(57)【要約】【課題】ローターの高速下降流をＬＥＤの強制冷却に併用して小型で軽量化された放熱器でＬＥＤを効率よく冷却して、ペイロードの軽いドローンで必要な場所を長時間明るく照射する。【解決手段】照明装置は、ドローン本体１の下方に、光源３をＬＥＤ７とする照明器２を配置して、ＬＥＤ７に熱結合している放熱器４の放熱フィン４１をローター１１の下降流領域８に配置して、ローター１１の下降流をＬＥＤ７の送風機構に併用してＬＥＤ７を効率よく冷却する。【選択図】図２
2019036502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部の周囲に複数のローターを環状に配置してなるドローン本体と、
前記ドローン本体を電波を介して遠隔操作する操縦用送信器と、
前記ドローン本体に連結してなる照明器とを備える照明装置であって、
前記照明器が、ドローン本体の下方に配置されると共に、
前記照明器の光源がＬＥＤと、前記ＬＥＤに熱結合してなる放熱器とを備え、
前記放熱器は放熱フィンを有し、前記放熱フィンが前記ローターの下降流領域に配置されて、前記ローターが回転して強制送風する空気流でもって前記放熱フィンが強制冷却され、前記放熱フィンに熱結合状態に配置してなる前記ＬＥＤが前記ローターで強制的に冷却されるようにしてなることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載される照明装置であって、
前記放熱器が、複数の前記ＬＥＤを下面に熱結合状態に固定してなる熱伝導プレートと、この熱伝導プレートの上面に熱結合状態に積層してなる放熱フィンとを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載される照明装置であって、
前記熱伝導プレートが金属板で、前記放熱フィンが、繊維の隙間に熱伝導フィラーを含む湿式抄紙の放熱紙とグラファイトシートの何れかからなる放熱シートであることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２に記載される照明装置であって、
前記放熱フィンが、前記放熱シートに熱拡散金属板を熱結合状態に積層してなることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載される照明装置であって、
前記熱拡散金属板が前記熱伝導プレートよりも薄い金属板であることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載される照明装置であって、
前記熱拡散金属板が、前記放熱シートの一部に積層されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれかに記載される照明装置であって、
前記放熱シートが、平行な凸条を設けてなる形状に折り曲げ加工されて前記熱伝導プレートに熱結合状態に固定されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載される照明装置であって、
前記放熱シートが、ジグザグ状に折曲加工されて前記熱伝導プレートに熱結合状態に固定されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載される照明装置であって、
前記照明器が、
前記ドローン本体に脱着自在に連結される脱着連結部と、
前記脱着連結部に連結してなるベース部と、
前記ベース部に傾動自在に連結してなる、前記ＬＥＤを固定してなるベースプレートと、
前記ベースプレートを回転する姿勢制御モータと、
前記姿勢制御モータを制御する照明専用受信器と、
前記照明専用受信器に制御信号を無線伝送する照明専用送信器とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載される照明装置であって、
前記照明器が、前記ベース部に固定されて、前記照明専用受信器と前記ＬＥＤに電力を供給して、前記ドローン本体に電力供給しない照明専用電池とを備え、
前記照明専用受信器と前記ＬＥＤが前記ドローン本体から電力供給されることなく、前記照明専用電池から電力供給されるようにしてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載される照明装置であって、
前記照明専用送信器が、前記ＬＥＤの明るさをコントロールする制御信号を前記照明専用受信器に無線伝送する照明専用送信回路を備え、
前記照明専用受信器が、前記照明専用送信器から送信される電波を受信して制御信号を検出し、検出する制御信号で前記ＬＥＤの発光出力をコントロールする調整回路を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれかに記載される照明装置であって、
前記ベース部に前記放熱器と前記ＬＥＤとが固定されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項９ないし１１のいずれかに記載される照明装置であって、
前記光源が、
前記ベースプレートと、
前記ベースプレートの上面に固定してなる放熱器と、
前記ベースプレートの下面に固定してなるＬＥＤとを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項９ないし１１のいずれかに記載される照明装置であって、
前記光源が、
前記ＬＥＤに前記放熱器を固定してなるＬＥＤユニットと、
複数の前記ＬＥＤユニットを固定してなる前記ベースプレートとを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載される照明装置であって、
前記ＬＥＤユニットが、
前記放熱器を介して前記ＬＥＤが前記ベースプレートに連結され、
前記放熱器が、一端を前記ベースプレートに連結して他端を前記ＬＥＤに熱結合状態に連結してなる連結シャフトと、
前記連結シャフトの軸方向に離して所定の間隔で連結してなる複数枚の前記放熱フィンとを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載される照明装置であって、
前記連結シャフトが外周面に雄ネジを設けてなるネジ棒で、
前記連結シャフトが前記放熱フィンを貫通し、かつ隣接する前記放熱フィンの間にスペーサが配置されて、複数の放熱フィンが所定の間隔で前記連結シャフトに固定され、さらに、
前記連結シャフトが前記ベースプレートに設けた雌ねじ孔にねじ込んで前記ＬＥＤユニットが該ベースプレートに固定されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載される照明装置であって、
前記放熱フィンが、繊維の隙間に熱伝導フィラーを含む湿式抄紙の放熱紙とグラファイトシートの何れかからなる放熱シートであることを特徴とする照明装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載される照明装置であって、
前記放熱フィンが、前記放熱シートに熱拡散金属板を積層してなることを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれかに記載される照明装置であって、
前記ドローン本体がカメラを装備することを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載される照明装置であって、
前記カメラのシャッターを開くタイミングと、前記ＬＥＤを発光するタイミングとを同期させる同期回路を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載される照明装置であって、
前記同期回路が、前記カメラのシャッターを所定の周期で開くと共に、前記カメラのシャッターが開くタイミングに前記ＬＥＤを発光させることを特徴とする照明装置。
