特許 5662090 挿入用撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5662090

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年1月28日

(54)【発明の名称】挿入用撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 15/00 20060101AFI20150108BHJP

   H04N 5/222 20060101ALI20150108BHJP

   G03B 15/03 20060101ALI20150108BHJP

   G03B 15/05 20060101ALI20150108BHJP

【ＦＩ】

   G03B15/00 U

   H04N5/222 Z

   G03B15/03

   G03B15/05

【請求項の数】7

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2010-207469(P2010-207469)

(22)【出願日】2010年9月16日

(65)【公開番号】特開2012-63562(P2012-63562A)

(43)【公開日】2012年3月29日

【審査請求日】2013年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】302060926

【氏名又は名称】株式会社フジタ

(74)【代理人】

【識別番号】100089875

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 茂

(72)【発明者】

【氏名】巽 研

【審査官】 高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２１８２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１０９６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５７１１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｇ０３Ｂ １５／０３

Ｇ０３Ｂ １５／０５

Ｈ０４Ｎ ５／２２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体像を撮像する撮像部と、前記被写体像を照明する照明部と、前記撮像部から供給される撮像信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成部とを備え、
前記撮像部は、撮像光学系と、前記撮像光学系によって捉えられた被写体像を撮像する撮像素子とを含んで構成され、
狭い空間に挿入されて使用される挿入用撮像装置であって、
前記挿入用撮像装置の挿入方向の先端に前記撮像部が配置され、その後方に空間部が確保され、前記空間部の後方に前記照明部が配置され、かつ、それら撮像部と照明部とは直線上に並べられ、
前記照明部は前記照明部の周囲を照明するように構成され、
前記撮像光学系は、該撮像光学系の光軸が前記照明部に向けられ、かつ、前記空間部を介して前記照明部の周囲の箇所を撮像可能に構成されており、
前記撮像部は、前記撮像素子および前記後方側に前記光軸を向けた状態の前記撮影光学系を支持する撮像部用フレームと、前記撮像部用フレームが前記照明部に対向する面と反対の面に被せられた撮影部用カバーとを有し、
前記照明部は、照明用光源と、前記照明用光源を支持する照明部用フレームを有し、
前記撮像部用フレームと前記照明部用フレームとは、前記撮像光学系の周囲でロッドにより連結され、
前記空間部は、前記ロッドにより前記撮像部用フレームと前記照明部用フレームとの間に形成されており、
前記撮像部の反対側に位置する前記照明部の端部に、前記挿入用撮像装置を狭い空間に挿入していくための細長形状の挿入用部材が着脱可能に連結される連結部が設けられている、
ことを特徴とする挿入用撮像装置。

【請求項2】

前記画像データ生成部は、前記撮像部用フレームが前記照明部に対向する面と反対の面に取着され、
前記撮像部用カバーは、前記画像データ生成部を覆っている、
ことを特徴とする請求項１記載の挿入用撮像装置。

【請求項3】

前記照明部用フレームは、前記撮像部側に位置する前部フレームと、前記前部フレームの後方に配置された後部フレームとを含んで構成され、
前記照明用光源は、前記前部フレームと前記後部フレームとの間に延在し複数の発光ダイオードが直線状に並べられた発光ダイオード列で構成され、
前記照明部は、光の透過を可能とした材料で、かつ、光を拡散させる合成樹脂材料で形成され前記前部フレームと後部フレームとに取着されて前記照明用光源を覆うカバーを有している、
ことを特徴とする請求項１または２記載の挿入用撮像装置。

【請求項4】

前記ロッドの表面および前記撮像部に対向する前記照明部用フレームの箇所は、光の反射を抑えるための処理が施されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の挿入用撮像装置。

【請求項5】

前記画像データ生成部は、電源ケーブルおよび前記画像データ生成部で生成された画像データを外部装置に供給する信号ケーブルとを有し、
それらケーブルは前記ロッドに沿わせて配置され、かつ前記照明部用フレームの内部に挿通されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４記載の挿入用撮像装置。

【請求項6】

前記ロッドに沿わせて配置された前記ケーブルの表面に、光の反射を抑えるための処理が施されている、
ことを特徴とする請求項５記載の挿入用撮像装置。

【請求項7】

前記照明部は、前記撮像部と前記照明部とが並べられた方向に沿った長さを有している、
ことを特徴とする請求項１乃至６に何れか１項記載の挿入用撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、挿入用撮像装置に関し、より詳細には、狭い空間を通過させ、暗く閉ざされた空間の内部を撮像する場合に好適な挿入用撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、中空状の鉄筋コンクリート製の柱の破壊試験を行なう場合、従来では、圧縮荷重などのような荷重をかけた後、ひび割れを含むコンクリートの性状を外部からしか観察できない。
この場合、中空状の鉄筋コンクリート製の柱の性能を損なわないように、柱の基礎の下方から孔を掘削し、この孔から撮像装置を内部に挿入し、柱の内部を観察することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６−８２２４１

