JP7480636B2 - 方向指示装置 - Google Patents

Description

本発明は、方向指示装置に関する。

地震や火災などの災害発生時に避難経路を示すための避難誘導装置が提案されている。避難誘導装置は、例えば、市街地や公園などに設置され、平常時には地図表示装置として機能し、災害時には避難すべき方向に光を照射して避難経路を案内する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－２３４２５０号公報

市街地等に設置することを目的とした避難誘導装置では、山岳地域や過疎地における避難誘導が困難である。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、山岳地域や過疎地においても利用可能な方向指示装置を提供することにある。

本発明のある態様の方向指示装置は、本体部と、本体部を飛行可能にする飛行手段と、本体部に取り付けられ、指向性を有する光束を投射する投光部と、光束の投射方向を可変にする駆動機構と、目標地点の三次元位置および本体部の三次元位置に基づいて、目標地点に向かう方向に光束が投射されるように投光部および駆動機構の動作を制御する制御装置と、を備える。

本発明によれば、山岳地域や過疎地においても利用可能な方向指示装置を提供できる。

実施の形態に係る方向指示装置の使用態様を模式的に示す図である。 方向指示装置の構成を模式的に示す外観図である。 制御装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施の形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。

図１は、実施の形態に係る方向指示装置１０の使用態様を模式的に示す図である。方向指示装置１０は、空中を飛行するよう構成され、例えばドローンなどの無人飛行機により構成される。方向指示装置１０は、上空から目標地点１４に向けて指向性を有する光束１２を投射し、目標地点１４が存在する方向を指示する。方向指示装置１０は、例えば山岳地域で使用され、登山者や遭難者に向けて山小屋などの目標地点１４が存在する方向を指示する。図１の例では、目標地点１４の一例である山小屋が稜線１６の裏側に隠れており、登山者や遭難者は山小屋を直接視認することができない。本実施の形態によれば、上空から光束１２を投射することで、方向指示装置１０を視認可能な比較的広い範囲に存在する人に対して目標地点１４の位置を案内することができる。

図２は、方向指示装置１０の構成を模式的に示す外観図である。方向指示装置１０は、本体部２０と、飛行手段２２と、投光部２４と、噴霧部２６と、駆動機構２８と、測位アンテナ３０と、通信アンテナ３２と、バッテリ３４と、タンク３６と、粒子検出部３８と、制御装置４０と、を備える。

飛行手段２２は、本体部２０を飛行可能にする。飛行手段２２は、例えば、本体部２０の上側に取り付けられる複数のプロペラを有する。複数のプロペラの動作を制御することで、本体部２０の飛行を制御できる。なお、飛行手段２２の具体的な構成は特に限定されず、プロペラ以外の構成を用いて本体部２０を飛行可能にしてもよい。飛行手段２２は、例えば本体部２０を飛行または滞空させるための気球を有してもよい。

投光部２４は、本体部２０の下側に取り付けられ、指向性を有する光束１２を投射するよう構成される。投光部２４は、高指向性の光束１２を投射することが好ましく、平行光束を投射することがより好ましい。投光部２４は、ＬＥＤなどの光源と、光源からの出力光を平行化（コリメート）するレンズなどの光学素子とを有する。投光部２４は、赤、緑、青または白などの可視光の光束１２を投射するよう構成される。投光部２４は、光束１２の色を切替可能となるよう構成されてもよく、例えば、複数色（例えば、赤、緑、青および白）の光束１２を投射可能となるよう構成されてもよい。

投光部２４は、光束１２を時間的に連続して投射してもよいし、光束１２を時間的に間欠して投射してもよい。投光部２４は、光束１２を投射する点灯期間と、光束１２を投射しない非点灯期間とを繰り返すように動作してもよい。投光部２４は、点灯期間において光束１２を連続的に投射してもよいし、点灯期間において光束１２が明滅するように投射してもよい。投光部２４を間欠的に動作させることで、光束１２の瞬間的な光強度を高めつつ、バッテリ３４の消費を抑えることができる。また、光束１２を明滅するように投射することで、連続点灯させる場合よりも光束１２の存在を目立たせることができる。

