JPS6174449A - センサ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明に光学式センサヘッドと七ｎ？便用しｔセンサ装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、広幅で解像度が要求さｎるセンシング分野１例え
ば１画像読取、ピンホール検量、化繊トウの糸切ｎ＠量
及び径測定でに、通常ＣＯＤカメラ等による直接撮像か
光学式センサヘッドにエクセンゾングが行なわｎる。直
接撮像の場合、１台のＣＯＤカメラの撮像累子の数に限
界があり、広幅で解像度工ぐ撮像するためには何台もの
カメラを便用する必要がある。

−万、光学式センサヘッドによる場合、送元の仕方で大
きく二つに分類さｎる。一つに、高周波点灯の蛍光灯全
便い２セン７ングする領域全体にわたり、均一な照明？
得１反射元全受光ファイバ列で受ける方法である。セン
７ングする面金直接レーザ走置する場合もこの範晴には
いる。もう一つは送元ファイバ列に並走さぜる方法であ
る。この場合送元ファイバの入射光源としてａ、ハロゲ
ンランプ等の白色光源及びレーザ元が用いらｎる。ただ
し、レーザ元の場合に光入射端上？ビーム装置し、出射
端においても順序工ぐレーザビーム奮出射させる必要が
ある。

〔発明が解決しエラとする問題点〕

上述の工うな光学式センサヘッドにおいて框、センサヘ
ッドからセンシングする面’ｋｌｌｉＩ丁と、受光ファ
イバに入射さｎる光量が小さくなり、解像度が低下する
という問題点があった。

〔問題点全解決するｔめの手段〕

本発明に広い領域、あるいに多くの箇所？解像度工〈セ
ンシングするためのセンサ装置全提供するものであり、
その要旨は元ファイバを用いたセンサヘッドのセンソン
グ端面において送光用光ファイバと受光用光ファイバと
が１本ずつ父互に配列されてなること全特徴とするセン
サ装置にある。

以下、図面にもとすき１本発明？具体的に説明する。第
１−ａ）図に本発明による非走亘光源全用いた場合のセ
ンナの構造の説明図である。

（１）に非走置光源であり、−・ロゲンラング等が用い
らｎる。（２）ハ送光用光ファイバ群であり、（３）に
受光用光ファイバ群である。センサヘッドに送光用光フ
ァイバ（Ｓ）からなる送光用元ファイバ群（２）お工び
受光用元ファイバ但）カらなる受光用光ファイバ群（３
）に工って構成さｎる。（４）は二次元ＣＯＤカメラで
ある。第１−ｂ）図は本発明の七／す装置に用いるセン
サヘッドの槽底説明図である。第１−ａ）図の送光用光
ファイバ（Ｓ）の入射端（６）ニランダムに集束さｎる
。送元ファイバの出射端に端面（７）で送光用光ファイ
バ（Ｓ）　ｉ受光ファイバ（８）と１本ずつ父互に並べ
らｎる。端面（７）は送光用光ファイバ（Ｓ）の出射端
であるとともに受光用光ファイバ（■の入射端となり、
センソング端面を槽底している。

第１−ｂ）図でに端面全２列に並べた場合の端面（７）
における配列を示しているが、使用する条件に工っでに
第２図のように３列に並べることも可能である。また受
光ファイバの出射端（８）に端面（７）の列各々全別々
に端面（７）の順に矩形に並べている。

以上の如きセンサにおいて、非走置党源（１）〃・ら発
せらｎた元に、送光用光ファイバ群（２）のランダムに
集束さｎた端面（６）に入射さｎ、端面（７）に導かｆ
る。送元ファイバの端面（７）？出射した元に対象物（
５）に反射して受光ファイバ端面に入射さｎる。この際
、受光用光ファイバ只）に送光用光ファイバ（Ｓ）に囲
まｎており、送元用党ファイバ（Ｓ）と受光用光ファイ
バ（岡全並走させる場合に比べて、入射光＃は大きなも
のとなる。受光用光ファイバ（匂に入射した元に矩形に
並べらｎだ端面（７）＝り出射する。端面（８）でに、
端面（７）の第１列の受光ファイバの順序（市）、（１
ｄ）・・・の−！１に並べらｎてお９、二次元ＣＯＤカ
メラ（４）にＬつて撮像さｎる。端面（７）の第■列に
第１列同様、端面（８）で（２ａ）　、　（２ｃ）　。