【特許文献2】特開平８−２６０８８１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の撮像装置は、何れも撮像光学系が前方を向いている。一方、掘削された孔の内周面は、コンクリートにより凹凸の内周面となっている。そのため、撮像装置の孔への挿入時に、コンクリートからなる凹凸の内周面により撮像光学系が破損し、柱の内部を撮像し難い。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、撮影光学系を破損することなく狭い空間へ挿入できる挿入用撮像装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記目的を達成するため本発明は、被写体像を撮像する撮像部と、前記被写体像を照明する照明部と、前記撮像部から供給される撮像信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成部とを備え、前記撮像部は、撮像光学系と、前記撮像光学系によって捉えられた被写体像を撮像する撮像素子とを含んで構成され、狭い空間に挿入されて使用される挿入用撮像装置であって、前記挿入用撮像装置の挿入方向の先端に前記撮像部が配置され、その後方に空間部が確保され、前記空間部の後方に前記照明部が配置され、かつ、それら撮像部と照明部とは直線上に並べられ、前記照明部は前記照明部の周囲を照明するように構成され、前記撮像光学系は、該撮像光学系の光軸が前記照明部に向けられ、かつ、前記空間部を介して前記照明部の周囲の箇所を撮像可能に構成されており、前記撮像部は、前記撮像素子および前記後方側に前記光軸を向けた状態の前記撮影光学系を支持する撮像部用フレームと、前記撮像部用フレームが前記照明部に対向する面と反対の面に被せられた撮影部用カバーとを有し、前記照明部は、照明用光源と、前記照明用光源を支持する照明部用フレームを有し、前記撮像部用フレームと前記照明部用フレームとは、前記撮像光学系の周囲でロッドにより連結され、前記空間部は、前記ロッドにより前記撮像部用フレームと前記照明部用フレームとの間に形成されており、前記撮像部の反対側に位置する前記照明部の端部に、前記挿入用撮像装置を狭い空間に挿入していくための細長形状の挿入用部材が着脱可能に連結される連結部が設けられている、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明では、挿入用撮像装置の孔への挿入時に、撮影光学系が進行方向の後方に向けられているため、撮影光学系が、コンクリートからなる凹凸の孔の内壁に当たって破損する虞がない。したがって、破損させずに孔を通過させ、挿入用撮像装置を確実に観察すべき空間に到達させることができる。
また、撮影光学系の前方に空間部が確保されているので、照明部で照明された照明部の周囲の箇所を確実に撮像することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】挿入用撮像装置の斜視図である。

【図2】挿入用撮像装置の説明図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は照明部の断面平面図、（Ｄ）は発光ダイオード列の説明図である。

【図3】挿入用撮像装置を孔に挿入する説明図である。

【図4】挿入用撮像装置の使用状態の説明図である。

【図5】（Ａ）、（Ｂ）は挿入用部材の下端を支持する説明図である。

【図6】内部空間で照明部を点灯させた状態の説明図である。

【図7】モニタに映し出された内壁を現す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
図１、図２に示すように、挿入用撮像装置１０は、撮像部１２と、照明部１４と、画像データ生成部１６とを備えている。
撮像部１２は挿入用撮像装置１０の先端に配置され、その後方に空間部１８が確保され、照明部１４は空間部１８の後方に配置されている。それら撮像部１２と照明部１４とは、挿入用撮像装置１０を小径な孔などに挿入し易いように、同一軸心上で直線状に並べられている。

【0009】

撮像部１２は、撮像部用フレーム２２と、撮像光学系２４と、撮像素子２６と、撮像部用カバー２８とを含んで構成されている。
撮像部用フレーム２２は、金属や合成樹脂などの剛性を有する材料で形成され、円板状を呈している。
撮像光学系２４はその光軸が照明部１４に向けられて、照明部１４に対向する撮像部用フレーム２２の後面に取着されている。なお、本実施の形態では、撮像部１２の軸心と撮像光学系２４の光軸とは合致している。
撮像光学系２４は、空間部１８を介して（空間部１８を通して）照明部１４の周囲の箇所を撮像可能に構成されている。
より詳細には、撮像光学系２４には、例えば、魚眼レンズが用いられ、光軸を中心とする３６０度の範囲が撮像可能に構成されている。

