査装置とする
だけで充分ではあるが、充分な視界がカバーできるよう
にする必要のあるときは、第４図に示すような走査装置
をもう１台、もしくは複数台具備することによつてかか
る走査装置を集合した全体はレーザービームを潜在的に
透過させ易い全ての面からの迷入輻射光を受入れること
ができるようになる。第４図に示す実施例では、円柱レ
ンズ90が垂直面内で張る角度は180°であつたが、レー
ザービームを透過させ易い面が一部の面に限定されてい
るような応用ではより小さな角度を張るようにしてもよ
く、そのような場合にはレンズ90にマスクを施して視界
を必要に応じて制限するようにする。
走査速度はモーター76によつて制御可能であり、必要に
応じて、オペレータが作動させることのできる操作卓を
利用するなどして、モーターの速度を変えることによつ
て走査速度を選択的に変更することが可能である。走査
速度を変更することによつて達成可能な温度分解能をま
た制御することが可能になる。すなわち、走査速度を遅
くすれば遅くする程達成可能な温度分解能はますます高
くなる。走査速度の変更を許容することによつて、レー
ザービームをエンクロージユアの表面に当てることによ
つて発生させられるホツトスポツトを迅速に測定する場
合（この場合は、高速走査が適当である）と、赤外輻射
光の放射レベルが相当に大きくはない増加を示すような
結果になる別の状態を検出する場合（この場合は、低速
走査速度が適当である）との両方の場合に監視装置を使
用することができる。従つて、レーザー装置の作動中は
安全エンクロージユアの中へは人を入れないようにする
安全装置が一般に必要となる。エンクロージユアの中に
人が入つていれば人を放射された赤外輻射光のレベルの
変化を見ることによつて検出することができるが、かか
る輻射光のレベルの検出は低速走査速度によつて可能で
あく。必要とあれば、２台の走査装置を用意し（検出す
る輻射光のレベルの異なる閾値を使用して）ホツトスポ
ツトの検出と人の存在の検出とに両立する走査速度で上
記各走査装置を作動させることによつてどちらかの走査
装置が監視状態を制御し、すなわちホツトスポツトの発
生を検出するか、あるいはエンクロージユア内に人のい
ることを検出するかしてレーザー装置の作動の適当な不
能化を開始させ、これと同時に警告信号を発生させるよ
うにすることが可能である。そうする代わりに、後に説
明するように同一の監視装置を使用して両タイプの状態
を監視することも可能である。代表的な場合について述
べると、高速走査速度は毎秒１回の走査を完全に行なう
速度よりも大きく100ミリ秒について１回の走査が行な
われる程度であるのに、低速走査の速度は数秒について
１回の走査が行なわれる程度である。
第４図に示す光学系によつて得られる瞬間視界は（長い
方の寸法と短い方の寸法の比が少なくとも50:1で、代表
的には120:1から220:1の程度の）伸長した形状のもので
あるが、（同程度の相互に直角な方向の寸法をもつよう
な）コンパクトな瞬間視界を使用することもできるので
あつて、そのためには連続回転する多角形ミラー、また
はブラウン管の偏向に使用される鋸歯状波を生じるよう
に、ガルバノメーターによつて角度偏向されるミラーな
どの手段を使用して上記コンパクトな視界が相互に直角
な平面内で走査されるように構成することによつてかか
るコンパクトな瞬間視界が得られるのである。すなわ
ち、たとえば多角形ミラーを使用して該多角形ミラーを
（たとえば30〜60rpmの）速度で回転する垂直軸の回り
にゆつくり回転させることによつて垂直平面内の迅速走
査を発生させることが可能である。しかしながら、第４
図に示すような伸長した瞬間視界を使用する方がどちら
かといえば好ましいが、それはこの場合には機械的駆動
装置をより簡単にすることができるばかりでなく、光学
素子を高速度で動かす必要もないからである。
第５図はセンサー88の出力を処理する電子回路の線図で
ある。センサー88は前置増幅器96に接続される。前置増
幅器の出力はレベル比較器98の第１の入力端子に供給さ
れる。該レベル比較器98の第２の入力端子は基準閾値発
生回路100に接続される。該基準閾値発生回路100は選択
的に設定値を変えることができるのみならず普通には許
容可能な赤外放射光の最大レベルにプリセツトすること
のできる基準閾値を発生するものである。従つて該基準
閾値発生回路の出力を第２の入力として有するレベル比
較器100は正しい進路を逸れたレーザービームがエンク
