JP2003294841A - 水中における探査対象物の探査方法及び探査システム - Google Patents
水中における探査対象物の探査方法及び探査システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水質の影響を受けずに所定の探査を行い得る
とともに、探査対象物までの距離も検出し得る水中にお
ける探査対象物の探査方法を提供する。 【解決手段】本船１１に搭載したレーザレーダ装置のレ
ーザ発振部１ａが出射したレーザ光を、光ファイバ１４
を介して水中１２を自走する水中航走体１３に送出する
とともに、この水中航走体１３から水中１２に照射し、
探査対象物１５からの反射光を、水中航走体１３に搭載
するカメラヘッド３ａに取り込んで前記反射光に基づく
映像信号を得、この映像信号を本船１１に送出する一
方、本船１１では、映像信号を処理して反射光に基づく
映像情報を得るとともに、探査対象物１５迄の距離情報
も得る。
とともに、探査対象物までの距離も検出し得る水中にお
ける探査対象物の探査方法を提供する。 【解決手段】本船１１に搭載したレーザレーダ装置のレ
ーザ発振部１ａが出射したレーザ光を、光ファイバ１４
を介して水中１２を自走する水中航走体１３に送出する
とともに、この水中航走体１３から水中１２に照射し、
探査対象物１５からの反射光を、水中航走体１３に搭載
するカメラヘッド３ａに取り込んで前記反射光に基づく
映像信号を得、この映像信号を本船１１に送出する一
方、本船１１では、映像信号を処理して反射光に基づく
映像情報を得るとともに、探査対象物１５迄の距離情報
も得る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水中における探査対
象物の探査方法及び探査システムに関し、特に海底等の
物体を探査する場合に適用して有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】例えば、海底に存在する探査対象物を探
査する場合、音響を利用したソーナーが汎用されてい
る。かかるソーナーを利用した探査システムとして次の
システムか提案されている。すなわち、水中を自走する
水中航走体にソーナーを搭載し、その送波器から発射し
た音波の反射波を受波器で受波してこの受波器の出力信
号である電気信号を光信号に変換し、光ファイバを介し
て本船に送出するとともに、これを本船で処理して必要
な情報を得るものである。この情報に基づき反射波が表
す物体までの距離及び当該物体が探査対象物であるか否
か等を判断している。ここで、ソーナーでは、探査対象
物までの距離はともかく、探査対象物であるか否かを高
精度に判定するのは困難である。ソーナーにおける反射
波に基づき本船のモニタ等に可視化した映像では物体の
明確な形状等を再生することができないからである。そ
こで、ソーナーとともに、テレビカメラも前記水中航走
体に搭載し、このテレビカメラにより撮像して得る海底
等の映像を本船のモニタ等で可視化するシステムも提案
されている。すなわち、当該システムにおいては、前記
物体までの距離はソーナーで、また画像はテレビカメラ
で得るようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述の如くソーナーと
ともにテレビカメラを有するシステムにおいても、テレ
ビカメラによる映像の質は水中の透明度に大きく影響を
受ける。すなわち、濁っている場合は、極端に再生画像
の画質が悪化し、この画像に基づく探査対象物であるか
否かの判断が困難になる場合がある。なお、テレビカメ
ラを単独で用いた場合は探査対象物までの距離を検出す
ることができない。 【０００４】本発明は、上記従来技術に鑑み、水質の影
響を受けずに検出した物体が探査対象物であるか否かの
判断を高精度に行うことができ、同時に探査対象物まで
の距離も検出し得る水中における探査対象物の探査方法
及び探査システムを提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は、レーザレーダ装置の利用に思い至っ
た。このレーザレーダ装置によれば、水中航走体が航走
する水中の透明度にかかわらず、常に安定した探査対象
物の映像を得ることができると同時に、探査対象物迄の
距離の計測も行い得るからである。ただ、従来技術に係
るレーザレーダ装置を本発明に係る探査方法乃至探査シ
ステムに適用するには克服すべき問題があることも判明
した。そこで、まず当該レーザレーダ装置の原理及びそ
の従来技術を説明しておく。 【０００６】当該レーザレーダ装置は、ストロボ写真撮
影と類似した動作原理を有しており、ストロボフラッシ
ュの代わりに、「極短パルスレーザ光」を、また写真機
の代わりに、「高速ゲート付きＩＣＣＤカメラ」を用い
たアクティブな撮像装置である。さらに詳言すると、図
３に示すように、レーザ装置１から極短パルスのレーザ
光を探査対象物２に向けて照射し、高速度で動作するシ
ャッタを有するＩＣＣＤカメラ３にて探査対象物２から
の反射光を観測する。すなわち、探査対象物２からの反
射光がＩＣＣＤカメラ３に到達する瞬間のみ、シャッタ
をＯＮ（開）状態にすることにより、探査対象物２の発
見とともに、レーザ光の伝搬速度（光速）に基づき探査
対象物２迄の距離も検知することができる。また、この
ときの探査対象物２の画像情報はモニタ４で再生され、
視認することができる。 【０００７】かかるレーザレーダ装置を用いれば、探査
対象物２が例えば透明度の悪い海中に存在していても、
透明度の影響を受けることなく前記探査対象物２を含む
海底等の鮮明な画像を、この探査対象物２迄の距離情報
とともに得ることができる。 【０００８】一方、従来技術に係るレーザレーダ装置
は、図４に示すように、ヘッド部Ｉ、電源部II、制御部
III及びモニタIVの４部分に大きく分けられる。そし
て、電源部II、制御部 III及びモニタIVは監視室等に配
設され、またヘッド部Ｉは、通常、電源部II、制御部 I
II及びモニタIVから遠隔地に配置される。監視範囲の所
定の空間にレーザを照射し、且つこのレーザ光の反射光
をカメラに取り込むためである。すなわち、ヘッド部Ｉ
だけが、その前方に障害物が無いような場所を選択して
配設される。 【０００９】さらに詳言すると、当該レーザレーダ装置
のブロック線図である図５に示すように、ヘッド部Ｉ
は、レーザ発振部１ａ及び送光光学系１ｂからなるレー
ザ装置１と、カメラヘッド３ａ及び受光光学系３ｂから
なるＩＣＣＤカメラ３を有している。電源部IIは、主に
当該レーザレーダ装置の各部に駆動用の電力を供給する
ためのものであるが、レーザ電源５ａの他、レーザ冷却
部５ｂ、同期回路５ｃ及びカメラコントローラ５ｄも一
体化して有している。ここで、レーザ電源５ａは、レー
ザ発振器１ａの駆動電力を供給する。レーザ冷却部５ｂ
は、発熱部であるレーザ発振部１ａの冷却を行うべく冷
却水を供給する。同期回路５ｃは、レーザ装置１による
パルスレーザ光の照射と、ＩＣＣＤカメラ３のシャッタ
開のタイミングの同期をとるものである。カメラコント
ローラ５ｄは、ＩＣＣＤカメラ３の信号の読出等、全体
的な制御を行うものである。制御部 IIIは、当該レーザ
レーダ装置の全体的な制御を行うレーザレーダ制御ユニ
ット６ａ及びマンマシンインターフェースである操作入
力部６ｂからなり、レーザレーダ制御ユニット６ａは、
さらに内部にＩＣＣＤカメラ３で撮像した映像の記録装
置６ｃを有している。 【００１０】上記ヘッド部Ｉと電源部IIとはケーブル類
７で、また電源部IIと制御部 IIIとはケーブル８で接続
してあり、所定の電力等を供給するようになっている。
ここで、ケーブル類７には、電力供給用のケーブルのみ
ならずレーザ装置１の冷却水を供給するための管路も含
む。 【００１１】上述の如き従来技術に係るレーザレーダ装
置ではレーザ発振部１ａを、遠隔に設置されたヘッド部
Ｉに配設しているので、電源部IIからヘッド部Ｉまで電
力供給用の太いケーブルとともに冷却水を供給するため
の管路を引き回さなければならない。 【００１２】そこで、船舶である本船に電源部II、制御
部 III及びモニタIVを搭載するとともに、この本船に対
し水中を自由に自走して探査領域を航走する水中航走体
に、ヘッド部Ｉをこのまま搭載した場合、ヘッド部Ｉに
対する電力用ケーブル及び管路を本船と水中航走体との
間に敷設する必要があるが、水中航走体の自由な航走を
阻害せずにかる構造を採ることは事実上不可能である。
一方、本船の電源部II、制御部 III等を水中航走体に搭
載することも考えられるが、これらの機器を水中航走体
