JPS60203903A - 光検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光検出装置に関するもので、さらに詳しくは、
円柱状の光伝達用透明部材の円柱状の側面から入射した
光を、その長手方向の端部に設けられた光検出器へと導
光して検出する光検出器に関するものである。

〔従来技術〕

光点を走査させながら、各走査位置での光量を検出する
場合に、特公昭５４−３９７５３．特開昭５６−２４５
５９．特開昭５７−７６５１７などで知られるように、
棒状の光伝達用透明部材を用い、その長手方向に沿った
光入射帯から入射した光を、その一端あるいは両端に設
けられた光検出器へと導光して検出する装置が利用され
てきている。このような装置は、例えばシート状物体の
表面に欠陥があるかどうかを検査するための表面検査装
置として用いることができる。すなわち、シート状物体
の送り方向に直交して光点を走査しながら、シート状物
体の表面からの反射光を前記光伝達用透明部材の光入射
帯に入射させる。この光伝達用透明部材は光点の走査方
向に沿って配置されているので、光点の各走査位置にお
ける反射光は光伝達用透明部材へと入射する。そして、
これらの入射光は、光伝達用透明部材の内部を全反射し
ながら伝送され、その端部に設けられた光検出器に達し
、光量の検出がなされる。従って、光点の走査位置の情
報と、その走査位置での光量の情報とから、シート状物
体の表面に異常反射部があるかどうかが判別できること
になる。

ところで従来においτは、前記光伝達用透明部材の光入
射帯から入射した光を、光伝達用透明部材外に逃がすこ
となく、また光検出器へと効率良く伝送するために、光
伝達用透明部材には前記光入射帯と対向して、サンドブ
ラストによる粗面や回折格子などによる拡散反射帯を設
けたり、光伝達用透明部材の周囲にアルミニウムのコミ
ティングを施したりしている。さらに上記光伝達用透明
部材を、光入射帯に対面して光入射用のスリットが設け
られ、内面が反射面とされた円筒反射鏡で被覆したりし
ている。

しかしながら上述の従来装置においては、光入射帯から
一旦入射した光を、光検出器へと導光する際の伝送効率
が未だ不充分である。例えば上述の装置において、単に
粗面とされた拡散反射帯や回折格子を用いた拡散反射帯
では、拡散効率が悪く拡散光の光量損失が大きい。また
、光伝達用透明部材にアルミニウムのコーティングを施
したものでは、アルミニウムの反射率があまり高くない
ことなどから、光の伝送過程における損失を抑えるには
不充分である。

従って、上述のような従来装置では、微弱な入射光を前
提とする検査装置として利用することが極めて回能であ
る。例えば、感光性フィルムの表面を検査するための表
面検査装置では、感光性フィルム上で走査される光点に
よって感光性フィルムが被りを生じることがないように
、光点の輝度は極めて低く抑えられることになる。この
ような使用態様においては、上記した従来の装置では、
光伝達用透明部材に入射された光が光検出器に到達する
までの間にかなり減衰してしまい、殆ど実用にならない
のが実情である。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような従来技術に鑑みてなされたもの
で、光入射帯から光伝達用透明部材に入射した光を、殆
ど損失なく光検出器へと伝送できるようにし、極めて微
弱な光を用いても実用し得るような光検出装置を提供す
ることを目的としている。

〔発明の構成〕

上記の目的を達成するにあたり、本発明においては、光
伝達用透明部材として円柱状のものを用いると共に、そ
の直径りと長さしとの比をＤ／Ｌ≧１１５０ に設定するものである。

また、上記の基本構成と共に、光伝達用透明部材を覆う
円筒反射鏡や、光伝達用透明部材と光検出器とのカップ
リングを考慮した付加的な構成を加味することにより、
本発明の上記目的はさらに高いレベルで達成できるよう
になる。

