JP7163114B2

JP7163114B2 - 無人移動装置及びターレット切替え装置

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Publication number: JP7163114B2
Application number: JP2018169838A
Authority: JP
Inventors: 隆夫山黒; 好孝羽尻
Original assignee: ISUZU GLASS LTD.
Current assignee: ISUZU GLASS LTD.
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2022-10-31
Anticipated expiration: 2038-09-11
Also published as: JP2020042183A

Description

本発明は、無人移動装置に関し、詳しくは、乗員を乗せずに遠隔操作または自動制御によって移動しカメラが搭載された無人移動装置及び無人移動装置のカメラに取り付けられるターレット切替え装置に関するものである。

従来より、カメラ等の撮像装置には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等から成る撮像素子が用いられており、撮像素子に入射する光量を調節するために、絞り装置がカメラ内に設けられている。

絞り装置は複数の絞り羽根を周方向に並べて構成されており、中央部に開口が形成されている。被写体の明るさに応じて開口の面積を調整し、被写体の明るさの度合いが大きい場合には、開口の面積を小さくして撮像素子に入射する光量を減少させる。しかし、開口の面積が小さくなり過ぎると、ハンチング現象や光の回折が生じ、撮像する画質が低下する。

そこで、カメラのレンズの前面にＮＤ（Neutral Density）フィルタを配置し、開口の面積を所定の大きさに維持した状態で光量を抑制することが行われている。このように、撮像素子に侵入する光量を調整することで、撮像する画像の画質を良好に保つことができる。撮像時には、通常、透過率の異なる複数のＮＤフィルタを用意し、被写体の明るさや抑制すべき光量に応じてＮＤフィルタを取り替える。

一方、乗員を乗せずに遠隔操作または自動制御によって移動する無人移動装置としてドローンが知られており、ドローンにカメラを搭載して上空から画像を撮像することが行われている。近年では、このようなドローンによる撮影においても、撮像する画像の画質を良好に保つことが求められており、例えば特許文献１においては、ドローンに搭載したカメラにおいて、最適な露出時間を決定する方法が提供されている。

特開２０１７－８５５５１号公報

また、ドローンによる撮影の際に、カメラにＮＤフィルタを取り付けることも行われている。しかし、ドローンは空中で飛行するため、被写体の明るさが変ってＮＤフィルタを取り替える必要が生じると、ドローンを一旦着陸させ、作業者が手動でＮＤフィルタの取り替えを行わなくてはならず、作業に手間がかかるという問題がある。また、無人移動装置がドローンではなく例えばロボットの場合であっても、フィルタを取り替えるために作業者の待機する場所まで戻ってこなくてはならず、作業に手間がかかるという問題がある。

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、カメラに配置されたフィルタの切替えを簡単に行うことを課題としている。

本発明による無人移動装置は、乗員を乗せずに遠隔操作または自動制御によって移動するものであって、移動のための駆動源を有する移動体と、前記移動体に搭載されるカメラと、複数のフィルタを含み、前記カメラのレンズの前面に配置されるターレットと、前記ターレットを動かして、前記レンズの前面に位置させるフィルタを切替えるフィルタ切替え機構と、外部から受信した指示信号または内部に記憶されたプログラムに基づいて、前記フィルタを切替えるための切替信号を生成して前記フィルタ切替え機構に送信する制御装置とを備えるものである。

上記の構成によれば、乗員を乗せずに遠隔操作または自動制御によって移動する無人移動装置において、ターレットに複数のフィルタを含み、外部から受信した指示信号または内部に記憶されたプログラムに基づいてフィルタをフィルタ切替え機構により切替えるため、カメラに配置されたフィルタの切替えを作業員の手によらず簡単に行うことができる。

好ましい実施形態においては、互いに異なる数の複数のフィルタが周方向に配置された円板状の第１、第２の各ターレットを備え、前記フィルタ切替え機構は、前記制御装置と接続される１つのモータと、前記モータの回転力を前記第１、第２の各ターレットに伝達するギア機構とを備え、前記モータは、前記切替信号に応じた回転角度で前記第１、第２の各ターレットを回転させる。

上記の実施形態においては、前記ギア機構は、前記モータの回転力が伝達され、同軸に連結された第１、第２の駆動歯車と、前記第１の駆動歯車と噛み合い、第１のターレットと一体に設けられる第１の従動歯車と、第２のターレットと一体に設けられ、前記第１の駆動歯車と前記第１の従動歯車とのギア比と異なるギア比で前記第２の駆動歯車と噛み合う第２の従動歯車とを備えてもよい。

好ましい実施形態においては、前記第１、第２の各ターレットの少なくとも一つのフィルタは、透明ガラスまたは開口部からなる。

好ましい実施形態においては、各ターレットに設けられる前記フィルタは、それぞれ光の透過率の異なるＮＤフィルタを含む。

本発明によるターレット切替え装置は、複数のフィルタを含み、カメラのレンズの前面に配置されるターレットと、前記ターレットを動かして、前記レンズの前面に位置させるフィルタを切替えるフィルタ切替え機構と、外部から受信した指示信号または内部に記憶されたプログラムに基づいて、前記フィルタを切替えるための切替信号を生成して前記フィルタ切替え機構に送信する制御装置とを備える。

上記の構成によれば、ターレットに複数のフィルタを含み、外部から受信した指示信号または内部に記憶されたプログラムに基づいてフィルタをフィルタ切替え機構により切替えるため、カメラに配置されたフィルタの切替えを作業員の手によらず簡単に行うことができる。

