(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 被検査物体に弾性波を励起する工程と、
b) 前記被検査物体の表面の測定領域にストロボ照明を行う工程と、
c) 前記弾性波の位相と前記ストロボ照明のタイミングを制御することにより、該弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位を一括測定する工程と、
d) 前記少なくとも3つの位相における前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位に基き、該測定領域における欠陥を検出する工程と
を含むことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
a) 被検査物体に弾性波を励起する工程と、
b) 前記被検査物体の表面の測定領域にストロボ照明を行う工程と、
c) 前記弾性波の位相と前記ストロボ照明のタイミングを制御することにより、該弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位をスペックル・シェアリング干渉法を用いて一括測定する工程と、
d) 前記少なくとも3つの位相における前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位に基き、該測定領域における欠陥を検出する工程と
を含むことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項３】
前記少なくとも3つの位相における位相状態の数が(2n+1)以上であって、該nが2以上の自然数であり、前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位から前記弾性波のｎ次の高調波成分を検出し、これに基づいて該測定領域における欠陥を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
a) 被検査物体に弾性波を励起する励振部と、
b) 前記被検査物体の表面の測定領域にストロボ照明を行う照明部と、
c) 前記弾性波の位相と前記ストロボ照明のタイミングを制御することにより、該弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位を一括測定する変位測定部と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】
a) 被検査物体に弾性波を励起する励振部と、
b) 前記被検査物体の表面の測定領域にストロボ照明を行う照明部と、
c) 前記弾性波の位相と前記ストロボ照明のタイミングを制御することにより、該弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位をスペックル・シェアリング干渉法を用いて一括測定する変位測定部と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】
前記少なくとも3つの位相における位相状態の数が(2n+1) 以上であって、該nが2以上の自然数であり、前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位から前記弾性波のｎ次の高調波成分を検出し、これに基づいて該測定領域における欠陥を検出することを特徴とする請求項４又は５に記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートや鉄鋼構造物等の物体の表面及び内部の欠陥を非接触で検出・測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートや鉄鋼構造物等の物体の表面及び内部の欠陥を非接触で検出・測定する技術の一つに、レーザ超音波法がある。これは、被検査物体中に弾性波を励起し、その状態で被検査物体にレーザ光を照射して反射光をレーザ干渉計で検出することによりその表面変位を測定するものである。弾性波による変位が欠陥の近傍で不連続に変化することから、変位の分布を測定することにより欠陥を検出することができるが、レーザ干渉計の検出用レーザ（プローブレーザ）が点状であるため、被検査物体の検査領域全体に亘ってスキャンする必要があり、時間がかかるという問題がある。
