(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内面に光を照射する光照射手段と、
該光照射手段から照射され上記筒内面で反射された光を投影する投影手段と、
を備え、有底の筒内面を観察可能な筒内面観察装置において、
上記投影手段が、
上記筒内に挿入可能な中空円筒と、
該中空円筒の先端に設けられ、頂点を上記中空円筒の中空部に向けた円錐鏡とを備え、
上記筒内面で正反射された光を投影せず、上記筒内面で乱反射された光のみを投影し、
更に、上記光照射手段から照射され上記筒の底面で反射された光が、上記投影手段に入射するのを防止する反射防止板を備え、かつ、該反射防止板の外周が、上記筒の内面に正反射されて上記円錐鏡に投影される範囲の外側に配設されることを特徴とする筒内面観察装置。
【請求項２】
上記光照射手段が、
上記中空円筒の基端から観察したとき上記円錐鏡に投影される上記筒内面の観察部位に、該観察部位で正反射されても上記円錐鏡に入射しない方向から光を照射する照射部と、
該照射部から照射され、上記観察部位以外の上記筒内面に向かう光を遮断する遮光板と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の筒内面観察装置。
【請求項３】
上記反射防止板が上記円錐鏡の台座から外周方向に突出して形成され、その反射防止板と上記台座との境界が、上記筒の内面に正反射されて上記円錐鏡に投影される範囲の外側に配設されることを特徴とする請求項１または２記載の筒内面観察装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒の内面を観察する筒内面観察装置に関し、詳しくは、筒内面に光を照射する光照射手段と、該光照射手段から照射され上記筒内面で反射された光を投影する投影手段と、を備えた筒内面観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の筒内面観察装置としては、例えば、特開平２−９５２０５号公報に記載のものが知られている。この公報に記載の筒内面観察装置は、筒内に挿入可能な中空円筒と、その中空円筒の先端に設けられ、頂点をその中空円筒の中空部に向けた円錐鏡とを投影手段として備え、光源からの光を上記中空円筒の外周に沿って伝播させ、上記円錐鏡の周囲から光を放つ光ファイバからなるライトガイドを光照射手段として備えている。
【０００３】
このように構成された筒内面観察装置では、筒内面に傷や巣などの凹凸のある欠陥が有るとき、ライトガイドを介して円筒内面に光を照射するとその欠陥に陰影ができる。また、円錐鏡は筒内面からの光を反射して上記中空円筒の中空部を通過させるので、筒内面を上記中空円筒の基端から観察することができる。そこで、上記中空円筒の基端側から筒内面を観察すれば、陰影の有無に基づいて欠陥を検出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種の筒内面観察装置では、筒内面からの反射光を、それが筒内面で正反射されたものであるか乱反射されたものであるかに関わらず、全ての光を上記中空円筒の中空部を通って反射している。このため、筒内面の変色などの影響を受け易く、単なる変色を欠陥の陰影と誤認してしまう場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、筒内面の変色の影響を受けることなく欠陥を良好に検出することのできる筒内面観察装置を提供することを目的としてなされた。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、
光照射手段と投影手段とを備え、有底の筒内面を観察可能な筒内面観察装置において、
上記投影手段が、
上記筒内に挿入可能な中空円筒と、
該中空円筒の先端に設けられ、頂点を上記中空円筒の中空部に向けた円錐鏡とを備え、
上記筒内面で正反射された光を投影せず、上記筒内面で乱反射された光のみを投影し、
