JP2008236589A - 水中カメラモジュール、水中カメラモジュールを備えた監視装置および水中カメラモジュールの使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でカメラを水密に保ち、かつ、耐環境性が高い水中カメラモジュールを提供する。
【解決手段】本発明に係る水中カメラモジュール１は、水中で使用するカメラである。カメラ２と、このカメラ２を収容するボックス状の密封容器３と、密封容器３に支持された筒状のカメラ支持構造部４と、このカメラ支持構造部４に設けられた光透過仕切り材５と、密封容器３内にカメラ２を保持するモールド材６とで構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原子炉内のような水中で使用可能な水中カメラモジュール、水中カメラモジュールを備えた監視装置および水中カメラモジュールの使用方法に関する。

近年、原子力発電所の原子炉内構造物に対して応力腐食割れの発生などが報告され、原子炉内構造物の溶接部を中心とした各部位についての、検査、保全および補修等を行う必要性が高まっている。

従来、検査、保全および補修等を行うときの監視には、水密容器内に納められたカメラが用いられていた（特許文献１参照）。

また、カメラのレンズ部に保護材を被着し、樹脂で一体モールドした水中観察装置が提案されていた（特許文献２参照）。
実開平２−２６８６４号公報 特開平９−２１１３４０号公報

従来の水密容器を使用した水中カメラは、水密容器の構造が複雑であり、組立工程におけるヒューマンエラーや部品劣化により、浸水する恐れがあった。

また、水密容器を使用したり、カメラ全体を一体モールドしたりすることから、水中カメラ本体が大型化して、狭い場所での使用が困難であるなどの問題がある。

樹脂による一体モールドでは、カメラ本体とモールド材との線膨張率の差が生じており、温度変化に弱く、耐水圧も低下する。また、カメラの使用環境によっては、ケーブルシースに傷やピンホール等が生じ、ケーブル内を伝わって浸水する恐れがあり、防水性能の耐環境性が低い。

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、簡単な構造でカメラを水密に保ち、かつ、耐環境性に優れた水中カメラモジュール、水中カメラモジュールを備えた監視装置および水中カメラモジュールの使用方法を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため本発明では、カメラが収容される密封容器と、前記密封容器に設けられ、前記カメラを前記密封容器内に支持し、前記カメラへ撮影対象からの光を透過させる透過光路が設けられたカメラ支持構造と、前記カメラ支持構造の透過光路に設けられ、前記カメラへ撮影対象からの光を透過させる光透過仕切り材と、前記密封容器の中に前記カメラを収容するモールド材と、前記密封容器と、前記モールド材を貫き外部へ突出し、前記カメラの信号送受信に使用されるカメラ制御用ケーブルとを備えたことを特徴とする水中カメラモジュールを提供する。

また、前記の課題を解決するため本発明では、水中カメラモジュールと、操作部とを備え、前記操作部は、前記カメラ部が送信した画像の電子情報を増幅する操作部ビデオアンプと、前記カメラの撮影条件を制御する操作部シリアル通信回路と、前記発光素子の照明条件を制御する照明回路と、前記レーザポインタのレーザ条件を制御するレーザ回路と、前記操作部ビデオアンプを介して取得した画像の電子情報と、前記操作部シリアル通信回路から取得した前記カメラの撮影条件とを使用して画像を解析する画像処理装置と、操作部シリアル通信回路と、照明回路と、レーザ回路とを操作する操作パネルと、前記画像の電子情報を表示する表示装置と、前記画像の電子情報を記録する記録装置とを備え構成され、前記画像の解析は、前記カメラの撮影画像から撮影対象からのレーザの反射光を抽出して、前記水中カメラモジュールから監視対象までの距離を算出することを特徴とする水中カメラモジュールを備えた監視装置を提供する。

さらに、前記の課題を解決するため本発明では、水中カメラで撮影する水中カメラモジュールの使用方法において、請求項１１に記載された水中カメラモジュールを撮影位置に準備し、撮影対象にレーザを発して、反射光を撮影し、前記撮影画像に画像処理をして、前記水中カメラモジュールから撮影対象のレーザ反射位置までの距離を算出することを特徴とする水中カメラモジュールの使用方法を提供する。

本発明によれば、簡単な構造でカメラを水密に保ち、かつ、耐環境性が高い水中カメラモジュール、水中カメラモジュールを備えた監視装置および水中カメラモジュールの使用方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第１実施形態について、図１を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

図１に示された本実施形態の水中カメラモジュール１は、カメラ２と、このカメラ２を収容するボックス状の密封容器３と、密封容器３に支持された筒状のカメラ支持構造部４と、このカメラ支持構造部４に設けられた光透過仕切り材５と、密封容器３内にカメラ２を保持するモールド材６とを備えている。

カメラ２は、レンズ部２ａで撮影対象からの光を収束し、撮像素子２ｂに結像された画像を撮影する。

また、カメラ２は、撮影した画像の電子情報や画角や絞りなどの撮影条件を水中カメラモジュール１の他の機器と入出力するための制御用ケーブル２ｃを備えている。制御用ケーブル２ｃは、カメラ２の背側からモールド材６と密封容器３とを貫いて後方に突出している。

