WO2021240947A1

WO2021240947A1 - 応力測定装置

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Publication number: WO2021240947A1
Application number: PCT/JP2021/009407
Authority: WO
Inventors: 祐介横井; 倫誉山川; 直也藤原; 健太足立; 啓晃津島; 智生篠山
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2022-11-26

Abstract

応力測定装置（１００）は、応力発光体（２）が発する光を撮像するカメラ（４０）と、カメラ（４０）により撮像された画像を処理するコントローラ（５０）と、ユーザの操作入力を受け付ける操作部（７０）と、ディスプレイ（６０）とを備える。ディスプレイ（６０）に表示される画像は、重ねて表示されるレイヤ（Ｌ１～Ｌ４）を含む。レイヤ（Ｌ１）は、カメラ（４０）により撮像された画像を含む。レイヤ（Ｌ２）は、コントローラ（５０）により処理された画像を含む。レイヤ（Ｌ３，Ｌ４）は、操作部（７０）から書込まれた画像を含む。

Description

応力測定装置

　本開示は、応力測定装置に関する。

　フレキシブルデバイスの開発現場においては、変形試験器を用いてサンプルに繰り返し荷重を与えることにより、サンプルの耐久性及び性能を検証することが行なわれている。上記試験において、サンプルに欠陥が生じていると、欠陥の周辺にひずみが発生し、サンプルが破断する可能性がある。

　近年、このような欠陥を検出する技術として、応力発光体を利用する技術が提案されている。例えば、特開２０１５－７５４７７号公報（特許文献１）には、応力発光体の発光強度を計測して評価する応力発光評価装置が開示される。この応力発光評価装置では、応力発光体をサンプルの表面に配置し、サンプルとともに応力発光体に外力を加えることにより応力発光体を発光させる。撮像装置を用いて応力発光体の発光を撮像することにより、サンプルに生じる応力（ひずみ）を計測することができる。

特開２０１５－７５４７７号公報

　撮像装置により撮像された画像や画像処理された画像に対して表示装置上でユーザが編集作業を行なう場合に、それらの画像を直接編集すると、編集作業に手間と時間がかかったり、元画像の確認が容易にできなくなったりする可能性がある。

　それゆえに、本開示の目的は、撮像装置により撮像された画像や画像処理された画像に対する編集作業を容易に行なうことができる応力測定装置を提供することである。

　本開示における応力測定装置は、サンプルの表面に配置された応力発光体の発光を検出することによってサンプルに生じる応力を測定する応力測定装置であって、応力発光体が発する光を撮像する撮像装置と、撮像装置により撮像された画像を処理する処理装置と、ユーザの操作入力を受け付ける操作部と、表示装置とを備える。表示装置に表示される画像は、重ねて表示される第１から第３のレイヤを含む。第１のレイヤは、撮像装置により撮像された画像を含む。第２のレイヤは、処理装置により処理された画像を含む。第３のレイヤは、操作部から書込まれた画像を含む。

　この応力測定装置によれば、撮像装置により撮像された画像や画像処理された画像に対する編集作業を容易に行なうことができる。

実施の形態に従う応力測定装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示す荷重印加機構の動作を説明する図である。コントローラの構成を機能的に示すブロック図である。応力測定装置を用いたサンプルの応力測定の処理手順を説明するフローチャートである。応力測定装置における光源、カメラ及びホルダの動作を説明するためのタイミングチャートである。図４のステップＳ５０においてコントローラにより実行される画像処理の手順の詳細を示すフローチャートである。ディスプレイに表示される画像のレイヤ構成を説明する図である。ディスプレイに表示される画像のレイヤ構成を説明する図である。ディスプレイに表示される画像をレイヤ毎に示した図である。ディスプレイの表示例を示す図である。ディスプレイの表示例を示す図である。ディスプレイの表示例を示す図である。図１０Ａ～図１０Ｃに示すメモ設定部における入力に対するコントローラの処理手順を示すフローチャートである。図１０Ａ～図１０Ｃに示すレイヤ表示設定部における入力に対する処理手順を示すフローチャートである。

　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

　＜応力測定装置の構成＞
　図１は、本開示の実施の形態に従う応力測定装置の全体構成を示すブロック図である。図１を参照して、この応力測定装置１００は、応力発光体の発光現象を利用して、試験対象１（以下「サンプル１」と称する。）に発生する応力（ひずみ）を計測する装置である。応力測定装置１００は、サンプル１に発生する応力に対する耐久性を試験するためにも用いることができる。

　サンプル１は、フレキシブル性を有しており、例えばフレキシブルシート又はフレキシブルファイバである。フレキシブルシートは、例えば、スマートフォン若しくはタブレット等の通信端末のフレキシブルディスプレイ又はウェラブルデバイスの一部分を構成することができる。フレキシブルファイバは、例えば光ファイバケーブルの一部分を構成することができる。

　この実施の形態では、サンプル１が矩形状のフレキシブルシートである場合について例示される。サンプル１の表面には、応力発光体２が配置されている。応力発光体２は、例えば応力発光材料を含有する応力発光シートであり、少なくともサンプル１の所定領域の表面上に配置されている。この所定領域は、フレキシブルシートの折り曲げ時に応力が生じる領域（フレキシブルシートの変形領域）を含むように設定されている。応力発光体２は、サンプル１と一体的に折り曲げられて応力（ひずみ）が生じることになる。

