海中投下型センサと、これを用いた海中通信システム
【課題】深海撮影に好適なカメラを備えた海中投下型センサと、これを用いた海中通信システムを提供する。
【解決手段】海中に投下され、海中の情報を収集する海中投下型センサは、海中を撮影するカメラ５２ｋと、海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、上記カメラ５２ｋを包み水圧から保護する耐圧ゲル５２ｋと、カメラ５２ｆの焦点を制御する焦点制御手段５２５とを含み、焦点制御手段５２５は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから光の屈折率を取得し、取得した屈折率を基にカメラ５２ｆの焦点を制御する。
【解決手段】海中に投下され、海中の情報を収集する海中投下型センサは、海中を撮影するカメラ５２ｋと、海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、上記カメラ５２ｋを包み水圧から保護する耐圧ゲル５２ｋと、カメラ５２ｆの焦点を制御する焦点制御手段５２５とを含み、焦点制御手段５２５は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから光の屈折率を取得し、取得した屈折率を基にカメラ５２ｆの焦点を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深海撮影に好適なカメラを備えた海中投下型センサと、これを用いた海中通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海洋調査のために開発されたシステムとしては、例えば、特許文献１に記載の水中投下型センサシステムが知られている。このシステムでは、船上に配置された計測用コンピュータ部（１）と海中に投下される水中投下型センサ（５）とを水中通信ケーブル（６）などで接続している。そして、海中に投下され落下する水中投下型センサ（５）の各センサ素子（５２ａ〜５２ｄ）が水温、水圧などを計測し、この計測データが海中の水中投下型センサ（５）から海中通信ケーブル（６）を介して船上の計測用コンピュータ部（１）へ送信されるようにしている。
【０００３】
特許文献１では、上記のような水中投下型センサ（５）にカメラを搭載することが可能であることを示唆している（同文献１の段落００３０の記載を参照）。しかしながら、水中投下型センサ（５）にカメラを搭載した場合、そのカメラには水圧が作用する。水圧は水深に比例するので、水深が深くなるほど水圧も高くなり、水深１０００ｍのような深海では水圧によって当該カメラが破損するおそれがある。
【０００４】
水圧からカメラを保護する手段としては、例えば当該カメラを耐圧ゲルでコートする方法が考えられる。しかしながら、この方法によると、深海では水圧によって耐圧ゲルが圧縮されその屈折率が大きく変化するため、カメラの焦点がずれ、鮮明な画像を得ることができない。
【０００５】
【特許文献１】特許第３９３６３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、深海撮影に好適なカメラを備えた海中投下型センサと、これを用いた海中通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る海中投下型センサは、海中に投下され、海中の情報を収集する海中投下型センサであって、上記海中投下型センサは、海中を撮影するカメラと、海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、上記カメラを包み水圧から保護する耐圧ゲルと、上記カメラの焦点を制御する焦点制御手段と、を含み、上記焦点制御手段は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから光の屈折率を取得し、取得した屈折率を基に上記カメラの焦点を制御することを特徴とする。
【０００８】
上記光の屈折率は、上記カメラの外から上記耐圧ゲルを通過して当該カメラの固体撮像素子の方向に向かう光の屈折率であるものとする。
【０００９】
上記本発明に係る海中投下型センサでは、耐圧ゲルによってカメラが水圧から保護される。また水圧で耐圧ゲルが圧縮されその屈折率が変化した時は、屈折率の変化に応じて当該カメラの焦点が制御されるので、深海でも焦点の合った鮮明な画像が得られる。
