JP2000356684A - 探査データ表示方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２次元探査データ上の位置と媒質表面上の
位置との間の対応付けが容易に図れる探査データ表示方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 媒質内部を探査して得られたその媒質表
面上の平面座標系における２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）を、媒質表面上を移動可能な表示装置の表示画面上
に表示する探査データ表示方法であって、平面座標系に
おける表示装置の所定の基準点の位置座標と向き（ｘ
_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求める基準点位置姿勢導出工程と、
基準点位置姿勢導出工程で導出された基準点の位置座標
（ｘ_d ，ｙ_d ）が含まれる２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）の全部または一部と、基準点位置姿勢導出工程で導
出された基準点の位置を表示する基準点マークとを表示
画面上に表示する表示工程とを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、媒質内部を探査し
て得られたその媒質表面上の所定の平面座標系における
２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）を、前記媒質表面上を移
動可能な探査データ表示装置の表示画面上に表示する探
査データ表示方法及びその探査データ表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の探査データ表示装置として、コ
ンピュータに付属する出力端末としてのＣＲＴモニタや
液晶ディスプレイ等のコンピュータ表示装置が一般的に
使用されている。また、コンピュータ表示装置以外に
も、２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）を探査対象である媒
質の表面上に投影する投影型表示装置や、背景を透視可
能な透過型スクリーン上に２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）を表示可能で探査対象である媒質の表面と２次元探
査データｓ（ｘ，ｙ）を重ね合わせて目視可能な人体頭
部に装着して使用する透過型表示装置等の使用も考えら
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たコンピュータ表示装置の場合、探査結果である媒質内
部の状況を示す２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）を媒質表
面上の位置を特定可能な座標軸等とともに表示するもの
の、具体的に２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）上の特定部
分と媒質表面上の実際の位置との対応を取る場合、媒質
表面上での位置計測を再度行うこと等により、当該特定
部分の各座標点毎に逐次行う必要があった。

【０００４】また、投影型表示装置を使用する場合、探
査範囲が広範囲であれば投影型表示装置を媒質表面から
相当距離離して設置する必要があり、設置スペースを広
く確保する必要が生じ、かかる設置スペースの確保が必
ずしも常に可能であるとは限らないという問題があっ
た。また、屋外で使用する場合、特に日中は、投影のた
めの光量が不足し、十分な画質が得られないという問
題、更に、媒質表面の歪みによって投影画像も歪んでし
まうという問題が生じる。また、２次元探査データｓ
（ｘ，ｙ）と媒質表面との間の位置合わせにも、設定や
操作手間がかかるとういう不都合がある。

【０００５】また、透過型表示装置を使用する場合で
は、前者と同様に、透過型スクリーン上の２次元探査デ
ータｓ（ｘ，ｙ）と媒質表面との間の位置合わせにも、
設定や操作の手間がかかるとういう不都合がある。更
に、透過型スクリーン面と媒質表面との距離差により奥
行きに違和感が生じる。また、この違和感を解消するた
めには、透過型スクリーン上に表示する２次元探査デー
タｓ（ｘ，ｙ）を左右の視差に合わせて補正する必要が
生じる。また、透過型表示装置自体の装着性の悪さとと
もに、視点位置や視線方向が固定され、使用状態での頭
部の姿勢の移動が制限されるという使い勝手の悪さが生
じる。視点や視線の移動を許容するとすると、２次元探
査データｓ（ｘ，ｙ）を視点の移動に合わせて修正した
り、視点位置の計測を行う作業が必要となる。

【０００６】このように、従来の探査データ表示方法及
び装置では、媒質内部を探査して得られた２次元探査デ
ータｓ（ｘ，ｙ）をその後の処理において有効に利用す
るには使用勝手上問題があり、改善が必要とされてい
た。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するためになされたものであり、その目的は、２次
元探査データ上の位置と媒質表面上の位置との間の対応
付けが容易に図れる探査データ表示方法及び装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る探査データ表示方法の第一の特徴構成
は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した通り、媒
質内部を探査して得られたその媒質表面上の平面座標系
における２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）を、前記媒質表
面上を移動可能な表示装置の表示画面上に表示する探査
データ表示方法であって、前記平面座標系における前記
表示装置の所定の基準点の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ
_d ，θ_d ）を求める基準点位置姿勢導出工程と、前記基
準点位置姿勢導出工程で導出された前記基準点の位置座
標（ｘ_d ，ｙ_d ）が含まれる前記２次元探査データｓ
（ｘ，ｙ）の全部または一部と、前記基準点位置姿勢導
出工程で導出された前記基準点の位置を表示する基準点
マークとを前記表示画面上に表示する表示工程とを実行
する点にある。

【０００９】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加
えて、前記表示工程において、前記基準点マークを、前
記基準点位置姿勢導出工程で導出された前記基準点の向
きも認識できるように表示する点にある。

【００１０】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した通り、媒質内部を探査して得られ
たその媒質表面上の平面座標系における２次元探査デー
タｓ（ｘ，ｙ）を、前記媒質表面上を移動可能な表示装
置の表示画面上に表示する探査データ表示方法であっ
て、前記平面座標系における前記表示装置の所定の基準
点の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求める基準
点位置姿勢導出工程と、前記基準点位置姿勢導出工程で
導出された前記基準点の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，
θ_d ）から、前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の表示
範囲と向きを決定して、その表示範囲と向きの前記２次
元探査データｓ（ｘ，ｙ）を前記表示画面上に表示する
表示工程とを実行する点にある。

【００１１】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した通り、上記第一、第二または第三
の特徴構成に加えて、前記基準点位置姿勢導出工程は、
前記表示装置を移動可能に支持する回転軸が同軸の一対
の固定車輪の各移動距離を、前記固定車輪に各別に設け
た距離計によって各別に計測し、その計測した各移動距
離から、前記一対の固定車輪の内の位置決め用に指定さ
れた指定車輪の始発点と初期姿勢（ｘ_S ，ｙ_S ，θ_S ）
から前記指定車輪の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ ₀ ，θ
₀ ）を導出する位置姿勢導出工程と、前記位置姿勢導出
工程で導出された前記指定車輪の位置座標と向き（ｘ
₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）から、前記平面座標系における前記表
示装置の前記基準点の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ
_d ）を求める基準点位置姿勢換算工程とを備えてなる点
にある。

【００１２】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項５に記載した通り、上記第一、第二または第三
の特徴構成に加えて、前記基準点位置姿勢導出工程は、
前記表示装置を移動可能に支持する固定車輪の移動距離
を、前記固定車輪に設けた距離計によって計測し、前記
表示装置の移動中における前記固定車輪の移動方向或い
は移動方向の変化を、前記表示装置に設けた角度センサ
または傾斜計によって計測し、その計測した前記移動距
離及び前記移動方向或いは移動方向の変化から、前記固
定車輪の始発点と初期姿勢（ｘ_S ，ｙ_S ，θ_S ）から前
記固定車輪の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）を導
出する位置姿勢導出工程と、前記位置姿勢導出工程で導
出された前記指定車輪の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，
θ₀ ）から、前記平面座標系における前記表示装置の前
記基準点の位置座標と向き（ｘ_d，ｙ_d ，θ_d ）を求め
る基準点位置姿勢換算工程とを備えてなる点にある。

【００１３】同第六の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項６に記載した通り、上記第一、第二、第三、第
四または第五の特徴構成に加えて、所定の探査データを
取得する探査装置を前記表示装置に付帯させ、前記表示
工程を実行すべく前記表示装置が前記媒質表面上を移動
する過程において、前記探査装置による探査データの取
得を実行し、取得した前記探査データを前記表示工程で
表示する前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）と関連付け
て表示する点にある。