密封容器３は、制御用ケーブル２ｃの貫通口が設けられ、内部にはモールド材６を介してカメラ２が収容される。

カメラ支持構造部４は、カメラ２へ光が通過するように透過光路を有する筒状体であり、一端が密封容器３に水密に設けられ、自由端である他端にはカメラ２が保持される。

光透過仕切り材５は、カメラ支持構造部４の透過光路に設けられ、この透過光路の水密を保ち、かつカメラ２へ光を透過させる。なお、光透過仕切り材５とカメラ支持構造部４とは、例えば接着剤（図示省略）などで固定され水密を保っている。

モールド材６は、密封容器３の中にカメラ２と、カメラ支持構造部４とを保持し、制御用ケーブル２ｃを水密に保持する。なお、密封容器３と、カメラ支持構造部４との間の水密が破られたと仮定しても、このモールド材６がカメラ２の水密を確保する。モールド材６は、例えばエポキシ樹脂などを使用できる。

本実施形態は、密封容器３と、光透過仕切り材５と、カメラ支持構造部４との間で水密な構造を構成することで、モールド材６の施工状態によらず、カメラ２の水密を確実に確保できる。

さらに、密封容器３の内部をモールド材６でモールドすることで、制御用ケーブル２ｃ部の水密を確保し、かつ、カメラ２本体の水密をさらに確実なものとするとともに、耐圧機能の優れた水中カメラモジュール１とする。

本実施形態によれば、水中カメラモジュール１は、防水、耐圧機能に優れ、カメラ２を浸水させることなく撮影できる。

［第２の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第２実施形態について、図２を参照して説明する。

図２は、本発明の第２実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ａにおいて第１実施形態の水中カメラモジュール１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図２に示された本実施形態の水中カメラモジュール１Ａは、密封容器３に支持された筒状のカメラ支持構造部４Ａと、カメラ２を覆いモールド材６に収容された熱応力緩和部材７と、このカメラ支持構造部４Ａに設けられた内フランジ部と、光透過仕切り材５との間に挟み込んで設けられた透過光路密封材８と、このカメラ支持構造部４Ａに着脱可能に設けられたリング状圧接ヘッド部材９と、カメラ制御用ケーブル２ｃを中継するコネクタ１０とを備えている。

カメラ支持構造部４Ａは、カメラ２へ光が通過するように透過光路を有する筒状体であり、一端が密封容器３に水密に設けられ、自由端である他端にはカメラ２が保持される。この透過光路のカメラ２側には透過光路密封材８が保持される内フランジが設けられ、撮影対象側にはリング状圧接ヘッド部材９が保持される着脱部が設けられている。

熱応力緩和部材７は、カメラ２を覆い、モールド材６に埋設される。熱応力緩和部材７は、可撓性および防水性があり、例えばシリコンゴムなど軟質な材料、熱収縮チューブ、または弾力性のある接着剤で構成されている。外部環境から水中カメラモジュール１Ａへの入熱やカメラ２の発熱により、カメラ２と、モールド材６との線膨張率の差による熱応力を緩和することができる。また、カメラ２の水密性をさらに確実にする。

透過光路密封材８は、カメラ支持構造部４Ａの内フランジ部と、光透過仕切り材５との間に挟み込んで設けられている。透過光路密封材８には、例えばゴムＯリングなどのシール材が使用される。

リング状圧接ヘッド部材９は、カメラ支持構造部４Ａに着脱できるよう構成される。リング状圧接ヘッド部材９は、光透過仕切り材５と、透過光路密封材８と、カメラ支持構造部４Ａとを圧接して、カメラ支持構造部４Ａの透過光路を水密にする。リング状圧接ヘッド部材９と、カメラ支持構造部４Ａとは、例えばねじ止めされる。

コネクタ１０は、密封容器３に水密に設けられ、制御用ケーブル２ｃを中継する。なお、コネクタ１０と、密封容器３とは、例えば接着剤（図示省略）などで固定され、水密を保っている。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ａによれば、カメラ２と、モールド材６との間に可撓性および防水性のある熱応力緩和部材７が備えられたことで、水中カメラモジュール１Ａの外部の環境温度と、カメラ２の発熱とによる密封容器３と、カメラ支持構造部４Ａと、モールド材６との熱膨張の違いによる熱応力の発生を緩和し、かつ、水密性の高い水中カメラモジュール１Ａができる。

また、熱応力緩和部材７により、水中カメラモジュール１Ａの取り扱い時にカメラ２に作用する衝撃力などの外力を緩和することができる。

さらに、カメラ支持構造部４Ａと、光透過仕切り材５と、透過光路密封材８とをリング状圧接ヘッド部材９で圧接することから、カメラ支持構造部４Ａの透過光路は、カメラ支持構造部４Ａと、光透過仕切り材５と、透過光路密封材８との熱膨張の違いにより隙間が生じてカメラ２の水密が破られる恐れの小さい水中カメラモジュール１Ａができる。

［第３の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第３実施形態について、図３を参照して説明する。

図３は、本発明の第３実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｂにおいて第１実施形態から第２実施形態の水中カメラモジュール１、１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図３に示された水中カメラモジュール１Ｂを構成するモールド材６に、カメラ制御用ケーブル２ｃを電気的に中継するカメラ制御用ケーブル中継基板１１が埋設されている。