　応力発光体２は、外部からの機械的な刺激によって発光する部材であり、従来公知のものを用いることができる。応力発光体２は、外部から印加されるひずみエネルギによって発光する性質を有しており、その発光強度はひずみエネルギに応じて変化する。応力発光体２は、結晶の骨格中に発光中心となる元素を固溶したものであり、無機母体材料及び発光中心の元素を選択することで、紫外～可視～赤外の様々な波長で発光させることができる。組成として代表的なものに、発光中心としてユーロピウムを添加した欠陥制御型アルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ₂Ｏ₄：Ｅｕ、緑色に発光）、マンガンを発光中心として添加し構造制御された硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ、黄橙色に発光）、プラセオジムを発光中心として添加した構造制御チタン酸バリウム・カルシウム（（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ₃：Ｐｒ、赤色に発光）等が挙げられる。

　応力測定装置１００は、サンプル１に対して荷重を印加するための荷重印加機構を備える。図１の例では、荷重印加機構は、スマートフォンでの折り畳み操作時にフレキシブルディスプレイに印加される荷重を再現可能に構成されている。

　荷重印加機構は、ホルダ１０と、第１ドライバ２０とを有する。ホルダ１０は、サンプル１の表面が上側（図１の紙面上側）に位置するようにサンプル１を支持する。第１ドライバ２０は、ホルダ１０を第１の姿勢と第２の姿勢との間で遷移させることにより、サンプル１を折り曲げ可能に構成される。このような荷重印加機構には、例えば、特開２０１９－３９７４３号公報に開示される変形試験器を適用することができる。

　図１の例では、ホルダ１０は、第１取付板１１、第２取付板１２及び駆動軸１３を有する。第１取付板１１は、長方形状の主面１１ａを有する。第２取付板１２は、長方形状の主面１２ａを有する。主面１１ａ及び主面１２ａには、サンプル１が、その裏面が接着されることにより取り付けられる。

　第１ドライバ２０は、駆動軸１３の基部に取り付けられる。駆動軸１３は、その中心軸がＸ軸に平行な状態で回動自在に支持される。第１ドライバ２０は、内部にモータ、変速機及び制御部（図示せず）を含んでおり、所定の回動角度及び回動速度により駆動軸１３をその中心軸の周りに正逆に回動させる。なお、駆動軸１３の回動角度及び回動速度は可変であり、これにより、後述するサンプル１の折り曲げ試験における曲げ角度及び折り曲げ速度を適宜変更することができる。

　第２取付板１２は、駆動軸１３に回動不可能に取り付けられる。駆動軸１３の回動に伴って第２取付板１２が回動する。第２取付板１２が回動すると、第１取付板１１も回動する。

　図２は、図１に示す荷重印加機構の動作を説明する図である。図２には、第１取付板１１、第２取付板１２、及びこれらに取り付けられたサンプル１をＸ軸方向から見た様子が示されている。図２（Ｂ）及び（Ｃ）は、図２（Ａ）の状態からサンプル１を折り曲げた状態を示している。サンプル１は、サンプル１の表面に配置された応力発光体２を有している。

　図２を参照して、図２（Ａ）の状態から第１ドライバ２０によって駆動軸１３をその中心軸周りに正方向（時計回り方向）に回動させると、図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、主面１２ａ及び主面１１ａに取り付けられたサンプル１は、互いに平行でありかつ距離Ｄ１が一定の端部１２ａｃ及び端部１１ａｃを中心に平面Ｐに面対称に回動する主面１２ａ及び主面１１ａの間で折り曲げられる。このため、端部１２ａｃ近傍、端部１１ａｃ近傍、及び端部１１ａｃ，１２ａｃ間、いずれの部分のサンプル１もほぼ同じ曲げ半径により曲げられる。

　また、図１の荷重印加機構は、端部１２ａｃ及び端部１１ａｃを中心に端部１２ａｃ及び端部１１ａｃが常に平行かつ距離Ｄ１が一定に保たれた状態で主面１１ａ及び主面１２ａを回動させるため、端部１２ａｃ近傍と端部１１ａｃ近傍との間に位置するサンプル１の部分を変形させるものの、それ以外のサンプル１の残部はほぼ変形させない。

　なお、サンプル１を折り曲げた状態（図２（Ｃ））から、第１ドライバ２０によって駆動軸１３を逆方向（反時計回り方向）に回動させると、図２（Ｂ）の状態を経由して図２（Ａ）の状態に戻る。このように、図２（Ａ）の状態（サンプル１が平らな状態）から駆動軸１３を正方向に回動させて図２（Ｃ）の状態（サンプル１が折り曲げられた状態）とし、その後、図２（Ｃ）の状態から駆動軸１３を逆方向へ回動させて図２（Ａ）の状態に戻すことで（１測定セットに相当）、サンプル１は平らな状態から折り曲げられて再び平らな状態に戻るため、サンプル１に対して１回の折り曲げ試験を行なうことができる。このような駆動軸１３の正逆の回動を交互に行なうことにより、サンプル１の折り曲げ試験を繰り返し行なうことができる。

　再び図１を参照して、応力測定装置１００は、光源３１と、筐体１５と、カメラ４０と、第２ドライバ４２と、第３ドライバ３２と、コントローラ５０とをさらに備える。

　光源３１は、サンプル１の上方に配置されており、応力発光体２に対して励起光を照射するように構成される。励起光を受けて、応力発光体２が発光状態に遷移する。励起光は、紫外線～青色光の波長域を有する光であることが好ましい。励起光としては、１０～６００ｎｍの波長域に含まれる光（紫外線から可視光領域を含む）を用いることができる。光源３１には、紫外線ランプ、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）等を用いることができる。

　図１の例では、応力発光体２に対して２方向から励起光が照射されるものとしたが、光源３１は、１方向又は３方向以上から応力発光体２に対して励起光を照射する構成としてもよい。

　ホルダ１０及び光源３１は、筐体１５内に収容されている。光源３１が停止している状態において、筐体１５を暗室とすることができる。

　第３ドライバ３２は、光源３１を駆動するための電力を供給する。第３ドライバ３２は、コントローラ５０から受ける指令に応じて光源３１に供給する電力を制御することにより、光源３１から照射される励起光の光量及び励起光の照射時間等を制御することができる。