【００１４】更に、本発明に係る探査データ表示装置の
第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項７に記
載した通り、媒質内部を探査して得られたその媒質表面
上の所定の平面座標系における２次元探査データｓ
（ｘ，ｙ）を表示画面上に表示する前記媒質表面上を移
動可能な探査データ表示装置であって、前記平面座標系
における前記探査データ表示装置の所定の基準点の位置
座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求める基準点位置姿
勢導出手段と、前記基準点位置姿勢導出手段が導出した
前記基準点の位置座標（ｘ_d ，ｙ_d ）が含まれる前記２
次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の全部または一部と、前記
基準点位置姿勢導出手段が導出した前記基準点の位置を
表示する基準点マークとを前記表示画面上に表示する表
示手段とを備えてなる点にある。即ち、上記探査データ
表示方法の第一の特徴構成における各工程を各別に記載
した要領で処理するための手段を夫々に備えてなるもの
であり、よって、本特徴構成と上記探査データ表示方法
の第一の特徴構成とは、本発明に係る探査方法及び装置
に対して本質において共通するものである。

【００１５】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項８に記載した通り、媒質内部を探査して得られ
たその媒質表面上の所定の平面座標系における２次元探
査データｓ（ｘ，ｙ）を表示画面上に表示する前記媒質
表面上を移動可能な探査データ表示装置であって、前記
平面座標系における前記探査データ表示装置の所定の基
準点の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求める基
準点位置姿勢導出手段と、前記基準点位置姿勢導出手段
が導出した前記基準点の位置座標と向き（ｘ_d，ｙ_d ，
θ_d ）から、前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の表示
範囲と向きを決定して、その表示範囲と向きの前記２次
元探査データｓ（ｘ，ｙ）を前記表示画面上に表示する
表示手段とを備えてなる点にある。即ち、上記探査デー
タ表示方法の第三の特徴構成における各工程を各別に記
載した要領で処理するための手段を夫々に備えてなるも
のであり、よって、本特徴構成と上記探査データ表示方
法の第三の特徴構成とは、本発明に係る探査方法及び装
置に対して本質において共通するものである。

【００１６】以下に作用並びに効果を説明する。本発明
に係る探査方法の第一の特徴構成によれば、２次元探査
データｓ（ｘ，ｙ）に対応する媒質表面上の探査範囲内
で表示装置を移動させ、各移動地点において、前記基準
点位置姿勢導出工程と前記表示工程を夫々実行すること
で、作業者は表示画面上に２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）と重ねて表示された表示装置の基準点の位置を示す
基準点マークから、２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）に対
応する媒質表面上のどの位置に表示装置が位置している
かを的確に把握することができる。従って、例えば、基
準点マークを中心として２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）
を拡大表示させると、表示装置の現在位置における媒質
内部の状態を詳細に観察できるのである。また、例え
ば、２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の全体像の中から特
定の目標物の埋設位置や埋設状態を詳細に確認しようと
する場合に、２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）上の特定の
目標物と表示装置との位置関係が基準点マークの表示か
ら把握でき、基準点マークが当該目標物に近づくように
表示装置を表示画面を確認しながら移動させることで、
当該目標物が媒質表面上のどこに存在するかを実際にそ
の位置において確認できるのである。

【００１７】更に、同第二の特徴構成によれば、上記に
おいて、作業者が媒質表面上の平面座標系における表示
装置の向きが正確に特定できない状況下においても、表
示画面上の基準点マークの表示から、前記基準点位置姿
勢導出工程で導出された基準点の向きが認識でき、表示
画面の向きと表示画面に表示されている２次元探査デー
タｓ（ｘ，ｙ）の向きが一致しているのか否かが即座に
分かるのである。例えば、２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）がｙ方向を縦にｘ方向を横に固定して表示画面上に
表示されている場合に、基準点の向き、例えば、表示画
面の縦方向に一致している場合の当該表示（例えば、矢
印等）がｘ方向を指している場合に、表示画面の向きと
２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）が９０°ずれていること
が分かる。従って、この場合は表示装置を９０°回転さ
せることで、表示画面の向きと２次元探査データｓ
（ｘ，ｙ）を一致させることができる。

【００１８】同第三の特徴構成によれば、２次元探査デ
ータｓ（ｘ，ｙ）に対応する媒質表面上の探査範囲内で
表示装置を移動させ、各移動地点において、前記基準点
位置姿勢導出工程と前記表示工程を夫々実行すること
で、作業者はその表示装置が位置している媒質表面上の
地点と表示装置の向きに対応付けられた表示範囲と向き
の２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）を見ることができ、表
示装置が位置している地点に特定した媒質内部の状態を
容易に把握することができるのである。

【００１９】例えば、２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）上
の表示装置の位置を表示画面の中心に固定して、前記平
面座標系における表示画面の向きとその表示画面に表示
される２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の向きが一致する
ように、２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）を所定の表示倍
率となる表示範囲で切り取って表示させることができ、
作業者は表示画面上の２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）を
表示装置が位置している地点の媒質内部を透視している
かのように媒質内部の状態を観察できるのである。特
に、表示画面を媒質表面に近接させ、表示倍率を等倍と
することで、より実際の透視画像に近づくことができ
る。

【００２０】同第四または第五の特徴構成によれば、前
記位置姿勢導出工程において、前記指定車輪または前記
固定車輪の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）からそ
の移動軌跡を前記平面座標系において特定することがで
き、その特定結果を基に、前記基準点位置姿勢換算工程
により前記表示装置の所定の基準点、例えば、前記表示
画面の中心の移動軌跡を前記平面座標系において特定す
ることができるのである。この結果、作業者は前記所定
の基準点が位置している媒質表面上の地点と表示装置の
向きに対応付けられた表示範囲と向きの２次元探査デー
タｓ（ｘ，ｙ）を見ることができ、或いは、表示画面上
に２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）と重ねて表示された前
記所定の基準点の位置を示す基準点マークから、２次元
探査データｓ（ｘ，ｙ）に対応する媒質表面上のどの位
置に表示装置が位置しているかを的確に把握することが
でき、表示装置が位置している地点に特定した媒質内部
の状態を容易に把握することができるのである。ここ
で、前記媒質表面上の所定地点において、前記表示装置
を前記媒質表面上の基準点と位置合わせする際に、前記
指定車輪または前記固定車輪は実際に前記媒質表面に接
地し、その接地状態が作業者によって視覚的に直接確認
できるため、位置合わせが容易にでき、その結果、位置
合わせ精度が向上するため、前記表示装置の所定の基準
点の位置計測精度の向上が図れるのである。

【００２１】尚、第五の特徴構成では、前記固定車輪の
取り付け位置が前記表示装置に対して固定されていて
も、前記固定車輪が接地面に対して垂直軸芯周りに回動
自在な自在車輪であり、且つ、前記角度センサまたは前
記傾斜計がその自在車輪に直接設置されている場合は、
前記自在車輪についての前記位置姿勢導出工程は実行で
きるが、前記自在車輪の向きと前記表示装置の向きが不
定となり、前記基準点位置姿勢換算工程によって前記表
示装置の所定の基準点の位置計測が不能となるのであ
る。つまり、前記自在車輪と前記表示装置の所定の基準
点との間の方向を含む相対位置関係を特定するための別
途手段、例えば、前記自在車輪と前記表示装置の双方に
角度センサまたは傾斜計を設ける等の手当てが必要とな
る。従って、本特徴構成の如く、移動距離の計測に係る
車輪の向きと前記表示装置の向きの相対関係を固定する
ことで、かかる別途手段が不要となるのである。但し、
固定車輪と言えども、ある程度の車軸の振れや遊び等
は、計測誤差範囲内で当然に許容されるものである。

