(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設されている地雷を検知する地雷検知装置であって、
前記地雷を検知しようとする範囲の地面に向けて、電磁波をスキャンして送信し、その反射波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段が前記反射波を受信した時の前記送受信手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記送受信手段により前記電磁波が送信されてから、その反射波が受信されるまでの時間、前記反射波の受信レベル、および前記位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記地中の３次元構造を示す情報を生成する地中構造情報生成手段と、
前記地中構造情報生成手段により生成された前記３次元構造を示す情報から、表示用の画像情報を生成する画像情報生成手段と、
前記画像情報生成手段により生成された前記画像情報に基づいて、画像を表示する表示手段と、
前記表示手段に、前記地面をスキャンした範囲を示す画像を表示させる第１のモードと、前記画像情報生成手段により生成された、前記地中の状態を表す画像を表示させる第２のモードとを切り替えるモード切り替え手段と
を備え、
前記表示手段は、前記第１のモードに切り替えられたとき、前記地面をスキャンした範囲を示す画像を表示し、前記第２のモードに切り替えられたとき、前記地中の状態を表す画像を表示する
ことを特徴とする地雷検知装置。
【請求項２】
前記第２のモードに切り替えられている状態において、前記送受信手段がスキャンされたとき、所定の位置で所定のマークをマーキングするマーキング手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の地雷検知装置。
【請求項３】
前記表示手段に表示する画像の倍率を指定する倍率指定手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記倍率指定手段により指定された倍率の前記地中の画像を表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の地雷検知装置。
【請求項４】
前記地中構造情報生成手段は、前記地中に位置する前記地雷の３次元情報を生成し、
前記画像情報生成手段は、前記地中に位置する前記地雷の３次元の表示画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の地雷検知装置。
【請求項５】
地中に埋設されている地雷を検知する地雷検知装置であって、
前記地雷を検知しようとする範囲の地面に向けて、電磁波をスキャンして送信し、その反射波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段が前記反射波を受信した時の前記送受信手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記送受信手段により前記電磁波が送信されてから、その反射波が受信されるまでの時間、前記反射波の受信レベル、および前記位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記地中の３次元構造を示す情報を生成する地中構造情報生成手段と、
前記地中構造情報生成手段により生成された前記３次元構造を示す情報から、表示用の画像情報を生成する画像情報生成手段と、
前記画像情報生成手段により生成された前記画像情報に基づいて、画像を表示する表示手段と、
前記反射波のレベルに対応する信号に基づいて、前記地中に位置する前記地雷の素材を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする地雷検知装置。
【請求項６】
前記判定手段は、少なくとも金属とプラスチックの素材を判定する
ことを特徴とする請求項５に記載の地雷検知装置。
【請求項７】
前記表示手段は、前記判定手段の判定結果に対応して、異なる素材を異なる色で表示する
ことを特徴とする請求項５に記載の地雷検知装置。
【請求項８】
地中に埋設されている地雷を検知する地雷検知装置であって、
前記地雷を検知しようとする範囲の地面に向けて、電磁波をスキャンして送信し、その反射波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段が前記反射波を受信した時の前記送受信手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記送受信手段により前記電磁波が送信されてから、その反射波が受信されるまでの時間、前記反射波の受信レベル、および前記位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記地中の３次元構造を示す情報を生成する地中構造情報生成手段と、
前記地中構造情報生成手段により生成された前記３次元構造を示す情報から、表示用の画像情報を生成する画像情報生成手段と、
前記画像情報生成手段により生成された前記画像情報に基づいて、画像を表示する表示手段とを備え、
前記表示手段は、前記地中の前記地雷の大きさの基準となる形状をさらに表示する
ことを特徴とする地雷検知装置。
【請求項９】
地中に埋設されている地雷を検知する地雷検知装置であって、
前記地雷を検知しようとする範囲の地面に向けて、電磁波をスキャンして送信し、その反射波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段が前記反射波を受信した時の前記送受信手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記送受信手段により前記電磁波が送信されてから、その反射波が受信されるまでの時間、前記反射波の受信レベル、および前記位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記地中の３次元構造を示す情報を生成する地中構造情報生成手段と、
前記地中構造情報生成手段により生成された前記３次元構造を示す情報から、表示用の画像情報を生成する画像情報生成手段と、
前記画像情報生成手段により生成された前記画像情報に基づいて、画像を表示する表示手段と、
前記表示手段に、前記地面をスキャンした範囲を示す画像を表示させる第１のモードと、前記画像情報生成手段により生成された、前記地中の状態を表す画像を表示させる第２のモードとを切り替えるモード切り替え手段と
を備え、
前記表示手段は、前記送受信手段と一体的に形成されているとともに、前記第１のモードに切り替えられたとき、前記地面をスキャンした範囲を示す画像を表示し、前記第２のモードに切り替えられたとき、前記地中の状態を表す画像を表示する
ことを特徴とする地雷検知装置。
【請求項１０】
地中に埋設されている地雷を検知する地雷検知装置であって、
前記地雷を検知しようとする範囲の地面に向けて、電磁波をスキャンして送信し、その反射波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段と一体的に構成され、光ビームの形状が扇状の、少なくとも３本の光ビームを発生する発生手段と、
前記３本の光ビームを受光し、その受光位置に対応する信号を出力する一つの直線状の受光手段と、
前記受光手段の出力から、前記送受信手段が前記反射波を受信した時の前記送受信手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記送受信手段により前記電磁波が送信されてから、その反射波が受信されるまでの時間、前記反射波の受信レベル、および前記位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記地中の３次元構造を示す情報を生成する地中構造情報生成手段と、
前記地中構造情報生成手段により生成された前記３次元構造を示す情報から、表示用の画像情報を生成する画像情報生成手段と、
前記画像情報生成手段により生成された前記画像情報に基づいて、画像を表示する表示手段と
を備えることを特徴とする地雷検知装置。
【請求項１１】
前記受光手段は、前記３本の光ビームを受光し、その受光位置に対応する信号を出力する、少なくとも１本のラインセンサを有し、
前記位置検出手段は、前記ラインセンサが前記３本の光ビームを受光した位置の間隔に基づいて、前記送受信手段の位置を演算する
ことを特徴とする請求項１０に記載の地雷検知装置。
【請求項１２】
前記３本の光ビームをほぼ平行光に変換する変換手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の地雷検知装置。
【請求項１３】
前記受光手段は、前記３本の光ビームを受光し、その受光位置に対応する信号を出力する、少なくとも２本のラインセンサを有し、
前記発生手段は、光ビームの形状が扇状の、前記３本の光ビームを、前記２本のラインセンサに、所定の角度だけ傾斜させ、
前記位置検出手段は、前記２本のラインセンサが前記３本の光ビームを受光した位置の間隔に基づいて、前記送受信手段の３次元の位置と、前記３次元の軸に対する回転を演算する
ことを特徴とする請求項１０に記載の地雷検知装置。
【請求項１４】
検査対象をスキャンする範囲内において、電磁波を前記検査対象に向けて送信し、その反射波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段が前記反射波を受信した位置を検出する位置検出手段と、
前記送受信手段により前記電磁波が送信されてから、その反射波が受信されるまでの時間、前記反射波の受信レベル、および前記位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記検査対象の内部の３次元構造を示す信号を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された前記３次元構造を示す信号から画像信号を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された前記画像信号に基づく画像を表示する表示手段と、
前記表示手段に、前記検査対象をスキャンした範囲を示す画像を表示させる第１のモードと、前記生成手段により生成された、前記検査対象の内部の３次元構造を表す画像を表示させる第２のモードとを切り替えるモード切り替え手段と
を備え、
前記表示手段は、前記第１のモードに切り替えられたとき、前記検査対象をスキャンした範囲を示す画像を表示し、前記第２のモードに切り替えられたとき、前記検査対象の内部の３次元構造を表す画像を表示する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項１５】
前記表示手段に表示する画像を、前記生成手段により生成された、前記検査対象の内部の平断面の画像、または、前記検査対象の内部の側断面の画像に切り替える表示断面切り替え手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の検査装置。
【請求項１６】
前記モード切り替え手段により前記第２のモードに切り替えられており、かつ、前記表示断面切り替え手段により、前記表示手段に、前記検査対象の内部の平断面の画像を表示させるように切り替えが行われている状態において、前記送受信手段によりスキャンがなされたとき、前記表示手段に、前記送受信手段の位置に対応して所定のシンボルを重畳表示させるシンボル表示手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の検査装置。
【請求項１７】
前記表示手段に、前記検査対象の内部の平断面の画像を表示させるとき、その平断面の深さを指定する深さ指定手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記深さ指定手段により指定された深さの前記検査対象の内部の平断面の画像を表示する
ことを特徴とする請求項１５に記載の検査装置。
【請求項１８】
前記表示手段に、前記検査対象の内部の側断面の画像を表示させるとき、前記側断面の方向を指定する方向指定手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記方向指定手段により指定された方向の前記検査対象の内部の側断面の画像を表示する
ことを特徴とする請求項１５に記載の検査装置。
【請求項１９】
前記表示手段に、前記検査対象の内部の平断面の画像を表示させるように切り替えが行われている状態において、前記送受信手段がスキャンされたとき、所定の位置で所定のマークをマーキングするマーキング手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の検査装置。
【請求項２０】
前記反射波の強度に対応する信号に基づいて、前記検査対象内に位置する物体の素材を判定する判定手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の検査装置。
【請求項２１】
前記判定手段は、少なくとも金属とプラスチックの素材を判定する
ことを特徴とする請求項２０に記載の検査装置。
【請求項２２】
前記表示手段は、前記判定手段の判定結果に対応して、異なる素材を異なる色で表示する
ことを特徴とする請求項２０に記載の検査装置。
【請求項２３】
前記表示手段は、前記検査対象内の物体の大きさの基準となる形状をさらに表示する
ことを特徴とする請求項１９に記載の検査装置。
【請求項２４】
前記表示手段に表示する画像の倍率を指定する倍率指定手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記倍率指定手段により指定された倍率の前記検査対象の内部の画像を表示する
ことを特徴とする請求項１４に記載の検査装置。
【請求項２５】
前記生成手段は、前記検査対象の内部に位置する物体の３次元画像を生成し、
前記表示手段に、前記検査対象の内部に位置する前記物体の３次元画像を表示させる３次元画像表示手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の検査装置。
【請求項２６】
前記表示手段は、前記送受信手段と一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項１４に記載の検査装置。
【請求項２７】
前記検査対象に、スキャンを開始する位置または終了する位置の少なくともいずれか一方を表す目印を付加する付加手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の検査装置。