【０００３】
これを改良した技術として、弾性波による表面変位を測定する手段に電子的スペックル干渉法を用いた検査技術がある（特許文献１）。この方法が対象とするのは表面が粗面の物体である。被検査物体の検査領域全体に、レーザビームをエキスパンダで拡大したレーザ光を照射する。レーザ光は表面の粗面で散乱され、互いに干渉してスペックルと呼ばれる明暗のパターンを生成する。このスペックルパターンと、照射レーザビームから分岐させた参照レーザ光を干渉させ、CCDカメラ等で撮影する。この画像を、与えた弾性波により物体に変位が生じる前後で2枚撮影し、この2枚の画像から検査領域の変位の分布を算出する。これにより、検査領域全体の変位を一度で測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2004-101189号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子的スペックル干渉法を用いた検査技術の問題は2点ある。
1つ目は、スペックルパターンの測定が弾性波励起前後の2点でしかないため、弾性波の或る1つの位相状態しか見ていないことになる。弾性波の波長が測定領域の大きさに対して短い場合、測定領域内では波の振幅が大きい部分と小さい部分が存在する。波の状態に応じて欠陥部での変位も異なるので、1つの位相状態のみの測定では測定領域内の場所によって欠陥検査能にムラが生じることになる。
【０００６】
2つ目は、干渉する反射光と参照光の光路が大きく異なるため、環境振動等の外乱に弱いということである。固定構造物の定期点検時等における欠陥検査の場合、現場での作業になるため、これは大きな問題となる。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、被検査物体の測定領域を一括して、且つ、領域内でムラなく検査することができる欠陥検査方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明に係る欠陥検査方法は、
a) 被検査物体に弾性波を励起する工程と、
b) 前記被検査物体の表面の測定領域にストロボ照明を行う工程と、
c) 前記弾性波の位相と前記ストロボ照明のタイミングを制御することにより、該弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位を一括測定する工程と、
d) 前記少なくとも3つの位相における前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位に基き、該測定領域における欠陥を検出する工程と
を含む。
【０００９】
被検査物体の測定領域内に何らかの欠陥が存在する場合、その領域内の各点の前後方向の変位は、その欠陥の箇所において不連続的に変化する。これにより、該測定領域内における欠陥を検出することができる。
【００１０】
本発明に係る欠陥検査方法では、被検査物体の測定領域を一括して検査するため、短時間で検査を行うことができる。また、被検査物体に励起した弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において、該被検査物体表面の測定領域内各点の前後方向（面外方向）の変位を測定することにより、弾性波の（測定領域に対する）波長の大きさにかかわらず、測定領域のいずれの場所においても弾性波の全振動状態を再現することができ、測定領域内の場所による欠陥検査能にムラが生じない。弾性波の全振動状態は、例えば最小二乗法を適用した数値計算によって離散的な変位の測定データから連続的な振動波形を求めることにより、再現することができる。なお、振動波形が正弦波の場合、数値計算によって振動波形を求めるために最低限必要な位相の数は3であるが、測定を行う位相の数を3よりも多くすることで、算出する振動波形の精度を向上させることができる。
【００１１】
また、被検査物体に励起された弾性波の高調波成分を検出することで、欠陥検出の感度を高めることができる。被検査物体に微小な欠陥が存在する場合、その場所において生じる前記の不連続的変化には高調波成分が多く含まれる場合があるため、これを検出することにより、微小な欠陥に対する検出感度を高めることができる。被検査物体に励起された弾性波のn次の高調波成分までを検出するためには、測定を行う位相の数を少なくとも [2n+1]（nは2以上の自然数）とする必要がある。
