JP2008268240A - Light reflecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源からの光を反射して多様な光を出力する光反射装置に関する。 The present invention relates to a light reflecting device that reflects light from a light source and outputs various lights.
従来から、下水道管等の円筒部材の内径測定を光学的に測定する筒内検査装置が開発されており、筒内検査の一方法として、シート状の光を円筒部材内壁に照射することによって測定を行う光切断法が採用されている(例えば、特許文献1参照)。
光切断法では、光源からの光をシート状の光に変換して出力するために、通常頂角が90度で、円錐体の表面全面が反射面に形成されたコーンミラー(円錐形鏡)が使用されている。
Conventionally, in-cylinder inspection devices that optically measure the inner diameter of cylindrical members such as sewer pipes have been developed. As one method for in-cylinder inspection, measurement is performed by irradiating the inner wall of a cylindrical member with sheet-like light. The optical cutting method which performs is adopted (for example, refer to Patent Document 1).
In the light cutting method, in order to convert the light from the light source into sheet-like light and output it, a cone mirror (conical mirror) in which the vertex angle is usually 90 degrees and the entire surface of the cone is formed on the reflecting surface. Is used.
断面が小径面状の平行光がコーンミラーの頂部に照射されると、前記光はコーンミラーの反射面によって直角方向に反射されてシート状の光に変換され、円筒部材内面が前記シート上の光によって線状に照射される。前記円筒部材内面で反射した反射光を光センサによって検出して、前記円筒部材の内径測定などを行うようにしている。
図6は、従来のコーンミラーを使用した光切断法による内径測定を説明する図である。
図6において、測定対象物である円筒部材608内には、円錐体表面全面に反射部603を有し頂角90度のコーンミラー602が配設されている。
When parallel light having a small-diameter cross section is irradiated on the top of the cone mirror, the light is reflected in a perpendicular direction by the reflection surface of the cone mirror and converted into sheet-like light, and the inner surface of the cylindrical member is on the sheet. Irradiated linearly with light. The reflected light reflected from the inner surface of the cylindrical member is detected by an optical sensor, and the inner diameter of the cylindrical member is measured.
FIG. 6 is a diagram for explaining inner diameter measurement by a light cutting method using a conventional cone mirror.
In FIG. 6, in a
レーザ等の光源601から断面が小径円状で平行な光606を、コーンミラー602頂部の反射部603に照射する。平行光606は反射部603の頂部によって反射されて90度偏向し、シート状の光607となって円筒部材608内面側に照射される。円筒部材608内面はシート状光によって線状に照射される。
円筒部材608内面で反射した線状光は、受光レンズ604を介して光センサ605によって検出される。光センサ605によって検出された光に基づいて、円筒部材608の内径が算出される。
A
The linear light reflected from the inner surface of the
図7は、従来のコーンミラーを使用して、帯状の光によって円筒部材内面を照射する場合の説明図である。
図7において、照射対象物である円筒部材704内には、円錐体表面全面に反射部603を有し頂角90度のコーンミラー602が配設されている。
FIG. 7 is an explanatory diagram in the case where a conventional cone mirror is used to irradiate the inner surface of a cylindrical member with band-shaped light.
In FIG. 7, in a
レーザ等の光源701から断面が円形状で平行な光702を、コーンミラー602頂部の反射部603へ向けて照射する。平行光702は反射部603の頂得を含む円錐領域によって90度曲げて反射され、所定の均一な厚みを有し円板状の光703となって円筒部材704内面側に照射される。円筒部材704内面は、円板状光703によって所定幅の帯状に照射される。
A
図8は、従来のコーンミラーを使用して、非平行光を用いて、帯状の光によって円筒部材内面を照射する場合の説明図である。
図8において、照射対象物である円筒部材704内には、円錐体表面全面に反射部603を有し頂角90度のコーンミラー602が配設されている。
FIG. 8 is an explanatory diagram in the case of using a conventional cone mirror to irradiate the inner surface of a cylindrical member with band-shaped light using non-parallel light.
In FIG. 8, in a
レーザやレンズを含む光源801から断面が円形状で非平行な光802を、コーンミラー602頂部の反射部603へ向けて照射する。非平行光802は反射部603の頂部を含む円錐領域によって反射され、所定の不均一(コーンミラー602側よりも円筒部材704側が幅広)な厚みを有し円形状の光803となって円筒部材704内面側に照射される。円筒部材704内面は、円形状光803によって所定幅の帯状に照射される。
A
また、コーンミラーは、前述した内径測定用の他に、室内の大工道具で墨だしに使用する等の用途に利用されている。
しかしながら、前記構造のコーンミラーでは、線状光又は帯状光のいずれか一方によって対象物を照射するしかできないため、用途が限られたものになるという問題がある。
In addition to the above-described inner diameter measurement, the cone mirror is used for applications such as use in the ink for indoor carpentry tools.