【請求項２８】
前記表示手段は、前記検査対象の内部の平断面の画像と、前記検査対象の内部の側断面の画像とを、同時に表示する
ことを特徴とする請求項１４に記載の検査装置。
【請求項２９】
前記表示手段は、前記検査対象の内部の側断面の画像の平面の位置を、前記検査対象の内部の平断面の画像の平面の位置と合わせて表示する
ことを特徴とする請求項２８に記載の検査装置。
【請求項３０】
検査対象をスキャンする範囲内において、電磁波を前記検査対象に向けて送信し、その反射波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段の出力から前記検査対象の内部を検査する検査手段と、
前記送受信手段と一体的に構成され、光ビームの形状が扇状の、少なくとも３本の光ビームを発生する発生手段と、
前記３本の光ビームを受光し、その受光位置に対応する信号を出力する一つの直線状の受光手段と、
前記受光手段の出力から前記送受信手段の位置を検出する位置検出手段と
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項３１】
前記受光手段は少なくとも１本のラインセンサを備え、
前記位置検出手段は、前記ラインセンサが前記３本の光ビームを受光した位置の間隔に基づいて、前記送受信手段の位置を演算する
ことを特徴とする請求項３０に記載の検査装置。
【請求項３２】
前記３本の光ビームをほぼ平行光に変換する変換手段を
さらに備えることを特徴とする請求項３０に記載の検査装置。
【請求項３３】
前記受光手段は少なくとも２本のラインセンサを備え、
前記発生手段は、断面が、ほぼ平板状の前記３本の光ビームを、前記２本のラインセンサに、所定の角度だけ傾斜させ、
前記位置検出手段は、前記２本のラインセンサが前記３本の光ビームを受光した位置の間隔に基づいて、前記送受信手段の３次元の位置と、前記３次元の軸に対する回転を演算する
ことを特徴とする請求項３０に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地雷検知装置および検査装置に関し、特に、安全かつ迅速に、地雷あるいはコンクリートの壁の中の構造などを検知することができるようにした、地雷検知装置および検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、内戦等が行われていた地域において、内戦終了後、地面に埋め込まれていた地雷を撤去することが求められている。従来、地雷の撤去は、例えば、次のように行われていた。
【０００３】
最初に、所定の範囲において、トラップワイヤの有無を確認する作業が行われる。このトラップワイヤは、埋め込まれている地面と結合され、人間が歩行中にこのトラップワイヤに触れると地雷を爆発させるもので、まず、このトラップワイヤの除去作業が行われる。
【０００４】
次に、トラップワイヤのないことが確認された範囲において、検査をし易くするために、草苅りが行われる。そして、草苅りが行われた範囲において、金属探知機を用いて、地雷の有無が検査される。
【０００５】
金属探知機により金属反応がでた場合、操作者は、３０センチメートル程度の長さのスティックを用いて、その位置から、地面を慎重に掘り進め、検知されたのが地雷であるか否かを確認する。地雷の存在が確認されたとき、これを掘り出し除去した後、所定の位置に運んで、爆薬などを使って爆破処理が行われる。
【０００６】
また、コンクリートの壁の中の構造を検査するような場合、本出願人のひとりが、例えば、特開平９−８８３５１号として先に提案したように、コンクリートの内部に向けて電磁波を送信し、その反射信号を受信することで、コンクリートの内部の状態を検知することが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、このように金属探知機を用いて地雷を検知するようにしているので、地雷が金属以外の、例えばプラスチックなどで構成されていると、これを確実に検出することが困難である課題があった。
【０００８】
さらにまた、金属探知機は、金属反応を、「ピー」といった音で、操作者に知らせるように構成されており、この音は、金属探知機が金属に近づくほど大きくなり、金属から離れるほど小さくなるが、最も大きな音が出た位置を操作者が特定するには、ある程度の慣れが必要であった。その結果、操作に不慣れな操作者は、安全を見込んで、少しでも音がしはじめた位置（地雷から遠い位置）から、スティックで掘り進める作業を行うようにしているため、地雷を検知するのに時間がかかる課題があった。
【０００９】
さらに、金属探知機を用いた場合、地雷以外に、釘、その他、金属の破片などが埋まっている場合にもそれが検知され、掘り出す前は、それが地雷であるか否かが不明であるため、慎重に掘り起こす作業を行う必要があり、長い時間かけて掘り起こした結果、それが地雷ではないようなことも数多く発生することになる。
【００１０】
その結果、結局、所定の地域に地雷が埋め込まれているか否かを検知して、安全性を確認するには、非常に長い時間がかかる課題があった。
【００１１】
また、先に提案されているように、電磁波をコンクリートに向けて送信し、その反射波から、その内部の構造を検知する方法は、コンクリートに含まれる水分などに起因して、電磁波の反射レベルが異なり、内部の状態を正確に検知することが困難である課題があった。
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、迅速かつ確実に、物体の有無や検査対象の状態を検知できるようにするものである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、迅速かつ確実に、物体の有無や検査対象の状態を検索できるようにした検査装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の地雷検知装置は、地中に埋設されている地雷を検知する地雷検知装置であって、地雷を検知しようとする範囲の地面に向けて、電磁波をスキャンして送信し、その反射波を受信する送受信手段と、送受信手段が反射波を受信した時の送受信手段の位置を検出する位置検出手段と、送受信手段により電磁波が送信されてから、その反射波が受信されるまでの時間、反射波の受信レベル、および位置検出手段により検出された位置に基づいて、地中の３次元構造を示す情報を生成する地中構造情報生成手段と、地中構造情報生成手段により生成された３次元構造を示す情報から、表示用の画像情報を生成する画像情報生成手段と、画像情報生成手段により生成された画像情報に基づいて、画像を表示する表示手段と、表示手段に、地面をスキャンした範囲を示す画像を表示させる第１のモードと、画像情報生成手段により生成された、地中の状態を表す画像を表示させる第２のモードとを切り替えるモード切り替え手段とを備え、表示手段は、第１のモードに切り替えられたとき、地面をスキャンした範囲を示す画像を表示し、第２のモードに切り替えられたとき、地中の状態を表す画像を表示するものである。
【００１５】
この地雷検知装置においては、電磁波が送信された後、その反射波が受信されるまでの時間、反射波の受信レベル、および反射波が検出された位置に基づいて、地中の３次元構造を示す情報が演算される。演算された３次元構造を示す情報から表示用の画像信号が生成され、その画像信号に基づく画像が表示される。
【００１６】
本発明の検査装置は、検査対象をスキャンする範囲内において、電磁波を検査対象に向けて送信し、その反射波を受信する送受信手段と、送受信手段が反射波を受信した位置を検出する位置検出手段と、送受信手段により電磁波が送信されてから、その反射波が受信されるまでの時間、反射波の受信レベル、および位置検出手段により検出された位置に基づいて、検査対象の内部の３次元構造を示す信号を演算する演算手段と、演算手段により演算された３次元構造を示す信号から画像信号を生成する生成手段と、生成手段により生成された画像信号に基づく画像を表示する表示手段と、表示手段に、検査対象をスキャンした範囲を示す画像を表示させる第１のモードと、生成手段により生成された、検査対象の内部の３次元構造を表す画像を表示させる第２のモードとを切り替えるモード切り替え手段とを備え、表示手段は、第１のモードに切り替えられたとき、検査対象をスキャンした範囲を示す画像を表示し、第２のモードに切り替えられたとき、検査対象の内部の３次元構造を表す画像を表示するものである。
【００１７】
この検査装置においては、電磁波が送信された後、その反射波が受信されるまでの時間、反射波の受信レベル、および反射波が検出された位置に基づいて、検査対象の内部の状態を表す３次元座標の信号が演算される。演算された３次元座標の信号から画像信号が生成され、その画像信号に基づく画像が表示される。
【００１８】
本発明の他の検査装置は、検査対象をスキャンする範囲内において、電磁波を検査対象に向けて送信し、その反射波を受信する送受信手段と、送受信手段の出力から検査対象の内部を検査する検査手段と、送受信手段と一体的に構成され、光ビームの形状が扇形の、少なくとも３本の光ビームを発生する発生手段と、３本の光ビームを受光し、その受光位置に対応する信号を出力する一つの直線状の受光手段と、受光手段の出力から送受信手段の位置を検出する位置検出手段とを備えるものである。
【００１９】
この検査装置においては、送受信手段の位置に対応して、少なくとも３本の光ビームが発生され、その受光位置に対応する信号から、送受信手段の位置が検出される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る地雷検知装置および検査装置について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明を適用した検査装置の外観の構成を表している。本体１は、４個のタイヤ２が装着されており、所定の位置に移動可能とされている。本体１の上面には、表示部３が設けられ、所定の画像が表示される。
【００２２】
本体１の左上端部にはヒンジ１１−１を介してアーム１２−１が結合され、アーム１２−１の端部にはヒンジ１１−２が結合され、ヒンジ１１−２にはアーム１２−２が結合されている。さらに、アーム１２−２の端部にはヒンジ１１−３が結合され、ヒンジ１１−３にはアーム１２−３が結合され、アーム１２−３の端部には、ヒンジ１１−４が結合されている。そして、ヒンジ１１−４には、センサヘッド１２が装着されている。従って、センサヘッド１２を水平方向と垂直方向の任意の方向に移動することができる。ヒンジ１１−１乃至ヒンジ１１−４の内部には、ロータリエンコーダが内蔵されており、本体１の所定の基準位置（例えば、ヒンジ１１−１の中心の取付位置）に対するセンサヘッド１２の相対的な位置が検出される。
【００２３】
図２は、本体１とセンサヘッド１２の内部の構成例を表している。センサヘッド１２には、ＧＨｚ帯域にまで周波数帯域が広がる電磁波のインパルスを地面に向けて送信する送信部５１と、その電磁波の地中からの反射波を受信する受信部５２が設けられている。制御部５４は、送信部５１と受信部５２を制御し、送信部５１がインパルスの電磁波を送信した後、地面に埋め込まれている物体（地雷）からの反射波を受信するまでの時間を計測する。マーキング部５３は、所定のタイミングで制御部５４により制御されたとき、地面にペンキ等を吐出し、地雷が埋まっている位置を後で識別できるようになされている。
【００２４】
位置検出部２３は、上述したヒンジ１１−１乃至１１−４に内蔵されているロータリエンコーダなどにより構成され、センサヘッド１２の本体１の基準位置に対する位置を検出し、検出結果を位置演算部２４に出力している。位置演算部２４は、位置検出部２３からの信号に基づいて、本体１の基準位置に対するセンサヘッド１２の水平面内のｘ軸方向の座標とｙ軸方向の座標とを演算し、演算結果を制御部２２に出力する。例えば、マイクロコンピュータなどにより構成される制御部２２には、ボタン、スイッチなどで構成される入力部２１を操作者が操作することで、所定の指令を入力することができる。音声出力部３２は、例えば、スピーカなどで構成され、操作者に、所定の警告音などを出力する。駆動部３４は、モータなどを内蔵し、タイヤ２を駆動して、本体１を所定の位置に移動させる。
【００２５】
マイグレーション部２５は、センサヘッド１２の制御部５４からの信号の入力を受け、マイグレーション処理（移動処理）を行い、制御部５４から供給される電磁波の伝搬時間を含む信号を、ｚ軸（深さ方向）の座標信号に変換する処理を行う。キャリブレーション部２６は、制御部２２の制御に基づいて、マイグレーション部２５におけるマイグレーション処理に必要な誘電率を決定する処理を行う。画像処理部２７は、制御部２２により制御され、マイグレーション部２５より供給された３次元のｘｙｚ座標の信号から地中内の３次元構造を示す画像信号（スキャンするときの所定の基準位置を原点とするｘｙｚ座標の位置毎の画素で表される画像信号）を生成する。座標変換部２８は、画像処理部２７より入力されたｘｙｚ座標の信号を、表示部３の画面に表示するための２次元の座標の信号に変換し、表示制御部２９に出力する。表示制御部２９は、座標変換部２８より供給された画像信号に基づいて表示部３を制御し、画像を表示させる。
【００２６】
GUI（graphical user interface）制御部３０は、制御部２２により制御され、操作者に所定の指令を入力させるためのGUI画像を生成し、表示制御部２９に出力する。OSD(on screen display)制御部３１は、制御部２２により制御され、例えば、カーソル、枠の図形などの画像データを発生し、表示制御部２９に出力している。表示制御部２９は、GUI制御部３０またはOSD制御部３１より供給された画像データに対応する画像を、必要に応じて座標変換部２８からの画像に重畳して表示部３に表示させる。
【００２７】
記憶部３３は、RAM，EEPROM、あるいはハードディスクなどにより構成され、センサヘッド１２により取り込んだ画像を記憶する。電力供給部３５は、バッテリ、電池などにより構成され、各部に必要な電力を供給する。
【００２８】
図３は、センサヘッド１２の送信部５１、受信部５２、および制御部５４のより詳細な構成例を表している。送信部５１と受信部５２は高周波回路とされ、送信部５１は、立下りが急峻なインパルスを発生するインパルス発生部１０１と、インパルス発生部１０１の出力するインパルスに基づいて、インパルスの電磁波を発生する送信アンテナ１０２とにより構成されている。
【００２９】
受信部５２は、サンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生部１１１と、サンプリングパルス発生部１１１より供給されたサンプリングパルスに対応して、受信アンテナ１１３で受信した反射波のレベルをサンプリングするサンプリング部１１２とを有している。
