(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】2024-09-09
(45)【発行日】2024-09-18
(54)【発明の名称】タイヤ観測装置
(51)【国際特許分類】
G01B 11/25 20060101AFI20240910BHJP
G01B 11/00 20060101ALI20240910BHJP
B60C 19/00 20060101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
G01B11/25 H
G01B11/00 D
G01B11/00 H
B60C19/00 H
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2023533159
(86)(22)【出願日】2022-07-06
(86)【国際出願番号】 JP2022026780
(87)【国際公開番号】W WO2023282276
(87)【国際公開日】2023-01-12
【審査請求日】2023-11-30
(31)【優先権主張番号】P 2021112685
(32)【優先日】2021-07-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000970
【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】院南 誠嗣
【審査官】仲野 一秀
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－８９３５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００６９７７９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－１３４１７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１９７２３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０
Ｂ６０Ｃ １９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両のタイヤの画像を取得するカメラと、前記カメラとともに動き、前記タイヤまでの距離を計測する複数の測距センサと、
前記カメラおよび前記測距センサの位置、前記カメラおよび前記測距センサの角度の少なくとも一つを調整する第１位置角度制御装置と、
前記カメラで取得した前記タイヤの画像を用いて、前記タイヤの表面状態を計測する演算装置と、
を備え、
前記複数の測距センサは、地面に対して異なる角度を成すように設置され、
前記演算装置は、前記複数の測距センサが計測した前記タイヤまでの複数の距離を用いて、前記カメラに対する前記タイヤの位置を算出し、
前記演算装置は、前記タイヤの位置を用いて、前記カメラの撮像中心が前記タイヤの計測対象位置に向くように、前記カメラの位置および角度の第１調整量を算出し、
前記第１位置角度制御装置は、前記第１調整量を用いて、前記カメラの位置および角度を調整する、
タイヤ観測装置。
【請求項2】
前記複数の測距センサは、第１の測距センサを含み、前記第１の測距センサの測距方向と前記カメラの撮像方向の中心は同じ方向を向いている、
請求項１に記載のタイヤ観測装置。
【請求項3】
前記複数の測距センサは、第２の測距センサを含み、前記第２の測距センサは、前記第１の測距センサよりも前記地面側に配置される、
請求項２に記載のタイヤ観測装置。
【請求項4】
前記複数の測距センサは、第１の測距センサと第２の測距センサを含み、前記第１の測距センサと前記第２の測距センサは、それぞれの測距方向が前記カメラの光軸に対して鉛直方向に所定の角度を成すように配置される、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタイヤ観測装置。
【請求項5】
前記第１の測距センサの測距方向と前記第２の測距センサの測距方向との成す角は、１０度以上７０度以下である、請求項４に記載のタイヤ観測装置。
【請求項6】
ライン状輝光を照射する照明装置と、前記照明装置の位置、前記照明装置の角度を調整する第２位置角度制御装置と、
を備え、
前記演算装置は、
前記タイヤの位置と用いて
前記照明装置が計測対象位置へ前記ライン状輝光を照射するための前記照明装置の位置と角度の少なくとも一つの第２調整量を算出し、
前記第２位置角度制御装置は、前記第２調整量を用いて、前記照明装置の位置および角度の少なくとも一つを調整する、
請求項１乃至請求項３の何れかに記載のタイヤ観測装置。
【請求項7】
前記演算装置は、計測対象位置に照射された前記ライン状輝光を撮像範囲の中心となるように前記カメラの位置と角度の少なくとも一つの第３調整量を算出し、前記第１位置角度制御装置は、前記第３調整量を用いて、前記カメラの位置と角度の少なくとも１つを調整する、
請求項６に記載のタイヤ観測装置。
【請求項8】
車両のタイヤの画像を取得するカメラと、ライン状輝光を照射する照明装置と、
地面に平行で且つ前記タイヤの幅方向に平行な方向に前記カメラと前記照明装置とを移動させる第３位置制御装置と、
前記カメラと前記照明装置の移動量を算出する演算装置と、
を備え、
前記照明装置は、前記タイヤの幅方向に延びる前記ライン状輝光を前記タイヤに照射し、
前記演算装置は、
前記カメラの画像から前記タイヤに照射されたライン状輝光像を抽出し、
前記ライン状輝光像の形状によって、前記カメラと前記照明装置の移動量を算出し、
前記第３位置制御装置は、前記移動量を用いて、前記カメラと前記照明装置を前記タイヤの幅方向に移動させる、
タイヤ観測装置。
【請求項9】
前記カメラは、前記ライン状輝光像が含まれる画像を継続的に撮影し、
前記演算装置は、
前記ライン状輝光像の長さを継続的に算出し、
前記ライン状輝光像の長さが計測開始閾値以上になると、前記第３位置制御装置への移動量の算出を停止し、
前記第３位置制御装置は、前記カメラと前記照明装置の前記車両の幅方向の移動を停止する、
請求項８に記載のタイヤ観測装置。
【請求項10】
車両のタイヤの画像を取得するカメラと、前記カメラに対して固定された位置で設置され、前記タイヤまでの距離を計測する複数の測距センサと、
地面に平行で且つ前記車両の幅方向に前記カメラおよび前記複数の測距センサを移動させる第３位置制御装置と、
前記カメラおよび前記複数の測距センサの移動量を算出する演算装置と、
を備え、
前記複数の測距センサは、前記地面の平行方向に前記カメラを挟んで配置された第３の測距センサと第４の測距センサとを含み、
前記演算装置は、
前記第３の測距センサが計測した前記タイヤまでの第３距離と、前記第４の測距センサが計測した前記タイヤまでの第４距離との距離差を算出し、
前記距離差が移動制御用閾値以上であると、距離が小さい測距センサ側へ、前記カメラおよび前記複数の測距センサを移動させるための移動量を算出し、
第３位置制御装置は、前記移動量を用いて前記カメラおよび前記複数の測距センサを移動させる、
タイヤ観測装置。
【請求項11】
前記複数の測距センサは継続的に距離を測定し、前記演算装置は、
前記距離から前記距離差を継続的に算出し、
前記距離差が計測開始閾値以下になると、前記第３位置制御装置の移動量の算出を停止し、
前記第３位置制御装置は、前記カメラと前記複数の測距センサの移動を停止する、
請求項１０に記載のタイヤ観測装置。
【請求項12】
前記カメラと前記複数の測距センサを、地面垂直方向を回転軸とした地面平行面内で回転させるための第３角度制御装置を、さらに備え、前記演算装置は、前記距離差が計測開始閾値未満、水平角度制御閾値以上であると、距離が小さい方に向かって回転させる回転量を算出し、
前記第３角度制御装置は、前記回転量を用いて、前記カメラおよび前記複数の測距センサを、前記地面に平行な面内で回転させる、
請求項１０または請求項１１に記載のタイヤ観測装置。
【請求項13】
車両のタイヤの画像を取得するカメラと、ライン状輝光を照射する照明装置と、
地面に平行な面内で前記カメラと前記照明装置とを回転させる第３角度制御装置と、
前記カメラと前記照明装置の回転量を算出する演算装置と、
を備え、
前記照明装置は、前記タイヤの幅方向に延びる前記ライン状輝光を前記タイヤに照射し、
前記カメラは、前記ライン状輝光が照射されたタイヤの画像を撮影し、
前記演算装置は、
前記画像のライン状輝光像の形状によって、前記カメラと前記照明装置の回転量を算出し、
前記第３角度制御装置は、前記回転量を用いて、前記カメラと前記照明装置を回転させる、
タイヤ観測装置。
【請求項14】
前記照明装置は、前記地面に平行な水平方向に延びる前記ライン状輝光を照射し、前記演算装置は、
前記タイヤの両側端を最短で結ぶ幅方向に前記ライン状輝光の像が成す角から前記回転量を算出し、
前記タイヤの両側端を最短で結ぶ幅方向に前記ライン状輝光の像が平行であれば、前記回転量を算出しない、
請求項１３に記載のタイヤ観測装置。
【請求項15】
車両のタイヤの画像を取得するカメラと、ライン状輝光を照射する照明装置と、
地面に平行な面内で前記カメラと前記照明装置とを回転させる第３角度制御装置と、
前記カメラと前記照明装置の回転量を算出する演算装置と、
を備え、
前記照明装置は、前記タイヤの周方向に延びる前記ライン状輝光を照射し、
前記カメラは、前記ライン状輝光が照射された前記タイヤの画像を撮影し、
前記演算装置は、
前記画像のライン状輝光像の湾曲率および湾曲方向に基づいて前記回転量を算出し、
前記ライン状輝光の像が直線であれば、前記回転量を算出しない、
タイヤ観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両のタイヤの状態を観測する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、カメラ、照明光源、データ処理ユニットを用いて、タイヤの状態を解析する装置が記載されている。特許文献１に記載の装置は、照明光源によって光が照射されたタイヤの表面をカメラで順次撮像し、タイヤ表面の複数の画像を取得する。データ処理ユニットは、順次撮像された複数の画像から、タイヤのトレッド画像を生成し、タイヤの具合を点検する。
【0003】
特許文献２には、タイヤの幅方向に並べて配置された２台のカメラ、照明装置、処理ユニットを用いて、タイヤ表面の摩耗状態や損傷の検査を行う装置が記載されている。特許文献２に記載の装置は、照明光源によって光が照射されたタイヤの表面を２台のカメラで撮像する。処理ユニットは、２台のカメラの合成画像を用いて検査を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特表２０１７－５００５４０号公報
