(57)【要約】【課題】赤外線撮像をする上で、カメラを検査対象物の正面に設置しても、検査対象物に対して加熱ムラや死角のない照明を行うことが可能な技術を提供する。【解決手段】赤外線検査装置１は、検査対象物９ａ，９ｂの表面の被検査領域に赤外光を照射する照明部２と、照明部２による赤外光の照射により被検査領域から生じる赤外線を検出する赤外線カメラ３と、赤外線カメラ３の検出タイミングと赤外光の照射タイミングとを制御する同期部４および照射タイミング制御部５と、赤外線カメラ３で検出した被検査領域における温度変化および温度分布を含む画像を生成する画像生成部６と、を有する。そして、赤外線カメラ３は、被検査領域に対して正面に設置される。さらに、照明部２は、１つの光源で被検査領域に対して複数の方向から赤外光を照射する光源部５０および鏡構成部６０を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の表面の被検査領域に赤外光を照射する照明部と、
前記照明部による前記赤外光の照射により前記被検査領域から生じる赤外線を検出する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの検出タイミングと前記赤外光の照射タイミングとを制御する制御部と、
前記赤外線カメラで検出した前記被検査領域における温度変化および温度分布を含む画像を生成する画像生成部と、
を有し、
前記赤外線カメラは、前記被検査領域に対して正面に設置され、
前記照明部は、１つの光源で前記被検査領域に対して複数の方向から前記赤外光を照射する光学系を有する、赤外線検査装置。
【請求項２】
金属部品の溶接部あるいは、非金属部品の接着部の接合状態を検査する赤外線検査装置であって、
前記溶接部あるいは前記接着部の被検査領域を検知するセンサと、
前記センサで検知した前記溶接部あるいは前記接着部の被検査領域に赤外光を照射する照明部と、
前記照明部による前記赤外光の照射により前記被検査領域から生じる赤外線を検出する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラの検出タイミングと前記赤外光の照射タイミングとを制御する制御部と、
前記赤外線カメラで検出した前記被検査領域における温度変化および温度分布を含む画像を生成する画像生成部と、
を有し、
前記赤外線カメラは、前記被検査領域に対して正面に設置され、
前記照明部は、１つの光源で前記被検査領域に対して複数の方向から前記赤外光を照射する光学系を有する、赤外線検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の赤外線検査装置において、
さらに、前記画像生成部で生成した前記被検査領域における温度変化および温度分布を含む画像を用いて、前記溶接部あるいは前記接着部の欠陥を判定する欠陥判定部を有する、赤外線検査装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の赤外線検査装置において、
前記照明部の前記光学系は、
前記１つの光源から発光された前記赤外光を複数に分岐する光源部と、
前記光源部で分岐されたそれぞれの赤外光を反射して、前記被検査領域に対して複数の方向から照射する複数の鏡からなる鏡構成部と、
を有する、赤外線検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の赤外線検査装置において、
前記光源部は、前記１つの光源から発光された前記赤外光を第１から第Ｎ（Ｎ：３以上の整数）の赤外光に分岐し、
前記鏡構成部は、１つの第１の鏡と、第１から第Ｎの第２の鏡と、を有し、
前記第１から第Ｎのそれぞれの赤外光は、前記第１から第Ｎの第２の鏡でそれぞれ反射し、さらに前記１つの第１の鏡で反射して、前記被検査領域に対して第１から第Ｎの方向からそれぞれ照射する、赤外線検査装置。
【請求項６】
請求項５記載の赤外線検査装置において、
前記１つの第１の鏡として、１つの楕円鏡を有し、
前記第１から第Ｎの第２の鏡として、第１から第Ｎの放物面鏡を有し、
前記第１から第Ｎの放物面鏡は、前記赤外線カメラの検出方向から見て、互いに重ならないように（３６０／Ｎ）度以下の角度で設置され、
前記１つの楕円鏡と前記第１から第Ｎの放物面鏡のそれぞれとの第１の焦点は一致させて設置され、第２の焦点は前記被検査領域の位置とされ、
前記第１の赤外光は、前記第１の放物面鏡で反射し、さらに前記１つの楕円鏡で反射して、前記被検査領域に対して第１の方向から照射し、
前記第２から第Ｎのそれぞれの赤外光は、第２から第Ｎの平面鏡でそれぞれ反射した後に、前記第２から第Ｎの放物面鏡でそれぞれ反射し、さらに前記１つの楕円鏡で反射して、前記被検査領域に対して第２から第Ｎの方向からそれぞれ照射する、赤外線検査装置。
【請求項７】
請求項５記載の赤外線検査装置において、
前記１つの第１の鏡として、１つの楕円鏡を有し、
前記第１から第Ｎの第２の鏡として、第１から第Ｎの楕円鏡を有し、
前記第１から第Ｎの楕円鏡は、前記赤外線カメラの検出方向から見て、互いに重ならないように（３６０／Ｎ）度以下の角度で設置され、
前記１つの楕円鏡と前記第１から第Ｎの楕円鏡のそれぞれとの第１の焦点は一致させて設置され、第２の焦点は前記被検査領域の位置とされ、
前記第１の赤外光は、前記第１の楕円鏡で反射し、さらに前記１つの楕円鏡で反射して、前記被検査領域に対して第１の方向から照射し、
前記第２から第Ｎのそれぞれの赤外光は、第２から第Ｎの平面鏡でそれぞれ反射した後に、前記第２から第Ｎの楕円鏡でそれぞれ反射し、さらに前記１つの楕円鏡で反射して、前記被検査領域に対して第２から第Ｎの方向からそれぞれ照射する、赤外線検査装置。
【請求項８】
請求項６記載の赤外線検査装置において、
前記光源部は、
前記１つの光源と、
前記１つの光源から発光された赤外光を平行光にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズによる平行光を成形するビーム成形レンズと、
前記ビーム成形レンズで成形された平行光を前記第１から第Ｎの赤外光に分岐する、（Ｎ−１）個のビームスプリッタおよび（Ｎ−１）個の平面鏡と、
