(57)【要約】【課題】映像による海中及び水中における生物、海藻、海底等の観察を行う映像観察記録の観察時間、観察範囲を広げることが可能な曳航式映像観察記録システムを提供すること。さらに、海中観察に要する費用を低減すること。【解決手段】水中内を撮像して映像信号に変換して出力する水中観察装置と、ビデオカメラが撮像する範囲を照明する照明部と、移動方向に対して先端部がそり状の湾曲形状を有する底部と、曳航用ケーブルを固定するための曳航ケーブル固定具と、ビデオカメラからの映像信号を伝送する送信ケーブルとを具備した水中観察装置を調査船で曳航して、船上でビデオカメラの画像を表示、録画して海中の観察を行うことにする。また、位置計測装置で測定した位置データと、測深器で測定した水深データとを水中観察装置からの画像に重畳して表示または記録するようにする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中を映像化して観察する水中観察手段と、前記水中観察手段を曳航する曳航手段と、前記水中観察手段からの観察映像を船上で表示する画像表示手段と、前記表示手段の映像を記録する画像記録手段とからなることを特徴とする曳航式映像観察記録システム。
【請求項２】
水中を映像化して観察する水中観察手段と、前記水中観察手段を曳航する曳航手段と、前記水中観察手段からの観察映像を船上で表示する画像表示手段と、前記表示手段の映像を記録する画像記録手段と、船の位置を測定する位置測定手段と、観察位置、観察経路を表示する位置誘導手段と、水深を測定する測深手段とからなることを特徴とする曳航式映像観察記録システム。
【請求項３】
前記水中観察手段は、水中を撮影して映像信号に変換して出力する撮像手段と、該撮像手段が撮影する範囲を照明する照明手段と、移動方向に対して先端部がそり状の湾曲形状を有する底部と、曳航索を固定するための曳航索固定手段と、前記撮像手段からの映像信号を伝送する伝送手段とを具備したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の曳航式映像観察記録システム。
【請求項４】
前記水中観察手段は、船の曳航速度と曳航索の引伸により水中を上下に移動可能な上下移動手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の曳航式映像観察記録システム。
【請求項５】
前記位置測定手段で測定した位置データと、前記測深手段で測定した水深データとを前記水中観察手段からの画像に重畳して前記画像表示手段または前記画像記録手段に表示または記録するようにしたことを特徴とする請求項２記載の曳航式映像観察記録システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海中及び水中を観察する曳航式映像観察記録システムであり、特に、観察時間、観察範囲の制約を受けない曳航式映像観察記録システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
海中及び水中における生物、海藻、海底の観察を映像により行う映像観察記録は、ビデオカメラを、海中に沈めて海中の状況を映像信号に変換して、ケーブルにより陸上または海上の船まで伝送し、画像をモニタに表示して行われている。なお、船上での観察は船の移動を停止して行われる。
【０００３】
また、ダイバーが録画可能なビデオカメラなどの映像記録装置を携帯して、海中を撮影して録画を行い、後に録画を再生して海中の観察及び記録を行う。
【０００４】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】
特開平１０−２７６６４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
海中及び水中における映像観察記録は、陸上または移動停止中の船で行われれている。このため、ビデオカメラの映像化による観察や記録ができる範囲は、ビデオカメラからのケーブル長の範囲に限定される。
【０００６】
さらに、映像観察記録システムは高価であり、また、大がかりな付帯設備や大勢の人を必要とするため、一度の観察に要する費用も高額となる。
【０００７】
また、ダイバーが携帯する映像観察記録装置では、海中や水中の状況をリアルタイムで陸上または船上で観察することができない。更に、観察海域の水深によりダイバーの潜水できる時間が制限されたり、減圧症の予防のために減圧停止等が必要になる場合もあり、このため観察時間や観察範囲が制約されたり、観察以外の準備の時間を必要とするため、効率が悪かった。
【０００８】
そこで本発明は、水中観察装置を曳航して、船上でビデオカメラの画像を表示、録画して海中の観察を行うことにより、観察や映像による記録における観察時間、観察範囲を広げることが可能な曳航式映像観察記録システムを提供することを目的とする。
