(57)【要約】【課題】円錐体表面に反射部を有する光反射装置において、多様な用途に使用可能にすること。【解決手段】光反射装置１０２の円錐体１０３には、反射部１０４が円錐体１０３の頂部２０１を含む円錐状領域に設けられ、環状の反射部１０６が環状の非反射部１０５を挟んで同心円状に設けられている。光源１０１から光１０７を光反射装置１０２の頂部２０１側へ向けて照射すると、中心部分の光２０２は円錐領域である反射部１０４によって反射され、シート状で円形状の光１０８となって円筒部材１１０内面側に照射される。これによって円筒部材１１０内面は線状に照射される。外側部分の光２０３は反射部１０３によって反射され、所定の厚みを有し円形状の光１０９となって円筒部材１１０内面側に照射される。これによって円筒部材１１０内面は帯状に照射される。【選択図】図１
2008268240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円錐体の表面に、光を反射する反射部と光を反射しない非反射部が設けられて成ることを特徴とする光反射装置。
【請求項２】
前記円錐体の頂部を中心として、同心円状に前記反射部と非反射部が設けられて成ることを特徴とする請求項１記載の光反射装置。
【請求項３】
前記円錐体の頂部には前記反射部が設けられて成ることを特徴とする請求項１又は２記載の光反射装置。
【請求項４】
前記円錐体の頂部を含む円錐状領域に反射部が設けられ、前記反射部の周りに同心円状に設けられた環状の前記非反射部を挟んで、同心円状に環状の前記反射部が設けられて成ることを特徴とする請求項３記載の光反射装置。
【請求項５】
前記円錐状領域に設けられた反射部の稜線方向の長さは、前記環状の反射部の稜線方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項４記載の光反射装置。
【請求項６】
前記円錐体の頂部を含む円錐状領域に反射部が設けられ、前記反射部の周りに、環状の前記非反射部と環状の前記反射部とが交互に設けられて成ることを特徴とする請求項２又は３記載の光反射装置。
【請求項７】
前記円錐体の稜線に沿って、前記反射部を分割するように複数の非反射部が設けられて成ることを特徴とする請求項６記載の光反射装置。
【請求項８】
貫通孔を有する光遮蔽部材を有し、
前記光遮蔽部材は、前記貫通孔が前記円錐体の頂部に対向するように配設されて成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の光反射装置。
【請求項９】
少なくとも円錐体の頂部を含む円錐状領域に反射部を有する円錐形光反射部材と、前記頂部に対向する位置に配設された貫通孔を有する光遮蔽部材とを備えて成ることを特徴とする光反射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を反射して多様な光を出力する光反射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下水道管等の円筒部材の内径測定を光学的に測定する筒内検査装置が開発されており、筒内検査の一方法として、シート状の光を円筒部材内壁に照射することによって測定を行う光切断法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
光切断法では、光源からの光をシート状の光に変換して出力するために、通常頂角が９０度で、円錐体の表面全面が反射面に形成されたコーンミラー（円錐形鏡）が使用されている。
【０００３】
断面が小径面状の平行光がコーンミラーの頂部に照射されると、前記光はコーンミラーの反射面によって直角方向に反射されてシート状の光に変換され、円筒部材内面が前記シート上の光によって線状に照射される。前記円筒部材内面で反射した反射光を光センサによって検出して、前記円筒部材の内径測定などを行うようにしている。
図６は、従来のコーンミラーを使用した光切断法による内径測定を説明する図である。
図６において、測定対象物である円筒部材６０８内には、円錐体表面全面に反射部６０３を有し頂角９０度のコーンミラー６０２が配設されている。
【０００４】
レーザ等の光源６０１から断面が小径円状で平行な光６０６を、コーンミラー６０２頂部の反射部６０３に照射する。平行光６０６は反射部６０３の頂部によって反射されて９０度偏向し、シート状の光６０７となって円筒部材６０８内面側に照射される。円筒部材６０８内面はシート状光によって線状に照射される。
円筒部材６０８内面で反射した線状光は、受光レンズ６０４を介して光センサ６０５によって検出される。光センサ６０５によって検出された光に基づいて、円筒部材６０８の内径が算出される。
【０００５】
図７は、従来のコーンミラーを使用して、帯状の光によって円筒部材内面を照射する場合の説明図である。
