JP2003154989A - Laser course display device and system using the same - Google Patents

Laser course display device and system using the same

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JP2003154989A
JP2003154989A JP2001355209A JP2001355209A JP2003154989A JP 2003154989 A JP2003154989 A JP 2003154989A JP 2001355209 A JP2001355209 A JP 2001355209A JP 2001355209 A JP2001355209 A JP 2001355209A JP 2003154989 A JP2003154989 A JP 2003154989A
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laser
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route display
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茂 村田
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勉 藤井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser course display device possible to be accurately followed with the simple structure and provided with a safety function for stopping the radiation of the laser beam when a vessel enters between a light emitting buoy and a target buoy. SOLUTION: A resident buoy 6 is provided with a laser course display device 2 for radiating the laser beam as the light emitting buoy 1, and anchored to the sea bottom through a universal joint 8. A resident buoy 7 is provided with a laser reception part 4 for receiving the laser beam 5 as a target buoy 3, and fixed to the sea bottom through a universal joint 9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ航路表示装置
及びこれを用いたシステムに関し、特に海上に浮遊する
ブイに搭載されブイの傾斜角度及び目標の方位を検知
し、レーザビーム方向の制御機構によりレーザビームを
目標に照射するレーザ航路表示装置及びこれを用いたシ
ステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser route display device and a system using the same, and more particularly, to a laser beam direction control mechanism which is mounted on a buoy floating above the sea and detects the tilt angle of the buoy and the target direction. The present invention relates to a laser route display device that irradiates a target with a laser beam and a system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年海上輸送における交通量の増加や、
レジャーボートの増加などによって、海上交通路の更な
る安全確保が重要な課題となっている。このための方策
としてレーザビームを利用した新しい航路標識が提案さ
れ、各種実験が行われている。レーザビームを利用した
航路標識にはいくつかの方式があるが、特にレーザビー
ムを大気中に発射して、レーザビームの大気散乱光によ
り航路を表示するレーザ航路表示装置が注目されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, due to an increase in traffic volume in sea transportation,
With the increase in leisure boats, ensuring the safety of maritime traffic routes has become an important issue. As a measure for this, a new route marker using a laser beam has been proposed and various experiments have been conducted. There are several methods for route marking using a laser beam, but in particular, a laser route display device that emits a laser beam into the atmosphere and displays the route by the scattered light of the laser beam in the atmosphere has attracted attention.

【0003】レーザ航路表示装置は湾や港などに設置さ
れたレジデントブイ(送光ブイと記す)に搭載されて、
相手側レジデントブイ(目標ブイと記す)に向かってレ
ーザビームを発射しその間の航路を表示する。レーザ航
路表示装置では航路を正確に表示する必要があるため、
レーザビームを目標ブイに正確に当てて、目標ブイの先
にレーザビームが抜け出ないように遮断する必要があ
る。
A laser route display device is mounted on a resident buoy (referred to as a light-transmitting buoy) installed in a bay or a harbor,
A laser beam is emitted toward the other party's resident buoy (referred to as a target buoy) and the route between them is displayed. Since it is necessary to accurately display the route in the laser route display device,
It is necessary to accurately hit the target buoy with the laser beam and block it so that the laser beam does not escape beyond the target buoy.

【0004】ここでレジデントブイとは、下部がユニバ
ーサルジョイントを介して海底に固定されたブイを示
す。通常の浮標に較べて動揺が極めて小さいが、それで
もレジデントブイは波や風の影響で傾斜状態が常に変動
しているので、搭載するレーザ航路表示装置の傾斜角度
も常に変動するため、この傾斜角度変動を補正する必要
がある。同様に目標ブイも常に波や風の影響で変動して
いる。
Here, the resident buoy refers to a buoy whose lower portion is fixed to the seabed via a universal joint. The sway is much smaller than that of a normal buoy, but the tilt angle of the resident buoy is always changing due to the influence of waves and wind. Fluctuations need to be corrected. Similarly, the target buoy is constantly changing due to the influence of waves and wind.

【0005】このため目標ブイの照射部分の方向を検知
して、常にレーザビームを照射部分に当たるように照射
するために高精度の追尾機構が不可欠となる。目標ブイ
までの距離は通常1km〜数km、照射部分の大きさは
1m2程度であるため、追尾の角度精度としては、0.
1〜0.5mradという高い角度精度が要求される。
Therefore, a highly accurate tracking mechanism is indispensable in order to detect the direction of the irradiation portion of the target buoy and always irradiate the laser beam so as to hit the irradiation portion. Since the distance to the target buoy is usually 1 km to several km and the size of the irradiated portion is about 1 m 2 , the tracking angle accuracy is 0.
A high angle accuracy of 1 to 0.5 mrad is required.

【0006】一般にはこうした追尾装置の例として、G
PSを利用することも考えられているが、目標ブイとの
通信を行う必要があり、装置が複雑化することになる。
Generally, as an example of such a tracking device, G
Although it is also considered to use PS, it is necessary to communicate with the target buoy, which complicates the device.

【0007】また、高精度の空間安定装置が市販されて
いるが、これは船舶に搭載してその上にカメラ設置しカ
メラを一定の方向に向けるための装置であり、角度精度
は0.1mrad以下と良いが非常に高価であり、レー
ザ航路表示装置で要求されるような大口径の送光部を設
置することは困難である。
A high-precision space stabilizer is commercially available. This is a device for mounting the camera on a ship and installing a camera on it to orient the camera in a fixed direction. The angle accuracy is 0.1 mrad. The following is good, but it is very expensive, and it is difficult to install a large-diameter light-transmitting part required for a laser route display device.

【0008】このような技術の一例として、特開200
1−241967号公報記載の「レーザ航路標識装置」
及び特開平11−165287号公報記載の「姿勢検出
装置および姿勢制御装置並びにロボット制御装置」が知
られている。
As an example of such a technique, Japanese Patent Laid-Open No.
"Laser route marking device" described in JP-A-1-241967
Also, "posture detection device, posture control device, and robot control device" described in JP-A-11-165287 are known.

【0009】「レーザ航路標識装置」の公報では、複数
本のレーザビームを使用し、各々のレーザビームの広が
る範囲を変えることにより、近距離でも遠距離でもほぼ
一定の範囲(幅)でレーザビームを視認できるように
し、範囲外では視認できなくすることでブイ等が所定範
囲内に位置することを確認する技術が記載されている。
In the publication of "Laser route marking device", a plurality of laser beams are used, and the range of spread of each laser beam is changed, so that the laser beam has a substantially constant range (width) at a short distance and a long distance. There is described a technique for confirming that the buoy or the like is located within a predetermined range by making the mark visible and making it invisible outside the range.

【0010】また、「姿勢検出装置および姿勢制御装置
並びにロボット制御装置」の公報では、傾斜センサと画
像センサをともに利用した簡素なシステムで姿勢検出を
迅速に行う制御装置の技術が記載されている。
Further, the publication of "Attitude Detection Device, Attitude Control Device, and Robot Control Device" describes a technique of a control device for rapidly performing attitude detection by a simple system using both an inclination sensor and an image sensor. .

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
航路表示装置は、高精度の追尾を行わせるためには装置
の規模が大きくかつ複雑化するという欠点を有してい
る。
The above-mentioned conventional laser route display device has a drawback that the scale of the device is large and complicated in order to perform highly accurate tracking.