カメラ制御用ケーブル中継基板１１は、カメラ２の制御用ケーブル２ｃを中継する。

制御用ケーブル２ｃの外被や内被に傷が付いた場合、制御用ケーブル２ｃの内部を伝わってカメラ２が浸水する恐れがある。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｂによれば、制御用ケーブル２ｃの外被や内被に傷が付いた場合でも、制御用ケーブル２ｃの内部を伝わって浸水する範囲を、モールド材６に埋設されたカメラ制御用ケーブル中継基板１１までに制限できる。

［第４の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第４実施形態について、図４を参照して説明する。

図４は、本発明の第４実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｃにおいて第２実施形態から第３実施形態の水中カメラモジュール１Ａ、１Ｂと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図４に示された水中カメラモジュール１Ｃは、レンズ部を備えていないカメラ２と、密封容器３に支持された筒状のカメラ支持構造部４Ｂと、カメラ支持構造部４Ｂと着脱可能な水密レンズ１２とを備えている。

カメラ支持構造部４Ｂは、カメラ２へ光が通過するように透過光路を有する筒状体であり、一端が密封容器３に水密に設けられ、自由端である他端にはカメラ２が保持される。この透過光路のカメラ２側には透過光路密封材８が保持される内フランジが設けられ、撮影対象側には水密レンズ１２が保持される着脱部が設けられている。

水密レンズ１２は、透過光路密封材８と、カメラ支持構造部４Ｂとを圧接して、カメラ支持構造部４Ｂの透過光路を水密にする。

カメラ支持構造部４Ｂと、水密レンズ１２とは、例えばねじ止めされる。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｃによれば、レンズ部を交換して画像の取得条件を容易に変更することができる。

［第５の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第５実施形態について、図５とおよび図６を参照して説明する。

図５と、図６とは、本発明の第５実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の部分断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｄにおいて第１実施形態から第４実施形態の水中カメラモジュール１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図５に示された水中カメラモジュール１Ｄは、フレキシブルパイプ２０と、湾曲ユニット２１と、中継コネクタ２２とを備えている。

フレキシブルパイプ２０は、先端部に密封容器３を保持している。また、自由に曲げることができる。

湾曲ユニット２１は、フレキシブルパイプ２０を曲げる駆動源である。フレキシブルパイプ２０を曲げるためのアクチュエータ（図示省略）等を収容している。

中継コネクタ２２は、カメラ２が撮影した画像の電子情報や、画角や絞りなどの撮影条件を水中カメラモジュール１Ｄの他の装置と入出力するための中継コネクタである。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｄによれば、フレキシブルパイプ２０を操作することで、水中カメラモジュール１Ｄの撮影対象に対する視点を変更できる。

また、図６に示すように、本実施形態の水中カメラモジュール１Ｄは、カメラ２の制御部を湾曲ユニット２１に設けて構成することができる。そうすると、水中カメラモジュール１Ｄのカメラ２を収容する密封容器３の小型化できるので、水中カメラモジュール１Ｄを狭隘な場所で使用できる。

［第６の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第６実施形態について、図７および図８を参照して説明する。

図７は、本発明の第６実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

図８は、本発明の第６実施形態における水中カメラモジュールを構成する液体レンズを示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｅにおいて第４実施形態の水中カメラモジュール１Ｃと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図７に示された水中カメラモジュール１Ｅを構成する水密レンズ１２は、液体レンズ３０を備えている。

図８に示すように、この液体レンズ３０は、オイル３１および水溶液３２を、透明窓３３、３４と、防水性のある防水絶縁材３９およびモールド材４０により水密に封じ込めることにより構成されている。このオイル３１および水溶液３２の上下部には、電極３５、３６が設けられている。この電極３５と３６との間には絶縁材３７が配置され、両者は絶縁されている。透明窓３３、３４の上下部には、それぞれ通電材３８ａ、３８ｂが電極３５、３６に接して設けられている。

液体レンズ３０は、電極３５、３６に印加する電圧を変えることで、オイル３１と、水溶液３２との界面の屈折度が変わり、レンズの焦点距離が変化するものである。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｅによれば、液体レンズ３０のフォーカス調整およびズーム操作に可動機械部品を必要とせず、小型化により狭隘な場所での運用性の向上が図られ、機械部品の削減および部品点数の削減により信頼性を向上させ、水中カメラモジュール１Ｅの水密の確保も容易なものとなる。

［第７の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第６実施形態について、図１を参照して説明する。

この水中カメラモジュール１において第１実施形態の水中カメラモジュール１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示された水中カメラモジュール１を構成するモールド材６は、樹脂と、比重の大きい金属の粒とを混合して構成される。

本実施形態の水中カメラモジュール１によれば、原子炉内などの放射線場で水中カメラモジュール１を使用する場合に、放射線等遮蔽効果を高め、水中カメラモジュール１の寿命確保を図ることができる。

［第８の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第８実施形態について、図１および図９を参照して説明する。

図９は、本発明の第８実施形態における水中カメラモジュールのモールド材を構成する金属の粒を示す図である。

この水中カメラモジュール１において第１実施形態の水中カメラモジュール１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示された水中カメラモジュール１を構成するモールド材６は、樹脂と、図９（ａ）に示された粒度の異なる比重の大きい金属の粒４１、４２とを混合して構成される。

例えば、図９（ｂ）に示された放射線遮蔽用モールド材は、樹脂と、粒度が約１０μｍの金属の粒４１と、粒度が約１ｍｍの金属の粒４２とが使用される。

ここで、樹脂：金属の粒４１：金属の粒４２の混合比を、試料４３が１：７：７、試料４４が１：５：１０、試料４５が１：３．８：１１．３とした試作試験を行い、この結果、試料４４の混合比では比重９以上となり、かつ、モールドできる粘度を確保できることが確認できた。

