JPH10307010A - 管内検査方法及び管内検査装置 - Google Patents
管内検査方法及び管内検査装置Info
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- JPH10307010A JPH10307010A JP9127797A JP12779797A JPH10307010A JP H10307010 A JPH10307010 A JP H10307010A JP 9127797 A JP9127797 A JP 9127797A JP 12779797 A JP12779797 A JP 12779797A JP H10307010 A JPH10307010 A JP H10307010A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 細管の内径や内面形状の測定を正確かつ容易
に行ない得る管内検査方法及びそれに用いる管内検査装
置を提供する。 【解決手段】 光軸に対して垂直な仮想平面への照射形
状が円環状をなす環状光線束L5を、被検査物である管
1の手前もしくは管1の入射端付近の所定位置Fで一旦
焦点を結ばせてから該管1の内面1aで反射させ、その
反射された光線束L6を受光し、その受光信号に基づい
て管1の内面1aの検査を行う。
に行ない得る管内検査方法及びそれに用いる管内検査装
置を提供する。 【解決手段】 光軸に対して垂直な仮想平面への照射形
状が円環状をなす環状光線束L5を、被検査物である管
1の手前もしくは管1の入射端付近の所定位置Fで一旦
焦点を結ばせてから該管1の内面1aで反射させ、その
反射された光線束L6を受光し、その受光信号に基づい
て管1の内面1aの検査を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、管内検査方法及び
管内検査装置、特に直径1〜5mm程度の精度の高い細管
の検査方法及び検査装置に関し、例えば原子力発電所や
光通信用の光コネクタ等で使用される高精度細管の内面
形状を検査するのに適用して有効な技術に関する。
管内検査装置、特に直径1〜5mm程度の精度の高い細管
の検査方法及び検査装置に関し、例えば原子力発電所や
光通信用の光コネクタ等で使用される高精度細管の内面
形状を検査するのに適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】原子力発電所や光通信用の光コネクタ等
においては、極めて精度が高くかつ内径の小さい細管が
使用されている。従来、このような径の小さい高精度細
管の内径を測定する際には、その細管内に所定の外径の
限界ゲージを挿入し、その挿入具合、すなわち細管内に
ゲージが、ぴったり入る、緩く入る、あるいは入らない
という判断基準に基づいて、細管が所定の径の寸法交差
内の径になっているか否かを判断している。管の内径に
限らず小さい穴の径を測定する際も同様である。
においては、極めて精度が高くかつ内径の小さい細管が
使用されている。従来、このような径の小さい高精度細
管の内径を測定する際には、その細管内に所定の外径の
限界ゲージを挿入し、その挿入具合、すなわち細管内に
ゲージが、ぴったり入る、緩く入る、あるいは入らない
という判断基準に基づいて、細管が所定の径の寸法交差
内の径になっているか否かを判断している。管の内径に
限らず小さい穴の径を測定する際も同様である。
【0003】また、細管の内面形状を調べるに方法とし
て、極めて高精度の接触式プローブを使用し、そのプロ
ーブで管内をこすることにより、管の内面の凹凸を検出
する方法がある。
て、極めて高精度の接触式プローブを使用し、そのプロ
ーブで管内をこすることにより、管の内面の凹凸を検出
する方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、管や穴
の中に挿入した限界ゲージの入り具合が、ぴったりであ
るかあるいは緩いかということは、感覚的なことであ
り、測定者の熟練度によって判断が異なったり、同じ測
定者でもその都度判断が変わる虞があるので、細管の内
径を正確に測定することは極めて困難である。
の中に挿入した限界ゲージの入り具合が、ぴったりであ
るかあるいは緩いかということは、感覚的なことであ
り、測定者の熟練度によって判断が異なったり、同じ測
定者でもその都度判断が変わる虞があるので、細管の内
径を正確に測定することは極めて困難である。
【0005】また、接触式プローブを使用する方法で
は、極めて高度な操作技能が必要であるため、誰でもが
簡単に測定を行うことができるというわけではなく、し
かも測定に長時間を要するのに加えて、測定装置自体が
極めて高価であるという欠点もある。
は、極めて高度な操作技能が必要であるため、誰でもが
簡単に測定を行うことができるというわけではなく、し
かも測定に長時間を要するのに加えて、測定装置自体が
極めて高価であるという欠点もある。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、細管の内径や内面形状の測定を正確かつ容易に行な
い得る管内検査方法及びそれに用いる管内検査装置を提
供することを目的とする。
で、細管の内径や内面形状の測定を正確かつ容易に行な
い得る管内検査方法及びそれに用いる管内検査装置を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は本発明者等が先に出願した光学装置(特
願平7−167124号)を応用して、管内の検査を行
