(57)【要約】【課題】簡単かつ短時間に鮮明な撮像画像を取得して生産効率を向上できる。【解決手段】カメラ装置は、被写体を撮像する少なくとも１つの撮像部３５と、撮像部を所定の回転速度で回転させる回転モータと、撮像部によって撮像された撮像画像を出力する出力部と、撮像部と回転モータと出力部とを内蔵する筺体３１と、を備え、出力部は、撮像画像のうち撮像部と被写体との位置が略平行となる撮像位置における少なくとも１つの撮像画像を出力する。【選択図】図１１
2020197611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する少なくとも１つの撮像部と、
前記撮像部を所定の回転速度で回転させる回転モータと、
前記撮像部によって撮像された撮像画像を出力する出力部と、
前記撮像部と前記回転モータと前記出力部とを内蔵する筺体と、を備え、
前記出力部は、前記撮像画像のうち前記撮像部と前記被写体との位置が略平行となる撮像位置における少なくとも１つの撮像画像を出力する、
カメラ装置。
【請求項２】
前記撮像部は、前記筺体の回転軸に対して垂直方向を撮像可能に設置される、
請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記撮像部は、前記筺体の回転軸と同一方向を撮像可能に配置される、
請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項４】
複数の前記撮像部のそれぞれは、前記筺体の回転軸に対して垂直方向かつ同一面上に配置される、
請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項５】
少なくとも１つのミラーと、
前記ミラーが前記撮像位置から光を入射するための少なくとも１つの開口部と、をさらに備え、
複数の前記撮像部のそれぞれのうち少なくとも１つの撮像部は、前記ミラーによる反射光に基づいて前記被写体を撮像する、
請求項１から３のうちいずれか一項に記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記回転モータに連結され、前記回転モータの回転動作を伝達する第１のギアと、
前記第１のギアに連結され、前記回転動作を前記撮像部に伝達する第２のギアと、をさらに備え、
前記撮像部は、前記第１のギアおよび第２のギアを介して、撮像方向が常に前記撮像位置の方向と同一方向となるように回転する、
請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項７】
一端側に前記撮像部を有する少なくとも２つのコンロッドと、
前記コンロッドの他端側に連結された少なくとも２つのカムと、
前記回転モータに連結され、前記回転モータの回転動作を複数の前記カムのそれぞれに伝達する駆動シャフトと、をさらに備え、
複数の前記撮像部のそれぞれは、前記被写体を交互に撮像する、
請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記撮像画像に基づいて、前記被写体の移動速度を検出する被写体速度検知部、をさらに備える、
請求項１から７のうちいずれか１項に記載のカメラ装置。
【請求項９】
前記撮像位置における前記撮像部と前記被写体との間の相対速度がゼロとなる前記回転モータの回転速度を算出して設定する、
請求項８に記載のカメラ装置。
【請求項１０】
被写体を撮像するカメラと画像処理装置とが通信可能に接続された生産システムであって、
前記カメラは、
回転モータによって所定の回転速度で回転する少なくとも１つの撮像部と被写体との位置が略平行となる撮像位置における少なくとも１つの撮像画像を送信し、
前記画像処理装置は、
受信された前記撮像画像から前記被写体の状態を分析して出力する、
生産システム。
【請求項１１】
前記カメラを所定の移動速度で移動させる搬送装置、をさらに備え、
前記搬送装置の移動速度に基づいて、前記撮像位置における前記撮像部と前記被写体との間の相対速度がゼロとなる前記回転モータの回転速度を算出して、設定する、
請求項１０に記載の生産システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、被写体を撮像するカメラ装置および生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場のラインなどの生産システムにおいて、搬送装置に搬送されて撮像範囲内を通過するワークを撮像する撮像部と、撮像範囲内を通過するワークに光を照射する照明部と、撮像部および照明部を制御する制御部と、を備えた撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。上述した撮像装置は、ワークの撮像において開口を有する第１照明と、第１照明より小さい開口を有する第２照明と、を有し、第２照明のみを点灯し撮像された撮像画像から、ワークに設けられたマークの反射光が映る撮像画像を取得する第１撮像処理と、その結果に基づいて、第１照明のみを点灯して撮像された撮像画像からワークが映る撮像画像を取得する第２撮像処理とを実行し、移動するワークを撮像する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７６１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した特許文献１に使用される撮像装置では、複数の照明のそれぞれを有するため、撮像装置が大型化していた。また、上述した撮像装置は、撮像部が高速のシャッタ速度を有するため、取得される撮像画像の枚数が増加し、画像処理に要する時間が増え、また多大な演算負荷が生じていた。したがって、このような撮像装置を用いた生産システムは、タクトタイム（例えば、ラインの稼働速度など）が低下する可能性があった。
【０００５】
本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、画像処理を効率的に、簡単かつ短時間に鮮明な撮像画像を取得して生産効率を向上できるカメラ装置および生産システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、被写体を撮像する少なくとも１つの撮像部と、前記撮像部を所定の回転速度で回転させる回転モータと、前記撮像部によって撮像された撮像画像を出力する出力部と、前記撮像部と前記回転モータと前記出力部とを内蔵する筺体と、を備え、前記出力部は、前記撮像画像のうち前記撮像部と前記被写体との位置が略平行となる撮像位置における少なくとも１つの撮像画像を出力する、カメラ装置を提供する。
【０００７】
また、本開示は、被写体を撮像するカメラと画像処理装置とが通信可能に接続された生産システムであって、前記カメラは、所定の回転速度で回転する少なくとも１つの撮像部と被写体との位置が略平行となる撮像位置における少なくとも１つの撮像画像を送信し、前記画像処理装置は、受信された前記撮像画像から前記被写体の状態を分析して出力する、生産システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、簡単かつ短時間に鮮明な撮像画像を取得して生産効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る点検装置の一例を示す斜視図
【図２】図１に示す点検車におけるＥ−Ｅ断面の斜視図
【図３】図１に示す点検車におけるＥ−Ｅ断面図
【図４】カメラユニットの外観の一例を示す側面図
【図５】図４に示すカメラユニットのＦ−Ｆ断面図
【図６】ドラムの回転方向の一例を示す斜視図
【図７】カメラユニットの外観の一例を示す斜視図
【図８】カメラヘッドの内部構造例を示す斜視図
【図９】カメラヘッドの内部構造例を示す側面図
【図１０】実施の形態１に係る生産システムの内部構成例を示す図
【図１１】カメラヘッドにおける被写体の撮像例を示す図
【図１２】撮像時間当たりの移動に対応するカメラヘッドの画角の変化例を示す図
【図１３】実施の形態１に係るカメラコントロールユニットの動作手順例を示すフローチャート
【図１４】実施の形態１の変形例１に係るカメラユニットを含んで構成される生産システムの一例を示す概略図
【図１５】実施の形態１の変形例１に係る生産システムの内部構成例を示す図
【図１６】実施の形態１の変形例１に係る生産システムにおける動作手順例を示すフローチャート
【図１７】実施の形態２におけるドラムの外観の一例を示す斜視図
【図１８】ドラムにおける４つのカメラヘッドのそれぞれの配置例を示す断面図
【図１９】４つのカメラヘッドのそれぞれによる撮像例を示す図
【図２０】１つのカメラヘッドによる撮像例を示す図
【図２１】実施の形態２の変形例１に係るカメラユニットの内部構成例を示す図
【図２２】実施の形態２の変形例２に係るカメラユニットの内部構成例を示す図
【図２３】実施の形態２の変形例３に係るカメラユニットの内部構成例を示す図
【図２４】実施の形態２の変形例４に係るカメラユニットの内部構成例を示す図
【図２５】実施の形態３に係るカメラユニットの外観の一例を示す図
【図２６】カメラユニットによる撮像例を示す図
【図２７】実施の形態３に係るカメラユニットにおける被写体の撮像例を示す図
【図２８】実施の形態４に係るカメラユニットの外観の一例を示す図
【図２９】ドラムの内部機構例を示す斜視図
【図３０】第１のギアのおよび第２のギアの駆動例を示す図
【図３１】実施の形態４に係るカメラユニットにおける被写体の撮像例を示す図
【図３２】実施の形態４に係るカメラユニットにおける被写体の撮像例を示す図
【図３３】実施の形態５に係るカメラユニットの外観の一例を示す斜視図
【図３４】図３３の下面から視たカメラユニットの外観の一例を示す斜視図
【図３５】図３３の矢印Ｈ−Ｈ線方向から見たカメラユニットの駆動機構例を示す正面図
【図３６】図３３の矢印Ｈ−Ｈ線方向から見たカメラユニットの駆動機構例を示す斜視図
【図３７】実施の形態５に係るカメラユニットによる撮像動作例を説明する図
【図３８】実施の形態５に係る生産システムにおける動作手順例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態１の内容に至る経緯）
特許文献１には、工場のラインなどの生産システムにおいて、撮像範囲内を通過する被写体（ワーク）に光を照射し、照射された光を反射するマーカを有する被写体（ワーク）を撮像し、撮像画像の被写体を撮像する撮像装置が知られている。上述した撮像装置における撮像部は、高速のシャッタ速度を有する。これにより撮像装置は、搬送装置によって搬送されるより多くの被写体を撮像して画像処理を行うことができた。しかし、撮像装置は、画像処理を行う撮像画像の枚数が増加するため、画像処理に要する時間が増え、多大な演算負荷が生じていた。したがって、このような撮像装置を用いた生産システムは、タクトタイム（例えば、ラインの稼働速度など）が低下する可能性があった。
【００１１】
本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、画像処理を効率的に、簡単かつ短時間に鮮明な撮像画像を取得して生産効率を向上できるカメラ装置および生産システムを提供することを目的とする。
【００１２】
