(57)【要約】【課題】レーザ光の照射領域の内の一部に相当する領域しか励起光の撮影ができなくても、対象物の温度を求める。【解決手段】温度測定装置１０は、円すいころ５３に付着させた蛍光材７の通過領域の一部に対してレーザ光Ｌを照射し、蛍光材７の励起光を撮影する。演算装置１３は、全体領域において励起光が撮影された第一円すいころ５３の画像に基づいて当該全体領域における輝度分布を求める。部分領域において励起光が撮影された第二円すいころ５３の画像に基づいて当該部分領域の輝度の特性に関する特性値を求める。全体領域の内の部分領域に対応する範囲の輝度の特性に関する対応値を求める。特性値と対応値との比、及び、全体領域における輝度分布に基づいて、部分領域と励起光が撮影不能であった残り領域とにおける推定輝度分布を求める。推定輝度分布から第二円すいころ５３の温度を求める。【選択図】      図１
2019002698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に応じて輝度が変化する蛍光材が付着している対象物の温度を求める温度測定装置であって、
移動する複数の前記対象物に付着している前記蛍光材の通過領域の一部に対して光を照射する照射装置と、
前記光による前記蛍光材の励起光を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置の撮影画像から前記対象物の温度を求める演算装置と、を備え、
前記演算装置は、
前記光の照射領域の全体に相当する全体領域において励起光が撮影された第一対象物の画像に基づいて当該全体領域における輝度分布を求める第一処理部と、
前記光の照射領域の内の一部に相当する部分領域において励起光が撮影された第二対象物の画像に基づいて、当該部分領域の輝度の特性に関する特性値を求める第二処理部と、
前記全体領域の内の前記部分領域に対応する範囲の輝度の特性に関する対応値を求める第三処理部と、
前記特性値と前記対応値との比、及び、前記全体領域における前記輝度分布に基づいて、前記部分領域と励起光が撮影不能であった残り領域とにおける推定輝度分布を求める第四処理部と、
前記推定輝度分布から前記第二対象物の温度を求める第五処理部と、
を有している温度測定装置。
【請求項２】
前記第二処理部は、前記特性値として、励起光が撮影された範囲の輝度分布に沿う所定の二点を結ぶ線分の傾きを求め、
前記第三処理部は、前記対応値として、前記所定の二点と対応する位置の二点であって、かつ、前記全体領域の輝度分布に沿う二点を結ぶ線分の傾きを求める、請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記第二処理部は、前記特性値として、励起光が撮影された範囲の輝度分布に沿う所定の二点の間における当該輝度分布の積分値を求め、
前記第三処理部は、前記対応値として、前記所定の二点と対応する位置の二点であって、かつ、前記全体領域の輝度分布に沿う二点の間における当該輝度分布の積分値を求める、請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項４】
温度に応じて輝度が変化する蛍光材を対象物に付着させ、当該対象物の温度を求める温度測定方法であって、
移動する複数の前記対象物に付着している前記蛍光材の通過領域の一部に対して光を照射するステップと、
前記光による前記蛍光材の励起光を撮影するステップと、
撮影画像から前記対象物の温度を求めるステップと、を含み、
前記対象物の温度を求めるステップには、
前記光の照射領域の全体に相当する全体領域において励起光が撮影された第一対象物の画像に基づいて当該全体領域における輝度分布を求める第一ステップと、
前記光の照射領域の内の一部に相当する部分領域において励起光が撮影された第二対象物の画像に基づいて、当該部分領域の輝度の特性に関する特性値を求める第二ステップと、
前記全体領域の内の前記部分領域に対応する範囲の輝度の特性に関する対応値を求める第三ステップと、
前記特性値と前記対応値との比、及び、前記全体領域における前記輝度分布に基づいて、前記部分領域と励起光が撮影不能であった残り領域とにおける推定輝度分布を求める第四ステップと、
前記推定輝度分布から前記第二対象物の温度を求める第五ステップと、
が含まれる、温度測定方法。
【請求項５】
前記対象物は、転がり軸受の内輪と外輪との間に介在しかつ環状の保持器によって保持されている複数のころであり、
前記保持器は、前記複数のころそれぞれの端面の一部を軸方向から覆う環状部を有し、
前記転がり軸受の中心軸を中心として略１８０度離れた二つの領域それぞれに含まれる前記ころの端面に、前記蛍光材が付着されている、請求項４に記載の温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘起蛍光法を用いて対象物の温度を測定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、転がり軸受９０の断面を示す説明図である。この転がり軸受９０は、内輪９１、外輪９２、これら内輪９１と外輪９２との間に介在している複数の円すいころ９３、及びこれら円すいころ９３を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器９４を備えている。例えば内輪９１が回転すると、円すいころ９３は外輪９２の内周面（軌道面）及び内輪９１の外周面（軌道面）に沿って自転しながら公転し、この際、円すいころ９３の直径が大きい側の大端面９５は、内輪９１に形成されている鍔部９７の側面９６に滑り接触する。このため、円すいころ９３の大端面９５側及び内輪９１の鍔部９７が摩擦熱により高温となる場合がある。そこで、軸受の開発において、転がり軸受９０が回転している状態で、円すいころ９３の大端面９５の温度を測定する技術の開発が進められている。
