JP2019078668A - 応力発光測定システム、応力発光測定方法及び応力発光測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】応力発光体の発光により応力を検出する応力発光測定システムにおいて、励起エネルギーを供給しつつ正確に応力を検出できる応力発光測定システムを提供する。
【解決手段】応力発光体を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した応力発光体を示す撮像画像に基づき、応力発光体の発光強度を検知する検知部と、応力発光体に光を照射する照射部と、照射部から照射された光が、撮像部による撮像に対する影響を除去する除去部を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、応力発光体に対する荷重を検出する応力発光測定システム、応力発光測定方法及び応力発光測定プログラムに関する。

従来、応力発光測定により、検知しにくい歪みを検出したり、荷重のかかり具合などを検出したりすることを行っている。当該応力発光測定は、応力発光物質を測定対象に塗布したりして測定するが、応力発光物質は、元々吸収している励起エネルギーにより発光する。そのため、蓄積している励起エネルギーが減少すると発光強度も下がるという問題がある。そこで、特許文献１には、断続的にパルス光を照射することによって、ランダムに入力される荷重に対しても、応力発光体の発光強度を確実に評価することができる応力発光評価装置が開示されている。

特開２０１５−７５４７７号公報

ところで、特許文献１に記載の応力発光評価装置において、パルス光を照射しているときに、撮像を行って応力の検出をすると、そのパルス光の影響を受けて、撮像画像から正確な応力を検出できないという問題が発生する。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて成されたものであり、応力発光体に対して光を照射してもその影響を考慮して応力を正確に検出できる応力発光測定システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る応力発光測定システムは、応力発光体を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した応力発光体を示す撮像画像に基づき、応力発光体の発光強度を検知する検知部と、応力発光体に光を照射する照射部と、照射部から照射された光が撮像画像に対して及ぼす影響を除去する除去部を備える除去部を備える。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る応力発光測定方法は、撮像部が応力発光体を撮像する撮像ステップと、撮像部が撮像した画像に基づき、応力発光体の発光強度を検知する検知ステップと、照射部から応力発光体に光を照射する照射ステップと、照射部から照射された光が撮像画像に対して及ぼす影響を除去する除去ステップを含む。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る応力発光測定プログラムは、コンピュータに、応力発光体を撮像する撮像機能と、撮像機能が撮像した画像に基づき、応力発光体の発光強度を検知する検知機能と、応力発光体に光を照射する照射機能と、照射機能により照射された光が撮像画像に対して及ぼす影響を除去する除去機能とを実現させる。

上記応力発光測定システムにおいて、除去部は、照射部が応力発光体に対して光を照射する照射タイミングと、撮像部が応力発光体を撮像する撮像タイミングとが互いに逆位相となるように制御することとしてもよい。

上記応力発光測定システムにおいて、除去部は、一部に開口を有するシャッターであり、シャッターは、撮像部と応力発光体の間、且つ照射部と応力発光体との間に設けられ、開口の位置が撮像部と応力発光体の間に位置する間は、照射部と応力発光体の間はシャッターにより遮断され、開口が照射部と応力発光体の間に位置する間は、撮像部と応力発光体の間はシャッターにより遮断されるよう、シャッターを制御することとしてもよい。

上記応力発光測定システムにおいて、撮像部は、ローリングシャッター方式による撮像を行うカメラであり、照射部は、撮像部による撮像範囲に対して所定のライン幅の単位で、応力発光体に光を照射し、除去部は、カメラを構成する複数のフォトダイオードの内、ライン露光順読み出しを行うごとに、読み出しが完了したラインに対応する箇所に照射部に光の照射を実行させることとしてもよい。

上記応力発光測定システムにおいて、除去部は、撮像部が撮像した画像において、明視野下で撮像された箇所の画素を、他の画素で補完することとしてもよい。

上記応力発光測定システムにおいて、除去部は、撮像部が撮像した画像において、明視野下で撮像された箇所の画素を、他の画像の同位置の画素に置換することで補完することとしてもよい。

上記応力発光測定システムにおいて、除去部は、撮像部が撮像した画像において、明視野下で撮像された箇所の画素を、同一の画像内の他の画素であって、暗視野下で撮像された箇所の画素により補完することとしてもよい。

本発明の一態様に係る応力発光測定システムは、除去部による照射部からの光の影響を除去することができるので、正確に応力を検出することができる。

応力発光測定システムの構成例を示すブロック図である。 （ａ）は、実施の形態１に係る応力発光測定システムの外観例を示す概念図である。（ｂ）は、照射部による光の照射を行っている状態を示し、（ｃ）は、撮像部による撮像を行っている状態を示している。 照射部による光の照射と、撮像部による撮像を行っているタイミングを模式的に示すグラフである。 実施の形態１に係る応力発光測定システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る応力発光測定システムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る応力発光測定システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る応力発光測定システムの外観を示す概念図である。 実施の形態３に係る応力発光測定システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る応力発光測定システムの動作を示すフローチャートである。 撮像画像から光の影響を除去する手法を示すための説明図である。 実施の形態５に係る応力発光測定システムの概念を示す概念図である。 実施の形態５に係る応力発光測定システムの動作を示すフローチャートである。 応力発光測定システムの構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施態様に係る応力発光測定システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明に係る応力発光測定システムは、図１に示すように、撮像部１１０と、検知部１２０と、照射部１３０と、除去部１４０とを備える。