【００２２】また、前記固定車輪と前記表示装置の相対
的な位置関係は固定されているため、前記角度センサま
たは前記傾斜計は前記表示装置または前記固定車輪の何
れに設けられていても前記表示装置及び前記固定車輪の
両方の移動方向或いは移動方向の変化を計測することが
できる。

【００２３】更に、前記傾斜計としては、３軸傾斜計ま
たは２軸傾斜計が使用可能である。尚、２軸傾斜計は前
記固定車輪の接地面つまり前記媒質表面と平行な直交成
分を測定する。前記傾斜計は、前記固定車輪の接地面つ
まり前記媒質表面が水平でない場合に当該接地面の法線
方向が鉛直方向に対して傾斜することから、角度センサ
と同様に前記固定車輪の移動方向或いは移動方向の変化
を計測することができる。

【００２４】同第六の特徴構成によれば、前記表示工程
において前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）を表示する
際に、前記探査データを前記２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）と関連付けて表示することにより、前記探査データ
と前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の対応する位置座
標がずれている場合は、その二つの表示のズレから、前
記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の位置座標を補正して
表示できたり、或いは、前記２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）上に正確な基準点マークを表示できるのである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る探査データ
表示方法及び装置の実施の形態を図面に基づいて説明す
る。

【００２６】ここで、本発明に係る探査データ表示方法
及び装置は、基本的には、媒質内部を探査して得られた
その媒質表面上の平面座標系における２次元探査データ
ｓ（ｘ，ｙ）を、前記媒質表面上を移動可能な表示装置
の表示画面上に表示するためのものである。

【００２７】また、前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）
は、前記媒質表面上で所定の探査装置を移動させて、前
記媒質表面上の各座標地点において電磁波等による所定
の波動信号を媒質中に放射し、媒質内部の被探査物体か
らの反射信号や当該物体で位相や強度が変化した波動信
号を受信して、その受信信号に対して所定の処理を施し
て得られるもので、種々の形態のものがある。本発明に
係る探査データ表示方法及び装置では、２次元探査デー
タであれば、何れの形態のものでも利用可能である。以
下に示す実施形態では、前記媒質表面上の位置（ｘ，
ｙ）と前記反射信号の反射時間ｔを座標（ｘ，ｙ，ｔ）
として生成された３次元ボクセルデータに対して、前記
媒質表面上の位置（ｘ，ｙ）毎に反射時間ｔ軸方向にお
ける振幅値の最大絶対値を抽出し、その最大絶対値を所
定平面上に配置することにより生成した２次元探査デー
タｓ（ｘ，ｙ）を使用している。この２次元探査データ
ｓ（ｘ，ｙ）の生成手法については、別出願「３次元ボ
クセルデータ表示方法及び装置」（特願平１０−３３２
４５９号）に詳細に説明されている。尚、２次元探査デ
ータｓ（ｘ，ｙ）の生成手法自体は、本発明の本旨では
ないため詳細な説明は割愛する。

【００２８】［第１実施形態］図１に示すように、本発
明に係る探査データ表示方法は、大きく分けて基準点位
置姿勢導出工程と表示工程の２工程で構成されている。

【００２９】前記基準点位置姿勢導出工程では、図２に
示すように、本発明に係る探査データ表示装置１（以
下、「表示装置１」という。）を媒質２の表面３上（媒
質１が土壌の場合は地表面が相当する。）を移動させた
場合の、前記媒質表面３上の平面座標系における前記表
示装置１の所定の基準点４の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ
_d ，θ_d ）を求める。

【００３０】前記表示工程では、前記基準点位置姿勢導
出工程で導出された前記基準点４の位置座標（ｘ_d ，ｙ
_d ）が含まれる前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の全
部または一部と、前記基準点位置姿勢導出工程で導出さ
れた前記基準点４の位置と向きを表示する基準点マーク
とを前記表示装置１の表示画面上に表示する。

【００３１】図３に示すように、前記表示装置１は、前
記基準点位置姿勢導出工程を実行して前記平面座標系に
おける前記基準点４の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ
_d ）を求める基準点位置姿勢導出手段５と、前記表示工
程を実行して前記基準点位置姿勢導出手段５が導出した
前記基準点４の位置座標（ｘ_d ，ｙ_d ）が含まれる前記
２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の全部または一部と、前
記基準点位置姿勢導出手段５が導出した前記基準点４の
位置と向きを表示する基準点マークとを前記表示画面６
上に重ねて表示する表示手段７とを備えて構成されてい
る。ここで、前記基準点４は前記表示装置１内の任意の
位置を設定可能であるが、例えば、前記表示画面６の中
心とすれば、前記表示画面上に表示された前記基準点マ
ークの位置が前記表示画面の中心直下の前記媒質表面３
上の位置と対応することになる。また、前記表示画面６
を前記媒質表面３と平行な位置関係となるように設けた
場合、前記表示画面６を作業者が見た場合の上方向を前
記基準点４の向きとする。

【００３２】更に、前記表示装置１の前記基準点位置姿
勢導出手段５には、前記表示装置１を支持するととも
に、前記表示装置１が前記媒質表面３上を自在に移動で
きるように、回転軸が同軸の一対の固定車輪８_R ，８_L
と自在車輪９が取り付けられており、前記各固定車輪８
_R ，８_L の移動距離を各別に計測可能な距離計１０と、
前記距離計１０によって各別に計測した前記各固定車輪
８_R ，８_L の移動距離Ｄ _R ，Ｄ_L から、前記一対の固定
車輪８_R ，８_L の内の位置決め用に指定された指定車輪
１１の始発点Ｓの位置座標と初期姿勢（ｘ_S ，ｙ_S ，θ
_S ）から決定される前記平面座標系における前記指定車
輪１１の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ ₀ ）を導出す
る位置姿勢導出手段１２と、前記位置姿勢導出手段１２
が導出した前記指定車輪１１の位置座標と向き（ｘ₀ ，
ｙ₀ ，θ₀ ）から、前記平面座標系における前記表示装
置１の前記基準点４の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ
_d ）を求める基準点位置姿勢換算手段１３が設けられて
いる。

【００３３】前記距離計１０は、最小検出距離が５ｍｍ
の一対のロータリエンコーダ１４_R，１４_L からなり、
前記移動距離Ｄ_R ，Ｄ_L を各別に計測可能に構成されて
いる。前記移動距離Ｄ_R ，Ｄ_L は前記各固定車輪８_R ，
８_L が前進後退した前記始発点Ｓからの積算距離である
が、前進時は加算され、後退時は減算される。従って、
前記移動距離Ｄ_R ，Ｄ_L が増加している時は、前記表示
装置１が前進しており、逆に、前記移動距離Ｄ_R ，Ｄ_L
が減少している時は、前記表示装置１が後退しているこ
とになる。尚、前記各ロータリエンコーダ１４_R ，１４
_L が前進後退を検出できる原理は、前記各ロータリエン
コーダ１４_R ，１４_L のスリットに対して９０°位相が
異なるように２つの光センサが配置され、例えば、前記
二つの光センサの出力パルスの一方が他方より９０°位
相が進んでいる場合は前進であり、逆に９０°位相が遅
れている場合は後退であると判定できる。

【００３４】図４に示すように、前記位置姿勢導出手段
１２は、二つの位相判別エッジ検出部１５_R ，１５_L
と、二つのアップダウンカウンタ１６_R ，１６_L と、演
算処理部１７とで構成されており、前記基準点位置姿勢
換算手段１３は前記演算処理部１７の一部によって構成
されている。尚、前記位置姿勢導出手段１２及び前記基
準点位置姿勢換算手段１３は、具体的には、マイクロコ
ンピュータ、論理回路、及び、半導体メモリ等によって
構成されている。

