(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ入力ファイバ及び複数の観測光導入ファイバが略直線状に並んで配置されている多芯ファイバであって、当該多芯ファイバの観測対象に向けられる端面とは反対の端面には当該センサ入力ファイバの入力端と当該観測光導入ファイバの出力端が設けられており、当該観測対象からの電磁波が当該観測光導入ファイバの入力端に入力され当該電磁波が当該観測光導入ファイバの出力端まで伝送され当該観測光導入ファイバの出力端から電磁波が出射される多芯ファイバと、
前記観測光導入ファイバの出力端から出射された電磁波の束の進行方向を変える光学系と、
前記光学系を挟んで前記観測光導入ファイバの出力端とは反対側に設けられ、且つ前記光学系によって変換された略平行な電磁波の束を反射するミラーと、
前記センサ入力ファイバの出力端側に設けられたセンサと、
を備え、
前記光学系は、前記ミラーによって反射された電磁波の束が当該光学系を通って、前記多芯ファイバの観測対象に向けられる端面とは反対の端面に入射するように設計されており、
前記ミラーは、前記多芯ファイバの配列方向に沿って反射方向を変更されることによって、前記観測光導入ファイバの前記複数の出力端から出射され前記光学系を介して入射された電磁波の束に含まれる電磁波それぞれを順に、前記光学系を介して前記センサ入力ファイバの入力端に入射させ、
前記センサは、前記センサ入力ファイバの入力端に順に入射された電磁波が当該センサ入力ファイバによって伝送され当該センサ入力ファイバの出力端から出射された電磁波を順に検出する
センシング装置。
【請求項２】
前記光学系は、凸レンズである
請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項３】
前記ミラーは、マイクロミラーであり、前記マイクロミラーを搖動させることで前記ミラーの反射方向を変更することを特徴とする請求項１または２に記載のセンシング装置。
【請求項４】
前記マイクロミラーは、前記配列方向と平行な軸周りの前記センシング装置の回転に応じて、当該配列方向と平行な軸周りに回転することを特徴とする請求項３に記載のセンシング装置。
【請求項５】
前記マイクロミラーは、前記配列方向に垂直かつ前記マイクロミラーのミラー面に平行な軸周りの前記センシング装置の回転に応じて、搖動中心を変更することを特徴とする請求項３又は４に記載のセンシング装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のセンシング装置を備えるプラットフォーム。
【発明の詳細な説明】
【関連する出願】
【０００１】
本出願では、２０１３年１１月８日に日本国に出願された特許出願番号２０１３−２３１８４９及び２０１４年２月１４日に日本国に出願された特許出願番号２０１４−０２６７７３の利益を主張し、これらの出願の内容は引用することによりここに組み込まれているものとする。
【技術分野】
【０００２】
本技術は、電磁波を利用して、離れた位置から直接手を触れることなく観測対象を観測するセンシング装置及びセンシング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来より、電磁波（可視光、紫外線、近赤外線等）を利用して、離れた位置から直接手を触れることなく観測対象を観測するセンシング装置が知られている。このようなセンシング装置は、例えば、ラジコン飛行機（無人機）、ヘリコプタ等のプラットフォームに搭載されて、地表、海洋、大気等の観測対象を観測するリモートセンシングに応用される。【０００４】
従来のセンシング装置、例えば、プッシュブルーム型のリモートセンシング装置では、結像面のライン上に、遠方の観測対象のライン上の各点に対応する受光素子を多数個配置し、波長ごとの反射光強度分布を取得する構成が用いられてきた。このような従来のリモートセンシング装置では、特性のそろった多数の受光素子を必要とするため、装置の価格が高価となっていた。また、経年変化により、各素子間の感度特性にバラツキが生じ、あるいは歯抜けのデータ列となるなどの問題が生じていた。【０００５】
これに対して、少数個の素子でセンサを実現することで、システム全体の故障率を低減するセンシング装置が知られている。例えば、ポリゴンミラー等の回転ミラー機構によって観測対象を走査しつつ、観測対象からの電磁波を１つの受光素子に導く構成とすることで、受光素子を１個とすることができ、ライン上に並んだ複数の受光素子を用いる必要がなくなる。【０００６】
しかしながら、回転ミラー機構を用いた場合、回転ミラーの回転速度が一定であるのに対して、観測対象が地表等の平面形状を有するものである場合には、観測対象上の観測点の移動速度（走査速度）が回転ミラー機構の回転速度に対して非線形で変化するため、いわゆる観測歪みが生じる。観測歪みの小さい部分のみを採用しようとすると、デューティサイクル（duty cycle）が大幅に制限されることとなり、観測対象の観測を高速に行うことが困難になる。【０００７】
また、回転ミラーを用いると、小型軽量化が困難になり、その応用範囲も限られてくる。
【技術の概要】
【０００８】
そこで、本技術は、ライン上に並んだ複数の受光素子を用いることによる受光素子の個数の増大を避けつつ、観測対象の高速な観測を可能とするセンシング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本技術の他の目的は、センシング装置を小型化ないしは軽量化することである。
【００１０】
本技術のある態様のセンシング装置は、相対的に移動する観測対象からの電磁波を検出して観測対象を観測するセンシング装置であって、反射方向を変更可能な第１のミラーと、反射方向を変更可能な第２のミラーと、第１のミラーで反射した観測対象からの電磁波を検出する第１のセンサと、第２のミラーで反射した観測対象からの電磁波を検出する第２のセンサとを備え、第１のセンサと第２のセンサとが、観測対象の異なる部分からの電磁波を検出する構成を有している。
【００１１】
本技術の別の態様のセンシング装置は、相対的に移動する観測対象からの電磁波を検出して観測対象を観測するセンシング装置であって、反射方向を変更可能なミラーと、ミラーで反射した観測対象からの電磁波を検出するセンサと、観測対象からの電磁波をミラーに伝達するための、複数の入力端及び出力端が所定の方向に並んで配置された多芯ファイバとを備え、ミラーは、所定の方向に沿って反射方向を変更することで、多芯ファイバの複数の出力端から出力される複数の電磁波を順にセンサに入射させる構成を有している。
【００１２】
本技術のある態様のセンシング方法は、相対的に移動する観測対象からの電磁波を検出して観測対象を観測するセンシング方法であって、第１のミラーを回転させて、第１のミラーで反射した観測対象からの電磁波を第１のセンサで検出し、第２のミラーを回転させて、第２のミラーで反射した観測対象からの電磁波を第２のセンサで検出し、第１のセンサと第２のセンサとが、観測対象の異なる部分からの電磁波を検出する構成を有している。
【００１３】
本技術によれば、第１及び第２のセンサが観測対象の異なる部分をセンシングするので、刈り巾を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本技術の第１の実施の形態のセンシング装置の構成を示す図
【図２】本技術の第１の実施の形態のポリゴンミラー１２の回転角（θ＝０〜１１．２５度／ｔ＝０〜Ｔ／３２）に応じた観測光軸を示す図
【図３】本技術の第１の実施の形態のポリゴンミラー１２の回転角（θ＝１１．２５〜２２．５度／ｔ＝Ｔ／３２〜２Ｔ／３２）に応じた観測光軸を示す図
【図４】本技術の第１の実施の形態のポリゴンミラー１２の回転角（θ＝２２．５〜３３．７５度／ｔ＝２Ｔ／３２〜３Ｔ／３２）に応じた観測光軸を示す図
【図５】本技術の実施の形態のポリゴンミラー１２の回転角（θ＝３３．７５〜４５度／ｔ＝３Ｔ／３２〜４Ｔ／３２）に応じた観測光軸を示す図
【図６】本技術の第１の実施の形態のセンシングタイミングを示すタイミングチャート
【図７】本技術の第１の実施の形態の刈り巾及び観測視野角を示す図
【図８】本技術の第１の実施の形態のセンシング装置の構成を示すブロック図
【図９】本技術の第１の実施の形態のタイミング生成回路の構成を示すブロック図
【図１０】本技術の第２の実施の形態のセンシング装置の構成を示す図
【図１１】本技術の第２の実施の形態のオプティカルファイバの構成を示す図
【図１２】本技術の第２の実施の形態のポリゴンミラーのミラー面による走査を説明する図
【図１３】本技術の第２の実施の形態のポリゴンミラーのミラー面による走査を説明する図
【図１４】本技術の第２の実施の形態のミラー面、凸レンズ、及び多芯ファイバ端面の位置関係を説明するための図
【図１５】本技術の第２の実施の形態の他の例の多芯ファイバ端面の構成を示す図
【図１６】本技術の第３の実施の形態のセンシング装置の構成を示す図
【図１７】本技術の第３の実施の形態の他の例のセンシング装置の構成を示す図
【図１８】本技術の実施の形態の変形例１の２つのセンサの刈り巾が重複しないように設計されたリモートセンシング装置の構成を示す図
【図１９】本技術の実施の形態の変形例１の刈り巾及び観測視野角を示す図
【図２０】本技術の実施の形態の変形例１１においてポリゴンミラーの回転軸を水平面内において飛行方向から傾ける理由を説明する図
【図２１】本技術の実施の形態の変形例１１において飛行方向と走査方向との関係を示す図
【実施の形態】
【００１５】
以下、本技術の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本技術を実施する場合の一例を示すものであって、本技術を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本技術の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。
【００１６】
本技術の第１の態様のセンシング装置は、相対的に移動する観測対象からの電磁波を検出して観測対象を観測するセンシング装置であって、反射方向を変更可能な第１のミラーと、反射方向を変更可能な第２のミラーと、第１のミラーで反射した観測対象からの電磁波を検出する第１のセンサと、第２のミラーで反射した観測対象からの電磁波を検出する第２のセンサとを備え、第１のセンサと第２のセンサとが、観測対象の異なる部分からの電磁波を検出する構成を有している。
【００１７】
この構成により、第１及び第２のセンサが観測対象の異なる部分をセンシングするので、刈り巾を広げることができる。
【００１８】
本技術の第２の態様のセンシング装置は、第１の態様のセンシング装置において、第１のセンサが観測対象からの電磁波を検出する期間と、第２のセンサが観測対象からの電磁波を検出する期間とが、連続し、又は少なくとも一部で重なる構成を有している。
【００１９】
この構成により、第１及び第２のセンサが観測対象の異なる部分を、連続して、又は少なくともある一定の期間に同時に、センシングするので、２つのセンサで高速にセンシングができる。
【００２０】
本技術の第３の態様のセンシング装置は、第１又は第２の態様のセンシング装置において、第１及び第２のミラー及び第１及び第２のセンサを収容する筐体をさらに備え、筐体は、第１のセンサに入射する観測対象からの電磁波を通過させるための第１のウィンドウと、第２のセンサに入射する観測対象からの電磁波を通過させるための第２のウィンドウとを備え、第１のウィンドウと第２のウィンドウとは、並んで設けられる構成を有している。
