JPS6218667B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、広いウエブの傷を探す装置に関し、
特に、移動しつつある、種々様々の材料から成る
広いウエブ、例えば、紙、あらゆる種類の織布、
ガラス、薄板、木板、不織布、けばのある布、鋼
板、金属板、箔等のようなもののための探傷装置
に関する。

この種の公知装置は、走査ビードの完全通過を
以つて、ウエブの全幅にわたりそのウエブを検査
するために、ウエブを横切る鋭い光線ビードを移
動方向に対し横方向に走査するためのビーム走査
手段を有する。光電変換手段を内蔵する受光手段
は、ウエブを透過し、および／又はウエブにより
反射された光を受けるためにウエブの長手方向又
は横断方向のいずれか一方に配列されている。そ
して、ウエブの傷は、上記光電変換手段からの信
号から検出される。

例えば、カーペツト及びその類似物のように広
いウエブであつて、連続的にその長手方向に移動
されるもののための探傷装置の場合に、連続的に
平行移動する走査ビームを発生させ、この走査ビ
ームを互いに先後して配置された直列の固定偏向
素子群によりそのウエブの方へ偏向させることは
既に知られている。走査ビームは、適宜の手段と
しては、レーザ発振器、ミラーホイール及びレン
ズ又は凹面ミラーから成る手段により発生せしめ
られる。固定偏向素子群には、横方向に変位した
直列段状ミラー群（西ドイツ特許明細書第
2808359号）の形状、又は一部が横方向に変位し
た直列ビーム分割ミラー群（西ドイツ特許出願公
開第2934554号）の形状のいずれかを採用するこ
とができる。

しかし、公知の探傷装置は、照射され走査され
た、ウエブ上の細長帯域間にギヤツプが現われる
か、または、光損失が生じる結果、ウエブ上にお
いて小さすぎる照度を有する走査光ビードしか得
られないか、または、高品質であるとともに厳密
に調整された偏向ミラーを使用しなければならな
いかのいずれか一つの欠点、および／または、直
線方向に延びて横方向の変位のない光走査ビーム
を発生させることは不可能であるかの欠点を有し
ている。

したがつて、本発明の目的は、冒頭に列挙した
ような広いウエブのための探傷装置を提供するこ
とである。この探傷装置によれば、ウエブ上にお
ける走査光ビードの高照度が厳密な調整を必要と
する高品質の偏向ミラーを使用する必要もなく達
成され、しかも、走査区域を移動させる必要もな
い。しかし、単一な光源は必要とする。

この目的を達成するために、本発明は以下の通
に構成される。すなわち、上記ビーム走査手段が
ウエブの横軸に平行な線に沿つて隔置された複数
個の補助光偏向器を含み、各補助光偏向器は、回
動し上記ウエブ上の各線形走査区域を横断して入
射光を走査するように構成され、上記ビーム走査
手段は、さらに、上記線に対し角αをなす光ビー
ムにより補助光偏向器を照らす主光学像形成素子
を含み、上記線形走査区域が共働して上記ウエブ
の全幅を覆うように構成されている。

したがつて、本発明の基礎となる思想は、補助
光偏向器が直線に沿つて直列、かつ、隔置されて
配置され、これら補助光偏向器の枢軸又は揺動軸
が互いに平行であつて、かつ、それらの軸を結ぶ
線に対し直角に延びる事実の中に存在することを
理解すべきである。これら全ての補助光偏向器を
共通の固定された主光学像形成素子から発出され
た光により照らすために、この主光学像形成素子
から発出した光は補助光偏向器の直線状配置に斜
めに達しなければならない。角αが小さくなる
程、大き過ぎる必要のない主光学像形成素子から
光を供給され得る、直列配置の補助偏向器の数は
大きくなる。例えば、5m幅のカーペツトの全面
を覆うためには５個ないし20個の補助光偏向器が
互いに隔置して配列される。

補助偏向器から偏向された走査光ビームは全て
一平面上に存在するから、これら補助偏向器は、
共働して、ウエブの表面上に直線で囲まれた走査
細長帯を形成する。

主光学像形成素子は薄板状であつて球面の凹面
ミラーであることが好ましく、この凹面ミラーは
補正されていることが好ましい。この薄板状凹面
ミラーの長手方向は、補助光偏向器の回転環又は
枢軸に対し直角に延びている。薄板状の主光学像
形成素子の長さが大きくなる程、使用し得る補助
光偏向器の数が大きくなる。角αの値を比較的小
さくすることにより、比較的短い主光学像形成素
子により10個ないし20個の補助光偏向器を完全に
照らすことが可能である。

主光学像形成素子の光学軸は、補助光偏向器を
照らす光ビームと同一の角αをもつて、補助光偏
向器を結ぶ線に対して延びるように配置されるこ
とが好ましい。換言すれば、凹面ミラーにより構
成された主光学像形成素子は、光が補助光偏向器
上に傾いて入射できるように傾いて位置決めされ
ることが好ましい。

本発明の効果を与える構成は、補助光偏向器の
各光偏向部材が補助光学像形成素子、具体的に
は、レンズ又は凹面ミラーのほぼ焦平面上に配置
され、この光学像形成素子は共働する光偏向器か
ら来る光をほぼ平行にすることを特徴とする。こ
のような方法で、互いに平行に延びる走査ビーム
が得られる。

線形走査区域は、これら個々の区域間のギヤツ
プが確実に避けられるように、若干、重なつて隣
り合せとなるべきである。

これは、例えば、次のようにすれば達成され
る。すなわち、本発明を更に実り多い方へ展開し
たところに従い、補助光偏向器の光偏向部材が補
助光学像形成素子の焦平面から若干外れて移動さ
れるようにし、さらに、補助光学像形成素子から
発出した光が、隣接する補助光学像形成素子間の
小さな隙間又はそれらの補助光学像形成素子の接
触点により生み出された隣接する線形走査区域間
のギヤツプが避けられるように、若干発散するよ
うにする。