噴霧部２６は、本体部２０の下側に取り付けられ、光束１２に向けて粒子状物質１８を噴射するよう構成される。噴霧部２６は、タンク３６に蓄えられる物質を噴射する。噴霧部２６は、例えば水などの液体を霧状にして噴射する。粒子状物質１８は、液体でなくてもよく、固体の粒子（粉体）であってもよい。粒子状物質１８の粒子径は、例えば０．１μｍ～１ｍｍ程度であり、１μｍ～１００μｍ程度が好ましい。粒子状物質１８を噴射することで、光束１２を粒子状物質１８によって散乱させることができ、光束１２の視認性を高めることができる。例えば、光束１２に沿って所定距離（例えば、２ｍ～２０ｍ程度）にわたって粒子状物質１８が噴射されることで、方向指示装置１０から少なくとも所定距離までビーム状または棒状に延びる発光体が存在するかのように見せることができる。噴霧部２６は、粒子状物質１８を効率的に使用するため、光束１２の通過領域に選択的に粒子状物質１８を噴射することが好ましい。噴霧部２６から粒子状物質１８が噴射される範囲は、１０度以下の立体角となるように狭い範囲に限定されることが好ましい。

噴霧部２６は、光束１２の視認性が低いと考えられる状況において、粒子状物質１８を噴射してもよい。噴霧部２６は、方向指示装置１０の周囲に飛散する粒子状物質の量が少ない場合、例えば、晴天で空気が澄んでいる場合に粒子状物質１８を噴射してもよい。噴霧部２６は、光束１２の視認性が高いと考えられる状況において、粒子状物質１８を噴射しなくてもよい。噴霧部２６は、方向指示装置１０の周囲に飛散する粒子状物質の量が多い場合、例えば、霧が発生している場合や、砂塵が舞っている場合には粒子状物質１８を噴射しなくてもよい。

噴霧部２６は、投光部２４の動作に合わせて粒子状物質１８を噴射してもよい。投光部２４が間欠的に光束１２を投射する場合、噴霧部２６は、投光部２４が光束１２を投射する点灯期間または点灯期間の開始前に粒子状物質１８を噴射してもよい。つまり、粒子状物質１８が噴射された直後に光束１２が投射されるように、粒子状物質１８の噴射タイミングが制御されてもよい。

駆動機構２８は、本体部２０の下側に取り付けられ、本体部２０に対する投光部２４および噴霧部２６の向きを可変にする。駆動機構２８は、投光部２４の仰角θおよび方位角φを可変にし、投光部２４から投射される光束１２の向きを可変にする。仰角θは、本体部２０の水平方向に対する角度である。方位角φは、本体部２０の上下方向に延びる軸まわりの回転角であり、例えば東西南北の方位を指定する角度である。投光部２４および噴霧部２６は、例えば、駆動機構２８に一体的に取り付けられ、駆動機構２８を介して本体部２０に取り付けられる。投光部２４および噴霧部２６の向きは、駆動機構２８によって一緒に調整される。駆動機構２８は、投光部２４および噴霧部２６の向きを個別に調整可能となるよう構成されてもよい。

測位アンテナ３０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）などの衛星測位信号の受信部である。測位アンテナ３０は、例えば本体部２０の上側に取り付けられる。通信アンテナ３２は、外部機器と無線通信するための無線信号の送受信部である。通信アンテナ３２は、例えば本体部２０の下側に取り付けられる。

バッテリ３４は、方向指示装置１０の動作に必要な電力を供給する。バッテリ３４は、リチウムイオン電池などの充放電可能な二次電池で構成される。タンク３６は、噴霧部２６が噴射する物質を貯蔵する。タンク３６は、パイプやバルブを介して噴霧部２６と接続される。バッテリ３４およびタンク３６は、本体部２０の内部に収容される。

