レーザービームの断面を伸張させる光学デバイスを備えた光熱試験カメラ
【課題】カメラが実行しうる試験の信頼性を維持しつつ、さらにスキャニング時間を抑えること。
【解決手段】本発明に係るカメラは、レーザービームを形成するシステムであって、試験の対象とされる物品の上においてある方向に延びる加熱エリアを形成するために前記レーザービームの断面を伸張させるデバイスを備えるシステムと、前記物品の表面の上の検出エリアにより発せられる赤外線を検出するための赤外線検出器のマトリクスと、前記赤外線検出器により供給される信号を処理するユニットであって、前記加熱エリアにわたって前記表面をスキャニングすることにより、前記物品の前記表面のサーモグラフィックイメージを構築するユニットと、を具備するタイプの光熱試験のためのカメラであって、前記デバイスが光学デバイスである、ことを特徴とする。
【解決手段】本発明に係るカメラは、レーザービームを形成するシステムであって、試験の対象とされる物品の上においてある方向に延びる加熱エリアを形成するために前記レーザービームの断面を伸張させるデバイスを備えるシステムと、前記物品の表面の上の検出エリアにより発せられる赤外線を検出するための赤外線検出器のマトリクスと、前記赤外線検出器により供給される信号を処理するユニットであって、前記加熱エリアにわたって前記表面をスキャニングすることにより、前記物品の前記表面のサーモグラフィックイメージを構築するユニットと、を具備するタイプの光熱試験のためのカメラであって、前記デバイスが光学デバイスである、ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザービームを形成するシステムであって、試験の対象とされる物品の上において或る方向に延びる加熱エリアを形成するために前記レーザービームの断面を伸張させるデバイスを備えるシステムと、前記加熱エリアに関連して前記物品の表面の上の検出エリアにより発せられる赤外線を検出するための赤外線検出器のマトリクスと、前記赤外線検出器により供給される信号を処理するユニットであって、前記加熱エリアにわたって前記表面をスキャニングすることにより、前記物品の前記表面のサーモグラフィックイメージを構築するユニットと、を具備するタイプの光熱試験カメラに関する。
【０００２】
本発明は、具体的には、物品を非破壊的に試験して、欠陥、この物品の材料の性質若しくは特性、複数のコーティング層の厚みの差、又は、この物品の表面の上若しくは下における熱拡散率若しくは熱伝導率の局部的なばらつき等を検出することに関する。
【背景技術】
【０００３】
試験の対象とされる物品（被試験物品）は、金属であって鉄材料により構成されるもの、例えば、ステンレス鋼といったような合金鋼により構成されるものとすることができ、又は、非鉄材料により構成されるものとすることができる。これらはまた、複合材料、セラミック又はプラスチック材料により作製することができる。
【０００４】
光熱試験は、被試験物品を局部的に加熱することにより形成される熱的外乱が拡散する現象に基づいている。
【０００５】
実際には、被試験物品の表面にフォーカスされるレーザービームを射出する光熱カメラが、加熱エリアにおいて用いられる。
【０００６】
加熱エリアに隣接する又は加熱エリアと組み合わせられた検出エリアにある物品により発せされる赤外線によって、加熱エリアにおける加熱に起因した検出エリアの温度の上昇を、測定又は推定することができる。
【０００７】
加熱エリアと検出エリアとの間におけるスペースが、一般的に「オフセット」として知られている。このオフセットは、この場合、検出エリア及び加熱エリアを統合させることにより、ゼロとすることができる。
【０００８】
赤外線の放射及びこれによる温度の上昇を、赤外線検出器といったような検出器を用いることにより、非接触により測定することができる。
【０００９】
検出エリアにおける赤外線又は温度の上昇は、検査対象とされる材料の局部的な性質により影響を受ける。具体的には、検出エリアにおける温度の上昇の源である、加熱エリアと検出エリアとの間における熱拡散は、加熱エリアの領域、検出エリア又はこれら２つのエリアの近くにおける割れ目といったような、被試験物品の欠陥に依存する。
【００１０】
被試験物品の表面を加熱領域にわたってスキャニングするとともに、検出領域（これは、スキャニングの間において加熱領域とともに移動する）により発せられる放射を検出することにより、物品の表面のサーモグラフィックイメージ（これは、物品における熱拡散のばらつき又は物品内に存在する欠陥を表現する）を得ることができる。
【００１１】
１つの選択された加熱エリア及び１回の赤外線検出が、検出エリア（これもまた１つの特別に選択されたエリアである）により発せられる放射をキャプチャするために用いられる。したがって、検出エリアと加熱エリアとの間のオフセットは、機械デバイスを用いて非常に正確に調整する必要がある。さらには、物品の表面をスキャニングすることは、非常に長い時間を要するので、このタイプの光熱試験プロセスは、産業レベルでは実際には用いられない。これらの欠点を克服するために、ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）が、上述したタイプのカメラを提案している。
【００１２】
加熱点ではなく延びた加熱エリアを形成することにより、スキャニング時間を低減させることができる。さらには、検出器のマトリクスを用いることにより、被試験物品のサーモグラフィックイメージを構成することになる検出器の行を選択することができる。マトリクス状の検出器を選択することによるオフセットの調整を用いれば、現在の技術水準において課題となっている正確な機械的調整を不要とすることができる。
【００１３】
このカメラでは、レーザービームの断面が、レーザービームを通過させるスリットを用いて伸張される。
【００１４】
このようなカメラは、充分なものであり産業レベルにおいても用いることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述したタイプのカメラが実行しうる試験の信頼性を維持しつつ、さらにスキャニング時間を抑えることが望ましい。
【００１６】
したがって、本発明は、上述したタイプの光熱試験カメラであって、上記のようにレーザービームの断面を伸張させる伸張デバイスが光学デバイスであることを特徴とする光熱試験カメラに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
特定の実施の形態によれば、カメラは、以下の特徴のうちの１つ又は複数を、独立に又は技術的に可能なすべての組み合わせとして具備する。
―光学デバイスが、レーザービームを通過させるようにデザインされたレンズを含む。
―光学デバイスが、レーザービームを反射させるミラーを含む。
―レーザービームを形成するシステムが、加熱エリアに沿ってレーザービームのパワーを均一化させるデバイスを含む。
―パワーを均一化させるデバイスが、レーザービームの断面を伸張させるデバイスにより形成される。
―レンズの１つの面が、加熱エリアに沿ってレーザービームのパワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する。
―ミラーの反射面が、加熱エリアに沿ってレーザービームのパワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する。
―パワーを均一化させるデバイスが、レーザービームをその進行方向に垂直な方向に移動させることによりラインを形成するデバイスである。
―デバイスが音響光学セルを含む。
―パワーを均一化させるデバイスが振動ミラーを含む。
―パワーを均一化させるデバイスは、上流端がレーザービームを受け、下流端が、延びた加熱エリアを形成するためにラインに沿って配置された、光ファイバーの束を含む。
―カメラが、加熱エリアと検出エリアとの間におけるスペースを機械的に調節するシステムを含む。
―カメラがボックスを含み、機械的に調節するシステムが、ボックスに関連して赤外線検出器のマトリクスを移動させるデバイスを含む。
―カメラがボックスを含み、機械的に調節するシステムが、ボックスに関連してレーザービームを形成するシステムを移動させるデバイスを含む。
―移動させるデバイスがリニアモータを含む。
―移動させるデバイスがピエゾリニアアクチュエータを含む。
―移動させるデバイスが、回転モータと、回転運動を並進運動に変換するメカニズムとを含む。
―カメラが、レーザービームを反射させ、検出エリアにより放射された赤外線を赤外線検出器のマトリクスに向けて伝達する、フィルタブレードを含む。