【請求項２２】
請求項１９ないし２１のいずれかに記載される照明装置であって、
前記カメラのシャッターを開くタイミングに同期して発光する前記フラッシュ発光器と、
前記フラッシュ発光器を発光させるフラッシュ同期回路とを備え、
前記フラッシュ同期回路が、前記ＬＥＤを発光される周期に同期して、前記ＬＥＤの発光周期よりも長い周期で前記フラッシュ発光器を発光させることを特徴とする照明装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載される照明装置であって、
前記同期回路が前記フラッシュ同期回路に接続され、
前記同期回路から前記フラッシュ同期回路に、前記フラッシュ発光器の発光タイミングを特定するフラッシュ発光信号が出力され、
前記フラッシュ同期回路がフラッシュ発光信号を検出して前記フラッシュ発光器を発光させるようにしてなることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドローンを介してＬＥＤ光源を所定の高度と位置に配置できる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源のＬＥＤ（発光ダイオード）を装備するヘリコプターは開発されている。（特許文献１及び２参照）
特許文献１のヘリコプターは、メインロータにＬＥＤを固定し、特許文献２のヘリコプターは、電池収納体の下部に下向きに光を照射するＬＥＤを固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２８２６５号公報
【特許文献２】特開平５−２２８２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メインロータにＬＥＤを固定するヘリコプターは、ロータが回転して円形に光を放射する。このヘリコプターはメインロータに固定しているＬＥＤがローターの回転バランスを崩すので、大出力のＬＥＤを使用できず、小電力のＬＥＤしか使用できない。また、電池収納体の下部に下向きにＬＥＤを固定するヘリコプターは、ＬＥＤを効率よく放熱できず、発熱量の大きい大出力のＬＥＤ、あるいは多数のＬＥＤを使用して明るく照射する光源として使用できない。
【０００５】
大出力のＬＥＤの照明器を実装するドローンが実現できると、高い上空から広い面積を明るく照射できるので、夜間の災害救助や緊急時の夜間照明器などに便利に使用でき、とくに、明るい照明器の位置を立体的に自由に移動できるので極めて便利に使用できる。ただ、ドローンは搭載できるペイロードに制限があり、また照明器が重くなると飛行時間が短く短縮されて種々の用途に便利に使用できなくなる欠点がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、ローターの高速下降流をＬＥＤに強制送風してＬＥＤの放熱器を強制冷却することで、高速流動する空気流でＬＥＤを効率よく冷却できる照明装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、ローターの高速下降流をＬＥＤの強制冷却に併用することで、ＬＥＤの放熱器に強制送風する専用の冷却ファンを装備する必要がなく、冷却ファンによる重量増加を解消して、ドローン本体のペイロードを軽くして照明器を装備しながら長時間の飛行を可能とし、遠方まで飛行し、また長時間にわたって空中にホバリングして必要な場所を長時間にわたって明るく照射できる照明装置を提供することにある。
さらにまた、本発明の他の大切な目的は、ローターの高速下降流をＬＥＤの放熱器に強制送風してＬＥＤを効率よく強制冷却することで、ＬＥＤの放熱器を小型で軽量化して、照明器自体を軽量化し、この構造によってもドローン本体のペイロードをさらに軽くして飛行時間を長くして、より長時間にわたって遠方まで飛行して空中から必要な場所に光を照射できる照明装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、ローターの高速下降流でＬＥＤの放熱器を強制冷却することで、放熱器を介してＬＥＤを極めて効率よく冷却する構造によって、小型で軽い放熱器でもって大出力のＬＥＤを効率よく冷却でき、大出力のＬＥＤを搭載して空中から明るく照射できる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の照明装置は、本体部１０の周囲に複数のローター１１を環状に配置してなるドローン本体１と、ドローン本体１を電波を介して遠隔操作する操縦用送信器５と、ドローン本体１に連結してなる照明器２とを備えている。照明器２は、ドローン本体１の下方に配置されると共に、照明器２の光源３がＬＥＤ７と、ＬＥＤ７に熱結合してなる放熱器４とを備えている。放熱器４は放熱フィン４１を有し、放熱フィン４１がローター１１の下降流領域８に配置されて、ローター１１が回転して強制送風する空気流でもって放熱フィン４１を強制冷却して、放熱フィン４１に熱結合状態に配置してなるＬＥＤ７をローター１１で強制的に冷却するようにしている。
【０００８】
以上の照明装置は、ローターの高速下降流をＬＥＤの放熱器に強制送風して光源のＬＥＤを強制冷却するので、高速流動する大流量の空気流でＬＥＤを効率よく冷却できる特徴がある。ローターは、ドローン本体を空中にホバリングさせ、あるいは飛行させるために空気を下向きに加速して高速下降流として下方に噴射する。ドローン本体は、下方に噴射する高速下降流の反作用で空中に浮上するので、高速下降流は大風量で高速流動する。ＬＥＤの放熱器は、ローターの下降流領域にあって、高速流動する大流量の高速空気流で極めて効率よく強制冷却される。
【０００９】
また、以上の照明装置は、ローターの高速下降流をＬＥＤを冷却する放熱器の強制冷却に兼用するので、ＬＥＤの放熱器を高速流動する空気流で効率よく冷却できるにもかかわらず、ＬＥＤを強制冷却するための冷却ファンを必要とせず、ＬＥＤを冷却する専用の冷却ファンを搭載する必要がない。このことは、冷却ファンによる重量増加を解消して、ドローン本体のペイロードを軽くし、照明器を装備しながら長時間の飛行を可能として、遠方まで飛行し、また長時間にわたって空中にホバリングして必要な場所を長時間にわたって明るく照射できる特徴を実現する。このことは、夜間に光を照射できる領域を拡大し、また夜間における被災地などの写真撮影にあっては、遠方の被災地まで飛行して撮影でき、また、被災地を長時間にわたって飛行して子細に写真撮影して被災状況を詳しく調べることができる特徴も実現する。
【００１０】
さらにまた、以上の照明装置は、ローターの高速下降流をＬＥＤの放熱器に強制送風してＬＥＤを効率よく強制冷却するので、ＬＥＤの放熱器を小型で軽量化して、照明器自体を軽量化しながら、ＬＥＤを効率よく冷却できる。放熱器を小型軽量化することは、冷却ファンを搭載しないことと相乗して、ドローン本体のペイロードをさらに軽くして飛行時間を長くでき、夜間の光照射領域をさらに拡大し、被災地の写真撮影においては、遠方の被災地を長時間にわたって子細に写真撮影して被災状況をさらに詳しく調べることができる特徴も実現する。
【００１１】
また、以上の照明装置は、ローターの下降流でＬＥＤの放熱器を強制冷却するので、高速下降流による放熱器の冷却効果が極めて高く、小型で軽量化された放熱器を使用しながら、大出力のＬＥＤを効率よく冷却できる。このことは、ＬＥＤの発光出力を高くしながら、放熱器を小型軽量化できる。したがって、飛行時間を短縮することなく、大出力のＬＥＤを搭載して空中から明るく照射できる特徴も実現する。
【００１２】
また、本発明の照明装置は、放熱器４が、複数のＬＥＤ７を下面に熱結合状態に固定してなる熱伝導プレート４０と、この熱伝導プレート４０の上面に熱結合状態に積層してなる放熱フィン４１とを備えることができる。この照明装置は、熱伝導プレートで各々のＬＥＤの発熱を均一に拡散して放熱フィンに伝導できるので、各ＬＥＤの温度差を少なくして均一に放熱できる特徴がある。