　カメラ４０は、サンプル１の上方に、サンプル１の所定領域上に位置する応力発光体２を撮像視野に含むように配置される。図１の例では、カメラ４０は、筐体１５の天井面に取り付けられている。具体的には、カメラ４０は、フォーカス位置がサンプル１の所定領域内の少なくとも１点に位置するように配置される。所定領域内の少なくとも１点は、サンプル１の曲げの中心部分に位置することが好ましい。

　カメラ４０は、レンズ等の光学系及び撮像素子を含む撮像装置である。撮像素子は、例えばＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）センサ等により実現される。撮像素子は、光学系を介して応力発光体２から入射される光を電気信号に変換することによって撮像画像を生成する。

　カメラ４０は、サンプル１に対する荷重印加時において、所定領域上に位置する応力発光体２の発光を所定のフレームレートで撮像するように構成される。カメラ４０の撮像により生成された画像データはコントローラ５０へ送信される。

　第２ドライバ４２は、コントローラ５０から受ける指令に応じて、カメラ４０のフォーカス位置を変更可能に構成される。具体的には、第２ドライバ４２は、カメラ４０を図１に示すＺ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動させることにより、カメラ４０のフォーカス位置を調整することができる。例えば、第２ドライバ４２は、カメラ４０をＺ軸方向及びＹ軸方向に移動させる送りねじを回転させるモータと、モータを駆動するモータドライバとを有する。送りねじがモータによって回転駆動されることにより、カメラ４０は、Ｚ軸及びＹ軸の各方向の所定範囲内の指定された位置に位置決めされる。また、第２ドライバ４２は、カメラ４０の位置を示す位置情報をコントローラ５０へ送信する。

　コントローラ５０は、応力測定装置１００全体を制御する。コントローラ５０は、主な構成要素として、プロセッサ５０１と、メモリ５０２と、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５０３と、通信Ｉ／Ｆ５０４とを有する。これらの各部は、図示しないバスを通じて互いに通信可能に接続される。

　プロセッサ５０１は、典型的には、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）又はＭＰＵ（Micro　Processing　Unit）等の演算処理装置である。プロセッサ５０１は、メモリ５０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、応力測定装置１００の各部の動作を制御する。具体的には、プロセッサ５０１は、当該プログラムを実行することによって、後述する応力測定装置１００の処理の各々を実現する。なお、図１では、プロセッサが単数である構成が例示されているが、コントローラ５０は複数のプロセッサを有する構成としてもよい。

　メモリ５０２は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリによって実現される。メモリ５０２は、プロセッサ５０１によって実行されるプログラム、又はプロセッサ５０１によって用いられるデータ等を記憶する。

　入出力Ｉ／Ｆ５０３は、プロセッサ５０１と、第１ドライバ２０、第３ドライバ３２、カメラ４０及び第２ドライバ４２との間で各種データをやり取りするためのインターフェイスである。

　通信Ｉ／Ｆ５０４は、応力測定装置１００と他の装置との間で各種データをやり取りするための通信インターフェイスであり、アダプタ又はコネクタ等によって実現される。なお、通信方式は、無線ＬＡＮ（Local　Area　Network）等による無線通信方式であってもよいし、ＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）等を利用した有線通信方式であってもよい。

　コントローラ５０には、ディスプレイ６０及び操作部７０が接続される。ディスプレイ６０は、画像を表示可能な液晶パネル等で構成される。操作部７０は、応力測定装置１００に対するユーザの操作入力を受け付ける。操作部７０は、典型的には、タッチパネル、キーボード、マウス等で構成される。後述のように、本実施の形態では、ディスプレイ６０に表示された画像に対して、操作部７０からユーザが書込み（メモ書き等）をすることができる。

　コントローラ５０は、第１ドライバ２０、第３ドライバ３２、カメラ４０及び第２ドライバ４２と通信接続されている。コントローラ５０と第１ドライバ２０、第３ドライバ３２、カメラ４０及び第２ドライバ４２との間の通信は、無線通信で実現されてもよいし、有線通信で実現されてもよい。

　＜コントローラ５０の機能構成＞
　図３は、コントローラ５０の構成を機能的に示すブロック図である。図３を参照して、コントローラ５０は、応力制御部６１、光源制御部６２、撮像制御部６３、測定制御部６４、データ取得部６５、及びデータ処理部６６を有する。これらは、プロセッサ５０１がメモリ５０２に格納されたプログラムを実行することに基づいて実現される機能ブロックである。

　応力制御部６１は、第１ドライバ２０の動作を制御する。具体的には、応力制御部６１は、予め設定されている測定条件に従って、第１ドライバ２０の動作速度及び動作時間等を制御する。第１ドライバ２０の動作速度及び動作時間を制御することによって、ホルダ１０における駆動軸１３の回動角度及び回動速度等を調整することができる。これにより、サンプル１の折り曲げ角度及び折り曲げ速度等を調整することができる。

　光源制御部６２は、第３ドライバ３２による光源３１の駆動を制御する。具体的には、光源制御部６２は、予め設定されている測定条件に基づいて、光源３１に供給する電力の大きさ及び光源３１への電力の供給時間等を指示するための指令を生成し、生成した指令を第３ドライバ３２へ出力する。第３ドライバ３２が当該指令に従って光源３１に供給する電力を制御することにより、光源３１から照射される励起光の光量及び励起光の照射時間等を調整することができる。

