JP2022078402A - レーザー照射システム、画像生成装置、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】外乱光による影響が少ない対象物の画像を取得する技術を提供する。
【解決手段】
本発明のレーザー照射システムは、探索光を対象物に照射する探索照射部と、レーザービームを照射するレーザー照射部と、探索光を照射された対象物を撮像した第１画像と、対象物を含む撮像範囲を撮像した第２画像と、を取得する画像取得部と、第１画像と第２画像とに基づき第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像を生成する生成部と、生成画像に基づき、レーザー照射部が前記レーザービームを照射する方向を制御する照射制御部と、を備える。また、本レーザー照射システムでは、第２画像に結像される前記探索光の強度が第１画像に結像される前記探索光の強度より小さい。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザー照射システム、画像生成装置、及び、プログラムに関する。

例えばレーザービームにより対象物を破壊するレーザー照射システム、対象物を工作する工作機械、といったシステムには、対象物の画像を取得するものがある。一般に、対象物の画像には外乱光に起因するノイズが含まれる。ノイズ量が多くなると、レーザー照射の正確性や工作精度が低減するなど、システムの性能が低下する場合がある。

これに関連して、特許文献１は、レーザー光を対象物に照射して形状を測定する形状測定装置を開示している。この形状測定装置では、レンズと撮像素子との間に光学バンドパスフィルタを配置することで、画像のサウンド・ノイズ比を改善している。

特開２０１７－２０８７６号公報

特許文献１の技術では、外乱光の量が多くなるほど、ノイズを十分に低減するために光学バンドフィルタのバンド幅をより狭くする必要がある。一方で、例えばレーザービームを照射して対象物を破壊する場合などでは、対象物の温度が高くなることがある。この場合、黒体放射による外乱光の量が多くなる。あるいは、太陽など他の光源が存在する場合にも外乱光は強くなる。このように、対象物の画像を取得するシステムには、対象物を撮像した画像に外乱光によるノイズが多く含まれ得るものがある。

しかし、バンド幅が一定以下に狭いバンドフィルタを製造することは困難あるいは不可能である。このため、従来技術では、外乱光の量が増えると対象物の画像のノイズが十分に低減できないという問題があった。

上述のような事情に対応するために、本発明は外乱光による影響が少ない対象物の画像を取得する技術を提供すること目的とする。

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。

上記の目的を達成するため、一実施形態に係るレーザー照射システム（１、２、３、４、５）は、探索光（Ｌ１）を対象物（ＯＢ）に照射する探索照射部（１０）と、レーザービーム（Ｌ２）を照射するレーザー照射部（２０）と、対象物（ＯＢ）を撮像した第１画像（Ｉ１、Ｉ１ａ）と、対象物（ＯＢ）を含む撮像範囲を撮像した第２画像（Ｉ２、Ｉ２ａ）と、を取得する画像取得部（３０、３２、３４）と、第１画像と第２画像とに基づき第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像（Ｉｇ、Ｉｇａ）を生成する生成部（５１１０、５１１２、５１１４）と、生成画像に基づき、レーザー照射部がレーザービームを照射する方向を制御する照射制御部（６１１０）と、を備え、第２画像（Ｉ２、Ｉ２ａ）に結像される探索光（Ｌ１）の強度が第１画像に結像される探索光の強度より小さい。

上記の目的を達成するため、一実施形態に係る画像生成装置（５０、５２、５４）は、探索光を照射された対象物（ＯＢ）を撮像した第１画像（Ｉ１、Ｉ１ａ）と、対象物を含む撮像範囲を撮像した第２画像（Ｉ２、Ｉ２ａ）と、を受信する受信部（５３０）と、第１画像と第２画像とに基づき第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像（Ｉｇ、Ｉｇａ）を生成する生成部（５１１０、５１１２、５１１４）と、生成画像を出力する出力部（５３０）と、を備え、第２画像に結像される探索光の強度が第１画像に結像される探索光の強度より小さい。

上記の目的を達成するため、一実施形態に係るプログラムは、レーザービーム（Ｌ２）を照射するレーザー照射部（２０）に通信可能に接続されたコンピュータ（５０、５２、５４、６０）に、探索光（Ｌ１）を照射された対象物（ＯＢ）を撮像した第１画像（Ｉ１、Ｉ１ａ）と、対象物を含む撮像範囲を撮像した第２画像（Ｉ２、Ｉ２ａ）と、を取得し、第１画像と第２画像とに基づき第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像（Ｉｇ、Ｉｇａ）を生成し、生成画像に基づき、レーザー照射部がレーザービームを照射する方向を制御する、処理を実行させ、第２画像に結像される探索光の強度が第１画像に結像される探索光の強度より小さい。

本発明によれば、外乱光による影響が少ない対象物の画像を取得する技術を提供できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザー照射システムのブロック図である。 図２は、レーザー照射システムの機能を説明するブロック図である。 図３は、レーザー照射システムが実行する第１制御処理のフローチャートである。 図４Ａは、スペクトラム成分における、レーザー照射システムに到達する対象物からの光と、第１バンドパスフィルタの通過帯域と、の関係を示す図である。 図４Ｂは、第１画像の例を示す図である。 図５Ａは、スペクトラム成分における、レーザー照射システムに到達する対象物からの光と、第２バンドパスフィルタの通過帯域と、の関係を示す図である。 図５Ｂは、第２画像の例を示す図である。 図６Ａは、レーザー照射システムが生成する生成画像に含まれる像に関する光のスペクトラム成分の例を示す図である。 図６Ｂは、生成画像の例を示す図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係るレーザー照射システムの機能を説明するブロック図である。 図８は、レーザー照射システムが実行する第２制御処理のフローチャートである。 図９Ａは、スペクトラム成分における、レーザー照射システムに到達する対象物からの光と、第１バンドパスフィルタの通過帯域と、の関係を示す図である。 図９Ｂは、第３画像の例を示す図である。 図１０は、本発明の第３実施形態に係るレーザー照射システムの機能を説明するブロック図である。 図１１は、レーザー照射システムが実行する第３制御処理のフローチャートである。 図１２Ａは、第１画像撮像時における、レーザー照射システムに到達する対象物からの光のスペクトラム成分を示す図である。 図１２Ｂは、第１画像の例を示す図である。 図１３Ａは、第２画像撮像時における、レーザー照射システムに到達する対象物からの光のスペクトラム成分を示す図である。 図１３Ｂは、第２画像の例を示す図である。 図１４Ａは、レーザー照射システムが生成する生成画像に含まれる像に関する光のスペクトラム成分の例を示す図である。 図１４Ｂは、生成画像の例を示す図である。 図１５は、レーザー照射システムが実行する第４制御処理のフローチャートである。 図１６は、レーザー照射システムが実行する第５制御処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して本願発明の実施形態について説明する。理解を容易にするため、共通又は対応する構成については同じ符号を用いて示し、説明を省略する場合がある。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、本実施形態のレーザー照射システム１は、探索照射部１０と、レーザー照射部２０と、画像取得部３０と、砲台４０と、画像生成装置５０と、レーザー制御装置６０と、を備える。レーザー制御装置６０は、位置取得装置ＲＤと通信可能に接続される。位置取得装置ＲＤは、レーダー探索器を含み、対象物ＯＢの位置等を示す位置情報を取得し、取得した位置情報をレーザー制御装置６０に伝達する。

砲台４０は、探索照射部１０と、レーザー照射部２０と、画像取得部３０と、のそれぞれの光軸が対象物ＯＢの所定位置に向けて略平行に延びるように支持する。砲台４０は、探索照射部１０と、レーザー照射部２０と、画像取得部３０と、の光軸の方向を変更可能に設けられている。具体的には、砲台４０は、水平面内において光軸が延びる方位（光軸と子午線とが成す角度）、及び、光軸と鉛直方向（水平面と垂直の方向）に延びるベクトルとが成す角度を、レーザー制御装置６０の制御コマンドが示す方向に変更可能な砲台駆動部４１０を有する。なお、探索照射部１０と、レーザー照射部２０と、画像取得部３０と、の光軸方向をまとめて砲台４０の光軸方向ともいう。

探索照射部１０は、探索光（図１では、探索光Ｌ１）を照射するように構成されている。物理構成としては、探索照射部１０は、例えば、探索光Ｌ１としてパルスレーザーを発生可能なパルスレーザー発生装置と、パルスレーザーを対象物ＯＢに向けて照射可能なレンズと、画像生成装置５０及びレーザー制御装置６０と通信可能に接続された入出力装置と、を含む。探索照射部１０は、レーザー制御装置６０からの制御コマンドに基づいて、対象物ＯＢに向けて探索光Ｌ１を照射する。図１の例では、対象物ＯＢの全体形状を把握するために、探索光Ｌ１のビーム幅は、照射方向に進むにつれて広がっている。しかし、これに限らず、探索光Ｌ１は照射距離によらず略定常のビーム幅を有する平行ビーム光であってもよい。この場合、ビーム幅は、例えば数メートル以上（２ｍ～５ｍなど）である。

探索光Ｌ１は、対象物ＯＢに照射され、レーザー照射システム１が対象物ＯＢからの反射光を受光することで対象物ＯＢの正確な位置を取得するために使用される。探索光Ｌ１は、波長λ１をエネルギー密度のピークとする発光スペクトラム曲線を有する。探索光Ｌ１の発光スペクトラム曲線において、ピークから所定比率以上（例えば、５０％）となる波長域（以下、探索光Ｌ１の波長域という）として波長の第１帯域ＷＢ１が定義される。この場合、第１帯域ＷＢ１の幅が探索光Ｌ１のレーザー線幅である。

本実施形態において、対象物ＯＢは、レーザー照射システム１のレーザー照射部２０が照射する高出力レーザー光（図１のレーザービームＬ２）によって破壊すべき物体である。対象物ＯＢは、例えば、敵性のドローン、ヘリコプター、又は、航空機といった飛行体である。なお、対象物ＯＢは車両といった陸上を移動する物体であってもよい。あるいは、対象物ＯＢはスペースデブリといった宇宙空間を移動する物体であってもよい。

対象物ＯＢは、自らに向けて照射された探索光Ｌ１を拡散反射あるいは鏡面反射する。対象物ＯＢによって反射された探索光Ｌ１の反射光は、探索光Ｌ１と略一致する発光スペクトラム曲線を有する。さらに、対象物ＯＢは、レーザー照射部２０からレーザービームＬ２を照射されると、その表面の温度が上昇し、発熱により黒体放射光を発する。この黒体放射光は、探索光Ｌ１の第１帯域ＷＢ１を含む幅広い波長域の光を含む。

画像取得部３０は、対象物ＯＢの画像を取得可能に設けられた撮像部を１つ以上備える。本実施形態では、画像取得部３０は、第１撮像部３１０ａと、第２撮像部３１０ｂと、を備える。画像取得部３０は、第１撮像部３１０ａと、第２撮像部３１０ｂと、が撮像した画像のデータを画像生成装置５０に出力する。

第１撮像部３１０ａは、第２帯域ＷＢ２の波長を有する光を受光し、受光した光に表される画像のデータを生成する。第１撮像部３１０ａは、第１撮像素子３２０ａと、第１バンドパスフィルタ３４０ａと、を備える。第１撮像素子３２０ａは受光した光を撮像し、撮像した画像のデータを生成する。第１バンドパスフィルタ３４０ａは、後述するように、第２帯域ＷＢ２を通過領域とする光学バンドパスフィルタである。第１撮像部３１０ａは、第１バンドパスフィルタ３４０ａを通過した光を、第１撮像素子３２０ａで受光することで、画像のデータを生成する。なお、第１撮像素子３２０ａは、レンズを含み、画像生成装置５０及びレーザー制御装置６０からの制御コマンドが示す距離に合焦した画像のデータを生成する。