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係るカメラ装置および生産システムを具体的に開示した実施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。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る点検装置の一例を示す斜視図である。実施の形態１に係る生産システムは、点検装置の一例としての点検車１０を含んで構成される。点検車１０は、カメラ装置の一例としてのカメラユニット３０を搭載し、レール（軌条）８０上を移動する。
【００１４】
点検車１０は、直線状に延びたレール８０を移動自在である。なお、レール８０は、走行路であり、例えば工場のラインに沿って設けられた点検路、荷物専用の搬送路、道路の車線、鉄道の線路などであり、さらに直線状に限らず曲線状に設けられてよい。レール８０の中央には、レール８０が長手方向に敷設される。
【００１５】
点検車１０は、レール８０上を移動しながらレール８０あるいはレール８０上に配置された被写体Ｗｋ（例えば、ワーク）を撮像しながら点検する。点検車１０は、内部に駆動装置を有し、車輪を駆動して走行する自走式の車両である。なお、点検車１０は、レール８０を両側から挟むことでレール８０と接触する車輪を駆動して走行する車両でもよい。また、点検車は、外部の駆動装置で駆動されて移動してもよい。
【００１６】
点検車１０は、レール８０上を移動しながら、レール８０の状態（例えばレール８０に生じた傷、劣化、破損などの有無）を点検する。点検車１０は、略箱形の筐体１０ｚを有する。筐体１０ｚの内部には、レール８０の点検に必要な機材が搭載される。なお、点検車１０の筐体形状は、上述した箱形に限らないことは言うまでもない。
【００１７】
図２は、図１に示す点検車１０におけるＥ−Ｅ断面を示す斜視図である。図３は、図１に示す点検車１０におけるＥ−Ｅ断面図である。点検車１０は、カメラコントロールユニット５０との間で通信可能に接続され、筐体１０ｚの内部にカメラユニット３０、エンコーダ６０、車輪６５などを含んで構成される。
【００１８】
ここで、座標軸として、点検車１０（カメラユニット３０または被写体Ｗｋでもよい）が移動する方向をＸ方向とし、カメラユニットによって撮像される面においてＸ方向に垂直な方向をＹ方向とし、カメラユニットが撮像する面に対し垂直な方向をＺ方向とする。この座標軸は、以後の実施の形態においても同様である。
【００１９】
画像処理装置の一例としてのカメラコントロールユニット５０は、カメラユニット３０を制御し、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて構成され、カメラユニット３０から入力された撮像信号に対して所定の信号処理を行うことで、人間が認識可能なＲＧＢ（Ｒｅｄ  Ｇｒｅｅｎ  Ｂｌｕｅ）またはＹＵＶ（輝度・色差）などにより規定される撮像画像のデータ（フレーム）を所定のフレームレート（例えば、６０ｆｐｓ，１２０ｆｐｓなど）で生成する。カメラコントロールユニット５０は、カメラユニット３０によって撮像されたレール８０の表面あるいはレール８０上に配置された被写体Ｗｋ（例えば、ワーク）の撮像画像の入力に基づいて、画像処理を実行する。また、カメラコントロールユニット５０は、画像処理結果に基づいて、レール８０あるいは被写体Ｗｋの異常（例えば、表面に発生した傷、劣化、破損など）があるか否かを判定して出力する。
【００２０】
エンコーダ６０は、点検車１０の車輪の回転軸の回転位置を検出し、単位時間当たりの回転量に基づいて、点検車１０の速度を検知する速度検知用のエンコーダである。また、エンコーダ６０は、車輪の回転軸の回転位置に基づいて、予め指定されたレール８０の距離に対応する点検車１０の位置を検出することができる。エンコーダ６０は、絶対的な回転位置を検出可能なアブソリュートロータリーエンコーダ、相対的な回転位置を検出可能なインクリメンタルロータリーエンコーダのいずれであってもよい。なお、カメラユニット３０は、エンコーダ６０の代わりに、速度センサを搭載してもよい。
【００２１】
図４は、カメラユニット３０の外観の一例を示す側面図である。図５は、図４に示すカメラユニット３０のＦ−Ｆ断面図である。カメラユニット３０は、ドラム３１と、ワイヤレス受電部３２と、ワイヤレス給電部３４と、を同軸に積層した構造を有する。
【００２２】
ドラム３１は、側面（周面）に開口部が形成される。ドラム３１の開口部には、カメラヘッド３５が配置される。カメラヘッド３５は、ドラム３１の側面に設けられた開口部からレール８０あるいは被写体Ｗｋを撮像可能に設けられる。カメラヘッド３５は、高速のシャッタスピードで被写体Ｗｋを撮像する。
【００２３】
ワイヤレス受電部３２は、中央部が窪んだ凹部を有する。一方、ワイヤレス給電部３４は、中央部が突起した凸部を有し、ワイヤレス受電部３２の凹部とワイヤレス給電部３４の凸部とが篏合することで、照明部３３、カメラヘッド３５および回転モータ３７のそれぞれに対するワイヤレス給電が可能となる。また、ワイヤレス受電部３２およびワイヤレス給電部３４は、上述した構成を有することでカメラユニット３０の厚みを抑えることができる。ワイヤレス受電部３２およびワイヤレス給電部３４は、ドラム３１の駆動信号、カメラヘッド３５による撮像信号などを含む信号を送受信する。また、実施の形態１に係るカメラユニット３０は、上述した構成により、カメラヘッド３５と給電側の部材とを電気的に接続するハーネス４３（図８および図９参照）とがドラム３１の回転による捩じれを防止する。
【００２４】
図６は、ドラム３１の回転方向の一例を示す斜視図である。実施の形態１に係るドラム３１の形状は、周縁部に対し中心部が開口した円環状のもの、周縁部および中心部に平坦面を有した円柱状のもののいずれであってよい。ドラム３１は、ワイヤレス受電部３２およびワイヤレス給電部３４に対し、回転軸を中心に回転自在である。ドラム３１を回転させる駆動機構は、カメラユニット３０に内蔵されてもよいし、外部に設けられていてもよい。例えば、ドラム３１は、モータ（不図示）の軸に直結あるいはギアを介して連結され、モータの回転に伴って回転駆動してよい。また、ドラム３１は、超音波で振動する部材と当接し、超音波モータによる振動で回転駆動してもよく、モータのロータとして形成され、ステータによって回転駆動してもよい。
【００２５】
なお、実施の形態１におけるドラム３１は、一方向に回転する例を説明するが、正転・逆転を繰り返して回転してもよい。
【００２６】
図７は、カメラユニット３０Ａの外観の一例を示す斜視図である。図７に示すカメラユニット３０Ａは、カメラユニット３０の構成に加えて照明部３３を一体的に含む構成例を示す。なお、照明部３３は、点検車１０に設けられ、カメラヘッド３５の撮像範囲を照明可能に設けられてもよい。
【００２７】
照明部３３は、略矩形の板状に成形され、カメラヘッド３５の撮像範囲に光を照射する。照明部３３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）照明、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）照明などを使用する。照明部３３は、カメラヘッド３５によって撮像される被写体を照明する。なお、照明部３３は、上述したＬＥＤ照明あるいはＩＲ照明に限らず、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子、蛍光灯、白色ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプなどが用いられてもよい。
【００２８】
図７に示すカメラユニット３０Ａにおけるワイヤレス受電部３２およびワイヤレス給電部３４のそれぞれは、ワイヤレス給電でドラム３１の駆動信号、カメラヘッド３５による撮像信号などを含む信号を送受信する。これにより、カメラユニット３０は、ワイヤレス給電で信号を送受信する場合、ドラム３１が回転によってカメラヘッド３５のハーネスが捩じれない。なお、ワイヤレス給電の方法は、例えば電磁結合方式、磁界共鳴方式、電磁誘導方式のいずれであってもよい。
【００２９】
図８は、カメラヘッド３５の内部構造例を示す斜視図である。図９は、カメラヘッド３５の内部構造例を示す側面図である。撮像部の一例としてのカメラヘッド３５は、レンズ鏡筒（不図示）に収容され、撮像レンズ４１と、撮像素子４２と、ハーネス４３とを含んで構成される。図８および図９に示すカメラヘッド３５は、撮像レンズ４１と撮像素子４２との間に空気層を有し、焦点距離が調整される。なお、カメラヘッド３５は、可視光カメラに限らず、夜間あるいは暗所などで撮像できるように、近赤外光を照射してその反射光を受光可能な赤外線カメラであってもよい。
【００３０】
撮像レンズ４１は、カメラユニット３０の外部から入射する光（光線）を集光し、イメージセンサの所定の撮像面に結像させる。撮像レンズ４１は、ドラム３１に設けられた開口部（つまり、カメラヘッド３５の外部）から入射する光（光線）を集光し、撮像素子４２の所定の撮像面に結像させる。なお、撮像レンズ４１は、焦点距離が一定である固定レンズでもよいし、焦点距離を調整可能なズームレンズでもよい。
【００３１】
撮像素子４２は例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）もしくはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの固体撮像素子を用いて構成される。撮像素子４２は、集光し結合された光学像を電気信号に変換して映像信号を出力する。
【００３２】
ハーネス４３は、カメラヘッド３５とワイヤレス受電部３２とを電気的に接続する。ハーネス４３は、カメラヘッド３５に給電し、撮像素子４２との間で制御信号、映像信号（撮像画像）などの各種信号を伝送する。なお、ハーネス４３は、複数の信号線のそれぞれによって構成されてもよいし、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）によって構成されてもよい。
【００３３】
図１０は、実施の形態１に係る生産システムの内部構成例を示す図である。実施の形態１に係る生産システムは、点検装置としての点検車１０と、カメラコントロールユニット５０と、を含んで構成される。なお、図１０では、点検車１０を駆動する車輪などの制御に関する構成は、図を省略する。
【００３４】
点検車１０は、点検対象としてのレール８０あるいはレール８０上の被写体Ｗｋを撮像するカメラユニット３０を内蔵する。点検車１０は、エンコーダ６０と、カメラユニット３０と、を含んで構成される。なお、点検車１０は、さらにユーザによって予め設定されたレール８０の移動距離（つまり、点検距離）のうち点検車１０の現在位置を検出可能なホール素子を備えていてもよい。
【００３５】
エンコーダ６０は、点検車１０の移動速度を検出して、カメラコントロールユニット５０に送信する。
【００３６】
カメラユニット３０は、カメラヘッド３５からレール８０あるいはレール８０上の被写体Ｗｋを撮像可能に点検車１０に内蔵される。なお、実施の形態１に係るカメラユニット３０は、点検車１０によって移動可能な例を示すが、これに限らない。例えば、カメラユニット３０は、レール８０あるいはレール８０上の被写体Ｗｋを撮像するための移動手段として、モータを備えてよい。カメラユニット３０は、回転モータ３７と、給電部４０と、撮像レンズ４１と、撮像素子４２と、を含んで構成される。
