(57)【要約】【課題】柱状体の中心座標を簡単且つ容易に計測できる装置を提供する。【解決手段】撮像素子と、光学系と、表示部を備えた撮影装置に、撮影画像に同心円画像を重ねた画像を表示部に表示させる手段、又は、撮影画像の上に同心円画像を重ねて表示するアタッチメントを設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子（１４）と、
前記撮像素子（１４）に画像を結合させる光学系（１３）と、
前記撮像素子（１３）に結合された撮影画像（１２）を表示する表示部（２０）を備えた撮影装置（１）において、
前記撮影画像（１２）に同心円画像（１７）を重ねた合成画像（３０）を前記表示部（２０）に表示させる手段（１９）を設けたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記同心円画像（１７）は、複数の同心円（２９）又は複数の同心円弧若しくはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１の撮影装置。
【請求項３】
前記複数の同心円（２９）は、前記表示部（２０）の中の所定の点（２６）から異なる半径を有する複数の円（２９）を含むことを特徴とする請求項２の撮影装置。
【請求項４】
前記複数の同心円弧は、前記表示部の中の所定の点から異なる半径を有する複数の円弧を含むことを特徴とする請求項２の撮影装置。
【請求項５】
前記撮影装置（１）は、前記撮影画像（１２）に前記同心円画像（１７）を重ねた合成画像（３０）を作成する画像合成部（１９）を備えたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの撮影装置。
【請求項６】
前記表示部（２０）を前記撮影画像（１２）と前記同心円画像（１７）を同時に表示する同時表示状態と前記撮影画像（１２）と前記同心円画像（１７）を同時に表示しない非同時表示状態との間で切り換える手段（２２）を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの撮影装置。
【請求項７】
前記撮影画像を拡大又は縮小して前記表示部に表示させるズーム機能（２４，１８）を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの撮影装置。
【請求項８】
撮像素子（１４）と、
前記撮像素子（１４）に画像を結合させる光学系（１３）と、
前記撮像素子（１４）に結合された撮影画像（１２）を表示する表示部（２０）を備えた撮影装置（１）において、
前記表示部（２０）の上に配置され、前記撮影画像（１２）の上に複数の同心円（３４）を重ねて表示するアタッチメント（３１）を設けたことを特徴とする撮影装置。
【請求項９】
前記アタッチメント（３１）は、
透明な基材（３２）と、
前記基材（３２）に描かれた複数の同心円（３４）を有することを特徴とする請求項８の撮影装置。
【請求項１０】
前記基材（３２）が剛性の板からなり、
前記撮影装置又は前記基材若しくはそれらの両方は、前記基材を前記撮影装置に着脱自在に取り付ける手段（３６）を有することを特徴とする請求項９の撮影装置。
【請求項１１】
前記基材（３７）が可撓性のシートからなり、
前記表示部（２０）の上に貼り付けられていることを特徴とする請求項９の撮影装置。
【請求項１２】
前記請求項９の撮影装置に使用されるアタッチメント（３１）。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれかの撮影装置を着脱自在に備えた測量装置（４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電柱等の柱状体又は柱状構造物の中心座標を計測する測距機能付光学装置が特許第４４４１５６１号で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４４１５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この光学装置は望遠鏡を有する。望遠鏡内には焦点板が配置されている。特徴として、焦点板には、光軸の周りに複数の円又は円弧を有する同心円目盛が描かれている。使用目的は限定的ではないが、例えばこの光学装置を用いて柱状体の中心座標を計測する場合、まず、焦点板に投影された柱状体（像）の直径に最も近い直径を有する円を柱状体（像）に内接又はほぼ内接させる。次に、光学装置から柱状体までの距離と方向を計測する。続いて、計測した距離及び方向と既知の情報（具体的には、光学装置の器械座標（基準座標）と柱状体の半径）とを用いて、柱状体の中心座標を求める。
