JP2846080B2 - 携帯顕微鏡 - Google Patents
携帯顕微鏡Info
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- JP2846080B2 JP2846080B2 JP2186881A JP18688190A JP2846080B2 JP 2846080 B2 JP2846080 B2 JP 2846080B2 JP 2186881 A JP2186881 A JP 2186881A JP 18688190 A JP18688190 A JP 18688190A JP 2846080 B2 JP2846080 B2 JP 2846080B2
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- laser light
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、大型機械部品の供用中検査に使用される携
帯顕微鏡に関する。
帯顕微鏡に関する。
［従来の技術］ 従来、大型機械部品の供用中検査に使用される携帯顕
微鏡としては、携帯用光学顕微鏡が用いられている。ま
た、詳細な組織調査のためには調査位置の組織をプラス
チック膜に写し取り（レプリカ法）、これを電子顕微鏡
によって調査する方法が行なわれている。
微鏡としては、携帯用光学顕微鏡が用いられている。ま
た、詳細な組織調査のためには調査位置の組織をプラス
チック膜に写し取り（レプリカ法）、これを電子顕微鏡
によって調査する方法が行なわれている。
［発明が解決しようとする課題］ 上記携帯用光学顕微鏡は、光源として可視光を用いて
いるので、その分解能に制限があり、該機械部品の金属
組織や微視的に亀裂（長さ約100μｍ）の観察は可能で
あるが、例えば高温で使用される機械部品において微視
的な亀裂が生成される前に発生する微小な空洞（直径数
μｍ）や析出物の分布状況を観察することはできなかっ
た。
いるので、その分解能に制限があり、該機械部品の金属
組織や微視的に亀裂（長さ約100μｍ）の観察は可能で
あるが、例えば高温で使用される機械部品において微視
的な亀裂が生成される前に発生する微小な空洞（直径数
μｍ）や析出物の分布状況を観察することはできなかっ
た。
また、レプリカ法は、機械部品の調査位置から採取し
たレプリカを実験室に持ち帰り、電子顕微鏡等によって
調査するものである。従って、上記携帯光学顕微鏡に比
較して分解能が高い電子顕微鏡を用いることから、上記
した微小な亀裂等の観察が可能であるが、その場で検査
することができず、検査に時間がかかるという問題があ
った。
たレプリカを実験室に持ち帰り、電子顕微鏡等によって
調査するものである。従って、上記携帯光学顕微鏡に比
較して分解能が高い電子顕微鏡を用いることから、上記
した微小な亀裂等の観察が可能であるが、その場で検査
することができず、検査に時間がかかるという問題があ
った。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、機械部品
の数μｍ程度の分解能が必要とされる微小な組織変化を
その場で容易に観察でき、機械部品の損傷の初期過程を
迅速に検出して機械の品質管理、供用中の定期検査の精
度を向上し得る携帯顕微鏡を提供することを目的とす
る。
の数μｍ程度の分解能が必要とされる微小な組織変化を
その場で容易に観察でき、機械部品の損傷の初期過程を
迅速に検出して機械の品質管理、供用中の定期検査の精
度を向上し得る携帯顕微鏡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］ 機械部品の顕微鏡組織を直接観察する携帯顕微鏡にお
いて、レーザ光源からのレーザ光を音響光学偏向素子及
びその後方に配した光学レンズ系によって観察面上にス
ポット状に収束させて照射すると共に、この照射光を２
次元的に走査させるレーザ走査機構と、上記走査機構に
より走査されて観察面から反射したレーザ光のうちレン
ズ系の後焦点面に配置されたピンホールを通過したレー
ザ光強度のみを測定する反射レーザ光強度測定機構と、
上記測定機構により測定したレーザ光強度を記憶すると
共に上記音響光学偏向素子の走査速度に同期させて記憶
したレーザ光強度に対応した輝度で画像化する輝度処理
手段と、上記観察面と平行な平面内で上記レーザ光照射
系及びレーザ光測定系を移動させる視野移動機構と、上
記視野移動機構を保持し、上記観察面の法線方向と上記
レーザ走査機構の光軸とのずれを補正する傾斜装置と、
上記傾斜装置を機械部品に固定する保持機構とを備えた
ことを特徴とするものである。
いて、レーザ光源からのレーザ光を音響光学偏向素子及
びその後方に配した光学レンズ系によって観察面上にス
ポット状に収束させて照射すると共に、この照射光を２
次元的に走査させるレーザ走査機構と、上記走査機構に
より走査されて観察面から反射したレーザ光のうちレン