〔実施態様〕

本発明の一実施態様を示す第１図において、光検出装置
ｌは、例えばアクリル、石英などの透明材料からなる円
柱状の光伝達部材２と、その外周を覆・うように設けら
れた円筒反射鏡３と、前記光伝達部材２の両端に設けら
れ、光伝達部材２の端部から射出する光を検出する光電
子増倍管１２（第３図参照）などを内蔵した光検出部４
とから構成されている。

前記円筒反射鏡３は、第２図及び第３図に示したように
、その長手方向に沿って光入射用のスリット５が形成さ
れ、断面がＣ型形状となっており、その内面１１には硫
酸バリウム（ＢａＳＯ４）が塗布されている。また、ス
リット５は円筒内面に向かって幅が狭まるようなテーパ
状に形成され、しかもこのテーバ状にされた面５ａは、
鏡面にされている。

光伝達部材２は、円筒反射鏡３と同軸になるように円筒
反射鏡３内に固定され、スリット５と対面した部分が光
入射帯Ｉ３として利用される。また、光入射帯１３と対
向した部分は、幅Ｈをもった拡散反射帯１４とされてい
る。この拡散反射帯１４は、光伝達部材２０表面をサン
ドブラストなどにより粗面とされ、さらにその上にＢａ
５Ｏ，ｆ。

が塗布されることにより形成されている。さらに光伝達
部材２の両端には、先細形状とされた光射出部１５が設
けられている。そして、この光伝達部材２の長さＬが１
ｍである時は、その直径りは２０ｍｍ以上とされている
。すなわち、光伝達部材２の直径りと長さしとの比に関
して、Ｄ／Ｌ≧１１５０ の関係が満足されている。

また、前記拡散反射帯１４の幅Ｈとしては、光伝達部材
２の円周の１０％以内、すなわち前述のように光伝達部
材２の直径が２０ｍｍである場合には、Ｈの値としては
６．３ｍｍ以下に設定されている。

光検出部４は、第４図のように、前記光射出部１５を囲
むようにして設けられた積分球１８と、この積分球１８
の球面１９の一部に設けられた透光用の切り欠きに臨ん
で配置された光電子増倍管１２とからなっている。この
光電子増倍管１２はその光電面１２ａが前記光伝達部材
２の光射出部１５に対面するように置かれている。また
、積分球１８の球面Ｉ９には、Ｂａ５Ｏａが塗布されて
いる。

次に、感光、性フィルムの表面検査装置として、上記構
成の光検出装置ｌを利用する場合の作用について説明す
る。

第１図において、感光性フィルム１０は図中の矢印６の
方向に送られる。光検出装置１は、この送り方向に直交
して配置され、従って円筒反射鏡３のスリット５．光伝
達部材２も、感光性フィルム１０の送り方向に対して直
交されている。もちろん、前記光伝達部材２１円筒反射
鏡３．スリット５などの長さは、感光フィルムｌＯの幅
に応じて設定されている。

円筒反射鏡３のスリット５は、感光性フィルムｌＯの表
面に接近して配置されており、感光性フィルム１０の表
面に対してＨｅ−Ｎｅレーザ光源からの光ビーム８　（
波長：６３３ｎｍ）が照射される。この光ビーム８は、
たとえば回転反射鏡などにより、感光性フィルム１０の
表面においてその送り方向に直交して走査される。その
走査線９は、前記スリット５と平行とされているので、
各走査時点で感光性フィルム１ｏの正常な表面で反射さ
れた光ビーム８は、各々スリット５を通過して光伝達部
材２の光入射帯１３を介して光伝達部材２内に入射され
る。

また、感光性フィルム１０の表面に異常があると、光ビ
ーム８はそこで異常反射されるので、スリット５を通っ
て光伝達部材２内に入射する光が減少する。従って、光
検出部４でこの光量変化を監視することによって、表面
欠陥の有無が判別できる。

