JPH03100613A - ボアホール壁全周有視差画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば大深度地下鉄や超高層ビルなどの建設
の際に、建設地点の地質調査に用いるポーリング孔壁撮
影装置に関する。

（従来の技術） 大深度地下鉄やダムあるいはトンネルのような建設工事
に際して、地下空洞を掘削するには、建設地点の地質を
調査しなければならない、このような地質調査により岩
盤の割れ目の方向、傾斜、及び性状、さらには地層の方
向、傾斜、及び性状を知ることが必要である。

伝統的な地質調査の方法においては、ポーリングをおこ
なって岩盤や地層のコアを採取していたが、コアでは岩
盤の割れ目や地層の方向を確認することができず、また
地下水の多い地質の場所では、コアが流れ落ちてしまい
全く採取できないという場合もある。

従って近年は、この伝統的な地質調査の方法に代わり、
ポーリングによって形成したボアホール内に撮影装置を
有するゾンデを吊り下げ、孔の内周壁を直接撮影したり
観察する技術が採用されている。

これらの技術は、ゾンデの中に、撮影装置としてテレビ
カメラを備えたものや、撮影装置としてファイバースコ
ープの備えたもの（特公昭６０−５４６４７号公報）等
が存在し、これにより孔の内周壁すなわち孔壁の展開画
像を作成する。

また、孔壁の全周を同時に撮影するために円錐ミラーを
用い１円錐ミラー上に孔壁全周面の像を映し、この像を
円錐ミラーの軸方向に設けたテレビカメラにより撮影す
るもの（実開昭６３−７４６１０号公報）もある。

（発明が解決しようどする課題） しかし、前記円錐ミラーを用いた孔壁の全周を撮影する
技術では、孔壁の凹凸の大きさや岩盤の割れ目の深さ等
、画像の奥行に関しては十分な情報が得られなかった０
例えば、画像に現われた岩盤の割れ目がどのくらい深い
かは直ちに知ることができず、いわば平面的な画像とし
ての情報しか得られないものであった。

本発明は、孔壁の全周を撮影すると同時に看視差をもっ
た画像を作成し、もって奥行に関する情報を提供できる
ボアホール壁全周有視差画像撮影装置を得ることを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の構成を、第１図及び第２図を参照して説明する
。尚、以下の符合は説明のためのものであり、何ら特許
請求の範囲を限定するものではない。

本発明は、地上に設置される昇降装置３と、該昇降装置
３によりケーブル４を介して吊り下げられボアホールｌ
内を昇降するゾンデ５と、該ゾンデ５内からボアホール
１壁全周面に投光する投光装置７と、ボアホール１壁全
周面からの反射光をゾンデ５の内部上方に反射する円錐
ミラー９ｂと、円錐ミラー９ｂに対し毛の上方に円錐ミ
ラーと同一中心の円周上に内外２重に始端を配列して前
記反射光を受光し前記ケーブル４と共に地上に導く２組
の光ファイバｌｌａ、ｌｌｂと、該光ファイバ１１によ
り伝搬された前記反射光を受け画像データを出力する光
電変換手段１２と一前記画像データを処理して各組の光
ファイバの展開画像を形成する展開画像作成手段１４と
、これら展開画像のすくなくとも一方を記憶する記憶手
段と、記憶した画像と他方の画像とを同期させて同一画
面上に合成したり若しくは交互に表示するかまたは２つ
の画面に同時に表示することにより有視差画像を作成す
る有視差画像作成手段１９と、を備えたボアホール壁全
周有視差画像撮影装置である。

（作用） ふたつの展開画像の一方を記憶し、この記憶した画像と
他方の画像とを同期させて有視差画像を作成する。なお
、ふたつの展開画像とも記憶し。

これらを再生して有視差画像を作成することもある。

この有視差画像を奥行のある画像として観察するには、
左右の目でそれぞれ別々の画像を見ればよい、たとえば
、一方の画像を青色に他方の画像を赤色にし１両画面を
交互に同一画面上に表示したり、ふたつの画面にそれぞ
れ同時に表示して、観察者は右目と左目にそれぞれ青色
と赤色のフィルタのメガネをかけて観察する。

さらには、ふたつの画像のうち一方を青色画面とし他方
を赤色画面として同じ紙にプリントし、この印刷画を前
記の青色フィルタと赤色フィルタのメガネで観察する。

このようにして有視差画像より奥行に関する情報を得る
ことができるので、地質調査に用いられる孔壁撮影装置
として、より多くの情報を提供できる装置となる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図〜第５図に示して説明する。

ｉｆ図は、ボアホール内に吊り下げたゾンデの要部を表
わす縦断面図である。第２図は、第１図のゾンデを有す
る装置全体の概略図である。第３図は、第１図の光ファ
イバの終端部を表わす図である。第４図は、第１図の円
錐ミラーに映った孔壁（ボアホール壁）を示す図である
。第５図（Ａ）は、第４図の展開画像を示す図である。