に搭載しようとすれば、この水中航走体が大形のものに
ならざるを得ないという問題を発生する。ちなみに、水
中航走体はその機動性、経済性、ランニングコスト等の
観点からなるべく小形のものとすることが肝要である。
したがって、電源部II、制御部 III等を水中航走体に搭
載する構造は現実的には採用し得ない。 【００１３】本発明は、上述の如き問題点を解消してレ
ーザレーダ装置を当該探査方法乃至探査システムに適用
できるようにしたもので、その構成は次の点を特徴とす
る。 【００１４】１） レーザ発振部から極短パルスのレー
ザ光を照射し、高速度で動作するシャッタを有するカメ
ラ部で探査対象物等からの反射光に基づく映像を撮像し
て映像信号を得るとともに、前記レーザ光の光速に基づ
き前記探査対象物等までの距離も検出し得るレーザレー
ダ装置を用いた水中における探査対象物の探査方法にお
いて、船舶である本船に搭載した前記レーザレーダ装置
のレーザ発振部が出射したレーザ光を、光ファイバを介
して水中を自走する水中航走体に送出するとともに、こ
の水中航走体に搭載した送光光学系を介して照射し、こ
のレーザ光の照射により得る探査対象物等からの反射光
を、前記水中航走体に搭載する受光光学系を介してカメ
ラヘッドに取り込んで前記反射光に基づく映像信号を
得、さらにこの映像信号を本船に送出する一方、本船で
は、前記映像信号を処理して前記反射光に基づく映像情
報を得るとともに、探査対象物等迄の距離情報も得るよ
うにしたこと。 【００１５】２） 水中を航走する水中航走体を、水中
の所定領域を航走させて海底等、探査対象物が存在する
所定領域の一次探査を行ってその情報を本船に送出する
とともに、この一次探査による情報を本船で処理するこ
とにより前記所定領域における探査対象物等の大まかな
位置情報を得るとともに、この位置情報に基づき本船か
ら前記水中航走体又は別の水中航走体に指令を発して前
記水中航走体又は別の水中航走体を前記位置情報に基づ
く各位置の近傍に航走させて上記１）に記載する探査を
行うこと。 【００１６】３） 上記２）に記載する水中における探
査対象物の探査方法において、一次探査はソーナーを用
いて行うこと。 【００１７】４） レーザ発振部から極短パルスのレー
ザ光を照射し、高速度で動作するシャッタを有するカメ
ラ部で探査対象物等からの反射光に基づく映像を撮像し
て映像信号を得るとともに、前記レーザ光の光速に基づ
き前記探査対象物等までの距離も検出し得るレーザレー
ダ装置を有するとともに、前記レーザ発振部、このレー
ザ発振部の冷却部、当該レーザレーダ装置の各部に電力
を供給する電源部及び当該レーザレーダ装置の各部の制
御を行う制御部を船舶である本船に搭載する一方、レー
ザ光を照射する送光光学系、このレーザ光の照射により
得る探査対象物等からの反射光を集光する受光光学系及
びこの受光光学系を介して取り込んだ前記反射光に基づ
く映像信号を得るとともにこの映像信号を本船に送出す
るカメラヘッドを水中を自走する水中航走体に搭載し、
少なくとも前記レーザ発振部が照射するレーザ光を前記
送光光学系に伝送する光ファイバを本船と水中航走体と
の間に敷設して構成したこと。 【００１８】５） レーザ発振部から極短パルスのレー
ザ光を照射し、高速度で動作するシャッタを有するカメ
ラ部で探査対象物等からの反射光に基づく映像を撮像し
て映像信号を得るとともに、前記レーザ光の光速に基づ
き前記探査対象物等までの距離も検出し得るレーザレー
ダ装置を有するとともに、前記レーザ発振部、このレー
ザ発振部の冷却部、当該レーザレーダ装置の各部に電力
を供給する電源部及び当該レーザレーダ装置の各部の制
御を行う制御部を船舶である本船に搭載する一方、レー
ザ光を照射する送光光学系、このレーザ光の照射により
得る探査対象物等からの反射光を集光する受光光学系及
びこの受光光学系を介して取り込んだ前記反射光に基づ
く映像信号を得るとともにこの映像信号を本船に送出す
るカメラヘッドを水中を自走する水中航走体に搭載し、
少なくとも前記レーザ発振部が照射するレーザ光を前記
送光光学系に伝送する光ファイバを本船と水中航走体と
の間に敷設し、さらに水中の所定領域を航走して海底
等、探査対象物が存在する所定領域の一次探査を行って
その情報を本船に送出する前記水中航走体と同一の水中
航走体又は別の水中航走体を有するとともに、上記一次
探査による情報を処理することにより前記所定領域にお
ける探査対象物等の大まかな位置情報を得るとともに、
この位置情報に基づき前記同一の水中航走体又は別の水
中航走体に指令を発して前記位置情報に基づく各位置の
近傍に航走させる誘導制御部を本船に搭載して構成した
こと。 【００１９】６） 上記５）に記載する水中における探
査対象物の探査システムにおいて、一次探査はソーナー
を用いて行うこと。 【００２０】７） 上記４）乃至６）の何れか一つに記
載する水中における探査対象物の探査システムにおい
て、水中航走体に搭載したカメラヘッドで得る映像信号
は光信号に変換し、レーザ光を伝送する光ファイバを介
して本船に伝送するようにしたこと。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一部分及び
各図における同一部分には同一番号を付し、重複する説
明は省略する。 【００２２】図１は本発明の実施の形態に係る水中にお
ける探査対象物の探査システムを概念的に示す説明図
で、同図（ａ）は全体、（ｂ）は水中航走体と探査対象
物との部分を抽出して示している。両図に示すように、
本形態に係る探査対象物の探査システムは、船舶である
本船１１と水中１２を航走する水中航走体１３とを有し
ている。ここで、本船１１にはレーザ発振部、このレー
ザ発振部の冷却部及びレーザレーダ装置の各部に電力を
供給する電源部（図１には図示せず。）が搭載されてい
る。また、水中航走体１３には、レーザ光を照射する送
光光学系１ｂ、このレーザ光の照射により得る探査対象
物等からの反射光を集光する受光光学系３ｂ及びこの受
光光学系３ｂを介して取り込んだ前記反射光に基づく映
像信号を得るとともにこの映像信号を本船１１に送出す
るカメラヘッド３ａ等を搭載している。ここで、本船１
１と水中航走体１３との間には光ファイバ１４が敷設し
てあり、本船１１に搭載したレーザ発振部から出射され
たレーザ光を、光ファイバ１４を介して水中航走体１３
に伝送し、水中航走体１３に搭載された送光光学系１ｂ
を介して水中１２に照射するようになっている。 【００２３】さらに、本形態に係る探査システムは、電
気／光信号変換部３ｃ及びカプラ３ｄを有している。こ
こで、電気／光信号変換部３ｃは、カメラヘッド３ａの
出力信号（映像信号）である電気信号を光信号に変換す
るとともに、変換後の光信号（映像信号）を所定の周波
数で変調する。また、カプラ３ｄは、本船１１からのレ
ーザ光等を送光光学系１ｃに送り、また電気／光信号変
換部３ｃの出力信号である変調後の光信号を光ファイバ
１４に入射させる。この結果、レーザ光の照射による探
査対象物等からの反射光に基づく映像信号は、光信号に
変換され、光ファイバ１４を介して本船１１に伝送され
る。本船１１では、前記光信号を分岐して復調し、その
後電気信号に変換して、所定の処理を行う。この所定の
処理は、従来技術と同様の情報処理である。 【００２４】なお、本形態においては、光ファイバ１４
を光信号の伝送路として用いる方式を採用したが、これ
に限るものではない。何らかの方法で、カメラヘッド３
ａの出力信号である映像信号を本船１１に伝送し得るも
のであれば特別な制限はない。例えば、映像信号のみを
別途、電気信号を伝送する通信線を用いて伝送するよう
にしても良い。この場合の通信線は極細径のもので良い
ので、水中航走体１３の航走の障害等になることは殆ど
ない。光ファイバ１４を光信号の伝送路としても兼用す
ることは、光信号の周波数を、光ファイバ１４を介して
伝送されるレーザ光の周波数と異なる周波数としておく
ことにより容易に実現し得る。いわゆる周波数多重方式
を採用すれば良い。 【００２５】水中航走体１３のカメラヘッド３ａ、電気
／光信号変換部３ｃ等の駆動のためには電源が必要であ
るが、水中航走体１３の電力が本船１１から供給される
場合、主電源から分岐されて供給される。また、水中航
走体１３の電力が内蔵の電池で供給される場合、この電
池の電力で充分対処できるが、この場合でも当該駆動電
力のみを別途、電線を用いて供給するようにしても良
い。この場合、当該電線は極細径のもので良いので、水
中航走体１３の航走の障害等になることは殆どない。 【００２６】図２は図１に示す探査システムにおけるレ
ーザレーダ装置を抽出した示すブロック線図である。同