【００３７】
回転モータ３７は、図６および図７に示す回転軸に対して所定の回転速度でカメラユニット３０を回転駆動させる。回転モータ３７の回転速度は、カメラコントロールユニット５０によって算出され、設定される。
【００３８】
給電部４０は、ワイヤレス受電部３２と、ワイヤレス給電部３４と、を含んで構成される。給電部４０は、照明部３３（図示略）、カメラヘッド３５および回転モータ３７などに給電する。
【００３９】
カメラコントロールユニット５０は、点検車１０およびカメラユニット３０を制御し、カメラユニット３０から撮像画像（画像信号）を取得する。カメラコントロールユニット５０は、モータ制御部５１と、カメラ制御部５２と、ＬＥＤ制御部５３と、電源部５４と、を含んで構成される。
【００４０】
モータ制御部５１は、点検車１０の移動速度を制御するための制御信号を、点検車１０を駆動させるモータ（不図示）に送信する。モータ制御部５１は、エンコーダ６０から検知された点検車１０の速度情報を受信する。モータ制御部５１は、送信した制御信号に基づく移動速度と比較し、点検車１０の移動速度を管理する。モータ制御部５１は、ユーザによって設定された制御信号を送信してよい。
【００４１】
また、モータ制御部５１は、カメラユニット３０の回転速度を制御するための制御信号を、回転モータ３７に送信する。モータ制御部５１は、カメラヘッド３５のフレームレートおよびカメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の距離を予めユーザによって設定される。モータ制御部５１は、これらの設定値と、点検車１０の移動速度および移動方向と、被写体Ｗｋの移動速度および移動方向と、カメラヘッド３５のフレームレートと、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの距離と、に基づいてカメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの相対速度がゼロとなるように回転モータ３７の回転速度を算出する。モータ制御部５１は、算出された回転速度に基づく制御信号を回転モータ３７に送信する。
【００４２】
カメラ制御部５２は、カメラヘッド３５のシャッタスピード、撮像開始のタイミングおよび撮像終了のタイミングを制御する。また、カメラヘッド３５による撮像画像の画像信号を入力する。カメラ制御部５２は、カメラユニット３０から受信された撮像画像（画像信号）に基づいて、画像処理を実行する。カメラ制御部５２は、撮像画像内に映るレール８０あるいは被写体Ｗｋに異常（例えば、傷、疲労度、異物など）があるか否かを判定して出力する。
【００４３】
なお、カメラコントロールユニット５０は、エンコーダ６０から入力された移動情報と予めユーザによって設定された移動距離（つまり、点検距離）とに基づいて、点検車１０の現在位置を測定してもよい。また、カメラコントロールユニット５０は、点検車１０がホール素子などの現在の位置情報を検知可能な構成を備える場合には、この位置情報に基づいて点検車１０の現在位置を推定してもよい。カメラコントロールユニット５０は、予め被写体Ｗｋの位置が固定されている場合には、移動距離あるいは位置情報に基づく点検車１０の現在位置によって、カメラヘッド３５の撮像タイミング（受信する撮像画像）を制御してもよい。
【００４４】
ＬＥＤ制御部５３は、点検車１０あるいはカメラヘッド３５に備えられた照明部３３を制御する。
【００４５】
電源部５４は、ユーザによってオン状態にされるとカメラコントロールユニット５０およびカメラユニット３０の各部に電力を供給する。
【００４６】
図１１は、カメラヘッド３５における被写体Ｗｋの撮像例を示す図である。図１１に示す撮像例において、点検車１０は、方向ＭＶ１に直進移動している。また、カメラユニット３０は、ドラム３１の回転軸を中心として方向ＭＭ１に回転している。後述する位置Ｏｊは、カメラヘッド３５の撮像によって、被写体Ｗｋが結像する点である。カメラヘッド３５は、点検車１０の移動とカメラユニット３０の回転とに伴い、軌跡がサイクロイド曲線を描くように移動する。なお、図１１では、カメラヘッド３５が被写体Ｗｋを撮像する際のドラム３１、カメラヘッド３５および被写体Ｗｋの位置関係について説明するため、点検車１０を省略している。
【００４７】
カメラヘッド３５は、撮像レンズ４１が被写体Ｗｋからの光を所定の画角Ａｒで集光し、撮像素子４２の撮像面に、位置Ｏｊに位置する被写体Ｗｋの光学像を結像する。カメラユニット３０は、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの相対速度がゼロとなる、あるいはゼロとなる直前から被写体Ｗｋの撮像画像をカメラコントロールユニット５０に送信を開始する。なお、カメラユニット３０が撮像画像をカメラコントロールユニット５０に送信する時間は、上述した相対速度が略ゼロになる直前から相対速度が略ゼロとみなせなくなった直後までの間である。つまり、カメラヘッド３５が送信する撮像画像は、被写体Ｗｋとの位置関係が平行（言い換えると、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の相対速度が略ゼロ）とみなせる間に撮像された撮像画像である。
【００４８】
また、カメラヘッド３５は、カメラコントロールユニット５０から受信される撮像タイミングに応じて撮像画像を送信してもよい。
【００４９】
また、図１１に示す被写体Ｗｋは、点検車１０が移動可能なレール８０の他、後述するベルトコンベアで搬送されるワークでもよい。つまり、被写体Ｗｋは、移動速度がゼロでなくてよい。
【００５０】
図１２は、撮像時間当たりの移動に対応するカメラヘッド３５の画角の変化例を示す図である。図１２において点検車１０（図示略）は、方向ＭＶ１に移動する。なお、図１２においても同様に、カメラヘッド３５が被写体Ｗｋを撮像する際のドラム３１、カメラヘッド３５および被写体Ｗｋの位置関係について説明するため、点検車１０およびレール８０を省略している。
【００５１】
図１２に示すカメラヘッド３５が結像する点（つまり、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの相対速度が略ゼロの時は被写体Ｗｋ上の点で示される位置Ｏｊ）の回転軌跡は、所謂サイクロイド曲線となる。カメラヘッド３５は、回転軌跡のうち最下端の位置に位置するタイミングｔ０でレール８０上の被写体Ｗｋとの位置関係が平行（相対速度が略ゼロ）となる。カメラヘッド３５は、タイミングｔ０あるいはタイミングｔ０の直前から撮像を開始された撮像画像から、タイミングｔ２において撮像された撮像画像までの撮像画像をカメラコントロールユニット５０に送信する。
【００５２】
タイミングｔ０において、カメラヘッド３５は、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の相対速度がゼロの状態となる。カメラユニット３０は、タイミングｔ０における被写体Ｗｋの撮像画像をカメラコントロールユニット５０に送信する。このとき、被写体Ｗｋの位置Ｏｊは、画角Ａｇ１内において中心に位置する。タイミングｔ１において、カメラヘッド３５は、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の相対速度が略ゼロの状態である。カメラユニット３０は、タイミングｔ１における被写体Ｗｋの撮像画像をカメラコントロールユニット５０に送信する。このとき、被写体Ｗｋの位置Ｏｊは、画角Ａｇ２内において中心に位置する。タイミングｔ２において、カメラヘッド３５は、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の相対速度が略ゼロの状態である。カメラユニット３０は、タイミングｔ２における被写体Ｗｋの撮像画像をカメラコントロールユニット５０に送信する。このとき、被写体Ｗｋの位置Ｏｊは、画角Ａｇ２内において中心に位置する。カメラユニット３０は、タイミングｔ２を過ぎると被写体Ｗｋの撮像画像の送信を終了する。
【００５３】
上述のように、点検車１０に内蔵されたカメラヘッド３５は、タイミングｔ０において撮像が開始され、タイミングｔ２において撮像が終了する。カメラヘッド３５は、タイミングｔ０からタイミングｔ２の間に距離ΔＬだけ方向ＭＶ１に移動する。この間、カメラヘッド３５に結像される位置Ｏｊ（つまり、カメラヘッド３５によって撮像される画角内における被写体Ｗｋの位置）は、ΔＬの移動量に関係なく変化せず、タイミングｔ０，ｔ１，ｔ２のそれぞれの時間の撮像画像の画角内において位置Ｏｊの位置は変化しない。タイミングｔ０からタイミングｔ２までの間、被写体Ｗｋとカメラヘッド３５との相対速度は０になる。なお、カメラヘッド３５によって撮像された撮影画像の周辺部は、カメラヘッド３５自身の移動量が大きくなるため歪みが生じる。
【００５４】
なお、タイミングｔ０からタイミングｔ２までの時間は、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの相対速度がゼロとなる、あるいは略ゼロとみなせる時間である。略ゼロとみなせる時間は、カメラコントロールユニット５０によって撮像画像の画像処理および被写体Ｗｋに対する異常検知などの画像解析が可能な撮像画像を撮像できる時間帯である。なお、タイミングｔ０からタイミングｔ２までの時間は、点検車１０の移動速度、カメラヘッド３５の回転速度、被写体Ｗｋの移動速度、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の撮像距離などによって変化する。よって、タイミングｔ０からタイミングｔ２までの時間は、上述した値に基づいてカメラコントロールユニット５０によって自動設定されてもよいし、ユーザによって設定されてもよい。
【００５５】
図１３は、実施の形態１に係るカメラコントロールユニット５０の動作手順例を示すフローチャートである。図１３に示すカメラコントロールユニット５０の動作手順例は、図１１の撮像例に示す動作手順例を説明したものである。なお、図１３に示す点検車１０の動作手順例における被写体Ｗｋ（図１１参照）は、移動しないため移動速度がゼロである。
【００５６】
モータ制御部５１は、点検車１０の速度情報をエンコーダ６０より受信し、取得する（Ｓ１）。速度情報は、例えば点検車１０の移動速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）である。
【００５７】
モータ制御部５１は、受信された速度情報に基づいて、回転モータ３７の回転速度、つまりドラム３１の単位時間当たりの回転数を（数式１）に基づいて算出する（Ｓ２）。ここで、回転モータ３７の回転速度Ｒの算出方法について説明する。
【００５８】
回転モータ３７の回転速度Ｒｒｐｓは、（数式１）に基づいて、点検車１０とともに移動速度Ｖで移動するカメラヘッド３５と、被写体Ｗｋ（あるいはレール８０）との間の相対速度がゼロになるように算出される。つまり、（数式１）は、被写体Ｗｋとカメラヘッド３５との位置関係が平行となり、最接近する位置において、カメラヘッド３５によって撮像される被写体Ｗｋの表面の移動速度（Ｘ方向の速度）と点検車１０の移動速度との間の相対速度がゼロとなる回転モータ３７の回転速度Ｒを算出するための数式である。なお、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の距離ｒ１ｍｍおよびカメラの回転半径ｒ２ｍｍ（つまり、ドラム３１，３１Ａの半径）は、予めユーザによって設定されてよい。