【0010】

言い換えると、撮像光学系２４は、図６に示すように、１８０度の画角を有し、撮像光学系２４の光軸を中心とする３６０度の範囲を撮像可能で、かつ、光軸を含む平面内で光軸を中心として１８０度の範囲で撮像が可能に構成されている。したがって、撮像光学系２４は光軸を中心とする半球状の範囲を撮像できるように構成されている。
なお、このような撮像光学系２４は、魚眼レンズのような超広角レンズを用いた構成に限定されるものではなく、複数のレンズ、ミラー、あるいは、プリズムを用いて構成するなど従来公知のさまざまな構成が使用可能である。
撮像素子２６は、撮像光学系２４によって捉えられた被写体像を撮像するもので、撮像部用フレーム２２の前面または後面に取着されている。このような撮像素子２６として、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサなど従来公知のさまざまな撮像素子２６が使用可能である。

【0011】

画像データ生成部１６は、撮像部用フレーム２２の前面に取着されている。
画像データ生成部１６は、撮像部１２から供給される撮像信号に基づいて画像データを生成するものである。
画像データ生成部１６は、撮像素子２６から供給される撮像信号に基づいて画像データを生成するものである。
本実施の形態では、撮像光学系２４が超広角レンズを用いているため、撮像素子２６によって撮像される画像は歪曲した画像となっている。
したがって、画像データ生成部１６は、撮像素子２６から供給される撮像信号に基づいて生成した画像データに対して従来公知の画像処理を施すことにより、歪曲した画像を平面に展開された画像に変換する変換処理を行う。すなわち、被写体を肉眼で見たときに近い自然な画像データを生成する。
画像データ生成部１６は、電源ケーブル１６０２および画像データ生成部１６で生成された画像データを外部装置に供給する信号ケーブル１６０４とを有している。

【0012】

撮像部用カバー２８は、金属や合成樹脂などの剛性を有する材料で形成され、先部が塞がれた円筒状を呈している。
撮像部用カバー２８は、撮像部用フレーム２２の前面を覆うように撮像部用フレーム２２に着脱可能に被せられ、撮像素子２６や画像データ生成部１６を覆い保護している。

【0013】

照明部１４は、この照明部１４の周囲を照明するように構成され、より詳細には、照明部１４の周囲およびその周囲の上方箇所から下方箇所にわたって照明するように構成されている。
照明部１４は、周囲の箇所のより広い範囲をより明るく照明できるように、挿入用撮像装置１０の軸心に沿った長さを有し、言い換えると、撮像部１２と照明部１４とが並べられた方向に沿った長さを有し、細長形状を呈している。
照明部１４は、照明用光源３０と、照明用光源３０を支持する照明部用フレーム３２と、照明用光源３０を覆う照明部用カバー３４とを含んで構成されている。
照明部用フレーム３２は、撮像部１２側に位置する前部フレーム３２Ａと、この前部フレーム３２Ａに対向する後部フレーム３２Ｂとを有している。
照明用光源３０は、複数の発光ダイオードが挿入用撮像装置１０の軸心に平行して直線状に並べられ前部フレーム３２Ａと後部フレーム３２Ｂとの間に延在し軸心の周囲に間隔をおいて配置された複数の発光ダイオード列３００２で構成されている。
このような発光ダイオード列３００２として、本実施の形態では、複数の発光ダイオード３００２Ａと、それら発光ダイオード３００２Ａが直線状に並べられて取着される取り付けフレーム３００２Ｂとからなる市販品を用いており、このような市販品が３本用いられている。

【0014】

前部フレーム３２Ａは、撮像部１２側が閉塞された円筒状を呈し、後部フレーム３２Ｂは前部フレーム３２Ａ側と反対側が閉塞された円筒状を呈している。
図７に示すように、撮像光学系２４に対向する前部フレーム３２Ａの端面３２Ａー１は、該端面３２Ａー１での反射光が撮像光学系２４に導かれることがなく撮像素子２６により明瞭な被写体像を撮像できるように、黒色塗装など光の反射を抑えるための処理がなされている。
３本の発光ダイオード列３００２は、それらの長さ方向の両端が前部フレーム３２Ａと後部フレーム３２Ｂの内部に収容され、周方向に等間隔をおいて配置されている。
照明部用カバー３４は円筒状を呈し、その長手方向の両端が前部フレーム３２Ａと後部フレーム３２Ｂに連結され、３本の発光ダイオード列３００２を覆うように配置され、これにより照明部１４は円柱状を呈している。
照明部用カバー３４は、光の透過を可能とした材料で、かつ、光を拡散させ、破損しにくい合成樹脂材料で形成されている。
なお、撮像部用カバー２８と照明部用カバー３４とは、同一の直径で形成されている。

