JPH0774786B2 - トーラス内部観察装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、トカマク型核融合装置等のトーラス容器内部
を観察・点検するためにこのトーラス容器内部の画像を
潜望鏡を用いて収集するトーラス内部観察装置に関す
る。

（従来の技術） トカマク型核融合装置等のトーラス容器内部を観察・点
検する手段つまりトーラス内部観察装置として、トーラ
ス容器の壁に開けた細いポートから潜望鏡を挿入して、
この潜望鏡を上下駆動し、回転駆動し、潜望鏡の先端部
に取付けてある鏡又はプリズムを回転駆動することによ
り、所望の画像を得るようしたものがある。

第３図はこの種のトーラス内部観察装置の模式図であ
り、このトーラス内部観察装置は潜望鏡１にて構成され
ており、この潜望鏡１は、トーラス容器Ｔ内にこのトー
ラス容器Ｔに設けたポートTpを介して一開口端部側が挿
入される画像導出パイプ1aと、この画像導出パイプ1aの
一開口端部に設けられ、この一開口端部周囲の画像を上
記画像導出パイプ1aを介して上記画像導出パイプ1aの他
開口端部側に導出する画像反射手段として鏡1bと、その
鏡1bにより反射した画像を取込むレンズ1cと、鏡1bを回
転させる図示しない回転手段としてのモータとより概略
構成されている。

この構成で、鏡1bの面と対向したトーラス容器Ｔ内の面
の画像は、鏡1bにより反射されレンズ1c,画像導出パイ
プ1aを介して他開口端部側に導出されるようになる。こ
こで、鏡1bを図示矢印の上下方向，回転方向に駆動する
ことによりトーラス容器Ｔ内の異なる面の画像を収集す
ることが可能となる。

第４図（ａ），（ｂ）はトーラス容器Ｔの内部位置の座
標系（以下「トーラス座標系」と称する）と、鏡1bの駆
動用モータの座標系（以下（潜望鏡座標系」と称する）
とを示している。ここで、第４図（ａ）は正面図、第４
図（ｂ）は平面図である。

トーラス座標系（α，β）におけるαは、第４図（ｂ）
Ｇ点を中心にGAを時計方向に回転させたときの角度であ
り、βは第４図（ａ）のＫ点を中心にKCをトーラス容器
Ｔの外側に向けて回転させたときの角度である。

一方、潜望鏡座標系（z,θ，）におけるｚは、第４図
（ａ）のＥ点から鏡1bまでの高さであり、θは第４図
（ｂ）のＢ点に潜望鏡１を挿入しこのＢ点を中心にBGを
時計方向に回転させたときの角度であり、φは第４図
（ａ）のＦ点を中心にFIを上下方向に回転させたときの
角度である。

このように従来のトーラス内部観察装置では、トーラス
容器Ｔ内の面の画像は、鏡1bにより反射されレンズ1c,
画像導出パイプ1aを介して他開口端部側に導出されるよ
うになるが、トーラス座標系と潜望鏡座標系とは異なっ
ているので、その画像がトーラス容器Ｔ内のどの位置で
あるのか、つまり観察位置の確認は、観察者の目視判断
によるものである。具体的には、観察者が、トーラス容
器Ｔの図面と画像とを照らし合せながら観察するように
しており、この場合、図面と画像との照らし合せにる観
察位置の確認と画像観察とを行うには、トーラス容器Ｔ
内の構造を熟知した観察者でなければ容易でなく、はな
はだ不都合である。特に、トカマク型核融合装置のトー
ラス容器Ｔでは、周方向の形状が一様であるので、図面
と画像との照らし合せによる観察位置の確認は極めて困
難である。

上記のことは観察画像がトーラス容器Ｔ内のどの位置に
あるのかの判断であるが、これとは逆に、観察者が所望
のトーラス容器Ｔ内の位置の画像を収集する場合にも、
上記と同様に図面と画像との照らし合せによる試行錯誤
を行わなければならず、問題であった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来のトーラス内部観察装置にあっては、ト
ーラス座標系と潜望鏡座標系とは異なっているので、観
察位置と観察画像との対応付けが困難であり、的確な観
察が行なえなかった。