を有する、赤外線検査装置。
【請求項９】
請求項７記載の赤外線検査装置において、
前記光源部は、
前記１つの光源と、
前記１つの光源から発光された赤外光を平行光にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズによる平行光を成形するビーム成形レンズと、
前記ビーム成形レンズで成形された平行光を前記第１から第Ｎの赤外光に分岐する、（Ｎ−１）個のビームスプリッタおよび（Ｎ−１）個の平面鏡と、
前記（Ｎ−１）個のビームスプリッタおよび前記（Ｎ−１）個の平面鏡で分岐された前記第１から第Ｎの赤外光をそれぞれ点光源にするＮ個の集光レンズと、
を有する、赤外線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線光源を使用した接合部の検査技術に関する。また、本発明は、赤外線光源を使用して、金属部品の溶接部あるいは、非金属部品の接着部の接合状態を検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接合部の検査技術としては、引張強度試験、接合部を切断しての断面観察や、超音波を使用した内部観察がある。しかしながら、引張強度試験および断面観察は、破壊検査であるため、全数検査ができずに抜き取り検査となる。また、超音波を使用する内部観察は、非破壊検査ではあるが、水に浸すなどの工程が必要で生産性が悪い。
【０００３】
また、非破壊検査を行う技術として、検査対象物が放射する赤外線を測定する方法も知られているが、表面の傷などはわかるが内部の状態はわからない。
【０００４】
さらに、他の非破壊検査を行う技術として、赤外線光源を照射して検査対象物を加熱し、そこから発生する赤外線を観察する方法もある。このような赤外線観察方法として、例えば、特開２０１３−１２２４１４号公報（特許文献１）に記載された技術がある。この公報には、「所定の波形のレーザ光を重ね接合部の表面に照射し、赤外線カメラにより撮影し、データ処理装置に赤外線画像を取得する。取得された赤外線画像に基づいて、データ処理装置で取得された赤外線画像の画素ごとにフーリエ変換し、コンソール装置にて位相画像を生成する。生成された位相画像に基づいて接合の良否を判定する。」と記載されている（要約参照）。
【０００５】
さらに、他の非破壊検査を行う技術として、例えば、特表２００８−５３２００９号公報（特許文献２）に記載された技術がある。この公報には、「装置は、被検査体の接合部の表面温度が接合部全体にわたって均一になるように、接合部の表面を均一に加熱できる構造を有する。そのためにストロボ光源は、接合部の外側から均一に光を照射できる形状、例えば環状形状を有することが好ましい。」、「装置は、ストロボ光源から接合部の表面に直接向かわない照射光を接合部の表面に向けて反射する反射鏡をさらに有することが好ましい。」と記載されている（段落００１５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１２２４１４号公報
【特許文献２】特表２００８−５３２００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１のような赤外線観察方法では、光源を検査対象物に対して垂直に設置すると、カメラは検査対象物の斜方から撮像することになる。これでは、検査対象物によっては撮像できない領域（カメラの死角）が発生し、また、エッジ等の影響で赤外線が強く出てしまうことがある。また、斜方から撮像するために、所謂台形補正が必要になり、撮像位置によりカメラの分解能が変わってしまうことに繋がる。
【０００８】
反対に、カメラを検査対象物の正面に設置し、光源を検査対象物に対して斜方から照射すると、カメラ起因の問題は解決されるが、照明に死角が発生して検査対象物に対して加熱ムラが生じてしまい、正しく測定できない。また、検査対象物の側面も加熱するので、カメラで撮像すると側面が際立つ画像となることもある。これを解決するために、光源の数を増やす方法もあるが、コスト面からみて現実的ではない。
【０００９】
また、前記特許文献２のように、環状形状の光源を用いる方法もあるが、この場合には、環状形状であるために光源を設置する場所などの面で制約が大きい。さらに、前記特許文献２には、照射光を接合部の表面に向けて反射する反射鏡を有する構成も記載されている。しかしながら、この構成は、加熱の面で反射鏡を用いることが好ましいと記載しているだけで、本発明のようにカメラと光源とを設置する場合の相対的な位置関係に着目したものではない。
【００１０】
そこで、本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その代表的な目的は、赤外線撮像をする上で、カメラを検査対象物の正面に設置しても、検査対象物に対して加熱ムラや死角のない照明を行うことが可能な技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
すなわち、代表的な赤外線検査装置は、対象物の表面の被検査領域に赤外光を照射する照明部と、前記照明部による前記赤外光の照射により前記被検査領域から生じる赤外線を検出する赤外線カメラと、前記赤外線カメラの検出タイミングと前記赤外光の照射タイミングとを制御する制御部と、前記赤外線カメラで検出した前記被検査領域における温度変化および温度分布を含む画像を生成する画像生成部と、を有する。そして、前記赤外線カメラは、前記被検査領域に対して正面に設置される。さらに、前記照明部は、１つの光源で前記被検査領域に対して複数の方向から前記赤外光を照射する光学系を有する。
【００１４】
また、前記赤外線検査装置において、金属部品の溶接部あるいは、非金属部品の接着部の接合状態を検査する赤外線検査装置の場合には、前記溶接部あるいは前記接着部の被検査領域を検知するセンサを有する。そして、前記照明部は、前記センサで検知した前記溶接部あるいは前記接着部の被検査領域に赤外光を照射する照明部となる。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１６】
