(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の表面の一部に加熱用の光を照射して、複数の格子点に配置された光照射パターンを前記物体の前記表面に形成する光学系と、
前記光照射パターンが形成されたときの前記光照射パターンからその周囲への熱伝導によって前記光照射パターン及びその周囲において前記表面に発生する温度分布を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記温度分布に基づいて、前記物体の欠陥の有無を判断する判断部と、
を備える検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記光学系は、
前記光を出射する光源部と、
前記光源部からの前記光を前記物体に向けて反射し、かつ反射面が回転可能である反射部と、
を備える検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記光源部、前記検出部、及び前記反射部は、車両に取り付けられている検査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の検査装置において、
前記光照射パターンが形成されたときの前記光照射パターン及び前記周囲における前記温度分布に基づいて、前記光の波長を制御する光制御部を備える検査装置。
【請求項５】
物体の表面の一部に加熱用の光を光学系から照射して、複数の格子点に配置された光照射パターンを前記物体の前記表面に形成し、
前記光照射パターンが形成されたときの前記光照射パターンからその周囲への熱伝導によって前記光照射パターン及びその周囲において前記表面に発生する温度分布を検出部で検出し、
前記検出部によって検出された前記温度分布に基づいて、前記物体の欠陥の有無を判断する、検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載の検査方法において、
前記光学系は、
前記光を出射する光源部と、
反射面が回転可能である反射部と、
を備え、
前記光源部からの前記光を前記反射部で前記物体に向けて反射する、検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の検査方法において、
前記光源部、前記検出部、及び前記反射部を車両に取り付ける、検査方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の検査方法において、
前記光照射パターンが形成されたときの前記光照射パターン及び前記周囲における前記温度分布に基づいて、前記光の波長を制御する、検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、赤外線を用いて、物体の欠陥を検査することがある。例えば、特許文献１には、赤外線を用いて、トンネルの内壁の欠陥を検査することが記載されている。この検査では、トンネルの内壁に赤外線を照射する。そして赤外線が照射された領域を赤外線カメラで撮影する。この場合、赤外線が照射された領域は加熱される。そしてトンネルの内壁が欠陥を内側に含んでいる場合、欠陥が存在する領域と欠陥が存在しない領域では、赤外線による上昇温度が異なる。特許文献１では、欠陥が存在する領域と欠陥が存在しない領域の温度差を赤外線カメラによって検出することで、欠陥の有無を検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１１７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の方法で物体の欠陥を検出するためには、欠陥が位置する領域を光（具体的には、赤外線）で照射する必要がある。本発明者は、欠陥が位置する領域を光で照射しなくても、欠陥を検出することが可能な方法を検討した。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、物体の欠陥の検査において、欠陥が位置する領域を光で照射しなくても、欠陥を検出することを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る検査装置は、光学系、検出部、及び判断部を備える。光学系は、物体の表面の一部に加熱用の光を照射する。検出部は、上記した一部及びその周囲において上記した表面の温度分布を検出する。判断部は、上記した光を上記した一部に照射したときの上記した一部及び上記した周囲における温度分布に基づいて、物体の欠陥の有無を判断する。
【０００７】
本発明に係る検査方法では、まず、物体の表面の一部に加熱用の光を光学系から照射する。そして、上記した一部及びその周囲において上記した表面の温度分布を検出部で検出する。そして、上記した光を上記した一部に照射したときの上記した一部及び上記した周囲における温度分布に基づいて、物体の欠陥の有無を判断する。
【発明の効果】
【０００８】
物体の欠陥の検査において、欠陥が位置する領域を光で照射しなくても、欠陥を検出することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、物体における温度分布の第１例を説明するための図であり、（ｂ）は、物体における温度分布の第２例を説明するための図である。
【図３】物体の表面に照射される光のパターンの第１例を説明するための図である。
【図４】物体の表面に照射される光のパターンの第２例を説明するための図である。
【図５】物体の表面に照射される光のパターンの第３例を説明するための図である。
【図６】物体の表面に照射される光のパターンの第４例を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