【００１３】
さらに、本発明の照明装置は、熱伝導プレート４０を金属板とし、放熱フィン４１を、繊維の隙間に熱伝導フィラーを含む湿式抄紙の放熱紙とグラファイトシートの何れかからなる放熱シート４２とすることができる。
【００１４】
この照明装置は、放熱フィンに放熱紙やグラファイトシート等の軽いシートを使用するので、従来から多用されるアルミニウム等の放熱フィンに比較して、飛躍的に軽量化してドローン本体のペイロードを軽くし、照明器を搭載しながら飛行時間を相当に長くして、遠距離まで飛行し、また長時間にわたって空中から明るく照射できる特徴がある。さらに、以上の照明装置は、放熱シートが金属板の熱伝導プレートを介して複数のＬＥＤに熱結合されるので、各ＬＥＤの温度差を少なくして均等に放熱できる特徴も実現する。
【００１５】
とくに、この構造は、厚さ方向に比べて表面方向の熱伝導特性が極めて優れた放熱シートの放熱特性を有効に利用して、両面から効率よく放熱できる特徴も実現する。放熱シートは、厚さ方向の熱伝導率が表面方向に比較して低いので、一方の表面に熱伝導されるＬＥＤからの熱エネルギーがシートを貫通して他の表面に熱伝導し難い物性がある。このため放熱シートが、熱伝導プレートを介することなく、片面にＬＥＤを接触させて熱結合すると、ＬＥＤを熱結合している表面では熱エネルギーが拡散して放熱されるが、ＬＥＤを熱結合していない非接合表面においては、効率よく放熱できない。放熱シートを貫通する方向に速やかに熱伝導しないからである。このため放熱シートは、ＬＥＤを固定している一方の表面からは効率よく熱拡散して放熱できるが、ＬＥＤを固定していない他方の表面からは効率よく放熱できない。一方の表面でのみ熱拡散する放熱シートは、両面において熱を効率よく拡散できず、表面方向の熱伝導特性が極めて優れている特性を有効に利用して効率よく放熱できない。
【００１６】
厚さ方向の熱伝導率が低い放熱シートは、一方の表面の広い面積に熱を伝え、広い面積で熱を厚さ方向に伝導することで、一方の表面から他方の表面に伝える熱エネルギーを大きくできる。以上の照明装置は、放熱シートとＬＥＤとの間に熱伝導プレートを配置するので、ＬＥＤの発熱を熱伝導プレートで熱拡散して放熱シートに伝導でき、さらに、放熱シートと熱伝導プレートとの接触面積を広くできる。熱伝導プレートから広い面積で熱が伝えられる放熱シートは、広い面積で厚さ方向に熱を伝導するので、厚さ方向に貫通させる熱エネルギーを大きくできる。このため、熱伝導プレートに接触する一方の表面で熱拡散して効率よく放熱することに加えて、厚さ方向に貫通して伝導される熱エネルギーを、熱伝導プレートに接触しない表面においても熱拡散して効率よく放熱できる。すなわち、放熱シートは両面において効率よく熱拡散して効率よく放熱する。両面で効率よく熱拡散して放熱する放熱シートは、実質的に放熱する熱エネルギーを大きくして、ＬＥＤを極めて効率よく冷却できる特徴を実現する。また、熱伝導プレートはＬＥＤの発熱を均一な温度に拡散して放熱シートに熱伝導するので、放熱シートを介してさらに効率よく冷却できる。
【００１７】
さらに、本発明の照明装置は、放熱フィン４１が、放熱シート４２に熱拡散金属板４４を熱結合状態に積層することができる。
【００１８】
以上の照明装置は、ＬＥＤの発熱を熱拡散金属板でさらに効率よく拡散して放熱シートに伝導することで、さらに効率よく放熱シートの両面から放熱できる特徴を実現する。また、熱拡散金属板は放熱シートを補強することもできるので、長期間にわたって放熱シートの変形を防止して、効率よく放熱できる特徴も実現する。とくに、放熱シートをローターの下降流領域であって、ローターから強制送風される領域に配置しながら、強制送風される強風によっても放熱シートの変形を防止して、効率よく放熱できる特徴を実現する。
【００１９】
さらに、本発明の照明装置は、熱拡散金属板４４を熱伝導プレート４０よりも薄い金属板とすることができる。
【００２０】
さらに、本発明の照明装置は、熱拡散金属板４４を放熱シート４２の一部に積層することができる。この照明装置は、放熱器を軽量化しながら、熱拡散金属板で放熱シートを補強できる特徴がある。
【００２１】
さらに、本発明の照明装置は、放熱シート４２を、平行な凸条４３を設けてなる形状に折り曲げ加工して熱伝導プレート４０に熱結合状態に固定することができる。
【００２２】
さらに、本発明の照明装置は、放熱シート４２をジグザグ状に折曲加工して熱伝導プレート４０に熱結合状態に固定することができる。
【００２３】
さらに、本発明の照明装置は、照明器２が、ドローン本体１に脱着自在に連結される脱着連結部２１と、脱着連結部２１に連結してなるベース部２０と、このベース部２０に傾動自在に連結してなる、ＬＥＤ７を固定してなるベースプレート２２と、ベースプレート２２を回転する姿勢制御モータ２３と、この姿勢制御モータ２３を制御する照明専用受信器２５と、照明専用受信器２５に制御信号を無線伝送する照明専用送信器３５とを備えることができる。
【００２４】
さらに、本発明の照明装置は、照明器２が、ベース部２０に固定されて照明専用受信器２５とＬＥＤ７に電力を供給してドローン本体１に電力供給しない照明専用電池２４を備えて、照明専用受信器２５とＬＥＤ７に、ドローン本体１から電力供給することなく、照明専用電池２４から電力供給することができる。
【００２５】
さらに、本発明の照明装置は、照明専用送信器３５が、ＬＥＤ７の明るさをコントロールする制御信号を照明専用受信器２５に無線伝送する送信回路３７を備え、照明専用受信器２５が、照明専用送信器３５から送信される電波を受信して制御信号を検出し、検出する制御信号でＬＥＤ７の発光出力をコントロールする調整回路２６を備えることができる。
【００２６】
さらに、本発明の照明装置は、ベース部２０に放熱器４とＬＥＤ７とを固定することができる。
【００２７】
さらに、本発明の照明装置は、光源３が、ベースプレート２２と、ベースプレート２２の上面に固定してなる放熱器４と、ベースプレート２２の下面に固定してなるＬＥＤ７とを備えることができる。
【００２８】
さらに、本発明の照明装置は、光源３が、ＬＥＤ７に放熱器４を固定してなるＬＥＤユニット３０と、複数のＬＥＤユニット３０を固定してなるベースプレート２２とを備えることができる。
【００２９】
さらに、本発明の照明装置は、ＬＥＤユニット３０が、放熱器４を介してＬＥＤ７をベースプレート２２に連結し、放熱器４が、一端をベースプレート２２に連結して他端をＬＥＤ７に熱結合状態に連結してなる連結シャフト３４と、連結シャフト３４の軸方向に離して所定の間隔で連結してなる複数枚の放熱フィン４１とを備えることができる。
【００３０】
さらに、本発明の照明装置は、連結シャフト３４が外周面に雄ネジを設けてなるネジ棒で、連結シャフト３４が放熱フィン４１を貫通し、かつ隣接する放熱フィン４１の間にスペーサ３８が配置されて、複数の放熱フィン４１が所定の間隔で連結シャフト３４に固定され、さらに、連結シャフト３４をベースプレート２２に設けた雌ねじ孔２８にねじ込んでＬＥＤユニット３０をベースプレート２２に固定することができる。
【００３１】
さらに、本発明の照明装置は、放熱フィン４１を、繊維の隙間に熱伝導フィラーを含む湿式抄紙の放熱紙とグラファイトシートの何れかからなる放熱シート４２とすることができる。
【００３２】
さらに、本発明の照明装置は、放熱フィン４１が、放熱シート４２に熱拡散金属板４４を積層することができる。
【００３３】
さらに、本発明の照明装置は、ドローン本体１がカメラ１７を装備することができる。
【００３４】
さらにまた、本発明の照明装置は、カメラ１７のシャッターを開くタイミングと、ＬＥＤ７を発光するタイミングとを同期させる同期回路６を備えることができる。
【００３５】
