(57)【要約】【課題】外乱光が存在する非暗所下であっても、油剤に由来して発生するミスト及びヒュームの少なくとも１つを可視化することが可能な可視化システムを提供すること。【解決手段】可視化システム１は、特定波長の光を、非暗所下の測定空間３に照射する手段６と、外乱光と浮遊微粒子の散乱光とを含む光を分光し、分光された光を受光して電気信号を生成し、電気信号に基づいて２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成し、３次元分光データから分光データを抽出し、分光データに基づいて２次元の空間情報上における散乱光強度を算出する手段４と、散乱光強度に基づいて、非暗所下の測定空間３中における浮遊微粒子の飛散状態を評価する手段２７と、手段２７による評価結果に基づいて、非暗所下の測定空間３中におけるミストを、測定空間３の像の中に可視化させる手段２３と、を含む。【選択図】図１
2020143907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長の光を、粒子径が、０．２μｍ以上２０μｍ以下の油剤由来の浮遊微粒子を含むミスト及びヒュームの少なくとも１つが測定される非暗所下の測定空間に照射する照射手段と、
前記非暗所下の測定空間に含まれた外乱光と、前記非暗所下の測定空間中で前記特定波長の光により散乱された前記浮遊微粒子の散乱光と、を含む光を分光する分光手段と、
前記分光された光を受光し、これに基づく電気信号を生成する生成手段と、
前記電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する３次元分光データを作成する３次元分光データ作成手段と、
前記３次元分光データから、前記特定波長を含む第１波長範囲にある第１分光データを抽出し、前記第１分光データに基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出する散乱光強度算出手段と、
前記散乱光強度に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記浮遊微粒子の飛散状態を評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記ミスト及び前記ヒュームの少なくとも１つを、前記測定空間の像の中に可視化させる可視化手段と、
を備えること
を特徴とする可視化システム。
【請求項２】
前記３次元分光データ作成手段は、
前記３次元分光データを時系列に複数生成し、
前記散乱光強度算出手段は、
前記時系列に複数生成された３次元分光データから、前記第１分光データを時系列に複数抽出し、前記時系列に複数抽出された第１分光データに基づいて、前記浮遊微粒子の散乱光強度を時系列に複数算出し、
前記評価手段は、
前記時系列に複数算出された散乱光強度に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記浮遊微粒子の飛散状態を時系列に連続して評価すること
を特徴とする請求項１に記載の可視化システム。
【請求項３】
評価手段は、
前記浮遊微粒子の散乱光強度に基づいて、前記浮遊微粒子の量を定量化して評価すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の可視化システム。
【請求項４】
前記散乱光強度算出手段は、
前記第１分光データと、前記第１波長範囲とは異なった第２波長範囲にある第２分光データとの差を抽出し、この差に基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可視化システム。
【請求項５】
前記分光手段は、
前記浮遊微粒子が飛散していない状態で、前記非暗所下の測定空間に含まれた外乱光を、さらに分光し、
前記受光手段は、
前記さらに分光された光を受光し、これに基づく事前電気信号を生成し、
前記３次元分光データ作成手段は、
前記事前電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する事前３次元分光データを作成し、
前記散乱光強度算出手段は、
前記事前３次元分光データから、前記第１波長範囲にある第３分光データを抽出し、前記第１分光データと、前記３分光データとの差を抽出し、この差に基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可視化システム。
【請求項６】
前記特定波長は、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にあること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の可視化システム。
【請求項７】
特定波長の光を、粒子径が、０．２μｍ以上２０μｍ以下の油剤由来の浮遊微粒子を含むミスト及びヒュームの少なくとも１つが測定される非暗所下の測定空間に照射するステップと、
前記非暗所下の測定空間に含まれた外乱光と、前記非暗所下の測定空間中で前記特定波長の光により散乱された前記浮遊微粒子の散乱光と、を含む光を分光するステップと、
前記分光された光を受光し、これに基づく電気信号を生成するステップと、
前記電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する３次元分光データを作成するステップと、
前記３次元分光データから、前記特定波長を含む第１波長範囲にある第１分光データを抽出し、前記第１分光データに基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出するステップと、
前記散乱光強度に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記浮遊微粒子の飛散状態を評価するステップと、
前記評価手段による評価結果に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記ミスト及び前記ヒュームの少なくとも１つを、前記測定空間の像の中に可視化させるステップと、
を備えること
を特徴とする可視化方法。
【請求項８】
前記３次元分光データを作成するステップは、
前記３次元分光データを時系列に複数生成し、
前記散乱光強度を算出するステップは、
前記時系列に複数生成された３次元分光データから、前記第１分光データを時系列に複数抽出し、前記時系列に複数抽出された第１分光データに基づいて、前記浮遊微粒子の散乱光強度を時系列に複数算出し、
前記評価するステップは、
前記時系列に複数算出された散乱光強度に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記浮遊微粒子の飛散状態を時系列に連続して評価すること
を特徴とする請求項７に記載の可視化方法。
【請求項９】
前記評価するステップは、
前記浮遊微粒子の散乱光強度に基づいて、前記浮遊微粒子の量を定量化して評価すること
を特徴とする請求項７又は８に記載の可視化方法。
【請求項１０】
前記散乱光強度を算出するステップは、
前記第１分光データと、前記第１波長範囲とは異なった第２波長範囲にある第２分光データとの差を抽出し、この差に基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出すること
を特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の可視化方法。
【請求項１１】
前記分光するステップは、
前記浮遊微粒子が飛散していない状態で、前記非暗所下の測定空間に含まれた外乱光を含む光を、さらに分光し、
前記電気信号を生成するステップは、
前記さらに分光された光を受光し、これに基づく事前電気信号を生成し、
前記３次元分光データを作成するステップは、
前記事前電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する事前３次元分光データを作成し、