【００２１】
この構成により、第１および第２のセンサを用いて、筐体から一方向に対して観測対象をセンシングできる。
【００２２】
本技術の第４の態様のセンシング装置は、第１ないし第３のいずれかの態様のセンシング装置において、第１のミラー及び第２のミラーを含む複数のミラー面を有する回転ミラーを備え、回転ミラーを回転させることで、第１及び第２のミラーの反射方向を変更する構成を有している。
【００２３】
この構成により、複数のミラー面を有する回転ミラーを回転させるという簡単な構成で、観測対象を走査できる。
【００２４】
本技術の第５の態様のセンシング装置は、第４の態様のセンシング装置において、第１のミラーとして第１のセンサに電磁波を反射させる回転ミラーのミラー面と、第２のミラーとして第２のセンサに電磁波を反射させる回転ミラーのミラー面とは、１つ又は複数のミラー面を隔てて隣り合う構成を有している。
【００２５】
この構成により、第１及び第２のセンサを回転ミラーの両側に配置でき、第１のセンサの視野（観測範囲）と第２のセンサの視野（観測範囲）との距離を好適に設定できる。
【００２６】
本技術の第６の態様のセンシング装置は、第４又は第５の態様のセンシング装置において、回転ミラーは略一定の回転速度で回転し、第１及び第２のセンサは、観測対象からの電磁波を検出可能な最大視野角の両側部分を除く範囲を観測視野角として、観測対象からの電磁波を検出する構成を有している。
【００２７】
ここで、観測対象からの電磁波を検出可能な最大視野角とは、観測対象からの電磁波が第１及び第２のセンサに入射する角度であり、観測視野角とは、実際に第１及び第２のセンサが観測対象のセンシングを行う角度である。回転ミラーが一定の回転速度で回転すると、観測対象が平面である場合には、その平面に対して、電磁波を検出する観測対象の部分からセンシング装置に向かう方向の角度が浅い部分では歪みが大きくなるが、上記の構成によれば、２つのセンサを用いることで刈り巾の拡大が図られているので、各センサの刈り巾を無理に拡大する必要がなく、歪みが大きい部分は観測対象のセンシングを行わないようにして、センシング精度を向上できる。
【００２８】
本技術の第７の態様のセンシング装置は、第３の態様のセンシング装置において、第１のウィンドウと第２のウィンドウとの間に、黒色提供手段又は白色提供手段を有し、第１及び第２のセンサは、黒色提供手段からの電磁波を検出することで暗電流を測定し、又は白色提供手段からの電磁波を検出することで白色較正用データを測定する構成を有している。
【００２９】
この構成により、第１のセンサや第２のセンサで歪みが大きくなるタイミングを利用して、暗電流又は白色較正用データを測定できる。
【００３０】
本技術の第８の態様のセンシング装置は、第３の態様のセンシング装置において、第１のウィンドウの第２のウィンドウとは反対側、及び第２のウィンドウの第１のウィンドウとは反対側に、黒色提供手段又は白色提供手段を有し、第１及び第２のセンサは、黒色提供手段からの電磁波を検出することで暗電流を測定し、又は白色提供手段からの電磁波を検出することで白色較正用データを測定する構成を有している。
【００３１】
この構成により、第１のセンサや第２のセンサで歪みが大きくなるタイミングを利用して、暗電流又は白色較正用データを測定できる。
【００３２】
本技術の第９の態様のセンシング装置は、第４の態様のセンシング装置において、第１のセンサが観測対象からの電磁波を検出している期間の少なくとも一部の期間に、第２のセンサが白色較正用データを測定する構成を有している。
【００３３】
この構成により、例えば、第１のセンサにおける観測歪みが小さくなり第２のセンサにおける観測歪みが大きくなるタイミングを利用して、第２のセンサにて白色較正用データを測定できる。
【００３４】
本技術の第１０の態様のセンシング装置は、第４の態様のセンシング装置において、第２のセンサが観測対象からの電磁波を検出している期間の少なくとも一部の期間に、第１のセンサが暗電流を測定する構成を有している。
【００３５】
この構成により、例えば、第２のセンサにおける観測歪みが小さくなり第１のセンサにおける観測歪みが大きくなるタイミングを利用して、第１のセンサにて暗電流を測定できる。
【００３６】
本技術の第１１の態様のセンシング装置は、第１ないし第３のいずれかの態様のセンシング装置において、第１及び第２のミラーは、マイクロミラーであり、マイクロミラーを搖動させることで第１及び第２のミラーの反射方向を変更する構成を有している。
【００３７】
この構成により、観測対象を走査するために反射方向を変更するミラーにマイクロミラーという比較的軽量のミラーを採用しているので、センシング装置を軽量化できる。また、第１のミラーと第２のミラーとが一体となっていないので、それぞれの搖動中心を別々とすることができ、反射方向を変更する際の反射面の移動を小さくできる。
【００３８】
本技術の第１２の態様のセンシング装置は、第１１の態様のセンシング装置において、マイクロミラーは、走査方向と平行な軸周りのセンシング装置の回転に応じて、走査方向と平行な軸周りに回転する構成を有している。
【００３９】
この構成により、センシング装置が搭載されるプラットフォームのピッチングによる走査位置の位置ずれをキャンセルすることができる。
【００４０】
本技術の第１３の態様のセンシング装置は、第１１又は第１２の態様のセンシング装置において、マイクロミラーは、走査方向に垂直かつマイクロミラーのミラー面に平行な軸周りのセンシング装置の回転に応じて、搖動中心を変更する構成を有している。
【００４１】
この構成により、センシング装置が搭載されるプラットフォームのローリングによる走査位置の位置ずれをキャンセルすることができる。
【００４２】
本技術の第１４の態様のセンシング装置は、第１ないし第４、第１１ないし第１３のいずれかの態様のセンシング装置において、第１の視野の電磁波を第１のミラーに伝達するための、複数の入力端及び出力端が第１の方向に並んで配置された第１の多芯ファイバと、第１の視野とは異なる第２の視野の電磁波を第２のミラーに伝達するための、複数の入力端及び出力端が第２の方向に並んで配置された第２の多芯ファイバと、第１の視野の電磁波を第１の多芯ファイバの入力端に結像させる第１の結像光学系と、第２の視野の電磁波を第２の多芯ファイバの入力端に結像させる第２の結像光学系とを備え、第１のミラーは、第１の方向に沿って反射方向を変更することで、第１の多芯ファイバの複数の出力端から出力される複数の電磁波を順に第１のセンサに入射させ、第２のミラーは、第２の方向に沿って反射方向を変更することで、第２の多芯ファイバの複数の出力端から出力される複数の電磁波を順に第２のセンサに入射させる構成を有している。
【００４３】
この構成により、観測対象からの電磁波をファイバで伝達して、反射方向を変更することで観測対象を走査するミラーに入射させるので、観測対象に対するミラーの配置の自由度が高くなり、センシング装置を小型化できる。
【００４４】
本技術の第１５の態様のセンシング装置は、第１４の態様のセンシング装置において、第１の多芯ファイバは、複数の入力端及び出力端が第１の方向に対して垂直な第３の方向にも並んでおり、第２の多芯ファイバは、複数の入力端及び出力端が第２の方向に対して垂直な第４の方向にも並んでおり、第１のセンサは、第２の方向に並ぶ複数の電磁波を同時に検出し、第２のセンサは、第４の方向に並ぶ複数の電磁波を同時に検出する構成を有している。
【００４５】
この構成により、第１及び第２のミラーが反射方向を変更することで、同時に複数ラインの走査を行うことができ、観測対象の高速なセンシングないしは精度の高いセンシングが可能となる。
【００４６】
本技術の第１６の態様のセンシング装置は、第１４又は第１５の態様のセンシング装置において、第１のミラーで反射した電磁波を入力端から入力して出力端から出力することで第１のセンサに伝達する第１のセンサ用ファイバと、第２のミラーで反射した電磁波を入力端から入力して出力端から出力することで第２のセンサに伝達する第２のセンサ用ファイバとをさらに備え、第１のセンサ用ファイバの入力端は、第１の方向に並んで配置された１の多芯ファイバの複数の出力端の配列の中に挿入されており、第２のセンサ用ファイバの入力端は、第２の方向に並んで配置された２の多芯ファイバの複数の出力端の配列の中に挿入されている構成を有している。
【００４７】
この構成により、センサ用ファイバの入力端がミラー反射前の電磁波の複数の出力端とともに並ぶので、ミラーが反射する電磁波の入射角及び反射角を比較的小さくすることができ、ミラーでの反射による損失を抑えることができる。
【００４８】
本技術の第１７の態様のセンシング装置は、第１４ないし第１６のいずれかの態様のセンシング装置において、第１の多芯ファイバの複数の出力端の配列の端に、白色提供手段を有し、第１のミラーは、白色提供手段からの電磁波を第１センサに入射させ、第１のセンサは、白色提供手段からの電磁波を検出することで白色較正用データを測定する構成を有している。
【００４９】
この構成により、白色提供手段は、多芯ファイバの複数の出力端の配列の端に設けられるので、歪みが比較的大きくなる位置を利用して、白色較正用データを測定できる。なお、第１のセンサ側と同様に、第２のセンサ側にも同様の白色提供手段を設けて白色較正用データを測定してよい。
【００５０】
本技術の第１８の態様のセンシング装置は、第１４又は第１５の態様のセンシング装置において、第１の多芯ファイバの複数の出力端の配列の端に、黒色提供手段を有し、第１のミラーは、黒色提供手段からの電磁波を第１センサに入射させ、第１のセンサは、黒色提供手段からの電磁波を検出することで暗電流を測定する構成を有している。
【００５１】
この構成により、黒色提供手段は、多芯ファイバの複数の出力端の配列の端に設けられるので、歪みが比較的大きくなる位置を利用して、暗電流を測定できる。なお、この構成と同時に第１の多芯ファイバの複数の出力端の配列の端に白色提供手段を設ける場合には、第１の多芯ファイバの複数の出力端の配列の一端に白色提供手段を設け、第１の多芯ファイバの複数の出力端の配列の他端に黒色提供手段を設けることができる。さらに、第１のセンサ側と同様に、第２のセンサ側にも同様の黒色提供手段を設けて暗電流を測定してよい。
【００５２】
本技術の第１９の態様のセンシング装置は、第１の態様のセンシング装置において、第１のミラーの反射方向が変更される角度範囲と第２のミラーの反射方向が変更される角度範囲とが異なることを特徴とする請求項１に記載のセンシング装置。
【００５３】
この構成により、第１のセンサと第２のセンサが角度範囲の電磁波の検出をするので、刈り巾を広くできる。
【００５４】
本技術の第２０の態様のセンシング装置は、第１４又は第１５の態様のセンシング装置において、第１のセンサが電磁波を検出する視野と、第２のセンサが電磁波を検出する視野とは、互いにずれている構成を有している。
【００５５】
この構成により、互いにずれた第１のセンサの刈り巾と第２のセンサの刈り巾の足し合わせで、刈り巾を広くできる。
【００５６】
本技術の第２１の態様のセンシング装置は、第１の態様のセンシング装置において、第１のセンサが検出する電磁波の波長域と、第２のセンサが検出する電磁波の波長域とは異なることを特徴とする請求項１に記載のセンシング装置。
【００５７】
この構成により、複数の波長域の電磁波を同時に検出できる。
【００５８】
