JP2021072530A - 無人航空機 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の撮像対象を撮像する際に、撮像領域をより均一に照明して撮像画像の画質を向上させる無人航空機を提供する。【解決手段】無人航空機は、筐体と、筐体に設けられた上カメラと、上カメラの撮像領域を照らす照明部であるＬＥＤと、上カメラとＬＥＤとの間に設けられ、ＬＥＤからの光の一部を遮光する遮光壁と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、無人航空機に関する。

特許文献１には、無人航空機の性能および機能等に与える影響を抑えつつ無人航空機に非接触給電により電力を受電する技術が開示されている。具体的には、無人航空機は、飛行制御装置が設けられる台座部と、台座部から周方向に所定長さで延出して推力発生装置が設けられる複数のアームと、飛行制御装置または推力発生装置に電力を供給するバッテリと、台座部の下方に積載物を搭載するための空間を確保しつつ、台座部の下方に演出して設けられる脚支柱とを備える。この無人航空機の台座部よりも高い位置に、非接触給電によりバッテリに供給する電力を受電する受電コイルが設けられる。

国際公開第２０１８／０１１８７９号

本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、暗所を撮像する際に、撮像領域をより均一に照明して撮像画像の画質を向上させる無人航空機を提供することを目的とする。

本開示は、筐体と、前記筐体に設けられた少なくとも１つのカメラと、前記カメラの撮像領域を照らす照明装置と、前記カメラと前記照明装置との間に設けられ、前記照明装置からの光の一部を遮光する遮光壁と、を備える、無人航空機を提供する。

また、本開示は、筐体と、前記筐体に設けられた少なくとも１つのカメラと、前記カメラの光軸に略直交する方向に前記筐体に配置された２つのバンパーと、前記２つのバンパーのうち前記カメラの撮像方向側の第１バンパーに設けられ、前記カメラの撮像領域を照らす照明装置と、前記２つのバンパーのうち前記第１バンパーとは異なる第２バンパーに設けられ、前記照明装置からの光を反射する反射板と、を備える、無人航空機を提供する。

また、本開示は、筐体と、前記筐体に設けられた少なくとも１つのカメラと、前記カメラの光軸に略直交する方向に前記筐体に配置された２つのバンパーと、前記２つのバンパーのうち前記カメラの撮像方向側に対向する側の第１バンパーに設けられ、前記カメラの撮像領域を照らす照明装置と、前記２つのバンパーのうち前記第１バンパーとは異なる第２バンパーに設けられ、前記照明装置からの光を反射する第１反射板と、前記第１バンパーに設けられ、前記第１反射板からの反射光を反射する第２反射板と、を備える、無人航空機を提供する。

本開示によれば、暗所を撮像する際に、撮像領域をより均一に照明して撮像画像の画質を向上できる。

実施の形態１に係る無人航空機の構成例を示す図 無人航空機の構成例を示す図 照明部の配置例を示す図 ＬＥＤと上カメラの位置関係の一例を示す図 上カメラの視野角において各画素の輝度分布例を示すグラフ 他の照明部の配置例を示す図 無人航空機の運用例を示す図 実施の形態２に係る無人航空機の構成例を示す図

（本開示に係る実施の形態に至る経緯）
近年、特許文献１のような無人航空機を用いて、高所、狭所あるいは暗所などの人の立ち入りが困難あるいは容易ではない場所の撮像（撮影）技術が求められている。しかし、無人航空機を用いた撮像技術においては、無人航空機の大きさに応じて搭載可能な照明装置に制約があり、撮像対象を撮像するにあたって十分な照度（光量）が得ることが困難だった。また、照明装置が点光源である場合、撮像画像には、光量ムラが発生し易く、部分的に暗くなるなど、ユーザの要望を満たすことが困難だった。

また、無人航空機を用いた撮像において、無人航空機の撮像時間の短縮（つまり、飛行時間の短縮）が求められている。よって、無人航空機では、１回の撮像でより広範囲な撮像領域を撮像可能なカメラ（例えば、視野角１８０度以上で撮像可能なカメラ）の使用が好ましい。カメラの視野角が大きくなると、無人航空機に備えられる照明装置は、上述した光量ムラに加えてカメラのレンズに照明装置から発せられる光が直接入射することによる撮像画像の白飛びなどが起こり、画質の劣化が生じる場合があった。

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る無人航空機を具体的に開示した各実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

また、各実施の形態では、無人航空機が飛行する暗所（暗い空間）の一例として、通信用マンホールの内部を示す。無人航空機は、通信用マンホールの内部を飛行し、点検の対象である通信用マンホールの壁面、通信用マンホールに貯留する地下水、通信用マンホール内に設置された構造物あるいは機器等を撮像する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における無人航空機３０の構成例を示す図である。無人航空機３０は、プロセッサ３１と、通信部３３と、メモリ３２と、回転翼機構３７と、上カメラ３４と、下カメラ３５と、ＧＮＳＳ受信機３８と、慣性計測装置３９（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）と、磁気コンパス４０と、気圧高度計４１と、距離センサ４５，４６と、を含んで構成される。

制御部の一例としてのプロセッサ３１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等を用いて構成される。プロセッサ３１は、無人航空機３０の各部の動作を統括して制御するための信号処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理およびデータの記憶処理を行う。

プロセッサ３１は、メモリ３２に格納されたプログラムに従って無人航空機３０の自律飛行を制御する。プロセッサ３１は、自律飛行する際、メモリ３２に記憶された飛行ルート、飛行時間等のデータを参照する。なお、プロセッサ３１は、通信部３３を介して遠隔の送信機（例えば、後述する端末１０等）から受信された命令に従って、無人航空機３０の飛行を制御してもよい。ここでいう命令は、通信用マンホール１００の内部を点検する点検者ｈｍによって操縦される端末１０（図７参照）からの制御指示である。

