(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物のピンホールをZ軸方向に沿って透過した光を検出する光検出素子を備えたピンホール検出器において、
ＸＹＺ直交座標系を設定した場合、透過可能なＸＺ平面内における光の入射角を制限するライトコントロールフィルムと、前記光検出素子に光学的に結合可能なＹＺ平面内における光の入射角を制限する、Ｙ軸方向にのみ集光を行う集光レンズ及び前記集光レンズの集光位置に配置され入射光束径を制限する受光領域とを、前記被測定物と前記光検出素子との間の光路間に、Ｚ軸に沿って順次配置し、前記ライトコントロールフィルム及び前記集光レンズを収容する暗箱を備え、前記ライトコントロールフィルムは前記暗箱の開口端よりも内側に配置されていることを特徴とするピンホール検出器。
【請求項２】
前記暗箱の開口を封止する保護ガラスを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のピンホール検出器。
【請求項３】
前記ライトコントロールフィルムは、２以上のライトコントロールフィルムをＺ軸に沿って離隔配置してなることを特徴とする請求項１に記載のピンホール検出器。
【請求項４】
前記ライトコントロールフィルムは、透明樹脂内に複数の不透明ルーバーを平行に組込んだルーバーフィルムであることを特徴とする請求項２又は３に記載のピンホール検出器。
【請求項５】
１つの前記ライトコントロールフィルムはフィルタに支持されていることを特徴とする請求項３に記載のピンホール検出器。
【請求項６】
前記受光領域は光ファイバの一端であり、前記光ファイバの他端は前記光検出素子に光学的に結合していることを特徴とする請求項５に記載のピンホール検出器。
【請求項７】
前記受光領域はＸ軸に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項５に記載のピンホール検出器。
【請求項８】
前記光検出素子は、光電子増倍管であることを特徴とする請求項１に記載のピンホール検出器。
【請求項９】
前記暗箱の開口端面上には開口を覆うように前記被測定物が配置され、前記被測定物上には光源が位置することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のピンホール検出器。
【請求項１０】
前記ライトコントロールフィルム及び前記集光レンズ間に介在するバンドパスフィルタを更に備えることを特徴とする請求項１、２、３、４、６、７、８及び９のいずれか１項に記載のピンホール検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピンホール検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属又は樹脂等のフィルムに形成されたピンホールの有無の検出が行われている。ゴム状のフィルムに形成されたピンホールを検出するためには、当該フィルムで密閉容器の一部分を構成し、この容器内に液体を充填し、容器からの液漏れの有無を検出すればよい。また、金属フィルムに形成されたピンホールを検出するためには、密閉された暗箱の一部分を当該フィルムで構成し、ピンホールを透過する光の有無を暗箱の内側で検出すればよい。すなわち、いずれの検出も、閉塞した空間が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、閉塞した空間を利用した検出は容易性が低く、また、閉塞した空間では不可能な検出も多い。例えば、工場内で圧延されたばかりのアルミフィルムが移動している場合、製造直後のラテックスフィルムが移動している場合等である。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、検出の容易性を向上可能なピンホール検出器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係るピンホール検出器は、被測定物のピンホールをZ軸方向に沿って透過した光を検出する光検出素子を備えたピンホール検出器において、ＸＹＺ直交座標系を設定した場合、透過可能なＸＺ平面内における光の入射角を制限するライトコントロールフィルムと、光検出素子に光学的に結合可能なＹＺ平面内における光の入射角を制限する、Ｙ軸方向にのみ集光を行う集光レンズ及び集光レンズの集光位置に配置され入射光束径を制限する受光領域とを、被測定物と光検出素子との間の光路間に、Ｚ軸に沿って順次配置し、ライトコントロールフィルム及び集光レンズを収容する暗箱を備え、前記ライトコントロールフィルムは前記暗箱の開口端よりも内側に配置されていることを特徴とする。
【０００５】
