JP3992971B2

JP3992971B2 - ラインライトガイド

Info

Publication number: JP3992971B2
Application number: JP2001380640A
Authority: JP
Inventors: 澤正美大; 津堅治梅
Original assignee: Moritex Corp
Current assignee: Moritex Corp
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: JP2003185851A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク表面形状やピンホールの有無などを光学的に検出する場合に用いるラインライトガイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワーク表面の粗さ、深さ、精密部品の凹凸、円弧部品の形状、フィルム・紙の厚み、溝の深さ、エッチング深さ、塗膜の厚み、金属・非金属の磨耗度、シート・箔・液晶パネルのピンホールの有無などを光学的に検知するために、光切断と称する方法が用いられている。
【０００３】
これは、コンベアで搬送されて来るワークに対して、搬送方向斜め上方から、線状の光スポットを有する帯状光を照射し、その反射光をラインＣＣＤやエリアＣＣＤで検出するものである。
【０００４】
図３はこのような帯状光を照射する照明装置３０を示すもので、タングステンランプ３１から照射された光を反射鏡３２で集光し、コリメータレンズ３３で所要径の平行ビームに変換し、これを拡幅用レンズ３４で扇状に広げた後、凹レンズ３５で平行な帯状光に変換し、最後に集光用半円柱レンズ３６で集光し、線状の光スポットを照射できるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、幅１ｍの金属シート・金属箔の製造ラインでワークに形成されたピンホールを光学的に発見する場合、凹レンズ３５や集光用半円柱レンズ３６の幅も約１ｍ必要になる。
【０００６】
この場合に、上述の各レンズ３３〜３６を用いて、光を拡径したり集光したりして最終的に１ｍの長さの線状光を得るためには、レンズ間距離が離れるため光学系が大型化するだけでなく、レンズ同士の光軸合わせも面倒になるという問題があった。
【０００７】
また、半円柱レンズ３６は、アクリルロッドや石英ロッドで作成されるが、長さが１ｍもあると直径が不均一となって焦点距離がばらついたり、その両端側でしか固定できないことから中央部で撓んだりしやすく、これにより、ワークに照射される光強度が不均一になるという問題を生じた。
【０００８】
特に、ピンホールなどの欠陥は、輝度レべルの高低のみで判断するため、光強度分布が不均一であると、ピンホールがなくても輝度レベルの低いところがピンホールであると誤判断されるおそれがある。
【０００９】
また、光強度分布を予めラインＣＣＤやエリアＣＣＤで測定しておき、各素子ごとに基準光強度を設定しておけば、ピンホールでないところを誤ってピンホールであると誤判断する確率は減るが、認識精度が低下してしまい、ピンホールが形成されていてもこれを看過すおそれがある。
【００１０】
そこで本発明は、小型の光学系で、均一な光強度分布の線状の光スポットを有する帯状光を照射できるようにすることを技術的課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１に係るラインライトガイドは、照射光を案内するバンドルファイバの光出射端が線状に形成されると共に、その光出射端から出射された拡散光を集光して線状の光スポットを形成するリニアフレネルレンズが、前記バンドルファイバの出射光軸に沿って前後に位置調整可能に配設されたラインライトガイドであって、前記リニアフレネルレンズが前記バンドルファイバの光出射端の幅に応じた開口部を有する角筒状の筐体の先端側に配されると共に、当該筐体内をリニアフレネルレンズの光軸方向に沿って前後に摺動するスライダに前記バンドルファイバの光出射端が形成されたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明によれば、バンドルファイバの光入射端から光を照射すると、直線状に形成された光出射端から帯状の光が出射される。