【文献】特開２０１７－１９８６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
タイヤ表面の状態を計測する方法として、光切断法、展開図作成法等が知られている。これらの方法では、計測精度は、計測対象のタイヤ表面とカメラや照明装置との位置関係に大きく依存する。
【0006】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術では、計測対象のタイヤに対して、カメラや照明装置を高精度な計測に適した位置に配置することが難しい。特に、走行中の車両について高精度な計測に適した位置に配置することが難しい。
【0007】
したがって、本発明の目的は、走行中の車両のタイヤに対してカメラや照明装置を高精度な計測に適した位置に配置する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この発明のタイヤ観測装置は、カメラ、複数の測距センサ、第１位置角度制御装置、および、演算装置を備える。カメラは、計測対象のタイヤを備える車両が通る地面に配置され、車両の走行中にタイヤの画像を取得する。ここで地面とは、道路や駐車場などの車両の通行する場所や、車両整備を行う室内の床を含む。測距センサは、カメラに対して固定された位置で設置され、タイヤまでの距離を計測する。第１位置角度制御装置は、地面におけるカメラおよび測距センサの位置、カメラおよび測距センサの角度を調整する。演算装置は、カメラで取得したタイヤの画像を用いて、タイヤの表面状態を計測する。
【0009】
複数の測距センサは、地面の表面に対して異なる角度を成すように設置される。演算装置は、複数の測距センサが計測したタイヤまでの複数の距離を用いて、カメラに対するタイヤの位置を算出する。演算装置は、タイヤの位置を用いて、カメラの撮像中心がタイヤの中心またはタイヤの計測対象の表面に向くように、カメラの位置および角度の第１調整量を算出する。第１位置角度制御装置は、第１調整量を用いて、カメラの位置および角度を調整する。
【0010】
この構成では、タイヤの周方向における複数位置とカメラとの距離を複数の測距センサによって計測する。これらタイヤの周方向の複数位置が計測されることによって、タイヤの中心位置およびタイヤ表面の所定位置に対するカメラの位置および角度を精度良く調整できる。したがって、カメラは、タイヤの状態を計測するのに適する位置および角度に調整される。
【発明の効果】
【0011】
この発明によれば、走行中の車両のタイヤに対してカメラや照明装置を高精度な計測に適した位置に配置できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の実施形態に係るタイヤ観測技術について、図を参照して説明する。
【0014】
［タイヤ観測装置の構成］
図１は、本発明の実施形態に係るタイヤ観測装置の配置状態の一例を示す図である。図２は、本発明の実施形態に係るタイヤ観測装置の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係る演算装置の一部の機能ブロック図である。
図１は、本発明の実施形態に係るタイヤ観測装置の配置状態の一例を示す図である。図２は、本発明の実施形態に係るタイヤ観測装置の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係る演算装置の一部の機能ブロック図である。
【0015】
【0016】
撮像装置２１Ｒと撮像装置２１Ｌとは、同様の構成である。なお、撮像装置２１Ｒ、２１Ｌのより具体的な構造は、撮像装置２１として後述する。また、撮像装置２１Ｒと撮像装置２１Ｌは同様の構成を備える。したがって、以下では、必要な箇所を除いて、撮像装置２１Ｒ、撮像装置２１Ｌと分けることなく、撮像装置２１として説明する。
【0017】
撮像装置２１（２１Ｒ、２１Ｌ）は、車両９０が走行する地面の表面付近に配置される。撮像装置２１は、車両９０が乗り越えても破損しないように地面に配置される。例えば、撮像装置２１は、車両９０が乗り越えても破損しないカバーで覆われている。この際、撮像装置２１Ｒは、車両９０のタイヤＦＴ、ＲＴがカメラ２１１（２１１Ｒ、２１１Ｌ）の所定の画像取得範囲に入り、測距センサ２１６（２１６Ｒ、２１６Ｌ）の所定の測距可能範囲に入るように、地面に配置される。
【0018】
撮像装置２１Ｒと撮像装置２１Ｌとは、車両９０の走行方向に対して略直交する方向に並んで配置される。実際は平行に並んだ撮像装置２１Ｒと撮像装置２１Ｌに対し同時に計測が始まるように車両が進入してくる。撮像装置２１Ｒは、車両９０の右側のタイヤＦＴ、ＲＴを撮像可能な位置に配置され、撮像装置２１Ｌは、車両９０の左側のタイヤＦＴ、ＲＴを撮像可能な位置に配置される。撮像装置２１Ｒと撮像装置２１Ｌの間隔は、車両９０の両側方のタイヤＦＴの間隔と略同じに設定される。なお、車両９０が複数種類の場合、撮像装置２１Ｒと撮像装置２１Ｌとの間隔は、調整可能である。この調整に、後述のスライダ移動装置を用いることもできる。
【0019】
演算装置２２は、撮像装置２１とは異なる位置に設置される。演算装置２２は、ケーブル等によって撮像装置２１と電気的に接続される。なお、撮像装置２１の近くにおいた無線通信機を使って演算装置２２と無線通信を行ってもよい。
【0020】
［タイヤ観測装置２０の機能的構成］
図２に示すように、撮像装置２１（２１Ｒ、２１Ｌ）は、カメラ２１１（２１１Ｒ、２１１Ｌ）、カメラ回転部２１２（２１２Ｒ、２１２Ｌ）、照明２１３（２１３Ｒ、２１３Ｌ）、照明回転部２１４（２１４Ｒ、２１４Ｌ）、全体駆動部２１５（２１５Ｒ、２１５Ｌ）、および、測距センサ２１６（２１６Ｒ、２１６Ｌ）を備える。撮像装置２１のこれらの機能部は、演算装置２２のＩＦ２２１に接続する。撮像装置２１におけるカメラ２１１の位置および角度を調整する部分が、本発明の「第１位置角度制御装置」に対応し、照明２１３の位置および角度を調整する部分が、本発明の「第２位置角度制御装置」に対応する。全体駆動部２１５が、本発明の「第３角度制御装置」および「第３位置制御装置」に対応する。
図２に示すように、撮像装置２１（２１Ｒ、２１Ｌ）は、カメラ２１１（２１１Ｒ、２１１Ｌ）、カメラ回転部２１２（２１２Ｒ、２１２Ｌ）、照明２１３（２１３Ｒ、２１３Ｌ）、照明回転部２１４（２１４Ｒ、２１４Ｌ）、全体駆動部２１５（２１５Ｒ、２１５Ｌ）、および、測距センサ２１６（２１６Ｒ、２１６Ｌ）を備える。撮像装置２１のこれらの機能部は、演算装置２２のＩＦ２２１に接続する。撮像装置２１におけるカメラ２１１の位置および角度を調整する部分が、本発明の「第１位置角度制御装置」に対応し、照明２１３の位置および角度を調整する部分が、本発明の「第２位置角度制御装置」に対応する。全体駆動部２１５が、本発明の「第３角度制御装置」および「第３位置制御装置」に対応する。
【0021】
カメラ２１１は、設定した撮像範囲（例えば、車両９０のタイヤＦＴまたはタイヤＲＴを含む撮像範囲）の画像を取得する。カメラ２１１は、取得した画像を演算装置２２に出力する。
【0022】
カメラ回転部２１２は、カメラ２１１の光軸と地面との成す角（図６（Ａ）のψＣ（なお、図６では地面に水平な面との成す角を示している。））が変化するようにカメラ２１１を回転させ、所定角度で固定する。言い換えれば、カメラ回転部２１２は、地面と平行で、カメラ２１１の光軸と垂直な方向を回転軸（図６（Ａ）、図６（Ｂ）の回転軸ＡＸＣ）として、カメラ２１１を回転させる。カメラ回転部２１２の回転制御は、演算装置２２からのカメラ回転制御情報によって実行される。
【0023】
照明２１３は、所定形状の光（例えば、後述のライン状輝光）を照射する。照明２１３の照明制御（照明形状や照明のオンオフ）は、演算装置２２からの照明制御情報によって実行される。
【0024】
照明回転部２１４は、照明２１３の光軸と地面との成す角（図６（Ａ）のψＬ（なお、図６では地面に水平な面との成す角を示している。））が変化するように照明２１３を回転させ、所定角度で固定する。言い換えれば、照明回転部２１４は、地面と平行で照明２１３の光軸と垂直な方向を回転軸（図６（Ａ）、図６（Ｂ）の回転軸ＡＸＬ）として、照明２１３を回転させる。照明回転部２１４の回転制御は、演算装置２２からの照明回転制御情報によって実行される。
【0025】
測距センサ２１６は、カメラ２１１に対して固定して配置される。測距センサ２１６は、所定方法（レーザ光、超音波等）で対象物（タイヤＦＴやタイヤＲＴ）との距離を計測する。測距センサ２１６は、測距結果を演算装置２２に出力する。
【0026】
全体駆動部２１５は、カメラ２１１、照明２１３、測距センサ２１６が設置される台座２１０（図５、図６（Ａ）、図６（Ｂ）参照）を、水平方向へ移動させたり、台座２１０を水平面内で回転させたりできる。全体駆動部２１５Ｒの駆動制御は、演算装置２２からの全体移動回転制御情報によって実行される。
【0027】
演算装置２２は、撮像装置２１Ｒに対する上述の各制御と、撮像装置２１Ｌに対する上述の各制御とを個別に行う。
【0028】
演算装置２２は、例えば、パーソナルコンピュータ等によって構成される。演算装置２２は、ＩＦ２２１、ＩＦ２２２、ＣＰＵ２３１、ＧＰＵ２３２、ＲＯＭ２４１、ＲＡＭ２４２、記憶装置２５０、操作装置２６０、表示装置２７０、および、通信装置２８０を備える。記憶装置２５０は、磁気媒体等を用いて実現される。表示装置２７０は、例えば液晶ディスプレイ等によって実現される。通信装置２８０は、演算装置２２を外部の情報通信ネットワーク８００（図４参照）に接続する。また、操作装置や表示装置は必ずしも含まれなくてもよく、通信装置によって接続される外部機器を用いてもよい。
【0029】
演算装置２２は、ＣＰＵ２３１、ＧＰＵ２３２、ＲＯＭ２４１、および、ＲＡＭ２４２によって、図３に示すように、車両識別部３０１、車両情報取得部３０２、距離検出部３０３、角度算出部３０４、軌道推定部３０５、タイヤ検出部３０６、調整量算出部３０７、制御情報出力部３０８、表面状態計測部３０９、および、状態管理部３１０を実現する。すなわち、演算装置２２は、図３に示す機能部を実現するプログラムをＲＯＭ２４１に記憶し、ＣＰＵ２３１、ＧＰＵ２３２でこのプログラムを実行する。この際、ＲＡＭ２４２を演算領域として用いる。
【0030】
なお、これらの各部で実行する具体的な処理は適宜後述し、ここでは各部の機能を概略的に説明する。
【0031】
車両識別部３０１は、カメラ２１１Ｒ、２１１Ｌの少なくとも一方が取得した画像から、車両を識別する。
【0032】
車両情報取得部３０２は、カメラ２１１Ｒ、２１１Ｌの少なくとも一方が取得した画像から、車両９０の車両情報（ナンバープレート、車両ＩＤ等）を取得する。車両情報取得部３０２は、車両情報から、車両９０のタイヤ諸元（タイヤ径、タイヤ幅、両側方のタイヤの間隔、フロントのタイヤＦＴとリアのタイヤＲＴとの間隔等）を取得する。車両情報はカメラ２１１によって取得した画像以外にも、ＥＴＣやＲＦＩＤなどを使用して取得することも可能である。