【００１０】
上記本発明の海中投下型センサにおいて、上記光の屈折率を取得する方式は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから上記耐圧ゲルの屈折率を算出する方式、または、水圧と光の屈折率とを対応させて格納した対応テーブルを用い、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データに対応する光の屈折率を当該対応テーブルから得る方式であるものとしてよい。
【００１１】
上記本発明の海中投下型センサは、センサ筺体と、このセンサ筺体の頭部に設けたヘッドウエイトと、上記センサ筺体の尾部側に位置する姿勢安定用フィンの近傍に設けたバランスウエイトとを有し、上記カメラは、上記ヘッドウエイトの前端面に固定支持され、上記ヘッドウエイトは、上記海中投下型センサを速く落下させる役割と、その海中投下型センサの重心をセンサトップ側に偏らせることで海中投下型センサ全体の重心の安定性を高める役割と、水圧に晒される上記カメラを圧力から保護し定位置に固定する役割とを果たし、上記バランスウエイトは、上記センサ筺体の尻振れや回転を抑制して、上記カメラの撮影ブレを低減する役割を果たすものとしてもよい。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る海中通信システムは、海中に投下される海中投下型センサと、海上に位置する計測処理装置と、上記海中投下型センサと上記計測処理装置とを接続する海中通信ケーブルと、上記海中投下型センサと上記計測処理装置との間で上記海中通信ケーブルを介して信号を送受信する通信処理手段とを備え、上記海中投下型センサは、海中を撮影するカメラと、海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、上記カメラを包み水圧から保護する耐圧ゲルと、上記カメラの焦点を制御する焦点制御手段と、を含み、上記焦点制御手段は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから上記耐圧ゲルの屈折率を取得し、取得した屈折率を基に上記カメラの焦点を制御し、上記通信処理手段は、海中の通信外乱をキャンセルし、上記海中通信ケーブルを介して上記海中投下型センサから上記計測処理装置へ上記カメラの映像信号を送信することを特徴とする。
【００１３】
上記海中の通信外乱のキャンセルは、劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正することであって、上記復元補正は、鈍化したデジタル信号のパルス波形の立ち上がりを矩形波のように鋭角に補正すること、および、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻すことを含むものであってもよい。
【００１４】
ところで、特にカラーのカメラで撮影される動画のデータ容量は大きいので、海中や海底の状況をコマ落ちのないスムーズなカラー画像でリアルタイムに監視しようとしたならば、海中投下型センサから海中通信ケーブルを通じて計測処理装置へ、カメラの画像データを高速で送信する必要がある。
【００１５】
しかしながら、高電解質である海水は電磁波を吸収する特性を持っており、この海水の電磁波吸収特性が、海中通信の外乱（海中の通信外乱）となって、海中におけるｘＤＳＬなどの高速データ通信の障害になっている。さらに、海中通信ケーブルは海中投下型センサに接続されていて、海中投下型センサの海中落下に追従するので、海中通信ケーブルも所定の速度で海中を移動する。その際、海中通信ケーブル周囲の水温、塩分濃度、電解質濃度の差から海中通信ケーブル周囲に局所的な発電現象が生じ、起電力が発生する。このような海中の起電力（外乱起電力）は、海中通信の外乱（海中の通信外乱）となって、海中通信ケーブルの両端で電圧降下をもたらし、海中におけるｘＤＳＬなどの高速データ通信の障害になっている。
【００１６】
このような状況下において、本発明に係る海中通信システムによると、海中通信ケーブルを介して海中投下型センサから計測処理装置へ信号を送信するときに、通信処理手段が海中の通信外乱をキャンセルする構成を採用したため、海中におけるｘＤＳＬなどの高速データ通信を行うことが可能となり、海中や海底の状況をコマ落ちのないスムーズなカラー画像でリアルタイムに監視するのに好適である。ダイバーや潜水艇が近づけない海域でも安心してリアルタイムなカラー映像で可視化でき、海洋における人類の活動領域を数倍拡張できる。