粒子検出部３８は、本体部２０の周囲に存在する粒子状物質を検出する。粒子検出部３８は、例えば本体部２０の下側に取り付けられる。粒子検出部３８は、例えば、噴霧部２６が噴射する粒子状物質１８と同程度のサイズの粒子状物質の量または濃度を検出する。粒子検出部３８は、例えば、本体部２０の周囲に存在する粒子状物質に光を照射し、粒子状物質からの反射光または散乱光を計測することで粒子状物質を検出してもよい。粒子検出部３８は、投光部２４が投射する光束１２を利用し、粒子状物質による光束１２の反射光または散乱光を計測することで粒子状物質を検出してもよい。粒子検出部３８として、視界センサ、温度センサ、湿度センサなどを用いてもよい。

制御装置４０は、方向指示装置１０の動作を制御する。制御装置４０は、本体部２０に収容されている。制御装置４０は、飛行手段２２による飛行を制御し、方向指示装置１０が所望の飛行地点に滞空するようにする。制御装置４０は、方向指示装置１０の三次元位置を測定し、方向指示装置１０から目標地点１４に向かう方向を算出する。制御装置４０は、目標地点１４に向かう方向に光束１２が投射されるように投光部２４および駆動機構２８を動作させる。制御装置４０は、粒子検出部３８の検出結果に応じて噴霧部２６を動作させる。

図３は、制御装置４０の機能構成を模式的に示すブロック図である。制御装置４０は、測位部４２と、通信部４４と、飛行制御部４６と、発光制御部４８と、噴霧制御部５０と、指示方向制御部５２と、記憶部５４とを含む。図示する各機能ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

測位部４２は、測位アンテナ３０が受信する衛星測位信号に基づいて本体部２０の三次元位置を測定する。測位部４２は、例えば本体部２０の緯度、経度および高度を特定する。

通信部４４は、通信アンテナ３２を通じて外部機器と無線通信する。通信部４４は、目標地点１４の三次元位置情報および方向指示装置１０が飛行または滞空すべき飛行地点の三次元位置情報を取得する。通信部４４が取得する目標地点や飛行地点の三次元位置情報は、記憶部５４に保存される。なお、目標地点や飛行地点の三次元位置情報は、飛行前に記憶部５４にあらかじめ設定されることで取得されてもよい。通信部４４は、方向指示装置１０の飛行方向を指令するための指令情報を取得してもよい。通信部４４は、方向指示装置１０の現在位置情報、バッテリ３４の残量情報、タンク３６の残量情報などを外部機器に送信してもよい。

飛行制御部４６は、飛行手段２２の動作を自律的に制御する。飛行制御部４６は、例えば、所望の飛行地点との往復飛行や所望の飛行地点での滞空飛行が実現されるように飛行手段２２の動作を制御する。飛行制御部４６は、目標地点が複数設定される場合、複数の目標地点を巡回する飛行が実現されるように飛行手段２２の動作を制御してもよい。飛行制御部４６は、通信部４４が取得する指令情報に基づいて、飛行手段２２の動作を制御してもよい。

発光制御部４８は、投光部２４の動作を制御する。発光制御部４８は、方向指示装置１０が所望の飛行地点に到達して滞空している場合、投光部２４に光束１２を投射させる。発光制御部４８は、予め設定された点灯パターンにしたがって光束１２が間欠的に投射されるように投光部２４を動作させてもよい。点灯パターンは、例えば、数秒間にわたって光束１２を点滅させた後、数十秒から数分程度にわたって光束１２を非点灯とするサイクルを繰り返すように定められてもよい。

発光制御部４８は、複数の点灯パターンを有し、光束１２の点灯パターンを切り替えることで光束１２に情報を付与してもよい。例えば、モールス信号を用いた点灯パターンを用意することで、何らかのメッセージが伝達されるようにしてもよい。発光制御部４８は、光束１２の点灯パターンによって現在時刻が伝達されるようにしてもよい。例えば、現在時刻が７時であれば、光束１２をゆっくりと７回点滅させ、点滅回数によって時刻を伝達してもよい。発光制御部４８は、通信部４４を通じて点灯パターンを定めるデータを取得した場合、取得した点灯パターンにしたがって投光部２４を動作させてもよい。