さらに、本発明の照明装置は、同期回路６が、カメラ１７のシャッターを所定の周期で開くと共に、カメラ１７のシャッターが開くタイミングにＬＥＤ７を発光させることができる。
【００３６】
さらに、本発明の照明装置は、カメラ１７のシャッターを開くタイミングに同期して発光するフラッシュ発光器５０と、フラッシュ発光器５０を発光させるフラッシュ同期回路５６とを備えて、フラッシュ同期回路５６が、ＬＥＤ７を発光させる周期に同期して、ＬＥＤ７の発光周期よりも長い周期でフラッシュ発光器５０を発光させることができる。
【００３７】
さらに、本発明の照明装置は、同期回路６をフラッシュ同期回路５６に接続し、同期回路６からフラッシュ同期回路５６に、フラッシュ発光器５０の発光タイミングを特定するフラッシュ発光信号を出力し、フラッシュ同期回路５６がフラッシュ発光信号を検出してフラッシュ発光器５０を発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる照明装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す照明装置の概略正面図である。
【図３】図２に示す照明装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２に示す照明装置のベースプレートの拡大断面図である。
【図５】ベースプレートの他の一例を示す断面図である。
【図６】図５に示すベースプレートのＬＥＤユニットを示す拡大図である。
【図７】図６に示すＬＥＤユニットのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】同期回路がカメラのシャッターを開くタイミングとＬＥＤの発光タイミングとを同期させるタイミングチャートである。
【図９】同期回路を備える照明装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための照明装置を例示するものであって、本発明は照明装置を以下の構造には特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００４０】
図１〜図３に示す照明装置は、本体部１０の周囲に複数のローター１１を環状に配置しているドローン本体１と、ドローン本体１を電波を介して遠隔操作する操縦用送信器５と、ドローン本体１に連結している照明器２とを備える。照明器２はドローン本体１の下方に連結され、さらに照明器２は、光源３をＬＥＤ７として、このＬＥＤ７に放熱器４を熱結合して冷却している。
【００４１】
ドローン本体１は、各々のローター１１を回転するモータ１２と、モータ１２の回転をコントロールする制御回路１３を内蔵する本体部１０と、モータ１２に電力を供給する電池１４とを備える。制御回路１３は受信器１５を備え、受信器１５は操縦用送信器５から送信される電波を受信する。制御回路１３は受信器１５で操縦用送信器５からの電波を受信し、操縦用送信器５から遠隔操作されてドローン本体１が飛行するように各ローター１１の回転をコントロールする。ドローン本体１と操縦用送信器５は、現在既に使用され、あるいはこれから開発される全てのドローン本体１と操縦用送信器５とを使用できるが、図１の斜視図に示すドローン本体１は、本体部１０を中心として４組のローター１１を環状に配置している。
【００４２】
ドローン本体１は、通常のヘリコプターのようにメインローターとテールローターとの回転を制御して立体的に飛行するのではない。ヘリコプターは、メインローターのピッチを調整して立体的に飛行するが、ドローン本体１は、ピッチを変更しない３組以上のローター１１を環状に配置して、各々のローター１１の回転を制御して、ヘリコプターと同様に立体的に飛行する。ドローン本体１は、本体部１０を中心としてその周囲に環状に複数のローター１１を配置するので、複数のローター１１によって、本体部１０を中心とし常に下向きに高速流動する高速下降流が発生する。ドローン本体１は、所定の速度で飛行する状態にあっても、また一定の高度と位置でホバリングする状態においても、各ローター１１は連続的に高速回転するので、ローター１１の下方には常に高速流動する下降流が発生する。とくに、ドローン本体１は、複数のローター１１を環状に配置してこれを高速回転させるので、ローター１１の下方には常に高速下降流が発生する。
【００４３】
各組のローター１１はモータ１２の回転軸に固定されて回転される。モータ１２は回転軸を垂直姿勢に配置して上端にローター１１を固定している。各組のローター１１を回転するモータ１２は本体部１０に実装する電池１４を電源として、その回転数が制御回路１３で制御される。制御回路１３は、操縦用送信器５から送信される電波を受信する受信器１５から入力される制御信号と、搭載している種々のセンサ（図示せず）から入力される信号を演算して、操縦用送信器５から送信される制御信号に従ってドローン本体１を飛行させるように、各組のモータ１２の回転を制御する。すなわち、操縦用送信器５でドローン本体１を遠隔操作できるように、制御回路１３はモータ１２の回転をコントロールする。図示しないが、制御回路１３は、前後方向、左右方向、上下方向、横揺れ方向、縦揺れ方向の加速度を検出する５軸の加速度センサ、高度を検出する圧力センサや地面との距離を検出する距離センサ、さらに、地図上の位置を検出するＧＰＳ受信器などのセンサを備えており、制御回路１３はこれ等のセンサからの信号を演算して、各組のローター１１の回転をコントロールして、操縦用送信器５から遠隔操作するようにドローン本体１を飛行させる。
【００４４】
ドローン本体１は、操縦用送信器５からの電波を受信し、操縦用送信器５で遠隔操作されて特定の高度と位置と姿勢とに移動する。ドローン本体１に連結している照明器２は、連続して回転するローター１１の高速下降流で強制冷却されるように、本体部１０の下方に脱着自在に連結している。
【００４５】
図１〜図３の照明器２は、光源３のＬＥＤ７と、ＬＥＤ７に熱結合してこれを冷却する放熱器４とを備える。放熱器４は放熱面積を大きくしてＬＥＤ７を効率よく冷却する放熱フィン４１を備える。放熱フィン４１は、回転するローター１１の高速下降流が送風される領域である下降流領域８に配置されて、ローター１１による高速下降流で強制冷却される。照明器２は、ドローン本体１の下方にあって、ローター１１の下降流領域８に放熱フィン４１を配置して、高速流動する下降流で放熱フィン４１を強制冷却し、強制冷却される放熱フィン４１でもってＬＥＤ７を強制的に冷却する。
【００４６】
照明器２は、ＬＥＤ７の発光出力と照射方向が遠隔操作で調整される。この照明器２は、操縦用送信器５とは別に設けられて、ＬＥＤ７の発光出力と照射方向を遠隔操作する電波を送信する照明専用送信器３５と、この照明専用送信器３５からの電波を受信してＬＥＤ７の発光をコントロールする照明専用受信器２５とを備える。照明専用送信器３５から送信される電波が照明専用受信器２５に受信されて、ＬＥＤ７の発光強度と光の照射方向とがコントロールされる。照明専用送信器３５は、ＬＥＤ７の発光強度と照射方向とを調整する操作部３６と、この操作部３６から入力される制御信号で搬送波を変調してアンテナから電波として送信する送信回路３７とを備える。
【００４７】
さらに、図１と図２の照明器２は、種々の形態のドローン本体１に簡単に連結できるように、ドローン本体１に脱着自在に連結される脱着連結部２１と、この脱着連結部２１に連結されて照明専用電池２４と照明専用受信器２５が固定されているベース部２０と、このベース部２０に傾動自在に連結している、光源３のＬＥＤ７を固定しているベースプレート２２と、ベースプレート２２を回転する姿勢制御モータ２３と、この姿勢制御モータ２３を制御する照明専用受信器２５とを備え、照明専用受信器２５は照明専用送信器３５から伝送される電波を受信して制御信号を検出して、ＬＥＤ７の発光と姿勢制御モータ２３とをコントロールする。