【０００９】
また、水中観察装置のコストを下げ、観察に要する費用を低減することが可能な曳航式映像観察記録システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による曳航式映像観察記録システムは、水中を映像化して観察する水中観察手段と、前記水中観察手段を曳航する曳航手段と、前記水中観察手段からの観察映像を船上で表示する画像表示手段と、前記表示手段の映像を記録する画像記録手段とからなるものである。
【００１１】
また、本発明による曳航式映像観察記録システムは、水中を映像化して観察する水中観察手段と、前記水中観察手段を曳航する曳航手段と、前記水中観察手段からの観察映像を船上で表示する画像表示手段と、前記表示手段の映像を記録する画像記録手段と、船の位置を測定する位置測定手段と、観察位置、観察経路を表示する位置誘導手段と、水深を測定する測深手段とからなるものである。
【００１２】
また、本発明による曳航式映像観察記録システムの前記水中観察手段は、水中を撮影して映像信号に変換して出力する撮像手段と、該撮像手段が撮影する範囲を照明する照明手段と、移動方向に対して先端部がそり状の湾曲形状を有する底部と、曳航索を固定するための曳航索固定手段と、前記撮像手段からの映像信号を伝送する伝送手段とを具備したものである。
【００１３】
また、本発明による曳航式映像観察記録システムの前記水中観察手段は、船の曳航速度と曳航索の引伸により水中を上下に移動可能な上下移動手段を有するものである。
【００１４】
また、本発明による曳航式映像観察記録システムは、前記位置測定手段で測定した位置データと、前記測深手段で測定した水深データとを前記水中観察手段からの画像に重畳して前記画像表示手段または前記画像記録手段に表示または記録するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明による曳航式映像観察記録システムの実施の形態について説明する。図１は、曳航式映像観察記録システムの構成を示す図、図２は、水中観察装置の構成を示す斜視図、図３は、水中観察装置に水中を上下に移動するための推力発生部を付加した斜視図、図４は、水中観察装置による海中での観察状況を示す図、図５は、曳航式映像観察記録システムによる観察の手順を示すフローチャートである。
【００１６】
図１に示すように、曳航式映像観察記録システム１は、海中または水中を移動して海底及び海中の状況を観察する水中観察手段としての水中観察装置２と、水中観察装置２からの映像を表示する画像表示手段としての映像表示装置５と、水中観察装置２からの映像を記録する画像記録手段としての映像記録装置６と、水中観察装置２の映像信号を映像表示装置５に送信する複合ケーブル１６（図２に示す）と、水中観察装置２を船で曳航するための曳航索１５（図２に示す）と、船の位置を測定する位置測定手段としての位置計測装置７と、観察位置の水深を計測する測深手段としての測深機８と、観察位置の表示、観察経路の表示及び記録を行う位置誘導手段としての位置情報処理装置１０と、水中観察装置２からの映像に位置情報処理装置１０からの位置情報、水深情報を重畳する画像文字重畳装置１２とから構成される。
【００１７】
図２に示すように、調査船で曳航されて海中の観察を行う水中観察装置２は、内部にビデオカメラを内蔵した撮像手段としての水中ビデオカメラ部２ａと、水中ビデオカメラ部２ａの上方に取り付けられた照明部２ｂと、水中ビデオカメラ部２ａを搭載するための水中ビデオカメラ部架台２ｃと、水中ビデオカメラ部２ａを水中ビデオカメラ部架台２ｃに固定するための固定ベルト２ｆと、先端がそり状の湾曲に形成された底部２ｄと、水中ビデオカメラ部架台２ｃを底部２ｄに固定するための固定具２ｅと、曳航索１５を固定するための曳航索固定具２ｇと、水中ビデオカメラ部２ａに内蔵したビデオカメラの映像信号を船上に伝送し、また、ビデオカメラ、照明部２ｂに船上より電源を供給する複合ケーブル１６から構成されている。
【００１８】
ビデオカメラを内蔵した水中ビデオカメラ部２ａは、円筒形等の形状をした耐圧性の容器で形成されており、ビデオカメラで海中を撮影するための耐圧窓２ｊが設けられている。また、耐圧窓２ｊと反対側には、ビデオカメラを内蔵して固定したり、調整保守するための蓋が設けられている。なお、耐圧窓２ｊ側に蓋を設けて、水中ビデオカメラ部２ａの前面よりビデオカメラを固定したり、調整保守するようにしてもよい。容器内部には、ビデオカメラが内蔵されており、ビデオカメラのレンズの光軸が耐圧窓２ｊのほぼ中心位置となるようにビデオカメラを固定している。
【００１９】
