JP2019016916A - 移動型撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像部により、安定した撮像データを取得できるとともに、長期間にわたって使用することができる移動型撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像部２０及び加速度・角速度検出部と、加速度・角速度検出部により検出された加速度・角速度情報を処理する処理部と、処理部が算出した指令値に基づいて回転するリアクションホイールと、撮像部２０、加速度・角速度検出部、処理部、及びリアクションホイールを内部に収容する筐体１０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動型撮像装置に関する。
従来、微小重力環境において用いられる移動装置として、例えば下記非特許文献１に示すような構成が知られている。この移動装置は、内蔵されたガスカートリッジからガス噴流を間欠的に噴射することにより、微小重力環境下を移動する。このような移動装置に、例えば撮像部を搭載することで、移動型撮像装置として用いることができる。
"SPHERES: a platform for formation-flight research"［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２９年７月６日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://ssl.mit.edu/spheres/library/SPH.pdf〉
しかしながら、前記従来の移動装置では、ガスの間欠的な噴射により移動しているため、位置や姿勢が断続的に変化する。このため、このような移動装置に撮像部を搭載した場合には、撮像部により取得した撮像データに、動きぶれや焦点ぼけが多く生じ、安定した撮像データが取得できないおそれがあった。また、推進剤であるガスの消費に応じてカートリッジの交換が必要となるため、長期にわたる使用が困難であった。
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、撮像部により、安定した撮像データを取得できるとともに、長期間にわたって使用できる移動型撮像装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る移動型撮像装置は、撮像部及び加速度・角速度検出部と、加速度・角速度検出部により検出された加速度・角速度情報を処理する処理部と、処理部が算出した指令値に基づいて回転するリアクションホイールと、撮像部、加速度・角速度検出部、処理部、及びリアクションホイールを内部に収容する筐体と、を備える。
本発明に係る移動型撮像装置の処理部は、加速度・角速度情報に基づいて指令値を算出する指令値算出部を備え、加速度・角速度検出部、リアクションホイール、及び指令値算出部を収容するフレームを備えてもよい。
本発明に係る移動型撮像装置は、指令値に基づいて作動し、筐体に推力を発生する複数のファンを備えてもよい。
本発明に係る移動型撮像装置は、所定の空間内における筐体の位置及び姿勢を検出する検出部を備え、処理部は、加速度・角速度情報、及び検出部により検出された位置・姿勢情報に基づいて、指令値を算出してもよい。
本発明に係る移動型撮像装置の検出部は、所定の空間内に配置された位置・姿勢基準を撮像する画像航法センサを備えてもよい。
本発明に係る移動型撮像装置の処理部は、位置・姿勢基準が画像航法センサの計測領域から外れた際に、加速度・角速度情報に基づいて、リアクションホイール及び／又はファンに入力する指令値を算出してもよい。
本発明に係る移動型撮像装置の画像航法センサの向きは、撮像部の向きと異なっていてもよい。
本発明に係る移動型撮像装置は、吸気部を備え、ファンは、吸気部により吸引した空気を、筐体の外部に向けて放出してもよい。
本発明に係る移動型撮像装置は、吸気部により吸引した空気を、筐体の内部に循環させる冷却ファンを備えてもよい。
本発明に係る移動型撮像装置は、筐体が球体状の筐体であり、複数のファンは、筐体における互いに直交する３つの大円それぞれに対して、面対称に配置されてもよい。
本発明に係る移動型撮像装置の処理部は、加速度・角速度検出部により検出された加速度・角速度の変化量が、一定の閾値を超えた際に、リアクションホイール及び／又はファンに入力する指令値を再算出してもよい。
本発明に係る移動型撮像装置の処理部は、リアクションホイール及び／又はファンの回転数が、基準値の範囲外を示した際に、リアクションホイール及び／又はファンに入力する指令値を再算出してもよい。
本発明に係る移動型撮像装置は、筐体における加速度・角速度の目標、及び位置・姿勢の目標値のうちの少なくとも一方を、外部から受信するとともに、筐体の位置・姿勢情報、及び加速度・角速度情報のうちの少なくとも一方を、外部に送信する通信部を備えてもよい。
本発明に係る移動型撮像装置は、筐体の外面に設けられ、撮像部における撮像レンズの向きを示し、かつ移動型撮像装置の状態に応じて表示態様を変更可能な表示部を備えてもよい。
本発明に係る移動型撮像装置は、微小重力環境下で用いられ、所定の空間内を自在に移動してもよい。
本発明に係る移動型撮像装置は、重力環境下で用いられ、所定の空間内を自在に回転移動してもよい。
本発明に係る移動型撮像装置によれば、撮像部により、安定した撮像データを取得できるとともに、長期間にわたって使用することができる。
本発明の第１実施形態に係る移動型撮像装置の斜視図である。 図１に示す移動型撮像装置の内部を示す透過図であって、フレーム、リアクションホイール、及びファンを示す図である。 図１に示す移動型撮像装置の内部を示す透過図であって、撮像部及び検出部を示す図である。 図１に示す移動型撮像装置の（ａ）上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）左側面図である。 図１に示す移動型撮像装置の（ａ）背面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）下面図である。 図１に示す移動型撮像装置の透過平面図であって、（ａ）正面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）下面図、（ｄ）３つの大円それぞれの位置関係を示す図である。 図１に示す移動型撮像装置のブロック図である。 図７に示す移動型撮像装置の制御のうち、全体フローを示すフローチャートである。 図７に示す移動型撮像装置の制御のうち、初期指令値の算出フローを示すフローチャートである。 図７に示す移動型撮像装置の制御のうち、指令値の更新フローを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る移動型撮像装置の斜視図である。 図１１に示す移動型撮像装置の変形例を示す図である。
本発明の実施形態を以下に説明する。しかし、本発明は、下記の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。
