(57)【要約】【課題】粉塵の多い使用環境下でも撮影を確実に行なうことができる内面撮影装置を提供する。【解決手段】対象物の内空間に面する対象物内面を対象物の内空間への出退方向に沿って撮影するものであって、光源光を出射する光源部を有し、光源部から出射した光源光を対象物内面に向けて放射状の照射光にして照射する照射部１０と、照射光で照らされた対象物内面の細断分割面を出退方向に沿って連続的に撮影する撮影装置を有する撮影部２０と、照射部と撮影部を連結する連結部５０を備え、撮影部２０は、撮影装置の撮像視野の中心領域に連結部５０が位置し、撮影部２０の撮影視野内に配置された透明保護材２６が連結部を横切る方向で撮影装置の前方を覆う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の内空間に面する対象物内面を対象物の内空間への出退方向に沿って撮影するものであって、光源光を出射する光源部を有し、光源部から出射した光源光を対象物内面に向けて放射状の照射光にして照射する照射部と、照射光で照らされた対象物内面の光切断面を出退方向に沿って連続的に撮影する撮影装置を有する撮影部と、照射部と撮影部を連結する連結部を備え、
撮影部は、撮影装置の撮像視野の中心領域に連結部が位置し、撮影部の撮影視野内に配置される透明保護材が連結部を横切る方向で撮影装置の前方を覆うことを特徴とする内面撮影装置。
【請求項２】
連結部は、照射部と撮影部を連通する中空部を有することを特徴とする請求項１に記載の内面撮影装置。
【請求項３】
連結部が樹脂もしくは金属のパイプ体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の内面撮影装置。
【請求項４】
透明保護材が板状ガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の内面撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内面撮影装置に関し、高温、多湿、粉塵の使用環境下において物体の穴の内面、パイプの内面等を撮影する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の撮影装置には、例えば図９に示す原理のものがある。これは、リングビームデバイスと呼ばれるものであり、レーザ照射部１の半導体レーザから円状のレーザ光２を円錐ミラー３に照射し、円錐ミラー３に入射したレーザ光２がその入射光軸に対して直角方向に反射し、光跡が３６０°に広がるディスク状の光４が形成される。レーザ照射部１と円錐ミラー３は透明円筒体５で一体化している。
【０００３】
このディスク状の光４を物体の対象物内面に照射すると、対象物内面がリング状に照らされて、リング状の光切断面が照らし出される。この光切断面として映る光の輪は、図１１に示すように、対象物内面の断面輪郭を表す１本のリング状光６となる。以下においては対象物内面の断面輪郭を示す用語として光切断面を使用する。
【０００４】
このリング状光６をレーザ照射部１の後方に位置する撮影部のカメラ（図示省略）で撮影することにより対象物内面の輪郭形状情報を得ることができる。
特許文献１に記載する光学装置では、光源からの測定用光がレンズ系を介してコーンミラーの反射部によって反射され、光遮蔽部材の開口を介して、幅広で放射状の欠陥測定用光として測定対象側に出力される。コーンミラーの貫通穴を通過した測定用光は、コーンミラーの頂部周辺の反射部によって反射され、光遮蔽部材の開口を介して、幅狭で放射状の長さ特性測定用光として測定対象側に出力される。測定対象で反射した欠陥測定用光と長さ特性測定用光は、各々、測定部によって検出され、演算制御部によって測定対象の欠陥の有無判別や形状算出等が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した図９に示す構成では、レーザ照射部１とその後方に位置する撮影部とを一体のものとして管等の対象物の内部に挿入する必要があり、レーザ照射部１と撮影部とを連結する連結部材が必要である。