【0033】
図４は、タイヤ観測装置を含むタイヤ観測システムにおける本願発明の特徴に関連する部分を概略的に示した構成図である。タイヤ観測システム８０は、タイヤ観測装置２０、管理装置８１、表示端末８２、および、情報通信ネットワーク８００を備える。タイヤ観測装置２０の演算装置２２、管理装置８１、および、表示端末８２は、情報通信ネットワーク８００によって接続される。演算装置２２の記憶装置２５０、管理装置８１の記憶装置８１５は、車両情報、タイヤ諸元、タイヤ状態、装置ＩＤ等がそれぞれ記憶されている。車両情報、タイヤ諸元、タイヤ状態は、互いに紐付けされている。
【0034】
車両情報取得部３０２は、車両情報が記憶装置２５０に既に登録されており、タイヤ諸元が記憶されていれば、記憶装置２５０からタイヤ諸元を取得する。車両情報取得部３０２は、車両情報が記憶装置２５０に登録されていなければ、管理装置８１に車両情報を紹介する。管理装置８１は、車両情報に基づいてタイヤ諸元を記憶装置８１５から読み出し、演算装置２２に送信する。車両情報取得部３０２は、これにより、タイヤ諸元を取得できる。また、管理を管理装置８１に集約し、タイヤ観測装置２０内の記憶装置２５０内には車両情報を持たず、車両識別後に車両情報を管理する管理装置８１（サーバ）から車両情報を取得してもよい。
【0035】
距離検出部３０３は、カメラ２１１で取得した画像から、カメラ２１１と車両９０のタイヤＦＴまたはタイヤＲＴとの距離を検出する。
【0036】
角度算出部３０４は、カメラ２１１で取得した画像または測距センサの測距結果から、カメラ２１１と車両９０のタイヤＦＴまたはタイヤＲＴとの水平面内の角度（水平角度）や鉛直方向の角度（鉛直角度）を算出する。
【0037】
タイヤ検出部３０６は、カメラ２１１で取得した画像から、車両９０のタイヤＦＴまたはタイヤＲＴを検出する。
【0038】
調整量算出部３０７は、距離検出部３０３で検出した距離、角度算出部３０４で算出した角度を用いて、上述のカメラ２１１、照明２１３の鉛直方向角度の調整量、全体駆動部２１５に対する水平方向の移動の調整量、水平角度の調整量を算出する。
【0039】
制御情報出力部３０８は、調整量算出部３０７で算出した各調整量を用いて、上述のカメラ回転制御情報、照明回転制御情報、移動回転制御情報を適宜生成する。制御情報出力部３０８は、カメラ回転制御情報をカメラ回転部２１２に出力し、照明回転制御情報を照明回転部２１４に出力し、移動回転制御情報を全体駆動部２１５に出力する。
【0040】
表面状態計測部３０９は、カメラ２１１で取得した画像から、タイヤＦＴおよびタイヤＲＴの表面状態（溝の深さ、偏摩耗等）を計測する。
【0041】
状態管理部３１０は、計測結果と車両情報とを紐付けして、記憶装置２５０に記憶する。また、状態管理部３１０は、計測結果と車両情報とを紐付けして、情報通信ネットワーク８００を介して、管理装置８１に送信する。管理装置８１は、受信した車両情報に基づいて計測結果を記憶装置８１５に記憶する。
【0042】
［撮像装置２１の構造］
図５は、本発明の実施形態に係る撮像装置の外観斜視図である。図６（Ａ）は、本発明の実施形態に係る撮像装置の側面図であり、図６（Ｂ）は、撮像装置の平面図であり、図６（Ｃ）は、撮像装置のカメラ部分を拡大した正面図である。
図５は、本発明の実施形態に係る撮像装置の外観斜視図である。図６（Ａ）は、本発明の実施形態に係る撮像装置の側面図であり、図６（Ｂ）は、撮像装置の平面図であり、図６（Ｃ）は、撮像装置のカメラ部分を拡大した正面図である。
【0043】
撮像装置２１は、台座２１０、カメラ２１１、カメラ回転部２１２、照明２１３、照明回転部２１４、全体駆動部２１５、および、複数の測距センサ２１６１Ｕ、２１６１Ｄ、２１６２Ｕ、２１６２Ｄを備える。測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕが本発明の「第１の測距センサ」に対応し、測距センサ２１６１Ｄ、２１６２Ｄが本発明の「第２の測距センサ」に対応する。そして、測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕの一方が本発明の「第３の測距センサ」に対応し、他方が「第４の測距センサ」に対応する。
【0044】
台座２１０は、ｘ軸方向とｙ軸方向とに延びる平面を有する平板である。ｘ軸方向とｙ軸方向は、地面に平行に配置される。
【0045】
カメラ回転部２１２は、ベース部材２１２１、カメラ固定部材２１２２を備える。ベース部材２１２１は、台座２１０のｘ軸方向の一方端付近に固定される。ベース部材２１２１には、ｙ軸方向に平行な回転軸ＡＸＣを有するモータが内蔵されている。カメラ固定部材２１２２は、ベース部材２１２１に対して、上述のモータによって回転可能に設置される。
【0046】
カメラ２１１は、カメラ固定部材２１２２に固定されている。カメラ２１１は、撮像装置２１のｘ方向において、台座２１０におけるカメラ２１１およびカメラ回転部２１２が設置される第一の端部よりも外方を撮像するように配置される。モータが回転して、カメラ固定部材２１２２が回転することによって、カメラ２１１の光軸（撮像範囲の中心）は、回転軸ＡＸＣを中心に回転する。これにより、カメラ２１１は、水平方向を回転軸として回転し、光軸を鉛直方向に走査できる。そして、カメラ２１１は、所定の鉛直方向角度ψＣで固定できる。
【0047】
照明回転部２１４は、ベース部材２１４１、照明固定部材２１４２を備える。ベース部材２１２１は、台座２１０のｘ軸方向の第二の端部側に固定される。すなわち、カメラ２１１の撮像方向に対し後方に照明２１３が配置される。ベース部材２１４１には、ｙ軸方向に平行な回転軸ＡＸＬを有するモータが内蔵されている。照明固定部材２１４２は、ベース部材２１４１に対して、上述のモータによって回転可能に設置される。
【0048】
照明２１３は、照明固定部材２１４２に固定されている。照明２１３は、撮像装置２１のｘ方向において、カメラ２１１の撮像方向を同じ方向を照射するように配置される。モータが回転して、照明固定部材２１４２が回転することによって、照明２１３の光軸は、回転軸ＡＸＬを中心に回転する。これにより、照明２１３は、水平方向を回転軸として回転し、光軸を鉛直方向に走査できる。そして、照明２１３は、所定の鉛直方向角度ψＬで固定できる。
【0049】
回転軸ＡＸＣと回転軸ＡＸＬは平行であり、後述の計測技術の精度を上げるためには、Ｘ軸方向に沿って並んでいることが望ましい。また、カメラ２１１と照明２１３は、照明２１３が第一の端部側にあり、カメラ２１１が第二の端部側にあっても良い。
【0050】
測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕ、２１６１Ｄ、２１６２Ｄは、カメラ固定部材２１２２に固定される。これにより、測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕ、２１６１Ｄ、２１６２Ｄは、カメラ２１１に対して位置が固定される。
【0051】
測距センサ２１６１Ｕおよび測距センサ２１６２Ｕは、水平方向において、カメラ２１１を挟むように配置される。これにより、鉛直方向におけるカメラ２１１の光軸の位置と測距センサ２１６１Ｕおよび測距センサ２１６２Ｕの測定中心の位置は同じになる。さらに、水平方向において、カメラ２１１の光軸は、測距センサ２１６１Ｕを正面視した中心と測距センサ２１６２Ｕを正面視した中心との中間位置に配置されることが好ましい。
【0052】
測距センサ２１６１Ｕおよび測距センサ２１６２Ｕは、カメラ２１１の光軸に平行な方向に探知波（レーザ光、超音波等）を送信し、その反射波を受波することで、測距を行う。すなわち、カメラ２１１の撮像方向と測距センサ２１６１Ｕおよび測距センサ２１６２Ｕの測距方向は同じである。
【0053】
測距センサ２１６１Ｄは、鉛直方向において測距センサ２１６１Ｕの下側に配置される。測距センサ２１６１Ｄは、測距センサ２１６１Ｕに対して、回転軸ＡＸＣや回転軸ＡＸＬと平行方向を回転軸としてそれぞれの中心軸が成す角ψＤ（図２４等参照）を形成するように配置される。
【0054】
成す角ψＤは、例えば、１０度以上７０度以下であるとよい。より好ましくは、成す角ψＤは、３０度程度であるとよい。これにより、後述するタイヤＦＴやタイヤＲＴの中心位置の算出等において有効に作用する。たとえば、角度が大きすぎると、タイヤＦＴ、ＲＴの周方向における２点を捉えることが難しくなり、角度が小さすぎると計測誤差が生じたときにタイヤＦＴ、ＲＴの中心の算出位置も大きくずれやすい。測距センサ２１６を適切な角度に設定することで、タイヤＦＴ、ＲＴの中心位置の算出をより確実に行うことができ、タイヤＦＴ、ＲＴの中心位置をより精度良く算出できる。
【0055】
測距センサ２１６１Ｄおよび測距センサ２１６２Ｄは、それぞれの中心軸に平行な方向に探知波（レーザ光、超音波等）を送信し、その反射波を受波することで、測距を行う。これにより、測距センサ２１６１Ｄおよび測距センサ２１６２Ｄは、測距センサ２１６１Ｕおよび測距センサ２１６２Ｕの測距方向に対して成す角ψＤの方向を測距方向として、測距を行う。
【0056】
全体駆動部２１５は、スライダ２１５０、スライダ嵌合部材２１５１、支持部材２１５２、および、台座固定部材２１５３を備える。全体駆動部２１５が本発明の「第３位置制御装置」または「第３角度制御装置」に対応する。
【0057】
スライダ２１５０は、ｙ方向に延びる形状であり、ｙ方向に平行な溝を有する。スライダ嵌合部材２１５１は、スライダ２１５０の溝に嵌合し、溝に沿って移動可能に設置される。スライダ嵌合部材２１５１には図示しない動力源が設置されており、スライダ嵌合部材２１５１は、動力源からの動力によってスライダ２１５０の溝に沿って移動する。また、スライダ嵌合部材２１５１は、溝に沿った所定位置に固定可能である。
【0058】
支持部材２１５２は、スライダ嵌合部材２１５１に固定される。支持部材２１５２には、ｚ軸方向に平行な回転軸ＡＸＢを有するモータが内蔵されている。
【0059】
台座固定部材２１５３は、支持部材２１５２に対して、上述のモータによって回転可能に設置される。また、台座固定部材２１５３は、台座２１０におけるカメラ２１１の設置位置と照明２１３の設置位置との中間位置において、台座２１０に固定される。
【0060】
支持部材２１５２のモータが回転して、台座固定部材２１５３が回転することによって、台座２１０は、回転軸ＡＸＢを中心に回転する。これにより、カメラ２１１、照明２１３、複数の測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕ、２１６１Ｄ、２１６２Ｄは、水平面内で回転できる。
【0061】
