JPH04131758U - 光学的汚れを検出するための検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案はセンサシステムの検出表面上に所定の
レベルの汚れが蓄積していることを検出するための検査
装置を提供することを目的とする。 【構成】本考案は、各々が時分割制御され、電磁エネル
ギが照射される少なくとも１つの検出表面を有し、電磁
エネルギを検出するための複数の光学素子からなる検出
手段と； この検出手段と接続され、この検出手段が電
子エネルギを検出した時、表示を行う表示手段と； 各
々がモニタ領域からの放射エネルギを妨害しないような
前記検出手段の検出表面近傍に設けられ、この検出表面
を照射するように設けられた少なくとも１つの赤外線出
力ダイオードとからなり； 前記ダイオードからの放射
エネルギからの密度は検出表面に所定の量の汚れが蓄積
した場合のみ、前記検出手段が前記ダイオードの放射エ
ネルギを検出するように設定れされていることを特徴と
する光学的汚れを検出するための検査装置であることを
特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の分野】

本考案は光学装置に係り、特に光学デテクタの表面を検査し、このデテクタの 性能を低下させる可能性のある汚れを検出する検査装置に関する。

【０００２】

【従来技術および従来技術の問題点】

種々のシステムが、電磁エネルギ、特にある範囲の電磁スペクトル内の電磁エ ネルギを検出するデテクタを用いている。可視光または赤外線エネルギに反応す るデテクタが特に有用である。たとえば、軍用の乗物で発生した火災を検出する システムは、２個のデテクタを有する。一方のデテクタは、可視スペクトル内の エネルギを検出でき、他方は赤外線スペクトル内のエネルギを検出できる。これ 等の火災デテクタはデテクタの表面にちり、グリース、油およびその他の汚れが 付着する可能性のある場所に設けられ、これ等の場所は一般的に比較的に接近が 困難である。検出器表面上のそのような汚れは、デテクタに到達する電磁エネル ギの量を減少させるので、検出の性能を低下させる。（技術文献においては、デ テクタとセンサとは、時々同義的に用いられる。本願明細書中では、デテクタは 、電磁放射エネルギを電気信号に変換する放射感応素子を示す。センサは、少な くとも１個のデテクタを用いたシステムを示し、デテクタの信号を増幅し、処理 する他の電子回路を有する。） 従来、内蔵型検査装置が、デテクタまたはセンサの表面に蓄積する汚れを検出 するために用いられていた。このような従来のシステムは、保護窓を有し、この 保護窓の後に紫外線（ＵＶ）エネルギ源と紫外線エネルギデテクタとが設けられ ている。紫外線エネルギは窓を介して伝達され、窓の外側近傍に設けられた小型 のレフレクタによって、紫外線なエネルギデテクタに反射される。

【０００３】 汚れの蓄積を検出する他の従来のシステムは、可視スペクトルのみを検出する 検出器を用い、検出を行っている。自己検査を行うために、デテクタの前方外部 に設けられた電球が点灯し、適当な信号でそれぞれのデテクタを刺激する。

【０００４】 一般に、以上の従来のシステムのように１個以上のデテクタを用いた場合、各 デテクタは、窓の汚れを検出するために、専用の内蔵型検査装置を必要とする。 例外として、電球のように、内蔵型の検査用光源が、数個のデテクタをカバーで きる程大きい場合がある。しかし、ほとんどのシステムでは、重量と大きさを最 小にする都合上、検査用光源が大きすぎることは望ましくない。

【０００５】 紫外線および可視光線デテクタの窓の汚れを検出する技術はあるが、赤外線デ テクタの窓の汚れを検出する技術はない。赤外線デテクタは、しばしば広いスペ クトルパスバンドを持っているが、通常は、感度を重要な範囲に限定するために 狭帯域フィルタと共に用いられる。したがって、外部に設けることができるソー スを見つけることが不可能になり、汚れの蓄積を自動的にモニタすることができ ない。したがって、光学表面の検査は、定期保守点検の際行なわれる。

【０００６】 ＩＲデテクタの適当な外部ソースがなかったので、通常内部ソースが用いられ る。これ等の内部較正ソース（ＩＣＳ）は、一般的にフィルタのデテクタ側に設 けられ、しばしば窓の内側でかつデテクタ側に設けられる。ＩＣＳを用いた場合 は、窓の汚れをモニタすることはしないで、もっぱらデテクタと関連した電子装 置の機能を検査するだけである。