【０００３】
そこで、特許文献１に示すように、誘起蛍光法を用いた温度測定が提案されている。この測定方法では、円すいころ９３の大端面９５に、温度変化によって輝度が変化する蛍光材９８を一定の厚さで付着させ、この蛍光材９８にレーザ光Ｌを照射し、その励起光Ｅを撮影装置９９によって撮影し、撮影画像からレーザ光Ｌの照射領域における輝度を求める。蛍光材９８には励起光Ｅの輝度と温度との間に相関があることから、輝度が求められると、前記相関に基づいて大端面９５の温度を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２１７９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
照射するレーザ光Ｌの出力は、中央が高く、この中央から離れるにしたがって低くなっており、出力分布は正規分布のようになる。また、蛍光材９８の励起光Ｅの輝度は、レーザ光Ｌの出力にほぼ比例しており、出力が高いほど高輝度となることが知られている。このため、図１２に示すように、レーザ光の照射領域Ｋ０（照射スポット）における励起光の輝度分布も、レーザ光の出力と同じように、中央が高くその周囲で低い分布となる。図１２において、上に示す図は、撮影装置９９による照射領域Ｋ０の撮影画像であり、下に示すグラフは、照射領域Ｋ０における励起光の輝度分布を示している。
【０００６】
そこで、撮影画像から励起光の輝度分布を取得し、この輝度分布から輝度の最大値Ｂｍａｘを求め、この最大値Ｂｍａｘに相当する温度を、前記相関に基づいて求めることができる。しかし、蛍光材９８の付着厚さが厚くなると輝度が高く測定され、薄くなると輝度が低く測定されることから、前記のように輝度分布の一点（つまり最大値Ｂｍａｘ）を採用した場合、外乱（ノイズ成分）の影響を大きく受ける可能性があり、正確な温度を求めるためには不向きである。
【０００７】
したがって、レーザ光の照射領域Ｋ０の広さは一定でありレーザ出力が変化しないことから、より正確な温度を求めるために、輝度分布の積分値を求めるのが好ましい。つまり、図１２の下に示すグラフにおいて、ハッチが付されている領域の面積を求める。この場合では、励起光の輝度分布の積分値と温度との相関が予め求められており、この相関に基づいて、前記積分値から大端面９５の温度を求めることが可能となる。
【０００８】
ここで、図１１に示す転がり軸受９０は、円すいころ９３を複数備えているが、例えば回転開始直後では、一つ円すいころ９３と他の円すいころ９３とで温度（発熱温度）が異なる場合がある。このため、これら円すいころ９３それぞれの大端面９５に蛍光材９８を付着すればよく、これにより、回転開始直後におけるこれら円すいころ９３の温度変化を求めることが可能となる。
【０００９】
しかし、図１２に示すように、レーザ光の照射領域Ｋ０の全体における励起光が、撮影装置によって撮影されればよいが、次のような場合、温度を求めることが不可能となる。すなわち、例えば保持器９４（図１１参照）が、転がり軸受９０の中心軸Ｃ０に対して偏心して位置する等して、複数の円すいころ９３の内のいくつかにおいて、レーザ光が保持器９４の一部（環状部９４ａ）に遮られ、蛍光材９８が付着している領域の一部が、この保持器９４の一部（環状部９４ａ）の影に入ることがある。すると、その円すいころ９３では、図１３に示すように、レーザ光の照射領域Ｋ０の内の一部に相当する領域の励起光しか撮影できない場合がある。この場合、前記のように輝度分布の全体、つまり輝度分布の積分値（面積）に基づいて温度を求めることが不可能となってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、ある対象物に関して、光の照射領域の内の一部に相当する領域しか励起光の撮影ができなくても、その対象物の温度を求めることが可能となる温度測定装置及び温度測定方法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】
【００１１】
本発明は、温度に応じて輝度が変化する蛍光材が付着している対象物の温度を求める温度測定装置であって、移動する複数の前記対象物に付着している前記蛍光材の通過領域の一部に対して光を照射する照射装置と、前記光による前記蛍光材の励起光を撮影する撮影装置と、前記撮影装置の撮影画像から前記対象物の温度を求める演算装置と、を備え、前記演算装置は、前記光の照射領域の全体に相当する全体領域において励起光が撮影された第一対象物の画像に基づいて当該全体領域における輝度分布を求める第一処理部と、前記光の照射領域の内の一部に相当する部分領域において励起光が撮影された第二対象物の画像に基づいて、当該部分領域の輝度の特性に関する特性値を求める第二処理部と、前記全体領域の内の前記部分領域に対応する範囲の輝度の特性に関する対応値を求める第三処理部と、前記特性値と前記対応値との比、及び、前記全体領域における前記輝度分布に基づいて、前記部分領域と励起光が撮影不能であった残り領域とにおける推定輝度分布を求める第四処理部と、前記推定輝度分布から前記第二対象物の温度を求める第五処理部と、を有している。
【００１２】
