JP2020118595A - レーザ照射装置及びレーザ照射プログラム - Google Patents

レーザ照射装置及びレーザ照射プログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2020118595A
JP2020118595A JP2019011203A JP2019011203A JP2020118595A JP 2020118595 A JP2020118595 A JP 2020118595A JP 2019011203 A JP2019011203 A JP 2019011203A JP 2019011203 A JP2019011203 A JP 2019011203A JP 2020118595 A JP2020118595 A JP 2020118595A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
target
laser light
coping
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019011203A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7182334B2 (ja
JP2020118595A5 (ja
Inventor
敦司 落合
Atsushi Ochiai
敦司 落合
一範 益川
Kazunori Masukawa
一範 益川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2019011203A priority Critical patent/JP7182334B2/ja
Priority to EP19911400.0A priority patent/EP3822664A4/en
Priority to EP22162930.6A priority patent/EP4036604A1/en
Priority to PCT/JP2019/034541 priority patent/WO2020152903A1/ja
Priority to US17/268,701 priority patent/US20210231414A1/en
Publication of JP2020118595A publication Critical patent/JP2020118595A/ja
Publication of JP2020118595A5 publication Critical patent/JP2020118595A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7182334B2 publication Critical patent/JP7182334B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H13/00—Means of attack or defence not otherwise provided for
    • F41H13/0043—Directed energy weapons, i.e. devices that direct a beam of high energy content toward a target for incapacitating or destroying the target
    • F41H13/005—Directed energy weapons, i.e. devices that direct a beam of high energy content toward a target for incapacitating or destroying the target the high-energy beam being a laser beam
    • F41H13/0062—Directed energy weapons, i.e. devices that direct a beam of high energy content toward a target for incapacitating or destroying the target the high-energy beam being a laser beam causing structural damage to the target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/66—Tracking systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18386—Details of the emission surface for influencing the near- or far-field, e.g. a grating on the surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4056—Edge-emitting structures emitting light in more than one direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H01S5/02326—Arrangements for relative positioning of laser diodes and optical components, e.g. grooves in the mount to fix optical fibres or lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