【００１７】
上記本発明の海中通信システムにおいて、上記通信処理手段は、上記計測処理装置側に設けた海上通信トランシーバＩＣ部と、上記海中投下型センサ側に設けた海中通信トランシーバＩＣ部とからなり、上記復元補正のうち、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻す復元補正は、以下（Ａ）〜（Ｄ）に示す処理を行うように構成することができる。
【００１８】
（Ａ）ポンプアップ補正を行う。このポンプアップ補正は、海上通信トランシーバＩＣ部から海中通信トランシーバＩＣ部に到達するデータ信号の電圧レベルをモニターし、モニターによって取得した現在のデータ信号の電圧レベルを当該海上通信トランシーバＩＣ部の設定電圧レベルまで引き上げるものとする。
【００１９】
（Ｂ）変動電圧を求め記録する。この変動電圧は、海上通信トランシーバＩＣ部から海中通信トランシーバＩＣ部までの間に生じた電圧降下をモニターし、モニターによって取得した現在の電圧降下値から事前に想定される電圧降下値を差し引いた差分とする。
【００２０】
（Ｃ）上記変動電圧から１ｋＨｚ〜直流の低周波成分を抽出し、上記ポンプアップ補正後の電圧レベルに重畳させる。
【００２１】
（Ｄ）上記重畳後の電圧レベルでデータ信号を海上通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
【００２２】
上記海上通信トランシーバＩＣ部は、受信電圧レベルの設定値を有し、上記重畳後の電圧レベルで送信されてきたデータ信号を受信するとともに、そのデータ信号の受信電圧レベルをモニターし、モニターによって取得した現在の受信電圧レベルとその上記設定値とを比較し、比較結果に応じて以下の処理を行うように構成してもよい。
【００２３】
＜現在の受信電圧レベルの方が低い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が少なすぎるので、重畳量を増やすため、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して上記海中通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
【００２４】
＜現在の受信電圧レベルの方が高い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が多すぎるので、重畳量を減らすために、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して上記海中通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
【００２５】
＜現在の受信電圧レベルが設定値とほぼ等しい場合＞
この場合は、受信電圧レベルが適正で、上記（Ｃ）での重畳量に過不足はないから、何もしない。
【００２６】
上記調整用パケットを受信した海中通信トランシーバＩＣ部は、上記調整用パケットに格納されている差分データを基に上記（Ｃ）における重畳量を調整し、この海中通信トランシーバＩＣ部から上記海上通信トランシーバＩＣ部に到達するデータ信号の受信電圧レベルが上記海上通信トランシーバＩＣ部の設定電圧レベルと等しくなるようにすることができる。
【００２７】
上記海中通信ケーブルは、２組のツイストペアケーブルを撚り合わせた構成になっているものとしてもよい。
【００２８】
上記本発明の海中通信システムについては、上記計測処理装置と上記海中投下型センサとを一組のセンサシステムと観念し、このセンサシステムがルータのＬＡＮ側に複数接続されるとともに、同ルータのＬＡＮ側に接続されたデータ収集表示用コンピュータ部から上記ルータを介して各センサシステムにアクセスし、それぞれのセンサシステムを構成する海中投下型センサからデータを取得するように構成することもできる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にあっては、カメラを耐圧ゲルで包み水圧から保護する構成と、現在の水圧データから光の屈折率を取得し、取得した屈折率を基に当該カメラの焦点を制御する構成を採用した。このため、当該カメラが水圧によって破損するといった不具合を効果的に防止することができるとともに、深海１０００ｍのように大きな水圧で耐圧ゲルが圧縮されその屈折率が変化しても、屈折率の変化に応じて当該カメラの焦点が制御されることによって、焦点の合った鮮明な画像が得られ、深海撮影に好適なカメラを備えた海中投下型センサとこれを用いた海中通信システムを提供しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明を適用した海洋調査システムの機器模式図である。
