(57)【要約】      （修正有）【課題】円形基板の中央部を堅牢な部材で保持することなく、接触個片を押し付ける荷重を変化させても、回転する基板の上下振れを抑制することができ、膜厚測定のための撮像範囲を広く設定することが可能な装置を提供する。【解決手段】ＥＨＬ状態の物体同士の接触部分を潤滑する潤滑剤の膜厚分布を測定する膜厚分布測定装置１であって、光透過性を備えた円形基板２と、円形基板の回転機構４と、接触個片３と、荷重付与機構５と、光源部７と、撮像部８と、撮像部で撮像された干渉縞画像を解析して潤滑剤の膜厚分布を測定する膜厚分布測定部１２を備え、円形基板の外周部より外側に配置された支持部６１と、支持部に取り付けられて円形基板の外周部を上下方向から押さえ付け、円形基板が回転する際に発生する外周部の上下振れを抑える基板押さえ部６を備える。【選択図】図１
2018105646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＨＬ状態の物体同士の接触部分を潤滑する潤滑剤の膜厚分布を測定する膜厚分布測定装置であって、
光透過性を備えた円形基板と、
前記円形基板を回転させる回転機構と、
前記円形基板に前記潤滑剤を介して接触する接触個片と、
前記接触個片を前記基板側に押し付けて荷重を付与する荷重付与機構と、
前記基板と前記接触個片の接触部分に向けて所定波長の光を照射する光源部と、
前記基板と前記接触個片の接触部分から反射された光を前記基板越しに撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記円形基板と前記接触個片の接触部分の干渉縞画像を取得し、当該干渉縞画像を解析して前記潤滑剤の膜厚分布を測定する膜厚分布測定部を備え、
前記円形基板の外周部より外側に配置された支持部と、当該支持部に取り付けられて前記円形基板の外周部を上下方向から押さえ付け、当該円形基板が回転する際に発生する当該外周部の上下振れを抑える基板押さえ部を備えた
ことを特徴とする、膜厚分布測定装置。
【請求項２】
前記基板押さえ部は、前記円形基板の外周エッジ部の上面側および下面側に当接するような湾曲ないし屈曲した円筒状当接面を有するローラを備えた
ことを特徴とする、請求項１に記載の膜厚分布測定装置。
【請求項３】
前記回転機構は、前記基板押さえ部を回転させることで前記基板を回転させることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の膜厚分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転や往復移動する基板に対して潤滑剤を介して回転している回転体又は摺動する物体の接触部分の潤滑剤の膜厚分布を計測する膜厚分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばベアリングにおいては、互いに潤滑油で潤滑されているボール（一方の物体）と、外輪リング、或いは内輪リング（他方の物体）が、線接触または点接触している。このとき、互いの物体の接触部分には荷重が集中するため、物体が弾性変形するとともに、潤滑油が高圧・高粘度となる弾性流体潤滑状態（ＥＨＬ状態：Elasto-hydrodynamic Lubrication）になる。
【０００３】
このようなベアリングのＥＨＬ状態を観察する従来の方法として、円盤状のディスク及び鋼球を相対的に回転又は摺動するように配置し、そのディスク及び鋼球の接触部分を潤滑油で潤滑しておくとともに、接触部分の潤滑油にライン状の光を走査しながら照射して白黒の干渉縞を発生させ、白縞の波長および黒縞の波長に基づいて潤滑剤の膜厚を測定する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、油膜を挟んだ２つの物体間に電圧を印加して油膜の絶縁破壊を調べる油膜絶縁破壊評価装置において、一方の物体を透明体とし、かつ、他方の物体との接触面側に可視光を透過する電極（例えば、透明導電膜）を用い、荷重をかけた状態で接触面の油膜厚さを光干渉法で実測する技術が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
また、透明膜に向けて複数波長からなる光を照射し、当該透明膜の表面反射光及び裏面反射光により生成されるカラーの干渉縞画像を撮像し、当該画像に干渉縞モデルを適合することで複数点の膜厚を一括して測定（つまり、各色情報と膜厚値との関係付けの校正を必要とせずに、膜厚分布を測定）する技術が知られている（例えば、特許文献３、非特許文献１）。さらに、非特許文献１には、青色：４７０ｎｍ、緑色：５６０ｎｍ、赤色：６００ｎｍの組合せで８μｍの膜厚レンジ測定が期待でき、実試料による実験で４μｍの膜厚測定ができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２７９４９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１３８３号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４５２２９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】北川、大槻，「干渉色画像解析による透明膜の広視野膜厚分布測定装置の開発」，精密工学会誌，2013年11月，第79巻，第11号，1078-1082頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１，２の技術では、円盤状のディスク（円形基板）と鋼球（接触個片）とを相対的に回転又は摺動させるために、円形基板の中心に取り付けられたディスク回転軸を回転させて、円形基板を回転させている。