プロセッサ３１は、上カメラ３４および下カメラ３５により撮像された複数の撮像画像のそれぞれを画像解析処理することで、無人航空機３０の周囲の環境を特定する。プロセッサ３１は、無人航空機３０の周囲の環境に基づいて、例えば障害物を回避して飛行を制御する。

プロセッサ３１は、例えばＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機３８から現在の日時を示す日時情報を取得する。プロセッサ３１は、例えばＧＮＳＳ受信機３８から無人航空機３０の位置を示す位置情報を取得する。プロセッサ３１は、磁気コンパス４０から無人航空機３０の向きを示す向き情報を取得する。向き情報には、例えば無人航空機３０の機首の向きに対応する方位が示される。

プロセッサ３１は、上カメラ３４が撮像領域を撮像する際の無人航空機３０が存在すべき位置を示す位置情報を、例えばメモリ３２から取得する。プロセッサ３１は、下カメラ３５の撮像領域を示す撮像領域を、例えばメモリ３２から取得する。プロセッサ３１は、上カメラ３４および下カメラ３５により撮像された撮像画像のデータを取得する。

また、プロセッサ３１は、回転翼機構３７、上カメラ３４および下カメラ３５のそれぞれの動作を制御する。

プロセッサ３１は、回転翼機構３７を制御することで、無人航空機３０の飛行を制御する。飛行制御では、無人航空機３０の緯度、経度、および高度を含む位置が制御される。プロセッサ３１は、上カメラ３４がズームレンズを備える場合、ズームレンズを駆動することで、上カメラ３４の画角を制御してもよい。また、プロセッサ３１は、上カメラ３４のデジタルズーム機能を利用して上カメラ３４の画角を制御してよい。

プロセッサ３１は、距離センサ４５，４６のそれぞれによって検出される、無人航空機３０と撮像対象（例えば通信用マンホール１００の壁面）との間の距離を取得し、取得された距離情報に応じて、照明部４７で照射される光の光量を調整する制御を行う。これにより、プロセッサ３１は、無人航空機３０が通信用マンホール１００の壁面に接近している場合、照明部４７の光量を抑制することにより、通信用マンホール１００の壁面からの反射光を低減するとともに、この反射光によって生じる撮像画像の光量ムラあるいは白飛び等の画質の劣化を低減する。また、無人航空機３０は、通信用マンホール１００の壁面から遠ざかる場合、再度照明部４７の光量を増加させ、撮像領域の照度を上げてもよい。

メモリ３２は、プロセッサ３１が回転翼機構３７、上カメラ３４、下カメラ３５、ＧＮＳＳ受信機３８、慣性計測装置３９、磁気コンパス４０、距離センサ４５，４６および気圧高度計４１のそれぞれの制御を実行する際に用いられるワークメモリとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、プロセッサ３１の動作を規定したプログラムおよびデータを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）とを有する。ＲＡＭには、プロセッサ３１により生成あるいは取得されたデータもしくは情報が一時的に保存される。ＲＯＭには、プロセッサ３１の動作を規定するプログラムが書き込まれている。メモリ３２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよい。メモリ３２は、無人航空機３０の内部に設けられてよいし、無人航空機３０から取り外し可能に設けられてもよい。

通信部３３は、各種の無線通信方式に従って、無人航空機３０との間で無線通信を行う。無線通信方式には、例えば、Ｗｉｆｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、あるいは特定小電力無線等が挙げられる。また、通信部３３は、端末１０との間で、通信線で接続される場合には有線通信を行ってもよい。通信部３３は、端末１０との間で無線通信を行う。無線通信方式には、例えば、無線ＬＡＮ、特定小電力無線等が挙げられる。

回転翼機構３７は、複数（ここでは、４枚）の回転翼３７１と、複数の回転翼を回転させる複数（ここでは、４個）のモータ（図示省略）と有する。

カメラの一例としての上カメラ３４は、少なくともレンズ（不図示）とイメージセンサ（不図示）とを有して構成される。イメージセンサは、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の固体撮像素子であり、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。上カメラ３４は、焦点距離を調節可能フォーカスレンズ、ズーム倍率を変更可能なズームレンズ、および撮像素子の感度を調整可能なゲイン調整部を有する。上カメラ３４は、所望の撮像領域の被写体を撮像して撮像画像のデータを生成する。上カメラ３４の撮像により得られた撮像画像データは、上カメラ３４が有するメモリ、またはメモリ３２に格納される。

カメラの一例としての下カメラ３５は、少なくともレンズ（不図示）とイメージセンサ（不図示）とを有して構成される。イメージセンサは、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳの固体撮像素子であり、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。下カメラ３５は、焦点距離を調節可能フォーカスレンズ、ズーム倍率を変更可能なズームレンズ、および撮像素子の感度を調整可能なゲイン調整部を有する。下カメラ３５は、無人航空機３０の周囲を撮像して撮像画像のデータを生成する。下カメラ３５の撮像画像データは、メモリ３２に格納される。

ＧＮＳＳ受信機３８は、複数の航法衛星であるＧＮＳＳ衛星から発信された時刻および各ＧＮＳＳ衛星の位置（例えば座標）を示す複数の信号を受信する。ＧＮＳＳ受信機３８は、受信された複数の信号に基づいて、ＧＮＳＳ受信機３８の位置（つまり、無人航空機３０の位置）を算出する。ＧＮＳＳ受信機３８は、無人航空機３０の位置情報をプロセッサ３１に出力する。

慣性計測装置３９は、無人航空機３０の姿勢を検出し、検出結果をプロセッサ３１に出力する。慣性計測装置３９は、無人航空機３０の姿勢として、無人航空機３０の前後、左右および上下の３軸方向の加速度と、ピッチ軸、ロール軸およびヨー軸の３軸方向の角速度とを検出する。