（第１実施形態）
以下、図１〜図１０を参照し、本発明の第１実施形態に係る移動型撮像装置１について説明する。
本実施形態に係る移動型撮像装置１は、例えば微小重力環境下で用いられる撮像装置である。このような環境としては、例えば内部に大気圧程度の気圧が確保され、高度数百キロメートルの上空で地球の周囲を回る実験棟等が挙げられる。このような環境下では、実験棟が地球に対して自由落下している状態が維持されるため、実験棟の内部は微小重力環境となり、実験棟内の物体は実験棟内における所定の空間内を浮遊可能となる。
移動型撮像装置１は、所定の空間内を浮遊した状態で、移動しながら被写体を撮像する。なお、本実施形態でいう移動とは、姿勢変化及び位置変化のうちの少なくとも一方を含む概念として用いる。
まず、移動型撮像装置１の構成について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る移動型撮像装置１の斜視図である。図２は、図１に示す移動型撮像装置１の内部を示す透過図であって、フレーム３４、リアクションホイール３３、及びファン４０を示す図であり、図３は、図１に示す移動型撮像装置１の内部を示す透過図であって、撮像部２０及び検出部５０を示す図である。
図１〜図３に示すように、移動型撮像装置１は、筐体１０と、筐体１０の内部に収容された撮像部２０と、筐体１０の内部に収容され、筐体１０の姿勢を制御する三軸制御モジュール３０と、筐体１０に推力を発生する複数のファン４０と、を備えている。筐体１０の外面には、撮像部２０の撮像レンズ２１が設けられている。
以下の説明において、撮像レンズ２１の光軸Ａ１に沿う方向を、移動型撮像装置１の慣性座標系における前後方向Ｘといい、前後方向Ｘに沿う撮像レンズ２１が向く方向を前方、その反対側を後方という。
図４は、図１に示す移動型撮像装置１の（ａ）上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）左側面図であり、図５は、図１に示す移動型撮像装置１の（ａ）背面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）下面図である。
図４及び図５に示すように、筐体１０は略球体状をなしている。筐体１０の外面のうち、前後方向Ｘと直交する左右方向Ｙ（前記慣性座標系における左右方向Ｙ）の外端部には、左右方向Ｙの外側を向く平坦面１１が各別に形成されている。以下の説明において、前後方向Ｘ及び左右方向Ｙの双方向と直交する方向を、前記慣性座標系における上下方向Ｚという。
筐体１０の外面には、撮像レンズ２１の向きを示す表示部１２と、筐体１０の内部に外気を吸引する吸気部１４と、移動型撮像装置１の内部電源（図示せず）への操作を行う電源操作部１５と、筐体１０を所定の空間内の壁面等に固定可能な面ファスナー１６と、前記壁面との距離を計測可能な距離センサ６２と、が設けられている。
筐体１０の外面のうち、前面に表示部１２が配置され、後面に電源操作部１５が配置され、下面に面ファスナー１６が配置されている。距離センサ６２は筐体１０の上面、下面、及び左側面（正面視で右側）に各別に設けられている。吸気部１４は、筐体１０の上面、下面、及び両側面に各別に設けられている。
表示部１２は筐体１０の外面のうち、撮像レンズ２１を左右方向Ｙに挟む位置に各別に設けられている。
表示部１２は正面視で円形状の凹部状をなし、表示部１２の正面視形状は、撮像レンズ２１の正面視形状よりも大きい。表示部１２の中心は、正面視で撮像レンズ２１の中心よりも上方に位置している。
図１に示すように、表示部１２は、左右方向Ｙに間隔をあけて２つ配置されていて、筐体１０の目を模している。これにより、撮像部２０が撮像している方向（前方）を、表示部１２を視認することで容易に把握することができる。
表示部１２は、移動型撮像装置１の状態に応じて表示態様を変更可能とされている。図示の例では、表示部１２の周縁部に環状の点灯部１３が設けられている。点灯部１３にはＬＥＤライトが収容され、移動型撮像装置１の状態に基づいて、点灯色を変化させる。
点灯部１３は、例えば撮像部２０の待機時には点灯せず、撮像部２０による撮影時には青色に点灯する。また例えば、三軸制御モジュール３０による姿勢制御に異常が発生した際には、点灯部１３が赤色に点灯する。
ここで、表示部１２の点灯色や、その色が示す移動型撮像装置１の状態は、任意に変更することができる。また、表示部１２は、点灯だけでなく点滅してもよい。また、表示部１２は、複数の色の単色ＬＥＤが、同時に発光の強弱をつけて点灯することにより、複数の色で点灯してもよい。
また、表示部１２の表示態様としては、点灯に限られない。例えば表示部１２として、通電により端子が軸方向に変位するソレノイドコイルのように、機械式に表示態様が変化する表示器を採用してもよい。
吸気部１４は、筐体１０の外面に間隔をあけて複数配置されている。複数の吸気部１４は、筐体１０を上下方向Ｚ及び左右方向Ｙそれぞれにおける両外側から見た各平面視で、同一円周状に延びる複数のスリットとして形成されている。複数の吸気部１４における開口面積の和は、複数のファン４０による筐体１０の外部への空気の放出量を確保できる程度に設定されている。
複数の吸気部１４は、前記各平面視で、円周方向に互いに間隔をあけて配置されている。左右方向Ｙの両側面に形成された吸気部１４は、平坦面１１と同軸上に配置され、平坦面１１よりも径方向の外側に、径方向に間隔をあけて２列配置されている。上面及び下面に形成された吸気部１４は、径方向に間隔をあけて複数列配置されているのではなく、１列のみ配置されている。
図５（ａ）に示すように、電源操作部１５には、移動型撮像装置１の内部電源に接続された電源スイッチ１５Ａと、主に未使用時に内部電源に給電を行うための電源コネクタ１５Ｂと、外部と有線により接続するための通信コネクタ１５Ｃと、が設けられている。
電源操作部１５には、図示しない補助ＬＥＤが設けられている。補助ＬＥＤは、電源スイッチ１５Ａの押下状態により点灯する。また補助ＬＥＤは、電源コネクタ１５Ｂの接続状態、及び通信コネクタ１５Ｃの接続状態により点灯する。
図５（ｃ）に示すように、面ファスナー１６は、接着剤等により筐体１０の外面に１つ付着されている。なお、面ファスナー１６の位置は、このような態様に限られず、面ファスナー１６の位置は筐体１０の外面のうち、任意の位置に変更することができる。また、筐体１０の外面に、複数の面ファスナー１６を設けてもよい。
図４（ａ）、図４（ｃ）、及び図５（ｃ）に示すように、距離センサ６２は、筐体１０の内部に収容されるとともに、筐体１０の外面から外部に露出している。図示の例では、距離センサ６２として、超音波センサが採用されている。
距離センサ６２における送信センサ及び受信センサが、筐体１０の内部の上端部（図４（ａ）参照）及び下端部（図５（ｃ）参照）に、１セットずつ配置されている。また、筐体１０の内部における左側の端部（図４（ｃ）参照）に、送信センサ及び受信センサが、１セット配置されている。
