撮影装置および撮影方法
【課題】立体視撮影を行う場合でもガラスの重量を増すことなく、ガラスの強度を確保すること。
【解決手段】ピストン２６と、ピストン２６を収容するシリンダ２７と、シリンダ２７内に設けられる燃焼室２５と、を少なくとも有する可視化エンジン２における燃焼室２５内の状態を撮影する撮影装置１において、ピストン２６の燃焼室２５に対向する外壁に複数の窓部２９ａ、２９ｂを有する可視化部２９と、複数の窓部２９ａ、２９ｂのそれぞれを透視して燃焼室２５内を撮影する撮影部３と、窓部２９ａ、２９ｂのそれぞれにより撮影されて得た画像から燃焼室２５内の立体画像を生成する画像解析部４と、を有する撮影装置１とする。
【解決手段】ピストン２６と、ピストン２６を収容するシリンダ２７と、シリンダ２７内に設けられる燃焼室２５と、を少なくとも有する可視化エンジン２における燃焼室２５内の状態を撮影する撮影装置１において、ピストン２６の燃焼室２５に対向する外壁に複数の窓部２９ａ、２９ｂを有する可視化部２９と、複数の窓部２９ａ、２９ｂのそれぞれを透視して燃焼室２５内を撮影する撮影部３と、窓部２９ａ、２９ｂのそれぞれにより撮影されて得た画像から燃焼室２５内の立体画像を生成する画像解析部４と、を有する撮影装置１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置および撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、内燃機関の研究開発に際し、内燃機関の燃焼室内における燃料の燃焼状態を撮影することが行われている。特許文献１の燃焼室内観察装置は、燃焼室と対向するピストンの外壁を石英などのガラスで構成し、このガラスを透視して燃焼室内の様子を観察している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４２１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、燃焼室と対向するピストンの外壁をガラスで構成する場合、燃料が燃焼（爆発）する際の燃焼室内の高い圧力を１枚のガラスで支えるため、ガラスの強度は相応に高いものとする必要がある。このとき、観察をし易くするために、ガラスの直径については、可能な限り大きくすることが好ましく、ガラスの厚みを増すことによって、強度を確保することになる。
【０００５】
しかしながら、ガラスの厚みを増すことによって、ガラスの重量も増すことになる。たとえば石英ガラスは、比重が２以上（たとえば２．１９）もあり、ガラスの厚みが増えることによる重量増加は大きい。
【０００６】
一方、内燃機関の研究開発のためには、実際に使用する状態に可能な限り近い状態で、内燃機関を動作させることが重要である。これに対し、ガラスの重量によって、実際の内燃機関が有するピストンよりも重量が大きくなる場合があり、好ましくない。
【０００７】
さらに、観察を立体的に行うために、燃焼室内を立体視したいという要望がある。このような立体視撮影では、燃焼室内の１つの観察対象を、視差を有する異なる角度から２箇所で撮影する必要がある。この場合、観察対象が狭い範囲であったとしても、視差を有する異なる角度から２箇所で撮影するためには、ガラスの直径は、観察対象よりも充分に大きい直径にする必要がある。このためガラスの直径は、小さくできない。
【０００８】
たとえば、直径がＡφであるガラスと直径がＢ（＜Ａ）φであるガラスとを比べると、直径がＡφであるガラスは、対向する外周部分間の距離が長くなる。ガラスの中央部付近にかかる圧力は、ガラスの周辺部分で支えているので、ガラス面に圧力を加えた場合、直径Ａφのガラスの方が直径Ｂφのガラスよりも圧力を支える際の力のモーメントが大きくなり、撓み量が大きくなる。ここで、双方のガラスの撓み量を同じにしようとすれば、直径がＡφであるガラスの厚みを、直径がＢφであるガラスの厚みよりも増やす必要がある。このように、ガラスの直径が大きければ大きいほど、ガラスの中央部付近にかかる圧力を支える力のモーメントが大きくなるので、強度を増すためには、厚みを増す必要が生じる。これにより、前述したガラスの重量によって、実際の内燃機関が有するピストンよりも重量が大きくなる問題が顕著化する。
【０００９】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、立体視撮影などを行う場合でもガラスの重量を増すことなく、ガラスの強度を確保することができる撮影装置および撮影方法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】
【００１０】
本発明のひとつの観点は、撮影装置としての観点である。本発明の撮影装置は、ピストンと、ピストンを収容するシリンダと、シリンダ内に設けられる燃焼室と、を少なくとも有する内燃機関における燃料室内の状態を撮影する撮影装置において、ピストンの燃焼室に対向する外壁に複数の窓部を有する可視化部と、複数の窓部のそれぞれを透視して燃焼室内を撮影する撮影部と、少なくとも２つの窓部のそれぞれにより撮影されて得た画像から燃焼室内の立体画像を生成する画像解析部と、を有するものである。
【００１１】
たとえば撮影部は、観察対象の同一部位を異なる窓部から映し出す２枚の反射鏡を有するようにできる。
【００１２】
あるいは、撮影部は、観察対象の同一部位を異なる窓部から映し出す２本の光ファイバを有するようにできる。
【００１３】
もしくは、撮影部は、観察対象の同一部位を異なる窓部から映し出す２台のカメラを有するようにできる。
【００１４】
本発明の他の観点は、撮影方法としての観点である。本発明の撮影方法は、ピストンと、ピストンを収容するシリンダと、シリンダ内に設けられる燃焼室と、を少なくとも有する内燃機関における燃料室内の状態を撮影する撮影方法において、ピストンの燃焼室に対向する外壁に設けられた複数の窓部のそれぞれを透視して燃焼室内を撮影する撮影ステップと、少なくとも２つの窓部のそれぞれにより撮影されて得た画像から燃焼室内の立体画像を生成する画像解析ステップと、を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、立体視撮影などを行う場合でもガラスの重量を増すことなく、ガラスの強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮影装置の全体構成図である。
【図２】図１の反射鏡の支持方法を示す図である。
【図３】図１の反射鏡の構成の一例を示す図である。
【図４】図１の撮影装置の可視化部の構成図である。
