(57)【要約】【課題】  機体に複数のカメラを搭載して複数の画像データを地上側に送信する場合に、搭載重量の軽量化を図った無人ヘリコプタの画像送信装置を提供する。【解決手段】  地上側からの指令で操縦可能な無人ヘリコプタの機体に、複数台のカメラ１０１〜１０４に接続可能な切替装置１０５と、該切替装置１０５を介していずれか１台のカメラに接続されその１台のカメラの画像を高画質化するためのスタビライザ１０６と、該スタビライザ１０６を通したカメラの画像信号と残りのカメラの画像信号とを合成して１つの画像信号を作成する画像分割装置１０７と、該画像分割装置１０７を通して作成された１つの画像信号を地上側に送信するための画像通信機２６とを備え、前記切替装置１０５を地上側から操作して前記スタビライザ１０６に接続されるカメラを選択して切替可能とした。【選択図】        図６
2006282039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上側からの指令で操縦可能な無人ヘリコプタの機体に、複数台のカメラに接続可能な切替装置と、
該切替装置を介していずれか１台のカメラに接続されその１台のカメラの画像を高画質化するためのスタビライザと、
該スタビライザを通したカメラの画像信号と残りのカメラの画像信号とを合成して１つの画像信号を出力する画像分割装置と、
該画像分割装置を通して出力された１つの画像信号を地上側に送信するための画像通信機とを備え、
前記切替装置を地上側から操作して前記スタビライザに接続されるカメラを選択して切替可能としたことを特徴とする無人ヘリコプタの画像送信装置。
【請求項２】
前記切替装置に接続される全てのカメラからの画像信号を、前記スタビライザを通すことなく、前記画像分割装置に入力可能としたことを特徴とする請求項１に記載の無人ヘリコプタの画像送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機体に搭載したカメラの画像データを地上側に送信する無人ヘリコプタの画像送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人ヘリコプタは、農薬等の薬剤を散布するため（例えば特許文献１）、あるいは航空写真撮影のため等に用いられる。この無人ヘリコプタは、リモコン操縦機で使用者が地上から機体を見ながら飛行状態に応じて遠隔操作できる。さらにこのような無人ヘリコプタにおいて、エンジンの運転状態等に応じて最適な飛行制御を自動的に行う自律飛行制御が行われる。自律飛行制御を行う場合、機体側から運転状態の検出データがデジタル信号で地上局に送られるとともに、地上局側から自律飛行に必要な指令信号がデジタル信号で機体側に送られる。このような自律飛行用の操縦データ通信用のアンテナが機体に備わる。
【０００３】
一方、カメラを搭載した無人ヘリコプタでは、撮影した画像のアナログデータあるいはデジタルデータを地上局に送信する。この画像データ通信のために画像データ用の画像通信機及び画像用アンテナが機体に備わる。
【０００４】
カメラで撮影した画像データ信号から細かいエンジン振動やノイズ等の高周波成分を除去して画像を高画質化するためにフィルタ回路等からなるスタビライザが用いられる（例えば（株）朋栄  ビデオスタビライザ）。カメラからの画像データ信号は、スタビライザを通すことにより、高周波振動成分が除去され画像が安定して高画質化する。
【０００５】
機体にカメラを搭載し、カメラの画像データを地上局に送信する場合、送信される画像データ信号に高周波成分の振動やノイズが含まれていると、通信状態に影響するとともにこれらの高周波成分が増幅され地上側での映像劣化のおそれがある。したがって、機体側から地上局に画像データ信号を送信する場合には、スタビライザは地上側に備えるのではなく、機体に搭載して機体内で高周波振動成分を除去して安定化し、安定化された画像信号を地上局に送信することが望ましい。
【０００６】
一方、複数の画像データ信号を合成して１つの画像信号を作成し、この画像信号により複数の画像を１つの画面上に分割して表示可能とする画像分割装置が実用化されている（例えば（株）ダイワインダストリ  四分割画像装置）。このような画像分割装置からの出力画像信号は、複数の画像を分割画面に表示可能であるとともに、複数の画像のうち１つを選択して全画面に表示可能である。また、画像分割装置は、画面上に文字をオーバーレイさせて表示可能とする。
【０００７】
画像データ信号を機体側から地上局に送信する場合、機体側の画像用アンテナを通して地上局に送られる電波使用量に制約があるため、画像信号の数はなるべく少なくして１つの画像データ信号とすることが望ましい。したがって、複数のカメラを機体に搭載してこれら複数のカメラによる複数の画像データ信号がある場合には、機体に画像分割装置を搭載して複数の画像データ入力から１つの画像出力信号を形成し、この画像信号を機体側から地上局に送信することが行われる。
