(57)【要約】【課題】  高速で移動する移動体とその移動体の周りの流体とがどのようになっているかを可視化する技術を提供する。【解決手段】  移動体(10)が通過可能な撮影用通路(50)と、その撮影用通路(50)を横切るような方向に照度がほぼ一定の平行光を照射する面発光体(30)と、その面発光体(30)に向き合うように前記撮影用通路(50)をはさんで反対側に設けられ上下方向に並べられた多数の受光体を備えたラインセンサ(20)と、そのラインセンサ(20)にて一定時間間隔にて繰り返し撮影した撮影データを蓄積する撮影データ蓄積手段と、  蓄積された撮影データを合成して二次元画像データとする二次元画像データ作成手段と、  その二次元画像データを出力する出力手段(41)と、を備えた移動体周囲可視化装置とする。【選択図】  図１
2010230597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が通過可能な撮影用通路と、
その撮影用通路を横切るような方向に照度がほぼ一定の平行光を照射する面発光体と、
その面発光体に向き合うように、前記撮影用通路をはさんで反対側に設けられ上下方向に並べられた多数の受光体を備えたラインセンサと、
そのラインセンサにて一定時間間隔にて繰り返し撮影した撮影データを蓄積する撮影データ蓄積手段と、
その撮影データ蓄積手段に蓄積された撮影データを合成して二次元画像データとする二次元画像データ作成手段と、
その二次元画像データを出力する出力手段と、
を備えた移動体周囲可視化装置。
【請求項２】
前記ラインセンサと被写体との間には、被写体のシュリーレン撮影が可能な集光光学系レンズを備えた請求項１に記載の移動体周囲可視化装置。
【請求項３】
前記二次元画像データ作成手段は、前記撮影データに対して予め背景差分処理を施すこととした請求項１または請求項２のいずれかに記載の移動体周囲可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速で移動する移動体とその移動体の周りの流体とがどのようになっているかを可視化する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体（たとえば乗用車）がそれを取り巻く流体との関係でどのような状態なのかを解明する技術としては、古くから、風洞実験が行われてきた。風洞実験は、移動体を移動させる代わりに移動体の周りの流体（空気）を動かし（すなわち、移動体に風を吹き付け）、模擬的に移動体が移動しているような状態を引き起こす。そして、その風洞内において、移動体周囲の流体の動きを観察したり、空気抵抗を測定したりする。
【０００３】
さて、高速で移動する被写体を可視化する技術としては、高速度カメラの技術が一般的に用いられている。近年のＣ Ｃ Ｄ 撮像素子、Ｃ − Ｍ Ｏ Ｓ 撮像素子によれば、一秒間に１ ０ ０ から１万コマ程度の画像までを撮像できる。
【０００４】
たとえば、高速度カメラ装置の技術として、特許文献１に記載された技術は、以下のようなものである。すなわち、『１０００コマ／ 秒程度の高速度カメラにおいて、高速度撮像しながら撮像画像の一部をスローモーション再生して目視出来たり、撮像画像を画像処理して、移動物体の軌跡や速度などのベクトルをスローモーション画像と重ねて表示したり、高速度撮像中に撮像コマ数を可変したりすることができる高速度カメラ装置』が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、『被測定物の表面に沿って撮像手段を移動させつつ撮像した発光点の光量測定において、測定精度を高めるとともに高速化を図ることができる光量測定の装置および方法』が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２５４０７３号公報
【特許文献２】特開２００８−７６１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、風洞実験はあくまで模擬的であり、現実に移動体が移動している状態を再現してはいない。
また、被写体を移動体そのものとした場合には、特許文献１、２に記載された技術や既存の技術の組み合わせで足りるであろうが、移動体の周囲の流体がどのような状態であるかを可視化することはできない。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、高速で移動する移動体とその移動体の周りの流体とがどのようになっているかを可視化する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（第一の発明）
第一の発明は、移動体(10)が通過可能な撮影用通路(50)と、  その撮影用通路(50)を横切るような方向に照度がほぼ一定の平行光を照射する面発光体(30)と、  その面発光体(30)に向き合うように前記撮影用通路(50)をはさんで反対側に設けられ上下方向に並べられた多数の受光体を備えたラインセンサ(20)と、  そのラインセンサ(20)にて一定時間間隔にて繰り返し撮影した撮影データを蓄積する撮影データ蓄積手段と、  その撮影データ蓄積手段に蓄積された撮影データを合成して二次元画像データとする二次元画像データ作成手段と、  その二次元画像データを出力する出力手段(41)と、を備えた移動体周囲可視化装置に係る。
【００１０】
（用語説明）
「移動体」とは、乗用車、電車などの車両、球技に用いるボールなどがある。この移動体の移動速度は、時速数十キロメートル以上、百キロメートル超でも可能である。
【００１１】
（作用）