【課題】 目標の探知などの処理を効率的に行うレーザ照射装置を提供する。【解決手段】レーザ照射装置１は、レーザアレイ１０と、検知装置２０と、制御装置３０とを備える。レーザアレイ１０は、第１探知レーザ光を照射する第１レーザ発振器１１と、第２対処レーザを照射する第２レーザ発振器１１とを含む複数のレーザ発振器を備える。検知装置２０は、第１探知レーザ光が目標２に反射された反射光５０３に基づき、検知情報を取得する。制御装置３０は、検知情報に基づき、目標の位置を推定し、推定した目標の位置に第２対処レーザ光を照射することを指示する第２対処信号を生成する。第２レーザ発振器１１は、第２対処信号に基づき、推定した目標の位置に対処レーザ光を照射する。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ照射装置及びレーザ照射プログラムに関するものである。
高出力のレーザ光を目標に照射して、遠隔で目標を破壊する技術が研究されている。例えば、特許文献１には、高出力連続波レーザ光を照射して目標を破壊する技術が開示されている。特許文献１に記載の装置は、高出力連続波レーザ光をパルス変換器によってパルスレーザ光に変換し、変換したレーザ光を目標に照射する。光学センサがこのレーザ光の反射光を受光して目標を検知する。制御器がパルス変換器によるパルス変換処理を停止することで、連続波レーザ光が目標に照射され、目標を破壊する。
また、非機械式にレーザ光の照射方向を変更する技術が研究されている。例えば、特許文献２には、レーザの照射方向を波長により変更する技術が開示されている。特許文献１に記載の装置は、２つの分布ブラッグ反射鏡を備える導波路と、導波路内に光を入射させるための光入射口と、導波路内を導波する光を出射するための光出射口とを備える。
特許文献３には、高出力のレーザの照射方向を非機械式に変更する技術が開示されている。特許文献３に記載の装置は、第１方向に長い第１垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）と、第１垂直共振器面発光レーザに電流を注入する駆動回路とを備える。第１垂直共振器面発光レーザの第１方向の一端側に設けられた入射口に入射された入射光は、第１垂直共振器面発光レーザ内を垂直方向に反射されながら第１方向に進むとともに、第１垂直共振器面発光レーザの上面の出射口から出射光として照射される。この出射光が照射される方向が入射光の波長などに基づき出射口の法線方向から第１方向に傾くことが記載されている。
特開２０１０−１２７８１８号公報 特開２０１３−１６５９１号公報 特開２０１７−１５７６０９号公報
本発明は、以上の状況に鑑みなされたものであり、レーザ光を用いた目標の探知などの処理を効率的に行うレーザ照射装置を提供することを目的の１つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。
上記目的を達成するための一実施の形態によるレーザ照射装置（１）は、レーザアレイ（１０）と、検知装置（２０）と、制御装置（３０）とを備える。レーザアレイ（１０）は、第１探知レーザ光を照射する第１レーザ発振器（１１）と、第２対処レーザ光を照射する第２レーザ発振器（１１）とを含む複数のレーザ発振器を備える。検知装置（２０）は、第１探知レーザ光が目標（２）に反射された反射光（５０３）に基づき、検知情報を取得する。制御装置（３０）は、検知情報に基づき、目標の位置を推定し、推定した目標の位置に第２対処レーザ光を照射することを指示する第２対処信号を生成する。第２レーザ発振器（１１）は、第２対処信号に基づき、推定した目標の位置に第２対処レーザ光を照射する。
一実施の形態によるレーザ照射装置（１）は、複数のレーザ発振器（１１）が並べられたレーザアレイ（１０）を備える。複数のレーザ発振器（１１）は、複数のレーザ発振器のうちの一部のレーザ発振器（１１）を含む第１レーザ発振器群と、複数のレーザ発振器のうちの一部のレーザ発振器（１１）を含む第２レーザ発振器群とを備える。第１レーザ発振器群は、第１方向に第１レーザ光群を照射して、第１画像を第１方向に表示する。第２レーザ発振器群は、第１方向と異なる第２方向に第２レーザ光群を照射して、第２画像を第２方向に表示する。
一実施の形態によるレーザ照射プログラムは、レーザアレイ（１０）に並べられた第１レーザ発振器（１１）と第２レーザ発振器（１１）とを制御し、探知レーザ光を照射することを第１レーザ発振器（１１）に指示する探知信号を生成するステップと、探知レーザ光が目標（２）に反射された反射光（５０３）を受光することで取得される検知情報に基づき、対処レーザ光を目標（２）に照射することを第２レーザ発振器（１１）に指示する対処信号を生成するステップとを含む。
本発明によれば、目標の探知などの処理が効率的に行われ得る。
一実施の形態におけるレーザ照射装置の概略図である。 一実施の形態におけるレーザ照射装置の動作に関するフローチャートである。 一実施の形態におけるレーザ照射装置の探知空間を説明するための図である。 一実施の形態における目標の位置を推定する処理を説明するための図である。 一実施の形態における複数の目標に対処する動作を説明するための図である。 一実施の形態における移動する目標に対処する動作を説明するための図である。 一実施の形態における移動する目標に対処する動作を説明するためのレーザアレイの拡大図である。 一実施の形態における移動する目標に対処する動作を説明するための図である。 一実施の形態におけるレーザアレイに画像を表示する動作を説明するための図である。 一実施の形態における見る方向により異なる画像を表示するレーザアレイの動作を説明するための図である。 一実施の形態における制御装置の概略図である。 一実施の形態におけるレーザ発振器の概略図である。 図１２のＡ−Ａ断面図である。
一実施の形態によるレーザ照射装置１は、出力レーザ光５０１を用いて、目標２を探知するとともに、目標２を破壊するように構成されている。レーザ照射装置１は、図１に示すように、レーザアレイ１０と、検知装置２０と、制御装置３０とを備える。
レーザアレイ１０は、表面に出力レーザ光５０１を照射する複数のレーザ発振器１１が並べられて形成されている。例えば、レーザ発振器１１は規則的に、例えば格子状に並べられてもよい。レーザ発振器１１は、不規則にならべられてもよい。レーザアレイ１０には、レーザ発振器１１が高密度に配置され、例えば、１平方メートル当たり、４００以上のレーザ発振器１１が配置されている。レーザ発振器１１は、１平方メートル当たり１万以上配置されていてもよい。
レーザ発振器１１は、出力レーザ光５０１を照射する方向を任意に変更することができる。例えば、レーザ発振器１１は、出力レーザ光５０１を照射する方向を非機械式に、かつ、二次元的に変更する。レーザ発振器１１が照射した出力レーザ光５０１の光路上に目標２、例えばドローンが存在する場合、目標２は出力レーザ光５０１を反射光５０３として反射する。レーザ発振器１１の詳細は後述する。
検知装置２０は、目標２が反射した反射光５０３を受光して、目標２が撮像された画像などの検知情報を取得する。例えば、検知装置２０は、可視光カメラ、赤外線カメラ、紫外線カメラなど光学センサを含み、出力レーザ光５０１に照らされた目標２を撮像する。検知装置２０は、目標２が撮像された画像を検知情報として取得し、制御装置３０に送信する。検知装置２０は、反射光５０３を検知する任意の装置を選択してもよい。
制御装置３０は、検知装置２０が取得した画像などの検知情報に基づき、目標２の位置を推定する。制御装置３０は、検知装置２０が撮像した画像において目標２が写されている位置を抽出する。検知装置２０が撮像した方向と、撮像した画像において目標２が写されている位置とに基づき、制御装置３０は目標２の位置を推定する。制御装置３０は、推定した目標２の位置に出力レーザ光５０１を照射するための要求を複数のレーザ発振器１１に送信する。
複数のレーザ発振器１１は、推定された目標２の位置に出力レーザ光５０１を照射する。例えば、目標２の位置に照射することができるレーザ発振器１１のすべてが目標２の位置に出力レーザ光５０１を照射してもよい。目標２の位置において、複数のレーザ発振器１１から照射された出力レーザ光５０１が重なることで、出力レーザ光５０１のエネルギーが増加される。この結果、目標２を破壊することができる。このため、レーザ発振器１１が照射する出力レーザ光５０１は、目標２の位置において出力レーザ光５０１のエネルギーが強めあうように干渉する位相を有してもよい。この場合、各々のレーザ発振器１１が照射する出力レーザ光５０１の位相は、制御装置３０から指示される。
このように、レーザ照射装置１は、目標２を探知するための探知レーザ光として出力レーザ光５０１を照射し、探知した目標２を攻撃するための対処レーザ光として、複数の出力レーザ光５０１を目標２に照射することができる。このため、目標２の探知と、目標２への攻撃とが効率的に行われ得る。なお、レーザアレイ１０は、探知レーザ光のみを照射できるレーザ発振器１１を備えてもよい。また、レーザアレイ１０は、対処レーザ光のみを照射できるレーザ発振器１１を備えてもよい。レーザアレイ１０に含まれるすべてのレーザ発振器１１は、探知レーザ光と対処レーザ光とを照射できるように構成されていてもよい。
