特許 7445465 照明装置、空間情報取得装置及び空間情報取得方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】照明装置、空間情報取得装置及び空間情報取得方法

(51)【国際特許分類】

   G03B 15/02 20210101AFI20240229BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20240229BHJP

   G03B 15/03 20210101ALI20240229BHJP

   G03B 37/00 20210101ALI20240229BHJP

   H04N 5/222 20060101ALI20240229BHJP

   G03B 15/05 20210101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

G03B15/02 G

G03B15/02 H

G03B15/00 W

G03B15/03 G

G03B15/03 W

G03B37/00 A

H04N5/222 100

G03B15/05

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020039679

(22)【出願日】2020-03-09

(65)【公開番号】P2021140100

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-02-24

(73)【特許権者】

【識別番号】514172954

【氏名又は名称】川田テクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 篤史

(72)【発明者】

【氏名】山岡 千春

【審査官】藏田 敦之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０２７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４５６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２６０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５３６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１５５２１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ １５／００ － １５／０５

Ｇ０３Ｂ ３７／００

Ｈ０４Ｎ ５／２２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿う光を発する複数の第１光源と、
基台と、
前記基台に取り付けられ、前記基台から第２方向に沿って延在しており、少なくとも１つの撮像装置が取り付けられる支持部材と、
第３方向に沿う光を発する複数の第２光源とを備え、
前記複数の第１光源の各々は、前記第２方向に沿って見た際に、前記基台の外側に配置されており、
前記複数の第１光源の各々は、前記第１方向が前記第２方向と０°を超えて９０°未満の交差角度をなすように前記基台に取り付けられており、
前記複数の第２光源の各々は、前記第３方向が前記第２方向の反対方向をなすように前記基台に取り付けられている、照明装置。

【請求項2】

前記複数の第１光源の各々は、前記支持部材の中心軸を中心とする円周に沿う周方向において等間隔で配置されている、請求項１に記載の照明装置。

【請求項3】

前記複数の第１光源の各々は、前記交差角度が可変となるように前記基台に取り付けられている、請求項１又は請求項２に記載の照明装置。

【請求項4】

前記複数の第１光源の各々は、前記第２方向に直交しており、かつ前記支持部材の中心軸を通る径方向における前記支持部材との距離が可変となるように前記基台に取り付けられている、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項5】

請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の前記照明装置と、
前記支持部材に取り付けられた少なくとも１つの撮影装置とを備え、
前記少なくとも１つの撮影装置には、全天球画像を取得可能に構成された全天球カメラ及び点毎に色データを有する三次元点群データを取得可能に構成されたレーザスキャナの少なくともいずれかが含まれる、空間情報取得装置。

【請求項6】

請求項５に記載の前記空間情報取得装置を用いた空間情報取得方法であって、
前記第１方向に沿う光を発する工程と、
前記光が照射された状態で、前記少なくとも１つの撮影装置により、全天球画像及び点毎に色データを有する三次元点群データの少なくともいずれかを取得する工程とを備え、
前記第１方向は、鉛直上方に向かう方向と０°を超えて９０°未満の交差角度をなしている、空間情報取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明装置、空間情報取得装置及び空間情報取得方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２０１７－６８１６０号公報）には、照明器具が記載されている。特許文献１に記載の照明器具は、支持アームと、本体部とを有している。本体部は、支持アームに取り付けられている。本体部は、光源部を有している。光源部は、支持アームの延在方向と直交している方向に沿って、光を発する。本体部には、撮影装置が取り付けられる。撮影装置は、全方位カメラ（全天球カメラともいう）である。特許文献１に記載の照明器具に撮影装置を取り付けて撮影を行うことにより、撮影対象空間が暗くても、全天球画像を取得することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－６８１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の照明器具に撮影装置を取り付けて撮影を行う際、特許文献１に記載の照明器具は、支持アームの延在方向が鉛直方向に沿うように保持されるため、光源からの光は、撮影対象空間の壁面に照射されることになる。撮影対象空間が狭い場合、光源からの光は、撮影対象空間の壁面において反射されることにより、撮影対象空間の天井にも照射される。しかしながら、撮影対象空間が広い場合、撮影対象空間の壁面からの反射光が撮影対象空間の天井に十分に照射されない。その結果、撮影された全天球画像は、撮影対象空間の天井側において明るさが不足してしまう。

