撮像装置
【課題】カメラに接続された通信線や電力線のメンテナンスが一切不要な撮像装置を提供する。
【解決手段】第１回転ユニット４を第１回転軸周りに回転させ、撮像対象孔９０の周方向に沿って撮像対象孔９０の内部表面に照射光を順次当てている。また、撮像対象孔９０の内部表面で反射した照射光の反射光を、第２回転ユニット５が備える３つのミラー５１，５２，５３で反射させる。そして、制御部２により、第３のミラー５２ｃから反射された照射光が、光軸周りに回転しないように回転速度を調整しながら、第１及び第２回転ユニット４，５を回転させている。そのため、この撮像装置１では、カメラユニット６を回転しなくてもよいので、カメラユニット６を回転させたときに必要であって、カメラの通信線や電力線のメンテナンスを一切不要とすることができる。
【解決手段】第１回転ユニット４を第１回転軸周りに回転させ、撮像対象孔９０の周方向に沿って撮像対象孔９０の内部表面に照射光を順次当てている。また、撮像対象孔９０の内部表面で反射した照射光の反射光を、第２回転ユニット５が備える３つのミラー５１，５２，５３で反射させる。そして、制御部２により、第３のミラー５２ｃから反射された照射光が、光軸周りに回転しないように回転速度を調整しながら、第１及び第２回転ユニット４，５を回転させている。そのため、この撮像装置１では、カメラユニット６を回転しなくてもよいので、カメラユニット６を回転させたときに必要であって、カメラの通信線や電力線のメンテナンスを一切不要とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像対象孔の内部表面を撮像するのに適した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像対象孔の内部表面を撮像する従来の撮像装置は、撮像対象孔内で回転するミラーと、光源と、ミラーと同期して回転するカメラとを備えている。
この撮像装置では、光源から照射光をミラーに向けて照射すると、ミラーがその照射光を撮像対象孔の内部表面に向けて反射するとともに、内部表面で当たった照射光の反射光をカメラに向けて反射する。
【０００３】
また、この撮像装置では、ミラーとカメラとを同期して回転すると、撮像対象孔の円周方向に沿って撮像対象孔の内部表面に照射光が順次あてられるとともに、この照射光を順次カメラに取り込むことで撮像対象孔の内部表面が細切れに撮像される。
【０００４】
そして、この撮像装置では、この細切れに撮像した画像をつなぎ合わせることで、撮像対象孔の内部表面の円周方向に沿った展開画像を撮像している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の撮像装置は、撮像を行う際、カメラの回転速度を加速し、撮像のためカメラを定速で１回転し、その後回転速度を減速する制御を行っているので、これらの一連の動作を行うため、１回の撮像あたりカメラを約５４０°回転させる必要がある。
【０００６】
そのため、従来の撮像装置は、カメラに接続された画像送信用の通信線や電力供給線等のケーブルが、カメラを回転させるたびに大きく伸縮したり、ねじられたりするため金属疲労が生じやすく、メンテナンスに手間を要した。
【０００７】
また、撮像対象孔内の撮像は、深さ方向に撮像位置を変えて行われることが多いが、従来の撮像装置では、１回の撮像を終了するごとにカメラを５４０°回転させて元の位置に戻す必要があるので、撮像時間が長くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、カメラに接続されたケーブルのメンテナンスが一切不要でありかつ、撮像対象孔内の複数箇所の撮像を短時間で行うことが可能な撮像装置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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するためになされた撮像装置で、撮像対象孔の内部表面に向かって照射光を当てて、前記撮像対象孔の内部表面で反射した前記照射光を受光する照光手段を備え、前記照射光が前記撮像対象孔の周方向に沿って前記撮像対象孔の内部表面に順次当たるように、前記照光手段を第１回転軸に沿って回転させる探孔手段と、３つの反射面を有し、第１の反射面は、前記探孔手段から受光した前記照射光を、第２回転軸からはずれた位置に配置された第２の反射面に向かって反射し、第２の反射面は、前記第２回転軸上に配置された第３の反射面に向かって反射し、第３の反射面は、前記第２回転軸と前記照射光の光軸とが一致するように、前記第２の反射面から入射した光を反射するとともに、前記３つの反射面を前記第２回転軸に沿って回転させる調光手段と、前記調光手段の前記第３の反射面で反射された前記照射光を受光して、前記撮像対象孔の内部表面を撮像するカメラと、前記第３の反射面から前記カメラに入射する前記照射光が、前記照射光の光軸周りに回転しないように回転速度を調整しながら、前記探孔手段及び前記調光手段を回転させる回転調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この撮像装置では、撮像対象孔の内部表面を撮像するため、探孔手段が備える照光手段を第１回転軸周りに回転させることにより、撮像対象孔の深さ方向に沿った軸を中心とする周方向に沿って撮像対象孔の内部表面に照射光を順次当てている。
【００１１】
また、この撮像装置では、探孔手段が前記撮像対象孔の内部表面に当てた照射光の反射光を、調光手段が備える３つの反射面で反射させるとともに、これら３つの反射面を第２回転軸周りに回転させている。
【００１２】
そして、この撮像装置では、回転調整手段により、第３の反射面から反射された照射光が、照射光の光軸周りに回転しないように回転速度を調整しながら、探孔手段及び調光手段を回転させている。
【００１３】
そのため、本発明の撮像装置では、カメラを回転しなくても、探孔手段が回転して撮像対象孔の内部表面に当てた照射光の反射光を受光することができる。
従って、本発明の撮像装置は、撮像対象孔の内部表面の周方向に沿った展開画像をカメラを固定した状態で撮像できるので、カメラに接続された通信線や電力線のメンテナンスが一切不要となる。
【００１４】
また、本発明の撮像装置を用いると、従来の撮像装置のようにカメラを回転前の状態に戻す必要がないので、撮像対象孔内の深さ位置を変えて行う撮像を、短時間に連続して行うことができる。
【００１５】
なお、３つの反射面は、３枚のミラーで形成してもよいし、３つの反射面を有するプリズム等を用いて形成してもよい。
また、本発明の撮像装置は、請求項２に記載したように、探孔手段と調光手段とを、第１回転軸と第２回転軸とが同軸となるように配置するとよい。また、請求項３に記載したように、カメラについても、カメラの光軸が、第１回転軸及び第２回転軸と同軸となるように配置するとよい。撮像装置の構造が簡単でコンパクトになるからである。
【００１６】
次に、請求項４に記載した撮像装置のように、調光手段は、第２の反射面が第２回転軸と平行に配置され、第１の反射面が第２回転軸に対し６０度傾けて配置され、第３の反射面が第２回転軸に対し−６０度傾けて配置され、第１の反射面と第３の反射面は第２の反射面に対して凸な、くの字状に配置されていることが好ましい。
【００１７】
このように構成すると、調光手段の構造をシンプルな構造とすることができ、反射面の設定を非常に簡単に行うことができる。
次に、請求項５に記載したように、照光手段は、発光手段と、発光手段から照射された照射光を、撮像対象孔の内部表面に向かって反射するとともに、撮像対象孔の内部表面で反射した反射光を第１の反射面に向かって反射する対物ミラーとを備えることが好ましい。
【００１８】
このようにすると、発光手段から照射された照射光を撮像対象孔の内部表面に向けて反射する手段と、この内部表面で反射した照射光を調光手段に向ける手段とを一つの対物ミラーで構成できるので、構造をシンプルにすることができるからである。
【００１９】
次に、請求項６に記載の撮像装置のように、発光手段は、光源と、第３の反射面とカメラとの間に、第３の反射面からカメラに向かう照射光を透過する一方、光源から照射された照射光を、調光手段に向かって反射するハーフミラーを備え、反射手段は、ハーフミラーから調光手段を介して入射した照射光を撮像対象孔の内部表面に向かって反射することを特徴とする。
【００２０】
このように構成すると、発光手段を第３の反射面とカメラとの間に配置しているので、発光手段を固定した状態で設置することができる。
ところで、本発明の撮像装置では、第３の反射面で反射した照射光が光軸回りに回転しないので、以下のように構成してもよい。
【００２１】
