(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上航行体と、この水上航行体に搭載された撮影用テレビカメラ機と、から構成され、地中管内で水上を航行しながら前記撮影用テレビカメラ機で地中管内壁を撮影して調査する地中管内壁の調査装置であって、
前記撮影用テレビカメラ機のカメラレンズの外側周囲には、このカメラレンズの光軸と平行なレーザー光線を発射するレーザー光源が四角形状を形成するように４つ配置されていて、
前記撮影用テレビカメラ機により前記レーザー光源からの前記レーザー光線の地中管内壁への４つの照射箇所を含めてこの地中管内壁を撮影して画像上に表示するとともに、
前記４つの照射箇所の隣り合う２つの間の実際の長さをそれぞれ測定し、
画像上の隣り合う２つの照射箇所の間隔４つを前記照射箇所間の実際の長さを示すスケールとして用いることにより画像上の特定部分の実際の大きさを認識可能とする、
ことを特徴とする地中管内壁の調査装置。
【請求項２】
水上航行体と、この水上航行体に搭載された撮影用テレビカメラ機と、から構成され、地中管内で水上を航行しながら前記撮影用テレビカメラ機で地中管内壁を撮影して調査する地中管内壁の調査装置であって、
前記撮影用テレビカメラ機のカメラレンズの外側周囲には、このカメラレンズの光軸と平行なレーザー光線を発射するレーザー光源が正方形状を形成するように４つ配置されていて、
前記撮影用テレビカメラ機により前記レーザー光源からの前記レーザー光線の地中管内壁への４つの照射箇所を含めてこの地中管内壁を撮影して画像上に表示するとともに、
前記撮影用テレビカメラ機の撮像面上における隣り合う２つの照射箇所の撮像位置から、実際の隣り合う２つの照射箇所の一方及び前記カメラレンズのレンズ中心を結ぶ直線と実際の隣り合う２つの照射箇所間の中点及び前記中心を結ぶ直線との角度、並びに、実際の隣り合う２つの照射箇所の他方及び前記レンズ中心を結ぶ直線と前記中点及び前記中心を結ぶ直線との角度を求めて、前記４つの照射箇所の隣り合う２つの間の実際の長さをそれぞれ測定し、
画像上の隣り合う２つの照射箇所の間隔４つを前記照射箇所間の実際の長さを示すスケールとして用いることにより画像上の特定部分の実際の大きさを認識可能とする、
ことを特徴とする地中管内壁の調査装置。
【請求項３】
水上航行体と、この水上航行体に搭載された撮影用テレビカメラ機と、から構成され、地中管内で水上を航行しながら前記撮影用テレビカメラ機で地中管内壁を撮影して調査する地中管内壁の調査装置であって、
前記撮影用テレビカメラ機のカメラレンズの外側周囲には、このカメラレンズの光軸と平行なレーザー光線を発射するレーザー光源が正方形状を形成するように４つ配置されていて、
前記撮影用テレビカメラ機により前記レーザー光源からの前記レーザー光線の地中管内壁への４つの照射箇所を含めてこの地中管内壁を撮影して画像上に表示するとともに、
前記４つの前記レーザー光源の脇にそれぞれ受光部を設け、前記レーザー光源と前記照射箇所との距離を測定することにより前記４つの照射箇所の隣り合う２つの間の実際の長さをそれぞれ測定し、
画像上の隣り合う２つの照射箇所の間隔４つを前記照射箇所間の実際の長さを示すスケールとして用いることにより画像上の特定部分の実際の大きさを認識可能とする、
ことを特徴とする地中管内壁の調査装置。
【請求項４】
前記撮影用テレビカメラ機は垂直面に沿って回転できるように、かつ水平面に沿って回転できるように前記水上航行体に搭載されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の地中管内壁の調査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は下水管などの地中管の内壁を調査する調査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