【0015】

撮像部用フレーム２２と照明部用フレーム３２とは、撮像光学系２４の周囲で挿入用撮像装置１０の軸心に平行して延在する複数のロッド３６で連結されている。ロッド３６は、撮像光学系２４による撮像に支障を来たさないように、断面に比べて長さが極めて大きい細長形状の部材である。なお、ロッド３６は複数本設けずに単一としてもよい。
空間部１８は、それら複数のロッド３６により撮像部用フレーム２２と照明部用フレーム３２との間に形成されている。
本実施の形態では、ロッド３６は２本設けられ、撮像光学系２４の周囲に１８０度の間隔で配置されている。
ロッド３６は、照明部１４の周囲の箇所を撮像しやすいように、撮像部１２を保持するに足る剛性が確保された必要最小限の断面積で形成されている。
図１、図７に示すように、ロッド３６の表面は、該ロッド３６の表面での反射光が撮像光学系２４に導かれることがなく撮像素子２６により明瞭な被写体像を撮像できるように、黒色塗装など光の反射を抑えるための処理がなされている。
画像データ生成部１６の電源ケーブル１６０２、信号ケーブル１６０４は、ロッド３６に沿わせて配置され、照明部用フレーム３２の内部に挿通されている。
ロッド３６に沿わせて配置された電源ケーブル１６０２、信号ケーブル１６０４の表面も、黒色塗装など光の反射を抑えるための処理がなされ、あるいは、黒色など光の反射を抑える色を有する材料で形成されている。

【0016】

照明部用フレーム３２の後部フレーム３２Ｂには、挿入用撮像装置１０を狭い空間に挿入していくための挿入用部材３８の連結部４０が設けられている。
挿入用部材３８としては従来公知の様々な細長形状かつ中空形状のものが使用可能であるが、本実施の形態では、両端に雄ねじ部３８０２が設けられた鋼管３８０４が用いられている。
そして、連結部４０は、雄ねじ部３８０２に螺合可能なナット部材４００２と、このナット部材４００２を回転可能に支持する筒部４００４とを含んで構成されている。
連結部４０と挿入用部材３８との連結は、ナット部材４００２を雄ねじ部３８０２に螺合し、締結することで行なわれる。
連結部４０と挿入用部材３８とが連結されると、挿入用撮像装置１０と挿入用部材３８とは同軸上で直線状に延在する。
なお、図４に示すように、挿入用部材３８どうしの連結はナット部材３８０６を用いて行なわれ、電源ケーブル１６０２、信号ケーブル１６０４、照明用光源３０の電源ケーブル３００２は、それら挿入用部材３８の内部を通って外部装置に接続される。

【0017】

次に、図３乃至図７を参照して、中空状の鉄筋コンクリート製の柱５０の破壊試験を行なう際に、柱５０に圧縮荷重をかけ、ひび割れを含むコンクリートの性状を内部から観察する場合について説明する。
まず、図３に示すように、柱５０の下方の部屋５２から、柱５０の内部空間５００２に向けて削孔機により基礎コンクリート５４、柱５０のコンクリート基部５５を貫通させて孔５６を掘削する。
次に、連結部４０に挿入用部材３８を連結し、下方から孔５６に撮像部１２、照明部１４を挿入し、すなわち、挿入用撮像装置１０を挿入し、上昇させていく。
そして、挿入用部材３８の下端が孔５６の下方に位置したならば、ナット部材３８０６により次の挿入用部材３８を連結し、挿入用撮像装置１０を上昇させ、内部空間５００２に位置させる。
挿入用撮像装置１０が内部空間５００２に位置したならば、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、挿入用部材３８の下端にゴム足５８を装着し、このゴム足５８を、カメラ用三脚６０の上端の筒部６２に装着し、挿入用撮像装置１０を安定した状態で支持する。
図４、図６、図７に示すように、挿入用撮像装置１０が内部空間５００２に位置したならば、照明用光源３０を点灯し、撮像光学系２４を介して撮像素子２６により、照明部１４の周囲に位置する内壁５００４を撮像し、外部装置であるパソコン６４のモニタ６４０２により観察する。
なお、図４において、符号６６は商用電源に接続された電工ドラムを示し、図６、図７において符号５００６は内部空間５００２の下部を仕切る下壁を示す。