【００１２】
前記の測定領域各点の前後方向（面外方向）変位を一括測定する方法としては、前記スペックル干渉法の他、スペックル・シェアリング干渉法を用いることができる。スペックル・シェアリング干渉法を用いた場合、本発明に係る欠陥検査方法は次の各工程を含むことになる。
a) 被検査物体に弾性波を励起する工程と、
b) 前記被検査物体の表面の測定領域にストロボ照明を行う工程と、
c) 前記弾性波の位相と前記ストロボ照明のタイミングを制御することにより、該弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位をスペックル・シェアリング干渉法を用いて一括測定する工程と、
d) 前記少なくとも3つの位相における前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位に基き、該測定領域における欠陥を検出する工程。
【００１３】
スペックル・シェアリング干渉法は、測定領域全域にレーザ光を照射し、該測定領域の面内方向に位置をずらせた2点から反射してくる光を干渉させ、その干渉光の位相を求めることでその2点の相対的変位（前後方向のずれ）を検出する方法である。この干渉光の位相を求める方法として、2点からの光の位相を少なくとも3つの異なる状態に変化させる位相シフト法を用いることができる。具体的には、2点のうちの1点からの光を位相シフタに通し、該位相シフタによるシフト量を異なる少なくとも3種の値にする。もちろん、2点からの光を共に位相シフタに通して両者の位相を相対的に変化させてもよい。
本発明に係る欠陥検査方法では、このように測定領域内全域において、近接2点間の相対的変位を、弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において測定する。
【００１４】
スペックル・シェアリング干渉法では、或る点の変位を測定するための2つの光はほぼ同じ光路を通過するため、測定光と参照光の通過環境が異なるため環境外乱に弱いという前記従来の電子的スペックル干渉法の欠点を克服することができる。
【００１５】
上記欠陥検査方法を実施するための本発明に係る欠陥検査装置は、
a) 被検査物体に弾性波を励起する励振部と、
b) 前記被検査物体の表面の測定領域にストロボ照明を行う照明部と、
c) 前記弾性波の位相と前記ストロボ照明のタイミングを制御することにより、該弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位を一括測定する変位測定部と、
を備えるものとなる。
【００１６】
欠陥の検出は、変位測定部で得られた、弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において一括測定された測定領域各点の前後方向の変位に基づいて画像を作成する（この画像に基づいて検査者が該測定領域内の欠陥の検出を行うことができる）ようにしてもよいし、データ処理によって（画像を作成することなく）、例えば不連続点を検出すること等により該測定領域内の欠陥を検出するようにしてもよい。これら画像作成やデータ処理は、本発明に係る欠陥検査装置に画像作成部やデータ処理部を設けて行ってもよいし、外部のコンピュータで行ってもよい。
【００１７】
また、スペックル・シェアリング干渉法を用いた本発明に係る欠陥検査装置は、
a) 被検査物体に弾性波を励起する励振部と、
b) 前記被検査物体の表面の測定領域にストロボ照明を行う照明部と、
c) 前記弾性波の位相と前記ストロボ照明のタイミングを制御することにより、該弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において前記測定領域各点の、前記表面の面外方向の変位をスペックル・シェアリング干渉法を用いて一括測定する変位測定部と、