【００３２】
図１において、１は、海上、たとえば船舶２上に設置された汎用パソコン等からなるデータ収集表示用コンピュータ部であり、３は、船舶２上に置かれた防水通信ケーブル、４は、船舶２上の海面を見渡せる適宜位置の船縁に配備されたセンサ投下用アタッチメント・ガン（以下、ガンという）である。５は、海中投下型センサ、６は、海中通信ケーブルである。
【００３３】
［データ収集表示用コンピュータ部とガンとの接続構成］
データ収集表示用コンピュータ部１とガン４とは、防水通信ケーブル３等により、直接または間接的に接続される。
【００３４】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、データ収集表示用コンピュータ部１とガン４との種々の接続例の説明図、図３は、図２（ｄ）の接続例の詳細図である。
【００３５】
図２（ａ）は、防水通信ケーブル３を介してデータ収集表示用コンピュータ部１とガン４とを有線接続したものを示し、図２（ｂ）は、無線通信手段による直接接続を示し、図２（ｃ）は、リムーヴァブル・メモリを用いた間接的接続を示す。図２（ｄ）は、ルータ３ｄを介してデータ収集表示用コンピュータ部１とガン４とを接続した例を示し、図１の接続例がこの接続例に該当する。有線接続の場合には、データ収集表示用コンピュータ部１からガン４へ電力供給ができるが、無線接続やリムーヴァブル・メモリを用いる場合、及びルータ３ｄを介する接続の場合には、ガン４にも独立の電源を持たせる。
【００３６】
図２（ａ）の接続例の場合には、防水通信ケーブル３は、データ収集表示用コンピュータ部１にインタフェースユニット７、ＵＳＢケーブル８を介して接続されて、データ収集表示用コンピュータ部１とガン４との間の信号の伝送と、データ収集表示用コンピュータ部１からガン４への電力供給を行なうようになっている。防水通信ケーブル３は、本実施形態では海洋上で使われるので、防水・防塩構造になっている。
【００３７】
図２（ｂ）の接続例では、データ収集表示用コンピュータ部１とガン４の双方に無線通信装置３ａを備えて、その両者１、４間で相互に信号を伝送する。
【００３８】
図２（ｃ）の接続例では、データ収集表示用コンピュータ部１とガン４の双方にリムーヴァブル・メモリ取付け手段３ｂを備えて、このリムーヴァブル・メモリ取付け手段にＵＳＢメモリのようなリムーヴァブル・メモリ３ｃを着脱することにより、その両者１、４間で間接的に信号を伝送する。
【００３９】
図２（ｄ）、図３の接続例では、データ収集表示用コンピュータ１とガン４の双方がＬＡＮケーブル３ｅ、３ｆを介してルータ３ｄに接続され、該ルータ３ｄを介して両者１、４間で相互に信号を伝送する。ガン４とルータ３ｄとを接続するＬＡＮケーブル３ｅは、船舶の甲板上に置かれるので、防水通信ケーブル３と同じく防水・防塩構造になっている。ルータ３ｄとデータ収集表示用コンピュータ１は船舶の監視室等に配置されることから、これらを接続するＬＡＮケーブル３ｆは、陸上で使用する一般的な構造のものを使用してもよい。
【００４０】
以下、ルータ３ｄを介してデータ収集表示用コンピュータ部１とガン４とを接続した図１の海洋調査システムについて、説明を続ける。
【００４１】
［海中通信ケーブルの概要］
海中通信ケーブル６は、海中投下型センサ５とガン４とを接続し、その両者５、４間で信号を送受信するための信号伝送路として使用される。この海中通信ケーブル６は、ガン４によって海中投下型センサ５が海中に投下されて海中を落下していく時に、船上（本実施形態ではガン４に取り付けられたセンサーカートリッジ９のケーブル・ボビン９ａ）から、順次繰り出されていく。海中通信ケーブル６の導線の絶縁被覆は生分解性材料で形成されている。
【００４２】
［海中通信ケーブルの詳細］
図４（ａ）（ｂ）は、海中通信ケーブルの説明図である。
【００４３】