【0005】

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、撮影対象空間が広い場合であっても撮影対象空間における明るさを確保することが可能な照明装置、空間情報取得装置及び空間情報取得方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る照明装置は、第１方向に沿う光を発する複数の光源と、基台と、基台に取り付けられ、基台から第２方向に沿って延在している支持部材とを備えている。複数の光源の各々は、第１方向が第２方向と０°を超えて９０°未満の交差角度をなすように基台に取り付けられている。

【0007】

上記の照明装置において、複数の光源の各々は、支持部材の中心軸を中心とする円周に沿う方向において等間隔で配置されていてもよい。

【0008】

上記の照明装置において、複数の光源の各々は、交差角度が可変となるように基台に取り付けられていてもよい。

【0009】

上記の照明装置において、複数の光源の各々は、第２方向に直交しており、かつ支持部材の中心軸を通る径方向における支持部材との距離が可変となるように基第に取り付けられていてもよい。

【0010】

本発明の一態様に係る空間情報取得装置は、上記の照明装置と、支持部材に取り付けられた少なくとも１つの撮影装置とを備える。少なくとも１つの撮影装置には、全天球画像を取得可能に構成された全天球カメラ及び点毎に色データを有する三次元点群データを取得可能に構成されたレーザスキャナの少なくともいずれかが含まれる。

【0011】

本発明の一態様に係る空間情報取得方法は、第１方向に沿う光を発する工程と、光が照射された状態で、撮影装置により、全天球画像及び点毎に色データを有する三次元点群データの少なくともいずれかを取得する工程とを備える。第１方向は、鉛直上方に向かう方向と０°を超えて９０°未満の交差角度をなしている。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様に係る照明装置、空間情報取得装置及び空間情報取得方法によると、撮影対象空間が広い場合であっても撮影対象空間における明るさを確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】空間情報取得装置１００の正面図である。

【図2】空間情報取得装置１００の底面図である。

【図3】実施形態に係る空間情報取得方法の工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。

【0015】

（実施形態に係る空間情報取得装置の構成）
以下に、実施形態に係る空間情報取得装置（以下「空間情報取得装置１００」とする）の構成を説明する。

【0016】

図１は、空間情報取得装置１００の正面図である。図２は、空間情報取得装置１００の底面図である。図１及び図２に示されるように、空間情報取得装置１００は、照明装置１０と、撮影装置２０とを有している。照明装置１０は、基台１１と、支持部材１２と、複数の第１光源１３と、複数の第２光源１４と、位置調整機構１５と、角度調整機構１６とを有している。

【0017】

基台１１は、例えば、平板形状を有している。基台１１は、第１主面１１ａと、第２主面１１ｂとを有している。第２主面１１ｂは、第１主面１１ａの反対面である。第１主面１１ａ及び第２主面１１ｂは、例えば、後述する第２方向ＤＲ２に直交している。基台１１は、第１主面１１ａに直交している方向から見た場合に（以下「平面視」という）、例えば、円形形状を有している。

【0018】

図示されていないが、基台１１には、貫通穴が形成されていてもよい。貫通穴は、厚さ方向に沿って基台１１を貫通している。これにより、基台１１の軽量化が図られている。基台１１は、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成されている。これにより、基台１１の強度及び剛性を確保しつつ、基台１１の軽量化が図られている。なお、基台１１は、ＣＦＲＰ以外の材料により形成されていてもよい。基台１１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金により形成されていてもよい。

【0019】

支持部材１２は、第１端１２ａ（図示せず）と、第２端１２ｂとを有している。第１端１２ａ及び第２端１２ｂは、支持部材１２の長手方向における両端である。支持部材１２は、第１端１２ａにおいて、基台１１（より具体的には、第１主面１１ａ）に取り付けられている。第２端１２ｂは、第１端１２ａの反対側の端である。支持部材１２は、中心軸Ａを有している。支持部材１２は、第２方向ＤＲ２に沿って延在している。

【0020】

第１光源１３は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ライトである。但し、第１光源１３は、これに限られるものではない。第１光源１３は、発光面１３ａと、背面１３ｂとを有している。第１光源１３は、発光面１３ａから第１方向ＤＲ１に沿う光を発する。発光面１３ａは、支持部材１２とは反対側を向いている。第１方向ＤＲ１は、第２方向ＤＲ２と交差角度θをなしている。交差角度θは、０℃を超えて９０℃未満である。第２方向ＤＲ２が鉛直上方に向かう方向に一致している場合、第１方向ＤＲ１は、空間情報取得装置１００から離れるにつれて鉛直上方に向かうように水平方向に対して傾斜する。

