(57)【要約】【課題】マルチコプターの屋内や橋梁下などの非ＧＰＳ環境下で、かつ、十分な光量がとれない空間において、壁から離れた場所でも精度よく位置決めを可能とする。【解決手段】２本の平行なビームあるいは１点から挟角θ０を成す２本のビームが放射状に同時にあるいは順次放射されて被測定対象物までの距離が測定されるレーザもしくはミリ波を使った距離計４０と、前記距離計４０で求められた前記平行な２本のビームの被測定対象物までの距離の差分あるいは放射状に放射された２本のビームの被測定対象物までの距離と前記挟角θ０とに基づいて機体の前記被測定対象物に対する成す角θｙを求める角度算出モジュール４２と、前記距離計４０で測定された距離と前記角度算出モジュール４２で算出されたθｙから目標値との変位量を求め、水平移動量および回転量としてフライトコントローラ４４に割込み指示する制御部４３とを有するようにしている。【選択図】図８
2020118641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の平行なビームあるいは１点から挟角θ０を成す２本のビームが放射状に同時にあるいは順次放射されて被測定対象物までの距離が測定されるレーザもしくはミリ波を使った距離計と、前記距離計で求められた前記平行な２本のビームの被測定対象物までの距離の差分あるいは放射状に放射された２本のビームの被測定対象物までの距離と前記挟角θ０とに基づいて機体の前記被測定対象物に対する成す角θｙを求める角度算出モジュールと、前記距離計で測定された距離と前記角度算出モジュールで算出されたθｙから目標値との変位量を求め、水平移動量および回転量としてフライトコントローラに割込み指示する制御部とを有することを特徴とするマルチコプター。
【請求項２】
前記距離計はライダーであることを特徴とする請求項１記載のマルチコプター。
【請求項３】
ダウンウォッシュを受ける位置に、前記ダウンウオッシュを推力に変換するスラスターが備えられていることを特徴とする請求項１または２記載のマルチコプター。
【請求項４】
前記スラスターは前記ダウンウォッシュの流れ方向と直交する水平軸を中心に回転する可動翼であり、前記可動翼は遠隔操作により駆動されるアクチュエータにより回転することを特徴とする請求項３記載のマルチコプター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数例えば３つ以上のローターを搭載した回転翼機（通称マルチコプター）に関する。さらに詳述すると、本発明は、マルチコプターの飛行姿勢の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自律型飛行体あるいはドローンとも呼ばれるマルチコプターは、ホバリングや三次元移動可能な自律型飛行が可能である（非特許文献１）。このため、近年、空撮、測量、農業、物流、中継基地、インフラ点検・整備などでのマルチコプターの利用が広がっている。
【０００３】
例えば、橋梁の下面やトンネルの内壁面などの高所で危険なため人が近づくのが困難な場所を点検する場合や、人が容易に近寄れない原子力設備などでの点検作業などにおいて、マルチコプターを用いて、広範囲、迅速、安価、かつ安全に点検を行うことが検討されている。
【０００４】
マルチコプターには、衛星から発信する電波を受信して機体の位置・緯度・経度・高度を割り出すＧＮＳＳ（全球測位衛星システム，ＧＰＳを含む）センサー、機体の高度と飛行速度とを計測するための気圧センサー、超音波の発信から受信までに要した時間と音速とを比較してセンサーから対象物までの距離を算出する（高度制御や障害物検知ができる）超音波センサー、ポジショニングカメラや障害物検知センサーなどで、地表面の状態を撮影し、機体の水平維持や離着陸を安定化実現する（ＧＰＳ電波の利用が不確実な状況で有効な）光学センサー、コンパスのこと（磁場（磁界）の向きを計測し、方位を求める磁気センサー、回転速度を測定する慣性センサーで、これによりロール・ピッチ・ヨー軸を制御しているジャイロセンサー、加速度と重力の相関から機体の傾きを検出する加速度センサーなどが必要に応じて搭載され、自律飛行が可能とされている。
【０００５】
下水管路施設等の閉鎖空間を安全に且つ効率良く点検し得る閉鎖空間点検用の無人飛行体発着装置及び無人飛行体を用いた閉鎖空間点検システムが提案されている（例えば、特許文献１）。この点検システムは、点検しようとする下水道管内空間の両端に位置するマンホールを利用して送受信アンテナの先端部を下水道管内へと延伸させ、下水管路の外で作業員が無人飛行体用コントローラーを操作して下水道管内を無人飛行体を飛行させ、無人飛行体に搭載しているカメラ及びセンサからの画像データ（管内映像）及び計測値を受信して、無人飛行体用コントローラーの表示部にて確認すると共にさらには記録するようにしたものである。下水道管内などの閉鎖空間では、光量が不足している環境であることが多いので、遠隔操作により周囲を照明可能な照明装置を搭載することが望ましいとしている。
【０００６】
また、非ＧＰＳ環境下における自律飛行可能とする技術として、３次元地図作成技術（
ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping））がある（例えば、非特許文献２）。このＳＬＡＭ技術は、機体に搭載された水平スキャンと鉛直スキャンの２つのレーザースキャナーから得られる情報を利用して３次元地図を作成しながら自律飛行するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１８−１９６７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】吉武穂高、「ドローン基本の動き｜エレベーター・スロットル・エルロン・ラダー・チルト操作」、［平成３０年１２月３日検索］、インターネット〈URL:https://www.youtube.com/watch?v=hNhzgCLMnSo〉
【非特許文献２】野波  健蔵、「ドローン技術の現状と課題及びビジネス最前線」、編集・発行 : 国立研究開発法人科学技術振興機構、公開日: 2017年02月01日、情報管理 2017.2. vol. 59 no. 11. p.755-763、インターネット〈URL:https://www.jstage.jst.go.jp/article/johokanri/59/11/59_755/_pdf〉     ［平成３０年１２月１２日検索］
