JP2020051813A - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑剤に含まれる蛍光物質を光励起させて行う誘起蛍光法により、潤滑剤の厚さを求める技術において、迷光の影響を低減し、潤滑剤の厚さの測定精度を高める。【解決手段】測定装置２２は、蛍光物質の励起光を出力する光源３２と、潤滑剤４２の厚さを求める対象の領域Ｑに対向して設けられ当該対象の領域Ｑを撮影するカメラ３４と、前記対象の領域Ｑとカメラ３４との間に設けられ当該対象の領域Ｑからカメラ３４に向かう方向の光を通過させるルーバー構造体５０と備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、潤滑剤の厚さを求める測定装置及び測定方法に関する。

例えば二つの部材が滑り接触する場合、オイルやグリースのような潤滑剤が用いられる。これにより二つの部材の接触面間に潤滑剤による油膜が形成され、焼き付き等の損傷を防ぐことが可能となる。二つの部材間の油膜厚さを適切な値とすることにより、好ましい潤滑状態が得られることから、潤滑剤の研究では、二つの部材が接触する部分（接触部）における油膜厚さを測定する取り組みが行われている。特許文献１には、潤滑剤による油膜厚さを測定する装置が開示されている。

特開２０１０−０２５６７１号公報

潤滑剤の厚さ（油膜厚さ）の測定方法としてレーザー誘起蛍光法が知られている。レーザー誘起蛍光法は、蛍光物質を含む潤滑剤を例えば二つの部材間に塗布し、レーザー光を照射することで蛍光物質から発せられる蛍光の輝度を測定する方法である。これは、油膜が厚くなるにしたがって、蛍光物質の量が増大することから、油膜厚さに比例して蛍光（光励起）による輝度が高くなることを利用した測定方法である。なお、一つの部材が他の部材と接触して前記のように油膜を形成する機械要素として、例えば密封装置（シール）がある。

図７は、潤滑剤の厚さを測定する従来の測定装置の概略構成図である。この測定装置は、レーザー誘起蛍光法を用い、第一部材としての板部材９７と、第二部材としてのシール部材９８との間の接触部９９における潤滑剤９５の厚さ（油膜厚さ）を測定するための装置である。測定装置は、レーザー光Ｌを照射するレーザー光源９０と、接触部９９を撮影するカメラ９１とを備える。板部材９７は、ガラス板により構成され、レーザー光Ｌ及び潤滑剤９５に含まれている蛍光物質の蛍光を透過させる。レーザー光源９０は、板部材９７を通じて接触部９９及びその周囲にレーザー光Ｌを照射する。このレーザー光Ｌにより潤滑剤９５に含まれる蛍光物質が励起し発光する。カメラ９１は接触部９９及びその周囲を撮影し、撮影画像から接触部９９における輝度（蛍光強度）が求められる。輝度と油膜厚さとには相関があることから、求めた輝度を換算することで接触部９９における油膜厚さが求められる。

前記測定装置を用いて求められた接触部９９及びその周囲の輝度を、図８（Ａ）（Ｂ）により説明する。図８（Ａ）は、接触部９９及びその周囲を示す断面図であり、図８（Ｂ）は、接触部９９及びその周囲の各位置での輝度の値を示すグラフである。蛍光物質を含む潤滑剤９５が多い第一の領域Ｋ１では輝度が高く、潤滑剤９５が少ない（薄い）接触部９９では輝度が低い。図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、接触部９９における潤滑剤９５の厚さは一定であるにもかかわらず、輝度の値は一定ではない。また、潤滑剤９５が存在していない第二の領域Ｋ２でも、輝度の値が出力されている。これは、潤滑剤９５に含まれる蛍光物質から、あらゆる方向に蛍光が放出されるためであり、迷光が原因であると考えられる。図８（Ｂ）に示される輝度の値に基づいて接触部９９における油膜厚さを換算により求めると、実際とは異なる結果となることが考えられる。