撮像部１１０は、応力発光体を撮像するカメラである。撮像部１１０は、例えば、ＣＭＯＳカメラであるが、これに限定されるものではない。応力発光体とは、加えられた力に応じた強度の光を発光する物体のことであり、加えられた力が大きいほど強く光る物体のことである。応力発光体は、例えば、応力発光物質が塗布された物体のことである。また、応力発光物質（塗料、材料）は、摩擦、衝撃、振動、圧縮、引っ張り、捻じりなど各種の荷重が機械刺激として加えられたことに応じて発光するものであり、応力発光は印加された荷重（応力）に応じた輝度で発光する現象のことをいう。

応力発光物質としては、例えば、ユーロピウムをドープし、構造制御したアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ２０４：Ｅｕ）、遷移金属や希土類をドープした硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）やチタン酸バリウム・カルシウム（（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ３：Ｐｒ）、アルミン酸カルシウムイットリウム（ＣａＹＡｌ３Ｏ７：Ｃｅ）などを用いることができるが、応力に応じた輝度で発光するものあれば、これらに限定されるものではない。

検知部１２０は、撮像部１１０が撮像した応力発光体を示す撮像画像に基づき、応力発光体の発光強度を検知する。検知部１２０は、撮像画像の各画素の画素値に基づいて、応力発光体の発光強度を検出するものであり、従来の発光強度検知技術を利用することができる。例えば、検知部１２０は、予め撮像部１１０が撮像する撮像画像から得られる輝度と、実際の輝度との間の変換係数を保持し、撮像画像を構成する各画素の輝度値に対して、上述の変換係数を乗じることで、実際の輝度値を算出することができる。検知部１２０は、記憶部（図１では、図示せず）に予め記憶している輝度値算出プログラムを読み出して実行するプロセッサにより実現することができる。また、例えば、検知部１２０は、応力発光体が発光していないときに撮像された画像の輝度値との差分に基づいて、応力発光体の発光強度を算出することとしてもよい。

照射部１３０は、応力発光体に光を照射する。照射部１３０は、応力発光体が励起エネルギーとして吸収可能な光を照射可能なものであれば、どのようなものであってもよく、例えば、ＬＥＤライトにより実現することができるが、これに限定されるものではない。

除去部１４０は、照射部１３０から照射された光が、撮像部１１０による撮像に対する影響を除去する。ここで、撮像部１１０による撮像に対する影響とは、撮像状況に対する影響や、撮像部１１０が撮像した撮像画像に対して及ぼされた影響を含んでよい。

以下、応力発光測定システム１００を実現する各種態様について説明する。

＜実施の形態１＞
本実施の形態１においては、撮像部１１０による撮像において、照射部１３０からの光の影響を、物理的に除去する態様について説明する。

＜構成＞
図２（ａ）は、応力発光測定システム１００の外観を示す概念図である。図２（ａ）に示すように、応力発光測定システム１００は、応力発光体２００を撮像する撮像部１１０と、応力発光体２００に対して光を照射する照射部１３０と、応力発光体２００と、撮像部１１０及び照射部１３０との間に設けられる除去部１４０とを含む。照射部１３０は一例として光を照射するＬＥＤライトであり、撮像部１１０は、一例として、ＣＭＯＳカメラである。照射部１３０による光の照射方向と、撮像部１１０による撮像方向とは、同方向であって、応力発光体２００が存在する方向に向けられる。なお、光の照射方向と撮像部１１０による撮像方向は、完全に一致している必要はなく、光の照射範囲と撮像の撮像範囲とが互いに重複するように構成されていればよい。

除去部１４０は、本実施の形態１においては、撮像部１１０による撮像または照射部１３０による光の照射を遮断するシャッター（以下、シャッター１４０と記載する）として実現する。

シャッター１４０は、中心１４２を中心として回転する遮蔽板であり、開口１４１を有する。開口１４１は、撮像部１１０の前面にあるときに撮像を遮蔽せず、照射部１３０の前面にあるときに光の照射を遮蔽しないように構成されていれば、どのような形態であってもよい。図２（ａ）においては、シャッター１４０の一部を切り欠いて開口１４１を設けている。開口１４１の大きさは、望ましい撮像態様によって異なってよく、シミュレーションによって、好ましい大きさに設定すればよい。

図２（ａ）においては、シャッター１４０は、図示する矢印１４３の方向に回転することとしているが、これは逆回転であってもよい。シャッター１４０は、図示しないモータによって回動可能に構成されてよく、望ましい撮像態様になるように、図示しないプロセッサ等により回転速度が制御されてよい。したがって、応力発光測定システム１００は、図２（ｂ）に示すように、開口１４１が照射部１３０の正面に位置して、応力発光体２００への光の照射を許容し、撮像部１１０による撮像を遮蔽する状態と、図２（ｃ）に示すように、開口１４１が撮像部１１０の正面に位置して、応力発光体２００の撮像を許容し、照射部１３０による光の照射を遮蔽する状態とを実現する。これにより、応力発光測定システム１００は、撮像部１１０による撮像が、照射部１３０による光の照射の影響を受けることがない態様を実現する。