【０００７】
この連結部材は撮影部のカメラの撮像視野内に位置するので、撮像視野を阻害しないことが求めれる。このため、レーザ照射部１と撮影部の間に透明ガラスからなる中間ガラス円筒体７を配置し、撮影部が中間ガラス円筒体７を介してレーザ照射部１を水平に、かつ中心位置を保って焦点が合う距離内に保持している。
【０００８】
しかしながら、粉塵の多い使用環境下では円錐ミラー３を覆っている透明円筒体５の外表面やレーザ照射部１と撮影部の間の中間ガラス円筒体７の外表面に粉塵が付着する。
円錐ミラー３の透明円筒体５に付着した粉塵はレーザ光の照射を阻害してレーザ光が対象物内面に届かず、あるいは、中間ガラス円筒体７に付着した粉塵は撮影視野を阻害してリング状光６の一部が見えなくなって、図１０に示すように、リング状光６の画像に欠損を生じさせる。
【０００９】
また、中間ガラス円筒体７はレーザ照射部１を収納するので、その外径が大きくなり、対象物内面の内径が小さい場合には、中間ガラス円筒体７が対象物内面に接触して破損する恐れがある。円錐ミラー３から撮影部までの距離、つまりワーキングディスタンスが長い場合に、中間ガラス円筒体７だけでは強度が不足するために補強部材が必要となり、補強部材で撮像視野が阻害されて３６０°視野が確保できなくなる。
【００１０】
また、レーザ照射部１への配線は中間ガラス円筒体７の内表面に沿って這わせているが、撮像視野を阻害しないように非常に細い電線を使用しており、断線し易い構造的要因を持っている。
【００１１】
本発明は上記した課題を解決するものであり、粉塵の多い使用環境下でも撮影を確実に行なうことができる内面撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の内面撮影装置は、対象物の内空間に面する対象物内面を対象物の内空間への出退方向に沿って撮影するものであって、光源光を出射する光源部を有し、光源部から出射した光源光を対象物内面に向けて放射状の照射光にして照射する照射部と、照射光で照らされた対象物内面の光切断面を出退方向に沿って連続的に撮影する撮影装置を有する撮影部と、照射部と撮影部を連結する連結部を備え、撮影部は、撮影装置の撮像視野の中心領域に連結部が位置し、撮影部の撮影視野内に配置される透明保護材が連結部を横切る方向で撮影装置の前方を覆うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の内面撮影装置において、連結部は、照射部と撮影部を連通する中空部を有することを特徴とする。
また、本発明の内面撮影装置において、連結部が樹脂もしくは金属のパイプ体からなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の内面撮影装置において、透明保護材が板状ガラスからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によれば、撮影装置の撮像視野の中心領域に連結部が位置し、撮影部の撮影視野内に配置される透明保護材、例えば板状ガラスが連結部を横切る方向で撮影装置の前方を覆うことで、透明保護材の外表面が上下方向に沿ったものとなり、透明保護材の外表面は粉塵が降着し難いものとなり、透明保護材の外表面に到達した粉塵も滑り落ちるので、粉塵が透明保護材の外表面に付着することを抑制できる。
【００１６】
連結部が対象物内面の撮影に影響を与えない撮影装置の撮像視野の中心領域に位置するので、連結部の中空部に太い配線を行なっても撮像視野を阻害することがなくなり、断線等の故障が起こる構造的要因をなくすことができる。
【００１７】
また、連結部に樹脂もしくは金属のパイプ体を採用することで連結部の強度を確保できるので、ワーキングディスタンスが長い場合にあっても、補強部材を必要とせずに、撮影部がパイプ体を介して照射部を水平に、かつ中心位置を保って焦点が合う距離内に保持することができ、３６０°視野が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態における内面撮影装置を示す側面図
