JP6798073B2

JP6798073B2 - 移動体、及びセンサユニット

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Publication number: JP6798073B2
Application number: JP2019104827A
Authority: JP
Inventors: 長屋　豪; 豪長屋; 達也中辻
Original assignee: SZ DJI Technology Co Ltd
Current assignee: SZ DJI Technology Co Ltd
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2039-06-04
Also published as: WO2020244441A1; JP2020197483A; CN112334738B; CN112334738A; US20210255034A1

Description

本発明は、移動体、及びセンサユニットに関する。

特許文献１には、マルチバンドセンサと照度センサとを備えた無人機が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］米国特許出願公開第２０１７／０３５６７９９号明細書

照度センサを、測定の精度を低下させずに、限られた空間に配置することが望まれている。

本発明の一態様に係る移動体は、光を透過する部分を有する筐体を備えてよい。移動体は、筐体の内部に配置される受光素子を備えてよい。移動体は、筐体の内部に配置され、部分を透過する光を受光素子に導く導光部材を備えてよい。

筐体の上記部分は、筐体の外部からの光を拡散する第１拡散板を有してよい。

移動体は、導光部材と受光素子との間に配置され、導光部材からの光を拡散する第２拡散板を備えてよい。

第１拡散板の厚み方向に第１波長領域の光が透過する割合を示す第１透過率は、第１拡散板の厚み方向に第１波長領域より長い波長領域である第２波長領域の光が透過する割合を示す第２透過率より小さくてよい。

第１波長領域は、青色の領域を含み、第２波長領域は、赤色の領域を含んでよい。

第１透過率と第２透過率との差は、第２拡散板の厚み方向に第１波長領域の光が透過する割合を示す第３透過率と第２拡散板の厚み方向に第２波長領域の光が透過する割合を示す第４透過率との差より大きくてよい。

移動体は、筐体の内部に配置され、導光部材の周囲を取り囲むように配置されるアンテナを備えてよい。

アンテナは、中空状のアンテナでよい。導光部材は、アンテナの空洞内に配置されてよい。

アンテナは、コイル状のアンテナでよい。

移動体は、アンテナで受信される信号に基づいて、移動体の位置を測定する回路を備えてよい。

移動体は、導光部材の外側面を覆う中空状のカバーを備えてよい。導光部材の外側面とカバーの内側面とは離間してよい。

移動体は、複数の受光素子と、複数の導光部材と、複数のカバーとを備えてよい。移動体は、筐体の内部に配置され、複数のカバーを内部に保持する保持部材とを備えてよい。

カバーは白色の部材でよい。保持部材は黒色の部材でよい。

保持部材は、複数のカバーを収容する複数の貫通孔を有してよい。

筐体は、移動体の天井部に配置されてよい。

導光部材は、棒状でよい。受光素子の受光面の中心軸と、導光部材の中心軸とは、同一直線上にあってよい。

本発明の一態様に係るセンサユニットは、光を透過する部分を有する筐体を備えてよい。センサユニットは、筐体の内部に配置される受光素子を備えてよい。センサユニットは、筐体の内部に配置され、部分を透過する光を受光素子に導く導光部材を備えてよい。センサユニットは、筐体の内部に配置され、導光部材の周囲を取り囲むアンテナを備えてよい。

センサユニットは、導光部材と受光素子との間に配置され、導光部材からの光を拡散する第２拡散板を備えてよい。

本発明の一態様に係るセンサユニットは、外部からの光を拡散して透過する第１拡散板を有する筐体を備えてよい。センサユニットは、筐体の内部に配置される受光素子を備えてよい。センサユニットは、筐体の内部に配置され、第１拡散板を透過する光を受光素子に導く導光部材を備えてよい。センサユニットは、導光部材と受光素子との間に配置され、導光部材からの光を拡散する第２拡散板を備えてよい。

本発明の一態様によれば、照度センサに用いることができる受光素子を、測定の精度を低下させずに、限られた空間に配置できる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

