JP2017198485A - 内面検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、対象物の内面の検査をより都合良く行うことが可能な内面検査システムを得る。【解決手段】実施形態の内面検査システムは、対象物の内面からの第一の方向の光を第二の方向の光に偏向する偏向部と、偏向部の第二の方向とは反対方向に位置され、内面に光を照射する第一の照射部と、偏向部を通った光によって内面を撮影するカメラと、を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、内面検査システムに関する。

従来、対象物の内面に垂直に照射した光に基づいて内面を検査する技術が知られている。

特開２０１５−１３２５８８号公報

上記従来技術では、撮像される画像は、内面からの正反射光を撮像した画像となるが、その場合、対象物の内面の性状や、内面に生じうる異常の種類等によっては、当該異常の有無を判別し難い場合があった。

そこで、本発明の課題の一つは、対象物の内面の検査をより都合良く行うことが可能な内面検査システムを得ることである。

実施形態の内面検査システムは、対象物の内面からの第一の方向の光を第二の方向の光に偏向する偏向部と、前記偏向部の前記第二の方向とは反対方向に位置され、前記内面に光を照射する第一の照射部と、前記偏向部を通った光によって前記内面を撮影するカメラと、を備えた。

図１は、第１の実施形態の内面検査システムの概略構成の模式的かつ例示的な断面図である。 図２は、第１の実施形態の内面検査システムの概略構成の模式的かつ例示的な断面図であって、第一の光源が図１の位置とは別の位置に移動された状態を示す図である。 図３は、第２の実施形態の内面検査システムの一部の概略構成の模式的かつ例示的な断面図である。 図４は、第３の実施形態の内面検査システムの一部の概略構成の模式的かつ例示的な断面図である。 図５は、第４の実施形態の内面検査システムの一部の概略構成の模式的かつ例示的な断面図である。 図６は、第４の実施形態の内面検査システムの概略構成の模式的かつ例示的な断面図であって、第一の光源が図５の位置とは別の位置に移動された状態を示す図である。 図７は、第５の実施形態の内面検査システムの概略構成の模式的かつ例示的な断面図であって、第一の光源が点灯された状態を示す図である。 図８は、第５の実施形態の内面検査システムの概略構成の模式的かつ例示的な断面図であって、第二の光源が点灯された状態を示す図である。 図９は、第５の実施形態の内面検査システムの概略構成の模式的かつ例示的な断面図であって、第三の光源が点灯された状態を示す図である。 図１０は、第５の実施形態の内面検査システムで用いられるアセンブリの模式的かつ例示的な図であって、図７のX-X線に沿った断面図である。 図１１は、第６の実施形態の内面検査システムの概略構成の模式的かつ例示的な断面図である。 図１２は、第６の実施形態の内面検査システムで用いられる第二の光源の模式的かつ例示的な図である。 図１３は、第７の実施形態の内面検査システムで用いられる反射面およびその周囲の模式的かつ例示的な断面図である。 図１４は、第８の実施形態の内面検査システムで用いられる反射面およびその周囲の模式的かつ例示的な断面図である。 図１５は、第９の実施形態の内面検査システムの概略構成の模式的かつ例示的な断面図である。 図１６は、第１０の実施形態の内面検査システムの概略構成の模式的かつ例示的な断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成や制御、ならびに当該構成や制御によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成や制御以外によっても実現可能である。また、本発明は、基本的な構成や制御によって得られる派生的な効果も含む種々の効果を得ることが可能である。なお、以下の例示的な複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が省略される。

＜第１の実施形態＞
図１に示される内面検査システム１００では、カメラ２が対象物１の内面１ａを撮影する。カメラ２で撮影された画像に基づいて、視覚的にあるいは画像処理によって、内面１ａにおける、突起や、凹部、傷、汚れ等の異常（不良）の有無が調べられる。対象物１は、例えば、中心軸Ａｘを中心とする円筒状に構成されている。対象物１は、中心軸Ａｘに沿う方向、すなわち軸方向の一方側（図１では左側）の端部１ｂと、軸方向の他方側（図１では右側）の端部１ｃと、を有している。また、軸方向であって端部１ｃから端部１ｂに向かう方向は、図中、Ｂ方向と記される。Ｂ方向は、中心軸Ａｘに沿うとともに、中心軸Ａｘと平行である。Ｂ方向は、第二の方向の一例である。対象物１は、検査体、検査物とも称されうる。内面１ａは、検査面とも称されうる。筒内は、空間、内部とも称されうる。なお、対象物１は、円筒状の物体には限定されない。

移動機構２３，２４によって、対象物１と内面検査システム１００とを中心軸Ａｘに沿う方向、すなわち軸方向に相対的に移動させることにより、内面１ａの第一の領域である検査領域Ｄａは、軸方向に移動することができる。また、移動機構２３によって対象物１と内面検査システム１００とを中心軸Ａｘ回りに相対回転させることにより、検査領域Ｄａは、中心軸Ａｘの周方向に移動することができる。これにより、内面１ａのより広い範囲、例えば全域について、検査を実施することができる。