レーザ照射装置１の動作をより詳細に説明する。レーザ照射装置１は、図２に示す処理を行う。ステップＳ１００において、検知装置２０は、画像の撮像など目標２を検知するための監視を開始し、検知情報を取得する。検知装置２０が検知する方向、例えば画像を撮像する方向は、制御装置３０からの指示に基づき、決定されてもよい。検知装置２０が検知する方向は、所望の方向に固定されていてもよい。
ステップＳ１１０において、レーザ発振器１１は、探知レーザ光として出力レーザ光５０１を照射する。制御装置３０は、探知レーザ光を照射するレーザ発振器１１を決定し、レーザ発振器１１に探知レーザ光を照射することを示す探知信号を生成する。探知レーザ光を照射するレーザ発振器１１は、探知レーザ光が探知すべき探知空間６００に照射できるように決定される。例えば、図３に示すように、制御装置３０は、複数のレーザ発振器１１のうち第１レーザ発振器１１−１と、第２レーザ発振器１１−２とに探知信号を送信する。探知信号には、探知レーザ光を照射する方向が示されている。第１レーザ発振器１１−１は、受信した探知信号に基づき、第１探知空間６００−１に探知レーザ光を照射する。第２レーザ発振器１１−２は、受信した探知信号に基づき、第２探知空間６００−２に探知レーザ光を照射する。例えば、第１探知空間６００−１と第２探知空間６００−２とは異なる空間である。第１探知空間６００−１と第２探知空間６００−２とは重なっていても、重ならなくてもよい。レーザアレイ１０に設けられたすべてのレーザ発振器１１が探知レーザ光を照射してもよく、一部のレーザ発振器１１が探知レーザ光を照射してもよい。１のレーザ発振器１１が探知レーザ光を照射してもよい。
ステップＳ１２０において、制御装置３０は、検知装置２０が取得する検知情報に、目標２の情報が含まれるかを判断する。例えば、制御装置３０は、検知装置２０が撮像した画像において、所定の閾値より明るい領域があるときに、目標２の情報が含まれていると判断する。検知情報に目標２の情報が含まれていると判断した場合、ステップＳ１３０に移行する。検知情報に目標２の情報が含まれていないと判断した場合、ステップＳ１１０に戻り、目標２を検知するまで処理を繰り返す。
ステップＳ１３０において、制御装置３０は、検知情報に基づき、目標２の位置を推定する。例えば、レーザ照射装置１が複数の検知装置２０を備える場合、各々の検知装置２０が撮像した画像から目標２が写されている位置を抽出する。抽出された目標２の位置と、検知装置２０が撮像している方向とに基づき、検知装置２０から目標２に向かう目標方向６０１が推定される。制御装置３０は、図４に示すように、各々の検知装置２０から目標２に向かう目標方向６０１に延びる直線が交差する位置を目標２の位置として推定する。
例えば、レーザ発振器１１が探知レーザ光としてパルスレーザ光を照射する場合、制御装置３０は、レーザ発振器１１が探知レーザ光を照射してから検知装置２０が反射光５０３を受光するまでの時間に基づき、目標２までの距離を推定する。検知装置２０から目標２に向かう目標方向６０１は、検知装置２０が取得した検知情報に基づき推定される。目標２までの距離と、目標方向６０１とに基づき、制御装置３０は目標２の位置を推定する。
ステップＳ１４０において、制御装置３０は、レーザ発振器１１を制御し、対処レーザ光として出力レーザ光５０１を目標２に照射する。制御装置３０は、対処レーザ光を照射する複数のレーザ発振器１１を決定し、ステップＳ１３０で推定した目標２の位置に対処レーザ光を照射するための対処信号を決定した複数のレーザ発振器１１に送信する。レーザ発振器１１は、対処信号により対処レーザ光を照射する方向を指定され、指定された方向に対処レーザ光を照射する。レーザ発振器１１が照射した対処レーザ光は、目標２で重なり、目標２を破壊する。
対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１は、目標２の位置に基づき、決定される。レーザ発振器１１のうち、目標２に対処レーザ光を照射できるレーザ発振器１１が対処レーザ光を目標２に照射する。例えば、これらのレーザ発振器１１のすべてが対処レーザ光を目標２に照射してもよい。また、これらのレーザ発振器１１の一部、例えば照射角が３０度以下となるレーザ発振器１１が対処レーザ光を目標２に照射してもよい。照射角は、レーザ発振器１１から、レーザ発振器１１が出力レーザ光５０１を照射できる空間の中心に向かう方向と、出力レーザ光５０１の照射方向との成す角を示す。なお、対処レーザ光を照射しないレーザ発振器１１は、ステップＳ１１０の動作として探知レーザ光を照射してもよい。この探知レーザ光を照射する空間は、対処レーザ光を照射しているレーザ発振器１１が探知レーザ光を照射していた空間と重なってもよい。また、この探知レーザ光を照射する空間は、対処レーザ光を照射しているレーザ発振器１１が探知レーザ光を照射していた空間を含んでもよい。
レーザ発振器１１は、目標２の移動に合せて、対処レーザ光を照射する位置を変更する。検知装置２０は、レーザ発振器１１が対処レーザ光を照射している最中も、検知情報を取得する。目標２が対処レーザ光を反射光５０３として反射するため、検知情報に目標２の情報が含まれる。この検知情報に基づき、制御装置３０は、ステップＳ１３０と同様に、目標２の位置を推定する。既に決定したレーザ発振器１１に、目標２の位置を更新した対処信号が送信される。レーザ発振器１１は、更新された目標２の位置に対処レーザ光を照射する。目標２の位置は、対処レーザ光を照射していないレーザ発振器１１が目標２に探知レーザ光を照射することで、推定されてもよい。
ステップＳ１５０において、制御装置３０は、目標２を破壊したかを判断する。制御装置３０は、検知装置２０が取得する検知情報に基づき、目標２の推定位置に目標２が存在するかを確認する。例えば、制御装置３０は、ステップＳ１２０と同様に、検知情報に目標２の情報が含まれているかを判断する。検知情報に目標２の情報が含まれていない場合、制御装置３０は目標２を破壊したと判断する。検知情報に目標２の情報が含まれている場合、ステップＳ１３０と同様に、目標２の位置を推定する。目標２の推定位置に、レーザ発振器１１が対処レーザ光を照射している位置が含まれない場合、制御装置３０は、目標２を破壊したと判断する。目標２の推定位置が、レーザ発振器１１が対処レーザ光を照射している位置と同じ場合、制御装置３０は、目標２を破壊していないと判断する。制御装置３０が目標２を破壊していないと判断した場合、ステップＳ１４０に戻り、レーザ発振器１１は対処レーザ光を目標２に照射し続ける。制御装置３０が目標２を破壊したと判断した場合、ステップＳ１１０に戻り、レーザ発振器１１は探知レーザ光を照射する。
このように、レーザ照射装置１は、レーザ発振器１１から探知レーザ光と対処レーザ光とを照射することで、目標２の検知と破壊とを行う。探知レーザ光のエネルギーは、対処レーザ光のエネルギーよりも小さくてもよい。
（複数の目標への照射）
レーザ照射装置１は、図５に示すように、複数の目標２に対処レーザ光を照射してもよい。例えば、検知装置２０が取得する検知情報に、第１目標２−１と、第２目標２−２との情報が含まれる。制御装置３０は、検知情報に基づき、第１目標２−１の位置と第２目標２−２の位置とを推定する。制御装置３０は、第１目標２−１の推定位置に基づき第１目標２−１に対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１と、第２目標２−２の推定位置に基づき第２目標２−２に対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１とを決定する。第１目標２−１に対処レーザ光を照射できる第１レーザ発振器１１−１が第２目標２−２に対処レーザ光を照射できる第２レーザ発振器１１−２と異なる場合、制御装置３０は、目標２に対処レーザ光を照射するための対処信号をそれぞれのレーザ発振器１１に送信する。レーザ発振器１１は、対処信号に基づき、第１目標２−１または第２目標２−２に対処レーザ光を照射する。
第１目標２−１と第２目標２−２との両方に対処レーザ光を照射できるレーザ発振器１１がある場合、制御装置３０は、このレーザ発振器１１に割当てる目標２を決定する。例えば、制御装置３０は、照射角が最も小さくなる目標２を、レーザ発振器１１に割当ててもよい。第１目標２−１に対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１の数が、第２目標２−２に対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１の数と等しくなるように、目標２がレーザ発振器１１に割当てられてもよい。
制御装置３０は、検知装置２０が取得した検知情報に基づき、目標２の位置、速度、加速度、進行方向などの目標情報を推定して、レーザ発振器１１に割当てる目標２を決定してもよい。例えば、制御装置３０は、レーザ照射装置１からの距離が最も短い目標２をレーザ発振器１１に割当ててもよい。目標２の位置と速度とに基づき、レーザ照射装置１に最も早く到達する目標２がレーザ発振器１１に割当てられてもよい。目標２の速度などを推定するには、まず、制御装置３０が、異なる時刻に検知装置２０が取得した検知情報に基づき、各々の時刻の目標２の位置を推定する。次に、検知装置２０が検知情報を取得した時刻と、各々の時刻における目標２の位置とに基づき、制御装置３０は目標２の速度などを推定する。レーザ照射装置１が施設などを防護する場合、制御装置３０は、この防護対象からの距離が最も近い目標２をレーザ発振器１１に割当ててもよい。防護対象に最も早く到達する目標２が、レーザ発振器１１に割当てられてもよい。