【００４８】
照明専用送信器３５の操作部３６は、ダイヤルやレバーの変位を制御信号に変換して出力し、送信回路３７は操作部３６から入力される制御信号で搬送波を変調してアンテナから送信する。操作部３６は、ＬＥＤ７の発光出力を調整する発光操作部３６Ａと、ＬＥＤ７の照射方向を調整する方向操作部３６Ｂとからなり、発光操作部３６Ａは、ＬＥＤ７の発光出力を特定する制御信号を、方向操作部３６ＢはＬＥＤ７の照射方向を特定する制御信号を送信回路３７に出力する。送信回路３７は、各々の操作部３６から入力される制御信号で搬送波を変調して送信する。
【００４９】
ベース部２０に固定される照明専用受信器２５は、照明専用送信器３５から送信される電波を受信して制御信号を検出し、制御信号でＬＥＤ７の発光出力と照射方向を調整する調整回路２６を備えている。調整回路２６は、ＬＥＤ７を点灯するタイミング、すなわちデューティーを調整して発光出力を調整し、また姿勢制御モータ２３の回転を制御してＬＥＤ７の照射方向を調整する。
【００５０】
脱着連結部２１は、ドローン本体１に設けた脚フレーム１６に脱着自在に連結される。ドローン本体１は、図１の概略斜視図に示すように、ローター１１や搭載するカメラ１７を地面から離して垂直姿勢で着陸できるように、本体部１０から下方に伸びる一対の脚フレーム１６を備える。一対の脚フレーム１６は軽いパイプが折曲加工されて、下端には水平方向に伸びる平行ロッド部１６Ａを設けている。平行ロッド部１６Ａは、ドローン本体１を安定して垂直姿勢に自立できるように、互いにカメラ１７の両側に所定の間隔離されて配置される。脚フレーム１６は弾性変形できる金属パイプで、金属パイプを弾性変形して一対の平行ロッド部１６Ａの間隔を変更できる構造している。脱着連結部２１は、脚フレーム１６の平行ロッド部１６Ａに引っ掛けられる引掛部２１Ａを上端に有し、下端部は取り外しできるように、ベース部２０にネジ止めなどの方法で固定している。
【００５１】
図１及び図２の照明器２は、ベース部２０の両側に、上に伸びる一対の脱着連結部２１を連結して、一対の脱着連結部２１の上端の引掛部２１Ａを、平行ロッド部１６Ａに係止して連結する。引掛部２１Ａは、対向面を開口する水平方向に伸びるＵ字溝で、Ｕ字溝に脚フレーム１６の平行ロッド部１６Ａを案内して、脚フレーム１６に連結される。脱着連結部２１は、一対の平行ロッド部１６Ａの間隔が狭くなるように脚フレーム１６を弾性変形して、平行ロッド部１６ＡをＵ字溝に案内する。Ｕ字溝に案内された平行ロッド部１６Ａは、脚フレーム１６の弾性復元力でＵ字溝の内側に配置される。この構造の脱着連結部２１は、簡単かつ容易に、しかも外れない状態てドローン本体１の定位置に照明器２を連結できる特徴がある。平行ロッド部１６Ａの間隔が異なるドローン本体１に照明器２を連結するときは、ベース部２０に固定している脱着連結部２１を交換し、あるいは脚フレーム１６を弾性変形してＵ字溝に平行ロッド部１６Ａを案内する。
【００５２】
ベース部２０は、各々の脱着連結部２１に連結している第１のプレート部２０Ａと第２のプレート部２０Ｂからなり、第１のプレート部２０Ａには照明専用受信器２５が固定されて、第２のプレート部２０Ｂには照明専用電池２４を固定して、左右の質量バランスを均等化している。照明専用電池２４はドローン本体１に電力を供給することなく照明器２にのみ電力を供給する。また、ドローン本体１に搭載している電池１４はドローン本体１にのみ電力を供給して、照明器２には電力を供給しない。この構造は、照明器２がドローン本体１の電池１４を放電して、飛行時間を短縮しない。
【００５３】
ベースプレート２２は、互いに直線状に配置されて両端から突出する回転軸２７を介して第１のプレート部２０Ａと第２のプレート部２０Ｂとに回転できるように連結している。回転軸２７は水平方向に伸びる姿勢で両側にある第１のプレート部２０Ａと第２のプレート部２０Ｂに連結される。一方の回転軸２７は姿勢制御モータ２３に連結され、姿勢制御モータ２３が回転軸２７を介してベースプレート２２を回転して、ＬＥＤ７の照射方向を調整する。姿勢制御モータ２３は照明専用受信器２５に制御されて、ベースプレート２２を傾動し、照明専用送信器３５の操作部３６で制御される位置にベースプレート２２を配置する。ベースプレート２２が水平面内に配置されて、ＬＥＤ７の照射方向は垂直方向となり、傾斜姿勢として垂直面内の照射方向が特定される。
【００５４】
ベースプレート２２を垂直面内で３６０度回転させて、ＬＥＤ７の垂直面内における照射方向を全方向にできる。ただ、ドローン本体１は水平面内で逆向きに回転できるので、ベースプレート２２を垂直面内で１８０度回転して、光の垂直面内における照射方向を全方向にできる。
【００５５】
照明装置が、空中の定位置から特定の方向に光を照射する状態において、ドローン本体１はホバリングして空中の一定の位置に停止する。この状態で、光の照射方向を、水平面内と垂直面内で調整することで全方向に光を照射できる。光の水平面内の照射方向は、ドローン本体１の姿勢を水平面内で回転させて姿勢を調整し、光の垂直面内の照射方向は、ベースプレート２２を傾動させて調整する。したがって、光の全方向における照射方向は、ドローン本体１の水平方向の姿勢と、照明器２のベースプレート２２の傾動角度との両方をコントロールして調整する。ドローン本体１の姿勢は操縦用送信器５で調整し、ベースプレート２２の傾斜角は照明専用送信器３５で調整する。
【００５６】
ベースプレート２２は、放熱器４に複数のＬＥＤ７を固定している。放熱器４は、複数のＬＥＤ７を下面に熱結合状態に固定している熱伝導プレート４０と、この熱伝導プレート４０の上面に熱結合状態に積層している放熱フィン４１とを備える。熱伝導プレート４０はアルミニウム板やグラファイトプレートの単層、あるいはこれ等の積層体である。この構造の熱伝導プレート４０は、軽くて優れた熱伝導特性があって熱伝導プレート４０として最適である。ただし、熱伝導プレート４０には、軽くて優れた熱伝導特性のある他の全てのものも使用できる。
【００５７】
放熱フィン４１は、放熱紙やグラファイトシート等の放熱シート４２である。放熱シート４２は、放熱面積を大きくするために、複数の凸条４３を平行に並べている形状に折り曲げ加工されて、熱伝導プレート４０に熱結合状態に固定される。放熱器４は、上面の全面ないしほぼ全面に放熱フィン４１を設けて放熱面積を大きくする。図１及び図２の放熱シート４２は、ジグザグ状に折曲加工して熱伝導プレート４０に固定している。
【００５８】
放熱紙は、熱伝導フィラーを含むスラリーを湿式抄紙して製造された紙で、繊維の隙間に熱伝導フィラーを含有する。放熱紙は、繊維と黒鉛などの熱伝導フィラーを水に懸濁して抄紙用スラリーとし、この抄紙用スラリーを湿式抄紙してシート状として製作される。抄紙用スラリーには、叩解して表面に無数の微細繊維を設けている叩解パルプと、叩解されない非叩解繊維とを懸濁し、この叩解パルプと非叩解繊維とでもって、抄紙用スラリーに懸濁している黒鉛などの熱伝導フィラーを繊維に結合してシート状に抄紙する方法で製作される。ただ、本発明は放熱シートを放熱紙やグラファイトシートに特定するものでなく、熱伝導特性に優れた折り曲げできる全ての紙を使用できる。放熱紙やグラファイトシートは、金属板に比較して軽く、また表面方向の熱伝導特性が優れているので、熱結合状態に固定している熱伝導プレート４０の熱を均一に分散して効率よく放熱できる特徴がある。
【００５９】
