特開 2024-173748 照射装置および照射方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024173748

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】照射装置および照射方法

(51)【国際特許分類】

   A01M 29/10 20110101AFI20241205BHJP

   F41H 13/00 20060101ALI20241205BHJP

   F41G 1/46 20060101ALI20241205BHJP

   B64U 20/80 20230101ALN20241205BHJP

   B64U 101/40 20230101ALN20241205BHJP

【ＦＩ】

A01M29/10

F41H13/00

F41G1/46

B64U20/80

B64U101:40

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024084272

(22)【出願日】2024-05-23

(31)【優先権主張番号】P 2023089100

(32)【優先日】2023-05-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 生物系特定産業技術研究支援センター、ムーンショット型農林水産研究開発事業委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】眞鍋 由雄

(72)【発明者】

【氏名】山本 和久

(72)【発明者】

【氏名】藤 寛

【テーマコード（参考）】

2B121

【Ｆターム（参考）】

2B121AA11

2B121DA33

2B121DA62

2B121DA63

2B121EA26

2B121FA13

(57)【要約】

【課題】照射範囲を広範囲にしつつ、照射対象物に対して適切に光線を照射できる照射装置を提供する。
【解決手段】照射装置（１００）は、複数の光源（ＬＥ）を有する光源ユニット（３３）と、照射対象物の位置を特定する特定部（２２）と、前記照射対象物の位置に応じて前記光源ユニットを機械的に駆動する駆動モータ（３２）と、前記複数の光源から、前記照射対象物に対応する少なくとも１つの光源を選択して光線を出射させる駆動回路（３１）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光源を有する光源ユニットと、
照射対象物の位置を特定する特定部と、
前記照射対象物の位置に応じて前記光源ユニットを機械的に駆動する機械的駆動部と、
前記複数の光源から、前記照射対象物に対応する少なくとも１つの光源を選択して光線を出射させる電気的駆動部と、を備える照射装置。

【請求項2】

前記複数の光源は、二次元に配列されており、
前記電気的駆動部は、前記複数の光源からライン状に光源を選択する、請求項１に記載の照射装置。

【請求項3】

前記電気的駆動部は、前記照射対象物に対応して、ライン状に選択した光源から時間的にずらして光線を出射させる、請求項２に記載の照射装置。

【請求項4】

前記電気的駆動部は、ライン状に配列した第１光源群を選択して光線を出射させた後、ライン状に配列した第２光源群を選択して光線を出射させ、
前記第２光源群は、少なくとも前記第１光源群に含まれない光源を含む、請求項２に記載の照射装置。

【請求項5】

前記特定部は、前記照射対象物の向きを特定し、
前記電気的駆動部は、前記複数の光源から、前記照射対象物の向きに応じてライン状に光源を選択する、請求項２に記載の照射装置。

【請求項6】

前記電気的駆動部は、前記複数の光源から、前記照射対象物の特定の部位に対応する少なくとも１つの光源を選択する、請求項１に記載の照射装置。

【請求項7】

前記特定部は、光線を出射させる時刻における照射対象物の位置を予測する、請求項１に記載の照射装置。

【請求項8】

前記光源ユニットは、前記複数の光源から出射される光線をそれぞれ集光する複数の集光素子をさらに備え、
前記複数の集光素子は、焦点位置を変更可能である、請求項１に記載の照射装置。

【請求項9】

前記光源ユニットは、前記複数の光源から出射される光線をそれぞれ集光する複数の集光素子をさらに備え、
前記電気的駆動部は、奥行きの焦点位置の異なる複数の集光素子に対応する複数の光源から、前記照射対象物の奥行き位置に対応する少なくとも１つの光源を選択する、請求項１に記載の照射装置。

【請求項10】

第１撮像部と、
前記第１撮像部より画素数が多い第２撮像部と、を備え、
前記特定部は、
前記第１撮像部が取得した第１画像データに基づき前記照射対象物の位置を特定する第１特定部と、
前記第２撮像部が取得した第２画像データに基づき前記照射対象物の位置を特定する第２特定部と、を備え、
前記機械的駆動部は、前記第１特定部によって特定された前記照射対象物の位置に応じて前記光源ユニットを機械的に駆動し、
前記電気的駆動部は、前記第２特定部によって特定された前記照射対象物の位置に応じて前記複数の光源から少なくとも１つの光源を選択して光線を出射させる、請求項１に記載の照射装置。

【請求項11】

複数の光源を有する光源ユニットを備える照射装置による照射方法であって、
照射対象物の位置を特定する特定ステップと、
前記照射対象物の位置に応じて前記光源ユニットを機械的に駆動する機械的駆動ステップと、
前記複数の光源から、前記照射対象物に対応する少なくとも１つの光源を選択して光線を出射させる電気的駆動ステップと、を含む照射方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照射対象物に光線を照射する照射装置および照射方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、害虫による農作物の損失が社会問題になっている。害虫防除の手段としては農薬散布による駆除または誘因防除などが挙げられる。しかしながら、農薬散布は、残留農薬による環境汚染および害虫の薬剤耐性の獲得などを引き起こすといった問題がある。また、誘因防除は、局所的な領域のみに有効であり、持続可能ではないといった問題がある。そのため、このような農薬散布による駆除および誘因防除に代わり、光線（例えばレーザ光）を使用した物理手段により、害虫を防除する技術が求められている。

【0003】

従来、ガルバノミラーまたはＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）ミラー等の回転ミラーを制御し、照射対象物を狙って光線を照射する技術が知られている。例えば、特許文献１には、レンズシステムにより非平行化したレーザ光を回転ミラーにより照射対象物において集束させて照射させる病害虫防除・除草・殺菌用装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－２７５５４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