図に示すように、当該レーザレーダ装置は、レーザ発振
部１ａをヘッド部V から除き、電源部VIに組み込んだ点
等で、図５に示す従来技術に係るレーザレーダ装置と異
なるが、多くの点で同様の構成となっている。そこで、
従来技術と同一部分には同一番号を付し、重複する説明
は省略する。 【００２７】上述の如く本形態では、レーザ発振部１ａ
を電源部VIに組み込み、しかもこの電源部VIは制御部 I
II及びモニタIVとともに本船１１に搭載されている。そ
こで、レーザ発振部１ａが照射するレーザ光をヘッド部
V の送光光学系１ｂに導く必要がある。このため、レー
ザ発振部１ａと送光光学系１ｂとの間は光ファイバ１４
で接続している。すなわち、光ファイバ１４はレーザ発
振部１ａから照射したレーザ光を送光光学系１ｂを介し
てヘッド部V から照射するためのライトガイドとして機
能する。ここで、レーザ発振部１ａは、レーザ電源５ａ
から供給する電力により駆動されてレーザ光を照射し、
レーザ冷却部５ｂから供給する冷却水により冷却される
が、何れも電源部VI内に一体に組み込んであるので、両
者を接続する電力ケーブル及び管路は、数１０ｃｍと、
従来に較べ極端に短くすることができる。しかも、レー
ザ発振部１ａは固定部となっているので、従来の如くそ
の重量及び設置スペースが問題となることはない。ここ
で、レーザ発振部１ａは、レーザ素子、励起用のフラッ
シュランプ、共振ミラー又はＱスイッチ等の多くの部品
を含み、各部品は定期的なメンテナンス及び調整を行う
必要がある。本形態の場合、電源部VIに一体的に組み込
んであるので、当該レーザ発振部１ａの各部のメンテナ
ンス及び調整も容易、且つ迅速に行い得る。 【００２８】一方、ヘッド部V は水中航走体１３に搭載
されているが、この水中航走体１３には大形の機器であ
るレーザ発振部１ａ及びその付属機器等を搭載する必要
はない。本形態に係るヘッド部V は、レーザ光を照射す
る送光光学系１ｂ、このレーザ光の照射により得る探査
対象物等からの反射光を集光する受光光学系３ｂ及びこ
の受光光学系３ｂを介して取り込んだ前記反射光に基づ
く映像信号を得るカメラヘッド３ａとともに、電気／光
信号変換部３ｃ及びカプラ３ｄを有している。電気／光
信号変換部３ｃ及びカプラ３ｄの機能については前述の
通りである。。 【００２９】上述の如き本形態に係る探査システムで
は、本船１１に対し水中航走体１３は水中１２の探査領
域を独自に航走しながら海底等の探査情報を収集する。
この際、本船１１に搭載したレーザレーダ装置のレーザ
発振部１ａが出射したレーザ光を、光ファイバ１４を介
して水中を自走する水中航走体１３に送出するととも
に、この水中航走体１３に搭載した送光光学系１ｃを介
して水中１２に照射する。この様子を図１（ｂ）に示
す。 【００３０】次に、レーザ光の照射により得る探査対象
物１５等を含む海底１６からの反射光を、水中航走体１
３に搭載する受光光学系３ｂを介してカメラヘッド３ａ
に取り込んで前記反射光に基づく映像信号を得る。この
映像信号は電気信号であるので、電気／光信号変換部３
ｃで光信号に変換するとともに、変換後の光信号（映像
信号）を所定の周波数で変調する。かかる光信号はカプ
ラ３ｄを介して光ファイバ１４に供給され、この光ファ
イバ１４を介して本船１１に伝送される。このように、
本形態に係る光ファイバ１４は光信号（映像信号）の伝
送路としても機能する。 【００３１】本船１１では、前記光信号をフィルタ３ｅ
で分岐するとともに光／電気信号変換部３ｆで復調し、
その後電気信号に変換して、このことにより得る映像信
号を制御部 IIIで処理してモニタIV上に前記反射光に基
づく映像情報を再生するとともに、探査対象物１５迄の
距離情報も得る。このときのモニタIV上の再生画像を図
１（ｂ）の一部として示す。 【００３２】上記実施の形態に係る探査システムに一次
探査機能を追加することにより、さらにその探査効率を
向上させることができる。ここで、「一次探査」とは、
先ず水中航走体１３を、水中１２の所定領域を航走させ
て海底１６等の探査を行ない、当該所定領域における探
査対象物１６の大まかな位置情報を得ることをいう。か
かる一次探査を伴う探査システムを本願発明の他の実施
の形態として説明する。 【００３３】本形態においては、水中の所定領域を航走
して海底１６等、探査対象物１５が存在する所定領域の
一次探査を行ってその情報を本船１１に送出する水中航
走体も有する。この場合の水中航走体は、図１に示す水
中航走体１３とは別の独立した水中航走体でも良いし、
また水中航走体１３を、一次探査機能を兼備したものと
して構成することもできる。何れにしても、一次探査を
行うための水中航走体は、所定領域を航走しながら探査
対象物１５の大まかな探査を行う。したがって当該水中
航走体はセンサとして、例えばソーナーを搭載してい
る。また、本形態においては、例えば前記ソーナーで検
出した情報を本船１１に送り、一次探査で検出する海底
１６等の情報をその位置情報とともに処理して探査対象
物１５が存在する大まかな位置の情報である一次探査位
置情報を得る必要があるが、これは、最も好適には次の
ようにして得ることができる。すなわち、当該水中航走
体に発振器であるトランスポンダを搭載しておき、この
トランスポンダが発射した音波を本船１１で受信する一
方、本船１１ではＧＰＳ等により別途自船の位置を検出
し、この自船の位置情報とトランスポンダの本船１１に
対する相対的な位置とに基づき水中航走体の位置を特定
するというものである。もちろん、かかる方式に限定す
るものではない。水中航走体が収集する一次探査情報を
その位置情報と対応付けて検出することができれば良
い。 【００３４】水中航走体１３は、前記一次探査情報を得
た本船１１からの航走指令に基づき前記位置情報に基づ
く各位置の近傍に航走する。かかる航走の制御も、水中
航走体１３に例えばトランスポンダを搭載しておくこと
により前述の場合と同様に容易に実現し得る。 【００３５】かかる本形態によれば、水中の所定領域の
一次探査を行ってその情報を本船１１に送出するととも
に、この一次探査による情報を本船１１で処理すること
により前記所定領域における探査対象物１５等の大まか
な位置情報を得るとともに、この位置情報に基づき本船
１１から水中航走体１３に指令を発してこの水中航走体
１３を前記位置情報に基づく各位置の近傍に航走させて
所定の探査を行う。すなわち、一次探査情報で絞り込ん
だ各狭い領域のみを探査して探査対象物１５を探査す
る。 【００３６】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、レーザ発振部
から極短パルスのレーザ光を照射し、高速度で動作する
シャッタを有するカメラ部で探査対象物等からの反射光
に基づく映像を撮像して映像信号を得るとともに、前記
レーザ光の光速に基づき前記探査対象物等までの距離も
検出し得るレーザレーダ装置を用いた水中における探査
対象物の探査方法において、船舶である本船に搭載した
前記レーザレーダ装置のレーザ発振部が出射したレーザ
光を、光ファイバを介して水中を自走する水中航走体に
送出するとともに、この水中航走体に搭載した送光光学
系を介して照射し、このレーザ光の照射により得る探査
対象物等からの反射光を、前記水中航走体に搭載する受
光光学系を介してカメラヘッドに取り込んで前記反射光
に基づく映像信号を得、さらにこの映像信号を本船に送
出する一方、本船では、前記映像信号を処理して前記反
射光に基づく映像情報を得るとともに、探査対象物等迄
の距離情報も得るようにしたので、本船から独立して航
走する水中航走体には、レーザ発振部を搭載する必要が
なく、このレーザ発振部を搭載することに伴う問題点、
すなわち設置スペース、電力及び冷却水の供給手段等に
関する問題点を解消し、小形の水中航走体を使用してレ
ーザレーダ装置による水中の探査を行うことができる。
この結果、本発明によれば、水中の透明度等、環境条件
に影響されることなく良好に所定の探査を行うことがで
きる。また、同時に、探査対象物迄の距離情報も得るこ
とができる。 【００３７】〔請求項２〕に記載する発明は、水中を航
走する水中航走体を、水中の所定領域を航走させて海底
等、探査対象物が存在する所定領域の一次探査を行って
その情報を本船に送出するとともに、この一次探査によ
る情報を本船で処理することにより前記所定領域におけ
る探査対象物等の大まかな位置情報を得るとともに、こ
の位置情報に基づき本船から前記水中航走体又は別の水
中航走体に指令を発して前記水中航走体又は別の水中航
走体を前記位置情報に基づく各位置の近傍に航走させて
