JP2741416B2 - 試験体の多点を同時に無接触試験する装置およびその使用 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、入射光により試験体の表面または内面を、
または、後方散乱光または後方反射透過光により試験体
の層または空間部分を同時に無接触試験するための装置
に関し、該装置は、少なくとも１つの光源と、複数の試
験チャンネルとを含み、各試験チャンネルは、光電子変
換器と、前記光源と前記光電子変換器との間のライトパ
スに配置された少なくとも１つの光チャンネルとを含
み、該光チャンネルにはビームスプリッタエレメントが
配置され、各光チャンネルは光束を規定する光学エレメ
ントとして構成され、前記ライトパスの少なくとも一部
において前記光チャンネルは共通のケーシング内に並置
されかつ該ケーシングを経る凹所として構成され、前記
試験体は前記光源と前記光電子変換器との間のライトパ
スに配置される。

本発明は、また、多分滑らかにまたは一様に形成され
た試験体の表面または内面の不整を試験し、試験体の光
を透過する、多分均一にまたは一様に形成された層の不
整または不均一を試験し、試験体の光を透過する、多分
静止の表面または内面の該面に対する位置変化を試験
し、試験体の光を透過する、多分静止の空間部分の運
動、特に試験体の不均一の振動または介在物を浮遊また
は懸濁する粒子と共に試験し、または、シャフトの同心
性を同心誤差、特に振動について試験するために、本発
明の装置を使用することに関する。

これらの使用は、一部において、レーザスキャナ検査
装置（LSIS）と同じである。レーザスキャナ検査装置
は、回転多角形ミラーのような機械的に作動する走査装
置および光電子変換器に走査光線を案内する光導体のよ
うな集光装置を必要とする。したがって、このレーザス
キャナ検査装置は、高価で、嵩ばり、また、静的に作動
されないので、摩耗による故障を生じ易い。このレーザ
スキャナ検査装置は、また、相対運動における運動面ま
たは回転シャフト面の中断のない連続的な試験ができな
い。縦方向における試験体の運動と横方向における試験
体の走査との組合わせまたは試験体の回転とその走査と
の組合わせは、試験体にジグザグ状の試験面を与え、試
験体の全表面を中断なしに試験すべきとき、また、シャ
フトの同心性を試験するとき、レーザスキャナ検査装置
を経過する最大速度を制限する。したがって、標準通過
速度が600m/minでありまた回転シャフトの標準回転速度
が10m/minである場合の4m幅の織物エウブは、レーザス
キャナ検査装置で連続的に試験するには、速すぎる。さ
らに、シャフトの同心性ばかりでなく、その振動をも試
験する場合、レーザスキャナ検査装置での試験または検
査は不可能である。

WO−87/3957は、基本的な光電子試験装置を示し、該
試験装置は光源と、試験チャンネルとを含み、該試験チ
ャンネルは光電子変換器および前記光源と光電子変換器
との間のライトパスに配置された光チャンネルを備え
る。試験体は、前記光源と前記光電子変換器との間に配
置される。光チャンネルは、ハーフミラーと前記光電子
変換器とを支持する壁を有し、該壁は必要な強度をもつ
ためにある厚さを有する。また、ある大きさの空間が前
記ハーフミラーおよび変換器をホールダにより光チャン
ネルに保持するために必要である。

WO−87/03957に記載の基本的な試験装置を並置するこ
とにより、前記タイプの装置を組立てることが試みられ
る。しかし、これは、WO−87/03957に記載の試験装置は
運動（相対運動、振動、回転）する試験体を連続的に試
験するために十分に近接させて並置させることができな
いので、不可能である。たとえ試験装置が１または２の
互い違いの列に配置されたとしても、壁厚およびホール
ダは、光チャンネルおよびしたがって試験装置の所望の
充填度（packing density）のために多くのスペースを
取り過ぎる。所望結果は、対応的なコスト高を伴う２列
以上の試験装置によってのみ得られる。

同じタイプの試験装置がFR−2491615で知られてい
る。たとえば、DE−3428435,GB−2025041,US−3736065
およびLU−56099で知られている試験装置も同じ原理で
作動する。しかし、これらの特許公報のいずれも、前記
の充填密度の問題の解決には参考とならない。SU−6664
18で知られた試験装置は、ケーシング内に１列のフォト
ダイオードを備えるが、１または２列以上の基本的な試
験装置がいかにして高充填密度でケーシング内に収容で
きるかについて示唆していない。

本発明の課題は、試験体または検査体の連続した中断
のない試験または検査が行える並置試験装置の充填密度
を実現することが可能である、前記タイプの装置を提供
することにある。運動（相対運動、振動、回転）する試
験体の場合、最大２列の試験装置により中断のない試験
を行うことが可能でなければならない。試験体の静止し
た、平らなまたは多分静止した表面または内面、また
は、試験体の光を透過する、多分静止した空間部分の中
断のない試験のために、または、シャフトの同心性の中
断のない試験のために、適宜互い違いにされた数列の試
験装置が必要な充填密度で並置されねばならない。この
課題は、光チャンネルが対称な共通の面を有し、ケーシ
ングが対称な面内において互いに分離可能な２つの部分
で構成され、ビームスプリッタエレメントが、単一のサ
ブアセンブリを形成しかつ前記ケーシング内に取り外し
可能に配置されたビームスプリッタの部分として構成さ
れ、光電子変換器が、ビームスプリッタが並置されかつ
光チャンネルに対応すると同じケーシングに配置される
ことにより解決される。