この温度測定装置によれば、第二対象物において、光の照射領域の内の一部に相当する部分領域しか励起光が撮影できなくても、この第二対象物の輝度分布（つまり、励起光が撮影された部分領域と励起光が撮影不能であった残り領域とにおける推定輝度分布）を、光の照射領域の全体に相当する全体領域における輝度分布（第一対象物の輝度分布）に基づいて求め、推定輝度分布から第二対象物の温度を求めることが可能となる。
【００１３】
また、前記第二処理部は、前記特性値として、励起光が撮影された範囲の輝度分布に沿う所定の二点を結ぶ線分の傾きを求め、前記第三処理部は、前記対応値として、前記所定の二点と対応する位置の二点であって、かつ、前記全体領域の輝度分布に沿う二点を結ぶ線分の傾きを求めるように構成することができる。この場合、特性値と対応値との比を正確に求めることができ、精度の高い推定輝度分布が得られる。
または、前記第二処理部は、前記特性値として、励起光が撮影された範囲の輝度分布に沿う所定の二点の間における当該輝度分布の積分値を求め、前記第三処理部は、前記対応値として、前記所定の二点と対応する位置の二点であって、かつ、前記全体領域の輝度分布に沿う二点の間における当該輝度分布の積分値を求めるように構成することができる。この場合、特性値と対応値との比を正確に求めることができ、精度の高い推定輝度分布が得られる。
【００１４】
また、本発明は、温度に応じて輝度が変化する蛍光材を対象物に付着させ、当該対象物の温度を求める温度測定方法であって、移動する複数の前記対象物に付着している前記蛍光材の通過領域の一部に対して光を照射するステップと、前記光による前記蛍光材の励起光を撮影するステップと、撮影画像から前記対象物の温度を求めるステップと、を含み、前記対象物の温度を求めるステップには、前記光の照射領域の全体に相当する全体領域において励起光が撮影された第一対象物の画像に基づいて当該全体領域における輝度分布を求める第一ステップと、前記光の照射領域の内の一部に相当する部分領域において励起光が撮影された第二対象物の画像に基づいて、当該部分領域の輝度の特性に関する特性値を求める第二ステップと、前記全体領域の内の前記部分領域に対応する範囲の輝度の特性に関する対応値を求める第三ステップと、前記特性値と前記対応値との比、及び、前記全体領域における前記輝度分布に基づいて、前記部分領域と励起光が撮影不能であった残り領域とにおける推定輝度分布を求める第四ステップと、前記推定輝度分布から前記第二対象物の温度を求める第五ステップと、が含まれる。
【００１５】
この温度測定方法によれば、第二対象物において、光の照射領域の内の一部に相当する部分領域しか励起光が撮影できなくても、この第二対象物の輝度分布（つまり、励起光が撮影された部分領域と励起光が撮影不能であった残り領域とにおける推定輝度分布）を、光の照射領域の全体に相当する全体領域における輝度分布（第一対象物の輝度分布）に基づいて求め、推定輝度分布から第二対象物の温度を求めることが可能となる。
【００１６】
また、前記対象物は、転がり軸受の内輪と外輪との間に介在しかつ環状の保持器によって保持されている複数のころであり、前記保持器は、前記複数のころそれぞれの端面の一部を軸方向から覆う環状部を有し、前記転がり軸受の中心軸を中心として略１８０度離れた二つの領域それぞれに含まれる前記ころの端面に、前記蛍光材が付着されているのが好ましい。
この方法によれば、転がり軸受の中心軸に対して保持器が偏心して位置する等して、照射した光が保持器の環状部に遮られ、前記二つの領域のうちの一方の領域に含まれるころに対する光の照射領域の一部が、保持器の環状部の影に入っても、前記二つの領域のうちの他方の領域に含まれるころにおける光の照射領域は、保持器の環状部の影になる可能性が低くなる。つまり、前記二つの領域の内の一方の領域に含まれる前記ころが、前記第二対象物となっても、当該二つの領域の内の他方の領域に含まれる前記ころが、前記第一対象物となり、温度の測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、対象物において、光の照射領域の内の一部に相当する部分領域しか励起光が撮影できなくても、輝度分布を推定し、この推定した輝度分布から対象物の温度を求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の温度測定装置及び温度測定の対象物の一例を示す説明図である。
【図２】転がり軸受を軸方向一方側から見た図である。
【図３】撮影装置による撮影画像を示す説明図、及びこの撮影画像が得られる励起光の輝度分布を示すグラフである。
【図４】温度測定方法のフロー図である。
【図５】円すいころの大端面側及び保持器の環状部を示す説明図である。
【図６】撮影装置による撮影画像を示す説明図、及びこの撮影画像が得られる励起光の輝度分布を示すグラフである。
【図７】温度測定方法の説明図である。
【図８】温度測定方法の説明図である。
【図９】温度測定方法の説明図である。
【図１０】レーザ光の励起光の輝度分布の積分値と温度との相関を示すグラフである。
【図１１】転がり軸受の断面を示す説明図である。
【図１２】撮影装置による撮影画像を示す説明図、及びこの撮影画像が得られる励起光の輝度分布を示すグラフである。
【図１３】本発明の課題を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔温度測定装置について〕