本実施形態の水中カメラモジュール１によれば、原子炉内などの放射線場で水中カメラモジュール１を使用する場合に、モールド可能な範囲でモールド材６の比重を大きくし、放射線等遮蔽効果をより高め、水中カメラモジュール１の寿命確保を図ることができる。

［第９の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第７実施形態について、図１０を参照して説明する。

図１０は、本発明の第９実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｆにおいて第１実施形態から第８実施形態の水中カメラモジュール１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１０に示された水中カメラモジュール１Ｆは、モールド材６に埋設された発光素子１３を備え、密封容器３と、モールド材６とは発光素子１３のカメラ２の撮影方向に照明光を透過できるように構成されている。

発光素子１３は、カメラ２の撮影方向に照明光を発する。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｆによれば、暗所でカメラ２の撮影を可能にする。

また、発光素子１３の照明光の明るさや発光タイミングを変更すれば、撮影条件の異なる撮影対象の画像を得る。

また、複数の発光素子１３を使用すると、発光素子の作動、不作動を切り替えて、監視対象からカメラ２に入射する反射光の方向を変更することができる。

さらに、発光素子１３に発光波長の異なる複数の発光素子を使用すると、監視対象の照明光の色調を変更できる。

［第１０の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第８実施形態について、図１１を参照して説明する。

図１１は、本発明の第１０実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｇにおいて第９実施形態の水中カメラモジュール１Ｆと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１１に示された水中カメラモジュール１Ｇを構成するモールド材６は、高屈折率の樹脂６ａを低屈折率の樹脂６ｂで囲んでモールドし、ライトガイドを構成している。ライトガイドは、発光素子１３が発する照明光をカメラ２の撮影方向に導く。

高屈折率の樹脂６ａは、例えば、アクリルやポリカーボネット等の高屈折率の樹脂が使用できる。

また、高屈折率の樹脂６ａの部分には光ファイバ等の光の伝送路を使用できる。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｇによれば、発光素子１３をカメラ２から離した位置に配置できる。そうすると、水中カメラモジュール１Ｇの撮影対象方向前方の小型化を図り、水中カメラモジュール１Ｇを狭隘な場所で使用できる。

また、カメラ２から発光素子１３への熱影響の排除を図り、発光素子１３の照度低下を抑えることができる。

さらに、複数の発光素子１３を配置する場合に、隣り合う発光素子１３の配置の自由度が増し、複数の発光素子１３間の熱影響の排除を図ることもできる。

［第１１の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第１１実施形態について、図１２と図１３を参照して説明する。

図１２は、本発明の第１１実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

図１３は、本発明の第１１実施形態における水中カメラモジュールを構成するレーザポインタによる監視対象からの反射光と、水中カメラモジュールから監視対象までの距離との関係を示す図である。

この水中カメラモジュール１Ｈにおいて第１実施形態から第１０実施形態の水中カメラモジュール１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１２に示された水中カメラモジュール１Ｈは、モールド材６に埋設されたレーザポインタ１４を備え、密封容器３と、モールド材６とはレーザポインタ１４のレーザ光を透過できるように構成されている。

レーザポインタ１４は、カメラ２の撮影方向と交差するように、扇形にレーザを発する。

図１３（ａ）に示すように、レーザポインタ１４が発したレーザ１４ａは、水中カメラモジュール１Ｈから距離Ｌ０の位置で、水中カメラモジュール１Ｈの視野中央を横切る。ここで、カメラ２の画角がＨ０、カメラ２の撮影方向軸とレーザとの傾きがＴ０とする。

監視対象が水中カメラモジュール１Ｈから距離Ｌ０に存在する場合のレーザ１４ａは、図１３（ｂ）に示されたカメラ２による撮影画像のように、画面中央のレーザ観察位置１４ｂに監視できる。

また、監視対象が水中カメラモジュール１Ｈから距離Ｌ１に存在する場合のレーザ１４ａは、図１３（ｃ）に示されたカメラ２による撮影画像のように、画像中央からｌ１だけ離れたレーザ観察位置１４ｃに監視できる。

さらに、監視対象が水中カメラモジュール１Ｈから距離Ｌ２に存在する場合のレーザ１４ａは、図１３（ｃ）に示されたカメラ２による撮影画像のように、画像中央からｌ２だけ離れたレーザ観察位置１４ｄに監視できる。

撮影画像中央から撮影されたレーザ反射位置までの距離ｌ１、ｌ２と、視野の中央から端までの距離との比と、画角Ｈ０と、傾きＴ０とによって、水中カメラモジュール１Ｈから監視対象までの距離Ｌ１、Ｌ２が算出できる。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｈによれば、水中カメラモジュール１Ｈから監視対象までの距離が算出できる。

［第１２の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第１２実施形態について、図１４を参照して説明する。

図１４は、本発明の第１２実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す図である。

この水中カメラモジュール１Ｉにおいて第１実施形態から第１１実施形態の水中カメラモジュール１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１４に示された水中カメラモジュール１Ｉを構成する密封容器３はカメラ２を備え、このカメラ２の撮影方向を変更する撮影方向変更鏡５０と、この撮影方向変更鏡５０を回転移動可能に設けられた撮影方向変更鏡駆動機構５１とを備えている。