ロージユアの壁に当たつて生じるホツトスポツトをレー
ザービームの作動区域における、赤外放射光の正常なバ
ツクグランドレベルから直ちに識別することができる。
もしセンサー88からの入力がプリセツトされている閾値
を超えるものであれば、比較器98は出力を発生し、この
出力が２個のタイミング回路102と104とに供給され、該
タイミング回路102と104は、それぞれの出力106,108を
経て、警告信号発生回路110を作動させるように働き、
該警告信号発生回路110は異常なホツトスポツトの検出
された場合、もしくはセンサー88又は電子回路の故障の
検出された場合に警告信号を発生する。また上記警告信
号発生回路110は、前にも述べたように、出力112を介し
て、レーザー装置の作動不能化を適当に行なう。
センサー88、又は電子回路の故障に対する保護は、各走
査を行なう度に横断される全視界内の或る既知の点に基
準熱源114をよく考えて設けることによつて行なう。た
とえば、基準熱源114となる基準ホツトスポツトを電機
抵抗素子でつくり、センサー88が走査の度に基準スポツ
ト114を必ず一度は見るようにかかる基準ホツトスポツ
ト114をエンクロージコア内の適当な有利と思われる点
に配置するようにしてもよい。２個のタイミング回路10
2と104は、共同して、基準ホツトスポツト114と不所望
の任意なホツトスポツトを弁別する動作を行なう。加え
て、タイミング回路102は各走査毎に、しかもどの走査
が行なわれている間でもセンサー88が基準ホツトスポツ
トを確実に見るように保証する。タイミング回路102は
走査周期よりも長い休止周期をもつ単安定マルチバイブ
レーターを包含しているので、各走査毎に基準ホツトス
ポツトが検出されるものとして、該タイミング回路102
は比較器98が基準ホツトスポツトの検出に応答して発生
する出力によつてトリガー入力を各走査毎に反覆して
（休止することなしに）供給される。しかしながら、タ
イミング回路102が休止していれば、これは走査周期内
に基準ホツトスポツトが検出されない故障を示すもので
あつて、その場合には警告信号発生回路110によつて警
告信号およびレーザー装置の作動不能化信号の発生が開
始される。そうするのが望ましければ、連続走査サイク
ル中で２回以上基準ホツトスポツトが検出されないとき
（つまり、たとえば３回の走査サイクルのうちの２回と
も検出されないとき）に限つて回路110への出力が生じ
るように回路102を構成するようにしてもよい。
タイミング回路104は基準ホツトスポツト114に基因する
信号によつてトリガー入力を供給されると共に、走査周
期よりも僅かに短い休止周期を有する単安定マルチバイ
ブレーターを包含するようにしてもよく、しかもこのタ
イミング回路104は上記タイミング周期中に基準ホツト
スポツト以外のホツトスポツトを検出すべく構えるよう
に構成してもよい。従つて、たとえば、タイミング回路
を原理上は第６図に示すような洋式で作動させることに
なる。比較回路98からの出力は、線路116を経て単安定
マルチバイブレーター122に供給されると共に、線路118
を経てアンドゲート回路120に供給される。トリガー入
力を供給されるとすぐに、単安定マルチバイブレーター
122はそのタイミング周期の間アンドゲート回路120の第
２の入力端子において１つの出力を保持するが、単安定
出力は遅延回路124により遅らされてトリガーパルスが
２つのルートを経てアンドゲート回路120に略同時に到
着するのが阻止される結果になるので、この段階ではア
ンドゲート回路120が線路120上で２つの信号を一致して
生じることはない。単安定マルチバイブレーターのタイ
ミング周期内に第２のホツトスポツトが検出されないと
きは、単安定マルチバイブレーター122は休止してゲー
ト回路120の第２の入力端子に保持していた出力を解放
し、基準ホツトスポツト114に基因する次のパルスによ
つてトリガーされるのを待つ。しかしながら、単安定マ
ルチバイブレータ122が休止する前に第２のホツトスポ
ツトが検出されるときは、かかるスポツトに基因するパ
ルスが線路118を経てゲート回路120の第１の入力端子に
到着し、このパルスが第１のホツトスポツトに基因する
パルスで遅延回路124によつて遅らされて到着したパル
スと共にゲート回路120の両入力端子に印加されるとゲ
ート回路120の出力が線路126上に生じ、この出力によつ
てラツチ回路（電子式ラツチ装置）128を作動させて警
告／不能化開始回路110の作動を開始させる信号を発生
させる。指摘しておきたいことであるが、基準スポツト
114は102と104の両タイミング回路を１走査サイクル毎
に１回の割合でトリガーするという作用を行なうもので
あるから、かかる基準スポツトはセンサー及び回路の自
己診断機能を備えているということに加えて、同期用調
時基準信号を備えているということであり、そのため、
たとえばモーター76とシヤフト80との間を結合している
プーリー／ベルト駆動装置におけるベルトのすべりに基
因するものなどの、走査速度の重大な変化を検出するこ
とが可能である。かかる事態の発生した場合、基準ホツ
トスポツトの視界の移動に伴つてタイミング回路102及
び104のタイミング周期の相対的変化が発生するのであ
るが、この移動量が充分に大きいときは、事故の発生し
ていることをタイミング回路102と104は指示する。
第４図の走査型ホツトスポツト監視装置をサンプリング
回路と組合わせて使用することによつて非常に大きな適
応性をもつて赤外放射光を監視することができる。かか
るサンプリング回路の１例を第７図に略図で示す。位置
符号器130を（第７図において参照符号140で示す）第４
図の走査型ホツトスポツト監視装置と組合わせると、各
走査サイクル中に到達するホツトスポツトの呈する電気
出力の瞬時値が得られる。符号器130はモーター76の駆
動軸の担持する歯つきデイスク（第４図参照）と共働す
る近接スイツチ、つまり光電スイツチ132を包含するよ
う構成されているので、たとえば256パルス毎走査サイ
クルのパルス系列が発生する。たとえば駆動ベルトのス
リツプなどによる誤差を排除するようにしたいのであれ
ば、走査ヘツドそれ自体の回転に符号器が応答するよう
に構成してもよい。
センサー88の出力と符号器130の出力はマイクロプロセ
ツサー素子として構成してもよい信号処理回路136に供
給される。デジタル記憶装置138は監視すべき全視野に
わたる基準ホツトスポツトの温度分布形を記憶する役目
を果たすものであつて、該デジタル記憶装置138への書
込みは各走査期間中に生じた（たとえば256個の）一連
の瞬時視界を構成する要素視界を代表するデジタル値の
系列によつて行なわれる。監視の行なわれている間じゆ
う、センサー88の出力は（たとえば、256回毎走査サイ
クルの割合で）反覆してサンプリングされ、このサンプ
リング値はデジタル記憶装置138から取出された対応す
る基準値と共に比較器142へ供給され、何時走査を行な
つても、つまり２回以上の走査を行なつても１回以上の
走査について上記サンプリング値と上記基準値との差が
閾値記憶装置144から取出された所定の閾値を超えてい
るときは、警告及び／又はレーザー装置作動不能化開始
回路146が作動させられる。
代表的には、走査速度は１秒乃至それ以下の程度であ
り、センサーの出力の発生する時点と警告装置の作動の
開始される時点との時間差は１秒以下である。従つて、
レーザーを利用して監視を行なう場合に、比較器142の
出力を使用してレーザー装置の作動不能化を行なつた
り、別方法でレーザー装置の作動を修正したりすること
ができるのであれば、被害が広がる前に適切な救済措置
を講じることが可能である。
第６図に関連して記載したように、基準ホツトスポツト
を安全保証装置として視界内の適当な装備（たとえば、
壁などの構造物）に固着することによつて、走査装置の
自己診断機能をもたせるようにすることができる。すな
わち、この基準の「ホツトスポツト」を走査装置が走査
する度に視界内で見なければならない特定の点として、
基準ホツトスポツトが視界内に無いときは、この情報を
使用して警告信号を発するようにすることもできる。こ
の基準ホツトポツトは、警告すべき状態の検出される特
定の区域を容易に特定することのできる走査視界内の幾
何学的基準点を与えるものでもある。
デジタル記憶装置に書込まれるデジタル値の集合から成
る基準温度分布の図形は、潜在的被害発生源の存在が道
の情況において、たとえばレーザー装置の付勢に先立つ
て、あるいはレーザー装置の正常運転中に、監視すべき
区域の走査を行なう走査装置140をまず使用することに
よつて得たものである。すなわち、全走査視界中の各増
分視界についてセンサー88の出力をサンプリングし、こ
うしてサンプリングされた値をデジタル記憶装置138の
適当なアドレスに書込み、その後に行なわれる監視走査
時に上記サンプリング値の得られた諸点に対応する諸位