目標情報には、航空機、ドローン、飛しょう体、車両などの移動体の種類が含まれてもよい。制御装置３０は、検知装置２０が取得した検知情報に基づき、航空機、ドローン、飛しょう体、車両などの目標２の種類を推定して、レーザ発振器１１に割当てる目標２を決定してもよい。この場合、制御装置３０は、検知装置２０が取得した検知情報に基づき、目標２の形状を推定する。制御装置３０は、登録されている登録形状の中から、推定された形状に最も近い登録形状を検索する。検索された登録形状に対応する種類が、目標２の種類として推定される。推定された種類に対応した優先度が検索され、最も優先度が高い目標２がレーザ発振器１１に割当てられる。この場合、制御装置３０に、登録形状と、種類と、優先度とが対応付けられて登録されている。また、目標情報には、移動体の用途、機種などが含まれてもよい。この場合、移動体の用途、機種などに優先度が設定される。
制御装置３０は、検知装置２０が取得した検知情報に基づき、目標２の脅威度を算出して、脅威度が最も高い目標２をレーザ発振器１１に割当ててもよい。脅威度は、目標２の種類、大きさ、速度、進行方向などから算出される。
制御装置３０は、入力装置を備え、ユーザが選択した目標２をレーザ発振器１１に割当ててもよい。
（目標の移動に応じた照射）
目標２がレーザアレイ１０の表面の面内方向に移動する場合、図６に示すように、制御装置３０は、目標２の移動に応じて、対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１を変更してもよい。理解を容易にするため、直交座標系を用いて説明する。レーザアレイ１０の表面の面内方向をｘ方向とｙ方向とし、レーザアレイ１０の表面の法線方向をｚ方向として説明する。
例えば、目標２がｘ方向に移動する場合、制御装置３０は、目標２に対処レーザ光を照射している第１レーザ発振器１１−１のｘ方向に配置されている第２レーザ発振器１１−２に目標２を割当てる。制御装置３０は、第１レーザ発振器１１−１による対処レーザ光の照射を停止する。さらに目標２がｘ方向に移動する場合、制御装置３０は、目標２に対処レーザ光を照射している第２レーザ発振器１１−２のｘ方向に配置されている第３レーザ発振器１１−３に目標２を割当てる。制御装置３０は、第２レーザ発振器１１−２による対処レーザ光の照射を停止する。
具体的には、目標２がｘ方向に移動する場合、レーザ発振器１１は次のように動作する。図７に示すように、レーザ発振器１１のうち照射発振器１１ａが目標２に対処レーザ光を照射している。レーザ発振器１１のうち、照射発振器１１ａに隣接する隣接領域１２に配置された隣接発振器１１ｂは、対処レーザ光を照射していない。
目標２がｘ方向に移動すると、隣接発振器１１ｂのうちの一部が目標２に対処レーザ光を照射する。目標２がｘ方向に移動するため、照射発振器１１ａのｘ方向に配置された第１隣接発振器１１ｂ−１は、照射発振器１１ａが照射していた角度で、目標２に対処レーザ光を照射することができる。このため、制御装置３０は、第１隣接発振器１１ｂ−１が目標２に対処レーザ光を照射するように対処信号を生成する。第１隣接発振器１１ｂ−１は、対処信号に基づき、目標２に対処レーザ光を照射する。
目標２がｘ方向に移動すると、照射発振器１１ａのうちの一部が対処レーザ光の照射を停止する。目標２がｘ方向に移動するため、目標２の移動方向と反対方向である−ｘ方向に配置された第１照射発振器１１ａ−１は、照射発振器１１ａが照射していた角度で、目標２に対処レーザ光を照射することができない。このため、制御装置３０は、第１照射発振器１１ａ−１に対処レーザ光の照射を停止するように対処信号を生成する。第１照射発振器１１ａ−１は、対処信号に基づき、対処レーザ光の照射を停止する。
第１隣接発振器１１ｂ−１は、第１照射発振器１１ａ−１が対処レーザの照射を停止する前に、対処レーザを照射してもよい。また、第１隣接発振器１１ｂ−１は、第１照射発振器１１ａ−１が対処レーザの照射を停止した後に、対処レーザを照射してもよい。第１隣接発振器１１ｂ−１は、第１照射発振器１１ａ−１が対処レーザの照射を停止すると同時に、対処レーザを照射してもよい。
制御装置３０は、第１照射発振器１１ａ−１に送信する対処信号を生成する前に、第１隣接発振器１１ｂ−１に送信する対処信号を生成してもよい。また、制御装置３０は、第１照射発振器１１ａ−１に送信する対処信号を生成した後に、第１隣接発振器１１ｂ−１に送信する対処信号を生成してもよい。制御装置３０は、第１照射発振器１１ａ−１に送信する対処信号を生成すると同時に、第１隣接発振器１１ｂ−１に送信する対処信号を生成してもよい。
隣接領域１２に配置された隣接発振器１１ｂは、探知レーザ光を照射しないように制御されてもよい。隣接発振器１１ｂは、目標２に対処レーザ光を照射する可能性が高いレーザ発振器１１と言える。探知レーザ光の照射方向は、探知空間６００の全体に探知レーザ光が照射されるように制御される。隣接発振器１１ｂが探知レーザ光を照射しないように制御されることで、探知空間６００に探知レーザ光を照射している最中に、対処レーザ光の照射を開始することが抑制される。隣接領域１２は、目標２の進行方向、速度、加速度などに応じて、形状を変形してもよい。
目標２がｙ方向に移動する場合なども、ｘ方向に移動する場合と同様に、制御装置３０はレーザ発振器１１を制御することができる。
制御装置３０は、図８に示すように、検知情報から目標２の推定経路３を推定して、推定経路３に基づき、目標２に対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１を決定してもよい。目標２に対処レーザを照射しているレーザ発振器１１が、照射領域１３に配置されている。この場合、最初に、制御装置３０は目標２の推定経路３を推定する。例えば、検知装置２０が取得した検知情報から、目標２の位置、速度、加速度、機種などの目標情報を推定する。目標２の推定した目標情報に基づき、目標２の推定経路３が推定される。
次に、制御装置３０は、推定経路３に基づき、所望の時刻において、目標２に対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１を決定する。例えば、制御装置３０は、目標２の推定経路３に基づき、所望の時刻における目標２の推定位置４、例えば第１推定位置４−１と第２推定位置４−２とを推定する。第１推定位置４−１に基づき、目標２が第１推定位置４−１に達したときに対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１（例えば、第１推定照射領域１４−１に配置されたレーザ発振器１１）が決定される。同様に、第２推定位置４−２に基づき、目標２が第２推定位置４−２に達したときに対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１（例えば、第２推定照射領域１４−２に配置されたレーザ発振器１１）が決定される。
制御装置３０は、レーザ発振器１１が対処レーザ光を目標２に照射するスケジュールを決定し、スケジュールに基づき、レーザ発振器１１を制御する。制御装置３０は、目標２が推定位置４に到達する時刻と、推定照射領域１４に配置されたレーザ発振器１１とに基づき、各々のレーザ発振器１１が対処レーザ光を照射するスケジュールを決定する。このスケジュールに従い、制御装置３０は、レーザ発振器１１を制御する対処信号を生成する。例えば、目標２が第１推定位置４−１に到達した時刻に、第１推定照射領域１４−１に配置されたレーザ発振器１１に対処信号を送信する。これにより、決定したスケジュールに従い、レーザ発振器１１は目標２に対処レーザ光を照射する。
このように、目標２の推定経路３を推定することで、制御装置３０は、レーザ発振器１１が対処レーザ光を目標２に照射するスケジュールを決定してもよい。このスケジュールは、検知装置２０が検知情報を取得するときに、更新されてもよい。複数の目標２を検知した場合、図５に示すように、各々の目標２に対処レーザ光を照射するレーザ発振器１１が決定されてもよい。
（レーザアレイの表示）
制御装置３０は、図９に示すように、文字、絵などの画像がレーザアレイ１０に表示されるように、探知レーザ光を照射するレーザ発振器１１を選択してもよい。例えば、制御装置３０は、レーザアレイ１０において「ＡＡＡ」の文字の形状に合わせた領域（例えば文字の占める領域、文字の縁が占める領域など）を決定する。制御装置３０は、この領域に配置されたレーザ発振器１１をレーザ発振器群として選択して、選択したレーザ発振器群に探知レーザ光を照射することを示す探知信号を送信する。レーザ発振器群に含まれるレーザ発振器１１は、探知信号に基づき、出力レーザ光５０１を探知レーザ光として照射する。このため、各々のレーザ発振器１１が照射した出力レーザ光５０１を含むレーザ光群が照射される。このレーザ光群が照射された方向からレーザアレイ１０を見ると、「ＡＡＡ」の文字が表示される。また、レーザ発振器１１が探知レーザ光を照射するため、探知レーザ光は目標２に反射され、検知装置２０に到達する。この結果、検知装置２０は、目標２を検知することができる。このように、レーザアレイ１０は、文字を表示しながら、目標２を探知することができる。
