JPH03189606A - ラインポイントライトガイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多数の光ファイバの一端部を束ねて光入射
端とし、他端部をライン状に配列して光放射端としたラ
インポイントライトガイドに関する。

〔従来の技術〕

一般に、透明または半透明のシート材の傷を光学的に検
査する光学式傷検査装置には、ライン状光源とラインセ
ンサとを組合せたものにより検査対象の光学情報を収集
する方式が採用されている。

第４図はこの種の光学式傷検査装置の斜視図である。同
図において、検査対象としてのシート材１はＡ矢印方向
に走行する。このシート材１の傷を検査するために、そ
の下方にライン状光源２゜３が設置され、さらに、その
上方にライン状光源４が設置されている。これらのライ
ン状光源２〜４はいずれもシート材１の進行方向に対し
て光放射ラインが直角になるように据付けられており、
シート材１の透過率、傷の形状等により単独、あるいは
組み合わせて点灯し、光を照射することができる。一方
、これらのライン状光源２〜４で照射された部位の光学
情報を得るべく、シート材１から見てライン状光源４よ
りも上方に離れた位置にラインセンサ５が設置されてい
る。このラインセンサ５は画像処理装置６に接続されて
いる。

しかして、シート材１がＡ矢印方向に走行する過程で、
横幅全体に亘る細長い部位の透過光、反射光あるいはそ
の両者がラインセンサ５で受光され、そのライン情報が
画像処理装置６で処理され、これによってシート材１に
傷があるか否か、傷があったとすれば長手方向のどの部
位であったか等を判定することができる。

ところで、このような光学式傷検査装置には高輝度で照
射ムラの少ないライン状光源が要求される。かかる要求
に対して、光ファイバを用いたラインポイントライトガ
イドおよびその光学系が、例えば、特開昭８３−９８６
０６号公報、特開平１−１２８６０３号公報等に開示さ
れている。

これらのラインポイントライトガイドは、多数の光ファ
イバの一端部を束ねて光入射端とし、他端部をライン状
に配列して光放射端としたものである。したがって、こ
のラインポイントライトガイドの光放射端を前述のライ
ン状光源２〜４の位置に配置すればよいことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したラインポイントライトガイドは、そ
の透過光または反射光が直接ラインセンサに入射する場
合、画像処理装置でラインセンサ出力の補正を行なう必
要があった。この理由を以下に説明する。

第５図（ａ）に示すように、シート材１の表面に対して
ラインセンサ５の向きが垂直で、ラインポイントライト
ガイド７の光放射端の向きが斜めであったとすれば、シ
ート材１の表面での拡散反射をＫＲがラインセンサ５に
入射する。また、第５図（ｂ）に示すように、ラインセ
ンサ５の向きがシート材１の表面に対して垂直で、ライ
ンポイントライトガイド７の光放射端の向きがシート材
１の裏面に対して斜めであったとすれば、シート材１を
透過した拡散透過光ＫＴがラインセンサ５に入射する。

ラインセンサ１とラインポイントライトガイド７とがこ
のような関係にあれば、ラインセンサ１の各センサの出
力は、第５図（Ｃ）に示すように、センサ配列範囲の全
体に亘ってほぼ等しく、照射ムラは少ない。