【図５】図１の撮影装置の立体視の撮影方法を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る撮影装置の立体視の撮影方法を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る撮影装置の立体視の撮影方法を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る可視化部の構成図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る撮影装置の立体視の撮影方法を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る撮影装置の図９とは異なる観察対象に対する立体視の撮影方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔はじめに〕
以下の本発明の実施の形態の説明において、図１〜図３に示す矢示Ｘ１方向を「前」、矢示Ｘ２方向を「後（後ろ）」、矢示Ｘ１方向および矢示Ｘ２方向の両方向に対し直交する方向となる矢示Ｚ１方向を「上」、矢示Ｚ２方向を「下」、矢示Ｚ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２の方向からなる平面に対して垂直であり紙面の手前の方向となる矢示Ｙ１方向を「右」、矢示Ｚ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２の方向からなる平面に対して垂直であり紙面の奥行き方向となる矢示Ｙ２方向を「左」とそれぞれ規定する。
【００１８】
（概要）
本発明の実施の形態の撮影装置１は、図１に示すように、燃焼室２５の内部で発生する現象を、可視化部２９を介して撮影部３によって撮影して観察するものである。ここで可視化部２９は、図４に示すように、複数の窓部２９ａ、２９ｂによって構成されることを特徴とする。このように窓部を複数設け、窓部２９ａ、２９ｂとして直径の小さいガラスを用いることにより、窓部２９ａ、２９ｂの厚みを厚くしなくても高圧に耐え得る可視化部２９が構成できる。これにより、窓部２９ａ、２９ｂの重さを軽量化でき、ピストン２６の重量を実際のエンジンにおけるものと同等にすることを容易にできる。また、撮影装置１は、燃焼室２５内を立体視できるように、２つのカメラ部３２ａ、３２ｂによって、視差を有する異なる角度から燃焼室２５内の観察対象を撮影するものである。立体視撮影を行う際にも２つの窓部２９ａ、２９ｂから行うようにするので、直径の大きな窓部を必要としない。
【００１９】
（構成）
撮影装置１の構成を、図１を参照しながら説明する。図１は、撮影装置１の全体構成を示す図である。図１に示すように、撮影装置１は、可視化エンジン２、カメラ部３、および画像解析部４（演算部４０および表示部４１）から主に構成される。なお、図１の可視化エンジン２の側断面図は、シリンダ２７の中心軸線である一点鎖線Ｍを含み、矢示Ｘ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の方向からなる平面で可視化エンジン２を切断した状態を示している。
【００２０】
可視化エンジン２は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであって、後述するように内部の燃焼状態を撮影できる構成を有している。可視化エンジン２は、インジェクタ２０、吸気マニホルド２１、吸気弁２２、排気マニホルド２３、排気弁２４、燃焼室２５、ピストン２６、シリンダ２７、コンロッド２８、および可視化部２９から構成される。インジェクタ２０、吸気マニホルド２１、吸気弁２２、排気マニホルド２３、および排気弁２４は、シリンダヘッドＨを構成する。シリンダヘッドＨは、シリンダ２７にボルト（不図示）などによって組み付けられている。
【００２１】
インジェクタ２０は、燃焼室２５内に高圧で燃料を噴射するものである。図１では、図示を省略してあるがインジェクタ２０の上方（Ｚ１方向）には、インジェクタ２０に燃料を供給するための配管がなされている。さらに、その配管の先には、不図示の燃料噴射システムが配置される。
【００２２】
吸気マニホルド２１は、吸入、圧縮、膨張（爆発）、排気の各工程を有する４サイクルエンジンである可視化エンジン２の吸入行程において、燃焼室内に空気を供給するための孔道である。
【００２３】
吸気弁２２は、可視化エンジン２の吸入行程において開放される弁であり、吸気マニホルド２１を介して燃焼室内に空気を供給するための弁である。
【００２４】
排気マニホルド２３は、可視化エンジン２の排気行程において、燃焼室内の排気ガスを排気するための孔道である。
【００２５】
排気弁２４は、可視化エンジン２の排気行程において開放される弁であり、吸気マニホルド２１を介して燃焼室内の排気ガスを排気するための弁である。
【００２６】
燃焼室２５は、可視化エンジン２の圧縮工程において、ピストン２６によって高圧高温に圧縮された空気が噴射された燃料と混合し、燃焼（爆発）する空間である。燃焼室２５内の上方（Ｚ１方向）の面には、インジェクタ２０、吸気弁２２、排気弁２４が配置されている。
【００２７】
ピストン２６は、吸気工程でシリンダ１７内を下方に移動し、圧縮工程でシリンダ１７内の上方に移動し、さらに、膨張行程でシリンダ１７内を下方に移動し、排気工程でシリンダ１７内の上方に移動して往復運動する。また、ピストン２６は、上方（Ｚ１方向）に可視化部２９を有し、下方（Ｚ２方向）にコンロッド２８を有する。コンロッド２８は、不図示のクランクシャフトに連結されている。さらに、ピストン２６は、一方（図１ではＸ１方向）の側壁の一部に切欠部２６ａが設けられ、内部に解析部３の反射鏡３０が設置されている。
【００２８】
シリンダ２７は、その内部をピストン２６が往復運動し、上方（Ｚ１方向）には、シリンダヘッドＨを有する。また、シリンダ２７は、ピストン２６と同様に、一方（図１ではＸ１方向）の側壁の一部に切欠部２７ａが設けられている。
【００２９】
可視化部２９は、ピストン２６の上部（Ｚ１方向）に備えられ、燃焼室２５の内部の様子を、ピストン２６の下部（Ｚ２方向）から観察するためのものである。詳細は、図４を参照して後述する。
【００３０】
撮影部３は、可視化エンジン２の燃焼室２５内の燃焼状態の様子を立体視撮影することができる。撮影部３は、それぞれ２系統の反射鏡３０ａ、３０ｂ、集光レンズ３１ａ、３１ｂ、およびカメラ部３２ａ、３２ｂから構成される。なお、図１では、反射鏡３０ａ、集光レンズ３１ａ、およびカメラ部３２ａからなる系統を実線で図示し、反射鏡３０ｂ、集光レンズ３１ｂ、およびカメラ部３２ｂからなる系統を破線で図示してある。
【００３１】
反射鏡３０ａ、３０ｂは、ピストン２６の内側に設けられている。ここで反射鏡３０ａ、３０ｂの支持方法を図２および図３を参照しながら説明する。図２は、反射鏡３０ａ、３０ｂの支持方法を示す図である。図２は、図１の可視化エンジン２の側断面図と同じものを示している。図２において、反射鏡３０ａ、３０ｂは、２枚が左右方向（Ｙ１、Ｙ２方向）に配置されている。反射鏡３０ａと反射鏡３０ｂとは、立体視撮影のために、光線の反射方向が異なるように配置されている。