第１に、請求項７に記載したように、照光手段を、照射光の光軸に垂直な一の幅方向に沿って長尺な照射光を照射するよう構成した場合、カメラとしてラインセンサを用いてもよい。
【００２２】
そしてこのラインセンサを、ラインセンサの光軸と、第３の反射面でカメラに向かって反射された照射光の光軸とが一致し、かつ、ラインセンサの長手方向と、第３の反射面でカメラに向かって反射された照射光の幅方向とが一致するように配置する。
【００２３】
このようにすると、ラインセンサを固定したまま、回転する探孔手段から、撮像対象孔の内部表面に当てた照射光の反射光を順次取り込むことで撮像対象孔の内部表面を細切れに撮像できる。
【００２４】
そのため、この撮像装置では、ラインセンサを固定したまま、この細切れに撮像された画像をつなぎ合わることで、撮像対象孔の内部表面の円周方向に沿った展開画像を撮像することができる。
【００２５】
第２に、請求項８に記載したように、照光手段を、照射光の光軸に垂直な一の幅方向に沿って長尺な照射光を照射するよう構成し、カメラとしてエリアカメラを用いる。
そして、このエリアカメラを、第３の反射面でカメラに向かって反射された照射光の幅方向に対して垂直、かつ、照射光の光軸に垂直な方向に移動可能、かつ、エリアカメラの撮像面が、照射光の光軸が通る位置を通過するように配置し、制御手段により、探孔手段及び調光手段の回転と同期してエリアカメラを移動させるとよい。
【００２６】
このようにすると、エリアカメラを直線的に移動するだけで、回転する探孔手段から、撮像対象孔の内部表面に当てた照射光の反射光を順次撮像面に露光することで撮像対象孔の内部表面の円周方向に沿った展開画像を撮像することができる。
【００２７】
なお、請求項９に記載したように、本発明の撮像装置において、第３の反射面で反射した照射光が光軸回りに回転しないようにするには、例えば、回転調整手段により、探孔手段が１回転する間に、調光手段を１／２回転させるよう制御するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の撮像装置の全体構成を示した模式図である。制御部以外の部分は第１回転軸を通る断面図で示している。
【図２】制御部を除く撮像装置の全体構成を示す模式図である。第１回転軸を通る断面で示している。
【図３】照射光が反射される様子を説明するための模式図である。
【図４】第２実施形態の撮像装置の全体構成を示した模式図である。制御部以外の部分は第１回転軸を通る断面図で示している。
【図５】エリアカメラの側面図である。
【図６】照射光が反射される様子を説明するとともに、エリアカメラの移動と第１回転ユニット、第２回転ユニットの回転が同期して移動する様子を説明するための模式図である。
【図７】第２実施形態で実行される撮像の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
《第１実施形態》
[１．全体構成]
第１実施形態について説明する。
【００３０】
本実施形態の撮像装置１は、図１に示すように、Ｌ字状に設置された設置台１０を備え、この設置台１０のＬ字の底辺１１上に撮像対象孔９０が形成された被写体９が載置される。
【００３１】
そして、この撮像装置１の主要部３は、底辺１１の上方に配置され、Ｌ字の上下方向に延びた辺を構成する柱状部１２に上下方向に移動可能に固定されている。
また、本実施形態の撮像装置１は、主要部３を制御する制御部２を備えている。
【００３２】
この制御部２は、パーソナルコンピュータ２０と、モニター２１と、モータドライバ２２とを備えており、パーソナルコンピュータ２０は、さらに画像取込ボード２０ａとパルス列発生ボード２０ｂとを備えている。
【００３３】
画像取込ボード２０ａは、主要部３に備えられた後述するカメラユニット６に接続されており、カメラユニット６が備えるラインセンサ６１が撮像した画像を順次パーソナルコンピュータ２０に取り込むためのボードである。
【００３４】
パルス列発生ボード２０ｂは、パーソナルコンピュータ２０で行われる制御に基づいて、モータドライバ２２を介して、主要部３に備えられた後述するモータ７０駆動用のパルスを出力する装置である。
【００３５】
モニター２１は、例えば、画像取込ボード２０ａを介して撮像した画像など、パーソナルコンピュータ２０で行われる処理に伴う画像を表示する。
[２．主要部３]
次に、図２を用いて主要部３について説明する。
【００３６】
主要部３は、最下部に第１回転ユニット４と（右上がりの斜線を引いた部分）、この第１回転ユニット４の上方に配置された第２回転ユニット５（右下がりの斜線引いた部分）と、第２回転ユニット５の上方に配置されたカメラユニット６と、各回転ユニット４、５を回転させる駆動部７とを備えている。
【００３７】
また、主要部３は、第２回転ユニット５とカメラユニット６との間に光源ユニット８を備えている。
そして、この主要部３は、第１回転ユニット４の下端部を除き、第１回転ユニット４の上端部、第２回転ユニット５、カメラユニット６と、駆動部７とが、筐体３０内に収容されている。
【００３８】
[３．第１回転ユニット４]
第１回転ユニット４は、主に、外周面に滑車溝４０ａが形成された本体部４０と、この本体部４０の下方に形成された略筒状の鏡筒４１と、この鏡筒４１の内部であって下端に配置された対物ミラー４２とを備えている。
【００３９】
この第１回転ユニット４は、本体部４０に形成された滑車溝４０ａの回転軸と、鏡筒４１の中心軸とが同軸となる形状に形成され、かつ、これら軸（以下、第１回転軸という）が重力方向に沿って配置されるように、柱状部１２に対し回転可能に固定されている。
【００４０】
また、対物ミラー４２は、第１回転軸に対して４５度傾けた状態で鏡筒４１内の下端側に配置され、鏡筒４１の第１回転軸を通って上方から下方に向かう光を水平方向に反射可能に配置されている。
【００４１】
[４．第２回転ユニット５]
第２回転ユニット５は、第１回転ユニット４の上部に配置され、外周面に滑車溝５０ａが形成された本体部５０と、この本体部５０の下方に形成され、第１回転ユニット４の本体部４０内に挿入される挿入部５１と、本体部５０の上方に設置された調光部５２とを備えている。
【００４２】
また、挿入部５１は円筒状に形成され、本体部４０に対して回転可能に固定され、調光部５２には、内部に、３枚のミラー５２ａ〜５２ｃが備えられている。
そして、第２回転ユニット５は、本体部５０の滑車溝５０ａの回転軸と、挿入部５１の中心軸とが同軸となる形状に形成され、かつ、これら軸（以下、第２回転軸という）が第１回転軸と同軸になるように配置される。また、第２回転ユニット５は、挿入部５１が第１回転ユニット４の本体部４０に対して回転可能に固定されることにより、柱状部１２に対し回転可能に固定されている。
【００４３】
また、調光部５２内に備えられた３枚のミラーのうち、下方に配置された第１のミラー５２ａと上方に配置された第３のミラー５２ｃは第２回転軸上に配置され、中央に配置された第２のミラー５２ｂは、第２回転軸から離れた位置で、第２回転軸に対して平行に配置されている。
【００４４】
第１のミラー５２ａと第３のミラー５２ｃは、第２のミラー５２ｂに対して凸な略くの字状に配置されている。第１のミラー５２ａと第３のミラー５２ｃは、第２回転軸に対して６０°、−６０°傾けて配置されている。
【００４５】
これら第１のミラー５２ａ〜第３のミラー５２ｃは、対物ミラー４２で反射され、重力方向に沿って上方に向かう第１回転軸上を通る光を、第１のミラー５２ａで第２のミラー５２ｂに向かって反射し、さらに第２のミラー５２ｂで第３のミラー５２ｃに向かって反射して、第３のミラー５２ｃでは、第２のミラー５２ｂから入射した光を、第２回転軸上を通って上方に向かって反射するように配置される。
【００４６】
[５．光源ユニット８]
光源ユニット８は、第２回転ユニット５の上方に配置され、第３のミラー５２ｃの上方には、ハーフミラー８０が配置され、このハーフミラー８０の水平方向の一方側（図２の右方側）には、レンズ８１とＬＥＤ８２が配置されている。
【００４７】
ハーフミラー８０は、第２回転軸に対して４５度傾けて配置され、第３のミラー５２ｃから入射する光については上方に向かって透過し、ＬＥＤ８２から照射され、レンズ８１を通ってハーフミラー８０に到達した光については、第３のミラー５２ｃに向かって第２回転軸に沿って反射する。
【００４８】
ＬＥＤ８２から照射された照射光は、レンズ８１、ハーフミラー８０、第３のミラー５２ｃ、第２のミラー５２ｂ、第１のミラー５２ａ、対物ミラー４２を介して、被写体９に形成された撮像対象孔９０の内部表面に照射される。
【００４９】
また、レンズ８１としては、ＬＥＤ８２から照射された光が、撮像対象孔９０の内部表面に照射されたとき、重力方向に沿って長尺な光となるように調光するものを用いている。
【００５０】
上述した光源ユニット８は、柱状部１２に固定される。
