(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置に使用される部品であり、内径寸法よりも深さ寸法の方が大きい有底の深穴が形成された部品を検査対象とする検査方法であって、
検査光を射出する面光源と、前記面光源から射出される検査光の光軸上であり、前記検査対象と前記面光源との間に設けられるレンズと、前記面光源及び前記レンズの間、又は、前記レンズ及び前記検査対象の間に設けられる第１絞りと、を備えた検査装置を用いており、
前記面光源及び前記レンズの前記検査対象に対する位置を、前記面光源の結像する結像面が前記深穴の底部近傍にあるように設定する結像位置設定ステップと、
結像面の各点における検査光の照射立体角の大きさを前記第１絞りにより調節する照射立体角大きさ調節ステップと、
前記結像面の外縁部に入射する検査光で規定される照射立体角の中心軸が、前記光軸に対して平行となる、又は、光軸からずれるとともに所定量だけ傾くように、前記第１絞りの前記レンズに対する位置を設定する照射立体角傾き調節ステップと、を備えたことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記深穴の開口部における前記検査光の光束径が、前記深穴の内径寸法よりも小さくなるように前記第１絞りの絞り径を設定する第１絞り−絞り径調節ステップを更に備えた請求項１記載の検査方法。
【請求項３】
前記面光源の近傍に第２絞りを設け、前記結像面の直径寸法が前記深穴の底部における内径寸法の大きさと略同じになるように前記第２絞りの絞り量を調節する第２絞り量調節ステップを更に備えた請求項１記載の検査方法。
【請求項４】
燃料噴射装置に使用される部品であり、内径寸法よりも深さ寸法の方が大きい有底の深穴が形成された部品を検査対象とする検査装置であって、
検査光を射出する面光源と、
前記面光源から射出される検査光の光軸上であり、前記検査対象と前記面光源との間に設けられるレンズと、
前記面光源及び前記レンズの間、又は、前記レンズ及び前記検査対象の間に設けられる第１絞りと、
前記検査光が前記検査対象において反射した光である反射光を撮像するための撮像装置と、を備え、
前記面光源及び前記レンズの前記検査対象に対する位置が、前記面光源の結像する結像面が前記深穴の底部近傍にあるように設定されており、
前記第１絞りによって結像面の各点における検査光の照射立体角の大きさが所定の大きさに調節されており、
前記結像面の外縁部に入射する検査光で規定される照射立体角の中心軸が、前記光軸に対して平行となる、又は、光軸からずれるとともに所定量だけ傾くように、前記第１絞りの前記レンズに対する位置が設定されることを特徴とする検査装置。
【請求項５】
前記深穴の開口部における前記検査光の光束径が、前記深穴の開口部における内径寸法よりも小さくなるように前記第１絞りの絞り径が設定されている請求項４記載の検査装置。
【請求項６】
前記第１絞りの位置が、前記照射立体角の中心軸と前記光軸のなす角と、前記面光源が前記レンズにより結像される前記結像面の倍率に基づいて設定される請求項４又は５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記結像面の直径寸法が前記検査対象の深穴の底部における内径寸法と略同じになるように設定されている請求項４乃至６いずれかに記載の検査装置。
【請求項８】
前記面光源から射出される検査光の射出面積を調節する第２絞りが、前記面光源の近傍に設けられている請求項４乃至７いずれかに記載の検査装置。
【請求項９】
前記検査対象と、前記撮像装置との間に第３絞りが、更に設けられている請求項４乃至８いずれかに記載の検査装置。
【請求項１０】
前記第３絞りと、前記撮像装置との間に第４絞りが、更に設けられている請求項９記載の検査装置。
【請求項１１】
前記面光源から射出された検査光を前記検査対象へ反射するとともに、前記検査対象からの反射光を透過するように配置されたハーフミラーを更に備え、