【００３５】前記位相判別エッジ検出部１５_R ，１５_L
は、前記右側の固定車輪８_R に対応する前記ロータリエ
ンコーダ１４_R の前記二つの光センサの出力パルスＲ_1
, Ｒ ₂ と、前記左側の固定車輪８_L に対応する前記ロー
タリエンコーダ１４_L の前記二つの光センサの出力パル
スＬ₁ ，Ｌ₂ とを左右各別に入力して、前記各固定車輪
８_R ，８_L の前進後退を判別し、前記出力パルスＲ_{1 ,}
Ｒ₂ または前記出力パルスＬ₁ ，Ｌ₂ のエッジを検出し
て、カウントアップ信号Ｒ_UP，Ｌ_UPとカウントダウン信
号Ｒ_DN，Ｌ_DNとを左右各別に出力する。図５に、前記出
力パルスＲ_{1 ,}Ｒ₂ と前記カウントアップ信号Ｒ_UPの信
号波形の一例を示す。この場合、前記出力パルスＲ₁ が
前記出力パルスＲ₂ より９０°位相が進んでおり、前記
右側の固定車輪８_R が前進状態で、前記カウントアップ
信号Ｒ_UPが出力されている。ここで、前記カウントアッ
プ信号Ｒ_UP，Ｌ_UPまたは前記カウントダウン信号Ｒ _DN，
Ｌ_DNの各パルス間隔が前記各ロータリエンコーダ１４
_R ，１４_L の最小検出距離に対応する。

【００３６】前記アップダウンカウンタ１６_R ，１６_L
は、前記位相判別エッジ検出部１５ _R ，１５_L が出力す
る前記カウントアップ信号Ｒ_UP，Ｌ_UPと前記カウントダ
ウン信号Ｒ_DN，Ｌ_DNを左右各別に入力し、前記固定車輪
８_R ，８_L の前記移動距離Ｄ _R ，Ｄ_L に対応するカウン
ト値Ｃ_R ，Ｃ_L を左右各別に出力し、更に、桁上げ時に
はキャリー信号Ｒ_C ，Ｌ_C を、また、桁下げ時にはボロ
ー信号Ｒ_B ，Ｌ_B を夫々左右各別に出力する。

【００３７】次に、前記基準点位置姿勢導出工程につい
て説明する。図１に示すように、前記基準点位置姿勢導
出工程は、前記位置姿勢導出手段１２が前記指定車輪１
１の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）を導出する位
置姿勢導出工程と、前記基準点位置姿勢換算手段１３が
前記指定車輪１１の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ
₀ ）から、前記平面座標系における前記基準点４の位置
座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d，θ_d ）を求める基準点位置姿
勢換算工程とからなる。

【００３８】先ず、前記演算処理部１７における、前記
位置姿勢導出手段１２による前記平面座標系における前
記指定車輪１１の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）
を導出する位置姿勢導出工程について説明する。

【００３９】前記指定車輪１１の向きθ₀ （単位：ラジ
アン）は、前記一対の固定車輪８_R，８_L の間隔Ｗと前
記移動距離Ｄ_R ，Ｄ_L から数１により算出される。尚、
前記移動距離Ｄ_R ，Ｄ_L は前記最小検出距離に夫々前記
カウント値Ｃ_R ，Ｃ_L を乗じて求められる。

【００４０】

【数１】θ₀ ＝（Ｄ_R −Ｄ_L ）／Ｗ＋θ_S

【００４１】ここで、数１の第１項は、前記指定車輪１
１の向きθ₀ の前記表示装置１の移動開始時の移動方向
θ_S （始発点Ｓにおける前記指定車輪１１の初期姿勢）
からの変化量を示している。尚、前記指定車輪１１の向
きθ₀ の基準方向は移動開始時の移動方向θ_S の基準方
向と同じである限り任意に定め得るが、本実施形態では
便宜上＋ｙ方向を基準方向とする。また、前記指定車輪
１１の向きθ₀ は、＋ｙ方向を基準として反時計回りが
正方向となる。

【００４２】また、単位時間当りの前記指定車輪１１が
前進後退した距離をΔとすれば、前記指定車輪１１の位
置座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ）は、前記表示装置１の移動開始時
の位置座標つまり始発点Ｓの位置座標（ｘ_S ，ｙ_S ）を
基準として、数２及び数３で与えられる。

【００４３】

【数２】ｘ₀ ＝−∫Δｓｉｎθ₀ ｄｔ＋ｘ_S

【数３】ｙ₀ ＝∫Δｃｏｓθ₀ ｄｔ＋ｙ_S

【００４４】ここで、前記単位時間当りの移動距離Δと
前記指定車輪１１の向きθ₀ は共に時間ｔの関数である
が、実際の演算処理は、数２及び数３の代わりに離散表
現の更新式数４及び数５を用いて、前記固定車輪８_R ，
８_L の一方の移動距離Ｄ_R ，Ｄ_L に一定の増減があった
場合に実行する。

【００４５】具体的には、前記キャリー信号Ｒ_C ，Ｌ_C
と前記ボロー信号Ｒ_B ，Ｌ_B の４信号の論理和をとっ
て、その論理和出力１８に同期して前記位置姿勢導出工
程を実行する。ここで、前記アップダウンカウンタ１６
_R ，１６_L が２ビットカウンタの場合は、前記カウント
値Ｃ_R ，Ｃ_L の何れか一方が４の整数倍の値になる度
に、前記論理和出力１８がパルスを発生する。この場
合、前記最小検出距離が５ｍｍであるので、前記一定の
増減量は２０ｍｍである。

【００４６】

【数４】ｘ₀ （ｎ＋１）＝ｘ₀ （ｎ）−｛Ｄ（ｎ＋１）
−Ｄ（ｎ）｝ｓｉｎθ₀ （ｎ）

【数５】ｙ₀ （ｎ＋１）＝ｙ₀ （ｎ）＋｛Ｄ（ｎ＋１）
−Ｄ（ｎ）｝ｃｏｓθ₀ （ｎ）

【００４７】ここで、ｘ₀ （０）＝ｘ_S 、ｙ₀ （０）＝
ｙ_S である。また、Ｄ（ｎ＋１）及びＤ（ｎ）は前記移
動距離Ｄ_R ，Ｄ_L の内の前記指定車輪１１の移動距離の
ｎ＋１番目及びｎ番目の演算処理位置での値を夫々示し
ており、更に、θ₀ （ｎ）はｎ番目の演算処理位置で数
１によって算出された前記指定車輪１１の向きθ₀ であ
る。

【００４８】以上、数１、数４及び数５から、前記平面
座標系における前記指定車輪１１の位置座標と向き（ｘ
₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）を導出することができる。

【００４９】次に、前記基準点位置姿勢換算手段１３
が、前記位置姿勢導出手段１２が導出した前記指定車輪
１１の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）から、前記
平面座標系における前記基準点４の位置座標と向き（ｘ
_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求める基準点位置姿勢換算工程につ
いて説明する。尚、前記基準点４の向きは、前記指定車
輪１１の向きと同じになるように前記表示画面６を前記
表示装置１に取り付けてあるとすると、θ₀ ＝θ_d とな
るため、前記基準点４の向きをあらためて導出する必要
はない。

【００５０】前記指定車輪１１の位置を原点、進行方向
をＹ軸方向とする前記表示装置１上の座標系を仮定し、
前記基準点４が前記両固定車輪８_R ，８_L の中心よりＶ
だけ後方に位置しているすると、その座標系における前
記基準点４の座標が（−Ｗ／２，−Ｖ）となり、この前
記表示装置１上の座標系は前記平面座標系に対して前記
指定車輪１１の向きθ₀ だけ回転していることに相当す
ることから、前記基準点４の位置座標（ｘ_d ，ｙ_d ）は
数６及び数７で算出される。ここで、Ｗは前記一対の固
定車輪８_R ，８_L の間隔である。