[６．カメラユニット６]
カメラユニット６は、ラインセンサ６１を備えており、ラインセンサ６１の光軸と第２回転軸とが同軸となるように設置される。
【００５１】
また、光源ユニット８から撮像対象孔９０の内部表面に照射された長尺な照射光の反射光が、対物ミラー４２、第１〜第３のミラー５２ａ〜５２ｃを介してラインセンサ６１に入射するときに、反射光は、その光軸に対し所定の幅方向に長尺な帯状の光となる。
【００５２】
カメラユニット６は、ラインセンサ６１の光軸と、第３のミラー５２ｃから第２回転軸に沿って上方に向かう照射光の反射光の光軸とが一致し、ラインセンサ６１の長手方向と、照射光の幅方向とが一致するように配置する。
【００５３】
上述したカメラユニット６は、柱状部１２に固定される。
[７．駆動部７]
駆動部７は、ステッピングモータからなるモータ７０と、第１回転ユニット４の滑車溝４０ａの回転面と同一水平面上に配置されたプーリ７１と、第２回転ユニット５の滑車溝５０ａの回転面と同一水平面上に配置されたプーリ７２とを備えている。
【００５４】
そして各プーリ７１、７２は、ギア比がプーリ７１：プーリ７２＝２：１となる大きさに形成され、プーリ７１と滑車溝４０ａは、第１回転ベルト７１ａ、プーリ７２と滑車溝５０ａは第２回転ベルト７２ａでモータ７０からの駆動力を伝達可能に構成されている。
【００５５】
また、滑車溝４０ａと滑車溝５０ａとが構成する滑車についてはギア比が同じ滑車となるよう構成されているので、各プーリ７１と７２を上記のようなギア比で構成することにより、モータ７０を駆動すると、第１回転ユニット４が１回転する間に、第２回転ユニット５が１／２回転する。
【００５６】
上述した駆動部７は、柱状部１２に固定される。
[８．撮像対象孔の内部表面の撮像機構]
次に、上記撮像装置１を用いて撮像対象孔９０の内部表面を撮像する機構について説明する。
【００５７】
本実施形態の撮像装置１では、上述したように、光源ユニット８のＬＥＤ８２を点灯すると、ＬＥＤ８２から照射された照射光が対物ミラー４２で反射され、撮像対象孔９０の内部表面に照射される。
【００５８】
すると、撮像対象孔９０の内部表面に照射された照射光の反射光が対物ミラー４２によって第１のミラー５２ａに向かって反射され、ハーフミラー８０を透過してラインセンサ６１に取り込まれる。
【００５９】
このとき、第３のミラー５２ｃからラインセンサ６１に向かう照射光は、この照射光の光軸回りに回転しないので、その様子を図３に示す。
図３は、第１回転ユニット４が３６０°回転する間に、第２回転ユニット５が１８０°回転する様子を（ａ）〜（ｅ）の順に時系列で示した図である。
【００６０】
図３に示すように、本実施形態の撮像装置１では、第１回転ユニット４を３６０°回転する間に、第２回転ユニット５を１８０°回転するように回転量を調整しながら、第１回転ユニット４及び第２回転ユニット５を回転させると、第３のミラー５２ｃからラインセンサ６１に向かう照射光は、この照射光の光軸回りに回転しない。
【００６１】
そのため、本実施形態の撮像装置１では、第１回転ユニット４を３６０°回転させても、ラインセンサ６１を回転させることなく、撮像対象孔９０の内部表面を撮像することが可能となる。
【００６２】
[９．本実施形態の撮像装置１の特徴的な作用効果］
以上説明した撮像装置１では、撮像対象孔９０の内部表面を撮像するため、第１回転ユニット４を第１回転軸周りに回転させることにより、撮像対象孔９０の深さ方向に沿った軸を中心とする周方向に沿って撮像対象孔９０の内部表面に照射光を順次当てている。
【００６３】
また、この撮像装置１では、第１回転ユニット４が撮像対象孔９０の内部表面に当てた照射光の反射光を、第２回転ユニット５が備える３つのミラー５２ａ〜５２ｃで反射させるとともに、これら３つのミラー５２ａ〜５２ｃを第２回転軸周りに回転させている。
【００６４】
そして、この撮像装置１は、制御部２により、第３のミラー５２ｃから反射された照射光が、照射光の光軸周りに回転しないようにギア比を調整して回転速度を調整し、第１回転ユニット４及び第２回転ユニット５を回転させている。
【００６５】
そのため、本実施形態の撮像装置１では、カメラユニット６を回転しなくても、第１回転ユニット４が回転して撮像対象孔９０の内部表面に当てた照射光の反射光を受光することができる。
【００６６】
従って、本実施形態の撮像装置１は、撮像対象孔９０の内部表面の周方向に沿った展開画像をカメラユニット６を固定した状態で撮像できるので、カメラユニット６に接続された通信線や電力線のメンテナンスを一切不要とすることができる。
【００６７】
また、本実施形態の撮像装置１を用いると、従来の撮像装置のようにカメラユニット６を回転前の状態に戻す必要がないので、撮像対象孔９０内の深さ位置を変えて行う撮像を、短時間に連続して行うことができる。
【００６８】
本実施形態の撮像装置１が備える光源ユニット８は、ハーフミラー８０を第３のミラー５２ｃとラインセンサ６１との間に配置したので、ＬＥＤ８２を第１回転ユニット４等とともに回転させることなく固定した状態で設置することができる。
《第２実施形態》
次に、第２実施形態について説明する。
【００６９】
この第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、同じ構成については同一符合を用いて説明する。
第１実施形態ではカメラユニット６としてラインセンサ６１を用いていたが、本実施形態では、図４に示すように、エリアカメラ６５を用いる点が異なる。
【００７０】
このエリアカメラ６５は、図５に示すように、カメラ本体６５ａの下部に長方形状に形成された撮像素子６５ｂが配置され、この撮像素子６５ｂの撮像面６５ｃが、重力方向に対して垂直且つ第３のミラー５２ｃの上方位置を水平方向に移動可能に設置される（図４参照）。より具体的には、エリアカメラ６５については、第３のミラー５２ｃでカメラユニット６に向かって反射される照射光の幅方向に対して垂直かつ、照射光の光軸（図４中の一点鎖線）に垂直な方向に移動可能、かつ、エリアカメラ６５の撮像面６５ｃが、照射光の光軸が通る位置を通過するように配置する。
【００７１】
また、カメラユニット６は、ステッピングモーター６６と、送りネジ６７とを備え、ステッピングモータ６６が送りネジ６７を回転させると、この送りネジ６７によって、水平方向にエリアカメラ６５、ひいては、撮像素子６５ｂが移動するよう構成する。
【００７２】
そして、第２実施形態では、上記のように構成された撮像装置１において下記の撮像制御が実行される。
以下、この撮像制御を図６を参照しつつ説明する。
【００７３】
この撮像制御は制御装置２０において実施される。
本実施形態の撮像装置１では、この撮像制御が始まる前に、エリアカメラ６５を加速に必要な距離分だけ照射光の光軸から離れた待機位置に移動させて待機させ、また、第１回転ユニット４と第２回転ユニット５を必要な角度回転させた待機位置に移動させて待機させる処理が実行される。
【００７４】
（１）本実施形態の撮像装置１で撮像制御が実行される場合、制御装置２０はまず、ステッピングモータ６６及びステッピングモータ７０を制御し、待機位置に移動しているエリアカメラ６５及び第１回転ユニット４と第２回転ユニット５を加速する。
【００７５】
（２）次に、制御装置２０は、エリアカメラ６５の撮像面６５ｃの長手方向の一端が照射光の光軸に達したら、エリアカメラ６５を制御して撮像を開始させる（シャッターを開く）（図６（ａ））。
【００７６】
（３）その後、制御装置２０は、エリアカメラ６５が等速で移動させる制御を実行し、これに同期して第１回転ユニット４と第２回転ユニット５をそれぞれ下記の図６（ａ）〜図６（ｅ）の説明のように回転させる制御を実行する。
【００７７】
図６（ａ）は、撮像面６５ｃの長手方向の先端が照射光の光軸に到達したときの図で、このときの対物ミラー４２を備える第１回転ユニット４の回転角度、及び、ミラー５２ａ〜５２ｃを備える第２回転ユニット５の回転角度を０°とする。
【００７８】
図６（ｂ）は、撮像面６５ｃの先端が照射光の光軸に到達したのち、撮像面６５ｃの１／４がこの光軸を通過したときの図で、このとき第１回転ユニット４の回転角度は９０°、第２回転ユニット５の回転角度は４５°である。
【００７９】
図６（ｃ）は、撮像面６５ｃの先端が照射光の光軸に到達したのち、撮像面６５ｃの１／２がこの光軸を通過したときの図で、このとき第１回転ユニット４の回転角度は１８０°、第２回転ユニット５の回転角度は９０°である。
【００８０】
図６（ｄ）は、撮像面６５ｃの先端が照射光の光軸に到達したのち、撮像面６５ｃの３／４がこの光軸を通過したときの図で、このとき第１回転ユニット４の回転角度は２７０°、第２回転ユニット５の回転角度は６０°である。
【００８１】