更に、上記光照射手段から照射され上記筒の底面で反射された光が、上記投影手段に入射するのを防止する反射防止板を備え、かつ、該反射防止板の外周が、上記筒の内面に正反射されて上記円錐鏡に投影される範囲の外側に配設されることを特徴としている。
【０００７】
このように構成された本発明では、中空円筒の基端から観察したとき、円錐鏡には筒内面が投影される。筒内面が滑らかであれば、筒内面の変色の有無に関わらず、筒内面は照射された光を正反射し、筒内面に欠陥があればその部分で光を乱反射する。このため、円錐鏡に投影された画像は、欠陥のある部分で明るくなる。また、乱反射の大きさは筒内面の変色などの影響を受けにくい。従って、本発明では、変色などの影響を受けることなく欠陥を良好に検出することができる。
また、反射防止板は、光照射手段から照射され筒の底面で反射された光が、投影手段に入射するのを防止する。しかも、反射防止板の外周は、上記筒の内面に正反射されて円錐鏡に投影される範囲の外側に配設されているので、反射防止板の外周で反射された光も円錐鏡に投影されない。従って、本発明では、投影手段には筒内面で乱反射された光のみを良好に投影することができ、一層正確に欠陥を検出することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、
上記光照射手段が、
上記中空円筒の基端から観察したとき上記円錐鏡に投影される上記筒内面の観察部位に、該観察部位で正反射されても上記円錐鏡に入射しない方向から光を照射する照射部と、
該照射部から照射され、上記観察部位以外の上記筒内面に向かう光を遮断する遮光板と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明では、光照射手段の照射部が、中空円筒の基端から観察したとき円錐鏡に投影される観察部位に、その観察部位で正反射されても上記円錐鏡に入射しない方向から光を照射するので、円錐鏡には、筒内面で乱反射された光のみが投影される。また、遮光板は、照射部からの光が上記観察部位以外に照射されるのを防止する。この遮光板がないと、上記観察部位以外に照射された光が多重反射された後、上記円錐鏡に投影される可能性があるが、本発明ではこのような事態を防止することができる。
【００１０】
従って、本発明では、円錐鏡には筒内面で乱反射された光のみを良好に投影することができ、請求項１記載の発明の効果に加えて、一層正確に欠陥を検出することができるといった効果が生じる。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成に加え、
上記反射防止板が上記円錐鏡の台座から外周方向に突出して形成され、その反射防止板と上記台座との境界が、上記筒の内面に正反射されて上記円錐鏡に投影される範囲の外側に配設されることを特徴としている。このため、反射防止板と上記台座との境界で反射された光は上記投影手段に入射しない。
【００１１】
従って、本発明では、投影手段には筒内面で乱反射された光のみを良好に投影することができ、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、一層正確に欠陥を検出することができるといった効果が生じる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１は本発明が適用された筒内面観察装置１の構成を表す説明図である。なお、筒内面観察装置１は、例えば、油圧回路でポンプ，シリンダなどを構成する金属製の円筒３の内部を観察するためのものである。
【００１３】
図１に示すように、筒内面観察装置１は、円筒３（図２）に挿入可能な内視鏡５と、その内視鏡５に設けた後述のＣＣＤカメラ７の撮影画像を処理する画像処理装置９と、内視鏡５に設けた後述のライトガイド１１に光を供給する光源１３とを備えている。
【００１４】
内視鏡５は、円筒３に挿入可能な中空円筒状のスコープ本体１５と、そのスコープ本体１５の外周に沿って光ファイバにより構成されたライトガイド１１と、スコープ本体１５の下端（先端）にガラスパイプ１７，台座１９を介して固定されたコーンミラー２１とを備えている。なお、コーンミラー２１は、頂点２１ａ（図２）をスコープ本体１５の中空部１５ａに向けた略円錐状に構成され、その円錐の頂角は鋭角となっている。また、中空部１５ａには凸レンズ３１が配設され、スコープ本体１５の上端には、コーンミラー２１に投影された映像を中空部１５ａを通して撮影する前述のＣＣＤカメラ７が固定されている。