レーザアレイ１０に画像を表示する方向に合せて、探知レーザ光を照射する方向を任意に選択することができる。例えば、複数の方向に画像を表示する場合、対応するレーザ発振器１１が探知レーザ光を複数の方向に照射する。例えば、所定の方向に探知レーザ光を照射する間隔を１／２５秒にすることで、この方向からレーザアレイ１０を見ると、レーザアレイ１０上の画像が表示される。画像に応じて選択されたレーザ発振器１１のうち、一部のレーザ発振器１１が第１方向に探知レーザ光を照射するときに、他のレーザ発振器１１が第１方向と異なる方向に探知レーザ光を照射してもよい。
制御装置３０は、図１０に示すように、レーザアレイ１０を見る方向に応じて、レーザアレイ１０に表示される画像を変更してもよい。
例えば、制御装置３０は、第１方向に「ＡＡＡ」の文字列の形状に合わせて、レーザ光群を照射するようにレーザ発振器１１を制御する。具体的には、制御装置３０は、「ＡＡＡ」の文字列の形状に合わせてレーザアレイ１０上の領域を決定し、この領域に配置されたレーザ発振器１１を第１レーザ発振器群として選択する。選択された第１レーザ発振器群は、制御装置３０からの指示に従い、第１出力レーザ光５０１−１を探知レーザ光として第１方向に照射する。この結果、第１方向からレーザアレイ１０を見ると、「ＡＡＡ」の文字列が表示される。
同様に、制御装置３０は、第１方向と異なる第２方向に「ＢＢＢ」の文字列の形状に合わせて、レーザ光群を照射するようにレーザ発振器１１を制御する。具体的には、制御装置３０は、「ＢＢＢ」の文字列の形状に合わせてレーザアレイ１０上の領域を決定し、この領域に配置されたレーザ発振器１１を第２レーザ発振器群として選択する。選択された第２レーザ発振器群は、制御装置３０からの指示に従い、第２出力レーザ光５０１−２を探知レーザ光として第２方向に照射する。この結果、第２方向からレーザアレイ１０を見ると、「ＢＢＢ」の文字列が表示される。
第１レーザ発振器群と第２レーザ発振器群との両方に含まれるレーザ発振器１１は、第１方向と第２方向とに探知レーザ光を照射する。これにより、１つのレーザアレイ１０で、複数の方向に異なる画像を表示することができる。
（ソフトウェア処理）
制御装置３０は、ソフトウェア処理により、レーザ発振器１１を制御してもよい。この場合、制御装置３０は、図１１に示すように、演算装置３１と、記憶装置３２とを備える。
記憶装置３２は、レーザ発振器１１を制御するために用いられる様々なデータを格納する。例えば、レーザ照射ソフトウェア３３が記憶装置３２にインストールされており、記憶装置３２は、レーザ照射ソフトウェア３３を記憶する非一時的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）として用いられる。レーザ照射ソフトウェア３３は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体４０に記録されたコンピュータプログラム製品(computer program product)として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。
演算装置３１は、レーザ照射ソフトウェア３３を実行して、レーザ発振器１１を制御するための様々なデータ処理を行う。演算装置３１は、レーザ発振器１１を制御するための探知信号と対処信号とを生成するとともに、目標２の位置を推定する。例えば、レーザ発振器１１は、探知信号に基づき、探知レーザ光を照射する。演算装置３１は、検知装置２０が検知した探知レーザ光の反射光５０３に基づき、目標２の位置を推定する。推定した位置に基づき、対処信号が生成される。レーザ発振器１１は、対処信号に基づき、目標２に対処レーザ光を照射する。
（レーザ発振器）
非機械式に出力レーザ光５０１の照射方向を変更することができるレーザ発振器１１を説明する。レーザ発振器１１は、例えば、図１２に示すように、光学素子１００と、レーザ素子２００とを備える。
レーザ素子２００は、光学素子１００の周囲に設けられ、光学素子１００の入力面１０１に複数の方向から種光５００を照射するように構成されている。光学素子１００は、入力面１０１に照射された種光５００を出力面１０２から出力レーザ光５０１として照射するように構成されている。出力レーザ光５０１が照射される方向は、レーザ素子２００が光学素子１００に照射する種光５００の波長と照射方向とにより決定される。種光５００の波長と照射方向とは、制御装置３０により制御されるように構成されている。
種光５００は、照射方向が異なる第１種光５００−１（図示せず）、第２種光５００−２（図示せず）、・・・、第Ｎ種光５００−Ｎ（図示せず）の総称である。出力レーザ光５０１は、種光５００の各々が光学素子１００に照射されたときに照射される第１出力レーザ光５０１−１（図示せず）、第２出力レーザ光５０１−２（図示せず）、・・・、第Ｎ出力レーザ光５０１−Ｎの総称である。第１種光５００−１が光学素子１００に照射されると、光学素子１００は第１出力レーザ光５０１−１を照射する。第２種光５００−２が光学素子１００に照射されると、光学素子１００は第２出力レーザ光５０１−２を照射する。第Ｎ種光５００−Ｎが光学素子１００に照射されると、光学素子１００は第Ｎ出力レーザ光５０１−Ｎを照射する。
光学素子１００は、図１２、１３に示すように、例えば、円柱形に形成され、一方の底面に、入力面１０１と、出力面１０２とを有している。入力面１０１は、例えば底面の端部に設けられた平面であり、レーザ素子２００から種光５００が照射されるように構成されている。出力面１０２は、底面に設けられた平面であり、出力レーザ光５０１を照射するように構成されている。出力面１０２は、例えば、底面の中央に円形に形成されてもよい。
光学素子１００は、基板１１０上に第２反射鏡１２０と、活性層１３０と、第１反射鏡１４０と、第１電極１５０とが順番に積層されて形成されている。各層の境界は、例えば、光学素子１００の底面、例えば出力面１０２に平行して設けられている。また、基板１１０に隣接して第２電極１６０が設けられている。
第１反射鏡１４０は、例えば、表面の端部に入力面１０１を有する。レーザ素子２００から照射される種光５００は、入力面１０１を透過する。このため、入力面１０１は、他の部分に比べて反射率が低くなるように構成されている。例えば、第１反射鏡１４０は、入力面１０１が設けられた位置における第１反射鏡１４０の厚さが、他の位置における第１反射鏡１４０の厚さよりも薄く形成されている。入力面１０１は、例えば、出力面１０２に平行な平面である。
入力面１０１を透過したレーザ光は、伝搬レーザ光５０２として、光学素子１００の内部を進む。伝搬レーザ光５０２は、種光５００の各々が照射されたときに光学素子１００内を進む第１伝搬レーザ光５０２−１、第２伝搬レーザ光５０２−２、・・・、第Ｎ伝搬レーザ光５０２−Ｎの総称である。具体的には、第１種光５００−１が光学素子１００に照射されると、第１伝搬レーザ光５０２−１として光学素子１００内を進む。第２種光５００−２が光学素子１００に照射されると、第２伝搬レーザ光５０２−２として光学素子１００内を進む。第Ｎ種光５００−Ｎが光学素子１００に照射されると、第Ｎ伝搬レーザ光５０２−Ｎとして光学素子１００内を進む。
第１反射鏡１４０と、第２反射鏡１２０とは、互いに対向して設けられ、第１反射鏡１４０と第２反射鏡１２０との間に導波路１７０（planer waveguide）を形成する。具体的には、第２反射鏡１２０は、入力面１０１を透過した伝搬レーザ光５０２を反射する。第２反射鏡１２０に反射された伝搬レーザ光５０２の一部が第１反射鏡１４０に反射される。第１反射鏡１４０に反射された伝搬レーザ光５０２が第２反射鏡１２０に反射される。このように、伝搬レーザ光５０２は、第１反射鏡１４０と第２反射鏡１２０とに順番に反射されて導波路１７０を進む。第１反射鏡１４０と第２反射鏡１２０とは、ブラッグ反射を行うように形成され、例えば分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）を含む。
第１反射鏡１４０は、伝搬レーザ光５０２の一部を通し、他の一部を反射する。第１反射鏡１４０で反射された伝搬レーザ光５０２は、光学素子１００の内部を進む。第１反射鏡１４０を透過した伝搬レーザ光５０２は、第１反射鏡１４０の表面に形成された出力面１０２から出力レーザ光５０１として照射される。
一方、第２反射鏡１２０は、伝搬レーザ光５０２のすべてを反射してもよい。このため、第１反射鏡１４０の反射率は、第２反射鏡１２０よりも低くなるように構成されてもよい。例えば、第１反射鏡１４０の厚さは、第２反射鏡１２０の厚さより薄くてもよい。
活性層１３０は、第１反射鏡１４０と第２反射鏡１２０との間に設けられ、活性層１３０を通過する伝搬レーザ光５０２を増幅する。伝搬レーザ光５０２が導波路１７０を進むと、伝搬レーザ光５０２の一部が出力レーザ光５０１として照射され、伝搬レーザ光５０２の他の一部が活性層１３０により増幅される。
活性層１３０は、第１電極１５０と第２電極１６０との間に流される電流により、励起される。例えば、活性層１３０は、発光状態になるまで励起されてもよい。第１電極１５０と第２電極１６０とは、活性層１３０を挟んで設けられている。
