特許 7487480 撮像システム、撮像方法、及びプログラム

(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】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】撮像システム、撮像方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/70 20230101AFI20240514BHJP

   G03B 7/00 20210101ALI20240514BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20240514BHJP

   G03B 17/56 20210101ALI20240514BHJP

   G01B 11/30 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

H04N23/70

G03B7/00

G03B15/00 T

G03B17/56 A

G01B11/30 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020012926

(22)【出願日】2020-01-29

(65)【公開番号】P2020198608

(43)【公開日】2020-12-10

【審査請求日】2022-11-17

(31)【優先権主張番号】P 2019103119

(32)【優先日】2019-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】山田 学

(72)【発明者】

【氏名】山中 祐治

(72)【発明者】

【氏名】菊地 太郎

(72)【発明者】

【氏名】澤田 圭人

(72)【発明者】

【氏名】高巣 修作

【審査官】登丸 久寿

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－２８８８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２６７９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０４５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３９４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３３４７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ２３／７０

Ｇ０３Ｂ ７／００

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｇ０３Ｂ １７／５６

Ｇ０１Ｂ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体で走行されながらトンネルの壁面を撮像する撮像システムであって、
前記移動体に設置された状態で対象物を撮像する撮像部と、
前記移動体と前記トンネルの壁面との間の距離に基づいて、前記撮像部の露出条件を、固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方に決定する露出条件決定部と、を有し、
前記露出条件決定部は、前記トンネル内の道路脇に設けられた非常駐車帯により、前記移動体と前記トンネルの壁面との距離が変わり、前記撮像部が露出を制御できない場合に、前記露出条件を前記固定露出条件に決定する
撮像システム。

【請求項2】

前記撮像部が前記固定露出条件で前記トンネルの壁面を撮像している時に、撮像光量に基づいて算出した前記自動露出条件のデータを記憶部に出力し、次に前記トンネルの壁面を撮像する時に、前記記憶部に記憶された前記データに基づき露出制御する露出制御部を有する
請求項１に記載の撮像システム。

【請求項3】

前記露出条件決定部は、
前記距離が所定の第１閾値以下である場合に、前記露出条件を前記自動露出条件に決定し、
前記距離が所定の第１閾値以下でない場合に、前記露出条件を前記固定露出条件に決定する請求項１、又は２に記載の撮像システム。

【請求項4】

前記露出条件決定部は、
前記距離の変化量が所定の第２閾値以下である場合に、前記露出条件を前記自動露出条件に決定し、前記距離の変化量が所定の第２閾値以下でない場合に、前記露出条件を前記固定露出条件に決定する
請求項１、又は２に記載の撮像システム。

【請求項5】

移動体で走行されながらトンネルの壁面を撮像する撮像システムによる撮像方法であって、
撮像部により、前記移動体に設置された状態で対象物を撮像する撮像工程と、
露出条件決定部により、前記移動体と前記トンネルの壁面との間の距離に基づいて、前記撮像工程における露出条件を、固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方に決定する露出条件決定工程と、を含み、
前記露出条件決定部は、前記トンネル内の道路脇に設けられた非常駐車帯により、前記移動体と前記トンネルの壁面との距離が変わり、前記撮像部が露出を制御できない場合に、前記露出条件を前記固定露出条件に決定する
撮像方法。

【請求項6】

移動体で走行されながらトンネルの壁面を撮像する撮像システムに処理を実行させるプログラムであって、
撮像部により、前記移動体に設置された状態で対象物を撮像し、
露出条件決定部により、前記移動体と前記対象物との間の距離に基づいて、撮像における露出条件を、固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方に決定する
処理を前記撮像システムに実行させ、
前記露出条件決定部は、前記トンネル内の道路脇に設けられた非常駐車帯により、前記移動体と前記トンネルの壁面との距離が変わり、前記撮像部が露出を制御できない場合に、前記露出条件を前記固定露出条件に決定する
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像システム、撮像方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル等の対象物の維持管理において、点検を効率化するために、撮像システムを搭載した車両等の移動体で走行しながらトンネルの壁面を撮像する方法が知られている。

【0003】

また、移動体の前方の所定距離以内に、明るさが所定量以上変化する光変化区間が存在するか否かを判定し、光変化区間が存在する場合に、光変化区間の走行中に生じる明るさの変化に合わせて車両が備える撮像システムの露出制御を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術では、適切に撮像できない場合があった。

【0005】

開示の技術は、適切に撮像することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

開示の技術の一態様に係る撮像システムは、移動体で走行されながらトンネルの壁面を撮像する撮像システムであって、前記移動体に設置された状態で対象物を撮像する撮像部と、前記移動体と前記トンネルの壁面との間の距離に基づいて、前記撮像部の露出条件を、固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方に決定する露出条件決定部と、を有し、前記露出条件決定部は、前記トンネル内の道路脇に設けられた非常駐車帯により、前記移動体と前記トンネルの壁面との距離が変わり、前記撮像部が露出を制御できない場合に、前記露出条件を前記固定露出条件に決定する。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、適切に撮像することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る撮像システムの構成例を示す斜視図である。

【図2】実施形態に係るカメラユニットの構成例を示す斜視図である。

【図3】実施形態に係る照明ユニットの構成例を示す斜視図である。

【図4】実施形態に係る撮像システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図5】車両からトンネル壁面までの距離が短い場合での撮像を説明する図であり、（ａ）は走行方向から車両をみた図、（ｂ）はトンネル内部の車両の走行を示す図である。

【図6】車両からトンネル壁面までの距離が長い場合での撮像を説明する図であり、（ａ）は走行方向から車両をみた図、（ｂ）はトンネル内部の車両の走行を示す図である。

【図7】カメラユニットと照明ユニットの位置／姿勢変動の影響を示す図であり、（ａ）は位置／姿勢変動がない場合を示す図、（ｂ）は位置／姿勢変動がある場合を示す図である。

【図8】ガイドシャフト及びガイドシャフト保持部材の構成例を示す図である。

【図9】トンネルの壁面に対して傾いた時の撮像領域と照明領域の関係を示す図である。

【図10】インデックスプランジャの構成例を示す図である。

【図11】撮像方向に対して照明方向を傾ける効果例を説明する図である。

【図12A】照明光と撮像光の傾き、照明配光角、及び照明領域の関係を示す図であり、（ａ）はカメラユニットと照明ユニットとトンネルの壁面の関係を示す図、（ｂ）は撮像領域と照明領域が重なっている状態で車両がトンネルの壁面から遠のいた場合を示す図である。

【図12B】照明光と撮像光の傾き、照明配光角、及び照明領域の関係を示す図であり、（ｃ）は撮像領域と照明領域が重なっている状態で車両がトンネルの壁面に近づいた場合を示す図、（ｄ）は撮像光を照明光に対して傾けた例を示す図である。

【図13】車両の蛇行と撮像領域と照明領域の関係例を説明する図である。

【図14】実施形態に係る撮像システムの動作例を示すフローチャートである。

【図15】第１の実施形態に係る撮像システムの機能構成例を示すブロック図である。

【図16】第１の実施形態に係る撮像システムの動作例を説明する図である。

【図17】第１の実施形態に係る撮像システムの動作例を示すフローチャートである。

【図18】第１の実施形態に係る露出制御部による処理例を示すフローチャートである。

【図19】変形例に係る撮像システムの機能構成例を示すブロック図である。

【図20】変形例に係る撮像システムの動作例を示すフローチャートである。

【図21】第２の実施形態に係る撮像システムの機能構成例を示すブロック図である。

【図22】第２の実施形態に係る撮像システムの動作例を説明する図である。

【図23】第２の実施形態に係る撮像システムの動作例を示すフローチャートである。

【図24】第３の実施形態に係る撮像システムの動作例を示すフローチャートである。

【図25】車両と非常駐車帯との関係例を説明する図である。

【図26】第４の実施形態に係る撮像システムの動作例を示すフローチャートである。

【図27】固定露出とした場合の動作例を示すフローチャートである。

【図28】第５の実施形態に係る撮像システムの動作例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施形態を、図面を参照しながら説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

実施形態に係る撮像システムは、トンネル等の対象物の維持管理のために、対象物を撮像する装置である。実施形態では、車両に撮像システムを搭載し、車両を走行させながらトンネルの内側の壁面（以下では、トンネルの壁面という）を撮像する撮像システムを一例として説明する。ここで、車両は「移動体」の一例、走行方向は「移動方向」の一例、トンネルの壁面は「対象物」の一例である。

【0011】

＜撮像システムの全体構成＞
図１は、実施形態に係る撮像システムの構成の一例を説明する斜視図である。撮像システム１００は、スライドユニット２００と、カメラユニット３００と、照明ユニット４００とを有する。

【0012】

カメラユニット３００は、トンネルの壁面を撮像し、照明ユニット４００は、カメラユニット３００による撮像のために、トンネルの壁面に向けて光を照明する。

【0013】

スライドユニット２００は、カメラユニット３００及び照明ユニット４００を図１の太矢印方向にスライドさせるための部材である。カメラユニット３００及び照明ユニット４００は、スライドユニット２００により、図１の太矢印方向にその位置を変化させることができる。

【0014】

またスライドユニット２００は、レール２１０及び２２０と、ベース２３０と、ガイドシャフト２４０と、ガイドシャフト保持部材２５１及び２５２と、フレーム２６１及び２６２とを備えている。

【0015】

カメラユニット３００は、フレーム２６１に固定されたレール２１０上をスライドすることで、図１の太矢印方向における位置を可変とする。同様に、照明ユニット４００は、フレーム２６２に固定されたレール２２０上をスライドすることで、図１の太矢印方向における位置を可変とする。

【0016】

レール２１０及び２２０は、レール軸が略平行となるようにフレーム２６１及び２６２にそれぞれ固定されている。ベース２３０は、フレーム２６１及び２６２に固定され、両者を接続するとともに、撮像システム１００のベースとなる。

【0017】

ガイドシャフト２４０は、カメラユニット３００及び照明ユニット４００を安定した精度でスライドさせるために用いられる部材であり、金属製の丸棒等である。丸棒の長手方向がカメラユニット３００及び照明ユニット４００のスライド方向に沿うように設置されている。

【0018】

ガイドシャフト２４０は、ガイドシャフト２４０を保持するガイドシャフト保持部材２５１及び２５２にそれぞれ設けられた貫通孔に通され、保持されている。なお、ガイドシャフト２４０とその周辺の部材の構成及び作用については別途詳述する。

【0019】

ここで、図１では、スライドユニット２００により、カメラユニット３００及び照明ユニット４００の両方をスライドさせる構成を示したが、これに限定されるものではない。カメラユニット３００をスライドさせるユニットと、照明ユニット４００をスライドさせるユニットを別々にした構成としてもよい。

【0020】

撮像システム１００は、カメラユニット３００及び照明ユニット４００のスライド方向が車両の走行方向と交差するように、車両のルーフ等に取り付けられる。換言すると、図１の太矢印方向は、撮像システム１００が取り付けられた車両の走行方向に対して交差している。このように取り付けることで、車両の走行方向と交差する平面内において、カメラユニット３００及び照明ユニット４００の位置を変化させることができる。

【0021】

なお、撮像システム１００が取り付けつけられる車両の部分は、ルーフに限定されるものではない。車両の前方、又は後方のボンネット等であってもよいし、車両がトラックであれば荷台等であってもよい。また、車両への撮像システム１００の取り付けに関し、ルーフに取り付ける場合は、車両用のスキーキャリヤ等と同様に、フック部品等を用いて行えばよい。

【0022】

＜カメラユニットの構成＞
次に図２は、実施形態に係るカメラユニット３００の構成の一例を説明する斜視図である。

【0023】

カメラユニット３００は、ベースプレート３１０と、レール接続部３２１及び３２２と、カメラ３３１～３３４と、シャフト連結部３４１及び３４２と、インデックスプランジャ３５０とを有する。

【0024】

レール接続部３２１及び３２２は、ベースプレート３１０とレール２１０を接続するための部材である。レール接続部３２１及び３２２は、レール軸と直交する方向の断面が「コ」の字形の形状をしている。レール２１０が双頭レールの場合、双頭レールの頭の一方に「コ」の字形状を被せるようにして、レール接続部３２１及び３２２は、レール２１０に接続される。

【0025】

レール接続部３２１及び３２２は同一形状であり、レールの軸方向の異なる２つの位置でレール２１０と接続する。レール接続部３２１及び３２２にベースプレート３１０を固定することにより、カメラユニット３００はレール軸の方向（図１の太矢印方向）にスライド可能となる。

【0026】

カメラ３３１～３３４は、ベースプレート３１０の平面部に固定されている。ここで、カメラ３３１は、レンズ３３１－１と、ラインＣＣＤ（Charge Coupled Device）３３１－２とを有する。レンズ３３１－１は、レンズ３３１－１の光軸方向にある被写体の像をラインＣＣＤ３３１－２の撮像面上に結像させる。ラインＣＣＤ３３１－２は、結像した被写体の像を撮像する。

【0027】

またレンズ３３１－１の内部には、絞り３３１－１ａ（図４参照）が設けられている。絞り３３１－１ａは、絞り羽根を有する虹彩絞りであり、直径が可変の開口である。絞り羽根にモータ等の駆動源を接続し、制御信号に基づいてモータを駆動させることで開口の直径を変化させることができる。これによりレンズ３３１－１を通過する光の光量を変化させ、レンズ３３１－１により結像される被写体の像の明るさを変化させることができる。

【0028】

ラインＣＣＤ３３１－２は、画素が一次元状（ライン状）に配列されているＣＣＤであり、実施形態では、カメラ３３１は、ラインＣＣＤ３３１－２の画素の配列方向が車両の走行方向と交差するようにベースプレート３１０に固定されている。なお、カメラ３３２～３３４も、カメラ３３１と同様の構成を備えるが、上述したものと同様であるため、説明を省略する。

【0029】

トンネルは、車両の走行方向と交差する断面が半円状の形状をしている。これに合わせ、カメラ３３１～３３４は、図２のように、それぞれが有するレンズの光軸がトンネルの壁面と交差するように放射状に配置されている。換言すると、それぞれがトンネルの壁面に対向するように、カメラ３３１～３３４はベースプレート３１０の平面部に放射状に配置されている。

