JP3171325U - 歪検査器 - Google Patents

Abstract

【課題】検査器全体としての軽量化や簡素化を実現した歪検査器を提供する。【解決手段】歪検査器１は、矩形状の板部材２と、板部材２に埋め込まれたアナライザー３と、板部材２を支持する２本の支柱４と、支柱４の土台を兼ねた本体５と、本体５の内部に設けられたポラライザー６とから構成されている。アナライザー３は、円板形状の第１偏光板で構成されている。ポラライザー６は、被検査体を第１偏光板と挟むように対面的に設けられる第２偏光板と、第２偏光板の下面に設けられる拡散板と、拡散板の下方に設けられる面照明装置と、面照明装置を格納するホルダーと、ホルダーの底面中央に配設される発光ダイオードとから構成されている。なお、アナライザー３及びポラライザー６を夫々構成する各要素は、同一の軸（検査軸）上に配設されている。【選択図】図１

Description

本考案は、光学測定機器に関し、より詳しくは、光を透過する被検査体について、光が通過する際に生じる光弾性現象を利用して、被検査体に作用する外部応力、或いは被検査体中に存在している内部応力に基づいて、歪を検査する機器に関する。

一般に、ガラス製品やアクリルをはじめとする樹脂製品等は、加工時の熱分布の不均衡等によって歪が生じる場合があり、この歪は強度低下や自然破壊等を引き起こす要因となる。
そのため、品質管理や安全等の面を考慮すると、製品製造時や製品出荷時等においては製品内の残留応力に基準値を設けて検査を行い、基準値を超えたものを排除する等、品質検査や製品管理を行う必要がある。

ガラス製品やアクリルをはじめとする樹脂製品等が光を透過するものである場合、製品内の歪を可視化し検査する手法として、光学特性の一つである光弾性現象を応用した手法が広く用いられている。
この手法は、物体に外部応力や内部応力が生じている場合、その物体の内部を光が通過する時にその部分において光が複屈折するという現象を利用して、複屈折の強弱やその分布状況から、物体に作用する外部応力や物体の内部に存在している内部応力の状態を調べるものである。

より具体的な例としては、直交ニコル法を用いた手法が挙げられる。
この手法では、被検査体を挟むように、２つの偏光板を、その偏光軸を相対的に９０度回転移動させた状態で配置し、１方の偏光板の外側から内部へ光を照射し、他方の偏光板の外側から観察する。
ここで、被検査体の内部に歪が存在しない場合、１つ目の偏光板を通過することで直線偏光となった照射光は、そのままの状態で被検査体中を通過して２つ目の偏光板へ到達することになり、偏光軸が９０度回転移動した状態で設けられている２つ目の偏光板で照射光が遮断される。
そのため、２つ目の偏光板の外側から観察した時、光はほとんど遮られて暗黒になる。

それに対して、被検査体の内部に歪が生じている場合、歪が存在する部分では複屈折が生じることから、１つ目の偏光板を通過した直線偏光の照射光は、被検査体中における歪が生じている部分にて複屈折する。
即ち、光弾性現象が生じる。
その結果、２つ目の偏光板の外側では、歪の大きさに応じた量の光が観察され、歪の分布状態が光の模様（例えば、放射状や縞状）として現れる。

ここで、従来、上記の照射光を照射する装置の光源としては蛍光灯や白熱電球といった拡散性を有するものが用いられてきたが、蛍光灯や白熱電球を光源として用いた場合、光源の特性上照射光に色むらや明暗差が生じ、これらは歪量測定の際に誤差を生じさせる要因となっていた。
そのため、照射光の平面的な均一化を図るために、光源と、光源からの照射光が最初に当たる拡散板との距離を相当程度離さなければならず、照明装置を小型化することは困難であった。

また、蛍光灯や白熱電球はそれ自体が多量の熱を発するため、これらを光源として用いた場合、光源自体の発熱によって偏光板自体に熱による歪を生じさないよう、機器内部に大きな空間を確保する必要や空冷するためのファンを装着する必要がある等、機器全体としての大型化、重量化や構造の複雑化を招来していた。

そこで、小型でありながら多くの光量を発生させることが可能であり、且つ、蛍光灯や白熱電球と比較した場合にそれ自体から発せられる熱量が少ない発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として採用することが模索されていた。
しかしながら、発光ダイオードはその特性上、照射光の指向性が強く、光源を蛍光灯や白熱電球から発光ダイオードに代替するだけでは、一定の大きさを有する被検査体を検査するために必要とされる、広面積に亘る均一な照射光を得ることは困難であった。