内面検査システム１００は、カメラ２と、光源４と、棒状部材１０と、ミラー１２と、を有している。棒状部材１０は、ミラー１２を支持している。棒状部材１０およびミラー１２のそれぞれの少なくとも一部は、対象物１の筒内に収容される。光源４は、内面１ａの検査領域Ｄａに光を照射する。ミラー１２は、検査領域Ｄａからの光をカメラ２に向かわせる。内面検査システム１００では、光源４からの光の検査領域Ｄａでの拡散反射光が、ミラー１２を介してカメラ２で撮影される。検査領域Ｄａで反射されてカメラ２へ向かう光は、図１中の一対の線Ｌ間を通る。別の言い方をすると、一対の線Ｌは、検査領域Ｄａで反射されてカメラ２へ向かう光の幅を示している。なお、各図中の破線の矢印は、光の進む方向を模式的かつ例示的に示している。棒状部材１０およびミラー１２は、光学ユニット２０（ユニット）を構成し、光学ユニット２０およびカメラ２は、撮像システムを構成している。棒状部材１０は、支持部材や通路部材とも称され、光学ユニット２０は、光学装置とも称され、撮像システムは、撮像装置とも称されうる。光源４は、第一の照射部および第一の光源の一例である。

棒状部材１０は、中心軸Ａｘに沿って延びた、すなわちＢ方向に延びた筒状に構成されたボディ１０ａを有している。ボディ１０ａは、一例として、円筒状である。ボディ１０ａは、中心軸Ａｘに沿う方向、すなわち軸方向の一方側（図１では左側）の端部１０ｂと、軸方向の他方側（図１では右側）の端部１０ｃと、を有している。端部１０ｂの開口は開放され、端部１０ｃの開口は、壁部１０ｆによって閉塞されている。また、ボディ１０ａは、端部１０ｂと端部１０ｃとに渡った外面１０ｅ（外周面）を有している。外面１０ｅは、ボディ１０ａおよび棒状部材１０の外面である。外面１０ｅは、中心軸Ａｘに沿って延びた、すなわちＢ方向に延びた筒状に構成されている。また、端部１０ｃには、開口部１０ｄが設けられている。開口部１０ｄは、ボディ１０ａ（外面１０ｅ）を貫通した貫通孔である。棒状部材１０では、内面１ａからの光（拡散光）が開口部１０ｄを通ってボディ１０ａの筒内（外面１０ｅの内側）に入り、筒内に入った光は、ミラー１２で反射されて筒内をＢ方向に向かう。すなわち、ボディ１０ａの筒内（外面１０ｅの内側）をミラー１２からのＢ方向に向かう光が通る。ここで、本実施形態では、検査領域Ｄａは、内面１ａにおいて開口部１０ｄと対面する領域である。棒状部材１０は、金属材料や合成樹脂材料等によって構成され、不透明である。棒状部材１０は、ミラー１２で反射された光が漏れるのを防ぐ遮蔽壁としても機能する。ボディ１０ａは、筒状体とも称されうる。棒状部材１０は、第一の部材の一例であり、壁部１０ｆは、第一の遮光部（遮光部）の一例である。

ミラー１２は、ボディ１０ａの端部１０ｃの筒内に設けられている。ミラー１２は、中心軸Ａｘに対して傾斜した反射面１２ａによって、内面１ａの検査領域Ｄａからの第一の方向Ｄ１の光をＢ方向の光に偏向する。反射面１２ａは、例えば平面である。第一の方向Ｄ１は、一例として、軸方向（Ｂ方向）と直交する方向である。ミラー１２は、棒状部材１０に固定されている。反射面１２ａは、偏向部の一例である。

光源４は、反射面１２ａ（ミラー１２）のＢ方向とは反対方向（図１では右側）に位置され、棒状部材１０とは別の支持部材５に支持（固定）されている。光源４は、ボディ１０ａの壁部１０ｆと軸方向に間隔を空けて位置されている。光源４は、対象物１の筒内に位置されうる。光源４は、内面１ａに光を照射する。詳細には、光源４は、中心軸Ａｘに対して所定の角度範囲の拡散光であって少なくとも一部が検査領域Ｄａに向かう光を出射する。光源４は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）光源である。支持部材５は、板状や筒状等の種々の形状であってよい。支持部材５は、支持部とも称されうる。支持部材５は、第二の部材の一例である。

カメラ２は、ボディ１０ａのＢ方向側に位置されている。カメラ２は、ミラー１２およびボディ１０ａの筒内、すなわち外面１０ｅの内側を通った光によって内面１ａを撮影する。カメラ２および光学ユニット２０は、支持機構２５に支持されている。カメラ２、光学ユニット２０、および支持機構２５は、撮像ユニット２６を構成している。支持機構２５は、支持部とも称されうる。

次に、移動機構２３，２４について説明する。図１，２に示されるように、移動機構２３は、光源４を中心軸Ａｘに沿って動かすことができる。移動機構２３は、モータ２３ａ、回転伝達機構２３ｂ、運動変換機構２３ｃ等を有している。移動機構２３では、モータ２３ａの回転は、例えばギヤセットやベルト−プーリ等の回転伝達機構２３ｂを介して運動変換機構２３ｃに伝達される。運動変換機構２３ｃは、例えばボールねじやラックアンドピニオン等の、回転を直動に変換する機構である。運動変換機構２３ｃは、回転伝達機構２３ｂの回転を、光源４に支持部材５を介して接続された接続部材２３ｄの直動に変換する。よって、不図示の制御部によってモータ２３ａの回転角度を変えることにより、光源４の位置を変えることができる。移動機構２４も移動機構２３と同様の構成要素、すなわち、モータ２４ａ、回転伝達機構２４ｂ、運動変換機構２４ｃ、および接続部材２４ｄを有していることができる。接続部材２４ｄは、支持機構２５に接続されている。よって、不図示の制御部によってモータ２４ａの回転角度を変えることにより、撮像ユニット２６の位置を変えることができる。したがって、対象物１の軸方向に沿って検査領域Ｄａを移動することができる。移動機構２３と移動機構２４とは、光源４と撮像ユニット２６とを、中心軸Ａｘに沿って同速度で移動させることができる。