本実施形態では、第１バンドパスフィルタ３４０ａの第２帯域ＷＢ２は、探索光Ｌ１の波長域である第１帯域ＷＢ１をその範囲内に含む。そのため、第１撮像部３１０ａは、探索光Ｌ１（及びその反射光）を含む光を撮像する。

なお、第１バンドパスフィルタ３４０ａは、理想的には、設定された通過帯域である第２帯域ＷＢ２内の波長を有する光を完全に通過させ、他の波長を有する光を全く通過させない。実際には、第１バンドパスフィルタ３４０ａは、第２帯域ＷＢ２内の波長を有する光について、所定値より高い利得（例えば－３ｄＢ（デシベル）以上）で通過させる。一方で、第２帯域ＷＢ２外の波長を有する光は、第１バンドパスフィルタ３４０ａを通過する利得が所定値（例えば－３ｄＢ）以下となる。以下、他のバンドパスフィルタについても同様に通過帯域が定義される。

このように、第１撮像部３１０ａは、探索光Ｌ１を対象物ＯＢが反射した光を結像した画像、すなわち探索光Ｌ１に関する対象物ＯＢの像を含む第１画像Ｉ１を取得する。例えば、第１画像Ｉ１に含まれる各画素の輝度値は、各画素の位置に対応する位置において、第１撮像素子３２０ａの第１撮像素子３２０ａが受光した光の強度を示す。例えば、輝度値は、第１撮像素子３２０ａに到達した光の強度に、第１撮像素子３２０ａの１ピクセルの面積と、シャッターが開いている時間の長さと、を乗算したエネルギー量に対応する。

第２撮像部３１０ｂは、第３帯域ＷＢ３の波長を有する光を受光し、受光した光に表される画像のデータを生成する。第２撮像部３１０ｂは、第２撮像素子３２０ｂと、第２バンドパスフィルタ３４０ｂと、を備える。第２撮像素子３２０ｂは受光した光を撮像し、撮像した画像のデータを生成する。第２バンドパスフィルタ３４０ｂは、波長の第３帯域ＷＢ３を通過領域とする光学バンドパスフィルタである。第２撮像部３１０ｂは、第１撮像部３１０ａと同様に、レンズを含み、画像生成装置５０及びレーザー制御装置６０からの制御コマンドが示す距離に合焦した画像のデータを生成する。

本実施形態では、第２バンドパスフィルタ３４０ｂは、探索光Ｌ１の波長域である第１帯域ＷＢ１をその範囲内に含まない第３帯域ＷＢ３を通過帯域として有する。そのため、探索光Ｌ１（及びその反射光）は、理想的には第２バンドパスフィルタ３４０ｂを透過しない。そのため、第２撮像部３１０ｂが撮像する第２画像Ｉ２に結像される探索光Ｌ１の強度は、第１画像Ｉ１に結像される探索光Ｌ１の強度より小さい、言い換えると、第２画像Ｉ２には、探索光Ｌ１に関する対象物ＯＢの像が含まれる程度が第１画像Ｉ１よりも少ない。一方で、第２画像Ｉ２は、対象物ＯＢから到達する他の光（黒体放射を含む外乱光など）の影響に基づくノイズＮ２を含む。第２バンドパスフィルタ３４０ｂを含む第２撮像部３１０ｂは、ノイズＮ１と同一又は近似するノイズＮ２を含む第２画像Ｉ２を得られるように構成される。

なお、探索光Ｌ１、第１バンドパスフィルタ３４０ａ、及び、第２バンドパスフィルタ３４０ｂの物性は、利用可能なレーザー光源や光学フィルタ等に依存して任意に選択可能である。

レーザー照射部２０は、レーザービームＬ２を照射可能に設けられている。本実施形態では、レーザービームＬ２は探索光Ｌ１よりも強度が高い高出力レーザー光である。レーザー照射部２０は、レーザー制御装置６０が指定する距離でレーザービームＬ２を収束させる。また、砲台４０は、レーザー照射部２０がレーザービームＬ２の照射方向を対象物ＯＢの所定位置の方向に向ける。このため、レーザー照射部２０は、レーザー制御装置６０による駆動制御に基づいて、対象物ＯＢの所定位置で収束するようにレーザービームＬ２を放射する。

画像生成装置５０は、対象物ＯＢが反射した探索光Ｌ１の反射光を結像した対象物ＯＢ像を含み、外乱光の影響が少ない画像を生成する。画像生成装置５０は、処理部５１０と、記憶部５２０と、Ｉ／Ｏ部５３０と、を備える。

Ｉ／Ｏ部５３０は、探索照射部１０と、画像取得部３０と、レーザー制御装置６０と、に対して電気的に接続されている。Ｉ／Ｏ部５３０は、画像取得部３０が出力する第１画像Ｉ１のデータ及び第２画像Ｉ２のデータを受信する受信部として機能する。また、Ｉ／Ｏ部５３０は、探索照射部１０から、探索照射部１０が探索光Ｌ１を照射したとの情報を受信する。また、Ｉ／Ｏ部５３０は画像生成装置５０が生成した生成画像Ｉｇをレーザー制御装置６０に出力する出力部として機能する。さらに、Ｉ／Ｏ部５３０は、画像生成装置５０の外部の装置（例えば、探索照射部１０、画像取得部３０、レーザー制御装置６０）から受信した情報を処理部５１０に送信する。さらに、Ｉ／Ｏ部５３０は処理部５１０から受信した制御コマンドをこれら外部装置に送信する。

記憶部５２０は、ランダムアクセスメモリ（Random access memory、ＲＡＭ）といった一時記憶媒体を含む。記憶部５２０は、このような構成により、処理部５１０に対して後述する処理を実行するためのメモリ領域を提供する。また、記憶部５２０は、リードオンリーメモリ（Read Only Memory、ＲＯＭ）、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、といった非一時的な記憶媒体を含む。記憶部５２０は、このような構成により後述する処理を実行するための設定データ、プログラム、等を非一時的に記憶する。

処理部５１０は、例えば中央演算装置（Central Processing Unit、ＣＰＵ）やデジタルシグナルプロセッサ、集積（ＩＣ）チップといったデジタル情報処理が可能な演算回路を含む。処理部５１０は、記憶部５２０と協働して、Ｉ／Ｏ部５３０が受信した第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とに基づいて、外乱光によるノイズが第１画像Ｉ１よりも少ない生成画像Ｉｇを生成する生成部５１１０を実現する。生成部５１１０は、後述する処理を実行して、画像取得部３０を制御する。例えば、生成部５１１０は、画像取得部３０の焦点距離を制御する制御コマンド、及び、撮像を指示する制御コマンドを生成する。焦点距離を制御する制御コマンドには、例えば、画像取得部３０から対象物ＯＢまでの距離の情報が含まれる。撮像を指示する制御コマンドには、例えば、撮像するタイミングを示す情報や、しぼりの量を示す情報等が含まれる。そして、生成された制御コマンドを、Ｉ／Ｏ部５３０を用いて画像取得部３０に出力して、生成部５１１０は画像取得部３０に対象物ＯＢの画像を撮像させる。また、本実施形態では処理部５１０の生成部５１１０は、第１画像Ｉ１に含まれる画素の少なくとも一部について、輝度値を第２画像Ｉ２の対応画素の輝度値で減算することで、生成画像Ｉｇを生成する。生成部５１１０が実行する生成画像Ｉｇを生成する処理については後述する。

レーザー制御装置６０は、処理部６１０と、Ｉ／Ｏ部６３０と、記憶部６２０と、を備える。

Ｉ／Ｏ部６３０は、探索照射部１０と、画像生成装置５０と、位置取得装置ＲＤと、に対して電気的に接続されている。Ｉ／Ｏ部６３０は、画像生成装置５０が出力する生成画像Ｉｇのデータを受信する受信部として機能する。また、Ｉ／Ｏ部６３０は、探索照射部１０から、探索照射部１０が探索光Ｌ１を照射した旨の情報を受信する。Ｉ／Ｏ部６３０は、位置取得装置ＲＤが取得した対象物ＯＢの位置情報（例えば、レーザー照射システム１から見た対象物ＯＢの現在の位置、レーザー照射システム１から見た相対的な移動方向及び移動速度を含む）を受信する位置情報受信部として機能する。Ｉ／Ｏ部６３０は、レーザー制御装置６０の外部装置（例えば、探索照射部１０や画像生成装置５０）から受信した情報を処理部６１０に送信する。さらに、Ｉ／Ｏ部６３０は処理部６１０から受信した情報を外部装置に送信する。

記憶部６２０は、ＲＡＭといった一時記憶媒体を含む。記憶部６２０は、このような構成により、処理部６１０に後述する処理を実行するためのメモリ領域を提供する。また、記憶部６２０は、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、といった非一時的な記憶媒体を含む。記憶部６２０は、このような構成により後述する処理を実行するための設定データ、プログラム、等を非一時的に記憶する。

処理部６１０は、例えば中央演算装置（ＣＰＵ）やデジタルシグナルプロセッサ、集積（ＩＣ）チップといったデジタル情報処理が可能な演算回路である。処理部６１０は、記憶部６２０と協働して後述の処理を実行することで、照射制御部６１１０を実現する。照射制御部６１１０は、後述する処理を実行して、砲台４０の光軸方向を制御する制御コマンド、及び、レーザー照射部２０の焦点距離を制御する制御コマンドを生成する。光軸方向を制御する制御コマンドには、例えば、砲台４０から見た対象物ＯＢへの方向の情報が含まれる。焦点距離を制御する制御コマンドには、例えば、砲台４０から対象物ＯＢまでの距離の情報が含まれる。そして、生成された制御コマンドを、Ｉ／Ｏ部６３０が砲台４０の砲台駆動部４１０及びレーザー照射部２０に出力する。このようにして、レーザー制御装置６０はレーザー照射部２０がレーザービームＬ２を照射する方向と、レーザービームＬ２の焦点距離と、を制御する。

処理部６１０の照射制御部６１１０は、Ｉ／Ｏ部６３０が受信した生成画像Ｉｇと、対象物ＯＢの位置情報と、に基づいてレーザー照射部２０がレーザービームＬ２を照射すべき方向（及び収束させるべき距離）を決定する。そして、処理部６１０の照射制御部６１１０は砲台４０に制御コマンドを伝達し、レーザー照射部２０と、探索照射部１０と、第１撮像部３１０ａと、第２撮像部３１０ｂと、の光軸を位置情報が示す対象物ＯＢの方向に指向させる。また、照射制御部６１１０は、生成画像Ｉｇに基づいて、対象物ＯＢのうちレーザービームＬ２を照射すべき部位を決定し、この部位でレーザービームＬ２が収束するように、レーザービームＬ２の照射方向及び焦点距離を制御する。

