JPH06113179A - 水中粉体撮像装置 - Google Patents
水中粉体撮像装置Info
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- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Abstract
像して、水質解析に用いるようにする。 【構成】 この発明の水中粉体撮像装置は、照明装置が
収容され、この照明装置からの光が透過するように一部
に透明部が形成された照明容器、拡大像を撮像するため
の撮像装置が収容され、照明容器の透明部と対向する部
分にこの撮像装置に照明光が入射するように透明窓が形
成された撮像容器、および、照明容器の透明部と撮像容
器の透明窓との間に形成され、一部が外部と連通する間
隙において、撮像容器の透明窓に固定され、撮像装置の
光軸と対応する位置にスリッドが形成された肉厚の薄い
スリッド板と、スリッド内に検水を固定する撮像位置と
スリッドを開放する検水交換位置との間をスライドする
スライドガラスと、スライドガラスを撮像位置と検水交
換位置との間でスライドさせるスライド手段とで構成さ
れるプレパラート装置を備えたものである。
Description
微かな粉体の特徴を解析するために、水中に懸濁してい
る粉体を懸濁状態のままに拡大撮像して、画像を得る水
中粉体撮像装置に関する。
や下水処理場における工程水中の微粉体の浮遊している
形状の特徴は、従来から多く自動化されている水質化学
分析装置では得られない水質特性の情報を有しており、
水環境解析や管理および水処理運転や制御の重要な指標
である。それにもかかわらず、従来、これらの水中粉体
の浮遊形状の特徴判定は、時間と労力のかかる煩雑な画
像検出処理工程で人の手によってしか行なうことができ
ず、そのために、自由に利用するということができず、
画像検出工程について自動化する技術を確立する要求が
高くなってきている。
るものとして、従来、微粉体に光を照射し、その発射光
で撮像し、かつ水の流動による水中粉体の揺動による検
出画像のぶれを防ぐために、いわゆる導水形の画像検出
装置が知られているが、これは反射光を利用するため
に、検出倍率を高くすると画像がぼやけることがあり、
また検水をポンプによって汲み上げるために、粉体の形
を壊してしまって自然の形の水中粉体の特性を観察する
ことができない問題点があった。
によって静止画像として検出する方式の画像検出装置も
知られているが、この場合には、ストロボ照明の時間が
きわめて短く、そのためにテレビカメラを利用する自動
化された画像検出装置とするには画面ノイズが多く、こ
れを画像処理によって水中粉体の特徴判定に用いる原画
像とするには不適当である問題点もあった。
みなされたもので、水中粉体の検出倍率を上げても画像
のボケが少なく、また流動する水に懸濁している粉体の
浮遊している微細な形状を壊さず、自然の状態の粉体の
拡大画像を鮮明に撮像することができ、その後の画像解
析による特徴判定をスムーズに行なわせることができる
水中粉体撮像装置を提供することを目的とする。
装置は、照明装置が収容され、この照明装置からの光が
透過するように一部に透明部が形成された照明容器、拡
大像を撮像するための撮像装置が収容され、前記照明容
器の透明部と対向する部分にこの撮像装置に照明光が入
射するように透明窓が形成された撮像容器、および、前
記照明容器の透明部と撮像容器の透明窓との間に形成さ
れ、一部が外部と連通する間隙において、前記撮像容器
の透明窓に固定され、前記撮像装置の光軸と対応する位
置にスリッドが形成された肉厚の薄いスリッド板と、前
記スリッド内に検水を固定する撮像位置と前記スリッド
を開放する検水交換位置との間をスライドするスライド
ガラスと、前記スライドガラスを前記撮像位置と検水交
換位置との間でスライドさせるスライド手段とで構成さ
れるプレパラート装置を備えたものである。
スライドガラスにスクレーパを設けて、スライドガラス
のスライド動作時にスリッド板のスリッドを通して撮像
容器の透明窓に接触して汚れを拭うようにしてもよい。
装置を浸漬させ、照明容器と撮像容器との間の間隙から
