JPH06261231A - 水中視認装置 - Google Patents
水中視認装置Info
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- JPH06261231A JPH06261231A JP5046655A JP4665593A JPH06261231A JP H06261231 A JPH06261231 A JP H06261231A JP 5046655 A JP5046655 A JP 5046655A JP 4665593 A JP4665593 A JP 4665593A JP H06261231 A JPH06261231 A JP H06261231A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 濁水中でも対象物を視認することができる水
中視認装置を提供することこと。 【構成】 水中の対象物に光を照射して得られる反射光
に基づいてその対象物を画像表示する水中視認装置にお
いて、モードロック機構を有すると共に、パルスレーザ
光ＬP を対象物に出射するパルス光源１３、１４、１
６、１７、１８と、対象物１９からの反射光ＬPRを受け
てこれを増倍して画像を形成するイメージインテンシフ
ァイアと、あらかじめ撮像距離が入力され、パルス光源
１３、１４、１６、１７、１８から出射し対象物１９で
反射した反射光ＬPRがイメージインテンシファイアに戻
ってくるときのみその反射光ＬPRを取り込むようにイメ
ージインテンシファイアのシャッタを制御する取り込み
制御手段２０、２２、２３とを備えたことを特徴として
いる。
中視認装置を提供することこと。 【構成】 水中の対象物に光を照射して得られる反射光
に基づいてその対象物を画像表示する水中視認装置にお
いて、モードロック機構を有すると共に、パルスレーザ
光ＬP を対象物に出射するパルス光源１３、１４、１
６、１７、１８と、対象物１９からの反射光ＬPRを受け
てこれを増倍して画像を形成するイメージインテンシフ
ァイアと、あらかじめ撮像距離が入力され、パルス光源
１３、１４、１６、１７、１８から出射し対象物１９で
反射した反射光ＬPRがイメージインテンシファイアに戻
ってくるときのみその反射光ＬPRを取り込むようにイメ
ージインテンシファイアのシャッタを制御する取り込み
制御手段２０、２２、２３とを備えたことを特徴として
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中視認装置に関し、
特に濁水中でも対象物を視認することができる水中視認
装置に関する。
特に濁水中でも対象物を視認することができる水中視認
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】海洋調査や海洋工事等を行う場合、海底
の状況や海底に設置した構造体の状況を視認する必要が
ある。水中の構造体を視認する装置として水中視認装置
がある。
の状況や海底に設置した構造体の状況を視認する必要が
ある。水中の構造体を視認する装置として水中視認装置
がある。
【０００３】図１０は従来の水中視認装置の概念図であ
る。
る。
【０００４】同図に示すように水中視認装置は、透過窓
１、２を有する筐体３と、水中の対象物４に透過窓１を
介して連続光ＬC を出射する白熱灯（または集魚灯（緑
色光））５と、白熱灯５を点灯するための電源６と、対
象物４からの反射光ＬR を透過窓２を介して受光し画像
信号を発生するカメラ７と、カメラ７からの画像信号に
基づいてディスプレイ８を駆動するカメラ制御画像処理
装置９と、対象物４を可視表示するディスプレイ８とで
構成されている。上記各部材１、２、５〜９は筐体３内
に水密構造で内蔵されている。
１、２を有する筐体３と、水中の対象物４に透過窓１を
介して連続光ＬC を出射する白熱灯（または集魚灯（緑
色光））５と、白熱灯５を点灯するための電源６と、対
象物４からの反射光ＬR を透過窓２を介して受光し画像
信号を発生するカメラ７と、カメラ７からの画像信号に
基づいてディスプレイ８を駆動するカメラ制御画像処理
装置９と、対象物４を可視表示するディスプレイ８とで
構成されている。上記各部材１、２、５〜９は筐体３内
に水密構造で内蔵されている。
【０００５】一般に潜水夫がこのような水中視認装置を
持って水中に潜り対象物４を画像化したうえで視認した
り、Ｒ．Ｏ．Ｖ（無人潜水艇）に装備して対象物４を撮
影したりすることが行われている
持って水中に潜り対象物４を画像化したうえで視認した
り、Ｒ．Ｏ．Ｖ（無人潜水艇）に装備して対象物４を撮
影したりすることが行われている
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、海洋工事等にお
いて、透明度の高い水中だけでなく、透明度が極めて低
い濁水中で作業を行う場合もあり、このような状況下に
おいても視認したいとのユーザからの要望が増加してい
る。
いて、透明度の高い水中だけでなく、透明度が極めて低
い濁水中で作業を行う場合もあり、このような状況下に
おいても視認したいとのユーザからの要望が増加してい
る。
【０００７】しかしながら、このような場合において、
通常の白熱灯を点灯すると濁水中では土、ゴミあるいは
プランクトンなどの浮遊物（散乱体）で光が散乱してし
まう。この後方散乱光（ノイズ）により前方の様子や対
象物等を視認することができないことがある。また、内
湾等流れが澱みがちな場所で海洋工事を行うと海底の汚
泥が拡散して濁水海域となる。こうした状況下では、視