即ち、図３に示すように、応力発光測定システム１００においては、応力発光体２００に対する照射部１３０による光の照射と、応力発光体２００の撮像部１１０による撮像とを逆位相にすることができる。図３を見れば明らかなように、光を照射しているタイミング（Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ６）と、撮像を実行しているタイミング（Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ４〜Ｔ５）とが、重複しないようになっており、光の照射タイミングと撮像の実行タイミングとが互いに逆になっていることがわかる。なお、光の照射の時間幅（Ｔ１−Ｔ２間、Ｔ３−Ｔ４間、Ｔ５−Ｔ６間）と、撮像の時間幅（Ｔ２−Ｔ３間、Ｔ４−Ｔ５間）は、同じである必要はない。

＜動作＞
図４は、応力発光測定システム１００の動作を示すフローチャートである。応力発光体２００には、適宜、力が印加されているものとする。

（ステップＳ４０１）
ステップＳ４０１において、モータを駆動してシャッター１４０を回転させる。その後、応力発光測定システム１００は、ステップＳ４０２の処理に移行する。

（ステップＳ４０２）
ステップＳ４０２において、撮像部１１０は、撮像を開始する。その後、応力発光測定システム１００は、ステップＳ４０３の処理に移行する。

（ステップＳ４０３）
ステップＳ４０３において、照射部１３０は、光の照射を開始する。その後、応力発光測定システム１００は、ステップＳ４０４の処理に移行する。なお、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０３の処理は、同時に実行されてもよいし、順序が異なってもよい。撮像部１１０は、応力発光体２００を撮像した撮像画像を、検知部１２０に伝達する。

（ステップＳ４０４）
ステップＳ４０４において、検知部１２０は、伝達された撮像画像に基づいて、応力発光体２００に印加されている応力を検出する。このとき、検知部１２０は、検出した応力を適宜出力することとしてよく、出力態様はどのようなものであってもよい。例えば、検知部１２０は、検出した応力を示す数値を出力することとしてもよいし、応力発光体２００を撮像し、検出した応力に応じたカラーコンター画像であってもよい。その後、応力発光測定システム１００は、ステップＳ４０５の処理に移行する。

（ステップＳ４０５）
ステップＳ４０５において、応力発光測定システム１００は、オペレータから応力の検出処理の中止入力があるかを検出する。これは、撮像部１１０に対する撮像中止の入力を検出するものであってもよいし、照射部１３０に対する光の照射の中止入力であってもよいし、検知部１２０に対する撮像画像に基づく応力の算出処理の中止入力であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。応力の検出処理の中止入力がある場合には（ＹＥＳ）、処理を終了し、ない場合には（ＮＯ）、応力発光測定システム１００は、ステップＳ４０１の処理に戻る。

＜まとめ＞
実施の形態１に係る応力発光測定システム１００によれば、物理的に、撮像タイミングにおいて光の照射を遮蔽することにより、撮像における光の照射の影響を抑制しつつ、応力発光体２００に対しては光を照射して励起エネルギーを補充することができる。また、実施の形態１に係る応力発光測定システム１００においては、細やかな撮像部１１０の撮像タイミング制御や照射部１３０による照射タイミング制御を行う必要がない。

＜実施の形態２＞
上記実施の形態１においては、開口１４１を有するシャッター１４０を回転させることにより、撮像部１１０による撮像と、照射部１３０からの光の照射とのタイミングが互いに逆位相となるようにした。本実施の形態２においては、実施の形態１と同様に、撮像部１１０による撮像と、照射部１３０からの光の照射とのタイミングを逆位相とする他の態様について説明する。

＜構成＞
図５は、実施の形態２に係る応力発光測定システム１００の機能構成を示すブロック図である。

図５に示すように、応力発光測定システム１００は、撮像部１１０と、照射部１３０と、制御部５００と、記憶部５２０とを含み、各機能部は接続線５３０を介して互いに接続されている。なお、実施の形態２に係る応力発光測定システム１００においては、制御部５００が撮像部１１０及び照射部１３０と通信可能（制御可能）に構成されていればよく、例えば、接続線５３０に代えて無線接続による接続であってもよい。応力発光測定システム１００は、一体の筐体に組み込まれる態様で実現されてもよいし、制御部５００と記憶部５２０とが一体のコンピュータシステムとして形成され、撮像部１１０と照射部１３０と通信可能に接続される態様で実現されてもよい。

撮像部１１０は、応力発光体２００を撮像するカメラであって、制御部５００からの指示に従って撮像を実行する。

照射部１３０は、応力発光体２００に対して光を照射するライトであって、制御部５００からの指示に従って光の照射を実行する。

制御部５００は、検知部１２０及び除去部１４０としての機能を実現するプロセッサである。制御部５００は、記憶部５２０に記憶されている各種プログラムを実行することにより、検知部１２０及び除去部１４０としての機能を実現する。制御部５００は、撮像部１１０に対して、撮像の実行と中止を制御する。また、制御部５００は、照射部１３０に対して光の照射の実行と中止を制御する。このとき、制御部５００は、撮像部１１０による撮像タイミングと、照射部１３０による照射タイミングとが互いに逆位相となるように制御する。