検水をプレパラート装置に導入し、スライドガラスを検
水交換位置にしてスリッドの部分に検水を導入し、続い
てスライドガラスを撮像位置までスライド手段によって
スライドさせることにより、スリッド内に検水を固定す
る。そして、この状態で、照明装置からの照明が照明容
器の透明部、スライドガラス、スリッド部分、撮像容器
の透明窓を通して拡大撮像装置に達し、拡大撮像装置に
よってスリッド内の検水を拡大撮像する。
よってスライドガラスを撮像位置から検水交換位置にス
ライドさせれば、水圧で検水が外部から間隙に入り込
み、さらにスリッド部分まで入り込んで、スリッド部分
の検水がそれまでのものと入れ替わることになる。そこ
で、再びスライド手段でスライドガラスを検水交換位置
から撮像位置にスライドさせることにより、スリッド部
分に新しい検水が固定されることになり、次回の水中粉
体の撮像ができるようになる。
ガラスを撮像位置と検水交換位置との間で繰り返しスラ
イドさせ、検水を入れ替えて水中粉体の拡大画像を連続
的に撮像する。
ライドガラスにスクレーパを設けることによって、スラ
イドガラスのスライド動作時にスクレーパで撮像容器の
透明窓をスリッド部分を通して拭って汚れが沈着するの
を防止し、水中粉体の鮮明画像を長期にわたって得られ
るようにできる。
する。
装置の全体的な構造を示しており、この実施例の水中粉
体撮像装置は、大きく分けて、画像検出プローブ1と、
この画像検出プローブ1に付随するアクチュエータ2
と、これらに収容されている各種機器を制御するための
制御室3と、画像検出プローブ1およびアクチュエータ
2と制御室3の間を接続し、画像検出プローブ1および
アクチュエータ2を水中に固定支持する支持管4とから
構成されている。
2は図1および図2に示すような構成になっており、気
密な撮像容器12と照明容器13の内部に各種機器を収
容し、かつ撮像容器12と照明容器13とをこれらの間
に間隙が形成されるように一体化し、この間隙にプレパ
ラート装置14を設けた構成となっている。
る透明板15が気密的に取り付けられており、内部に
は、対物レンズを含む拡大光学系23とこの拡大光学系
23の拡大像を撮像するテレビカメラ24とが収容され
ている。
る透明板16が撮像容器12側の透明板15と対向する
ように取り付けられており、内部には、下から順に照明
ランプ25、熱吸収フィルタ26、減光フィルタ27、
色フィルタ28、および暗視野コンデンサ29が配列さ
れ、図示されていない固定具によって固定支持されてい
る。したがって、照明ランプ25からの照明光は、熱吸
収フィルタ26、減光フィルタ27を通して暗視野コン
デンサ29に達し、ここから透明板16を通って間隙に
出て、さらに撮像容器12側の透明板15を通って撮像
容器12内に入り、拡大光学系23に達するようにな
る。なお、この暗視野コンデンサ29は、透明レンズの
上面側の周囲を残して中央部が黒く塗られ、下方の照明
ランプ25からの光を周囲の透明部分からのみ斜め上方
に出射するようにした(これを暗視野光と称する)もの
であって、この暗視野コンデンサ29の前に粒子が存在
しなければ真っ暗となり、暗視野コンデンサ29の前に
何らかの粒子が存在すれば、その粒子を黒い背景の前方
に暗視野光によって明るく照らし出してくっきりと見せ
る働きをする。
底面部の透明板15と照明容器13の上面部の透明板1
6との間の間隙に、ステンレスの薄い肉厚の円盤状のス
リッド板17と、スペーサ18と、このスペーサ18に
施された切欠部分をスライドする直方体のスライドガラ
ス19と、このスライドガラス19のスライド動作を行
なわせるシャフト20と、このシャフト20を駆動する
電磁アクチュエータ22とで構成されている。
23の光軸上と一致する位置に長方形のスリッド33が
形成されている。またスペーサ18に施された切欠は、
円周部が広がり、中心部が狭くなる扇形の開口部34
と、狭くなった中心部に連続する長方形の切込部35で
構成されており、スライドガラス19は、この長方形の
切込部35にちょうど嵌る大きさで、切込部35から開
口部34に出入りするようにスライドするようになって