【0012】また、送光ブイと目標ブイとの間に船舶等
が侵入した場合に、常にレーザビームが放射されている
ため乗員の網膜に照射されると乗員の目を危険に曝すと
いう欠点を有している。
In addition, when a ship or the like enters between the light-transmitting buoy and the target buoy, the laser beam is always emitted, and the occupant's retina is exposed to the laser beam, which poses a drawback that the occupant's eyes are endangered. Have

【0013】本発明の目的は、簡易な装置構成で高精度
の追尾が行え、かつ送光ブイと目標ブイとの間に船舶等
が侵入した場合レーザビームの発射を停止する安全機能
を備えたレーザ航路表示装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide highly accurate tracking with a simple device configuration and to have a safety function of stopping the emission of a laser beam when a ship or the like enters between the light transmitting buoy and the target buoy. It is to provide a laser route display device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ航路表示
装置は、変動するブイに搭載されてレーザビームを目標
に照射するレーザ航路表示装置であって、前記レーザ航
路表示装置は搭載された前記ブイの傾斜角度を検知する
傾斜センサと、前記目標の方位を検知する画像センサ
と、前記レーザビーム方向の制御機構とを備え、前記傾
斜センサからの傾斜角度信号にもとづいた前記ブイの傾
斜角度補正機構と前記画像センサからの誤差信号にもと
づいた前記ブイ及び前記目標を合わせて追尾する追尾機
構とを組み合わせることにより、常に前記目標に向かっ
て前記レーザビームが照射でき、前記目標の追尾が不可
能な場合に前記レーザビームの発射を停止することを特
徴としている。
A laser route display device of the present invention is a laser route display device which is mounted on a varying buoy and irradiates a laser beam to a target. The laser route display device is mounted on the laser route display device. An inclination sensor for detecting the inclination angle of the buoy, an image sensor for detecting the azimuth of the target, and a control mechanism for the laser beam direction are provided, and the inclination angle of the buoy is corrected based on the inclination angle signal from the inclination sensor. By combining a mechanism and a tracking mechanism that tracks the buoy and the target together based on an error signal from the image sensor, the laser beam can always be irradiated toward the target, and tracking of the target is impossible. In this case, the emission of the laser beam is stopped.

【0015】レーザビームをレーザ制御信号により出力
するレーザと;前記レーザビームを伝送する光ファイバ
と;この光ファイバより入射したレーザビーム径を拡大
して出力する送光部と;目標物を撮像し、画像データを
出力するCCDカメラと;前記画像データを入力し、変
位量データを出力する画像センサと;傾斜角度データを
出力する傾斜センサと;前記送光部から出力した前記レ
ーザビームを、前記目標物に向けて照射するミラー角度
を変える可動ミラーと;制御指令を入力し、駆動信号を
出力することにより前記可動ミラーの角度を制御するミ
ラー制御部と;前記レーザの発射及び停止を制御する前
記レーザ制御信号を出力し、前記傾斜角度データ及び前
記変位量データを入力して装置全体の傾斜角度と前記目
標物との変位量を算出し、前記制御指令を前記ミラー制
御部に出力するシステム制御部と;各部に電力を供給す
る電源部と;前記レーザビームを透過させる窓と;この
窓を固定し各部をハウジングするシェルタと;を備えた
ことを特徴としている。
A laser for outputting a laser beam in accordance with a laser control signal; an optical fiber for transmitting the laser beam; a light transmitting section for expanding the diameter of the laser beam incident from the optical fiber for output; A CCD camera that outputs image data; an image sensor that inputs the image data and outputs displacement amount data; an inclination sensor that outputs inclination angle data; and a laser beam that is output from the light transmitting unit. A movable mirror that changes the angle of the mirror that irradiates the target; a mirror control unit that controls the angle of the movable mirror by inputting a control command and outputting a drive signal; controlling the emission and stop of the laser The laser control signal is output and the tilt angle data and the displacement amount data are input to determine the tilt angle of the entire apparatus and the displacement amount with respect to the target object. A system control section for outputting the control command to the mirror control section; a power supply section for supplying electric power to each section; a window for transmitting the laser beam; and a shelter for fixing the window and housing each section. It is characterized by having.

【0016】また、レーザビームをレーザ制御信号によ
り出力するレーザと;前記レーザビームを伝送する光フ
ァイバと;この光ファイバより入射したレーザビーム径
を拡大して出力する送光部と;目標物を撮像し、画像デ
ータを出力するCCDカメラと;前記画像データを入力
し、変位量データを出力する画像センサと;傾斜角度デ
ータを出力する傾斜センサと;前記送光部から出力した
前記レーザビームを、前記目標物に向けて照射する照射
角度を変える可動ベンチと;制御指令を入力し、駆動信
号を出力することにより前記可動ベンチの角度を制御す
る可動ベンチ制御部と;前記レーザの発射及び停止を制
御する前記レーザ制御信号を出力し、前記傾斜角度デー
タ及び前記変位量データを入力して装置全体の傾斜角度
と前記目標物との変位量を算出し、前記制御指令を前記
可動ベンチ制御部に出力するシステム制御部と;各部に
電力を供給する電源部と;前記レーザビームを透過させ
る窓と;この窓を固定し各部をハウジングするシェルタ
と;を備えたことを特徴としている。
Further, a laser for outputting a laser beam in accordance with a laser control signal; an optical fiber for transmitting the laser beam; a light transmitting section for expanding the diameter of the laser beam incident from the optical fiber for output; A CCD camera that captures images and outputs image data; an image sensor that inputs the image data and outputs displacement amount data; an inclination sensor that outputs inclination angle data; and a laser beam that is output from the light transmitting unit. A movable bench for changing the irradiation angle for irradiating the target; a movable bench controller for controlling the angle of the movable bench by inputting a control command and outputting a drive signal; emitting and stopping the laser Output the laser control signal for controlling the tilt angle data and the displacement amount data to input the tilt angle of the entire apparatus and the target object. A system control unit that calculates the amount of the unit and outputs the control command to the movable bench control unit; a power supply unit that supplies electric power to each unit; a window that transmits the laser beam; a window that is fixed and each unit is a housing. It is characterized by having a shelter and;

【0017】前記システム制御部は、前記傾斜センサか
ら出力される前記傾斜角度データと、前記画像センサか
ら出力される前記変位量データとをもとに、装置自体の
傾斜角度と前記目標物との変位量を算出し、この算出デ
ータをもとに前記ミラー制御部に前記制御指令を送り、
前記可動ミラー又は前記可動ベンチを制御して前記レー
ザビームの照射角度を変えることを特徴としている。
The system controller determines the tilt angle of the apparatus itself and the target object based on the tilt angle data output from the tilt sensor and the displacement amount data output from the image sensor. The displacement amount is calculated, the control command is sent to the mirror control unit based on the calculated data,
It is characterized in that the irradiation angle of the laser beam is changed by controlling the movable mirror or the movable bench.

【0018】前記システム制御部は、前記レーザ制御信
号により前記レーザビームの発射及び停止を行うことを
特徴としている。
The system controller is characterized in that the laser beam is emitted and stopped according to the laser control signal.

【0019】前記ミラー制御部は、前記駆動信号により
前記可動ミラーが有するステッピングモータを駆動する
ことで、前記レーザビームの照射角度を変えることを特
徴としている。
The mirror control section is characterized in that the irradiation angle of the laser beam is changed by driving a stepping motor included in the movable mirror by the drive signal.

【0020】前記送光部は、カセグレン型望遠鏡であっ
て、前記光ファイバから入射した前記レーザビームのビ
ーム径を拡大して出力することを特徴としている。
The light transmitting section is a Cassegrain type telescope, and is characterized in that the beam diameter of the laser beam incident from the optical fiber is enlarged and output.

【0021】前記レーザは、Nd−YAGレーザ(ネオ
ジウム・ヤグレーザ)であることを特徴としている。
The laser is an Nd-YAG laser (neodymium yag laser).

【0022】また、レーザ航路表示装置を具備し、送光
ブイとしてレーザビームを発射する前記レーザ航路表示
装置を設置し、第1のユニバーサルジョイントを介して
海底に固定する第1のレジデントブイと;目標ブイとし
て前記レーザビームを入射するレーザ照射部及びマーカ
用のランプを設置し、第2のユニバーサルジョイントを
介して海底に固定する第2のレジデントブイと;を備え
たレーザ航路表示システムを特徴としている。
A first resident buoy which is equipped with a laser route display device, is provided with the laser route display device for emitting a laser beam as a light-transmitting buoy, and is fixed to the seabed via a first universal joint; A laser route display system including a second resident buoy in which a laser irradiating unit for injecting the laser beam and a lamp for a marker are installed as a target buoy and is fixed to the seabed through a second universal joint. There is.

