JP2015230252A - 光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶着されることなく圧接にて結合された２つのワークの圧接部であって一方のワークにおける圧接部と他方のワークにおける圧接部とが互いに導電部材で構成された圧接部、における圧接状態を、より容易に、より短時間に、より適切に検査することができる、光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置を提供する。
【解決手段】ワークの表面に測定スポットＳＰを設定し、加熱用レーザ光源２１、複数の赤外線の中から選択された波長の赤外線を検出する第１赤外線検出手段３１、第２赤外線検出手段３２、制御手段５０を用い、測定スポットに加熱用レーザを照射する加熱ステップ、測定スポットから放射される熱線から求めた測定スポットの温度と加熱時間とに応じた測定スポットの温度上昇特性を得る温度上昇特性取得ステップ、温度上昇特性に基づいて圧接部９１Ｂ、９２Ｂにおける接触面積及び接触圧力を含む圧接状態の良否を判定する判定ステップ、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、溶着されることなく圧接にて結合された２つのワークの圧接部であって一方のワークにおける前記圧接部と他方のワークにおける前記圧接部とが互いに導電部材で構成された前記圧接部、における圧接状態を判定する光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置に関する。

近年では、自動車や家電品等の用途に応じた大小さまざまな制御ユニットが開発され、当該制御ユニット内には種々の電子回路基板が用いられており、当該電子回路基板には、種々の接点等が組み付けられている。例えば図１に示すように、基板９０には、銅箔や錫メッキ等の内壁９１Ｂを有するスルーホール９１が形成されており、当該スルーホール９１に、プレスフィットピン９２（接点）が挿入（圧入）される場合がある。この場合、スルーホール９１の内壁９１Ｂ（圧接部）は、銅箔や錫メッキ等の導電部材であり、プレスフィットピン９２の弾性変形部９２Ｂ（圧接部）も導電部材である。そしてプレスフィットピン９２の弾性変形部９２Ｂの外径は、内壁９１Ｂの内径よりもやや大きく設定されている。プレスフィットピン９２の弾性変形部９２Ｂは、スルーホール９１に挿入されると変形して外径が縮径し、弾性的な復元力にてスルーホール９１の内壁９１Ｂに対して圧接状態となる。この圧接状態における圧接部の接触面積と接触圧力が、当該圧接部における導電率に影響する。例えばプレスフィットピン９２の弾性変形部９２Ｂが異常な変形状態となってスルーホール９１の内壁９１Ｂとの接触面積が極端に小さい場合や、接触圧力が極端に低い場合では、導電率が低下して、所望する導電率を確保できない場合（導通不良となる場合）がある。また、プレスフィットピン９２をスルーホール９１に挿入した際、スルーホール９１の内壁９１Ｂが削られて所望する導電率を確保できない場合もある。そこで、スルーホール９１内に挿入されたプレスフィットピン９２の挿入状態や圧接状態を検査する種々の方法及び種々の装置が開示されている。

例えば特許文献１には、プレスフィットピンの一部であって基板の挿入孔に挿入した際に基板からはみ出す位置に貫通孔である検査穴を形成しておき、基板の挿入孔にプレスフィットピンを挿入する前と、基板の挿入孔にプレスフィットピンを挿入した後で、検査穴の位置を検出して挿入状態の良否を判定する、プレスフィット端子の挿入状態検査装置が記載されている。なお、検出の際は、プレスフィットピンに発光部から光を照射して、透過画像または反射画像を撮像し、挿入前に撮像した画像中における検査穴の位置と、挿入後に撮像した画像中における検査穴の位置と、からプレスフィットピンの挿入状態を検査している。

また特許文献２には、基板の挿入孔に挿入されたプレスフィットピンの先端に超音波発振機の振動子を当接し、当該プレスフィットピンの先端からの反射波を受信する反射波受信機と、挿入孔に対してプレスフィットピンの先端と反対側であってプレスフィットピンが圧接されている挿入孔と連続している導電体（プレスフィットピンが挿入されているスルーホールのランド）からの伝播波を受信する伝播波受信機と、を接続したプレスフィットピンの接合状態検査装置が記載されている。なお検査では、良好な接合状態にあるプレスフィットピンの場合の基準反射波波形と基準伝播波波形との少なくとも一方の比較を行うことで、良否を判定している。

特許第５１７５６８１号公報 特開２０１０−８６８６８号公報

特許文献１に記載の発明では、基板の挿入孔へのプレスフィットピンの挿入状態を画像にて判定できるが、プレスフィットピンと挿入孔との圧接状態を検査することができないので、本来の目的である電気導通状態の検査ができていない可能性がある。プレスフィットピンが正しい位置に挿入されていても、プレスフィットピンの圧接部における変形状態や、基板の挿通孔の内壁の削れ状態等により、電気導通状態が所望する導通状態でない可能性がある。

また特許文献２に記載の発明では、プレスフィットピンと挿入孔との圧接状態を検査することができるが、検査のためにプレスフィットピンの先端やプレスフィットピンの近傍に、超音波発振機の振動子や、伝播波を受信するピン等を、所望する位置に、所望する状態で固定しなければならないため、検査が容易ではない。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、溶着されることなく圧接にて結合された２つのワークの圧接部であって一方のワークにおける圧接部と他方のワークにおける圧接部とが互いに導電部材で構成された圧接部、における圧接状態を、より容易に、より短時間に、より適切に検査することができる、光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置は次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、溶着されることなく圧接にて結合された２つのワークの圧接部であって一方のワークにおける前記圧接部と他方のワークにおける前記圧接部とが互いに導電部材で構成された前記圧接部、における圧接状態を判定する光学非破壊検査方法であって、前記圧接部の近傍における一方のワークの表面であって前記圧接部を含む導電部材の表面に測定スポットを設定し、所定レーザ波長の加熱用レーザを出射する加熱用レーザ光源と、第１赤外線波長と第３赤外線波長を含む複数の赤外線波長の中から選択された赤外線波長の赤外線を検出可能な第１赤外線検出手段と、第２赤外線波長の赤外線を検出可能な第２赤外線検出手段と、前記加熱用レーザ光源を制御するとともに前記第１赤外線検出手段及び前記第２赤外線検出手段からの検出信号を取り込む制御手段と、を用いる。そして、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記測定スポットに、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量に調整された前記加熱用レーザを照射して、前記測定スポットを加熱する、加熱ステップと、前記加熱ステップによる加熱を行いながら、前記制御手段にて前記測定スポットから放射される赤外線を前記第１赤外線検出手段と前記第２赤外線検出手段を用いて検出して前記測定スポットの温度を求め、加熱時間に応じた前記測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を得る、温度上昇特性取得ステップと、熱伝導量の影響を受ける加熱点である前記測定スポットの前記温度上昇特性に基づいて、前記制御手段にて前記２つのワークの前記圧接部における接触面積及び接触圧力を含む圧接状態の良否を判定する、判定ステップと、を有し、前記温度上昇特性取得ステップにおいて、前記制御手段にて、前記測定スポットの温度を求める際、前記第１赤外線検出手段にて検出している赤外線の波長、及び前記第１赤外線検出手段からの検出値と前記第２赤外線検出手段からの検出値との比、に基づいて前記測定スポットの温度を求め、求めた温度に応じて前記第１赤外線検出手段にて検出する赤外線の波長を切替える、光学非破壊検査方法である。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る光学非破壊検査方法であって、前記２つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記２つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点未満となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射し、前記判定ステップにおいて良品であると判定した場合、前記制御手段にて前記加熱用レーザ光源の出力を前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力である新たな加熱用レーザへと上昇させた後、前記測定スポットに前記新たな加熱用レーザを所定時間照射することで前記メッキを溶融させて前記圧接部において前記２つのワークを溶着させる、溶着ステップ、を有する、光学非破壊検査方法である。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明に係る光学非破壊検査方法であって、前記２つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記２つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射する、光学非破壊検査方法である。

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明〜第３の発明のいずれか１つに係る光学非破壊検査方法であって、前記判定ステップでは、前記制御手段にて、前記測定スポットへの前記加熱用レーザの照射の開始時点から、前記温度上昇特性において時間の経過に対する温度の上昇状態が所定上昇状態以下となる熱平衡状態となるまでの時間が、予め設定した第１基準閾値と第２基準閾値との間に収まっていない場合に、前記接触面積が所望する大きさの面積の範囲から外れている不良品である、あるいは前記接触圧力が所望する圧力の範囲から外れている不良品である、と判定する、光学非破壊検査方法である。