前記検査光が前記光源から前記検査対象に至るまでの光路である照射光路と、少なくとも前記検査対象から前記ハーフミラーに至るまでの光路を含む反射光路と、が重複している部分に前記第３絞りが配置されている請求項９又は１０記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置に使用される内径寸法よりも深さ寸法の方が大きい深穴が形成された部品の検査を行うための検査方法及び検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば図１１に示すようなエンジンの一部を構成する燃料噴射装置において使用される部品の１つである噴射ノズルＷには、内径寸法よりも深さ寸法の方が大きい深穴Ｗ１が形成されており、その深穴Ｗ１の底部Ｗ２は、先端側が窄まっていく概略円錐形状に形成されている。そして、前記底部の開口側においては概略切頭円錐の側面形状を有するバルブシート面が形成されているとともに、前記バルブシート面よりも先端側に突出して形成された最奥部には外部へと貫通する微小な燃料噴射孔が深穴の軸方向に対して斜めに複数形成されている。この深穴の底部に形成されているバルブシート面や燃料噴射孔が設計通りに形成されているかどうかを検査する場合、従来は深穴の開口側から内視鏡を挿入し、深穴の底部における燃料噴射孔の形成状態を直接観察するようにしている。
【０００３】
ところで、このように内視鏡を用いて検査を行う場合、深穴に内視鏡を挿入し、検査を行い、深穴から内視鏡を取り出すといった手順が必要となり、検査に非常に時間がかかる。
【０００４】
このような問題を解決するためには、撮像する方向と、検査対象を照明する方向とを一致させた同軸照明を用いて、深穴の内部へと検査光を照射し、底部において検査光が反射された反射光を撮像する事等が考えられる。
【０００５】
このような検査に用いられる同軸照明の一例としては、例えば、特許文献１に示されるようなものが挙げられる。この同軸照明は、水平方向に検査光を射出する光源と、前記検査対象と、当該検査対象の上方に設けられた撮像装置との間において傾けて設けられており、前記検査光を前記検査対象へと反射するとともに、前記検査対象からの反射光は撮像装置側へと透過するように配置されたハーフミラーと、を備えたものがある。
【０００６】
しかしながら、上述したような検査装置を用いてもバルブシート面や燃料噴射孔等が形成された深穴の底部の検査を精度よく行うことは難しい。より具体的には、前記光源から平行光を前記深穴の内部に導入しようとしても、前記深穴の内部だけに検査光を十分な強度や光量で照射する事は難しく、図１２（ａ）に示すように、深穴の開口周辺と深穴の底部からの反射光がともに撮像されてしまい、検査したい底部だけを光らせることができない。このように検査したい場所以外も光ってしまうと、画像中におけるＳ／Ｎ比が低下してしまうため、バルブシート面や燃料噴射孔等が正常に形成されているかどうかを精度よく判別する事が難しい。また、レンズ等により集光した検査光を深穴の底部に導入した場合でも、形状によっては底部からの反射光の一部が深穴の側面においてさらに反射され迷光となる場合がある。すると、図１２（ｂ）に示すように、深穴の底部だけが撮像できたとしてもぼんやりした画像となってしまいやはり底部の検査を精度よく行えない。いいかえると、従来の検査方法及び検査装置では、深穴の底部に形成されているバルブシート面や燃料噴射孔等を撮像できたとしても、画像中における明暗差が小さいために正常か異常かを判別することがうまくできていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２６１８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述したような課題を鑑みてなされたものであり、前述したような燃料噴射装置に形成された深穴の底部をマシンビジョン等により高速でしかも精度よく検査することができるが検査方法及び検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