(57)【要約】【課題】レーザー光線を使って、船舶の居眠り操縦者の目を覚まして衝突を防止する。【解決手段】居眠り操縦をしているような小型船２が、衝突の危険が発生しそうな距離まで近づいたら、操縦席の前の空間を目標位置として、操作手段９から位置データを入力する。制御手段８の制御により、炭酸ガスレーザー発振器等のレーザー発振器５で、波長10.6μｍのレーザー光を発生する。スキャナー７の２次元偏向手段で、レーザー光３のビームを目標位置に向ける。集光光学系６の複数のレンズまたは反射鏡の距離を調節して集光点の位置を変えて、レーザー光を目標位置に集光する。目標位置にレーザー光３のエネルギーを短時間に集中させて、大きな衝撃音を発生させ、居眠り操縦者の目を覚まさせる。その後、レーザー光３で、空中に「キケン」などの文字を書く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を発生するレーザー発振器と、レーザー光を集光する集光光学系と、レーザー光のビームを振るスキャナーと、前記レーザー発振器と前記集光光学系と前記スキャナーとを制御して目標位置にレーザー光のエネルギーを短時間に集中させて衝撃音を発生させる制御手段とを具備することを特徴とする船舶衝突防止装置。
【請求項２】
前記レーザー発振器は、炭酸ガスレーザー発振器であり、前記レーザー光は、波長10.6μｍのレーザー光であることを特徴とする請求項１記載の船舶衝突防止装置。
【請求項３】
前記集光光学系は、複数のレンズまたは反射鏡と、各光学系間の距離を調節して集光点の位置を変える調節手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の船舶衝突防止装置。
【請求項４】
前記スキャナーは、目標位置にレーザー光のビームを向けるための２次元偏向手段を備えることを特徴とする請求項１記載の船舶衝突防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶衝突防止装置に関し、特に、レーザー光で衝撃音を発生して居眠り操縦の船舶に警告を発する船舶衝突防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海上における船舶同志の衝突事故は、極めて頻繁に起こっており、平均１日に１件以上といわれている。その衝突の原因は、８割が居眠り操縦だと考えられている。漁船などの操縦者は疲労している場合が多いし、地上の道路と違い、海上は航路もはっきりしていないし、信号もなくて注意が散漫になりやすいので、居眠り操縦を誘発しやすい。船と船との通信は、主に無線通信であるので、操縦者が無線通信用のレシーバをはめていれば、居眠り操縦に気付いた通信相手がレシーバから大きな音を出して、居眠り操縦者の目を覚まさせることも可能である。しかし、無線通信の相手が居眠りしているかどうかは、確実にはわからないため、居眠りをしている船舶操縦者の目を覚まさせることが、常に可能とは限らない。
【０００３】
ところで、レーザー光で空中に絵を描く方法がある。図２（ａ）に、原理の概略を示す。レーザー光を、レンズまたは凹面反射光で集光して、狭い空間に強いエネルギーを集中させる。強い電界を作って、絶縁破壊を起こし、空中放電を起こす。この空中放電を空間に並べることによって、空間に絵を描く。具体的には、例えば次のようにする。
【０００４】
レーザー光源には、Nd:YAGレーザー装置や、Nd:Glassレーザー装置や、CO2レーザー装置を用いる。これらはいずれも、波長１μ以上の波長領域で発振して、不可視域の赤外レーザービームを放射する。赤外レーザービームは、大気による吸収や散乱の影響を受けることが少なく、遠方まで伝播する。レーザー光源をパルスモードで発振させて、10ns程度から１ps以下のパルスビームを発射して、レーザー発振器からのレーザー光束を集光する。１パルス当たり10mJのパルスビームを、直径0.1mmのスポットビームに絞り込むと、約1010Ｗ／cm2のピーク出力となる。赤外レーザービームの絞り込みによって、大気に絶縁破壊を起こさせると、局所的に気体が高密度のプラズマ状態となる。これにより、局所的に閃光と衝撃音が生じる。
【０００５】
また、1015Ｗ／cm2以上の瞬間エネルギー密度に達すると、多光子吸収過程が発生する。大気中の酸素、窒素、二酸化炭素等の分子が励起されて分解する。高エネルギーで不安定状態であるイオン化単原子状態やラジカル状態やプラズマ状態に、一時的に変化する。時間経過と共に、自然に低エネルギー状態である元の分子状態に戻る。高エネルギー状態から低エネルギー状態に遷移する際に、エネルギーの放出としてルミネッセンス放射光が発生する。集光ポイントを光走査手段によって空間的に走査することで、大気が自己発光する光を用いて像を表示する。