第５図（Ｂ）は、第５図（Ａ）の像に対しゾンデがさら
に下降した時の像を示す展開図である。

ポーリングによりボアホールｌを形成した地上２には、
昇降装置３が設置される。この昇降装置３により、ケー
ブル４を介してゾンデ５が吊り下げられる。昇降装置３
が働くことにより、ゾンデ５は一定速度でボアホールｌ
内を昇降できる。

第１図に示すように、ゾンデ５の先端には全周囲窓６を
設ける。また、ゾンデ５内には照明ランプ７ａを設け、
照明ランプ７ａの光は集光レンズ８によって集められ、
特殊な円錐ミラー９によって反射されてボアホールｌ壁
全周面をリング状に照明する。照明ランプ７ａと円錐−
ミラー９は、ボアホール壁全周面に投光する投光装置７
を構成している。

円錐ミラー９は、円錐が上下２つ組合わされた形をして
いる。下側の円錐ミラー９ａは鏡面の断面が凹曲し、こ
れによりランプ７ａの光を拡散することなく集光して、
ボアホール壁面を１条のリング状に照明する。また上側
の円錐ミラー９ｂには、ボアホール壁全周面から前記照
明光が反射し、上方の焦点レンズｌＯに集められる。こ
の焦点ンズ１０により、ボアホール壁面が、上方に設け
た光ファイバ１１へ鮮明な像として与えられる。

この光ファイバ１１は、多数の光ファイバが束ねられ端
面がきれいに研かれたものであり、後に述べるように内
側の光ファイバｌｌａが、展開画像の上下２つに分割さ
れた画像のうち、上方の画像を受け持つ、外側の光ファ
イバｌｌｂは他方の下側の画像を受け持つ。

ゾンデ５が一定の速度で下降又は上昇すると、ある瞬間
には、前記内側の光ファイバｌｌａと外側の光ファイバ
ｌｌｂは上下方向に位置の違う箇所の像を伝え、その所
定時間後は、一方の光ファイバは、他方の光ファイバが
伝えていた画像と同じ画像を、違った角度から捉えて伝
えることになる。この角度が看視差となる。

光ファイバ１１により伝搬されたボアホール壁からの反
射光は、第２図に示す光電変換装置１２により、電気的
な画像データに変えられる。この画像データは、中央制
御装置１３を介して展開画像処理装置１４へ送られる。

この展開画像処理装置１４において、第４図に示すよう
な、ボーアホール壁全周面の像が、第５図（Ａ）に示す
ような、展開画像へと処理される。

この画像展開処理機能のイメージ図を第３図に示す、先
端を内外２重の円周上に配列した光ファイバ１１ａ、１
１ｂの束は、終端側を円周上の配列順序を乱さずに展開
し、−直線上に配列し直すことにより１円錐ミラー９ｂ
の側面に映った円形画像を構成する各画素（光フアイバ
１本が１画素に相当する）を直線上に整列しなおし、孔
壁を展開画像にする。

光ファイバ１１ａ、１１ｂの終端には、光電変換素子群
１２Ａ、１２Ｂを配置する。

この展開画像は、上下２つに分割され、すくなくとも一
方は展開画像記憶装置１５により記憶する０例えば、第
５図（Ａ）に示すように、上方展開画像１６Ａと下方展
開画像１７Ａに分割し、ゾンデ５が一定速度で下降しな
がら撮影する場合には、下方展開画像１７Ａを符合１８
で示す一画面分だけ記憶する。

この記憶した画像は、ゾンデ５が所定時間下降するに伴
い一画面分画像が変った際（第５図（Ｂ））における上
方展開画像１８Ｂと、同期されて合成される。この同期
及び合成は合成装置１９によっておこなわれ、記憶され
て、いた画像（１７Ａ）が青色の画像とされ、他方の画
像（１６Ｂ）が赤色画像とされ同一画面に合成される。

この合成された画面は１合成画像表示装置２０に表示さ
れる。観察者は、右目と左目にそれぞれ青色フィルタと
赤色フィルタを付けたメガネをかけ観察する。

前記合成された２つの画像は異なった角度から光フアイ
バスコープの始端に取り込まれ、いわゆる有視差画像と
なっており、奥行の情報を与える。従って、例えばボア
ホール壁面に割れ目が存在すような場合に、その割れ目
の深さをも観察することができる。尚、この合成画像は
、記録装置２１により、青色と赤色の合成画像として記
録される。この記録された合成画像を、後で前記メガネ
をかけて観察することにより同様の奥行に関する情報を
後でゆっくり検討することも可能である。

尚、第４図のように、円錐ミラー９ｂに映ったボアホー
ル壁の像は、ビデオモニタ２２により直接に観察される
。また、ゾンデ５の深度は、深度センサ２３によって測
定される。

以上の実施例においては、投光装置に用いられる円錐ミ
ラー９ａは、ボアホール壁からの反射光を上方に反射す
るもう１つの円錐ミラー９ｂと底面を共通にし、一体に
設けられたものであるが、他の実施例においては、別体
としてもよい、また投光装置の光源は照明ランプ７ａで
あったが、他の実施例においては、別の光ファイバによ
り地上から光を導くものであってもよい。