このような構成の撮像装置２１は、車両９０の走行方向がｘ軸方向に略平行なり、走行方向に直交する方向がｙ軸方向に略平行なるように、地面に設置される。
【0062】
この構造によって、撮像装置２１は、カメラ２１１の鉛直方向角度ψＣすなわち撮像方向をカメラ回転部２１２によって所望の角度に設定できる。撮像装置２１は、照明２１３の鉛直方向角度ψＬすなわち照射方向を所望の角度に設定できる。撮像装置２１は、複数の測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕ、２１６１Ｄ、２１６２Ｄの測距方向を照明回転部２１４によって所望の角度に設定できる。
【0063】
また、撮像装置２１は、水平面内での車両９０の走行方向に略直交する方向において、カメラ２１１、照明２１３、複数の測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕ、２１６１Ｄ、２１６２Ｄのの位置を全体駆動部２１５によって所望の位置に設定できる。撮像装置２１は、撮像装置２１は、カメラ２１１、照明２１３、複数の測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕ、２１６１Ｄ、２１６２Ｄの水平面内での角度を全体駆動部２１５によって所望の角度に設定できる。
【0064】
［タイヤ観測方法］
上述の構成を用いて、タイヤ観測装置２０は、以下に示すようにタイヤの表面状態を計測する。
上述の構成を用いて、タイヤ観測装置２０は、以下に示すようにタイヤの表面状態を計測する。
【0065】
（メイン処理）
図７は、タイヤ観測装置２０のメイン処理を示すフローチャートである。図７に示すように、タイヤ観測装置２０は、タイヤ観測装置２０に向かって走行中の車両９０の車両情報を取得する（Ｓ１００）。タイヤ観測装置２０は、車両情報からタイヤ諸元を取得する。
図７は、タイヤ観測装置２０のメイン処理を示すフローチャートである。図７に示すように、タイヤ観測装置２０は、タイヤ観測装置２０に向かって走行中の車両９０の車両情報を取得する（Ｓ１００）。タイヤ観測装置２０は、車両情報からタイヤ諸元を取得する。
【0066】
タイヤ観測装置２０は、撮像装置２１の位置の初期調整を行う（Ｓ２００）。概略的には、タイヤ観測装置２０は、カメラ２１１が車両９０のタイヤＦＴの略正面に配置されるように、撮像装置２１を制御する。
【0067】
この際、タイヤ観測装置２０は、照明２１３によるライン状輝光の像および複数の測距センサの測距結果の少なくとも一方を用いて、カメラ２１１等を全体駆動部２１５を制御し、タイヤ幅方向の位置を調整する。なお、ここでのタイヤ幅方向の位置とは、水平面内における走行方向に対して直交する方向の位置を意味するものであり、走行する車両の車幅方向と略平行である。
【0068】
タイヤ観測装置２０は、タイヤＦＴの表面状態を計測する（Ｓ７００）。まずは計測前に撮像装置２１の位置および角度をカメラ回転部２１２や照明回転部２１４を制御して微調整する。概略的には、タイヤ観測装置２０は、カメラ２１１がタイヤ幅方向の略中心に位置し、カメラ２１１の光軸がタイヤＦＴの計測適正点に当たるように、撮像装置２１を制御する。この際、タイヤ観測装置２０は、照明２１３によるライン状輝光の像および複数の測距センサの測距結果の少なくとも一方を用いて、カメラ２１１等をタイヤ幅方向の位置、水平方向の角度を調整する。なお、水平方向の角度とは、水平面内の角度であり、地面に直交する鉛直方向を回転軸とする角度である。
【0069】
微調整が終わったあと、タイヤＦＴの表面状態を計測する。概略的には、タイヤ観測装置２０は、カメラ２１１の光軸がタイヤＦＴの計測適正点に当たる状態を維持しながら、カメラ２１１の画像を用いて、画像解析、光切断法等を用いて、タイヤＦＴの表面状態（溝の深さ、偏摩耗等）を計測する。
【0070】
タイヤ観測装置２０は、計測終了の条件を満たしていなければ（Ｓ９００：ＮＯ）、微調整と計測を継続的に行う。タイヤ観測装置２０は、計測終了の条件を満たすと（Ｓ９００：ＹＥＳ）、計測を終了する。
【0071】
なお、このフローは、フロントのタイヤＦＴに対する計測を示すものである。したがって、リアのタイヤＲＴの表面状態を計測する場合には、このフロントのタイヤＦＴの計測の後に、上述のステップＳ１００からステップＳ７００の処理を、リアのタイヤＲＴに対して行えばよい。なお、フロントのタイヤＦＴとリアのタイヤＲＴとの間に、中間のタイヤが存在する場合は、この中間のタイヤについても、リアのタイヤＲＴと同様の処理を行えばよい。
【0072】
（車両情報の取得処理）
図８は、Ｓ１００に示した車両情報の取得処理の具体例を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、演算装置２２の実行する処理は、上述の図３に示す各種機能部を適宜組み合わせて実行される。
図８は、Ｓ１００に示した車両情報の取得処理の具体例を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、演算装置２２の実行する処理は、上述の図３に示す各種機能部を適宜組み合わせて実行される。
【0073】
カメラ２１１は、車両検知範囲を撮像する（Ｓ１１０）。演算装置２２は、画像を解析して車両９０の有無を検知する。演算装置２２が車両９０を検知していなければ（Ｓ２２：ＮＯ）、カメラ２１１による車両検知範囲の撮像は継続する。この撮像間隔は、適宜設定可能である。
【0074】
演算装置２２が車両９０を検知すると（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、演算装置２２は、画像から車両識別情報（ナンバープレート、車種、２次元コード等）を検出する（Ｓ１６０）。
【0075】
演算装置２２は、車両識別情報を参照し、タイヤ諸元を取得する（Ｓ１７０）。この際、車両識別情報が記憶装置２５０に既に記憶されていれば、演算装置２２は、記憶装置２５０からタイヤ諸元を取得する。車両識別情報が記憶装置２５０に記憶されていなければ、演算装置２２は、管理装置８１からタイヤ諸元を取得する。
【0076】
この際、演算装置２２は、必要に応じてタイヤ諸元とともに車両形状情報を取得してもよい。
【0077】
車両情報を取得するフローが終わると、次に観測装置を初期調整するフロー（Ｓ２００）に移る。Ｓ２００のフローをさらに役割ごとに分けたものが図９に示したフローである。図９は、距離および角度の初期調整のメインフローを示すフローチャートである。
【0078】
まず演算装置２２は、照明装置を起動し（Ｓ２１０）、撮像装置の初期角度調整（Ｓ３００）を行った後、撮像装置の初期位置調整（Ｓ４００）を行う。これら初期位置調整方法や初期角度調整方法は複数あるため、適応車種や場所に応じて組み合わせて実施することができる。
【0079】
次に演算装置２２は、初期位置調整が終わるとタイヤと撮像装置との距離を検出し、距離が計測開始閾値以内であれば（Ｓ５００：ＹＥＳ）、初期調整フローを終了し、計測のための微調整フロー（Ｓ７００）へ進む。距離が計測開始閾値より大きければ（Ｓ５００：ＮＯ）、初期位置調整や初期角度調整が繰り返された回数の確認（Ｓ６００）に進む。回数が繰り返し閾値より少なければ（Ｓ６００：Ｙｅｓ）、再び初期角度調整から調整を繰り返す。初期位置調整や初期角度調整が繰り返された回数が繰り返し閾値より大きければ（Ｓ６００：Ｎｏ）、車両が停止していたり、後進している可能性があると判断し、エラーを通知し（Ｓ６１０）、計測を終了する。なお、以下では、適宜、初期調整における位置調整（初期位置調整）を単に「位置調整」とし、初期調整における角度調整（初期角度調整）を単に「角度調整」として、説明する。
【0080】
（照明起動の判定処理）
図１０は、照明装置起動の具体例を示すフローチャートである。すなわち、Ｓ２１０の具体例を示すフローチャートである。
図１０は、照明装置起動の具体例を示すフローチャートである。すなわち、Ｓ２１０の具体例を示すフローチャートである。
【0081】
演算装置２２は、全体駆動部２１５がタイヤ諸元に基づきカメラ２１１および照明２１３をタイヤ幅方向（車幅方向）に位置調整し（Ｓ２１１）、カメラ２１１で車両の画像を取得し（Ｓ２１２）、カメラ２１１の撮像画像から車両形状を検出するよう指令を出す。演算装置２２は、車両形状の大きさ（幅、高さ）等と取得した車両形状情報とを比較することで、カメラ２１１と車両９０（タイヤＦＴ）との距離（照明起動判定用の距離）を検出する（Ｓ２１３）。
【0082】
演算装置２２は、照明起動判定用の距離が照明起動閾値よりも大きい間は（Ｓ２１４：ＮＯ）、車両の画像の取得（Ｓ２１２）、照明起動判定用の距離の検出（Ｓ２１３）を繰り返す。
【0083】
演算装置２２は、照明起動判定用の距離が照明起動閾値以下になると（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、車両画像から照明（照明の光）がタイヤに当たるように角度を調整（Ｓ２１５）したのち、照明２１３を起動する（Ｓ２１６）。照明２１３の起動が終われば照明起動フロー（Ｓ２１０）を終了し、撮像装置の初期角度調整フロー（Ｓ３００）への進む。
【0084】
（初期角度調整１）
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、初期調整時のタイヤ表面と撮像装置との角度関係の第１例を示す模式図である。図１１（Ａ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交する場合を示し、図１１（Ｂ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交していない場合を示す。
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、初期調整時のタイヤ表面と撮像装置との角度関係の第１例を示す模式図である。図１１（Ａ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交する場合を示し、図１１（Ｂ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交していない場合を示す。
【0085】
図１２に角度を調整するときのフローチャートを示す。図１２は、初期角度調整の第１態様を示すフローチャートである。照明２１３は、タイヤに向かってタイヤの幅方向に延びるライン状輝光を照射する（Ｓ３０１）。すなわち照明２１３は、車両９０が向かってくる方向に光を照射する。これにより、照明２１３から照射されたライン状輝光は、タイヤＦＴの表面にタイヤＦＴの幅方向に延びる形状の像２９１（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）参照）を形成する、タイヤ画像を取得し、タイヤに照射されているライン形状を取得する（Ｓ３１０）。