本技術の第２２の態様のセンシング装置は、第１の態様のセンシング装置において、センシング装置は、飛行するプラットフォームに搭載され、観測対象は、地表又は水面である。
【００５９】
この構成により、上空から地表を調査できる。
【００６０】
本技術の第２３の態様のセンシング装置は、第２２の態様のセンシング装置において、第１及び第２のミラーの回転軸は、鉛直方向及び飛行方向と平行な平面内に存在する構成を有している。
【００６１】
この構成により、ポリゴンミラーの回転によって飛行方向に垂直な方向に主走査をしながら飛行によってポリゴンミラーの回転による走査方向と垂直な方向に副走査を行って、地表等の平面状の観測対象を観測できる。
【００６２】
本技術の第２４の態様のセンシング装置は、第１６の態様のセンシング装置において、第１及び第２のミラーの回転軸は、観測対象に平行な面内で飛行方向に対して観測時の飛行速度に依存する一定角度ずれており、観測対象に平行な面内で飛行方向に略垂直に交わる線上で走査をしながら観測対象を観測する構成を有している。
【００６３】
この構成により、飛行方向と垂直な線上で主走査を行うことができる。
【００６４】
本技術の第２５の態様のセンシング装置は、相対的に移動する観測対象からの電磁波を検出して観測対象を観測するセンシング装置であって、反射方向を変更可能なミラーと、ミラーで反射した観測対象からの電磁波を検出するセンサと、観測対象からの電磁波をミラーに伝達するための、複数の入力端及び出力端が所定の方向に並んで配置された多芯ファイバとを備え、ミラーは、所定の方向に沿って反射方向を変更することで、多芯ファイバの複数の出力端から出力される複数の電磁波を順にセンサに入射させる構成を有している。
【００６５】
この構成により、観測対象からの電磁波をファイバで伝達して、反射方向を変更することで観測対象を走査するミラーに入射させるので、観測対象に対するミラーの配置の自由度が高くなり、センシング装置を小型化できる。
【００６６】
本技術の第２６の態様のセンシング方法は、相対的に移動する観測対象からの電磁波を検出して観測対象を観測するセンシング方法であって、第１のミラーを回転させて、第１のミラーで反射した観測対象からの電磁波を第１のセンサで検出し、第２のミラーを回転させて、第２のミラーで反射した観測対象からの電磁波を第２のセンサで検出し、第１のセンサと第２のセンサとが、観測対象の異なる部分からの電磁波を検出する構成を有している。
【００６７】
この構成により、第１及び第２のセンサが対象物の異なる部分をセンシングするので、刈り巾を広げることができる。
【００６８】
（第１の実施の形態）
図１は、本技術の第１の実施の形態のセンシング装置の構成を示す図である。本実施の形態のセンシング装置１００は、地表や海水面を観測対象として、上空から観測対象の観測を行うリモートセンシング装置である。リモートセンシング装置１００は、前面及び背面が略正方形であり、２つの側面、上面、及び底面が長方形である直方体形状を有する筐体１１を有する。このリモートセンシング装置１００は、底面１１Ｃが下を向き、かつ前面が進行方向となるように、ラジコン飛行機等のプラットフォームに搭載されて用いられる。即ち、図１の紙面手前の面が前面であり、紙面奥側が背面であり、紙面の下側が底面１１Ｃであり、紙面の左側が（進行方向を向いた時の）右側面１１Ａであり、紙面の右側が（進行方向を向いた時の）左側面１１Ｂである。
【００６９】
筐体１１の内部には、左右方向の中央かつ上下方向の下方に、回転ミラーであるポリゴンミラー１２が設置されている。ポリゴンミラー１２は、背面及び前面に垂直な回転軸を有する。ポリゴンミラー１２は、正八角柱形状を有し、８つの平面状のミラー面１２Ａ〜１２Ｈを有している。ポリゴンミラー１２の背面側には、ポリゴンミラー１２を略一定の回転速度で回転させるモータが設けられている。
【００７０】
ポリゴンミラー１２の左右両側の斜め下方には、それぞれセンサ１３Ａ、１３Ｂが設けられている。センサ１３Ａ、１３Ｂには、入射する電磁波を波長ごとに分解する小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂが設けられている。本実施の形態の小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂは、いずれも可視光の波長範囲に相当する電磁波を分解する。
【００７１】
小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂの光軸上であって、小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂとポリゴンミラー１２との間には、センサ光学系１３２Ａ、１３２Ｂが設けられている。センサ光学系１３２Ａ、１３２Ｂは、それぞれ小型分光器側から集光レンズ１３２１Ａ、１３２１Ｂ、リレーレンズ１３２２Ａ、１３２２Ｂ、対物レンズ１３２３Ａ、１３２３Ｂが設けられている。センサ光学系１３２Ａ、１３２Ｂの光軸は、底面１１Ｃに水平な方向に対して、それぞれ上方向に１１．２５度傾いている。すなわち、センサ１３Ａの光軸とセンサ１３Ｂの光軸とは２２．５度傾いている。
【００７２】
筐体１１の底面１１Ｃには、その左右方向の中央から左右に一定の距離をおいて、観測対象からの電磁波を透過させるウィンドウ１１１Ａ、１１１Ｂが並んで設けられている。この構成により、観測対象からの電磁波（以下単に「光」という。）は、ウィンドウ１１１Ａ、１１１Ｂを通過してポリゴンミラー１２のミラー面にて反射して、センサ光学系１３２Ａ、１３２Ｂを経て、小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂに入射する。筐体１１の底面１１Ｃのウィンドウ１１１Ａ、１１１Ｂの間には、黒色提供手段としての黒色板１１２が設けられている。なお、ウィンドウ１１１Ａとウィンドウ１１１Ｂは、曲面上に非平行に並んでいても、段差のある面に段違いに並んでいてもよい。また、ウィンドウ１１１Ａとウィンドウ１１１Ｂとが、間に他の部材を介して並んでいてもよく、前後方向にずれて並んでいてもよく、互いに大きさや形状が異なっていてもよい。
【００７３】
また、ウィンドウ１１１Ａ、１１１Ｂの外側には、白色提供手段としての乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂが設けられている。乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂの外側には、オプティカルファイバ１４Ａ、１４Ｂの先端が向いている。オプティカルファイバ１４Ａ、１４Ｂは、集光窓１７で集光された周辺光を伝搬するとともに、図示しない散乱窓から得られる光をその側面で取り込んで、先端まで導く。これによって、乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂには、周辺光の強度に応じた光が、オプティカルファイバ１４Ａ、１４Ｂの先端から照射される。なお、黒色板１１２とウィンドウ１１１Ａ、１１１Ｂの間、乳白色透明板１１３Ａとウィンドウ１１１Ａの間、及び乳白色透明板１１３Ｂとウィンドウ１１１Ｂの間には、それぞれ隔壁を設けて、それぞれの計測値が迷光により影響を受けることを防いでいる。
【００７４】
筐体１１の内部の上方には、多機能マイコン１５及び大容量フラッシュメモリ１６が設けられている。多機能マイコン１５は、センサ１３Ａ、１３Ｂを制御するとともに、センサ１３Ａ、１３Ｂからセンサ出力値（センシングデータ）を受けて、大容量フラッシュメモリ１６に記憶する。多機能マイコン１５の他の機能については、後述する。大容量フラッシュメモリ１６は、リモートセンシング装置１００に対して着脱可能なリムーバブルフラッシュメモリでこれを代用してもよい。
【００７５】
次に、まず、図２〜図６を参照して、リモートセンシング装置１００によるセンシング動作について説明し、その後に、そのような動作を実現するための構成を説明する。図２〜図５は、ポリゴンミラー１２の回転角に応じた観測光軸（各センサ１３Ａ、１３Ｂに入射する光の光路）を示す図である。即ち、図２〜図５は、センサ１３Ａ、１３Ｂのそれぞれの観測対象を示している。図２〜図５では、ポリゴンミラー１２、黒色板１１２、乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂを示し、他の構成の図示は省略している。また、図２〜図５において、ポリゴンミラー１２は反時計回りに、周期Ｔ（一回転に要する時間がＴ）で回転している。
【００７６】
図６は、センサ１３Ａ、１３Ｂのセンシングタイミングを示すタイミングチャートである。図６では、センサ１３ＡによるセンシングをチャンネルＡ（Ｃｈ−Ａ）とし、センサ１３ＢによるセンシングをチャンネルＢ（Ｃｈ−Ｂ）とし、チャンネルＡによる観測対象のセンシングを開始するタイミングを基準時（ｔ＝０）とし、時刻とともに回転ミラーの回転角度を示している。
【００７７】
図２の状態では、観測対象からウィンドウ１１１Ａを透過してポリゴンミラー１２のミラー面１２Ａで反射した光がセンサ１３Ａに入射し、黒色板１１２からの光がポリゴンミラー１２のミラー面１２Ｃで反射してセンサ１３Ｂに入射する。すなわち、センサ１３Ａが観測対象からの光を検出するのと同時に、センサ１３Ｂは黒色板１１２からの光を検出して暗電流を測定する。この状態は、図６のタイミングチャートのｔ＝０〜Ｔ／３２のいずれかの時刻に対応する。
【００７８】
ポリゴンミラー１２が回転して図３の状態になると、観測対象からの光がウィンドウ１１１Ａを透過してポリゴンミラー１２のミラー面１２Ａで反射して、センサ１３Ａに入射するとともに、センサ１３Ｂにも観測対象からの光がウィンドウ１１１Ｂを透過してポリゴンミラー１２のミラー面１２Ｃで反射して入射する。すなわち、図３の状態では、センサ１３Ａとセンサ１３Ｂとが同時に観測対象からの光を検出する。ただし、センサ１３Ａとセンサ１３Ｂには、観測対象のそれぞれ異なる部分からの光が入射する。この状態は、図６のタイミングチャートにおけるｔ＝Ｔ／３２〜２Ｔ／３２のいずれかの時刻に対応する。
【００７９】
ポリゴンミラー１２がさらに回転して図４の状態になると、センサ１３Ａには、黒色板１１２からの光がポリゴンミラー１２のミラー面１２Ａで反射して入射することとなり、センサ１３Ｂには観測対象からの光がウィンドウ１１１Ｂを透過してポリゴンミラー１２のミラー面１２Ｃで反射して入射する。すなわち、図４の状態では、センサ１３Ａが黒色板１１２からの光をセンシングして暗電流を測定するのと同時に、センサ１３Ｂでは観測対象からの光をセンシングする。この状態は、図６のタイミングチャートにおけるｔ＝２Ｔ／３２〜３Ｔ／３２のいずれかの時刻に対応する。
【００８０】
ポリゴンミラー１２がさらに回転して図５の状態になると、センサ１３Ａにはポリゴンミラー１２のミラー面１２Ｈで反射した光が入射するとともに、センサ１３Ｂにはポリゴンミラー１２のミラー面１２Ｃで反射した光が入射する。具体的には、センサ１３Ａには、乳白色板１１３Ａからの光がミラー面１２Ｈで反射して入射し、センサ１３Ｂには乳白色板１１３Ｂからの光がミラー面１２Ｃで反射して入射する。この状態は、図６のタイミングチャートにおけるｔ＝３Ｔ／３２〜４Ｔ／３２のいずれかの時刻に対応する。
【００８１】
ポリゴンミラー１２の回転に伴って、センサ１３Ａ、１３Ｂに入射する光は、図２〜図５のサイクルで変化する。そのサイクルの周期Ｔ´は、ポリゴンミラー１２の回転周期をＴとすると、Ｔ´＝Ｔ／（ミラー面数）であり、本実施の形態では、Ｔ´＝Ｔ／８となる。この周期Ｔ´は、ポリゴンミラー１２の回転角４５度（＝３６０度／ミラー面数）に相当する。