【００３０】
制御部５４は、２ＭＨｚの周波数のクロックを発生し、インパルス発生部１０１とサンプリングパルス発生部１１１に出力するクロック発生回路１２１と、４０Ｈｚの周波数のクロックを発生し、サンプリングパルス発生部１１１に出力するクロック発生回路１２２とを有している。制御部５４はまた、サンプリング部１１２より供給されたサンプル値を受信し、ホールドする受信部１２３を有している。
【００３１】
最初に、電磁波の送受信の動作について説明する。インパルス発生部１０１は、クロック発生回路１２１の出力するクロックに同期して、鋭い立下りのインパルスを発生する。立下りの鋭いインパルスは、内蔵するスイッチング素子としてのトランジスタを高速にオンまたはオフすることで生成することができる。送信アンテナ１０２は、インパルス発生部１０１から立下りが急峻なインパルスが供給されると、鋭い立下りのタイミングに同期して、インパルスの電磁波を送信する。
【００３２】
送信されたインパルスの電磁波は、地中に埋め込まれている地雷などの物体Ｐにより反射され、受信アンテナ１１３により受信され、その受信信号が、サンプリング部１１２に入力される。電磁波は、誘電率が所定の値から他の値に大きく変化する境界面において、強く反射される。従って、例えば、土と金属は、その誘電率が大きく異なるので、その境界面において、電磁波が強く反射され、強いレベルの反射波が受信される。反射波のレベルと伝搬時間（送信波を送信した後、反射波が受信されるまでの時間）が、重要なセンシング情報となる。
【００３３】
従って、図４（Ａ）に示すように、２ＭＨｚの周波数の逆数の周期で送信波（送波）が送信されると、それより若干遅れて反射波が受信される。いま、この反射波（受波）だけに着目すると、図４（Ｂ）に示すような反射波が、サンプリング部１１２に入力されることになる。
【００３４】
サンプリングパルス発生部１１１は、クロック発生回路１２１より供給される２ＭＨｚの周波数のクロックに同期したサンプリングパルスを発生するのであるが、このサンプリングパルスは、クロック発生回路１２２より供給される４０Ｈｚの周波数のクロックに基づいて、その位相が若干ずらされる。これにより、図４（Ｂ）に示すように、受波の異なる位置のレベルをサンプリングすることが可能となる。
【００３５】
電磁波を反射している物体は、サンプリング周期の時間内では実質的に移動していないものとして取り扱うことができるので、図４（Ｂ）に示す２ＭＨｚの周波数の逆数の周期で受信される反射波（受波）の波形は、実質的に同一と考えられる。そこで、これらの受波をほぼ２ＭＨｚの周波数の逆数の周期で位相を若干変化させつつサンプリングすることで、１つの受波の時々刻々と変化するレベルを、時間軸を拡大して（低周波領域で）、サンプリングすることが可能となる。
【００３６】
１つの反射波を受信して、その時々刻々と変化するレベルの値をサンプリングするようにするためには、２ＭＨｚの周波数より十分大きい周波数のサンプリングクロックが必要となる。そのような高周波回路は、取扱いが面倒であるし、コスト高となる。そこで、このように、ほぼ２ＭＨｚの周波数のサンプリングクロックの位相を若干ずらすことで、特別な高周波回路を用いずとも、２ＭＨｚの周波数を有する反射波をサンプリングすることができる。例えば、図４（Ｂ）の例においては、時刻ｔＡ乃至ｔＥのタイミングで、受波がサンプリングされることになる。
【００３７】
このため、サンプリングパルス発生部１１１においては、図５に模式的に示すように、２ＭＨｚの周波数のクロックを４０Ｈｚの周波数のクロックのレベルと比較し、両者が同じレベルとなったタイミングでサンプリングパルスを発生する。
【００３８】
より具体的には、サンプリングパルス発生部１１１は、図６に示すように、クロック発生回路１２１より供給された２ＭＨｚの周波数のクロック（図６（Ａ））と、クロック発生回路１２２より供給された４０Ｈｚの周波数の鋸歯状波のクロック（図６（Ｂ））とを合成し、合成波（図６（Ｃ））を生成する。サンプリングパルス発生部１１１は、この合成波を、予め設定されている所定の閾値ＬＴと比較する。
【００３９】
図６（Ｃ）に示す合成波のエッジをより拡大して示すと、図７に示すようになる。すなわち、２ＭＨｚのクロックのエッジは、４０Ｈｚの周波数のクロックと合成することで、所定の傾きを有することになる。その結果、鋸歯状波の始点付近においては、図７（Ａ）に示すように、２ＭＨｚの周波数のクロックの立ち上がりエッジの立ち上がり点を基準点として、そのエッジのレベルが閾値ＬＴまで達する時間をＴ１とすると、鋸歯状波の終点付近においては、図７（Ｂ）に示すように、基準点からサンプリング点までの時間Ｔ２は、図７（Ａ）に示す時間Ｔ１より長くなる。従って、鋸歯状波の始点と終点の間の領域においては、時間Ｔ１と時間Ｔ２の間の時間でサンプリング点が発生することになる。サンプリングパルス発生部１１１は、このサンプリング点のタイミングでサンプリングパルスを発生し、サンプリング部１１２に出力する。サンプリング部１１２は、このサンプリングパルスに同期して反射波をサンプリングし、サンプリング値を受信部１２３に出力する。
【００４０】
次に、インパルスの電磁波を地面に送信し、地面に埋め込まれている物体からのその反射波を受信して、その物体の地面からの深さを検出する原理について説明する。いま、図８に示すように、地表面上にｘ軸をとり、地面と垂直な方向にｚ軸をとるものとする。ｚ軸上のｚ＝ｚｐの位置に、物体Ｐが埋め込まれているものとする。地面に垂直な方向に向けて送信部５１からインパルスの電磁波を送信すると、電磁波は、ある範囲で拡散して、地面の内部に伝搬していく。地面の内部に何も物体が存在しない場合には、その電磁波の反射波は、殆ど戻ってこないことになる（なお、実際には、地面からの反射波が最も強いのであるが、地面からの反射波は地中内部の物体からの反射波と、反射波を受信するまでの時間に基づいて容易に識別できるので、ここでは無視するものとする）。
【００４１】
例えば、図８のｘ軸上の位置座標−ｘ６において、電磁波インパルスを送信し、説明の便宜上、その位置において、受信部５２において反射波を受信するものとすると、電磁波インパルスは、位置−ｘ６から物体Ｐに達するまで地面内を伝搬し、物体Ｐで反射されて、再び位置−ｘ６まで戻ることになる。従って、位置−ｘ６において、観測される送信波と反射波の時間差（伝搬時間）は、位置−ｘ６と物体Ｐとの距離の２倍の値に比例する。同様に、電磁波の送受信位置（センサヘッド１２）を移動させ、ｘ座標軸上の位置ｘ０の位置において電磁波を送信し、その反射波を受信したとすると、そのときの伝搬時間は、位置ｘ０と物体Ｐまでの距離の２倍の値に比例する。
【００４２】
さらに位置＋ｘ６で電波を送受信したとき、伝搬時間は、位置＋ｘ６から物体Ｐまでの距離の２倍の値に比例する。
【００４３】
そこで、各座標−ｘ６乃至＋ｘ６の各位置において、電磁波を送信してから反射波を受信するまでの時間を、図９に示すように、ｘ軸と垂直な方向に時間軸ｔをとって表示すると、位置ｘ０における伝搬時間ｔ０が最も短く、位置−ｘ６における伝搬時間−ｔ６と、位置＋ｘ６における伝搬時間＋ｔ６が最も長くなるので、その特性は、双曲線で表されることになる。
【００４４】
例えば、図１０に示すように、地面から所定の深さの位置に、物体７１が埋め込まれているような場合、物体７１の各部において、電磁波が反射されるため、総合的に、図１１に示すような双曲線特性の受波が観測されることになる。そこで、この双曲線のピーク値を演算することで、物体７１の深さ方向の位置を検知することができる。
【００４５】
すように、物体７１が、地面に対して角度θ１で埋め込まれている
ただし、物体は、地面内において常に水平に配置されているとは限らない。例えば、図１２に示とする。そして、いま、地面に向けて電磁波を送信して反射波を受信することができた、図１２において最も左側の位置は位置Ａであり、最も右側の位置は位置Ｂであるとする。このとき、物体７１の最も左側の端部Ｃからの反射波が位置Ａで受信され、物体７１の最も右側の端部Ｄからの反射波が位置Ｂで受信されたことになる。
【００４６】
図１２における物体７１からの反射波の時間を、ｘ軸の座標とともに図示すると、図１３に示すようになる。すなわち、位置Ａから位置Ｂまでの間、反射波を受信することができたことになるので、物体７１は、位置Ａと端部Ｃとの距離に対応する時間だけ位置Ａから離れた点Ｃ'と、位置Ｂから端部Ｄまでの距離に対応する時間だけ位置Ｂから離れた点Ｄ'までの間に、物体７１'が存在するものとして観測される。このときの物体７１'の地面とｘ座標軸との角度はθ２である。
【００４７】
このように、観測して得られるデータは、図１３に示すようなものであるが、実際には、物体は地中内において、図１２に示すように位置している。そこで、図１３に示すような、測定して得られた物体７１'を、図１２に示すような実際に地中内に位置する物体７１に移動（マイグレーション）する処理を行う必要がある。この処理を行うのが、マイグレーション部２５である。
【００４８】
このマイグレーションは、次のような３つの原則に従って行われる。
【００４９】
（１）埋め込み角度θは、時間軸座標系における場合（図１３におけるθ２）より、ｚ座標軸上における場合（図１２におけるθ１）の方が大きい。
【００５０】
（２）物体の長さは時間軸上における場合（図１３における場合）より、ｚ座標軸上における場合（図１２における場合）の方が短くなる。
【００５１】
（３）移動は地面に近い方向に（深度の浅い方向に）行われる。
【００５２】
すなわち、図１４に示すように、ｘ軸とｔ座標上における物体７１'を、その座標空間上において移動して、物体７１”を得た場合、物体７１'上の点Ｅ'は、物体７１”上の点Ｅ”に位置する。点Ｅ'と点Ｅ”のｘ座標軸上の距離をｄｘとし、ｔ座標軸上の距離（時間）をｄｔとし、物体７１'の埋め込み角度をθ２、物体７１”の埋め込み角度をθ３とするとき、次式が成立する。
【００５３】
ｄｘ＝（ｖ２・ｔ・tanθ２）／４      ・・・（１）
ｄｔ＝ｔ｛１−［１−（ｖ２tan２θ２）／４］１／２｝      ・・・（２）
tanθ３＝tanθ２／［１−（ｖ２tan２θ２／４］１／２      ・・・（３）
従って、これらの式に基づいて、マイグレーションを行うことができる。
【００５４】
なお、ｖは電磁波の地中内における伝搬速度を表し、ｔは伝搬時間を表す。
【００５５】
伝搬速度ｖは、次式で表される。
【００５６】
ｖ＝２ｚ０／ｔ
なお、ここで、ｚ０は、物体が埋め込まれている深さを表す。また、この伝搬速度ｖは、地中の誘電率（比誘電率）をεｒとすると、次式で表される。
【００５７】
ｖ＝Ｃ／√εｒ      ・・・（４）
なお、ここで、Ｃは光速を表す。
【００５８】
従って、これらの式から次式が得られる。
【００５９】
ｚ０＝Ｃ・ｔ／２√εｒ      ・・・（５）
なお、地中内の誘電率が、厚さｄｉ、かつ、誘電率εｉの複数の層で構成されている場合、その合成された誘電率は、次式で表される。
【００６０】
√εｒ＝（１／ｄ）（ｄ１√ε１＋ｄ２√ε２＋・・・＋ｄｎ√εｎ）
・・・（６）
ｄ＝ｄ１＋ｄ２＋・・・＋ｄｎ      ・・・（７）
【００６１】
次に、図１５と図１６のフローチャートを参照して、図１と図２に示した検査装置の動作について説明する。なお、この処理は、従来における場合と同様に、トラップワイヤの有無の確認と、草苅り処理を行った後に開始される。最初にステップＳ１において、キャリブレーション処理が実行される。上述したように、地中内の物体の深さを正確に検知するには、電磁波の地中における伝搬速度ｖの正確な値を知る必要がある。この伝搬速度ｖは、誘電率εｒによって変化する。従って、結局、地中内の物体の深さを正確に検知するには、これから検査しようとする地中の実際の誘電率εｒの値を知る必要がある。誘電率εｒの正確な値が判らなければ、地雷を誤った深さ位置で検知することになり、安全性が阻害される。そこで、このキャリブレーション処理により、地中の実際の誘電率εｒの設定が行われる。その処理の詳細は、図３４のフローチャートを参照して後述する。
【００６２】
次に、ステップＳ２において、操作者は、モード選択処理を実行する。すなわち、入力部２１を操作して、スキャンモードと表示モードのいずれかのモードを選択指令する。さらに、表示モードの場合には、３次元物体画像表示モードであるのか、水平面表示モードであるのかが選択指令される。制御部２２は、GUI制御部３０を制御し、この選択のために必要な画像を発生させ、表示制御部２９を介して表示部３に表示させる。操作者は、この表示部３に表示されたGUIに対応して、所定のモードを選択入力する。この選択は、例えば、所定の数字を選択入力することで行われる。
【００６３】
ステップＳ３において、制御部２２は、ステップＳ２で選択されたモードがスキャンモードであるか否かを判定し、スキャンモードであると判定された場合、ステップＳ４に進み、OSD制御部３１を制御し、スキャン操作の開始を促すメッセージを表示制御部２９を介して表示部３に表示させる。操作者は、このメッセージに対応して、図１７に示すように、センサヘッド１２を、ｘ軸方向（主走査方向）（例えば右方向）に走査し、主走査方向の端部に達したとき、１ピッチ分だけｙ軸方向（副走査方向）にセンサヘッド１２を前進させ、再び副走査方向（左方向）に走査する。このようにして、例えば、図１７に示すように、Ａ列のａ行の範囲をセンサヘッド１２でスキャンする。
【００６４】
次に、ステップＳ５において、画像処理が実行される。すなわち、上述したように、送信部５１は、制御部２２により制御部５４を介して制御され、所定のタイミングで、インパルスの電磁波を発生し、受信部５２は、地中内からのその電磁波の反射波を受信する。受信部５２は、反射波を受信したとき、そのタイミングと受信レベルに対応した信号をＡ／Ｄ変換して、制御部５４に出力する。制御部５４は、送信部５１が電磁波を送信した時刻と、受信部５２が反射波を受信した時刻との差（伝搬時間）を演算し、受波のサンプリングデータとともに、マイグレーション部２５に出力する。
【００６５】
なお、送信部５１と受信部５２の位置は、実質的に同一の位置とされる。センサヘッド１２がスキャン操作時において、ｘｙ平面内において移動されているので、より正確には、送信部５１が送信したｘｙ座標と、受信部５２が反射波を受信したｘｙ座標とは異なっているが、送信部５１が電磁波を送信し、受信部５２がその反射波を受信する周期が、センサヘッド１２のスキャン速度に比較して十分早ければ、その位置の変化は、実質的に無視することができる。無視することができない場合には、その移動した分を補正するようにしてもよい。
【００６６】