界が悪化するだけでなく後方散乱光が増加して対象物を
視認することができず、作業が困難となってしまう。
通常の白熱灯を点灯すると濁水中では土、ゴミあるいは
プランクトンなどの浮遊物（散乱体）で光が散乱してし
まう。この後方散乱光（ノイズ）により前方の様子や対
象物等を視認することができないことがある。また、内
湾等流れが澱みがちな場所で海洋工事を行うと海底の汚
泥が拡散して濁水海域となる。こうした状況下では、視
界が悪化するだけでなく後方散乱光が増加して対象物を
視認することができず、作業が困難となってしまう。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、濁水中でも対象物を視認することができる水中視認
装置を提供することにある。
し、濁水中でも対象物を視認することができる水中視認
装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、水中の対象物に光を照射して得られる反射
光に基づいてその対象物を画像表示する水中視認装置に
おいて、モードロック機構を有すると共に、パルスレー
ザ光を対象物に出射するパルス光源と、対象物からの反
射光を受けてこれを増倍して画像を形成するイメージイ
ンテンシファイアと、あらかじめ撮像距離が入力され、
パルス光源から出射し対象物で反射した反射光がイメー
ジインテンシファイアに戻ってくるときのみその反射光
を取り込むようにイメージインテンシファイアのシャッ
タを制御する取り込み制御手段とを備えたものである。
に本発明は、水中の対象物に光を照射して得られる反射
光に基づいてその対象物を画像表示する水中視認装置に
おいて、モードロック機構を有すると共に、パルスレー
ザ光を対象物に出射するパルス光源と、対象物からの反
射光を受けてこれを増倍して画像を形成するイメージイ
ンテンシファイアと、あらかじめ撮像距離が入力され、
パルス光源から出射し対象物で反射した反射光がイメー
ジインテンシファイアに戻ってくるときのみその反射光
を取り込むようにイメージインテンシファイアのシャッ
タを制御する取り込み制御手段とを備えたものである。
【００１０】
【作用】上記構成によれば、あらかじめ撮像距離が入力
され、モードロック機構を有するパルス光源から出射し
たパルスレーザ光が対象物で反射してイメージインテン
シファイアに戻ってくるときのみその反射光を取り込む
ようにイメージインテンシファイアのシャッタを制御す
るので、パルス光源から短いパルス幅のパルスレーザ光
が出射し、かつ、そのパルスレーザ光が出射してからイ
メージインテンシファイアに戻ってくるまでの間、イメ
ージインテンシファイアには水中の散乱体による後方散
乱光が取り込まれることがなくなり、対象物からの反射
光のみ取り込んで画像表示すると共にパルスレーザ光の
減衰が最小限に抑制されることになるため濁水中でも対
象物を高解像度で視認することができる。
され、モードロック機構を有するパルス光源から出射し
たパルスレーザ光が対象物で反射してイメージインテン
シファイアに戻ってくるときのみその反射光を取り込む
ようにイメージインテンシファイアのシャッタを制御す
るので、パルス光源から短いパルス幅のパルスレーザ光
が出射し、かつ、そのパルスレーザ光が出射してからイ
メージインテンシファイアに戻ってくるまでの間、イメ
ージインテンシファイアには水中の散乱体による後方散
乱光が取り込まれることがなくなり、対象物からの反射
光のみ取り込んで画像表示すると共にパルスレーザ光の
減衰が最小限に抑制されることになるため濁水中でも対
象物を高解像度で視認することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１２】図１は本発明の水中視認装置の一実施例の
概念図である。
概念図である。
【００１３】同図において、１０は水中視認装置の筐体
であり、透過窓１１、１２を有しているとともに水密構
造となっている。１３はＹＡＧ−ＳＨＧ(Yttrium Almin
iumGarnet-Secondly Harmonic Generation 、イットリ
ウムアルミニウムガーネット−第２高調波発生) レーザ
であり、Ｑスイッチトリガ信号を発生するＱスイッチト
リガ信号発生手段とモードロック機構とを内蔵してい
る。ＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３は、このＱスイッチトリ
ガ信号とモードロック機構によって短パルスレーザ光
（パルス幅約１００ｐｓｅｃ）を所定の周期毎に発生す
るようになっている。
であり、透過窓１１、１２を有しているとともに水密構
造となっている。１３はＹＡＧ−ＳＨＧ(Yttrium Almin
iumGarnet-Secondly Harmonic Generation 、イットリ
ウムアルミニウムガーネット−第２高調波発生) レーザ
であり、Ｑスイッチトリガ信号を発生するＱスイッチト
リガ信号発生手段とモードロック機構とを内蔵してい
る。ＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３は、このＱスイッチトリ
ガ信号とモードロック機構によって短パルスレーザ光
（パルス幅約１００ｐｓｅｃ）を所定の周期毎に発生す
るようになっている。
【００１４】ＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３の出射光路Ｌ1
上にはハーフミラー１４が設けられている。ハーフミラ
ー１４の透過光路Ｌ2 上にはレーザ光の強度を測定する