迷光による従来の課題を図９（Ａ）（Ｂ）により更に説明する。図９（Ａ）は、潤滑剤９５に含まれる蛍光物質が放つ蛍光の説明図であり、蛍光が放たれる方向の例が矢印で示されている。図９（Ｂ）は、この蛍光を撮影したカメラの画像データから取得された輝度（蛍光強度）のグラフである。レーザー光を受けた蛍光物質はあらゆる方向に蛍光を放つ。このため、図９（Ｂ）に示されるように、カメラによる取得画像のうちの中央の領域では輝度（蛍光強度）が高く、端の領域では輝度（蛍光強度）が低くなる。この場合、輝度を油膜厚さに換算すると、中央の領域では油膜が厚く端部では油膜が薄いという測定結果になってしまう。しかし、図９（Ａ）に示されるように、実際では、潤滑剤９５の油膜厚さは一定である。

以上のように、潤滑剤の厚さは一定であるにもかかわらず、輝度の値が一定にならないなど、迷光の原因によって測定の精度が低下してしまう。
そこで、本発明は、潤滑剤に含まれる蛍光物質を光励起させて行う誘起蛍光法により、潤滑剤の厚さを求める技術において、迷光の影響を低減し、潤滑剤の厚さの測定精度を高めることを目的とする。

本発明は、潤滑剤に含まれる蛍光物質を光励起させて行う誘起蛍光法により、潤滑剤の厚さを求めるための測定装置であって、前記蛍光物質の励起光を出力する光源と、潤滑剤の厚さを求める対象の領域に対向して設けられ当該対象の領域を撮影する撮影装置と、前記対象の領域と前記撮影装置との間に設けられ当該対象の領域から当該撮影装置に向かう方向の光を通過させるルーバー構造体と、備える。

この測定装置によれば、光源からの励起光が対象の領域を照らすと、潤滑剤に含まれる蛍光物質からあらゆる方向に蛍光が放出される。この蛍光のうち、対象の領域から撮影装置に向かう方向の蛍光が、ルーバー構造体により抽出されて、撮影装置により撮影される。前記方向以外のノイズとなる不必要な光の散乱（迷光）は、撮影装置に届きにくくなり、光の散乱（迷光）の影響が低減される。よって、潤滑剤の厚さの測定の精度を高めることが可能となる。

また、前記測定装置は、前記対象の領域を覆い前記励起光及び前記蛍光物質の蛍光を透過させるカバー部材を更に備え、前記ルーバー構造体は、前記カバー部材のうちの前記撮影装置側の面に設けられているのが好ましい。この場合、明瞭な画像が撮影装置によって取得され、測定の精度がより一層高まる。

また、前記測定装置は、前記対象の領域を一方向に横断する方向に沿って潤滑剤の厚さの分布を求めることが可能である測定装置であって、前記ルーバー構造体は、前記横断する方向に直交する方向を長手方向とするルーバーを複数有するのが好ましい。この構成によれば、前記横断する方向に散乱する光が複数のルーバーによって遮られる。このため、前記横断する方向に沿った潤滑剤の厚さの分布を精度良く求めることが可能となる。

また、前記測定装置は、前記対象の領域と前記撮影装置との間に設けられ、前記潤滑剤の蛍光物質の蛍光を透過させかつ前記励起光を反射させるダイクロイックミラーを、更に備え、前記対象の領域と前記撮影装置とを結ぶ直線に交差する方向から前記励起光を前記ダイクロイックミラーに入射させ、当該ダイクロイックミラーにおける当該励起光の反射光が、前記直線に沿って進行して前記対象の領域を照射するのが好ましい。この構成によれば、ダイクロイックミラーによって、対象の領域に対する励起光の入射方向と、対象の領域に存在する蛍光物質を含む潤滑剤から発せられた蛍光が撮影装置に入射する方向とが、同じとなる（同軸となる）。このため、励起光は、ルーバー構造体を通過し、対象の領域に入射することができる。

また、本発明は、潤滑剤に含まれる蛍光物質を光励起させて行う誘起蛍光法により、潤滑剤の厚さを求める方法であって、前記蛍光物質を励起させる励起光によって、潤滑剤の厚さを求める対象の領域を照らす照射工程と、前記対象の領域に対向して設けられた撮影装置が、当該対象の領域を撮影する撮影工程と、を含み、前記撮影工程では、前記対象の領域から前記撮影装置に向かう方向の光を通過させるルーバー構造体が、当該対象の領域と当該撮影装置との間に設けられている。