位置検出部２３は、センサヘッド１２の、本体１の所定の基準位置に対する相対的なｘｙ座標軸上の位置を検出し、その検出結果を位置演算部２４に出力する。位置演算部２４は、位置検出部２３の出力を演算し、本体１の基準位置を原点とするｘｙ座標のセンサヘッド１２の位置を演算する。センサヘッド１２の位置は、マイグレーション部２５に入力される。
【００６７】
マイグレーション部２５は、上述した伝搬時間を含むデータに対してマイグレーション処理を施し、実質的な深さ方向のデータ（ｚ座標のデータ）に変換する。マイグレーション部２５は、このｚ座標と、位置演算部２４より入力された座標（ｘ，ｙ）とを合成し、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）のデータとして、画像処理部２７に出力する。
【００６８】
画像処理部２７は、マイグレーション部２５より供給された３次元座標データを、適宜積分し、地中内の状態を表す３次元画像データを生成する。生成された画像データは、制御部２２を介して記憶部３３に記憶される。
【００６９】
ステップＳ６において、制御部２２は、スキャン範囲表示処理を実行する。すなわち、制御部２２は、位置演算部２４が出力するセンサヘッド１２の位置データの供給を受けると、そのスキャン範囲に対応する画像をOSD制御部３１に発生させ、表示制御部２９を介して表示部３に表示させる。
【００７０】
スキャンを開始する前においては、表示部３に、例えば図１８（Ａ）に示すように、スキャン範囲（図１７のＡ列のａ行の範囲）に対応する表示領域全体が、赤い色で表示されている。これにより、まだスキャン範囲が全くスキャンされておらず、危険な状態であることが示されている。これに対して、センサヘッド１２をスキャン範囲内においてスキャンしていくと、スキャンが終了した範囲は、図１８（Ｂ）に示すように、青色（安全な色）で表示される。これにより、使用者は、スキャン範囲のどこまでを、いまスキャンしたかを認識することができる。その結果、主走査方向に１ピッチ以上移動してしまい、スキャンしていない範囲が発生したような場合、その部分が赤色で表示されることになるため、スキャン漏れを防止することができる。そして、すべての範囲を正しくスキャンした場合、図１８（Ｃ）に示すように、スキャン範囲の全体が青色で表示される。使用者は、これにより、スキャンすべき範囲を漏れなくスキャンしたことを認識することができる。
【００７１】
次に、ステップＳ７に進み、操作者は、表示部３の表示（図１８に示すような画像が表示されている）を見ながら、すべての範囲をスキャンしたか否かを判断し、まだスキャンしていない範囲が残っている場合には、ステップＳ４に戻り、それ以降の処理を繰り返し実行する。
【００７２】
ステップＳ７において、スキャンすべきすべての範囲をスキャンしたと判定した場合、ステップＳ８に進み、操作者は、検査処理を終了させるか否かを判定し、終了しない場合には、ステップＳ２に戻り、それ以降の処理を繰り返し実行する。操作を終了する場合には、操作者は、入力部２１を操作して、検査の終了を指令する。このとき、制御部２２は、検査処理を終了させる。
【００７３】
ステップＳ３において、操作者が選択したのがスキャンモードではないと判定された場合、ステップＳ９に進み、制御部２２は、選択されたモードが３次元物体画像表示モードであるか否かを判定する。選択されたモードが３次元物体画像表示モードではないと判定された場合、ステップＳ１０に進み、制御部２２は、水平面表示処理を実行する。
【００７４】
すなわち、このとき、制御部２２は、画像処理部２７を制御し、記憶部３３に記憶されている画像データから、予め設定されている所定の深さの水平断面（スキャンした地面と平行な面）の画像データを生成させる。画像処理部２７で生成された画像データは、座標変換部２８に出力され、表示部３に表示するための２次元座標データに変換される。座標変換部２８より出力された２次元平面の画像データは、表示制御部２９を介して、表示部３に出力され、表示される。
【００７５】
さらに、制御部２２は、ステップＳ１１において、OSD制御部３１を制御し、カーソルのデータを発生させ、表示制御部２９を介して、表示部３に表示させる。このとき、制御部２２は、位置演算部２４の出力をモニタし、その時点におけるセンサヘッド１２の位置に対応する位置にカーソルを表示させる。また、制御部２２は、GUI制御部３０を制御し、いま表示部３に表示されている画像データの深さを表す画像データを発生させ、表示制御部２９を介して、表示部３に表示させる。
【００７６】
図１９は、このようにして表示部３に表示された表示例を表している。この例においては、OSD制御部３１により生成されたカーソル８３が、センサヘッド１２の現在位置に対応する位置に表示されている。また、GUI制御部３０により生成されたスケール８１のインジケータ８２により、いま表示されている水平断面の深さが表示されている。また、この深さ情報は、スケール８１の上方に数値としても表示されている。図１９の例の場合、深さは、地面から１６センチの深さであることが表示されている。
【００７７】
ステップＳ１２において、操作者は、表示部３に表示させる水平断面の深さを変更する必要があるか否かを判定し、変更する必要がある場合、ステップＳ１３に進み、入力部２１を操作して、表示させたい深さのパラメータを入力する。このパラメータの入力は、例えばキーボードから数値を入力したり、マウスでインジケータ８２をドラッグして、スケール８１上の所定の位置に移動させるようにすることで行われる。
【００７８】
ステップＳ１３において、新たな深さが入力された場合には、ステップＳ１０に戻り、制御部２２は、画像処理部２７に指定された深さ情報を出力し、その深さの水平断面画像データを生成させる。画像処理部２７は、この要求に対応して、記憶部３３から指定された深さの水平断面画像を生成するのに必要な画像データを呼び出し、処理し、これを表示部３に表示させる。この点については、図２５乃至図２８を参照して後にさらに説明する。
【００７９】
ステップＳ１２において、深さを変更する必要がないと判定され、ステップＳ１４において、倍率を変更する必要もないと判定され、ステップＳ１６において、マーキングを施す必要もないと判定された場合（これらの処理の詳細は後述する）、ステップＳ１８において、操作者は、水平面表示モードを終了させるか否かを判定する。水平面表示モードを終了させる必要がない場合には、再びステップＳ１０に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。
【００８０】
その結果、操作者がセンサヘッド１２をスキャン範囲の水平面内の任意の位置に移動させると、その水平面内の位置に対応して、図２０および図２１に示すように、カーソル８３の位置が移動表示される。従って、操作者は、表示部３を見ながら、センサヘッド１２を任意の位置に移動させることで（カーソル８３を地雷と思われる画像が表示されている位置に移動させることで）、地雷が埋め込まれている位置を確認することができる。
【００８１】
制御部２２はまた、ステップＳ１０において、水平面表示処理を行うとき、図２２のフローチャートに示す処理を実行して、操作者が、地雷かそうでないかをより明確に識別できるようにする。
【００８２】
すなわち、最初にステップＳ５１において、制御部２２は、マイグレーション部２５から制御部５４が出力する反射波の受信レベルに対応する信号のレベルＬの供給を受け、そのレベルＬが予め設定してある所定の閾値Ｔ２より大きいか否かを判定する。
【００８３】
図２３に示すように、反射波の受信レベルに対応する信号レベルＬは、電磁波を反射した物体が金属である場合には、予め設定してある閾値Ｔ２より大きく、プラスチックである場合には、閾値Ｔ２より小さいが、閾値Ｔ１よりは大きく、木あるいは空気であるような場合には、閾値Ｔ１より小さくなる。そこで、ステップＳ５１において、レベルＬが閾値Ｔ２より大きいと判定された場合、ステップＳ５２に進み、制御部２２は、座標変換部２８を制御し、レベルＬが閾値Ｔ２より大きい範囲を指定させる。表示制御部２９は、座標変換部２８より指定された範囲を赤色で表示部３に表示させる。これにより、金属は赤い色で表示されることになる。
【００８４】
ステップＳ５１において、レベルＬが閾値Ｔ２より大きくはないと判定された場合、ステップＳ５３に進み、制御部２２は、レベルＬが閾値Ｔ１より大きいか否かを判定する。レベルＬが閾値Ｔ１より大きいと判定された場合、ステップＳ５４に進み、制御部２２は、座標変換部２８を制御し、その範囲を指定させる。表示制御部２９は、指定された範囲を青色で表示させる。
【００８５】
ステップＳ５３において、レベルＬが閾値Ｔ１より大きくないと判定された場合、ステップＳ５５に進み、座標変換部２８は、その範囲を指定させる。表示制御部２９は、座標変換部２８より指定された範囲を、赤と青以外の色で表示させる。
【００８６】
従って、使用者は、図１９乃至図２１に示すように表示された水平面の画像から、そこに写っている画像が金属であるのか、プラスチックであるのか、それ以外の素材であるのかを、その色から判定することができる。地雷は金属あるいはプラスチックで形成されている。従って、使用者は、金属の地雷またはプラスチックの地雷と、それ以外の物体を、画像の色から直ちに認識することができる。
【００８７】
図１６に戻り、ステップＳ１２において、深さを変更する必要がないと判定された場合、ステップＳ１４に進み、操作者は、倍率を変更する必要があるか否かを判定する。倍率を変更する必要があると判定した場合、ステップＳ１５に進み、操作者は、入力部２１を操作して、倍率を指定するパラメータを入力する。制御部２２は、倍率の変更が指令されたとき、その指定されたパラメータに対応する値を座標変換部２８に出力する。座標変換部２８は、指定された倍率に対応する画像になるように、画像処理部２７より供給された画像データを変換する。これにより、表示部３には、指定したパラメータに対応する倍率で画像が表示される。
【００８８】
ステップＳ１４において、倍率を変更する必要がないと判定された場合、ステップＳ１６に進み、操作者は、マーキングする必要があるか否かを判定する。マーキングする必要があると判定した場合、ステップＳ１７に進み、操作者は、入力部２１を操作して、マーキングを指令する。
【００８９】
すなわち、図１９乃至図２１を参照して説明したように、水平断面の画像が表示されている状態において、センサヘッド１２を移動すると、カーソル８３が、そのセンサヘッド１２のｘｙ座標の位置に対応して移動する。操作者は、カーソル８３を地雷と思われる画像の表示位置の手前まで移動させたとき、入力部２１を操作して、マーキングを指令する。制御部２２は、このマーキングが指令されたとき、制御部５４を制御し、マーキング部５３からペイントを吐出させる。これにより、地面の所定の位置（地雷が埋め込まれていると思われる位置）にペンキで色が付けられることになる。その後、操作者は、センサヘッド１２あるいは必要に応じて本体１を所定の位置まで退避させ、ペイントが施された位置から、スティックにより地雷を掘り出すことができる。
【００９０】
地雷であるか否かは、表示されている画像の色と形状あるいは大きさから、かなりの確率で判定することができる。従って、地雷を迅速かつ確実に検知することが可能となる。
【００９１】
なお、図２４（Ａ）に示すように、図３に示す送信アンテナ１０２および受信アンテナ１１３の取付位置は、センサヘッド１２の底面のほぼ中央の位置１２Ａとされている。センサヘッド１２は、所定の大きさを有しているため、センサヘッド１２で地面をスキャン走査しているとき、センサヘッド１２の位置１２Ａが対向している地面の位置を正確に操作者が把握することは困難である。そこで、図２４（Ｂ）に示すように、センサヘッド１２の位置１２Ａの主走査方向側の先端の位置１２Ｂに対応する位置にカーソル８３を表示させるようにしてもよい。すなわち、この場合、図１５のステップＳ４の操作時におけるセンサヘッド１２の位置は、位置１２Ａで表されるが、図１６のステップＳ１１でカーソル８３が重畳表示される場合のセンサヘッド１２の位置は、位置１２Ｂとされる。ステップＳ１７のマーキング処理時においてペイントを吐出する吐出装置（図示せず）も位置１２Ｂに設けることで、操作者は、センサヘッド１２に隠されることなくペイントの吐出位置を視覚的に確認することができる。これにより、操作性が向上する。
【００９２】
ステップＳ１６において、マーキングする必要がないと判定された場合、ステップＳ１８に進み、操作者は、水平面表示処理を終了するか否かを判定する。水平面表示処理を終了する必要がない場合には、ステップＳ１０に戻り、それ以降の処理を繰り返し実行する。
【００９３】
なお、センサヘッド１２がスキャン範囲外に配置されているとき、カーソル８３は、表示部３に表示されないことになる。図２５乃至図２７は、このような状態において、深さのパラメータを変更した場合の表示例を表している。図２５は、深さとして１０センチを指定した場合の画像表示例を表しており、図２６は、深さとして１３センチを指定した場合の画像表示例を表しており、図２７は、深さとして１６センチを指定した場合の画像表示例を表している。操作者は、このように深さを適宜変更することで、地雷が地面から何センチの位置に埋め込まれているかを確実に知ることができる。
【００９４】
すなわち、操作者は、図２８に示すように、主走査方向の所定の範囲と副走査方向の所定の範囲で規定される水平面内の所定の深さにおける水平断面の画像をスライスして、表示部３に表示させることができることになる。
【００９５】
図１６のステップＳ９において、操作者により選択されたのが３次元物体画像表示モードであると判定された場合、ステップＳ１９に進み、制御部２２は、３次元物体画像表示処理を実行する。すなわち、このとき、操作者は、ステップＳ１０で表示されている水平断面画像から、マウスなどを指定して、例えば地雷と思われる物体の画像を指定する。この指定がなされたとき、制御部２２は、画像処理部２７を制御し、指定された物体に対応する画像のデータを記憶部３３から読み出し、その物体の３次元形状を表す画像データを生成させる。この画像データは、座標変換部２８により２次元座標データに変換され、表示制御部２９を介して、表示部３に出力され、表示される。図２９乃至図３１は、このようにして表示された地雷の３次元形状の表示例を表している。この地雷は、図３２に示すような、直径が１２センチ、高さが５．２センチの地雷を探索した結果得られた３次元画像を表している。
【００９６】
なお、このとき、制御部２２は、OSD制御部３１を制御し、図２９乃至図３１に示すように、枠９１を、地雷の画像が、その内部に位置するように表示させる。この枠９１は、地雷探査地域において埋め込まれている地雷の大きさを表すものである。すなわち、地雷の種類は数多く存在するが、探査している地域において埋め込まれている地雷の種類はそれほど多くはない。すなわち、１つか２つの地雷を発見すると、その地域には、ほぼそれと同種類の地雷が埋め込まれていることが多い。