　撮像制御部６３は、第２ドライバ４２によるカメラ４０の移動を制御する。具体的には、撮像制御部６３は、予め設定されている測定条件及び第２ドライバ４２から入力されるカメラ４０の位置情報に基づいて、サンプル１の所定領域の移動に追従してカメラ４０を移動させるための指令を生成する。撮像制御部６３は、生成した指令を第２ドライバ４２へ出力する。第２ドライバ４２が当該指令に従ってカメラ４０を移動させることにより、カメラ４０のフォーカス位置をサンプル１の所定領域の少なくとも１点に維持することができる。

　撮像制御部６３はさらに、カメラ４０による撮像を制御する。具体的には、撮像制御部６３は、予め設定されている測定条件に従って、少なくとも荷重印加時において、サンプル１を撮像するようにカメラ４０を制御する。撮像に関する測定条件は、カメラ４０のフレームレートを含む。

　データ取得部６５は、カメラ４０の撮像により生成された画像データを取得し、取得した画像データをデータ処理部６６へ転送する。

　データ処理部６６は、荷重印加時におけるカメラ４０の撮像により得られた画像データに対して公知の画像処理を施すことにより、応力発光体２の応力発光を測定する。データ処理部６６は、例えば、応力発光体２における応力発光強度の分布を示す画像を生成する。データ処理部６６は、カメラ４０による撮像画像、及び応力発光体２における応力発光強度の分布を示す画像をディスプレイ６０に表示させることができる。

　測定制御部６４は、応力制御部６１、光源制御部６２、撮像制御部６３、データ取得部６５及びデータ処理部６６を統括的に制御する。具体的には、測定制御部６４は、操作部７０に入力される測定条件及びサンプル１の情報等に基づいて、各部に対して制御指令を与える。

　また、本実施の形態では、ディスプレイ６０に表示された画像に対して、操作部７０からユーザが書込みをすることができる。例えば、ディスプレイ６０上において、所望の領域を枠で囲んだりメモを書き込んだり等の操作を操作部７０から行なうことができる。操作部７０は、操作入力に従って、書き込まれる画像（上記の枠やテキスト等）の表示位置をディスプレイ６０に指定する。

　そして、操作部７０から書き込まれた画像は、ディスプレイ６０において、カメラ４０による撮像画像や応力発光強度の分布を示す画像と異なるレイヤに表示される。なお、カメラ４０による撮像画像と応力発光強度の分布を示す処理画像も、互いに異なるレイヤに表示される。ディスプレイ６０に表示される画像のレイヤ構成については、後ほど詳しく説明する。

　＜応力測定方法＞
　次に、応力測定装置１００を用いたサンプル１の応力測定方法について説明する。

　図４は、応力測定装置１００を用いたサンプル１の応力測定の処理手順を説明するフローチャートである。図４を参照して、まず、サンプル１が準備される（ステップＳ１０）。サンプル１は、ホルダ１０の第１取付板１１の主面１１ａ及び第２取付板１２の主面１２ａ上に取り付けられる。図１に示す荷重印加機構によってサンプル１を折り曲げたとき、サンプル１の横方向（Ｙ方向）における中央部分には変形領域が形成される。この変形領域は、縦方向（Ｘ方向）に延びる帯状の形状を有している。応力発光体２は、少なくともサンプル１の変形領域上に位置するように、サンプル１の表面に接着される。例えば、応力発光体２は、サンプル１と同程度のサイズの矩形形状を有しており、サンプル１の表面の全域を覆うように配置されている。

　応力発光体２は、例えば、応力発光材料を含有する応力発光シートをサンプル１の所定領域に貼り付けることによって形成することができる。応力発光体２は、例えば、ユーロピウムを添加した欠陥制御型アルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ₂Ｏ₄：Ｅｕ）であり、緑色の発光を示す。

　次に、応力発光体２に対して、光源３１から励起光（例えば紫外線）が照射される（ステップＳ２０）。応力発光体２は、励起光を受けて発光状態に遷移する。

　次に、第１ドライバ２０を駆動させてサンプル１が折り曲げられることにより、サンプル１に荷重（曲げ荷重）が印加される（ステップＳ３０）。図２に示したように、第１ドライバ２０によって駆動軸１３を正方向に回動させることにより、サンプル１が折り曲げられる。

　サンプル１に荷重（曲げ荷重）が印加されている間、カメラ４０は、サンプル１の表面に設けられた応力発光体２の発光を撮像する（ステップＳ４０）。詳しくは、カメラ４０は、サンプル１に荷重（曲げ荷重）が印加されている間、フレームレートに応じた枚数の静止画像を生成する。フレームレートは、動画処理において単位時間当たりに処理されるフレーム数である。カメラ４０の露光時間をＴｅとし、露光後から次のフレームの露光までのインターバル時間をＴｒとすると、フレーム数ｍは、ｍ＝Ｔｍ／（Ｔｅ＋Ｔｒ）で表わされる。なお、カメラ４０による撮像は暗室内にて行なわれる。

　次いで、コントローラ５０は、カメラ４０により撮像された画像に対して所定の画像処理を実行する（ステップＳ５０）。具体的には、コントローラ５０は、ステップＳ４０において生成される、カメラ４０のフレームレートに応じた枚数の画像毎に、応力発光体２の発光分布に従って応力発生部位を検出する。例えば、発光強度がしきい値よりも高い領域が応力発生部位として検出される。

　ここで、ステップＳ４０において撮像された画像や、ステップＳ５０における画像処理により検出される応力発生部位の画像に対してディスプレイ６０上でユーザが編集作業を行なう場合に、それらの画像を直接編集すると、編集作業に手間と時間がかかったり、元画像の確認が容易にできなくなったりする可能性がある。