【００８２】
図６を参照すると、時刻ｔ＝０でチャンネルＡにて観測対象のセンシング（Ｃｈ−Ａ）を開始した後に、時刻ｔ＝Ｔ／３２までの間に、チャンネルＢで暗電流の測定（Ｄ）を行う。図２の状態は、この時刻ｔ＝０〜Ｔ／３２の間の状態を示している。次に、時刻ｔ＝Ｔ／３２〜２Ｔ／３２では、チャンネルＢでは暗電流の測定（Ｄ）を終えて、観測対象のセンシング（Ｃｈ−Ｂ）を行う。このときチャンネルＡでは継続して観測対象のセンシング（Ｃｈ−Ａ）が行われている。この間の状態を示したのが図３である。
【００８３】
次に、時刻ｔ＝２Ｔ／３２〜３Ｔ／３２では、チャンネルＡで暗電流の測定（Ｄ）を行い、チャンネルＢでは引き続き観測対象のセンシング（Ｃｈ−Ｂ）が行われている。この間の状態を示したのが図４である。時刻ｔ＝３Ｔ／３２〜４Ｔ／３２では、チャンネルＡ及びチャンネルＢのいずれでも白色板較正（Ｗ）が行われる。そして、時刻ｔ＝４Ｔ／３２（すなわち、ｔ＝Ｔ／８＝Ｔ´）となると、次のサイクルが開始する。即ち、チャンネルＡにて観測対象のセンシング（Ｃｈ−Ａ）を行うミラーの回転角度範囲（θ＝〜２２．５度）とチャンネルＢにて観測対象のセンシング（Ｃｈ−Ｂ）を行うミラーの回転角度範囲（θ＝１１．２５〜３３．７５度）とはずれている。
【００８４】
このようにして、チャンネルＡでは、観測対象の測定（Ｃｈ−Ａ）、暗電流の測定（Ｄ）、白色板較正（Ｗ）がこの順で繰り返され、チャンネルＢでは、暗電流の測定（Ｄ）、観測対象の測定（Ｃｈ−Ｂ）、白色板較正（Ｗ）がこの順で繰り返され、チャンネルＡとチャンネルＢとはこれらのサイクルを並行して行う。なお、本実施の形態において、センサ１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ本技術の第１及び第２のセンサに相当し、観測対象からの光を反射してセンサ１３Ａに入射させるポリゴンミラー１２のミラー面は本技術の第１のミラーに相当し、観測対象からの光を反射してセンサ１３Ｂに入射させるポリゴンミラー１２のミラー面は、第２のミラーに相当する。
【００８５】
次に、上記のようなセンシング動作による観測可能範囲について説明する。図７は、本実施の形態の観測範囲を示す図である。図７はポリゴンミラー１２の回転軸方向に見た図である。一般に、地上高ｈに設置された垂直な面内で回転する回転する回転ミラーによって観測光軸の走査を行い、地上の観測対象からの光を水平面内に設置されたセンサに誘導する場合、観測光軸が垂直方向となす角θの値によって、地上換算の走査速度は非線形で変化し、これによって観測歪みが生じる。なお、センサによって観測対象からの光を検出する際の観測対象の幅を刈り巾といい、そのときの観測光軸の角度幅を視野角（ＦＯＶ：Field Of View）という。
【００８６】
いま、地表の直下点を原点として、地上の観測対象物の水平位置をｘとし、センサの高度をｈとすると、以下の式（１）が成り立つ。
ｘ＝ｈｔａｎ（θ）  …（１）
式（１）を観測光軸の垂直方向に対する角度θで微分すると、地上換算の空間解像度のθへの依存性は、次式（２）で示される。
ｄｘ／ｄθ＝ｈ／ｃｏｓ２（θ）  …（２）
この値は、θ＝０度で最小となる。
【００８７】
このことは、センサをその光軸が水平方向を向くように設置した場合、ミラー面が水平面となす角度が４５度になる条件に対応し、ミラー面の角度が垂直や水平に近づくに従って無限大に発散することを意味する。このため、この設置条件下では、ミラー角度が４５度の近傍でミラーを使用することが得策であるが、低空飛行で（小さなｈで）大きな刈り巾を実現しようとする場合には、大きなＦＯＶを設定する必要があり、一枚のミラーで両条件を満たすことが困難になる。
【００８８】
そこで、図７に示すように、本実施の形態では、ポリゴンミラーとして同期運転される複数のミラー面にそれぞれ異なる観測範囲を割り当てることで、１つのミラー面が担当するＦＯＶを実質的に低下させて、地上換算の空間解像度を維持しつつ、全体として大きな刈り巾及び大きなＦＯＶを実現する。本実施の形態では、図７に示すように、センサ１３Ａが担当する刈り巾Ｗａとセンサ１３Ｂが担当する刈り巾Ｗｂとは互いにずれており、刈り巾Ｗａと刈り巾Ｗｂとを合わせた範囲がこのリモートセンシング装置１００の刈り巾となる。なお、厳密にはセンサ１３Ａの視野角の中心（ポリゴンミラー１２のミラー面での反射点）とセンサ１３Ｂの視野角の中心（ポリゴンミラー１２のミラー面での反射点）とは一致せず、ずれているが、このずれは高さｈに対して十分小さいことから、図７では両者が一致するものとしている。
【００８９】
上述のように、センサ１３Ａ、１３Ｂの光軸は水平から１１．２５度傾いているので、地上換算の空間解像度のθへの依存性が最小となる観測光軸は垂直からそれぞれ２２．５度ずれている。センサ１３Ａ、１３Ｂに入射する光を反射させるミラーの角度が変化すると、視野角はその２倍の大きさで変化することになる。センサ１３Ａ、１３Ｂが観測対象をセンシングするポリゴンミラーの回転角度範囲は、図６に示すように、２２．５度であるので、センサ１３Ａ、１３Ｂが担当する観測視野角（観測対象を観測する視野角）ＦＯＶａ、ＦＯＶｂはそれぞれ４５度となり、センサ１３Ａの観測視野角ＦＯＶａとセンサ１３Ｂの観測視野角ＦＯＶｂとのずれは２２．５度となる。よって、センサ１３Ａの観測視野角ＦＯＶａとセンサ１３Ｂの観測視野角ＦＯＶｂとを合わせた全体の観測視野角ＦＯＶは、６７．５度となる。センサの高さがｈであるとき、センサ１３Ａ及びセンサ１３Ｂのそれぞれの刈り巾Ｗａ、Ｗｂは約０．８７ｈとなり、重複範囲が約０．４０ｈとなるので、全体の刈り巾は約１．３３６ｈとなる。よって、リモートセンシング装置１００が５０ｍの上空にあって、地表を観測する場合には、その刈り巾は約６７ｍとなる。
【００９０】
以上のように、各センサ１３Ａ、１３Ｂについて、最大９０度の視野角を４５度に制限して、観測歪みが比較的大きい角度（最初の２２．５度と最後の２２．５度）では観測対象の観測を行わず、そのように観測視野角が制限されたセンサを２つ用いることで、全体として観測視野角を６７．５度に広げている。そして、各センサ１３Ａ、１３Ｂは、観測歪みが比較的大きい角度では、黒色板１１２又は乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂからの光を検出し、暗電流又は白色板較正用データの測定を行う。暗電流の測定及び白色板較正については、後述する。
【００９１】
次に、上記の観測を実現するためのリモートセンシング装置１００の構成について説明する。図８は、リモートセンシング装置１００の構成を示すブロック図である。図８において、図１の要素と対応する要素については、図１と同じ符号を付している。リモートセンシング装置１００は、ポリゴンミラー１２、左右のレンズ群１３２Ａ、１３２Ｂ、左右の小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂ、及び制御装置２０を備えている。リモートセンシング装置１００はさらに、制御装置２０に接続された、３次元加速度センサ３１、ジャイロセンサ３２、ＧＰＳユニット３３、及び温度計／気圧高度計３４を備えている。
【００９２】
制御装置２０は、タイミング回路、Ａ／Ｄ変換回路、信号処理回路を含む処理回路２１、遅延回路２２、多機能マイコン１５、大容量フラッシュメモリ１６、位置姿勢検出回路２３、ＧＰＳ制御回路２４、及び温度計／気圧高度計制御回路２５を備えている。
【００９３】
ポリゴンミラー１２には、リモートセンシング装置１００の外部に存在する観測対象からの光が入射し、また、黒色板１１２や乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂからの光が正規化用画像として入射する。ポリゴンミラー１２で反射した光は、ポリゴンミラー１２のいずれかのミラー面１２Ａ〜１２Ｈで反射して、レンズ群１３２Ａを介して小型分光器１３１Ａに入射し、またはレンズ群１３２Ｂを介して小型分光器１３１Ｂに入射する。
【００９４】
小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂは、入射した光のスペクトルを測定する。処理回路２１のタイミング回路は、小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂのセンシングを行うためのタイミングパルスを生成して、そのセンシングタイミングで小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂからデータを取得する。
【００９５】
図９は、タイミング回路におけるタイミング生成回路の構成を示すブロック図である。タイミング生成回路２１０は、ポリゴンミラー１２の回転から得られるＴ／２タイミングパルスを遅延回路２２（図８参照）から受けて、このＴ／２タイミングパルスを元に、位相弁別器２１１、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage-Controlled Oscillator）２１２、１／６４分周器２１３からなる位相同期回路（ＰＬＬ：Phase Locked Loop）を用いて、図６のタイミングチャートを実現するのに必要なクロック信号を得る。即ち、タイミング生成回路２１０は、１周前のポリゴンミラー１２の回転から得られるＴ／２のパルスを分解して、現在のポリゴンミラー１２の回転角を予測する。
【００９６】
電圧制御発振器２１２の出力に基づいて、タイミング生成器Ｌ０はチャンネルＡの観測対象の読み込みパルスを出力し、タイミング生成器Ｌ１はチャネルＢの黒色の読み込みパルスを出力し、タイミング生成器Ｌ２はチャンネルＢの観測対象の読み込みパルスを出力し、タイミング生成器Ｌ３はチャンネルＡの黒色の読み込みパルスを出力し、タイミング生成器Ｌ４はチャンネルＡ及びチャンネルＢの白色の読み込みパルスを出力する。
【００９７】
なお、タイミング回路は、図９のタイミング生成回路２１０を用いる代わりに、ポリゴンミラー１２の回転から得られるＴ／２タイミングパルスを元にシミュレータを動作させ、このシミュレータから発せられる各ミラー面のタイミングパルスを得て、それらに一定の遅延をかけることでタイミングパルスを生成してもよい。
【００９８】
処理回路２１のＡ／Ｄ変換器は、タイミング回路から出力されるパルスに従って小型分光器１３１Ａ及び／又は小型分光器１３１Ｂからセンサ出力値を読み出して、Ａ／Ｄ変換を行い、信号処理回路に出力する。信号処理回路は、以下のようにして信号処理を行う。
【００９９】
観測対象からの光を観測したときのセンサ１３Ａ、１３Ｂのセンサ出力値（センサ１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ図６の「Ｃｈ−Ａ」、「Ｃｈ−Ｂ」の期間でセンシングした後の出力値）をそれぞれＩＡ、ＩＢとし、黒色板１１２からの光を観測したときのセンサ１３Ａ、１３Ｂのセンサ出力値（センサ１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ図６の「Ｄ」の期間でセンシングした後の出力値）をそれぞれＤＡ、ＤＢとし、乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂからの光を観測したときのセンサ１３Ａ、１３Ｂのセンサ出力値（センサ１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ図６の「Ｗ」の期間でセンシングした後の出力値）をそれぞれＷＡ、ＷＢとすると、信号処理回路は、以下の式（３）及び（４）によってセンサ１３Ａ、１３Ｂのそれぞれの観測値ＳＡ、ＳＢを算出する。