本発明によれば、カメラのレンズに用いられるフィルタの切替えを簡単に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る無人移動装置の要部を示す断面図であり、図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。カメラに取り付けられたターレット切替え装置の斜視図である。（Ａ）は第１のターレットの平面図、（Ｂ）はフィルタ板の分解斜視図である。（Ａ）は第２のターレットの平面図、（Ｂ）はフィルタ板の分解斜視図である。第１、第２の各ターレットのハウジングへの取り付け構造を示す拡大断面図である。ＮＤ濃度と透過率との関係を示す図である。第１、第２の各ターレットのフィルタの組み合わせと合成ＮＤ濃度を示す図である。ターレット切替え装置の電気的構成を示すブロック図である。合成ＮＤ濃度を切替える時の回転角度を示すテーブルである。コントローラの表示部の画面を示し、（Ａ）は初期化処理の画面、（Ｂ）は合成ＮＤ濃度切り替えの画面である。無人移動装置の全体構成を示す斜視図である。

（全体構成）
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。本発明の無人移動装置は、乗員を乗せずに遠隔操作または自動制御によって移動するものであり、図１１に示すように、本実施形態ではドローン１である。ドローン１は移動体２を備えており、移動体２は、機体部分を構成する平面視Ｘ型のドローン本体３と、ドローン本体３の上部の四隅に配置された複数（図示例では４つ）の回転翼機４とを備えている。ドローン本体３には、図示しないが、ドローン本体３の飛行を制御するためのドローンコントローラとの間で信号を送受信する送受信機、飛行を行うために回転翼機４を制御するための制御装置、回転翼機４や送受信機を駆動するための駆動源であるバッテリ等が搭載されている。ドローン本体３の下部には一対の脚部５が設けられ、一対の脚部５間の空間にカメラ６がカメラ連結部１６により連結されている。

（ターレット切替え装置１０）
図１、図２に示すように、カメラ６のレンズ８にはターレット切替え装置１０が取り付けられている。ターレット切替え装置１０は、ハウジング１１内に、複数のフィルタ２３A～２３Gを含みカメラ６のレンズ８の前面に配置される第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂと、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂを動かして、レンズ８の前面に位置させるフィルタ２３A～２３Gを切替えるフィルタ切替え機構３０と、外部から受信した指示信号に基づいて、フィルタ２３A～２３Gを切替えるための切替信号を生成し、フィルタ切替え機構３０に送信する制御装置１４と、制御装置１４およびフィルタ切替え機構３０のモータ３１を駆動させるバッテリ１５とを備えている。フィルタ２３A～２３Gの切替えは、作業者が所有するコントローラ１６（図８）からの信号に基づき行われる。

（ハウジング１１）
ハウジング１１は、第１ハウジング１２と第２ハウジング１３とからなる。なお、図２において、第１ハウジング１２と第２ハウジング１３は一点鎖線で表されており、後述する第１ハウジング１２の外壁１２Ａ、仕切り壁１２Ｃ、モータ支持台１２ｄの記載を省略している。第１ハウジング１２の内部には第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂが収容されている。第２ハウジング１３の内部には、モータ３１と、制御装置１４と、モータ３１と制御装置１４とを駆動するためのバッテリ１５が収容されている。制御装置１４とバッテリ１５は、図２に示すように、モータ３１を挟んで両側に配置されている。第１ハウジング１２の外壁１２Ａには、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂに対応する位置に開口１２ａが形成され、開口１２ａの周囲にカメラ６のレンズ８と連結されるカメラ連結部１６が設けられている。第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂを挟んで第１ハウジング１２の外壁１２Ａと対向する外壁１２Ｂには、カメラ６のレンズ８と略同じ大きさの開口１２ｂが形成されて、開口１２ｂに透明ガラスからなるカバー用ガラス１７が嵌め込まれている。光はカバー用ガラス１７、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂのフィルタ２３A～２３Gを介してカメラ６のレンズ８に入射される。

カバー用ガラス１７は、ハウジング１１の内部に埃などの異物が侵入するのを防いでいる。なお、カバー用ガラス１７は、紫外線吸収フィルタから構成されていてもよい。紫外線吸収フィルタは、例えば、株式会社五鈴精工硝子製のＩＴＹ-seriesを用いてもよい。これにより、ドローン１による屋外撮影を行う場合に、紫外線によって画像に青みがかることを防止する機能を付加することができる。さらに、撮影時にゴーストが写るのを防止するために、カバー用ガラス１７の表面には、光の反射を抑制するための反射防止膜を形成してもよい。また、第１ハウジング１２の外壁１２Ａの開口１２ａに、開口１２ａを塞ぐカバー用ガラスが設けられていてもよい。これにより、ターレット切替え装置１０のカメラ６のレンズ８への装着時に、ハウジング１１の内部に埃などの異物が侵入するのを防ぐことができる。