典型的には、害虫などの照射対象物は常に停止していない。そのため、上述の技術において、照射対象物に光線を集束させるためには、照射対象物の移動位置を予測して、光線の光路が当該移動位置を通るように回転ミラーを機械的に駆動させる必要がある。しかしながら、回転ミラーの機械的な駆動には時間を要するため、予測した照射対象物の移動位置に対して実際の照射対象物の移動位置がずれる可能性があり、照射対象物への命中度が低下するといった問題がある。

【0006】

また、遠方の照射対象物に光線を集光させるためには、大型の回転ミラーを有した装置が必要である。そのため、回転ミラーの機械的な駆動にはさらに時間を要することとなる。

【0007】

一方、照射装置から出射される光線の向きを固定させて、回転ミラーの機械的な駆動を不要とする構成では、照射範囲に限界があるといった問題がある。

【0008】

本発明の一態様は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、照射範囲を広範囲にしつつ、照射対象物に対して適切に光線を照射できる照射装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明の態様１に係る照射装置は、複数の光源を有する光源ユニットと、照射対象物の位置を特定する特定部と、前記照射対象物の位置に応じて前記光源ユニットを機械的に駆動する機械的駆動部と、前記複数の光源から、前記照射対象物に対応する少なくとも１つの光源を選択して光線を出射させる電気的駆動部と、を備える。

【0010】

本発明の態様２に係る照射装置では、上記態様１において、前記複数の光源は、二次元に配列されており、前記電気的駆動部は、前記複数の光源からライン状に光源を選択してもよい。

【0011】

本発明の態様３に係る照射装置では、上記態様２において、前記電気的駆動部は、前記照射対象物に対応して、ライン状に選択した光源から時間的にずらして光線を出射させてもよい。

【0012】

本発明の態様４に係る照射装置では、上記態様２において、前記電気的駆動部は、ライン状に配列した第１光源群を選択して光線を出射させた後、ライン状に配列した第２光源群を選択して光線を出射させ、前記第２光源群は、少なくとも前記第１光源群に含まれない光源を含む、構成であってもよい。

【0013】

本発明の態様５に係る照射装置では、上記態様２において、前記特定部は、前記照射対象物の向きを特定し、前記電気的駆動部は、前記複数の光源から、前記照射対象物の向きに応じてライン状に光源を選択してもよい。

【0014】

本発明の態様６に係る照射装置では、上記態様１から５において、前記電気的駆動部は、前記複数の光源から、前記照射対象物の特定の部位に対応する少なくとも１つの光源を選択してもよい。

【0015】

本発明の態様７に係る照射装置では、上記態様１から６において、前記特定部は、光線を出射させる時刻における照射対象物の位置を予測してもよい。

【0016】

本発明の態様８に係る照射装置では、上記態様１から７において、前記光源ユニットは、前記複数の光源から出射される光線をそれぞれ集光する複数の集光素子をさらに備え、前記複数の集光素子は、焦点位置を変更可能であってもよい。

【0017】

本発明の態様９に係る照射装置では、上記態様１から７において、前記光源ユニットは、前記複数の光源から出射される光線をそれぞれ集光する複数の集光素子をさらに備え、前記電気的駆動部は、奥行きの焦点位置の異なる複数の集光素子に対応する複数の光源から、前記照射対象物の奥行き位置に対応する少なくとも１つの光源を選択してもよい。

【0018】

本発明の態様１０に係る照射装置は、上記態様１から９において、第１撮像部と、前記第１撮像部より画素数が多い第２撮像部と、を備え、前記特定部は、前記第１撮像部が取得した第１画像データに基づき前記照射対象物の位置を特定する第１特定部と、前記第２撮像部が取得した第２画像データに基づき前記照射対象物の位置を特定する第２特定部と、を備え、前記機械的駆動部は、前記第１特定部によって特定された前記照射対象物の位置に応じて前記光源ユニットを機械的に駆動し、前記電気的駆動部は、前記第２特定部によって特定された前記照射対象物の位置に応じて前記複数の光源から少なくとも１つの光源を選択して光線を出射させてもよい。

【0019】

上記の課題を解決するために、本発明の態様１１に係る照射方法は、複数の光源を有する光源ユニットを備える照射装置による照射方法であって、照射対象物の位置を特定する特定ステップと、前記照射対象物の位置に応じて前記光源ユニットを機械的に駆動する機械的駆動ステップと、前記複数の光源から、前記照射対象物に対応する少なくとも１つの光源を選択して光線を出射させる電気的駆動ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0020】

本発明の一態様によれば、照射範囲を広範囲にしつつ、照射対象物に対して適切に光線を照射できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態１に係る照射装置の構成を示すブロック図である。

【図2】上記照射装置が備える光源ユニットの概略構成を示す模式図である。

【図3】上記光源ユニットが備える発光装置の構成の一例を示す斜視図である。

【図4】上記光源ユニットの駆動の流れの一例を示す模式図である。

【図5】実施形態１に係る照射装置の制御部が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図6】複数の光源から照射対象物に対応する少なくとも１つの光源を選択する一例を示す模式図である。

【図7】複数の光源から照射対象物に対応する少なくとも１つの光源を選択する他の例を示す模式図である。

【図8】複数の光源から照射対象物に対応する少なくとも１つの光源を選択するさらに他の例を示す模式図である。

【図9】複数の光源から、時間的にずらしてライン状に配列した光源群を選択する例を示す模式図である。

【図10】本発明の実施形態２に係る照射装置の構成を示す模式図である。

【図11】本発明の実施形態３に係る照射装置の構成を示す模式図である。

【図12】実施形態３に係る照射装置の制御部が実行する処理の流れの一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