補助光偏向器を結ぶ線と主光学像形成素子の光
軸との成す角度は、１゜ないし５゜とすべきであ
り、特に、２゜とすべきである。

補助光偏向器の光偏向部材は、好ましくは５個
ないし15個、特に、およそ10個のミラー面を有す
る補助ミラーホイールとするのが適当である。

特に強い走査ビードは、光ビーム、特に、レー
ザ光ビームにより照らされた主光偏向器により光
ビームが生み出された時に得られる。この場合に
は、主光偏向器の走査回数が少なくとも係数10で
あり、好ましくは補助光偏向器の走査回数よりも
小さい、係数100であることが必要である。すな
わち、主光偏向器の走査ビームが特定の補助光偏
向器を照らす間、この補助光偏向器は、この補助
光偏向器を照らす光ビームが準固定とみなされ得
るように、多数回及び好ましくは10回ないし100
回の走査を遂行しなければならない。

このように、本発明によれば、１群及び同一の
走査光ビームにより異なる補助光偏向器が順次照
らされる。この場合の例は、特に、およそ毎秒５
cmの出力を有するカーペツト製造機における探傷
のためのものとして適当である。この種の機械を
使用して、従来は１人の人間が２人との人間とと
もにカーペツトの傷の検査に従事していた。最も
ありふれた傷は、長手方向に延びる糸が存在しな
いことにより生じるものである。この傷は、それ
が確認され、機械が停止された後、該当する傷を
修復するために第２の人間が手により記憶に頼つ
て紡糸しなければならないものである。したがつ
て、この方法は極めてコスト高となり、しかも、
出来上りが仕事に従事する人の検査能力に依存す
る。

孔の確認、特に、毛羽のある製品、織られた製
品、又は長いパイル地の製品について生じる他の
問題は、背景に対する光の垂直な入射によつて製
品を検査すれば、小さな傷を表わし、しかも、傷
の確認には影響を与えない非常に多数の孔（星
空）を見ることができるという事実の中に存在す
る。

この問題を避けるために、カーペツトは、走査
面に対し45゜程度の角度をもつて本発明の探傷装
置中を通過することが望ましい。

さらに、本発明によるカーペツト探傷装置にお
いては、ウエブの表面に発生するのは円形の光ビ
ードではなく、数センチメートルの長さに達する
走査光スロツトであることが有利なことである。
この走査光スロツトは、欠ける可能性のある糸が
カーペツトウエブの長手方向に延びているので、
そのカーペツトウエブの長手方向に延びているべ
きである。したがつて、糸が欠けていれば、極め
て多量の光がその傷を通過してウエブの他の面側
に設けられた受光器に達する。

しかし、ウエブに照射された光は、カーペツト
糸が欠けている個所においても地織部が存在し、
かつ、この地織部が顕著な光の散乱を生じるか
ら、非常に強くなければならない。

５cm／秒のカーペツト進行速度を有するカーペ
ツト探孔装置においては、主光偏向器が単に10Hz
の回数で動作すればこの主光偏向器が補助光偏向
器群全体を１回につき1/10秒で走査するから、そ
の10Hzの回数で十分である。

このとき、カーペツト製造機により製造されて
くるカーペツトウエブは単に５mmづつ進行するに
過ぎない。したがつて、本発明によれば、走査光
ギヤツプは30mmないし60mm、特に、およそ50mmの
長さを有することが好ましい。したがつて、ウエ
ブ中の傷のある個所は、主光偏向器の10回の走査
により覆われる。この走査回数は、信頼性の高い
傷確認には全く十分である。

本発明の基塑となる知見は、比較的遅く、か
つ、中断することなく進行するウエブに対し、単
一の極めて強いレーザビーム（適当な方法として
はレーザ発振器から発生する）により補助光偏向
器を次々に照射することができるという事実にあ
る。

したがつて、非常に幅の広いカーペツトウエブ
（およそ5mに達する）が単一の光源からのみ発生
する非常に強い光によつて走査され得る。この方
法を使用すればカーペツトの地素材（光が透過す
る織地）により生じる光損失が最早それ程顕著で
はないから、本発明による装置を置く室は暗くさ
れなければならない。

上記補助光偏向器が10個のミラー面を有するミ
ラーホイールであれば、その補助ミラーホイール
は、1000走査／秒に相当する、およそ6000回転／
秒の速度をもつて回転する。

主光偏向器をまた主ミラーホイールとした方が
有利である。もつとも、この主ミラーホイール
は、走査角がより小さくなることを考慮して、補
助ミラーホイールよりも多数のミラー面を有する
べきである。すなわち、適当な数としては15個な
いし25個、特に、20個程度とすべきである。

その主光偏向器は、平行移動されるレーザ走査
ビームを発生させる装置において既に知られてい
るように、主光学像形成素子の焦平面上に置かれ
ることが好ましい。

最初の実施例によれば、補助光偏向器の光偏向
部材が直接、かつ、傾きをもつて主光学像形成素
子から発出する光ビームにより照射されることが
分る。

補助光偏向器、特に、補助ミラーホイールを照
らす光がこれら補助光偏向器の周面上にほぼ直角
に入射することを確保するために、補助光偏向器
が補助光走査器及び偏向ミラーを有することが好
ましい。しかも、その偏向ミラーは、直接、か
つ、傾きをもつて主光学像形成素子から発出する
光ビームにより照射されるとともに補助光走査器
の方へその光を偏向するように機能する。その配
列は好ましくは、偏向ミラーが配列される線が補
助光走査器の配列される線に対し平行に延びるよ
うなものであるべきである。偏向ミラーは、これ
らの偏向ミラーから補助光走査器の方へ偏向され
た光がこれらの補助光走査器の周面上へほぼ直角
に入射するように配列されるのが適当である。

このようにすれば、密補助光走査器としてミラ
ーホイールが使用される時、これらのミラーホイ
ールを照らす光がその回転軸に対し集中的、か
つ、対称的に入射することが保証される。

探傷装置においては、光学像形成素子、特に、
レンズが補助光走査器から遠く離れて面するウエ
ブの一側に並列状態で配列されるようにすれば最
適である。

この配列に関連して、かつ、最初の実施例によ
れば、光電変換器が光学像形成素子の焦平面上に
配列される。これらの受光手段の構造は西ドイツ
特許出願公開2808359号の構造と同等のものであ
る。