上記構成の移動機構２３と移動機構２４とは、光源４と撮像ユニット２６とをＢ方向に沿って相対移動させることができる。すなわち、本実施形態では、光源４と、ミラー１２（反射面１２ａ）は、Ｂ方向に沿って相対的に移動可能に設けられている。したがって、光源４と反射面１２ａとの間の距離を変更することができる。ここで、内面１ａの表面状態に応じて、コントラストの良い画像が得られる適切な光の照射角度（入射角度）がある。内面１ａの表面状態に応じて、光源４と反射面１２ａとの間の距離を変更することにより、内面１ａ（検査領域Ｄａ）に対する光源４からの照射角度を適切に調整することができる。また、内面１ａの径（対象物１の内径）がＢ方向に沿った位置で変わる構造の場合には、内面１ａの径に応じて、光源４と反射面１２ａとの間の距離を変更することにより、内面１ａ（検査領域Ｄａ）に対する光源４からの照射角度を調整することができる。

また、支持機構２５は、光学ユニット２０を支持した支持部２５ａ（移動部）と、カメラ２を支持した支持部２５ｂ（移動部）と、支持部２５ａ，２５ｂを移動可能に支持したベース部２５ｃと、を有している。支持機構２５は、ベース部２５ｃに対して支持部２５ａと支持部２５ｂとを互いに独立して中心軸Ａｘに沿って動かすことができる。すなわち、支持機構２５は、光学ユニット２０とカメラ２とを互いに独立して中心軸Ａｘに沿って動かすことができる。よって、支持機構２５は、光学ユニット２０の位置とカメラ２の位置とを独立して変えることができる。支持機構２５は、光学ユニット２０とカメラ２との相対位置を変更することにより、カメラ２のピント調整を行うことができる。また、支持機構２５は、光学ユニット２０を中心軸Ａｘ回りに回転させる回転機構を有している。回転機構によって光学ユニット２０を中心軸Ａｘ回りに回転させることにより、内面１ａの検査領域Ｄａが中心軸Ａｘの周方向に移動させることができる。なお、内面検査システム１００は、対象物１を中心軸Ａｘに沿って移動させる不図示の移動機構を備えてもよい。

また、対象物１は、例えばテーブルやチャック等の支持機構２２に支持され、かつ固定されている。支持機構２２は、支持装置あるいは台座とも称されうる。

以上の構成では、光源４から出射された拡散光は、対象物１の内面１ａの検査領域Ｄａに、検査領域ＤａのＢ方向とは反対側かつ斜めから照射される。検査領域Ｄａで反射した拡散光は、ミラー１２の反射面１２ａを介してカメラ２に入射する。すなわち、カメラ２が検査領域Ｄａに照射された拡散光を含む内面１ａの画像を撮像する。そして、不図示の画像処理部（制御部）が、カメラ２が撮像した画像に基づいて、内面１ａの凹凸の有無等の異常を検出する。カメラ２が撮像した画像や異常の検出結果は、不図示の表示装置によって表示される。また、この際、光源４と反射面１２ａ（ミラー１２）との間に位置された棒状部材１０の壁部１０ｆは、光源４からの検査領域Ｄａ外に向かう光を遮蔽する。具体的には、壁部１０ｆは、少なくとも光源４からミラー１２に直接向かう光を遮蔽する。

以上、説明したように、本実施形態の内面検査システム１００は、対象物１の内面１ａからの第一の方向Ｄ１の光をＢ方向の光に偏向する反射面１２ａ（偏向部）と、反射面１２ａのＢ方向とは反対方向に位置され、内面１ａに光を照射する光源４（第一の照射部）と、反射面１２ａを通った光によって内面１ａを撮影するカメラ２と、を備えている。よって、光源４からの光（拡散光）が対象物１の内面１ａに斜めから照射され、内面１ａで反射した光をカメラ２が撮影する。よって、対象物１の内面１ａの異常の有無を、対象物１の内面１ａに斜めから入射した光（拡散光）に基づいて検出することができる。

ここで、内面１ａの異常によっては、内面１ａを内面１ａと垂直な正反射光に基づいて撮像すると検出しにくい場合がある。このような異常に対しては、光源４からの光（拡散光）を対象物１の内面１ａに斜めから照射することにより検出しやすくなる。また、例えば対象物１の内面１ａを内面１ａと垂直な正反射光に基づいて撮像する場合、対象物１が金属製のときには、正反射光が強すぎてハレーションが生じて、異常の検出精度が低下する場合がある。これに対して、本実施形態では、上述のとおり、対象物１の内面１ａの異常の有無を、内面１ａに斜めから入射した光（拡散光）に基づいて検出することができるので、内面１ａの正反射光を撮影した画像によっては得られない異常の有無を判定することができる。また、例えば、内面１ａが切削加工された面である場合、光を内面１ａに斜めから入射させることにより、内面１ａに形成された切削加工によるすじ状の加工痕が撮影されるのを抑制して、欠陥を撮影することができる。

また、本実施形態では、反射面１２ａ（ミラー１２）と光源４とは、Ｂ方向に沿って相対的に移動可能に設けられている。よって、反射面１２ａ（ミラー１２）と光源４とを、Ｂ方向に沿って相対的に移動させることにより、内面１ａ（検査領域Ｄａ）に対する光源４からの照射角度（入射角度）を調整することができる。したがって、内面１ａの状態や内面１ａの径に応じて、内面１ａ（検査領域Ｄａ）に対する光源４からの照射角度を適切に調整することができる。