広域下水道計画の実施及び非開削技術の向上にともなって、近年下水管の長距離化、すなわちマンホール間隔の長距離化並びに下水管の大口径化が進展している。大口径の下水管内には多量の流水が存在するために、管内部の破損状態などを調査するにあたって小口径の下水管の調査に用いられている車輪又はスキーを備えた小型の調査装置は潜行調査能力がないので使用することができない。そこで、管内に調査員が入り込んで携帯ＶＴＲを用い、又は目視によって管内部の調査を行なっているが、管路の長距離化によって生じた換気不足による大量の有毒ガスの充満などにより調査員が管内に入り込めない場合も多い。また、管内が調査可能な状態であっても、管内の水深及び流速が大きいために調査作業はきわめて危険なものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、水上航行体に撮影用テレビカメラ機を搭載することにより調査装置を構成しておき、この調査装置を下水管内の流水上に浮かべて下水管内で航行させながら撮影用テレビカメラ機で下水管内壁を撮影し、撮影結果に基づいて下水管内壁に生じている亀裂の位置や大きさなどを調査する方法が用いられている。しかしながら、撮影用テレビカメラ機による調査画像は、垂直上方や水平側方を撮影する場合を除いて亀裂等をゆがんだ状態で表示するので、精密な調査が必要な場合には調査員によって調査結果を補正しなければならず、調査作業に時間がかかるだけでなく最終的な調査結果に誤りが生じるおそれも多い。
【０００４】
そこで、本発明は亀裂等の調査対象の大きさあるいは形状を迅速かつ正確に特定することのできる地中管内壁の調査装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の調査装置は、水上航行体と、この水上航行体に搭載された撮影用テレビカメラ機と、から構成され、地中管内で水上を航行しながら前記撮影用テレビカメラ機で地中管内壁を撮影して調査する地中管内壁の調査装置であって、前記撮影用テレビカメラ機のカメラレンズの外側周囲には、このカメラレンズの光軸と平行な光線を発射する光源が四角形状を形成するように４つ配置されていて、前記撮影用テレビカメラ機により前記光源からの前記光線の地中管内壁への照射箇所を含めてこの地中管内壁を撮影して画像上に表示するとともに、前記照射箇所間の実際の長さを測定し、画像上の照射箇所の間隔を前記照射箇所間の実際の長さを示すスケールとして用いることにより画像上の特定部分の実際の大きさを認識可能とするものである。本発明は、水上航行体と、この水上航行体に搭載された撮影用テレビカメラ機と、から構成された地中管内壁の調査装置を用い、地中管内でこの調査装置を水上を航行させながら前記撮影用テレビカメラ機で地中管内壁を撮影して調査する地中管内壁の調査方法であって、前記撮影用テレビカメラ機のカメラレンズの外側周囲には、このカメラレンズの光軸と平行な光線を発射する光源が四角形状を形成するように４つ配置されていて、前記撮影用テレビカメラ機により前記光源からの前記光線の地中管内壁への照射箇所を含めてこの地中管内壁を撮影して画像上に表示するとともに、前記照射箇所間の実際の長さを測定し、画像上の照射箇所の間隔を前記照射箇所間の実際の長さを示すスケールとして用いることにより画像上の特定部分の実際の大きさを認識可能とする、又は認識する、ことを特徴とする地中管内壁の調査方法と把握することもできる。
【０００６】