記憶部５２０は、応力発光測定システム１００において必要とされる各種プログラム及び各種データを記憶する機能を有する。記憶部５２０は、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＨＤＤ、フラッシュメモリなどにより実現することができる。

＜動作＞
図６は、応力発光測定システム１００における制御部５００の制御動作を示すフローチャートである。

（ステップＳ６０１）
ステップＳ６０１において、制御部５００は、撮像部１１０に対して撮像を実行するように指示する。当該指示を受け付けて撮像部１１０は、応力発光体２００を示す画像（静止画、動画のいずれでもよい）を撮像し、得られた撮像画像を、制御部５００に伝達する。その後、制御部５００は、ステップＳ６０２の処理に移行する。

（ステップＳ６０２）
ステップＳ６０２において、制御部５００は、撮像部１１０から撮像画像を得ると、撮像の中止指示を撮像部１１０に対して指示する。当該指示を受け付けて撮像部１１０は、応力発光体２００の撮像を中止する。その後、制御部５００は、ステップＳ６０３の処理に移行する。

（ステップＳ６０３）
ステップＳ６０３において、制御部５００は、撮像部１１０から伝達された撮像画像に基づいて、応力発光体２００の各部に対して印加されている応力を検出する。その後、制御部５００は、ステップＳ６０４の処理に移行する。

（ステップＳ６０４）
ステップＳ６０４において、制御部５００は、撮像部１１０に対する撮像の中止を指示した後に、照射部１３０に対して、光の照射を指示する。当該指示を受け付けて、照射部１３０は、応力発光体２００に対して光を照射する。これにより、応力発光体２００（応力発光物質）には、荷重を受けて発光するための励起エネルギーが補充される。その後、制御部５００は、ステップＳ６０５の処理に移行する。

（ステップＳ６０５）
ステップＳ６０５において、制御部５００は、照射部１３０に対して、光の照射の中止を指示する。当該指示を受け付けて、照射部１３０は、光の照射を中止する。その後、制御部５００は、ステップＳ６０６の処理に移行する。

（ステップＳ６０６）
ステップＳ６０６において、制御部５００は、応力の検出処理の中止入力を、オペレータから受け付けているか否かを判断する。当該判断は、例えば、制御部５００に接続された図示しないマウスやキーボード、タッチパネルなどに代表される入力装置に対してオペレータからの入力があるか否かにより判断することができる。応力の検出の中止入力を受け付けていた場合には（ＹＥＳ）、処理を終了し、受け付けていない場合には（ＮＯ）、制御部５００は、ステップＳ６０１の処理に戻る。

＜まとめ＞
実施の形態２に係る応力発光測定システム１００によれば、制御部５００が撮像と光の照射のタイミングを制御することができるので、実施の形態１に示したようなシャッターを用意せずとも、照射部１３０による光の照射が、撮像部１１０による撮像を阻害しない態様を実現するとともに、照射部１３０からの光の照射によって応力発光体２００の励起エネルギーの補充を実現することができる。

＜実施の形態３＞
上記実施の形態１及び実施の形態２においては、撮像部１１０による撮像と、照射部１３０による光の照射とのタイミングが互いに逆位相になるようにすることで、照射部１３０による光の照射が撮像部１１０による撮像に対する影響を除去することとした。本実施の形態３においては、実施の形態２とは異なる照射タイミング制御を行う例を示す。

＜構成＞
実施の形態３におけるシステム構成は、図５に示したブロック図と変わらないため、ここでは、図５を利用して説明する。

本実施の形態３においては、撮像部１１０は、動画の撮像を行うものとする。また、撮像部１１０は、ローリングシャッター方式による撮像を行うものとする。この構成の場合、上記特許文献１に記載のようにパルス光を断続的に照射したとしても、必ず撮像画像は、いずれかのラインにおいて、パルス光の影響を受ける。そこで、本実施の形態３においては、照射部１３０は、図７に示すような態様を採る。

図７は、実施の形態３に係る応力発光測定システム１００の構成例を概念的に示す図である。照射部１３０は、少なくともラインごとの点灯制御が可能に構成されたライトであり、例えば、図７に示すように、格子状に各ライトを配置し、各ライトを個別に点灯できるように構成してよい。なお、このとき、照射部１３０を構成する各ライトは、その発光方向を制御できるように指向性を持たせるように構成してもよい。例えば、各ラインの上下には、光を遮光する遮光板を設けて、他のラインに対して影響を与えないように構成してもよい。

そして、応力発光測定システム１００において、制御部５００は、撮像部１１０による撮像と、照射部１３０による照射を細かく制御する。具体的には、撮像部１１０が撮像を行い、ラインを構成する各画素から画素値を読み出すにあたって、ライン順次読み出しにおける読み出しを行った行の画素に対応する箇所に対して、照射部１３０のライトを点灯して、励起エネルギーの補充を行わせる。