前記散乱光強度を算出するステップは、
前記事前３次元分光データから、前記第１波長範囲にある第３分光データを抽出し、前記第１分光データと、前記３分光データとの差を抽出し、この差に基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出すること
を特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の可視化システム。
【請求項１２】
前記特定波長は、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にあること
を特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の可視化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視化システム及び可視化方法に係わり、油剤に由来して発生するミスト及びヒュームを可視化する可視化システム及び可視化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料又は非金属材料からなる被削材をドリルやミーリング工具等を始めとした加工工具で切削する場合には、被削材と加工工具とに、油剤、例えば切削油剤がかけられる。この切削油剤により、加工工具を被削材に対して切削する際に発生する摩擦の抑制と冷却を図ることが可能となり、加工精度の向上や仕上げ面の美化を図ることが可能となるばかりでなく、加工工具の寿命を延長させることが可能となる。
【０００３】
切削油剤を被削材及び加工工具にかけると、その一部はミストとなって飛散する。油剤、例えば切削油剤に由来して発生したミストの飛散は、例えば、
・建屋内の汚損
・照明への付着による照明度の低下
・電子機器等の故障
・スリップ事故
の原因となり得る。このため、例えば、ピエゾ粉塵計を用いたミストの測定管理が定期的に行われている。ピエゾ粉塵計は、飛散したミストの量を数値化する。しかし、ピエゾ粉塵計は、ミストの量を数値化することはできても、ミストを可視化することはできない。
【０００４】
また、切削油剤の消費を極力抑えたい、というニーズもある。このニーズに対する１つの解として、ＭＱＬ（Minimum Quantity Lubrication）給油がある。ＭＱＬ給油では、切削油剤をミスト状に噴霧する。ＭＱＬ給油の効率を、より進展させるためには、ミストを可視化できるとよい。
【０００５】
そこで、ミストを可視化できるミスト測定装置が特許文献１に記載されている。特許文献１では、外光を遮断して暗室としたハウジング内にミストを噴出させ、ミストに可視光を照射し、可視光に基づく散乱光を受光することでミストを可視化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３９５６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、ミストを可視化するために、外光を遮断して測定空間を暗所化しなければならない。例えば、加工装置の全体をハウジングで囲むので準備作業が大掛かりとなる。また、ハウジングの設置及び撤去も必要なため、評価に、時間もコストもかかる。このため、現実的ではない。また、特許文献１では、油剤に由来して発生するヒューム（油煙）を可視化することについては、何等の記載や示唆もない。
【０００８】
この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、その目的は、外乱光が存在する非暗所下であっても、油剤に由来して発生するミスト及びヒュームの少なくとも１つを可視化することが可能な可視化システム及び可視化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る可視化システムは、特定波長の光を、粒子径が、０．２μｍ以上２０μｍ以下の油剤由来の浮遊微粒子を含むミスト及びヒュームの少なくとも１つが測定される非暗所下の測定空間に照射する照射手段と、前記非暗所下の測定空間に含まれた外乱光と、前記非暗所下の測定空間中で前記特定波長の光により散乱された前記浮遊微粒子の散乱光と、を含む光を分光する分光手段と、前記分光された光を受光し、これに基づく電気信号を生成する生成手段と、前記電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する３次元分光データを作成する３次元分光データ作成手段と、前記３次元分光データから、前記特定波長を含む第１波長範囲にある第１分光データを抽出し、前記第１分光データに基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出する散乱光強度算出手段と、前記散乱光強度に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記浮遊微粒子の飛散状態を評価する評価手段と、前記評価手段による評価結果に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記ミスト及び前記ヒュームの少なくとも１つを、前記測定空間の像の中に可視化させる可視化手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る可視化システムは、第１発明において、前記３次元分光データ作成手段は、前記３次元分光データを時系列に複数生成し、前記散乱光強度算出手段は、前記時系列に複数生成された３次元分光データから、前記第１分光データを時系列に複数抽出し、前記時系列に複数抽出された第１分光データに基づいて、前記浮遊微粒子の散乱光強度を時系列に複数算出し、前記評価手段は、前記時系列に複数算出された散乱光強度に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記浮遊微粒子の飛散状態を時系列に連続して評価することを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る可視化システムは、第１発明又は第２発明において、評価手段は、前記浮遊微粒子の散乱光強度に基づいて、前記浮遊微粒子の量を定量化して評価することを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る可視化システムは、第１発明〜第３発明のいずれか１つにおいて、前記散乱光強度算出手段は、前記第１分光データと、前記第１波長範囲とは異なった第２波長範囲にある第２分光データとの差を抽出し、この差に基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出することを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る可視化システムは、第１発明〜第３発明のいずれか１つにおいて、前記分光手段は、前記浮遊微粒子が飛散していない状態で、前記非暗所下の測定空間に含まれた外乱光を、さらに分光し、前記受光手段は、前記さらに分光された光を受光し、これに基づく事前電気信号を生成し、前記３次元分光データ作成手段は、前記事前電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する事前３次元分光データを作成し、前記散乱光強度算出手段は、前記事前３次元分光データから、前記第１波長範囲にある第３分光データを抽出し、前記第１分光データと、前記３分光データとの差を抽出し、この差に基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出することを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係る可視化システムは、第１発明〜第５発明のいずれか１つにおいて、前記特定波長は、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする。
