撮影装置および撮影方法
【課題】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、２９ｃを有する可視化部２９と、複数の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、複数の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃのいずれからも撮影不可能な燃焼室２５内の一部の領域の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、２９ｃを有する可視化部２９と、複数の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、複数の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃのいずれからも撮影不可能な燃焼室２５内の一部の領域の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】
すなわち、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。これにより、同じ圧力を加えた場合、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、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、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】
【０００９】
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、複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を生成する画像解析部と、を有するものである。
【００１０】
たとえば画像解析部は、燃焼状態の画像がインジェクタを中心とする点対称の画像であると仮定して複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を他の領域の画像から推測して生成することができる。
【００１１】
あるいは、画像解析部は、複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を、窓部の位置が変更されて撮影された他の画像から生成することができる。
【００１２】
もしくは、撮影部は、動画を撮影可能であり、画像解析部は、ある時刻の撮影では複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成することができる。
【００１３】
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、複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の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。
【００１４】
たとえば、画像解析ステップの処理は、燃焼状態の画像がインジェクタを中心とする点対称の画像であると仮定して複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を他の領域の画像から推測して生成するステップを有することができる。
【００１５】
あるいは、画像解析ステップの処理は、複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を、窓部の位置が変更されて撮影された他の画像から生成するステップを有することができる。
【００１６】
もしくは、撮影ステップは、動画を撮影するステップを有し、画像解析ステップの処理は、ある時刻の撮影では複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成するステップを有することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、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】
【００１８】
【図１】本発明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の撮影装置の可視化部の構成図である。
【図４】燃焼室を下方から見た状態を示す図であり、燃料噴射が無い状態を示す図である。
【図５】燃焼室を下方から見た状態を示す図であり、燃料噴射が行われた状態を示す図である。
【図６】燃焼室を下方から見た状態を示す図であり、燃焼（爆発）が起こり火炎が発生した状態を示す図である。
【図７】図５の状態を図３の窓部の位置に対応させた図である。
【図８】図５の状態を図３の窓部から見た状態を示す図である。
【図９】図８において実際には見えない部分を破線で示す図である。
【図１０】図８において撮影された画像を示す図である。
【図１１】図１０の画像を４５度回転させた状態を示す図である。
【図１２】図１０の画像と図１１の画像とを合成した画像を示す図である。
【図１３】図１２の画像から不必要な画像を除去した状態を示す図である。
【図１４】燃料が燃焼した結果発生した回転する火炎を窓部の位置に対応させて模式的に示す図である。
【図１５】燃料が燃焼した結果発生した回転する火炎を窓部の位置に対応させて模式的に示す図であり、図１４よりも回転が進んだ状態を示す図である。
【図１６】燃料が燃焼した結果発生した回転する火炎を窓部の位置に対応させて模式的に示す図であり、図１５よりも回転が進んだ状態を示す図である。
【図１７】図１４〜図１６の撮影結果に基づいて生成された火炎の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔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。
【００２０】
（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３に示すように、３つの窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、２９ｃ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、２９ｃ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、２９ｃ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、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃの間にあって直接撮影不可となる観察箇所については、画像解析部４の画像解析によって補うことができる。
【００２１】
（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。
【００２２】
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する。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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撮影することができる。撮影部３は、反射鏡３０、集光レンズ３１、およびカメラ部３２から構成される。
【００３３】
反射鏡３０は、ピストン２６の内側に設けられている。ここで反射鏡３０の支持方法を図２を参照しながら説明する。図２は、反射鏡３０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。反射鏡３０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３０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３０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。
【００３４】
図１に戻り、集光レンズ３１は、反射鏡３０に写る画像をカメラ部３２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３２が集光レンズ３１に相当するレンズを有する場合は、集光レンズ３１は省略してよい。
