(57)【要約】【課題】被検査物の被検査面に向けて出射させる検査光を拡開させることにより、被検査物の被検査面の表面状態の検査に要する検査時間を短縮させることができる被検査物検査装置を提供する。【解決手段】被検査物検査装置は、被検査面１０をもつ被検査物１を保持する被検査物保持部１５と、検査光８を投光する投光部２と、投光部２から投光された検査光８を透過させると共に被検査物１の被検査面１０に向けて検査光８を出射させる導光体３と、被検査物１の被検査面１０で反射した反射光８ｈを撮像する撮像部６とを備える。導光体３は、被検査物１の被検査面１０に対向する側に形成され、検査光８をこれの出射角を拡開させて被検査物１の被検査面１０に照射させるように、断面で被検査面１０に突出する円弧凸状をなす出射面４８を備えている。【選択図】図１
2008128730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査面をもつ被検査物を保持する被検査物保持部と、
検査光を投光する投光部と、
前記投光部から投光された前記検査光を透過させると共に前記被検査物の前記被検査面に向けて前記検査光を出射させる導光体と、
前記被検査物の前記被検査面で反射した反射光を撮像する撮像部とを具備する被検査物検査装置において、
前記導光体は、
前記被検査物の前記被検査面に対向する側に形成され、前記検査光をこれの出射角を拡開させて前記被検査物の前記被検査面に照射させるように、断面で前記被検査面に向けて突出する円弧凸状をなす出射面を備えていることを特徴とする被検査物検査装置。
【請求項２】
請求項１において、前記導光体の前記出射面は、前記導光体を透過した検査光を前記被検査物の前記被検査面に向けて広がる扇形状に拡開させることを特徴とする被検査物検査装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記導光体は、前記被検査物の前記被検査面の延設方向に沿った導光方向に沿って検査光を透過させる導光路と、前記導光路を透過する前記検査光を前記導光路の前記導光方向に対して交差する方向に且つ前記被検査物の前記被検査面に向けて反射させる反射面とを備えていることを特徴とする被検査物検査装置。
【請求項４】
請求項３において、前記被検査物の前記被検査面は筒状内壁面または筒状外壁面とされており、前記導光路は、前記被検査物の前記筒状内壁面または前記筒状外壁面の筒中心の回りにおいて間隔を隔てて複数本並設されていることを特徴とする被検査物検査装置。
【請求項５】
請求項４において、前記導光路は、光ファイバと、前記光ファイバの先端部に接続されたレンズとを備えており、前記レンズは前記反射面および前記出射面を備えていることを特徴とする被検査物検査装置。
【請求項６】
請求項４において、前記導光路は、光ファイバと、前記光ファイバの先端部に接続されたレンズと、前記レンズの先方に設けられた光透過部とを備えており、前記光透過部は前記反射面および前記出射面を備えていることを特徴とする被検査物検査装置。
【請求項７】
請求項４〜６のうちの一項において、複数本の前記導光路を保持する保持要素が設けられていることを特徴とする被検査物検査装置。
【請求項８】
請求項７において、前記保持要素は中央孔をもつ筒形状をなしており、前記中央孔は、前記被検査物の前記被検査面で反射し前記撮像部に向かう反射光を透過させる反射光経路のうちの一部を形成することを特徴とする被検査物検査装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちの一項において、前記被検査物の前記被検査面で反射し前記撮像部に向かう反射光を透過させる反射光経路において、前記被検査物の前記被検査面と前記撮像部との間に反射体が設けられており、前記反射体は、前記被検査物の前記被検査面で反射した前記反射光を受光し且つ前記撮像部に向けて反射させる第２反射面を備えていることを特徴とする被検査物検査装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちの一項おいて、少なくとも前記導光体および撮像部を保持するセンサが設けられており、前記センサを前記被検査物の前記被検査面に沿って案内する案内部と、前記センサを前記被検査物の前記被検査面に沿って移動させる駆動部とが設けられていることを特徴とする被検査物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被検査物の表面状態を検査する被検査物検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査物の凹部の内壁面を観察する内面観察装置が知られている（特許文献１）。このものは、被検査物の凹部に挿入される光伝送部と、光伝送部に検査光を投光させる投光用光源と、光伝送部を伝送し被検査物の凹部の内壁面で反射された反射光を撮像する撮像部とを備えている（特許文献１）。このものによれば、被検査物の凹部の内壁面を観察することができる。
【０００３】
また、円筒形状の被検査物の軸端面および内壁面を連続的に検査できる表面検査装置が知られている（特許文献２）。このものは、円筒形状の被検査物の中央孔に挿入されるセンサヘッドと、センサヘッドの先端部に設けられたミラー面で形成された第１の反射面と、被検査物の上端側に配置され円錐状の内壁面のミラー面で形成された第２の反射面をもつ円錐形状をなす円錐体と、センサヘッドを昇降させる昇降駆動部と、被検査物で反射した反射光を受光して撮像する撮像部とを備えている。このものによれば、センサヘッドから投光される検査光は、センサヘッドの先端部の第１の反射面で被検査物の半径方向外方に反射され、更に、第２の反射面で反射して被検査物の軸長方向に沿って進行し、被検査物の軸端面に向かう。