【００１５】
第７発明に係る可視化方法は、特定波長の光を、粒子径が、０．２μｍ以上２０μｍ以下の油剤由来の浮遊微粒子を含むミスト及びヒュームの少なくとも１つが測定される非暗所下の測定空間に照射するステップと、前記非暗所下の測定空間に含まれた外乱光と、前記非暗所下の測定空間中で前記特定波長の光により散乱された前記浮遊微粒子の散乱光と、を含む光を分光するステップと、前記分光された光を受光し、これに基づく電気信号を生成するステップと、前記電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する３次元分光データを作成するステップと、前記３次元分光データから、前記特定波長を含む第１波長範囲にある第１分光データを抽出し、前記第１分光データに基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出するステップと、前記散乱光強度に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記浮遊微粒子の飛散状態を評価するステップと、前記評価手段による評価結果に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記ミスト及び前記ヒュームの少なくとも１つを、前記測定空間の像の中に可視化させるステップと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
第８発明に係る可視化方法は、第７発明において、前記３次元分光データを作成するステップは、前記３次元分光データを時系列に複数生成し、前記散乱光強度を算出するステップは、前記時系列に複数生成された３次元分光データから、前記第１分光データを時系列に複数抽出し、前記時系列に複数抽出された第１分光データに基づいて、前記浮遊微粒子の散乱光強度を時系列に複数算出し、前記評価するステップは、前記時系列に複数算出された散乱光強度に基づいて、前記非暗所下の測定空間中における前記浮遊微粒子の飛散状態を時系列に連続して評価することを特徴とする。
【００１７】
第９発明に係る可視化方法は、第７発明又は第８発明において、前記評価するステップは、前記浮遊微粒子の散乱光強度に基づいて、前記浮遊微粒子の量を定量化して評価することを特徴とする。
【００１８】
第１０発明に係る可視化方法は、第７発明〜第９発明のいずれか１つにおいて、前記散乱光強度を算出するステップは、前記第１分光データと、前記第１波長範囲とは異なった第２波長範囲にある第２分光データとの差を抽出し、この差に基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出することを特徴とする。
【００１９】
第１１発明に係る可視化方法は、第７発明〜第９発明のいずれか１つにおいて、前記分光するステップは、前記浮遊微粒子が飛散していない状態で、前記非暗所下の測定空間に含まれた外乱光を含む光を、さらに分光し、前記電気信号を生成するステップは、前記さらに分光された光を受光し、これに基づく事前電気信号を生成し、前記３次元分光データを作成するステップは、前記事前電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する事前３次元分光データを作成し、前記散乱光強度を算出するステップは、前記事前３次元分光データから、前記第１波長範囲にある第３分光データを抽出し、前記第１分光データと、前記３分光データとの差を抽出し、この差に基づいて、前記２次元の空間情報上における前記浮遊微粒子の散乱光強度を算出することを特徴とする。
【００２０】
第１２発明に係る可視化方法は、第７発明〜第１１発明のいずれか１つにおいて、前記特定波長は、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１発明及び第７発明によれば、特定波長の光を、粒子径が、０．２μｍ以上２０μｍ以下の油剤由来の浮遊微粒子を含むミスト及びヒュームの少なくとも１つが測定される非暗所下の測定空間に照射し、非暗所下の測定空間に含まれた外乱光と、非暗所下の測定空間中で特定波長の光により散乱された浮遊微粒子の散乱光と、を含む光を分光する分光する。この分光された光を受光し、これに基づく電気信号を生成し、この電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する３次元分光データを作成する。さらに、３次元分光データから、特定波長を含む第１波長範囲にある第１分光データを抽出し、第１分光データに基づいて、２次元の空間情報上における浮遊微粒子の散乱光強度を算出し、散乱光強度に基づいて、非暗所下の測定空間中における浮遊微粒子の飛散状態を評価する。そして、評価手段による評価結果に基づいて、非暗所下の測定空間中におけるミスト及びヒュームの少なくとも１つを、測定空間の像の中に可視化させる。このような可視化システムによれば、測定空間が、外乱光が存在する非暗所下であっても、ミスト及びヒュームの少なくとも１つを可視化させることが可能となる。しかも、測定対象をハウジングで囲む必要がない。また、可視化システムは、自由な移動や、任意の場所への設置を容易に行える。このため、測定場所に関する制約を受けにくく、多種多様な場所での測定が可能となる。さらに、可視化システムによれば、ミスト及びヒュームの少なくとも１つは、測定空間の像の中、例えば現実の作業現場の画像の中に可視化されるので、例えば、加工装置、加工工具、被削材、及び切削油剤ノズルのそれぞれとミストとの位置関係、及びミストの飛散あるいは拡散距離等を、現実の作業現場の中で明確、かつ、正確に算出可能となる。さらに、画像中のミスト及びヒュームの少なくとも１つには、例えば、評価手段により、油剤由来の浮遊微粒子の飛散あるいは拡散中の濃度状態等を濃度別に異なった色付け、あるいは濃度別に色の濃淡を付けて可視化することができる。このため、ミストが多く飛ぶ方向や場所を、現実の作業現場において、より確実に特定することも可能となる。
【００２２】
第２発明及び第８発明によれば、非暗所下の測定空間中における浮遊微粒子の飛散状態を時系列に連続して評価するので、ミスト及びヒュームの少なくとも１つを時系列に連続して可視化させることが可能となる。これにより、ユーザは、ミストの動き、例えば、飛散、又は拡散、又は消滅の状態を、その時間の経過とともに、新たに知ることができる。
【００２３】
第３発明及び第９発明によれば、油剤由来の浮遊微粒子の散乱光強度に基づいて、油剤由来の浮遊微粒子の量を定量化して評価する。これにより、例えば、ＭＱＬの最適給油剤量の把握、あるいはミスト発生量の少ない切削油剤の開発において、油剤間の差を定量的に評価することが可能となる。また、作業環境対策として工場内に滞留する油剤由来の浮遊微粒子の分布の測定が可能となる。
【００２４】
第４発明及び第１０発明によれば、測定空間が、外乱光が存在する非暗所下であっても、ミスト及びヒュームの少なくとも１つを可視化させることが可能な可視化システム及び可視化方法の１つの例が具現化される。
【００２５】
第５発明及び第１１発明によれば、測定空間が、外乱光が存在する非暗所下であっても、ミスト及びヒュームの少なくとも１つを可視化させることが可能な可視化システム及び可視化方法の別の例が具現化される。
【００２６】
第６発明及び第１２発明によれば、特定波長の光の１つの例が具現化される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係る可視化システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、スペクトル撮像装置の構成の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、制御部の構成の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、波長毎に生成した分光画像を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、ミスト飛散前の測定空間の画像の一例を示す図面代用写真である。図５（ｂ）は、ミストを可視化して示した画像の一例を示す図面代用写真である。
