JPS59164977A - 透明移動体端面位置検出装置 - 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】 技術分野 本発明は、時間とともに移動するフィルムシート等透明
移動体の端面が所定の位置に到達したことを検出する透
明移動体端面位置検出装置に関し、特に、レーザビーム
等の光束を用いて光電的に高精度をもって安定に透明移
動体の端面を検出し得るようにしたものでおる。

従来技術 従来のこの種透明移動体端面位置検出装置においてに、
端面検出用光束の光源に発光タ°イオード全用い、フィ
ルムシート上に元スポットを結ぶようにしてその発光光
束を照射し、フィルムシートからの反射光もしくは透過
光をホトダイオード等の光電変換器によシ受光し、その
受光強度のフィルムシートの有無による変化を電気信号
に変換し、フィルムシートの端面が光スポットの位置に
到達したときに生ずる電気信号レベルの微弱な変化を検
出することにより、フィルムシートの端面検出を行なっ
ていた。

しかしながら、かかる従来の端面位置検出装置において
は、フィルムシートからの反射光を受光して端面検出を
行なう場合には、フィルムシートが透明であるがために
、反射光の強度が著しく小さく、フィルムシートの有無
に起因する反射光強度の変化の検出が困難であった。ま
た、反射光の反射方向がフィルムシートの表面の状態に
よって左右されるので、フィルムの表面に傷な□どがあ
ると、反射、方向が変化するので、光電変換器の受光強
度に変化が生じ、端面検出と誤認し易いなど、検出動作
の安定性、確実性に問題があった。−万、フィルムシー
トの透過光を受光して端面検出を行なう場合には、同じ
くフィルムシートが透明であるがために、フィルムシー
トの有無による受光強度の変化が少なく、そのうえ、透
過光がフィルムシートにより遮られても受光強度が零に
はならず、かなり太き４受光強度が残存するので、光電
変換出力電気信号の直流成分が変化分に比して大きく、
フィルムシート端面が所定の位＃を通過したことによる
信号レベルの変化の検出は困難であった。

さらに、光源の発光強度の変動−も無視し得ないので、
大きい直流成分の存在が一層端面検出を困難にする等の
幾多の欠点があった。

発明の要点 不発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し透明移動
体の端面が所定の位置に到達したことを極めて高い精度
をもって安定確実に検出し得るようにした透明移動体端
面位置検出装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、透明移動体の端面に比し、巨視的
に見て極めて小さいビームスボッ）ｅ形成し得るレーザ
ビームを巧みに利用したものであシ、透明移動体の端面
が所定の位置に到達したことを検出する端面位置検出装
置において、前記所定の位置に光束を収束させてビーム
ウェスＩｆ形成させるｙＣ学系と前記光束を受光し得る
位置に配置した受光面により前記光束を受光して電気信
号に変換する光電変換器とを備え、前記所定の位置に前
記透明移動体の前記端面が到達したときに、前記端面に
より前記光束を全反射させて前記受光面における前記光
束の受光の状態を変化させるようにしたことを特徴とす
るものである。

実施例 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。

まず、第１図において、１は、透明移動体としてのフィ
ルムシートの移動方向に沿った断面を示したものである
。フィルムシートが矢印の方向に連続的に移動している
ときに・その端ｍ１１ａがある特定の位置に到達したこ
とを正確に検出するのは、その検出出力信号に応じて、
例えばフィルムシートの移動速度を変化させたり、ある
いは、フィルムシートを照射する光源の強度を変化させ
る等、他の装置を制御しようとするためである。以下に
本発明端面位置検出装置の動作を説明する。

さて、図において、２は、レーザビーム、例えば、Ｈｅ
−Ｎｅレーザの出力ビームであジ、その出力ビームをレ
ンズ８によって収束させ、所定、所望の位置にビームウ
ェスト２ａを形成させたのちに発散させ、その発散元金
光電変換器４の受光面５に入射させる。光電変換器４の
変換出方電気信号を直流増幅器６によシ適切に増幅した
うえで、出力端子７から本発明装置の端面位置検出出刃
信号として取出す。

しかして、第１図は、時間１　＝　１．における本発明
装置の動作状態を示しており、フィルムシート１の端面
１ａがまだレーザビーム２のビームウェス）　２ａの位
置に到達していないので、レーザビーム２の全光束は、
何ら遮られることなく、そのｔま１光電変換器４の受光
面５に入射している。