そこで、本発明の目的は、観察位置と観察画像とを対応
付けして的確にトーラス容器内を観察できるようにした
トーラス内部観察装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決し且つ目的を達成するために
次のような手段を講じたことを特徴としている。すなわ
ち、トーラス容器内にこのトーラス容器に設けたポート
を介して一開口端部側が挿入される画像導出パイプと、 この画像導出パイプの一開口端部に設けられこの一開口
端部周囲の画像を前記画像導出パイプを介して前記画像
導出パイプの他開口端部側に導出する鏡又はプリズム等
の画像反射手段と、 前記画像導出パイプの前記一開口端部側を前記トーラス
容器内で上下方向及び回転方向に移動するための第１の
モータと、 前記画像反射手段を前記トーラス容器内で上下方向及び
回転方向に移動するための第２のモータと、 前記第1,第２のモータを駆動する駆動装置と、 この駆動装置に対し前記第1,第２のモータを駆動するた
めの回転指令を与えると共にこの回転指令に対応する前
記トーラス容器内部における座標と前記画像導出パイプ
及びその画像反射手段における座標とを相互に変換する
計算機システムとを具備したことを特徴とする。

（作用） このような手段を講じたことにより、観察者に、トーラ
ス容器内部における座標（又は画像導出パイプ及びその
画像反射手段における座標）を、画像導出パイプ及びそ
の画像反射手段における座標（又はトーラス容器内部に
おける座標）で確認或いは設定が可能となる。また、画
像導出パイプの一開口端部側は、観察者の所望により、
計算機システム、駆動装置及び第１のモータを動作させ
て、トーラス容器内で上下方向及び回転方向に移動する
ことができ、また画像反射手段についても、観察者の所
望により、計算機システム、駆動装置及び第２のモータ
を動作させて、トーラス容器内で上下方向及び回転方向
に移動することができる。

この場合、画像反射手段は画像導出パイプの一開口端部
側に設けたものであるので、画像反射手段の移動による
トーラス容器内での画像取得範囲は、ある程度制限され
たものとなるが、画像導出パイプの一開口端部側の特に
上下方向の移動量は画像反射手段の移動量に比較して大
きいものとなるから、画像反射手段によるトーラス容器
内での画像取得範囲は大きく確保することができる。

従って、観察者は、画像導出パイプの一開口端部側の移
動量と画像反射手段の移動量とを適宜調整することによ
り、トーラス容器内を、所望の座標の下で、広範囲に観
察できるという効果がある。

（実施例） 以下本発明によるトーラス内部観察装置の一実施例を第
１図を参照して説明する。第１図においては第３図及び
第４図と同一部分には同一符号を付している。

第１図において、潜望鏡１は、トーラス容器Ｔ内にこの
トーラス容器Ｔに設けたポートTpを介して一開口端部側
が挿入される画像導出パイプ1aと、この画像導出パイプ
1aの一開口端部に設けられこの一開口端部周囲の画像を
上記画像導出パイプ1aを介して上記画像導出パイプ1aの
他開口端部側と導出する画像反射手段として鏡1bと、こ
の鏡1bにより反射した画像を取込むレンズ1cと、鏡1bを
回転させる図示しない回転手段としてのモータとより概
略構成されている。ここで、画像導出パイプ1aのモータ
3a1等による上下方向，回転方向への駆動及び鏡1bのモ
ータ1b1による上下方向，回転方向への駆動は、計算機
システム３の管理下にて駆動装置3aにより実行される。

そして、この潜望鏡１は第２図に示すように、トーラス
容器内で潜望鏡座標系（z,θ，）２にて位置が定まっ
ている。一方、トーラス容器外に位置している観察者５
は、トーラス容器に対しトーラス座標系（α，β）４に
ある。ここで、計算機システム３によりトーラス座標系
（α，β）から潜望鏡座標系ｆ（z,θ，）への変換
と、潜望鏡座標系（z,θ，）からトーラス座標系ｇ
（α，β）への変換がなされる。なお、図示６は潜望鏡
１から発せられる位置信号であり、７は観察者５から発
せられる命令である。