【0023】前記送光ブイ上に設置された前記レーザ航
路表示装置は、前記目標ブイの照射部分である前記レー
ザ照射部に向かって前記レーザビームを発射し、前記目
標ブイに固定されたランプを検知して、前記レーザビー
ムが常に前記目標ブイの前記レーザ照射部に照射される
ように制御されるレーザ航路表示システムを特徴として
いる。
The laser route display device installed on the light-transmitting buoy emits the laser beam toward the laser irradiating section, which is an irradiating portion of the target buoy, and causes a lamp fixed to the target buoy. It is characterized by a laser route display system which is detected and controlled so that the laser beam is always applied to the laser irradiation part of the target buoy.

【0024】複数のレジデントブイの各々に前記レーザ
航路表示装置を搭載し、第1のレジデントブイから第2
のレジデントブイに向かって前記レーザビームを照射
し、前記第2のレジデントブイから第3のレジデントブ
イに向かって前記レーザビームを照射するレーザ航路表
示システムを特徴としている。
The laser route display device is mounted on each of a plurality of resident buoys, and the first resident buoy to the second resident buoy are installed.
The laser route display system that irradiates the laser beam toward the resident buoy and irradiates the laser beam from the second resident buoy toward the third resident buoy.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0026】図1は本発明のレーザ航路表示装置を用い
たシステムの運用形態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an operating mode of a system using the laser route display device of the present invention.

【0027】図1に示す運用の形態は、送光ブイ1とし
てレーザビーム5を発射するレーザ航路表示装置2を設
置し、ユニバーサルジョイント8を介して海底に固定す
るレジデントブイ6と、目標ブイ3としてレーザビーム
5を入射するレーザ照射部4およびマーカ用のランプ1
0を設置し、ユニバーサルジョイント9を介して海底に
固定するレジデントブイ7とから構成されている。
In the operation mode shown in FIG. 1, a laser voyage display device 2 for emitting a laser beam 5 is installed as a light transmitting buoy 1, and a resident buoy 6 fixed to the seabed via a universal joint 8 and a target buoy 3 are provided. Laser irradiation part 4 for injecting a laser beam 5 as a lamp and a lamp 1 for a marker
0, and a resident buoy 7 fixed to the seabed via a universal joint 9.

【0028】図1を参照して動作を説明する。The operation will be described with reference to FIG.

【0029】送光ブイ1上に設置されたレーザ航路表示
装置2から目標ブイ3の照射部分であるレーザ照射部4
に向かってレーザビーム5を発射する。目標ブイ3には
ランプ10が固定されている。ランプ10は夜間でも他
の光と区別が容易な赤外LEDを使用している。レーザ
航路表示装置2は、目標ブイ3のランプ10を検知し
て、レーザビーム5が常に目標ブイ3のレーザ照射部4
に照射されるように制御される。通常、レーザビーム5
は特定の発射パターン(例えば2秒間に0.25秒幅の
パルス1回の発射)で発射される。
A laser irradiation unit 4 which is an irradiation portion of the target buoy 3 from the laser route display device 2 installed on the light transmitting buoy 1.
The laser beam 5 is emitted toward. A lamp 10 is fixed to the target buoy 3. The lamp 10 uses an infrared LED that can be easily distinguished from other lights even at night. The laser route display device 2 detects the lamp 10 of the target buoy 3 so that the laser beam 5 constantly emits the laser irradiation part 4 of the target buoy 3.
It is controlled so that it is irradiated to. Usually laser beam 5
Are fired with a specific firing pattern (eg, a single 0.25 second wide pulse for 2 seconds).

【0030】次に、レーザ航路表示装置2の運用形態と
レジデントブイ6,7について説明する。
Next, the operating mode of the laser route display device 2 and the resident buoys 6 and 7 will be described.

【0031】レーザ航路表示装置2を航路標識として使
用する場合は、複数のレジデントブイ6,7の各々にレ
ーザ航路表示装置2を搭載し、第1のレジデントブイ6
から第2のレジデントブイ7に向かってレーザビーム5
を照射し、第2のレジデントブイ7から第3のレジデン
トブイ(図示せず)に向かってレーザビームを照射する
といった運用形態となる。
When the laser route display device 2 is used as a route sign, the laser route display device 2 is mounted on each of the plurality of resident buoys 6 and 7, and the first resident buoy 6 is installed.
To the second resident buoy 7 from the laser beam 5
Is irradiated and a laser beam is irradiated from the second resident buoy 7 toward the third resident buoy (not shown).

【0032】目標とする相手側レジデントブイ7の目標
ブイ3までの距離は1kmから数km程度である。目標
ブイ3に照射されたレーザビーム5は、その地点で遮断
して先に抜けないようにする必要がある。したがって、
照射部分としてのレーザ照射部4は目標ブイ3の側面に
設定される。
The distance to the target buoy 3 of the target resident buoy 7 on the other side is about 1 km to several km. The laser beam 5 with which the target buoy 3 is irradiated needs to be blocked at that point so as not to come out first. Therefore,
The laser irradiation part 4 as an irradiation part is set on the side surface of the target buoy 3.

【0033】レジデントブイ6,7は、各々がユニバー
サルジョイント8,9を用いて底辺が海底に固定されて
いるブイである。通常の浮標のように大きな変動は生じ
ず、レジデントブイの鉛直軸に沿った回転方向の変動や
上下方向の変動はほとんど無い。波や風の影響で鉛直軸
に対する傾斜角度は変動するが、台風による強風等の特
別な場合を除けば、傾斜角度は最大5度程度変動するだ
けである。
Resident buoys 6 and 7 are buoys whose bottoms are fixed to the seabed using universal joints 8 and 9, respectively. It does not cause large fluctuations like ordinary buoys, and there is almost no fluctuation in the rotation direction along the vertical axis of the resident buoy or fluctuations in the vertical direction. The angle of inclination with respect to the vertical axis changes due to the influence of waves and wind, but the angle of inclination changes only up to about 5 degrees except in special cases such as strong winds caused by typhoons.

【0034】したがって、送光ブイ1に搭載されたレー
ザ航路表示装置2の傾斜角度変動も最大5度程度であ
る。
Therefore, the inclination angle variation of the laser route display device 2 mounted on the light transmitting buoy 1 is about 5 degrees at maximum.

【0035】レーザビーム5を照射される目標ブイ3も
やはり海底に固定されているため、変動は鉛直軸に対す
る傾斜角度変動だけである。レジデントブイ6,7の海
面下部分の長さは設置する海域の水深によって異なるが
20〜30m程度であり、海上の部分は10m程度であ
る。レーザ航路表示装置2は海面から数m〜10mの位
置に設置する。目標ブイ3において、海底から30mの
位置にレーザビームを照射するレーザ照射部4(面積は
1m×1m程度)を設定するとして、目標ブイ3の傾き
を最大5度とすると、レーザ照射部4は水平方向に最大
2.6m変位する。これを1km先のレーザ航路表示装
置2から見た場合、レーザ照射部4の角度変動は最大
2.6mradと微小な角度となる。
Since the target buoy 3 irradiated with the laser beam 5 is also fixed to the seabed, the fluctuation is only the tilt angle fluctuation with respect to the vertical axis. The length of the underwater portion of the resident buoys 6 and 7 is about 20 to 30 m, depending on the water depth of the installed sea area, and the length above the sea is about 10 m. The laser route display device 2 is installed at a position of several meters to 10 meters from the sea surface. In the target buoy 3, assuming that the laser irradiation unit 4 (area is about 1 m × 1 m) that irradiates the laser beam at a position 30 m from the sea bottom is set, and the inclination of the target buoy 3 is 5 degrees at the maximum, the laser irradiation unit 4 The maximum horizontal displacement is 2.6 m. When this is viewed from the laser route display device 2 1 km away, the angle variation of the laser irradiation unit 4 is a minute angle of 2.6 mrad at maximum.