薄くて変形しやすい放熱シート４２は、図４の拡大断面図に示すように、熱拡散金属板４４を積層して補強できる。熱拡散金属板４４は放熱シート４２の両面に、あるいは片面に積層されて放熱シート４２を変形しないように補強する。放熱シート４２に熱拡散金属板４４が積層された放熱フィン４１は、優れた放熱特性と強度とを実現する。熱拡散金属板４４は、熱伝導プレート４０よりも薄い金属板で、例えば厚さを０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとするアルミニウム薄板である。熱拡散金属板４４は放熱シート４２の全面に積層され、あるいは部分的に積層される。放熱シート４２に部分的に積層される熱拡散金属板４４は、放熱シート４２と熱伝導プレート４０との熱結合部分に挟まれ、片面を熱伝導プレート４０に、他の面を放熱シート４２に密着して、熱伝導プレート４０の熱エネルギーを効率よく放熱シート４２に熱伝導する。
【００６０】
薄い金属板の熱拡散金属板４４と放熱シート４２との積層体は、積層状態で一緒に折り曲げ加工して放熱フィン４１に加工される。金属板の熱拡散金属板４４は、放熱シート４２に比較すると小さい曲率半径で正確に折り曲げ加工できる。とくに、薄い金属板の熱拡散金属板４４は、両側を曲げ部の稜線とする平面部をフラットな状態に保持しながら小さい曲率半径で正確に折り曲げできる。図１に示すように、ジグザグ状に折り曲げしている放熱フィン４１は、熱伝導プレート４０との接触面積を広くして、好ましい熱結合状態を実現できる。薄い金属板の熱拡散金属板４４は、熱伝導プレート４０に熱結合される接触面をフラット面に保持して、フラット面の両側を正確に折曲加工できるので接触面積を大きくしながら、ジグザグ状に曲げ加工できる。したがって、熱拡散金属板４４を積層している放熱フィン４１は、熱伝導プレート４０との接触面積を大きくして、理想的な熱結合状態で熱伝導プレート４０に固定できる。
【００６１】
放熱フィン４１と熱伝導プレート４０との熱結合部分の拡大断面図を図４に示す。この図に示す放熱フィン４１は、熱拡散金属板４４が熱伝導プレート４０に接触する部分を所定の幅のフラット面とし、その両側を小さい曲率半径で曲げ加工して全体をジグザグ状に加工している。フラット面は、広い面積で熱伝導プレート４０に密着する。さらに、放熱シート４２に積層される熱拡散金属板４４は、放熱シート４２と広い面積で接触して、熱伝導プレート４０から伝導される熱エネルギーを効率よく放熱シート４２に伝導する。したがって、熱伝導プレート４０の熱エネルギーは、熱拡散金属板４４を介して効率よく放熱シート４２に熱伝導されて、広い放熱面積の放熱シート４２から効率よく放熱される。したがって、放熱シート４２に熱拡散金属板４４が積層され、この熱拡散金属板４４が正確な形状に折曲加工されてフラット面を広い面積で熱伝導プレート４０に密着できる構造は、熱伝導プレート４０の熱エネルギーを放熱フィン４１から効率よく放熱できる特徴がある。
【００６２】
さらに、ジグザグ状に加工された放熱シート４２と熱拡散金属板４４との積層体からなる放熱フィン４１は、ローター１１の下降流領域８にあって高速流動する下降流で強制的に冷却されて、熱伝導プレート４０から伝導される熱エネルギーを効率よく放熱する。熱拡散金属板４４は放熱シート４２の全面に積層されて効率よく熱伝導プレート４０の熱エネルギーを効率よく放熱するが、放熱シート４２の一部に積層されて熱伝導プレート４０の発熱を効率よく放熱することもできる。放熱シート４２の一部に積層される熱拡散金属板４４は、放熱シート４２と熱伝導プレート４０との間に積層されて、熱伝導プレート４０の熱エネルギーを放熱シート４２に伝導する。
【００６３】
放熱器４は、ローター１１の下降流を通過させる送風開口を設けることができる。放熱器４は、ジグザグ状の放熱フィン４１の山形の凸条４３の間に送風開口を設けて、高速流動する空気流を山形凸条４３で送風開口に案内してスムーズに送風できる。送風開口のある放熱器４は、ローター１１の下降流をスムーズに通過させるので、ローター１１の下方に大きな面積の放熱器４を配置しながら、回転するローター１１で効率よく飛行できる特徴がある。それは、ドローン本体１が、回転するローター１１で下向きに空気を高速流動させる反作用で飛行するので、ローター１１の下降流を放熱器４が阻害することが、ローター１１の回転による飛行を阻害する原因となるからである。また、送風開口を設けた放熱器４は、送風開口を通過する空気流で放熱器４を効率よく強制冷却できる特徴もある。
【００６４】
図４の拡大断面図に示すベースプレート２２は、上面に放熱フィン４１を固定している熱伝導プレート４０に、回路基板３１を介してＬＥＤ７を固定している。回路基板３１は絶縁材のエポキシ樹脂をガラス繊維で補強して板状に成形したもので、ＬＥＤ７をハンダ付けして下面に固定している。多数のＬＥＤ７を表面に固定している回路基板３１は、熱伝導層３２を介して熱結合状態に熱伝導プレート４０に積層されて、ＬＥＤ７の発熱を熱伝導プレート４０に伝導する。熱伝導層３２はペースト状の熱伝導材、あるいは押圧されて部分的に厚さが変化する熱伝導特性の優れた可撓性のシートである。この構造は、多数のＬＥＤ７を回路基板３１にハンダ付けして固定することで、各々のＬＥＤ７を電気接続する状態で定位置に配置できる。
【００６５】
また、図５のベースプレート２２は、放熱フィン４１を備えるＬＥＤユニット３０を熱伝導プレート４０に固定している。ＬＥＤユニット３０は、図６の拡大正面図に示すように、ＬＥＤ７を表面に固定している基板３３と、この基板３３に固定されて裏面から突出する連結シャフト３４と、この連結シャフト３４に一定の間隔で熱結合状態に固定している複数枚の放熱フィン４１とからなり、連結シャフト３４は後端を熱伝導プレート４０に熱結合状態に固定している。放熱フィン４１の間にはスペーサ３８が配置される。スペーサ３８は隣接する放熱フィン４１の間隔を一定に保持する。
【００６６】
連結シャフト３４は外周面に雄ネジを設けており、先端を基板３３に設けた雌ねじ孔３３Ａにねじ込んで固定される。この連結シャフト３４はネジ棒であって、ＬＥＤ３の発熱を熱伝導プレート４０に熱伝導させる熱伝導軸として機能する。スペーサ３８は
中心に雌ねじ孔３８Ａを設けており、外形が放熱フィン４１よりも小さいリングである。スペーサ３８は金属リングや金属ナットで、連結シャフト３４の雄ネジにねじ込まれて、放熱フィン４１を挟着して固定する。スペーサ３８を放熱フィン４１を固定する位置までねじ込んで固定する構造は、放熱フィン４１を定位置に簡単で確実に固定できると共に、スペーサ３８の厚さで放熱フィン４１の間隔を調整できる特徴がある。また、スペーサ３８が放熱フィン４１に密着し、さらにまた、スペーサ３８が連結シャフト３４に密着できるので、連結シャフト３４と放熱フィン４１とを理想的な状態で熱結合できる。
【００６７】
図５と図６のＬＥＤユニット３０は、放熱フィン４１を前述した放熱紙やグラファイトシート等の放熱シート４２として、放熱シート４２の表面には熱拡散金属板４４を積層している。熱拡散金属板４４は放熱シート４２を補強すると共に、連結シャフト３４の熱エネルギーを効率よく放熱フィン４１に伝導する。とくに、放熱シート４２と熱拡散金属板４４との積層体からなる放熱フィン４１を、スペーサ３８で挟着する構造は、連結シャフト３４の熱エネルギーをスペーサ３８と熱拡散金属板４４とを介して極めて効率よく放熱フィン４１に熱伝導できる。連結シャフト３４の熱エネルギーがスペーサ３８から熱拡散金属板４４に伝導され、さらに熱拡散金属板４４に伝導された熱エネルギーが広い面積で接触する放熱シート４２に伝導されるからである。図７の熱拡散金属板４４は、先端に向かって幅を狭くする放射状として軽量化しながら、放熱シート４２を補強して変形を防止する形状としている。
【００６８】
以上の構造のＬＥＤユニット３０は、連結シャフト３４を熱伝導プレート４０に設けた雌ねじ孔２８にねじ込んで簡単に固定できるので、熱伝導プレート４０に多数の雌ねじ孔２８を設け、必要とする個数のＬＥＤユニット３０を固定して用途に最適な発光出力に調整できる。たとえば、５０ＷのＬＥＤ７を固定するＬＥＤユニット３０を５セット熱伝導プレート４０に固定して、照明器２の出力を２５０Ｗに、１０セットのＬＥＤユニット３０を固定して５００Ｗに、２０個のＬＥＤユニット３０を固定して１ｋＷに調整できる。