この光入射過程においては、円筒反射鏡３に設けられた
スリット、５が、′デーパ形状および鏡面とされた面５
ａにより構成されていることにより、光ビーム８は光伝
達部材２に入射しやすく、また一旦入射した光はスリッ
ト５から外部に逃げにくくなっている。従って、光入射
時に光伝達部材２にトラップされる光ビーム８０割合を
高められることになる。

こうして光伝達部材２に入射された光ビーム８は、前記
光入射帯１３に対向して設けられている拡散反射帯１４
に入射し、ここで種々の反射角で反射され散乱光となる
。拡散反射帯１４は、サンドブラストにより粗面とされ
た上に、ＢａＳＯ４を塗布することにより形成されてい
るので、単なる粗面からなるものと比較すると拡散反射
光の光量損失を低減することができる。すなわち、光伝
達部材２内を全反射しながら光射出部１５へと向かうよ
うな大きい散乱角で反射される光につい°ζも、充分な
光量が保存されることになる。

拡散反射帯１４で散乱された散乱光の一部はそのまま光
射出部１５へと向かって、そこから射出するが、光射出
部Ｉ５は先細形状となっているので、その射出角は第２
図に示したように、光伝達部材２の中心軸方向に、ある
程度曲げられる。従７て、光検出器１２（第４図参照）
を光伝達部材２の中心軸に合わせて配置するようにして
おけば、最も効率がよくなる。

前記散乱光のなかには光伝達部材２の側面部に向かうも
のもあるが、そのような光は光伝達部材２の内面で全反
射されながら光射出部１５へと向かい、そこから射出さ
れる。また、光伝達部材２内で全反射を繰り返すうちに
、拡散反射帯１４に再入射するものもでてくる。そのよ
うな光はそこで再度散乱され、光伝達の効率上あまり好
ましくないことになる。そこで、一旦光伝達部材２に入
射し、拡散反射帯１４で一度散乱された光が拡散反射帯
１４に再入射する確率を低くするために、拡散反射帯１
４の幅Ｈ（第３図参照）を、光伝達部材２の円周の１０
％以内にしておくことが効果的である。

また、上記散乱光のなかには光伝達部材２の内面で全反
射されずに、光伝達部材２の外へと射出される光もある
が、このような光は円筒反射鏡３の内面で反射され、光
伝達部材２の側面より再入射され、結局光射出部Ｉ５か
ら射出されることになる。この際、円筒反射鏡３の内面
にもＢａ　Ｓ　０４が塗布され、高反射面とされている
ので、光伝達部材２への再入射の効率も高くなっている
。

光伝達部材２に入射された光が、その光射出端部１５か
ら射出される、までの間に減衰されることを抑えるため
には、上記したように、円筒反射鏡３のスリフト５の形
状を工夫し、拡散反射帯１４の幅を制限し、また所要部
にＢａＳＯ４を塗布して反射率を高めることの他に、光
伝達部材２の寸法を考慮することが重要である。すなわ
ち、光伝達部材２に入射した光が、光伝達部材２内で反
射される回数が多くなると、それに付随して拡散反射帯
１４に再入射する確率が増大することになる。

しかしながら、すでに述べたように光伝達部材２は、そ
の寸法が １）／Ｌ≧１１５０ となるように設定されているので、光伝達部材２内での
反射回数は極力抑えられている。

〔実施例〕

第５図は縦軸に光射出部１５から射出される光の相対出
力を、横軸に光伝達部材２の相対長さをとったものであ
る。そして、図中の破線は、光伝達部材２の長さが約６
００ｍｍ、直径が約２０ｍｍで、拡散反射帯１４の幅が
円周の約１６％のものの特性を示し、また実線は、長さ
、直径、拡散反射帯１４０幅がそれぞれ約１８００ｍｍ
、４０ｍｍ、、４％のものの特性を示している。これが
らも明らかなように、光伝達部材２の直径を大きくする
と共に、光伝達部材２の円周に対する拡散反射帯１４の
幅Ｈが小さい程、光伝達部材２内での光の伝送効率が良
くなる。