【０００９】
そして、円形基板と接触個片との接触部分をＥＨＬ状態にするには、円形基板を高速回転させる必要があること、円形基板に対して接触個片を任意の力で押さえ付ける必要があることから、回転中のディスクが上下に振れてフォーカスずれが発生しないように、円形基板の中央部を堅牢な部材で上面側ないし下面側から押さえ付けておく必要があった。
【００１０】
しかし、円形基板の央部を堅牢にしようとすると、ある程度大きな部材を配置する必要がある。そうすると、この部材が膜厚測定のための撮像範囲と干渉してしまい、撮像範囲を広く設定することができないという課題があった。
【００１１】
そこで本発明は、円形基板の中央部を堅牢な部材で保持することなく、接触個片を押し付ける荷重を変化させても、回転する基板の上下振れを抑制することができ、膜厚測定のための撮像範囲を広く設定することが可能な装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
ＥＨＬ状態の物体同士の接触部分を潤滑する潤滑剤の膜厚分布を測定する膜厚分布測定装置であって、
光透過性を備えた円形基板と、
円形基板を回転させる回転機構と、
円形基板に潤滑剤を介して接触する接触個片と、
接触個片を基板側に押し付けて荷重を付与する荷重付与機構と、
基板と接触個片の接触部分に向けて所定波長の光を照射する光源部と、
基板と接触個片の接触部分から反射された光を基板越しに撮像する撮像部と、
撮像部で撮像された円形基板と接触個片の接触部分の干渉縞画像を取得し、当該干渉縞画像を解析して潤滑剤の膜厚分布を測定する膜厚分布測定部を備え、
円形基板の外周部より外側に配置された支持部と、当該支持部に取り付けられて円形基板の外周部を上下方向から押さえ付け、当該円形基板が回転する際に発生する当該外周部の上下振れを抑える基板押さえ部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この態様によれば、円形基板の外周部を上下方向から押さえ付けるため、接触個片を押し付ける荷重を変化させても、回転する円形基板の上下振れを抑制することができる。さらに、円形基板の中央部を堅牢な部材を配置する必要がなくなり、膜厚測定のための撮像範囲と干渉することを避けることができる。
【発明の効果】
【００１４】
円形基板の中央部を堅牢な部材で保持することなく、接触個片を押し付ける荷重を変化させても、回転する基板の上下振れを抑制することができ、焦点深度の浅いレンズを使用した撮像（高分解能画像の取得）が可能となる。また、膜厚測定のための撮像範囲を広く設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。
【図２】膜厚分布測定部に入力される干渉色画像の一例を示す画像図である。
【図３】干渉色画像を三色分離した後の一例を示す画像図である。
【図４】干渉色画像の一例を示す画像図である。
【図５】膜厚分布の測定結果を二次元分布で表した画像の一例を示す画像図である。
【図６】膜厚分布の測定結果を三次元的に表した画像の一例を示す画像図である。
【図７】Ｘ方向およびＹ方向の膜厚分布の測定結果プロファイル並びに膜厚最薄部の位置情報および膜厚情報の一例を示す画像図である。
【図８】本発明を具現化する別の形態の要部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。なお各図では、水平方向をｘ方向、ｙ方向と表現し、ｘｙ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をｚ方向と表現する。また、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。
【００１７】
図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。
【００１８】
本発明に係る膜厚分布測定装置１は、ＥＨＬ状態の円形基板２と接触個片３の接触部分を潤滑する潤滑剤の膜厚分布を測定するものである。具体的には、膜厚分布測定装置１は、干渉色画像を撮像し、この干渉色画像に基づいて、潤滑剤の膜厚分布を測定する。より具体的には、膜厚分布測定装置１は、円形基板２、接触個片３、接触個片回転機構３Ｒ、回転機構４、荷重付与機構５、基板押さえ部６、光源部７、撮像部８、膜厚分布測定部９、コンピュータ部ＣＮ、表示部ＤＵ等を備えて構成されている。
【００１９】
円形基板２は、光透過性を備えた材料で構成されている。具体的には、円形基板２は、ｘｙ方向に平坦で、ｚ方向に所定の厚みをもった、透明なガラス製の円板２０を例示できる。より具体的には、円板２０の下面には、クロム（Ｃｒ）などの金属薄膜が成膜されており、さらにその下面には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの潤滑剤と同程度の屈折率の透明膜が成膜されている。