【００９７】
従って、その地域において埋め込まれていると予め判っている地雷の形状を入力部２１から予め入力して記憶部３３に記憶させておき、その大きさに対応する図形としての枠９１を地雷と思われる画像の周囲に同時に表示させる。これにより、操作者は、いま観察されている物体がほぼ地雷と同じ大きさであるか否かを視覚的に直ちに認識することができる。その物体の大きさが枠９１より極端に小さかったり、極端に大きい場合には、その物体は、地雷ではないと直ちに判断することができる。そこで、その大きさが枠９１にほぼ対応する大きさである場合にだけ、そこを掘り起こして、地雷であるか否かを確認することができる。
【００９８】
ステップＳ２０において、操作者は、３次元物体画像の向きを変更する必要があるか否かを判定し、変更する必要がある場合には、ステップＳ２２に進み、入力部２１を操作して、３次元物体画像の向きを入力する。このとき、制御部２２は、ステップＳ１９に戻り、指定された向きに対応する画像データの生成を画像処理部２７に指令する。画像処理部２７は、この指令に対応して、指定された向きに対応する３次元物体画像のデータを生成し、これを表示部３に表示させる。
【００９９】
ステップＳ２０において、向きを変更する必要がないと判定された場合、ステップＳ２１に進み、操作者は、３次元物体画像表示処理を終了させるか否かを判定する。３次元物体画像表示処理を終了させる必要がない場合には、ステップＳ１９に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。
【０１００】
ステップＳ１８、またはステップＳ２１において、表示処理を終了させると判定された場合、ステップＳ８に戻り、それ以降の処理が実行される。
【０１０１】
次に、図１５のステップＳ１におけるキャリブレーション処理について説明する。上述したように、電磁波の伝搬速度ｖは次式で表される。
【０１０２】
ｖ＝Ｃ／√εｒ      ・・・（８）
【０１０３】
すなわち、伝搬速度ｖは、誘電率εｒの平方根に反比例する。従って、誘電率εｒが大きいと、伝搬速度ｖは小さくなり、誘電率εｒが小さいと、伝搬速度ｖは大きくなる。その結果、図９を参照して説明した双曲線は、同じ深さの位置に物体が埋まっていたとしても、誘電率εｒが大きいと、伝搬速度ｖの値が小さくなって、伝搬時間ｔが大きくなるので、図３２において破線で示すように先鋭となり（幅が狭くなり）、誘電率εｒが小さくなると、伝搬速度ｖが大きくなり、伝搬時間Ｔが小さくなって、双曲線の先鋭度は実線で示すように鈍くなる（幅が広くなる）。図１２乃至図１４を参照して説明したように、伝搬時間ｔを深さｚに変換する処理を行うとき、演算に用いる誘電率εｒを所定の値に設定する必要がある。このとき設定した誘電率εｒの値が実際の地中内の誘電率εｒの値と異なると、伝搬時間ｔを深さｚに変換したときの値が変化する。そこで、実際の地中の誘電率εｒの値を設定する処理がキャリブレーション処理となる。
【０１０４】
図３４は、このキャリブレーション処理の詳細を表している。最初にステップＳ３１において、操作者は、地雷が埋め込まれているか否かを検査する地域の地中に、地雷（火薬を除去した安全なもの）または所定の金属を所定の深さに埋め込む。ステップＳ３２において、センサヘッド１２で、この模擬的地雷をスキャンする。すなわち、図１５のステップＳ２乃至ステップＳ７の処理が実行される。このとき、キャリブレーション部２６は、ステップＳ３３で、マイグレーション部２５より出力されたデータを、制御部２２を介して、記憶部３３に記憶させる。
【０１０５】
次に、ステップＳ３４において、キャリブレーション部２６は、所定の誘電率εｒを設定し、ステップＳ３５で、マイグレーション部２５に、図１２乃至図１４を参照して説明したマイグレーション処理を実行させる。ステップＳ３６において、キャリブレーション部２６は、必要な範囲の誘電率εｒを設定したか否かを判定し、まだ設定していない誘電率εｒが残っている場合には、ステップＳ３４に戻り、新たな誘電率を設定する。そして、ステップＳ３５において、再びその誘電率を設定した場合におけるマイグレーションが実行される。以上の処理が、ステップＳ３６において、必要な範囲の誘電率を全て設定したと判定されるまで、繰り返し実行される。
【０１０６】
測定される反射波のレベルは設定した誘電率（伝搬速度）のパラメータを含む。適切な誘電率が設定されたとき、反射波のレベルは最も大きな値となる。そこで、次に、ステップＳ３７に進み、キャリブレーション部２６は、ステップＳ３４乃至ステップＳ３６の処理を繰り返し実行することで求めた反射レベルの曲線の中から、そのピーク値が最も大きい曲線を選択する。
【０１０７】
ステップＳ３８において、キャリブレーション部２６は、ピークの値が同一である曲線が２個以上あるか否かを判定し、２個以上ある場合にはステップＳ３９に進み、その幅が最も狭い曲線を選択する。ステップＳ３８において、ピークの値が最も大きい曲線が１個しかないと判定された場合には、ステップＳ３９の処理はスキップされる。
【０１０８】
ステップＳ４０において、ステップＳ３７またはステップＳ３９において選択された曲線に対応する誘電率が、地中の実際の誘電率に最も近い誘電率であるとして、キャリブレーション部２６は、その値をマイグレーション部２５に設定させる。その結果、以後、マイグレーション部２５は、その誘電率を用いてマイグレーション処理を実行することになる。
【０１０９】
図１５および図１６のフローチャートに示した処理例においては、スキャンモード時には、表示部３に、図１８に示すように、スキャンした範囲をスキャンしていない範囲と区別できるように表示するようにし、水平面表示モードを設定したとき、地中内の状態を表す水平断面画像を表示するようにしたが、スキャンしつつ、リアルタイムで地中内の画像を表示させるようにすることも可能である。この場合、図１５のフローチャートに示す処理は、図３５に示すようになる。図３５のステップＳ６１乃至ステップＳ６８の処理は、基本的に、図１５のステップＳ１乃至ステップＳ８の処理と同様であるが、図１５のステップＳ６において、スキャン範囲表示処理が実行されているのに対して、図３５のステップＳ６６においては、画像表示処理が実行される。すなわち、ここで、図１６のステップＳ１０における場合と同様の処理が行われる。従って、この場合、操作者は、センサヘッド１２でスキャン操作を行いつつ、リアルタイムで表示部３に地中の内部の状態を表示させることができる。
【０１１０】
なお、ステップＳ６３において、スキャンモードではないと判定された場合には、図１６に示したステップＳ９以降の処理が実行される。この場合の処理は、図１６を参照して説明した場合と同様であるので、その説明は省略する。
【０１１１】
図３６は、本発明を適用した検査装置の他の構成例を表している。この構成例においては、図１に示したヒンジ１１−１乃至１１−４、アーム１２−２乃至１２−３、並びにセンサヘッド１２の部分が省略され、そのかわりに、本体１にｘ座標検出部１０１とｙ座標検出部１０２とが設けられており、これらの出力を用いて、可動部１１１のセンサヘッド１２１のｘ座標とｙ座標が検知されるようになされている。そして、可動部１１１と本体１とは、有線または無線で通信が可能となされている。
【０１１２】
図３７は、可動部１１１の外観構成を拡大して示している。センサヘッド１２１は、図１のセンサヘッド１２と同様の構成を有している。センサヘッド１２１の上面には、表示部１２２が設けられている。この表示部１２２は、本体１の表示部３と同様の画像が表示される。センサヘッド１２１には、アーム１２３が取り付けられており、アーム１２３の端部には、ほぼＵ字状の形状のホルダ１２５が設けられており、アーム１２３の途中には、ハンドル１２４が形成されている。操作者は、ハンドル１２４を手で掴み、ホルダ１２５のＵ字状の凹部に腕を挿入して、可動部１１１を保持する。
【０１１３】
操作者が可動部１１１を保持して地面をスキャンすると、ｘ座標検出部１０１とｙ座標検出部１０２がセンサヘッド１２１に、例えば位置座標で変調されたレーザ光を照射する。センサヘッド１２１はレーザ光を受光したとき、位置座標を復調し、ｘ座標またはｙ座標を検出する。その他の動作は、上述した場合と同様である。
【０１１４】
図３８は、可動部１１１のさらに他の構成例を表している。この構成例においては、表示部１２２がセンサヘッド１２１にではなく、ホルダ１２５に近い位置に設けられている。従って、操作者は、表示部１２２の画像を、図３７の構成例の場合に較べて、より認識し易くなる。
【０１１５】
図３９は、検査装置のさらに他の構成例を表している。この構成例は、図１に示した構成と、図３６に示した構成とを組み合わせた構成とされている。この構成例においては、本体１にｘ座標検出部１０１とｙ座標検出部１０２が設けられているので、ヒンジ１１−１乃至１１−４には、ロータリエンコーダなどの位置検出部は設けられていない。ｘ座標検出部１０１とｙ座標検出部１０２の出力を用いてセンサヘッド１２の位置が検知される。その他の構成は、図１における場合と同様である。
【０１１６】
このほか、センサヘッド１２１の位置は、複数の距離測定装置でセンサヘッド１２１までの距離を測定し、その測定結果を演算することで検出することができる。あるいはまた、センサヘッド１２１に２個のＬＥＤを垂直に取り付け、これを超広角レンズを用いて撮像すると、そのとき得られる画像上のＬＥＤの距離とセンサヘッド１２１上の実際のＬＥＤの距離とは、超広角レンズの焦点距離ｆで規定される。この関係を用いて、センサヘッド１２１の位置を演算し、求めることができる。
【０１１７】
図４０は、さらに他の構成例を表している。この構成例においては、実質的にセンサヘッドで構成される可動部２０１を、操作者が手で持って操作するようになされている。ビーム検出器２０２は、その正面にラインセンサ２０３を有し、可動部２０１が出射する３本のレーザビームＬ１乃至Ｌ３を受光する。可動部２０１とビーム検出器２０２は、それぞれ本体１と信号線により接続されている。
【０１１８】
図４１は、可動部２０１が出射した３本のレーザビームＬ１乃至Ｌ３が、ビーム検出器２０２のラインセンサ２０３に受光されている状態を表している。同図に示すように、レーザビームＬ１乃至Ｌ３は、それぞれ、その断面形状が平板状となるように調整されている。可動部２０１から出射されたレーザビームＬ１乃至Ｌ３は、それぞれ拡散しているので、全体としての形状は、それぞれ扇状となる。
【０１１９】
図４２は、図４０に示すシステムの電気的構成を表している。可動部２０１は、図２に示したセンサヘッド１２の送信部５１乃至制御部５４以外に、レーザビーム発生部２１１を有している。レーザビーム発生部２１１は、内部に３個のレーザダイオードを内蔵しており、図４０に示した３本のレーザビームＬ１乃至Ｌ３を発生する。
【０１２０】
図２の構成例においては、本体１の位置検出部２３が、センサヘッド１２の位置を検出するようになされているが、図４２の例においては、ビーム検出器２０２が、可動部２０１の位置を検出するため、本体１の位置検出部２３は削除されている。そして、ビーム検出器２０２の出力が、本体１の位置演算部２４に供給されている。その他の構成は、図２における場合と同様である。
【０１２１】
図４３は、ビーム検出器２０２の構成例を表している。ラインセンサ２０３は、レーザビーム発生部２１１が出射した３本のレーザビームＬ１乃至Ｌ３を受光し、その受光位置に対応する信号を増幅部２２１に出力する。増幅部２２１は、入力された信号を増幅し、検波部２２２に出力する。検波部２２２は、増幅部２２１より入力された信号を、包絡線検波し、検波結果を波形整形部２２３に出力する。波形整形部２２３は、検波部２２２より入力された検波信号の波形を整形し、制御部２２４に出力する。
【０１２２】
クロック発生部２２５は、クロックを発生し、ラインセンサ２０３、カウンタ２２６、および制御部２２４に出力している。カウンタ２２６は、制御部２２４により制御され、クロック発生部２２５が出力するクロックをカウントする。パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部２２７は、制御部２２４により制御され、カウンタ２２６のカウント値をパラレルデータからシリアルデータに変換し、本体１の位置演算部２４に出力する。
【０１２３】
図４０乃至図４３に示す装置の動作について、次に説明するが、その基本的な動作は、図２に示した装置の動作と基本的に同様であるので、その説明は省略する。ただ、図２に示した装置と可動部２０１の位置検出の原理が異なっているので、その位置検出の動作について以下に説明する。
【０１２４】
図４４に示すように、可動部２０１のレーザビーム発生部２１１は、レーザビームＬ１乃至Ｌ３を、同一水平面内において、それぞれの光軸が角度αとなるようにして出射する。図４４（Ａ）に示すように、可動部２０１が、ラインセンサ２０３に対して正対しているとき、ラインセンサ２０３上のレーザビームＬ１とＬ２の受光位置の間隔ａと、レーザビームＬ２とＬ３の受光位置の間隔ｂは等しい。
【０１２５】
これに対して、図４４（Ｂ）に示すように、可動部２０１がラインセンサ２０３に対して水平面内において角度θだけ、反時計方向に回動したとき、間隔ａは、間隔ｂより短くなる。逆に、図４４（Ｃ）に示すように、可動部２０１がラインセンサ２０３に対して時計方向に角度θだけ、水平面内において回動したとき、間隔ａは、間隔ｂより長くなる。さらに、図４４（Ｄ）に示すように、可動部２０１がラインセンサ２０３に対して正対しているものの、可動部２０１とラインセンサ２０３との距離が、図４４（Ａ）に示す場合より長くなった場合には、間隔ａ，ｂは、図４４（Ａ）に示す場合より長くなる。
【０１２６】
図４５は、可動部２０１が、ラインセンサ２０３に対して角度θだけ傾いている一般的な状態を表している。同図において、ラインセンサ２０３の左側の端部を原点として、右方向にＸ軸、上方向にＹ軸をとるものとする。このとき、可動部２０１の水平面内の座標は（Ｘ，Ｙ）で表される。
【０１２７】
ラインセンサ２０３のレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれの受光点をＰ１，Ｐ２，Ｐ３とする。そして、ラインセンサ２０３の左側の端部（原点）をＰ０とする。点Ｐ０と点Ｐ１の間隔をｃ、点Ｐ１と点Ｐ２の間隔をａ、点Ｐ２と点Ｐ３の間隔をｂとする。また、可動部２０１からラインセンサ２０３に対して降ろした垂線と、ラインセンサ２０３の交点から、点Ｐ２までの間隔をｘとする。
【０１２８】
以上の関係から、次式が成立する。