【００５１】

【数６】ｘ_d ＝ｘ₀ −Ｗｃｏｓθ₀ ／２＋Ｖｓｉｎθ₀

【数７】ｙ_d ＝ｙ₀ −Ｗｓｉｎθ₀ ／２−Ｖｃｏｓθ₀

【００５２】この基準点位置姿勢換算工程は、前記位置
姿勢導出工程で前記指定車輪１１の位置座標と向き（ｘ
₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）が演算される毎に実行される。

【００５３】次に、前記基準点位置姿勢導出工程で導出
された前記基準点４の位置座標（ｘ _d ，ｙ_d ）が含まれ
る前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の全部または一部
を、図６に示すように、前記表示画面６上に表示すると
ともに、前記基準点位置姿勢導出工程で導出された前記
基準点４の位置座標（ｘ_d ，ｙ_d ）に対応する前記２次
元探査データｓ（ｘ，ｙ）上の位置に基準点マーク１９
を矢印等でその向きを識別可能に表示する前記表示工程
を実行する。前記基準点マーク１９と前記２次元探査デ
ータｓ（ｘ，ｙ）の全部または一部との画像合成処理は
公知の画像処理技術を利用する。尚、図６に示す前記２
次元探査データｓ（ｘ，ｙ）は地中配管の埋設状況を探
査した探査データであるが、実際に前記表示画面６上に
表示された前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の階調表
示を図面上で正確に再現するのが困難であるため、図６
ではある程度模式的に表現してある。

【００５４】ここで、前記表示画面６上に前記２次元探
査データｓ（ｘ，ｙ）の全部を表示する場合は、表示デ
ータは前記指定車輪１１の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ
₀ ，θ ₀ ）によって変化することがないので、予め表示
させておいてもよい。この場合、図６に示すように、前
記基準点位置姿勢導出工程と前記表示工程を実行する毎
に、前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）上での前記基準
点マーク１９の表示位置が移動する。

【００５５】［第２実施形態］上記した第１実施形態に
対して、前記基準点位置姿勢導出工程は同様に実行し、
前記表示工程の代わりに、前記基準点位置姿勢導出工程
で導出された前記基準点４の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ
_d ，θ_d ）から、前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の
表示範囲と向きを決定して、その表示範囲と向きとなる
ように加工された前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）を
前記表示画面６上に表示するという表示工程を実行す
る。尚、前記基準点４の位置は、第１実施形態と同様に
前記表示画面６の中心に位置している。

【００５６】具体的に、第２実施形態における表示工程
を図面に基づいて説明する。図７は地表面上の１ｍ四方
の範囲に埋設された金属管２０の埋設状況を示す平面図
である。前記表示工程で表示対象となる２次元探査デー
タｓ（ｘ，ｙ）は、図８に示すように、図７に示す前記
金属管２０を地表面からｘ、ｙ両方向に探査して得られ
たもので、０≦ｘ≦１００（ｃｍ）、０≦ｙ≦１００
（ｃｍ）となっており、また、前記２次元探査データｓ
（ｘ，ｙ）の生成手法は第１実施形態の場合と同様であ
る。尚、ここで用いた前記表示装置１の表示画面６の大
きさは縦横ともに４０ｃｍである。

【００５７】図９に示すように、前記表示装置１の前記
基準点４が上記探査範囲の左下隅を原点として、水平方
向５０ｃｍ、垂直方向２５ｃｍ、即ちｘ＝５０、ｙ＝２
５の位置にあり、前記表示装置１は＋ｙ方向を基準にし
て０°の方向を向いている。前記基準点位置姿勢換算工
程を実行すると、前記基準点４の向きθ_d の基準方向が
同じく＋ｙ方向であるので、前記基準点４の位置座標と
向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ _d ）が（５０，２５，０）として
導出される。このとき、前記表示画面６には、図９に示
すように、前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）のｘ＝５
０、ｙ＝２５を中心としたｘ＝±２０、ｙ＝±２０の範
囲のデータが表示される。

【００５８】次に、図１０に示すように、前記基準点４
が上記探査範囲の原点に対して水平方向７０ｃｍ、垂直
方向７０ｃｍ、即ちｘ＝７０、ｙ＝７０の位置にあり、
前記表示装置１は＋ｙ方向を基準にして時計回りに４５
°の方向を向いている。前記基準点位置姿勢換算工程を
実行すると、前記基準点４の向きθ_d の基準方向が＋ｙ
方向であるので、前記基準点４の位置座標と向き（ｘ
_d ，ｙ_d ，θ_d ）が（７０，７０，−４５）として導出
される。このとき、前記表示画面６には、図１０に示す
ように、前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）のｘ＝７
０、ｙ＝７０を中心として、＋ｙ方向の基準にして反時
計回り４５°回転してなる２次元探査データの当該回転
中心を中心としたｘ＝±２０、ｙ＝±２０の範囲のデー
タが表示される。前記基準点４の向きθ_d が０のときは
当該回転処理は不要であるが、それ以外では（ｘ_d ，ｙ
_d ）を中心にして＋ｙ方向の基準にして反時計回りに−
θ_d だけ回転させる処理が必要となる。以上の表示工程
により、前記表示画面６には、前記表示画面６直下の埋
設状況を示す前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）が実物
大で表示されるため、まるで地中を透視しているかの如
く臨場感のある前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の表
示が可能となる。

【００５９】［第３実施形態］第３実施形態は、上記し
た第１または第２実施形態に対して、前記基準点位置姿
勢導出工程の内の位置姿勢導出工程が異なり、それに対
応して、前記表示装置１は前記基準点位置姿勢導出手段
５の代わりに別の基準点位置姿勢導出手段２１を設けて
ある。以下、図面に基づいて詳細に説明する。

【００６０】図１１に示すように、前記表示装置１は、
前記基準点位置姿勢導出工程を実行して前記平面座標系
における前記基準点４の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，
θ_d）を求める基準点位置姿勢導出手段２１と、第１ま
たは第２実施形態における前記表示工程を実行する表示
手段７とを備えて構成されている。

【００６１】更に、前記表示装置１の前記基準点位置姿
勢導出手段２１は、前記表示装置１を支持するととも
に、前記表示装置１が前記媒質表面３上を自在に移動で
きるように、回転軸が同軸の一対の固定車輪８_R ，８_L
と自在車輪９が取り付けられており、前記固定車輪８_R
の移動距離を計測可能な距離計２２と、前記固定車輪８
_R の移動方向を計測可能な角度センサ２３を備えてい
る。更に、前記距離計２２が計測した前記固定車輪８_R
の移動距離Ｄと、前記角度センサ２３が計測した前記固
定車輪８_R の移動方向の始発点Ｓにおける移動方向θ_S
からの変化Δθと、前記固定車輪８_R の始発点Ｓの位置
座標と初期姿勢（ｘ_S ，ｙ_S ，θ_S ）とから、前記平面
座標系における前記固定車輪８_R の位置座標と向き（ｘ
₀ ，ｙ₀ ，θ ₀ ）を導出する位置姿勢導出手段２４と、
前記位置姿勢導出手段２４が導出した前記固定車輪８_R
の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）から、前記平面
座標系における前記表示装置１の前記基準点４の位置座
標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求める基準点位置姿勢
換算手段２５が設けられている。ここで、前記基準点４
は第１及び第２実施形態と同様に前記表示画面６の中心
とする。