また、水中ビデオカメラ部２ａは、ビデオカメラの撮像信号を船上に伝送し、また、ビデオカメラ、照明部２ｂに電源を供給する複合ケーブル１６を、水中ビデオカメラ部２ａのケーブル引出部より外部に出すようになっている。
【００２０】
照明部２ｂは、ビデオカメラで海中を撮影するときに照明を行うものである。照明部２ｂは、水中ビデオカメラ部２ａの容器の上方に位置しており、固定金具を介して固定されている。照明部２ｂには、ハロゲンランプ等を使用している。ランプの電源は船上より複合ケーブル１６で供給されるようになっている。
【００２１】
なお、水中ビデオカメラ部２ａのビデオカメラ及び照明部２ｂは、船上より複合ケーブル１６で電源を供給するようにしているが、水中ビデオカメラ部２ａにバッテリーを内蔵して、バッテリーからビデオカメラ及び照明部２ｂに電源を供給するようにしてもよい。
【００２２】
また、ビデオカメラのレンズにズーム機構を備えるようにしてもよい。船上より遠隔でビデオカメラレンズのズーム操作を行うことにより、詳細な観察が可能となる。
【００２３】
先端がそり状の湾曲に形成された底部２ｄは、水中ビデオカメラ部架台２ｃ、水中ビデオカメラ部２ａを含む水中観察装置２の全体を保持するものであり、海底での観察では、底部２ｄが海底に接して移動するようになっている。底部２ｄの先端はそり状の湾曲形状であるため、水中観察装置２が海底面に接触した際の衝撃を緩和して、海底を滑るように移動することができるため、安定した連続観察ができる。また、低部２ｄの先端部は、取り外して他の形状のものと交換できるようになっているため、海底の状況により最適な形状を選択することができる。
【００２４】
図２に示す固定具２ｅは、ネジを持つボルトとナットからなり、底部２ｄに設けられたネジを持つボルトにナットで水中ビデオカメラ部架台２ｃの両面を底部２ｄと平行を成すように固定している。固定具２ｅのナットの位置を上下することにより、水中ビデオカメラ部架台２ｃの底部２ｄに対する取付角度を変更することができる。これにより、水中ビデオカメラ部２ａの底部２ｄに対する傾きを調整して、ビデオカメラの上下方向の観察範囲を広げることも可能である。
【００２５】
調査船で曳航されて海中の観察を行う水中観察装置２は、船の曳航速度と曳航索１５の引伸により水中を上下に移動することが可能となっている。
【００２６】
また、水中観察装置２の上下移動手段として、図３に示すように、推力発生部２ｈを付加するようにしてもよい。図３に示すように、推力発生部２ｈは、水中ビデオカメラ部架台２ｃに固定されており、上部にファンを有している。通常、水中観察装置２は、曳航索１５により調査船で海中を曳航されて、海中をビデオカメラで観察を行うが、推力発生部２ｈを付加することにより、ファンを回転して自力で上昇、下降の上下移動を行うことができる、例えば、海底により近い位置で観察したい場合には、推力発生部２ｈを使用して下降することにより、詳細な観察が可能となる。
【００２７】
図１に示す映像表示装置５は、水中観察装置２のビデオカメラで撮影して、複合ケーブル１６により伝送された映像信号を船上で画像として表示するものである。映像表示装置５としてＣＲＴモニタ、液晶モニタ等を使用している。
【００２８】
図１に示す映像記録装置６は、水中観察装置２のビデオカメラで撮影して、複合ケーブル１６により伝送された映像信号を船上で録画するものである。映像記録装置６として、ビデオテープに画像を録画するビデオデッキを使用している。
【００２９】
図１に示す位置計測装置７は、衛星から放射される電波を受信して、衛星と受信装置との距離を測定して位置を計測するＧＰＳ（全地球測位システム）を用いたものである。位置計測装置７は、電波を受信するアンテナとアンテナで受信した電波から位置データを算出するＧＰＳ受信機で構成している。ＧＰＳ受信機は、位置データとして緯度、経度を位置情報処理装置１０に出力するようになっている。
【００３０】
図１に示す測深機８は、調査船と海底間の距離を、音波の伝搬時間より計測するものである。測深機８は、魚群探知機を使用しており、調査船と海底間の距離（水深）の計測と共に海底の状況、魚影等も同時に測定して表示することが可能となっている。測深機８は、水深データを位置情報処理装置１０に出力するようになっている。
【００３１】
図１に示す位置情報処理装置１０は、パソコン（パーソナルコンピュータ）で構成されており、モニター１０ｂ、プリンタ１０ｃが接続されている。位置情報処理装置１０の記憶装置には海域図上に調査船の位置を表示するプログラム、観察経路の表示を行うプログラム等が記憶されており、プログラムを実行して各種処理を行うようになっている。また、位置情報処理装置１０は、観察する海域の海域図を記憶した海域図データベース１０ａをハードディスク等の記録装置に記憶している。
【００３２】
