JP6638275B2 - 検査装置および車両 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置および車両に関する。

従来、レンズを介して対象物を撮影して対象物の表面を検査する検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平０７―２２２７５４号公報

レンズを介して受光する検査装置では、受光部から対象物までの距離が変わる場合に、レンズから受光部までの距離を変化させて焦点位置を合せていた。しかしながら、撮像主体が移動しながら対象物を撮像する場合、または、移動している対象物を撮像する場合、焦点位置合わせの速度が移動速度に追従できない場合がある。

（発明の一般的開示）物体の表面を検査する検査装置は、発光部と受光部とを備えてよい。発光部は、光源を有してよい。発光部は、物体に光を照射してよい。受光部は、物体からの光を受光してよい。受光部は、少なくとも１つの受光素子と、変換部とを有してよい。少なくとも１つの受光素子は、焦点を有するレンズを介さずに、物体の異なる位置からの反射光を受光してよい。変換部は、位置毎の光受信信号に基づいて画像データを生成してよい。

発光部は、レーザー光を第１方向において走査しながらレーザー光を出射してよい。

検査装置は、反射部をさらに有してよい。反射部は、物体の異なる位置から入射する反射光のうち、少なくとも１つの受光素子に直接入射せず、少なくとも１つの受光素子の近傍に入射する光を少なくとも１つの受光素子へ反射してよい。

反射部は、第１方向に平行な中心軸方向を有する半円筒形状であってよい。

反射部は、第１の湾曲面と第２の湾曲面とを有してよい。第１の湾曲面は、第１方向に平行な中心軸方向を有してよい。第１の湾曲面は、第１の曲率を有してよい。第２の湾曲部は、第１方向に平行な中心軸方向を有してよい。第２の湾曲面は、第１の曲率と異なる第２の曲率を有してよい。第２の湾曲面は、第１の湾曲面における曲率方向の両端面に直接接して設けられてよい。

複数の受光素子は、中心軸方向に沿って配置されてよい。

複数の受光素子のうち少なくとも１つの受光素子の受光面は、反射部の反射面に対向して配置されてよい。

発光部は、ミラーをさらに有してよい。ミラーは、回転または振動しながら光源からの光を反射することにより光源からの光を第１方向において走査してよい。

検査装置は、画像処理部をさらに備えてよい。画像処理部は、ミラーの角度に基づいて画像データから画像を生成してよい。

発光部は、複数の光源を有してよい。複数の光源は、複数の波長のレーザー光を物体に照射してよい。

発光部は、光源からの光の強度を時間に対して変調する光変調部をさらに有してよい。

車両は、上記に記載の検査装置を搭載してよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

車両５００の概要を示す図である。 第１実施形態における検査装置１００の概要を示す図である。 角度可変ミラー１４の側面図である。 第２実施形態における角度可変ミラー５４の側面図である。 第３実施形態における反射部４２ を示す斜視図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、受光面２６‐１〜受光面２６‐４の配置を示す断面図である。 第４実施形態における反射部５０を示す断面図である。 第５実施形態における複数の波長のレーザー光源１２を用いる例を示す図である。 第６実施形態における検査装置２００の概要を示す図である。 第７実施形態における検査装置３００の概要を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および−Ｚ軸に平行な方向を意味する。また、本明細書において、「反射光」とは、光が照射された物体からの反射光と散乱光とを含むとする。

図１は車両５００の概要を示す図である。本例の車両５００は、車両本体５１０および検査装置１００を有する。なお、本例は、車両５００の例示的構成であり、車両５００はここに示す以外の構成を有してもよい。

車両本体５１０は、路面上を走行可能な自動車であってもよく、レール上を走行可能な鉄道車両であってもよい。本例の車両５００は自動車である。本例の車両５００は、Ｘ軸方向に走行する。車両５００は、８０ｋｍ〜１００ｋｍで走行しながらトンネルの天井内壁を撮像してよい。検査装置１００については図２以降において詳述する。