　そこで、本実施の形態に従う応力測定装置１００では、ディスプレイ６０に表示される画像が、カメラ４０により撮像された画像のレイヤ（第１のレイヤ）と、コントローラ５０により処理された画像（検出された応力発生部位の画像）のレイヤ（第２のレイヤ）と、操作部７０からユーザにより書き込まれた画像のレイヤ（第３のレイヤ）とに分けられる。そして、各レイヤを重ねた画像がディスプレイ６０に表示される（ステップＳ６０）。これにより、ディスプレイ６０上で、撮像画像や検出された応力発生部位の画像に対する編集作業を容易に行なうことができる。この点については、後ほど詳しく説明する。

　図５は、応力測定装置１００における光源３１、カメラ４０及びホルダ１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。図５には、光源３１における励起光の照射タイミングを示す波形、カメラ４０の撮像タイミングを示す波形、及び第１ドライバ２０によるホルダ１０の動作タイミングを示す波形が示されている。

　ホルダ１０の動作タイミングは「試験回数」で表示されている。サンプル１を平らな状態（図２（Ａ））から折り曲げた状態（図２（Ｃ））に遷移させる動作を１回の折り曲げ試験（以下、単に「試験」とも称する。）とする。したがって、第１ドライバ２０の１動作周期の前半に、１回の試験が行なわれる。１回の試験後、サンプル１が平らな状態に戻される。図５の例では、試験は繰り返し行なわれる。１回目の試験を「Ｔ１」、２回目の試験を「Ｔ２」とも表記する。

　応力測定装置１００は、試験の実行中、サンプル１が折り曲げられる領域を少なくとも含む所定領域に配置された応力発光体２の発光を測定する。図５では、時刻ｔ３にて試験Ｔ１が開始される。この時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔｉに、光源３１から応力発光体２に励起光が照射される。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間Ｔｗは、励起光の照射を終えてから測定開始までの待機時間に相当する。

　時刻ｔ３にて試験Ｔ１が開始されると同時に、カメラ４０による撮像が開始される。すなわち、試験Ｔ１の開始タイミングとカメラ４０による撮像の開始タイミングとを一致させる。カメラ４０による撮像は、時刻ｔ４で試験Ｔ１が終了するまで継続して実行される。すなわち、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの試験時間Ｔｍは、応力発光の測定時間に相当する。

　試験時間Ｔｍ（測定時間）では、カメラ４０のフレームレートに応じた枚数の静止画像が生成される。フレーム数ｍは、カメラ４０の露光時間をＴｅとし、露光後から次のフレームの露光までのインターバル時間をＴｒとすると、上述のように、ｍ＝Ｔｍ／（Ｔｅ＋Ｔｒ）で表わすことができる。

　本開示では、１回の応力測定処理においてカメラ４０の撮像により取得されるｍ枚のフレーム（静止画像）のセットを「測定セット」とも称する。図５では、１回目の応力測定処理により得られる測定セットを「Ｓ１」、２回目の応力測定処理により得られる測定セットを「Ｓ２」とも表記する。各測定セットは、フレームＦ１～フレームＦｍで構成される。

　図６は、図４のステップＳ５０においてコントローラ５０により実行される画像処理の手順の詳細を示すフローチャートである。図６を参照して、コントローラ５０は、まず、変数ｉに１をセットし（ステップＳ１０）、フレームＦｉの画像を取得する（ステップＳ２０）。

　次いで、コントローラ５０は、取得された画像において、設定されたＲＯＩ内で発光強度がしきい値Ｉｔｈよりも高い領域（応力発生部位）を検出する（ステップＳ３０）。しきい値Ｉｔｈは、応力発生部位の観察を必要とする発光強度レベルに適宜設定される。ＲＯＩは、撮像された画像の全体であってもよいし、ユーザにより設定される領域であってもよい。

　そして、コントローラ５０は、ステップＳ３０にて検出された領域（応力発生部位）の画像を、フレームＦｉの検出レイヤデータとしてメモリ５０２（図１）に記憶する（ステップＳ４０）。すなわち、この検出レイヤデータは、コントローラ５０により処理された画像（検出された応力発生部位の画像）のレイヤ（第２のレイヤ）のデータである。

　次いで、コントローラ５０は、変数ｉがフレーム数ｍ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。変数ｉがフレーム数ｍよりも小さいときは（ステップＳ５０においてＮＯ）、コントローラ５０は、変数ｉを１増加し（ステップＳ６０）、ステップＳ２０へ処理を戻す。すなわち、変数ｉがフレーム数ｍに達するまで、ステップＳ２０～Ｓ４０の処理が繰り返し実行される。

　そして、ステップＳ５０において変数ｉがフレーム数ｍに達したと判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、コントローラ５０は、エンドへ処理を移行する。

　図７及び図８は、ディスプレイ６０に表示される画像のレイヤ構成を説明する図である。図７は、レイヤ構成を平面的に示したものであり、図８は、レイヤ構成を断面的に示したものである。

　図７及び図８を参照して、ディスプレイ６０に表示される画像は、レイヤＬ１～Ｌ４によって構成される。レイヤＬ１は、カメラ４０により撮像された画像のレイヤである（取得画像レイヤ）。レイヤＬ２は、コントローラ５０により処理された画像のレイヤである。すなわち、レイヤＬ２は、コントローラ５０により検出された応力発生部位が表示されるレイヤである（検出レイヤ）。レイヤＬ１，Ｌ２は、フレームＦｉ（ｉ＝１～ｍ）毎に設けられる。

　レイヤＬ３，Ｌ４は、操作部７０からユーザにより書き込まれた画像のレイヤである。レイヤＬ３は、フレームＦｉ毎に設けられ、フレームＦｉ毎の編集内容（メモ書きや領域特定等）が表示されるレイヤである（個別レイヤ）。レイヤＬ４は、フレームＦ１～Ｆｍに共通に設けられ、フレームＦ１～Ｆｍに共通の編集内容（メモ書きや領域特定等）が表示されるレイヤである（共通レイヤ）。

