探査検出装置及びそれを用いた探査検出方法
【課題】 深海底でＳＭＳを正確に探し出し、採鉱し、選鉱することができる探査検出装置を提供する。
【解決手段】 海底物質又はその破砕物に対して紫外光を出射する発光部２１と、海底物質又はその破砕物が発光部２１からの光で照射されることにより、海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する受光部２１と、受光部２１で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、海底物質又はその破砕物の種類を探査検出する制御部３０とを備えることを特徴とする。
【解決手段】 海底物質又はその破砕物に対して紫外光を出射する発光部２１と、海底物質又はその破砕物が発光部２１からの光で照射されることにより、海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する受光部２１と、受光部２１で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、海底物質又はその破砕物の種類を探査検出する制御部３０とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探査検出装置及びそれを用いた探査検出方法に関し、特に光学的方法によって船上又は船中から海底物質やその破砕物の種類を探査検出することができる光学的探査検出装置及びそれを用いた光学的探査検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＢＲＩＣｓ諸国、特に中国のめざましい経済発展による金属需要増に影響され、金属やレアアース類等の価格高騰が続き、供給不安も予想される情勢となってきている。
一方、水深が約５００ｍ〜３０００ｍである深海底には、地球上に残された最大の未開発鉱物資源の一つである海底熱水鉱床（ＳＭＳ：Seafloor Massive Sulfides）が存在する。このＳＭＳは、金、銀、銅、亜鉛、鉛、レアメタル等を多数含み、ある程度の大きさを持つ塊状体となって存在する硫化物鉱床である。国土に金属資源を持たない日本にとって、将来の重要な金属の安定的供給源として期待されるものの一つであり、２０１８年を目途にＳＭＳの商業化を目指すとしている。
【０００３】
現在、深海底でＳＭＳを探し出す探査方法としては、音波又は超音波を利用するものが挙げられる。このような探査方法では、音波又は超音波を海底物質に照射し、海底物質から反射された音波又は超音波を検出する。そして、検出された音波又は超音波に基づいて、モノクロ画像のようなイメージを作成して塊状体としての大きさや内部構造を把握するとともに、対象物（塊状体）の音波反射特性を分析して、海底物質からＳＭＳや玄武岩や花崗岩や火山性堆積物等を含む塊状体を探し出す。その後、さらに音波又は超音波を利用することにより詳細な探査方法や、試料採取を塊状体に適用し、塊状体が採鉱対象となる高い金属含有率や存在量（埋蔵量）のものであるかどうかを判定する。採鉱対象になると判定されると、その後、塊状体を採鉱・破砕する採鉱ステップ、塊状体が破砕された破砕物である礫や粒子を海面まで輸送する揚鉱ステップへと進む。さらに、海上の探査船の上や運搬後の陸上において、揚鉱した礫や粒子を、金属成分を多く含む有用物（ＳＭＳ）と金属成分をあまり含まない不要物とに選別する選鉱ステップへと進む。これらの採鉱・揚鉱・選鉱ステップでは、海底物質やその破砕物の種類を検出する探査検出装置及びそれを用いた探査検出方法は、これまでのところ存在しない。
【０００４】
ところで、深海底における塊状体（海底物質）の採取（採鉱、揚鉱）は、多大な費用と時間と労力とを必要とする。また、塊状体やその破砕物を揚鉱したとしても、その後、選鉱を行うことになるため、多量の塊状体やその破砕物を揚鉱すると、塊状体やその破砕物の選鉱も多大な費用と時間と労力とを必要とすることになる。
そこで、時間・労力・費用を節約するために、光学的方法によって船上又は船中から海底物質の種類（ＳＭＳであるか否か）を探査することができる光学的探査装置及びそれを用いた光学的探査方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図４は、光学的探査装置を備えた探査船の一例を示す概略構成図である。
探査船１は、海上を運航し、光学的探査装置１１０を備える。そして、探査船１が目的の海上地点に到着したときには、光学的探査装置１１０の潜水部１２０をケーブル（潜水部１２０等に電力を供給するとともに、映像や制御信号等を制御部１３０に伝送する）２で垂下しながら、ウインチ等を操作することにより、海底に沈めたり海底から引き上げたりすることができるようになっている。
また、探査船１の船上には、光学的探査装置１１０の制御部１３０が設置されており、制御部１３０の入力装置等を操作することにより、潜水部１２０を操作することができるようになっている。
さらに、潜水部１２０には海中用テレビカメラ（図示せず）が設置されており、海底の状況を表示装置３１を用いて観測しながら、潜水部１２０を海底に沈めることができるようになっている。つまり、海底物質との距離が近くなるように潜水部１２０を配置することができる。
【０００６】
光学的探査装置１１０の潜水部１２０は、海底物質に対して波長２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光を出射する発光部（図示せず）と、海底物質が発光部からの光で照射されることにより、海底物質から反射された光のスペクトル分布を検出する受光部（図示せず）と、海中用テレビカメラ（図示せず）とを備える。
光学的探査装置１１０の制御部１３０は、ＣＰＵとメモリ１３５とを備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置３１と、キーボードやマウス等を有する入力装置３２と、レコーダ１３３とが連結されている。
【０００７】
メモリ１３５には、モンモリロナイトやイライト等のアルベード曲線（反射吸収スペクトル分布曲線）等が予め記憶されている。
さらに、ＣＰＵが処理する機能をブロック化して説明すると、受光部からケーブル２を介して受信された光のスペクトル分布に基づいて、アルベード曲線（反射吸収スペクトル分布曲線）を作成して、メモリ１３５に記憶されたモンモリロナイトやイライト等のアルベード曲線と比較するように、レコーダ１３３にグラフ画像を表示する探査制御部１３４を有する。
【０００８】