―ブレードが、ＣａＦ2、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＦ2、Ｇｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ−ＦＬＩＲ、マルチスペクトル硫化亜鉛、ＭｇＯ、及び、ＳｒＦ2により構成されるリストから選択された少なくとも１つの材料により構成される。
―カメラが、加熱エリアにわたって物品の表面をスキャニングするシステムを含む。
―処理するユニットが、マトリクスにおける赤外線検出器の各々により供給される信号を別々に処理するのに適している。
―カメラがレーザー源を含む。
―カメラが、該カメラの一部分を構成しないレーザー源に対する接続手段を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、単なる一例として添付図面を参照してなされる以下の説明を読むことにより、充分に理解できよう。
【００１９】
光熱試験の原理として、試験のための物品１が図１に示されている。この物品１を試験するために、その上部表面１ａが、この表面１ａにわたって加熱エリア２と検出エリア３とを同期させて移動させることにより、スキャンされる。加熱エリア２及び検出エリア３は、互いに間隔をおいて配置され、オフセットとして知られる距離ｄだけ隔てられる。いくつかの実施の形態では、オフセットｄは０であり、エリア２及び３は統合される。
【００２０】
エリア２は、矢印４により示される入射レーザービームにより加熱される。検出エリア３により発せられる赤外線が検出される。この放射線には、図１では矢印５が付されている。エリア２及び３の移動は、矢印６により示されている。
【００２１】
移動６は、加熱エリア２と検出エリア３との間におけるオフセットｄに対して平行であり、又は、平行ではない。スキャニングは、例えば、移動の方向を連続するラインごとに反転（「ノッチ」構成により）させるように又は同一（「櫛」構成により）とするようにして、ラインごとに実行される。
【００２２】
図１では、加熱エリア２は、移動６の方向に対して検出エリア３の前方に位置している。しかしながら、引用により本明細書に組み入れられる文献ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）に開示されているように、他の任意の相対的な位置を用いることが可能である。
【００２３】
図２は、加熱エリア２をＤ方向に延びたエリアとした光熱試験プロセスを示す。さらに具体的には、エリア２は、ラインの形状とされているが、変形例として、楕円（ellipse）といったような別の形状を有することもできる。
【００２４】
検出エリア３は、エリア２と類似した形状を有する。図２に示す例では、検出エリア３が移動方向６に関連して加熱エリア２の前方に配置されている、ということに留意されたい。
【００２５】
伸張させた加熱エリア２を用いることによって、文献ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）に記載されているように、表面１ａをスキャンするのに必要とされる時間を低減させることができる。この特徴は本発明にも存する。
【００２６】
発せられた放射線５を検出するために、赤外線検出器１０のマトリクス８が用いられる。マトリクス８は、通常、Ｍ行とＮ列とから構成される。数Ｍ及びＮは、互いに独立に変化することができ、また、１と数百（或いはそれ以上）との間の値をとることができる。
【００２７】
文献ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）におけると同様に、マトリクス８において検出器１０の行１２が、試験を実行するために選択される。検出器１０のマトリクス８内の検出エリア３により発せられる放射線５のトレース１４が、図２において示されている。この図から理解できるように、選択された行１２は、実際には、検出エリア３により発せられた赤外線を照射された検出器１０により構成される。
【００２８】
本発明では、ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）におけると同様に、適切な検出器１０の行１２を選択することにより、加熱エリア２と検出エリア３との間におけるオフセットｄを調節することができる。
【００２９】
実際には、入射レーザービームの放射４及び放射線検出５は、好ましくは同一のカメラにより実行される。
【００３０】
図３は、本発明に係る光熱試験カメラ１６を示す。
このカメラ１６は、主に以下の構成要素を具備する。
―透明な窓２０が設けられたボックス１８
―レーザービーム４を形成するシステム２２
―放射線５を検出するシステム２４
―２つの鏡２６及び２８、シャッター３０、並びに、フィルターブレード３２（これらの構成要素は、以下詳細に説明するように、形成されたレーザービーム４を物品１に向けて送り、放射線５を検出システム２４に向けて送るために、ボックス１８内において窓２０と形成システム２２及び検出システム２４との間に挿入される）
【００３１】
形成システム２２は、光ファイバー３６によってレーザー源３４に接続される。形成システム２２は、コリメータ３８と、レーザー源３４により発せられたレーザービーム４の断面を伸張させるデバイス４０と、を含む。
【００３２】
よって、ビーム４の断面は、進行方向に対して垂直な方向に伸張させられ、伸張した加熱エリア２を形成する。
【００３３】
図４Ａに示すように、伸張デバイス４０は、ビーム４を通過させるレンズ４２を含む。このレンズ４２は、発散型円筒レンズである。
【００３４】
レンズ４２は、ビーム４の発散を、伸張を形成させようとする方向に生じさせる。この方向は、図４Ａ（これは、レンズ４２を出射するビーム４の進行ラインを示す）における矢印４ａ乃至４ｃにより示すように、ビーム４の進行方向に垂直である。
【００３５】
図４Ａに示す平面は、ビーム４の伸張方向及び進行方向を含む。図４Ａに示す平面は、図３に示した平面に垂直である。
【００３６】
図４Ａに示した平面では、レンズ４２の上流面４３及び下流面４４は、略円弧状の断面を有する。レンズ４２は、図３に示した平面においては、ビーム断面を何ら伸張させないので発散しない、ということに留意されたい。
【００３７】
検出システム２４は、検出器１０のマトリクス８と、これら検出器１０により発せられた信号を処理するユニット４６と、を含む。このユニット４６は、検出器１０の各々により発せられた信号を別々に処理するのに適したものであり、これにより、具体的には、オフセットを調節するために、検出器１０の行１２を選択することが可能となる。
【００３８】
さらに全体的にみると、ユニット４６は、カメラユニット１６の動作を制御する。
【００３９】
マトリクス８を充分に動作させるために、システム２４において、放射線５の進行方向に関連してマトリクス８の上流に、図示しない光学的要素を配置することができる。
【００４０】
ユニット４６は、選択した行１２の検出器１０から受信した信号を処理することにより、物品１の表面１ａのサーモグラフィックイメージを構築するのに適したものである。ユニット４６は、例えば、サーモグラフィックイメージのディスプレイ手段４８に接続されるものとすることができ、また、生成された処理データを記憶するために記憶手段５０に接続されるものとすることができる。図示した例では、手段４８及び手段５０は、カメラ１６から距離をおいて配置されているが、これらはカメラの一部分を形成するものとすることができる。
【００４１】
ブレード３２は、放射線５の通過を可能としつつレーザービーム４を反射させることができるようにするために、半反射型となっている。
【００４２】
さらに詳しくは、ブレード３２は、以下の事項を可能とする。
―局部的に検査される物品１にカメラ１６がもたらす温度に対応するスペクトル帯域を有する赤外線フローの最大透過率（transmission）を有する基板を用いることにより、放射線５を通過させる。
―レーザービーム４の波長及びレーザービーム４の入射角に対するブレード３２の反射率を最大化させる干渉フィルタ（基板の表面に配置され、様々な光学的屈折率を有する複数の層のスタックにより構成される）によって、レーザービーム４を反射させる。
【００４３】
ブレード３２の基板を形成するために、以下に示す材料のうちの１つ又は複数を用いることができる。
ＣａＦ2（フッ化カルシウム）、ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）、Ａｌ2Ｏ3（酸化サファイア／アルミニウム）、ＢａＦ2（フッ化バリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）、ＺｎＳ−ＦＬＩＲ（硫化亜鉛−赤外線前方監視）、マルチスペクトル硫化亜鉛、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、及び、ＳｒＦ2（硫化ストロンチウム）