撮像部２０は、図３に示すように、筐体１０の内部のうち、前方に位置する部分に収容されている。撮像部２０には、撮像部２０が取得した撮像データを処理するデータ処理部２２（処理部）が接続されている。
三軸制御モジュール３０は、図２（及び図７）に示すように、加速度・角速度検出部３１と、加速度・角速度検出部３１により検出された加速度・角速度情報に基づいて、指令値を算出する指令値算出部３２（処理部）と、この指令値に基づいて回転するリアクションホイール３３と、加速度・角速度検出部３１、指令値算出部３２、及びリアクションホイール３３を収容するフレーム３４と、を有している。フレーム３４は立方体形状をなしている。
指令値算出部３２は、指令値の算出に際して、後述する検出部５０によって検出された位置・姿勢情報、及び距離センサ６２によって計測された距離情報を用いることができる。
三軸制御モジュール３０は、３つのリアクションホイール３３を備え、これらの回転軸は互いに直交している。リアクションホイール３３が回転すると、その反力により、リアクションホイール３３の回転軸回りに、筐体１０を回転させるトルクが発生する。これにより、筐体１０の姿勢を変化させることができる。以下の説明において、筐体１０がリアクションホイール３３の回転軸周りに回転する方向を回転方向という。
三軸制御モジュール３０はまた、フレーム３４に接続される拡張基板３５を備えている。拡張基板３５は、フレーム３４の外部に配置されている。拡張基板３５はファン４０に電圧を印加する。拡張基板３５から印加された電圧によりファン４０が回転する。三軸制御モジュール３０は、筐体１０の内部又は外面のうち、どこの位置に配置しても、同一の機能を発揮できる。
ファン４０は、筐体１０の内部に収容されるとともに、指令値算出部３２が算出した指令値に基づいて作動する。ファン４０は、筐体１０の内部から外部に向けて空気を放出することで、筐体１０を所定の空間内で並進させる推力を発生する。これにより、筐体１０の位置を変化させることができる。以下の説明において、筐体１０が並進する方向を並進方向という。
図６は、図１に示す移動型撮像装置１の透過平面図であって、（ａ）正面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）下面図、（ｄ）３つの大円それぞれの位置関係を示す図である。
図６に示すように、複数のファン４０は、筐体１０における互いに直交する３つの大円Ｃ１〜Ｃ３それぞれに対して、面対称に配置されている。
ここで、図６（ｄ）に示すように、筐体１０における上下方向Ｚの中央部を通り、左右方向Ｙ及び前後方向Ｘに延びる大円を第１大円Ｃ１という。また、第１大円Ｃ１と直交し、上下方向Ｚ及び左右方向Ｙに延びる大円を第２大円Ｃ２という。また、第１大円Ｃ１及び第２大円Ｃ２それぞれに直交する大円を第３大円Ｃ３という。
本実施形態では、複数のファン４０は、第１大円Ｃ１、第２大円Ｃ２、及び第３大円Ｃ３それぞれに対して、面対称に配置されている。以下、この点について詳述する。
図６に示すように、複数のファン４０は、その配置された位置により、３つのファンユニットを構成している。
筐体１０の外面における左右方向Ｙの両外側には、第１ファンユニット４１及び第２ファンユニット４２が配置されている。第１ファンユニット４１及び第２ファンユニット４２はそれぞれ、４つのファン４０から構成され、第３大円Ｃ３を基準として、互いに左右対称に配置されている。第１ファンユニット４１及び第２ファンユニット４２の各中心軸はそれぞれ、筐体１０の平坦面１１の中心軸と共通軸上に配置されている。
第１ファンユニット４１及び第２ファンユニット４２それぞれにおける４つのファン４０は、前記共通軸周りに周回する周方向に、互いに間隔をあけて配置されている。４つのファン４０は、第１大円Ｃ１を基準として、上下対称に配置されるとともに、第２大円Ｃ２を基準として、前後対称に配置されている。
前記周方向に互いに隣り合うファン４０同士の間に、前述した吸気部１４が各別に配置されている。
筐体１０の外面における左右方向Ｙの中央部には、第３ファンユニット４３が配置されている。第３ファンユニット４３は４つのファン４０から構成されている。第３ファンユニット４３は第３大円Ｃ３上に配置されている。第３ファンユニット４３を構成する各ファン４０は、上下方向Ｚの両外側から見た平面視で、円周方向に互いに隣り合う吸気部１４同士の間に各別に配置されている。
第３ファンユニット４３を構成する各ファン４０は、第１大円Ｃ１を基準として上下対称に配置されるとともに、第２大円Ｃ２を基準として、前後対称に配置されている。
ファン４０として、その回転軸方向に推力を発生する軸流ファンが採用されている。各ファン４０の推力ベクトルは、筐体１０の外面のうち、各ファン４０が位置する部分における法線ベクトルに対して傾斜している。各ファン４０の推力ベクトルは、筐体１０における３つの大円Ｃ１〜Ｃ３のうちの２つに対して４５°をなしている。
図７は、図１に示す移動型撮像装置１のブロック図である。なお、図７では内部電源及び電源操作部１５を省略して図示していない。
図７に示すように、移動型撮像装置１はまた、筐体１０の内部の温度上昇を抑制し、温度勾配を均一化させる冷却ファン４４と、筐体１０の内部の温度を検知する温度センサ４５と、所定の空間内における筐体１０の位置及び姿勢を検出する検出部５０と、外部と情報を送受信可能な通信部６０と、リアクションホイール３３の回転数を検出する回転数検出センサ６１と、を備えている。
冷却ファン４４、温度センサ４５、検出部５０、通信部６０、及び回転数検出センサ６１はそれぞれ、筐体１０の内部に収容されている。なお、筐体１０の内部における収容状態としては、このような態様に限られず、冷却ファン４４、温度センサ４５、検出部５０、通信部６０、及び回転数検出センサ６１それぞれの少なくとも一部が、筐体１０の外面から外部に向けて突出した状態で設けられてもよい。
冷却ファン４４は、吸気部１４により筐体１０の内部に吸引した空気を、筐体１０の内部に循環させる。冷却ファン４４は、筐体１０の内部に１つ又は複数配置されている。冷却ファン４４は、内部電源及びデータ処理部２２と接続され、内部電源から通電されることで、連続的又は断続的に稼働する。
温度センサ４５は、筐体１０の内部の温度を常に検知している。温度センサ４５で検知された筐体１０の内部の温度が基準値を超過すると、データ処理部２２が内部電源を強制的に遮断する。
温度センサ４５は、筐体１０の内部に２つ設けられている。２つの温度センサ４５は、温度上昇の影響を受けやすい通信部６０及び内部電源の外面に各別に取付けられている。
通信部６０は、その外面に温度センサ４５が取付けられた状態で、冷却ファン４４の近傍に配置されている。これにより通信部６０の冷却を促進している。
冷却ファン４４から放出される空気が、筐体１０の内部における全体に流れているかを確認するために、内部電源に取付けられた温度センサ４５は、筐体１０の内部において、筐体１０の中心を挟んで通信部６０とは反対側に配置されている。