位置取得装置ＲＤは、例えばパッシブ・フェーズドアレイ・アンテナ方式、アクティブ・フェーズドアレイ・アンテナ方式、又は、シリンドリカル・パラボラアンテナ方式といった方式の３次元レーダーを備える。位置取得装置ＲＤは、レーザー照射システム１を中心に３次元空間で物体の検知（索敵ともいう）を行い、対象物ＯＢが存在するか否かを判別する。対象物ＯＢの存在を検知すると、位置取得装置ＲＤは検知結果に基づき対象物ＯＢの位置情報を算出する。算出された対象物ＯＢの位置情報は、レーザー制御装置６０のＩ／Ｏ部６３０に送信される。

次に、図３を参照して、レーザー照射システム１の動作を説明する。レーザー照射システム１は、位置取得装置ＲＤから対象物ＯＢを検知したことを示す情報（例えば、対象物ＯＢの位置情報）を受信すると、図３の第１制御処理を開始する。

第１制御処理では、まず処理部６１０の照射制御部６１１０が、対象物ＯＢのレーザー照射システム１からの方向及び距離を含む、対象物ＯＢの位置を示す情報を位置取得装置ＲＤから取得する（ステップＳ１００２）。

ステップＳ１００２が終わると、照射制御部６１１０、及び、処理部５１０の生成部５１１０は、取得した対象物ＯＢの位置情報に基づき、対象物ＯＢの画像を取得する（ステップＳ１００４）。具体的には、照射制御部６１１０は、砲台駆動部４１０に制御コマンドを出力し、砲台４０の光軸方向をステップＳ１００４で取得した対象物ＯＢの方向に向ける。この制御コマンドは、例えば、砲台４０から対象物ＯＢに向かう方向の情報を含む。また、照射制御部６１１０はステップＳ１００４において、取得した位置情報に含まれる対象物ＯＢの方向、距離、移動方向、及び、移動速度に基づいて、砲台４０の光軸方向を制御してもよい。具体的には、照射制御部６１１０は、砲台４０の光軸が対象物ＯＢの現在の方向を向くように、砲台４０に制御コマンドを出力する。これに代えて、あるいはこれに加えて、照射制御部６１１０は、砲台４０の光軸が対象物ＯＢを継続的に追尾する方向に砲台４０が運動するように、砲台駆動部４１０に、制御コマンドに出力してもよい。

また、照射制御部６１１０は、取得した対象物ＯＢの位置情報を処理部５１０に転送する。画像生成装置５０の処理部５１０の生成部５１１０は、レーザー制御装置６０から受信した位置情報に基づいて、画像取得部３０の撮像部（例えば、第１撮像部３１０ａ）のフォーカスを位置情報が示す距離に合わせる。そして、生成部５１１０は画像取得部３０に対象物ＯＢを撮像させ、撮像した画像データを取得する。対象物ＯＢを撮像する撮像部は、画像取得部３０が対象物ＯＢを撮像できればよく、第１撮像部３１０ａ、第２撮像部３１０ｂ、または両方を用いて対象物ＯＢを撮像してよい。

ステップＳ１００４が終わると、生成部５１１０、及び、照射制御部６１１０は次に、ステップＳ１００４で取得した対象物ＯＢの画像に基づいて、対象物ＯＢに対する探索光Ｌ１及びレーザービームＬ２の照射を開始する（ステップＳ１００６）。具体的には、まず生成部５１１０は、取得した対象物ＯＢの画像をレーザー制御装置６０に出力する。そして、レーザー制御装置６０の処理部６１０の照射制御部６１１０は、記憶部６２０に記憶された対象物ＯＢの形状及び特徴情報に基づいて、レーザービームＬ２を照射すべき画像上の照射領域を特定する。ここで、記憶部６２０に記憶された対象物ＯＢの形状及び特徴情報は、例えば、対象物ＯＢの種別（例えば、ドローンや種類）毎に、対象物ＯＢがその種別の物体であると画像認識により特定するための形状及び特徴を示す情報と、その対象物ＯＢのうちレーザービームＬ２を照射すべき箇所（例えば、脆弱な部位）を示す情報と、を対応付けた情報である。そして、照射制御部６１１０は、画像上の照射領域に基づき、対象物ＯＢのうちレーザービームＬ２を照射すべき照射箇所を特定する。そして、照射制御部６１１０が、取得した情報が示す方向を含む制御コマンドを砲台駆動部４１０に出力して、対象物ＯＢにレーザー照射部２０の光軸が向くように砲台４０を制御する。さらに、照射制御部６１１０はレーザー照射部２０の焦点距離を、対象物ＯＢの位置でレーザービームＬ２が収束するように制御する。その上で、照射制御部６１１０は、探索光Ｌ１及びレーザービームＬ２の照射を開始するように、探索照射部１０及びレーザー照射部２０を制御する。なお、ステップＳ１００６では、照射制御部６１１０は、ステップＳ１００２で取得した位置情報に更に基づいて、対象物ＯＢに対する探索光Ｌ１及びレーザービームＬ２の照射を開始してもよい。

次に、生成部５１１０が画像取得部３０を用いて対象物ＯＢの第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とを取得する（ステップＳ１００８）。具体的には、例えば生成部５１１０は、第１撮像部３１０ａ及び第２撮像部３１０ｂに、ステップＳ１００２で取得した位置情報が示す方向及び距離に焦点を合わせて、対象物ＯＢの画像を撮像させる。この結果、第１撮像部３１０ａは、対象物ＯＢを撮像した第１画像Ｉ１を取得する。一方、第２撮像部３１０ｂは、対象物ＯＢを撮像範囲に含む第２画像Ｉ２を取得する。そして、Ｉ／Ｏ部５３０が撮像した第１画像Ｉ１及び第２画像Ｉ２のデータを受信する。

第１画像Ｉ１および第２画像Ｉ２は、対象物ＯＢからレーザー照射システム１に到達する到達光を受光することで撮像される。この到達光は、例えば図４Ａに示すように、探索光Ｌ１の反射光に起因する光Ｌａと、対象物ＯＢの黒体放射に起因する光Ｌｂと、を含む。なお、図４Ａのグラフは、横軸が光の波長、縦軸が光の強度を示す。光Ｌａは、探索光Ｌ１の波長域において他の帯域より高いエネルギー密度を有する。一方、黒体放射の光Ｌｂは、第１帯域ＷＢ１を含む、第１帯域ＷＢ１より広い波長帯域において相対的に高い強度を有する。なお、図４中の波長λ１は、第１帯域ＷＢ１に含まれ、探索光Ｌ１のエネルギー密度がピークとなる波長を表す。

図４Ａに示すように、本実施形態の第１バンドパスフィルタ３４０ａは、通過帯域として第１帯域ＷＢ１を含み、これよりも幅広い第２帯域ＷＢ２を有する。また、第２帯域ＷＢ２には、光Ｌａと光Ｌｂとの波長が含まれるため、第１撮像部３１０ａは、探索光Ｌ１を対象物ＯＢが反射した反射光の成分と、外乱光（特に黒体放射光）の成分と、を含む光に対応する第１画像Ｉ１を撮像する。このため、図４Ｂのように、第１画像Ｉ１は、探索光Ｌ１を対象物ＯＢが反射した反射光を結像した対象物ＯＢの像Ｆ１と、外乱光の影響によって生じるノイズＮ１とを含む。

レーザービームＬ２により対象物ＯＢの表面が高温になれば、黒体放射の量が増大する。特に、レーザービームＬ２が直接照射されている部位においては黒体放射の量の増大は顕著である。そのため、照射箇所に対応する第１画像Ｉ１の領域（照射領域）では、輝度値が対象物ＯＢの像Ｆ１の本来の値よりも黒体放射に対応するノイズＮ１の強さの分だけ高くなる。

黒体放射により強いノイズＮ１が生じると、レーザー照射システム１は第１画像Ｉ１における対象物ＯＢの像Ｆ１の形状を認識困難になり得る。そこで、本実施形態では、ノイズＮ１が第１画像Ｉ１よりも少ない生成画像Ｉｇを生成するために、第２撮像部３１０ｂが第２画像Ｉ２を取得する。本発明の記述においては、画像（第１画像Ｉ１と、第２画像Ｉ２と、生成画像Ｉｇ等）に含まれる対象物ＯＢの形状を、対象物ＯＢの像という。対象物ＯＢの像のうち、対象物ＯＢが探索光Ｌ１を反射した反射光を撮像部（第１撮像部３１０ａ、第２撮像部３１０ｂ、等）に結像した対象物ＯＢの形状を、探索光Ｌ１に関する対象物ＯＢの像という。

理想的な第２画像Ｉ２は、ノイズＮ１を対象物ＯＢの像Ｆ１から分離するため、第１画像Ｉ１のノイズＮ１と形状及び輝度値が同一なノイズＮ２を含む一方、探索光Ｌ１に関する対象物ＯＢの像を含まない。また、理想的には、第２画像Ｉ２と第１画像Ｉ１とは、共に対象物ＯＢを含む同一の撮像範囲を撮像した画像である。できるだけ理想に近い第２画像Ｉ２を撮像するために、第２撮像部３１０ｂは、第１撮像部３１０ａと同方向に光軸を向け、かつ同時に撮像を行う。また、第２撮像部３１０ｂの第２バンドパスフィルタ３４０ｂは、図５Ａに示すように、第１帯域ＷＢ１を含まないという条件を満たし、かつ、第１帯域ＷＢ１となるべく近接した第３帯域ＷＢ３を通過帯域として有する。例えば、黒体輻射光や太陽光などの外乱光のスペクトル分布が近接する波長帯域では大きく変動しないとみなせる場合、第２バンドパスフィルタ３４０ｂが第１帯域ＷＢ１に近接した第３帯域ＷＢ３を通過帯域とすることで、第２画像Ｉ２に含まれるノイズＮ２は、第１画像Ｉ１に含まれるノイズＮ１と近似する。

このように、第２バンドパスフィルタ３４０ｂを通過した光に対応する第２画像Ｉ２は、図５Ｂのように、第１画像Ｉ１と略同一の形状及び輝度の強さを有するノイズＮ２を含む。一方で、第２画像Ｉ２に結像される探索光Ｌ１の強度は、第１画像Ｉ１に結像される探索光Ｌ１の強度より小さい。

図３のステップＳ１００８において、上述したような第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とを取得すると、次に処理部５１０の生成部５１１０が、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とに基づき生成画像Ｉｇを生成する（ステップＳ１０１０）。具体的には生成部５１１０は、第１画像Ｉ１のうち少なくとも一部を占める減算領域内の各画素の輝度値から、第２画像Ｉ２の対応する画素の輝度値を減算することで、ノイズが第１画像Ｉ１よりも少ない生成画像Ｉｇを生成する。本実施形態では、第１画像Ｉ１全体を減算領域とする。

ステップＳ１０１０での処理は、図４Ａの第２帯域ＷＢ２における光Ｌａと光Ｌｂとを合わせた強度から、図５Ａの第３帯域ＷＢ３における光Ｌｂの強度を減算する処理に相当する。ここで、波長において、第２帯域ＷＢ２は第１帯域ＷＢ１を含み、第３帯域ＷＢ３は第１帯域ＷＢ１に隣接する。このため、第２帯域ＷＢ２におけるノイズＮ１の光Ｌｂの強度は、第３帯域ＷＢ３におけるノイズＮ１の光Ｌｂの強度に近似する。よって、各画素について、第２帯域ＷＢ２に対する第１画像Ｉ１の輝度値から第３帯域ＷＢ３に対する第２画像Ｉ２の輝度値を減算すると、図６Ａに示すように、第２帯域ＷＢ２における光Ｌａに近似した光Ｌａａの強度に対応する生成画像Ｉｇが得られる。光Ｌａが探索光Ｌ１の反射光による強度に対応するため、生成画像Ｉｇは、図６Ｂに示すように、外乱光の影響によるノイズＮ１が低減された対象物ＯＢの像Ｆｇを表す。

