(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、当該光源から出力される平行光を、その進行方向と角度をなして交わる面上で拡がるシート光に変換する変換部材とを具備し、前記変換部材は、前記平行光に沿う軸を有する円錐面の少なくとも一部に倣う形状に成形されて前記平行光を反射して前記シート光として射出するミラー面を有するものであり、前記変換部材は少なくとも内部が透明な中実のロッドで構成され、当該ロッドの先端面に前記ミラー面が形成されるとともに、前記ロッドの基端面に前記平行光を入射させるものであり、前記ロッドの先端面を凹陥させ、この凹陥部の内周に前記ミラー面を形成し、かつ前記ミラー面を、前記凹陥部内周のロッド軸方向の異なる位置に複数形成し、これらミラー面に対向するロッド外周に、それぞれ異なる所定波長の光のみを通過させるフィルタ部材を配設したことを特徴とするシート光発生装置。
【請求項２】
光源と、当該光源から出力される平行光を、その進行方向と角度をなして交わる面上で拡がるシート光に変換する変換部材とを具備し、前記変換部材は、前記平行光に沿う軸を有する円錐面の少なくとも一部に倣う形状に成形されて前記平行光を反射して前記シート光として射出するミラー面を有するものであり、前記変換部材は中心に位置する透明な円柱体と、当該円柱体の周囲に軸方向へ位置をずらして嵌着された少なくとも一つの筒体とで構成され、前記円柱体と筒体の各先端面に前記ミラー面が形成されるとともに、前記円柱体と筒体の各基端面に前記平行光が順次入射されるものであることを特徴とするシート光発生装置。
【請求項３】
光源と、当該光源から出力される平行光を、その進行方向と角度をなして交わる面上で拡がるシート光に変換する変換部材とを具備し、前記変換部材は、前記平行光に沿う軸を有する円錐面の少なくとも一部に倣う形状に成形されて前記平行光を反射して前記シート光として射出するミラー面を有するものであり、かつ前記変換部材は、シリンドリカルレンズと、当該シリンドリカルレンズの側面に沿ってレンズ軸方向へ延び、基端面に前記平行光を入射させるとともに先端に前記シリンドリカルレンズの側面に向く前記ミラー面を形成した少なくとも一つの光導入部材とで構成されていることを特徴とするシート光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面状に拡がるシート光を発生させるシート光発生装置に関し、特に二次元流体の挙動測定に好適に使用できるシート光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シート光は、例えばこれをトレーサ粒子を混入した流体中に射出して可視化し、二次元平面内での流体挙動を撮像解析する等の用途に使用できる。このようなシート光を得る装置としては、従来、光源から発した平行光をそのままシリンドリカルレンズに入射させるものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、流体撮像用のカメラは、シート光で可視化される二次元平面に対して垂直方向に設ける必要があり、通常は測定流路を設けたモデルの上方にカメラを設置することが多い。一方、上記従来装置で得られるシート光は、平行光の進行方向でこれを含む平面上に形成されるため、モデル外部の光源からモデル内流路へシート光を入射させるためには、モデルの側壁を透明にする等の対策が必要であるとともに、透明にした側壁でのシート光反射を防止する等の工夫を要し、手軽な測定が困難であった。また、流路が複雑な形状であると、モデル外方からのシート光入射では影の発生が避けられず、可視化領域が十分確保されないという問題があった。さらに、モデル側壁の透明化が常に可能であるとは限らず、側壁部をオイル等の不透明流体が流れている場合は透明化は不可能であり、また、耐圧性や耐熱性を考慮する必要がある場合等にはモデル側壁を透明材で構成するのは困難な場合が多い。
【０００４】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、流体測定の用途に使用した場合に、流路を設けたモデルの構造が複雑にならず、手軽に流体測定ができるとともに、流体中に十分な二次元可視化領域を確保することができるシート光発生装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１発明では、図１に示すように、光源（５）と、当該光源（５）から出力される平行光を、その進行方向と角度をなして交わる面上で拡がるシート光（Ｌｔ）に変換する変換部材（２）とを具備している。なお、上記進行方向と交わる角度は通常は９０°とするのが好適である。