図６（ｅ）は、撮像面６５ｃの後端が照射光の光軸に到達したときの図で、このとき第１回転ユニット４の回転角度は３６０°、第２回転ユニット５の回転角度は１８０°である。
【００８２】
（４）一方、制御装置２０は、上記のように第１回転ユニット４、第２回転ユニット５を回転させ，エリアカメラ６５を移動させると、すなわち、撮像面６５ｃの後端が照射光の光軸に到達すると、エリアカメラ６５を制御して撮像を終了させる（図６（ｅ））（シャッターを閉じる）。
【００８３】
（５）その後、制御装置２０は、ステッピングモータ６６及びステッピングモータ７０を制御し、エリアカメラ６５及び第１回転ユニット４と第２回転ユニット５を減速して停止させる。
【００８４】
そして、この撮像制御が終了すると、制御装置２０は、エリアカメラ６５から画像情報を取得して、その画像情報を図示しないＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に記憶するとともに、この画像情報に基づいた画像をモニタ２１に表示する。
【００８５】
［本実施形態の撮像装置１の特徴的な作用効果］
以上説明した本実施形態の撮像装置１を用いると、以下のような作用効果がある。
この撮像装置１は、ラインカメラのように線ではなく、エリアカメラ６５の撮像面６５ｃで面により照射光を捉えているので、ピントが合わせやすく、しかも、エリアカメラ６５の場合、一定の幅で画像を取り込むことで、ハイライト部分が若干移動しても確実にハイライト部分を受光できるので、明るさが一定した均質な画像が得られる。
【００８６】
また、この撮像装置１は、エリアカメラ６５の撮像面で、照射光を線ではなく、一定の幅のある光として捉えることができるので、図７に示すように、その幅のある線状光１〜４の一部を重ねながら、撮像することができる。
【００８７】
従って、本実施形態の撮像装置１を用いると、ラインカメラを用いた場合に比べて、ピントが合わせやすく、しかも、光量むらを発生させずに被写体９の撮像対象孔９０内の内部表面を二次元的に撮像することができる。
【００８８】
また、本実施形態の撮像装置１は、図６に示すように、エリアカメラ６５を直線的に移動するだけで、回転する第１回転ユニット４が備える対物ミラー４２を介して、撮像対象孔９０の内部表面に当てた照射光の反射光を順次撮像面６５ｃに露光することで撮像対象孔９０の内部表面の円周方向に沿った展開画像を撮像することができる。
【００８９】
尚、本実施形態の撮像装置１を用いた場合、第１回転ユニット４及び第２回転ユニット５を高速で連続回転させておき、エリアカメラ６５のシャッター速度は、第１回転ユニット４の回転の時間と同じにしておく。この状態で任意のタイミングでシャッターを切れば、円周１週分の画像が得られる。撮像開始位置を固定したい場合は、ステッピングモータ７０の位置と同期を取りシャッターを切れば良い。次に対物ミラー４２の高さ位置を変え、その間にカメラユニット６のエリアカメラ６５も撮像開始位置に戻すことで、すぐさま次の位置で撮像ができる（エリアカメラ６５の移動量は通常１０ｍｍ程度であるので極短時間で移動できる）。したがって、カメラ回転方式に比べ、遥かに高速で撮像が可能となる。
【００９０】
対物ミラー４２を３０ｒｐｓで回転した場合、撮像時間は約３３ｍｓｅｃ、移動および次撮影に備えるのに対物ミラー４２の２回転分の時間を要したとして、３回転毎の撮像となり、結果０．１秒毎に撮像可能となる。
（本発明と実施形態との対応関係）
請求項１：本発明の照光手段は、本実施形態の第１回転ユニット４及び光源ユニット８に相当する。本発明の探孔手段は、第１回転ユニット４、光源ユニット８及び駆動部７に相当する。本発明の調光手段は、本実施形態の第２回転ユニット５と駆動部７に相当する。本発明の３つの反射面は、本実施形態の第１〜第３のミラー５２ａ〜５２ｃに相当する。本発明のカメラは、カメラユニット６に相当する。本発明の回転調整手段は、ギア比を２対１に調整して形成されたプーリ７１，７２、モータ７０、及び、制御部２に相当する。
【００９１】
請求項５：本発明の発光手段は、本実施形態の光源ユニット８に相当する。
請求項６：本発明の光源は、本実施形態のＬＥＤ８２に相当する。
（その他の実施形態）
尚、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９２】
１…撮像装置、２…制御部、３…主要部、４…第１回転ユニット、５…第２回転ユニット、６…カメラユニット、７…駆動部、８…光源ユニット、９…被写体、１０…設置台、１１…底辺、１２…柱状部、２０…パーソナルコンピュータ、２０ａ…画像取込ボード、２０ｂ…パルス列発生ボード、２１…モニター、２２…モータドライバ、３０…筐体、４０…本体部、４０ａ…滑車溝、４１…鏡筒、４２…対物ミラー、５０…本体部、５０ａ…滑車溝、５１…挿入部、５２…調光部、５２ａ〜５２ｃ…第１〜第３のミラー、６１…ラインセンサ、７０…モータ、７１…プーリ、７１ａ…第１回転ベルト、７２…プーリ、７２ａ…第２回転ベルト、８０…ハーフミラー、８１…レンズ、９０…撮像対象孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像対象孔の内部表面を撮像するのに適した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像対象孔の内部表面を撮像する従来の撮像装置は、撮像対象孔内で回転するミラーと、光源と、ミラーと同期して回転するカメラとを備えている。
この撮像装置では、光源から照射光をミラーに向けて照射すると、ミラーがその照射光を撮像対象孔の内部表面に向けて反射するとともに、内部表面で当たった照射光の反射光をカメラに向けて反射する。
【０００３】
また、この撮像装置では、ミラーとカメラとを同期して回転すると、撮像対象孔の円周方向に沿って撮像対象孔の内部表面に照射光が順次あてられるとともに、この照射光を順次カメラに取り込むことで撮像対象孔の内部表面が細切れに撮像される。
【０００４】
そして、この撮像装置では、この細切れに撮像した画像をつなぎ合わせることで、撮像対象孔の内部表面の円周方向に沿った展開画像を撮像している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の撮像装置は、撮像を行う際、カメラの回転速度を加速し、撮像のためカメラを定速で１回転し、その後回転速度を減速する制御を行っているので、これらの一連の動作を行うため、１回の撮像あたりカメラを約５４０°回転させる必要がある。
【０００６】
そのため、従来の撮像装置は、カメラに接続された画像送信用の通信線や電力供給線等のケーブルが、カメラを回転させるたびに大きく伸縮したり、ねじられたりするため金属疲労が生じやすく、メンテナンスに手間を要した。
【０００７】
また、撮像対象孔内の撮像は、深さ方向に撮像位置を変えて行われることが多いが、従来の撮像装置では、１回の撮像を終了するごとにカメラを５４０°回転させて元の位置に戻す必要があるので、撮像時間が長くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、カメラに接続されたケーブルのメンテナンスが一切不要でありかつ、撮像対象孔内の複数箇所の撮像を短時間で行うことが可能な撮像装置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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するためになされた撮像装置で、撮像対象孔の内部表面に向かって照射光を当てて、前記撮像対象孔の内部表面で反射した前記照射光を受光する照光手段を備え、前記照射光が前記撮像対象孔の周方向に沿って前記撮像対象孔の内部表面に順次当たるように、前記照光手段を第１回転軸に沿って回転させる探孔手段と、３つの反射面を有し、第１の反射面は、前記探孔手段から受光した前記照射光を、第２回転軸からはずれた位置に配置された第２の反射面に向かって反射し、第２の反射面は、前記第２回転軸上に配置された第３の反射面に向かって反射し、第３の反射面は、前記第２回転軸と前記照射光の光軸とが一致するように、前記第２の反射面から入射した光を反射するとともに、前記３つの反射面を前記第２回転軸に沿って回転させる調光手段と、前記調光手段の前記第３の反射面で反射された前記照射光を受光して、前記撮像対象孔の内部表面を撮像するカメラと、前記第３の反射面から前記カメラに入射する前記照射光が、前記照射光の光軸周りに回転しないように回転速度を調整しながら、前記探孔手段及び前記調光手段を回転させる回転調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この撮像装置では、撮像対象孔の内部表面を撮像するため、探孔手段が備える照光手段を第１回転軸周りに回転させることにより、撮像対象孔の深さ方向に沿った軸を中心とする周方向に沿って撮像対象孔の内部表面に照射光を順次当てている。