（２ｅ）の順で並べらｎ撮像さｎる。ただし、この場合
、解像度としてに送光用光ファイバ（Ｓ）と受光用光フ
ァイバＣＲ）ｔ−並走させる場合に比べて低くなる。し
かし、ＣＯＤカメラの出力がアナログ値であると、ファ
イバ径の２倍以下のものも検知できる。またセンシング
面かセンサヘッド全ファイバ１列分ずつ動かせば、ファ
イバ径に′匹敵する解像度が実現できる。

第５−ａ）図に定食光源としてレーザ金剛いｔ場合のセ
ンサ機構説明図である。また第３−ｂ）図にその際のセ
ンサヘッドの機構説明図である。

（９）に走置光源であり、気体レーザや半導体レーザが
用いら几る。第３−ａ）図では１発光源全２つ使用して
いる。こｎｉ半導体レーザアレイを用いるか、気体レー
ザ装置ρ島らのレーザ元全ビームスプリッタ等にエラ２
つに分けて実現さｎる。（１０）　Ｕ回転釜面鏡であり
、外周面が正多角柱状体？垂直方向の回転対称軸のまわ
りに−定の速度で回転する様にして構成することができ
る。（１１）ｉｊｆθ　レンズであり１回転多面儒（１
０）に１９反射さｎるし〜ザビームの光学的歪全低下さ
せ走置速度全補正するためのものである。

″また（１２）μ送光用元ファイバ群であり、（１３）
に受光用光ファイバ群である。（１４）に光電子増倍管
である。送元州党ファイバ（１２）の入射端（１５）に
２列に並べらｎる。こ几ら各々の列に送元胴元ファイバ
の出射端と受光用光ファイバの入射端全又互に並ベア１
：端面（１６）の列に相当している。

また端面（１５）の２列に、互いにファイバの１／２径
ずつず几ている。端面（１５）で父互に並べらｎた受光
ファイバは４つに分けらｎる。端面（１５）の第１列の
最初のファイバ（１ｂ）に集束Ａに１次のファイバ（１
ａ）　ｔｒＸ集束Ｂに、その次のファイバに集束Ａに導
かｎる。ま７を第■列の最初のファイバ（２ａ）ぐｃｉ
１？：次のファイバー（２Ｃ）に集束りに導か几る。

光源（９）から出たビームに、回転多面鏡で反射さｎ、
ｆθ　レンズ（１１）　ｆ通って送元胴元ファイバ群（
１２）の入射端面（１５）上音装置さ几る。すると端面
（１６）の第１列でに（Ｉａ）、　（１ｃ）・・・の順
でビームが出射さｎる。そｎと並行して第■列も（２ｂ
）　、　（２ｄ）・・・の順でビームが出射さｎる。こ
の時端面（１５）では、ファイバの１／２径分だけファ
イバ位置？ずらしであるので、ある瞬間音とらえると第
４−ａ）図の二つになる。つまり、レーザビームのスポ
ットサイズ？ファイバ径程度に選ぶと端面（１５）の１
列目において送元胴元ファイバのファイバ１本全体にビ
ームスボッ）　（１８）があたっている時、ち工うど第
２列のビームスポットに２本のファイバの中間にある。

その際端面（１５）でに第■列のある受光ファイバ位置
む送元ファイバ（１９）　３本からビームが出射する。

次の瞬間（第４−１）図に示す）に框、ビームスボッ）
　（１８）とファイバの相対的な関係は、１列と２列で
逆転することになる。実際には３本の送元ファイバ（１
９）に囲まｎ文受光ファ１バ以外にも対象物で反射し窺
レーザビームに入射する。