【特許文献１】特開２００１−２８１５５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した装置によれば、被検査物の被検査面の表面状況（例えば異物の有無）を検査する検査時間は、かなりの時間を必要とする。このため検査時間を短縮させることが要請されている。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、被検査物の被検査面に向けて出射させる検査光を拡開させることにより、被検査物の被検査面の表面状態の検査に要する検査時間を短縮させることができる被検査物検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）様相１に係る被検査物検査装置は、被検査面をもつ被検査物を保持する被検査物保持部と、検査光を投光する投光部と、投光部から投光された検査光を透過させると共に被検査物の被検査面に向けて検査光を出射させる導光体と、被検査物の被検査面で反射した反射光を撮像する撮像部とを具備する被検査物検査装置において、導光体は、被検査物の被検査面に対向する側に形成され、検査光をこれの出射角を拡開させて被検査物の被検査面に照射させるように、断面で、被検査面に向けて突出する円弧凸状をなす出射面を備えていることを特徴とする。
【０００７】
導光体は検査光を透過させるものである。導光体は、被検査物の被検査面に対向する側に形成された出射面を備えている。出射面は、断面で被検査面に向けて突出する円弧凸状をなしており、導光体を透過した検査光を被検査物の被検査面に向けて拡開させて拡開光とする。このため検査光が拡開前の検査光のビーム径が小さいときであっても、検査光は拡開されて拡開光となるため、被検査物の被検査面における照射面積が増加する。このため被検査物の被検査面を走査する時間が短縮される。従って、被検査物の被検査面を検査に要する検査時間は、短縮される。
【０００８】
ここで、導光体の出射面は、導光体を透過した検査光を被検査物の被検査面に向かうにつれて広がる扇形状（スリット扇形状）に拡開させることが好ましい。上記した被検査物としては特に限定されるものでない。被検査物は、円筒形状および角筒形状等の筒形状でも良いし、樋形状でも良い。被検査物の被検査面は、内壁面でも良いし、外壁面でも良い。被検査物の材質は特に限定されず、鉄、アルミ合金などの金属系、樹脂系、セラミックス系が例示される。被検査物としては、ブレーキ装置のシリンダ、内燃機関や外燃機関のシリンダが例示される。
【０００９】
上記した被検査物保持部は被検査物を保持するものであれば良く、被検査物を載せるだけでも良いし、あるいは、被検査物をボルト等の取付部で保持するものでも良い。投光部は、レーザ光等の検査光を投光する光源とすることができる。光源としては半導体レーザが例示される。導光体は、投光部から投光された検査光を透過させると共に被検査物の被検査面に向けて検査光を出射させるものである。導光体は出射面をもつ。出射面は、被検査物の被検査面に対向する側に形成されており、断面で被検査面に向けて突出する円弧凸状をなしており、導光体を透過した検査光を被検査物の被検査面に進行するにつれてビーム径を拡開させて拡開光とする。出射面を構成する円弧凸状は、真円状の円弧で形成されていても良いし、楕円状の円弧で形成されていても良い。導光体は、検査光を出射面から出射させる前に、検査光のビーム径を絞る集光性を有する集光光学部品を備えていることが好ましい。集光光学部品としては、ＧＲＩＮレンズ、先球レンズ、ＴＥＣファイバ等が例示される。撮像部は、被検査物の被検査面で反射した反射光を撮像するものであり、ＣＣＤ等の撮像素子を備えるものが好ましい。
【００１０】
（２）様相２に係る被検査物検査装置によれば、上記様相において、導光体は、被検査物の被検査面の延設方向に沿った導光方向に沿って検査光を透過させる導光路と、導光路を透過する検査光を導光路の導光方向に対して交差する方向に且つ被検査物の被検査面に向けて反射させる反射面とを備えていることを特徴とする。この場合、導光路を透過する検査光は反射面で反射され、導光路の導光方向に対して交差する方向に沿って且つ被検査物の被検査面に向けて向かう。
【００１１】
（３）様相３に係る被検査物検査装置によれば、上記様相において、導光路は、光ファイバと、光ファイバの先端部に接続されたレンズとを備えており、レンズは反射面および出射面を備えていることを特徴とする。この場合、レンズを透過する検査光は、レンズの反射面で反射され、導光路の導光方向に対して交差する方向に沿って且つ被検査物の被検査面に向けて向かう。更に、反射面で反射した反射光はレンズの出射面から出射される。そして出射面から出射された検査光は、被検査物の被検査面に向けて拡開する拡開光となる。このため検査光のビーム径が小さいときであっても、検査光は拡開光となるため、被検査物の被検査面における照射面積が増加する。このため被検査物の被検査面を走査する時間が短縮される。従って、被検査物の被検査面を検査に要する検査時間は、短縮される。
【００１２】
上記したレンズとしては、ＧＲＩＮレンズまたはシリンドルカルレンズが例示される。ＧＲＩＮレンズ（gradient index lens）は、勾配屈折レンズとも呼ばれ、レンズ媒質内で空間座標の関数として屈折率が連続的に変化するレンズであり、ビーム径を絞る集光性を有するため、光の拡散を抑える。シリンドルカルレンズは、少なくとも一の面が円柱の一部のように曲成されたレンズである。光ファイバとしては、コアが均一な屈折率とされているステップインデックスタイプでも良いし、屈折率分布をもたせたグレーテッドインデックスタイプでも良いし、ＴＥＣファイバでも良い。
【００１３】
