(57)【要約】  光源（２０）を用いて対象を無能力化させる装置（１０）及び方法。光源（２０）は、パターンを通じた空間装置と、無能力化を引き起こすのに十分な速度での瞬時フラッシュ光の出射とによって、ストロボ光を発する。ストロボ発光（空間走査及び瞬時フラッシュ光出射双方を意味する）は、対象がストロボ効果から逃れるのを防ぐようなパターンで行われる。フラッシュ光は、上記パターンの各フラッシュ点が無能力化を生じさせる速度及びシーケンスでフラッシュするようなタイミングで出射される。好ましい実施形態において、光源（１１０）は、ＬＥＤアレー（１４２）又はレーザダイオードである。
2008522128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無能力化を引き起こす装置であって、
ビーム光を生成する発光装置と、
走査エリアを定義するエリアに所定のパターンでフラッシュ点を定義する方向シーケンスの各々に前記ビームを向けるように作動する空間走査要素と、
前記発光装置に選択された速度でフラッシュ光を出射させるように作動するフラッシュ制御要素と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、
前記所定のパターンは、フラッシュ点を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置であって、
前記発光装置は、発光素子アレーを含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置であって、
前記空間走査要素は、所定の速度で動作し、
前記フラッシュ制御要素は、所定の速度でフラッシュ光出射を行わせる、
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置であって、
前記走査速度及びフラッシュ速度は、ランダムに変化するシーケンスにおける各フラッシュ点において１以上のフラッシュが発生するように選択される、
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置であって、
前記パターンは、反復性である、
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項４記載の装置であって、
前記パターン内の瞬時フラッシュ光出射のシーケンスと空間走査とを定義する関係は、
【数１】
2008522128.tif 000012
と表され、
前記Ａは、単位時間あたりのサイクル数で表したパターン全体の空間走査に掛かる時間を表した走査速度を表しており、
前記Ｂは、単位時間あたりのフラッシュ数で表されたフラッシュ速度を表しており、
前記Ｃは、前記パターンにおける位置又はフラッシュ点の数を表しており、
前記Ａ、Ｂ、及び、Ｃの値は、フラッシュあたりのフラッシュ点の数を自然数にしなければならず、
フラッシュは、１走査あたりの各フラッシュ点において１回又は複数回発生してもよく、或いは、１走査あたり１回又は複数回のフラッシュがスキップされてもよい、
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項４記載の装置であって、
前記走査速度及び前記フラッシュ速度の関係は、
ａ）等しいか、或いは、
ｂ）前記走査速度の方が前記フラッシュ速度より大きいか、或いは、
ｃ）前記フラッシュ速度の方が前記走査速度より大きい、
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項４記載の装置であって、
前記走査速度及び前記フラッシュ速度は、順序立ったシーケンスにおける各フラッシュ点において１以上のフラッシュが発生するように選択される、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項４記載の装置であって、
前記走査速度及び前記フラッシュ速度は、ランダムに繰り返されるシーケンスにおける各フラッシュ点において１以上のフラッシュが発生するように選択される、
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項７記載の装置であって、
フラッシュは、各フラッシュ点において、１回又は複数回発生しなければならない、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項８記載の装置であって、
前記走査速度及び前記フラッシュ速度の関係は、
ａ）等しいか、或いは、
ｂ）前記走査速度の方が前記フラッシュ速度より大きいか、或いは、
ｃ）前記フラッシュ速度の方が前記走査速度より大きい、
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項９記載の装置であって、
前記走査速度及びフラッシュ速度は、ランダムに変化するシーケンスにおける各フラッシュ点において１以上のフラッシュが発生するように選択される、
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
無能力化を引き起こす装置であって、
発光素子アレーと、
前記アレーの前に置かれ、前記アレーからの光をビームとして通過させるビーム形成器と、
走査エリアを定義するエリアに所定のパターンで方向シーケンスの各々に前記ビームを向けるように作動する空間走査要素と、
前記方向の各々において前記発光素子に選択された速度でフラッシュ光を出射させるように作動するフラッシュ制御要素と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置であって、
前記発光素子は、ＬＥＤである、