光チャンネルの試験体側の端部は、試験体の表面と平
行に構成されかつ配置された面と一致することが好まし
い。光源は、ケーシングから隔てて配置されかつ光導体
を介して光チャンネルに接続された、１つの光チャンネ
ルに対応する光放射ダイオードまたはレーザダイオード
により構成されることが好ましい。光電子変換器は、ケ
ーシングから隔てて配置されかつ光導体を介して光チャ
ンネルに接続された、１つの光チャンネルに対応するフ
ォトダイオードであって光チャンネルの少なくとも一部
に少なくとも部分的に配置することができるフォトダイ
オードにより構成されることが好ましい。ケーシングの
２つの部分は、これがら結合したとき、ビームスプリッ
タの各サブアセンブリを受け入れる凹所を形成する。光
チャンネルは、ケーシング内に取り外し可能に配置され
かつ単一のサブアセンブリを形成する偏光および／また
はカラーフィルターの部分として構成される偏光および
／またはカラーフィルターエレメントを含み、前記ケー
シングの２つの部分は、これらが結合したとき、前記フ
ィルターの各サブアセンプリを受け入れる凹所を形成す
る。前記ビームスプリッタエレメントは、好ましくは、
ストリップミラーエレメントとして構成され、各光チャ
ンネル内に第２のストリップミラーエレメントとして配
置することができ、そのストリップは、半透過で、スト
リップミラーエレメントとして構成されたビームスプリ
ッタエレメントのストリップに実質的に相当する。前記
ストリップミラーエレメントは、単一のサブアセンブリ
を構成し、前記ケーシングに取り外し可能に配置された
半透過ストリップミラーの部分として構成される。各光
チャンネルは、第２のビームスプリッタエレメントを収
容することが好ましい。第２のビームスプリッターエレ
メントは、サブアセンブリを形成しかつ前記ケーシング
内に取り外し可能に配置された第２のビームスプリッタ
の部分として構成される。第１の光電子変換器が第１の
ビームスプリッタエレメントに面して配置されているよ
うに、第２の光電子変換器が第２のスプリッタエレメン
トに対向して配置されている。

１つの共通なケーシング内に並置して光チャンネルを
配置する結果として、並置した試験装置の充填密度を、
最大２列の光チャンネルで運動（相対運動、振動、回
転）する試験体の中断のない試験または検査が得られる
程度に増大することができる。光チャンネル内で行われ
る視準の機能として、単一列の光チャンネルで試験体の
中断のない試験を行うことも可能である。したがって、
本発明の装置は、静的、小型、丈夫で、製造が安価であ
り、そのためレーザスキャナ検査装置に代えて使用する
ことができる。

レーザスキャナ検査装置に代る本発明の装置による中
断のない試験体の試験の場合、その通過速度（相対運
動、振動、回転）は、従来のものと比較して著しく増大
し、これは、試験体の通過速度、振動または回転速度に
対する制限が光電子信号処理によって決定されるだけ
で、通過速度は、例えば1000m/minとすることができ、
また、振動または回転速度は、例えば10m/s以上とする
ことができるからである。レーザスキャナ検査装置の場
合とは違って、光チャンネルの列の長さは、本発明では
制限がなく、そのため本発明の場合、運動する試験体の
寸法に制限がなく、例えば10m幅のものでも試験するこ
とができる。このように幅広で急速に通過するまたは大
型で急激に振動または回転する試験体の場合でさえ、2.
5mmの空間誤差分析の場合、測定原理により10〜500μｍ
の検査範囲が得られ、５μｍの孔を検出することができ
る。

本発明の装置が光チャンネルに対応しかつ光透過ダイ
オードまたはレーザダイオードからなる複数の光源を備
える場合、１つの光源が機能しないとき、唯１つのチャ
ンネルが機能しないだけで、装置自体は機能し、そのた
め故障中も試験体のわずかな部分が試験されないだけで
ある。

本発明による装置が小寸法であることにより、レーザ
スキャナ検査装置ではその寸法により収容できない、限
られた空間条件下のケーシング、例えば蒸気沈澱装置、
噴射装置等の真空ベル内に収容することができる。本発
明による装置が小寸法であることにより、レーザスキャ
ナ検査装置ではその寸法により収容できないパイプおよ
びセクション内に収容することもできる。

これらの状況下でまたこれらの有利な特徴のために、
本発明の装置は、運動、振動、膨張、収縮、成長、沈澱
等によって引き起こされる、試験体の多分静止の表面ま
たは内面の位置変化を試験し、または、シャフトの回転
速度の関数としての、シャフトの同心性の誤差、特に振
動を測定するために、または、試験体の光を透過する多
分静止の層または光を透過する多分静止の空間部分の運
動、特に試験体の不均一性または介在物の振動を、試験
体における懸濁または浮遊の粒子と共に試験するために
使用することができる。

そのような使用の例は、コンパクトディスクおよび半
完成または完成の状態にあるミラー、ディスクおよびパ
イプのようなガラス製品である。かつて、コンパクトデ
ィスクをブランクの被覆の前および後の双方において試
験することは価格の点から適当でなかったため、被覆の
後に試験する必要があった。本発明の装置は、前後双方
の試験を低コストで行うことを可能にする。他の例は、
飛行機翼のような部品の機能、膨張、収縮、圧縮、沈
澱、蒸発、位相変化、結晶、偏光変化のような物理学上
の過程の進行、腐食のような遅い化学反応の進行、爆発
のような急激な化学反応の進行、培養微生物、植物等の
成長のような生物学上の過程の進行についての試験、ま
たは、例えば、色、偏光または密度変化のような化学的
結果、流体力学的または音響学的効果、蒸気泡の生成、
流速、同伴する粒子または気泡の量に対する静止のまた
は流動するガスまたは液体、入濁液、懸濁液等ついての
試験に関する。