この測定方法によれば、励起光が対象の領域を照らすと、潤滑剤に含まれる蛍光物質からあらゆる方向に蛍光が放出される。この蛍光のうち、対象の領域から撮影装置に向かう方向の蛍光が、ルーバー構造体により抽出されて、撮影装置により撮影される。前記方向以外のノイズとなる不必要な光の散乱（迷光）は、撮影装置に届きにくくなり、光の散乱（迷光）の影響が低減される。よって、潤滑剤の厚さの測定の精度を高めることが可能となる。

本発明によれば、迷光の影響が低減され、潤滑剤の厚さの測定精度を高めることが可能となる。

測定装置の一例を示す構成図である。 （Ａ）は、ルーバー構造体を説明する断面図であり、（Ｂ）は、カメラの画像データから取得された輝度のグラフである。 （Ａ）は、対象の領域を示す断面図であり、（Ｂ）は、対象の領域の各位置での輝度の値を示すグラフである。 環状であるシール部材を中心線に沿った方向から見た説明図である。 測定装置の概略構成、及び、シール部材の一部及びその周囲に入射させるレーザー光の強度分布を示す説明図である。 ダイクロイックミラーを備えた測定装置の機能を説明する図である。 潤滑剤の厚さを測定する従来の測定装置の概略構成図である。 （Ａ）は、接触部及びその周囲を示す断面図であり、（Ｂ）は、接触部及びその周囲の各位置での輝度の値を示すグラフである。 （Ａ）は、潤滑剤に含まれる蛍光物質が放つ蛍光の説明図であり、（Ｂ）は、この蛍光を撮影したカメラの画像データから取得された輝度のグラフである。

〔はじめに〕
図１は、測定装置２２の一例を示す構成図である。この測定装置２２によって行われる測定方法は、潤滑剤に含まれる蛍光物質を光励起させて行う誘起蛍光法により、潤滑剤の厚さを求める方法である。本実施形態では、潤滑剤の厚さを求める対象の領域Ｑにシール部材２６が含まれ、シール部材２６の一部に付着する潤滑剤４２の厚さが求められる。特に、シール部材２６はカバー部材２８に接触していて、これらシール部材２６とカバー部材２８との間に形成される潤滑剤４２による油膜厚さが求められる。

前記測定方法で用いられる潤滑剤４２には、励起光により発光する蛍光物質が含まれる。潤滑剤４２は、オイル（潤滑油）であってもよく、オイルに増ちょう剤を分散させたグリースであってもよい。オイルの種類に関して特に制限はない。蛍光物質は、励起光により発光する物質であれば、その種類に制限はない。蛍光物質の例としては、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ等の蛍光染料が挙げられる。

〔測定装置について〕
測定装置２２は、第一部材としてのカバー部材２８と、カバー部材２８に対向して配置される第二部材としての環状のシール部材２６と、シール部材２６が取り付けられている板状の取り付けプレート２４とを備える。図１において、紙面の上下方向が鉛直線の延在方向である。

測定装置２２は、例えば、電動モーターを含む回転機構２９を備える。回転機構２９は、取り付けプレート２４をシール部材２６の中心線Ｃ回りに回転させる。カバー部材２８は、図示されない測定装置２２のフレームに固定されている。カバー部材２８は回転しない。前述したように、シール部材２６は取り付けプレート２４に固定されている。このため、シャフト３０の回転により、カバー部材２８に対してシール部材２６が移動する。シール部材２６の先端がカバー部材２８に所要の締め代で接触する。シール部材２６（取り付けプレート２４）が回転すると、シール部材２６とカバー部材２８との間に潤滑剤４２による油膜が形成される。測定装置２２では、シール部材２６がカバー部材２８を摺動する状態（滑り接触する状態）が再現される。

シール部材２６は、合成ゴム（例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）等）を基材ゴムとする弾性材料からなる。なお、転がり軸受の転動体（例えば、鉄等の金属製の玉）を第二部材として用いることもできる。