【００４４】
カメラ１６は、ボックス１８に関連して検出システム２４を移動させるデバイス５２を含む。この移動システム５２は、システム２４ひいては検出器１０のマトリクス８を、このマトリクス８の上流にある放射線５に対して垂直な方向に移動させることができる。これを行うために、移動デバイス５２は、例えば、図３に示した平面においてビーム５に垂直な検出システム２４の横方向の正確な移動を可能とするための、ネジ／ナットメカニズムに結合した、ピエゾリニアアクチュエータ、リニアモータ又はロータリモータを、具備する。回転運動を並進運動に変換するための他のメカニズムを用いることもできる。
【００４５】
同様に、カメラ１６はまた、形成システム２２を移動させるシステム５４を含む。このデバイス５４は、例えば、デバイス５２と同様の構造を有しており、形成システム２２から出射するビーム４の進行方向に対して垂直に形成システム２２を移動させることができる。
【００４６】
カメラ１６はまた、加熱エリア２及び検出エリア３を介して表面１ａをスキャンするために、ミラー２８を移動させることを可能にするデバイス５５を具備する。この移動デバイス５５は、例えば、表面１ａを２つの垂直方向にスキャンするために２つの検流計又は２つのモータを備える。
【００４７】
カメラ１６において、ミラー２６は、デバイス４０により伸張させられたレーザービーム４をシャッター３０の上に反射させる。
【００４８】
シャッター３０が開いているときには、シャッター３０はビームを通過させ、このビームはブレード３２により反射させられてミラー２８に向かい、ミラー２８自体は窓２０を介して表面１ａに向けてビーム４を反射させる。
【００４９】
放射線５は、窓２０を通過し、ミラー２８により反射させられてブレード３２に向かい、ブレード３２を通過して、検出システム２４に到達して検出器１０のマトリクス８を照射する。
【００５０】
次に、ユニット４６は、スキャニングが進行すると、表面１ａのサーモグラフィックイメージを構築し、このイメージがディスプレイ手段４８により表示される。
【００５１】
光学デバイス４０を用いることにより、レーザービームのパワー損失は、ビーム断面を伸張させるべくスリットが用いられた文献ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）におけるものよりも低くなる。これにより、表面１のスキャニング時間を低減させるとともに、レーザービーム４のパワーをより効果的に利用することができる。
【００５２】
ブレード３２を形成すべく上述した材料の１つ又は複数を選択することによって、ブレード３２の時間的な性能を向上させることができる。
【００５３】
これにより、カメラ１６により実行される試験の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
移動デバイス５２及び５４が、加熱エリア２と検出エリア３との間のオフセットｄを機械的に正確に調整することができる。繰り返すが、オフセットｄとして０を用いて試験を行うことが望ましい。
【００５５】
かかる正確な調整は、用いるべき行１２を選択することにより可能であるが、マニュアル操作により又は処理ユニット４６により制御することによっても可能となる。検出エリア３のトレース１４が選択された検出器の行１２の境界線に近いか又は交差するようなケースでは、２回目の機械的オフセットを調節する機会を設けることにより、選択された行１２の中心にトレース１４を再配置することができる。
【００５６】
本発明の第３の特徴によれば、形成されるサーモグラフィックイメージの質を向上させ、これによって、カメラ１６を用いて実行される試験の正確性及び信頼性を増加させることができる。
【００５７】
これらの３つの特徴の各々、すなわち、光学デバイス４０を用いること、ブレード３２の性質、及び、オフセットを機械的に調節すること、の各々は、互いに独立して用いることができるものである、ということが理解できよう。
【００５８】
第１の特徴に関しては、ビームの断面を伸張させるデバイス４０は、当業技術において知られる物理的デバイスではなく、光学的なものであることを維持しつつも上述したものとは異なる構成を有することができる。
【００５９】
ビームの断面を伸張させるデバイス４０は、例えば、複数のレンズ、特に複数の円筒レンズにより構成することもできる。
【００６０】
横軸断面（transverse section）が他方の軸よりも一方の軸に沿って大きくなるビームを得るためにレーザービーム４の進行方向に垂直な２つの軸において異なる屈折率パワーを有するレンズが、円筒レンズである、と理解できる。
【００６１】
円弧状の断面を有する面４３及び４４に代えて、これらのレンズのうちの一方が、又は、用いるレンズ４２自体が、面４４、又は、パワーを均質化するのに適したプロファイルの複数の面を有することができる。
【００６２】
このことが、レンズ４２の下流の面４４が円弧状とは異なる部分を有する図５Ａに示されており、このレンズ４２の断面は、断面の長さ方向にわたってレーザービーム４のパワーの均一性を増加させるのに適したプロファイルを有する。
【００６３】
この場合における伸張デバイス４０は、２つの機能、すなわち、レーザービーム４の断面を伸張させる機能と、伸張デバイス４０の長さ方向にわたってビーム４のパワーを均一化させる機能と、を実現する。
【００６４】
加熱エリア２の方向Ｄに沿ったパワー分布は、伸張デバイス４０によって比較的に一様となり、形成されるイメージはシャープとなり、カメラ１６を用いて実行される光熱試験は信頼性の高いものとなる。
【００６５】
１つ又は複数のレンズ４２に代えて、デバイス４０は、反射によって断面を伸張させる機能とパワーの均一化させる機能とをもたらす１つ又は複数のミラーを備えることもできる。この場合、デバイス４０は、一方の面５８がビーム４を反射させるミラー５６であって、円弧状の断面、又は、パワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する断面を有するミラー５６を具備する。
【００６６】
このようなミラー５６及びこのミラー５６の反射面５８が、それぞれ図４Ｂ及び図５Ｂに示されている。
【００６７】
上述した例において、レーザービームの断面が１つの次元に沿って断面を増加させることにより伸張させられている、ということを理解できよう。変形例として、このような伸張は、ビームの断面の幅を低減させることによってもたらすことができる。
【００６８】
同様に、用いるデバイス４０に応じて、コリメータ３８を削除することができる。
【００６９】
変形例として、デバイス４０は、レーザービーム４を移動させることによって、断面を伸張させる機能とパワーを均一化させる機能とを実現することができる。このケースでは、光学デバイス４０は、例えば、音響光学セル６０を備えることができる。図６に示すように、この音響光学セル６０は、その断面が伸張されるような方向に沿ってビームを移動させることにより、ビーム４の断面を伸張させる。この移動は、図６における矢印６２により示されている。
【００７０】
変形例として、図７に示すように、レーザービーム４は、振動ミラー６４により移動させられるものとすることができる。
【００７１】
図８は、さらに別の変形例を示す。この場合における光学デバイス４０は、光ファイバー６８の束であって、上流端はレーザービーム４を受け、かつ、下流端７２はそれらが出口において伸張させた断面を用いてレーザービーム４を生成するように配置された、光ファイバー６８の束を備える。
【００７２】
さらなる変形例が考えられる。具体的には、一方において断面を伸張させる機能と、他方においてパワーを均一化させる機能とが、２つの別々のデバイスにより実現するものとすることができる。
【００７３】
オフセットの機械的な調節については、カメラ１６が検出システム２４を移動させるデバイス５２と、形成システム２２を移動させるデバイス５４との両方を、必ずしも有する必要はない。
【００７４】
実際、カメラ１６は、これらのデバイスのうちの一方のみを備えるものとすることができる。
【００７５】
このことが、カメラ１６が形成システム２４を移動させるためのデバイス５２のみを備える場合についての図９に示されている。
【００７６】
カメラ１６の構造は、レーザー源３４がカメラ１６に統合され、ミラー２６及び２８が削除されるように、さらに簡略化される。
【００７７】
さらには、図９におけるカメラ１６は、表面１ａをスキャニングするための統合された移動デバイス５５を備えていない。
【００７８】
