JPS6273143A - 光学式ウエブ監視装置 - 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】 く埋業上の利用分野〉 本発明は、ウェブｔＸ学的手段で監視する光学式ウェブ
監視装置に関する。

〈従来の技術〉 従来技術にかかる光学式ウェブ監視装置は、元の進路全
変更する偏向素子および光学結像素子によって光点を発
生させ、この光点によって材料ウェブを一定周期で横断
方向に走査する。材料ウェブ全通過することによって偏
向し、もしくは散乱した光、または、材料ウェブで反射
された元は、光学式ウェブ監視装置の受光素子に収斂す
る。

従来技術にかかる光学式ウェブ監視装置において、受光
側全暗視野とすることは、公知である。

これは、例えば、鏡面反射する金属面で反射された非散
乱光を受光側に存在する受光素子から遠ざける之めに行
われることもある。このようにすれば、材料ウェブ上の
傷のために暗視野絞り全通過する元ビームは、特に顕著
な傷信号を生ずる。

１次、゛鏡面反射するウェブ表面を介してミラーホイー
ルの偏向面が結像される受光側の位置に多数の受光素子
から成る面マトリックスを配置することも公知である。

これによって、受光素子の後段に接続され之電子処理回
路によりウェブで生じた個々の光ビームの散乱を検出す
ることが可能となる。多数の傷は、その特徴に従い拡散
インディカトリクスを決定することによって区別するこ
とができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 暗視野絞りとともに作動する装置をもってしても、散乱
角の大小を区別することはできない。例えば、受光素子
マトリックスは、光の強度が以前と比較して小さくなる
ことが多い大きさの散乱角に対して適度の感度を欠いて
いる。

本発明の目的は、走査される材料ウェブによって若干偏
向されるだけなので１だ比較的強い元ビームが簡単に検
出され、大きく散乱し総じて微弱な元ビームがそれ自体
独立して検出されうる光学式ウェブ監視装置を提供する
ことである。

く問題点全解決する之めの手段〉 光学式ウェブ監視装置は、偏向素子および光学績ｆ象素
子によって光点全発生させ、この光点によって材料ウェ
ブを一定周期で材料ウェブの横断方向に走査し、材料ウ
ェブを通過することによって偏向した光、１友は材料ウ
ェブで反射された光を受光素子に収斂させる。明瞭に輪
廓づけられた光ビードが偏向素子の表面に発生せしめら
れ、この光ビードが走査および受光システムを介して暗
視野絞り上に結像される。暗視野絞りの縁に受光面が設
けられている。受光面の面積は、暗視野絞りの面、＠よ
りも小さい。受光面は、受光した光全元電変換器に導く
。この光電変換器は、電子処理回路に接続されている。

光ビードは、円形または矩形断面を有することが望まし
い。また、これらの光ビードの断面形状に対応する形状
の、像ではなく実体としての絞りが設けられていてもよ
い。また、暗視野絞りは、元ビードの像よりも若干大き
いことが望ましい〇非常に小さい散乱角を検出するため
の必要条件は、極めて明瞭な輪廓を有する元ビード（円
形または矩形の光ビードが望ましい）が光学弐走畳装置
の入射瞳に（すなわち、例えば、ミラーホイールの反射
ミラー面上に）存在することである。この元ビードは、
相応の形状を有する絞り装置全反射ミラー面上またけ反
射ミラー面に近接して直接配置するか、ま几はこのよう
な絞り全反射ミラー面上に結像させることによって、発
生させることができる。反射ミラー面、または反射面上
に存在する明瞭な輪廓の光ビードは、例えば、受光側に
設けられ友暗視野絞り上に正確に結像される。これは、
ウェブ監視装置においてしばしば使用される帯状の凹面
鏡全１個′ｆ、たは複数個使用することによって行われ
る。

傷のない鏡面反射の場合には、いずれの受光面も散乱光
によって照明されない。したがって、傷信号は、発生し
ない。しかし、透過お工び／または反射する箔、平板ガ
ラスまたばその他の平滑な材料に線条、泡、レンズまた
はいわゆる魚眼が発生し念場合には、透過光または反射
光に小さな偏向が生ずる。これは、暗視野絞りの縁部に
おいて関連する元が１個の受光面へ入射することにつな
がる。この入射は、後続の光電変換器によって電気的に
表示することができる。