ズ系の後焦点面に配置されたピンホールを通過したレー
ザ光強度のみを測定する反射レーザ光強度測定機構と、
上記測定機構により測定したレーザ光強度を記憶すると
共に上記音響光学偏向素子の走査速度に同期させて記憶
したレーザ光強度に対応した輝度で画像化する輝度処理
手段と、上記観察面と平行な平面内で上記レーザ光照射
系及びレーザ光測定系を移動させる視野移動機構と、上
記視野移動機構を保持し、上記観察面の法線方向と上記
レーザ走査機構の光軸とのずれを補正する傾斜装置と、
上記傾斜装置を機械部品に固定する保持機構とを備えた
ことを特徴とするものである。
［作用］ 光源としてレーザ光を用いたことにより、観察面上へ
の照射光を可視光よりも収束させることが可能であり、
従って、分解能が向上し、従来の携帯顕微鏡では不可能
であった微細な組織状態を観察することができる。ま
た、観察面から反射するレーザ光のうち、光学レンズ系
の後焦点面に配置した絞りを通過したレーザ光強度のみ
で結像させることにより、観察面からの反射レーザ光の
うち、光学レンズ系の合焦点に位置する観察面からの反
射レーザ光の強度のみを測定することができる。更に、
レーザ光照射機構、レーザ光測定機構を上下に移動させ
ながら各点のレーザ光強度を連続測定し、各点の積算強
度を画像化する機構を設けると、観察面の法線方向が携
帯顕微鏡の光軸方向と異なっていても鮮明な画像を得る
ことができる。すなわち、レーザ光照射機構、レーザ光
測定機構を上下に移動させる機構を利用することによ
り、後焦点面にピンホールを設けて正照準部以外の画像
（ぼけた画像）をカットする特徴を生かして、斜めに傾
斜した面の顕微鏡画像であっても焦点のあった画像を観
察することができる。
の照射光を可視光よりも収束させることが可能であり、
従って、分解能が向上し、従来の携帯顕微鏡では不可能
であった微細な組織状態を観察することができる。ま
た、観察面から反射するレーザ光のうち、光学レンズ系
の後焦点面に配置した絞りを通過したレーザ光強度のみ
で結像させることにより、観察面からの反射レーザ光の
うち、光学レンズ系の合焦点に位置する観察面からの反
射レーザ光の強度のみを測定することができる。更に、
レーザ光照射機構、レーザ光測定機構を上下に移動させ
ながら各点のレーザ光強度を連続測定し、各点の積算強
度を画像化する機構を設けると、観察面の法線方向が携
帯顕微鏡の光軸方向と異なっていても鮮明な画像を得る
ことができる。すなわち、レーザ光照射機構、レーザ光
測定機構を上下に移動させる機構を利用することによ
り、後焦点面にピンホールを設けて正照準部以外の画像
（ぼけた画像）をカットする特徴を生かして、斜めに傾
斜した面の顕微鏡画像であっても焦点のあった画像を観
察することができる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る携帯顕微鏡の構成図
である。同図において、１はレーザ光照射機能及びレー
ザ光測定機能を格納したレーザヘッド部である。このレ
ーザヘッド部１に格納されるレーザ光照射機能は、He−
Neレーザ源（半導体レーザ光源）２及び音響光学偏向素
子４からなり、レーザ光測定機能は、ハーフミラー５、
ピンホールを有する絞り６、レーザ光強度検出器８から
なっている。
である。同図において、１はレーザ光照射機能及びレー
ザ光測定機能を格納したレーザヘッド部である。このレ
ーザヘッド部１に格納されるレーザ光照射機能は、He−
Neレーザ源（半導体レーザ光源）２及び音響光学偏向素
子４からなり、レーザ光測定機能は、ハーフミラー５、
ピンホールを有する絞り６、レーザ光強度検出器８から
なっている。
上記レーザヘッド部１の側部には、レーザガイド９を
介して全反射ミラー部10が連結され、この全反射ミラー
部10に対物レンズ11が上下方向に移動可能に装着され
る。焦点調整は、電動モータを内蔵した焦点調整装置12
により上記対物レンズ11を上下動させることによって行
なわれるが、この操作は図示しない焦点調整遠隔操作盤
を用いて行なわれる。
介して全反射ミラー部10が連結され、この全反射ミラー
部10に対物レンズ11が上下方向に移動可能に装着され
る。焦点調整は、電動モータを内蔵した焦点調整装置12
により上記対物レンズ11を上下動させることによって行
なわれるが、この操作は図示しない焦点調整遠隔操作盤
を用いて行なわれる。
しかして、上記レーザヘッド部１のHe−Neレーザ源２
からの照射レーザ光３は、音響光学偏向素子４によって
２次元的に走査され、ハーフミラー５及びレーザガイド
９を通過して全反射ミラー部10に入射する。この場合、
上記音響光学偏向素子４による照射レーザ光３の走査速
度及び走査面積は、制御装置14内の電流発振器15によっ
て制御される。また、上記制御装置14内には、測定結果
を記憶する記憶装置16が設けられている。
からの照射レーザ光３は、音響光学偏向素子４によって
２次元的に走査され、ハーフミラー５及びレーザガイド
９を通過して全反射ミラー部10に入射する。この場合、