【０００７】 従来、この問題を解消するために、テストソースを重点的に改良を行っていた 。すなわち、適当なソースの発見に力を注いでいた。

【０００８】 ガスおよび色素レーザはあまりにも大きく、かつ高価である。鉛塩ダイオード レーザは小型であるが、非常に小さな出力を発生するために低温冷却を必要とす る。現在、この問題を解決するのに一番よい方法は、おそらく赤外線透過窓の後 に、コイルを用いる方法であろう。しかし、この方法においても、ソースはデテ クタの窓に非常に接近して運動し、数アンペアの電流パルスが印加されるので、 小型で指向性があり、かつ低電力のソースは、（可視およびＵＶ線の範囲でのよ うにはいかず）赤外線の範囲では得られない。

【０００９】 さらに、各デテクタまたは光学素子が専用の内蔵外部検査ソースを必要としな いことが望ましい。外部光学的表面が多く存在すればするほど、悪い環境では破 損する可能性が大きくなる。さらに、外部素子の数が多くなると、価格と複雑さ が増す。一方、外部素子が内部素子で置換えることによって以上の欠点を軽減で きる。

【００１０】

【考案の目的】

本考案は、従来のデテクタシステムの前記した問題を解消するためになされた ものであり、その目的は、デテクタまたは光学素子のアレーの表面上に所定のレ ベルまで汚れが蓄積した時、検査不良を記録し、かつこの動作デテクタの視野を ほとんど妨げないで行なう内蔵型検査装置を提供することである。

【００１１】 本考案の他の目的は、デテクタまたは光学素子の表面に蓄積した汚れを検出す るための内蔵型基準チャンネルテスタを有し、この検出動作を最小の価格および 複雑さで行うことができるセンサシステムを提供することである。

【００１２】

【考案の構成および効果（要約）】

従来の装置の欠点を除去し、以上の目的を達成するために、本考案はセンサ システムの検出表面上に所定のレベルの汚れが蓄積していることを検出するため の装置を提供する。この装置は、汚れの蓄積を測定する基準チャンネルを有して いる。

【００１３】 この基準チャンネルは、検出される電磁エネルギが照射される表面を有する１ 個以上のデテクタと；デテクタが電磁エネルギを検出した時、表示を行う表示シ ステムと；デテクタの検出表面近傍に配置され、検査用放射エネルギが検出表面 に当たるように方向が設定された少なくとも一つ以上の電磁エネルギのテストソ ースとからなる。テストソースの放射エネルギの密度は、検出表面に所定量の汚 れが蓄積した場合のみ、デテクタがテストソース放射エネルギを検出するように 較正されている。ほとんどの設置場所において、汚れは全てのデテクタに比較的 一様に蓄積される。したがって、基準チャンネルの光学表面上の汚れの蓄積を検 出することによって、近くの他の全ての光学表面上の汚れの蓄積を測定すること ができる。

【００１４】 このように、本考案では、窓の汚れを検査するために従来必要とされた多数の 外部テストソースの代わりに、基準チャンネルを用いている。基準チャンネルを 構成する際、動作する波長を、効率的で、小型で、低電力のエミッタが使える値 に設定し、かつ汚れの蓄積が他の光学表面より基準チャンネル光学表面に速く行 なわれるように設定する。したがって、基準チャンネルは最も悪い汚れを示す。 基準チャンネルは、実際のシステムにおいて、専用基準チャンネルとして役立 つ一方で、他のデテクタチャンネルの内部較正ソース（ＩＣＳ）と共に用いるこ とによって、しばしばより有用になる。

【００１５】 実際のシステムでは、基準チャンネルとしＩＣＳとを組合せて用いることによ ってシステム的に非常な効果がある。すなわち、デテクタの機能が検査されると 同時に、光学表面の汚れも検査される。