【0030】

カメラ３３１～３３４がそれぞれ撮像するライン画像をカメラの配列方向に繋ぎ合せることで、トンネルの形状に沿って、トンネルの壁面のライン画像を撮像することができる。そして車両を走行させながら上記のライン画像を所定の時間間隔で連続的に撮像し、ライン画像の画素の配列方向と直交する方向に、撮像したライン画像を繋ぎ合せることで、トンネルの壁面のエリア画像（２次元画像）を取得することができる。なお、所定の時間間隔はラインＣＣＤによるライン画像の取得周期等である。

【0031】

ここで、上述ではカメラの台数を４台とする例を示したが、これに限定されるものではない。トンネルの大きさ等の条件に応じてカメラの台数を増減させてもよい。また、レンズ３３１－１の結像倍率、視野及びＦナンバ等は、撮像したい条件に合わせて決定してもよい。

【0032】

さらに、上述ではカメラ３３１がラインＣＣＤを備える例を示したが、これに限定されるものではなく、カメラ３３１は、画素が二次元的に配列されているエリアＣＣＤを備えてもよい。さらにＣＣＤに代えてＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）等を用いてもよい。

【0033】

一方、シャフト連結部３４１及び３４２は、ガイドシャフト２４０と連結するための部材である。またインデックスプランジャ３５０は、スライド方向における所望の位置でカメラユニット３００を固定するための部材である。シャフト連結部３４１及び３４２と、インデックスプランジャ３５０の構成及び作用については、別途詳述する。

【0034】

＜照明ユニットの構成＞
次に図３は、実施形態に係る照明ユニット４００の構成の一例を説明する斜視図である。

【0035】

照明ユニット４００は、ベースプレート４１０と、レール接続部と、照明光源部４３１～４３６と、シャフト連結部４４１及び４４２と、インデックスプランジャ４５０とを有する。レール接続部とレール２２０との関係は、上述したレール接続部３２１及び３２２とレール２１０との関係と同様である。

【0036】

照明光源部４３１～４３６は、ベースプレート４１０の平面部に固定されている。照明光源部４３１は、レンズ４３１－１と光源４３１－２とを有する。

【0037】

光源４３１－２は、レンズ４３１－１を介して、レンズ４３１－１の光軸方向にある被写体を照明する。またレンズ４３１－１の内部には、絞り４３１－１ａが設けられている（図４参照）。

【0038】

絞り４３１－１ａは直径が可変の開口であり、開口の直径を変化させることで、レンズ４３１－１により照明される照明光の光量（明るさ）を変化させることができる。光源４３１－２として、メタルハライドライトやＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いることができる。なお、照明光源部４３２～４３６も照明光源部４３１と同様の構成を備えるが、上記と同様であるため説明を省略する。

【0039】

上述したようにトンネルは、車両の走行方向と交差する断面が半円状の形状をしている。これに合わせ、照明光源部４３１～４３６は、図３に示すように、それぞれが備えるレンズの光軸がトンネルの壁面と交差するように放射状に配置されている。換言すると、照明光源部４３１～４３６は、トンネルの壁面に対向するように、ベースプレート４１０の平面部に放射状に配置されている。照明ユニット４００は、車両の走行方向と交差する方向（ラインＣＣＤの画素の配列方向）に沿ったライン状の光をトンネルの壁面に照明することができる。

【0040】

なお、上述では、照明光源部の台数を６台とした例を説明したが、これに限定されるものではなく増減させてもよい。また照明光源部の台数は、カメラの台数と必ずしも一致する必要はなく、明るさ等の条件に応じて台数を決めてよい。さらにレンズの画角やＦナンバ等も撮像したい条件に応じて決定してもよい。

【0041】

また、上述では、照明光源部４３１～４３６のそれぞれの位置を、レンズの光軸方向に前後に少しずつずらした構成を示したが、これは照明光源部同士の物理的な干渉を防止するためである。

【0042】

一方、シャフト連結部４４１及び４４２は、ガイドシャフト２４０と連結するための部材である。またインデックスプランジャ４５０は、スライド方向における所望の位置で照明ユニット４００を固定するための部材である。シャフト連結部４４１及び４４２と、インデックスプランジャ４５０の構成及び作用については別途詳述する。

【0043】

＜撮像システムのハードウェア構成＞
次に、図４は、撮像システム１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。撮像システム１００は、カメラユニット３００と、照明ユニット４００と、センサ制御ボード１１０と、ＴＯＦ（Time of Flight）センサ１４１と、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）１７０と、車速計／移動距離計１７１とを有する。

【0044】

「距離検出部」の一例としてのＴＯＦセンサ１４１は、トンネル６００の壁面からＴＯＦセンサ１４１までの距離を検出し、トンネル６００の壁面から撮像システム１００までの距離を検出できる。

【0045】

より具体的には、トンネル６００の壁面にＴＯＦセンサ１４１から光を照射し、その反射光を受光するまでの時間に基づいてトンネル６００の壁面までの距離を検出する。受光素子にエリアセンサを用いたＴＯＦセンサ１４１を用いると、距離に応じて表示色が異なる２次元の等高線画像を得ることができる。

【0046】

ＩＭＵ１７０は、車両５００の運動を司る３軸の角度／角速度と加速度を計測し、また車速計／移動距離計１７１は、車両５００の速度／移動距離を計測できる。

【0047】

ＩＭＵ１７０及び車速計／移動距離計１７１で計測されたデータは、センサ制御ボード１１０を介してＨＤＤ１１４に出力されて記憶され、後に壁面の画像のサイズや傾き等を、画像処理で幾何補正するために使用される。

【0048】

カメラユニット３００は、レンズ３３１－１、３３２－１、３３３－１及び３３４－１と、ラインＣＣＤ３３１－２、３３２－２、３３３－２及び３３４－２とを備えている。またレンズ３３１－１は絞り３３１－１ａを、レンズ３３２－１は絞り３３２－１ａを、レンズ３３３－１は絞り３３３－１ａを、レンズ３３４－１は絞り３３４－１ａを、それぞれ内部に備えている。但し、図４では、図を簡略化するため、レンズ３３１－１、絞り３３１－１ａ及びラインＣＣＤ３３１－２のみを図示し、他のレンズ、絞り及びラインＣＣＤの図示を省略している。

【0049】

照明ユニット４００は、レンズ４３１－１、４３２－１、４３３－１、４３４－１、４３５－１及び４３６－１と、光源４３１－２、４３２－２、４３３－２、４３４－２、４３５－２及び４３６－２とを備えている。またレンズ４３１－１は絞り４３１－１ａを、レンズ４３２－１は絞り４３２－１ａを、レンズ４３３－１は絞り４３３－１ａを、レンズ４３４－１は絞り４３４－１ａを、レンズ４３５－１は絞り４３５－１ａを、レンズ４３６－１は絞り４３６－１ａを、それぞれ内部に備えている。但し、図４では、図を簡略化するため、レンズ４３１－１、絞り４３１－１ａ及び光源４３１－２のみを図示し、他のレンズ、絞り及び光源の図示を省略している。

【0050】

センサ制御ボード１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１と、ＲＯＭ(Read Only Memory)１１２と、ＲＡＭ(Random Access Memory)１１３と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１４と、外部Ｉ／Ｆ（Inter／Face）１１５と、ブザー１１６とを有し、それぞれがシステムバス１１７で相互に電気的に接続されている。ここで、センサ制御ボード１１０はコンピュータの一例である。

【0051】

ＲＯＭ１１２は各種プログラムやデータ、各種の設定情報等を格納し、ＲＡＭ１１３はプログラムやデータを一時保持する。ＣＰＵ１１１はＲＯＭ１１２等からプログラムやデータ、設定情報等をＲＡＭ１１３上に読み出し、処理を実行することで、撮像システム１００全体の制御や画像データの処理を実現する。ここで、画像データの処理とは、カメラ３３１～３３４がそれぞれ撮像したライン画像を繋ぎ合せる処理や、車両を走行させながらカメラ３３１～３３４が所定の時間間隔で連続的に撮像したライン画像を、車両の走行方向で繋ぎ合せる処理等をいう。またＣＰＵ１１１は、別途、図１５及び図１８を用いて詳述する各種機能を実現できる。

【0052】

なお、ＣＰＵ１１１の実現する制御、画像データの処理、及び各種機能の一部又は全部は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で実現されてもよい。

【0053】

ＨＤＤ１１４は、カメラユニット３００から入力した画像データや、ＴＯＦセンサ１４１、ＩＭＵ１７０及び車速計／移動距離計１７１から入力したセンサデータ等を記憶する。

【0054】

外部Ｉ／Ｆ１１５はユーザが撮像システム１００を操作するためのユーザインターフェースの機能や、撮像システム１００がＰＣ（Personal Computer）等の外部装置とデータや信号のやりとりを行うためのインターフェースの機能を実現する。

【0055】

ブザー１１６は、ユーザに警告を報知するためのビープ音を発生させるものである。

【0056】

外部Ｉ／Ｆ１１５を介してＰＣ（Personal Computer）等の外部装置にセンサ制御ボード１１０を接続し、センサ制御ボード１１０と外部装置との間で、画像データ等のデータの送受を行えるように構成してもよい。

【0057】

＜撮像方法、作用、効果等＞
次に、実施形態に係る撮像システム１００の構成による作用・効果を説明する。

【0058】

撮像システム１００では、スライドユニット２００によりカメラユニット３００及び照明ユニット４００がスライドし、車両の走行方向と交差する方向において、所定の道路構造の長さに基づき定めた２つの位置で固定される。

【0059】

所定の道路構造の長さとは、車両の走行方向と交差する方向における歩道の幅である。

【0060】

ここで、歩道とは、歩行者が通行するための道路であり、車道等に併設され、歩行者の通行のために構造的に区画された道路の部分をいう。歩道の幅は、歩行者の通行量に応じて様々であるが、一般には１．５～３ｍ程度である。

【0061】

歩道の幅が１．５ｍの場合、歩道の幅に基づき定めた２つの位置の間隔を１．５ｍに定めてもよい。或いは歩道の幅が３ｍ等で車両の幅を超える場合は、歩道の幅に基づき定めた２つの位置の間隔を、車両の最大幅として定めてもよい。

【0062】

また、歩道の他に、監査路や路側帯がある場合は、歩道の幅に基づき定めた２つの位置の間隔を、歩道の幅と監査路、または路側帯の幅との差分の長さとして定めてもよい。

【0063】

２つの位置で画像を取得する場合、まず、車両の走行方向と交差する方向において、歩道の幅に基づき定めた２つの位置のうちの一方の位置に、カメラユニット３００及び照明ユニット４００を固定し、所望の領域のトンネルの壁面のエリア画像を取得する。次に、２つの位置のうちの他方の位置に、カメラユニット３００及び照明ユニット４００を固定し、所望の領域のトンネルの壁面のエリア画像を取得する。

【0064】

以下、図５及び図６を参照して、２つの位置でトンネル６００の壁面を撮像する方法の詳細を説明する。図５は、撮像システム１００からトンネル６００の壁面までの距離が短い場合の撮像の様子の一例を説明する図であり、（ａ）は走行方向から車両５００をみた図であり、（ｂ）はトンネル６００の内部を車両５００が走行する様子を示す図である。

【0065】

図５（ａ）では、撮像システム１００は、車両５００のルーフの上に固定されている。カメラユニット３００及び照明ユニット４００は、走行方向に向かってスライドユニット２００の右端にスライドされ、インデックスプランジャ３５０及び４５０によりそれぞれスライドユニット２００に固定されている。

【0066】

一方、図５（ｂ）では、道路７００のセンターに対し、左側に車線７１０があり、右側に車線７２０がある。車両５００は車線７２０において、紙面に対し、手前の方向に走行している。

【0067】

この例では、車線７１０（車両５００の対向車線）側に歩道７３０がある。車線７２０側には歩道はないため、歩道がある場合と比較して、車両５００はトンネル６００の車両５００側の壁面に近い位置を走行している。

【0068】

カメラユニット３００及び照明ユニット４００は、走行方向に向かってスライドユニット２００の右端、すなわちトンネル６００の車両５００側の壁面から遠ざかる位置にある。この場合のカメラユニット３００及び照明ユニット４００の位置を、以降ではポジションＡと呼ぶ。

【0069】

図５（ｂ）の破線１００Ａは、撮像システム１００による撮像範囲を表す。つまり、撮像システム１００は、トンネル６００の壁面のうち、破線１００Ａで示されている撮像範囲内の領域６００Ａ（太線で示されている領域）を撮像している。太線で示されているように、実施形態ではトンネルの壁面(覆工部)と地面との境目までを撮像する。

【0070】

車両５００を走行させながら撮像システム１００による撮像を行うことで、トンネル６００の入口から出口までにおいて、紙面に対して図５（ｂ）の右側半分の壁面が撮像される。

【0071】

一方、図６は、撮像システムからトンネルの壁面までの距離が長い時の撮像の様子の一例を説明する図であり、（ａ）は走行方向から車両５００をみた図であり、（ｂ）はトンネル６００の内部を車両５００が走行する様子を示す図である。なお、図５と重複する部分は説明を省略し、相違点を説明する。

【0072】

図６では、カメラユニット３００及び照明ユニット４００は、走行方向に向かってスライドユニット２００の左端にスライドされ、インデックスプランジャ３５０及び４５０によりそれぞれスライドユニット２００に固定されている。

【0073】

一方、図６（ｂ）では、車両５００は車線７１０において、紙面に対し、手前の方向に走行している。

【0074】

この例では、車線７１０（車両５００が走行する車線）側に歩道７３０がある。つまり車両５００は、図５（ｂ）の場合とは反対側の車線を逆方向に走行している。この場合は、走行車線側に歩道がない場合と比較して、車両５００は、トンネル６００の車両５００側の壁面から遠い位置を走行することになる。