ためのパワーメータ１５が設けられている。ハーフミラ
ー１４の反射光路Ｌ3 上には、例えば凹１６レンズと凸
レンズ１７からなりＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３から反射
光路Ｌ3 を通過するパルスレーザ光の光束の幅を（例え
ば１０倍に）広げるエキスパンダ１８が設けられてい
る。このエキスパンダ１８から出射したパルスレーザ光
Ｌｐは透過窓１１を介して水中の対象物１９に均等に照
射されるようになっている。尚、エキスパンダ１８の倍
率は１０倍に限定されるものではなく、対象物１９の大
きさに応じて増減してもよい。尚、水中においては緑色
光が最も減衰量が少なく伝達性に優れており、ＹＡＧ−
ＳＨＧレーザ１３から発生するレーザ光の色が緑色（例
えば５３２ｎｍ）であるため水中視認装置に用いたが、
これに限定されるものではなく緑色又は青色等緑色系の
短パルスレーザ光を出射できるものなら他のパルスレー
ザを用いてもよい。
上にはハーフミラー１４が設けられている。ハーフミラ
ー１４の透過光路Ｌ2 上にはレーザ光の強度を測定する
ためのパワーメータ１５が設けられている。ハーフミラ
ー１４の反射光路Ｌ3 上には、例えば凹１６レンズと凸
レンズ１７からなりＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３から反射
光路Ｌ3 を通過するパルスレーザ光の光束の幅を（例え
ば１０倍に）広げるエキスパンダ１８が設けられてい
る。このエキスパンダ１８から出射したパルスレーザ光
Ｌｐは透過窓１１を介して水中の対象物１９に均等に照
射されるようになっている。尚、エキスパンダ１８の倍
率は１０倍に限定されるものではなく、対象物１９の大
きさに応じて増減してもよい。尚、水中においては緑色
光が最も減衰量が少なく伝達性に優れており、ＹＡＧ−
ＳＨＧレーザ１３から発生するレーザ光の色が緑色（例
えば５３２ｎｍ）であるため水中視認装置に用いたが、
これに限定されるものではなく緑色又は青色等緑色系の
短パルスレーザ光を出射できるものなら他のパルスレー
ザを用いてもよい。
【００１５】尚、ＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３、ハーフミ
ラー１４およびエキスパンダ１８でパルス光源が構成さ
れている。
ラー１４およびエキスパンダ１８でパルス光源が構成さ
れている。
【００１６】一方、２０は、ＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３
からのＱスイッチトリガ信号を受けると、ＹＡＧ−ＳＨ
Ｇレーザ１３から出射されるパルスレーザ光の出射周期
に同期したパルスを発生するパルサー回路と、このパル
サー回路で発生したパルスを所定の時間Ｔｄだけ遅延さ
せるディレイ回路とからなるディレイ／パルサー回路で
ある。
からのＱスイッチトリガ信号を受けると、ＹＡＧ−ＳＨ
Ｇレーザ１３から出射されるパルスレーザ光の出射周期
に同期したパルスを発生するパルサー回路と、このパル
サー回路で発生したパルスを所定の時間Ｔｄだけ遅延さ
せるディレイ回路とからなるディレイ／パルサー回路で
ある。
【００１７】ディレイ回路の遅延時間Ｔｄは、ＹＡＧ−
ＳＨＧレーザ１３からパルスレーザ光が出射されてから
透過窓１１を透過し、水中視認装置からあらかじめ設定
された撮像距離Ｘにある対象物１９で反射した後、透過
窓１２を介して後述するカメラ２１に到達するまでの時
間Ｔｄに略等しい時間に設定されている。従って水中視
認装置は、遅延時間Ｔｄに対応した距離Ｘ上にある物体
を視認することになる。この視認可能な撮像距離（説明
を簡単にするため透過窓１１から対象物１９までの間の
距離とする）Ｘは、光の速度と遅延時間Ｔｄとの積を２
で割った値に略等しい。
ＳＨＧレーザ１３からパルスレーザ光が出射されてから
透過窓１１を透過し、水中視認装置からあらかじめ設定
された撮像距離Ｘにある対象物１９で反射した後、透過
窓１２を介して後述するカメラ２１に到達するまでの時
間Ｔｄに略等しい時間に設定されている。従って水中視
認装置は、遅延時間Ｔｄに対応した距離Ｘ上にある物体
を視認することになる。この視認可能な撮像距離（説明
を簡単にするため透過窓１１から対象物１９までの間の
距離とする）Ｘは、光の速度と遅延時間Ｔｄとの積を２
で割った値に略等しい。
【００１８】２２は、あらかじめ撮像距離Ｘが入力さ
れ、ディレイ／パルサー回路２０に対しその撮像距離Ｘ
に対応した遅延時間Ｔｄを出力するように制御する撮像
距離指示回路である。すなわち撮像距離Ｘを変更したい
ときには、この撮像距離指示回路２２からディレイ／パ
ルサー回路２０に対し、所望の撮像距離Ｘａに対応した
遅延時間Ｔｄａを発生する信号を出力させるようになっ
ている。尚、水中視認装置の撮像距離Ｘと遅延時間Ｔｄ
との関係は、例えば実際にＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３か
らパルスレーザ光を出射し、対象物１９で反射した反射
光がカメラ２１に到達するまでの時間をサンプリングオ
シロスコープ（図示せず）等を用いて測定することによ
り求め、この時間と光速との積を２で割って求めること
ができる。この撮像距離Ｘと遅延時間Ｔｄとの関係を示
すデータがあらかじめ撮像距離指示回路２２に入力され
ている。
れ、ディレイ／パルサー回路２０に対しその撮像距離Ｘ
に対応した遅延時間Ｔｄを出力するように制御する撮像
距離指示回路である。すなわち撮像距離Ｘを変更したい