ウエブの前面側及び背面側に配置されたレンズ
は、探傷用として完全に十分な光学上の品質を有
するフレネルレンズにすれば最適である。

しかし、光電子倍増器を有する、好ましくは円
形断面の光伝導ロツドを、１本又は２本、少なく
とも光学像形成素子の焦平面上の一端面に対し配
置することも、また、可能である。この光伝導ロ
ツドは、例えば、西ドイツ特許明細書2506366号
から知られるように、光入射側と反対の側面に段
状ミラーを有する光伝導ロツドであることが好ま
しい。

フレネルレンズおよび／または段状ミラー付光
伝導ロツドを使用する場合において、光電子倍増
器による受光中の対称性の欠如を補償するため
に、灰色ガラスで作られた円柱レンズを各光学像
形成素子と光伝導ロツドとの間に配置するべきで
ある。灰色ガラスで作られた円柱レンズの具体的
利益は、この円柱レンズを研摩により光の透過性
がその両端に向つて自動的に漸次増大し、かつ、
中心に向つて自動的に漸次減少することにある。
したがつて、この円柱レンズフイルタの中心に入
射した光ビームは、このフイルタの側部に入射し
た光よりも弱められる。しかし、このフイルタ側
部入射光は、フレネルレンズの効果により、か
つ、光伝導ロツド内の伝導中に段状ミラー構造に
より、より多く弱められる。良好な方向感度及び
これにより散乱光の影響を減少させることは、具
体的には、円柱レンズ及び光伝導ロツドを含む受
光器を使用することにより達成され得る。この構
成によれば、円柱レンズの軸は光偏向器が配置さ
れる線に対し平行に延びるとともに、光伝導ロツ
ドは、それらの円柱レンズの背後にあつて、しか
も、これらの円柱レンズに対し平行に配置され
る。光伝導ロツドは、段状ミラーを一体に組み込
んでいることが好ましく、しかも、少なくとも一
端面に光倍率器を具えていることが好ましい。方
向感度は、薄層構造が光整列のために円柱レンズ
の前面に設けられれば、改善される。

既に上述した通り、主光偏向器が補助光偏向器
よりも極めて少ない回数で動作することが重要で
ある。主光偏向器による走査／秒の数と各補助光
走査器による走査／秒の数との比率は、具体的に
は、１：50及び１：150の間にあるべきであり、
特に、１：100程度とすべきである。

以下、本発明を実施例により、かつ、図面を参
照して説明する。

第１図及び第２図に示すように、レーザ発振器
２６がハウジング２５内に又はハウジング２５に
対し固着されている。ハウジング２５は、その長
手方向の一端側において、カーペツトウエブ１５
を横断する方向に突出している。レーザ発振器２
６から発出した光ビーム１８は、偏向ミラー６
０、及び、例えば50mmの焦点距離を有するマイク
ロ対物レンズ２７を経て、主ミラーホイール１７
の周面上に収れんする。この主ミラーホイール１
７は、その周面上に20個の平面状ミラー面を有
し、かつ、モータ２８（第２図参照）により回転
駆動される。回転速度は、およそ毎秒0.5回転で
ある。

特に、第２図から理解できるように、主ミラー
ホイール１７の回転軸は、ハウジング２５の基平
面２９に対し角βをもつて配置され、主ミラーホ
イール１７に達するレーザ光ビーム１８が平面３
１内に反射される。この平面３１は、主ミラーホ
イール１７上の入射点３０と比較して基平面２９
からより大きい距離に存在しているから、レーザ
光ビームは主ミラーホイール１７の側を後に通過
することができる。薄板状、かつ、球面状の凹面
ミラー１３は、第２図に示すように、ハウジング
２５の長手方向Ｌに沿つて平面３１内に入射光線
を反射するような方法で、入射点３０からおよそ
500mmの距離で配置されている。凹面ミラー１３
は500mmの焦点距離を有するから、平行光線１４
は凹面ミラー１３の光軸１９に対し平行な状態で
この凹面ミラー１３から反射される。マイクロ対
物レンズ２７もまたその焦点距離により入射点３
０から隔置されているから、レーザ光ビーム１８
はマイクロ対物レンズ２７及び凹面ミラー１３に
より１対10の割合で拡径される。これは、レーザ
光ビーム１８が１mmの径を有する場合、凹面ミラ
ー１３から回送された光ビーム１４ａが10mmの径
を有することを意味する。この拡径は、主ミラー
ホイール１７の回転により平行移動するレーザ走
査光ビーム１４の発散が要求された制限の範囲内
に維持されるように行われる。

第１図に示す通り、凹面ミラー１３はハウジン
グ２５内に配置されているので、この凹面ミラー
１３の光軸は、ハウジング２５の長手方向Ｌに対
し角α（図示された実施例ではおよそ４゜）を有
している。

第２図に示された凹面ミラー１３の幅ｂは、微
小振動が生じた場合にも入射光線がそのミラー表
面により完全に検出される程度に大きければ良
い。第１図から理解できるように、凹面ミラー１
３の長さは、ハウジング２５の長手方向Ｌに対し
平行に延びた線１２上に両端側の走査光ビーム１
４ａ及び１４ｂが達した際に、これらの走査光ビ
ーム１４ａ及び１４ｂがカーペツトウエブ１５の
幅βに対応する線１２に沿う或る距離をもつて隔
てられるように選定されるべきである。

等間隔で隔置された補助ミラーホイール１１ａ
ないし１１ｉの軸は、上記ハウジング２５の後部
側に位置する結線１２上に位置する。これらの補
助ミラーホイール１１ａないし１１ｉの軸は、走
査ビーム１４により形成される平面に対し直角方
向に延びている。

上記補助ミラーホイール１１ａないし１１ｉ
は、その周面に10個のみの平面状ミラー面を有し
ている。

第１図及び第２図に示す通り、補助ミラーホイ
ール１１ａないし１１ｉの空間的配置は、走査光
ビーム１４ａがその走査動作の開始時に第１ミラ
ーホイール１１ａに達し、その際、ハウジング２
５の長手方向Ｌに対しほぼ直角に反射され、か
つ、第１ミラーホイール１１ａの回転によりハウ
ジング２５の孔３２を出た光の方向において走査
扇形３３を成すように反射されるように行われ
る。