一方、照射光の指向性が強い光源が発する照射光を広面積に亘って均一に照射する技術が知られていた（特許文献１）。

特開２００８−２７８８６号公報

本考案は以上のような事情に鑑みてなされたものである。即ち、本考案は、ガラス製品等の歪を検査する機器で用いる照射光の光源として発光ダイオードを採用し、広面積に亘って均一な照射光を得ることができる手段を照明装置に備えることにより、照明装置の小型化を実現し、且つ、シンプルな構造とすることで機器全体としての小型化、軽量化や簡素化を実現した歪検査器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本考案に係る歪検査器は、
第１偏光板と、
前記第１偏光板と任意の距離をおいて対面的に設けられ、前記第１偏光板の側に検査面を形成する第２偏光板と、
前記第２偏光板の前記第１偏光板側とは反対側の面に配設される拡散板と、
前記拡散板の前記第２偏光板側とは反対側の面より該拡散板に対して光を照射する照明装置と、
前記照明装置を格納するホルダーと、
前記ホルダーの底面に配設される光源と
を有する歪検査器において、
前記光源が、発光ダイオードであり、
前記照明装置が、前記発光ダイオードが発する光を均一に照射する面照明装置であること
を特徴とする。

本考案に係る歪検査器によれば、照射光の光源として発光ダイオードを採用し、広面積に亘って均一な照射光を得ることができる手段を照明装置に備えることにより、照明装置の小型化を実現し、且つ、シンプルな構造とすることで機器全体としての小型化、軽量化や簡素化が実現する。

本考案の一実施形態に係る歪検査器を示した斜視図である。 本考案の一実施形態に係る歪検査器のアナライザー及びポラライザーの構成要素を示した分解図である。 本考案の一実施形態に係る歪検査器の面照明装置及びホルダーの構成を示した断面図である。

以下、図面を参照しながら本考案に係る歪検査器の一実施形態を詳細に説明する。

図１は、本考案に係る歪検査器１の全体図を示した斜視図である。
図示されるように、歪検査器１は、矩形状の板部材２と、板部材２に埋め込まれたアナライザー３と、板部材２を支持する２本の支柱４と、支柱４の土台を兼ねた本体５と、本体５の内部に設けられたポラライザー６とから構成されている。

図２は、本考案に係る歪検査器１のアナライザー３及びポラライザー６の構成要素を示した分解図である。
図示されるように、アナライザー３は、円板形状の第１偏光板７で構成されている。
ポラライザー６は、被検査体（図示せず）を第１偏光板７と挟むように対面的に設けられる第２偏光板８と、第２偏光板８の下面に設けられる拡散板９と、拡散板９の下方に設けられる面照明装置１０と、面照明装置１０を格納するホルダー１１と、ホルダー１１の底面中央に配設される発光ダイオード１２とから構成されている。

なお、アナライザー３及びポラライザー６を夫々構成する各要素は、図２に示されるように、同一の軸（検査軸）上に配設されており、第１偏光板７と第２偏光板８の間の距離については特に限定されず、例えば、被検査体の大きさ等に応じて適宜選択することができる。

次に、本考案の特徴的構成部分である面照明装置１０について詳細に説明する。

図３は、本考案に係る歪検査器１の面照明装置１０及びホルダー１１の構成を示した断面図である。
図示されるように、本実施形態に係る面照明装置１０は、光を反射及び乱反射させる内側反射部１５及び側面反射部１６を夫々底面及び側面に備え、且つ、光を透過、反射及び乱反射させる放射側反射手段としての放射側反射部１３を上面に備えると共に発光ダイオード１２用の開孔１７を底面中央に備えるケーシング１８を有する。
放射側反射部１３は、発光ダイオード１２用の開孔１７の真上部分に所定範囲の中央反射部１３ａと該中央反射部１３ａの外周囲に外方反射部１３ｂとを備える。
外方反射部１３ｂは、所定の反射率を有し一部光を透過、反射及び乱反射する反射部材からなり、中央反射部１３ａは、外方反射部１３ｂの反射率より高い反射率を有する光透過性の反射部材で形成されている。