以上の実施例においては、記憶した画像と他方の画像と
を交互に同一画面上に表示するものであったが、他の実
施例においては記憶した画像と他の画像とを交互に同一
画面上に表示することも可能である。この画面を液晶シ
ャッタのように、左右が交互に開くめがねを使用して一
方の画像を左の目で見、他方の画像を右の目で交互に見
れば、奥行のある画像を観察することができる。この場
合には、前記実施例のように、画像を青色及び赤色の画
面とする必要がない。

以上の実施例においては、有視差のある２つの画像を取
り込む手段として光ファイバを用いた。

しかしながら他の実施例においては、例えば第６図に示
すように、テレビカメラ３０を使用するものであっても
よい０円錐ミラー９によって反射された壁面の画像を、
レンズ１０を介してテレビカメラ３０で撮影する。テレ
ビカメラ３０の撮影した画像には、同心円上の模様とし
て壁面が映っている。このとき、テレビカメラ３０及び
レンズ１０のピントが合っている部分の同心円状の画像
のみを採用して、有視差を有する画像を作成する。テレ
ビカメラ３０と円錐ミラー９の位置関係は常に同じなの
で、テレビカメラの所定の画素に対応する画像を２つに
分割することにより、前記実施例と同様に有視差のある
画像を得ることができる。

また第７図で示すように、回転体３２の中心部に設けた
撮像センサＡと端部に設けた撮像センサＢとを有する実
施例では、ランプ７からの光が、スキャナ鏡３４の下面
によって反射され壁面を照らし、その反射光が、スキャ
ナ鏡３４の上面によって反射され、レンズｌＯを通って
前記２つの撮像センサＡ、Ｂに取込まれる。このときス
キャナ鏡３４は壁面１の全周をスキャンできるように回
転しており、この回転に同期して前記撮像センサＡ、Ｂ
を有する回転体３２も回転している１両者の回転が同期
することにより、壁面全周の画像が有視差をもった画像
として取込まれる。

さらに第８図に示すように、特殊なプリズム３６を用い
ることもできる。すなわち、このプリズム３６は、下端
が４５度の傾斜面を有し、この傾斜面に壁面からの反射
光を取込み上方に伝え、レンズ１０を介して２つの撮像
センサＡ、Ｈにより、有視差を有する画像として組込ま
れる。このプリズム３６は１回転しても上下の展開のな
いプリズムである・ 以上のように、ボアホール壁全周の画像を有視差を有す
る２つの画像として取込む手段には１種々のものが考え
られる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のボアホール壁全周有視差
画像撮影装置によれば、ボアホール壁全周面の画像が得
られるのみならず、視差のある画像が得られ、奥行のあ
る画像として観察することが可能となる。従って、ボア
ホール壁に現われた岩盤の割れ目の深さ等の奥行に関す
る情報を得ることができる。これにより従来よりもさら
に多くの情報を含んだ画像が得られ、地質調査において
より有益な画像を画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るボアホール内に吊り下
げられたゾンデの要部を示す縦断面図である。第２図は
第１１ｉ）ｊのゾンデを備えた画像撮影装置の全体概略
図である。第３図は光ファイバの終端と光電変換素子群
との接続部分の拡大図である。第４図は第１図の円錐ミ
ラー９ｂに映ったボアホール壁全周面の像を表わす平面
図、第５図（Ａ）は第４図の展開図、第５図ＣＢ）は同
図（Ａ）の所定時間後の様子を示す図である。 Ｓ６．７、及び８図はそれぞれ別の実施例の要部断面図
である。 １・・・ボアホール、 ２・・・地上、 ３・・・昇降装置、 ４・・・ケーブル、 ５・・・ゾンデ、 ７ａ・・・照明ランプ、 ８・・・集光レンズ、 ９ａ・・・投光用の円錐ミラー ９ｂ・・・受光用の円錐ミラー ｉｏ・・・焦点レンズ。 １１・・・光ファイバ、 １２・・・光電変換装置。 １３・・・中央制御装置。 １４・・・展開画像処理装置、 １５・・・展開画像記憶装置。 １９・・・合成装置、 ２０・・・合成画像表示装置、 ２１・・・記録装置。 ２２・・・ビデオモニタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）地上に設置される昇降装置と、 該昇降装置によりケーブルを介して吊り下げられボアホ
   ール内を昇降するゾンデと、 該ゾンデ内からボアホール壁全周面に投光する投光装置
   と、 ボアホール壁全周面からの反射光を上方に反射する円錐
   ミラーと、 該円錐ミラーに対しその上方に円錐ミラーと同一中心の
   円周上に内外２重に始端を配列して前記反射光を受光し
   前記ケーブルと共に地上に導かれる２組の光ファイバと
   、 該光ファイバにより伝搬された前記反射光を受け画像デ
   ータを出力する光電変換手段と、前記画像データを処理
   して前記光ファイバの各組ごとの展開画像を形成する展
   開画像作成手段と、 これら展開画像のすくなくとも一方を記憶する記憶手段
   と、 記憶した画像と他方の画像とを同期させて同一画面上ま
   たは２つの画面に同時にまたは交互に表示することによ
   り有視差画像を作成する有視差画像作成手段と、 を備えたボアホール壁全周有視差画像撮影装置。