なお、以下に示す説明において、判断部４０、反射制御部５２、及び光制御部５４は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。判断部４０、反射制御部５２、及び光制御部５４は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。この検査装置は、光源部１０、反射部２０、検出部３０、判断部４０、及び反射制御部５２を備えている。本図に示す例において、光源部１０、反射部２０、及び検出部３０は、車両６０の上面に取り付けられている。車両６０は、例えば、自動車又は列車である。本図に示す例において、車両６０は、移動している。これにより、光源部１０、反射部２０、及び検出部３０は、車両６０と一体となって移動している。判断部４０及び反射制御部５２は、車両６０に搭載されていてもよいし、又は車両６０に搭載されていなくてもよい。光源部１０及び反射部２０は、物体７０に向かって光を出射するための光学系を構成している。検査装置は、物体７０の欠陥の有無を検出するために用いられている。本図に示す例において、物体７０は、車両（例えば、自動車又は列車）が通過するトンネルの内壁である。
【００１３】
本図に示す例において、光源部１０は、１つの光源１００（例えば、レーザ光源）を有している。光源１００（光源部１０）は、物体を加熱させるための波長を有する光（具体的には、例えば赤外線）を出射する。なお、本図に示す例において、光源部１０は、車両６０の移動方向（水平方向）に沿って光を出射している。
【００１４】
反射部２０は、光源部１０からの光を物体７０に向けて反射する。反射部２０は、例えばマイクロミラーである。反射部２０は、光を反射する反射面２００を有している。反射面２００には、例えば金属膜（例えばＡｌ膜）が形成されている。さらに、反射部２０は、反射面２００が回転可能である。本図に示す例では、反射部２０は、互いに交わる（具体的には、互いに直交する）第１回転軸２１２及び第２回転軸２１４を有している。反射部２０は、第１回転軸２１２及び第２回転軸２１４それぞれに対して回転可能である。これにより、反射部２０は、反射面２００で反射する光を２次元的に走査することができる。
【００１５】
反射部２０からの光は、物体７０の表面の一部（照射領域７１０）に照射される。本図に示す例では、この光は、物体７０の表面に光照射パターン（複数の照射領域７１０）を形成している。本図に示す例において、複数の照射領域７１０は、互いに異なるタイミングで生成されている。具体的には、これらの照射領域７１０は、反射部２０の反射面２００を回転させつつ光源部１０からパルス光を複数回出射することで生成される。この場合、１回のパルス光で１つの照射領域７１０が生成される。パルス光のパルス幅は、例えば、１ｍｓであり、パルス光の繰り返し率は、例えば、１００ｋＨｚである。
【００１６】
本図に示す例では、反射部２０は、反射制御部５２によって制御されている。光源部１０が所定の繰り返し率のパルス光を出射している場合、反射制御部５２は、この繰り返し率を示す信号を光源部１０から受信する。そして反射制御部５２は、この信号に基づいて、反射部２０（具体的には、反射面２００の回転速度）を制御する。これにより、物体７０の表面において、複数の照射領域７１０の間隔を所望の間隔にすることができる。
【００１７】
なお、光源部１０及び反射部２０が物体７０に光照射パターン（複数の照射領域７１０）を形成している間、車両６０は移動していてもよいし、又は止まっていてもよい。仮に車両６０が移動していたとしても、光源部１０及び反射部２０が光照射パターンを形成するために要する時間は非常に短い。このため、光源部１０及び反射部２０を用いて光照射パターンを形成する際は、車両６０は実際には移動していても車両６０は止まっているものとみなすことができる。
【００１８】
検出部３０は、物体７０の表面の温度分布を検出している。検出部３０は、例えば、赤外線サーモグラフである。具体的には、検出部３０は、物体７０からの赤外線を検出している。これにより、検出部３０は、物体７０の表面の温度分布を検出することができる。なお、検出部３０が温度分布の検出に要する時間は、おおよそ１秒である。この時間は、光源部１０の上記したパルス光の周期よりも圧倒的に長い。このため、上記したパルス光を用いて複数の照射領域７１０が互いに異なるタイミングで形成されていたとしても、検出部３０によって検出された温度分布では、複数の照射領域７１０は、同時に生成されたものとみなすことができる。
【００１９】
判断部４０は、検出部３０によって検出された温度に基づいて、物体７０の欠陥の有無を判断する。詳細を後述するように、物体７０の表面の温度分布は、光が照射された領域の周辺に欠陥（例えば、クラック）が存在する場合と光が照射された領域の周辺に欠陥が存在しない場合とで異なるものになる。
【００２０】
図２（ａ）は、物体７０における温度分布の第１例を説明するための図である。本図に示すように物体７０の表面の一部（照射領域７１０）に光が照射されると、照射領域７１０は加熱される。そして照射領域７１０の熱は、照射領域７１０から放射状に伝導する。熱伝導の速さは、物体７０に欠陥（例えば、クラック）が存在しない限り、照射領域７１０から等しい距離に位置する領域において、ほぼ等しいものになる。このため、本図に示すように物体７０に欠陥が存在しない場合、物体７０の表面の温度分布の等値線は、照射領域７１０を中心とする円の円周上に沿って位置するようになる。
【００２１】
図２（ｂ）は、物体７０における温度分布の第２例を説明するための図である。本図に示す例において、物体７０は、欠陥７２０（例えば、クラック）を有している。欠陥７２０は、物体７０の表面に位置していてもよいし、又は物体７０の内部に存在していてもよい。本図に示すように、欠陥７２０が位置する領域及びその近傍では、熱伝導の速さが遅いものとなる。これにより、欠陥７２０が位置する領域及びその近傍において、物体７０の表面の温度分布の等値線は、照射領域７１０を中心とする円の弧から乱れたものとなる。判断部４０は、この乱れに基づいて、欠陥７２０の存在を判断することができる。
【００２２】