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の装置であって、
前記発光素子は、レーザ光源である、
ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１４記載の装置であって、
前記発光素子は、ＬＥＤクラスタである、
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１４記載の装置であって、
前記発光素子は、緑色の光を発する第一のグループと、青色の光を発する第二のグループとを含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１４記載の装置であって、
前記フラッシュ制御装置及び前記走査要素は、同期して、各発光素子による走査エリアの各照射点におけるフラッシュ速度を７〜１５Ｈｚにさせる、
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１４記載の装置であって、
前記アレーの前に配置されたビーム形成器を更に有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１４記載の装置であって、
各フラッシュは、パルス期間によって定義され、
各フラッシュは、光学出力とパルス速度とを備え、
前記光学出力及び前記フラッシュ速度は、特定の範囲における走査エリア上においてＭＰＥの約１／２６０のレベルからＭＰＥのレベルまでの範囲で放射照度を提供するように選択される、
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１５記載の装置であって、
前記ＬＥＤは、緑色の光を発する第一のグループと、青色の光を発する第二のグループとを含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の装置であって、
前記フラッシュ制御装置及び前記走査要素は、同期して、各発光素子による走査エリアの各照射点におけるフラッシュ速度を７〜１５Ｈｚにさせる、
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の装置であって、
発せられる光フラッシュは、ＭＰＥを超えない、
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２３記載の装置であって、
前記走査要素は、前記ビームを動かして、選択された上下方向走査及び選択された水平方向走査を行う、
ことを特徴とする装置。
【請求項２６】
無能力化を引き起こす装置であって、
所定のストロボ速度で作動する発光素子アレーに、ＭＰＥの１／２６０からＭＰＥまでの範囲で放射照度が提供されるように、各フラッシュについて、カバーエリア、作動距離、及び、光学出力を提供する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の装置であって、
前記発光素子アレーは、選択されたパターンにおけるフラッシュ点においてフラッシュを生じさせて、走査されるエリアを定義する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２８】
人又は他の動物を視覚的に無能力化させる方法であって、
発光素子アレーを用意し、
前記発光素子アレーからの光をビームへと成形し、
前記ビームを走査エリアを定義するエリア上の所定のパターンで動かし、
選択された速度で各発光素子にフラッシュ光を出射させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法であって、
前記走査エリアの各照射点における、各発光素子によるフラッシュ速度が７〜１５Ｈｚとなるように、前記走査と前記フラッシュ光出射とを同期させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法であって、
前記発光素子は、緑色の光を発する第一のＬＥＤグループと、青色の光を発する第二のＬＥＤグループとを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項３１】
同時に多方向に瞬時のストロボ光を発するＬＥＤアレーを有する無能力化装置。
【請求項３２】
請求項３１記載の装置であって、
前記アレーのＬＥＤは、多色である、
ことを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項３２記載の装置であって、
前記多色は、緑と青を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項３４】
請求項３３記載の装置であって、
前記多色は、緑と青とから成る、
ことを特徴とする装置。
【請求項３５】
無能力化を引き起こす方法であって、
発光素子アレーを用意し、
前記アレーに、走査エリアを定義する選択されたパターンに従って、無能力化効果を生じさせるのに十分な放射照度レベルで、ストロボ光を発光させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法であって、
前記放射照度レベルは、前記フラッシュパターンの各フラッシュ点について、少なくとも０．１μＷ／ｃｍ２である、
ことを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法であって、
前記放射照度レベルは、前記走査エリア上において、ＭＰＥの少なくとも約１／２６０である、
ことを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３７記載の方法であって、
