JPWO2020044411A1 - レーザ光探索システム - Google Patents

Abstract

地上或いは水中に存在する被探索体を、空中からレーザ光を用いて正確に探索することができるレーザ光探索システムを提供する。レーザ光探索システム１０の光タグ４０は、反射レーザ光Ｌｒをレーザ光送受信装置へ向かって反射する再帰性光反射タグであって、反射レーザ光Ｌｒに人（被探索体）３２に関連する予め定められた識別情報を付与するものであり、レーザ光探索システム１０は、反射レーザ光Ｌｒを受信し、受信した反射レーザ光Ｌｒから識別情報を抽出する演算処理装置を含む。反射レーザ光Ｌｒは、上記再帰性光反射タグから反射されたものであって受信ゲインが比較的高いため、地上、雪中或いは水中に存在する人（被探索体）３２の探索を正確に行なうことができる。反射レーザ光Ｌｒには、人（被探索体）３２を識別する情報が含まれていて個別に抽出することが可能となる。

Description

本発明は、地上或いは水面に存在する被探索体を、レーザ光を空中から地上或いは水面に向かって照射しつつ探索するレーザ光探索システムに関するものである。

レーザビームを生成するレーザ発生器と、前記レーザビームを走査し、且つレーザビームを所定の探索パターンで走査させるビーム走査装置と、被追尾体である標的物体から反射した反射レーザ光を受信し、その反射レーザ光に応答して上記ビーム走査装置に前記探索パターンを変化させる受信装置とを備えた、レーザ光探索システムが提案されている。たとえば、特許文献１に記載された標的追尾用レーザ指示装置がそれである。

この特許文献１に記載されたレーザ光探索システムは、被探索体からの反射レーザ光を受信すると、それに応答して探索パターンを縮小させる受信デバイスを備え、受信した反射レーザ光に基づいて絶えず更新される追尾データを利用して標的物体を正確に追尾するように構成されている。

特開平１１−１１８９２９号公報

特許文献１に開示されているレーザ光探索システムを、広範囲の探索に使用した場合、所定の探索パターンで走査したレーザビームに対して被探索体から反射して受信デバイスに受信される反射レーザ光は、被探索体の大きさや形状に起因して微弱な信号となり易く受信ゲインが低いため、被探索体の探索を正確に行なえない場合があった。また、反射レーザ光には、被探索体を識別する情報が含まれていないため、多数の反射光中から目的とする被探索体であるか否かを識別することが難しく、被探索体を個別に抽出する用途に用いることが困難であった。

本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、地上、雪中或いは水中等に存在する被探索体を、空中からレーザ光を用いて正確に探索することができるレーザ光探索システムを提供することにある。

本発明者は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、探索光としてレーザ光を所定の走査範囲で放射するレーザ光送信装置を用いるとともに、被探索体には、前記レーザ光を受けて前記レーザ光送信装置に向かって反射レーザ光を反射する再帰性反射器を装着し、その再帰性反射器の反射面に識別符号を設けると、空中からレーザ光を所定の照射領域に照射しつつ走査したときに得られた反射レーザ光内に含まれる前記識別符号に基づいて、被探索体を個別に正確に探索することができることを見いだした。本発明は斯かる知見に基づいて為されたものである。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、レーザ光送信装置から地上または水面に向かって出力されたレーザ光を被探索体に装着された光タグに反射させ、前記光タグにより反射された反射レーザ光を前記レーザ光送信装置と共に設置されたレーザ光受信装置により受けて前記被探索体を探索するレーザ光探索システムであって、（ａ）前記光タグは、反射レーザ光を前記レーザ光送信装置へ向かって反射する再帰性光反射タグであり、（ｂ）再帰性光反射タグは、前記反射レーザ光に前記被探索体に関連する予め定められた識別情報を付与するものであり、（ｃ）前記反射レーザ光を受信し、受信した前記反射レーザ光から前記識別情報を抽出する識別情報抽出手段を、含むことにある。

本発明のレーザ光探索システムによれば、地上または水面に向かって出力されたレーザ光を被探索体に装着された光タグに反射させ、前記光タグにより反射された反射レーザ光を前記レーザ光送信装置と共に設置されたレーザ光受信装置により受けて前記被探索体を探索するレーザ光探索システムであって、（ａ）前記光タグは、反射レーザ光を前記レーザ光送信装置へ向かって反射する再帰性光反射タグであり、（ｂ）再帰性光反射タグは、前記反射レーザ光に前記被探索体に関連する予め定められた識別情報を付与するものであり、（ｃ）前記反射レーザ光を受信し、受信した前記反射レーザ光から前記識別情報を抽出する識別情報抽出手段を、含む。これにより、反射レーザ光は、再帰性光反射タグから反射されることから、受信ゲインが比較的高いため、地上、雪中或いは水中に存在する被探索体の探索を正確に行なうことができる。また、反射レーザ光には、被探索体を識別する情報が含まれているため、多数の反射光中から目的とする被探索体であるか否かを識別することが可能となり、被探索体を個別に抽出することが可能となる。

ここで、好適には、前記再帰性光反射タグは、前記反射レーザ光を前記レーザ光送信装置に向かって反射する再帰性反射層と、前記再帰性反射層に設けられ、前記識別情報を示す識別パターンとを有するものであることから、その再帰性光反射タグからの反射レーザ光からそれに含まれる識別パターンを抽出することで、識別パターンが表す被探索体に関連する識別情報に基づいて、地上、雪中或いは水中に存在する被探索体の探索を正確に行なうことができ、被探索体を個別に抽出することが可能となる。この識別情報は、文字、記号、バーコード等により示される被探索者自体の名称、被探索体に装着される部品の名称、型式、サイズ、製造者、製造時期等の製造情報等の、被探索体に直接的或いは間接的に関連するものである。