なお、第１撮像部３１０ａと第２撮像部３１０ｂの物理的な位置の差が原因で、第１撮像部３１０ａの撮像範囲と第２撮像部３１０ｂの撮像範囲にはズレが生じる場合がある。すなわち、第１画像Ｉ１の画素と第２画像Ｉ２との画素において、画素間の対応関係がズレを有する場合がある。このズレを補正するため、ステップＳ１０１０において、生成部５１１０が、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２との画素の対応付けを補正してもよい。具体的には、レーザー照射システム１の製造時に、第１撮像部３１０ａと第２撮像部３１０ｂとで同一の被写体を撮像し、被写体の距離に応じて第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２でどの画素と画素が対応するかのテーブルを作成する。そして、生成部５１１０が記憶部５２０にこの対応テーブルを非一時的に記憶させる。生成部５１１０は、第１画像Ｉ１の減算領域内の各画素について、この対応テーブルを用いて第２画像Ｉ２の対応画素を決定することができる。なお、濃度勾配法や平面推定法といった、複数の画像を重ね合わせるための既知の技術を用いてもよい。

ステップＳ１０１０で生成画像Ｉｇを生成すると、次に画像生成装置５０の処理部５１０の生成部５１１０が生成画像Ｉｇをレーザー制御装置６０に出力する（ステップＳ１０１２）。具体的には、生成部５１１０は、Ｉ／Ｏ部５３０を介して生成画像Ｉｇをレーザー制御装置６０に送信する。

次に、処理部６１０の照射制御部６１１０が、画像生成装置５０が送信した生成画像Ｉｇに基づきレーザービームＬ２の照射方向を更新する（ステップＳ１０１４）。例えば、照射制御部６１１０は、まず新たに取得した生成画像Ｉｇに基づきレーザービームＬ２の照射方向を調整するための情報を決定する。具体的には、照射制御部６１１０は、対象物ＯＢの像Ｆｇから、対象物ＯＢのうちレーザービームＬ２を照射すべき照射箇所に対応する領域を抽出する。そして、抽出した領域に基づき、照射制御部６１１０はレーザービームＬ２を照射する照射箇所を算出する。そして、照射制御部６１１０は、算出した照射箇所にレーザービームＬ２が照射されるように、レーザービームＬ２の照射方向及び合焦距離を制御する。

次に、照射制御部６１１０は照射を終了するか否か判別する（ステップＳ１０１６）。具体的には、照射制御部６１１０は、予め定められた照射終了条件が成立したか否か判別する。例えば、ユーザ（あるいは管理者）が照射終了を示すコマンドを入力した場合に、照射終了条件が成立したと判別する。または、照射制御部６１１０は、生成画像Ｉｇにおいて対象物ＯＢの破壊が確認された場合に、照射終了条件が成立したと判別としてもよい。さらに、照射制御部６１１０は、生成画像Ｉｇにおいて対象物ＯＢが確認できない場合に、照射終了条件が成立したと判別してもよい。

照射制御部６１１０は、照射終了条件が成立していないと判別した場合には（ステップＳ１０１６：ＮＯ）、ステップＳ１００８から処理を繰り返す。一方、照射終了条件が成立したと判別すると（ステップＳ１０１６：ＹＥＳ）、照射制御部６１１０は第１制御処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のレーザー照射システム１は、対象物ＯＢの温度が上昇して黒体放射による外乱光が多い条件でも、探索光を反射した対象物ＯＢの像Ｆ３において、外乱光の影響を低減した生成画像Ｉｇを取得することができる。

なお、第１実施形態では、第１撮像部３１０ａで第１画像Ｉ１を、第２撮像部３１０ｂで第２画像Ｉ２を、それぞれ撮像する例を説明したが、これに限定されず、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とを撮像できる任意の構成を選択することができる。例えば、レーザー照射システム１は、ビームスプリッターを有する撮像部で第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２を撮像してもよい。この撮像部は、到達光を分割して異なる光路に導くビームスプリッターと、２つの光路の先にそれぞれ配置された撮像素子と、を有する。この撮像部は、ビームスプリッターから撮像素子の一方に至るまでの光路に配置された第１バンドパスフィルタ３４０ａを有する。この撮像部は、ビームスプリッターからもう一方の撮像素子に至るまでの光路に配置された第２バンドパスフィルタ３４０ｂを更に有する。この変形例のレーザー照射システム１は、第１画像Ｉ１に対応する光と、第２画像Ｉ２に対応する光と、を同一の光軸から採光して第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とを撮像できる。このため、第１画像Ｉ１の画素と第２画像Ｉ２の画素とで、画素同士の対応関係がズレる程度が第１実施形態の構成よりも小さい。また、画素同士の対応関係が、対象物ＯＢとの距離にかかわらず一定である。このため、この変形例のレーザー照射システム１は、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２との対応関係を、高精度かつ高速度で補正できる。

（第２実施形態）
本実施形態のレーザー照射システム２は、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とに加え、第３画像Ｉ３を取得し、第１～第３画像に基づいて生成画像を生成する点で、第１実施形態のレーザー照射システム１と異なる。

本実施形態のレーザー照射システム２は、図７に示すように、第１撮像部３１０ａ及び第２撮像部３１０ｂに加えて、第３撮像部３１０ｃを備える画像取得部３２を有する。また、レーザー照射システム２の画像生成装置５２は、処理部５１０に代えて、処理部５１２を備える。処理部５１２は、記憶部５２０と協働して後述の処理を実行することで、生成部５１１２を実現する。生成部５１１２は、後述する処理を実行して、画像取得部３２を制御する。例えば、生成部５１１２は、制御コマンド、及び、撮像を指示する制御コマンドを生成する。焦点距離を制御する制御コマンドには、例えば、画像取得部３２から対象物ＯＢまでの距離の情報が含まれる。撮像を指示する制御コマンドには、例えば、撮像するタイミングを示す情報や、しぼりの量を示す情報等が含まれる。そして、生成された制御コマンドを、Ｉ／Ｏ部５３０を用いて画像取得部３２に出力して、生成部５１１２は画像取得部３２に対象物ＯＢの画像を撮像させる。生成部５１１２は、第１画像Ｉ１及び第２画像Ｉ２に加え、第３画像Ｉ３に基づいて生成画像Ｉｇを生成する。他の構成は第１実施形態のレーザー照射システム１と同様である。

画像取得部３２の第３撮像部３１０ｃは、第４帯域ＷＢ４の波長を有する光を受光し、受光した光に表される画像のデータを生成する。第３撮像部３１０ｃは、第３撮像素子３２０ｃと、第３バンドパスフィルタ３４０ｃと、を備える。第３撮像素子３２０ｃは受光した光を撮像し、撮像した画像のデータを生成する。第３バンドパスフィルタ３４０ｃは、後述するように、第４帯域ＷＢ４を通過領域とする光学バンドパスフィルタである。第３撮像部３１０ｃは、第３バンドパスフィルタ３４０ｃを通過した光を、第３撮像素子３２０ｃで受光することで、画像のデータを生成する。なお、第３撮像素子３２０ｃは、レンズを含み、画像生成装置５０及びレーザー制御装置６０からの制御コマンドが示す距離に合焦した画像のデータを生成する。

理想的な第３画像Ｉ３は、ノイズＮ１を対象物ＯＢの像Ｆ１から分離するため、第１画像Ｉ１のノイズＮ１と形状及び輝度値が同一なノイズＮ３を含む一方、探索光Ｌ１に関する対象物ＯＢの像を含まない。また、理想的には、第３画像Ｉ３と第１画像Ｉ１とは、共に対象物ＯＢを含む同一の撮像範囲に対応する。できるだけ理想に近い第３画像Ｉ３を撮像するために、第３撮像部３１０ｃは、第１撮像部３１０ａと同方向に光軸を向け、かつ同時に撮像を行う。

図８を参照して、レーザー照射システム２の動作を説明する。レーザー照射システム２は、位置取得装置ＲＤから対象物ＯＢを検知したことを示す情報を受信すると、図８の第２制御処理を開始する。

第２制御処理では、照射制御部６１１０が、図３のステップＳ１００２と同様に、位置取得装置ＲＤから対象物ＯＢの位置情報を取得する（ステップＳ２００２）。次に、処理部５１２の生成部５１１２及び照射制御部６１１０は、図３のステップＳ１００４と同様に、所得した位置情報に基づき対象物ＯＢの画像を取得する（ステップＳ２００４）。そして、照射制御部６１１０は、図３のステップＳ１００６と同様に、ステップＳ２００４で取得した画像に基づき、対象物ＯＢへ探索光Ｌ１とレーザービームＬ２との照射を開始する（ステップＳ２００６）。

ステップＳ２００６が終わると、生成部５１１２は、第１画像Ｉ１と、第２画像Ｉ２と、に加えて、第３画像Ｉ３を取得する（ステップＳ２００８）。第３画像Ｉ３は、図９Ａに示すように、第１帯域ＷＢ１に隣接する第４帯域ＷＢ４の波長帯域を有する成分を受光して得られる画像である。なお、第１画像Ｉ１及び第２画像Ｉ２は、第１実施形態の同名の画像と同様である。

本実施形態では、第３撮像部３１０ｃが、第４帯域ＷＢ４を通過帯域とする第３バンドパスフィルタ３４０ｃを用いて第３画像Ｉ３を撮像する。第４帯域ＷＢ４は、波長スペクトラム曲線の波長軸において、探索光Ｌ１の波長域である第１帯域ＷＢ１と重複しない。また、第４帯域ＷＢ４は、第１帯域ＷＢ１を挟んで、第２バンドパスフィルタ３４０ｂの通過帯域（第３帯域ＷＢ３）の逆側に位置する。第３撮像部３１０ｃはこのような光学特性を有する第３バンドパスフィルタ３４０ｃを用いて対象物ＯＢを撮像する。そのため、第３画像Ｉ３に結像される探索光Ｌ１の強度は、第１画像Ｉ１に結像される探索光Ｌ１の強度より小さい。一方で、第３画像Ｉ３には対象物ＯＢから到達する他の光（黒体放射を含む外乱光など）の影響に基づくノイズＮ３が含まれる。

本実施形態では、第１帯域ＷＢ１（及び第２帯域ＷＢ２）の中心を波長λ１、第３帯域ＷＢ３の中心を波長λ２、第４帯域ＷＢ４の中心を波長λ３とする。一例として、δλを正の実数として、以下の２式が成り立つ。
λ２＝λ１―δλ
λ３＝λ１＋δλ
なお、δλは正の実数である。よって、波長軸において、第２バンドパスフィルタ３４０ｂの通過帯域（第３帯域ＷＢ３）は、第１帯域ＷＢ１及び第２帯域ＷＢ２より波長が短い側に位置する。一方、第４バンドパスフィルタの通過帯域（第４帯域ＷＢ４）は、第１帯域ＷＢ１及び第２帯域ＷＢ２より波長が長い側に存在する。すなわち、第１帯域ＷＢ１及び第２帯域ＷＢ２は、光の波長軸において第３帯域ＷＢ３と第４帯域ＷＢ４の間に位置する。本実施形態ではδλは、第１帯域ＷＢ１に対して、第３帯域ＷＢ３及び第４帯域ＷＢ４が重ならないような最小の実数である。