そして、その帯状の光がリニアフレネルレンズでさらに集光され、線状の光スポットが得られる。
【００１３】
このとき、リニアフレネルレンズに入射される帯状の光は、バンドルファイバの光出射端を任意の形状にするだけで得られ、途中に拡幅するためのレンズ系を設ける必要がないので、レンズ同士の光軸合せを行う面倒がなく、光学系を小型に形成できる。
【００１４】
また、帯状の光を集光するリニアフレネルレンズは平面状であり、どんな大きさでも安価に製造できるので、周囲を一回り大きく形成してその部分を固定すれば、光量を低下させることなく、その周囲全体を固定することができ、中央部が歪むこともない。
【００１５】
また、このリニアフレネルレンズは、バンドルファイバの出射光軸に沿って前後に位置調整可能に配設されているので、バンドルファイバの光出射端からリニアフレネルレンズまでの距離を変えることにより、線状の光スポットを集光させる位置の調整が可能となる。
【００１６】
さらに、リニアフレネルレンズが角筒状の筐体先端側に固定され、当該筐体内を摺動するスライダにバンドルファイバの光出射端が形成されているので、スライダを摺動させることにより、バンドルファイバの光出射端からリニアフレネルレンズまでの距離を容易に変えることができる。
【００１７】
また、請求項２の発明のように、筐体及びスライダのいずれか一方に光軸方向に延びる案内溝を形成し、他方に前記案内溝に係合する突起又は突条を形成しておけば、摺動時に光軸がずれたり斜めになることもない。
さらに、請求項３の発明のように、スライダを固定ネジで固定できるようにしておけば、使用中に位置ずれすることもない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係るラインライトガイドを示す説明図、図２はその側面図である。
【００１９】
本例のラインライトガイド１は、光源装置２から出射された照射光を案内するバンドルファイバ３と、その光出射端３outから出射された拡散光を集光して線状の光スポットを形成するリニアフレネルレンズ４を備えている。
【００２０】
光源装置２は、例えば、キセノンランプやクリプトンランプ等の発光ランプ２Ａとその光を集光する楕円反射鏡２Ｂからなり、当該楕円反射鏡２Ｂで集光された光がバンドルファイバ３に入射されるように、その集光点近傍にバンドルファイバ３を接続する光コネクタ２Ｃが形成されている。
【００２１】
バンドルファイバ３は、一端側が光源装置２のコネクタ２Ｃに接続される光入射端３inに形成されると共に、他端が線状の光出射端３outに形成されている。
【００２２】
リニアフレネルレンズ４は、半円柱レンズと等価な屈折特性を有する平面レンズであって、バンドルファイバ３の光出射端３outの幅に応じた開口部５Ａを有する角筒状の筐体５の先端面５Ｂに固定用フレーム６を介して固定されている。
【００２３】
筐体５の先端面５Ｂと固定用フレーム６の間には、リニアフレネルレンズ４の厚さに等しい隙間が形成されるようになっており、リニアフレネルレンズ４の上から固定用フレーム６を筐体５に固定することにより、その先端面５Ｂと固定用フレーム６でリニアフレネルレンズ４を歪ませることなく挟み付けて確実に固定できるようになっている。
【００２４】
前記筐体５内には、先端面５Ｂに取り付けられたリニアフレネルレンズ４の光軸ＬＸ方向に摺動するスライダ７が配され、当該スライダ７の先端面７Ａにバンドルファイバ３の光出射端３outが形成されている。
【００２５】
したがって、スライダ７を摺動させることにより、リニアフレネルレンズ４が、バンドルファイバ３の光出射端３outに対してその出射光軸ＦＸに沿って前後に相対移動することとなり、これにより、線状の光スポットを集光させる位置を自由に調整できる。
【００２６】
なお、光出射端３outは、スライダ７を筐体５に組み込んだ状態で、その出射光軸ＦＸがリニアフレネルレンズ４の光軸ＬＸと同軸に位置するように形成されている。
また、バンドルファイバ３は、スライダ７内のファイバと光ファイバケーブル８のファイバが連続して形成されている場合でも、スライダ７の部分と光ファイバケーブル８が光コネクタ９を介して着脱可能に形成されている場合でもよい。