この場合、ピンホールをＺ軸方向に沿って通過した光は、光検出素子に結合することとなるが、ピンホールの透過光以外のノイズ光の進行方向はＺ軸に対して傾いているため、このノイズ光の光検出素子への結合は第1及び第2光学手段によって制限される。なお、第1光学手段はライトコントロールフィルムであり、第2光学手段はＹ軸方向にのみ集光を行う集光レンズと、集光レンズの集光位置に配置され入射光束径を制限する受光領域から構成する。したがって、本検出器は、検出の際に必ずしも被測定物と検出器との間に厳密な閉塞空間を必要とせず、ピンホールを容易に検出することができる。
【０００６】
なお、ライトコントロールフィルムにおけるルーバーの長手方向はＹ軸方向とすればよい。この場合、Ｘ方向の入射角が制限される。なお、本発明に係るピンホール検出器は、暗箱の開口を封止する保護ガラスを更に備えることとしてもよい。
【０００７】
更に、このライトコントロールフィルムは、２以上のライトコントロールフィルムをＺ軸に沿って離隔配置してなることとしてもよい。この場合も、ルーバーの長手方向はＹ軸方向とすればよく、この場合、前段のフィルム及び後段のフィルムを共に透過可能な光の入射角は離隔距離に応じて小さくなるため、当該離隔によって入射角の制限性能を著しく向上させることができる。なお、１つのライトコントロールフィルムはフィルタに支持されていることとしてもよい。
【０００８】
また、前記ライトコントロールフィルムは、透明樹脂内に複数の不透明ルーバーを平行に組込んだルーバーフィルムから構成することができる。
【０００９】
上述のように、第2光学手段は、Ｙ軸方向にのみ集光を行う集光レンズと、前記集光レンズの集光位置に配置され入射光束径を制限する受光領域から構成することができる。ＹＺ平面内において、Ｚ軸に沿って入射した光は集光レンズによって受光領域上に集光するが、Ｚ軸から大きく傾いて第2光学手段に入射した光は、受光領域上には集光しないため、光検出素子に結合可能なＹＺ平面内の光の入射角を制限することができる。
【００１０】
受光領域は例えばホトダイオードからなる。被測定物が大きい場合には、複数のホトダイオードをＸ軸に沿って配置すればよい。すなわち、受光領域をＸ軸に沿って複数配置すれば、被測定物がＸ軸方向に幅を有する場合においても、幅内の領域に形成されたピンホールの検出を行うことができる。
【００１１】
また、前記受光領域を光ファイバの一端とし、前記光ファイバの他端を前記光検出素子に光学的に結合させることもできる。光ファイバは入射光束径を制限することができると共に任意の位置に光を伝達することができるので、これを用いた場合には、光検出素子を適当な位置に配置することができると共に、光ファイバは束ねることができるため、これに結合させる光検出素子の数を減少させることができる。
【００１２】
上述のピンホール検出器は、検出に寄与する光の立体角を著しく制限することにより、閉塞空間を不要としたものであるため、ピンホール透過光の強度が高くなければ、光検出素子は高感度のものが要求される。このような高感度の光検出素子としては光電子増倍管を挙げることができ、これを用いれば実際にピンホールを検出することができた。
また、本発明に係るピンホール検出器では、暗箱の開口端面上には開口を覆うように被測定物が配置され、被測定物上には光源が位置することとしてもよい。
また、本発明に係るピンホール検出器は、ライトコントロールフィルム及び集光レンズ間に介在するバンドパスフィルタを更に備えることとしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係るピンホール検出器について説明する。同一要素には、同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は実施の形態に係るピンホール検出器の縦断面図、図２はピンホール検出器を一部破断して示す当該ピンホール検出器の斜視図である。
【００１５】
このピンホール検出器は、一側面（上面）が開口した暗箱１０を有している。暗箱１０の開口端面上には開口ＯＰを覆うように被測定物２０が配置され、被測定物２０上には光源３０が位置する。
【００１６】
なお、本例の被測定物２０は、圧延後のアルミニウムのフィルムであることとし、このフィルムはＹ軸方向に沿って移動させられるものとする。
【００１７】
光源３０から出射された光Ｌは、被測定物２０に形成されたピンホールＰ、暗箱１０の開口端よりも内側に配置された第1光学手段１、暗箱１０内であって第1光学手段１の後段に配置された第２光学手段２を介して、ライトガイド３に入射する。ライトガイド３は、入射光を光検出素子４に結合させる。
【００１８】
ピンホールＰが存在する場合、光検出素子４には光源３０からの光Ｌが入射することとなるので、光検出素子４の出力の大きさに基づいて、ピンホールＰの有無や大きさを検出することができる。すなわち、このピンホール検出器は、被測定物２０のピンホールＰを透過した光Ｌを検出する光検出素子４を備えたピンホール検出器である。