【００２０】
接触個片３は、円形基板２に潤滑剤を介して接触しながら回転するものである。具体的には、接触個片３として、回転体の一類型である鋼球３０を例示する。鋼球３０には、シャフト３１が連結されている。シャフト３１は、ｘｙ平面に平行な方向（図１ではｘ方向）に所定の長さを有し、後述する接触個片回転機構３Ｒと連結されている。
【００２１】
鋼球３０は、潤滑剤を介して円板２０の下面の透明膜２２と接触している。また、鋼球３０は、上面が開放した箱状のホルダ３３に組み込まれている。ホルダ３３には、側面にシャフト３１を貫通させつつ回転可能に支持する回転支持部が備えられている。鋼球３０の上部は、ホルダ３３の開放した上面よりも上方に突出しており、鋼球３０の下方には、潤滑剤を貯めておくオイルパン（不図示）が備えられいる。そして、ホルダ３３に組み込まれた鋼球３０が回転すると、オイルパンに溜まっている潤滑剤がそれ自身の粘性により上方へ移動し、余剰となった潤滑剤は下方へ落ちる。そのため、円板２０と鋼球３０との接触部分に適量の潤滑剤が供給される。
【００２２】
接触個片回転機構３Ｒは、回転体である接触個片３を回転させるものである。具体的には、接触個片回転機構３Ｒは、鋼球３０とシャフト３１を矢印３ｖの方向に所定の速さで回転させたり、静止させたり、矢印３ｖとは逆方向に所定の速さで回転させるものである。より具体的には、接触個片回転機構３Ｒは、回転モータ３５と、回転モータ３５のロータに連結されたシャフト３６を備えており、カップリングや自在継手等を介してシャフト３１とシャフト３６が連結されている。なお、回転モータ３５は、フレーム１ｆの上に連結部材３８を介して取り付けられている。
【００２３】
回転モータ３５は、モータアンプユニット（不図示）を介して、詳細を後述するコンピュータ部ＣＮと接続され、シャフト３６（つまり、それに連結されている鋼球３０）の回転方向および回転速度が適宜制御される。
【００２４】
回転機構４は、円形基板２を回転させるものである。具体的には、回転機構４は、回転モータ４０、ローラ４１等により構成することができる。
【００２５】
回転モータ４０は、円板２０をｘｙ方向と垂直な軸を回転中心として矢印４ｖに示す方向に所定の速さで回転させたり、静止させたり、矢印４ｖとは逆方向に所定の速さで回転させるものである。より具体的には、回転モータ４０は、本体部と本体部の内側に組み込まれたロータ（不図示）を備えており、当該ロータにはシャフト等を介してローラ４１が連結されている。
【００２６】
ローラ４１は、回転モータ４０の回転力を円板２０に伝達するものである。具体的には、ローラ４１は、ゴムや可撓性樹脂などの弾力があり発生するすべり摩擦力が大きな材料が外周面に配置された、円柱状の部材で構成されている。
【００２７】
そして、ローラ４１の外周面が円板２０の外周部と常に接する様に、回転モータ４０が装置フレーム１ｆの上に取り付けられている。なお、回転モータ４０は、モータアンプユニット（不図示）を介して、詳細を後述するコンピュータ部ＣＮと接続されており、円板２０の回転方向および回転速度が適宜制御される。
【００２８】
荷重付与機構５は、鋼球３０を円板２０に接触させる際に、荷重を付与するものである。具体的には、荷重付与機構５は、円板２０の下方に配置された鋼球３０を、上向きに押し上げるものである。より具体的には、荷重付与機構５は、アクチュエータ５０と、不図示の押付荷重測定部や押付荷重制御部等を備えて構成されている。アクチュエータ５０は、鋼球３０を、円板２０の下面側から上方に向けて所定の荷重で押し上げるものである。具体的には、アクチュエータ５０は、エアや油圧、電動で可動子５１が上下動するものであり、可動子５１には鋼球３０が組み込まれたホルダ３３が取り付けられている。また、アクチュエータ５０は、固定側本体部が装置フレーム１ｆに取り付けられており、後述する押付荷重制御部と接続されている。
【００２９】
押付荷重測定部は、円板２０に鋼球３０を押し付けたときの荷重を測定するものである。具体的には、押付荷重測定部は、不図示のロードセルとアンプ部を備えている。ロードセルは、荷重付与機構５の可動子５１と鋼球３０が組み込まれたホルダ３３との間に配置され、鋼球３０を円板２０に押し付けたときの荷重により生じるロードセル内のひずみ量を計測し、このひずみ量に対応した信号をアンプ部に出力するものである。アンプ部は、ロードセルから出力された信号が入力されると、ひずみ量を荷重値（または応力値）に変換し、荷重値を表示したり、荷重値に応じた信号やデータをコンピュータＣＮや押付荷重制御部などの外部機器に出力する構成をしている。
【００３０】
押付荷重制御部は、荷重付与機構５における円形基板２側に接触個片３を押し付ける押付荷重を制御するものである。具体的には、押付荷重制御部は、押付荷重測定部から荷重値や応力値に対応した信号を入力し、予め設定しておいた基準値と比較し、荷重付与機構５のアクチュエータ５０を制御して、円板２０に鋼球３０を押し付ける荷重を制御するものである。より具体的には、押付荷重制御部は、専用のコントロールユニットで構成され、コンピュータ部ＣＮから押付荷重の基準値を入力したり、コンピュータ部ＣＮに押付荷重の現在値を出力したりすることができる。そのため、押付荷重を自動制御して、膜厚分布測定の時間中、一定の荷重を付与し続けることができる。
【００３１】
