JP5501805B2 - 空中撮影装置および空中撮影方法 - Google Patents

Description

この発明は、気球を用いて周囲を空中撮影する空中撮影装置および空中撮影方法に関し、とくに構築物の最適な設置場所や高さを選定することが可能な空中撮影装置および空中撮影方法に関する。

従来から、携帯基地局など通信用の鉄塔を建設する候補地および鉄塔高を選定する方法として、気球による調査が行われている。気球を使用して空中撮影をする技術の一例として、複数のカメラを放射状に配置して３６０°の空中撮影が瞬時に行えるようにした技術（例えば、特許文献１参照。）や、地上側から上空の気球に対して電源を供給できるようにした技術（例えば、特許文献２参照。）が知られている。

図７は、気球を用いて通信用の鉄塔を建設する候補地などを選定する従来技術を示している。図７に示すように、気球による調査は、候補地に鉄塔頂上に見立てた気球を上空に向けて上げ、調査地点ＡないしＥから気球を撮影して気球が可視できるかを確認し、すべての調査地点Ａ〜Ｅで気球が可視できる場合は、候補地として選定するものである。

特開２００３−２７４３９７号公報 特開２０００−３２６８９９号公報

しかし、気球による調査は、上述のように候補地で気球を上空に向けて上げ、主な地点で気球を可視できるか否かを写真に撮るという方式であるが、車などにより複数の調査地点に移動するのに手間がかかるし、主な調査地点で気球を可視できるかの判断しかできない。また、主な地点で気球を撮影するときに、風があると気球が流れて正確な気球の可視高さがわからず、風がおさまるのを待たなくてはならず、調査にかなりの時間を要するという問題がある。

特許文献１、２は、上空における気球の停留位置を把握することができないので、地表から撮影高さを正確に把握することができず、構築物の最適な設置場所や高さを選定することができない。

そこで、本発明は、風の影響を受け易い気球を用いても構築物の最適な設置場所や高さを選定することが可能な空中撮影装置および空中撮影方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、地表から上空に向かって上昇可能な気球と、前記気球に連結される屈曲可能な連結部材と、前記地表側に固定され前記連結部材の巻き取りおよび巻き出しを可能とし前記気球の上昇高さを調整する高度調整手段と、前記気球に設けられ前記上空における前記気球の停留位置が前記高度調整手段の真上となるように前記気球を移動させる推力発生手段と、前記地表に対する前記気球の上昇高さを測定する測長手段と、前記気球に設けられ周囲を水平方向に３６０°撮影する撮像手段と、前記気球の前記上空における停留位置を自動で検知し、前記気球が前記高度調整手段に対して真上にくるように前記気球の停留位置を自動で調整し、予め設定された複数の高度まで前記気球を順次移動させて、複数の前記高度ごとに前記撮像手段により周囲を水平方向に３６０°撮影する自動撮影手段と、を備えた、ことを特徴とする空中撮影装置である。

この発明によれば、上空における気球の停留位置が高度調整手段の真上となるように推力発生手段によって制御されるので、気球の上昇高さの測定は、風の影響を受けることがなくなる。そして、撮像手段によって周囲を撮影する際には、高度調整手段の真上に位置する気球の上昇高さが測長手段により測定され、周囲の撮影時における正確な気球の上昇高さを把握することが可能となる。

請求項１に記載の発明によれば、周囲の撮影時における正確な気球の上昇高さを把握することが可能となるので、構築物の最適な設置場所や高さを選定することができる。したがって、従来のように車などにより複数の調査地点に移動することも不要となり、鉄塔などの構築物の最適な設置場所や高さを選定する時間や労力を軽減することができる。

また、気球の上空における停留位置を自動で検知し、気球が高度調整手段に対して真上にくるように気球の停留位置を自動で調整するようにしているので、周囲を空中から撮影する際の労力をさらに軽減することが可能となる。