撮影方向変更鏡駆動機構５１は、カメラ２の撮影対象方向軸と交差する軸周りに撮影方向変更鏡５０を揺動可能に保持する撮影方向変更鏡揺動駆動部５２と、カメラ２の撮影対象方向軸の周りに鏡揺動駆動部５２を旋回可能に保持する撮影方向変更鏡旋回駆動部５３と、この撮影方向変更鏡揺動駆動部５２と、この撮影方向変更鏡旋回駆動部５３とを駆動する駆動用動力源５４と、水中カメラモジュール１Ｉの使用時に撮影方向変更鏡５０の振動を抑える撮影方向変更鏡支持部５５とを備えている。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｉによれば、カメラ２の視点を変更して、水中カメラモジュール１Ｉの周囲の撮影対象を容易に撮影できる。

［第１３の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第１３実施形態について、図１５を参照して説明する。

図１５は、本発明の第１３実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｊにおいて第１実施形態から第１０実施形態の水中カメラモジュール１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１５に示された水中カメラモジュール１Ｊを構成する密封容器３は、外周部に断熱部１５を備え、水中カメラモジュール１Ｊを構成するモールド部６は、伝熱部１６と、冷却素子１７と、この冷却素子１７の熱を密封容器３の外へ排熱する放熱部１８とを備えている。

断熱部１５は、水中カメラモジュール１Ｊの外部の環境から、カメラ２への入熱を抑える。断熱部１５は、例えば、真空断熱材が使用できる。

伝熱部１６は、カメラ２の発熱による水中カメラモジュール１Ｊの内部の温度上昇を抑えるため、カメラ２から吸熱する。本実施形態は、伝熱部１６が熱応力緩和部材７の外周に設けられているが、カメラ２へ接設することができる。

冷却素子１７は、伝熱部１６から吸熱する。冷却素子１７は、例えば、ペルチェ素子が使用できる。

放熱部１８は、冷却素子１７から吸熱して、水中カメラモジュール１Ｉの内部の余分な熱を水中カメラモジュール１Ｊの外部の環境へ排熱する。放熱部１８は、密封容器３の外部へ露出し、かつ、排熱時に周囲の水が加熱されることによる撮影画像に揺らぎなどの影響を排除できる位置に設けられる。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｊによれば、高温環境下で水中カメラモジュール１Ｊを使用できる。

［第１４の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第１４実施形態について、図１６を参照して説明する。

図１６は、本発明の第１４実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｋにおいて第１実施形態から第１３実施形態の水中カメラモジュール１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１６に示された水中カメラモジュール１Ｋを構成するモールド部６は、それぞれ異なる複数の混合物を加えもしくは加えずに多層にモールドされる。

本実施形態では、例えばモールド材６は、透明部用モールド材６ｃと、照明光反射部用モールド材６ｄと、放射線遮蔽用モールド材６ｅと、絶縁用モールド樹脂６ｆとから構成される。

透明部用モールド材６ｃは、発光素子５３の照明光を透過することができる。透明部用モールド材６ｃは、例えばアクリルやポリカーボネット等の高屈折率の樹脂が使用できる。

照明光反射部用モールド材６ｄは、発光素子１３の照明光を撮影対象側へ導入できる。照明光反射部用モールド材６ｄは、例えば樹脂と、アルミ粉等とを混合して構成される。また、モールド材６にアルミ板、鏡などをモールドすることでも、同様な効果を得る。

放射線遮蔽用モールド材６ｅは、例えば樹脂と、比重の大きい金属の粒とを混合して構成される。放射線遮蔽用モールド材６ｅは、第７実施形態または第８実施形態と同様な構成のモールド材である。

絶縁用モールド樹脂６ｆは、制御用ケーブル２ｃ、コネクタ１０およびカメラ制御用ケーブル中継基板１１を絶縁する。絶縁用モールド樹脂６ｆは、例えばシリコン樹脂を使用できる。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｋによれば、使用環境に適合する所要の機能を付加することができる。

［第１５の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第１５実施形態について、図１７を参照して説明する。

図１７は、本発明の第１５実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｌにおいて第１実施形態から第１２実施形態の水中カメラモジュール１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１７に示された水中カメラモジュール１Ｌを構成するモールド部６は、比重の小さいモールド材６ｇと、比重の大きいモールド材６ｈとから構成される。

比重の異なるモールド材６ｇ、６ｈを使用して、水中カメラモジュール１Ｌの水中重心の位置を変更することができる。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｌによれば、撮影場所へ水中カメラモジュール１Ｌを設置する際に、撮影対象との相対的な姿勢を安定させることができる。

［第１６の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールの第１６実施形態について、図１８を参照して説明する。

図１８は、本発明の第１６実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図である。

この水中カメラモジュール１Ｍにおいて第１実施形態から第１３実施形態の水中カメラモジュール１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋ、１Ｌと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１８に示された水中カメラモジュール１Ｍを構成するモールド材６は、姿勢検出用センサ１９が埋設されている。

姿勢検出用センサ１９は、例えば加速度センサ、傾斜センサ、ジャイロ等が使用できる。また、本実施形態の姿勢検出用センサ１９は、モールド材６に埋設されているが、水中カメラモジュール１Ｍの外部に配置しても良い。