無人航空機（ＵＡＶ）及び遠隔操作装置の外観の一例を示す図である。ＵＡＶに搭載される撮像システムの外観の一例を示す図である。ＵＡＶに搭載される撮像システムの外観の他の一例を示す図である。ＵＡＶの機能ブロックの一例を示す図である。センサユニットの外観斜視図を示す図である。センサユニットの分解斜視図を示す図である。センサユニットの断面図を示す図である。センサユニットの断面の部分拡大図を示す図である。入射角について説明するための図である。入射角が０度のときに照度センサで測定される照度と波長との関係の一例を示す図である。入射角が０度以上のときに照度センサで測定される照度と波長との関係の一例を示す図である。拡散板の透過率と波長との関係の一例を示す図である。拡散板の透過率と波長との関係の一例を示す図である。第１拡散板と第２拡散板との組み合わせのパターンを示す図である。図１３の第１拡散板と第２拡散板との組み合わせのパターンのそれぞれのばらつきの幅（％）を示す図である。第１拡散板と第２拡散板との組み合わせのパターンを示す図である。図１５の第１拡散板と第２拡散板との組み合わせのパターンのそれぞれのばらつきの幅（％）を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。以下の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。

図１は、無人航空機（ＵＡＶ）１０及び遠隔操作装置３００の外観の一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、撮像システム１００、及びセンサユニット６００を備える。ＵＡＶ１０は、移動体の一例である。移動体とは、空中を移動する飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。空中を移動する飛行体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機、飛行船、ヘリコプター等を含む概念である。

ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１０を飛行させる。ＵＡＶ本体２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１０を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ１０は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

センサユニット６００は、照度センサ及びＲＴＫを含む。撮像システム１００は、所望の撮像範囲に含まれるオブジェクトを複数の波長帯域ごとに撮像する撮像用のマルチスペクトルカメラである。ジンバル５０は、撮像システム１００を回転可能に支持する。ジンバル５０は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル５０は、撮像システム１００を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像システム１００を、アクチュエータを用いて更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル５０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像システム１００を回転させることで、撮像システム１００の姿勢を変更してよい。

複数の撮像装置６０は、ＵＡＶ１０の飛行を制御するためにＵＡＶ１０の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の機首である正面に設けられてよい。更に他の２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置６０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置６０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。撮像装置６０は、撮像装置６０の撮像範囲に含まれるオブジェクトの存在、及びオブジェクトまでの距離を計測してよい。撮像装置６０は、撮像システム１００の撮像方向に存在するオブジェクトを計測する計測装置の一例である。計測装置は、撮像システム１００の撮像方向に存在するオブジェクトを計測する赤外線センサ、超音波センサなどの他のセンサでもよい。複数の撮像装置６０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１０の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１０が備える撮像装置６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１０は、少なくとも１つの撮像装置６０を備えていればよい。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ１０の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置６０を備えてもよい。撮像装置６０で設定できる画角は、撮像システム１００で設定できる画角より広くてよい。撮像装置６０は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。

遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と通信して、ＵＡＶ１０を遠隔操作する。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と無線で通信してよい。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転などのＵＡＶ１０の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ１０の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１０が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１０は、遠隔操作装置３００から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ１０を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１０の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。

図２は、ＵＡＶ１０に搭載される撮像システム１００の外観の一例を示す図である。撮像システム１００は、予め定められた複数の波長帯域ごとの画像データを撮像するマルチスペクトルカメラである。撮像システム１００は、Ｒ用撮像装置１１０、Ｇ用撮像装置１２０、Ｂ用撮像装置１３０、ＲＥ用撮像装置１４０、及びＮＩＲ用撮像装置１５０を備える。撮像システム１００は、Ｒ用撮像装置１１０、Ｇ用撮像装置１２０、Ｂ用撮像装置１３０、ＲＥ用撮像装置１４０、及びＮＩＲ用撮像装置１５０により撮像されたそれぞれの画像データをマルチスペクトル画像として記録することができる。マルチスペクトル画像は、例えば、農作物の健康状態及び活力についての予測をするために用いられてよい。