の検査方法は、燃料噴射装置に使用される部品であり、内径寸法よりも深さ寸法の方が大きい有底の深穴が形成された部品を検査対象とする検査方法であって、検査光を射出する面光源と、前記面光源から射出される検査光の光軸上であり、前記検査対象と前記面光源との間に設けられるレンズと、前記面光源及び前記レンズの間、又は、前記レンズ及び前記検査対象の間に設けられる第１絞りと、を備えた検査装置を用いており、前記面光源及び前記レンズの前記検査対象に対する位置を、前記面光源の結像する結像面が前記深穴の底部近傍にあるように設定する結像位置設定ステップと、前記結像面の外縁部に入射する検査光で規定される照射立体角の中心軸が、前記光軸に対して平行となる、又は、光軸からずれるとともに所定量だけ傾くように、前記第１絞りの前記レンズに対する位置を設定する照射立体角傾き調節ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の検査装置は、燃料噴射装置に使用される部品であり、内径寸法よりも深さ寸法の方が大きい有底の深穴が形成された部品を検査対象とする検査装置であって、検査光を射出する面光源と、前記面光源から射出される検査光の光軸上であり、前記検査対象と前記面光源との間に設けられるレンズと、前記面光源及び前記レンズの間、又は、前記レンズ及び前記検査対象の間に設けられる第１絞りと、前記検査光が前記検査対象において反射した光である反射光を撮像するための撮像装置と、を備え、前記面光源及び前記レンズの前記検査対象に対する位置が、前記面光源の結像する結像面が前記深穴の底部近傍にあるように設定されており、前記結像面の外縁部に入射する検査光で規定される照射立体角の中心軸が、前記光軸に対して平行となる、又は、光軸からずれるとともに所定量だけ傾くように、前記第１絞りの前記レンズに対する位置が設定されることを特徴とする。
【００１１】
このようなものであれば、前記面光源から射出された検査光が、前記深穴の底部において結像して結像面が形成されるように構成されているとともに、前記面光源及び前記レンズの間、又は、前記レンズ及び前記検査対象の間に前記第１絞りが設けられているので、前記第１絞りの絞り量を調節するだけで、前記結像面の各点における検査光の照射立体角の大きさを均一に制御することができる。従って、前記深穴の底部において検出すべき欠陥等に適した照射立体角にすることができるので、例えば、前記深穴の底部からの反射光の立体角について欠陥があった場合には撮像装置の観察立体角からすぐに外れるように設定することができ、撮像された画像における欠陥の有無による明暗差を従来よりも大きくすることができる。
【００１２】
つまり、本発明の検査方法及び検査装置であれば、前記深穴の底部の各点において検査光の照射立体角の大きさを均一に制御することができるので、従来撮像された画像からは判別しにくかった欠陥等についても好適に検出できるようになる。
【００１３】
また、前記面光源及び前記レンズの前記検査対象に対する位置が、前記面光源の結像する結像面が前記深穴の底部の近傍にあるように設定されているので、前記面光源から射出された検査光を収束させて前記深穴の底部に導入することができる。
【００１４】
さらに、前記第１絞りの前記レンズに対する位置を前記結像面の外縁部に入射する検査光で規定される照射立体角の中心軸が、前記光軸に対して平行となる、又は、光軸からずれるとともに所定量だけ傾くように配置しているので、検査対象の各点に照射されている検査光の照射立体角を底部に形成されている燃料噴射孔等の検出に適した傾き具合にすることができる。
【００１５】
これらのことから本発明であれば検査光の照射範囲と、照射立体角を独立に調節することができるので、例えば、深穴の底部においてに発生する欠陥や、底部の大きさや形状特性に合わせて検査光の照射範囲を設定するとともに、検査光の照射立体角を小さく調節することもできる。従って、検査対象で検査光が反射されて生じる反射光の立体角も小さくでき、欠陥などの特徴点により反射光の反射方向がわずかにしか変化しなかったとしても、反射光の立体角が小さいため、撮像装置の観察立体角から反射光の立体角の大部分がはずれることになり、明暗差として欠陥などの特徴点等を検出しやすい。