検査装置１００は、車両本体５１０の外面に取り付けられてよい。本例では、検査装置１００は、車両本体５１０のルーフ上に取り付けられている。検査装置１００は、対象物１０１の表面を撮像する。本例の検査装置１００は、第１方向としてのＹ方向に走査する光を対象物１０１に照射する。検査装置１００は、対象物１０１からの反射光を各時刻で受光することにより、時刻ごとに対象物１０１の表面を撮像する。対象物１０１は、トンネルの一部であってよい。本例の対象物１０１は、トンネルの天井内壁である。

本例では、検査装置１００はトンネルの天井内壁に向かってレーザー光１０２を照射する。車両５００が、トンネル内をＸ軸方向において走行しつつ、検査装置１００がＹ軸方向においてレーザー光１０２を走査する。これにより、車両５００はトンネルの天井内壁を撮像することができる。これにより、トンネルの天井内壁に発生しているヒビ、取り付けられているボルトの緩み、および、ファン等の構造物の異常などを検査することができる。

図２は、第１実施形態における検査装置１００の概要を示す図である。本例では、車両に搭載される検査装置を説明する。

検査装置１００は、発光部１０、受光部２０、画像処理部３０、制御部３２および反射部４０を有する。本例では、検査装置１００は、記録装置３４および表示装置３６に接続されている。

発光部１０は、レーザー光源１２および角度可変ミラー１４を有する。レーザー光源１２は、発光部１０の光源となる光を発生する。レーザー光の波長帯域は限定されず、可視光帯域であってよいし、赤外帯域であってよいし、紫外帯域であってもよい。レーザー光源１２の出力は、１０ｍＷ未満であってよい。本例のレーザー光源１２の出力は、１ｍＷである。

角度可変ミラー１４は、時間に応じて反射面の角度を変えつつレーザー光１０２を反射する機能を有する。当該機能によって、発光部１０は、時間に応じて、レーザー光１０２をＹ方向において走査しながらレーザー光１０２を出射する。これにより、レーザー光１０２は、光走査における各時刻において対象物１０１の異なる位置に順次に照射される。

制御部３２は、角度可変ミラー１４の動作を制御する。本例の制御部３２は、角度可変ミラー１４の回転または振動の周期を制御する。制御部３２は、受光素子２２、ＡＤ変換部２４および画像処理部３０の動作も制御する。本例の制御部３２は、受光素子２２の受光時間、受光素子２２が光電変換した電荷をＡＤ変換部２４に出力するタイミング、ＡＤ変換部２４で生成されたデジタル信号を画像処理部３０に出力するタイミング、および、画像処理部３０の動作タイミング等を制御する。

受光部２０は、受光素子２２およびＡＤ変換部２４を有する。受光素子２２は、焦点を有するレンズを介さずに、光走査における各時刻において対象物１０１の異なる位置からの反射光１０３を受光する。なお、本明細書においてレンズとは、受光素子２２へ集光することを目的として設けられた固体または液体のレンズを意味する。

本例の受光素子２２は、フォトダイオード等の光電変換装置を有する。受光素子２２は、反射光１０３の強度に応じて電荷を生成する。例えば、反射光１０３の強度が強い程より多くの電荷を生成する。生成される電荷の量が光受信信号として得られる。

ＡＤ変換部２４は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタルコンバータを有する。ＡＤ変換部２４は、対象物１０１の異なる位置毎の光受信信号をデジタル信号としての画像データに変換する。本例では、車両５００がＸ方向に走行しつつ、発光部１０がＹ方向にレーザー光１０２を走査するので、ＡＤ変換部２４は、対象物１０１のＸ方向およびＹ方向において異なる複数の位置毎に対応した複数の画像データを取得する。