本実施形態の測定装置２２は、光源としてのレーザー光源３２、撮影装置としてのカメラ３４、及びダイクロイックミラー３３を備える。測定装置２２は、更に、コンピュータにより構成されている処理装置４８を備える。レーザー光源３２は、潤滑剤４２に含まれる前記蛍光物質の励起光として、レーザー光Ｌを出力する。レーザー光源３２から出力されたレーザー光Ｌの照射方向は、ダイクロイックミラー３３によって変えられて、潤滑剤４２の厚さを求める対象の領域Ｑ、つまり、シール部材２６の一部及びその周囲を照射する。なお、本実施形態では、レーザー光源３２から出力されたレーザー光Ｌは、トップハット型ビーム出力拡散板３７を介して、ダイクロイックミラー３３に入射する。そして、本実施形態の測定装置２２は、ルーバー構造体５０を備えている。ルーバー構造体５０及びトップハット型ビーム出力拡散板３７については、後に説明する。

レーザー光Ｌにより、シール部材２６とカバー部材２８との間に設けられている潤滑剤４２の蛍光物質は励起され、蛍光Ｆを放つ。つまり、レーザー光Ｌは、蛍光物質を発光させる。レーザー光源３２の例として、ＹＡＧレーザーが挙げられる。

ダイクロイックミラー３３は、前記対象の領域Ｑ（シール部材２６の一部）とカメラ３４が有する画像センサ３５との間に設けられている。ダイクロイックミラー３３は、対象の領域Ｑに存在する潤滑剤４２の蛍光物質の蛍光Ｆ（蛍光Ｆの波長）を透過させ、かつ、レーザー光Ｌ（レーザ光Ｌの波長）を反射させるように構成されている。

カメラ３４は、カバー部材２８を挟んで接触部３６に対向するように配置される。カメラ３４は、潤滑剤４２の厚さを求める対象の領域Ｑ、つまり、シール部材２６の一部及びその周囲を撮影するために、受光部として、面状に広がる多数の受光素子による画像センサ３５を有する。画像センサ３５は、シール部材２６の一部に対向して設けられている。本実施形態では、カメラ３４の撮影方向は、環状であるシール部材２６の中心線Ｃに平行な方向である。画像センサ３５と、撮影の対象に含まれるシール部材２６の一部とを結ぶ直線Ｊに沿った方向が、カメラ３４の撮影方向となる。本実施形態では、シール部材２６及びその周囲に対するレーザー光Ｌの照射範囲は、カメラ３４による撮影範囲、つまり、画像センサ３５の受光範囲よりも広い。

カバー部材２８は、レーザー光Ｌ、及び蛍光物質の蛍光Ｆを透過させる。本実施形態のカバー部材２８は、無色透明なアクリル樹脂製のプレートである。無色透明なガラスプレートが、カバー部材２８として用いられてもよい。

本実施形態では、カメラ３４とカバー部材２８との間に、蛍光物質の蛍光Ｆのみが通過する光学フィルタ３８が配置される。後にも説明するが、カメラ３４が撮影した画像により、蛍光物質の蛍光に基づく潤滑剤４２の輝度（輝度分布）が得られる。処理装置４８は、各種の情報処理及び演算処理を行う。

〔ルーバー構造体５０について〕
前記のとおりレーザー光Ｌにより、前記対象の領域Ｑに存在する潤滑剤４２の蛍光物質は発光する。レーザー光Ｌを受けた蛍光物質はあらゆる方向に蛍光を放出する。そこで、本実施形態の測定装置２２は、ルーバー構造体５０を備える。ルーバー構造体５０は、前記対象の領域Ｑとカメラ３４（画像センサ３５）との間に設けられている。図２（Ａ）は、ルーバー構造体５０を説明する断面図である。図２（Ａ）において、上側がカメラ３４側である。ルーバー構造体５０は、複数のルーバー（羽根部材）５２を有する。各ルーバー５２は、一方向（図２（Ａ）の紙面の直交方向）に長く直線状である微細形状を有する。複数のルーバー５２が、間隔をあけて平行に配置されている。前記のとおり、蛍光物質はあらゆる方向に蛍光を放出するが、ルーバー構造体５０は、前記対象の領域Ｑからカメラ３４に向かう方向の光（蛍光）を通過させる。これに対して、ルーバー構造体５０は、前記対象の領域Ｑからカメラ３４に向かう方向に対して傾斜角度が大きい方向に進む光を遮る。対象の領域Ｑからカメラ３４に向かう方向は、前記直線Ｊに沿った方向と一致する。