ＳＡ＝ｋ（ＩＡ−ＤＡ）／（ＷＡ−ＤＡ）  …（３）
ＳＢ＝ｋ（ＩＢ−ＤＢ）／（ＷＢ−ＤＢ）  …（４）
【０１００】
即ち、観測値ＳＡ、ＳＢは、ＩＡ、ＩＢに照明強度及び暗電流についての補正を行った結果として表現される。ここで、ｋは、白色透明面の強度を地上白色板の散乱光強度に換算する係数であり、実験的に求められる。
【０１０１】
以上のように、リモートセンシング装置１００では、観測対象の１回の走査ごとに、暗電流及び白色較正用データの測定を行って観測対象のセンサ出力値を補正して観測対象の観測値を求める。従来は、地上に白色板を置いてそれを観測することで白色較正を行い、暗電流の測定は観測対象の観測が終了してリモートセンシング装置を搭載した小型飛行機が着陸した直後に行うなどしていた。しかしながら、観測対象が海面である場合には、そのような白色板を用意することが困難である。また、小型飛行機は高速で飛行しているので、白色較正用の正規化画像（白色）は時々刻々と変化し、また、暗電流も特に温度の影響を受けて時々刻々と変化する。本実施の形態によれば、そのように変化する暗電流や白色較正用の白色（白色較正用データ）を１走査ラインごとに測定して、その走査のセンサ出力値の補正に用いるので、より正確な観測値を算出することができる。
【０１０２】
位置姿勢検出回路２３は、３次元加速センサ３１から３次元方向の加速度の測定値を取得し、ジャイロセンサ３２から姿勢情報の測定値を取得して、リモートセンシング装置１００の位置及び姿勢の情報を多機能マイコン１５に出力する。ＧＰＳ制御回路２４は、ＧＰＳユニット３３からＧＰＳ位置情報を取得して、位置情報を多機能マイコン１５に出力する。温度計／気圧高度計制御回路２５は、温度計／気圧高度計３４から温度測定値、気圧測定値、及び高度値を取得して、温度、気圧、及び高度の情報を多機能マイコンに出力する。なお、温度計／気圧高度計３４は、気圧の測定値から高度を求める。
【０１０３】
多機能マイコン１５は、処理回路２１から観測値ＳＡ、ＳＢを取得して、位置姿勢検出回路２３から取得した位置及び姿勢の情報、ＧＰＳ制御回路２４から取得した位置情報、温度計／気圧高度計制御回路２５から取得した温度、気圧、及び高度の情報とともに、大容量フラッシュメモリ１６に記録する。なお、このとき、多機能マイコン１５は、観測値ＳＡ、ＳＢとともに、又は観測値ＳＡ、ＳＢに代えて、センサ出力値ＩＡ、ＩＢ、ＷＡ、ＷＡ、ＤＡ、ＤＢも取得して、これらも大容量フラッシュメモリ１６に記録してもよい。
【０１０４】
リモートセンシング装置１００は、観測を終えて着陸した後に、ホストＰＣ５００に接続される。多機能マイコン１５は、ホストＰＣ５００からの要求に従って、大容量フラッシュメモリ１６から記録された情報を読み出して、ホストＰＣ５００に出力（送信）する。なお、リモートセンシング装置１００が無線通信機能を備え、観測によって得られたデータを上空からホストＰＣ５００に無線送信してもよい。
【０１０５】
以上のように、本実施の形態のリモートセンシング装置１００によれば、２つのセンサ１３Ａ、１３Ｂを備え、各センサ１３Ａ、１３Ｂの走査範囲が互いにずれており、それぞれのセンサが、観測対象の異なる部分からの光を検出するので、それぞれのセンサの刈り巾を大きくとることなく、広い刈り巾を実現できる。また、回転する回転ミラー１２を採用して、２つのセンサがそれぞれ異なるミラー面を用いて観測を行うことで、そのような２つのセンサが同時に観測対象の観測を行うので、高速に観測対象を観測できる。
【０１０６】
以上のように、本技術の第１の実施の形態及びその変形例によれば、ポリゴンミラーのデューティサイクルを大幅に改善できるのみならず、反射率スペクトル観測の際に必要とされる暗電流の計測、白色板較正も、観測機器の動作を中断することなく連続的に実現できるため、光源の状態が時々刻々変化する環境下でも高速観測を連続して実行することができ、無人機搭載用の観測システムを廉価で実現することができる。
【０１０７】
（第２の実施の形態）
次に、本技術の第２の実施の形態について説明する。図１０は、本技術の第２の実施の形態のセンシング装置の構成を示す図である。本実施の形態のセンシング装置２００も、第１の実施の形態のセンシング装置と同様に、地表や海水面を観測対象として、上空から観測対象の観測を行うリモートセンシング装置である。図１０のリモートセンシング装置２００において、第１の実施の形態のリモートセンシング装置１００と同一の構成要素については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【０１０８】
リモートセンシング装置２００は、直方体形状の筐体１１の内部に、ポリゴンミラー１２を備える。ポリゴンミラー１２の左右両側には、凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂが設けられている。凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂは、それらの光軸がいずれもポリゴンミラー１２の回転中心を通るように配置されている。凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂのポリゴンミラー１２と反対側には、多芯ファイバ端面５３Ａ、５３Ｂが設けられている。
【０１０９】
多芯ファイバ端面５３Ａ、５３Ｂには、白色較正のための外来光導入用のオプティカルファイバ（以下、「白色較正ファイバ」という。）１４Ａ、１４Ｂの出力端、観測光導入用の８本のオプティカルファイバ（以下、「観測光導入ファイバ」という。）からなる多芯オプティカルファイバ（以下、単に「多芯ファイバ」という。）５２Ａ、５２Ｂの出力端、及び小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂへの反射光導入用のオプティカルファイバ（以下、「センサ入力ファイバ」という。）１３３Ａ、１３３Ｂの入力端が含まれており、これらの端面が同一平面上に配置されている。そして、これらの複数のオプティカルファイバの端面と黒色板から構成される平面が、凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂの光軸と垂直になるように配置されている。この複数の観測光導入ファイバからなる多芯ファイバ５２Ａは、本技術の第１の多芯ファイバに相当し、複数の観測光導入ファイバからなる多芯ファイバ５２Ｂは、本技術の第２の多芯ファイバに相当する。
【０１１０】
複数の観測光導入ファイバからなる多芯ファイバ５２Ａ、５２Ｂの他端、即ち入力端は、筐体１１の底面１１Ｃに設けられた結像光学系としての望遠レンズ５１Ａ、５１Ｂの像側に配置されている。複数の観測光導入ファイバの入力端は、望遠レンズ５１Ａ、５１Ｂの結像面と一致するように、同一平面上に配置されている。センサ入力ファイバ１３３Ａ、１３３Ｂの出力端は、小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂに接続されている。センサ入力ファイバ１３３Ａ、１３３Ｂの入力端から入射した光はセンサ入力ファイバ１３３Ａ、１３３Ｂを伝播して出力端から出力されて小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂに入射する。白色較正ファイバ１４Ａ、１４Ｂの入力端は、集光窓１７に接続されている。集光窓１７で集光された周辺光は、白色較正ファイバ１４Ａ、１４Ｂを伝播して、その出力端から出力される。本実施の形態では、小型分光器１３１Ａ、１３１Ｂ、センサ入力ファイバ１３３Ａ、１３３Ｂによって、センサ１３Ａ、１３Ｂ（図示省略）が構成される。
【０１１１】
望遠レンズ５１Ａ、５１Ｂは、その光軸が、走査方向に互いにずれるように設置されている。具体的には、望遠レンズ５１Ａの光軸は、垂直方向から外側（図１０の左側）に１１．２５度傾いており、望遠レンズ５１Ｂの光軸も、垂直方向から外側（図１０の右側）に１１．２５度傾いており、望遠レンズ５１Ａの光軸と望遠レンズ５１Ｂの光軸は互いに２２．５度傾いている。これにより、リモートセンシング装置２００から観測対象までの距離が、望遠レンズ５１Ａと望遠レンズ５１Ｂとの間の距離と比べて十分に大きく、望遠レンズ５１Ａと望遠レンズ５１Ｂとの間の距離を無視できるとしても、それらの視野は走査方向に互いにずれており、これにより、図７に示したような走査範囲ないし視野範囲のずれが生じ、刈り巾を拡大できる。リモートセンシング装置２００の構成は左右対称であるので、以下では、チャンネルＡ（図１０における左側）の構成を代表して説明する。
【０１１２】
図１１は、本実施の形態のオプティカルファイバの構成を示す図である。図１１に示すように、複数のオプティカルファイバの端面は隣同士が密着して直線状に配置されている。多芯ファイバ端面５３Ａでは、白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２、４本の観測光導入ファイバの端面５２１Ａ２〜５２４Ａ２、センサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１、４本の観測光導入ファイバの端面５２５Ａ２〜５２８Ａ２、及び黒色板１１４Ａが、この順に並んで配置されている。即ち、白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２及び黒色板１１４Ａは、多芯ファイバ端面５３Ａ、５３Ｂの両端に配置され、センサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１は、複数の観測光導入ファイバの端面５２１Ａ２〜５２８Ａ２の配列の中に挿入され、複数の観測光導入ファイバの端面５２１Ａ２〜５２８Ａ２の配列の中央に配置されている。この多芯ファイバ端面５３Ａの配列方向（走査方向）は、第１の方向に相当する。なお、多芯ファイバ端面５３Ｂの配列方向（走査方向）は、第２の方向に相当する。
【０１１３】
また、多芯ファイバ５２Ａの入力端５２１Ａ１〜５２８Ａ１は、隣同士が密着して直線状に配置されている。この配置の方向は、観測対象の走査方向と一致する。さらに、多芯ファイバ５２Ａの複数の入力端５２１Ａ１〜５２８Ａ１は、出力端５２１Ａ２〜５２８Ａ２と配列と同じ順序に配列されている。即ち、多芯ファイバ５２Ａにおいて、入力端５２１Ａ１〜５２８Ａ１と出力端５２１Ａ２〜５２８Ａ２との配置順は同じである。これにより、多芯ファイバ５２Ａの入力端５２１Ａ１〜５２８Ａ１に形成された光像（画像）が出力端５２１Ａ２〜５２８Ａ２に伝播されることになる。
【０１１４】
以上のように構成されたセンシング装置２００の作用を説明する。図１２及び図１３は、ポリゴンミラー１２のあるミラー面（図１２、１３ではミラー面１２Ａを図示している）による走査を説明する図である。ポリゴンミラー１２の右側の構成は、図１２、１３に示す構成と同様である。ミラー面１２Ａは、多芯ファイバ端面５３Ａの配列方向に沿って反射方向を変更することで、複数の観測光ファイバの端面５２１Ａ２〜５２８Ａ２の各々から出力される光を順にセンサ入力ファイバ１３３Ａの端面（入力端）１３３Ａ１に入射させる。
【０１１５】