従来タイプの加速度計および抵抗歪計は接続線を必要
とするが、本発明の装置は無接触で働く。

別の使用によれば、試験体の一方の側で、入射光によ
りまたは後方散乱透過光により試験するために装置を使
用することができ、また、試験体の他方の側で、前記透
過光のための逆反射体を使用することができる。他の使
用例において、試験体の一方の側に入射光または後方散
乱透過光により試験するための装置を設け、また、試験
体の他方の側に前記透過光のための吸収体を設けること
ができる。

したがって、本発明の装置は、種々の方法で種々の不
整、不均一、介在物および運動を試験し、結論をそれら
の原因に関係させることができる、対応的に区別された
結果を与える。

前記した本発明の装置の使用例のうち、被覆なしのま
たは金属或いはカラー被覆したポリマー箔およびフィル
ム、コンパクトディスクのような金属または金属被覆
物、ウエブまたはシート状の被覆または着色の紙、被覆
なしのまたは金属或いはカラー被覆した板ガラス、被覆
なしのまたは被覆された織物、不整、沈澱、かき傷、ダ
スト粒子、孔、キャビティ、介在物、色または光の差、
粗い点、溝等のような被覆上の欠陥の試験が、架橋、模
様または印刷の質に関する構造上の変更と共に参照され
る。

250mm幅の通過するウエブの試験のための、本発明装
置の実施例において、横断面が2.54×2.54mmで、２つの
互い違いの列のそれぞれに48の光チャンネル、合計96の
光チャンネルが２つのケーシング内にある。

直径130mmのコンパクトディスクを１枚につき最大８
秒の速度で試験するために使用する、本発明の装置の他
の実施例において、横断面が2.54×2.54mmで、２つの互
い違いの列のそれぞれに16の光チャンネル、合計32の光
チャンネルが１つまたは２つのケーシング内に設けられ
ている。いずれの場合も、全体的に反射する表面を反射
モードで試験することができる。

透明な試験体の部分的に反射する表面を試験するため
に、試験体の下に黒色の光吸収体を置くことができる。
透明なまたは光を透過する試験体の内面を試験するため
に、試験体の下にミラーを置くことができ、また、ハー
フミラーを使用するとき、部分的に反射する表面および
内面は同時に試験される。

長さ250mmのシャフトの同心性を試験するための、本
発明の装置の他の実施例において、２つのケーシング
は、横断面が2.54×2.54mmで、２つの互い違いの列のそ
れぞれに48の光チャンネル、合計96の光チャンネルを含
む。鏡状の平滑表面の場合、試験は反射モードで行う。

パイプ内の透明な液体またはガスを幅100mmの検査ガ
ラスで試験するために使用する、本発明の装置の他の実
施例において、１つまたは２つのケーシングは、横断面
が2.54×2.54mmで、２つの互い違いの列のそれぞれに20
の光チャンネル、合計40の光チャンネルを備える。この
目的のために、試験は、光源側ケーシングおよび第２の
変換器側ケーシングにより透過光モードで、または、対
向向するミラーにより入射光モードで行うことができ
る。

以下、添付図面を参照して、実施例についてさらに詳
しく説明する。

第１図は、６つの光チャンネルのそれぞれのための光
源側の２つの部分からなる第１のケーシングと、２つの
部分からなる第２のケーシングとを含む本発明の装置の
構成を示す概略的な側面図である。

第２図は、第１図に示した装置の左側に示された光源
側ケーシング部分の概略的な正面図である。

第３図は、第１図に示した装置の光源側ケーシングの
概略的な後面図である。

第４図は、第１図に示した装置の第２のケーシングの
概略的な後面図である。

第５図は、第１図に示した装置の光源側ケーシングの
下側から見た概略図である。

第６図は、第１図に示した装置の第２のケーシングの
概略的な平面図である。

第７図は、第１図の左側に示された光源側ケーシング
のケーシング部分を示す概略的な後面図である。

第８図は、第１図の右側に示された第２のケーシング
のケーシング部分を示す概略的な正面図である。

第９図は、入射光により試験物の表面または内面を試
験し、または、後方散乱透過光により試験物の層または
空間部分を試験するために使用する本発明の装置の光学
的に基本的なエレメントを示す概略図である。

第10図は、透過光により試験物の層または空間部分を
試験するために使用する本発明の装置の光学的に基本的
なエレメントを示す概略図である。

第11図は、曲線状の試験体を試験するための、光導体
および単一の光源を使用する、第１図の装置に基づく装
置の光学的の基本的なエレメントを示す概略図である。

第12図は、曲線状の試験体を試験するための、ある光
学エレメントが第２のケーシング中に移動している。第
１図の装置に基づく装置の光学的に基本的なエレメント
を示す概略図である。