カメラ連結部１６は、外壁１２Ａの開口１２ａの縁から突出する周壁１２ｃの外周に嵌められる環状のレンズ連結部材１６ａと、レンズ連結部材１６ａが周壁１２ｃから抜け落ちるのを防止する環状の抜け止めリング１６ｂを有する。レンズ連結部材１６ａは、周壁１２ｃの外径と略同じ内径を有する小径部１６ｃと、小径部１６ｃより内径が大きくカメラ６のレンズ８の外周と略同じ内径を有する大径部１６ｄとを備え、小径部１６ｃ側の端面が外壁１２Ａと当接するように周壁１２ｃに嵌められる。周壁１２ｃとレンズ連結部材１６ａの大径部１６ｄとの間の隙間に抜け止めリング１６ｂが配置される。抜け止めリング１６ｂは内周面にネジ部が形成されており、周壁１２ｃの外周面に形成されたネジ部と螺合してレンズ連結部材１６ａの端面を外壁１２Ａに押し付けて固定する。レンズ連結部材１６ａの大径部１６ｄの内周面にはネジ部が形成され、レンズ８の外周に形成されたネジ部と螺合させることで、レンズ８にターレット切替え装置１０を取り付ける。なお、本実施形態では、図１１において、ターレット切替え装置１０はカメラ６の下側に取り付けられているが、カメラ６の側方に取り付けられていてもよい。

第１ハウジング１２の外壁１２Ａのカメラ連結部１６の横には、図１においてキャップ状の第２ハウジング１３が取り付けられている。第２ハウジング１３は、第１ハウジング１２に取り付けられたカメラ６に干渉しない形状となっている。第１ハウジング１２の外壁１２Ａは、第１ハウジング１２内部と第２ハウジング１３内部とを区画する仕切り壁１２Ｃとなっている。

（フィルタ切替え機構３０）
図１、図５に示すように、フィルタ切替え機構３０は、モータ３１と、ギア機構３２と、モータ３１とギア機構３２との間に設けられモータ３１の回転力をモータ３１の回転軸方向と直交する方向に伝達するかさ歯車３３とを備える。

モータ３１は、仕切り壁１２Ｃに形成されたモータ支持台１２ｄに固定されている。モータ３１は例えばサーボモータである。モータ３１の回転軸には第１ギア３３ａが取り付けられている。第１ギア３３ａは、駆動軸３４の先端に取り付けられた第２ギア３３ｂと噛み合っている。駆動軸３４は、軸方向がモータ３１の回転軸の軸方向と直交しており、仕切り壁１２Ｃに形成された貫通孔１２ｅに、ベアリング（図示せず）等により支持されている。第１ギア３３ａと第２ギア３３ｂはかさ歯車３３を構成している。なお、かさ歯車３３を設けずに、モータ３１の回転軸に駆動軸３４を同軸に連結してもよい。

駆動軸３４の他端は第１ハウジング１２の内部に突出しており、ギア機構３２が連結されている。ギア機構３２は、駆動軸３４に同軸に連結された第１、第２の各駆動歯車３５Ａ、３５Ｂと、第１の駆動歯車３５Ａと噛み合い、第１のターレット２０Ａと一体に設けられる第１の従動歯車３６Ａと、第２のターレット２０Ｂと一体に設けられ、第１の駆動歯車３５Ａと第１の従動歯車３６Ａとのギア比と異なるギア比で第２の駆動歯車３５Ｂと噛み合う第２の従動歯車３６Ｂとを備えている。ギア比については後述する。

図５に示すように、第１のハウジング１１の外壁１２Ａの内壁と外壁１２Ｂの内壁とにはそれぞれ対向する位置に凹部１２ｆ、１２ｆが形成されており、この凹部１２ｆ、１２ｆに支持軸３７の端部が回転自由に支持されている。支持軸３７には第２の従動歯車３６Ｂが連結されるとともに、支持軸３７は後述する第２のターレット２０Ｂの固定部材２２の貫通孔に固定されている。モータ３１による第２の駆動歯車３５Ｂの回転により第２の従動歯車３６Ｂが回転し、これにより支持軸３７を介して第２のターレット２０Ｂが回転する。

上記の支持軸３７は、支持軸３７の外径と略同じ内径を有する円筒部材３８の中空部に回転自由に挿入されており、円筒部材３８を支持している。円筒部材３８は、第２の従動歯車３６Ｂと第２のターレット２０Ｂとの間に設けられており、第１の従動歯車３６Ａは円筒部材３８に取り付けられるとともに、円筒部材３８は第１のターレット２０Ａの固定部材２２の貫通孔に貫通固定されている。従って、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂは同軸に配置されている。モータ３１による第１の駆動歯車３５Ａの回転により第１の従動歯車３６Ａが回転し、これにより円筒部材３８を介して第１のターレット２０Ａが回転する。前述したように支持軸３７は円筒部材３８内に回転自由に貫通しているため、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂはそれぞれ異なるギア比で回転することが可能である。

（第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂ）
第１のターレット２０Ａは、図３（Ａ）に示すように、円板状のフィルタ板２１Ａの中心部に固定部材２２が取り付けられたものであり、フィルタ板２１Ａには周方向に複数（本実施形態では４つ）のフィルタ２３Ａ～２３Ｄが設けられている。第１のターレット２０Ａの４つの各フィルタ２３Ａ～２３Ｄは、ぞれぞれ透過率が異なっており、本実施形態では、第１のフィルタ２３Ａを透明ガラスから構成し、第２～第４の各フィルタ２３Ｂ～２３ＤをＮＤフィルタから構成している。ＮＤ（Neutral Density）フィルタは、光量を減少させるために用いられるフィルタであり、本実施形態では、第２～第４の各フィルタ２３Ｂ～２３Ｄとして、ＮＤ８フィルタ、ＮＤ４フィルタ、ＮＤ２フィルタを用いている。