【０００６】
本第１発明においては、変換部材によって光源からの平行光は、その進行方向と角度をなして交わる平面上のシート光に変換される。したがって、流体撮像用のカメラと同方向に光源を設けることが可能となり、モデルの撮像用開口を有効に利用して平行光を入射させ、流体中に拡がるシート光を形成することができる。これにより、従来のように、モデルの側壁を透明にする等の対策は不要となり、流体測定を手軽に行うことができる。
【０００７】
本第２発明では、変換部材（２）は、平行光に沿う軸を有する円錐面の少なくとも一部に倣う形状に成形されて上記平行光を反射して上記シート光（Ｌｔ）として射出するミラー面（Ｍｓ）を有するものである。
【０００８】
本第２発明において、平行光が円錐面の少なくとも一部に倣う形状のミラー面上で反射すると、平行光の進行方向と角度をなして交わる平面上へ拡散されてシート光となる。したがって、上記ミラー面により容易にシート光を生成することができる。
【０００９】
本第３発明では、変換部材は少なくとも内部が透明なロッド（２）で構成され、当該ロッド（２）の先端面に上記ミラー面（Ｍｓ）が形成されるとともに、ロッド（２）の基端面に平行光を入射させるものである。
【００１０】
本第３発明においては、ロッドの先端を所望形状に加工するのみで容易にミラー面を形成することができる。加えて、ロッドによって平行光がミラー面に効率的に導入される。また、ロッドを測定流体の適当箇所へ挿入することによって、その先端から射出されるシート光により所望の二次元平面内の流体を可視化することができる。さらに、流体の内部でシート光を生成できるから、流路が複雑な形状であっても影の発生を少なくすることができ、可視化領域が十分確保される。
【００１１】
本第４発明では、ロッド（２）の先端面を凹陥させ、この凹陥部（２１）の内周にミラー面（Ｍｓ）を形成する。
【００１２】
本第４発明においては、凹陥部の内周全周に円錐ミラー面を容易に形成することができるから、３６０°の全方向へのシート光を容易に得ることができる。
【００１３】
本第５発明では、図７に示すように、ミラー面を、凹陥部（２８）内周のロッド軸方向の異なる位置に複数形成し、これらミラー面（Ｍｓ５，Ｍｓ６）に対向するロッド外周に、それぞれ異なる所定波長の光のみを通過させるフィルタ部材（１０１，１０２）を配設する。
【００１４】
本第５発明においては、異なる二次元平面内の流体をそれぞれ異なる波長光のシート光で可視化することができる。したがって、撮像カメラの前に設置した他のフィルタ部材によって各波長光の流体像を撮像カメラ内へ切換え入力させるようにすれば、流体中へのロッドの挿入量を変更することなく、異なる二次元平面内の流体挙動を測定することができる。
【００１５】
本第６発明では、図６に示すように、変換部材は中心に位置する透明な円柱体（２３）と、当該円柱体（２３）の周囲に軸方向へ位置をずらして嵌着された少なくとも一つの筒体（２４，２５，２６）とで構成され、円柱体（２３）と筒体（２４，２５，２６）の各先端面にミラー面（Ｍｓ１  ，Ｍｓ２  ，Ｍｓ３  ，Ｍｓ４  ）が形成されるとともに、円柱体（２３）と筒体（２４，２５，２６）の各基端面に順次平行光が入射される。
【００１６】
本第６発明において、円柱体と筒体の各基端面に順次平行光を入射すると、それぞれ円柱体と筒体の各先端面のミラー面からシート光が順次流体中に射出され、流体中へのロッドの挿入量を変更することなく、異なる二次元平面内の流体挙動を順次測定することができる。
【００１７】
本第７発明では、図１９に示すように、変換部材は壁面（９）の一部を凹陥させて形成され、光源からの光を導入する光導入路（９１）と当該光導入路（９１）の先端に位置するミラー面（Ｍｓ１９）とより構成されている。
【００１８】
本第７発明の構成は、壁面を凹陥加工するだけで簡易に実現でき、また、流路壁をシート光発生装置の一部として有効に利用することができる。
【００１９】
本第８発明では、図１３に示すように、変換部材は、シリンドリカルレンズ（７）と、当該シリンドリカルレンズ（７）の側面に沿ってレンズ軸方向へ延び、基端面に平行光を入射させるとともに先端にシリンドリカルレンズ（７）の側面に向く光反射面（７１１）を形成した少なくとも一つの光導入部材（７１）とで構成されている。なお、複数の光導入部材を設ける場合には、各光導入部材の先端をレンズ軸方向の異なる位置で終端させる。