【0036】レジデントブイ6,7では、送光ブイ1に
搭載されるレーザ航路表示装置2は、角度精度の高い追
尾機構が必要とされるものの、レーザ航路表示装置2自
体の傾斜角度変動が比較的小さく(5度程度)、追尾角
度範囲を狭くすることができる。
In the resident buoys 6 and 7, the laser route display device 2 mounted on the light-transmitting buoy 1 requires a tracking mechanism with high angular accuracy, but the tilt angle fluctuations of the laser route display device 2 itself are compared. It is relatively small (about 5 degrees), and the tracking angle range can be narrowed.

【0037】本発明ではこのようなレジデントブイ6,
7の特徴を生かして、市販されている安価な傾斜センサ
と画像センサとを組み合わせた傾斜補正および追尾機構
を有するレーザ航路表示装置2を提供する。
In the present invention, such a resident buoy 6,
A laser route display device 2 having a tilt correction and tracking mechanism in which a commercially available inexpensive tilt sensor and an image sensor are combined is provided by making use of the characteristics of 7.

【0038】図2は図1のレーザ航路表示装置の実施の
形態を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the laser route display device of FIG.

【0039】図2を参照すると、レーザ航路表示装置2
は、レーザビームをレーザ制御信号25により出射する
レーザ11と、レーザビームを伝送する光ファイバ12
と、入射したレーザビーム径を拡大して出力する送光部
13と、目標物を撮像し画像データ26を出力するCC
Dカメラ16と、画像データ26を入力し変位量データ
27を出力する画像センサ15と、傾斜角度データ24
を出力する傾斜センサ14と、送光部13から出力した
レーザビームを目標物に向けて照射するミラー角度を変
える可動ミラー18と、制御指令23を入力し駆動信号
29を出力することにより可動ミラー18の角度を変更
するミラー制御部17と、レーザ11の発振停止を制御
するレーザ制御信号25を出力し、傾斜角度データ24
及び変位量データ27を入力して装置全体の傾斜角度と
目標物との変位量を算出し、制御指令23をミラー制御
部17に出力することで装置全体の制御を行うシステム
制御部19と、各部に電力28を供給する電源部22
と、レーザビームを透過させる窓20と、この窓20を
固定し各部をハウジングするシェルタ21とから構成さ
れている。
Referring to FIG. 2, the laser route display device 2 is shown.
Is a laser 11 that emits a laser beam according to a laser control signal 25, and an optical fiber 12 that transmits the laser beam.
And a light transmitting unit 13 that expands and outputs the incident laser beam diameter, and a CC that images a target object and outputs image data 26.
D camera 16, image sensor 15 that inputs image data 26 and outputs displacement amount data 27, and tilt angle data 24
, A movable mirror 18 for changing a mirror angle for irradiating a laser beam output from the light transmitting unit 13 toward a target, and a movable mirror by inputting a control command 23 and outputting a drive signal 29. The mirror control unit 17 that changes the angle of 18 and the laser control signal 25 that controls the oscillation stop of the laser 11 are output, and the tilt angle data 24 is output.
And the displacement amount data 27 to calculate the inclination angle of the entire device and the displacement amount with respect to the target object, and the control command 23 is output to the mirror control unit 17 to control the entire device. Power supply unit 22 that supplies electric power 28 to each unit
A window 20 for transmitting the laser beam, and a shelter 21 for fixing the window 20 and housing each part.

【0040】次に図2を参照して動作を説明する。Next, the operation will be described with reference to FIG.

【0041】レーザ11は、波長532nmのNd:Y
AGレーザを使用している。レーザ出力は2Wで、レー
ザの発射パターン(例えば、2秒間に0.25秒幅パル
ス1回の発射)はシステム制御部19で制御される。
The laser 11 is Nd: Y having a wavelength of 532 nm.
I am using an AG laser. The laser output is 2 W, and the laser emission pattern (e.g., emission of one 0.25-second pulse for 2 seconds) is controlled by the system controller 19.

【0042】レーザ11から出射したレーザビームは、
光ファイバ12を介して送光部13に入る。送光部13
はカセグレン型望遠鏡で、光ファイバ12から入射した
レーザビームのビーム径を拡大して出力する。送光部1
3から出力されるビーム径は約250mm、ビーム広が
り角は0.2mradである。送光部13でビーム径を
拡大することにより、航路上でレーザビームが見やすく
なるとともに、レーザビームを直接見た場合の目に対す
る安全性を増大させる。また、ビーム広がり角を低減し
て遠方でのビーム径を制限する。
The laser beam emitted from the laser 11 is
The light enters the light transmitting unit 13 via the optical fiber 12. Light transmitter 13
Is a Cassegrain telescope, which expands the beam diameter of the laser beam incident from the optical fiber 12 and outputs it. Light transmitter 1
The beam diameter output from 3 is about 250 mm, and the beam divergence angle is 0.2 mrad. By enlarging the beam diameter in the light transmitting unit 13, the laser beam can be easily seen on the route and the safety to the eyes when the laser beam is directly seen is increased. Also, the beam divergence angle is reduced to limit the beam diameter in the distance.

【0043】なお、カセグレン型望遠鏡以外に、ビーム
拡大器として例えば、通常のレンズを使用することがで
きる。
In addition to the Cassegrain type telescope, for example, an ordinary lens can be used as the beam expander.

【0044】傾斜センサ14は、例えば液面静電容量型
2軸傾斜計で、RS232Cインターフェスを通してシ
ステム制御部19に傾斜角度データ24を出力する。角
度精度は±0.2度である。
The tilt sensor 14 is, for example, a liquid surface capacitance type biaxial inclinometer, and outputs the tilt angle data 24 to the system control unit 19 through the RS232C interface. The angle accuracy is ± 0.2 degrees.

【0045】画像センサ15は画像処理装置であり、望
遠レンズ付きのCCDカメラ16と組み合わせて使用す
る。画像センサ15は、CCDカメラ16の画角内に写
った目標物の画面上の位置を検出し、所定の位置からの
変位量データ27を出力する。目標物としての相手側の
レジデントブイに設置されたマーカにはランプ10を使
用する。
The image sensor 15 is an image processing device and is used in combination with a CCD camera 16 having a telephoto lens. The image sensor 15 detects the position on the screen of the target imaged within the angle of view of the CCD camera 16, and outputs displacement amount data 27 from the predetermined position. The lamp 10 is used as a marker installed on the resident buoy on the other side as a target.

【0046】CCDカメラ16の画角は横2度、縦1.
8度、ピクセル数は横512、縦480である。ピクセ
ル当たりの角度(角度分解能)は約0.004度(0.
07mrad)である。CCDカメラ16の光軸は送光
部13の光軸と平行に、つまりレーザビームの照射方向
がCCDカメラ16の画角中心に来るように調整されて
いる。画像センサ15は、RS232Cインターフェス
を通してシステム制御部19に変位量データ27を出力
する。
The angle of view of the CCD camera 16 is 2.degree.
8 degrees, the number of pixels is 512 in the horizontal direction and 480 in the vertical direction. The angle per pixel (angular resolution) is about 0.004 degrees (0.
07 mrad). The optical axis of the CCD camera 16 is adjusted to be parallel to the optical axis of the light transmitting unit 13, that is, the irradiation direction of the laser beam is adjusted to the center of the angle of view of the CCD camera 16. The image sensor 15 outputs the displacement amount data 27 to the system control unit 19 through the RS232C interface.

【0047】可動ミラー18は、送光部13から出力さ
れたレーザビームを反射させて相手側のレジデントブイ
の方向にレーザビームを照射する。可動ミラー18は、
ステッピングモータによって2つの直交する軸方向に対
して独立にミラーの角度を変える制御機構を有してい
る。
The movable mirror 18 reflects the laser beam output from the light transmitting section 13 and irradiates the laser beam in the direction of the resident buoy on the other side. The movable mirror 18 is
It has a control mechanism that independently changes the angle of the mirror with respect to two orthogonal axis directions by a stepping motor.