次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係る光学非破壊検査方法であって、前記第１赤外線検出手段にて検出する赤外線の波長は、前記第１赤外線波長あるいは前記第３赤外線波長であり、前記第１赤外線波長と前記第２赤外線波長と前記第３赤外線波長のそれぞれの長さは、前記第１赤外線波長＞前記第２赤外線波長＞前記第３赤外線波長、あるいは前記第１赤外線波長＜前記第２赤外線波長＜前記第３赤外線波長、に設定されている、光学非破壊検査方法である。

次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明〜第５の発明のいずれか１つに係る光学非破壊検査方法を実行するための光学非破壊検査装置であって、前記加熱用レーザ光源と、光軸に沿って一方の側から入射された平行光を、焦点位置として設定した前記測定スポットに向けて集光して他方の側から出射するとともに、前記測定スポットから放射及び反射されて他方の側から入射された光を、光軸に沿った平行光である測定光に変換して一方の側から出射する集光コリメート手段と、前記加熱用レーザを平行光に変換して前記集光コリメート手段の一方の側へと導く加熱用レーザ導光手段と、前記第１赤外線検出手段及び前記第２赤外線検出手段と、前記測定光に含まれている赤外線であって前記測定スポットから放射された熱に対応する前記第１赤外線波長の赤外線と前記第３赤外線波長の赤外線とを含む複数の赤外線波長の中からいずれかの赤外線を選択して前記第１赤外線検出手段へと導く赤外線選択導光手段と、前記測定光に含まれている赤外線であって前記測定スポットから放射された熱に対応する前記第２赤外線波長の赤外線を前記第２赤外線検出手段へと導く赤外線導光手段と、前記制御手段と、を備える、光学非破壊検査装置である。

第１の発明によれば、例えば２つのワークがプレスフィットピンとスルーホールであって、スルーホールにプレスフィットピンを挿通して、スルーホールの内壁（導電部材）にプレスフィットピン（導電部材）が溶着されることなく圧接にて結合されている状態において、プレスフィットピンの先端に測定スポットを設定して、当該測定スポットに加熱用レーザを照射して、温度上昇特性を求めることで、圧接部における接触面積及び接触圧力の異常の有無を適切に判定することができる。また、２つのワークに対して非接触にて温度上昇特性を得ることができるので、より容易に判定することができる。また、適切な出力の加熱用レーザを用いることで、非常に短時間に、所望する温度上昇特性を得ることができる。すなわち、所望する電気導通状態（圧接状態）であるか否かを、より容易に、より短時間に、より適切に検査することができる。また、測定スポットの温度を求める際、第１赤外線波長の赤外線と第２赤外線波長の赤外線、あるいは第２赤外線波長の赤外線と第３赤外線波長の赤外線等、第１赤外線検出手段にて検出する赤外線の波長を選択して測定することで、より正確な温度を測定できる。

第２の発明によれば、溶着されることなく圧接にて結合された２つのワークが、所望する圧接状態であることを確認した後、溶着ステップにて、適切に、且つ容易に、圧接部を溶着することができる。また、メッキ削れ部や、錫等による微細ヒゲを溶融して、より信頼性の高い圧接状態（電気導通状態）とすることができる。

第３の発明によれば、第２の発明における加熱ステップと溶着ステップとを同時に行うことができるので、より短時間に圧接状態の検査を行うことができる。

第４の発明によれば、温度上昇特性における熱平衡状態となるまでの時間に基づいて判定することで、接触面積あるいは接触圧力が所望する面積の範囲または所望する圧力の範囲から外れていることを適切に判定することができる。

第５の発明によれば、より正確な温度を求めるための、第１赤外線波長、第２赤外線波長、第３赤外線波長、を適切に選定することができる。

第６の発明によれば、第１発明〜第５発明のいずれか１つに係る光学非破壊検査方法を実行するための光学非破壊検査装置を、適切に実現することができる。

測定対象物である２つのワーク（プレスフィットピンとスルーホール）を結合する前における、各ワークの外観の例を説明する斜視図である。 図１においてスルーホールにプレスフィットピンを挿通した場合における、ＩＩ−ＩＩ断面図である。 図２におけるＩＩＩ部の拡大図であり、測定スポットの位置、及び熱線（赤外線）の放射、測定スポットから圧接部へと熱が伝導する様子等を説明する図である。 第１の実施の形態の光学非破壊検査装置の構成の例を説明する図である。 第２の実施の形態の光学非破壊検査装置の構成の例を説明する図である。 第３の実施の形態の光学非破壊検査装置の構成の例を説明する図である。 第４の実施の形態の光学非破壊検査装置の構成の例を説明する図である。 光学非破壊検査方法の処理手順の例を説明するフローチャートである。 第１赤外線用選択反射手段と第３赤外線用選択反射手段と位置移動手段の例を説明する図である。 赤外線波長と赤外線エネルギーと温度の関係を説明する図である。 温度と、異なる２波長の赤外線のエネルギーの比（２波長比）の関係を説明する図である。 測定した温度上昇特性の例を説明する図である。 温度上昇特性を温度方向に圧縮して正規化した正規化温度上昇特性を説明する図である。 温度上昇特性を温度方向に伸張して正規化した正規化温度上昇特性を説明する図である。 正規化理想温度上昇特性と、正規化下限温度上昇特性と、正規化上限温度上昇特性と、を重ねた状態の例を示す図である。 測定対象物の圧接状態の判定結果に関する情報を表示手段に表示した例を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［測定対象物の例（図１〜図３）］
図１を用いて測定対象物の例について説明する。図１は、測定対象物である基板９０に形成されたスルーホール９１、及びプレスフィットピン９２の外観の例を示している。本実施の形態の説明では、このスルーホール９１とプレスフィットピン９２が、測定対象物である２つのワークに相当している。そしてスルーホール９１は、基板９０に形成された貫通孔に対して、貫通孔の内壁部分である内壁９１Ｂ、及び貫通孔の縁部に設けられたランド９１Ａを有している。またランド９１Ａは、基板９０の表と裏に設けられて内壁９１Ｂと接続されており、例えば基板９０上における他の電子部品取り付け用のランド等に、基板上にプリントされた配線にて接続されている。また内壁９１Ｂ、ランド９１Ａは導電部材（例えば銅箔やハンダメッキ等）で形成されている。なお、本実施の形態では、内壁９１Ｂがスルーホール９１における圧接部に相当している。

プレスフィットピン９２は、導電部材で形成されており、先端部９２Ａ、弾性変形部９２Ｂ、ベース部９２Ｃ等を有している。弾性変形部９２Ｂの幅は、スルーホール９１の内壁９１Ｂの内径よりもやや大きく設定されており、スルーホール９１にプレスフィットピン９２の先端部９２Ａから弾性変形部９２Ｂまでが挿通されると、弾性変形部９２Ｂは弾性変形し、弾性変形の復元力にて内壁９１Ｂに圧接する。これにより、スルーホール９１に、プレスフィットピン９２が、溶着されることなく圧接された状態で結合される（図２、図３参照）。なお、本実施の形態では、弾性変形部９２Ｂがプレスフィットピン９２における圧接部に相当している。

スルーホール９１の圧接部（内壁９１Ｂ）に対して、プレスフィットピン９２の圧接部（弾性変形部９２Ｂ）が適切な圧接状態でない場合、所望する電気導通状態を確保することができず、導通不良となる場合がある。例えばプレスフィットピン９２が内壁９１Ｂ内で異常形状に変形して圧接部の接触面積が異常に小さい場合や、圧接部の接触圧力が異常に小さい場合や、内壁９１Ｂが弾性変形部９２Ｂに大きく削られている場合等では、電気抵抗が異常に高くなる等の導通不良が発生する場合がある。

スルーホール９１の内壁９１Ｂとプレスフィットピン９２の弾性変形部９２Ｂとの圧接状態が所望する状態（所望する接触面積、及び所望する接触圧力）であるか否かを判定するには、熱の伝播状態にて判定することができる。例えば図３において、圧接部の近傍における一方のワークの表面であって圧接部を含む導電部材の表面となる、プレスフィットピン９２の先端に測定スポットＳＰを設定する。そして測定スポットＳＰに加熱用レーザを照射して測定スポットＳＰを非接触で加熱する。すると、測定スポットＳＰの温度は徐々に上昇し、測定スポットＳＰからプレスフィットピン９２及び内壁９１Ｂを経由して熱が伝播される。また測定スポットＳＰを含むプレスフィットピン９２やスルーホール９１からは、上昇した温度に応じた熱線（赤外線）が放射される。そして、放射される熱線（赤外線）を非接触で測定して測定スポットＳＰの温度を求めることで、圧接部を経由して放熱される熱の伝播状態（図３中において点線にて示す）を間接的に測定し、圧接部の接触面積及び接触圧力を求めることができる。