また、好適には、前記再帰性光反射タグに設けられた前記識別パターンは、マトリックス型二次元コードであることにある。このマトリックス型二次元コードは、所謂ＱＲコード（登録商標）であって、多くの情報が含まれるので、地上、雪中或いは水中に存在する被探索体の探索を正確に行なうことができ、被探索体を個別に抽出することが可能となる。たとえば、上記のマトリックス型二次元コードには、被探索体が行方不明者が装着した被服であれば、その被服の名称および型式番号、その被服のサイズ、その被服の製造メーカー、製造時期或いは製造ロット、販売店等の情報が、含まれる。

また、好適には、前記再帰性光反射タグは、前記反射レーザ光を前記レーザ光送信装置に向かって反射する再帰性反射層と、前記再帰性反射層の上に積層され、前記識別情報を表すように前記再帰性反射層により反射された反射レーザ光を変調する変調層とを有する。これにより、変調された反射レーザ光から変調信号を抽出することで前記識別情報を得ることができるので、その識別情報に基づいて地上、雪中或いは水中に存在する被探索体の探索を正確に行なうことができ、被探索体を個別に抽出することが可能となる。

また、好適には、前記変調層は、前記再帰性反射層の上に積層され、前記識別情報を表すように前記再帰性反射層により反射された反射レーザ光を変調する液晶板を有するものであることにある。これにより、変調された反射レーザ光から変調信号を抽出することで前記識別情報を得ることができるので、その識別情報に基づいて地上、雪中或いは水中に存在する被探索体の探索を正確に行なうことができ、被探索体を個別に抽出することが可能となる。

また、好適には、前記識別情報を表すように強度変調或いは位相変調により変調されたパルス状駆動信号を用いて前記液晶板をオンオフ駆動する液晶駆動回路を有するものである。これにより、パルス状にオンオフ変調された反射レーザ光から変調信号を抽出することで前記識別情報を得ることができるので、その識別情報に基づいて地上、雪中或いは水中に存在する被探索体の探索を正確に行なうことができ、被探索体を個別に抽出することが可能となる。

また、好適には、前記レーザ光送信装置は、水中での吸収率がきわめて低い紫色から緑色までの波長帯から選択された波長を有する前記レーザ光を、水面または雪面に向かって出力するものである。これにより、被探索体に装着された再帰性光反射タグが水中或いは氷雪中にあっても、反射レーザ光から前記識別情報を得ることができるので、その識別情報に基づいて地上、雪中或いは水中に存在する被探索体の探索を正確に行なうことができ、被探索体を個別に抽出することが可能となる。

また、好適には、前記レーザ光受信装置は、前記再帰性光反射タグから反射された反射レーザ光を受信し、前記反射レーザ光に含まれる、前記識別情報を示す識別パターンを撮像するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを有し、前記識別情報抽出手段は、前記識別パターンから前記識別パターンにより示された識別情報を抽出するものである。このことから、ＣＣＤカメラにより前記反射レーザ光から識別パターンを容易に抽出することができるので、その識別パターンが表す被探索体に関連する識別情報に基づいて、地上、雪中或いは水中に存在する被探索体の探索を正確に行なうことができ、被探索体を個別に抽出することが可能となる。

また、好適には、前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置は、監視塔、飛翔体、または人工衛星に搭載されるものである。これにより、前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置は、監視塔、飛翔体、または人工衛星のうちから、被探索体の種類や性質に応じて選択されたものに搭載されるので、効率的且つ経済的に被探索体の探索を正確に行なうことができる。

また、好適には、前記飛翔体は、ドローン、ヘリコプター、または飛行機である。これにより、前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置は、ドローン、ヘリコプター、または飛行機のうちから、被探索体の種類や性質に応じて選択されたものに搭載されるので、効率的且つ経済的に被探索体の探索を正確に行なうことができる。

また、好適には、前記再帰性光反射タグは、人の被服、帽子、或いは靴、陸上生物、水棲生物、飛翔体、部品、製品、または、前記部品或いは前記製品の梱包に装着されるものである。これにより、被探索体が人（ヒト）、陸上生物、または水棲生物であっても、その探索を正確に行なうことができ、被探索体を個別に抽出することが可能となる。また、被探索体が部品または製品或いはその梱包である場合には、大規模な物流倉庫内において多量の部品或いは製品から所望の部品或いは製品を直ちに探索し、速やかに出荷することができるようになる。

また、好適には、前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置は、飛翔体に搭載され、前記レーザ光送信装置は、前記レーザ光を走査する光偏向器を備え、前記レーザ光受信装置は、前記再帰性光反射タグからの反射レーザ光を受けて、前記反射レーザ光に含まれる前記再帰性光反射タグに関連する識別パターンを撮像するＣＣＤカメラを備え、前記レーザ光受信装置のＣＣＤカメラにより前記反射レーザ光から前記識別パターンが撮像されたときの、前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置の位置および地上高と、前記レーザ光送信装置からのレーザ光の送信方向とから、前記識別パターンが設けられた前記再帰性光反射タグの地上位置を算出して出力するタグ位置算出手段とが、備えられる。これにより、被探索体の地上位置が容易に決定されるので、被探索体の捜索が速やかに行なわれ得る。

また、好適には、前記レーザ光送信装置は、前記レーザ光を走査する光偏向器を備え、前記再帰性光反射タグからの反射レーザ光を受けて、前記反射レーザ光に含まれる前記再帰性光反射タグに関連する識別情報を抽出する前記レーザ光受信装置と、前記再帰性光反射タグからの前記反射レーザ光から前記識別情報が抽出されたときの前記人工衛星の位置および地上高と、前記人工衛星の前記レーザ光送信装置からのレーザ光の送信方向とから、前記識別情報が抽出された前記再帰性光反射タグの地上位置を算出して出力するタグ位置算出手段とを、備え、前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置は、人工衛星に搭載される。これにより、被探索体の地上位置が容易に決定されるので、被探索体の捜索が速やかに行なわれ得る。