本発明の実施の形態に係わる空中撮影装置の概略構成図である。 図１の高度調整手段の拡大斜視図である。 図１の連結部材の拡大斜視図である。 図１の気球の平面図である。 図１の空中撮影装置の自動撮影手段のブロック図である。 図５の自動撮影手段による空撮の処理手順を示すフローチャートである。 気球を用いた従来の地形調査方法を示す概略図である。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

（実施の形態１）
図１ないし図４は、本発明の実施の形態１を示している。空中撮影装置１は、気球２と、推力発生手段としてのプロペラ２Ａ〜２Ｄと、撮像手段してのデジタルカメラ３と、連結部材としてのロープ４と、測長手段４ａと、高度調整手段５と、を有している。

気球２は、空気よりも軽いヘリウムガスなどの気体を風船に充填して浮力を得るものであり、地表Ｇから上空に向かって上昇可能となっている。気球２の外形は、図１においては球体をしているが飛行船のように楕円形などであってもよい。気球２は、例えば直径が２〜３ｍに設定されている。

気球２には、屈曲可能な連結部材としてのロープ４が連結されている。ロープ４は、軽量でかつ引張り強度の高い樹脂などから構成されている。連結部材４の長さは、撮影高度（地表Ｇから約３０ｍ〜５０ｍ）に応じた長さに設定されている。

地表Ｇ側には、ロープ４の巻き取りおよび巻き出しを可能とし、気球２の上昇高さを調整する高度調整手段５が固定されている。高度調整手段５は、ロープ４を巻き取る回転ドラムから構成されている。図２に示すように、高度調整手段５は、支持軸５ａと、筒部５ｂと、フランジ部５ｃと、固定部５ｄ、固定板５ｅとを有している。筒部５ｂは、ロープ４を巻きつける部位である。筒部５ｂは、支持軸５ａに対して回動自在に支持されている。筒部５ｂの軸方向の両端には、フランジ部５ｃが設けられている。支持軸５ａの両端部は、固定部５ｄを介して固定板５ｅに連結されている。固定板５ｅは、ペグ５ｅ１を介して地表Ｇ側に固定されている。

高度調整手段５は、筒部５ｂが支持軸５ａを中心として軸心回りに回動することにより、ロープ４の巻き取りおよび巻き出しが可能となっている。高度調整手段５は、筒部５ｂの回動によるロープ４の巻き取りおよび巻き出しを行うことで、上昇した気球２を任意の高さに調整する機能を有している。筒部５ｂの回動は、人力で行う構成としてもよいし、電動機で行う構成としてもよい。

気球２の外面側には、複数の推力発生手段としてのプロペラ２Ａ〜２Ｄが取り付けられている。プロペラ２Ａ〜２Ｄは、上空における気球２の停留位置が高度調整手段５の真上となるように気球２を移動させる機能を有している。図１および図４に示すように、プロペラ２Ａ〜２Ｄは、気球２の上下方向の中央部で、かつ周方向に９０°おきに設けられている。プロペラ２Ａ〜２Ｄは、地上からの遠隔操作によって独立して制御することが可能となっている。この実施の形態１においては、プロペラ２Ａ〜２Ｄは、電動式のプロペラから構成されており、気球２に搭載された電池（図示略）を電源として回転駆動する。

ロープ４には、地表Ｇに対する気球２の上昇高さを測定する測長手段４ａが形成されている。測長手段４ａは、この実施の形態１においては、ロープ４と、このロープ４の表面に付された目盛から構成されている。図１に示すように、ロープ４は目盛を付すことによりスケール（巻尺）の機能を果たすことになり、一目で気球２の上昇高さを把握することが可能となる。測長手段４ａは、ロープ４に付された目盛の他に、高度調整手段５の筒部５ｂの回転量を検出し、この回転量に基づき気球２の上昇高さを算出する測定器などから構成してもよい。