を備えるものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る欠陥検査方法及び装置では、被検査物体の測定領域を一括して検査するため、短時間で検査を行うことができる。また、被検査物体に励起した弾性波の互いに異なる少なくとも3つの位相において、該被検査物体表面の測定領域内各点の前後方向（面外方向）の変位を測定するため、弾性波の（測定領域に対する）波長の大きさにかかわらず、測定領域のいずれの場所においても弾性波の全振動状態を再現することができ、測定領域内の場所による欠陥検査能にムラが生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る欠陥検査装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】本発明に係る欠陥検査方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図３】本実施形態の欠陥検査方法の原理を説明するためのグラフ。
【図４】欠陥検査の対象とした被検査物体の表面を撮影した写真(a)、及び本実施形態の欠陥検査方法及び装置により得られた画像(b)。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１〜図４を用いて、本発明に係る欠陥検査方法及び欠陥検査装置の実施形態を説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の欠陥検査装置１０の概略構成図である。この欠陥検査装置１０は、信号発生器１１、振動子１２、パルスレーザ光源１３、照明光レンズ１４、スペックル・シェアリング干渉計１５、制御部１６、及び記憶部１７を備える。
【００２２】
信号発生器１１はケーブルで振動子１２に接続されており、交流電気信号を発生させて該振動子１２に送信する。振動子１２は、被検査物体Ｓに接触させて用いられ、信号発生器１１から交流電気信号を受信して機械的振動に変換し、該機械的振動を被検査物体Ｓに付与する。これにより、該被検査物体Ｓに弾性波を励起する。これら信号発生器１１及び振動子１２は、前述の励振部に該当する。
【００２３】
信号発生器１１はまた、振動子１２と接続するケーブルとは別のケーブルでパルスレーザ光源１３にも接続されており、前記交流電気信号が所定の位相となるタイミングで該パルスレーザ光源１３にパルス状の電気信号（パルス信号）を送信する。前記所定の位相、及びそれにより定まる前記タイミングは、欠陥検査を行う間に後述のように変更される。パルスレーザ光源１３は、信号発生器１１からパルス信号を受けたときに、パルスレーザ光を出力する光源である。照明光レンズ１４はパルスレーザ光源１３と被検査物体Ｓの間に配置されており、凹レンズから成る。照明光レンズ１４は、パルスレーザ光源１３からのパルスレーザ光を被検査物体Ｓの表面の測定領域の全体に拡げる役割を有する。これらパルスレーザ光源１３及び照明光レンズ１４は、前記タイミングにおいて被検査物体Ｓの表面の測定領域をストロボ照明するものであり、前述の照明部に該当する。
【００２４】
スペックル・シェアリング干渉計１５は前述の変位測定部に相当し、ビームスプリッタ１５１、第１反射鏡１５２１、第２反射鏡１５２２、位相シフタ１５３、集光レンズ１５４及びイメージセンサ１５５を有する。ビームスプリッタ１５１は、被検査物体Ｓの表面の測定領域で反射した照明光が入射する位置に配置されたハーフミラーである。第１反射鏡１５２１はビームスプリッタ１５１で反射される照明光の光路上に配置されており、第２反射鏡１５２２はビームスプリッタ１５１を透過する照明光の光路上に配置されている。位相シフタ１５３は、ビームスプリッタ１５１と第１反射鏡１５２１の間に配置されており、該位相シフタ１５３を通過する光の位相を変化（シフト）させるものである。イメージセンサ１５５は、ビームスプリッタ１５１で反射された後に第１反射鏡１５２１で反射されてビームスプリッタ１５１を透過する照明光、及びビームスプリッタ１５１を透過した後に第２反射鏡１５２２で反射されてビームスプリッタ１５１で反射される照明光の光路上に配置されている。集光レンズ１５４は、ビームスプリッタ１５１とイメージセンサ１５５の間に配置されている。
【００２５】
第１反射鏡１５２１は、その反射面がビームスプリッタ１５１の反射面に対して45°の角度になるように配置されている。それに対して第２反射鏡１５２２は、その反射面がビームスプリッタ１５１の反射面に対して45°からわずかに傾斜した角度になるように配置されている。これら第１反射鏡１５２１及び第２反射鏡１５２２の配置により、イメージセンサ１５５では、被検査物体Ｓの表面上のある点Ａ及び第１反射鏡１５２１で反射される照射光（図１中の一点鎖線）と、該表面上の点Ａからわずかにずれた位置にある点Ｂ及び第２反射鏡１５２２で反射される照射光（同・破線）は、イメージセンサ１５５の同じ位置に入射して干渉する。イメージセンサ１５５は検出素子を多数有しており、被検査物体Ｓの表面上の多数の点（前記の点Ａ）から第１反射鏡１５２１及び位相シフタ１５３を通してイメージセンサ１５５に入射する光を、それぞれ異なる検出素子で検出する。前記の点Ｂについても同様に、多数の点から第２反射鏡１５２２を通してイメージセンサ１５５に入射する光を、それぞれ異なる検出素子で検出する。