ステップＳ２００８で第１～第３画像を取得すると、次に処理部５１２の生成部５１１２は、取得した第１画像Ｉ１と、第２画像Ｉ２と、第３画像Ｉ３と、に基づいて生成画像Ｉｇを生成する（ステップＳ２０１０）。具体的には、生成部５１１２は、第１画像Ｉ１のうち減算領域について、第１画像Ｉ１の画素の輝度値から、第２画像Ｉ２の対応する画素の輝度値と第３画像Ｉ３の対応する輝度値との平均値を減算することで、生成画像Ｉｇを生成する。なお、ステップＳ２０１０における減算処理は、第１実施形態のステップＳ１０１０で説明したように、第１画像Ｉ１の画素と、第２画像Ｉ２の画素と、第３画像Ｉ３の画素と、のそれぞれの対応関係についての補正処理を含んでもよい。

本実施形態のレーザー照射システム２は、波長軸において第２バンドパスフィルタ３４０ｂを用いて撮像した第２画像Ｉ２の画素の輝度値と、第３バンドパスフィルタ３４０ｃを用いて撮像した第３画像Ｉ３の画素の輝度値と、の平均値を用いて、第１画像Ｉ１のノイズＮ１を低減させる。第１バンドパスフィルタ３４０ａの通過帯域（第２帯域ＷＢ２）は、第２バンドパスフィルタ３４０ｂの通過帯域（第３帯域ＷＢ３）と、波長軸において異なる。そのため、第１画像Ｉ１に含まれるノイズＮ１と、第２画像Ｉ２に含まれるノイズＮ２と、は形状や輝度が異なる。例えば、第１帯域ＷＢ１～第４帯域ＷＢ４を含む波長帯で、光Ｌｂのスペクトラム曲線が、波長が増えるにつれ単調増加する場合がある。この場合では、例えば第３帯域ＷＢ３が波長軸上で第２帯域ＷＢ２よりも長波長側にある場合には、第３帯域ＷＢ３における光Ｌｂの強度は、第２帯域ＷＢ２における強度よりも一貫して大きくなる。一方で、第３帯域ＷＢ３が波長軸上で第２帯域ＷＢ２よりも短波長側にある場合には、第３帯域ＷＢ３における光Ｌｂの強度は、第２帯域ＷＢ２における強度よりも一貫して小さくなる。そのため、第３帯域ＷＢ３が第２帯域ＷＢ２の長短何れの側に位置したとしても、ノイズＮ１とノイズＮ２とが一致しない場合がある。レーザー照射システム２は、ノイズＮ１を低減させるにあたって波長における光Ｌｂの強度の偏りを平均化することで、このような場合でも、生成画像Ｉｇにおける外乱光の影響を低減する精度が高い。

次に生成部５１１２が、第１実施形態のステップＳ１０１２と同様に、ステップＳ２０１０で生成した生成画像Ｉｇをレーザー制御装置６０に出力する（ステップＳ２０１２）。そして、処理部６１０の照射制御部６１１０が、第１実施形態のステップＳ１０１４と同様に、画像生成装置５２が送信した生成画像Ｉｇに基づきレーザービームＬ２の照射方向を更新する（ステップＳ２０１４）。

ステップＳ２０１４が終わると、第１実施形態のステップＳ１０１６と同様に、照射制御部６１１０は照射を終了する否か判別する（ステップＳ２０１６）。照射制御部６１１０は、照射終了条件が成立していないと判別した場合には（ステップＳ２０１６：ＮＯ）、ステップＳ２００８から処理を繰り返す。一方、照射終了条件が成立したと判別すると（ステップＳ２０１６：ＹＥＳ）、照射制御部６１１０は、第３制御処理を終了する。

このように、本実施形態のレーザー照射システム２は、第２帯域ＷＢ２の波長を有する光を結像した第１画像Ｉ１と、第３帯域ＷＢ３の波長を有する光を結像した第２画像Ｉ２と、第４帯域ＷＢ４の波長を有する光を結像した第３画像Ｉ３と、に基づいて、第１画像Ｉ１よりも外乱光の影響が少ない生成画像Ｉｇを生成する。そのため、二つの波長帯域の光に対応する画像を用いて生成画像を生成するよりも、レーザー照射システム２に到達する光のスペクトラム曲線によって生じる誤差を精度よく低減することができる。

（第３実施形態）
本実施形態のレーザー照射システム３は、探索光Ｌ１が照射されているときに撮像された第１画像Ｉ１ａと、探索光Ｌ１が照射されていないときに撮像された第２画像Ｉ２ａと、に基づいて生成画像Ｉｇａを生成する点で、第１実施形態のレーザー照射システム１と異なる。

本実施形態のレーザー照射システム３は、図１０に示すように、撮像部３１４を備える画像取得部３４を有する。また、レーザー照射システム３の画像生成装置５４は、処理部５１０に代えて、処理部５１４を備える。処理部５１４は、記憶部５２０と協働して後述の処理を実行することで、生成部５１１４を実現する。生成部５１１４は、後述する処理を実行して、画像取得部３４を制御する。

例えば、生成部５１１４は、画像取得部３４の焦点距離を制御する制御コマンド、及び、撮像を指示する制御コマンドを生成する。焦点距離を制御する制御コマンドには、例えば、画像取得部３０から対象物ＯＢまでの距離の情報が含まれる。撮像を指示する制御コマンドには、例えば、撮像するタイミングを示す情報や、しぼりの量を示す情報等が含まれる。そして、生成された制御コマンドを、Ｉ／Ｏ部５３０を用いて画像取得部３４に出力して、生成部５１１４は画像取得部３４に対象物ＯＢの画像を撮像させる。生成部５１１４は、探索光Ｌ１が照射されているときに撮像された第１画像Ｉ１ａと、探索光Ｌ１が照射されていないときに撮像された第２画像Ｉ２ａと、に基づいて生成画像Ｉｇを生成する。他の構成は第１実施形態のレーザー照射システム１と同様である。

ここで、探索照射部１０は、所定のパルス幅で点滅を繰り返すパルスレーザーを探索光Ｌ１として照射する。ここで、本実施形態では、探索照射部１０がパルスレーザーを発信している期間のうち、パルスが山（レーザーのエネルギー密度が所定値以上）である期間を点灯期間Ｔ１、パルスが谷（レーザーの出力が所定値以下）である期間を消灯期間Ｔ２と呼ぶ。本実施形態では、点灯期間Ｔ１において、探索照射部１０は探索光Ｌ１を第１強度で照射する。一方、消灯期間Ｔ２においては、探索照射部１０は探索光Ｌ１を照射しない。これに限らず、探索照射部１０は消灯期間Ｔ２において第１強度より小さい第２強度で探索光Ｌ１を照射してもよい。

本実施形態では、撮像部３１４は、撮像素子３２４を備える。撮像部３１４の撮像素子３２４は、生成部５１１４が出力する制御コマンドに基づき、受光した光を撮像し、撮像した画像のデータを生成する。撮像部３１４は、点灯期間Ｔ１内の時刻ｔ１において、対象物ＯＢを撮像して、第１画像Ｉ１ａを得る。また、撮像部３１４は、消灯期間Ｔ２内の時刻ｔ２において、対象物ＯＢを撮像して、第２画像Ｉ２ａを得る。画像取得部３４は、第１画像Ｉ１ａと第２画像Ｉ２ａをＩ／Ｏ部５３０に出力する。本実施形態では撮像部３１４は光学フィルタを備えていない例を説明する。しかし、撮像部３１４は、第１実施形態の第１バンドパスフィルタ３４０ａと同様のフィルタや、可変ＮＤ（Neutral Density）フィルタを有していてもよい。なお、撮像部３１４は、レンズを含み、画像生成装置５０及びレーザー制御装置６０からの制御コマンドが示す距離に合焦した画像のデータを生成する。

処理部５１４は、記憶部５２０と協働して、Ｉ／Ｏ部５３０が受信した第１画像Ｉ１ａと第２画像Ｉ２ａとに基づいて、生成画像Ｉｇａを生成する生成部５１１０を実現する。

図１１を参照して、レーザー照射システム３の動作を説明する。レーザー照射システム３は、位置取得装置ＲＤから対象物ＯＢを検知したことを示す情報を受信すると、図１１の第３制御処理を開始する。

第３制御処理では、照射制御部６１１０が、図３のステップＳ１００２と同様に、位置取得装置ＲＤから対象物ＯＢの位置情報を取得する（ステップＳ３００２）。次に、生成部５１１４は、図３のステップＳ１００４と同様に、所得した位置情報に基づき対象物ＯＢの画像を取得する（ステップＳ３００４）。そして、照射制御部６１１０は、図３のステップＳ１００６と同様に、ステップＳ３００４で取得した画像に基づき、対象物ＯＢへ探索光Ｌ１とレーザービームＬ２との照射を開始する（ステップＳ３００６）。

照射制御部６１１０は、第１強度での探索光Ｌ１の照射を、点灯期間Ｔ１に行い、消灯期間Ｔ２に行わない（あるいは、第１強度より小さい第２強度で照射する）ように探索照射部１０を制御コマンドにより制御する。また、照射制御部６１１０は、探索光Ｌ１を照射するときに、点灯期間Ｔ１を表す情報と、点灯期間Ｔ１において探索光Ｌ１の出力が最大となる時刻を表す情報とを画像生成装置５０の生成部５１１０に伝達する。探索光Ｌ１の照射を停止するとき、例えば消灯期間Ｔ２が開始するとき、照射制御部６１１０は、消灯期間Ｔ２を表す情報と、消灯期間Ｔ２において探索光Ｌ１の出力が最小となる時刻を表す情報とを画像生成装置５０の生成部５１１０に伝達する。

ステップＳ３００６が終わると、生成部５１１４は、点灯期間Ｔ１における第１強度の探索光が照射された対象物ＯＢを撮像した第１画像Ｉ１ａを取得する（ステップＳ３００８）。生成部５１１４は、探索照射部１０が第１強度の探索光Ｌ１を照射しているときの対象物ＯＢの像を撮像部３１４に撮像させる。このため、生成部５１１４は、探索光Ｌ１が探索照射部１０から照射されて、対象物ＯＢに反射され、画像取得部３４に到達するまでの遅延時間を算出する。例えば、生成部５１１４は、ステップＳ３００２で取得した位置情報が示す対象物ＯＢまでの距離と、記憶部５２０が記憶する光速度の情報と、に基づいて遅延時間を算出する。算出した遅延時間を、照射制御部６１１０から取得する探索光Ｌ１の出力が最大となる時刻に加えることで、生成部５１１４は、対象物ＯＢにより探索光Ｌ１を反射された反射光が撮像部３１４に到達する時刻ｔ１を算出する。撮像部３１４は、生成部５１１４の指示に基づき、算出された時刻に対象物ＯＢを撮像する。なお、遅延時間は、予め記憶部５２０に対象物ＯＢとの距離と遅延時間とを対応づけたテーブル情報に基づき算出されてもよい。このテーブル情報は、記憶部５２０に格納されている。また、生成部５１１４は、遅延時間を省略して、照射制御部６１１０から取得する探索光Ｌ１の出力が最大となる時刻に、撮像部３１４に対象物ＯＢを撮像させてもよい。