この場合には、スキャニングは、物品１を移動させるデバイスによって、又は、カメラ１６の外側に配置され該カメラを移動させるためのデバイスによって、実行される。
【００７９】
さらに全体的にみると、行１２の選択によるプログラムされた調整に加えて、用いるオフセットｄの機械的調整は、形成システム２２と検出システム２４及び被試験物品１との間に配置された１又は複数の光学要素を移動させるためのデバイスを用いて実行するものとすることができる。したがって、形成システム２２又は検出システム２４を移動させることは不可欠ではない。
【００８０】
さらなる実施の形態が考えられる。
【００８１】
具体的には、物品１に対する入射ビーム４と発せられる赤外線ビーム５とは、必ずしも平行でなくてもよく、例示のために概略的な図１０に示すように互いに傾斜していてもよい。
【００８２】
図１０では、ブレード３２は、マトリクス８の検出器１０のための保護フィルタとして機能する。
【００８３】
同様に、フィルタブレードを用いることは不可欠ではない。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図１は、光熱試験の原理を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係るカメラにより用いられる光熱試験プロセスを示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光熱試験カメラを示す概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３のカメラについて、レーザービームの断面を伸張させるためのデバイスを示す概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａのデバイスの変形例を示す図４Ａに類似した図面である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４Ａのデバイスの変形例を示す図４Ａに類似した図面である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４Ａのデバイスの変形例を示す図４Ａに類似した図面である。
【図６】図６は、図４Ａのデバイスの変形例を示す図４Ａに類似した図面である。
【図７】図７は、図４Ａのデバイスのさらなる変形例を示す概略図である。
【図８】図８は、図４Ａのデバイスのさらなる変形例を示す概略図である。
【図９】図９は、本発明に係るカメラの他の実施の形態を示す概略図である。
【図１０】図１０は、本発明に係るカメラの他の実施の形態を示す概略図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザービームを形成するシステムであって、試験の対象とされる物品の上において或る方向に延びる加熱エリアを形成するために前記レーザービームの断面を伸張させるデバイスを備えるシステムと、前記加熱エリアに関連して前記物品の表面の上の検出エリアにより発せられる赤外線を検出するための赤外線検出器のマトリクスと、前記赤外線検出器により供給される信号を処理するユニットであって、前記加熱エリアにわたって前記表面をスキャニングすることにより、前記物品の前記表面のサーモグラフィックイメージを構築するユニットと、を具備するタイプの光熱試験カメラに関する。
【０００２】
本発明は、具体的には、物品を非破壊的に試験して、欠陥、この物品の材料の性質若しくは特性、複数のコーティング層の厚みの差、又は、この物品の表面の上若しくは下における熱拡散率若しくは熱伝導率の局部的なばらつき等を検出することに関する。
【背景技術】
【０００３】
試験の対象とされる物品（被試験物品）は、金属であって鉄材料により構成されるもの、例えば、ステンレス鋼といったような合金鋼により構成されるものとすることができ、又は、非鉄材料により構成されるものとすることができる。これらはまた、複合材料、セラミック又はプラスチック材料により作製することができる。
【０００４】
光熱試験は、被試験物品を局部的に加熱することにより形成される熱的外乱が拡散する現象に基づいている。
【０００５】
実際には、被試験物品の表面にフォーカスされるレーザービームを射出する光熱カメラが、加熱エリアにおいて用いられる。
【０００６】
加熱エリアに隣接する又は加熱エリアと組み合わせられた検出エリアにある物品により発せされる赤外線によって、加熱エリアにおける加熱に起因した検出エリアの温度の上昇を、測定又は推定することができる。
【０００７】
加熱エリアと検出エリアとの間におけるスペースが、一般的に「オフセット」として知られている。このオフセットは、この場合、検出エリア及び加熱エリアを統合させることにより、ゼロとすることができる。
【０００８】
赤外線の放射及びこれによる温度の上昇を、赤外線検出器といったような検出器を用いることにより、非接触により測定することができる。
【０００９】
検出エリアにおける赤外線又は温度の上昇は、検査対象とされる材料の局部的な性質により影響を受ける。具体的には、検出エリアにおける温度の上昇の源である、加熱エリアと検出エリアとの間における熱拡散は、加熱エリアの領域、検出エリア又はこれら２つのエリアの近くにおける割れ目といったような、被試験物品の欠陥に依存する。
【００１０】
被試験物品の表面を加熱領域にわたってスキャニングするとともに、検出領域（これは、スキャニングの間において加熱領域とともに移動する）により発せられる放射を検出することにより、物品の表面のサーモグラフィックイメージ（これは、物品における熱拡散のばらつき又は物品内に存在する欠陥を表現する）を得ることができる。
【００１１】
１つの選択された加熱エリア及び１回の赤外線検出が、検出エリア（これもまた１つの特別に選択されたエリアである）により発せられる放射をキャプチャするために用いられる。したがって、検出エリアと加熱エリアとの間のオフセットは、機械デバイスを用いて非常に正確に調整する必要がある。さらには、物品の表面をスキャニングすることは、非常に長い時間を要するので、このタイプの光熱試験プロセスは、産業レベルでは実際には用いられない。これらの欠点を克服するために、ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）が、上述したタイプのカメラを提案している。
【００１２】
加熱点ではなく延びた加熱エリアを形成することにより、スキャニング時間を低減させることができる。さらには、検出器のマトリクスを用いることにより、被試験物品のサーモグラフィックイメージを構成することになる検出器の行を選択することができる。マトリクス状の検出器を選択することによるオフセットの調整を用いれば、現在の技術水準において課題となっている正確な機械的調整を不要とすることができる。
【００１３】
このカメラでは、レーザービームの断面が、レーザービームを通過させるスリットを用いて伸張される。
【００１４】
このようなカメラは、充分なものであり産業レベルにおいても用いることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述したタイプのカメラが実行しうる試験の信頼性を維持しつつ、さらにスキャニング時間を抑えることが望ましい。
【００１６】
したがって、本発明は、上述したタイプの光熱試験カメラであって、上記のようにレーザービームの断面を伸張させる伸張デバイスが光学デバイスであることを特徴とする光熱試験カメラに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
特定の実施の形態によれば、カメラは、以下の特徴のうちの１つ又は複数を、独立に又は技術的に可能なすべての組み合わせとして具備する。
―光学デバイスが、レーザービームを通過させるようにデザインされたレンズを含む。
―光学デバイスが、レーザービームを反射させるミラーを含む。
―レーザービームを形成するシステムが、加熱エリアに沿ってレーザービームのパワーを均一化させるデバイスを含む。
―パワーを均一化させるデバイスが、レーザービームの断面を伸張させるデバイスにより形成される。
―レンズの１つの面が、加熱エリアに沿ってレーザービームのパワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する。
―ミラーの反射面が、加熱エリアに沿ってレーザービームのパワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する。
―パワーを均一化させるデバイスが、レーザービームをその進行方向に垂直な方向に移動させることによりラインを形成するデバイスである。
―デバイスが音響光学セルを含む。
―パワーを均一化させるデバイスが振動ミラーを含む。