図１は、本発明の温度測定装置及び温度測定の対象物の一例を示す説明図である。以下において説明する実施形態では、温度測定の対象物は、転がり軸受（円すいころ軸受）５０が備えている円すいころ５３である。転がり軸受５０は、内輪５１と、外輪５２と、これら内輪５１と外輪５２との間に介在している複数の円すいころ５３と、これら円すいころ５３を保持する環状の保持器５４とを備えている。内輪５１は、軸方向一方側に設けられている大鍔部５５と、軸方向他方側に設けられ外径が大鍔部５５よりも小さい小鍔部５６とを有している。これら大鍔部５５と小鍔部５６との間に、円すいころ５３が転がり接触する軌道面５１ａが形成されている。外輪５２の内周側に、円すいころ５３が転がり接触する軌道面５２ａが形成されている。
【００２０】
保持器５４は、円すいころ５３の軸方向一方側に位置する円環状の大環状部６１と、円すいころ５３の軸方向他方側に位置する円環状の小環状部６２と、これら大環状部６１と小環状部６２とを連結している複数の柱部６３とを有している。大環状部６１と小環状部６２との間であって、周方向で隣り合う柱部６３，６３の間が、円すいころ５３を収容するポケットとなる。大環状部６１（以下、単に環状部６１という。）は、円すいころ５３の直径が大きい側の大端面５９の一部に対向して位置し、この大端面５９の一部を軸方向から覆う。保持器５４は、複数の円すいころ５３によって位置決めされるが、前記ポケットと円すいころ５３との間には隙間が形成されていることから、保持器５４は、小寸法について径方向や軸方向に変位することができる。
【００２１】
円すいころ５３の大端面５９の中央には、窪み部６０が形成されており、この窪み部６０に蛍光材７が一定の厚さで設けられている。本実施形態では、蛍光染料を分散させて接着剤に融解させ、これを窪み部６０に塗布し固化させ、これを蛍光材７としている。例えば、蛍光染料としてローダミンＢを用いることができる。蛍光材７は、所定波長の光によって特定波長の蛍光を発する。また、蛍光材７は、温度に応じて輝度が変化する性質を有している。
【００２２】
図２は、転がり軸受５０を軸方向一方側から見た図である。転がり軸受５０は、複数の円すいころ５３を備えており、これら円すいころ５３の全部に対して蛍光材７を付着させてもよいが、本実施形態では、転がり軸受５０の中心軸Ｃ０を中心として略１８０度離れた二つの領域Ｑ１，Ｑ２（二点鎖線で囲む範囲）それぞれに含まれる円すいころ５３の大端面５９に、蛍光材７を付着している。
【００２３】
以上の構成を備えている転がり軸受５０（本実施形態では内輪５１）が回転すると、各円すいころ５３は内輪５１と外輪５２との間において自転しながら公転し、この際、円すいころ５３の大端面５９は、大鍔部５５（図１参照）の側面５８に滑り接触する。このため、円すいころ５３の大端面５９側及び大鍔部５５が摩擦熱により高温となる場合がある。そこで、温度測定装置１０は、転がり軸受５０が回転している状態で、この大端面５９の温度を測定する。
【００２４】
図１において、温度測定装置１０は、照射装置１１、撮影装置１２、及び演算装置１３を備えている。本実施形態の測定装置１０は、更に、シャッタ１４及び光学フィルタ１５を備えている。
【００２５】
照射装置１１は、転がり軸受５０の軸方向一方側に設置されている。本実施形態の照射装置１１は所定波長のレーザ光Ｌ（ＹＡＧレーザ）を照射する。照射装置１１は、内輪５１と外輪５２との間を周方向に沿って移動する複数の円すいころ５３の通過領域の一点に対してレーザ光Ｌを照射する。より具体的に説明すると、照射装置１１は、円すいころ５３に付着した蛍光材７の通過領域の一部に対してレーザ光Ｌを照射する。照射装置１１によるレーザ光Ｌの照射領域（照射スポット）は、蛍光材７の付着範囲よりも小さい。蛍光材７は、照射装置１１からのレーザ光（照射光）Ｌを受けて発光する。蛍光材７の発光波長は、照射光の波長よりも長い。なお、照射装置１１はＬＥＤ等により構成されていてもよい。
【００２６】
光学フィルタ１５は、撮影装置１２が有するレンズ１２ａと、転がり軸受５０との間に設置されている。光学フィルタ１５は、蛍光材７の発光波長の光（励起光Ｅ）を透過させるが、照射したレーザ光Ｌの反射光及び散乱光を透過させない（遮断する）。これにより、撮影装置１２は、反射光や散乱光の影響を除いた蛍光材７の発光画像を撮影することができる。
【００２７】
本実施形態の撮影装置１２は、ＣＣＤカメラにより構成されている。撮影装置１２は、転がり軸受５０の軸方向一方側に設置されており、撮影装置１２による撮影領域には、照射装置１１によるレーザ光Ｌの照射領域が含まれる。照射領域及び撮影領域は一定（固定）である。撮影装置１２は、前記レーザ光Ｌによる蛍光材７の励起光Ｅを撮影し、画像（二次元画像）を取得する。図３において、上に示す図は、撮影装置１２による照射領域（照射スポット）Ｋ０の撮影画像である。撮影装置１２（図１参照）は、イメージセンサの多数の受光素子それぞれが受光した光の輝度に応じた信号を、撮影画像として出力する。撮影装置１２の出力信号（撮影画像）を演算装置１３が取得し、演算装置１３がこの出力信号に基づいて各種処理を実行し、円すいころ５３の温度を求める。
【００２８】