However, the cone mirror having the above-described structure has a problem that the application is limited because it can only irradiate the object with either linear light or belt-like light.
本発明は、円錐体表面に反射部を有する光反射装置において、多様な用途に使用可能にすることを課題としている。 An object of the present invention is to enable use in various applications in a light reflecting device having a reflecting portion on the surface of a cone.
本発明によれば、円錐体の表面に、光を反射する反射部と光を反射しない非反射部が設けられて成ることを特徴とする光反射装置が提供される。
円錐体の表面に設けられた反射部は光を反射し、非反射部は光を反射しない。
ここで、前記円錐体の頂部を中心として、同心円状に前記反射部と非反射部が設けられて成るように構成してもよい。
また、前記円錐体の頂部には前記反射部が設けられて成るように構成してもよい。
また、前記円錐体の頂部を含む円錐状領域に反射部が設けられ、前記反射部の周りに同心円状に設けられた環状の前記非反射部を挟んで、同心円状に環状の前記反射部が設けられて成るように構成してもよい。
According to the present invention, there is provided a light reflecting device characterized in that a reflecting portion that reflects light and a non-reflecting portion that does not reflect light are provided on the surface of a cone.
The reflection part provided on the surface of the cone reflects light, and the non-reflection part does not reflect light.
Here, you may comprise so that the said reflection part and a non-reflection part may be provided concentrically centering | focusing on the top part of the said cone.
Moreover, you may comprise so that the said reflection part may be provided in the top part of the said cone.
In addition, a reflective portion is provided in a conical region including the top of the cone, and the annular non-reflective portion provided concentrically around the reflective portion sandwiches the annular reflective portion in a concentric manner. You may comprise so that it may be provided.
また、前記円錐状領域に設けられた反射部の稜線方向の長さは、前記環状の反射部の稜線方向の長さよりも短いように構成してもよい。
また、前記円錐体の頂部を含む円錐状領域に反射部が設けられ、前記反射部の周りに、環状の前記非反射部と環状の前記反射部とが交互に設けられて成るように構成してもよい。
また、前記円錐体の稜線に沿って、前記反射部を分割するように複数の非反射部が設けられて成るように構成してもよい。
Moreover, you may comprise so that the length of the ridgeline direction of the reflective part provided in the said cone-shaped area | region may be shorter than the length of the said cyclic | annular reflective part in the ridgeline direction.
The conical region including the top of the cone is provided with a reflecting portion, and the annular non-reflecting portion and the annular reflecting portion are alternately provided around the reflecting portion. May be.
Further, a plurality of non-reflective portions may be provided along the ridge line of the cone so as to divide the reflective portion.
また、貫通孔を有する光遮蔽部材を有し、前記光遮蔽部材は、前記貫通孔が前記円錐体の頂部に対向するように配設されて成るように構成してもよい。
また、少なくとも円錐体の頂部を含む円錐状領域に反射部を有する円錐形光反射部材と、前記頂部に対向する位置に配設された貫通孔を有する光遮蔽部材とを備えて成るように構成してもよい。
The light shielding member may include a through hole, and the light shielding member may be configured such that the through hole is disposed so as to face the top of the cone.
Further, it is configured to include a conical light reflecting member having a reflecting portion in a conical region including at least the top of the cone, and a light shielding member having a through hole disposed at a position facing the top. May be.
本発明によれば、多様な用途に使用可能な光反射装置を提供することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the light reflection apparatus which can be used for various uses.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る光反射装置について説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態に係る光反射装置を示す斜視図である。また、図2はその部分拡大斜視図であり、図1と同一部分には同一符号を付している。
図1及び図2において、照射対象物である円筒部材110内には、本第1の実施の形態に係る光反射装置102が配設されている。円筒部材110は、その一部を切り欠いて示している。
Hereinafter, a light reflecting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a light reflecting device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of the same part as in FIG.