【0048】ミラー制御部17は駆動信号29を出力
し、可動ミラー18のステッピングモータ(図示せず)
を駆動する。
The mirror control section 17 outputs a drive signal 29, and a stepping motor (not shown) for the movable mirror 18 is provided.
To drive.

【0049】システム制御部19は小型のコンピュータ
であり、レーザ航路表示装置2全体の制御を行う。具体
的には、傾斜センサ14から出力される傾斜角度データ
24と、画像センサ15から出力される変位量データ2
7とをもとに、レーザ航路表示装置2自体の傾斜角度と
相手側レジデントブイの変位量を算出する。この算出デ
ータをもとにミラー制御部17に制御指令23を送り、
可動ミラー18を制御してレーザビームの照射角度を変
える。
The system controller 19 is a small computer and controls the entire laser route display device 2. Specifically, the inclination angle data 24 output from the inclination sensor 14 and the displacement amount data 2 output from the image sensor 15
7, the tilt angle of the laser route display device 2 itself and the displacement amount of the partner resident buoy are calculated. Based on this calculated data, the control command 23 is sent to the mirror control unit 17,
The movable mirror 18 is controlled to change the irradiation angle of the laser beam.

【0050】つまり、レーザ航路表示装置2は搭載され
たレジデントブイの傾斜角度を検知する傾斜センサ14
と、相手側レジデントブイの方位を検知する画像センサ
15と、レーザビーム方向の制御機構とを備え、傾斜セ
ンサ14からの傾斜角度データ24にもとづいたレジデ
ントブイの傾斜角度補正機構と画像センサ15からの誤
差信号である変位量データ27にもとづいたレジデント
ブイ及び目標物である相手側レジデントブイを合わせて
追尾する追尾機構とを組み合わせることにより、常に目
標物に向かってレーザビームが照射でき、目標物の追尾
が不可能な場合にレーザビームの発射を停止する機能を
有している。
That is, the laser route display device 2 has an inclination sensor 14 for detecting the inclination angle of the mounted resident buoy.
And an image sensor 15 for detecting the azimuth of the resident buoy on the other side, and a laser beam direction control mechanism. From the inclination angle correction mechanism and the image sensor 15 of the resident buoy based on the inclination angle data 24 from the inclination sensor 14. By combining the resident buoy based on the displacement amount data 27, which is the error signal of the target, and the tracking mechanism that tracks the opponent's resident buoy that is the target together, the laser beam can always be radiated toward the target. It has a function to stop the emission of the laser beam when it is impossible to track.

【0051】また、レーザ制御信号25によりレーザ1
1のレーザビーム発射及び停止を行う。
Further, the laser 1 is controlled by the laser control signal 25.
The laser beam of No. 1 is emitted and stopped.

【0052】電源部22は、レーザ航路表示装置2の各
部に電力28を供給する。
The power supply unit 22 supplies electric power 28 to each unit of the laser route display device 2.

【0053】シェルタ21は上述の装置を各部に収納す
る。シェルタ21に設けられた窓20を通してレーザビ
ームを外部に出力する。海上に設置されるためレーザ航
路表示装置2は気密構造となっている。
The shelter 21 houses the above-mentioned device in each part. A laser beam is output to the outside through a window 20 provided in the shelter 21. Since it is installed on the sea, the laser route display device 2 has an airtight structure.

【0054】図3は図2のシステム制御部に組み込まれ
た制御シーケンスを示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flow chart showing a control sequence incorporated in the system control section of FIG.

【0055】次に、図1、図2および図3を参照して本
実施の形態の動作をより詳細に説明する。
Next, the operation of the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 1, 2 and 3.

【0056】追尾開始を始めると(ステップ1:S
1)、まず傾斜センサ14によってレーザ航路表示装置
2自体の傾斜角度データ24を取得し傾斜角度を検出す
る(ステップ2:S2)。システム制御部19はこの傾
斜角度データ24をもとに、ミラー制御部17を介して
可動ミラー18にフィードバックをかけてレーザビーム
照射方向を疎調することにより、レーザ航路表示装置2
自体の傾斜変動によるレーザビームの角度変動を補正す
る(ステップ3:S3)。目標の正確な追尾(微調)は
後ほど説明する画像センサ15から得られる高精度の変
位量データ27のデータをもとに行うため、この時の補
正角度の精度は0.5度程度と比較的粗い精度でよい。
このため安価な傾斜センサ14を利用できる。
When the tracking start is started (step 1: S
1) First, the tilt sensor 14 acquires the tilt angle data 24 of the laser route display device 2 itself to detect the tilt angle (step 2: S2). Based on the tilt angle data 24, the system control unit 19 feeds back the movable mirror 18 through the mirror control unit 17 to detune the laser beam irradiation direction, and thereby the laser route display device 2
The angle variation of the laser beam due to the inclination variation of itself is corrected (step 3: S3). Since the accurate tracking (fine adjustment) of the target is performed based on the highly accurate displacement amount data 27 obtained from the image sensor 15 which will be described later, the accuracy of the correction angle at this time is comparatively about 0.5 degree. Coarse accuracy is sufficient.
Therefore, the inexpensive tilt sensor 14 can be used.

【0057】次に画像センサ15の高精度変位データを
利用した微調を行う。まずCCDカメラ16によってマ
ーカの画像データ26を取得する(ステップ4:S
4)。
Next, fine adjustment using the highly accurate displacement data of the image sensor 15 is performed. First, the image data 26 of the marker is acquired by the CCD camera 16 (step 4: S
4).

【0058】マーカは目標ブイ3の側面に設置されたラ
ンプ10である。角度分解能を上げるためにCCDカメ
ラ16は望遠レンズを備えており、このため撮影する画
角は狭くなっている。しかし、傾斜センサ14を利用し
た傾斜角度補正機構が働いているため、送光ブイ1が傾
斜した場合でもCCDカメラ16は画角内に常にマーカ
を捕らえることができる。ここで目標画像を検知したか
どうかを判定し、目標画像を検知できない場合で、一定
時間経過後であればステップ2に戻り、一定時間経過し
ていない場合、再度ステップ4に戻り、また目標画像を
検知した場合はビーム方向の微調を行う次のステップに
進む(ステップ5:S5)。
The marker is the lamp 10 installed on the side surface of the target buoy 3. The CCD camera 16 is provided with a telephoto lens in order to increase the angular resolution, and therefore the angle of view for shooting is narrowed. However, since the tilt angle correction mechanism using the tilt sensor 14 operates, the CCD camera 16 can always capture the marker within the angle of view even when the light transmitting buoy 1 tilts. Here, it is determined whether or not the target image is detected, and if the target image cannot be detected, the process returns to step 2 if a fixed time has elapsed, and if the fixed time has not elapsed, the process returns to step 4 again and the target image If it is detected, the process proceeds to the next step of finely adjusting the beam direction (step 5: S5).

【0059】画角内に捕らえられたランプ10の位置と
予め設定された照射部分であるレーザ照射部4の位置の
ずれが変位量データ27としてシステム制御部19に出
力される。システム制御部19ではこの変位量データ2
7をもとに補正角度を算出する。算出データをもとにミ
ラー制御部17を介して可動ミラー18にフィードバッ
クをかけてレーザビームの照射方向を微調し、目標ブイ
3の照射部分であるレーザ照射部4にレーザビームを正
確に照射することになる(ステップ6:S6)。なお、
レーザ照射部4とランプ10の位置はずれていても良
い。
The displacement between the position of the lamp 10 captured within the angle of view and the position of the laser irradiation unit 4 which is a preset irradiation portion is output to the system control unit 19 as displacement amount data 27. In the system control unit 19, this displacement amount data 2
The correction angle is calculated based on 7. Feedback is given to the movable mirror 18 via the mirror control unit 17 based on the calculated data to finely adjust the irradiation direction of the laser beam, and the laser irradiation unit 4 which is the irradiation portion of the target buoy 3 is accurately irradiated with the laser beam. (Step 6: S6). In addition,
The positions of the laser irradiation unit 4 and the lamp 10 may be displaced.