画像処理部３０は、ＡＤ変換部２４から取得した画像データから画像を生成する。本例の画像処理部３０は、角度可変ミラー１４の角度に基づいて画像データから画像を生成してよい。角度に基づいて画像を生成することは、角度と関係づけられるパラメータに基づいて画像を生成することも含む。時刻に応じて角度が変化する場合には、時刻が角度と関係づけられる。したがって、本例の画像処理部３０は、時刻に基づいて画像データから画像を生成する。

画像処理部３０は、トンネルの天井内壁を撮像した画像を以前に撮像した画像と比較する。これにより、トンネルの天井内壁の異常を検出することができる。画像比較は、既知の画像マッチング技術を用いてよい。これにより、検査装置１００は、トンネルの天井内壁を検査することができる。

本例では、角度可変ミラー１４の角度および車両５００の位置が時刻に応じて変化する。それゆえ、本例の画像処理部３０は、時刻ごとの画像データをＸ方向およびＹ方向にマッピングして、対象物１０１の表面の展開図である二次元画像を生成する。

受光素子２２、ＡＤ変換部２４および画像処理部３０は、１つの筐体内に設けられていてもよく、画像処理部３０を別装置として設けてもよい。本例では、検査装置１００が画像処理部３０を有している。これにより、受光部２０と同一装置内で画像生成まで実行できるので、画像生成を検査装置１００以外の他の装置で行う場合と比較して、ノイズおよびエラーを低減させることができる。

記録装置３４は、画像処理部３０が生成した画像を記録してよい。表示装置３６は、画像処理部３０が生成した画像を表示してよい。

反射部４０は、異なる位置から入射する反射光１０３のうち、受光素子２２に直接入射せず、受光素子２２の近傍に入射する光を受光素子２２に反射する。本例では、反射部４０は、受光素子２２を取り囲むように配置された半球形状を有する。これにより、受光素子２２に直接入射する光に加えて、受光素子２２の近傍に入射する反射光も集光できる。したがって、画像の明るさおよびコントラストを向上させることができる。

本例では、レンズを用いて集光しないので、焦点位置合わせに起因して撮像した画像がぼけることを防ぐことができる。また、レーザー光１０２を対象物１０１に照射してその反射光を取得することにより、レンズを用いずとも受光部から対象物までの距離によらず鮮明な画像を得ることができる。

図３は、角度可変ミラー１４の側面図である。本例の角度可変ミラー１４は、ガルバノミラーである。本例の角度可変ミラー１４は、三角柱形状のミラー本体１６とモータ１８とを有する。三角柱形状のミラー本体１６の側面は、レーザー光源１２からの光を反射することができる。モータ１８の回転軸がミラー本体１６における三角柱の高さ方向（Ｘ方向）と平行に接続されている。モータ１８の回転駆動によりミラー本体１６が回転する。これにより、ミラー本体１６は、回転しながら、レーザー光源１２からの光をＹ方向において走査することができる。

走査した光の反射光を受光部２０が受光することにより、対象物１０１を画像化することができる。本例においては、受光素子２２は、焦点深度に制約があるレンズを介さずに受光する。これにより、受光部２０から対象物１０１までの距離にかかわらず画像を形成できる。

本例において、発光部１０は、レーザー光１０２を出射する。レーザー光１０２は、光を放射状に出力する光源からの光と比較して直進性を有するので、反射光の強度を高くすることができる。本例ではレーザー光１０２を用いることにより、画像の明るさおよびコントラストを向上させることができる。

本例において、レーザー光１０２が対象物１０１に到達した際のスポットサイズが画像の分解能に対応する。レーザー光源１２を用いる場合は、光を放射状に出力する光源を用いる場合に比べて、受光部２０から対象物１０１までの距離が変化しても、スポットサイズが変化しにくい。これにより、分解能の低下を抑制することができる。

ただし、本明細書における光源はレーザー光源に限定されない。後述する他の例においては、レーザー光源１２に代えて、放射状に光を出す光源に筒を取り付けた構成を採用してもよい。