【００６２】前記距離計２２は、最小検出距離が５ｍｍ
のロータリエンコーダ２６からなり、前記移動距離Ｄを
計測可能に構成されている。前記移動距離Ｄは前記固定
車輪８_R が前進後退した前記始発点Ｓからの積算距離で
あるが、前進時は加算され、後退時は減算される。従っ
て、前記移動距離Ｄが増加している時は、前記表示装置
１が前進しており、逆に、前記移動距離Ｄが減少してい
る時は、前記表示装置１が後退していることになる。
尚、前記ロータリエンコーダ２６が前進後退を検出でき
る原理は、第１実施形態における場合と同様であるた
め、説明は割愛する。また、前記角度センサ２３は、例
えば、ピエゾジャイロ等のジャイロを用いて構成されて
いる。

【００６３】図１２に示すように、前記位置姿勢導出手
段２４は、位相判別エッジ検出部２７と、アップダウン
カウンタ２８と、演算処理部２９とで構成されており、
前記基準点位置姿勢換算手段２５は前記演算処理部２９
の一部によって構成されている。

【００６４】前記位相判別エッジ検出部２７は、前記ロ
ータリエンコーダ２６の前記二つの光センサの出力パル
スＲ_{1 ,} Ｒ₂ を入力して、前記固定車輪８_R の前進後退
を判別し、前記出力パルスＲ_{1 ,} Ｒ₂ のエッジを検出し
て、カウントアップ信号Ｒ_UPとカウントダウン信号Ｒ_DN
を出力する。図１３に、前記出力パルスＲ_{1 ,} Ｒ₂ と前
記カウントアップ信号Ｒ_UPの信号波形の一例を示す。こ
の場合、前記出力パルスＲ₁ が前記出力パルスＲ₂ より
９０°位相が進んでおり、前記固定車輪８_R が前進状態
で、前記カウントアップ信号Ｒ_UPが出力されている。こ
こで、前記カウントアップ信号Ｒ_UPまたは前記カウント
ダウン信号Ｒ_DNの各パルス間隔が前記ロータリエンコー
ダ２６の最小検出距離に対応する。

【００６５】前記アップダウンカウンタ２８は、前記位
相判別エッジ検出部２７が出力する前記カウントアップ
信号Ｒ_UPと前記カウントダウン信号Ｒ_DNを入力し、前記
固定車輪８_R の前記移動距離Ｄに対応するカウント値Ｃ
を出力する。

【００６６】次に、前記演算処理部２９における、前記
位置姿勢導出手段２４による前記平面座標系における前
記固定車輪８_R の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）
を導出する位置姿勢導出工程について説明する。

【００６７】前記固定車輪８_R の向きθ₀ は、例えば、
＋ｙ方向を基準にして反時計回りを正方向と定義して、
前記角度センサ２３によってΔθの値を計測することが
できるので、数８で導出することができる。一方、前記
移動距離Ｄは前記最小検出距離に前記カウント値Ｃを乗
じて求められる。

【００６８】

【数８】θ₀ ＝Δθ＋θs

【００６９】また、単位時間当りの前記固定車輪８_R が
前進後退した距離をΔとすれば、前記指定車輪１１の位
置座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ）は、第１実施形態と同様に、数２
及び数３或いは離散表現の更新式数４及び数５で与えら
れる。結果として、前記角度センサ２３によって前記固
定車輪８_R の向きθ₀ が計測でき、前記移動距離Ｄが計
測され、単位時間当りの前記固定車輪８_R が前進後退し
た距離Δが求まれば、第１実施形態と同様に、前記平面
座標系における前記固定車輪８_R の位置座標と向き（ｘ
₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）を導出することができる。

【００７０】次に、前記基準点位置姿勢換算工程は、前
記位置姿勢導出手段２４が導出した前記指定車輪１１の
位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）から、前記基準点
位置姿勢換算手段２５が、前記平面座標系における前記
基準点４の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求め
る。この基準点位置姿勢換算工程は、第１実施形態の場
合と全く同様であり、説明を割愛する。つまり、前記基
準点位置姿勢換算手段２５として前記基準点位置姿勢換
算手段１３をそのまま使用できる。

【００７１】［第４実施形態］第４実施形態では、図１
４に示すように、上記の第１乃至第３実施形態の前記表
示装置１に所定の探査データを取得する探査装置３０を
付帯させてある。そして、第１乃至第３実施形態におけ
る表示工程を実行すべく前記表示装置１が前記媒質表面
３上を移動する過程において、前記探査装置３０による
探査データの取得を実行し、取得した前記探査データを
前記表示工程で表示する前記２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）と関連付けて表示する。例えば、前記表示画面６を
上下に分割して、上側に前記探査データを、下側に前記
２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）をｘ座標を一致させて表
示する。

【００７２】前記探査装置３０は、一定間隔で前記媒質
表面３に対向して配置された送信アンテナ３１と受信ア
ンテナ３２、送信回路３３、受信回路３４からなる送受
信機３５と、前記受信アンテナ３２と前記受信回路３４
で受信された受信信号を処理して前記所定の探査データ
を生成する信号処理手段３６とで構成されている。前記
送信回路３３は例えば１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの単発の
パルス信号を発生し、前記送信アンテナ１１より電磁波
として前記媒質２に向けて放射される。前記送信アンテ
ナ１１より放射された電磁波の一部が前記媒質２中の埋
設管等の探査対象物体３７で反射した反射波が前記受信
アンテナ３２で受信された後、前記受信回路３４におい
て、受信信号として復調増幅される。

【００７３】前記信号処理手段３６では、前記受信回路
３４で受信された受信信号を処理して、前記表示装置１
の移動経路上の各地点での前記受信信号の信号強度や、
信号強度と反射時間ｔが、前記基準点位置姿勢導出工程
で導出された前記基準点４の位置座標（ｘ_d ，ｙ_d ）毎
に記録保存され、図１５（イ）及び図１６（イ）に例示
するような前記所定の探査データが生成される。

【００７４】図１５（イ）に示す探査データは、前記表
示装置１が移動した場合の受信信号の信号強度と移動位
置のｘ座標値を示している。当該信号強度の極大値を示
す水平位置に埋設管３７の中心が存在することが分か
る。図１５に示すように、図１５（イ）に示す探査デー
タと同図（ロ）に示す前記２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）を夫々ｘ座標を一致させて表示することにより、前
記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の位置座標がずれてい
ることが確認できる。尚、図１５（イ）の三角マークと
同図（ロ）の円マークは、探査しながら図１５（イ）の
信号が最大になったと判断された時に、オペレータ（探
査者）がボタンなどにより入力し記録されたマークであ
り、これを表示させることで、前記位置座標のズレが容
易に認識できる。また、前記２次元探査データｓ（ｘ，
ｙ）の表示を前記表示画面６で上下左右に移動できる補
正処理により、前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）の位
置座標の補正が可能である。

【００７５】図１６（イ）に示す探査データは、前記表
示装置１が移動した場合の、移動位置のｘ座標値と反射
時間ｔに対する受信信号の信号強度を示している。縦軸
は反射時間ｔで、信号強度は実際の表示画面上では複数
階調で輝度表示されている。例えば、信号強度の正値を
白（輝度大）、信号強度の負値を黒（輝度小）、信号強
度０を中間階調として表示する。当該階調表示された受
信信号強度プロフィールは埋設管３７の埋設位置に頂点
が来る双曲線として確認できる。尚、図１６（イ）の三
角マークと同図（ロ）の円マークは、探査しながら図１
６（イ）の双曲線形状の反射信号の反射時間が最も短く
なったと判断された時に、オペレータ（探査者）がボタ
ンなどにより入力し記録されたマークであり、これらを
表示させることで、前記位置座標のズレが容易に認識で
きる。ところで、前記反射時間ｔは前記送信アンテナ３
１から放射され前記受信アンテナ３２で受信されるまで
の時間差として求められる。また、前記媒質表面３から
前記物体３７までの距離は、前記反射時間ｔと前記媒質
２の比誘電率εまたは電磁波の伝搬速度ｖより一義的に
決定される。