前記放射照度レベルは、前記走査エリア上において、ＭＰＥ以下である、
ことを特徴とする方法。
【請求項３９】
無能力化を引き起こす方法であって、
【数２】
2008522128.tif 000013
に従った放射照射レベルを持つフラッシュ光出射光源を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３９記載の方法であって、
【数３】
2008522128.tif 000014
によって与えられるパルス数以上にフラッシュ光出射を発生させて、無能力化を引き起こすのに十分な時間期間にわたって前記光源にフラッシュ光を出射させる、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュ光を用いて人又は他の動物を無能力化する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を使ったセキュリティ装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、所定の波長及び強さの可視レーザ光を用いて、一時的な視力障害を生じさせて、戦闘及び機能の実効性について、躊躇、遅延、邪魔、及び、減退を引き起こすレーザベースのセキュリティ装置が示されている。
【０００４】
特許文献２には、順次点滅する複数のＬＥＤを用いた視覚的セキュリティ装置が示されている。
【０００５】
ここに挙げた参考文献は、背景技術も提供する。
【特許文献１】米国特許第６，００７，２１８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１９０，０２２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一態様において、本発明は、ビーム光源を用いて、（以下に定義するように）ストロボ発光することによって対象を無能力化する装置である。
【０００７】
一態様において、本発明は、発光素子アレーを用いて、（以下に定義するように）ストロボ発光することによって対象を無能力化する装置である。
【０００８】
別の一態様においては、本発明は、上記発光素子がＬＥＤアレーである無能力化装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、本発明について、本発明が発明者が知る本発明の１以上のベストモードまで実施可能となるように十分に記載する。
【００１０】
一態様において、本発明は、光源に瞬時フラッシュ部と空間走査部とを設けることによって、人又は他の動物（対象若しくは標的と呼ぶ）を無能力化する方法及び装置である。上記空間走査部の当該装置内での位置によって空間におけるフラッシュ点が決まり、走査エリアが規定される。上記空間操作部は、上記位置によって、パターンを生成する。一態様において、本発明は、フラッシュ部と空間走査とを備えた発光素子アレーを、繰り返しパターンで、該パターンの所定の位置の各回においてフラッシュ速度が複数レベルの無能力化を生じさせるフラッシュ速度レンジ内において発生するように、用いることによって、人又は他の動物を無能力化する方法及び装置である。複数の発光素子が用いられるとき、各々にはコリメータが備えられるか、或いは、複合ビーム形成器を用いてＬＥＤの広角度が細いビームへ変換される。対象へのフラッシュ光の照射は、恒久的な損傷や致死性を回避するものに必ずしも限定されるわけではない。しかし、一態様において、本発明は、米国レーザ協会（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ）の「ＡＮＳＩ  Ｚ１３６．１−２０００」の「レーザの安全な使用方法（Ｓａｆｅ  Ｕｓｅ  Ｏｆ  Ｌａｓｅｒ）」に規定されたＭＰＥ（最大許容照射）に関連して、ＭＰＥを超えないように定義される。
【００１１】
本発明の一態様において、空間走査速度及びフラッシュ速度は、上記パターンの各サイクルにおいて、各フラッシュ点において少なくとも１回のフラッシュが発生するように、選択される。
【００１２】
本発明によれば、ビーム到達範囲よりも大きな面積を持つ標的エリアに光エネルギが伝達されることが重要である。これは、対象がフラッシュ出射の効果を免れることを防止する。これは、空間にエリアを定義するパターンをもたらす一連のフラッシュ点を訪れるための一連の方向へ当該装置をセットすることによって行われる。そのような場合、ある程度の無能力化レベルが得られるエネルギ伝達が実現されるようにフラッシュ光を出射しつつ、一連の位置を通じてビームを空間的に走査する必要がある。各位置において発生するビームの方向及びフラッシュ数は、多くの異なる方法で実現することができる。２例紹介する。第一の例は、ビーム方向が走査シーケンスの各位置を再訪し、よって、空間の各フラッシュ点を各フラッシュ点において少なくとも１回はフラッシュが発生するような速度で再訪する程度に、フラッシュ速度を空間走査速度よりも大幅に速くする。第二の例は、各空間走査サイクルにおいて必ずしもフラッシュ点でフラッシュ光が出射されないフラッシュ速度よりも空間走査速度が大幅に速い。
【００１３】
これらの条件は、以下の３つの変数によって制御される。
Ａ＝走査速度（パターン全体の空間走査に掛かる時間を「単位時間あたりのサイクル数」で表したもの）
Ｂ＝フラッシュ速度（単位時間あたりのフラッシュ数）
Ｃ＝当該パターンにおける位置又はフラッシュ点の数
これにより、パターン内での瞬間的なフラッシュ光出射及び空間走査のシーケンスを定義する関係は、
【００１４】
【数４】
2008522128.tif 000003