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、衛星からの電波を受信できない屋内や橋梁下などの非ＧＰＳ環境下では、ＧＮＳＳセンサーあるいはＧＰＳが使えないために、機体の位置・緯度・経度・高度を割り出すことができないことから、マルチコプターに内蔵されたカメラや超音波センサ、赤外線センサで距離を測定しカメラの映像により向きを確認することで位置決めをすることとなるが、精度よく測定できる距離の上限は、マルチコプターに実装されているカメラで１０ｍ程度、超音波センサで４ｍ程度、赤外線センサで５ｍ程度である。このため、屋内や橋梁下などの非ＧＰＳ環境下で、かつ、十分な光量がとれない空間や広い空間（壁から１０ｍを遙かに超える例えば４０ｍ以上の空間）においては、マルチコプターに搭載したカメラが使えずに、精度良く位置決めすることができない。
【００１０】
また、ＳＬＡＭ技術によって、３次元地図を作成しながら自律飛行するマルチコプターの場合には、装置が大型し場所をとると共に重量が重過ぎて積載量過多となり、飛行時間が減ったり飛行も安定しない問題がある。
【００１１】
マルチコプターの最重要課題の１つはバッテリーの容量と持続時間である。多くのセンサー類やカメラの他に、十分な光量の照明装置を搭載すると、大きなバッテリーを必要とし、そうすればさらにバッテリーの重量が増して益々マルチコプターの飛行時間が減ったり飛行の安定性を欠くこととなる。
【００１２】
さらに、今までは、被測定物の壁面とマルチコプターとの成す角を求める手段は存在しなかった。このため、カメラの映像により向きを確認する必要があるが、カメラでは十分な明るさが確保されていても１０ｍ程度であり、それ以上離れている場合には使えない。このため、被測定物の壁面などに接近してからではないと、使えないが、それまでは位置が分からないので、どちらに飛行して良いのかさえも判断できないという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、屋内や橋梁下などの非ＧＰＳ環境下で、かつ、十分な光量がとれない空間において、壁から離れた場所でも精度よく位置決めを可能とするマルチコプターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するためのマルチコプターは、２本の平行なビームあるいは１点から挟角θ０を成す２本のビームが放射状に同時にあるいは順次放射されて被測定対象物までの距離が測定されるレーザもしくはミリ波を使った距離計と、距離計で求められた平行な２本のビームの被測定対象物までの距離の差分あるいは放射状に放射された２本のビームの被測定対象物までの距離と挟角θ０とに基づいて機体の被測定対象物に対する成す角θｙを求める角度算出モジュールと、距離計で測定された距離と角度算出モジュールで算出されたθｙから目標値との変位量を求め、水平移動量および回転量としてフライトコントローラに割込み指示する制御部とを有するようにしている。
【００１５】
ここで、距離計はライダーであることが好ましい。
【００１６】
また、マルチコプターは、ダウンウォッシュを受ける位置に、ダウンウオッシュを推力に変換するスラスターが備えられていることが好ましい。
【００１７】
さらに、スラスターはダウンウォッシュの流れ方向と直交する水平軸を中心に回転する可動翼であり、可動翼は遠隔操作により駆動されるアクチュエータにより回転することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のマルチコプターは、屋内や橋梁下（非ＧＰＳ環境下）で、かつ、光量が十分とれない広い空間（壁から１０ｍを遙かに超える例えば４０ｍ以上の空間）においても、マルチコプターに実装したレーザもしくはミリ波により壁との距離を測り、かつ壁との成す角度θｙを求めることができるので、壁から例えば４０ｍ以上離れた場所でも精度よく位置決めを行うことができる。
【００１９】
また、ダウンウオッシュを推力に変換するスラスターが備えられている場合、機体の水平姿勢を保ちながら水平移動できるので、リアルタイムで被測定対象物までの距離と成す角θｙとを正確に測定しながら被測定対象物に向けて接近させたり、あるいは機体と被測定対象物との成す角並びに距離を一定に維持しながら、被測定対象物の任意の方向へ自由に移動可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかるマルチコプターの一実施形態を左側から見て示す概略説明図である。
【図２】同マルチコプターの平面図である。
【図３】マルチコプターに搭載するマグネット装置の概略説明図であり、（Ａ）はオン状態、（Ｂ）はオフ状態を示す。
【図４】同マルチコプターに搭載するレーザーによって被測定対象物までの距離を求める原理図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はレーザー光と被測定対象物まとの成す角の求め方の原理の一例を示す説明図である。
【図５】同マルチコプターの点検飛行モードの一例を示すフローチャート図である。
【図６】放射状に２本または３本のビームを放射して被測定対象物までの距離と成す角を求める原理の一例を示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は求め方の説明図である。
【図７】放射状に２本のビームを放射して被測定対象物までの距離と成す角を求める他の原理を示す説明図である。
【図８】被測定対象物までの距離と成す角を求め、マルチコプターを制御する機構の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。尚、本明細書において、マルチコプターに搭載したカメラあるいは測定器具（超音波プローブなどの各種センサー類を含む）を正面にして、左右、上下、前後が決められる。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１に、本発明のマルチコプターの実施形態の一例を示す。この実施形態にかかるマルチコプターは、４つのプロペラ１を備えたクアッドコプターであり、制御部２を中央に備え、そこから放射状に延びるＸ型フレーム３のそれぞれにモーター４及びプロペラ１が配置されている。制御部２には図示していないがモーター４の回転数を制御するＥＳＣ（Electronic Speed Controller）やフライトコントローラー（FCS）などの各種コントローラ、送信機・受信機、バッテリー等が搭載されると共に、例えばスキッドと呼ばれる門形の脚フレーム５が備えられ、該脚フレーム５に守られるようにしてカメラ６や各種センサー類が吊り下げられるように備えられている。カメラ６は、機体２０に内蔵されても良いが、本実施形態の場合には、カメラジンバル（カメラのスタビライザ・安定化装置）７に搭載されることで揺れのない映像を撮影できるように備えられている。