【００６９】
図５のベースプレート２２は、垂直姿勢にあって、ＬＥＤ７の照射方向が水平方向となる状態で、ローター１１の下降流が放熱フィン４１と平行な方向に高速流動して放熱フィン４１を最も効率よく強制冷却する。ＬＥＤ７の照射方向が真下を向く状態、すなわちベースプレート２２の水平姿勢において放熱フィン４１を効率よく強制冷却するために、図６の熱伝導プレート４０は、ＬＥＤユニット３０を固定する雌ねじ孔２８の間に送風開口４５を設けている。この熱伝導プレート４０は、ローター１１の下降流が送風開口４５を通過するので、熱伝導プレート４０の下面に配置される放熱フィン４１も効率よく強制冷却される。また、ＬＥＤ７の照射方向が真上を向く状態、すなわちベースプレート２２が水平姿勢で上面にＬＥＤユニット３０が配置される状態では、ローター１１の下降流が直接に放熱フィン４１に強制送風されて効率よく強制冷却できる。また、送風開口４５のある熱伝導プレート４０は、ローター１１の下降流が放熱フィン４１に強制送風された後、熱伝導プレート４０の送風開口４５を通過するので、ローター１１の下降流をスムーズに下方に通過して、放熱フィン４１を効率よく強制冷却できる。
【００７０】
本発明の照明装置は、夜間に発生する災害救助に特に有効に利用できる。とくに、山岳地や過疎地に発生する災害状況を緊急に調査する用途においては、他のいかなる方法によっても実現できない特徴がある。たとえば、車や徒歩では被災地に到着できない高い山岳や遠く離れた過疎地に、時速６０ｋｍ程度の高速で空中を直線距離に飛行して被災地に到着するので、１０ｋｍも離れた被災地にわずか１０分で到着して被災地の航空写真を撮影して基地に伝送できる。
【００７１】
この用途に使用される照明装置は、ＬＥＤ７の出力を大きくして夜間に広い面積を上空から明るく照射して、被災地の災害状態を詳細に調査でき、さらにドローン本体１の飛行時間と撮影時間を長くして、被災地の災害状態をいかに詳細に迅速に調査できるかが大切である。ＬＥＤ７の出力を大きくして、撮影のための照明時間を長くするには、照明専用電池２４の容量を大きくする必要があって、電池重量が重くなる。照明専用電池２４の重量が増加すると、ドローン本体１のモータ１２が消費する電力が増加するので、飛行時間が短くなる。ＬＥＤ７の出力は熱伝導プレート４０に固定するＬＥＤユニット３０の数を多くして増加できるが、大出力のＬＥＤ７は消費電力が大きく、照明専用電池２４の使用時間が短くなる。
【００７２】
以上の欠点を解消するために、ドローン本体１に搭載するカメラ１７のシャッターのタイミングと、ＬＥＤ７の発光タイミングとを同期させる同期回路６を設けている。同期回路６は、ＬＥＤ７が発光するタイミングにカメラ１７のシャッターを開いて、ＬＥＤ７で明るく照射される状態で、カメラ１７が画像を撮影する。カメラ１７がシャッターを開いて撮影する画像は、無線やインターネット回線で基地に伝送される。カメラ１７がシャッターを開いて画像を検出する時間幅は、たとえば、１／１０秒〜１／１０００秒と極めて短いので、ＬＥＤ７の発光時間もシャッターが開く時間幅に等しく、あるいはこれより短くできる。ＬＥＤ７は、発光するまでの応答時間がｎｓｅｃオーダーと極めて短いので、発光時間を１／１０秒〜１／１０００秒（１００ｍｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ）とする発光は極めて容易に実現できる。また、動画を撮影する状態で、カメラ１７がシャッターを開く時間間隔は、たとえば、０．１秒〜シャッターが開く時間の１／１０〜１／１００にできるので、同期回路６でシャッターに同期してＬＥＤ７を点滅することで、照明専用電池２４の消費電力を著しく削減できる。
【００７３】
図８は、同期回路６が、カメラ１７のシャッターを開くタイミングと、ＬＥＤ７の発光タイミングとを同期させるタイミングチャートの一例を示すグラフである。この図のタイミングチャートは、シャッターを１秒間に５０回開いて、１秒間に５０コマの動画を撮影し、シャッターが開いている時間帯を１／１００秒（１０ｍｓｅｃ）とする。シャッターが開いている時間帯に発光する、ＬＥＤ７の発光時間は１／５００秒（２ｍｓｅｃ）として、ＬＥＤ７が１秒間に発光するトータル時間を１００ｍｓｅｃとする。このタイミングチャートで発光されるＬＥＤ７の消費電力は、連続点灯する状態に比較して１／１０となる。したがって、ＬＥＤ７を同じ時間に点灯して、照明専用電池２４の放電量は１／１０に低減する。さらに、１秒間に５０コマの画像を撮影して、ちらつきなく動画を撮影できる。人間の目が、１秒間に５０コマの動画のちらつきを感じないからである。
【００７４】
図示しないが、シャッターが開く時間帯を同じ１／１００秒（１０ｍｓｅｃ）として、１秒間に撮影する回数を５回とし、ＬＥＤ７の発光時間帯を同様に２ｍｓｅｃとすれば、１秒間に５回変化する画像を検出して、ＬＥＤ７の消費電力を１／１００に削減できる。１秒感に５コマの動画は、連続して変化する動画としては撮影できないが、変化する被写体を十分に確認できるので、この状態でＬＥＤ７を点灯すると、ＬＥＤ７の消費電力は、連続点灯するＬＥＤ７に比較して消費電力を著しく削減できる。被災地の撮影などにおいては、１秒間に１コマの動画を撮影しても、被災地の被害状態を確認できるので、この状態で撮影してさらにＬＥＤ７の消費電力を１／５００に削減できる。同期回路６でＬＥＤ７の消費電力を１／１０〜１／５００に削減できる照明装置は、同じ容量の照明専用電池２４で同じ明るさのＬＥＤ７を１０倍〜５００倍も長い時間点灯でき、また、１０倍〜５００倍も明るいＬＥＤ７を搭載して同じ時間照射でき、さらにまた、照明専用電池２４を１／１０〜１／５００の小容量として、小型軽量化しながら、同じ明るさで同じ時間照射できる特徴も実現する。
【００７５】
本発明は、ＬＥＤ７の発光とカメラ１７のシャッターとの同期回路６を特定するものでないが、同期回路６は、ＬＥＤ７の発光をドローン本体１のカメラ１７のシャッターとを同期させるので、操縦用送信器５及び照明専用送信器３５の何れかに内蔵される送信側の同期回路６Ａと、送信側の同期回路６Ａから伝送される制御信号を検出してＬＥＤ７の発光タイミングとカメラ１７のシャッターを開くタイミングを制御する受信側の同期回路６Ｂとを備える。図９の照明装置は、送信側の同期回路６Ａを操縦用送信器５と照明専用送信器３５に内蔵するが、いずれかの一方の送信器に内蔵することができる。ＬＥＤ７の発光タイミングを制御する受信側の同期回路６Ｂは、照明専用受信器２５に設けられ、カメラ１７のシャッターを制御する受信側の同期回路６Ｂはドローン本体１の受信器１５に設けられる。
【００７６】
送信側の同期回路６Ａは、操縦用送信器５又は照明専用送信器３５の何れかから、同期信号をドローン本体１の受信器１５、又は照明専用受信器２５に無線伝送する。同期信号を受信する一方の受信器は、他方の受信器に同期信号を伝送する。すなわち、操縦用送信器５が送信側の同期回路６Ａを備える回路構成にあっては、操縦用送信器５の送信側の同期回路６Ａが同期信号をドローン本体１の受信器１５に無線伝送する。同期信号を検出するドローン本体１の受信器１５は、受信する同期信号を照明専用受信器２５に伝送する。同期信号を伝送するために、ドローン本体１の受信器１５と照明専用受信器２５とは、同期信号の伝送ライン１８で接続している。照明専用受信器２５は同期信号を検出するタイミングでＬＥＤ７を発光し、ドローン本体１の受信器１５は同期信号を検出するタイミングでカメラ１７のシャッターを開いて画像を撮影する。
【００７７】
また、照明専用送信器３５が送信側の同期回路６Ａを備える回路構成にあっては、照明専用送信器３５に設けた送信側の同期回路６Ａが、照明専用受信器２５に同期信号を無線伝送する。同期信号を検出する照明専用受信器２５は、受信する同期信号をドローン本体１の受信器１５に、伝送ライン１８を介して伝送する。照明専用受信器２５は検出する同期信号を検出するタイミングでＬＥＤ７を発光し、ドローン本体１の受信器１５は同期信号を検出するタイミングでカメラ１７のシャッターを開いて画像を撮影する。