磁気コンパス４０は、無人航空機３０の機首の方位を検出し、検出結果をプロセッサ３１に出力する。気圧高度計は、無人航空機３０が飛行する高度を検出し、検出結果をプロセッサ３１に出力する。

照明装置の一例としての照明部４７は、無人航空機３０が通信用マンホール１００の内部を飛行する際、上カメラ３４の撮像領域を照明する。照明光は、白色光の他、塵や霧が発生しても比較的に遠くまで届くオレンジ色の光、赤外線カメラで撮像可能な近赤外光等であってもよい。

また、照明部４７の光源として、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子、蛍光灯、白色ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等が用いられてもよい。実施の形態１に係る照明部４７では、一例としてＬＥＤを光源として用いる場合を示す。

距離センサ４５は、撮像対象にレーザ光を照射し、その反射光を受光するまでの時間を計測して撮像対象との間の距離を測距する。距離センサ４５は、例えば複数のＴＯＦ(Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ)センサである。なお、実施の形態１に係る無人航空機３０は、例えば無人航空機３０の前後、左右、上方に位置する撮像対象あるいは障害物を測距するための５つのＴＯＦセンサのそれぞれを備える。

また、無人航空機３０の下方には、１つの超音波センサを含む距離センサ４６が配される。超音波センサは、水面で反射される超音波を下方の障害物（例えば水面）に投射し、その反射波を受音するまでの時間を計測して障害物までの距離を測距する。超音波センサは、通信用マンホール１００の内部のように閉空間かつ水がある場合、反射された超音波の認識が困難となるため、１方向の投射に用いられることが好ましい。なお、上述した距離センサ４６は、一例であり、無人航空機３０の用途に応じて複数の超音波センサが備えられてよいことは言うまでもない。

図２は、無人航空機３０の構成例を示す図である。無人航空機３０は、機体の主要部である略円柱形の筐体３０ｚを有する。無人航空機３０は、筐体３０ｚの上面に配置され、正立した状態で上方を撮像可能な上カメラ３４と、上カメラ３４の下方にかつ筐体３０ｚの中央部として配され、制御基板を内蔵する制御ボックス３１１と、制御ボックス３１１の周囲に配されたリンク状の載置板３２０と、載置板３２０の周縁部に配置され、上カメラ３４の撮像領域を照明する照明部４７と、制御ボックス３１１の下方かつ筐体３０ｚの側方（上カメラ３４の光軸と略直交する方向）に配され、衝突等による衝撃を吸収する上バンパー３１８と、上バンパー３１８と上カメラ３４の撮像側の光軸方向に対向し、上バンパー３１８と共に衝突等による衝撃を吸収する下バンパー３１９と、下バンパー３１９の上面に配され、モータに軸支された４枚の回転翼（プロペラ）３７１と、を含んで構成される。なお、筐体３０ｚの下部には、下カメラ３５が撮像面を下方に向けて収容される。なお、上バンパー３１８は、第１バンパーおよび第２バンパーの一例である。また、下バンパー３１９は、第１バンパーおよび第２バンパーの一例である。

図３は、照明部４７の配置例を示す図である。照明部４７は、複数のＬＥＤ４７１のそれぞれを有する。実施の形態１に係る無人航空機３０は、８個のＬＥＤ４７１が上カメラ３４の円周上にかつ方位状に配置される。８個のＬＥＤ４７１は、点灯して、上カメラ３４の撮像領域を照明する。なお、上カメラ３４の円周上に配置されるＬＥＤ４７１の数は、８個に限らず、任意の数（例えば１個、４個、１１個、１６個等）であってもよい。これにより、実施の形態１に係る無人航空機３０は、上カメラ３４を中心とした円周上に等間隔で配置された８個のＬＥＤ４７１のそれぞれによって照明されるため、上カメラ３４の撮像領域の照度がより均一化される。

図４は、ＬＥＤ４７１と上カメラ３４の位置関係の一例を示す図である。上カメラ３４は、上面に魚眼レンズを有し、ほぼ視野角１８０度の撮像画像を撮像可能である。なお、上カメラは、視野角１８０度未満の撮像画像を撮像可能な広角レンズ、あるいは視野角１８０度を超える（例えば視野角２７０度）撮像画像を撮像可能なレンズを有してよい。

照明装置の一例としてのＬＥＤ４７１は、ドーム状の透光性を有するケースを備え、ケースの内側から発する光を拡散する点光源である。図４に示すＬＥＤ４７１は、ケースの先端が上カメラ３４の先端と略同一の高さ位置になるように、載置板３２０の上に配置される。ＬＥＤ４７１と上カメラ３４との間には、ＬＥＤ４７１からの拡散光を遮光する遮光壁４７２が設けられる。また、遮光壁４７２におけるＬＥＤ４７１との間の対向面には、ＬＥＤ４７１からの拡散光を反射する反射板４７３が設けられる。

遮光壁４７２は、載置板３２０の上に設けられ、ＬＥＤ４７１から発せられる拡散光が上カメラ３４のレンズに入射しないように遮光する衝立状の部材である。遮光壁４７２の高さは、ＬＥＤ４７１からの拡散光が上カメラ３４のレンズに入射しないように、ＬＥＤ４７１のケースの先端よりも高く設けられる。

反射板４７３は、ＬＥＤ４７１からの拡散光を上カメラ３４の撮像領域の方向の周縁側に向かうように反射する部材である。反射板４７３は、ＬＥＤ４７１と遮光壁４７２との間に介在し、載置板３２０の上に設けられる。

ＬＥＤ４７１が発する拡散光は、上カメラ３４の光軸方向を含む上方にそのまま投光される。遮光壁４７２側に向かうＬＥＤ４７１の拡散光は、遮光壁４７２によって遮光される。また、ＬＥＤ４７１から発せられ、上カメラ３４のレンズに到達する光路上の直接光ｍ１は、反射板４７３によって反射される。