【0086】
ライン形状（ライン状輝光の像２９１の形状）から、直交判定を行う（Ｓ３２１）。より具体的には、ライン形状（ライン状輝光の像２９１の形状）から、平面視したときのタイヤＦＴの表面（つまり車両の進行方向）に対するカメラ２１１の光軸ＣＣＡ（カメラ２１１の中心）のなす角度が略一致しているか否かを検出する。
【0087】
図１１（Ａ）に示すように、タイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交すると、ライン状輝光の像２９１にできるタイヤＦＴの溝の像が均一になる。一方、図１１（Ｂ）に示すように、タイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交していないと、ライン状輝光の像２９１にできるタイヤＦＴの溝の像が均一でなくなる。そして、この均一でなくなる度合い、分布は、水平方向におけるタイヤＦＴの表面に対するカメラ２１１の光軸ＣＣＡの角度（水平方向角度）によって一意的に決まる。
【0088】
したがって、タイヤＦＴの表面に対するカメラ２１１の光軸ＣＣＡの水平方向角度は、ライン形状によって検出できる。
【0089】
演算装置２２は、タイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交していないと判定すると（Ｓ３３０：ＮＯ）、水平方向における角度のずれ方向および角度のずれ量を検出する（Ｓ３５１）。演算装置２２は、角度のずれ方向および角度のずれ量から、水平方向角度を調整する角度調整量（回転量）を算出する。演算装置２２は、角度調整量を含む角度制御情報を撮像装置２１に出力する。撮像装置２１は、角度制御情報から支持部材２１５２と台座固定部材２１５３を制御して、カメラ２１１の水平方向角度を調整する（Ｓ３６０）。
【0090】
なお、直交であるか否かの判定は、厳密に直交であることを判定してもよいが、計測誤差等を考慮して、水平方向角度が直交（９０度）を含む所定閾値範囲内であることによって、直交であると判定してもよい。
【0091】
演算装置２２および撮像装置２１は、カメラ２１１の水平方向角度の調整を、タイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交であると判定するまで繰り返す。
【0092】
演算装置２２は、タイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交であると判定すると（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、初期角度調整を終了する。
【0093】
このような処理を行うことによって、タイヤ観測装置２０は、カメラ２１１をタイヤＦＴの正面に、より確実に移動させ、水平方向においてカメラ２１１の光軸をタイヤＦＴの表面に直交させることができる。これにより、タイヤ観測装置２０は、タイヤの表面状態の計測誤差を抑制できる。
【0094】
なお、水平方向角度の調整は、次の方法を用いることもできる。
【0095】
（初期角度調整２）
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）は、初期調整時のタイヤ表面と撮像装置との角度関係の第２例を示す模式図である。図１３（Ａ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交する場合を示し、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交していない場合を示す。
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）は、初期調整時のタイヤ表面と撮像装置との角度関係の第２例を示す模式図である。図１３（Ａ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交する場合を示し、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交していない場合を示す。
【0096】
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）に示す第２例では、演算装置２２は、水平方向のライン状輝光の角度を用いて、言い換えれば、タイヤＦＴの両側端を最短で結ぶ幅方向にライン状輝光の像２９１が成す角を用いて、水平方向角度を検出する。
【0097】
図１３（Ａ）に示すように、水平方向においてタイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交すると、ライン状輝光の像２９１は水平になる。言い換えれば、ライン状輝光の像２９１はタイヤＦＴの両側面に対して直交し、タイヤＦＴの両側端を最短で結ぶ幅方向とライン状輝光の像２９１の延びる方向は平行になる。
【0098】
一方、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）に示すように、水平方向においてタイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交していないと、ライン状輝光の像２９１は水平ではなくなり、水平方向に対して傾く。言い換えれば、ライン状輝光の像２９１はタイヤＦＴの両側面に対して直交せず、９０度でない所定角度で交わる。そして、このライン状輝光の像２９１の水平方向に対する傾きは、水平方向におけるタイヤＦＴの表面に対するカメラ２１１の光軸ＣＣＡの角度（水平方向角度）によって一意的に決まる。この角度調整２のフローチャートは、図１２のフローチャートを基本として、Ｓ３２１がＳ３２２「ライン形状がタイヤの両側面に対し直交しているかによって直交判定する」、Ｓ３５１が「ライン形状のタイヤの両側面からの角度でずれ方向とずれ量を算出（Ｓ３５２）」となる点で異なる（該当フローチャートは掲載していない）。
【0099】
実際にはタイヤのトラッドのため、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）のような直線ではなく、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）のように凹凸のある形状となるが、画像処理によって、凹凸のうち、タイヤ表面に相当するライン状輝光のみを取り出して、傾きを調べることによって、タイヤＦＴの表面に対するカメラ２１１の光軸ＣＣＡの水平方向角度は、このライン状輝光の像２９１の傾きによって検出できる。
【0100】
（初期角度調整３）
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）は、初期調整時のタイヤ表面と撮像装置との角度関係の第３例を示す模式図である。図１４（Ａ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交する場合を示し、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交していない場合を示す。
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）は、初期調整時のタイヤ表面と撮像装置との角度関係の第３例を示す模式図である。図１４（Ａ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交する場合を示し、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交していない場合を示す。
【0101】
【0102】
図１４（Ａ）に示すように、水平方向においてタイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交すると、ライン状輝光の像２９２は鉛直方向に延びる直線になる。
【0103】
一方、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）に示すように、水平方向においてタイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交していないと、ライン状輝光の像２９１は鉛直方向に延びる直線ではなくなり、所定の方向および湾曲率で湾曲する。そして、このライン状輝光の像２９２の湾曲率および湾曲方向は、水平方向におけるタイヤＦＴの表面に対するカメラ２１１の光軸ＣＣＡの角度（水平方向角度）によって一意的に決まる。この角度調整３のフローチャートは、図１２のフローチャートを基本として、Ｓ３２１が「ライン形状が鉛直に直線となっているかによって直交判定する（Ｓ３２３）」、Ｓ３２３が「ライン形状の湾曲状態からずれ方向とずれ量を算出（Ｓ３５３）」となる点で異なる（フローチャートは掲載していない）。
【0104】
この場合もライン形状は、タイヤのトラッドにより凹凸のある形状となるが、タイヤ表面を測定した箇所のみから湾曲しているかどうかを検出することによって、タイヤＦＴの表面に対するカメラ２１１の光軸ＣＣＡの水平方向角度は、このライン状輝光の像２９２の湾曲率および湾曲方向によって検出できる。
【0105】
（初期角度調整４）
図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は、初期調整時のタイヤ表面と撮像装置との角度関係の一例を示す模式図である。図１５（Ａ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交する場合を示し、図１５（Ｂ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交していない場合を示す。
図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は、初期調整時のタイヤ表面と撮像装置との角度関係の一例を示す模式図である。図１５（Ａ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交する場合を示し、図１５（Ｂ）は、水平方向において撮像装置（カメラ）の光軸とタイヤ表面とが直交していない場合を示す。
【0106】
【0107】
まず測距センサ２１６１Ｕと２１６２Ｕでタイヤとの距離を算出する（Ｓ３１４）。次に得られた距離の差を算出する（Ｓ３２４）。
【0108】
図１５（Ａ）に示すように、水平方向においてタイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交すると、距離Ｌ１と距離Ｌ２とはほぼ同じになる。一方、図１５（Ｂ）に示すように、水平方向においてタイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交していないと、距離Ｌ１と距離Ｌ２とには、所定の距離差が生じる。そして、この距離差は、水平方向におけるタイヤＦＴの表面に対するカメラ２１１の光軸ＣＣＡの角度（水平方向角度）によって一意的に決まる。