ミラー面１２Ａを角度θだけ回転させると、反射光は角度２θだけ回転する。多芯ファイバの端面５２１Ａ２〜５２８Ａ２の配列の中央に配置されているセンサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１には、観測光導入ファイバの端面５２１Ａ２〜５２８Ａ２上に現れる画像が順次入射するので、画像の走査が実現される。このとき、センサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１が、配列された複数の観測光導入ファイバの端面５２１Ａ２〜５２８Ａ２の中央に位置しているので、センサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１に入射する光のミラー面１２Ａにおける入射角及び反射角を小さくすることができ、光の損失を抑えることができる。
【０１１６】
また、白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２から出射される光、及び黒色板１１４Ａで反射する光も、所定の角度のミラー面１２Ａで反射することで、センサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１に入射することになる。白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２及び黒色板１１４Ａは、多芯ファイバ端面５３Ａにおける端面の配列の両端にあるので、その反射光がセンサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１に入射するときのミラー面１２Ａにおける入射角及び反射角は、観測光導入ファイバの端面５２１Ａ２〜５２８Ａ２の場合と比較して大きくなるが、これらは観測対象の画像の形成に直接関係しないので、観測対象の画像に対する影響を抑えることができる。
【０１１７】
図１４は、ミラー面、凸レンズ、及び多芯ファイバ端面の位置関係を説明するための図である。ここでは、これらの位置関係を説明するために、ミラー面１２Ａによる虚像を光源として考える。ミラー面１２Ａと凸レンズ１３４Ａとの間の距離をδ／２とすると、ミラー面１２Ａで反射する光は、入射時と反射時の２回凸レンズ１３４Ａを通過することになり、実質的に、距離δで配置された２枚の凸レンズの効果を受けることになる。いま、凸レンズの焦点距離をｆ、多芯ファイバ端面５３Ａから凸レンズ１３４Ａまでの距離をＬ、ミラー１２Ａがない場合の結像位置を５３Ａ´、凸レンズ１３４Ａからこの結像位置５３Ａ´までの距離をＬ２とすると、レンズ公式より、次式が成り立つ。
Ｌ２＝ｆＬ／（Ｌ−ｆ）  …（５）
ミラー１２Ａを挿入すると、この結像位置５３Ａ´とミラー対称の位置５３Ａ´´に虚光源が構成される。虚光源の位置５３Ａ´´と凸レンズ１３４Ａとの間の距離をａ、この虚光源に向かう光束が凸レンズ１３４Ａを通過して形成する実像５３Ａ´´´と凸レンズ１３４Ａとの間の距離をｂとし、虚光源の符号に留意してレンズ公式を適用すると、次式の関係が成り立つ。
ｂ＝ａｆ／（ａ＋ｆ）  …（６）
となる。
【０１１８】
この実像位置５３Ａ´´´が、多芯ファイバ端面５３Ａと凸レンズ１３４Ａとの距離Ｌに一致する条件を求める。ミラーによる像の対称性：ａ＋δ／２＝Ｌ２−δ／２を用いて式（６）からａを消去し、更に、式（５）を用いてＬ２を消去し、ｂ＝Ｌとなる条件を求めると、以下の関係が得られる。
Ｌ＝｛ｆＬ−（Ｌ−ｆ）δ｝ｆ／｛ｆＬ−（ｆ−δ）（Ｌ−ｆ）｝  … （７）
式（７）を整理すると、ミラー面１２Ａと凸レンズ１３４Ａとの間の距離δ／２に依らずに
Ｌ＝ｆ  …（８）
が結像条件となる。凸レンズ１３４Ａと多芯ファイバ端面５３Ａは、式（８）を満たす位置に配置される。なお、仮に設定したミラーがないときの結像位置５３Ａ´は、図１４の右方無限大の位置となり、凸レンズ１３４Ａは多芯ファイバ端面５３Ａの光源を、各点光源について平行光線として送出する機能を果たすことになる。
【０１１９】
以上のように、本実施の形態のリモートセンシング装置２００によれば、観測対象からの光を多芯ファイバで伝達して、ミラー面に入射させ、ミラー面が反射方向を変更することで、観測対象を走査するので、観測対象に対するミラーの配置の自由度が高くなり、リモートセンシング装置を小型化できる。
【０１２０】
なお、上記の実施の形態では、多芯ファイバ端面５３Ａにおいて、白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２、８本の観測光導入ファイバの端面５２１Ａ２〜５２８Ａ２、センサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１、及び黒色板１１４Ａは、直線状に配置されていたが、このような端面の直線配列を複数段設けてもよい。図１５は、第２の実施の形態の他の例の多芯ファイバ端面の構成を示す図である。
【０１２１】
多芯ファイバ端面５３０Ａでは、上記で説明した多芯ファイバ端面５３Ａが、その配列方向（走査方向）に垂直な方向に複数段並んで構成されている。即ち、多芯ファイバ端面５３Ａにおいて走査方向に配列される白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２、８本の観測光導入ファイバの端面５２１Ａ２〜５２８Ａ２、センサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１、及び黒色板１１４Ａが、走査方向に対して垂直な方向に並んでいる。走査方向を「行」、走査方向に垂直な方向を「列」とすると、複数行の白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２は、同一列に配置されて端面列１４０Ａ２を構成する。また、複数行のセンサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１は、同一列に配置されて端面列１３３０Ａ１を構成する。さらに、黒色板１１４０は列方向に延在している。多芯ファイバの端面（出力端）は、２次元配列されて端面５２０Ａを構成する。
【０１２２】
このような２次元配列の多芯ファイバ端面５３０Ａの各行は、１つのチャンネルを構成している。従って、２次元配列の多芯ファイバ５３０Ａを用いることで、複数のチャンネルで観測対象を観測できる。なお、多芯ファイバの入力端は、出力端と同じ配列順序で２次元配列される。また、センサ１３Ａは、チャンネル数に対応して複数設けられている。
【０１２３】
この構成によれば、多芯ファイバ５２０Ａのある列から出射される帯状の光が、同時にセンサ入力ファイバの端面列１３３０Ａ１に入射するので、ミラー面の反射方向を変更することで、複数チャンネル（複数行）の走査を同時に行うことができる。この複数のチャンネルは、観測対象における走査方向と直交する方向（副走査方向）に相当する。よって、複数チャンネルの構成によれば、観測対象を複数の走査ラインで走査することができる。観測対象のより精密なセンシングが可能となり、又は、観測対象のより高速なセンシングが可能となる。即ち、複数チャンネルの場合には、１チャンネルの場合と比較して、副走査速度同一の条件下では、観測の解像度を向上でき、観測解像度同一の条件下では、観測の速度を向上できる。
【０１２４】
なお、図１５の例では、白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２を各チャンネルに設け、また、黒色板１１４０Ａも各チャンネルに亘るように長い形状としたが、白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２や黒色板１１４Ａが１つのチャンネルにのみ設けられていてもよい。
【０１２５】
また、図１１に示す１チャンネルの場合に、１走査ライン上に１つの小型分光器１３１Ａに対応する１つのセンサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１を設け、図１５に示す２次元配列（複数チャンネル）の場合にも各チャンネル（走査ライン）に、１つの小型分光器１３１Ａに対応する１つのセンサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１を設けたが、１つのチャンネル（走査ライン）ごとに複数の小型分光器１３１Ａを設け、それに対応する複数のセンサ入力ファイバ１３３Ａの端面１３３Ａ１を１走査ライン上に設けてもよい。そして、複数の小型分光器１３１Ａにおいて、センシング可能な波長範囲を異なるものとしてもよい。例えば、１つの小型分光器１３１Ａで紫外及び可視光の光を検出し、他の１つで赤外及び可視光を検出してよい。
【０１２６】
（第３の実施の形態）
図１６は、第３の実施の形態のセンシング装置３００の構成を示す図である。図１６において、センシング装置１００又はセンシング装置２００と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。第１及び第２の実施の形態と比較すると、本実施の形態では、ポリゴンミラー１２を用いずに、複数のマイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂを採用している点でそれらの実施の形態とは異なる。
【０１２７】
多芯ファイバ端面５３Ａ、５３Ｂ、凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂ、及びマイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂは、この順に配置されている。多芯ファイバ端面５３Ａ、５３Ｂは、凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂの光軸に対して垂直である。マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂは、そのミラー面が凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂの光軸に対して垂直となる姿勢を中心として走査方向に搖動することで、その反射方向を変更可能である。具体的には、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂは、走査方向に垂直な回転軸を中心として、所定の角度範囲内で回転することで、その反射方向を変更する。
【０１２８】
マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂは、それぞれ１つのミラー面を有し、多機能マイコン１５からの駆動信号に従って搖動動作を行う。多機能マイコン１５は、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂを例えば数十Ｈｚ〜数ｋＨｚのサイン波で駆動する。ポリゴンミラー１２を用いた場合には、ミラー面の方向は常に一方向にしか変化しなかったが、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂを用いる本実施の形態の場合には、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂは、所定の角度範囲内で往復運動を行うので、走査としても往復走査が行われる。
【０１２９】