本実施形態では、生成部５１１４は、時刻ｔ１に、撮像部３１４に対象物ＯＢを撮像させる。この場合、時刻ｔ１において、出力が最大のときの探索光Ｌ１が、対象物ＯＢに反射され、撮像部３１４に到達する。このため、この時刻ｔ１において撮像部３１４に到達する光は、図１２Ａに示すように、探索光Ｌ１を対象物ＯＢが反射した光Ｌａと、黒体放射を含む外乱光による光Ｌｂと、含む。このため、第１画像Ｉ１ａは、図１２Ｂのように、探索光Ｌ１を対象物ＯＢが反射した反射光を結像した対象物ＯＢの像Ｆ１ａと、外乱光によって生じるノイズＮ１ａと、を含む。

ステップＳ３００８が終わると、生成部５１１４は、消灯期間Ｔ２における、探索光Ｌ１が照射されていない、又は、第２強度の探索光Ｌ１が照射された対象物ＯＢを含む撮像範囲を撮像した第２画像Ｉ２ａを取得する（ステップＳ３００９）。生成部５１１４は、例えば、点灯期間Ｔ１の照射光による影響を受けない（あるいは影響が点灯期間Ｔ１よりも小さい）期間内における対象物ＯＢを含む撮像範囲を撮像した第２画像Ｉ２ａを撮像部３１４に撮像させる。ここでは、生成部５１１４は、探索照射部１０が照射するパルスレーザーの強度が０となる（又は、最小となる）時刻に上述の遅延時間を加えた時刻ｔ２に、撮像部３１４に対象物ＯＢを撮像させる。また、生成部５１１４は、遅延時間を省略して、照射制御部６１１０から取得する探索光Ｌ１の出力が最小となる時刻に、撮像部３１４に対象物ＯＢを撮像させてもよい。

ステップＳ３００９が終わると、処理部５１４の生成部５１１４は、第１画像Ｉ１ａと第２画像Ｉ２ａとに基づき生成画像Ｉｇａを生成する（ステップＳ３０１０）。この生成画像Ｉｇａは、図１４Ｂに示すように、黒体放射を含む外乱光によるノイズＮ２ａが第１画像Ｉ１ａから低減された画像である。具体的には生成部５１１４は、第１画像Ｉ１ａのうち少なくとも一部を占める減算領域内の各画素の輝度値から、第２画像Ｉ２ａの対応する画素の輝度値を減算することで、生成画像Ｉｇａを生成する。本実施形態では、減算領域は第１画像全体を表す。なお、時刻ｔ１における探索光Ｌ１の強度を第１強度とし、時刻ｔ２における探索光Ｌ１の強度を第２強度（本実施形態の例では０）とすると、第１強度は第２強度より大きい。

ステップＳ３０１０での処理は、図１２Ａの光Ｌａと光Ｌｂとを合わせた強度から、図１３Ａの光Ｌｂの強度を減算する処理に相当する。このため、理想的な第２画像Ｉ２ａは、ノイズＮ１ａを対象物ＯＢの像から分離するため、第１画像Ｉ１ａのノイズＮ１ａと形状及び輝度値が同一なノイズＮ２ａを含む一方、探索光Ｌ１に関する対象物ＯＢの像を含まない。また、理想的には、第２画像Ｉ２ａと第１画像Ｉ１ａとは、共に対象物ＯＢを含む同一の撮像範囲に対応する。できるだけ理想に近い第２画像Ｉ２ａを撮像するために、本実施形態の撮像部３１４は、複数回実行され得るステップＳ３００８のうち直前に実行したステップＳ３００８において第１画像Ｉ１ａを撮像した時刻ｔ１から、なるべく近い時刻ｔ２において、第２画像Ｉ２ａを撮像する。例えば、ステップＳ３００９の消灯期間Ｔ２は、直前に実行したステップＳ３００８の点灯期間Ｔ１の直後に生じるパルスレーザーの谷に対応する。なお、ステップＳ３００９は、ステップＳ３００８の点灯期間Ｔ１の直後に続く消灯期間Ｔ２で実行されてもよい。

このようにして撮像した第２画像Ｉ２ａは、図１３Ｂのように、第１画像Ｉ１と略同一の形状及び輝度の強さを有するノイズＮ２ａを含む。一方で、第２画像Ｉ２に結像される探索光Ｌ１の強度は、第１画像Ｉ１に結像される探索光Ｌ１の強度より小さい。

ステップＳ３０１０では、図１４Ｂに示すような生成画像Ｉｇａが生成される。生成画像Ｉｇａは、第１画像Ｉ１ａの対象物ＯＢの像Ｆ１ａに対応する、対象物ＯＢの像Ｆｇａを含む。この対象物ＯＢの像Ｆｇａは、例えば図１４Ａに示すスペクトラム曲線を有する光Ｌａｂに対応する。光Ｌａｂは、図１２Ａに示す、探索光Ｌ１を対象物ＯＢが反射した光Ｌａと略等しい。すなわち、生成部５１１４は、ステップＳ３０１０で図１４Ａに示すように、図１２Ａのスペクトラム曲線から黒体放射による光Ｌｂを差し引いた光Ｌａに対応する像Ｆｇａを含む生成画像Ｉｇａを生成する。なお、ステップＳ３０１０における減算処理は、第１実施形態のステップＳ１０１０で説明したように、第１画像Ｉ１ａの画素と第２画像Ｉ２ａの画素の対応関係の補正を含んでもよい。

次に生成部５１１４が、第１実施形態のステップＳ１０１２と同様に、ステップＳ３０１０で生成した生成画像Ｉｇａをレーザー制御装置６０に出力する（ステップＳ３０１２）。そして、処理部６１０の照射制御部６１１０が、第１実施形態のステップＳ１０１４と同様に、画像生成装置５４が送信した生成画像Ｉｇａに基づきレーザービームＬ２の照射方向を更新する（ステップＳ３０１４）。

ステップＳ３０１４が終わると、第１実施形態のステップＳ１０１６と同様に、照射制御部６１１０は照射を終了するか否か判別する（ステップＳ３０１６）。照射制御部６１１０は、照射終了条件が成立していないと判別した場合には（ステップＳ３０１６：ＮＯ）、ステップＳ３００８から処理を繰り返す。一方、照射終了条件が成立したと判別すると（ステップＳ３０１６：ＹＥＳ）、照射制御部６１１０は、第３制御処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のレーザー照射システム３は、生成画像Ｉｇａを生成するための第１画像Ｉ１ａ及び第２画像Ｉ１ｂにおいて、通過波長帯が異なるバンドパスフィルタを省略するこができる。そのため、第１画像Ｉ１ａと第２画像Ｉ２ａにおいて、複数のバンドパスフィルタの通過周波数帯の違いによるノイズの違いの影響を受けることが無い。そのため、生成画像Ｉｇａにおいてノイズを低減する精度が高い。また、複数の撮像部を用いて対象物ＯＢを撮像する必要が無いため、レーザー照射システム３を小型化できる。

（第４実施形態）
上述の第１～第３実施形態のレーザー照射システムでは、生成画像Ｉｇを生成する際に、第１画像全体が、減算処理の対象となる減算領域として設定された。本実施形態のレーザー照射システム４は、第１画像Ｉ１のうち対象物ＯＢの像を含む一部を減算領域として決定する構成を有する点で上述の実施形態のレーザー照射システムと異なる。

本実施形態のレーザー照射システム４は、位置取得装置ＲＤから対象物ＯＢを検知したことを示す情報を受信すると、図３の第１制御処理に代えて、図１５の第４制御処理を開始する。他の構成は第１実施形態のレーザー照射システム１と同様である。

第４制御処理では、照射制御部６１１０が、図３のステップＳ１００２と同様に、位置取得装置ＲＤから対象物ＯＢの位置情報を取得する（ステップＳ４００２）。次に、生成部５１１０は、図３のステップＳ１００４と同様に、所得した位置情報に基づき対象物ＯＢの画像を取得する（ステップＳ４００４）。そして、照射制御部６１１０は、図３のステップＳ１００６と同様に、ステップＳ４００４で取得した画像に基づき、探索光Ｌ１とレーザービームＬ２との照射を開始する（ステップＳ４００６）。

次に、ステップＳ４００７において、生成部５１１０が、レーザー照射部２０がレーザービームＬ２を照射する方向に基づき減算領域を特定する。例えば、レーザー照射システム１の製造時に、レーザー照射システム１と対象物ＯＢとの距離ごとに、レーザー照射部２０が照射したレーザービームＬ２が合焦する位置が第１画像Ｉ１のうちどの画素領域に対応するかを実測しておく。そのため、この実測値に基づいて、レーザービームＬ２が対象物ＯＢ上で照射される照射位置に対応する第１画像Ｉ１の領域を、対象物ＯＢの距離ごとに対応付けて記憶したデータベースを生成する。このデータベースは、レーザー照射部２０と画像取得部３０との光軸が、どの程度ズレを含むかの情報を有するため、レーザービームＬ２の照射方向を示す情報と言える。そして、記憶部６２０がデータベースを記憶する。ステップＳ４００７において、照射制御部６１１０は、ステップＳ４００２で取得した対象物ＯＢまでの距離でこのデータベースを検索することで、レーザービームＬ２の照射方向に基づき減算領域を決定する。

次に、ステップＳ４００８において、生成部５１１０は、図３のステップＳ１００８と同様に、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とを取得する。

次に、ステップＳ４０１０ａにおいて、処理部５１０の生成部５１１０は、ステップＳ４００７で決定した減算領域について、第１画像Ｉ１の画素の輝度値を第２画像Ｉ２の対応画素の輝度値で減算して、生成画像Ｉｇを生成する。この処理は、画素の輝度値を減算する処理をステップＳ４００７で決定した領域に限定して行う点を除き、図３のステップＳ１０１０と同様に実行される。

次に生成部５１１０が、第１実施形態のステップＳ１０１２と同様に、ステップＳ４０１０で生成した生成画像Ｉｇをレーザー制御装置６０に出力する（ステップＳ４０１２）。そして、処理部６１０の照射制御部６１１０が、第１実施形態のステップＳ１０１４と同様に、画像生成装置５０が送信した生成画像Ｉｇに基づきレーザービームＬ２の照射方向を更新する（ステップＳ４０１４）。

ステップＳ４０１４が終わると、第１実施形態のステップＳ１０１６と同様に、照射制御部６１１０は照射を終了するか否か判別する（ステップＳ４０１６）。照射制御部６１１０は、照射終了条件が成立していないと判別した場合には（ステップＳ４０１６：ＮＯ）、ステップＳ４００７から処理を繰り返す。一方、照射終了条件が成立したと判別すると（ステップＳ４０１６：ＹＥＳ）、照射制御部６１１０は第４制御処理を終了する。

本実施形態のレーザー照射システム４は、減算処理の対象となる減算領域を、黒体放射によるノイズの影響が強い領域に限定することができる。よって、レーザー照射システム４は第４制御処理を高速に実行できる。これに関連して、レーザー照射システム１はステップＳ４００７とステップＳ４００８の処理を並列して行っても良い。この場合、レーザー照射システム１は、第１画像Ｉ１及び第２画像Ｉ２を撮像する間に減算領域を特定する処理を行うことにより、さらに短い時間で第４制御処理を実行できる。