図４は、第２実施形態における角度可変ミラー５４の側面図である。第２実施形態における発光部１０は、角度可変ミラー５４を有する。第２実施形態の検査装置は、第１実施形態における検査装置１００と比べて、角度可変ミラー５４の構造以外は同様である。したがって、他の構成について繰り返しの説明を省略するとともに、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。

本例の角度可変ミラー５４は、ミラー本体５１、梁部５２および駆動部５３‐１および駆動部５３‐２を有する。本例の角度可変ミラー５４は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて構成されたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ‐Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）である。本例のミラー本体５１は、シリコン表面に金属膜を有する。梁部５２は、Ｘ方向に延伸している。梁部５２の一端はミラー本体５１に接続されている。梁部５２は、ミラー本体５１の回転軸として機能する。梁部５２は、ミラー本体５１の回転に応じて弾性的にねじれることができる。ミラー本体５１と駆動部５３とは、近接して配置されている。

ミラー本体５１に直流電圧を印加する一方、駆動部５３に交流電圧を印加する。これにより、ミラー本体５１と駆動部５３との間の静電気力を利用して梁部５２を回転軸としてミラー本体５１を回転振動させることができる。ミラー本体５１は、回転振動しながら、レーザー光源１２からの光を反射する。これにより、レーザー光源１２からの光をＹ方向において走査することができる。本例の角度可変ミラー５４は、ガルバノミラーを用いる場合に比べて走査周波数を高くできる。例えば、ＭＥＭＳで構成された角度可変ミラー５４の走査周波数は１０ｋＨｚである。これに対して、ガルバノミラーを用いた角度可変ミラーの走査周波数は数ｋＨｚ（例えば、１ｋＨｚ）である。したがって、本例では、より高速に光を走査することができる。

図５は、第３実施形態における反射部４２を示す斜視図である。第３実施形態における検査装置は、半球形状の反射部４０に代えて半円筒形状の反射部４２を有し、かつ、１つの受光素子２２に代えて複数の受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４を有する。この点において、第３実施形態、第１実施形態および第２実施形態と異なる。他の構成は、第１実施形態および第２実施形態と同様である。したがって、他の構成について繰り返しの説明を省略するとともに、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。

反射部４２は、Ｙ方向に平行な中心軸方向を有する半円筒形状を持つ。半円筒形状の内側面は、反射面４３である。反射部４２は、反射光を中心軸付近に集光する。これにより、画像の明るさおよびコントラストを向上させることができる。

受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４は、反射部４２の中心軸方向に沿って配置されてよい。本例の受光素子２２の数は４つであるが、受光素子２２の数は４つに限定されず、任意に設定してよい。受光素子２２の数は２つまたは３つであってよく、５以上であってもよい。本例では、受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４の受光面は、半円筒形状の内側面に面して配置される。本例では、支持部４４が反射部４２に対して受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４を固定する。

受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４のそれぞれが、光走査における各時刻において、対象物１０１からの反射光を同時に受光する。本例では、各時刻において、受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４の各々は、アナログの受光信号を生成する。ＡＤ変換部２４は、各受光信号をデジタル変換して複数の画像データを得る。画像処理部３０は、複数の画像データの総和または平均値を、各時刻における画像データとして用いて画像を形成してよい。あるいは、画像処理部３０は、複数の画像データの最大値を、各時刻における画像データとして用いて画像を形成してもよい。

図６（Ａ）から（Ｃ）は、受光面２６‐１〜受光面２６‐４の配置を示す断面図である。図６（Ａ）に示すように、受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４は、外向き受光素子２２‐２および外向き受光素子２２‐４と、内向き受光素子２２‐１および２２‐３とを有する。なお、本明細書における「外向き受光素子」とは、受光面２６が対象物１０１に対向するように配置された受光素子２２を意味する。「内向き受光素子」とは受光面２６が反射部４２の反射面４３に対向するように配置された受光素子２２を意味する。