本実施形態の水中カメラモジュール１Ｍによれば、姿勢検出用センサ１９の検出信号より、水中カメラモジュール１Ｍの姿勢を検出して、撮影画像の回転補正やブレ補正を行なうことができる。

［第１７の実施形態］
本発明に係る水中カメラモジュールを備えた監視装置の第１７実施形態について、図１９から図２３を参照して説明する。

図１９は、本発明の第１７実施形態における水中カメラモジュールを備えた監視装置の構成を示すブロック図である。

図２０は、本発明の第１７実施形態における水中カメラモジュールを備えた監視装置を構成する水中カメラモジュールの構成を示すブロック図である。

図２１（ａ）と（ｂ）は、本発明の第１７実施形態における水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図と正面図の代表例である。

図２２は、本発明の第１７実施形態における水中カメラモジュールを備えた監視装置を構成する画像処理装置の構成を示すブロック図である。

図２３は、本発明の第１７実施形態における水中カメラモジュールを備えた監視装置のレーザポインタ使用例の図である。

この水中カメラモジュールを備えた監視装置６０において第９実施形態から第１４実施形態の水中カメラモジュール１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ、１Ｍと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、本実施形態の水中カメラモジュールを備えた監視装置６０は、水中カメラモジュール１Ｈを備えた場合を代表として説明する。

図１９に示された水中カメラモジュールを備えた監視装置６０は、水中カメラモジュール１Ｈと、この水中カメラモジュール１Ｈを制御する操作部６１とを備えている。

図２０、図２１（ａ）に示された水中カメラモジュール１Ｈは、この水中カメラモジュール１Ｈを構成するカメラ２が撮影した画像の電子情報を増幅するカメラ部ビデオアンプ８０と、このカメラ２の撮影条件を制御するカメラ部シリアル通信回路８１と、このカメラ２の電源回路８２とを備えている。

図２１（ｂ）に示された水中カメラモジュール１Ｈを構成する発光素子１３と、レーザポインタ１４とは、例えばカメラ２を取り囲むように、水中カメラモジュール１Ｈの撮影方向の面に配置される。

図１９に示しめされた水中カメラモジュールを備えた監視装置６０の操作部６１は、操作部ビデオアンプ６２と、操作部シリアル通信回路６３と、照明回路６４と、レーザ回路６５と、分配器６６と、画像処理装置６７と、操作パネル６８と、表示装置６９と、記録装置７０と、電源回路７１と、水中カメラモジュール用コネクタ７２とを備えている。

操作部ビデオアンプ６２は、カメラ部ビデオアンプ８０が増幅した画像の電子情報をさらに増幅する。

操作部シリアル通信回路６３は、カメラ部シリアル通信回路８１を介してカメラの撮影条件を制御する。

照明回路６４は、発光素子１３の発光タイミングや明るさなどの照明条件を制御する。

水中カメラモジュール１Ｈに、複数の発光素子１３を備えることで、発光素子の作動、不作動を操作して、監視対象からカメラ２に入射する反射光の方向を変更することができる。

また、水中カメラモジュール１Ｈに、発光波長の異なる複数の発光素子１３を備えることで、発光素子の作動、不作動を操作して、監視対象の照明光の色調を変更できる。

さらに、照明回路６４で発光素子１３の発光タイミングと、カメラ２の画像撮影タイミングとを同期させて、発光素子１３をパルス点灯することで、発光素子１３の明るさを調整することができる。

レーザ回路６５は、レーザポインタ１４のレーザ条件を制御する。

分配器６６は、操作部ビデオアンプ６２が増幅した画像の電子情報を分配する。

画像処理装置６７は、分配器６６から取得した画像の電子情報と、操作部シリアル通信回路６３から取得した前記カメラの撮影条件とを使用して所要の画像解析をする。

操作パネル６８は、操作部シリアル通信回路６３と、カメラ部シリアル通信回路６３と、を介してカメラの撮影条件を操作し、照明回路６４を介して発光素子１３の照明条件を操作し、レーザ回路６５を介してレーザポインタ１４のレーザ条件を操作する。

表示装置６９は、分配器６６から取得した画像の電子情報を表示する。

記録装置７０は、分配器６６から取得した画像の電子情報を記録する。

電源回路７１は、操作部ビデオアンプ６２と、操作部シリアル通信回路６３と、照明回路６４と、レーザ回路６５と、分配器６６と、水中カメラモジュール１Ｈとの電源を供給する。

水中カメラモジュール用コネクタ７２は、水中カメラモジュール１Ｈと、操作部６１とを中継するコネクタである。

第１１実施形態において、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）を参照して説明したように、撮影画像中央から撮影されたレーザ反射位置までの距離ｌ１、ｌ２と、視野の中央から端までの距離との比と、画角Ｈ０と、傾きＴ０とによって水中カメラモジュール１Ｈから監視対象までの距離Ｌ１、Ｌ２が算出できる。

図２２に示された水中カメラモジュールを備えた監視装置６０を構成する画像処理装置６７は、画像キャプチャ処理部７１と、画像処理部７２と、距離算出処理部７３と、表示処理部７４と、データ保存処理部７５と、通信制御処理部７６とを備えている。

画像キャプチャ処理部７１は、分配器６６から画像の電子情報を取得し、デジタルデータへ変換する。

画像処理部７２は、画像キャプチャ処理部７１の変換したデジタルデータに所要の画像処理を行う。画像処理部７２は、例えば監視対象の撮影画像から、レーザポインタ１４の発したレーザの監視対象からの反射光を抽出する処理を行う。

