(57)【要約】【課題】解像度の高い画像を得ることができる孔内周面撮影装置を目的とするものである。【解決手段】撮像装置２と光源３とを備えた本体４と、検査対象の孔内部に挿入されて拡散照明光の投光と孔内面像の受光とを行う細挿入部５とからなる孔内周面撮影装置であって、細挿入部５の先端に、先端を投・受光用の円錐状面とし基端を拡散照明光の入射と受光像の投影を行う平面６ｂとした導光体６を設けるとともに、細挿入部５内に導光体６の基端平面６ｂに先端が当接され、基端が本体４の光源３に臨むよう照明光伝送用の導光パイプ７を配設し、該導光パイプ７の筒孔を導光体の基端平面６ｂに写し出される投影像の撮影空間とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置と光源とを備えた本体と、検査対象の孔内部に挿入されて拡散照明光の投光と孔内面像の受光とを行う細挿入部とからなる孔内周面撮影装置であって、細挿入部の先端に、先端を投・受光用の円錐状面とし基端を拡散照明光の入射と受光像の投影を行う平面とした導光体を設けるとともに、細挿入部内に導光体の基端平面に先端が当接され、基端が本体の光源に臨むよう照明光伝送用の導光パイプを配設し、該導光パイプの筒孔を基端平面に写し出される投影像の撮影空間としたことを特徴とする孔内周面撮影装置。
【請求項２】
導光パイプの基端を拡開させたことを特徴とする請求項１に記載の孔内周面撮影装置。
【請求項３】
光源に漏れ光遮蔽用の遮光筒を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の孔内周面撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機械部品等に形成された孔を検査するために用いられる孔内周面撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
孔内形状を測定する装置として、コーンプリズムを介して孔の内周面にスリット光を投光する円環状光ファイバ群と、前記コーンプリズムを通じて孔内周面のリング状光像を結像する結像レンズと、光像の伝達を行う画像伝達光学系とを孔内に挿入して孔内の形状あるいは欠陥を測定するものがある。（例えば、特許文献１参照）。しかし、スリット光を用いて測定を行うため、光学系に高い部品精度が要求され、部品数も多く、構造が複雑で組み立てに熟練を要し高価な装置となる。そこで、本出願は光源光を入射させる反射鏡を基端面に配設した導光棒の先端を、受光と照明とを行なう円錐状面とするとともに、導光棒の基端面を受光像投影面と光源入射面とし、孔内周面からの反射像を前記円錐状面により受光したうえ、導光棒の基端面に全反射投影された受光像を撮影する撮影装置を設けたものを提案した。
【０００３】
しかし、孔内に挿入される導光棒の基端に大きな照明装置を設けているため、導光棒は孔の深さ分の長さが必要となる。このため導光棒内に入射された照明光の伝送距離が長くなり、伝送時に生じる照明光の散乱により投影像の濃度が薄くなったり、導光棒に入射される光源光の一部が基端面で反射されて光ったり、水平からずれて円錐状面に入射される受光像の光軸は斜めになるので、導光棒の側面で屈折して基端面に投影されるのでボケとなったりして解像度の高い画像が得られないという問題がある。また、導光棒をアクリル樹脂とした場合、材質の不均一によりピントがばらついて解像度の高い画像が得られないという問題がある。特に、押出成形により製造されたアクリル導光棒を用いた場合、成形時に生じる中心と周縁の密度の違いにより光学特性が変わり投影像が歪むという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９８３４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記のように導光棒を長くしたことによる生じる様々な問題を解決して解像度の高い画像を得ることができる孔内周面撮影装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、撮像装置と光源とを備えた本体と、検査対象の孔内部に挿入されて拡散照明光の投光と孔内面像の受光とを行う細挿入部とからなる孔内周面撮影装置であって、細挿入部の先端に、先端を投・受光用の円錐状面とし基端を拡散照明光の入射と受光像の投影を行う平面とした導光体を設けるとともに、細挿入部内に導光体の基端平面に先端が当接され、基端が本体の光源に臨むよう照明光伝送用の導光パイプを配設し、該導光パイプの筒孔を基端平面に写し出される投影像の撮影空間としたことを特徴とする孔内周面撮影装置である。