【0021】

第１光源１３の数は、４であることが好ましい。この場合、均一な照明が可能になるととともに、消費電力の増大を抑えることができる。但し、第１光源１３の数は、２つ又は３つであってもよく、５つ以上であってもよい。平面視において中心軸Ａを中心とする円周に沿う方向を、周方向とする。第１光源１３は、平面視において、円周方向に沿って等間隔で配置されていることが好ましい。

【0022】

第２光源１４は、例えば、ＬＥＤライトである。但し、第２光源１４は、これに限られるものではない。第２光源１４の数は、例えば、第１光源１３の数に等しい。第２光源１４は、発光面１４ａと、背面１４ｂとを有している。

【0023】

第２光源１４は、発光面１４ａから第３方向ＤＲ３に沿う光を発する。第３方向ＤＲ３は、第２方向ＤＲ２の反対方向である。このことを別の観点から言えば、第３方向ＤＲ３は、第２端１２ｂから第１端１２ａに向かう方向である。第２方向ＤＲ２が鉛直上方に向かう方向に一致している場合、第３方向ＤＲ３は、鉛直下方に向かっている。第２光源１４は、背面１４ｂが背面１３ｂと対向するように配置されている。第２光源１４は、位置調整機構１５により基台１１に取り付けられている。なお、第２光源１４は、発光面１４ａから発せられる光の方向が可変となるように取り付けられていてもよい。

【0024】

位置調整機構１５は、径方向における基台１１と第２光源１４との間の距離を調整可能に構成されている。径方向は、第２方向ＤＲ２（第３方向ＤＲ３）に直交し、かつ中心軸Ａを通る方向である。位置調整機構１５は、例えば、軸１５ａと、台座１５ｂとを有している。

【0025】

軸１５ａは、一方端側において第２光源１４に取り付けられている。台座１５ｂは、基台１１（より具体的には、第２主面１１ｂ）に取り付けられている。軸１５ａは、他方端側において台座１５ｂに径方向に沿ってスライド可能に保持されている。軸１５ａを径方向に沿ってスライドさせることにより、位置調整機構１５は、径方向における支持部材１２と第２光源１４との間の距離を調整できる。

【0026】

なお、位置調整機構１５により径方向における支持部材１２と第２光源１４との間の距離が調整される結果、径方向における支持部材１２と第１光源１３との間の距離も調整される。後述のように、支持部材１２には撮影装置２０が取り付けられるため、径方向における支持部材１２と第１光源１３との間の距離が調整される結果、径方向における撮影装置２０と第１光源１３との間の距離が調整される。

【0027】

第１光源１３は、角度調整機構１６により第２光源１４に取り付けられている。すなわち、第１光源１３は、第２光源１４、位置調整機構１５及び角度調整機構１６を介して、基台１１に取り付けられている。

【0028】

角度調整機構１６は、交差角度θを調整可能に構成されている。角度調整機構１６は、例えば、板部材１６ａと、ネジ１６ｂと、ネジ１６ｃとを有している。板部材１６ａは、一方端側においてネジ１６ｂにより第２光源１４に取り付けられており、他方端側においてネジ１６ｃにより第１光源１３に取り付けられている。

【0029】

ネジ１６ｂが緩められることにより板部材１６ａがネジ１６ｂ周りに回転可能になるとともに、ネジ１６ｃが緩められることにより第１光源１３がネジ１６ｃ周りに回転可能になる。このようにして、角度調整機構１６は、交差角度θを調整できる。

【0030】

撮影装置２０は、第２端１２ｂに取り付けられている。撮影装置２０は、第２方向ＤＲ２において、第１光源１３よりも基台１１から離れた位置にある。撮影装置２０には、レーザスキャナ２１及び全天球カメラ２２が含まれている。但し、撮影装置２０には、レーザスキャナ２１及び全天球カメラ２２のいずれか一方が含まれていなくてもよい。全天球カメラ２２は、第２方向ＤＲ２においてレーザスキャナ２１よりも基台１１から離れた位置にある。

【0031】

レーザスキャナ２１は、撮影対象空間の形状を示す三次元点群データを取得可能に構成されている。この三次元点群データは、点毎に、Ｘ方向位置、Ｙ方向位置及びＺ方向位置に関する位置データ並びに色データを有している。全天球カメラ２２は、撮影対象空間の全天球画像を取得可能に構成されている。

