(57)【要約】【課題】噴射装置から噴射される流体の噴射方向を精度良く測定することができる噴霧測定方法を提供する。【解決手段】制御装置１０は、実空間上で噴口３２から燃料を噴射した際に面状光２０上に形成される噴霧断面画像４０を取得するとともに、仮想空間上において、噴口３２を基点とする円錐状の噴霧モデル２５を定義して当該噴霧モデル２５に２次元ガウス分布等からなる濃度分布を付与し、噴霧モデル２５の角度を変化させて当該角度毎に噴霧モデル２５が面状光２０上に形成し得る濃度分布を疑似噴霧像２６としてそれぞれ演算し、噴霧断面画像４０上で抽出した噴霧領域２３内で各疑似噴霧像２６とのマッチングを行い、噴霧断面画像４０上のパターンと最も一致する疑似噴霧像２６に対応する噴霧モデル２５の中心軸Ｏｍの指向方向を燃料の噴射方向として特定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射装置のノズルに開口する噴口から噴射された流体の噴射方向を測定する噴霧測定方法であって、
前記ノズルの中心軸に垂直な面状光に対して前記噴口から流体を噴射した際に前記面状光上に形成される噴霧断面画像を取得する噴霧断面画像取得手順と、
仮想空間上において、前記噴口を基点とする円錐状の噴霧モデルを定義し、その中心軸から離間するにつれて重みが減少する濃度分布を前記噴霧モデルに付与するとともに、前記噴霧モデルの角度を変化させて当該角度毎に前記噴霧モデルが前記面状光上に形成し得る濃度分布を疑似噴霧像としてそれぞれ演算する疑似噴霧像演算手順と、
前記噴霧断面画像上の所定領域内で前記各疑似噴霧像とのマッチングを行い、前記噴霧断面画像と最も一致する前記疑似噴霧像に対応する前記噴霧モデルの中心軸の指向方向を前記流体の噴射方向として特定する噴射方向演算手順と、を備えたことを特徴とする噴霧測定方法。
【請求項２】
前記疑似噴霧像演算手順は、前記噴霧モデルの濃度分布を２次元ガウス分布に基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の噴霧測定方法。
【請求項３】
前記噴射方向演算手段は、前記噴霧断面画像に対する前記各疑似噴霧像の相互関係係数を演算し、当該相互関係係数が最大となる前記疑似噴霧像に対応する前記噴霧モデルの中心軸の指向方向を前記流体の噴射方向として特定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の噴霧測定方法。
【請求項４】
前記噴霧方向演算手段で特定した前記流体の噴射方向が予め設定された範囲外にあるとき、該当する前記噴射装置を異常品として検出する異常品検出手順を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の噴霧測定方法。
【請求項５】
噴射装置のノズルに開口する噴口から噴射された流体の噴射方向を測定する噴霧測定装置であって、
前記ノズルの中心軸に垂直な面状光に対して前記噴口から流体を噴射した際に前記面状光上に形成される噴霧断面画像を取得する噴霧断面画像取得手段と、
仮想空間上において、前記噴口を基点とする円錐状の噴霧モデルを定義し、その中心軸から離間するにつれて重みが減少する濃度分布を前記噴霧モデルに付与するとともに、前記噴霧モデルの角度を変化させて当該角度毎に前記噴霧モデルが前記面状光上に形成し得る濃度分布を疑似噴霧像としてそれぞれ演算する疑似噴霧像演算手段と、
前記噴霧断面画像上の所定領域内で前記各疑似噴霧像とのマッチングを行い、前記噴霧断面画像と最も一致する前記疑似噴霧像に対応する前記噴霧モデルの中心軸の指向方向を前記流体の噴射方向として特定する噴射方向演算手段と、を備えたことを特徴とする噴霧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタから噴射された流体の噴霧状態を測定する噴霧測定方法及び噴霧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジンや直噴式のガソリンエンジン等においては、筒内に噴射される燃料の噴射方向が大きな意味を持つ。このため、この種のエンジンにおいては、燃料噴射弁（インジェクタ）から噴射される燃料の噴射方向を正確に把握することが要求されている。