【0075】

カメラユニット３００及び照明ユニット４００は、走行方向に向かってスライドユニット２００の左端、すなわちトンネル６００の車両５００側の壁面に近づく位置にある。この場合のカメラユニット３００及び照明ユニット４００の位置を、以降ではポジションＢと呼ぶ。

【0076】

図６（ｂ）の破線１００Ｂは、撮像システム１００による撮像範囲を表す。つまり、撮像システム１００は、トンネル６００の壁面のうち、破線１００Ｂで示されている撮像範囲内の領域６００Ｂ（太線で示されている領域）を撮像している。太線で示されているように、実施形態ではトンネルの壁面(覆工部)と地面との境目までを撮像する。

【0077】

車両５００を走行させながら撮像システム１００による撮像を行うことで、トンネル６００の入口から出口までにおいて、紙面に対して図６（ｂ）の右側半分の壁面が撮像される。

【0078】

図５の状態で撮像された壁面の画像と、図６の状態で撮像された壁面の画像を繋ぎ合せることで、トンネル６００の入口から出口までの全壁面の撮像画像を取得することができる。

【0079】

ここで、カメラユニット３００の各カメラで撮像する画像は、それぞれ撮像領域がオーバーラップしていることが望ましい。また画像を繋ぎ合せて一枚の展開図画像を作成するため、図５の歩道無し側の画像と図６の歩道有り側の画像は、天井部分がオーバーラップするように撮像することが望ましい。換言すると、往きと帰りでトンネル６００の壁面を撮像する場合、トンネル６００の壁面で撮像されていない領域が生じないように、往きの撮像領域と帰りの撮像領域を、車両５００の走行方向と交差する方向にオーバーラップさせて撮像することが望ましい。

【0080】

実施形態によれば、歩道の有無に応じて、カメラユニット３００及び照明ユニット４００をポジションＡ及びＢに切替えて固定するだけで、簡単に、車両５００側の壁面から撮像システム１００までの距離、すなわち被写体距離を略一定にすることができる。その結果、歩道の有無によらず、フォーカス状態、撮像倍率及び照明の明るさ等の撮像条件を共通にした撮像が可能となる。また、共通の撮像条件で右側半分と左側半分のトンネルの壁面を撮像できるため、両者を繋ぎ合せる画像処理も容易に行うことができる。

【0081】

以上によりカメラのフォーカス調整や対象物の断面形状の測定といった手間をかけることなく、適切にトンネルの壁面を撮像することができる。

【0082】

また、上記の他に以下の効果も得られる。例えば、車両の走行中にカメラのフォーカス調整等を行うと、走行に伴う振動や、急ブレーキ、急加速等の不規則な動きにより、調整機構が故障する可能性がある。

【0083】

また、調整機構にカム溝とカムフォロアを採用するカム機構を用いた場合、車両の走行による振動によって、徐々にカムフォロアがカム溝を移動し、フォーカス状態が変わってしまう場合もある。さらにトンネル内の粉塵が機構内部に入り込むと、動作不良を招く虞もある。

【0084】

実施形態によれば、車両の走行中にカメラのフォーカス調整等を行わないため、これらの故障の可能性を低減させることができる。またスライド機構が簡単であるため、装置コストを低減できるという効果もある。さらにフォーカス調整のために、被写体のテクスチャのコントラストを検知する等の複雑な画像処理を行わなくてよいため、演算コストを低減することができる。

【0085】

さらに、そもそも暗くて特徴量の少ないトンネルを走行する場合、コントラストを検出すること自体が難しく、十分な精度でコントラスト検出を行おうとすると、感度の高い高価な撮像素子が必要となる。実施形態によれば、このような技術的難易度や撮像素子のコストをも低減することができる。

【0086】

また、カメラユニットでライン撮像素子を用いる場合、1ライン分の画像しか得られないため、撮像画像を利用したフォーカス調整が難しくなる。実施形態でよれば、フォーカス調整に撮像した画像を利用しないため、カメラユニットにライン撮像素子を使用することもできる。これにより後述するような照明効率のよい撮像が可能となる。

【0087】

加えて、上記の他に以下の効果も得られる。例えば、トンネル６００の中心から比較的ずれた位置にカメラユニット３００及び照明ユニット４００を置いて撮像したとする。ここでトンネル６００の中心とは、トンネル６００の半円状の断面形状における半円の略中心を指す。

【0088】

この場合、トンネル６００の天井付近の壁面の画像（図２のカメラ３３１で取得した画像）と、トンネル６００の地面付近の壁面の画像（図２のカメラ３３４で取得した画像）とで、撮像倍率等の条件の差が大きくなる。その結果、トンネル６００の天井付近と地面付近とで、画像の解像度が大きく異なる等の不具合が生じる。

【0089】

また、このような不具合をなくすため、トンネルの壁面までの距離が略一定になるように、車線を無視して道路の中央を車両で走行しながら、トンネルの壁面の撮像を行う方法もある（例えば、特開２０１１－０９５２２２参照）。

【0090】

しかし、この方法では撮像時に対向車と衝突する虞があるため、車両の通行が少ない夜間に行ったり、道路を封鎖して行ったりする必要があって不便である。またトンネル内の道路に中央分離帯が設けられていると、そもそも上記の方法による撮像は不可能である。

【0091】

これに対し、実施形態によれば、車両５００がトンネル６００の壁面に近いときも遠いときも、カメラユニット３００及び照明ユニット４００をトンネル６００の中心に近づけることができるため、トンネルの領域ごとでの撮像条件の差を抑制できる。従って、車両の通行止め等をすることなく、本来の車線を走行しながら、トンネル６００の天井付近と地面付近とで、画像の解像度が異なる等の不具合を抑制した撮像を行うことができる。

【0092】

なお、実施形態では、スライドユニット２００を図１の太矢印方向に位置を変化させる例を示したが、これに限定されないものではない。車両の走行方向と交差する平面内における任意の方向に、スライドユニット２００の位置を変化させる構成としてもよい。

【0093】

また実施形態では、スライドユニット２００により、図１の太矢印方向における異なる２つの位置でカメラユニット３００及び照明ユニット４００を固定する例を示したが、これに限定されるものではない。車両の走行方向と交差する平面内であって、トンネルの壁面に対向する方向における異なる２つの位置で、カメラユニット３００及び照明ユニット４００を固定してもよい。

【0094】

ここで、「トンネルの壁面に対向する方向」について補足する。上述したように、トンネルは、車両の走行方向と直交する断面が半円状の形状をしている。従って、トンネルの壁面のうち、地面付近では壁面は水平方向を向いており、天井付近では壁面は鉛直下方向を向いている。「トンネルの壁面に対向する方向」とは、場所により向きが異なる壁面に対し、対向する方向をいう。地面付近における「トンネルの壁面に対向する方向」は、略水平方向等である。一方、天井付近における「トンネルの壁面に対向する方向」は、略鉛直上方向である。

【0095】

次に、実施形態に係るガイドシャフト２４０の構成及び作用の詳細について説明する。

【0096】

カメラユニット３００と照明ユニット４００は別体の構成要素であり、それぞれ独立してスライドする。そのため、ガイドシャフト２４０を適用しない構成とした場合、スライドする際にそれぞれが独立して、ピッチング、ヨーイング、ローリング等の動きを不規則に起こす可能性がある。

【0097】

また撮像システム１００を車両から着脱する場合に、カメラユニット３００と照明ユニット４００との相互の位置、又は姿勢（以降、位置／姿勢と示す）が変動する可能性がある。さらに走行中の振動でそれぞれの位置／姿勢が変動したり、温度等の影響によるフレーム２６１及び２６２やベースプレート３１０及び４１０等の部材の変形で、それぞれの位置／姿勢が変動したりする可能性もある。

【0098】

このような変動があると、カメラユニット３００による撮像領域に照明光が適切に当たらず、明るさ不足で撮像ができないという不具合が生じる場合がある。

【0099】

一例として、図７は、カメラユニット３００と照明ユニット４００の相互の位置／姿勢が変動し、カメラユニット３００による撮像領域に照明光が適切に当たらなくなった状態を説明する図である。図７（ａ）は、カメラユニット３００と照明ユニット４００の相互の位置／姿勢の変動がない場合を示す図であり、図７（ｂ）は、カメラユニット３００と照明ユニット４００の相互の位置／姿勢の変動がある場合を示す図である。

【0100】

図７（ａ）は、図の太矢印の方向に走行する車両５００を上方からみた図である。６００はトンネルの壁面である。撮像範囲３６１は、カメラユニット３００による撮像範囲を表し、トンネル６００の壁面と撮像範囲３６１の交差する部分がカメラユニット３００による壁面の撮像領域に該当する。照明範囲４６１は、照明ユニット４００による照明範囲を表し、トンネル６００の壁面と照明範囲４６１の交差する部分が照明ユニット４００による壁面の照明領域に該当する。

【0101】

図７（ａ）では、カメラユニット３００と照明ユニット４００との相互の位置／姿勢の変動がないため、カメラユニット３００による撮像領域と照明ユニット４００による照明領域が重なっている。つまり、照明光は撮像領域を適切に照明している。

【0102】

一方、図７（ｂ）では、カメラユニット３００及び照明ユニット４００の姿勢がそれぞれ独立に変動することにより、撮像範囲３６２と照明範囲４６２が図７（ａ）の状態から変化し、トンネル６００の壁面における撮像領域と照明領域が重ならなくなっている。つまり、カメラユニット３００と照明ユニット４００との相互の位置／姿勢の変動により、照明光は撮像領域を適切に照明していない。

【0103】

特に実施形態では、撮像素子にラインＣＣＤを用い、車両５００の走行方向における撮像範囲（領域）を狭くしている。この場合、狭い領域に照明光を集中すればよいため、照明効率がよいという効果があり、暗いトンネルの内部では十分な照明光量が必要となるため、より好適である。しかしその反面で、車両５００の走行方向における撮像領域が狭いため、カメラユニット３００と照明ユニット４００との相互の位置／姿勢が変動すると、カメラユニット３００の撮像領域に照明光が適切に当たらない不具合が生じやすくなる。

【0104】

そこで、撮像領域を照明光が適切に照明しない不具合を抑制するため、実施形態の撮像システム１００は、ガイドシャフト２４０を備えている。以下、図８を用いて具体的に説明する。図８は、実施形態に係るガイドシャフト及びガイドシャフト保持部材の構成の一例を説明する図である。

【0105】

図８において、ガイドシャフト２４０は、ガイドシャフト保持部材２５１及び２５２により保持されている。シャフト連結部３４１及び３４２は、カメラユニット３００のベースプレート３１０に固定されている。

【0106】

またシャフト連結部３４１及び３４２は、それぞれ貫通孔３４１－１及び３４２－１を備えている。貫通孔３４１－１及び３４２－１にガイドシャフト２４０を通すことで、ガイドシャフト２４０とカメラユニット３００は連結される。同様に、シャフト連結部４４１及び４４２がそれぞれ備える貫通孔に、ガイドシャフト２４０を通すことで、ガイドシャフト２４０と照明ユニット４００は連結される。

【0107】

カメラユニット３００及び照明ユニット４００は、それぞれガイドシャフト２４０と連結しながらスライドする。つまり、共通の部材をガイド（案内）にしてスライドすることができる。

【0108】

そのため、カメラユニット３００及び照明ユニット４００の何れか一方の位置／姿勢が変動したときは、他方もそれに連動して変動する。つまり、両者の相対的な位置／姿勢の関係を維持したまま、カメラユニット３００と照明ユニット４００をスライドさせたり静止させたりすることが可能となる。これにより、カメラユニット３００と照明ユニット４００との相対的な位置／姿勢の変動を抑制し、撮像領域を照明光が適切に照明しない不具合を抑制することができる。

【0109】

次に図９は、トンネルの壁面に対してカメラユニット３００が傾いた場合のカメラユニット３００の撮像領域の一例と、トンネルの壁面に対して照明ユニット４００が傾いた場合の照明ユニット４００の照明領域の一例を説明する図である。

【0110】

図９において、照明ユニット４００は、光軸４６５を光軸とする発散光である照明光４６６を、トンネル６００の壁面に照射している。照明光４６６の配光角（発散角）αは、１．６５度等である。カメラユニット３００は、トンネル６００の壁面を撮像している。光軸３６５は、カメラユニット３００の光軸である。

【0111】

車両５００の蛇行運転等によりカメラユニット３００と照明ユニット４００の位置が変動すると、図９に示されているように、カメラユニット３００と照明ユニット４００がトンネルに壁面に対してそれぞれ傾く場合がある。この場合にも、カメラユニット３００と照明ユニット４００の相対的な位置／姿勢の関係は維持されるため、図示されているように、カメラユニット３００による撮像領域と照明ユニット４００による照明領域が重なっている状態を維持することができる。

【0112】

このように、車両５００の蛇行運転等でカメラユニット３００と照明ユニット４００の位置が変動した場合にも、照明ユニット４００によりカメラユニット３００の撮像領域を適切に照明することができる。なお、本実施形態では特にラインＣＣＤを用いる場合を示したが、エリアＣＣＤ等を用いる場合であっても、同様の効果が得られる。

【0113】

次に、実施形態に係るインデックスプランジャ３５０及び４５０の構成及び作用の詳細を、図１０を参照して説明する。図１０は、インデックスプランジャ３５０及び４５０の構成の一例を説明する図である。

【0114】

図１０において、インデックスプランジャ３５０は、カメラユニット３００のベースプレート３１０の平面部に固定され、インデックスプランジャ４５０は、照明ユニット４００のベースプレート４１０の平面部に固定されている。

【0115】

上述したように、カメラユニット３００はレール２１０上をスライドし、照明ユニット４００はレール２２０上をスライドする。インデックスプランジャ３５０及び４５０は同様の構成及び作用を有するため、ここではインデックスプランジャ４５０を例に説明する。

【0116】

インデックスプランジャ４５０は、プランジャ４５１と、プランジャ保持部４５２とを有する。プランジャ４５１は、丸棒状で地面側に突出したピンと、ピンに地面側への付勢力を与えるスプリングと、ピンとスプリングを押さえるスプリング押さえ部とを有する。プランジャ保持部４５２は、プランジャ４５１を保持する。