マルチスペクトル画像は、例えば、標準植生指標（ＮＤＶＩ）を算出するために用いられる。ＮＤＶＩは、以下の式で表される。
ＩＲは、近赤外線領域の反射率、Ｒは、可視領域の赤色の反射率を示す。

Ｒ用撮像装置１１０は、赤色領域の波長帯域の光を透過するフィルタを有し、赤色領域の波長帯域の画像信号であるＲ画像信号を出力する。赤色領域の波長帯域は、例えば、６２０ｎｍ〜７５０ｎｍである。赤色領域の波長帯域は、赤色領域の特定の波長帯域でよく、例えば、６６３ｎｍ〜６７３ｎｍでよい。

Ｇ用撮像装置１２０は、緑色領域の波長帯域の光を透過するフィルタを有し、緑色領域の波長帯域の画像信号であるＧ画像信号を出力する。緑色領域の波長帯域は、例えば、５００ｎｍ〜５７０ｎｍである。緑色領域の波長帯域は、緑色領域の特定の波長帯域でよく、例えば、５５０ｎｍ〜５７０ｎｍでよい。

Ｂ用撮像装置１３０は、青色領域の波長帯域の光を透過するフィルタを有し、青色領域の波長帯域の画像信号であるＢ画像信号を出力する。青色領域の波長帯域は、例えば、４５０ｎｍ〜５００ｎｍである。青色領域の波長帯域は、青色領域の特定の波長帯域でよく、例えば、４６５ｎｍ〜４８５ｎｍでよい。

ＲＥ用撮像装置１４０は、レッドエッジ領域の波長帯域の光を透過するフィルタを有し、レッドエッジ領域の波長帯域の画像信号であるＲＥ画像信号を出力する。レッドエッジ領域の波長帯域は、例えば、７０５ｎｍ〜７４５ｎｍである。レッドエッジ領域の波長帯域は、７１２ｎｍ〜７２２ｎｍでよい。

ＮＩＲ用撮像装置１５０は、近赤外領域の波長帯域の光を透過するフィルタを有し、近赤外領域の波長帯域の画像信号であるＮＩＲ画像信号を出力する。近赤外領域の波長帯域は、例えば、８００ｎｍ〜２５００ｎｍである。近赤外領域の波長帯域は、８００ｎｍから９００ｎｍでよい。

図３は、ＵＡＶ１０に搭載される撮像システム１００の外観の他の一例を示す図である。撮像システム１００は、Ｇ用撮像装置１２０、Ｂ用撮像装置１３０、ＲＥ用撮像装置１４０、及びＮＩＲ用撮像装置１５０に加えて、ＲＧＢ用撮像装置１６０を備える点で、図２に示す撮像システム１００と異なる。ＲＧＢ用撮像装置１６０は、通常のカメラと同様でよく、光学系と、イメージセンサを有する。イメージセンサは、ベイヤ配列で配置された、赤色領域の波長帯域の光を透過するフィルタ、緑色領域の波長帯域の光を透過するフィルタ、及び青色領域の波長帯域の光を透過するフィルタを有してよい。ＲＧＢ用撮像装置１６０は、ＲＧＢ画像を出力してよい。赤色領域の波長帯域は、例えば、６２０ｎｍ〜７５０ｎｍでよい。緑色領域の波長帯域は、例えば、５００ｎｍ〜５７０ｎｍでよい。青色領域の波長帯域は、例えば、４５０ｎｍ〜５００ｎｍである。

図４は、ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ制御部３０、メモリ３２、通信インタフェース３６、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像システム１００を備える。

通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００などの他の装置と通信する。通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００からＵＡＶ制御部３０に対する各種の命令を含む指示情報を受信してよい。メモリ３２は、ＵＡＶ制御部３０が、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置（ＩＭＵ）４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像システム１００を制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ３２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリ等のフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ３２は、ＵＡＶ本体２０の内部に設けられてよい。ＵＡＶ本体２０から取り外し可能に設けられてよい。