本発明の一実施例である、飛翔体としてドローンを用いたレーザ光探索システムを説明する概略図である。 図１のレーザ光探索システムにおいて、ドローンに搭載されたレーザ光送信装置およびレーザ光受信装置等の構成を説明する図である。 図１のドローン操縦用送信装置に搭載された受信装置の構成を説明する図である。 図１のレーザ光探索システムに用いられる、人（ヒト）が着たジャケットに装着された再帰性光反射タグの構成を説明する図である。 図４の再帰性光反射タグの反射面の一部に設けられた識別パターンの一例であるマトリックス型二次元コードを示す図である。 図４の再帰性光反射タグの反射面の一部に設けられた識別パターンの他の例である一次元型のバーコードを示す図である。 図４の再帰性光反射タグの他の構成例を説明する図である。 図４の再帰性光反射タグの他の構成例を説明する図である。 本発明の他の実施例である、人工衛星を用いたレーザ光探索システムを説明する概略図である。 図９のレーザ光探索システムに用いられるレーザ光送受信装置の構成例を説明する概略図であって、レーザ光受信装置が直接検波を用いる場合を示している。 図９のレーザ光探索システムに用いられるレーザ光送受信装置の構成例を説明する概略図であって、レーザ光受信装置がホモダイン位相検波を用いる場合を示している。 図９のレーザ光探索システムに用いられるタグの構成を説明する斜視図である。 図９のレーザ光探索システムにおいて、反射レーザ光がタグから人工衛星へ到達するまでの時間と人工衛星の移動距離との関係を説明する図である。 図１３の関係を前提とした人工衛星のタグ情報受信時間範囲を説明するタイムチャートである。 本発明のレーザ光探索システムの他の実施例を説明する図である。 本発明のレーザ光探索システムのさらに他の実施例を説明する図である。 図１６の実施例の飛行機に搭載されたレーザ光送受信装置、演算処理装置、および、表示器を示す図である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。尚、以下の説明に用いる図面において各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例のレーザ光探索システム１０の構成の要部を示す略図であり、図２は、ドローン１２に搭載されるレーザ光送受信装置１４の一例であって、ドローン１２に共に固定されたレーザ光送信装置２６およびレーザ光受信装置２８を示す図である。図１において、たとえば地上から所定の高度を飛翔する飛翔体であるドローン１２には、レーザ光送受信装置１４が搭載されており、反射レーザ光Ｌｒに関連する信号を表す電波が送信器１６およびアンテナ１８を介して地上のデータ受信装置２５へ送信されるようになっている。地上には、ドローン１２のアンテナ１８から送信された電波を受けるアンテナ２０を備える受信器４６と、受信機４６で受信された信号を処理する演算処理装置２４と、演算処理装置２４で処理された情報を出力する表示器５０とを備えるデータ受信装置２５が、配設されている。データ受信装置２５は車両等に搭載されてもよいが、本実施例では図１に示すドローン操縦用送信機３０に設けられている。

図２では、レーザ光送信装置２６およびレーザ光受信装置２８の原理的な構成が示されている。レーザ光送信装置２６は、たとえば水中や雪中での吸収率が低い紫色、青色、緑色などの比較的短い波長帯、たとえば３５５〜５６０ｎｍの波長帯内から選択された波長、或いは赤色・赤外（７００ｎｍ〜２６００ｎｍ）の波長帯から選択された波長、好適にはアイセーフと称される目にやさしい波長（１４００ｎｍ〜２６００ｎｍ）の波長帯から選択された波長中のパルス状のレーザ光Ｌｏを地上、水面、雪面等へ向かって出力するレーザ光源２６ａと、レーザ光源２６ａから出力されたレーザ光Ｌｏを偏向して地表面でのスポットが直線状或いは格子状に走査されるようにする光偏向器２６ｂと、光偏向器２６ｂにより偏向されたレーザ光Ｌｏを地表上で所定の大きさのスポット径となるように集光する集光レンズ装置２６ｃとを、備えている。

光偏向器２６ｂは、たとえば、圧電素子による駆動によって偏向ミラーの角度を所定の周波数で変化させる形式のものや、電気光学効果或いは音響光学効果により半導体光導波路内を伝播するレーザ光を所定の周期で偏向させる形式のものから構成される。なお、レーザ光源２６ａの構成によって所望のスポット径が得られる場合には、集光レンズ装置２６ｃは必ずしも設けられていなくてもよい。

レーザ光受信装置２８は、被探索体たとえば人（ヒト）３２に装着される被服たとえばジャケット３４や帽子３６に装着された再帰性光反射タグ４０からの反射レーザ光Ｌｒを集光する望遠レンズ装置２８ａと、望遠レンズ装置２８ａを通過した反射レーザ光Ｌｒから再帰性光反射タグ４０を撮像するＣＣＤカメラ２８ｂとを、備えている。

また、ドローン１２には、ＧＰＳ電波を受信してドローン１２の位置（東経および西経の角度）を逐次算出し出力するＧＰＳ位置検出器４２と、気圧或いは地上からの音波の反射時間に基づいてドローン１２の高度（ｍ）を逐次算出して出力する高度計４４とが搭載されている。また、光偏向器２６ｂは、図示しないジャイロで定められる方角を基準としたレーザ光Ｌｏの出力方向を示すレーザ光出力度角を示す信号を出力する。送信器１６は、ドローン１２の位置、ドローン１２の高度、およびレーザ光Ｌｏの出力方向に関する信号を、受信装置２８へ送信する。

図３は、ドローン操縦用送信機３０に設けられたデータ受信装置２５を説明する図である。データ受信装置２５は、送信器１６からの電波を受信する受信器４６と、受信器４６に受けられた送信器１６からの情報である、ドローン１２の位置、ドローン１２の高度、およびレーザ光Ｌｏの出力方向に関する信号を処理して再帰性光反射タグ４０の位置を算出する演算処理装置２４と、再帰性光反射タグ４０の位置を表示する表示器５０とを備えている。本実施例の再帰性光反射タグ４０は、人（ヒト）３２のジャケット（被服）３４および帽子３６に装着されているが、靴であってもよいし、陸上生物、または水棲生物に直接装着されてもよい。

演算処理装置２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェースなどを含む所謂マイクロコンピュータ（電子制御装置）であって、予め記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、再帰性光反射タグ４０の位置を示す情報を表示器５０に表示させる。演算処理装置２４は、反射レーザ光Ｌｒに含まれる識別情報を抽出する識別情報抽出手段として機能するものである。