うことを思いついた。その光学装置とは、レーザー光線
をコリメーターレンズにより平行光線に変換し、それを
所定長さの光ファイバーや円柱状ロッドに入射させて均
一な強度の円環状の光線に変換し、さらにそれを円錐プ
リズムにより光軸に対して任意の角度でもって拡がるス
リットビームを得るというものである。
め、本発明者は本発明者等が先に出願した光学装置(特
願平7−167124号)を応用して、管内の検査を行
うことを思いついた。その光学装置とは、レーザー光線
をコリメーターレンズにより平行光線に変換し、それを
所定長さの光ファイバーや円柱状ロッドに入射させて均
一な強度の円環状の光線に変換し、さらにそれを円錐プ
リズムにより光軸に対して任意の角度でもって拡がるス
リットビームを得るというものである。
【0008】本発明は、上記先願技術を発展させて完成
されたものであり、請求項1記載の発明は、管内に光を
入射させ、その入射光を前記管の内面で反射させ、その
反射光に基づいて前記管の内面を観察する管内検査方法
において、光軸に対して垂直な仮想平面への照射形状が
円環状をなし、かつ光の伝播に伴って収束するような環
状光線束を、一旦前記管の手前もしくは管の入射端付近
で焦点を結ばせてから同管内に入射させ、その入射光を
前記管の内面の所定範囲内を走査させながら反射させる
ようにしたことを特徴とするものである。
されたものであり、請求項1記載の発明は、管内に光を
入射させ、その入射光を前記管の内面で反射させ、その
反射光に基づいて前記管の内面を観察する管内検査方法
において、光軸に対して垂直な仮想平面への照射形状が
円環状をなし、かつ光の伝播に伴って収束するような環
状光線束を、一旦前記管の手前もしくは管の入射端付近
で焦点を結ばせてから同管内に入射させ、その入射光を
前記管の内面の所定範囲内を走査させながら反射させる
ようにしたことを特徴とするものである。
【0009】この発明によれば、環状の光線束を、一旦
被検査物である管の手前もしくは管の入射端付近で焦点
を結ばせてから同管内に入射させるようにしたため、環
状光線束を細いビームに絞って管内に入射させることが
できる。
被検査物である管の手前もしくは管の入射端付近で焦点
を結ばせてから同管内に入射させるようにしたため、環
状光線束を細いビームに絞って管内に入射させることが
できる。
【0010】請求項2記載の発明は、管内に光を入射さ
せ、その入射光を前記管の内面で反射させ、その反射光
に基づいて前記管の内面を観察する管内検査装置であっ
て、光軸に対して垂直な仮想平面への照射形状が円環状
をなし、かつ光の伝播に伴って収束し前記管に入射する
前もしくは入射直後に焦点を結ぶような環状光線束を出
射可能な環状光線出射手段と、該環状光線出射手段から
出射され前記管内で反射して同管から出射する光を受け
る受光手段と、該受光手段の受光信号に基づいて前記管
の内面の状態を評価可能な評価手段とを備えたことを特
徴とするものである。
せ、その入射光を前記管の内面で反射させ、その反射光
に基づいて前記管の内面を観察する管内検査装置であっ
て、光軸に対して垂直な仮想平面への照射形状が円環状
をなし、かつ光の伝播に伴って収束し前記管に入射する
前もしくは入射直後に焦点を結ぶような環状光線束を出
射可能な環状光線出射手段と、該環状光線出射手段から
出射され前記管内で反射して同管から出射する光を受け
る受光手段と、該受光手段の受光信号に基づいて前記管
の内面の状態を評価可能な評価手段とを備えたことを特
徴とするものである。
【0011】この発明によれば、環状光線出射手段から
出射された環状光線束が、一旦被検査物である管の手前
もしくは管の入射端付近で焦点を結んでから同管内に入
射するため、環状光線束が細いビームに絞られて管内に
入射する。
出射された環状光線束が、一旦被検査物である管の手前
もしくは管の入射端付近で焦点を結んでから同管内に入
射するため、環状光線束が細いビームに絞られて管内に
入射する。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、前記環状光線出射手段は、光軸に対して発
散する光を出射する光源と、該光源から発せられた光を
光軸に対して発散及び収束することなく伝播する平行光
線束に変換するコリメータレンズと、該コリメータレン
ズにより変換された平行光線束を、光軸に対して垂直な
仮想平面への照射形状が円環状でかつ光の伝播に伴って
拡大するような環状光線束に変換して出射可能な環状光
線生成部と、該環状光線束を光軸に対して平行に伝播す
る光線束に変換する環状光線変換部と、該環状光線変換
部により変換された光線束を前記管の手前もしくは管の
入射端付近の所定位置で焦点を結ばせるとともに、焦点
を結んだ後の光線束の拡がり角を前記管の径に対応して
調整するズームレンズとを備えている。
明において、前記環状光線出射手段は、光軸に対して発
散する光を出射する光源と、該光源から発せられた光を
光軸に対して発散及び収束することなく伝播する平行光
線束に変換するコリメータレンズと、該コリメータレン
ズにより変換された平行光線束を、光軸に対して垂直な
仮想平面への照射形状が円環状でかつ光の伝播に伴って
拡大するような環状光線束に変換して出射可能な環状光
線生成部と、該環状光線束を光軸に対して平行に伝播す
る光線束に変換する環状光線変換部と、該環状光線変換
部により変換された光線束を前記管の手前もしくは管の
入射端付近の所定位置で焦点を結ばせるとともに、焦点
を結んだ後の光線束の拡がり角を前記管の径に対応して