【００２０】
本第８発明においては、光導入部材内に入射した平行光は、光反射面で反射されてシリンドリカルレンズの側面に入射し、ここでシート光に変換されて反対側の側面から射出する。本第８発明は、シート光発生域は縮小するものの、円錐面をなすミラー面を加工形成する手間を省略できるとともに、市販のシリンドリカルレンズを利用して簡易に実現することができる。
【００２１】
本第９発明では、図２０に示すように、変換部材（２）は移動体（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）と一体に移動するように設けられており、光源（Ｌｓｃ）は移動する変換部材（２）に常に平行光を入射させるものである。上記移動体としては例えば回転翼である。
【００２２】
本第９発明においては、移動体が移動しても、これと一体に移動する変換部材によって移動体の流路内には常に定常的なシート光が形成され、移動体内の二次元平面内の流体の可視化が行われる。したがって、移動体の外からシート光を入射するのに比して、移動体の移動に伴って影を生じて可視化範囲が狭まるという問題は生じない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１にシート光発生装置の全体断面を示す。シート光発生装置は全体がペンシル状のもので、その下半部は外径φ８のＳＵＳのパイプ１内に外径φ６の中実アクリル製ロッド２を挿入接着して構成されている。ロッド２の先端は図２に示すようにロッド２の外径（２ｔ）の１／２（本実施形態では３ｍｍ）だけパイプ１開口から突出するとともに、この突出部の外周にはロッド２と同径の透明樹脂リング１２が位置して、パイプ１の先端面に接着されている。なお、この透明樹脂リング１２は省略することもできる。上記ロッド２の先端面には頂角９０°の円錐凹陥部２１が形成してあり、この凹陥部２１には、後述する光源から出力される光の波長をλとして、λ／２相当の鏡面仕上げを施した後にアルミ膜２２や金膜が蒸着されて、ロッド基端方向に頂点を有する円錐状のミラー面Ｍｓとなっている。なお、上記パイプ１は外部への光の漏出を防止し、ロッド２の剛性強化を図るものである。また、アルミ膜２２等は光の反射効率を上げるためのものである。図１において、パイプ１の基端開口にはレンズ３２を内蔵したビームエクスパンダ３の出力部が連結されており、これの入力部には外径φ０．９の光ファイバ４の一端フェルールが接続されている。光ファィバ４の他端は、ビームエクスパンダ３に連結された閉鎖筒体３１内に設けた光源たるＨｅ−Ｎｅレーザ５に至っている。レーザ５から出力された光は光ファイバ４を経てビームエクスパンダ３に入力し、そのビーム径が上記ロッド２の外径に等しいφ６に拡大した後、レンズ３２により平行光となってロッド２の上端面に入射する。平行光はロッド２内を下方へ向かい、ロッド２先端のミラー面Ｍｓで水平方向に四方へ反射されて３ｍｍ厚のシート光Ｌｔとなる。なお、上記ロッド２は必ずしもアクリル材である必要はなく、光が透過する材料であれば良い。また、レーザ光は必ずしも可視光である必要はなく、撮像が可能なものであれば赤外線、紫外線、Ｘ線等であっても良い。
【００２４】
上記パイプ１の外周には図３に示すように位置決め用の装着具１１が設けられて、この装着具１１を、支持スタンド１３の挟持片１３１で保持している。装着具１１には、シート光Ｌｔによって可視化された流体を撮像するための小型ＣＣＤカメラ６が一体に設けられている。ＣＣＤカメラ６には広角レンズが取り付けられ、シート光Ｌｔによって照射された所定の二次元平面内を撮像できる。この場合、装着具１１によってパイプ１を軸方向へ移動可能に保持しておき、モデル内流路の異なる深さへパイプ１の先端を挿入できるようにしておけば、垂直方向の異なる位置における二次元流体の挙動を容易に撮影することができる。
【００２５】