このような光学的探査装置１１０を用いた光学的探査方法では、光学的探査装置１１０の潜水部１２０を海底物質の近辺に配置し、波長２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光で海底物質を照射して、海底物質から反射された光のスペクトル分布を検出する。この検出された光のスペクトル分布に基づいて、アルベード曲線を作成して、モンモリロナイトやイライト等のアルベード曲線と比較し、その海底物質が何であるかを決定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５８−１０８４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したような光学的探査装置１１０を用いた光学的探査方法で、ＳＭＳを探し出そうとしても、ＳＭＳを正確に探し出すことはできなかった。つまり、作成したアルベード曲線と、メモリ１３５に記憶されたアルベード曲線との比較という光学的探査方法では、単一の種類の海底物質のみが存在する場合には、グラフ画像を観測してそれがＳＭＳであるか否かを判断することができたが、様々な種類の海底物質が混在する場合や、ある海底物質から別の海底物質へと変化していく遷移状態のものが存在する場合には、グラフ画像を観測しただけではそれがＳＭＳであるか否かを正確に判断することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本件発明者らは、深海底でＳＭＳを正確に探し出す探査方法について検討を行った。鉱物の一部には、紫外光吸収により蛍光を示すものがあり、熱水活動域で生成される硫化物（ＳＭＳ）に付随して生成されるものに、そのような鉱物がいくつかある。なお、正確には、それらの鉱物自体が蛍光を示すのではなく、鉱物が生成される過程で、熱水中に含まれる金属イオン（アクチベータ）が不純物として紛れ込み、この金属イオンが蛍光を示す基になる。蛍光を示すアクチベータを含む鉱物そのものは付随して生成されるものであるため、直接的な探査、採鉱、揚鉱の対象物ではないが、熱水活動域で生成されるＳＭＳに随伴してアクチベータを含む鉱物が生成されているので、ＳＭＳとそれ以外の玄武岩、花崗岩、火山性堆積物等とを識別することに利用することができる。
なお、アクチベータには、様々な種類のものが存在しており、マンガンイオン（Mn2+）、銅イオン（Cu2+）、鉄イオン（Fe3+）等が知られている。表１に、ＳＭＳに付随して生成される鉱物に含まれるアクチベータと蛍光の色との関係を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
よって、ＳＭＳに付随して生成される鉱物に含まれるアクチベータが示す蛍光を利用することにより、まず探査において、深海底でＳＭＳが存在する箇所を把握することができる。その後、例えば、蛍光を利用して発見したＳＭＳに対して、音波又は超音波を利用することにより詳細な探査方法、試料採取、海中テレビカメラによる目視観察等を適用し、ＳＭＳが、採鉱対象となる高い金属含有率や存在量（埋蔵量）があるかどうかを判定する。採鉱対象になると判断されると、その後、採鉱、揚鉱、選鉱へと進むが、これらのステップのそれぞれにおいて、ＳＭＳに付随して生成される鉱物に含まれるアクチベータが示す蛍光の色により、多くの時間・労力・費用を節約できる。
すなわち、紫外光源（発光部）と蛍光センサ（受光部）とを使用することで、熱水活動域で生成される硫化物に随伴して生成される鉱物に含まれるアクチベータが蛍光するので、探査では、蛍光している箇所を探し出し、そこを詳細に探査する場所として選ぶことができる。その後、詳細な探査において実施される試料採取から、赤色やオレンジ色や緑色という蛍光の色とＳＭＳの金属含有率との関係を把握し、採鉱においては、紫外光源と蛍光センサとを使用して得られる蛍光の色情報を、採鉱対象とすべき場所（ＳＭＳが多い場所）と除外すべき場所（ＳＭＳが少ない場所）の選別に用いる。さらに、揚鉱の前に採鉱したＳＭＳの破砕を行い、ＳＭＳと随伴して生成される鉱物を礫や粒子にした上で、このステップにおいても紫外光源と蛍光センサとを使用し、蛍光の色を有用物（ＳＭＳ）として回収するものと、不要物として排除するものを選ぶための情報として利用する一次選鉱を行う。
【００１４】
ところで、海中では光が減衰することが知られており、照射する紫外光の強度と、検出する蛍光の強度とが、アクチベータからの距離が長くなればなるほど減衰する。
よって、深海底でアクチベータを蛍光させる際に、アクチベータと紫外光源との距離に応じて、必要となる紫外光源の出力（強度）を把握する必要がある。そこで、海底物質やその破砕物からの距離が０．１ｍ以上３ｍ以下となるように紫外光源を配置し、紫外光源から強度５ｍＷ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の範囲で紫外光を出射すれば、深海底で海底物質やその破砕物が蛍光している箇所を探し出せること、また蛍光の色を識別できることを見出した。
【００１５】
また、蛍光したアクチベータを蛍光センサ（例えば、カラーＣＣＤカメラ等）で撮影するが、アクチベータの蛍光の色（ＲＧＢ輝度）を正確に取得するために、アクチベータと蛍光センサとの距離に応じて、蛍光のＲＧＢ輝度がどのように変化するかを把握する必要がある。水中で各ＲＧＢ輝度が距離により減衰していく程度は、それぞれ異なっている。そこで、蛍光の色を下記式（１）に示すように赤色（Ｒ）の蛍光と緑色（Ｇ）の蛍光と青色（Ｂ）の蛍光とに分類して、その後、図５に示すようなＲＧＢ輝度減衰の曲線を用いて各色（ＲＧＢ）に応じて各色の蛍光の輝度（ＲＧＢ輝度）を補正することを見出した。
【００１６】
【数１】
【００１７】
ここで、Ｆ（λ）は、任意の波長スペクトル光であり、[Ｒ]，[Ｇ]，[Ｂ]は、Ｒ，Ｇ，Ｂのスペクトル光（原刺激、λＲ＝７００ｎｍ，λＧ＝５４６．１ｎｍ，λＢ＝４３５．８ｎｍ）であり、ｒ￣（λ），ｇ￣（λ），ｂ￣（λ）は、各原刺激の混合量（等色係数）である。
【００１８】
すなわち、本発明の探査検出装置は、海底物質又はその破砕物に対して紫外光を出射する発光部と、前記海底物質又はその破砕物が発光部からの光で照射されることにより、前記海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する受光部と、前記受光部で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、前記海底物質又はその破砕物の種類を探査検出する制御部とを備えるようにしている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の探査検出装置によれば、蛍光の波長及びその輝度を利用するため、様々な種類の海底物質が混在する場合や、ある海底物質から別の海底物質へと変化していく遷移状態のものが存在する場合にも、深海底でＳＭＳを正確に探し出すことができる。また、海底物質だけでなく、その破砕物にも適用することによって、ＳＭＳを採鉱、揚鉱、選鉱するステップにおいても本発明の探査検出装置によって、採鉱、揚鉱、選鉱に必要な費用と時間と労力とを抑制することができる。
【００２０】
（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の探査検出装置は、前記発光部は、波長２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光を出射するようにしてもよく、波長２７０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の紫外光を出射することがより好ましい。
また、本発明の探査検出装置は、前記発光部は、強度５ｍＷ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の紫外光を出射するようにしてもよい。