【0117】

一方、スライドユニット２００におけるベース２３０には、照明ユニット４００のスライド方向において、照明ユニット４００を固定したい位置に上記ピンと嵌合するための嵌合孔２３１が設けられている。従って、照明ユニット４００がスライドする際、嵌合孔２３１がない位置では、ピンは、ベース２３０にぶつかった状態であり、照明ユニット４００を固定するようには作用しない。

【0118】

照明ユニット４００がスライドして嵌合孔２３１がある位置にくると、ピンはスプリングによる付勢力で嵌合孔２３１に向かって突出し、嵌合孔２３１と嵌合する。これにより照明ユニット４００はスライドできなくなって、照明ユニット４００は固定される。固定を解除して、照明ユニット４００を再度スライドさせたいときは、手動で固定解除機構を操作し、固定を解除する。

【0119】

実施形態では、ベース２３０において、スライド方向におけるポジションＡとポジションＢに相当する位置に、それぞれ嵌合孔が設けられている。これにより、車両の走行方向と交差する平面内における異なる２つの位置に、照明ユニット４００を固定することができる。同様にして、カメラユニット３００も、インデックスプランジャ３５０により、車両の走行方向と交差する平面内における異なる２つの位置に固定することができる。

【0120】

なお、実施形態では、ベース２３０に設けた嵌合孔２３１にピンを嵌合させ、照明ユニット４００等を固定する例を示したが、これに限定されるものではない。フレーム２６２やレール２２０等に設けた嵌合孔にピンを嵌合させて固定してもよいし、突き当てにより照明ユニット等を位置決めしたうえで、ボルト等でクランプすることで固定してもよい。

【0121】

次に、実施形態において、カメラユニット３００による撮像方向（画像の取得方向）に対し、照明ユニット４００による照明光の照明方向を傾けることの効果の一例を、図１１を参照して説明する。

【0122】

図１１は、図７と同様に、太矢印の方向に走行する車両５００を上方からみた図である。撮像方向３６３は、カメラユニット３００による撮像方向であり、カメラユニットが有するレンズの光軸方向と同義である。撮像範囲３６４は、カメラユニット３００により撮像される範囲を表す。トンネル６００の壁面と撮像範囲３６４とが交差する部分がカメラユニット３００による壁面の撮像領域に該当する。

【0123】

照明方向４６３は、照明ユニット４００による照明方向であり、照明ユニットが有するレンズの光軸方向と同義である。照明範囲４６４は、照明ユニット４００により照明される範囲を表す。トンネル６００の壁面と照明範囲４６４とが交差する部分が照明ユニット４００による壁面の照明領域に該当する。

【0124】

上述したように、車両５００の走行中の振動等により、カメラユニット３００と照明ユニット４００の位置／姿勢が変動すると、カメラユニット３００による撮像領域に照明光が適切に当たらず、明るさ不足で撮像ができない不具合が生じる。

【0125】

そこで、実施形態では、トンネル６００の壁面の撮像領域に向け、カメラユニット３００の撮像方向に対して照明ユニット４００の照明方向を傾けて照明する。図１１の例では、角度θの傾きで照明される様子が示されている。

【0126】

このように照明を傾け、車両の走行方向における照明領域の中央により近い付近を撮像領域とすることで、撮像領域に照明光が当たらないという不具合を抑制することができる。

【0127】

ここで、図１２Ａ及び図１２Ｂは、それぞれカメラユニット３００の光軸３６５と照明ユニット４００の光軸４６５の傾き角度θと、照明光の配光角αと、カメラユニット３００からトンネル６００の壁面までの距離Ｌと、照明領域Ｓとの関係の一例を説明する図である。

【0128】

図１２Ａ（ａ）は、カメラユニット３００と、照明ユニット４００と、トンネル６００の壁面との関係の一例を説明する図である。図１２Ａ（ａ）において、カメラユニット３００の光軸３６５はトンネル６００の壁面に対して垂直であり、照明ユニット４００による照明光４６６の光軸４６５は、カメラユニット３００の光軸３６５に対して傾き角度θで傾いている。なお、この「垂直」は厳密に９０度をいうものではなく、トンネル６００の壁面の傾斜や車両５００の蛇行等に応じて９０度から多少のずれがあってもよい。この点は以下においても同様である。

【0129】

照明光４６６は、配光角αでトンネル６００の壁面を照明している。カメラユニット３００からトンネル６００の壁面までの距離Ｌは、車両５００の蛇行運転等により、ＬｍｉｎからＬｍａｘまで変動するとする。照明領域Ｓは、照明光４６６によるトンネル６００の照明領域である。照明光は円形領域を照明する光であり、照明領域Ｓはこの円形領域の直径を示している。但し、照明光は、円形領域を照明する光に限定されるものではなく、矩形領域を照明する光や楕円領域を照明する光であってもよい。

【0130】

一方、図１２Ａ（ｂ）は、カメラユニット３００による撮像領域と照明ユニット４００による照明領域が重なっている状態で、車両５００がトンネル６００の壁面から最も遠ざかった場合を示す図である。

【0131】

一例として、傾き角度θが２．５度、配光角αが１．６５度とすると、照明領域Ｓは３３０ｍｍとなる。この場合、カメラユニット３００からトンネル６００の壁面までの距離が５２００ｍｍの時に、トンネル６００の壁面において、カメラユニット３００の光軸３６５は照明領域Ｓの最端部（図１２Ａ（ｂ）では最右端）に位置する。従って、カメラユニット３００からトンネル６００の壁面までの距離５２００ｍｍは、カメラユニット３００による撮像領域と照明ユニット４００による照明領域が重なる状態を維持可能な最大距離Ｌｍａｘの一例となる。

【0132】

図１２Ｂ（ｃ）は、カメラユニット３００による撮像領域と照明ユニット４００による照明領域が重なっている状態で、車両５００がトンネル６００の壁面から最も近づいた場合を示す図である。

【0133】

一例として、上記と同様に、角度θが２．５度、配光角αが１．６５度とすると、照明領域Ｓは３３０ｍｍとなる。この場合、カメラユニット３００からトンネル６００の壁面までの距離が２６００ｍｍの時に、トンネル６００の壁面において、カメラユニット３００の光軸３６５は照明領域Ｓの最端部（図１２Ｂ（ｃ）では最左端）に位置する。従って、カメラユニット３００からトンネル６００の壁面までの距離２６００ｍｍは、カメラユニット３００による撮像領域と照明ユニット４００による照明領域が重なる状態を維持可能な最小距離Ｌｍｉｎの一例となる。

【0134】

なお、上述では、照明ユニット４００により、トンネル６００の壁面に配光角αの発散光を照明する例を示したが、発散光に限定されず、平行光により照明してもよい。

【0135】

発散光を照明する場合、照明ユニット４００からトンネル６００の壁面までの距離に応じて、トンネル６００の壁面における照明領域を変化させることができる。照明ユニット４００からトンネル６００の壁面までの距離Ｌが長いほど、より広い領域を照明することができる。

【0136】

一方、平行光を照明する場合、照明ユニット４００からトンネル６００の壁面までの距離Ｌによらず、トンネル６００の壁面において一定の領域を照明することができる。

【0137】

また上述では、カメラユニット３００の光軸３６５の方向をトンネル６００の壁面に対して垂直方向とし、照明ユニット４００の光軸４６５をカメラユニット３００の光軸３６５に対して傾ける例を示したが、これに限定されるものではない。図１２Ｂ（ｄ）に示されているように、照明ユニット４００の光軸４６５の方向をトンネル６００の壁面に対して垂直方向とし、カメラユニット３００の光軸３６５を照明ユニット４００の光軸４６５に対して傾けてもよい。図１２Ｂ（ｄ）は、カメラユニット３００の光軸３６５を照明ユニット４００の光軸４６５に対して傾き角度θだけ傾けた例を示している。換言すると、照明ユニット４００の光軸４６５とカメラユニット３００の光軸３６５は傾き角度θで相対的に傾いていればよい。

【0138】

このように照明ユニット４００の光軸４６５とカメラユニット３００の光軸３６５とを相対的に傾けることで、カメラユニット３００の撮像領域に向けて、光を照明することができる。トンネル６００の壁面における水平方向の撮像領域（水平方向の撮像視野）が狭い場合であっても、カメラユニット３００による撮像領域を照明ユニット４００からの光で適切に照明することができる。

【0139】

また、ガイドシャフト２４０を用いて、カメラユニット３００と照明ユニット４００との相対的な位置／姿勢の関係を維持する構成と、照明方向を傾けて照明する構成とを組み合わせることで、より効果が顕著となる。換言すると、撮像素子にラインＣＣＤを用い、照明効率がよい状態で撮像を行った場合であっても、照明ユニット４００による照明光がカメラユニット３００による撮像領域を適切に照明しないという不具合を、より顕著に抑制することができる。

【0140】

また、車の蛇行でトンネルと壁面の距離が変動する場合やトンネルサイズが異なる場合においても、照明ユニット４００による照明光がカメラユニット３００による撮像領域を適切に照明しないという不具合を抑制することができる。

【0141】

図１３は、車両５００の蛇行と、カメラユニット３００の撮像領域と、照明ユニット４００の照明領域の関係の一例を説明する図である。車両５００は、図１３に矢印で示されている方向に、蛇行しながら走行している。

【0142】

図１３の右側に示されているように、カメラユニット３００からトンネル６００の壁面までの最大距離Ｌｍａｘが５２００ｍｍの時に、トンネル６００の壁面において、カメラユニット３００の光軸３６５は照明領域Ｓの最端部（図１３では最左端）に位置する。つまりカメラユニット３００による撮像領域と照明ユニット４００による照明領域が重なる状態を維持可能な一方の限界である。

【0143】

一方、図１３の左側に示されているように、カメラユニット３００からトンネル６００の壁面までの最小距離Ｌｍｉｎが２６００ｍｍの時に、トンネル６００の壁面において、カメラユニット３００の光軸３６５は照明領域Ｓの最端部（図１３では最右端）に位置する。つまりカメラユニット３００による撮像領域と照明ユニット４００による照明領域が重なる状態を維持可能な他方の限界である。

【0144】

角度θが２．５度、配光角αが１．６５度の条件下（図１２Ａ参照）では、カメラユニット３００からトンネル６００の壁面までの距離Ｌが２６００ｍｍ～５２００ｍｍの範囲で、車両５００の蛇行が許容されることが分かる。

【0145】

＜撮像システムの動作＞
次に、実施形態に係る撮像システム１００の動作を、図１４を用いて説明する。図１４は撮像システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。

【0146】

まず、ステップＳ１４１で、撮像システム１００は、車両５００に取り付けられる。

【0147】

続いて、ステップ１４２において、スライドユニット２００により、カメラユニット３００及び照明ユニット４００はポジションＡに固定される。この場合、カメラユニット３００及び照明ユニット４００のスライドと、ポジションＡでの固定は、ユーザが手動で実施する。

【0148】

続いて、ステップＳ１４３において、トンネル６００の入口から出口まで車両５００を走行させながら、トンネル６００の歩道７３０がない側の壁面の領域６００Ａの撮像が行われる。この場合、車両５００がトンネル６００の入口に進入するときに、撮像が開始される。撮像開始の指示は、ユーザが行う。

【0149】

車両５００がトンネル６００の出口まで到達したら、撮像は停止される。撮像停止の指示は、ユーザが行う。ここまででトンネル６００の全壁面のうち、半分の壁面の画像データがＨＤＤ１１４に記憶される。

【0150】

続いて、ステップＳ１４４において、スライドユニット２００により、カメラユニット３００及び照明ユニット４００はポジションＢに固定される。この場合、カメラユニット３００及び照明ユニット４００のスライドと、ポジションＢでの固定は、ユーザが手動で実施する。

【0151】

続いて、ステップＳ１４５において、ステップＳ１１０３における走行方向とは逆の方向に、トンネル６００の入口から出口まで車両５００を走行させながら、トンネル６００の歩道７３０がある側の壁面の領域６００Ｂの撮像が行われる。上述と同様に、撮像開始／停止の指示は、ユーザが行う。これにより、トンネル６００の全壁面のうち、残りの半分の壁面が撮像され、ＨＤＤ１１４に記憶される。

【0152】

続いて、ステップＳ１４６において、撮像された画像は、ユーザにより問題がないかが確認され、問題ない場合は（ステップＳ１４６、Ｎｏ）、撮像は終了する。一方、問題がある場合は（ステップＳ１４６、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０２に戻り、再度撮像が行われる。

【0153】

以上により、カメラのフォーカス調整や対象物の断面形状の測定といった手間をかけずに、トンネルの壁面等の対象物を撮像することができる。

【0154】

なお、実施形態では、カメラユニット３００及び照明ユニット４００のポジションＡ及びＢでの固定を、スライドユニット２００に対して行う例を述べたが、このような固定を車両５００に対して行ってもよい。以下にその構成を説明する。

【0155】

カメラユニット３００及び照明ユニット４００を車両固定用ベースプレートに取り付けておく。ポジションＡの場合、走行方向に向かって車両のルーフの右端に、フック部品を用いて車両固定用ベースプレートを固定することで、カメラユニット３００及び照明ユニット４００を固定する。

【0156】

ポジションＢの場合、走行方向に向かって車両のルーフの左端に、フック部品を用いて上記車両固定用ベースプレートを固定することで、カメラユニット３００及び照明ユニット４００を固定する。

【0157】

また、ガイドシャフト２４０と、ガイドシャフト保持部材２５１及び２５２と同様の部品を車両固定用ベースプレートに設け、シャフト連結部３４１及び３４２、並びに４４１及び４４２と、ガイドシャフト２４０とを連結させる。これによりカメラユニット３００及び照明ユニット４００の位置／姿勢の変動の影響を抑制できる。

【0158】

なお、この例の場合、撮像システム１００は、スライドユニット２００を有さなくてもよい。また、カメラユニット３００及び照明ユニット４００は、それぞれインデックスプランジャ３５０及び４５０を有さなくてもよい。