【０００６】
この方法で、空中に警報や救助信号を表示する方法がある。図２（ｂ）に示すように、地震発生を知らせる文字を空中に書く。図２（ｃ）に示すように、噴火発生を知らせる文字を空中に書く。図２（ｄ）に示すように、津波警報を知らせる文字を空中に書く。また、図２（ｅ）に示すように、船舶からSOSを知らせる文字を空中に書いて、他の船舶に救助を求める方法がある。これと同様な方法で、図２（ｆ）に示すように、衝突しそうな船舶に対して、危険を知らせる方法が考えられる。以下に、これに関連する従来技術の例をいくつかあげる。
【０００７】
特許文献１に開示された「表示装置」は、特定材料を用いずに、大気中に画像を精度良く表示するものである。図３（ａ）に示すように、１ps以下のパルス放射時間で、空間的時間的なエネルギー密度の大きい光パルスを、レーザー発振器から放射する。レーザー光束を大気中に集光し、大気中の酸素、窒素、二酸化炭素等を励起して分解し、自然再結合を起こさせる。これによって、ルミネッセンス現象を起こして、大気中に発光像を表示する。
【０００８】
特許文献２に開示された「空中可視像形成装置」は、レーザー光の走査軌跡を見せずに空中に可視像を描くことができるものである。図３（ｂ）に示すように、レーザー光源は、間欠的に発振して不可視域のレーザービームを放射する。走査手段で、レーザービームを走査する。空中の各描画予定箇所に時系列に生成される発光の残像現象として空中に可視像を描くために、レーザー光源の発振タイミングと走査手段の走査タイミングとを、制御手段で制御する。各描画予定箇所に存在する気体をプラズマ発光させるために、レーザービームを各描画予定箇所に、集光光学系で集光させる。描画予定箇所に閃光と共に衝撃音が生じる。
【０００９】
特許文献３に開示された「空中可視像形成装置」は、プラズマ光の輝度と発光点の安定性と発光点の位置精度を高めたものである。図３（ｃ）に示すように、レーザー光源からの不可視のレーザービームを集光して、プラズマを発生させる。プラズマから発光する可視光により、文字や画像等の可視像を空中に描く。
【特許文献１】特開2003-009184号公報
【特許文献２】特開2003-233339号公報
【特許文献３】特開2007-206588号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記従来の警告方法では、次のような問題がある。レーザー光線を使って操縦者の目前の空中に文字を書いたり、強力な閃光を発したりして、船舶の居眠り操縦者に注意を促しても、操縦者の目を覚まさせることは困難である。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、レーザー光線を使って、船舶の居眠り操縦者の目を確実に覚まして、衝突を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明では、船舶衝突防止装置を、レーザー光を発生するレーザー発振器と、レーザー発振器の光を集光する集光光学系と、レーザーのビームを振るスキャナーと、レーザー発振器と集光光学系とスキャナーとを制御して目標位置にレーザー光のエネルギーを短時間に集中させて衝撃音を発生させる制御手段とを具備する構成とした。レーザー発振器は、絶縁破壊の閾値が低く、人体に安全な（水に完全に吸収される）炭酸ガスレーザー発振器が最適であり、この場合レーザー光は、波長10.6μｍのレーザー光である。集光光学系は、複数のレンズまたは反射鏡と、各光学系間の距離を調節して集光点の位置を変える調節手段とを備える。スキャナーは、目標位置にレーザービームを向けるための２次元偏向手段を備える。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成したことにより、レーザー光線を使って衝撃音を発生して警告を発することで、船舶の居眠り操縦者の目を確実に覚まして、衝突を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例は、衝突の危険がある船舶の目前の空中に、レーザー光のエネルギーを短時間に集中して、衝撃音を発生させて警告を発する船舶衝突防止装置である。
【００１６】
図１は、本発明の実施例における船舶衝突防止装置の機能を示す概念図である。図１（ａ）は、レーザー光で音を出す状況を示す図である。図１（ｂ）は、レーザー光で文字を書く状況を示す図である。図１（ｃ）は、船舶衝突防止装置の構成を示す機能ブロック図である。図１において、大型船１は、1000トンから１万トン級の船舶である。小型船２は、数トンから100トン級の船舶である。衝突の危険性を大型船から小型船に警告する場合を例にして説明するが、どのような船舶の組合せでも有効である。レーザー光３は、衝撃音を発生するとともに文字を書くための光である。文字４は、レーザー光で空中に書いた文字である。本装置は、小型にすれば小型船舶同士で用いることも当然可能である。