演算処理装置２４は、再帰性光反射タグ４０からの反射レーザ光Ｌｒに含まれる識別パターンが表す識別情報の中からどの情報を探索情報として探索するかを外部入力操作たとえばキー入力操作に従って設定する探索条件設定手段５２と、探索条件設定手段５２により設定された探索情報が反射レーザ光Ｌｒに含まれるか否かを検出する識別パターン検出手段５４と、識別パターン検出手段５４により識別されたときの、ドローン１２の位置、ドローン１２の高度、およびレーザ光Ｌｏの出力方向に基づいて再帰性光反射タグ４０の位置すなわち人（ヒト）３２の位置を算出し、表示器５０に再帰性光反射タグ４０の位置を表示させるタグ位置算出手段５６とを、機能的に備えている。

図４は、再帰性光反射タグ４０の要部を拡大して説明する模式的な断面図である。再帰性光反射タグ４０は、合成樹脂繊維或いは合成樹脂フィルムなどから構成された可撓性の樹脂基材６０と、樹脂基材６０の裏面に設けられた接着層６２と、樹脂基材６０の表面に反射膜６４を介して一面に接着されたガラス製或いはアクリル樹脂等の合成樹脂製の小球状の複数のビーズ６６とを備え、入射したレーザ光Ｌｏの入射角と同じ角度で反射レーザ光Ｌｒを射出する光タグである。複数のビーズ６６は再帰性反射層を構成し、反射面として機能している。

上記再帰性光反射タグ４０の反射面のうちの一部６８には、たとえば図５に示すマトリックス型二次元コードの識別パターンを表すように局所的に非反射となるように設けられている。再帰性光反射タグ４０の反射面の一部６８は、ビーズ６６がたとえば熱変形させられることで、非反射とされている。このマトリックス型二次元コードは、たとえばＱＲコード（登録商標）と称されるものであって、数次、英字、漢字からなるデータが格納されている。

たとえば、ジャケット３４或いは帽子３６の商品名称、型式、サイズ、製造者、製造時期等の製造情報や、販売店名、販売時期などの販売情報、ジャケット３４或いは帽子３６の購入者である人（ヒト）の氏名、生年月日などの個人情報に関するデータが、識別情報として、マトリックス型二次元コードに格納される。なお、再帰性光反射タグ４０の反射面の一部６８には、図５に示すマトリックス型二次元コードに替えて、たとえば図６に示すバーコードが用いられてもよいし、文字を示すパターンが直接設けられてもよい。

本実施例のレーザ光探索システム１０によれば、地上或いは水面に向かって出力されたレーザ光Ｌｏを人（被探索体）３２に装着された再帰性光反射タグ４０に反射させ、再帰性光反射タグ４０により反射された反射レーザ光Ｌｒを受けて人（被探索体）３２を探索するものであって、（ａ）再帰性光反射タグ４０は、反射レーザ光Ｌｒをレーザ光送受信装置１４へ向かって反射する再帰性光反射タグであり、（ｂ）その再帰性光反射タグは、反射レーザ光Ｌｒに人（被探索体）３２に関連する予め定められた識別情報を付与するものであり、（ｃ）反射レーザ光Ｌｒを受信し、受信した反射レーザ光Ｌｒから識別情報を抽出する演算処理装置（識別情報抽出手段）２４を、含む。

これにより、反射レーザ光Ｌｒは、上記再帰性光反射タグから反射されたものであって受信ゲインが比較的高いため、地上、雪中或いは水中に存在する人（被探索体）３２の探索を正確に行なうことができる。また、反射レーザ光Ｌｒには、人（被探索体）３２を識別する情報が含まれているため、多数の反射光中から目的とする人（被探索体）３２であるか否かを識別することが可能となり、人（被探索体）３２を個別に抽出することが可能となる。

また、本実施例のレーザ光探索システム１０によれば、再帰性光反射タグ４０は、反射レーザ光Ｌｒをレーザ光送受信装置１４に向かって反射するビーズ（再帰性反射層）６６と、ビーズ（再帰性反射層）６６の一部６８に局所的に設けられ、識別情報を示す識別パターンとを有するものであることから、再帰性光反射タグ４０からの反射レーザ光Ｌｒからそれに含まれる識別パターンを抽出することで、識別パターンが表す人（被探索体）３２に関連する識別情報に基づいて、地上、雪中或いは水中に存在する人（被探索体）３２の探索を正確に行なうことができ、人（被探索体）３２を個別に抽出することが可能となる。

また、本実施例のレーザ光探索システム１０によれば、再帰性光反射タグ４０に局所的に設けられた前記識別パターンは、マトリックス型二次元コードである。このマトリックス型二次元コードは、所謂ＱＲコード（登録商標）であって、多くの情報が含まれるので、地上或いは水中に存在する人（被探索体）３２の探索を正確に行なうことができ、人（被探索体）３２を個別に抽出することが可能となる。

また、本実施例のレーザ光探索システム１０によれば、レーザ光送信装置２６は、水中での吸収率がきわめて低い紫色から緑色までの波長帯から選択された波長を有するレーザ光Ｌｏを、水面または雪面に向かって出力するものである。これにより、人（被探索体）３２に装着された再帰性光反射タグ４０が水中或いは氷雪中にあっても、反射レーザ光Ｌｒから識別情報を得ることができるので、その識別情報に基づいて地上或いは水中に存在する人（被探索体）３２の探索を正確に行なうことができ、人（被探索体）３２を個別に抽出することが可能となる。

また、本実施例のレーザ光探索システム１０によれば、再帰性光反射タグ４０から反射された反射レーザ光Ｌｒを受信し、反射レーザ光Ｌｒに含まれる、識別情報を示す識別パターンを撮像するＣＣＤカメラ２８ｂを有するレーザ光受信装置２８を備え、演算処理装置（識別情報抽出手段）２４は、識別パターンから識別パターンにより示された識別情報を抽出するものである。このように、ＣＣＤカメラ２８ｂにより反射レーザ光Ｌｒから識別パターンを容易に抽出することができるので、その識別パターンが表す人（被探索体）３２に関連する識別情報に基づいて、地上、雪中或いは水中に存在する人（被探索体）３２の探索を正確に行なうことができ、人（被探索体）３２を個別に抽出することが可能となる。