演算装置１３は、コンピュータにより構成されており、各種情報（データ）を記憶する記憶部１６、ＣＰＵにより構成されている演算処理部１７、及び、各種情報を出力する出力部１８（例えば情報を画像として出力するディスプレイ）を備えている。演算装置１３では、記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理部１７が各種処理を実行することができ、この演算処理部１７によって実行される機能部として、第一処理部２１、第二処理部２２、第三処理部２３、第四処理部２４、及び第五処理部２５を有している。これら各機能部により、撮影装置１２の撮影画像から励起光の輝度分布が取得され、この輝度分布に基づいて蛍光材７の温度、つまり、円すいころ５３の大端面５９側の部分の温度を求める処理が実行される。図３において、下に示すグラフは、照射領域Ｋ０における励起光の輝度分布Ｒａを示しており、演算装置１３は、このような輝度分布Ｒａのデータを求めることができる。演算装置１３が行う具体的な処理については、後に説明する。
【００２９】
〔温度測定方法について〕
以上のように構成された温度測定装置１０（図１参照）によって、蛍光材７が付着している円すいころ５３の温度を求める温度測定方法について説明する。図４は、温度測定方法のフロー図である。この温度測定方法には、照射ステップＳｔ１、撮影ステップＳｔ２、及び演算ステップＳｔ３が含まれる。転がり軸受５０において内輪５１が一定速度で回転した状態にあり、この状態で、照射ステップＳｔ１１が開始される。
【００３０】
照射ステップＳｔ１を開始する前に、その準備（準備工程）として、温度に応じて輝度が変化する蛍光材７（ローダミンＢ）を、図２により説明したように、円すいころ５３に付着させる。そして、図１及び図４において、照射ステップＳｔ１では、転がり軸受５０が回転している状態で、周方向に移動する複数の円すいころ５３に付着している蛍光材７の通過領域の一部に対して、照射装置１１がレーザ光Ｌを照射する。レーザ光Ｌの照射領域（照射スポット）の広さは一定であり、また、レーザ光の出力は変化しない（一定である）。撮影ステップＳｔ２では、照射したレーザ光Ｌによる蛍光材７の励起光Ｅを、撮影装置１２が撮影する。演算ステップＳｔ３では、演算装置１３が各種処理を実行して、前記撮影により得られた撮影画像から、蛍光材７を付着した円すいころ５３の温度を求める。以上のように、本実施形態では、レーザ誘起蛍光法を用いて円すいころ５３の温度が求められる。
【００３１】
ここで、図２により説明したとおり、転がり軸受５０の中心軸Ｃ０を中心として略１８０度離れた二つの領域Ｑ１，Ｑ２それぞれに含まれる円すいころ５３の大端面５９に、蛍光材７を付着している。また、前記のとおり、保持器５４は径方向及び軸方向に小寸法について移動可能であり、ここでは、同心円上に並ぶ複数の円すいころ５３に対して保持器５４が径方向に変位し（偏心し）、その状態を維持して保持器５４は偏心回転しているとする。保持器５４が偏心することで、一方の領域Ｑ１に含まれる円すいころ５３では、図５（Ａ）に示すように、環状部６１が蛍光材７（窪み部６０）から離れる方向に変位した状態にある。この領域Ｑ１の円すいころ５３を、以下、第一円すいころ５３という。これに対して、他方の領域Ｑ２に含まれる円すいころ５３では、図５（Ｂ）に示すように、環状部６１が蛍光材７（窪み部６０）の中心に近づく方向に変位した状態となる。この領域Ｑ２の円すいころ５３を、以下、第二円すいころ５３という。
【００３２】
図５（Ａ）に示す第一円すいころ５３では、環状部６１が、照射装置１１からのレーザ光Ｌの光路外に位置し、撮影装置１２にとって、レーザ光Ｌの照射領域の蛍光材７が環状部６１の影に入らない。このため、第一円すいころ５３が、照射装置１１によるレーザ光Ｌの照射領域（撮影装置１２による撮影領域）を通過した際に撮影装置１２によって得られる画像は、図３において上に示す図のとおりとなる。この画像の情報を演算装置１３（図１参照）が取得し記憶部１６が記憶する。
【００３３】
これに対して、図５（Ｂ）に示す第二円すいころ５３では、保持器５４の環状部６１が、照射装置１１からのレーザ光Ｌの光路の一部に位置しており、撮影装置１２にとって、レーザ光Ｌの照射領域の蛍光材７が環状部６１の影に入った状態となる。このため、第二円すいころ５３が、照射装置１１によるレーザ光Ｌの照射領域（撮影装置１２による撮影領域）を通過した際に撮影装置１２によって得られる画像は、図６において上に示す図のとおりとなる。この画像の情報を演算装置１３（図１参照）が取得し記憶部１６が記憶する。
【００３４】
このように記憶部１６に記憶した、第一円すいころ５３の一部を撮影した際の第一画像情報、及び、第二円すいころ５３の一部を撮影した際の第二画像情報を用いて、演算装置１３（第一処理部２１、第二処理部２２、第三処理部２３、第四処理部２４、第五処理部２５）は、次の処理（演算ステップＳｔ３）を行う。
【００３５】
前記第一画像情報によれば（図３において上側の図参照）、レーザ光の照射領域Ｋ０の全体に相当する全体領域Ｋａにおいて、励起光が撮影されている。そこで、第一処理部２１は、この全体領域Ｋａにおいて励起光が撮影された第一円すいころ５３の画像（第一画像情報）に基づいて、この全体領域Ｋａにおける励起光の輝度分布Ｒａを求める（図４の演算ステップＳｔ３における第一ステップＳｔ１１）。この輝度分布Ｒａが、図３において下側に示されている。なお、第一画像情報から得られる励起光の輝度は離散的なデータである。つまり、第一画像情報は、全体領域Ｋａ中の位置と、その位置における輝度（輝度値）とが対応付けられたデータの集まりの情報である。本実施形態では、前記「全体領域Ｋａ中の位置」は、照射領域Ｋ０の中心Ｃ１を通る転がり軸受５０の半径方向に沿った直線Ｊ上の位置であり、この位置をｘ軸座標で表現する。そこで、第一処理部２１は、第一画像情報に基づいて、全体領域Ｋａにおける輝度分布Ｒａを示す近似式を求める。本実施形態では、この近似式として第一関数ｆ（ｘ）が求められる。第一関数ｆ（ｘ）は、記憶部１６に記憶される。