図７において、照射対象物である円筒部材７０４内には、円錐体表面全面に反射部６０３を有し頂角９０度のコーンミラー６０２が配設されている。
【０００６】
レーザ等の光源７０１から断面が円形状で平行な光７０２を、コーンミラー６０２頂部の反射部６０３へ向けて照射する。平行光７０２は反射部６０３の頂得を含む円錐領域によって９０度曲げて反射され、所定の均一な厚みを有し円板状の光７０３となって円筒部材７０４内面側に照射される。円筒部材７０４内面は、円板状光７０３によって所定幅の帯状に照射される。
【０００７】
図８は、従来のコーンミラーを使用して、非平行光を用いて、帯状の光によって円筒部材内面を照射する場合の説明図である。
図８において、照射対象物である円筒部材７０４内には、円錐体表面全面に反射部６０３を有し頂角９０度のコーンミラー６０２が配設されている。
【０００８】
レーザやレンズを含む光源８０１から断面が円形状で非平行な光８０２を、コーンミラー６０２頂部の反射部６０３へ向けて照射する。非平行光８０２は反射部６０３の頂部を含む円錐領域によって反射され、所定の不均一（コーンミラー６０２側よりも円筒部材７０４側が幅広）な厚みを有し円形状の光８０３となって円筒部材７０４内面側に照射される。円筒部材７０４内面は、円形状光８０３によって所定幅の帯状に照射される。
【０００９】
また、コーンミラーは、前述した内径測定用の他に、室内の大工道具で墨だしに使用する等の用途に利用されている。
しかしながら、前記構造のコーンミラーでは、線状光又は帯状光のいずれか一方によって対象物を照射するしかできないため、用途が限られたものになるという問題がある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−５７３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、円錐体表面に反射部を有する光反射装置において、多様な用途に使用可能にすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、円錐体の表面に、光を反射する反射部と光を反射しない非反射部が設けられて成ることを特徴とする光反射装置が提供される。
円錐体の表面に設けられた反射部は光を反射し、非反射部は光を反射しない。
ここで、前記円錐体の頂部を中心として、同心円状に前記反射部と非反射部が設けられて成るように構成してもよい。
また、前記円錐体の頂部には前記反射部が設けられて成るように構成してもよい。
また、前記円錐体の頂部を含む円錐状領域に反射部が設けられ、前記反射部の周りに同心円状に設けられた環状の前記非反射部を挟んで、同心円状に環状の前記反射部が設けられて成るように構成してもよい。
【００１３】
また、前記円錐状領域に設けられた反射部の稜線方向の長さは、前記環状の反射部の稜線方向の長さよりも短いように構成してもよい。
また、前記円錐体の頂部を含む円錐状領域に反射部が設けられ、前記反射部の周りに、環状の前記非反射部と環状の前記反射部とが交互に設けられて成るように構成してもよい。
また、前記円錐体の稜線に沿って、前記反射部を分割するように複数の非反射部が設けられて成るように構成してもよい。
【００１４】
また、貫通孔を有する光遮蔽部材を有し、前記光遮蔽部材は、前記貫通孔が前記円錐体の頂部に対向するように配設されて成るように構成してもよい。
また、少なくとも円錐体の頂部を含む円錐状領域に反射部を有する円錐形光反射部材と、前記頂部に対向する位置に配設された貫通孔を有する光遮蔽部材とを備えて成るように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、多様な用途に使用可能な光反射装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る光反射装置について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る光反射装置を示す斜視図である。また、図２はその部分拡大斜視図であり、図１と同一部分には同一符号を付している。
図１及び図２において、照射対象物である円筒部材１１０内には、本第１の実施の形態に係る光反射装置１０２が配設されている。円筒部材１１０は、その一部を切り欠いて示している。
【００１７】
光反射装置１０２は、円板状の台座上に頂角が所定角度（本実施の形態では９０度）の円錐体１０３を有しており、円錐体１０３の表面に、光を反射する反射部１０４、１０６と光を反射しない非反射部１０５が設けられた構成となっている。
反射部１０４が円錐体１０３の頂部２０１を含む円錐状領域に設けられている。環状で帯状の非反射部１０５が反射部１０４の周りに、反射部１０４と同心円状に設けられている。
【００１８】