いる。そして、このスライドガラス19のスライド動作
は、開口部34と反対側に設けられたシャフト穴30を
通るシャフト20のスライド動作によって行なわれ、こ
のシャフト20のスライド動作は、電磁アクチュエータ
22による。
するように空気穴31が設けられていて、この空気穴3
1を通して高圧空気を外部から切込部35に送り込み、
開口部34から逃がすことにより、検水の交換がなされ
るようになっている。
部には、軟質ゴムのような柔軟な材質のスクレーパ21
が取り付けられており、スペーサ18の長方形の切込部
35にスライドガラス19が存在する状態で、このスク
レーパ21の先端がスリッド板17のスリッド33を通
って撮像容器12の透明板15の表面に接触し、スライ
ドガラス19がスライドするときに透明板15の表面の
汚れを拭うようになっている。
る空気管51、電磁アクチュエータ22および照明ラン
プ25に接続される電源コードを気密的に通している導
管52は支持管4の内部を通して制御室3に導かれ、所
定の空気系統、電気系統に接続されている。
24、照明ランプ25、空気穴31を通ってスペーサ1
8の長方形の切込部35に噴射する空気量、電磁アクチ
ュエータ22などの制御を行なうために、支持管4の上
端部に設けられた制御室3には、テレビカメラ制御器3
6と、電源を照明ランプ25に送る照明制御器37と、
空気調整装置38と、アクチュエータ制御器39が内蔵
されているが、これらはすべてプログラム制御によって
ソフトウェア的に制御するものであり、実際には、図5
に示すようなマイクロコンピュータで成る1つのシーケ
ンス制御装置40により実現される。すなわち、制御室
3にはエアタンク41、そのスイッチ42、電磁バルブ
V1,V2,V3およびポンプ44が備えられていて、
照明ランプ25の電源のオン・オフ制御、電磁アクチュ
エータ22のソレノイドS1,S2のオン・オフ制御、
バルブV1〜V3の開閉制御、エアタンクスイッチ42
のオン・オフ制御、ポンプ44のオン・オフ制御それぞ
れがシーケンス制御装置40によってなされるのであ
る。
について説明する。
浮遊微粉体の顕微鏡画像を撮像するために用いられるも
ので、検出対象とする環境水域や水処理設備の水中に図
3に示すようにその検出プローブ1の部分を完全に没す
る状態に設置し、水上の制御室3と支持管4を通して連
結した状態におく。そして、この状態で、図5に示すよ
うに必要な電気系統の接続、空気系統の接続を行ない、
シーケンス制御装置40によって次の示すシーケンス制
御を行なうことにより、水中の微粉体の浮遊状態を繰り
返し画像検出するのである。
て、まず時刻Aではアクチュエータ22のソレノイドS
1がオンとなり、これによって駆動されるシャフト20
が図4(a)に示すようにスペーサ18の開口部34側
に引かれ、スライドガラス19が長方形の切込部35か
ら開口部34に出た状態でなっていて、この状態で空気
穴31へ空気を送るバルブV2を開き(オンにし)、空
気穴31から長方形の切込部35に高圧空気が噴出して
切込部35に滞留している検水を周囲の水圧に抗して開
口部34から吹き飛ばし、切込部35の部分をいったん
空にする。この後、バルブV2を閉じ(オフにし)、次
いでバルブV3を開いて空気穴31と長方形の切込5の
部分を大気開放し、周囲の水圧によって新しい検水をこ
の切込部35の部分に開口部34から導入する。こうし
て、時刻A〜Bの間で検水交換動作(i)が行なわれる
ことになる。
2を同期させながら高い周波数で交番させ、プレパラー
ト装置14内に新たに導入された検水を激しく混合する
ことによって比較的大きな粒径のフロックを細片化して
内部の微生物を開放して水中に浮遊する状態にし、引き
続いて、ソレノイドS2は励磁状態に、そしてソレノイ
ドS1は消磁状態に移していくことにより、シャフト2
0を後退させ、これに伴ってスライドガラス19を開口
部34から長方形の切込部35内に嵌り込む状態に移行
させていき、時刻B〜Cの間でスライドガラス19が完
全に切込部35内に収まった図4(b)に示す状態にな
ると、ソレノイドS1を完全に消磁し、時刻Cではソレ
ノイドS2も消磁し、全体を静止状態にする(図6にお