ｘ＝Ｙtanθ          ・・・（９）
【０１２９】
可動部２０１からラインセンサ２０３に対する垂線とレーザビームＬ１とのなす角度は、θ−αであるから、次式が成立する。
ａ＝ｘ−Ｙtan（θ−α）          ・・・（１０）
【０１３０】
さらに、垂線とレーザビームＬ３との角度は、θ＋αであるから、次式が成立する。
ｂ＝Ｙtan（θ＋α）−ｘ          ・・・（１１）
【０１３１】
また、図４５から、次式が成立する。
Ｘ＝ｃ＋ａ−ｘ          ・・・（１２）
【０１３２】
上記式（９）と式（１０）から次式が成立する。
ａ＝Ｙtanθ−Ｙtan（θ−α）
＝Ｙ（Ｔ−（Ｔ−Ａ）／（１＋Ｔ×Ａ））
＝ＹＡ（１＋２×Ｔ）／（１＋Ｔ×Ａ）          ・・・（１３）
ここで、Ｔ＝tanθ，Ａ＝tanαとしている。
【０１３３】
さらに、式（９）と式（１１）から、次式が成立する。
ｂ＝Ｙtan（θ＋α）−Ｙtanθ
＝Ｙ（（Ｔ＋Ａ）／（１−Ｔ）Ａ）−Ｔ）
＝ＹＡ（１＋２×Ｔ）／（１−Ｔ×Ａ）          ・・・（１４）
【０１３４】
また、式（１３）と式（１４）から、次式が成立する。
ｂ／ａ＝（１＋Ｔ×Ａ）／（１−Ｔ×Ａ）          ・・・（１５）
【０１３５】
この式（１５）は、次のように書き換えることができる。
ａ（１＋Ｔ×Ａ）＝ｂ（１−Ｔ×Ａ）          ・・・（１６）
【０１３６】
いま、Ａ＝tanαであるから、次式が成立する。
Ｔ＝tanθ＝（ｂ−ａ）／（（ｂ＋ａ）×Ａ）          ・・・（１７）
【０１３７】
式（１３）を変形すると、次式が得られる。
Ｙ＝ａ（１＋Ｔ×Ａ）／Ａ（１＋２×Ｔ））          ・・・（１８）
【０１３８】
式（９）と式（１８）から、次式が得られる。
ｘ＝Ｙ×Ｔ          ・・・（１９）
【０１３９】
さらに、式（１０）と式（１９）から、次式が成立する。
Ｘ＝ｃ＋ａ−ｘ          ・・・（２０）
【０１４０】
以上のようにして、式（１８）と式（２０）から、可動部２０１の座標（Ｘ，Ｙ）を演算することができる。
【０１４１】
以上の原理に従って位置検出を行うため、ラインセンサ２０３は、図４６に示すように、クロック発生部２２５から供給されるクロックに同期してスキャンされたとき、図４５における左側の端部Ｐ０のタイミングで基準パルスを発生するとともに、レーザ光Ｌ１乃至Ｌ３を受光している点Ｐ１乃至Ｐ３のタイミングで検出パルスを発生する。このパルスは、増幅部２２１で増幅された後、検波部２２２に入力され、検波される。
【０１４２】
いま、ラインセンサ２０３の受光面の長さを６０cmとするとき、これを６mSで読み出し、位置計算を１０mS周期で行うとすると、計算にかけることができる時間は、４mSとなる。ラインセンサ２０３の分解能が１ドット当たり０．１mmであるとし、クロック発生部２２５から供給されるクロックが１MHzの周波数であるとするとき、６０cmの長さを読み出すのにかかる時間は、６mS（＝６０００ドット×１μS）となる。
【０１４３】
ラインセンサ２０３の出力を１ドット単位で読み取ったとしても、それぞれの値はノイズを含み、ばらつきを有している。そこで、検波部２２２で包絡線検波することで（振幅検波することで）、実質的に１０ドットを１単位として、ラインセンサ２０３の出力を読み出すようにする。検波部２２２の出力は、波形整形部２２３で波形整形された後、制御部２２４に入力される。
【０１４４】
制御部２２４は、図４６における基準パルスが波形整形部２２３より入力されたタイミングにおいて、カウンタ２２６を制御し、クロック発生部２２５が出力するクロックのカウントを開始させる。制御部２２４は、さらに、図４６に示すレーザビームＬ１乃至Ｌ３に対応する検出パルスが、波形整形部２２３から入力されたタイミングにおいて、カウンタ２２６を制御し、そのときのカウント値をＰ／Ｓ変換部２２７に出力させるとともに、そのカウント値をリセットさせ、再び、クロックの計数を開始させる。その結果、Ｐ／Ｓ変換部２２７には、図４６に示すように、位置Ｐ０と位置Ｐ１の間隔ｃに対応するカウンタ２２６のカウント値、位置Ｐ１と位置Ｐ２の間隔ａに対応するカウント値、および位置Ｐ２と位置Ｐ３の間隔ｂに対応するカウント値が、位置演算部２４に出力される。
【０１４５】
従って、位置演算部２４は、これらのカウント値を、間隔ｃ，ａ，ｂに換算して、上記した演算を行うことで、可動部２０１の座標（Ｘ，Ｙ）を演算することができる。
【０１４６】
図４５に示した原理は、図４７に示すように、可動部２０１が、ラインセンサ２０３の端部より外側に位置している場合にも成立する。従って、図４７に示すような状態においても、可動部２０１の座標を検出することができる。従って、ビーム検出器２０２（ラインセンサ２０３）の長さを、それほど長くしなくても、広い範囲をサーチすることができる。
【０１４７】
以上説明したように、３本のレーザビームを出射するのは、それにより座標Ｘ，Ｙを演算することができるからである。例えば、図４８に示すように、可動部２０１からラインセンサ２０３に対して１本のレーザビームＬ１だけを出射させるようにした場合、レーザビームＬ１がラインセンサ２０３に対して垂直に入射している場合には、その読み取り位置の点Ｐ１は、可動部２０１の座標Ｘに対応する。しかしながら、図４８において破線で示すように、レーザビームＬ１がラインセンサ２０３に対して傾斜して入射すると、その読み取り点Ｐ１は、可動部２０１の座標Ｘに対応しないことになる。また、読み取り点Ｐ１の位置に拘らず、可動部２０１のＹ座標は求めることができない。そこで、上述したように、３本のレーザビームＬ１乃至Ｌ３を用いるようにするのである。
【０１４８】
ところで、図４９（Ａ）に示すように、操作者が可動部２０１を水平に保持している場合、出射されたレーザビームＬ１（Ｌ２，Ｌ３）は、ラインセンサ２０３に正確に入射する。これに対して、図４９（Ｂ）に示すように、操作者が、可動部２０１を水平面に対して若干上方向に向けてしまった場合、可動部２０１とラインセンサ２０３の距離が比較的短い場合には、レーザビームＬ１がラインセンサ２０３に入射するが、その距離が長い場合には、入射しないことになる。
【０１４９】
そこで、例えば、図５０に示すように、操作者に、グローブ２４１をはめさせ、ベルト２４２でグローブ２４１を手首に固定させる。グローブ２４１の甲側には、硬質拘束具２４３が貼付されており、これにより操作者は、手首を水平面内において曲げることは可能であるが、鉛直方向に曲げることは困難となる。その結果、図４９（Ｂ）に示すような状態になることが抑制される。
【０１５０】
あるいはまた、図５１に示すように、例えば、レーザダイオード２５１より出射されたレーザビームをシリンドリカルレンズ２５２で、その断面が平板上のレーザビームを生成し、このレーザビームを２次曲線面鏡２５４の焦点に配置された固定ミラー２５３に入射させる。そして、固定ミラー２５３で反射されたレーザビームは、２次曲線面鏡２５４で反射され、ほぼ平行光に変換されて、ラインセンサ２０３に向けて出射される。このようにすれば、ラインセンサ２０３には、断面が垂直方向に長い平板上のほぼ平行光が入射されるため、ラインセンサ２０３が近い位置にあっても遠い位置にあっても、その位置による受光量のばらつきを抑制することができる。
【０１５１】
以上においては、ラインセンサ２０３を１本とし、図４１に示すように、３本のレーザビームＬ１乃至Ｌ３をラインセンサ２０３に対してほぼ垂直になるように入射させるようにしたが、図５２に示すように、ラインセンサを、ラインセンサ２０３−１，２０３−２として２本設け、レーザビームＬ１乃至Ｌ３を、これらのラインセンサ２０３−１，２０３−２に対して、角度β１乃至β３だけ傾斜させるようにすることができる。このようにすることで、可動部２０１の２次元座標（Ｘ，Ｙ）だけでなく、３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、それらの各軸に対する回転角度（姿勢）を検出することができる。
【０１５２】
次に、その原理について説明する。図５３に示すように、レーザビームＬｉ（ｉ＝１，２または３）は、２本の平行なラインセンサ２０３−１，２０３−２に、所定の角度βｉで入射する。なお、図５３には、１つの平板上のレーザビームＬiだけが示されているが、これは、３つのレーザビームを代表して表しているものである。
【０１５３】
レーザビームＬｉがラインセンサ２０３−ｊ（ｊ＝１または２）上に形成する交点をＰ（ｉ，ｊ）とする。可動部２０１（センサヘッド）の３次元位置に応じて、交点Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（３，１），Ｐ（３，２）の座標が変化する。従って、これらの点Ｐ（１，１）乃至Ｐ（３，２）を計測し、その値を用いて可動部１５１の３次元位置と姿勢を演算することができる。
【０１５４】
ラインセンサ２０３−１と２０３−２の中間の点を原点Ｏとし、レーザビームＬ１乃至Ｌ３の平面の方程式を、それぞれ次の式で表す。
Ｚ＝ａ１×Ｘ＋ｂ１×Ｙ＋ｃ１          ・・・（２１）
Ｚ＝ａ２×Ｘ＋ｂ２×Ｙ＋ｃ２          ・・・（２２）
Ｚ＝ａ３×Ｘ＋ｂ３×Ｙ＋ｃ３          ・・・（２３）
【０１５５】
ラインセンサ２０３−１は、方程式に、Ｚ＝Ｖ，Ｘ＝０を代入して表され、このとき、Ｙの最小値は−Ｗであり、Ｙの最大値はＷである。なお、Ｖは、原点Ｏからラインセンサ２０３−１までのＺ軸方向の距離である。
【０１５６】
同様に、ラインセンサ２０３−２は、方程式に、Ｚ＝−Ｖ，Ｘ＝０を代入して表され、このとき、Ｙの最小値は−Ｗであり、Ｙの最大値はＷである。
【０１５７】
式（２１）乃至式（２３）において、Ｘ＝０とＺ＝Ｖを代入すると、Ｙの値は、（Ｖ−ｃｉ）／ｂｉとなる。また、Ｘ＝０，Ｚ＝−Ｖを代入すると、Ｙの値は、（−Ｖ−ｃｉ）／ｂｉとなる。そこで、点Ｐ（ｉ，１）の３次元座標は、（０，（Ｖ−ｃｉ）／ｂｉ，Ｖ）となり、点Ｐ（ｉ，２）の３次元座標は、（０，（−Ｖ−ｃｉ）／ｂｉ，−Ｖ）となる。
【０１５８】
ラインセンサ２０３−１において、レーザビームＬｉが、ラインセンサ２０３−１を横切る座標として計測された値をｆ（ｉ，１）とする。簡単のため、この座標ｆと３次元座標の関係を次のように設定する。
ｆ（ｉ，１）＝（Ｖ−ｃｉ）／ｂｉ          ・・・（２４）
【０１５９】
同様に、ラインセンサ２０３−２において、レーザビームＬｉが、ラインセンサ２０３−２を横切る座標として計測された値をｆ（ｉ，２）とすると、次式が成立する。
ｆ（ｉ，２）＝（−Ｖ−ｃｉ）／ｂｉ          ・・・（２５）
【０１６０】
可動部２０１（センサヘッド１２）の中心位置Ｑの平行移動、および、位置Ｑを原点とする３次元座標の軸ｅ，ｆ，ｇ回りの回転に応じて、レーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３の方程式は変化する。座標系Ｑ，ｅ，ｆ，ｇを、座標系Ｏ，Ｘ，Ｙ，Ｚから表現すると、次の行列（Ｋ）のようになる。
【数１】
0003768101.tif 000002
・・・（２６）
【０１６１】
この行列（Ｋ）は、位置の３自由度と姿勢の３自由度を表現している。この行列（Ｋ）に含まれるベクトル（Ｋ１１，Ｋ２１，Ｋ３１）は、Ｑ−ｅ軸の単位ベクトルをＯ−ＸＹＺ座標系で表現したものである。ベクトル（Ｋ１２，Ｋ２２，Ｋ３２）は、Ｑ−ｆ軸の単位ベクトルをＯ−ＸＹＺ座標系で表現したものである。同様に、ベクトル（Ｋ１３，Ｋ２３，Ｋ３３）は、Ｑ−ｇ軸の単位ベクトルをＯ−ＸＹＺ座標系で表現したものである。さらに、ベクトル（Ｋ１４，Ｋ２４，Ｋ３４）は、Ｏ−ＸＹＺ座標系から見た点Ｑの３次元位置座標を表している。
【０１６２】
３次元空間の任意の点について、座標系Ｏ−ＸＹＺで表現した位置ベクトルを（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とし、Ｑ−ｅｆｇ座標系で表現した位置ベクトルを（ｅ，ｆ，ｇ）とすると、次式が成立する。
【数２】
0003768101.tif 000003
・・・（２７）
【０１６３】
３次元空間での平面は、座標系の原点から、その平面に降ろした垂線の先端位置の位置ベクトルで表現することができる。例えば、この垂線の先端位置の位置ベクトル（ｒ１，ｒ２，ｒ３）とすると、この位置ベクトルと、これに対する平面上の任意の点の位置ベクトル（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の間には、次の式が成立する。
ｒ１×Ｘ＋ｒ２×Ｙ＋ｒ３×Ｚ
＝sqrt（ｒ１×ｒ１＋ｒ２×ｒ２＋ｒ３×ｒ３）    ・・・（２８）
なお、上記式におけるsqrt（）は、平方根を求める関数である。
【０１６４】
式（２８）を平面の方程式の形式に変形すると、次のようになる。
Ｚ＝（ｒ１／ｒ３）×Ｘ＋（−ｒ２／ｒ３）×Ｙ
＋sqrt（ｒ１×ｒ１＋ｒ２×ｒ２＋ｒ３×ｒ３）／ｒ３
・・・（２９）
【０１６５】
平板上の光であるレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３の平面の方程式をＱ−ｅｆｇ座標系から表現したものは、固定で既知である。
【０１６６】
レーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３を、Ｑ−ｅｆｇ座標系で表現すると、次のようになる。
ｇ＝ｕ１×ｅ＋ｖ１×ｆ＋ｗ１          ・・・（３０）
ｇ＝ｕ２×ｅ＋ｖ２×ｆ＋ｗ２          ・・・（３１）
ｇ＝ｕ３×ｅ＋ｖ３×ｆ＋ｗ３          ・・・（３２）
【０１６７】
式（３０）乃至式（３２）に示す各平面には、その平面に対して点Ｑから降ろした垂線の先端の位置ベクトルが対応する。この平面を示す垂線位置ベクトルで示される位置は、可動部２０１の位置と姿勢が、行列（Ｋ）で示されてる状態になることにより、Ｏ−ＸＹＺ座標系から見た位置ベクトルが、式（２７）に従って変換される。この位置ベクトルの変換に応じて、平面の方程式は、式（２９）に応じて変換される。平面の方程式の変化に応じて、式（２４）と式（２５）で示す点ｆ（ｉ，ｊ）の位置が得られる。
【０１６８】
点ｆ（１，１），ｆ（２，１），ｆ（３，１），ｆ（１，２），ｆ（２，２），ｆ（３，２）を、２つのラインセンサ２０３−１，２０３−２と、３つの平板上のレーザビームＬ１乃至Ｌ３の交点座標として観測することで、６個の方程式が得られる。行列（Ｋ）には６個の自由度しかないので、この６個の方程式を用いて行列（Ｋ）の各要素を求めることが可能である。従って、位置演算部２４により（Ｋ）を求めることで、可動部２０１（センサヘッド１２）の位置と姿勢が判る。
【０１６９】