―パワーを均一化させるデバイスは、上流端がレーザービームを受け、下流端が、延びた加熱エリアを形成するためにラインに沿って配置された、光ファイバーの束を含む。
―カメラが、加熱エリアと検出エリアとの間におけるスペースを機械的に調節するシステムを含む。
―カメラがボックスを含み、機械的に調節するシステムが、ボックスに関連して赤外線検出器のマトリクスを移動させるデバイスを含む。
―カメラがボックスを含み、機械的に調節するシステムが、ボックスに関連してレーザービームを形成するシステムを移動させるデバイスを含む。
―移動させるデバイスがリニアモータを含む。
―移動させるデバイスがピエゾリニアアクチュエータを含む。
―移動させるデバイスが、回転モータと、回転運動を並進運動に変換するメカニズムとを含む。
―カメラが、レーザービームを反射させ、検出エリアにより放射された赤外線を赤外線検出器のマトリクスに向けて伝達する、フィルタブレードを含む。
―ブレードが、ＣａＦ2、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＦ2、Ｇｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ−ＦＬＩＲ、マルチスペクトル硫化亜鉛、ＭｇＯ、及び、ＳｒＦ2により構成されるリストから選択された少なくとも１つの材料により構成される。
―カメラが、加熱エリアにわたって物品の表面をスキャニングするシステムを含む。
―処理するユニットが、マトリクスにおける赤外線検出器の各々により供給される信号を別々に処理するのに適している。
―カメラがレーザー源を含む。
―カメラが、該カメラの一部分を構成しないレーザー源に対する接続手段を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、単なる一例として添付図面を参照してなされる以下の説明を読むことにより、充分に理解できよう。
【００１９】
光熱試験の原理として、試験のための物品１が図１に示されている。この物品１を試験するために、その上部表面１ａが、この表面１ａにわたって加熱エリア２と検出エリア３とを同期させて移動させることにより、スキャンされる。加熱エリア２及び検出エリア３は、互いに間隔をおいて配置され、オフセットとして知られる距離ｄだけ隔てられる。いくつかの実施の形態では、オフセットｄは０であり、エリア２及び３は統合される。
【００２０】
エリア２は、矢印４により示される入射レーザービームにより加熱される。検出エリア３により発せられる赤外線が検出される。この放射線には、図１では矢印５が付されている。エリア２及び３の移動は、矢印６により示されている。
【００２１】
移動６は、加熱エリア２と検出エリア３との間におけるオフセットｄに対して平行であり、又は、平行ではない。スキャニングは、例えば、移動の方向を連続するラインごとに反転（「ノッチ」構成により）させるように又は同一（「櫛」構成により）とするようにして、ラインごとに実行される。
【００２２】
図１では、加熱エリア２は、移動６の方向に対して検出エリア３の前方に位置している。しかしながら、引用により本明細書に組み入れられる文献ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）に開示されているように、他の任意の相対的な位置を用いることが可能である。
【００２３】
図２は、加熱エリア２をＤ方向に延びたエリアとした光熱試験プロセスを示す。さらに具体的には、エリア２は、ラインの形状とされているが、変形例として、楕円（ellipse）といったような別の形状を有することもできる。
【００２４】
検出エリア３は、エリア２と類似した形状を有する。図２に示す例では、検出エリア３が移動方向６に関連して加熱エリア２の前方に配置されている、ということに留意されたい。
【００２５】
伸張させた加熱エリア２を用いることによって、文献ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）に記載されているように、表面１ａをスキャンするのに必要とされる時間を低減させることができる。この特徴は本発明にも存する。
【００２６】
発せられた放射線５を検出するために、赤外線検出器１０のマトリクス８が用いられる。マトリクス８は、通常、Ｍ行とＮ列とから構成される。数Ｍ及びＮは、互いに独立に変化することができ、また、１と数百（或いはそれ以上）との間の値をとることができる。
【００２７】
文献ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）におけると同様に、マトリクス８において検出器１０の行１２が、試験を実行するために選択される。検出器１０のマトリクス８内の検出エリア３により発せられる放射線５のトレース１４が、図２において示されている。この図から理解できるように、選択された行１２は、実際には、検出エリア３により発せられた赤外線を照射された検出器１０により構成される。
【００２８】
本発明では、ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）におけると同様に、適切な検出器１０の行１２を選択することにより、加熱エリア２と検出エリア３との間におけるオフセットｄを調節することができる。
【００２９】
実際には、入射レーザービームの放射４及び放射線検出５は、好ましくは同一のカメラにより実行される。
【００３０】
図３は、本発明に係る光熱試験カメラ１６を示す。
このカメラ１６は、主に以下の構成要素を具備する。
―透明な窓２０が設けられたボックス１８
―レーザービーム４を形成するシステム２２
―放射線５を検出するシステム２４
―２つの鏡２６及び２８、シャッター３０、並びに、フィルターブレード３２（これらの構成要素は、以下詳細に説明するように、形成されたレーザービーム４を物品１に向けて送り、放射線５を検出システム２４に向けて送るために、ボックス１８内において窓２０と形成システム２２及び検出システム２４との間に挿入される）
【００３１】
形成システム２２は、光ファイバー３６によってレーザー源３４に接続される。形成システム２２は、コリメータ３８と、レーザー源３４により発せられたレーザービーム４の断面を伸張させるデバイス４０と、を含む。
【００３２】
よって、ビーム４の断面は、進行方向に対して垂直な方向に伸張させられ、伸張した加熱エリア２を形成する。
【００３３】
図４Ａに示すように、伸張デバイス４０は、ビーム４を通過させるレンズ４２を含む。このレンズ４２は、発散型円筒レンズである。
【００３４】
レンズ４２は、ビーム４の発散を、伸張を形成させようとする方向に生じさせる。この方向は、図４Ａ（これは、レンズ４２を出射するビーム４の進行ラインを示す）における矢印４ａ乃至４ｃにより示すように、ビーム４の進行方向に垂直である。
【００３５】
図４Ａに示す平面は、ビーム４の伸張方向及び進行方向を含む。図４Ａに示す平面は、図３に示した平面に垂直である。
【００３６】
図４Ａに示した平面では、レンズ４２の上流面４３及び下流面４４は、略円弧状の断面を有する。レンズ４２は、図３に示した平面においては、ビーム断面を何ら伸張させないので発散しない、ということに留意されたい。
【００３７】
検出システム２４は、検出器１０のマトリクス８と、これら検出器１０により発せられた信号を処理するユニット４６と、を含む。このユニット４６は、検出器１０の各々により発せられた信号を別々に処理するのに適したものであり、これにより、具体的には、オフセットを調節するために、検出器１０の行１２を選択することが可能となる。
【００３８】
さらに全体的にみると、ユニット４６は、カメラユニット１６の動作を制御する。
【００３９】
マトリクス８を充分に動作させるために、システム２４において、放射線５の進行方向に関連してマトリクス８の上流に、図示しない光学的要素を配置することができる。
【００４０】
ユニット４６は、選択した行１２の検出器１０から受信した信号を処理することにより、物品１の表面１ａのサーモグラフィックイメージを構築するのに適したものである。ユニット４６は、例えば、サーモグラフィックイメージのディスプレイ手段４８に接続されるものとすることができ、また、生成された処理データを記憶するために記憶手段５０に接続されるものとすることができる。図示した例では、手段４８及び手段５０は、カメラ１６から距離をおいて配置されているが、これらはカメラの一部分を形成するものとすることができる。
【００４１】
ブレード３２は、放射線５の通過を可能としつつレーザービーム４を反射させることができるようにするために、半反射型となっている。
【００４２】
さらに詳しくは、ブレード３２は、以下の事項を可能とする。