本実施形態では、カバー部材２８が対象の領域Ｑを覆っている。ルーバー構造体５０（ルーバー５２）は、カバー部材２８のうちのカメラ３４側の面２８ａに設けられている。ルーバー構造体５０は、例えば、複数のルーバー５２を有するルーバーフィルムにより構成されていて、このルーバーフィルムがカバー部材２８に貼り付けられている。

前記構成を備える測定装置２２（図１参照）を用いて求められた前記対象の領域Ｑの輝度に関して、図３（Ａ）（Ｂ）により説明する。図３（Ａ）は、対象の領域Ｑを示す断面図である。図３（Ｂ）が、対象の領域Ｑの各位置での輝度の値（つまり、輝度の分布）を示すグラフである。カメラ３４が対象の領域Ｑを撮影する。撮影画像から、図３（Ｂ）に示されるように各位置における輝度が求められる。蛍光物質を含む潤滑剤４２の厚さと、蛍光物質による蛍光の輝度との関係が、予め求められている。そこで、求められた各位置における輝度の値から、前記接触部３６における油膜厚さが換算して求められる。また、接触部３６以外の各位置における油膜厚さについても、同様に、換算により求めることができる。このように、本実施形態では、対象の領域Ｑを一方向に横断する方向に沿って潤滑剤４２の厚さの分布が求められる。

図４は、環状であるシール部材２６を中心線Ｃに沿った方向から見た説明図である。前記対象の領域Ｑには、シール部材２６の一部２６ａが含まれる。図３で説明したように、求められる潤滑剤４２の厚さの分布は、図４に示されるシール部材２６の一部２６ａを、シール部材２６の径方向に横断する方向に沿った分布である。この横断した方向を、以下において「横断方向」と称する。図４では、横断方向が矢印Ｙで示されている。

そこで、本実施形態では、ルーバー構造体５０が有する複数のルーバー５２は、前記横断方向に直交する方向を長手方向として設けられる。図４の場合、横断方向（矢印Ｙの方向）はシール部材２６の径方向であることから、各ルーバー５２は、シール部材２６の径方向に直交する方向（矢印Ｘ方向）を長手方向として設けられる。そして、複数のルーバー５２が径方向（矢印Ｙの方向）に間隔をあけて設けられる。複数のルーバー５２が設けられている範囲は、前記対象の領域Ｑのうちのカメラ３４による撮影範囲よりも広い。

〔本実施形態の測定装置２２について〕
以上のように、本実施形態の測定装置２２は、潤滑剤４２に含まれる蛍光物質を光励起させて行う誘起蛍光法により、潤滑剤４２の厚さを求めるための装置である。潤滑剤４２の厚さを求める対象の領域Ｑからカメラ３４に向かう方向が、この対象の領域Ｑにおける潤滑剤４２の厚さ方向と一致する。潤滑剤４２の厚さを求めるために、測定装置２２は、前記蛍光物質の励起光を出力する光源として機能するレーザー光源３２と、前記対象の領域Ｑに対向して設けられ、この対象の領域Ｑを撮影するカメラ（撮影装置）３４と、ルーバー構造体５０とを備える。ルーバー構造体５０は、対象の領域Ｑとカメラ３４との間に設けられていて、対象の領域Ｑからカメラ３４に向かう方向の光を通過させる。これに対して、ルーバー構造体５０は、前記方向に対して傾斜角度が大きい方向に進む成分の光を遮る。

この測定装置２２によれば、レーザー光源３２からの励起光としてのレーザー光Ｌが対象の領域Ｑを照らすと、潤滑剤４２に含まれる蛍光物質からあらゆる方向に蛍光が放出される。しかし、図２（Ａ）に示されるように、この蛍光のうち、対象の領域Ｑからカメラ３４に向かう方向の蛍光が、ルーバー構造体５０により抽出されて、カメラ３４により撮影される。これに対して、対象の領域Ｑからカメラ３４に向かう方向以外のノイズとなる不必要な光の散乱（迷光）は、カメラ３４に届きにくくなり、光の散乱（迷光）の影響が低減される。図２（Ｂ）は、カメラ３４の画像データから取得された輝度のグラフである。本実施形態によれば、図２（Ａ）に示される範囲では、潤滑剤４２の厚さが一定である。ルーバー構造体５０によれば、この潤滑剤４２に含まれる蛍光物質が発光しカメラ３４が受光した輝度は、位置が変わっても一定となる。そして、この輝度が潤滑剤４１の厚さに換算される。よって、潤滑剤４２の厚さの測定の精度を高めることが可能となる。