【０００３】
インジェクタの燃料噴射方向を測定するための技術として、例えば、特許文献１には、インジェクタの噴射口（ノズル）から噴射方向に延びる噴射口軸線に対し垂直に面状光を照射するとともに、面状光に対してある一定の角度を持たせたビデオカメラを設置し、面状光上に生じた噴霧断面像をビデオカメラで撮像して当該噴霧断面像の輝度がピークとなる画素を噴霧中心として定義し、その噴霧中心と噴口との位置関係から噴霧角を算出する技術が開示されている。
【０００４】
ここで、特許文献１の技術では、噴霧断面像を記録した噴霧画像データから輝度ピークを算出する処理方法として以下の手順を採用している。
【０００５】
すなわち、先ず、噴霧画像データの各画素において、複数枚の噴霧画像データを輝度値の加算平均を行う。次いで、ある一定輝度以下となる画素データを削除し、噴霧画像データ上に噴霧断面像のみを抽出して、その輪郭を抽出する。次いで、輪郭の中心を基準として、面状光に対するビデオカメラの角度に応じた回転処理を施すことで、面状光に対して垂直な位置から撮影した噴霧画像データを生成する。そして、噴霧画像データ内の、輪郭により定義された噴霧断面像内における輝度値が最高となる画素を選択し、これを噴霧中心として定義する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１４８５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術は、計測時の各種設定等によっては噴霧中心を厳密に特定することが困難となる虞がある。具体的には、例えば、面状光のセッティング、ビデオカメラのセッティング、或いは、噴霧の液滴密度等の各種条件に起因して噴霧断面像上の噴霧中心付近の画素にサチュレーションが発生した場合等に、輝度値が最高となる画素が複数出現して噴霧中心を厳密に特定することが困難となる虞がある。また、例えば、複数の噴口から噴射された噴霧が互いに近接している場合等においては、噴霧毎に個別に抽出されるべき複数の噴霧断面像が１つの噴霧断面像として抽出される場合があり、このような場合にも噴霧中心を厳密に特定することが困難となる虞がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、噴射装置から噴射される流体の噴射方向を精度良く測定することができる噴霧測定方法及び噴霧測定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】
【０００９】
本発明は、噴射装置のノズルに開口する噴口から噴射された流体の噴射方向を測定する噴霧測定方法であって、前記ノズルの中心軸に垂直な面状光に対して前記噴口から流体を噴射した際に前記面状光上に形成される噴霧断面画像を取得する噴霧断面画像取得手順と、仮想空間上において、前記噴口を基点とする円錐状の噴霧モデルを定義し、その中心軸から離間するにつれて重みが減少する濃度分布を前記噴霧モデルに付与するとともに、前記噴霧モデルの角度を変化させて当該角度毎に前記噴霧モデルが前記面状光上に形成し得る濃度分布を疑似噴霧像としてそれぞれ演算する疑似噴霧像演算手順と、前記噴霧断面画像上の所定領域内で前記各疑似噴霧像とのマッチングを行い、前記噴霧断面画像と最も一致する前記疑似噴霧像に対応する前記噴霧モデルの中心軸の指向方向を前記流体の噴射方向として特定する噴射方向演算手順と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、噴射装置のノズルに開口する噴口から噴射された流体の噴射方向を測定する噴霧測定装置であって、前記ノズルの中心軸に垂直な面状光に対して前記噴口から流体を噴射した際に前記面状光上に形成される噴霧断面画像を取得する噴霧断面画像取得手段と、仮想空間上において、前記噴口を基点とする円錐状の噴霧モデルを定義し、その中心軸から離間するにつれて重みが減少する濃度分布を前記噴霧モデルに付与するとともに、前記噴霧モデルの角度を変化させて当該角度毎に前記噴霧モデルが前記面状光上に形成し得る濃度分布を疑似噴霧像としてそれぞれ演算する疑似噴霧像演算手段と、前記噴霧断面画像上の所定領域内で前記各疑似噴霧像とのマッチングを行い、前記噴霧断面画像と最も一致する前記疑似噴霧像に対応する前記噴霧モデルの中心軸の指向方向を前記流体の噴射方向として特定する噴射方向演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、噴射装置から噴射される流体の噴射方向を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】噴霧測定装置の概略構成図
【図２】画像補正のための計測系を示す説明図
【図３】（ａ）は撮影によって取得した噴霧断面画像の一例を模式的に示す説明図であり（ｂ）は面状光強度補正用のミスト画像の一例を示す説明図であり、（ｃ）は撮影された格子画像の一例を模式的に示す説明図であり（ｄ）は実空間座標系に変換した（ｃ）の格子画像を模式的に示す説明図であり（ｅ）は（ｃ）と（ｄ）との関係に基づいて歪み補正した（ａ）の噴霧断面画像を示す説明図であり（ｆ）は加算平均処理後の噴霧断面画像を示す説明図
【図４】噴霧方向評価ルーチンを示すフローチャート
【図５】噴霧断面画像取得サブルーチンを示すフローチャート
【図６】面状光強度分布補正処理サブルーチンを示すフローチャート
【図７】噴霧断面画像歪み補正処理サブルーチンを示すフローチャート
【図８】噴霧角算出処理サブルーチンを示すフローチャート
【図９】疑似噴霧像の概念図
【図１０】ガウス分布で近似した燃料濃度分布の一例を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は噴霧測定装置の概略構成図、図２は画像補正のための計測系を示す説明図、図３（ａ）は撮影によって取得した噴霧断面画像の一例を模式的に示す説明図であり（ｂ）は面状光強度補正用のミスト画像の一例を示す説明図であり、（ｃ）は撮影された格子画像の一例を模式的に示す説明図であり（ｄ）は実空間座標系に変換した（ｃ）の格子画像を模式的に示す説明図であり（ｅ）は（ｃ）と（ｄ）との関係に基づいて歪み補正した（ａ）の噴霧断面画像を示す説明図であり（ｆ）は加算平均処理後の噴霧断面画像を示す説明図、図４は噴霧方向評価ルーチンを示すフローチャート、図５は噴霧断面画像取得サブルーチンを示すフローチャート、図６は面状光強度分布補正処理サブルーチンを示すフローチャート、図７は噴霧断面画像歪み補正処理サブルーチンを示すフローチャート、図８は噴霧角算出処理サブルーチンを示すフローチャート、図９は疑似噴霧像の概念図、図１０はガウス分布で近似した燃料濃度分布の一例を示す説明図である。
【００１４】
図１に示す噴霧測定装置１は、噴射装置の一例であるエンジンのインジェクタ３０から噴射された燃料（流体）の噴霧を測定する。本実施形態で示すインジェクタ３０は、例えば、ガソリンエンジン或いはディーセルエンジンの筒内に燃料を噴射するものであり、このインジェクタ３０は、ノズル３１の先端部に複数（例えば、５個）の噴口３２を有する。
【００１５】
噴霧測定装置１は、面状光２０を発生する光源装置５と、面状光２０に対して設定距離離間した位置にインジェクタ３０を保持する保持機構６と、面状光２０を撮像する撮像装置７と、面状光２０に対してミスト２１を発生するミスト発生器８と、これらを統括して制御する制御装置１０とを備えて要部が構成されている。
【００１６】
光源装置５は、例えば、半導体レーザ光源の前方にコリメータレンズ、絞り、円筒レンズ（何れも図示せず）等を配置して要部が構成されている。この光源装置５は、例えば、光軸Ｏｌが水平方向に指向するようセットされ、水平方向に扇状に拡開する光スクリーン状の面状光２０を発生する（図１，２参照）。
【００１７】