1 and 2, a
光反射装置102は、円板状の台座上に頂角が所定角度(本実施の形態では90度)の円錐体103を有しており、円錐体103の表面に、光を反射する反射部104、106と光を反射しない非反射部105が設けられた構成となっている。
反射部104が円錐体103の頂部201を含む円錐状領域に設けられている。環状で帯状の非反射部105が反射部104の周りに、反射部104と同心円状に設けられている。
The
The
また、環状で帯状の反射部106が環状の非反射部105を挟んで、反射部104と同心円状に設けられている。
円錐状領域に設けられた反射部104の稜線方向の長さは、環状の反射部106の稜線方向の長さよりも短く構成されている。寸法の一例を挙げると、例えば、頂部201から稜線に沿って0.2mmまでを反射部104とし、頂部201から0.2mm〜1.2mmの範囲までを非反射部105とする。頂部201から稜線に沿って1.2mm以降の部分は反射部106とする。
An annular strip-like reflecting
The length of the
レーザやレンズを含む光源101から、光軸100に垂直な断面が円形状で前記光軸100とは非平行な光107を、光反射装置102の頂部201側へ向けて照射する。光源101から出力される光107の中心線である光軸100は、頂部201を通るように設定されている。
非平行光107の中心部分の光202は、頂部201を含む円錐領域である反射部104によって反射されて偏向し、厚みが薄いシート状で円形状の光108となって円筒部材110内面側に照射される。円筒部材110内周面は円形状光108によって照射されるため、線状で、光軸100を中心とする環状の光によって照射される。
A
The
非平行光107の外側部分の光(断面がドーナツ状の光)203は、反射部103によって反射されて偏向し、所定の不均一な厚み(コーンミラー102側よりも円筒部材110側が厚い)を有する円形状の光109となって円筒部材110内面側に照射される。円筒部材110内周面は、光109によって照射されるため、帯状で、光軸100を中心とする環状の光によって照射される。
光源101から出力される光107のうち、光202と光203の間の光は、光反射装置102の非反射部105に照射されるため、反射されない。したがって、円筒部材110の内周面は、1つの線状光及び1つの帯状光によって、光軸100を中心として環状に照射される。
Light outside the non-parallel light 107 (light having a donut-shaped cross section) 203 is reflected and deflected by the reflecting
Of the light 107 output from the
本第1の実施の形態によれば、光反射装置102の円錐体103には、反射部104が円錐体103の頂部201近傍領域に設けられ、環状の反射部106が環状の非反射部105を挟んで反射部104と同心円状に設けられている。光源101から光107を光反射装置102の頂部201側へ向けて照射すると、中心部分の光202は円錐領域である反射部104によって反射され、シート状で円形状の光108となって円筒部材110内面側に照射される。円筒部材110内面は線状に照射される。外側部分の光203は反射部103によって反射され、所定の厚みを有し円形状の光109となって円筒部材110内面側に照射される。円筒部材110内面は帯状に照射される。
According to the first embodiment, the
このように、円錐体103の頂部201を中心として、同心円状に反射部104、106と非反射部105とを設けている。円錐状領域に設けられた反射部104の稜線方向の長さは、環状の反射部106の稜線方向の長さよりも短いように構成しているため、光反射装置102を用いて、線状の光や帯状の光によって照射対象を照射することが可能になる。また、光源101から出力される光107が広がる角度範囲を変えることによって、更に、多様な照射が可能になる。よって、多様な用途に使用可能な光反射装置を提供することが可能になる。
尚、シート状光108により線状に照射することによって円筒部材110の内径の測定等が可能となり又、所定厚みを有する光109により帯状に照射することによって円筒部材110内面の凹凸の検出や欠陥検出等が可能になる。
As described above, the
It is possible to measure the inner diameter of the
図3は本発明の第2の実施の形態に係る光反射装置を示す斜視図である。
図3において、光反射装置は、少なくとも円錐体302の頂部304を含む円錐状領域に反射部303を有する円錐形の光反射部材301と、光遮蔽部材によって構成されると共にその中央に微少な貫通孔(ピンホール)311を有する断面円形状の光遮蔽部材310とを備えている。
FIG. 3 is a perspective view showing a light reflecting device according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 3, the light reflecting device includes a conical
板状の光遮蔽部材310は、光軸100に直行するように配設されると共に、その貫通孔311の中心が頂部304に対向するように配設されている。円錐体302の頂角は所定角度(本実施の形態では90度)に形成されている。また、円錐体302の表面全面に反射部303が形成されている。尚、必ずしも円錐体302の表面全面に反射部303を形成する必要はなく、他の実施の形態に係る光反射装置ともに光遮蔽部材310を用いて、光反射装置を構成することもできる。
The plate-shaped
レーザやレンズを含む光源101から、光軸100に垂直な断面が円形状で、前記光軸100とは非平行な光107を、光反射部材301の頂部304側へ向けて照射する。光源101から出力される光107の中心線である光軸100は、貫通孔311の中心及び頂部304を通るように設定されている。