【０００７】
また、導光パイプの基端を拡開させたり、光源に漏れ光遮蔽用の遮光筒を設けたりすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、撮像装置と光源とを備えた本体と、検査対象の孔内部に挿入されて拡散照明光の投光と孔内面像の受光とを行う細挿入部とからなる孔内周面撮影装置であって、細挿入部の先端に、先端を投・受光用の円錐状面とし基端を拡散照明光の入射と受光像の投影を行う平面とした導光体を設けるとともに、細挿入部内に導光体の基端平面に先端が当接され、基端が本体の光源に臨むよう照明光伝送用の導光パイプを配設し、該導光パイプの筒孔を基端平面に写し出される投影像の撮影空間としたことにより、導光体が短くてよく導光体の材質の不均一による影響を低減できるうえに、受光像が導光体内で屈折して投影されることがないので、歪やボケ、ピントのばらつきを抑えて解像度の高い撮影画像を得ることができる。しかも、小型化された導光体は価格を抑えることができるので装置を安価に提供できる。さらに、拡散照明光により孔内周面を均一に照明するので照明斑がなく、孔内周面に生じた傷や鋳巣を精確に撮影することができる。また、高い組立精度を必要とせず組み立てられるので、熟練工を必要せず製造コストを大幅に低減できるものとなる。
【０００９】
また、請求項２のように、導光パイプの基端を拡開させたことにより、導光パイプの基端に配置された光源によって導光パイプの撮影空間が狭められることがないうえに、光源の最も照度の高い光軸と導光パイプの厚み中心と一致させることができるので、孔内周面を最も照度の高い散乱照明光で照らすことができる。
【００１０】
請求項３のように、光源に漏れ光遮蔽用の遮光筒を設けたことにより、光源光が導光体の基端平面に入射されることがないので、漏れ光により投影像の濃度が薄くなることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示す一部切欠正面図である。
【図２】ＬＥＤ素子の配置を示す平面図である。
【図３】細挿入部の一部切欠拡大断面図である。
【図４】導光体の基端平面に写し出される投影像を示す平面図である。
【図５】孔内周面を撮影した複数の撮影画像を合成した展開画像である。
【図６】（ａ）導光体が短い場合における投影光軸を示す説明図である。（ｂ）導光体が長い場合における投影光軸を示す説明図である。
【図７】導光体を凹円錐状とした他の実施例を示す一部切欠拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態の孔内周面撮影装置を図１〜６に基づいて詳細に説明する。
図１において、１は孔内周面撮影装置であり、該孔内周面撮影装置１は撮像装置２と光源３とを備えた本体４と、検査対象の孔Ｈ内に挿入される細挿入部５とからなる。撮像装置２はＣＣＤカメラ２ａとテレセントリックレンズ２ｂとからなり、光源３は図１、２に示されるように細挿入部５の後端外周縁に複数のＬＥＤ素子３ａを環状に配置させたものである。
【００１３】
本体４の先端に装着される細挿入部５は先端に導光体６を設けるとともに、細挿入部５内に先端を導光体６の基端平面６ｂに当接させ、基端を本体４の光源３に臨ませた導光パイプ７を配設している。前記導光体６は先端面を受光と孔内周面の照明を行う円錐状面６ａとし、基端を受光像投影面と照明光入射面とした平面６ｂとしたものである。なお、導光体６や導光パイプ７はアクリル樹脂の押出成形品としているが、解像度を高めるために導光体６をアクリル樹脂ブロックから削り出したキャスト法により製作したものを用いてもよい。また、より高い解像度を得るために導光体６を光学ガラス製としてもよい。
【００１４】
導光体６は実施形態において、寸法を外径１０φ、長さ２０ｍｍとし、先端を約