【００１１】
また、この撮像装置では、探孔手段が前記撮像対象孔の内部表面に当てた照射光の反射光を、調光手段が備える３つの反射面で反射させるとともに、これら３つの反射面を第２回転軸周りに回転させている。
【００１２】
そして、この撮像装置では、回転調整手段により、第３の反射面から反射された照射光が、照射光の光軸周りに回転しないように回転速度を調整しながら、探孔手段及び調光手段を回転させている。
【００１３】
そのため、本発明の撮像装置では、カメラを回転しなくても、探孔手段が回転して撮像対象孔の内部表面に当てた照射光の反射光を受光することができる。
従って、本発明の撮像装置は、撮像対象孔の内部表面の周方向に沿った展開画像をカメラを固定した状態で撮像できるので、カメラに接続された通信線や電力線のメンテナンスが一切不要となる。
【００１４】
また、本発明の撮像装置を用いると、従来の撮像装置のようにカメラを回転前の状態に戻す必要がないので、撮像対象孔内の深さ位置を変えて行う撮像を、短時間に連続して行うことができる。
【００１５】
なお、３つの反射面は、３枚のミラーで形成してもよいし、３つの反射面を有するプリズム等を用いて形成してもよい。
また、本発明の撮像装置は、請求項２に記載したように、探孔手段と調光手段とを、第１回転軸と第２回転軸とが同軸となるように配置するとよい。また、請求項３に記載したように、カメラについても、カメラの光軸が、第１回転軸及び第２回転軸と同軸となるように配置するとよい。撮像装置の構造が簡単でコンパクトになるからである。
【００１６】
次に、請求項４に記載した撮像装置のように、調光手段は、第２の反射面が第２回転軸と平行に配置され、第１の反射面が第２回転軸に対し６０度傾けて配置され、第３の反射面が第２回転軸に対し−６０度傾けて配置され、第１の反射面と第３の反射面は第２の反射面に対して凸な、くの字状に配置されていることが好ましい。
【００１７】
このように構成すると、調光手段の構造をシンプルな構造とすることができ、反射面の設定を非常に簡単に行うことができる。
次に、請求項５に記載したように、照光手段は、発光手段と、発光手段から照射された照射光を、撮像対象孔の内部表面に向かって反射するとともに、撮像対象孔の内部表面で反射した反射光を第１の反射面に向かって反射する対物ミラーとを備えることが好ましい。
【００１８】
このようにすると、発光手段から照射された照射光を撮像対象孔の内部表面に向けて反射する手段と、この内部表面で反射した照射光を調光手段に向ける手段とを一つの対物ミラーで構成できるので、構造をシンプルにすることができるからである。
【００１９】
次に、請求項６に記載の撮像装置のように、発光手段は、光源と、第３の反射面とカメラとの間に、第３の反射面からカメラに向かう照射光を透過する一方、光源から照射された照射光を、調光手段に向かって反射するハーフミラーを備え、反射手段は、ハーフミラーから調光手段を介して入射した照射光を撮像対象孔の内部表面に向かって反射することを特徴とする。
【００２０】
このように構成すると、発光手段を第３の反射面とカメラとの間に配置しているので、発光手段を固定した状態で設置することができる。
ところで、本発明の撮像装置では、第３の反射面で反射した照射光が光軸回りに回転しないので、以下のように構成してもよい。
【００２１】
第１に、請求項７に記載したように、照光手段を、照射光の光軸に垂直な一の幅方向に沿って長尺な照射光を照射するよう構成した場合、カメラとしてラインセンサを用いてもよい。
【００２２】
そしてこのラインセンサを、ラインセンサの光軸と、第３の反射面でカメラに向かって反射された照射光の光軸とが一致し、かつ、ラインセンサの長手方向と、第３の反射面でカメラに向かって反射された照射光の幅方向とが一致するように配置する。
【００２３】
このようにすると、ラインセンサを固定したまま、回転する探孔手段から、撮像対象孔の内部表面に当てた照射光の反射光を順次取り込むことで撮像対象孔の内部表面を細切れに撮像できる。
【００２４】
そのため、この撮像装置では、ラインセンサを固定したまま、この細切れに撮像された画像をつなぎ合わることで、撮像対象孔の内部表面の円周方向に沿った展開画像を撮像することができる。
【００２５】
第２に、請求項８に記載したように、照光手段を、照射光の光軸に垂直な一の幅方向に沿って長尺な照射光を照射するよう構成し、カメラとしてエリアカメラを用いる。
そして、このエリアカメラを、第３の反射面でカメラに向かって反射された照射光の幅方向に対して垂直、かつ、照射光の光軸に垂直な方向に移動可能、かつ、エリアカメラの撮像面が、照射光の光軸が通る位置を通過するように配置し、制御手段により、探孔手段及び調光手段の回転と同期してエリアカメラを移動させるとよい。
【００２６】
このようにすると、エリアカメラを直線的に移動するだけで、回転する探孔手段から、撮像対象孔の内部表面に当てた照射光の反射光を順次撮像面に露光することで撮像対象孔の内部表面の円周方向に沿った展開画像を撮像することができる。
【００２７】
なお、請求項９に記載したように、本発明の撮像装置において、第３の反射面で反射した照射光が光軸回りに回転しないようにするには、例えば、回転調整手段により、探孔手段が１回転する間に、調光手段を１／２回転させるよう制御するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の撮像装置の全体構成を示した模式図である。制御部以外の部分は第１回転軸を通る断面図で示している。
【図２】制御部を除く撮像装置の全体構成を示す模式図である。第１回転軸を通る断面で示している。
【図３】照射光が反射される様子を説明するための模式図である。
【図４】第２実施形態の撮像装置の全体構成を示した模式図である。制御部以外の部分は第１回転軸を通る断面図で示している。
【図５】エリアカメラの側面図である。
【図６】照射光が反射される様子を説明するとともに、エリアカメラの移動と第１回転ユニット、第２回転ユニットの回転が同期して移動する様子を説明するための模式図である。
【図７】第２実施形態で実行される撮像の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
《第１実施形態》
[１．全体構成]
第１実施形態について説明する。
【００３０】
本実施形態の撮像装置１は、図１に示すように、Ｌ字状に設置された設置台１０を備え、この設置台１０のＬ字の底辺１１上に撮像対象孔９０が形成された被写体９が載置される。
【００３１】
そして、この撮像装置１の主要部３は、底辺１１の上方に配置され、Ｌ字の上下方向に延びた辺を構成する柱状部１２に上下方向に移動可能に固定されている。
また、本実施形態の撮像装置１は、主要部３を制御する制御部２を備えている。
【００３２】
この制御部２は、パーソナルコンピュータ２０と、モニター２１と、モータドライバ２２とを備えており、パーソナルコンピュータ２０は、さらに画像取込ボード２０ａとパルス列発生ボード２０ｂとを備えている。
【００３３】
画像取込ボード２０ａは、主要部３に備えられた後述するカメラユニット６に接続されており、カメラユニット６が備えるラインセンサ６１が撮像した画像を順次パーソナルコンピュータ２０に取り込むためのボードである。
【００３４】
パルス列発生ボード２０ｂは、パーソナルコンピュータ２０で行われる制御に基づいて、モータドライバ２２を介して、主要部３に備えられた後述するモータ７０駆動用のパルスを出力する装置である。
【００３５】
モニター２１は、例えば、画像取込ボード２０ａを介して撮像した画像など、パーソナルコンピュータ２０で行われる処理に伴う画像を表示する。
[２．主要部３]
次に、図２を用いて主要部３について説明する。
【００３６】
主要部３は、最下部に第１回転ユニット４と（右上がりの斜線を引いた部分）、この第１回転ユニット４の上方に配置された第２回転ユニット５（右下がりの斜線引いた部分）と、第２回転ユニット５の上方に配置されたカメラユニット６と、各回転ユニット４、５を回転させる駆動部７とを備えている。
【００３７】
また、主要部３は、第２回転ユニット５とカメラユニット６との間に光源ユニット８を備えている。
そして、この主要部３は、第１回転ユニット４の下端部を除き、第１回転ユニット４の上端部、第２回転ユニット５、カメラユニット６と、駆動部７とが、筐体３０内に収容されている。
【００３８】
[３．第１回転ユニット４]
第１回転ユニット４は、主に、外周面に滑車溝４０ａが形成された本体部４０と、この本体部４０の下方に形成された略筒状の鏡筒４１と、この鏡筒４１の内部であって下端に配置された対物ミラー４２とを備えている。
【００３９】