すなわち、代表的な効果は、赤外線撮像をする上で、カメラを検査対象物の正面に設置しても、検査対象物に対して加熱ムラや死角のない照明を行うことができる。より詳細には、多灯光源を使用せずに１つの光源で、検査対象物の形状を問わず、加熱ムラおよび死角が発生することなく照明でき、カメラで撮像する時も死角がなく、撮像位置によるカメラ分解能が変わらない検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態の赤外線検査装置および対象物を含む構成の一例を示す図である。
【図２】図１の赤外線検査装置において、照明部の構成の第１の例を示す図である。
【図３】図２の照明部において、光源部の構成の第１の例を示す図である。
【図４】図２の照明部において、第１の赤外光の光路の第１の例を示す図である。
【図５】図２の照明部において、第２の赤外光の光路の第１の例を示す図である。
【図６】図２の照明部において、第３の赤外光の光路の第１の例を示す図である。
【図７】図１の赤外線検査装置において、照明部の構成の第２の例を示す図である。
【図８】図７の照明部において、光源部の構成の第２の例を示す図である。
【図９】図７の照明部において、第１の赤外光の光路の第２の例を示す図である。
【図１０】図７の照明部において、第２の赤外光の光路の第２の例を示す図である。
【図１１】図７の照明部において、第３の赤外光の光路の第２の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１９】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２０】
［実施の形態の概要］
まず、実施の形態の概要について説明する。本実施の形態の概要では、一例として、括弧内に実施の形態の対応する構成要素、符号等を付して説明する。
【００２１】
本実施の形態の代表的な赤外線検査装置は、対象物の表面の被検査領域に赤外光を照射する照明部（照明部２）と、前記照明部による前記赤外光の照射により前記被検査領域から生じる赤外線を検出する赤外線カメラ（赤外線カメラ３）と、前記赤外線カメラの検出タイミングと前記赤外光の照射タイミングとを制御する制御部（同期部４、照射タイミング制御部５）と、前記赤外線カメラで検出した前記被検査領域における温度変化および温度分布を含む画像を生成する画像生成部（画像生成部６）と、を有する。そして、前記赤外線カメラは、前記被検査領域に対して正面に設置される。さらに、前記照明部は、１つの光源で前記被検査領域に対して複数の方向から前記赤外光を照射する光学系（光源部５０、鏡構成部６０）を有する。
【００２２】
また、前記赤外線検査装置において、金属部品の溶接部あるいは、非金属部品の接着部の接合状態を検査する赤外線検査装置の場合には、前記溶接部あるいは前記接着部の被検査領域を検知するセンサ（センサ８）を有する。そして、前記照明部は、前記センサで検知した前記溶接部あるいは前記接着部の被検査領域に赤外光を照射する照明部となる。
【００２３】
以下、上述した実施の形態の概要に基づいた実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
また、以下の実施の形態においては、金属部品の溶接部の接合状態を検査する赤外線検査装置を例に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、非金属部品の接着部の接合状態を検査する赤外線検査装置にも適用可能である。さらに、本発明は、赤外線光源を使用した接合部の検査技術全般にも適用できるものである。
【００２５】
また、以下の実施の形態においては、１つの光源から発光された赤外光を第１〜第Ｎ（Ｎ：３以上の整数）の赤外光に分岐する例として、Ｎ＝３で第１〜第３の赤外光に分岐する例を説明する。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、第１〜第４以上の赤外光に分岐する場合にも適用できるものである。
【００２６】
［一実施の形態］
本実施の形態の赤外線検査装置について、図１〜図１１を用いて説明する。
【００２７】
＜赤外線検査装置および対象物を含む構成＞
まず、図１を用いて、本実施の形態の赤外線検査装置および対象物を含む構成について説明する。図１は、この赤外線検査装置および対象物を含む構成の一例を示す図である。
【００２８】
本実施の形態の赤外線検査装置１は、照明部２、赤外線カメラ３、同期部４、照射タイミング制御部５、画像生成部６、欠陥判定部７、センサ８を有する。
【００２９】
この赤外線検査装置１による検査対象物９ａと検査対象物９ｂは、ともに金属部品であり、例えば、抵抗溶接にて接合されるべき部品である。本実施の形態では、検査対象物９ａ，９ｂの表面の被検査領域として、金属部品の溶接部を被検査領域とする。金属部品としては、異なる金属もしくは同一金属でも構わない。
【００３０】
照明部２は、検査対象物９ａ，９ｂの表面の被検査領域（金属部品の溶接部の被検査領域）に赤外光を照射する照明手段である。この照明部２は、照射タイミング制御部５に接続され、この照射タイミング制御部５により制御される。本実施の形態では、照明部２は、センサ８で検知した金属部品の溶接部の被検査領域に赤外光を照射する照明部であり、この金属部品の溶接部の被検査領域を加熱する加熱用として用いる。
【００３１】
この照明部２は、詳細は後述するが、光源部５０と、鏡構成部６０とを有する。光源部５０の構成例として、第１の例と第２の例とを後述する。第１および第２のどちらの例も、レーザ５１を光源とし、コリメータレンズ５２、ビーム成形レンズ５３、ビームスプリッタ５４ａ，５４ｂ、ミラー５５ａ，５５ｂを有する。第２の例は、さらに集光レンズ５６ａ，５６ｂ，５６ｃを有する。レーザ５１は、例えば、近赤外線のレーザダイオードなどを用いて実現可能である。光源には、ランプ等を用いることも可能である。鏡構成部６０の構成例として、第１の例と第２の例とを後述する。第１の例は、楕円鏡６１、放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、ミラー６３ｂ，６３ｃを有する。第２の例は、楕円鏡６１、楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃ、ミラー６５ｂ，６５ｃを有する。光源部５０および鏡構成部６０の構成例は、上記の第１の例と第２の例とに限定されるものではなく、同様の機能が実現できれば種々変更可能である。