また測定スポットＳＰの温度は徐々に上昇するが、加熱量と放熱量が一致する飽和温度に達すると、温度の上昇が止まり、加熱を継続してもほぼ一定の温度となる。ここで、圧接部における接触面積が比較的大きい場合や接触圧力が比較的大きい場合では熱伝導量が多いので、加熱時間に応じた温度の上昇が比較的緩やかで飽和温度は比較的低くなる。また圧接部における接触面積が比較的小さい場合や接触圧力が比較的小さい場合では熱伝導量が少ないので、加熱時間に応じた温度の上昇が比較的急峻で飽和温度は比較的高くなる。従って、測定スポットＳＰに加熱用レーザを照射して図１２に示すような温度上昇特性を測定し、温度上昇特性に基づいて、圧接部における接触面積及び接触圧力が許容範囲内であるか否かを判定して圧接状態の良否を判定することが可能である。以降の説明にて、上述した圧接状態の良否を判定することが可能な光学非破壊検査装置の構成（第１の実施の形態〜第４の実施の形態）の例、及び光学非破壊検査方法の詳細について説明する。

●［第１の実施の形態における光学非破壊検査装置１Ａの構成の例（図４）］
図４は第１の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ａの構成の例を示しており、図５は第２の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｂの構成の例を示しており、図６は第３の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｃの構成の例を示しており、図７は第４の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｄの構成の例を示している。なお第１〜第４の実施の形態では、各構成要素は同じであるが、各構成要素の配置位置や方向（反射方向や透過方向）等が異なる。まず図４に示す第１の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ａの構成について説明する。

図４に示す光学非破壊検査装置１Ａは、集光コリメート手段１０、加熱用レーザ光源２１、加熱用レーザコリメート手段４１、加熱レーザ用選択反射手段１１Ａ、第１赤外線検出手段３１、第２赤外線用選択反射手段１３Ｂ、第１赤外線用選択反射手段１５Ａ、第３赤外線用選択反射手段１６Ａ、位置移動手段５３、第１赤外線集光手段５１、第２赤外線検出手段３２、第２赤外線集光手段５２、制御手段５０、記憶手段６０等にて構成されている。

集光コリメート手段１０は、自身の光軸に沿って一方の側から（図４の例では上方から）入射された平行光を、焦点位置として測定対象物上に設定した測定スポットＳＰに向けて集光して他方の側から（図４の例では下方から）出射する。また集光コリメート手段１０は、（焦点位置である）測定スポットＳＰから放射及び反射されて他方の側から入射された光を、自身の光軸に沿った平行光である第１測定光Ｌ１１に変換して一方の側から出射する。なお集光コリメート手段１０は、光を透過させて屈折する集光レンズで構成することも可能であるが、異なる複数の波長の光を扱うので、色収差が発生する集光レンズではあまり好ましくない。そこで、（非球面）反射ミラー１０Ａ、１０Ｂにて集光コリメート手段を構成することで、色収差の発生を排除し、広い波長帯に対応させている。

加熱用レーザ光源２１は、測定対象物を破壊することなく加熱することが可能な出力に調整された、加熱レーザ波長（λａ）の加熱用レーザを、制御手段５０からの制御信号に基づいて出射する。例えば加熱用レーザ光源２１は、λ＝約４５０［ｎｍ］のブルーレーザを出射する半導体レーザ光源である。加熱用レーザコリメート手段４１は、加熱用レーザ光源２１の近傍（レーザ出射位置の近傍であって加熱用レーザの光軸上）に配置されて、加熱用レーザ光源２１から出射された加熱用レーザを平行光の加熱用レーザＬａに変換する。例えば加熱用レーザコリメート手段４１は、加熱レーザ波長（λａ）の光のみを平行光に変換すればよいので、コリメートレンズでよい。なお加熱用レーザ光源２１が平行光の加熱用レーザを出射できるのであれば加熱用レーザコリメート手段４１を省略することができる。

加熱レーザ用選択反射手段１１Ａは、集光コリメート手段１０の光軸上に配置されて、加熱用レーザ光源２１から出射されて平行光に変換された加熱レーザ波長（λａ）の加熱用レーザＬａを集光コリメート手段１０の一方の側に向けて反射するとともに、測定スポットＳＰから放射及び反射されて集光コリメート手段１０の一方の側から出射された加熱レーザ波長（λａ）とは異なる波長の平行光である第２測定光Ｌ１２を透過する。例えば加熱レーザ用選択反射手段１１Ａは、加熱レーザ波長（λａ）の光を反射し、加熱レーザ波長（λａ）以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーである。なお、測定スポットＳＰから放射及び反射されて集光コリメート手段１０の一方の側から出射された平行光である測定光を第１測定光Ｌ１１と呼び、第１測定光Ｌ１１から加熱レーザ波長の光が取り出された残りの測定光を、第２測定光Ｌ１２と呼ぶ。そして、加熱用レーザコリメート手段４１と加熱レーザ用選択反射手段１１Ａにて加熱用レーザ導光手段が構成されており、加熱用レーザ導光手段は、加熱用レーザ光源２１から出射された加熱用レーザを、平行光に変換して集光コリメート手段１０の一方の側へと導く。

第１赤外線検出手段３１、第２赤外線検出手段３２は、測定スポットＳＰから放射された赤外線のエネルギーを検出可能であり、例えば第１赤外線検出手段３１、第２赤外線検出手段３２は、赤外線センサである。なお第１赤外線検出手段３１、第２赤外線検出手段３２からの検出信号は制御手段５０に取り込まれる。

第２赤外線用選択反射手段１３Ｂは、集光コリメート手段１０の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段１１Ａを透過してきた平行光である第２測定光Ｌ１２（加熱レーザ波長とは異なる波長の平行光）の経路上に配置されている（この場合、集光コリメート手段１０の光軸上に配置されている）。そして第２赤外線用選択反射手段１３Ｂは、集光コリメート手段１０の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段１１Ａを透過してきた平行光である第２測定光Ｌ１２の中から第２赤外線波長（λ２）の赤外線の平行光Ｌ２を第２赤外線検出手段３２に向けて透過し、第２赤外線波長（λ２）とは異なる波長の平行光である第３測定光Ｌ１３を反射する。従って、第２赤外線検出手段３２は、第２赤外線波長（λ２）の赤外線のエネルギーのみを検出する。例えば第２赤外線用選択反射手段１３Ｂは、第２赤外線波長（λ２）の光を透過し、第２赤外線波長（λ２）以外の波長の光を反射するダイクロイックミラーである。なお、以降の説明では、第１赤外線波長（λ１）＜第２赤外線波長（λ２）＜第３赤外線波長（λ３）に設定した場合の例を説明する。

また第２赤外線集光手段５２は、第２赤外線検出手段３２の近傍（検出位置の近傍）に配置されて、第２赤外線用選択反射手段１３Ｂを透過してきた第２赤外線波長（λ２）の平行光の赤外線を、第２赤外線検出手段３２に向けて集光する。例えば第２赤外線集光手段５２は、第２赤外線波長（λ２）の光のみを集光すればよいので、集光レンズでよい。そして、加熱レーザ用選択反射手段１１Ａと第２赤外線用選択反射手段１３Ｂと第２赤外線集光手段５２にて第２放射赤外線導光手段（赤外線導光手段に相当）が構成されており、第２放射赤外線導光手段は、測定スポットＳＰから放射されて集光コリメート手段１０の一方の側から出射された平行光である第２測定光Ｌ１２の中から第２赤外線波長（λ２）の赤外線を、第２赤外線検出手段３２へと導く。

第２赤外線用選択反射手段１３Ｂにて第２赤外線検出手段３２とは異なる方向（第１赤外線検出手段３１に向かう方向）に反射された（第２赤外線波長（λ２）とは異なる波長の）平行光である第３測定光Ｌ１３の経路上には、第１赤外線用選択反射手段１５Ａまたは第３赤外線用選択反射手段１６Ａのいずれかが配置される。制御手段５０は、位置移動手段５３を制御することで、平行光である第３測定光Ｌ１３の経路上に、第１赤外線用選択反射手段１５Ａまたは第３赤外線用選択反射手段１６Ａのいずれかが配置されるように、第１赤外線用選択反射手段１５Ａと第３赤外線用選択反射手段１６Ａを移動させることができる。