この第１回転ユニット４は、本体部４０に形成された滑車溝４０ａの回転軸と、鏡筒４１の中心軸とが同軸となる形状に形成され、かつ、これら軸（以下、第１回転軸という）が重力方向に沿って配置されるように、柱状部１２に対し回転可能に固定されている。
【００４０】
また、対物ミラー４２は、第１回転軸に対して４５度傾けた状態で鏡筒４１内の下端側に配置され、鏡筒４１の第１回転軸を通って上方から下方に向かう光を水平方向に反射可能に配置されている。
【００４１】
[４．第２回転ユニット５]
第２回転ユニット５は、第１回転ユニット４の上部に配置され、外周面に滑車溝５０ａが形成された本体部５０と、この本体部５０の下方に形成され、第１回転ユニット４の本体部４０内に挿入される挿入部５１と、本体部５０の上方に設置された調光部５２とを備えている。
【００４２】
また、挿入部５１は円筒状に形成され、本体部４０に対して回転可能に固定され、調光部５２には、内部に、３枚のミラー５２ａ〜５２ｃが備えられている。
そして、第２回転ユニット５は、本体部５０の滑車溝５０ａの回転軸と、挿入部５１の中心軸とが同軸となる形状に形成され、かつ、これら軸（以下、第２回転軸という）が第１回転軸と同軸になるように配置される。また、第２回転ユニット５は、挿入部５１が第１回転ユニット４の本体部４０に対して回転可能に固定されることにより、柱状部１２に対し回転可能に固定されている。
【００４３】
また、調光部５２内に備えられた３枚のミラーのうち、下方に配置された第１のミラー５２ａと上方に配置された第３のミラー５２ｃは第２回転軸上に配置され、中央に配置された第２のミラー５２ｂは、第２回転軸から離れた位置で、第２回転軸に対して平行に配置されている。
【００４４】
第１のミラー５２ａと第３のミラー５２ｃは、第２のミラー５２ｂに対して凸な略くの字状に配置されている。第１のミラー５２ａと第３のミラー５２ｃは、第２回転軸に対して６０°、−６０°傾けて配置されている。
【００４５】
これら第１のミラー５２ａ〜第３のミラー５２ｃは、対物ミラー４２で反射され、重力方向に沿って上方に向かう第１回転軸上を通る光を、第１のミラー５２ａで第２のミラー５２ｂに向かって反射し、さらに第２のミラー５２ｂで第３のミラー５２ｃに向かって反射して、第３のミラー５２ｃでは、第２のミラー５２ｂから入射した光を、第２回転軸上を通って上方に向かって反射するように配置される。
【００４６】
[５．光源ユニット８]
光源ユニット８は、第２回転ユニット５の上方に配置され、第３のミラー５２ｃの上方には、ハーフミラー８０が配置され、このハーフミラー８０の水平方向の一方側（図２の右方側）には、レンズ８１とＬＥＤ８２が配置されている。
【００４７】
ハーフミラー８０は、第２回転軸に対して４５度傾けて配置され、第３のミラー５２ｃから入射する光については上方に向かって透過し、ＬＥＤ８２から照射され、レンズ８１を通ってハーフミラー８０に到達した光については、第３のミラー５２ｃに向かって第２回転軸に沿って反射する。
【００４８】
ＬＥＤ８２から照射された照射光は、レンズ８１、ハーフミラー８０、第３のミラー５２ｃ、第２のミラー５２ｂ、第１のミラー５２ａ、対物ミラー４２を介して、被写体９に形成された撮像対象孔９０の内部表面に照射される。
【００４９】
また、レンズ８１としては、ＬＥＤ８２から照射された光が、撮像対象孔９０の内部表面に照射されたとき、重力方向に沿って長尺な光となるように調光するものを用いている。
【００５０】
上述した光源ユニット８は、柱状部１２に固定される。
[６．カメラユニット６]
カメラユニット６は、ラインセンサ６１を備えており、ラインセンサ６１の光軸と第２回転軸とが同軸となるように設置される。
【００５１】
また、光源ユニット８から撮像対象孔９０の内部表面に照射された長尺な照射光の反射光が、対物ミラー４２、第１〜第３のミラー５２ａ〜５２ｃを介してラインセンサ６１に入射するときに、反射光は、その光軸に対し所定の幅方向に長尺な帯状の光となる。
【００５２】
カメラユニット６は、ラインセンサ６１の光軸と、第３のミラー５２ｃから第２回転軸に沿って上方に向かう照射光の反射光の光軸とが一致し、ラインセンサ６１の長手方向と、照射光の幅方向とが一致するように配置する。
【００５３】
上述したカメラユニット６は、柱状部１２に固定される。
[７．駆動部７]
駆動部７は、ステッピングモータからなるモータ７０と、第１回転ユニット４の滑車溝４０ａの回転面と同一水平面上に配置されたプーリ７１と、第２回転ユニット５の滑車溝５０ａの回転面と同一水平面上に配置されたプーリ７２とを備えている。
【００５４】
そして各プーリ７１、７２は、ギア比がプーリ７１：プーリ７２＝２：１となる大きさに形成され、プーリ７１と滑車溝４０ａは、第１回転ベルト７１ａ、プーリ７２と滑車溝５０ａは第２回転ベルト７２ａでモータ７０からの駆動力を伝達可能に構成されている。
【００５５】
また、滑車溝４０ａと滑車溝５０ａとが構成する滑車についてはギア比が同じ滑車となるよう構成されているので、各プーリ７１と７２を上記のようなギア比で構成することにより、モータ７０を駆動すると、第１回転ユニット４が１回転する間に、第２回転ユニット５が１／２回転する。
【００５６】
上述した駆動部７は、柱状部１２に固定される。
[８．撮像対象孔の内部表面の撮像機構]
次に、上記撮像装置１を用いて撮像対象孔９０の内部表面を撮像する機構について説明する。
【００５７】
本実施形態の撮像装置１では、上述したように、光源ユニット８のＬＥＤ８２を点灯すると、ＬＥＤ８２から照射された照射光が対物ミラー４２で反射され、撮像対象孔９０の内部表面に照射される。
【００５８】
すると、撮像対象孔９０の内部表面に照射された照射光の反射光が対物ミラー４２によって第１のミラー５２ａに向かって反射され、ハーフミラー８０を透過してラインセンサ６１に取り込まれる。
【００５９】
このとき、第３のミラー５２ｃからラインセンサ６１に向かう照射光は、この照射光の光軸回りに回転しないので、その様子を図３に示す。
図３は、第１回転ユニット４が３６０°回転する間に、第２回転ユニット５が１８０°回転する様子を（ａ）〜（ｅ）の順に時系列で示した図である。
【００６０】
図３に示すように、本実施形態の撮像装置１では、第１回転ユニット４を３６０°回転する間に、第２回転ユニット５を１８０°回転するように回転量を調整しながら、第１回転ユニット４及び第２回転ユニット５を回転させると、第３のミラー５２ｃからラインセンサ６１に向かう照射光は、この照射光の光軸回りに回転しない。
【００６１】
そのため、本実施形態の撮像装置１では、第１回転ユニット４を３６０°回転させても、ラインセンサ６１を回転させることなく、撮像対象孔９０の内部表面を撮像することが可能となる。
【００６２】
[９．本実施形態の撮像装置１の特徴的な作用効果］
以上説明した撮像装置１では、撮像対象孔９０の内部表面を撮像するため、第１回転ユニット４を第１回転軸周りに回転させることにより、撮像対象孔９０の深さ方向に沿った軸を中心とする周方向に沿って撮像対象孔９０の内部表面に照射光を順次当てている。
【００６３】
また、この撮像装置１では、第１回転ユニット４が撮像対象孔９０の内部表面に当てた照射光の反射光を、第２回転ユニット５が備える３つのミラー５２ａ〜５２ｃで反射させるとともに、これら３つのミラー５２ａ〜５２ｃを第２回転軸周りに回転させている。
【００６４】
そして、この撮像装置１は、制御部２により、第３のミラー５２ｃから反射された照射光が、照射光の光軸周りに回転しないようにギア比を調整して回転速度を調整し、第１回転ユニット４及び第２回転ユニット５を回転させている。
【００６５】
そのため、本実施形態の撮像装置１では、カメラユニット６を回転しなくても、第１回転ユニット４が回転して撮像対象孔９０の内部表面に当てた照射光の反射光を受光することができる。
【００６６】
従って、本実施形態の撮像装置１は、撮像対象孔９０の内部表面の周方向に沿った展開画像をカメラユニット６を固定した状態で撮像できるので、カメラユニット６に接続された通信線や電力線のメンテナンスを一切不要とすることができる。
【００６７】
また、本実施形態の撮像装置１を用いると、従来の撮像装置のようにカメラユニット６を回転前の状態に戻す必要がないので、撮像対象孔９０内の深さ位置を変えて行う撮像を、短時間に連続して行うことができる。
【００６８】
本実施形態の撮像装置１が備える光源ユニット８は、ハーフミラー８０を第３のミラー５２ｃとラインセンサ６１との間に配置したので、ＬＥＤ８２を第１回転ユニット４等とともに回転させることなく固定した状態で設置することができる。
《第２実施形態》
次に、第２実施形態について説明する。
【００６９】
この第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、同じ構成については同一符合を用いて説明する。