【図２】同内面撮影装置の要部を示す斜視図
【図３】同内面撮影装置の全体を示す平面図
【図４】同内面撮影装置の全体を示す側面図
【図５】本発明の他の実施の形態を示す要部拡大図
【図６】本発明の他の実施の形態を示す要部拡大図
【図７】本発明の他の実施の形態を示す全体構成図
【図８】ワーキングディスタンスの相違を示す模式図
【図９】従来の構成を示す模式図
【図１０】不正常なリング状光を示す模式図
【図１１】正常なリング状光を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図４において、内面撮影装置は、対象物、例えば管の内空間である中空部の孔に対して出退し、対象物の内空間に面する対象物内面、例えば管内面を出退方向に沿って撮影するものであり、その主要な構成部として照射部１０と撮影部２０と連結部５０を備えている。
【００２０】
照射部１０は光源光を対象物内面である管内面に向けて放射状の照射光にして照射するもので、支持ホルダ１１の内部に光源部１６を備えており、光源部１６に格納した半導体レーザが光源光としてレーザ光を出射する。
【００２１】
光源部１６の前方に取り付けた透明ガラスの円筒体からなる保護ケース１２が支持ホルダ１１の前端側に位置し、支持ホルダ１１の後端側には蓋１３がボルト１４で連結されている。保護ケース１２はその内部に円錐ミラー１５を収納している。
【００２２】
光源部１６は支持ホルダ１１の穴部１１１に挿入してあり、ボルト１１２にて支持ホルダ１１に固定している。支持ホルダ１１は光源部１６を介して保護ケース１２を一体的に保持しており、支持ホルダ１１の端面には保護ケース１２の周囲に穴部１１１の開口部１１３がある。支持ホルダ１１の蓋部１３と穴部１１１との間には中空部１１４と、穴部１１１と中空部１１４とを連通する連通孔１１５が形成されている。
【００２３】
円錐ミラー１５は半導体レーザが出射したレーザ光をその入射光軸に対して直角方向に反射し、光跡が３６０°に放射状に広がるディスク状の照射光とする。
撮影部２０は、照射光で照らされた対象物内面の光切断面を出退方向に沿って連続的に撮影するものであり、接続部２１と撮影装置をなすレンズ部２２とカメラ部２３からなる。接続部２１はレンズ部２２のフード２４に後端側で螺合接続し、前端側にフランジ２５を有している。
【００２４】
フランジ２５には撮影部２０の撮影視野内に配置される透明保護材２６がボルト・ナット２７で連結されており、透明保護材２６の中心領域、すなわち撮影装置の撮像視野の中心領域に連結部５０が位置し、透明保護材２６が連結部５０を横切る方向でレンズ部２２の前方を覆っている。この透明保護材２６はガラス材質であり、本実施の形態では板状ガラスからなり、板状ガラスの表面が上下方向に沿った平坦面をなす。しかしながら、透明保護材２６は、下方に向けて下り勾配の傾斜面をなす形状であっても良く、照射部１０に向けて突出する円錐形状であっても良く、半球形状であっても良く、粉塵等が表面上を滑り落ちる形状であれば良い。
【００２５】
連結部５０にはレーザ用電源ケーブル２８を中継するための中継用配線が挿入してあり、接続部２１には、中継用配線の配線コネクタ２９と、圧縮エアを供給するための第１エア吹き込み口３０を設けており、第１エア吹き込み口３０に第１給気チューブ３１接続している。
【００２６】
レンズ部２２はフード２４およびフード２４に接続したカメラレンズ３２からなる。カメラ部２３はカメラレンズ３２に接続する撮影装置としてのカメラ３３と、カメラ３３を格納するケーシング３４からなる。ケーシング３４は圧縮エアを供給するための第２エア吹き込み口３５を設けており、第２エア吹き込み口３５に第２給気チューブ３６が接続している。
【００２７】