また、環状で帯状の反射部１０６が環状の非反射部１０５を挟んで、反射部１０４と同心円状に設けられている。
円錐状領域に設けられた反射部１０４の稜線方向の長さは、環状の反射部１０６の稜線方向の長さよりも短く構成されている。寸法の一例を挙げると、例えば、頂部２０１から稜線に沿って０．２ｍｍまでを反射部１０４とし、頂部２０１から０．２ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲までを非反射部１０５とする。頂部２０１から稜線に沿って１．２ｍｍ以降の部分は反射部１０６とする。
【００１９】
レーザやレンズを含む光源１０１から、光軸１００に垂直な断面が円形状で前記光軸１００とは非平行な光１０７を、光反射装置１０２の頂部２０１側へ向けて照射する。光源１０１から出力される光１０７の中心線である光軸１００は、頂部２０１を通るように設定されている。
非平行光１０７の中心部分の光２０２は、頂部２０１を含む円錐領域である反射部１０４によって反射されて偏向し、厚みが薄いシート状で円形状の光１０８となって円筒部材１１０内面側に照射される。円筒部材１１０内周面は円形状光１０８によって照射されるため、線状で、光軸１００を中心とする環状の光によって照射される。
【００２０】
非平行光１０７の外側部分の光（断面がドーナツ状の光）２０３は、反射部１０３によって反射されて偏向し、所定の不均一な厚み（コーンミラー１０２側よりも円筒部材１１０側が厚い）を有する円形状の光１０９となって円筒部材１１０内面側に照射される。円筒部材１１０内周面は、光１０９によって照射されるため、帯状で、光軸１００を中心とする環状の光によって照射される。
光源１０１から出力される光１０７のうち、光２０２と光２０３の間の光は、光反射装置１０２の非反射部１０５に照射されるため、反射されない。したがって、円筒部材１１０の内周面は、１つの線状光及び１つの帯状光によって、光軸１００を中心として環状に照射される。
【００２１】
本第１の実施の形態によれば、光反射装置１０２の円錐体１０３には、反射部１０４が円錐体１０３の頂部２０１近傍領域に設けられ、環状の反射部１０６が環状の非反射部１０５を挟んで反射部１０４と同心円状に設けられている。光源１０１から光１０７を光反射装置１０２の頂部２０１側へ向けて照射すると、中心部分の光２０２は円錐領域である反射部１０４によって反射され、シート状で円形状の光１０８となって円筒部材１１０内面側に照射される。円筒部材１１０内面は線状に照射される。外側部分の光２０３は反射部１０３によって反射され、所定の厚みを有し円形状の光１０９となって円筒部材１１０内面側に照射される。円筒部材１１０内面は帯状に照射される。
【００２２】
このように、円錐体１０３の頂部２０１を中心として、同心円状に反射部１０４、１０６と非反射部１０５とを設けている。円錐状領域に設けられた反射部１０４の稜線方向の長さは、環状の反射部１０６の稜線方向の長さよりも短いように構成しているため、光反射装置１０２を用いて、線状の光や帯状の光によって照射対象を照射することが可能になる。また、光源１０１から出力される光１０７が広がる角度範囲を変えることによって、更に、多様な照射が可能になる。よって、多様な用途に使用可能な光反射装置を提供することが可能になる。
尚、シート状光１０８により線状に照射することによって円筒部材１１０の内径の測定等が可能となり又、所定厚みを有する光１０９により帯状に照射することによって円筒部材１１０内面の凹凸の検出や欠陥検出等が可能になる。
【００２３】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る光反射装置を示す斜視図である。
図３において、光反射装置は、少なくとも円錐体３０２の頂部３０４を含む円錐状領域に反射部３０３を有する円錐形の光反射部材３０１と、光遮蔽部材によって構成されると共にその中央に微少な貫通孔（ピンホール）３１１を有する断面円形状の光遮蔽部材３１０とを備えている。
【００２４】
板状の光遮蔽部材３１０は、光軸１００に直行するように配設されると共に、その貫通孔３１１の中心が頂部３０４に対向するように配設されている。円錐体３０２の頂角は所定角度（本実施の形態では９０度）に形成されている。また、円錐体３０２の表面全面に反射部３０３が形成されている。尚、必ずしも円錐体３０２の表面全面に反射部３０３を形成する必要はなく、他の実施の形態に係る光反射装置ともに光遮蔽部材３１０を用いて、光反射装置を構成することもできる。
【００２５】
レーザやレンズを含む光源１０１から、光軸１００に垂直な断面が円形状で、前記光軸１００とは非平行な光１０７を、光反射部材３０１の頂部３０４側へ向けて照射する。光源１０１から出力される光１０７の中心線である光軸１００は、貫通孔３１１の中心及び頂部３０４を通るように設定されている。