第13図は、２つの互いに変位した試験チャンネルをも
つ構成における、第１図の装置の第２のケーシングの概
略的な平面図である。

本発明に係る装置の実施例を概略的に示す第１図を参
照するに、この装置は、試験体１の表面または空間部分
の点を同時に無接触試験するためのものであり、WO−87
/03957で知られた装置と同じ原理に従って機能するの
で、その詳細についてはこれを参照されたい。

前記装置は、光透過ダイオードとして構成された１つ
の光源３に関係する６つの試験チャンネル２と、３つの
光電子変換器4a,4b,4cと含む。各試験チャンネルにおい
て、光源３と変換器4a,4cとの間のライトパスに、光チ
ャンネル5aが配置されている。光源３と変換器4bとの間
のライトパスには、２つの部分からなる光チャンネル5
a,5bが設けられている。

試験体は、光源３と変換器4a,4bまたは4cとの間のラ
イトパスに配置される。厳密に言えば、光源３と変換器
4aとの間の光チャンネル5aも２つの部分からなり、これ
は、光は光源３から光チャンネル５を経て試験体１へ、
その後、光チャンネルの一部分を経て試験体１から変換
器4bに至るからである。

光チャンネル5a,5bの作用は、光源３から試験体１へ
通される光の光束を制限すること、すなわち、光束の光
線間の分岐を所定角度より小さく保つことである。この
意味で、光チャンネル5a,5bは光学エレメントである。

図示の例において、この光学エレメントは、ケーシン
グ6a,6bに設けられた平行六面体のキャビティとして構
成され、図示の例において、６つの前記キャビティが１
つの共通な第１のケーシング6aまたは第２のケーシング
6bに並置されている。

図示のように、ケーシング6a,6bは、たとえば、研削
による光チャンネル5a,5bの製作を容易にするために２
部分で構成されている。この２部分構成のケーシングは
第5,6図に見ることができ、第５図は光源側のケーシン
グ6aの下方からの概略図であり、また、第６図は第２の
ケーシング6bの概略図である。第１図および第５図は、
ケーシング6aの２つのケーシング部分8a,9a間の面7aを
示し、他方、第１図および第６図はケーシング6bの２つ
のケーシング部分8b,9b間の面7bを示している。第５、
６図は、平行六面体のキャビティ5a,5bの横断面に光チ
ャンネル5a,5bの構成を示し、前記キャビティの６つは
並置されかつ互いに同じであり、以下において試験チャ
ンネル（すなわち、個々の光チャンネルに関係するすべ
て）を説明するとき、これらの１つのみを説明する。前
記面7aまたは7bは、光チャンネル5a,5bの対称の面を有
利に形成する。

第１図は、入射光により試験体１の上の表面11を試験
し、または、後方散乱透過光により試験体１の安全な層
厚または空間部分の完全な厚さを試験するために使用さ
れる装置の部分10を試験体１の上方に示している。キャ
ビティ5aは、ケーシング6aを経過している。光放射ダイ
オード３は、キャビティの一端に挿入されており、該キ
ャビティの他端で、試験体１の表面11に面する。第５図
に見られる開口5aに帰している。

ハーフミラーとして構成されたビームスプリッターエ
レメント12は、試験体１により光電子変換器4aに反射ま
たは後方散乱された光を偏向させるために、キャビティ
5aの長手方向軸線に対して45度の角度で配置されてい
る。ビームスプリッターエレメント12は、半反射ガラス
板として構成されており、該ガラス板は、一体にすなわ
ち６つの光チャンネル5aおよびケーシング6aの全幅にわ
たる単一のサブアセンブリとして伸びている。このガラ
ス板は、ケーシング部分8aまたは9aの対応するスロット
13または14に挿入され、スロット13、14は、ケーシング
部分8a,9aが結合されるとき、ガラス板12を受け入れる
ための凹所を形成する。ケーシング部分8aに設けられた
スロット13は、該ケーシング部分に配置されたキャビテ
ィ5aの半分とともに、第７図に詳しく示されている。ケ
ーシング部分9aに設けられたスロット14は、該ケーシン
グ部分に設けられたキャビティ5aの半分とともに、第２
図に詳しく示されている。

ケーシング6aのケーシング部分8a,9aへの分割は、ス
ロット13、14の形成を容易にし、また、必要であれば、
ガラス板12は、スロット13,14外に滑らせることにより
ケーシング6aから取り出すことができる。

各試験チャンネルのためのライトパス15は、ケーシン
グ部分9a（第1,2図）に設けられており、光をキャビテ
ィ5aから外部に導く。ライトパス15は、ガラス板12によ
り反射された光放射ダイオードの光を外部に通させ、ガ
ラス板にキャビティ5aの壁により後方散乱させない。例
えば、ガラス板12により反射された光放射ダイオード３
の不本意な光は、ライトパス15を経て光吸収体に吸収さ
せることができる。キャビティ5aの壁を光吸収するよう
に構成することもでき、これによりガラス板12により反
射された光放射ダイオード３の不本意な光をガラス板12
および該ガラス板を介してフォトダイオード4aに戻す。