【0109】
したがって、タイヤＦＴの表面に対するカメラ２１１の光軸ＣＣＡの水平方向角度は、水平方向に並ぶ測距センサの測距結果の距離差によって検出できる。
【0110】
そして、演算装置２２は、距離の差が大きければ、タイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸は直交していないと判断し（Ｓ３３０：ＮＯ）、距離の差からずれ方向とずれ量を算出する（Ｓ３５４）と、水平方向角度を調整する角度調整量（本発明の「第２調整量」に対応）を設定する。演算装置２２は、角度調整量を含む水平角度制御情報を撮像装置２１に出力する。撮像装置２１は、水平角度制御情報を用いて、カメラ２１１の水平方向角度を調整する（Ｓ３６０）。
【0111】
なお、直交であるか否かの判定は、厳密に直交であることを判定してもよいが、計測誤差等を考慮して、水平方向角度が直交（９０度）を含む所定閾値範囲内であることによって、直交であると判定してもよい。
【0112】
演算装置２２および撮像装置２１は、カメラ２１１の水平方向角度の調整を、タイヤＦＴの表面とカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが直交であると判定するまで繰り返す。なお、角度調整と位置調整を測距センサによって行う場合は、Ｓ２１０の照明起動のフローは省略してもよい。
【0113】
（初期角度調整５）
図１７は、測距センサを用いた角度調整方法の第５例のフローチャートである。図１８は、タイヤに対する測距センサの角度および距離の計測結果の一例、および、この計測結果に基づくタイヤの形状モデルの一例を示す図である。
図１７は、測距センサを用いた角度調整方法の第５例のフローチャートである。図１８は、タイヤに対する測距センサの角度および距離の計測結果の一例、および、この計測結果に基づくタイヤの形状モデルの一例を示す図である。
【0114】
測距センサをタイヤに対して鉛直方向を軸として回転させる（Ｓ３１５）。すなわち全体駆動部２１５を使って回転させると、図１８に示すような、角度と距離の関係が求まる。
【0115】
この角度と距離の関係から、タイヤの形状モデルを作成する（Ｓ３２５）。タイヤの形状モデルを作成することによって、タイヤがどの位置にあるのかが算出できる。この形状モデルのデータをもとに、カメラ光軸がタイヤ表面に対して直交するためにはどの角度にすればいいかを算出する（Ｓ３５５）。
【0116】
そして、演算装置２２は、算出した角度から角度調整量を含む角度制御情報を生成し、撮像装置２１に出力する。撮像装置２１は、角度制御情報を用いて、カメラ２１１を回転させ、カメラ２１１の水平方向角度を調整する（Ｓ３６５）。演算装置２２は前述の方法によって初期角度調整が終われば、初期角度調整フロー（Ｓ３００）を終了し、初期位置調整フロー（Ｓ４００）へ進む。
【0117】
（初期位置調整１）
図１９は、撮像装置の初期位置調整の第１態様を示すフローチャートで、照明２１３が照射するライン状輝光の像を用いて初期位置調整を行う場合を示す。図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）、図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）は、初期位置調整時のタイヤと撮像装置との位置関係の一例を示す模式図である。図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）は、カメラ２１１の光軸ＣＣＡとタイヤＦＴの中心ＣＦＴとの水平方向の位置ずれ量が大きい場合を示し、図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）は、カメラ２１１の光軸ＣＣＡとタイヤＦＴの中心ＣＦＴとの水平方向の位置ズレ量が小さい場合を示す。図２０（Ａ）、図２０（Ｃ）は、撮像装置２１からタイヤＦＴ方向を見た図であり、図２０（Ｂ）、図２０（Ｄ）は、平面視した図である。
図１９は、撮像装置の初期位置調整の第１態様を示すフローチャートで、照明２１３が照射するライン状輝光の像を用いて初期位置調整を行う場合を示す。図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）、図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）は、初期位置調整時のタイヤと撮像装置との位置関係の一例を示す模式図である。図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）は、カメラ２１１の光軸ＣＣＡとタイヤＦＴの中心ＣＦＴとの水平方向の位置ずれ量が大きい場合を示し、図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）は、カメラ２１１の光軸ＣＣＡとタイヤＦＴの中心ＣＦＴとの水平方向の位置ズレ量が小さい場合を示す。図２０（Ａ）、図２０（Ｃ）は、撮像装置２１からタイヤＦＴ方向を見た図であり、図２０（Ｂ）、図２０（Ｄ）は、平面視した図である。
【0118】
カメラ２１１は、タイヤＦＴの表面のライン状輝光の像２９１を撮像する（Ｓ４２１）。言い換えれば、カメラ２１１は、タイヤＦＴの表面でのライン状輝光の反射光を受光する。ライン状輝光の像２９１を含む撮像画像は、演算装置２２に入力される。
【0119】
演算装置２２は、画像から画像のどの位置にライン状輝光が映っているか、すなわち、ライン状輝光のタイヤ幅方向の位置を検出し、中央判定を行う（Ｓ４３１）。
【0120】
例えば、図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）に示すように、水平方向におけるタイヤＦＴの中心ＣＦＴとカメラ２１１の光軸ＣＣＡと位置ズレ量が大きいと、撮影された画像におけるライン状輝光の像２９１は画像の中央から外れた位置になる。
【0121】
一方、図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）に示すように、水平方向におけるタイヤＦＴの中心ＣＦＴとカメラ２１１の光軸ＣＣＡとの位置ズレ量が小さい、もしくは、位置ズレが生じていないと、ライン状輝光の像２９１は画像の略中央に存在する。
【0122】
演算装置２２は、タイヤＦＴの中心ＣＦＴとカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが同位置でない、言い換えれば、カメラ２１１がタイヤの幅方向の中央にないと判定すると（Ｓ４４０：ＮＯ）、タイヤ幅方向（車幅方向）におけるずれ方向および位置を調整する移動量を検出する（Ｓ４５１）。演算装置２２は、移動量を撮像装置２１に出力する。撮像装置２１は、移動量を用いて、カメラ２１１の水平方向位置を調整する（Ｓ４６０）。カメラ２１１の水平方向位置の調整とは、カメラ２１１を全体駆動部２１５のうちスライダ２１５０とスライダ嵌合部材２１５１を使って水平方向に移動させることである。
【0123】
なお、同位置であるか否かの判定は、水平方向の位置ズレ量が０であることを基準にすることもできる。しかしながら、演算装置２２は、計測誤差等を考慮して、水平方向の位置ズレ量が所定閾値範囲内であることによって、同位置であると判定してもよい。この所定閾値はあらかじめ設定されていてもよいし、車両毎に設定されていてタイヤ諸元とともにデータベースから入手してもよい。
【0124】
演算装置２２および撮像装置２１は、カメラ２１１の水平方向位置の調整を、タイヤＦＴの中心ＣＦＴとカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが同位置であると判定するまで繰り返す。
【0125】
ここで、もしライン状輝光像が上下方向において中央から所定値以上にずれている場合は、第１位置角度調整装置、特にカメラ回転部２１２を使って中央となるよう調整してもよい。
【0126】
演算装置２２は、タイヤＦＴの中心ＣＦＴとカメラ２１１の光軸ＣＣＡとが同位置であると判定すると（Ｓ４４０：ＹＥＳ）、カメラ２１１の位置調整を行わず、計測開始距離判定フロー（Ｓ５００）へと進む。
【0127】
（初期位置調整２）
第２の初期位置調整では、水平方向（路面に平行な方向）においてカメラ２１１を挟み込む複数の測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕを用いる。測距センサの測定可能範囲にあればこの方法を用いることができる。
第２の初期位置調整では、水平方向（路面に平行な方向）においてカメラ２１１を挟み込む複数の測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕを用いる。測距センサの測定可能範囲にあればこの方法を用いることができる。
【0128】
第２の初期位置調整方法を図２１、および図２２のフローチャートを参照しながら説明する。図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、図２１（Ｃ）は、初期位置調整時のタイヤと撮像装置との位置関係の位置例を示す模式図である。図２１（Ａ）は、撮像装置２１とタイヤＦＴとの水平方向の位置ズレ量が小さい場合を示し、図２１（Ｂ）、図２１（Ｃ）は、撮像装置２１とタイヤＦＴとの水平方向の位置ズレ量が大きい場合を示す。図２２は、第２の位置調整方法を示すフローチャートである。
【0129】
複数の測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕは、それぞれにタイヤＦＴまでの距離Ｌ１、Ｌ２を計測する（Ｓ４２５）。距離Ｌ１、距離Ｌ２がそれぞれに本発明の「第３距離、第４距離」に対応する。
【0130】
演算装置２２は、測距センサ２１６１ＵとタイヤＦＴとの距離Ｌ１と、測距センサ２１６２ＵとタイヤＦＴとの距離Ｌ２との距離差を算出する（Ｓ４３５）。
【0131】
例えば、図２１（Ａ）に示すように、水平方向におけるタイヤＦＴの中心ＣＦＴとカメラ２１１と位置ズレ量が小さく、複数の測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕの前方にタイヤＦＴが存在すると、距離Ｌ１と距離Ｌ２は略同じになる。したがって、距離Ｌ１と距離Ｌ２の距離差は、略０になる。
【0132】
一方、図２１（Ｂ）に示すように、水平方向におけるタイヤＦＴの中心ＣＦＴとカメラ２１１と位置ズレ量が大きく、測距センサ２１６１Ｕの前方にタイヤＦＴが存在し、測距センサ２１６２Ｕの前方にタイヤＦＴが存在しないと、距離Ｌ１は計測できるが、距離Ｌ２は計測できない。すなわち、距離Ｌ２は例えば無限大等に置き換えられる。したがって、距離Ｌ１と距離Ｌ２の距離差は、大幅に大きくなる。