反射部４２による集光によって、内向き受光素子２２‐１および受光素子２２‐３は、外向き受光素子２２‐２および受光素子２２‐４に比べて受光量が多くてよい。それゆえ、受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４間において、明るさおよびコントラストに差が生じうる。そこで、内向き受光素子２２‐１および内向き受光素子２２‐３の出力と外向き受光素子２２‐２および外向き受光素子２２‐４の出力を平均するために、画像処理部３０が平均化補正を実行してもよい。

図６（Ｂ）に示すように、受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４は、すべて内向き受光素子であってもよい。また、図６（Ｃ）に示すように、受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４は、すべて外向き受光素子であってもよい。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示される場合では、受光素子２２‐１〜受光素子２２‐４のうち少なくとも１つの受光素子の受光面が、反射部４２の反射面４３に対向して配置される。これにより、受光素子２２‐１および受光素子２２‐３は、反射部４２を介して受光できる。したがって、図６（Ａ）および図６（Ｂ）の構成は、図６（Ｃ）の構成と比較して、明るさおよびコントラストを向上させることができる。

図７は、第４実施形態における反射部１４０を示す断面図である。第４実施形態における検査装置は、半球形状の反射部４０および半円筒形状の反射部４２に代えて、複数の湾曲面を有する反射部１４０を有する。この点において、先の実施例と異なる。他の点は、先の実施例のいずれかと同じである。したがって、他の構成について繰り返しの説明を省略するとともに、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。

本例の反射部１４０は、第１湾曲面１４２、第２湾曲面１４４および第３湾曲面１４６を有する。第１湾曲面１４２は、Ｙ方向に平行な中心軸方向１５２を有する。第１湾曲面１４２は、第１の曲率Ｑ１を有する。

第２湾曲面１４４は、Ｙ方向に平行な中心軸方向１５４を有する。第２湾曲面１４４は、第２の曲率Ｑ２を有する。第２の曲率Ｑ２は、第１の曲率Ｑ１と異なる。第２湾曲面１４４は、第１湾曲面１４２における曲率方向の両端面１６２‐１および１６２‐２に直接接して設けられる。曲率方向の両端面とは、図に示すように、Ｙ方向の端部ではない湾曲面の端部である。

第３湾曲面１４６は、Ｙ方向に平行な中心軸方向１５６を有する。第３湾曲面１４６は、第３の曲率Ｑ３を有する。第３の曲率Ｑ３は、第１の曲率Ｑ１および第２の曲率Ｑ２と異なる。本例では、Ｑ１＞Ｑ２＞Ｑ３となるように曲率Ｑ１〜Ｑ３が設定されている。第３湾曲面１４６は、第２湾曲面１４４における曲率方向の両端面１６４‐１および１６４‐２に直接接して設けられる。

本例では、反射部１４０が異なる曲率を持つ複数の湾曲面を有するので、複数の焦点を有する。すなわち、焦点が一点とならない。本例では、複数の受光素子２２をＺ方向に位置を変えて中心軸方向１５２、１５４、１５６に沿って配置する。これにより、異なる高さの対象物からの反射光を効率的に集光することができる。なお、本例では、反射部１４０が、３つの湾曲面を有する場合を示したが、湾曲面の数は、３つに限定されず４つ以上としてもよい。

図８は、第５実施形態における複数の波長のレーザー光源１２を用いる例を示す図である。第５実施形態における検査装置は、３つのレーザー光源１２‐１〜レーザー光源１２‐３を有する。第５実施形態は、この点において先の実施形態と異なる。他の点は先の実施形態のいずれかと同様である。したがって、他の構成について繰り返しの説明を省略するとともに、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。

本例の発光部１０は、複数の波長のレーザー光源１２を有する。レーザー光源１２‐１、１２‐２および１２‐３は、互いに異なる波長のレーザー光を対象物１０１に照射する。本例では、複数のレーザー光源１２を用いることにより、１つのレーザー光源１２を用いる場合と比較して、単位時間あたりに対象物１０１に光を照射する面積を増やすことができる。これにより、例えば１ｍｍの分解能で画像を撮像することができる。