【０００８】
このような画像分割装置を前述のスタビライザとともに機体に搭載する場合、機体のペイロード負荷を少なくするために、搭載重量はなるべく軽量にしなければならない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１６６８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、機体に複数のカメラを搭載して複数の画像データを地上側に送信する場合に、搭載重量の軽量化を図った無人ヘリコプタの画像送信装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、地上側からの指令で操縦可能な無人ヘリコプタの機体に、複数台のカメラに接続可能な切替装置と、該切替装置を介していずれか１台のカメラに接続されその１台のカメラの画像を高画質化するためのスタビライザと、該スタビライザを通したカメラの画像信号と残りのカメラの画像信号とを合成して１つの画像信号を出力する画像分割装置と、該画像分割装置を通して出力された１つの画像信号を地上側に送信するための画像通信機とを備え、前記切替装置を地上側から操作して前記スタビライザに接続されるカメラを選択して切替可能としたことを特徴とする無人ヘリコプタの画像送信装置を提供する。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記切替装置に接続される全てのカメラからの画像信号を、前記スタビライザを通すことなく、前記画像分割装置に入力可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、複数台のカメラを搭載した場合に、各カメラごとにスタビライザを備えることなく、切替装置を介して選択的に１台のカメラの画像データをスタビライザに入力することにより選択された画像データの高周波成分の振動を除去して高画質化し、このスタビライザを通した画像データと残りのカメラの画像データを画像分割装置に入力して合成し、１つの画像データ信号として地上側に送信できる。これにより、複数台のカメラを搭載した場合に、スタビライザの数を最低限にして搭載重量の軽減を図ることができる。この場合、全てのカメラに対してスタビライザを備えなくても、画像を地上側の画面上で見るときに、必要とするカメラの画像を選択してスタビライザを通すことができるため、他のカメラの画像がスタビライザを通っていなくても、画面監視上で支障はない。
なお、カメラを１台しか搭載しない場合でも本発明は適用可能である。
【００１４】
請求項２の発明によれば、スタビライザを通さずに全てのカメラを画像分割装置に接続できるため、スタビライザで画像データが劣化するような異常が発生したときに、スタビライザを回避して画像分割装置に直接画像データを入力することにより画像データを保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜図３はそれぞれ、本発明に係る無人ヘリコプタの側面図、上面図及び正面図である。なお、この例は、無人ヘリコプタの機体の構成を説明するために、カメラは機体下面側に１台のみ搭載した構成例を示しているが、カメラは機体下面側に２台又はそれ以上備わる構成であってもよい。
【００１６】
無人ヘリコプタ１は、メインボディ２とテールボディ３からなる機体４を備える。メインボディ２の上部にメインロータ５が備わり、テールボディ３の後部にテールロータ６が備わる。メインボディ２の前部にラジエータ７が備わり、その後にエンジン、吸気系、メインロータ軸、燃料タンクの順にメインボディ２内に収容される。燃料タンクは、外部サブ燃料タンクを不要とすべく大容量のものが機体中央付近に収容される。機体４のほぼ中央部のメインボディ２の左右下部に支持脚８を介してスキッド９が備わる。スキッド９の前端部上方の機体下部には、機体内のエンジン（不図示）に接続された排気管６０に備わるマフラー６１が配設される。
【００１７】
メインボディ２の後部上側にコントロールパネル１０が備わり、下側に表示灯１１が備わる。コントロールパネル１０は、飛行前のチェックポイントやセルフチェック結果等を表示する。コントロールパネル１０の表示は地上局でも確認できる。表示灯１１は、ＧＰＳ制御の状態や機体の異常警告等の表示を行う。
【００１８】
メインボディ２の前部下側に、赤外線カメラ（あるいはＣＣＤカメラ）を収容したカメラ装置１２がカメラ雲台１３を介して取付けられる。カメラ装置１２は、カメラ雲台１３に対し、パン軸（垂直軸）廻りに回転するとともに、内部のカメラ（不図示）がチルト軸（水平軸）廻りに回転可能である。これにより、カメラが前側の窓１４を通して上空から地上の全方位を撮影できる。
【００１９】