【０００５】
このように、特許文献１の光学装置を用いて柱状体の中心座標を求めるためには、柱状体の左右両縁が焦点板上に投影されることが必要である。しかし、一般的な測量装置（トータルステーション）に採用されている望遠鏡の画角は非常に小さい（例えば、約１度）。そのために、測量装置が柱状体に接近していると、接眼レンズから見える範囲（焦点板に投影される像）は柱状体の一部であって、柱状体の左右両縁を同時に一つの像内に収めることが難しい。したがって、測量装置等で上述の要求を満足するためには、柱状体が相当小径であるか、または、測量装置を柱状体から十分離さなければならない。ところが、建物の基礎となる円柱構造体である杭の打設状態（適正位置に適正状態で打ち込まれつつあるか否か）を確認するために杭の中心座標を求めようとすると、一般的な杭の外径は約３０センチメートル以上あるので、測量装置を杭から約３０メートル以上離す必要がある。しかし、建物が密集した建築現場では、測量装置を杭から十分に離すことができないことがある。特に、近年は、建物が密集した場所に高層ビルを建築することが多く、その場合、杭径が１メートルを超える大径杭の中心座標を求めることは実質的に難しい。
【０００６】
このような事情から、柱状体との距離が十分に確保できない状況にあっても、柱状体の中心座標を簡単且つ容易に計測できる装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような要求を満足するため、本発明は、
撮像素子（１４）と、
前記撮像素子（１４）に画像を結合させる光学系（１３）と、
前記撮像素子（１３）に結合された撮影画像（１２）を表示する表示部（２０）を備えた撮影装置（１）において、
前記撮影画像（１２）に同心円画像（１７）を重ねた合成画像（３０）を前記表示部（２０）に表示させる手段（１９）を設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の形態において、前記同心円画像（１７）は、複数の同心円（２９）又は複数の同心円弧若しくはそれらの組み合わせを含む。
【０００９】
本発明の他の形態において、前記複数の同心円（２９）は、前記表示部（２０）の中の所定の点（２６）から異なる半径を有する複数の円（２９）を含む。
【００１０】
本発明の他の形態において、前記複数の同心円弧は、前記表示部の中の所定の点から異なる半径を有する複数の円弧を含む。
【００１１】
本発明の他の形態において、前記撮影装置（１）は、前記撮影画像（１２）に前記同心円画像（１７）を重ねた合成画像（３０）を作成する画像合成部（１９）を有する。
【００１２】
本発明の他の形態において、前記表示部（２０）を前記撮影画像（１２）と前記同心円画像（１７）を同時に表示する同時表示状態と前記撮影画像（１２）と前記同心円画像（１７）を同時に表示しない非同時表示状態との間で切り換える手段（２２）を有する。
【００１３】
本発明の他の形態において、前記撮影装置（１）は、前記撮影画像を拡大又は縮小して前記表示部に表示させるズーム機能（２４，１８）を有する。
【００１４】
本発明はまた、
撮像素子（１４）と、
前記撮像素子（１４）に画像を結合させる光学系（１３）と、
前記撮像素子（１４）に結合された撮影画像（１２）を表示する表示部（２０）を備えた撮影装置（１）において、
前記表示部（２０）の上に配置され、前記撮影画像（１２）の上に複数の同心円（３４）を重ねて表示するアタッチメント（３１）を設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の形態において、前記アタッチメント（３１）は、透明な基材（３２）と、前記基材（３２）に描かれた複数の同心円（３４）を有する。
【００１６】
本発明の他の形態において、前記基材（３２）は、剛性の板からなり、前記撮影装置又は前記基材若しくはそれらの両方は、前記基材を前記撮影装置に着脱自在に取り付ける手段（３６）を有する。
【００１７】