（４）様相４に係る被検査物検査装置によれば、上記様相において、導光路は、光ファイバと、光ファイバの先端部に接続されたレンズと、レンズの先方に設けられた光透過部とを備えており、光透過部は反射面および出射面を備えていることを特徴とする。この場合、光透過部を透過する検査光は、光透過部の反射面で反射され、導光路の導光方向に対して交差する方向に沿って且つ被検査物の被検査面に向けて向かう。更に、反射面で反射した反射光は光透過部の出射面から出射される。そして出射面から出射された検査光は、被検査物の被検査面に向けて拡開する拡開光となる。このため検査光のビーム径が小さいときであっても、検査光は拡開光となるため、被検査物の被検査面における照射面積が増加する。このため被検査物の被検査面を走査する時間が短縮される。従って、被検査物の被検査面を検査に要する検査時間は、短縮される。拡開光はスリット扇形状等の扇形状が好ましい。
【００１４】
（５）様相５に係る被検査物検査装置によれば、上記様相において、被検査物の被検査面は筒状内壁面または筒状外壁面とされており、導光路は、被検査物の筒状内壁面または筒状外壁面の円筒中心の回りにおいて間隔を隔てて複数本並設されていることを特徴とする。筒形状は円筒形状、角筒形状を含む。導光路としては、光ファイバが例示される。光ファイバはＴＥＣファイバを含む。ＴＥＣ（thermally Expand Core）ファイバは、光ファイバの屈折率分布制御用のドーパント（GeO2,F,B等）を熱によって光ファイバの内部に拡散させて光のビーム径を変換させるファイバであり、ビーム径を絞る集光性をもつため、光の拡散防止に有利である。
【００１５】
この場合、複数本の導光路を保持する保持要素が設けられていることが好ましい。保持要素としては、中央孔をもつ円筒形状または角筒形状等の筒形状をなしていることが好ましい。導光路が導光機能を有していれば、保持要素は必ずしも導光機能を有していなくても良い。保持要素の中央孔は、被検査物の被検査面で反射し撮像部に向かう反射光を透過させる反射光経路のうちの一部を形成することが好ましい。この場合、保持要素の中央孔は、被検査物の被検査面で反射し撮像部に向かう反射光を透過させる反射光経路のうちの一部を形成するため、装置の小型化に貢献できる。
【００１６】
（６）様相６に係る被検査物検査装置によれば、上記様相において、被検査物の被検査面で反射し撮像部に向かう反射光を透過させる反射光経路において、被検査物の被検査面と撮像部との間に反射体が設けられており、反射体は、被検査物の被検査面で反射した反射光を受光し且つ撮像部に向けて反射させる第２反射面を備えている。反射体の第２反射面は、被検査物の被検査面で反射した反射光を受光し、且つ、撮像部に向けて反射させる。この場合、被検査物の被検査面で反射した反射光を反射体により撮像部に向けて良好に反射させることができる。反射体としては、円錐状または円錐台状をなすコーンミラーが例示される。
【００１７】
（７）様相７に係る被検査物検査装置によれば、上記様相において、少なくとも導光体および撮像部を保持するセンサが設けられており、センサを被検査物の被検査面に沿って案内する案内部と、センサを被検査物の被検査面に沿って移動させる駆動部とが設けられていることを特徴とする。この場合、被検査物の被検査面に沿ってセンサが移動するため、センサに搭載されている導光体および撮像部により被検査物の被検査面における検査を行うことができる。この結果、被検査物の被検査面の検査面積を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る被検査物検査装置によれば、被検査物の被検査面における表面状況（例えば異物の有無等）を検査することができる。更に、被検査物の被検査面に向けて出射させる検査光を拡開させることにより、被検査物の検査に要する検査時間を短縮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施形態１）
本発明を具体化した実施形態１について図１〜図６を参照して説明する。図１は本実施形態に係る被検査物検査装置の概念を示す。図１に示すように、被検査物検査装置は、内周面状の被検査面１０をもつ被検査物１を載せて保持する載置面１５ａをもつ被検査物保持部１５と、レーザ光（波長：６６０ナノメートル）である検査光８を投光する半導体レーザを有する投光部２と、投光部２から投光された検査光８を透過させると共に被検査物１の被検査面１０に向けて検査光８を出射させる導光体３と、被検査物１の被検査面１０で反射した反射光を受光して撮像する撮像部６とを備えている。
【００２０】
被検査物１は鉄合金やアルミ合金などの金属を基材として形成されており、これの中心線Ｍ１が縦方向（鉛直方向）に沿っている円筒孔状の空洞１４をもつ円筒形状をなしている。被検査物１は、被検査面１０となる円筒形状の内壁面および円筒形状の外壁面１６と、軸端面１７とをもつ。被検査物１の被検査面１０（内壁面）にはクロムメッキ等のメッキ膜が被覆されている。被検査物１の外壁面１６および軸端面１７にもメッキ膜が被覆されていても良い。なお被検査物１としてはブレーキ装置のシリンダ、内燃機関や外燃機関のシリンダが例示される。
【００２１】
図１に示すように、導光体３は、複数本の導光路４と、複数本の導光路４を埋設して保持する保持要素として機能する一定肉厚の円筒形状の導光路保持部５とを備えている。導光路保持部５は、光透過性をもつ樹脂（アクリル樹脂等の透明樹脂）またはガラス等の透光材料で形成されており、内径および外径が軸長方向に沿って等しい円筒形状をなしている。導光路保持部５は、中心線Ｍ２をもち上下方向（鉛直方向）に貫通する中央孔５ｒを区画する内周面５ｉおよび外周面５ｐを有する。図１に示すように、導光路４は上下方向（鉛直方向）に沿っており、導光路保持部５の内部に埋設されている。導光路４は、筒形状をなす導光路保持部５の中心線Ｍ２（被検査物１の中心線Ｍ１）の回りに沿って複数本並設されている。導光路保持部５の中心線Ｍ２は、被検査物１の中心線Ｍ１と実質的に同軸とされている。なお中心線Ｍ１上または延長線上に撮像部６が配置されている。撮像部６は、後述する反射体９に対面する光学レンズ系６０と、カメラ６１とを備えている。
【００２２】