なお、本発明の探査検出装置を、探査と採鉱で使用する場合には、前記発光部は、海底物質（塊状体）からの距離を２．５ｍ以上３ｍ以下となるように紫外光源を配置し、紫外光源から強度１５０Ｗ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の範囲で紫外光を出射すれば、３ｍ×３ｍの範囲で、海底物質（塊状体）が蛍光している箇所を探し出せること、またその海底物質（塊状体）の蛍光の色を識別できる。実際には、距離２．５ｍ、強度１５０Ｗ／ｃｍ２程度で出射することが望ましい。
また、本発明の探査検出装置を一次選鉱で使用する場合には、前記発光部は、礫や粒子からの距離を０．１ｍとなるように紫外光源を配置し、紫外光源から強度５ｍＷ／ｃｍ２程度で紫外光を出射すれば、礫や粒子の蛍光の色を識別できる。
また、本発明の探査検出装置は、前記制御部において、前記蛍光の輝度を赤色の蛍光の輝度と緑色の蛍光の輝度と青色の蛍光の輝度とに分類し、各色に応じて各色の蛍光の輝度を補正するようにしてもよい。
本発明の探査検出装置によれば、海底物質やその破砕物に含有されているアクチベータの種類と鉱物の種類とを決定することができる。
【００２１】
そして、本発明の探査検出装置は、前記制御部は、前記海底物質又はその破砕物に含有されているアクチベータの種類と鉱物の種類とを探査検出するようにしてもよい。
本発明の探査検出装置によれば、制御部が自動的にアクチベータの種類と鉱物の種類とを決定することになる。
【００２２】
さらに、本発明の探査検出方法は、探査検出装置の発光部及び受光部を、前記海底物質又はその破砕物からの距離が０．１ｍ以上３ｍ以下となるように配置する配置と、前記発光部からの光で海底物質又はその破砕物を照射する照射と、前記海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する検出と、前記受光部で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、前記海底物質又はその破砕物の種類を判定する判定とを含むようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、光学的探査検出装置を備えた探査船の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す光学的探査検出装置の潜水部の斜視図である。
【図３】図２に示すＡの斜視図である。
【図４】従来の光学的探査装置を備えた探査船の一例を示す概略構成図である。
【図５】ＲＧＢ輝度減衰の曲線を示す図である。
【図６】ＳＭＳが蛍光したときの色を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００２５】
海底物質（塊状体）の探査と採鉱とにおいて使用する場合について説明する。図１は、光学的探査検出装置を備えた探査船の一例を示す概略構成図である。また、図２は、図１に示す光学的探査検出装置の潜水部の斜視図である。さらに、図２に示すＡの斜視図である。
探査船１は、海上を運航し、光学的探査検出装置１０を備える。そして、探査船１が目的の海上地点に到着したときには、光学的探査検出装置１０の潜水部２０をケーブル（潜水部２０等に電力を供給するとともに、映像や制御信号等を制御部３０に伝送する）２で垂下しながら、探査員がウインチ等を操作することにより、海底に沈めたり海底から引き上げたりすることができるようになっている。
また、探査船１の船上には、光学的探査検出装置１０の制御部３０が設置されており、探査員が制御部３０の入力装置等を操作することにより、潜水部２０を操作することができるようになっている。
さらに、潜水部２０には海中用テレビカメラ２２が設置されており、探査員が表示装置３１を用いて海底の状況を観測しながら、潜水部２０を海底に沈めることができるようになっている。つまり、海底物質（塊状体）からの距離が２．５ｍ程度（３ｍ以下）となるように潜水部２０を配置することができる。
【００２６】
光学的探査検出装置１０の潜水部２０は、海底物質（塊状体）に対して波長２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光を出射する紫外光源（発光部）２１と、海底物質（塊状体）が紫外光源２１からの紫外光で照射されることにより、海底物質（塊状体）から出射される蛍光のＲＧＢ輝度を検出するカラーＣＣＤカメラ（受光部）２３と、海中用テレビカメラ２２と、海底物質（塊状体）を採鉱する採鉱部２４とを備える。
紫外光源２１は、放電管とフィルターとを備え、制御部３０の入力装置３２からの入力信号に基づいて、波長２００ｎｍ未満の光と波長４００ｎｍを超える光とをフィルターでカットすることにより、波長２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下、強度５ｍＷ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の紫外光を出射するものであり、例えば、ピーク波長３１２ｎｍ（２７０〜３８０ｎｍ）、強度３００Ｗ／ｃｍ２、照射範囲２ｍ×２ｍの紫外光を前方に出射するもの（例えば、卓上紫外線照射装置「ＤＴＢ−２０ＭＰ」、アトー株式会社製）が挙げられる。
カラーＣＣＤカメラ２３は、蛍光のＲＧＢ輝度を検出するものであり、紫外光が照射される範囲を常に撮影する。そして、カラーＣＣＤカメラ２３は、検出した蛍光のＲＧＢ輝度をケーブル２を介して制御部３０に送信することができるようになっている。
【００２７】
海中用テレビカメラ２２は、海底の状況を検出するものであり、カラーＣＣＤカメラ２３と同じものを使用してもよいが、これは採鉱部２４の操作制御用等に使用するものであり、必要に応じて、紫外光の照射範囲とは関係なく、上下左右に動かして使用する。海中用テレビカメラ２２の映像信号は、ケーブル２を介して制御部３０に送信することができるようになっている。
採鉱部２４は、駆動可能な採鉱用アーム２４ａとケース状の破砕部２４ｂとを有し、制御部３０の入力装置３２からの入力信号に基づいて、採鉱用アーム２４ａを駆動するようになっている。これにより、採鉱部操作員が採鉱用アーム２４ａを操作することで、所定箇所の海底物質（塊状体）を採鉱して吸い込み、破砕部２４ｂへと送ることができる。なお、海底物質から破砕物を作製するときには、採鉱用アーム２４ａを使用することになる。
【００２８】
光学的探査検出装置１０の制御部３０は、ＣＰＵとメモリ３５とを備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置３１と、キーボードやマウス等を有する入力装置３２とが連結されている。
メモリ３５には、図５に示すようなＲＧＢ輝度減衰の曲線等が予め記憶されている。
ＣＰＵが処理する機能をブロック化して説明すると、カラーＣＣＤカメラ２３からケーブル２を介して受信された蛍光のＲＧＢ輝度に基づいて、蛍光のＲＧＢ輝度を、式（１）に示すように赤色の蛍光のＲ輝度と緑色の蛍光のＧ輝度と青色の蛍光のＢ輝度とに分類し、メモリ３５に記憶されたＲＧＢ輝度減衰の曲線を用いて各色に応じて各色の蛍光のＲＧＢ輝度を補正して、表示装置３１にカラー画像を表示する探査制御部３４を有する。