〔請求項１〕に記載する探査を行うので、一次探査によ
り探査領域を絞り込むことができる。この結果、本発明
によれば、〔請求項１〕に記載する探査をより効率的に
行うことができる。 【００３８】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
２〕に記載する水中における探査対象物の探査方法にお
いて、一次探査はソーナーを用いて行うので、〔請求項
３〕に記載する発明を良好且つ容易に実現し得る。 【００３９】〔請求項４〕に記載する発明は、レーザ発
振部から極短パルスのレーザ光を照射し、高速度で動作
するシャッタを有するカメラ部で探査対象物等からの反
射光に基づく映像を撮像して映像信号を得るとともに、
前記レーザ光の光速に基づき前記探査対象物等までの距
離も検出し得るレーザレーダ装置を有するとともに、前
記レーザ発振部、このレーザ発振部の冷却部、当該レー
ザレーダ装置の各部に電力を供給する電源部及び当該レ
ーザレーダ装置の各部の制御を行う制御部を船舶である
本船に搭載する一方、レーザ光を照射する送光光学系、
このレーザ光の照射により得る探査対象物等からの反射
光を集光する受光光学系及びこの受光光学系を介して取
り込んだ前記反射光に基づく映像信号を得るとともにこ
の映像信号を本船に送出するカメラヘッドを水中を自走
する水中航走体に搭載し、少なくとも前記レーザ発振部
が照射するレーザ光を前記送光光学系に伝送する光ファ
イバを本船と水中航走体との間に敷設して構成したの
で、本船から独立して航走する水中航走体には、レーザ
発振部を搭載する必要がなく、このレーザ発振部を搭載
することに伴う問題点、すなわち設置スペース、電力供
給手段等に関する全ての問題点を解消し、小形の水中航
走体を使用してレーザレーダ装置による水中の探査を行
うことができる。この結果、本発明によれば、水中の透
明度等、環境条件に影響されることなく良好に所定の探
査を行うことができる。また、同時に、探査対象物迄の
距離情報も得ることができる。 【００４０】〔請求項５〕に記載する発明は、レーザ発
振部から極短パルスのレーザ光を照射し、高速度で動作
するシャッタを有するカメラ部で探査対象物等からの反
射光に基づく映像を撮像して映像信号を得るとともに、
前記レーザ光の光速に基づき前記探査対象物等までの距
離も検出し得るレーザレーダ装置を有するとともに、前
記レーザ発振部、このレーザ発振部の冷却部、当該レー
ザレーダ装置の各部に電力を供給する電源部及び当該レ
ーザレーダ装置の各部の制御を行う制御部を船舶である
本船に搭載する一方、レーザ光を照射する送光光学系、
このレーザ光の照射により得る探査対象物等からの反射
光を集光する受光光学系及びこの受光光学系を介して取
り込んだ前記反射光に基づく映像信号を得るとともにこ
の映像信号を本船に送出するカメラヘッドを水中を自走
する水中航走体に搭載し、少なくとも前記レーザ発振部
が照射するレーザ光を前記送光光学系に伝送する光ファ
イバを本船と水中航走体との間に敷設し、さらに水中の
所定領域を航走して海底等、探査対象物が存在する所定
領域の一次探査を行ってその情報を本船に送出する前記
水中航走体と同一の水中航走体又は別の水中航走体を有
するとともに、上記一次探査による情報を処理すること
により前記所定領域における探査対象物等の大まかな位
置情報を得るとともに、この位置情報に基づき前記同一
の水中航走体又は別の水中航走体に指令を発して前記位
置情報に基づく各位置の近傍に航走させる誘導制御部を
本船に搭載して構成したので、一次探査により探査領域
を絞り込むことができる。この結果、本発明によれば、
〔請求項４〕に記載する探査をより効率的に行うことが
できる。 【００４１】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
５〕に記載する水中における探査対象物の探査システム
において、一次探査はソーナーを用いて行うので、〔請
求項５〕に記載する発明を良好且つ容易に実現し得る。 【００４２】〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項
４〕乃至〔請求項６〕の何れか一つに記載する水中にお
ける探査対象物の探査システムにおいて、水中航走体に
搭載したカメラヘッドで得る映像信号は光信号に変換
し、レーザ光を伝送する光ファイバを介して本船に伝送
するようにしたので、探査対象の映像情報を最も良好且
つ安価に本船に伝送することができる。
象物の探査方法及び探査システムに関し、特に海底等の
物体を探査する場合に適用して有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】例えば、海底に存在する探査対象物を探
査する場合、音響を利用したソーナーが汎用されてい
る。かかるソーナーを利用した探査システムとして次の
システムか提案されている。すなわち、水中を自走する
水中航走体にソーナーを搭載し、その送波器から発射し
た音波の反射波を受波器で受波してこの受波器の出力信
号である電気信号を光信号に変換し、光ファイバを介し
て本船に送出するとともに、これを本船で処理して必要
な情報を得るものである。この情報に基づき反射波が表
す物体までの距離及び当該物体が探査対象物であるか否
か等を判断している。ここで、ソーナーでは、探査対象
物までの距離はともかく、探査対象物であるか否かを高
精度に判定するのは困難である。ソーナーにおける反射
波に基づき本船のモニタ等に可視化した映像では物体の
明確な形状等を再生することができないからである。そ
こで、ソーナーとともに、テレビカメラも前記水中航走
体に搭載し、このテレビカメラにより撮像して得る海底
等の映像を本船のモニタ等で可視化するシステムも提案
されている。すなわち、当該システムにおいては、前記
物体までの距離はソーナーで、また画像はテレビカメラ
で得るようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述の如くソーナーと
ともにテレビカメラを有するシステムにおいても、テレ
ビカメラによる映像の質は水中の透明度に大きく影響を
受ける。すなわち、濁っている場合は、極端に再生画像
の画質が悪化し、この画像に基づく探査対象物であるか
否かの判断が困難になる場合がある。なお、テレビカメ
ラを単独で用いた場合は探査対象物までの距離を検出す
ることができない。 【０００４】本発明は、上記従来技術に鑑み、水質の影
響を受けずに検出した物体が探査対象物であるか否かの
判断を高精度に行うことができ、同時に探査対象物まで
の距離も検出し得る水中における探査対象物の探査方法
及び探査システムを提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は、レーザレーダ装置の利用に思い至っ
た。このレーザレーダ装置によれば、水中航走体が航走
する水中の透明度にかかわらず、常に安定した探査対象
物の映像を得ることができると同時に、探査対象物迄の
距離の計測も行い得るからである。ただ、従来技術に係
るレーザレーダ装置を本発明に係る探査方法乃至探査シ
ステムに適用するには克服すべき問題があることも判明
した。そこで、まず当該レーザレーダ装置の原理及びそ
の従来技術を説明しておく。 【０００６】当該レーザレーダ装置は、ストロボ写真撮
影と類似した動作原理を有しており、ストロボフラッシ
ュの代わりに、「極短パルスレーザ光」を、また写真機
の代わりに、「高速ゲート付きＩＣＣＤカメラ」を用い
たアクティブな撮像装置である。さらに詳言すると、図
３に示すように、レーザ装置１から極短パルスのレーザ
光を探査対象物２に向けて照射し、高速度で動作するシ
ャッタを有するＩＣＣＤカメラ３にて探査対象物２から
の反射光を観測する。すなわち、探査対象物２からの反
射光がＩＣＣＤカメラ３に到達する瞬間のみ、シャッタ
をＯＮ（開）状態にすることにより、探査対象物２の発
見とともに、レーザ光の伝搬速度（光速）に基づき探査
対象物２迄の距離も検知することができる。また、この
ときの探査対象物２の画像情報はモニタ４で再生され、
視認することができる。 【０００７】かかるレーザレーダ装置を用いれば、探査
対象物２が例えば透明度の悪い海中に存在していても、
透明度の影響を受けることなく前記探査対象物２を含む
海底等の鮮明な画像を、この探査対象物２迄の距離情報
とともに得ることができる。 【０００８】一方、従来技術に係るレーザレーダ装置
は、図４に示すように、ヘッド部Ｉ、電源部II、制御部
III及びモニタIVの４部分に大きく分けられる。そし
て、電源部II、制御部 III及びモニタIVは監視室等に配