【００７６】尚、前記表示装置１は必ずしも＋ｘ方向へ
直進している必要はない。前記平面座標系においてｘ座
標軸に対して斜めに移動していても構わない。

【００７７】［別実施形態］以下に別実施形態を説明す
る。 〈１〉第３実施形態では、前記固定車輪８_R の向きθ₀
は、前記角度センサ２３によって直接計測される構成で
あったが、前記角度センサ２３を使用せずに、３軸傾斜
計または２軸傾斜計の各軸の出力値から計算によって求
めるようにしても構わない。以下に、３軸傾斜計を用い
て、前記固定車輪８_R の向きθ₀ を導出する方法につい
て説明する。

【００７８】前記表示装置１の進行方向をｙ軸、接地面
の法線方向をｚ軸とした場合、各軸の正方向に正値が出
力されるように３軸傾斜計が配置されている。この場
合、各軸の出力ｘ_a ，ｙ_a ，ｚ_a は、数９、数１０、数
１１で表される。

【００７９】

【数９】ｘ_a ＝ｓｉｎφｃｏｓθ₀ ＋ｃｏｓφｓｉｎδ
ｓｉｎθ₀

【数１０】ｙ_a ＝ｓｉｎφｓｉｎθ₀ −ｃｏｓφｓｉｎ
δｃｏｓθ₀

【数１１】ｚ_a ＝ｃｏｓφｃｏｓδ

【００８０】但し、φ、δ、θ₀ は夫々ｙ軸、ｘ軸、ｚ
軸回り（原点に向かって反時計回りを正とする。）の回
転に相当するロール、ピッチ、ヨーに対応する。このと
き、ｘ_a 、ｙ_a 、ｚ_a が与えられても、φ、δ、θ₀ を
一義的に導出することはできない。しかし、前記表示装
置１が平面上にあるとういう仮定を設けると、ロール回
転を無視できるので、前記出力ｘ_a ，ｙ_a ，ｚ_a は、簡
単化され、数１２、数１３、数１４で表される。

【００８１】

【数１２】ｘ_a ＝ｓｉｎδｓｉｎθ₀

【数１３】ｙ_a ＝−ｓｉｎδｃｏｓθ₀

【数１４】ｚ_a ＝ｃｏｓδ

【００８２】従って、δ≠０となる傾斜平面上に前記表
示装置１がある場合には、θ₀ が±９０度未満の範囲に
おいて、数１５によって、ヨー即ち前記固定車輪８_R の
向きθ₀ を求めることができる。

【００８３】

【数１５】θ₀ ＝ｔａｎ^-1（−ｘ_a ／ｙ_a ）

【００８４】数１５より明らかなように、前記固定車輪
８_R の向きθ₀ は、ｘ軸とｙ軸の出力ｘ_a ，ｙ_a から計
算により求められることから、３軸傾斜計の代わりに、
前記探査装置の接地面に平行な直交成分を測定する２軸
傾斜計を使用しても、数１５より同様に前記固定車輪８
_R の向きθ₀ を求めることができる。

【００８５】〈２〉第１及び第２実施形態では、前記基
本点位置姿勢導出工程に使用する指定車輪１１は、前記
一対の固定車輪８_R ，８_L の内の右側の固定車輪８_R を
使用したが、左側の固定車輪８_L であっても構わない。
更に、第３実施形態において、前記基本点位置姿勢導出
工程に使用する固定車輪として、前記一対の固定車輪８
_R ，８_L の内の右側の固定車輪８_R を使用したが、左側
の固定車輪８_L に前記距離計１０を設けて、その左側の
固定車輪８_L で前記移動距離Ｄを計測するようにしても
構わない。また、第３実施形態では、前記一対の固定車
輪８_R ，８_L は必ずしも夫々の回転軸が同軸である必要
はなく、前記移動距離Ｄの計測に係る車輪が固定車輪で
あればよい。従って、例えば、前記固定車輪８_R ，８_L
の位置に自在車輪を設け、前記自在車輪１８の位置に前
記移動距離Ｄの計測に係る固定車輪を設けるようにして
も構わない。

【００８６】〈３〉上記各実施形態において、数２及び
数３の代わりに使用する離散表現の更新式は、必ずしも
数４及び数５に限定されるものではない。例えば、数４
及び数５におけるｓｉｎθ₀ （ｎ）及びｃｏｓθ₀
（ｎ）の代わりに、ｎ＋１番目の演算処理位置でサンプ
リングした前記固定車輪８_R の向きθ₀ （ｎ＋１）に基
づくｓｉｎθ₀ （ｎ＋１）とｓｉｎθ₀ （ｎ）の平均
値、及び、同じくｃｏｓθ₀ （ｎ＋１）とｃｏｓθ₀
（ｎ）の平均値を使用しても構わない。更に、上記各実
施形態では、前記基準点位置姿勢導出工程における前記
固定車輪８_R の向きθ₀ のサンプリング間隔は演算処理
毎に実行していたが、前記ロータリエンコーダ８のカウ
ント値Ｃが増減する毎にθ₀ のサンプリングを行い、前
回の演算処理から今回の演算処理までに得られた前記固
定車輪８_R の向きθ₀ の各サンプリング値の正弦及び余
弦の平均値を、数４及び数５におけるｓｉｎθ₀（ｎ）
及びｃｏｓθ₀ （ｎ）の代わりに夫々用いて、高精度化
を図るのも好ましい。

【００８７】〈４〉上記第１及び第２実施形態における
前記指定車輪１１若しくは上記第３実施形態における前
記固定車輪８_R の位置を前記基準点４とする場合には、
前記基準点位置姿勢導出工程において、前記基準点位置
姿勢換算工程を行わずに、前記位置姿勢導出工程により
得られた位置座標と向きをそのまま前記基準点４の位置
座標と向きとして用いることができる。

【００８８】〈５〉上記各実施形態において前記基準点
の位置を求める別の方法として、ＧＰＳやレーザ距離
計、超音波センサなどを用いて位置座標を測定する測量
システムを用いても構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】探査データ表示方法の各工程を示すフローチャ
ート