第１赤外線用選択反射手段１５Ａは、平行光である第３測定光Ｌ１３の経路上に配置された場合に第３測定光Ｌ１３の中から第１赤外線波長（λ１）の赤外線を透過するフィルタやダイクロイックミラーである。第３赤外線用選択反射手段１６Ａは、平行光である第３測定光Ｌ１３の経路上に配置された場合に第３測定光Ｌ１３の中から第３赤外線波長（λ３）の赤外線を透過するフィルタやダイクロイックミラーである。位置移動手段５３は、制御手段５０からの制御信号によって、第１赤外線用選択反射手段１５Ａと第３赤外線用選択反射手段１６Ａのいずれか一方の位置を、第３測定光Ｌ１３の経路上に移動させることが可能である。

なお図９に、位置移動手段５３と第１赤外線用選択反射手段１５Ａと第３赤外線用選択反射手段１６Ａの構造の例を示す。位置移動手段５３は電動モータであり、制御手段５０からの制御信号に基づいて、円板状の支持体５３Ａを任意の方向に回転させることができる。支持体５３Ａには、空洞部に第１赤外線用選択反射手段１５Ａ（または１５Ｂ）と、第３赤外線用選択反射手段１６Ａ（または１６Ｂ）が取り付けられている。そして制御手段５０は、位置移動手段５３を制御して支持体５３Ａを回転駆動することで、第１赤外線用選択反射手段１５Ａ（または１５Ｂ）の位置と、第３赤外線用選択反射手段１６Ａ（または１６Ｂ）の位置を変更することができる。

また第１赤外線集光手段５１は、第１赤外線検出手段３１の近傍（検出位置の近傍）に配置されて、第１赤外線用選択反射手段１５Ａあるいは第３赤外線用選択反射手段１６Ａを透過してきた第１赤外線波長（λ１）あるいは第３赤外線波長（λ３）の平行光の赤外線を、第１赤外線検出手段３１に向けて集光する。例えば第１赤外線集光手段５１は、集光レンズでよい。そして、加熱レーザ用選択反射手段１１Ａと第２赤外線用選択反射手段１３Ｂと第１赤外線用選択反射手段１５Ａと第３赤外線用選択反射手段１６Ａと位置移動手段５３と第１赤外線集光手段５１にて第１放射赤外線導光手段（赤外線選択導光手段に相当）が構成されており、第１放射赤外線導光手段は、測定スポットＳＰから放射されて集光コリメート手段１０の一方の側から出射された平行光である第３測定光Ｌ１３の中から第１赤外線波長（λ１）または第３赤外線波長（λ３）の赤外線を、第１赤外線検出手段３１へと導く。

なお、図４において点線で囲んだ「他の例」に示すように、第１赤外線用選択反射手段１５Ａを、第１赤外線波長（λ１）の赤外線を「反射」する第１赤外線用選択反射手段１５Ｂ（ダイクロイックミラー等）に変更し、第３赤外線用選択反射手段１６Ａを、第３赤外線波長（λ３）の赤外線を「反射」する第３赤外線用選択反射手段１６Ｂ（ダイクロイックミラー等）に変更してもよい。この場合、平行光である第３測定光Ｌ１３の中から反射された第１赤外線波長（λ１）または第３赤外線波長（λ３）の平行光の先に、第１赤外線集光手段５１と第１赤外線検出手段３１が配置される。

制御手段５０はパーソナルコンピュータ等であり、加熱用レーザ光源２１を制御して加熱用レーザにて測定スポットＳＰを加熱しながら第１赤外線検出手段３１からの検出信号と第２赤外線検出手段３２からの検出信号を取り込み、第１赤外線検出手段３１からの検出値と第２赤外線検出手段３２からの検出値との比に基づいて測定スポットＳＰの温度を測定する。そして制御手段５０は、加熱時間に応じた測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を測定し、測定した温度上昇特性に基づいて測定対象物の圧接状態を判定し、測定中において、測定した温度に応じて位置移動手段５３（第１放射赤外線導光手段）を制御して、第１赤外線検出手段３１にて検出する赤外線の波長を、第１赤外線波長（λ１）または第３赤外線波長（λ３）のいずれかに変更する。なお、温度の測定方法については後述する。そして制御手段５０は、加熱時間に応じた測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を測定し、測定した温度上昇特性に基づいて測定対象物の圧接状態を判定する。

記憶手段６０は例えばハードディスク等の記憶装置であり、記憶手段６０には、判定するべき測定対象物の圧接状態に応じて異なる温度上昇特性等が記憶されている。例えば、図１５に示す正規化上限温度上昇特性、正規化理想温度上昇特性、正規化下限温度上昇特性、正規化飽和温度、第１基準閾値、理想基準閾値、第２基準閾値等が記憶されている。また記憶手段６０には、検出した赤外線（λ１）、（λ２）、（λ３）のエネルギーであるＥ（λ１）、Ｅ（λ２）、Ｅ（λ３）の比であるＥ（λ１）／Ｅ（λ２）から温度に換算するＥ（λ１）／Ｅ（λ２）特性や、Ｅ（λ２）／Ｅ（λ３）から温度に換算するＥ（λ２）／Ｅ（λ３）特性（図１１参照）も記憶されている。

そして制御手段５０にて、光学非破壊検査装置１Ａを用いて温度上昇特性を測定し、測定した温度上昇特性における加熱開始時点からの時間変化に対する温度変化である傾きが所定傾き以下となる飽和温度へと至るまでの時間が、予め設定した第１基準閾値と第２基準閾値との間に収まっていない場合（第１基準閾値、第２基準閾値も、記憶手段６０に記憶されている）、測定対象物の圧接部における接触面積が所望する大きさの面積の範囲から外れている不良品である、あるいは、圧接部における接触圧力が所望する圧力の範囲から外れている不良品である、と判定する。なお、制御手段５０の動作の詳細については後述する。

●［第２の実施の形態における光学非破壊検査装置１Ｂの構成の例（図５）］
次に図５を用いて、第２の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｂの構成について説明する。第２の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｂは、第１の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ａに対して、第２赤外線用選択反射手段１３Ａの動作が異なり、第１赤外線検出手段３１、第２赤外線検出手段３２等の配置が異なる。以下、第１の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ａとの相違点について主に説明する。

第２赤外線用選択反射手段１３Ａは、集光コリメート手段１０の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段１１Ａを透過してきた平行光である第２測定光Ｌ１２（加熱レーザ波長とは異なる波長の平行光）の経路上に配置されている（この場合、集光コリメート手段１０の光軸上に配置されている）点は、図４中の第２赤外線用選択反射手段１３Ｂと同じである。しかし、第２赤外線用選択反射手段１３Ａは、集光コリメート手段１０の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段１１Ａを透過してきた平行光である第２測定光Ｌ１２の中から第２赤外線波長（λ２）の赤外線の平行光Ｌ２を第２赤外線検出手段３２に向けて反射し（図４中の第２赤外線用選択反射手段１３Ｂでは透過）、第２赤外線波長（λ２）とは異なる波長の平行光である第３測定光Ｌ１３を透過（図４中の第２赤外線用選択反射手段１３Ｂでは反射）する点が異なる。例えば第２赤外線用選択反射手段１３Ａは、第２赤外線波長（λ２）の光を反射し、第２赤外線波長（λ２）以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーである。

このため、第２赤外線用選択反射手段１３Ａの反射先に、第２赤外線集光手段５２及び第２赤外線検出手段３２が配置され、第２赤外線用選択反射手段１３Ａの透過先に、第１赤外線用選択反射手段１５Ａ、第３赤外線用選択反射手段１６Ａ、位置移動手段５３、第１赤外線集光手段５１、第１赤外線検出手段３１が配置されている。

なお、図５において点線で囲んだ「他の例」に示すように、第１赤外線用選択反射手段１５Ａを、第１赤外線波長（λ１）の赤外線を「反射」する第１赤外線用選択反射手段１５Ｂ（ダイクロイックミラー等）に変更し、第２赤外線用選択反射手段１６Ａを、第３赤外線波長（λ３）の赤外線を「反射」する第３赤外線用選択反射手段１６Ｂ（ダイクロイックミラー等）に変更してもよい。この場合、平行光である第３測定光Ｌ１３の中から反射された第１赤外線波長（λ１）または第３赤外線波長（λ３）の平行光の先に、第１赤外線集光手段５１と第１赤外線検出手段３１が配置される。