【００２３】
また、マルチコプターには、衛星から発信する電波を受信して機体２０の位置・緯度・経度・高度を割り出すＧＮＳＳ（全球測位衛星システム，ＧＰＳを含む）センサー、機体２０の高度と飛行速度とを計測するための気圧センサー、高度制御や障害物検知のためにセンサーから対象物までの距離を算出する超音波センサー、地表面の状態を撮影し、機体２０の水平維持や離着陸を安定化実現するためのポジショニングカメラや障害物検知センサーなどの光学センサー、磁場（磁界）の向きを計測し、方位を求める磁気センサー（所謂、コンパス）、回転速度を測定してロール・ピッチ・ヨー軸を制御しているジャイロセンサー、加速度と重力の相関から機体２０の傾きを検出する加速度センサーなどが必要に応じて搭載され、自律飛行が可能とされている。
【００２４】
本実施例の場合、機体２０の正面側には、プロペラガイドを兼ねるガイドフレーム８が取り付けられている。このガイドフレーム８は、例えば側方から見てＬ形、正面及び平面から見て門形のワイヤーフレームであり、本実施形態の場合、脚フレーム５の底辺（つまり、着陸の際に地面や床面などに接触する部位）５ａの前側に前方へ向けて突出するように取り付けられている。
【００２５】
さらに、本実施形態の場合、ガイドフレーム８には、鉛直方向へ延びる転倒防止部８ｖと水平方向に延びる定間隔維持部８ｈとが交わる屈曲部位（水平方向の先端位置となる）８ａに、接触式のセンサ例えば板厚測定用の超音波プローブ９が取り付けられている。ガイドフレーム８は、プロペラ１の回転軸と平行な転倒防止部８ｖの辺を図示していない被測定対象物例えば壁面などに押し当てて、機体２０の接近並びに転回を阻止すると共にマルチコプターと被測定対象物との間隔を一定に保つように機能する。尚、ガイドフレーム８の屈曲部位８ａに搭載するセンサー９は、特に超音波プローブに限られるものでは無く、必要に応じて任意のセンサーが搭載される。
【００２６】
また、機体２０には少なくとも一基あるいは一対のスラスター（帆（saile：セイル））１０が備えられる。このスラスター１０は、マルチコプターの垂直方向への推力につられて発生する下向きの気流（ダウンウォッシュ）を受ける位置に備えられ、ダウンウォッシュの力を利用して水平方向の推力を得ようとするものである。即ち、スラスター１０は、ダウンウォッシュを利用して推力を得る手段であり、例えば図１及び図２に示すようなプレート・翼状物から成る。本実施形態の場合、スラスター１０は、機体２０の重量バランスを考慮して、脚フレーム５の後部側即ち脚フレーム５の正面（前部側）に搭載された超音波プローブ９とガイドフレーム８から離れた位置に横向き（つまり、モーターの回転軸を左右方向に配置するよう）に備えられている。
【００２７】
ここで、スラスター１０は、本実施形態の場合、駆動モータ１１を備える可動翼で構成されており、モータ駆動によってスラスターの角度を水平軸を中心に回転可能にして、プロペラ１からのダウンウォッシュを受けて発生する推力の加減を可能としている。つまり、スラスター１０の傾きを変更することにより発生する推力の大きさ並びに推力の発生の有無を調整可能とされている。また、可動翼から成るスラスター１０の場合、翼の傾きを反対側とすることで、推力の向きを反転させることができる。即ち、スラスター１０は少なくとも前後にそれぞれ４５°ずつ（合計９０°）の範囲内で回転可能に備えられていれば、前進あるいは後退のいずれも可能とすることができる。
【００２８】
本実施形態では、正面側の超音波プローブ９を被検査対象物に真っ直ぐに押し当てる推力が得られるようにするため、脚フレーム５の後部側の左右のプロペラ１のダウンウォッシュを均等に受けるように一対のスラスター１０が装備されている。しかし、スラスター１０は、これに特に限られるものではない。即ち、機体２０に回転力が生じないように、機体２０後部の右側と左側とにスラスターが対称に配置されているが、これに特に限られず１つの駆動モータで左右のプロペラのダウンウォッシュを等しく受ける面積・長さの１枚の翼としても良い。また、図２に示すように可動翼を２枚とした場合には、被測定対象物に向けて前進する場合あるいは被測定対象物から離れるように後退する場合には同調させて回転が起こらないようにすることが好ましく、回転をさせたい場合には個別に制御させることで実現できる。
【００２９】
さらに、図示していないが、一例としては、スラスター１０は、場合によっては機体２０の左右方向の推力を発生させるように、機体２０側方に縦向き（つまり、モーターの回転軸を前後方向に配置するよう）に装備しても良い。即ち、機体２０の少なくとも一側方の前側プロペラと後側プロペラとの間でこれらのダウンウォッシュを等しく受けるように少なくとも一基あるいは一対のスラスターを備えるようにしても良い。例えば、スキッドの一方の底辺に、前のプロペラのダウンウォッシュを受けるスラスターと後のプロペラのダウンウォッシュを受けるスラスターとがそれぞれ備えられたり、あいるは前後のプロペラのダウンウォッシュを同時に受ける１基のスラスターを備えるようにしても良い。この場合、機体２０の水平姿勢を保ったままの左右方向への水平移動も可能となる。
【００３０】
また、本実施形態の場合、スラスター１０の角度を可変にしているので、発生する推力の大きさ並びに向きを調整することができる。また、左右のプロペラ１のダウンウォッシュをそれぞれ受ける一対のスラスター１０の間で動きを同調させても良いし、場合によっては別々に独立させて駆動するようにしても良い。この場合には、左右で発生する推力に差を設けることも可能であり、舵としても利用できる。尚、可動翼のスラスター１０は、立てる（鉛直方向に向ける）ことによっても、あるいは寝せる（水平方向に向ける）ことによっても、いずれの場合にも機体２０を水平方向に押し出す推力が発生しないようにできるが、機体２０の安定を図る上ではスラスター１０を立てることがダウンウォッシュによる押し下げの力を受けないで済むので好ましい。
【００３１】