ＮＤの後に続く数字は、フィルタ２３A～２３Gが入射する光量を何分の１に減少させて出すことができるかを示しており、ＮＤ濃度ともいう。例えば、ＮＤ２フィルタの場合、光量を2分の1に、ＮＤ４フィルタの場合、光量を4分の1に、それぞれ減少させることができる。透過率は、１００／ＮＤ濃度（％）となる。図６にＮＤ濃度と透過率の関係を示している。本明細書においては、ＮＤ濃度を例えば「ＮＤ４」のように「ＮＤ+数字」で示すこともある。また、第１のフィルタ２３Ａを構成する透明ガラスは透過率が１００％であるため、第１のフィルタ２３Ａを、ＮＤ濃度を「１」とした「ＮＤ１フィルタ」とも言う。

フィルタ板２１Ａは、孔２１ａが中央部に形成された円板状の透明ガラス２４Ａの一方の面に、４つのフィルタ部材２５Ａ～２５ＤがＵＶ接着剤等の接着剤により貼り付けられている。各フィルタ部材２５Ａ～２５Ｄは、平面形状が略扇形であり、中心角が９０度の円弧状の外周縁と、孔２１ａの外形に沿う中心角が９０度の円弧状の内周縁と、外周縁の各端部と内周縁の各端部とをつなぐ直線状の両側縁を有する。フィルタ板２１Ａには中央部に孔２１ａを含む孔２１ｂが形成される。第１のフィルタ部材２５Ａは透明ガラスからなり、第２～第４の各フィルタ部材２５Ｂ～２５Ｄは、透明ガラスの一方の面にそれぞれＮＤ８、ＮＤ４、ＮＤ２の各ＮＤ濃度のＮＤコーティングが施されている。第１～第４の各フィルタ部材２５Ａ～２５Ｄが貼り付けられた領域が、第１のターレット２０Aにおいてそれぞれ第１～第４の各フィルタ２３Ａ～２３Ｄを構成する。透明ガラス２４Ａに第１～第４の各フィルタ部材２５Ａ～２５Ｄが貼り付けられた後、第１～第４の各フィルタ２３Ａ～２３Ｄの光路長が等しくなるように研磨を行う。これにより、カメラ６が有する画像センサ（図示せず）に結ぶ像にずれが生じてピントが合わなくなるのを防止する。さらに、透明ガラス２４Ａの表面及び第１～第４の各フィルタ部材２５Ａ～２５Ｄの表面、すなわち第１のターレット２０Ａの両面に、光の反射を抑制するための反射防止膜を形成し、撮影時にゴーストが写るのを防止する。

図５に示すように、固定部材２２は、円筒部材３８が貫通固定される貫通孔２６ａが中央に形成された円筒状部２６を備え、円筒状部２６の外周面の厚み方向の中央に鍔部２７が設けられている。鍔部２７の先端には周方向に段差２７ａが形成されており、この段差２７ａにフィルタ板２１Ａの孔２１ｂが嵌め込まれて接着されている。段差２７ａの厚みはフィルタ板２１Ａの厚みと等しく設定されている。さらにフィルタ板２１Ａを押さえるための環状の押さえ板２８が鍔部２７の一方の面およびフィルタ板２１Ａに貼り付けられている。

第１のフィルタ２３Ａには、第１のフィルタ２３Ａがカメラ６のレンズ８前に配置されたときにカメラ６のレンズ８に対応する領域の近傍に、第２のターレット２０Ｂとの位置合わせのための目印２９Ａが付されている。目印２９Ａは、本実施形態では三角形状のシールとしているが、作業者が視認できればシールに限定されず、刻印等であってもよく、また、三角形状に限らずいずれの形状であってもよい。

第２のターレット２０Ｂには、図４に示すように、円板状のフィルタ板２１Ｂの中心部に固定部材２２が取り付けられたものであり、複数（本実施形態では３つ）のフィルタ２３Ｅ～２３Ｇが設けられている。第２のターレット２０Ｂの３つのフィルタ２３Ｅ～２３Ｇは、ぞれぞれ透過率が異なっており、本実施形態では、第１のフィルタ２３Ｅを透明ガラスから構成し、第２、第３の各フィルタ２３Ｆ、２３ＧをＮＤフィルタから構成している。本実施形態では、第２、第３の各フィルタ２３Ｆ、２３Ｇとして、ＮＤ２５６フィルタ、ＮＤ１６フィルタを用いている。

フィルタ板２１Ｂは、中央部に孔２１ａが形成された円板状のガラス２４Ｂと、ガラス２４Ｂの一方の面にＵＶ接着剤等の接着剤により貼り付けられる３つのフィルタ部材２５Ｅ～２５Ｇとからなる。各フィルタ部材２５Ｅ～２５Ｇは、平面形状が略扇形であり、中心角が１２０度の円弧状の外周縁と、孔２１ａの外形に沿う中心角が１２０度の円弧状の内周縁と、外周縁の各端部と内周縁の各端部とをつなぐ直線状の両側縁を有する。円板状のガラス２４Ｂの一方の面の中心角２４０度に亘る領域２４ａにはＮＤ１６のＮＤコーティングが施されている。

第１のフィルタ部材２５Ｅは透明ガラスからなり、ＮＤコーティングが施されていないガラスの一面の領域２４ｂに貼り付けられている。この領域は第２のターレット２０Ｂにおいて第１のフィルタ２３Ｅ（ＮＤ１フィルタ）を構成している。第２のフィルタ部材２５Ｆは一方の面にＮＤ１６のＮＤコーティングが施されたガラスからなり、ＮＤコーティングが施された円板状のガラスの一面の領域２４ａに貼り付けられ、この領域は第２のターレット２０Ｂにおいて第２のフィルタ２３Ｆ（ＮＤ２５６フィルタ）を構成している。第３のフィルタ部材２５Ｇは透明ガラスからなり、ＮＤコーティングが施された円板状のガラスの一面の領域２４ａに貼り付けられ、この領域は第２のターレット２０Ｂにおいて第２のフィルタ２３Ｇ（ＮＤ１６フィルタ）を構成している。