連結部５０は、照射部１０と撮影部２０を連結するもので、支持ホルダ１１と接続部２１に連通する中空部５１を有し、樹脂もしくは金属のパイプ体からなり、照射部１０を支持するのに必要な十分な強度を有している。連結部５０は一端が照射部１０の蓋１３を貫通するとともに蓋１３に固定されており、他端が撮影部２０の透明保護材２６を貫通するとともに透明保護材２６に固定されている。レーザ用電源ケーブル２８が連結部５０の中空部５１に挿通されている。
【００２８】
内面撮影装置は挿入用ロッド６０の先端に設けてあり、撮影部２０のケーシング３４が挿入用ロッド６０の先端に設けた台座部６１に固定されており、レーザ用電源ケーブル２８と第１給気チューブ３１と第２給気チューブ３６が挿入用ロッド６０の内部に挿通されている。
【００２９】
以下、上記した構成の作用を説明する。挿入用ロッド６０を対象物の管内に挿入して内面撮影装置を管内に配置し、挿入用ロッド６０を管に挿入、あるいは引き出しながら内面撮影装置で対象物内面である管内面を撮影する。この際、挿入用ロッド６０の内部に挿通したレーザ用電源ケーブル２８を通して照射部１０の支持ホルダ１１の内部に格納した光源部の半導体レーザに電力を供給する。連結部５０が対象物内面の撮影に影響を与えない撮像視野の中心領域に位置することで、連結部５０の中空部５１に配置するレーザ用電源ケーブル２８に太い配線を用いても撮像視野を阻害することがなくなり、断線等の故障が起こる構造的要因をなくすことができる。
【００３０】
透明保護材２６の板状ガラスは、連結部５０を横切る方向でレンズ部２２の前方を覆っており、板状ガラスの表面が上下方向に沿った平坦面をなすので、透明保護材２６の外表面は粉塵が降着し難いものとなり、透明保護材の外表面に到達した粉塵も滑り落ちるので、粉塵が透明保護材の外表面に付着することを抑制でき、粉塵が撮影視野を阻害して撮影画像を乱すことを防止できる。
【００３１】
照射部１０では、支持ホルダ１１の内部に格納した光源部の半導体レーザが光源光としてレーザ光を円錐ミラー１５に向けて出射する。円錐ミラー１５は半導体レーザが出射したレーザ光をその入射光軸に対して直角方向に反射し、光跡が３６０°に放射状に広がるディスク状の照射光にして対象物内面である管内面に向けて照射する。このディスク状の光を対象物内面に照射すると、対象物内面がリング状に照らされて、リング状の光切断面が照らし出される。この光切断面に映る光の輪は、対象物内面の断面輪郭を表す１本のリング状光となる。このリング状光を撮影部２０のカメラ３３で撮影することにより対象物内面の輪郭形状情報を得る。
【００３２】
撮影時に、連結部５０は、カメラ３３の撮像視野の中心領域に位置することで、対象物内面を撮影するのに支障にならない。
照射部１０と撮影部２０を連結する連結部５０に、照射部１０を支持するのに必要十分な強度を有するパイプ体を採用することで、ワーキングディスタンスが長い場合にあっても、補強部材を必要とせずに、撮影部２０はパイプ体を介して照射部１０を水平に、かつ中心位置を保って焦点が合う距離内に保持して３６０°視野が確保できる。また、図８(ａ)に示すように、ワーキングディスタンスが短い場合には、撮影部２０に撮像視野の広いカメラレンズ３２およびカメラ３３を採用する必要があるが、図８(ｂ)に示すように、ワーキングディスタンスが長い場合には、撮影部２０に撮像視野の狭いカメラレンズ３２およびカメラ３３を採用する必要がある。
【００３３】
また、第１給気チューブ３１を通して第１エア吹き込み口３０から接続部２１に圧縮エアを供給し、第２給気チューブ３６を通して第２エア吹き込み口３５からケーシング３４に圧縮エアを供給する。
【００３４】
接続部２１に供給した圧縮エアは連結部５０の中空部５１を利用して支持ホルダ１１に供給し、圧縮エアが穴部１１１の開口部１１３から保護ケース１２の外表面上に噴出する。このように、保護ケース１２の外表面をエアパージすることで、粉塵が保護ケース１２の外表面に付着することを防止でき、レーザ光の照射が阻害されることを抑制できる。
【００３５】
ケーシング３４に供給した圧縮エアはケーシング３４の壁の隙間から排気され、ケーシング３４の内部に空気の流れができる。このため、ケーシング３４の内部の冷却および除湿を行なうことができ、使用環境にかかわらずカメラ３３の動作保証を行なえる。