発光制御部４８は、所定の条件が充足された場合に、投光部２４の点灯パターンを切り替えてもよい。例えば、バッテリ３４の残量に応じて点灯パターンを切り替えてもよく、バッテリ３４の残量が多い場合には非点灯の期間を１分以内に短くし、バッテリ３４の残量が少ない場合には非点灯の期間を２分以上に長くしてもよい。また、粒子検出部３８の検出結果に基づいて点灯パターンを切り替えてもよく、周囲に飛散する粒子状物質の量が少ない場合、視認性が高まるように非点灯の期間を短くしてもよい。一方、周囲に飛散する粒子状物質の量が多い場合、バッテリ３４を節約するために非点灯の期間を長くしてもよい。

発光制御部４８は、目標地点が複数設定される場合、複数の目標地点のそれぞれに異なる色の光束１２が投射されるように、投光部２４が投射する光束１２の色を切り替えてもよい。複数の目標地点のそれぞれに投射すべき光束１２の色は、記憶部５４に記憶される。例えば、避難場所に向けて緑色の光束１２を投射し、崖や谷などの危険箇所に向けて赤色の光束１２を投射してもよい。その他、飲料水を安全に確保できる湧水や清流のある箇所に向けて青色の光束１２を投射してもよい。

噴霧制御部５０は、投光部２４による光束１２の投射タイミングに合わせて噴霧部２６を動作させる。粒子検出部３８の検出結果に基づいて噴霧部２６の動作を制御する。噴霧制御部５０は、周囲に飛散する粒子状物質の量が少ない場合、投光部２４の動作に合わせて噴霧部２６に粒子状物質１８を噴射させる。噴霧制御部５０は、周囲に飛散する粒子状物質の量が多い場合、噴霧部２６が粒子状物質１８を噴射しないようにする。

指示方向制御部５２は、方向指示装置１０の三次元位置と目標地点１４の三次元位置に基づいて、方向指示装置１０から目標地点１４に向かう方向を算出し、算出した方向に基づいて駆動機構２８の動作を制御する。指示方向制御部５２は、算出した方向に光束１２が投射されるように投光部２４の仰角θおよび方位角φを制御する。

指示方向制御部５２は、本体部２０の姿勢に応じた制御をしてもよい。指示方向制御部５２は、本体部２０の揺れや回転を各種センサ（不図示）を用いて検知し、本体部２０の揺れや回転による光束１２の投射方向のずれを相殺または緩和するように駆動機構２８の動作を制御してもよい。なお、本体部２０の揺れや回転は、飛行制御部４６によって自律的に抑制されることが好ましい。

つづいて、方向指示装置１０の使用方法を例示する。方向指示装置１０は、例えば、登山中に遭難した遭難者を近くの山小屋などの避難場所に誘導するために使用できる。まず、方向指示装置１０に目標地点および飛行地点の三次元位置情報が設定される。方向指示装置１０は、離陸して設定された飛行地点に向けて飛行する。方向指示装置１０は、設定された飛行地点に到達すると、方向指示装置１０の現在位置と目標地点の位置に基づいて光束１２を投射すべき方向を算出し、算出した方向に向けて光束１２を投射する。方向指示装置１０は、光束１２の視認性を高めるために光束１２に沿って粒子状物質１８を噴射してもよい。

方向指示装置１０の飛行地点は、遭難者の場所がいずれであっても視認できる可能性が高い場所となるように設定される。例えば、避難場所がある山の頂上付近や尾根付近ではなく、谷間などの山の斜面から離れた位置に設定される。この場合、方向指示装置１０の飛行地点は、目標地点１４からある程度離れていることが想定され、例えば、目標地点１４から数百ｍ～数ｋｍ程度離れていることが想定される。したがって、方向指示装置１０が投射する光束１２は必ずしも目標地点１４まで到達せず、光束１２が目標地点１４をサーチライトのように照らす状況とはなりにくい。