なお、円板２０の回転速度や、鋼球３０の回転速度、荷重付与機構５のアクチュエータ６０による押付荷重等は、ベアリングが実際に使用される状態を再現するように設定したり、想定される使用状態に合わせて設定したりする。そうすることで、ＥＨＬ状態で回転するベアリング内の接触部分の環境条件を設定することができる。
【００３２】
基板押さえ部６は、円形基板２が回転する際に発生する外周部の上下振れを抑えるものである。具体的には、基板押さえ部６は、支持部６１と上下一対のローラ６２を備えている。
【００３３】
支持部６１は、円形基板２の外周部より外側に配置されており、装置フレーム１ｆの上に取り付けられている。さらに、支持部６１には、上下一対のローラ６２が取り付けられている。
【００３４】
上下一対のローラ６２は、円形基板２の外周部を上下方向から押さえ付けるものであり、円板２０の外周エッジ部Ｅの上面Ｅｓ側および下面Ｅｂ側に当接しつつ（つまり、円板２０を挟み込んで）、円板２０の回転に追従して回転するものである。
【００３５】
具体的には、上下一対のローラ６２は、円板２０の外周を囲むように複数配置されており、それぞれの上下一対のローラ６２は、回転中心（回転軸とも言う）が円板２０の中心に向くように配置されている。また、それぞれの上下一対のローラ６２は、互いに円板２０の厚み分だけ上下に離間して配置されている。
【００３６】
なお、上下一対のローラ６２において、円板２０と接触する部分（つまり、上側ローラと円板２０の上面とが当接する部分および、下側ローラと円板２０の下面とが当接する部分）をそれぞれ当接部と呼ぶ。そして、この当接部が、円板２０の外周部が上下方向に動くことを規制し、円板２０の上下振れを抑える。
【００３７】
そして、支持部６１および上下一対のローラ６２は、例えばアナログ時計の文字盤で言うところの１時，５時，１０時方向の位置（つまり、３箇所）に配置されている（なお、ｙ方向を１２時、ｘ方向を３時方向とする）。
【００３８】
基板押さえ部６は、この様な構成をしているため、円板２０の外周部を上下方向から押さえ付けるため、鋼球３０を押し付ける荷重を変化させても、回転する円板２０の上下振れを抑制することができる。
【００３９】
光源部７は、円形基板２と接触個片３の接触部分に向けて少なくとも３種類の波長の光を照射するものである。具体的には、光源部７は、照明ユニット７０と、照明用電源７５を備えている。
【００４０】
照明ユニット７０は、干渉色画像の撮像に必要な、少なくとも３種類の波長の光を発するものである。具体的には、照明ユニット７０は、不図示の白色ランプ、３波長帯域フィルタ、照明用電源等を備えている。白色ランプは、青色：４７０ｎｍ、緑色：５６０ｎｍ、赤色：６００ｎｍを含む広い帯域（いわゆる、ブロードな波長帯域）の光を放出するものであり、具体的にはハロゲンランプが例示できる。３波長帯域フィルタ７３は、白色ランプから放出された光のうち、少なくとも３種類の波長成分（ここでは、赤色・緑色・青色を例示する）を通過させ、それ以外の波長成分を減衰させるものである。より具体的には、３波長帯域フィルタは、ガラスや石英基板の表面に複数の薄膜が形成された、いわゆる３波長バンドパスフィルターで構成されている。照明用電源は、照明ユニットの白色ランプに対して、発光に必要な電力を供給するものである。
【００４１】
撮像部８は、円形基板２と接触個片３の接触部分から反射された光を、円形基板２越しにカラーカメラ８０にて干渉色画像として撮像するものである。具体的には、撮像部８は、カラーカメラ８０と、レンズユニット８１を備えている。なお、ここで言う、円形基板２と接触個片３の接触部分から反射された光とは、円形基板２０と金属薄膜２１の界面で反射した光（いわゆる、表面反射光）と、潤滑剤と鋼球３０との界面で反射した光（いわゆる、裏面反射光）とが合成されたものである。
【００４２】
カラーカメラ８０は、撮像されたカラー画像に対応した映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）を外部に出力するものであり、カラーフィルタ８５と、撮像素子８６を備えている。
【００４３】
レンズユニット８１は、円形基板２と接触個片３の接触部分の像を、カラーカメラ８０の撮像素子８６に結像させるものである。また、本実施例におけるレンズユニット８１は、光源７から照射された光を、撮像対象に向けて照射する役割も併せ持ち、照明光を撮像光軸と同じ（つまり、同軸落斜方式）にすることができる。具体的には、レンズユニット８１は、不図示のハーフミラー、対物レンズ、結像レンズを備えている。そのため、レンズユニット８１は、光源部７から照射された光を、ハーフミラーで反射させて照明光として膜厚の測定対象領域Ｒに照射し、円形基板２と接触個片３の接触部分から反射された光のうち、対物レンズとハーフミラーを通過した光を結像レンズにてカラーカメラ８０の撮像素子に結像させることができる。なお、レンズユニット８１は、固定倍率方式やズーム方式のほか、観察倍率の異なる対物レンズを複数備え、使用する対物レンズをレボルバー機構で切り替える構成であっても良い。
【００４４】