●［第３の実施の形態における光学非破壊検査装置１Ｃの構成の例（図６）］
次に図６を用いて、第３の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｃの構成について説明する。第３の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｃは、第１の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ａに対して、加熱レーザ用選択反射手段１１Ｂの動作が異なり、加熱用レーザ光源２１の配置が異なる。以下、第１の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ａとの相違点について主に説明する。

加熱レーザ用選択反射手段１１Ｂは、集光コリメート手段１０の光軸上に配置されて、加熱用レーザ光源２１から出射されて平行光に変換された加熱レーザ波長（λａ）の加熱用レーザＬａを集光コリメート手段１０の一方の側に向けて透過（図４中の加熱レーザ用選択反射手段１１Ａでは反射）するとともに、測定スポットＳＰから放射及び反射されて集光コリメート手段１０の一方の側から出射された加熱レーザ波長（λａ）とは異なる波長の平行光である第２測定光Ｌ１２を反射（図４中の加熱レーザ用選択反射手段１１Ａでは透過）する。例えば加熱レーザ用選択反射手段１１Ｂは、加熱レーザ波長（λａ）の光を透過し、加熱レーザ波長（λａ）以外の波長の光を反射するダイクロイックミラーである。加熱レーザ用選択反射手段１１Ｂにて反射された、加熱レーザ波長（λａ）以外の波長の平行光である第２測定光Ｌ１２の先は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

なお、図６において点線で囲んだ「他の例」に示すように、第１赤外線用選択反射手段１５Ａを、第１赤外線波長（λ１）の赤外線を「反射」する第１赤外線用選択反射手段１５Ｂ（ダイクロイックミラー等）に変更し、第２赤外線用選択反射手段１６Ａを、第３赤外線波長（λ３）の赤外線を「反射」する第３赤外線用選択反射手段１６Ｂ（ダイクロイックミラー等）に変更してもよい。この場合、平行光である第３測定光Ｌ１３の中から反射された第１赤外線波長（λ１）または第３赤外線波長（λ３）の平行光の先に、第１赤外線集光手段５１と第１赤外線検出手段３１が配置される。

●［第４の実施の形態における光学非破壊検査装置１Ｄの構成の例（図７）］
次に図７を用いて、第４の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｄの構成について説明する。第４の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｄは、第２の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｂに対して、加熱レーザ用選択反射手段１１Ｂの動作が異なり、加熱用レーザ光源２１等の配置が異なる。以下、第２の実施の形態の光学非破壊検査装置１Ｂとの相違点について主に説明する。

加熱レーザ用選択反射手段１１Ｂは、第３の実施の形態と同様に、集光コリメート手段１０の光軸上に配置されて、加熱用レーザ光源２１から出射されて平行光に変換された加熱レーザ波長（λａ）の加熱用レーザＬａを集光コリメート手段１０の一方の側に向けて透過（加熱レーザ用選択反射手段１１Ａでは反射）するとともに、測定スポットＳＰから放射及び反射されて集光コリメート手段１０の一方の側から出射された加熱レーザ波長（λａ）とは異なる波長の平行光である第２測定光Ｌ１２を反射（図４中の加熱レーザ用選択反射手段１１Ａでは透過）する。例えば加熱レーザ用選択反射手段１１Ｂは、加熱レーザ波長（λａ）の光を透過し、加熱レーザ波長（λａ）以外の波長の光を反射するダイクロイックミラーである。加熱レーザ用選択反射手段１１Ｂにて反射された、加熱レーザ波長（λａ）以外の波長の平行光である第２測定光Ｌ１２の先は、第２の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

なお、図７において点線で囲んだ「他の例」に示すように、第１赤外線用選択反射手段１５Ａを、第１赤外線波長（λ１）の赤外線を「反射」する第１赤外線用選択反射手段１５Ｂ（ダイクロイックミラー等）に変更し、第３赤外線用選択反射手段１６Ａを、第３赤外線波長（λ３）の赤外線を「反射」する第３赤外線用選択反射手段１６Ｂ（ダイクロイックミラー等）に変更してもよい。この場合、平行光である第３測定光Ｌ１３の中から反射された第１赤外線波長（λ１）または第３赤外線波長（λ３）の平行光の先に、第１赤外線集光手段５１と第１赤外線検出手段３１が配置される。

●［光学非破壊検査方法の処理手順（図８）］
次に図８に示すフローチャートを用いて、制御手段５０の処理手順の例について説明する。なお光学非破壊検査装置の構成については、第１〜第４の実施の形態のいずれでもよい。図８に示す処理は、内壁９１Ｂと弾性変形部９２Ｂとの圧接状態の検査を行う際、制御手段５０にて実行される。以下、図８に示すフローチャートの各処理の詳細を順に説明する。

ステップＳ５では、制御手段５０は、位置移動手段を制御して、低温測定用の赤外線用選択反射手段（この場合、第３赤外線用選択反射手段１６Ａ（１６Ｂ））を、平行光である第３測定光Ｌ１３の経路上に配置し、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、制御手段５０は、加熱用レーザ光源を制御して、加熱用レーザ光源から加熱用レーザを出射し、ステップＳ１５に進む。加熱用レーザは測定スポットへと導光され、測定スポットから放射された赤外線は第１赤外線検出手段及び第２赤外線検出手段へと導光される。なお、加熱用レーザの出力は、ワークを破壊することなく加熱する熱量となるように、予め調整されている。ステップＳ１０は、制御手段から加熱用レーザ光源を制御して、測定対象物上に設定した測定スポットに向けて、ワークを破壊することなく加熱する熱量に調整された加熱用レーザを照射して測定スポットを加熱する、加熱ステップに相当する。

ステップＳ１５にて制御手段５０は、第１赤外線検出手段からの検出信号に基づいた選択赤外線波長（第３赤外線用選択反射手段１６Ａ（１６Ｂ）が第３測定光Ｌ１３の経路上にある場合は第３赤外線波長（λ３）、第１赤外線用選択反射手段１５Ａ（１５Ｂ）が第３測定光Ｌ１３の経路上にある場合は第１赤外線波長（λ１））の赤外線のエネルギーの検出値と、第２赤外線検出手段からの検出信号に基づいた第２赤外線波長（λ２）の赤外線のエネルギーの検出値と、ステップＳ１０にて加熱用レーザの照射を開始してからの時間（加熱時間）と、を取り込んで、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０にて、制御手段５０は、第１赤外線検出手段からの検出値と、第２赤外線検出手段からの検出値と、の比に基づいて、加熱時間に対応する測定スポットの温度を求め、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５にて制御手段５０は、測定した温度が、第１赤外線波長（λ１）と第３赤外線波長（λ３）を切り替えるべき切替温度に到達したか否かを判定する。切替温度に到達している（切替温度以上である）と判定した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３０に進み、切替温度に到達していない（切替温度未満である）と判定した場合はステップＳ４０に進む。なお、切替温度は、圧接部の導電部材の材質や、加熱用レーザの出力等に応じて、適切な値に設定される。ステップＳ３０に進んだ場合、制御手段５０は、前回測定した温度と今回測定した温度を比較し、温度上昇中であるか否かを判定する。温度上昇中であると判定した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３５Ａに進み、温度上昇中でない場合はステップＳ３５Ｂに進む。ステップＳ３５Ａに進んだ場合、制御手段５０は、位置移動手段を制御して平行光である第３測定光Ｌ１３の経路上に高温測定用の赤外線用選択反射手段（この場合、第１赤外線用選択反射手段）を配置してステップＳ４０に進む。ステップＳ３５Ｂに進んだ場合、制御手段５０は、位置移動手段を制御して平行光である第３測定光Ｌ１３の経路上に低温測定用の赤外線用選択反射手段（この場合、第３赤外線用選択反射手段）を配置してステップＳ４０に進む。なお、第１赤外線用選択反射手段の配置や第３赤外線用選択反射手段の配置に要する時間は、非常に短い時間（例えば１ｍｓ未満）であり、温度上昇特性の測定に影響を与えない程度に短い時間である。