【００１６】
若しくは、照射立体角と観察立体角の包含関係を調節することにより、明暗差等が或る一定の程度以上の点のみを選択的に抽出し、他を検出しないようにすることも可能となる。
【００１７】
前記深穴の開口部周辺において検査光が反射されるのを防ぎ、画像全体におけるＳ／Ｎ比を向上させやすくするには、前記深穴の開口部における前記検査光の光束径が、前記深穴の開口部における内径寸法よりも小さくなるように前記第１絞りの絞り径が設定されていればよい。
【００１８】
検査対象である燃料噴射装置用の部品に形成された深穴の底部の検査に適した照射立体角の傾き分布と、照射立体角の大きさに調節するには、前記第１絞りの位置が、前記照射立体角の中心軸と前記光軸のなす角と、前記面光源が前記レンズにより結像される前記結像面の倍率に基づいて設定されるものであればよい。このようなものであれば、観察系に使用する観察光学系の特性に合わせ、撮像画像が均一になるように、照射立体角の傾きを容易に調節することが可能となる。
【００１９】
前記検査対象において、前記深穴の開口周辺からの反射光を可及的に低減することができ、検査の精度を向上させられるようにするには、前記結像面の直径寸法が前記検査対象の深穴の底部における内径寸法と略同じになるように設定されていればよい。
【００２０】
前記検査対象に照射される検査光の照射範囲を適宜調節できるようにして、検査対象ごとに合わせて調整を前記第１絞りで行いやすくするには、前記面光源から射出される検査光の射出面積を調節する第２絞りが、前記光源の近傍に設けられているものであればよい。
【００２１】
深穴の底部以外からの検査光の反射等により生じる迷光が撮像装置により撮像されるのを防ぎやすくするとともに、深入射角度が大きく、深穴の開口部で遮光されて深穴の底部に入射できない検査光の成分をカットして開口部周辺が光るのを防ぐには、前記検査対象と、前記検査対象を撮像する撮像装置との間に第３絞りが、更に設けられているものであればよい。
【００２２】
反射光の持つ立体角と反射方向の変化によって所望の明暗差を得るには、これを観察する観察立体角をより精密に調節できるようにするには、前記第３絞りと、前記撮像装置との間に第４絞りが、更に設けられているものであればよい。
【００２３】
前記第３絞りによって照射立体角及び観察立体角の両方の調節を同時に行えるようにするには、前記光源から射出された検査光を前記検査対象へ反射するとともに、前記検査対象からの反射光を透過するように配置されたハーフミラーを更に備え、前記検査光が前記光源から前記検査対象に至るまでの光路である照射光路と、少なくとも前記検査対象から前記ハーフミラーに至るまでの光路を含む反射光路と、が重複している部分に前記第３絞りが配置されているものであればよい。
【発明の効果】
【００２４】
このように本発明の検査装置及び検査用照明方法によれば、前記検査対象である燃料噴射装置に用いられる部品に形成された深穴の底部の各点に照射される検査光の照射立体角の大きさを前記第１絞りにより均一に調節することができ、前記検査対象からの反射光の立体角も適宜変更することができる。従って、例えば深穴の底部に形成されているバルブシート面や燃料噴射孔のような従来であれば撮像画像において明暗差が表れにくかったものであっても、反射光の立体角と撮像装置等の観察立体角との包含関係を最適化できることにより、明暗差を生じさせることができるようになる。さらに、照射立体角の制御とは独立して検査対象に照射される検査光の照射範囲も適宜設定することができる。つまり、検査光の照射範囲と照射範囲における各点での照射立体角を独立に制御することができるので、従来では検査の難しかった対象や欠陥でもマシンビジョン等により容易に検出する事が可能となる。
【００２５】