本発明の他の形態において、前記基材（３７）は、可撓性のシートからなり、前記表示部（２０）の上に貼り付けられている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の撮影装置によれば、狭い敷地内であっても撮影装置を杭の近くに設置した状態で杭の角度と位置を視覚的に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る撮影装置の正面斜視図。
【図２】図１に示す撮影装置の背面斜視図
【図３】図１に示す撮影装置の背面図。
【図４】図１に示す撮影装置の機能ブロック図。
【図５】本発明に係るアタッチメントを示す斜視図。
【図６】本発明に係る別のアタッチメントを示す斜視図。
【図７】図１の撮影装置を組み付けた測量装置の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る撮影装置の実施形態を説明する。
【００２１】
〔実施形態１〕
図１〜図３は、本発明の実施形態１に係る撮影装置１を示す。図から明らかなように、本実施形態の撮影装置１はデジタルカメラである。一般的なデジタルカメラと同様に、撮影装置１は筐体（ボディ）１０を有し、この筐体１０には後に説明する複数の構成要素、例えば、光学系（レンズ系）、シャッターボタン、撮像素子、液晶表示部が一体的に組み込まれている。
【００２２】
図４は、撮影装置１の構成をその機能面から説明する図である。図示するように、撮影装置１は、被写体１１（例えば、杭）を撮影した画像（撮影画像１２）を結像する光学系１３と、光学系１３で結像された撮影画像を電気信号（撮影画像データ）に変換する撮像素子１４と、撮像素子１４で得られた撮影画像データに必要な処理（ＡＤ変換を含む。）を施す第１画像処理部１５と、第１画像処理部１５で作成された撮影画像データを記憶する第１記憶部１６と、後に説明するように、上述の撮影画像１２と後述する同心円画像（目盛）１７（図３参照）を合成する画像合成部１９と、合成された画像（合成画像）１９を表示する液晶ディスプレイからなる表示部２０を有する。
【００２３】
撮影装置１はまた、同心円画像１７を記憶する第２記憶部２１と、表示部２０における同心円画像１７の表示をオン・オフするための表示切換部２２と、表示切換部２２から出力される信号に基づいて第２記憶部２１からの同心円画像の出力をオン・オフ制御する出力制御部２３を有する。図３に示すように、実施形態では、表示切換部２２は、撮影装置１の筐体１０に設けた釦スイッチで構成されている。
【００２４】
実施形態１の撮影装置１はいわゆるズーム機能を備えており、そのために必要なズームイン（望遠）スイッチとズームアウト（広角）スイッチが筐体１０に設けてある。以下、適宜、ズームイン（望遠）スイッチとズームアウト（広角）スイッチをまとめて「ズームスイッチ」２４という。
【００２５】
一般的に、デジタルカメラのズームは、光学ズームとデジタルズームに大別される。光学ズームは光学系の一部を動かすことによって焦点距離を調整して光学的に像を拡大するものである。デジタルズームは、撮像素子に投影された画像の一部を拡大することによって被写体の大きさを変えるものである。これに対し、実施形態１の撮影装置はいずれの方式（光学ズーム又はデジタルズーム）を採用することもできる。例えば、光学ズームを採用する場合、ズームスイッチ２４から入力される信号に基づいて光学系の一部（レンズ）が動かされる。デジタルズームを採用する場合、ズームスイッチ２４から入力される信号に基づいて、第１記憶部１６から出力される画像の一部を第２画像処理部１８（図４参照）が拡大し、その拡大された画像（画像データ）を画像合成部１９に出力する。
【００２６】
図３に示すように、表示部２０に表示される同心円画像１７は、光学系１３の光軸２５（図４参照）に対応した表示部２０の中央（「中心点」という。）２６を通る、縦軸２７とこれに直交する横軸２８を有する。中心点２６は、例えば表示部２０がｍ×ｎ個の画素で構成される場合、（ｍ／２、ｎ／２）に対応する画素又はその近傍に画素に位置する。実施形態では縦線２７と横線２８は共に一つの線で構成されているが、例えば、縦軸２７の上半分（中心点２６から上方に伸びる部分）又は下半分（中心点２６から下方に伸びる部分）若しくはそれらの両方を二本の平行な線で構成してもよい。同様に、横軸２８の右半分（中心点２６から右方に伸びる部分）又は左半分（中心点２６から左方に伸びる部分）若しくはそれらの両方を二本の平行な線で構成してもよい。
【００２７】