このようなシート光発生装置によれば、カメラ６と同一方向からモデル流路内へパイプ１を挿入して、その挿入量を調節するだけの簡単な手間で、異なる高さ位置での二次元平面内の流体挙動を容易に測定することができる。この場合、パイプ１はφ８と小径であるから、測定流体中にパイプ１を挿入してもその挙動には殆ど影響を与えない。特に、観察する流れの下流側や壁面近傍へパイプ１を挿入すると流体挙動への影響を最小限に抑えることができる。また、流体内へ挿入したパイプ１の先端からシート光Ｌｔを射出しているから、モデル外からシート光Ｌｔを流路内へ入射させるのに比して、流路壁の影になって流体可視化範囲が狭められるということも少ない。さらに、モデルに設けたカメラ用の観測窓側からパイプ１を挿入できるから、モデルの側壁を透明にする等の対策は不要であり、モデル加工の労力が軽減される。さらに、光源からのレーザ光を光ファイバ４によりビームエキスパンダ３へ導入しているから、光軸調整等が不要であり、作業性が向上する。そして、ビームエキスパンダ３によってレーザ光径をロッド２の外径と同一になるように拡大しているから、レーザ光の拡散，偏向が防止され、ロッド２下端のミラー面Ｍｓから水平方向へ光量、厚み共に均一なシート光Ｌｔが拡散される。
【００２６】
（第２実施形態）
図４に示すように、パイプ１´を透明かつ大径のものにして、当該パイプ１´内に第１実施形態で説明したのと同一構造のロッド２Ａ〜２Ｄを複数収納し、各ロッド２Ａ〜２Ｄの先端をパイプ長手方向の異なる位置に設定する。パイプ１´は先端閉鎖として、内部にロッド材の屈折率とほぼ同一屈折率の水等の液体を充填し、これによって、各ロッド２Ａ〜２Ｄからのスムーズな光の射出を可能としている。
【００２７】
各ロッド２Ａ〜２Ｄに順次レーザ光を導入すると、レーザ光は各ロッド２Ａ〜２Ｄ先端のミラー面Ｍｓにて、図５に示すように、ロッド軸と垂直な平面内へ四方に反射拡散されてシート光となる。このようなロッド２Ａ〜２Ｄを収納したパイプ１´をモデル流路内へ挿入しておけば、第１実施形態のようにパイプをその都度軸方向へ移動設置する煩わしさを生じることなく、モデル流路の異なる二次元平面を順次可視化することができる。なお、内部の光導通を効率化するためには外周側面が不透明なロッド２Ａ〜２Ｄを使用すると良いが、この場合には、最先端に位置するロッド２Ａ以外のロッド２Ｂ〜２Ｄでは、図６に示すように、他のロッドの影になって全周のうち可視化できる角度範囲が狭くなる。図中、ＲＡ  〜ＲＤ  はそれぞれロッド２Ａ〜２Ｄの可視化角度範囲である。なお、本実施形態におけるロッド数およびロッドの配置は一例であり、これに限定されるものではない。
【００２８】
（第３実施形態）
図７にはバイプ１先端の拡大断面を示し、パイプ１内に挿入されたロッド２は中心に中実の透明円柱体２３が位置し、その外周には順次大径となる複数（本実施形態では３個）の透明筒体２４〜２６が嵌装されて、各筒体２４〜２６の先端は軸方向へ位置をずらしてある。円柱体２３には先端面に頂角９０°の円錐凹所２３１が形成され、また、各筒体２４〜２６の先端面は４５°のテーパ面２４１〜２６１となって、これら円錐凹所２３１とテーパ面２４１〜２６１にそれぞれ第１実施形態と同様の手順でアルミ膜２７が蒸着されてミラー面Ｍｓ１  〜Ｍｓ４  となっている。このような円柱体２３と筒体２４〜２６の上方基端面に順次レーザ光を入射させると、これらの中を下方へ向かったレーザ光は各ミラー面Ｍｓ１  〜Ｍｓ４  で反射されて水平方向へ四方に拡散され、それぞれ一定厚のシート光Ｌｔ１  〜Ｌｔ４  となる。本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果があるとともに、パイプ１を軸方向へ移動設置する煩わしさを生じることなく、モデル流路の上下の異なる二次元平面を順次可視化することができる。
【００２９】
（第４実施形態）
図８は流体中に浸漬するパイプ１の先端部の拡大断面を示し、パイプ１内に挿入されたロッド２の下端面は外周部全周が円錐面の一部をなす角度４５°のテーパ面２０１に形成されるとともに、内周部は外周部から段付きに上方へ凹陥して頂角９０°の円錐凹所２０２となっている。テーパ面２０１と円錐凹所２０２を含む凹陥部２８の内周面全周には第１実施形態と同様の手順でアルミ膜２０３が蒸着され、上記テーパ面２０１と円錐凹所２０２が、上方のロッド２基端方向から入射するレーザ光に対してそれぞれミラー面Ｍｓ６  ，Ｍｓ５  となっている。パイプ１の側壁には、各ミラー面Ｍｓ５  ，Ｍｓ６  を水平方向へ射影した長さで全周にフィルタ部材１０１，１０２が装着されており、フィルタ部材１０１は波長λ１  の光を、フィルタ部材１０２は波長λ２  の光をそれぞれ通過させるものである。そこで、波長λ１  ，λ２  の光を合成した同軸レーザ光をロッド径と同径に調整してロッド２の基端から入射させると、ミラー面Ｍｓ５  で反射されたレーザ光は波長λ１  のもののみがフィルタ部材１０１を通過して一定厚さ（本実施形態ではロッド外径の１／４）のシート光Ｌｔ５  として水平方向に四方へ射出される。また、ミラー面Ｍｓ６  で反射されたレーザ光は波長λ２  のもののみがフィルタ部材１０２を通過して一定厚さのシート光Ｌｔ６  として水平方向へ射出される。