（第５実施形態）
上述の第４実施形態のレーザー照射システム４は、減算処理の対象となる減算領域をレーザービームＬ２の照射方向に基づき特定した。本実施形態のレーザー照射システム５は、第１画像Ｉ１の輝度値に基づき減算領域を決定する構成を有する点で上述の実施形態のレーザー照射システム４と異なる。

本実施形態のレーザー照射システム５は、位置取得装置ＲＤから対象物ＯＢを検知したことを示す情報を受信すると、図１５の第４制御処理に代えて、図１６の第５制御処理を開始する。他の構成は第４実施形態のレーザー照射システム４と同様である。

第５制御処理では、照射制御部６１１０が、図１５のステップＳ４００２と同様に、位置取得装置ＲＤから対象物ＯＢの位置情報を取得する（ステップＳ５００２）。次に、生成部５１１０は、図１５のステップＳ４００４と同様に、所得した位置情報に基づき対象物ＯＢの画像を取得する（ステップＳ５００４）。そして、照射制御部６１１０は、図１５のステップＳ４００６と同様に、ステップＳ５００４で取得した画像に基づき、探索光Ｌ１とレーザービームＬ２との照射を開始する（ステップＳ５００６）。次に、ステップＳ５００８において、生成部５１１０は、図１５のステップＳ４００８と同様に、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２を取得する（ステップＳ５００８）。なお、図１５のステップＳ４００７の処理は、第５制御処理では省略される。

ステップＳ５００８が終わると、生成部５１１０は、第１画像Ｉ１の輝度値に基づき減算領域を決定する（ステップＳ５００９）。例えば、生成部５１１０は、第１画像Ｉ１の画素のうち、輝度値が最も高い画素を抽出し、その画素を中心とする所定領域（例えば、１０ピクセル×１０ピクセル）の領域を減算領域として決定する。あるいは、生成部５１１０は、第１画像Ｉ１のうち、所定の閾値よりも輝度値が高い画素を全て減算領域として決定してもよい。

次に、ステップＳ５０１０ｂにおいて、処理部５１０の生成部５１１０は、図１５のステップＳ４０１０と同様に、ステップＳ５００９で特定した減算領域について、第１画像Ｉ１の画素の輝度値を第２画像Ｉ２の対応する画素の輝度値で減算して、生成画像Ｉｇを生成する。

次に生成部５１１０が、図１５のステップＳ４０１２と同様に、ステップＳ５０１０で生成した生成画像Ｉｇをレーザー制御装置６０に出力する（ステップＳ５０１２）。そして、処理部６１０の照射制御部６１１０が、図１５のステップＳ４０１４と同様に、画像生成装置５０が送信した生成画像Ｉｇに基づきレーザービームＬ２の照射方向を更新する（ステップＳ５０１４）。

ステップＳ５０１４が終わると、図１５のステップＳ４０１６と同様に、照射制御部６１１０は照射を終了するか否か判別する（ステップＳ５０１６）。照射制御部６１１０は、照射終了条件が成立していないと判別した場合には（ステップＳ５０１６：ＮＯ）、ステップＳ５００８から処理を繰り返す。一方、照射終了条件が成立したと判別すると（ステップＳ５０１６：ＹＥＳ）、照射制御部６１１０は第５制御処理を終了する。

本実施形態のレーザー照射システム５は、減算処理の対象となる減算領域を、レーザービームＬ２の照射方向の情報によらず、第１画像Ｉ１の輝度によって決定できる。そのため、生成画像Ｉｇを生成する処理を高速化するために必要なハードウェアの変更が少ない。

（変形例）
上記の第１～第５実施形態では、砲台駆動部４１０が砲台４０を駆動することにより、レーザー照射部２０がレーザービームＬ２を照射する照射方向を変更する例を示した。これに加えて、又は、これに代えて、レーザー照射部２０は、レーザービームＬ２を照射する照射方向を変更可能な別の構成を有していてもよい。本変形例のレーザー照射システム１では、例えば、レーザー照射部２０がレーザービームＬ２の照射方向を変更可能な微動ミラーと、微動ミラーの角度を変更する駆動部と、を更に備える。そして、レーザー制御装置６０の処理部６１０が、この微動ミラーの角度を変更させる制御コマンドをＩ／Ｏ部６３０から出力する。この制御コマンドには、微動ミラーの角度を示す情報が含まれる。当該制御コマンドに基づき、駆動部は、微動ミラーの角度を変更する。これにより、レーザー制御装置６０はレーザービームＬ２の照射方向を変更する。ここで、微動ミラーは、砲台駆動部４１０と比べて、レーザービームＬ２の照射方向を変更可能な最大駆動範囲は小さいが、より精密に照射方向を決定できる。このような構成によれば、レーザー照射システム１はレーザービームＬ２の照射方向を細かに変更することができる。

このような構成を有するレーザー照射システム１では、例えば、図３の第１制御処理のステップＳ１０１４において、レーザービームＬ２がステップＳ１０１２において生成した生成画像Ｉｇの示す照射箇所に合焦するように、処理部６１０の照射制御部６１１０が微動ミラーの角度を変更する制御コマンドを出力してレーザービームＬ２の照射方向を制御する。

また、上述の実施形態では、最初に対象物ＯＢの画像を取得した後に探索光Ｌ１及びレーザービームＬ２を照射する例を示したが、これに限定されず、対象物ＯＢの画像を取得する前に探索光Ｌ１を照射してもよい。画像取得部３０（あるいは、画像取得部３２又は画像取得部３４）は、周囲が暗いとき、例えば夜間においても、探索光Ｌ１を照射することで、対象物ＯＢからの反射光を受光することができる。

上述の実施形態およびその変形例では、第１～第５制御処理を実行するためのプログラムは、記憶部５２０及び記憶部６２０が予め記憶していた。しかし、これらのプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read only memory）やＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc-Read Only Memory）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の、コンピュータ読取り可能な非一時的記憶媒体に記憶されていても良い。この場合、非一時的記憶媒体に記憶されたプログラムを、画像生成装置５０（あるいは、画像生成装置５２、画像生成装置５４）やレーザー制御装置６０が読みとって、記憶部５２０及び記憶部６２０に記憶してもよい。また、画像生成装置５０（あるいは、画像生成装置５２、画像生成装置５４）やレーザー制御装置６０は、インターネットやイントラネットといった通信網を介して、これらのプログラムを取得してもよい。

上述の実施形態では、探索照射部１０と、レーザー照射部２０と、画像取得部３０（あるいは、画像取得部３２、画像取得部３４）とを互いに固定する例を示したが、これに限定されない。例えば、画像取得部３０（あるいは、画像取得部３２、画像取得部３４）が探索照射部１０から対象物ＯＢに照射される探索光Ｌ１の反射光を受光し、画像生成装置５０（あるいは、画像生成装置５２、画像生成装置５４）とレーザー制御装置６０とが対象物ＯＢの位置を算出できれば、任意の構成を選択することができる。例えば、砲台４０は、探索照射部１０の光軸方向と、レーザー照射部２０の光軸方向と、画像取得部３０（あるいは、画像取得部３２、画像取得部３４）の光軸方向とをそれぞれ独立して変更できるように構成されてもよい。また、探索照射部１０と、レーザー照射部２０と、画像取得部３０（あるいは、画像取得部３２、画像取得部３４）とが互いに離れて設けられてもよい。

また、上述の実施形態及びその変形例において、物理的に分離されたレーザー照射システム１（あるいは、レーザー照射システム２、レーザー照射システム３、レーザー照射システム４、レーザー照射システム５）は画像生成装置５０（あるいは、画像生成装置５２、画像生成装置５４）とレーザー制御装置６０とを有していた。しかし、画像生成装置５０（あるいは、画像生成装置５２、画像生成装置５４）とレーザー制御装置６０とは一つの情報処理装置であってもよい。この情報処理装置は、１以上の処理部と記憶部とを備える。そして、この処理部と記憶部とが協働して、上述の生成部５１１０（あるいは、生成部５１１２、生成部５１１４）及び照射制御部６１１０の機能を発揮する。

以上において説明した実施形態および変形例は一例であり、機能を阻害しない範囲で変更してもよい。また、各実施の形態および変形例で説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、または／および、任意に組み合わせてもよい。例えば、第４実施形態及び第５実施形態の減算領域を特定する構成を、第１実施形態のレーザー照射システム１が備えている場合について説明した。しかし、同様の減算領域を特定する構成を、第２実施形態のレーザー照射システム２又は第３実施形態のレーザー照射システム３が備えていてもよい。この場合、例えば、図８のステップＳ２００８の前に図１５のステップＳ４００７を実行する。

さらに、レーザー照射システム１のみならず、第２～第５実施形態のレーザー照射システムが、レーザービームＬ２の照射方向を変更可能な他の構成（微動ミラーを含む）を有していてもよい。

例えば、第４実施形態のレーザー照射システム４でレーザービームＬ２の照射方向を変更可能な他の構成を適用する場合、図１５の第４制御処理を次のように変更してもよい。すなわち、ステップＳ４００７において、処理部５１０が、砲台駆動部４１０による砲台４０によるレーザービームＬ２の照射方向に加えて、微動ミラーの角度によるレーザービームＬ２の照射方向の情報を取得する。そして、処理部５１０は、この２つのレーザービームＬ２の照射方向に関する情報に基づいてレーザー照射システム４から照射されるレーザービームＬ２の照射角度を決定し、決定した照射角度に基づいて、例えば三角測量法を用いて、第１画像Ｉ１における減算領域を決定する。

各実施形態に記載のレーザー照射システム等は、例えば以下のように把握される。

第１の態様に係るレーザー照射システム（１、２、３、４、５）は、探索光（Ｌ１）を対象物（ＯＢ）に照射する探索照射部（１０）と、レーザービーム（Ｌ２）を照射するレーザー照射部（２０）と、対象物（ＯＢ）を撮像した第１画像（Ｉ１、Ｉ１ａ）と、対象物（ＯＢ）を含む撮像範囲を撮像した第２画像（Ｉ２、Ｉ２ａ）と、を取得する画像取得部（３０、３２、３４）と、第１画像と第２画像とに基づき第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像（Ｉｇ、Ｉｇａ）を生成する生成部（５１１０、５１１２、５１１４）と、生成画像に基づき、レーザー照射部がレーザービームを照射する方向を制御する照射制御部（６１１０）と、を備え、第２画像（Ｉ２、Ｉ２ａ）に結像される探索光（Ｌ１）の強度が第１画像に結像される前記探索光の強度より小さい。

第１の態様に係るレーザー照射システムでは、探索光により得られる画像である第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像を生成することができる。言い換えると、探索光の照射で得られる対象物からの反射光による画像を対象とし、これに対する外乱を抑制することができる。また、生成画像に基づきレーザービームを照射する方向を制御するため、正確にレーザービームを照準することができる。

第２の態様に係るレーザー照射システムは、第１の態様のレーザー照射システムであり、探索照射部は、第１帯域（ＷＢ１）を波長域とするレーザー光である探索光を照射し、画像取得部は、第１帯域を含む第２帯域（ＷＢ２）の波長を有する光を結像した第１画像を撮像する第１撮像部と、第１帯域を含まない第３帯域（ＷＢ３）の波長を有する光を結像した第２画像を撮像する第２撮像部と、を備え、生成部は第１撮像部が撮像した第１画像と、第２撮像部が撮像した前記第２画像と、に基づき生成画像を生成する。