図３及び図７に示すように、検出部５０は、所定の空間内に配置された位置・姿勢基準を撮像する画像航法センサ５１と、画像航法センサ５１と配線５４により接続された処理基板５３と、を備えている。本実施形態では、画像航法センサ５１として、単眼視カメラが採用されている。処理基板５３には、画像航法センサ５１が撮像した画像データを処理する画像処理部５２（処理部）が配置されている。
ここで、位置・姿勢基準とは、例えば立体形状をなす部材（マーカー）であり、所定の空間を画成する壁面に固定されている。
このように、位置・姿勢基準が立体形状をなしていることにより、画像航法センサ５１が撮像したデータを画像処理部５２で処理することで、検出部５０は、所定の空間内における筐体１０の位置のみならず、筐体１０の姿勢を検知することができる。なお、位置情報及び姿勢情報を位置・姿勢情報と表現する。
図５（ｂ）に示すように、画像航法センサ５１の検出レンズ５５は、筐体１０の右側（正面視で左側）に位置する平坦面１１に設けられている。検出レンズ５５は、平坦面１１の中央部に配置されている。このため、画像航法センサ５１の向き、及び撮像部２０の向きは、互いに異なっている。図示の例では、これらの２つの光軸Ａ１、Ａ２それぞれに対して直交する方向から見た平面視で、９０°以上開いている。このため、画像航法センサ５１の計測領域の大半は、撮像レンズ２１の撮像領域と異なっている。
この点について詳述すると、本実施形態では、検出レンズ５５の光軸Ａ２及び撮像レンズ２１の光軸Ａ１が、互いに直交している。なお、検出レンズ５５の光軸Ａ２、及び撮像レンズ２１の光軸Ａ１は、互いに直交することなく交差していてもよい。また、検出レンズ５５及び撮像レンズ２１が、互いに反対を向くとともに、検出レンズ５５の光軸Ａ２及び撮像レンズ２１の光軸Ａ１が平行（一致を含む）であってもよい。また、両光軸Ａ１、Ａ２が同一平面上に無くてもよい。
図７に示すように、通信部６０は、筐体１０における加速度・角速度、及び位置・姿勢の目標値を、外部から受信し、指令値算出部３２に入力する。また通信部６０は、筐体１０の位置・姿勢情報、及び加速度・角速度情報を、指令値算出部３２から取得し、外部に送信する。
図示の例では、通信部６０は、データ処理部２２に設けられている。本実施形態では、通信部６０は無線により外部と通信する。
通信部６０が外部と送受信可能とされていることにより、移動型撮像装置１の遠隔操作を行うことができる。また、通信部６０から外部に向けて移動型撮像装置１の状態に関する各種の情報（加速度・角速度情報、位置・姿勢情報等）を送信することにより、筐体１０の所定の空間内における状態を遠隔で確認することができる。
回転数検出センサ６１は、三軸制御モジュール３０におけるフレーム３４の内部に収容されている。
次に、移動型撮像装置１の動作について説明する。
移動型撮像装置１の待機時において、筐体１０は例えば面ファスナー１６を介して所定の空間における壁面に固定されている。この際、電源コネクタ１５Ｂに電源ケーブルを接続して給電してもよい。このように、面ファスナー１６を用いて、所定の空間内の壁面に取付けられた面ファスナーに筐体１０を固定することで、移動型撮像装置１を保管したり、撮像部２０により定点からの撮像を行ったりすることができる。
移動型撮像装置１を使用する際には、壁面の面ファスナーから筐体１０を引き離し、電源をＯＮにした状態で所定の空間内に浮遊させる。その後、外部からの指令に基づいて、指令値算出部３２での処理が行われることにより、所定の空間内を筐体１０が任意の撮像位置に自在に移動し、所望する撮像データを取得する。なお、予め設定したプログラムにより、筐体１０を決められたルートで所定の空間内を自律的に移動させてもよい。
ここで、筐体１０の姿勢を変更させるときには、３つのリアクションホイール３３を各別に制御する。そして、互いに直交する３つのリアクションホイール３３の回転軸を中心として、筐体１０を回転させることで、筐体１０の姿勢を変化させることができる。あるいは、ファン４０の各推力方向が、移動型撮像装置１における全体の重心を貫かないように、筐体１０に対してファン４０を配置することにより、ファン４０を用いて筐体１０の姿勢の変更をすることも可能である。
また、筐体１０の位置を変更させるときには、複数のファン４０を各別に制御する。このとき、筐体１０の目標位置の方向により、推力を発生するファン４０の励起群が構成される。なお、ファン４０の励起群は、前述した第１ファンユニット４１〜第３ファンユニット４３とは関係なく選択される。
指令値算出部３２は、複数のファン４０それぞれに対して異なる指令値を入力することが可能となっている。指令値算出部３２は、筐体１０を目標位置まで最も効率的に移動させるのに、それぞれのファン４０に与える最適な指令値を算出する。このため、筐体１０の目標値によっては、ファン４０のうちのいくつかは稼働しなくてもよい。
このように、複数のファン４０を適宜選択して励起群を構成することで、筐体１０を並進させたり回転させたりすることができる。このように、移動型撮像装置１は、慣性座標系において、互いに直交する３軸の並進方向、及びこの３軸周りに回転する３つの回転方向に移動可能であり、６自由度方向において所定の空間内を任意に移動する。
なお、本実施形態では、ファン４０の推力ベクトルが、法線ベクトルに対して傾いているので、各ファン４０が発生可能な１方向の推力を、筐体１０の慣性座標系における２軸方向に対して、効果的に付与させることができる。
次に、移動型撮像装置１を移動させて撮像する際の制御方法について説明する。なお、以下に説明する制御方法は一例であり、他の制御方法により制御してもよい。
最初に、全体のフローについて説明する。
図８は、図７に示す移動型撮像装置１の制御のうち、全体フローを示すフローチャートである。
図８に示すように、撮像部２０による被写体の撮像が開始された状態（ステップＳ１０１）で、指令値算出部３２は、通信部６０を介して外部から入力された筐体１０の目標値を受付ける（ステップＳ１０２）。次に、指令値算出部３２は、リアクションホイール３３及びファン４０に入力する初期指令値を算出する（ステップＳ１０３）。なお、本制御方法における指令値とは、筐体１０の（初期位置を含む）現在位置と目標値との差分から時々刻々と求められる値であり、時々刻々と変化する筐体１０の加速度・角速度情報、及び位置・姿勢情報に基づいて指令値が繰り返す算出される。なお、筐体１０の初期位置と目標置とに基づいて、指令値を最初にのみ算出するような制御を行ってもよい。
そして、指令値算出部３２は、筐体１０の指令値を更新する（ステップＳ１０４）。最後に、撮像部２０による被写体の撮像が終了する（ステップＳ１０５）。これにより、全体フローが終了する。なお、撮像部２０による撮像は、全体を通して行われずに、例えば筐体１０の移動が完了した後にのみ行われてもよい。
次に、初期指令値の算出フロー（ステップＳ１０３）について説明する。
図９は、図７に示す移動型撮像装置１の制御のうち、初期指令値の算出フローを示すフローチャートである。