第１電極１５０と第２電極１６０とは、制御装置３０に接続されている。制御装置３０は、第１電極１５０と第２電極１６０との間に電流を流し、活性層１３０を励起する。制御装置３０は、活性層１３０に流れる電流を制御することで、活性層１３０による伝搬レーザ光５０２の増幅を調整する。
第１電極１５０は、図１２に示すように、種光５００が照射される入力面１０１と、出力レーザ光５０１が照射される出力面１０２とに重ならないように形成されている。入力面１０１は、光学素子１００において種光５００が照射される方向の端部に設けられている。出力面１０２は、例えば、光学素子１００の底面の中央に、円形状に形成されている。
このように、光学素子１００は、第１反射鏡１４０と第２反射鏡１２０との間に設けられた導波路１７０に沿って伝搬レーザ光５０２を伝搬するとともに、出力面１０２から出力レーザ光５０１を照射する。光学素子１００は、例えば垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含む。例えば、光学素子１００の出力面１０２の直径は１ｃｍでもよい。
レーザ素子２００は、例えば、複数の種光源２４０（第１種光源２４０−１、第２種光源２４０−２、・・・、第Ｎ種光源２４０−Ｎ）を備える。
種光源２４０は、光学素子１００に種光５００を照射する。例えば、種光源２４０の各々は、種光５００を照射する方向が異なり、第１種光５００−１、第２種光５００−２、・・・、第Ｎ種光５００−Ｎを照射する。具体的には、第１種光源２４０−１は第１種光５００−１を光学素子１００に照射する。第２種光源２４０−２は第２種光５００−２を光学素子１００に照射する。第Ｎ種光源２４０−Ｎは第Ｎ種光５００−Ｎを光学素子１００に照射する。種光源２４０の一部、例えば第１種光源２４０−１と第２種光源２４０−２とが同じ方向に種光５００を照射してもよい。また、種光源２４０は、光スイッチを介して、種光５００を出力する装置に接続され、この装置が出力した種光５００を照射するように構成されてもよい。この場合、光スイッチは、種光５００を照射する種光源２４０を選択する。種光源２４０の一例に、コリメータ、光ファイバを束ねたファイバアレイなどが含まれる。
種光源２４０は、光学素子１００を囲むように配置されている。種光源２４０は、例えば、出力面１０２の法線方向から見ると、光学素子１００の半分を囲むように配置され、種光源２４０の各々は、等間隔に配置されている。
理解を容易にするため、出力面１０２の中心を原点とする球面座標系を用いて説明する。原点からの距離を半径ｒ（radius）とし、出力面１０２の法線５１０からの角度を極角θ（polar angle）とし、出力面１０２の面内方向において、原点から見たときの方向を方位φ（azimuthal）とする。
出力レーザ光５０１の照射方向の方位φを制御する方法を説明する。レーザ素子２００は、例えば、第ｉ種光源２４０−ｉと、第ｋ種光源２４０−ｋとから種光５００を光学素子１００に照射する。第ｉ種光源２４０−ｉと第ｋ種光源２４０−ｋとが照射する種光５００の照射方向の方位φは互いに平行でない。入力面１０１が平面であるため、第ｉ種光５００−ｉに対応した第ｉ伝搬レーザ光５０２−ｉの進行方向の方位φと、第ｋ種光５００−ｋに対応した第ｋ伝搬レーザ光５０２−ｋの進行方向の方位φとは互いに平行でない。出力面１０２が平面であるため、第ｉ伝搬レーザ光５０２−ｉに対応した第ｉ出力レーザ光５０１−ｉの照射方向の方位φと、第ｋ伝搬レーザ光５０２−ｋに対応した第ｋ出力レーザ光５０１−ｋの照射方向の方位φとは互いに平行でない。このように、第ｉ種光源２４０−ｉから種光５００を照射したときの出力レーザ光５０１の照射方向の方位φと、第ｋ種光源２４０−ｋから種光５００を照射したときの出力レーザ光５０１の照射方向の方位φとは異なる。種光源２４０が種光５００を照射する種光源２４０を変更することで、出力レーザ光５０１の照射方向の方位φを変更することができる。
このように、レーザ発振器１１は、種光５００を照射する種光源２４０を変更することで、出力レーザ光５０１の照射方向の方位φを制御することができる。導波路１７０において、進行方向の方位φが互いに平行にならない複数の種光５００をレーザ素子２００が照射することで、出力レーザ光５０１の照射方向の方位φを制御できるとも言える。複数の種光源２４０から照射されて光学素子１００の内部を進む伝搬レーザ光５０２の複数の光路は、光学素子１００内に形成された導波路１７０の内部で互いに交差してもよい。例えば、第ｉ伝搬レーザ光５０２−ｉの光路と、第ｋ伝搬レーザ光５０２−ｋの光路とは、導波路１７０の内部で交差してもよい。なお、複数の種光源２４０の中の２の種光源２４０が、平行な方向から光学素子１００に種光５００を照射してもよい。
種光源２４０から照射する種光５００の波長を変更することで、出力レーザ光５０１の照射方向の極角θを変更することができる。図１３に示すように、種光５００は、入力面１０１の法線方向に対して傾斜した方向から入力面１０１に照射され、伝搬レーザ光５０２として光学素子１００の内部に導かれる。伝搬レーザ光５０２は、第１反射鏡１４０と第２反射鏡１２０とにより反射される。第１反射鏡１４０における伝搬レーザ光５０２の入射角５０６をθｉとすると、ブラッグの法則に基づき、以下の式（１）が成り立つ。
Figure 2020118595
 ここで、入射角５０６は、第１反射鏡１４０に対する伝搬レーザ光５０２の入射方向と、出力面１０２の法線５１０との成す角を示す。また、λは伝搬レーザ光５０２の波長を、λｃは導波路１７０のカットオフ波長を示す。
第１反射鏡１４０は、入射角５０６で入射する伝搬レーザ光５０２の一部を出力レーザ光５０１として通過させる。出力レーザ光５０１は、第１反射鏡１４０に設けられた出力面１０２において屈折して照射される。出力レーザ光５０１の波長は伝搬レーザ光５０２の波長と等しいため、出力レーザ光５０１が照射される方向と、出力面１０２の法線５１０との成す角を示す出力角５０５をθｏとすると、以下の式（２）が成り立つ。
Figure 2020118595
 ここで、ｎａｉｒは大気中の屈折率を、ｎｗｇは導波路１７０の屈折率を示す。
伝搬レーザ光５０２の波長と、出力レーザ光５０１の波長とは、種光５００と等しいため、出力角５０５は種光５００の波長に基づき変化する。出力角５０５は出力レーザ光５０１が照射される方向の極角θを示すため、種光５００の波長に基づき、出力レーザ光５０１が照射される方向の極角θが変更される。この結果、レーザ発振器１１は、種光５００の波長を変更することで、出力レーザ光５０１の照射方向の極角θを制御することができる。
このように、レーザ発振器１１は、種光５００を照射する種光源２４０と、種光源２４０が照射するレーザ光の波長とを制御することで、照射する出力レーザ光５０１の方向を非機械式に、かつ、二次元的に変更し得る。例えば、レーザ発振器１１は、レーザ光を出力する位置を原点とし、レーザ光を照射している方向を頂点（zenith）とする球面座標系において、レーザ光の照射する方向の極角と方位とを変更し得る。
レーザ照射装置１が図１２、１３に示すレーザ発振器１１を備える場合、制御装置３０は、種光５００の波長と、種光源２４０とを選択することで、出力レーザ光５０１の照射方向を制御することができる。出力レーザ光５０１の出力エネルギーは、制御装置３０が第１電極１５０と第２電極１６０との間を流れる電流と、種光５００の出力エネルギーとを制御することで、調整される。
各々のレーザ発振器１１が出力レーザ光５０１を照射できる方向は、同じでなくてもよい。例えば、隣接するレーザ発振器１１が出力レーザ光５０１を照射できる方向が異なってもよい。隣接するレーザ発振器１１が出力レーザ光５０１を照射できる方向が異なることで、照射方向が補完され得る。この結果、レーザアレイ１０が出力レーザ光５０１を照射できる方向が広くなり得る。
以上において説明した処理は一例であり、各ステップの順番、処理内容は、機能を阻害しない範囲で変更してもよい。また、説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよい。
１ ：レーザ照射装置
２ ：目標
２−１ ：第１目標
２−２ ：第２目標
３ ：推定経路
４ ：推定位置
４−１ ：第１推定位置
４−２ ：第２推定位置
１０ ：レーザアレイ
１１ ：レーザ発振器
１１−１ ：第１レーザ発振器
１１−２ ：第２レーザ発振器
１１−３ ：第３レーザ発振器
１１ａ ：照射発振器
１１ａ−１ ：第１照射発振器
１１ｂ ：隣接発振器
１１ｂ−１ ：第１隣接発振器
１２ ：隣接領域
１３ ：照射領域
１４ ：推定照射領域
１４−１ ：第１推定照射領域
１４−２ ：第２推定照射領域
２０ ：検知装置
３０ ：制御装置
３１ ：演算装置
３２ ：記憶装置
３３ ：レーザ照射ソフトウェア
４０ ：記憶媒体
１００ ：光学素子
１０１ ：入力面
１０２ ：出力面
１１０ ：基板
１２０ ：第２反射鏡
１３０ ：活性層
１４０ ：第１反射鏡
１５０ ：第１電極
１６０ ：第２電極
１７０ ：導波路
２００ ：レーザ素子
２４０ ：種光源
５００ ：種光
５０１ ：出力レーザ光
５０２ ：伝搬レーザ光
５０３ ：反射光
５０５ ：出力角
５０６ ：入射角
５１０ ：法線
６００ ：探知空間
６００−１ ：第１探知空間
６００−２ ：第２探知空間
６０１ ：目標方向