〔実施形態１〕
（照射装置の概略構成）
図１は、実施形態１に係る照射装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、照射装置１００は、撮像部１と、制御部２と、照射部３とを備える。照射装置１００は、照射対象物を検出し、照射対象物に光線を照射する装置である。照射対象物は、例えばハスモンヨトウ、オオタバコガ、サバクトビバッタ、あるいはイナゴ等の全長２０～６０ｍｍの大型の害虫である。害虫とは人間の生産活動あるいは日常生活に対して害を与える昆虫を指し、同じ昆虫でも場合によっては害虫となることも益虫となることもある。したがって、上記の農業生産に害をもたらす昆虫に限らず、スズメバチ、カミキリムシなど日常生活で害を与える昆虫も照射対象物となる。また、照射対象物は、シカ、イノシシ等の害獣であってもよい。また、照射対象物は、雑草等の植物であってもよい。照射装置１００は、例えばドローン、移動ロボット等の移動可能なロボットに設けられてもよい。あるいは、照射装置１００は、所定の範囲内の照射対象物を狙撃できるように、固定されて設けられてもよい。

【0023】

撮像部１は、所定の範囲の画像データを撮像する。撮像部１は、検出部２１が照射対象物を識別可能な画像データを取得する。撮像部１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を受光素子として備えるカメラである。撮像部１は、２次元カメラであってもよく、ステレオカメラ等のように複数のカメラを備える３次元カメラであってもよい。

【0024】

制御部２は、検出部２１と、特定部２２と、駆動回路制御部２３と、駆動モータ制御部２４とを備える。制御部２は、照射装置１００の各部を統括して制御する。

【0025】

検出部２１は、照射対象物を検出する。具体的には、検出部２１は、撮像部１から被検出体の画像、または被検出体の飛行軌跡を取得する。検出部２１は、被検出体の画像、または飛行軌跡から、被検出体が照射対象物であるか否かを判定する。被検出体が照射対象物であった場合（すなわち、検出部２１が照射対象物を検出した場合）、検出部２１は照射対象物を含む画像データを特定部２２に送信する。

【0026】

特定部２２は、照射対象物の位置を特定する。具体的には、特定部２２は、検出部２１から照射対象物を含む画像データを取得する。特定部２２は、当該画像データに基づき、照射対象物の位置座標を算出する。照射対象物の位置座標としては、絶対座標であってもよく、後述の回転駆動する光源ユニット３３に対する相対座標（後述のＸＹＺ座標）であってもよい。

【0027】

また、特定部２２は、検出部２１から照射対象物の画像を取得してもよい。特定部２２は、照射対象物の画像から、照射対象物の各部位のうち光線を照射することが可能な部位を特定してもよい。特定部２２は、光線を照射することが可能な部位のうち、照射対象物の特定の部位を決定してもよい。特定の部位は、例えば、照射対象物に応じて、光線を照射することで照射対象物にダメージを与えることができる（すなわち、照射対象物の駆除が可能な）部位である。また、特定の部位は、光線を照射することで照射対象物にその場所から退避させることができる（すなわち、照射対象物の防除が可能な）部位であってもよい。また、特定部２２は、照射対象物の画像から、（後述の出射面３３１ａと平行なＸＹ平面上における）照射対象物の向きを特定してもよい。

【0028】

また、特定部２２は、撮像部１から所定の周期で照射対象物を含む画像データを取得してもよい。特定部２２は、一連の画像データから、光線を出射させる時刻における照射対象物の位置を予測してもよい。例えば、照射対象物が飛翔している場合、照射対象物の飛翔パターンを考慮した未来の照射対象物の位置座標を予測する。これにより、特定部２２は、光線を出射させる時刻における照射対象物の位置を特定する。

【0029】

駆動回路制御部２３は、特定部２２から照射対象物の位置座標を取得したとき、当該位置座標に基づき駆動回路３１の駆動電圧を制御する。

【0030】

駆動モータ制御部２４は、特定部２２から照射対象物の位置座標を取得したとき、当該位置座標に基づき光源ユニット３３を所定の軸周りに回転させる駆動モータ３２を制御する。

【0031】

照射部３は、駆動回路３１（電気的駆動部）と、駆動モータ３２（機械的駆動部）と、光源ユニット３３とを備える。照射部３は、特定部２２で特定された照射対象物の位置座標に基づき、照射対象物に向けて光線を照射する。

【0032】

駆動回路３１は、駆動回路制御部２３に制御されて、光源ユニット３３を電気的に駆動する。具体的には、駆動回路３１は、複数の光源ＬＥのうちの少なくとも１つに駆動電流を印加し、光線を照射させる。また、駆動回路３１は、複数の集光素子ＦＥのうち駆動電流を印加した光源ＬＥに対応する集光素子ＦＥに駆動電圧を印加し、光線の焦点位置Ｆを調整する。

【0033】

駆動モータ３２は、駆動モータ制御部２４に制御されて、光源ユニット３３を機械的に駆動する。駆動モータ３２は、光源ユニット３３の向きを変更する。具体的には、駆動モータ３２は、駆動電流を印加した光源ＬＥから照射される光線が照射対象物に向かうように、光源ユニット３３を所定の軸周りに回転させる。

【0034】

光源ユニット３３は、複数の光源ＬＥ等を有し、駆動モータ３２により一体的に回転駆動する。光源ユニット３３の詳細な構成については、図２，３を参照して後述する。

【0035】

（光源ユニットの構成）
図２は、光源ユニット３３の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、光源ユニット３３は、発光装置３３１と、コリメートレンズ群３３２と、集光素子群３３３とを備える。

