(57)【要約】 【課題】携行が容易な有毒ガス検出機能を備えた画像撮影用のカメラを提供する。【解決手段】写真撮影用のカメラＳに、撮影目標に対してメタンガスが吸収する波長のレーザ光を送出する補助発光部１１と、そのレーザ光を変調する光変調駆動部１２と、目標からの反射光を受信する補助受光部１３とを組み込み、補助受光部１３からの受信信号を復調してメタンガスの吸収からメタンガスの濃度を測定する光復調・ガス検出部１４と、所定の濃度を超えた場合にアラームを生成する警報部１５と、アラームを通知された場合、ＬＣＤ７にアラームを表示する制御を行うＭＰＵ３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影した目視画像データを記憶手段に記録するカメラにおいて、
検出目標ガスを吸収する特定波長の赤外線が変調されて前記撮影される目標に照準されて送出される補助発光手段と、
前記送出された光の反射光を受信して電気信号に変換し出力する補助受光手段と、
前記電気信号を更に復調して前記ガスの吸収量から測定したガス濃度データを出力する光復調・ガス検出手段と、
前記測定されたガス濃度データが入力され、それが所定の値を越えた場合、警報を生成して出力する警報出力手段と、
前記警報が入力され、更にモニタディスプレイまたは、ファインダに警報をアラームとして表示する制御を行う制御手段と
を備える
ことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
前記カメラは、更に
内部タイマと、
シャッタボタンが半押し状態にあるか、完全に押し込まれてレリーズされたかを前記制御手段へ通知するシャッタとを更に備え、
前記制御手段は、前記シャッタが半押し状態である場合、
前記補助発光手段から距離測定の為のパルス光を送出させ、前記光復調・ガス検出手段から撮影目標から反射されたパルス光の受光を通知させ、前記内部タイマを参照して前記パルス光の送出タイミングと前記反射されたパルス光の受光したタイミングを調べることによりカメラと撮影目標との間の距離を算出し、前記算出した距離に基づき撮影レンズの焦点調整を行う制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載のカメラ。
【請求項３】
前記制御手段は、前記光復調・ガス検出手段が出力する前記ガス濃度データを取得し、
前記レリーズされたタイミングに撮影して記録した画像データに、その撮影タイミングに取得したガス濃度データを前記内部タイマと参照してその撮影時刻情報と関連づけた補助データとして前記記憶手段に書き込み記録することを特徴とする
請求項１または、２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記光復調・ガス検出手段が出力する前記ガス濃度データを取得し、
前記警報出力手段からアラームを入力した場合、取得したガス濃度データを前記内部タイマと参照してその測定時刻情報と関連づけた補助データとして前記記憶手段に書き込み記録することを特徴とする
請求項１または、２に記載のカメラ。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記光復調・ガス検出手段が出力する前記ガス濃度データを定期的に取得し、
前記内部タイマを参照して定期的に取得したガス濃度データをその測定時刻情報と関連づけた補助データとして前記記憶手段に書き込み記録することを特徴とする
請求項１または、２に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、工事施工状況を記録撮影するガスセンサ内蔵のカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
施設、設備等の建造、補修や電気工事、ガス、水道等の工事に係わる施工記録写真は、マンホール、ポンプ井、基礎抗、下水道管、地中埋設工事、トンネル工事など換気の悪い場所、微生物の呼吸や土中成分などにより有毒ガスが発生したり、酸素濃度が低下している危険な場所で撮影される場合が多々ある。
【０００３】
マンホールや下水道管などで予め危険が想定される場所での作業は、これらの有毒ガス対策として、ガスセンサなどを準備して現場作業の前に安全を確認してから撮影する。有毒ガスを赤外線測定により離れた場所から検出するガスセンサやガス分布を撮影するリモート監視（サーモグラフィー）カメラがある（例えば、非特許文献１。）。しかしながら、施工写真の様に目視状況を撮影して記録するためには適していない（例えば、特許文献１。）。