なお、図４に示す遮光壁４７２と反射板４７３とは、別々の部材として構成されるが、これに限定されない。例えば、反射板４７３の剛性が高い場合、つまり反射板４７３が衝立状の姿勢を維持でき、かつ遮光性を有する場合、遮光壁４７２は、省略されてもよい。また、反射板４７３は、膜（例えば蒸着膜）あるいはシートのように薄く形成されてもよい。このような場合、反射板４７３は、遮光壁４７２の表面のうち少なくともＬＥＤ４７１が配置されている側を覆うように形成あるいは貼付されてもよい。

また、図４に示す遮光壁４７２および反射板４７３の設置角度、設置勾配、形状は一例であり、これに限定されない。遮光壁４７２および反射板４７３は、図４に示す平面形状に限定されず、表面が湾曲した湾曲形状であってもよい。更に、遮光壁４７２および反射板４７３は、図４に示すように載置板３２０に対して垂直設置されず、所定の勾配（角度）を有して設置されてよい。これにより、無人航空機３０は、反射光の反射角度を調整できるため、上カメラ３４が撮像可能な撮像領域をより効率的に照明できる。

なお、ＬＥＤ４７１は、図４に示す配置に限定されない。ＬＥＤ４７１は、ケースの先端が遮光壁４７２あるいは反射板４７３の最も高い位置と略同一の高さ位置以下になるように、載置板３２０の上に配置されればよい。

以上により、上カメラ３４の撮像領域の周縁部は、ＬＥＤ４７１が発する拡散光に反射板４７３によって反射された反射光が加わるため、光量が増加する（つまり明るくなる）。特に、反射板４７３によって反射された反射光は、水平方向に対し上向きに反射される割合が大きくなる。よって、遮光壁４７２と反対側のＬＥＤ４７１の側方からやや上向き（上カメラ３４の撮像領域の方向）に向かう光の光量は、より増加する。

これにより、ＬＥＤ４７１から発せられた光は、反射板４７３によって反射された反射光により、上カメラ３４の撮像領域の中央から周縁にかけて光量が増加し、撮像領域内の光量が周縁に向かって拡散されるとともに均一化され、撮像された撮像画像における光量ムラを低減できる。

図５は、上カメラ３４の視野角における各画素の輝度分布例を示すグラフである。グラフの横軸は、撮像素子（イメージセンサ）の画素位置を表し、縦軸は画素単位の輝度を表す。また、グラフの横軸の中心位置は、上カメラ３４の光軸位置を示す。

グラフｇ２は、反射板４７３および遮光壁４７２がない場合の上カメラ３４の視野角における輝度分布である。このような場合、上カメラ３４の撮像領域内の照度は、ＬＥＤ４７１から発せられる光によって、中央位置（つまり上カメラ３４の光軸位置）付近で最も高く、周縁方向に向かうにつれて低下する。また、ＬＥＤ４７１が照射する光のうち、上カメラ３４の魚眼レンズに直接入射する直接光ｍ１（図４参照）が存在する。よって、上カメラ３４のイメージセンサでは、グラフｇ２に示すように、カメラ中心の画素位置（図中、中心位置）に対応する画素の輝度が高く、カメラ中心の画素位置から遠くなる周縁方向における画素の輝度が低くなる。

したがって、無人航空機によって撮像された撮像画像は、光量ムラによって画質が劣化する。特に、グラフｇ２に示すように撮像領域の中央付近（つまり上カメラ３４の光軸位置）の照度が高くなり過ぎると、撮像画像の中央付近において白飛びが生じる。

一方、実施の形態１に係る無人航空機３０は、ＬＥＤ４７１と上カメラ３４との間に遮光壁４７２および反射板４７３を備える。このような場合、ＬＥＤ４７１が照射する拡散光のうち、上カメラ３４に向かう拡散光（つまり直接光ｍ１）は遮光壁４７２によって遮光される。よって、ＬＥＤ４７１が照射する拡散光は、上カメラ３４の魚眼レンズに直接入射しない。また、ＬＥＤ４７１が照射する拡散光のうち遮光壁４７２側（つまり上カメラ３４側）に向かう直接光ｍ１は、反射板４７３で反射され、上カメラ３４とは反対方向（つまり上カメラ３４の撮像領域の周縁側）に向かう。さらに、上カメラ３４の撮像領域の周縁方向に反射板４７３によって反射された反射光（直接光ｍ１）は、遮光壁４７２の反対側のＬＥＤ４７１の側方からやや上方に投光される。

これにより、グラフｇ１に示すように、無人航空機３０のカメラ中心の画素位置（中心位置）に対応する画素の輝度は、上カメラ３４の魚眼レンズに直接入射する直接光ｍ１がなくなることで低下する。また、カメラ中心の画素位置から遠くなる周縁方向における画素の輝度は、反射板４７３で反射された反射光の光量の増加によって高くなる。この結果、撮像領域の照度が均一化され、上カメラ３４による撮像画像で光量ムラが緩和される。したがって、実施の形態１に係る無人航空機３０は、遮光壁４７２により撮像画像の中央付近における白飛びの発生を抑制できる。また、無人航空機３０は、反射板４７３により上カメラ３４の撮像領域の周縁側の光量を増加させることにより、撮像された撮像画像の画質を向上できる。

さらに、図３に示す遮光壁４７２および反射板４７３は、上カメラ３４を中心とした円周上に一体に設けられるが、これに限定されない。遮光壁４７２および反射板４７３は、照明部４７に対応して設けられてよい。例えば、照明部４７が複数のＬＥＤのそれぞれからなる場合、遮光壁４７２および反射板４７３は、複数のＬＥＤのそれぞれが備えられた位置および数に対応して、部分的に設けられてよい。