主ミラーホイール１７は、およそ10個のみの走
査周期が毎秒生起する程度にゆつくりと回転する
にもかかわらず、補助ミラーホイール１１ａない
し１１ｉは、これらの補助ミラーホイール１１ａ
ないし１１ｉがおよそ毎秒1000回走査扇形３３
（補助ミラーホイール１１ａについてのみ示され
ている）を横断する程度に速く回転する。走査回
数においてこのように相当な差が存在するから、
第１図の走査光ビーム１４ａを準固定とみなすこ
とができる。

走査動作が終了する時に、走査光ビームは第１
図に示す位置１４ｂを占める。この時走査光ビー
ムは最後尾の補助ミラーホイール１１ｉに達す
る。

中間の諸位置（例えば、位置１４ｃ又は１４
ｄ）において、例えば、残りの補助ミラーホイー
ル１１ｂ及び１１ｃは、順次、走査光ビームによ
り照らされる。

直接接触フレネルレンズ１６ａないし１６ｉ
は、補助ミラーホイール１１ａないし１１ｉから
成る距離をもつて、ハウジング２５の長手方向Ｌ
に対しほぼ直角に配設されている。しかして、上
記フレネルレンズ１６ａないし１６ｉの焦点は、
補助ミラーホイール１１ａないし１１ｉ上の反射
点に配置されている。したがつて、フレネルレン
ズ１６ａないし１６ｉは、平行入射光ビームを生
じる。このようにして、第１図及び第５図に示す
ように、第１図の走査平面に対しおよそ45゜の角
度を有するカーペツトウエブ１５の表面に光ビー
ムが達する。したがつて、第１図及び第５図に示
すように、パイルを有する部分３４間に正常な状
態で存在する孔３５は、上に述べた通りこの種の
カーペツト材料には正常なことであつて、傷では
ないから、その孔３５が意図する傷信号を発生す
ることはあり得ない。

更に、カーペツトウエブ１５の背後には或る距
離をもつて隣接したフレネルレンズ２０ａないし
２０ｉを有する構造物が配設されている。このフ
レネルレンズ２０ａないし２０ｉを有する構造物
の背後であつて、かつ、この構造物に平行な状態
で、光伝導ロツド２２が設けられている。この光
伝導ロツド２２は、その一端側にミラー端面３６
を有し、かつ、他端面において電気出力信号を発
生する光電子倍増器を有している。光伝導ロツド
２２は、その光入力面と反対側の側面に西ドイツ
特許明細書第2508366号に開示された通りの段状
ミラー３７を有している。

第８図及び第９図において拡大して示された円
柱レンズ２４ａは、フレネルレンズ２０ａないし
２０ｉを有する構造物及び光伝導ロツド２２の間
に配設されている。円柱レンズ２４ａないし２４
ｉの軸は、光伝導ロツド２２の軸に対して直角で
あつて、かつ、段状ミラー３７のミラー面に対し
平行な状態で延びている。

第８図及び第９図に示す通り、円柱レンズ２４
は灰色ガラスから成る。すなわち、この円柱レン
ズ２４は或る程度まで光吸収作用を有するが、他
の観点から透明材料で製造される。最初の材料は
各点で均一に光を吸収するものである。第８図及
び第９図に示された円柱研摩の結果として円柱レ
ンズ２４の透過率は、その中心から両端に向つて
減少する。このようにして、フレネルレンズ１６
及び２０並びに段状ミラー３７により生じた欠陥
は自動的に補償される。

第４図に示す通りフレネルレンズ１６はその焦
点距離よりも若干補助ミラーホイール１１に接近
した位置にあるから、発出光線は、第４図ないし
第１０図に示す通り僅かに発散する。この発散角
は、光線がフレネルレンズ１６の端部近くに入射
した場合、この光線がカーペツトウエブ１５中の
孔を通過した後で、共働する受光用フレネルレン
ズ（例えば、フレネルレンズ２０ｃ）に入射する
ことなく隣り合つたフレネルレンズ（第４図中、
フレネルレンズ２０ｂ又は２０ｄ）に入射するよ
うに選定される。このような方法により、フレネ
ルレンズ１６，２０の接触点範囲における、カー
ペツトウエブ１５の走査時のギヤツプは効果的に
回避され得る。

互いに直角となる軸を有し、第１図及び第２図
に示された円柱レンズ３８及び３９は、本発明に
よる探傷装置において理想的な傷確認のために特
に重要である。ビーム通路中の第１円柱レンズ３
８は、第１図の平面、すなわち、走査ビーム１４
の平面上にある軸４０を有している。第２図に示
すように、第１円柱レンズ３８は、先ず、走査光
ビーム１４を補助ミラーホイール１１ｆ上に収れ
んされる。その後、この補助ミラーホイール１１
ｆから、入力フレネルレンズ１６ｆの全高ｈを照
射し得る程度の強度で発出光ビームが発散する。
円柱レンズ３９の軸４１は、第２図の平面、すな
わち、第１図の平面に対し直角な平面上にある。
第１図に示されている通り、円柱レンズ３９は、
補助ミラーホイール１１ａにより、カーペツトウ
エブ１５の表面上の光スロツト４２に光ビームが
収れんされるのを保証する。第５図に示す光ビー
ム拡径と共働して、第１図及び第５図に図解する
ようにカーペツトウエブ１５の表面に光スロツト
４２が創造される。

この光スロツト４２はカーペツトウエブ１５の
移動方向（第５図中、方向Ｆ）に延びているか
ら、原則的にこの移動方向Ｆに延びた傷４３（第
１図及び第５図参照）と一直線に整列する。

第１図及び第５図は、上述のような移動方向Ｆ
に長い傷が補助ミラーホイール１１ｆから発出し
た光ビーム４４により検出される状態を例示によ
り示している。上記光スロツト４２及び傷４３は
平行であるから、広い光帯４５は、第５図に示さ
れている通り傷４３を通過し、光電子倍増器２３
（第１図参照）において電気的傷信号を発生させ
る。