第１実施形態ではカメラユニット６としてラインセンサ６１を用いていたが、本実施形態では、図４に示すように、エリアカメラ６５を用いる点が異なる。
【００７０】
このエリアカメラ６５は、図５に示すように、カメラ本体６５ａの下部に長方形状に形成された撮像素子６５ｂが配置され、この撮像素子６５ｂの撮像面６５ｃが、重力方向に対して垂直且つ第３のミラー５２ｃの上方位置を水平方向に移動可能に設置される（図４参照）。より具体的には、エリアカメラ６５については、第３のミラー５２ｃでカメラユニット６に向かって反射される照射光の幅方向に対して垂直かつ、照射光の光軸（図４中の一点鎖線）に垂直な方向に移動可能、かつ、エリアカメラ６５の撮像面６５ｃが、照射光の光軸が通る位置を通過するように配置する。
【００７１】
また、カメラユニット６は、ステッピングモーター６６と、送りネジ６７とを備え、ステッピングモータ６６が送りネジ６７を回転させると、この送りネジ６７によって、水平方向にエリアカメラ６５、ひいては、撮像素子６５ｂが移動するよう構成する。
【００７２】
そして、第２実施形態では、上記のように構成された撮像装置１において下記の撮像制御が実行される。
以下、この撮像制御を図６を参照しつつ説明する。
【００７３】
この撮像制御は制御装置２０において実施される。
本実施形態の撮像装置１では、この撮像制御が始まる前に、エリアカメラ６５を加速に必要な距離分だけ照射光の光軸から離れた待機位置に移動させて待機させ、また、第１回転ユニット４と第２回転ユニット５を必要な角度回転させた待機位置に移動させて待機させる処理が実行される。
【００７４】
（１）本実施形態の撮像装置１で撮像制御が実行される場合、制御装置２０はまず、ステッピングモータ６６及びステッピングモータ７０を制御し、待機位置に移動しているエリアカメラ６５及び第１回転ユニット４と第２回転ユニット５を加速する。
【００７５】
（２）次に、制御装置２０は、エリアカメラ６５の撮像面６５ｃの長手方向の一端が照射光の光軸に達したら、エリアカメラ６５を制御して撮像を開始させる（シャッターを開く）（図６（ａ））。
【００７６】
（３）その後、制御装置２０は、エリアカメラ６５が等速で移動させる制御を実行し、これに同期して第１回転ユニット４と第２回転ユニット５をそれぞれ下記の図６（ａ）〜図６（ｅ）の説明のように回転させる制御を実行する。
【００７７】
図６（ａ）は、撮像面６５ｃの長手方向の先端が照射光の光軸に到達したときの図で、このときの対物ミラー４２を備える第１回転ユニット４の回転角度、及び、ミラー５２ａ〜５２ｃを備える第２回転ユニット５の回転角度を０°とする。
【００７８】
図６（ｂ）は、撮像面６５ｃの先端が照射光の光軸に到達したのち、撮像面６５ｃの１／４がこの光軸を通過したときの図で、このとき第１回転ユニット４の回転角度は９０°、第２回転ユニット５の回転角度は４５°である。
【００７９】
図６（ｃ）は、撮像面６５ｃの先端が照射光の光軸に到達したのち、撮像面６５ｃの１／２がこの光軸を通過したときの図で、このとき第１回転ユニット４の回転角度は１８０°、第２回転ユニット５の回転角度は９０°である。
【００８０】
図６（ｄ）は、撮像面６５ｃの先端が照射光の光軸に到達したのち、撮像面６５ｃの３／４がこの光軸を通過したときの図で、このとき第１回転ユニット４の回転角度は２７０°、第２回転ユニット５の回転角度は６０°である。
【００８１】
図６（ｅ）は、撮像面６５ｃの後端が照射光の光軸に到達したときの図で、このとき第１回転ユニット４の回転角度は３６０°、第２回転ユニット５の回転角度は１８０°である。
【００８２】
（４）一方、制御装置２０は、上記のように第１回転ユニット４、第２回転ユニット５を回転させ，エリアカメラ６５を移動させると、すなわち、撮像面６５ｃの後端が照射光の光軸に到達すると、エリアカメラ６５を制御して撮像を終了させる（図６（ｅ））（シャッターを閉じる）。
【００８３】
（５）その後、制御装置２０は、ステッピングモータ６６及びステッピングモータ７０を制御し、エリアカメラ６５及び第１回転ユニット４と第２回転ユニット５を減速して停止させる。
【００８４】
そして、この撮像制御が終了すると、制御装置２０は、エリアカメラ６５から画像情報を取得して、その画像情報を図示しないＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に記憶するとともに、この画像情報に基づいた画像をモニタ２１に表示する。
【００８５】
［本実施形態の撮像装置１の特徴的な作用効果］
以上説明した本実施形態の撮像装置１を用いると、以下のような作用効果がある。
この撮像装置１は、ラインカメラのように線ではなく、エリアカメラ６５の撮像面６５ｃで面により照射光を捉えているので、ピントが合わせやすく、しかも、エリアカメラ６５の場合、一定の幅で画像を取り込むことで、ハイライト部分が若干移動しても確実にハイライト部分を受光できるので、明るさが一定した均質な画像が得られる。
【００８６】
また、この撮像装置１は、エリアカメラ６５の撮像面で、照射光を線ではなく、一定の幅のある光として捉えることができるので、図７に示すように、その幅のある線状光１〜４の一部を重ねながら、撮像することができる。
【００８７】
従って、本実施形態の撮像装置１を用いると、ラインカメラを用いた場合に比べて、ピントが合わせやすく、しかも、光量むらを発生させずに被写体９の撮像対象孔９０内の内部表面を二次元的に撮像することができる。
【００８８】
また、本実施形態の撮像装置１は、図６に示すように、エリアカメラ６５を直線的に移動するだけで、回転する第１回転ユニット４が備える対物ミラー４２を介して、撮像対象孔９０の内部表面に当てた照射光の反射光を順次撮像面６５ｃに露光することで撮像対象孔９０の内部表面の円周方向に沿った展開画像を撮像することができる。
【００８９】
尚、本実施形態の撮像装置１を用いた場合、第１回転ユニット４及び第２回転ユニット５を高速で連続回転させておき、エリアカメラ６５のシャッター速度は、第１回転ユニット４の回転の時間と同じにしておく。この状態で任意のタイミングでシャッターを切れば、円周１週分の画像が得られる。撮像開始位置を固定したい場合は、ステッピングモータ７０の位置と同期を取りシャッターを切れば良い。次に対物ミラー４２の高さ位置を変え、その間にカメラユニット６のエリアカメラ６５も撮像開始位置に戻すことで、すぐさま次の位置で撮像ができる（エリアカメラ６５の移動量は通常１０ｍｍ程度であるので極短時間で移動できる）。したがって、カメラ回転方式に比べ、遥かに高速で撮像が可能となる。
【００９０】
対物ミラー４２を３０ｒｐｓで回転した場合、撮像時間は約３３ｍｓｅｃ、移動および次撮影に備えるのに対物ミラー４２の２回転分の時間を要したとして、３回転毎の撮像となり、結果０．１秒毎に撮像可能となる。
（本発明と実施形態との対応関係）
請求項１：本発明の照光手段は、本実施形態の第１回転ユニット４及び光源ユニット８に相当する。本発明の探孔手段は、第１回転ユニット４、光源ユニット８及び駆動部７に相当する。本発明の調光手段は、本実施形態の第２回転ユニット５と駆動部７に相当する。本発明の３つの反射面は、本実施形態の第１〜第３のミラー５２ａ〜５２ｃに相当する。本発明のカメラは、カメラユニット６に相当する。本発明の回転調整手段は、ギア比を２対１に調整して形成されたプーリ７１，７２、モータ７０、及び、制御部２に相当する。
【００９１】
請求項５：本発明の発光手段は、本実施形態の光源ユニット８に相当する。
請求項６：本発明の光源は、本実施形態のＬＥＤ８２に相当する。
（その他の実施形態）
尚、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９２】
１…撮像装置、２…制御部、３…主要部、４…第１回転ユニット、５…第２回転ユニット、６…カメラユニット、７…駆動部、８…光源ユニット、９…被写体、１０…設置台、１１…底辺、１２…柱状部、２０…パーソナルコンピュータ、２０ａ…画像取込ボード、２０ｂ…パルス列発生ボード、２１…モニター、２２…モータドライバ、３０…筐体、４０…本体部、４０ａ…滑車溝、４１…鏡筒、４２…対物ミラー、５０…本体部、５０ａ…滑車溝、５１…挿入部、５２…調光部、５２ａ〜５２ｃ…第１〜第３のミラー、６１…ラインセンサ、７０…モータ、７１…プーリ、７１ａ…第１回転ベルト、７２…プーリ、７２ａ…第２回転ベルト、８０…ハーフミラー、８１…レンズ、９０…撮像対象孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象孔の内部表面に向かって照射光を当てて、前記撮像対象孔の内部表面で反射した前記照射光を受光する照光手段を備え、前記照射光が前記撮像対象孔の周方向に沿って前記撮像対象孔の内部表面に順次当たるように、前記照光手段を第１回転軸に沿って回転させる探孔手段と、