一方、ガスセンサも比較的大型であり、又準備携行するには支障があることや、施工記録撮影用カメラと共にガス検出器を持参することを忘れるなど安全対策上問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０２１４号公報（特登４２０９８７７号）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】FLIR  Systems  Japan K.K  FLIR Gas Find IR カタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来工事施工の記録写真を撮影する場合、大型なガス検出器を携行するには支障があることや、施工記録撮影用カメラと共にガス検出器を持参することを忘れるなど安全対策上問題があった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、携行が容易で有毒ガス検出機能を備えた施工記録撮影用のカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本実施形態のカメラは、目視状況を撮影した画像データを記憶手段に記録するカメラにおいて、検出目標ガスで吸収される波長の赤外線が変調された送出光が前記撮影の照準方向に合わせられた目標に送出される補助発光手段と、前記送出光の反射光を受信して電気信号に変換し出力する補助受光手段と、前記電気信号を更に復調して前記ガスの吸収を検出して測定したガス濃度データを出力する光復調・ガス検出手段と、前記測定されたガス濃度データを受信し、それが所定の値を越えた場合、警報を生成して出力する警報出力手段と、前記警報を入力して更に自分の画像モニタまたは、ファインダに警報をアラームとして表示する制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係わるカメラの動作を説明する機能ブロック図。
【図２】本実施形態に係わるカメラの外観図。
【図３】本実施例のカメラの動作処理手順を説明するフローチャート。
【図４】本実施形態に係わるカメラのレーザ光送出の手順を説明する概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下実施形態のカメラを図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態の一例のカメラの動作を説明する機能ブロック図である。  
図１において本実施形態のカメラＣは、赤外レーザ光を用いてメタンガスを検出するガス検出手段を備え、撮像素子により画像を撮影する通称デジタルカメラと呼ばれるカメラである。カメラＣは、通常の目視状況の写真撮影をする可視光での画像を撮像する撮像素子１、画像信号および監視制御信号をデジタル処理するための変換・インタフェース手段であるデジタルＩＦ（インタフェース）部２、ＭＰＵ３、時刻タイマ３１、計測タイマ３２、内部メモリ４、撮影データを記録する外部メモリ５、撮影画像をモニタ表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）ドライバー６、ＬＣＤ７、レンズＬ、そのレンズの焦点、絞り（図示せず）、等を設定する機構部８、カメラの操作者が必要な諸パラメータ等を入力する操作部９、ガス検知処理部１０、シャッタボタンｓと、ファインダｆとを有している。
【００１２】
ＭＰＵ３は、撮像素子１から入力される撮像信号を所定の画像ファイルフォーマットに変換したり、ＬＣＤ７に表示するための信号に変換する等の処理を行う画像処理機能、撮像素子１からの信号、補助受光部１３からの信号が入力され、画像の焦点や絞り（露出光量）を設定する機構系処理機能、また操作部９からの入力に従ってカメラ動作を設定するユーザＩ／Ｏ（入出力）処理機能を実行する。この機能は、内部メモリ４に記憶されるプログラムやデータによって実行される。また撮影した画像ファイルは、内部タイマ（時計）の撮影時刻や、後述のガス検出に係わるデータ等と対応づけられて外部メモリ５へ書き込み記憶される。
【００１３】
ガス検知処理部１０は、ガス検知の為の赤外線等を送出する補助発光部１１、その送出光を所定の方法で変調する光変調駆動部１２、光変調駆動部１２に付属するグリップボタンＢ、補助発光部１１から送出された光を受信し電気信号に変換する補助受光部１３、および受信信号をさらに復調してガス成分の有無を検出し、検出した場合に警報信号を出力する光復調・ガス検出部１４と、警報信号を受信してＬＥＤ点灯、アラーム音等の警報を出力する警報部１５とを備えている。警報は、デジタルＩＦ部２を介してＭＰＵ３へ伝えられ、ＭＰＵ３は、撮影画面をモニタするＬＣＤ７へアラーム（警報）が表示される。
【００１４】
なお、ここでは補助発光部１１は、発光ダイオード、半導体レーザ等の発光素子と、その発光を目標に向けて照射するための光学系との組合せである。また補助受光部は、目標で反射された送出光を集光する光学系と、光学系で集められた受信光を電気信号に変換する光検出素子との組合せである。
【００１５】
また、光復調・ガス検出部１４は、電気信号に変換された信号に含まれる変調情報を復調して検出したガス濃度などのデータをデジタルＩＦ部２を介してＭＰＵ３に通知する。ＭＰＵ３は、画像撮影の補助データとして撮影時刻データを時刻タイマ３１により取得し、ガス検出のアラームが発生している時刻データや撮影タイミングのガス検出濃度などガス測定に係わるデータを外部メモリ５に所定のフォーマットで補助データに加えて書き込み記録する。