【００２６】
制御部１６は、信号発生器１１を制御すると共に、イメージセンサ１５５の各検出素子から得られる検出信号に基づいてデータ処理を行う。記憶部１７は、イメージセンサ１５５の各検出素子から得られる検出信号や、制御部１６による処理後のデータを記憶する。
【００２７】
以下、図２のフローチャート及び図３のグラフを用いて、本発明に係る欠陥検査方法の一実施形態である、欠陥検査装置１０の動作を説明する。本実施形態では、振動子１２の振動の位相が異なる、mmax≧3回の表面変位の測定を行う。ここで「振動子１２の振動の位相」は、信号発生器１１から振動子１２に送信される交流電気信号の位相であり、被検査物体Ｓに励振される弾性波の、振動子１２が接触する点における位相に相当する。以下では、各回の表面変位の測定を、数値k（1〜mmaxの間のいずれかの自然数）を用いて「k回目の測定」と表す。また、以下の説明では、まずは最も単純な例としてmmax=3である場合について全てのステップを説明し、その後、mmaxがさらに大きな数である場合について説明する。
【００２８】
まず、kの初期値を1に設定し（ステップＳ１）、信号発生器１１から振動子１２に交流電気信号を送信することにより、振動子１２から被検査物体Ｓへの振動の付与を開始する（ステップＳ２）。これにより、被検査物体Ｓに弾性波が励起される。
【００２９】
次に、振動子１２の振動の位相が、所定の初期値φ0（例えばφ0=0）を用いて[φ0+2π(k-1)/mmax]で表されるタイミング毎に、信号発生器１１はパルスレーザ光源１３にパルス信号を送信する。この段階ではk=1であるため、パルス信号が送信されるときの振動子１２の振動の位相はφ0である。パルスレーザ光源１３はパルス信号を受ける毎にパルスレーザ光である照明光を繰り返し出力する。この照明光は、照明光レンズ１４により拡径され、被検査物体Ｓの表面の測定領域の全体に照射される（ステップＳ３）。
【００３０】
照明光は被検査物体Ｓの表面で反射され、スペックル・シェアリング干渉計１５のビームスプリッタ１５１に入射する。その照明光の一部はビームスプリッタ１５１で反射され、位相シフタ１５３を通過した後に第１反射鏡１５２１で反射され、再度位相シフタ１５３を通過した後に一部がビームスプリッタ１５１を通過し、イメージセンサ１５５に入射する。また、ビームスプリッタ１５１に入射した照明光の残りは、ビームスプリッタ１５１を透過して第２反射鏡１５２２で反射され、一部がビームスプリッタ１５１で反射されてイメージセンサ１５５に入射する。前述の通り、イメージセンサ１５５では、被検査物体Ｓの表面上の多数の点で反射される照射光をそれぞれ異なる検出素子で検出する。
【００３１】
位相シフタ１５３は、パルスレーザ光である照明光が繰り返し出力されている間に、該位相シフタ１５３を通過する照射光（すなわち、点Ａで反射された照射光）の位相を変化（シフト）させてゆく。これにより、点Ａで反射された照射光と点Ｂで反射された照射光の位相差が変化してゆき、この変化の間に、イメージセンサ１５５の各検出素子はこれら2つの照射光が干渉した干渉光の強度を検出してゆく（ステップＳ４）。図３(a)に、振動子１２の振動の位相がφ0であるときに得られる、位相シフタ１５３による位相のシフト量と、イメージセンサ１５５の検出素子で検出される干渉光の強度の一例をグラフで示す。なお、図３において、検出強度が位相シフト量に対して正弦波状に変化する関係が連続的な曲線で示されているが、実際に観測されるのは離散的なデータであり、観測されたデータから最小二乗法等により上記の連続的な正弦波形を再現する。そのためには、少なくとも3つの異なる位相シフト量での強度を検出する必要がある。
【００３２】
続いて、ステップＳ５において、kの値がmmaxに達しているか否かを確認する。この段階では未だk=1であってmmax(この例では3)に達していないため、ステップＳ５での判定は「NO」となる。「NO」のときにはステップＳ６に進み、kの値を1だけ増加させて「2」とする（ステップＳ５での判定が「YES」の場合については後述）。