【００１９】
なお、図示の如くＸＹＺ直交座標系を設定する。
【００２０】
このピンホール検出器は、透過可能なＸＺ平面内における光の入射角を制限する第1光学手段１と、光検出素子４に光学的に結合可能なＹＺ平面内における光の入射角を制限する第2光学手段２とを、被測定物２０と光検出素子４との間の光路間に、Ｚ軸に沿って順次配置したものである。
【００２１】
ピンホールＰをＺ軸方向に沿って通過した光Ｌは、光検出素子４に結合することとなるが、ピンホールＰの透過光以外のノイズ光の進行方向はＺ軸に対して傾いているため、このノイズ光の光検出素子４への結合は第1及び第2光学手段１，２によって制限される。したがって、本検出器は、検出の際に必ずしも閉塞空間を必要とせず、暗箱１０と被測定物２０との間に若干の隙間が存在しても、ピンホールＰを容易に検出することができるものである。
【００２２】
本例の第1光学手段１は、ライトコントロールフィルム１ｂ，１ｃから構成されている。ライトコントロールフィルム１ｂ，１ｃにおけるルーバーの長手方向はＹ軸方向である。この場合、Ｘ方向の入射角が制限される。また、各ライトコントロールフィルム１ｂ，１ｃは、保護ガラス１ａ及びフィルター１ｄによってそれぞれ支持されている。なお、保護ガラス１ａは、暗箱１０の開口ＯＰを封止し、粉塵の暗箱１０内部への導入を抑制している。また、フィルター１ｄはガラス板とすることもできるが、ここでは光源３０の出射光を選択的に透過させるバンドパスフィルターであることとする。
【００２３】
ここで、第1光学手段１の機能について補足説明する。
【００２４】
図３はＸＺ平面内における開口ＯＰ近傍の断面図である。同図は、ＸＺ平面で切って示される。図示の如く、ピンホールＰに垂直に入射した光源３０からの光Ｌは、ピンホールＰを通過してＺ軸方向に沿って進行するが、暗箱１０と被測定物２０との間から入射するノイズ光ＬＮは、Ｚ軸に対して入射角θｘ’を有して暗箱１０内部へと進行する。
【００２５】
図４はライトコントロールフィルム１ｂの斜視図である。ライトコントロールフィルム１ｂは、ポリエチレンテレフタレートからなる２つの透明樹脂膜１ｂ1，１ｂ2と、これらの間に平行配置された複数のルーバー１ｂ3からなる。要するに、ライトコントロールフィルム１ｂは、透明樹脂１ｂ1，１ｂ2内に複数の不透明ルーバー１ｂ3を平行に組込んだルーバーフィルムである。このようなフィルムは、住友スリーエム株式会社において販売されており、また、他のものとしては、例えば、特開平05-215908号公報等に記載されているものがある。
【００２６】
図５は、入射角θｘと透過率の関係を示すグラフである。同グラフに示されるように、ＸＺ平面内におけるライトコントロールフィルム１ｂへの光の入射角θｘが０度を基準として所定範囲内にある場合、入射光は当該フィルム１ｂを透過するが、所定範囲外の場合、これを透過しない。すなわち、光源３０からライトコントロールフィルム１ｂに入射した光Ｌは、これを透過するが、上述のノイズ光ＬＮは不透過となる。以上の構成により、ライトコントロールフィルム１ｂは、ＸＺ平面内における入射角制限機能を有することとなる。
【００２７】
なお、ライトコントロールフィルム１ｃの構成及び機能はライトコントロールフィルム１ｂのものと同一であり、ポリエチレンテレフタレートからなる２つの透明樹脂膜１ｃ1，１ｃ2と、これらの間に平行配置された複数のルーバー１ｃ3からなる（図６参照）。
【００２８】
本例では、ライトコントロールフィルムを２枚用いている。すなわち、  第1光学手段１は、２以上のライトコントロールフィルム１ｂ，１ｃをＺ軸に沿って離隔配置してなる。
【００２９】
図６は、離隔配置されたライトコントロールフィルム１ｂ，１ｃの縦断面図である。ルーバー１ｂ3，１ｃ3の長手方向は共にＹ軸方向である。このように配置した場合、前段のフィルム１ｂ及び後段のフィルム１ｃを共に透過可能な光の入射角は離隔距離Ｄに応じて小さくなる。前段のフィルム１ｂのみの場合の入射角は最大でθ1まで許容されるが、これを後段のフィルム１ｃと組み合わせた場合には、その入射角はθ2（＜θ1）までしか許容されない。このように、フィルムの離隔によって入射角の制限性能を著しく向上させることができる。
【００３０】
次に、図１に戻って、第２光学手段について説明する。第2光学手段２は、Ｙ軸方向にのみ集光を行う集光レンズ（シリンドリカルレンズ）２ａと、集光レンズ２ａの集光位置に配置され入射光束径を制限する受光領域（入射開口）２ｂから構成されている。ＹＺ平面内において、Ｚ軸に沿って入射した光は集光レンズ２ａによって受光領域２ｂ上に集光するが、Ｚ軸から大きく傾いて第2光学手段２に入射した光は、受光領域２ｂ上には集光しないため、光検出素子４に結合可能なＹＺ平面内の光の入射角を制限することができる。