なお、図４に示す照明部４７は、上カメラ３４を中心とする円周上に複数（例えば８個）のＬＥＤのそれぞれが光源として配置されたが、これに限定されない。例えば、照明部４７は、円周上に配置される光源であればよく、リング状の蛍光灯であってもよいし、複数のＬＥＤのそれぞれをリング状の１つの導光板で覆って設けられてもよい。照明部４７が１つのＬＥＤと導光板とからなる例について、図６を参照して説明する。

（他の照明部）
図６は、他の照明部４７Ａの配置例を示す図である。照明装置の一例としての他の照明部４７Ａは、リング状の導光板と、この導光板の一端面に配置され、この端面に向けて光を照射する少なくとも１つのＬＥＤとで構成され、リング状の光を上方（つまり上カメラ３４の撮像領域）に照射可能である。また、他の照明部４７Ａにおいても、照明部４７と同様、上カメラ３４側に遮光壁４７２および反射板４７３が配置される。

照明部４７Ａがリング状の光を上方に照射すると、上カメラ３４の撮像領域は、一様な光で均一になるように照明される。上カメラ３４による撮像画像では、光量ムラがより緩和され、画質を向上できる。

なお、他の照明部は、照明部４７と同様、円周上に複数のＬＥＤを配置し、その上面にリング状の導光板を配置し、複数のＬＥＤによって下面から照射された光をリング状の光として上方に照射するように構成されてもよい。また、光源は、ＬＥＤに限定されない。光源は、例えば、円環状の蛍光管等であってもよい。

図７は、無人航空機３０の運用例の概要を示す図である。図７では、車道２１０の下に通信用マンホール１００が設置され、車道２１０に隣接する歩道２３０に、通信用マンホール１００の内部を点検する点検者ｈｍが立っている状況が示される。

点検者ｈｍは、端末１０を操作し、無人航空機３０に離陸を指示する。無人航空機３０は、端末１０からの指示に従い通信用マンホール１００の内部の飛行を開始する。離陸後、無人航空機３０は、端末１０から飛行制御に関する指示が無くても、自律飛行可能である。

無人航空機３０は、通信用マンホール１００の内部を撮像する。点検者ｈｍは、無人航空機３０が撮像した撮像映像を確認し、通信用マンホール１００の内部を点検する。例えば、点検者ｈｍは、通信用マンホール１００の内壁（壁面）、通信用マンホール１００に貯留する地下水、通信用マンホール１００内に設置された構造物、機器等の状態を点検する。なお、点検時、道路上において通信用マンホール１００の周囲には、通行人、車両等が近づかないように、囲いが設置される（図示省略）。また、通信用マンホール１００は、メンテナンスホールとも称される。また、上方に無人航空機の停留場所（例えば蓋の裏）がある場合、無人航空機３０は、照明部４７で通信用マンホール１００の内部を照明しながら撮像し、停留場所に接近・着陸してもよい。

（距離センサを用いた照明制御）
無人航空機３０は、飛行中、複数の距離センサ４５，４６のそれぞれによって通信用マンホール１００内の壁面（撮像対象）までの距離を測距する。無人航空機３０は、測距された距離が予め設定された閾値以下である場合に照明部４７の光量を低下させる。これにより、無人航空機３０は、測距された壁面までの距離が閾値未満である場合、照明部４７によって照射され、壁面で反射した光が上カメラ３４の魚眼レンズに入射して生じる白飛び、光量ムラ等の画質の劣化を低減できる。一方、無人航空機３０は、光量の低減後に壁面までの距離が閾値以上となった場合、照明部４７の光量を増加させて上カメラ３４の撮像領域を照明してもよい。これにより、実施の形態１に係る無人航空機３０は、輝度が高く、画質の劣化を低減できる撮像画像を撮像できる。

以上のように、実施の形態１に係る無人航空機３０は、上カメラ３４と略同じ高さ位置に照明部４７が配置された場合、遮光壁４７２がＬＥＤ４７１から上カメラ３４の魚眼レンズに入射する光を遮る。また、ＬＥＤ４７１と遮光壁４７２との間に介在する反射板４７３は、ＬＥＤ４７１から上カメラ３４へ向かう光（直接光ｍ１）を反射し、反射された光を斜め上方（つまり、上カメラ３４の撮像領域の周縁方向）に導く。これにより、上カメラ３４の撮像領域は、８個のＬＥＤ４７１から中央付近へ直接に向かう拡散光と、反射板４７３によって反射され周縁方向へ向かう反射光とによって、撮像領域の周縁における光量を増加させて照明される。したがって、実施の形態１に係る無人航空機３０は、上カメラ３４によって撮像された撮像画像の光量ムラを抑え、撮像画像の画質を向上できる。また、ＬＥＤからの直接光ｍ１が上カメラの魚眼レンズに入射しなくなるので、撮像画像における白飛びあるいは光量ムラなどの画質の劣化が低減される。撮像画像の中央付近の光量が抑えられ、光量ムラが改善される。したがって、実施の形態１に係る無人航空機３０は、飛行しながら所定の撮像対象を撮像する際、撮像領域をより均一に照明して撮像画像の画質を向上できる。

以上により、実施の形態１に係る無人航空機３０は、筐体３０ｚと、筐体３０ｚに設けられた上カメラ３４（少なくとも１つのカメラ）と、上カメラ３４の撮像領域を照らす照明部４７である照明装置と、上カメラ３４と照明装置との間に設けられ、照明装置からの光を遮光する遮光壁４７２と、を備える。

これにより、照明装置からの直接光が上カメラの魚眼レンズに入射しなくなるので、撮像画像の白飛びが無くなる。また、撮像画像の中央付近の光量が抑えられ、光量ムラが改善される。したがって、無人航空機は、飛行しながら所定の撮像対象を撮像する際、撮像領域をより均一に照明して撮像画像の画質を向上できる。