ＵＡＶ制御部３０は、メモリ３２に格納されたプログラムに従ってＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。ＵＡＶ制御部３０は、ＣＰＵまたはＭＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＭＣＵ等のマイクロコントローラ等により構成されてよい。ＵＡＶ制御部３０は、通信インタフェース３６を介して遠隔操作装置３００から受信した命令に従って、ＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。推進部４０は、ＵＡＶ１０を推進させる。推進部４０は、複数の回転翼と、複数の回転翼を回転させる複数の駆動モータとを有する。推進部４０は、ＵＡＶ制御部３０からの命令に従って複数の駆動モータを介して複数の回転翼を回転させて、ＵＡＶ１０を飛行させる。

ＧＰＳ受信機４１は、複数のＧＰＳ衛星から発信された時刻を示す複数の信号を受信する。ＧＰＳ受信機４１は、受信された複数の信号に基づいてＧＰＳ受信機４１の位置（緯度及び経度）、つまりＵＡＶ１０の位置（緯度及び経度）を算出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢を検出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢として、ＵＡＶ１０の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度と、ピッチ、ロール、及びヨーの３軸方向の角速度とを検出する。磁気コンパス４３は、ＵＡＶ１０の機首の方位を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０が飛行する高度を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０の周囲の気圧を検出し、検出された気圧を高度に換算して、高度を検出する。温度センサ４５は、ＵＡＶ１０の周囲の温度を検出する。湿度センサ４６は、ＵＡＶ１０の周囲の湿度を検出する。

ＵＡＶ１０は、センサユニット６００をさらに備える。センサユニット６００は、ＭＣＵ７０、ＲＴＫ８０、及び照度センサ５００を有する。ＭＣＵ７０は、ＲＴＫ８０及び照度センサ５００を制御する制御回路である。ＲＴＫ８０は、リアルタイムキネマティックＧＰＳである。ＲＴＫ８０は、予め定められた位置に設置された基地局の位置情報に基づいてＲＴＫ測位によりＵＡＶ１０の位置を測位する。照度センサ５００は、周囲の照度を測定する。

撮像システム１００は、照度センサ５００により測定された照度に基づいて撮像制御を実行してよい。撮像システム１００は、照度センサ５００により測定された色毎の照度に基づいて、色毎の露出制御を実行してよい。照度センサ５００により測定された色毎の照度に基づいて、撮像システム１００は、Ｒ用撮像装置１１０、Ｇ用撮像装置１２０、Ｂ用撮像装置１３０、ＲＥ用撮像装置１４０、及びＮＩＲ用撮像装置１５０の露出制御を実行してよい。

ここで、照度センサ５００が周囲の環境の照度を精度よく測定するために、照度センサ５００の周囲には障害物が存在しないことが好ましい。照度センサ５００は、ＵＡＶ１０の天井部に配置されることが好ましい。天井部は、ＵＡＶ１０の筐体の上部である。ＵＡＶ１０の筐体の上部は、ＵＡＶ１０がホバリングするときに、鉛直方向の上側に位置する部分である。天井部は、ＵＡＶ１０がホバリングするときに、ＵＡＶ１０の筐体の空に対向する部分である。天井部は、ＵＡＶ１０が着陸状態のときに、地面に面する筐体の底部と反対側の部分である。

また、ＲＴＫ８０は、基地局、及び衛星などから信号を受信するために、ＲＴＫ８０の周囲に障害物が存在しないことが好ましい。したがって、ＲＴＫ８０も、ＵＡＶ１０の天井部に配置されることが好ましい。しかしながら、ＵＡＶ１０の天井部のスペースは限られている。そこで、本実施形態では、照度センサ５００及びＲＴＫ８０が互いに干渉しないように、ＵＡＶ１０の天井部のスペースに照度センサ５００及びＲＴＫ８０を配置する。

図５は、照度センサ５００及びＲＴＫ８０を含むセンサユニット６００の外観斜視図である。図５において、センサユニット６００の筐体５０２は、内部を可視化するために半透明で示している。図６は、センサユニット６００の分解斜視図を示す。