導光路４は、導光路４として機能する複数本の光ファイバ４０と、光ファイバ４０の先端４０ｆ（下端）に接続された光拡開機能をもつレンズ４５（マイクロレンズ）とを備えている。導光路４を構成する光ファイバ４０では、検査光８は、光ファイバ４０の長さ方向に沿って光ファイバ４０の内部を透過する。図１に示すように、光ファイバ４０は、被検査物１の筒形状をなす被検査面１０の延設方向（矢印Ｈ方向、鉛直方向、被検査物１の軸長方向）に沿って被検査面１０とほぼ平行に配置されている。このため、光ファイバ４０における導光方向は、被検査物１の被検査面１０の延設方向となる。複数の光ファイバ４０（導光路４）は実質的に互いに平行とされている。なお、光ファイバ４０は断面で円形状をなしており、外周面４０ｐを有しており、ガラス製でも樹脂製でも良い。複数の光ファイバ４０の始端は投光部２に繋がれている。従って投光部２が検査光を投光すると、検査光は複数の光ファイバ４０に分岐して透過する。故に投光部２は複数の光ファイバ４０（導光路４）の共通光源として機能する。
【００２３】
図３に示すように、光ファイバ４０の先端に配置されているレンズ４５は、集光性をもつＧＲＩＮレンズであり、光ファイバ４０の長さ方向の先端４０ｆに接続された接合面４１と、斜めに傾斜する反射面４６と、円弧凸状をなす外周面４７とをもつ。光ファイバ４０の軸芯とレンズ４５の軸芯とが整合するように、光ファイバ４０およびレンズ４５は同軸的に配置されている。図３に示すように、反射面４６は、水平線（導光路保持部５の径方向に沿った仮想面）に対して角度θ１で傾斜していると共に、光ファイバ４０の中心線Ｍ５の延長線に対して角度θ２で傾斜している。角度θ１、θ２の設定により、被検査物１の被検査面１０に照射される検査光８の向きを調整できる。反射面４６は、レンズ４５の母材で形成されていても良いし、金属（アルミニウム等）の反射促進用の薄膜を積層させて形成しても良い。反射面４６の先方には、透光性をもつ導光路保持部５の一部をなす透光部分５ｋが設けられている（図２参照）。レンズ４５の外周面４７の一部が、所定の曲率で曲成された円弧凸状をなす出射面４８を形成する。出射面４８は、光ファイバ４０の中心線Ｍ５の延長線と直交する断面（被検査物１の被検査面１０の中心線Ｍ１と直交する断面）で、真円形状の円弧で形成されている。
【００２４】
図３に示すように、光ファイバ４０をその長さ方向に沿って透過する検査光８は、接合面４１を介してレンズ４５に至り、レンズ４５の反射面４６で被検査物１の被検査面１０に向けて反射され、更に、レンズ４５の出射面４８で外方に出射される。従って検査光８は、導光路４の導光方向（矢印Ｈ方向）に対して交差する方向（矢印Ｄ１方向）に沿って、且つ、被検査物１の被検査面１０に向けて向かう。ここで、光ファイバ４０の中心線Ｍ５の延長線に対して直交する断面（被検査物１の中心線Ｍ１に対して直交する断面）で、レンズ４５の出射面４８は、被検査物１の被検査面１０に向けて突出するように、円弧凸状をなしている。このため、図３および図４に示すように、出射面４８から出射された検査光８は、被検査物１の被検査面１０に向けて、円筒形状をなす導光路保持部５の半径方向外方（放射方向）に向けて拡開し、拡開光となる。
【００２５】
具体的には、出射面４８から出射された検査光８は、被検査物１の外径方向に沿って斜め下方向に向けて進行し（図２参照）、出射面４８から被検査物１の被検査面１０に向かうにつれて水平な扇形状に拡開する。図１および図３に示すように、扇形状に拡開した検査光８は、拡開外縁８ａをもつ。上記したように投光部２から投光された検査光８がビーム径が小さなビーム光でありながらも、出射面４８から出射された検査光８は水平な扇形状（スリット扇形状）に拡開する。このため被検査物１の周方向において、被検査物１の被検査面１０における照射面積が増加する。
【００２６】
本実施形態によれば、レンズ４５（ＧＲＩＮレンズ）は、検査光８の集光性を高める機能を備えている他に、検査光８を反射面４６で被検査物１に向けて反射させる反射機能と、検査光８を出射面４８により扇形状に拡開させる拡開機能とを備えている。なおレンズ４５の焦点は被検査物１の被検査面１０となるように設定されている。
【００２７】
検査光８が光ファイバ４０の内部を透過するときには、検査光８の散乱は抑えられている。しかし光ファイバ４０の先端４０ｆから外方に導出された検査光８は散乱しようとするが、光ファイバ４０の先端４０ｆに接続されているレンズ４５（ＧＲＩＮレンズ）が集光機能を備えているため、レンズ４５内で散乱することが抑えられており、分解能が確保される。
【００２８】
図２に示すように、検査光８は、被検査物１の内周面状の被検査面１０で反射されると、被検査物１の求心方向（Ｄ２方向）に向かう。ここで、図２に示すように、被検査物１の被検査面１０で反射した反射光８ｈを透過させる反射光経路において、被検査物１の被検査面１０と撮像部６との間には、反射体９が設けられている。反射体９は、被検査物１の下端部（被検査物１の軸長方向の端部側）に配置されている。反射体９はガラスまたは樹脂で形成されている。反射体９はコーンミラーとされており、先端（上端）が尖った頂部９０と、円錐形状をなす第２反射面９２とを備える。反射体９の頂部９０が導光路保持部５の中心線Ｍ２に位置するように、反射体９は筒形状の導光路保持部５と同軸的に配置されている。この結果、第２反射面９２で反射された反射光８ｈは、被検査物１の中央孔５ｒ内をリング状に撮像部６に向けて進行するため、撮像部６における受光性が高まる。反射体９の第２反射面９２は、被検査物１の被検査面１０で反射した反射光８ｈを受光し、且つ、撮像部６に向けて（上方に向けて）反射させる。この結果、被検査物１の被検査面１０で求心方向（矢印Ｄ２方向）に反射した反射光８ｈを、反射体９の第２反射面９２により撮像部６に向けて良好に反射させることができる。反射光８ｈは被検査物１の中央孔５ｒの軸芯の回りを同軸的に進行する。
【００２９】