メインボディ２の左側に自律制御ボックス１５が搭載される。自律制御ボックス１５内には、自律制御に必要な、ＧＰＳ制御装置、地上と通信するデータ通信機や画像通信機、及び制御プログラムを組込んだ制御基板などが収容される。自律制御は、機体の位置や速度などの飛行データ、機体の姿勢や方位などの機体データ、エンジン回転数やスロットル開度などの運転状態データ等に基づいて、予め定められた運転モードや制御プログラムを自動的にあるいは地上局からの指令によって選択し、運転状態に応じて最適な操縦制御を行う。
【００２０】
この無人ヘリコプタ１は、このような自律制御で飛行できるとともに、飛行状態を目で確認しながら、この飛行状態や機体から送信された各種運転状態データに基づいて、リモコン操縦機によりマニュアル操作が可能である。
【００２１】
メインボディ２の下面側にアンテナ支持枠１６が取付けられる。このアンテナ支持枠１６に、傾斜したステー１７が取付けられる。このステー１７に、前述の自律制御に必要な運転状態データや飛行指令データ等の操縦データ（デジタルデータ）を地上局との間で送受信するための操縦データアンテナ１８が取付けられる。ステー１７にはさらに、前述のカメラ装置１２で撮影した画像データ（アナログデータ）を地上局に送信するための画像データアンテナ１９が取付けられる。
【００２２】
テールボディ３の下面側に地磁気等に基づく方位角センサ２０が備わる。方位角センサ２０により機体の向き（東西南北）が検出される。メインボディ２内にさらに、ジャイロ装置からなる姿勢角センサ（不図示）が備わる。
【００２３】
テールボディ３の上面側にメインＧＰＳアンテナ２１及びサブＧＰＳアンテナ２２が備わる。テールボディ３の後端部に、リモコン操縦機からの指令信号を受信するリモコン受信アンテナ２３が備わる。
【００２４】
図４は、本発明に係る無人ヘリコプタのブロック構成図である。
４台のカメラ装置１２が機体に搭載される。各カメラ装置１２は、カメラ雲台１３に搭載された赤外線カメラ（又はＣＣＤカメラ）２４を備える。
【００２５】
自律制御ボックス１５内には、カメラ２４からの映像データを受信する画像制御装置２５と、画像データを地上局に送る画像通信機２６と、自律制御に必要なデータを地上局との間で送受信するためのデータ通信機２７と、自律制御プログラムが格納されたマイコン等からなる制御基板２８と、メインＧＰＳアンテナ２１に接続されたメインＧＰＳ受信機２９と、サブＧＰＳアンテナ２２に接続されたサブＧＰＳ受信機３０が収納される。
【００２６】
機体４には、自律制御ボックス１５内の画像通信機２６及びデータ通信機２７からそれぞれ、アナログ画像データを地上局に送る画像データアンテナ１９及びデジタル操縦データを地上局との間で送受信する操縦データアンテナ１８が、前述のようにメインボディ２（図１）の下面側に備わる。方位センサ２０は、自律制御ボックス１５内の制御基板２８に接続される。機体４内には、ジャイロ装置等からなる姿勢センサ３１が備わり、コントロールボックス３２に接続される。コントロールボックス３２は、自律制御ボックス１５内の制御基板２８とデータ通信して５台のサーボモータ３３を駆動する。３台のサーボモータ３３がメインロータを制御してエンジンコントロール用のサーボモータとともに、機体の前後、左右、上下方向の移動を制御し、テールロータ制御用のサーボモータが機体の回転を制御する。
【００２７】
図５は、地上局のブロック構成図である。
無人ヘリコプタ１と通信する地上局５３には、ＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳアンテナ３４と、無人ヘリコプタ１とデータ通信を行うための通信アンテナ３５と、無人ヘリコプタ１から画像データを受信するための画像受信アンテナ３６の３本のアンテナが地上に設置される。
地上局５３は、データ処理部３７と、監視操作部３８と、電源部３９とにより構成される。
【００２８】
データ処理部３７は、ＧＰＳ受信機４０と、データ通信機４１と、画像通信機４２と、これらの通信機４０，４１，４２に接続された通信基板４３とにより構成される。
【００２９】
監視操作部３８は、手動用コントローラ（リモコン操縦機）４４と、カメラ操作や機体の操縦調整などを行うベースコントローラ４５と、バックアップ電源４６と、ベースコントローラ４５に接続されたパソコン４７と、パソコン用のモニタ４８と、ベースコントローラ４５に接続され画像データを表示する画像モニタ４９とにより構成される。
【００３０】
電源部３９は、発電機５０と、バッテリブースタ５１を介して発電機５０に接続されたバックアップバッテリ５２とにより構成される。バックアップバッテリ５２は、飛行前のチェック時などの発電機５０が動作していないときに機体側に接続して１２Ｖの電圧を供給する。飛行中は、発電機５０からデータ処理部３７及び監視操作部３８に１００Ｖの電圧を供給する。
【００３１】
地上局５３の画像モニタ４９に写る画像データは、ＤＶレコーダ５５を介して、遠隔監視室５４に送信され、遠隔監視室５４内で見ることができる。
【００３２】
図６は、本発明に係る画像送信装置の全体ブロック図である。