【００３２】
反射鏡３０ａ、３０ｂの支持方法は、たとえば図２に示すように、ピストン２６の左方向（Ｙ２方向）の壁面に開けられた縦長の溝部５０を貫通する支持棒５１の一端によって支持されている。支持棒５１の他端は、溝部５０の裏面（Ｙ２方向）にあるシリンダ２７に内壁に取り付けられていてもよいし、シリンダ２７の壁面を貫通して外部の支持部材に取付けられていてもよい。溝部５０の縦方向（Ｚ１、Ｚ２方向）の長さは、ピストン２６の往復運動のストロークよりも長く、反射鏡３０ａ、３０ｂの支持棒５１は、ピストン２６の往復運動を妨げることなく、その位置が固定されるように設置されている。この支持棒５１によって、反射鏡３０ａ、３０ｂもピストン２６の往復運動を妨げることなく、その位置が固定されるように設置される。
【００３３】
図３は、反射鏡３ａ、３ｂの構成の一例を示す図である。反射鏡３０ａ、３０ｂの構成の一例としては、図３に示すように、１枚の反射鏡部材３０を中心部付近から折り目（破線）を付けて角度を変えるようにする。支持棒５１の一端は、反射鏡部材３０の側面または裏面に取り付けられている。
【００３４】
図１に戻り、集光レンズ３１ａ、３１ｂは、反射鏡３０ａ、３０ｂに写る画像をカメラ部３２ａ、３２ｂに入射させるために光線を屈折させるものである。なお、カメラ部３２ａ、３２ｂが集光レンズ３１ａ、３１ｂに相当するレンズを有する場合は、集光レンズ３１ａ、３１ｂは省略してよい。
【００３５】
カメラ部３２ａ、３２ｂは、高速度で静止画または動画の撮影が可能なカメラ装置である。カメラ部３２ａ、３２ｂは、いわゆるデジタルカメラであり、不図示の受光素子が受光した画像の色および強度に基づいて画像の色情報および強度情報を表すデジタル信号を生成して出力するものである。なお、１台のカメラ装置によって、立体視のための２つの異なる画像を同時に撮影可能なものであれば、この１台のカメラ装置を２つのカメラ部３２ａ、３２ｂと置き換えることができる。
【００３６】
画像解析部４は、演算部４０および表示部４１から構成される。演算部４０は、カメラ部３２ａ、３２ｂから出力されるデジタル信号である画像情報を入力して立体視のための画像解析処理を実行する。すなわち、演算部４０は、カメラ部３２ａ、３２ｂから出力される視差を有する２つの画像からいわゆる３Ｄ（スリーディー）画像を生成する。これによれば、観察者は、表示部４１に表示された画像を上下左右の任意の方向から立体的に観察することができる。なお、３Ｄ画像の生成方法については、周知技術であるので説明は省略する。
【００３７】
表示部４１は、液晶表示パネル、有機ＥＬ(エレクトロ ルミネッセンス)表示パネルなどであり、演算部４０による画像解析結果としての３Ｄ画像を表示画面上に表示させることができる。
【００３８】
（可視化部２９の構造）
次に、可視化部２９の構造について、図４を参照しながら説明する。図４に示す可視化部２９は、図１に示す可視化エンジン２のシリンダヘッドＨを取り外し、ピストン２６に取り付けられている可視化部２９を上方（Ｚ１方向）から見ている状態である。図４に示すように、可視化部２９は、２つの窓部２９ａ、２９ｂを有する。窓部２９ａ、２９ｂは、たとえば石英ガラスによって形成される。また、可視化部２９において、窓部２９ａ、２９ｂ以外の支持部材２９ｄは、ピストン２６を形成するアルミ合金などと同じ材質でよい。また、支持部材２９ｄへの窓部２９ａ、２９ｂの取付け方法は、たとえば支持部材２９ｄを上下方向（Ｚ１、Ｚ２方向）に分割できる２つの部材により構成し、この２つの部材により窓部２９ａ、２９ｂの部材の一部を挟み込むなどの方法が考えられる。なお、支持部材２９ｄを構成する２つの部材同士は、溶接またはネジ留めなどで接合すればよい。
【００３９】
図３において、窓部２９ａ、２９ｂの周囲の破線の円は、窓部２９ａ、２９ｂの部材の一部が支持部材２９ｄによって挟み込まれている部分を示す。また、ピストン２６への支持部材２９ｄの取付け方法も、たとえばピストン２６の上部を上下方向（Ｚ１、Ｚ２方向）に分割できる２つの部材により構成し、この２つの部材により支持部材２９ｄの一部を挟み込むなどの方法が考えられる。なお、ピストン２６を構成する２つの部材同士は、溶接などで接合すればよい。図４において、支持部材２９ｄの周囲の破線の円は、支持部材２９ｄの一部がピストン２６によって挟み込まれている部分を示す。
【００４０】
（立体視撮影について）
次に、撮影装置１の立体視撮影の詳細について図５を参照しながら説明する。図５は、撮影装置１の立体視の撮影方法を示す図である。図５に示すように、燃焼室２５内には、インジェクタ２０から燃料６０が霧状に噴射されている。図５では、燃焼室２５内の観察対象６１を立体視撮影する構成を示している。観察対象６１は、たとえばインジェクタ２０から霧状に噴射される燃料６０の一部分である。
【００４１】
観察対象６１を立体視撮影するためには、１つの観察対象６１を、視差を有する異なる角度から撮影することが必要である。図５の例では、可視化部２９の窓部２９ａ→反射鏡３０ａ→カメラ部３２ａからなる第一の撮影系統と、可視化部２９の窓部２９ｂ→反射鏡３０ｂ→カメラ部３２ｂからなる第二の撮影系統とを有する。これらの２つの撮影系統により、１つの観察対象６１を、視差を有する異なる角度から撮影することができる。
【００４２】
（効果について）
以上説明したように、ピストン２６の燃焼室２５に対向する外壁に窓部２９ａ、２９ｂを有する可視化部２９と、窓部２９ａ、２９ｂのそれぞれを透視して燃焼室２５内を撮影する撮影部３と、窓部２９ａ、２９ｂのそれぞれにより撮影されて得た画像から燃焼室２５内の立体画像を生成する画像解析部４と、を有するので、窓部２９ａ、２９ｂを構成するガラスの重量を増すことなく、ガラスの強度を確保することができる。
【００４３】
すなわち、前述したように、ガラスの直径が大きければ大きいほど、強度を増すためには、厚みを増す必要が生じる。よって、厚みを増すことなく高い圧力に耐え得るガラスを実現する場合、直径が小さいガラスの方が有利になる。従来は、可視化部２９の全面がガラスであることを鑑みると、窓部を複数にすることによって個々の窓部２９ａ、２９ｂの直径は、従来と比べて半分以下にすることができる。よって、従来と比べてガラスの厚さを薄くしても従来と同じ圧力に耐えることができる窓部２９ａ、２９ｂを実現できる。
【００４４】
これによれば、ピストン２６の重量に対する窓部２９ａ、２９ｂを構成するガラスの重量の割合を小さくできる。よって、ピストン２６を設計製造する際に、窓部２９ａ、２９ｂを構成するガラスの重量に対する配慮を省略できるので、所望の重量のピストン２６を容易に設計製造することができる。
【００４５】