ときには、この撮像距離指示回路２２からディレイ／パ
ルサー回路２０に対し、所望の撮像距離Ｘａに対応した
遅延時間Ｔｄａを発生する信号を出力させるようになっ
ている。尚、水中視認装置の撮像距離Ｘと遅延時間Ｔｄ
との関係は、例えば実際にＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３か
らパルスレーザ光を出射し、対象物１９で反射した反射
光がカメラ２１に到達するまでの時間をサンプリングオ
シロスコープ（図示せず）等を用いて測定することによ
り求め、この時間と光速との積を２で割って求めること
ができる。この撮像距離Ｘと遅延時間Ｔｄとの関係を示
すデータがあらかじめ撮像距離指示回路２２に入力され
ている。
【００１９】２３はディレイ／パルサー回路２０からの
パルス信号を受けるとカメラ２１のシャッタを駆動させ
るためのシャッタ駆動パルス信号を出力するシャッタ制
御回路２３である。撮像距離指示回路２２、シャッタ制
御回路２３およびディレイ／パルサー回路２０で取り込
み制御手段を形成している。
パルス信号を受けるとカメラ２１のシャッタを駆動させ
るためのシャッタ駆動パルス信号を出力するシャッタ制
御回路２３である。撮像距離指示回路２２、シャッタ制
御回路２３およびディレイ／パルサー回路２０で取り込
み制御手段を形成している。
【００２０】カメラ２１は、対象物１９からの反射光Ｌ
PRを透過窓１２を介して受光するとともにシャッタ制御
回路２３からのシャッタ駆動パルス信号を入力したとき
作動して、対象物１９からの反射光ＬPRを受けてこれを
増倍して画像を形成するイメージインテンシファイア
（以下Ｉ．Ｉと称する）と、Ｉ．Ｉからの画像を拡大撮
影して画像信号を発生するビデオカメラからなってい
る。
PRを透過窓１２を介して受光するとともにシャッタ制御
回路２３からのシャッタ駆動パルス信号を入力したとき
作動して、対象物１９からの反射光ＬPRを受けてこれを
増倍して画像を形成するイメージインテンシファイア
（以下Ｉ．Ｉと称する）と、Ｉ．Ｉからの画像を拡大撮
影して画像信号を発生するビデオカメラからなってい
る。
【００２１】２４はカメラ２１からの画像信号を処理し
てディスプレイ２５を駆動する信号を発生するカメラ制
御画像処理装置であり、ディスプレイ２５は水中の対象
物１９を画像表示するようになっている。また、ディス
プレイ２５はディレイ／パルサー回路２０からの信号に
基づいて対象物までの撮像距離Ｘを画面上に表示するよ
うになっている。
てディスプレイ２５を駆動する信号を発生するカメラ制
御画像処理装置であり、ディスプレイ２５は水中の対象
物１９を画像表示するようになっている。また、ディス
プレイ２５はディレイ／パルサー回路２０からの信号に
基づいて対象物までの撮像距離Ｘを画面上に表示するよ
うになっている。
【００２２】ここでＩ．Ｉについて説明する。
【００２３】図２は図１に示したカメラに用いられる
Ｉ．Ｉ（インバータ型）の概念図である。
Ｉ．Ｉ（インバータ型）の概念図である。
【００２４】同図において、Ｉ．Ｉは、主に光が入射さ
れると光電子に変換する光電面３０と、光電子を収束す
る電子レンズ３１と、所定の電圧が印加されると光電面
３０から出射した電子を多数の画素に分解して増倍する
マイクロチャンネルプレート（以下ＭＣＰと称する）３
２と、ＭＣＰ３２の各チャンネルからの増倍された電子
を光に変換することにより画像を形成する蛍光面３３と
で構成されている。
れると光電子に変換する光電面３０と、光電子を収束す
る電子レンズ３１と、所定の電圧が印加されると光電面
３０から出射した電子を多数の画素に分解して増倍する
マイクロチャンネルプレート（以下ＭＣＰと称する）３
２と、ＭＣＰ３２の各チャンネルからの増倍された電子
を光に変換することにより画像を形成する蛍光面３３と
で構成されている。
【００２５】このＩ．Ｉは矢印Ｐ1 方向から入射した光
を増倍して矢印Ｐ2 側に出力するようになっている。
尚、Ｉ．Ｉには電子レンズを用いないもの（近接型）も
あるがこれを用いてもよい。
を増倍して矢印Ｐ2 側に出力するようになっている。
尚、Ｉ．Ｉには電子レンズを用いないもの（近接型）も
あるがこれを用いてもよい。
【００２６】図３は図２に示したＩ．Ｉに用いられるＭ
ＣＰの模式図であり、図４は図３に示したＭＣＰの増倍
原理を説明するための説明図である。
ＣＰの模式図であり、図４は図３に示したＭＣＰの増倍
原理を説明するための説明図である。
【００２７】ＭＣＰ３２は、例えば直径２５ｍｍ、厚さ
０．４８ｍｍの薄いガラス円板からなり、このガラス円
板には中心軸方向に平行な無数の細い穴（チャンネル、
直径約１２μｍ）３２ａが形成されている。このような
ＭＣＰ３２の各チャンネル３２ａに図４に示すような電
圧ＶD を印加すると、電位勾配に引かれて入射した電子
ｅI がチャンネル３２ａの内壁に数十回衝突しながら反
対側から出射する。この衝突の際に壁面は２次電子を放
出するため、入射電子ｅI に対して出力電子ｅO は数千
倍以上に増倍される。ＭＣＰ３２は全体で２４０万個も
のチャンネル３２ａを有し、この一つ一つが画素に相当
し、各画素が同時に増強されるようになっている。
０．４８ｍｍの薄いガラス円板からなり、このガラス円
板には中心軸方向に平行な無数の細い穴（チャンネル、
直径約１２μｍ）３２ａが形成されている。このような
ＭＣＰ３２の各チャンネル３２ａに図４に示すような電
圧ＶD を印加すると、電位勾配に引かれて入射した電子
ｅI がチャンネル３２ａの内壁に数十回衝突しながら反