図１に示すように、上記した導光体３、撮像部６、反射体９、投光部２等は、可動式のセンサ１００のハウジング１００ｈに保持されている。センサ１００はアーム１０２をもつ。駆動部２００は、センサ１００を被検査物１の被検査面１０の延設方向（矢印Ｈ方向，高さ方向）に沿って移動させるものである。駆動部２００はモータ装置または流体圧シリンダ装置を搭載している。センサ案内部として機能する案内部２１０は、駆動部２００の筐体２０１において被検査物１の延設方向（矢印Ｈ方向）に沿って延設されている。制御部３００の制御信号により駆動制御部２０４が制御されると、駆動部２００が駆動し、センサ１００を被検査物１の被検査物１の延設方向（矢印Ｈ方向、鉛直方向）に沿って移動させる。なお、被検査物保持部１５、センサ１００および駆動部２００は、本装置の基部１９に保持されている。
【００３０】
本装置の使用方法について説明を加える。先ず図１に示すように、被検査物１の下面を被検査物保持部１５の載置面１５ａに載せて被検査物１を保持する。投光部２は検査光８を投光する。すると、検査光８は複数に分岐され、各光ファイバ４０の始端から先端４０ｆに向けて下方向（矢印Ｈ２方向）に透過する。従って投光部２は、複数の光ファイバ４０（導光路４）に対して共通光源として機能する。光ファイバ４０を透過した検査光８は、接合面４１を介してレンズ４５に至り、レンズ４５の反射面４６で被検査物１の被検査面１０に向けて導光路保持部５の径外方向に向けて反射され、更に、レンズ４５の出射面４８から矢印Ｄ１方向に沿って且つ被検査物１の被検査面１０に向けて出射される。ここで、レンズ４５の出射面４８は、所定の曲率で曲成された円弧凸状をなしている。このため、図３および図４に示すように、出射面４８から出射された検査光８は、被検査物１の被検査面１０に向けて、円筒形状をなす導光路保持部５の半径方向外方に向けて拡開して拡開光となる。具体的には、出射面４８から出射された検査光８は、出射面４８から被検査物１の被検査面１０に向かうにつれて水平な扇形状（スリット扇形状）に拡開する。このように検査光８が実質的に二次元的な扇形状に拡開するため、被検査物１の被検査面１０における照射面積が増加する。
【００３１】
図１に示すように、導光路４は、被検査物１の周方向（矢印Ｒ方向）に沿って複数本並設されている。このため、扇形状に拡開した拡開光が被検査物１の周方向に１周するようにリング形状に連続し、リング光８ｒが得られる。扇形状をなす拡開光の周縁は互いに重複する。リング光８ｒは、検査光がリング状に放射される光を意味する。上記したようにリング光８ｒが得られるため、被検査物１の被検査面１０における照射面積が良好に確保される。従って、検査光８を被検査物１の周方向に走査させる走査が軽減される。
【００３２】
検査光８は、被検査物１の被検査面１０で反射されると、被検査物１の空洞１４の求心方向（Ｄ２方向）に向かう。ここで図２に示すように、反射光８ｈは反射体９の第２反射面９２で反射し、導光路保持部５の中央孔５ｒを上方に向けて透過し、撮像部６に向かい、光学レンズ系６０を経てカメラ６１で受光される。撮像部６のカメラ６１の撮像信号は画像メモリ７（画像データ格納要素）の所定のエリアに格納され、三角測量を用いた画像処理が制御部３００により行われる。これにより被検査物１の被検査面１０における表面状態（異物の有無等）が検査される。
【００３３】
制御部３００により制御された駆動制御部２０４により駆動部２００が駆動し、センサ１００が被検査物１の空洞１４の軸長方向（矢印Ｈ方向）に沿って移動し、被検査物１の空洞１４の奥方（下方）に次第に進行していく。この結果、リング状の検査光８（リング光８ｒ）が被検査物１の空洞１４の軸長方向（矢印Ｈ方向）に沿って下方に移動し、被検査物１の空洞１４の奥方に次第に進行していく。この結果、被検査物１の被検査面１０の全域またはほぼ全域が撮像される。図１はあくまでも概念図であり、実際の被検査物１の軸長は図１に示す形態よりも長く設定されている。図５は撮像部６で所定のタイミング時に撮像された画像を示す。もし、被検査物１の被検査面１０に凸状の異物が存在するときには、図５に示すように、画像において凸状の異物が検査される。
【００３４】
図６は制御系が実行するフローチャートの一例を示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。先ず、被検査物１を被検査物保持部１５にセットする指令を搬送装置（図示せず）に出力する（ステップＳ１０２）。センサ１００を被検査物１の測定開始位置まで移動させる（ステップＳ１０４）。投光部２から検査光８を投光し、リング光８ｒを被検査物１の被検査面１０に照射する（ステップＳ１０６）。画像データを取り込む（ステップＳ１０８）。画像データを画像メモリ７の所定のエリアに格納する（ステップＳ１１０）。被検査物１の被検査面１０の形状を算出する（ステップＳ１１２）。次に測定終了か判定する（ステップＳ１１４）。測定終了でなければ（ステップＳ１１４のＮＯ）、センサ１００を矢印Ｈ方向において被検査物１の被検査面１０に沿って更に移動させる（ステップＳ１１６）。測定終了であれば、被検査物１の被検査面１０の検査面形状を構築する（ステップＳ１１８）。被検査物１の被検査面１０における異物形状を抽出する（ステップＳ１２０）。ＯＫ／ＮＧの判定を行い（ステップＳ１２２）、ＯＫであれば、ＯＫ信号を出力し（ステップＳ１２４）、ＮＧであればＮＧ信号を出力する（ステップＳ１２６）。
【００３５】
以上説明したように本実施形態によれば、検査光８が扇状に拡開するため、被検査物１の被検査面１０における照射面積が増加する。従って、検査光８を被検査物１の周方向に走査する走査が軽減され、被検査物１の被検査面１０を検査する検査時間を短縮させることができる。殊に被検査物１の被検査面１０の回りを１周するリング光８ｒが形成されるため、検査光８を被検査物１の周方向に走査する走査が軽減され、被検査物１の被検査面１０を検査する検査時間を短縮させることができる。更に、被検査物１の被検査面１０に異物が存在しているとき、異物の凹凸量とメッキムラの凹凸量とはかなり異なるため、異物とメッキムラとの判別ができる。よって被検査面１０における異物の有無の検査に適用できる。