図９に示すように、指令値算出部３２は、検出部５０が位置・姿勢情報を取得可能であるかを、画像航法センサ５１の向き、及び筐体１０と位置・姿勢基準との位置関係により判定する（ステップＳ２０１）。そして指令値算出部３２は、位置・姿勢情報が取得可能（判定：ｙｅｓ）と判定した場合、検出部５０に位置・姿勢情報を取得させる（ステップＳ２０３）。次に、指令値算出部３２は、加速度・角速度検出部３１に、加速度・角速度情報を取得させる（ステップＳ２０５）。
一方、指令値算出部３２は、ステップＳ２０１の判定において、例えば位置・姿勢基準が画像航法センサ５１の計測領域から外れていること等により、検出部５０が位置・姿勢情報を取得不可能（判定：ｎｏ）と判定した場合、検出部５０に位置・姿勢情報を取得させることなく、加速度・角速度検出部３１に加速度・角速度情報を取得させる（ステップＳ２０５）。
次に、指令値算出部３２は、加速度・角速度情報、及び位置・姿勢情報のうち取得できた情報に基づいて、リアクションホイール３３及びファン４０に入力する指令値を算出する（ステップＳ２０７）。このように、位置・姿勢基準が画像航法センサ５１の計測領域から外れていること等により、検出部５０が位置・姿勢情報を取得できない場合には、指令値算出部３２は、加速度・角速度情報により、位置・姿勢情報を補完する。
またこの際、指令値算出部３２は、検出部５０が位置・座標基準から位置・姿勢情報を取得できるように、画像航法センサ５１の計測範囲内に位置・姿勢基準が入るように、筐体１０の位置・姿勢及び／又は加速度・角速度を微調整するような指令値を算出してもよい。そして指令値算出部３２は、再度算出した各指令値を、リアクションホイール３３及びファン４０に入力する（ステップＳ２０９）。これにより、指令値算出フローが終了する。
なおこのフローにおいて、距離センサ６２の検出結果を利用してもよい。距離センサ６２を用いることで、所定の空間内の壁面からの距離を計測することができる。距離センサ６２により検出された距離情報を、検出部５０により検出された位置・姿勢情報と併用することで、より一層精度の高い回転・並進方向への移動制御を行うことができる。
次に、指令値の更新フロー（ステップＳ１０４）について説明する。
図１０は、図７に示す移動型撮像装置１の制御のうち、指令値の更新フローを示すフローチャートである。
図１０に示すように、指令値算出部３２は、加速度・角速度情報を取得して変化量を算出するとともに（ステップＳ３０１）、加速度・角速度の変化量が閾値以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３０３）。そして、取得した加速度・角速度の変化量が閾値以下ではない（判定：ｎｏ）と判定した場合、リアクションホイール３３及び／又はファン４０に入力する指令値を再算出し、リアクションホイール３３及び／又はファン４０に入力する。この点について、以下に詳述する。
例えば閾値として、加速度の変化量が１００ｍｍ／ｓ２以上、または角速度の変化量が３０ｄｅｇ／ｓ以上を示した場合に、指令値算出部３２は、筐体１０が使用者の手によって動かされたと判断し、新たな指令値を再算出する。これにより、例えば、使用者が筐体１０を把持して、任意の位置で停止させて解放した際に、この地点で筐体１０が停止できるように、リアクションホイール３３及び／又はファン４０に必要な指令値を自動算出することができる。なお、閾値の値は、任意に変更可能である。また、閾値は、加速度及び角速度のうち、いずれか一方にのみ設けてもよい。
次に、指令値算出部３２は、加速度・角速度の変化量が閾値以下である（判定：ｙｅｓ）と判定した場合、リアクションホイール３３の回転数を、回転数検出センサ６１に取得させ（ステップＳ３０５）、この回転数が基準値の範囲内かどうかを判定する（ステップＳ３０７）。そして、指令値算出部３２は、リアクションホイール３３の回転数が基準値の範囲内ではない（判定：ｎｏ）と判定した場合、指令値を再算出し、リアクションホイール３３及び／又はファン４０に入力する（ステップＳ３１７）。
複数のリアクションホイール３３のうちのいずれかの回転数が、基準値よりも増大した場合には、指令値算出部３２は、当該リアクションホイール３３の回転数を緩める指令値を算出する。また、当該リアクションホイール３３の回転数を減少させることにより、急激な角運動量の変化が生じ、筐体１０が急激に回転するのを抑えるために、指令値算出部３２は、他のリアクションホイール３３及びファン４０から推力を得ることで、対抗モーメントトルクを生じさせるための指令値を算出する。
次に、指令値算出部３２は、リアクションホイール３３の回転数が基準値の範囲内である（判定：ｙｅｓ）と判定した場合、ファン４０の回転数を、加速度・角速度検出部３１から取得し（ステップＳ３０９）、この回転数が基準値の範囲内かどうかを判定する（ステップＳ３１１）。そして、指令値算出部３２は、ファン４０の回転数が基準値の範囲内ではない（判定：ｎｏ）と判定した場合、指令値を再算出し、リアクションホイール３３及び／又はファン４０に再入力する（ステップＳ３１７）。
ファン４０の回転停止や回転数の増大などにより、複数のファン４０のうちのいずれかの回転数が基準値から外れた場合には、当該ファン４０をその後、使用しない。そして、当該ファン４０が本来発生すべきであった回転方向及び並進方向の推力を、他のファン４０で発生させるように、稼働するファン４０の励起群を新たに構成する。
以上説明したように、指令値算出部３２は、リアクションホイール３３又はファン４０の回転数が、基準値の範囲外を示した際に、指令値を再算出する。
最後に、指令値算出部３２は、ファン４０の回転数が基準値の範囲内である（判定：ｙｅｓ）と判定した場合、検出部５０から筐体１０の位置・姿勢情報を取得し（ステップＳ３１３）、目標値と一致しているかどうかを判定する（ステップＳ３１５）。その結果、位置・姿勢情報が目標値と一致していない（判定：ｎｏ）と判定した場合、指令値を再算出し、リアクションホイール３３及び／又はファン４０に再入力する（ステップＳ３１９）。その後に再度ステップＳ３０１以降の処理を行う。
また、指令値算出部３２は、筐体１０の位置・姿勢情報が目標値と一致している（判定：ｙｅｓ）と判定した場合、目標位置に筐体１０が到達した場合には、指令値の更新フローを終了する。なお、指令値の更新フローにおいて説明したステップＳ３０１、ステップＳ３０５、ステップＳ３０７、及びステップ３０９の順番については、このような態様に限られず、変更してもよいし、同時に行なってもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る移動型撮像装置１によれば、指令値算出部３２及びリアクションホイール３３を備えるので、加速度・角速度検出部３１により検出された筐体１０の加速度・角速度変化に基づいて、指令値算出部３２が指令値を算出し、この指令値によりリアクションホイール３３が回転する。そして、リアクションホイール３３の回転の反力により、筐体１０を回転させることで、撮像部２０における撮像レンズ２１の向きを制御することができる。