置が走査されるときに、上記書込まれた値が読出され、
該監視走査時にかかる諸点で検出された出力のサンプル
値と比較器142の中で比較されるのである。
閾値記憶装置144は１つ以上の閾値を記憶することがで
きるようにしてあるので、比較器142が比較を行なつて
いる間、走査の行なわれる異なつたサンプリング位置に
対して異なつた閾値を使用することもできる。デジタル
記憶装置138に書込まれた基準温度分布の図形は、そう
するのが望ましければ、信号処理回路136を使用して、
前に書込まれた値を現在取出したサンプリング値と取替
えることによつて、一定の間をおいて更新することを可
能である。かかるデータの更新は走査の行なわれる度ご
とに行なうこともできるが、たとえば60分に１回という
ように比較的長い間をおいて行なうのが普通である。
信号処理回路136はセンサー88からのサンプリング出力
を２つのモードに従つて処理する。第１のモードにおい
て、サンプリング出力は書込まれている対応基準値と個
々に比較されるので信号処理回路136はホツトスポツト
の発生による大きな温度変動に対して即座に応答するこ
とができる。より精度の高い温度分解能を与える第２の
モードにおいては、サンプリング出力はサンプリング間
隔に比して比較的長い時間間隔にわたつてサンプリング
値を平均するという平均化技術を使用して分析される。
従つて、この第２のモードでは、比較器142は平均化さ
れたサンプリング値を、たとえばレーザー起源のホツト
スポツト以外の熱源を検出するために、閾値記憶装置14
4から読出した比較的低い閾値と比較するように作動す
ることが可能である。ことえば、第２のモード（事実、
このモードは低速走査を模擬したものに外ならない）に
よれば、安全エンクロージユアの中に違法に存在する人
員の検知か可能であつて、そのような場合には、たとえ
ば警告信号の発生及び／又はレーザー動作の不能化を含
む適切な措置を講ずることができる。
実施例では天井に吊着するように示されているが、本発
明の走査装置は床などの便宜な取付面に固着した細長い
円柱、つまりポールによつて取付けるようにすることも
可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は安全エンクロージユア内に配置されたレーザー
使用設備の略平面図である。 第２図は、見易くするためにレーザー装置を除いた側面
図であつて、ホツトスポツト監視装置の基本形を示す。 第３図は使用ずみ核燃料を遠隔操作するためのケイブの
部分平面図である。 第４図は走査機能をもつたホツトスポツト監視装置を示
す部分縦断面略図である。 第５図は第４図の装置に使用される信号処理回路の回路
ブロツク図である。 第６図は第５図のブロツク図に示すタイミング回路の１
つに対応する回路図である。 第７図は第４図の装置に使用される別な信号処理回路の
ブロツク図である。 24……壁 60……センサー装置 72……支持体 74……走査ヘツド 82,84……駆動装置 86……軸線 88……センサー、センサー装置 90……円柱レンズ 92……ビーム折曲ミラー 94……合焦レンズ 100……閾値記憶装置 102……試験装置 110……レーザー装置の作動を変更する装置、作動信号
を発する装置 114……基準輻射源 136……信号処理装置、分析装置 138……基準輻射記憶装置 140……走査装置 142……比較装置 144……閾値を記憶する装置 146……作動を変更する装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル リチヤード ロブ 英国 ＢＲ７ ６ＱＮ ケント チイズル ハースト マーリングス パーク アベニ ユー 25

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザー使用設備における誤った方向に進
    むレーザービームによる損害や人を傷つけることを防止
    するための安全装置において、 上記レーザー使用設備を収容するエンクロージュアと、 該エンクロージュア内の空間を観察し、かつ上記レーザ
    ー使用設備のおいて使用するレーザー放射によって上記
    エンクロージュアの表面の偶然の照射の結果上記エンク
    ロージュア内の表面からの放射を検出するための手段
    と、さらに、 上記レーザー放射の上記表面への入射を防止するため
    に、上記レーザー放射の方向に対応してレーザー使用設