【0060】次に、ビーム方向が誤差範囲内かどうかを
判定し、誤差範囲内でなければステップ4に戻り、誤差
範囲内であれば次のステップに進む(ステップ7:S
7)。
Next, it is determined whether or not the beam direction is within the error range. If it is not within the error range, the process returns to step 4, and if it is within the error range, the process proceeds to the next step (step 7: S).
7).

【0061】レーザビームは特定の発射パターン(例え
ば2秒間に0.25秒幅のパルスが1回発射される)で
発射され、ステップ4に戻り動作を繰り返すことになる
(ステップ8:S8)。一方、先に説明した追尾機能の
応答速度は0.1秒以下である。
The laser beam is emitted in a specific emission pattern (for example, a pulse having a width of 0.25 seconds is emitted once in 2 seconds), and the process returns to step 4 to repeat the operation (step 8: S8). On the other hand, the response speed of the tracking function described above is 0.1 second or less.

【0062】本発明のレーザ航路表示装置2では、レー
ザ発射を停止している間に追尾を行い、万一送光ブイ1
と目標ブイ3の間に船舶等が侵入し、画像センサ15に
よる追尾が妨害された場合にはレーザビームを発射させ
ない安全機能を備えている。この安全機能は、システム
制御部19によって実現される。
In the laser route display device 2 of the present invention, tracking is performed while the laser emission is stopped, and the light emitting buoy 1
When a ship or the like enters between the target buoy 3 and the tracking by the image sensor 15 is disturbed, a safety function is provided to prevent the laser beam from being emitted. This safety function is realized by the system control unit 19.

【0063】なお上述の実施の形態では、目標がレジデ
ントブイであったが、目標がレジデントブイと比較して
変動量の大きな浮標の場合でも有効である。変動量のよ
り大きな浮標の場合でも、変動する距離は高々数10m
以下である。送光ブイ1から目標までの距離は通常1k
m程度以上あるため、送光ブイ1からみた目標の変位角
度は2度以下である。したがって、CCDカメラ16の
画角を適当に調整すれば、通常の浮標の場合も有効であ
る。目標が固定物であっても使用できることはもちろん
である。
In the above-described embodiment, the target is a resident buoy, but it is also effective when the target is a buoy whose variation amount is larger than that of a resident buoy. Even in the case of a buoy with a larger amount of fluctuation, the distance that it fluctuates is at most tens of meters
It is the following. Distance from the light buoy 1 to the target is usually 1k
Since it is about m or more, the target displacement angle viewed from the light transmitting buoy 1 is 2 degrees or less. Therefore, if the angle of view of the CCD camera 16 is appropriately adjusted, it is also effective in the case of a normal buoy. Of course, even if the target is a fixed object, it can be used.

【0064】ただし、目標の大きさや距離に応じてCC
Dカメラ16の画角を調整する必要がある。使用するマ
ーカは必ずしも赤外LED型のランプ10である必要は
なく、夜間CCDカメラ16で正確に捕らえることが可
能で、エッジ検出が容易な対象ならなんでもよい。
However, depending on the size and distance of the target, CC
It is necessary to adjust the angle of view of the D camera 16. The marker to be used does not necessarily have to be the infrared LED type lamp 10 and may be any target as long as it can be accurately captured by the CCD camera 16 at night and edge detection is easy.

【0065】なお、レーザ安全に対する対策は、画像セ
ンサ15による追尾ができなくなった場合にレーザ発射
を行わないという機能によって実現している。より具体
的には、レーザ航路表示装置2で、目標ブイ3のランプ
10の位置が検知できなくなった場合に、レーザ発射を
行わないような制御フローを組み込んでいる。
The laser safety measure is realized by the function of not emitting the laser when the image sensor 15 cannot perform tracking. More specifically, the laser route display device 2 incorporates a control flow that does not perform laser emission when the position of the lamp 10 of the target buoy 3 cannot be detected.

【0066】レーザに対する安全性をより高めるため
に、目標ブイ3に複数のランプ10を設置することも有
効である。複数のランプ10をレーザ照射部4の両側ま
たは周囲に配置し、複数のランプのうち一部のランプ1
0が検知できなくなった場合でも、レーザビームの発射
を行わないような制御フローをシステム制御部19に組
み込む。これによって、送光ブイ1と目標ブイ3の間に
船舶などが侵入した場合、複数のランプ10の一部が検
知できなくなるため、より短時間でレーザ発射の禁止ま
たは停止が可能となる。
It is also effective to install a plurality of lamps 10 on the target buoy 3 in order to further enhance the safety with respect to the laser. A plurality of lamps 10 are arranged on both sides or around the laser irradiation unit 4, and some of the lamps 1 are
Even if 0 cannot be detected, a control flow that does not emit a laser beam is incorporated in the system control unit 19. As a result, when a ship or the like enters between the light-transmitting buoy 1 and the target buoy 3, some of the plurality of lamps 10 cannot be detected, so that the laser emission can be prohibited or stopped in a shorter time.

【0067】図4はレーザ航路表示装置の第2の実施の
形態を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the laser route display device.

【0068】なお、図4において図2に示す構成要素に
対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その
説明を省略する。
In FIG. 4, the components corresponding to those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals or symbols, and the description thereof will be omitted.

【0069】図4を参照すると、レーザ航路表示装置3
0は、レーザビームをレーザ制御信号25により出射す
るレーザ11と、レーザビームを伝送する光ファイバ1
2と、入射したレーザビーム径を拡大して出力する送光
部13と、目標物を撮像し画像データ26を出力するC
CDカメラ16と、画像データ26を入力し変位量デー
タ27を出力する画像センサ15と、傾斜角度データ2
4を出力する傾斜センサ14と、送光部13から出力し
たレーザビームを目標物に向けて照射する照射角度を変
える可動ベンチ33と、制御指令23を入力し駆動信号
34を出力することにより可動ベンチ33の角度を変更
する可動ベンチ制御部32と、レーザ11の発振停止を
制御するレーザ制御信号25を出力し、傾斜角度データ
24及び変位量データ27を入力して装置全体の傾斜角
度と目標物との変位量を算出し、制御指令23を可動ベ
ンチ制御部32に出力することで装置全体の制御を行う
システム制御部19と、各部に電力28を供給する電源
部22と、レーザビームを透過させる窓20と、この窓
20を固定し各部をハウジングするシェルタ31とから
構成されている。
Referring to FIG. 4, the laser route display device 3
Reference numeral 0 denotes a laser 11 that emits a laser beam according to a laser control signal 25 and an optical fiber 1 that transmits the laser beam.
2, a light transmitting unit 13 that expands and outputs the incident laser beam diameter, and C that images a target object and outputs image data 26.
CD camera 16, image sensor 15 that inputs image data 26 and outputs displacement amount data 27, tilt angle data 2
4, a tilt sensor 14 that outputs 4, a movable bench 33 that changes the irradiation angle for irradiating the laser beam output from the light transmitting unit 13 toward a target object, and a control command 23 that is input to output a drive signal 34 to move The movable bench control unit 32 that changes the angle of the bench 33 and the laser control signal 25 that controls the oscillation stop of the laser 11 are output, and the tilt angle data 24 and the displacement amount data 27 are input to input the tilt angle and the target of the entire device. A system control unit 19 that controls the entire apparatus by calculating a displacement amount with respect to an object and outputs a control command 23 to the movable bench control unit 32, a power supply unit 22 that supplies electric power 28 to each unit, and a laser beam. The window 20 is made transparent, and the shelter 31 is fixed to the window 20 and houses each part.