この際、リアクションホイール３３の回転数を変化させることにより、得られる反力の大きさを任意に変更することができるので、筐体１０の姿勢制御を連続的かつ微細に行うことができる。また、リアクションホイール３３は、ガス噴射と比べて応答性に優れ、画像酔いを起こしやすい周波数を励起しないなど、撮像部２０により取得した撮像データによる画像酔いを防ぐことができる。このようにして、撮像部２０により、安定した撮像データを取得することができる。
また、移動型撮像装置１が、複数のファン４０を備えるので、指令値算出部３２が算出した指令値に基づいて、ファン４０が推力を発生することにより、筐体１０の回転方向だけでなく、所定の空間内での並進方向にも筐体１０を移動させることが可能となり、撮像部２０により、所定の空間内を広範囲にわたって撮像を行うことができる。
また、ガス噴射により推力を発生させる構成と異なり、内部にガスカートリッジを内蔵する必要が無い。このため、移動型撮像装置１をコンパクトな構成とすることができるとともに、ガスカートリッジの交換が不要となるなどメンテナンスが容易となり、長期にわたる使用に対して取扱性も向上する。
また、加速度・角速度検出部３１、指令値算出部３２、及びリアクションホイール３３が、フレーム３４の内部に収容されている。このため、加速度・角速度検出部３１、指令値算出部３２、及びリアクションホイール３３をコンパクトな構成とすることが可能になり、筐体１０全体をコンパクトにすることができる。
また、移動型撮像装置１が、検出部５０を備えるので、所定の空間内における筐体１０の位置及び姿勢を特定することが可能となり、任意の撮像位置に筐体１０を移動させることができる。
また、検出部５０が画像航法センサ５１を備えるので、汎用性の高い機材を用いて低コストかつ確実に位置座標を検出することができる。また、撮像部２０とは別に画像航法センサ５１を備えるので、画像航法センサ５１における画像のフレーム数等の仕様を撮像部２０と異ならせることで、画像航法センサ５１を位置検出に適した仕様とすることができる。
また、画像航法センサ５１の向きが、撮像部２０の向きと異なっているので、画像航法センサ５１の計測領域、及び撮像レンズ２１の撮像領域が極力重ならないようにすることができる。これにより、画像航法センサ５１が撮像する位置・姿勢基準を、撮像部２０が撮像する被写体の位置と異なる領域に配置することで、被写体が位置・姿勢基準に重なりにくくすることが可能となり、検出部５０により確実に位置座標を検出することができる。
また、加速度・角速度検出部３１により検出された加速度・角速度情報を用いることにより、位置・姿勢基準が、筐体１０との位置関係によって、画像航法センサ５１の計測領域外であっても、検出部５０により検出した位置・姿勢情報を補完することができる。これにより、所定の空間内に配置する位置・姿勢基準の数を少なくしながら、精度良く筐体１０の位置座標を検出することができる。
また、入力された目標位置又は姿勢から、目標通り筐体１０が移動した場合に、画像航法センサ５１の計測領域から位置・姿勢基準が外れることを指令値算出部３２が自己検知し、画像航法センサ５１の計測領域から、位置・姿勢基準が外れないように、筐体１０の目標姿勢又は位置を、指令値算出部３２が再算出することができる。
また、筐体１０に吸気部１４が形成されているので、吸気部１４及びファン４０により、筐体１０の内部に吸引されて外部に排気される空気の流れを形成することが可能となる。このため、ファン４０により、推力の発生と同時に筐体１０の内部を冷却することができる。
また、移動型撮像装置１が冷却ファン４４を備えるので、筐体１０の内部の温度上昇を抑制し、温度勾配を均一化することが可能になり、筐体１０の内部に熱がこもるのを抑制することで、ファン４０による外部への排気による放熱を、より一層効果的に行うことができる。
また、複数のファン４０が、球体状の筐体１０における中心を通り、かつ互いに直交する３つの大円Ｃ１〜Ｃ３それぞれに対して面対称に配置されている。このため、ファン４０からの推力を筐体１０の全方位に発生させることが可能となり、ファン４０により筐体１０を任意の方向に回転・並進させることができる。
また、このように配置されたファン４０のうちの少なくとも１つが、互いに直交する３つの大円Ｃ１〜Ｃ３と位置が異なっている場合には、適切なファン４０の励起群を選択することによって、任意の１自由度方向のみ移動させ、残り５自由度を固定させる推力を筐体１０に発生させることが可能となる。これにより、任意のファン４０が１つ故障しても、筐体１０を任意の方向に回転・並進させることができる。
なお、任意の１自由度方向のみ移動させ、残り５自由度を固定させる推力を筐体１０に発生させるファン４０の最小構成は８基となり、８基構成でもよい。ただし、８基構成の場合、ファン４０のうち、１つでも故障等により推進機能を失うと、６自由度のうち１自由度方向のみの推力の発生はできなくなる。
また、筐体１０を回転・並進方向に移動させるのに必要なトルク及び並進力が６自由度であるのに対して、推進方向に１自由度を有するファン４０が１２個設けられていることにより、必要な回転方向及び並進方向の推力に対して、ファン４０の励起群を選択する冗長度が確保されていることとなる。これにより、仮にいずれかのファン４０が故障等により使用不可能になった際に、他のファン４０を用いて、必要なトルク及び並進力を確実に得ることができる。
また、加速度・角速度の変化量が、一定の閾値を超えた際に、指令値算出部３２が指令値を再算出するので、外部から筐体１０が動かされた際に、筐体１０の移動に合わせて、例えば空間内の任意の位置に筐体１０を固定したり、固定を解除したりすることができる。
また、指令値算出部３２が、リアクションホイール３３又はファン４０の回転数が基準値から外れた際に、指令値を再算出するので、当該異常を起こした機材への指令値の入力を停止し、他の機材により代替させるような指令値を算出することにより、移動型撮像装置１にロバスト性を具備させることができる。
また、移動型撮像装置１が通信部６０を備えるので、基地局等の外部から通信することで、目標位置への筐体１０の移動や、撮像データの外部への送信を遠隔操作により実現することができる。また、移動制限座標領域や有限形状物体の位置の情報を、指令値算出部３２に与えることによって、移動空間制限による壁面衝突回避、有限形状物体（障害物）の回避を行いながら、筐体１０の回転方向及び並進方向の移動制御を行うことが可能となる。
また、筐体１０の外面に表示部１２が設けられているので、表示部１２を視認することで、撮像部２０が撮影している方向を容易に確認することができる。
また、表示部１２が表示態様を変更可能であるため、例えば撮影中又は撮影停止中、又はリアクションホイール３３の制御不能等の移動型撮像装置１の状態に基づいて、表示部１２の表示態様を変化させることで、表示部１２を視認するだけで移動型撮像装置１の状態を容易に把握することができる。
（第２実施形態）
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、本実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
図１１は、本発明の第２実施形態に係る移動型撮像装置２の斜視図である。
