(57)【要約】【課題】地表面の状況を撮影する際、マルチコプターを利用しつつ、高機能かつ高価で重量の大きな撮影装置を使用できる観察装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる観察装置１００は、空中を飛行可能なマルチコプター１０２と、マルチコプターに搭載された反射鏡１１４と、地上に設置された撮影装置１２２とを備え、撮影装置は、反射鏡ごしに撮影することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中を飛行可能なマルチコプターと、
前記マルチコプターに搭載された反射鏡と、
地上に設置された撮影装置とを備え、
前記撮影装置は、前記反射鏡ごしに撮影することを特徴とする観察装置。
【請求項２】
前記反射鏡は、前記マルチコプターの上下方向に対して傾斜して搭載されていて、該傾斜方向に長い楕円または長方形であることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記反射鏡は、前記マルチコプターのカメラ用のジンバルマウントに取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の観察装置。
【請求項４】
前記撮影装置は、マルチスペクトル分光装置であり、
前記反射鏡は、誘電体膜または誘電体多層膜であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の観察装置。
【請求項５】
前記撮影装置は、赤外線サーモグラフィカメラであり、
前記反射鏡は、金蒸着ミラーであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の観察装置。
【請求項６】
前記ジンバルマウントには、複数の種類が異なる反射鏡が取付けられていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中を飛行して移動可能な観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、地表面を上空から観察する装置として、航空機内に撮像システムが設けられた空中撮像装置が記載されている。この撮像システムでは、地面から反射された各種の波長の放射エネルギーを受信しこれを解析している。しかし航空機内に撮像システムを設けると、装置が大掛かりになってしまう。また航空機では遙か上空から広域を撮影することになるため、詳細な画像を得ることは難しく、植生観察には向いていない。
【０００３】
一方、近年は遠隔操作可能な無人の小型のマルチコプター（ドローンとも呼ばれる）が知られている。このマルチコプターには撮影装置が搭載されているものが多く、地表面の撮影も可能となっている。マルチコプターは空中で静止（ホバリング）することもできるため、観察者が立ち入ることが困難な湿原などにおいても地表面の近接撮影に適した飛行体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４８９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、植生状況の撮影などを行う場合には、植物の種類を判別するために、高精細な画像が要望されている。すると、高画素のカメラや、高倍率のズームレンズ、解像度の高い大口径レンズなど、高機能な撮影装置を使用する必要がある。高機能の撮影装置は高価であり、また重量が大きくなりがちである。また植物は赤外領域で可視領域とは異なる見え方をするため、これを利用するために赤外線カメラが使用される場合がある。赤外線カメラは民生品として一般的ではないため、可視光のカメラと比較すると大型で重く、また高価な傾向にある。
【０００６】
そのような高価な撮影装置をマルチコプターに搭載した場合、湿原の植生状況を撮影中にマルチコプターが墜落してしまうと、撮影装置が故障する場合や、撮影装置を紛失してしまう場合がある。またマルチコプターの搭載重量を考慮すると、大型で重量の大きな撮影装置を搭載することも困難である。つまり、マルチコプターは植物に近づくためには好適であるが、高機能の撮影装置はマルチコプターに適していないということになる。
【０００７】