受光部２０は、複数波長の反射光をまとめて受光してよい。これに代えて、受光部２０は、カラーフィルタを用いて複数波長の反射光から特定の波長の反射光を分離して個別に受光してもよい。

レーザー光１０２の波長が外乱光と異なる波長である場合には、外乱光は反射光１０３へのノイズとならない。外乱光は、例えば、トンネル内における車のヘッドライトからの光である。本例では、複数の波長を用いることにより、発光部１０が出力する光の波長が、外乱光と異なる波長となる確率を高めることができる。これにより、外乱光によるノイズの影響を低減することができる。

図９は、第６実施形態における検査装置２００の概要を示す図である。検査装置２００は、発光部６０、受光部７０、画像処理部３０、制御部３２および反射部４０を有する。本例では、検査装置２００は、記録装置３４および表示装置３６に接続されている。本例は、発光部６０が光変調部６２を有する点、および、受光部７０がＤＣフィルタ７２を用いる点において、先の実施形態と異なる。他の構成は、先の実施形態と同じである。

発光部６０は、レーザー光源１２、角度可変ミラー５４および光変調部６２を有する。光変調部６２は、レーザー光源１２からのレーザー光１０２の強度を時間に対して変調する。本例の光変調部６２は、レーザー光源１２に印加する電圧を時間に対して変調する。変調された光は、時間に対して周期的に強度が変化する。変調された光の強度の周波数は、１００ｋＨｚ〜１０ＧＨｚであってよい。本例の代替例として、光変調部６２が、電気光学効果などの外部的効果を用いて、レーザー光１０２を外部的に変調してもよい。

角度可変ミラー５４は、図４に示した構成と同様であるので、詳しい説明を省略する。本例では、光変調部６２の変調周波数は、ＭＥＭＳを有する角度可変ミラー５４の走査周波数の１０倍〜１０００倍に設定してよい。

制御部３２は、角度可変ミラー５４の動作を制御する。本例の制御部３２は、受光素子２２、ＡＤ変換部２４、ＤＣフィルタ７２および画像処理部３０の動作も制御する。本例の制御部３２は、ＡＤ変換部２４で生成されたデジタル信号をＤＣフィルタ７２に出力するタイミング、および、ＤＣフィルタ７２によってフィルタリングされたデジタルデータを画像処理部３０に出力するタイミングも制御する。

受光部７０は、受光素子２２、ＡＤ変換部２４およびＤＣフィルタ７２を有する。受光素子２２およびＡＤ変換部２４は、図１に示す場合と同様であるので詳しい説明を省略する。ＤＣフィルタ７２は、受光した光の直流（ＤＣ）成分を遮断して、変調周波数に対応した高周波成分を通過させるフィルタである。ＤＣ成分とは、時間に対して変化しない、または、直線的に変化する光の強度を意味する。一般に、ノイズとなる外乱光はＤＣ成分を有する。本例によれば、ＤＣ成分を除去することにより 外乱ノイズの影響を低減することができる。他の構成は、第１〜第５実施形態の場合と同様であるので、詳しい説明を省略する。

図１０は、第７実施形態における検査装置３００の概要を示す図である。本例の発光部８０は、先の実施形態におけるレーザー光源１２に代えて、光を放射状に出力する光源８２を有する。また、本例の受光部９０は、先の実施形態における反射部４０または反射部４２および受光素子２２に代えて、筒部９６および筒部９６内の受光素子９８を有する。また、本例では、先の実施形態における制御部３２に代えて、受光側制御部３８を有する。係る点において、先の実施形態と異なる。他の構成について繰り返しの説明を省略するとともに、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。

本例の検査装置３００は、発光部８０、受光部９０、画像処理部３０、受光側制御部３８を有する。検査装置３００は、記録装置３４および表示装置３６に接続されていてよい。光源８２は、たとえばＬＥＤ照明や白熱灯などの光源である。