【0036】

発光装置３３１は、複数の光源ＬＥを備える。また、発光装置３３１は、少なくとも１つの光源ＬＥに選択的に駆動電圧を印加するための回路構成を有する。複数の光源ＬＥは、駆動回路３１によって駆動電圧が印加されたとき、光線を生成して出射する光源である。複数の光源ＬＥは、駆動回路３１によって印加される駆動電圧に対応する強度の光線を出射する。複数の光源ＬＥは、例えば、照射対象物に効果的に吸収される青色光を出射する青色ＬＤである。複数の光源ＬＥは、例えば、発光装置３３１の一側面（出射面３３１ａ）において設けられる。複数の光源ＬＥは、例えば、二次元の配列を形成する（図３を参照）。

【0037】

コリメートレンズ群３３２は、複数のコリメートレンズＣＬが２次元に配列して一体化したものである。複数のコリメートレンズＣＬはそれぞれ、各光源ＬＥから出射される光線を平行化する。

【0038】

集光素子群３３３は、複数の集光素子ＦＥが２次元に配列して一体化したものである。複数の集光素子ＦＥはそれぞれ、各光源ＬＥから出射され、各コリメートレンズＣＬにより平行化された光線を、各光源ＬＥに対応する所定の位置（焦点位置Ｆ）に集光する。複数の集光素子ＦＥは、例えば回折光学素子、または駆動回路３１により印加される駆動電圧により焦点位置を変更可能な電気光学素子である。電気光学素子としては、強誘電体薄膜または液晶レンズ等が挙げられる。複数の集光素子ＦＥを上述の電気光学素子とすることにより、照射対象物の奥行き位置（後述のＺ座標）に応じて光線の焦点位置を変更できる。

【0039】

複数の光源ＬＥの発光時間は、例えば１ｍｓ以上である。照射対象物に集光される光線のスポット径は、例えば１ｍｍ以上である。照射対象物に集光される光線の光密度は、例えば０．１～５Ｗ／ｍｍ^２である。光線の波長は、例えば３５０ｎｍ～９００ｎｍである。

【0040】

なお、コリメートレンズ群３３２は省略してもよい。すなわち、集光素子群３３３が、複数の光源ＬＥから出射される光線を直接的に所定の位置に集光してもよい。また、集光素子群３３３は省略してもよい。この場合、レンズ群（コリメートレンズ群３３２の代わりに配置される）が光線の集光を兼ね、複数の光源ＬＥから出射される光線の焦点は固定される。

【0041】

図３は、発光装置３３１の構成の一例を示す斜視図である。図３に示すように、発光装置３３１の出射面３３１ａは平面であり、複数の光源ＬＥは、出射面３３１ａにおいて二次元に配列されていてもよい。図３に示す一例では、複数の光源ＬＥは、４行６列の配列を形成している。以下、当該配列の行方向をＸ方向、当該配列の列方向をＹ方向、ＸＹ平面に直交する方向をＺ方向とする。すなわち、光源ユニット３３におけるＸＹＺ座標系を設定する。

【0042】

発光装置３３１は、Ｘ方向に沿って並ぶ６組の光源ＬＥそれぞれにＹ方向の駆動電流を流す６つの第１選択配線と、Ｙ方向に沿って並ぶ４組の光源ＬＥそれぞれにＸ方向の駆動電流を流す４つの第２選択配線とを備えてもよい。発光装置３３１は、ある光源ＬＥに対応する第１選択配線および第２選択配線の組み合わせに駆動電流を流すことにより、当該光源ＬＥに選択的に駆動電圧を印加できるような公知の回路構成を有する。

【0043】

複数の光源ＬＥが図３に示すような二次元の配列を形成する場合、複数のコリメートレンズＣＬおよび複数の集光素子ＦＥも、複数の光源ＬＥに対応して二次元の配列を形成する。複数のコリメートレンズＣＬは、複数の光源ＬＥから出射される光線をＺ方向に沿うように平行化する。

【0044】

（照射装置の動作例）
図４は、複数の光源ＬＥが図３に示すような二次元の配列を形成する場合における、光源ユニット３３の駆動の流れの一例を示す模式図である。図４の符号４００１は、光源ユニット３３の機械的な駆動を示す。図４の符号４００２は、光源ユニット３３の電気的な駆動を示す。

【0045】

図５は、複数の光源ＬＥが図３に示すような二次元の配列を形成する場合における、制御部２が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。図４、図５を参照し、照射装置１００が照射対象物に照準を合わせて照射する際の制御部２の動作例を以下に説明する。

【0046】

まず、図４の符号４００１に示すように、撮像部１が撮像する所定の範囲に照射対象物が入ったとき、検出部２１は照射対象物を検出する（図５のＳ１）。具体的には、検出部２１は、撮像部１から取得した被検出体の画像、または飛行軌跡から、被検出体が照射対象物であるか否かを判定する。被検出体が照射対象物であった場合、検出部２１は、照射対象物を含む画像データを特定部２２に送信する。

【0047】

次に、特定部２２は、照射対象物の位置を特定する（図５の特定ステップＳ２）。具体的には、特定部２２は、検出部２１から取得した画像データに基づき、検出部２１が照射対象物を検出したときの照射対象物の位置座標（第１位置座標と称する）を算出する。

【0048】

次に、駆動モータ制御部２４は、照射対象物の位置に応じて光源ユニット３３の向きを調整する（図５の機械的駆動ステップＳ３）。具体的には、駆動モータ制御部２４は、第１位置座標に基づき、照射対象物が光源ユニット３３の照射範囲（複数の光源ＬＥにより照射される光線のスポットがカバー可能な範囲）内に入るように、駆動モータ３２を制御する。これにより、照射対象物に対する光線の照射の凡その位置合わせが完了する。