非平行光107の中心部分の光は、貫通孔311を通って、頂部304を含む円錐領域305によって反射されて偏向し、厚みが薄いシート状で円形状の光308となって対象物(図示せず)側に照射される。前記対象物は、円形状光308によって照射されるため、線状の光によって、光軸100を中心とする環状に照射される。
A
The light in the central portion of the non-parallel light 107 passes through the through-hole 311 and is reflected and deflected by the
非平行光107の外側部分の光うち、光遮蔽部材310によって遮蔽されない光は、外側の反射領域である帯状領域307によって反射され、所定の不均一な厚みを有し円形状の光309となって対象物側に照射される。前記対象物は、円形状光309によって照射されるため、帯状の光によって、光軸100を中心として所定幅の環状に照射される。
光源101から出力される光のうち、光遮蔽部材310によって遮蔽される部分の光は、反射部303の帯状領域306に到達せず、帯状領域306では反射されない。
Of the light in the outer portion of the
Of the light output from the
以上のようにして、光反射装置を光反射部材301及び光遮蔽部材310によって構成することにより、線状の光や帯状の光によって対象物を照射することが可能になる。
照射することが可能になる。また、光源101から出力される光107が広がる角度範囲を変えることによって、更に、多様な照射が可能になる。
As described above, by configuring the light reflecting device with the
Irradiation becomes possible. Further, by changing the angle range in which the light 107 output from the
図4は本発明の第3の実施の形態に係る光反射装置を示す斜視図である。
図4において、円錐形の光反射装置401は、円錐体402の頂部403を含む円錐状領域に反射部404が設けられている。また、光反射装置401は、円錐体402の表面に、反射部404と同心円状に環状の非反射部406と環状の反射部405とが交互に設けられた構成となっている。
光反射装置401の円錐体402の頂角は所定角度(本実施の形態では90度)に形成されている。
FIG. 4 is a perspective view showing a light reflecting device according to the third embodiment of the present invention.
In FIG. 4, a conical
The apex angle of the
レーザやレンズを含む光源101から、光軸100に垂直な断面が円形状で前記光軸100とは非平行な光107を、光反射装置401の頂部403側へ向けて照射する。光源101から出力される光107の中心線である光軸100は、頂部403を通るように設定されている。
非平行光107の中心部分は、頂部403を含む円錐領域である反射部404によって反射されて偏向し、厚みが薄いシート状で円形状の光407となって対象物(図示せず)側に照射される。
A light 107 including a laser and a lens emits light 107 having a circular cross section perpendicular to the
The central portion of the
また、非平行光107の外側部分は、複数の反射部405によって反射され、厚みが薄いシート状で円形状の光408となって前記対象物側に照射される。
光源101から出力される光107のうち、複数の非反射部406に照射された光107は反射されない。
このようにして、前記対象物は、各反射部404、405によって反射した線状の光によって照射されるため、複数の線状の光によって、光軸100を中心として複数の環状に照射されることになる。光反射装置401を光学式測定装置の光源に利用することにより、対象物の複数の箇所を、同時に複数の線状光によって照射できるため、形状等の測定時間の短縮を図ることが可能になる。
Further, the outer part of the
Of the light 107 output from the
In this way, since the object is irradiated with the linear light reflected by the reflecting
尚、各反射部404、405の少なくとも一方を、稜線方向に長く(即ち各反射部404、405の幅を広く)することにより、帯状の光によって前記対象物を照射するように構成することができる。
これにより、光反射装置401を用いて、線状の光や帯状の光によって対象物を照射することが可能になる。また、光源101から出力される光107が広がる角度範囲を変えることによって、更に、多様な照射が可能になる。
Note that at least one of the
Thereby, it becomes possible to irradiate an object with linear light or belt-like light using the
図5は本発明の第4の実施の形態に係る光反射装置を示す斜視図である。
図5において、円錐形の光反射装置501は、円錐体502の表面全域に形成された反射部に対して、円錐体502の頂部503から稜線に沿って放射状に線状の複数の非反射部505を設けると共に、頂部503を中心として光軸100に直交するように、同心円状に線状の複数の非反射部504を設けて成るものである。これにより、円錐体502の表面には複数の反射部506、507が形成されている。
FIG. 5 is a perspective view showing a light reflecting device according to the fourth embodiment of the present invention.