【００３０】
この場合の撮像系は例えば図９に示すように構成される。すなわち、図において、シート光Ｌｔ５  ，Ｌｔ６  に垂直な上方位置にＣＣＤカメラ６が設けてあり、ＣＣＤカメラ６の撮像レンズ直前には撮像面を二分割するように、それぞれ波長λ１  、波長λ２  のレーザ光のみを通過させるフィルタ部材１０３，１０４が隣接して設けてある。各フィルタ部材１０３，１０４とシート光Ｌｔ５  ，Ｌｔ６  との間には複数のミラー１０５〜１０８が配設してあり、波長λ１  ，λ２  の各シート光Ｌｔ５  ，Ｌｔ６  で可視化された流体像が各ミラー１０５〜１０８によって同時に捉えられてそれぞれフィルタ部材１０３，１０４に入力する。このうち波長λ１  の流体像のみがフィルタ部材１０３を通過してＣＣＤカメラ６の撮像面の半部に入力し、波長λ２  の流体像はフィルタ部材１０４を通過してＣＣＤカメラ６の撮像面の残る半部に入力する。したがって、ＣＣＤカメラ６から得られる撮影画像は半分が波長λ１  のシート光Ｌｔ５  により可視化された上層の流体のものとなり、他の半分が波長λ２  のシート光Ｌｔ６  により可視化された下層の流体のものとなる。
【００３１】
本実施形態のシート光発生装置によれば、異なる位置の二次元流体を、時間遅れを生じることなく同時に測定することができる。
【００３２】
（第５実施形態）
ロッド２先端の凹陥部に形成されるミラー面の数は第４実施形態に示したような２箇所に限定されるものではなく、例えば図１０に示すように、二箇所のテーパ面２０４，２０５と一箇所の円錐凹面２０６の表面にアルミ膜２０７を蒸着して合計３箇所のミラー面Ｍｓ７  ，Ｍｓ８  ，Ｍｓ９  を形成しても良い。この場合には、各ミラー面Ｍｓ７  ，Ｍｓ８  ，Ｍｓ９  に対応してパイプ１側壁の軸方向の３箇所にそれぞれ波長λ１  ，λ２  ，λ３  の光のみを通過させるフィルタ部材１０９，１１０，１１１を設けて、λ１  ，λ２  ，λ３  の三波長の光を合成したレーザ光をロッド２内へ入射させる。これにより、異なる波長光による３つのシート光Ｌｔ７  ，Ｌｔ８  ，Ｌｔ９  がパイプ軸方向の異なる位置に得られる。
【００３３】
（第６実施形態）
図１１にはさらに４箇所にミラー面を形成した例を示す。すなわち、ロッド２先端の凹陥部には互いに異なる高さに４５°のテーパ面２０８〜２１１が形成され、各テーパ面２０８〜２１１にアルミ膜２１２が蒸着されてそれぞれミラー面Ｍｓ１０〜Ｍｓ１３となっている。このうち、図１２に示すように、ミラー面Ｍｓ１０，Ｍｓ１３は左半周において上方に頂点を有する錐面で構成され、一方、ミラー面Ｍｓ１１，Ｍｓ１２は右半周において下方に頂点を有する錐面で構成されている。そして、各ミラー面Ｍｓ１０〜Ｍｓ１３に対応する高さのパイプ側壁部に、それぞれ波長λ１  〜λ４  の光のみを通過させるフィルタ部材１１２〜１１５を設けて、λ１  〜λ４  の四波長の光を合成したレーザ光をロッド２内へ入射させる。これにより、拡散角度は１８０°の半周範囲に限定されるものの、異なる波長光による４つのシート光Ｌｔ１０〜Ｌｔ１３が異なる高さ位置に得られる。
【００３４】
（第７実施形態）
波長λ１  ，λ２  のシート光を使用した際の撮像系は、第４実施形態における図９のものに代えて、図１３に示すようなものとしても良い。すなわち、図１３において、それぞれ波長λ１  ないし波長λ２  の光のみを通過させるフィルタ部材１０３，１０４とＣＣＤカメラ６との間には角度姿勢を変更できるスキャニングミラー１１６が設置されている。シート光Ｌｔ５  ，Ｌｔ６  により可視化された波長λ１  ，λ２  の流体像はミラー１０５〜１０８で反射されてそれぞれフィルタ部材１０３，１０４へ入射し、スキャニングミラー１１６が図の実線の角度姿勢にある場合にはフィルタ部材１０４を通過した波長λ２  の流体像のみがスキャニングミラー１１６で反射してＣＣＤカメラ６に入射する。一方、スキャニングミラー１１６が図の鎖線の角度姿勢に変更されると、フィルタ部材１０３を通過した波長λ１  の流体像のみがスキャニングミラー１１６で反射してＣＣＤカメラ６に入射する。この撮像系では、スキャニングミラー１１６の角度変更によって、ＣＣＤカメラ６の撮像面全体に波長λ１  のシート光Ｌｔ５  により可視化された上層の流体像、あるいは波長λ２  のシート光Ｌｔ６  により可視化された下層の流体像がそれぞれ切り換えて入力される。