本海中通信ケーブル６は、図４（ｂ）に示すように、銅の芯線を絶縁被覆してなる２組のツイストペアケーブルＣＡ１、ＣＡ２を撚り合わせた構成になっている。なお、本海中通信ケーブル６は、海中投下型センサ５投下時のボビンからの高速巻き戻しをスムーズにするため、陸上用ケーブルに通常用いられるシース等の絶縁被覆で包んではいないし、絶縁被覆は薄くしてある。
【００４４】
図４（ａ）および（ｂ）では、海中通信ケーブル６の撚りを一部ほぐして２本のツイスト線６１、６２と２本のツイスト線６３、６４に分解して、模式的に示している。一組のツイストペアケーブルＣＡ１は、２本のツイスト線６１、６２からなり、別組のツイストペアケーブルＣＡ２は、２本のツイスト線６３、６４からなる。
【００４５】
２本のツイスト線６１、６２と２本のツイスト線６３、６４とは、図４（ａ）に示すように、それぞれ同じ向きに硬撚りされている。この硬撚りされたツイスト線６１、６２とツイスト線６３、６４とが、図４（ｂ）に示すようにピッチｐ＝２０〜３０ｍｍで反対向きにソフト撚りされて、海中通信ケーブル６が形成されている。
【００４６】
本実施形態においては、個々のツイストペアケーブルＣＡ１、ＣＡ２に独立した直流給電を行い、その各直流電圧にデータ信号を重畳させる。ただし、一のツイストペアケーブルＣＡ１又はＣＡ２には当該データ信号を逆相変換したものが重畳される。つまり、一方のツイストペアケーブルＣＡ１に重畳するデータ信号が＋１のデータであるなら、他方のツイストペアケーブルＣＡ２に重畳するデータ信号は−１のデータになる。
【００４７】
一般にコイル状に巻かれた同軸ケーブルに直流を通すと、同軸ケーブルのコイル部を流れる直流成分によって同軸ケーブル周囲に磁気が発生する。本海中通信ケーブル６も後述の通り、コイル状に巻かれた状態で収納されるが、本海中通信ケーブル６によると、かかる磁気は上記のようなツイスト構造により効果的にキャンセルされる。したがって、本海中通信ケーブル６によって伝送されるデータ信号中に上記磁気によるノイズが入るおそれは殆どなく、ｘＤＳＬ通信などの高速データ通信の実現に好適である。
【００４８】
上記ツイスト線６１〜６４は、それぞれ生分解性のエマルジョン化したセルロース・タンパク混合型ウレタン樹脂の絶縁被覆で銅芯を被覆したもので、銅芯断面積約０．０２２５ｍ2 、被覆厚０．７〜１μｍである。海中投棄後の生分解を促進するために、このウレタン被覆の表面には起伏を付けて表面積を大きくしてある。
【００４９】
ツイスト線６１〜６４の被覆厚を０．７〜１μｍと非常に薄くした理由は、海中通信ケーブル６をしなやかにして海中投下型センサ５投下時のボビンからのスムーズな高速巻き戻しを可能とするほか、使用後に海中に投棄した海中通信ケーブル６の絶縁被覆がすみやかに生分解して消滅することを可能とするためである。
【００５０】
［ガンの概要］
ガン４の役割は（１）海中投下型センサ５を海中に向けて落下させること、（２）落下された海中投下型センサ５の海中落下状況、計測状況をオペレータに知らせること、（３）海中通信ケーブル６を信号の送受信路として使用し、海中投下型センサ５との間でｘＤＳＬ通信など、高速データ通信を行うこと、（４）計測終了後、海中投下型センサ５を、海中通信ケーブル６、後述するセンサ収納シェル９ｂおよびケーブル・ボビン９ａとともに、海中に投棄すること、である。
【００５１】
［ガンの詳細］
図５（ａ）（ｂ）は、ガンにセンサーカートリッジを組み付けた状態の説明図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ矢視図である。この図５（ａ）（ｂ）において、９はセンサーカートリッジ、９ａおよび９ｂは、このセンサーカートリッジ９を構成するケーブル・ボビンおよびセンサ収納シェルであり、センサ収納シェル９ｂはケーブル・ボビン９ａの前部に固定されている。ケーブル・ボビン９ａとセンサ収納シェル９ｂは、いずれも生分解性材料を用いた再生厚紙製である。
【００５２】
ガン４は、ベースアーム部４ａとスライドアーム部４ｂのフック４ｃとでケーブル・ボビン９ａを挟み込んで、センサーカートリッジ９を着脱自在に取り付けている。より詳細に説明すると、スライドアーム部４ｂは、ベースアーム部４ａの図示しない摺動案内に沿って図５（ａ）の左右方向に摺動可能となっている。図４（ａ）のように、スライドアーム部４ｂがベースアーム部４ａ側に最も寄ったとき、このスライドアーム部４ｂは、図示しないロック手段によりロックされて、その摺動が禁止され、ベースアーム部４ａと一体になる。この状態で、ベースアーム部４ａとスライドアーム部４ｂとがケーブル・ボビン９ａを挟み込んで、ケーブル・ボビン９ａとセンサ収納シェル９ｂをガン４に係止する。