と表すことができる。ここで、フラッシュは、空間走査サイクルあたりの各フラッシュ点において一回又は複数回発生してもよく、或いは、空間走査サイクルあたりの１つ又は複数のフラッシュ点がスキップされてもよい。
【００１５】
本明細書及び特許請求の範囲において、ストロボ又はストロボ発光という用語は、特別の意味を持っており、ビームを動かす空間走査部と発光素子のフラッシュ光出射を表す瞬時フラッシュ光出射部の組み合わせを意味する。ストロボ発光は、標的構成とも呼ばれるフラッシュパターンを生成するのに用いられる。フラッシュパターンは、空間走査部によって、空間にフラッシュ点群を提供するために確立される。ここで、各フラッシュ点は、ビーム到達範囲の一方向を表している。通常、フラッシュ点は、フラッシュ順序に従って照射される。フラッシュ順序は、一実施形態において、繰り返されて、フラッシュパターンを形成する。フラッシュは、例えば隣接フラッシュ点などのシーケンスに何らかの幾何学的関係が存在するとき、順序立てられたシーケンスに従って繰り返されるものとして定義される。ストロボ部又はストロボ発光部、空間走査部、及び、瞬時フラッシュ部のうちの１つ以上は、固定的であってもよく、或いは、調整可能であってもよい。フラッシュパターンのすべてのスラッシュ点が訪問されると、１以上のフラッシュを用いるか或いは用いないで、フラッシュパターンサイクルが完了する。また、後に詳述するように、フラッシュ順序は、例えば隣接フラッシュ点を通じて空間的に走査するフラッシュパターンを用いるなど規則的な幾何学的関係にセットされてもよく、或いは、各サイクルにおいてそれ自体が繰り返されるランダムなフラッシュ順序にセットされてもよい。ＣＰＵ制御・プログラム装置を用いることによってフラッシュ順序が繰り返されるようにするのが現実的であるが、フラッシュ順序を各サイクルにおいて変更することも可能である。
【００１６】
一実施形態において、各フラッシュ点は、各空間走査サイクルにおいて少なくとも一度、フラッシュ光出射される。これは上述のような順序立ったシーケンスで行われるが、ランダムなシーケンスで行われてもよい。いずれの場合であっても、シーケンスは、絶えず繰り返されてもよく、或いは、別の順序立ったシーケンスや別のランダムなシーケンスなどによって変更されてもよい。例えば、Ｘ個の異なるランダムフラッシュパターン群をプログラムしておき、繰り返すようにしてもよい。
【００１７】
別の態様において、照射標的は、目に恒久的な傷害を与えないように、（ＡＮＳＩ  Ｚ１３６．１−２０００に規定された）ＭＰＥを超えない放射照度量まで照射される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の上記及び他の態様は、以下の本発明の実施形態の説明から明らかにされる。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明に従って構成された装置１０を概略的に示している。装置１０は、ケース１２を含む。ケース１２は、電源１４と、電気制御モジュール１６と、走査モジュール１８と、発光モジュール２０と、レンズ又はビーム形成器２２と、を収容している。
【００２０】
ケース１２は、通常、上記構成要素を搭載するために細長い形状を有するが、上記構成要素のあらゆる機能可能な配置及びケース１２のあらゆる構成は、本発明の広義の範囲内である。装置１０は、装置１０を手で持って操作することができるように設計された、後部ハンドル２４と、下部ハンドル２６とを備える。また、装置１０は、装置１０を安定し且つ制御可能な位置に保持するための任意の種類のスタンドを取り付けるための取付受け口２８を備える。フラッシュパターンは、該パターンにおいて対象を捉えられるように、対象が当該パターンから逃げることができる前に無能力化が発生するように十分に大きく設計されるが、ユーザは、対象の動きに合わせて装置１０を旋回させ、対象を走査パターンの中央近くに保ち、どのような状況でも必要な限り対象をパターン内に保つようにすることも可能である。
【００２１】
電源１４は、外部電源用コネクタに加えて又は代えて、充電式バッテリであってもよい。接点３２ａ及び３２ｂとともに、バッテリ寿命表示器３０も図示されている。
【００２２】
電気制御モジュール１６は、接点３６ａ及び３６ｂによって電源１４に接続された電気入力制御素子３４と、空間走査及び瞬時フラッシュを設定可能及び制御可能とする回路及び処理素子を備えた空間走査制御素子３８と、を有する。調整機構４０により、空間走査速度及び瞬時フラッシュ速度を変更することができる。
【００２３】
一実施形態において、空間走査モジュール１８は、上下走査器機構４２と、左右走査器機構４４とを有する。一実施形態において、上下走査器４２は、具体的には、そして所望であれば、調整可能な上下方向増分、上下に作動する線形アクチュエータ又は増分器であり、左右走査器４４は、左右往復範囲上で作動する連続的往復走査装置であり、所望であれば、調整可能モード（速度又は範囲のいずれか又は双方）を有してもよい。これらは逆であってもよい。連続動作の走査が用いられる場合、フラッシュ点は、フラッシュ光出射によって定義され、ステッピング装置が用いられる場合、フラッシュ点は機械的位置によって定義される。
【００２４】
発光モジュール２０は、走査モジュール１８から、放熱板５０及び光源５２がマウントされた光素子支持フレーム４８まで、延在する制御フレーム４６を有する。
【００２５】
図２は、本発明に従って構成された別の装置１００を概略的に示している。装置１００は、ケース１０２を含む。ケース１０２は、電源１０４と、電気制御モジュール１０６と、走査モジュール１０８と、発光モジュール１１０と、レンズ又はビーム形成器１１２と、を収容している。
【００２６】