【0133】
また、図２１（Ｃ）に示すように、水平方向におけるタイヤＦＴの中心ＣＦＴとカメラ２１１と位置ズレ量が大きく、測距センサ２１６１Ｕの前方にタイヤＦＴが存在せず、測距センサ２１６２Ｕの前方にタイヤＦＴが存在すると、距離Ｌ１は計測できないが、距離Ｌ２は計測できる。すなわち、距離Ｌ１は例えば無限大等に置き換えられる。したがって、距離Ｌ１と距離Ｌ２の距離差は、大幅に大きくなる。
【0134】
したがって、距離Ｌ１と距離Ｌ２の距離差を用いることで、タイヤＦＴの中心ＣＦＴとカメラ２１１と位置ズレが大きいか小さいかを判定できる。
【0135】
演算装置２２は、距離差が位置ズレ閾値よりも大きいと判定すると、すなわち、距離差が移動制御用閾値以上であり、撮像装置２１がタイヤの幅方向の中心から外れた位置にあると判定すると（Ｓ４４０：ＮＯ）、水平方向位置を調整する移動量を設定する（Ｓ４５５）。演算装置２２は、移動量を含む移動制御情報を生成し、撮像装置２１に出力する。撮像装置２１は、移動量を用いて、カメラ２１１の水平方向位置を調整する（Ｓ４６０）。なお、位置ズレ閾値は、計測誤差等を考慮して設定される。
【0136】
演算装置２２および撮像装置２１は、カメラ２１１の水平方向位置の調整を、距離差が位置ズレ閾値以内になるまで繰り返す。カメラ２１１の水平方向位置の調整とは、カメラ２１１を水平方向に移動させることである。
【0137】
このようにして、撮像装置位置をタイヤに対して撮影に適した、すなわち測定対象のタイヤの中央部に調整することができる。
【0138】
初期位置調整を終了すると、図９のフローでのＳ５００に進み、距離が計測開始閾値以内かどうかの判定を行う。
【0139】
（距離判定１）
演算装置２２は、ライン長（ライン状輝光の像２９１の長さ）を計測する。演算装置２２は、ライン長からカメラ２１１とタイヤＦＴとの距離を算出する。この距離は、例えば、簡単な幾何学演算によって算出できる。
演算装置２２は、ライン長（ライン状輝光の像２９１の長さ）を計測する。演算装置２２は、ライン長からカメラ２１１とタイヤＦＴとの距離を算出する。この距離は、例えば、簡単な幾何学演算によって算出できる。
【0140】
この距離が計測開始距離（計測開始閾値）以下であれば、タイヤ表面の計測が可能として、初期調整フローを終了し、タイヤ表面計測へと進む。
【0141】
（距離判定２）
測距センサを用いる場合は、測距センサ２１６１Ｕと２１２１Ｌ、もしくは、２１６２Ｕと２１６２Ｕの二つを用い、後述のタイヤ中心位置座標を求めることによって求められる。これによりカメラ２１１とタイヤとの距離が計測開始距離（計測開始閾値）以下であれば、初期調整フローを終了し、タイヤ表面計測へと進む。
測距センサを用いる場合は、測距センサ２１６１Ｕと２１２１Ｌ、もしくは、２１６２Ｕと２１６２Ｕの二つを用い、後述のタイヤ中心位置座標を求めることによって求められる。これによりカメラ２１１とタイヤとの距離が計測開始距離（計測開始閾値）以下であれば、初期調整フローを終了し、タイヤ表面計測へと進む。
【0142】
なお、演算装置２２は、カメラ２１１とタイヤＦＴとの距離が計測開始閾値よりも大きいと判定すると（Ｓ５００：ＮＯ）、図９のＳ３００の手前に戻り、初期角度調整と初期位置調整とを再度行う。カメラ２１１とタイヤＦＴとの距離が計測開始閾値以下になるまで、上述の処理を繰り返す。
【0143】
このような処理を行うことによって、タイヤ観測装置２０は、カメラ２１１をタイヤＦＴの正面に、より確実に移動させ、水平方向においてカメラ２１１の光軸をタイヤＦＴの表面に直交させることができる。これにより、タイヤ観測装置２０は、走行中の車両９０のタイヤＦＴに対してカメラ２１１や照明２１３を高精度な計測に適した位置および角度に配置できる。したがって、タイヤ観測装置２０は、タイヤの表面状態の計測誤差を抑制できる。
【0144】
【0145】
演算装置２２は、カメラ２１１の計測初期角度を設定する（Ｓ７１０）。ここでの角度とは、カメラ２１１や照明２１３の鉛直方向の角度、すなわち、カメラ回転部２１２や照明回転部２１４を用いて撮影角度を設定することを意味する。
【0146】
図２４は、カメラの計測初期角度を示す側面図である。図２４に示すように、カメラ２１１の計測初期角度は、鉛直下側に配置される複数の測距センサ２１６１Ｄ、２１６２Ｄの測距方向（測距領域の中心軸）が水平方向に平行または水平方向よりも上方向を向くように設定される。これにより、演算装置２２は、後述するタイヤの中心位置の算出を、初期状態からより確実に行うことができる。撮像装置の高さ次第では２１６１Ｄや２１６２Ｄの初期角度は水平より下方向へ向くことがあることは言うまでもない。
【0147】
測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕの少なくとも１つでは、タイヤＦＴまでの距離を計測する（Ｓ７２０）。演算装置２２は、タイヤＦＴまでの距離がタイヤの表面状態の計測終了用閾値以下であれば（Ｓ７３０）、表面状態の計測を終了する（Ｓ８９０）。演算装置２２は、タイヤＦＴまでの距離が計測できなければ（Ｓ７３０）、距離計測（Ｓ７２０）を継続する。
【0148】
演算装置２２は、タイヤＦＴまでの距離がタイヤの表面状態の計測終了用閾値より大きければ（Ｓ７３０）、すなわち、撮像装置２１がタイヤＦＴに対して近づきすぎていなければ、計測の次のステップに移行する。これにより、タイヤ観測装置２０は、適する計測状態でタイヤの表面状態を計測でき、計測精度を向上できる。
【0149】
演算装置２２は、タイヤＦＴまでの距離がタイヤの表面状態の計測終了用閾値より大きければ（Ｓ７３０）、タイヤＦＴの表面における鉛直方向の複数箇所の距離を取得する（Ｓ７５０）。より具体的には、演算装置２２は、鉛直方向に並ぶ測距センサ２１６１Ｕと測距センサ２１６１Ｄの測距結果、または、鉛直方向に並ぶ測距センサ２１６２Ｕと測距センサ２１６２Ｄの測距結果を取得する。上述のように初期角度が設定されていることによって、鉛直方向において下側の測距センサ２１６１Ｄまたは測距センサ２１６２Ｄからも、タイヤＦＴの表面までの距離の測距結果を、より確実に取得できる。
【0150】
演算装置２２は、鉛直方向に並ぶ複数の測距センサ２１６１Ｕと測距センサ２１６１Ｄの測距結果、または、鉛直方向に並ぶ測距センサ２１６２Ｕと測距センサ２１６２Ｄの測距結果を用いて、タイヤＦＴの中心座標を算出する（Ｓ７７０）。以下、鉛直方向に並ぶ複数の測距センサ２１６２Ｕと測距センサ２１６２Ｄの測距結果を用いる場合を示す。
【0151】
【0152】
タイヤＦＴの半径Ｒは、タイヤ諸元から得られる。複数の測距センサ２１６１Ｕと測距センサ２１６１Ｄの測距方向の成す角ψＤは既知であり、例えば、記憶装置２５０に記憶されている。
【0153】
距離ＤＵは、測距センサ２１６２Ｕによる測距距離であり、測距センサ２１６２Ｕの測距軸ＡＸ２１６２ＵとタイヤＦＴの表面との交点と、測距センサ２１６２Ｕとの距離である。距離ＤＤは、測距センサ２１６２Ｄによる測距距離であり、測距センサ２１６２Ｄの測距軸ＡＸ２１６２ＤとタイヤＦＴの表面との交点と、測距センサ２１６２Ｕとの距離である。距離ＤＵ、ＤＤは上述のステップＳ６４において、測距センサ２１６２Ｕ、２１６２Ｄによって計測される。
【0154】
測距軸ＡＸ２１６２Ｕと測距軸ＡＸ２１６２Ｄとの交点を原点（０，０）として、距離ＤＵ、距離ＤＤ、成す角ψＤが分かると、測距軸ＡＸ２１６２ＵとタイヤＦＴの表面との交点座標ＰＵ（ｘＵ，ｚＵ）、および、測距軸ＡＸ２１６２ＤとタイヤＦＴの表面との交点座標ＰＤ（ｘＤ，ｚＤ）を算出できる。
【0155】
次に、タイヤＦＴの外周の異なる二点である交点座標ＰＵ（ｘＵ，ｚＵ）および交点座標ＰＤ（ｘＤ，ｚＤ）が分かり、タイヤＦＴの半径Ｒが分かることによって、タイヤＦＴの中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）を算出できる。
【0156】
（タイヤの表面状態の計測の具体例１（画像判断））
演算装置２２は、タイヤＦＴの中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）を算出すると、カメラ２１１の鉛直方向角度ψＣを算出する。
演算装置２２は、タイヤＦＴの中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）を算出すると、カメラ２１１の鉛直方向角度ψＣを算出する。
【0157】
具体的には、カメラ２１１と回転軸ＡＸＣとの距離Ｌ１、回転軸ＡＸＣの水平面（地面の表面）からの距離Ｌ２（高さ）、回転軸ＡＸＣの座標Ｐ０ｃ（ｘ０ｃ，ｚ０ｃ）、回転軸ＡＸＣから水平面（地面表面）に下ろした垂線の足の座標Ｐ０（ｘ０，ｚ０）は既知である。また、成す角ψＤも既知である。したがって、これらの既知数、中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）の幾何学的位置関係から、例えば、カメラ２１１の光軸ＡＸ２１１をタイヤＦＴの中心に向ける時の鉛直方向角度ψＣを算出できる。
【0158】
演算装置２２は、タイヤＦＴの中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）が計測実行範囲内であれば（Ｓ７８０：ＹＥＳ）、タイヤＦＴの表面状態の計測を行う（Ｓ８１０）。また、演算装置２２は、次の計測画像のタイミング（次フレーム）での鉛直方向角度を算出する（Ｓ８１１）。
【0159】
演算装置２２は、タイヤＦＴの中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）が計測実行範囲外、より具体的には、中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）の実数解が得られない場合（Ｓ７８０：ＮＯ１）、鉛直方向角度の微調整を行う（Ｓ７９０）。鉛直方向角度の微調整とは、鉛直方向角度を所定の小さな角度だけ変更することである。
【0160】
演算装置２２は、タイヤＦＴの中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）が計測実行範囲外、より具体的には、カメラ２１１からタイヤＦＴの中心座標までの距離がタイヤの表面状態の計測終了用閾値以下であれば（Ｓ７８０：ＮＯ２）、表面計測を終了する（Ｓ８９０）。
【0161】
演算装置２２は、次フレームの鉛直方向角度が継続角度範囲内であれば（Ｓ８８０：Ｙｅｓ）、角度制御情報を生成し、撮像装置２１に与える。継続角度範囲は、撮像装置２１が撮像した画像によって、タイヤＦＴの表面状態を精度良く計測できる角度範囲であり、予め設定されている。角度制御情報は、今回の鉛直方向角度と次フレームの鉛直方向角度との差に基づいて設定される。撮像装置２１は、角度制御情報を用いて、カメラ２１１の鉛直方向角度ψＣを調整する（Ｓ８８１）。