【図６】図６は、この発明の一実施形態に係る可視化方法の第１例を示す流れ図である。
【図７】図７は、波長とスペクトル強度との関係を示す図である。
【図８】図８は、時間と画像との関係を示す模式図である。
【図９】図９（ａ）は、ミスト飛散前の測定空間の画像の一例を示す図面代用写真である。図９（ｂ）〜図９（ｉ）は、ミストを時系列に連続して可視化して示した画像の一例を示す図面代用写真である。
【図１０】図１０は、波長とスペクトル強度との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、この発明の一実施形態に係る可視化方法の第２例を示す流れ図である。
【図１２】図１２は、波長とスペクトル強度との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、波長とスペクトル強度との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、波長とスペクトル強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、この発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、共通する部分については、共通する参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２９】
（可視化システム）
図１は、この発明の一実施形態に係る可視化システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【００３０】
図１に示すように、可視化システム１は、評価装置２と、スペクトル撮像装置４と、光照射部６と、を含む。
【００３１】
可視化システム１は、例えば、蛍光灯や太陽光等の外乱光の影響下にある明るい室内（非暗所）等に設置される。室内には、外乱光が入射する測定空間３が設定される。測定空間３内には、例えば、加工装置（工作機械）３ａと被削材３ｃとが設置される。加工装置３ａには、加工工具３ｂが装着されている。被削材３ｃは、加工油剤、例えば切削油剤をかけながら、加工工具３ｂによって加工される。切削油剤は、切削油剤ノズル３ｄから供給される。加工装置３ａの一例は、マシニングセンタである。加工工具３ｂは、例えば、ドリルやミーリング工具である。
【００３２】
切削油剤を、回転している加工工具３ｂと、この回転している加工工具３ｂによって加工されている被削材３ｃとにかけると、切削油剤の一部が、ミスト（オイルミスト）となって飛散する。ミストは、油剤由来、例えば、切削油剤由来の浮遊微粒子を含む。可視化システム１は、加工装置３ａを稼働させたときに発生する、切削油剤由来の浮遊微粒子の飛散状態を、非暗所であり、かつ、外乱光が入射されている測定空間３において評価し、可視化する。以下、可視化システム１の一例を、詳細に説明する。
【００３３】
光照射部６は、特定波長の光を、ミストが測定される非暗所下の測定空間３に照射する。特定波長の光は、ほぼ緑色の光であり、その波長は、例えば、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にある。ほぼ緑色の光は、例えば可視光であり、外乱光が入射されている測定空間３に照射される。なお、特定波長の光は、可視光でなくてもよい。可視化システム１では、特定波長の光に基づいて散乱された散乱光が不可視光であったとしても、可視化できる。不可視光の一例は、例えば、紫外線である。紫外線の波長の一例は、例えば、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。また、紫外線の波長は、次に説明するスペクトル撮像装置４の性能にも左右されるが、例えば、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下がよい。さらに、測定空間３に与える影響や、作業者に与える影響を考慮するとすれば、紫外線の波長は、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下がよい。
【００３４】
スペクトル撮像装置４には、例えば、ハイパースペクトルカメラが利用される。ハイパースペクトルカメラは、分散光学素子として、例えば、プリズム、回折格子、透過型回折格子、あるいは回折格子とプリズムとを組み合わせたグリズムを用いたカメラである。また、分散光学素子として、カラーフィルタを用いたマルチスペクトルカメラが利用されてもよい。スペクトル撮像装置４は、例えば、２００ｎｍ以上１３μｍ以下の波長範囲において任意の計測波長範囲を設定することができる。その波長分解能は、例えば、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００３５】
図２は、スペクトル撮像装置４の構成の一例を示す模式図である。図３は、制御部４８の構成の一例を示す模式図である。
【００３６】
図２に示すように、スペクトル撮像装置４は、対物レンズ４１と、精密直動ステージ４２と、スリット板４３と、コリメートレンズ４４と、分光部４５と、結像レンズ４６と、受光部４７と、制御部４８と、を含む。
【００３７】
対物レンズ４１は、例えば、測定空間３から発せられ、或いは反射又は透過する光、すなわち被写体としての測定空間３からの撮像光Ｌを取り込む。
【００３８】
精密直動ステージ４２は、ＸＹＺからなる３軸の直交座標系におけるＹ軸方向に移動する。精密直動ステージ４２は、例えば、制御部４８による制御の下でスリット板４３、コリメートレンズ４４、分光部４５、結像レンズ４６、及び受光部４７を一体的にＹ軸方向に向けて移動させる。
【００３９】
スリット板４３には、対物レンズ４１の像面においてＺ軸方向に設けられたスリット開口部４３ａが配設されている。
【００４０】
コリメートレンズ４４は、スリット開口部４３ａを通過した光束を平行光とする。
【００４１】
分光部４５は、コリメートレンズ４４からの平行光を分光する。分光部４５は、例えば、回折格子、プリズム等の分散光学素子により具現化される。分光部４５は、コリメートレンズ４４を通過してくる光束を波長毎の成分に分光させる機能を有している。
【００４２】
結像レンズ４６は、分光部４５から出射された光束を取り込む。
【００４３】
受光部４７は、結像レンズ４６の像面上に設けられている。受光部４７は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の任意数の撮像素子により構成される。受光部４７は、撮像面に結像された光を光電変換により電気信号へと変換する。そして、受光部４７により変換された電気信号は、制御部４８に送信される。仮に赤外領域、近赤外領域、紫外領域の光を受光するのであれば、それらに適した受光部４７を配設することになる。
【００４４】
制御部４８は、精密直動ステージ４２および受光部４７を制御し、各種処理を行う。図３に示すように、制御部４８は、例えば、撮影制御部４８１と、移動制御部４８２と、分光データ作成部４８３と、散乱光強度算出部４８４と、を含む。
【００４５】
撮影制御部４８１は、受光部４７により電気信号を取得するタイミングを制御する。  
【００４６】
移動制御部４８２は、精密直動ステージ４２のＹ軸方向における移動方向、移動量、及び移動タイミングのそれぞれを制御する。
【００４７】
分光データ作成部４８３は、受光部４７から送信されてきた電気信号に基づいて、測定空間３を被写体とした撮影位置における２次元の空間情報毎に１次元の波長情報を有する３次元分光データを作成する。分光データ作成部４８３は、作成した３次元分光データを用いて、波長λ毎の分光画像を生成してもよい。図４は、作成した３次元分光データを用いて、波長λ毎に生成した分光画像を示す図である。図４に示すように、何れかの波長の分光画像には、当該波長成分の第２方向Ｙと、第３方向Ｚの座標軸上におけるスペクトル強度の分布状況が映し出される。なお、分光データ作成部４８３は、１次元の波長情報のみを有する分光データを作成してもよい。