ける(ii)の動作)。この図4(b)に示す状態では、
スライドガラス19の上面と撮像容器12の透明板15
との間にスリッド板17の長方形のスリッド33によっ
て狭い空間が形成され、この狭い空間に検水が固定され
ることになる。
に、照明ランプ25を点灯し、暗視野コンデンサ29に
よってスライドガラス18を通してスリッド33の部分
に固定されている検水に暗視野光を照射し、上方からテ
レビカメラ24と拡大光学系23により透明板15を通
してスリッド33部分の検水の顕微鏡画像を撮像し、こ
の画像を制御室3に伝送する(図6に示す( iii)動
作)。このテレビカメラ24による撮像時には、暗視野
コンデンサ29によって検水中に浮遊している糸状菌そ
の他の微粉体は明るく照らし出され、他の部分は真っ暗
な背景となり、微粉体の浮遊状態の明瞭な画像を得るこ
とができる。
いて、A−B−C−D−A′と周期的に(i)〜( ii
i)の動作を繰り返すことにより、水中の微粉体の浮遊
状態の特徴を画像として周期的に、かつ自動的に検出
し、後の水質解析に供することができる。なお、この場
合、スライドガラス19の動きに従ってスクレーパ21
はスリッド33の部分を通して撮像容器12の透明窓1
5をスライドし、そこに付着する物質を拭う働きをし、
長期にわたって透明窓15の透明度を維持し、良質な画
像が得られるようになる。
はなく、制御室3の操作パネルに自動・手動切換スイッ
チと、手動操作時に操作するバルブV1,V2,V3の
操作スイッチ、ソレノイドS1,S2の励磁・消磁スイ
ッチ、照明ランプ25のオン・オフスイッチ、テレビカ
メラ24の撮像操作スイッチなどの必要なスイッチ類と
を設け、手動操作によっても上記の一連の操作を行なえ
るようにしてもよい。
をスライド動作させるために、このスライドガラス19
に連結したシャフト20を電磁アクチュエータ22で駆
動するようにしているが、スライドガラス19のスライ
ド駆動手段は特に限定されることがなく、例えば、図7
に示すように、エアシリンダ61によって駆動されるピ
ストン62にシャフト20を連結したエアアクチュエー
タ60で構成することも可能である。そして、エアアク
チュエータ60を用いる場合には、このアクチュエータ
60のピストン押し出し側と引き込み側のエア室63,
64それぞれに空気を送り込むための空気管65,66
が接続され、この空気管65,66を通して、図5に示
すシーケンス制御装置40によってエアタンク41から
空気を送り込み、あるいは排出させる空気系統を設ける
ことになる。またスライドガラス19をスペーサ18の
長方形の切込部35で振動させて検水中のフロックを細
断化するためには、エアシリンダ61に接続される空気
管64,66それぞれの途中に交互にオン・オフを繰り
返すピンチバルブ67,68を設け、そのピンチバルブ
67,68それぞれの高速な開閉によってピストン6
2、シャフト20およびスライドガラス19を振動させ
るようにする。
視野光を用いたが、これに限定されることはなく、例え
ば、照明容器13側に照明ランプとして水銀ランプを収
容し、これに蛍光波長のみを通過させる蛍光パスフィル
タを通し(この場合、さらに暗視野コンデンサに通すよ
うにしてもよいし、暗視野コンデンサを用いなくてもよ
い)、透明板16からプレパラート装置14のスリッド
33の部分の検水に蛍光を照射し、撮像容器12側で蛍
光顕微鏡画像を得るようにしてもよい。また、位相差顕
微鏡技術を利用し、照明容器13側の照明ランプとして
タンタグステンランプ、あるいはハロゲンランプを用
い、この照明を位相差コンデンサに通し、この位相差処
理された光を透明板16からプレパラート装置14のス
リッド33の部分の検水に照射し、また撮像容器12側
では拡大光学系23の対物レンズに位相差レンズを用い
ることによって、テレビカメラ24に位相差顕微鏡像を
撮像させるようにしてもよい。
器と撮像容器との間の間隙から検水をプレパラート装置
に導入し、スライドガラスを検水交換位置にしてスリッ
ドの部分に検水を導入し、続いてスライドガラスを撮像
位置までスライドさせることにより、スリッド内に検水