また、本実施例のレーザ光探索システム１０によれば、レーザ光受信装置２８およびレーザ光送信装置２６は、監視塔、飛翔体、または人工衛星に搭載されるものである。これにより、レーザ光受信装置２８およびレーザ光送信装置２６は、監視塔、飛翔体、または人工衛星のうちから、被探索体の種類や性質に応じて選択されたものに搭載されるので、効率的且つ経済的に被探索体の探索を正確に行なうことができる。

また、本実施例のレーザ光探索システム１０によれば、前記飛翔体は、ドローン、ヘリコプター、または飛行機である。これにより、レーザ光受信装置２８およびレーザ光送信装置２６は、ドローン、ヘリコプター、または飛行機のうちから、被探索体の種類や性質に応じて選択されたものに搭載されるので、効率的且つ経済的に被探索体の探索を正確に行なうことができる。

また、本実施例のレーザ光探索システム１０によれば、再帰性光反射タグ４０は、人（ヒト）の被服、帽子、或いは靴、陸上生物、または水棲生物に装着されるものである。これにより、被探索体が人（ヒト）、陸上生物、または水棲生物であっても、その探索を正確に行なうことができ、被探索体を個別に抽出することが可能となる。

また、本実施例のレーザ光探索システム１０によれば、レーザ光受信装置２８およびレーザ光送信装置２６は、ドローン（飛翔体）１２に搭載され、レーザ光送信装置２６は、レーザ光Ｌｏを走査する光偏向器２６ｂを備え、レーザ光受信装置２８は、再帰性光反射タグ４０からの反射レーザ光Ｌｒを受けて、反射レーザ光Ｌｒに含まれる再帰性光反射タグ４０に関連する識別パターンを撮像するＣＣＤカメラ２８ｂを備え、レーザ光受信装置２８のＣＣＤカメラ２８ｂにより反射レーザ光Ｌｒから人（被探索体）３２に関連する識別パターンが撮像されて検知されたときの、レーザ光受信装置２８およびレーザ光送信装置２６の位置および地上高すなわちドローン１２の位置および高度と、レーザ光送信装置２６からのレーザ光Ｌｏの出力方向とから、人（被探索体）３２に関連する識別パターンが設けられた再帰性光反射タグ４０の地上位置を算出して出力する演算処理装置（タグ位置算出手段）２４とが、備えられる。これにより、人（被探索体）３２の地上位置が容易に決定されるので、人（被探索体）３２の捜索が速やかに行なわれ得る。

なお、図４の再帰性光反射タグ４０に替えて、図７に示す再帰性光反射タグ７０を用いることができる。図４の再帰性光反射タグ４０では、上記再帰性光反射タグ４０の反射面のうちの一部６８にマトリックス型二次元コードのパターンを表すように、反射面を構成する複数のビーズ６６の一部がたとえば熱変形させられることで、非反射とされていた。しかし、本実施例の再帰性光反射タグ７０では、再帰性光反射タグ７０の反射面のうちの一部６８にマトリックス型二次元コードのパターンを表すように、反射面を構成する複数のビーズ６６のうちの一部６８に対応する部分除去されることで、非反射とされている。

また、図４の再帰性光反射タグ４０に替えて、図８に示す再帰性光反射タグ７２を用いることができる。本実施例の再帰性光反射タグ７２では、再帰性光反射タグ７２の反射面のうちの一部６８にマトリックス型二次元コードのパターンを表すように、反射面を構成する複数のビーズ６６のうちの一部６８に対応する部分のビーズ６６に回帰光遮蔽層７４で覆われることで、非反射とされている。この回帰光遮蔽層７４は、たとえば黒色樹脂或いは透明樹脂等が一部６８に対応する部分のビーズ６６上に平坦に印刷されることで、構成される。

図９は、本発明の他の実施例のレーザ光探索システム１１０の構成の要部を示す略図である。図９において、たとえば地球Ｅの上空３００ｋｍ程度の低軌道の人工衛星１１２には、後述のレーザ光送受信装置１１４が搭載されており、反射レーザ光Ｌｒに関連する信号を表す電波が図示しない通信装置およびアンテナ１１６を介して地上へ送信されるようになっている。地上には、人工衛星１１２のアンテナ１１６から送信された電波を受ける地上アンテナ１２０を備える演算処理装置１２２が配置されている。

演算処理装置１２２は、人工衛星１１２から逐次送信される電波により表される反射レーザ光Ｌｒに関連する信号に基づいて、被探索体であるマグロ、鯨、海亀などの海洋Ｗを回遊する海洋生物１２４に装着された再帰性光反射タグ１３０からの反射レーザ光Ｌｒに基づいて追尾データを逐次算出して、その海洋生物の回遊軌跡データを生成する。

図１０は、人工衛星１１２に搭載されるレーザ光送受信装置１１４の一例であって、人工衛星１１２に共に固定されたレーザ光送信装置１３２およびレーザ光受信装置１３４を備えている。図１１では、コヒーレント検波方式すなわち自己ホモダイン検波方式を採用した場合のレーザ光送信装置１３２およびレーザ光受信装置１３４の原理的な構成が示されている。

レーザ光送信装置１３２は、水中での吸収率が小さい紫色、青色、緑色を含む波長帯、たとえば３５５〜５６０ｎｍの波長帯内から選択された波長のパルス状の照射レーザ光Ｌｏを出力するレーザ光源１３２ａと、たとえばハーフミラーから構成され、レーザ光源１３２ａから出力された照射レーザ光Ｌｏを出力側へ通過させるとともに残り一部の照射レーザ光Ｌｏを局部発信光としてレーザ光受信装置１３４側へ分割するビームスプリッタ１３２ｂと、光偏向器１２６ｂと同様に構成され、ビームスプリッタ１３２ｂから出力側へ通過した照射レーザ光Ｌｏを偏向して地表面でのスポット位置が格子状に走査されるようにする光偏向器１３２ｃと、光偏向器１３２ｃにより偏向された照射レーザ光Ｌｏを地表上で所定のスポット径となるように集光する集光レンズ装置１３２ｄとを、備えている。