コンピュータ部ＣＮは、信号やデータの入力や出力、データの記憶、入力または記憶されたデータに対する演算処理のほか、画像の入力や記憶、これら画像に対する画像処理、画像処理に基づく判定処理や画像変換処理、判定結果や画像処理後の画像の出力などを行うものである。具体的には、コンピュータ部ＣＮは、入力部、情報記録部、数値演算処理部、画像処理部、出力部を備えている。より具体的には、コンピュータ部ＣＮは、画像処理機能を備えたコンピュータ（ハードウェア）とその実行プログラム（ソフトウェア）により構成されている。また、コンピュータ部ＣＮは、キーボードやマウス、トラックパッドなどの情報入力デバイスを備え、後述する表示部ＤＵと接続されている。さらに、コンピュータ部ＣＮは、画像記録部１１、膜厚分布測定部１２を備えている。
【００４５】
画像記録部１１、撮像部８で撮像された干渉色画像を記録するものである。具体的には、画像記録部１１は、コンピュータ部ＣＮの情報記録部（例えば、ハードディスクなどの磁気記録媒体や、半導体メモリーなど）で構成されている。
【００４６】
膜厚分布測定部１２は、画像記録部１１に記録された干渉色画像を取得し、当該干渉色画像に含まれる各点の色情報から少なくとも３種類の波長の光毎に色分離して輝度値を算出し、当該輝度値から波長毎の位相を算出し、当該波長毎の位相から複数の膜厚候補を算出し、当該算出された複数の膜厚候補から円形基板２と接触個片３の接触部分の潤滑剤の膜厚分布を測定するものである。具体的には、膜厚分布測定部１２は、コンピュータ部ＣＮの画像処理部や数値演算処理部（ハードウェア）と、その実行プログラム（ソフトウェア）で構成されている。
【００４７】
そのため、コンピュータ部ＣＮは、撮像部８から出力された映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）が入力されると、実行プログラムに基づいて、所定の画像処理を行ったり、画像記録部１１に画像を保存したり、画像記録部１１から画像を読み出したり、膜厚分布測定部１２にて所定の画像処理や数値演算処理をしたりして、画像内の各点（つまり、各測定点）の膜厚を推定し、推定結果に基づいて画像全体の各点の膜厚（つまり、膜厚分布）を測定することができる。
【００４８】
具体的には、膜厚分布測定部１２は、特許文献３に記載されているような干渉縞モデル適合による波長推定処理を、画像内の各点（各測定点）に対して行うことで、膜厚分布を推定・測定するものである。より具体的には、膜厚分布測定部１２は、複数の波長の単色光を含む照明光を測定対象である透明膜に照射し、透明膜の表面の反射光と裏面の反射光により生成される干渉画像から１点以上の選択点をｎ点選択し、ｎ点の選択点の内のｉ点に対応する波長番号ｊの干渉輝度信号に、波長番号ｊの波長λ（ｊ）を既知とし、波長番号ｊの平均輝度ａ（ｊ）、干渉変調度ｂ（ｊ）、および点ｉの膜厚ｔ（ｉ）のすべて、あるいは、一部を未知パラメータとし、残りを既知パラメータとして、点ｉに対応する波長番号ｊの輝度ｇ（ｉ，ｊ）が、次式
ｇ（ｉ，ｊ）＝ａ（ｊ）［１＋ｂ（ｊ）×ｃｏｓ｛４πｔ（ｉ）/λ（ｊ）｝］
で表される干渉縞モデルを適合することにより、未知パラメータを求める処理（つまり、膜厚推定・測定演算処理）を行う。
【００４９】
さらに、干渉画像内の任意の点ｋに関し、請求項１で得られた、既知の波長番号ｊの平均輝度ａ（ｊ）および干渉変調度ｂ（ｊ）と、点ｋの各波長の輝度ｇ（ｋ，ｊ）とから、点ｋにおける波長番号ｊの位相φ（ｋ，ｊ）を、次式
φ（ｋ，ｊ）＝ｃｏｓ−１［｛ｇ（ｋ，ｊ）／ａ（ｊ）−１｝／ｂ（ｊ）］
により求め、得られた複数の位相から点ｋの膜厚ｔ（ｋ）を求める処理（いわゆる、ＡＣＯＳ法）を行う。
【００５０】
図２は、膜厚分布測定部１２に入力される干渉色画像の一例を示す画像図である。図４には、円板２０と鋼球３０が静止しているときの干渉色画像が示されている。なお画像図には、本来カラー情報も含まれるが、添付図面としての制約上、白黒の濃淡にて表現したもので代用する（以下同様）。
【００５１】
図３は、干渉色画像を三色分離した後の一例を示す画像図である。図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）は、カラー干渉色画像を三色分離して、青・緑・赤色の単色画像に変換した後の画像の一例を示す画像図である。具体的には、膜厚分布測定部１２では、カラーカメラの青・緑・赤色の各点の輝度値から位相計算処理を行うことで、カラー干渉色画像を三色分離して、青・緑・赤色毎に単色の濃淡画像に変換し、上述のＡＣＯＳ法により位相計算を行い、膜厚候補を算出する。そして各点について、各色の膜厚候補から合致法により推定膜厚を算出し、推定膜厚に基づいて膜厚分布の算出（つまり、膜厚推定・測定演算処理）をしている。
【００５２】
表示部ＤＵは、インフォメーションディスプレイ、表示モニタとも呼ばれ、コンピュータ部ＣＮから出力された映像信号が入力されると、映像信号に対応して文字や図形情報などが表示されるものである。具体的には、表示部ＤＵは、
１）画像記録部１１に記録された干渉色画像のうち、選択された干渉色画像
２）膜厚分布測定部１２で測定された潤滑剤の膜厚分布を二次元分布で表した画像
３）膜厚分布測定部１２で測定された潤滑剤の膜厚分布を三次元的に表した画像
のうち、少なくともいずれか１つの画像を表示すると共に、
４）膜厚最薄部情報記録部に記録された膜厚最薄部の位置情報および膜厚情報も併せて表示（つまり、一度に表示）するものである。
【００５３】
図４は、干渉色画像の一例を示した画像の一例を示す画像図である。
【００５４】
図５は、膜厚分布の測定結果を二次元分布で表した画像の一例を示す画像図である。
【００５５】