ケーシング部分8aは、各試験チャネル（第１、７図）
のためのライトパス16を有し、該ライトパスは光をキャ
ビティ5aから光電子変換器4aに導く。ライトパス16は、
試験体からの、ガラス板により反射された光を光電子変
換器4aに到達させる。光電子変換器はフォトダイオード
であり、その光感知側はケーシング部分8a（第1,3,5
図）に設けられたスロット17に向けられている。印刷回
路板18（第１図）は、フォトダイオード4aのための電子
回路を支持し、また、ケーシング部分8aに支持エレメン
ト19,20により支持されている。ねじおよびねじ孔のよ
うな使用される締結エレメントは図示していない。印刷
回路板18は、コンネクタ21a,21bにより、ケーブル接続
部に受け入れられる嵌込み接続部22に電気的に接続され
る。光放射ダイオード３は、印刷回路板23に配置され、
ケーシング8a,9a（第1,2,7図）の溝24または25内に支持
されている。印刷回路板23は、また、ケーブル接続部に
受け入れられる嵌込み接続部26を支持している。

６つの光放射ダイオード３および６つのフォトダイオ
ード4aは、ビームスプリッター12として、同じケーシン
グ8aに並置され、各場合において、１つの光放射ダイオ
ード３および１つのフォトダイオード4aは各光チャンネ
ル5aと協働し、一方、ビームスプリッター12は６つの光
チャンネル5aの全てに共通である。

入射光により試験体１の上面11を試験するために、前
記の装置10を直接使用することができる。各試験チャン
ネルについて、フォトダイオード4aは、光放射ダイオー
ド３から光チャンネル5aを介して試験体１に達し、試験
体１により反射されまたは後方へ散乱された光を受け、
試験体１は、光源３と変換器4aとの間のライトパス内に
配置されている。試験体が透明である場合、その下方
（すなわち、装置10に対してその外側）に光学エレメン
ト20aを配置することができ、該光学エレメントは、後
方散乱の透過光により試験体１の完全な層厚を試験する
ために光吸収体とすることができ、または、透過光によ
り試験体１の空間部分の全層厚または全厚を試験するた
めにミラーとすることができる。この配置での光学的に
基本的なエレメントは第９図に概略的に示されており、
光学エレメント28は光吸収体として示され、光線は、参
照符合3aで示されている。

この構成の変形例において、ビームスプリッターエレ
メント12は、ストリップミラーエレメントとして構成さ
れ、その結果WO−87/03957で知られてる条こん効果が得
られる。

第１図は、試験体１の下方に、装置10の部分29を示
し、該部分は透過光による試験体の層または空間部分の
試験に関係する。２部分からなる光チャンネル5a,5bの
第２の部分5bは平行六面体のキャビティ5bとして構成さ
れ、該キャビティは第２のケーシング6bを経過する。

キャビティ5bの一端に第２の光電子変換器4bが配置さ
れており、該変換器は光電子変換器4aと同様にフォトダ
イオードであり、その光感知側は２つのケーシング部分
8b,9bに設けられたスロット30（第1,4,8図）に向けられ
ている。印刷回路板31（第１図）はフォトダイオード4b
のための電子回路を支持し、支持エレメント32によりケ
ーシング部分8bに支持されており、ねじおよびねじ孔の
ような使用される締結エレメントは図示していない。接
続部33a,33bにより、印刷回路板31は、ケーシング接続
部に受け入れられる嵌め込め接続部34に電気的に接続さ
れている。

キャビティ5bはその他端で試験体１の下面35に対向す
る、第６図に見られる開口5bに帰する。

本発明に係る装置は、２つのケーシング6a,6bを含
み、各光チャンネルのために、これに対応して、光放射
ダイオード３が第１のケーシング6a内にまたフォトダイ
オード4bが第２のケーシング6b内に並置されている。第
１図に示された構成において、各光チャンネルの部分5b
は第２のケーシング6b内に設けられている。

各試験チャンネルにおいて、フォトダイオード4bは、
試験体１により透過された光部分を受け、該光部分は光
放射ダイオード３から光チャンネル5aを経て試験体１
に、また、光チャンネル5bからフォトダイオード4bに達
する。したがって、試験体１は光源３と変換器4bとの間
のライトパスに配置される。この配置の光学的に基本的
なエレメントは、第10図に示されている。

前記の構成において、試験体１は実質的に平面であ
り、光チャンネル5a,5bの試験体側の端部は、試験体１
に平行な面と一致する。試験体が所定の曲率をもつ場
合、例えば、試験体がガラス管として構成される場合、
装置は試験体の形状に適合することができ、光チャンネ
ル5a,5bの試験体側の端部は試験体の面に一致し、前記
チャンネルは試験体の面に平行に構成されかつ配置され
ている。筒状または球状に曲がった試験体の場合、第
２、３、７図における下方の水平方向の線は、直線に代
え弧状の線となる。試験体の形状が種々の曲線状である
場合、光チャンネルの試験体の側端部は、試験体の面に
平行であるように、該試験体の面に対応的に適合する面
と一致する。この構成の光学的に基本的なエレメント
は、第11図に概略的に示され、後に詳しく説明する。

光チャンネル5a,5bの壁は、試験体１への光源３から
の光の光束を、キャビティ5a,5bの壁で反射される場合
より良く規定することができるように、有利には黒くさ
れる。変形例において、光源と光チャンネル5a,5bとの
組合わせは、コリメータとして構成することができ、こ
れはコリメータも光源３から試験体１への光の光束を規
定する光学エレメントであることによる。光源３もレー
ザダイオードとして構成することができ、この場合、光
チャンネル5a,5bの構成および特に該チャンネルの壁の
反射特性は臨界的ではなく、これは、光ダイオードから
の光束は自動的にうまく規定され、また、実体は光源３
から試験体１への光の光束を規定する光学エレメントで
あることによる。変形例において、光チャンネルはウイ
ンストン・コレクタとして構成することができ、また、
光源から試験体１への光の光束を規定する他の光学エレ
メントが考えられる。