【0049】

図４の符号４００２に示すように、光源ユニット３３の向きの調整（機械的な駆動）には、典型的には１２５～２５０ｍｓ程度の時間を要するため、その間に照射対象物が光線のスポット径に対して無視できない程度に移動する可能性がある。そのため、次に、特定部２２は、照射対象物の位置を更新する（図５のＳ４）。具体的には、特定部２２は、光源ユニット３３の向きが調整された直後に撮像部１が撮像した画像データを取得する。特定部２２は、当該画像データに基づき、光源ユニット３３の向きが調整された直後の照射対象物の位置座標（第２位置座標と称する）を算出する。

【0050】

次に、駆動回路制御部２３は、複数の光源ＬＥから、照射対象物に対応する少なくとも１つの光源ＬＥを選択する（図５のＳ５）。具体的には、駆動回路制御部２３は、第２位置座標に基づき、複数の光源ＬＥから、出射される光線の光路が照射対象物を通る光源ＬＥを選択する。

【0051】

次に、駆動回路制御部２３は、選択した光源ＬＥから光線を出射させる（図５の電気的駆動ステップＳ６）。具体的には、駆動回路制御部２３は、選択した光源ＬＥに駆動電圧を印加するように駆動回路３１を制御する。

【0052】

以上の構成によれば、照射装置１００は、照射対象物が光源ユニット３３の照射範囲内に入るように、光源ユニット３３を機械的に駆動する。これにより、照射装置１００は、広範囲にわたって照射対象物を走査できる。また、照射装置１００は、複数の光源ＬＥから出射される光線の光路が照射対象物を通る光源ＬＥを選択して、選択した光源ＬＥに駆動電圧を印加するように、光源ユニット３３を電気的に駆動する。すなわち、複数の光源ＬＥから適切な光源ＬＥを選択するだけで照射対象物に光線を照射できる。そのため、従来の反射ミラーの調整により光線の光路を調整して照射対象物に光線を照射していた照射装置と比較し、照射対象物の撮像から短時間で光線の光路を調整できる。したがって、照射装置１００は、照射範囲を広範囲にしつつ、照射対象物に対して適切に光線を照射できる。

【0053】

また、照射装置１００は、照射対象物に対応する少なくとも１つの光源ＬＥに選択的に駆動電圧を印加している。これにより、より少ないエネルギーの光線により照射対象物にダメージを与えることができる。

【0054】

（変形例）
図５のＳ５において、駆動回路制御部２３は、複数の光源ＬＥからライン状に光源を選択してもよい。例えば、駆動回路制御部２３は、複数の光源ＬＥから、照射対象物の位置に対応する、Ｘ方向に並設された６つの光源ＬＥを選択してもよい。これにより、Ｘ方向に向く（所定の方向に向く）照射対象物に効果的にダメージを与えることができる。

【0055】

加えて、図５のＳ５～Ｓ６において、駆動回路制御部２３は、照射対象物に対応して、ライン状に選択した光源ＬＥから時間的にずらして光線を出射させてもよい。例えば、駆動回路制御部２３は、Ｘ方向に進行する照射対象物に合わせて、Ｘ方向に並設された６つの光源ＬＥから順に光線を出射させてもよい。例えば、特定部２２は、照射対象物の進行速度を特定し、駆動回路制御部２３は、特定部２２が特定した照射対象物の進行速度に合わせて、ライン状に選択した光源ＬＥから光線を出射させる時刻を制御してもよい。これにより、Ｘ方向に進行する（所定の方向に進行する）照射対象物に光線のスポットを追従させ、照射対象物に長期間かつ効率的に複数の光線を照射できる。それゆえ、移動する照射対象物に対して、より効率的に大きなダメージを与えることができる。また、移動する小型の照射対象物に対する光線の命中率も向上させることができる。

【0056】

また、図５のＳ２において、特定部２２は、照射対象物の向きを特定してもよい。そして、図５のＳ５において、駆動回路制御部２３は、複数の光源ＬＥから、照射対象物の向きに応じてライン状に光源を選択してもよい。

【0057】

図６～図８は、複数の光源ＬＥから照射対象物に対応する少なくとも１つの光源ＬＥを選択するいくつかの例を示す模式図である。図６～図８を参照し、照射対象物の向きに応じてライン状に光源を選択するいくつかの例について説明する。

【0058】

図６に示すように、照射対象物の向きがＸ方向である場合、駆動回路制御部２３は、複数の光源ＬＥから、Ｘ方向に並設された（符号Ａで囲まれた）４つの光源ＬＥを選択する。駆動回路制御部２３は、照射対象物に対応して、これら４つの光源ＬＥから時間的にずらして光線を出射させてもよい。例えば、駆動回路制御部２３は、照射対象物の進行方向に合わせて４つの光源ＬＥから順に光線を出射させてもよい。これにより、空間的に重ねられた複数の光線を照射対象物に照射できる。駆動回路制御部２３は、これら４つの光源ＬＥから同時に光線を出射させてもよい。

【0059】

同様に、図７に示すように、照射対象物の向きがＹ方向である場合、駆動回路制御部２３は、複数の光源ＬＥから、Ｙ方向に並設された（符号Ｂで囲まれた）４つの光源ＬＥを選択する。また、図８に示すように、照射対象物の向きが斜め方向である場合、駆動回路制御部２３は、複数の光源ＬＥから、斜め方向に並設された（符号Ｃで囲まれた）４つの光源ＬＥを選択する。