図７の例で言えば、撮像部１１０による撮像において、撮像範囲７００において、仮に、範囲７０１に対応する画素のライン読み出しを行うと、照射部１３０の行１３１に対応するライトの点灯を行って、範囲７０１に対応する箇所に撮像される範囲の応力発光体２００に対して励起エネルギーを補充し、範囲７０２に対応する画素のライン読み出しを行うと、照射部１３０の行１３２に対応するライトの点灯を行って、範囲７０２に対応する箇所に撮像される範囲の応力発光体２００に対して励起エネルギーを補充し、範囲７０３に対応する画素のライン読み出しを行うと、照射部１３０の行１３３に対応するライトの点灯を行って、範囲７０３に対応する箇所に撮像される範囲の応力発光体２００に対して励起エネルギーを補充し、…、範囲７０６に対応する画素のライン読み出しを行うと、照射部１３０の行１３６に対応するライトの点灯を行って、範囲７０６に対応する箇所に撮像される範囲の応力発光体２００に対して励起エネルギーを補充する。図７の例では、行１３３のライトを点灯して、範囲７０３において撮像される範囲の応力発光体２００に対して励起エネルギーを補充する例を示している。

なお、図７においては、図の見やすさを考慮して、撮像範囲７００に対してラインが６行しかなく、照射部１３０を構成するライトの列も６列しかない場合を示したが、実際には、撮像範囲７００に対応する撮像部１１０による撮像画素のラインが存在する。このとき、撮像部１１０による撮像画素の各画素に対応して、照射部１３０に１つのライトを設けることとしてもよいし、複数行の画素に対応して１つの体とを設けることとしてもよい。

＜動作＞
このような構成において、応力発光測定システム１００は、図８のフローチャートに示すように、以下のように動作する。

（ステップＳ８０１）
ステップＳ８０１において、制御部５００は、撮像部１１０に対して撮像の開始を指示する。その後に、応力発光測定システム１００は、ステップＳ８０２の処理に移行する。

（ステップＳ８０２）
ステップＳ８０２において、撮像部１１０は、ライン順次読み出しを実行する。撮像部１１０は、ライン順次読み出しを行う際の、水平同期信号を逐次、制御部５００に対して伝達する。これにより、制御部５００は、どのラインの画素値を読み出しているかを認識することができる。また、撮像部１１０は、垂直同期信号も適宜制御部５００に対して出力する。これにより、制御部５００は、一フレーム分の撮像画像を得られたことを認識することができる。その後に、応力発光測定システム１００は、ステップＳ８０３の処理に移行する。

（ステップＳ８０３）
ステップＳ８０３において、制御部５００は、撮像部１１０から伝達された水平同期信号に従って、対応するライトの点灯を照射部１３０に対して指示する。当該指示を受け付けて照射部１３０は対応する行のライトを点灯する。その後に、応力発光測定システム１００は、ステップＳ８０４の処理に移行する。

（ステップＳ８０４）
ステップＳ８０４において、制御部５００は、照射部１３０に対して、点灯していたライトの消灯を指示し、その後に、応力発光測定システム１００は、ステップＳ８０５の処理に移行する。

（ステップＳ８０５）
ステップＳ８０５において、制御部５００は、全ラインから読み出しを実行したか否かを、撮像部１１０から垂直同期信号を受け付けているか否かに基づいて、判断する。全てのラインから読み出しを終了している場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ８０６の処理に移行し、全てのラインから読み出しを終了していない場合には（ＮＯ）、次の行の処理に移行する（ステップＳ８０２の処理に戻る）。

（ステップＳ８０６）
ステップＳ８０６において、制御部５００は、得られた撮像画像から、応力発光体２００の応力を検出する。その後に、ステップＳ８０７の処理に移行する。

（ステップＳ８０７）
ステップＳ８０７において、制御部５００は、応力の検出処理の中止入力を、オペレータから受け付けているか否かを判断する。当該判断は、例えば、制御部５００に接続された図示しないマウスやキーボード、タッチパネルなどに代表される入力装置に対してオペレータからの入力があるか否かにより判断することができる。応力の検出の中止入力を受け付けていた場合には（ＹＥＳ）、処理を終了し、受け付けていない場合には（ＮＯ）、制御部５００は、ステップＳ８０１の処理に戻る。

＜まとめ＞
本実施の形態３に係る応力発光測定システム１００によれば、ライン読み出しにより画素値を読み出した後に対応する箇所に対して、光の照射を行うことで、光の照射による撮像への影響を低減することができる。したがって、得られた撮像画像から、正確な応力を検出することができる。

＜実施の形態４＞
上記実施の形態１及び実施の形態２においては、撮像部１１０による撮像と、照射部１３０による光の照射とのタイミングが互いに逆位相になるようにすることで、照射部１３０による光の照射が撮像部１１０による撮像に対する影響を除去することとした。本実施の形態４においては、照射部１３０による光が撮像部１１０により撮像された撮像画像に対して影響を与えてしまった場合に、当該撮像画像から、その影響を除去する態様について説明する。即ち、照射部１３０による光の照射タイミングと、撮像部１１０による撮像のタイミングの制御を行わずに、光の影響を除去する例を説明する。