【0070】図2との違いは、レーザ航路表示装置2の
ミラー制御部17と可動ミラー18の代わりに、可動ベ
ンチ制御部32と可動ベンチ33を使用している点であ
る。
The difference from FIG. 2 is that a movable bench controller 32 and a movable bench 33 are used instead of the mirror controller 17 and the movable mirror 18 of the laser route display device 2.

【0071】つまり、送光部13とCCDカメラ16を
可動ベンチ33の上に設置して、送光部13とCCDカ
メラ16全体を動かしている。可動ベンチ33も可動ミ
ラー18と同様に2軸のステッピングモータを用いて傾
きを変化させる機構を有している。可動ベンチ33のス
テッピングモータは可動ベンチ制御部32からの駆動信
号34の制御によって制御される。傾斜補正および追尾
機構に傾斜センサ14と画像センサ15および目標ブイ
3に設置されたランプ10を利用する点は図2と同じで
ある。
That is, the light transmitting unit 13 and the CCD camera 16 are installed on the movable bench 33, and the light transmitting unit 13 and the CCD camera 16 are moved as a whole. Like the movable mirror 18, the movable bench 33 also has a mechanism for changing the inclination by using a biaxial stepping motor. The stepping motor of the movable bench 33 is controlled by controlling the drive signal 34 from the movable bench controller 32. The use of the tilt sensor 14, the image sensor 15, and the lamp 10 installed on the target buoy 3 for the tilt correction and tracking mechanism is the same as in FIG.

【0072】上述した通り、レジデントブイ(下部がユ
ニバーサルジョイントを介して海底に固定されたブイ
で、通常の浮標に較べて動揺が極めて小さい)に設置さ
れ、目標とする相手側のレジデントブイ(目標ブイと記
す)までの航路をレーザビームにより表示するレーザ航
路表示装置である。傾斜センサと画像センサを組み合わ
せて、レーザ航路表示装置が搭載された当該レジデント
ブイ(送光ブイと記す)の傾斜と目標ブイの変位を補正
し、常に目標ブイの所定部分を正確にレーザビームを照
射するための簡便な角度補正および追尾機構を備えてい
る。
As described above, the resident buoy installed on the resident buoy (the lower part is a buoy fixed to the seabed via a universal joint and has less shaking than the ordinary buoy) It is a laser route display device that displays the route up to the buoy) with a laser beam. A tilt sensor and an image sensor are combined to correct the tilt of the resident buoy (referred to as a light-transmitting buoy) equipped with a laser route display device and the displacement of the target buoy, and the laser beam is always accurately projected to a predetermined part of the target buoy. It is equipped with a simple angle correction and tracking mechanism for irradiation.

【0073】また本装置は、万一送光ブイと目標ブイの
間に船舶等が侵入し、画像センサによる追尾が妨害され
た場合にはレーザビームを発射しない安全機能を備えて
いる。
Further, the present apparatus has a safety function of not emitting a laser beam if a vessel or the like intrudes between the light-transmitting buoy and the target buoy and the tracking by the image sensor is disturbed.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ航
路表示装置は、傾斜角度が常に変動しているレジデント
ブイに搭載が可能で、数km先の変動する目標に向かっ
てレーザビームを照射できるので、簡易な装置構成で高
精度の追尾が行え、かつ送光ブイと目標ブイとの間に船
舶等が侵入した場合にレーザビームの発射を停止する安
全機能を備えたレーザ航路表示装置が実現できるという
効果を有している。
As described above, the laser route display device of the present invention can be mounted on a resident buoy whose inclination angle is constantly changing, and irradiates a laser beam toward a changing target several km away. Therefore, it is possible to perform a highly accurate tracking with a simple device configuration, and a laser route display device with a safety function that stops the emission of a laser beam when a ship or the like enters between the light transmitting buoy and the target buoy. It has the effect that it can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のレーザ航路表示装置を用いたシステム
の運用形態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an operating mode of a system using a laser route display device of the present invention.

【図2】図1のレーザ航路表示装置の実施の形態を示す
ブロック図である。
2 is a block diagram showing an embodiment of the laser route display device of FIG. 1. FIG.

【図3】図2のシステム制御部に組み込まれた制御シー
ケンスを示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a control sequence incorporated in the system control unit of FIG.

【図4】レーザ航路表示装置の第2の実施の形態を示す
ブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of a laser route display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送光ブイ 2 レーザ航路表示装置 3 目標ブイ 4 レーザ照射部 5 レーザビーム 6,7 レジデントブイ 8,9 ユニバーサルジョイント 10 ランプ 11 レーザ 12 光ファイバ 13 送光部 14 傾斜センサ 15 画像センサ 16 CCDカメラ 17 ミラー制御部 18 可動ミラー 19 システム制御部 20 窓 21 シェルタ 22 電源部 23 制御指令 24 傾斜角度データ 25 レーザ制御信号 26 画像データ 27 変位量データ 28 電力 29 駆動信号 30 レーザ航路表示装置 31 シェルタ 32 可動ベンチ制御部 33 可動ベンチ 34 駆動信号 1 Light-transmitting buoy 2 Laser route display 3 target buoys 4 Laser irradiation part 5 laser beam 6,7 Resident buoy 8,9 Universal joint 10 lamps 11 laser 12 optical fiber 13 Light transmitter 14 Tilt sensor 15 Image sensor 16 CCD camera 17 Mirror controller 18 Movable mirror 19 System control unit 20 windows 21 shelter 22 power supply 23 Control command 24 Tilt angle data 25 Laser control signal 26 image data 27 Displacement amount data 28 Electricity 29 Drive signal 30 Laser route display 31 shelter 32 Movable bench controller 33 movable bench 34 Drive signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 勉 東京都港区芝浦三丁目18番21号 日本電気 エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA01 BB29 CC00 GG04 HH04 JJ03 JJ26 LL02 LL13 2H041 AA12 AB14 AC01 AZ06 5H180 AA25 CC03 CC04 HH12 HH24   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tsutomu Fujii             3-18-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Engineering Co., Ltd. F term (reference) 2F065 AA01 BB29 CC00 GG04 HH04                       JJ03 JJ26 LL02 LL13                 2H041 AA12 AB14 AC01 AZ06                 5H180 AA25 CC03 CC04 HH12 HH24