つぎに、第２図に示すように、時間ｔ＝ｔになつたとき
に、フィルムシー）１が移動してその端面１ａの厚さ方
向における中央部分がビームウェスト２ａの位置に一致
したとすると、その端面１４によりレーザビーム２が全
反射する角度にて入射するようにしておけば、レーザビ
ーム２の光束は端面Ｉａにて全反射され、図に示すよう
に、以後の光路が変更されて、光電変換器４の受光面５
に入射する光量は、無視し得る程度に低減する。

しかして、上述のように、フィルムシート１の端面１ａ
によってレーザビーム２の光束が全反射されるのは為フ
ィルムシート１の端面１ａが極めて細いビームウェスト
２ａ中を通過する極めてわずかな時間中、すなわち、端
面１ａが所定の位置に到達している瞬時のみであｐ１端
而１ａが所定の位置を通過してしまった時間ｔ＝ｔ８に
おいては、第３図に示すように、端面ｌａが所定の位置
に到達する前の第１図に示した状態とほぼ同じになる。

すなわち、透明なフィルムシニド１がレーザビーム２の
光路中に存在しても、レーザビーム２０光路にはほとん
ど何らの影響も及ぼさず、ただ光電変換器４の受光面５
への入射光強度が、透明フィルムシート１を透過するこ
とによるわず７５）な損失分だけわずかに低減するのみ
に過ぎない。

上述のような構成配置により上述のように動作する本発
明透明移動体端面位置検出装置における血流増幅器６の
出力電圧の透明移動体端面の移動に伴う変化の態様の例
を第４図に示す。図に示す点線は、比較のために、従来
装置において、発光ダイオードなどからの光束をフィル
ムシートの表面にほぼ垂直に入射させた場合の直流増幅
出力電圧のフィルムシートの移動に伴う変化の態様を示
したものである。前述したように、従来装置においては
、端面が光束中を通過しても直流増幅出力電圧には顕著
な変化が現われず、端面通過後の出力電圧■ｂは、端面
通過前の出力電圧ｖａよ払透明体表面における反射およ
び通過に際し、光力玉吸収散乱されることによる損失分
ｖａ−ｖｂだけのイ氏減が生ずるに過ぎない。

これに対し１実線にて示す本発明装置の直流増幅出力電
圧は、移動中のフィルムシートの端面力；レーザビーム
の細いビームウェストラ通過する極めてわずかの時間の
間のみほぼ零となるので、直流分を無視し得る程度に明
確な出力電圧レベルの顕著な変化が現われ、従来装置に
比して格段の相違が得られる。したがって、直流増幅出
力電圧を、レーザビームの全光束を受光している時間ｔ
□、ｔ８における出力電圧レベル■。、　Ｖｂより十分
に低い閥値レベルｖｓに−ごスライスすれば、図示の実
線にて示す出力電圧波形を整形して、方形波形の端面検
出出力信号を形成することが、できるので、端面検出の
精度をさらに向上させて、安定確実に透明移動体端面の
位置検出を行なうことができる。

また、第１図乃至第３図に示した光電変換器４の配置を
変更して、第２図に示す全反射レーザビーム２の光路中
にその受光面５を位置させれば、フィルムシート１の端
面１ａがビームウェスト２ａを通過する瞬時ｔ、のみに
レーザビーム１の全光束が受光されることになり、第４
図に実線により示したのとは極性が反転した正極性の端
面検出出力電圧信号波形が得られる。なお、この場合に
は、フィルムシートｌの端面ｌａの状態、例えばその移
動方向に対する傾斜の角度や平滑度等の影響を受は易く
、全反射した後の光路が受光面５から外れるおそれもあ
るので、受光面５を広くするなどの対策を施す必要があ
る。

つぎに、上述したように動作する本発明透明移動体端面
位置検出装置の具体的設計の例を示す。

まず、端面検出用光源にＨｅ−Ｎｅレーザを用い、厚さ
１４０μｍの映画フィルムのパーフォレーションの位置
を、その周縁の端面を検出することにより検出するもの
とする。なお、レーザビーム２は、その断面内にて光の
強度がガウス分布をなしているガウスビームであるとみ
なす。かかるレーザビーム２をレンズ３により収束した
ときに、ビームウェストにおけるビームスポットの直径
り。は、周知のように次式によって表わされる。