図３は、物体７０の表面に照射される光のパターンの第１例を説明するための図である。本図に示す例に係るパターンは、図２に示した例に係るパターンと同様である。本図に示す例において、光は、物体７０の表面の１点（照射領域７１０）にのみ照射されている。この場合においても、上記したように、この１点（照射領域７１０）の周辺の温度分布に基づいて、欠陥７２０の存在を確認することができる。
【００２３】
図４は、物体７０の表面に照射される光のパターンの第２例を説明するための図である。本図に示す例では、複数の照射領域７１０それぞれが複数の格子点のいずれかに配置されている。この場合、複数の照射領域７１０が相補的に温度分布を形成することで、欠陥７２０を高感度に検出することができる。詳細には、上記したように、欠陥７２０は、照射領域７１０によって形成される温度分布の乱れによって検出される。この乱れは、照射領域７１０から見た場合の欠陥７２０の見かけの大きさが大きいほど大きいものになる。本図に示す例では、欠陥７２２（欠陥７２０）は、複数の照射領域７１０の一部である照射領域７１２から見た場合の見かけの大きさが大きいものとなっている。このため、欠陥７２２は、照射領域７１２によって高感度に検出することができる。これに対して、欠陥７２４（欠陥７２０）は、照射領域７１２から見た場合の見かけの大きさが小さいものになっている。このため、照射領域７１２を用いても、欠陥７２４を高感度に検出することはできない。このような場合においても、本図に示す例においては、欠陥７２４は、他の照射領域７１０（例えば、図中の照射領域７１４）から見た場合の見かけの大きさが大きいものになっている。このため、この照射領域７１４を用いることで、欠陥７２４を高感度に検出することができる。
【００２４】
図５は、物体７０の表面に照射される光のパターンの第３例を説明するための図である。本図に示す例では、照射領域７１０が格子状に形成されている。このようなパターンは、光源部１０（図１）から光を連続的に出射しつつ反射部２０でこの光を走査することで生成される。本図に示す例においても、図４に示した例と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
図６は、物体７０の表面に照射される光のパターンの第４例を説明するための図である。本図に示す例では、照射領域７１０が曲線状に形成されている。より詳細には、本図に示す例では、照射領域７１０は、リサジュー図形を描いている。本図に示す例においても、図４に示した例と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
以上、本実施形態によれば、光源部１０及び反射部２０は、物体７０の表面の一部に光を照射する。検出部３０は、物体７０の表面の温度分布を検出する。物体７０の表面の一部に光が照射された場合、検出部３０は、この一部の周囲で生成される温度分布を検出する。判断部４０は、この温度分布に基づいて、物体７０の欠陥状態を判断する。このような方法においては、物体７０の欠陥によって物体７０の表面に生じる物理的な凹凸を観察する必要がない。このため、欠陥が微小なものであっても、この欠陥を高い精度で検出することができる。さらに、欠陥が物質（例えば、物体７０の表面に位置する汚れ）によって覆われていたとしても、この欠陥を高い精度で検出することができる。
【００２７】
なお、物体７０は、トンネルの内壁に限定されるものではない。物体７０は、例えば、工場のラインを流れる製品であってもよい。物体７０がこのような製品であっても、本実施形態によれば、物体７０の欠陥を高い精度で検出することができる。なお、物体７０が上記した製品である場合、光源部１０、反射部２０、及び検出部３０を車両６０に搭載しなくてもよい。
【００２８】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る検査装置の構成を示す図であり、第１の実施形態の図１に対応する。本実施形態に係る検査装置は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る検査装置と同様の構成である。
【００２９】
本図に示す例において、光源部１０は、複数の光源１００を有している。複数の光源１００は、互いに異なる波長の光（例えば、赤外線）を出射する。検出部３０は、反射部２０からの光が物体７０に照射されたときの温度分布を示す信号を光制御部５４に送信する。光制御部５４は、この信号に基づいて、複数の光源１００を切り替える。これにより、光制御部５４は、光源部１０から出射される光の波長を制御する。
【００３０】
本図に示す例によれば、物体７０を加熱するために適当な波長の光を物体７０に照射することができる。詳細には、光から熱への変換効率は、光の波長によって異なる場合がある。このため、一部の波長の光では、物体７０の表面を効率的に加熱することができないことがある。本図に示す例によれば、そのような波長の光が物体７０の表面に照射されたとしても、検出部３０がこれを検出し、かつ光制御部５４に信号を送信する。光制御部５４は、この信号を受信して、その後、光源１００を切り替える。このようにして、物体７０を加熱するために適当な波長の光を物体７０に照射することができる。
【００３１】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  光源部
２０  反射部
３０  検出部
４０  判断部
５２  反射制御部
５４  光制御部
６０  車両
７０  物体
１００  光源
２００  反射面
２１２  第１回転軸
２１４  第２回転軸
７１０  照射領域
７１２  照射領域
７１４  照射領域
７２０  欠陥
７２２  欠陥
７２４  欠陥
【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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