また、照明装置と遮光壁４７２との間に照明装置の光を反射する反射板４７３、をさらに備える。これにより、スネルの法則にしたがって反射する、照明装置の側方からやや斜め上方に向かう光の光量が増加する。撮像領域の周縁に照射される光が多くなり、光量ムラが改善される。

また、遮光壁４７２は、上カメラ３４の視野角に対応する撮像領域内に映りこまないように設けられる。これにより、上カメラは、撮像画像に対象以外の遮光壁の映り込みを防止できる。また、遮光壁が撮像領域から外れることで、直接光が上カメラの魚眼レンズに入射することを確実に回避できる。

また、照明部４７は、上カメラ３４の撮像側の光軸方向において、遮光壁４７２よりも手前側の位置に設けられる。これにより、遮光壁は、照明装置から上カメラの魚眼レンズに入射する直接光を容易に遮光できる。

また、無人航空機３０は、撮像対象との間の距離を測定可能な距離センサ４５と、照明装置が照射する光の光量を調整可能な制御部と、をさらに備える。制御部は、測定された距離に応じて照明装置の光量を調整する。これにより、無人航空機は、撮像対象に接近している場合、照明装置の光量を抑制し、撮像対象からの反射光による撮像画像の白飛びを防止できる。一方、無人航空機は、撮像対象を含む撮像領域から遠ざかっている場合、照明装置の光量を増加し、撮像領域の照度を上げることができる。したがって、無人航空機は、適正な露光量で撮像領域を撮像できる。

また、照明装置は、光源と光源からの光を拡散する導光板とを有する。これにより、照明装置は、リング状に容易に形成可能である。また、照明装置は、撮像領域をリング状の光で照明し、撮像画像の光量ムラを改善できる。

また、照明装置は、複数のＬＥＤ４７１（ＬＥＤ照明装置）である。これにより、照明装置は、発光効率が高く、かつ安価で入手し易いＬＥＤを用いて、容易に製造可能である。

（実施の形態２）
実施の形態１では、照明部４７は、上カメラ３４とほぼ同じ高さ位置に配置されたが、実施の形態２では、照明部が上カメラ３４より低い高さ位置に配置される場合を示す。

図８は、実施の形態２における無人航空機３０Ａの構成例を示す図である。無人航空機３０Ａは、無人航空機３０と同様、筐体３０ｚの上面に配置され、正立した状態で上方を撮像可能な上カメラ３４と、上カメラ３４の下方にかつ筐体３０ｚの中央部として配され、制御基板を内蔵する制御ボックス３１１と、制御ボックス３１１の下方かつ筐体３０ｚの側方（上カメラ３４の光軸と略直交する方向）に配置され、衝突等による衝撃を吸収する上バンパー３１８と、上バンパー３１８と上カメラ３４の撮像側の光軸方向に対向し、上バンパー３１８と共に衝突等による衝撃を吸収する下バンパー３１９と、下バンパー３１９の上面に配され、モータに軸支された４枚の回転翼（プロペラ）３７１と、を含んで構成される。

照明装置の一例としての照明部４７Ｂは、上バンパー３１８の下面の周縁部に配置された８個のＬＥＤ４７１Ｂと、ＬＥＤ４７１Ｂと対向し、下バンパー３１９の周縁部に配置された反射板４７３Ｂと、を含んで構成される。照明部４７Ｂが上カメラ３４より十分に低い高さ位置に配置される場合、ＬＥＤ４７１Ｂから投光される光が上カメラ３４の魚眼レンズに直接入射されなくなる。したがって、実施の形態２に係る無人航空機３０Ａは、遮光壁が不要となり省かれる。

照明装置の一例としてのＬＥＤ４７１Ｂから下方に投光された光は、反射板４７３Ｂで反射され、上方に向かう光となり、上カメラ３４の撮像領域を照明する。なお、ＬＥＤ４７１Ｂから投光された光は、上カメラ３４の魚眼レンズに直接入射しない。

これにより、実施の形態２に係る無人航空機３０Ａは、遮光壁を省き、照明部の構成を簡単化できる。また、ＬＥＤ４７１Ｂが照射する光は、反射板で効率良く反射されるので、斜め上方に投光される光量が増加する。無人航空機３０Ａは、撮像方向に対してやや斜め方向に向かう反射光が撮像領域の周縁を照明するので、撮像画像の光量ムラを抑えることができる。また、無人航空機３０Ａは、下バンパー３１９に配置される反射板の数を増やすことなく遮光壁４７２を省くことができ、部品点数を削減できる。

なお、下バンパー３１９は、上バンパー３１８と同径に成形されてもよいし、上バンパー３１８より径が大きくなるように成形されてもよい。下バンパー３１９の周縁部が上バンパー３１８の周縁部より外側に拡がることで、反射板を外側に配置できる。したがって、実施の形態２に係る無人航空機３０Ａは、反射光が上方に向かい易くなる。さらに、無人航空機３０Ａは、無人航空機３０Ａが通信用マンホール１００の壁面に衝突（接触）した場合であっても、下バンパー３１９が先に衝撃を緩和するため、上バンパー３１８の周縁部に配置されたＬＥＤ４７１Ｂに加わる衝撃を緩和でき、無人航空機３０ＡおよびＬＥＤ４７１Ｂの破損を防止できる。

また、反射板４７３Ｂの表面は、水平な平坦な面に形成されたが、傾斜させて反射方向を変えることも可能である。また、反射板４７３Ｂの表面は、平坦な面（扁平面）でなく、曲面に形成されてもよく、所定の方向に反射光を収束させることも可能である。また、ＬＥＤ４７１Ｂの数は、８個に限らず、任意の数、例えば４個、１１個、１６個等であってもよい。

更に、図８に示す反射板４７３Ｂ，４７３Ｃ，４７３Ｄのそれぞれの設置角度、設置勾配、形状は一例であり、これに限定されない。例えば、反射板４７３Ｂ，４７３Ｃ，４７３Ｄのそれぞれは、表面が凸形状（つまり、湾曲形状）を有してもよいし、所定の勾配で設置されてもよい。これにより、無人航空機３０Ａは、反射光の反射角度を調整できるため、上カメラ３４が撮像可能な撮像領域をより効率的に照明できる。