【００３５】
本実施形態の撮像系では、異なる位置の二次元流体の測定にスキャニングミラー１１６の角度姿勢を変更する間の時間遅れを生じるものの、第５実施形態や第６実施形態で示した３種のシート光あるいは４種のシート光により３層以上の流体像をＣＣＤカメラへ切換えて入力させるのを、スキャニングミラーの角度変更によって容易に行うことができる。
【００３６】
（第８実施形態）
図１４に示すように、シリンドリカルレンズ７の側面に軸方向へ延びる中実アクリル製の光導入部材たる導光用ロッド７１を設け、導光用ロッド７１の下端面をレンズ側面に対して４５°の角度をなす（図１５）斜面に形成して光反射面７１１としてある。導光用ロッド７１に光源からのレーザ光をビームエクスパンダを介することなく直接入射させ、このレーザ光を光反射面７１１で水平方向へ反射させてシリンドリカルレンズ７に入射させる。ピン光源としてのレーザ光はシリンドリカルレンズ７に入射すると、水平面内で拡散するシート光Ｌｔ１４に変換される。このような構造のシリンドリカルレンズ７をモデル流路内に所定深さで浸漬することにより、所望の二次元平面内における流体が可視化され、第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、導光用ロッド７１に代えて中空管を使用しても良い。また、光反射面７１１にアルミ膜を蒸着すると反射効率を上げることができる。さらに、導光用ロッド７１を設けたシリンドリカルレンズ７を透明パイプ内に一体に封入して、剛性の確保等を図ることもできる。
【００３７】
（第９実施形態）
図１６に示すように、シリンドリカルレンズ７の側面に複数の導光用ロッド７１Ａ〜７１Ｃを設け、これらロッド７１Ａ〜７１Ｃの各下端をレンズ軸方向の異なる位置で終端させる。各ロッド７１Ａ〜７１Ｃの下端面はレンズ側面に対して４５°の角度で傾斜して、それぞれ反射面７１１となっている。このような導光用ロッド７１Ａ〜７１Ｃに光源からのレーザ光を順次入射させると、レーザ光は各ロッド７１Ａ〜７１Ｃの反射面７１１で水平方向へ反射してレンズ軸方向の異なる位置でシリンドリカルレンズ７に入射し、シート光に変換される。このような構造のシリンドリカルレンズ７をモデル流路内に浸漬すれば、シリンドリカルレンズ７を軸方向へ移動させる煩わしさを生じることなく、モデル流路の上下の異なる二次元平面を順次可視化することが可能であるとともに、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
（第１０実施形態）
図１７においては、半円柱の中実アクリル製ロッド８は下端部８１が、下方に頂点を有する半円錐形となっており、この下端部の半円錐面がミラー面Ｍｓ１８となっている。このような構造のロッド８の上端面に当該ロッド８と同一半円断面のレーザ光を入射させると、図１８に示すように、レーザ光はロッド８内を下方へ進んでミラー面Ｍｓ１８で水平方向へ反射される。この時のミラー面Ｍｓ１８での反射を上方から見ると、図１９（Ａ）に示すように、ミラー面Ｍｓ１８上の例えば点ａ，ｂ，ｃに入射した光はそれぞれ図の矢印で示すようにミラー面Ｍｓ１８の半円中心で交差して外方（図の左方）へ射出され、１８０°の領域（図の斜線領域）においてシート光Ｌｔ１５が形成される。シート光Ｌｔ１５の形成領域が狭くて良い場合には、ロッド８を図１９（Ｂ）に示すような四分円断面とし、あるいは図１９（Ｃ）に示すような八分円断面とすることができる。なお、中実ロッドに代えて中空管を使用しても良く、この場合には下端部の円錐面にアルミ膜を蒸着して光反射効率を上げると良い。
【００３９】
（第１１実施形態）
図２０において、モデル内流路の壁面９の一部には上下方向へ延びる凹所が形成されて光導入路９１となっており、その開口部は壁面９と面一に設けた透明蓋体９１２により閉鎖されている。この光導入路９１は大部分が半円断面をなし、下端部９１１のみが下方に頂点を有する半円錐形となっている。そして、この半円錐面にアルミ膜が蒸着されてミラー面Ｍｓ１９となっている。このような光導入路９１に上方より当該光導入路９１と同一半円断面のレーザ光を入射させると、第１０実施形態で説明したのと同様に、レーザ光はミラー面Ｍｓ１９で水平方向へ反射拡散されて、シート光となる。本実施形態によれば、壁面９を加工するだけで容易にシート光を得ることができ、また、第１実施形態におけるようなモデル開口部へ位置決めするための装着具等も不要となる。