【００４８】
散乱光強度算出部４８４は、分光データ作成部４８３により作成された、例えば、３次元分光データから、特定波長を含む第１波長範囲にある第１分光データを抽出する。そして、この第１分光データに基づいて、２次元の空間情報上におけるミストに含まれた油剤由来の浮遊微粒子の散乱光強度を算出する。
【００４９】
なお、スペクトル撮像装置４は、特開２０１５−１６６６８２号公報の開示技術を用いるようにしてもよい。
【００５０】
また、制御部４８の一部の構成要素、又は全ての要素については、独立したパーソナルコンピュータ（ＰＣ）内に実装されるものであってもよい。例えば、評価装置２がＰＣである場合には、制御部４８の一部の構成要素、又は全ての要素を、次に説明する評価装置２に持たせてもよい。
【００５１】
評価装置２は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等を始めとした電子機器で構成されている。しかし、評価装置２は、ＰＣ以外に、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末等、他のあらゆる電子機器で具現化されるものであってもよい。
【００５２】
評価装置２は、内部バス２１と、表示部２３と、制御部２４と、操作部２５と、通信部２６と、評価部２７と、記憶部２８と、を含む。表示部２３、制御部２４、操作部２５、通信部２６、評価部２７、及び記憶部２８のそれぞれは、内部バス２１を介して互いに接続されている。
【００５３】
制御部２４は、例えば中央制御ユニットであり、評価装置２全体を制御する。制御部２４は、操作部２５を介した操作に応じ、各種制御用の命令を、内部バス２１を介して評価装置２内に実装された各構成要素、例えば、表示部２３、通信部２６、評価部２７、及び記憶部２８のそれぞれに伝達する。これにより、制御部２４は、各構成要素を制御する。
【００５４】
操作部２５は、操作ボタンやキーボード等を有する。ユーザは、操作ボタンやキーボード等を介して、例えば、実施形態に係る評価方法に関したプログラムを実行させる実行命令等を、評価装置２に入力する。ユーザが入力した実行命令等は、制御部２４に通知される。通知を受けた制御部２４は、評価部２７を始め、各構成要素を協調させて所望の処理動作を実行する。
【００５５】
通信部２６は、評価装置２を、有線通信又は無線通信によって外部の装置、例えば、スペクトル撮像装置４と接続する。
【００５６】
評価部２７は、散乱光強度算出部４８４において算出された散乱光強度に基づいて、測定空間３中におけるミストの飛散状態を評価する。評価部２７は、例えば、散乱光強度に基づいて、ミストに含まれた油剤由来の浮遊微粒子の飛散中の密度又は濃度分布等を評価し、例えば、密度又は濃度別に異なった色付け、あるいは密度又は濃度別に色の濃淡を付ける等の画像処理を行う。評価部２７は、測定空間３中におけるミストの飛散状態を、２次元の空間情報毎に評価してもよい。
【００５７】
記憶部２８は、プログラムや、スペクトル撮像装置４から送信されてきた散乱光強度に関する情報等を格納する。記憶部２８は、例えば、ハードディスク等に代表される。記憶部２８が、ハードディスクの場合、散乱光強度に関する情報は、制御部２４からの命令に基づいて、ハードディスクの所定のアドレスに対して書き込まれる。これにより、散乱光強度に関するに関する情報は、記憶部２８に格納される。格納された散乱光強度に関する情報は、必要に応じ、制御部２４からの命令に基づいて、読み出される。
【００５８】
記憶部２８に格納されるプログラムには、この発明の一実施形態に係る可視化方法を実行するための評価実行プログラムが含まれる。評価実行プログラムを、制御部２４からの命令に基づいて、記憶部２８から読み出し、評価装置２において実行させることで、可視化システム１は、この発明の一実施形態に係る可視化方法を実行する。さらに、記憶部２８には、判別対象、例えば切削油剤由来のミストに含まれた浮遊微粒子の散乱光を、検知するためのアルゴリズムに関する情報も記憶されている。
【００５９】
表示部２３は、制御部２４からの命令に基づいて、表示画像を作り出すグラフィックコントローラと、表示画像を可視化する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示装置と、を含む。表示部２３では、例えば、可視化システム１の制御情報、及び評価部２７において評価された評価結果等が表示装置に表示される。さらに、表示部２３では、例えば、評価結果に基づいて、非暗所下の測定空間３中におけるミストを、被写体である測定空間３の実画像、例えば、加工装置３ａ、加工工具３ｂ、被削材３ｃ、切削油剤ノズル３ｄ、及び測定空間３の背景等を含む測定空間３の像の中に、可視化して表示する。
【００６０】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図面代用写真である。図５（ａ）は、ミスト飛散前の測定空間の画像の一例を示す。図５（ｂ）は、ミストを可視化して示した画像の一例を示す。
【００６１】
可視化システム１によれば、図５（ａ）に示す被写体である測定空間３の実画像の中に、図５（ｂ）に示すように、飛散中のミストを、不可視のミストを含めて可視化して表示することができる。また、図５（ｂ）に示すように、可視化システム１によれば、ミストに含まれた油剤由来の浮遊微粒子の飛散中の密度又は濃度分布等を、例えば、濃度別に異なった色付け、又は濃度別に色の濃淡で表示することができる。さらに、可視化システム１によれば、ミストに含まれた油剤由来の浮遊微粒子の飛散中の密度又は濃度の値についても定量化できる。
【００６２】
このように構成された可視化システム１では、例えば、以下に説明する可視化方法を実行する。
【００６３】
（可視化方法）
＜可視化方法：第１例＞
図６は、この発明の一実施形態に係る可視化方法の第１例を示す流れ図である。
【００６４】
＜＜照射ステップ：ＳＴ．１＞＞
まず、図６中のステップＳＴ．１に示すように、特定波長の光を、加工装置３ａ及び被削材３ｃ等が設置された非暗所下の測定空間３に照射する。非暗所下の測定空間３は、蛍光灯や太陽光等の外乱光を含む。特定波長の光は、光照射部６から照射され、その波長範囲は、例えば、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にある。
【００６５】
＜＜分光ステップ：ＳＴ．２＞＞
次に、加工装置３ａを稼働させ、切削油剤ノズル３ｄから切削油を、加工工具３ｂ及び被削材３ｃに対して供給する。次に、図６中のステップＳＴ．２に示すように、外乱光と、切削油剤由来の浮遊微粒子の散乱光と、を含む光を分光する。外乱光と、浮遊微粒子の散乱光と、を含む光は、対物レンズ４１によって、スペクトル撮像装置４内に取り込まれる。取り込まれた光は、コリメートレンズ４４によって平行光とされる。平行光は、分光部４５によって分光される。
【００６６】
＜＜受光ステップ：ＳＴ．３＞＞
図６中のステップＳＴ．３に示すように、分光された光を受光し、電気信号を生成する。分光部４５から出射された光束は、結像レンズ４６に取り込まれる。そして、結像レンズ４６の像面上に設けられた受光部４７の撮像面に結像される。撮像面に結像された光は、受光部４７によって、光電変換される。これにより、分光された光から電気信号が生成される。
【００６７】
＜＜３次元分光データ作成ステップ：ＳＴ．４＞＞
次に、図６中のステップＳＴ．４に示すように、電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する３次元分光データを作成する。電気信号は、分光データ作成部４８３に送信される。
【００６８】
分光データ作成部４８３は、例えば、