以上により、実施の形態２に係る無人航空機３０Ａは、筐体３０ｚと、筐体３０ｚに設けられた上カメラ３４（少なくとも１つのカメラ）と、上カメラ３４の光軸に略直交する方向に筐体３０ｚに配置された２つの第１バンパー（上バンパー３１８）および第２バンパー（下バンパー３１９）と、上カメラ３４の撮像方向側の第１バンパー（上バンパー３１８）に設けられ、上カメラ３４の撮像領域を照らす照明装置と、第２バンパー（下バンパー３１９）に設けられ、照明装置からの光を反射する反射板４７３Ｂと、を備える。

これにより、無人航空機３０Ａは、撮像方向に対し、やや斜め上方に向かう反射光が撮像領域の周縁を照明でき、撮像画像の光量ムラを抑えることができる。第２バンパー（下バンパー３１９）に設けられる反射板の数が少なく、部品点数を削減できる。

また、無人航空機３０Ａは、撮像対象との間の距離を測定可能な距離センサ４５と、照明装置が照射する光の光量を調整可能な制御部と、をさらに備える。制御部は、測定された距離に応じて光量を調整する。これにより、無人航空機３０Ａは、撮像対象に接近している場合、照明装置の光量を抑制し、撮像対象からの反射光による撮像画像の白飛びを防止できる。一方、無人航空機３０Ａは、撮像対象を含む撮像領域から遠ざかっている場合、照明装置の光量を増加し、撮像領域の照度を上げることができる。したがって、無人航空機３０Ａは、適正な露光量で撮像領域を撮像できる。

また、照明装置は、光源と光源からの光を拡散する導光板とを有する。これにより、照明装置は、リング状に容易に形成可能である。また、照明装置は、撮像領域をリング状の光で照明し、撮像画像の光量ムラを改善できる。

また、照明装置は、複数のＬＥＤ４７１Ｂ（ＬＥＤ照明装置）である。これにより、照明装置は、発光効率が高く、かつ安価で入手し易いＬＥＤを用いて、容易に製造可能である。

（実施の形態２の変形例）
実施の形態２では、上バンパー３１８の下面にＬＥＤ４７１Ｂが設けられ、下バンパー３１９の上面に反射板４７３Ｂが設けられた。ＬＥＤ４７１Ｂから投光された光が反射板４７３Ｂで反射し、反射光が上方に向かうことで上カメラ３４の撮像領域を照明した。

実施の形態２の変形例に係る無人航空機３０Ａは、図８の丸枠ｑに示すように、上バンパー３１８の下面に第１反射板４７３Ｃを備える。また、実施の形態２の変形例に係る無人航空機３０Ａは、下バンパー３１９の上面にＬＥＤ４７１Ｃ、およびＬＥＤ４７１Ｃを囲む円環状の第２反射板４７３Ｄが設けられる。

照明装置の一例としてのＬＥＤ４７１Ｃから照射された光は、第１反射板４７３Ｃで反射し、この反射光が第２反射板４７３Ｄで再び反射し、２回反射した反射光が上方に向かうことで、上カメラ３４の撮像領域は、照明される。この場合、ＬＥＤ４７１Ｃから発せられる光のうち、反射されることなくＬＥＤ４７１Ｃから直接に投光される光（直接光）と、２回の反射で上方に向かう反射光とで、上カメラ３４の撮像領域は、一様な光量で均一になるように照明される。

これにより、実施の形態２の変形例に係る無人航空機３０Ａは、実施の形態２に係る無人航空機３０Ａと同様に、遮光壁を省き、照明部の構成を簡単化できる。また、無人航空機３０Ａは、ＬＥＤ４７１Ｃからの直接光が上カメラ３４の撮像領域を照明できるとともに、やや斜め上方に向かう反射光が撮像領域の周縁を照明できる。したがって、実施の形態２の変形例に係る無人航空機３０Ａは、撮像された撮像画像における光量ムラを抑制できるとともに撮像画像の画質の劣化を低減できる。さらに、実施の形態２の変形例に係る無人航空機３０Ａは、ＬＥＤからの直接入射される光で撮像領域の周縁を照明でき、照明効率が向上する。

なお、実施の形態２の変形例における下バンパー３１９は、上バンパー３１８より径が大きくなるように成形されてもよい。これにより、実施の形態２と同様の効果を得られる他、下バンパー３１９の周縁部が上バンパー３１８の周縁部より外側に拡がることで、第２反射板４７３Ｄの外径を大きくすることができるため、第１反射板４７３Ｃで反射された反射光を効率良く反射し、撮像領域のより広域を照明できる。

また、無人航空機３０Ａは、無人航空機３０Ａが通信用マンホール１００の壁面に衝突・接触した場合であっても、下バンパー３１９の周縁部に配置されたＬＥＤ４７１Ｃに加わる衝撃を緩和でき、ＬＥＤ４７１Ｃの破損を防止できる。

また、第１反射板４７３Ｃおよび第２反射板４７３Ｄの表面は、いずれも水平な平坦な面に形成されたが、傾斜させて反射方向を変えることも可能である。また、第１反射板４７３Ｃおよび第２反射板４７３Ｄの表面は、平坦な面（扁平面）でなく、曲面に形成されてもよく、所定の方向に反射光を収束させることも可能である。また、ＬＥＤ４７１Ｃの数は、８個に限らず、任意の数、例えば４個、１１個、１６個等であってもよい。

例えば、各実施の形態では、無人航空機３０，３０Ａが飛行して撮像する撮像対象の一例として通信用マンホール内を示したが、これに限定されないことは言うまでもない。撮像対象は、通信用マンホール内に限らず、点検者ｈｍが点検を行う場所であればよく、例えば倉庫、ビル等の建物、道路、鉄道等であってもよい。