対側から出射する。この衝突の際に壁面は２次電子を放
出するため、入射電子ｅI に対して出力電子ｅO は数千
倍以上に増倍される。ＭＣＰ３２は全体で２４０万個も
のチャンネル３２ａを有し、この一つ一つが画素に相当
し、各画素が同時に増強されるようになっている。
【００２８】図２に戻って、Ｉ．Ｉの光電面上に像（電
子像）を結ばせると、像の明るさに応じた量の光電子が
飛び出す。この電子像は電子レンズ３１によってＭＣＰ
３２の入力面へ結像され、ＭＣＰ３２内部を通過する時
に数千倍以上に増強されて蛍光面３３へ衝突し光学像が
形成される。その結果、入射光は約６万倍に増強される
ので直接蛍光面を肉眼で見ることができるが、ＭＣＰ３
２の径が小さいため、蛍光面３３の近傍にビデオカメラ
を設け、ディスプレイ２５（図１）に拡大された画像が
表示されるようになっている。
子像）を結ばせると、像の明るさに応じた量の光電子が
飛び出す。この電子像は電子レンズ３１によってＭＣＰ
３２の入力面へ結像され、ＭＣＰ３２内部を通過する時
に数千倍以上に増強されて蛍光面３３へ衝突し光学像が
形成される。その結果、入射光は約６万倍に増強される
ので直接蛍光面を肉眼で見ることができるが、ＭＣＰ３
２の径が小さいため、蛍光面３３の近傍にビデオカメラ
を設け、ディスプレイ２５（図１）に拡大された画像が
表示されるようになっている。
【００２９】ところで、このＩ．Ｉを作動させるにはＭ
ＣＰ３２に所定の電圧ＶD を印加する必要があり、電圧
ＶD が印加されていないときにはＩ．Ｉは作動しない。
すなわち、この電圧ＶD を印加すると蛍光面３３に画像
が表示され、電圧ＶD の印加を停止すると蛍光面３３に
は画像が表示されない。本願の水中視認装置は、このＭ
ＣＰ３２をシャッタとして利用するものである。また、
このＭＣＰ３２のオンオフ動作によるシャッタは、機械
的なシャッタと比較して高速（ｎｓｅｃ程度）でオンオ
フすることができるようになっている。
ＣＰ３２に所定の電圧ＶD を印加する必要があり、電圧
ＶD が印加されていないときにはＩ．Ｉは作動しない。
すなわち、この電圧ＶD を印加すると蛍光面３３に画像
が表示され、電圧ＶD の印加を停止すると蛍光面３３に
は画像が表示されない。本願の水中視認装置は、このＭ
ＣＰ３２をシャッタとして利用するものである。また、
このＭＣＰ３２のオンオフ動作によるシャッタは、機械
的なシャッタと比較して高速（ｎｓｅｃ程度）でオンオ
フすることができるようになっている。
【００３０】次に実施例の作用を述べる。
【００３１】尚、図５は図１に示した水中視認装置の動
作を説明するためのタイミングチャートである。
作を説明するためのタイミングチャートである。
【００３２】図１に示した視認装置が作動するとＹＡＧ
−ＳＨＧレーザ１３からＱスイッチトリガ信号が発生し
（図５（ａ））、これに伴ってＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１
３から緑色光の短パルスレーザ光がハーフミラー１４側
に出射される（図５（ｂ））。
−ＳＨＧレーザ１３からＱスイッチトリガ信号が発生し
（図５（ａ））、これに伴ってＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１
３から緑色光の短パルスレーザ光がハーフミラー１４側
に出射される（図５（ｂ））。
【００３３】このパルスレーザ光は、ハーフミラー１４
で一部が反射された後エキスパンダ１８で光束が拡大さ
れ、透過窓１１から対象物１９に照射される。
で一部が反射された後エキスパンダ１８で光束が拡大さ
れ、透過窓１１から対象物１９に照射される。
【００３４】透過窓１１から出射されたパルスレーザ光
ＬP は、撮像距離Ｘにある対象物１９で反射されるとと
もに、水中の浮遊物等の散乱体で散乱される（後方散乱
光）。この後方散乱光（図５（ｃ））と対象物１９から
の反射光とが重畳されて透過窓１２を介してカメラ２１
に到達する（図５（ｄ））。
ＬP は、撮像距離Ｘにある対象物１９で反射されるとと
もに、水中の浮遊物等の散乱体で散乱される（後方散乱
光）。この後方散乱光（図５（ｃ））と対象物１９から
の反射光とが重畳されて透過窓１２を介してカメラ２１
に到達する（図５（ｄ））。
【００３５】一方、Ｑスイッチトリガ信号がディレイ／
パルサー回路２０に入力されると、シャッタ制御回路２
３にＱスイッチトリガ信号から所定の時間（水中視認装
置から対象物１９までの距離／光速（ｎｓｅｃ））Ｔｄ
だけ遅延されたパルス信号が送出される（図５
（ｅ））。このシャッタ制御回路２３は、このパルス信
号を受けるとカメラ２１に内蔵されたＩ．ＩのＭＣＰ３
２（図２、３）に必要な電圧ＶD を一定の時間（ゲーテ
ィング時間、カメラの露光時間に相当する）Ｔｇだけ印
加する。ＭＣＰ３２はこのゲーティング時間Ｔｇ（例え
ば３ｎｓｅｃ）の間だけ像倍動作を行う。以下ＹＡＧ−
ＳＨＧレーザ１３から一定の周期毎にパルスレーザ光が
出射され、これによる後方散乱光が、カメラ２１に到達
するが対象物１９からの反射光ＬPRがカメラ２１に到達
するまではシャッタ（ＭＣＰ）３２が開かず、対象物１
９からの反射光ＬPRがカメラ２１に到達するときだけカ
メラ２１に取り込まれるので、後方散乱光を除去するこ
とができ、その結果水中が濁っていても対象物１９を視
認することができる。
パルサー回路２０に入力されると、シャッタ制御回路２
３にＱスイッチトリガ信号から所定の時間（水中視認装
置から対象物１９までの距離／光速（ｎｓｅｃ））Ｔｄ
だけ遅延されたパルス信号が送出される（図５