調整するズームレンズとを備えている。
【0013】この発明によれば、光源から発せられた光
は、コリメータレンズにより平行光線束に変換され、環
状光線生成部により光の伝播に伴って拡大するような環
状光線束に変換され、環状光線変換部により光軸に対し
て平行に伝播する環状光線束に変換され、ズームレンズ
により被検査物である管の手前もしくは管の入射端付近
で焦点を結ぶとともに、焦点を結んだ後に管の径に対応
して拡がるような光線束に変換される。
は、コリメータレンズにより平行光線束に変換され、環
状光線生成部により光の伝播に伴って拡大するような環
状光線束に変換され、環状光線変換部により光軸に対し
て平行に伝播する環状光線束に変換され、ズームレンズ
により被検査物である管の手前もしくは管の入射端付近
で焦点を結ぶとともに、焦点を結んだ後に管の径に対応
して拡がるような光線束に変換される。
【0014】
【実施の形態】以下に、本発明に係る光学装置の一例を
図面を参照しつつ説明する。この管内検査装置は、図2
に示すように、光軸A−A(一点鎖線で示す)に対して
垂直な仮想平面P(二点鎖線で示す)への照射形状が円
環状をなす環状光線束Lを用い、図1に示すようにその
環状光線束L(図1では、L5に相当する)を、被検査
物である管1の手前もしくは管1の入射端付近の所定位
置Fで一旦焦点を結ばせてから該管1の内面1aで反射
させるようにしたものである。そして、この管内検査装
置では、管1の内面1aで反射されて管1の反対側の開
口端から出射される光線束L6を受光し、その受光信号
に基づいて管1の内面1aの検査を行うようになってい
る。
図面を参照しつつ説明する。この管内検査装置は、図2
に示すように、光軸A−A(一点鎖線で示す)に対して
垂直な仮想平面P(二点鎖線で示す)への照射形状が円
環状をなす環状光線束Lを用い、図1に示すようにその
環状光線束L(図1では、L5に相当する)を、被検査
物である管1の手前もしくは管1の入射端付近の所定位
置Fで一旦焦点を結ばせてから該管1の内面1aで反射
させるようにしたものである。そして、この管内検査装
置では、管1の内面1aで反射されて管1の反対側の開
口端から出射される光線束L6を受光し、その受光信号
に基づいて管1の内面1aの検査を行うようになってい
る。
【0015】所定位置Fで焦点を結ぶ環状光線束L5を
出射する手段(環状光線出射手段)は、例えば、光軸
(図示せず)に対して発散する光L1を出射する光源2
と、その光源2から発せられた光L1を光軸に対して発
散及び収束することなく伝播する平行光線束(コリメー
トビーム)L2に変換するコリメータレンズ3と、コリ
メータレンズ3により変換された平行光線束L2を、光
軸に対して垂直な仮想平面への照射形状が円環状でかつ
光の伝播に伴ってその円環の半径が拡大するような環状
光線束L3(図2の環状光線束Lと同じである)に変換
して出射可能な環状光線生成部4と、その環状光線束L
3を光軸に対して平行に伝播する環状光線束L4に変換
する環状光線変換部5と、環状光線変換部5により変換
された平行な環状光線束L4を所定位置Fで焦点を結ば
せるとともに、焦点を結んだ後の環状光線束L5の拡が
り角を管1の径に対応して調整するズームレンズ6とを
備えている。
出射する手段(環状光線出射手段)は、例えば、光軸
(図示せず)に対して発散する光L1を出射する光源2
と、その光源2から発せられた光L1を光軸に対して発
散及び収束することなく伝播する平行光線束(コリメー
トビーム)L2に変換するコリメータレンズ3と、コリ
メータレンズ3により変換された平行光線束L2を、光
軸に対して垂直な仮想平面への照射形状が円環状でかつ
光の伝播に伴ってその円環の半径が拡大するような環状
光線束L3(図2の環状光線束Lと同じである)に変換
して出射可能な環状光線生成部4と、その環状光線束L
3を光軸に対して平行に伝播する環状光線束L4に変換
する環状光線変換部5と、環状光線変換部5により変換
された平行な環状光線束L4を所定位置Fで焦点を結ば
せるとともに、焦点を結んだ後の環状光線束L5の拡が
り角を管1の径に対応して調整するズームレンズ6とを
備えている。
【0016】光源2は、半導体レーザー、固体レーザ
ー、気体レーザー、色素レーザー、エキシマーレーザー
もしくは自由電子レーザーなどの各種レーザー光源、ま
たはLED(発光ダイオード)やその他の単色光などの
光源である。なお、図示省略したが、光源2には、各種
レーザー等に対応した駆動装置等が接続されている。
ー、気体レーザー、色素レーザー、エキシマーレーザー
もしくは自由電子レーザーなどの各種レーザー光源、ま
たはLED(発光ダイオード)やその他の単色光などの
光源である。なお、図示省略したが、光源2には、各種
レーザー等に対応した駆動装置等が接続されている。
【0017】環状光線生成部4は、光ファイバー、特に
ステップインデックス型の光ファイバー(以下、単に光
ファイバーと称する)、または透明な円柱状ロッドより
なる光学素子などである。これら光ファイバーまたは円
柱状ロッドの、コリメータレンズ3から出射された平行
光線束L2が入射する側の端面(入射端面)は、光軸に
対して斜めに傾いて成形されており、一方、環状光線束
L3を出射する側の端面(出射端面)は、光軸に対して
垂直に成形されている。このように光ファイバーまたは
円柱状ロッドの入射端面が傾斜していることにより、光
ファイバーまたは円柱状ロッドに入射した光L2はその
内部で数回反射しながら出射端面に向かって伝播するこ