【００３２】
赤外線カメラ３は、照明部２による赤外光の照射により検査対象物９ａ，９ｂの表面の被検査領域（金属部品の溶接部の被検査領域）から生じる赤外線を検出する撮像手段である。この赤外線カメラ３は、同期部４に接続され、この同期部４により制御される。この赤外線カメラ３は、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して正面に設置されている。この赤外線カメラ３は、例えば、ラスタースキャン方式のエリアセンサカメラなどを用いて実現可能である。
【００３３】
同期部４および照射タイミング制御部５は、赤外線カメラ３の検出タイミングと赤外光の照射タイミングとを制御する制御手段である。同期部４は、赤外線カメラ３と照射タイミング制御部５に接続され、赤外線カメラ３の撮像周期と照明部２による赤外光の照射タイミングとを任意の遅延時間によって同期する同期手段である。この同期部４は、例えば、電気回路などを用いて実現可能である。照射タイミング制御部５は、照明部２に接続され、この照明部２による赤外光の照射タイミングを制御する照射タイミング制御手段である。この照射タイミング制御部５は、例えば、電気回路などを用いて実現可能である。この同期部４および照射タイミング制御部５を含めて、赤外線カメラ３の検出タイミングと赤外光の照射タイミングとを制御する制御部と呼ぶ。この制御部により、検査対象物９ａ，９ｂとしての金属部品の溶接部の被検査領域における温度変化の熱過渡応答を顕在化して撮像するように制御する。
【００３４】
画像生成部６は、赤外線カメラ３に接続され、この赤外線カメラ３で検出した検査対象物９ａ，９ｂとしての金属部品の溶接部の被検査領域における温度変化および温度分布を含む画像を生成する画像生成手段である。この画像生成部６は、例えば、コンピュータソフトウェアなどを用いて実現可能である。
【００３５】
欠陥判定部７は、画像生成部６に接続され、この画像生成部６で生成した検査対象物９ａ，９ｂとしての金属部品の溶接部の被検査領域における温度変化および温度分布を含む画像を用いて、溶接部の欠陥を判定する欠陥判定手段である。この欠陥判定部７は、画像の画素毎の温度変化の減衰率あるいは変化率などを、正常な溶接部と比較して、溶接部の欠陥を判定する。この欠陥判定部７は、例えば、コンピュータソフトウェアなどを用いて実現可能である。
【００３６】
センサ８は、検査対象物９ａ，９ｂとしての金属部品の溶接部の被検査領域を検知する検知手段である。このセンサ８は、検査対象物９ａ，９ｂに対して斜め方向に設置されている。このセンサ８は、例えば、テレビカメラなどを用いて実現可能である。
【００３７】
以上の構成を有する赤外線検査装置１による検査方法は、以下の処理手順となる。
【００３８】
まず、加熱用の照明部２から赤外光を照射する。この際に、センサ８で検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域を検知し、照明部２からの赤外光は、この検知した検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に向けて照射される。このようにして、赤外光は、検査対象物９ａ，９ｂとしての金属部品の溶接部の被検査領域に照射される。
【００３９】
さらに、検査対象物９ａ，９ｂとしての金属部品の溶接部の被検査領域からの熱放射エネルギーは、赤外線として赤外線カメラ３にて撮像される。この際に、照明部２による照射タイミングと赤外線カメラ３による撮像タイミングは、同期部４と照射タイミング制御部５によって適切に制御される。これにより、被検査領域の過渡的な放熱状態を観察することができる。
【００４０】
そして、画像生成部６において、赤外線カメラ３にて撮像した画像データを画素毎に時系列に再構成し、判定画像を生成する。この判定画像を元に、欠陥判定部７では、検査対象物９ａと検査対象物９ｂとの溶接部における接合状態を判定する。
【００４１】
＜照明部の構成の第１の例＞
次に、図２〜図６を用いて、図１に示した赤外線検査装置１において、照明部２の構成の第１の例について説明する。図２は、この照明部２の構成の第１の例を示す図である。図３は、光源部５０の構成の第１の例を示す図である。図４〜図６は、それぞれ第１〜第３の赤外光の光路の第１の例を示す図である。図２および図４〜図６において、下側の図は照明部２を赤外線カメラ３側から見た図、上側の図は照明部２を側面から見た図をそれぞれ示し、また、一点鎖線は赤外線カメラ３の撮像軸を示している。図３は、光源部５０を赤外線カメラ３側から見た図を示している。
【００４２】
図２〜図６に示すように、本実施の形態において、赤外線カメラ３は、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して正面に設置されている。言い換えれば、赤外線カメラ３は、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域を正面から撮像できるように、赤外線カメラ３による撮像軸が被検査領域に対して垂直方向になるように設置されている。そして、照明部２は、１つの光源で検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して複数の方向から赤外光を照射する光学系を有する。この光学系は、１つの光源から発光された赤外光を複数に分岐する光源部５０と、この光源部５０で分岐されたそれぞれの赤外光を反射して、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して複数の方向から照射する複数の鏡からなる鏡構成部６０とを有する。複数の方向としては、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域を全方位から照射するように制御する。光源部５０は、１つの光源から発光された赤外光を第１〜第３の赤外光に分岐する。鏡構成部６０は、１つの第１の鏡と、第１〜第３の第２の鏡とを有する。