【００３６】
レーザ光の照射領域（照射スポット）Ｋ０の広さは一定であり、レーザ光の出力は変化しない。照射するレーザ光の出力は、中央が高く、この中央から離れるにしたがって低くなっており、出力分布は正規分布のようになる。また、蛍光材７の励起光の輝度は、レーザ光の出力にほぼ比例しており、出力が高いほど高輝度となる。このため、図３において下側のグラフに示すように、レーザ光の照射領域Ｋ０（全体領域Ｋａ）における励起光の輝度分布も、レーザ光の出力と同じように、中央が高くその周囲で低い分布となる。
【００３７】
また、この温度測定方法では、前記照射装置１１からのレーザ光の照射領域Ｋ０（全体領域Ｋａ）における励起光の輝度分布Ｒａの積分値と、温度との相関が予め求められている（図１０参照）。そこで、第五処理部２５は、第一画像情報から得られた前記輝度分布Ｒａ（関数ｆ（ｘ））の積分値を求める。更に、第五処理部２５は、この積分値から、前記相関に基づいて温度を求めることができる。この温度は、第一円すいころ５３の大端面５９側の温度である。
【００３８】
第二円すいころ５３の温度を求めるための処理は、次のとおりとなる。前記第二画像情報によれば（図６において上側の図参照）、レーザ光の照射領域Ｋ０の内の一部に相当する部分領域Ｋｂにおいて、励起光が撮影されている。照射領域Ｋ０の内の前記一部以外の残り領域Ｋｚは、保持器５４の環状部６１の影に入っており、レーザ光が照射されておらず、励起光が撮影されない。そこで、第二処理部２２は、この部分領域Ｋｂにおいて励起光が撮影された第二円すいころ５３の画像（第二画像情報）に基づいて、この部分領域Ｋｂにおける励起光の輝度の特性に関する特性値を求める（図４の第二ステップＳｔ１２）。前記特性値として、輝度分布Ｒｂの一部における「傾き」を採用する場合と、輝度分布Ｒｂの一部における「積分値（面積）」を採用する場合とがある。
【００３９】
＜＜特性値を「傾き」とする場合＞＞
前記特性値を前記「傾き」とする場合について説明する。図６における下のグラフに示すように、部分領域Ｋｂでは、照射領域Ｋ０のうちの一部における輝度分布Ｒｂしか得られない。そこで、第二処理部２２は、この輝度分布Ｒｂが得られた部分領域Ｋｂ上の二点Ｐ１，Ｐ２（図７参照）を取得する処理を行う。点Ｐ１は部分領域Ｋｂの輝度分布Ｒｂの変曲点であり、点Ｐ２は部分領域Ｋｂの（点Ｐ１とは反対側の）端に相当する点である。点Ｐ１のｘ軸座標がｘ１であり、点Ｐ２のｘ軸座標がｘ２であり、これらの座標情報及び、点Ｐ１，Ｐ２それぞれの輝度（輝度値）が、記憶部１６に記憶される。そして、第二処理部２２は、これら二点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線分Ｕ１の傾きα１（つまり、二点Ｐ１，Ｐ２間の輝度の変化の割合）を求める。このように第二処理部２２は、部分領域Ｋｂにおける輝度の特性値として、励起光が撮影された範囲（部分領域Ｋｂ）の輝度分布Ｒｂに沿う所定の二点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線分Ｕ１の傾きα１を求める。
【００４０】
次に、第三処理部２３は、前記全体領域Ｋａ（図３）の内の前記部分領域Ｋｂに対応する範囲の輝度の特性に関する対応値として、全体領域Ｋａにおける励起光の輝度分布Ｒａの一部の傾き（輝度の変化の割合）を求める（図４の第三ステップＳｔ１３）。具体的に説明すると、第三処理部２３は、図８に示す全体領域Ｋａにおける励起光の輝度分布Ｒａにおいて、前記所定の二点Ｐ１，Ｐ２（図７参照）と同じｘ軸座標（ｘ１，ｘ２）の二点Ｐ１１，Ｐ１２での輝度（輝度値）を求める。そして、第三処理部２３は、これら二点Ｐ１１，Ｐ１２を結ぶ線分Ｕ２の傾きα２（つまり、輝度の変化の割合）を求める。このように、第三処理部２３は、前記対応値として、図７に示す所定の二点Ｐ１，Ｐ２と対応する位置（ｘ１，ｘ２）の二点（Ｐ１１，Ｐ１２）であって、かつ、全体領域Ｋａの輝度分布Ｒａに沿う二点Ｐ１１，Ｐ１２を結ぶ線分Ｕ２の傾きα２を求める。
【００４１】
第四処理部２４は、前記特性値と前記対応値との比を求める。つまり、部分領域Ｋｂにおける輝度分布Ｒｂの二点Ｐ１，Ｐ２間の線分Ｕ１の傾きα１（図７参照）と、全体領域Ｋａにおける輝度分布Ｒａの二点Ｐ１１，Ｐ１２間の線分Ｕ２の傾きα２（図８参照）との比（α１／α２）を求める。そして、第四処理部２４は、部分領域Ｋｂと、励起光が撮影不能であった残り領域Ｋｚとにおける推定輝度分布Ｒｃを求める（図７参照）。具体的に説明するとこの推定輝度分布Ｒｃの近似式として、前記比（α１／α２）と、記憶部１６に記憶されている前記第一関数〔ｆ（ｘ）〕との積で表される第二関数〔（α１／α２）×ｆ（ｘ）〕を生成する。この第二関数は、記憶部１６に記憶される。このように、第四処理部２４は、特性値と対応値との比（α１／α２）、及び、全体領域Ｋａにおける輝度分布Ｒａ（第一関数〔ｆ（ｘ）〕）に基づいて、部分領域Ｋｂと励起光が撮影不能であった残り領域Ｋｚとにおける推定輝度分布Ｒｃ（近似式）を求めることができる（第四ステップＳｔ１４）。この推定輝度分布Ｒｃ（近似式、第二関数）は、全体領域Ｋａ（図３、図８参照）における励起光の輝度分布Ｒａと同様のｘ軸方向の範囲を有する。つまり、この推定輝度分布Ｒｃ（近似式、第二関数）は、輝度の推定値を含む群ではあるが、照射領域Ｋ０の全体に相当する領域の輝度分布である。
【００４２】