第７図に示されている通り光変換器２１ａない
し２１ｉも、フレネルレンズ２０ａないし２０ｉ
の各焦平面上に配置することができる。この配置
は、西ドイツ特許明細書第2808359号に記載さ
れ、かつ図示されたものと同様である。これらの
光電変換器２１ａないし２１ｉは互いに並列接続
されている。ダイオードマトリツクスを光電変換
器２１ａないし２１ｉとして使用することも可能
である。第７図の実施例においては、灰色であつ
て楔状の円柱レンズ２４は示されていない。

第６図は、照会操作における傷発見への本発明
の適用を示している。この傷発見のための構成に
おいて、カーペツトウエブ１５に表面の傷６１が
存在しても、この傷６１は、入射光の微分照会操
作により、おのずから発見される。照会された光
を受けるために、フレネルレンズ１６ｆのおよそ
２倍の幅を有するフレネルレンズ４６は、フレネ
ルレンズ１６ｆの背後に配置され、かつ、このフ
レネルレンズ１６ｆから横方向に移動される。光
は、フレネルレンズ４６によりその光軸の方へ屈
折され、かつ、適当な焦点距離の選定により、カ
ーペツトウエブ１５の表面上へ収れんされる。照
会された光は、フレネルレンズ４６の他の半分に
より受光され、フレネルレンズ１６ｆと平行に配
置された他のフレネルレンズ５６ｆにより光電変
換器４７ｆ又は光伝導ロツド４８上に収れんされ
る。本発明は、上述したところから明らかな通
り、探傷装置についての利用に限定されない。

第２図及び第３図に示す通り、補助ミラーホイ
ール１１ａは、ハウジング２５に設けられた軸受
４９により軸支されている。ハウジング２５から
突出した回転軸５０の部分には同軸状に駆動ロー
ラ５１が設けられている。駆動ベルト５６は、第
２図及び第３図に示されている通り、駆動ローラ
５１上を走行するように案内される。駆動ベルト
５６は、ハウジンング２５の一端に固定されたモ
ータ５２の駆動ローラ５３により駆動され、ハウ
ジング２５の反対側端に軸支された方向転換ロー
ラ５４を経て反対方向に偏向される。テンシヨン
ローラ５５が駆動ローラ５１間に設けられ、それ
により、駆動ローラ５１に対する大きな接触角を
確保する。

方向転換ローラ５４から駆動ローラ５３への、
駆動ベルト５６の帰路側走行は、この駆動ベルト
５６のフラツタリングを回避するために支持ロー
ラ５７により案内される。

本発明の構成の結果、駆動ベルト５６は、第３
図に示す方法で駆動ローラ５１及びテンシヨンロ
ーラ５５の周面上を交互に、すなわち、波形状に
案内される。このように、補助ミラーホイール１
１ａないし１１ｉは、単一のモータ５２により同
一の速度で連係的に回転され得る。

第１０図及び第１１図の実施例において、同一
参照番号は先行する実施例において対応する部分
を有する部分を指示している。

第１０図に示す通り、レーザ発振器２６、偏向
ミラー６０及び円柱レンズ２７を経て主ミラーホ
イール１７の周面上に光ビードをもう一度形成す
る。光ビーム１８は、主ミラーホイール１７から
球面状の凹面ミラー１３の方へ反射される。した
がつて、矢印方向へ主ミラーホイール１７が回転
することにより、凹面ミラー１３は、図示された
通り光ビーム１８により扇形状に走査される。円
柱レンズ２７及び凹面ミラー１３により達成され
る光ビーム１８の収れん又は平行化は、第１０図
には詳しく示されていない。なぜなら、この収れ
ん又は平行化の点に関しては、第１図の実施例の
場合と全く同一であるからである。

主ミラーホイール１７の回転によりハウジング
２５の長手方向の軸に対し傾斜して延びる走査光
ビーム１４が創造される。しかして、この走査光
ビーム１４は、薄肉状凹面ミラー１３の長さＬの
範囲内において周期的に平行移動される。ビーム
通路を図解するために、第１０図は、多数の異な
つた位置にある走査光ビーム１４を同時に示して
いる。実際には、いずれの一時にも一束の走査光
ビームのみが存在するだけである。

第１図及び第２図の実施例と異なつて、第１０
図及び第１１図の実施例においては、凹面ミラー
１３は、ハウジング２５の長手方向の軸に対し相
対的に反対側へ傾けられている。したがつて、凹
面ミラー１３は、走査光ビーム１４によりハウジ
ング２５の長手方向の軸に対し平行に延びた線１
２を照らす。この走査光ビーム１４は、補助ミラ
ーホイール１１ａからハウジング２５の反対側へ
照射される。補助ミラーホイール１１ａは、ハウ
ジング２５の長手方向の軸に対し平行に延びた線
１２′上に配置されている。

偏向ミラー６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ及
び６２ｅは、走査光ビーム１４がその走査範囲内
において順次偏向ミラー６２ａないし６２ｅ上に
達するような方法で、線１２に対し傾斜してこの
線１２上に配置されている。偏向ミラー６２ａな
いし６２ｅは、補助ミラーホイール１１ａないし
１１ｅに対し上記の通りの位置関係で配置されて
いるから、それらの偏向ミラー６２ａないし６２
ｅから補助ミラーホイール１１ａないし１１ｅの
方へ偏向された光ビーム１４′は、ハウジング２
５の長手方向の軸、すなわち、線１２及び１２′
に対し直角に延びる。このようにして、補助ミラ
ーホイール１１ａないし１１ｅは、光ビーム１
４′と、ほぼ集中的に、かつ、補助ミラーホイー
ル１１ａないし１１ｅの周面に対し直角な状態で
出会う。第１図の光照射装置とは対照的に、補助
ミラーホイール１１ａないし１１ｅは、集中的、
かつ、対称的に照射される。これは、光学像の質
の点から見て重要な利益を有する。