―局部的に検査される物品１にカメラ１６がもたらす温度に対応するスペクトル帯域を有する赤外線フローの最大透過率（transmission）を有する基板を用いることにより、放射線５を通過させる。
―レーザービーム４の波長及びレーザービーム４の入射角に対するブレード３２の反射率を最大化させる干渉フィルタ（基板の表面に配置され、様々な光学的屈折率を有する複数の層のスタックにより構成される）によって、レーザービーム４を反射させる。
【００４３】
ブレード３２の基板を形成するために、以下に示す材料のうちの１つ又は複数を用いることができる。
ＣａＦ2（フッ化カルシウム）、ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）、Ａｌ2Ｏ3（酸化サファイア／アルミニウム）、ＢａＦ2（フッ化バリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）、ＺｎＳ−ＦＬＩＲ（硫化亜鉛−赤外線前方監視）、マルチスペクトル硫化亜鉛、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、及び、ＳｒＦ2（硫化ストロンチウム）
【００４４】
カメラ１６は、ボックス１８に関連して検出システム２４を移動させるデバイス５２を含む。この移動システム５２は、システム２４ひいては検出器１０のマトリクス８を、このマトリクス８の上流にある放射線５に対して垂直な方向に移動させることができる。これを行うために、移動デバイス５２は、例えば、図３に示した平面においてビーム５に垂直な検出システム２４の横方向の正確な移動を可能とするための、ネジ／ナットメカニズムに結合した、ピエゾリニアアクチュエータ、リニアモータ又はロータリモータを、具備する。回転運動を並進運動に変換するための他のメカニズムを用いることもできる。
【００４５】
同様に、カメラ１６はまた、形成システム２２を移動させるシステム５４を含む。このデバイス５４は、例えば、デバイス５２と同様の構造を有しており、形成システム２２から出射するビーム４の進行方向に対して垂直に形成システム２２を移動させることができる。
【００４６】
カメラ１６はまた、加熱エリア２及び検出エリア３を介して表面１ａをスキャンするために、ミラー２８を移動させることを可能にするデバイス５５を具備する。この移動デバイス５５は、例えば、表面１ａを２つの垂直方向にスキャンするために２つの検流計又は２つのモータを備える。
【００４７】
カメラ１６において、ミラー２６は、デバイス４０により伸張させられたレーザービーム４をシャッター３０の上に反射させる。
【００４８】
シャッター３０が開いているときには、シャッター３０はビームを通過させ、このビームはブレード３２により反射させられてミラー２８に向かい、ミラー２８自体は窓２０を介して表面１ａに向けてビーム４を反射させる。
【００４９】
放射線５は、窓２０を通過し、ミラー２８により反射させられてブレード３２に向かい、ブレード３２を通過して、検出システム２４に到達して検出器１０のマトリクス８を照射する。
【００５０】
次に、ユニット４６は、スキャニングが進行すると、表面１ａのサーモグラフィックイメージを構築し、このイメージがディスプレイ手段４８により表示される。
【００５１】
光学デバイス４０を用いることにより、レーザービームのパワー損失は、ビーム断面を伸張させるべくスリットが用いられた文献ＦＲ−２,７６０,５２８（ＵＳ−６,４１９,３８７）におけるものよりも低くなる。これにより、表面１のスキャニング時間を低減させるとともに、レーザービーム４のパワーをより効果的に利用することができる。
【００５２】
ブレード３２を形成すべく上述した材料の１つ又は複数を選択することによって、ブレード３２の時間的な性能を向上させることができる。
【００５３】
これにより、カメラ１６により実行される試験の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
移動デバイス５２及び５４が、加熱エリア２と検出エリア３との間のオフセットｄを機械的に正確に調整することができる。繰り返すが、オフセットｄとして０を用いて試験を行うことが望ましい。
【００５５】
かかる正確な調整は、用いるべき行１２を選択することにより可能であるが、マニュアル操作により又は処理ユニット４６により制御することによっても可能となる。検出エリア３のトレース１４が選択された検出器の行１２の境界線に近いか又は交差するようなケースでは、２回目の機械的オフセットを調節する機会を設けることにより、選択された行１２の中心にトレース１４を再配置することができる。
【００５６】
本発明の第３の特徴によれば、形成されるサーモグラフィックイメージの質を向上させ、これによって、カメラ１６を用いて実行される試験の正確性及び信頼性を増加させることができる。
【００５７】
これらの３つの特徴の各々、すなわち、光学デバイス４０を用いること、ブレード３２の性質、及び、オフセットを機械的に調節すること、の各々は、互いに独立して用いることができるものである、ということが理解できよう。
【００５８】
第１の特徴に関しては、ビームの断面を伸張させるデバイス４０は、当業技術において知られる物理的デバイスではなく、光学的なものであることを維持しつつも上述したものとは異なる構成を有することができる。
【００５９】
ビームの断面を伸張させるデバイス４０は、例えば、複数のレンズ、特に複数の円筒レンズにより構成することもできる。
【００６０】
横軸断面（transverse section）が他方の軸よりも一方の軸に沿って大きくなるビームを得るためにレーザービーム４の進行方向に垂直な２つの軸において異なる屈折率パワーを有するレンズが、円筒レンズである、と理解できる。
【００６１】
円弧状の断面を有する面４３及び４４に代えて、これらのレンズのうちの一方が、又は、用いるレンズ４２自体が、面４４、又は、パワーを均質化するのに適したプロファイルの複数の面を有することができる。
【００６２】
このことが、レンズ４２の下流の面４４が円弧状とは異なる部分を有する図５Ａに示されており、このレンズ４２の断面は、断面の長さ方向にわたってレーザービーム４のパワーの均一性を増加させるのに適したプロファイルを有する。
【００６３】
この場合における伸張デバイス４０は、２つの機能、すなわち、レーザービーム４の断面を伸張させる機能と、伸張デバイス４０の長さ方向にわたってビーム４のパワーを均一化させる機能と、を実現する。
【００６４】
加熱エリア２の方向Ｄに沿ったパワー分布は、伸張デバイス４０によって比較的に一様となり、形成されるイメージはシャープとなり、カメラ１６を用いて実行される光熱試験は信頼性の高いものとなる。
【００６５】
１つ又は複数のレンズ４２に代えて、デバイス４０は、反射によって断面を伸張させる機能とパワーの均一化させる機能とをもたらす１つ又は複数のミラーを備えることもできる。この場合、デバイス４０は、一方の面５８がビーム４を反射させるミラー５６であって、円弧状の断面、又は、パワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する断面を有するミラー５６を具備する。
【００６６】
このようなミラー５６及びこのミラー５６の反射面５８が、それぞれ図４Ｂ及び図５Ｂに示されている。
【００６７】
上述した例において、レーザービームの断面が１つの次元に沿って断面を増加させることにより伸張させられている、ということを理解できよう。変形例として、このような伸張は、ビームの断面の幅を低減させることによってもたらすことができる。
【００６８】
同様に、用いるデバイス４０に応じて、コリメータ３８を削除することができる。
【００６９】
変形例として、デバイス４０は、レーザービーム４を移動させることによって、断面を伸張させる機能とパワーを均一化させる機能とを実現することができる。このケースでは、光学デバイス４０は、例えば、音響光学セル６０を備えることができる。図６に示すように、この音響光学セル６０は、その断面が伸張されるような方向に沿ってビームを移動させることにより、ビーム４の断面を伸張させる。この移動は、図６における矢印６２により示されている。
【００７０】
変形例として、図７に示すように、レーザービーム４は、振動ミラー６４により移動させられるものとすることができる。
【００７１】
図８は、さらに別の変形例を示す。この場合における光学デバイス４０は、光ファイバー６８の束であって、上流端はレーザービーム４を受け、かつ、下流端７２はそれらが出口において伸張させた断面を用いてレーザービーム４を生成するように配置された、光ファイバー６８の束を備える。
【００７２】
さらなる変形例が考えられる。具体的には、一方において断面を伸張させる機能と、他方においてパワーを均一化させる機能とが、２つの別々のデバイスにより実現するものとすることができる。