ととなる。それによって、その入射光は環状光線生成部
4の内壁においてスキュー反射を繰り返した後、出射端
面から環状光線束L3として出射する。このときの環状
光線束L3は照射幅の狭いスリットビームとなってい
る。
ステップインデックス型の光ファイバー(以下、単に光
ファイバーと称する)、または透明な円柱状ロッドより
なる光学素子などである。これら光ファイバーまたは円
柱状ロッドの、コリメータレンズ3から出射された平行
光線束L2が入射する側の端面(入射端面)は、光軸に
対して斜めに傾いて成形されており、一方、環状光線束
L3を出射する側の端面(出射端面)は、光軸に対して
垂直に成形されている。このように光ファイバーまたは
円柱状ロッドの入射端面が傾斜していることにより、光
ファイバーまたは円柱状ロッドに入射した光L2はその
内部で数回反射しながら出射端面に向かって伝播するこ
ととなる。それによって、その入射光は環状光線生成部
4の内壁においてスキュー反射を繰り返した後、出射端
面から環状光線束L3として出射する。このときの環状
光線束L3は照射幅の狭いスリットビームとなってい
る。
【0018】具体的には、環状光線生成部4として光フ
ァイバーを用いる場合には、例えばコア径が0.5mmで
あるものや1.0mmであるものを用いることができる。
また、光ファイバーの長さは、光ファイバー内での入射
光の反射回数が3回よりも多くなるような長さ、好まし
くは3.9回〜10.8回となるような長さであるとよ
い。さらに、光ファイバーの入射端面の傾斜角は、コア
の屈折率にもよるが、略10°〜略20°程度であるの
が適当である。それらの理由は、光学系を用いて本発明
者等が行った実験に基づいている(特願平7−1671
24号に詳細に記載されている)。
ァイバーを用いる場合には、例えばコア径が0.5mmで
あるものや1.0mmであるものを用いることができる。
また、光ファイバーの長さは、光ファイバー内での入射
光の反射回数が3回よりも多くなるような長さ、好まし
くは3.9回〜10.8回となるような長さであるとよ
い。さらに、光ファイバーの入射端面の傾斜角は、コア
の屈折率にもよるが、略10°〜略20°程度であるの
が適当である。それらの理由は、光学系を用いて本発明
者等が行った実験に基づいている(特願平7−1671
24号に詳細に記載されている)。
【0019】また、環状光線生成部4として円柱状ロッ
ドを用いる場合には、特に限定されないが、例えば直径
が略4mm〜略6mmであるものを用いることができる。ま
た、円柱状ロッドの長さは、ロッド内での入射光の反射
回数が4回以上になるような長さ、好ましくは4.2回
〜7.6回となるような長さであるとよい。さらに円柱
状ロッドの入射端面の傾斜角は、その屈折率にもよる
が、略30°〜略45°程度であるのが適当である。そ
れらの理由は、光学系を用いて本発明者等が行った実験
に基づいている(特願平7−167124号に詳細に記
載されている)。
ドを用いる場合には、特に限定されないが、例えば直径
が略4mm〜略6mmであるものを用いることができる。ま
た、円柱状ロッドの長さは、ロッド内での入射光の反射
回数が4回以上になるような長さ、好ましくは4.2回
〜7.6回となるような長さであるとよい。さらに円柱
状ロッドの入射端面の傾斜角は、その屈折率にもよる
が、略30°〜略45°程度であるのが適当である。そ
れらの理由は、光学系を用いて本発明者等が行った実験
に基づいている(特願平7−167124号に詳細に記
載されている)。
【0020】環状光線変換部5は、例えば円形の平坦面
と円錐状の外周面を有するプリズム(以下、円錐プリズ
ムと称す)である。円錐プリズムは、その平坦面が光軸
に対して垂直でかつ光ファイバーもしくは円柱状ロッド
に対向し、円錐形状の頂点が光軸に一致するように配置
される。
と円錐状の外周面を有するプリズム(以下、円錐プリズ
ムと称す)である。円錐プリズムは、その平坦面が光軸
に対して垂直でかつ光ファイバーもしくは円柱状ロッド
に対向し、円錐形状の頂点が光軸に一致するように配置
される。
【0021】ズームレンズ6から出射され、被検査物で
ある管1内に入射した光線束L5は管1の内面1aで反
射される。その反射されて管1から出射する環状の光線
束L6を受ける受光手段は、例えば、CCD(Char
ge Coupled Device、電荷結合素子)
を用いたCCDカメラ7により構成されている。このC
CDカメラ7は、受光した光線束L6の散乱量を電気信
号に変換する。
ある管1内に入射した光線束L5は管1の内面1aで反
射される。その反射されて管1から出射する環状の光線
束L6を受ける受光手段は、例えば、CCD(Char
ge Coupled Device、電荷結合素子)
を用いたCCDカメラ7により構成されている。このC
CDカメラ7は、受光した光線束L6の散乱量を電気信
号に変換する。
【0022】CCDカメラ7等の受光手段から出力され
た電気信号は、画像処理装置8、コンピュータ9及び表
示装置10等からなる評価手段により処理される。それ
によって、表示装置10に、管1の内周形状が環状の画
像として表示されるので、測定者が目視により管1の内
面1aの状態を評価することができる。
た電気信号は、画像処理装置8、コンピュータ9及び表
示装置10等からなる評価手段により処理される。それ
によって、表示装置10に、管1の内周形状が環状の画
像として表示されるので、測定者が目視により管1の内
面1aの状態を評価することができる。
【0023】この管内検査装置には、特に図示しない