図１１に示すように、本実施形態における移動型撮像装置２では、筐体１０に上方に向けた推力を与える浮力発生装置７０を備える。浮力発生装置７０は、筐体１０の下方に配置されている。
浮力発生装置７０は、圧縮ガスが充填されたエアタンク７１と、エアタンク７１内の圧縮ガスを鉛直方向における下方に向けて噴出するスライダ７２と、図示しない調整バルブを緩めることで、エアタンク７１内のガスをスライダ７２に供給する供給部７３と、エアタンク７１及び供給部７３が上方に取付けられた台座７４と、台座７４の上面から上方に受けて突出する支持台７５と、を備えている。
スライダ７２は、台座７４の下面に取付けられている。スライダ７２における圧縮ガスの噴出口（図示せず）は、スライダ７２の上面視において均等に配置されている。供給部７３は上面視で台座７４の中央部に配置されている。
エアタンク７１は、台座７４の上面のうち、上面視でスライダ７２を挟む位置に一対配置されている。
支持台７５の上端部には、上面視で円形状をなす支持リング７５Ａが形成されている。支持リング７５Ａの上端開口縁に、筐体１０が載置されている。
なお、エアタンク７１、スライダ７２、供給部７３、台座７４、及び支持台７５は、浮力発生装置７０を構成する最小構成部品であり、それぞれの上下及び左右の位置関係、形状、及び数量は、上記態様に限られない。例えば、エアタンク７１の個数を１つとしてもよい。
次に、本実施形態における移動型撮像装置２の動作について説明する。
本実施形態に係る移動型撮像装置２は、例えば地上の建物内等の重力環境下で用いられる。浮力発生装置７０の供給部７３の調整バルブを緩めることで、エアタンク７１内の圧縮ガスが、スライダ７２から鉛直方向における下方に向けて噴出される。これにより、浮力発生装置７０とともに、筐体１０が浮上する。そしてこのように浮上した状態で、前述のように筐体１０を回転方向及び並進方向に移動させることができる。
ここで、筐体１０及び浮力発生装置７０合計の重心を貫く鉛直軸が、上面視におけるエアタンク７１の空気噴出位置中心を通らない場合には、浮力発生装置７０からの浮力が水平方向に作用し、移動ドリフトが発生する。これを防ぐために、浮力発生装置７０は前記重心に対して対称に構成される。
また、筐体１０の幾何学的中心と、筐体１０自体の重心と、の位置が異なる場合、筐体１０及び浮力発生装置７０合計の重心を貫く鉛直軸が、スライダ７２の噴出口全体の中心を通るように、浮力発生装置７０を筐体１０及び浮力発生装置７０合計の重心に対して非対称に構成することも可能である。
図１２は、図１１に示す移動型撮像装置２の変形例を示す図である。
図１２に示すように、支持台７５に代えて、筐体１０を固定する支持台７６を、筐体１０自体の重心位置を計測する装置と共通の設計とすることができる。支持台７６では、互いに間隔をあけて配置された支持リング７６Ａにより、筐体１０を鉛直方向における上下方向の両側から挟み込んでいる。このため、筐体１０の姿勢を変化させて筐体１０自体の重心位置を計測しても、支持台７６から筐体１０が離脱することが無い。これにより、浮力発生装置７０に取り付けられた筐体１０自体の重心位置を正確に把握することが可能である。
以上説明したように、本実施形態における移動型撮像装置２によれば、浮力発生装置７０を備えているので、微小重力環境下だけでなく、重力環境下においても、移動型撮像装置２の筐体１０を所定の空間内において回転方向及び並進方向に制御することができる。これにより、移動型撮像装置２を使用できる環境を広げ、移動型撮像装置２の汎用性を確保することができる。また、ファン４０の水平方向に対する推力特性を、重力環境下で確認することが可能となる。
また、筐体１０をその重心に対して対称性のある形状とし、互いに直交する大円Ｃ１からＣ３のうちのいずれかが面水平となるように、筐体１０を支持台７５に配置することにより、全方位を向く全てのファン４０の推力特性を、重力環境下で確認することが可能となる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、指令値算出部３２が、内部電源の残量に応じて、筐体１０を自動で給電ポートに移動させ、電源コネクタ１５Ｂを給電ポートと接続することで、自動で給電を行うようにファン４０及びリアクションホイール３３に指令値を入力してもよい。
また、上記各実施形態では、無線状態で筐体１０が所定の空間内を移動する態様を説明したが、筐体１０の電源コネクタ１５Ｂに配線が接続された有線状態で、筐体１０が所定の空間内を移動してもよい。これにより内部電源の残量に捉われず、より一層、長時間にわたる撮像を実現することができる。
また、筐体１０の内部に録音装置や音声再生機能を搭載することで、移動型撮像装置１、２が、音声認識や音声ナビゲーションなどの作業補助を行ってもよい。これにより移動型撮像装置１に撮像機能以外の付加価値を具備させることができる。
また、ファン４０を用いた並進方向への急速な発進を利用した、壁面の面ファスナーから自動で離れる初動機能や、リアクションホイール３３を用いた急速な回転を利用した、例えばねじ締め作業等の補助作業を行ってもよい。これにより、所定の空間内の使用者による初動時の補助を完全に不要とするばかりでなく、使用者の作業の一部を担うことで、作業効率を向上することができる。
また、撮像部２０が取得した撮像データを画像解析することにより、所定の空間内における単位時間当たりの絶対座標系における画像の変位量を算出し、これを筐体１０の回転・並進方向の移動量として、指令値算出部３２による指令値の算出に利用してもよい。これにより、より高精度な移動制御を行うことができる。
また、上記各実施形態においては、データ処理部２２、指令値算出部３２、及び画像処理部５２がそれぞれ独立して設けられている構成を示したが、このような態様に限られない。例えば、１つ、２つ、又は４つ以上の処理部によって実現されてもよい。
なおデータ処理部２２、指令値算出部３２、及び画像処理部５２等の処理部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサが、図示しない記憶部に記憶されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。
また、上記各実施形態においては、三軸制御モジュール３０が、加速度・角速度検出部３１及び指令値算出部３２を備える構成を示したが、本発明はこのような態様に限られない。加速度・角速度検出部３１及び指令値算出部３２は、筐体１０の内部のうち、リアクションホイール３３におけるフレーム３４の外側に位置する部分に収容されてもよい。
また、上記各実施形態においては、検出部５０として、単眼視カメラである画像航法センサ５１を採用した構成を示したが、このような態様に限られない。検出部５０としては、例えばレーザパルス照射器を備えた機器等の他の構成を採用してもよい。この場合には、レーザパルス照射器の照射方向が、本実施形態に係る画像航法センサ５１における検出レンズ５５の向きと対応する。
また、上記各実施形態においては、画像航法センサ５１の向きが、撮像レンズ２１の向きと異なっている構成を示したが、このような態様に限られない。画像航法センサ５１の向きが、撮像レンズ２１の向きと異なっていなくてもよい。