気球２には、その周囲を撮影する撮像手段としてのデジタルカメラ３が搭載されている。デジタルカメラ３は、上昇した気球２からその周囲を水平方向に３６０°撮影（空撮）し、この撮像信号をケーブル４ｂを介して地表Ｇ側に設けられたパーソナルコンピュータ１０に送るようになっている。デジタルカメラ３は、地表Ｇ側から遠隔操作が可能となっている。ケーブル４ｂは、図３に示すように、固定バンド４ｃを介してロープ４に固定されている。

つぎに、空中撮影装置１を用いた空中撮影方法について説明する。

まず、空中撮影装置１を携帯電話基地局に適した候補地に搬入し、高度調整手段５を地表Ｇ側に固定する。つぎに、高度調整手段５によってロープ４を徐々に巻き出し、上空に向かって気球２を上昇させる。ここで、風が吹いていない場合は、気球２は垂直に上昇するが、風が吹いている場合は、気球２が風によって流され高度調整手段５の真上に位置しない。この場合は、プロペラ２Ａ〜２Ｄの少なくともいずれかを遠隔操作によって制御し、高度調整手段５の真上にくるように気球２を移動させる。そして、気球２が高度調整手段５の真上にくるように調整しながら、気球２を所定の高度まで上昇させる。

デジタルカメラ３による周囲の空中撮影は、地表Ｇ側からの遠隔操作により行う。ここで、デジタルカメラ３によって周囲の空中撮影は、気球２が高度調整手段５の真上に位置していることを確認するとともに、気球２の上昇高度を測長手段４ａによって把握した後に行う。デジタルカメラ３からの撮像信号は、ケーブル４ｂを介して地表Ｇ側のパーソナルコンピュータ１０に送られ、パーソナルコンピュータ１０に空中撮影した周囲の画像が表示される。

デジタルカメラ３による周囲の空中撮影は、複数の高度ごとに行い、高度毎に撮影された画像に基づいて、携帯電話基地局の候補地における鉄塔などの構築物の最適な設置場所や高さを選定する。デジタルカメラ３による周囲の空中撮影が終了すると、高度調整手段５によってロープ４が巻き取られ、気球２は徐々に降下する。高度調整手段５によってロープ４が完全に巻き取られた状態では、気球２は地表Ｇに降下し、気球２は作業者によって回収される。

このように、上空における気球２の停留位置は、高度調整手段５の真上となるようにプロペラ２Ａ〜２Ｄによって制御されるので、周囲の空中撮影時における正確な気球２の高度を把握することが可能となり、構築物の最適な設置場所や高さを選定することができる。また、周囲の空中撮影は、複数の高度ごとに行い、高度毎に撮影された画像に基づいて、携帯電話基地局の候補地における鉄塔などの構築物の最適な設置場所や高さを選定することができる。したがって、従来のように車などにより複数の調査地点に移動することも不要となり、携帯電話基地局の候補地における鉄塔などの構築物の最適な設置場所や高さを選定する時間や労力を軽減することができる。

また、気球２を用いた空中撮影は、エンジンを搭載したラジコン飛行機とは異なり、騒音がほとんど発生しないので、早朝などの使用にも適している。

（実施の形態２）
図５および図６は、本発明の実施の形態２を示している。実施の形態２が実施の形態１と異なるところは、自動撮影手段２０の有無であり、その他の部分は実施の形態１に準じるので、準じる部分に実施の形態１と同一の符号を付すことにより、準じる部分の説明を省略する。

図５に示すように、自動撮影手段２０は、高度測定手段２１と、角度測定手段２２と、方向測定手段２３と、停留位置制御手段２４と、撮影制御手段２５と、を有している。高度測定手段２１は、気球２の上昇高さを電気的に検出するものであり、その出力信号は停留位置制御手段２４に入力可能となっている。角度測定手段２２は、地表Ｇに対するロープ４の角度を電気的に検出するものであり、その出力信号は停留位置制御手段２４に入力可能となっている。方向測定手段２３は、高度調整手段５に対するロープ４の上昇方向を電気的に検出するものであり、その出力信号は停留位置制御手段２４に入力可能となっている。