また、本実施形態では、光源４は、棒状部材１０（第一の部材）とは別の支持部材５（第二の部材）によって支持されている。よって、例えば、筒状の対象物１の軸方向の一方側から棒状部材１０およびミラー１２を挿入し、対象物１の軸方向の他方側から支持部材５および光源４を挿入することができる。

また、本実施形態では、第一の照射部は、光源４（第一の光源）である。よって、第一の照射部を光源４とは別に設ける必要がないので、内面検査システム１００の構成を簡素化しやすい。

また、本実施形態では、壁部１０ｆ（遮光部）は、光源４と反射面１２ａとの間に位置され、光源４からの検査領域Ｄａ外に向かう光を遮蔽する。よって、例えば、カメラ２に検査領域Ｄａを介さずに光が入射するのを抑制することができる。なお、例えば、壁部１０ｆが設けられていない構成等において、ミラー１２における光源４に面する部分（反射面１２ａと光源４との間の部分）に光源４から光が照射される場合、ミラー１２における光源４に面する部分が、壁部１０ｆの代わりに遮光部として機能する。

＜第２の実施形態＞
図３に示される本実施形態は、第一の実施形態に対して、遮光部材２７が設けられている点が主に異なる。遮光部材２７は、光源４と内面１ａとの間に位置されている。すなわち、遮光部材２７は、光源４の内面１ａ側を覆っている。遮光部材２７は、例えば、板状等の形状であってよい。遮光部材２７は、金属材料や合成樹脂材料等によって構成され、不透明である。遮光部材２７は、光源４からの検査領域Ｄａ外に向かう光を遮蔽する。具体的には、遮光部材２７は、内面１ａにおける検査領域ＤａよりもＢ方向の反対側（光源４側）の領域に向かう光を遮蔽する。当該光の仮想経路の一例が、図３中に線Ｌ１で概略的に示されている。遮光部材２７は、第二の遮光部（遮光部）の一例である。

本実施形態では、遮光部材２７によって、例えば、カメラ２に検査領域Ｄａを介さずに光が入射するのを抑制することができる。一例として、光源４からの光が、内面１ａを経由して棒状部材１０の開口部１０ｄの縁部に向かうのを抑制することができる。ここで、開口部１０ｄの縁部では光が乱反射するので、この乱反射する光がカメラ２に入射すると異常検出の精度が低下しやすい。これに対して、本実施形態では、上述のとおり、内面１ａを経由して棒状部材１０の開口部１０ｄの縁部に向かうのを抑制しやすいので、異常検出の精度が低下するのを抑制することができる。

＜第３の実施形態＞
図４に示される本実施形態では、第１の実施形態に対して、光源４からの光を内面１ａに向けて照射する導光部材２８が設けられている点が主に異なる。

導光部材２８は、光源４とミラー１２との間に位置されている。すなわち、導光部材２８は、反射面１２ａのＢ方向とは反対方向に位置されている。導光部材２８は、例えば少なくとも一部が対象物１の筒内に位置されうる。導光部材２８は、例えば軸方向に延びた円柱状に構成されている。導光部材２８は、例えばアクリル樹脂等の合成樹脂材料（透明材料）によって構成され、透明である。

導光部材２８は、光源４側の一端部に設けられた入射面２８ａと、一端部の反対側の端部に設けられた出射面２８ｂと、入射面２８ａと反射面２８ｂとの間に設けられた反射面２８ｃと、を有している。

入射面２８ａは、導光部材２８の軸方向の一方側（光源４側）の端面であり、円形状に構成されている。出射面２８ｂは、導光部材２８の軸方向の他方側の端面であり、円形状に構成されている。反射面２８ｃは、導光部材２８の外周部に設けられた周面（外周面）であり、円筒状に構成されている。反射面２８ｃによって入射面２８ａと出射面２８ｂとの間が囲まれている。導光部材２８では、入射面２８ａに光源３からの光が入射し、反射面２８ｃは、入射面２８ａから入射した光を反射し、出射面２８ｂは、入射面２８ａから入射した光および入射面２８ａから入射して反射面２８ｃで反射した光を出射する。出射面２８ｂから出射された光は、内面１ａ（検査領域Ｄａ）に到達する。すなわち、出射面２８ｂは、光源４からの光を内面１ａ（検査領域Ｄａ）に照射する。このとき、本実施形態では、入射面２８ａに入射する光源４からの光および出射面２８ｂから出射される光は、拡散光である。また、出射面２８ｂでの光は、面状であり、出射面２８ｂにおける均斉度は比較的高くなっている。また、反射面２８ｃでは、光は略全反射する。入射面２８ａは、第一の入射面の一例であり、出射面２８ｂは、第一の出射面および第一の照射部の一例であり、反射面２８ｃは、第一の反射面の一例であり、導光部材２８は、第一の導光部材の一例である。導光部材２８は、導光体や導光部品とも称されうる。

また、導光部材２８は、光源４とともに支持部材５に支持（固定）されている。したがって、導光部材２８は、移動機構２３によって軸方向に移動可能に支持されている。導光部材２８および光源４は、移動機構２３によって、軸方向に一体に移動される。導光部材２８、光源４、および支持部材５は、ユニットを構成している。

本実施形態では、例えば、光源４がＬＥＤ等の比較的小さな光源の場合でも、導光部材２８中で様々な角度の光が混ざり合うことで、出射面２８ｂにおける均斉度が比較的高くなる。