上記音響光学偏向素子４による照射レーザ光３の走査速
度及び走査面積は、制御装置14内の電流発振器15によっ
て制御される。また、上記制御装置14内には、測定結果
を記憶する記憶装置16が設けられている。
上記全反射ミラー部10には、全反射ミラー10aがレー
ザガイド９に対して45゜の角度で配置されており、レー
ザガイド９を介して送られてくる照射レーザ光３を90゜
下方に屈曲し、対物レンズ11を介して機械部品の観察対
象面13に照射される。この観察対象面13は、組織観察の
ために予め研磨、エッチングしたものである。
ザガイド９に対して45゜の角度で配置されており、レー
ザガイド９を介して送られてくる照射レーザ光３を90゜
下方に屈曲し、対物レンズ11を介して機械部品の観察対
象面13に照射される。この観察対象面13は、組織観察の
ために予め研磨、エッチングしたものである。
上記観察対象面13に照射されたレーザ光は、この観察
対象面13で反射されて対物レンズ11を通り、全反射ミラ
ー10aを90゜屈曲され、レーザガイド９を経てレーザヘ
ッド部１に戻される。このレーザヘッド部１に戻ってき
たレーザ光は、ハーフミラー５で屈曲され、レンズ系の
後焦点面に配置されたピンホールを有する絞り６により
反射レーザ光７が取り出され、レーザ光強度検出器８に
よりその強度が検出される。このレーザ光強度検出器８
により検出された反射レーザ光強度は、上記制御装置14
に送られ、一定時間間隔毎に記憶装置16に記憶される。
この記憶装置16に記憶された観察対象面13からの反射レ
ーザ光強度は、上記電流発振器15からの音響光学偏向素
子４の走査信号に同期させてTVモニタ17上に画像表示さ
れる。
対象面13で反射されて対物レンズ11を通り、全反射ミラ
ー10aを90゜屈曲され、レーザガイド９を経てレーザヘ
ッド部１に戻される。このレーザヘッド部１に戻ってき
たレーザ光は、ハーフミラー５で屈曲され、レンズ系の
後焦点面に配置されたピンホールを有する絞り６により
反射レーザ光７が取り出され、レーザ光強度検出器８に
よりその強度が検出される。このレーザ光強度検出器８
により検出された反射レーザ光強度は、上記制御装置14
に送られ、一定時間間隔毎に記憶装置16に記憶される。
この記憶装置16に記憶された観察対象面13からの反射レ
ーザ光強度は、上記電流発振器15からの音響光学偏向素
子４の走査信号に同期させてTVモニタ17上に画像表示さ
れる。
これら上述したレーザ光照射系及びレーザ光測定系
は、視野移動機構、つまり、電動モータ駆動のXYステー
ジ18に固定され、このXYステージ18によって観察対象面
13内の観察位置の移動を行なう。また、上記XYステージ
18は、観察対象面13の法線方向と顕微鏡本体の光軸との
ずれを補正するための傾斜装置19上に載置固定される。
更に、この傾斜装置19は、被検査機械部品に固定するた
めの固定用治具20に固定される構造となっている。
は、視野移動機構、つまり、電動モータ駆動のXYステー
ジ18に固定され、このXYステージ18によって観察対象面
13内の観察位置の移動を行なう。また、上記XYステージ
18は、観察対象面13の法線方向と顕微鏡本体の光軸との
ずれを補正するための傾斜装置19上に載置固定される。
更に、この傾斜装置19は、被検査機械部品に固定するた
めの固定用治具20に固定される構造となっている。
次に上記構成の携帯顕微鏡による観察原理について第
２図を参照して説明する。He−Neレーザ源２からのレー
ザ光は、音響光学偏向素子４によって任意の方向に偏向
されるが、ある方向に偏向されたレーザ光21は全反射ミ
ラー部10によって屈曲され、対物レンズ11により集光さ
れて観察対象面13上に照射される。このとき観察対象面
13が対物レンズ11の焦点距離上にあれば反射するレーザ
光は照射されたレーザ光とほぼ同等の経路で反射し、ハ
ーフミラー５によって屈曲され、後焦点面に配置された
ピンホールを有する絞り６を通過してレーザ光強度検出
器８に入射し、反射レーザ光の強度が検出される。とこ
ろが観察対象面13上の微小空穴22のような形状不連続部
に照射されたレーザ光23は、微小空穴22によって平行面
とは異なる方向に反射され、照射レーザ光23とは異なる
経路に沿って反射され、絞り６によりそのレーザ光は遮
光される。このため微小空穴22からの反射レーザ光は、
レーザ光強度検出器８によって検出されることはない。
従って、焦点面上の平滑な観察面に照射されたレーザ光
強度のみが得られ、観察面の凸凹象を観察することがで
きる。
２図を参照して説明する。He−Neレーザ源２からのレー
ザ光は、音響光学偏向素子４によって任意の方向に偏向
されるが、ある方向に偏向されたレーザ光21は全反射ミ
ラー部10によって屈曲され、対物レンズ11により集光さ
れて観察対象面13上に照射される。このとき観察対象面
13が対物レンズ11の焦点距離上にあれば反射するレーザ
光は照射されたレーザ光とほぼ同等の経路で反射し、ハ