【００７８】
照明専用受信器２５は、受信側の同期回路６Ｂが同期信号を検出するとＬＥＤ７を発光させる。ドローン本体１の受信器１５は、受信側の同期回路６Ｂが同期信号を検出するとカメラ１７のシャッターを開いて被写体の画像を画像メモリ１９に記憶する。照明専用受信器２５は、同期信号を受信すると、予め設定している時間、たとえば１／１００秒間はＬＥＤ７を発光させる。照明専用受信器２５が同期信号を検出してＬＥＤ７を発光させる時間幅は、カメラ１７がシャッターを開いて、被写体を撮影できる時間帯に設定される。ＬＥＤ７の発光時間は、カメラ１７がシャッターが開く時間に等しく、あるいは図８に示すように、シャッターが開く時間よりも短く、あるいは長く設定されるが、カメラ１７がシャッターを開いている時間の全時間帯、あるいは一部の時間帯には必ずＬＥＤ７が発光される。カメラ１７が被写体を撮影するＣＣＤ等の画像素子は、シャッターを開いている時間よりも短時間にＬＥＤ７を発光させて撮影することができるので、ＬＥＤ７を発光時間をシャッターを開く時間よりも短くして、被写体を撮影することもできる。この方式は、ＬＥＤ７の発光時間を短縮できるので、ＬＥＤ７の発光出力を高くしながら、照明専用電池２４の放電量を少なくできる。
【００７９】
ドローン本体１の受信器１５、又はカメラ１７は、同期信号を検出してシャッターを開く時間幅を記憶している。このドローン本体１は、同期信号を検出すると予め記憶している時間幅で、たとえば、１／１０秒〜１／１００秒の時間帯にシャッターを開いて被写体を撮影する。１秒間にカメラ１７がシャッターを開く回数は、操縦用送信器５から制御信号としてドローン本体１の受信器１５に伝送される。
【００８０】
以上の照明装置は、受信側の同期回路６Ｂが検出する同期信号をトリガー信号として、ＬＥＤ７を発光し、またカメラ１７のシャッターを開いて被写体を撮影するが、同期信号でＬＥＤ７を発光させるタイミングと発光させる時間幅とを特定し、さらにカメラ１７のシャッターを開くタイミングと開く時間幅の両方を特定することもできる。この同期信号でＬＥＤ７の発光と、カメラ１７のシャッターとを制御する照明装置は、図８に示すように、同期信号が”Ｈｉｇｈ”の状態でＬＥＤ７を発光して、カメラ１７のシャッターを開き、”Ｌｏｗ”の状態でＬＥＤ７を消灯して、カメラ１７のシャッターを閉じる状態とする。この回路構成の照明装置は、ＬＥＤ７の発光時間にカメラ１７のシャッターを開いて被写体を撮影する。
【００８１】
操縦用送信器５又は照明専用送信器３５に内蔵している送信側の同期回路６Ａは、たとえば、図８に示すように、パルス幅を２ｍｓｅｃ、周期を２０ｍｓｅｃとする同期信号を送信して、ＬＥＤ７を１秒間に５０回の割合で２ｍｓｅｃ間発光し、ＬＥＤ７の発光に同期して１秒間に５０回の割合でカメラ１７のシャッターを１／１００秒間開いて被写体を撮影する。カメラ１７のシャッターが開くタイミングにＬＥＤ７が発光されるので、カメラ１７はＬＥＤ７で明るく照射される被写体を撮影する。カメラ１７は、撮影する画像を画像メモリ１９に記憶する。カメラ１７は、撮影した画像データを伝送するための送信回路を内蔵して、画像メモリ１９の情報を基地に無線伝送し、遠方にあってはインターネット回線を介して基地に伝送し、あるいはまた基地に伝送することなく、画像メモリ１９に記憶する状態で基地に帰還する。ドローン本体１は時速６０ｋｍと高速飛行して基地に復帰するので、画像メモリ１９の情報を無線伝送やインターネット回線で伝送できない被災地にあっても、僅か１０分で期間して被災地の画像を基地で判別できる。
【００８２】
さらに、図９の照明装置は、カメラ１７のシャッターを開くタイミングに同期して発光するフラッシュ発光器５０と、フラッシュ発光器５０を発光させるフラッシュ同期回路５６とを備える。フラッシュ発光器５０は、ＬＥＤ７よりも発光出力が高く、ＬＥＤ７よりも明るく照射してカメラ１７でより明瞭な画像を撮影できる。フラッシュ同期回路５６は、受信側の同期回路６Ｂからの信号を検出してＬＥＤ７が発光される周期に同期して、ＬＥＤ７の発光周期よりも長い周期でフラッシュ発光器５０を発光させる。フラッシュ同期回路５６は、たとえば、１ｓｅｃ〜１００ｓｅｃに１回の周期でフラッシュ発光器５０を発光させる。受信側の同期回路６Ｂはフラッシュ同期回路５６に接続され、受信側の同期回路６Ｂからフラッシュ同期回路５６に、フラッシュ発光器５０の発光タイミングを特定するフラッシュ発光信号を出力し、フラッシュ同期回路５６がフラッシュ発光信号を検出してフラッシュ発光器５０を発光させる。フラッシュ同期回路５６は、たとえば、ＬＥＤ７の発光周期の１０倍〜１０００倍の周期で、１０ｓｅｃ〜１００ｓｅｃに１回の周期でフラッシュ発光器５０を発光させる。
【００８３】
フラッシュ発光器５０の発光は、操縦用送信器５又は照明専用送信器３５から制御信号を送信して制御する。図９の照明装置は、照明器２にフラッシュ発光器５０を設けているので、フラッシュ発光器５０の発光は照明専用送信器３５から送信する制御信号で制御する。照明専用送信器３５から送信される制御信号は、フラッシュ発光器５０を所定の周期で発光し、あるいはトリガー信号を送信するタイミングに限って単発的に発光させることができる。フラッシュ発光器５０が発光して撮影されるフラッシュ発光画像として、ＬＥＤ７を発光して撮影する画像とは別の画像として送信する。フラッシュ発光画像は、基地に設けている専用のフラッシュモニタに表示される。基地には、ＬＥＤ７の発光タイミングで撮影された画像を受信して表示するＬＥＤモニタと、フラッシュ発光画像を表示するフラッシュモニタとを設け、ＬＥＤモニタで連続的に変化する動画を表示し、フラッシュモニタで断続的に変化する画像を表示する。ＬＥＤモニタは画像の動きを正確に表示し、フラッシュモニタは明るく照射して詳細な画像として検出できる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の照明装置は、夜間に上空から広い面積を、長時間にわたって明るく照らす用途に最適に使用できる。たとえば、夜間に発生する災害救助、とくに、山岳地や過疎地等の車や徒歩で簡単に到着できない場所で発生した災害状況を調査する用途に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１…ドローン本体
２…照明器
３…光源
４…放熱器
５…操縦用送信器
６…同期回路
６Ａ…送信側の同期回路
６Ｂ…受信側の同期回路
７…ＬＥＤ
８…下降流領域
１０…本体部
１１…ローター
１２…モータ
１３…制御回路
１４…電池
１５…受信器
１６…脚フレーム
１６Ａ…平行ロッド部
１７…カメラ
１８…伝送ライン
１９…画像メモリ
２０…ベース部
２０Ａ…第１のプレート部
２０Ｂ…第２のプレート部
２１…脱着連結部
２１Ａ…引掛部
２２…ベースプレート
２３…姿勢制御モータ
２４…照明専用電池
２５…照明専用受信器
２６…調整回路
２７…回転軸
２８…雌ねじ孔
３０…ＬＥＤユニット
３１…回路基板
３２…熱伝導層
３３…基板
３３Ａ…雌ねじ孔
３４…連結シャフト
３５…照明専用送信器
３６…操作部
３６Ａ…発光操作部
３６Ｂ…方向操作部
３７…送信回路
３８…スペーサ
３８Ａ…雌ねじ孔
４０…熱伝導プレート
４１…放熱フィン
４２…放熱シート
４３…凸条
４４…熱拡散金属板
４５…送風開口
５０…フラッシュ発光器
５６…フラッシュ同期回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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