方向指示装置１０から投射される光束１２は、方向指示装置１０から少なくとも所定距離（例えば２ｍ～２０ｍ程度）にわたって延びるビーム状または棒状の発光体として視認される。遭難者は、ビーム状または棒状の発光体の延びる方向によって避難すべき方向の目安を付けることができる。遭難者から見たときの目標地点１４が山の稜線１６などで隠れている場合、稜線１６の裏側に向けて延びる発光体が視認できるため、稜線１６の向こうに避難場所があることを推定できる。したがって、本実施の形態によれば、方向指示装置１０の飛行地点の周囲の数百ｍ～数ｋｍ程度の広い範囲に存在する遭難者に対して避難誘導を実現できる。また、複数の遭難者が互いに異なる場所に存在する場合であっても、一つの方向指示装置１０を用いて複数の遭難者を同時に避難誘導することができる。

方向指示装置１０は、複数の飛行地点を巡回するように設定されてもよい。複数の飛行地点を巡回することで、方向指示装置１０を視認可能となる場所を広げることができ、より広範囲に存在する遭難者に対して避難誘導を実現できる。また、複数の方向指示装置１０を同時に使用し、複数の方向指示装置１０を異なる飛行地点で滞空させることで、より広範囲の遭難者に対して避難誘導できるようにしてもよい。複数の方向指示装置１０は、同じ目標地点に向けて光束１２を投射してもよいし、互いに異なる目標地点に向けて光束１２を投射してもよい。例えば、避難場所に向けて緑色の光束１２を投射する第１方向指示装置と、危険箇所に向けて赤色の光束１２を投射する第２方向指示装置とを組み合わせて使用してもよい。

方向指示装置１０は、山岳地域での使用に限られず、任意の場所で利用されてもよい。方向指示装置１０は、市街地や平地で利用されてもよい。方向指示装置１０は、災害時や遭難時の避難誘導ではなく、登山者に対する経路案内や大規模イベントでの経路案内のために利用されてもよい。方向指示装置１０は、陸上で利用されてもよいし、水上で利用されてもよい。例えば、ボートやヨットを利用する海や湖での遭難者に対して避難誘導をしてもよいし、遠泳コースを案内してもよい。

方向指示装置１０は、地上または水上（例えば船）から延びる係留線で接続されてもよい。この場合、係留線を介して方向指示装置１０に電力が供給されてもよいし、係留線を介して方向指示装置１０と有線で通信してもよい。

方向指示装置１０は、スピーカを有し、音声で避難誘導するよう構成されてもよい。方向指示装置１０は、音声で光束１２の意味を説明してもよい。例えば、「光が延びる方向に避難してください」といった音声を出力してもよい。その他、「緑色が延びる方向に避難してください」「赤色が延びる方向に近づかないでください」などの光束１２の色の意味合いを説明する音声を出力してもよい。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態に示す各構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。

１０…方向指示装置、１２…光束、１４…目標地点、１８…粒子状物質、２０…本体部、２２…飛行手段、２４…投光部、２６…噴霧部、２８…駆動機構、３８…粒子検出部、４０…制御装置。

Claims (4)

1. 本体部と、
   前記本体部を飛行可能にする飛行手段と、
   前記本体部に取り付けられ、指向性を有する光束を投射する投光部と、
   前記光束に向けて粒子状物質を噴射する噴霧部と、
   前記光束の投射方向を可変にする駆動機構と、
   目標地点の三次元位置および前記本体部の三次元位置に基づいて、前記目標地点に向かう方向に前記光束が投射されるように前記投光部および前記駆動機構の動作を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする方向指示装置。
2. 前記本体部の周囲に存在する粒子状物質を検出する粒子検出部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記粒子検出部の検出結果に基づいて前記噴霧部の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の方向指示装置。
3. 前記制御装置は、前記光束が間欠的に投射されるように前記投光部の動作を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の方向指示装置。
4. 前記投光部は、複数色の光束を投射可能となるよう構成され、
   前記制御装置は、複数の目標地点のそれぞれに向かう複数の方向に向けて異なる色の光束が照射されるように前記投光部および前記駆動機構の動作を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方向指示装置。

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