【００３３】
次に、ステップＳ３に戻り、振動子１２の振動の位相が[φ0+2π(k-1)/mmax]においてk=2、すなわち[φ0+2π/3]≡φ1であるタイミング毎に、信号発生器１１はパルスレーザ光源１３にパルス信号を送信し、パルスレーザ光源１３は該パルス信号を受信したタイミングで被検査物体Ｓの表面にパルスレーザ光である照明光を繰り返し照射する。そして、位相シフタ１５３により点Ａで反射された照射光の位相を少なくとも3つの値に変化（シフト）させつつ、イメージセンサ１５５の各検出素子は点Ａで反射されて位相シフタ１５３等を通過した照射光と点Ｂで反射された照射光の干渉光の強度を検出してゆく（ステップＳ４）。
【００３４】
図３(b)に、振動子１２の振動の位相がφ1であるときに得られる、位相シフタ１５３による位相のシフト量と、イメージセンサ１５５の検出素子で検出される干渉光の強度をグラフで示す。この図３(b)と前出の図３(a)を対比すると、干渉光の強度のピーク位置が両者でδφ1-δφ0だけずれている。このずれは、点Ａからの光路と点Ｂからの光路の位相差が、検出時の振動子１２の振動の位相の相違により変化したことを示している。この光路の位相差の変化は、点Ａと点Ｂの面外方向の相対的な変位が変化していることを示している。
【００３５】
このようにk=2におけるステップＳ４の操作を実行した後、ステップＳ５では未だmmax(=3)に達していないため「NO」と判定し、ステップＳ６においてkの値を1だけ増加させて「3」とする。その後、ステップＳ３に戻り、交流電気信号の位相が[φ0+2π(k-1)/mmax]においてk=3、すなわち[φ0+4π/3]≡φ2であるタイミング毎に、パルスレーザ光源１３が被検査物体Ｓの表面にパルスレーザ光である照明光を繰り返し照射し、イメージセンサ１５５の各検出素子は干渉光の強度を検出してゆく（ステップＳ４）。こうして、図３(c)に示すように、交流電気信号の位相がφ2であるときの位相シフタ１５３による位相のシフト量と干渉光の強度の関係が得られる。
【００３６】
その後、ステップＳ５では、kの値が3であってmmaxに達しているため「YES」と判定し、ステップＳ７に移る。ステップＳ７では、信号発生器１１から振動子１２への交流電気信号の送信を停止し、それにより振動子１２が振動を停止する。
【００３７】
次に、ステップＳ８及びＳ９において、以下の操作によって測定領域の各点における弾性波の振動状態（振幅及び位相）を求める。
まず、イメージセンサの各検出素子につき、各振動の位相φ0、φ1、及びφ2においてそれぞれ、位相シフタ１５３による位相のシフト量を変化させた間に検出素子の出力が最大となる最大出力位相シフト量δφ0、δφ1、δφ2を求める（図３(a)〜(c)のグラフ参照）。さらに、振動の位相が異なる最大出力位相シフト量の差(δφ1-δφ0)、(δφ2-δφ1)、及び(δφ0-δφ2)を求める（ステップＳ８）。これら3つの最大出力位相シフト量の差は、点Ａと点Ｂの面外方向の相対的な変位を、振動子１２の振動の位相が異なる（すなわち時間が異なる）2つのデータで3組示している。これら3組の相対的な変位に基づいて、測定領域の各点における振動の振幅、振動の位相、及び振動の中心値（DC成分）、という3つのパラメータの値が得られる（ステップＳ９）。
【００３８】
こうして得られた各点の振動の振幅や位相の値に基づき、画像を作成する（ステップＳ１０）。例えば、測定点の振幅が大きいほど、その測定点に対応する画素の輝度を高くすることにより、振動の振幅の相違を画像の明暗の相違で表すことができる。
【００３９】
このように作成した画像に対して、既知の画像処理技術を用いて処理を行うことにより、被検査物体Ｓの表面の欠陥Ｄを検出する（ステップＳ１１）。例えば、画像上の位置の移動に伴って、画素の明暗が急変するところを欠陥として検出する。なお、この欠陥の検出は、画像処理で行う代わりに、検査者が画像を目視して行ってもよい。あるいは、画像を作成することなく、例えば不連続点を検出すること等により該測定領域内の欠陥を検出するようにしてもよい。このステップＳ１１の処理が終了すれば、本実施形態の欠陥検査装置１０の動作及び欠陥検査方法の全ての工程が終了する。
【００４０】