以下、例えば潜望鏡１をα＝x,β＝90゜の位置のポート
から挿入したときの、潜望鏡座標系（z,θ，）からト
ーラス座標系ｇ（α，β）への変換の具体的な計算例
（ａ）〜（ｇ）を示す。

（ａ） θ＝０゜，＝０゜のとき （ｂ） θ＝０゜，≠０゜のとき α＝ｘ βはrcosβ・tan＋ｚ＝rsinβの解 （０゜≦β≦90゜,270゜≦β＜360゜） （ｃ） θ＝180゜，＝０゜のとき （ｄ） θ＝180゜，≠０゜のとき α＝ｘ βはrcos（180゜−β）・tan＋ｚ＝rsin（180゜−
β） の解（90゜＜β＜270゜） （ｅ） θ≠０゜,180゜かつ かつcosθ≧０で＝０゜のとき α，βは から成る連立方程式の解 （ｆ） θ≠０゜,180゜かつ 又はcosθ＜０で＝０゜のとき α，βは から成る連立方程式の解 （ｇ） θ≠０゜,180゜かつ＝０゜のとき α，βは から成る連立方程式の解 一方、トーラス系座標（α，β）を潜望鏡系座標（z,
θ，）に変換する変換式は、潜望鏡１の高さｚを変数
にすることによって、以下（ｈ）〜（ｋ）のように求ま
る。

（ｈ） sin（α−ｘ）＞０のとき （ｉ） sin（α−ｘ）＜０のとき （ｊ） α＝x,cosβ≧０のとき θ＝０゜ ＝sin^-1（sinβ） （ｋ） α＝x,cosβ＜０のとき θ＝180゜ ＝sin^-1（sinβ） 具体例として、トーラスの大半径Ｒ−3m、小半径ｒ−1
m、潜望鏡を挿入するポートがα＝ｘ＝０゜，β＝90゜
の場合を考えると、以下のようになる。

（z,θ，）＝（0.5m,0゜,0゜）はａより（α，β）＝
（０゜,30゜）、 （z,θ，）＝（0m,0゜,45゜）はｂより（α，β）＝
（０゜,45゜）、 （z,θ，）＝（0.5m,0゜,0゜）はｃより（α，β）＝
（０゜,150゜）、 （z,θ，）＝（0m,0゜,45゜）はｄより（α，β）＝
（０゜,135゜）、 （z,θ，）＝（0m,30゜,0゜）はｅより（α，β）＝
（341.4゜,0゜）、 （z,θ，）＝（0m,210゜,0゜）はｆより（α，β）＝
（8.0゜,180゜）、 （z,θ，）＝（0m,270゜,45゜）はｇより（α，β）
＝（18.2゜,99゜）、 （α，β）＝（45゜,90゜）はｈより（z,θ，）＝（0
m,292.5゜,23.5゜）、 （α，β）＝（315゜,90゜）はｉより（z,θ，）＝
（0m,67.5゜,23.5゜）、 （α，β）＝（０゜,0゜）はｊより（z,θ，）＝（0
m,0゜,0゜）、 （α，β）＝（０゜,180゜）はｋより（z,θ，）＝
（0m,180゜,0゜）。

以上のように本実施例によれば、トーラス容器内の面の
画像は、潜望鏡１によりトーラス容器外に導出されるよ
うになり、この場合、計算機システム３によりトーラス
座標系と潜望鏡座標系とが相互に変換されることによ
り、上記観察画像がトーラス容器Ｔ内のどの位置である
のかが容易に確認できることになる。また、これとは逆
に、観察者が所望のトーラス容器内の位置の画像を収集
する場合にも、計算機システム３によりトーラス座標系
と潜望鏡座標系とが相互に変換されることにより、上記
と同様に容易に所望の位置に潜望鏡１を位置変更するこ
とが可能となる。また、潜望鏡１の画像導出パイプ1aの
一開口部側は、観察者の所望により、計算機システム
３、駆動装置3a及びモータ3a1を動作させて、トーラス
容器Ｔの内部で上下方向及び回転方向に移動することが
でき、また画像反射手段についても、観察者の所望によ
り、計算機システム３、駆動装置3a及びモータ1b1を動
作させて、トーラス容器Ｔの内部で上下方向及び回転方
向に移動することができる。

