JPH03503571A - 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

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】 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バスに配置され た少なくも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、前記ライトバスの少なく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バスに配置される。

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（ＬＳ　Ｉ　Ｓ）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。したかって、このレーザスキャナ検査装置は、高価で、嵩ぼり、 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。しがたって、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バ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−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−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−８７１０３９５７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−８７１０３ ９５７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（ｐａｃｋ ｉｎｇ　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−２４９１６ｉ５で知られている。

たとえば、ＤＥ−３４２８４３５，ＧＢ−２０２５０４１，ＵＳ−３７３６０６ ５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。５Ｕ−６６６４１８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。ｉ￥ｉｒ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８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フて光チャンネル の少なくも一部に少なく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、これから結合したとき、ビームスプリッタの各サブ アセンブリを受は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ブリを受は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 れたビームスブリシ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−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。光チヤンネル内で行われる規準の機能として、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 バイブ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フた。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効 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、乳濁液、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 無接触で慟〈。

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。

しがたって、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、ウェ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幅の通過するウェブの試験のための、本発明装置の実施例において、 横断面が２．５４Ｘ２．５４ｍｍ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秒の速て、横断面が２ ．５４ｘ２．５４ｍｍ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−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２．５４ｘ２．５４ｍｍ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１００ｍｒｎ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２．５４Ｘ２．５４ｍｍ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、Ｗ Ｏ−８７１０３９５７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＃ｉ３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 間のライトバスに、光チャンネル５ａが配置されている。光源３と変換器４ｂと の間のライトバスには、２つの部分からなる光チャンネル５ａ、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との間のライトバスに配置され 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［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５ ａ、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、９Ｃ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の完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−として構成されたビームスプリッタ−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−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を受は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９ ａ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バス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。ライトバス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、ライトバス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、各試験チャンネル（第１．７図）のためのライトバス１ ６を有し、該ライトバスは光をキャビティ５ａから光電子変換器４ａに導く。ラ イトバス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４ ａ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。ねし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は入れ 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）の満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は入れ 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−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−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 の間のライトバ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−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−８７１０３９５７で知られて いる条こん効牙が得られる９、第１図は、試験体ｌの下方に、装置１０の部分２ ９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を経通する。

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、その光感短調は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）は刀オドダイオード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３３ ａ、３３ｂにより、印刷回路板３１は、ケーブル接続部に受は入れられる嵌め込 み接続部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図に見ら九る 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 た先部分を受け、該先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−ド４ｂに達する。したが って、試験体１は光源３ど変換器４ｂとの間のライトバス「配置される。この配 置の光学的に基本的な工１７．メントは、第１０図に示されている。

耐記の構成において、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第１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、５ｈ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 チャンネルはウィンストン・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。同じごとがケーシング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ヤン 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二ノ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ｌノでいる。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を照明り、、したがって有利には光放射ダイオードであるう第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５ ｂ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 イトバス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の光チヤ ンネル５ａ内に別の光学エレメント３８が配置さ九、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τ１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、９ａ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を受は入れる凹所を形成する。ライトバス４ ．１．４２がライ［・バス１５．２６と同様に設けられており、ライトバスス４ ｉ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ユ、レメンＩ・へお よびご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。光学ゴレメント１２の場合のように、個々の試験チャン ネルと間係″ウー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個のナブアセンブリを構成する。このよ）７／′偏光または カラーフィルター・は、試験がさ第１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。ライトバス４１，４２は、偏光またｉ、ｔ　ｂシーフィ ルター３８に反射した光を光チヤンネル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／だ光によりて試験は乱さない。このことは、光 学エレメント１２に関してのライトバス１５にお１・するどＣ１どんど同様に生 ずるの′７？、図面の簡略化のために図示しない。さらに、ライトバス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のビームスブリッターとして構 成され、それは、単一のサブアセンブリを構成しかっケーシング６ａ内に取り外 し可能に配置された半透過ストリブミラーである。

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とほとんど同しようにケーシ 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−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−１ ２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−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−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、ざ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−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−８７１０３９５７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！２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−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。したがつて、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ゲージング内に、光チャンネル５ｂ の列に平行に配置されるか、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６ａ内ラーは、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、こわのケーシング部分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’　、７ｂ”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１５．４１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、光チヤンネル間の間隔（すなわち光チヤン 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列は装置の変換器側に関 係させることができ、肉部分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、木質的にゼロに減する 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、種々の通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。

５ｂ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. （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、前記ライトバスの少 なく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（１ ２）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. （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. （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. （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（３ ６）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. （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 オ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. （６）各光導体（３６）は、光チャンネル（５ａ）の少なくも一部に少なくも部 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. （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. （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. （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，９ ｂ）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. （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. （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. （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、単一のサブアセンプリを形成し 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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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。