そして、前記のとおり、この温度測定方法では、レーザ光の励起光の輝度分布の積分値と温度との相関（図１０参照）が予め求められている。そこで、第五処理部２５は、前記第二画像情報から得られた前記推定輝度分布Ｒｃ（近似式）である第二関数〔（α１／α２）×ｆ（ｘ）〕の積分値を求める。この積分値は、照射領域Ｋ０の全体に相当する領域の積分値となる。更に、第五処理部２５は、この積分値から、前記相関に基づいて、温度を求める。この温度は、第二円すいころ５３の温度である。このように、第五処理部２５は、推定輝度分布Ｒｃ（近似式）から第二円すいころ５３の温度を求めることができる（第五ステップＳｔ１５）。
以上より、特性値を「傾き」として第二円すいころ５３の温度を求めることができる。
【００４３】
＜＜特性値を「積分値（面積）」とする場合＞＞
前記特性値を前記「積分値（面積）」とする場合について説明する。図６における下のグラフに示すように、部分領域Ｋｂでは、照射領域Ｋ０のうちの一部における輝度分布Ｒｂしか得られない。そこで、第二処理部２２は、この輝度分布Ｒｂが得られた部分領域Ｋｂ上の二点Ｐ１，Ｐ２（図９参照）を取得する処理を行う。点Ｐ１は部分領域Ｋｂの輝度分布Ｒｂの変曲点であり、点Ｐ２は部分領域Ｋｂの（点Ｐ１とは反対側の）端に相当する点である。点Ｐ１のｘ軸座標がｘ１であり、点Ｐ２のｘ軸座標がｘ２であり、これらの座標情報は記憶部１６に記憶される。そして、第二処理部２２は、これら二点Ｐ１，Ｐ２の間における、この輝度分布Ｒｂの積分値（つまり、図９においてハッチを付している面積）Ｓ１を求める。このように第二処理部２２は、部分領域Ｋｂにおける輝度の特性値として、励起光が撮影された範囲（部分領域Ｋｂ）の輝度分布Ｒｂに沿う所定の二点Ｐ１，Ｐ２の間における輝度分布Ｒｂの積分値Ｓ１を求める。
【００４４】
次に、第三処理部２３は、前記全体領域Ｋａ（図３）の内の前記部分領域Ｋｂに対応する範囲の輝度の特性に関する対応値として、全体領域Ｋａにおける励起光の輝度分布Ｒａの一部の積分値（面積）を求める（図４の第三ステップＳｔ３）。具体的に説明すると、第三処理部２３は、図８に示す全体領域Ｋａにおける励起光の輝度分布Ｒａにおいて、前記所定の二点Ｐ１，Ｐ２（図９参照）と同じｘ軸座標（ｘ１，ｘ２）の二点Ｐ１１，Ｐ１２の間における、この輝度分布Ｒａの積分値（つまり、図８においてハッチを付している面積）Ｓ２を求める。このように、第三処理部２３は、前記対応値として、図９に示す所定の二点Ｐ１，Ｐ２と対応する位置（ｘ１，ｘ２）の二点（Ｐ１１，Ｐ１２）であって、かつ、全体領域Ｋａの輝度分布Ｒａに沿う二点Ｐ１１，Ｐ１２の間におけるこの輝度分布Ｒａの積分値を求める。
【００４５】
第四処理部２４は、前記特性値と前記対応値との比を求める。つまり、部分領域Ｋｂにおける輝度分布Ｒｂの二点Ｐ１，Ｐ２の間における積分値Ｓ１（図９参照）と、全体領域Ｋａにおける励起光の輝度分布Ｒａの前記二点Ｐ１１，Ｐ１２の間における積分値Ｓ２（図８参照）との比（Ｓ１／Ｓ２）を求める。そして、第四処理部２４は、部分領域Ｋｂと、励起光が撮影不能であった残り領域Ｋｚとにおける推定輝度分布Ｒｃを求める（図９参照）。具体的に説明するとこの推定輝度分布Ｒｃの近似式として、前記比（Ｓ１／Ｓ２）と、記憶部１６に記憶されている前記第一関数〔ｆ（ｘ）〕との積で表される第二関数〔（Ｓ１／Ｓ２）×ｆ（ｘ）〕を生成する。この第二関数は、記憶部１６に記憶される。このように、第四処理部２４は、特性値と対応値との比（Ｓ１／Ｓ２）、及び、全体領域Ｋａにおける輝度分布Ｒａ（第一関数〔ｆ（ｘ）〕）に基づいて、部分領域Ｋｂと励起光が撮影不能であった残り領域Ｋｚとにおける推定輝度分布Ｒｃ（近似式）を求めることができる（第四ステップＳｔ４）。この推定輝度分布Ｒｃ（近似式、第二関数）は、全体領域Ｋａ（図３、図８参照）における励起光の輝度分布Ｒａと同様のｘ軸方向の範囲を有する。つまり、この推定輝度分布Ｒｃ（近似式、第二関数）は、輝度の推定値を含む群ではあるが、照射領域Ｋ０の全体に相当する領域の輝度分布である。
【００４６】
そして、前記のとおり、この温度測定方法では、レーザ光の励起光の輝度分布の積分値と温度との相関が予め求められている（図１０参照）。そこで、第五処理部２５は、前記第二画像情報から得られた前記推定輝度分布Ｒｃ（近似式）である第二関数〔（Ｓ１／Ｓ２）×ｆ（ｘ）〕の積分値を求める。この積分値は、照射領域Ｋ０の全体に相当する領域の積分値となる。更に、第五処理部２５は、この積分値から、前記相関に基づいて、温度を求める。この温度は、第二円すいころ５３の温度である。このように、第五処理部２５は、推定輝度分布Ｒｃ（近似式）から第二円すいころ５３の温度を求めることができる（第五ステップＳｔ５）。
以上より、特性値を「積分値（面積）」として第二円すいころ５３の温度を求めることができる。
【００４７】
〔本実施形態の温度測定方法〕
以上のように、本実施形態の温度測定装置１０が行う温度測定方法によれば、図５（Ｂ）に示すように第二円すいころ５３において、レーザ光Ｌの照射領域の内の一部に相当する部分領域Ｋｂしか励起光が撮影できなくても（図６及び図７参照）、この第二円すいころ５３の輝度分布（つまり、部分領域Ｋｂと励起光が撮影不能であった残り領域Ｋｚとにおける推定輝度分布Ｒｃ）を、レーザ光の照射領域Ｋ０の全体に相当する全体領域Ｋａ（図３参照）における輝度分布Ｒａ（第一円すいころ５３の輝度分布Ｒａ：第一関数ｆ（ｘ））に基づいて求めることができる。そして、この推定輝度分布Ｒｃから第二円すいころ５３の温度を求めることが可能となる。つまり、保持器５４の一部によって円すいころ５３に付着させた蛍光材７が塞がれても、その円すいころ５３の温度を求めることが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態の転がり軸受５０（図２参照）では、保持器５４が有する環状部６１は、複数の円すいころ５３それぞれの大端面５９の一部を軸方向から覆う。そして、転がり軸受５０の中心軸Ｃ０に対して保持器５４が偏心して位置する等して、レーザ光が保持器５４の環状部６１に遮られ、図５（Ｂ）に示すように、大端面５９に付着させた蛍光材７におけるレーザ光の照射領域の一部が、環状部６１の影に入ることがある。