従って、深穴の内部に内視鏡を挿入する等といった直接的な方法で検査を行わなくても精度よく検査を行うことができ、しかも、高速での検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態における検査装置の外観を示す模式的斜視図。
【図２】第１実施形態における検査装置の模式的断面図。
【図３】第１実施形態における検査装置の光路を簡略化して示す模式図。
【図４】第１実施形態における検査装置により結像面に形成される照射立体角の形状について示す模式図。
【図５】第１実施形態における第１絞りによる光束径の調節について示す模式図。
【図６】第１実施形態における深穴への検査光の入射態様及び底部の各点に形成される照射立体角について示す模式図。
【図７】第１実施形態における深穴から外側へと射出される反射光の射出態様及び底部の各点に形成される反射光の立体角について示す模式図。
【図８】第１実施形態における第１絞りによる照射立体角の大きさの変化について示す模式図。
【図９】第１実施形態における反射光の立体角を調節できることにより、欠陥を発見しやすくなる原理について示す模式図。
【図１０】第１実施形態における噴射バルブの深穴の底部を撮像した場合の撮像結果。
【図１１】燃料噴射装置に使用される内径寸法よりも深さ寸法の方が大きい深穴を有した部品の一例である噴射ノズルの形状を示す模式図。
【図１２】従来の撮像方法による噴射ノズルに形成された深穴の底部の撮像結果。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の第１実施形態について説明する。
【００２８】
第１実施形態の検査装置１００は、撮像装置Ｃにより検査対象を撮像する方向と、検査対象を照明する方向とが一致している、いわゆる、同軸照明を用いたものであり、検査対象の欠陥が撮像装置Ｃにより撮像された画像中に明暗差として現れるようにするために用いられるものである。
【００２９】
ここで、検査対象はエンジンに用いられる燃料噴射装置に使用される部品であり、内径寸法よりも深さ寸法の方が大きい有底の深穴が形成された部品である噴射ノズルＷである。また、噴射ノズルＷにおける欠陥などの特徴点とは、例えば、表面の傷や、外観の形状、穴の有無等多岐に亘る不具合やその他の特徴量を含むものである。本第１実施形態では、噴射ノズルＷは、縦断面が概略Ｔ字状の金属製のものであり、その中心軸を通って内径寸法よりも深さ寸法の方が大きい有底の深穴Ｗ１が形成されたものである。さらに前記深穴Ｗ１の底部Ｗ２にはバルブシート面や外側へと貫通する複数の燃料噴射孔等が形成されており、本第１実施形態の検査装置は、底部Ｗ２が規定通りに形成されているか否かを撮像された画像に基づいて検査するようにしてある。なお、本第１実施形態は、噴射ノズルＷの深穴Ｗ１の底部Ｗ２を検査するものであるが、検査対象としては噴射ノズルＷに限られるものではない。燃料噴射装置に使用される部品であって、その他の有底深穴が形成された部品の深穴底部の検査を行うのに用いても構わない。具体的な検査対象としては、蓄圧容器としてのコモンレールや、燃料噴射弁の構成部品等の所定の深穴を有する部品が例示される。
【００３０】
前記検査装置１００は、図１の斜視図、及び図２の断面図に示すように概略Ｌ字状の筐体を有するものであり、その内部に、検査光を光源１から噴射ノズルＷに照射する照射光路Ｌ１と、噴射ノズルＷからの反射光が撮像装置Ｃに至るまでの反射光路Ｌ２と、を形成してある。より具体的には、水平方向に延びる第１筒状体９１と、上下方向に延びる第２筒状体９２と、がそれぞれ箱体９３に接続してあり、上下方向に延びる第２筒状体９２の上面開口側に撮像装置Ｃが取り付けられ、前記箱体９３の下面開口に噴射ノズルＷが配置されるものである。この噴射ノズルＷは、例えば搬送ロボット等により適宜位置決めされる。
【００３１】
図２の断面図、図３の簡略化した光路図に示すように前記照射光路Ｌ１はＬ字状に形成されており、水平方向に検査光が進む第１光路Ｌ１１と、反射されて下向きに進む第２光路Ｌ１２とから構成してある。
【００３２】