In FIG. 5, a conical
円錐体502の頂部503を含む円錐状領域に複数の反射部507が設けられ、複数の反射部507の周りに、複数の線状で環状の非反射部504が設けられている。更に、光反射装置501には、円錐体502の稜線に沿って複数の線状の非反射部505が設けられている。これにより、光反射部501の円錐体502表面には、複数の反射部506、507が整列した状態で設けられた構成となっている。複数の反射部506、507は島状に形成されている。
即ち、円錐体502の頂部503を含む円錐状領域に反射部が設けられ、前記反射部の周りに、環状の非反射部504と環状の反射部とが交互に設けられ、円錐体502の稜線に沿って、前記反射部を分割するように複数の非反射部504が設けられており、これにより、複数の反射部506、507が形成されている。
A plurality of reflecting
That is, a reflective portion is provided in a conical region including the
尚、各非反射部504の間隔は全て同一に構成してもよく又、一部の非反射部504を他の非反射部504とは異なる間隔に構成してもよい。また、各非反射部505の間隔も全て同一に構成してもよく又、一部の非反射部505を他の非反射部505とは異なる間隔に構成してもよい。
Note that the intervals between the
光反射装置501の円錐体502の頂角は所定角度(本実施の形態では90度)に形成されている。
レーザやレンズを含む光源101から、光軸100に垂直な断面が円形状で前記光軸100とは非平行な光107を、光反射装置501の頂部503側へ向けて照射する。光源101から出力される光107の中心線である光軸100は、頂部503を通るように設定されている。
The apex angle of the
A light 107 including a laser and a lens is irradiated with light 107 having a circular cross section perpendicular to the
光源101からの非平行光107は、各反射部506によって対象物(図示せず)側に反射光508として反射される。光源101から出力される光107のうち、各反射部506間に形成されている非反射部504、505に照射された光107は反射されない。
このようにして、前記対象物は、各反射部506、507で反射した略台形状の光によって照射されることになる。各反射部506、507で反射した光によって、複数の対象物を照射するようにすることができる。
The non-parallel light 107 from the
In this way, the object is irradiated with substantially trapezoidal light reflected by the reflecting
また、光源101と光反射装置501間に、各反射部506、507に対応する複数の光シャッタ素子を有する光シャッタ装置を配置することにより、光信号の出力装置としても機能させることが可能になる。即ち、前記光シャッタ素子を選択的に開閉することにより、光源101からの光107を、選択した光シャッタ素子を介して、対応する反射部506、507に反射させることにより、前記反射光が到達する位置によって信号を表すようにすることが可能である。また、前記の如くして、様々な位置をスポット的に照射することが可能になる。
Further, by arranging an optical shutter device having a plurality of optical shutter elements corresponding to the reflecting
例えば、図5に示すように円周方向に反射面、非反射面を構築して微小エリアのセグメント(即ち、反射部506、507)を構成することで、光情報を非接触でレーザ光源入力側と出力側に伝播できる機構方式が得られる。各セグメントに番号を割り当てておき、セグメント0〜50までは計測データ、セグメント51〜60までは条件データ、名称データなどとして使用することができる。
このようにして、光反射装置501を用いて、多様な照射が可能になる。
For example, as shown in FIG. 5, a reflective surface and a non-reflective surface are constructed in the circumferential direction to form a segment of a very small area (that is, the
In this way, various irradiations can be performed using the
尚、前記各実施の形態では、光軸100から広がるような非平行の光107を出力する光源101を使用した例で説明したが、光軸100と平行な光を出力する光源を使用することにより、更に多様な照射が可能になる。
In each of the above embodiments, the
筒状部材の内径の測定用光源、筒状部材内面の凹凸検出用光源、スポット的な照射用光源、信号用光源、光の進行方向を変える反射装置等として利用可能である。 It can be used as a light source for measuring the inner diameter of the cylindrical member, a light source for detecting irregularities on the inner surface of the cylindrical member, a spot-like irradiation light source, a signal light source, a reflecting device that changes the traveling direction of light, and the like.
101・・・光源
102、401、501・・・光反射装置
103、302、402、502・・・円錐体
104、106、303、404、405、506、507・・・反射部
105、406、504、505・・・非反射部
107〜109、202、203、308、309、407、408、508・・・光
110・・・円筒部材
201、304、403、503・・・頂部
301・・・光反射部材
305・・・円錐領域
306、307・・・帯状領域
310・・・光遮蔽部材
311・・・貫通孔
101 ...
Claims (9)
前記光遮蔽部材は、前記貫通孔が前記円錐体の頂部に対向するように配設されて成ることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一に記載の光反射装置。 A light shielding member having a through hole;
8. The light reflecting device according to claim 1, wherein the light shielding member is disposed so that the through hole faces a top portion of the cone. 9.
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