【００２９】
次に、光学的探査検出装置１０を用いた探査の一例について説明する。
光学的探査検出装置１０を使用した探査では、光学的探査検出装置１０の潜水部２０を海底物質（塊状体）の近くまで垂下（Ａ）し、海底物質（塊状体）に紫外光を照射（Ｂ）する。そして、蛍光のＲＧＢ輝度を検出する検出（Ｃ）し、海底物質（塊状体）の種類を判定（Ｄ）する。
【００３０】
（Ａ）垂下（配置）
探査船１が目的の海上地点に到着したときには、光学的探査検出装置１０の潜水部２０をケーブル線２で垂下しながら、探査員がウインチ等を操作することにより海底に沈める。このとき、探査員は、海中用テレビカメラ２２で撮影された映像（海底の状況）を表示装置３１を用いて観測しながら、海底物質（塊状体）からの距離が２．５ｍとなるように、潜水部２０を配置するとともに、海底物質からの距離が２．５ｍとなったことを、入力装置３２を用いて制御部３０に入力する。
【００３１】
（Ｂ）照射
探査員は、紫外光源２１を制御部３０の入力装置３２からの入力信号に基づいて作動させることにより、ピーク波長３１２ｎｍ（２７０〜３８０ｎｍ）、強度３００Ｗ／ｃｍ２、照射範囲２ｍ×２ｍの紫外光を、距離が２．５ｍとなる海底物質（塊状体）に出射する。
（Ｃ）検出
カラーＣＣＤカメラ２３は、距離が２．５ｍとなる海底物質（塊状体）から出射される蛍光のＲＧＢ輝度を検出する。そして、カラーＣＣＤカメラ２３は、検出した蛍光のＲＧＢ輝度をケーブル２を介して制御部３０に送信する。
【００３２】
（Ｄ）判定
探査制御部３４は、カラーＣＣＤカメラ２３で検出された蛍光のＲＧＢ輝度に基づいて、蛍光のＲＧＢ輝度を赤色の蛍光のＲ輝度と緑色の蛍光のＧ輝度と青色の蛍光のＢ輝度とに分類し、ＲＧＢ輝度減衰の曲線を用いて各色に応じて各色の蛍光のＲＧＢ輝度を補正して、表示装置３１にカラー画像を表示する。これにより、探査員は蛍光の色を正確に把握することができる。その結果、探査員は蛍光している箇所を探し出す。
なお、図６は、ＳＭＳが蛍光したときの色を示す図である。
【００３３】
次に、揚鉱前の一次選鉱に光学的探査検出装置１０を使用する一例について説明する。
採鉱した海底物質（塊状体）を揚鉱する前に、塊状体を適度な大きさの礫や粒子に破砕する。これによって揚鉱が安全、順調に実施できるようになる。この破砕が終わった後の礫や粒子に、距離０．１ｍ程度、ピーク波長３１２ｎｍ（２７０〜３８０ｎｍ）、強度５ｍＷ／ｃｍ２、照射範囲０．２ｍ×０．２ｍの紫外光を照射し、蛍光の色を利用して、有用物（ＳＭＳ）として回収するものと、不要物として排除するものを選別する。このとき、礫や粒子からの距離が０．１ｍとなったことを、入力装置３２を用いて制御部３０に入力する。
揚鉱する際には、直径１０ｃｍ程度のパイプによる水力輸送等を行うので、礫や粒子に近接した状態での正確な選別が可能である。この一次選鉱は、出来る限りＳＭＳのみを揚鉱することにつながり、費用と時間と労力とを抑制する上で重要な作業である。
なお、揚鉱した礫や粒子に対して、海上の船の上や陸上において、二次選鉱を行う場合に、さらに光学的探査検出装置１０の紫外光源２１とカラーＣＣＤカメラ２３と制御部３０とを適用してもよい。この場合は、空気中で紫外光源２１とカラーＣＣＤカメラ２３とを使用することになるので、紫外光や可視光の減衰を考慮する必要はなくなる。
【００３４】
本発明の光学的探査検出装置１０によれば、蛍光のＲＧＢ輝度を利用するため、様々な種類の海底物質が混在する場合や、ある海底物質から別の海底物質へと変化していく遷移状態のものが存在する場合にも、深海底でＳＭＳを正確に探し出すことができる。また、採鉱や選鉱にも適用することができる。その結果、費用と時間と労力とを抑制することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
（１）上述した光学的探査検出装置１０は、探査に使用する例として、海上を運航する探査船１に配置される構成を示したが、海中を運航する潜水船に配置される構成としてもよい。
（２）上述した光学的探査検出装置１０は、探査制御部３４が表示装置３１にカラー画像を表示することで、探査員がＳＭＳを探し出したり、採鉱部捜査員が採鉱用アーム２４ａを操作する構成を示したが、探査制御部が表示装置にカラー画像を表示することなく、自動的にＳＭＳを探し出したり、自動的に採鉱用アームを操作する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、光学的方法によって船上又は船中から海底物質やその破砕物の種類を探査、採鉱、選鉱することができる光学的探査検出装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
２１： 紫外光源（発光部）
２２： カラーＣＣＤカメラ（受光部）
３０： 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探査検出装置及びそれを用いた探査検出方法に関し、特に光学的方法によって船上又は船中から海底物質やその破砕物の種類を探査検出することができる光学的探査検出装置及びそれを用いた光学的探査検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＢＲＩＣｓ諸国、特に中国のめざましい経済発展による金属需要増に影響され、金属やレアアース類等の価格高騰が続き、供給不安も予想される情勢となってきている。
一方、水深が約５００ｍ〜３０００ｍである深海底には、地球上に残された最大の未開発鉱物資源の一つである海底熱水鉱床（ＳＭＳ：Seafloor Massive Sulfides）が存在する。このＳＭＳは、金、銀、銅、亜鉛、鉛、レアメタル等を多数含み、ある程度の大きさを持つ塊状体となって存在する硫化物鉱床である。国土に金属資源を持たない日本にとって、将来の重要な金属の安定的供給源として期待されるものの一つであり、２０１８年を目途にＳＭＳの商業化を目指すとしている。
【０００３】
現在、深海底でＳＭＳを探し出す探査方法としては、音波又は超音波を利用するものが挙げられる。このような探査方法では、音波又は超音波を海底物質に照射し、海底物質から反射された音波又は超音波を検出する。そして、検出された音波又は超音波に基づいて、モノクロ画像のようなイメージを作成して塊状体としての大きさや内部構造を把握するとともに、対象物（塊状体）の音波反射特性を分析して、海底物質からＳＭＳや玄武岩や花崗岩や火山性堆積物等を含む塊状体を探し出す。その後、さらに音波又は超音波を利用することにより詳細な探査方法や、試料採取を塊状体に適用し、塊状体が採鉱対象となる高い金属含有率や存在量（埋蔵量）のものであるかどうかを判定する。採鉱対象になると判定されると、その後、塊状体を採鉱・破砕する採鉱ステップ、塊状体が破砕された破砕物である礫や粒子を海面まで輸送する揚鉱ステップへと進む。さらに、海上の探査船の上や運搬後の陸上において、揚鉱した礫や粒子を、金属成分を多く含む有用物（ＳＭＳ）と金属成分をあまり含まない不要物とに選別する選鉱ステップへと進む。これらの採鉱・揚鉱・選鉱ステップでは、海底物質やその破砕物の種類を検出する探査検出装置及びそれを用いた探査検出方法は、これまでのところ存在しない。