受光部９０は、受光ヘッド部９２、ＡＤ変換部２４および回転振動機構９４を有する。受光ヘッド部９２は、筒部９６および受光素子９８を有する。筒部９６は、受光素子９８の受光可能エリア１０４を一定の範囲に限定してよい。

本例の回転振動機構９４は、回転振動用のリンク機能付きモータである。回転振動機構９４の回転軸が受光ヘッド部９２に接続される。回転振動機構９４の回転振動により、受光ヘッド部９２が検出角度を変えるように回転振動する。受光ヘッド部９２は、回転振動しながら、異なる時刻ごとに受光可能エリア１０４を対象物１０１上でＹ方向において移動するように走査する。

受光素子９８は、受光可能エリア１０４の走査における各時刻で受光することにより、対象物の異なる位置からの反射光を順次に受光することができる。ＡＤ変換部２４は、位置毎の光受信信号に基づいて画像データを生成する。

本例では、受光ヘッド部９２内の受光素子９８の角度および車両５００の位置が時刻に応じて変化する。それゆえ、本例の画像処理部３０は、時刻ごとの画像データをＸ方向およびＹ方向にマッピングして、対象物１０１の表面の展開図である二次元画像を生成する。受光ヘッド部９２は、焦点深度に制約があるレンズを介することなく受光するので、受光部９０から対象物１０１までの距離にかかわらず画像を形成することができる。

上述の実施形態においては、車両本体５１０のルーフに検査装置１００、検査装置２００または検査装置３００（検査装置１００等と略記する。）を設けることを想定している。そこで、検査装置１００等に防振装置を設けてもよい。これにより、撮像する画像のブレを防止することができる。また、上述の実施形態においては、検査装置１００等を用いて、トンネルの天井内壁を検査することを想定している。そこで、トンネルの天井からの塵および液滴が受光部２０、受光部７０または受光部９０（受光部２０等と略記する。）に付着することを防ぐために、受光部２０等と対象物１０１との間にレンズ機能を有さない透光性部材を設けてもよい。透光性部材は、例えばガラス板である。

上述の実施形態は、車両本体５１０のルーフに検査装置１００等を設けて、＋Ｚ方向から対象物１０１を撮像等する用途例である。ただし、検査装置１００等は他の用途にも用いてよい。例えば、検査装置１００等を用いて、ベルトコンベア上を流れる構造物を−Ｚ方向から撮像することにより、当該構造物を検査することができる。構造物の例としては、プリント基板に設けられたコンデンサおよび放熱板であってよく、鉄鋼の鋼板であってもよい。検査装置１００等を用いることにより、動きがあり、かつ、奥行きの幅がある対象を検査することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０・・発光部、１２・・レーザー光源、１４・・角度可変ミラー、１６・・ミラー本体、１８・・モータ、２０・・受光部、２２・・受光素子、２４・・ＡＤ変換部、２６・・受光面、３０・・画像処理部、３２・・制御部、３４・・記録装置、３６・・表示装置、３８・・受光側制御部、４０・・反射部、４２・・反射部 、４３・・反射面、４４・・支持部、５０・・反射部、５１・・ミラー本体、５２・・梁部、５３・・駆動部、５４・・角度可変ミラー、６０・・発光部、６２・・光変調部、７０・・受光部、７２・・ＤＣフィルタ、８０・・発光部、８２・・光源、９０・・受光部、９２・・受光ヘッド部、９４・・回転振動機構、９６・・筒部、９８・・受光素子、１００・・検査装置、１０１・・対象物、１０２・・レーザー光、１０３・・反射光、１０４・・受光可能エリア、１４０・・反射部、１４２・・第１湾曲面、１４４・・第２湾曲面、１４６・・第３湾曲面、１５２・・中心軸方向、１５４・・中心軸方向、１５６・・中心軸方向、１６２・・曲率方向の両端面、１６４・・曲率方向の両端面 、２００・・検査装置、３００・・検査装置、５００・・車両、５１０・・車両本体