【0018】

本実施の形態によれば、挿入用撮像装置１０の孔５６への挿入時に、撮像光学系２４が進行方向の後方に向けられているため、撮像光学系２４が、コンクリートからなる凹凸の孔５６の内壁に当たって破損する虞がない。したがって、破損させずに孔５６を通過させ、挿入用撮像装置１０を確実に内部空間５００２に到達させることができる。
また、撮像光学系２４の前方に空間部１８が確保されているので、照明部１４で照明された照明部１４の周囲の箇所を、より詳細には、照明部１４の周囲で照明部１４の下方から上方にわたる周囲の箇所を、確実に撮像することができる。
この場合、本実施の形態のように、撮像光学系２４として画角が１８０度で光軸を中心とする３６０度の範囲が撮像可能な魚眼レンズを用いると、撮像部１２の先端が内部空間５００２の天井壁の下方に位置した状態でも、内壁５００４の上端の撮像が可能となり、したがって、内壁５００４をその下端から上端まで、また、下壁５００６も撮像可能となる。

【0019】

また、撮像部１２と照明部１４とは、断面積が小さいロッド３６により連結されているので、図７に示すように、内壁５０００４の画像を遮るロッド３６の面積は小さく、広範囲の壁面を撮像する上で有利となる。
また、撮像部用カバー２８により画像データ生成部１６が保護されているため、挿入用撮像装置１０の孔５６への挿入時に、画像データ生成部１６が、コンクリートからなる凹凸の孔５６の内壁に当たって破損する虞がない。したがって、破損させずに孔５６を通過させ、挿入用撮像装置１０を確実に内部空間５００２に到達させる上で有利となる。
また、照明用光源３０は、照明部用カバー３４で覆われているので、挿入用撮像装置１０の孔５６への挿入時に、照明用光源３０が、コンクリートからなる凹凸の孔５６の内壁に当たって破損する虞がなく、破損させずに孔５６を通過させることができる。
また、照明部用カバー３４は光を拡散する部材から形成され、照明用光源３０からの光は照明部用カバー３４により拡散され、照明部１４の周囲全周にほぼ均等に照射されるため、内壁５００４を明瞭に撮像する上で有利となる。

【0020】

また、図７に示すように、ロッド３６の表面と撮像部１２に対向する照明部用フレーム３２の箇所（端面３２Ａー１）は、光の反射を抑えるための処理が施されているため、照明用光源３０からの光がそれらの箇所で反射された反射光が撮像光学系２４に入射することがなく、内壁５００４を明瞭に撮像する上で有利となる。
また、電源ケーブル１６０２、信号ケーブル１６０４は、ロッド３６に沿わせて配置されているため、図７に示すように、内壁５００４の画像を遮るケーブル１６０２、１６０４の面積を小さくでき、広範囲の内壁５００４を撮像する上で有利となっている。
また、ロッド３６に沿わせたそれらケーブル１６０２、１６０４の表面は、光の反射を抑えるための処理が施されているので、照明用光源３０からの光がそれらの箇所で反射された反射光が撮像光学系２４に入射することがなく、内壁５００４を明瞭に撮像する上で有利となる。

【0021】

また、照明部１４は、挿入用撮像装置１０の軸心に沿った長さを有しているので、周囲の箇所のより広い範囲をより明るく照明でき、内壁５００４を明瞭に撮像する上で有利となる。
また、撮像部１２の反対側に位置する照明部１４の端部に、細長形状の挿入用部材３８が着脱可能に連結される連結部４０が設けられているので、挿入用撮像装置１０を長い孔５６に挿入する挿入作業を簡単に行なう上で有利となる。

【0022】

挿入用撮像装置１０の用途は、前記の実施の形態の用途に限定されず、例えば、様々な狭い空間の内部を撮像する場合など、その他の用途に広く適用される。
また、挿入用撮像装置１０を下方に垂らして使用する場合には、挿入用部材３８として可撓可能なワイヤなども使用可能となる。

【符号の説明】

【0023】

１０……挿入用撮像装置、１２……撮像部、１４……照明部、１６……画像データ生成部、１８……空間部、２２……撮像部用フレーム、２４……撮像光学系、２６……撮像素子、２８……撮像部用カバー、３０……照明用光源、３２……照明部用フレーム、３４……照明部用カバー、３６……ロッド、３８……挿入用部材、４０……連結部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】