【０００４】
ところで、深海底における塊状体（海底物質）の採取（採鉱、揚鉱）は、多大な費用と時間と労力とを必要とする。また、塊状体やその破砕物を揚鉱したとしても、その後、選鉱を行うことになるため、多量の塊状体やその破砕物を揚鉱すると、塊状体やその破砕物の選鉱も多大な費用と時間と労力とを必要とすることになる。
そこで、時間・労力・費用を節約するために、光学的方法によって船上又は船中から海底物質の種類（ＳＭＳであるか否か）を探査することができる光学的探査装置及びそれを用いた光学的探査方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図４は、光学的探査装置を備えた探査船の一例を示す概略構成図である。
探査船１は、海上を運航し、光学的探査装置１１０を備える。そして、探査船１が目的の海上地点に到着したときには、光学的探査装置１１０の潜水部１２０をケーブル（潜水部１２０等に電力を供給するとともに、映像や制御信号等を制御部１３０に伝送する）２で垂下しながら、ウインチ等を操作することにより、海底に沈めたり海底から引き上げたりすることができるようになっている。
また、探査船１の船上には、光学的探査装置１１０の制御部１３０が設置されており、制御部１３０の入力装置等を操作することにより、潜水部１２０を操作することができるようになっている。
さらに、潜水部１２０には海中用テレビカメラ（図示せず）が設置されており、海底の状況を表示装置３１を用いて観測しながら、潜水部１２０を海底に沈めることができるようになっている。つまり、海底物質との距離が近くなるように潜水部１２０を配置することができる。
【０００６】
光学的探査装置１１０の潜水部１２０は、海底物質に対して波長２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光を出射する発光部（図示せず）と、海底物質が発光部からの光で照射されることにより、海底物質から反射された光のスペクトル分布を検出する受光部（図示せず）と、海中用テレビカメラ（図示せず）とを備える。
光学的探査装置１１０の制御部１３０は、ＣＰＵとメモリ１３５とを備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置３１と、キーボードやマウス等を有する入力装置３２と、レコーダ１３３とが連結されている。
【０００７】
メモリ１３５には、モンモリロナイトやイライト等のアルベード曲線（反射吸収スペクトル分布曲線）等が予め記憶されている。
さらに、ＣＰＵが処理する機能をブロック化して説明すると、受光部からケーブル２を介して受信された光のスペクトル分布に基づいて、アルベード曲線（反射吸収スペクトル分布曲線）を作成して、メモリ１３５に記憶されたモンモリロナイトやイライト等のアルベード曲線と比較するように、レコーダ１３３にグラフ画像を表示する探査制御部１３４を有する。
【０００８】
このような光学的探査装置１１０を用いた光学的探査方法では、光学的探査装置１１０の潜水部１２０を海底物質の近辺に配置し、波長２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光で海底物質を照射して、海底物質から反射された光のスペクトル分布を検出する。この検出された光のスペクトル分布に基づいて、アルベード曲線を作成して、モンモリロナイトやイライト等のアルベード曲線と比較し、その海底物質が何であるかを決定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５８−１０８４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したような光学的探査装置１１０を用いた光学的探査方法で、ＳＭＳを探し出そうとしても、ＳＭＳを正確に探し出すことはできなかった。つまり、作成したアルベード曲線と、メモリ１３５に記憶されたアルベード曲線との比較という光学的探査方法では、単一の種類の海底物質のみが存在する場合には、グラフ画像を観測してそれがＳＭＳであるか否かを判断することができたが、様々な種類の海底物質が混在する場合や、ある海底物質から別の海底物質へと変化していく遷移状態のものが存在する場合には、グラフ画像を観測しただけではそれがＳＭＳであるか否かを正確に判断することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本件発明者らは、深海底でＳＭＳを正確に探し出す探査方法について検討を行った。鉱物の一部には、紫外光吸収により蛍光を示すものがあり、熱水活動域で生成される硫化物（ＳＭＳ）に付随して生成されるものに、そのような鉱物がいくつかある。なお、正確には、それらの鉱物自体が蛍光を示すのではなく、鉱物が生成される過程で、熱水中に含まれる金属イオン（アクチベータ）が不純物として紛れ込み、この金属イオンが蛍光を示す基になる。蛍光を示すアクチベータを含む鉱物そのものは付随して生成されるものであるため、直接的な探査、採鉱、揚鉱の対象物ではないが、熱水活動域で生成されるＳＭＳに随伴してアクチベータを含む鉱物が生成されているので、ＳＭＳとそれ以外の玄武岩、花崗岩、火山性堆積物等とを識別することに利用することができる。
なお、アクチベータには、様々な種類のものが存在しており、マンガンイオン（Mn2+）、銅イオン（Cu2+）、鉄イオン（Fe3+）等が知られている。表１に、ＳＭＳに付随して生成される鉱物に含まれるアクチベータと蛍光の色との関係を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
よって、ＳＭＳに付随して生成される鉱物に含まれるアクチベータが示す蛍光を利用することにより、まず探査において、深海底でＳＭＳが存在する箇所を把握することができる。その後、例えば、蛍光を利用して発見したＳＭＳに対して、音波又は超音波を利用することにより詳細な探査方法、試料採取、海中テレビカメラによる目視観察等を適用し、ＳＭＳが、採鉱対象となる高い金属含有率や存在量（埋蔵量）があるかどうかを判定する。採鉱対象になると判断されると、その後、採鉱、揚鉱、選鉱へと進むが、これらのステップのそれぞれにおいて、ＳＭＳに付随して生成される鉱物に含まれるアクチベータが示す蛍光の色により、多くの時間・労力・費用を節約できる。
すなわち、紫外光源（発光部）と蛍光センサ（受光部）とを使用することで、熱水活動域で生成される硫化物に随伴して生成される鉱物に含まれるアクチベータが蛍光するので、探査では、蛍光している箇所を探し出し、そこを詳細に探査する場所として選ぶことができる。その後、詳細な探査において実施される試料採取から、赤色やオレンジ色や緑色という蛍光の色とＳＭＳの金属含有率との関係を把握し、採鉱においては、紫外光源と蛍光センサとを使用して得られる蛍光の色情報を、採鉱対象とすべき場所（ＳＭＳが多い場所）と除外すべき場所（ＳＭＳが少ない場所）の選別に用いる。さらに、揚鉱の前に採鉱したＳＭＳの破砕を行い、ＳＭＳと随伴して生成される鉱物を礫や粒子にした上で、このステップにおいても紫外光源と蛍光センサとを使用し、蛍光の色を有用物（ＳＭＳ）として回収するものと、不要物として排除するものを選ぶための情報として利用する一次選鉱を行う。