一方、第６図（ａ）に示すように、シート材１の表面に
対してラインポイントライトガイド７の光放射端を斜め
にし、その光が直接反射する位置にラインセンサ５を設
置したとすれば、ラインセンサ５には正反射光ＤＲが入
射する。また、第６図（ｂ）に示すように、シート材ｌ
の裏面に対してラインポイントライトガイド７の光放射
端を垂直に向け、ちょうどその反射側にラインセンサ５
を設置したとすれば、ラインセンサ５に直接透過光ＤＴ
が入射する。ラインセンサ５とラインポイントライトガ
イドとがこのような位置関係にあった場合、ラインセン
サ５の各センサの出力は、第６図（Ｃ）に示すように、
センサ配列範囲の中央部が大きく、両端部が徐々に小さ
くなる。この原因は光ファイバからの放射光が強い指向
性を持つためと考えられる。すなわち、第７図（ａ）に
光強度のベクトルを、第７図（ｂ）に光軸からの角度に
対する光強度特性をそれぞれ示すように、光軸に沿う方
向が最大で、これよりも僅かにずれると極端に小さくな
る。これに対してラインセンサ５は横幅方向の中央に設
置されているため、シート材１の中央部におけるライン
ポイントライトガイドの放射光がラインセンサ５に向か
う割合は高いが、シート材１の端部におけるラインポイ
ントライトガイドの放射光がラインセンサ５に向かう割
合は低くなる。

かくして、従来のラインポイントライトガイドは、正反
射光または直接透過光を用いてシート材１の傷を検査し
ようとすると、ラインセンサのセンサ配列方向に対して
中央部の出力が大きく、両端部の出力が徐々に小さくな
るという問題点があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、正反射光または直接透過光を受光するようにライン
センサを配置したとしても、このラインセンサから見た
ライン方向の照度分布特性を平坦にすることのできるラ
インポイントライトガイドを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 この発明に係るラインポイントライトガイドは、光ファ
イバをライン状に配列した光放射端に、各光ファイバの
放射光をライン配列方向の所定点に集光する集光レンズ
を設けたものである。

〔作　　用〕

ラインポイントライトガイドの光放射端がライン状に長
く分布しているのに比べてラインセンサの各センサの分
布長は格段に短く、しかも、光ファイバが強い指向性を
持つことに起因してラインセンサから見たライン方向の
照度分布にムラを生じる。この場合、光ファイバの放射
光を全て光センサ方向に屈折させるならば、ラインセン
サから見たライン方向の照度分布は一様となる。

一方、ラインポイントライトガイドとラインセンサとの
位置関係は、ラインポイントライトガイドのライン状の
光放射端の中央部にラインセンサを配置するのが普通で
あるが、ラインセンサをライン方向のいずれか一方の偏
った位置に設けてもシート材の検査は可能である。

そこで、この発明においては、ラインセンサが設けられ
る点を所定点として、各光ファイバの放射光をライン配
列方向の所定点に集光する集光レンズを設けている。

これによって、ラインセンサから見たライン方向の照度
分布特性を平坦にすることができる。

〔実　施　例〕

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の一実施例に係るラ
インポイントライトガイド１０の構成を示す斜視図およ
び部分断面図である。同図において、多数本の光ファイ
バ１１の一端は円形の結束部材１２により束ねられて光
入射端を形成し、これらの光ファイバ１１の他端は細長
い整列部材１３によりライン状に整列せしめられて光放
射端を形成している。また、光放射端には集光レンズと
してのフレネルレンズ１４が装着されている。この場合
、フレネルレンズ１４は整列部材１３に対応して細長く
形成され、その先軸１５が長手方向の中点に位置するよ
うにして、図示省略の取付金具により光ファイバ１１の
端面に密着されるか、あるいは、接触によるフレネルレ
ンズ１４自体の損傷を防ぐためにｌｌ１１１１程度の間
隙をもたせて装着されている。

第２図は直接透過光を用いてシート材１の傷を検査する
場合のラインポイントライトガイド１０と、ラインセン
サ２０との相互位置関係を示す説明図である。同図にお
いてラインセンサ２０は集光レンズ２１を付帯しており
、シート材１の横幅方向の中心に設置されている。また
、ラインセンサ２０とシート材１との距離を９１、シー
ト材１とフレネルレンズ１４との距離をｇ２、フレネル
レンズの焦点距離をｆとするとき次式の関係が成立する
ように配置されている。