保持機構６は、例えば、インジェクタ３０を保持する略円板状の保持プレート６ａを有する。この保持プレート６ａは、例えば、面状光２０（光軸Ｏｌ）に直交する鉛直方向下向きにノズル３１の中心軸Ｏｎを指向させた状態で、インジェクタ３０を保持する。また、保持プレート６ａには、例えば、ステッピングモータ等を内蔵する駆動ユニット６ｂが連設されている。そして、駆動ユニット６ｂによって保持プレート６ａが回動動作されることにより、保持機構６は、インジェクタ３０をノズル３１の中心軸Ｏｎ周りに回動させることが可能となっている。
【００１８】
なお、本実施形態においては、例えば、図２に示すように、ノズルの中心軸Ｏｎ方向をＺ軸方向として定義する。また、Ｚ軸に直交する方向であって且つ光源装置５の光軸Ｏｌに平行な方向をＸ軸として定義し、これらＸ軸及びＺ軸に直交する方向をＹ軸として定義する。
【００１９】
撮像装置７は、固体撮像素子（ＣＣＤ）等を内蔵して要部が構成されている。この撮像装置７は、例えば、面状光２０に対して上方に設定距離離間した位置に配置されている。また、撮像装置７の光軸Ｏｃは、例えば、ノズル３１の中心軸Ｏｎと光源装置５の光軸Ｏｌとの交点を基点として当該光軸Ｏｌを上方に設定角度（例えば４５°）傾斜させた方向に設定されている。
【００２０】
制御装置１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータを中心として構成されている。制御装置１０のＲＯＭには、インジェクタ３０のノズル３１の各噴口３２から噴射される燃料の噴射方向を測定するためのプログラムが予め設定されて格納されており、制御装置１０は、このプログラムに従って燃料噴射方向の測定を行う。
【００２１】
すなわち、制御装置１０は、インジェクタ３０から燃料を噴射させ、面状光２０上での反射によって可視化された燃料を撮像装置７で撮像する。そして、制御装置１０は、撮像画像（噴霧断面画像）に対し各種補正等の処理を行うことにより、インジェクタ３０から面状光２０に噴射される燃料の噴霧断面画像を取得する（噴霧断面画像取得手順）。
【００２２】
また、制御装置１０は、例えば、図９に示すように、仮想空間上において、噴口３２を基点とする円錐状の擬似的な噴霧モデル２５を定義し、その中心軸から離間するにつれて重みが減少する擬似的な流体（燃料）の濃度分布を噴霧モデル２５に付与する。そして、制御装置１０は、ノズル３１の中心軸Ｏｎに対する噴霧モデル２５の中心軸Ｏｍの角度（θｘ，θｙ）を変化させ、当該角度（θｘ，θｙ）毎に噴霧モデル２５が面状光２０上に形成し得る濃度分布（重み分布）を疑似噴霧像としてそれぞれ演算する（疑似噴霧像演算手順）。
【００２３】
そして、制御装置１０は、実際の噴霧断面画像上の設定領域内で各疑似噴霧像とのマッチングを行い、噴霧断面画像と最も一致する疑似噴霧像に対応する噴霧モデル２５の中心軸Ｏｍの指向方向を噴口３２からの燃料の噴射方向として特定する（噴霧方向演算手順）。
【００２４】
このように、本実施形態において、制御装置１０は、噴霧断面画像取得手段、技受噴霧像演算手段、及び、噴射方向演算手段としての各機能を実現する。
【００２５】
次に、制御装置１０で実行される燃料の噴霧方向評価について、図４に示す噴霧方向評価ルーチンのフローチャートに従って具体的に説明する。  
このルーチンがスタートすると、制御装置１０は、先ず、ステップＳ１０１において、噴霧断面画像３５ａ（図３（ａ）参照）の取得を行う。この噴霧断面画像３５ａの取得は、例えば、図５に示す噴霧断面画像取得サブルーチンのフローチャートに従って実行され、このサブルーチンがスタートすると、制御装置１０は、先ず、ステップＳ２０１において、インジェクタ３０に対する燃料噴射指示を行う。
【００２６】
そして、ステップＳ２０１からステップＳ２０２に進むと、制御装置１０は、燃料噴射を指示してからの設定時間Δｔ（例えば、Δｔ＝１．５ｍｓｅｃのディレイ時間）が経過したか否かを調べる。具体的には、例えば、燃焼噴射を指示した時刻をｔ１とした場合において、制御装置１０は、現時刻ｔがｔ１＋Δｔであるか否かの判断を行う。
【００２７】
そして、ステップＳ２０２において、制御装置１０は、現時刻ｔがｔ１＋Δｔに達するまではそのまま待機し、現時刻ｔがｔ１＋Δｔに達したと判断すると、ステップＳ２０３に進む。