第１０図に示された方向、すなわち、ハウジン
グ２５の長手方向の軸に対し直角に走査光ビーム
１４を偏向させるためには、偏向ミラー６２ａな
いし６２ｅはハウジング２５の長手方向の軸又は
線１２に対し45゜よりも若干小さい角度をもつて
配置されなければならない。走査光ビーム１４が
線１２を照らす角αは、第１図及び第２図の実施
例における角とほぼ同一である。

第１図及び第２図の実施例と異なり、第１０図
及び第１１図の補助ミラーホイール１１ａないし
１１ｅは、フレネルレンズによつてではなく、球
面状凹面ミラー６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ
及び６４ｅによつて、平行移動する補助走査光ビ
ームを発生させる。

補助ミラーホイール１１ｃによる補助走査光ビ
ーム１４″の発生状態が第１０図及び第１１図に
図解されている。他の補助ミラーホイールによる
補助走査光ビームの発生は類似の方法により行わ
れる。

第１０図及び第１１図に示す通り、補助ミラー
ホイール１１ｃの回転軸６９は、偏向ミラー６２
ａないし６２ｅから偏向された光１４′が補助ミ
ラーホイール１１ａないし１１ｅにより偏向ミラ
ー６２ａないし６２ｅの上方にある平面上に偏向
されるような方法で、僅かに傾けられている。こ
れは、特に、第１１図から明瞭に理解することが
できる。ハウジング２５の長手方向の軸、すなわ
ち、線１２に対し平行に延び、かつ、共働する補
助ミラーホイール１１ａないし１１ｅから隔置さ
れた薄板状平面ミラー６３ａないし６３ｅは、偏
向ミラー６２ａないし６２ｅの上方領域に配設さ
れている。補助ミラーホイール１１ａないし１１
ｅの回転により光ビーム１４′は走査扇形３３の
範囲内で偏向されるので、平面ミラー６３ａない
し６３ｅは、偏向された光ビームが全て走査扇形
３３に入るような長さを有しなければならない。

上記薄板状平面ミラー６３ａないし６３ｅから
偏向された光を受光する球面状凹面ミラー６４ａ
ないし６４ｅは、補助ミラーホイール１１ａない
し１１ｅの上方で互いに隣接して配設されてい
る。補助ミラーホイール１１ａないし１１ｅの配
置及び構造は、走査扇形３３内で偏向される光ビ
ームが個々の球面状凹面ミラー６４ａないし６４
ｅ上を平行移動しつつ完全に横断するように設定
される。上記球面状凹面ミラー６４ａないし６４
ｅは互いに隣接して位置しているので、隣りの凹
面ミラーの補助走査ビーム１４″は、互いに境を
接し、それによりウエブ上において切れ目のない
被走査区域が得られる。

補助ミラーホイール１１ａないし１１ｅは、薄
板状平面ミラー６３ａないし６３ｅによるビーム
偏向を考慮して、凹面ミラー６４ａないし６４ｅ
の焦点距離の若干内側に配置されているので、原
理的には発散する補助走査光ビーム１４″が得ら
れ、かつ、隣り合う補助走査装置との間に隙間が
生じない。

第１図及び第２図の実施例と同様に、補助走査
ビーム１４″は、傷の検査がなされるべきカーペ
ツトウエブ１５を再度掃く。第１０図は、カーペ
ツトウエブ１５中の傷４３を通過している補助走
査光ビーム１４″を示している。

第５図と類似の第１１図から、この実施例にお
いてカーペツトウエブ１５もまた入射走査ビーム
に対し或る角度をもつて延びていることが理解さ
れ得る。このカーペツトウエブ１５は、矢印Ｆの
方向に移動される。

受光器７０が補助ミラーホイール１１ａないし
１１ｅから遠く離れた側に設けられる。本実施例
において、受光器７０は、走査区域の横断方向に
延びた円柱レンズ６５、及びこの円柱レンズ６５
の背後に配置された光入射面に対し反対側の面に
段状ミラー３７を形成した光伝導ロツド２２を有
している。この配置は、円柱レンズ６５に入射し
た平行光のみが段状ミラー３７上に収れんされる
ようになされている。この結果、或る程度の指向
性が得られ、かつ、コースを外れた光は、ほとん
ど受光器を妨害することがない。

円柱レンズ６５の軸６６は、受光器７０内にお
いて線１２及び１２′と平行に延びている。ま
た、光伝導ロツド２２は、円柱レンズ６５の軸６
６と平行に配置されている。光倍率器は光伝導ロ
ツド２２の一端に配設され、他方、反端側の端面
にはミラー３６が設けられている。

受光器７０の指向性を更に改良するために、上
下方向であつて、かつ、入射補助走査光ビーム１
４″に対し平行に延び、極めて接近して隔置され
たつや消しの黒壁６８から成る薄層構造が、円柱
レンズ６５の前面に設けられている。したがつ
て、薄層構造６７上に傾いて入射したコース外れ
の光は、円柱レンズ６５に到達することができ
ず、光伝導ロツド２２及び光倍率器２３にも到達
することができない。

フレネルレンズの場合に比較して、凹面ミラー
６４ａないし６４ｅを使用する利益は、凹面ミラ
ーの口径比を実質的により大きくすることができ
る点にある。フレネルレンズは一般的に65cmの長
さを有し得るのみであるが、50cmの長さを有する
薄板状凹面ミラー６４ａないし６４ｅを供給する
ことは常に可能である。これらの凹面ミラー６４
ａないし６４ｅによれば、同一の走査長に対し1/
２の数の補助光偏向器を必要とするのみである。
この方法によれば、例えば、5mの走査長を得る
ことに関連する複雑さは著しく減少する。

本発明による探傷装置においては、全ての補助
光偏向器、及び極めて広い走査ビームの全体に対
し、単に１個のレーザのみを必要とするに過ぎな
いことを特に強調しなければならない。さらに、
特に補助ミラーホイール中の多数の補助光偏向器
に対し、単に１個の駆動モータ（必要ならばギア
ボツクス付の）のみしか設ける必要がないことを
強調しなければならない。