（１）  電気信号に基づいて、第３方向Ｚの座標軸上の１点に対応する１次元の空間情報毎に、波長情報を有する２次元の分光データを作成し、これを記憶する。
（２）  精密直動ステージ４２を第２方向Ｙに所定の移動量だけ移動させた上で、再度、受光部４７からの電気信号に基づいて、第３方向Ｚの座標軸上の１点に対応する１次元の空間情報毎に、波長情報を有する２次元の分光データを作成し、これを記憶する。  
（３）  （１）、（２）の処理を、全ての撮像領域の撮像が終了するまで、繰り返し実行する。
【００６９】
このようにして、分光データ作成部４８３は、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚのそれぞれの座標軸上の一点に対応する２次元の空間情報毎に、１次元の波長情報を有する３次元分光データを作成する。
【００７０】
＜＜散乱光強度算出ステップ：ＳＴ．５＞＞
次に、図６中のステップＳＴ．５に示すように、３次元分光データから、分光データを抽出し、分光データに基づいて、２次元の空間情報上における散乱光強度を算出する。３次元分光データは、例えば、散乱光強度算出部４８４に送信される。散乱光強度算出部４８４は、分光データ作成部４８３により作成された３次元分光データから所定の波長範囲にある分光データ（特徴データ）を抽出し、抽出した分光データに基づいて、２次元の空間情報上における散乱光強度を算出する。所定の波長範囲は、例えば、３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲である。散乱光強度算出部４８４は、例えば、光照射部６が照射するほぼ緑色の波長範囲である４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の分光データを抽出してもよい。また、散乱光強度算出部４８４は、波長範囲が３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下において、異なる２つ以上の波長における分光データを抽出してもよい。以下、散乱光強度算出ステップの第１例を説明する。
【００７１】
＜＜＜散乱光強度算出ステップ：第１例＞＞＞
第１例は、異なる２つ以上の波長における分光データを抽出して、散乱光強度を算出する例である。
【００７２】
図７は、波長とスペクトル強度との関係を示す図である。図７には、分光データ作成部４８３により作成した３次元分光データとして、波長毎のスペクトル強度が示されている。
【００７３】
第１例では、散乱光強度算出部４８４は、異なる２つ以上の波長における分光データとして、第１分光データＳＤ１と、第２分光データＳＤ２とを抽出する。
【００７４】
図７に示すように、第１分光データＳＤ１は、例えば、３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲中の第１波長範囲内にある。第１波長範囲は、例えば、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である。この波長範囲は、光照射部６が照射した光の波長範囲に対応する。第２分光データＳＤ２は、３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲中の第２波長範囲内にある。第２波長範囲は、第１波長範囲と異なる。第１波長範囲におけるスペクトル強度を“Ｐ１”とし、第２波長範囲におけるスペクトル強度を“Ｐ２”とし、散乱光強度を“Ｓ”とする。この場合、散乱光強度Ｓは、例えば、以下の数式（１）により算出できる。
Ｓ＝（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ１＋Ｐ２）・・・（１）
また、散乱光強度算出部４８４が、第１分光データＳＤ１と、第２分光データＳＤ２とを抽出した場合、散乱光強度算出部４８４は、例えば、第１分光データＳＤ１のピーク値と第２分光データＳＤ２のピーク値との差分Δを抽出し、この差分Δに基づいて、散乱光強度を算出するようにしてもよい。
【００７５】
散乱光強度算出部４８４は、抽出した特徴データに基づいて、スペクトルアンミキシングや多変量解析、ディープラーニングにより、散乱光強度を算出してもよい。
【００７６】
また、散乱光強度算出部４８４は、暗電流に起因するノイズ除去、画素間感度偏差補正処理、輝度校正処理、及び空間内の光源光の照明ムラの補正等を行ってもよい。
【００７７】
また、分光データ作成部４８３が、被写体として、測定空間３内の加工装置３ａ、加工工具３ｂ、及び被削材３ｃのそれぞれ含む撮像領域の２次元の空間情報毎に１次元の波長情報を有する３次元分光データを作成した場合には、散乱光強度算出部４８４は、２次元の空間情報毎に散乱光強度を算出してもよい。
【００７８】
散乱光強度算出部４８４は、２次元の空間情報毎に算出された散乱光強度を、解析画像として生成してもよい。散乱光強度算出部４８４は、生成した解析画像を所定の表示方法により表示するための処理を行ってもよい。散乱光強度算出部４８４は、解析画像を評価装置２に送信する。送信された解析画像は、表示部２３に描画される。なお、散乱光強度算出部４８４は、波長毎の分光画像に基づいて、解析画像を生成してもよい。
【００７９】
＜＜評価ステップ：ＳＴ．６＞＞
次に、図６中のステップＳＴ．６に示すように、散乱光強度に基づいて、測定空間３中における、浮遊微粒子の飛散状態を評価し、この評価結果を画像情報化する。例えば、評価部２７は、以下のようにして、浮遊微粒子の飛散状態を評価する。
【００８０】
＜＜可視化ステップ：ＳＴ．７＞＞
次に、図６中のステップＳＴ．７に示すように、評価結果に基づいて、非暗所下の測定空間中におけるミストを、測定空間の像の中に可視化させる。
【００８１】
図８は、時間と画像との関係を示す模式図である。
図８に示すように、分光データ作成部４８３は、撮影位置における３次元分光データ、例えば、分光画像を時系列に連続して複数生成することもできる。散乱光強度算出部４８４は、時系列に複数生成された分光画像から、第１分光データＳＤ１を時系列に連続して複数抽出する。第１分光データＳＤ１を抽出した後、散乱光強度算出部４８４は、抽出された第１分光データＳＤ１に基づいて、浮遊微粒子の散乱光強度を時系列に連続して複数算出する。評価部２７は、時系列に算出された散乱光強度に基づいて、測定空間３中における浮遊微粒子の飛散状態を時系列に評価し、これらの評価結果を時系列に画像情報化する。
【００８２】
この評価の状況は、例えば、表示部２３に、撮影位置における画像を、時系列に連続再生した動画像として表示される。撮影位置における画像には、例えば、散乱光強度のデータが付加される。散乱光強度が付加された画像では、例えば、飛散中の浮遊微粒子の密度又は濃度分布等が、密度又は濃度別に異なった色付け、あるいは密度又は濃度別に色の濃淡により分けて可視化される。
【００８３】
図９（ａ）は、ミスト飛散前の測定空間の画像の一例を示す図面代用写真である。図９（ｂ）〜図９（ｉ）は、ミストを時系列に連続して可視化して示した画像の一例を示す図面代用写真である。
【００８４】
図９（ａ）〜図９（ｉ）に示すように、可視化システム１によれば、ミストを時系列に連続して可視化することができる。これにより、測定空間３中における浮遊微粒子の飛散、又は拡散、又は消滅の状態を、その密度又は濃度分布等とともに、表示部２３によって動画像として把握することができる。
【００８５】
尚、図８に示す例では、第１分光データＳＤ１を抽出する例を示したが、例えば、第１例に係る散乱光強度算出ステップＳＴ．５で説明したように、第１分光データＳＤ１及び第２分光データＳＤ２のそれぞれを時系列に連続して複数抽出し、抽出された第１、第２分光データＳＤ１及びＳＤ２のそれぞれに基づいて、浮遊微粒子の散乱光強度を時系列に連続して複数算出するようにしてもよい。
【００８６】