を固定し、この状態で、照明装置からの照明を照明容器
の透明部、スライドガラス、スリッド部分、撮像容器の
透明窓を通して拡大撮像装置に達しさせ、拡大撮像装置
によってスリッド内の検水中の浮遊粉体を拡大撮像し、
以上の1回の撮像が終了すれば、スライドガラスを撮像
位置から検水交換位置にスライドさせることによって、
水圧で検水を外部から間隙に入り込ませ、さらにスリッ
ド部分まで入り込ませ、スリッド部分の検水をそれまで
のものと入れ替えさせ、再びスライドガラスを検水交換
位置から撮像位置にスライドさせることにより、スリッ
ド部分に新しい検水を固定し、次回の水中粉体の撮像を
行なうようにしているので、スライドガラスを撮像位置
と検水交換位置との間で繰り返しスライドさせ、検水を
入れ換えて水中粉体の拡大画像を連続的に撮像すること
ができ、加えて、狭いスリッド部分に検水を固定して撮
像するために、検水中に浮遊する微粉体の微細な形状を
壊さずに、鮮明に撮像することができ、その後の画像解
析による特徴判定をスムーズに行なわせることができる
水中微粉体の鮮明な拡大画像を連続的に得ることができ
る。
スクレーパを設けることによって、スライドガラスのス
ライド動作時にスクレーパで撮像容器の透明窓をスリッ
ド部分を通して拭うようにしているので、撮像容器の透
明窓に汚れが沈着するのを防止し、水中粉体の鮮明画像
が長期にわたって安定して得られるようになる。
図。
図。
ート。
ュエータの構成を示す説明図。
Claims (2)
- 【請求項1】 照明装置が収容され、この照明装置から
の光が透過するように一部に透明部が形成された照明容
器、 拡大像を撮像するための撮像装置が収容され、前記照明
容器の透明部と対向する部分にこの撮像装置に照明光が
入射するように透明窓が形成された撮像容器、および、 前記照明容器の透明部と撮像容器の透明窓との間に形成
され、一部が外部と連通する間隙において、前記撮像容
器の透明窓に固定され、前記撮像装置の光軸と対応する
位置にスリッドが形成された肉厚の薄いスリッド板と、
前記スリッド内に検水を固定する撮像位置と前記スリッ
ドを開放する検水交換位置との間をスライドするスライ
ドガラスと、前記スライドガラスを前記撮像位置と検水
交換位置との間でスライドさせるスライド手段とで構成
されるプレパラート装置を備えて成る水中粉体撮像装
置。 - 【請求項2】 スライドガラスに、そのスライド動作時
にスリッド板のスリッドを通して撮像容器の透明窓に接
触するスクレーパを取り付けて成る請求項1に記載の水
中粉体撮像装置。
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JP25675392A Expired - Lifetime JP3170063B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 水中粉体撮像装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3170063B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110672521A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-10 | 中冶赛迪上海工程技术有限公司 | 一种水下图像采集装置 |
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1992
- 1992-09-25 JP JP25675392A patent/JP3170063B2/ja not_active Expired - Lifetime
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CN110672521A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-10 | 中冶赛迪上海工程技术有限公司 | 一种水下图像采集装置 |
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