距離算出処理部７３は、画像処理部７２が抽出したレーザの反射光と、画像中央位置からの距離と、カメラ２の画角Ｈ０と、カメラ２の撮影方向軸とレーザとの傾きＴ０とに基づいて水中カメラモジュール１Ｈから監視対象までの距離を算出する。

表示処理部７４は、距離算出処理部７３の算出結果を表示する。

データ保存処理部７５は、距離算出処理部７３の算出結果を保存する。

通信制御処理部７６は、カメラ２の画角Ｈ０が変更可能な場合に、カメラ２からカメラ部シリアル通信回路６３と、操作部シリアル通信回路６３とを介して画角情報を受け取り、距離算出処理部７３へ渡す。そうすると、距離算出処理部７３は、画角の異なる撮影画像であっても、水中カメラモジュール１Ｈから監視対象までの距離を算出できる。

図２３（ａ）は、例えば原子炉内構造物１００に、本実施形態の水中カメラモジュールを備えた監視装置６０を適用した場合を示す。

レーザポインタ１４の発したレーザは、監視対象である原子炉内構造物１００で反射されて、カメラ２に撮影され、表示装置６９では、図２４（ｂ）のように表示される。

本実施形態の水中カメラモジュールを備えた監視装置６０によれば、水中カメラモジュール１Ｈが取得した画像の電子情報を、画像処理装置６７へ入力し、撮影画像中央から撮影されたレーザ反射位置までの距離を撮影画像の解析により抽出し、演算処理することで、水中カメラモジュール１Ｈから監視対象までの距離を算出できる。

さらに、本発明は、上述したような各実施形態に何ら制限されるものではなく、各実施形態の構成を組み合わせて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る水中カメラモジュールの第１実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第２実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第３実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第４実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第５実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の部分断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第５実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の部分断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第６実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第６実施形態を構成する液体レンズを示す撮影軸方向の全断面図。 （ａ）は、本発明に係る水中カメラモジュールの第８実施形態を構成するモールド材を構成する金属の粒を示す図、（ｂ）は本発明に係る水中カメラモジュールの第８実施形態を構成するモールド材の試作例を示す図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第９実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第１０実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第１１実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第１１実施形態を構成するレーザポインタによる監視対象からの反射光と、水中カメラモジュールから監視対象までの距離との関係を示す図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第１２実施形態の構成を示す図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第１３実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第１４実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第１５実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールの第１６実施形態の構成を示すカメラ撮影軸方向の全断面図。 本発明に係る水中カメラモジュールを備えた監視装置の第１７実施形態の構成を示すブロック図。 本発明に係る水中カメラモジュールを備えた監視装置の第１７実施形態を構成する水中カメラモジュールのブロック図。 （ａ）は、本発明に係る水中カメラモジュールを備えた監視装置の第１７実施形態を構成する水中カメラモジュールの構成を示す撮影軸方向の全断面図、（ｂ）は、本発明に係る水中カメラモジュールを備えた監視装置の第１７実施形態を構成する水中カメラモジュールの構成を示す正面図。 本発明に係る水中カメラモジュールを備えた監視装置の第１７実施形態を構成する画像処理装置の構成を示すブロック図。 本発明に係る水中カメラモジュールを備えた監視装置の第１７実施形態を構成する水中カメラモジュールを構成するレーザポインタ使用例の図。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ、１Ｍ 水中カメラモジュール
２ カメラ
２ａ レンズ部
２ｂ 撮像素子
２ｃ 制御用ケーブル
３ 密封容器
４、４Ａ、４Ｂ カメラ支持構造部
５ 光透過仕切り材
６ モールド材
６ａ 高屈折率の樹脂
６ｂ 低屈折率の樹脂
６ｃ 透明部用モールド材
６ｄ 照明光反射部用モールド材
６ｅ 放射線遮蔽用モールド材
６ｆ 絶縁用モールド樹脂
６ｇ 比重の小さいモールド材
６ｈ 比重の大きいモールド材
７ 熱応力緩和部材
８ 透過光路密封材
９ リング状圧接ヘッド部材
１０ コネクタ
１１ カメラ制御用ケーブル中継基板
１２ 水密レンズ
１３ 発光素子
１４ レーザポインタ
１５ 断熱部
１６ 伝熱部
１７ 冷却素子
１８ 放熱部
１９ 姿勢検出用センサ
２０ フレキシブルパイプ
２１ 湾曲ユニット
２２ 中継コネクタ
２３ ケーブル
３０ 液体レンズ
３１ オイル
３２ 水溶液
３３、３４ 透明窓
３５、３６ 電極
３７ 絶縁材
３８ａ、３８ｂ 導電材
３９ 防水絶縁材
４０ モールド材
４１、４２ 金属の粒
４３、４４、４５ 試料
５０ 撮影方向変更鏡
５１ 撮影方向変更鏡駆動機構
５２ 撮影方向変更鏡揺動駆動部
５３ 撮影方向変更鏡旋回駆動部
５４ 駆動用動力源
５５ 撮影方向変更鏡支持部
６０ 監視装置
６１ 操作部
６２ 操作部ビデオアンプ
６３ 操作部シリアル通信回路
６４ 照明回路
６５ レーザ回路
６６ 分配器
６７ 画像処理装置
６８ 操作パネル
６９ 表示装置
７０ 記録装置
８０ カメラ部ビデオアンプ
８１ カメラ部シリアル通信回路
１００ 原子炉内構造物