【００５９】
【数１】
2020197611.tif 000003
【００６０】
上述した（数式１）を用いると、図１１に示すカメラヘッド３５の回転速度Ｒは、例えば、Ｖ＝７０ｋｍ／ｈ（つまり、Ｖ＝１９．４ｍ／ｓ）、ｒ１＝３０ｍｍ、ｒ２＝３０ｍｍの場合、Ｒ＝５２ｒｐｓと算出できる。なお、図１３に示す被写体Ｗｋは、移動速度がゼロである。よって、被写体Ｗｋが移動する場合には、被写体Ｗｋの移動方向、点検車１０の移動方向およびカメラヘッド３５の回転方向に基づいて回転モータ３７の回転速度Ｒを算出する必要がある。
【００６１】
モータ制御部５１は、算出された回転速度Ｒに基づいて、回転モータ３７を回転させるための制御信号を生成して、回転モータ３７に送信する（Ｓ３）。回転モータ３７は、受信された制御信号に基づいて、回転速度Ｒで回転駆動する。
【００６２】
カメラ制御部５２は、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの相対速度がゼロになるタイミング、つまりカメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの位置が平行になる位置を露光開始位置（露光開始タイミング）として検知する（Ｓ４）。なお、ステップＳ４の処理において露光開始位置と記載したが、撮像素子４２は、ユーザの点検開始の操作に基づいて、常時光学像である被写体光を受光し、画像信号を出力し続けている。
【００６３】
カメラ制御部５２は、ステップＳ４の処理において露光開始位置が検知されると、撮像素子４２から送信される画像信号を受信する（Ｓ５）。
【００６４】
カメラコントロールユニット５０は、点検車１０がユーザによって設定された所定の撮像処理を完了したか否かを判定する（Ｓ６）。カメラコントロールユニット５０は、例えばユーザによって設定された点検区間を走行し終えることにより撮像を完了してもよいし、ユーザによって点検終了の操作が行われることにより撮像を完了してもよい。
【００６５】
カメラコントロールユニット５０は、ステップＳ６の処理においてまだ撮像を完了していないと判定した場合（Ｓ６，ＮＯ）、再度ステップＳ１の処理に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６６】
一方、カメラコントロールユニット５０は、ステップＳ６の処理において撮像を完了したと判定した場合（Ｓ６，ＹＥＳ）、点検処理を終了する。
【００６７】
以上により、実施の形態１における点検車１０において、点検車１０がレール８０を走行する際、回転するドラム１３の周面に配置されたカメラヘッド３５は、レール８０およびレール８０上の被写体Ｗｋと略平行な撮像位置でレール８０およびレール８０上の被写体Ｗｋを連続的に撮像する。つまり、撮像素子４２が露光を開始するタイミング（言い換えると、撮像画像のデータをカメラコントロールユニット５０に送信するタイミング）は、カメラヘッド３５によって撮像される被写体Ｗｋの移動速度と点検車１０の移動速度との相対速度がゼロとなるタイミングである。このとき、撮像素子４２は、レール８０あるいはレール８０上の被写体Ｗｋが相対的に静止している状態となるため、撮像画像に映るレール８０あるいは被写体Ｗｋのブレを小さくすることができる。これにより、カメラヘッド３５は、点検車１０がレール８０を高速移動してもレール８０あるいは被写体Ｗｋを鮮明に撮像できる。
【００６８】
したがって、カメラコントロールユニット５０は、生成した撮像画像のデータに基づいて、レール８０あるいは被写体Ｗｋの異常（例えば、表面に発生した傷、劣化、破損など）をより短時間で検知（判定）することができる。
【００６９】
また、実施の形態に係る生産システムにおいてカメラコントロールユニット５０が画像処理装置の機能を有するものとして説明したが、画像処理装置は、カメラコントロールユニット５０と別体に備えられてよい。この場合の画像処理装置は、カメラコントロールユニット５０から受信された撮像画像のデータに対して画像解析を行い、レール８０あるいは被写体Ｗｋの異常（例えば、表面に生じた傷、劣化、破損など）の有無を分析し、分析の結果をモニタあるいはアラームランプなどに出力する。
【００７０】
（実施の形態１の変形例１）
実施の形態１に係る生産システムは、点検車１０が移動しながら被写体Ｗｋを撮像する場合を示した。以下に説明する実施の形態１の変形例１に係る生産システム１００Ａは、移動する複数の被写体Ｗｋのそれぞれをカメラユニット３０Ａによって撮像する場合の生産システムについて説明する。なお、実施の形態１の変形例１において、上述した実施の形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付与し、説明を省略する。
【００７１】
図１４は、実施の形態１の変形例１に係るカメラユニット３０Ａを含んで構成される生産システム１００の一例を示す概略図である。実施の形態１の変形例１に係る生産システム１００は、所定の速度で移動する被写体Ｗｋを固定設置されたカメラユニット３０Ａによって撮像する。なお、図１４に示すように、被写体Ｗｋは、ベルトコンベア１１０などの搬送装置によって搬送されることにより移動してもよいし、被写体Ｗｋが移動手段を備えて移動してもよい。生産システム１００は、カメラユニット３０Ａと、カメラコントロールユニット５０Ａと、を含んで構成される。なお、カメラヘッド３５は、実施の形態１と同様の構成を有し、回転するドラム３１の周面に配置される。
【００７２】
実施の形態１の変形例１に係るカメラユニット３０Ａは、ベルトコンベア１１０上を搬送される複数の被写体Ｗｋのそれぞれを撮像する。カメラユニット３０Ａの撮像タイミングは、実施の形態１に係るカメラユニット３０，３０Ａと同様に、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の相対速度がゼロになるタイミング（言い換えると、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとが略平行となる位置）である。
【００７３】
なお、実施の形態１の変形例１に係るカメラユニット３０Ａの撮像対象は、図１４に示すように複数の被写体Ｗｋのそれぞれが等間隔に、一定の速度で搬送される場合に限らない。このように複数の被写体Ｗｋのそれぞれの配置および移動速度が一定でない場合には、カメラコントロールユニット５０Ａは、ホール素子（不図示）によって検出された複数の被写体Ｗｋのそれぞれの位置の変化、あるいは直近に撮像された少なくとも２枚（フレーム）の撮像画像のそれぞれに映る被写体Ｗｋの位置の変化に基づいて、被写体Ｗｋの移動速度を算出し、算出された移動速度に応じて回転モータ３７を回転させることで被写体Ｗｋを撮像可能にしてもよい。
【００７４】
図１５は、実施の形態１の変形例１に係る生産システム１００Ａの内部構成例を示す図である。生産システム１００Ａは、カメラユニット３０Ａと、カメラコントロールユニット５０Ａと、を含んで構成される。
【００７５】
カメラユニット３０Ａは、実施の形態１において説明した撮像レンズ４１と、撮像素子４２と、回転モータ３７と、給電部４０と、に加えてワーク速度検知センサ４５と、を含んで構成される。撮像レンズ４１、撮像素子４２、回転モータ３７および給電部４０は、実施の形態１と同様の動作および機能を有するため、説明を省略する。
【００７６】
ワーク速度検知センサ４５は、ベルトコンベア１１０で搬送される被写体Ｗｋ（ワーク）の移動速度を検知する。ワーク速度検知センサ４５は、例えばホール素子である。ホール素子は、複数の被写体Ｗｋのそれぞれに貼付された磁石による磁気の変化に基づいて、複数の被写体Ｗｋのそれぞれの位置を検知する。ワーク速度検知センサ４５は、検知された複数の被写体Ｗｋのそれぞれ位置に基づいて、複数の被写体Ｗｋのそれぞれの移動速度を測定する。
【００７７】
また、ワーク速度検知センサ４５として、定点カメラが用いられてもよい。定点カメラは、被写体Ｗｋを少なくとも２枚（フレーム）の撮像画像に対して画像解析を行うことで、２枚の撮像画像のそれぞれに映る被写体Ｗｋの位置の変化量を計測し、被写体Ｗｋの移動速度を検知する。この場合、ホール素子のような別の電子部品を使用することなく、被写体Ｗｋの速度が簡単に検知される。
【００７８】
ワーク速度検知センサ４５は、検知された被写体Ｗｋ（ワーク）の移動速度情報をカメラコントロールユニット５０Ａに送信する。カメラコントロールユニット５０Ａは、受信された被写体Ｗｋの移動速度に基づいて、回転モータ３７の回転速度Ｒを適応的に算出してもよい。カメラコントロールユニット５０Ａは、算出された回転速度Ｒをカメラユニット３０Ａに送信する。これにより、カメラユニット３０Ａは、被写体Ｗｋの移動速度に応じて随時回転速度Ｒを変更することができ、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の相対速度を略ゼロにした状態で被写体Ｗｋを撮像することができる。
【００７９】
なお、実施の形態１の変形例１に係るカメラユニット３０Ａの撮像対象は、図１４に示すように複数の被写体Ｗｋのそれぞれが等間隔に搬送される場合に限らない。よって、カメラユニット３０Ａは、１つの撮像画像に対して複数の被写体Ｗｋのそれぞれが映る画角を有してもよい。
【００８０】
カメラコントロールユニット５０Ａは、モータ制御部５１Ａと、カメラ制御部５２と、ＬＥＤ制御部５３と、電源部５４と、を含んで構成される。モータ制御部５１Ａは、受信された被写体Ｗｋの速度情報に基づいて、回転モータ３７の回転速度Ｒを算出し、回転モータ３７を制御する制御信号を生成する。
【００８１】
なお、カメラコントロールユニット５０Ａは、外部入力インターフェースを有し、外部入力インターフェースを介してベルトコンベア１１０の搬送速度を外部信号として入力してもよい。このような場合、カメラコントロールユニット５０は、ベルトコンベア１１０の搬送速度を被写体Ｗｋの移動速度と推定してもよく、これによりワーク速度検知センサ４５を省略することができる。
【００８２】
図１６を参照して、図１４および図１５に示す生産システム１００Ａの動作手順について説明する。図１６は、実施の形態１の変形例１に係る生産システム１００Ａにおける動作手順例を示すフローチャートである。
【００８３】
モータ制御部５１Ａは、被写体Ｗｋの速度情報を、ワーク速度検知センサ４５より受信し、取得する（Ｓ１Ａ）。なお、速度情報は、例えばベルトコンベア１１０に設定された搬送速度でもよい。
【００８４】
モータ制御部５１は、受信された速度情報に基づいて、回転モータ３７の回転速度Ｒ、つまりドラム３１の単位時間当たりの回転数を（数式２）に基づいて算出する（Ｓ２Ａ）。なお、（数式２）に示す移動速度ＶＡ（ｍ／ｓ）は、被写体Ｗｋの移動速度である。
【００８５】
【数２】
2020197611.tif 000004
【００８６】
上述した（数式２）は、カメラヘッド３５が移動する被写体Ｗｋに最接近する位置（つまり、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとが平行となる位置）において、カメラヘッド３５によって撮像される被写体Ｗｋの表面移動速度（Ｘ方向の速度）と被写体Ｗｋの移動速度ＶＡとの相対速度がゼロとなるような回転モータ３７の回転速度Ｒを求める数式である。