このような可視化システム１によれば、特定波長の光を、油剤由来の浮遊微粒子を含むミストが測定される非暗所下の測定空間に照射し、非暗所下の測定空間に含まれた外乱光と、非暗所下の測定空間中で特定波長の光により散乱された浮遊微粒子の散乱光と、を含む光を分光する分光する。この分光された光を受光し、これに基づく電気信号を生成し、この電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する３次元分光データを作成する。さらに、３次元分光データから、特定波長を含む第１波長範囲にある第１分光データを抽出し、第１分光データに基づいて、２次元の空間情報上における浮遊微粒子の散乱光強度を算出し、散乱光強度に基づいて、非暗所下の測定空間中における浮遊微粒子の飛散状態を評価する。そして、評価手段による評価結果に基づいて、非暗所下の測定空間中におけるミスト及びヒュームの少なくとも１つを、測定空間の像の中に可視化させる。これにより、測定空間３が、外乱光が存在する非暗所下であっても、ミストを可視化させることが可能となる。
【００８７】
しかも、可視化システム１によれば、測定対象、例えば、加工装置３ａをハウジングで囲む必要もない。したがって、評価開始までの準備作業を簡素化でき、評価を、短時間、かつ、低コストで行うことができる。しかも、ミストの飛散状態は、撮影位置における２次元の空間情報上で評価される。このため、ユーザは、加工工具３ｂや被削材３ｃの位置を、例えば工場建屋において、そのままとした状態で、ミストが加工工具３ｂや被削材３ｃに対してどの方向に飛散しているのか、さらには、飛散したミストが、加工装置３ａの周囲にどのように拡がっているのかを、普段の工場建屋の状況のままで把握することができる。また、加工装置３ａをハウジングで囲まないので、ミストが工場建屋のどこまで拡散するのかについても、ユーザは、新たに知ることができる。これは、例えば、作業環境の改善に寄与する。しかも、可視化システム１は、評価装置（例えばＰＣ）２と、スペクトル撮像装置４と、光照射部６とで構成できるので、自由な移動や、任意の場所への設置が容易に行える。このため、測定場所に関する制約を受けにくく、多種多様な場所での測定が可能となる。
【００８８】
さらに、可視化システム１によれば、目視が困難な切削油剤に由来したミストの飛散状態、あるいは拡散状態が、現実の作業現場の画像の中に可視化される。このため、例えば、加工装置３ａ、加工工具３ｂ、被削材３ｃ、及び切削油剤ノズル３ｄのそれぞれとミストとの位置関係、及びミストの飛散あるいは拡散距離等を、現実の作業現場の中で明確、かつ、正確に算出することができる。例えば、加工装置３ａを移動させることなく、かつ、加工装置３ａの周囲の作業現場をそのままとした状態で、ミストの飛散状態を測定できるためである。さらに、画像中のミストには、例えば評価部２７によってミストに含まれた油剤由来の浮遊微粒子の飛散あるいは拡散中の密度又は濃度分布等が、密度又は濃度別に異なった色付け、あるいは密度又は濃度別に色の濃淡を付けて可視化されるので、ミストが多く飛ぶ方向や場所を、現実の作業現場において、より確実に特定することもできる。
【００８９】
また、可視化システム１によれば、非暗所下の測定空間３中における浮遊微粒子の飛散状態を時系列に連続して評価することもできる。これにより、ミストを時系列に連続して可視化させることが可能となり、ユーザは、ミストの動き、例えば、飛散、又は拡散、又は消滅の状態を、時間の経過とともに、新たに知ることができる。
【００９０】
このような可視化システム１によれば、加工工具３ｂの被削材３ｃへの接触角度を連続的に変化させたときや、加工工具３ｂの回転数を連続的に変化させたときに、ミストの飛散、又は拡散、又は消滅の状態がどのように変化するのかについて、その時間の経過とともにユーザは新たに知ることができる。
【００９１】
さらには、ミストがどのように発生し、どのように測定空間３中に飛散、又は拡散し、どのように測定空間３中から消滅していくのかについて、その時間の経過とともに、ユーザは新たに知ることができる。これは、例えば、ミストが発生し難い新規な切削油剤の開発促進、あるいはミストが飛散し難い新規な切削油剤の開発促進、あるいは適切なミストを発生させるＭＱＬ給油等に使用可能な新規な切削油剤の開発促進に寄与する。
【００９２】
さらに、可視化システム１によれば、浮遊微粒子の散乱光強度に基づいて、浮遊微粒子の量を定量化して評価することも可能である。浮遊微粒子の量を定量化して評価すれば、例えば、切削油剤の過少過剰、あるいは加工工具の回転数の過少過剰の少なくともいずれか１つを評価することが可能となる。そして、切削油剤の過少過剰、あるいは加工工具の回転数の過少過剰の少なくともいずれか１つを検知し、例えば、切削油剤供給制御や、加工工具制御にフィードバックさせれば、例えば、ＭＱＬ給油のさらなる効率化、あるいは加工品の生産効率の向上に寄与する。さらに、ＭＱＬの最適給油剤量の把握、あるいはミスト発生量の少ない切削油剤の開発において、油剤間の差を定量的に評価することが可能となる。また、作業環境対策として工場建屋内に滞留する、油剤由来の浮遊微粒子を含むミストの分布についても、定量的な測定が可能となる。
【００９３】
なお、一実施形態では、加工油剤の１つの例として切削油剤を例示したが、加工油剤は、切削油剤に限られるものではない。加工油剤としては、例えば、
・切削油剤
・潤滑油剤（塑性加工用潤滑油剤を含む）
・熱処理油剤
・放電加工油剤
等を挙げることができる。なお、上記加工油剤は、水性、油性を問わない。
【００９４】
また、油剤は、加工油剤に限られるものではない。油剤は、例えば、機械工作の分野において使用可能な、あらゆる油剤を含む。そのような油剤の例としては、例えば、
・ダイカスト用離型剤
・さび止め剤
等を挙げることができる。なお、上記加工油剤以外の油剤も、水性、油性を問わない。
【００９５】
また、本明細書において、“ミスト”とは、例えば、以下のものを含む。
・油剤を、空中に噴霧したもの（例えば油剤のスプレー塗布）
・摩擦熱（加工熱を含む）によって蒸発した油剤の油剤成分が、空中において凝縮したもの
・油剤の液面が、加工工具の表面や被削材の表面で破砕されて空中に飛散したもの
・油剤（例えば潤滑油剤）が、工作機械の高速稼働により、工作機械の摺動面等から空中に飛散したもの
【００９６】
さらに、可視化システム１によれば、ミストばかりでなく、ヒューム（油煙）等も可視化して評価することができる。本明細書において、ヒュームとは、例えば、以下のものを含む。
・摩擦熱（加工熱を含む）によって油剤中の油剤成分が不完全燃焼した際に生じる“煤”
このような煤は、油剤由来の浮遊微粒子である。
【００９７】
ミスト、又はヒュームに含まれた油剤由来の浮遊微粒子の粒子径は、約０．２μｍ〜２０μｍの範囲といった大きな広がりを持つ。粒子径は、例えば、粒径解析−レーザ回折・散乱法（ＪＩＳ  Ｚ  ８８２５：２０１３）、及び粒子径解析−動的光散乱法（ＪＩＳ  Ｚ  ８８２８：２０１３）の少なくとも１つに基づく。ＪＩＳ  Ｚ  ８８２８：２０１３に基づく場合、粒子径は、例えば、散乱光強度基準による調和平均粒子径（直径）となる。可視化システム１では、粒子径が、約０．２μｍ〜２０μｍの範囲といった、サブミクロンから約２０μｍまでの広い範囲に分布する油剤由来の浮遊微粒子を可視化することができる。これにより、可視化システム１では、油剤に由来したミストのみならず、油剤に由来したヒュームの飛散状態についても、測定空間３を非暗所とした状態で可視化することができる。
【００９８】
また、例えば、目視かつ予測困難な工作機械の摺動面等から空中に飛散するミスト、同じく目視かつ予測困難なヒューム等は、工場建屋の、予期せぬ場所で生じている可能性がある。可視化システム１によれば、測定空間３は非暗所のままでよく、測定空間３を囲むハウジングを別途設置しなくてよいこと、及び可視化システム１は移動及び設置が容易で、測定場所に関する制約も少ない等の利点から、工場建屋内の予期せぬ場所で生じているようなミスト及びヒュームの発生源探索にも有効に活用できる。したがって、可視化システム１によれば、工場建屋内の環境の更なる向上にも貢献できる、という利点を、さらに得ることができる。