【0159】

以上により、車両５００に固定した場合においても、カメラユニット３００及び照明ユニット４００のポジションＡ及びＢでの固定を、スライドユニット２００に対して行った場合と同様の効果を得ることができる。

【0160】

［第１の実施形態］
次に、第１の実施形態に係る撮像システム１００ａについて説明する。

【0161】

トンネル内の撮像では、撮像システムにおける光の露出量をトンネル内の明るさ（撮像光量）に合わせる露出制御を行うことが好ましい。しかし、トンネルの壁面を撮像する場合、道路脇に設けられた非常駐車帯等に起因して、撮像システムとトンネルの壁面との間の距離が大きく変化する場合がある。撮像システムとトンネルの壁面との間の距離が変化すると、照明距離等が変わり、撮像光量が大きく変化する。そして、撮像光量の変化への制御の追従遅れで露出を適切に制御できず、白飛びや黒潰れが発生して、適切に撮像できない場合がある。

【0162】

これに対し、本実施形態では、撮像システム１００ａとトンネルの壁面との間の距離に基づいて、撮像時の露出条件を、固定露出条件、又は自動露出条件（ＡＥ：Auto Exposure）の何れか一方に決定する。そして、決定された露出条件により露出制御を行うことで、撮像システム１００ａとトンネルの壁面と間の距離により撮像光量が変化する場合でも、適切な露出で撮像する撮像システムを提供する。

【0163】

ここで、白飛びとは、撮像画像の明るい部分で階調が失われて真っ白になる現象（露出オーバー）をいい、黒潰れとは撮像画像の暗い部分で階調が失われて真っ黒になる現象（露出アンダー）をいう。また、非常駐車帯とは、高速道路やバイパス等の道路に一定間隔で道路の左側、又は右側に設けられた非常停止用のスペースをいう。さらに、露出条件とは、撮像時の露出（露光量）を決定する条件をいう。また、固定露出条件とは、撮像光量によらず固定された露出条件をいい、自動露出条件とは、検出された撮像光量に応じて変化する露出条件をいう。

【0164】

以下に、本実施形態に係る撮像システム１００ａの詳細を説明する。

【0165】

＜第１の実施形態に係る撮像システムの機能構成＞
まず、撮像システム１００ａの機能構成について説明する。図１５は、撮像システム１００ａの機能構成の一例を説明するブロック図である。図１５に示すように、撮像システム１００ａは、距離検出部１２０と、光量検出部１３０と、撮像部１４０と、照明部１５０と、制御部１６０とを有する。

【0166】

これらのうち、距離検出部１２０は、車両５００の走行方向と交差する方向における撮像システム１００ａとトンネル６００の壁面との間の距離を検出し、検出した距離データを制御部１６０の備える露出条件決定部１６１に出力する。距離検出部１２０は、ＴＯＦセンサ１４１等により実現される。

【0167】

光量検出部１３０は、撮像システム１００ａによる撮像時の撮像光量を検出し、検出した撮像光量データを露出制御部１６２に出力する。ここで、トンネル６００内における撮像光量には、照明ユニット４００による照明光のトンネル６００の壁面による反射光と、太陽光等の自然光のトンネル６００の壁面による反射光とが含まれる。また、照明ユニット４００による照明とは別に、露出制御のためにトンネル６００の壁面に光を照明する場合、トンネル６００の壁面の撮像光量には、その反射光も含まれる。

【0168】

光量検出部１３０は、カメラユニット３００の備えるラインＣＣＤ３３１－２等により実現される。但し、これに限定されるものではなく、ラインＣＣＤ３３１－２、３３２－２、３３３－２及び３３４－２の少なくとも１つにより実現されてもよい。また、カメラユニット３００とは別に、ＰＤ（Photo Diode）等の光量検出のための光センサを設け、光量検出部１３０の機能を実現させてもよい。

【0169】

撮像部１４０は、カメラユニット３００等により実現され、トンネル６００の壁面を撮像して撮像画像を取得する。

【0170】

照明部１５０は、照明ユニット４００等により実現され、撮像部１４０による撮像時に、撮像光量を確保するために、トンネル６００の壁面を照明する。

【0171】

制御部１６０は、主に、撮像部１４０の露出条件を決定するとともに、撮像部１４０の露出を制御する。具体的には、制御部１６０は、露出条件決定部１６１と、露出制御部１６２と、記憶部１６３と、入出力部１６４と、終了判定部１６５とを有する。

【0172】

これらのうち、露出条件決定部１６１は、距離検出部１２０により検出された距離データに基づき、撮像部１４０の露出条件を、固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方に決定する。

【0173】

より具体的には、露出条件決定部１６１は、検出された距離が所定の第１閾値以下である場合に、撮像部１４０の露出条件を自動露出条件に決定し、距離が所定の第１閾値以下でない場合に、撮像部１４０の露出条件を固定露出条件に決定する。そして、決定後に、決定結果を露出制御部１６２に出力する。ここで、所定の第１閾値とは、撮像部１４０におけるラインＣＣＤのダイナミックレンジ等に基づいて予め定められた値である。また、検出された距離が第１閾値以下であれば、撮像された画像が白飛び及び黒潰れしないことを基準にして定められた値である。

【0174】

次に、露出制御部１６２について説明する。実施形態では、ラインＣＣＤの露光時間（シャッタースピード）、ラインＣＣＤが受光した光に対する出力電圧の増幅率（ゲイン）、カメラユニット３００の備える絞りの直径、及び照明ユニット４００による照明光量の少なくとも１つを露出条件とする。

【0175】

露出制御部１６２は、露光時間制御部１６２１と、増幅率制御部１６２２と、絞り制御部１６２３と、照明制御部１６２４とを有し、これらを用いて、撮像部１４０に固定露出条件で撮像させ、或いは撮像部１４０に自動露出条件で撮像させる。

【0176】

自動露出条件による撮像では、露出制御部１６２は、光量検出部１３０により検出された撮像光量に基づき露出条件を算出し、算出した露出条件で露出させる自動露出制御を行う。自動露出条件の算出には、露出制御値を自動で決定する公知の露出プログラム等を適用することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。

【0177】

露光時間制御部１６２１は、光量検出部１３０により検出された撮像光量データに基づいて、ラインＣＣＤ３３１－２、３３２－２、３３３－２及び３３４－２のそれぞれの露光時間を制御する。

【0178】

また、増幅率制御部１６２２は、上記の撮像光量データに基づいて、ラインＣＣＤ３３１－２、３３２－２、３３３－２及び３３４－２のそれぞれの増幅率を制御し、絞り制御部１６２３は、上記の撮像光量データに基づいて、絞り３３１－１ａ、３３２－１ａ、３３３－１ａ及び３３４－１ａのそれぞれの絞りの直径を制御する。さらに、照明制御部１６２４は、上記の撮像光量データに基づいて、照明ユニット４００の備える光源４３１－２、４３２－２、４３３－２及び４３４－２のそれぞれの照明光量を制御する。

【0179】

なお、ラインＣＣＤ３３１－２、３３２－２、３３３－２及び３３４－２のそれぞれの露光時間は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。また、ラインＣＣＤ３３１－２、３３２－２、３３３－２及び３３４－２のそれぞれの増幅率は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。また、絞り３３１－１ａ、３３２－１ａ、３３３－１ａ及び３３４－１ａのそれぞれの直径は等しくてもよいし、異なっていてもよい。さらに、光源４３１－２、４３２－２、４３３－２及び４３４－２のそれぞれの照明光量は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。

【0180】

記憶部１６３は、図４のＲＡＭ１１３等の記憶装置により実現され、露出制御部１６２により算出された露出条件データを記憶する。

【0181】

入出力部１６４は、データや信号を入出力するためのインターフェース部であり、外部Ｉ／Ｆ１１５等により実現される。

【0182】

終了判定部１６５は、撮像システム１００ａによるトンネル６００の壁面の撮像が終了したか否かを判定する。一例として、終了判定部１６５は、車速計／移動距離計１７１による計測値に基づく走行距離を、図４のＨＤＤ１１４等の記憶装置に予め記憶されたトンネル６００の長さと比較し、走行距離がトンネル６００の長さに到達した場合に、撮像の終了を判定する。或いは、終了判定部１６５は、入出力部１６４を介して、撮像システム１００ａの操作者（オペレータ）の終了指示を受け付け、この終了指示に応答して撮像終了を判定してもよい。

【0183】

＜第１の実施形態に係る撮像システムの動作＞
次に、撮像システム１００ａの動作について、図１６～図１７を参照して説明する。

【0184】

図１６は、撮像システム１００ａの動作の一例を説明する図であり、（ａ）は撮像システム１００ａとトンネル６００の壁面との位置関係を示す図、（ｂ）は撮像システム１００ａとトンネル６００の壁面との間の検出距離と、車両５００の走行距離との関係を示す図である。

【0185】

図１６（ａ）において、図中の左側の車両５００は、カメラユニット３００と、照明ユニット４００と、ＴＯＦセンサ１４１とを含む撮像システム１００ａを搭載し、太矢印１５１及び１５２で示す方向に道路７００を走行している。図中の中央に示した車両５００ａは、車両５００が太矢印１５１の方向に走行した後の状態を示し、図中の右側に示した車両５００ｂは、車両５００が車両５００ａの状態からさらに太矢印１５２の方向に走行した後の状態を示している。

【0186】

ここで、カメラユニット３００は撮像部１４０の一例、照明ユニット４００は照明部１５０の一例、ＴＯＦセンサ１４１は距離検出部１２０の一例である。

【0187】

図１６（ａ）に示した撮像範囲３６４は、カメラユニット３００による撮像範囲を示し、破線で示した照明範囲４６４は照明ユニット４００による照明範囲を示している。図示するように、車両５００の走行方向と交差する方向において、照明ユニット４００はトンネル６００の壁面に光を照明し、カメラユニット３００はトンネル６００の壁面を撮像する。

【0188】

図１６（ａ）において、一点鎖線で示したレーザ光１４２は、ＴＯＦセンサ１４１からトンネル６００の壁面に照射され、トンネル６００の壁面で反射されてＴＯＦセンサ１４１に戻るレーザ光を示している。ＴＯＦセンサ１４１は、このレーザ光１４２を利用して、撮像システム１００とトンネル６００の壁面との間の距離を十分なサンプリングレートで検出する。

【0189】

図１６（ａ）において、車両５００の図中の下側にはトンネル６００の壁面が示され、図中の左側の車両５００の位置におけるトンネル６００の壁面は、壁面６０１として示されている。

【0190】

図中の中央の車両５００ａの位置では、道路７００の脇に設けられた非常駐車帯７０１によりトンネル６００の壁面に段差があり、撮像システム１００ａと壁面６０２との間の距離が、撮像システム１００ａと壁面６０１との間の距離に対して長くなっている。距離が長くなった分、照明ユニット４００による壁面６０２への照明光が広がるため、壁面６０２での反射光量が減少する。そのため、車両５００ａの位置では、撮像光量が低下し、カメラユニット３００により撮像される壁面６０２の画像は、壁面６０１の画像と比較して暗くなる。

【0191】

図中の右側の車両５００ｂの位置では、非常駐車帯７０１は設けられていないため、撮像システム１００ａと壁面６０３との間の距離は、撮像システム１００ａと壁面６０１との間の距離と同等になる。また、撮像光量は壁面６０１の撮像時と同等になる。

【0192】

一方、図１６（ｂ）において、横軸は、車両５００の走行距離を示している。この走行距離は、図１６（ａ）における車両５００の走行距離と対応している。また、縦軸は、ＴＯＦセンサ１４１による、撮像システム１００ａからトンネル６００の壁面までの検出距離を示し、図中の上方ほど検出距離が長いことを示している。

【0193】

図１６（ｂ）に示す区間１５３は、ＴＯＦセンサ１４１により壁面６０１までの距離が検出される区間を示している。同様に、区間１５４は、壁面６０２までの距離が検出される区間を示し、区間１５５は、壁面６０３までの距離が検出される区間を示している。区間１５４では、区間１５３及び区間１５５と比較して、非常駐車帯７０１の分だけ検出距離が長くなっている。また、区間１５３における検出距離と、区間１５５における検出距離は同等である。

【0194】

撮像システム１００ａは、図１６（ａ）における図中左側の車両５００の位置から壁面６０１の撮像を開始する。区間１５３では、露出条件決定部１６１は、カメラユニット３００の露出条件を自動露出条件に決定する。カメラユニット３００は、車両５００の走行により太矢印１５１の方向に移動されながら、自動露出条件下で壁面６０１を撮像する。

【0195】

車両５００が区間１５４に入ると、ＴＯＦセンサ１４１による検出距離が急激に変化する。露出条件決定部１６１は、この変化に基づき、車両５００が非常駐車帯７０１の区間１５４に入ったことを検知し、露出条件を自動露出条件から固定露出条件に切り替えて、区間１５４に入る直前の露出条件に固定する。その後、カメラユニット３００は、固定露出条件下で壁面６０２を撮像する。また、この際に、露出制御部１６２は、カメラユニット３００に固定露出条件で露出させるが、同時に自動露出条件の算出も行い、算出した露出条件データを記憶部１６３に記憶させる。

【0196】

その後、車両５００が区間１５４から区間１５５に入ると、ＴＯＦセンサ１４１による検出距離が再び急激に変化し、区間１５３における検出距離と同等のものになる。露出条件決定部１６１は、この変化に基づき、車両５００が区間１５４を出たことを検知し、露出条件を固定露出条件から自動露出条件に切り替える。また、露出制御部１６２は、露出条件データの記憶部１６３への記憶を停止する。その後、カメラユニット３００は自動露出条件下で壁面６０３を撮像する。

【0197】

その後、車両５００がトンネル６００から出ると、撮像システム１００ａは撮像を終了する。ここで、一度の撮像では、区間１５４における固定露出条件が適切にならず、壁面６０２の撮像画像に白飛びや黒潰れした領域が含まれる場合がある。その場合、撮像システム１００ａは、壁面６０２を適切な露出条件で撮像するために二度目の撮像を行う。