【００２８】
ステップＳ２０２からステップＳ２０３に進むと、制御装置１０は、撮像装置７を駆動して噴霧断面画像を撮影すると共に、当該噴霧断面画像を記録する。すなわち、制御装置１０は、面状光２０が横切ることによって可視化された噴霧の断面像を撮像装置７を通じて撮像し、撮像した噴霧断面画像をＲＡＭ内に記録する。
【００２９】
ステップＳ２０３からステップＳ２０４に進むと、制御装置１０は、現在の撮像回数Ｎが予め設定された回数Ｎｉｍａｇｅを上回ったか否かを調べ、撮像回数Ｎが設定回数Ｎｉｍａｇｅ未満であると判定した場合、ステップＳ２０１に戻る。
【００３０】
一方、ステップＳ２０４において、撮像回数Ｎが設定回数Ｎｉｍａｇｅを上回ったと判定すると、制御装置１０は、ステップＳ２０５に進み、ステップＳ２０３で撮像したＮｉｍａｇｅ枚の噴霧断面画像を用いた加算平均処理を行うことで噴霧断面画像３５ａを取得した後、サブルーチンを抜ける。
【００３１】
図４のメインルーチンにおいて、ステップＳ１０１からステップＳ１０２に進むと、制御装置１０は、保持機構６を駆動し、インジェクタ３０をノズル３１の中心軸Ｏｎ周りに１８０°回転させた後、ステップＳ１０３に進み、上述のステップＳ１０１と同様の処理により、噴霧断面画像３５ｂを取得する。
【００３２】
この場合において、本実施形態の計測系は、撮像装置７が面状光２０に対して所定距離離間されており、且つ、撮像光軸Ｏｃが面状光２０に対して傾斜されているため、取得した噴霧断面画像３５ａ，３５ｂ上の各噴霧断面像は所定の歪みを有する。また、面状光２０は扇状に放射されており、その強度に勾配を有するため、取得した噴霧断面画像３５ａ，３５ｂは、輝度に所定の勾配を有する。
【００３３】
ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、制御装置１０は、ステップＳ１０１及びステップＳ１０３で取得した噴霧断面画像３５ａ，３５ｂに対し、面状光２０の強度分布に起因する輝度勾配の補正処理をそれぞれ行う。この補正処理は、例えば、図６に示す面状光強度分布補正処理サブルーチンのフローチャートに従って実行されるもので、このサブルーチンがスタートすると、制御装置１０は、ステップＳ３０１において、ミスト発生器８を駆動してミスト２１を発生させ（図２参照）、続くステップＳ３０２において、光源装置を駆動して面状光２０の照射を行う。ここで、本実施形態において、ミスト発生器８から供給されるミスト２１は、インジェクタ３０から噴射される燃料噴霧と異なり、面状光２０上の被撮像領域に対し、均一且つ継続的に供給されるものである。
【００３４】
そして、ステップＳ３０３に進むと、制御装置１０は、撮像装置７を駆動し、面状光２０上で可視化されたミスト断面をミスト画像として撮像するとともに、当該ミスト画像をＲＡＭ内に記録する。
【００３５】
ステップＳ３０３からステップＳ３０４に進むと、制御装置１０は、現在の撮像回数Ｎが予め設定された回数Ｎｉｍａｇｅを上回ったか否かを調べ、撮像回数Ｎが設定回数Ｎｉｍａｇｅ未満であると判定した場合、ステップＳ３０３に戻る。
【００３６】
一方、ステップＳ３０４において、撮像回数Ｎが設定回数Ｎｉｍａｇｅを上回ったと判定すると、制御装置１０は、ステップＳ３０５に進み、撮像した各ミスト画像を用いた加算平均処理を行うことで、ミスト画像３６（図３（ｂ）参照）を取得する。
【００３７】
そして、ステップＳ３０５からステップＳ３０６に進むと、制御装置１０は、ミスト画像３６上の最高輝度値を抽出し、当該最高輝度値を各画素の輝度値で除することにより、各画素に対応する面状光強度補正係数の分布（固有度分布補正係数）を算出する。
【００３８】
そして、ステップＳ３０６からステップＳ３０７に進むと、制御装置１０は、噴霧断面画像３５ａ，３５ｂに固有度分布補正係数を乗算することにより、噴霧断面画像３５ａ，３５ｂに対する輝度補正を行った後、サブルーチンを抜ける。
【００３９】