レーザ光受信装置１３４は、被探索体である回遊中のマグロなどの海洋生物１２４に装着された再帰性光反射タグ１３０からの反射レーザ光Ｌｒを集光する望遠レンズ装置１３４ａと、望遠レンズ装置１３４ａを通過した反射レーザ光Ｌｒを増幅する前置光増幅器１３４ｂと、前置光増幅器１３４ｂにより増幅された反射レーザ光Ｌｒとビームスプリッタ３２ｂにより分割された局部発信光Ｅ_ＬＯとを合波（混合）して一対の混合光Ｅ_１およびＥ_２を生成する混合器１３４ｃと、それら一対の混合光Ｅ_１およびＥ_２をそれぞれ自乗して一対の乗算光｜Ｅ_１｜^２および｜Ｅ_２｜^２をそれぞれ出力する一対の乗算器１３４ｄ、１３４ｅと、一対の乗算器１３４ｄ、１３４ｅから出力された一対の乗算光｜Ｅ_１｜^２および｜Ｅ_２｜^２の一方に図示しない遅延素子により位相差（たとえばπ／２）を与えた後でそれら一対の乗算光｜Ｅ_１｜^２および｜Ｅ_２｜^２の差分を算出することで、反射レーザ光Ｌｒに含まれる再帰性光反射タグ１３０に関する情報すなわち反射レーザ光Ｌｒに含まれる識別コード（パルス信号）ｉを電気信号Ｓｏｕｔに変換して出力する自己ホモダイン検波素子３４ｆとを、備えている。

図１２は、海洋生物１２４に装着された再帰性光反射タグ１３０の構成を説明する斜視図である。本実施例の再帰性光反射タグ１３０は、再帰性光反射機能を備えている。再帰性光反射タグ１３０には、曲面に貼着可能となるように、全体として可撓性をもたせてある。再帰性光反射タグ１３０は、裏面に接着層４０を有する可撓性のベースシート１４２と、ベースシート１４２の上面に順次積層された再帰性反射層１４４および液晶板１４６と、ベースシート１４２の上面に固着された液晶駆動装置１４８を、備えている。

再帰性反射層１４４は、反射レーザ光Ｌｒを照射レーザ光Ｌｏの光源へ向かって反射する性質を有するものであり、正四面体粒を利用したプリズム型、球形ガラスビースを透明カプセル内に封入したカプセルレンズ型、球形ガラスビースを透明樹脂内に封入した封入レンズ型、球形ガラスビースを露出面に固着した露出レンズ型などから構成される。液晶板１４６は、再帰性反射層１４４から反射されて液晶板１４６を通過する反射レーザ光Ｌｒにたとえばオンオフ信号の変調を加えるものである。液晶板１４６は、光シャッタとして機能するものであり、たとえばネマチック型液晶から構成されている。

液晶駆動装置１４８は、たとえばＲＯＭから構成され、海洋生物１２４の予め設定された固有のコード信号が書き込まれたコードメモリ１５０と、そのコードメモリ１５０に記憶された海洋生物１２４の固有のコードが反射レーザ光Ｌｒに含まれるように、照射レーザ光Ｌｏのパルス周波数よりも十分に低い周波数すなわち照射レーザ光Ｌｏのパルス周期よりも十分に永い周期を有するパルス状駆動信号を用いて液晶板１４６を全面的にオンオフ駆動液晶駆動回路１５２と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および入出力インターフェースを含み予め設定されたプログラムに従って液晶駆動回路１５２を制御する演算制御素子１５４と、好適にはソーラセルを含み、コードメモリ１５０、液晶駆動回路１５２、および演算制御素子１５４に電源を供給する電源装置１５６とを、備えている。上記の液晶板１４６は、反射レーザ光Ｌｒを変調する変調層として機能している。

図９に戻って、人工衛星１１２に搭載された図示しない通信装置は、レーザ光送受信装置１１４から出力された、反射レーザ光Ｌｒに含まれる海洋生物１２４の固有の識別コード（パルス信号）を表す電気信号Ｓｏｕｔと、その電気信号Ｓｏｕｔを受けたときの照射レーザ光Ｌｏの地上でのスポット位置を表す位置信号とを、電波により送信する。地上に設けられている演算処理装置１２２は、地上アンテナ１２０を介してその電波を受けるとともに、海洋生物１２４の固有の識別コードを表す信号と、再帰性反射層１４４からの反射レーザ光Ｌｒを受けたときの照射レーザ光Ｌｏの地上でのスポット位置とに基づいて海洋生物１２４の位置を特定し、その海洋生物１２４を追尾する。たとえば、地球Ｅの海洋Ｗを示す地図上にその海洋生物１２４の移動軌跡をリアルタイムで表示する。演算処理装置１２２は、タグ位置算出手段および識別情報抽出手段として機能している。

図１３は、レーザ光探索システム１１０の動作の説明に用いる図であり、図１４は伝送タイムチャートを示す図である。図１３において、低軌道の人工衛星１１２の地表からの距離を３００ｋｍとすると、人工衛星１１２から照射された照射レーザ光Ｌｏが海洋Ｗ中の海洋生物１２４に貼着された再帰性光反射タグ１３０から反射して再び当該人工衛星１１２に到着するまでには、２ｍｓｅｃの遅延時間が発生する。一方、人工衛星１１２の移動速度が１０ｋｍ／ｓｅｃであるとすると、２ｍｓｅｃの間に２０ｍ移動する。

仮に、海洋生物１２４に貼着された再帰性光反射タグ１３０から反射した反射レーザ光Ｌｒの光のひろがり角を３．３ｍｒａｄとすると、低軌道の人工衛星１１２の軌道上では１０００ｍの範囲で反射レーザ光Ｌｒが広がる。この領域を人工衛星１１２が通過する時間は５０ｍｓｅｃであるので、反射レーザ光Ｌａの検知には十分な時間を確保できる。この５０ｍｓｅｃの領域内に再帰性光反射タグ１３０に関する情報を人工衛星１１２が検出する必要がある。