再度、角αは、メインミラーホイールから発出
し、平行移動される光ビームが偏向ミラーから次
の偏向ミラーに移行する間に、次の光ビームの妨
げとならない程度の大きさに設定するべきである
ことを強調しなければならない。

材料ガイド手段は傾斜可能および／または調整
可能であることが好ましく、それにより、横断方
向に走査されたマテリアルウエブ上に光の達する
角度が、理想的には、使用された材料に対し調整
され得る。

第１図及び第１０図において、第５図の場合よ
りも実質的に小さい、カーペツトウエブ１５の傾
斜角度が仮定されている。すなわち、カーペツト
ウエブ１５は、第１図及び第１０図中の図面に比
較して急な角度を以つて位置している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、比較的長いパイルを有するカーペツ
トのための、本発明による探孔装置の概略平面
図、第２図は、第１図における―線上の切断
部分図、第３図は、ミラーホイール状補助偏向器
のベルト駆動装置の、第２図における―線上
の概略平断面図、第４図は、詳細を図解するため
の、第１図の部分拡大図、第５図は、第１図にお
ける―線上の拡大断面図、第６図は、照会操
作中の探傷装置における、第５図に類似の拡大断
面図、第７図は、光電変換器と共働する受光装置
の説明図、第８図は、第１図の実施例において使
用された円柱レンズ２４の拡大側面図、第９図
は、この円柱レンズ２４の平面図、第１０図は、
本発明による探孔装置の他の実施例の、第１図に
類似の概略平面図、第１１図は、第１０図におけ
るXI―XI線上の断面図。 １１ａないし１１ｉ…補助ミラーホイール、１
２及び１２′…線、１３…凹面ミラー、１４…平
行光ビーム、１４″…走査ビーム、１５…カーペ
ツトウエブ、６ａないし１６ｉ…フレネルレン
ズ、１７…主ミラーホイール、１８…レーザビー
ム、１９…凹面ミラー１３の光軸、２０ａないし
２０ｉ…フレネルレンズ、２１ａないし２１ｉ…
光電変換器、２２…光伝導ロツド、２３…光倍率
器、２４ａないし２４ｉ…灰色楔形円柱レンズ、
３７…段状ミラー、４５…光帯、５２…モータ、
５３…駆動ローラ、６２ａないし６２ｅ…偏向ミ
ラー、６３ａないし６３ｅ…薄板状平面ミラー、
６４ａないし６４ｅ…球面状凹面ミラー、６５…
円柱レンズ、６６…円柱レンズ６５の軸、６７…
薄層構造。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走査ビードで完全に覆うことにより長手方向
   に移動するウエブの全幅に亘りそのウエブを検査
   するために、ウエブの移動方向に対し横方向にウ
   エブを横断して鋭い光ビードで走査するビーム走
   査手段及びウエブの長手方向に沿つて又はウエブ
   の横軸方向に配列された光電変換手段を含み、ウ
   エブを透過し、および／またはウエブにより反射
   された光を受光するための受光手段を有し、それ
   により、ウエブの傷が上記光電変換手段からの信
   号から検出される、ウエブの移動中にこの広いマ
   テリアルウエブの傷を探す装置において、上記ビ
   ーム走査手段は、ウエブの横軸方向に平行な線１
   ２に沿つて、かつ、互いに隔置された複数個の補
   助光偏向器（１１ａないし１１ｉ；６２ａないし
   ６２ｅ）を有し、各補助光偏向器は、上記ウエブ
   上の各線形走査区域をウエブの横軸方向に移動す
   る光ビードで走査するように回動自在に配列され
   るとともに、上記ビーム走査手段は、線１２に対
   し角αの傾斜を有し上記光ビードを生ずる光ビー
   ム１４により補助光偏向器（１１ａないし１１
   ｉ；６２ａないし６２ｅ）を照らす固定された主
   光学像形成素子１３と光ビーム１４を互いに平行
   にずらし一の補助光偏向器から隣りの補助光偏向
   器へ光ビーム１４を移動させる主光偏向器１７と
   を有し、上記線形走査区域は共働して上記ウエブ
   の全幅を覆うことを特徴とするウエブの探傷装
   置。 ２ 補助光偏向器が、共働する補助光走査器（１
   １ａないし１１ｉ）から発出する光をほぼ平行に
   する補助光学像形成素子、具体的には、レンズ
   （１６ａないし１６ｉ）又は凹面ミラー（６４ａ
   ないし６４ｅ）の焦平面上にほぼ配列された補助
   光走査器（１１ａないし１１ｉ）を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 隣り合う線形走査区域が若干重なることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の装置。 ４ 補助光走査器（１１ａないし１１ｉ）が、補
   助光学像形成素子（１６ａないし１６ｉ、６４ａ
   ないし６４ｅ）の焦平面から若干変位したことを
   特徴とし、さらに、補助光学像形成素子（１６ａ
   ないし１６ｉ、６４ａないし６４ｅ）から発出し
   た光が若干発散することにより、隣り合う補助光
   学像形成素子（１６ａないし１６ｉ、６４ａない
   し６４ｅ）間の小さな隙間又はこれら補助光学像
   形成素子の接触点により生じた、隣り合う線形走
   査区域間のギヤツプを回避することを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ５ 角αが１゜ないし５゜であつて、特にほぼ２
   ゜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のうちのいずれか１項に記載の装
   置。 ６ 補助光偏向器を有する光走査器が補助ミラー
   ホイール（１１ａないし１１ｉ）であることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第５項の
   うちのいずれか１項に記載の装置。 ７ 補助ミラーホイール（１１ａないし１１ｉ）
   が５個ないし15個、特に、およそ10個のミラー面
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第６項
   に記載の装置。 ８ 光ビーム１４が光ビーム、特に、レーザビー
   ム１８により照らされる主光偏向器１７により発
   出されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第７項のうちのいずれか１項に記載の装
   置。 ９ 主光偏向器が主ミラーホイール１７であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の装
   置。 １０ 主ミラーホイール１７が15個ないし25個、
   特に、およそ20個のミラー面を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第９項に記載の装置。 １１ 主光偏向器が、好ましくは球面状であつ
   て、かつ、収れん性の主光学像形成素子１３の焦