位置情報処理装置１０は、位置計測装置７からの位置データと、測深機８からの水深データから、海域図上に調査船の位置とその位置での水深を表示するものである。また、位置データ及び水深データを時刻と共に記録して、記録した位置データを調査船が移動した経路として図１に示すモニター１０ｂに表示することも可能となっている。さらに、前もつて、調査船が移動するコース（観察経路）を入力することにより、調査船の観察経路を表示することも可能となっている。また、位置情報処理装置１０は、調査船が観察した位置の軌跡を海域図上にプロットして、プリンタ１０ｃで印刷できるようになっている。
【００３３】
図１に示す画像文字重畳装置１２は、位置情報処理装置１０から出力される位置情報と水深情報とを、水中観察装置２からの映像信号に重畳して、重畳した映像信号を映像表示装置５または映像記録装置６に出力するものである。
【００３４】
以上述べた曳航式映像観察記録システム１は、水中観察装置２を海中に沈めて調査船で曳航して海中を観察するものである。観察する水深、方向及び観察範囲は、水中観察装置２を曳航する調査船の速度及び移動方向、水中観察装置２を曳航する曳航ロープの長さ、水中観察装置２の浮力等により決められる。また、水中観察装置２の底部２ｄの先端形状を変更することができるため、海中の状態に合わせて所定の海域を観察することも可能である。
【００３５】
次に、水中観察装置２による海中での観察状況を図４に示す。図４（ａ）は、水中観察装置２が海底より浮上した位置で、ビデオカメラで海底を見下ろすようにして、観察する場合を示す。図４（ａ）に示すように海底に岩などの障害物がある場合には、曳航索１５の長さを調節して、水中観察装置２を指定の速度で曳航するようにして、海底より浮上した位置で観察する。
【００３６】
図４（ｂ）は、海底より浮かせて、海底付近をビデオカメラで観察する場合を示す。図４（ｂ）に示すように海底に隆起等がある場合には、海底より少し浮かせることにより、海底の隆起の影響を受けることなしに、観察することができる。
【００３７】
図４（ｃ）は、水中観察装置２が海底を移動してビデオカメラで観察する場合を示す。水中観察装置２の低部２ｄの先端部は、そり状の湾曲形状を有しているため、海底に隆起が少ない場合には、海底を滑るように移動することができる。
【００３８】
次に、曳航式映像観察記録システム１による水深、生物、地形、海底状況の観察の手順についてフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
最初に、位置情報処理装置１０は海域図データベース１０ａにアクセスして、観察する海域図を読出して、読出した海域図をモニタ１０ｂに表示する（ステップＳ１）。衛星からの電波を受信して位置計測装置（ＧＰＳ）７により調査船の位置を測定して、海域図上に調査船の位置をモニタ１０ｂに表示する（ステップＳ２）。
【００４０】
海域図上に前もって設定した観察範囲を観察経路としてモニタ１０ｂに表示する（ステップＳ３）。モニタ１０ｂ上に表示した観察経路と現在位置を確認して、調査船を操船して観察位置へ移動するようにする（ステップＳ４）。
【００４１】
観察位置に移動後、測深機（魚群探知機）８により水深を測定する（ステップＳ５）。このとき、魚群探知機８により海底の状況を確認して、水中観察装置２の観察形態を決める（ステップＳ６）。なお、水中観察装置２の観察形態とは、図４（ａ）に示す海底より浮上した位置、または図４（ｂ）に示す海底より少し浮いた位置、若しくは図４（ｃ）に示す海底を移動して観察する状態をいう。水中観察装置２の観察形態に応じて、調査船と水中観察装置２との曳航索１５の長さ及び水中観察装置２の曳航速度を決定する（ステップＳ７）。
【００４２】
次に、ウインチ等を操作して曳航索１５を所定の長さとなるようにする。また、所定の曳航速度となるように、調査船を操船して、モニタ１０ｂに表示されている観察経路上を移動するようにする（ステップＳ８）。照明部２ｂのランプを点灯して、水中観察装置２のビデオカメラで海中を撮影する。水中観察装置２からの映像信号は、複合ケーブル１６で船上の映像表示装置５及び映像記録装置６に送られてる（ステップＳ９）。
【００４３】
また、位置計測装置（ＧＰＳ）７による調査船の位置データ及び測深機８の測深データが位置情報処理装置１０に入力される。位置情報処理装置１０は、位置データ及び測深データを時系列で記憶装置に記憶する。また、モニタ１０ｂに表示されている海域図に現在位置及び水深が表示される。さらに、位置情報処理装置１０は、位置情報としての緯度、経度及び水深情報としての水深データを画像文字重畳装置に出力する（ステップＳ１０）。
【００４４】
水中観察装置２からの映像信号に位置情報処理装置１０からの位置情報、水深情報が画像文字重畳装置１２で重畳されて、画像及び重畳された位置情報、水深情報が映像表示装置５と映像記録装置６に出力される。観察者は、映像表示装置５に映し出された生物、海底地形、海底状況を海域図に基づいて観察記録を行う（ステップＳ１１）。