図６に示すように、４台のカメラ１０１〜１０４の各々がケーブル１０１ａ〜１０１ｄを介して切替装置１０５に接続される。切替装置１０５は、４台のカメラ１０１のうちいずれか１台のカメラを選択してスタビライザ１０６に接続する。スタビライザ１０６は、四分割装置１０７に接続される。スタビライザ１０６に接続されない残りの３台のカメラは、切替装置１０５を通してそのまま四分割装置１０７に接続される。
【００３３】
スタビライザ１０６は、入力されたカメラの画像データ信号から高周波成分の振動やノイズを除去して画像を高画質化する。
四分割装置１０７は、入力された４つの画像データ信号（１つはスタビライザを通したもの）から指令に応じて、１つの画像信号１０８を作成してこれを出力する。この画像信号１０８は、４台のカメラからの４つの画像を１つの画面上に分割して表示可能とする。この場合、４分割画面に４つの画像を表示することもできるし、あるいは２分割画面に２つの画像を選択して表示することもできる。また、この四分割装置は、１つの選択された画像を全画面に表示することもできる。さらに四分割装置１０７は、画面上に例えば機体の向きやカメラの向きあるいは撮影日時や天候等の情報を伝える文字をオーバーレイして表示するオーバーレイ文字情報を作成して画像信号とともに出力する。このようなオーバーレイ文字情報は画像信号とともに地上局に送信され、地上のモニタ画面に画像とともに表示される。
【００３４】
このような四分割装置１０７から出力されたオーバーレイ文字情報を含む１つの画像信号１０８は、自律ボックス１５内の画像通信機２６（図４）に入力される。画像通信機２６は、画像データアンテナ１９を介して画像信号を地上局５３（図５）に送信する。
【００３５】
切替装置１０５及び四分割装置１０７は、自律ボックス内の制御基板２８に接続される。制御基板２８は、操縦データアンテナ１８を介して地上局と通信する。制御基板２８は、地上局からの指令により、切替装置１０５を駆動して指定されたカメラからの画像データ信号をスタビライザ１０６に接続する。また、制御基板２８は、地上局からの指令により、四分割装置１０７に対し、地上側の画像モニタ４９（図５）の画面上で、４分割あるいは２分割の分割画面か又は全画面で表示するか及びどのカメラの画像を表示するかの指令信号を送る。これにより、地上局に送られる画像信号の画像データが変わる。さらに制御基板２８は、地上局からの指令により、画面上にオーバーレイさせる文字情報を指定する。
【００３６】
４台のカメラからのケーブルが接続される切替装置１０５は例えば自律ボックス１５内に収容される。スタビライザ１０６及び四分割装置１０７は、自律ボックス１５内又は機体４内に搭載される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、複数台のカメラを搭載した無人ヘリコプタに適用可能である。なお、１台のカメラのみ搭載した場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る無人ヘリコプタの側面図。
【図２】図１の無人ヘリコプタの上面図。
【図３】図１の無人ヘリコプタの正面図。
【図４】本発明に係る無人ヘリコプタのブロック構成図。
【図５】地上局のブロック構成図。
【図６】本発明に係る画像送信装置のブロック図。
【符号の説明】
【００３９】
１：無人ヘリコプタ、２：メインボディ、３：テールボディ、４：機体、５：メインロータ、６：テールロータ、７：ラジエータ、８：支持脚、９：スキッド、１０：コントロールパネル、１１：表示灯、１２：カメラ装置、１３：雲台、１４：窓、１５：自律制御ボックス、１６：アンテナ支持枠、１７：ステー、１８：操縦データアンテナ、１９：画像データアンテナ、２０：方位角センサ、２１：メインＧＰＳアンテナ、２２：サブＧＰＳアンテナ、２３：リモコン受信アンテナ、２４：カメラ、２５：画像制御装置、２６：画像通信機、２７：データ通信機、２８：制御基板、２９：メインＧＰＳ受信機、３０：サブＧＰＳ受信機、３１：姿勢角センサ、３２：コントロールボックス、３３：サーボモータ、３４：ＧＰＳアンテナ、３５：通信アンテナ、３６：画像受信アンテナ、３７：データ処理部、３８：監視操作部、３９：電源部、４０：ＧＰＳ受信機、４１：データ通信機、４２：画像通信機、４３：通信基板、４４：リモコン操縦機、４５：ベースコントローラ、４６：バックアップ電源、４７：パソコン、４８：モニタ、４９：画像モニタ、５０：発電機、５１：バッテリブースタ、５２：バックアップバッテリ、５３：地上局、５４：遠隔監視室、５５：ＤＶレコーダ、５６：ステー支持枠、５７：クッション材、５８，５９：ブラケット、１０１〜１０４：カメラ、１０１ａ〜１０１ｄ：ケーブル、１０５：切替装置、１０６：スタビライザ、１０７：四分割装置、１０８：画像信号。
【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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