尚、スラスター１０は、例えば前後方向の推力を発生させるものと左右方向の推力を発生させるものとの、相直交する２方向の推力を発生させる複数のスラスターを備えるようにしても良い。相直交する２方向の推力を発生させる複数の可動スラスターを備える場合には、機体２０の水平を保った状態での前後あるいは左右若しくはこれらの合成された方向への水平移動を可能とする舵として、あるいはスピード調整手段として利用できる。
【００３２】
また、ガイドフレーム８とスラスター１０とは、本実施形態の場合、同一軸上に配置されている。例えば、ガイドフレーム８の定間隔維持部８ｈとスラスター１０のモーター１１とが脚フレーム５の底辺の前部と後部とに取り付けられている。これによって、ガイドフレーム８の水平方向に延びる定間隔維持部８ｈの延長軸上に力点が存在することとなるので、マルチコプターがホバリングしながら水平移動して機体２０の先端である屈曲部位の超音波プローブ９が被測定対象物の壁面に当接したときに、力点と作用点とが同一軸上に存在することでも機体２０が転回し難くなる。依って、先端の超音波プローブ９を被測定対象物の壁面に斜めに当てること無く真っ直ぐに押し当てて密着させ得る（綺麗に真っ正面から押し当てることができる）。そして、超音波プローブによる測定を正確なものとし得る。このことは、超音波プローブ９に限られず、他のセンサーでも同様の効果を奏し得る。
【００３３】
ここで、マルチコプターには、例えば図８に示すように、フライトコントローラ４４とＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitte）を介して接続されているマイコン（マイクロコントローラ、ＭＣＵ、マイクロコンピュータとも呼ばれる）４１と、モータ用ドライバー４９並びにスラスター１０を駆動するモータ１１が搭載されている。マルチコプターの無線操縦装置（プロポ）４８による機体の制御は、通常２．４ＧＨｚ帯の周波数を使って行われるので、モータ１１の制御にはマルチコプター本体の制御と干渉しない電波帯例えば９２０ＭＨｚの周波数で命令が出されることが好ましい。そこで、プロポ４８とは別個の制御装置例えば地上側に配置されるパラメータ入力用ＰＣ４６によって、あるいはマルチコプターのプロポ４８の使用無線周波数帯域の切り替えによって、９２０ＭＨｚの周波数で命令が出される。モータ１１の制御は、例えばプロポ４８から割り込みをかけてマイコン４１からの指示を優先するように切り替えてパラメータ入力用ＰＣ４６からの指示によって制御されるようにしても良いし、プロポ４８からの指示に基づいてフライトコントローラ４４を経由したマイコン４１からの指示でモーター用ドライバー４９を介して行われるようにしても良い。本実施形態の場合、パラメータ入力用ＰＣ４６並びにマイコン４１に無線通信用マイコン４７，４５が備えられ、モータ１１の制御信号の送受信即ちスラスター１０の切り替え操作が行われる。
【００３４】
以上のように構成されたマルチコプターによれば、スラスター１０の働きによって、機体２０を傾けること無く（つまり、水平姿勢を保ったまま）、前後方向への水平移動並びに左右方向への水平移動を可能とすることができる。
【００３５】
例えば、通常の飛行制御モードによりマルチコプターがインフラ点検個所の予め決められた位置に到着すると、あるいは超音波プローブが被測定対象物の壁面（所謂、点検対象面）に接触すると、マルチコプターのプロポ４８を操作して割り込みの優先度を決定して指示することにより、フライトコントローラ４４が飛行制御モードから点検制御モードに切り替わり、マイコン４１からの指示に従うように切り替える。すなわち、４つのモーターを独立した速度制御する飛行制御モードから４つのモーターを共通した速度制御する点検制御モードに切換る。点検制御モードでは、必要に応じて壁に沿って平行移動するために必要最小限のプロペラ１による揚力発生のためのモーター４の速度制御が行われると共にスラスター１０で接触力が付与される。
【００３６】
一般に、マルチコプターは壁面に近寄ると流体力学的に吸い寄る力が働き（コアンダ効果）バランスを崩しやすいが、本実施形態のマルチコプターではスライター１０で発生する推力により内壁面に接触するようにしたので、内壁面に吸着する力に抗うのでなく吸着力を逆に有効利用することができる。
【００３７】
マルチコプターと被測定対象物とはガイドフレーム８によって一定の距離が保たれており、かつスラスター１０によって発生する推力で押しつけられるため、この状態でマルチコプター１に搭載したカメラで内壁面の状態の写真を撮影したり、超音波プローブによって肉厚が求められる。また、マルチコプターに搭載した各種の検査器具で内壁面の損傷状態を検査し、そのデータを取得する。
【００３８】
さらに、マルチコプターはスラスター１０を使って壁に沿って昇降あるいは水平移動させる推力を得る。これによって、マルチコプターを被検査対象物の壁面に沿って移動させることができる。このとき、マルチコプターの４つのプロペラは高さ位置を制御するだけで良いので、マルチコプター１の三次元飛行中の複雑な制御は必要無くなる。
【００３９】
本実施形態にかかるマルチコプターは、正面のセンサなどを軽く押しつけて接触させた状態で上下動可能あるいは水平移動としたので、構造物に沿ったマルチコプター１の水平姿勢を保ったままの前後、左右並びに上下への移動を実現することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
ホバリング中のマルチコプターは、微妙に上下ないし前後あるいは左右方向に揺れる。さらに、マルチコプターは壁面に近寄ると流体力学的に吸い寄る力が働き（コアンダ効果）バランスを崩しやすい。他方、壁面を点検するためには、マルチコプターの姿勢が安定しないと操作が容易ではなく、点検作業に支障をきたしてしまう虞がある。このため、正確な点検や測定を行うため、機体２０あるいは機体２０に取り付けた装備品例えばガイドフレームなどに吸着手段・固定手段を設けてマルチコプター本体を被測定対象物に吸着させて支持させることが望まれる場合もある。このような要望に応えるため、機体２０正面に真空吸着装置を搭載して、点検対象面に対して吸着することで測定の間一定の距離を保つようにしたマルチコプターも提案されている（特開２０１７−１９３３３０号公報）。しかしながら、真空吸着装置を搭載する場合には、装置が大がかりになると共に駆動源やその電源が必要となるため、積載量が増え、機体２０の重量バランスが悪くなって飛行の安定性を損ねたり、凹凸のある被吸着面に対して十分な吸着力が得られずに所定位置に飛行体を吸着させることが難しいという課題がある。そこで動力源を必要としない軽量でコンパクトな吸着手段が望まれる。本実施形態はかかる要望に応えるもので、動力源を必要とせず、軽量でコンパクトな吸着手段を提案しようとするものである。