本実施形態の測定装置２２は、前記対象の領域Ｑを一方向に横断する方向（図４において、矢印Ｙ方向）に沿って潤滑剤４２の厚さの分布を求めることができる。そこで、ルーバー構造体５０は、前記横断する方向に直交する方向（図４において矢印Ｘ方向）を長手方向とするルーバー５２を複数有する。この構成によれば、前記横断する方向（矢印Ｙ方向）に散乱する光が複数のルーバー５２によって遮られる。このため、前記横断する方向（矢印Ｙ方向）に沿った潤滑剤４２の厚さの分布を精度良く求めることが可能となる。

なお、図示しないが、複数のルーバー５２を一つの層として形成し、この層を複数重ねてルーバー構造体５０としてもよい。この場合、一つの層におけるルーバー５２の長手方向と、この一つの層に重ねる他の層におけるルーバー５２の長手方向とを直交させる。この場合、ルーバー５２の長手方向に関係なく、散乱する光（迷光）が複数のルーバー５２によって遮られる。

また、本実施形態では（図２（Ａ）参照）、ルーバー構造体５０は、カバー部材２８のうちのカメラ側の面２８ａに設けられている。なお、図示しないが、ルーバー構造体５０は、カバー部材２８から離れて設けられていてもよい。ルーバー構造体５０とカバー部材２８との間隔を広くする場合、レーザー光源３２からのレーザー光Ｌを、ルーバー構造体５０とカバー部材２８との間を通じて、前記直線Ｊに対して傾斜した方向から照射してもよい。この場合、ダイクロイックミラー３３が省略される。しかし、本実施形態のように、ルーバー構造体５０が、カバー部材２８のうちのカメラ側の面２８ａに設けられていることにより、明瞭な画像がカメラ３４によって取得され、測定の精度がより一層高まる。

〔ダイクロイックミラー３３について〕
本実施形態の測定装置２２では（図１参照）、シール部材２６の一部と画像センサ３５とを結ぶ直線Ｊに直交（交差）する方向から、レーザー光Ｌがダイクロイックミラー３３に入射する。ダイクロイックミラー３３におけるレーザー光Ｌの反射光が、前記直線Ｊに沿って進行してシール部材２６の一部及びその周囲を照射する。

ここで、レーザー光源３２が出力するレーザー光Ｌの強度分布は、正規分布（ガウス分布）となる。本実施形態の測定装置２２は、トップハット型ビーム出力拡散板３７（以下、「拡散板３７」と称する。）を備える。拡散板３７は、シール部材２６の一部及びその周囲に入射させるレーザー光Ｌの強度分布を、トップハット分布とする（図５参照）。図５は、測定装置２２の概略構成、及び、シール部材２６の一部及びその周囲に入射させるレーザー光Ｌの強度分布を示す説明図である。図５に示されるように、シール部材２６の一部及びその周囲に入射するレーザー光Ｌの強度分布は、トップハット分布となる。

〔測定方法について〕
以上の構成を備える測定装置２２（図１参照）によって、潤滑剤４２の厚さを求める測定方法が実行される。この測定方法は、潤滑剤４２に含まれる蛍光物質を光励起させて行う誘起蛍光法に基づく。測定方法には、準備工程と、照射工程と、撮影工程と、処理工程とが含まれ、この順で各工程が進められる。以下、各工程について説明する。

準備工程では、各機器が所定位置に配置される（図１参照）。つまり、撮影装置としてのカメラ３４が、測定の対象の領域Ｑに含まれるシール部材２６の一部に対向して設けられる。シール部材２６の一部とカメラ３４（画像センサ３５）との間に、ダイクロイックミラー３３が設置される。