設され、またヘッド部Ｉは、通常、電源部II、制御部 I
II及びモニタIVから遠隔地に配置される。監視範囲の所
定の空間にレーザを照射し、且つこのレーザ光の反射光
をカメラに取り込むためである。すなわち、ヘッド部Ｉ
だけが、その前方に障害物が無いような場所を選択して
配設される。 【０００９】さらに詳言すると、当該レーザレーダ装置
のブロック線図である図５に示すように、ヘッド部Ｉ
は、レーザ発振部１ａ及び送光光学系１ｂからなるレー
ザ装置１と、カメラヘッド３ａ及び受光光学系３ｂから
なるＩＣＣＤカメラ３を有している。電源部IIは、主に
当該レーザレーダ装置の各部に駆動用の電力を供給する
ためのものであるが、レーザ電源５ａの他、レーザ冷却
部５ｂ、同期回路５ｃ及びカメラコントローラ５ｄも一
体化して有している。ここで、レーザ電源５ａは、レー
ザ発振器１ａの駆動電力を供給する。レーザ冷却部５ｂ
は、発熱部であるレーザ発振部１ａの冷却を行うべく冷
却水を供給する。同期回路５ｃは、レーザ装置１による
パルスレーザ光の照射と、ＩＣＣＤカメラ３のシャッタ
開のタイミングの同期をとるものである。カメラコント
ローラ５ｄは、ＩＣＣＤカメラ３の信号の読出等、全体
的な制御を行うものである。制御部 IIIは、当該レーザ
レーダ装置の全体的な制御を行うレーザレーダ制御ユニ
ット６ａ及びマンマシンインターフェースである操作入
力部６ｂからなり、レーザレーダ制御ユニット６ａは、
さらに内部にＩＣＣＤカメラ３で撮像した映像の記録装
置６ｃを有している。 【００１０】上記ヘッド部Ｉと電源部IIとはケーブル類
７で、また電源部IIと制御部 IIIとはケーブル８で接続
してあり、所定の電力等を供給するようになっている。
ここで、ケーブル類７には、電力供給用のケーブルのみ
ならずレーザ装置１の冷却水を供給するための管路も含
む。 【００１１】上述の如き従来技術に係るレーザレーダ装
置ではレーザ発振部１ａを、遠隔に設置されたヘッド部
Ｉに配設しているので、電源部IIからヘッド部Ｉまで電
力供給用の太いケーブルとともに冷却水を供給するため
の管路を引き回さなければならない。 【００１２】そこで、船舶である本船に電源部II、制御
部 III及びモニタIVを搭載するとともに、この本船に対
し水中を自由に自走して探査領域を航走する水中航走体
に、ヘッド部Ｉをこのまま搭載した場合、ヘッド部Ｉに
対する電力用ケーブル及び管路を本船と水中航走体との
間に敷設する必要があるが、水中航走体の自由な航走を
阻害せずにかる構造を採ることは事実上不可能である。
一方、本船の電源部II、制御部 III等を水中航走体に搭
載することも考えられるが、これらの機器を水中航走体
に搭載しようとすれば、この水中航走体が大形のものに
ならざるを得ないという問題を発生する。ちなみに、水
中航走体はその機動性、経済性、ランニングコスト等の
観点からなるべく小形のものとすることが肝要である。
したがって、電源部II、制御部 III等を水中航走体に搭
載する構造は現実的には採用し得ない。 【００１３】本発明は、上述の如き問題点を解消してレ
ーザレーダ装置を当該探査方法乃至探査システムに適用
できるようにしたもので、その構成は次の点を特徴とす
る。 【００１４】１） レーザ発振部から極短パルスのレー
ザ光を照射し、高速度で動作するシャッタを有するカメ
ラ部で探査対象物等からの反射光に基づく映像を撮像し
て映像信号を得るとともに、前記レーザ光の光速に基づ
き前記探査対象物等までの距離も検出し得るレーザレー
ダ装置を用いた水中における探査対象物の探査方法にお
いて、船舶である本船に搭載した前記レーザレーダ装置
のレーザ発振部が出射したレーザ光を、光ファイバを介
して水中を自走する水中航走体に送出するとともに、こ
の水中航走体に搭載した送光光学系を介して照射し、こ
のレーザ光の照射により得る探査対象物等からの反射光
を、前記水中航走体に搭載する受光光学系を介してカメ
ラヘッドに取り込んで前記反射光に基づく映像信号を
得、さらにこの映像信号を本船に送出する一方、本船で
は、前記映像信号を処理して前記反射光に基づく映像情
報を得るとともに、探査対象物等迄の距離情報も得るよ
うにしたこと。 【００１５】２） 水中を航走する水中航走体を、水中
の所定領域を航走させて海底等、探査対象物が存在する
所定領域の一次探査を行ってその情報を本船に送出する
とともに、この一次探査による情報を本船で処理するこ
とにより前記所定領域における探査対象物等の大まかな
位置情報を得るとともに、この位置情報に基づき本船か
ら前記水中航走体又は別の水中航走体に指令を発して前
記水中航走体又は別の水中航走体を前記位置情報に基づ
く各位置の近傍に航走させて上記１）に記載する探査を
行うこと。 【００１６】３） 上記２）に記載する水中における探
査対象物の探査方法において、一次探査はソーナーを用
いて行うこと。 【００１７】４） レーザ発振部から極短パルスのレー
ザ光を照射し、高速度で動作するシャッタを有するカメ
ラ部で探査対象物等からの反射光に基づく映像を撮像し
て映像信号を得るとともに、前記レーザ光の光速に基づ
き前記探査対象物等までの距離も検出し得るレーザレー
ダ装置を有するとともに、前記レーザ発振部、このレー
ザ発振部の冷却部、当該レーザレーダ装置の各部に電力
を供給する電源部及び当該レーザレーダ装置の各部の制
御を行う制御部を船舶である本船に搭載する一方、レー
ザ光を照射する送光光学系、このレーザ光の照射により
得る探査対象物等からの反射光を集光する受光光学系及
びこの受光光学系を介して取り込んだ前記反射光に基づ
く映像信号を得るとともにこの映像信号を本船に送出す
るカメラヘッドを水中を自走する水中航走体に搭載し、
少なくとも前記レーザ発振部が照射するレーザ光を前記
送光光学系に伝送する光ファイバを本船と水中航走体と
の間に敷設して構成したこと。 【００１８】５） レーザ発振部から極短パルスのレー
ザ光を照射し、高速度で動作するシャッタを有するカメ
ラ部で探査対象物等からの反射光に基づく映像を撮像し
て映像信号を得るとともに、前記レーザ光の光速に基づ
き前記探査対象物等までの距離も検出し得るレーザレー
ダ装置を有するとともに、前記レーザ発振部、このレー
ザ発振部の冷却部、当該レーザレーダ装置の各部に電力
を供給する電源部及び当該レーザレーダ装置の各部の制
御を行う制御部を船舶である本船に搭載する一方、レー
ザ光を照射する送光光学系、このレーザ光の照射により
得る探査対象物等からの反射光を集光する受光光学系及
びこの受光光学系を介して取り込んだ前記反射光に基づ
く映像信号を得るとともにこの映像信号を本船に送出す
るカメラヘッドを水中を自走する水中航走体に搭載し、
少なくとも前記レーザ発振部が照射するレーザ光を前記
送光光学系に伝送する光ファイバを本船と水中航走体と
の間に敷設し、さらに水中の所定領域を航走して海底
等、探査対象物が存在する所定領域の一次探査を行って
その情報を本船に送出する前記水中航走体と同一の水中
航走体又は別の水中航走体を有するとともに、上記一次
探査による情報を処理することにより前記所定領域にお
ける探査対象物等の大まかな位置情報を得るとともに、
この位置情報に基づき前記同一の水中航走体又は別の水
中航走体に指令を発して前記位置情報に基づく各位置の
近傍に航走させる誘導制御部を本船に搭載して構成した
こと。 【００１９】６） 上記５）に記載する水中における探
査対象物の探査システムにおいて、一次探査はソーナー
を用いて行うこと。 【００２０】７） 上記４）乃至６）の何れか一つに記
載する水中における探査対象物の探査システムにおい
て、水中航走体に搭載したカメラヘッドで得る映像信号
は光信号に変換し、レーザ光を伝送する光ファイバを介
して本船に伝送するようにしたこと。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一部分及び
各図における同一部分には同一番号を付し、重複する説
明は省略する。 【００２２】図１は本発明の実施の形態に係る水中にお
ける探査対象物の探査システムを概念的に示す説明図
で、同図（ａ）は全体、（ｂ）は水中航走体と探査対象
物との部分を抽出して示している。両図に示すように、
本形態に係る探査対象物の探査システムは、船舶である
本船１１と水中１２を航走する水中航走体１３とを有し
ている。ここで、本船１１にはレーザ発振部、このレー
ザ発振部の冷却部及びレーザレーダ装置の各部に電力を
供給する電源部（図１には図示せず。）が搭載されてい
る。また、水中航走体１３には、レーザ光を照射する送
光光学系１ｂ、このレーザ光の照射により得る探査対象
物等からの反射光を集光する受光光学系３ｂ及びこの受