角度測定手段２２と方向測定手段２３は、たとえばジャイロスコープを利用した機器から構成されており、角度測定手段２２と方向測定手段２３はロープ４の揺れに追従可能な計測アーム（図示略）に取り付けられている。

停留位置制御手段２４は、高度測定手段２１と角度測定手段２２と方向測定手段２３からの出力信号に基づき、プロペラ２Ａ〜２Ｄを制御し、高度調整手段５の真上にくるように気球２を移動させる機能を有している。また、停留位置制御手段２４は、予め設定された高度に気球２が到達した場合は、撮影制御手段２５に空中撮影が可能である旨の信号を出力するようになっている。撮影制御手段２５は、停留位置制御手段２４からの信号に基づき、デジタルカメラ３に撮影指令信号を出力する機能を有している。

図６は、自動撮影手段２０における空中撮影の処理手順を示している。図６のステップＳ１００においては、角度測定手段２２によってロープ４の角度測定が行われる。つぎに、ステップＳ１０１に進み、方向測定手段２３によってロープ４の方向測定が行われる。そして、ステップＳ１０２においては、角度測定手段２２と方向測定手段２３からの信号に基づき、気球２が高度調整手段５の真上にあるか否かが停留位置制御手段２４によって判定される。

ステップＳ１０２において、気球２が高度調整手段５の真上にあると判断された場合は、ステップＳ１０４に進み、気球２による撮影高度が予め設定された高度であるか否かが判断される。ここで、気球２による撮影高度が所定の高度であると判断された場合は、ステップＳ１０６に進み、デジタルカメラ３による周囲の空中撮影が行われる。ステップＳ１０２において、気球２が高度調整手段５の真上にないと判断された場合は、ステップＳ１０３に進み、プロペラ２Ａ〜２Ｄを利用して気球２を移動させ、気球２が高度調整手段５の真上にくるように気球２の停留位置を変更し、ステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０２では、プロペラ２Ａ〜２Ｄを利用して移動させた気球２が高度調整手段５の真上にあるか否かを判断し、気球２が高度調整手段５の真上にきている場合は、ステップＳ１０４に進み、デジタルカメラ３による周囲の空中撮影が行われる。そして、上記と同じ手順により、予め設定された複数の高度での空中撮影が行われる。

このように、自動撮影手段２０を用いることにより、気球２が高度調整手段５に対して真上にくるように気球２の停留位置を自動で調整し、予め設定された複数の高度での空中撮影が行われるので、周囲を空中撮影する際の労力をさらに軽減することが可能となる。

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、実施の形態１における空中撮影装置１は、デジタルカメラ３とパーソナルコンピュータ１０は、ケーブル４ｂを介して接続されているが、無線によってデジタルカメラ３とパーソナルコンピュータ１０とをつなぐ構成としてもよい。

１ 空中撮影装置
２ 気球
２Ａ〜２Ｄ 推力発生手段（プロペラ）
３ 撮像手段（デジタルカメラ）
４ 連結部材（ロープ）
４ａ 測長手段
５ 高度調整手段
２０ 自動撮影手段

Claims (1)

1. 地表から上空に向かって上昇可能な気球と、
   前記気球に連結される屈曲可能な連結部材と、
   前記地表側に固定され前記連結部材の巻き取りおよび巻き出しを可能とし前記気球の上昇高さを調整する高度調整手段と、
   前記気球に設けられ前記上空における前記気球の停留位置が前記高度調整手段の真上となるように前記気球を移動させる推力発生手段と、
   前記地表に対する前記気球の上昇高さを測定する測長手段と、
   前記気球に設けられ周囲を水平方向に３６０°撮影する撮像手段と、
   前記気球の前記上空における停留位置を自動で検知し、前記気球が前記高度調整手段に対して真上にくるように前記気球の停留位置を自動で調整し、予め設定された複数の高度まで前記気球を順次移動させて、複数の前記高度ごとに前記撮像手段により周囲を水平方向に３６０°撮影する自動撮影手段と、
   を備えた、ことを特徴とする空中撮影装置。

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