図６は、膜厚分布の測定結果を三次元的に表した画像の一例を示す画像図である。
【００５６】
図７は、Ｘ方向およびＹ方向の膜厚分布の測定結果プロファイル並びに膜厚最薄部の位置情報および膜厚情報の一例を示す画像図である。
【００５７】
本発明に係る膜厚分布測定装置１は、この様な構成をしているため、円形基板２と接触個片３（上述では、円板２０と回転体である鋼球３０を例示）との相対速度の変動の有無に関わらず、幅広いレンジで、ＥＨＬ状態の物質同士の接触部分を潤滑する潤滑剤の膜厚分布測定ができる。このとき、円形基板３に接触個片３を押し付ける荷重を変化させても、回転する円形基板２の上下振れを抑制することができ、焦点深度の浅いレンズを使用した撮像（高分解能画像の取得）が可能となる。また、円形基板２の中心部周辺に大きな補強材を配置する必要が無くなるため、膜厚測定のための撮像範囲を広く設定することが可能となる。
【００５８】
［別の形態］
なお上述では、本発明に係る基板押さえ部６として、支持部６１と、円板２０の厚み分だけ上下に離間して支持部６１に取り付けられた上下一対のローラ６２とが、それぞれ円板２０の外周を囲む様に複数備えられた構成を示した。しかし、本発明を具現化する上で基板押さえ部６は、上述の構成に限らず、以下に例示するような形態であっても良い。
【００５９】
図８は、本発明を具現化する別の形態の要部を示す概略図である。図８（ａ）〜（ｅ）には、本発明に係る基板押さえ部６の変形例が示されている。
【００６０】
例えば、装置フレーム１ｆの上には、上下方向に所定の長さを有する支持部６１が円板２０の外周を取り囲むように複数配置されており、支持部６１には以下に示すような形状のローラ６２ａ〜５２ｅが、ｚ方向に位置ずれすることなく、ｚ方向を回転中心（回転軸とも言う）として回転する様に取り付けられている。
【００６１】
図８（ａ）に示すローラ６２ａは、上下方向に所定の長さを有する円筒状の外周面を備え、ローラ６２ａの中央部（つまり、円板２０の外周部と接する部分）に段状の溝（凹み、切り欠きとも言う）が設けられている。なお、この段状の溝の幅は円板２０と同じ又は僅かな隙間（ただし、撮像部８の被写界深度より小さい範囲）に設定されており、この溝に円板２０の外周部がかかるように、それぞれの支持部６１およびローラ６２ａが装置フレーム１ｆの上に配置されている。そのため、円板２０が回転しても、円板２０の外周部はこの溝よりも上方または下方への移動（つまり、上下振れ）が規制され、円板２０の上下振れが抑えられる。
【００６２】
図８（ｂ）に示すローラ６２ｂは、上下方向に所定の長さを有する円筒状の外周面を備え、ローラ６２ｂの中央部（つまり、円板２０の外周エッジ部と接する部分）にＶ字状に屈曲した溝（凹み、切り欠きとも言う）が設けられている。なお、このＶ字状に屈曲した溝は、円板２０の外周エッジ部の上面側および下面側に当接する幅、角度および直径に設定されており、この溝に円板２０の外周エッジ部がかかるように、それぞれの支持部６１およびローラ６２ｂが装置フレーム１ｆの上に配置されている。そのため、円板２０が回転しても、円板２０の外周エッジ部はこの溝よりも上方または下方への移動（つまり、上下振れ）が規制され、円板２０の上下振れが抑えられる。
【００６３】
図８（ｃ）に示すローラ６２ｃは、上下方向に所定の長さを有する略円筒状の外周面を備え、ローラ６２ｃの中央部（つまり、円板２０の外周エッジ部と接する部分）に湾曲したくびれ部（ウエスト部とも言う）が設けられている。なお、この湾曲したくびれ部は円板２０の外周エッジ部の上面側および下面側に当接する湾曲率や直径に設定されており、このくびれ部に円板２０の外周エッジ部がかかるように、それぞれの支持部６１およびローラ６２ｃが装置フレーム１ｆの上に配置されている。そのため、円板２０が回転しても、円板２０の外周エッジ部はこのくびれ部よりも上方または下方への移動（つまり、上下振れ）が規制され、円板２０の上下振れが抑えられる。
【００６４】
図８（ｄ）に示すローラ６２ｄは、上下方向に所定の長さを有する略円筒状の屈曲した外周面を備え、ローラ６２ｄの中央部（つまり、円板２０の外周エッジ部と接する部分）がより直径が小さいくびれ部がある形状をしている。なお、この屈曲した外周面とくびれ部は、円板２０の外周エッジ部の上面側および下面側に当接する屈曲角度や直径に設定されており、このくびれ部に円板２０の外周エッジ部がかかるように、それぞれの支持部６１およびローラ６２ｄが装置フレーム１ｆの上に配置されている。そのため、円板２０が回転しても、円板２０の外周エッジ部はこのくびれ部よりも上方または下方への移動（つまり、上下振れ）が規制され、円板２０の上下振れが抑えられる。
【００６５】
図８（ｅ）に示すローラ６２ｅは、上下方向に所定の長さを有する略円筒状の湾曲した外周面を備え、ローラ６２ｅの中央部（つまり、円板２０の外周エッジ部と接する部分）がより直径が小さいくびれ部がある形状をしている。なお、この湾曲した外周面とくびれ部は、円板２０の外周エッジ部の上面側および下面側に当接する湾曲率や直径に設定されており、このくびれ部に円板２０の外周エッジ部がかかるように、それぞれの支持部６１およびローラ６２ｅが装置フレーム１ｆの上に配置されている。そのため、円板２０が回転しても、円板２０の外周エッジ部はこのくびれ部よりも上方または下方への移動（つまり、上下振れ）が規制され、円板２０の上下振れが抑えられる。