【0060】

以上の構成によれば、照射対象物の向きに応じてライン状に光源を選択することができる。したがって、照射対象物に効果的にダメージを与えることができる。

【0061】

図９は、複数の光源ＬＥから、時間的にずらしてライン状に配列した光源群を選択する例を示す模式図である。ここでは、照射対象物の向き（長手方向）と、照射対象物の進行方向とが異なる場合を考える。特定部２２は、照射対象物の位置、照射対象物の向き（Ｘ方向）、照射対象物の進行方向（Ｙ方向）、および照射対象物の進行速度を特定してもよい。駆動回路制御部２３は、照射対象物の位置および向きに応じてライン状に配列した第１光源群Ｄ１を選択して光線を出射させる。その後、照射対象物の進行方向および進行速度に応じて、ライン状に配列した第２光源群Ｄ２、および第３光源群Ｄ３を順次選択して光線を出射させる。第１光源群Ｄ１、第２光源群Ｄ２、および第３光源群Ｄ３は、互いに異なる複数の光源を含んでよい。例えば、第２光源群Ｄ２は、少なくとも第１光源群Ｄ１に含まれない光源を含む。第１光源群Ｄ１は、少なくとも第２光源群Ｄ２に含まれない光源を含む。第１光源群Ｄ１と第２光源群Ｄ２とは、一部に共通の光源を含んでもよい。第２光源群Ｄ２は、第１光源群Ｄ１に含まれる光源を含まなくてもよい。ここでは、第２光源群Ｄ２および第３光源群Ｄ３は、第１光源群Ｄ１に対して、第１光源群が配列する方向（Ｘ方向）とは異なる方向（Ｙ方向）に位置している。これにより、照射対象物が、向いている方向とは異なる方向に移動する場合でも、効果的にダメージを与えることができる。なお、第２光源群Ｄ２および第３光源群Ｄ３は、第１光源群Ｄ１に対して、第１光源群が配列する方向（Ｘ方向）に位置してもよい。

【0062】

また、図５のＳ２において、特定部２２は、照射対象物の特定の部位を決定してもよい。そして、図５のＳ５において、駆動回路制御部２３は、複数の光源ＬＥから、照射対象物の特定の部位に対応する少なくとも１つの光源ＬＥを選択してもよい。具体的には、駆動回路制御部２３は、照射対象物の特定の部位の第２位置座標に基づき、複数の光源ＬＥから、出射される光線の光路が照射対象物の特定の部位を通る光源ＬＥを選択する。これにより、照射対象物の特定の部位を狙わない場合と比較し、光線のスポット径を小さくできるため、照射対象物に照射するエネルギーを少なくすることができる。

【0063】

照射対象物が害虫である場合、特定の部位は、例えば、移動のための脚の付け根が位置する胸、食餌のための口が位置する顔、あるいは生殖器官が位置する尻等の、光線を照射することで照射対象物にダメージを与えることができる部位である。照射対象物が害虫である場合、特定の部位は、上述の光線を照射することで照射対象物にダメージを与えることができる部位の近傍である、光線を照射することで照射対象物にその場所から退避させることができる部位であってもよい。照射対象物が害獣である場合、特定の部位は、例えば、目である。照射対象物が雑草である場合、特定の部位は、例えば、成長点である。なお、植物の特定の部位も風等によって動き得る。

【0064】

また、図５のＳ４において、特定部２２は、光線を出射させる時刻における照射対象物の位置を予測してもよい。具体的には、特定部２２は、撮像部１から所定の周期で照射対象物を含む画像データを取得する。特定部２２は、一連の画像データから、光線を出射させる時刻における照射対象物の位置を予測する。これにより、照射対象物の撮像から光線の出射までの時間（例えばカメラの露光時間など）による照射対象物の移動も考慮した照射対象物の位置を特定できる。したがって、照射装置１００は、照射対象物に対してより適切に光線を照射できる。

【0065】

また、複数の集光素子ＦＥは、駆動回路３１により印加される駆動電圧により焦点位置を変更可能な電気光学素子であってもよい。そして、図５のＳ６において、駆動回路制御部２３は、選択した光源ＬＥに対応する集光素子ＦＥに印加する電圧を制御することにより、選択した光源ＬＥから出射される光線の焦点位置を変更してもよい。例えば、駆動回路制御部２３は、照射対象物の奥行き位置に基づいて、選択した集光素子ＦＥの焦点位置を変更してもよい。これにより、照射対象物に照射する光線のエネルギー密度を照射対象物に効果的にダメージを与え得る所定値以上とすることができる。また、照射対象物の奥行き位置に基づいて、所望のエネルギー密度を有する光線を照射対象物に照射できる。また、駆動回路制御部２３は、照射対象物のＸＹ座標に基づいて、集光素子ＦＥにおける光線の屈折角を変更してもよい。これにより、光線の照射位置の詳細な制御が可能である。

【0066】

また、図５のＳ６において、駆動回路制御部２３は、奥行きの焦点位置Ｆの異なる複数の集光素子ＦＥに対応する複数の光源ＬＥから、照射対象物の奥行き位置に対応する少なくとも１つの光源ＬＥを選択してもよい。これにより、焦点位置を変更可能な電気光学素子を使用しなくても、照射対象物の奥行き位置に応じて光線の焦点位置を変更できる。

【0067】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0068】

図１０は、実施形態２に係る照射装置１００Ａの構成を示す模式図である。図１０に示すように、照射装置１００Ａは、撮像部１と、制御部２と、複数の照射部３Ａ～３Ｃとを備える。すなわち、照射装置１００Ａは、照射部３に代えて、複数の照射部３Ａ～３Ｃを備える点で、実施形態１に係る照射装置１００と異なる。各照射部３Ａ～３Ｃの構成は、実施形態１に係る照射部３と同様である。