が、被検査物である管1を、その長手方向すなわち光軸
方向に前後移動させ得る駆動装置が設けられており、管
1をズームレンズ6側からCCDカメラ7側(または、
その反対の向き)に向かって移動させながら管内検査を
行うことによって、管1の一端から他端まで、あるいは
両端の間の任意の範囲の内面1aの状態を検査すること
ができるようになっている。あるいは、管1を固定し
て、CCDカメラ7等を含む光学系を前後に移動させる
ようになっていてもよい。その他、前記管1の内面1a
の所定範囲内を走査させる方法としては、環状光線生成
部4の入射端面に対する入射光束の入射角を変えると環
状光線束L3の拡がり角が変わることに着目し、環状光
線生成部4の光軸に対して入射光束を傾けて入射させ、
この環状光線生成部4をその光軸を中心に回転させるよ
うにしてもよい。即ち図3に示したように、環状光線生
成部4の入射端面が光軸に対して傾斜状に形成されてい
るから、その光軸に対して入射光束を傾けて入射させる
とともにその光軸を中心に回転させる(例えば図3
(a)の回転0度の位置から図3(b)のように徐々に
180度回転させる)と、入射角がθr(0)からθr(180)
に徐々に且つ連続的に変化し、環状光線束L3の拡がり
角がθout(0)からθout(180)に徐々に且つ連続的に変化
する。その結果、焦点Fの位置を管1の中心線に沿って
移動させることができ、管1の内面1aの所定範囲内を
走査することもできる。
が、被検査物である管1を、その長手方向すなわち光軸
方向に前後移動させ得る駆動装置が設けられており、管
1をズームレンズ6側からCCDカメラ7側(または、
その反対の向き)に向かって移動させながら管内検査を
行うことによって、管1の一端から他端まで、あるいは
両端の間の任意の範囲の内面1aの状態を検査すること
ができるようになっている。あるいは、管1を固定し
て、CCDカメラ7等を含む光学系を前後に移動させる
ようになっていてもよい。その他、前記管1の内面1a
の所定範囲内を走査させる方法としては、環状光線生成
部4の入射端面に対する入射光束の入射角を変えると環
状光線束L3の拡がり角が変わることに着目し、環状光
線生成部4の光軸に対して入射光束を傾けて入射させ、
この環状光線生成部4をその光軸を中心に回転させるよ
うにしてもよい。即ち図3に示したように、環状光線生
成部4の入射端面が光軸に対して傾斜状に形成されてい
るから、その光軸に対して入射光束を傾けて入射させる
とともにその光軸を中心に回転させる(例えば図3
(a)の回転0度の位置から図3(b)のように徐々に
180度回転させる)と、入射角がθr(0)からθr(180)
に徐々に且つ連続的に変化し、環状光線束L3の拡がり
角がθout(0)からθout(180)に徐々に且つ連続的に変化
する。その結果、焦点Fの位置を管1の中心線に沿って
移動させることができ、管1の内面1aの所定範囲内を
走査することもできる。
【0024】図1に示す構成の管内検査装置の作用は以
下の通りである。すなわち、光源2から発せられた、光
軸に対して発散する光L1は、コリメータレンズ3を透
過することにより、光軸に対して発散及び収束すること
なく伝播する平行光線束L2に変換される。変換された
平行光線束L2は、光ファイバーや円柱状ロッド等の環
状光線生成部4に入射し、光軸に対して垂直な仮想平面
への照射形状が円環状でかつ光の伝播に伴ってその円環
の半径が拡大するような環状光線束L3に変換され、環
状光線生成部4から出射する。環状光線生成部4から出
射した環状光線束L3は、円錐プリズム等の環状光線変
換部5に入射し、光軸に対して環状のまま平行に伝播す
る環状光線束L4に変換されて環状光線変換部5から出
射する。環状光線変換部5から出射した環状光線束L4
は、ズームレンズ6に入射し、所定位置Fで焦点を結ぶ
とともに管1の径に対応して焦点後の光線束L5の拡が
り角が適切に調整されてなる環状光線束L5に変換され
てズームレンズ6から出射する。ズームレンズ6から出
射した環状光線束L5は、所定位置Fで焦点を結びかつ
管1内に入射する。管1に入射した光線束L5は、管1
の内面1aで反射され、再び焦点を結んだ後、CCDカ
メラ7により受光される。その受光信号は電気信号に変
換され、画像処理装置8及びコンピュータ9により画像
処理される。それによって、表示装置10に、管1の内
面1aの、環状光線束L5の反射部位の形状が画像表示
される。この検査中においては、管1を光学系に対して
相対的に前後移動させることにより、環状光線束L5を
管1の内面1aに対して走査させるようにして、管1の
内面全体の検査を行う。
下の通りである。すなわち、光源2から発せられた、光
軸に対して発散する光L1は、コリメータレンズ3を透
過することにより、光軸に対して発散及び収束すること
なく伝播する平行光線束L2に変換される。変換された
平行光線束L2は、光ファイバーや円柱状ロッド等の環
状光線生成部4に入射し、光軸に対して垂直な仮想平面
への照射形状が円環状でかつ光の伝播に伴ってその円環
の半径が拡大するような環状光線束L3に変換され、環
状光線生成部4から出射する。環状光線生成部4から出
射した環状光線束L3は、円錐プリズム等の環状光線変
換部5に入射し、光軸に対して環状のまま平行に伝播す
る環状光線束L4に変換されて環状光線変換部5から出
射する。環状光線変換部5から出射した環状光線束L4
は、ズームレンズ6に入射し、所定位置Fで焦点を結ぶ
とともに管1の径に対応して焦点後の光線束L5の拡が
り角が適切に調整されてなる環状光線束L5に変換され