照射工程では、レーザー光源３２からダイクロイックミラー３３に向かってレーザー光Ｌが出力される。本実施形態では、前記対象の領域Ｑに含まれるシール部材２６の一部（接触部３６）と、カメラ３４の画像センサ３５とを結ぶ直線Ｊに直交する方向から、レーザー光Ｌをダイクロイックミラー３３に入射させる。そして、このダイクロイックミラー３３におけるレーザー光Ｌの反射光を、前記直線Ｊに沿って進行させ、シール部材２６の一部及びその周囲に対して照射する。このため、レーザー光Ｌは、ルーバー構造体５０を通過し、つまり、隣り合うルーバー５２とルーバー５２との間を通過し、対象の領域Ｑに入射する。

撮影工程では、カメラ３４によって、対象の領域Ｑ（シール部材２６の一部及びその周囲）の画像を取得する。撮影工程では、ルーバー構造体５０が、対象の領域Ｑとカメラ３４との間に設けられている。カメラ３４は、画像センサ３５を有し、画像センサ３５により、撮影範囲の各位置における輝度（輝度値）のデータが取得される。本実施形態では、対象の領域Ｑに対するレーザー光Ｌの照射範囲は、カメラ３４による撮影範囲よりも広く設定されている。これにより、シール部材２６とカバー部材２８とは中心線Ｃを中心とした周方向に連続して接触するが、この連続して接触する範囲（接触部３６）が、前記撮影範囲及び前記照射範囲に含まれ、この結果、対象の領域Ｑに含まれる。

処理工程では、カメラ３４により画像が取得されると、その画像に基づいて、処理装置４８は画像解析を行う。この画像解析により、撮影範囲（画像の範囲）の輝度分布が得られる。この輝度分布から、シール部材２６とカバー部材２８とが接触する接触部３６における輝度（輝度値）が処理装置４８により求められる。

ここで、潤滑剤４２の厚さ（油膜）が厚くなるほど、その潤滑剤４２（油膜）に含まれる蛍光物質の量は増える。よって、潤滑剤４２の厚さ（油膜厚さ）に比例して輝度は変化する。そこで、蛍光物質を含む潤滑剤４２の厚さと、蛍光物質による蛍光の輝度との関係が、予め求められている。このため、接触部３６における輝度が求められると、その輝度の値から、接触部３６における油膜厚さ、つまり、シール部材２６とカバー部材２８との間の油膜厚さを換算して求めることができる。このように、処理工程では、カメラ３４が取得した画像に基づいて、潤滑剤４２の厚さを求める対象の領域Ｑに含まれる接触部３６における輝度を求め、この輝度を、接触部３６における潤滑剤の厚さ（油膜厚さ）に換算する。

以上より、接触部３６における潤滑剤４２の厚さ（油膜厚さ）が求められる。なお、接触部３６のみならず、その周囲における潤滑剤の輝度も、前記輝度分布から求められる。このため、接触部３６の周囲における潤滑剤４２の厚さについても、求めることができる。

図６は、ダイクロイックミラー３３を備えた測定装置２２の機能を説明する図である。図６には、対象の領域Ｑに対するレーザー光Ｌの入射方向と、蛍光Ｆが画像センサ３５に入射する方向とが説明されている。図６に示されるように、画像センサ３５は、第一位置Ｐ１において、図外のダイクロイックミラー３３から入射するレーザー光Ｌｉ１による蛍光Ｆ１と、このレーザー光Ｌｉ１がシール部材２６により反射した反射光Ｌｒ１による蛍光Ｆ２との合計「Ｆ１＋Ｆ２」を受光する。また、画像センサ３５は、第一位置Ｐ１と異なる第二位置Ｐ２において、図外のダイクロイックミラー３３から入射するレーザー光Ｌｉ２による蛍光Ｆ１と、このレーザー光Ｌｉ２がシール部材２６により反射した反射光Ｌｒ２による蛍光Ｆ２との合計「Ｆ１＋Ｆ２」を受光する。このように、画像センサ３５において、第一位置Ｐ１で受光する蛍光の強度と、第二位置Ｐ２で受光する蛍光の強度とは、共に「Ｆ１＋Ｆ２」であり、同じとなる。このため、レーザー光Ｌが対象の領域Ｑに対して斜めから照射する場合、補正が必要となるが、本実施形態によれば、補正を行わなく済む。この結果、本実施形態の測定装置２２によれば、対象の領域における潤滑剤４２の厚さの測定精度をより一層高めることが可能となる。