この場合、画像反射手段は画像導出パイプ1aの一開口端
部側に設けたものであるので、画像反射手段の移動によ
るトーラス容器Ｔの内部での画像取得範囲は、ある程度
制限されたものとなるが、画像導出パイプ1aの一開口端
部側の特に上下方向の移動量は画像反射手段の移動量に
比較して大きいものとなるから、画像反射手段によるト
ーラス容器Ｔの内部での画像取得範囲は大きく確保する
ことができる。

従って、観察者は、画像導出パイプ1aの一開口端部側の
移動量と画像反射手段の移動量とを適宜調整することに
より、トーラス容器Ｔの内部を、所望の座標の下で、広
範囲に観察できるという効果がある。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によるトーラス内部観察装置
は、トーラス容器内にこのトーラス容器に設けたポート
を介して一開口端部側が挿入される画像導出パイプと、 この画像導出パイプの一開口端部に設けられこの一開口
端部周囲の画像を前記画像導出パイプを介して前記画像
導出パイプの他開口端部側に導出する鏡又はプリズム等
の画像反射手段と、 前記画像導出パイプの前記一開口端部側を前記トーラス
容器内で上下方向及び回転方向に移動するための第１の
モータと、 前記画像反射手段を前記トーラス容器内で上下方向及び
回転方向に移動するための第２のモータと、 前記第1,第２のモータを駆動する駆動装置と、 この駆動装置に対し前記第1,第２のモータを駆動するた
めの回転指令を与えると共にこの回転指令に対応する前
記トーラス容器内部における座標と前記画像導出パイプ
及びその画像反射手段における座標とを相互に変換する
計算機システムとを具備した構成である。

この構成によれば、観察者は、トーラス容器内部におけ
る座標（又は画像導出パイプ及びその画像反射手段にお
ける座標）を、画像導出パイプ及びその画像反射手段に
おける座標（又はトーラス容器内部における座標）で確
認或いは設定が可能となり、もって、観察位置と観察画
像とを対応付けして的確にトーラス容器内が観察でき、
また画像導出パイプの一開口端部側の移動量と画像反射
手段の移動量とを適宜調整することにより、トーラス容
器内を、所望の座標の下で、広範囲に観察できるトーラ
ス内部観察装置が提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるトーラス内部観察装置の一実施
例の構成を示すブロック図、第２図は同実施例における
座標変換のブロック図、第３図は潜望鏡の回転を示す断
面図、第４図はトーラス座標系と潜望鏡座標系との関係
を示す図である。 １……潜望鏡、1a……画像導出パイプ、1a1……モー
タ、1b……鏡、1b1……モータ、1c……レンズ、３……
計算機システム、3a……駆動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 秀一 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (56)参考文献 特開 昭58−165044（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−75618（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−25242（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−103597（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トーラス容器内にこのトーラス容器に設け
   たポートを介して一開口端部側が挿入される画像導出パ
   イプと、 この画像導出パイプの一開口端部に設けられこの一開口
   端部周囲の画像を前記画像導出パイプを介して前記画像
   導出パイプの他開口端部側に導出する鏡又はプリズム等
   の画像反射手段と、 前記画像導出パイプの前記一開口端部側を前記トーラス
   容器内で上下方向及び回転方向に移動するための第１の
   モータと、 前記画像反射手段を前記トーラス容器内で上下方向及び
   回転方向に移動するための第２のモータと、 前記第1,第２のモータを駆動する駆動装置と、 この駆動装置に対し前記第1,第２のモータを駆動するた
   めの回転指令を与えると共にこの回転指令に対応する前
   記トーラス容器内部における座標と前記画像導出パイプ
   及びその画像反射手段における座標とを相互に変換する
   計算機システムと を具備したことを特徴とするトーラス内部観察装置。