【００５３】
一方、上記ロックを解除してスライドアーム部４ｂを図４（ａ）の矢印Ｒ方向に摺動させて、ベースアーム部４ａから離すと、後述する計測処理装置側端子（ガン側端子）４５と海中通信ケーブル端子６ｂとが離れて導通を絶ち、図４（ｂ）のように、スライドアーム部４ｂがヒンジ４ｄを旋回軸として重力により下方に曲がり、それよりも更に曲がると、センサーカートリッジ９は、スライドアーム部４ｂのフック４ｃから外れて、ガン４から開放される。
【００５４】
ベースアーム部４ａの上部側は精密電子機器の収納ボックス４１になっており、この収納ボックス４１の内部には、通信トランシーバＩＣ部４０Ａを搭載した計測処理装置４０が収納されている。また、この収納ボックス４１の上部には、ＧＰＳ（自位置経緯度測位システム）４２、データ表示装置４３、データ設定ボタン４４が備えられている。
【００５５】
通信トランシーバＩＣ部４０Ａ（以下、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａという）は主として（１）海中投下型センサ５側に設けた後述の通信トランシーバＩＣ部５３Ａとの間で、海中通信ケーブル６を介してデータ信号を送受信する処理や、（２）計測処理装置４０とデータ収集表示用コンピュータとの間で、ルータ３ｄを介してデータ信号を送受信する処理などを行う。なお、この海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの機能については更に詳細に後述する。
【００５６】
計測処理装置４０は、汎用パソコン等から構成され、海中投下型センサ５の投下作業手順やその投下状態や、ＧＰＳ４２により計測される投下位置を、データ表示装置４３に表示させる。
【００５７】
データ表示装置４３は、図示は省略するが、海中投下型センサ５の投下作業手順と投下状態を表示するＬＥＤドットパネル式表示器と、ＧＰＳ４２により計測される投下位置を表示する液晶式表示器とからなっている。
【００５８】
データ設定ボタン４４は、データ表示装置４３を監視しながらオペレータがこれを操作して、海中投下型センサ５の投下指示、データ保存操作、計測終了指示、海中投下型センサ５の投棄指示等を行なうためのものである。
【００５９】
［センサーカートリッジの詳細］
図５（ａ）において、センサ収納シェル９ｂの内筒内には、投下前の海中投下型センサ５が収納され、その胴部に紙製のセンサ固定バンド１１を巻き付けてセンサ収納シェル９ｂの内筒に固定している。これにより、海中投下型センサ５は落下しないように係止される。センサ固定バンド１１にはリリースピン１２が取り付けられていて、このリリースピン１２を矢印Ｐの方向に引くと紙製のセンサ固定バンド１１がちぎれて係止が解除され、海中投下型センサ５は海中に向けて落下するようになっている。
【００６０】
ケーブル・ボビン９ａの内筒ボビン部９ｃは、センサ収納シェル９ｂに向けて拡がるテーパ状をなし、ここに海中通信ケーブル６を巻いた円錐台形の中空コイル６ａが収納されている。この中空コイル６ａの大径側内周に位置する海中通信ケーブル６の一端は、中空コイル６ａから引き出されて海中投下型センサ５に接続され、中空コイル６ａの小径側外周に位置する海中通信ケーブル６の他端は、ケーブル・ボビン９ａの後端面に設けた海中通信ケーブル端子６ｂに接続されている。海中通信ケーブル６は、図４（ｂ）に示すようにツイスト線６１〜６４を撚り合わせた構成になっており、これらの各ツイスト線６１〜６４を分岐させて対応する海中通信ケーブル端子６ｂに接続してある（図５（ｃ）参照）。
【００６１】
海中投下型センサ５がセンサ収納シェル９ｂから離れて投下されると、海中投下型センサ５につながった海中通信ケーブル６は、ケーブル・ボビン９ａから引き出され、中空コイル６ａの内側から巻き戻されていく。つまり、海中通信ケーブル６を巻き置いた中空コイル６ａの内側から巻き戻されるように、海中通信ケーブル６がケーブル・ボビン９ａに内巻きにして巻き置かれている。
【００６２】
上記海中通信ケーブル端子６ｂはアルミ箔、センサ固定バンド１１は紙、リリースピン１２はアルミニウムを用いて構成され、これらは、海中に投棄されても海洋環境を汚染するおそれがないようにしている。