【００４５】
また、必要により映像記録装置６に映像表示装置５に表示された画像を録画する（ステップＳ１２）。映像記録装置６に録画した画像を再生することにより、画像を繰り返して再生できるため、より詳細な観察が可能となる（ステップＳ１３）。
【００４６】
以上により、海域図を基にして、海域の特定の生物の生息、海藻の分布等の観察を行って、調査資料を作成する。調査資料は、魚礁を沈殿したり、藻場を造成する際の判断資料に使用することができる。
【００４７】
また、曳航式映像観察記録システムは、水中観察装置２からの映像信号に位置情報処理装置１０からの位置情報、水深情報が画像文字重畳装置１２で重畳されて、画像及び重畳された位置情報、水深情報が映像表示装置５と映像記録装置６に出力されるため、海域の位置、水深を確認しながら画像で観察を行うことができ、より海中の状況を把握することができる。
【００４８】
なお、本発明による曳航式映像観察記録システムは、海中をビデオカメラを使用して観察するものであるが、水中観察装置に水温計、塩分濃度計等を搭載して、海中環境をより詳細に観察、観測も可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の曳航式映像観察記録システムによれば、海底、海中を走行する水中観察装置を調査船により曳航して、水中観察装置に搭載したビデオカメラで撮影した海底の地形、海藻の生育状況の映像を、船上のモニタで観察、記録することが容易に行える。
【００５０】
また、本発明の曳航式映像観察記録システムは、水中観察装置を曳航する船の速度、曳航索の長さと引伸、水中観察装置の浮力等を調整することにより、観察形態を選定することが可能なため、調査線上の海域を観察、記録することができる。調査線上の海域の観察記録を再生することにより、詳細な観察が可能となる。
【００５１】
また、水中観察装置の先端をそり状または湾曲の形状にすることにより、曳航時、海底面に堆積している砂や泥等により発生する濁りを防止して、鮮明な海中の映像を提供すると同時に、海底面の突起物や障害物等に接触したり、衝突したりする際に発生する衝撃を緩和して、海底を滑るように移動することができるため、安定した画像による海底の観察を詳細に行うことが可能である。
【００５２】
また、水中観察装置を調査船により曳航しながら船上から海中のさまざまな観察、調査等を行えるため、観察時間及び観察範囲が制限されることなく、調査データを効率よく取得することができる。
【００５３】
また、本発明の曳航式映像観察記録システムによれば、ダイバーによる観察が必要ないため、観察時間や観察範囲の制約がなくなり、また、減圧症等のリスクを回避できるため、安全で効率的な海中の観察が可能となる。
【００５４】
また、水中観察装置は、構成が単純であるため、安価に製作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】曳航式映像観察記録システムの構成を示す図である。
【図２】水中観察装置の構成を示す斜視図である。
【図３】水中観察装置に水中を上下に移動するための推力発生部を付加した斜視図である。
【図４】水中観察装置による海中での観察状況を示す図であり、（ａ）は、水中観察装置２が海底より浮上した位置で観察する場合、（ｂ）は、海底より浮かせて、海底付近を観察する場合、（ｃ）は、海底を移動して観察する場合を示す。
【図５】曳航式映像観察記録システムによる観察の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１        曳航式映像観察記録システム
２        水中観察装置
２ａ      水中ビデオカメラ部
２ｂ      照明部
２ｃ      水中ビデオカメラ部架台
２ｄ      底部
２ｅ      固定具
２ｆ      固定ベルト
２ｇ      曳航索固定具
２ｈ      推力発生部
２ｊ      耐圧窓
５        映像表示装置
６        映像記録装置
７        位置計測装置（ＧＰＳ）
８        測深機（魚群探知機）
１０      位置情報処理装置（パソコン）
１０ａ    海域図データベース１
１０ｂ    モニタ
１０ｃ    プリンタ
１２      画像文字重畳装置
１５      曳航索
１６      複合ケーブル
【図１】
2004260757.tif 000003
【図２】
2004260757.tif 000004
【図３】
2004260757.tif 000005
【図４】
2004260757.tif 000006
【図５】
2004260757.tif 000007