そこで本発明は、このような課題に鑑み、地表面の状況を撮影する際、マルチコプターを利用しつつ、高機能かつ高価で重量の大きな撮影装置を使用できる観察装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる観察装置の代表的な構成は、空中を飛行可能なマルチコプターと、マルチコプターに搭載された反射鏡と、地上に設置された撮影装置とを備え、撮影装置は、反射鏡ごしに撮影することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、撮影装置は、マルチコプターには搭載されず、地上に設置するだけでよい。マルチコプターには反射鏡が搭載されるだけであり、撮影装置が地上から反射鏡ごしに撮影する。このため、撮影する際、マルチコプターを利用しつつ、高機能かつ高価で重量の大きな撮影装置を地上に設置して使用できる。
【００１０】
またマルチコプターには撮影装置が搭載されていないため、マルチコプターが墜落した場合であっても、高価な撮影装置が故障したり紛失したりすることもない。さらにマルチコプターには、重量の大きな撮影装置を搭載しないため、マルチコプターの搭載荷重が増大することがない。このため、マルチコプターは、航続距離が短くならず、より長時間（広範囲）の観察を行うことが可能となる。なお撮影装置としては、高精度（高解像度）の動画撮影カメラも使用できるため、観察を行った後、所望の箇所が写ったショット（静止画）を抜き出すことができる。
【００１１】
上記の反射鏡は、マルチコプターの上下方向に対して傾斜して搭載されていて、傾斜方向に長い楕円または長方形であるとよい。これにより、地上に設置した撮影装置から見ると、反射鏡の形状は、傾斜方向に長い楕円であれば円形状に見え、傾斜方向に長い長方形であれば正方形に近い形状に見える。このため、反射鏡の大きくしなくて済み、重量を減らすことができる。
【００１２】
上記の反射鏡は、マルチコプターのカメラ用のジンバルマウントに取り付けられているとよい。このように、反射鏡をジンバルマウントに取付けることで、反射鏡の角度を変更でき、反射鏡の振動も吸収できる。このため撮影装置は、反射鏡を確実に捉えることができ、反射鏡ごしに対象を確実に撮影できる。
【００１３】
上記の撮影装置は、マルチスペクトル分光装置であり、反射鏡は、誘電体膜または誘電体多層膜であるとよい。このように、反射鏡が誘電体膜であれば、特定の波長（１種類の波長）の光を選択的に反射できる。反射鏡が誘電体多層膜であれば、複数種類の波長（マルチバンド）の光を選択的に反射できる。そしてマルチスペクトル分光装置は、反射鏡で選択的に反射された波長の光を捉えて分光画像を得ることができる。
【００１４】
上記の撮影装置は、赤外線サーモグラフィカメラであり、反射鏡は、金蒸着ミラーであるとよい。このように、反射鏡が金蒸着ミラーであれば、赤外線に対して高い反射率を有する。このため、赤外線サーモグラフィカメラは、反射鏡で反射された赤外線を捉えて温度情報を得ることができる。
【００１５】
上記のジンバルマウントには、複数の種類が異なる反射鏡が取付けられているとよい。これにより、ジンバルマウントまたはマルチコプター自体を回転させることにより、複数の反射鏡のうち使用する反射鏡を選択することができる。複数の種類の反射鏡としては、一例として、可視光を反射する平面鏡と凸面鏡や、反射する波長が異なる反射鏡であってよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、撮影する際、マルチコプターを利用しつつ、高機能かつ高価で重量の大きな撮影装置を使用できる観察装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における観察装置を説明する図である。
【図２】図１の観察装置に適用されるマルチコプターを示す図である。
【図３】図２のマルチコプターの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態における観察装置１００を説明する図である。図２は、図１の観察装置１００に適用されるマルチコプター１０２を示す図である。
【００２０】
観察装置１００は、観察者が立ち入ることが困難な対象の調査を行う装置である。以下では、観察装置１００として、湿原１０４などの地表面の植生調査を行う装置を例示している。なお地表面の植生調査は、図１に示す湿原１０４の対象植物１０６の植生状況を撮影することで可能となる。ただし観察装置１００は、地表面の植生調査に限られず、観察者や作業者が立ち入ることが困難な場所、例えばプラント、崖、建物などの対象物を撮影してもよい。なお観察者や作業者が立ち入ることが困難な状況としては、地形に起因するものに限らず、放射線量が高い場合なども含まれる。
【００２１】
湿原１０４には木道１０８が設置されている。このため、湿原１０４において、木道１０８周辺の植生調査は可能であるものの、木道１０８から離れた地表面に対象植物１０６が位置する場合、対象植物１０６の植生状況を撮影することは困難である。
【００２２】