【００６３】
ケーブル・ボビン９ａをテーパ状として、これにより、そこに巻き付ける中空コイル６ａをテーパ状とすることは、海中投下型センサ５投下時のボビンからの高速巻き戻しをスムーズにするために極めて有効である。
【００６４】
上記海中通信ケーブル端子６ｂに対向して、ガン４の収納ボックス４１外端面には計測処理装置側端子（ガン側端子）４５が設けられており、計測処理装置側端子４５は、収納ボックス４１内の計測処理装置４０に接続され、信号を伝送するようになっている。また計測処理装置側端子４５は板ばね状となっていて、スライドアーム部４ｂがベースアーム部４ａ側に摺動してロックされたとき、その板ばね状の計測処理装置側端子４５が弾性変形して海中通信ケーブル端子６ｂと当接して通電状態になる。これにより、海中通信ケーブル６の各電線が収納ボックス４１内の計測処理装置４０に着脱自在に接続される。
【００６５】
［海中投下型センサの概要］
海中投下型センサ５は、ガン４により海中に投下され、海中を落下中にリアルタイムで水温、水圧、落下の加速度、方位などを計測したり、海中や海底の様子を撮影したりするなど、センサ５近辺の海中情報を収集するものである。また、本実施形態の海中投下型センサ５は、後に詳述するように、生分解性材料と環境汚染を起こさない金属材料で構成されている。
【００６６】
［海中投下型センサの詳細］
図６（ａ）は海中投下型センサの縦断面図、図６（ｂ）は同図（ａ）のＢ矢視図、図６（ｃ）は同図６（ａ）のＣ矢視図である。
【００６７】
海中投下型センサ５は、センサ筐体５１、絶対圧式の水圧センサ素子５２ａ、水温センサ素子５２ｂ、電気伝導度センサ素子５２ｃ、濁度センサ素子５２ｄ、加速度センサ素子５２ｅ、電子カメラ５２ｆ、照明５２ｇ、電子回路基板からなる計測プラットフォーム５３およびヘッドウエイト５４Ａ、バランスウエイト５４Ｂを有している。
【００６８】
＜センサ筺体について＞
センサ筐体５１は、ホタテ内蔵抽出高分子蛋白質（高濃度ゼラチン）とアガロースを主成分とする海藻残渣物との混合物によりホタテ貝殻微細粉体を結着させた生分解性材料で生成されている。また、このセンサ筐体５１は、計測プラットフォーム５３やウエイト５４Ａ、５４Ｂ等を内部に組み込むために、縦に二つ割りになっていて、組み込み後、接着するようになっているが、その接着剤も、トウモロコシから抽出された高分子タンパク繊維でなる生分解性材料製である。
【００６９】
ここで、生分解性材料を用いたセンサ筐体５１の製造工程を概略説明する。本実施形態の生分解性材料は海産生物由来の材料で、先ずホタテ貝殻を天火または２００℃以下で低温加熱して脱水処理し、これをボールミル方式で粉砕処理して粒径１０〜５０μｍの微細球状粉体に加工する。上記脱水処理によれば貝殻中のカルシウム分のアルカリ湧出を起こさない。次に、このホタテ貝殻微細球状粉体に、ホタテ内蔵抽出高分子蛋白質（高濃度ゼラチン）とアガロースを主成分とする海藻残渣物との混合物を加え、混練して所望の形状に成形し、微細球状粉体を結着する。形成された材料は、微細球状粉体が互いによく密着し、これらの微細隙間にホタテ内蔵抽出高分子蛋白質と海藻内蔵抽出多糖類とがその優れた圧力浸透性をもって浸透して強力に結着している。
【００７０】
本発明者は、上記混合物とホタテ貝殻微細粉体とからなる本生分解性材料の全重量を１００％とした場合に、上記アガロースを主成分とする海藻残渣物を３〜８％とし、ゼラチンを０．５〜３％として、本生分解性材料の生分解性能試験を行ったところ、本生分解性材料は、海水中において３日から１０日で生分解されることが確認された。また、本生分解性材料は、３次元ルータなどによる精密加工と量産の両立が可能である。
【００７１】
この海産生物由来の本生分解性材料は、海洋中に投棄しても海洋環境に悪い影響を与えることがなく、上記のように３日〜１０日と極めて短期間に生分解され海中に溶解し、その過程で海中に散った微細粒は甲殻類の良い餌にもなる。
【００７２】
上記生分解性材料が３日〜１０日で生分解する理由は、生分解性材料を水に浸すと、その材料中のホタテ貝殻微細粉体を結着しているアガロース成分が水分を含みやすく、水分を含んで膨潤することにより、ホタテ貝殻微細粉体の結着力が弱まりやすいためであると考えられる。
【００７３】