【0069】

制御部２は、複数の照射部３Ａ～３Ｃから光線を照射する照射部を選択する。例えば、制御部２は、複数の照射部３Ａ～３Ｃのうち照射対象物の位置に最も近い照射範囲を有する照射部を選択する。

【0070】

制御部２は、選択した照射部の照射範囲内に照射対象物が入るように、選択した照射部の駆動モータ３２を制御する。また、制御部２は、選択した照射部が備える複数の光源ＬＥから、照射対象物に対応する少なくとも１つの光源ＬＥを選択する。制御部２は、選択した光源ＬＥに駆動電圧を印加するように、選択した照射部の駆動回路３１を制御する。

【0071】

以上の構成によれば、照射装置１００Ａは、複数の照射部３Ａ～３Ｃをまとめて制御することにより、照射範囲をより広範囲にすることができる。そのため、農場等の広大な領域の照射対象物に対して適切に光線を照射できる。

【0072】

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0073】

図１１は、実施形態３に係る照射装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。図１１に示すように、照射装置１００Ｂは、第１撮像部１１Ｂと、第２撮像部１２Ｂと、制御部２Ｂと、照射部３とを備える。すなわち、実施形態３に係る照射装置１００Ｂは、２つの撮像部（第１撮像部１１Ｂおよび第２撮像部１２Ｂ）を備える点で、実施形態１に係る照射装置１００と相違する。また、実施形態３に係る照射装置１００Ｂは、制御部２に代えて制御部２Ｂを備える点で、実施形態１に係る照射装置１００と相違する。

【0074】

第１撮像部１１Ｂは、所定の範囲の画像データを撮像する。ここで、所定の範囲は、照射対象物を捕捉して狙撃する範囲（狙撃範囲）であってもよいし、狙撃範囲より広い範囲であってもよい。第１撮像部１１Ｂは、低画素の光センサである。また、第１撮像部１１Ｂは、高フレームレートの光センサであるとよい。例えば、第１撮像部１１Ｂの画素数は３０×３０（すなわち、２０００ｍｍ／３０＝６７ｍｍの分解能）であり、フレームレートは３４４ｆｐｓである。

【0075】

第２撮像部１２Ｂは、第１撮像部１１Ｂと同様に所定の範囲の画像データを撮像する。ここで、所定の範囲は、狙撃範囲のことである。第２撮像部１２Ｂは、第１撮像部１１Ｂより高画素の光センサである。第２撮像部１２Ｂは、第１撮像部１１Ｂより低フレームレートの光センサであってもよい。例えば、第２撮像部１２Ｂの画素数は１２８０×１０２４であり、フレームレートは１４６ｆｐｓである。

【0076】

制御部２Ｂは、検出部２１Ｂと、第１特定部２５Ｂ（特定部）と、第２特定部２２Ｂ（特定部）と、駆動回路制御部２３と、駆動モータ制御部２４とを備える。制御部２Ｂは、照射装置１００Ｂの各部を統括して制御する。

【0077】

検出部２１Ｂは、検出部２１と同様に照射対象物を検出する。検出部２１Ｂは、第２撮像部１２Ｂが取得した画像データに基づき、照射対象物を検出する。なお、検出部２１Ｂは、第１撮像部１１Ｂが取得した画像データに基づき、照射対象物を検出してもよい。

【0078】

第１特定部２５Ｂは、照射対象物の凡その位置を特定する。具体的には、第１特定部２５Ｂは、第１撮像部１１Ｂが取得した照射対象物（被検出体）を含む画像データ（第１画像データと称する）を取得する。特定部２２は、当該第１画像データに基づき、照射対象物の位置座標を算出する。第１特定部２５Ｂは、例えばフレーム間差分法により照射対象物の位置座標を算出する。この場合、照射対象物の位置座標の算出には、２つのフレームを検知するため、２／３４４＝５．８１ｍｓの処理時間を要する。第１特定部２５Ｂは、算出した照射対象物の位置座標に関する情報を駆動回路制御部２３に出力する。

【0079】

第２特定部２２Ｂは、照射対象物の詳細な位置を特定する。具体的には、第２特定部２２Ｂは、第２撮像部１２Ｂが取得した照射対象物を含む画像データ（第２画像データと称する）を取得する。特定部２２は、当該第２画像データに基づき、照射対象物の位置座標を算出する。第２特定部２２Ｂは、例えば公知の害虫の飛行位置の予測に係る技術を用いて、照射対象物の位置座標を算出する。この場合、照射対象物の位置座標の算出には、約３０ｍｓの処理時間を要する。第２特定部２２Ｂは、３０ｍｓ後の照射対象物の位置座標を予測する。第２特定部２２Ｂは、算出した照射対象物の位置座標に関する情報を駆動回路制御部２３または駆動モータ制御部２４に出力する。

【0080】

駆動回路制御部２３は、第２特定部２２Ｂから照射対象物の位置座標を取得したとき、当該位置座標に基づき駆動回路３１の駆動電圧を制御する。

【0081】

駆動モータ制御部２４は、第１特定部２５Ｂまたは第２特定部２２Ｂから照射対象物の位置座標を取得したとき、当該位置座標に基づき光源ユニット３３を所定の軸周りに回転させる駆動モータ３２を制御する。