【００８７】
モータ制御部５１Ａは、算出された回転速度Ｒに基づいて、回転モータ３７を回転させるための制御信号を生成して、回転モータ３７に送信する（Ｓ３Ａ）。回転モータ３７は、受信された制御信号に基づいて、回転速度Ｒで回転駆動する。
【００８８】
以下、ステップＳ４〜Ｓ６のそれぞれにおける処理は、実施の形態１に係る生産システムの動作手順と同様であるため、説明を省略する。
【００８９】
以上により、実施の形態１の変形例１に係る生産システム１００は、ベルトコンベア１１０によって搬送される複数の被写体Ｗｋのそれぞれをカメラヘッド３５によって連続的に撮像する。なお、撮像素子４２が露光を開始するタイミング（撮像画像のデータをカメラコントロールユニット５０Ａに送信するタイミング）は、カメラヘッド３５によって撮像される被写体Ｗｋの移動速度と点検車１０の移動速度との相対速度がゼロとなるタイミングである。このとき、撮像素子４２は、ベルトコンベア１１０上の被写体Ｗｋが相対的に静止している状態となるため、撮像画像に映る被写体Ｗｋのブレを小さくすることができる。これにより、カメラヘッド３５は、ベルトコンベア１１０が被写体Ｗｋを従来の搬送速度よりも早い搬送速度で搬送しても、被写体Ｗｋを鮮明に撮像できる。
【００９０】
したがって、カメラコントロールユニット５０は、生成した撮像画像のデータに基づいて、被写体Ｗｋの異常（例えば、表面に発生した傷、劣化、破損など）をより短時間で検知（判定）することができる。
【００９１】
（実施の形態２）
実施の形態１に係るカメラユニット３０は、ドラム３１の周面に配置されるカメラヘッド３５の数が１つであった。カメラヘッド３５が１つである場合、実施の形態１に係るカメラユニット３０は、撮像可能な画角と撮像のタイミングが限定されるため、画角内に被写体Ｗｋの全体が映るように撮像することが好ましく、カメラヘッド３５と被写体Ｗｋとの間の撮像距離を近づけることは困難であった。実施の形態１に係るカメラユニット３０は、カメラユニット３０を大型化しないために従来と同様の照明（照明部３３）を使用するため、撮像画像の解像度が低下する。さらに、実施の形態１に係るカメラユニット３０は、カメラヘッド３５が旋回しながら撮像するため、撮像画像のうち周縁部の歪みが中心部に対して大きくなる可能性があった。
【００９２】
したがって、実施の形態２に係るカメラユニット３０Ｂは、ドラム３１の周面に複数のカメラヘッドのそれぞれを設けた例について説明する。実施の形態２に係るカメラユニット３０Ｂは、カメラヘッドの数を増やすことで、カメラヘッドと被写体Ｗｋとの相対速度がゼロとなる（つまり、カメラヘッドと被写体Ｗｋとの位置が略平行となる）タイミングを増やすことができる。これにより、実施の形態２に係るカメラユニット３０Ｂは、１つの被写体Ｗｋに対してカメラコントロールユニット５０に送信する撮像画像の枚数を増やすことができ、さらに撮像画像の枚数が増加することによって１つの被写体Ｗｋを画角内に収めて撮像しなくてもよいため、被写体に接近して撮像することが可能となる。また、実施の形態２に係るカメラコントロールユニット５０は、１つの被写体Ｗｋに対して複数の撮像画像のそれぞれを画素加算し、撮像画像の解像度を向上できるため、撮像画像の周縁部の歪みが抑えられた撮像画像のデータを生成することができる。
【００９３】
なお、実施の形態２に係るカメラユニット３０Ｂは、カメラユニット３０Ｂが点検車１０などによって移動しながら撮像する場合（実施の形態１）、カメラユニット３０Ｂが固定されて被写体が移動する場合（実施の形態１の変形例１）のいずれにも適用可能である。
【００９４】
以下の説明において、実施の形態２において、上述した実施の形態１および実施の形態１の変形例１と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略する。
【００９５】
図１７および図１８を参照して、実施の形態２に係るドラム３１Ａについて説明する。図１７は、実施の形態２に係るドラム３１Ａの外観の一例を示す斜視図である。図１８は、ドラム３１Ａにおける４つのカメラヘッド３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄのそれぞれの配置例を示す断面図である。なお、ここでは一例として、ドラム３１Ａの周面に４つのカメラヘッド３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄが配置される場合を示すが、カメラヘッドの数はこれに限らず２つでも、それ以上の数でもよいことは言うまでもない。
【００９６】
ドラム３１Ａの周面には、９０°間隔で４つの開口部のそれぞれが形成される。４つの開口部のそれぞれは、４つのカメラヘッド３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄのそれぞれが備える撮像素子４２が被写体Ｗｋを撮像するための開口である。なお、４つの開口部のそれぞれは、透光性を有する部材が嵌め込まれて形成されてもよい。４つのカメラヘッド３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄのそれぞれは、実施の形態１および実施の形態１の変形例１に係るカメラヘッド３５と同一の構成を有する。
【００９７】
図１９は、４つのカメラヘッド３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄのそれぞれによる撮像例を示す図である。図１９に示すカメラユニット３０Ｂは、ドラム３１Ａを方向ＭＭ２に回転させ、方向ＭＶ２に移動しながら、４つのカメラヘッド３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄのそれぞれによって被写体ＴｇＡおよび被写体ＴｇＢを撮像する。
【００９８】
４つのカメラヘッド３５Ａ〜３５Ｄのそれぞれは、画角Ａｇ２１、Ａｇ２２、Ａｇ２３、Ａｇ２４のそれぞれを有する。４つのカメラヘッド３５Ａ〜３５Ｄのそれぞれは、互いの画角のうち一部が重なり合うように撮像し、１つの被写体全体を複数の撮像画像のそれぞれによって分割して撮像する。図１９に示すカメラユニット３０Ｂは、カメラヘッド３５Ａにおける画角Ａｇ２１とカメラヘッド３５Ｂにおける画角Ａｇ２２とによって被写体ＴｇＡを撮像する。また、カメラユニット３０Ｂは、カメラヘッド３５Ｂにおける画角Ａｇ２２と、カメラヘッド３５Ｃにおける画角Ａｇ２３と、カメラヘッド３５Ｄにおける画角Ａｇ２４と、によって被写体ＴｇＢを撮像する。
【００９９】
これにより、カメラユニット３０Ｂは、被写体側に向く１つのカメラヘッドが撮像する画角（例えば、カメラヘッド３５Ａの画角Ａｇ２１）に被写体ＴｇＡが収まりきらなくても、次に被写体ＴｇＡ側に向くカメラヘッドが撮像する画角（例えば、カメラヘッド３５Ｂの画角Ａｇ２２）においても被写体ＴｇＡを撮像できる。したがって、カメラユニット３０Ｂは、複数のカメラヘッド３５Ａ〜３５Ｄのそれぞれを複数の被写体ＴｇＡ，ＴｇＢのそれぞれに接近させて撮像可能である。一例として、カメラヘッドから被写体までの距離（被写体距離）は、４０ｍｍに設定される。また、カメラコントロールユニット５０は、１つの被写体に対して複数の撮像画像のそれぞれの周縁部における一部が重なり合うため、撮像画像の周縁部において画素加算を行うことができる。したがって、カメラコントロールユニット５０は、撮像画像の周縁部の解像度を向上させることができる。
【０１００】
図２０は、１つのカメラヘッド３５による撮像例を示す図である。図２０に示すカメラユニット３０は、実施の形態１にかかるカメラユニット３０と同様に１つのカメラヘッド３５を備える。図２０に示すカメラユニット３０は、ドラム３１Ａを方向ＭＭ２に回転させ、方向ＭＶ２に移動しながら、カメラヘッド３５によって被写体ＴｇＡおよび被写体ＴｇＢのそれぞれを撮像する。
【０１０１】
図２０に示すように、１つのカメラヘッド３５を備えるカメラユニット３０は、画角内に被写体ＴｇＡおよび被写体ＴｇＢのそれぞれの全体が映るように撮像することが好ましく、さらに被写体ＴｇＡおよび被写体ＴｇＢのそれぞれが画角の中心部に位置するように撮像することが好ましい。この場合、カメラヘッド３５は、被写体Ｔｇから遠く離間した位置に配置され、画角内に映るように、被写体ＴｇＡおよび被写体ＴｇＢのそれぞれを撮像する。一例として、カメラヘッド３５は、４つのカメラヘッドそれぞれを備える場合と同様に複数の被写体ＴｇＡ，ＴｇＢのそれぞれを撮像するためには、カメラヘッド３５から被写体ＴｇＡ，ＴｇＢのそれぞれまでの距離（被写体距離）が２倍の値に設定される必要がある。具体的にカメラヘッド３５は、フレームレートが１２０（ｆｐｓ）、画角対角が１２０°、移動速度が１００ｋｍ／ｈの条件において高速撮像する場合、次のフレームまでの撮像間隔は、２７７．８ｍｍである。したがって、カメラヘッド３５と被写体ＴｇＡ，ＴｇＢのそれぞれとの距離は８０ｍｍ程度必要となる。
【０１０２】
一方、実施の形態２におけるカメラユニット３０Ｂは、ドラム３１Ａの周面に４つのカメラヘッド３５Ａ〜３５Ｄのそれぞれが９０°間隔で配置される。したがって、４つのカメラヘッド３５Ａ〜３５Ｄのそれぞれは、被写体Ｔｇに接近して撮像できる。これにより、実施の形態２におけるカメラユニット３０Ｂは、被写体を高速移動で撮像する際、撮像画像の解像度が向上する。また、実施の形態２におけるカメラユニット３０Ｂは、撮像画像の周縁部において重なり合う部分を有するように撮像し、これら重なり合う部分に対して画素加算を行うことによって、画像の歪みが抑えられ、撮像画像の周縁部の解像度を向上させることができる。
【０１０３】
（実施の形態２の変形例１）
図２１は、実施の形態２の変形例１に係るカメラユニット３０Ｃの内部構成例を示す図である。カメラユニット３０Ｃは、ドラム３１Ｂの周面に４つの開口部のそれぞれが形成される。４つの開口部のそれぞれは、カメラユニット３０Ｃを４等分する線（図２１のカメラユニット３０Ｃに引かれた２本の一点鎖線のそれぞれ）からそれぞれ距離Ｂだけずれた位置に形成される。また、４つのカメラヘッド３５Ｅ，３５Ｆ，３５Ｇ，３５Ｈのそれぞれは、カメラユニット３０Ｃを４等分する線からそれぞれ距離Ｂだけずれた位置に風車状に配置される。これにより、４つのカメラヘッド３５Ｅ〜３５Ｈのそれぞれおよび４つの撮像素子４２Ｅ，４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈのそれぞれは、図１８に示す４つのカメラヘッド３５Ａ〜３５Ｄのそれぞれを備えるカメラユニット３０Ｂよりも、カメラユニット３０Ｃの回転中心に近い位置に位置することができる。
【０１０４】
したがって、実施の形態２の変形例１に係るカメラユニット３０Ｃは、カメラユニット３０Ｃの大きさ（直径）をより小型化することができる。また、カメラユニット３０Ｃは、４つのカメラヘッド３５Ｅ〜３５Ｈのそれぞれが回転中心から距離Ｂだけずれることにより撮像画像の周辺部の歪みを均一にすることができる（段落００５２参照）。
【０１０５】
（実施の形態２の変形例２）