【００３５】
カメラ部３２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３２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。
【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３２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後述する画像解析処理を実行する。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を表示画面上に表示させることができる。
【００３７】
（可視化部２９の構造）
次に、可視化部２９の構造について、図３を参照しながら説明する。図３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３に示すように、可視化部２９は、複数の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃを有する。窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、２９ｃ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、２９ｃ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、２９ｃ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。
【００３８】
図３において、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃの周囲の破線の円は、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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３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。
【００３９】
（画像処理手順について）
次に、撮影装置１の画像解析部４で行われる画像処理の手順について、図４〜図１３を参照しながら説明する。図４は、燃焼室２５を下方（Ｚ２方向）から見た状態を示す図であり、燃料噴射が無い状態を示す図である。図４に示すように、燃焼室５の中心にはインジェクタ２０のノズルが見える。さらに、図４に示すように、燃焼室２５は、インジェクタ２０のノズルの周囲に、吸気弁２２および排気弁２４が見えている。
【００４０】
図５は、燃焼室２５を下方から見た状態を示す図であり、インジェクタ２０から燃料噴射が行われた状態を示す図である。インジェクタ２０のノズルからは放射状に燃料７０が霧状に噴射される。
【００４１】
図６は、燃焼室２５を下方から見た状態を示す図であり、燃料７０の燃焼（爆発）が起こった状態を示す図である。図６に示すように、燃焼室２５では、インジェクタ２０のノズルから放射状に噴射された霧状の燃料７０が燃焼することにより、インジェクタ２０のノズルから放射状に火炎７１が発生する。
【００４２】
ここで、撮影装置１のユーザは、図５に示すインジェクタ２０からの燃料７０の噴射状況を観察したいものとして、以下の画像解析処理を説明する。
【００４３】
図７は、図５の状態を図３の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃの位置（破線の円）に対応させた図である。図８は、図５の状態を図３の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃから見た状態を示す図である。図８に示すように、それぞれの窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃからはインジェクタ２０から噴射された燃料７０の一部だけが見える。図９は、図８において実際には見えない部分を破線により示している。
【００４４】
図１０は、図８において撮影された画像を示す図である。燃焼室２５内を下方から見た状態は、インジェクタ２０を中心としてほぼ点対称である。よって、図１０において見えない部分については、図１０の画像を４５度回転させた画像とほぼ同じであると推定できる。図１１は、図１０の画像を４５度回転させた状態を示す図である。
【００４５】
図１２は、図１０の画像と図１１の画像とを合成した画像を示す図である。図１２に示すように、図１０において見えない部分を、図１１の画像にて補間した状態が図１２に示す画像である。図１３は、図１２の画像から不必要な画像を除去した状態を示す図である。このように、演算部４０の画像解析処理によれば、図１３に示すように、図１２の画像において、燃料７０の画像を残して他の画像を除去することにより、燃料７０の画像のみを抽出することができる。
【００４６】
（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、２９ｃを有する可視化部２９と、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、２９ｃのいずれからも撮影不可能な燃焼室２５内の一部の領域の画像を生成する画像解析部４と、を有することにより、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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。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。
【００４７】
これによれば、ピストン２６の重量に対する窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、２９ｃ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。
【００４８】
〔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。たとえば画像解析部４における画像解析手法については、上述した手法に限定されるものではなく、様々な手法が適用可能である。たとえば上述の実施の形態では、図１０に示した画像と、その画像を４５度回転させた図１１に示す画像とを合成したが、図１０に示した画像を撮影した後に、可視化部２９自体を４５度回転させ、可視化エンジン２の同じ工程（燃料噴射工程）で、再度、画像を撮影する。この２つの画像を合成して図１２および図１３に示したような画像を得ることもできる。この場合には、合成する２つの画像は、共に、実際に撮影された画像を用いることができるので、推定で生成した画像を使用しないため、精度の高い観察を行うことができる。
【００４９】
さらに、撮影部３のカメラ部３２は、動画を撮影可能であり、画像解析部４は、ある時刻の撮影では窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃのいずれからも撮影不可能な燃焼室２５内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成することができる。
【００５０】
この画像解析手法について、図１４〜図１７を参照しながら説明する。図１４〜図１７は、インジェクタ２０から噴射された燃料７０が燃焼した際に、中心軸線を示す一点鎖線Ｍを中心に渦巻いて回転する火炎７２が発生した状態を模式的に示す図である。図１４〜図１６の順番で時系列的に、カメラ部３２によって、動画撮影されたものである。図１４〜図１６の上段に示す図は、火炎７２の形状と窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ（破線の円）との位置関係を示しており、図１４〜図１６の下段に示す図は、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃから見える火炎７２の様子を示す図である。
【００５１】