ｆ−１１１＋１２　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（１）なお、この場合、ラインセンサ用の集
光レンズ２１の焦点位置はシート材１の被検査面とし、
シート材１とフレネルレンズ１４との距離ｇ２は、集光
レンズ２１の焦点深度の範囲外に光ファイバ１１の光放
射端面がくることが望ましい。

第３図（ａ）　、（ｂ）はラインセンサ２０としてライ
ンＣＣＤカメラを用い、それぞれフレネルレンズ１４を
装着しない場合、フレネルレンズ【４を装着した場合に
おける実際の出力特性である。これらの図から明らかな
ように、フレネルレンズ１４を装着しない場合には中央
部と側部とで出力に最大３６％程度のムラがあるが、フ
レネルレンズ１４を装着すると、側部の出力が増大して
約１０％程度のムラに抑えられている。これはフレネル
レンズ１４によってライン方向の照射ムラが改善された
ことに他ならない。

因みに測定条件を示すと下記の通りである。

（１）　　フレネルレンズ１４の焦点距離ＣＣＤカメラ
側　　　　　　　　ａ　−１０８０ｍｍラインポイント
ライトガイド側ｂ　−側部０００ｍｍ（２）ラインＣＣ
Ｄカメラ用集光レンズ２１の特性焦点距離　　　　ｆ−
５０ｍｍ 絞　　　　　リ　　　　　　　　　Ｆ−４焦点合わせ位
置　ＩＩ　１−８８０ｍ＋５（３）ラインＣＣＤカメラ
とフレネルレンズ１４間距離１１　＋　Ｉ）　２−１０
８（１＋” なお、上記実施例では、ラインセンサ２０が光放射端の
中央部にあることを前提としてフレネルレンズ１４の光
軸をライン状の光放射端の中点に合わせたが、ラインセ
ンサ１４を側方の偏った位置に据付けなければならない
とき、フレネルレンズ１４の光軸をラインセンサに合致
するように装着すれば、上述したとほぼ同様な結果が得
られる。

なおまた、上記実施例では光ファイバの放射光をライン
配列方向の所定点に集光するレンズとしてフレネルレン
ズを用いたが、これ以外に、例えば球面レンズを細長く
加工したものであっても、あるいは、球面レンズ自体を
用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、この発明のライン
ポイントライトガイドによれば、先ファイバの各放射光
をライン配列方向の所定点に集光する集光レンズを光放
射端に設けたので、ラインセンサから見たライン方向の
照度分布特性を、従来のものに比べて格段に平坦にする
ことができ、これによって正反射光または直接透過光を
用いても何の支障もなくシート材の検査ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）はこの発明のラインポイント
ライトガイドの一実施例を示す斜視図および部分断面図
、第２図は同実施例を光学式傷検査装置に適用した場合
のラインセンサとの位置関係を示す説明図、第３図（ａ
）　、（ｂ）は光学式傷検査装置に従来のラインポイン
トライトガイドを適用した場合と本実施例を適用した場
合とを比較するためのラインセンサの出力特性図、第４
図は一般的な光学式傷検査装置の斜視図、第５図（ａ）
　、　（ｂ）　、（ｃ）および第６図（ａ）　、　（ｂ
）　、　（ｅ）はそれぞれラインポイントライトガイド
およびラインセンサの相対位置と併せて、このラインセ
ンサの出力特性を示した図、第７図（ａ）　、　（ｂ）
は光ファイバの指向性をベクトルと強度特性図で示した
図である。 ｌＯ・・・ラインポイントライトガイド、１１・・・光
ファイバ、１２・・・結束部材、１３・・・整列部材、
１４・・・フレネルレンズ。 発明者　木　村　宏　晃 布　　施　　正　　樹 戸　　　１）　　正　　　利

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数本の光ファイバの一端を束ねて光入射端とし
   、他端をライン状に配列して光放射端とするラインポイ
   ントライトガイドにおいて、前記光ファイバの各放射光
   をライン配列方向の所定点に集光する集光レンズを前記
   光放射端に設けたことを特徴とするラインポイントライ
   トガイド。