前記第１光路Ｌ１１上には、検査光が進む順番に、検査光を射出する光源１と、前記光源１の近傍に設けられた第２絞り３２と、前記光源１から射出された検査光を集光するレンズ２と、前記レンズ２の光入射側近傍に設けられた第１絞り３１と、前記検査光を下方へと反射するように前記反射光路Ｌ２及び照射光路Ｌ１に対して傾けて設けられたハーフミラー４と、が配置してある。さらに前記第２光路Ｌ１２上には、前記ハーフミラー４で反射された検査光が通過する第３絞り３３が設けてある。そして、前記第３絞り３３を前記箱体９３内部から通過した検査光は、前記噴射ノズルＷの深穴Ｗ１の内部へと導入され、深穴Ｗ１の底部Ｗ２へと照射される。
【００３３】
また、前記反射光路Ｌ２上には、噴射ノズルＷから反射される反射光の進む順番に、前述した第３絞り３３と、前記ハーフミラー４と、前記箱体９３の上面に取り付けられた第４絞り３４とが、前記撮像装置Ｃまでに設けられている。つまり、前記ハーフミラー４と、前記第３絞り３３は、前記照射光路Ｌ１と前記反射光路Ｌ２の重なっている部分に配置されていることになる。なお、前述してきた第１絞り３１、第２絞り３２、第３絞り３３、第４絞り３４はそれぞれ可変絞りであり、適宜その絞り量を変更することができる。また、使用態様に応じては絞り量の固定された固定絞りであっても構わない。
【００３４】
以下では各部材の配置や構成について詳述する。
【００３５】
前記面光源１は、例えばチップ型ＬＥＤ等により光射出面１１が形成されたものであり、外側に向けて放熱用の放熱フィン１２が吐出してある。また、この図２の断面図に示すように前記面光源１は、第１筒状体９１内を軸方向に進退可能に取り付けられており、検査光の照射開始位置を調整できるようにしてある。すなわち、後述する第１絞り３１による照射立体角の制御とは独立して、前記面光源１、前記レンズ２、前記噴射ノズルＷの位置関係を変更することで、前記噴射ノズルＷの深穴Ｗ１の底部Ｗ２における検査光の照射範囲を制御することができる。
【００３６】
前記第２絞り３２は、前記面光源１の光射出面１１の近傍に設けられており、その絞り量を調節することで、前記面光源１の検査光の照射面積を変更し、前記噴射ノズルＷにおける検査光の照射範囲を変更することができる。すなわち、前記第２絞り３２は、均等拡散放射される光源面の大きさそのものを可変とすることで検査光の射出面積を調節する。
【００３７】
前記レンズ２は、前記箱体９３の側面開口部に取り付けられており、前記光源の結像する位置である結像面が、前記噴射ノズルＷの深穴Ｗ１の底部Ｗ２位置するように配置してある。
【００３８】
前記第１絞り３１は、前記レンズ２の光入射側に設けてあり、前記レンズ２により深穴Ｗ１の底部Ｗ２の各点に対して集光されている検査光について等しく照射立体角を調節するためのものである。すなわち、この第１絞りの絞り量を変更することで、図４の模式図に示すように前記レンズ２の口径により決定される最大照射立体角よりも小さい照射立体角であれば任意の照射立体角で前記噴射ノズルＷに検査光を照射することができる。
【００３９】
前記ハーフミラー４は、概略正方形状の枠体４１により支持された円形状の薄肉のものである。このようなハーフミラー４を用いることで、ハーフミラー４の反射又は透過が起こる部分を薄く形成することができ、前記噴射ノズルＷからの反射光がハーフミラー４を透過する際に、生じる微小な屈折等による撮像の誤差を最小限にすることができる。
【００４０】
前記第３絞り３３は、前記箱体９３の下面開口部に取り付けられたものであり、前記ハーフミラー４と前記噴射ノズルＷとの間に配置してある。この第３絞り３３により、前記第１絞り３１で決定された照射立体角からさらに微調整を行うことができる。また、前記第３絞り３３は、自身を通過した検査光が前記噴射ノズルＷで反射されて反射光となった際に、迷光となったものが検査装置１００内に侵入するのも防ぐことができる。さらに、この絞りによって、照射立体角と観察立体角を精密に同軸上で同じ大きさとすることが出来、反射光の傾き変動を前記撮像装置Ｃにより観察される観察光の濃淡情報として変換する際のその感度特性と濃淡プロファイルを変化させることが可能となる。