光光学系３ｂを介して取り込んだ前記反射光に基づく映
像信号を得るとともにこの映像信号を本船１１に送出す
るカメラヘッド３ａ等を搭載している。ここで、本船１
１と水中航走体１３との間には光ファイバ１４が敷設し
てあり、本船１１に搭載したレーザ発振部から出射され
たレーザ光を、光ファイバ１４を介して水中航走体１３
に伝送し、水中航走体１３に搭載された送光光学系１ｂ
を介して水中１２に照射するようになっている。 【００２３】さらに、本形態に係る探査システムは、電
気／光信号変換部３ｃ及びカプラ３ｄを有している。こ
こで、電気／光信号変換部３ｃは、カメラヘッド３ａの
出力信号（映像信号）である電気信号を光信号に変換す
るとともに、変換後の光信号（映像信号）を所定の周波
数で変調する。また、カプラ３ｄは、本船１１からのレ
ーザ光等を送光光学系１ｃに送り、また電気／光信号変
換部３ｃの出力信号である変調後の光信号を光ファイバ
１４に入射させる。この結果、レーザ光の照射による探
査対象物等からの反射光に基づく映像信号は、光信号に
変換され、光ファイバ１４を介して本船１１に伝送され
る。本船１１では、前記光信号を分岐して復調し、その
後電気信号に変換して、所定の処理を行う。この所定の
処理は、従来技術と同様の情報処理である。 【００２４】なお、本形態においては、光ファイバ１４
を光信号の伝送路として用いる方式を採用したが、これ
に限るものではない。何らかの方法で、カメラヘッド３
ａの出力信号である映像信号を本船１１に伝送し得るも
のであれば特別な制限はない。例えば、映像信号のみを
別途、電気信号を伝送する通信線を用いて伝送するよう
にしても良い。この場合の通信線は極細径のもので良い
ので、水中航走体１３の航走の障害等になることは殆ど
ない。光ファイバ１４を光信号の伝送路としても兼用す
ることは、光信号の周波数を、光ファイバ１４を介して
伝送されるレーザ光の周波数と異なる周波数としておく
ことにより容易に実現し得る。いわゆる周波数多重方式
を採用すれば良い。 【００２５】水中航走体１３のカメラヘッド３ａ、電気
／光信号変換部３ｃ等の駆動のためには電源が必要であ
るが、水中航走体１３の電力が本船１１から供給される
場合、主電源から分岐されて供給される。また、水中航
走体１３の電力が内蔵の電池で供給される場合、この電
池の電力で充分対処できるが、この場合でも当該駆動電
力のみを別途、電線を用いて供給するようにしても良
い。この場合、当該電線は極細径のもので良いので、水
中航走体１３の航走の障害等になることは殆どない。 【００２６】図２は図１に示す探査システムにおけるレ
ーザレーダ装置を抽出した示すブロック線図である。同
図に示すように、当該レーザレーダ装置は、レーザ発振
部１ａをヘッド部V から除き、電源部VIに組み込んだ点
等で、図５に示す従来技術に係るレーザレーダ装置と異
なるが、多くの点で同様の構成となっている。そこで、
従来技術と同一部分には同一番号を付し、重複する説明
は省略する。 【００２７】上述の如く本形態では、レーザ発振部１ａ
を電源部VIに組み込み、しかもこの電源部VIは制御部 I
II及びモニタIVとともに本船１１に搭載されている。そ
こで、レーザ発振部１ａが照射するレーザ光をヘッド部
V の送光光学系１ｂに導く必要がある。このため、レー
ザ発振部１ａと送光光学系１ｂとの間は光ファイバ１４
で接続している。すなわち、光ファイバ１４はレーザ発
振部１ａから照射したレーザ光を送光光学系１ｂを介し
てヘッド部V から照射するためのライトガイドとして機
能する。ここで、レーザ発振部１ａは、レーザ電源５ａ
から供給する電力により駆動されてレーザ光を照射し、
レーザ冷却部５ｂから供給する冷却水により冷却される
が、何れも電源部VI内に一体に組み込んであるので、両
者を接続する電力ケーブル及び管路は、数１０ｃｍと、
従来に較べ極端に短くすることができる。しかも、レー
ザ発振部１ａは固定部となっているので、従来の如くそ
の重量及び設置スペースが問題となることはない。ここ
で、レーザ発振部１ａは、レーザ素子、励起用のフラッ
シュランプ、共振ミラー又はＱスイッチ等の多くの部品
を含み、各部品は定期的なメンテナンス及び調整を行う
必要がある。本形態の場合、電源部VIに一体的に組み込
んであるので、当該レーザ発振部１ａの各部のメンテナ
ンス及び調整も容易、且つ迅速に行い得る。 【００２８】一方、ヘッド部V は水中航走体１３に搭載
されているが、この水中航走体１３には大形の機器であ
るレーザ発振部１ａ及びその付属機器等を搭載する必要
はない。本形態に係るヘッド部V は、レーザ光を照射す
る送光光学系１ｂ、このレーザ光の照射により得る探査
対象物等からの反射光を集光する受光光学系３ｂ及びこ
の受光光学系３ｂを介して取り込んだ前記反射光に基づ
く映像信号を得るカメラヘッド３ａとともに、電気／光
信号変換部３ｃ及びカプラ３ｄを有している。電気／光
信号変換部３ｃ及びカプラ３ｄの機能については前述の
通りである。。 【００２９】上述の如き本形態に係る探査システムで
は、本船１１に対し水中航走体１３は水中１２の探査領
域を独自に航走しながら海底等の探査情報を収集する。
この際、本船１１に搭載したレーザレーダ装置のレーザ
発振部１ａが出射したレーザ光を、光ファイバ１４を介
して水中を自走する水中航走体１３に送出するととも
に、この水中航走体１３に搭載した送光光学系１ｃを介
して水中１２に照射する。この様子を図１（ｂ）に示
す。 【００３０】次に、レーザ光の照射により得る探査対象
物１５等を含む海底１６からの反射光を、水中航走体１
３に搭載する受光光学系３ｂを介してカメラヘッド３ａ
に取り込んで前記反射光に基づく映像信号を得る。この
映像信号は電気信号であるので、電気／光信号変換部３
ｃで光信号に変換するとともに、変換後の光信号（映像
信号）を所定の周波数で変調する。かかる光信号はカプ
ラ３ｄを介して光ファイバ１４に供給され、この光ファ
イバ１４を介して本船１１に伝送される。このように、
本形態に係る光ファイバ１４は光信号（映像信号）の伝
送路としても機能する。 【００３１】本船１１では、前記光信号をフィルタ３ｅ
で分岐するとともに光／電気信号変換部３ｆで復調し、
その後電気信号に変換して、このことにより得る映像信
号を制御部 IIIで処理してモニタIV上に前記反射光に基
づく映像情報を再生するとともに、探査対象物１５迄の
距離情報も得る。このときのモニタIV上の再生画像を図
１（ｂ）の一部として示す。 【００３２】上記実施の形態に係る探査システムに一次
探査機能を追加することにより、さらにその探査効率を
向上させることができる。ここで、「一次探査」とは、
先ず水中航走体１３を、水中１２の所定領域を航走させ
て海底１６等の探査を行ない、当該所定領域における探
査対象物１６の大まかな位置情報を得ることをいう。か
かる一次探査を伴う探査システムを本願発明の他の実施
の形態として説明する。 【００３３】本形態においては、水中の所定領域を航走
して海底１６等、探査対象物１５が存在する所定領域の
一次探査を行ってその情報を本船１１に送出する水中航
走体も有する。この場合の水中航走体は、図１に示す水
中航走体１３とは別の独立した水中航走体でも良いし、
また水中航走体１３を、一次探査機能を兼備したものと
して構成することもできる。何れにしても、一次探査を
行うための水中航走体は、所定領域を航走しながら探査
対象物１５の大まかな探査を行う。したがって当該水中
航走体はセンサとして、例えばソーナーを搭載してい
る。また、本形態においては、例えば前記ソーナーで検
出した情報を本船１１に送り、一次探査で検出する海底
１６等の情報をその位置情報とともに処理して探査対象
物１５が存在する大まかな位置の情報である一次探査位
置情報を得る必要があるが、これは、最も好適には次の
ようにして得ることができる。すなわち、当該水中航走
体に発振器であるトランスポンダを搭載しておき、この
トランスポンダが発射した音波を本船１１で受信する一
方、本船１１ではＧＰＳ等により別途自船の位置を検出
し、この自船の位置情報とトランスポンダの本船１１に
対する相対的な位置とに基づき水中航走体の位置を特定
するというものである。もちろん、かかる方式に限定す
るものではない。水中航走体が収集する一次探査情報を
その位置情報と対応付けて検出することができれば良
い。 【００３４】水中航走体１３は、前記一次探査情報を得
た本船１１からの航走指令に基づき前記位置情報に基づ
く各位置の近傍に航走する。かかる航走の制御も、水中
航走体１３に例えばトランスポンダを搭載しておくこと