【図２】探査データ表示装置を媒質表面上を移動させて
本発明に係る探査データ表示方法を実行している状況を
示す説明図

【図３】第１実施形態における探査データ表示装置の機
能ブロック構成及び固定車輪の取り付け状態を示す説明
図

【図４】第１実施形態における位置姿勢導出手段のブロ
ック構成図

【図５】出力パルスＲ_{1 ,} Ｒ₂ とカウントアップ信号Ｒ
_UPの信号波形図

【図６】（イ）：探査データ表示装置の媒質表面上での
移動を示す図、 （ロ）：その移動に対応する２次元探査データと基準点
マークが表示された表示画面を示す図

【図７】地表面上の１ｍ四方の範囲に埋設された金属管
の埋設状況を示す平面図

【図８】図７に示す金属管の埋設状況を探査して得られ
た２次元探査データを示す図

【図９】媒質表面上の探査データ表示装置と２次元探査
データを表示した表示画面を示す平面図

【図１０】媒質表面上の図９とは別位置に移動した探査
データ表示装置と２次元探査データを表示した表示画面
を示す平面図

【図１１】第３実施形態における探査データ表示装置の
機能ブロック構成及び固定車輪の取り付け状態を示す説
明図

【図１２】第３実施形態における位置姿勢導出手段のブ
ロック構成図

【図１３】出力パルスＲ_{1 ,} Ｒ₂ とカウントアップ信号
Ｒ_UPの信号波形図

【図１４】第４実施形態における探査装置を付帯した探
査データ表示装置の機能ブロック構成を示す説明図

【図１５】探査データ（イ）と２次元探査データ（ロ）
をｘ座標を一致させて上下に並列表示した画面表示例を
示す図

【図１６】別タイプの探査データ（イ）と２次元探査デ
ータ（ロ）をｘ座標を一致させて上下に並列表示した画
面表示例を示す図

【符号の説明】

１ 探査データ表示装置 ２ 媒質 ３ 媒質表面 ４ 基準点 ５、２１ 基準点位置姿勢導出手段 ６ 表示画面 ７ 表示手段 ８_R ，８_L 固定車輪 ９ 自在車輪 １０、２２ 距離計 １１ 指定車輪 １２、２４ 位置姿勢導出手段 １３、２５ 基準点位置姿勢換算手段 １４_R ，１４_L ロータリエンコーダ １５_R ，１５_L 位相判別エッジ検出部 １６_R ，１６_L アップダウンカウンタ １７、２９ 演算処理部 １８ 論理和出力 １９ 基準点マーク ２０ 金属管 ２３ 角度センサ ２６ ロータリエンコーダ ２７ 位相判別エッジ検出部 ２８ アップダウンカウンタ ３０ 探査装置 ３１ 送信アンテナ ３２ 受信アンテナ ３３ 送信回路 ３４ 受信回路 ３５ 送受信機 ３６ 信号処理手段 ３７ 探査対象物体（埋設管）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月１５日（１９９９．６．１
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１６】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 媒質内部を探査して得られたその媒質表
   面上の平面座標系における２次元探査データｓ（ｘ，
   ｙ）を、前記媒質表面上を移動可能な表示装置の表示画
   面上に表示する探査データ表示方法であって、 前記平面座標系における前記表示装置の所定の基準点の
   位置座標と向き（ｘ_d，ｙ_d ，θ_d ）を求める基準点位
   置姿勢導出工程と、 前記基準点位置姿勢導出工程で導出された前記基準点の
   位置座標（ｘ_d ，ｙ_d）が含まれる前記２次元探査デー
   タｓ（ｘ，ｙ）の全部または一部と、前記基準点位置姿
   勢導出工程で導出された前記基準点の位置を表示する基
   準点マークとを前記表示画面上に表示する表示工程とを
   実行する探査データ表示方法。
2. 【請求項２】 前記表示工程において、前記基準点マー
   クを、前記基準点位置姿勢導出工程で導出された前記基
   準点の向きも認識できるように表示することを特徴とす
   る請求項１記載の探査データ表示方法。
3. 【請求項３】 媒質内部を探査して得られたその媒質表
   面上の平面座標系における２次元探査データｓ（ｘ，
   ｙ）を、前記媒質表面上を移動可能な表示装置の表示画
   面上に表示する探査データ表示方法であって、 前記平面座標系における前記表示装置の所定の基準点の
   位置座標と向き（ｘ_d，ｙ_d ，θ_d ）を求める基準点位
   置姿勢導出工程と、 前記基準点位置姿勢導出工程で導出された前記基準点の
   位置座標と向き（ｘ_d，ｙ_d ，θ_d ）から、前記２次元
   探査データｓ（ｘ，ｙ）の表示範囲と向きを決定して、
   その表示範囲と向きの前記２次元探査データｓ（ｘ，
   ｙ）を前記表示画面上に表示する表示工程とを実行する
   探査データ表示方法。
4. 【請求項４】 前記基準点位置姿勢導出工程は、 前記表示装置を移動可能に支持する回転軸が同軸の一対
   の固定車輪の各移動距離を、前記固定車輪に各別に設け
   た距離計によって各別に計測し、その計測した各移動距
   離から、前記一対の固定車輪の内の位置決め用に指定さ
   れた指定車輪の始発点と初期姿勢（ｘ_S ，ｙ_S ，θ_S ）
   から前記指定車輪の位置座標と向き（ｘ ₀ ，ｙ₀ ，θ
   ₀ ）を導出する位置姿勢導出工程と、 前記位置姿勢導出工程で導出された前記指定車輪の位置
   座標と向き（ｘ₀ ，ｙ ₀ ，θ₀ ）から、前記平面座標系
   における前記表示装置の前記基準点の位置座標と向き
   （ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求める基準点位置姿勢換算工程
   とを備えてなることを特徴とする請求項１、２または３
   記載の探査データ表示方法。
5. 【請求項５】 前記基準点位置姿勢導出工程は、 前記表示装置を移動可能に支持する固定車輪の移動距離
   を、前記固定車輪に設けた距離計によって計測し、前記
   表示装置の移動中における前記固定車輪の移動方向或い
   は移動方向の変化を、前記表示装置に設けた角度センサ
   または傾斜計によって計測し、その計測した前記移動距
   離及び前記移動方向或いは移動方向の変化から、前記固
   定車輪の始発点と初期姿勢（ｘ_S ，ｙ_S ，θ_S ）から前
   記固定車輪の位置座標と向き（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）を導
   出する位置姿勢導出工程と、 前記位置姿勢導出工程で導出された前記指定車輪の位置
   座標と向き（ｘ₀ ，ｙ ₀ ，θ₀ ）から、前記平面座標系
   における前記表示装置の前記基準点の位置座標と向き
   （ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求める基準点位置姿勢換算工程
   とを備えてなることを特徴とする請求項１、２または３
   記載の探査データ表示方法。
6. 【請求項６】 所定の探査データを取得する探査装置を
   前記表示装置に付帯させ、前記表示工程を実行すべく前
   記表示装置が前記媒質表面上を移動する過程において、
   前記探査装置による探査データの取得を実行し、取得し
   た前記探査データを前記表示工程で表示する前記２次元
   探査データｓ（ｘ，ｙ）と関連付けて表示することを特
   徴とする請求項１、２、３、４または５記載の探査デー
   タ表示方法。
7. 【請求項７】 媒質内部を探査して得られたその媒質表
   面上の所定の平面座標系における２次元探査データｓ
   （ｘ，ｙ）を表示画面上に表示する前記媒質表面上を移
   動可能な探査データ表示装置であって、 前記平面座標系における前記探査データ表示装置の所定
   の基準点の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求め
   る基準点位置姿勢導出手段と、 前記基準点位置姿勢導出手段が導出した前記基準点の位
   置座標（ｘ_d ，ｙ_d ）が含まれる前記２次元探査データ
   ｓ（ｘ，ｙ）の全部または一部と、前記基準点位置姿勢
   導出手段が導出した前記基準点の位置を表示する基準点
   マークとを前記表示画面上に表示する表示手段とを備え
   てなる探査データ表示装置。
8. 【請求項８】 媒質内部を探査して得られたその媒質表
   面上の所定の平面座標系における２次元探査データｓ
   （ｘ，ｙ）を表示画面上に表示する前記媒質表面上を移
   動可能な探査データ表示装置であって、 前記平面座標系における前記探査データ表示装置の所定
   の基準点の位置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）を求め
   る基準点位置姿勢導出手段と、 前記基準点位置姿勢導出手段が導出した前記基準点の位
   置座標と向き（ｘ_d ，ｙ_d ，θ_d ）から、前記２次元探
   査データｓ（ｘ，ｙ）の表示範囲と向きを決定して、そ
   の表示範囲と向きの前記２次元探査データｓ（ｘ，ｙ）
   を前記表示画面上に表示する表示手段とを備えてなる探
   査データ表示装置。