センサユニット６００は、第１拡散板５１０、筐体５０２、シリンダ５２４、複数のロッドカバー５２２、複数の導光部材５２０、複数の第２拡散板５１２、複数の受光素子５０４、アンテナ８２、及び基台５０１を有する。シリンダ５２４、ロッドカバー５２２、第２拡散板５１２、受光素子５０４、及びアンテナ８２は、筐体５０２の内部に配置される。本実施形態では、ＵＡＶ１０のＵＡＶ本体２０の筐体と、センサユニット６００の筐体とを別体で構成する例について説明する。しかしながら、ＵＡＶ１０のＵＡＶ本体２０の筐体と、センサユニット６００の筐体とは、一体的に構成されてもよい。センサユニット６００は、ＵＡＶ本体２０の筐体内に組み込まれてもよい。

アンテナ８２は、ＲＴＫ８０のアンテナとして機能する。アンテナ８２は、中空状のアンテナである。アンテナ８２は、コイル状のアンテナである。アンテナ８２は、筐体５０２の内側の側面に沿って、らせん状に配置されてよい。

アンテナ８２は、予め定められた位置に配置された基地局及びＧＰＳ衛星のそれぞれから位置情報を受信する。周囲に障害物がないスペースに照度センサ５００を配置するために、照度センサ５００を筐体５０２の天井部に配置することが考えられる。しかしながら、照度センサ５００を筐体５０２の天井部に配置すると、照度センサ５００で発生する電磁ノイズが、アンテナ８２で受信される信号と干渉する可能性がある。

そこで、本実施形態では、アンテナ８２の空洞内に照度センサ５００を配置する。これにより、照度センサ５００で発生する電磁ノイズが、アンテナ８２で受信される信号と干渉することを防止する。

筐体５０２は、光を透過する部分を有する。光を透過する部分は、筐体５０２の外部からの光を拡散する第１拡散板５１０を有する。受光素子５０４は、照度センサ５００の受光部として機能する。受光素子５０４は、光を受光し、受光された光を電気信号に変換する。照度センサ５００は、受光素子５０４から出力される電気信号に基づいて、照度を測定する。複数の受光素子５０４のそれぞれは、異なる範囲の波長を受光してよい。複数の受光素子５０４のうちの第１の受光素子は、４００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲の波長を受光してよい。複数の受光素子５０４のうちの第２の受光素子は、７００ｎｍ以上、９００ｎｍ以下の範囲の波長を受光してよい。複数の受光素子５０４のうちの第３の受光素子は、９００ｎｍ以上、１５００ｎｍ以下の範囲の波長を受光してよい。

導光部材５２０は、第１拡散板５１０を透過する光を受光素子５０４に導く。第２拡散板５１２は、導光部材５２０と受光素子５０４との間に配置され、導光部材５２０からの光を拡散する。導光部材５２０は、棒状である。導光部材５２０は、筐体５０２の天井部から底部に向かう方向に沿って配置されてよい。導光部材５２０は、基台５０１上に起立するように配置されてよい。

第１拡散板５１０、第２拡散板５１２、及び導光部材５２０は、ポリカーボネート、ポリスチレン、テフロン（登録商標）、アクリルなどの樹脂で構成されてよい。

アンテナ８２は、導光部材５２０の周囲を取り囲むように配置される。導光部材５２０は、アンテナ８２の空洞内に配置される。アンテナ８２が、導光部材５２０の外側に配置されることで、照度センサ５００の電磁ノイズの影響を受けず、信号を受信できる。

なお、本実施形態では、アンテナ８２は、コイル状のアンテナである。しかしながら、アンテナ８２は、例えば、複数のポール状のアンテナで構成され、複数のポール状のアンテナが、複数の導光部材５２０の周囲を取り囲むように配置されもよい。

ロッドカバー５２２は、導光部材５２０の外側面を覆う中空状のカバーである。導光部材５２０の外側面とロッドカバー５２２の内側面とは離間している。シリンダ５２４は、複数のロッドカバー５２２を内部に保持する保持部材である。シリンダ５２４は、複数のロッドカバー５２２を収容する複数の貫通孔５２５を有する。ロッドカバー５２２は、樹脂で構成されてよい。ロッドカバー５２２は、白色の部材で構成されることが好ましい。これにより、導光部材５２０に導かれた光が、ロッドカバー５２２で効率よく反射して、導光部材５２０内を進むことができる。また、シリンダ５２４は、樹脂で構成されてよい。シリンダ５２４は、黒色の部材で構成されることが好ましい。これにより、導光部材５２０内に外部から余分な光が入ることを防止できる。