ケース１０２は、通常、上記構成要素を搭載するために細長い形状を有するが、上記構成要素のあらゆる機能可能な配置及びケース１０２のあらゆる構成は、本発明の広義の範囲内である。装置１００は、装置１００を手で持って操作することができるように設計された、後部ハンドル１１４と、下部ハンドル１１６とを備える。また、装置１００は、装置１００を安定し且つ制御可能な位置に保持するための任意の種類のスタンドを取り付けるための取付受け口１１８を備える。フラッシュパターンは、該パターンにおいて対象を捉えられるように、対象が当該パターンから逃げることができる前に無能力化が発生するように十分に大きく設計されるが、ユーザは、対象の動きに合わせて装置１０を旋回させ、対象を走査パターンの中央近くに保ち、どのような状況でも必要な限り対象をパターン内に保つようにすることも可能である。
【００２７】
電源１０４は、外部電源用コネクタに加えて又は代えて、充電式バッテリであってもよい。接点１２２ａ及び１２２ｂとともに、バッテリ寿命表示器１２０も図示されている。
【００２８】
電気制御モジュール１０６は、接点１２６ａ及び１２６ｂによって電源１０４に接続された電気入力制御素子１２４と、空間走査及び瞬時フラッシュを設定可能及び制御可能とする回路及び処理素子を備えた空間走査制御素子１２８と、を有する。調整機構１３０により、空間走査速度及び瞬時フラッシュ速度を変更することができる。
【００２９】
一実施形態において、空間走査モジュール１０８は、上下走査器機構１３２と、左右走査器機構１３４とを有する。一実施形態において、上下走査器１３２は、具体的には、そして所望であれば、調整可能な上下方向増分、上下に作動する線形アクチュエータ又は増分器であり、左右走査器１３４は、左右往復範囲上で作動する連続的往復走査装置であり、所望であれば、調整可能モード（速度又は範囲のいずれか又は双方）を有してもよい。これらは逆であってもよい。連続動作の走査が用いられる場合、フラッシュ点は、フラッシュ光出射によって決定され、ステッピング装置が用いられる場合、フラッシュ点は機械的位置によって決定される。
【００３０】
発光モジュール１１０は、走査モジュール１０８から、放熱板１４０及び取付プラテン１４４上のＬＥＤ（発光ダイオード）アレー１４２がマウントされた光素子支持フレーム１３８まで、延在する制御フレーム１３６を有する。発光モジュール１１０は、ストロボ機能の空間走査部において発光モジュール１１０が動く際に発光モジュール１１０が枢転できるようにする可撓支持リング１４６によって所定の位置に保持される。
【００３１】
ＬＥＤアレー１４２は、離散型ＬＥＤのアレーであってもよく、或いは、１以上のＬＥＤクラスタであってもよい。
【００３２】
ビーム形成器１１２は、ＬＥＤアレー１４２によって発せられる光から所望のビーム１４８を形成するように機能する光学素子である。ビーム角度Ｘは、標的上における１つのフラッシュ点のスポットサイズを規定する。ビーム形成器の出口におけるビーム径は、観測されるアパーチャｘ１〜ｘ１を規定する。他の発光素子を採用することもできる。コーヒレント光源を用いるために、入力端における単一のレーザからアレーに配置された出力端までレーザ光を運搬する光ファイバを備えたレーザ源を採用することができる。あるいは、アレー状の複数のレーザを採用してもよい。コーヒレント光を使うことによって、発散を少なくし、作動範囲を長くする、ことができる。
【００３３】
他の発光素子は、ＬＥＤと同じように用いられるレーザダイオードを含む。この場合、ビーム合成器及び／又はビーム拡張器を用いることができる。
【００３４】
ビームは他の方法で形成することもできる。一態様において、各発光素子は、自分自身のビーム形成器を備えることができる。ＬＥＤの場合、各ＬＥＤが自分自身のコリメータを備えることができる。
【００３５】
走査は、上述の機械的手段以外によっても実現できる。例えば電気光学結晶（例えばニオブ酸リチウム結晶等）などの電気光学走査素子を１以上のビーム形成器の前に配置することも可能である。例えば円筒形のカートリッジなどのフラッシュ点の数と同数の光ファイバを含んだ光学器械走査器を用いることもできる。これら光ファイバは、カートリッジの軸回転中、ファイバ端からのフラッシュ光が所望のエリアをカバーするように、出力において組織化される。また、走査に液晶を用いることもできる。
【００３６】
図３ａ及び３ｂは、標的構成１７０の一例を示している。この例において、標的構成１７０は、４つの行ｒ１、ｒ２、ｒ３、及びｒ４と、４つの列ｃ１、ｃ２、ｃ３、及びｃ４とから成り、これら行列は、走査及び増加されたときのＬＥＤの各フラッシュについてフラッシュ照射点を表している。
【００３７】
図３ａにおいて、標的構成１７０は、４×４行列の形をした１６個のフラッシュ点を備えたフラッシュパターン、又は、図３ａに示したようなストロボシーケンスを通じて作動するパターンである。図３ａに示したようなストロボシーケンスにおいては、空間走査部は、フラッシュ点ｒ１、ｃ１からスタートし、ｒ１、ｃ４まで水平に移動し、それから下に下がるとともに左右反対側へ移ってｒ２、ｃ１へ移動し、ｒ２、ｃ４までストロボ光出射し、と続く。ｒ４、ｃ４においてフラッシュ後、走査器及びインクリメータは、ｒ１、ｃ１でのフラッシュへ戻り、シーケンスは繰り返される。このシーケンスのグラフを図４ａに示す。
【００３８】
図３ｂには、同じ４×４であるが、別のストロボシーケンスを持つパターンが示されている。このパターンでは、空間走査部がフラッシュ点ｒ１、ｃ１からスタートし、水平方向にｒ１、ｃ４まで走査し、それからｒ２、ｃ４へ下がり、それから左へ走査してｒ２、ｃ１まで移動し、それから下に下がってｒ３、ｃ１へ移動し、それから水平方向に走査してｒ３、ｃ４まで移動し、それから下に下がってｒ４、ｃ４に移動し、それから水平方向に走査してｒ４、ｃ１まで移動し、それからｒ１、ｃ１まで上に上がって、シーケンスを再度スタートさせる。このシーケンスのグラフを図４ｂに示す。