図２２は、実施の形態２の変形例２に係るカメラユニット３０Ｄの内部構成例を示す図である。カメラユニット３０Ｄは、ドラム３１Ｃの周面に４つの開口部のそれぞれが角度（９０°）間隔で形成される。また２つのカメラヘッド３５Ｉ，３５Ｋのそれぞれおよび２つの撮像素子４２Ｉ，４２Ｋのそれぞれは、カメラユニット３０Ｄを４等分する線を中央位置とする位置に、互い対向して配置される。また、カメラヘッド３５Ｊおよび撮像素子４２Ｊは、カメラヘッド３５Ｋおよび撮像素子４２Ｋと平行かつ反対方向に向けられて配置される。カメラヘッド３５Ｌおよび撮像素子４２Ｌは、カメラヘッド３５Ｉおよび撮像素子４２Ｉと平行かつ反対方向に向けられて配置される。
【０１０６】
カメラヘッド３５Ｊは、開口部４４Ｊから入射する光を９０°反射するミラー４６Ｊによって反射された光を結像させる撮像レンズ４１Ｊ、および撮像レンズ４１Ｊを透して結像した光学像を撮像信号に変換する撮像素子４２Ｊを有する。同様に、カメラヘッド３５Ｌは、開口部４４Ｌから入射する光を９０°反射するミラー４６Ｌによって反射された光を結像させる撮像レンズ４１Ｌ、および撮像レンズ４１Ｌを透して結像した光学像を撮像信号に変換する撮像素子４２Ｌを有する。なお、４つの開口部のそれぞれは、透光性を有する部材が嵌め込まれて形成されてもよい。
【０１０７】
実施の形態２の変形例２に係るカメラユニット３０Ｄは、２つのミラー４６Ｊ，４６Ｌのそれぞれを介在させて設けることにより、４つの撮像素子４２Ｉ〜４２Ｌのそれぞれの光軸が平行になるように配置される。これにより、実施の形態２の変形例２に係るカメラユニット３０Ｄは、図１８に示す４つのカメラヘッド３５Ａ〜３５Ｄのそれぞれを備えるカメラユニット３０Ｂよりも、４つのカメラヘッド３５Ｉ〜３５Ｌのそれぞれをカメラユニット３０Ｄの回転中心に近い位置に位置することができる。
【０１０８】
また、カメラユニットがミラーを備えて構成される場合は、カメラユニットの回転速度に応じてミラーの角度を微小角回転させて、被写体がカメラヘッドの正面に位置して撮像する際に、撮像中心を変化させ、被写体が正面（撮像画角の中心部）に位置する撮像画像の枚数を増やす工夫をしてもよい。なお、カメラユニットが備えるミラーは、平面ミラーに限らず、例えば平面ミラーの代わりに、プリズムを備えて入力波長選択を可能としてもよい。
【０１０９】
したがって、実施の形態２の変形例２に係るカメラユニット３０Ｄは、カメラユニット３０Ｄの大きさ（直径）をより小型化することができる。
【０１１０】
（実施の形態２の変形例３）
図２３は、実施の形態２の変形例３に係るカメラユニット３０Ｅの内部構成例を示す図である。カメラユニット３０Ｅは、２つのドラム３１Ｄ１，３１Ｄ２のそれぞれによって構成され、ドラム３１およびドラム３１Ｂと比較して約２倍の厚さを有する。
【０１１１】
ドラム３１Ｄ１は、周面に４つのカメラヘッド３５Ｍ，３５Ｎ，…のそれぞれが等間隔で配置される。ドラム３１Ｄ１は、周面に４つのカメラヘッド３５Ｏ，３５Ｐ，…のそれぞれが等間隔で配置される。なお、４つのカメラヘッド３５Ｍ，３５Ｎ，…のそれぞれと４つのカメラヘッド３５Ｏ，３５Ｐ，…のそれぞれとは、ドラム３１Ｄ１およびドラム３１Ｄ２の円周方向（つまり、カメラユニット３０Ｅの回転方向）において互いに重ならないように、ずれて配置される。
【０１１２】
なお、図２３には、４つのカメラヘッド３５Ｍ，３５Ｎ，…のそれぞれと４つのカメラヘッド３５Ｏ，３５Ｐ，…のそれぞれとが４５°ごとにずれて螺旋状に配置される例が示されているが、ずれはこれに限らず例えば２０°，３０°でもよい。また、ドラム３１Ｄ１およびドラム３１Ｄ２のそれぞれが備えるカメラヘッドの数は、４つずつに限らず、例えば２つずつ備えられてもよい。さらに、ドラム３１Ｄ１およびドラム３１Ｄ２のそれぞれが備えるカメラヘッドの数は、同数でなくてよい。
【０１１３】
以上のように、実施の形態２の変形例３に係るカメラユニット３０Ｅは、カメラヘッドを２段にずらして配置することで、カメラユニットが直径方向に大型化することなく、カメラヘッドの数を増やすことができる。また、実施の形態２の変形例３に係るカメラユニット３０Ｅは、カメラヘッドの配置の自由度が高めることができる。これにより、カメラユニット３０Ｅは、カメラヘッドが高速に移動あるいは回転しながら被写体を撮像する場合であっても、カメラヘッドの数が多くなることで被写体を確実に撮像できる。また、カメラユニット３０Ｅは、複数のカメラヘッドのそれぞれによって撮像される撮像画像の数を増やすと同時に画角のそれぞれにおいて重なり合う部分を増やすことができる。したがって、カメラコントロールユニット５０は、画素加算を行い、画角の周縁部の解像度を向上できる。
【０１１４】
（実施の形態２の変形例４）
図２４は、実施の形態２の変形例４に係るカメラユニット３０Ｆの内部構成例を示す図である。実施の形態２の変形例４に係るカメラユニット３０Ｆは、実施の形態２の変形例３に示すカメラユニット３０Ｅと同様に、ドラム３１およびドラム３１Ｂと比較して約２倍の厚さを有する。カメラユニット３０Ｆは、ドラム３１のドラム３１Ｅの下部の周面に４つのカメラヘッド３５Ｑ，３５Ｒ，…のそれぞれを備え、ドラム３１Ｅの上部の周面には、４つのカメラヘッド３５Ｓ，３５Ｔ，…のそれぞれを備える。４つのカメラヘッド３５Ｑ，３５Ｒ，…のそれぞれと４つのカメラヘッド３５Ｓ，３５Ｔ，…のそれぞれとは、ドラム３１Ｅの円周方向（カメラユニット３０Ｅの回転方向）において互いに並び合う位置に配置される。
【０１１５】
以上のように、実施の形態２の変形例４に係るカメラユニット３０Ｆは、カメラヘッドを２段にずらして配置することで、カメラユニットが直径方向に大型化することなく、カメラヘッドの数を増やすことができる。また、実施の形態２の変形例４に係るカメラユニット３０Ｆは、カメラヘッドの配置の自由度が高めることができる。これにより、カメラユニット３０Ｆは、カメラヘッドが高速に移動あるいは回転しながら被写体を撮像する場合であっても、カメラヘッドの数が多くなることで被写体を確実に撮像できる。また、カメラユニット３０Ｆは、複数のカメラヘッドのそれぞれによって撮像される撮像画像の数を増やすと同時に画角のそれぞれにおいて重なり合う部分をより増やすことができる。したがって、カメラコントロールユニット５０は、画素加算を行い、画角の周縁部の解像度を向上できる。
【０１１６】
（実施の形態３）
実施の形態１、２では、ドラムの周面にカメラヘッドが配置された。実施の形態３では、ドラムの側面にカメラヘッドが配置される場合を示す。また、実施の形態３では、カメラユニットが移動しながら被写体を撮像する場合を示す。実施の形態３のカメラ装置において、上述した実施の形態１、２と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略する。
【０１１７】
図２５は、実施の形態３に係るカメラユニット３０Ｇの外観の一例を示す図である。実施の形態３に係るカメラユニット３０Ｇは、円環状のドラム３１Ｇの側面に形成された開口部の位置にカメラヘッド３５Ｕが配置される。カメラヘッド３５Ｕの光軸は、ドラム３１Ｇの回転軸と平行となる。カメラヘッド３５Ｕは、回転軸を中心として方向ＭＭ３に回転する。
【０１１８】
図２６は、カメラユニット３０Ｇによる撮像例を示す図である。被写体ＴｇＣは、レール１８０に懸架された状態にある。カメラユニット３０Ｇは、レール１８０の下方に配置され、レール１８０に沿って方向ＭＶ３に所定の速度で移動および方向ＭＭ３に回転しながら被写体Ｔｇを下方から撮像する。カメラヘッド３５Ｕは、ドラム３１Ｇの回転軸を中心に旋回する。なお、図２６に示すカメラユニット３０Ｇは、点検車１０によって移動するが、説明を簡単にするために点検車１０を省略している。また、被写体ＴｇＣが移動する場合には、レール１８０が搬送装置となって被写体ＴｇＣを搬送してよい。
【０１１９】
さらに、図２６に示すカメラユニット３０Ｇと被写体ＴｇＣとの位置関係は逆であってもよい。つまり、カメラユニット３０Ｇがレール１８０に懸架され、下方に位置する被写体ＴｇＣを撮像してもよい。
【０１２０】
図２７は、実施の形態３に係るカメラユニット３０Ｇにおける被写体ＴｇＣの撮像例を示す図である。図２７に示すドラム３１Ｇは、方向ＭＶ３に移動する。実施の形態３に係るカメラユニット３０Ｇは、移動距離ΔＬ１だけＸ方向に移動する間に撮像した被写体ＴｇＣの撮像画像をカメラコントロールユニット５０に送信する。
【０１２１】
実施の形態３に係るカメラユニット３０Ｇは、被写体ＴｇＣに対する移動の軌跡が、サイクロイド曲線を描くように回転しながら移動する。つまり、複数の撮像画像のそれぞれの画角内に映る被写体ＴｇＣの軌跡は、同様にサイクロイド曲線を描くように撮像される。図２７に示す画角ａｇ１は、露光を開始したタイミングにおけるカメラヘッド３５Ｕの画角と画角に対する被写体ＴｇＣの位置とを示す。画角ａｇ２は、露光を終了したタイミングにおけるカメラヘッド３５Ｕ画角と画角に対する被写体ＴｇＣの位置とを示す。
【０１２２】
露光を開始するタイミングは、カメラヘッド３５Ｕの回転速度のＸ方向成分とカメラユニット３０Ｇの移動速度との相対速度がゼロとなるタイミングである。また、カメラヘッド３５Ｕと被写体ＴｇＣとの相対速度がゼロとなる時間は、カメラヘッド３５Ｕの光軸がドラム３１Ｇの回転軸と平行になるようにカメラヘッド３５Ｕを配置したことにより、画角内を移動する被写体ＴｇＣの位置の変化量がより小さくなるため、相対速度がゼロとなる時間が長くなる。
【０１２３】
したがって、実施の形態３に係るカメラユニット３０Ｇは、より長い時間に亘って被写体を撮像することができる。つまり、実施の形態３に係るカメラコントロールユニット５０は、１つの被写体に対してより多くの撮像画像を受信することができ、さらに画角の中信に対する被写体ＴｇＣの位置の変化量がより小さくなるため、より鮮明な撮像画像のデータを生成できる。また、カメラコントロールユニット５０は、画質加算に適した撮像画像を多く受信することができるため、画角の周縁部の解像度をより向上できる。
【０１２４】
（実施の形態４）
実施の形態４において、カメラヘッド３５Ｗは、ドラム３１Ｈの周面に配置され、ドラム３１Ｈが回転して移動する間、常に一方向（被写体ＴｇＤの方向）を向いて撮像する。実施の形態４のカメラユニット３０Ｈにおいて、実施の形態１と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略する。
【０１２５】
図２８は、実施の形態４に係るカメラユニット３０Ｈの外観の一例を示す図である。カメラユニット３０Ｈは、実施の形態１に係るドラム３１と比べ、厚みのあるドラム３１Ｈを有する。ドラム３１Ｈの周面は、カメラヘッド３５Ｗによって被写体ＴｇＤを撮像可能にするための開口部が形成される。
【０１２６】
図２９は、ドラム３１Ｈの内部機構例を示す斜視図である。また、図３０は、第１のギアのおよび第２のギアの駆動例を示す図である。ドラム３１Ｈは、ギア機構１３０を備える。ギア機構１３０は、第１のギア１３１と、第２のギア１３２と、を有して構成される。
【０１２７】
第１のギアは、例えば回転モータ３７に軸支され、回転速度Ｒで方向ＭＭ４ａの方向に回転駆動される。第１のギア１３１は、第２のギア１３２と減速比１で歯合し、第２のギア１３２に回転動力を伝達する。
【０１２８】
第２のギア１３２は、カメラヘッド３５Ｗを軸支する。第２のギア１３２は、第１のギア１３１から伝達された回転動力に基づいて、方向ＭＭ４ｂの方向に減速比１で回転する。これにより、第２のギア１３２は、第１のギア１３１と歯合しながら、第１のギア１３１の周りを公転しながら自転する。よって、第２のギア１３２に軸支されたカメラヘッド３５Ｗは、常に同じ方向（図３０における−Ｚ方向）を向いて撮像することができる。
【０１２９】