図７は、センサユニット６００の断面図を示す。センサユニット６００は、ＭＣＵ７０を搭載する基板５３０、及び基板５３０上に配置され、アンテナ８２及び受光素子５０４を搭載する基板５３２をさらに備える。

図８は、受光素子５０４、及び導光部材５２０の拡大断面図である。図８に示すように、受光素子５０４の受光面の中心軸と、導光部材５２０の中心軸とは、同一直線５０８上にある。これにより、受光素子５０４は、導光部材５２０により導かれた光を効率的に受光することができる。

ところで、晴天下で照度センサ５００が利用される場合、レイリー散乱の影響で、青色及び緑色などの短波長の範囲の照度が、赤色などの長波長の範囲の照度よりも大きくなる。しかし、晴天下で照度センサ５００が利用される場合でも、照度センサ５００に直射日光が当たる場合、レイリー散乱の影響は無視でき、波長ごとの照度の違いは少ない。すなわち、照度センサ５００の姿勢によって、太陽光が当たる角度が変化し、波長ごとの照度が変化してしまう。例えば、図９に示すように、受光素子５０４の受光面５０５に垂直な方向５０６に対する太陽光の入射する方向５０７の角度を示す入射角θが変化すると、照度センサ５００により測定される波長ごとの照度が変化してしまう。図１０Ａは、入射角θが０度の場合に、照度センサ５００により測定された波長ごとの照度を示す。図１０Ｂは、入射角θが０度より大きい場合に、照度センサ５００により測定された波長ごとの照度を示す。

照度センサ５００に直射日光が当たる場合、図１０Ａに示すように、レイリー散乱の影響は無視でき、波長ごとの照度の変化は少ない。一方、受光素子５０４の受光面５０５に直射日光が当たらず、晴天の場合、図１０Ｂに示すように、青色及び緑色などの短波長の範囲の照度が、赤色などの長波長の範囲の照度よりも大きくなる。

しかし、照度センサ５００の姿勢が変化しても、波長ごとの照度の比（スペクトル比）は、一定であることが好ましい。例えば、青色の照度Ｖ_Ｂと、近赤外の照度Ｖ_ＮＩＲとの比Ｖ_Ｂ／Ｖ_ＮＩＲは、照度センサ５００の姿勢が変化しても、一定であることが好ましい。

そこで、本実施形態では、導光部材５２０の入射面側に、第１拡散板５１０を配置し、導光部材５２０の出射面側に、第２拡散板５１２を配置する。これにより、照度センサ５００の姿勢が変化しても、波長ごとの照度の比が変化しないようにする。

第１拡散板５１０は、短波長の光を長波長の光よりも多く拡散させる。これにより、短波長の光が長波長の光よりも多く導光部材５２０内に導かれる。よって、直射日光がセンサユニット６００に当たっている場合でも、青色及び緑色などの短波長の範囲の照度が、赤色などの長波長の範囲の照度よりも大きくなる。

また、第２拡散板５１２は、導光部材５２０内を進んできた光を拡散させて、受光素子５０４の受光面に満遍なく照射させる。これにより、導光部材５２０内を進んできた光を効率的に受光素子５０４の受光面に受光させることができる。

さらに、出願人は、第１拡散板５１０の厚み方向の光の透過率を波長に応じて調整することで、入射角θに応じた波長ごとの照度の比の変化が少なくなることを見出した。より具体的には、出願人は、第１拡散板５１０の厚み方向に青色の波長領域を含む第１波長領域の光が透過する割合を示す第１透過率が、第１拡散板５１０の厚み方向に赤色の波長領域を含む第２波長領域の光が透過する割合を示す第２透過率より小さいことで、入射角θに応じた波長ごとの照度の比の変化が少なくなることを見出した。ここで、第２波長領域は、第１波長領域より長い波長領域である。