【0198】

二度目の撮像では、露出制御部１６２は、一度目の撮像において記憶部１６３に記憶された露出条件データを読み出し、読み出した露出条件データに基づく露出条件下で撮像する。なお、露出条件データにおいて、車両５００が区間１５４に入った直後及び区間１５４から出る直前の露出条件データは、追従遅れ等により自動露出条件の算出が適切でない場合があるため、区間１５４における露出条件データの平均値等に置き換えると好適である。

【0199】

次に、図１７は、撮像システム１００ａの動作の一例を示すフローチャートである。

【0200】

まず、ステップＳ１７１において、車両５００は走行を開始する。

【0201】

続いて、ステップＳ１７２において、露出条件決定部１６１は、露出条件を自動露出条件に決定し、撮像部１４０は、自動露出条件下でトンネル６００の壁面の撮像を行う。

【0202】

続いて、ステップＳ１７３において、距離検出部１２０は、車両５００の走行方向と交差する方向における撮像システム１００ａとトンネル６００の壁面との間の距離を検出し、検出した距離データを露出条件決定部１６１に出力する。

【0203】

なお、ステップＳ１７２とステップＳ１７３の順番は適宜変更可能であり、両者が並行して行われてもよい。

【0204】

続いて、ステップＳ１７４において、露出条件決定部１６１は、検出された距離が所定の第１閾値以下であるか否かを判定する。

【0205】

ステップＳ１７４で距離が所定の第１閾値以下であると判定された場合（ステップＳ１７４、Ｙｅｓ）、露出条件決定部１６１は、露出条件を自動露出条件に決定し、決定結果を露出制御部１６２に出力する。

【0206】

そして、ステップＳ１７５において、撮像部１４０は、自動露出条件下でトンネル６００の壁面を撮像する。

【0207】

一方、ステップＳ１７４で距離が所定の第１閾値以下でないと判定された場合（ステップＳ１７４、Ｎｏ）、露出条件決定部１６１は、露出条件を固定露出条件に決定し、決定結果を露出制御部１６２に出力する。

【0208】

そして、ステップＳ１７６において、撮像部１４０は、固定露出条件下でトンネル６００の壁面を撮像する。

【0209】

続いて、ステップＳ１７７において、露出制御部１６２は、自動露出条件を算出する。

【0210】

続いて、ステップＳ１７８において、露出制御部１６２は、算出した露出条件データを記憶部１６３に記憶する。

【0211】

続いて、ステップＳ１７９において、終了判定部１６５は、撮像システム１００によるトンネル６００の壁面の撮像が終了したか否かを判定する。

【0212】

ステップＳ１７９で、撮像が終了したと判定された場合（ステップＳ１７９、Ｙｅｓ）、撮像システム１００ａは撮像を終了する。一方、ステップＳ１７９で撮像が終了していないと判定された場合（ステップＳ１７９、Ｎｏ）、撮像システム１００ａは、ステップＳ１７３に戻り、ステップＳ１７３以降の動作を再度行う。

【0213】

このようにして、撮像システム１００ａは、トンネル６００の壁面を撮像することができる。

【0214】

＜実施形態に係る露出制御部による処理＞
次に、図１８は、露出制御部１６２による処理の一例を示すフローチャ－トである。

【0215】

まず、ステップＳ１８１において、光量検出部１３０は、撮像光量データＩを検出し、検出した撮像光量データＩを露出制御部１６２に出力する。

【0216】

続いて、ステップＳ１８２において、露出制御部１６２は、撮像光量データＩが、予め定められた目標値Ｉｇより大きいか否かを判定する。

【0217】

ステップＳ１８２において、撮像光量データＩが目標値Ｉｇより大きいと判定された場合は（ステップＳ１８２、Ｙｅｓ）、ステップＳ１８３において、絞り制御部１６２３は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、絞り３３１－１ａ、３３２－１ａ、３３３－１ａ及び３３４－１ａの直径を縮小可能であるか否かを判定する。

【0218】

ステップＳ１８３において、縮小可能である判定された場合（ステップＳ１８３、Ｙｅｓ）、絞り制御部１６２３は、ステップＳ１８４において、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで各絞りの直径を縮小する。その後、露出制御部１６２は、処理を終了する。

【0219】

一方、ステップＳ１８３において、縮小可能でないと判定された場合（ステップＳ１８３、Ｎｏ）、ステップＳ１８５において、露光時間制御部１６２１は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、ラインＣＣＤ３３１－２、３３２－２、３３３－２及び３３４－２の露光時間を短縮可能であるか否かを判定する。

【0220】

ステップＳ１８５において、短縮可能である判定された場合（ステップＳ１８５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１８６において、露光時間制御部１６２１は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで各ラインＣＣＤの露光時間を短縮し、その後、露出制御部１６２は処理を終了する。

【0221】

一方、ステップＳ１８５において、短縮可能でないと判定された場合（ステップＳ１８５、Ｎｏ）、ステップＳ１８７において、増幅率制御部１６２２は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、各ラインＣＣＤの増幅率を低下可能であるか否かを判定する。

【0222】

ステップＳ１８７において、低下可能であると判定された場合（ステップＳ１８７、Ｙｅｓ）、ステップＳ１８８において、増幅率制御部１６２２は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで各ラインＣＣＤの増幅率を低下させ、その後、露出制御部１６２は処理を終了する。

【0223】

一方、ステップＳ１８７において、低下可能でないと判定された場合（ステップＳ１８７、Ｎｏ）、ステップＳ１８９において、照明制御部１６２４は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、光源４３１－２、４３２－２、４３３－２、４３４－２、４３５－２及び４３６－２の照明光量を低下可能であるか否かを判定する。

【0224】

ステップＳ１８９において、低下可能であると判定された場合（ステップＳ１８９、Ｙｅｓ）、ステップＳ１９０において、照明制御部１６２４は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで各光源の照明光量を低下させ、その後、露出制御部１６２は処理を終了する。

【0225】

一方、ステップＳ１８９において、低下可能でないと判定された場合（ステップＳ１８９、Ｎｏ）、ステップＳ１９１において、露出制御部１６２は、ブザー１１６（図４参照）にビープ音を発生させて、調査範囲外の警告を報知し、その後、ステップＳ１８１に戻って処理を継続する。なお、ビープ音の発生に代えて、外部Ｉ／Ｆ１１５を介してユーザインターフェース画面に警告メッセージを表示する等して、ユーザに報知してもよい。

【0226】

一方、ステップ１８２において、撮像光量データＩが予め決定された目標値Ｉｇより大きくないと判定された場合は（ステップＳ１８２、Ｎｏ）、ステップＳ１９２において、照明制御部１６２４は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、各光源の照明光量を上昇可能であるか否かを判定する。

【0227】

ステップＳ１９２において、上昇可能であると判定された場合（ステップＳ１９２、Ｙｅｓ）、ステップＳ１９３において、照明制御部１６２４は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで各光源の照明光量を上昇させ、その後、露出制御部１６２は処理を終了する。

【0228】

一方、ステップＳ１９２において、上昇可能でないと判定された場合（ステップＳ１９２、Ｎｏ）、ステップＳ１９４において、増幅率制御部１６２２は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、各ラインＣＣＤの増幅率を上昇可能であるか否かを判定する。

【0229】

ステップＳ１９４において、上昇可能であると判定された場合（ステップＳ１９４、Ｙｅｓ）、ステップＳ１９５において、増幅率制御部１６２２は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、各ラインＣＣＤの増幅率を上昇させ、その後、処理を終了する。

【0230】

一方、ステップＳ１９４において、上昇可能でないと判定された場合（ステップＳ１９４、Ｎｏ）、ステップＳ１９６において、露光時間制御部１６２１は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、各ラインＣＣＤの露光時間を延長可能であるか否かを判定する。

【0231】

ステップＳ１９６において、延長可能であると判定された場合（ステップＳ１９６、Ｙｅｓ）、ステップＳ１９７において、露光時間制御部１６２１は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、各ラインＣＣＤの露光時間を延長し、その後、露出制御部１６２は処理を終了する。

【0232】

一方、ステップＳ１９６において、延長可能でないと判定された場合（ステップＳ１９６、Ｎｏ）、ステップＳ１９８において、絞り制御部１６２３は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、各絞りの直径を拡大可能であるか否かを判定する。

【0233】

ステップＳ１９８において、拡大可能であると判定された場合（ステップＳ１９８、Ｙｅｓ）、ステップＳ１９９において、絞り制御部１６２３は、撮像光量データＩが目標値Ｉｇになるまで、各絞りの直径を拡大し、その後、処理を終了する。

【0234】

一方、ステップＳ１９８において、拡大可能でないと判定された場合（ステップＳ１９８、Ｎｏ）、ステップＳ１９１において、露出制御部１６２は、ブザー１１６にビープ音を発生させて、調査範囲外の警告を報知し、その後、ステップＳ１８１に戻って処理を継続する。なお、上述したものと同様に、ビープ音の発生に代えて、外部Ｉ／Ｆ１１５を介してユーザインターフェース画面に警告メッセージを表示する等して報知してもよい。

【0235】

このようにして、露出制御部１６２は、撮像光量データＩに基づいて露出制御処理を実行することができる。なお、図１８では、ステップＳ１８３～Ｓ１９０において、絞り径縮小（ステップＳ１８３～Ｓ１８４）、露光時間短縮（ステップＳ１８５～Ｓ１８６）、増幅率低下（ステップＳ１８７～Ｓ１８８）、照明光量低下（ステップＳ１８９～Ｓ１９０）の順に制御する例を示したが、この順番は適宜変更可能である。同様に、ステップＳ１９２～Ｓ１９９において、照明光量上昇（ステップＳ１９２～Ｓ１９３）、増幅率上昇（ステップＳ１９４～Ｓ１９５）、露光時間延長（ステップＳ１９６～Ｓ１９７）、絞り径拡大（ステップＳ１９８～Ｓ１９９）の順に制御する例を示したが、この順番も適宜変更可能である。

【0236】

＜第１の実施形態に係る撮像システムの作用効果＞
以上説明してきたように、本実施形態では、撮像システム１００ａとトンネル６００の壁面との間の距離が所定の第１閾値以下である場合に、撮像時の露出条件を自動露出条件に決定し、当該距離が所定の第１閾値以下でない場合に、撮像時の露出条件を固定露出条件に決定する。

【0237】

これにより、道路脇に設けられた非常駐車帯等に起因して、撮像システム１００ａとトンネル６００の壁面との間の距離が大きく変化した場合に、固定露出条件でトンネル６００の壁面を撮像できる。そして、撮像光量の変化への追従遅れで露出を適切に制御できなくなることを防ぎ、白飛びや黒潰れを防止して適切に撮像することができる。

【0238】

また、本実施形態では、撮像システム１００ａとトンネル６００の壁面との間の距離の絶対値を第１閾値と比較して露出条件を決定するため、非常駐車帯の設けられた区間１５４における壁面の段差が急峻でない場合においても、区間１５４に入ったことを正確に検知し、また、区間１５４を出たことを正確に検知することができる。

【0239】

さらに、区間１５４において固定露出条件下で撮像する場合、車両５００の走行による一度の撮像のみでは、固定露出条件が適切にならず、区間１５４で適切に撮像できない場合がある。これに対し、本実施形態では、露出制御部１６２は、一度目の走行による撮像で、撮像部１４０が固定露出条件でトンネル６００の壁面を撮像している時に、撮像光量に基づいて算出した露出条件データを記憶部１６３に出力して記憶させる。そして、車両５００の走行による二度目の撮像において、記憶部１６３に記憶された露出条件データによる露出条件下で、区間１５４を撮像する。これにより、固定露出条件が適切でなく、一度目の撮像では適切な撮像が行えなかった区間を、二度目の撮像で適切に撮像できる。

【0240】

但し、区間１５４における露出条件が事前の実験等により既知の場合には、既知の露出条件で区間１５４を撮像することで、車両５００の走行による一度の撮像により、白飛びや黒潰れのない適切な撮像を行うことができる。

【0241】

＜変形例＞
ここで、実施形態は種々の変形が可能であるため、変形例に係る撮像システム１００ｂについて説明する。

【0242】

図１９は、撮像システム１００ｂの機能構成の一例を説明するブロック図である。図１９に示すように、撮像システム１００ｂは、制御部１６０ｂに含まれる露出条件決定部１６１ｂを有する。

【0243】

ここで、上述した撮像システム１００ａでは、露出条件決定部１６１は、検出された距離が所定の第１閾値以下である場合に、露出条件を自動露出条件に決定し、所定の第１閾値以下でない場合に、非常駐車帯が設けられた区間に入ったことを検知して、露出条件を固定露出条件に決定した。これに対し、本変形例に係る露出条件決定部１６１ｂは、検出された距離データと直前に検出された距離データとの差分から距離の変化量を算出する。そして、距離の変化量が第２閾値以下である場合に、露出条件を自動露出条件に決定し、距離の変化量が所定の第２閾値でない場合に、非常駐車帯が設けられた区間に入ったことを検知して、露出条件を固定露出条件に決定する。以下に、この詳細を説明する。

【0244】

図１９において、露出条件決定部１６１ｂは、第３閾値決定部１６１１と、区間通過検知部１６１２とを有する。

【0245】

第３閾値決定部１６１１は、非常駐車帯が設けられた区間から出たことを検知するための第３閾値を決定する。第３閾値決定部１６１１は、非常駐車帯が設けられた区間に入ったことが検知された時の直前に検出された距離データに所定のマージンを加えることで、第３閾値を決定する。

【0246】

区間通過検知部１６１２は、距離検出部１２０による距離データと上記の第３閾値とを比較し、距離データが第３閾値を超えた場合に、非常駐車帯が設けられた区間から出たことを検知する。

【0247】

次に、図２０は、撮像システム１００ｂの動作の一例を示すフローチャートである。

【0248】

ステップＳ２０１～Ｓ２０３は、図１７のステップＳ１７１～Ｓ１７３と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0249】

ステップＳ２０４において、露出条件決定部１６１ｂは、検出された距離データと直前に検出された距離データとの差分から算出した距離の変化量が、第２閾値以下であるか否かを判定する。