元を射出するとともに受光する凹面鏡のテレセンドリン
クな配置においては、周囲に受光面を有する暗視野絞り
は、受光素子側に存在する帯状凹面鏡の焦平面内に配置
される。暗視野絞りは、ミラーホイールの鏡面反射面上
の入射瞳の像よりも若干大きいことが望ましい。

特に好適な実施態様においては、複数個の受光面が暗視
野絞りの全周に亘って互いに近接して配置されている。

この配置により、全ての方向において光の偏向を検出す
ることが可能となる。

元の偏向の方位が異なること？判別することは必ずしも
必要でないので、受光面は、グループ毎に結合されるの
が好都合である。装置全体の中で望１しくない種々の散
乱が生ずるために、ま念、材料ウェブの基本構造から生
ずる、材料ウェブでの正常な散乱のために、材料ウェブ
に傷がない場合にも暗視野絞りの周囲に一種のコロナが
しばしば発生する。このコロナの几めに、受光面に接続
された受光装置は、不必要に応答する。この困難を克服
するために、直径の両側でグループ化された複数個の受
光面は、幾対かの光電信号を生ずるように一緒に接続さ
れている。これらの対となった光電信号は、差動増幅器
に人力される。この実施態様は、暗視野絞りの周縁の全
ての方向での平均散乱は、はぼ同一であるから、直径の
両側に配置された受光面によって照明される受光素子の
信号は、これらの受光素子が差動増幅器に接続されたと
き、相殺されるという認識を利用したものである。した
がって、基本ノイズに該当するコロナの影響は、完全に
排除される。正常な場合、傷は、１つの方向にのみ元の
偏向？生ずるので、暗視野絞りの縁部に生ずる閃光Ｖ？
−工って、差動増幅器の出力は、コロナノイズと対照的
に応答する。したがって、この実施態様では、正常な場
合に比べて傷信号のコントラストが増大する。

特に好適な実施態様においては、各グループの受光面は
、暗視野絞りの四分内部に広がっている。

直径の両側に配置された受光面のグループは、基本的に
面形成によっても処理することができる０本発明によれ
ば、例えば箔桧（ｆｏｉｌ　ｐｉｃｔｕｒｅｓ　）とと
もにしばしば生ずるコロナ中心の移動を検出することが
できる。

受光面は、個別もしくはグループ化して受光素子に接続
された円形断”面の細い導光体の端面によって形成する
のが好都合である。

この実施態様によれば１．複数個の受光面に対して必要
な受光素子が１個のみでよい利点がある。

多数の導光体または導光ファイバーが存在しているにも
かかわらず、４個の受光素子が必要なだけである（第５
図参照）。

他の実施態様においては、受光面は、板状の導光体の矩
形端面によって形成されている。各導光体は、矩形また
は正方形の暗視野絞りの一側を取込んでいるとともに受
光素子に接続されている。

このようにすれば、細毛のような多数本の導光体を使用
しなくてよい利点がある。

しかし、フォトダイオードによって受光面ｔ−構成する
こともできる。この場合、フォトダイオードは、受光素
子として暗視野絞りの周縁に配置されている。

非常に強いけれども少ししか偏向しなかった元ビームか
ら離れて広く散乱し弱くなった元を検出することもでき
る場合には、上記のフォトダイオードの配置は、特に有
利である。上述したように、広く散乱し微弱な元金検出
するために、暗視野絞りは、受光面の径方向外方でリン
グ状の入射面によって囲１れている。入射面は、他の受
光素子、特に光電子増倍管に接続されている。

他の実施態様においては、反射能を有する元漏斗が入射
面に接続されている。光漏斗には、受光素子の方へ先細
りとなるテーバが付けられている。

元漏斗の最も細い側の直径は、受光素子の直径に等しく
なる。

これらの実施態様においては、材料ウェブが引起した光
の小さな角偏向全記録できるだけでなく材料ウェブに生
じ散乱角の大きい元を生ずる傷に関する情報？検出する
こともできる。したがって、複数個の傷信号の識別は、
材料ウェブによって生じた主光ビームの角偏向によって
行われる。

く作用〉 本発明によれば、材料ウェブの基本構造から発生する偏
向の小さく明瞭な輪廓を有する元は、受光側の暗視野絞
り上に結像する。この場合には、いずれの受光面も照明
されないから、傷信号が発生しない。材料ウェブに傷が
ある場合には、材料ウェブの透過光または反射光をいず
れかの受光面へ入射させるような偏向が生ずる。この偏
向は、光電変換され、電気信号として電子処理回路で処
理されて傷信号を生ずる。

