(57)【要約】【課題】収差がより補正されたエンジン筒内の撮像画像を取得することができるエンジン筒内撮像装置を提供する。【解決手段】エンジン筒内撮像装置１００は、ガラス製のシリンダ２００を備えるエンジン筒内をシリンダ２００の側面から撮像するカメラ１０３と、カメラ１０３とシリンダ２００との間に配置される収差補正レンズ１０１と、を備え、収差補正レンズ１０１の物体側の面１０１Ａは、シリンダ２００の外面２００Ａの曲率Ｒ２と同じ曲率を有し、収差補正レンズ１０１の像側の面１０１Ｂは、シリンダ２００の内面２００Ｂの曲率Ｒ１と同じ曲率を有し、収差補正レンズ１０１の材質は、シリンダ２００と同じである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製のシリンダを備えるエンジン筒内を前記シリンダの側面から撮像する撮像部と、
前記撮像部と前記シリンダとの間に配置される収差補正レンズと、
を備え、
前記収差補正レンズの物体側の面は、前記シリンダの外面の曲率と同じ曲率を有し、前記収差補正レンズの像側の面は、前記シリンダの内面の曲率と同じ曲率を有し、前記収差補正レンズの材質は、前記シリンダと同じである、エンジン筒内撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン筒内撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ピストンと、当該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エンジン筒の内部を撮影する撮影装置が記載されている。具体的には、特許文献１の撮影装置は、燃焼室の外壁に窓部と、当該窓部に装着されるフィルタと、当該フィルタを介して窓部から燃焼室内を撮影する撮影部と、当該撮影部によって取得された画像から燃焼室内の気体の成分の組成を複数の成分にわたり同時に解析する画像解析部と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０６１２３７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では燃焼室の外壁に窓部を設けることにより、エンジン筒内の観察を行っているが、ガラス製のシリンダを備えるエンジン筒を用いることにより、燃焼室の外壁に窓部を設けなくても、エンジン筒内の観察を行うことができる。しかし、ガラス製のシリンダを用いて当該シリンダの側面からシリンダ内部を撮像すると、シリンダの側面の形状に起因する収差が発生し、撮影した画像が不鮮明になってしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、収差がより補正されたエンジン筒内の撮像画像を取得することができるエンジン筒内撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るエンジン筒内撮像装置は、ガラス製のシリンダを備えるエンジン筒内を前記シリンダの側面から撮像する撮像部と、前記撮像部と前記シリンダとの間に配置される収差補正レンズと、を備え、前記収差補正レンズの物体側の面は、前記シリンダの外面の曲率と同じ曲率を有し、前記収差補正レンズの像側の面は、前記シリンダの内面の曲率と同じ曲率を有し、前記収差補正レンズの材質は、前記シリンダと同じである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るエンジン筒内撮像装置によれば、収差補正レンズによって、シリンダの内面及び外面において発生する収差が補正される。具体的には、収差補正レンズの物体側の面は前記シリンダの外面の曲率と同じ曲率を有し、前記収差補正レンズの像側の面は前記シリンダの内面の曲率と同じ曲率を有し、前記収差補正レンズの材質は前記シリンダと同じである。そのため、シリンダの内面において発生する収差が、収差補正レンズの像側の面において発生する収差によって打ち消され、シリンダの外面において発生する収差が、収差補正レンズの物体側の面において発生する収差によって打ち消される。これにより、収差がより補正されたエンジン筒内の撮像画像を取得することができるエンジン筒内撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエンジン筒内撮像装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るエンジン筒内撮像装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の比較例１に係るエンジン筒内撮像装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係るエンジン筒内撮像装置のスポットダイアグラムの一例を示す図である。