   平面上に配設されることを特徴とする、特許請求
   の範囲第８項ないし第１０項のうちいずれか１項
   に記載の装置。 １２ 主光学像形成素子１３の光軸１９が、補助
   偏向器（１１ａないし１１ｉ）を照らす光ビーム
   １４と同一の角度で、補助光偏向器（１１ａない
   し１１ｉ、６２ａないし６２ｅ）が配置された線
   １２に対して延びることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項ないし第１１項のうちいずれか１項
   に記載の装置。 １３ 補助光偏向器の光走査器（１１ａないし１
   １ｉが主光学像形成素子１３から発出した光ビー
   ム１４により直接的、かつ、傾きをもつて照らさ
   れることを特徴とする、特許請求の範囲第１項な
   いし第１２項のうちいずれか１項に記載の装置。 １４ 補助光偏向器が、補助光走査器（１１ａな
   いし１１ｅ）及び偏向ミラー（６２ａないし６２
   ｅ）を有し、これらの偏向ミラー（６２ａないし
   ６２ｅ）が主光学像形成素子１３から発出した光
   ビームにより直接的、かつ、傾きをもつて照らさ
   れるとともに補助光走査器（１１ａないし１１
   ｅ）の方へ光を偏向させることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項ないし第１２項のうちいずれ
   か１項に記載の装置。 １５ 偏向ミラー（６２ａないし６２ｅ）の配列
   される線１２が、補助光走査器（１１ａないし１
   １ｅ）の配列される線１２′に対し平行に延びた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載
   の装置。 １６ 偏向ミラー（６２ａないし６２ｅ）から光
   走査器（１１ａないし１１ｅ）へ偏向された光が
   光走査器（１１ａないし１１ｅ）の周面上へ或る
   角度をもつて達するように偏向ミラー（６２ａな
   いし６２ｅ）が配列されたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１４項又は第１５項に記載の装置。 １７ 光学像形成素子、具体的には、レンズ（２
   ０ａないし２０ｉ）が、補助光偏向器（１１ａな
   いし１１ｉ、６２ａないし６２ｅ）から遠く離れ
   て対向するウエブ１５の側に互いに並列して配置
   されたことを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   ないし第１６項のうちいずれか１項に記載の装
   置。 １８ 光電変換器（２１ａないし２１ｉ）が光学
   像形成素子（２０ａないし２０ｉ）の焦平面上に
   配置されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   ７項に記載の装置。 １９ 少なくとも一端面に光倍率器２３を有する
   １個又は２個の、好ましくは円形断面の光伝導ロ
   ツド２２が、光学像形成素子（２０ａないし２０
   ｉ）の焦平面上に配置され、かつ、補助光偏向器
   （１１ａないし１１ｉ、６２ａないし６２ｅ）の
   配置される線１２に対し平行に延びたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１７項に記載の装置。 ２０ 灰色のガラスにより作られた円柱レンズ
   （２４ａないし２４ｉ）が各光学像形成素子（２
   ０ａないし２０ｉ）と光伝導ロツド２２との間に
   配置され、その円柱レンズ（２４ａないし２４
   ｉ）の軸が光伝導ロツド２２の軸に対し直角に延
   びたことを特徴とし、光入射側と反対側の面に段
   状ミラーを具えた光伝導ロツドを有する、特許請
   求の範囲第１９項に記載の装置。 ２１ 光偏向器（１１ａないし１１ｉ、６２ａな
   いし６２ｅ）が配置される線１２に対し平行に延
   びた軸６６を有する円柱レンズ６５、並びに、こ
   の円柱レンズ６５の背後に、かつ、この円柱レン
   ズ６５に対し平行に配置され、さらに、段状ミラ
   ー３７を有し、少なくとも一端面に光電子倍増器
   ２３を有する光伝導ロツド２２が受光器側に設け
   られ、かつ、上記受光手段から提供されているこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第
   １６項のうちいずれか１項に記載の装置。 ２２ 薄層構造６７が光整列のために円柱レンズ
   ６５の前面に設けられたことを特徴とする特許請
   求の範囲第２１項に記載の装置。 ２３ 主光偏向器１７による毎秒走査数と補助光
   偏向器（１１ａないし１１ｉ）のそれぞれの毎秒
   走査数との比率が１：50及び１：150の間にあ
   り、特に、およそ１：100であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第８項ないし第２２項のうち
   いずれか１項に記載の装置。 ２４ 補助光偏向器（１１ａないし１１ｅ）の軸
   ６９の傾斜の結果としてこれらの補助光偏向器
   （１１ａないし１１ｅ）から発出する光が薄板状
   平面ミラー（６３ａないし６３ｅ）の配列され
   る、偏向ミラー（６２ａないし６２ｅ）の上方区
   域内に再偏向されることを特徴とし、さらに、薄
   板状平面ミラー（６３ａないし６３ｅ）が、補助
   偏向器（１１ａないし１１ｅ）の上方区域内にお
   いて直列に配置された凹面ミラー（６４ａないし
   ６４ｅ）の方へ、入射走査光を偏向させ、凹面ミ
   ラー（６４ａないし６４ｅ）の各焦点が補助偏向
   器（１１ａないし１１ｅ）の表面領域に存在する
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第２項ないし
   第２４項のうちいずれか１項に記載の装置。 ２５ 余白領域において僅かに発散する補助走査
   ビーム１４″が凹面ミラー（６４ａないし６４
   ｅ）から発出するように、光偏向部材（１１ａな
   いし１１ｅ）の表面が凹面ミラー（６４ａないし
   ６４ｅ）の焦点距離の相当内側に存在することを
   特徴とする特許請求の範囲第２４項に記載の装
   置。 ２６ 透過した光４５が材料に適合した角度、好
   ましくは45゜の角度をもつてカーペツト上に達す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ない
   し第２５項のうちいずれか１項に記載の装置。 ２７ 全ての補助光偏向器（１１ａないし１１
   ｉ）、具体的には、補助ミラーホイールが共通の
   駆動手段５２，５３を有することを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項ないし第２６項のうちいず
   れか１項に記載の装置。