ーフミラー５によって屈曲され、後焦点面に配置された
ピンホールを有する絞り６を通過してレーザ光強度検出
器８に入射し、反射レーザ光の強度が検出される。とこ
ろが観察対象面13上の微小空穴22のような形状不連続部
に照射されたレーザ光23は、微小空穴22によって平行面
とは異なる方向に反射され、照射レーザ光23とは異なる
経路に沿って反射され、絞り６によりそのレーザ光は遮
光される。このため微小空穴22からの反射レーザ光は、
レーザ光強度検出器８によって検出されることはない。
従って、焦点面上の平滑な観察面に照射されたレーザ光
強度のみが得られ、観察面の凸凹象を観察することがで
きる。
次に本発明に係る携帯顕微鏡を用いて大型機械部品の
組織観察試験を行なった結果について説明する。
組織観察試験を行なった結果について説明する。
調査した大型機械は事業用火力発電ボイラであり、高
温耐圧部である高温管寄せ管台部の金属組織調査を上述
した携帯顕微鏡を用いて行なったものである。
温耐圧部である高温管寄せ管台部の金属組織調査を上述
した携帯顕微鏡を用いて行なったものである。
まず、調査対象個所を研磨砥石、研磨紙及びダイヤモ
ンド微粒子を用いて研磨し、化学腐食液を用いて通常の
顕微鏡組織観察時と同様の金属組織を現出させた。その
後、携帯顕微鏡の固定用治具20を用いて調査対象部品
に、その調査対象個所の研磨・腐食面が対物レンズ11の
光軸位置になるように固定し、顕微鏡観察を行なった。
ンド微粒子を用いて研磨し、化学腐食液を用いて通常の
顕微鏡組織観察時と同様の金属組織を現出させた。その
後、携帯顕微鏡の固定用治具20を用いて調査対象部品
に、その調査対象個所の研磨・腐食面が対物レンズ11の
光軸位置になるように固定し、顕微鏡観察を行なった。
上記携帯顕微鏡を用いて観察した調査対象個所の顕微
鏡組織を第３図（微小空洞を示す金属組織の写真）及び
第４図（析出物を示す金属組織の写真）に示す。上記実
施例で示した携帯顕微鏡を使用した結果、第３図に示す
ように従来の携帯用光学顕微鏡では観察できなかった数
μ程度の大きさの空洞が明確に観察された。また、第４
図に示すように従来の携帯用光学顕微鏡では観察できな
かった１μｍ程度の析出物も観察することができた。
鏡組織を第３図（微小空洞を示す金属組織の写真）及び
第４図（析出物を示す金属組織の写真）に示す。上記実
施例で示した携帯顕微鏡を使用した結果、第３図に示す
ように従来の携帯用光学顕微鏡では観察できなかった数
μ程度の大きさの空洞が明確に観察された。また、第４
図に示すように従来の携帯用光学顕微鏡では観察できな
かった１μｍ程度の析出物も観察することができた。
［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、従来の携帯用顕
微鏡では観察できなかった機械部品の数μｍ程度の分解
能が必要とされる微小な組織変化をその場で容易に観察
でき、機械部品の損傷の初期過程を迅速に検出すること
ができる。このため機械の品質管理、供用中の定期検査
の精度を向上でき、機械の安全運転、維持管理技術に寄
与することができる。
微鏡では観察できなかった機械部品の数μｍ程度の分解
能が必要とされる微小な組織変化をその場で容易に観察
でき、機械部品の損傷の初期過程を迅速に検出すること
ができる。このため機械の品質管理、供用中の定期検査
の精度を向上でき、機械の安全運転、維持管理技術に寄
与することができる。
第１図は本発明の一実施例に係る携帯顕微鏡の側面図、
第２図は同実施例における観察原理を説明するための
図、第３図及び第４図は同実施例に係る携帯顕微鏡によ
り観察された微小空洞及び析出物を示す金属組織の写真
である。 １……レーザヘッド部、２……He−Neレーザ源、３……
照射レーザ光、４……音響光学偏向素子、５……ハーフ
ミラー、６……絞り、７……反射レーザ光、８……レー
ザ光強度検出器、９……レーザガイド、10……全反射ミ
ラー部、11……対物レンズ、12……焦点調整装置、13…
…観察対象面、14……制御装置、15……電流発振器、16
……記憶装置、17……TVモニタ、18……XYステージ、19
……傾斜装置、20……固定用治具。
第２図は同実施例における観察原理を説明するための
図、第３図及び第４図は同実施例に係る携帯顕微鏡によ
り観察された微小空洞及び析出物を示す金属組織の写真
である。 １……レーザヘッド部、２……He−Neレーザ源、３……
照射レーザ光、４……音響光学偏向素子、５……ハーフ
ミラー、６……絞り、７……反射レーザ光、８……レー
ザ光強度検出器、９……レーザガイド、10……全反射ミ
ラー部、11……対物レンズ、12……焦点調整装置、13…
…観察対象面、14……制御装置、15……電流発振器、16
……記憶装置、17……TVモニタ、18……XYステージ、19