【００４１】
被測定対象物が例えば鋼板や鋼管などの磁性体の場合には、磁気吸着でマルチコプターの機体２０を容易に固定することができる。特に、永久磁石による吸着の場合、真空装置などを搭載する場合に比べて電源の必要がないので有利である。しかも、永久磁石でマルチコプターを保持させている間には、マルチコプターのプロペラは回転を停止できるのでバッテリーの節約にもなる。
【００４２】
ところが、マルチコプターにおける永久磁石の使用は、漏れ磁束によるコンパスの狂いが問題となることから、好ましくないと考えられている。マルチコプターには、磁場（磁界）の向きを計測し、方位を求める磁気センサー（所謂、コンパス）の搭載が姿勢制御のために必要不可欠である。このため、磁気センサーを狂わせる永久磁石の搭載は通常考えられない。また、吸着手段は、遠隔操作により簡単に被測定対象物から切り離し得るものであることが必要である。かかる観点からは、電磁石の採用が妥当な選択ではあると思われるが、電源を必要とする上に、同じサイズの場合には永久磁石よりも吸着力が小さくなる問題を伴う。  
【００４３】
そこで、本発明者等は、マグネット装置１２として、図３に示すように、ヨークを兼ねるハウジング１３内に固定的な永久磁石１５と磁極が入れ替わるように回転可能な永久磁石１４とが収容された２層式永久磁石を用いることにした。この２層式永久磁石は、上下に配置された２層の永久磁石の一方例えば上層の永久磁石１４をモータ駆動により回転可能とし、上下の永久磁石１４，１５が同極に配置された場合には、磁化方向がワーク１６に対して垂直になるように構成されたものである。このため、２層の永久磁石１４，１５が同極に揃ったときには強い吸着力が発生し、異極となった場合には磁化方向はワーク１６に対し平行になるためワーク１６から容易に脱着ができる。磁石１４，１５の近くにヨーク１３があると磁束は大気中に漏れずに透磁率の高いヨーク１３に集中するため、吸着力が増す。他方、この２層式永久磁石は、重なった磁石１４．１５同士が異極となるように組み合わせたときには、漏れ磁束の問題が殆どないので、コンパスへの影響が少ない。回転側の永久磁石１４は、図示していないが、例えばステッピングモータなどに連結され、１８０°毎に回転可能に設けられている。また、図示していない永久磁石位置検出センサーが設けられ、磁極が１８０°回転可能に制御されている。マグネット装置１２のステッピングモータは、マルチコプターの本体の制御周波数帯とは異なる周波数帯域例えば９２０ＭＨｚの周波数帯域を使用して制御される。例えば、マルチコプターのプロポ４８の使用無線周波数帯域の切り替え、あるいはプロポ４８とは別個の制御装置例えば地上側に配置されるパラメータ入力用ＰＣ４６によって、マグネット装置の切り替え操作が行われることが好ましい。
【００４４】
以上のように構成された本実施形態のマルチコプターの場合、スラスター１０によって推力を得ることで、機体２０を傾けること無く、ホバリングしながら任意の方向に水平移動することができる。超音波プローブ９は被測定対象物に対して斜めに押し当てられると、板厚を正確に測定できないが、スラスター１０によって発生する推力でマルチコプターが傾斜することなく水平移動するため、超音波プローブ９は壁面に対して正対した状態で押しつけられる。しかも、同一軸上に力点が存在することとなるため、傾斜しようとする力が発生することがない。マルチコプターが安定して接触することができる。そして、超音波プローブ９の付近を被測定対象物の壁面に吸着させ、機体２０をそこに止めることができる。
【００４５】
通常、マルチコプターのエレベータ並びにエルロンは、前後あるいは左右のプロペラの回転数を異ならせることで機体２０を傾けることによって移動させている。このことから、被測定物の壁面に対して平行に機体２０を押しつけることは難しい。したがって、ガイドフレーム８のようなものを備えていても、鉛直方向の辺即ち転倒防止部８ｖが十分な長さ（即ち、高さ）を有していない場合には、マルチコプターが押し当てられた途端にガイドフレーム８の先端を起点に機体２０が転回して４箇所のプロペラが壁に当たることとなる。このため、マルチコプターの前側に検査対象物に対して一定の力で継続的に押し当たられるようなセンサーを搭載したタイプのマルチコプターは従来なかった。
【００４６】
（第３の実施形態）
また、従来のマルチコプターは、屋内や橋梁下（非ＧＰＳ環境下）では、マルチコプターに内蔵されたカメラや超音波センサ、赤外線センサで距離を測定して位置決めをする。しかしながら、精度よく測定できる距離の上限は、マルチコプターに実装されているカメラで１０ｍ程度、超音波センサで４ｍ程度、赤外線センサで５ｍ程度である。また、カメラは十分な明るさが必要であり、暗いと使えない。したがって、非ＧＰＳ環境下で、かつ、十分な光量がとれない広い空間では、位置決めができなくなる問題を有している。特に、ビームラインと被測定対象物との成す角、即ち機体２０と被測定対象物との成す角θｙを求めることができないと、移動方向を特定することさえ難しくなる問題を含んでいる。
【００４７】
そこで、本実施形態は、屋内や橋梁下などの非ＧＰＳ環境下で、かつ、十分な光量がとれない空間において、壁から離れた場所例えば少なくとも４０ｍから１００ｍ程度において精度よく位置決めを可能とするマルチコプターを実現するものである。本実施形態のマルチコプターでは、１本ないし２本のレーザーあるいはミリ波を使った距離計例えばＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging，Laserimaging Detection and Ranging：以下、ライダーと呼ぶ）を搭載することにより、非ＧＰＳ環境下で、かつカメラを使うには十分な光量がとれない空間や広い空間での位置決め（例えば、壁から少なくとも４０ｍから１００ｍ程度の位置での位置決め）を可能とするようにしている。
【００４８】