【００３１】
なお、受光領域２ｂはホトダイオードとすることもできる。被測定物２０が大きい場合には、複数のホトダイオードをＸ軸に沿って配置すればよい。すなわち、受光領域２ｂをＸ軸に沿って複数配置すれば、被測定物２０がＸ軸方向に幅を有する場合においても、幅内の領域に形成されたピンホールの検出を行うことができる。
【００３２】
本例においては、受光領域２ｂをライトガイド３を構成する光ファイバＦの一端とする。この光ファイバＦの他端は光検出素子４に光学的に結合している。光ファイバＦは入射光束径を制限することができると共に任意の位置に光を伝達することができるので、光検出素子４を適当な位置に配置することができる。光ファイバＦは束ねられているので、これに結合させる光検出素子４の数はホトダイオードを直接配置する場合よりも減少させることができる。
【００３３】
上述のピンホール検出器は、検出に寄与する光の立体角を著しく制限することにより、閉塞空間を不要としたものであるため、ピンホール透過光の強度が高くなければ、光検出素子４は高感度のものが要求される。高感度の光検出素子４として、本例では光電子増倍管（ＰＭＴ）を用いている。
【００３４】
ここで、第２光学手段２の機能について補足説明する。
【００３５】
図７はＹＺ平面内における開口ＯＰ近傍の断面図である。同図は、ＹＺ平面で切って示される。図示の如く、ピンホールＰに垂直に入射した光源３０からの光Ｌは、ピンホールＰを通過してＺ軸方向に沿って進行するが、暗箱１０と被測定物２０との間から入射するノイズ光ＬＮは、Ｚ軸に対して入射角θｙ’を有して暗箱１０内部へと進行する。
【００３６】
図８は集光レンズ２ａ及び受光領域２ｂを含む光ファイバＦの斜視図である。受光領域２ｂは、集光レンズ２ａの集光位置、より詳細には、集光レンズ２ａの焦点位置に配置されている。受光領域２ｂはＸ軸に沿って複数配列している。光源３０から集光レンズ２ａに垂直に入射した光Ｌは、受光領域２ｂ上に集光するが、上述のノイズ光ＬＮは受光領域２ｂから外れた位置に入射する。以上の構成により、集光レンズ２ａ及び受光領域２ｂは、ＹＺ平面内における入射角制限機能を有することとなる。
【００３７】
図９は、Ｚ軸に対する集光レンズ２ａへの入射角θｙと受光領域２ｂへの光の入射率の関係を示すグラフである。同グラフに示されるように、ＹＺ平面内における入射角θｙが０度を基準として所定範囲内にある場合、受光領域２ｂに光は入射するが、所定範囲外の場合、これを入射しない。
【００３８】
以上説明したように、上述のピンホール検出器は、検出の際に必ずしも閉塞空間を必要とせず、ピンホールＰを容易に検出することができ、被測定物２０が工場等で生産されつつ高速で移動している場合においても、そのピンホールを検出することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のピンホール検出器によれば、ピンホールＰを容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るピンホール検出器の縦断面図である。
【図２】ピンホール検出器を一部破断して示す当該ピンホール検出器の斜視図である。
【図３】ＸＺ平面内における開口ＯＰ近傍の断面図である。
【図４】ライトコントロールフィルム１ｂの斜視図である。
【図５】入射角θｘと透過率の関係を示すグラフである。
【図６】離隔配置されたライトコントロールフィルム１ｂ，１ｃの縦断面図である。
【図７】ＹＺ平面内における開口ＯＰ近傍の断面図である。
【図８】集光レンズ２ａ及び受光領域２ｂを含む光ファイバＦの斜視図である。
【図９】Ｚ軸に対する集光レンズ２ａへの入射角θｙと受光領域２ｂへの光の入射率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ｄ…フィルター、１ｂ…ライトコントロールフィルム、１ｃ…ライトコントロールフィルム、１ｂ…ライトコントロールフィルム、１ｂ3…ルーバー、１ｃ3…ルーバー、１…第１光学手段、１ａ…保護ガラス、２…第２光学手段、２ｂ…受光領域、２ａ…集光レンズ、１ｂ1，１ｂ2…透明樹脂、３…ライトガイド、４…光検出素子、１０…暗箱、２０…被測定物、３０…光源、Ｆ…光ファイバ、Ｌ…光、ＬＮ…ノイズ光、ＯＰ…開口、Ｐ…ピンホール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003806616.tif 000008
【図８】
0003806616.tif 000009
【図９】
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