また、本実施形態では、導光部材２８を対象物１の筒内に位置させ、光源４を対象物１の筒外に位置させて、検査することができる。

＜第４の実施形態＞
図５，６に示される本実施形態は、第１の実施形態に対して、光源４の支持態様が異なる。本実施形態では、光源４は、棒状部材１０に軸方向に移動可能に棒状部材１０に支持されている。詳細には、棒状部材１０は、支持部１０ｇを有している。支持部１０ｇは、ボディ１０ａに結合（固定）されている。支持部１０ｇとボディ１０ａとの間に支持部材５が挿入されている。支持部材５は、支持部１０ｇとボディ１０ａとに、軸方向に摺動可能に支持されている。以上の構成により、光源４は、ミラー１２と一体に移動可能であるとともに、ミラー１２と軸方向に相対移動可能である。

本実施形態では、光源４が棒状部材１０に支持されているので、例えば、対象物１の一端部が閉塞されている場合でも、ミラー１２および光源４を対象物１の他端部から対象物１の内部に挿入することができる。

＜第５の実施形態＞
図７〜１０に示される本実施形態は、第１の実施形態に対して、光源３、導光部材１１、光源４０、およびハーフミラー４１が設けられている点が主に異なる。光源３は、第二の光源の一例であり、導光部材１１は、第二の導光部材の一例であり、光源４０は、第三の光源の一例であり、ハーフミラー４１は、光学部品の一例である。

図７に示されるように、光源３および導光部材１１は、棒状部材１０に支持されている。導光部材１１の少なくとも一部は、対象物１の筒内に収容される。導光部材１１は、光源３からの光を内面１ａの検査領域Ｄａに向かわせる。本実施形態では、光源３および導光部材１１は、棒状部材１０およびミラー１２とともに、光学ユニット２０（光学装置）を構成している。

光源３は、ボディ１０ａの端部１０ｂの筒外、すなわち外面１０ｅの外側に位置されている。光源３は、不図示のブラケット等を介して棒状部材１０に支持（固定）されている。光源３は、Ｂ方向の反対方向に向けて光を出射し、出射された光は、導光部材１１に入射される。光源３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）光源である。なお、光源３からの光を光ファイバ等を介して導光部材１１に入射させてもよい。

図７，１０に示されるように、導光部材１１は、ボディ１０ａの筒外、すなわち外面１０ｅの外側に設けられている。導光部材１１は、棒状部材１０の開口部１０ｄのＢ方向側に位置されている。導光部材１１は、中心軸Ａｘに沿って延びた、すなわちＢ方向に延びた筒状に構成されている。導光部材１１は、一例として円筒状である。導光部材１１は、ボディ１０ａを外側から覆っている。別の言い方をすると、導光部材１１の筒内にボディ１０ａが挿入されている。導光部材１１は、棒状部材１０に固定されている。導光部材１１は、例えばアクリル樹脂等の合成樹脂材料（透明材料）によって構成され、透明である。導光部材１１は、例えば、軸方向に移動可能（摺動可能）にボディ１０ａに支持されている。導光部材１１は、例えば、ボディ１０ａとの間の摩擦力によって位置が保持され、当該摩擦力に抗する外力によってボディ１０ａに対して摺動する。すなわち、導光部材１１は、ミラー１２（反射面１２ａ）に対してＢ方向に相対的に移動可能に設けられている。なお、図１０では、ミラー１２の図示が省略されている。

導光部材１１は、中心軸Ａｘに沿う方向、すなわち軸方向の一方側（図７では左側）の端部１１ａと、軸方向の他方側（図７では右側）の端部１１ｂと、を有する。また、導光部材１１は、端部１１ａに設けられた一つの入射面１１ｃと、端部１１ｂに設けられた一つの出射面１１ｄと、入射面１１ｃと出射面１１ｄとの間に設けられた二つ（複数）の反射面１１ｅと、を有する。

入射面１１ｃは、導光部材１１の軸方向の一方側の端面であり、円環状に構成されている。出射面１１ｄは、導光部材１１の軸方向の他方側の端面であり、円環状に構成されている。二つの反射面１１ｅのうちの一方は、導光部材１１の外周部に設けられた周面（外周面）であり、円筒状に構成されている。二つの反射面１１ｅのうちの他方は、導光部材１１の部に設けられた周面（内周面）であり、円筒状に構成されている。すなわち、二つの反射面１１ｅは、中心軸Ａｘの径方向に互いに間隔を空けて並べられている。これらの反射面１１ｅによって入射面１１ｃと出射面１１ｄとの間が囲まれている。

図８に示されるように、導光部材１１では、入射面１１ｃに光源３からの光が入射し、反射面１１ｅは、入射面１１ｃから入射した光を反射し、出射面１１ｄは、入射面１１ｃから入射した光および入射面１１ｃから入射して反射面１１ｅで反射した光を出射する。出射面１１ｄから出射された光は、内面１ａに到達する。すなわち、出射面１１ｄは、光源３からの光を内面１ａ（検査領域Ｄａ）に照射する。このとき、出射面１１ｄから出射された光は、対象物１の内面１ａの検査領域ＤａのＢ方向側かつ斜めから照射される。また、本実施形態では、入射面１１ｃに入射する光源３からの光および出射面１１ｄから出射される光は、拡散光である。また、出射面１１ｄでの光は、面状であり、出射面１１ｄにおける均斉度は比較的高くなっている。また、反射面１１ｅでは、光は略全反射する。そして、内面１ａの検査領域Ｄａで拡散反射された光のうち第一の方向Ｄ１の光は、ミラー１２の反射面１２ａでＢ方向に偏向されて、カメラ２に入射する。

また、本実施形態では、導光部材１１と棒状部材１０とは、互いに組み付けられて、アセンブリ２１を構成している。アセンブリ２１は、光学組立体と称されうる。入射面１１ｃは、第二の入射面の一例であり、出射面１１ｄは、第二の出射面および第二の照射部（照射部）の一例であり、反射面１１ｅは、第二の反射面の一例である。