そしてステップＳ４０にて制御手段５０は、測定終了タイミングであるか否かを判定する。制御手段５０は、求めた温度が飽和温度に達していると判定した場合、測定終了タイミングであると判定する。例えば制御手段５０は、今回のステップＳ２０にて求めた温度が、前回のステップＳ２０にて求めた温度に対して、所定値以下の温度上昇状態であった場合、飽和温度に達したと判定する。なお飽和温度は、図１２に示す温度上昇特性の傾きが所定値以下となった場合であって、温度がほぼ一定となった熱平衡状態の温度である。制御手段５０は、飽和温度に達して（熱平衡状態となって）測定終了タイミングであると判定した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４５に進み、測定終了タイミングでないと判定した場合（Ｎｏ）はステップＳ１５に戻る。なお、ステップＳ１５に戻る際、所定時間（例えば１ｍｓ程度）待ってから戻ると、所定時間間隔で温度を求めることができるので、より好ましい。例えばステップＳ３５Ａにて第１赤外線用選択反射手段を平行光である第３測定光Ｌ１３の経路上に配置した後にステップＳ１５に戻った場合、第１赤外線検出手段では第１赤外線波長（λ１）の赤外線エネルギーを検出することになる。なお、ステップＳ１５〜Ｓ４０は、制御手段にて、加熱ステップによる加熱を行いながら、制御手段にて測定スポットから放射される赤外線（熱線）を第１、第２赤外線検出手段を用いて検出して測定スポットの温度を求め、加熱時間に応じた測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を得る、温度上昇特性取得ステップに相当する。なお、ステップＳ２０にて測定スポットの温度を求める手順、及び温度上昇特性を取得する手順については後述する。そしてステップＳ４５に進んだ場合、制御手段５０は、加熱用レーザ光源を制御して、加熱用レーザの照射を停止し、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０にて制御手段５０は、ステップＳ１５〜Ｓ４０にて求めた温度と加熱時間による温度上昇特性（図１２）における加熱開始時点から飽和温度（時間変化に対する温度変化である傾きが所定傾き以下となる温度）へと至るまでの時間を求め、圧接部における圧接状態の良否を判定してステップＳ５５に進む。なお、ステップＳ５０は、熱伝導量の影響を受ける加熱点である測定スポットの温度上昇特性に基づいて、制御手段にて２つのワークの圧接部における接触面積及び接触圧力を含む圧接状態の良否を判定する、判定ステップに相当する。なお、ステップＳ５０における圧接状態の良否判定をする手順については後述する。

そしてステップＳ５５にて制御手段５０は、判定ステップ（ステップＳ５０）の結果に関する情報を、表示手段に表示して処理を終了する。なお、表示手段は、制御手段からの出力信号に基づいた画面を表示するものであり、例えばモニタである。また、画面の表示の例については後述する。

●［ステップＳ２０にて測定スポットの温度を求める手順と、温度上昇特性を求める手順（図１０〜図１２）］
次に、ステップＳ２０にて測定スポットの温度を求める手順の詳細について説明する。例えば図１０は、照射された光を完全に吸収及び放射する黒体の温度が各温度（Ｍ１、Ｍ２・・Ｍ６）の場合において、黒体から放射される赤外線の波長（横軸）と、各波長の赤外線のエネルギー（縦軸）の関係を示す赤外線放射特性の例を示している。例えば測定スポットが黒体である場合であって、第１赤外線波長（λ１）の位置が図１０中に示す（λ１）の位置であり、第２赤外線波長（λ２）の位置が図１０中に示す（λ２）の位置であり、第３赤外線波長（λ３）の位置が図１０中に示す（λ３）の位置（第１赤外線波長（λ１）＜第２赤外線波長（λ２）＜第３赤外線波長（λ３））であるとする。

そして制御手段５０は、加熱時間Ｔ１のタイミングで取り込んだ、第１赤外線検出手段にて検出した第３赤外線波長（λ３）の赤外線エネルギーの検出値がＥ３Ａであり、第２赤外線検出手段にて検出した第２赤外線波長（λ２）の赤外線エネルギーの検出値がＥ２Ａであった場合、検出値の比であるＥ２Ａ／Ｅ３Ａと、温度・２波長比特性（図１１）の「Ｅ（λ２）／Ｅ（λ３）」特性より、測定スポットの温度を求め、この場合はＭ４［℃］であると求める。なお２波長比は、異なる２波長の赤外線のエネルギーの比である（この場合、Ｅ２Ａ／Ｅ３Ａ）。

なお、図１１に示す温度・２波長比特性は、温度を横軸、２波長比を縦軸に設定しており、例えば「Ｅ（λ２）／Ｅλ（３）」」特性において初期の領域（Ａ１）では、適度な傾きを有しているので、２波長比に応じた温度を適切に求めることができる。しかし、温度が高くなるに従って領域（Ａ２）では、傾きが緩やかになり、２波長比に対する正確な温度の特定が困難になるので好ましくない。しかし、傾きが緩やかになる領域（Ａ２）に突入する前に、（切替温度）にて「Ｅ（λ１）／Ｅ（λ２）」特性に切り替えるので、より広い温度範囲で、より高精度に温度を検出することができる。なお図１１の例に示す温度・２波長比特性は、予め記憶手段に記憶されている。

このように、検出値の比を用いることで、制御手段は、測定スポットの反射率（放射率）の影響を受けることなく、正しい測定スポットの温度を求めることができる。なお、加熱時間Ｔ２、Ｔ３のタイミングで取り込んだ値（第１赤外線波長の赤外線エネルギー、第２赤外線波長の赤外線エネルギー）が、それぞれ（Ｅ３Ｂ、Ｅ２Ｂ）かつ第１赤外線検出手段にて第３赤外線波長の赤外線を検出、（Ｅ１Ｃ、Ｅ２Ｃ）かつ第１赤外線検出手段にて第１赤外線波長の赤外線を検出、であった場合、温度・２波長比特性より、加熱時間Ｔ２、Ｔ３のタイミングのそれぞれの温度は、Ｍ３［℃］、Ｍ２［℃］であることがわかる。そして制御手段は、照射開始後の時間（加熱時間に相当）と、当該時間に対応する温度から、図１２の例に示す温度上昇特性を求める。

●［ステップＳ５０にて圧接状態の良否判定をする手順（図１３〜図１５）］
圧接部における接触面積の大きさの違いや接触圧力の大きさの違いによって熱伝導量が変化するので飽和温度が異なることを既に説明したが、それぞれの測定対象物で飽和温度が異なっている状態で圧接状態の良否を判定するのは、あまり好ましくない。そこで、以下に説明するように、測定対象物毎の飽和温度が同じとなるように、測定した温度上昇特性を正規化することで、飽和温度の違いを排除する。

ステップＳ５０にて制御手段５０は、ステップＳ１５〜Ｓ４０にて求めた温度と加熱時間による温度上昇特性（図１２）における飽和温度が、予め設定した正規化飽和温度となるように、温度方向において圧縮あるいは伸張するように加工して正規化温度上昇特性を求める（なお、時間軸方向については特に加工しない）。例えば、正規化飽和温度を、圧接部における接触面積の大きさが理想的な大きさであり、且つ接触圧力の大きさが理想的な大きさである測定対象物の温度上昇特性における飽和温度に設定し、正規化飽和温度を記憶手段６０に記憶しておく。そして制御手段５０は、測定した温度上昇特性の飽和温度が、正規化飽和温度よりも高い場合は、図１３に示すように、測定した温度上昇特性の飽和温度が正規化飽和温度と一致するように、温度上昇特性を温度方向に圧縮して正規化温度上昇特性を得ることができる。また制御手段５０は、測定した温度上昇特性の飽和温度が、正規化飽和温度よりも低い場合は、図１４に示すように、測定した温度上昇特性の飽和温度が正規化飽和温度と一致するように、温度上昇特性を温度方向に伸張して正規化温度上昇特性を得ることができる。

図１５は、圧接部の接触面積の大きさが理想的な大きさであり且つ圧接部の接触圧力の大きさが理想的な大きさである測定対象物の温度上昇特性を正規化した正規化理想温度上昇特性（図１５中に点線にて示す）と、圧接部の接触面積の大きさが許容下限であり且つ圧接部の接触圧力の大きさが許容下限である測定対象物の温度上昇特性を正規化した正規化下限温度上昇特性（図１５中に一点鎖線にて示す）と、圧接部の接触面積の大きさが許容上限であり且つ圧接部の接触圧力の大きさが許容上限である測定対象物の温度上昇特性を正規化した正規化上限温度上昇特性（図１５中に二点鎖線にて示す）と、を重ねて表示した例を示している。このように、飽和温度を正規化飽和温度に一致させる正規化を行うことで、圧接部の接触面積の大きさの違いや接触圧力の大きさの違いを、加熱開始（時点）から正規化飽和温度に達するまでのグラフで表すことができる。