このように可動部２０１（センサヘッド１２）の３次元座標と姿勢を求めるようにした場合、センサヘッドの３次元座標と姿勢に応じて、上述したキャリブレーション処理やマイグレーション処理を行うようにすることもできる。このようにすれば、より正確な位置を検出することが可能となる。
【０１７０】
次に、検査対象が地面ではなく、コンクリートであり、コンクリート内部の鉄筋を検査する検査装置について説明する。すなわち、この場合、図５４に示すように、鉄筋コンクリートよりなる構造物１４１の内部には、鉄筋１４２−１，１４２−２が組み込まれている。図５５は、このような構造物１４１を検査する検査装置の構成例を表している。同図に示すように、この構成例においては、本体１と可動部１５１から構成され、可動部１５１は、基本的にセンサヘッド１５２により構成されている。センサヘッド１５２には、ハンドル１５３が設けられ、このハンドル１５３を手で持って操作者がスキャン操作することができるようになされている。また、センサヘッド１５２の上面には、表示部１５４が設けられている。可動部１５１と本体１とは、無線により相互に通信することができるようになされている。
【０１７１】
図５６は、センサヘッド１５２の内部の構成例を表している。送信部５１乃至制御部５４は、図２に示したセンサヘッド１２における場合と同様の機能を有するものである。位置検出部１６２は、ジャイロ、コンパスなどで構成され、センサヘッド１５２の位置を検出するようになされている。位置演算部１６３は、位置検出部１６２の出力からセンサヘッド１５２の位置を演算し、演算結果を制御部５４に出力している。入力部１６１は、ボタン、スイッチなどで構成され、スキャン開始位置などを操作者が入力するとき操作される。通信部１６４は、本体１と無線で通信を行う。表示部１５４には、制御部５４により、本体１の表示部３と同一の画像が表示される。
【０１７２】
図５７は、本体１の内部の構成例を表している。その基本的構成は、図２に示した場合と同様であるが、この構成例においては、位置検出部と位置演算部がセンサヘッド１５２側に設けられているので、図２に示した位置検出部２３と位置演算部２４は省略されている。そして、通信部１７１がセンサヘッド１５２の通信部１６４と無線で通信を行うようになされている。その他の構成は、図２における場合と同様である。
【０１７３】
次に、図５８乃至図６２のフローチャートを参照して、その動作について説明する。最初にステップＳ８１において、キャリブレーション処理が行われる。このキャリブレーション処理は、基本的には、図１５のステップＳ１における場合と同様の処理となるが、構造物１４１が試験的に内部に物体を埋め込むことができないものであるので、内部に鉄筋が埋め込まれている適当な位置を試験的にスキャンすることで検知し、そこでキャリブレーション処理を行うようにすればよい。
【０１７４】
ステップＳ８２において、操作者は、入力部２１を操作して、スキャンモード、平面表示モード、側断面表示モード、底断面表示モード、または３次元物体画像表示モードを選択する。制御部２２は、ステップＳ８３において、ステップＳ８２で選択されたのがスキャンモードであるのか否かを判定する。選択されたのがスキャンモードである場合には、ステップＳ８４に進み、操作者は、センサヘッド１５２をスキャン開始位置上に配置し、センサヘッド１５２の入力部１６１を操作して、スキャンの開始を指令する。このとき、制御部５４は、位置検出部１６２を制御し、現在位置を基準点として、センサヘッド１５２の位置検出処理を開始させる。その結果、以後、この基準点を基準とする座標軸で、位置演算部１６３は、位置検出部１６２の出力からセンサヘッド１５２の位置を演算し、演算結果を制御部５４に出力する。
【０１７５】
入力部１６１よりスキャン操作の開始が指令されたとき、ステップＳ８５において、制御部５４は、マーキング部５３を制御し、始点を表すマーキングを実行させる。すなわち、このとき、マーキング部５３から、ペイントが構造物１４１上に吐出され、図６３に示すように、始点マークＭＳ１がマーキングされる。
【０１７６】
次に、ステップＳ８６に進み、操作者は、センサヘッド１５２を主走査方向（ｘ軸方向）に走査し、スキャン操作を行う。このスキャン操作にともなって、ステップＳ８７において、制御部２２は画像処理部２７を制御し、画像処理を実行させる。
【０１７７】
すなわち、制御部５４は、送信部５１に電磁波を発生させ、受信部５２で、その反射波を受信したとき、その伝搬時間を計測する。
【０１７８】
制御部５４は、位置情報と受信部５２より入力された伝搬時間とを通信部１６４を介して、本体１に送信する。
【０１７９】
本体１において通信部１７１が、センサヘッド１５２の通信部１６４より送信された位置情報と、伝搬速度情報とを受信し、制御部２２に出力する。制御部２２は、この情報をマイグレーション部２５に出力する。マイグレーション部２５は、入力された情報に基づいてマイグレーション処理を実行し、伝搬時間を深さｚに変換し、３次元座標データを画像処理部２７に出力する。画像処理部２７は、入力された情報に基づいて、構造物１４１内の内部の状態を表す３次元画像を生成する。
【０１８０】
画像処理部２７は、生成した３次元画像を制御部２２を介して、記憶部３３に記憶させる。
【０１８１】
ステップＳ８８において、制御部２２は、予め設定されている主走査方向の終点に達したか否かを、センサヘッド１５２より送信されてくるｘ座標から判定する。走査位置が主走査方向の終点にまだ達していないと判定された場合、ステップＳ８６に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。ステップＳ８８において、主走査方向の終点に達したと判定された場合、ステップＳ８９に進み、制御部２２は、音声出力部３２を制御し、主走査方向の終点に達したことを表す音声信号を出力させる。また、制御部２２は、通信部１７１を制御し、センサヘッド１５２に対して、終点マーキング処理実行のコマンドを出力する。
【０１８２】
センサヘッド１５２の制御部５４は、通信部１６４を介して、このコマンドを受信したとき、マーキング部５３を制御し、主走査方向の終点を表すマーキングを実行させる。すなわち、マーキング部５３は、このとき、ペイントを構造物１４１上に吐出し、終点マークＭＥ１を形成させる。
【０１８３】
次に、ステップＳ９０に進み、操作者は、副走査方向（ｙ軸方向）に１ピッチだけセンサヘッド１５２を移動させる。制御部２２は、ステップＳ９１において、移動させた位置が副走査方向の終点に達しているか否かを判定する。この判定は、１ピッチ移動後のｙ座標が予め設定されている副走査方向の終点のｙ座標より大きくなっているか否かを判定することで行われる。
【０１８４】
ステップＳ９１において、１ピッチ移動後の位置が副走査方向の終点にまだ達していないと判定された場合、ステップＳ８６に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。
【０１８５】
以上のステップＳ８６乃至ステップＳ９１の処理が、ステップＳ９１においてセンサヘッド１５２が副走査方向の終点に達したと判定されるまで繰り返し実行される。これにより、図６３に示すように、スキャン範囲の左辺の始点の始点に始点マークＭＳ１がマーキングされ、始点の終点に始点マークＭＳ５がマーキングされ、その間に、１ピッチ毎に始点マークＭＳ２乃至ＭＳ４がマーキングされる。同様に、サーチ範囲の右辺の終点の始点に終点マークＭＥ１がマーキングされ、終点の終点に終点マークＭＥ５がマーキングされる。そして、それらの間に、１ピッチ毎に終点マークＭＥ２乃至ＭＥ４がマーキングされる。
【０１８６】
これにより、操作者は、検査した範囲を構造物１４１上で認識することができる。
【０１８７】
ステップＳ９１において、副走査方向の位置が終点に達したと判定された場合、ステップＳ９２に進み、操作者はスキャン操作を終了させるか否かを判定し、終了させない場合には、ステップＳ８２に戻り、それ以降の処理を繰り返し実行する。ステップＳ９２において、検査処理を終了すると判定した場合、操作者は、入力部２１を操作して、処理の終了を指令する。制御部２２は、この指令に対応して、検査処理を終了させる。この指令は、通信部１７１を介して、センサヘッド１５２に送信される。センサヘッド１５２の制御部５４は、通信部１６４を介して、終了の指令を受信したとき、各部の制御を終了させる。
【０１８８】
ステップＳ８３において、選択されたのがスキャンモードではないと判定された場合、ステップＳ９３に進み、制御部２２は、選択されたモードは３次元物体画像表示モードであるか否かを判定する。選択されたのが３次元物体画像表示モードではないと判定された場合、ステップＳ９４に進み、制御部２２は、選択されたのは、平面表示モードであるか否かを判定する。選択されたのが平面表示モードである場合には、ステップＳ９５に進み、制御部２２は、平面表示処理を実行させる。すなわち、このとき、制御部２２は、画像処理部２７を制御し、予め設定されている所定の深さの平断面画像を生成するのに必要なデータを制御部２２を介して、記憶部３３から読み出し、平断面画像データを生成する。そして、この画像データは、座標変換部２８に入力され、そこで表示部３における２次元画像データに変換される。この２次元画像データが表示制御部２９を介して、表示部３に出力され、表示される。このようにして、例えば図６４に示すような、所定の深さの平断面図が表示部３に表示される。この表示例では、主筋１４２−ａと帯筋１４２−ｂが黒い画像で表示されている。
【０１８９】
なお、同様の画像は、センサヘッド１５２の表示部１５４にも表示される。このため、表示制御部２９の出力が、制御部２２に供給され、制御部２２は、このデータを通信部１７１を介してセンサヘッド１５２に出力する。センサヘッド１５２の制御部５４は、通信部１６４を介して、このデータの送信を受けたとき、これを表示部１５４に出力し、表示させる。
【０１９０】
次に、ステップＳ９６において、センサヘッド１５２の位置に対応してカーソルを重畳表示する処理が実行される。すなわち、制御部２２は、センサヘッド１５２から、その位置を表すデータを受信しており、この位置に対応するカーソルをOSD制御部３１に発生させる。このカーソルの図形は、表示制御部２９を介して表示部３に出力され、表示される。図６４では、このカーソルが、カーソル８３として示されている。なお、このカーソルも、センサヘッド１５２の表示部１５４に表示される。
【０１９１】
次に、ステップＳ９７に進み、操作者は、表示部３に表示させる平断面の深さを変更する必要があるか否かを判定し、変更する必要がある場合、ステップＳ９８に進み、その表示部３に表示させる平断面の深さを入力部２１から入力する。この入力が行われると、ステップＳ９５に戻り、制御部２２は、画像処理部２７を制御し、指定された深さの平断面画像を生成させ、表示させる。このようにして、操作者は、指定した深さの平断面図を、表示部３，１５４に表示させることができる。
【０１９２】
ステップＳ９７において、深さを変更する必要がないと判定した場合、操作者は、ステップＳ９９において、倍率を変更する必要があるか否かを判定する。倍率を変更する必要がある場合はステップＳ１００に進み、操作者は、入力部２１を操作して、倍率を指定する入力を行う。この入力が行われると、制御部２２は、座標変換部２８を制御して、指定された倍率の画像を生成させる。その後、処理はステップＳ９５に戻り、座標変換部２８で倍率が変更された画像が表示部３（表示部１５４）に表示される。
【０１９３】
ステップＳ９９において、倍率を変更する必要がないと判定された場合、ステップＳ１０１に進み、操作者は、マーキングする必要があるか否かを判定する。マーキングする必要があると判定した場合、操作者は、ステップＳ１０２において、マーキング処理を実行する。すなわち、このとき、操作者は、入力部１６１を操作して、マーキング指令する。このとき、制御部５４は、マーキング部５３を制御し、ペイントを吐出させる。これにより、操作者は、図６４に示されているような平断面画像を見て、主筋１４２−ａ、または帯筋１４２−ｂに問題がありそうな個所で、センサヘッド１５２の入力部１６１を操作することで、その位置にマーキングする（目印を付加する）ことができる。
【０１９４】
ステップＳ１０２の処理の後、ステップＳ９５に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。
【０１９５】
ステップＳ１０１において、マーキングする必要がないと判定された場合、ステップＳ１０３に進み、操作者は、平面表示処理を終了させるか否かを判定する。平面表示処理を終了させる必要がない場合には、ステップＳ９５に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。
【０１９６】
ステップＳ９４において、選択されたモードが平面表示モードではないと判定された場合、ステップＳ１０４に進み、制御部２２は、選択されたモードは、側断面表示モードであるか否かを判定する。選択されたのが側断面表示モードである場合には、ステップＳ１０５に進み、カーソル位置近傍の側断面表示処理が実行される。すなわち、このとき、制御部２２は、カーソル８３が位置する平断面図上の位置での側断面の生成を画像処理部２７に要求する。画像処理部２７は、この要求に対応して、記憶部３３からカーソル８３の平断面上の位置を基準とする側断面の画像データを生成し、これを表示部３（表示部１５４）に表示させる。これにより、例えば、図６５に示すような画像が表示部３（表示部１５４）に表示される。同図において、図中、右から左方向に、深さのスケールが表示されている。従って、図中、右側が表面を表し、左にいくほど深度の値が大きくなっている。
【０１９７】
次に、ステップＳ１０６に進み、操作者は、センサヘッド１５２の位置を変更する必要があるか否かを判定する。位置を変更する必要がある場合、ステップＳ１０７に進み、操作者は、センサヘッド１５２を所定の位置に移動する。これにより、図６５に示すカーソル８３の位置が、センサヘッド１５２の位置に対応して移動されることになる。その後、処理がステップＳ１０５に戻り、その移動後のカーソル８３の位置の側断面表示処理が行われる。このようにして、操作者は、センサヘッド１５２を所定の位置に移動させることで（カーソル８３を所定の位置に移動させることで）、その位置に対応する側断面を表示部３（表示部１５４）に表示させることができる。
【０１９８】
ステップＳ１０６においてセンサヘッド１５２の位置を変更する必要がないと判定した場合、ステップＳ１０８に進み、操作者は、倍率を変更する必要があるか否かを判定し、倍率を変更する必要がある場合には、ステップＳ１０９に進み、入力部２１を操作して、倍率を入力する。制御部２２は、倍率が指定されたとき、座標変換部２８を制御し、指定された倍率の座標変換を実行させる。その後、処理はステップＳ１０５に戻り、それ以降の処理が実行される。これにより、指定した倍率の側断面の画像が、表示部３（表示部１５４）に表示される。