【００１５】
次に、図２に示すように、スコープ本体１５の下端はライトガイド１１の周囲で下方に突出して、円筒状の遮光板３３を形成している。また、ガラスパイプ１７の外周にも、その外周に沿った円筒状の円筒部３５ａと、外周方向に突出した鍔部３５ｂとを有する遮光板３５が設けられている。更に、台座１９の下端は外周方向に鍔状に突出して、反射防止板３７を形成している。なお、スコープ本体１５、遮光板３３，３５、および反射防止板３７の表面は、それぞれ艶消し黒の塗料が全面に塗布され、それらの部材が光を反射しないようにされている。
【００１６】
ここで、遮光板３３，３５、および反射防止板３７の大きさについて説明する。図２に示すように、ＣＣＤカメラ７で観察したとき、コーンミラー２１には、円筒３の内面３ａの内、ａ−ｂで示される幅の観察部位Ｋが投影される。遮光板３３の下端Ａは、ライトガイド１１先端の外周ａ′および観察部位上端ａと同一直線上に配設される。また、遮光板３５の鍔部３５ｂの外周Ｂは、ライトガイド１１先端の内周ｂ′および観察部位下端ｂと同一直線上に配設される。このため、ライトガイド１１先端から照射された光は、観察部位Ｋのみに照射される。
【００１７】
また、遮光板３５の円筒部３５ａの下端Ｃは、コーンミラー２１の頂点２１ａおよび観察部位上端ａと略同一直線上に配設される。このため、観察部位Ｋより上方の内面３ａで反射された光がコーンミラー２１に入射するのを防止することができる。
【００１８】
反射防止板３７は、その外周ｄと、反射防止板３７と台座１９との境界ｄ′が、内面３ａに正反射されてコーンミラー２１に投影される範囲Ｄ、すなわち、ａ−ｂで示される観察部位Ｋに対してコーンミラー２１の視野角の正反射領域となる四角形ａｂｅｆの外側に配設されるよう、反射防止板３７は充分な大きさを有している。このため、反射防止板３７は、外周ｄ、境界ｄ′で反射された光がコーンミラー２１に投影されるのも防止しつつ、円筒３の底面３ｂで反射された光がコーンミラー２１に入射するのを防ぐことができる。なお、図２には、円筒３の内面３ａに投影された反射防止板３７の虚像を二点鎖線で示している。
【００１９】
このように構成された筒内面観察装置１では、光源１３が発光すると、その光はライトガイド１１を伝播され、円筒３の内面３ａの観察部位Ｋに照射される。ライトガイド１１は、内面３ａの観察部位Ｋに、その観察部位Ｋで正反射されてもコーンミラー２１に入射しない方向から光を照射するので、コーンミラー２１には、観察部位Ｋで乱反射された光のみが投影され、これがＣＣＤカメラ７によって観測される。ＣＣＤカメラ７が観測した画像は、データとして画像処理装置９に送られ、その画像処理装置９は、ディスプレイ９ａに上記画像を表示したり、欠陥の有無、延いては円筒３の良否を判断したりする。
【００２０】
ここで、内面３ａが滑らかであれば、内面３ａの変色の有無に関わらず、内面３ａは照射された光を正反射し、内面３ａに欠陥があればその部分で光を乱反射する。このため、ＣＣＤカメラ７で観測された画像は欠陥のある部分で明るくなる。また、乱反射の大きさは内面３ａの変色の有無などの影響を受けにくい。従って、筒内面観察装置１では、変色などの影響を受けることなく欠陥を良好に検出することができる。
【００２１】
また、遮光板３３および遮光板３５の鍔部３５ｂは、ライトガイド１１からの光が観察部位Ｋ以外に照射されるのを防止する。この遮光板３３，３５がないと、観察部位Ｋ以外に照射された光が多重反射された後、コーンミラー２１に投影される可能性があるが、内視鏡５ではこのような事態を防止することができる。従って、コーンミラー２１には内面３ａで乱反射された光のみを良好に投影することができ、一層正確に欠陥を検出することができる。
【００２２】