非平行光１０７の中心部分の光は、貫通孔３１１を通って、頂部３０４を含む円錐領域３０５によって反射されて偏向し、厚みが薄いシート状で円形状の光３０８となって対象物（図示せず）側に照射される。前記対象物は、円形状光３０８によって照射されるため、線状の光によって、光軸１００を中心とする環状に照射される。
【００２６】
非平行光１０７の外側部分の光うち、光遮蔽部材３１０によって遮蔽されない光は、外側の反射領域である帯状領域３０７によって反射され、所定の不均一な厚みを有し円形状の光３０９となって対象物側に照射される。前記対象物は、円形状光３０９によって照射されるため、帯状の光によって、光軸１００を中心として所定幅の環状に照射される。
光源１０１から出力される光のうち、光遮蔽部材３１０によって遮蔽される部分の光は、反射部３０３の帯状領域３０６に到達せず、帯状領域３０６では反射されない。
【００２７】
以上のようにして、光反射装置を光反射部材３０１及び光遮蔽部材３１０によって構成することにより、線状の光や帯状の光によって対象物を照射することが可能になる。
照射することが可能になる。また、光源１０１から出力される光１０７が広がる角度範囲を変えることによって、更に、多様な照射が可能になる。
【００２８】
図４は本発明の第３の実施の形態に係る光反射装置を示す斜視図である。
図４において、円錐形の光反射装置４０１は、円錐体４０２の頂部４０３を含む円錐状領域に反射部４０４が設けられている。また、光反射装置４０１は、円錐体４０２の表面に、反射部４０４と同心円状に環状の非反射部４０６と環状の反射部４０５とが交互に設けられた構成となっている。
光反射装置４０１の円錐体４０２の頂角は所定角度（本実施の形態では９０度）に形成されている。
【００２９】
レーザやレンズを含む光源１０１から、光軸１００に垂直な断面が円形状で前記光軸１００とは非平行な光１０７を、光反射装置４０１の頂部４０３側へ向けて照射する。光源１０１から出力される光１０７の中心線である光軸１００は、頂部４０３を通るように設定されている。
非平行光１０７の中心部分は、頂部４０３を含む円錐領域である反射部４０４によって反射されて偏向し、厚みが薄いシート状で円形状の光４０７となって対象物（図示せず）側に照射される。
【００３０】
また、非平行光１０７の外側部分は、複数の反射部４０５によって反射され、厚みが薄いシート状で円形状の光４０８となって前記対象物側に照射される。
光源１０１から出力される光１０７のうち、複数の非反射部４０６に照射された光１０７は反射されない。
このようにして、前記対象物は、各反射部４０４、４０５によって反射した線状の光によって照射されるため、複数の線状の光によって、光軸１００を中心として複数の環状に照射されることになる。光反射装置４０１を光学式測定装置の光源に利用することにより、対象物の複数の箇所を、同時に複数の線状光によって照射できるため、形状等の測定時間の短縮を図ることが可能になる。
【００３１】
尚、各反射部４０４、４０５の少なくとも一方を、稜線方向に長く（即ち各反射部４０４、４０５の幅を広く）することにより、帯状の光によって前記対象物を照射するように構成することができる。
これにより、光反射装置４０１を用いて、線状の光や帯状の光によって対象物を照射することが可能になる。また、光源１０１から出力される光１０７が広がる角度範囲を変えることによって、更に、多様な照射が可能になる。
【００３２】
図５は本発明の第４の実施の形態に係る光反射装置を示す斜視図である。
図５において、円錐形の光反射装置５０１は、円錐体５０２の表面全域に形成された反射部に対して、円錐体５０２の頂部５０３から稜線に沿って放射状に線状の複数の非反射部５０５を設けると共に、頂部５０３を中心として光軸１００に直交するように、同心円状に線状の複数の非反射部５０４を設けて成るものである。これにより、円錐体５０２の表面には複数の反射部５０６、５０７が形成されている。
【００３３】
円錐体５０２の頂部５０３を含む円錐状領域に複数の反射部５０７が設けられ、複数の反射部５０７の周りに、複数の線状で環状の非反射部５０４が設けられている。更に、光反射装置５０１には、円錐体５０２の稜線に沿って複数の線状の非反射部５０５が設けられている。これにより、光反射部５０１の円錐体５０２表面には、複数の反射部５０６、５０７が整列した状態で設けられた構成となっている。複数の反射部５０６、５０７は島状に形成されている。
即ち、円錐体５０２の頂部５０３を含む円錐状領域に反射部が設けられ、前記反射部の周りに、環状の非反射部５０４と環状の反射部とが交互に設けられ、円錐体５０２の稜線に沿って、前記反射部を分割するように複数の非反射部５０４が設けられており、これにより、複数の反射部５０６、５０７が形成されている。
【００３４】