【００２７】
さらに、筐体５には光軸ＬＸ方向と平行な２本の蟻溝状の案内溝１０、１０が形成され、スライダ７には前記案内溝１０、１０に係合する蟻ほぞ状の突起又は突条１１、１１が形成されており、光出射端３outとリニアフレネルレンズ４を平行に維持したまま摺動できるようになっている。
【００２８】
さらにまた、筐体５の側面には、スライダ７の位置調整用長孔１２が形成され、任意の場所でスライダ７を固定できるように固定ネジ１３が前記長孔１２に挿通されて設けられている。
【００２９】
以上が本発明の一例構成であって、次にその作用を説明する。
例えば、幅１ｍの金属シート・金属箔の製造ラインでワークに形成されたピンホールを光学的に発見する場合、バンドルファイバ３の光出射端３outを長さ１ｍ程度、幅１ｍｍ程度に形成し，これにあわせて、リニアフレネルレンズ４や筐体５を設計する。
【００３０】
そして、筐体５にリニアフレネルレンズ４を取り付けて、製造ラインの斜め上方約１０ｃｍの位置に所定角度で筐体５を固定し、スライダ７を組み込む。
ここで、リニアフレネルレンズ４の焦点距離ｆ＝３３ｍｍ、製造ラインまでの距離ｂ＝１００ｍｍとすると、光出射端３outからリニアフレネルレンズ４までの距離ａは、
１／ｆ＝（１／ａ）＋（１／ｂ）
より、ａ＝５０ｍｍ程度であるので、その位置にスライダ７を移動させて固定する。
なお、実際には、固定ネジ１３を緩めて、光スポットを観察しながらスライダ７を動かし、シャープに結像したところで固定ネジ１３を締めればよい。
【００３１】
これにより、製造ラインに沿って連続的に搬送される金属シートや金属箔の表面に、シャープに結像された均一な光強度の線状の光スポットを照射することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、バンドルファイバを用いて所定幅の帯状の光をリニアフレネルレンズに入射させており、光路中に光を拡幅するためのレンズ系を設ける必要がないので、レンズ同士の光軸合せを行う面倒がなく、光学系を小型に形成することができ、また、リニアフレネルレンズは周囲全体を固定し易いので中央部が歪むこともなく、光強度分布が均一の線状の光スポットを得ることができるという大変優れた効果を奏する。
【００３３】
さらに、リニアフレネルレンズは、バンドルファイバの出射光軸に沿って前後に位置調整可能に配設されているので、バンドルファイバの光出射端からリニアフレネルレンズまでの距離を変えることにより、線状の光スポットを集光させる位置を任意に調整できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラインライトガイドを示す説明図。
【図２】その側面図。
【図３】従来の光学系を示す説明図。
【符号の説明】
１………ラインライトガイド
２………光源装置
３………バンドルファイバ
４………リニアフレネルレンズ
３in……光入射端
３out……光出射端
５………筐体
５Ａ……開口部
５Ｂ……先端面
７………スライダ
７Ａ……先端面
ＬＸ……光軸
ＦＸ……出射光軸
１０………案内溝
１１………突条

Claims

照射光を案内するバンドルファイバ（３）の光出射端（３out）が線状に形成されると共に、その光出射端（３out）から出射された拡散光を集光して線状の光スポットを形成するリニアフレネルレンズ（４）が、前記バンドルファイバ（３）の出射光軸（ＦＸ）に沿って前後に位置調整可能に配設されたラインライトガイドであって、
前記リニアフレネルレンズ（４）が前記バンドルファイバ（３）の光出射端（３ out ）の幅に応じた開口部（５Ａ）を有する角筒状の筐体（５）の先端側に配されると共に、当該筐体（５）内をリニアフレネルレンズ（４）の光軸（ＬＸ）方向に沿って前後に摺動するスライダ（７）に前記バンドルファイバ（３）の光出射端（３ out ）が形成されたことを特徴とするラインライトガイド。
前記筐体（５）及びスライダ（７）のいずれか一方に光軸（ＬＸ、ＦＸ）方向に延びる案内溝（１０）が形成され、他方に前記案内溝（１０）に係合する突起又は突条（１１）が形成された請求項１記載のラインライトガイド。
前記スライダ（７）を所望の位置で固定するための固定ネジ（１３）が設けられた請求項１又は２記載のラインライトガイド。