【０１９９】
ステップＳ１０８において、倍率変更の必要がないと判定した場合、ステップＳ１１０に進み、操作者は、側断面表示処理を終了させるか否かを判定し、まだ側断面表示処理を終了させない場合には、ステップＳ１０５に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。
【０２００】
ステップＳ１０４において、選択されたのが側断面表示モードではないと判定された場合、選択されたのは底断面表示モードであるということになる。この場合、ステップＳ１１１に進み、制御部２２は、カーソル位置近傍の底断面表示処理を実行させる。これにより、図６４のカーソル８３の位置を基準とする底断面画像が、側断面画像表示処理と同様に実行され、表示部３（表示部１５４）に表示される。図６６は、この場合における表示例を表している。同図に示すように、この場合、画面の最も上側が構造物１４１の表面であり、下にいくほど、深度が深くなる画像となっている。
【０２０１】
その後、ステップＳ１１２乃至ステップＳ１１６の処理が実行されるが、この処理は、上述した図６０のステップＳ１０６乃至ステップＳ１１０の処理と同様の処理なので、その説明は省略する。すなわち、この場合においても、センサヘッド１５２を所定の位置に移動することで（カーソル８３を任意の位置に移動することで）、任意の位置の底断面図を表示させることができ、また、その倍率も、適宜変更することが可能である。
【０２０２】
ステップＳ９３において選択されたのが、３次元物体画像表示モードであると判定された場合には、ステップＳ１１７に進み、３次元物体画像表示処理が実行される。すなわち、このとき、制御部２２は、画像処理部２７を制御し、入力部２１を操作して、操作者が指定した範囲の構造物１４１内の状態を表す３次元画像データを画像処理部２７に生成させる。これにより、表示部３（表示部１５４）には、例えば、図６７に示すような、内部の構造を表す３次元画像が表示される。
【０２０３】
ステップＳ１１８において、操作者は、３次元物体画像の向きを変更する必要があるか否かを判定し、変更する必要がある場合には、ステップＳ１２０に進み、操作者は、入力部２１を操作して、３次元物体画像の向きを入力する。このとき、制御部２２は、ステップＳ１１７に戻り、指定された向きに対応する画像データの生成を画像処理部２７に指令する。画像処理部２７は、この指令に対応して、指定された向きに対応する３次元物体画像のデータを生成し、これを表示部３（表示部１５４）に表示させる。
【０２０４】
ステップＳ１１８において、向きを変更する必要がないと判定された場合、ステップＳ１１９に進み、操作者は、３次元物体画像表示処理を終了させるか否かを判定する。３次元物体画像表示処理を終了させる必要がない場合には、ステップＳ１１７に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。
【０２０５】
ステップＳ１０３、ステップＳ１１０、ステップＳ１１６、またはステップＳ１１９において、表示処理を終了させると判定された場合、ステップＳ９２に戻り、それ以降の処理が実行される。
【０２０６】
なお、以上においては、平断面図、側断面図、底断面図のいずれかを個別に表示させるようにしたが、例えば、図６８に示すように、同時に表示させるようにしてもよい。あるいは、図６９、または図７０に示すように、平断面図と側断面図を同時に表示させたり、平断面図と底断面図を同時に表示させるようにしてもよい。
【０２０７】
ただし、このように、複数の断面図を同時に表示させる場合、そのｘ座標、またはｙ座標を平断面図に対応する位置に表示させるようにするのが好ましい。このようにすることで、操作者は、位置関係を迅速に把握することができる。
【０２０８】
図４０乃至図４３を参照して説明したビーム検出器２０２を用いて可動部２０１の位置を検出する方法は、コンクリートなどの内部を検査する検査装置についても適用することができる。図７１は、この場合の構成例を表している。この構成例においては、可動部１５１から３本のレーザビームＬ１乃至Ｌ３が、ビーム検出器２０２に向けて出射される。そして、ビーム検出器２０２と本体１は、無線で通信することができるようになされている。その他の構成は、図５５における場合と同様である。
【０２０９】
この場合、可動部１５１を構成するセンサヘッド１５２は、図７２に示すように構成される。その基本的構成は、図５６に示した場合と同様であるが、この例においては、レーザビーム発生部２１１が、制御部５４により制御され、３本のレーザビームＬ１乃至Ｌ３を発生するようになされている。そして、図５６における位置検出部１６２と位置演算部１６３は、削除されている。
【０２１０】
ビーム検出器２０２は、図７３に示すように構成される。その基本的構成は、図４３に示した場合と同様であるが、この例においては、通信部２５１が設けられ、制御部２２４は、Ｐ／Ｓ変換部２２７で取り込まれたカウンタ２２６のカウント値を、通信部２５１から無線で本体１に送信するようになされている。その他の構成は、図４３における場合と同様である。
【０２１１】
さらに、本体１は、図７４に示すように構成されている。その基本的構成は、図５７における場合と同様であるが、ビーム検出器２０２からのカウント値の入力を受信し、可動部１５１（センサヘッド１５２）の位置を演算するための位置演算部２４が本体１に設けられている。制御部２２は、ビーム検出器２０２の通信部２５１を介して、無線で、カウンタ２２６のカウント値の供給を受けたとき、通信部１７１を介してこれを受信し、これを位置演算部２４に出力する。位置演算部２４は、入力されたカウント値をもとに、位置決定のための演算を行う。制御部２２は、位置演算部２４で行われた検算結果をマイグレーション部２５に供給する。その他の構成は、図５７における場合と同様である。
【０２１２】
これらの動作は、基本的に、上述した場合と同様であるので、その説明は省略するが、この例においては、地雷を検知するわけでないので、図７１に示すように、可動部１５１の前方にビーム検出器２０２が配置されている。これは地雷を検知する場合には、安全地帯側にビーム検出器２０２を載置する必要があるのに対し、検査対象が地雷ではない（危険物ではない）場合には、ビーム検出器２０２を必ずしも手前に配置する必要がなく、前方に配置した方が、操作上邪魔にならないので、前方に配置しているのである。しかしながら、ビーム検出器２０２を可動部１５１の後方に配置してもよいことは勿論である。
【０２１３】
以上においては、検査対象を地中とし、地雷を検出する例と、検査対象を構造物とし、内部の鉄筋を検査する場合を例として、本発明を説明したが、本発明は、その他の検査対象の内部に位置する物体を検査する場合に応用することが可能である。
【０２１４】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の地雷検知装置によれば、電磁波を送受信して、地中の３次元構造を示す情報を生成し、それから表示用の画像情報を生成し、表示するようにしたので、広範囲の地域で、迅速かつ確実に、地雷を検知することが可能となる。
【０２１５】
本発明の地雷検知装置によれば、誘電率の値に関してキャリブレーションを行い、地中の３次元画像情報を生成するようにしたので、正確、迅速、かつ、安全に、地雷の位置を検出することが可能となる。
【０２１６】
本発明の検査装置によれば、誘電率をもとにしてキャリブレーションを行い、検査対象を検査するようにしたので、迅速かつ確実に、検査対象内の物体を検査することが可能となる。
【０２１７】
本発明の検査装置によれば、少なくとも３本の光ビームの受光位置に基づいて、送受信手段の位置を検出するようにしたので、送受信手段の３次元位置を検出することができるだけでなく、その姿勢も検出することができる。その結果、正確、かつ、迅速に、検査対象を検査することが可能となる。
【０２１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した検査装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１の検査装置の内部の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２のセンサヘッド１２の内部のより詳細な構成例を示すブロック図である。
【図４】図３のセンサヘッドの動作を説明する波形図である。
【図５】送信波と反射波を説明するタイミングチャートである。
【図６】図３のサンプリングパルス発生部１１１の動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】図３のサンプリングパルス発生部１１１の動作を説明する波形図である。
【図８】電磁波の反射を説明する図である。
【図９】電磁波の反射波の伝搬時間を説明する図である。
【図１０】物体が地中に埋め込まれている状態を説明する図である。
【図１１】図１０の物体より反射される反射波の伝搬速度を示す図である。
【図１２】マイグレーションを説明する図である。
【図１３】マイグレーションを説明する図である。
【図１４】マイグレーションを説明する図である。
【図１５】図１と図２に示す検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１６】図１と図２に示す検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１７】走査範囲を説明する図である。
【図１８】走査範囲の表示例を示す図である。
【図１９】平断面の表示例を示す図である。
【図２０】平断面の表示例を示す図である。
【図２１】平断面の表示例を示す図である。
【図２２】平断面表示処理を説明するフローチャートである。
【図２３】物体の素材の判定を説明する図である。
【図２４】図２のセンサヘッド１２の中心位置を説明する図である。
【図２５】平断面の表示例を示す図である。
【図２６】平断面の表示例を示す図である。
【図２７】平断面の表示例を示す図である。
【図２８】３次元的な検査範囲を示す図である。
【図２９】３次元立体形状の表示例を示す図である。
【図３０】３次元立体形状の表示例を示す図である。
【図３１】３次元立体形状の表示例を示す図である。
【図３２】地雷の形状を説明する図である。
【図３３】誘電率の違いに起因する双曲線特性の変化を説明する図である。
【図３４】キャリブレーションの処理を説明するフローチャートである。
【図３５】図１と図２に示す例の他の動作例を説明するフローチャートである。
【図３６】本発明を適用した検査装置の他の構成例を示す斜視図である。
【図３７】図３６における可動部１１１の構成例を示す斜視図である。
【図３８】図３６における可動部１１１の他の構成例を示す斜視図である。
【図３９】本発明を適用した検査装置のさらに他の構成例を示す斜視図である。
【図４０】本発明を適用した検査装置の他の構成例を示す図である。
【図４１】図４０におけるビーム検出器２０２の正面の構成を示す図である。
【図４２】図４０の可動部２０１と本体１の内部の構成を示すブロック図である。
【図４３】図４２のビーム検出器２０２の内部の構成を示すブロック図である。
【図４４】図４０の可動部２０１のラインセンサ２０３に対する回動を説明する図である。
【図４５】可動部２０１の座標を検出する原理を説明する図である。
【図４６】図４３のラインセンサ２０３の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４７】可動部２０１の座標を検出する原理を説明する図である。
【図４８】可動部２０１を検出する原理を説明する図である。
【図４９】可動部２０１のラインセンサ２０３に対する向きの変化を説明する図である。
【図５０】グローブを説明する図である。
【図５１】平行光を生成する光学系を説明する図である。
【図５２】可動部の３次元座標と姿勢を検出する場合のレーザビームの配置を説明する図である。
【図５３】可動部の３次元座標と姿勢を求める場合の原理を説明する図である。
【図５４】検査対象としての構造物の構成を示す斜視図である。
【図５５】図５４の構造物を検査する検査装置の構成例を示す図である。
【図５６】図５５のセンサヘッド１５２の内部の構成例を示すブロック図である。
【図５７】図５５の本体１の内部の構成例を示すブロック図である。
【図５８】図５５の検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５９】図５５の検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６０】図５５の検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６１】図５５の検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６２】図５５の検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６３】マーキングを説明する図である。
【図６４】平断面の表示例を示す図である。
【図６５】側断面の表示例を示す図である。
【図６６】底断面の表示例を示す図である。
【図６７】３次元物体画像の表示例を示す斜視図である。
【図６８】複数の断面構成を表示する例を示す図である。
【図６９】複数の断面構成を表示する例を示す図である。
【図７０】複数の断面構成を表示する例を示す図である。
【図７１】本発明を適用した検査装置のさらに他の構成例を示す図である。
【図７２】図７１のセンサヘッド１５２の構成例を示すブロック図である。
【図７３】図７１のビーム検出器２０２の構成例を示すブロック図である。
【図７４】図７１の本体１の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  本体  ３  表示部  １２  センサヘッド  ２１  入力部  ２２  制御部  ２３  位置検出部  ２４  位置演算部  ２５  マイグレーション部  ２６  キャリブレーション部  ２７  画像処理部  ２８  座標変換部  ２９  表示制御部  ５１  送信部  ５２  受信部  ５３  マーキング部  ５４  制御部  ２０１  可動部  ２０２  ビーム検出器  ２０３  ラインセンサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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