【００７３】
オフセットの機械的な調節については、カメラ１６が検出システム２４を移動させるデバイス５２と、形成システム２２を移動させるデバイス５４との両方を、必ずしも有する必要はない。
【００７４】
実際、カメラ１６は、これらのデバイスのうちの一方のみを備えるものとすることができる。
【００７５】
このことが、カメラ１６が形成システム２４を移動させるためのデバイス５２のみを備える場合についての図９に示されている。
【００７６】
カメラ１６の構造は、レーザー源３４がカメラ１６に統合され、ミラー２６及び２８が削除されるように、さらに簡略化される。
【００７７】
さらには、図９におけるカメラ１６は、表面１ａをスキャニングするための統合された移動デバイス５５を備えていない。
【００７８】
この場合には、スキャニングは、物品１を移動させるデバイスによって、又は、カメラ１６の外側に配置され該カメラを移動させるためのデバイスによって、実行される。
【００７９】
さらに全体的にみると、行１２の選択によるプログラムされた調整に加えて、用いるオフセットｄの機械的調整は、形成システム２２と検出システム２４及び被試験物品１との間に配置された１又は複数の光学要素を移動させるためのデバイスを用いて実行するものとすることができる。したがって、形成システム２２又は検出システム２４を移動させることは不可欠ではない。
【００８０】
さらなる実施の形態が考えられる。
【００８１】
具体的には、物品１に対する入射ビーム４と発せられる赤外線ビーム５とは、必ずしも平行でなくてもよく、例示のために概略的な図１０に示すように互いに傾斜していてもよい。
【００８２】
図１０では、ブレード３２は、マトリクス８の検出器１０のための保護フィルタとして機能する。
【００８３】
同様に、フィルタブレードを用いることは不可欠ではない。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図１は、光熱試験の原理を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係るカメラにより用いられる光熱試験プロセスを示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光熱試験カメラを示す概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３のカメラについて、レーザービームの断面を伸張させるためのデバイスを示す概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａのデバイスの変形例を示す図４Ａに類似した図面である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４Ａのデバイスの変形例を示す図４Ａに類似した図面である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４Ａのデバイスの変形例を示す図４Ａに類似した図面である。
【図６】図６は、図４Ａのデバイスの変形例を示す図４Ａに類似した図面である。
【図７】図７は、図４Ａのデバイスのさらなる変形例を示す概略図である。
【図８】図８は、図４Ａのデバイスのさらなる変形例を示す概略図である。
【図９】図９は、本発明に係るカメラの他の実施の形態を示す概略図である。
【図１０】図１０は、本発明に係るカメラの他の実施の形態を示す概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービーム（４）を形成するシステム（２２）であって、試験の対象とされる物品（１）の上において方向（Ｄ）に延びる加熱エリア（２）を形成するために前記レーザービームの断面を伸張させるデバイス（４０）を備えるシステム（２２）と、
前記物品（１）の表面（１ａ）の上の検出エリア（３）により発せられる赤外線を検出するための赤外線検出器（１０）のマトリクス（８）と、
前記赤外線検出器（１０）により供給される信号を処理するユニット（４６）であって、前記加熱エリア（２）にわたって前記表面（１ａ）をスキャニングすることにより、前記物品（１）の前記表面（１ａ）のサーモグラフィックイメージを構築するユニット（４６）と、
を具備するタイプの光熱試験のためのカメラ（１６）であって、
前記デバイス（４０）が光学デバイスである、ことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
光学デバイスである前記デバイス（４０）が、前記レーザービーム（４）を通過させるようにデザインされたレンズ（４２）を含む、請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
光学デバイスである前記デバイス（４０）が、前記レーザービーム（４）を反射させるようにデザインされたミラー（５６）を含む、請求項１又は請求項２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記形成するシステム（２２）が、前記加熱エリア（２）に沿って前記レーザービーム（４）のパワーを均一化させるデバイス（４０）を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のカメラ。
【請求項５】
前記パワーを均一化させるデバイスが、前記レーザービームの断面を伸張させるデバイス（４０）により形成される、請求項４に記載のカメラ。
【請求項６】
前記レンズ（４２）の１つの面（４４）が、前記加熱エリア（２）に沿って前記レーザービーム（４）のパワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する、請求項２と請求項５とを組み合わせた請求項に記載のカメラ。
【請求項７】
前記ミラー（５６）の１つの反射面（５８）が、前記加熱エリア（２）に沿って前記レーザービーム（４）のパワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する、請求項３と請求項５とを組み合わせた請求項に記載のカメラ。
【請求項８】
前記パワーを均一化させるデバイス（４０）が、前記レーザービーム（４）をその進行方向に垂直に移動させることによりラインを形成するデバイスである、請求項５に記載のカメラ。
【請求項９】
前記デバイス（４０）が音響光学セル（６０）を含む、請求項８に記載のカメラ。
【請求項１０】
前記パワーを均一化させるデバイス（４０）が振動ミラー（６４）を含む、請求項８に記載のカメラ。
【請求項１１】
前記パワーを均一化させるデバイス（４０）は、上流端（７０）が前記レーザービーム（４）を受け、下流端が伸張させた加熱エリア（２）を形成するためにラインに沿って配置された、光ファイバー（６８）の束（６６）を含む、請求項５に記載のカメラ。
【請求項１２】
前記延びた加熱エリア（２）と前記検出エリア（３）との間におけるスペースｄを機械的に調節するためのシステム（５２、５４）を含む、請求項１から請求項１１のいずれかに記載のカメラ。
【請求項１３】
ボックス（１８）を具備し、
前記機械的に調節するためのシステムが、前記ボックス（１８）に対して前記赤外線検出器（１０）のマトリクス（８）を移動させるデバイス（５２）を含む、請求項１２に記載のカメラ。
【請求項１４】
ボックス（１８）を具備し、
前記機械的に調節するためのシステムが、前記ボックス（１８）に対して前記形成するシステム（２２）を移動させるデバイス（５４）を含む、請求項１２又は請求項１３に記載のカメラ。
【請求項１５】
前記移動させるデバイス（５２、５４）がリニアモータを含む、請求項１３又は請求項１４に記載のカメラ。
【請求項１６】
前記移動させるデバイス（５２、５４）がピエゾリニアアクチュエータを含む、請求項１３又は請求項１４に記載のカメラ。
【請求項１７】
前記移動させるデバイス（５２、５４）が、回転モータと、回転運動を並進運動に変換するメカニズムと、を含む、請求項１３又は請求項１４に記載のカメラ。
【請求項１８】
前記レーザービーム（４）を反射させ、前記検出エリア（３）により放射された赤外線を前記赤外線検出器（１０）に向けて伝達する、フィルタブレード（３２）を具備する、請求項１から請求項１７のいずれかに記載のカメラ。
【請求項１９】
前記ブレードが、ＣａＦ2、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＦ2、Ｇｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ−ＦＬＩＲ、マルチスペクトル硫化亜鉛、ＭｇＯ、及び、ＳｒＦ2により構成されるリストから選択された少なくとも１つの材料により構成される、請求項１８に記載のカメラ。