（ｅ））。このシャッタ制御回路２３は、このパルス信
号を受けるとカメラ２１に内蔵されたＩ．ＩのＭＣＰ３
２（図２、３）に必要な電圧ＶD を一定の時間（ゲーテ
ィング時間、カメラの露光時間に相当する）Ｔｇだけ印
加する。ＭＣＰ３２はこのゲーティング時間Ｔｇ（例え
ば３ｎｓｅｃ）の間だけ像倍動作を行う。以下ＹＡＧ−
ＳＨＧレーザ１３から一定の周期毎にパルスレーザ光が
出射され、これによる後方散乱光が、カメラ２１に到達
するが対象物１９からの反射光ＬPRがカメラ２１に到達
するまではシャッタ（ＭＣＰ）３２が開かず、対象物１
９からの反射光ＬPRがカメラ２１に到達するときだけカ
メラ２１に取り込まれるので、後方散乱光を除去するこ
とができ、その結果水中が濁っていても対象物１９を視
認することができる。
【００３６】尚、シャッタ（ＭＣＰ）３２が作動する時
間Ｔｇは３ｎｓｅｃに設定されているが、これに限定さ
れるものではなくシャッタ制御回路２３によって増減さ
せることにより対象物１９のゲーティング処理領域Ｒｇ
を増減させることができる。すなわち、ゲーティング時
間Ｔｇを現象させたときは対象物１９の表面のみ視認す
ることができ、ゲーティング時間Ｔｇを増加させたとき
は画像の奥行き（焦点深度）が拡がり対象物１９を立体
的に視認することができる。
間Ｔｇは３ｎｓｅｃに設定されているが、これに限定さ
れるものではなくシャッタ制御回路２３によって増減さ
せることにより対象物１９のゲーティング処理領域Ｒｇ
を増減させることができる。すなわち、ゲーティング時
間Ｔｇを現象させたときは対象物１９の表面のみ視認す
ることができ、ゲーティング時間Ｔｇを増加させたとき
は画像の奥行き（焦点深度）が拡がり対象物１９を立体
的に視認することができる。
【００３７】また、図５（ｄ）において対象物１９から
の反射光ＬPRおよび後方散乱光の数はともに一つだけで
あるが、実際にはＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３から所定の
撮像周期でパルスレーザ光が出射され、このパルスレー
ザ光の出射周期に同期してシャッタ３２が作動するの
で、図５（ｆ）に示すように、対象物１９からの反射光
ＬPRがカメラ２１に到達する時のみシャッタ３２が作動
して後方散乱光が除去される。
の反射光ＬPRおよび後方散乱光の数はともに一つだけで
あるが、実際にはＹＡＧ−ＳＨＧレーザ１３から所定の
撮像周期でパルスレーザ光が出射され、このパルスレー
ザ光の出射周期に同期してシャッタ３２が作動するの
で、図５（ｆ）に示すように、対象物１９からの反射光
ＬPRがカメラ２１に到達する時のみシャッタ３２が作動
して後方散乱光が除去される。
【００３８】以上において、本実施例によれば、あらか
じめ撮像距離が入力され、モードロックされたパルス光
源から出射した短パルスレーザ光が対象物で反射してイ
メージインテンシファイアに戻ってくるときのみその反
射光を取り込むようにイメージインテンシファイアのシ
ャッタを制御するので、パルス光源からパルスレーザ光
が出射してからイメージインテンシファイアに戻ってく
るまでの間、イメージインテンシファイアには水中の散
乱体による後方散乱光が取り込まれることがなくなり、
対象物からの反射光のみを最小の減衰量で取り込んで画
像表示することになるため濁水中でも対象物を高解像度
で視認することができる。
じめ撮像距離が入力され、モードロックされたパルス光
源から出射した短パルスレーザ光が対象物で反射してイ
メージインテンシファイアに戻ってくるときのみその反
射光を取り込むようにイメージインテンシファイアのシ
ャッタを制御するので、パルス光源からパルスレーザ光
が出射してからイメージインテンシファイアに戻ってく
るまでの間、イメージインテンシファイアには水中の散
乱体による後方散乱光が取り込まれることがなくなり、
対象物からの反射光のみを最小の減衰量で取り込んで画
像表示することになるため濁水中でも対象物を高解像度
で視認することができる。
【００３９】図６〜図９は本発明の水中視認装置の他の
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
【００４０】図６は、水中メガネタイプの水中視認装置
の側面図である。この水中視認装置はパルスレーザ光を
対象物に出射するためのＬＤ（レーザダイオード）−Ｙ
ＡＧ４０の背面下部にハンドル（操作部を含む）４１を
設け、このＬＤ−ＹＡＧ４０にケーブル４２を介して電
圧を供給する電源４３と、前面にＩ．Ｉ４４を設けたフ
ルフェイスヘルメット４５と、フルフェイスヘルメット
４５に接続され作業者に酸素を供給する酸素ボンベ４６
とで構成されている。
の側面図である。この水中視認装置はパルスレーザ光を
対象物に出射するためのＬＤ（レーザダイオード）−Ｙ
ＡＧ４０の背面下部にハンドル（操作部を含む）４１を
設け、このＬＤ−ＹＡＧ４０にケーブル４２を介して電
圧を供給する電源４３と、前面にＩ．Ｉ４４を設けたフ
ルフェイスヘルメット４５と、フルフェイスヘルメット
４５に接続され作業者に酸素を供給する酸素ボンベ４６
とで構成されている。
【００４１】この水中視認装置は作業者が電源・酸素ボ
ンベ（電源４３と酸素ボンベ４６が一体的に形成された
もの）４７を背負うとともにフルフェイスヘルメット４
５をかぶった状態でＩ．Ｉ４４の蛍光面に表示された画
像を直接見ることにより対象物を視認するものである。
尚、光ファイバを接続したＬＤ−ＹＡＧを作業者が背負
い光ファイバの先端部にハンドルを設け、光ファイバか
ら対象物にレーザ光を照射するようにしてもよい（図示