しかし、受光ファイバは端面（１７）でに隣合り受光フ
ァイバとに一緒に集束さ几ることにない工すにしている
。各々の集束さｆ’Ｌ７ｊ受光ファイバからの出射光に
光電子増倍管に入射さｎ、電気信号に変換さｎる。この
＝９にして、レーザ定歪にあわせて光電子増倍管からの
出力をサンプリング丁ｎば解像度工〈センシングが可能
となる。

以上、送受光ファイバを又互に並べ友端面を一列に並べ
る場合について述べてき九が、多くの箇所全一度にセン
シングし九い分野でに、いくつかに分割することもでき
る。

〔発明の効果〕

本発明に工ｎば、受光ファイバへの反射光量が大きくで
き、広幅あるいに多箇所全七ンシ／グ面とセンサヘッド
の間の距離全ある程度隔てても解像度工〈センシングす
ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による非走査光源全用い７ｃ、場合のセ
ンサとセンサヘッドの槽底説明図、第２図に、第１図と
に異なるタイプのセンサヘッド端面の図、第３図に走置
光源？用い窺場合のセンサとセンサヘッドの機構説明図
である。第４図に第３図のセンサヘッドにおけるビーム
走置の挙動の説明図である。 １：非走ｆ：光源　　　２：送光用元ファイバ群３：受
光用元ファイバ群 ４：二次元ＯＣＤカメラ　５：対象物 ６．１５：送光用光ファイバ入射端面 ７．１６：センシング端面（送光用光ファイバ出射端面
、受光用元ファイバ入 射端面） ８．１７：受光用光ファイバ出射端面 ９：走丘光源　　　１８：ビームスポット特許出願人　
　三菱レイヨン株式会社 ａ） す ３図　　　　　ｂ） ／ｑ’　／ｑ　　ａ） 神　４　図 手続補正書 昭和６０年　３月２２．日 ｌ、事件の表示 特願昭５９−１９７６８９号 ２、発明の名称 センナ装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 （６０３）三菱レイヨン株式会社 取締役社長　　河　崎　晃　夫 ５、補正命令の日付 自発補正 ６、補正の対象 圓＠書の「登用の詳細な膿岨１の禰およ−び−に而１、
　明細書８３頁第７〜１０行の「ただし、レーザ光・・
・必要がある」を削除する。 ２、　明細書第７頁第１５行のｒ　（ＩＣ）Ｊをｒ　（
ｌｄ）Ｊに補正する。 ３、　明細書第８頁第１３行の「端面（１５）Ｊを「端
面（１６）Ｊに補正する。 ４、　図面の第３図を別紙の通り補正する。 ａ） 青 １（１／Ｃｔｅ ｌパ＼ ７′８、 胃 ｂ） ３　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光ファイバを用いたセンサヘッドのセンシング端面
   において送光用光ファイバと受光用光ファイバとが１本
   ずつ交互に配列されてなることを特徴とするセンサ装置
   。 ２）光ファイバを用いたセンサヘッドのセンシング端面
   において送光用光ファイバと受光用光ファイバとが１本
   ずつ交互に配列されてなるセンサ装置であつて、送光用
   光ファイバの光入射端をランダムに集束せしめ、非走査
   光源より光を入射し、受光用光ファイバの光出射端をセ
   ンシング端面の配列順序に従つて矩形に配列し、カメラ
   によつて撮像するセンサ装置。 ３）光ファイバを用いたセンサヘッドのセンシング端面
   において送光用光ファイバと受光用光ファイバとが１本
   ずつ交互に配列されてなるセンサ装置であつて、センシ
   ング端面の列毎に別々の走査査光から光を入射せしめ、
   常に１本の受光用光ファイバを囲む送光用光ファイバす
   べてに光を出射するようにしたセンサ装置。