Claims (16)

  1. 第１探知レーザ光を照射する第１レーザ発振器と、第２対処レーザ光を照射する第２レーザ発振器とを含む複数のレーザ発振器を備えたレーザアレイと、
    前記第１探知レーザ光が目標に反射された反射光に基づき、検知情報を取得する検知装置と、
    前記検知情報に基づき、前記目標の位置を推定し、推定した前記目標の位置に前記第２対処レーザ光を照射することを指示する第２対処信号を生成する制御装置と
    を備え、
    前記第２レーザ発振器は、前記第２対処信号に基づき、推定した前記目標の位置に前記第２対処レーザ光を照射する
    レーザ照射装置。
  2. 前記制御装置は、前記第２レーザ発振器が前記第２対処レーザ光を照射しているときに、推定した前記目標の位置に第１対処レーザ光を照射することを指示する第１対処信号を生成し、
    前記第１レーザ発振器は、前記第１対処信号に基づき、推定した前記目標の位置に前記第１対処レーザ光を照射する
    請求項１に記載のレーザ照射装置。
  3. 前記複数のレーザ発振器は、さらに、前記第２レーザ発振器が前記第２対処レーザ光を照射しているときに、第３探知レーザ光を照射できる第３レーザ発振器を含む
    請求項１または２に記載のレーザ照射装置。
  4. 前記第３探知レーザ光が照射される空間は、前記第１探知レーザ光が照射される空間と重なっている
    請求項３に記載のレーザ照射装置。
  5. 前記複数のレーザ発振器は、第４探知レーザ光を照射する第４レーザ発振器を含み、
    前記第４探知レーザ光が照射される空間は、前記第１探知レーザ光が照射される空間と異なる
    請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
  6. 前記検知装置は、第１目標と第２目標とを含む複数の前記目標を検知して前記検知情報を取得し、
    前記制御装置は、
    前記検知情報に基づき、前記第１目標の位置と、前記第２目標の位置とを推定し、
    推定した前記第１目標の位置に前記第２対処レーザ光を照射することを指示する前記第２対処信号と、推定した前記第２目標の位置に第５対処レーザ光を照射することを指示する第５対処信号とを生成し、
    前記第２レーザ発振器は、前記第２対処信号に基づき、推定した前記第１目標の位置に前記第２対処レーザ光を照射し、
    前記複数のレーザ発振器は、
    前記第５対処信号に基づき、推定した前記第２目標の位置に前記第５対処レーザ光を照射する第５レーザ発振器
    を含む
    請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
  7. 前記検知装置は、前記第２対処レーザ光が前記目標に照射されているときに、前記目標の位置を示す情報を含む前記検知情報を取得し、
    前記制御装置は、
    前記検知情報に基づき、前記目標の位置を推定し、
    推定した前記目標の位置に応じて、第６対処レーザ光を照射することを指示する第６対処信号と、前記第２対処レーザ光の照射を停止することを指示する第７対処信号とを生成し、
    前記複数のレーザ発振器は、
    前記第６対処信号に基づき、前記目標の位置に前記第６対処レーザ光を照射する第６レーザ発振器
    を含み、
    前記第２レーザ発振器は、前記第７対処信号に基づき、前記目標の位置への前記第２対処レーザ光の照射を停止する
    請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
  8. 前記制御装置は、前記第６対処信号を生成した後に、前記第７対処信号を生成する
    請求項７に記載のレーザ照射装置。
  9. 前記制御装置は、
    前記検知情報に基づき、前記目標の経路を推定し、
    推定した前記目標の経路に基づき、所望の時刻における前記目標の位置を推定し、
    前記所望の時刻に、推定した前記目標の位置に前記第６対処レーザ光を照射することを指示する前記第６対処信号を生成する
    請求項７または８に記載のレーザ照射装置。
  10. 前記複数のレーザ発振器は、第１レーザ発振器群を含み、
    前記第１レーザ発振器群は、第１レーザ光群を第１方向に照射して、第１画像を前記第１方向に表示し、
    前記第１レーザ発振器は、前記第１レーザ発振器群に含まれる
    請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
  11. 前記制御装置は、前記第１画像に応じて、前記複数のレーザ発振器から前記第１レーザ発振器群を選択する
    請求項１０に記載のレーザ照射装置。
  12. 前記複数のレーザ発振器は、第２レーザ光群を第２方向に照射して、第２画像を前記第２方向に表示する第２レーザ発振器群を含む
    請求項１０または１１に記載のレーザ照射装置。
  13. 前記制御装置は、前記第２画像に応じて、前記複数のレーザ発振器から前記第２レーザ発振器群を選択する
    請求項１２に記載のレーザ照射装置。
  14. 前記第１レーザ発振器群の一部のレーザ発振器は、前記第２レーザ発振器群に含まれる
    請求項１２または１３に記載のレーザ照射装置。
  15. 複数のレーザ発振器が並べられたレーザアレイを備え、
    前記複数のレーザ発振器は、
    前記複数のレーザ発振器のうちの一部のレーザ発振器を含む第１レーザ発振器群と、
    前記複数のレーザ発振器のうちの一部のレーザ発振器を含む第２レーザ発振器群と
    を備え、
    前記第１レーザ発振器群は、第１方向に第１レーザ光群を照射して、第１画像を前記第１方向に表示し、
    前記第２レーザ発振器群は、前記第１方向と異なる第２方向に第２レーザ光群を照射して、第２画像を前記第２方向に表示する
    レーザ照射装置。
  16. レーザアレイに並べられた第１レーザ発振器と第２レーザ発振器とを制御するプロラムであって、
    探知レーザ光を照射することを前記第１レーザ発振器に指示する探知信号を生成するステップと、
    前記探知レーザ光が目標に反射された反射光を受光することで取得される検知情報に基づき、対処レーザ光を前記目標に照射することを前記第２レーザ発振器に指示する対処信号を生成するステップと
    を含む
    演算装置に実行させるためのレーザ照射プログラム。
JP2019011203A 2019-01-25 2019-01-25 レーザ照射装置及びレーザ照射プログラム Active JP7182334B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019011203A JP7182334B2 (ja) 2019-01-25 2019-01-25 レーザ照射装置及びレーザ照射プログラム
EP19911400.0A EP3822664A4 (en) 2019-01-25 2019-09-03 LASER IRRADIATION DEVICE AND STORAGE MEDIA FOR STORING A LASER IRRADIATION PROGRAM
EP22162930.6A EP4036604A1 (en) 2019-01-25 2019-09-03 Laser irradiation apparatus
PCT/JP2019/034541 WO2020152903A1 (ja) 2019-01-25 2019-09-03 レーザ照射装置及びレーザ照射プログラムを格納する記憶媒体
US17/268,701 US20210231414A1 (en) 2019-01-25 2019-09-03 Laser irradiation apparatus and storage medium storing laser irradiation program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019011203A JP7182334B2 (ja) 2019-01-25 2019-01-25 レーザ照射装置及びレーザ照射プログラム