同心円画像１７は、その名称が示すとおり、中心点２６を中心とする複数の同心円２９を含む。最小の同心円（ただし、この最小の同心円は図面上省略されている。）の半径を“ｒ”とすると、その他の同心円は“ｒ”の整数倍の半径を有する。実施形態では、偶数番目の同心円は実線で表され、奇数番目の同心円は点線で表されている。しかし、すべての同心円は実線で表示してもよいし、点線で表示してもよい。
【００２８】
このように構成された同心円画像１７は第２記憶部２１に記憶されている。第２記憶部２１に記憶された同心円画像１７は常時表示部２０に表示してもよいが、実施形態では、筐体１０に設けた表示切換部２２（例えばボタンスイッチ）がオペレータによって押されると、該表示切換部２２からの信号に基づいて出力制御部２３が第２記憶部２１に信号を出力し、同心円画像１７の画像データを第２記憶部２１から画像合成部１９に出力するように構成されている。
【００２９】
以上の構成を備えた撮影装置１の動作を、この撮影装置１を用いて建物基礎杭が適正な角度又は位置に打設されつつあるか否かを観察する作業とともに説明する。この作業において、撮影装置１はまず、カメラ用三脚の上、又は、後に説明するようにトータルステーション等の測量装置の上に、鉛直方向の軸を中心に回転可能に且つ任意の方向に向けた状態で固定可能に、設置される。
【００３０】
標準レンズを備えたデジタルカメラの画角（水平画角、垂直画角、対角線画角）は、約２５度〜約５０度で、トータルステーション等の測量装置の画角（約１度）よりも遙かに大きい。したがって、外径が約１ｍの杭であっても、撮影装置１を杭から数メートルも離せば、撮影画像１２には杭の全幅が表れ、画角の小さな測量装置で杭を見たときのように杭の一部しか見えないということはない。したがって、撮影装置１は、杭の打設位置から数メートル離れた場所、例えば約５〜１０メートル離れた場所に設置することができる。
【００３１】
この状態から、撮影装置１の光軸を被写体（杭）の方向に向けると、被写体の画像１１を含む撮影画像１２が、光学系１３を介して撮像素子１４に結像される。撮像素子１４は、撮影画像１２を電気信号（画像データ）に変換し、第１画像処理部１５に送信する。第１画像処理部１５は、入力された画像データを処理する。処理された画像データは第１記憶部１６に保存される。第１記憶部１６に保存された撮影画像１２の画像データがそのまま画像合成部１９に出力される。
【００３２】
ズームスイッチが押されると、光学ズームを採用した撮影装置では、光学系の一部が動いて撮像素子１４に結像される撮影画像１２が拡大されて第１記憶部１６に保存された後、その拡大された撮影画像１２Ａが画像合成部１９に出力される。他方、デジタルズームを採用した撮影装置では、第１記憶部１６に保存されている撮影画像１２の一部が第２画像処理部１８で拡大され、その拡大された撮影画像１２Ａ及び拡大された被写体（杭）の画像１１Ａが画像合成部１９に出力される。
【００３３】
表示切換部２２で同心円画像１７の表示が選択された場合、出力制御部２３が第２記憶部２１に指令を出力し、第２記憶部２１に保存されている同心円画像１７の画像データを画像合成部１９に送信させる。画像合成部１９は、撮影画像１２と同心円画像１７の画像データを合成し（重ね合わせ）、その合成画像３０を表示部２０に表示する。なお、同心円画像１７はズーム機能の影響を受けることがなく、ズームインスイッチが押されていても、同心円画像１７が拡大されることはない。
【００３４】
周知のとおり、撮影装置１の向きを変えると撮影画像１２が変化し、それに応じて合成画像３０に表れる撮影画像１２が変化する。そこで、オペレータは、垂直方向の軸を中心に撮影装置１を回転して、合成画像３０上で、拡大された杭の画像１１Ａの両縁をそれらの距離に対応する径を有する円に内接又はほぼ内接させることで、光学系１３の光軸と同心円２９の中心点２６を杭の中心に一致させる。
【００３５】
したがって、打設中の杭の傾斜角又は水平位置が変化すると、表示部２０に表示される杭＃の画像が同心円画像１７に対して移動する。この状況はオペレータによって視覚的に確認され、杭打機のオペレータに連絡され、杭の角度又は位置が修正される。杭の打設中、杭の角度や位置が繰り返し修正され、これにより、杭は適正角度及び適正位置に打設される。
【００３６】
このように、実施形態１に係る撮影装置１によれば、狭い敷地内であっても撮影装置を杭の近くに設置した状態で杭の角度と位置を視覚的に確認できる。
【００３７】
〔実施形態２〕