【００４３】
＜＜鏡構成部の構成の第１の例＞＞
図２に示すように、鏡構成部６０の構成の第1の例は、楕円鏡６１、放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、ミラー６３ｂ，６３ｃを有する。楕円鏡６１は、回転楕円体の凹面鏡であり、１つの第１の鏡である。この楕円鏡６１には、赤外線カメラ３により検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域を撮像するために、この撮像軸を中心にして円形状の開口部６１ａが設けられている。放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、回転放物面の形をした凹面鏡であり、第１〜第３の第２の鏡である。ミラー６３ｂ，６３ｃは、平面鏡であり、第２〜第３の放物面鏡６２ｂ，６２ｃへの光の反射のための鏡である。
【００４４】
これらの各鏡は、赤外線カメラ３と検査対象物９ａ，９ｂとの間において、赤外線カメラ３側から、楕円鏡６１、放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、ミラー６３ｂ，６３ｃの順に設置されている。また、放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、赤外線カメラ３側から見て、赤外線カメラ３による撮像軸を中心にして、互いに重ならないようにそれぞれ１２０度以下の角度（本実施の形態では１２０度の角度の例を図示）で設置されている。さらに、楕円鏡６１および放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、楕円鏡６１と放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃのそれぞれとの第１焦点を一致させて設置され、第２焦点は被検査領域の位置とされている。また、ミラー６３ｂ，６３ｃは、楕円鏡６１に向かう光が楕円鏡６１の第１焦点と楕円鏡６１の反射点とを結ぶ線と一致するように設置されている。
【００４５】
これらの複数の鏡からなる鏡構成部６０において、光源部５０で分岐された第１の赤外光は、第１の放物面鏡６２ａで反射し、さらに楕円鏡６１で反射して、被検査領域に対して第１の方向から照射する。第２の赤外光は、第２のミラー６３ｂで反射した後に、第２の放物面鏡６２ｂで反射し、さらに楕円鏡６１で反射して、被検査領域に対して第２の方向から照射する。第３の赤外光は、第３のミラー６３ｃで反射した後に、第３の放物面鏡６２ｃで反射し、さらに楕円鏡６１で反射して、被検査領域に対して第３の方向から照射する。
【００４６】
このようにして、鏡構成部６０では、被検査領域に対して、例えば、第１の赤外光で０〜１２０度の角度の範囲、第２の赤外光で１２０〜２４０度の角度の範囲、第３の赤外光で２４０〜３６０度の角度の範囲をそれぞれ照射する。
【００４７】
＜＜光源部の構成の第１の例＞＞
図３に示すように、光源部５０の構成の第１の例は、３分岐の平行光源とする例であり、レーザ５１、コリメータレンズ５２、ビーム成形レンズ５３、ビームスプリッタ５４ａ，５４ｂ、ミラー５５ａ，５５ｂを有する。
【００４８】
レーザ５１は、レーザ光を照射する光源である。コリメータレンズ５２は、レーザ５１から出射された拡散する光を平行光にするレンズである。ビーム成形レンズ５３は、コリメータレンズ５２で平行光にされた光を検査対象物９ａ，９ｂ上で所望の形状および分布状態となるように成形するレンズである。ビームスプリッタ５４ａ，５４ｂは、ビーム成形レンズ５３で成形された光を反射および透過して分割する光学素子である。ミラー５５ａ，５５ｂは、ビームスプリッタ５４ａ，５４ｂで分割された光を反射する平面鏡である。
【００４９】
この光源部５０では、レーザ５１から出射された拡散する光はコリメータレンズ５２で平行光にされ、ビーム成形レンズ５３により検査対象物９ａ，９ｂ上で所望の形状および分布状態となるように成形される。さらに、ビーム成形レンズ５３で成形された光は、２段のビームスプリッタ５４ａ，５４ｂでそれぞれ反射および透過して分割される。
【００５０】
そして、１段目のビームスプリッタ５４ａの分割により透過し、さらに２段目のビームスプリッタ５４ｂの分割により透過した光は、第１の赤外光となる。この第１の赤外光は、鏡構成部６０の放物面鏡６２ａへ照射される。また、１段目のビームスプリッタ５４ａの分割により透過し、さらに２段目のビームスプリッタ５４ｂの分割により反射して、ミラー５５ｂで反射した光は、第２の赤外光となる。この第２の赤外光は、鏡構成部６０のミラー６３ｂへ照射される。また、１段目のビームスプリッタ５４ａの分割により反射して、ミラー５５ａで反射した光は、第３の赤外光となる。この第３の赤外光は、鏡構成部６０のミラー６３ｃへ照射される。
【００５１】
このようにして、光源部５０では、ビームスプリッタ５４ａ，５４ｂおよびミラー５５ａ，５５ｂを使用して、レーザ５１から出射された光を第１〜第３の赤外光に３分岐させる。
【００５２】
＜＜第１〜第３の赤外光の光路の第１の例＞＞
図４〜図６に示すように、第１〜第３の赤外光の光路の第１の例は、図３に示した３分岐の平行光源とする光源部５０と、図２に示した楕円鏡６１および放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃの組み合わせによる鏡構成部６０とを用いた例である。図４は第１の赤外光の光路、図５は第２の赤外光の光路、図６は第３の赤外光の光路をそれぞれ示している。
【００５３】
図４に示すように、第１の赤外光の光路は、光源部５０からの第１の赤外光の平行光が、放物面鏡６２ａで反射し、さらに楕円鏡６１で反射（反射点Ｃ）して、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して第１の方向から照射する。この時、放物面鏡６２ａと楕円鏡６１との第１焦点Ａは一致するように設置する。さらに、第２焦点Ｂは、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域の位置とする。このようにして、第１の赤外光では、被検査領域に対して、例えば被検査領域の第２焦点Ｂの位置を中心とした０〜１２０度の角度の範囲に照射して加熱する。