……傾斜装置、20……固定用治具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小清水 富定 宮城県仙台市港５丁目２番１号 東北電 力株式会社新仙台火力発電所内 (72)発明者 西村 宣彦 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 増山 不二光 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 今里 敏幸 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−219919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−264314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−168117（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−156444（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 21/00 - 21/36
Claims (1)
- 【請求項１】機械部品の顕微鏡組織を直接観察する携帯
顕微鏡において、 レーザ光源からのレーザ光を音響光学偏向素子及びその
後方に配した光学レンズ系によって観察面上にスポット
状に収束させて照射すると共に、この照射光を２次元的
に走査させるレーザ走査機構と、 上記走査機構により走査されて観察面から反射したレー
ザ光のうちレンズ系の後焦点面に配置されたピンホール
を通過したレーザ光強度のみを測定する反射レーザ光強
度測定機構と、 上記測定機構により測定したレーザ光強度を記憶すると
共に上記音響光学偏向素子の走査速度に同期させて記憶
したレーザ光強度に対応した輝度で画像化する輝度処理
手段と、 上記観察面と平行な平面内で上記レーザ光照射系及びレ
ーザ光測定系を移動させる視野移動機構と、 上記視野移動機構を保持し、上記観察面の法線方向と上
記レーザ走査機構の光軸とのずれを補正する傾斜装置
と、 上記傾斜装置を機械部品に固定する保持機構と を具備したことを特徴とする携帯顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2186881A JP2846080B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 携帯顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2186881A JP2846080B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 携帯顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0473709A JPH0473709A (ja) | 1992-03-09 |
| JP2846080B2 true JP2846080B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=16196317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2186881A Expired - Fee Related JP2846080B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 携帯顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2846080B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4571037A (en) * | 1983-11-14 | 1986-02-18 | Bausch & Lomb Incorporated | Fiber optic microscope with adjustable tube assembly |
| JPS60156444U (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-18 | 株式会社東芝 | 電気鉄板観測装置 |
| JP2524574B2 (ja) * | 1985-03-27 | 1996-08-14 | オリンパス光学工業株式会社 | 走査型光学顕微鏡 |
| JPH0827431B2 (ja) * | 1985-05-20 | 1996-03-21 | オリンパス光学工業株式会社 | 走査型光学顕微鏡 |
-
1990
- 1990-07-13 JP JP2186881A patent/JP2846080B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0473709A (ja) | 1992-03-09 |
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