〈実施例〉 第１図に示されているように、レーザ発掘器２５は、ビ
ーム拡張光学系２６および偏向平面ミラー２７を介して
鋭く集束する元ビームをミラーホイール１２のミラー面
１１へ照射する。ミラーホイール１２は、矢印ｆ方向へ
高速度で回転する。ミラー面１１は、帯状の凹面鏡１５
から焦点距離だけ離れて隔置されている。

開口絞り２８は、ミラー面１１の前面に配置されている
。開口絞り２８は、ミラー面１１に入射する光ビームを
円形に制限する。これによって、走査システムの入射瞳
１６の位置に真円の鋭い集束光ビードが生ずる。走査光
ビーム３０は、この集束光ビードから偏向平面ミラー３
１へ照射され、さらに、この偏向平面ミラー６１から帯
状の凹面鏡１４へ照射される。ミラーホイール１２が矢
印ｆの方向へ回転すると、走査光ビーム３０は、一定周
期で帯状の凹面鏡１４全走査する。これにより、走査光
ビーム３０は、順次、位置３０′および３０″を占める
。

したがって、走査光ビーム６２は、凹面鏡１４゜から射
出される。この走査光ビーム３２け、それ自身に対して
平行に矢印Ｆ方向に移動する。走査光ビーム３２は、材
料ウェブ３３の表面に入射し、この表面に周期的移動の
結果として走査線条６４を生ずる。

走査光ビーム３２は、垂線に対して成る角度を以って材
料ウェブ３３に入射する。走査線条３４は、材料ウェブ
６６の長手方向りに対して横断方向に延びていることが
望ましい。材料ウェブ３３も走査装置の下方において方
向りの方へ連続的に移動する。

反射光ビーム３５は、凹面鏡１５の受光側で検出される
。凹面鏡１５は、凹面鏡１４の射出側と同一であること
が望フしい。反射光ビーム６５は、帯状の偏向平面ミラ
ー３６および偏向ミラー３７を介して凹面鏡１４の焦平
面に凹面鏡１５によって収斂される。凹面鏡１４の焦平
面において、入射瞳１３の１象が暗視野絞り１６上に生
ずる。光電子増倍管２３が暗視野絞り１６の背後に配置
されている。

暗視野絞り１６の直径は、入射瞳１３の像の直径よりも
若干大きい。このようにすれば、材料ウェブ３３の表面
で正常に反射した光は、光電子増倍管２６に到達しない
。

本発明によれば、第２図、第３図および第３ａ図に示さ
れているように、暗視野絞り１６の全周囲に複数個の受
光面１７が円環状に配置されている。これらの受光面１
７は、導光体２０の自由端面によって構成されている。

導光体２０は、４個の四分内部ｔ、２．３お工び４に分
割され、四分内部毎に導光体束３８に結合されている。

導光体束６８は、それぞれ受光素子２１に接続されてい
る。また、受光面１７において導光体２０に入射した元
がそれぞれ対応する受光素子２１に入射するように、導
光体２０が配置されている。

四分内部１．２．３および４にそれぞれ設けられた受光
素子２１は、電子処理回路３９に接続されている。電子
処理゛回路６９は、２個の差動増幅器１９全有する。直
径の両端において互いに反対側に配置された受光素子２
１の出力端子は、差動端１咄器１９の入力端子に接続さ
れている。このようにすれば、同一の光量が直径の両端
において互いに反対側に配置された四分内部の受光面１
７に入射したとき、差動増幅器１９の出力端子にいかな
る信号も生じない。このようにして、装置の周辺ノイズ
は、除去される。しかし、例えば、材料ウェブの表面に
存在する泡、線条または他の妨害物によって一つの方向
に光の小さな偏向が生じた場合に、１個の四分内部に接
続された受光素子２１のみがケースに応じてより多くの
光音受光する〇これにエリ、関連の差動増幅器１９の出
力端子に信号が発生する。この信号は、２個の差動増幅
器１９の出力端に接続された電子処理回路１８の出力端
子４０に傷信号を生ずる。