てズームレンズ6から出射する。ズームレンズ6から出
射した環状光線束L5は、所定位置Fで焦点を結びかつ
管1内に入射する。管1に入射した光線束L5は、管1
の内面1aで反射され、再び焦点を結んだ後、CCDカ
メラ7により受光される。その受光信号は電気信号に変
換され、画像処理装置8及びコンピュータ9により画像
処理される。それによって、表示装置10に、管1の内
面1aの、環状光線束L5の反射部位の形状が画像表示
される。この検査中においては、管1を光学系に対して
相対的に前後移動させることにより、環状光線束L5を
管1の内面1aに対して走査させるようにして、管1の
内面全体の検査を行う。
【0025】上記実施形態によれば、光軸に対して垂直
な仮想平面への照射形状が円環状をなす環状光線束L5
を、所定位置Fで一旦焦点を結ばせるとともに、管1の
内面1aで反射させ、その反射光線束L6を受光して管
1の内面1aの検査を行うようにしたため、環状光線束
L5が細いビームに絞られて管1内に入射するので、そ
の入射ビームが管1の内面1aで反射された光を検出す
ることにより、内径が数μm〜数mm程度の極めて細い管
であっても、反射時の散乱量に基づいて、容易に管1の
内径及び内面1aの状態を正確に測定することができ
る。
な仮想平面への照射形状が円環状をなす環状光線束L5
を、所定位置Fで一旦焦点を結ばせるとともに、管1の
内面1aで反射させ、その反射光線束L6を受光して管
1の内面1aの検査を行うようにしたため、環状光線束
L5が細いビームに絞られて管1内に入射するので、そ
の入射ビームが管1の内面1aで反射された光を検出す
ることにより、内径が数μm〜数mm程度の極めて細い管
であっても、反射時の散乱量に基づいて、容易に管1の
内径及び内面1aの状態を正確に測定することができ
る。
【0026】なお、本発明は上記各実施例に限らず、種
々変更可能である。例えば、環状光線変換部5は、円錐
プリズムと同等の機能を有するものであれば、円錐プリ
ズム以外の光学素子でもよい。また、受光手段はCCD
カメラ7に限らない。さらに、評価手段は、画像処理装
置8、コンピュータ9及び表示装置10に限らない。さ
らにまた、円環状のビームを一旦所定位置Fで焦点を結
ばせるとともに管1内に入射させ、さらに焦点後に広が
る円環状のビームを管1の内面1aで反射させることが
できれば、環状光線変換部5及びズームレンズ6の一方
または両方とも設けられていなくてもよい。
々変更可能である。例えば、環状光線変換部5は、円錐
プリズムと同等の機能を有するものであれば、円錐プリ
ズム以外の光学素子でもよい。また、受光手段はCCD
カメラ7に限らない。さらに、評価手段は、画像処理装
置8、コンピュータ9及び表示装置10に限らない。さ
らにまた、円環状のビームを一旦所定位置Fで焦点を結
ばせるとともに管1内に入射させ、さらに焦点後に広が
る円環状のビームを管1の内面1aで反射させることが
できれば、環状光線変換部5及びズームレンズ6の一方
または両方とも設けられていなくてもよい。
【0027】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、光軸に対
して垂直な仮想平面への照射形状が円環状をなし、かつ
光の伝播に伴って収束するような環状光線束を、一旦前
記管の手前もしくは管の入射端付近で焦点を結ばせてか
ら同管内に入射させ、その入射光を前記管の内面の所定
範囲内を走査させながら反射させるようにしたため、環
状光線束を細いビームに絞って管内に入射させることが
できるので、その入射ビームが管の内面で反射された光
を検出することにより、極めて内径の小さい管であって
も、反射時の散乱量に基づいて、容易に管の内径及び内
面の状態を正確に測定することができる。
して垂直な仮想平面への照射形状が円環状をなし、かつ
光の伝播に伴って収束するような環状光線束を、一旦前
記管の手前もしくは管の入射端付近で焦点を結ばせてか
ら同管内に入射させ、その入射光を前記管の内面の所定
範囲内を走査させながら反射させるようにしたため、環
状光線束を細いビームに絞って管内に入射させることが
できるので、その入射ビームが管の内面で反射された光
を検出することにより、極めて内径の小さい管であって
も、反射時の散乱量に基づいて、容易に管の内径及び内
面の状態を正確に測定することができる。
【0028】請求項2記載の発明によれば、光軸に対し
て垂直な仮想平面への照射形状が円環状をなし、かつ光
の伝播に伴って収束し前記管に入射する前もしくは入射
直後に焦点を結ぶような環状光線束を出射可能な環状光
線出射手段と、該環状光線出射手段から出射され前記管
内で反射して同管から出射する光を受ける受光手段と該
受光手段の受光信号に基づいて前記管の内面の状態を評
価可能な評価手段とを備えているため、この装置を用い
れば、環状光線束が細いビームに絞られて管内に入射す
るので、その入射ビームが管の内面で反射された光を検
出することにより、極めて内径の小さい管であっても、
反射時の散乱量に基づいて、容易に管の内径及び内面の
状態を正確に測定することができる。
て垂直な仮想平面への照射形状が円環状をなし、かつ光
の伝播に伴って収束し前記管に入射する前もしくは入射
直後に焦点を結ぶような環状光線束を出射可能な環状光
線出射手段と、該環状光線出射手段から出射され前記管
内で反射して同管から出射する光を受ける受光手段と該
受光手段の受光信号に基づいて前記管の内面の状態を評
価可能な評価手段とを備えているため、この装置を用い