また、視差の異なる２つの角度からの撮影が必要な立体視撮影に際しても、直径の小さい２つの窓部２９ａ、２９ｂを透視して行えるので、窓部２９ａ、２９ｂの厚みを小さくしてガラスの重量を小さく抑えることができる。
【００４６】
〔本発明の第２の実施の形態に係る撮影装置１Ａについて〕
本発明の第２の実施の形態に係る撮影装置１Ａについて、図６を参照しながら説明する。図６は、撮影装置１Ａの立体視の撮影方法を示す図である。撮影装置１Ａは、撮影装置１が有する反射鏡３０ａ、３０ｂを有さずに、光ファイバ３１ａ、３１ｂを有する。光ファイバ３１ａ、３１ｂの光線の入射端の取り付け位置は、撮影装置１における反射鏡３０ａ、３０ｂの反射面の位置に対応する位置とする。また、光ファイバ３１ａ、３１ｂの光線の出射端の取り付け位置は、撮影装置１におけるカメラ部３２ａ、３２ｂのレンズの前の位置であり、光ファイバ３１ａ、３１ｂからの出射光がカメラ部３２ａ、３２ｂのレンズに入射される位置とする。
【００４７】
撮影装置１Ａによれば、光ファイバ３１ａ、３１ｂの入射端の取り付け位置について正確に行っておけば、光ファイバ３１ａ、３１ｂの出射端の位置およびカメラ部３２ａ、３２ｂの取り付け位置については、光ファイバ３１ａ、３１ｂの長さが許す範囲で任意に設定することができる。これによれば、カメラ部３２ａ、３２ｂの取り付け位置が自由であるため、撮影装置１の設置が容易である。
【００４８】
また、第１の実施の形態のように、反射鏡３０ａ、３０ｂとカメラ部３２ａ、３２ｂとの間に比較的長い空間距離が介在する環境では、反射鏡３０ａ、３０ｂから反射した光線がカメラ部３２ａ、３２ｂのレンズに入射するように、光軸を合わせることが難しい。これに対し、光ファイバ３１ａ、３１ｂとカメラ部３２ａ、３２ｂとの間の空間距離は、きわめて短くできるので、光軸合わせは不必要であり、これによっても撮影装置１の設置が容易である。また、レンズを介さずカメラ部３２ａ、３２ｂに直接、光ファイバ３１ａ、３１ｂの出射端が収容されるようなカメラ装置を採用することもできる。これによれば光ファイバ３１ａ、３１ｂの出射端における光軸合わせは全く不要である。
【００４９】
〔本発明の第３の実施の形態に係る撮影装置１Ｂについて〕
本発明の第３の実施の形態に係る撮影装置１Ｂについて、図７を参照しながら説明する。図７は、撮影装置１Ｂの立体視の撮影方法を示す図である。撮影装置１Ｂは、撮影装置１が有する反射鏡３０ａ、３０ｂあるいは撮影装置１Ａが有する光ファイバ３１ａ、３１ｂを有さずに、直接的に観察対象６１を撮影する小型のカメラ部３３ａ、３３ｂを有する。カメラ部３３ａ、３３ｂの取り付け位置は、撮影装置１における反射鏡３０ａ、３０ｂの反射面あるいは撮影装置１Ａにおける光ファイバ３１ａ、３１ｂの光線の入射端の位置に対応する位置とする。カメラ部３３ａ、３３ｂの大きさは、反射鏡３０ａ、３０ｂまたは光ファイバ３１ａ、３１ｂの入射端と置き換えることができる程度の大きさである。
【００５０】
撮影装置１Ｂによれば、カメラ部３３ａ、３３ｂがピストン２６内に収まるため、撮影装置１の小型化および構成の簡略化を図ることができる。また、反射鏡３０ａ、３０ｂあるいは光ファイバ３１ａ、３１ｂが不要であり、これらを取り付けるためのピストン２６の周囲の設備を省略可能であり、撮影装置１のコストを低く抑えることができる。
【００５１】
〔本発明の第４の実施の形態に係る撮影装置１Ｃについて〕
本発明の第４の実施の形態に係る撮影装置１Ｃについて、図８〜図１０を参照しながら説明する。図８は、撮影装置１Ｃの可視化部２９Ａの構成図である。図９は、撮影装置１Ｃの立体視の撮影方法を示す図である。図１０は、撮影装置１Ｃの図９とは異なる観察対象６２に対する立体視の撮影方法を示す図である。撮影装置１Ｃの可視化部２９Ａは、３つの窓部２９Ａａ、２９Ａｂ、２９Ａｃを有する。
【００５２】
図９に示すように、観察対象６１を、窓部２９Ａｂおよび２９Ａｃを透視してカメラ部３３ａおよび３３ｂにより撮影した場合、第１〜第３の実施の形態と同様である。ここで、図１０に示すように、他の観察対象６２の立体視撮影を行いたい場合、窓部２９Ａａおよび２９Ａｂを透視して観察対象６２をカメラ部３３ｃおよび３３ｄにより撮影することができる。このように、撮影装置１Ｃによれば、燃焼室２５内の複数の観察対象６１、６２を立体視撮影することができる。
【００５３】
〔その他の実施の形態について〕
上述した実施の形態は、その要旨を逸脱しない限りにおいて、様々に変更可能である。
【００５４】
上述の第４の実施の形態では、３つの窓部２９Ａａ、２９Ａｂ、２９Ａｃを例示したが、窓部の数は、４つ以上とするなど、様々に変更してよい。たとえば、窓部の数は、観察対象となる燃焼室２５内の最大圧力に応じて増減したり、あるいは、観察対象の個数などに応じて増減するなど、様々に設定が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１…撮影装置、２…可視化エンジン、３…撮影部、４…画像解析部、２５…燃焼室、２６…ピストン、２７…シリンダ、２９…可視化部、２９ａ、２９Ａａ、２９ｂ、２９Ａｂ、２９ｃ…窓部、３０ａ、３０ｂ…反射鏡、３１ａ、３１ｂ…光ファイバ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ…カメラ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置および撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、内燃機関の研究開発に際し、内燃機関の燃焼室内における燃料の燃焼状態を撮影することが行われている。特許文献１の燃焼室内観察装置は、燃焼室と対向するピストンの外壁を石英などのガラスで構成し、このガラスを透視して燃焼室内の様子を観察している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４２１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、燃焼室と対向するピストンの外壁をガラスで構成する場合、燃料が燃焼（爆発）する際の燃焼室内の高い圧力を１枚のガラスで支えるため、ガラスの強度は相応に高いものとする必要がある。このとき、観察をし易くするために、ガラスの直径については、可能な限り大きくすることが好ましく、ガラスの厚みを増すことによって、強度を確保することになる。
【０００５】
しかしながら、ガラスの厚みを増すことによって、ガラスの重量も増すことになる。たとえば石英ガラスは、比重が２以上（たとえば２．１９）もあり、ガラスの厚みが増えることによる重量増加は大きい。
【０００６】
一方、内燃機関の研究開発のためには、実際に使用する状態に可能な限り近い状態で、内燃機関を動作させることが重要である。これに対し、ガラスの重量によって、実際の内燃機関が有するピストンよりも重量が大きくなる場合があり、好ましくない。