上述した実施形態では撮影装置１の表示部２０に同心円画像を表示させるが、これに代えて、同心円画像１７を含む硬質又は軟質の透明基材からなるアタッチメントを表示部２０の上に着脱自在に又は着脱不能に固定してもよい。
【００３８】
図５は、一実施形態のアタッチメント（同心円目盛板）３１を示す。アタッチメント３１の主要部は透明又はほぼ透明な硬質プラスチックの四角形板からなる基材３２で構成されている。基材３２の大きさ（縦横寸法）は、表示部２０の大きさとほぼ同じであることが好ましい。基材３２の裏面（表示部２０に近い面）又は表面（表示部２０から離れた面）には、実施形態１で説明したように、表示部２０の上に装着された状態で表示部２０の中央（光軸に対応する点）の上に位置する点（中心点２６）を通る縦軸と横軸と、中心点３３を中心とする複数の同心円（目盛）３４が印刷されている。最小の同心円の半径を“ｒ”とすると、その他の同心円は“ｒ”の整数倍の半径を有する。同心円は、実線、点線のいずれで描いてもよい。
【００３９】
筐体１０にアタッチメント３１を着脱自在に取り付けるための固定手段には種々の形態が考えられる。例えば、基材３２の周囲に金属又はプラスチックのフレーム３５を固定するとともに、このフレーム３５の上フレーム部分と下フレーム部分にそれぞれ係止爪３６を固定し、これらの係止爪３６を筐体１０の上面又は底面に係合することによって、アタッチメント３１を筐体１０に着脱できるようにしてもよい。または、両面粘着テープ（図示せず）に使って基材３２を筐体１０に着脱自在に貼り付けてもよい。
【００４０】
図６に示すように、アタッチメントは軟質シートからなる基材３７で構成してもよい。この実施形態では、基材３７の表面又は裏面に、実施形態１で説明したように、表示部２０の上に装着された状態で表示部２０の中央（光軸に対応する点）の上に位置する点（中心点３８）を通る縦軸と横軸と、中心点２６を中心とする複数の同心円を含む同心円（目盛）３９が印刷されている。最小の同心円の半径を“ｒ”とすると、その他の同心円は“ｒ”の整数倍の半径を有する。同心円は、実線、点線のいずれで描いてもよい。この形態のアタッチメントは、両面粘着テープ（図示せず）に使って基材３７を筐体１０に着脱自在に貼り付けることが好ましい。
【００４１】
〔他の使用形態〕
上述した実施形態１，２の撮影装置は、図７に示すように、トータルステーションなどの測量装置４０と組み合わせて使用してもよい。図示する測量装置４０は、一般的なトータルステーションと同様に、図に示されている垂直軸（Ｚ軸）と、水平軸（Ｘ軸）と、これら垂直軸と水平軸の交点である基準点（機械座標）を有する。測量装置４０は、水平軸を中心に回転する望遠鏡４１を備えている。また、測量装置４０はレーザ測距部（図示せず）を備えており、望遠鏡４１で視準された物体と基準点までの距離を計測することができる。
【００４２】
図示するように、撮影装置１は測量装置４０の上部に着脱自在に固定される。固定された状態で、撮影装置１は、その光軸が、測量装置４０における基準点を含み且つ水平軸に垂直な垂直面上に位置していることが好ましい。また、前後方向に関して、撮影装置１の撮像素子が、測量装置４０における垂直軸を含む垂直面上に位置していることが好ましい。
【００４３】
このような構成を備えた撮影装置付測量装置によれば、狭い敷地内であっても、撮影装置１の光軸を円柱体の中心に向けることで、測量装置４０の光軸を円柱体の中心に向けることができる。したがって、狭い敷地内であっても、測量装置４０によって円柱体（例えば杭）の傾きや水平位置を正確に計測できる。
【符号の説明】
【００４４】
１：撮影装置
１０：筐体
１１：被写体
１２：撮影画像
１３：光学系
１４：撮像素子
１５：第１画像処理部
１６：第１記憶部
１７：同心円画像（目盛）
１８：第２画像処理部
１９：画像合成部
２０：表示部
２１：第２記憶部
２２：表示切換部
２３：出力制御部
２４：ズームスイッチ
２５：光軸
２６：中心点
２７：縦軸
２８：横軸
２９：同心円
３０：合成画像
３１：アタッチメント
３２：基材
３３：中心点
３４：同心円
３５：フレーム
３６：係止爪
３７：基材
３８：中心点
３９：同心円
４０：測量装置
【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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