【００４１】
前記第４絞り３４は、前記箱体９３の上面開口部に取り付けられたものであり、前記ハーフミラー４と、前記撮像装置Ｃとの間に配置してある。この第４絞り３４は、前記撮像装置Ｃに入射する前記反射光を観察する観察立体角をさらに調節するためのものである。また、前記第２筒状体９２は、伸縮可能に取り付けられており、前記第４絞り３４と前記撮像装置Ｃとの離間距離を調節できるようにしてある。これによって、反射光の傾き変動に対する濃淡プロファイルを更に精密に最適化することが可能になる。
【００４２】
このように構成された検査装置１００における、検査光の照射立体角、及び、結像面における検査光の照射立体角の傾き分布について定性的に説明する。以下の説明で用いる図４、図５については説明の便宜上、第３絞り３３については省略表記を行っているが、第３絞り３３が存在していたとしても略同様の現象が生じる。
【００４３】
図４に面光源１の各点から射出される検査光が結像面においてどのように照射立体角が形成されているか、及び、各照射立体角の傾き分布を示す。図４から明らかなように、第１絞り３１がレンズ２の焦点よりも内側に配置してある場合、結像面の外縁部に入射する検査光により形成される照射立体角は、光軸ＬＸ側から外縁側へと傾いて形成される。この照射立体角の傾きと、前記第１絞りの位置との関係については後述する。第１実施形態では、前記深穴Ｗ１の底部Ｗ２が開口側から視た場合に凹面となっているので、その底部Ｗ２の形状に合わせて、各検査光が底部Ｗ２の各点に対して規定される法線に沿って入射するように、前記第１絞り３１の位置をレンズ２の焦点の内側にしてある。
【００４４】
次に第１絞り３１の絞り径の設定について説明する。図５（ａ）に示すように、第１絞り３１の絞り径を大きくし過ぎると、噴射ノズルＷの開口周辺Ｗ３にも検査光が照射されることになる。このような場合、開口周辺Ｗ３からの反射光が撮像装置Ｃにより撮像されてしまい、検査対象である底部Ｗ２とのコントラストが小さくなってしまい、検査精度が低下する。このため、本第１実施形態においては図５（ｂ）に示すように開口周辺Ｗ３における検査光の光束径が深穴Ｗ１の内径寸法と略同じになるように、第１絞り３１の絞り径を調節してある。
【００４５】
これらのように第１絞り３１の位置及び絞り径を設定してあると、深穴Ｗ１内への検査光の入射状態を示す図６（ａ）及び、底部Ｗ２周辺を拡大した図６（ｂ）に示すように底部Ｗ２の各点で規定される法線に沿って照射立体角が形成される。従って、底部Ｗ２において検査光が反射された光である反射光は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように検査光の入射経路と略同じ経路をたどって、撮像装置Ｃへと入射することになる。従って、深穴Ｗ１の側面において反射光がさらに反射され迷光となることを防ぎ、撮像画像におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４６】
さらに、本第１実施形態のように構成された検査装置１００を用いた場合に、照射立体角の大きさや傾き分布を第１絞り３１により自由に設定できることにより撮像装置Ｃにおいて微小な欠陥等が明暗差として検出しやすくなる理由について図面を参照しながら説明する。なお、図８の点線で示す照射立体角は、第１絞り３１がなく照射立体角が調節できない場合の従来例であり、実線で示しているのが本実施形態の検査装置１００において照射立体角を小さくしている場合の例を示している。例えば、第１絞り３１を所定の絞り量から小さくしていくと深穴Ｗ１の底部Ｗ２の各点に照射される検査光の照射立体角は、図８（ａ）に示す状態から図８（ｂ）に示す状態のように、その大きさを均一に小さくしていくことができる。
【００４７】