出願人は、さらに、第１拡散板５１０の第１透過率と第２透過率との差が、第２拡散板５１２の厚み方向に第１波長領域の光が透過する割合を示す第３透過率と第２拡散板５１２の厚み方向に第２波長領域の光が透過する割合を示す第４透過率との差より大きいことで、波長ごとの照度の比の変化が少なくなることを見出した。

なお、拡散板の厚み方向の透過率が小さい場合、拡散板の厚み方向の透過率が大きい場合よりも、厚み方向以外の方向に光が拡散している。すなわち、拡散板の厚み方向の透過率が小さい場合、拡散板の厚み方向の透過率が大きい場合よりも、拡散板の光の拡散度合いは大きい。

以下、厚み方向の透過率が異なる複数の拡散板を、第１拡散板５１０、及び第２拡散板５１２のそれぞれに用いた場合における、入射角θに応じた照度の比のばらつき度合いを測定した実験結果について説明する。

入射角θごとの照度の比のばらつきは、以下の式に基づいて測定した。

ここで、Ｘ_Ｇ（θ_ｎ）は、入射角θ_ｎの場合における緑色領域Ｇの照度と近赤外領域ＮＩＲの照度の比のばらつきを示す。Ｖ_ＮＩＲ（θ_ｎ）／Ｖ_Ｇ（θ_ｎ）は、入射角θ_ｎの場合における緑色領域Ｇの照度と近赤外領域ＮＩＲの照度の比を示す。ｎは自然数を示す。ここでは、ｎは１から８となる。

入射角θ_１は０度、入射角θ_２は１０度、入射角θ_３は２０度、入射角θ_４は３０度、入射角θ_５は４０度、入射角θ_６は５０度、入射角θ_７は６０度、入射角θ_８は７０度を示す。

８パターンの入射角θ_ｎで、Ｖ_ＮＩＲ（θ_ｎ）／Ｖ_Ｇ（θ_ｎ）を測定し、８パターンの入射角θ_ｎの中から選択された最大のＶ_ＮＩＲ（θ_ｎ）／Ｖ_Ｇ（θ_ｎ）と、最小のＶ_ＮＩＲ（θ_ｎ）／Ｖ_Ｇ（θ_ｎ）との差を導出する。ここで、その差を、ばらつきの幅（％）と称する。ばらつきの幅（％）が小さいことは、入射角θに応じた照度の比のばらつきが小さいことを意味する。

ここでは、ばらつきの幅（％）が６％以下の第１拡散板５１０及び第２拡散板５１２の組み合わせを、「良」とする。

図１１及び図１２は、第１拡散板５１０及び第２拡散板５１２に用いられる拡散板の波長ごとの透過率の特性を示す。拡散板Ａ〜拡散板Ｌの中から、選択された２つの拡散板を第１拡散板５１０及び第２拡散板５１２のそれぞれに用いた場合のばらつきの幅（％）を測定した。

図１３は、第１拡散板５１０と第２拡散板５１２との組み合わせのパターンを示す。図１３は、第１拡散板５１０として、拡散板Ｊを用いて、第２拡散板５１２として、拡散板Ａ、拡散板Ｂ、拡散板Ｃ、及び拡散板Ｄのいずれかを用いたことを示す。

図１４は、図１３の第１拡散板５１０と第２拡散板５１２との組み合わせのパターンのそれぞれのばらつきの幅（％）を示す。

図１５は、第１拡散板５１０と第２拡散板５１２との組み合わせのパターンを示す。図１５は、第１拡散板５１０として、拡散板Ｃを用いて、第２拡散板５１２として、拡散板Ｃ、拡散板Ａ、拡散板Ｅ、拡散板Ｆ、拡散板Ｇ、拡散板Ｈ、拡散板Ｉ、拡散板Ｊ、拡散板Ｋ、及び拡散板Ｌのいずれかを用いたことを示す。