即ち、本実施形態にかかるマルチコプターは、例えば図８に示すように、機体に搭載されて２本の平行なビームあるいは１点から挟角θ０を成す２本のビームが放射状に同時にあるいは順次放射して被測定対象物までの距離を測定するレーザもしくはミリ波を使った距離計４０と、距離計４０で求められた平行な２本のビームの被測定対象物までの距離の差分あるいは放射状に放射された２本のビームの被測定対象物までの距離と挟角θ０とに基づいて機体の被測定対象物に対する成す角θｙを求める角度算出モジュール４２と、距離計４０で測定された距離と角度算出モジュールで算出されたθｙから目標値との変位量を求め、水平移動量Ｌおよび回転量θとしてフライトコントローラ４４に割込み指示する制御部４３とを有する。尚、本実施形態では、角度算出モジュール４２と制御部４２とは、マルチコプターの機体２０に搭載されているマイコン４１によって実現されているが、場合によっては角度算出モジュール４２と制御部４３とは地上側のパラメータ入力用ＰＣ４６に構成して無線通信用マイコン４７，４５を介してデータのやりとりを行うようにしても良い。尚、本実施形態では、角度算出モジュール４２と制御部４２とは、マルチコプターの機体２０に搭載されているマイコン４１によって実現されているが、場合によっては角度算出モジュール４２と制御部４３とは地上側のパラメータ入力用ＰＣ４６に構成し、無線通信用マイコン４７，４５を介して機体に搭載されたマイコン４１との間でデータのやりとりを行うようにしても良い。
【００４９】
尚、マルチコプターに搭載されたマイコン４１の制御プログラムには、予め被測定対象物からの距離や角度θｙがパラメータとして書き込まれている。パラメータは、必要に応じて遠隔地にあるＰＣ例えばパラメータ入力用ＰＣ４６から書き換えられる。ＰＣには、無線通信用のマイコンが備えられ、マルチコプター本体の制御と干渉しない電波帯例えば９２０ＭＨｚの周波数で命令が出されている。マルチコプターの無線操縦装置（プロポ）には、割り込みの優先度を決定して指示する。また、マイコン４１には、スラスター１０を制御するためのプログラムも書き込まれており、地上側ＰＣ４６からの指示を受けて切り替え動作させるように設けられている。
【００５０】
本実施形態の場合、距離計４０としては、レーザーあるいはミリ波を使った距離計例えばＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging，Laserimaging Detection and Ranging：以下、ライダーと呼ぶ）という測定技術を利用している。このライダーは、レーザー距離センサモジュールとして一般に市販されており、例えばレーザー光を発射して被測定対象物からの反射波を検知し、反射波が帰ってくるまでの時間を計測することで被測定対象物までの距離を測定する技術（time-of-flight方式）を利用するものであり、測定点までの距離が基板上のマイコンで求められて物理量として所望の通信方式例えばＩ２Ｃ規格（シリアル通信規格）などのシリアル通信で出力されるようにユニット化されている。一般には、１枚の基板上にレーザー測距センサーとマイコン、レーザー光源などが実装され、レーザー測距センサーのコントロールに必要なアルゴリズムは全てファームウェアに組み込まれ、デバイス上で処理を完結させるようにユニット化されている。
【００５１】
ライダー４０としては、ソリッドステート型ライダー、中でもＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System;微少電気機械システム）方式のライダーの使用が好ましい。ＭＥＭＳ方式のソリッドステート型ライダーは、センサー、アクチュエーター、電子回路を１つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に微細加工技術によって集積化したデバイスであり、マルチコプターに搭載するには適している。ＭＥＭＳ方式のソリッドステート型ライダーは、一般にミラーやコイル、磁石などを用いた電磁式のＭＥＭＳミラーを用いてレーザー光を走査させる（LiDARのMEMS式とSolid State式、特徴や違いを解説https://jidounten-lab.com/y_6506）。このソリッドステート型ライダーは、機械的な回転機構を持たずに半導体技術や光学技術で機構部を置き換えるようにしていることから、レーザーの照射角の範囲でのみセンシング可能であるため検知領域は数十度と狭いが、２本のビームの間に数十度の挟角θ０を実現できれば本実施形態の場合には特に問題となることは無い。
【００５２】
ライダー４０は機体の任意の位置、例えば、２本のライダー（図示省略）が被測定対象物に対して平行ビーム２１，２２を照射するように互いに平行に配置される実施形態の場合には、脚フレーム５に固定されている。また、１本のＭＥＭＳ方式のソリッドステート型ライダーを備える場合には、機体の下部やカメラジンバルなどに搭載することが好ましい。
【００５３】
本実施形態の場合、ライダー４０で求められた距離情報は、Ｉ２Ｃによってマイコン４１に供給される。そして、マイコン４１に構成された角度算出モジュール４２において以下の演算処理によって被測定対象物との成す角θｙが求められ、さらに制御部４３において目標値との変位量即ち所定位置並びに角度にマルチコプターを移動させるに必要な水平移動量Ｌおよび回転量θが求められて、フライトコントローラ４４に割込み指示される。尚、目標値はマイコンの制御プログラムあるいはファームウェア上のパラメータとして予め書き込まれている。本実施形態の場合、機体２０の先端のガイドフレーム８を被測定対象物に対して押し当てることで被測定対象物からの位置決めが行われる。他方、ライダー４０からの距離情報とそれによって算出される被測定対象物との成す角θｙとの差分（変位量）がマルチコプターの回転量θとして求められ、フライトコントローラ４４に指示される。目標値は、必要に応じて地上側のパラメータ入力用ＰＣ４６から無線通信用マイコン４７，４５を経てリモートで書き換えられる。また、プロポ４８は、通常のマルチコプターの制御の他、割り込みをかけて、マイコン４１からの指示を優先するか否かの操作（切り替え操作）を行う。
【００５４】
例えば、脚フレーム５に２本のライダー（図示省略）が被測定対象物に対して平行ビーム２１，２２を照射するように互いに平行に配置されて固定されている実施形態の場合には、ライダーによって被測定対象物までの距離が帰還時間から測定される。また、２本のビーム２１，２２の間の照射源での距離ｘ０は、脚フレーム５にライダーを搭載する時に定まる既知の固定値となる。したがって、２本のビーム２１，２２が同じ時間かかって戻ってくるときには、マルチコプターは被測定対象物の壁面２４に対して垂直であり、帰還時間にずれが生じている場合には、図４（Ｂ）に示すように、ビーム２１，２２が傾斜しているものと判断することができる。したがって、２本のビーム２１，２２の時間差から次式（１）に示すように壁２４との成す角度θｙが求まる。