光源４０は、導光部材１１のＢ方向側であって、カメラ２のＢ方向とは反対側に位置されている。

ハーフミラー４１は、ミラー１２とカメラ２との間に設けられている。図９に示されるように、ハーフミラー４１は、ミラー１２からの光をカメラ２に向けて透過するとともに、光源４０からの光をミラー１２に向けて反射する。

光源４０からの光は、ハーフミラー４１およびミラー１２を介して、内面１ａの検査領域Ｄａに法線方向、すなわち径方向に照射され、この光の正反射光が、ミラー１２およびハーフミラー４１を介してカメラ２に入射する（図９）。

また、光源３、導光部材１１、光源４０、およびハーフミラー４１は、移動機構２４によって、軸方向に、カメラ２、棒状部材１０、およびミラー１２と一体に移動される。

以上の構成では、光源３、光源４、および光源４０をそれぞれ別個に点灯させることができる。また、光源３、光源４、および光源４０のうちいずれか二つまたは全部を同時に点灯させることができる。光源４が点灯された場合、カメラ２は、対象物１の内面１ａの検査領域Ｄａに検査領域ＤａのＢ方向とは反対側かつ斜めから照射された光の検査領域Ｄａでの拡散反射光による画像（暗視野画像）を撮影することができる（図７）。また、光源３が点灯された場合、対象物１の内面１ａの検査領域Ｄａに検査領域ＤａのＢ方向側かつ斜めから照射された光の検査領域Ｄａでの拡散反射光による画像（暗視野画像）を撮影することができる（図８）。また、光源４０が点灯された場合、カメラ２は、光源４０の光の検査領域Ｄａの正反射光による画像（明視野画像）を撮影することができる（図９）。このとき、本実施形態では、光源３の点灯と、光源４の点灯と、光源４０の点灯と、を切り替えて、検査領域Ｄａに複数の異なる方向から照射した光による複数の画像（暗視野画像、明視野画像）を別個に撮像することができる。

また、本実施形態によれば、内面検査システム１００は、カメラ２により対象物１の内面１ａにおける垂直方向の正反射光を撮影した画像を得ることができる。よって、拡散反射光を撮影した画像によっては得られない異常の有無を判定することができる。

また、本実施形態では、出射面１１ｄ（導光部材１１）は、反射面１２ａ（ミラー１２）に対してＢ方向に相対的に移動可能に設けられている。よって、出射面１１ｄと反射面１２ａとの間の距離を変更することにより、内面１ａ（検査領域Ｄａ）に対する出射面１１ｄからの照射角度を調整することができる。

なお、光源４０とカメラ２との位置を入れ替えて、ハーフミラー４１を、ミラー１２と光源４０との間に設けて、ハーフミラー４１が、ミラー１２からの光をカメラ２に向けて透過するとともに、光源４０からの光をミラー１２に向けて透過する構成としてもよい。すなわち、ハーフミラー４１は、ミラー１２とカメラ２との間またはミラー１２と光源４０との間に設けられ、ミラー１２からの光をカメラ２に向けて透過するかあるいは反射するとともに、光源４０からの光をミラー１２に向けて反射するかあるいは透過する。

＜第６の実施形態＞
図１１，１２に示される本実施形態は、第５の実施形態に対して、光源３および棒状部材１０が異なるとともに、ミラー１２に替えてプリズム１１２が設けられている点が主に異なる。また、本実施形態では、検査領域Ｄａは、所定幅で周方向に延びた環状（筒状）の領域として設定される。

図１２に示されるように、本実施形態では、複数の光源３が、中心軸Ａｘの周方向に互いに間隔をあけて並べられて、リング光源３０を構成している。図１１に示されるように、複数の光源３は、導光部材１１の入射面１１ｃに面している。リング光源３０は、円環状の光（拡散光）を入射面１１ｃに入射する。リング光源３０は、リング照明と称されうる。

また、図１１に示されるように、本実施形態の棒状部材１０のボディ１０ａの端部１０ｃには、プリズム１１２が挿入されており、端部１０ｃの開口は、プリズム１１２（レンズ）によって閉塞されている。プリズム１１２は、透明材料によって構成されている。プリズム１１２は、光学ユニット２０に含まれる。

本実施形態では、プリズム１１２の軸方向の他方側（図１１の右側）の端部に、反射面１２ａが設けられている。本実施形態の反射面１２ａは、軸方向の一方側（図１１の左側）に向かうにつれて径が小さくなる円錐状に構成されている。反射面１２ａは、プリズム１１２の軸方向の他方側の端部に、軸方向の一方側に向けて凹んだ凹部１１２ａ（空間）を形成している。より詳細には、反射面１２ａは、頂角が略９０度の円錐状である。円錐の母線と中心軸Ａｘとの間の鋭角は、略４５度である。反射面１２ａの少なくとも一部は、ボディ１０ａの外側に位置されている。反射面１２ａは、プリズム１１２内に入射した内面１ａからの第一の方向Ｄ１の光を、Ｂ方向の光に偏向する。反射面１２ａには、検査領域Ｄａから環状の光が入射し、反射面１２ａで反射された環状の光がカメラ２に入光する。

また、本実施形態では、プリズム１１２（反射面１２ａ）と光源４との間に、遮光部材３１が設けられている。遮光部材３１は、プリズム１１２の軸方向の他方側の端部に固定されている。遮光部材３１は、例えば、板状等であってよい。遮光部材２７は、金属材料や合成樹脂材料等によって構成され、不透明である。遮光部材３１は、光源４からの検査領域Ｄａ外に向かう光を遮蔽する。具体的には、遮光部材３１は、少なくとも光源４からプリズム１１２に直接向かう光を遮蔽する。遮光部材３１は、第一の遮光部（遮光部）の一例である。