【０００７】
さらに、観察を立体的に行うために、燃焼室内を立体視したいという要望がある。このような立体視撮影では、燃焼室内の１つの観察対象を、視差を有する異なる角度から２箇所で撮影する必要がある。この場合、観察対象が狭い範囲であったとしても、視差を有する異なる角度から２箇所で撮影するためには、ガラスの直径は、観察対象よりも充分に大きい直径にする必要がある。このためガラスの直径は、小さくできない。
【０００８】
たとえば、直径がＡφであるガラスと直径がＢ（＜Ａ）φであるガラスとを比べると、直径がＡφであるガラスは、対向する外周部分間の距離が長くなる。ガラスの中央部付近にかかる圧力は、ガラスの周辺部分で支えているので、ガラス面に圧力を加えた場合、直径Ａφのガラスの方が直径Ｂφのガラスよりも圧力を支える際の力のモーメントが大きくなり、撓み量が大きくなる。ここで、双方のガラスの撓み量を同じにしようとすれば、直径がＡφであるガラスの厚みを、直径がＢφであるガラスの厚みよりも増やす必要がある。このように、ガラスの直径が大きければ大きいほど、ガラスの中央部付近にかかる圧力を支える力のモーメントが大きくなるので、強度を増すためには、厚みを増す必要が生じる。これにより、前述したガラスの重量によって、実際の内燃機関が有するピストンよりも重量が大きくなる問題が顕著化する。
【０００９】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、立体視撮影などを行う場合でもガラスの重量を増すことなく、ガラスの強度を確保することができる撮影装置および撮影方法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】
【００１０】
本発明のひとつの観点は、撮影装置としての観点である。本発明の撮影装置は、ピストンと、ピストンを収容するシリンダと、シリンダ内に設けられる燃焼室と、を少なくとも有する内燃機関における燃料室内の状態を撮影する撮影装置において、ピストンの燃焼室に対向する外壁に複数の窓部を有する可視化部と、複数の窓部のそれぞれを透視して燃焼室内を撮影する撮影部と、少なくとも２つの窓部のそれぞれにより撮影されて得た画像から燃焼室内の立体画像を生成する画像解析部と、を有するものである。
【００１１】
たとえば撮影部は、観察対象の同一部位を異なる窓部から映し出す２枚の反射鏡を有するようにできる。
【００１２】
あるいは、撮影部は、観察対象の同一部位を異なる窓部から映し出す２本の光ファイバを有するようにできる。
【００１３】
もしくは、撮影部は、観察対象の同一部位を異なる窓部から映し出す２台のカメラを有するようにできる。
【００１４】
本発明の他の観点は、撮影方法としての観点である。本発明の撮影方法は、ピストンと、ピストンを収容するシリンダと、シリンダ内に設けられる燃焼室と、を少なくとも有する内燃機関における燃料室内の状態を撮影する撮影方法において、ピストンの燃焼室に対向する外壁に設けられた複数の窓部のそれぞれを透視して燃焼室内を撮影する撮影ステップと、少なくとも２つの窓部のそれぞれにより撮影されて得た画像から燃焼室内の立体画像を生成する画像解析ステップと、を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、立体視撮影などを行う場合でもガラスの重量を増すことなく、ガラスの強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮影装置の全体構成図である。
【図２】図１の反射鏡の支持方法を示す図である。
【図３】図１の反射鏡の構成の一例を示す図である。
【図４】図１の撮影装置の可視化部の構成図である。
【図５】図１の撮影装置の立体視の撮影方法を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る撮影装置の立体視の撮影方法を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る撮影装置の立体視の撮影方法を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る可視化部の構成図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る撮影装置の立体視の撮影方法を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る撮影装置の図９とは異なる観察対象に対する立体視の撮影方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔はじめに〕
以下の本発明の実施の形態の説明において、図１〜図３に示す矢示Ｘ１方向を「前」、矢示Ｘ２方向を「後（後ろ）」、矢示Ｘ１方向および矢示Ｘ２方向の両方向に対し直交する方向となる矢示Ｚ１方向を「上」、矢示Ｚ２方向を「下」、矢示Ｚ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２の方向からなる平面に対して垂直であり紙面の手前の方向となる矢示Ｙ１方向を「右」、矢示Ｚ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２の方向からなる平面に対して垂直であり紙面の奥行き方向となる矢示Ｙ２方向を「左」とそれぞれ規定する。
【００１８】
（概要）
本発明の実施の形態の撮影装置１は、図１に示すように、燃焼室２５の内部で発生する現象を、可視化部２９を介して撮影部３によって撮影して観察するものである。ここで可視化部２９は、図４に示すように、複数の窓部２９ａ、２９ｂによって構成されることを特徴とする。このように窓部を複数設け、窓部２９ａ、２９ｂとして直径の小さいガラスを用いることにより、窓部２９ａ、２９ｂの厚みを厚くしなくても高圧に耐え得る可視化部２９が構成できる。これにより、窓部２９ａ、２９ｂの重さを軽量化でき、ピストン２６の重量を実際のエンジンにおけるものと同等にすることを容易にできる。また、撮影装置１は、燃焼室２５内を立体視できるように、２つのカメラ部３２ａ、３２ｂによって、視差を有する異なる角度から燃焼室２５内の観察対象を撮影するものである。立体視撮影を行う際にも２つの窓部２９ａ、２９ｂから行うようにするので、直径の大きな窓部を必要としない。
【００１９】
（構成）
撮影装置１の構成を、図１を参照しながら説明する。図１は、撮影装置１の全体構成を示す図である。図１に示すように、撮影装置１は、可視化エンジン２、カメラ部３、および画像解析部４（演算部４０および表示部４１）から主に構成される。なお、図１の可視化エンジン２の側断面図は、シリンダ２７の中心軸線である一点鎖線Ｍを含み、矢示Ｘ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の方向からなる平面で可視化エンジン２を切断した状態を示している。