【図５】本発明の比較例１に係るエンジン筒内撮像装置のスポットダイアグラムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に、本発明の実施の形態１に係るエンジン筒内撮像装置１００の一例を示す。なお、図１において、Ｘ軸方向は像高方向を示し、Ｚ軸方向は光軸方向を示す。また、Ｚ軸マイナス側が物体側であり、Ｚ軸プラス側が像側である。
図１に示すように、実施の形態１に係るエンジン筒内撮像装置１００は、収差補正レンズ１０１、拡大用レンズ系１０２、撮像部としてのカメラ１０３を備える。また、エンジン筒内撮像装置１００は、図１に示すように、ガラス製のシリンダ２００を備えるエンジン筒内を当該シリンダ２００の側面から撮像する。なお、シリンダ２００は、エンジン筒に用いられるのに耐え得る融点を有するガラス製で形成されている。本実施の形態１では、シリンダ２００は石英ガラスで形成されている。
【００１０】
収差補正レンズは、拡大用レンズ１０２とシリンダ２００との間に配置されている。また、収差補正レンズ１０１は、シリンダ２００と同じ材質によって形成されている。また、収差補正レンズ１０１の物体側の面１０１Ａは、シリンダ２００の外面２００Ａの曲率Ｒ２と同じ曲率を有している。また、収差補正レンズ１０１の像側の面１０１Ｂは、シリンダの内面２００Ｂの曲率Ｒ１を同じ曲率を有している。
【００１１】
拡大用レンズ系１０２は、１以上のレンズによって構成されるレンズ系であり、拡大用レンズ系１０２に入射する像を拡大する。
【００１２】
カメラ１０３は、拡大用レンズ系１０２から入射される像を検出する撮像素子等を備える。撮像素子としては、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭＯＳ）やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることができる。
【００１３】
以上に説明した実施の形態１に係るエンジン筒内撮像装置１００によれば、収差補正レンズ１０１によって、シリンダ２００の内面２００Ｂ及び外面２００Ａにおいて発生する収差が補正される。具体的には、収差補正レンズ１０１の物体側の面１０１Ａはシリンダ２００の外面２００Ａの曲率Ｒ２と同じ曲率を有し、収差補正レンズ１０１の像側の面１０１Ｂはシリンダの内面２００Ｂの曲率Ｒ１と同じ曲率を有し、収差補正レンズ１０１の材質はシリンダ２００と同じである。そのため、シリンダ２００の内面２００Ｂにおいて発生する収差が、収差補正レンズ１０１の像側の面１０１Ｂにおいて発生する収差によって打ち消され、シリンダ２００の外面２００Ａにおいて発生する収差が、収差補正レンズ１０１の物体側の面１０１Ａにおいて発生する収差によって打ち消される。これにより、収差がより補正されたエンジン筒内の撮像画像を取得することができるエンジン筒内撮像装置１００を提供することができる。
【００１４】
次に、図２〜図４を参照しながら、本発明の実施例１及び比較例１について説明する。図２は、実施例１に係るエンジン筒内撮像装置１００Ａを示す。図３は、比較例１に係るエンジン筒内撮像装置３００を示す。また、図４は、実施例１に係るエンジン筒内撮像装置１００Ａのスポットダイアグラムの一例を示す。図５は、比較例１に係るエンジン筒内撮像装置３００のスポットダイアグラムの一例を示す。なお、図２及び図３において、Ｘ軸方向は像高方向を示し、Ｚ軸方向は光軸方向を示す。また、Ｚ軸マイナス側が物体側であり、Ｚ軸プラス側が像側である。また、図４及び図５において、物体面Ｓの大きさは、縦３．５ｍｍ×横３．５ｍｍであり、カメラ１０３の像面１０３Ａの大きさは、縦２２ｍｍ×横２２ｍｍである。また、図４及び図５に示す枠Ｆの大きさは、縦４００μｍ×横４００μｍである。また、図４及び図５に示すスポットダイアグラムの測定では、物体面Ｓから波長０．６５６μｍの赤（Ｒ：Ｒｅｄ）の光、波長０．５８８μｍの緑（Ｇ：Ｇｒｅｅｎ）の光、波長０．４８６μｍの青（Ｂ：Ｂｌｕｅ）の光をエンジン筒内撮像装置１００Ａ、３００に入射させた。