【００５４】
図５に示すように、第２の赤外光の光路は、光源部５０からの第２の赤外光の平行光が、ミラー６３ｂで反射した後に、放物面鏡６２ｂで反射し、さらに楕円鏡６１で反射（反射点Ｃ）して、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して第２の方向から照射する。この時、放物面鏡６２ｂと楕円鏡６１との第１焦点Ａは一致するように設置する。さらに、第２焦点Ｂは、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域の位置とする。また、ミラー６３ｂは、楕円鏡６１に向かう光が楕円鏡６１の第１焦点Ａと楕円鏡６１の反射点Ｃとを結ぶ線と一致するように設置する。このようにして、第２の赤外光では、被検査領域に対して、例えば被検査領域の第２焦点Ｂの位置を中心とした１２０〜２４０度の角度の範囲に照射して加熱する。
【００５５】
図６に示すように、第３の赤外光の光路は、光源部５０からの第３の赤外光の平行光が、ミラー６３ｃで反射した後に、放物面鏡６２ｃで反射し、さらに楕円鏡６１で反射（反射点Ｃ）して、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して第３の方向から照射する。この時、放物面鏡６２ｃと楕円鏡６１との第１焦点Ａは一致するように設置する。さらに、第２焦点Ｂは、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域の位置とする。また、ミラー６３ｃは、楕円鏡６１に向かう光が楕円鏡６１の第１焦点Ａと楕円鏡６１の反射点Ｃとを結ぶ線と一致するように設置する。このようにして、第３の赤外光では、被検査領域に対して、例えば被検査領域の第２焦点Ｂの位置を中心とした２４０〜３６０度の角度の範囲に照射して加熱する。
【００５６】
そして、被検査領域の第２焦点Ｂの位置を中心とした０〜３６０度の角度の範囲の全方位から加熱された検査対象物９ａ，９ｂは、赤外線を放射し、これを赤外線カメラ３で撮像する。さらに、赤外線カメラ３で撮像した結果を画像生成部６で処理して、欠陥判定部７で検査対象物９ａ，９ｂの溶接部における接合状態の良否判定を行う。
【００５７】
＜照明部の構成の第２の例＞
次に、図７〜図１１を用いて、図１に示した赤外線検査装置１において、照明部２の構成の第２の例について説明する。図７は、この照明部２の構成の第２の例を示す図である。図８は、光源部５０の構成の第２の例を示す図である。図９〜図１１は、それぞれ第１〜第３の赤外光の光路の第２の例を示す図である。
【００５８】
照明部２の構成の第２の例は、前述した第１の例に対して、３分岐の点光源とする光源部５０と、楕円鏡６１および楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃの組み合わせによる鏡構成部６０とを用いた点が異なっている。以下においては、異なる点を主に説明する。
【００５９】
＜＜鏡構成部の構成の第２の例＞＞
図７に示すように、鏡構成部６０の構成の第２の例は、楕円鏡６１、楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃ、ミラー６５ｂ，６５ｃを有する。第２の例は、第１の例の放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃに替えて、楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃを用いている。楕円鏡６１は、回転楕円体の凹面鏡であり、１つの第１の鏡である。この楕円鏡６１には、赤外線カメラ３により検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域を撮像するために、この撮像軸を中心にして円形状の開口部６１ａが設けられている。楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃは、回転楕円体の凹面鏡であり、第１〜第３の第２の鏡である。ミラー６５ｂ，６５ｃは、平面鏡であり、第２〜第３の楕円鏡６４ｂ，６４ｃへの光の反射のための鏡である。
【００６０】
これらの各鏡は、赤外線カメラ３と検査対象物９ａ，９ｂとの間において、赤外線カメラ３側から、楕円鏡６１、楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃ、ミラー６５ｂ，６５ｃの順に設置されている。また、楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃは、赤外線カメラ３側から見て、赤外線カメラ３による撮像軸を中心にして、互いに重ならないようにそれぞれ１２０度以下の角度（本実施の形態では１２０度の角度の例を図示）で設置されている。さらに、楕円鏡６１および楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃは、楕円鏡６１と楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃのそれぞれとの第１焦点を一致させて設置され、第２焦点は被検査領域の位置とされている。また、ミラー６５ｂ，６５ｃは、楕円鏡６１に向かう光が楕円鏡６１の第１焦点と楕円鏡６１の反射点とを結ぶ線と一致するように設置される。
【００６１】
これらの複数の鏡からなる鏡構成部６０において、光源部５０で分岐された第１の赤外光は、第１の楕円鏡６４ａで反射し、さらに楕円鏡６１で反射して、被検査領域に対して第１の方向から照射する。第２の赤外光は、第２のミラー６５ｂで反射した後に、第２の楕円鏡６４ｂで反射し、さらに楕円鏡６１で反射して、被検査領域に対して第２の方向から照射する。第３の赤外光は、第３のミラー６５ｃで反射した後に、第３の楕円鏡６４ｃで反射し、さらに楕円鏡６１で反射して、被検査領域に対して第３の方向から照射する。