尚、各非反射部５０４の間隔は全て同一に構成してもよく又、一部の非反射部５０４を他の非反射部５０４とは異なる間隔に構成してもよい。また、各非反射部５０５の間隔も全て同一に構成してもよく又、一部の非反射部５０５を他の非反射部５０５とは異なる間隔に構成してもよい。
【００３５】
光反射装置５０１の円錐体５０２の頂角は所定角度（本実施の形態では９０度）に形成されている。
レーザやレンズを含む光源１０１から、光軸１００に垂直な断面が円形状で前記光軸１００とは非平行な光１０７を、光反射装置５０１の頂部５０３側へ向けて照射する。光源１０１から出力される光１０７の中心線である光軸１００は、頂部５０３を通るように設定されている。
【００３６】
光源１０１からの非平行光１０７は、各反射部５０６によって対象物（図示せず）側に反射光５０８として反射される。光源１０１から出力される光１０７のうち、各反射部５０６間に形成されている非反射部５０４、５０５に照射された光１０７は反射されない。
このようにして、前記対象物は、各反射部５０６、５０７で反射した略台形状の光によって照射されることになる。各反射部５０６、５０７で反射した光によって、複数の対象物を照射するようにすることができる。
【００３７】
また、光源１０１と光反射装置５０１間に、各反射部５０６、５０７に対応する複数の光シャッタ素子を有する光シャッタ装置を配置することにより、光信号の出力装置としても機能させることが可能になる。即ち、前記光シャッタ素子を選択的に開閉することにより、光源１０１からの光１０７を、選択した光シャッタ素子を介して、対応する反射部５０６、５０７に反射させることにより、前記反射光が到達する位置によって信号を表すようにすることが可能である。また、前記の如くして、様々な位置をスポット的に照射することが可能になる。
【００３８】
例えば、図５に示すように円周方向に反射面、非反射面を構築して微小エリアのセグメント（即ち、反射部５０６、５０７）を構成することで、光情報を非接触でレーザ光源入力側と出力側に伝播できる機構方式が得られる。各セグメントに番号を割り当てておき、セグメント０〜５０までは計測データ、セグメント５１〜６０までは条件データ、名称データなどとして使用することができる。
このようにして、光反射装置５０１を用いて、多様な照射が可能になる。
【００３９】
尚、前記各実施の形態では、光軸１００から広がるような非平行の光１０７を出力する光源１０１を使用した例で説明したが、光軸１００と平行な光を出力する光源を使用することにより、更に多様な照射が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
筒状部材の内径の測定用光源、筒状部材内面の凹凸検出用光源、スポット的な照射用光源、信号用光源、光の進行方向を変える反射装置等として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光反射装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光反射装置の部分拡大斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光反射装置の斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る光反射装置の斜視図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る光反射装置の斜視図である。
【図６】従来の光反射装置の使用態様を示す斜視図である。
【図７】従来の光反射装置の使用態様を示す斜視図である。
【図８】従来の光反射装置の使用態様を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０１・・・光源
１０２、４０１、５０１・・・光反射装置
１０３、３０２、４０２、５０２・・・円錐体
１０４、１０６、３０３、４０４、４０５、５０６、５０７・・・反射部
１０５、４０６、５０４、５０５・・・非反射部
１０７〜１０９、２０２、２０３、３０８、３０９、４０７、４０８、５０８・・・光
１１０・・・円筒部材
２０１、３０４、４０３、５０３・・・頂部
３０１・・・光反射部材
３０５・・・円錐領域
３０６、３０７・・・帯状領域
３１０・・・光遮蔽部材
３１１・・・貫通孔
【図１】
2008268240.tif 000003
【図２】
2008268240.tif 000004
【図３】
2008268240.tif 000005
【図４】
2008268240.tif 000006
【図５】
2008268240.tif 000007
【図６】
2008268240.tif 000008
【図７】
2008268240.tif 000009
【図８】
2008268240.tif 000010