【００１５】
図２に示すように、実施例１に係るエンジン筒内撮像装置１００Ａは、拡大用レンズ１０２が、物体側から像側に向かって順に、第１のレンズ１０２Ａ、第２のレンズ１０２Ｂ、第３のレンズ１０２Ｃを備える点以外は、実施の形態１に係るエンジン筒内撮像装置１００と同様の構成を備える。そのため、エンジン筒内撮像装置１００Ａにおける、エンジン筒内撮像装置１００と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。なお、図２においては、第１のレンズ１０２Ａ、第２のレンズ１０２Ｂ、第３のレンズ１０２Ｃ及びカメラ１０３については、第１のレンズ１０２Ａ、第２のレンズ１０２Ｂ、第３のレンズ１０２Ｃの光軸上の位置及びカメラ１０３の像面１０３Ａの光軸上の位置のみを示している。
【００１６】
図３に示すように、比較例１に係るエンジン筒内撮像装置３００は、収差補正レンズ１０１を備えない点以外は、実施例１に係るエンジン筒内撮像装置１００Ａと同様の構成を備える。そのため、エンジン筒内撮像装置３００における、エンジン筒内撮像装置１００Ａと同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。なお、図２と同様に、図３においては、第１のレンズ１０２Ａ、第２のレンズ１０２Ｂ、第３のレンズ１０２Ｃ及びカメラ１０３については、第１のレンズ１０２Ａ、第２のレンズ１０２Ｂ、第３のレンズ１０２Ｃの光軸上の位置及びカメラ１０３の像面１０３Ａの光軸上の位置のみを示している。
【００１７】
図４に示すように、実施例１に係るエンジン筒内撮像装置１００Ａのスポットダイアグラムでは、図２に示す物体面Ｓから出射された赤の光、緑の光、青の光は、カメラ１０３の像面１０３Ａにおいて好適に集光されスポットを形成している。
より具体的には、物体面Ｓの座標（０．００００，０．００００）の物点から出射された光は、像面１０３Ａの座標（０．００００，０．００００）にスポットを形成している。
また、物体面Ｓの座標（１．７５００，０．００００）の物点から出射された光は、像面１０３Ａの座標（−１１．０２５，０．００００）にスポットを形成している。
また、物体面Ｓの座標（０．００００，−１．７５００）の物点から出射された光は、像面１０３Ａの座標（０．００００，１１．０２５）にスポットを形成している。
また、物体面Ｓの座標（０．００００，１．７５００）の物点から出射された光は、像面１０３Ａの座標（０．００００，−１１．０２５）にスポットを形成している。
また、物体面Ｓの座標（−１．７５００，０．００００）の物点から出射された光は、像面１０３Ａの座標（１１．０２５，０．００００）にスポットを形成している。
そのため、実施例１に係るエンジン筒内撮像装置１００Ａによって取得される撮像画像は、シリンダ２００において発生する収差が補正され、より鮮明となる。
【００１８】
一方、図５に示すように、比較例１に係るエンジン筒内撮像装置３００のスポットダイアグラムでは、図３に示す物体面Ｓから出射された赤の光、緑の光、青の光は、カメラ１０３の像面１０３Ａにおいてスポットを形成できない。具体的には、シリンダ２００における屈折率が、波長毎に異なるため、物体面Ｓの１つの物点から出射された赤の光、緑の光、青の光は、像面１０３Ａにおいて１つの場所に集光されない。そのため、比較例１に係るエンジン筒内撮像装置３００によって取得される撮像画像は、シリンダ２００において発生する収差のため、不鮮明となってしまう。
【００１９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１００、１００Ａ  エンジン筒内撮像装置
１０１  収差補正レンズ
１０１Ａ  収差補正レンズの物体側の面
１０１Ｂ  収差補正レンズの像側の面
１０２  拡大用レンズ
１０３  カメラ
２００  シリンダ
２００Ａ  シリンダの外面
２００Ｂ  シリンダの内面
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020144000.tif 000005
【図４】
2020144000.tif 000006
【図５】
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