測定対象物の温度上昇特性を正規化した結果が、図１５に示す正規化上限温度上昇特性と正規化下限温度上昇特性との間に収まっていない場合は、その測定対象物の圧接部における接触面積は所望する範囲を外れている、あるいは、圧接部における接触圧力は所望する範囲を外れている、といえる。すなわち、測定対象物の温度上昇特性を正規化した結果が、図１５に示す正規化上限温度上昇特性と正規化下限温度上昇特性との間に収まっている場合は、その測定対象物の圧接部における接触面積は所望する範囲内であり、且つ圧接部における接触圧力は所望する範囲内である、といえる。

なお、求めた温度上昇特性を正規化した結果が、図１５に示す正規化上限温度上昇特性と正規化下限温度上昇特性との間にあるか否かの判定を、加熱開始時点から正規化飽和温度に達するまでの時間が、第１基準閾値（正規化上限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度に達するまでの時間）と、第２基準閾値（正規化下限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度に達するまでの時間）と、の間に収まっているか否かの判定とすることもできる。この場合、ステップＳ５０にて制御手段は、測定スポットへの加熱用レーザの照射の開始時点から、温度上昇特性において時間の経過に対する温度の上昇状態が所定上昇状態以下となる熱平衡状態となるまでの時間が、予め設定した第１基準閾値と第２基準閾値との間に収まっていない場合に、接触面積が所望する大きさの面積の範囲から外れている不良品である、あるいは接触圧力が所望する圧力の範囲から外れている不良品である、と判定する（すなわち、第１基準閾値と第２基準閾値との間に収まっている場合は良品であると判定する）。なお、正規化飽和温度、第１基準閾値、第２基準閾値は、予め記憶手段に記憶されている。

また、以上の説明では、第１基準閾値を、正規化上限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度に達するまでの時間として、第２基準閾値を、正規化下限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度に達するまでの時間とした。しかし、第１基準閾値を、正規化上限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度の９０％に達するまでの時間とし、第２基準閾値を、正規化下限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度の９０％に達するまでの時間とし、求めた温度上昇特性を正規化した結果において正規化飽和温度の９０％に達するまでの時間が、第１基準閾値と第２基準閾値との間に収まっている場合に良品であると判定するようにしてもよい。なお、圧接状態の良否の判定方法は、以上に説明した方法に限定されない。例えば、求めた温度上昇特性における飽和温度が、所定の温度範囲内である場合に良品であると判定したり、求めた温度上昇特性を正規化することなく、飽和温度に達するまでの時間が第１基準閾値と第２基準閾値との間に収まっている場合に良品であると判定したり、求めた温度上昇特性を正規化した正規化温度上昇特性のグラフで囲まれる面積が所定範囲内である場合に良品であると判定したり、してもよい。

●［ステップＳ５５にて表示手段に表示する判定結果に関する情報の例（図１６）］
次に、ステップＳ５５の表示の例を図１６に示す。図１６に示す例は、制御手段５０の表示手段５０Ｇの画面５０Ｍに、制御手段の判定結果に関する情報を表示した例を示している。この例では、判定結果は「良好」であり、圧接部における接触面積及び接触圧力が所望する範囲内であったと判定した場合を示している。また図１６の例では、画面５０Ｍの一部に、測定対象物の正規化温度上昇特性（画面５０Ｍ中に実線にて示す）と、正規化下限温度上昇特性（画面５０Ｍ中に一点鎖線にて示す）と、正規化上限温度上昇特性（画面５０Ｍ中に二点鎖線にて示す）と、正規化理想温度上昇特性（画面５０Ｍ中に点線にて示す）と、を重ねた温度上昇特性グラフも表示した例を示している。この温度上昇特性グラフを見るだけで、作業者は、測定対象物の圧接状態は許容範囲に収まってはいるが、上限側に少しずれていると容易に判断することができるので、品質管理等を行う際に非常に便利である。

●［溶着されることなく圧接にて結合された圧接部の溶着方法］
以上の説明では、スルーホール９１の内壁９１Ｂにプレスフィットピン９２の弾性変形部９２Ｂが挿通された圧接部の圧接状態の良否を判定した。この圧接部は、溶着されることなく圧接にて結合されているが、上記の判定の結果、圧接状態が良品であると判定した場合、さらに、以下のようにして溶着することで、より確実に所望する導電率を確保することができる。なお、以下に説明する溶着ステップは、図８に示すステップＳ５０とステップＳ５５との間で行うようにしてもよいし、省略してもよい。

まず、前提条件として、２つのワークにおける圧接部の少なくとも一方には、２つのワークの圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキ（例えばハンダメッキや錫メッキ等）されている。例えば、スルーホール９１の内壁９１Ｂが、ハンダメッキされている。そして加熱ステップでは、制御手段から加熱用レーザ光源を制御して、ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともにメッキの融点未満となる熱量に調整された出力の加熱用レーザを測定スポットに照射する。

そして、判定ステップにおいて良品であると判定した場合、制御手段にて加熱用レーザ光源の出力を、ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともにメッキの融点以上となる熱量に調整された出力である新たな加熱用レーザへと上昇させた後、測定スポットに新たな加熱用レーザを所定時間照射することでメッキを溶融させて圧接部において２つのワークを溶着させる。この溶着させるステップが溶着ステップである。このように、溶着されることなく圧接にて結合された２つのワークが所望する圧接状態であることを確認した後、適切に、且つ容易に、圧接部を溶着することができるので、より確実に所望する導電率を確保することができる。また、メッキ削れ部や、錫等による微細ヒゲ等を溶融して、より信頼性の高い圧接状態（電気導通状態）とすることができる。また、メッキ削れ片を除去する工程も必要としない。なお上記の説明では、加熱ステップの後で、溶着ステップを実行したが、加熱ステップと溶着ステップを同時に行うこともできる。この場合、加熱ステップでは、制御手段から加熱用レーザ光源を制御して、ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともにメッキの融点以上となる熱量に調整された出力の加熱用レーザを測定スポットに照射すればよい。これにより、加熱ステップと溶着ステップを別々に行う場合よりも短時間で検査を終了することができる。

以上、本実施の形態にて説明した光学非破壊検査装置は、加熱用レーザにて加熱を開始してから飽和温度に達するまでの数１０ｍｓ程度の期間の温度上昇特性を用いて測定対象物の状態を判定するので、非常に検査時間が短い。また圧接部の圧接状態の検査に対して、非接触で検査を行うことができるので、超音波発振機の振動子やセンサ等を、圧接部や圧接部の近傍に固定する必要が無く、容易に、且つ手間無く短時間に検査を行うことができる。また、熱の伝導状態を判定することで、導電部材（スルーホールの内壁）と導電部材（プレスフィットピンの弾性変形部）との圧接状態を判定しているので、電気導通状態を適切に判定することが可能である。従って、画像にて挿入位置を確認する方法と比較して、本来検査するべき電気導通状態を適切に検査することが可能であり、より高い信頼性で検査することができる。また、各温度上昇特性の飽和温度がばらばらであっても、予め設定した正規化飽和温度となるように温度上昇特性を温度方向に圧縮または伸張して正規化温度上昇特性を得ることで、飽和温度の違いにかかわらず正規化飽和温度に統一するように温度上昇特性を正規化して判定しているので、より正確な判定を行うことができる。

また、固定された異なる２波長の赤外線の比を利用する場合と比較して、検出する２波長を、低温測定用の２波長（第１赤外線波長（λ１）＜第２赤外線波長（λ２）＜第３赤外線波長（λ３）に設定した場合、第２赤外線波長（λ２）と第３赤外線波長（λ３））と、高温測定用の２波長（この場合、第１赤外線波長（λ１）と第２赤外線波長（λ２））と、を切り替えて温度を測定するので、測定可能温度範囲がより広く、且つ測定精度をより向上させることができる。

なお、以上に説明した処理手順を実施するための加熱用レーザ光源２１と、集光コリメート手段１０と、加熱用レーザ導光手段と、第１赤外線検出手段と、赤外線選択導光手段と、第２赤外線検出手段と、赤外線導光手段と、制御手段５０を、を備えることで、測定対象物である２つの部材の圧接部における接触面積が許容範囲内であるか否か、及び接触圧力が許容範囲内であるか否か、を制御手段にて判定する光学非破壊検査装置を構成することも、もちろん可能である。