【0082】

（照射装置の動作例）
図１２は、制御部２Ｂが実行する処理の流れの一例を示すグラフである。ここで、照射対象物を捕捉して狙撃する範囲（狙撃範囲）は、光源ユニット３３の出射面３３１ａから５ｍ離れた２ｍ×２ｍの範囲とする。また、照射対象物は、狙撃範囲の左下の捕捉境界で、水平方向に２ｍ／ｓの速度で飛翔しているとする。また、光源ユニット３３の向きの調整には、高速回転ステージ（回転速度：７２０°／ｓｅｃ）を使用するとする。

【0083】

検出部２１Ｂにより照射対象物が検出されると、第１特定部２５Ｂは、第１撮像部１１Ｂから第１画像データを取得し、第２特定部２２Ｂは、第２撮像部１２Ｂから第２画像データを取得する。そして、第１特定部２５Ｂによる照射対象物の位置座標の特定と、第２特定部２２Ｂによる照射対象物の位置座標の特定とが並行して実行される。第１特定部２５Ｂおよび第２特定部２２Ｂは、照射対象物の検出から３０ｍｓ秒後の照射対象物の位置座標を予測する。

【0084】

第１特定部２５Ｂにより照射対象物の位置座標の特定が完了すると、駆動モータ制御部２４は、当該位置座標に応じて光源ユニット３３を機械的に駆動するように駆動モータ３２を制御する。具体的には、狙撃範囲の中央位置が当該位置座標に一致するように光源ユニット３３の向きを調整する。

【0085】

第１画像データに基づく光源ユニット３３の向きの調整には、最大１５．７ｍｓ（＝ｔａｎ^－１（１０００ｍｍ／５０００ｍｍ）／７２０°）の処理時間を要する。上述した通り、第１特定部２５Ｂによる照射対象物の位置座標の特定にかかる処理時間は、５．８１ｍｓであり、位置座標の特定と、機械的駆動とに要する合計時間は２１．５ｍｓである。これは、第２特定部２２Ｂによる照射対象物の位置座標の特定にかかる処理時間（３０ｍｓ）よりも短い。すなわち、第２特定部２２Ｂの処理実行中に、第１画像データに基づく光源ユニット３３の向きの調整が完了する。

【0086】

ここで、第１撮像部１１Ｂの分解能は６７ｍｍであるため、照射対象物の位置は、第１画像データに基づき向きが調整された光源ユニット３３の狙撃範囲の中央位置から最大６７ｍｍ／２＝３３．５ｍｍだけずれている可能性がある。言い換えると、第１画像データの低画素に起因して、照射対象物に対する光線の照準が最大３３．５ｍｍだけずれている可能性がある。

【0087】

そこで、第２特定部２２Ｂにより照射対象物の位置座標の特定が完了すると、駆動モータ制御部２４は、当該位置座標に応じて光源ユニット３３を機械的に駆動するように駆動モータ３２を制御する。第２画像データは第１画像データより画素数が多いため、第２画像データに基づき光源ユニット３３の向きを調整することで、第１画像データの低画素に起因する照準のズレを直すことができる。

【0088】

その後、駆動回路制御部２３は、光線を出射させる時刻における照射対象物の位置座標に基づき、複数の光源ＬＥのうちの少なくとも１つの光源を選択して、当該少なくとも１つの光源に駆動電圧を印加するように駆動回路３１を制御する。

【0089】

第２画像データに基づく光源ユニット３３の向きの調整には、最大０．５３ｍｓ（＝ｔａｎ^－１（３３．５ｍｍ／５０００ｍｍ）／７２０°）の処理時間を要する。それゆえ、照射対象物は、光源ユニット３３の機械的駆動の間に１．０７ｍｍだけ移動する。ここで、発光装置３３１におけるＸ方向またはＹ方向に沿った複数の光源ＬＥ（図３参照）によりカバーできる照射範囲は、５ｍ先においておおよそ１２ｍｍの範囲である。そのため、光線を出射させる時刻における照射対象物の位置座標（上述の照射対象物の１．０７ｍｍの移動も加味した照射対象物の位置座標）に応じて複数の光源ＬＥのうちの少なくとも１つの光源を選択することにより、照射対象物を適切に照射することができる。

【0090】

以上の構成によれば、低画素の第１撮像部１１Ｂが取得した第１画像データに基づき光源ユニット３３の向きを凡そ調整し、高画素の第２撮像部１２Ｂが取得した第２画像データに基づき光源ユニット３３の向きを正確に合わせることができる。これにより、１つの撮像部を用いて光源ユニット３３の向きを調整する場合と比較し、照射対象物の検出から照射対象物の狙撃までの時間を大幅に短縮することができる。

【0091】

〔作用効果〕
これらの構成によれば、物理的な手法によって害虫等の照射対象物が減少し、農作物の生産量が増加して農業生産性の向上を促進することができる。これにより、化学農薬の使用量や遺伝子組み換え操作等のバイオ処理を低減し、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の達成に貢献できる。ＳＤＧｓの具体的な項目として、農業生産性の向上：目標２（飢餓）、農薬不使用：目標３（保健）、害虫駆除産業：目標９（イノベーション）害虫被害削減：目標１２（持続可能な生産）、植物の生態系保全：目標１５（陸上資源）を挙げることができる。

【0092】

〔ソフトウェアによる実現例〕
照射装置１００，１００Ａ（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック（特に制御部２に含まれる各部）としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

【0093】

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

【0094】

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

【0095】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0096】

また、上記各実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

【0097】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0098】

１１Ｂ 第１撮像部
１２Ｂ 第２撮像部
２２ 特定部
２５Ｂ 第１特定部
２２Ｂ 第２特定部
３１ 駆動回路（電気的駆動部）
３２ 駆動モータ（機械的駆動部）
３３ 光源ユニット
１００、１００Ａ 照射装置
ＬＥ 複数の光源
ＦＥ 複数の集光素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】