そこで、本実施形態では、図２により説明したように、転がり軸受５０の中心軸Ｃ０を中心として略１８０度離れた二つの領域Ｑ１，Ｑ２それぞれに含まれる円すいころ５３の大端面５９に、蛍光材７が付着されている。
このため、図５（Ｂ）及び図６に示すように、領域Ｑ２に含まれる円すいころ５３においてレーザ光Ｌの照射領域の一部が、環状部６１の影に入っても、その反対側である領域Ｑ１（図５（Ａ）参照）に含まれる円すいころ５３におけるレーザ光Ｌの照射領域は、保持器５４の環状部６１の影にならない。このため、略１８０度離れてそれぞれ位置する円すいころ５３の温度を確実に測定することが可能となる。
なお、保持器５４が転がり軸受５０の中心軸Ｃ０と同心状の配置にあれば、全ての円すいころ５３に関して、レーザ光の照射領域が環状部６１と重ならず、照射領域の全体に相当する全体領域Ｋａにおいて励起光の輝度分布Ｒａを求めることができ、円すいころ５３の温度を求めることが可能である。
【００４９】
二つの前記領域Ｑ１，Ｑ２に含まれる円すいころ５３の組み合わせについては、図２に示すように領域Ｑ１に一つ領域Ｑ２に三つとする以外であってもよく、例えば、領域Ｑ１に三つ領域Ｑ２に五つとしたり、領域Ｑ１と領域Ｑ２に含ませる円すいころ５３の数を偶数と奇数とにしたりすることができる。また、領域Ｑ１の一つにのみ蛍光材７を付着させてもよく（前記一つ以外には蛍光材７を付着させない）、または、全ての円すいころ５３に蛍光材７を付着させてもよい。更に、図２のように二つの領域Ｑ１，Ｑ２に分ける場合であっても、両者の間隔は１８０度でなくても、測定が可能である。
【００５０】
また、前記温度測定方法（温度測定装置１０）において、照射装置１１は、経時的に連続してレーザ光を照射領域に照射し、撮影装置１２は、経時的に連続して照射領域を撮影している。または、本実施形態では、温度測定の対象となる円すいころ５３が、周方向に沿って１８０度ピッチで存在していることから、円すいころ軸受５０の回転周期の１／２の周期で、かつ、蛍光材７を付着した円すいころ５３が撮影領域（照射領域）を通過するタイミングで、撮影装置１２は、経時的に照射領域を撮影してもよい。これにより、蛍光材７を付着した円すいころ５３が、撮影領域（照射領域）を通過する毎に、撮影画像を取得することができ、この撮影画像毎に、前記温度測定方法により円すいころ５３の温度を求めることができる。この結果、演算装置１３は、円すいころ５３の温度の時間変化を求めることが可能となる。
【００５１】
なお、演算装置１３が行う前記の各処理は、撮影装置１２が撮影を行う時間帯と重なる時間帯において実行してもよいが、撮影画像を記録する等して、撮影を行う時間帯の後で実行してもよい。
また、前記実施形態では、前記特性値（前記対応値）を「傾き」又は「積分値」としたが、他の値であってもよい。傾きを採用する場合において、二点間の線分の傾き以外にも、特定の一点における傾きとしてもよい。
【００５２】
以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の温度測定装置及び温度測定方法は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。前記実施形態では、温度測定の対象物を、円すいころ５３としたが、円筒ころ軸受が備えている円筒ころであってもよい。また、対象物は、転がり軸受の構成部材（円すいころ５３等の転動体）以外であってもよく、例えば歯車の歯部であってもよい。この場合、歯部に蛍光材を付着させる。
【符号の説明】
【００５３】
７：蛍光材                １０：温度測定装置            １１：照射装置
１２：撮影装置            １３：演算装置                ２１：第一処理部
２２：第二処理部          ２３：第三処理部              ２４：第四処理部
２５：第五処理部          ５０：転がり軸受              ５１：内輪
５２：外輪                ５３：円すいころ（対象物）    ５４：保持器
５９：大端面              ６１：大環状部（環状部）      Ｑ１，Ｑ２：二つの領域
Ｋ０：照射領域            Ｋａ：全体領域                Ｋｂ：部分領域
Ｋｚ：残り領域            Ｒａ：輝度分布                Ｒｂ：輝度分布
Ｒｃ：推定輝度分布        Ｐ１，Ｐ２：二点              Ｐ１１，Ｐ１２：二点
Ｕ１，Ｕ２：線分          α１，α２：傾き              Ｓ１，Ｓ２：積分値
Ｃ０：中心軸
【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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