図４のメインルーチンにおいて、ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進むと、制御装置１０は、ステップＳ１０４で輝度補正した噴霧断面画像３５ａ，３５ｂに対して歪み補正処理をそれぞれ行う。この歪み補正処理は、例えば、図７に示す噴霧断面画像歪み補正処理サブルーチンのフローチャートに従って実行される。ここで、このサブルーチンの実行に先立ち、噴霧測定装置１には、面状光２０と同一平面上の設定位置に、参照格子２２がセットされる（図２参照）。そして、サブルーチンがスタートすると、制御装置１０は、先ず、ステップＳ４０１において、撮像装置７を駆動し、参照格子画像３７（図３（ｃ）参照）を撮像するとともに、当該参照格子画像３７をＲＡＭ内に記録する。
【００４０】
そして、ステップＳ４０２に進むと、制御装置１０は、噴霧断面画像３５ａ，３５ｂを実空間座標系に対応した噴霧断面画像に変換するための変換関数を算出する。すなわち、ステップＳ４０１で取得した参照格子画像３７は、面状光２０（参照格子２２）に対して垂直でない位置から取得されるため、図３（ｃ）に示すような歪みが存在するが、参照格子２２の格子間隔が既知であることを利用すれば、当該歪みを補正することが可能である。そこで、制御装置１０は、撮像した参照格子画像３７を、所定の解像度で、実空間座標系の参照格子画像３８（図３（ｄ）参照）に変換することで、実空間座標系への変換関数を算出する。
【００４１】
そして、ステップＳ４０３に進むと、制御装置１０は、ステップＳ４０２で算出した変換座標を用いて、噴霧断面画像３５ａ，３５ｂから実空間座標系における噴霧断面画像３９ａ，３９ｂ（図３（ｅ）参照）をそれぞれ算出し、続くステップＳ４０４において、算出した噴霧断面画像３９ａ，３９ｂを画像データ化した後、サブルーチンを抜ける。これにより、ステップＳ１０１及びステップＳ１０３で取得した噴霧断面画像３５ａ，３５ｂの歪みを的確に除去することが可能となる。
【００４２】
図４のメインルーチンにおいて、ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、制御装置１０は、噴霧断面画像３９ａ，３９ｂのうちの何れか一方（例えば、噴霧断面画像３９ｂ）を１８０°回転させ、これらに対する加算平均処理を行うことにより、最終的な噴霧断面画像４０（図３（ｆ）参照）を取得する。
【００４３】
そして、ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、制御装置１０は、ステップＳ１０６で取得した噴霧断面画像４０を用いてインジェクタ３０の噴霧角算出処理を行う。この噴霧角算出処理は、例えば、図８に示す噴霧角算出サブルーチンのフローチャートに従って実行されるもので、このサブルーチンがスタートすると、制御装置１０は、先ず、ステップＳ５０１において、噴霧断面画像４０に対する２値化処理を行う。すなわち、制御装置１０は、以後の演算負荷の軽減等を図るべく、噴霧断面画像上の各画素の輝度を調べ、例えば、輝度が設定閾値以上である画素の輝度を「１」とし、設定閾値以下である画素の輝度を「０」とする２値化処理を行う。
【００４４】
そして、ステップＳ５０１からステップＳ５０２に進むと、制御装置１０は、２値化された噴霧断面画像４０上において、例えば、輝度が「１」となる画素が設定密度以上で分布する所定領域を噴霧領域２３として抽出する。この場合、例えば、ノズル３１上の５箇所に噴口３２が開口するインジェクタ３０を被検査対象とする本実施形態では、通常、噴霧断面画像上の５箇所に噴霧領域２３が抽出される。
【００４５】
そして、ステップＳ５０２からステップＳ５０３に進むと、制御装置１０は、抽出した噴霧領域２３の中から一の噴霧領域２３を選択し、続くステップＳ５０４において、噴口３２から噴射領域上の点までの角度（θｘ，θｙ）の最小値を初期値として設定する。
【００４６】
そして、ステップＳ５０４からステップＳ５０５に進むと、制御装置１０は、仮想空間上において、噴口３２から燃料が噴射角（θｘ，θｙ）で噴射されたと仮定したときの面状光２０上に形成され得る噴霧像（疑似噴霧像２６）を演算する。