また、各実施の形態では、無人航空機に搭載された上カメラ３４が上方の撮像領域を撮像する場合を一例として挙げたが、無人航空機に搭載された下カメラ３５が下方の撮像領域を撮像する場合も、本開示は同様に適用可能である。また、無人航空機に側方を撮像可能なカメラが搭載される場合も、同様に本開示は適用可能である。

以上により、実施の形態２の変形例に係る無人航空機３０Ａは、筐体３０ｚと、筐体３０ｚに設けられた上カメラ３４（少なくとも１つのカメラ）と、上カメラ３４の光軸に略直交する方向に筐体３０ｚに配置された２つの第２バンパー（上バンパー３１８）および第１バンパー（下バンパー３１９）と、上カメラ３４の撮像方向側に対向する側の第１バンパー（下バンパー３１９）に設けられ、上カメラ３４の撮像領域を照らす照明部４７である照明装置と、第２バンパー（上バンパー３１８）に設けられ、照明装置からの光を反射する第１反射板４７３Ｃと、第１バンパー（下バンパー３１９）に設けられ、第１反射板４７３Ｃからの反射光を反射する第２反射板４７３Ｄと、を備える。

これにより、無人航空機３０Ａは、撮像方向に対し、やや斜め上方に向かう反射光が撮像領域の周縁を照明でき、撮像画像の光量ムラを抑えることができる。また、照明装置からの直接光で撮像領域の周縁を照明でき、照明効率が向上する。

また、第２反射板４７３Ｄは、第１反射板４７３Ｃよりも面積が広い。これにより、第２反射板は、撮像領域の周縁へ向かう光の光量を増加できる。

また、無人航空機３０Ａは、撮像対象との間の距離を測定可能な距離センサ４５と、照明装置が照射する光の光量を調整可能な制御部と、をさらに備える。制御部は、測定された距離に応じて光量を調整する。これにより、無人航空機３０Ａは、撮像対象に接近している場合、照明装置の光量を抑制し、撮像対象からの反射光による撮像画像の白飛びを防止できる。一方、無人航空機３０Ａは、撮像対象を含む撮像領域から遠ざかっている場合、照明装置の光量を増加し、撮像領域の照度を上げることができる。したがって、無人航空機３０Ａは、適正な露光量で撮像領域を撮像できる。

また、照明装置は、光源と光源からの光を拡散する導光板とを有する。これにより、照明部は、リング状に容易に形成可能である。また、照明装置は、撮像領域をリング状の光で照明し、撮像画像の光量ムラを改善できる。

また、照明装置は、複数のＬＥＤ４７１（ＬＥＤ照明装置）である。これにより、照明部は、発光効率が高く、かつ安価で入手し易いＬＥＤを用いて、容易に製造可能である。

以上、図面を参照しながら各実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

本開示は、暗所を撮像する際に、撮像領域をより均一に照明して撮像画像の画質を向上できる無人航空機として有用である。

３０，３０Ａ 無人航空機
３４ 上カメラ
４５，４６ 距離センサ
４７ 照明部
３１８ 上バンパー
３１９ 下バンパー
４７１，４７１Ｂ，４７１Ｃ ＬＥＤ
４７２ 遮光壁
４７３，４７３Ｂ 反射板
４７３Ｃ 第１反射板
４７３Ｄ 第２反射板

Claims (10)

1. 筐体と、
   前記筐体に設けられた少なくとも１つのカメラと、
   前記カメラの撮像領域を照らす照明装置と、
   前記カメラと前記照明装置との間に設けられ、前記照明装置からの光の一部を遮光する遮光壁と、を備える、
   無人航空機。
2. 筐体と、
   前記筐体に設けられた少なくとも１つのカメラと、
   前記カメラの光軸に略直交する方向に前記筐体に配置された２つのバンパーと、
   前記２つのバンパーのうち前記カメラの撮像方向側の第１バンパーに設けられ、前記カメラの撮像領域を照らす照明装置と、
   前記２つのバンパーのうち前記第１バンパーとは異なる第２バンパーに設けられ、前記照明装置からの光を反射する反射板と、を備える、
   無人航空機。
3. 筐体と、
   前記筐体に設けられた少なくとも１つのカメラと、
   前記カメラの光軸に略直交する方向に前記筐体に配置された２つのバンパーと、
   前記２つのバンパーのうち前記カメラの撮像方向側に対向する側の第１バンパーに設けられ、前記カメラの撮像領域を照らす照明装置と、
   前記２つのバンパーのうち前記第１バンパーとは異なる第２バンパーに設けられ、前記照明装置からの光を反射する第１反射板と、
   前記第１バンパーに設けられ、前記第１反射板からの反射光を反射する第２反射板と、を備える、
   無人航空機。
4. 前記照明装置と前記遮光壁との間に前記照明装置の光を反射する反射板、をさらに備える、
   請求項１に記載の無人航空機。
5. 前記遮光壁は、前記カメラの視野角に対応する撮像領域内に映りこまないように設けられる、
   請求項１に記載の無人航空機。
6. 前記照明装置は、前記カメラの撮像側の光軸方向において、前記遮光壁よりも手前側の位置に設けられる、
   請求項１に記載の無人航空機。
7. 前記第２反射板は、前記第１反射板よりも面積が広い、
   請求項３に記載の無人航空機。
8. 撮像対象との間の距離を測定可能な距離センサと、
   前記照明装置の光量を調整可能な制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、測定された前記距離に応じて前記光量を調整する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の無人航空機。
9. 前記照明装置は、光源と前記光源からの光を拡散する導光板とを有する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の無人航空機。
10. 前記照明装置は、複数のＬＥＤ照明装置である、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の無人航空機。

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