【0250】

ステップＳ２０４で、距離の変化量が第２閾値以下であると判定された場合は（ステップＳ２０４、Ｙｅｓ）、露出条件決定部１６１ｂは、露出条件を自動露出条件に決定し、決定結果を露出制御部１６２に出力する。

【0251】

そして、ステップＳ２０５において、撮像部１４０は、自動露出条件下でトンネル６００の壁面を撮像する。

【0252】

一方、ステップＳ２０４で、距離の変化量が所定の第２閾値以下でないと判定された場合（ステップＳ２０４、Ｎｏ）、露出条件決定部１６１ｂは、露出条件を固定露出条件に決定し、決定結果を露出制御部１６２に出力する。

【0253】

続いて、ステップＳ２０６において、第３閾値決定部１６１１は、非常駐車帯が設けられた区間から出たことを検知するための第３閾値を決定する。

【0254】

ステップＳ２０７～Ｓ２０９は、図１７のステップＳ１７６～Ｓ１７８と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0255】

ステップＳ２１０において、距離検出部１２０は、車両５００の走行方向と交差する方向における撮像システム１００ｂとトンネル６００の壁面との間の距離を検出し、検出した距離データを露出条件決定部１６１ｂに出力する。

【0256】

続いて、ステップＳ２１１において、区間通過検知部１６１２は、距離検出部１２０による距離データと第３閾値とを比較し、距離データが第３閾値を超えたか否かを判定する。

【0257】

ステップＳ２１１で、距離データが第３閾値を超えたと判定された場合（ステップＳ２１１、Ｙｅｓ）、ステップＳ２１２に移行する。一方、距離データが第３閾値を超えていないと判定された場合（ステップＳ２１１、Ｎｏ）、ステップＳ２０７に戻り、ステップＳ２０７以降の動作が再度行われる。

【0258】

ステップＳ２１２は、図１７のステップＳ１７９と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0259】

このようにして、撮像システム１００ｂは、トンネル６００の壁面を撮像することができる。

【0260】

以上説明したように、本変形例では、検出された距離データと直前に検出された距離データとの差分から距離の変化量を算出し、算出した距離の変化量に基づき、露出条件を固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方に決定する。距離の変化量に基づくため、トンネルの直径によらずに、固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方を決定することができる。

【0261】

また露出条件の決定のために、壁面距離の絶対値あるいはその変化量を用いたが、これらの両方を用いることもできる。両方を用いることで、トンネル内の照明や非常電話ボックス等の外乱に対して、より頑健な決定をすることができる。

【0262】

なお、これ以外の効果は、第１の実施形態で述べたものと同様である。

【0263】

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る撮像システム１００ｃについて説明する。

【0264】

＜第２の実施形態に係る撮像システムの機能構成＞
図２１は、撮像システム１００ｃの機能構成の一例を説明するブロック図である。図２１に示すように、撮像システム１００ｃは、第１距離検出部１２１と、第２距離検出部１２２と、制御部１６０ｃとを有する。また、制御部１６０ｃは、露出条件決定部１６１ｃを有する。

【0265】

第１距離検出部１２１は、車両５００の走行方向における車両５００の前側に設けられたＴＯＦセンサ等により実現され、車両５００の走行方向と交差する方向における撮像システム１００ｃとトンネル６００の壁面との間の距離を検出する。そして、検出した距離データを制御部１６０ｃの備える露出条件決定部１６１ｃに出力する。

【0266】

第２距離検出部１２２は、車両５００の走行方向における車両５００の後側に設けられたＴＯＦセンサ等により実現され、車両５００の走行方向と交差する方向における撮像システム１００ｃとトンネル６００の壁面との間の距離を検出する。そして、検出した距離データを制御部１６０ｃの備える露出条件決定部１６１ｃに出力する。

【0267】

露出条件決定部１６１ｂは、第１距離検出部１２１及び第２距離検出部１２２のそれぞれにより検出された距離データに基づき、撮像部１４０の露出条件を、固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方に決定する。また、露出条件決定部１６１ｃは、第４閾値決定部１６１３と、区間通過検知部１６１４とを有する。

【0268】

第４閾値決定部１６１３は、非常駐車帯が設けられた区間から出たことを検知するための第４閾値を決定する。第４閾値決定部１６１３は、非常駐車帯が設けられた区間に入ったことが検知された時の第２距離検出部１２２による距離データに所定のマージンを加えることで、第４閾値を決定する。

【0269】

区間通過検知部１６１４は、第２距離検出部１２２による距離データと第４閾値とを比較し、距離データが第４閾値を超えた場合に、非常駐車帯が設けられた区間から出たことを検知する。

【0270】

＜第２の実施形態に係る撮像システムの動作＞
次に、図２２は、撮像システム１００ｃの動作の一例を説明する図であり、（ａ）は撮像システム１００ｃとトンネル６００の壁面との位置関係を示す図、（ｂ）は撮像システム１００ｃとトンネル６００の壁面との間の検出距離と、車両５００の走行距離との関係を示す図である。図２２の見方等は、図１６と同様であるため、重複する部分の説明を省略し、図１６との相違点を中心に説明する。

【0271】

図２２（ａ）において、図中の左側に示した車両５００は、カメラユニット３００と、照明ユニット４００と、ＴＯＦセンサ１４１ａと、ＴＯＦセンサ１４１ｂとを含む撮像システム１００ｃを搭載し、太矢印１５１及び１５２で示す方向に道路７００を走行している。

【0272】

ＴＯＦセンサ１４１ａは、車両５００の走行方向における車両５００の前側に設けられており、第１距離検出部１２１の一例である。一点鎖線で示したレーザ光１４２ａは、ＴＯＦセンサ１４１ａから照射され、トンネル６００の壁面で反射されたレーザ光を示している。

【0273】

また、ＴＯＦセンサ１４１ｂは、車両５００の走行方向における車両５００の後側に設けられており、第２距離検出部１２２の一例である。二点鎖線で示したレーザ光１４２ｂは、ＴＯＦセンサ１４１ｂから照射され、トンネル６００の壁面で反射されたレーザ光を示している。

【0274】

撮像システム１００ｃは、図中の左側の車両５００の位置から、車両５００の走行によるトンネル６００の壁面の撮像を開始する。そして、区間１５３では、露出条件決定部１６１ｃは、カメラユニット３００の露出条件を自動露出条件に決定し、カメラユニット３００は、車両５００の走行により太矢印１５１の方向に移動されながら、壁面６０１を撮像する。

【0275】

車両５００が区間１５４に入ると、ＴＯＦセンサ１４１ａによる検出距離が急激に変化する。また、少し遅れて、ＴＯＦセンサ１４１ｂによる検出距離が急激に変化する。露出条件決定部１６１ｃは、これらのうちのＴＯＦセンサ１４１ａによる検出距離の変化に基づき、車両５００が非常駐車帯７０１の区間１５４に入ったことを検知し、露出条件を自動露出条件から固定露出条件に切り替える。そして、区間１５４に入る直前の露出条件に固定する。その後、カメラユニット３００は、固定露出条件下で、壁面６０２を撮像する。

【0276】

その後、車両５００が区間１５４を出て区間１５５に入ると、ＴＯＦセンサ１４１ａによる検出距離が再び急激に変化し、区間１５３における検出距離と同等のものになる。また、少し遅れて、ＴＯＦセンサ１４１ｂによる検出距離も急激に変化し、区間１５３における検出距離と同等のものになる。

【0277】

露出条件決定部１６１ｃは、これらのうちのＴＯＦセンサ１４１ｂによる検出距離の変化に基づき、車両５００が非常駐車帯７０１の区間１５４を出たことを検知し、露出条件を固定露出条件から自動露出条件に切り替える。その後、カメラユニット３００は自動露出条件下で、壁面６０３を撮像する。

【0278】

次に、図２３は、撮像システム１００ｃの動作の一例を示すフローチャートである。

【0279】

ステップＳ２３１～Ｓ２３２は、図１７のステップＳ１７１～Ｓ１７２と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0280】

ステップＳ２３３において、第１距離検出部１２１及び第２距離検出部１２２のそれぞれは、車両５００の走行方向と交差する方向における撮像システム１００ｃとトンネル６００の壁面との間の距離を検出し、検出した距離データを露出条件決定部１６１ｃに出力する。

【0281】

なお、ステップＳ２３２とステップＳ２３３の順番は適宜変更可能であり、両者が並行して行われてもよい。

【0282】

続いて、ステップＳ２３４において、露出条件決定部１６１ｃは、第１距離検出部１２１により検出された距離が所定の第１閾値以下であるか否かを判定する。

【0283】

ステップＳ２３４で距離が所定の第１閾値以下であると判定された場合（ステップＳ２３４、Ｙｅｓ）、露出条件決定部１６１ｃは、露出条件を自動露出条件に決定し、決定結果を露出制御部１６２に出力する。

【0284】

そして、ステップＳ２３５において、撮像部１４０は、自動露出条件下でトンネル６００の壁面を撮像する。

【0285】

一方、ステップＳ２３４で、第１距離検出部１２１により検出された距離が所定の第１閾値以下でないと判定された場合（ステップＳ２３４、Ｎｏ）、露出条件決定部１６１ｃは、露出条件を固定露出条件に決定し、決定結果を露出制御部１６２に出力する。

【0286】

そして、ステップＳ２３６において、第４閾値決定部１６１３は、非常駐車帯が設けられた区間から出たことを検知するための第４閾値を決定する。

【0287】

ステップＳ２３７～Ｓ２３９の動作は、図１７のステップＳ１７６～Ｓ１７８と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0288】

ステップＳ２４０において、第２距離検出部１２２は、車両５００の走行方向と交差する方向における撮像システム１００ｃとトンネル６００の壁面との間の距離を検出し、検出した距離データを露出条件決定部１６１ｃに出力する。

【0289】

続いて、ステップＳ２４１において、区間通過検知部１６１４は、第２距離検出部１２２による距離データと第４閾値とを比較し、距離データが第４閾値を超えたか否かを判定する。

【0290】

ステップＳ２４１で、距離データが第４閾値を超えたと判定された場合（ステップＳ２４１、Ｙｅｓ）、ステップＳ２４２に移行する。一方、距離データが第４閾値を超えていないと判定された場合（ステップＳ２４１、Ｎｏ）、ステップＳ２３７に戻り、ステップＳ２３７以降の動作が再度行われる。

【0291】

ステップＳ２４２の動作は、図１７のステップＳ１７９と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0292】

このようにして、撮像システム１００ｃは、トンネル６００の壁面を撮像することができる。

【0293】

以上説明したように、本実施形態では、非常駐車帯７０１が設けられた区間１５４に入る場合は、第１距離検出部１２１による検出距離に基づき、区間１５４に入ったことを検知し、区間１５４から出る場合は、第２距離検出部１２２による検出距離に基づき、区間１５４から出たことを検知する。これにより、非常駐車帯７０１がカメラユニット３００の撮像画角内に含まれる前に、車両５００が非常駐車帯７０１の設けられた区間に入ったことを検知でき、また、非常駐車帯７０１がカメラユニット３００の撮像画角内に含まれなくなった後に、車両５００が非常駐車帯７０１の設けられた区間から出たことを検知できる。これにより、カメラユニット３００の撮像画角に対してマージンをもって、非常駐車帯７０１に入ったこと、及び非常駐車帯７０１から出たことを確実に検知できる。

【0294】

なお、これ以外の効果は、第１の実施形態で述べたものと同様である。

【0295】

[第３の実施形態]
以降で説明する第３実施形態に係る撮像システム１００ｄ、第４実施形態に係る撮像システム１００ｅ及び第５実施形態に係る撮像システム１００ｆの機能構成は、撮像システム１００ａと同様であるため、以降では重複した説明を省略する。

【0296】

まず、第３の実施形態に係る撮像システム１００ｄについて説明する。ここで、第１の実施形態では、撮像システム１００ａが非常駐車帯７０１の区間で露出条件を固定露出条件に決定する例を説明した。これに対し、本実施形態では、非常駐車帯７０１の区間で自動露出条件のまま撮像を続け、算出した露出条件のデータを記憶部に記憶させる。これにより固定露出条件で撮像した場合に比べて、適切な照明や増減率等の露出条件を取得する。

【0297】

図２４は、撮像システム１００ｄの動作の一例を示すフローチャートである。

【0298】

まず、ステップＳ２８１において、車両５００は走行撮像を開始する。

【0299】

続いて、ステップＳ２８２において、露出条件決定部１６１は、露出条件を自動露出条件に決定し、撮像部１４０は、自動露出条件下でトンネル６００の壁面の撮像を行う（初回ＡＥ処理）。

【0300】

続いて、ステップＳ２８３において、距離検出部１２０は、車両５００の走行方向と交差する方向における撮像システム１００ｄとトンネル６００の壁面との間の距離を検出し、検出した距離データを露出条件決定部１６１に出力する。また検出した距離データを記憶部１６３に記憶させる。

【0301】

なお、ステップＳ２８２とステップＳ２８３の順番は適宜変更可能であり、両者が並行して行われてもよい。

【0302】

続いて、ステップＳ２８４において、露出条件決定部１６１は、検出された距離が所定の第１閾値以下であるか否かを判定する。

【0303】

ステップＳ２８４で距離が所定の第１閾値以下であると判定された場合（ステップＳ２８４、Ｙｅｓ）、露出条件決定部１６１は、露出を自動露出に決定し、決定結果を露出制御部１６２に出力する。

【0304】

続いて、ステップＳ２８５において、撮像部１４０は、自動露出下でトンネル６００の壁面を撮像する（ＡＥ処理）。

【0305】

一方、ステップＳ２８４で距離が所定の第１閾値以下でないと判定された場合（ステップＳ２８４、Ｎｏ）、ステップS２８６において、露出条件決定部１６１は、非常駐車帯に入る直前の露出条件のデータを記憶部１６３に記憶させる。

【0306】

続いて、ステップS２８７において、撮像部１４０は、自動露出下でトンネル６００の壁面を撮像する（ＡＥ処理）。

【0307】

続いて、ステップＳ２８８において、露出制御部１６２は、自動露出を算出し、算出した露出条件のデータをログに残す。

【0308】

続いて、ステップＳ２８９において、距離検出部１２０は、車両５００の走行方向と交差する方向における撮像システム１００ｄとトンネル６００の壁面との間の距離を検出し、検出した距離データを露出条件決定部１６１に出力する。