　なお、この例では、レイヤＬ１～Ｌ４の順に重ねられているが、レイヤＬ１～Ｌ４の重ね順は図示の順に限定されるものではない。

　レイヤＬ１のデータは、図４のステップＳ４０において、カメラ４０のフレームＦｉ毎にメモリ５０２に記憶される。レイヤＬ２のデータは、図６に示した画像処理において、フレームＦｉの画像に対する処理が実行される毎にメモリ５０２に記憶される。

　レイヤＬ３のデータは、ディスプレイ６０に表示中のフレームＦｉの画像に対する個別編集であることを指定して、ディスプレイ６０に表示中の画像に対して操作部７０から書込が行なわれた場合に、フレームＦｉに対応付けられてメモリ５０２に記憶される。

　レイヤＬ４のデータは、各フレームＦ１～Ｆｍの画像に対する共通の編集であることを指定して、ディスプレイ６０に表示中の画像に対して操作部７０から書込が行なわれた場合に、各フレームＦ１～Ｆｍに共通のデータとしてメモリ５０２に記憶される。

　なお、フレームＦｉに対する個別編集であることの指定、及びフレームＦ１～Ｆｍに対する共通の編集であることの指定は、例えば、ディスプレイ６０に表示されたチェックボックスへの入力有無によって行なうことができる（後述）。

　なお、本実施の形態に従う応力測定装置１００は、ディスプレイ６０において各レイヤＬ１～Ｌ４の表示／非表示を切替可能に構成される。例えば、撮像された生画像のレイヤＬ１を非表示とし、レイヤＬ２～Ｌ４を表示させることができる。レイヤＬ１～Ｌ４毎の表示／非表示の切替は、例えば、ディスプレイ６０に表示されたチェックボックスへの入力有無によって行なうことができる（後述）。

　図９は、ディスプレイ６０に表示される画像をレイヤ毎に示した図である。図９を参照して、ある測定セットＳｊにおいて、カメラ４０のフレームレートに応じてフレームＦ１～Ｆｍのｍ枚の画像が撮像されるものとする。

　カメラ４０により撮像された画像は、フレームＦ１～Ｆｍ毎にレイヤＬ１（取得画像レイヤ）の画像データとしてメモリ５０２に記憶される。

　コントローラ５０は、カメラ４０により撮像された各画像において、応力発光体２の発光分布に従って応力発生部位を検出する。この例では、発光強度がしきい値よりも高い領域が応力発生部位として検出される。そして、検出された応力発生部位の画像は、フレームＦ１～Ｆｍ毎にレイヤＬ２（検出レイヤ）の画像データとしてメモリ５０２に記憶される。

　ユーザは、ディスプレイ６０に表示中のフレームＦｉの画像に対する個別編集であることを指定して、表示中の画像に操作部７０から書込みを行なうことができる。例えば、操作部７０から、表示中の画像にメモを書き込んだり、所望の領域を枠で囲んだりすることができる。この場合の編集内容は、フレームＦ１～Ｆｍ毎にレイヤＬ３（個別レイヤ）の画像データとしてメモリ５０２に記憶される。

　図示の例では、フレームＦ２の画像の表示中に、検出された応力発生部位に対して操作部７０から書き込まれたメモ８０のテキストデータが、その表示位置の情報とともにフレームＦ２に対応付けられてレイヤＬ３（個別レイヤ）のデータとしてメモリ５０２に記憶される。

　さらに、ユーザは、各フレームＦ１～Ｆｍの画像に対する共通の編集であることを指定して、各フレームＦ１～Ｆｍの画像に共通の書込みを操作部７０から行なうことができる。具体的には、操作部７０から、各フレームＦ１～Ｆｍの画像に共通のメモを書き込んだり、各フレームＦ１～Ｆｍの画像に共通の所望の領域を枠で囲んだりすることができる。この場合の編集内容は、フレームＦ１～Ｆｍに共通のレイヤＬ４（共通レイヤ）の画像データとしてメモリ５０２に記憶される。

　図示の例では、応力発光体２の塗りムラにより全フレームＦ１～Ｆｍの画像において共通に誤検知された応力発生部位に対する枠８２及びメモ８４のデータが、その表示位置の情報とともにレイヤＬ４（共通レイヤ）のデータとしてメモリ５０２に記憶される。

　図１０Ａ～図１０Ｃは、ディスプレイ６０の表示例を示す図である。図１０Ａ～図１０Ｃには、それぞれある１測定セットにおけるフレームＦ１，Ｆ２，Ｆｍに対応する画像の表示例が示されている。

　図１０Ａ～図１０Ｃを参照して、ディスプレイ６０は、画像表示領域９０にレイヤＬ１～Ｌ４（図９）を重ねて表示することができる。各レイヤＬ１～Ｌ４を領域９０に表示させるか否かは、レイヤ表示設定部９２の各レイヤに対応するチェックボックスへの入力有無によって切り替えることができる。レイヤ表示設定部９２の「共通」のチェックボックスにチェックを入れると、レイヤＬ４（共通レイヤ）が表示され、チェックを外すと、レイヤＬ４が非表示となる。

　同様に、「個別」のチェックボックスにチェックを入れると、レイヤＬ３（個別レイヤ）が表示され、チェックを外すと、レイヤＬ３が非表示となる。また、「検出」のチェックボックスにチェックを入れると、レイヤＬ２（検出レイヤ）が表示され、チェックを外すと、レイヤＬ２が非表示となる。また、「取得」のチェックボックスにチェックを入れると、レイヤＬ１（取得画像）が表示され、チェックを外すと、レイヤＬ１が非表示となる。