３つの反射面を有し、第１の反射面は、前記探孔手段から受光した前記照射光を、第２回転軸からはずれた位置に配置された第２の反射面に向かって反射し、第２の反射面は、前記第２回転軸上に配置された第３の反射面に向かって反射し、第３の反射面は、前記第２回転軸と前記照射光の光軸とが一致するように、前記第２の反射面から入射した光を反射するとともに、前記３つの反射面を前記第２回転軸に沿って回転させる調光手段と、
前記調光手段の前記第３の反射面で反射された前記照射光を受光して、前記撮像対象孔の内部表面を撮像するカメラと、
前記第３の反射面から前記カメラに入射する前記照射光が、前記照射光の光軸周りに回転しないように回転速度を調整しながら、前記探孔手段及び前記調光手段を回転させる回転調整手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記探孔手段と前記調光手段とは、前記第１回転軸と前記第２回転軸とが同軸となるように配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記カメラは、前記カメラの光軸が、前記第１回転軸及び前記第２回転軸と同軸となるように配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記調光手段は、
前記第２の反射面が前記第２回転軸と平行に配置され、前記第１の反射面が前記第２回転軸に対し６０度傾けて配置され、前記第３の反射面が前記第２回転軸に対し−６０度傾けて配置され、前記第１の反射面と前記第３の反射面は前記第２の反射面に対して凸な、くの字状に配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記照光手段は、
発光手段と、
前記発光手段から照射された前記照射光を、前記撮像対象孔の内部表面に向かって反射するとともに、前記撮像対象孔の内部表面で反射した反射光を前記第１の反射面に向かって反射する対物ミラーと
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記発光手段は、
光源と、
前記第３の反射面と前記カメラとの間に、前記第３の反射面から前記カメラに向かう前記照射光を透過する一方、前記光源から照射された前記照射光を前記調光手段に向かって反射するハーフミラーを備え、
前記対物ミラーは、前記ハーフミラーから前記調光手段を介して入射した前記照射光を前記撮像対象孔の内部表面に向かって反射することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記照光手段は、前記照射光の光軸に垂直な一の幅方向に沿って長尺な照射光を照射し、
前記カメラはラインセンサであり、
前記ラインセンサは、当該ラインセンサの光軸と前記照射光の光軸とが一致し、前記ラインセンサの長手方向と、前記照射光の幅方向とが一致するように配置されたことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記照光手段は、前記照射光の光軸に垂直な一の幅方向に沿って長尺な照射光を照射し、
前記カメラはエリアカメラであり、
前記エリアカメラは、前記照射光の幅方向に対して垂直かつ、前記照射光の光軸に垂直な方向に移動可能、かつ、前記エリアカメラの撮像面が、前記照射光の光軸が通る位置を通過するように配置され、
前記探孔手段及び前記調光手段の回転と同期して前記エリアカメラを移動させる制御手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記回転調整手段は、
前記探孔手段が１回転する間に、前記調光手段を１／２回転させることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
撮像対象孔の内部表面に向かって照射光を当てて、前記撮像対象孔の内部表面で反射した前記照射光を受光する照光手段を備え、前記照射光が前記撮像対象孔の周方向に沿って前記撮像対象孔の内部表面に順次当たるように、前記照光手段を第１回転軸に沿って回転させる探孔手段と、
３つの反射面を有し、第１の反射面は、前記探孔手段から受光した前記照射光を、第２回転軸からはずれた位置に配置された第２の反射面に向かって反射し、第２の反射面は、前記第２回転軸上に配置された第３の反射面に向かって反射し、第３の反射面は、前記第２回転軸と前記照射光の光軸とが一致するように、前記第２の反射面から入射した光を反射するとともに、前記３つの反射面を前記第２回転軸に沿って回転させる調光手段と、
前記調光手段の前記第３の反射面で反射された前記照射光を受光して、前記撮像対象孔の内部表面を撮像するカメラと、
前記第３の反射面から前記カメラに入射する前記照射光が、前記照射光の光軸周りに回転しないように回転速度を調整しながら、前記探孔手段及び前記調光手段を回転させる回転調整手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記探孔手段と前記調光手段とは、前記第１回転軸と前記第２回転軸とが同軸となるように配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記カメラは、前記カメラの光軸が、前記第１回転軸及び前記第２回転軸と同軸となるように配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記調光手段は、
前記第２の反射面が前記第２回転軸と平行に配置され、前記第１の反射面が前記第２回転軸に対し６０度傾けて配置され、前記第３の反射面が前記第２回転軸に対し−６０度傾けて配置され、前記第１の反射面と前記第３の反射面は前記第２の反射面に対して凸な、くの字状に配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記照光手段は、
発光手段と、
前記発光手段から照射された前記照射光を、前記撮像対象孔の内部表面に向かって反射するとともに、前記撮像対象孔の内部表面で反射した反射光を前記第１の反射面に向かって反射する対物ミラーと
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記発光手段は、
光源と、
前記第３の反射面と前記カメラとの間に、前記第３の反射面から前記カメラに向かう前記照射光を透過する一方、前記光源から照射された前記照射光を前記調光手段に向かって反射するハーフミラーを備え、
前記対物ミラーは、前記ハーフミラーから前記調光手段を介して入射した前記照射光を前記撮像対象孔の内部表面に向かって反射することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記照光手段は、前記照射光の光軸に垂直な一の幅方向に沿って長尺な照射光を照射し、
前記カメラはラインセンサであり、
前記ラインセンサは、当該ラインセンサの光軸と前記照射光の光軸とが一致し、前記ラインセンサの長手方向と、前記照射光の幅方向とが一致するように配置されたことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記照光手段は、前記照射光の光軸に垂直な一の幅方向に沿って長尺な照射光を照射し、
前記カメラはエリアカメラであり、
前記エリアカメラは、前記照射光の幅方向に対して垂直かつ、前記照射光の光軸に垂直な方向に移動可能、かつ、前記エリアカメラの撮像面が、前記照射光の光軸が通る位置を通過するように配置され、
前記探孔手段及び前記調光手段の回転と同期して前記エリアカメラを移動させる制御手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記回転調整手段は、
前記探孔手段が１回転する間に、前記調光手段を１／２回転させることを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４９６２４（Ｐ２０１２−４９６２４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７３６３（Ｐ２０１０−１８７３６３）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（５０８３２９６６７）ユキ技研株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（５０８３２９６６７）ユキ技研株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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