実施の形態４におけるシステム構成は、図５に示したブロック図と変わらないため、ここでは、図５を利用して説明する。上述の通り、制御部５００は、本実施の形態４においては、撮像部１１０に対する撮像タイミングの指示および照射部１３０による照射のタイミングの制御を行わない。

制御部５００は、撮像部１１０から伝達された撮像画像について、撮像画像中で明視野、即ち、照射部１３０による光の影響を受けている箇所を特定する。例えば、撮像画像中において、画素から検出される輝度値が他の画素の輝度値よりも一定以上高い画素を、照射部１３０による光の影響を受けている箇所として特定する。そして、特定した画素から検出された輝度値は、正確な応力を特定できないので、当該画素については、他の画素の輝度値を利用して、補完することとする。なお、明視野下で撮像された画素とは、所謂白飛びしている画素のことでもよい。

例えば、制御部５００は、明視野下で撮像された画素を特定できた場合に、制御部５００は、当該画素の画素値を、明視野下で撮像されていないと特定できた隣接画素の画素値に置換したり、その前後で撮像された他のフレームの画素であって、同じ位置の明視野下で撮像されていないと特定できた画素の画素値に置換したりすることで、補完する。このとき、一つの画素の画素値で置換するのではなく、その周辺の複数の画素値で補完、即ち、複数の画素値の平均値で置換することとしてもよい。

制御部５００は、このような補完処理（置換処理）を実行した後の撮像画像から、応力を検出する。

＜動作＞
以下、実施の形態４に係る応力発光測定システム１００の動作を説明する。図９は、実施の形態４に係る応力発光測定システム１００の動作を示すフローチャートである。

（ステップＳ９０１）
ステップＳ９０１において、制御部５００は、撮像部１１０に撮像を実行するよう指示する。当該指示を受けて、撮像部１１０は、撮像を実行する。撮像部１１０は、撮像により得られた撮像画像（静止画、動画）を制御部５００に伝達する。その後に応力発光測定システム１００は、ステップＳ９０２の処理に移行する。

（ステップＳ９０２）
ステップＳ９０２において、制御部５００は、照射部１３０に対して光の照射を指示する。当該指示を受けて、照射部１３０は、光の照射を実行する。その後に応力発光測定システム１００は、ステップＳ９０３の処理に移行する。

（ステップＳ９０３）
ステップＳ９０３において、制御部５００は、撮像部１１０から伝達された撮像画像において、明視野下で撮像された画素を特定する。その後に応力発光測定システム１００は、ステップＳ９０４の処理に移行する。

（ステップＳ９０４）
ステップＳ９０４において、制御部５００は、明視野下で撮像されたと特定した画素を他の画素の画素値を用いて補完する。その後に応力発光測定システム１００は、ステップＳ９０５の処理に移行する。

（ステップＳ９０５）
ステップＳ９０５において、制御部５００は、補完後の撮像画像を用いて、応力を検出する。その後に応力発光測定システム１００は、ステップＳ９０６の処理に移行する。

（ステップＳ９０６）
ステップＳ９０６において、制御部５００は、応力の検出処理の中止入力を、オペレータから受け付けているか否かを判断する。当該判断は、例えば、制御部５００に接続された図示しないマウスやキーボード、タッチパネルなどに代表される入力装置に対してオペレータからの入力があるか否かにより判断することができる。応力の検出の中止入力を受け付けていた場合には（ＹＥＳ）、処理を終了し、受け付けていない場合には（ＮＯ）、制御部５００は、ステップＳ９０１の処理に戻る。

＜具体例＞
ここで、制御部５００による撮像画像の補完例について図１０を用いて、説明する。図１０は、時系列順に撮像されたフレーム１０００、１０１０、１０２０を模式的に示しており、各フレームにおける四角は各々フレームの画素に対応するものとする。図１０に示すように、フレーム１０００は、時刻Ｔ１において撮像され、フレーム１０１０は、時刻Ｔ２において撮像され、フレーム１０２０は、時刻Ｔ３において撮像されているとする。

このとき、制御部５００は、フレーム１０１０において、画素（Ｌ５_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）、（Ｌ６_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）、（Ｌ７_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）、（Ｌ８_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）、（Ｌ９_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）、（Ｌ１_Ｔ２、Ｒ４_Ｔ２）、（Ｌ２_Ｔ２、Ｒ４_Ｔ２）、（Ｌ３_Ｔ２、Ｒ４_Ｔ２）、（Ｌ４_Ｔ２、Ｒ４_Ｔ２）の９つの画素が、明視野下で撮像された画素（照射部１３０による光の照射タイミングで画素値が読み出された画素）であると特定できたとする。