【0309】

続いて、ステップＳ２９０において、露出条件決定部１６１は、検出された距離が所定の第１閾値を超えたか否かを判定する。

【0310】

ステップＳ２９０で超えていないと判定された場合は（ステップＳ２９０、Ｎｏ）、ステップＳ２８７以降の動作が再度行われる。

【0311】

一方、超えたと判定された場合は（ステップＳ２９０、Ｙｅｓ）、ステップＳ２９１において、露出条件決定部１６１は、直前の露出条件でＡＥをロックする。

【0312】

続いて、ステップＳ２９２において、露出条件決定部１６１は、カメラユニット３００による撮像範囲から非常駐車帯７０１が抜け出したか否かを判定する。換言すると、カメラユニット３００による撮像範囲に非常駐車帯７０１が含まれなくなったか否かを判定する。

【0313】

ステップＳ２９２で抜け出していないと判定された場合は（ステップＳ２９２、Ｎｏ）、ステップＳ２８７以降の動作が再度行われる。

【0314】

一方、ステップＳ２９２で、抜け出したと判定された場合は（ステップＳ２９２、Ｙｅｓ）、動作はステップＳ２９３に移行する。

【0315】

続いて、ステップＳ２９３において、終了判定部１６５は、撮像システム１００ｄによるトンネル６００の壁面の撮像が終了したか否かを判定する。

【0316】

ステップＳ２９３で撮像が終了したと判定された場合（ステップＳ２９３、Ｙｅｓ）、撮像システム１００ｄは撮像を終了する。一方、ステップＳ２９３で撮像が終了していないと判定された場合（ステップＳ２９３、Ｎｏ）、ステップＳ２８３以降の動作が再度行われる。

【0317】

このようにして、撮像システム１００ｄは、トンネル６００の壁面を撮像することができる。

【0318】

以上説明したように、本実施形態では、自動露出制御で照明や増減率を実際に制御した条件で非常駐車帯７０１を撮像することで、固定露出で撮像した場合と比べて、二度目の撮像により適切な照明や増減率等の露出条件を取得できる。

【0319】

[第４の実施形態]
次に、第４の実施形態に係る撮像システム１００ｅについて説明する。

【0320】

ここで図２５は、車両５００と非常駐車帯７０１との関係の一例を説明する図である。図２５に示すように、車両５００は走行方向１５３に沿って走行している。非常駐車帯７０１は、トンネル６００における車両５００に近い側の壁面に設けられた窪みである。また車両５００に搭載されたＴＯＦセンサ１４１とカメラユニット３００との間の走行方向１５３に沿う方向における距離を、以降の説明では距離Ｍとする。

【0321】

車両５００が非常駐車帯７０１の区間に入るとＴＯＦセンサ１４１による検出距離（車両５００からトンネル６００の壁面までの距離）が急激に変化する。ＴＯＦセンサ１４１はカメラユニット３００よりも車両５００の走行方向における前方に設置されているため、このタイミングでは非常駐車帯７０１に入る前の壁面がカメラユニット３００で撮像され、照明や増減率等の露出条件も非常駐車帯７０１に入る前の壁面に適した値である。そのため、このタイミングから露出条件のデータを記憶し始めると、二度目の撮影では非常駐車帯７０１を撮影するのに適切でない露出条件が取得される場合がある。

【0322】

そこで、本実施形態では、検出距離が急激に変化してから、少なくとも距離Ｍだけ車両５００が進んだことを車速／移動距離計１７１が検出した後に、露出条件のデータを記憶し始める。これにより、二度目の非常駐車帯７０１の撮影に好適な露出条件を取得する。なお、この場合の露出は自動露出のままであるほうが好ましい。ここで、車速／移動距離計１７１は「移動距離検出部」の一例であり、車速／移動距離計１７１により検出される距離は、「移動体の移動距離」の一例である。

【0323】

その後、車両５００が非常駐車帯７０１の区間を抜け出し始めると、ＴＯＦセンサ１４１による検出距離が再び急激に変化する。自動露出のまま非常駐車帯７０１の区間を抜け出すと、離れた非常駐車帯７０１の壁面に合わせた照明や増減率の状態からの追従制御が間に合わず、非常駐車帯７０１を抜けた直後の壁面が白とびしてしまう場合がある。

【0324】

そのため、本実施形態では、カメラユニット３００の撮像範囲に非常駐車帯７０１の壁面が含まれている期間内に露出を固定露出に切り替える。このようにすることで、白とびを回避できる。なお、この場合の照明や増減率等は非常駐車帯７０１に入る直前の値を用いることが好ましい。また固定露出に切り替えるタイミングは検出距離が急激に変化したタイミングでよい。さらに二度目の非常駐車帯等の撮影に好適な露出条件のデータの記憶を終了するのもこのタイミングでよい。

【0325】

その後、少なくとも距離Ｍだけ車両５００が進んだことを車速／移動距離計１７１が検出した後で、再び自動露出に戻すことで、非常駐車帯７０１の区間を抜け出した後の壁面も適切な露出で撮像できる。

【0326】

次に図２６は、撮像システム１００ｅの動作の一例を示すフローチャートである。

【0327】

なお、図２６におけるステップＳ３１２以外の動作は、図２４におけるステップＳ２９２以外の動作と同様であるため、ここでは重複する説明を省略する。

【0328】

ステップＳ３１２において、露出条件決定部１６１は、車速／移動距離計１７１の出力が距離Ｍを超えたか否かを判定する。

【0329】

ステップＳ３１２で超えていないと判定された場合は（ステップＳ３１２、Ｎｏ）、ステップＳ３０７以降の動作が再度行われる。

【0330】

一方、ステップＳ３１２で、超えたと判定された場合は（ステップＳ３１２、Ｙｅｓ）、動作はステップＳ３１３に移行する。

【0331】

このようにして、撮像システム１００ｅは、トンネル６００の壁面を撮像することができる。

【0332】

以上説明したように、本実施形態では、車両５００が非常駐車帯７０１の区間に入る際に、距離Ｍだけ車両５００が進んだことを車速／移動距離計１７１が検出した後に、露出条件のデータを記憶し始める。このようにすることで、二度目の非常駐車帯７０１の撮影に好適な露出条件を取得できる。

【0333】

また車両５００が非常駐車帯７０１の区間を抜け出し始める際に、カメラユニット３００の撮像範囲に非常駐車帯７０１の壁面が含まれている期間内に露出を固定露出に切り替える。このようにすることで、急激な露出の変化に追従制御できないことに起因する白とびを回避できる。

【0334】

また車両５００が非常駐車帯７０１の区間を抜け出した後、少なくとも距離Ｍだけ車両５００が進んだことを車速／移動距離計１７１が検出した後で、再び自動露出に戻すことで、非常駐車帯７０１の区間を抜け出した後の壁面も適切な露出で撮像できる。

【0335】

このようにして、非常駐車帯７０１の区間に車両５００が入る前後の露出制御を適切に行うことができる。

【0336】

また、非常駐車帯７０１を撮影しているときの露出を固定露出とすることも可能である。ここで図２７は、非常駐車帯７０１を撮影しているときの露出を固定露出とした場合の撮像システム１００ｅの動作の一例を示すフローチャートである。

【0337】

図２７に示すように、ステップＳ３２７において、撮像部１４０が露出を固定（ロック）する。

【0338】

また、ステップＳ３３０において、露出条件決定部１６１は、検出された距離が所定の第１閾値を超えたか否かを判定し、超えたと判定された場合には（ステップＳ３３０、Ｙｅｓ）、ステップＳ３３１において、露出条件決定部１６１は、車速／移動距離計１７１の出力が距離Ｍを超えたか否かを判定する。

【0339】

これら以外の動作は、図２６に示した動作と同様であるため、ここでは重複した説明を省略する。

【0340】

[第５の実施形態]
次に、第５の実施形態に係る撮像システム１００ｆについて説明する。

【0341】

第４の実施形態では車速／移動距離計１７１の出力が距離Ｍに基づき、露出条件のデータを記憶するタイミングや自動露出に切り替えるタイミングを決定したが、本実施形態では、このような決定を、カメラユニット３００が撮像した画像の明るさに基づき行う。

【0342】

具体的には、第４の実施形態ではＴＯＦセンサで壁面距離の急激な変化を検出してからカメラユニット３００の撮像範囲内に非常駐車帯７０１のみが含まれる状態になるまで、或いは車両５００が非常駐車帯７０１の区間を抜け出す期間を車速／移動距離計１７１で距離Ｍを検出することで行った。本実施形態では、カメラユニット３００による撮像画像の明るさの変化量が所定の明るさ閾値以下になったことで、カメラユニット３００の撮像範囲内に非常駐車帯７０１のみが含まれる状態になったことを検知し、また所定の明るさ閾値を超えたことで非常駐車帯７０１を抜け出したことを検知する。

【0343】

ここで、図２８は、撮像システム１００ｆの動作の一例を示すフローチャートである。

【0344】

ステップＳ３５０において、露出条件決定部１６１は、検出された距離が所定の第１閾値を超えたか否かを判定し、超えたと判定された場合には（ステップＳ３５０、Ｙｅｓ）、ステップＳ３５１において、露出条件決定部１６１は、カメラユニット３００による撮像画像の明るさの変化量が所定の明るさ閾値以下になったか否かを判定する。撮像画像の明るさの変化量は、撮像画像を構成する全画素の輝度平均値の変化量等により検出できる。

【0345】

これ以外の動作は、図２７に示した動作と同様であるため、ここでは重複した説明を省略する。

【0346】

このようにカメラユニット３００による撮像画像の明るさの変化量を用いることで、第４の実施形態の撮像システム４００ｅと同様の効果を得ることができる。

【0347】

なお、上述した実施形態では、トンネル６００の壁面に設けられた非常駐車帯７０１を例に説明したが、トンネル６００の壁面に非常駐車帯７０１以外の窪みが設けられている場合にも、非常駐車帯７０１以外の窪みに対して上述した実施形態を適用可能である。

【0348】

以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【0349】

具体的には、カメラを搭載する車両としては２輪車、一般車等の４輪車、建設・農業・産業車両、鉄道車両、特殊車両であってもよく、また、ドローン等の飛行体であってもよい。これらまとめて移動体と称する。

【0350】

また実施形態では、対象物の一例としてトンネルを説明したが、これに限るものではなく、対象物には、気体、液体、粉体、粒体物質の輸送に用いる配管も含まれる。また、対象物には、昇降機（エレベータ）が走行する縦穴状の鉄筋コンクリート構造等の昇降路（エレベータシャフト）も含まれる。

【0351】

また実施形態は、撮像方法も含む。例えば、撮像方法は、移動体に設置された状態で対象物を撮像する撮像工程と、前記移動体と前記対象物との間の距離に基づいて、前記撮像工程における露出条件を、固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方に決定する露出条件決定工程と、を含む。このような撮像方法により、上述の撮像システムと同様の効果を得ることができる。このような撮像方法は、ＣＰＵ、ＬＳＩ等の回路、ＩＣカード又は単体のモジュール等によって、実現されてもよい。

【0352】

また実施形態は、プログラムも含む。例えば、プログラムは、移動体に設置された状態で対象物を撮像し、前記移動体と前記対象物との間の距離に基づいて、撮像における露出条件を、固定露出条件、又は自動露出条件の何れか一方に決定する処理をコンピュータに実行させる。このようなプログラムにより、上述の撮像システムと同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0353】

１００ 撮像システム
１１０ センサ制御ボード
１１１ ＣＰＵ
１１２ ＲＯＭ
１１３ ＲＡＭ
１１４ ＨＤＤ
１１５ 外部Ｉ／Ｆ
１１６ ブザー
１１７ システムバス
１２０ 距離検出部
１２１ 第１距離検出部
１２２ 第２距離検出部
１３０ 光量検出部
１４０ 撮像部
１４１ ＴＯＦセンサ（距離検出部の一例）
１４１ａ ＴＯＦセンサ（第１距離検出部の一例）
１４１ｂ ＴＯＦセンサ（第２距離検出部の一例）
１５０ 照明部
１５３～１５５ 区間
１６０ 制御部
１６１ 露出条件決定部
１６１１ 第３閾値決定部
１６１２ 区間通過検知部
１６１３ 第４閾値決定部
１６１４ 区間通過検知部
１６２ 露出制御部
１６２１ 露光時間制御部
１６２２ 増幅率制御部
１６２３ 絞り制御部
１６２４ 照明制御部
１６３ 記憶部
１６４ 入出力部
１６５ 終了判定部
１７０ ＩＭＵ
１７１ 車速計／移動距離計
２００ スライドユニット
２１０、２２０ レール
２３０ ベース
２３１ 嵌合孔
２４０ ガイドシャフト
２５１、２５２ ガイドシャフト保持部材
２６１、２６２ フレーム
３００ カメラユニット
３１０、４１０ ベースプレート
３２１、３２２ レール接続部
３３１～３３４ カメラ
３３１－１、３３４－１ レンズ
３３１－１ａ 絞り
３３１－２、３３４－２ ラインＣＣＤ
３４１、３４２、４４１、４４２ シャフト連結部
３４１－１、３４２－１ 貫通孔
３５０、４５０ インデックスプランジャ
３６１、３６２、３６４ 撮像範囲
３６３ 撮像方向
４００ 照明ユニット
４３１～４３６ 照明光源部
４３１－１ レンズ
４３１－１ａ 絞り
４３１－２ 光源
４５１ プランジャ
４５２ プランジャ保持部
４６１、４６２、４６４ 照明範囲
４６３ 照明方向
５００ 車両
６００ トンネル
６０１～６０３ 壁面
７００ 道路
７０１ 非常駐車帯
７１０、７２０ 車線
７３０ 歩道
Ｉ 撮像光量データ
Ｉｇ 目標値
Ｍ 距離

【先行技術文献】

【特許文献】

【0354】

【文献】特開２０１０－２３９４７９号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】