図１４は、これらの条件を勘案した再帰性光反射タグ１３０に関する情報の伝送タイムチャートの一例を示している。この図１４では、人工衛星１１２から照射される照射レーザ光Ｌｏの照射開示時刻を０としている。反射レーザ光Ｌｒのスポット内部に人工衛星１１２が存在する５０ｍｓｅｃを受信可能時間として、この受信可能時間内でたとえば１０〜１００ビットの情報を１ｍｓｅｃで受信する。つまり、１０〜１００ｋｂｉｔ／ｓｅｃの通信速度を実現している例である。

上述のように、本実施例のレーザ光探索システム１１０によれば、照射レーザ光Ｌｏは、水中透過性を有する波長帯から選択された波長を有するものであり、再帰性光反射タグ１３０は、反射レーザ光Ｌｒをレーザ光送信装置２６、３２に向かって反射する再帰性反射層１４４と、再帰性反射層１４４の上に積層され、再帰性反射層１４４により反射された反射レーザ光Ｌｒを変調する液晶板１４６とを有する光タグである。

このため、水中に存在する海洋生物（被追尾体）１２４に装着された再帰性光反射タグ３０に到達した水中透過性を有する照射レーザ光Ｌｏは再帰性反射層１４４によってその照射レーザ光Ｌｏの光源がある人工衛星１１２に向かって反射されることにより、海洋生物１２４からの反射レーザ光Ｌｒは比較的高い受信ゲインにて人工衛星１１２により受信される。

また、反射された反射レーザ光Ｌｒは液晶板１４６を通過したことにより変調されることから、反射レーザ光Ｌｒには海洋生物１２４を識別する情報を含ませることができるので、目的とする海洋生物１２４であるか否かの探索が容易となる。これにより、海洋生物１２４を個別に探索し追尾することが可能となって海洋生物２４の新たな生態が明らかとなるので、漁業資源を持続可能とすることに寄与することができる。

図１５の実施例では、追尾システム１１０が、不時着した飛行機、ヘリコプター、飛行船などの飛翔体たとえば飛行機１８０の追尾や探索に適用された例を示している。人工衛星１１２には、レーザ光送受信装置１１４が搭載されており、飛行機１８０には、再帰性光反射タグ１３０が、飛行機１８０の表面の所定の１または複数位置に装着されている。

本実施例の追尾システム１１０によれば、たとえがハイジャックなどに起因して電波による通信不能な飛行機１８０が海洋Ｗに不時着した場合には、その飛行機１８０に装着した再帰性光反射タグ１３０からの反射レーザ光Ｌｒを受けて反射レーザ光Ｌｒに含まれる識別情報から飛行機１８０を追尾或いは探索することで、その不時着位置を特定できる。これにより、不時着した飛行機１８０についてその人命救助を速やかに開始することが可能となって、安全、安心な社会の構築に寄与することができる。不時着した飛行機１８０はしばらく浮くことができるし、乗客はライフクラフト或いはライフラフトを用いて漂流している可能性がある。

図１６および図１７は、レーザ光探索システム２１０が、人（ヒト）８２の追尾或いは探索に適用された場合を示している。図１６の実施例では、レーザ光送受信装置１１４が飛行機、ヘリコプター、飛行船などの飛翔体たとえば小型飛行機１８４に搭載され、再帰性光反射タグ１３０は、人（ヒト）８２の帽子或いは手足に装着される。レーザ光送受信装置１１４および演算処理装置１２２が、小型飛行機１８４に搭載されている。これらレーザ光送受信装置１１４および演算処理装置１２２は、探索される人１８２が滞在する領域たとえば海水浴場を俯瞰可能な比較的高い地上構築物たとえば塔や建築物の頂部に設けられていてもよい。

本実施例の追尾システム１１０によれば、たとえば海水浴場において人（ヒト）８２が溺れて行方が不明となった場合において、その人（ヒト）１８２の帽子或いは手足に装着されている再帰性光反射タグ１３０からの反射レーザ光Ｌｒを受けて反射レーザ光Ｌｒに含まれる識別情報から人（ヒト）１８２を追尾或いは探索することで、その位置を特定できる。これにより、水浴中に行方不明となった人（ヒト）１８２についてその早期の救助開始を可能とするので、人命の救助が可能となって、安全、安心な社会の構築に寄与することができる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の図９から図１７の実施例において、再帰性光反射タグ１３０の液晶板１４６には、図５或いは図６に示す識別コードを表すパターンが表示され、人工衛星１１２には、図２に示すレーザ光送受信装置１４が備えられてもよい。また、再帰性光反射タグ１３０の再帰性反射層１４４の反射面の一部６８にたとえば図５または図６に例示する識別パターンが設けられていてもよい。この場合には、ＣＣＤカメラ２８ｂを有する実施例１および実施例２に示された両方のシステム構成を備えることによって、再帰性反射層１４４から反射された反射レーザＬｒの変調により表された識別情報と、反射レーザＬｒに含まれる識別パターンにより表された識別情報との両方が得られる。

また、前述の実施例の再帰性光反射タグ４０、７０、７２の再帰性反射層は、ビーズ６６で構成されていたが、正四面体粒を多数配置したプリズム層から構成されていてもよい。

また、前述の実施例では、レーザ光送受信装置１４、１１４がドローン１２、人工衛星１１２、飛行機１８０に搭載されていたが、たとえば監視塔などの比較的おおきな高さを有する地上構築物に設けられてもよい。

また、被探索体は、人（ヒト）、海洋生物、陸上生物や、航空機、ヘリコプターなどの飛翔体に限らない。再帰性光反射タグ４０、７０、７２、１３０を装着可能な物体であればよく、淡水中に棲む大型もしくは小型の水棲生物などであってもよい。

また、図２および図３、図１０および図１１に示されているレーザ光送受信装置１４、１１４は、基本構成が示されているだけであるので、性能を高めるための、光学系装置や電気的装置の追加や変更がされてもよい。たとえば、レーザ光受信装置１２８において、前置光増幅器１２８ｂに替えて或いは加えて、信号Ｓｏｕｔを増幅する信号増幅器を包絡線検波素子１２８ｃの後段に設けてもよい。