【0032】

（実施形態に係る空間情報取得方法）
以下に、実施形態に係る空間情報取得方法を説明する。

【0033】

図３は、実施形態に係る空間情報取得方法の工程図である。図３に示されるように、実施形態に係る空間情報取得方法は、準備工程Ｓ１と、照明工程Ｓ２と、空間情報取得工程Ｓ３とを有している。

【0034】

準備工程Ｓ１においては、空間情報取得装置１００が準備される。また、準備工程Ｓ１においては、撮影対象空間において、第２方向ＤＲ２が鉛直上方に向かう方向に一致するように空間情報取得装置１００が配置される。なお、空間情報取得装置１００の配置は、例えば、三脚（図示せず）を用いて行われる。この三脚は、基台１１（第２主面１１ｂ）に取り付けられる。

【0035】

照明工程Ｓ２においては、第１光源１３から第１方向ＤＲ１に沿う光が発せられるとともに、第２光源１４から第３方向ＤＲ３に沿う光が発せられる。上記のとおり、第２方向ＤＲ２が鉛直上方に向かう方向に一致するように空間情報取得装置１００が撮影対象空間内に配置されているため、第１光源１３から発せられた光は、撮影装置２０から離れるにつれて鉛直情報に向かうように水平方向に対して傾斜する。また、第２方向ＤＲ２が鉛直方向に一致している結果、第２光源１４から発せられた光は、鉛直下方に向かう。

【0036】

空間情報取得工程Ｓ３においては、撮影装置２０（レーザスキャナ２１及び全天球カメラ２２）が動作される。これにより、撮影対象空間における空間情報、より具体的には、点毎に色データ及び位置データを含む三次元点群データ及び全天球画像が取得される。なお、撮影装置２０により取得された三次元点群データ及び全天球画像に対しては、適宜のデータ処理が行われることにより、撮影対象空間の三次元モデリングが行われる。

【0037】

（実施形態に係る空間情報取得装置の効果）
以下に、空間情報取得装置１００の効果を説明する。

【0038】

光源から発せられた光が撮影対象空間の壁面において反射されることにより撮影対象空間の天井に照射される場合、撮影対象空間が広くなると（すなわち、撮影対象空間の壁面と光源との距離が大きくなると）、撮影対象空間の天井に対する光の照射が不十分になりやすい（撮影対象空間の天井における明るさが不足しやすい）。

【0039】

しかしながら、空間情報取得装置１００は、第１方向ＤＲ１に沿う光を発する第１光源１３を含む照明装置１０を有している。この光は、第２方向ＤＲ２が鉛直上方に向かう方向に一致していれば、撮影対象空間の壁面のみならず、撮影対象空間の天井にも直接照射される。そのため、照明装置１０を有する空間情報取得装置１００によると、撮影対象空間が広い場合であっても、撮影対象空間の天井における明るさを確保することができる。

【0040】

照明装置１０が第３方向ＤＲ３に沿う光を発する第２光源１４を有しているため、空間情報取得装置１００によると、撮影対象空間の床面における明るさを確保することができる。空間情報取得装置１００においては、第１光源１３から発せられた光が全天球カメラ２２に直接入射しにくい。そのため、照明装置１０を有する空間情報取得装置によると、全天球画像にフレア、ゴースト等が発生しにくくなる。

【0041】

さらに、空間情報取得装置１００においては、交差角度θ及び第１光源１３と支持部材１２（撮影装置２０）との間の距離が調整可能になっているため、撮影対象空間にあわせて照明の状況を最適化することができる。

【0042】

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0043】

上記の実施形態は、相応の広さがある暗所（例えば橋梁桁内の空間）を撮影対象空間とする照明装置、空間情報取得装置及び空間情報取得方法に特に有利に適用される。

【符号の説明】

【0044】

１００ 空間情報取得装置、１０ 照明装置、１１ 基台、１１ａ 第１主面、１１ｂ 第２主面、１２ 支持部材、１２ａ 第１端、１２ｂ 第２端、１３ 第１光源、１３ａ 発光面、１３ｂ 背面、１４ 第２光源、１４ａ 発光面、１４ｂ 背面、１５ 位置調整機構、１５ａ 軸、１５ｂ 台座、１６ 角度調整機構、１６ａ 板部材、１６ｂ ネジ、１６ｃ ネジ、２０ 撮影装置、２１ レーザスキャナ、２２ 全天球カメラ、Ａ 中心軸、Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 照明工程、Ｓ３ 空間情報取得工程、ＤＲ１ 第１方向、ＤＲ２ 第２方向、ＤＲ３ 第３方向。

【図1】

【図2】

【図3】