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 変動するブイに搭載されてレーザビーム
を目標に照射するレーザ航路表示装置であって、前記レ
ーザ航路表示装置は搭載された前記ブイの傾斜角度を検
知する傾斜センサと、前記目標の方位を検知する画像セ
ンサと、前記レーザビーム方向の制御機構とを備え、前
記傾斜センサからの傾斜角度信号にもとづいた前記ブイ
の傾斜角度補正機構と前記画像センサからの誤差信号に
もとづいた前記ブイ及び前記目標を合わせて追尾する追
尾機構とを組み合わせることにより、常に前記目標に向
かって前記レーザビームが照射でき、前記目標の追尾が
不可能な場合に前記レーザビームの発射を停止すること
を特徴とするレーザ航路表示装置。
1. A laser route display device mounted on a varying buoy for irradiating a laser beam to a target, wherein the laser route display device includes a tilt sensor for detecting a tilt angle of the mounted buoy, and the target. Of the buoy inclination angle correction mechanism based on the inclination angle signal from the inclination sensor and the error signal from the image sensor. By combining a buoy and a tracking mechanism for tracking the target together, it is possible to always irradiate the laser beam toward the target, and to stop the emission of the laser beam when the target cannot be tracked. Characteristic laser route display device.
【請求項2】 レーザビームをレーザ制御信号により出
力するレーザと;前記レーザビームを伝送する光ファイ
バと;この光ファイバより入射したレーザビーム径を拡
大して出力する送光部と;目標物を撮像し、画像データ
を出力するCCDカメラと;前記画像データを入力し、
変位量データを出力する画像センサと;傾斜角度データ
を出力する傾斜センサと;前記送光部から出力した前記
レーザビームを、前記目標物に向けて照射するミラー角
度を変える可動ミラーと;制御指令を入力し、駆動信号
を出力することにより前記可動ミラーの角度を制御する
ミラー制御部と;前記レーザの発射及び停止を制御する
前記レーザ制御信号を出力し、前記傾斜角度データ及び
前記変位量データを入力して装置全体の傾斜角度と前記
目標物との変位量を算出し、前記制御指令を前記ミラー
制御部に出力するシステム制御部と;各部に電力を供給
する電源部と;前記レーザビームを透過させる窓と;こ
の窓を固定し各部をハウジングするシェルタと;を備え
たことを特徴とするレーザ航路表示装置。
2. A laser for outputting a laser beam according to a laser control signal; an optical fiber for transmitting the laser beam; a light-transmitting section for expanding the diameter of the laser beam incident from the optical fiber for output; A CCD camera for taking an image and outputting image data; inputting the image data,
An image sensor that outputs displacement amount data; an inclination sensor that outputs inclination angle data; a movable mirror that changes a mirror angle for irradiating the laser beam output from the light transmitting unit toward the target object; a control command And a mirror control unit that controls the angle of the movable mirror by outputting a drive signal; outputs the laser control signal that controls the emission and stop of the laser, and outputs the tilt angle data and the displacement amount data. To calculate the tilt angle of the entire apparatus and the amount of displacement with respect to the target object, and output the control command to the mirror control unit; a power supply unit for supplying power to each unit; the laser beam And a shelter for fixing the window and housing each part;
【請求項3】 レーザビームをレーザ制御信号により出
力するレーザと;前記レーザビームを伝送する光ファイ
バと;この光ファイバより入射したレーザビーム径を拡
大して出力する送光部と;目標物を撮像し、画像データ
を出力するCCDカメラと;前記画像データを入力し、
変位量データを出力する画像センサと;傾斜角度データ
を出力する傾斜センサと;前記送光部から出力した前記
レーザビームを、前記目標物に向けて照射する照射角度
を変える可動ベンチと;制御指令を入力し、駆動信号を
出力することにより前記可動ベンチの角度を制御する可
動ベンチ制御部と;前記レーザの発射及び停止を制御す
る前記レーザ制御信号を出力し、前記傾斜角度データ及
び前記変位量データを入力して装置全体の傾斜角度と前
記目標物との変位量を算出し、前記制御指令を前記可動
ベンチ制御部に出力するシステム制御部と;各部に電力
を供給する電源部と;前記レーザビームを透過させる窓
と;この窓を固定し各部をハウジングするシェルタと;
を備えたことを特徴とするレーザ航路表示装置。
3. A laser for outputting a laser beam according to a laser control signal; an optical fiber for transmitting the laser beam; a light transmitting section for expanding the diameter of the laser beam incident from the optical fiber for output; A CCD camera for taking an image and outputting image data; inputting the image data,
An image sensor that outputs displacement amount data; an inclination sensor that outputs inclination angle data; a movable bench that changes an irradiation angle for irradiating the laser beam output from the light transmitting unit toward the target object; a control command And a movable bench control unit for controlling the angle of the movable bench by outputting a drive signal; outputting the laser control signal for controlling the start and stop of the laser, the tilt angle data and the displacement amount. A system control unit that inputs data to calculate an inclination angle of the entire apparatus and a displacement amount with respect to the target object, and outputs the control command to the movable bench control unit; a power supply unit that supplies electric power to each unit; A window for transmitting a laser beam; a shelter for fixing this window and housing each part;
A laser route display device comprising:
【請求項4】 前記システム制御部は、前記傾斜センサ
から出力される前記傾斜角度データと、前記画像センサ
から出力される前記変位量データとをもとに、装置自体
の傾斜角度と前記目標物との変位量を算出し、この算出
データをもとに前記ミラー制御部に前記制御指令を送
り、前記可動ミラー又は前記可動ベンチを制御して前記
レーザビームの照射角度を変えることを特徴とする請求
項2又は請求項3記載のレーザ航路表示装置。
4. The system control unit, based on the tilt angle data output from the tilt sensor and the displacement amount data output from the image sensor, the tilt angle of the apparatus itself and the target object. Is calculated, and the control command is sent to the mirror control unit based on the calculated data to control the movable mirror or the movable bench to change the irradiation angle of the laser beam. The laser route display device according to claim 2 or 3.
【請求項5】 前記システム制御部は、前記レーザ制御
信号により前記レーザビームの発射及び停止を行うこと
を特徴とする請求項2又は請求項3記載のレーザ航路表
示装置。
5. The laser route display device according to claim 2, wherein the system control unit emits and stops the laser beam according to the laser control signal.
【請求項6】 前記ミラー制御部は、前記駆動信号によ
り前記可動ミラーが有するステッピングモータを駆動す
ることで、前記レーザビームの照射角度を変えることを
特徴とする請求項2記載のレーザ航路表示装置。
6. The laser route display apparatus according to claim 2, wherein the mirror control unit changes the irradiation angle of the laser beam by driving a stepping motor included in the movable mirror according to the drive signal. .
【請求項7】 前記送光部は、カセグレン型望遠鏡であ
って、前記光ファイバから入射した前記レーザビームの
ビーム径を拡大して出力することを特徴とする請求項
2、3,4,5又は6記載のレーザ航路表示装置。
7. The light-transmitting unit is a Cassegrain telescope, which enlarges the beam diameter of the laser beam incident from the optical fiber and outputs it. Alternatively, the laser route display device according to item 6.
【請求項8】 前記レーザは、Nd−YAGレーザ(ネ
オジウム・ヤグレーザ)であることを特徴とする請求項
2、3、4、5、6又は7記載のレーザ航路表示装置。
8. The laser route display device according to claim 2, wherein the laser is an Nd-YAG laser (neodymium-yag laser).
【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項に記載のレ
ーザ航路表示装置を具備し、 送光ブイとしてレーザビームを発射する前記レーザ航路
表示装置を設置し、第1のユニバーサルジョイントを介
して海底に固定する第1のレジデントブイと;目標ブイ
として前記レーザビームを入射するレーザ照射部及びマ
ーカ用のランプを設置し、第2のユニバーサルジョイン
トを介して海底に固定する第2のレジデントブイと;を
備えたことを特徴とするレーザ航路表示システム。
9. The laser route display device according to claim 1, wherein the laser route display device emitting a laser beam as a light-transmitting buoy is installed, and a first universal joint is provided. A first resident buoy fixed to the seabed via a second resident; a laser irradiation unit for injecting the laser beam as a target buoy and a lamp for a marker are installed, and a second resident fixed to the seabed via a second universal joint. A laser route display system comprising a buoy;
【請求項10】 前記送光ブイ上に設置された前記レー
ザ航路表示装置は、前記目標ブイの照射部分である前記
レーザ照射部に向かって前記レーザビームを発射し、前
記目標ブイに固定されたランプを検知して、前記レーザ
ビームが常に前記目標ブイの前記レーザ照射部に照射さ
れるように制御されることを特徴とする請求項9記載の
レーザ航路表示システム。
10. The laser route display device installed on the light-transmitting buoy emits the laser beam toward the laser irradiating portion, which is an irradiating portion of the target buoy, and is fixed to the target buoy. 10. The laser route display system according to claim 9, wherein a lamp is detected, and the laser beam is controlled so that the laser beam is always applied to the laser irradiation unit of the target buoy.
【請求項11】 複数のレジデントブイの各々に前記レ
ーザ航路表示装置を搭載し、第1のレジデントブイから
第2のレジデントブイに向かって前記レーザビームを照
射し、前記第2のレジデントブイから第3のレジデント
ブイに向かって前記レーザビームを照射することを特徴
とする請求項9又は請求項10記載のレーザ航路表示シ
ステム。
11. The laser route display device is mounted on each of a plurality of resident buoys, the laser beam is emitted from a first resident buoy toward a second resident buoy, and a second resident buoy is radiated from the second resident buoy. The laser route display system according to claim 9 or 10, wherein the laser beam is directed toward the resident buoy 3 of claim 3.
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