図１６は、図１５の第１拡散板５１０と第２拡散板５１２との組み合わせのパターンのそれぞれのばらつきの幅（％）を示す。

これらの測定の結果、第１拡散板５１０として、波長が８３０ｎｍ以上、８９０ｎｍ以下で透過率が３０％以上、４０％以下で、かつ波長が４３０ｎｍ以上、４９０ｎｍ以下で透過率が１２％以上、２２％以下の拡散板を用いることで、「良」の結果が得られることを出願人は見出した。

また、第２拡散板５１２として、波長が８３０ｎｍ以上、８９０ｎｍ以下で透過率が４８％以上、６０％以下、かつ波長が４３０ｎｍ以上、４９０ｎｍ以下で透過率が５５％以上、７０％以下の拡散板を用いることで、「良」の結果が得られることを出願人は見出した。

すなわち、出願人は、第１拡散板５１０及び第２拡散板５１２の組み合わせが、上記の条件を満たす拡散板の組み合わせを用いることで、入射角θに応じた照度の比のばらつきを抑えることができることを見出した。

以上の通り、本実施形態に係るセンサユニット６００によれば、照度センサ５００を、測定の精度を低下させずに、限られた空間に配置することができる。また、限られた空間に照度センサ５００とＲＴＫ８０とを隣接して配置する場合に、照度センサ５００で発生する電磁ノイズが、ＲＴＫ８０のアンテナ８２で受信される信号と干渉することを防止できる。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ＵＡＶ
２０ＵＡＶ本体
３０ＵＡＶ制御部
３２メモリ
３６通信インタフェース
４０推進部
４１ＧＰＳ受信機
４２慣性計測装置
４３磁気コンパス
４４気圧高度計
４５温度センサ
４６湿度センサ
５０ジンバル
６０撮像装置
８２アンテナ
１００撮像システム
１１０Ｒ用撮像装置
１２０Ｇ用撮像装置
１３０Ｂ用撮像装置
１４０ＲＥ用撮像装置
１５０ＮＩＲ用撮像装置
１６０ＲＧＢ用撮像装置
３００遠隔操作装置
５００照度センサ
５０１基台
５０２筐体
５０４受光素子
５１０第１拡散板
５１２第２拡散板
５２０導光部材
５２２ロッドカバー
５２４シリンダ
５２５貫通孔
５３０基板
５３２基板
６００センサユニット

Claims

光を透過する部分を有する筐体であって、前記部分が前記筐体の外部からの光を拡散する第１拡散板を有する、筐体と、
照度センサの受光部として機能し、前記筐体の内部に配置される受光素子と、
前記筐体の内部に配置され、前記部分を透過する光を前記受光素子に導く導光部材と、
前記導光部材と前記受光素子との間に配置され、前記導光部材からの光を拡散する第２拡散板と
を備える移動体。
前記第１拡散板の厚み方向に第１波長領域の光が透過する割合を示す第１透過率は、前記第１拡散板の厚み方向に前記第１波長領域より長い波長領域である第２波長領域の光が透過する割合を示す第２透過率より小さい、請求項１に記載の移動体。
前記第１波長領域は、青色の領域を含み、前記第２波長領域は、赤色の領域を含む、請求項２に記載の移動体。
前記第１透過率と前記第２透過率との差は、前記第２拡散板の厚み方向に前記第１波長領域の光が透過する割合を示す第３透過率と前記第２拡散板の厚み方向に前記第２波長領域の光が透過する割合を示す第４透過率との差より大きい、請求項３に記載の移動体。
前記筐体は、前記移動体の天井部に配置される、請求項１から４の何れか１つに記載の移動体。
前記導光部材は、棒状であり、
前記受光素子の受光面の中心軸と、前記導光部材の中心軸とは、同一直線上にある、請求項１から５の何れか１つに記載の移動体。
外部からの光を拡散して透過する第１拡散板を有する筐体と、
照度センサの受光部として機能し、前記筐体の内部に配置される受光素子と、
前記筐体の内部に配置され、前記第１拡散板を透過する光を前記受光素子に導く導光部材と、
前記導光部材と前記受光素子との間に配置され、前記導光部材からの光を拡散する第２拡散板と
を備えるセンサユニット。