【００３９】
図３ａ及び３ｂの例の各々において、シーケンスは、走査が上下方向において発生し、移動が水平方向に発生するように、９０度回転されてもよい。
【００４０】
上記のシーケンスは隣接フラッシュ点を通る。しかし、シーケンスは、選択された繰り返し順序でフラッシュが行われるようにランダム化されてもよい。フラッシュ順序は、各サイクルの後、繰り返されるべきである。さらに、プログラミングオプションを通じて、ユーザは隣接フラッシュ点を通じたパターンか、或いは、ランダムに繰り返されるパターンか、或いは、ランダムに変化するパターン（サイクルは、毎回、異なった形で完了する）。
【００４１】
パターン及びストロボシーケンスは、用途ごとに選択される。縦横が等しい必要はない。例えば、６列×４行のパターンを選択することもできる。また、例えば、３つ又は４つの或いはそれ以上のフラッシュ点に囲まれた中央フラッシュ点を持つパターンも可能である。中央フラッシュ点を持つ又は持たない同心円の配列も有益となり得る。このパターンの目的は、ストロボ光により照射される１以上の対象が無能力化される前に当該パターンの外へ移動することを不可能或いは少なくとも困難にするようなエリアをカバーすることである。
【００４２】
フラッシュパターンは、所定期間、パターン内に存在する対象を無能力化するのに十分な速度で各フラッシュ点を繰り返すように循環される。７〜１５Ｈｚのフラッシュ速度が無能力化効果を実現できることが知られている。無能力化効果にとって好ましいフラッシュ速度の範囲は、９〜１１Ｈｚである。よって、ストロボ発光速度は、各フラッシュ点が選択された速度でフラッシュ照射されるように選択される。
【００４３】
特定のフラッシュ点が対象の目を直接狙うようにする必要はないが、フラッシュ点の少なくとも一部は、フラッシュ効果を得るために対象の目近くに向けられるべきである。したがって、フラッシュパターンは、考えられる使用方法の種類に応じて設計される。また、異なる用途向けに異なるフラッシュパターンの選択を可能にする所定の装置が備えられてもよい。
【００４４】
用途の一例として、身辺警護の場合、例えば１〜５メートルのレンジで有効なパターンが望ましい。法の執行目的の場合、５〜１０メートルのレンジで有効なパターンが望ましい。戦闘目的の場合、より長いレンジが望ましい。各ケースにおいて、フラッシュ速度及び観測されたアパーチャに連結された放射照度、ビーム角度、及び、放射アパーチャのパラメータは、無能力化が可能となるように選択されなければならない。
【００４５】
実施形態及び用途によっては、無能力化効果が対象の目に障害を与えることなく、得られることが望ましい又は要求される。（目に）傷害を与えることのない無能力化が望まれる場合、放射照度レベルは、ＭＰＥを超えてはならない。
【００４６】
別の態様において、本発明は、発光素子アレー又は１つの素子が、選択されたフラッシュ速度、パルス期間、及び、各フラッシュについて光出力、を特定のレンジにおいて放射照度レベルが提供されるように、適用することによって無能力化を生じさせる方法及び装置である。別の態様において、放射照度は、ＭＰＥの１／２６０の最小値である。また、レンジは、ＭＰＥを超えないように選択される。
【００４７】
表１に表されるデータをもたらした仕事及び計算のすべては、米国レーザ協会の「ＡＮＳＩ  Ｚ１３６．１−２０００」の「レーザの安全な使用方法」（参考文献１）によって策定された安全基準のガイドラインの下で実施された。この文書は、高輝度光源を安全に使用するために従うべき複数のルールを提供していた。特に、最大許容照射（ＭＰＥ）を定義するグラフ及び数式を含んでいた。これは、照射輝度と、目へダメージを与える閾値との関係を提供した。様々な種類の点、拡張放射線源、連続及びパルスモードでの動作からのデータが示されている。
【００４８】
集束ＬＥＤモジュール及びアレーは、拡張放射線源と考えられる。このような放射線源は、１．５ｍｒａｄであるαｍｉｎよりも大きい角度において観測者から見られる放射線源として定義される。拡張光源について光源エネルギレベルに関するＭＰＥｐｕｌｓｅｓを計算する数式は、参考文献６の４６頁の表５ｂ及び３７頁のセクション８．２．３．に載っている。
【００４９】
【数５】
2008522128.tif 000004
ここで、τは、パルス期間又は照射時間、ｎは行列あたりのパルス数、αｍｉｎ≦α≦αｍａｘ（ここで、αｍａｘは１００ｍｒａｄである）のときＣＥ＝α／αｍｉｎである。αは、標的面において観測した装置のアパーチャである。表１のＬＥＤ結果は、このインターバルに収まる。
【００５０】
平均的なパルスパワーについての放射照度において、ＭＰＥは、
【００５１】
【数６】
2008522128.tif 000005
である。ここで、Ｆは周波数、ｄはパルスデューティサイクルである。目の虹彩（直径約７ｍｍ）を通って網膜に到達するのはエネルギの一部のみであるため、ＭＰＥｐｕｌｓｅｓは、０．７７５倍されなければならない。最終的な式は
【００５２】
【数７】
2008522128.tif 000006
となる。
【００５３】