【００２０】
可視化エンジン２は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであって、後述するように内部の燃焼状態を撮影できる構成を有している。可視化エンジン２は、インジェクタ２０、吸気マニホルド２１、吸気弁２２、排気マニホルド２３、排気弁２４、燃焼室２５、ピストン２６、シリンダ２７、コンロッド２８、および可視化部２９から構成される。インジェクタ２０、吸気マニホルド２１、吸気弁２２、排気マニホルド２３、および排気弁２４は、シリンダヘッドＨを構成する。シリンダヘッドＨは、シリンダ２７にボルト（不図示）などによって組み付けられている。
【００２１】
インジェクタ２０は、燃焼室２５内に高圧で燃料を噴射するものである。図１では、図示を省略してあるがインジェクタ２０の上方（Ｚ１方向）には、インジェクタ２０に燃料を供給するための配管がなされている。さらに、その配管の先には、不図示の燃料噴射システムが配置される。
【００２２】
吸気マニホルド２１は、吸入、圧縮、膨張（爆発）、排気の各工程を有する４サイクルエンジンである可視化エンジン２の吸入行程において、燃焼室内に空気を供給するための孔道である。
【００２３】
吸気弁２２は、可視化エンジン２の吸入行程において開放される弁であり、吸気マニホルド２１を介して燃焼室内に空気を供給するための弁である。
【００２４】
排気マニホルド２３は、可視化エンジン２の排気行程において、燃焼室内の排気ガスを排気するための孔道である。
【００２５】
排気弁２４は、可視化エンジン２の排気行程において開放される弁であり、吸気マニホルド２１を介して燃焼室内の排気ガスを排気するための弁である。
【００２６】
燃焼室２５は、可視化エンジン２の圧縮工程において、ピストン２６によって高圧高温に圧縮された空気が噴射された燃料と混合し、燃焼（爆発）する空間である。燃焼室２５内の上方（Ｚ１方向）の面には、インジェクタ２０、吸気弁２２、排気弁２４が配置されている。
【００２７】
ピストン２６は、吸気工程でシリンダ１７内を下方に移動し、圧縮工程でシリンダ１７内の上方に移動し、さらに、膨張行程でシリンダ１７内を下方に移動し、排気工程でシリンダ１７内の上方に移動して往復運動する。また、ピストン２６は、上方（Ｚ１方向）に可視化部２９を有し、下方（Ｚ２方向）にコンロッド２８を有する。コンロッド２８は、不図示のクランクシャフトに連結されている。さらに、ピストン２６は、一方（図１ではＸ１方向）の側壁の一部に切欠部２６ａが設けられ、内部に解析部３の反射鏡３０が設置されている。
【００２８】
シリンダ２７は、その内部をピストン２６が往復運動し、上方（Ｚ１方向）には、シリンダヘッドＨを有する。また、シリンダ２７は、ピストン２６と同様に、一方（図１ではＸ１方向）の側壁の一部に切欠部２７ａが設けられている。
【００２９】
可視化部２９は、ピストン２６の上部（Ｚ１方向）に備えられ、燃焼室２５の内部の様子を、ピストン２６の下部（Ｚ２方向）から観察するためのものである。詳細は、図４を参照して後述する。
【００３０】
撮影部３は、可視化エンジン２の燃焼室２５内の燃焼状態の様子を立体視撮影することができる。撮影部３は、それぞれ２系統の反射鏡３０ａ、３０ｂ、集光レンズ３１ａ、３１ｂ、およびカメラ部３２ａ、３２ｂから構成される。なお、図１では、反射鏡３０ａ、集光レンズ３１ａ、およびカメラ部３２ａからなる系統を実線で図示し、反射鏡３０ｂ、集光レンズ３１ｂ、およびカメラ部３２ｂからなる系統を破線で図示してある。
【００３１】
反射鏡３０ａ、３０ｂは、ピストン２６の内側に設けられている。ここで反射鏡３０ａ、３０ｂの支持方法を図２および図３を参照しながら説明する。図２は、反射鏡３０ａ、３０ｂの支持方法を示す図である。図２は、図１の可視化エンジン２の側断面図と同じものを示している。図２において、反射鏡３０ａ、３０ｂは、２枚が左右方向（Ｙ１、Ｙ２方向）に配置されている。反射鏡３０ａと反射鏡３０ｂとは、立体視撮影のために、光線の反射方向が異なるように配置されている。
【００３２】
反射鏡３０ａ、３０ｂの支持方法は、たとえば図２に示すように、ピストン２６の左方向（Ｙ２方向）の壁面に開けられた縦長の溝部５０を貫通する支持棒５１の一端によって支持されている。支持棒５１の他端は、溝部５０の裏面（Ｙ２方向）にあるシリンダ２７に内壁に取り付けられていてもよいし、シリンダ２７の壁面を貫通して外部の支持部材に取付けられていてもよい。溝部５０の縦方向（Ｚ１、Ｚ２方向）の長さは、ピストン２６の往復運動のストロークよりも長く、反射鏡３０ａ、３０ｂの支持棒５１は、ピストン２６の往復運動を妨げることなく、その位置が固定されるように設置されている。この支持棒５１によって、反射鏡３０ａ、３０ｂもピストン２６の往復運動を妨げることなく、その位置が固定されるように設置される。
【００３３】
図３は、反射鏡３ａ、３ｂの構成の一例を示す図である。反射鏡３０ａ、３０ｂの構成の一例としては、図３に示すように、１枚の反射鏡部材３０を中心部付近から折り目（破線）を付けて角度を変えるようにする。支持棒５１の一端は、反射鏡部材３０の側面または裏面に取り付けられている。
【００３４】
図１に戻り、集光レンズ３１ａ、３１ｂは、反射鏡３０ａ、３０ｂに写る画像をカメラ部３２ａ、３２ｂに入射させるために光線を屈折させるものである。なお、カメラ部３２ａ、３２ｂが集光レンズ３１ａ、３１ｂに相当するレンズを有する場合は、集光レンズ３１ａ、３１ｂは省略してよい。
【００３５】
カメラ部３２ａ、３２ｂは、高速度で静止画または動画の撮影が可能なカメラ装置である。カメラ部３２ａ、３２ｂは、いわゆるデジタルカメラであり、不図示の受光素子が受光した画像の色および強度に基づいて画像の色情報および強度情報を表すデジタル信号を生成して出力するものである。なお、１台のカメラ装置によって、立体視のための２つの異なる画像を同時に撮影可能なものであれば、この１台のカメラ装置を２つのカメラ部３２ａ、３２ｂと置き換えることができる。
【００３６】
画像解析部４は、演算部４０および表示部４１から構成される。演算部４０は、カメラ部３２ａ、３２ｂから出力されるデジタル信号である画像情報を入力して立体視のための画像解析処理を実行する。すなわち、演算部４０は、カメラ部３２ａ、３２ｂから出力される視差を有する２つの画像からいわゆる３Ｄ（スリーディー）画像を生成する。これによれば、観察者は、表示部４１に表示された画像を上下左右の任意の方向から立体的に観察することができる。なお、３Ｄ画像の生成方法については、周知技術であるので説明は省略する。
【００３７】
表示部４１は、液晶表示パネル、有機ＥＬ(エレクトロ ルミネッセンス)表示パネルなどであり、演算部４０による画像解析結果としての３Ｄ画像を表示画面上に表示させることができる。