【００１４】
ところで、海中では光が減衰することが知られており、照射する紫外光の強度と、検出する蛍光の強度とが、アクチベータからの距離が長くなればなるほど減衰する。
よって、深海底でアクチベータを蛍光させる際に、アクチベータと紫外光源との距離に応じて、必要となる紫外光源の出力（強度）を把握する必要がある。そこで、海底物質やその破砕物からの距離が０．１ｍ以上３ｍ以下となるように紫外光源を配置し、紫外光源から強度５ｍＷ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の範囲で紫外光を出射すれば、深海底で海底物質やその破砕物が蛍光している箇所を探し出せること、また蛍光の色を識別できることを見出した。
【００１５】
また、蛍光したアクチベータを蛍光センサ（例えば、カラーＣＣＤカメラ等）で撮影するが、アクチベータの蛍光の色（ＲＧＢ輝度）を正確に取得するために、アクチベータと蛍光センサとの距離に応じて、蛍光のＲＧＢ輝度がどのように変化するかを把握する必要がある。水中で各ＲＧＢ輝度が距離により減衰していく程度は、それぞれ異なっている。そこで、蛍光の色を下記式（１）に示すように赤色（Ｒ）の蛍光と緑色（Ｇ）の蛍光と青色（Ｂ）の蛍光とに分類して、その後、図５に示すようなＲＧＢ輝度減衰の曲線を用いて各色（ＲＧＢ）に応じて各色の蛍光の輝度（ＲＧＢ輝度）を補正することを見出した。
【００１６】
【数１】
【００１７】
ここで、Ｆ（λ）は、任意の波長スペクトル光であり、[Ｒ]，[Ｇ]，[Ｂ]は、Ｒ，Ｇ，Ｂのスペクトル光（原刺激、λＲ＝７００ｎｍ，λＧ＝５４６．１ｎｍ，λＢ＝４３５．８ｎｍ）であり、ｒ￣（λ），ｇ￣（λ），ｂ￣（λ）は、各原刺激の混合量（等色係数）である。
【００１８】
すなわち、本発明の探査検出装置は、海底物質又はその破砕物に対して紫外光を出射する発光部と、前記海底物質又はその破砕物が発光部からの光で照射されることにより、前記海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する受光部と、前記受光部で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、前記海底物質又はその破砕物の種類を探査検出する制御部とを備えるようにしている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の探査検出装置によれば、蛍光の波長及びその輝度を利用するため、様々な種類の海底物質が混在する場合や、ある海底物質から別の海底物質へと変化していく遷移状態のものが存在する場合にも、深海底でＳＭＳを正確に探し出すことができる。また、海底物質だけでなく、その破砕物にも適用することによって、ＳＭＳを採鉱、揚鉱、選鉱するステップにおいても本発明の探査検出装置によって、採鉱、揚鉱、選鉱に必要な費用と時間と労力とを抑制することができる。
【００２０】
（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の探査検出装置は、前記発光部は、波長２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光を出射するようにしてもよく、波長２７０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の紫外光を出射することがより好ましい。
また、本発明の探査検出装置は、前記発光部は、強度５ｍＷ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の紫外光を出射するようにしてもよい。
なお、本発明の探査検出装置を、探査と採鉱で使用する場合には、前記発光部は、海底物質（塊状体）からの距離を２．５ｍ以上３ｍ以下となるように紫外光源を配置し、紫外光源から強度１５０Ｗ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の範囲で紫外光を出射すれば、３ｍ×３ｍの範囲で、海底物質（塊状体）が蛍光している箇所を探し出せること、またその海底物質（塊状体）の蛍光の色を識別できる。実際には、距離２．５ｍ、強度１５０Ｗ／ｃｍ２程度で出射することが望ましい。
また、本発明の探査検出装置を一次選鉱で使用する場合には、前記発光部は、礫や粒子からの距離を０．１ｍとなるように紫外光源を配置し、紫外光源から強度５ｍＷ／ｃｍ２程度で紫外光を出射すれば、礫や粒子の蛍光の色を識別できる。
また、本発明の探査検出装置は、前記制御部において、前記蛍光の輝度を赤色の蛍光の輝度と緑色の蛍光の輝度と青色の蛍光の輝度とに分類し、各色に応じて各色の蛍光の輝度を補正するようにしてもよい。
本発明の探査検出装置によれば、海底物質やその破砕物に含有されているアクチベータの種類と鉱物の種類とを決定することができる。
【００２１】
そして、本発明の探査検出装置は、前記制御部は、前記海底物質又はその破砕物に含有されているアクチベータの種類と鉱物の種類とを探査検出するようにしてもよい。
本発明の探査検出装置によれば、制御部が自動的にアクチベータの種類と鉱物の種類とを決定することになる。
【００２２】
さらに、本発明の探査検出方法は、探査検出装置の発光部及び受光部を、前記海底物質又はその破砕物からの距離が０．１ｍ以上３ｍ以下となるように配置する配置と、前記発光部からの光で海底物質又はその破砕物を照射する照射と、前記海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する検出と、前記受光部で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、前記海底物質又はその破砕物の種類を判定する判定とを含むようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、光学的探査検出装置を備えた探査船の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す光学的探査検出装置の潜水部の斜視図である。
【図３】図２に示すＡの斜視図である。
【図４】従来の光学的探査装置を備えた探査船の一例を示す概略構成図である。
【図５】ＲＧＢ輝度減衰の曲線を示す図である。
【図６】ＳＭＳが蛍光したときの色を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００２５】
海底物質（塊状体）の探査と採鉱とにおいて使用する場合について説明する。図１は、光学的探査検出装置を備えた探査船の一例を示す概略構成図である。また、図２は、図１に示す光学的探査検出装置の潜水部の斜視図である。さらに、図２に示すＡの斜視図である。
探査船１は、海上を運航し、光学的探査検出装置１０を備える。そして、探査船１が目的の海上地点に到着したときには、光学的探査検出装置１０の潜水部２０をケーブル（潜水部２０等に電力を供給するとともに、映像や制御信号等を制御部３０に伝送する）２で垂下しながら、探査員がウインチ等を操作することにより、海底に沈めたり海底から引き上げたりすることができるようになっている。