第１のフィルタ２３Ｅであって第１のターレット２０Ａの目印２９Ａと対応する位置に、第１のターレット２０Ａの目印２９Ａと同形状の目印２９Ｂが付されている。第２のターレット２０Ｂにおいて、第１のターレット２０Ａと同一の構成及び作用については、対応する構成に同一の符号を付すことで詳細な説明は省略する。

なお、本明細書においては、第１のターレット２０Ａの第１～第４の各フィルタ２３Ａ～２３Ｄ、第２のターレット２０Ｂの第１～第３の各フィルタ２３Ｅ～２３Ｇは、必ずしも厳密に図６に示す数値の透過率を有するものではなく、透過率に数％の誤差を含んでいてもよい。反射防止膜を有する各フィルタ２３Ａ～２３Ｄ、２３Ｅ～２３Ｇにおいては、反射防止膜を有しない各フィルタ２３Ａ～２３Ｄ、２３Ｅ～２３Ｇと比べて透過率が２％程度減少するが、本明細書では、このような場合も透過率を図６に示す数値で示す。例えば、反射防止膜を有さない透明ガラスの透過率は１００％であるとすると、反射防止膜を有する透明ガラスの透過率は一般的に９８％から９９．５％であるが、本明細書では「透過率が１００％」と言う。また、例えば、ＮＤ濃度が８のＮＤコーティングが施され、さらに反射防止膜が施された第２のフィルタ２３Ｂの透過率は１２．２５％から１２．４４％程度からであるが、本明細書では「透過率が１２．５％」と言う。

（合成ＮＤ濃度）
図１に示すように、第１のターレット２０Ａのいずれかのフィルタ２３Ａ～２３Ｄおよび第２のターレット２０Ｂのいずれかのフィルタ２３Ｅ～２３Ｇは、カメラ６のレンズ８の光軸上に重なって位置する。レンズ８に入射する光量は、第１のターレット２０Ａおよび第２のターレット２０Ｂのフィルタ２３Ａ～２３Ｄ、２３Ｅ～２３Ｇの合成ＮＤ濃度により減少する。合成ＮＤ濃度は、フィルタ２３A～２３GのＮＤ濃度の積で求められる。例えば、図７に示すように、第１のターレット２０ＡのＮＤ８フィルタと、第２のターレット２０ＢのＮＤ２５６フィルタとが重なるように配置した場合には、合成ＮＤ濃度は２０４８となり、このときの透過率は、図６に示すように、０．０４９％である。

第１のターレット２０Ａのフィルタ２３Ａ～２３Ｄと、第２のターレット２０Ｂのフィルタ２３Ｅ～２３Ｇとを組み合わせることで、フィルタ２３A～２３Gの数以上の合成ＮＤ濃度を実現できる。本実施形態においては、第１のターレット２０Ａに４つのフィルタ２３Ａ～２３Ｄを備え、第２のターレット２０Ｂに３つのフィルタ２３Ｅ～２３Ｇを備えているため、図７に示すように、計１２種類の合成ＮＤ濃度を実現できる。

（第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの回転）
第２のターレット２０Ｂを回転させるための第２の駆動歯車３５Ｂと第２の従動歯車３６Ｂとのギア比（第２のギア比）は、第１のターレット２０Ａを回転させるための第１の駆動歯車３５Ａと第１の従動歯車３６Ａとのギア比（第１のギア比）と異なるように設定されている。本実施形態では、第１のターレット２０Ａが９０度回転する間に、第２のターレット２０Ｂが同方向に１２０度回転するように、第１のギア比、第２のギア比を設定している。第１のギア比に対する第２のギア比は、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂが有するフィルタ２３A～２３Gの数に応じて定められ、第２のターレット２０Ｂの回転角＝第１のターレット２０Ａの回転角×（第１のターレット２０Ａのフィルタ２３A～２３Dの数／第２のターレット２０Ｂのフィルタ２３E～２３Gの数）となるように設定される。

図７に示すように、例えば、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの第１のフィルタ２３Ａ、２３Ｅ（ＮＤ１フィルタ）がレンズ８の前面に位置したときの第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの位置を、回転数（回転角度）が０、すなわち回転の原点とする。第１のターレット２０Ａが９０度回転すると、レンズ８の前面にはＮＤ８フィルタである第２のフィルタ２３Bが位置する。このとき、第２のターレット２０Ｂは１２０度回転し、レンズ８の前面にはＮＤ２５６フィルタである第２のフィルタ２３Fが位置し、合成ＮＤ濃度が２０４８となる。さらに第１のターレット２０Ａが９０度回転する、すなわち０度の位置から１８０度回転すると、レンズ８の前面にはＮＤ４フィルタである第３のフィルタ２３Cが位置する。このとき、第２のターレット２０Ｂは合計２４０度回転し、レンズ８の前面には位置するＮＤ１６フィルタである第３のフィルタ２３Gとなり、合成ＮＤ濃度が６４となる。このように、モータ３１により第１のターレット２０Ａを９０度ずつ回転させ、第２のターレット２０Ｂを１２０度ずつ回転させることで、レンズ８の前面に位置するフィルタ２３A～２３Gの組み合わせが変化する。第１のターレット２０Ａを０度の位置から９０度ずつ計（２＋３／４）回転、すなわち９９０度回転させ、第２のターレット２０Ｂを０度の位置から１２０度ずつ計（３＋２／３）回転、すなわち１３２０度回転させれば、計１２種類の合成ＮＤ濃度を実現できる。