第11図に示されているように光源３から試験体１への
光の光束を規定する光学エレメントの変形例において、
光源３はケーシング6aから離れて配置され、光導体36を
経て光チャンネル5aに接続されている。フォトダイオー
ド4bもケーシング6bから離れて配置され、光導体37を経
て光チャンネル5bに接続されている。同じことがケーシ
ング6aにおけるフォトダイオード4aに関して適用される
が、第11図の簡略化のため図示しない。光源３またはフ
ォトダイオード4aまたは4bから隔てられた光導体36は、
その端部で、光導体36または37および光チャンネル5aま
たは5bのある長さにわたって対応する光チャンネル内に
挿入されている。このことから、光導体は、少なくと
も、光チャンネルの部分に部分的に配置されている。

第11図もすべての試験チャンネルに共通な単一の光源
のみを有する本発明の装置を概略的に示している。この
実施例において、すべての光導体36は、その光源側の端
部において、単一の光源３に光学的に接続され、該光源
は、すべての光導体36を照明し、したがって有利には光
放射ダイオードである。

第１図のフォトダイオード4aは、また、フォトダイオ
ード4bおよび光チャンネル5bに関して第11図の下部分に
示されているように、光導体を介して関係するライトパ
ス16に接続することができる。原理は同じであり、ま
た、その使用は第11図から明らかであるので、詳細な説
明は省く。

第１図は、また、試験体１の上方に配置された、本発
明装置の部分10の光チャンネル5a内に別の光学エレメン
ト38が配置され、該光学エレメントは光学エレメント12
と同様に板として構成され、また、スロット13,14によ
るガラス板12とほとんど同様に、スロット39,40により
ケーシング6a内に挿入されている。ケーシング部分8a,9
aが結合されるとき、ストット39および40は板状の光学
エレメント38を受け入れる凹所を形成する。ライトパス
41,42がライトパス15,16と同様に設けられており、ライ
トパス41は、キャビティ5aの壁が光吸収体として構成さ
れ、光放射ダイオードからの、光学エレメント38により
反射された不本意な光が該光学エレメントへおよびこれ
を経てフォトダイオード4aへ戻らないならば、設ける必
要はない。

光学エレメント38は、その１つの構成において、偏光
フィルターまたはカラーフィルターの形をとる。光学エ
レメント12の場合のように、個々の試験チャンネルと関
係する偏光またはカラーフィルター38は、ケーシング内
に取外し可能に配置される１個のサブアセンブリを構成
する。このような偏光またはカラーフィルターは、試験
がされる試験体の性質の偏光またはカラーによる識別検
査を可能にする。ライトパス41,42は、偏光またはカラ
ーフィルター38に反射した光を光チャンネル5a外に通し
また光学的に吸収するようにすることができ、この反射
した光によって試験は乱さない。このことは、光学エレ
メント12に関してのライトパス15におけるとほとんと同
様に生ずるので、図面の簡略化のために図示しない。さ
らに、ライトパス41は、キャビティ5aが対応する光吸収
構造を備えるとき、省くことができる。

光学エレメント38は、他の構成において、第２のビー
ムスプリッターとして構成され、それは、単一のサブア
センブリを構成しかつケーシング6a内に取り外し可能に
配置された半透過ストリプミラーである。

この構成の第１の変形例において、フォトダイオード
4cは、ケーシング6aおよびライトパス16におけるフォト
ダイオード4aとほとんど同じようにケーシング6aおよび
ライトパス42に配置されている。ビームスプリッター38
により反射された光は、フォトダイオード4aの場合にお
いてビームスプリッター12により反射されると同様に、
フォトダイオード4cに達する。

第２の変形例において、フォトダイオード4cは、ケー
シング6aおよびライトパス16におけるフォトダイオード
4aとほとんど同様にケーシング6aに、しかし、この場
合、ライトパス41に配置される。ビームスプリッター38
により反射された光はフォトダイオード4cに達するが、
これは光源３からの発する光の一部分であり、そのため
フォトダイオード4cは光源からの光３を測定しかつ光学
的に規制するために使用される。

この第２の変形例は、ライトパス42にフォトダイオー
ド4cを残すこと、光源３からの光の部分をフォトダイオ
ード4cに偏向させるように面7aに関してビームスプリッ
ター38を対称的に置き代えることにおいて、第１の変形
例と同様である。

本質的に単位構成のこれらの変形例は、主として、入
射光により試験体の表面をまたは後方散乱の透過光によ
り試験体の層または空間部分を試験するのに適してい
る。

光学エレメント12,38は、さらに他の構成において、
ストリップミラーとしても構成されるビームスプリッタ
ーにより構成される。これらは、サブアセンブリを形成
しかつケーシング6a内に取り外し可能に配置された半透
過ストリップミラーの部分として構成される。各光チャ
ンネルにおいて、ストリップミラーのストリップは、半
透過性で、相互に本質的に対応し、WO−87/03957で知ら
れる条こん効果を生じさせる。

一般に、光学エレメント12および38をケーシング6aか
らケーシング6bに代えることは光学的には均等であり、
ケーシング6aの光源３とケーシング6bのフォトダイオー
ドとを交換することもまた均等である。この配置のため
に、光学的に基本的なエレメントは第12図に概略的に示
されており、追加的なビームスプリッターおよび関係す
るフォトダイオードは、光源からの光の測定および規制
のために、ケーシング6aに設けられている。