　ディスプレイ６０上には、メモ設定部９４がさらに設けられている。メモ設定部９４の「共通」のチェックボックスにチェックを入れると、全フレームＦ１～Ｆｍに共通の書込みを操作部７０から行なうことができる。この例では、フレームＦ１の画像の表示時（図１０Ａ）に、「共通」のチェックボックスにチェックが入力され、領域９０において、塗りムラの部位が枠で囲まれるとともに「塗りムラ」のメモが書き込まれている。この書込データは、レイヤＬ４（共通レイヤ）のデータとしてメモリ５０２に記憶され、レイヤ表示設定部９２の「共通」のチェックボックスにチェックが入っていれば、他のフレームに対応する画像の表示の際にも表示される（図１０Ｂ，図１０Ｃ）。

　メモ設定部９４の「個別」のチェックボックスにチェックを入れると、表示中のフレームの画像に書込みを操作部７０から行なうことができる。この例では、フレームＦ２の画像の表示時（図１０Ｂ）に、「個別」のチェックボックスにチェックが入力され、領域９０において、検出された応力発生部位に対するメモが書き込まれている。この書込データは、表示中のフレームＦ２に対応付けられてレイヤＬ３（個別レイヤ）のデータとしてメモリ５０２に記憶される。したがって、このデータは、他のフレームに対応する画像の表示の際には表示されない（図１０Ａ，図１０Ｃ）。

　図１１は、図１０Ａ～図１０Ｃに示したメモ設定部９４における入力に対するコントローラ５０の処理手順を示すフローチャートである。図１１を参照して、コントローラ５０は、操作部７０から、画像表示領域９０（図１０Ａ～図１０Ｃ）におけるユーザ編集作業（メモや枠等の書込み）が行なわれたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ユーザ編集作業が行なわれていなければ（ステップＳ１１０においてＮＯ）、以降の処理は実行されずにリターンへ処理が移行される。

　ユーザ編集作業があったと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、コントローラ５０は、ディスプレイ６０のメモ設定部９４のチェックボックスを確認し、操作部７０からの書込みが共通レイヤ（レイヤＬ４）向けのものか、それとも個別レイヤ（レイヤＬ３）向けのものかを判定する（ステップＳ１２０）。

　メモ設定部９４において「共通」のチェックボックスにチェックが入力されており、ステップＳ１２０において、操作部７０からの書込みが共通レイヤ向けのものであると判定されると、コントローラ５０は、操作部７０から書き込まれたデータを共通レイヤ（レイヤＬ４）のデータとしてメモリ５０２に記憶する（ステップＳ１３０）。

　一方、メモ設定部９４において「個別」のチェックボックスにチェックが入力されており、ステップＳ１２０において、操作部７０からの書込みが個別レイヤ向けのものであると判定されると、コントローラ５０は、操作部７０から書き込まれたデータを、表示中のフレームに対応付けて、個別レイヤ（レイヤＬ３）のデータとしてメモリ５０２に記憶する（ステップＳ１４０）。

　図１２は、図１０Ａ～図１０Ｃに示したレイヤ表示設定部９２における入力に対する処理手順を示すフローチャートである。図１２を参照して、ディスプレイ６０は、レイヤ表示設定部９２の「共通」のチェックボックスにチェックが入力されていると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、共通レイヤ（レイヤＬ４）を表示し（ステップＳ２１２）、「共通」のチェックボックスにチェックが入っていなければ（ステップＳ２１０においてＮＯ）、共通レイヤ（レイヤＬ４）を非表示とする（ステップＳ２１４）。

　また、ディスプレイ６０は、レイヤ表示設定部９２の「個別」のチェックボックスにチェックが入力されていると（ステップＳ２２０においてＹＥＳ）、個別レイヤ（レイヤＬ３）を表示し（ステップＳ２２２）、「個別」のチェックボックスにチェックが入っていなければ（ステップＳ２２０においてＮＯ）、個別レイヤ（レイヤＬ３）を非表示とする（ステップＳ２２４）。

　さらに、ディスプレイ６０は、レイヤ表示設定部９２の「検出」のチェックボックスにチェックが入力されていると（ステップＳ２３０においてＹＥＳ）、検出レイヤ（レイヤＬ２）を表示し（ステップＳ２３２）、「検出」のチェックボックスにチェックが入っていなければ（ステップＳ２３０においてＮＯ）、検出レイヤ（レイヤＬ２）を非表示とする（ステップＳ２３４）。

　また、さらに、ディスプレイ６０は、レイヤ表示設定部９２の「取得」のチェックボックスにチェックが入力されていると（ステップＳ２４０においてＹＥＳ）、取得画像レイヤ（レイヤＬ１）を表示し（ステップＳ２４２）、「取得」のチェックボックスにチェックが入っていなければ（ステップＳ２４０においてＮＯ）、取得画像レイヤ（レイヤＬ１）を非表示とする（ステップＳ２４４）。

　以上のように、この実施の形態によれば、ディスプレイ６０の表示画像をレイヤ構成とし、操作部７０からユーザにより書き込まれた画像を、カメラ４０により撮像された画像、及びコントローラ５０により処理された画像（検出された応力発生部位の画像）とは別のレイヤで構成するようにしたので、カメラ４０により撮像された画像や検出された応力発生部位の画像に対する編集作業を容易に行なうことができる。

　また、この実施の形態によれば、各フレームＦ１～Ｆｍに共通のユーザ書込用レイヤ（レイヤＬ４）が設けられるので、各フレームＦ１～Ｆｍの画像に対する共通の書込みを容易に行なうことができる。