【００３６】
この圧縮エアは乾燥したものであることが好ましく、また温度制御されたものであることが好ましい。
このため、図７に示すように、第１給気チューブ３１と第２給気チューブ３６に給気装置７０を接続する。給気装置７０は上流側から下流側へ順次にコンプレッサ７１、温度調整機構（エアコン）７２、エアドライヤ７３、レギュレータ７４を配置してなる。
【００３７】
コンプレッサ７１で圧縮したエアは、温度調整機構（エアコン）７２で温度調整された後に、エアドライヤ７３を通過して乾燥され、レギュレータ７４で圧力調整しながら供給される。
【００３８】
第１給気チューブ３１を通して第１エア吹き込み口３０から接続部２１に、温度制御と乾燥を行なった圧縮エアを供給し、第２給気チューブ３６を通して第２エア吹き込み口３５からケーシング３４に温度制御と乾燥を行なった圧縮エアを供給する。
【００３９】
接続部２１および連結部５０を通して支持ホルダ１１の内部に温度制御と乾燥を行なった圧縮エアを供給することで、光源部の半導体レーザの冷却および除湿対策を行なうことができ、半導体レーザの動作保証を確保できる。
【００４０】
また、ケーシング３４に温度制御と乾燥を行なった圧縮エアを供給することで、ケーシング３４の内部の冷却および除湿を確実に行なってカメラ３３の動作保証を確実なものとするとともに、カメラ３３の受光素子の感度特性を一定に保つことができるので、安定した撮影が可能となる。
【００４１】
さらに、図５に示すように、連結部５０の途中に、透明保護材２６に向けて圧縮エアを噴出するノズル５２を設け、ノズル５２から噴出す圧縮エアで透明保護材２６の外表面をエアパージすることで、粉塵が透明保護材２６の外表面に付着することを防止でき、粉塵が撮影視野を阻害することを防止できる。
【００４２】
また、図６に示すように、透明保護材２６の上方位置に透明保護材２６の外表面に沿って圧縮エアを噴出する噴出口５３を設け、第１給気チューブ３１から分岐した分岐チューブ５４を噴出口５３に接続することも可能である。この場合にも、噴出口５３から噴出す圧縮エアで透明保護材２６の外表面をエアパージすることで、粉塵が透明保護材２６の外表面に付着することを防止でき、粉塵が撮影視野を阻害することを防止できる。
【００４３】
上述の実施形態では、光源部１６は撮影部２０の前面に位置する照射部１０の内部に配置されているが、光源部１６を撮影部２０の後方に配置し、光源部１６に接続した光ファイバーを照射部１０の円錐ミラー３の近傍まで配線し、レーザ光を円錐ミラー３に照射する形態であってもよい。この場合、光ファイバーは連結部５０の中空部５１内に配線することが望ましい。
【符号の説明】
【００４４】
１０    照射部
１１    支持ホルダ
１２    保護ケース
１３    蓋
１４    ボルト
１５    円錐ミラー
２０    撮影部
２１    接続部
２２    レンズ部
２３    カメラ部
２４    フード
２５    フランジ
２６    透明保護材
２７    ボルト・ナット
２８    レーザ用電源ケーブル
２９    配線コネクタ
３０    第１エア吹き込み口
３１    第１給気チューブ
３２    カメラレンズ
３３    カメラ
３４    ケーシング
３５    第２エア吹き込み口
３６    第２給気チューブ
５０    連結部
５１    中空部
５２    ノズル
５３    噴出口
５４    分岐チューブ
６０    挿入用ロッド
６１    台座部
７１    コンプレッサ
７２    温度調整機構（エアコン）
７３    エアドライヤ
７４    レギュレータ
１１１    穴部
１１２    ボルト
１１３    開口部
【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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