Claims (8)

1. 物体の表面を検査する検査装置であって、
   光源を有しており、前記物体に光を照射する発光部と、
   前記物体からの光を受光する受光部と
   を備え、
   前記発光部は、レーザー光を第１方向において走査しながら前記レーザー光を出射し、
   前記受光部は、
   焦点を有するレンズを介さずに、前記物体の異なる位置からの反射光を受光する少なくとも１つの受光素子と、
   位置毎の光受信信号に基づいて画像データを生成する変換部と
   を有し、
   前記検査装置は、前記物体の異なる位置から入射する前記反射光のうち、前記少なくとも１つの受光素子に直接入射せず、前記少なくとも１つの受光素子の近傍に入射する光を前記少なくとも１つの受光素子へ反射する反射部
   をさらに備え、
   前記反射部は、
   前記第１方向に平行な中心軸方向を有し、第１の曲率を有する第１の湾曲面と、
   前記第１方向に平行な中心軸方向を有し、前記第１の曲率と異なる第２の曲率を有し、前記第１の湾曲面における曲率方向の両端面に直接接して設けられた第２の湾曲面と
   を有する
   検査装置。
2. 物体の表面を検査する検査装置であって、
   光源を有しており、前記物体に光を照射する発光部と、
   前記物体からの光を受光する受光部と
   を備え、
   前記発光部は、レーザー光を第１方向において走査しながら前記レーザー光を出射し、
   前記受光部は、
   焦点を有するレンズを介さずに、前記物体の異なる位置からの反射光を受光する少なくとも１つの受光素子と、
   位置毎の光受信信号に基づいて画像データを生成する変換部と
   を有し、
   前記検査装置は、前記物体の異なる位置から入射する前記反射光のうち、前記少なくとも１つの受光素子に直接入射せず、前記少なくとも１つの受光素子の近傍に入射する光を前記少なくとも１つの受光素子へ反射する反射部
   をさらに備え、
   前記反射部は、前記第１方向に平行な中心軸方向を有する半円筒形状であり、
   複数の前記受光素子は、前記中心軸方向に沿って配置される
   検査装置。
3. 物体の表面を検査する検査装置であって、
   光源を有しており、前記物体に光を照射する発光部と、
   前記物体からの光を受光する受光部と
   を備え、
   前記発光部は、レーザー光を第１方向において走査しながら前記レーザー光を出射し、
   前記受光部は、
   焦点を有するレンズを介さずに、前記物体の異なる位置からの反射光を受光する少なくとも１つの受光素子と、
   位置毎の光受信信号に基づいて画像データを生成する変換部と
   を有し、
   前記検査装置は、前記物体の異なる位置から入射する前記反射光のうち、前記少なくとも１つの受光素子に直接入射せず、前記少なくとも１つの受光素子の近傍に入射する光を前記少なくとも１つの受光素子へ反射する反射部
   をさらに備え、
   前記反射部は、前記第１方向に平行な中心軸方向を有する半円筒形状であり、
   複数の前記受光素子は、前記中心軸方向に沿って配置され、
   複数の前記受光素子のうち少なくとも１つの前記受光素子の受光面は、前記反射部の反射面に対向して配置され、
   複数の前記受光素子のうち少なくとも１つの前記受光素子の受光面は、前記物体に対向して配置される
   検査装置。
4. 前記発光部は、回転または振動しながら前記光源からの光を反射することにより前記光源からの光を前記第１方向において走査するミラーをさらに有する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
5. 前記ミラーの角度に基づいて前記画像データから画像を生成する画像処理部をさらに備える
   請求項４に記載の検査装置。
6. 前記発光部は、複数の波長のレーザー光を前記物体に照射する複数の前記光源を有する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
7. 前記発光部は、前記光源からの光の強度を時間に対して変調する光変調部をさらに有する
   請求項１から６のいずれか一項に記載の検査装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の前記検査装置を搭載した車両。

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