以上の構成では、光学ユニット２０を中心軸Ａｘ回りに回転させなくても、内面１ａの環状の領域を撮像して検査することができる。

また、本実施形態では、遮光部材３１（第一の遮光部）は、光源４と反射面１２ａとの間に位置され、光源４からの検査領域Ｄａ外に向かう光を遮蔽する。よって、例えば、カメラ２に検査領域Ｄａを介さずに光が入射するのを抑制することができる。なお、第一の遮光部は、プリズム１１２において光源４と面する部分に塗布された遮光塗料によって構成してもよい。

＜第７の実施形態＞
図１３に示される本実施形態は、第６の実施形態に対して、プリズム１１２に替えてミラー２１２が設けられている点が主に異なる。ミラー２１２は、光学ユニット２０に含まれる。

ミラー２１２は、複数の支持部材５０によってボディ１０ａの端部１０ｃに結合されている。複数の棒状の支持部材５０は、中心軸Ａｘ回りに互いに間隔を空けて位置されている。支持部材５０は、透明材料によって構成されている。なお、支持部材５０は、一つであってもよいし、支持部材５０は、筒状であってもよい。

ミラー２１２は、円錐状に構成されており、ミラー２１２に反射面１２ａが設けられている。本実施形態の反射面１２ａは、第６の実施形態の反射面１２ａ（図１１）と同様に円錐状に構成されている。反射面１２ａの少なくとも一部は、ボディ１０ａの外側に位置されている。反射面１２ａは、内面１ａからの第一の方向Ｄ１の光を、Ｂ方向の光に偏向する。反射面１２ａには、検査領域Ｄａから環状の光が入射し、反射面１２ａで反射された環状の光がカメラ２に入光する。

以上の構成では、光学ユニット２０を中心軸Ａｘ回りに回転させなくても、内面１ａの環状の領域を撮像して検査することができる。なお、支持部材５０が不透明材料によって構成されていてもよい。この場合には、一例として、支持部材５０を棒状（帯状）に構成して、光学ユニット２０を中心軸Ａｘ回りに回転させることにより、内面１ａの環状の領域を撮像して検査することができる。

＜第８の実施形態＞
図１４に示される本実施形態は、第６の実施形態に対して、プリズム１１２の反射面１２ａに金属層３１２ａが重ねられている点が主に異なる。

金属層３１２ａは、例えば、金属材料の蒸着によって反射面１２ａに設けられうる。金属層３１２ａは、プリズム１１２とともにミラー３１２を構成している。ミラー３１２は、光学ユニット２０に含まれる。ミラー３１２は、第一の光学部品の一例である。

反射面１２ａは、内面１ａからの第一の方向Ｄ１の光を、Ｂ方向の光に偏向する。反射面１２ａには、検査領域Ｄａから環状の光が入射し、反射面１２ａで反射された環状の光がカメラ２に入光する。

以上の構成では、光学ユニット２０を中心軸Ａｘ回りに回転させなくても、内面１ａの環状の領域を撮像して検査することができる。

＜第９の実施形態＞
図１５に示される本実施形態は、第６の実施形態に対して、棒状部材１０が異なる。本実施形態の棒状部材１０は、中実の棒状（柱状）に透明材料によって構成されており、ボディ１０ａの端部１０ｃに反射面１２ａが一体形成されている。反射面１２ａは、第６の実施形態の反射面１２ａ（図１１）と同様に円錐状に構成されており、ボディ１０ａの端部１０ｃには凹部１１２ａが設けられている。

また、本実施形態では、ボディ１０ａと導光部材１１との間に遮光性の遮光部４２が介在している。遮光部４２は、ボディ１０ａの外面１０ｅを外側から覆った筒状に構成されている。遮光部４２は、例えば、遮光塗料が外面１０ｅに塗装されることにより、形成されうる。また、遮光部４２は、金属材料が外面１０ｅに蒸着されることにより、形成されうる。また、遮光部４２は、ボディ１０ａおよび導光部材１１と別体で製造されて、ボディ１０ａと導光部材１１との間に配置されてもよい。遮光部４２は、ボディ１０ａ内や導光部材１１内を通る光がボディ１０ａや導光部材１１から漏れるのを防ぐ。遮光部４２は、遮光部材や遮光層と称されうる。

以上の構成では、内面１ａで反射した拡散光は、ボディ１０ａの外面１０ｅからボディ１０ａ内に入射し、反射面１２ａでＢ方向の光に偏向（全反射）されて、カメラ２に入射する。

本実施形態では、光学ユニット２０を中心軸Ａｘ回りに回転させなくても、内面１ａの環状の領域を撮像して検査することができるとともに、棒状部材１０に反射面２１ａが一体形成されているので、内面検査システム１００の構成を簡素化しやすい。

＜第１０の実施形態＞
図１６に示される本実施形態は、第９の実施形態に対して、棒状部材１０の反射面１２ａが主に異なる。本実施形態の反射面１２ａは、第１の実施形態の反射面１２ａと同様に、中心軸Ａｘに対して傾斜した平面である。また、本実施形態では、単一の光源３が設けられている。

以上の構成では、内面１ａで反射した拡散光は、ボディ１０ａの外面１０ｅからボディ１０ａ内に入射し、反射面１２ａでＢ方向の光に偏向（全反射）されて、カメラ２に入射する。