人間の脳の周波数（７〜１５Ｈｚ）に近い周波数で点滅し、目に安全な部位で作動する明るい光は、視覚的傷害を通じて、人又は人々に影響を与えることができる（特に、緑及び青緑色の光が効果的である）ことが良く認識されている。これらの種類の光の生理的及び心理的影響は急速に引き起こされ、単純な眩しい光及び閃光盲から、強烈なおどかし、目眩まし、及び、見当識障害まで、及び得る。最も強い効果は、光源強度がＭＰＥレベルのとき（但し、依然として安全な領域）に現れ、視覚障害の効果が光強度の減少と共に低下する。回避時間（点滅効果）に等しい０．２５秒の一回の光の強度に応じて視覚障害効果を分類する試みが参考文献２において行われている。以下に示す図４のグラフは、非常に強い閃光盲（目眩まし、見当識障害、及び、おどかし、を含む）から単純なまぶしい光までの効果（右列）と、目における放射照度レベル（左列）との関係を徐々に示している。最も強い効果は、放射照度がＭＰＥレベル（２．６ｍＷ／ｃｍ２）のときに現れる。右側の下向き矢印は、照射時間が短くなるほど効果が減少することを示している。
【００５４】
周波数７〜１５Ｈｚにおいて、放射期間０．２５秒は実現可能でない。よって、パルス数は、無能力化効果が実現されるように適用されるべきである。式（２）に示したように、ＭＰＥ、すなわち最も強い効果は、他のパラメータの同価値を維持しつつ、個々のパルス数を適用することによって、あらゆる放射照度レベルにおいて、提供され得る。放射照度が低いほどパルス数を多くし、放射照度が高いほどパルス数を少なくする。次いで、パルス数は、無能力化時間を定義する。この時間を推定するために、式は以下のように書き換えられる。
【００５５】
【数８】
2008522128.tif 000007
そして、この装置において実現された放射照度は、ＭＰＥとして示唆される。式（３）０から求められるパルス数は、所定の放射照度、周波数、パルス期間、及び、装置設計（ＣＥ）において無能力化効果の最高レベルを生み出すのに必要な推定時間である。
【００５６】
激しいフラッシュ光により引き起こされた視覚障害は、蓄積作用があるため、受けた放射線の副作用は、到達したパルス数に依存する。あるいは、別の方法として、より少ないパルスが到達するように、ＭＰＥを高めてもよい（式（１）参照）。したがって、ＭＰＥより低い放射照度レベルにおいて視覚障害効果を引き起こすのに必要な時間を推定するときには、式（１）のパルス数を、単に、
【００５７】
【数９】
2008522128.tif 000008
（ここで、
【００５８】
【数１０】
2008522128.tif 000009
であり、ＩＭＰＥは装置によって生み出される放射照度であり、Ｉは検討中の放射照度レベルである）という効果が考えられるレベルである放射照度によって装置によって引き起こされる放射照度（ＭＰＥと考えられる）の比によって除算されるべきである。式（４）のｎを式（１）で置き換えることによって、最終的な式（３）は、
【００５９】
【数１１】
2008522128.tif 000010
と書き直すことができる。
【００６０】
一例として、この式は、所定のパルス周波数について、２．６、１、０．５、０．１、及び、０．０１ｍＷ／ｃｍ２の単一照度照射に等価なレベルにおいて視覚障害効果を引き起こすのに必要な時間期間を計算するのに用いられた。Ａの値は、それぞれ、１、２．６、５．２、２６、及び、２６０である。これらは、無能力化の度合（表１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及び、Ｅ）を提供するために選択される。
【００６１】
式（５）は、標的における放射照度と、フラッシュ時間、フラッシュ数、及び、観測されたクリアな装置アパーチャとの間の関係を確立する。
【００６２】
結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
2008522128.tif 000011
テスト及び計算中に用いられたパラメータは、以下の通りである。
１９個のＬＥＤモジュール：τ＝０．０１５秒、Ｆ＝９Ｈｚ、ｄ＝０．１３５、テスト距離６フィート。
３７個のＬＥＤモジュール：τ＝０．０１１秒、Ｆ＝１０Ｈｚ、ｄ＝０．１１、テスト距離６フィート。
【００６４】
表中の列（左から右）は以下のことを表している。
【００６５】
列１は、明るいフラッシュ光の視覚障害によって引き起こされる様々な生理的及び心理的効果な無能力化効果（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及び、Ｅ）を示している。これら効果は、実験データの広い範囲に基づく図Ｘのグラフに従って分類される（参考文献Ｅ参照）。効果は、ＭＰＥ放射照度レベルにおいて生じる最も強いＡから順に、下へ下がるほど徐々に放射照度レベルが低くなり、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及び、Ｅとリストアップされている。
【００６６】
列２は、図５のグラフに従って個々の効果を生じさせる単一の０．２５秒の照射の放射照度レベルを示している。
【００６７】
列３及び４は、製造され、テストされた２つの異なるＬＥＤアレー構成を用いて異なるレベルの無能力化効果を生じさせるのに必要な時間の計算結果を示している。表及び表の下に記載されたパルスパラメータは、実測値である。パルスによって生じた放射照度実測値は、ＭＰＥと等しいと考えられる。このレベル（最高許容放射照度レベル）において無能力化効果を生じさせるパルス数は、式（３）を用いて計算された。式（４）及び（５）は、より低い強度の効果を生じさせるパルス数を計算するのに用いられた。時間は、パルス数をフラッシュ周波数で除算することによって計算された。
【００６８】