例えば光源を正方形状が形成されるように４つ配置し、光源によって形成される正方形状の中心を撮影用テレビカメラ機のレンズ中心と一致させておく。光源は正方形状の上辺及び下辺が水平方向に延びるように配置されることが多く、撮影用テレビカメラ機はこの光源からの光線の照射箇所を含めて地中管内壁を撮影する。多くの場合、調査過程において正方形状の上辺及び下辺は水平方向に維持され、画像上には撮影された４つの照射箇所が表示される。この４つの画像上の照射箇所の間隔をスケールとして用いるには、照射箇所間の実際の長さを計測して画像上の照射箇所の間隔にこの長さを適用する必要がある。照射箇所間の実際の長さを算出するために図６に示すような算出方法を用いることができる。撮影用テレビカメラ機のカメラレンズの中心をＡ、光線Ｌの地中管内壁Ｂへの照射箇所をＣ，Ｄとすると、ＣＤの長さが求めるべき実際の長さとなるが、このＣＤの長さはＡＣの長さ、ＡＤの長さ及び角ＣＡＤの角度が求まれば余弦定理によって算出することができる。照射箇所Ｃ，Ｄの撮像面（多くの場合、ＣＣＤ面）上位置、すなわち照射箇所Ｃ，Ｄからのレンズ中心Ａを通過した反射光の撮像面到達位置をＥ，Ｆ、レンズ中心Ａを通りＥＦに直交する直線（あるいはレンズ中心ＡとＣＤの中点とを通る直線）をＧ、直線ＧとＥＦとの交点をＨ、直線ＧとＣＤとの交点（あるいはＣＤの中点）をＩとすると、ＦＨ及びＥＨの長さは撮像面座標から（Ｈの撮像面座標は撮像面中心からＥＦへの垂線の足の座標）、ＡＨの長さはレンズ中心Ａと撮像面との距離（焦点距離）及び撮像面中心（レンズ中心Ａを通り撮像面に直交する直線の足）と交点Ｈとの距離に基づきそれぞれ求めることができるので、角ＦＡＨ及び角ＥＡＨ、したがって角ＤＡＩ及び角ＣＡＩを算出することができる。また、照射箇所Ｃ，Ｄを通る直線Ｇへの垂線Ｊ，Ｋの長さ（Ｃと垂線Ｊの足との間隔及びＤと垂線Ｋの足との間隔）はそれぞれ光線Ｌの間隔の２分の１となるので、ＡＣの長さ及びＡＤの長さをそれぞれ求めることができる。このようにして角ＣＡＤ（角ＣＡＩ＋角ＤＡＩ）、ＡＣの長さ及びＡＤの長さが求まるので、ＣＤの長さを求めることができる。
【０００７】
図６に示す算出方法を用いれば、撮影用テレビカメラ機がどのような方向で地中管内壁を撮影していても、撮影用テレビカメラ機の撮像面上における２つの照射箇所の撮像位置から隣り合う２つの照射箇所の実際の間隔を算出することができる。したがって、例えば図６に示す算出方法を用いて、隣り合う２つの照射箇所の実際の間隔を算出し、この算出結果に基づいて画像上の照射箇所の間隔を決定し、決定された間隔に基づいて画像上の又は見かけの亀裂等（特定部分）の大きさや形状からこの亀裂等の実際の大きさあるいは形状又は大きさ及び形状を求めることができる。
【０００８】
また、光源から照射箇所Ｃ，Ｄまでのそれぞれの距離を求めることができれば、図７に示すように光線Ｌの間隔Ｍと距離差Ｎ（照射箇所Ｃ，Ｄの光線方向間隔）とに基づき２つの照射箇所Ｃ，Ｄの実際の間隔Ｏを算出することができる。照射箇所までの距離は、図８に示すように光源Ｐと水平方向に僅かの間隔を置いて、あるいは光源Ｐから水平方向に僅かに位置をずらして、受光レンズＱ及び受光面Ｒを有する受光部Ｓを構成することにより算出することができる。図８に示すように、照射箇所から受光レンズＱの中心を通る反射光の受光面Ｒへの到達位置は、照射箇所の距離が長くなると受光面中心に近づく。したがって、予め到達位置と照射箇所までの距離との関係を設定しておけば、光源Ｐから照射箇所までのそれぞれの距離を求めることができる。
【０００９】
前記撮影用テレビカメラ機は垂直面に沿って回転できるように、かつ水平面に沿って回転できるように構成され、カメラレンズがどの方向を向く場合にも上側の２つの光源及び下側の２つの光源は常に水平に位置するようにすべきである。
【００１０】
光源は拡散しないレーザー光を発射するレーザー光源であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る下水管用の調査装置の側面図である。
【００１３】