【００４０】
（第１２実施形態）
以上の各実施形態で説明したシート光発生装置は、移動体としての回転翼間に形成されたモデル流路内にシート光を照射する場合にも有用であり、これを図２０、図２１に示す。図２０は中心Ｏの回りに回転するブレーキディスクロータの全体斜視図であり、図２１はディスクロータの多数の回転翼の一部の拡大平面図である（図では４枚の回転翼Ｆ１〜Ｆ４を示す）。各図において、回転翼に近い内方位置には上記中心Ｏ周りの円周上の必要位置に、上記第１実施形態等で説明したシート光発生装置のロッド２等が複数立設されており（図では回転翼Ｆ２，Ｆ３に近い位置の二本のロッド２のみを示す）、これらロッド２等のシート光Ｌｔ１６，Ｌｔ１７域は互いに重なっている。円周上に配設された各ロッド２等に対して、上記円周と同径のリング状レーザ光Ｌｓｃが上方（図２２の紙面手間側）から照射されており、各ロッド２等が回転翼Ｆ１〜Ｆ４とともにいずれの位置へ旋回移動しても常にロッド２等の基端にはレーザ光Ｌｓｃが入射して、その先端よりシート光Ｌｔ１６，Ｌｔ１７が回転翼Ｆ２，Ｆ３間の流体中へ射出される。本実施形態によれば、回転翼の近くにこれと一体に回転するシート光発生源を設けることができるから、複雑な曲面を有する回転翼間の流体を、影を生じることなく良好に可視化することができる。なお、リング状レーザ光は光学的に生成する以外に、例えばバンドルファイバによりレーザ光を円周状に照射することによっても生成することができる。
【００４１】
（第１３実施形態）
回転翼を内蔵するモデル流路内にシート光を照射する構造として、図２３に示すような構造を採用しても良い。図において、第１実施形態等で説明したシート光発生装置のロッド２等は回転翼Ｆ５，Ｆ６内に設置されており、これらロッド２等の通過円周軌跡と同径のリング状レーザ光Ｌｓｃが上方（紙面手間側）から照射されて、回転翼Ｆ５，Ｆ６間にシート光Ｌｔ１８，Ｌｔ１９が射出されている。本実施形態によっても第１２実施形態と同様の効果が得られる。さらに本実施形態では、回転翼Ｆ５，Ｆ６の一部を加工することによって第１１実施形態で説明したような凹所を形成することにより、ロッド等を使用することなくシート光を生成することもできる。
【００４２】
（第１４実施形態）
第１２実施形態および第１３実施形態におけるリング状レーザ光Ｌｓｃに代えて、図２４に示すように、回転翼と同期して自転する中心ミラー９１回りに、回転翼と同期して旋回する移動ミラー９２を設けて、これらミラー９１，９２で反射されたレーザ光Ｌｓが、回転翼と一体に旋回するロッド２等の基端に常に入射するような構造としても良い。
【００４３】
（第１５実施形態）
また、第１４実施形態のミラー９１，９２に代えて、図２５に示すように、下端部がクランク状に屈曲し回転翼と同期して回転する透明回転ロッド９３を設ける。回転ロッド９３の屈曲部は４５°の斜面に形成されて光反射面９３１，９３２としてあり、回転ロッド９３の基端面から入射したレーザ光は光反射面９３１，９３２で反射されて、回転ロッド９３の先端面から射出し、回転翼と一体に旋回するロッド２等の基端に常に入射する。
【００４４】
（変形例）
本発明のシート光発生装置は、ミラー面Ｍｓの形状を変更することによって種々のシート光を発生することができる。これを図２６、図２７に示す。図２６（Ａ）は、上記第１実施形態等で説明した頂角が９０°の円錐面をミラー面Ｍｓとしたもので、これによると平面状に拡がるシート光が得られる。図２６（Ｂ）は頂角が９０°よりも小さい円錐面をミラー面Ｍｓとしたもので、この場合は下開き円錐状のシート光が得られる。また、図２６（Ｃ）のように、頂角が９０°よりも大きい円錐面をミラー面Ｍｓにすると、上開き円錐状のシート光が得られる。図２６（Ｄ）に示すように、凹状円錐面をミラー面Ｍｓにすると、外周先細（外周へ行くほど厚みが薄くなる）状のシート光が得られる。反対に凸状円錐面をミラー面Ｍｓにすると、図２６（Ｅ）に示すように、外周先厚（外周へ行くほど厚みが厚くなる）状のシート光が得られる。さらに、図２７（Ａ）に示すように、円錐面の一部にタスキ掛け状のミラー面Ｍｓを形成して、上方から光を照射すると、非軸対称形のシート光が得られる。また、図２７（Ｂ）に示すように、円錐面の一部にその中腹から裾へ湾曲するミラー面Ｍｓを、図の手前側と向こう側に同形で形成して、上方から光を照射すると、軸を挟んで角度をなす左右の２面に拡がるシート光が形成される。