単純に一つのバンドパスフィルタを用いて対象物の画像を撮像する構成を採用した場合、十分のノイズ除去性能を確保するために、ノイズ源が強くなるほどバンドパスフィルタの通過帯域を狭くする必要がある。そのため、一定以上のノイズ源がある場合、ノイズ除去性能が不足する。第２の態様に係るレーザー照射システムは、複数のバンドパスフィルタを用いて撮像した複数の画像を用いて生成画像を生成するため、強いノイズ源があった場合でも、ノイズが少ない生成画像を生成できる。

第３の態様に係るレーザー照射システムは、第１の態様のレーザー照射システムであり、探索照射部は、第１期間において第１強度で探索光を照射し、第２期間において、探索光を照射しない、又は、第１強度よりも小さい第２強度で探索光を照射し、画像取得部が、第１期間における前記第１強度の探索光が照射された対象物を撮像した第１画像を撮像し、第２期間における、探索光が照射されていない、又は、前記第２強度の探索光が照射された対象物を含む撮像範囲を撮像した第２画像を撮像する撮像部を含む。

第３の態様に係るレーザー照射システムは、生成画像を生成するために、異なる通過帯域のバンドパスフィルタを用いて撮像した画像を用いる必要が無い。そのため、本態様のレーザー照射システムは、バンドパスフィルタの通過波長の差異による誤差の影響が少ない生成画像を生成できる。

第４の態様に係るレーザー照射システムは、第１～第３態様のレーザー照射システムのいずれかであり、生成部は、第１画像の少なくとも一部を占める減算領域について、減算領域に含まれる画素の輝度値から第２画像の対応する画素の輝度値を減算して生成画像を生成する。

第４の態様に係るレーザー照射システムは、画素の輝度値を減算することにより生成画像を生成するため、高速に生成画像を生成できる。

第５の態様に係るレーザー照射システムは、第４の態様のレーザー照射システムであり、
生成部は、第１画像のうち対象物の像を含む一部を、減算領域として決定する。

第５の態様に係るレーザー照射システムは、第１画像のうち対象物の像を含む一部について減算処理を行うため、生成画像を生成するにあたって不要な演算を省略できる。すなわち、本態様のレーザー照射システムは、高速に生成画像を生成できる。

第６の態様に係るレーザー照射システムは、第５の態様のレーザー照射システムであり、生成部は、レーザー照射部がレーザービームを照射する方向に基づいて減算領域を決定する。

第６の態様に係るレーザー照射システムでは、レーザービームの照射方向に基づいて減算領域を決定するため、減算処理を行うべき領域を対象物の状況に対応して精度よく決定できる。

第７の態様に係るレーザー照射システムは、第５の態様のレーザー照射システムであり、生成部は、第１画像のうち輝度が所定の基準よりも強い画素を含む領域を、減算領域として決定する。

第７の態様に係るレーザー照射システムは、第１画像に含まれる画素の画素値に基づいて減算領域を決定するため、生成部以外の構成を変更させる必要が無い。すなわち、第８の態様に係るレーザー照射システムは、導入が容易である。

第８の態様に係るレーザー照射システムは、第２の態様のレーザー照射システムであり、画像取得部が、第４帯域（ＷＢ４）の波長を有する光を結像した第３画像（Ｉ３）を撮像する第３撮像部（３１０ｃ）を更に備え、第１帯域が、光の波長軸において、第３帯域と第４帯域との間に位置し、生成部は、第１画像と第２画像に加えて、第３撮像部が撮像した第３画像に基づき生成画像を生成する。

第８の態様に係るレーザー照射システムは、異なる波長域の光に対応する第１画像と、第２画像と、第３画像と、に基づいて生成画像を生成する。このため、光の波長域ごとのばらつきが平均化された、ノイズが少ない生成画像を生成できる。

第９の態様に係るレーザー照射システムは、第１～第８態様のレーザー照射システムのいずれかであり、レーザービームは、探索光よりも強度が高い高出力レーザー光である。

第９の態様に係るレーザー照射システムでは、生成画像により照準して、対象物に高出力レーザーを照射可能である。

第１０の態様に係る画像生成装置（５０、５２、５４）は、探索光を照射された対象物（ＯＢ）を撮像した第１画像（Ｉ１、Ｉ１ａ）と、対象物を含む撮像範囲を撮像した第２画像（Ｉ２、Ｉ２ａ）と、を受信する受信部（５３０）と、第１画像と前記第２画像とに基づき第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像（Ｉｇ、Ｉｇａ）を生成する生成部（５１１０、５１１２、５１１４）と、生成画像を出力する出力部（５３０）と、を備え、第２画像に結像される探索光の強度が第１画像に結像される探索光の強度より小さい。

第１０の態様に係る画像生成装置は、探索光により得られる画像である第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像を生成することができる。言い換えると、探索光の照射で得られる対象物からの反射光による画像を対象とし、これに対する外乱を抑制することができる。

第１１の態様に係るプログラムは、レーザービーム（Ｌ２）を照射するレーザー照射部（２０）に通信可能に接続されたコンピュータ（５０、５２、５４、６０）に、探索光（Ｌ１）を照射された対象物（ＯＢ）を撮像した第１画像（Ｉ１、Ｉ１ａ）と、対象物を含む撮像範囲を撮像した第２画像（Ｉ２、Ｉ２ａ）と、を取得し、第１画像と第２画像とに基づき第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像（Ｉｇ、Ｉｇａ）を生成し、生成画像に基づき、レーザー照射部がレーザービームを照射する方向を制御する、処理を実行させ、前記第２画像に結像される前記探索光の強度が前記第１画像に結像される前記探索光の強度より小さい。

第１１の態様に係るプログラムは、コンピュータに、探索光により得られる画像である第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像を生成させることができる。言い換えると、探索光の照射で得られる対象物からの反射光による画像を対象とし、これに対する外乱を抑制することができる。また、生成画像に基づきレーザービームを照射する方向を制御するため、正確にレーザービームを照準することができる。

１、２、３、４、５ レーザー照射システム
１０ 探索照射部
２０ レーザー照射部
３０、３２、３４ 画像取得部
３１０ａ 第１撮像部
３１０ｂ 第２撮像部
３１０ｃ 第３撮像部
３１４ 撮像部
３２０ａ 第１撮像素子
３２０ｂ 第２撮像素子
３２０ｃ 第３撮像素子
３２４ 撮像素子
３４０ａ 第１バンドパスフィルタ
３４０ｂ 第２バンドパスフィルタ
３４０ｃ 第３バンドパスフィルタ
４０ 砲台
４１０ 砲台駆動部
５０、５２、５４ 画像生成装置
５１０、５１２、５１４ 処理部
５１１０、５１１２、５１１４ 生成部
５２０ 記憶部
５３０ Ｉ／Ｏ部
６０ レーザー制御装置
６１０ 処理部
６１１０ 照射制御部
６２０ 記憶部
６３０ Ｉ／Ｏ部
ＯＢ 対象物
ＲＤ 位置取得装置
Ｌ１ 探索光
Ｌ２ レーザービーム
Ｌａ 光
Ｌｂ 光
Ｉ１、Ｉ１ａ 第１画像
Ｉ２、Ｉ２ａ 第２画像
Ｉ３ 第３画像
Ｉｇ、Ｉｇａ 生成画像
Ｆ１、Ｆ１ａ、Ｆｇ 対象物の像
Ｎ１、Ｎ１ａ、Ｎ２、Ｎ２ａ ノイズ

Claims (11)

1. 探索光を対象物に照射する探索照射部と、
   レーザービームを照射するレーザー照射部と、
   前記対象物を撮像した第１画像と、前記対象物を含む撮像範囲を撮像した第２画像と、を取得する画像取得部と、
   前記第１画像と前記第２画像とに基づき前記第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像を生成する生成部と、
   前記生成画像に基づき、前記レーザー照射部が前記レーザービームを照射する方向を制御する照射制御部と、
   を備え、
   前記第２画像に結像される前記探索光の強度が前記第１画像に結像される前記探索光の強度より小さい、
   レーザー照射システム。
2. 前記探索照射部は、第１帯域を波長域とするレーザー光である前記探索光を照射し、
   前記画像取得部は、
   前記第１帯域を含む第２帯域の波長を有する光を結像した前記第１画像を撮像する第１撮像部と、
   前記第１帯域を含まない第３帯域の波長を有する光を結像した前記第２画像を撮像する第２撮像部と、
   を備え、
   前記生成部は前記第１撮像部が撮像した前記第１画像と、前記第２撮像部が撮像した前記第２画像と、に基づき前記生成画像を生成する、
   請求項１に記載のレーザー照射システム。
3. 前記探索照射部は、
   第１期間において、第１強度で前記探索光を照射し、
   第２期間において、前記探索光を照射しない、又は、前記第１強度よりも小さい第２強度で前記探索光を照射し、
   前記画像取得部が、前記第１期間における前記第１強度の探索光が照射された前記対象物を撮像した前記第１画像を撮像し、前記第２期間における、前記探索光が照射されていない、又は、前記第２強度の探索光が照射された前記対象物を含む撮像範囲を撮像した前記第２画像を撮像する撮像部を備える、
   請求項１に記載のレーザー照射システム。
4. 前記生成部は、前記第１画像の少なくとも一部を占める減算領域について、前記減算領域に含まれる画素の輝度値から、前記第２画像の対応する画素の輝度値を減算して前記生成画像を生成する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザー照射システム。
5. 前記生成部は、前記第１画像のうち前記対象物の像を含む一部を、前記減算領域として決定する、
   請求項４に記載のレーザー照射システム。
6. 前記生成部は、前記レーザー照射部が前記レーザービームを照射する方向に基づいて前記減算領域を決定する、
   請求項５に記載のレーザー照射システム。
7. 前記生成部は、前記第１画像のうち輝度が所定の基準よりも強い画素を含む領域を、前記減算領域として決定する、
   請求項５に記載のレーザー照射システム。
8. 前記画像取得部が、第４帯域の波長を有する光を結像した第３画像を撮像する第３撮像部を更に備え、
   前記第１帯域が、光の波長軸において、前記第３帯域と前記第４帯域との間に位置し、
   前記生成部は、前記第１画像と前記第２画像に加えて、前記第３撮像部が撮像した前記第３画像に基づき前記生成画像を生成する、
   請求項２に記載のレーザー照射システム。
9. 前記レーザービームは、前記探索光よりも強度が高い高出力レーザー光である、
   請求項１～８のいずれか１項に記載のレーザー照射システム。
10. 探索光を照射された対象物を撮像した第１画像と、前記対象物を含む撮像範囲を撮像した第２画像と、を受信する受信部と、
    前記第１画像と前記第２画像とに基づき前記第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像を生成する生成部と、
    前記生成画像を出力する出力部と、
    を備え、
    前記第２画像に結像される前記探索光の強度が前記第１画像に結像される前記探索光の強度より小さい、
    画像生成装置。
11. レーザービームを照射するレーザー照射部と通信可能に接続されたコンピュータに、
    探索光を照射された対象物を撮像した第１画像と、前記対象物を含む撮像範囲を撮像した第２画像と、を取得し、
    前記第１画像と前記第２画像とに基づき前記第１画像よりも外乱光の影響が少ない生成画像を生成し、
    前記生成画像に基づき、前記レーザー照射部が前記レーザービームを照射する方向を制御する、
    処理を実行させるためのプログラムであり、
    前記第２画像に結像される前記探索光の強度が前記第１画像に結像される前記探索光の強度より小さい、
    プログラム。

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