図３１は、実施の形態４に係るカメラユニット３０Ｈにおける被写体ＴｇＤの撮像例を示す図である。図２９および図３０を参照して説明したように、実施の形態４に係るカメラヘッド３５Ｗおよびカメラヘッド３５Ｗの画角Ａｇ４０は、常に被写体ＴｇＤの方向（つまり、−Ｚ方向）を向いている。
【０１３０】
実施の形態４に係るカメラヘッド３５Ｗは、被写体ＴｇＤとの間の距離が最も小さくなる位置における被写体ＴｇＤの移動速度（Ｘ方向の速度）とカメラユニット３０Ｈの移動速度との相対速度が略ゼロとなる回転速度でドラム１３３を回転するようにカメラコントロールユニット５０によって制御される。これにより、カメラヘッド３５Ｗは、被写体ＴｇＤとの間の距離が最も小さくなるタイミング（つまり、被写体ＴｇＤに対する撮像距離が最も小さくなるタイミング）で露光を開始して被写体ＴｇＤを撮像することができる。
【０１３１】
図３２は、実施の形態４に係るカメラユニット３０Ｈにおける被写体ＴｇＤの撮像例を示す図である。カメラユニット３０Ｈは方向ＭＶ４に移動する。実施の形態４に係るカメラヘッド３５Ｗは、被写体ＴｇＤとの間の距離が最も小さくなる位置から露光（言い換えると、カメラコントロールユニット５０に対する撮像画像の送信）を開始する。カメラヘッド３５Ｗは、被写体ＴｇＤとの間における相対速度がゼロになるタイミングの画角Ａｇ４１に対し、相対速度がゼロとみなすことができるタイミングの画角Ａｇ４２が、カメラヘッド３５Ｗの撮像時間あたりのＺ方向の移動量に応じて広がる。
【０１３２】
以上により、実施の形態４におけるカメラユニット３０Ｈは、カメラヘッド３５Ｗが常に被写体ＴｇＤの方向に向いたまま撮像するため、カメラコントロールユニット５０に送信される複数の撮像画像のそれぞれに映る被写体ＴｇＤの位置は、画角の中心部からの変化量が他の実施の形態と比較してかなり小さくなる。したがって、実施の形態４に係るカメラユニット３０Ｈは、カメラコントロールユニット５０に送信する複数の撮像画像のそれぞれにおける被写体Ｔｇの撮像位置のずれを小さくすることができ、多くの撮像画像を用いて画素加算を行うことで、画角の周縁部において高い解像度の撮像画像のデータを生成できる。また、カメラコントロールユニット５０は、画素加算によって、被写体を斜めから撮像する場合に生じる手前の画角の端部と奥の画角の端部との距離差に基づく画像の歪みを抑制することもできる。
【０１３３】
（実施の形態５）
上述した実施の形態１〜４のそれぞれに係るカメラユニットは、ドラムを回転させることでカメラヘッドと被写体との間の相対速度を略ゼロにすることで被写体を撮像することができた。以下に説明する実施の形態５に係るカメラユニットは、ピストン機構を有し、このピストン機構を駆動させることでカメラヘッドと被写体との相対速度を略ゼロにして被写体を撮像する例について説明する。
【０１３４】
また、実施の形態５において、実施の形態３と同一の構成要素については同一の符号を付与して、その説明を省略する。実施の形態５におけるカメラユニット３０Ｊは、移動する被写体ＴｇＥを撮像する場合に限らず、カメラユニット３０Ｊが移動しながら撮像する場合のいずれにも適用可能である。
【０１３５】
以下、図３３、図３４図３５および図３６のそれぞれを参照して、実施の形態５に係るカメラユニット３０Ｊの構成および駆動機構について説明する。図３３は、実施の形態５におけるカメラユニット３０Ｊの外観の一例を示す斜視図である。図３４は、図３３の下面から見たカメラユニット３０Ｊの外観の一例を示す斜視図である。図３５は、図３３の矢印Ｈ−Ｈ線方向から見たカメラユニット３０Ｊの駆動機構例を示す正面図である。図３６は、図３３の矢印Ｈ−Ｈ線方向から見たカメラユニット３０Ｊの駆動機構例を示す斜視図である。
【０１３６】
カメラユニット３０Ｊは、２つのガイドプレート１５１，１６１のそれぞれと、駆動シャフト１５２と、２つのカム１５３，１６３のそれぞれと、２つのコンロッド１５４，１６４のそれぞれと、２つのベアリング１５５ｚ，１６５ｚのそれぞれと、２つのセンサ１５８，１６８のそれぞれと、２つのカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖのそれぞれと、を有して構成される。カメラユニット３０Ｊは、回転モータ３７の回転駆動力を駆動シャフト１５２によって２つのカム１５３，１６３のそれぞれに伝達して回転させる。カメラユニット３０Ｊは、２つのカム１５３，１６３のそれぞれの回転駆動力を２つのコンロッド１５４，１６４のそれぞれに伝達することで、２つのコンロッド１５４，１６４のそれぞれの一端側に設けられた２つのカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖのそれぞれを往復運動させる。つまり、カメラユニット３０Ｊは、カメラヘッド３５Ｚを往復運動させるピストン機構１５０と、カメラヘッド３５Ｖを往復運動させるピストン機構１６０とを備える。２組のピストン機構１５０，１６０は、隣接して配置される。
【０１３７】
ピストン機構１５０は、略楕円状に形成されたガイドプレート１５１を有する。ガイドプレート１５１は、長手方向に沿って孔１５１ｚが形成される。また、ピストン機構１６０は、略楕円状に形成されたガイドプレート１６１を有する。ガイドプレート１６１は、長手方向に沿って孔１６１ｚが形成される。
【０１３８】
ガイドプレート１５１とガイドプレート１６１とが対向する側の面のそれぞれには、２つの円板状のカム１５３，１６３のそれぞれが回転自在に支持される。
【０１３９】
２つのカム１５３，１６３のそれぞれは、回転モータ（不図示）の回転駆動力を駆動シャフト１５２に連結され、駆動シャフト１５２によって伝達された回転モータの回転駆動力によって回転する。カム１５３は、円周部の１点にコンロッド１５４の一端部と係合する係合部１５３ｚが設けられる。カム１６３は、円周部の１点にコンロッド１６４の一端部と係合する係合部１６３ｚが設けられる。
【０１４０】
コンロッド１５４の他端側には、ヘッド部１５５が設けられる。また、コンロッド１６４の他端側には、ヘッド部１６５が設けられる。
【０１４１】
ヘッド部１５５は、ガイドプレート１５１に形成された長手方向の孔１５１ｚに摺動自在に介挿されるベアリング１５５ｚを有する。同様に、ヘッド部１６５は、ガイドプレート１６１に形成された長手方向の孔１６１ｚに摺動自在に介挿されるベアリング１６５ｚを有する。ヘッド部１５５には、カメラヘッド３５Ｚが取り付けられる。ヘッド部１６５には、カメラヘッド３５Ｖが取り付けられる。
【０１４２】
ピストン機構１５０は、回転モータの回転駆動に伴って駆動シャフト１５２が回転すると、回転モータの回転駆動力が伝達されてカム１５３が回転する。カム１５３の係合部１５３ｚに軸支されたコンロッド１５４は、カム１５３の回転に伴ってＸ軸方向に進退する。コンロッド１５４と連動するヘッド部１５５に取り付けられたカメラヘッド３５Ｚは、カム１５３の回転に伴ってＸ軸方向に進退する。また、ガイドプレート１５１の面に形成された、カム１５３側の長手方向の孔１５１ｚの端には、撮像開始位置（つまり、露光を開始するタイミング）を検知可能なセンサ１５８が設けられる。センサ１５８には、例えばホール素子または近接スイッチが用いられる。ホール素子または近接スイッチは、例えばコンロッド１５４の端部に貼付された磁石の接近を検知する。
【０１４３】
同様に、ピストン機構１６０は、回転モータの回転駆動に伴って駆動シャフト１６２が回転すると、回転モータの回転駆動力が伝達されてカム１６３が回転する。カム１６３の係合部１６３ｚに軸支されたコンロッド１６４は、カム１６３の回転に伴ってＸ軸方向に進退する。コンロッド１６４と連動するヘッド部１６５に取り付けられたカメラヘッド３５Ｖは、カム１６３の回転に伴ってＸ軸方向に進退する。また、ガイドプレート１６１の面に形成された、カム１６３側の長手方向の孔１６１ｚの端には、撮像開始位置（つまり、露光を開始するタイミング）を検知可能なセンサ１６８が設けられる。センサ１６８には、例えばホール素子または近接スイッチが用いられる。ホール素子または近接スイッチは、例えばコンロッド１６４の端部に貼付された磁石の接近を検知する。
【０１４４】
図３７は、実施の形態５に係るカメラユニット３０Ｊによる撮像動作例を説明する図である。実施の形態５に係るカメラユニット３０Ｊは、２つのピストン機構１５０，１６０のそれぞれによって２つのカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖのそれぞれは被写体ＴｇＦの移動する方向ＭＶ５と同じＸ方向に交互に進退する。図３７に示す実施の形態５に係るカメラユニット３０Ｊは、複数の被写体ＴｇＦをカメラヘッド３５Ｚが撮像している。なお、図３７において図の説明を簡単にするために、２つのガイドプレート１５１，１６１のそれぞれは省略されている。
【０１４５】
カメラヘッド３５Ｚは、コンロッド１５４の後端がセンサ１５８によって撮像開始位置を検知されると露光を開始する（つまり、カメラコントロールユニット５０に撮像画像を送信する）。なお、カメラヘッド３５Ｚと被写体ＴｇＦとの相対速度がゼロとなるタイミングは、カメラヘッド３５Ｚと被写体ＴｇＦとの間の距離が最も小さくなるタイミングである。カメラヘッド３５Ｚは、コンロッド１５４がセンサ１５８に対して反対側の端部に達すると、カメラヘッド３５Ｚは、撮像を停止する（つまり、カメラコントロールユニット５０に撮像画像を送信することを停止する）。
【０１４６】
また、カメラヘッド３５Ｚの撮像が停止するタイミングにおいて、カメラヘッド３５Ｖはセンサ１６８によって撮像開始位置を検知されると露光を開始する（つまり、カメラコントロールユニット５０に撮像画像を送信する）。なお、カメラヘッド３５と次の被写体（不図示）との相対速度が略ゼロとなるタイミングは、カメラヘッド３５Ｖと次の被写体との間の距離が最も小さくなるタイミングである。カメラヘッド３５Ｖは、コンロッド１６４がセンサ１６８に対して反対側の端部に達すると、カメラヘッド３５Ｖは、撮像を停止する（つまり、カメラコントロールユニット５０に撮像画像を送信することを停止する）。
【０１４７】
なお、カメラユニット３０Ｊが方向ＭＶ５に移動し、複数の被写体のそれぞれが停止している場合には、２つのカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖのそれぞれは、−Ｘ方向に移動している間、被写体を撮像する。また、このような場合における２つのカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖのそれぞれと被写体との間の相対速度は、２つのカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖのそれぞれと被写体との間の距離が最も小さくなるタイミングにおいて略ゼロとなる。
【０１４８】
以後、同様の動作が繰り返される。実施の形態５に係るカメラユニット３０Ｊは、２つの係合部１５３ｚ，１６３ｚのそれぞれが位置Ｐ１に到達するタイミングで、カメラヘッドと被写体との相対速度が略ゼロとなる。このとき、回転モータ３７の回転速度は、被写体ＴｇＦの移動速度と、カメラユニット３０Ｊの移動速度と、２つのカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖのそれぞれの移動速度と、に基づいて、２つのカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖのそれぞれと、被写体ＴｇＦとの間の相対速度が略ゼロになるように算出される。