れば、環状光線束が細いビームに絞られて管内に入射す
るので、その入射ビームが管の内面で反射された光を検
出することにより、極めて内径の小さい管であっても、
反射時の散乱量に基づいて、容易に管の内径及び内面の
状態を正確に測定することができる。
【0029】請求項3記載の発明によれば、環状光線出
射手段は、光軸に対して発散する光を出射する光源と、
該光源から発せられた光を光軸に対して発散及び収束す
ることなく伝播する平行光線束に変換するコリメータレ
ンズと、該コリメータレンズにより変換された平行光線
束を、光軸に対して垂直な仮想平面への照射形状が円環
状でかつ光の伝播に伴って拡大するような環状光線束に
変換して出射可能な環状光線生成部と、該環状光線束を
光軸に対して平行に伝播する光線束に変換する環状光線
変換部と、該環状光線変換部により変換された光線束を
前記管の手前もしくは管の入射端付近の所定位置で焦点
を結ばせるとともに、焦点を結んだ後の光線束の拡がり
角を前記管の径に対応して調整するズームレンズとを備
えているため、この装置を用いれば、光源から発せられ
た光が、コリメータレンズにより平行光線束に変換さ
れ、環状光線生成部により光の伝播に伴って拡大するよ
うな環状光線束に変換され、環状光線変換部により光軸
に対して平行に伝播する環状光線束に変換され、ズーム
レンズにより被検査物である管の手前もしくは管の入射
端付近で焦点を結ぶとともに、焦点を結んだ後に管の径
に対応して拡がるような光線束に変換されるので、環状
光線束を細いビームに絞って管内に入射させることがで
き、その入射ビームが管の内面で反射された光を検出す
ることにより、極めて内径の小さい管であっても、反射
時の散乱量に基づいて、容易に管の内径及び内面の状態
を正確に測定することができる。
射手段は、光軸に対して発散する光を出射する光源と、
該光源から発せられた光を光軸に対して発散及び収束す
ることなく伝播する平行光線束に変換するコリメータレ
ンズと、該コリメータレンズにより変換された平行光線
束を、光軸に対して垂直な仮想平面への照射形状が円環
状でかつ光の伝播に伴って拡大するような環状光線束に
変換して出射可能な環状光線生成部と、該環状光線束を
光軸に対して平行に伝播する光線束に変換する環状光線
変換部と、該環状光線変換部により変換された光線束を
前記管の手前もしくは管の入射端付近の所定位置で焦点
を結ばせるとともに、焦点を結んだ後の光線束の拡がり
角を前記管の径に対応して調整するズームレンズとを備
えているため、この装置を用いれば、光源から発せられ
た光が、コリメータレンズにより平行光線束に変換さ
れ、環状光線生成部により光の伝播に伴って拡大するよ
うな環状光線束に変換され、環状光線変換部により光軸
に対して平行に伝播する環状光線束に変換され、ズーム
レンズにより被検査物である管の手前もしくは管の入射
端付近で焦点を結ぶとともに、焦点を結んだ後に管の径
に対応して拡がるような光線束に変換されるので、環状
光線束を細いビームに絞って管内に入射させることがで
き、その入射ビームが管の内面で反射された光を検出す
ることにより、極めて内径の小さい管であっても、反射
時の散乱量に基づいて、容易に管の内径及び内面の状態
を正確に測定することができる。
【図1】本発明に係る管内検査装置の構成の一例を示す
概略図である。
概略図である。
【図2】本発明に係る管内検査装置において生成され使
用される環状光線束を示す模式図である。
用される環状光線束を示す模式図である。
【図3】(a)及び(b)は環状光線束L3の拡がり角
を連続的に変化させる場合の構成例図である。
を連続的に変化させる場合の構成例図である。
A−A 光軸 F 焦点を結ぶ所定位置 L,L3,L4,L5,L6 環状光線束 L1 光源から出射された光 L2 平行光線束 P 光軸に対して垂直な仮想平面 1 管(被検査物) 1a 管の内面 2 光源(環状光線出射手段) 3 コリメータレンズ(環状光線出射手段) 4 環状光線生成部(環状光線出射手段) 5 環状光線変換部(環状光線出射手段) 6 ズームレンズ(環状光線出射手段) 7 CCDカメラ(受光手段) 8 画像処理装置(評価手段) 9 コンピュータ(評価手段) 10 表示装置(評価手段)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年6月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
Claims (3)
- 【請求項1】 管内に光を入射させ、その入射光を前記
管の内面で反射させ、その反射光に基づいて前記管の内
面を観察する管内検査方法において、光軸に対して垂直
な仮想平面への照射形状が円環状をなし、かつ光の伝播
に伴って収束するような環状光線束を、一旦前記管の手
前もしくは管の入射端付近で焦点を結ばせてから同管内
に入射させ、その入射光を前記管の内面の所定範囲内を
走査させながら反射させるようにしたことを特徴とする
管内検査方法。 - 【請求項2】 管内に光を入射させ、その入射光を前記
管の内面で反射させその反射光に基づいて前記管の内面
を観察する管内検査装置であって、光軸に対して垂直な
仮想平面への照射形状が円環状をなし、かつ光の伝播に
伴って収束し前記管に入射する前もしくは入射直後に焦
点を結ぶような環状光線束を出射可能な環状光線出射手
段と、該環状光線出射手段から出射され前記管内で反射
して同管から出射する光を受ける受光手段と、該受光手
段の受光信号に基づいて前記管の内面の状態を評価可能