せず）。
ンベ（電源４３と酸素ボンベ４６が一体的に形成された
もの）４７を背負うとともにフルフェイスヘルメット４
５をかぶった状態でＩ．Ｉ４４の蛍光面に表示された画
像を直接見ることにより対象物を視認するものである。
尚、光ファイバを接続したＬＤ−ＹＡＧを作業者が背負
い光ファイバの先端部にハンドルを設け、光ファイバか
ら対象物にレーザ光を照射するようにしてもよい（図示
せず）。
【００４２】図７は水中スクータタイプの水中視認装置
の側面図である。この水中視認装置は推進装置５０を有
する水中スクータ本体５１の前面にＬＤ−ＹＡＧ５２と
Ｉ．Ｉ５３とを設け、水中スクータ本体５１の操縦席の
操作パネルにディスプレイ５４を設け、操縦席後部に電
源５５を設けたたものである。この水中視認装置は作業
者が乗用した状態でディスプレイ５４を見ることにより
対象物を視認するものである。
の側面図である。この水中視認装置は推進装置５０を有
する水中スクータ本体５１の前面にＬＤ−ＹＡＧ５２と
Ｉ．Ｉ５３とを設け、水中スクータ本体５１の操縦席の
操作パネルにディスプレイ５４を設け、操縦席後部に電
源５５を設けたたものである。この水中視認装置は作業
者が乗用した状態でディスプレイ５４を見ることにより
対象物を視認するものである。
【００４３】図８はレーザ分離タイプの水中視認装置の
側面図である。この水中視認装置はＲ．Ｏ．Ｖ６０の前
面下部に多関節式マニュピレータ６１を設け、この多関
節式マニュピレータ６１の先端部にＬＤ−ＹＡＧ６２を
設けるとともに、Ｒ．Ｏ．Ｖ６０の本体に対象物からの
反射光を受けるＩ．Ｉ６３を取り付けたものである。こ
のＲ．Ｏ．Ｖ６０はケーブルを介して海上の支援船（図
示せず）に設けられたディスプレイに接続されており、
作業者がディスプレイを見ることにより対象物を視認す
るようになっている。尚、Ｉ．Ｉ６３もマニュピレータ
６１を用いることにより可動式にしてもよい。
側面図である。この水中視認装置はＲ．Ｏ．Ｖ６０の前
面下部に多関節式マニュピレータ６１を設け、この多関
節式マニュピレータ６１の先端部にＬＤ−ＹＡＧ６２を
設けるとともに、Ｒ．Ｏ．Ｖ６０の本体に対象物からの
反射光を受けるＩ．Ｉ６３を取り付けたものである。こ
のＲ．Ｏ．Ｖ６０はケーブルを介して海上の支援船（図
示せず）に設けられたディスプレイに接続されており、
作業者がディスプレイを見ることにより対象物を視認す
るようになっている。尚、Ｉ．Ｉ６３もマニュピレータ
６１を用いることにより可動式にしてもよい。
【００４４】図９（ａ）は内視鏡タイプの水中視認装置
の側面図であり、図９（ｂ）は内視鏡の前面拡大図であ
る。この水中視認装置はＲ．Ｏ．Ｖ７０にＬＤ−ＹＡＧ
７１とＩ．Ｉ７２とを設け、ＬＤ−ＹＡＧ７１および
Ｉ．Ｉ７２に光ファイバからなる内視鏡７３を接続した
ものであり、ＬＤ−ＹＡＧ７１からのレーザ光が内視鏡
７３の先端部のレーザ光出射孔７３ａから対象物に出射
するとともに、対象物からの反射光を反射光受光孔７３
ｂで受光しＩ．Ｉ７２に伝達するようになっている。こ
の水中視認装置も図８に示した水中視認装置と同様に海
上の支援船に設けられたディスプレイを作業者が見るこ
とにより対象物を視認するようになっている。また、図
９（ｂ）において７３ｃは海水の濾過水を出射すること
により先端部の光学系を保護するためのものであり、７
３ｄは内視鏡７３の先端部の位置を検出する位置センサ
である。
の側面図であり、図９（ｂ）は内視鏡の前面拡大図であ
る。この水中視認装置はＲ．Ｏ．Ｖ７０にＬＤ−ＹＡＧ
７１とＩ．Ｉ７２とを設け、ＬＤ−ＹＡＧ７１および
Ｉ．Ｉ７２に光ファイバからなる内視鏡７３を接続した
ものであり、ＬＤ−ＹＡＧ７１からのレーザ光が内視鏡
７３の先端部のレーザ光出射孔７３ａから対象物に出射
するとともに、対象物からの反射光を反射光受光孔７３
ｂで受光しＩ．Ｉ７２に伝達するようになっている。こ
の水中視認装置も図８に示した水中視認装置と同様に海
上の支援船に設けられたディスプレイを作業者が見るこ
とにより対象物を視認するようになっている。また、図
９（ｂ）において７３ｃは海水の濾過水を出射すること
により先端部の光学系を保護するためのものであり、７
３ｄは内視鏡７３の先端部の位置を検出する位置センサ
である。
【００４５】尚、本実施例では光源としてＬＤ−ＹＡＧ
レーザを用いているが、これに限定されるものではなく
短パルスレーザを発することができるのであれば他のレ
ーザを用いてもよい。
レーザを用いているが、これに限定されるものではなく
短パルスレーザを発することができるのであれば他のレ
ーザを用いてもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００４７】(1) 濁水中でも対象物を高解像度で視認す
ることができる。
ることができる。
【図１】本発明の水中視認装置の一実施例の概念図であ
る。
る。
【図２】図１に示したカメラに用いられるイメージイン
テンシファイア（Ｉ．Ｉ）の概念図である。
テンシファイア（Ｉ．Ｉ）の概念図である。
【図３】図２に示したＩ．Ｉに用いられるマイクロチャ
ンネルプレート（ＭＣＰ）の模式図である。
ンネルプレート（ＭＣＰ）の模式図である。
【図４】図３に示したＭＣＰの増倍原理を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図５】図１に示した水中視認装置の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。
めのタイミングチャートである。