７６°近辺の頂角を有する円錐状面６ａとしている。このように導光体６を細挿入部５の先端に設けて長さを短くすることによって、図６ａに示されるように、円錐状面６ａからの受光像は屈折することなく基端の平面６ｂに投影されるので、ボケが生じない。また、後記する導光パイプ７から入射する照明光は散乱光のため孔内周面は均一に照明される。
【００１５】
また、円錐状面６ａの上方で受光した受光像は、導光体６の基端平面６ｂに投影されないため、円錐状面６ａの前部６０％ほどが有効な受光領域となる。
【００１６】
導光パイプ７は実施形態において、寸法を外径９．９φ、長さ８０.４ｍｍ、厚み１ｍｍのアクリル製とし、導光パイプ７の基端を、１０φから１２.６φとなるよう拡開させて長さ５ｍｍ程をラッパ状に形成している。基端をラッパ状とすることにより、撮像装置２による投影像の撮影空間を狭めることなく光源３としてのＬＥＤ素子３ａの中心光軸を導光パイプ７の厚み中心に一致させることができ、最大照度の照明光を導光体６に伝送できることとなる。また、導光パイプ７の先端は導光体６の平面６ｂに当接されるため拡散照明光が漏れて投影面に照射されることがない。
【００１７】
また、導光パイプ７の外径は導光体６の外径と同寸としているので、導光体６の平面６ｂを占有する領域は外周縁の導光パイプ肉厚分となる。また、導光パイプ７の筒孔は投影像を撮影する撮像装置２の撮影空間となる。
【００１８】
８は導光体６と導光パイプ７の表面を被套するステンレス製の保護筒であり、該保護筒８をもって導光体６と導光パイプ７は本体４に取り付けられる。
【００１９】
９は光源３に設けられる漏れ光遮蔽用の遮光筒であり、該遮光筒９は光源光が導光体６の平面６ｂを照らすことにより投影された受光像の濃度が薄くなることを防止している。
【００２０】
このように構成されたものは、検査対象物の中空孔Ｈ中心と細挿入部５の光軸とを一致させる。次に、撮像装置２を下降させて細挿入部５を中空孔Ｈ内に挿入する。
【００２１】
光源３の照明光は導光パイプ７のラッパ状の基端から入射されて、導光パイプ７の先端より散乱光として導光体６の平面６ｂから導光体６内に入射される。
【００２２】
導光体６内に入射された散乱照明光は円錐状面６ａから外部に照射されて中空孔Ｈ内を均一な明るさで照明することとなる。
【００２３】
均一な明るさの照明により得られた照明斑のない孔内周面像は先端に形成された円錐状面６ａの傾斜表面に臨界角以下で入射し、反対側の傾斜内面で臨界角を越えるものは全反射して受光像を図４に示されるように導光体６の基端平面６ｂに投影する。平面６ｂに投影された孔内周面の受光像は撮像装置２のテレセントリックレンズ２ｂにより軸心に平行な成分のみがＣＣＤカメラ２ａに取り込まれるので良質なカメラ画像が得られる。このようにして撮影された画像は最も解像度の高い領域のみを切り出して利用するため、中空孔Ｈ全体の画像を得るために撮影位置を順次変えて撮影を繰り返す。
【００２４】
このようにして撮影された多数の画像から解像度の高い領域のみを環状に切り出し、切り出した抽出環を図示しない画像処理装置により二値化処理する。二値化処理した多数の画像を順次積み重ねて図５に示されるような中空孔Ｈの内面全体像を得る。この画像において、黒く表示される表示される部分が傷・鋳巣である。
【００２５】
なお、図６に示されるものは、導光体６の円錐状面６ａを凹円錐状としたものであり、凹円錐状における傾斜角は約９０°としている。凹円錐状の場合も、中心の凹状の先細り部で受光される孔内周面像は小さくなり解像度は低くなり、導光体６の外径に近付けるほど拡大され解像度の高い孔内周面像を得ることができる。しかし、外径に近過ぎると拡大率が大きくなりすぎ、導光体６のわずかな偏心により撮影された領域と抽出環により抽出された領域とのずれが目立つので、このような問題の生じない抽出環領域を設定する。
【符号の説明】
【００２６】
１  孔内周面撮影装置
２  撮像装置
2a  ＣＣＤカメラ
2b  テレセントリックレンズ
３  光源
3a  ＬＥＤ素子
４  本体
５  細挿入部
６  導光体
6a  円錐状面
6b  平面
７  導光パイプ
８  保護筒
９  遮光筒
Ｈ  中空孔
【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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