このとき、画素（Ｌ５_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）についての補完を考える。

制御部５００は、画素（Ｌ５_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）の画素値を、同一フレーム、即ち、フレーム１０１０において、明視野下で撮像されていないと特定できた周辺画素で置換してよい。この場合、例えば、画素（Ｌ５_Ｔ２、Ｒ２_Ｔ２）、画素（Ｌ４_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）、画素（Ｌ５_Ｔ２、Ｒ４_Ｔ２）のいずれかの画素値で置換してよい。あるいは、他のフレーム、例えば時系列順で前後するフレーム１０００あるいはフレーム１０２０において同一の画素（Ｌ５_Ｔ１、Ｒ３_Ｔ１）、画素（Ｌ５_Ｔ３、Ｒ３_Ｔ３）のいずれかで置換してもよい。また、あるいは、それらの画素の画素値の平均値を、画素（Ｌ５_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）の画素値として置換してもよい。

また、あるいは、画素（Ｌ５_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）に位置する画素について、各時系列の明視野下で撮像されていないと特定できた画素の画素値から、当該位置における画素値についての関数を算出し、当該関数における時刻Ｔ２の値を、画素（Ｌ５_Ｔ２、Ｒ３_Ｔ２）の画素値として置換することとしてもよい。

このようにして、制御部５００は、明視野下で撮像された画素の補完を行うことができる。なお、ここで示した補完例は一例であり、ここに示した例を組み合わせたり、他の態様による補完を行ったりしてもよい。

＜まとめ＞
実施の形態４に係る応力発光測定システム１００は、撮像画像が照射部１３０からの光による影響を受けていたとしても、他の画素による補完を行うことで、正確であると推定される応力を検出することができる。

＜実施の形態５＞
上記実施の形態４に係る応力発光測定システム１００においては、撮像画像において照射部１３０からの光による影響を他の画素の画素値を用いて補完することで抑制した。本実施の形態５においては、撮像画像において照射部１３０からの光による影響を受けているフレームを除外して応力測定をすることで、照射部１３０からの光による影響を抑制する例を説明する。

＜構成＞
実施の形態５におけるシステム構成は、図５に示したブロック図と変わらないため、ここでは、図５を利用して説明するとともに、実施の形態４と異なる点についてのみ説明する。実施の形態５においては、応力発光測定システム１００は、撮像部１１０は動画を撮像し、照射部１３０は、定期的に光を照射する。図１１に、実施の形態５に係る撮像と、光の照射のタイミングを示すイメージ図を示す。図１１には、横軸に時間軸をとり、撮像の実行と、光の照射とのタイミングを縦軸で示している。

図１１において、実線は撮像のタイミングを示しており、波線は光の照射の照射タイミングを示している。図１１に示すグラフにおいては、時刻Ｔ１において撮像部１１０は、撮像を開始した例を示している。そして、照射部１３０は、定期的に光を照射している。具体的には、図１１において、時刻Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ４〜Ｔ５において光を照射している例を示している。このとき、応力発光測定システム１００は、撮像部１１０が取得した動画のうち、時刻Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ４〜Ｔ５に含まれるフレームを除去する。そして、フレーム除去後の動画を用いて、応力を検出する。これによって、応力発光測定システム１００は、照射部１３０による光の影響を除去して、定性的な応力を測定することができる。

具体的に説明すると、撮像部１１０は、動画を撮影し、当該動画を制御部５００に伝達する。また、照射部１３０は、応力発光体２００に向けて光を定期的に照射する。動画を伝達された制御部５００の除去部１４０は、動画中で光が照射されているときに撮像して得られたフレームを特定する。当該特定は、照射部１３０から光の照射タイミングを伝達されることでフレームを特定することとしてもよいし、制御部５００が制御部１３０に対して照射タイミングを指示しているときには、その照射タイミングに基づいて特定することとしてもよいし、伝達された動画中で、撮像画像の画素値から、特定に明るい環境下で撮像されているフレームを特定することで照射部１３０からの光の影響を受けているフレームを特定することとしてもよい。

そして、除去部１４０は、特定したフレームを動画から除外し、除外後の動画を検知部１２０に伝達する。こうして、検知部１２０は、照射部１３０からの光の影響を受けていないフレームのみからなる動画を受け取り、定性的な応力測定を行うことができる。

＜動作＞
図１２を用いて、実施の形態５に係る応力発光測定システム１００の動作を説明する。ここは、図９に示すフローチャートと異なる処理についてのみ説明することとし、共通する処理については、説明を割愛する。

（ステップＳ１２０３）
ステップＳ１２０３において、撮像部１１０から伝達された動画において、除去部１４０は、照射部１３０から光が照射されているタイミングにおいて撮像されたフレームを特定する。その後に、除去部１４０は、ステップＳ１２０４の処理に移行する。

（ステップＳ１２０４）
ステップＳ１２０４において、除去部１４０は、特定したフレームを動画から除外する。そして、除去部１４０は、照射部１３０から光が照射されているときに撮像されたフレームが除外された動画を検知部１２０に伝達する。その後に、ステップＳ１２０５の処理に移行する。

（ステップＳ１２０５）
ステップＳ１２０５において、検知部１２０は、照射部１３０から光が照射されているときに撮像されたフレームが除外された動画を用いて、応力発光体２００の応力を測定する。その後に、ステップＳ９０６の処理に移行する。

以上が、実施の形態５に係る応力発光測定システム１００の動作である。

＜まとめ＞
実施の形態５に係る応力発光測定システム１００によれば、照射部１３０が光を照射しているタイミングにおいて撮像されたフレームそのものが動画から除外されることによって、定性的な応力の測定を実現することができる。