ここに、θはビームの収束角、すなわち全角でラシ、λ
はレーザの波長であって、この設計例においては６３２
．８　ｎｍであるとする。いま、ビームスポット径り。

を１０μｍとするときのビーム収束角θを求めると、ｏ
、ｏｓラジアン（８０ミリラジアン〕となる。したがっ
て、レーザの出力ビーム２の直径ｆ０．８ｍｍとすると
、収束レンズ３の所要焦点距離が１０ｍｍ（！：なる。

なお、ビームウェスト２ａの位置をフィルムシート１の
厚さ１４０μｍの中央に一致させたときに、フィルムシ
ートｌの表裏両面上におけるビームスポットの直径Ｄｓ
の大きさの計算値は１１．５μｍとなる。このビームス
ポット径Ｄ８に関する計算式はつぎのとおりである。

ここに、２はビームウェスト２ａからの距離、ω。はビ
ームウェスト２ａにおけるビームスポットの半径、ωは
距離Ｚの位置におけるビームの半径である。

つぎに、第３図に示したフィルムシード１に対するレー
ザビーム２０入射角αを設定するには、まず、フィルム
シート１の厚さ１４０μｍの中央ニレーザビーム２を入
射させたときに、フィルムシート１の表面上の位置にお
いてビームスポットの直径Ｄ８１１．５μｍの２倍の大
きさの範囲内にあるレーザビーム２のエネルギーに蹴ら
れが生じないように、すなわち、この範囲に含まれるエ
ネルギーが端面１ａによって全反射され、受光面５に到
達することがないように、この入射角値９．５°が一応
許容し得る範囲にて最小の入射角となる。なお、ビーム
スポット径Ｄ８の２倍の大きさの範囲を考慮したのは、
この範囲外においてはガウスビームのエネルギーはほと
んど無視し得ることによる。

効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、フィ
ルムシートなど透明移動体の端面が所定の位置に到達し
たことを従来に比して格段に高い精度をもって極めて安
定確実に検出することができる。

すなわち、本発明は、例えば、上映用映画フィルムのパ
ーホレーションの縁辺の端面が所定のスプロケット位置
に到達したことを検出して映写機等の制御を行なうのに
適用することができ、極めて大きい効果を発揮すること
ができる。本発明者らは、例えばＮＨＫ技研月報Ｖｏ１
．２４　、　Ａ　　１１／１２（合併号）ｐｐ４６９〜
４７８に記載の高品位テレビジョン用７０朋レーザテレ
シネ装置の開発に関し、連続走行する７０關フイルムの
ジッタ゛成分の検出に本発明装置全適用して、フィルム
面の表面精度に依存することなく、極めて優れた精度お
よび安定度を有する端面検出性能を実現することができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明透明移動体端面位置検出装置
の動作の態様を時間の経過に応じて順次に模式的に示す
構成配置図、 第４図は同じくその動作の態様の例を示す特性曲線図で
ある。 １・・・フィルムノート、１ａ・・・端面、２・°・レ
ーザビーム、２ａ・・・ビームウェスト、３・・・収束
レンズ、　　　４・・・光電変換器、５・・・受光面、
　　　　　　６・・・直流増幅器、７・・・出力端子、
　　　　８・・・ビームの収束角（全角）。 第３図 ＼ 第４図 １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　透明移動体の端面が所定の位置に到達したことを検
   出する端面位置検出装置において、前記所定の位置に光
   束を収束させてビームウェストを形成させる光学系と前
   記光束を受光し得る位置に配置した受光向によジ前記光
   束を受光して電気信号に変換する光電変換器とを備え、
   前記所定の位置に前記透明移動体の前記端面が到達した
   ときに、前記端面により前記光束を全反射させて前記受
   光面における前記光束の受光の状態を変化させるように
   したことを特徴とする透明移動体端面位置検出装置。 区　前記透明移動体が前記光束の光路中に存在しないと
   きに前記光束を直接に受光し得る位置に前記光電変換器
   の前記受光面を配置したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の透明移動体端面位置検出装置。 ＆　前記透明移動体の前記端面により全反射した前記光
   束を受光し得る位置に前記光電変換器の前記受光面を配
   置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の透
   明移動体端面位置検出装置。 表　前記光束をレーザビームとしたことを特徴とする特
   許請求の範囲前記各項のいずれ〃）に記載の透明移動体
   端面位置検出装置。