【００３８】
（可視化部２９の構造）
次に、可視化部２９の構造について、図４を参照しながら説明する。図４に示す可視化部２９は、図１に示す可視化エンジン２のシリンダヘッドＨを取り外し、ピストン２６に取り付けられている可視化部２９を上方（Ｚ１方向）から見ている状態である。図４に示すように、可視化部２９は、２つの窓部２９ａ、２９ｂを有する。窓部２９ａ、２９ｂは、たとえば石英ガラスによって形成される。また、可視化部２９において、窓部２９ａ、２９ｂ以外の支持部材２９ｄは、ピストン２６を形成するアルミ合金などと同じ材質でよい。また、支持部材２９ｄへの窓部２９ａ、２９ｂの取付け方法は、たとえば支持部材２９ｄを上下方向（Ｚ１、Ｚ２方向）に分割できる２つの部材により構成し、この２つの部材により窓部２９ａ、２９ｂの部材の一部を挟み込むなどの方法が考えられる。なお、支持部材２９ｄを構成する２つの部材同士は、溶接またはネジ留めなどで接合すればよい。
【００３９】
図３において、窓部２９ａ、２９ｂの周囲の破線の円は、窓部２９ａ、２９ｂの部材の一部が支持部材２９ｄによって挟み込まれている部分を示す。また、ピストン２６への支持部材２９ｄの取付け方法も、たとえばピストン２６の上部を上下方向（Ｚ１、Ｚ２方向）に分割できる２つの部材により構成し、この２つの部材により支持部材２９ｄの一部を挟み込むなどの方法が考えられる。なお、ピストン２６を構成する２つの部材同士は、溶接などで接合すればよい。図４において、支持部材２９ｄの周囲の破線の円は、支持部材２９ｄの一部がピストン２６によって挟み込まれている部分を示す。
【００４０】
（立体視撮影について）
次に、撮影装置１の立体視撮影の詳細について図５を参照しながら説明する。図５は、撮影装置１の立体視の撮影方法を示す図である。図５に示すように、燃焼室２５内には、インジェクタ２０から燃料６０が霧状に噴射されている。図５では、燃焼室２５内の観察対象６１を立体視撮影する構成を示している。観察対象６１は、たとえばインジェクタ２０から霧状に噴射される燃料６０の一部分である。
【００４１】
観察対象６１を立体視撮影するためには、１つの観察対象６１を、視差を有する異なる角度から撮影することが必要である。図５の例では、可視化部２９の窓部２９ａ→反射鏡３０ａ→カメラ部３２ａからなる第一の撮影系統と、可視化部２９の窓部２９ｂ→反射鏡３０ｂ→カメラ部３２ｂからなる第二の撮影系統とを有する。これらの２つの撮影系統により、１つの観察対象６１を、視差を有する異なる角度から撮影することができる。
【００４２】
（効果について）
以上説明したように、ピストン２６の燃焼室２５に対向する外壁に窓部２９ａ、２９ｂを有する可視化部２９と、窓部２９ａ、２９ｂのそれぞれを透視して燃焼室２５内を撮影する撮影部３と、窓部２９ａ、２９ｂのそれぞれにより撮影されて得た画像から燃焼室２５内の立体画像を生成する画像解析部４と、を有するので、窓部２９ａ、２９ｂを構成するガラスの重量を増すことなく、ガラスの強度を確保することができる。
【００４３】
すなわち、前述したように、ガラスの直径が大きければ大きいほど、強度を増すためには、厚みを増す必要が生じる。よって、厚みを増すことなく高い圧力に耐え得るガラスを実現する場合、直径が小さいガラスの方が有利になる。従来は、可視化部２９の全面がガラスであることを鑑みると、窓部を複数にすることによって個々の窓部２９ａ、２９ｂの直径は、従来と比べて半分以下にすることができる。よって、従来と比べてガラスの厚さを薄くしても従来と同じ圧力に耐えることができる窓部２９ａ、２９ｂを実現できる。
【００４４】
これによれば、ピストン２６の重量に対する窓部２９ａ、２９ｂを構成するガラスの重量の割合を小さくできる。よって、ピストン２６を設計製造する際に、窓部２９ａ、２９ｂを構成するガラスの重量に対する配慮を省略できるので、所望の重量のピストン２６を容易に設計製造することができる。
【００４５】
また、視差の異なる２つの角度からの撮影が必要な立体視撮影に際しても、直径の小さい２つの窓部２９ａ、２９ｂを透視して行えるので、窓部２９ａ、２９ｂの厚みを小さくしてガラスの重量を小さく抑えることができる。
【００４６】
〔本発明の第２の実施の形態に係る撮影装置１Ａについて〕
本発明の第２の実施の形態に係る撮影装置１Ａについて、図６を参照しながら説明する。図６は、撮影装置１Ａの立体視の撮影方法を示す図である。撮影装置１Ａは、撮影装置１が有する反射鏡３０ａ、３０ｂを有さずに、光ファイバ３１ａ、３１ｂを有する。光ファイバ３１ａ、３１ｂの光線の入射端の取り付け位置は、撮影装置１における反射鏡３０ａ、３０ｂの反射面の位置に対応する位置とする。また、光ファイバ３１ａ、３１ｂの光線の出射端の取り付け位置は、撮影装置１におけるカメラ部３２ａ、３２ｂのレンズの前の位置であり、光ファイバ３１ａ、３１ｂからの出射光がカメラ部３２ａ、３２ｂのレンズに入射される位置とする。
【００４７】
撮影装置１Ａによれば、光ファイバ３１ａ、３１ｂの入射端の取り付け位置について正確に行っておけば、光ファイバ３１ａ、３１ｂの出射端の位置およびカメラ部３２ａ、３２ｂの取り付け位置については、光ファイバ３１ａ、３１ｂの長さが許す範囲で任意に設定することができる。これによれば、カメラ部３２ａ、３２ｂの取り付け位置が自由であるため、撮影装置１の設置が容易である。
【００４８】
また、第１の実施の形態のように、反射鏡３０ａ、３０ｂとカメラ部３２ａ、３２ｂとの間に比較的長い空間距離が介在する環境では、反射鏡３０ａ、３０ｂから反射した光線がカメラ部３２ａ、３２ｂのレンズに入射するように、光軸を合わせることが難しい。これに対し、光ファイバ３１ａ、３１ｂとカメラ部３２ａ、３２ｂとの間の空間距離は、きわめて短くできるので、光軸合わせは不必要であり、これによっても撮影装置１の設置が容易である。また、レンズを介さずカメラ部３２ａ、３２ｂに直接、光ファイバ３１ａ、３１ｂの出射端が収容されるようなカメラ装置を採用することもできる。これによれば光ファイバ３１ａ、３１ｂの出射端における光軸合わせは全く不要である。
【００４９】
〔本発明の第３の実施の形態に係る撮影装置１Ｂについて〕
本発明の第３の実施の形態に係る撮影装置１Ｂについて、図７を参照しながら説明する。図７は、撮影装置１Ｂの立体視の撮影方法を示す図である。撮影装置１Ｂは、撮影装置１が有する反射鏡３０ａ、３０ｂあるいは撮影装置１Ａが有する光ファイバ３１ａ、３１ｂを有さずに、直接的に観察対象６１を撮影する小型のカメラ部３３ａ、３３ｂを有する。カメラ部３３ａ、３３ｂの取り付け位置は、撮影装置１における反射鏡３０ａ、３０ｂの反射面あるいは撮影装置１Ａにおける光ファイバ３１ａ、３１ｂの光線の入射端の位置に対応する位置とする。カメラ部３３ａ、３３ｂの大きさは、反射鏡３０ａ、３０ｂまたは光ファイバ３１ａ、３１ｂの入射端と置き換えることができる程度の大きさである。