【0162】
このような処理を行うことによって、タイヤ観測装置２０は、タイヤＦＴの表面状態を精度良く計測できる。
【0163】
図２６は、画像処理を用いたタイヤの表面状態の計測処理を示すフローチャートである。図２７（Ａ）、図２７（Ｃ）は、画像処理を行う場合のタイヤとカメラとの位置関係の一例を示す図であり、図２７（Ｂ）、図２７（Ｄ）は、画像の一例を示す。図２７（Ａ）は図２３のフローチャートを用いて角度を調整した場合の観察装置とタイヤの関係を側方から観察したところで、図２７（Ｂ）は図２７（Ａ）の時に撮影されるタイヤのイメージ図である。一方、図２７（Ｃ）は図２３のフローチャートでの角度調整を行わなかった場合の側方図を示し、その時の撮影画像は図２７（Ｄ）で示される。
【0164】
カメラ２１１は、上述の処理によって図２７（Ａ）に示すように、位置および角度が調整された状態で、タイヤＦＴを含む画像を取得する（Ｓ８２０）。カメラ２１１は画像を演算装置２２に出力する。
【0165】
演算装置２２は、画像におけるタイヤＦＴ以外の領域を除去する（Ｓ８３０）。演算装置２２は、反射光パターンを抽出する（Ｓ８４０）。演算装置２２は、反射光パターンと構成係数を用いて、画像の各画素に対応する三次元点データを生成する（Ｓ８５０）。
【0166】
演算装置２２は、三次元点データから、溝、摩耗等を示す特徴点を抽出する（Ｓ８６０）。特徴点は、輝度差等によって抽出可能である。演算装置２２は、特徴点を用いて、タイヤＦＴの表面状態（溝の深さ、偏摩耗等）を計測する（Ｓ８７０）。
【0167】
本願発明の構成を用いることによって、図２７（Ａ）に示すように、車両９０が走行中であっても、カメラ２１１は、タイヤＦＴの正面における計測に適する位置および角度（精度の高い計測が可能な位置および角度）に設定される。これにより、図２７（Ｂ）に示すように、タイヤＦＴの表面画像は一定した外形形状となり、溝や摩耗を検出しやすく、計測精度を容易に高められる。したがって、タイヤ観測装置２０は、タイヤＦＴの表面状態を精度良く計測できる。
【0168】
一方、本願発明の構成を用いないことで、図２７（Ｃ）に示すように、カメラおよび照明の位置および角度を適切に設定できず、図２７（Ｄ）のような画像の中でタイヤ幅が大きく異なる場合、まずは画像の修正を行いタイヤ幅を略一定にするため、画像修正による精度の劣化が避けられない。
【0169】
（タイヤの表面状態の計測の具体例２（光切断法の利用））
次に光切断法によりタイヤの溝深さ測定を行う場合のタイヤとカメラと照明の位置関係の制御について説明する。
次に光切断法によりタイヤの溝深さ測定を行う場合のタイヤとカメラと照明の位置関係の制御について説明する。
【0170】
図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）は、タイヤと計測装置が異なる距離にあるときの、ライン状輝光を照明２１３によってタイヤ中央に向けて照射し、タイヤに照射されたライン状輝光をカメラ中央で撮影している様子を示す図であり、図２８（Ｃ）、図２８（Ｄ）は、その時撮影された画像の一例を示す図である。図２８（Ｃ）は、図２８（Ａ）のときの画像であり、図２８（Ｄ）は、図２８（Ｂ）のときの画像である。
【0171】
光切断法を用いる場合には、照明２１３は、水平方向（タイヤＦＴの幅方向）に延びるライン状輝光を照射する。そして、図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）に示すように、照明２１３の光軸が測距センサによって求められたタイヤＦＴの中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）を通るように、照明２１３の鉛直方向角度ψＬが調整される。このときの角度の調整量が本発明の「第３調整量」に対応する。これは、カメラと照明の距離（不図示）が既知でることから、上述のカメラ２１１の光軸がタイヤＦＴの中心座標Ｐｃ（ｘｃ，ｚｃ）を通るように、カメラ２１１の鉛直方向角度ψＣを調整する技術と同様に照明軸がタイヤ中心座標を通るよう算出されることで達成される。
【0172】
本願発明の構成を用いることによって、車両９０の走行によって、カメラ２１１とタイヤＦＴとの距離が変化しても、図２８（Ｃ）、図２８（Ｄ）に示すように、光切断法に用いるライン状輝光の像を明確に撮像することができる。また、カメラ光軸のタイヤ表面に対する角度も明確になっているため、タイヤの溝深さを精度よく検出することができる。
【0173】
画像を使ったタイヤ表面の計測においても、光切断法を使ったタイヤ表面の計測においても、データ取得後の演算装置２２での処理は同時に行われてもいいし、計測終了後に行われてもよい。すなわち画像における計測の場合のＳ８２０～Ｓ８７０の処理（光切断法についてのフローチャートは不図示）は画像を計測しながら平行しておこなってもよいし、計測終了後にまとめて処理しても良い。
【0174】
これにより、タイヤ観測装置２０は、タイヤＦＴの表面状態を精度良く計測できる。
【0175】
なお、上述の構成では、測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕの測距方向（測距領域の中心軸）は、カメラ２１１の光軸に平行になり、これらの回転軸ＡＸＣの回転方向における位置は同じになるように設定されている。すなわち、測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕの測距方向が地面の表面に成す角と、カメラ２１１の撮像方向が地面の表面に成す角とは同じである。
【0176】
しかしながら、測距センサ２１６１Ｕ、２１６２Ｕの測距方向が道路の表面に成す角と、カメラ２１１の撮像方向が地面の表面に成す角とは異なっていてもよい。ただし、これらの成す角が同じであることによって、カメラ２１１の鉛直方向角度ψＣを容易に算出できる。これにより、特にリアルタイム性を要求される走行中の車両９０での表面状態計測においては、車両９０の走行に応じてカメラ２１１の鉛直方向角度ψＣを高速に調整でき、計測精度を、さらに確実に向上できる。
【0177】
さらに、図２３のフローを変形して、計測初期角度に設定（Ｓ７１０）したのち、測距センサ２１６１Ｕと２１６２Ｄ、もしくは２１６２Ｕと２１６２Ｄの組み合わせで測定し（Ｓ７５０）、測距結果のうち２１６１Ｕもしくは２１６２Ｕの値で距離から、計測に適正な距離であるかを判断し（Ｓ７３０）、計測閾値より大きければタイヤの中心座標を算出する（Ｓ７７０）。このタイヤ中心座標が範囲内であれば（Ｓ７８０：Ｙｅｓ）表面計測を行う（Ｓ８１０）ことでも、精度よく計測することが可能である。
【0178】
これらの位置調整方法や角度調整方法は、走行してくる車両に対して説明してきたが、
止まっている車両に対しても同様に位置調整や角度調整ができる。車両が停止している場合は、車両とカメラの位置は変わらないため、距離を検出して、次のフローに行くことはせず、位置調整や角度調整を行い、撮像装置の位置を適正な位置にしたのち、その場でタイヤ表面の計測を行うことができる。つまり、停止した車両のタイヤの表面を計測するタイヤ観察装置において、カメラの撮像中心にタイヤが撮影されるように撮像装置を位置制御したり、カメラ撮影方向がタイヤ表面に対し直交するように撮像装置を角度制御することによって、カメラ位置や角度を最適化し、精度のタイヤ表面の計測を行うことができる。
止まっている車両に対しても同様に位置調整や角度調整ができる。車両が停止している場合は、車両とカメラの位置は変わらないため、距離を検出して、次のフローに行くことはせず、位置調整や角度調整を行い、撮像装置の位置を適正な位置にしたのち、その場でタイヤ表面の計測を行うことができる。つまり、停止した車両のタイヤの表面を計測するタイヤ観察装置において、カメラの撮像中心にタイヤが撮影されるように撮像装置を位置制御したり、カメラ撮影方向がタイヤ表面に対し直交するように撮像装置を角度制御することによって、カメラ位置や角度を最適化し、精度のタイヤ表面の計測を行うことができる。
【符号の説明】
【0179】
２０：タイヤ観測装置
２１、２１Ｌ、２１Ｒ：撮像装置
２２：演算装置
８０：タイヤ観測システム
８１：管理装置
８２：表示端末
９０：車両
２１０：台座
２１１、２１１Ｌ、２１１Ｒ：カメラ
２１２、２１２Ｌ、２１２Ｒ：カメラ回転部
２１３、２１３Ｌ、２１３Ｒ：照明
２１４、２１４Ｌ、２１４Ｒ：照明回転部
２１５、２１５Ｌ、２１５Ｒ：全体駆動部
２１６Ｌ、２１６Ｒ、２１６１Ｕ、２１６１Ｄ、２１６２Ｕ、２１６２Ｄ：測距センサ
２２１、２２２：ＩＦ
２３１：ＣＰＵ
２３２：ＧＰＵ
２４１：ＲＯＭ
２４２：ＲＡＭ
２５０：記憶装置
２６０：操作装置
２７０：表示装置
２８０：通信装置
２９１、２９２：像
３０１：車両識別部
３０２：車両情報取得部
３０３：距離検出部
３０４：角度算出部
３０６：タイヤ検出部
３０７：調整量算出部
３０８：制御情報出力部
３０９：表面状態計測部
３１０：状態管理部
８００：情報通信ネットワーク
８１５：記憶装置
２１２１：ベース部材
２１２２：カメラ固定部材
２１５３：台座固定部材
２１４１：ベース部材
２１４２：照明固定部材
２１５０：スライダ
２１５１：スライダ嵌合部材
２１５２：支持部材
２１５３：台座固定部材
ＦＴ、ＲＴ：タイヤ
２１、２１Ｌ、２１Ｒ：撮像装置
２２：演算装置
８０：タイヤ観測システム
８１：管理装置
８２：表示端末
９０：車両
２１０：台座
２１１、２１１Ｌ、２１１Ｒ：カメラ
２１２、２１２Ｌ、２１２Ｒ：カメラ回転部
２１３、２１３Ｌ、２１３Ｒ：照明
２１４、２１４Ｌ、２１４Ｒ：照明回転部
２１５、２１５Ｌ、２１５Ｒ：全体駆動部
２１６Ｌ、２１６Ｒ、２１６１Ｕ、２１６１Ｄ、２１６２Ｕ、２１６２Ｄ：測距センサ
２２１、２２２：ＩＦ
２３１：ＣＰＵ
２３２：ＧＰＵ
２４１：ＲＯＭ
２４２：ＲＡＭ
２５０：記憶装置
２６０：操作装置
２７０：表示装置
２８０：通信装置
２９１、２９２：像
３０１：車両識別部
３０２：車両情報取得部
３０３：距離検出部
３０４：角度算出部
３０６：タイヤ検出部
３０７：調整量算出部
３０８：制御情報出力部
３０９：表面状態計測部
３１０：状態管理部
８００：情報通信ネットワーク
８１５：記憶装置
２１２１：ベース部材
２１２２：カメラ固定部材
２１５３：台座固定部材
２１４１：ベース部材
２１４２：照明固定部材
２１５０：スライダ
２１５１：スライダ嵌合部材
２１５２：支持部材
２１５３：台座固定部材
ＦＴ、ＲＴ：タイヤ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【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】