【図６】本発明の水中視認装置の他の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図７】本発明の水中視認装置の他の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図８】本発明の水中視認装置の他の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図９】本発明の水中視認装置の他の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図１０】従来の水中視認装置の概念図である。
１３ ＹＡＧ−ＳＨＧレーザ １４ ハーフミラー １６ 凹レンズ １７ 凸レンズ １８ エキスパンダ １９ 対象物 ２０ ディレイ／パルサー回路 ２１ カメラ ２２ 撮像距離指示回路 ２３ シャッタ制御回路 ＬP パルスレーザ光 ＬPR 反射光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 剣持 庸一 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内
Claims (1)
- 【請求項１】 水中の対象物に光を照射して得られる反
射光に基づいてその対象物を画像表示する水中視認装置
において、モードロック機構を有すると共に、パルスレ
ーザ光を対象物に出射するパルス光源と、該対象物から
の反射光を受けてこれを増倍して画像を形成するイメー
ジインテンシファイアと、あらかじめ撮像距離が入力さ
れ、前記パルス光源から出射し対象物で反射した反射光
が前記イメージインテンシファイアに戻ってくるときの
みその反射光を取り込むように前記イメージインテンシ
ファイアのシャッタを制御する取り込み制御手段とを備
えたことを特徴とする水中視認装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5046655A JPH06261231A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 水中視認装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5046655A JPH06261231A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 水中視認装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06261231A true JPH06261231A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12753342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5046655A Pending JPH06261231A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 水中視認装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06261231A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6304289B1 (en) | 1996-10-28 | 2001-10-16 | Director General Of The 1St District Port Construction Bureau, Ministry Of Transport | Submerged laser television and submerged laser visual recognizer |
| CN108184040A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-19 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种自治水下机器人摄像系统 |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP5046655A patent/JPH06261231A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6304289B1 (en) | 1996-10-28 | 2001-10-16 | Director General Of The 1St District Port Construction Bureau, Ministry Of Transport | Submerged laser television and submerged laser visual recognizer |
| CN108184040A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-19 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种自治水下机器人摄像系统 |
| CN108184040B (zh) * | 2016-12-08 | 2019-08-27 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种自治水下机器人摄像系统 |
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