そこで観察装置１００は、反射鏡１１４を搭載したマルチコプター１０２と、図１に示す地上すなわち木道１０８に設置された撮影装置１２２とを備える。
【００２３】
マルチコプター１０２は、図２に示すように、本体１１０と、本体１１０の下側に設置されたジンバルマウント１１２と、ジンバルマウント１１２に取付けられた反射鏡１１４とを備える。
【００２４】
反射鏡１１４は、例えば可視光を反射する平面鏡である。反射鏡１１４は、図２に示すように楕円の形状を有する。また反射鏡１１４は、図２の左側に示すように側面から見て、マルチコプター１０２の上下方向に対して傾斜している。つまり、反射鏡１１４は、傾斜方向に長い楕円であって、傾斜した状態でジンバルマウント１１２に取付けられている。
【００２５】
また、ジンバルマウント１１２にはカメラ１１６も取付けられている。ただしカメラ１１６には、高倍率のズームレンズなどは搭載されていない。このため、カメラ１１６は、対象植物１０６の植生状況を撮影せず、単に、マルチコプター１０２が対象植物１０６の上空付近まで移動する際に用いられる。マルチコプター１０２は、本体１１０の上側に複数（例えば４つ）のモーター１１８およびプロペラ１２０が設置されていて、プロペラ１２０をモーター１１８で回転させることで揚力を得て、空中を飛行する。
【００２６】
撮影装置１２２は、マルチコプター１０２のカメラ１１６に比べて、高機能かつ高価で重量の大きな装置である。撮影装置１２２としては、例えば、高倍率のズームレンズや解像度の高いレンズやカメラ、非常に解像度の高い大口径望遠レンズ、高画素高性能カメラなどが挙げられる。
【００２７】
観察装置１００では、対象植物１０６の植生状況を撮影する際、まず、図１の矢印Ａに示すように対象植物１０６の植生状況が反射鏡１１４に映り込むように、マルチコプター１０２を対象植物１０６の上空付近まで飛行させる。つぎに観察装置１００では、反射鏡１１４に映り込んだ対象植物１０６の植生状況を、図中矢印Ｂに示すように撮影装置１２２で撮影する。すなわち撮影装置１２２は、マルチコプター１０２の反射鏡１１４ごしに湿原１０４の対象植物１０６の植生状況を撮影する。
【００２８】
本実施形態の観察装置１００によれば、マルチコプター１０２には反射鏡１１４が搭載されるだけであり、地上に設置された撮影装置１２２から反射鏡１１４ごしに地表面の植生状況を撮影できる。したがって、観察装置１００では、対象植物１０６の植生状況を撮影する際、マルチコプター１０２を利用でき、さらには高機能かつ高価で重量の大きな撮影装置１２２を地上に設置して使用できる。
【００２９】
また観察装置１００では、マルチコプター１０２には高価な撮影装置１２２が搭載されていないため、仮にマルチコプター１０２が墜落した場合であっても、高価な撮影装置１２２が故障したり紛失したりすることもない。
【００３０】
さらに観察装置１００では、マルチコプター１０２には重量の大きな撮影装置１２２を搭載しないため、マルチコプター１０２の搭載荷重が増大することがない。したがって、マルチコプター１０２は、航続距離が短くならず、より長時間（広範囲）の植生観察を行うことが可能となる。また撮影装置１２２としては、高精度（高解像度）の動画撮影カメラも使用できるため、植生観察を行った後、所望の箇所が写ったショット（静止画）を抜き出すことができる。
【００３１】
また反射鏡１１４は、傾斜方向に長い楕円であるため、図１の矢印Ｂに示すように木道１０８に設置した撮影装置１２２から見ると、その形状が円形状に見える。このため、反射鏡１１４を大きくしなくて済み、重量を減らすことができる。さらに反射鏡１１４は、傾斜方向に長い楕円に限らず、傾斜方向に長い長方形であってもよい。この場合には、反射鏡１１４は、撮影装置１２２から見ると正方形に近い形状に見えるため、面積を大きくしなくて済み、重量を減らすことができる。
【００３２】
また反射鏡１１４は、ジンバルマウント１１２に取付けられているため、角度を変更可能であり、さらに振動も吸収される。このため、撮影装置１２２は、反射鏡１１４を確実に捉えることができ、反射鏡１１４ごしに湿原１０４の対象植物１０６の植生状況を確実に撮影できる。
【００３３】
上記実施形態では、可視光を撮影する撮影装置１２２が、可視光を反射する反射鏡１１４に映り込んだ対象植物１０６の植生状況を撮影する場合を例示したが、これに限定されない。
【００３４】
一例として、観察装置１００では、撮影装置１２２としてマルチスペクトル分光装置（マルチバンド分光装置）を用いて、さらに反射鏡１１４として誘電体膜（単層誘電体反射防止膜）または誘電体多層膜（誘電体多層反射防止膜）を有するものを用いてよい。マルチスペクトル分光装置としては、例えば、機械式フィルターターレットや液晶チューナブルフィルタが挙げられ、これらのフィルタにイメージインテンシファイア付ＣＣＤカメラや冷却型高感度カメラなどを組み合わせてよい。