【００５０】
撮影装置１Ｂによれば、カメラ部３３ａ、３３ｂがピストン２６内に収まるため、撮影装置１の小型化および構成の簡略化を図ることができる。また、反射鏡３０ａ、３０ｂあるいは光ファイバ３１ａ、３１ｂが不要であり、これらを取り付けるためのピストン２６の周囲の設備を省略可能であり、撮影装置１のコストを低く抑えることができる。
【００５１】
〔本発明の第４の実施の形態に係る撮影装置１Ｃについて〕
本発明の第４の実施の形態に係る撮影装置１Ｃについて、図８〜図１０を参照しながら説明する。図８は、撮影装置１Ｃの可視化部２９Ａの構成図である。図９は、撮影装置１Ｃの立体視の撮影方法を示す図である。図１０は、撮影装置１Ｃの図９とは異なる観察対象６２に対する立体視の撮影方法を示す図である。撮影装置１Ｃの可視化部２９Ａは、３つの窓部２９Ａａ、２９Ａｂ、２９Ａｃを有する。
【００５２】
図９に示すように、観察対象６１を、窓部２９Ａｂおよび２９Ａｃを透視してカメラ部３３ａおよび３３ｂにより撮影した場合、第１〜第３の実施の形態と同様である。ここで、図１０に示すように、他の観察対象６２の立体視撮影を行いたい場合、窓部２９Ａａおよび２９Ａｂを透視して観察対象６２をカメラ部３３ｃおよび３３ｄにより撮影することができる。このように、撮影装置１Ｃによれば、燃焼室２５内の複数の観察対象６１、６２を立体視撮影することができる。
【００５３】
〔その他の実施の形態について〕
上述した実施の形態は、その要旨を逸脱しない限りにおいて、様々に変更可能である。
【００５４】
上述の第４の実施の形態では、３つの窓部２９Ａａ、２９Ａｂ、２９Ａｃを例示したが、窓部の数は、４つ以上とするなど、様々に変更してよい。たとえば、窓部の数は、観察対象となる燃焼室２５内の最大圧力に応じて増減したり、あるいは、観察対象の個数などに応じて増減するなど、様々に設定が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１…撮影装置、２…可視化エンジン、３…撮影部、４…画像解析部、２５…燃焼室、２６…ピストン、２７…シリンダ、２９…可視化部、２９ａ、２９Ａａ、２９ｂ、２９Ａｂ、２９ｃ…窓部、３０ａ、３０ｂ…反射鏡、３１ａ、３１ｂ…光ファイバ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ…カメラ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記シリンダ内に設けられる燃焼室と、を少なくとも有する内燃機関における前記燃料室内の状態を撮影する撮影装置において、
前記ピストンの前記燃焼室に対向する外壁に複数の窓部を有する可視化部と、
前記複数の窓部のそれぞれを透視して前記燃焼室内を撮影する撮影部と、
少なくとも２つの前記窓部のそれぞれにより撮影されて得た画像から前記燃焼室内の立体画像を生成する画像解析部と、
を有する、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮影装置であって、
前記撮影部は、観察対象の同一部位を異なる前記窓部から映し出す２枚の反射鏡を有する、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項３】
請求項１記載の撮影装置であって、
前記撮影部は、観察対象の同一部位を異なる前記窓部から映し出す２本の光ファイバを有する、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項４】
請求項１記載の撮影装置であって、
前記撮影部は、観察対象の同一部位を異なる前記窓部から映し出す２台のカメラを有する、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項５】
ピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記シリンダ内に設けられる燃焼室と、を少なくとも有する内燃機関における前記燃料室内の状態を撮影する撮影方法において、
前記ピストンの前記燃焼室に対向する外壁に設けられた複数の窓部のそれぞれを透視して前記燃焼室内を撮影する撮影ステップと、
少なくとも２つの前記窓部のそれぞれにより撮影されて得た画像から前記燃焼室内の立体画像を生成する画像解析ステップと、
を有する、
ことを特徴とする撮影方法。
【請求項１】
ピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記シリンダ内に設けられる燃焼室と、を少なくとも有する内燃機関における前記燃料室内の状態を撮影する撮影装置において、
前記ピストンの前記燃焼室に対向する外壁に複数の窓部を有する可視化部と、
前記複数の窓部のそれぞれを透視して前記燃焼室内を撮影する撮影部と、
少なくとも２つの前記窓部のそれぞれにより撮影されて得た画像から前記燃焼室内の立体画像を生成する画像解析部と、
を有する、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮影装置であって、
前記撮影部は、観察対象の同一部位を異なる前記窓部から映し出す２枚の反射鏡を有する、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項３】
請求項１記載の撮影装置であって、
前記撮影部は、観察対象の同一部位を異なる前記窓部から映し出す２本の光ファイバを有する、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項４】
請求項１記載の撮影装置であって、
前記撮影部は、観察対象の同一部位を異なる前記窓部から映し出す２台のカメラを有する、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項５】
ピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記シリンダ内に設けられる燃焼室と、を少なくとも有する内燃機関における前記燃料室内の状態を撮影する撮影方法において、
前記ピストンの前記燃焼室に対向する外壁に設けられた複数の窓部のそれぞれを透視して前記燃焼室内を撮影する撮影ステップと、
少なくとも２つの前記窓部のそれぞれにより撮影されて得た画像から前記燃焼室内の立体画像を生成する画像解析ステップと、
を有する、
ことを特徴とする撮影方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６１２３６（Ｐ２０１３−６１２３６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９７８８（Ｐ２０１１−１９９７８８）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]