図９（ａ）に示すように検査対象上に欠陥等が無い場合には、例えば鏡面反射により検査光と反射光は、鏡像対称として現れることになる。図９（ｂ）に示すように検査対象上に欠陥等が存在する場合、反射光はわずかに反射方向が変化することになる。このとき欠陥が微小であると反射光の向きの変化も小さくなってしまうため、点線で示す従来例の照射立体角で検査光を照射していると、それに合わせて反射光の立体角も大きくなり、撮像装置Ｃの観察立体角Ｃ１からは反射光が外れないことになる。一方、本実施形態の場合、第１絞り３１により照射立体角を小さくすることで、反射光の立体角も小さくなるため、わずかに反射光の傾きが変化した場合でも撮像装置Ｃの観察立体角Ｃ１から反射光は外れることになり暗く撮像されることになる。このように前記第１絞り３１により照射立体角及び反射光の立体角を適宜設定できることにより、従来であれば検出できなかった欠陥等をマシンビジョンにおいて明暗差として捉える事が可能となる。また、その傾き変動による観察光の濃淡変動を精密に最適化することが可能となる。
【００４８】
この濃淡変動は、上記で説明したとおり、物体から返される反射光の立体角と観察立体角のそれぞれの大きさ、及びその包含関係で、その変動幅や変動開始点、変動終了点、変動の度合いなどが決まる。反射光の立体角は照射光の立体角で制御可能なことから、これが視野範囲で均一に制御できる本発明を用いると、物体表面上の欠陥等の特徴点に対して、所望の濃淡プロファイルを得ることが可能となる。
【００４９】
ただし、この場合に視野範囲において反射光の立体角と観察立体角との包含関係を均等に保つために、視野範囲における観察立体角の傾き変化に合わせて、反射光の立体角の傾きを制御することで、欠陥等に対する均等な濃淡変動を得ることが可能となる。
【００５０】
視野範囲内の反射光の立体角の傾きを最適に制御するのは、第１絞り３１の光軸上の位置を適当に選ぶことにより実現することが可能となる。各絞り３１、３２、３３、３４を適切に設定した場合の撮像結果について図１０に示す。図１０から明らかなように、底部Ｗ２部分のみを鮮明に撮像することができ、バルブシート面や燃料噴射孔等を精度よく判別することができる。従って、本第１実施形態によれば、マシンビジョンにより底部Ｗ２の欠陥等の有無を高速で精度よく判別することができ、検査精度やそれにかかる時間を大幅に短縮する事が可能となる。
【００５１】
前記実施形態のその他の実施形態について説明する。以下の説明では前記実施形態と対応する部材については同じ符号を付すこととする。
【００５２】
前記実施形態では、前記検査装置は同軸照明として構成してあったが、照射光路Ｌ１と、反射光路Ｌ２とが重複する部分を有さないように別々に構成しても構わない。要するに、前記面光源１から射出される検査光を、前記噴射ノズルＷ上に焦点が設定されたレンズ２により集光するとともに、前記レンズ２の近傍に設けられた第１絞り３１によって検査光の照射立体角を調節できるようにしたものであればよい。また、第２絞り３２、第３絞り３３、第４絞り３４については必要に応じて用いるようにしても構わない。
【００５３】
また、前記レンズの焦点位置は、前記検査対象の表面上に限られるものではなく、近傍であれば表面から多少前後にずれるものであっても構わない。加えて、検査対象及び欠陥等は特定のものに限られるものではなく、本発明の検査装置及び検査方法は燃料噴射装置を構成するものであり、有底の深穴を有する様々な部品の検査に用いることができる。
【００５４】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行って構わない。
【符号の説明】
【００５５】
１００・・・検査装置
１    ・・・光源
２    ・・・レンズ
３１  ・・・第１絞り
３２  ・・・第２絞り
３３  ・・・第３絞り
３４  ・・・第４絞り
４    ・・・ハーフミラー
Ｃ    ・・・撮像装置
Ｗ    ・・・噴射ノズル（検査対象）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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