また、探査船１の船上には、光学的探査検出装置１０の制御部３０が設置されており、探査員が制御部３０の入力装置等を操作することにより、潜水部２０を操作することができるようになっている。
さらに、潜水部２０には海中用テレビカメラ２２が設置されており、探査員が表示装置３１を用いて海底の状況を観測しながら、潜水部２０を海底に沈めることができるようになっている。つまり、海底物質（塊状体）からの距離が２．５ｍ程度（３ｍ以下）となるように潜水部２０を配置することができる。
【００２６】
光学的探査検出装置１０の潜水部２０は、海底物質（塊状体）に対して波長２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光を出射する紫外光源（発光部）２１と、海底物質（塊状体）が紫外光源２１からの紫外光で照射されることにより、海底物質（塊状体）から出射される蛍光のＲＧＢ輝度を検出するカラーＣＣＤカメラ（受光部）２３と、海中用テレビカメラ２２と、海底物質（塊状体）を採鉱する採鉱部２４とを備える。
紫外光源２１は、放電管とフィルターとを備え、制御部３０の入力装置３２からの入力信号に基づいて、波長２００ｎｍ未満の光と波長４００ｎｍを超える光とをフィルターでカットすることにより、波長２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下、強度５ｍＷ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の紫外光を出射するものであり、例えば、ピーク波長３１２ｎｍ（２７０〜３８０ｎｍ）、強度３００Ｗ／ｃｍ２、照射範囲２ｍ×２ｍの紫外光を前方に出射するもの（例えば、卓上紫外線照射装置「ＤＴＢ−２０ＭＰ」、アトー株式会社製）が挙げられる。
カラーＣＣＤカメラ２３は、蛍光のＲＧＢ輝度を検出するものであり、紫外光が照射される範囲を常に撮影する。そして、カラーＣＣＤカメラ２３は、検出した蛍光のＲＧＢ輝度をケーブル２を介して制御部３０に送信することができるようになっている。
【００２７】
海中用テレビカメラ２２は、海底の状況を検出するものであり、カラーＣＣＤカメラ２３と同じものを使用してもよいが、これは採鉱部２４の操作制御用等に使用するものであり、必要に応じて、紫外光の照射範囲とは関係なく、上下左右に動かして使用する。海中用テレビカメラ２２の映像信号は、ケーブル２を介して制御部３０に送信することができるようになっている。
採鉱部２４は、駆動可能な採鉱用アーム２４ａとケース状の破砕部２４ｂとを有し、制御部３０の入力装置３２からの入力信号に基づいて、採鉱用アーム２４ａを駆動するようになっている。これにより、採鉱部操作員が採鉱用アーム２４ａを操作することで、所定箇所の海底物質（塊状体）を採鉱して吸い込み、破砕部２４ｂへと送ることができる。なお、海底物質から破砕物を作製するときには、採鉱用アーム２４ａを使用することになる。
【００２８】
光学的探査検出装置１０の制御部３０は、ＣＰＵとメモリ３５とを備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置３１と、キーボードやマウス等を有する入力装置３２とが連結されている。
メモリ３５には、図５に示すようなＲＧＢ輝度減衰の曲線等が予め記憶されている。
ＣＰＵが処理する機能をブロック化して説明すると、カラーＣＣＤカメラ２３からケーブル２を介して受信された蛍光のＲＧＢ輝度に基づいて、蛍光のＲＧＢ輝度を、式（１）に示すように赤色の蛍光のＲ輝度と緑色の蛍光のＧ輝度と青色の蛍光のＢ輝度とに分類し、メモリ３５に記憶されたＲＧＢ輝度減衰の曲線を用いて各色に応じて各色の蛍光のＲＧＢ輝度を補正して、表示装置３１にカラー画像を表示する探査制御部３４を有する。
【００２９】
次に、光学的探査検出装置１０を用いた探査の一例について説明する。
光学的探査検出装置１０を使用した探査では、光学的探査検出装置１０の潜水部２０を海底物質（塊状体）の近くまで垂下（Ａ）し、海底物質（塊状体）に紫外光を照射（Ｂ）する。そして、蛍光のＲＧＢ輝度を検出する検出（Ｃ）し、海底物質（塊状体）の種類を判定（Ｄ）する。
【００３０】
（Ａ）垂下（配置）
探査船１が目的の海上地点に到着したときには、光学的探査検出装置１０の潜水部２０をケーブル線２で垂下しながら、探査員がウインチ等を操作することにより海底に沈める。このとき、探査員は、海中用テレビカメラ２２で撮影された映像（海底の状況）を表示装置３１を用いて観測しながら、海底物質（塊状体）からの距離が２．５ｍとなるように、潜水部２０を配置するとともに、海底物質からの距離が２．５ｍとなったことを、入力装置３２を用いて制御部３０に入力する。
【００３１】
（Ｂ）照射
探査員は、紫外光源２１を制御部３０の入力装置３２からの入力信号に基づいて作動させることにより、ピーク波長３１２ｎｍ（２７０〜３８０ｎｍ）、強度３００Ｗ／ｃｍ２、照射範囲２ｍ×２ｍの紫外光を、距離が２．５ｍとなる海底物質（塊状体）に出射する。
（Ｃ）検出
カラーＣＣＤカメラ２３は、距離が２．５ｍとなる海底物質（塊状体）から出射される蛍光のＲＧＢ輝度を検出する。そして、カラーＣＣＤカメラ２３は、検出した蛍光のＲＧＢ輝度をケーブル２を介して制御部３０に送信する。
【００３２】
（Ｄ）判定
探査制御部３４は、カラーＣＣＤカメラ２３で検出された蛍光のＲＧＢ輝度に基づいて、蛍光のＲＧＢ輝度を赤色の蛍光のＲ輝度と緑色の蛍光のＧ輝度と青色の蛍光のＢ輝度とに分類し、ＲＧＢ輝度減衰の曲線を用いて各色に応じて各色の蛍光のＲＧＢ輝度を補正して、表示装置３１にカラー画像を表示する。これにより、探査員は蛍光の色を正確に把握することができる。その結果、探査員は蛍光している箇所を探し出す。
なお、図６は、ＳＭＳが蛍光したときの色を示す図である。
【００３３】
次に、揚鉱前の一次選鉱に光学的探査検出装置１０を使用する一例について説明する。
採鉱した海底物質（塊状体）を揚鉱する前に、塊状体を適度な大きさの礫や粒子に破砕する。これによって揚鉱が安全、順調に実施できるようになる。この破砕が終わった後の礫や粒子に、距離０．１ｍ程度、ピーク波長３１２ｎｍ（２７０〜３８０ｎｍ）、強度５ｍＷ／ｃｍ２、照射範囲０．２ｍ×０．２ｍの紫外光を照射し、蛍光の色を利用して、有用物（ＳＭＳ）として回収するものと、不要物として排除するものを選別する。このとき、礫や粒子からの距離が０．１ｍとなったことを、入力装置３２を用いて制御部３０に入力する。
揚鉱する際には、直径１０ｃｍ程度のパイプによる水力輸送等を行うので、礫や粒子に近接した状態での正確な選別が可能である。この一次選鉱は、出来る限りＳＭＳのみを揚鉱することにつながり、費用と時間と労力とを抑制する上で重要な作業である。
なお、揚鉱した礫や粒子に対して、海上の船の上や陸上において、二次選鉱を行う場合に、さらに光学的探査検出装置１０の紫外光源２１とカラーＣＣＤカメラ２３と制御部３０とを適用してもよい。この場合は、空気中で紫外光源２１とカラーＣＣＤカメラ２３とを使用することになるので、紫外光や可視光の減衰を考慮する必要はなくなる。
【００３４】