たとえば図１４の上段の図において、矢示した部分の火炎７２の窓部２９ａにおける見え方について着目する。矢示した火炎７２は、図１４の下段の図において、一点鎖線Ｍに近い側の一部しか見えていない。図１５の上段の図において、矢示した火炎７２は、図１５の下段の図において、その中ほどの多くの部分が見えている。図１６の上段の図において、矢示した火炎７２は、図１６の下段の図において、その先端に近い多くの部分が見えている。このように図１４〜図１６で窓部２９ａにおける矢示した火炎７２は、時間の経過に伴って、その一部ずつが順次撮影される。そこで、演算部４１は、図１４〜図１６の下段に示した各図の画像を時系列的に合成することによって、図１７に示すように、火炎７２の全体像を生成することができる。
【００５２】
このように燃焼室２５内を一点鎖線Ｍを中心に回転する観察対象であれば、動画撮影を利用することにより、短時間の撮影で得られた画像情報に基づいて所望する画像を生成することができる。
【００５３】
上述の実施の形態では、３つの窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃを例示したが、窓部の数は、４つ以上としたり、あるいは２つとするなど、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、観察対象となる現象（燃料噴射状況、火炎発生状況など）の形状や形態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】
【００５４】
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、２９ｂ、２９ｃ…窓部
【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】
すなわち、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。これにより、同じ圧力を加えた場合、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、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、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】
【０００９】
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、複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を生成する画像解析部と、を有するものである。
【００１０】
たとえば画像解析部は、燃焼状態の画像がインジェクタを中心とする点対称の画像であると仮定して複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を他の領域の画像から推測して生成することができる。
【００１１】
あるいは、画像解析部は、複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を、窓部の位置が変更されて撮影された他の画像から生成することができる。
【００１２】
もしくは、撮影部は、動画を撮影可能であり、画像解析部は、ある時刻の撮影では複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成することができる。
【００１３】
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、複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の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。
【００１４】
たとえば、画像解析ステップの処理は、燃焼状態の画像がインジェクタを中心とする点対称の画像であると仮定して複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を他の領域の画像から推測して生成するステップを有することができる。
【００１５】
あるいは、画像解析ステップの処理は、複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を、窓部の位置が変更されて撮影された他の画像から生成するステップを有することができる。
【００１６】
もしくは、撮影ステップは、動画を撮影するステップを有し、画像解析ステップの処理は、ある時刻の撮影では複数の窓部のいずれからも撮影不可能な燃焼室内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成するステップを有することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、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】
【００１８】
【図１】本発明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の撮影装置の可視化部の構成図である。
【図４】燃焼室を下方から見た状態を示す図であり、燃料噴射が無い状態を示す図である。
【図５】燃焼室を下方から見た状態を示す図であり、燃料噴射が行われた状態を示す図である。
【図６】燃焼室を下方から見た状態を示す図であり、燃焼（爆発）が起こり火炎が発生した状態を示す図である。
【図７】図５の状態を図３の窓部の位置に対応させた図である。
【図８】図５の状態を図３の窓部から見た状態を示す図である。
【図９】図８において実際には見えない部分を破線で示す図である。
【図１０】図８において撮影された画像を示す図である。
【図１１】図１０の画像を４５度回転させた状態を示す図である。
【図１２】図１０の画像と図１１の画像とを合成した画像を示す図である。
【図１３】図１２の画像から不必要な画像を除去した状態を示す図である。
【図１４】燃料が燃焼した結果発生した回転する火炎を窓部の位置に対応させて模式的に示す図である。
【図１５】燃料が燃焼した結果発生した回転する火炎を窓部の位置に対応させて模式的に示す図であり、図１４よりも回転が進んだ状態を示す図である。
【図１６】燃料が燃焼した結果発生した回転する火炎を窓部の位置に対応させて模式的に示す図であり、図１５よりも回転が進んだ状態を示す図である。
【図１７】図１４〜図１６の撮影結果に基づいて生成された火炎の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔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。
【００２０】
（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３に示すように、３つの窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、２９ｃ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、２９ｃ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、２９ｃ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、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃの間にあって直接撮影不可となる観察箇所については、画像解析部４の画像解析によって補うことができる。
【００２１】
（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。
【００２２】
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する。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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撮影することができる。撮影部３は、反射鏡３０、集光レンズ３１、およびカメラ部３２から構成される。
【００３３】