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2020118595A true JP2020118595A (ja) 2020-08-06
JP2020118595A5 JP2020118595A5 (ja) 2022-01-06
JP7182334B2 JP7182334B2 (ja) 2022-12-02

Family

ID=71736212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019011203A Active JP7182334B2 (ja) 2019-01-25 2019-01-25 レーザ照射装置及びレーザ照射プログラム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210231414A1 (ja)
EP (2) EP3822664A4 (ja)
JP (1) JP7182334B2 (ja)
WO (1) WO2020152903A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5013151A (en) * 1980-12-09 1991-05-07 Australian Electro Optics Pty Ltd. Variable beam width laser radar system
US6396577B1 (en) * 2001-03-19 2002-05-28 Thomas P. Ramstack Lidar-based air defense system
JP2004363591A (ja) * 2003-06-02 2004-12-24 Eastman Kodak Co レーザ画像投影機
JP2010127818A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Mitsubishi Electric Corp レーザー照射装置
JP2014098873A (ja) * 2012-11-16 2014-05-29 Olympus Corp 表示装置
JP2017072557A (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 三菱重工業株式会社 飛行物体探知システム及び飛行物体探知方法
CN107514936A (zh) * 2017-09-30 2017-12-26 合肥正阳光电科技有限责任公司 一种近程激光防御***
JP2018184080A (ja) * 2017-04-26 2018-11-22 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 人工衛星、明点表示方法、情報提供方法、及びプログラム
WO2018220382A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-06 Bae Systems Plc Weapon system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8301027B2 (en) * 2008-05-02 2012-10-30 Massachusetts Institute Of Technology Agile-beam laser array transmitter
JP5662266B2 (ja) 2011-07-01 2015-01-28 株式会社デンソー 光偏向モジュール
US9292757B1 (en) * 2013-10-08 2016-03-22 American Megatrends, Inc. Laser projection system projecting content based on information collected from nearby targets
US20160377414A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 Hand Held Products, Inc. Optical pattern projector
CN105372827A (zh) * 2015-10-22 2016-03-02 北京工业大学 一种消除激光显示散斑的方法及激光光源
JP6732225B2 (ja) 2016-02-29 2020-07-29 国立大学法人東京工業大学 ビーム偏向デバイス
CN107121017A (zh) * 2017-05-04 2017-09-01 成都安的光电科技有限公司 一种无人机狙击***
CN207051590U (zh) * 2017-07-04 2018-02-27 成都安的光电科技有限公司 激光扩束装置及无人机激光狙击***
JP6638045B2 (ja) 2018-09-27 2020-01-29 株式会社ナベル 自動倉庫の制御装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5013151A (en) * 1980-12-09 1991-05-07 Australian Electro Optics Pty Ltd. Variable beam width laser radar system
US6396577B1 (en) * 2001-03-19 2002-05-28 Thomas P. Ramstack Lidar-based air defense system
JP2004363591A (ja) * 2003-06-02 2004-12-24 Eastman Kodak Co レーザ画像投影機
JP2010127818A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Mitsubishi Electric Corp レーザー照射装置
JP2014098873A (ja) * 2012-11-16 2014-05-29 Olympus Corp 表示装置
JP2017072557A (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 三菱重工業株式会社 飛行物体探知システム及び飛行物体探知方法
JP2018184080A (ja) * 2017-04-26 2018-11-22 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 人工衛星、明点表示方法、情報提供方法、及びプログラム
WO2018220382A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-06 Bae Systems Plc Weapon system
CN107514936A (zh) * 2017-09-30 2017-12-26 合肥正阳光电科技有限责任公司 一种近程激光防御***

Also Published As

Publication number Publication date
EP3822664A1 (en) 2021-05-19
JP7182334B2 (ja) 2022-12-02
US20210231414A1 (en) 2021-07-29
EP3822664A4 (en) 2021-11-24
WO2020152903A1 (ja) 2020-07-30
EP4036604A1 (en) 2022-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7321553B2 (ja) 眼安全性走査ｌｉｄａｒシステム
JPH02707Y2 (ja)
US11723762B2 (en) LIDAR based 3-D imaging with far-field illumination overlap
CN109254286B (zh) 机载激光雷达光学扫描装置
CN107896506A (zh) 距离传感器
CN109557550B (zh) 三维固态激光雷达装置及***
US9240001B2 (en) Systems and methods for vehicle survivability planning
US9030347B2 (en) Preemptive signature control for vehicle survivability planning
KR20220024177A (ko) 적응형 다중 펄스 lidar 시스템
US20180136318A1 (en) SITUATIONAL AWARENESS SENSOR USING A FIXED CONFIGURATION OF OPTICAL PHASED ARRAYs (OPAs)
JP7016796B2 (ja) 情報処理装置、および情報処理方法
US20210293928A1 (en) Ranging apparatus, balance method of scan field thereof, and mobile platform
JP6465382B2 (ja) 物体検出装置及びセンシング装置
CN109521438B (zh) 一种多波束光子计数激光成像方法
US20190324145A1 (en) Lidar Apparatus and Method
CN108375762A (zh) 激光雷达及其工作方法
US8831793B2 (en) Evaluation tool for vehicle survivability planning
CN108761482A (zh) 一种基于mems振镜的微型激光三维成像雷达及成像方法
US20220051566A1 (en) Multiple object collision avoidance based on centralized coordination of vehicle operations
CN108471525A (zh) 用于投影仪的控制方法和装置
IT9048264A1 (it) Rivelatore di fili sospesi, particolarmente idoneo per applicazioni avioniche
JP7182334B2 (ja) レーザ照射装置及びレーザ照射プログラム
CN112835016B (zh) 面阵激光雷达、激光器模块及探测器模块
JP2002221574A (ja) 飛翔体の空中位置同定方法及びそのシステム
JP2018155658A (ja) 物体検出装置、物体検出方法、および物体検出プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
RD07 Notification of extinguishment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427

Effective date: 20190607

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20191210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211126

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220713

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220906

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221026

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221115

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7182334

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150