列５及び６は、多方面ストロボモードで作動する点以外は列４に示したものと類似した３７個のＬＥＤアレーに基づく多くの考え得る装置のうちの２つの無能力化時間の計算値を示している。装置パラメータは、急速な無能力化時間を提供し、最高レベルの視覚障害を生じさせる。それらの間の設計上の唯一の違いは、一方の装置の観測されるアパーチャが６”であるのに対し、他方が４”であることである。計算に用いられた残りのパラメータは、動作距離＝６フィート、ビームの広がり＝５°、放射照度＝２５°、作動距離におけるスポット径＝０．５２４フィート、一度にカバーされるエリア＝３６個のフラッシュ点により３×３フィート、τ＝０．００４秒、Ｆ＝７Ｈｚ、ｄ＝０．０２８、である。多方面ストロボ構成において、照射時間は、フラッシュ点の数の１／Ｆ倍としてフラッシュ周波数と関連することに注意。
【００６９】
表１を参照すると、まず、実際の無能力化装置及び方法について、標的にフラッシュ光出射（パターンによって、狙うか、或いは、安定的に保持するか）をかわす十分な時間を与えないように、効果は素早く引き起こされなければならない。その結果、「１秒以下」と記載された表中のエントリのみが無能力化に効果的であると考えられる。列２、３、４、及び５は、変数について選択された値を参照して構築されたものであり、他の選択された値の組み合わせは各値の範囲を拡張し得ることは明らかである。表１から明らかなように、少なくとも約１９個のＬＥＤのアレーを用いると、約４．６インチの出口アパーチャのときに無能力化を実現することができ、少なくとも約４．９ｍＷ／ｃｍ２の放射照度のときに無能力化を実現することができる。列５のようにアパーチャが５°まで閉じられ、放射照度が約２３３ｍＷ／ｃｍ２まで増加されると、大幅により多くのレベルの無能力化が発生する。変数を適用することにより、以下の方法及び装置において無能力化を発生させることができる。
【００７０】
急速な無能力化を引き起こすＭＰＥの１／２６０の最小放射照度に達するためには、式（２）を２６０で除算すればよい。
【００７１】
いずれのプロジェクト設計も実現可能性がある。それらは、より小さい角度へのビームの集中のみを要求する。このようなＬＥＤアレー用途用の非画像化ビーム形成器は、既に、発散角度２°まで下がると計算されていた。別の様々な設計が可能である。それらは、Ｆ、要求されるカバーエリア、及び、動作距離というエントリパラメータに依存する。
【００７２】
ＬＥＤアレーは、連続及びパルスモードで作動し得る。連続モードにおいて、光フラッシュ周波数は、アクチュエータの所定の空間移動によって提供される。パルスモードにおいて、フラッシュ周波数は、アクチュエータの同期動きとＬＥＤ光パルスの電子制御によって提供される。パルスモードの方が好ましい。なぜなら、ＬＥＤが連続モードよりも数倍高いパルスパワーを提供し得るからである。
【００７３】
写真カメラにおいて露光時間を決定するのに用いられるようなシンプルな距離計又は放射計を用いて、パルス期間、周波数、及び、パワーなどの動作距離に依存した装置パラメータを調整し、ＭＰＥ未満の安全な動作を提供することができる。
【００７４】
以下の参考文献の内容は、この発明の詳細な説明に参考文献として組み込まれる。
【００７５】
１．ＡＮＳＩ  Ｚ１３６．６−２０００、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｓａｆｅ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒｓ、Ｏｕｔｄｏｏｒ  Ｌａｓｅｒｓ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ：Ｔｈｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ、２０００。
【００７６】
２．Ｒ．Ｊ．Ｒｏｃｋｗｅｌｌ，Ｊｒ．、Ｗ．Ｊ．Ｅｒｔｌｅ、Ｃ．Ｅ．Ｍｏｓｓ、“Ｓａｆｅｔｙ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｏｉｎｔｅｒｓ”、Ｌａｓｅｒ−Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ、ｗｗｗ．ｌａｓｅｒ−ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．ｎｅｔ／ｐｏｉｎｔｅｒ−ｓａｆｅｔｙ．ｈｔｍ、アクセス日時：２００３年４月１５日。
【００７７】
本発明を様々な実施形態を参照して説明したが、それらは余すところないものとして意図されているわけではない。特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、上記の教示に照らして、多くの修正例・変形例が可能である。本発明は、特許法の下で許された特許請求の範囲の全範囲及び対象についてのみ限定されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施例の概略図である。
【図２】本発明の一実施例の概略図である。
【図３ａ】フラッシュパターンの一例を示す図である。
【図３ｂ】フラッシュパターンの別の一例を示す図である。
【図４ａ】図３ａのフラッシュパターン用の走査及びフラッシュシーケンスのタイムチャートである。
【図４ｂ】図３ｂのフラッシュパターン用の走査及びフラッシュシーケンスのタイムチャートである。
【図５】米国特許第６，１９０，０２２号明細書に記載されたような１平方センチメートルあたり２．６ミリワットのＭＰＥからの０．２５秒間（回避時間）の一閃光に基づいて放射照度レベルを変えることによって生じる視力障害から生成される生理的影響の様々なレベルを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
2008522128.tif 000017
【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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