【００５５】
θｙ＝ｔａｎ−１（ｘ０／δｙ）      …（１）
ここで、ｘ０は２本のライダーの間の距離であり、既知である。
また、δｙは２本のビームの差分（ｙ２−ｙ１）である。
【００５６】
ライダーは、例えば図４（Ａ）に示すように、場合によっては前方への２本の平行ビーム２１，２２に加えて、左方向あるいは右方向への横向きレーザービーム（つまり、ライダー）２３が照射されるように設けられることもある。この場合には、機体２０の位置を正面の壁２４と左側の壁（あるいは右側の壁）２５との双方から一定の距離・間隔に保つことができる。勿論、側方に向けて複数の平行レーザービームを照射するようにライダーを複数搭載させるようにしても良い。
【００５７】
上述の関係から、機体２０と壁面との成す角θｙが求まれば、非ＧＰＳ環境下でも、ラダー操作により機体２０の回転が修正でき、機体２０が真っ正面を向くように制御することができる。そして、壁２４に真っ直ぐに向かせた状態で、スラスター１０を傾けることで推力を発生させ、マルチコプターを前進させることができる。反対に、任意の角θｙを成すように機体２０を回転させることもできる。従来、非ＧＰＳ環境下で、ビームラインと壁面との成す角、即ち機体２０と壁面との成す角θｙを求めるものは無かった。
【００５８】
以上のようにして、図４（Ａ）に示す機体２０と壁２４との成す角θｙ、機体２０と壁２４との距離ｙ１，ｙ２及び機体２０と壁２５との距離ｘが求められることから、これらの関係を特定した状況を維持しつつ壁２４に沿って上下方向に移動させることで検査を実行することも可能である。例えば、検査モードの一例を図５に示す。まず気圧センサとコンパスとジャイロしか効いていない運転モード（つまり、ＧＰＳ、赤外線センサ、超音波センサも使えない状況での操作を意味するものであり、例えば、本明細書中ではＡモードと呼ぶ。）にする（ステップ１０１）。そして、ラダーにより壁との成す角をθｙとする（ステップ１０２）。壁との成す角をθｙとしない場合にはＡモードに戻る（ステップ１０３）。他方、壁との成す角をθｙとした場合には、エレベータにより壁２４との距離をｙとなるように制御する（ステップ１０４）。ここで、エレベータにより壁との距離をｙと成るように制御しないのであれば、成す角θｙを維持し、ラダー以外を有効にする（ステップ１０５）。つまり、回転はしないが、前後左右だけ移動するようにする（ラダー固定・無効、エレベータ及びエルロンは有効）。他方、エルロンにより壁２５との距離をｘとなるように制御する（ステップ１０６）。制御しない場合には、θｙ及びｙを維持し、スロットル、エルロンのみを有効とする（ステップ１０７）。制御を続ける場合には、θｙ、ｙ及びｘを維持し、スロットルのみを有効とする（ステップ１０８）。以上のように制御できる機能を限定して行き、最終的には、θｙ、ｙ、ｘを維持してスロットルのみ有効にする。これによって、マルチコプターは壁２４に沿って昇降移動（検査）のみ可能とする。
【００５９】
また、図４の実施形態の場合、２本の平行なビームの被測定対象物までの距離の差分から被測定対象物との成す角θｙを求めるようにしているが、場合によっては１点から挟角θ０を成す少なくとも２本のビームを放射状に同時にあるいは順次放射することにより、ビームの被測定対象物までの距離と挟角θ０とに基づいて機体の被測定対象物に対する成す角θｙを求めるようにしても良い。例えば、１本のライダーのビームを瞬時に回転させることによって、あるいは挟角θ０を持って交差する２本のライダーから同時にビームを２本照射することによって成す角θｙを求めることができる。
【００６０】
例えば、図６（Ａ）に示すように、２本のビームの代わりに１本のビームを回転機構あるいは半導体技術や光学技術を利用した光走査機構で走査して、機体の被測定対象物に対する距離と成す角θｙを求めることも可能である。つまり、１本のＭＥＭＳ方式のソリッドステート型ライダーを一定角度（θ０）毎に回転させて、３本のビーム３０，３１，３２の長さ、即ち被測定対象物までの距離（ｙ１），（ｙ２），（ｙ３）を求めれば、次式（２）あるいは（３）に基づいてビームと壁との成す角qｙを求めることができる。この場合、ライダーの回転角θ０は既知である。
【００６１】
ｙ２＜ｙ３ 
θｙ＝ｔａｎ−１{（ｙ１−ｙ２ｃｏｓθ０  ）／（ｙ２ｓｉｎθ０）} …（２）
ｙ２＞ｙ３ 
θｙ＝ｔａｎ−１{（ｙ１−ｙ３ｃｏｓθ０  ）／（ｙ３ｓｉｎθ０）} …（３）
【００６２】
また、図７に示すように、１本のライダーのビームを瞬時に回転させることによって、２本の線分（L1およびL2）３３，３４とその挟角（θ０）から、例えば次式（４）〜（８）に基づいてビームと壁との成す角qｙを求めることができる。勿論、ビームの放射方向が固定された２本のソリッドステート型ライダーを挟角θ０を持って交差させて配置する場合にも、同様にして機体の被測定対象物に対する成す角θｙが求まる。
Ｌ２１＝Ｌ１ｃｏｓθ０    …（４）
Ｌ２２＝Ｌ２−Ｌ２１＝Ｌ２−Ｌ１ｃｏｓθ０    …（５）
Ｌ０＝Ｌ１ｓｉｎθ０  …（６）
θ１＝θ１１＋θ１２＝ｔａｎ−１（Ｌ２１／Ｌ０）＋ｔａｎ−１（Ｌ２２／Ｌ０）
…（７）
θｙ＝１８０°−θ１−θ０／２                                    …（８）
【００６３】
尚、これら演算は、角度算出モジュール４２によって実行される。角度算出モジュールは４２、上述の演算式を実行する演算プログラムの起動でマイコン４１によって構築され、演算処理が処理される。また、マイコン４１には、図５に示すフローチャートを実行する点検プログラムも書き込まれている。さらに、制御プログラムをマイコン４１で走らせることによって、上述のライダー４０で測定された被測定対象物までの距離および角度算出モジュール４２で求められた角度θｙとパラメータとして書き込まれている目標値との偏差を求めて、回転量θとしてフライトコンピュータ４４に指示する制御部４３とが構成されている。
【００６４】
以上のように構成された角度算出モジュール４２によれば、ライダー４０の２つのビームの被測定対象物の壁までの距離および機体の被測定対象物に対する成す角θｙに基づいて機体がどれだけ回転すれば良いのかの指示が制御部４３を介してフライトコントローラ４４に向けて出されるので、被測定対象物から所定の位置にまでマルチコプターが移動することが可能になる。他方、ユーザーの判断により、地上からパラメータ入力用ＰＣ４６を経て水平移動の有無即ちスラスター１０の回転の有無が指示されて、水平移動が行われる。