　また、この実施の形態によれば、フレームＦｉ毎に個別のユーザ書込用レイヤ（レイヤＬ３）が設けられるので、フレームＦｉ毎に個別の書込みを行なうことができる。

　［態様］
　上述の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

　（第１項）一態様に係る応力測定装置は、サンプルの表面に配置された応力発光体の発光を検出することによってサンプルに生じる応力を測定する応力測定装置であって、応力発光体が発する光を撮像する撮像装置と、撮像装置により撮像された画像を処理する処理装置と、ユーザの操作入力を受け付ける操作部と、表示装置とを備える。表示装置に表示される画像は、重ねて表示される第１から第３のレイヤを含む。第１のレイヤは、撮像装置により撮像された画像を含む。第２のレイヤは、処理装置により処理された画像を含む。第３のレイヤは、操作部から書込まれた画像を含む。

　この応力測定装置によれば、表示装置の表示画像をレイヤ構成とし、操作部からユーザにより書き込まれた画像を、撮像装置により撮像された画像、及び処理装置により処理された画像とは別のレイヤで構成するようにしたので、撮像装置により撮像された画像や処理装置により処理された画像に対する編集作業を容易に行なうことができる。

　（第２項）第１項に記載の応力測定装置において、撮像装置は、所定のフレームレートで連続的に撮像するように構成される。第１及び第２のレイヤは、撮像装置のフレーム毎に設けられる。第３のレイヤは、複数のフレームに共通に設けられる。

　この応力測定装置によれば、複数のフレームに共通の編集作業を、フレーム毎に行なうことなく容易かつ簡易に行なうことができる。

　（第３項）第１項に記載の応力測定装置において、撮像装置は、所定のフレームレートで連続的に撮像するように構成される。第１及び第２のレイヤは、撮像装置のフレーム毎に設けられる。第３のレイヤは、フレーム毎に設けられる。

　この応力測定装置によれば、フレーム毎に個別の編集作業を行なうことができる。
　（第４項）第１項に記載の応力測定装置において、撮像装置は、所定のフレームレートで連続的に撮像するように構成される。第１及び第２のレイヤは、撮像装置のフレーム毎に設けられる。第３のレイヤは、複数のフレームに共通に設けられる共通レイヤと、フレーム毎に設けられる個別レイヤとを含む。

　この応力測定装置によれば、個別のフレーム毎の編集作業を可能としつつ、複数のフレームに共通の編集作業については、フレーム毎に行なうことなく容易かつ簡易に行なうことができる。

　（第５項）第１項から第４項のいずれか１項に記載の応力測定装置において、応力測定装置は、第１から第３のレイヤの各々を表示装置に表示するか否かを設定する設定部をさらに備える。

　この応力測定装置によれば、特定のレイヤの表示／非表示を切り替えられるので、ユーザ所望の表示状態を形成することができる。

　（第６項）第１項から第５項のいずれか１項に記載の応力測定装置において、操作部は、書き込まれた画像の表示位置を表示装置に指定する。

　（第７項）第１項から第６項のいずれか１項に記載の応力測定装置において、第３のレイヤの画像は、操作部から入力されたテキストデータを含む。

　これらの構成によれば、所望の表示領域に所望のメモや枠等を残すことができる。
　今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

　１　サンプル、２　応力発光体、１０　ホルダ、１１　第１取付板、１１ａ，１２ａ　主面、１２　第２取付板、１３　駆動軸、１５　筐体、２０　第１ドライバ、３１　光源、３２　第３ドライバ、４０　カメラ、４２　第２ドライバ、５０　コントローラ、６０　ディスプレイ、６１　応力制御部、６２　光源制御部、６３　撮像制御部、６４　測定制御部、６５　データ取得部、６６　データ処理部、７０　操作部、８０，８４　メモ、８２　枠、９０　画像表示領域、９２　レイヤ表示設定部、９４　メモ設定部、１００　応力測定装置、５０１　プロセッサ、５０２　メモリ、５０３　入出力Ｉ／Ｆ、５０４　通信Ｉ／Ｆ。

Claims

　サンプルの表面に配置された応力発光体の発光を検出することによって前記サンプルに生じる応力を測定する応力測定装置であって、
　前記応力発光体が発する光を撮像する撮像装置と、
　前記撮像装置により撮像された画像を処理する処理装置と、
　ユーザの操作入力を受け付ける操作部と、
　表示装置とを備え、
　前記表示装置に表示される画像は、重ねて表示される第１から第３のレイヤを含み、
　前記第１のレイヤは、前記撮像装置により撮像された画像を含み、
　前記第２のレイヤは、前記処理装置により処理された画像を含み、
　前記第３のレイヤは、前記操作部から書込まれた画像を含む、応力測定装置。
　前記撮像装置は、所定のフレームレートで連続的に撮像するように構成され、
　前記第１及び第２のレイヤは、前記撮像装置のフレーム毎に設けられ、
　前記第３のレイヤは、複数のフレームに共通に設けられる、請求項１に記載の応力測定装置。
　前記撮像装置は、所定のフレームレートで連続的に撮像するように構成され、
　前記第１及び第２のレイヤは、前記撮像装置のフレーム毎に設けられ、
　前記第３のレイヤは、前記フレーム毎に設けられる、請求項１に記載の応力測定装置。
　前記撮像装置は、所定のフレームレートで連続的に撮像するように構成され、
　前記第１及び第２のレイヤは、前記撮像装置のフレーム毎に設けられ、
　前記第３のレイヤは、
　複数のフレームに共通に設けられる共通レイヤと、
　前記フレーム毎に設けられる個別レイヤとを含む、請求項１に記載の応力測定装置。
　前記第１から第３のレイヤの各々を前記表示装置に表示するか否かを設定する設定部をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の応力測定装置。
　前記操作部は、前記書込まれた画像の表示位置を前記表示装置に指定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の応力測定装置。
　前記第３のレイヤの画像は、前記操作部から入力されたテキストデータを含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の応力測定装置。