【００４７】
すなわち、ステップＳ５０５において、制御装置１０は、噴口３２から延在する中心軸Ｏｍの角度が（θｘ，θｙ）となる円錐状の噴霧モデル２５（図９参照）を定義し、この噴霧モデル２５に対し、その中心軸Ｏｍから離間するにつれて重みが減少する濃度分布を付与する。なお、この濃度分布としては、例えば、２次元ガウス分布（図１０参照）等を好適に用いることが可能である。そして、制御装置１０は、噴霧モデル２５が面状光２０上に形成し得る濃度分布を疑似噴霧像２６として算出する。
【００４８】
そして、ステップＳ５０５からステップＳ５０６に進むと、制御装置１０は、周知の畳み込み演算等により、噴霧断面画像と疑似噴霧像２６との相互相関係数Ｃ（θｘ，θｙ）を算出する。より具体的には、制御装置１０は、疑似噴霧像２６に対応する領域の噴霧断面画像上の像（噴霧断面像）の輝度分布と、疑似噴霧像２６の濃度分布（輝度分布）との相互相関係数Ｃ（θｘ，θｙ）を算出する。
【００４９】
そして、ステップＳ５０７に進むと、ステップＳ５０６で今回算出した相互相関係数Ｃが前回までの相互相関係数の最大値Ｃｍａｘよりも大きいか否かを調べ、今回算出した相互相関係数Ｃが前回までの相互相関係数の最大値Ｃｍａｘ以下である場合、制御装置１０は、そのままステップＳ５１０にジャンプする。
【００５０】
一方、ステップＳ５０７において、今回算出した相互相関係数Ｃが前回までの最大値Ｃｍａｘよりも大きい場合、制御装置１０は、ステップＳ５０８に進み、相互相関係数の最大値Ｃｍａｘを今回算出した相互相関係数Ｃで更新し、続くステップＳ５０９において、相互相関係数Ｃの最大値に対応する中心軸Ｏｍの角度（θｃｘ，θｃｙ）を今回の中心軸の角度（θｘ，θｙ）で更新した後、ステップＳ５１０に進む。
【００５１】
そして、ステップＳ５０７或いはステップＳ５０９からステップＳ５１０に進むと、制御装置１０は、中心軸Ｏｍの角度（θｘ，θｙ）の値を更新した後、ステップＳ５１１に進む。なお、この角度（θｘ，θｙ）の更新では、Ｘ軸方向の角度θｘ或いはＹ軸方向の角度θｙを噴霧領域２３内で順次微小角度Δθ（例えば、Δθ＝０，１°）ずつ変化させることにより行われる。
【００５２】
そして、ステップＳ５１０からステップＳ５１１に進むと、制御装置１０は、現在選択中の噴霧領域２３内において、角度（θｘ，θｙ）を微小角度Δθずつ変化させた全ての組合せについて相互相関係数Ｃの演算が終了したか否かを調べ、未だ全角度の組合せについて演算がなされていないと判定した場合、制御装置１０は、ステップＳ５０５に戻る。
【００５３】
一方、ステップＳ５１１において、現在選択中の噴霧領域２３内の全角度の組合せについて相互相関係数Ｃの演算がなされたと判定した場合、制御装置１０は、ステップＳ５１２に進み、現在の相互相関係数の最大値Ｃｍａｘに対応する角度（θｃｘ，θｃｙ）によって中心軸Ｏｍが指向する方向を、該当する噴口３２からの噴射方向として特定するとともに、相互相関係数の最大値Ｃｍａｘをクリアする。
【００５４】
そして、ステップＳ５１２からステップＳ５１３に進むと、制御装置１０は、全ての噴霧領域２３で噴射方向の特定が行われたか否かを調べる。
【００５５】
そして、ステップＳ５１２において、全ての噴霧領域２３で噴射方向の特定が行われていないと判定した場合、制御装置１０は、ステップＳ５０５に戻る。
【００５６】
一方、ステップＳ５１３において、全ての噴霧領域２３で噴射方向の特定が行われたと判定した場合、制御装置１０は、サブルーチンを抜ける。
【００５７】
図４のメインルーチンにおいて、ステップＳ１０７からステップＳ１０８に進むと、制御装置１０は、各噴口３２の噴射方向が予め設定された公差内であるか否かを調べ、全ての噴射方向が公差内である場合にはステップＳ１０９に進み、現在の被検査対象のインジェクタ３０は正常品であると判断した後、ルーチンを抜ける。一方、ステップＳ１０８において、少なくとも何れか１つの噴口３２の噴射方向が公差外にある場合には、制御装置１０は、ステップＳ１１０に進み、現在の被検査対象のインジェクタ３０は異常品であると判断した後、ルーチンを抜ける。