【００６５】
以上の構成のマルチコプターによれば、機体２０を傾けること無く（つまり、水平姿勢を保ったまま）、前後方向への水平移動並びに左右方向への水平移動を可能とすることができる。また、レーザー波あるいはミリ波を使って、非ＧＰＳ環境下でも、被測定対象物までの距離と、被測定対象物の壁面とレーザー光との成す角（即ち、機体２０の壁に対する傾き）θｙを求めることができる。さらに、機体２０の壁に対する傾き・角度θｙを求めることで、ラダーによりセンサー類やカメラなどを被測定対象物に対して正対するように正面に向かせることができる。また、必要に応じて、被測定対象物に対する成す角θｙ、壁２４との距離ｙ、壁２５との距離をｘを維持してスロットルのみ有効にする点検作業、即ちマルチコプターを壁２４に沿って昇降移動（検査）のみ可能とすることができる。
【００６６】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、検査手段としてのカメラ６や各種センサを搭載した無人の小型マルチコプターに適用した例を挙げて本発明を主に説明したが、これに特に限られず、人や荷物を乗せて運搬する大型のマルチコプターに適用することも可能であることは言うまでもない。そして、運搬用マルチコプターあるいは乗用マルチコプターとして実施する場合には、相直交する２方向の推力を発生させる複数の可動スラスターを備えることが好ましい。この場合には、可動スラスター１０は、機体２０の水平を保った状態での前後あるいは左右若しくはこれらの合成された方向への水平移動を可能とする舵として、あるいはスピード調整手段として利用できる。
【００６７】
また、上述の実施形態では、４つのプロペラを備えたマルチコプター（クアッドコプター）を例に挙げて主に説明したが、これに特に限られるものでは無く、その他の形式のマルチコプターにも本発明が適用できることは言うまでもない。即ち、ヘキサコプター（６つのプロペラ）、オクトコプター（８つのプロペラ）等にも本発明の適用可能である。
【００６８】
また、上述の実施形態では、スラスター１０は、モータ駆動による可動翼とされているが、これに特に限定されるものではなく、場合によっては固定翼であっても良い。例えば、スキッドの後部側の左右のプロペラのダウンウォッシュを同時に受ける一対あるいは一基のスラスターが角度一定で装備されることによって、機体２０を常時前進させる推力を発生させるようにしても良い。固定翼とする場合には、マルチコプターが浮上すると同時に推力が発生して一定方向に機体２０を水平に保ったまま常時水平移動させることとなるので、マルチコプターの機体２０を水平姿勢のまま被検査対象物に対して真っ直ぐに押し当てることができる。したがって、常に前に移動するような動作が多いとき、例えば、壁面の点検のための専用マルチコプターのような場合には便利である。この固定翼から成るスラスターの場合には、モータ１１が不要であることから機体２０の軽量化が可能となるし、モータ１１のための電源も不要となる。また、屋外や壁などから離れたところで飛行させる場合などで、前進移動させたく無い場合などには前側のプロペラを後側のプロペラよりも強く回すことで（後退しようとする）、前進移動をキャンセルしてホバリングさせることができる。即ち、前進しないという操作をすることで固定翼のスラスターの機能をキャンセリングすることができる。
【００６９】
また、上述の実施形態としては、距離を測定する光学センサーとしてレーザー例えばライダーを用いた例を挙げて説明したが、これに特に限られず、ミリ波を照射するものでも良い。
【００７０】
また、上述の実施形態の場合、マグネット装置はセンサー付近を被測定対象物の面に吸着させ、機体２０をそこに止めるために使われているが、漏れ磁束を伴わないのでジャイロを狂わせることがないので、例えばウィンチの先に取付ること等も可能である。
【００７１】
さらに、上述の実施形態では、機体２０には、プロペラガイドを兼ねるＬ形のガイドフレーム８が取り付けられているが、これに特に限られるものではなく、場合によっては、鉛直方向へ延びる転倒防止部８ｖを備えずに脚フレーム５からセンサ例えば超音波プローブを突き出すように備えて、プロペラガイドとは別個の存在としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明にかかるマルチコプターは、屋内や橋梁下（非ＧＰＳ環境下）での点検などに適用する場合を主に説明したが、屋内に止まらず屋外での各種点検作業や、他にも多くの産業や社会生活の基盤となる施設を点検対象とすることができることは言うまでもない。例えば、河川に架けられた橋梁、高速道路の高架橋、トンネルの内壁面、各種の建築物、工場建屋、タワーなど、その適用範囲は極めて広い。
【００７３】
また、上述の実施形態では、本来のドローン即ち人が搭乗せずに遠隔走査により飛行するマルチコプターの例挙げて主に説明しているが、本発明は人が乗れるマルチコプター、有人飛行可能なマルチコプター、垂直離着陸形の自動車・航空機などにも適用できることは言うまでもない。この場合には、スラスターは、舵としても機能させることができる。
最大積載容量  大きいと消費電力が増えてしまう。
【符号の説明】
【００７４】
１  プロペラ
４  モーター
５  脚フレーム（スキッド）
６  カメラ
７  カメラジンバル（カメラのスタビライザ・安定化装置）
８  ガイドフレーム
８ａ  屈曲部位（水平方向の先端位置となる）
８ｈ  水平方向に延びる定間隔維持部
８ｖ  転倒防止部
９  超音波プローブ（センサー）
１０  スラスター
１１  スラスターのモーター
１２  マグネット装置
１３  ハウジング（ヨーク）
１４  回転磁石
１５  固定磁石
２１，２２  平行レーザービーム
２３  レーザービーム
２４，２５  被測定対象物の壁
３０，３１，３２  一定の回転角内でスキャンした１本のレーザービーム
【図１】
2020118641.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020118641.tif 000006
【図５】
2020118641.tif 000007
【図６】
2020118641.tif 000008
【図７】
2020118641.tif 000009
【図８】
2020118641.tif 000010