（回路構成）
図８に制御装置１４を含むターレット切替え装置１０の電気的な回路構成を示す。制御装置１４は、制御部１４ａ、記憶部１４ｂ、通信部１４ｃを備えたマイクロコンピュータであり、制御部１４ａはＣＰＵから構成され、記憶部１４ｂはＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成される。制御部１４ａは各種の演算を実行するとともに、入出力各部を一連に制御する。記憶部１４ｂのＲＯＭはプログラムや固定データなどを格納し、ＲＡＭは演算結果などのデータの読み書きに用いられる。

制御部１４ａは、指令信号をサーボアンプ３１ａに出力し、サーボアンプ３１ａは制御部１４ａからの出力値を増幅してサーボモータ３１へ出力する。このサーボモータ３１には位置検出器としてのロータリエンコーダ３１ｂが接続されており、サーボモータ３１の回転原点と、サーボモータ３１の回転原点からの回転角度を記憶部１４ｂに記憶する。記憶部１４ｂは、サーボモータ３１の回転角度と第１のターレット２０Ａの回転角度との換算テーブル（図示せず）を記憶している。サーボモータ３１の回転原点は、第１のターレット２０Ａの第１のフィルタ２３Ａ（ＮＤ１フィルタ）がレンズ８の前面に位置する第１のターレット２０Ａの回転の原点を示し、サーボモータ３１の回転角度は、ターレット２０Ａの回転原点からの回転角度に相当する。

記憶部１４ｂのＲＯＭは図９に示すようなテーブルＴを記憶している。テーブルＴは、現在の合成ＮＤ濃度から次に使用する合成ＮＤ濃度に切替える際に第１のターレット２０Ａを回転させる角度を示している。例えば、現在の合成ＮＤ濃度がＮＤ２であり、次にＮＤ４に切替える場合を考える。図７に示すように、現在の合成ＮＤ濃度がＮＤ２の場合においては、レンズ８の前面には第１のターレット２０ＡのＮＤ２フィルタ、第２のターレット２０ＢのＮＤ１フィルタが位置している。制御部１４ａは、図９のテーブルＴを参照して、現在の合成ＮＤ濃度がＮＤ２、次に切替える合成ＮＤ濃度がＮＤ４のときに、第１のターレット２０Ａを２７０度回転させることを読み取り、第１のターレット２０Ａの２７０度の回転に相当するサーボモータ３１の回転角度を図示しない換算テーブルから読み取る。そしてこの回転角度でサーボモータ３１を回転させるための切替信号を生成し、サーボモータ３１に出力する。第２のターレット２０Ｂは上述したようにギア機構３２により第１のターレット２０Ａの４／３倍の角度で回転する。すると、レンズ８の前面には第１のターレット２０ＡのＮＤ４フィルタ、第２のターレット２０ＢのＮＤ１フィルタが位置し、ＮＤ４の合成ＮＤ濃度が実現できる。

通信部１４ｃは、所定の通信規格で通信ネットワークを介した通信を行うための通信装置などから構成され、作業者が所有するコントローラ１６と接続されてコントローラ１６から次の合成ＮＤ濃度を示す信号を受信する。

コントローラ１６は、図示しない制御装置、入力部等を含んでいる。制御装置は、制御部、記憶部、通信部を備えたマイクロコンピュータであり、制御部はＣＰＵから構成され、記憶部はＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成される。制御部は各種の演算を実行するとともに、入出力各部を一連に制御する。記憶部のＲＯＭはプログラムや固定データなどを格納し、ＲＡＭは演算結果などのデータの読み書きに用いられる。

入力部は、コントローラ１６の本体の前面に設けられ、例えばタッチパネルから構成されている。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は入力部に表示される画面Ｓ１、Ｓ２を示す。また、入力部のタッチパネルは現在の合成ＮＤ濃度を表示する表示部を兼ねていてもよい。

図１０（Ａ）は、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの回転の原点を定める処理である初期化処理を行うための画面Ｓ１を示しており、初期化処理開始のための初期化ボタンＢ１と、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの回転を停止させる停止ボタンＢ２を有する。図１０（Ｂ）は、所望の合成ＮＤ濃度を選択するための画面Ｓ２を示しており、本実施形態では１２種類の合成ＮＤ濃度を切替えることが可能であるため、合成ＮＤ濃度を示す１２個のボタンＢ３が並べられている。

コントローラ１６の通信部は、所定の通信規格で通信ネットワークを介した通信を行うための通信装置などから構成され、ターレット切替え装置１０の制御装置１４の通信部１４ｃと通信して、次の合成ＮＤ濃度を示す信号や初期化に関する信号の送受信を行う。

コントローラ１６は、ドローン本体３の飛行を制御するためのドローンコントローラと一体に設けられていてもよく、ドローンコントローラとは別体として設けられていてもよい。また、専用のアプリケーションをインストールしたスマートフォンをコントローラ１６としてもよい。

（ターレット切替え装置１０の使用方法）
まず、ドローン本体３に連結されたカメラ６のレンズ８に、ターレット切替え装置１０を取り付ける。レンズ８の外周のネジ部に、ターレット切替え装置１０のカメラ連結部１６のレンズ連結部材１６ａのネジ部を螺合させることで、レンズ８にターレット切替え装置１０を取り付ける。