本発明の光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置、の処理手順、構成、構造、外観、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

なお、本実施の形態にて説明した赤外線放射特性（図１０）の例と、この赤外線放射特性中に示した第１赤外線波長（λ１）、第２赤外線波長（λ２）、第３赤外線波長（λ３）の位置は、ひとつの例であり、これに限定されるものではない。また、本実施の形態の説明では、第１赤外線波長（λ１）と第２赤外線波長（λ２）と第３赤外線波長（λ３）の長短の関係を、第１赤外線波長（λ１）＜第２赤外線波長（λ２）＜第３赤外線波長（λ３）に設定した例を説明したが、第１赤外線波長（λ１）＞第２赤外線波長（λ２）＞第３赤外線波長（λ３）に設定してもよいし、別の設定としてもよい。

また本実施の形態の説明では、第２赤外線検出手段に導光する赤外線の波長を第２赤外線波長のみとして、第１赤外線検出手段に導光する赤外線の波長を第１赤外線波長と第３赤外線波長の２つの波長の中から選択した１つとしたが、第２赤外線検出手段に導光する赤外線の波長を、複数の波長の中から制御手段にて選択可能に構成し（選択された波長が第２赤外線波長）、第１赤外線検出手段に導光する赤外線の波長を、第１赤外線波長と第３赤外線波長を含む複数の波長の中から制御手段にて選択可能に構成するようにしてもよい。従って、第１赤外線検出手段と第２赤外線検出手段の少なくとも一方に導光する赤外線の波長を、制御手段にて選択的に変更できればよい。また、２つの波長の中から１つを選択するのでなく、図９に示した支持体５３Ａに３つ以上の選択反射手段（各波長に対応した選択反射手段）を設け、３つ以上の波長の中から１つを選択するように構成してもよい。

また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）、ＡとＣの間にＢがあるという表現（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

また本実施の形態の説明では、スルーホールの内壁にプレスフィットピンの弾性変形部を圧接させた圧接部を例として説明したが、２つのワークはこれらに限定されるものではなく、導電部材で構成された種々の２つのワークの圧接部の良否判定に適用することができる。またメッキの種類は、ハンダメッキや錫メッキに限定されず、種々のメッキを用いることができる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 光学非破壊検査装置
１０ 集光コリメート手段
１０Ａ、１０Ｂ （非球面）反射ミラー
１１Ａ、１１Ｂ 加熱レーザ用選択反射手段
１３Ａ、１３Ｂ 第２赤外線用選択反射手段
１５Ａ、１５Ｂ 第１赤外線用選択反射手段
１６Ａ、１６Ｂ 第３赤外線用選択反射手段
２１ 加熱用レーザ光源
３１ 第１赤外線検出手段（熱線検出手段）
３２ 第２赤外線検出手段（熱演検出手段）
４１ 加熱用レーザコリメート手段
５０ 制御手段
５０Ｇ 表示手段
５１ 第１赤外線集光手段
５２ 第２赤外線集光手段
５３ 位置移動手段
５３Ａ 支持体
６０ 記憶手段
９０ 基板
９１ スルーホール
９１Ａ ランド
９１Ｂ 内壁（圧接部）
９２ プレスフィットピン
９２Ａ 先端部
９２Ｂ 弾性変形部（圧接部）
９２Ｃ ベース部
Ｌ１１ 第１測定光
Ｌ１２ 第２測定光
Ｌ１３ 第３測定光
ＳＰ 測定スポット

Claims (6)

1. 溶着されることなく圧接にて結合された２つのワークの圧接部であって一方のワークにおける前記圧接部と他方のワークにおける前記圧接部とが互いに導電部材で構成された前記圧接部、における圧接状態を判定する光学非破壊検査方法であって、
   前記圧接部の近傍における一方のワークの表面であって前記圧接部を含む導電部材の表面に測定スポットを設定し、
   所定レーザ波長の加熱用レーザを出射する加熱用レーザ光源と、
   第１赤外線波長と第３赤外線波長を含む複数の赤外線波長の中から選択された赤外線波長の赤外線を検出可能な第１赤外線検出手段と、
   第２赤外線波長の赤外線を検出可能な第２赤外線検出手段と、
   前記加熱用レーザ光源を制御するとともに前記第１赤外線検出手段及び前記第２赤外線検出手段からの検出信号を取り込む制御手段と、を用い、
   前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記測定スポットに、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量に調整された前記加熱用レーザを照射して、前記測定スポットを加熱する、加熱ステップと、
   前記加熱ステップによる加熱を行いながら、前記制御手段にて前記測定スポットから放射される赤外線を前記第１赤外線検出手段と前記第２赤外線検出手段を用いて検出して前記測定スポットの温度を求め、加熱時間に応じた前記測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を得る、温度上昇特性取得ステップと、
   熱伝導量の影響を受ける加熱点である前記測定スポットの前記温度上昇特性に基づいて、前記制御手段にて前記２つのワークの前記圧接部における接触面積及び接触圧力を含む圧接状態の良否を判定する、判定ステップと、を有し、
   前記温度上昇特性取得ステップにおいて、前記制御手段にて、前記測定スポットの温度を求める際、前記第１赤外線検出手段にて検出している赤外線の波長、及び前記第１赤外線検出手段からの検出値と前記第２赤外線検出手段からの検出値との比、に基づいて前記測定スポットの温度を求め、求めた温度に応じて前記第１赤外線検出手段にて検出する赤外線の波長を切替える、
   光学非破壊検査方法。
2. 請求項１に記載の光学非破壊検査方法であって、
   前記２つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記２つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、
   前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点未満となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射し、
   前記判定ステップにおいて良品であると判定した場合、前記制御手段にて前記加熱用レーザ光源の出力を前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力である新たな加熱用レーザへと上昇させた後、前記測定スポットに前記新たな加熱用レーザを所定時間照射することで前記メッキを溶融させて前記圧接部において前記２つのワークを溶着させる、溶着ステップ、を有する、
   光学非破壊検査方法。
3. 請求項１に記載の光学非破壊検査方法であって、
   前記２つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記２つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、
   前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射する、
   光学非破壊検査方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学非破壊検査方法であって、
   前記判定ステップでは、前記制御手段にて、前記測定スポットへの前記加熱用レーザの照射の開始時点から、前記温度上昇特性において時間の経過に対する温度の上昇状態が所定上昇状態以下となる熱平衡状態となるまでの時間が、予め設定した第１基準閾値と第２基準閾値との間に収まっていない場合に、前記接触面積が所望する大きさの面積の範囲から外れている不良品である、あるいは前記接触圧力が所望する圧力の範囲から外れている不良品である、と判定する、
   光学非破壊検査方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学非破壊検査方法であって、
   前記第１赤外線検出手段にて検出する赤外線の波長は、前記第１赤外線波長あるいは前記第３赤外線波長であり、
   前記第１赤外線波長と前記第２赤外線波長と前記第３赤外線波長のそれぞれの長さは、前記第１赤外線波長＞前記第２赤外線波長＞前記第３赤外線波長、あるいは前記第１赤外線波長＜前記第２赤外線波長＜前記第３赤外線波長、に設定されている、
   光学非破壊検査方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学非破壊検査方法を実行するための光学非破壊検査装置であって、
   前記加熱用レーザ光源と、
   光軸に沿って一方の側から入射された平行光を、焦点位置として設定した前記測定スポットに向けて集光して他方の側から出射するとともに、前記測定スポットから放射及び反射されて他方の側から入射された光を、光軸に沿った平行光である測定光に変換して一方の側から出射する集光コリメート手段と、
   前記加熱用レーザを平行光に変換して前記集光コリメート手段の一方の側へと導く加熱用レーザ導光手段と、
   前記第１赤外線検出手段及び前記第２赤外線検出手段と、
   前記測定光に含まれている赤外線であって前記測定スポットから放射された熱に対応する前記第１赤外線波長の赤外線と前記第３赤外線波長の赤外線とを含む複数の赤外線波長の中からいずれかの赤外線を選択して前記第１赤外線検出手段へと導く赤外線選択導光手段と、
   前記測定光に含まれている赤外線であって前記測定スポットから放射された熱に対応する前記第２赤外線波長の赤外線を前記第２赤外線検出手段へと導く赤外線導光手段と、
   前記制御手段と、を備える、
   光学非破壊検査装置。
   
   

Images