こうして光伝達部材２で伝送されてくる光は、ランダム
な角度で光射出部工５へと達する。しかし、光射出部１
５の形状が先細になっているので、ここから射出される
光は光伝達部材２の中心軸方向に曲げられる。従１て、
光電子増倍管１２の光電面１２ａの面積に対して、光伝
達部材２の断面、積がある程度大きくても、そこがら射
出する光は光電面１２ａへと入射される。さらに、この
射出部１５を囲んで積分球１８が置かれているので、光
射出部１５から光電子増倍管１２に直接入射さ） れない光も、積分球１８を介して集めることができ、光
伝達部材２と光電子増倍管１２とのカップリング効率が
改善される。

これまで、図示した実施態様をもとに本発明について説
明してきたが、前記光検出部４を光伝達部材２の一方の
端部にのみ設けたり、この装置によって反射光を検出す
る代わりに透過光を検出するようしてもよい。また、本
発明は必ずしも感光性フィルムの表面検査装置のみに適
用されるばかりでなく、例えば複写機の集光器やシンチ
レーションカウンティング装置にも応用できると共に、
光通信分野においても、光伝達部と光検出部とのカップ
リング手段として利用できる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、光検出装置の光
伝送効率を格段に向上できるようになるので、微弱な光
入力を前提とする場合でも、高感度の光検出が可焼とな
る。さらに、光伝送効率の向上は、光転、達部材の長手
方向の広範囲にねたって、均一な光検出を保証すること
になる。また、上記効果に伴い、光検出器として用いら
れる光電子増倍管などの光電変換器に対して、あまり高
い作動電圧を印加しなくても済むようになるので、光電
変換器が劣化しにくくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様を概略的に示す斜視図で
ある。 第２図は、第１図中で用いられる光伝達部材の縦断面図
である。 第３図は、第１図中で用いられる光伝達部材の横断面図
である。 第４図は、光検出部の構造を概略的に示す断面図である
。 第５図は、本発明を適用した装置の実施例データを示す
相対出力特性図である。 ｌ・・・光検出装置　２・・・光伝達部月３・・・円筒
反射鏡　４・・・光検出部５・・・スリット　１０・・
感光性フィルム１２・・光電子増倍管　１３・・光入射
帯１４・・拡散反射帯　１５・・光射出部１Ｂ・・積分
球。 第２図 １Ｉａ図 ９ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１光入射用のスリットが長手方向に形成され、内面
   が反射面として構成された円筒反射鏡と、この円筒反射
   鏡内にその長手方向に沿って挿通され、長手方向の少な
   くとも一方の端部に光検出器が設けられた円柱状の光伝
   達用透明部材とを有し、前記スリットから入射した光を
   前記光伝達用透明部材を介して光検出器へと導くことに
   より光量を検出する光検出装置において、 前記光伝達用透明部材の直径りと長さしとの比が、 Ｄ／Ｌ≧１１５０ となるように設定したことを特徴とする光検出装置。 （２）前記光検出器が設けられた光伝達用透明部材の端
   部に、先細状の光射出部を設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光検出装置。 （３）　前記光伝達用透明部材の先細状の光射出部を囲
   んで積分球を配置すると共に、この積分球の球面の一部
   に設けられた透光部に臨んで前記光検出器を配置したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光検出装置
   。 （４）前記光伝達用透明部材は、前記円筒反射鏡のスリ
   ットに対面した光入射帯と対向する側に、光伝達用透明
   部材の円周の１０％以内の幅をもった光散乱帯を有して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光検
   出装置。− （５）前記光散乱帯は、光伝達用透明部材の表面を粗面
   とした上に、１３ａｓＯ＋を塗布することにより形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   光検出装置。 （６）　前記円筒反射鏡の内面に、ＢａＳＯ４が塗布さ
   れており、前記スリットの開口部は、円筒反射鏡の内面
   に向かって幅狭にされたテーパ面として形成されると共
   に、このテーパ面が鏡面とされていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光検出装置。