【００５８】
このような実施形態によれば、実空間上で噴口３２から燃料を噴射した際に面状光２０上に形成される噴霧断面画像４０を取得するとともに、仮想空間上において、噴口３２を基点とする円錐状の噴霧モデル２５を定義して当該噴霧モデル２５に２次元ガウス分布等からなる濃度分布を付与し、噴霧モデル２５の角度を変化させて当該角度毎に噴霧モデル２５が面状光２０上に形成し得る濃度分布を疑似噴霧像２６としてそれぞれ演算し、噴霧断面画像４０上で抽出した噴霧領域２３内で各疑似噴霧像２６とのマッチングを行い、噴霧断面画像４０上のパターンと最も一致する疑似噴霧像２６に対応する噴霧モデル２５の中心軸Ｏｍの指向方向を燃料の噴射方向として特定することにより、インジェクタ３０から噴射される燃料の噴射方向を精度良く測定することができる。
【００５９】
すなわち、本実施形態の燃料噴射方向の特定は、噴霧断面画像上で最高輝度となる画素を断順に検索するピーク値検出ではなく、輝度分布マッチングによるピーク値検出によって行うものであるため、ノイズや最高輝度値が複数存在する画像に対してもロバスト性があり、また、サブピクセルのピーク検出分解能を有するため高精度である。さらに、噴霧が近接している場合においても、好適なピーク検出を実現することができる。
【００６０】
この場合において、例えば、上述のステップＳ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０４等の処理で示したように、撮像を複数回（Ｎｉｍａｇｅ回）に亘って行い、複数枚の画像データを加算平均処理することにより、安定した噴霧断面画像３５ａ，３５ｂやミスト画像３６等を得ることができる。
【００６１】
また、例えば、上述のステップＳ１０１，Ｓ１０３等の処理で示したように、インジェクタ３０に対して燃料噴射を指示してからディレイ時間Δｔ経過後に撮像を行うので、好適な噴霧断面画像の撮像を行うことができる。
【００６２】
また、例えば、上述のステップＳ１０１，Ｓ１０３等の処理で示したように、インジェクタ３０の配置がノズル３１の中心軸Ｏｎ周りに１８０°相違するときの各噴霧断面画像３５ａ，３５ｂをそれぞれ取得し、ステップＳ１０６において、これらを加算平均処理して最終的な噴霧断面画像を得ることにより、光源装置５からの距離に応じた面状光２０の強度の減衰による影響が緩和された噴霧断面画像を取得することができる。
【００６３】
さらに、例えば、ステップＳ１０４等の処理で示したように、面状光２０が照射される空間に対して、例えば、水ミスト等の均一な噴霧を供給してミスト画像３６を取得し、このミスト画像３６上の最高輝度値で正規化した強度分布によって噴霧断面画像３５ａ，３５ｂの輝度補正を行うことにより、面状光２０の強度分布の影響を的確に噴霧断面画像３５ａ，３５ｂから除去することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  …噴霧測定装置
５  …  光源装置
６  …  保持機構
６ａ  …  保持プレート
６ｂ  …  駆動ユニット
７  …  撮像装置
８  …  ミスト発生器
１０  …  制御装置（噴霧断面画像取得手段、疑似噴霧像演算手段、噴射方向演算手段）
２０  …  面状光
２１  …  ミスト
２２  …  参照格子
２３  …  噴霧領域
２５  …  噴霧モデル
２６  …  疑似噴霧像
３０  …  インジェクタ
３１  …  ノズル
３２  …  噴口
３５ａ，３５ｂ  …  噴霧断面画像
３６  …  ミスト画像
３７  …  参照格子画像
３８  …  参照格子画像
３９ａ，３９ｂ  …  噴霧断面画像
４０  …  噴霧断面画像
【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１０】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図９】
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