以上、説明したように、本実施形態では、棒状部材１０に反射面２１ａが一体形成されているので、内面検査システム１００の構成を簡素化しやすい。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。上記実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、上記複数の実施形態の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック（構造や、種類、材質、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置等）は、適宜に変更して実施することができる。例えば、光学ユニットは、レンズや、ミラー、ハーフミラー等、より多くの光学部品を有していることができる。

１…対象物、１ａ…内面（検査面）、２…カメラ、３…光源（第二の光源）、４…光源（第一の光源、第一の照射部、照射部）、５…支持部材（第二の部材）、１０…棒状部材（第一の部材）、１０ｅ…外面、１０ｆ…壁部（第一の遮光部、遮光部）、１１…導光部材（第二の導光部材）、１１ｃ…入射面（第二の入射面）、１１ｄ…出射面（第二の出射面）、１１ｅ…反射面（第二の反射面）、１２ａ…反射面（偏向部）、２７…遮光部材（第二の遮光部、遮光部）、２８…導光部材（第一の導光部材）、２８ａ…入射面（第一の入射面）、２８ｂ…出射面（第一の出射面、第一の照射部、照射部）、２８ｃ…反射面（第一の反射面）、３１…遮光部材（第一の遮光部、遮光部）、４０…光源（第三の光源）、４１…ハーフミラー（光学部品）、１００…内面検査システム、Ａｘ…中心軸、Ｄａ…検査領域（第一の領域）、Ｄ１…第一の方向、Ｂ…第二の方向。

Claims (15)

1. 対象物の内面からの第一の方向の光を第二の方向の光に偏向する偏向部と、
   前記偏向部の前記第二の方向とは反対方向に位置され、前記内面に光を照射する第一の照射部と、
   前記偏向部を通った光によって前記内面を撮影するカメラと、
   を備えた、内面検査システム。
2. 前記偏向部と前記第一の照射部とは、前記第二の方向に沿って相対的に移動可能に設けられた、請求項１に記載の内面検査システム。
3. 前記偏向部が設けられ、前記第二の方向に延びた筒状に構成され内側を前記偏向部からの前記第二の方向に向かう光が通る外面を有した第一の部材を備え、
   前記カメラは、前記外面の内側を通った光によって前記内面を撮影する、請求項１または２に記載の内面検査システム。
4. 前記第一の照射部は、前記第一の部材とは別の第二の部材によって支持された、請求項３に記載の内面検査システム。
5. 前記第一の照射部は、前記第一の部材に支持された、請求項３に記載の内面検査システム。
6. 前記第一の照射部は、第一の光源である、請求項１〜５のいずれか一つに記載の内面検査システム。
7. 第一の光源と、
   前記偏向部の前記第二の方向とは反対方向に位置され、前記第一の光源からの光が入射する第一の入射面と、前記第一の入射面から入射した光を反射する第一の反射面と、前記第一の入射面から入射した光および前記第一の入射面から入射して前記第一の反射面で反射した光を出射する、前記第一の照射部である第一の出射面と、を有し、前記内面に向かう光が通る第一の導光部材と、
   を備えた、請求項１〜５のいずれか一つに記載の内面検査システム。
8. 遮光部を備え、
   前記偏向部は、前記内面の第一の領域からの前記第一の方向の光を前記第二の方向の光に偏向し、
   前記遮光部は、前記第一の照射部からの前記第一の領域外に向かう光を遮蔽する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の内面検査システム。
9. 前記第一の照射部と前記偏向部との間に位置された第一の前記遮光部を備えた、請求項８に記載の内面検査システム。
10. 前記第一の照射部と前記内面との間に位置された第二の前記遮光部を備えた、請求項８または９に記載の内面検査システム。
11. 前記偏向部の前記第二の方向に位置され、前記内面に光を照射する第二の照射部を備えた、請求項１〜１０のうちいずれか一つに記載の内面検査システム。
12. 前記偏向部と前記第二の照射部とは、前記第二の方向に相対的に移動可能に設けられた、請求項１１に記載の内面検査システム。
13. 第二の光源と、
    前記偏向部の前記第二の方向に位置され、前記第二の光源からの光が入射する第二の入射面と、前記第二の入射面から入射した光を反射する第二の反射面と、前記第二の入射面から入射した光および前記第二の入射面から入射して前記第二の反射面で反射した光を出射する、前記第二の照射部である第二の出射面と、を有し、前記内面に向かう光が通る第二の導光部材と、
    前記偏向部が設けられ、前記第二の方向に延びた筒状に構成され内側を前記偏向部からの前記第二の方向に向かう光が通る外面を有した第一の部材と
    を備え、
    前記第二の導光部材は、前記第一の部材に支持され、
    前記カメラは、前記外面の内側を通った光によって前記内面を撮影する、請求項１１または１２に記載の内面検査システム。
14. 第三の光源と、
    前記偏向部と前記カメラとの間または前記偏向部と前記第三の光源との間に設けられ、前記偏向部からの光を前記カメラに向けて透過するかあるいは反射するとともに、前記第三の光源からの光を前記偏向部に向けて反射するかあるいは透過する光学部品と、
    を備えた、請求項１〜１３のうちいずれか一つに記載の内面検査システム。
15. 対象物の内面からの第一の方向の光を第二の方向の光に偏向する偏向部と、
    前記偏向部の前記第二の方向または前記第二の方向とは反対方向に位置され、前記偏向部に対して前記第二の方向に相対的に移動可能に設けられ、前記内面に光を照射する照射部と、
    前記偏向部を通った光によって前記内面を撮影するカメラと、
    を備えた、内面検査システム。

Images