次に、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの回転の原点を定めるための初期化処理を行う。作業者はコントローラ１６の表示部に初期化のための画面Ｓ１を表示させ、初期化ボタンＢ１を押す。コントローラ１６からターレット切替え装置１０の制御装置１４に初期化信号が送信される。制御部１４ａは、通信部１４ｃを介して初期化信号を受信し、サーボアンプ３１ａを介してモータ３１に指令信号を出力してモータ３１を回転させ、これにより第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂが回転する。作業者は第１のハウジング１１に設けられているカバー用ガラス１７から中を覗き、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂに設けられた目印２９Ａ、２９Ｂが重なったときにコントローラ１６の停止ボタンＢ２を押す。目印２９Ａ、２９Ｂは第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの透明ガラスからなる第１のフィルタ２３Ａ、２３Ｅ（ＮＤ１フィルタ）に設けられているため、目視により目印２９Ａ、２９Ｂの重なりを視認することが可能である。

コントローラ１６は停止ボタンＢ２が押されたことによる停止信号をターレット切替え装置１０の制御装置１４に送信する。停止信号を受信した制御部１４ａは、モータ３１に指令信号を出力してモータ３１を停止させる。このときのモータ３１の回転位置を原点として記憶部１４ｂに記憶する。すなわち、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの第１のフィルタ２３Ａ、２３Ｅがレンズ８の前面に位置したときの第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの位置が回転原点となる。このとき、記憶部１４ｂには、現在の合成ＮＤ濃度がＮＤ１として記憶される。

次に、作業者は、コントローラ１６の表示部に所望の合成ＮＤ濃度を選択するための画面Ｓ２を表示させ、所望の合成ＮＤ濃度に相当するボタンＢ３を押す。すると、コントローラ１６は所望の合成ＮＤ濃度を示す信号をターレット切替え装置１０の制御装置１４に送信する。制御部１４ａは、通信部１４ｃを介してこの信号を受信し、記憶部１４ｂに記憶された図９に示すテーブルＴを参照して、現在の合成ＮＤ濃度と、次に切替える合成ＮＤ濃度とから、第１のターレット２０Ａを回転させる回転角度を得る。制御部１４ａは、第１のターレット２０Ａを所望の回転角度で回転させるよう、切替信号を生成してサーボモータ３１に出力する。これにより、第１のターレット２０Ａを所望の回転角度量まで回転させる。第２のターレット２０Ｂもギア機構３２により、第１のターレット２０Ａの回転角度の４／３倍の角度で回転する。これにより、所望の合成ＮＤ濃度を得ることのできる第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂのフィルタ２３A～２３Gがレンズ８の前面に位置する。

次に、作業者はドローン本体３のコントローラ１６を操作してドローン１を飛行させカメラ６による撮影を開始する。

作業者がドローン１の飛行中にフィルタ２３A～２３Gの切替えを行う際には、上述のように、コントローラ１６の表示部に所望の合成ＮＤ濃度を選択するための画面Ｓ２を表示させ、所望の合成ＮＤ濃度に相当するボタンＢ３を押すことで、フィルタ２３A～２３Gの切替えが行われる。

上記の構成によれば、作業者がドローン１を地上まで降ろしてカメラ６に配置されたフィルタ２３A～２３Gを切替える手間がなく、フィルタ２３A～２３Gの切替えを手間無く簡単に行うことができる。

また、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂにおいては、透明ガラスであるＮＤ１フィルタと、ＮＤ２、ＮＤ４、ＮＤ８、ＮＤ１６の４種類のＮＤフィルタから１２種類の透過率の異なるフィルタ２３A～２３Gを実現しているので、用意するＮＤフィルタの数が少なくてすむ。また、１つのモータ３１で第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂを同方向に回転させているので、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂにそれぞれモータを設けて回転させる場合に比べて無人移動装置が軽量化できる。さらに、シールである目印２９Ａ、２９Ｂにより第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの回転原点を検出しているため、センサを設ける場合に比べて軽量化できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上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限りにおいて種々の変更が可能である。

本実施形態ではフィルタ２３A～２３GとしてＮＤフィルタを用いているが、ＮＤフィルタに限定されず、例えば、ＣＣ（ＣｏｌｏｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ：色補正）フィルタなどであってもよい。

また、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂに設けられるフィルタ２３A～２３Gの数は本実施形態に限定されず、任意の数であってもよい。各フィルタ２３A～２３Gは、カメラ６のレンズ８を覆うことのできる大きさであればよい。また、本実施形態ではフィルタ２３A、２３Ｅは２枚の透明ガラスで構成されているが、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ開口部を設けてフィルタ２３A、２３Ｅとしてもよい。この場合、光は開口部を通ってレンズ８に入射する。

また、第１のターレット２０Ａの回転原点は、目視で目印２９A,２９Bを合わせることで得ているが、これに限定されず、第１、第２の各ターレット２０Ａ、２０Ｂの回転角度や回転位置を検出するセンサを備え、センサにより第１のターレット２０Ａの回転原点を得てもよい。

また、無人移動装置は、本実施形態ではドローンとしたが、乗員を乗せずに自動制御によって移動するロボットであってもよい。例えば、人間が近寄ることのできない災害現場に投入されるロボットであってもよい。この場合、制御装置１４の記憶部１４ｂに記憶されたプログラムにより、所定のタイミングで制御部１４ａが切替信号を生成してモータ３１に出力し、フィルタ２３A～２３Gを自動で切替える設定であってもよい。