反射鏡３０は、ピストン２６の内側に設けられている。ここで反射鏡３０の支持方法を図２を参照しながら説明する。図２は、反射鏡３０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。反射鏡３０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３０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３０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。
【００３４】
図１に戻り、集光レンズ３１は、反射鏡３０に写る画像をカメラ部３２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３２が集光レンズ３１に相当するレンズを有する場合は、集光レンズ３１は省略してよい。
【００３５】
カメラ部３２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３２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。
【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３２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後述する画像解析処理を実行する。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を表示画面上に表示させることができる。
【００３７】
（可視化部２９の構造）
次に、可視化部２９の構造について、図３を参照しながら説明する。図３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３に示すように、可視化部２９は、複数の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃを有する。窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、２９ｃ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、２９ｃ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、２９ｃ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。
【００３８】
図３において、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃの周囲の破線の円は、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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３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。
【００３９】
（画像処理手順について）
次に、撮影装置１の画像解析部４で行われる画像処理の手順について、図４〜図１３を参照しながら説明する。図４は、燃焼室２５を下方（Ｚ２方向）から見た状態を示す図であり、燃料噴射が無い状態を示す図である。図４に示すように、燃焼室５の中心にはインジェクタ２０のノズルが見える。さらに、図４に示すように、燃焼室２５は、インジェクタ２０のノズルの周囲に、吸気弁２２および排気弁２４が見えている。
【００４０】
図５は、燃焼室２５を下方から見た状態を示す図であり、インジェクタ２０から燃料噴射が行われた状態を示す図である。インジェクタ２０のノズルからは放射状に燃料７０が霧状に噴射される。
【００４１】
図６は、燃焼室２５を下方から見た状態を示す図であり、燃料７０の燃焼（爆発）が起こった状態を示す図である。図６に示すように、燃焼室２５では、インジェクタ２０のノズルから放射状に噴射された霧状の燃料７０が燃焼することにより、インジェクタ２０のノズルから放射状に火炎７１が発生する。
【００４２】
ここで、撮影装置１のユーザは、図５に示すインジェクタ２０からの燃料７０の噴射状況を観察したいものとして、以下の画像解析処理を説明する。
【００４３】
図７は、図５の状態を図３の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃの位置（破線の円）に対応させた図である。図８は、図５の状態を図３の窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃから見た状態を示す図である。図８に示すように、それぞれの窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃからはインジェクタ２０から噴射された燃料７０の一部だけが見える。図９は、図８において実際には見えない部分を破線により示している。
【００４４】
図１０は、図８において撮影された画像を示す図である。燃焼室２５内を下方から見た状態は、インジェクタ２０を中心としてほぼ点対称である。よって、図１０において見えない部分については、図１０の画像を４５度回転させた画像とほぼ同じであると推定できる。図１１は、図１０の画像を４５度回転させた状態を示す図である。
【００４５】
図１２は、図１０の画像と図１１の画像とを合成した画像を示す図である。図１２に示すように、図１０において見えない部分を、図１１の画像にて補間した状態が図１２に示す画像である。図１３は、図１２の画像から不必要な画像を除去した状態を示す図である。このように、演算部４０の画像解析処理によれば、図１３に示すように、図１２の画像において、燃料７０の画像を残して他の画像を除去することにより、燃料７０の画像のみを抽出することができる。
【００４６】
（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、２９ｃを有する可視化部２９と、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、２９ｃのいずれからも撮影不可能な燃焼室２５内の一部の領域の画像を生成する画像解析部４と、を有することにより、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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。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。
【００４７】
これによれば、ピストン２６の重量に対する窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ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、２９ｃ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。
【００４８】
〔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。たとえば画像解析部４における画像解析手法については、上述した手法に限定されるものではなく、様々な手法が適用可能である。たとえば上述の実施の形態では、図１０に示した画像と、その画像を４５度回転させた図１１に示す画像とを合成したが、図１０に示した画像を撮影した後に、可視化部２９自体を４５度回転させ、可視化エンジン２の同じ工程（燃料噴射工程）で、再度、画像を撮影する。この２つの画像を合成して図１２および図１３に示したような画像を得ることもできる。この場合には、合成する２つの画像は、共に、実際に撮影された画像を用いることができるので、推定で生成した画像を使用しないため、精度の高い観察を行うことができる。
【００４９】
さらに、撮影部３のカメラ部３２は、動画を撮影可能であり、画像解析部４は、ある時刻の撮影では窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃのいずれからも撮影不可能な燃焼室２５内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成することができる。
【００５０】