第３図および第３ａ図に示されているように、暗視野絞
り１６の周りに環状の入射面２２が設けられている。受
光面１７は、暗視野絞り１６の周りに配置されている。

暗視野絞り１６から離れるに従って先細りとなるように
テーパが付けられ、入射面２２の外周部に接続する元漏
斗２４と受光素子２１とは、元漏斗２４全形成する壁に
埋設されている（第３図）。第３ａ図に示されているよ
うに、受光素子２１は、元漏斗２４の背後に設けられて
いる。導光体束６８は、受光素子２１金収納した凹部（
第３図参照）に導入されているか、または元漏斗２４に
設けられた孔全通して受光素子２１の方へ導かれている
（第３ａ図参照）。

光漏斗２４には光電子増倍管２３の直径に等しくなる工
うなテーバが付けられている。光電子増倍管２３は、戴
頭円錐形状の元漏斗２４の一端に固着されている。

このように構成されているので、受光面１７を越えて大
きく散乱した元は、入射面２２を通過して鏡面反射する
ように構成された元漏斗２４に到達することができる。

元漏斗２４に到達した元は、反射によって光電子増倍管
２３に到達する。光電子増倍管２３は、電子処理回路１
８に接続されている。したがって、光電子増倍管２６は
、光線が犬さく散乱することに基づいて、電子処理回路
１８シて傷信号を生ずる。

第４図および第４ａ図に示されているように、暗視野絞
り１６ば、正方形である。ミラーホイール１２　Ｉｌｌ
の入射瞳１３内の正方形の元ビードは、１雫が暗視野絞
り１６よりも若干小さくなるようにしてミラーホイール
１２へ結像される。第５図に示されたバンド状の導光体
の矩形端面１７は、正方形の暗視野絞り１６の周囲に配
置されている。

したがって、正方形の各側部には１個のみの導光体２０
が必要である。導光体２０は、第４ａ図および第５図に
示されているように、錐状に次第に細くなり、できれば
湾曲した状態であることが望ましい。また、導光体２０
の一端に受光素子２１が設けられている。第４ａ図は、
内側ミラー面を有する元漏斗２４を示している。

第４図および第５図は、暗視野絞ｆ）１６の周縁におい
て受光がどのように−して行われるかを示す他の実施例
を示している。第２図に示された受光面１７は、それぞ
れフォトダイオードであってもよいし、また、対応する
フォトダイオード上にそれぞれ結像する帯状のレンズで
あってもよい。

〈発明の効果〉 本発明によれば、材料ウェブの基本構造から生ずる偏向
の小さい透過−３’ｅ”！たは反射光も、材料ウェブの
傷から生ずる偏向の大きい透過光または反射光も、明確
に区別して簡単に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光学式ウェブ監視装置の概略斜視図
である。第２図は、第１図に示された暗視野絞りの拡大
平面図であって、付属の電子回路がブロック図で示され
ている。第３図および第３ａ図は、それぞれ、第２図に
示された実施例の側面図および斜視図であって、横方向
に更に大きく散乱する元を検出する″ｌｔ、電子増倍管
も設けられている。第４図および第４ａ図は、それぞれ
本発明にかかる暗視野絞りの他の実施例の平面図および
斜視図であって、受光面および光漏斗が暗視野絞りの周
縁に配食されている。第５図は、第４図に示された物の
概略側面図である。 １２・・・ミラーホイール、１３・・・光ビード、１４
および１５・・凹面鏡、１６・・・暗視野絞り、１７・
・・受光面、１８・・・電子処理回路、２１・・・受光
素子、２３・・・光電変換器、３３・・・材料ウェブ。 ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、　４　　　　　　　　　　ＦＩＧ、　５ＦＩＧ
、　３ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 偏向素子および光学結像素子によつて光点を発生させ、
   この光点によつて材料ウェブを一定周期で材料ウェブの
   横断方向に走査し、材料ウェブを通過することによつて
   偏向した光、または材料ウェブで反射された光を受光素
   子に収斂させる光学式ウェブ監視装置において、明瞭に
   輪廓づけられた光ビードが偏向素子の表面に発生せしめ
   られ、この光ビードが走査および受光システムを介して
   暗視野絞り上に結像され、暗視野絞りの周縁に受光面が
   設けられ、受光面の面積が暗視野絞りの面積よりも小さ
   く、受光面が受光した光を光電変換器に導き、光電変換
   器が電子処理回路に接続されたことを特徴とする光学式
   ウェブ監視装置。