１無人移動装置（ドローン）
２移動体
６カメラ
８レンズ
１０ターレット切替え装置
１４制御装置
２３（２３Ａ～２３Ｄ、２３Ｅ～２３Ｇ）フィルタ
２０Ａ、２０Ｂ第１、第２の各ターレット
３０フィルタ切替え機構
３１モータ
３２ギア機構
３５Ａ、３５Ｂ第１、第２の各駆動歯車
３６Ａ、３６Ｂ第１、第２の各従動歯車

Claims

乗員を乗せずに遠隔操作または自動制御によって移動する無人移動装置であって、
移動のための駆動源を有する移動体と、
前記移動体に搭載されるカメラと、
前記カメラのレンズの前面に同軸に配置され、透過率の異なる複数のフィルタが周方向に配置されている、円板状の第１、第２の各ターレットと、
前記第１、第２の各ターレットを動かして、前記レンズの前面に位置させる前記フィルタを切替えるフィルタ切替え機構と、
外部から受信した指示信号または内部に記憶されたプログラムに基づいて、前記フィルタを切替えるための切替信号を生成して前記フィルタ切替え機構に送信する制御装置とを備え、
前記第１、第２の各ターレットは同形状の目印を有し、前記第１、第２の各ターレットを回転させたときに、前記第１、第２の各ターレットの軸方向から見て目印を重ねることができ、
前記第１、第２の各ターレットは、孔が中央部に形成された円板状の透明ガラスと、前記透明ガラスの上に貼り付けられ平面形状が略扇形の複数のフィルタ部材とを備え、前記各フィルタ部材は、前記透明ガラスの上に貼り付けられた状態で、前記透明ガラスの外周縁に沿い前記フィルタ部材の数に応じた中心角の円弧状の外周縁と、前記孔の外形に沿い前記フィルタ部材の数に応じた中心角の円弧状の内周縁と、前記外周縁の各端部と前記内周縁の各端部とをつなぐ直線状の両側縁とを有し、前記第１、第２の各ターレットの前記各フィルタ部材が貼り付けられた領域が前記フィルタを構成し、
前記第１、第２の各ターレットは、互いに異なる数の複数のフィルタを備え、
前記フィルタ切替え機構は、前記制御装置と接続される１つのモータと、前記モータの回転力を前記第１、第２の各ターレットに伝達するギア機構とを備え、前記モータは、前記切替信号に応じた回転角度で前記第１、第２の各ターレットを回転させ、
前記ギア機構は、前記モータの回転力が伝達され、同軸に連結された第１、第２の駆動歯車と、前記第１の駆動歯車と噛み合い、第１のターレットと一体に設けられる第１の従動歯車と、第２のターレットと一体に設けられ、前記第１の駆動歯車と前記第１の従動歯車とのギア比と異なるギア比で前記第２の駆動歯車と噛み合う第２の従動歯車とを備える、無人移動装置。
前記第１、第２の各ターレットの少なくとも一つの前記フィルタは、透明ガラスまたは開口部からなる請求項１に記載の無人移動装置。
前記第１、第２の各ターレットに設けられる前記フィルタは、それぞれ光の透過率の異なるＮＤフィルタを含む請求項１または２のいずれかに記載の無人移動装置。
カメラのレンズの前面に同軸に配置され、透過率の異なる複数の前記フィルタが周方向に配置されている、円板状の第１、第２の各ターレットと、
前記第１、第２の各ターレットを動かして、前記レンズの前面に位置させるフィルタを切替えるフィルタ切替え機構と、外部から受信した指示信号または内部に記憶されたプログラムに基づいて、前記フィルタを切替えるための切替信号を生成して前記フィルタ切替え機構に送信する制御装置とを備え、
前記第１、第２の各ターレットは同形状の目印を有し、前記第１、第２の各ターレットを回転させたときに、前記第１、第２の各ターレットの軸方向から見て目印を重ねることができ、
前記第１、第２の各ターレットは、孔が中央部に形成された円板状の透明ガラスと、前記透明ガラスの上に貼り付けられ平面形状が略扇形の複数のフィルタ部材とを備え、前記各フィルタ部材は、前記透明ガラスの上に貼り付けられた状態で、前記透明ガラスの外周縁に沿い前記フィルタ部材の数に応じた中心角の円弧状の外周縁と、前記孔の外形に沿い前記フィルタ部材の数に応じた中心角の円弧状の内周縁と、前記外周縁の各端部と前記内周縁の各端部とをつなぐ直線状の両側縁とを有し、前記第１、第２の各ターレットの前記各フィルタ部材が貼り付けられた領域が前記フィルタを構成し、
前記第１、第２の各ターレットは、互いに異なる数の複数のフィルタを備え、
前記フィルタ切替え機構は、前記制御装置と接続される１つのモータと、前記モータの回転力を前記第１、第２の各ターレットに伝達するギア機構とを備え、前記モータは、前記切替信号に応じた回転角度で前記第１、第２の各ターレットを回転させ、
前記ギア機構は、前記モータの回転力が伝達され、同軸に連結された第１、第２の駆動歯車と、前記第１の駆動歯車と噛み合い、第１のターレットと一体に設けられる第１の従動歯車と、第２のターレットと一体に設けられ、前記第１の駆動歯車と前記第１の従動歯車とのギア比と異なるギア比で前記第２の駆動歯車と噛み合う第２の従動歯車とを備える、ターレット切替え装置。