【００３６】
（実施形態２）
図７〜図９は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。実施形態１と共通機能を有する部位には共通の符号を付する。以下、実施形態１と異なる部位を中心として説明する。図７に示すように、筒形状をなす導光体３は、複数本の導光路４と、複数本の導光路４を保持する保持要素として機能する一定肉厚の円筒形状の導光路保持部５とを備えている。導光路保持部５は、光透過性をもつ樹脂（アクリル樹脂等の透明樹脂）またはガラス等の透光材料で形成されており、内径および外径が軸長方向に沿って等しい円筒形状をなしている。導光路保持部５は、中央孔５ｒを区画する内周面５ｉおよび外周面５ｐを有する直円筒形状をなしている。図７に示すように、導光路４は上下方向（鉛直方向、被検査物１の被検査面１０の延設方向物）に沿っており、導光路保持部５の内部に埋設されて保持されている。各導光路４は、筒形状をなす導光路保持部５の中心線Ｍ２（つまり被検査物１の中心線Ｍ１）の回りに沿って複数本並設されている。
【００３７】
図８および図９に示すように、導光路４は、導光機能する複数本の光ファイバとして機能するＴＥＣファイバ４２（集光光学部品）と、ＴＥＣファイバ４２の先端４２ｆ（下端）に接続された光拡開機能をもつレンズとして機能するシリンドリカルレンズ４５Ｓとを備えている。導光路４を構成するＴＥＣファイバ４２では、検査光８は、ＴＥＣファイバ４２の長さ方向に沿って透過する。ＴＥＣファイバ４２は被検査物１の被検査面１０の延設方向（矢印Ｈ方向、鉛直方向）に沿って被検査物１の被検査面１０とほぼ平行に配置されている。このためＴＥＣファイバ４２における導光方向は、被検査物１の被検査面１０の延設方向となる。なお、ＴＥＣファイバ４２は断面で円形状をなしており、外周面４２ｐを有している。
【００３８】
シリンドリカルレンズ４５Ｓは、ＴＥＣファイバ４２の長さ方向の先端４２ｆに接続された接合面４１と、斜めに傾斜する反射面４６と、円弧凸状をなす外周面４５Ｓｐをもつ。ＴＥＣファイバ４２の軸芯とシリンドリカルレンズ４５Ｓの軸芯とが整合するように、ＴＥＣファイバ４２およびシリンドリカルレンズ４５Ｓは同軸的に接続されている。
【００３９】
シリンドリカルレンズ４５Ｓとの外周面４５Ｓｐの一部が、所定の曲率で曲成された出射面４８を形成する。出射面４８は、ＴＥＣファイバ４２の中心線Ｍ６の延長線に対して直交する断面（または被検査物１の中心線Ｍ１に対して直交する断面）で、被検査物１の被検査面１０に向けて突出する円弧凸状をなす。図９に示すように、反射面４６は、水平線（導光路保持部５の径方向に沿った仮想面）に対して角度θ１で傾斜しており、かつ、ＴＥＣファイバ４２の中心線Ｍ６の延長線に対して角度θ４で傾斜している。反射面４６の先方には、透光性をもつ導光路保持部５の一部をなす透光部分５ｋが設けられている（図８参照）。この場合、図９に示すように、ＴＥＣファイバ４２をその長さ方向に沿って透過する検査光８は、接合面４１を介してシリンドリカルレンズ４５Ｓに至り、シリンドリカルレンズ４５Ｓの反射面４６で被検査物１の被検査面１０に向けて反射され、更に、シリンドリカルレンズ４５Ｓの出射面４８で外方に出射される。従って検査光８は、導光路４の導光方向（矢印Ｈ方向）に対して交差する方向（矢印Ｄ１方向）に沿って、且つ、被検査物１の被検査面１０に向けて向かう。ここで、前述したようにシリンドリカルレンズ４５Ｓの出射面４８は円弧凸状をなしている。このため、図７および図９に示すように、出射面４８から出射された検査光８は、出射面４８から被検査物１の被検査面１０に向かうにつれて水平な扇形状（スリット扇形状、拡開角θ３）に拡開する。扇形状に拡開した検査光８は拡開外縁８ａをもつ。上記したように投光部２から投光された検査光８がビーム光でありながらも、出射面４８から出射された検査光８は水平な扇形状（スリット扇形状）に拡開するため、被検査物１の周方向において、被検査物１の被検査面１０における照射面積が増加する。
【００４０】
本実施形態によれば、ＴＥＣファイバ４２は検査光８の集光性を高める機能を果たす。シリンドリカルレンズ４５Ｓは検査光８を反射面４６により被検査物１に向けて反射させる反射機能と、検査光８を出射面４８により拡開させる拡開機能とを備えている。図８及び図９に示すように、集光性を高めるＴＥＣファイバ４２の先端４２ｆはシリンドリカルレンズ４５Ｓの反射面４６の近くに配置されているため、検査光８の散乱は抑えられており、分解能が確保される。
【００４１】
本実施形態においても、図８に示すように、検査光８は、被検査物１の被検査面１０で反射されると、被検査物１の求心方向（Ｄ２方向）に向かう。ここで、被検査物１の被検査面１０で求心方向（Ｄ２方向）に反射した反射光８ｈを反射体９の第２反射面９２により撮像部６に向けて（上方に向けて）良好に反射させる。
【００４２】
以上説明したように本実施形態によれば、実施形態１の場合と同様に、シリンドリカルレンズ４５Ｓの出射面４８により検査光８が扇形状（スリット扇形状）に拡開するため、被検査物１の被検査面１０を１周するリング光８ｒが得られ、被検査物１の被検査面１０における照射面積が増加する。従って、被検査面１０を検査する際に、検査光８を被検査物１の周方向に走査させる走査が軽減される。よって、被検査物１の被検査面１０についての検査に要する検査時間を短縮させることができる。更に、被検査物１の被検査面１０に異物が存在しているとき、異物とメッキムラとの判別ができるため、異物の有無の検査に適用できる。
【００４３】
（実施形態３）