により前述の場合と同様に容易に実現し得る。 【００３５】かかる本形態によれば、水中の所定領域の
一次探査を行ってその情報を本船１１に送出するととも
に、この一次探査による情報を本船１１で処理すること
により前記所定領域における探査対象物１５等の大まか
な位置情報を得るとともに、この位置情報に基づき本船
１１から水中航走体１３に指令を発してこの水中航走体
１３を前記位置情報に基づく各位置の近傍に航走させて
所定の探査を行う。すなわち、一次探査情報で絞り込ん
だ各狭い領域のみを探査して探査対象物１５を探査す
る。 【００３６】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、レーザ発振部
から極短パルスのレーザ光を照射し、高速度で動作する
シャッタを有するカメラ部で探査対象物等からの反射光
に基づく映像を撮像して映像信号を得るとともに、前記
レーザ光の光速に基づき前記探査対象物等までの距離も
検出し得るレーザレーダ装置を用いた水中における探査
対象物の探査方法において、船舶である本船に搭載した
前記レーザレーダ装置のレーザ発振部が出射したレーザ
光を、光ファイバを介して水中を自走する水中航走体に
送出するとともに、この水中航走体に搭載した送光光学
系を介して照射し、このレーザ光の照射により得る探査
対象物等からの反射光を、前記水中航走体に搭載する受
光光学系を介してカメラヘッドに取り込んで前記反射光
に基づく映像信号を得、さらにこの映像信号を本船に送
出する一方、本船では、前記映像信号を処理して前記反
射光に基づく映像情報を得るとともに、探査対象物等迄
の距離情報も得るようにしたので、本船から独立して航
走する水中航走体には、レーザ発振部を搭載する必要が
なく、このレーザ発振部を搭載することに伴う問題点、
すなわち設置スペース、電力及び冷却水の供給手段等に
関する問題点を解消し、小形の水中航走体を使用してレ
ーザレーダ装置による水中の探査を行うことができる。
この結果、本発明によれば、水中の透明度等、環境条件
に影響されることなく良好に所定の探査を行うことがで
きる。また、同時に、探査対象物迄の距離情報も得るこ
とができる。 【００３７】〔請求項２〕に記載する発明は、水中を航
走する水中航走体を、水中の所定領域を航走させて海底
等、探査対象物が存在する所定領域の一次探査を行って
その情報を本船に送出するとともに、この一次探査によ
る情報を本船で処理することにより前記所定領域におけ
る探査対象物等の大まかな位置情報を得るとともに、こ
の位置情報に基づき本船から前記水中航走体又は別の水
中航走体に指令を発して前記水中航走体又は別の水中航
走体を前記位置情報に基づく各位置の近傍に航走させて
〔請求項１〕に記載する探査を行うので、一次探査によ
り探査領域を絞り込むことができる。この結果、本発明
によれば、〔請求項１〕に記載する探査をより効率的に
行うことができる。 【００３８】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
２〕に記載する水中における探査対象物の探査方法にお
いて、一次探査はソーナーを用いて行うので、〔請求項
３〕に記載する発明を良好且つ容易に実現し得る。 【００３９】〔請求項４〕に記載する発明は、レーザ発
振部から極短パルスのレーザ光を照射し、高速度で動作
するシャッタを有するカメラ部で探査対象物等からの反
射光に基づく映像を撮像して映像信号を得るとともに、
前記レーザ光の光速に基づき前記探査対象物等までの距
離も検出し得るレーザレーダ装置を有するとともに、前
記レーザ発振部、このレーザ発振部の冷却部、当該レー
ザレーダ装置の各部に電力を供給する電源部及び当該レ
ーザレーダ装置の各部の制御を行う制御部を船舶である
本船に搭載する一方、レーザ光を照射する送光光学系、
このレーザ光の照射により得る探査対象物等からの反射
光を集光する受光光学系及びこの受光光学系を介して取
り込んだ前記反射光に基づく映像信号を得るとともにこ
の映像信号を本船に送出するカメラヘッドを水中を自走
する水中航走体に搭載し、少なくとも前記レーザ発振部
が照射するレーザ光を前記送光光学系に伝送する光ファ
イバを本船と水中航走体との間に敷設して構成したの
で、本船から独立して航走する水中航走体には、レーザ
発振部を搭載する必要がなく、このレーザ発振部を搭載
することに伴う問題点、すなわち設置スペース、電力供
給手段等に関する全ての問題点を解消し、小形の水中航
走体を使用してレーザレーダ装置による水中の探査を行
うことができる。この結果、本発明によれば、水中の透
明度等、環境条件に影響されることなく良好に所定の探
査を行うことができる。また、同時に、探査対象物迄の
距離情報も得ることができる。 【００４０】〔請求項５〕に記載する発明は、レーザ発
振部から極短パルスのレーザ光を照射し、高速度で動作
するシャッタを有するカメラ部で探査対象物等からの反
射光に基づく映像を撮像して映像信号を得るとともに、
前記レーザ光の光速に基づき前記探査対象物等までの距
離も検出し得るレーザレーダ装置を有するとともに、前
記レーザ発振部、このレーザ発振部の冷却部、当該レー
ザレーダ装置の各部に電力を供給する電源部及び当該レ
ーザレーダ装置の各部の制御を行う制御部を船舶である
本船に搭載する一方、レーザ光を照射する送光光学系、
このレーザ光の照射により得る探査対象物等からの反射
光を集光する受光光学系及びこの受光光学系を介して取
り込んだ前記反射光に基づく映像信号を得るとともにこ
の映像信号を本船に送出するカメラヘッドを水中を自走
する水中航走体に搭載し、少なくとも前記レーザ発振部
が照射するレーザ光を前記送光光学系に伝送する光ファ
イバを本船と水中航走体との間に敷設し、さらに水中の
所定領域を航走して海底等、探査対象物が存在する所定
領域の一次探査を行ってその情報を本船に送出する前記
水中航走体と同一の水中航走体又は別の水中航走体を有
するとともに、上記一次探査による情報を処理すること
により前記所定領域における探査対象物等の大まかな位
置情報を得るとともに、この位置情報に基づき前記同一
の水中航走体又は別の水中航走体に指令を発して前記位
置情報に基づく各位置の近傍に航走させる誘導制御部を
本船に搭載して構成したので、一次探査により探査領域
を絞り込むことができる。この結果、本発明によれば、
〔請求項４〕に記載する探査をより効率的に行うことが
できる。 【００４１】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
５〕に記載する水中における探査対象物の探査システム
において、一次探査はソーナーを用いて行うので、〔請
求項５〕に記載する発明を良好且つ容易に実現し得る。 【００４２】〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項
４〕乃至〔請求項６〕の何れか一つに記載する水中にお
ける探査対象物の探査システムにおいて、水中航走体に
搭載したカメラヘッドで得る映像信号は光信号に変換
し、レーザ光を伝送する光ファイバを介して本船に伝送
するようにしたので、探査対象の映像情報を最も良好且
つ安価に本船に伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る水中における探査対
象物の探査システムを概念的に示す説明図で、（ａ）は
全体、（ｂ）は水中航走体と探査対象物との部分を抽出
して示している。 【図２】図１に示す探査システムにおけるレーザレーダ
装置を示すブロック線図である。 【図３】レーザレーダ装置の原理を示す説明図である。 【図４】レーザレーダ装置の主要部の実体的なレイアウ
トを示す構造図である。 【図５】従来技術に係るレーザレーダ装置を示すブロッ
ク線図である。 【符号の説明】 【符号の説明】 III 制御部 IV モニタ V ヘッド部 １ａ レーザ発振部 １ｃ 送光光学系 ３ａ カメラヘッド ３ｂ 受光光学系 ３ｃ 電気／光信号変換部 １１ 本船 １２ 水中 １３ 水中航走体 １４ 光ファイバ １５ 探査対象物 １６ 海底
象物の探査システムを概念的に示す説明図で、（ａ）は
全体、（ｂ）は水中航走体と探査対象物との部分を抽出
して示している。 【図２】図１に示す探査システムにおけるレーザレーダ
装置を示すブロック線図である。 【図３】レーザレーダ装置の原理を示す説明図である。 【図４】レーザレーダ装置の主要部の実体的なレイアウ
トを示す構造図である。 【図５】従来技術に係るレーザレーダ装置を示すブロッ