ポリゴンミラー１２を採用する場合には、ポリゴンミラー１２の回転によって、チャンネルＡのミラー及びチャンネルＢのミラーのそれぞれの反射方向が変更させられるのに対して、本実施の形態のセンシング装置３００では、図１６に示すように、チャンネルＡのミラーであるマイクロミラー１２１Ａと、チャンネルＢのミラーであるマイクロミラー１２１Ｂとが、それぞれ独立して駆動される。よって、マイクロミラー１２１Ａとマイクロミラー１２１Ｂとの位置関係は互いに拘束されない。センシング装置３００では、ポリゴンミラー１２が不要となったことによる小型化、軽量化が実現されるだけでなく、上記のようなマイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂの配置の自由度によっても、センシング装置３００の小型化を実現できる。
【０１３０】
また、ポリゴンミラー１２を使用する場合は、観測対象からの光を反射させるミラー面は、ポリゴンミラー１２の回転中心を中心として回転することになるので、光路方向（入射方向ないし反射方向）のミラー面の位置の変動が比較的大きくなるのに対して、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂによれば、回転中心をミラー面の近く又はミラー面と重なるように設定することができるので、光路方向のミラー面の位置変動を小さくできる。これによって、特に、図１６に示すように、多芯ファイバ５２Ａ、５２Ｂ及び凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂを用いる場合に、走査によるピントずれ等を軽減できる。
【０１３１】
なお、上記の説明では、第３の実施の形態として、第２の実施の形態と同様に、望遠レンズ５１Ａ、５１Ｂ及び多芯ファイバ５２Ａ、５２Ｂ等を用いる例を示したが、第１の実施の形態のセンシング措置１００のポリゴンミラー１２を本実施の形態で説明した２枚のマイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂに置き換えてもよい。この場合にも、ポリゴンミラー１２を用いないことによる、センシング装置の小型化、軽量化を実現できる。
【０１３２】
また、上記の第３の実施の形態では、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂが走査方向のみに搖動する構成であったが、同時に、走査方向と平行な軸周りに、所定の角度範囲内で搖動可能であってもよい。この構成により、プラットフォームのピッチング及びローリングに対する走査位置のずれを補正することが可能となる。以下、具体的に説明する。
【０１３３】
図１７は、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂがそれらのミラー面に平行な２つの軸周りにそれぞれ回転可能であるリモートセンシング装置３００´における関連する構成を示した図である。リモートセンシング装置３００´が３Ｄ加速センサ１８を備えている。また、図１７の例では、多芯ファイバ端面５３Ａにおいて、各ファイバの端面が２次元配列されている。マイクロミラー１２１Ａは、走査方向に垂直かつマイクロミラー１２１Ａのミラー面に平行な軸１２１１Ａ周りに、ロール回転機構１２１３Ａによって所定の角度範囲内で搖動可能であるだけでなく、走査方向に平行な軸１２１２Ａ周りにも、ピッチ回転機構１２１４Ａによって所定の角度範囲内で搖動可能である。なお、図１７では、説明の便宜上、物理的な軸１２１１Ａ、１２１２Ａを図示し、ロール回転機構１２１３Ａ及びピッチ回転機構１２１４Ａを、各軸を回転させる機構として図示し、マイクロミラー１２１Ａが軸１２１１Ａ、１２１２Ａ周りに搖動可能であることを示しているが、マイクロミラー１２１Ａを２つの方向に搖動させる実際の構成は、これに限られない。例えば、マイクロミラー１２１Ａの裏面の中央に支持柱が固定されており、この支持柱が傾倒することでマイクロミラー１２１Ａを２つの方向に搖動されてよいし、マイクロミラー１２１Ａの四辺をそれぞれ持ち上げる機構によって、マイクロミラー１２１Ａを２つの方向に搖動させてもよい。
【０１３４】
３Ｄ加速センサ１８は、リモートセンシング装置３００´が設置されるプラットフォーム（例えば、小型飛行機）に固定され、プラットフォームのロール角（進行方向に平行な軸周りの回転による傾き角）及びピッチ角（リモートセンシング装置３００´の底面１１Ｃを下に向けたときの上下方向の傾き角）を検出して、それらの検出値を多機能マイコン１５に出力する。多機能マイコン１５には、プラットフォームのピッチによる走査位置のずれを補正する機能として、ピッチ補正演算部１５１を有し、かつ、プラットフォームのロールによる走査位置のずれを補正する機能として、ロール補正演算部１５２を有する。ピッチ補正演算部１５１には、３Ｄ加速センサ１８で検出されたピッチ角の検出値が入力され、ロール補正演算部１５２には、３Ｄ加速センサ１８で検出されたロール角の検出値が入力される。
【０１３５】
ロールに対する補正について説明する。いま、プラットフォームの観測対象（例えば、地表）からの高度をｈとし、観測対象からの光が望遠レンズ５１Ａ、５１Ｂを介して多芯ファイバ５２Ａ、５２Ｂの入力端（写像面）に投影されたときの倍率をｍとし、写像面上での走査方向の位置ずれ（ロールによる位置ずれ）の量をΔｗとし、写像面上の位置ずれΔｗに対応する観測対象での位置ずれをΔＷｇとする。センサ入力ファイバ１３３の入力端１３３Ａ１に入射する反射光については、マイクロミラー１２１Ａの回転角の２倍の偏向角が得られるので、マイクロミラー１２１Ａのミラー面と多芯ファイバ端面５３Ａとの間の距離をＬ´とすると、このＬ´とローリングによる位置ずれを補正するために必要なマイクロミラー１２１Ａの補正角度θｃとの関係は下式（９）によって表される。
Δｗ／Ｌ´＝ｔａｎ（２θｃ）  …（９）
【０１３６】
ここで、ｔａｎθｃ≒θｃとみなせる範囲では、ロールに対するマイクロミラー１２１Ａの補正角度θｃは、下式（１０）で与えられる。
ｔａｎθｃ＝−Δｗ／２Ｌ´＝−ｍΔＷｇ／２Ｌ´＝−（ｍｈ／２Ｌ´）ｔａｎθ  …（１０）
この式（１０）から、下式（１１）が得られる。
θｃ＝−（ｍｈ／２Ｌ´）θ  …（１１）
【０１３７】
ロール補正演算部１５２は、式（１１）によってロール角θに対する補正角度θｃを算出する。算出された補正角度θｃに、大容量フラッシュメモリ１６から指定された走査位置の量が加算された後に、その出力がロール回転機構１２１３Ａに与えられ、ロール回転機構１２１３Ａにおける走査のためのマイクロミラー１２１Ａを回転させる角度範囲の中心（搖動中心）が補正角度θｃだけずれることとなる。この結果、ローリングがない場合にある列の観測光導入ファイバの出力端（出力端５２１Ａ２〜５２８Ａ２のいずれか）からの光がセンサ入力ファイバ１３３Ａの入力端１３３Ａ１に入力されるタイミングで、他の行の観測光導入ファイバの出力端からの光がセンサ入力１３３Ａの入力端１３３Ａ１に入力されることになる。
【０１３８】
ピッチに対する補正角度も式（１１）と同様にして求めることができる。ピッチ補正演算部１５１は、ピッチに対する補正角度θｃ´を求めて、これをピッチ回転機構１２１４Ａに出力する。ピッチ回転機構１２１４Ａは、多芯ファイバ端面５３Ａとマイクロミラー１２１Ａのミラー面とが平行になる姿勢を基準として、その基準から軸１２１２Ａ周りに補正角度θｃ´だけ回転された姿勢となる。このように、補正角度θｃ´だけ回転した状態で軸１２１１Ａ周りの回転による走査を行うと、多芯ファイバ端面５３Ａでは、ある行の観測光導入ファイバの出力端から出力された光は、プラットフォームのピッチングをキャンセルするように、別の行のセンサ入力ファイバの入力端に入力することになる。
【０１３９】
以上のように、図１７の構成によれば、マイクロミラー１２１Ａの搖動を制御することで、プラットフォームのローリングやピッチングによる位置ずれを補正できる。なお、例えば３Ｄ加速センサ１８の検出値に基づいて望遠レンズ５１Ａ、及び多芯ファイバ５２Ａの入力端（写像面）の角度を調整することでも、プラットフォームのローリングやピッチングによる位置ずれをキャンセルすることができるが、上記の例の場合には、本来駆動機構が設けられているマイクロミラー１２１Ａを駆動することでプラットフォームのローリングやピッチングに対する補正が可能であり、装置の大型化、複雑化を回避できる。
【０１４０】
なお、リモートセンシング装置３００´は、ローリングをキャンセルするための構成のみ、又は、ピッチングをキャンセルするための構成のみを備えていてもよい。また、第１の実施の形態のリモートセンシング装置１００のポリゴンミラー１２を２枚のマイクロミラーに置き換えた構成、即ち、多芯ファイバを用いない場合にも、上記と同様の構成により、ローリングやピッチングによる位置ずれをキャンセルする構成としてよい。
【０１４１】
以下、上記の第１〜第３の実施の形態に対する各種の変形例を説明する。
（変形例１）
第１〜第３の実施の形態では、センサ１３Ａとセンサ１３Ｂの光軸がそれぞれ水平方向に対して１１．２５度傾いており、両光軸は２２．５度だけずれており、両センサ１３Ａ、１３Ｂの観測範囲（視野）は互いに２２．５度ずれていた。この結果、センサ１３Ａの刈り巾Ｗａとセンサ１３Ｂの刈り巾Ｗｂとは一部が重複していた。この重複部分をなくして全体としての刈り巾をより広げるためには、センサ１３Ａの光軸とセンサ１３Ｂの光軸との傾きをより大きくすればよい。
【０１４２】
図１８は、センサ１３Ａの刈り巾（観測範囲）とセンサ１３Ｂの刈り巾（観測範囲）とが重複しないように設計されたリモートセンシング装置の構成を示す図である。センサ１３Ａ及びセンサ１３Ｂの光軸はそれぞれ水平方向に対して２２．５度傾いており、その結果、センサ１３Ａの刈り巾とセンサ１３Ｂの刈り巾とが重複せずに連続している。
【０１４３】
図１９は、各センサ１３Ａ、１３Ｂの刈り巾及び観測視野角を示す図である。図１９に示すように、本変形例においても、各センサ１３Ａ、１３Ｂの観測視野角ＦＯＶａ、ＦＯＶｂはそれぞれ４５度であるが、それらの重複がなく連続しているので、全体としての観測視野角ＦＯＶは９０度となる。なお、図１８に示すように、本変形例においても、センサ１３Ａ、１３Ｂは観測範囲の外側で乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂ、及び黒色板１１２からの光をセンシングして、白色較正及び暗電流の測定を行う。
【０１４４】
（変形例２）
第１の実施の形態では、底面１１Ｃの左右方向の中央に黒色提供手段としての黒色板１１２を配置し、その両側に観測対象からの光を通過させるためのウィンドウ１１１Ａ、１１１Ｂを設け、さらにそれらの外側に白色提供手段としての乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂを配置したが、黒色提供手段と白色提供手段との配置はこの逆であってもよい。この場合には、ポリゴンミラー１２が上記の実施の形態と同様に反時計回りに回る場合に、センサ１３Ａは、黒色、観測対象、白色の順でセンシングを行い、センサ１３Ｂは、白色、観測対象、黒色の順でセンシングを行うことになる。また、第２及び第３の実施の形態においても、白色較正ファイバ１４Ａの端面１４Ａ２及び黒色板１１４Ａの配置は、図１１、図１５に示したものと逆であってもよい。
【０１４５】
（変形例３）