【０１４９】
また、実施の形態５にかかるカメラユニット３０Ｊは、ピストン機構１５０とピストン機構１６０とが隣接し、カメラヘッド３５Ｚとカメラヘッド３５Ｖとが近接することにより、カメラヘッド３５Ｚの画角とカメラヘッド３５Ｖの画角とが一部重なり合う。
【０１５０】
図３８は、実施の形態５に係る生産システムにおける動作手順例を示すフローチャートである。図３８において、被写体ＴｇＦは、移動する被写体として説明する。
【０１５１】
モータ制御部５１は、被写体ＷｋＦの速度情報を、ワーク速度検知センサ４５より受信し、取得する（Ｓ１Ｂ）。なお、カメラユニット３０Ｊが移動する場合には、モータ制御部５１は、カメラユニット３０Ｊの移動速度情報を受信する。
【０１５２】
モータ制御部５１は、受信された速度情報に基づいて、２つのカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖのそれぞれと被写体ＴｇＦとの相対速度がゼロとなるようなカム１５３，１６３を回転駆動させる回転モータ３７の回転速度Ｒを算出する（Ｓ２Ｂ）。
【０１５３】
モータ制御部５１Ａは、算出された回転速度Ｒに基づいて、回転モータ３７を回転させるための制御信号を生成して、回転モータ３７に送信する（Ｓ３Ｂ）。回転モータ３７は、受信された制御信号に基づいて、回転速度Ｒで回転駆動する。
【０１５４】
カメラ制御部５２は、２つのセンサ１５８，１６８のそれぞれの検知情報に基づいて、カメラヘッド３５Ｚあるいはカメラヘッド３５Ｖの撮像開始のタイミングを検知する（Ｓ４Ｂ）。
【０１５５】
カメラ制御部５２は、ステップＳ４Ｂの処理において２つのセンサ１５８，１６８のそれぞれのうち、カメラヘッド３５Ｚの撮像開始のタイミングを検知する（Ｓ４Ｂ，カメラヘッド１ＯＮ）と、カメラヘッド３５Ｚによって撮像された撮像画像の受信を開始する（Ｓ５Ｂ）。
【０１５６】
カメラ制御部５２は、ステップＳ４Ｂの処理において２つのセンサ１５８，１６８のそれぞれのうち、カメラヘッド３５Ｖの撮像開始のタイミングを検知する（Ｓ４Ｂ，カメラヘッド２ＯＮ）と、カメラヘッド３５Ｖによって撮像された撮像画像の受信を開始する（Ｓ６Ｂ）。
【０１５７】
カメラコントロールユニット５０は、カメラユニット３０Ｊがユーザによって設定された所定の撮像処理を完了したか否かを判定する（Ｓ７Ｂ）。カメラコントロールユニット５０は、例えばユーザによって設定された点検区間を走行し終えることにより撮像を完了してもよいし、ユーザによって点検終了の操作が行われることにより撮像を完了してもよい。
【０１５８】
カメラコントロールユニット５０は、ステップＳ７Ｂの処理においてまだ撮像を完了していないと判定した場合（Ｓ７Ｂ，ＮＯ）、再度ステップＳ１Ｂの処理に戻り、同様の処理を繰り返す。
【０１５９】
一方、カメラコントロールユニット５０は、ステップＳ７Ｂの処理において撮像を完了したと判定した場合（Ｓ７Ｂ，ＹＥＳ）、点検処理を終了する。
【０１６０】
以上により、実施の形態５に係るカメラユニット３０Ｊは、カメラヘッド３５Ｚとカメラヘッド３５Ｖとが交互に進退することで、連続して複数の被写体のそれぞれを撮像することができる。したがって、実施の形態５に係るカメラコントロールユニット５０は、被写体Ｔｇの移動方向に対し逆向きに流れるような画像のブレを抑制できる。
【０１６１】
以上、図面を参照しながら各種の実施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。
【０１６２】
例えば、実施の形態３に係る生産システム１００におけるカメラユニット３０Ａは、ベルトコンベア１１０上を搬送される複数の被写体のそれぞれに対し固定して設置されていたが、実施の形態３に係る生産システム１００におけるカメラユニット３０Ａは、点検車１０に備えられ、走行しながら複数の被写体のそれぞれを撮像してもよい。これにより、実施の形態３に係る生産システム１００は、撮像速度を向上させることができる。
【０１６３】
このように、カメラユニット３０（カメラ装置）は、レール８０（被写体）を撮像する少なくとも１つのカメラヘッド３５（撮像部）と、カメラヘッド３５を所定の回転速度で旋回（回転）させる回転モータ３７（回転モータ）と、カメラヘッド３５によって撮像された撮像画像を出力するハーネス４３（出力部）と、カメラヘッド３５と回転モータ３７とハーネス４３とを内蔵するドラム３１（筺体）と、を備える。ハーネス４３は、撮像画像のうちカメラヘッド３５とレール８０の表面との位置が略平行となる撮像位置における少なくとも１つの撮像画像を出力する。これにより、カメラユニットは、簡単かつ短時間に鮮明な撮像画像を取得できる。したがって、生産効率が向上する。
【０１６４】
また、カメラヘッド３５は、ドラム３１の回転軸に対して垂直方向を撮像可能に設置される。これにより、カメラヘッドは、被写体であるレール８０を連続して鮮明に撮像できる。
【０１６５】
また、カメラヘッド３５は、ドラム３１の回転軸と同一方向を撮像可能に配置される。これにより、カメラヘッドは、撮像時間内に画角の中心ズレが少ない状態で被写体を撮像することができ、画像ブレを抑制できる。
【０１６６】
また、４つのカメラヘッド３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ（複数の撮像部）のそれぞれは、ドラム３１の回転軸に対して垂直方向かつ同一の周面上に配置される。これにより、各カメラヘッドは、被写体に接近して撮像できる。また、カメラヘッドが被写体を高速移動で撮像する際、撮像画像の解像度が向上する。また、撮像画像の周縁部では、オーバラップするように撮像して画素加算を行うことで、画像の歪みが抑えられ、撮像画像の周縁部の解像度が向上する。
【０１６７】
また、カメラユニット３０Ｄは、少なくとも１つのミラー４６Ｊ，４６Ｌと、ミラー４６Ｊ，４６Ｌが撮像位置から光を入射するための少なくとも１つの開口部４４Ｊと、をさらに備える。４つのカメラヘッド３５Ｉ，３５Ｊ，３５Ｋ，３５Ｌのうちカメラヘッド３５Ｊ，３５Ｌ（少なくとも１つの撮像部）は、ミラー４６Ｊ，４６Ｌによる反射光に基づいて被写体を撮像する。これにより、カメラユニットでは、ミラーを介在させることで、４つの撮像素子は、光軸が平行になるように配置される。また、ドラムの中心付近に４つのカメラヘッドが接近する。ドラムの中央部では、空白なスペースが少なく、２つの撮像素子、２つのミラーが蜜に配置される。これにより、カメラユニットの小型化が促進される。
【０１６８】
また、カメラユニット３０Ｇは、回転モータ３７に連結され、回転モータ３７の回転動力（回転動作）を伝達する第１のギア１３１と、第１のギア１３１に連結され、回転動力をカメラヘッド３５Ｗに伝達する第２のギア１３２と、をさらに備える。カメラヘッド３５Ｗは、第１のギア１３１および第２のギア１３２を介して、撮像方向が常に撮像位置の方向と同一方向となるように回転する。これにより、被写体が画角の中心に近づいた時にカメラヘッドがブレることなく、被写体を撮像できる。また、撮像開始時から撮像終了時までの間、被写体を真上から撮像できる。したがって、被写体を正面から撮像できる画像の数が増やすことができ、多くの撮像画像を用いて画素加算を行うことで、解像度の高い撮像画像が得られる。
【０１６９】
また、カメラユニット３０Ｊは、一端側にカメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖをそれぞれ有する２つのコンロッド１５４，１６４（コンロッド）と、２つのコンロッド１５４，１６４の他端側に連結された２つのカム１５３，１６３と、回転モータ３７に連結され、回転モータ３７の回転動力を２つのカム１５３，１６３それぞれに伝達する駆動シャフト１５２と、をさらに備える。カメラヘッド３５Ｚ，３５Ｖは、被写体を交互に撮像する。これにより、２つのカメラヘッドとカメラヘッドが交互に進退することで、いずれか一方が被写体の移動方向に対し同方向となる。また、同方向となるカメラヘッドの移動速度と被写体の移動速度との相対速度がゼロとなるタイミングで、一方のカメラヘッドによる撮像が可能である。
【０１７０】
また、カメラユニット３０Ａは、撮像画像に基づいて、被写体Ｗｋ（被写体）の移動速度を検出するワーク速度検知センサ４５（被写体速度検知部）、をさらに備える。これにより、画像解析を行うことで、別の電子部品を使用することなく、ワークの速度を簡単に検知できる。
【０１７１】
また、モータ制御部５１は、撮像位置におけるカメラヘッド３５と被写体との間の相対速度がゼロ（ゼロ）となる回転速度を算出し、回転モータ３７に設定する。これにより、カメラヘッドは、被写体が相対的に静止している状態で撮像可能である。したがって、カメラヘッド移動する被写体を撮像する場合に発生し易い、移動方向に対し逆向きに流れるような画像ブレを抑制できる。
【０１７２】
生産システム１００は、点検車１０に備えられたカメラユニット３０（カメラ）は、レール８０などの被写体を撮像する。点検車１０と画像処理装置とは、有線または無線ネットワークで通信可能に接続される。カメラユニット３０は、回転モータ３７の回転速度Ｒ（所定の回転速度）で回転するカメラヘッド３５と被写体との位置が略平行となる撮像位置における少なくとも１つの撮像画像を送信する。画像処理装置は、受信された撮像画像から被写体の状態を分析して出力する。これにより、生産効率が向上する。
【０１７３】
生産システム１００は、カメラユニット３０を所定の移動速度で移動させる点検車１０（搬送装置）を備える。モータ制御部５１Ａは、点検車１０の移動速度に基づいて、撮像位置におけるカメラヘッド１３５と被写体との間の相対速度がゼロとなる回転速度を算出して、回転モータ３７に設定する。これにより、カメラヘッドは、被写体が相対的に静止している状態で撮像可能である。したがって、カメラヘッドが移動する被写体を撮像する場合に発生し易い、移動方向に対し逆向きに流れるような画像ブレを抑制できる。
【０１７４】
以上、添付図面を参照しながら各種の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。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、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本開示は、カメラ装置および生産システムの提示において、簡単かつ短時間に鮮明な撮像画像を取得して生産効率を向上できるカメラ装置および生産システムの提示として有用である。
【符号の説明】
【０１７６】
１０  点検車
３０  カメラユニット
３１  ドラム
３５  カメラヘッド
３７  回転モータ
４３  ハーネス
４５  ワーク速度検知センサ
４４Ｊ，４４Ｌ  開口部
４６Ｊ，４６Ｌ  ミラー
５０，５０Ａ  カメラコントロールユニット
８０，１８０  レール
１００  生産システム
１３１  第１のギア
１３２  第２のギア
１５２  駆動シャフト
１５３，１６３  カム
１５４，１６４  コンロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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