【００３５】
誘電体膜を有する反射鏡（例えばシリコン保護膜付ミラー）は、特定の波長（１種類の波長）の光を選択的に反射できる。また、誘電体多層膜を有する反射鏡（例えばマルチコート反射防止膜ミラー）は、複数種類の波長（マルチバンド）の光を選択的に反射できる。その結果、マルチスペクトル分光装置は、反射鏡１１４で選択的に反射された波長の光を捉えて分光画像を得ることができる。したがって観察装置１００では、分光画像を得ることにより、農作物の生育状態、例えばいもち病で生育状態が悪くなっていることなどを判別できる。
【００３６】
なおマルチスペクトル分光装置では、望遠レンズを用いることなく、マルチコプター１０２に搭載された反射鏡１１４と、周辺の景色を同時に撮影する。すなわち画像にはマルチコプター１０２が映っていて、それに搭載された反射鏡１１４には地表面が映り込んでいる状態である。そして、マルチコプター１０２を移動させながら撮影を繰り返す。この複数の画像から、反射鏡１１４部分の画像を繋ぎ合わせることで、地表面の画像を作成することができる。反射鏡１１４部分の画像のマッピングは、すなわち撮影時のマルチコプター１０２の位置であるため、周辺の景色に対するマルチコプター１０２の位置から特定することができる。また、マルチコプター１０２にＬＥＤライトが搭載されていれば、それをマーカーとして位置を特定することができる。
【００３７】
さらに観察装置１００では、撮影装置１２２として赤外線サーモグラフィカメラを用いて、反射鏡１１４として金蒸着ミラーを用いてよい。赤外線サーモグラフィカメラとしては、例えば重量のある超高感度の冷却型高感度赤外線カメラなどが挙げられる。また撮影の際には動画撮影状態として撮影を行い、撮影後、所望の箇所が写ったショット（静止画）を抜き出してもよい。
【００３８】
また金蒸着ミラーは、赤外線に対して高い反射率を有する。その結果、赤外線サーモグラフィカメラは、反射鏡１１４で反射された赤外線を捉えて温度情報を得ることができる。したがって観察装置１００では、温度情報を得ることにより、湿原１０４のうち温度が高い箇所を例えば植物繁茂領域として判別できる。
【００３９】
図３は、図２のマルチコプター１０２の変形例を示す図である。マルチコプター１０２Ａは、本体１１０の下側に設置されたジンバルマウント１１２に、２つの反射鏡１１４、１２４が取付けられている点で、上記のマルチコプター１０２と異なる。
【００４０】
反射鏡１１４、１２４は、図中の両側に示すように側面から見て、マルチコプター１０２Ａの上下方向に対して傾斜している。また反射鏡１１４、１２４は、いずれも傾斜方向に長い楕円であるが、その種類は異なっている。一例として、反射鏡１１４が可視光を反射する平面鏡であれば、反射鏡１２４は凸面鏡としてよい。また、反射鏡１１４が誘電体膜（シングルバンド）を有するものであれば、反射鏡１２４は誘電体多層膜（マルチバンド）を有するものとしてよい。
【００４１】
このようにマルチコプター１０２Ａでは、種類の異なる２つの反射鏡１１４、１２４がジンバルマウント１１２に取り付けられている。このため、ジンバルマウント１１２またはマルチコプター１０２Ａ自体を回転させることにより、２つの反射鏡１１４、１２４のうち使用する反射鏡を選択することができる。このため、観察装置１００では、マルチコプター１０２Ａを利用することで、地表面の植生状況を撮影する際の利便性が向上する。
【００４２】
なお観察装置１００は、地表面の植生状況を撮影するだけでなく、観察者や作業者が立ち入ることが困難なプラント、崖、建物などの対象物の状況を撮影することもできる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明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発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、空中を飛行して移動可能な観察装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１００…観察装置、１０２、１０２Ａ…マルチコプター、１０４…湿原、１０６…対象植物、１０８…木道、１１０…本体、１１２…ジンバルマウント、１１４、１２４…反射鏡、１１６…カメラ、１１８…モーター、１２０…プロペラ、１２２…撮影装置
【図１】
2019029734.tif 000003
【図２】
2019029734.tif 000004
【図３】
2019029734.tif 000005