調査装置１は、水上航行体３と、左右一対の支持柱５（一方側のみ図示）によって支えられてこの水上航行体３に搭載されたテレビカメラ機７と、この左右一対の支持柱５のそれぞれの上端部に取り付けられた左右一対の照明ライト９，９（図２も参照）と、から構成されていて、電源・信号ケーブル（図示せず）を通して地上から制御信号を送ることによりテレビカメラ機７と照明ライト９とを同時に上下方向に、すなわち水上航行体３の幅方向中央線を含む仮想垂直面に沿って揺動させることができる（仮想線及び矢印参照）。また、図２に示すように、電源・信号ケーブルを通して地上から制御信号を送ることによりテレビカメラ機７と照明ライト９とを同時に水平方向に回転させることができる（矢印参照）。テレビカメラ機７の前面にはカメラレンズ１１の外側周囲に４つのレーザー光源１３が設けられ、これらの４つのレーザー光源１３はカメラレンズ１１の光軸と平行なレーザー光線を発射し、また、４つのレーザー光源１３を結ぶことにより１辺が１００ｍｍの、そして上辺及び下辺が常に水平方向に延びる正方形が形成される（図３参照）。
【００１４】
水上航行体３の前端部に設けられた取付部１５にはワイヤ１７が取り付けられ、このワイヤ１７を下流側から引っ張ることにより水上航行体３を下水管内の流速よりも速く移動させることがことができる。下水管内の流速が大きい場合には水上航行体３の後端部に設けられた取付部１９にワイヤを取り付けてこのワイヤの張力を調整することにより水上航行体３の速度を調整する。なお、図中２１は補助用ライトである。
【００１５】
図４は下水管内壁の側方上側を調査した場合の映像画面を示す図である。
【００１６】
テレビカメラ機７により下水管内壁の側方上側に生じている亀裂及びレーザー光源１３からのレーザー光線照射箇所が撮影されるが、地上に配置されたディスプレイ２１に表示されたレーザー光線照射箇所の映像２３によって形成される４角形は正方形とはなっていない。そこで、レーザー光線照射箇所の映像２３の間隔がレーザー光線照射箇所の実際の間隔を示すものとして、撮影された亀裂の映像２５の実際の大きさを把握する。撮影された亀裂の映像２５の実際の大きさを把握するには、例えばレーザー光線照射箇所の映像２３によって形成される４角形の下辺及び左側辺を座標軸として亀裂の映像２５の下半分２７の大きさを決定し、レーザー光線照射箇所の映像２３によって形成される４角形の上辺及び右側辺を座標軸として亀裂の映像２５の上半分２９の大きさを決定することによって行うことができる。
【００１７】
なお、レーザー光源１３とレーザー光線照射箇所とのそれぞれの距離を求める場合には、図５に示すようにレーザー光源１３の脇に受光部３１を設けておく。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の調査装置を用いれば、地中管内壁に生じた亀裂等を簡単かつ正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る調査装置の側面図である。
【図２】テレビカメラ機部分の平面図である。
【図３】テレビカメラ機の正面図である。
【図４】テレビカメラ機の撮影画像を示す図である。
【図５】受光部を設けた場合のテレビカメラ機の正面図である。
【図６】照射箇所の実際の間隔の算出方法を説明する図である。
【図７】照射箇所の実際の間隔の別の算出方法を説明する図である。
【図８】光源と照射箇所との距離の算出方法を説明する図である。
【符号の説明】
１              調査装置
３              水上航行体
７              テレビカメラ機
１１            カメラレンズ
１３            レーザー光源
２３            レーザー光線照射位置の映像（画像上の照射箇所）
２５            亀裂の映像（画像上の特定部分）
【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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【図８】
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