図４に、本実施形態の欠陥検査方法及び装置を用いて、コンクリート製の壁から成る被検査物体の表面を検査した例を示す。図４(a)は被検査物体の表面を通常のカメラで撮影した写真であり、同(b)は本実施形態の欠陥検査方法及び装置を用いて得られた画像である。(a)ではひび割れ等の欠陥は見られないが、(b)では黒矢印及び白矢印で示した位置にひび割れ様の欠陥が見られる。これら欠陥のうち黒矢印で示したものは、(a)に示した写真のように通常の目視では確認できないものの、専門家がルーペで拡大して目視すれば確認することができる欠陥である。それに対して白矢印で示した欠陥は、たとえ専門家がルーペで拡大しても目視では確認することができず、本実施形態の方法及び装置を用いて初めて確認することができる欠陥である。
【００４１】
本発明は上記実施形態には限定されない。
上記の例ではmmax=3としたが、mmaxを[2n+1]（nは2以上の自然数）で表される数より大きく選ぶことにより、被検査物体Ｓに励起された弾性波のn次の成分（第n高調波成分）までを検出することができるようになる。すなわち、点Ａと点Ｂの面外方向の相対的な変位が(2n+1)組以上得られることから、基本波の振幅、基本波の位相、第２高調波の振幅、第２高調波の位相、…第n高調波の振幅、第n高調波の位相、及び弾性波のDC成分、という(2n+1)個のパラメータの値が得られる。
【００４２】
また、上記実施形態では信号発生器１１と振動子１２、及び信号発生器１１とパルスレーザ光源１３はケーブル（有線）で接続しているが、これらを無線で接続していてもよい。特に、信号発生器１１と振動子１２は無線で接続されていることが好ましい。信号発生器１１と振動子１２が無線で接続されていることにより、振動子１２を被検査物体Ｓに接触させたうえで、振動子１２以外の欠陥検査装置１０の構成要素が被検査物体Ｓから離れた位置に配置されていても、長いケーブルを用意する必要がない。このような無線を用いた構成は、例えば橋梁等のインフラ構造物のような大掛かりな被検査物体Ｓを検査する場合に有益である。
【００４３】
上記実施形態では被検査物体Ｓの表面に接触させて使用する振動子１２を用いたが、その代わりに、被検査物体Ｓの表面に接触させない位置に置かれた強力なスピーカ等を振動子として用いてもよい。
【００４４】
上記実施形態における被検査物体Ｓからの反射光がイメージセンサへ入射するまでの光路上に、光学部品の保護や装置のSN比の向上等を目的として、ウィンドウや、種々の光学フィルタを配置しても良い。種々の光学フィルタとは、例えば偏光板、波長板、バンドパスフィルタ、ショートパスフィルタ、ロングパスフィルタ等である。
【００４５】
上記実施形態では、集光レンズ１５４は、ビームスプリッタ１５１とイメージセンサ１５５の間に配置されているが、この配置に限定されるものではない。また、集光レンズ１５４は、複数のレンズまたは複数のレンズ群によって構成されるものでもよい。例えば、集光レンズ１５４をレンズ群１とレンズ群２によって構成し、レンズ群１を被検査物体Ｓとビームスプリッタ１５１の間、レンズ群２をビームスプリッタ１５１とイメージセンサ１５５の間に配置することができる。この時、レンズ群１をスペックル・シェアリング干渉計１５の筐体を分解することなく脱着可能な構成とした上で、レンズ群１を焦点距離の異なる別のレンズ群と交換することにより、画角を簡便に変更することができる。これにより、例えば被検査物体Ｓとスペックル・シェアリング干渉計１５との間の距離に応じて画角を調整し、適切な測定領域の大きさを設定することで、様々な位置にある被検査物体に対して欠陥の検査が実現できるようになる。レンズ群１に用いることのできるレンズは、例えば、望遠レンズ、広角レンズ、マクロレンズ、ズームレンズ等である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…欠陥検査装置
１１…信号発生器
１２…振動子
１３…パルスレーザ光源
１４…照明光レンズ
１５…スペックル・シェアリング干渉計
１５１…ビームスプリッタ
１５２１…第１反射鏡
１５２２…第２反射鏡
１５３…位相シフタ
１５４…集光レンズ
１５５…イメージセンサ
１６…制御部
１７…記憶部
Ｄ…欠陥
Ｓ…被検査物体
【図１】
0006451695.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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