【００１６】
このため、ガス検出データを検出の都度、カメラ操作者が記録する必要がない。またカメラにＧＰＳ（図示せず。）が内蔵されて位置データを記録して居る場合、その取得された位置データにより、ガス濃度の高い位置などの解析など取得データ解析に役立てることが可能である。
【００１７】
図２は、本実施形態のカメラＣの外観図である。  
図２（ａ）は、カメラの前面、（ｂ）はカメラの背面を示している。補助発光部１１は、赤外線送出レンズがカメラ前面にある。従来のカメラでは補助発光部１１に相当するものとしてオートフォーカス用の近赤外線の照明補助光が用いられるが、本実施例では、有毒ガスを検出する赤外波長のレーザ光が送出される。
【００１８】
光変調駆動部１２に付属するグリップボタンＢは、カメラを掴むことにより撮影時にＯＮになり、ガス検出をする為のレーザ光を補助発光部１１から送出する為のスイッチである。非撮影時には補助光、すなわちレーザ光は送出されないが、ファインダを覗いている間には、カメラを持つ右手がこのグリップボタンを押すことによりレーザ光が送出される。
【００１９】
補助受光部１３は、補助発光部１１からの送出光（レーザ光）が建造物で反射された反射光を受光する。この送出光と受信光の指向（照準）方向は、レンズＬの撮影、視準方向およびファインダの照準マークＴＧと揃えられている。
【００２０】
以上が、本実施形態のカメラの構成と基本機能である。以下、下水路、トンネル内等で発生したり、配管等から漏出するメタンガスを検出するセンサ機能について説明する。
【００２１】
ここでは波長１．６５３７μｍの近赤外半導体レーザ光を用いてメタンガスの分子に特有な吸収スペクトルの赤外線の吸収を検出する波長変調分光を利用した赤外線吸収分光方法を用いてメタンガスを検出し、濃度データを得ている。この場合、補助発光部１１の発光源にInGaAsP DFB 波長可変レーザダイオード、補助受光部１３の受光素子にInGaAs PINフォトダイオードを用いることが出来る。
【００２２】
そして、例えば日本機械学会誌  ２００４．１  Ｖｏｌ．１０７  Ｎｏ．１０２２  Ｐ５１に有るように光変調駆動部１２は波長可変レーザダイオードの注入電流を制御して発振波長（発光波長）をメタンの吸収波長の中心にして変化させる変調を行う。この送出光の反射光を受信する補助受光部１３からの受信信号を光復調・ガス検出部１４が検波し、吸収波長前後における受信信号強度を分析する波長変調分光法を用いてメタンによる吸収を検出する復調処理を行う。光復調・ガス検出部１４は、ガス濃度指数となる受光レベルから吸収レベルおよびガス濃度を算出して警報部１５へ通知し、警報部１５は所定の危険なガス濃度を超えた場合、警報を出力する。
【００２３】
この１．６μｍの近赤外波長では、一般のカメラと同様の光学ガラスや透明なアクリル等のプラスティック材料で光学系が形成でき、撮影用カメラに内蔵するのに適したメタンの検出波長である。その結果、外観、形状を通常のカメラとの差異が小さく、通常の撮影カメラと同様の携行性と操作性とを維持出来るので、従来の様に工事施工写真を撮影する際に危険を避けるためにガス検知器をカメラと合わせて携行しなくても良い。また安全確認の為のガス検出に係わる測定データをカメラＣに補助データとして同時に記録することが可能になる。
【００２４】
図３は、本実施形態のカメラの動作処理手順を説明するフローチャートである。  
カメラＣは、操作者により電源がＯＮにされ、撮影方向へ向けられる（図３（ａ）ステップｓ１）。そして、カメラを保持するとグリップボタンが押され、スイッチがＯＮ（ステップｓ２）になり補助発光部１１から変調されたレーザ光が撮影目標を照射する（ステップｓ３）。レーザ光は図２の照準マークＴＧの周囲の点線楕円部で表示される部分を照射する。
【００２５】
この時レーザ光（変調光）ｃｎは、ガス検知を可能とするように波長可変レーザダイオードの発振波長が所定の範囲で変調されている。補助受光部１３は、送出レーザ光の撮影目標からの反射光を受信する（ステップｓ４）。補助受光部１３での受信光は、電気信号に変換され光復調・ガス検出部１４で復調され吸収レベルの多少によりガス濃度が測定され警報部１５へ通知される（ステップｓ５）。
【００２６】
警報部１５は、ガス濃度が警報レベルを越えている場合（ステップｓ６がＹｅｓの場合）、ファインダ、背面のＬＣＤに例えばマーク点滅によるアラーム表示ＡＬや、内蔵電子ブザー（図示せず。）によりアラーム（警報）ＴＸが出力される。この測定値は、デジタルＩＦ部２を介してＭＰＵ３に入力される。
【００２７】
ＭＰＵ３は、ＬＣＤ７へアラーム表示をするための処理を行うと共に、測定データを時刻タイマ３１で取得した時刻情報と共に補助データとして外部メモリ５へ書き込み記憶する（ステップｓ７）。カメラ操作者が、シャッタボタン２２を押してレリーズする（ステップｓ８がＹｅｓ）と撮影画像とガス濃度の測定値とを時刻情報で関連づけて補助データとして外部メモリ５へ書き込み記憶する（ステップｓ９）。なお、ＬＣＤ７には、時刻タイマの時刻情報ＴＸが表示される。
【００２８】