【００６２】
このようにして、鏡構成部６０では、被検査領域に対して、例えば、第１の赤外光で０〜１２０度の角度の範囲、第２の赤外光で１２０〜２４０度の角度の範囲、第３の赤外光で２４０〜３６０度の角度の範囲をそれぞれ照射する。
【００６３】
＜＜光源部の構成の第２の例＞＞
図８に示すように、光源部５０の構成の第２の例は、３分岐の点光源とする例であり、レーザ５１、コリメータレンズ５２、ビーム成形レンズ５３、ビームスプリッタ５４ａ，５４ｂ、ミラー５５ａ，５５ｂ、集光レンズ５６ａ，５６ｂ，５６ｃを有する。第２の例は、第１の例に対して、集光レンズ５６ａ，５６ｂ，５６ｃを追加している。
【００６４】
集光レンズ５６ａ，５６ｂ，５６ｃは、ビームスプリッタ５４ａ，５４ｂおよびミラー５５ａ，５５ｂにより３分岐された第１〜第３の赤外光の平行光をそれぞれ集光して、第１〜第３の赤外光の点光源にするレンズである。この集光レンズ５６ａ，５６ｂ，５６ｃの設置位置は、鏡構成部６０のミラー６５ｂ，６５ｃで反射する分光路長が伸びるので、集光レンズ５６ａと集光レンズ５６ｂ，５６ｃとの相互間の位置はＺの図示部で調整される。
【００６５】
この光源部５０では、１段目のビームスプリッタ５４ａの分割により透過し、さらに２段目のビームスプリッタ５４ｂの分割により透過した光は、集光レンズ５６ａで集光され、点光源の第１の赤外光となる。この点光源の第１の赤外光は、鏡構成部６０の楕円鏡６４ａへ照射される。また、１段目のビームスプリッタ５４ａの分割により透過し、さらに２段目のビームスプリッタ５４ｂの分割により反射して、ミラー５５ｂで反射した光は、集光レンズ５６ｂで集光され、点光源の第２の赤外光となる。この点光源の第２の赤外光は、鏡構成部６０のミラー６５ｂへ照射される。また、１段目のビームスプリッタ５４ａの分割により反射して、ミラー５５ａで反射した光は、集光レンズ５６ｃで集光され、点光源の第３の赤外光となる。この点光源の第３の赤外光は、鏡構成部６０のミラー６５ｃへ照射される。
【００６６】
このようにして、光源部５０では、ビームスプリッタ５４ａ，５４ｂおよびミラー５５ａ，５５ｂに追加して集光レンズ５６ａ，５６ｂ，５６ｃを使用して、レーザ５１から出射された光を点光源の第１〜第３の赤外光に３分岐させる。
【００６７】
＜＜第１〜第３の赤外光の光路の第２の例＞＞
図９〜図１１に示すように、第１〜第３の赤外光の光路の第２の例は、図８に示した３分岐の点光源とする光源部５０と、図７に示した楕円鏡６１および楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃの組み合わせによる鏡構成部６０とを用いた例である。図９は第１の赤外光の光路、図１０は第２の赤外光の光路、図１１は第３の赤外光の光路をそれぞれ示している。
【００６８】
図９に示すように、第１の赤外光の光路は、光源部５０からの第１の赤外光の点光源が、楕円鏡６４ａで反射し、さらに楕円鏡６１で反射（反射点Ｃ）して、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して第１の方向から照射する。この時、楕円鏡６４ａと楕円鏡６１との第１焦点Ａは一致するように設置する。さらに、第２焦点Ｂは、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域の位置とする。このようにして、第１の赤外光では、被検査領域に対して、例えば被検査領域の第２焦点Ｂの位置を中心とした０〜１２０度の角度の範囲に照射して加熱する。
【００６９】
図１０に示すように、第２の赤外光の光路は、光源部５０からの第２の赤外光の点光源が、ミラー６５ｂで反射した後に、楕円鏡６４ｂで反射し、さらに楕円鏡６１で反射（反射点Ｃ）して、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して第２の方向から照射する。この時、楕円鏡６４ｂと楕円鏡６１との第１焦点Ａは一致するように設置する。さらに、第２焦点Ｂは、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域の位置とする。また、ミラー６５ｂは、楕円鏡６１に向かう光が楕円鏡６１の第１焦点Ａと楕円鏡６１の反射点Ｃとを結ぶ線と一致するように設置する。このようにして、第２の赤外光では、被検査領域に対して、例えば被検査領域の第２焦点Ｂの位置を中心とした１２０〜２４０度の角度の範囲に照射して加熱する。
【００７０】
図１１に示すように、第３の赤外光の光路は、光源部５０からの第３の赤外光の点光源が、ミラー６５ｃで反射した後に、楕円鏡６４ｃで反射し、さらに楕円鏡６１で反射（反射点Ｃ）して、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して第３の方向から照射する。この時、楕円鏡６４ｃと楕円鏡６１との第１焦点Ａは一致するように設置する。さらに、第２焦点Ｂは、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域の位置とする。また、ミラー６５ｃは、楕円鏡６１に向かう光が楕円鏡６１の第１焦点Ａと楕円鏡６１の反射点Ｃとを結ぶ線と一致するように設置する。このようにして、第３の赤外光では、被検査領域に対して、例えば被検査領域の第２焦点Ｂの位置を中心とした２４０〜３６０度の角度の範囲に照射して加熱する。
【００７１】
そして、被検査領域の第２焦点Ｂの位置を中心とした０〜３６０度の角度の範囲の全方位から加熱された検査対象物９ａ，９ｂは、赤外線を放射し、これを赤外線カメラ３で撮像する。さらに、赤外線カメラ３で撮像した結果を画像生成部６で処理して、欠陥判定部７で検査対象物９ａ，９ｂの溶接部における接合状態の良否判定を行う。
【００７２】
＜本実施の形態の効果＞
以上説明した本実施の形態の赤外線検査装置１によれば、照明部２、赤外線カメラ３、制御部である同期部４および照射タイミング制御部５、画像生成部６などを有することで、以下のような効果を得ることができる。
【００７３】