Claims (18)

1. カメラが収容される密封容器と、
   前記密封容器に設けられ、前記カメラを前記密封容器内に支持し、前記カメラへ撮影対象からの光を透過させる透過光路が設けられたカメラ支持構造と、
   前記カメラ支持構造の透過光路に設けられ、前記カメラへ撮影対象からの光を透過させる光透過仕切り材と、
   前記密封容器の中に前記カメラを収容するモールド材と、
   前記密封容器と、前記モールド材を貫き外部へ突出し、前記カメラの信号送受信に使用されるカメラ制御用ケーブルと、
   を備えたことを特徴とする水中カメラモジュール。
2. 前記カメラを覆い、前記モールド材に収容された可撓な熱応力緩和部と、
   前記カメラ支持構造は透過光路に内フランジが設けられ、前記光透過仕切り材と、この内フランジとの間に挟み込んで設けられた透過光路密封材と、
   前記カメラ支持構造に着脱可能に設けられ、前記光透過仕切り材と、前記透過光路密封材と、前記カメラ支持構造に設けられた内フランジとを圧接して、前記カメラ支持構造の透過光路を水密にするリング状圧接ヘッド部材と、
   前記密封容器に設けられ、前記カメラ制御用ケーブルを中継するコネクタと、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の水中カメラモジュール。
3. 前記カメラ制御用ケーブルを中継する中継基板が、前記モールド材に設けられたことを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の水中カメラモジュール。
4. レンズ交換可能なカメラと、水密レンズとを使用した水中カメラモジュールにおいて、
   前記カメラ支持構造は前記水密レンズを着脱可能に構成され、前記光透過仕切り材と、前記透過光路密封材と、前記カメラ支持構造の透過光路に設けられた内フランジとを圧接して、前記カメラ支持構造の透過光路を水密にすることを特徴とする請求項２または３に記載の水中カメラモジュール。
5. 先端部に前記密封容器が設けられたフレキシブルパイプと、
   前記フレキシブルパイプの後端部に設けられたフレキシブルパイプ操作部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
6. 前記水密レンズ部は、液体レンズを備えたことを特徴とする請求項４に記載の水中カメラモジュール。
7. 前記モールド材は、樹脂と、比重が大きい金属の粒とを混合して前記モールド材の比重を大きくしたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
8. 前記モールド材は、樹脂と、粒度が異なり比重が大きい金属の粒とを混合して前記モールド材の比重を大きくしたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
9. 前記カメラの撮影方向に照明光を発する発光素子が設けられたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
10. 前記モールド材は、高屈折率の樹脂と、低屈折率の樹脂とで構成されたライトガイドを備え、前記ライトガイドを介して前記発光素子の発した光を照射できることを特徴とする請求項９に記載の水中カメラモジュール。
11. 前記カメラの撮影方向と交差するように扇形にレーザを発するレーザポインタが設けられたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
12. 前記カメラの撮影方向を変更する撮影方向変更鏡と、
    前記密封容器に設けられ、前記撮影方向変更鏡を回転移動可能に保持する鏡駆動機構と、
    を備えたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
13. 前記カメラへの入熱を防ぐ断熱部と、
    前記カメラから吸熱する伝熱部と、
    前記伝熱部から吸熱する冷却素子と、
    前記冷却素子から吸熱する放熱部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
14. 前記モールド材は、それぞれ異なる複数の混合物を加えもしくは加えずに多層にモールドして構成したことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
15. 前記モールド材は、混合物を加えもしくは加えずに多層にモールドして、前記水中カメラモジュールの重心位置を調整したこと特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
16. 前記水中カメラモジュールの姿勢検出器を設けたことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の水中カメラモジュール。
17. 請求項１１から１６のいずれか１項に記載された水中カメラモジュールと、操作部とを備え、
    前記操作部は、
    前記カメラ部が送信した画像の電子情報を増幅する操作部ビデオアンプと、
    前記カメラの撮影条件を制御する操作部シリアル通信回路と、
    前記発光素子の照明条件を制御する照明回路と、
    前記レーザポインタのレーザ条件を制御するレーザ回路と、
    前記操作部ビデオアンプを介して取得した画像の電子情報と、前記操作部シリアル通信回路から取得した前記カメラの撮影条件とを使用して画像を解析する画像処理装置と、
    操作部シリアル通信回路と、照明回路と、レーザ回路とを操作する操作パネルと、
    前記画像の電子情報を表示する表示装置と、
    前記画像の電子情報を記録する記録装置とを備え、
    前記画像の解析は、前記カメラの撮影画像から撮影対象からのレーザの反射光を抽出して、前記水中カメラモジュールから監視対象までの距離を算出することを特徴とする水中カメラモジュールを備えた監視装置。
18. 水中カメラで撮影する水中カメラモジュールの使用方法において、
    請求項１１に記載された水中カメラモジュールを撮影位置に準備し、
    撮影対象にレーザを発して、反射光を撮影し、
    前記撮影画像に画像処理をして、前記水中カメラモジュールから撮影対象のレーザ反射位置までの距離を算出する、
    ことを特徴とする水中カメラモジュールの使用方法。

Images