この処理により、ガス濃度が基準値よりも高い場合は、画像が撮影される前のタイミングであっても、アラーム発生記録として外部メモリに状況記録が行われる。一方、画像が撮影されている場合には、アラームの有無に係わらず、撮影時刻でのガス濃度が外部メモリに記録されている。
【００２９】
また、ガス濃度の記録を行うために、図３（ｂ）で示すようにアラームが発生していない間でも例えば３秒間隔でガス濃度を外部メモリ５に記録するようにしても良い。この補助データの記録方法の選択は、操作部９の設定ボタンの所定の操作方法で切り換えてＭＰＵ３が制御する処理手順を設定する。図３（ｂ）の処理では、図３（ａ）のステップｓ６とステップｓ７がそれぞれステップｓ６１とステップｓ７１に変更されているが、それ以外の前後は同様の処理手順である。
【００３０】
ガス濃度の測定記録は、図３（ａ）のステップｓ６では警報が出た場合に記録する様に操作部９から設定されているが、図３（ｂ）のステップｓ６１では、３秒間隔で自動的に記録する連続記録モードに設定されている。そしてステップｓ７１では、３秒間隔で測定値が、外部メモリへ書き込み記録される。
【００３１】
次に補助光について説明する。ガス濃度検出用に変調される１．６μｍのレーザ光は、グリップボタンが押されている期間（ｔ０〜ｔｃ）は、変調された連続波が送出される。ところで、写真撮影のためには目標迄の距離で焦点が合うように測距する必要がある。本実施形態でのカメラは、シャッタボタンｓの押し下げ状態情報がＭＰＵ３に通知される。そして半押し状態になった場合、ＭＰＵ３は、光変調駆動部１２に半導体レーザの送出光を変調する駆動電流を連続波ではなく、短時間の高出力のピークパルスを発光する駆動電流に切り替えるか、または、短パルス信号を変調された連続波に重畳して発光させる制御を行う。
【００３２】
また、光復調・ガス検出部１４へ、連続波の復調に加えて連続波よりも受信レベルが高いピークパルスを検出した場合に受信通知信号を出力する設定を行って測距動作を開始する制御を行う。
【００３３】
図４は、本実施形態に係わるカメラのレーザ光送出の処理を説明する概念図である。  
ＭＰＵ３は、この送信パルス光ｐｓの送信タイミングｔｓに合わせて、計測タイマ３２を起動させる。そして受信パルス光ｐｒの受信通知信号を受信したタイミングｔｒとから時間差を算出する。この時間差は、目標までの距離に比例するので、時間差から目標までの距離を算出する。ピークパルスは、半押しになった時点で１回行うか、または、半押しされている間は、例えば、０．５秒間隔で繰り返すなど、カメラの撮像設定によりいずれかにに決められてよい。
【００３４】
そして、算出された距離に応じてレンズＬの焦点を合わせる様に機構部８を調整し、シャッタボタンｓが完全に押されたタイミングＸにレリーズして撮像する。この測距動作は、シャッタの半押し状態からレリーズされるまでの間実施される。
【００３５】
従来のデジタルカメラでは、撮像映像から目標のコントラスト成分を抽出し焦点調整を行っており、焦点を合わせるのに時間を要するのみならず、撮影目標によっては、コントラスト成分が抽出できないことにより焦点調整が出来ない欠点があった。
【００３６】
この方法に依れば、ガス成分を検出する目標部分を照射するレーザ光と、測距レーザ光とが同じ光源と同じ受信光学系により処理されるので、目標に対して正確に焦点設定が出来る。
【００３７】
以上述べた少なくともひとつの実施形態のカメラによれば、画像撮影機能に加えて赤外吸収方法により撮影目標に対するメタンガス検出機能を有し、有毒ガスを検出して危険を知らせるメタンガス検出器を携行することなくカメラ１台で安全に施工状況を撮影するカメラを提供することが可能となる。
【００３８】
また、ここではメタンガスを例に実施形態について説明したが、他のガスで有ってもガス濃度測定する波長に対応する発光素子、光検出器を選択して組合せれば、同様に検出が可能である。
【００３９】
更に上記説明は、有毒ガスの濃度が基準値を超える場合について説明したが、反対に例えば、酸素が欠乏する様な状況を検出する様な所定の濃度以下になった場合（必要なガスが無い場合）にアラームを出力するものであってもよい。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１  撮像素子
２  デジタルＩＦ（インタフェース）部
３  ＭＰＵ
３１  時刻タイマ
３２  計測タイマ
４  内部メモリ
５  外部メモリ
６  ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）ドライバー
７  ＬＣＤ
Ｌ  レンズ
ｓ  シャッタボタン
ｆ  ファインダ
８  機構部
９  操作部
１１  補助発光部
１２  光変調駆動部
Ｂ  グリップボタン
１３  補助受光部
１４  光復調・ガス検出部
１５  警報部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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