本発明に係る装置の前記の説明および関係する図面に
おいて、簡略化のために、単一列に配置された並置の試
験チャンネルを説明のために選んだ。光チャンネル5aま
たは5bは、他の寸法に比例して示されておらず、代り
に、相当に厚くされている。しかし、ケーシングによる
装置の強度は前記の壁によらないので、該壁は、実際
に、それが透明でないことを確実にする厚さをもつ。し
たがって、並置された試験チャンネルの充填密度が得ら
れ、試験体の中断されない試験ができる。そのことは、
所要の充填密度で、相互に置き換え、並置される態様で
２以上の試験チャンネル列をもつよう中断のない試験体
の試験を成就するために、静止した平らな試験の場合、
実際に必要でさえある。相互に置き換えられる２列の試
験チャンネルは、第６図から引き出される第13図の第２
のケーシングにより概略的に示されている。第13図のエ
レメント5b,6b,7bおよび8bは、第６図のそれらと同じで
ある。第６図のエレンネント9bは、第13図では２部分で
構成されており、第２列の光チャンネルはケーシング内
に、光チャンネル5bの列に平行に配置されるが、第13図
に示すように該光チャンネルに対して変位されている。
この変位の結果とは別に、ケーシング部分9b′は、第６
図のケーシング部分9bに相当する。ケーシング部分8bと
ケーシング部分9bとの間にケーシング部分9b″が設けら
れており、これのケーシング部分９と面する部分は、第
６図のケーシング9bの機能を果たし、ケーシング9b′と
面する部分は、第６図のケーシング部分8bの機能を果た
し、そのため第６図の面7bが第13図の２つの面7b′,7
b″に置き換えられている。

第13図に示すような構成は、数列の試験チャンネルま
たは光チャンネル5a,5b′の配置の場合について前記し
たとおりである。空間がなくまたその機能が光チャンネ
ルの壁の光吸収により果たされるならば、ライトパス1
5、41に相当するライトパスはなくてよい。第13図の光
チャンネルは、第16図におけると同じ比率で示されてい
る。実際に、光チャンネル間の間隔（すなわち光チャン
ネル分離壁の幅）を選択することがきまたそうすること
が有利であり、そのため、第１および第２の列の光チャ
ンネルにより検出される試験物の面は重ならずまた相互
に結合し、試験体の最少の可能性と試験チャンネルの最
も経済的な数が試験物の所定の面を検査するために得ら
れる。

互いに同じ、すなわち、同じ数の試験チャンネルを有
し、かつ、実質的に平行で近接して並置されている二列
の試験チャンネルまたは光チャンネルがあれば、それの
１列は装置の光源側部分に関係させ、また、他の１列の
装置は変換器側に関係させることができ、両部分10およ
び29は試験体１の同一側に配置される。光チャンネルの
光源側部分または変換器側部分の長さは、本質的にゼロ
に減ずることができ、光チャンネルの部分が光源から試
験物への光を適当に制限するならば、光チャンネルの光
源側部分と変換器側部分との間の壁は部分的に省くこと
ができる。

試験チャンネルの寸法は、同じである必要はない。光
チャンネルを、例えば、列の一端から他端へ拡大するこ
とができ、光チャンネルの光源側部分を変換器側部分に
対して種々の横断面形状に構成することもできる。光チ
ャンネルは、必ずしも、前記の横断面形状とする必要は
なく円形とすることもでき、他方、キャビティは、円筒
状、円錐状、角錐状などすることができる。試験チャン
ネルの列は、直線状である必要はなく、種々の適用のた
めに円弧のような曲線に添ってこれを配置することもで
きる。