撮影用通路(50)を移動体(10)が通過する。通過する際には、面発光体(30)が移動体(10)に対して照度がほぼ一定の平行光を照射し、照射された平行光やその平行光を遮る移動体(10)をラインセンサ(20)が連続撮影する。連続撮影された撮影データは撮影データ蓄積手段に蓄積され、二次元画像データ作成手段が二次元画像データに合成して、出力手段(41)に出力する。ここにおいて、ある速度で撮影用通路(50)を通過する場合の、移動体(10)の周囲の流体がどのような状態であるのかを可視化することができる。また、出力することで、操作者における確認、関係者への情報共有などが円滑に行える。
ラインセンサ(20)による撮影のため、高速で移動する移動体(10)でも、解像度の高い画像を得ることができる。
なお、出力手段に出力される映像においては、移動体(10)の周囲における圧力が高い部位は他の部位よりも黒っぽくなる。これは、面発光源(30)から照射された平行光の屈折率が、圧力の高い部位にて変化するためである。
【００１２】
（第一の発明のバリエーション１）
第一の発明は、前記ラインセンサ(20)と被写体との間には、被写体のシュリーレン撮影が可能な集光光学系レンズを備えることとしてもよい。
【００１３】
「シュリーレン撮影が可能な集光光学系レンズ」とは、たとえばテレセントリックレンズである。
なお、本願では、照度がほぼ一定の平行光を照射する面発光体を用いているが、明るさが面上で均一な場合は無限小の点光源の集合体と考えることができるため、シュリーレン撮影の条件である「平行光の点光源」について、実質的に点光源であるという条件をクリアしている。
【００１４】
（作用）
ラインセンサ(20)と被写体との間に集光光学系レンズが設けられているため、ラインセンサ(20)で受光する平行光線の平行度が高まる。
シュリーレン撮影が可能である構成によって撮影データが得られるので、移動体の周囲に発生する圧力差およびその圧力差を原因とするムラを、画像として捉えることを容易化することができる。すなわち、画像のコントラストをより強くして、微少な変化もより明瞭にすることができる。
【００１５】
（第一の発明のバリエーション２）
第一の発明は、前記二次元画像データ作成手段が、前記撮影データに対して予め背景差分処理を施すこととしてもよい。
背景差分処理を施すことによって、圧力変化を生じている部位の特定が容易となる場合があるからである。
【発明の効果】
【００１６】
本願の第一の発明によれば、高速で移動する移動体とその移動体の周りの流体とがどのようになっているかを可視化する装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の移動体周囲可視化装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の移動体周囲可視化装置によって撮影され、合成された二次元画像データの例である。
【図３】本発明の実施形態の移動体周囲可視化装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
以下の実施形態では、移動体として乗用車を選択しているが、移動体がこれに限られないのは、前述したとおりである。
【００１９】
図１および図３に示すように、本実施形態に係る移動体周囲可視化装置は、移動体１０が通過可能な撮影用通路５０と、  その撮影用通路５０を横切るような方向に面発光体３０の面上で照度がほぼ一定の平行光を照射する面発光体３０と、  その面発光体３０に向き合うように前記撮影用通路５０をはさんで反対側に設けられ、上下方向に並べられた多数の受光体を備えたラインセンサ２０とを備えている。
【００２０】
そのラインセンサ２０にて一定時間間隔にて繰り返し撮影した撮影データは、本移動体周囲可視化装置の制御装置４０として機能するコンピュータの記憶装置（撮影データ蓄積手段）に蓄積される。
その撮影データ蓄積手段に蓄積された撮影データは、制御装置４０の内部に組み込まれた演算装置としての二次元画像データ作成手段によって、合成され、二次元画像データに加工される。そして、その二次元画像データは、制御装置４０に付属する出力手段たる出力モニタ４１に出力される。
【００２１】
図２には、出力モニタ４１に映し出された二次元画像データの例を示す。
移動体１０における周囲は、圧力の高い部位５１が他の部位よりも色濃く映し出される。これは、面発光源３０から照射された平行光の屈折率が、圧力の高い部位にて変化するためである。
ラインセンサによる撮影のため、高速の移動体１０を撮影する場合も、解像度の高い画像を得ることができる。
【００２２】
前述の二次元画像データ作成手段は、前記撮影データに対して予め背景差分処理を施すこととしてもよい。  背景差分処理を施すことによって、圧力変化を生じている部位の特定が容易となる場合があるからである。
【００２３】
図示は省略するが、前記ラインセンサ２０と被写体（撮影用通路５０および移動体１０）との間には、被写体のシュリーレン撮影が可能な集光光学系レンズを備えることとしてもよい。  「シュリーレン撮影が可能な集光光学系レンズ」とは、たとえばテレセントリックレンズである。
シュリーレン撮影によって、移動体１０の周囲に発生する圧力差およびその圧力差を原因とするムラを、画像として捉えることを容易化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本願発明は、車両の製造業、車両の性能試験を請け負うサービス業や大学、球技の研究施設などにおいて利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００２５】
１０  移動体（乗用車）
２０  ラインセンサ
３０  面発光体（面発光源）
４０  制御装置                ４１  出力モニタ（出力手段）
５０  撮影用通路              ５１  圧力の高い部位
【図１】
2010230597.tif 000003
【図２】
2010230597.tif 000004
【図３】
2010230597.tif 000005