また、第１の実施の形態において、両ウィンドウ１１１Ａ、１１１Ｂの間の左側には黒色板を配置し、右側には乳白色透明板を配置し、かつ、ウィンドウ１１１Ｂの右側に黒色板を配置してもよい。この場合には、ポリゴンミラー１２が上記の実施の形態と同様に反時計回りに回る場合に、センサ１３Ａは、白色、観測対象、黒色の順でセンシングを行い、センサ１３Ｂも、白色、観測対象、黒色の順でセンシングを行うことになる。
【０１４６】
（変形例４）
第１〜第３の実施の形態では、黒色提供手段として黒色板１１２、１１４Ａ、１１４Ｂを用いたが、これに加えて、又はこれに代えて、ポリゴンミラー１２やマイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂのミラー面において、観測対象の観測タイミング外の黒色提供タイミングに相当する位置を黒色に着色して、黒色提供手段としてもよい。即ち、ポリゴンミラー１２の各ミラー面１２Ａ〜１２Ｈの回転方向の上流側の一部を黒色に着色することで、黒色提供手段としてもよく、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂの一部を黒色に着色することで、黒色提供手段としてもよい。さらに、ポリゴンミラー１２の複数のミラー面のうちの１つのミラー面を黒色に着色して、そのミラー面によって暗電流の測定を行ってもよい。
【０１４７】
（変形例５）
第１の実施の形態では、白色提供手段として周辺光を伝達するオプティカルファイバ１４によって照射される乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂを用いたが、これに代えて、オプティカルファイバ１４の先端から漏れる光を直接観測してもよい。また、集光窓１７やオプティカルファイバ１４のような集光及び伝搬の手段を採用せず、白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂを直接周辺環境に晒すことで、周辺光の強度を測定してもよい。
【０１４８】
（変形例６）
第１〜第３の実施の形態では、センサ１３Ａ、１３Ｂのいずれもが黒色板１１２、乳白色透明板１１３Ａ、１１３Ｂのセンシングを行って、暗電流測定用及び白色較正用のデータを取得したが、暗電流測定用データ及び／又は白色較正用データをセンサ１３Ａ、１３Ｂのいずれか一方のみが取得するようにしてもよい。
【０１４９】
（変形例７）
第１及び第２の実施の形態では、センシング周期Ｔ´（＝ポリゴンミラーの回転周期Ｔ／ミラー面数）のうちの半分の期間を、観測対象を観測するための観測期間とし、即ち、最大視野角（＝３６０度／ミラー面数）の半分（５０％）の角度範囲を観測範囲（観測視野角）としたが、観測期間はより大きくてもより小さくてもよい。例えば最大視野角の６０〜７０％程度を観測期間ないし観測範囲としてもよい。
【０１５０】
（変形例８）
第１〜第３の実施の形態では、２つのセンサを用いて刈り巾を広げたが、３つ又はそれ以上のセンサを用いてさらに刈り巾を広げてもよい。例えば、第１及び第２の実施の形態において３つのセンサを用いる場合には、センサ１３Ａ、１３Ｂの光軸の水平方向に対する傾きを４５度程度にするとともに、上記の実施の形態の黒色板１１２の位置に第３のセンサを配置することができる。第３の実施の形態では、上記のように、配置の自由度が高いので、複数のセンサを用いて刈り巾を広げることに有利である。
【０１５１】
（変形例９）
第１〜第３の実施の形態では、２つのセンサ１３Ａ、１３Ｂが観測対象にて反射する可視光をセンシングすることで観測対象を観測したが、２つのセンサにおいて、センシング可能な波長範囲を異なるものとしてもよい。例えば、センサ１３Ａを紫外・可視光センサとし、センサ１３Ｂを赤外・可視光センサとすることで、紫外と赤外とを同時にセンシングしてよい。さらには、ウィンドウ１１１Ａには地上走査方向と平行な電界のみを通過させる偏光板を、ウィンドウ１１１Ｂには走査方向と直角方向の電界のみを通過させる偏光板を装着することにより、水面からの反射量の測定や補正に必要な偏波情報を取得することができる。
【０１５２】
第１〜第３の実施の形態のように、センサ１３Ａ、１３Ｂの観測範囲が一部重複している場合には、重複した範囲について紫外から赤外にわたる詳細な観測が可能となり、重複していない範囲では可視光のみの観測が可能になる。これは、ヒトの目に例えれば、中心窩でのみ詳細な情報が得られ、周辺部では情報密度が低い画像の取得に限ることに相当する。通常、半導体のセンサでは、良好な感度特性を持つ波長域は、紫外側、もしくは赤外側に限定して設計されるため、上記のポリゴンミラーと２つのセンサを組み合わせた構成とすることで、紫外から赤外に亘って良好な観測が可能になる。
【０１５３】
（変形例１０）
第１及び第２の実施の形態のリモートセンシング装置１００、２００において、ポリゴンミラー１２の回転軸は、飛行方向に向けられていたが、ポリゴンミラー１２の回転軸は、鉛直方向及び飛行方向と略平行な平面内において、水平方向から一定の傾きを有していてもよい。これによって、観測対象が海面等である場合にも、観測光軸がリモートセンシング装置１００、２００の底面１１Ｃに対して垂直になる際に水面における鏡面反射が観測対象からの光としてセンサに入射すること避けることができる。
【０１５４】
（変形例１１）
第１及び第２の実施の形態のリモートセンシング装置１００において、ポリゴンミラー１２の回転軸は、飛行方向に向けられていたが、ポリゴンミラー１２の回転軸は、水平面内において、飛行方向から、ポリゴンミラー１２の回転の角速度、飛行高度、及び飛行速度に依存する一定の傾きを有していてもよい。
【０１５５】
図２０は、このようにポリゴンミラー１２の回転軸を傾ける理由を説明する図である。いま、リモートセンシング装置１００、２００におけるポリゴンミラー１２の回転の角速度がω（ｒａｄ／ｓ）であり、リモートセンシング装置１００、２００を搭載した飛行機の飛行高度がｈ（ｍ）であるとすると、１秒あたりの刈り巾ｘは、ｈω（ｍ／ｓ）となる。しかし、飛行機がある方向に速度ｖ（ｍ／ｓ）で飛行している場合には、ポリゴンミラー１２は、１走査ラインを走査している間に飛行方向に進むことになるので、図２１に示すように、飛行方向と垂直な方向に対して実際の走査方向は角度φだけ傾くことになる。
【０１５６】
よって、ポリゴンミラー１２の回転軸は、この傾きφを打ち消すように、水平面内において、飛行方向から角度φだけ傾けてよい。そうすることで、１走査ラインにおける走査の開始から走査の終了までの間に飛行した距離によって生じる歪みをキャンセルでき、飛行方向と垂直な線上で観測対象のセンシングを行うことができる。
【０１５７】
なお、観測を行う際の飛行高度及び飛行速度があらかじめ決められている場合には、角度φだけ傾けた状態でリモートセンシング装置１００、２００を飛行機に設置してよい。飛行速度や飛行高度が可変である場合には、それらに基づいて適切な角度になるように、リモートセンシング装置１００、２００の飛行機に対する設置角度を可変とする駆動装置を別途用意してよい。
【０１５８】
（変形例１２）
第３の実施の形態において、凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂを用いる代わりに、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂを凹面鏡とし、５３Ａの断面上に結像させる方式を用いてもよい。また、第３の実施の形態において、凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂを用いる代わりに、フレンネルレンズを用いて結像させる方式を用いてもよい。さらに、第３の実施の形態において、固定した凸レンズ１３４Ａ、１３４Ｂを用いる代わりに、マイクロミラー１２１Ａ、１２１Ｂの反射面に固定したフレンネルレンズを用いて結像させる方式を用いてもよい。この場合、式（５）におけるδ＝０の近似精度を高めることができるとともに、マイクロミラーとの一体加工が可能となる。
【０１５９】
（変形例１３）
第１及び第２の実施の形態のリモートセンシング装置１００では、複数のミラー面を有する回転ミラーとして、ポリゴンミラー１２を採用したが、複数のミラー面を有する回転ミラーであれば、ポリゴンミラーに限られない。複数のミラー面を有する回転ミラーとして、複数のミラー面の互いの位置関係が固定されており、かつ回転軸に対しても位置関係が固定されており、それらの複数のミラー面が回転軸周りに回転できる構造のポリゴンミラー以外の回転ミラーが第１又は第２の実施の形態のリモートセンシング装置１００に採用されてもよい。複数のミラー面を有する回転ミラーは、例えば表裏両面の中心を回転軸として回転する板状の両面ミラーであってもよい。また、ミラー面は平面に限られず、ミラー面の一部又は全部が曲面であってもよい。
【０１６０】
（変形例１４）
第１の実施の形態では、センサ１３Ａによるセンシングの期間（ｔ＝０〜２Ｔ／３２）と、センサ１３Ｂによるセンシングの期間（ｔ＝Ｔ／３２〜３Ｔ／３２）とが、一部で過重なっている例を説明したが、これらのセンシングの期間が連続するものであってもよい。
【０１６１】
なお、上記の実施の形態及びそれらの変形例では、センシング装置が、地表や海水面を観測対象として、上空から観測対象の観測を行うリモートセンシング装置である例を説明したが、本技術のセンシング装置は、そのようなセンシング装置に限定されず、観測対象は地表や海水面に限定されず、上空から観測を行うものに限定されない。
【０１６２】
以上に現時点で考えられる本技術の好適な実施の形態を説明したが、本実施の形態に対して多様な変形が可能であり、そして、本技術の真実の精神と範囲内にあるそのようなすべての変形を添付の請求の範囲が含むことが意図されている。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
以上のように、本技術によれば、複数のセンサが観測対象の異なる部分をセンシングするので、刈り巾を広げることができ、電磁波を利用して、離れた位置から直接手を触れることなく観測対象を観測するセンシング装置及びセンシング方法等として有用である。
【符号の説明】
【０１６４】
１００、２００、３００  リモートセンシング装置
１１  筐体
１１Ａ  右側面
１１Ｂ  左側面
１１Ｃ  底面
１１１Ａ、１１１Ｂ  ウィンドウ
１１２  黒色板
１１３Ａ、１１３Ｂ  乳白色透明板
１２  ポリゴンミラー
１２Ａ〜１２Ｈ  ミラー面
１２１Ａ、１２１Ｂ  マイクロミラー
１３Ａ、１３Ｂ  センサ
１３１Ａ、１３１Ｂ  小型分光器
１３２Ａ、１３２Ｂ  レンズ群
１３３Ａ、１３３Ｂ  センサ入力ファイバ
１３３Ａ１  入力端
１３４Ａ、１３４Ｂ  凸レンズ
１４Ａ、１４Ｂ  オプティカルファイバ
１４Ａ２  出力端
１５  多機能マイコン
１６  大容量フラッシュメモリ
１７  集光窓
１８  ３Ｄ加速度センサ
２０  制御装置
２１  処理回路
２２  遅延回路
２３  位置姿勢検出回路
２４  ＧＰＳ制御回路
２５  温度計／気圧高度計制御回路
３１  ３次元加速度センサ
３２  ジャイロセンサ
３３  ＧＰＳユニット
３４  温度計／気圧高度計
５１Ａ、５１Ｂ  望遠レンズ
５２Ａ、５２Ｂ  多芯ファイバ
５２１Ａ１〜５２８Ａ１  入力端
５２１Ａ２〜５２８Ａ２  出力端
５３Ａ、５３Ｂ  多芯ファイバ端面
５００  ホストＰＣ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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