【請求項２０】
前記加熱エリア（２）にわたって前記物品（１）の前記表面（１ａ）をスキャニングするシステムを具備する、請求項１から請求項１９のいずれかに記載のカメラ。
【請求項２１】
前記処理するユニット（４６）が、検出器マトリクス（８）における赤外線検出器（１０）の行（１２）を選択することにより、前記加熱エリア（２）と前記検出エリア（３）との間のスペース（ｄ）を調節するのに適している、請求項１から請求項２０のいずれかに記載のカメラ。
【請求項２２】
前記処理するユニット（４６）が、前記マトリクス（８）の前記赤外線検出器（１０）の各々により供給される信号を独立に処理するのに適している、請求項１から請求項２１のいずれかに記載のカメラ。
【請求項２３】
レーザー源（３４）を具備する請求項１から請求項２２のいずれかに記載のカメラ。
【請求項２４】
当該カメラの一部分を構成しないレーザー源（３４）に対する接続手段（３６）を具備する、請求項１から請求項２２のいずれかに記載のカメラ。
【請求項１】
レーザービーム（４）を形成するシステム（２２）であって、試験の対象とされる物品（１）の上において方向（Ｄ）に延びる加熱エリア（２）を形成するために前記レーザービームの断面を伸張させるデバイス（４０）を備えるシステム（２２）と、
前記物品（１）の表面（１ａ）の上の検出エリア（３）により発せられる赤外線を検出するための赤外線検出器（１０）のマトリクス（８）と、
前記赤外線検出器（１０）により供給される信号を処理するユニット（４６）であって、前記加熱エリア（２）にわたって前記表面（１ａ）をスキャニングすることにより、前記物品（１）の前記表面（１ａ）のサーモグラフィックイメージを構築するユニット（４６）と、
を具備するタイプの光熱試験のためのカメラ（１６）であって、
前記デバイス（４０）が光学デバイスである、ことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
光学デバイスである前記デバイス（４０）が、前記レーザービーム（４）を通過させるようにデザインされたレンズ（４２）を含む、請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
光学デバイスである前記デバイス（４０）が、前記レーザービーム（４）を反射させるようにデザインされたミラー（５６）を含む、請求項１又は請求項２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記形成するシステム（２２）が、前記加熱エリア（２）に沿って前記レーザービーム（４）のパワーを均一化させるデバイス（４０）を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のカメラ。
【請求項５】
前記パワーを均一化させるデバイスが、前記レーザービームの断面を伸張させるデバイス（４０）により形成される、請求項４に記載のカメラ。
【請求項６】
前記レンズ（４２）の１つの面（４４）が、前記加熱エリア（２）に沿って前記レーザービーム（４）のパワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する、請求項２と請求項５とを組み合わせた請求項に記載のカメラ。
【請求項７】
前記ミラー（５６）の１つの反射面（５８）が、前記加熱エリア（２）に沿って前記レーザービーム（４）のパワーを均一化させるのに適したプロファイルを有する、請求項３と請求項５とを組み合わせた請求項に記載のカメラ。
【請求項８】
前記パワーを均一化させるデバイス（４０）が、前記レーザービーム（４）をその進行方向に垂直に移動させることによりラインを形成するデバイスである、請求項５に記載のカメラ。
【請求項９】
前記デバイス（４０）が音響光学セル（６０）を含む、請求項８に記載のカメラ。
【請求項１０】
前記パワーを均一化させるデバイス（４０）が振動ミラー（６４）を含む、請求項８に記載のカメラ。
【請求項１１】
前記パワーを均一化させるデバイス（４０）は、上流端（７０）が前記レーザービーム（４）を受け、下流端が伸張させた加熱エリア（２）を形成するためにラインに沿って配置された、光ファイバー（６８）の束（６６）を含む、請求項５に記載のカメラ。
【請求項１２】
前記延びた加熱エリア（２）と前記検出エリア（３）との間におけるスペースｄを機械的に調節するためのシステム（５２、５４）を含む、請求項１から請求項１１のいずれかに記載のカメラ。
【請求項１３】
ボックス（１８）を具備し、
前記機械的に調節するためのシステムが、前記ボックス（１８）に対して前記赤外線検出器（１０）のマトリクス（８）を移動させるデバイス（５２）を含む、請求項１２に記載のカメラ。
【請求項１４】
ボックス（１８）を具備し、
前記機械的に調節するためのシステムが、前記ボックス（１８）に対して前記形成するシステム（２２）を移動させるデバイス（５４）を含む、請求項１２又は請求項１３に記載のカメラ。
【請求項１５】
前記移動させるデバイス（５２、５４）がリニアモータを含む、請求項１３又は請求項１４に記載のカメラ。
【請求項１６】
前記移動させるデバイス（５２、５４）がピエゾリニアアクチュエータを含む、請求項１３又は請求項１４に記載のカメラ。
【請求項１７】
前記移動させるデバイス（５２、５４）が、回転モータと、回転運動を並進運動に変換するメカニズムと、を含む、請求項１３又は請求項１４に記載のカメラ。
【請求項１８】
前記レーザービーム（４）を反射させ、前記検出エリア（３）により放射された赤外線を前記赤外線検出器（１０）に向けて伝達する、フィルタブレード（３２）を具備する、請求項１から請求項１７のいずれかに記載のカメラ。
【請求項１９】
前記ブレードが、ＣａＦ2、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＦ2、Ｇｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ−ＦＬＩＲ、マルチスペクトル硫化亜鉛、ＭｇＯ、及び、ＳｒＦ2により構成されるリストから選択された少なくとも１つの材料により構成される、請求項１８に記載のカメラ。
【請求項２０】
前記加熱エリア（２）にわたって前記物品（１）の前記表面（１ａ）をスキャニングするシステムを具備する、請求項１から請求項１９のいずれかに記載のカメラ。
【請求項２１】
前記処理するユニット（４６）が、検出器マトリクス（８）における赤外線検出器（１０）の行（１２）を選択することにより、前記加熱エリア（２）と前記検出エリア（３）との間のスペース（ｄ）を調節するのに適している、請求項１から請求項２０のいずれかに記載のカメラ。
【請求項２２】
前記処理するユニット（４６）が、前記マトリクス（８）の前記赤外線検出器（１０）の各々により供給される信号を独立に処理するのに適している、請求項１から請求項２１のいずれかに記載のカメラ。
【請求項２３】
レーザー源（３４）を具備する請求項１から請求項２２のいずれかに記載のカメラ。
【請求項２４】
当該カメラの一部分を構成しないレーザー源（３４）に対する接続手段（３６）を具備する、請求項１から請求項２２のいずれかに記載のカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００８−５３９４０４（Ｐ２００８−５３９４０４Ａ）
【公表日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０８２４９（Ｐ２００８−５０８２４９）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００６／０００７００
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１４４９０
【国際公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【出願人】（５０６１０５７１１）アレヴァ エヌペ (28)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００６／０００７００
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１４４９０
【国際公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【出願人】（５０６１０５７１１）アレヴァ エヌペ (28)
【Ｆターム（参考）】
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