更に、遮光板３５の円筒部３５ａは観察部位Ｋより上方の内面３ａで反射された光がコーンミラー２１に入射するのを防止し、反射防止板３７は、円筒３の底面３ｂで反射された光がコーンミラー２１に入射するのを防止する。このため、より一層正確に欠陥を検出することができる。
【００２３】
また更に、コーンミラー２１の頂角は鋭角となっているので、観察部位Ｋはコーンミラー２１よりも下方に配設される。従って、有底の円筒３の内面３ａをその底面３ｂ近傍まで容易に観測することができる。また、コーンミラー２１の頂角は、観察部位Ｋからコーンミラー２１を介してＣＣＤカメラ７に結像する光線の入射角が、ガラスパイプ１７の臨界角を越えないように設定されている。このため、上記光線がガラスパイプ１７に正反射されることなく、良好に欠陥を検出することができる。なお、上記実施例において、コーンミラー２１が円錐鏡に、スコープ本体１５が中空円筒に、ライトガイド１１の先端が照射部に、それぞれ相当する。
【００２４】
次に、図３は、本発明の参考例の筒内面観察装置５１の構成を表す説明図である。この筒内面観察装置５１では、内視鏡５５に、前述の例と同様にＣＣＤカメラ７、画像処理装置９、および光源１３が接続されている。光源１３が発生した光は、スコープ本体５７の外周に沿って設けたライトガイド５９を伝播され、その先端から円筒３の内面３ａに照射される。スコープ本体５７は中空円筒状に構成され、その中空部５７ａの下端に魚眼レンズ６１が配設されている。また、中空部５７ａには、凸レンズ６３が設けられている。
【００２５】
更に、スコープ本体５７の下方には、頂点６５ａを魚眼レンズ６１に向けた円錐状の反射防止板６５が設けられ、この反射防止板６５は、長尺板状のステー６７によりスコープ本体５７の下方に支持されている。なお、スコープ本体５７、ステー６７、および反射防止板６５の表面には、艶消し黒の塗料が全面に塗布されている。
【００２６】
ここで、ライトガイド５９の先端は、魚眼レンズ６１の集光範囲Ｅの背後に配設されている。このため、ライトガイド５９の先端から照射され内面３ａで正反射された光は魚眼レンズ６１には入射せず、魚眼レンズ６１には内面３ａで乱反射された光のみが投影される。従って、筒内面観察装置５１では、前述の筒内面観察装置１と同様に、内面３ａの変色などの影響を受けることなく、良好に欠陥を検出することができる。また、反射防止板６５は底面３ｂからの反射光が魚眼レンズ６１に入射するのを防止するので、一層良好に欠陥を検出することができる。更に、反射防止板６５は円錐形に構成されているので、反射防止板６５で反射された光（艶消し黒に塗装されているためほぼ皆無であるが）が魚眼レンズ６１に入射することもなく、きわめて良好に欠陥を検出することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で実施することができる。例えば、コーンミラー２１は内面３ａの一部のみを投影しているが、内面３ａのほぼ全体を投影するようにしてもよい。コーンミラー２１のように内面３ａの一部しか投影することができない場合、内視鏡５または円筒３を一軸のステージに固定して、内面３ａを等間隔に分割して観察を行うことにより、精度のよい欠陥検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された筒内面観察装置の構成を表す説明図である。
【図２】その筒内面観察装置のコーンミラー近傍の構成を表す説明図である。
【図３】本発明の参考例の筒内面観察装置の構成を表す説明図である。
【符号の説明】
１，５１…筒内面観察装置  ３…円筒                    ５，５５…内視鏡
７…ＣＣＤカメラ          ９…画像処理装置      １１，５９…ライトガイド
１３…光源                  １５，５７…スコープ本体    ２１…コーンミラー
３３，３５…遮光板        ３７，６５…反射防止板      ６１…魚眼レンズ
【図１】
0003591080.tif 000002
【図２】
0003591080.tif 000003
【図３】
0003591080.tif 000004