【００１６】 ある環境においては、ＩＣＳの代わりに基準チャンネルを用いた方がよい。基 準チャンネルに非常に適したソースとして、たとえば小型ソリッドステート発光 ダイオードがある。これ等の発光ダイオードとしては、発光を全て狭い視野（た いていは１０°）に集光させるマイクロレンズを有した小さな容器に入ったもの が市販されている。もし、システムで用いている光学チャンネルが通常の発光ダ イオードを含む場合は、基準チャンネルデテクタを除き、基準チャンネルの機能 を対応したシステムチャンネルを時分割制御して行う方が望ましい。この構成で は、通常、ＩＣＳによって与えられる刺激が基準チャンネルの外部ＬＥＤによっ て与えられるので、上記システムチャンネルはＩＣＳを必要としない。したがっ て、ＩＣＳによって行なわれる機能試験が基準チャンネルテストソースによって 行える一方で、基準チャンネルが窓の汚れを検査できる。

【００１７】 デテクタグループの検出表面のひどい汚れを検出するには次の方法で行なう。 すなわち、まずデテクタの検出表面近傍に電磁エネルギのテストソースを配置し 、テストソースから検出表面に電磁エネルギを発射し、そうしてデテクタがテス トソースの放射エネルギを検出したかどうか決定する。

【００１８】

【考案の実施例】

第１図は、３個のデテクタ１０，１５および２０からなるアレーを示している 。デテクタ１０，１５，２０は、たとえばシリコン・ホト・ダイオードであり、 それぞれあるスペクトル波長帯内の電磁エネルギを検出できる。各デテクタは円 板状でもよく、放射エネルギが照射されるように検出面を有する。デテクタ１０ ，１５，２０は容器２５の壁に設けられ、かつそれぞれは容器２５の主表面から 引込んでいる。また、デテクタ１０，１５，２０はそれぞれ周辺に斜表面３０， ３５、および４０を有する。斜表面４０は、第２図に詳しく示されている。好ま しい実施例においては、斜表面４０は容器２５の前面４５に対して３０°の角度 をなしている。

【００１９】 斜表面４０に小型の放射エネルギ出力ダイオード５０が設けられている。好ま しい実施例では、ダイオード５０は、Ｓｐｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社によって製造さ れているＳＥ１４５０のような赤外線出力ダイオードが用いられている。ダイオ ード５０は、ダイオード５０の本体を斜表面４０に取付けることによって、また は他の適当な手段によって、斜表面に設けられている。ダイオード５０は、エネ ルギの発射方向がデテクタ２０の検出面に向くように設けられている。ダイオー ド５０を配置する場合は、注意を要する。すなわち、ダイオード５０が動作した 時、ダイオード５０から発射される放射エネルギがデテクタ２０で検出されるよ うにデテクタ２０に十分接近して、かつダイオード５０によってモニタ領域から の放射エネルギが妨害されないような距離に配置することが必要である。

【００２０】 ダイオード５０は、容器２５の壁の穴６２を通る２本のリード線５５および５ ６を有している。ダイオードのリード線５５および５６は、機能テスト中、適当 な時に電源（図示しない）に接続される。

【００２１】 デテクタ２０は、テスト回路（図示しない）に接続された２端子５７および５ ８を有する。テスト回路は、電流計またはオン−オフ・インジケータのいずれか 、電源、および増幅器が直列に接続された回路であってよい。あるいは、テスト 回路は適当な電子処理回路およびオン−オフ・インジケータ装置から構成されて もよい。ダイオード２０の表面が十分綺麗で、タイオード５０が導通した場合、 端子５７および５８間のインピーダンスが低下し、直列テスト回路を流れる電流 によって電流計の針が十分に振れるか、またはオン−オフ・インジケータが十分 に付勢され、これにより汚れがひどくないことを示す。

【００２２】 汚れがひどい場合は、ダイオード５０が導通した時、端子５７と５８間のイン ピーダンスが十分減少しない。したがって、テスト回路を流れる電流は十分な大 きさにならず、オン−オフ・インジケータはオンしない。

【００２３】 上記実施例の変形例としてして、デテクタ２０の前にガラスのような保護シー ルドを設けてもよい。このようなシールドは、デテクタが検出する電磁エネルギ に対しては透過を許し、爆発時に生じるくずや破片に対しては、デテクタを物理 的に保護する。この保護シールドの表面の汚れは、前述したシールドがない場合 の方法で検出される。