＜補足＞
上記実施の形態に係る応力発光測定システムは、上記実施の形態に限定されるものではなく、他の手法により実現されてもよいことは言うまでもない。以下、各種変形例について説明する。

（１） 上記実施の形態２〜５においては、応力発光測定システムが応力を検出する手法として、応力発光測定システム１００を構成する各機能部をプロセッサが応力発光測定プログラム等を実行することにより、応力を検出することとしているが、これは装置に集積回路（ＩＣ（Integrated Circuit）チップ、ＬＳＩ（Large Scale Integration））等により形成された論理回路（ハードウェア）や専用回路、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現してもよい。また、これらの回路は、１または複数の集積回路により実現されてよく、上記実施の形態に示した複数の機能部の機能を１つの集積回路により実現されることとしてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＶＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩなどと呼称されることもある。すなわち、図４に示すように、応力発光測定システム１００を構成する各機能部は、物理的な回路により実現されてもよい。即ち、図１３に示すように、応力発光測定システム１００は、撮像回路１１０ａと、照射回路１３０ａと、検知回路１２０ａ及び／または除去回路１４０ａとして機能する制御回路５００ａと、記憶回路５２０ａとを備え、各回路は、上述の同名の各機能部と同様の機能を有することとしてよい。

また、上記応力発光測定プログラムは、プロセッサが読み取り可能な記録媒体に記録されていてよく、記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記応力発光測定プログラムは、当該応力発光測定プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記プロセッサに供給されてもよい。本発明は、上記応力発光測定プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

なお、上記応力発光測定プログラムは、例えば、ActionScript、JavaScript（登録商標）などのスクリプト言語、Objective-C、Java（登録商標）などのオブジェクト指向プログラミング言語、HTML5などのマークアップ言語などを用いて実装できる。

（２）上記実施の形態及び各補足に示した構成は、適宜組み合わせることとしてもよい。

１００ 応力発光測定システム
１１０ 撮像部
１２０ 検知部
１３０ 照射部
１４０ 除去部

Claims (9)

1. 応力発光体を撮像する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した応力発光体を示す撮像画像に基づき、前記応力発光体の発光強度を検知する検知部と、
   前記応力発光体に光を照射する照射部と、
   前記照射部から照射された光が前記撮像画像に対して及ぼす影響を除去する除去部を備える
   応力発光測定システム。
2. 前記除去部は、前記照射部が前記応力発光体に対して光を照射する照射タイミングと、前記撮像部が前記応力発光体を撮像する撮像タイミングとが互いに逆位相となるように制御する制御装置である
   ことを特徴とする請求項１に記載の応力発光測定システム。
3. 前記除去部は、一部に開口を有するシャッターであり、
   前記シャッターは、前記撮像部と前記応力発光体の間、且つ前記照射部と前記応力発光体との間に設けられ、
   前記開口の位置が前記撮像部と前記応力発光体の間に位置する間は、前記照射部と前記応力発光体の間はシャッターにより遮断され、前記開口が前記照射部と前記応力発光体の間に位置する間は、前記撮像部と前記応力発光体の間はシャッターにより遮断されるよう、前記シャッターを制御する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の応力発光測定システム。
4. 前記撮像部は、ローリングシャッター方式による撮像を行うカメラであり、
   前記照射部は、前記撮像部による撮像範囲に対して所定のライン幅の単位で、前記応力発光体に光を照射し、
   前記除去部は、前記カメラを構成する複数のフォトダイオードの内、ライン露光順読み出しを行うごとに、読み出しが完了したラインに対応する箇所に前記照射部に光の照射を実行させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の応力発光測定システム。
5. 前記除去部は、前記撮像部が撮像した画像において、明視野下で撮像された箇所の画素を、他の画素で補完する
   ことを特徴とする請求項１に記載の応力発光測定システム。
6. 前記除去部は、前記撮像部が撮像した画像において、明視野下で撮像された箇所の画素を、他の画像の同位置の画素に置換することで補完する
   ことを特徴とする請求項５に記載の応力発光測定システム。
7. 前記除去部は、前記撮像部が撮像した画像において、明視野下で撮像された箇所の画素を、同一の前記画像内の他の画素であって、暗視野下で撮像された箇所の画素により補完する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の応力発光測定システム。
8. 撮像部が応力発光体を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像部が撮像した撮像画像に基づき、前記応力発光体の発光強度を検知する検知ステップと、
   照射部から前記応力発光体に光を照射する照射ステップと、
   前記照射部から照射された光が前記撮像画像に対して及ぼす影響を除去する除去ステップを含む
   応力発光測定方法。
9. コンピュータに、
   応力発光体を撮像する撮像機能と、
   前記撮像機能が撮像した撮像画像に基づき、前記応力発光体の発光強度を検知する検知機能と、
   前記応力発光体に光を照射する照射機能と、
   前記照射機能により照射された光が前記撮像画像に対して及ぼす影響を除去する除去機能とを実現させる
   応力発光測定プログラム。

Images