また、上記各実施形態においては、筐体１０の外面に表示態様を変更可能な表示部１２が設けられている構成を示したが、このような態様に限られない。表示部１２は表示態様を変更可能でなくてもよいし、筐体１０の外面に表示部１２が設けられなくてもよい。
また、筐体１０が球体状をなし、複数のファン４０が、筐体１０における互いに直交する３つの大円Ｃ１〜Ｃ３それぞれに対して、面対称に配置されている構成を示したが、このような態様に限られない。筐体１０は球体以外の例えば立方体状をなしてもよいし、ファン４０は、筐体１０の外面に不規則に配置されてもよい。またファン４０の数量としては、上記の実施形態に限られず、１つ以上の数量で任意に選択することできる。ファン４０は１２基よりも多くてもよい。
また、上記各実施形態においては、移動型撮像装置１、２が、筐体１０の内部を冷却する吸気部１４及び冷却ファン４４を備える構成を示したが、このような態様に限られない。移動型撮像装置１は、吸気部１４及び／又は冷却ファン４４を備えなくてもよい。
また、上記各実施形態においては、移動型撮像装置１、２が距離センサ６２を備えた構成を示したが、このような態様に限られない。移動型撮像装置１、２は距離センサ６２を備えなくてもよい。
また、上記各実施形態においては、移動型撮像装置１、２が、外部と通信可能な通信部６０を備える構成を示したが、このような態様に限られない。移動型撮像装置１、２は、通信部６０を備えなくてもよい。
また、上記各実施形態においては、通信部６０が無線により外部と通信する構成を示したが、このような態様に限られない。通信部６０は、例えば制御用電子デバイスと有線により接続することにより、外部からの送受信信号により要求される機能拡張を可能としてもよい。
これにより、通常の動作時には通信部６０による無線通信で位置・姿勢制御が行われ、移動型撮像装置１、２内の各種機器のメンテナンスやアップデート等は、通信部６０による有線通信で行うことができる。これにより、遠隔操作であっても効率的に機能拡張を行うことができる。
また、上記第１実施形態において、移動型撮像装置１を微小重力環境下で使用する態様について説明したが、このような態様に限られない。例えば移動型撮像装置１を重力環境下のうち、陸上で使用した場合には、移動型撮像装置１が所定の空間内を、自在に回転移動する。また、移動型撮像装置１を重力環境下のうち、水中で使用することもできる。この場合、耐水性能を具備させることにより、移動型撮像装置１を回転転方向及び並進方向に自在に移動する水中ドローンとして用いることも可能である。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
１、２ 移動型撮像装置
１０ 筐体
１２ 表示部
１４ 吸気部
２０ 撮像部
２２ データ処理部（処理部）
３１ 加速度・角速度検出部
３２ 指令値算出部（処理部）
３３ リアクションホイール
４０ ファン
４４ 冷却ファン
５０ 検出部
５１ 画像航法センサ
５２ 画像処理部（処理部）
６０ 通信部
６１ 回転数検出センサ

Claims (16)

  1. 撮像部及び加速度・角速度検出部と、
    前記加速度・角速度検出部により検出された加速度・角速度情報を処理する処理部と、
    前記処理部が算出した指令値に基づいて回転するリアクションホイールと、
    前記撮像部、前記加速度・角速度検出部、前記処理部、及び前記リアクションホイールを内部に収容する筐体と、
    を備える、移動型撮像装置。
  2. 前記処理部は、前記加速度・角速度情報に基づいて前記指令値を算出する指令値算出部を備え、
    前記加速度・角速度検出部、前記リアクションホイール、及び前記指令値算出部を収容するフレームを備える、請求項１に記載の移動型撮像装置。
  3. 前記指令値に基づいて作動し、前記筐体に対する推力を発生する複数のファンを備える、請求項１又は２に記載の移動型撮像装置。
  4. 所定の空間内における前記筐体の位置及び姿勢を検出する検出部を備え、
    前記処理部は、前記加速度・角速度情報、及び前記検出部により検出された位置・姿勢情報に基づいて、前記指令値を算出する、請求項３に記載の移動型撮像装置。
  5. 前記検出部は、前記所定の空間内に配置された位置・姿勢基準を撮像する画像航法センサを備える、請求項４に記載の移動型撮像装置。
  6. 前記処理部は、前記位置・姿勢基準が前記画像航法センサの計測領域から外れた際に、前記加速度・角速度情報に基づいて、前記リアクションホイール及び／又は前記ファンに入力する前記指令値を算出する、請求項５に記載の移動型撮像装置。
  7. 前記画像航法センサの向きは、前記撮像部の向きと異なっている、請求項５又は６に記載の移動型撮像装置。
  8. 吸気部を備え、
    前記ファンは、前記吸気部により吸引した空気を、前記筐体の外部に向けて放出する、請求項３から７のいずれか１項に記載の移動型撮像装置。
  9. 前記吸気部により吸引した空気を、前記筐体の内部に循環させる冷却ファンを備える、請求項８に記載の移動型撮像装置。
  10. 前記筐体が球体状の筐体であり、
    複数の前記ファンは、前記筐体における互いに直交する３つの大円それぞれに対して、面対称に配置されている、請求項３から９のいずれか１項に記載の移動型撮像装置。
  11. 前記処理部は、前記加速度・角速度検出部により検出された加速度・角速度の変化量が、一定の閾値を超えた際に、前記リアクションホイール及び／又は前記ファンに入力する前記指令値を再算出する、請求項３から１０のいずれか１項に記載の移動型撮像装置。
  12. 前記処理部は、前記リアクションホイール及び／又は前記ファンの回転数が、基準値の範囲外を示した際に、前記リアクションホイール及び／又は前記ファンに入力する前記指令値を再算出する、請求項３から１１のいずれか１項に記載の移動型撮像装置。
  13. 前記筐体における加速度・角速度の目標値、及び位置・姿勢の目標値のうちの少なくとも一方を、外部から受信するとともに、前記筐体の位置・姿勢情報、及び加速度・角速度情報のうちの少なくとも一方を、外部に送信する通信部を備える、請求項３から１２のうちのいずれか１項に記載の移動型撮像装置。
  14. 前記筐体の外面に設けられ、前記撮像部における撮像レンズの向きを示し、かつ移動型撮像装置の状態に応じて表示態様を変更可能な表示部を備える、請求項１から１３のいずれか１項に記載の移動型撮像装置。
  15. 微小重力環境下で用いられ、所定の空間内を自在に移動する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の移動型撮像装置。
  16. 重力環境下で用いられ、所定の空間内を自在に回転移動する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の移動型撮像装置。
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