また、前述の実施例の再帰性光反射タグ１３０において、たとえばベースシート１４２が用いられていなくてもよい。また、再帰性光反射タグ１３０は、全体として可撓性を持っていなくてもよい。

その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０、１１０、２１０：レーザ光探索システム
１２：ドローン（飛翔体）
２４、１２２：演算処理装置（識別情報抽出手段）（タグ位置算出手段）
２６、１２６、１３２：レーザ光送信装置
２８、１２８、１３４：レーザ光受信装置
２６ｂ、１２６ｂ、１３２ｃ：光偏向器
２８ｂ：ＣＣＤカメラ
３２：人（被探索体）
４０、７０、７２、１３０：再帰性光反射タグ（光タグ）
５６：タグ位置算出手段
６６：ビーズ（再帰性反射層）
６８：反射面の一部（識別パターン）
１２４：海洋生物（被探索体）
１４４：再帰性反射層
１４６：液晶板（変調層）
１５２：オンオフ駆動液晶駆動回路（液晶駆動回路）
１８０：飛行機（飛翔体、被追尾体）
１８２：人（被追尾体）
１８４：小型飛行機（飛翔体）

Claims (13)

1. レーザ光送信装置から地上または水面に向かって出力されたレーザ光を被探索体に装着された光タグに反射させ、前記光タグにより反射された反射レーザ光を前記レーザ光送信装置と共に設置されたレーザ光受信装置により受けて前記被探索体を探索するレーザ光探索システムであって、
   前記光タグは、前記反射レーザ光を前記レーザ光送信装置へ向かって反射する再帰性光反射タグであり、
   前記再帰性光反射タグは、前記反射レーザ光に前記被探索体に関連する予め定められた識別情報を付与するものであり、
   前記反射レーザ光を受信し、受信した前記反射レーザ光から前記識別情報を抽出する識別情報抽出手段を、含む
   ことを特徴とするレーザ光探索システム。
2. 前記再帰性光反射タグは、前記反射レーザ光を前記レーザ光送信装置に向かって反射する再帰性反射層と、前記再帰性反射層に設けられ、前記識別情報を示す識別パターンとを有するものである
   ことを特徴とする請求項１のレーザ光探索システム。
3. 前記再帰性光反射タグに設けられた前記識別パターンは、マトリックス型二次元コードである
   ことを特徴とする請求項２のレーザ光探索システム。
4. 前記再帰性光反射タグは、前記反射レーザ光を前記レーザ光送信装置に向かって反射する再帰性反射層と、前記再帰性反射層の上に積層され、前記識別情報を表すように前記再帰性反射層により反射された前記反射レーザ光を変調する変調層とを有するものである
   ことを特徴とする請求項１のレーザ光探索システム。
5. 前記変調層は、前記再帰性反射層の上に積層され、前記識別情報を表すように前記再帰性反射層により反射された前記反射レーザ光を変調する液晶板を有するものである
   ことを特徴とする請求項４のレーザ光探索システム。
6. 前記識別情報を表すように強度変調或いは位相変調により変調されたパルス状駆動信号を用いて前記液晶板をオンオフ駆動する液晶駆動回路を有するものである
   ことを特徴とする請求項５のレーザ光探索システム。
7. 前記レーザ光送信装置は、水中での吸収率がきわめて低い紫色から緑色までの波長帯から選択された波長を有する前記レーザ光を、水面または雪面に向かって出力するものである
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１のレーザ光探索システム。
8. 前記レーザ光受信装置は、前記再帰性光反射タグから反射された前記反射レーザ光を受信し、前記反射レーザ光に含まれる、前記識別情報を示す識別パターンを撮像するＣＣＤカメラを有し、
   前記識別情報抽出手段は、前記識別パターンから前記識別パターンにより示された識別情報を抽出するものである
   ことを特徴とする請求項２または請求項３のレーザ光探索システム。
9. 前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置は、構築物、飛翔体、または人工衛星に搭載されるものである
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１のレーザ光探索システム。
10. 前記飛翔体は、ドローン、ヘリコプター、または飛行機である
    ことを特徴とする請求項９のレーザ光探索システム。
11. 前記再帰性光反射タグは、人の被服、帽子、或いは靴、陸上生物、水棲生物、飛翔体、部品、製品、または、前記部品或いは前記製品の梱包に装着されるものである
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１のレーザ光探索システム。
12. 前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置は、飛翔体に搭載され、
    前記レーザ光送信装置は、前記レーザ光を走査する光偏向器を備え、
    前記レーザ光受信装置は、前記再帰性光反射タグからの反射レーザ光を受けて、前記反射レーザ光に含まれる前記再帰性光反射タグに関連する識別パターンを撮像するＣＣＤカメラを備え、
    前記ＣＣＤカメラにより前記反射レーザ光から前記識別パターンが撮像されたときの、前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置の位置および地上高と、前記レーザ光送信装置からのレーザ光の送信方向とから、前記識別パターンが設けられた前記再帰性光反射タグの地上位置を算出して出力するタグ位置算出手段を、備える
    ことを特徴とする請求項８のレーザ光探索システム。
13. 前記レーザ光送信装置は、前記レーザ光を走査する光偏向器を備え、
    前記再帰性光反射タグからの反射レーザ光を受けて、前記反射レーザ光に含まれる前記再帰性光反射タグに関連する識別情報を抽出する前記レーザ光受信装置と、
    前記再帰性光反射タグからの前記反射レーザ光から前記識別情報が抽出されたときの前記人工衛星の位置および地上高と、前記人工衛星の前記レーザ光送信装置からのレーザ光の送信方向とから、前記識別情報が抽出された前記再帰性光反射タグの地上位置を算出して出力するタグ位置算出手段とを、備え、
    前記レーザ光受信装置および前記レーザ光送信装置は、人工衛星に搭載される
    ことを特徴とする請求項６のレーザ光探索システム。

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