この画像解析手法について、図１４〜図１７を参照しながら説明する。図１４〜図１７は、インジェクタ２０から噴射された燃料７０が燃焼した際に、中心軸線を示す一点鎖線Ｍを中心に渦巻いて回転する火炎７２が発生した状態を模式的に示す図である。図１４〜図１６の順番で時系列的に、カメラ部３２によって、動画撮影されたものである。図１４〜図１６の上段に示す図は、火炎７２の形状と窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ（破線の円）との位置関係を示しており、図１４〜図１６の下段に示す図は、窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃから見える火炎７２の様子を示す図である。
【００５１】
たとえば図１４の上段の図において、矢示した部分の火炎７２の窓部２９ａにおける見え方について着目する。矢示した火炎７２は、図１４の下段の図において、一点鎖線Ｍに近い側の一部しか見えていない。図１５の上段の図において、矢示した火炎７２は、図１５の下段の図において、その中ほどの多くの部分が見えている。図１６の上段の図において、矢示した火炎７２は、図１６の下段の図において、その先端に近い多くの部分が見えている。このように図１４〜図１６で窓部２９ａにおける矢示した火炎７２は、時間の経過に伴って、その一部ずつが順次撮影される。そこで、演算部４１は、図１４〜図１６の下段に示した各図の画像を時系列的に合成することによって、図１７に示すように、火炎７２の全体像を生成することができる。
【００５２】
このように燃焼室２５内を一点鎖線Ｍを中心に回転する観察対象であれば、動画撮影を利用することにより、短時間の撮影で得られた画像情報に基づいて所望する画像を生成することができる。
【００５３】
上述の実施の形態では、３つの窓部２９ａ、２９ｂ、２９ｃを例示したが、窓部の数は、４つ以上としたり、あるいは２つとするなど、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、観察対象となる現象（燃料噴射状況、火炎発生状況など）の形状や形態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】
【００５４】
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、２９ｂ、２９ｃ…窓部
【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、
前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の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、
前記画像解析部は、前記燃焼状態の画像がインジェクタを中心とする点対称の画像であると仮定して前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を他の領域の画像から推測して生成する、
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、
前記画像解析部は、前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を、前記窓部の位置が変更されて撮影された他の画像から生成する、
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、動画を撮影可能であり、前記画像解析部は、ある時刻の撮影では前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成する、
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、
前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の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６】
請求項５記載の撮影方法であって、
前記画像解析ステップの処理は、前記燃焼状態の画像がインジェクタを中心とする点対称の画像であると仮定して前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を他の領域の画像から推測して生成するステップを有する、
ことを特徴とする撮影方法。
【請求項７】
請求項５記載の撮影方法であって、
前記画像解析ステップの処理は、前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を、前記窓部の位置が変更されて撮影された他の画像から生成するステップを有する、
ことを特徴とする撮影方法。
【請求項８】
請求項５記載の撮影方法であって、
前記撮影ステップは、動画を撮影するステップを有し、前記画像解析ステップの処理は、ある時刻の撮影では前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成するステップを有する、
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、
前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の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、
前記画像解析部は、前記燃焼状態の画像がインジェクタを中心とする点対称の画像であると仮定して前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を他の領域の画像から推測して生成する、
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、
前記画像解析部は、前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を、前記窓部の位置が変更されて撮影された他の画像から生成する、
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、動画を撮影可能であり、前記画像解析部は、ある時刻の撮影では前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成する、
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、
前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の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６】
請求項５記載の撮影方法であって、
前記画像解析ステップの処理は、前記燃焼状態の画像がインジェクタを中心とする点対称の画像であると仮定して前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を他の領域の画像から推測して生成するステップを有する、
ことを特徴とする撮影方法。
【請求項７】
請求項５記載の撮影方法であって、
前記画像解析ステップの処理は、前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を、前記窓部の位置が変更されて撮影された他の画像から生成するステップを有する、
ことを特徴とする撮影方法。
【請求項８】
請求項５記載の撮影方法であって、
前記撮影ステップは、動画を撮影するステップを有し、前記画像解析ステップの処理は、ある時刻の撮影では前記複数の窓部のいずれからも撮影不可能な前記燃焼室内の一部の領域の画像を、一連の動画の撮影において、異なる時刻に撮影された画像から生成するステップを有する、
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１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−６１２３５（Ｐ２０１３−６１２３５Ａ）
【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２０１１−１９９７８５（Ｐ２０１１−１９９７８５）
【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）】
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