また、レーザー光源３２が出力するレーザー光Ｌの強度分布は正規分布である。更に、前記のとおり、レーザー光Ｌの照射範囲が（カメラ３４による撮影範囲よりも）広い。この場合、その照射範囲内の位置に応じてレーザー光Ｌの強度分布が異なる。このため、拡散板３７が省略されている場合、測定結果において、レーザー光Ｌの強度分布（正規分布）に基づく誤差が生じる。この場合、補正の処理（演算）が行われることで、その誤差を解消できる。しかし、本実施形態では、拡散板３７が設けられている。つまり、測定装置２２は、前記対象の領域Ｑに入射させるレーザー光Ｌの強度分布をトップハット分布とする拡散板３７を備える。この拡散板３７によって、対象の領域Ｑに入射させるレーザー光Ｌの強度分布がトップハット分布となる。よって、レーザー光Ｌの強度分布に基づく誤差が抑制される。つまり、本実施形態では、前記誤差を解消する補正の処理は不要となる。

〔その他〕
また、本実施形態の測定方法では、輝度分布を取得するための画像が、撮影装置として一眼レフカメラを用いて撮影されているのが好ましい。この構成によれば、画像から輝度に関する高密度な情報を得ることができる。よって、測定精度をさらに向上させることができる。

前記実施形態では、シール部材２６に付着する潤滑剤４２の厚さ（カバー部材２８との間に形成される油膜の厚さ）を測定する場合について説明したが、シール部材２６以外における機械要素などの潤滑剤の厚さを測定するために、前記実施形態の測定装置２２が用いられてもよい。例えば、歯車に付着する潤滑剤の厚さを測定するために前記測定装置２２が用いられてもよい。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

２２：測定装置 ２８：カバー部材 ２８ａ：面
３２：レーザー光源（光源） ３３：ダイクロイックミラー
３４：カメラ（撮影装置） ４２：潤滑剤 ５０：ルーバー構造体
５２：ルーバー Ｊ:直線 Ｑ：対象の領域

Claims (5)

1. 潤滑剤に含まれる蛍光物質を光励起させて行う誘起蛍光法により、潤滑剤の厚さを求めるための測定装置であって、
   前記蛍光物質の励起光を出力する光源と、
   潤滑剤の厚さを求める対象の領域に対向して設けられ当該対象の領域を撮影する撮影装置と、
   前記対象の領域と前記撮影装置との間に設けられ当該対象の領域から当該撮影装置に向かう方向の光を通過させるルーバー構造体と、
   備える、測定装置。
2. 前記対象の領域を覆い前記励起光及び前記蛍光物質の蛍光を透過させるカバー部材を更に備え、
   前記ルーバー構造体は、前記カバー部材のうちの前記撮影装置側の面に設けられている、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記対象の領域を一方向に横断する方向に沿って潤滑剤の厚さの分布を求めることが可能である測定装置であって、
   前記ルーバー構造体は、前記横断する方向に直交する方向を長手方向とするルーバーを複数有する、請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 前記対象の領域と前記撮影装置との間に設けられ、前記潤滑剤の蛍光物質の蛍光を透過させかつ前記励起光を反射させるダイクロイックミラーを、更に備え、
   前記対象の領域と前記撮影装置とを結ぶ直線に交差する方向から前記励起光を前記ダイクロイックミラーに入射させ、当該ダイクロイックミラーにおける当該励起光の反射光が、前記直線に沿って進行して前記対象の領域を照射する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定装置。
5. 潤滑剤に含まれる蛍光物質を光励起させて行う誘起蛍光法により、潤滑剤の厚さを求める方法であって、
   前記蛍光物質を励起させる励起光によって、潤滑剤の厚さを求める対象の領域を照らす照射工程と、
   前記対象の領域に対向して設けられた撮影装置が、当該対象の領域を撮影する撮影工程と、
   を含み、
   前記撮影工程では、前記対象の領域から前記撮影装置に向かう方向の光を通過させるルーバー構造体が、当該対象の領域と当該撮影装置との間に設けられている、測定方法。

Images