【００９９】
このように、この発明の一実施形態によれば、外乱光が存在する非暗所下であっても、油剤に由来して発生するミスト及びヒュームの少なくとも１つを可視化することが可能な可視化システム及び可視化方法を提供できる。
【０１００】
この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一のものではない。以下、一実施形態の変形例のいくつかを説明する。
【０１０１】
散乱光強度算出ステップの第２例を説明する。
＜＜＜散乱光強度算出ステップ：第２例＞＞＞
図１０は、波長とスペクトル強度との関係を示す図である。図１０には、分光データ作成部４８３により作成した３次元分光データとして、波長毎のスペクトル強度が示されている。
【０１０２】
図１０に示すように、第２分光データＳＤ２が抽出される第２波長範囲は、第１波長範囲内、例えば、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内にある、もしくは第２波長範囲の一部が第１波長範囲内にあってもよい。この場合、第１分光データＳＤ１が抽出される第１波長範囲と、第２分光データＳＤ２が抽出される第２波長範囲とが重複することがある。このような重複を避けたい場合には、第１波長範囲を、第２波長範囲と重複しないようにコンパクト化すればよい。
【０１０３】
次に、可視化方法の第２例を説明する。
＜可視化方法：第２例＞
図１１は、この発明の一実施形態に係る可視化方法の第２例を示す流れ図である。
【０１０４】
図１１に示すように、第２例に係る可視化方法が、図６に示した第１例と異なるところは、分光ステップＳＴ．２の前に、事前分光ステップＳＴ．１１、事前受光ステップＳＴ．１２、及び事前３次元分光データ作成ステップＳＴ．１３を、さらに備えていることである。
【０１０５】
＜＜照射ステップ：ＳＴ．１＞＞
まず、図１１中のステップＳＴ．１に示すように、図６に示した第１例と同様に、特定波長の範囲内、例えば４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の光を、加工装置３ａ及び被削材３ｃ等が設置された非暗所下の測定空間３に照射する。
【０１０６】
＜＜事前分光ステップ：ＳＴ．１１＞＞
次に、ステップＳＴ．１１に示すように、ミストが飛散していない状態で、非暗所下の測定空間３に含まれた外乱光を含む光を分光する。分光の方法は、例えば、ステップＳＴ．２と同様である。
【０１０７】
＜＜事前受光ステップ：ＳＴ．１２＞＞
次に、図１１中のステップＳＴ．１２に示すように、分光された光を受光し、これに基づく事前電気信号を生成する。事前電気信号の生成方法は、例えば、ステップＳＴ．３と同様である。
【０１０８】
＜＜事前３次元分光データ作成ステップ：ＳＴ．１３＞＞
次に、図１１中のステップＳＴ．１３に示すように、事前電気信号に基づいて、撮影位置における２次元の空間情報と、１次元の波長情報と、を有する事前３次元分光データを作成する。事前３次元分光データの作成方法は、例えば、ステップＳＴ．４と同様である。
【０１０９】
この後、例えば、加工装置３ａを稼働させる。次いで、加工装置３ａを稼働させた状態で、第１例と同様に、分光ステップＳＴ．２、受光ステップＳＴ．３、及び３次元分光データ作成ステップＳＴ．４を順次行う。
【０１１０】
＜＜散乱光強度算出ステップ：ＳＴ．５＞＞
次に、図１１中のステップＳＴ．５に示すように、ステップＳＴ．１３で作成された事前３次元分光データから、事前分光データ（以下第３分光データＳＤ３という）を抽出する。さらに、ステップＳＴ.４で作成された３次元分光データから、分光データ（以下第１分光データＳＤ１という）を抽出する。尚、第３分光データＳＤ３の抽出は、第１分光データＳＤ１の抽出と並行して行われてもよいし、第１分光データＳＤ１の抽出前に行われてもよい。
【０１１１】
図１２〜図１４は、波長とスペクトル強度との関係を示す図である。図１２〜図１４のそれぞれには、分光データ作成部４８３により作成した３次元分光データとして、波長毎のスペクトル強度が示されている。
【０１１２】
＜＜＜第３分光データ：ＳＤ３＞＞＞
図１２に示すように、第３分光データＳＤ３は、例えば、３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲中の第１波長範囲内にある。第１波長範囲は、例えば、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である。この波長範囲は、光照射部６が照射した光の波長範囲に対応する。これにより、ミストが飛散していない状態である第３分光データＳＤ３が抽出される。
【０１１３】
＜＜＜第１分光データ：ＳＤ１＞＞＞
図１３に示すように、第１分光データＳＤ１も、第３分光データＳＤ３と同様に、例えば、３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲中の第１波長範囲内にある。これにより、ミストが飛散している状態である第１分光データＳＤ１が抽出される。尚、第１分光データＳＤ１の波長範囲と、第３分光データＳＤ３の波長範囲とは、例えば、同一である。
【０１１４】
第２例に係る可視化方法では、ミストが測定空間３中に飛散していない状態における第３分光データＳＤ３と、ミストが測定空間３中に飛散している状態における第１分光データＳＤ１と、に基づいて、２次元の空間情報上におけるミストに含まれた浮遊微粒子の散乱光強度を算出する。
【０１１５】
例えば、図１４に示すように、第２例においては、散乱光強度算出部４８４は、第３分光データＳＤ３と、第１分光データＳＤ１との差分Δ２を抽出し、この差分Δ２に基づいて、２次元の空間情報上における浮遊微粒子の散乱光強度を算出する。
【０１１６】
＜＜評価ステップ：ＳＴ．６＞＞
散乱光強度を算出した後、図６に示した第１例と同様に、評価部２７は、散乱光強度に基づいて、測定空間３中におけるミストの飛散状態を評価する。
【０１１７】
＜＜可視化ステップ：ＳＴ．７＞＞
次に、第１例と同様に、評価結果に基づいて、非暗所下の測定空間中におけるミストを、測定空間の像の中に可視化させる。
【０１１８】
可視化システム１では、第１例に係る可視化方法だけでなく、第２例に係る可視化方法のような評価方法についても、実行することができる。
【０１１９】
以上、この発明の一実施形態、及び一実施形態の変形例のいくつかを説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、一実施形態及び変形例は、適宜組み合わせて実施することも可能である。さらに、一実施形態、及び変形例は、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２０】
１      ：可視化システム
２      ：評価装置
２１  ：内部バス
２３  ：表示部
２４  ：制御部
２５  ：操作部
２６  ：通信部
２７  ：評価部
２８  ：記憶部
３      ：測定空間
３ａ  ：加工装置
３ｂ  ：加工工具
３ｃ  ：被削材
３ｄ  ：切削油剤ノズル
４      ：スペクトル撮像装置
４１  ：対物レンズ
４２  ：精密直動ステージ
４３  ：スリット板
４３ａ：スリット開口部
４４  ：コリメートレンズ
４５  ：分光部
４６  ：結像レンズ
４７  ：受光部
４８  ：制御部
４８１：撮影制御部
４８２：移動制御部
４８３：分光データ作成部
４８４：散乱光強度算出部
６      ：紫外線照射部
ＳＤ１  ：第１分光データ
ＳＤ２  ：第２分光データ
ＳＤ３  ：第３分光データ
Ｐ１    ：第１波長範囲におけるスペクトル強度
Ｐ２    ：第２波長範囲におけるスペクトル強度
Ｓ      ：散乱光強度
Δ、Δ２：差分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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