【００１７】
レーザー発振器５は、波長10.6μｍの光を発生する炭酸ガスレーザー装置である。他の同様なレーザー装置でもよい。集光光学系６は、レーザー発振器の出力レーザー光を集光する複数のレンズまたは反射鏡と、各光学系間の距離を調節して集光点の位置を変える調節手段とを備える光学系である。スキャナー７は、目標位置にレーザービームを向けるための２次元偏向手段を備える装置である。制御手段８は、目標位置にレーザー光のエネルギーを短時間に集中させて衝撃音を発生させるとともに、空中に文字を書くように、レーザー発振器と集光光学系とスキャナーとを制御する手段である。操作手段９は、目標位置などのデータを入力する手段である。
【００１８】
上記のように構成された本発明の実施例における船舶衝突防止装置の機能と動作を説明する。図１（ａ）に示すように、相手の小型船２の操縦者が居眠りをしていて、衝突の危険が発生しそうな距離まで、こちらの大型船１に気付かずに近づいたと判断した時に、こちらの大型船１から相手の小型船２の操縦席の前面辺りを狙って、レーザー光３を照射する。操縦席への距離に応じて、集光光学系の焦点距離を変化させる。相手の小型船２の操縦席の前面付近で放電破壊が生じるように調節する。レーザー光３により空間に空中気柱放電が生じた時には、閃光を発すると同時に大きな衝撃音も発する。この大きな衝撃音を、居眠り操縦者の目覚ましに使う。居眠り中の操縦者を大きな衝撃音で目覚めさせた後に、放電の位置を動かして、図１（ｂ）に示すように、「キケン」「危険」などの文字を書くことも考えられる。
【００１９】
具体的には、図１（ｃ）に示すように、レーザー発振器５でレーザー光を発生する。レーザー発振器５は、安全のために、眼球の水晶体中で吸収される波長10.6μｍの光を発生する炭酸ガスレーザー装置が最適である。複数のレンズまたは反射鏡の集光光学系６でレーザー光を集光し、各光学系間の距離を調節して集光点の位置を変えて、衝突の危険がある船舶の目前の空中の目標位置に合わせる。スキャナー７の２次元偏向手段で、目標位置にレーザービームを向ける。レーザー発振器５と集光光学系６とスキャナー７とを、制御手段８で制御して、目標位置にレーザー光３のエネルギーを短時間に集中させて、大きな衝撃音を発生させる。
【００２０】
その後、従来と同じ方法で危険を知らせる文字を書く。目標位置などのデータは、操作手段９から入力する。レーダーなどと組み合わせて自動あるいは半自動で警告を発するようにしてもよい。レーザー発振器５や集光光学系６やスキャナー７の基本的構成は従来のものと同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００２１】
制御手段８でレーザー発振器５を細かく制御するか、光変調器を設けてレーザー光３を変調すれば、衝撃音の強度と発生間隔を変えることができるので、目標位置で信号音を発生することもできる。この方法で、海上交通法規に規定されている警告信号を発生して、小型船２の操縦者に、より具体的なメッセージを送って注意を促すようにしてもよい。
【００２２】
上記のように、本発明の実施例では、船舶衝突防止装置を、衝突の危険がある船舶の目前の空中に、レーザー光のエネルギーを短時間に集中して、衝撃音を発生させて警告を発する構成としたので、船舶の居眠り操縦者の目を確実に覚まして衝突を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の船舶衝突防止装置は、居眠り操縦の船舶に警告を発して衝突を防止する装置として最適である。また、灯台などの陸上の施設から船舶に対して警告などを発する装置としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例における船舶衝突防止装置の機能を示す概念図である。
【図２】従来の空中可視像形成装置の原理図と応用例である。
【図３】従来の空中可視像形成装置の概念図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  大型船
２  小型船
３  レーザー光
４  文字
５  レーザー発振器
６  集光光学系
７  スキャナー
８  制御手段
９  操作手段
【図１】
2009230190.tif 000003
【図２】
2009230190.tif 000004
【図３】
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