図１０〜図１２は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。実施形態１と共通機能を有する部位には共通の符号を付する。以下、実施形態１と異なる部位を中心として説明する。図１０および図１１に示すように、導光路４は、光ファイバ４０と、光ファイバ４０の先端部に接続され凸状のレンズ面４３ｕをもつ先球レンズ４３ｔと、先球レンズ４３の先方に設けられた光透過部４４とを備えている。光ファイバ４０および先球レンズ４３は、先端加工光ファイバを形成する。
【００４４】
図１０および図１１に示すように、光透過部４４は、光透過性をもつ透明樹脂（例えばアクリル樹脂）または透明ガラス等の透光材料で形成された筒形状をなしており、互いに同軸的に配置された縦型の内筒４４１および縦型の外筒４４２で形成されており、上下方向に貫通する中央孔４４５を備えている。内筒４４１は、光ファイバ４０および先球レンズ４３ｔを保持しているため、光透過部４４は導光路保持部としても機能する。内筒４４１は光透過性を必ずしも有していなくても良いが、有していても良い。先球レンズ４３ｔのレンズ面４３ｕは、ビーム径を絞る集光機能を備えている。この結果、通常の光ファイバ４０のＮＡ（開口数）に比較して１／１０程度（０．０１程度）まで小さくすることができ、分解能を高めることができる。光透過材料で形成された筒形状の光透過部４４を導光路として利用するため、光ファイバ４０の長さを短縮でき、複数本の光ファイバ４０の組付性も向上させ得る。
【００４５】
図１１に示すように、光透過部４４を構成する外筒４４２の下端部には、反射面４６が形成されている。反射面４６は、筒形状の光透過部４４の中心線Ｍ４の回りで円錐形状に傾斜する。反射面４６には金属等の薄い反射膜を形成しても良いし、形成しなくても良い。反射面４６の内径は、撮像部６に向かうにつれて小さくなるように設定されている。
【００４６】
光透過部４４を構成する外筒４４２の外周面の下端部は、出射面４８とされている。出射面４８は、所定の曲率で曲成された円弧凸状面とされており、光透過部４４の中心線に対して直交する断面で、被検査物１の被検査面１０に向けて突出している。
【００４７】
投光部２が検査光８を投光すると、検査光８は複数に分岐され、各光ファイバ４０の始端から先端４０ｆに向けて矢印Ｈ２方向に透過する。光ファイバ４０を透過した検査光８は、接合面４１を介して先球レンズ４３ｔに至り、先球レンズ４３ｔから光透過部４４の外筒４４２の内部を透過し、光透過部４４の反射面４６に至る。検査光８は、光透過部４４の外筒４４２の反射面４６で被検査物１の被検査面１０に向けて、導光路保持部５の径外方向に反射され、更に、検査光８は、光透過部４４の外筒４４２の出射面４８から矢印Ｄ１方向に沿って、且つ、被検査物１の被検査面１０に向けて出射される。
【００４８】
ここで、前述したように光透過部４４の出射面４８は、断面で、所定の曲率で曲成された円弧凸状をなしている。このため、図１０に示すように、出射面４８から出射された検査光８は、被検査物１の被検査面１０に向けて、円筒形状をなす導光路保持部５の半径方向外方に向けて拡開して拡開光となる。具体的には、出射面４８から出射された検査光８は、出射面４８から被検査物１の被検査面１０に向かうにつれて水平な扇形状（スリット扇形状）に拡開する。このように検査光８が水平な扇形状に拡開するため、被検査物１の被検査面１０における照射面積が増加する。
【００４９】
図１０に示すように、導光路４を構成する光ファイバ４０は、被検査物１の空洞１４の内壁面に沿って被検査物１の周方向（矢印Ｒ方向）に沿って複数本並設されている。このため、扇形状に拡開した拡開光が被検査物１の空洞１４の内壁面において、扇形状に拡開した複数の拡開光が被検査物１の周方向に沿って１周するようにリング形状に連続する。各拡開光の縁部は互いに重複している。このようにして被検査物１の周方向に１周するリング光８ｒが得られる。このようなリング光８ｒが得られるため、被検査物１の被検査面１０における照射面積が良好に確保される。従って、検査光８を被検査物１の周方向に走査する走査が軽減される。
【００５０】
検査光８が光ファイバ４０を透過しているときには、検査光８の散乱は抑えられている。検査光８が光ファイバ４０の先端４０ｆを出ると、検査光８の散乱性が高くなる。この点本実施形態によれば、光ファイバ４０と光透過部４４との間に、ビーム径を絞る集光レンズとして機能する先球レンズ４３ｔが設けられているため、先球レンズ４３ｔのレンズ面４３ｕから導出された検査光８の集光性が高まる。故に光透過部４４における検査光８の散乱が抑えられており、分解能が確保される。なお、先球レンズ４３ｔのレンズ面４３ｕの焦点は、被検査物１の被検査面１０となるように設定されている。
【００５１】
検査光８は被検査物１の被検査面１０で反射されると、図１１に示すように、被検査物１の空洞１４の求心方向（Ｄ２方向）に向かう。ここで図１１に示すように、反射光８ｈは反射体９の第２反射面９２で反射し、導光路保持部５の中央孔を上方に向けて透過し、撮像部６に向かい（上方に向かい）、光学レンズ系６０を経てカメラ６１で受光される。撮像部６のカメラ６１の撮像信号は画像メモリ７に格納され、制御部３００により画像処理される。制御部３００により制御された駆動部２００により、センサ１００が被検査物１の空洞１４の軸長方向（矢印Ｈ方向）に沿って移動し、被検査物１の空洞１４の奥方（下方）に次第に進行していく。この結果、リング状の検査光８（リング光８ｒ）が被検査物１の空洞１４の軸長方向（矢印Ｈ方向）に沿って移動し、被検査物１の空洞１４の奥方に次第に進行していく。この結果、被検査物１の被検査面１０の全域またはほぼ全域が撮像されて検査される。もし、被検査物１の被検査面１０に凸状の異物が存在するときには、図６に示すように、画像において凸状の異物が検査される。
【００５２】
（実施形態４）