（１）赤外線カメラ３は、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して正面に設置する。さらに、照明部２は、１つの光源で被検査領域に対して複数の方向から赤外光を照射する光学系である光源部５０および鏡構成部６０を有する。これにより、赤外線撮像をする上で、赤外線カメラ３を検査対象物９ａ，９ｂの正面に設置しても、検査対象物９ａ，９ｂに対して加熱ムラや死角のない照明を行うことができる。また、赤外線カメラ３を被検査領域に対して正面に設置することで、赤外線カメラ３の全画素の分解能を同一にすることができる。
【００７４】
（２）照明部２の光学系は、光源部５０と、複数の鏡からなる鏡構成部６０とを有する。光源部５０は、１つのレーザ５１から発光されて成形された平行光を第１〜第３の赤外光に分岐するビームスプリッタ５４ａ，５４ｂおよびミラー５５ａ，５５ｂを有する。鏡構成部６０は、１つの楕円鏡６１および第１〜第３の放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃを有する。これにより、３分岐の平行光源と楕円鏡６１および放物面鏡６２ａ，６２ｂ，６２ｃとを使用して、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して複数の方向から加熱することで、被検査領域の加熱ムラ、加熱もれを抑えることができる。
【００７５】
（３）照明部２の光学系は、光源部５０と、複数の鏡からなる鏡構成部６０とを有する。光源部５０は、１つのレーザ５１から発光されて成形された平行光を第１〜第３の赤外光に分岐するビームスプリッタ５４ａ，５４ｂおよびミラー５５ａ，５５ｂと、分岐された第１〜第３の赤外光を点光源にする集光レンズ５６ａ，５６ｂ，５６ｃとを有する。鏡構成部６０は、１つの楕円鏡６１および第１〜第３の楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃを有する。これにより、３分岐の点光源と楕円鏡６１および楕円鏡６４ａ，６４ｂ，６４ｃとを使用して、検査対象物９ａ，９ｂの被検査領域に対して複数の方向から加熱することで、被検査領域の加熱ムラ、加熱もれを抑えることができる。
【００７６】
（４）上記（１）などにより、多灯光源を使用せずに１つの光源で、検査対象物９ａ，９ｂの形状を問わず、加熱ムラおよび死角が発生することなく照明でき、赤外線カメラ３で撮像する時も死角がなく、撮像位置によるカメラ分解能が変わらない検査が可能となる。また、複数の方向から赤外光を照射して全方位から検査対象物９ａ，９ｂを加熱することで、検査対象物９ａ，９ｂの側面加熱分が抑えられ、正面からの放射熱を正しく判断して検査することが可能となる。
【００７７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７８】
例えば、前記実施の形態においては、金属部品の溶接部の接合状態を検査する赤外線検査装置を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、以下のような適用も可能である。
【００７９】
（１）本発明は、非金属部品の接着部の接合状態を検査する赤外線検査装置にも適用できる。この場合には、センサは、接着部の被検査領域を検知するセンサとなり、また、照明部は、接着部の被検査領域に赤外光を照射する照明部となる。この場合でも、赤外線撮像をする上で、カメラを検査対象物の正面に設置しても、検査対象物に対して加熱ムラや死角のない照明を行うことができる。
【００８０】
（２）本発明の赤外線検査装置は、赤外線光源を使用した接合部の検査技術全般にも適用できる。この場合にも、赤外線撮像をする上で、カメラを検査対象物の正面に設置しても、検査対象物に対して加熱ムラや死角のない照明を行うことができる。
【００８１】
（３）本発明の赤外線検査装置は、１つの光源から発光された赤外光を第１〜第Ｎ（Ｎ：３以上の整数）の赤外光に分岐する光源部として、Ｎ＝４以上で第１〜第４以上の赤外光に分岐する場合にも適用できる。このような場合には、第２の鏡の放物面鏡または楕円鏡はＮ個必要となり、それぞれ赤外線カメラの検出方向から見て、互いに重ならないように（３６０／Ｎ）度以下の角度で設置されることになる。この場合にも、赤外線撮像をする上で、カメラを検査対象物の正面に設置しても、検査対象物に対して加熱ムラや死角のない照明を行うことができる。
【００８２】
また、鏡構成部の構成において、１つの第１の鏡と、第１〜第Ｎの第２の鏡との組み合わせは、楕円鏡と放物面鏡との組み合わせ、楕円鏡と楕円鏡との組み合わせ以外に、同様の機能が実現できれば種々変更可能である。例えば、放物面鏡と楕円鏡との組み合わせ、放物面鏡と放物面鏡との組み合わせや、さらに他の凹面鏡などを使用して構成することができる。
【００８３】
以上のように、本発明は、赤外線光源を使用した接合部の検査技術に適用可能である。また、本発明は、赤外線光源を使用して、金属部品の溶接部あるいは、非金属部品の接着部の接合状態を検査する装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１：赤外線検査装置
２：照明部
３：赤外線カメラ
４：同期部
５：照射タイミング制御部
６：画像生成部
７：欠陥判定部
８：センサ
９ａ，９ｂ：検査対象物
５０：光源部
５１：レーザ
５２：コリメータレンズ
５３：ビーム成形レンズ
５４ａ，５４ｂ：ビームスプリッタ
５５ａ，５５ｂ：ミラー
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ：集光レンズ
６０：鏡構成部
６１：楕円鏡
６１ａ：開口部
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ：放物面鏡
６３ｂ，６３ｃ：ミラー
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ：楕円鏡
６５ｂ，６５ｃ：ミラー
【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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