【００２４】 上記した実施例ではシングルテストソースが基準チャンネルに用いられた場合 について示されている。デテクタおよびインジケータシステムにおいて基準チャ ンネルは、爆発による火災を検出するシステムで用いられるデテクタ２０を時分 割制御する。

【００２５】 本考案の他の実施例が第３図に示されている。シングルチャンネル長波長ヒー トセンサ６０は、蓋７０を有した容器６５を有する。ヒートセンサ６０は、容器 ６５の壁に設けられた長波長電磁エネルギのシングルデテクタ７５を有する。こ の容器は、デテクタ７５が設けられている壁から突出した突出部８０および８５ を有する。

【００２６】 ヒートセンサ６０の構造が第４図に示されている。第４図は、蓋７０を取除い て示したヒートセンサ６０の平面図である。容器６５の突出部は、それぞれ容器 の壁に窓９０および９５を有する。窓９０および９５は、ガラス，プラスチック 、または他の適当な透明材料によって覆われている。窓９０の後には、電磁エネ ルギのテストソース１００が設けられ、窓９５の後には、電磁エネルギのテスト デテクタ１０５が設けられている。テストソース１００，テストデテクタ１０５ ，および窓９０および９５は全て、テストソースが付勢された時、テストソース １００が直接テストデテクタ１０５を照射するように向きが設定されている。勿 論、テストソース１００は、テストデテクタ１０５が検出できるような波長のエ ネルギを放射する。

【００２７】 ヒートセンサ６０の周囲の環境が汚れていない時は、テストデテクタ１０５は 、テストソース１００が関連したテスト回路（図示しない）によって付勢された とき、テストソース１００からの放射エネルギを放出する。テストデテクタ１０ ５の出力は、インジケータランプ，電圧計，または他の適当な装置に供給され、 これらの装置によってテストデテクタ１０５がテストソースの放射エネルギを検 出していることを操作員に示される。テストソースは、連続して、または周期的 に、または任意のテスト期間だけ付勢されるようにしてもよい。

【００２８】 ヒートセンサが、汚れた環境に配置されたときは、ヒートセンサの外表面に汚 れが蓄積し始める。汚れの蓄積は、一般的にヒートセンサ６０の外表面に一様に なされる。もし、よごれが窓８０および８５に蓄積した時は、テストソース１０ ０からテストデテクタ１０５に到達する放射オネルギが減少し、これが検出され る。用いられる表示器のタイプによって、種々の方法で操作斜はヒートセンサ６ ０に許容できない量の汚れがあることを知らされる。この許容できない汚れのレ ベルは、ヒートセンサシステムの性能をあまり低下させないような長波長デテク タ７５およびこれに関連したセンサ回路（図示しない）の表面に蓄積する汚れの 最大値に設定される。

【００２９】 なお、本考案は前記した実施例に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種 々変形実施できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例に適用されたデテクタ
のアレーの前面図。

【図２】図２は図１に示した実施例の断面図。

【図３】図３は本考案の他の実施例に適用されたシング
ルチャンネル長波長ヒートセンサの斜視図。

【図４】図４は図３に示したヒートセンサの基準チャン
ネルを上から見た詳細断面図である。

【符号の説明】

１０，１５，２０…デテクタ、２５…容器、３０，３
５，４０…斜表面、５０…ダイオード、５５，５６…リ
ード線。６２…穴、５７，５８…端子、７５…シングル
デテクタ、８０，８５…突出部、９０，９５…窓、１０
０…テストソース、１０５…テストデテクタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々が、時分割制御され、電磁エネルギ
   が照射される少なくとも１つの検出表面を有し、電磁エ
   ネルギを検出するための複数の光学素子からなる検出手
   段と；この検出手段と接続され、この検出手段が電磁エ
   ネルギを検出した時、表示を行う表示手段と；各々がモ
   ニタ領域からの放射エネルギを妨害しないような前記検
   出手段の検出表面近傍に設けられ、この検出表面を照射
   するように設けられた少なくとも１つの赤外線出力ダイ
   オードとからなり；前記ダイオードからの放射エネルギ
   からの密度は検出表面に所定の量が汚れが蓄積した場合
   のみ、前記検出手段が前記ダイオードの放射エネルギを
   検出するように設定されていることを特徴とする光学的
   汚れを検出するための検査装置。