【００６６】
つまり、本発明に係る基板押さえ部６は、円形基板２の外周エッジ部の上面側および下面側に当接するような湾曲ないし屈曲した円筒状当接面を有するローラを備えた構成とすることで、回転する円形基板２の上下振れを抑制しつつ、基板の最外周付近まで撮像範囲が拡がり、接触個片２がより高速回転する領域での潤滑剤の膜厚測定が可能となる。
【００６７】
なお上述では、基板押さえ部６を構成する上下一対のローラ６２やローラ６２ａ〜ｅが、いずれも円板２０の回転に追従して回転する構成を示した。この様な構成であれば、円板２０の外周エッジ部の上下振れを確実に抑えつつ、円板２０とローラとが接触する部分の摩耗を最小限に抑えることができるため好ましい。しかし、本発明を具現化する上で、ローラ６２，５２ａ〜ｅが回転しうることは必須の構成要素ではなく、上下一対のローラ６２の上下いずれか又は双方やローラ６２ａ〜ｅを固定状態とし、円板２０に対して滑らせながら上下方向から押さえる部材（つまり、摺動押さえ部材）を備えた構成であっても良い。そうすることで、円板２０の外周エッジ部の上下振れを抑えることができる。なお、この場合、摺動押さえ部材の表面を摩擦の少ない材質や形状としたり、円板２０との摺動部に潤滑剤を塗布しておくことが好ましい。
【００６８】
なお上述では、基板押さえ部６は、例えばアナログ時計の文字盤で言うところの１時，５時，１０時方向の位置（つまり、３箇所）に配置されている例を示したが、他の位置に配置さていても良いし、４箇所以上配置しても良く、もっとも間隔の離れたところが、円板２０の全外周の半分の長さよりも短くなるように配置されていれば良い。
【００６９】
なお基板押さえ部６を構成する上下一対のローラ６２やローラ６２ａ〜ｅは、金属や硬質の樹脂で構成されていることが好ましい。そうすることで、円板２０を上下方向から押さえ付けた際の変形がほとんど生じず、円板２０の外周部の上下振れを確実に抑えることができる。
【００７０】
しかし、これらローラ６２，６２ａ〜ｅは、外周面の変形量と撮像部８の被写界深度との兼ね合いで、外周面ないし本体を弾性のある樹脂等で構成しても良い。
【００７１】
［別の形態］
なお上述では、本発明に係る膜厚分布測定装置１として、円形基板２を回転させる回転機構４と、円形基板２の上下振れを押させる基板押さえ部６とが、それぞれ別個に備えられた構成を示した。しかし、本発明を具現化する上で、これらが独立して備えられていることは必須条件では無く、基板押さえ部６を構成するローラの一部ないし全部が回転することで円形基板２を回転させる構成（つまり、回転機構４と基板押さえ部６とが兼用）であっても良い。そうすることで、装置構成がシンプルになるため、好ましい。
【００７２】
［回転機構の変形例］
また、上述の様な構成に限らず、本発明に係る回転機構４は、円板２０の中心に取り付けられた構成であっても良い。この場合でも、円板２０の外周に基板押さえ部６が配置されているため、円板２０の中心部を堅牢な部材や構造物にて固定する必要が無くなる。
【００７３】
［接触個片の変形例］
また上述では、接触個片３は、ボールベアリング内の接触部分を再現するために回転体の一類型である鋼球３０である例を示した。しかし、接触個片３は、回転体として鋼鉄製の球体に限定されず、他の材料（例えば、アルミやセラミック、樹脂など）でも良く、他の形状（例えば、円柱や円錐など）であっても良い。さらに、接触個片３は、回転体のみならず、平板個片などの摺動物体（つまり、非回転の物体）で構成しても良い。そして、平板個片は、鋼鉄、アルミ、セラミック、樹脂など、任意の材料から適宜選定し得る。
【００７４】
また上述では、接触個片３として回転体の一類型である鋼球３０を備え、さらに接触個片回転機構３Ｒを用いた例を示した。このような構成であれば、回転機構４の回転速度および接触個片回転機構３Ｒの回転速度のうち少なくとも一方の速度を制御して、円形基板２と回転体である鋼球３０との回転数の差に起因する「すべり率」を設定することができる。そのため、任意のすべり率の状態に設定して、潤滑剤の膜厚分布を測定することが可能となるので好ましい。
【００７５】
しかし、接触個片回転機構３Ｒは、本発明を具現化する上で必須の構成要素ではなく、これを省いた構成であっても良く、回転可能な鋼球３０を円板２０の回転に追従するように回転させる構成や、回転しない接触個片を円板２０と接触させつつ滑らせる（つまり、摺動させる）構成としても良い。そうすることで、追従回転する鋼球や、摺動する接触個片におけるＥＨＬ状態での潤滑剤の膜厚測定が可能となる。
【００７６】
［荷重付与機構別の変形例］
また上述では、接触個片３を円形基板２に押し付ける荷重を調節するためのアクチュエータ６０と、押付荷重を制御するための押付荷重制御部を備えた構成（いわゆる、自動制御方式）を例示した。しかし、押付荷重制御部は、上述のような専用のコントロールユニットではなく、コンピュータ部ＣＮの一部に組み込んだ構成としても良い。
【００７７】
また、押付荷重制御部は、本発明を具現化する上で必須の構成要素ではなく、これを省き、自動制御方式ではなく、バネやゴムなどの弾性体を用いつつ、外部信号により位置変更ができるアクチュエータ６０を備えた構成（いわゆる、半自動操作方式）であっても良い。或いは、アクチュエータ６０も省き、接触個片３を、シム調節や固定ネジの位置調節や回転調節などによりｚ方向に位置調節し、押付荷重を変更する構成（いわゆる、手動調節方式）としても良い。