本発明の光学的探査検出装置１０によれば、蛍光のＲＧＢ輝度を利用するため、様々な種類の海底物質が混在する場合や、ある海底物質から別の海底物質へと変化していく遷移状態のものが存在する場合にも、深海底でＳＭＳを正確に探し出すことができる。また、採鉱や選鉱にも適用することができる。その結果、費用と時間と労力とを抑制することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
（１）上述した光学的探査検出装置１０は、探査に使用する例として、海上を運航する探査船１に配置される構成を示したが、海中を運航する潜水船に配置される構成としてもよい。
（２）上述した光学的探査検出装置１０は、探査制御部３４が表示装置３１にカラー画像を表示することで、探査員がＳＭＳを探し出したり、採鉱部捜査員が採鉱用アーム２４ａを操作する構成を示したが、探査制御部が表示装置にカラー画像を表示することなく、自動的にＳＭＳを探し出したり、自動的に採鉱用アームを操作する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、光学的方法によって船上又は船中から海底物質やその破砕物の種類を探査、採鉱、選鉱することができる光学的探査検出装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
２１： 紫外光源（発光部）
２２： カラーＣＣＤカメラ（受光部）
３０： 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底物質又はその破砕物に対して紫外光を出射する発光部と、
前記海底物質又はその破砕物が発光部からの光で照射されることにより、前記海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する受光部と、
前記受光部で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、前記海底物質又はその破砕物の種類を探査検出する制御部とを備えることを特徴とする探査検出装置。
【請求項２】
前記発光部は、波長２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光を出射することを特徴とする請求項１に記載の探査検出装置。
【請求項３】
前記発光部は、強度５ｍＷ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の紫外光を出射することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の探査検出装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記蛍光の輝度を赤色の蛍光の輝度と緑色の蛍光の輝度と青色の蛍光の輝度とに分類し、各色に応じて各色の蛍光の輝度を補正することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の探査検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記海底物質又はその破砕物に含有されているアクチベータの種類と鉱物の種類とを探査検出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の探査検出装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の探査検出装置の発光部及び受光部を、前記海底物質又はその破砕物からの距離が０．１ｍ以上３ｍ以下となるように配置する配置と、
前記発光部からの光で海底物質又はその破砕物を照射する照射と、
前記海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する検出と、
前記受光部で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、前記海底物質又はその破砕物の種類を判定する判定とを含むことを特徴とする探査検出方法。
【請求項１】
海底物質又はその破砕物に対して紫外光を出射する発光部と、
前記海底物質又はその破砕物が発光部からの光で照射されることにより、前記海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する受光部と、
前記受光部で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、前記海底物質又はその破砕物の種類を探査検出する制御部とを備えることを特徴とする探査検出装置。
【請求項２】
前記発光部は、波長２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光を出射することを特徴とする請求項１に記載の探査検出装置。
【請求項３】
前記発光部は、強度５ｍＷ／ｃｍ２以上１．２ｋＷ／ｃｍ２以下の紫外光を出射することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の探査検出装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記蛍光の輝度を赤色の蛍光の輝度と緑色の蛍光の輝度と青色の蛍光の輝度とに分類し、各色に応じて各色の蛍光の輝度を補正することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の探査検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記海底物質又はその破砕物に含有されているアクチベータの種類と鉱物の種類とを探査検出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の探査検出装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の探査検出装置の発光部及び受光部を、前記海底物質又はその破砕物からの距離が０．１ｍ以上３ｍ以下となるように配置する配置と、
前記発光部からの光で海底物質又はその破砕物を照射する照射と、
前記海底物質又はその破砕物から出射される蛍光の波長及びその輝度を検出する検出と、
前記受光部で検出された蛍光の波長及びその輝度に基づいて、前記海底物質又はその破砕物の種類を判定する判定とを含むことを特徴とする探査検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１６４０１８（Ｐ２０１１−１６４０１８Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８９２０（Ｐ２０１０−２８９２０）
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【出願人】（５９４０７９９５８）ＪＦＥアレック株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【出願人】（５９４０７９９５８）ＪＦＥアレック株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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