    備の作動を変更させるための手段と を有することを特徴とするレーザー使用設備の安全装
    置。
  2. 【請求項２】上記エンクロージュア内の空間を観察し、
    かつ上記放射を検出するための手段が、上記エンクロー
    ジュア内の上記放射の分布に対応した輪郭の検出信号を
    発生するようになっていることを特徴とする請求項１記
    載のレーザー使用設備の安全装置。
  3. 【請求項３】上記検出信号が所定の値を越えた速度で変
    化する領域を含む時、上記レーザー使用設備の作動を変
    更させる手段が作動するようになっていることを特徴と
    する請求項２記載のレーザー使用設備の安全装置。
  4. 【請求項４】上記検出手段が検知できる放射のエンクロ
    ージュア内の分布の参照輪郭を記憶する手段と、 上記検出された放射の分布に対応した輪郭と、上記検出
    手段が検知できかつこれに関連した差信号を発生する放
    射のエンクロージュア内の分布の参照輪郭とを比較する
    ための手段とを有し、 上記レーザー使用設備の作動を変更する手段が、上記差
    信号が所定の値を越えた時に作動するようになっている
    ことを特徴とする請求項２記載のレーザー使用設備の安
    全装置。
  5. 【請求項５】上記エンクロージュア内の検出された放射
    の分布に対応した分布と参照輪郭とは、対応するエレメ
    ントに分割され、該分割されたエレメントの各々は対応
    した差信号を得るために比較されることを特徴とする請
    求項４記載のレーザー使用設備の安全装置。
  6. 【請求項６】上記エンクロージュア内の放射の分布の参
    照輪郭は、定期的に更新されることを特徴とする請求項
    ４または５に記載のレーザー使用設備の安全装置。
  7. 【請求項７】上記エンクロージュア内の放射の分布の更
    新された参照輪郭は、上記検出手段によって発生させら
    れた少なくとも一つの検出信号から得たものであること
    を特徴とする請求項４記載のレーザー使用設備の安全装
    置。
  8. 【請求項８】上記安全装置が、さらに上記検出手段の作
    動を変更するための手段を有することを特徴とする請求
    項１ないし７のうちのいずれか１項に記載のレーザー使
    用設備の安全装置。
  9. 【請求項９】上記検出手段が検知できるテスト放射の集
    中した光源を有し、上記検出手段は上記テスト放射に定
    期的に曝され、上記検出手段からの出力が監視されて上
    記検出手段がテスト放射に曝された時に応答信号を発生
    させることを特徴とする請求項４記載のレーザー使用設
    備の安全装置。
  10. 【請求項１０】上記エンクロージュア内の空間を観察す
    るための手段が、上記検出手段の検出領域が上記エンク
    ロージュア内の空間を周期的に横切るようにするための
    走査手段を有することを特徴とする請求項１ないし９の
    うちのいずれか１項に記載のレーザー使用設備の安全装
    置。
  11. 【請求項１１】上記検出手段が、上記走査手段の全ての
    周期においてテスト放射に曝されることを特徴とする請
    求項９または10に記載のレーザー使用設備の安全装置。
  12. 【請求項１２】上記更新された参照輪郭が、上記走査手
    段の少なくとも１周期の間に発生された検出信号から得
    られることを特徴とする請求項７または10に記載のレー
    ザー使用設備の安全装置。
  13. 【請求項１３】上記検出された放射が、スペクトルの赤
    外領域であることを特徴とする請求項１ないし12のうち
    のいずれか１項に記載のレーザー使用設備の安全装置。
  14. 【請求項１４】上記検出手段が、人間の存在によるもの
    と同じ赤外放射特性を識別するようになっていることを
    特徴とする請求項13記載のレーザー使用設備の安全装
    置。
JP61034960A 1985-02-19 1986-02-19 レ−ザ−使用設備の安全装置 Expired - Lifetime JPH0776999B2 (ja)

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EP (1) EP0200289B1 (ja)
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