図１３は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態３と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。実施形態３と共通機能を有する部位には共通の符号を付する。以下、実施形態１と異なる部位を中心として説明する。更には、前記した光ファイバ４０と先球レンズ４３ｔとの組み合わせに代えて、図１３に示すように、光ファイバ４０とＧＲＩＮレンズ４５との組み合わせにしても良い。光ファイバ４０の先端にＧＲＩＮレンズ４５が接続されている。光ファイバ４０の先端から導出された検査光８は散乱（光部分８ｘ）しようとするが、ＧＲＩＮレンズ４５はビーム径を絞る集光性を有するため、散乱が抑えられる。なおＧＲＩＮレンズ４５は光透過部４４の上部に接続されている。
【００５３】
（実施形態５）
図１４は実施形態５を示す。本実施形態は実施形態３と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。実施形態３と共通機能を有する部位には共通の符号を付する。以下、実施形態１と異なる部位を中心として説明する。更に光ファイバ４０と先球レンズ４３ｔとの組み合わせに代えて、図１４に示すように、ＴＥＣファイバ４２にしても良い。ＴＥＣファイバ４２は集光性を有するため、光の散乱が抑えられている。なおＴＥＣファイバ４２の先端４２ｆは光透過部４４の上部に接続されている。
【００５４】
（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。被検査物１は円筒形状に限らず、角筒形状としても良い。被検査物１としては、中心線Ｍ１の回りで１周する円筒形状でも良いが、中心線Ｍ１の回りでほぼ３／４周する筒形状でも良く、中心線Ｍ１の回りでほぼ１／２周する樋形状でも良い。検知光８としては、被検査物１の被検査面１０を１周するリング光８ｒとされているが、被検査物１の被検査面１０をほぼ３／４周する部分リング光としても良く、または、被検査物１の被検査面１０をほぼ１／２周する半リング光としても良い。
【００５５】
被検査物１としては、中心線Ｍ１が縦方向に沿って縦向き円筒形状に限らず、中心線Ｍ１が横方向に沿って横向きの筒形状としても良い。この場合には導光体３を横方向に移動させる。または、被検査物１としては、中心線Ｍ１が斜め向きとしても良い。この場合には導光体３を斜め方向に移動させる。被検査物１の材質は金属に限らず、セラミックス、カーボン系、硬質樹脂等でも良い。
【００５６】
上記した実施形態では被検査物１の被検査面１０は内壁面とされているが、被検査物１の外壁面１６を被検査面としても良い。この場合、導光体３の内径を被検査物１の外壁面１６の外径よりも大きく設定し、導光体３で被検査物の外壁面１６を覆うことが可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は被検査物の被検査面における表面状況（例えば異物の有無等）を検査する検査装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態１に係り、被検査物検査装置の概念図である。
【図２】実施形態１に係り、被検査物検査装置の断面を示す概念図である。
【図３】実施形態１に係り、光ファイバを透過した検査光をＧＲＩＮレンズの出射面により扇形状に拡開している状態を示す斜視図である。
【図４】実施形態１に係り、（Ａ）は光ファイバを透過した検査光をＧＲＩＮレンズで扇形状に拡開している状態を示す概念図であり、（Ｂ）はＧＲＩＮレンズで検査光をそれぞれ扇形状に拡開したリング光を被検査物の被検査面に照射している状態を示す図である。
【図５】実施形態１に係り、リング光により異物を検査した撮像形態を示す図である。
【図６】実施形態１に係り、制御部が実行するフローチャートである。
【図７】実施形態２に係り、被検査物検査装置の概念図である。
【図８】実施形態２に係り、被検査物検査装置の断面を示す概念図である。
【図９】実施形態２に係り、ＴＥＣファイバを透過した検査光をＴＥＣファイバの出射面により扇形状に拡開している状態を示す斜視図である。
【図１０】実施形態３に係り、被検査物検査装置の概念図である。
【図１１】実施形態３に係り、被検査物検査装置の断面を示す概念図である。
【図１２】実施形態３に係り、光ファイバの先端に接続した先球レンズで集光している状態を示す斜視図である。
【図１３】実施形態４に係り、光ファイバの先端に接続したＧＲＩＮレンズで集光している状態を示す斜視図である。
【図１４】実施形態５に係り、ＴＥＣファイバに検査光を透過させている状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１は被検査物、１０は被検査面、１５は被検査物保持部、１９は基部、２は投光部、３は導光体、４は導光路、５は導光路保持部（保持要素）、５ｒは中央孔、４０は光ファイバ、４１は接合面、４５はレンズ、４６は反射面、４８は出射面、４２はＴＥＣファイバ、４３は先球レンズ、６は撮像部、６１はカメラ、７は画像メモリ、８は検査光、８ｒはリング光、９は反射体、９２は第２反射面、１００はセンサ、２００は駆動部、２１０は案内部、３００は制御部をそれぞれ示す。
【図１】
2008128730.tif 000003
【図２】
2008128730.tif 000004
【図３】
2008128730.tif 000005
【図４】
2008128730.tif 000006
【図５】
2008128730.tif 000007
【図６】
2008128730.tif 000008
【図７】
2008128730.tif 000009
【図８】
2008128730.tif 000010
【図９】
2008128730.tif 000011
【図１０】
2008128730.tif 000012
【図１１】
2008128730.tif 000013
【図１２】
2008128730.tif 000014
【図１３】
2008128730.tif 000015
【図１４】
2008128730.tif 000016