な評価手段とを備えたことを特徴とする管内検査装置。 - 【請求項3】 前記環状光線出射手段は、光軸に対して
発散する光を出射する光源と、該光源から発せられた光
を光軸に対して発散及び収束することなく伝播する平行
光線束に変換するコリメータレンズと、該コリメータレ
ンズにより変換された平行光線束を、光軸に対して垂直
な仮想平面への照射形状が円環状でかつ光の伝播に伴っ
て拡大するような環状光線束に変換して出射可能な環状
光線生成部と、該環状光線束を光軸に対して平行に伝播
する光線束に変換する環状光線変換部と、該環状光線変
換部により変換された光線束を前記管の手前もしくは管
の入射端付近の所定位置で焦点を結ばせるとともに、焦
点を結んだ後の光線束の拡がり角を前記管の径に対応し
て調整するズームレンズとを備えたことを特徴とする請
求項2記載の管内検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9127797A JP2920122B2 (ja) | 1997-05-02 | 1997-05-02 | 管内検査方法及び管内検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9127797A JP2920122B2 (ja) | 1997-05-02 | 1997-05-02 | 管内検査方法及び管内検査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10307010A true JPH10307010A (ja) | 1998-11-17 |
JP2920122B2 JP2920122B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=14968923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9127797A Expired - Lifetime JP2920122B2 (ja) | 1997-05-02 | 1997-05-02 | 管内検査方法及び管内検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2920122B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007155571A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Topcon Technohouse Corp | 貫通孔の内径測定装置及び内壁観察装置 |
JP2011069616A (ja) * | 2009-09-22 | 2011-04-07 | Kanazawa Inst Of Technology | 管材の内面検査装置及び検査方法 |
CN108931855A (zh) * | 2018-09-27 | 2018-12-04 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种环形光束变换装置及变换方法 |
CN112212793A (zh) * | 2019-07-09 | 2021-01-12 | 华中科技大学 | 一种多弧段光学成像内孔直径测量装置与方法 |
WO2021176650A1 (ja) * | 2020-03-05 | 2021-09-10 | 株式会社ハイタック | 孔内状況検査方法並びに装置 |
-
1997
- 1997-05-02 JP JP9127797A patent/JP2920122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007155571A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Topcon Technohouse Corp | 貫通孔の内径測定装置及び内壁観察装置 |
JP2011069616A (ja) * | 2009-09-22 | 2011-04-07 | Kanazawa Inst Of Technology | 管材の内面検査装置及び検査方法 |
CN108931855A (zh) * | 2018-09-27 | 2018-12-04 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种环形光束变换装置及变换方法 |
CN108931855B (zh) * | 2018-09-27 | 2023-06-30 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种环形光束变换装置及变换方法 |
CN112212793A (zh) * | 2019-07-09 | 2021-01-12 | 华中科技大学 | 一种多弧段光学成像内孔直径测量装置与方法 |
CN112212793B (zh) * | 2019-07-09 | 2021-06-11 | 华中科技大学 | 一种多弧段光学成像内孔直径测量装置与方法 |
WO2021176650A1 (ja) * | 2020-03-05 | 2021-09-10 | 株式会社ハイタック | 孔内状況検査方法並びに装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2920122B2 (ja) | 1999-07-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040316 |