【００７８】
［基板の変形例］
また上述では、円形基板２は、平坦なガラスの円板２０であって、その下面にクロムなどの金属薄膜と酸化シリコンなどの透明膜が成膜されており、接触個片３との接触部分が平坦な面である例を示した。しかし、円形基板２の接触部分の形状は、このような形状に限らず、湾曲面で構成したり、平面または湾曲面に溝部が形成されたものでも良い。この接触部分の形状は、潤滑剤の膜厚分布を測定したいベアリングや摺動する物体などの形状を再現したりモデル化した形状とすれば良い。また、円形基板２の材料は、ガラスに限らず、サファイヤやシリコン、樹脂など、他の材料でも良い。
【００７９】
また、円形基板２の下面の金属薄膜は、上述したクロムに限らず、アルミや銅、銀、金などの薄膜を成膜（コーティングとも言う）したものでも良い。なお、本発明を実施する上で、金属薄膜は、干渉色画像を取得するためのいわゆる表面反射光を発生させるためのものである。そのため、円形基板２と潤滑剤との界面から反射光が得られれば、金属薄膜は成膜されていなくても良い。
【００８０】
また、円形基板２の下面の透明膜２２は、上述した酸化シリコンに限らず、潤滑剤の屈折率に近い透明な材料を成膜したものでも良い。なお、透明膜は、潤滑剤の膜厚が薄い場合であっても、測定分解能を高めるために見かけ上の膜厚が厚く測定されるようにし、後に透明膜の膜厚分を差し引くといった処理を行うためのものである。そのため、潤滑剤の厚みが所望の測定分解能を得られる場合であれば、円形基板２の下面の透明膜は成膜されていなくても良い。
【００８１】
［光源部の変形例］
また、光源部７を構成する白色ランプ７０は、上述のハロゲンランプに限らず、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀ランプ、白色ＬＥＤなどで構成しても良い。
【００８２】
また、光源部７を構成する３波長帯域フィルタ７３は、上述のような白色ランプ７０とハーフミラー８２の間に配置された構成に限らず、対物レンズ８３と円形基板２の間、ハーフミラー８２と結像レンズ８４の間、結像レンズ８４と撮像カメラ８０の間などに配置した構成としても良い。
【００８３】
また光源部７は、上述のような白色ランプ７０と、反射板７１と、３波長帯域フィルタ７３を備えた構成に限らず、赤色に発光するＬＥＤと、緑色に発光するＬＥＤと、青色に発光するＬＥＤとを備えた発光ユニットを備えた構成としても良い。この場合、各色のＬＥＤは、１個ずつないし複数備えた構成とし、照明用電源は、各ＬＥＤに所定の直流電圧と電流を供給する構成としておく。或いは、各色で発光するＬＥＤに代えて、各色で発光するレーザダイオードまたは３波長が同時発光するレーザダイオードと、そのレーザダイオードを駆動させる電源を備えた構成としても良い。
【００８４】
また上述では、光源部７として、青色：４７０ｎｍ、緑色：５６０ｎｍ、赤色：６００ｎｍの３種類の波長の光を照射する構成を例示した。しかし、本発明に係る光源部は、このような構成に限定されず、一部又は全部を他の波長の光に代えた構成としても良い。この場合、光源部から照射される他の波長の光としては、近赤外線の光、橙色の光、青緑色の光などが例示できる。また、光源部７から照射される光の波長は、全部で４種類としても良いし、それ以上の種類としても良い。
【００８５】
［他の変形例］
また上述では、膜厚分布測定装置１に表示部ＤＵを備えた構成を例示した。しかし、表示部ＤＵは、本発明を具現化する上で必須の構成要素ではなく、これを省いた構成としても良い。また、本発明に係る膜厚分布測定装置は、表示部ＤＵを備える／備えないに関わらず、外部の装置や機器に、膜厚分布を測定した結果が含まれたデータを出力する構成としても良い。
【符号の説明】
【００８６】
１    膜厚分布測定装置
２    円形基板
３    接触個片
３Ｒ  接触個片回転機構
４    回転機構
５    荷重付与機構
６    基板押さえ部
７    光源部
８    撮像部
ＣＮ    コンピュータ部
ＤＵ    表示部
１１    画像記録部
１２    膜厚分布測定部
Ｒ    膜厚の測定対象領域
１ｆ    装置フレーム
２ｖ  矢印（基板の移動方向，円板の回転方向）
３ｖ  矢印（基板の移動方向，円板の回転方向）
４ｖ  矢印（接触個片の移動方向，回転体の回転方向）
２０    円板
３０    鋼球（接触個片／回転体の一類型）
３１    シャフト
３３    ホルダ
３５    回転モータ
３６    シャフト
４０    回転モータ
４１    ローラ
５０    アクチュエータ
５１    可動子
６１    支持部
６２    ローラ
６３ａ〜ｅ  当接部
７０    照明ユニット（ハロゲンランプ）
７５    照明用電源
８０    撮像カメラ
８１    レンズユニット
【図１】
2018105646.tif 000003
【図２】
2018105646.tif 000004
【図３】
2018105646.tif 000005
【図４】
2018105646.tif 000006
【図５】
2018105646.tif 000007
【図６】
2018105646.tif 000008
【図７】
2018105646.tif 000009
【図８】
2018105646.tif 000010