内側反射部１５、側面反射部１６及び放射側反射部１３には、光吸収の少ない材質が用いられている。
つまり、ケーシング１８は、その底面の内側反射部１５と側面の側面反射部１６とを有しているため、発光ダイオード１２から放射された光は、これらの反射部にて吸収されることなく多重的に反射される。
したがって、発光ダイオード１２から放射された光を略全て利用することが可能な構造となっている。

以上説明した面照明装置１０によれば、発光ダイオードから照射された指向性の強い光は、一定量が中央反射部１３ａを透過し、残りが中央反射部１３ａによって反射される。
中央反射部１３ａによって反射された光は、内側反射部１５、側面反射部１６及び外方反射部１３ｂによって多重反射しながら、外方反射部１３ｂを透過する。
これによって、光量の多い中央部分での光透過量を制限し、中央以外の部分の光透過量を増大させることができるため、照射光の均一化を図ることができる。
また、発光ダイオードから照射された光をケーシング１８内で多重反射させることができるため、従来の照明装置と比較して高さ方向の寸法を小さく、即ち小型化することができる。

ここで、外方反射部１３ｂは、中央から離れるに従って開口面積が大きくなる複数の環状或いはドット状等の開口部１４を備えることができる。
これにより、中央から離れるに従って光透過量を増大させることができるため、照射光をより均一化することができる。

なお、中央反射部１３ａを始めとする各部の具体的な材質等については特に限定されず、適宜選択することができる。
例えば、中央反射部１３ａとしては、周知の光学反射板を用いても良く、また、光学反射膜を蒸着して形成しても良い。
また、放射側反射部１３としては、すりガラス等の光拡散プレートを用いても良い。

面照明装置１０としては、具体的には特許第４２８０２８３号公報に記載されている装置、より具体的な製品例としては、「フラッタ」（株式会社オプトデザイン製）を用いることができる。

上記において、本考案の好適な実施形態の一つについて説明したが、本考案は上記の実施形態に限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能であることは言うまでもない。

例えば、上記の実施形態においては光源として一つの発光ダイオードを用いているが、発光ダイオードの個数は一つに限られず、より多くの光量を得るために、複数個の発光ダイオードを集合させて用いることも当然に可能である。

発光ダイオードは光の３原色である赤、緑及び青の発光素子を含むものを用いて良い。

また、発光ダイオードは表面実装型を用いても良い。

さらに、上記の実施形態においては発光ダイオードをホルダー１１の底面中央に配設しているが、面照明装置の各部の反射率等を変更すること等によって均一な照射光を得ることができる限り、機器内の設計都合等に応じて、ホルダー１１の底面における任意の位置に配設して良い。

１ 歪検査器
２ 板部材
３ アナライザー
４ 支柱
５ 本体
６ ポラライザー
７ 第１偏光板
８ 第２偏光板
９ 拡散板
１０ 面照明装置
１１ ホルダー
１２ 発光ダイオード
１３ 放射側反射部
１３ａ 中央反射部
１３ｂ 外方反射部
１４ 開口部
１５ 内側反射部
１６ 側面反射部
１７ 開孔
１８ ケーシング

Claims (4)

1. 光を透過する物体に作用する外部応力や物体中に存在する内部応力に基づいて歪を検査する歪検査器であって、
   第１偏光板と、
   前記第１偏光板と任意の距離をおいて対面的に設けられ、前記第１偏光板の側に検査面を形成する第２偏光板と、
   前記第２偏光板の前記第１偏光板側とは反対側の面に配設される拡散板と、
   前記拡散板の前記第２偏光板側とは反対側の面より該拡散板に対して光を照射する照明装置と、
   前記照明装置を格納するホルダーと、
   前記ホルダーの底面に配設される光源と
   を有する歪検査器において、
   前記光源が、発光ダイオードであり、
   前記照明装置が、前記発光ダイオードが発する光を均一に照射する面照明装置であること
   を特徴とする歪検査器。
2. 請求項１に記載の歪検査器において、
   前記発光ダイオードは、１つ又は複数個の発光ダイオードの集合体で形成されていることを特徴とする歪検査器。
3. 請求項１又は２に記載の歪検査器において、
   前記発光ダイオードは、光の３原色である赤、緑及び青の発光素子を含むものであることを特徴とする歪検査器。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の歪検査器において、
   前記発光ダイオードは、表面実装型であることを特徴とする歪検査器。