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光により試験体（１）の表面または内
   面を、または、後方散乱光または後方反射透過光により
   試験体（１）の層または空間部分を同時的に無接触試験
   するための装置であって、少なくも１つの光源（３）
   と、複数の試験チャンネルとを含み、該試験チャンネル
   は、光電子変換器（4a）と、前記光源と前記光電子変換
   器との間のライトパスに配置された少なくとも１つの光
   チャンネル（5a）とを含み、該光チャンネルにはビーム
   スプリッタエレメントが配置され、各光チャンネルは光
   束を規定する光学エレメントとして構成され、前記ライ
   トパスの少なくとも一部において前記光チャンネルは共
   通のケーシング（6a）内に並置されつ該ケーシングを経
   る凹所として構成され、前記試験体は前記光源と前記光
   電子変換器との間のライトパスに配置され、さらに、前
   記光チャンネル（5a）は対称な共通の面（7a）を有し、
   前記ケーシング（6a）は前記の対称な面において相互に
   分離可能な２つの部分（8a,9a）から構成され、前記ビ
   ームスプリッタエレメントは単一のサブアセンブリを形
   成しかつ前記ケーシング内に取り外し可能に配置された
   ビームスプリッタ（12）の部分として構成され、前記光
   電子変換器（4a）は並置されかつ光源（5a）に対応する
   ビームスプリッタ（12）として同じケーシング（6a）に
   配置されていることを特徴とする、無接触試験装置。
2. 【請求項２】光チャンネル（5a）の試験体側の端部は、
   試験体の表面（11）に平行に形成されかつ配置された表
   面と一致する、請求項（１）に記載の無接触試験装置。
3. 【請求項３】前記光源（３）は、１つの光チャンネル
   （5a）に対応する光放射ダイオードまたはレーザダイオ
   ードからなる、請求項（１）記載の無接触試験装置。
4. 【請求項４】光源（３）は、前記ケーシング（6a）から
   隔てて配置され、光導体（36）を介して前記光チャンネ
   ル（5a）に接続されている、請求項（１）記載の無接触
   試験装置。
5. 【請求項５】前記光電子変換器（4a）は、１つの光チャ
   ンネル（5a）に対応するフォトダイオードからなり、前
   記ケーシング（6a）から隔てて配置されかつ光導体を介
   して光チャンネル（5a）に接続されている、請求項
   （１）記載の無接触試験装置。
6. 【請求項６】各光導体（36）は、光チャンネル（5a）の
   少なくとも一部に少なくとも部分的に配置されている、
   請求項（４）および（５）のいずれか１項に記載の無接
   触試験装置。
7. 【請求項７】ケーシング（6a）の２つの部分（8a,9a）
   は対応する凹所（13,14:39,40）を備え、該凹所は前記
   部分（8a,8b:9a,9b）が結合するとき前記ビームスプリ
   ッタの各サブアセンブリを受け入れる、請求項（１）記
   載の無接触試験装置。
8. 【請求項８】偏光および／またはカラーフィルターエレ
   メント（38）は、光チャンネル（5a）内に配置され、単
   一のサブアセンブリを構成しかつケーシング（6a）内に
   取り外し可能に配置される偏光および／またはカラーフ
   ィルター（38）の部分を構成する、請求項（１）記載の
   無接触試験装置。
9. 【請求項９】前記ケーシング（6a）の前記２つの部分
   （（a,9a）は対応する凹所（13,14:39,49）を備え、該
   凹所は前記部分（8a,8b:9a,9b）を結合する際に前記フ
   ィルター（38）の各サブアセンブリを受け入れる、請求
   項（８）記載の無接触試験装置。
10. 【請求項１０】前記ビームスプリッタエレメント（12）
    は、ストリップミラーエレメントとして構成されてい
    る、請求項（１）記載の無接触試験装置。
11. 【請求項１１】各光チャンネルには第２のストリップミ
    ラーエレメント（38）が配置されており、そのストリッ
    プは、半透過で、基本的にストリップミラーエレメント
    として構成されたビームスプリッタエレメント（12）の
    ストリップに対応し、前記ストリップミラーエレメント
    （38）は単一のサブアセンブリを構成しかつケーシング
    （6a）内に取り外し可能に配置された半透過ストリップ
    ミラーの部分として構成されている、請求項（10）記載
    の無接触試験装置。
12. 【請求項１２】各光チャンネル（5a）に配置された第２
    のビームスプリッタエレメント（38）が設けられてお
    り、該エレメントが、単一のサブアセンブリを形成しか
    つ前記ケーシング（6a）内に取り外し可能に配置された
    ビームスプリッタ（38）の部分として構成され、さら
    に、第１の光電子変換器（4a）が第１のビームスプリッ
    ターエレメント（12）に面すると同じように、第２のビ
    ームスプリッタエレメント（38）に面して配置された第
    ２の光電子変換器（4c）が設けられている、請求項
    （１）記載の無接触試験装置。
13. 【請求項１３】多分滑らかにまたは一様に形成された試
    験体の表面または内面の不整を試験するための請求項
    （１）記載の装置の使用。
14. 【請求項１４】試験体の光を透過する、多分均一のまた
    は一様に形成された層の、または、光を透過する、多分
    均質のまたは一様に形成された空間部分の、不均一性や
    介在物のような不整を試験するための、請求項（１）記
    載の装置の使用。
15. 【請求項１５】試験体の多分静止の表面または内面を、
    移動、振動、膨張、収縮、成長、沈澱等による該面に対
    する位置の変化について試験するための請求項（１）記
    載の装置の使用。
16. 【請求項１６】シャフトの同心性を、該シャフトの回転
    速度の関数として、同心誤差、特に振動について試験す
    るための請求項（１）記載の装置の使用。
17. 【請求項１７】試験体の光を透過する、多分静止の層ま
    たは光を透過する多分静止の空間部分を運動、特に試験
    体の不均一または介在物の振動について、懸濁または浮
    遊する粒子と共に試験するための請求項（１）記載の装
    置の使用。
18. 【請求項１８】試験体の一方の側に入射光または後方散
    乱透過光により該試験体を試験する装置が配置され、該
    試験体の他方の側に前記透過光のための逆反射体が配置
    されている、請求項（13）および（14）のいずれか１項
    記載の、装置の使用。
19. 【請求項１９】試験体の一方の側に入射光または後方散
    乱透過光により該試験体を試験する装置が配置され、該
    試験体の他方の側に前記透過光の吸収体が配置されてい
    る、請求項（13）および（14）のいずれか１項記載の、
    装置の使用。
20. 【請求項２０】試験体の一方の側に入射光または後方散
    乱透過光により該試験体を試験する装置が配置され、該
    試験体の他方の側に前記透過光のための逆反射体が配置
    されている、請求項（15）ないし（17）のいずれか１項
    記載の、装置の使用。
21. 【請求項２１】試験体の一方の側に入射光または後方散
    乱透過光により該試験体を試験する装置が配置され、該
    試験体の他方の側に前記透過光のための吸収体が配置さ
    れている、請求項（15）ないし（17）のいずれか１項記
    載の、装置の使用。