また、図２７（Ｃ）に示すように、円錐面の斜面に沿って一定幅のミラー面Ｍｓを周方向へ間隔をおいて複数形成して、上方から光を照射すると、軸周りの複数位置で径方向へ射出するフィン状のシート光が得られる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のシート光発生装置によれば、流体測定の用途に使用した場合に、流路を設けたモデルの構造が複雑にならず、手軽に流体測定ができる。また、流体中に十分な二次元可視化領域を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるシート光発生装置の縦断面斜視図である。
【図２】ロッド先端部の一部斜視拡大断面図である。
【図３】装着具を設けたパイプの一部斜視側面図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるシート光発生装置のパイプ先端部の縦断面斜視図である。
【図５】ロッド先端から射出されたシート光による可視化角度範囲を示す平面図である。
【図６】ロッド先端から射出されたシート光による可視化角度範囲を示す平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態におけるシート光発生装置のパイプ先端部の拡大縦断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態におけるシート光発生装置のパイプ先端部の拡大縦断面斜視図である。
【図９】撮像系の構成を示す断面斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施形態におけるシート光発生装置のパイプ先端部の拡大縦断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態におけるシート光発生装置のパイプ先端部の一部斜視拡大縦断面図である。
【図１２】図１１におけるＡ矢印方向から見た平面図である。
【図１３】本発明の第７実施形態におけるシート光発生装置の撮像系の構成を示す断面斜視図である。
【図１４】本発明の第８実施形態におけるシート光発生装置のシリンドリカルレンズの斜視図である。
【図１５】シリンドリカルレンズの側面図である。
【図１６】本発明の第９実施形態におけるシート光発生装置のシリンドリカルレンズの斜視図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態におけるシート光発生装置のロッドの斜視図である。
【図１８】ロッドの縦断面図である。
【図１９】シート光の形成領域を示す平面図である。
【図２０】本発明の第１１実施形態におけるシート光発生装置の壁面の斜視図である。
【図２１】本発明の第１２実施形態におけるブレーキディスクロータの全体斜視図である。
【図２２】シート光発生装置のロッドの配置位置を示すブレーキディスクロータの部分平面図である。
【図２３】本発明の第１３実施形態におけるシート光発生装置のロッドの配置位置を示す部分断面平面図である。
【図２４】本発明の第１４実施形態におけるシート光発生装置の光入射系の側面図である。
【図２５】本発明の第１５実施形態におけるシート光発生装置の光入射系の側面図である。
【図２６】本発明の変形例における、ミラー側面図、シート光経路図、シート光形態図である。
【図２７】本発明の変形例における、ミラー側面図、シート光経路図、シート光形態図である。
【符号の説明】
１…パイプ、１０１，１０２…フィルタ部材、２…ロッド、２１…凹陥部、２３…円柱体、２４，２５，２６…筒体、２８…凹陥部、３…ビームエクスパンダ、４…光ファイバ、５…レーザ、６…ＣＣＤカメラ、７…シリンドリカルレンズ、７１…導光用ロッド、７１１…光反射面、９…壁面、９１…光導入路、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４…回転翼、Ｌｓｃ…リング状レーザ光、Ｌｔ…シート光、Ｍｓ，Ｍｓ１  ，Ｍｓ２  ，Ｍｓ３  ，Ｍｓ４  ，Ｍｓ５  ，Ｍｓ６  ，Ｍｓ１９…ミラー面。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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