ク線図である。 【符号の説明】 【符号の説明】 III 制御部 IV モニタ V ヘッド部 １ａ レーザ発振部 １ｃ 送光光学系 ３ａ カメラヘッド ３ｂ 受光光学系 ３ｃ 電気／光信号変換部 １１ 本船 １２ 水中 １３ 水中航走体 １４ 光ファイバ １５ 探査対象物 １６ 海底
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Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA06 DD02 FF04 FF11
GG04 GG08 JJ26 LL02 LL11
LL30 QQ24 QQ31 SS01 SS02
5J083 AA02 AB08 AC29 AD04 AE06
AF17
5J084 AA14 AB16 AB17 AC03 AD05
BA03 BA34 BB31 BB35 DA01
EA04
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 レーザ発振部から極短パルスのレーザ光
を照射し、高速度で動作するシャッタを有するカメラ部
で探査対象物等からの反射光に基づく映像を撮像して映
像信号を得るとともに、前記レーザ光の光速に基づき前
記探査対象物等までの距離も検出し得るレーザレーダ装
置を用いた水中における探査対象物の探査方法におい
て、 船舶である本船に搭載した前記レーザレーダ装置のレー
ザ発振部が出射したレーザ光を、光ファイバを介して水
中を自走する水中航走体に送出するとともに、この水中
航走体に搭載した送光光学系を介して照射し、 このレーザ光の照射により得る探査対象物等からの反射
光を、前記水中航走体に搭載する受光光学系を介してカ
メラヘッドに取り込んで前記反射光に基づく映像信号を
得、 さらにこの映像信号を本船に送出する一方、本船では、
前記映像信号を処理して前記反射光に基づく映像情報を
得るとともに、探査対象物等迄の距離情報も得るように
したことを特徴とする水中における探査対象物の探査方
法。 【請求項２】 水中を航走する水中航走体を、水中の所
定領域を航走させて海底等、探査対象物が存在する所定
領域の一次探査を行ってその情報を本船に送出するとと
もに、この一次探査による情報を本船で処理することに
より前記所定領域における探査対象物等の大まかな位置
情報を得るとともに、 この位置情報に基づき本船から前記水中航走体又は別の
水中航走体に指令を発して前記水中航走体又は別の水中
航走体を前記位置情報に基づく各位置の近傍に航走させ
て〔請求項１〕に記載する探査を行うことを特徴とする
水中における探査対象物の探査方法。 【請求項３】 〔請求項２〕に記載する水中における探
査対象物の探査方法において、 一次探査はソーナーを用いて行うことを特徴とする水中
における探査対象物の探査方法。 【請求項４】 レーザ発振部から極短パルスのレーザ光
を照射し、高速度で動作するシャッタを有するカメラ部
で探査対象物等からの反射光に基づく映像を撮像して映
像信号を得るとともに、前記レーザ光の光速に基づき前
記探査対象物等までの距離も検出し得るレーザレーダ装
置を有するとともに、 前記レーザ発振部、このレーザ発振部の冷却部、当該レ
ーザレーダ装置の各部に電力を供給する電源部及び当該
レーザレーダ装置の各部の制御を行う制御部を船舶であ
る本船に搭載する一方、 レーザ光を照射する送光光学系、このレーザ光の照射に
より得る探査対象物等からの反射光を集光する受光光学
系及びこの受光光学系を介して取り込んだ前記反射光に
基づく映像信号を得るとともにこの映像信号を本船に送
出するカメラヘッドを水中を自走する水中航走体に搭載
し、 少なくとも前記レーザ発振部が照射するレーザ光を前記
送光光学系に伝送する光ファイバを本船と水中航走体と
の間に敷設して構成したことを特徴とする水中における
探査対象物の探査システム。 【請求項５】 レーザ発振部から極短パルスのレーザ光
を照射し、高速度で動作するシャッタを有するカメラ部
で探査対象物等からの反射光に基づく映像を撮像して映
像信号を得るとともに、前記レーザ光の光速に基づき前
記探査対象物等までの距離も検出し得るレーザレーダ装
置を有するとともに、 前記レーザ発振部、このレーザ発振部の冷却部、当該レ
ーザレーダ装置の各部に電力を供給する電源部及び当該
レーザレーダ装置の各部の制御を行う制御部を船舶であ
る本船に搭載する一方、 レーザ光を照射する送光光学系、このレーザ光の照射に
より得る探査対象物等からの反射光を集光する受光光学
系及びこの受光光学系を介して取り込んだ前記反射光に
基づく映像信号を得るとともにこの映像信号を本船に送
出するカメラヘッドを水中を自走する水中航走体に搭載
し、 少なくとも前記レーザ発振部が照射するレーザ光を前記
送光光学系に伝送する光ファイバを本船と水中航走体と
の間に敷設し、 さらに水中の所定領域を航走して海底等、探査対象物が
存在する所定領域の一次探査を行ってその情報を本船に
送出する前記水中航走体と同一の水中航走体又は別の水
中航走体を有するとともに、 上記一次探査による情報を処理することにより前記所定
領域における探査対象物等の大まかな位置情報を得ると
ともに、この位置情報に基づき前記同一の水中航走体又
は別の水中航走体に指令を発して前記位置情報に基づく
各位置の近傍に航走させる誘導制御部を本船に搭載して
構成したことを特徴とする水中における探査対象物の探
査システム。 【請求項６】 〔請求項５〕に記載する水中における探
査対象物の探査システムにおいて、 一次探査はソーナーを用いて行うことを特徴とする水中
における探査対象物の探査システム。 【請求項７】 〔請求項４〕乃至〔請求項６〕の何れか
一つに記載する水中における探査対象物の探査システム
において、 水中航走体に搭載したカメラヘッドで得る映像信号は光
信号に変換し、レーザ光を伝送する光ファイバを介して
本船に伝送するようにしたことを特徴とする水中におけ
る探査対象物の探査システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002093846A JP2003294841A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 水中における探査対象物の探査方法及び探査システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002093846A JP2003294841A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 水中における探査対象物の探査方法及び探査システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003294841A true JP2003294841A (ja) | 2003-10-15 |
Family
ID=29238120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002093846A Pending JP2003294841A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 水中における探査対象物の探査方法及び探査システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003294841A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006317303A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 監視装置 |
| KR100943051B1 (ko) | 2009-07-08 | 2010-02-22 | 새한항업(주) | 해저 지형 및 굴곡변화에 따른 해저면 형상 확인 관측시스템 |
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-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002093846A patent/JP2003294841A/ja active Pending
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| CN109632073A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-16 | 武汉理工大学 | 一种激光水下声纹光纤探测方法 |
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