前記混合重量比において、アガロースを主成分とする海藻残渣物が３％未満であると、上述した３日〜１０日という短期間の生分解効果は得られず、また、このアガロースを主成分とする海藻残渣物が８％よりも多いと、３日未満で生分解が生じてしまい、実用的ではないことから、アガロースを主成分とする海藻残渣物は、上述の通り３〜８％とするのが最適である。
【００７４】
センサ筺体５１の外形は、その頭部（海底を向いて落下する部位）側から中央付近より少し手前の位置までが流線形になっていて、この流線形の終端から中央付近までの範囲はフラットな円筒面に形成され、更に、その円筒面の終端から後方の尾部までは円錐面になっている。
【００７５】
また、このセンサ筐体５１は、その尾部に、高速落下中の姿勢を安定させる複数（本実施形態では等間隔に４箇所）の姿勢安定用フィン５５、５５を備え、その内部に収納された上記センサ素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｅ、計測プラットフォーム５３、およびウエイト５４Ａ、５４Ｂを覆っている。
【００７６】
姿勢安定用フィン５５は、スルメイカが摂餌行動時に展開する頭部外套膜と同等の流体効果を有するエンペラ形状になっていて、高速鉛直落下の際、横方向からの水の動きに対してセンサ筺体５１の姿勢が崩れないようにする。
【００７７】
本海中投下型センサ５はセンサ筺体５１の頭部を下に向けて海中を落下するので、センサ筺体５１の頭部外周には海水との衝突による乱流が発生する。この初期乱流はセンサ筺体５１のフラットな円筒面によって落ち着いて安定な水流となる。しかし、この安定な水流はフラットな円筒面と円錐面との境でセンサ筺体５１から剥離するため、再び乱流が発生する。この再発乱流は円錐面の中央付近から落ち着いて再び安定な水流になる。したがって、上記のように再び安定な水流になる円錐面の中央付近から後方にかけて上記姿勢安定用フィン５５を配置しておけば、その姿勢安定用フィン５５の効果を有効に発揮することができる。
【００７８】
センサ筐体５１の外周には、落下方向（長手方向）に溝状の複数（本実施形態では、等間隔に４箇所）のセンサ導水路５６が設けられている。このセンサ導水路５６と姿勢安定用フィン５５とは、一線上に配置され、センサ導水路５６の海水流が姿勢安定用フィン５５の背中に沿って流れるようになっていて、海中投下型センサ５の姿勢保持に有効に作用している。
【００７９】
センサ筺体５１の長手方向中心軸線付近には、第１のケーブル孔５９Ａと第２のケーブル孔５９Ｂが設けられている。第１のケーブル孔５９Ａは、ヘッドウエイト５４Ａの長手方向中心軸を貫通し、センサ筺体５１の頭部から中央部にかけて穿たれている。第２のケーブル孔５９Ｂは、バランスウエイト５４Ｂの長手方向中心軸を貫通し、センサ筺体５１の尾部から中央部に向かって穿たれており、これら両ケーブル孔５９Ａ、５９Ｂの中央部側は、計測プラットフォーム５３や加速度センサ素子５２ｅなどを包んでいる圧力緩衝ゲル５８の表面に開口している。
【００８０】
上記第１のケーブル孔５９Ａは、電子カメラ５２ｆの配線ケーブル５２Ｃａｂを通す孔であり、撮像手段５２ｆの配線ケーブル５２Ｃａｂは、この第１のケーブル孔５９Ａを経由して計測プラットフォーム５３の入力端子に接続されていて、電子カメラ５２ｆで撮影する海中の映像信号を計測プラットフォーム５３へ伝送するようになっている。第２のケーブル孔５９Ｂは、海中通信ケーブル６を通す孔であり、海中通信ケーブル６は、この第２のケーブル孔５９Ｂを経由して計測プラットフォーム５３の入出力端子に接続されている。
【００８１】
＜各センサ素子について＞
シリコン膜式の水圧センサ素子５２ａは、上記圧力緩衝ゲル５８表面に近い第２のケーブル孔５９Ｂの内壁に形成されていて、第１のケーブル孔５９Ａに侵入している海水の静水圧を検知するようになっている。水圧センサ素子５２ａをケーブル孔５９Ａ内に配置する理由は、海中投下型センサ５の高速落下により発生する気泡や水流の圧力感知面への接触によって検出圧力が変化することを防止し、正確な静水圧を計測できるようにするためである。
【００８２】
水温センサ素子５２ｂ、電気伝導度センサ素子５２ｃ、濁度センサ素子５２ｄは、それぞれセンサ導水路５６の各中央付近底部に面して配置固定されている。海中投下型センサ５の落下の際、センサ導水路５６内に生じる海水流と各センサ素子５２ｂ、５２ｃ、５２ｄとが接することによって、水温、電気伝導度および濁度が検知される。海中投下型センサ５の海中落下速度が速くても、落下速度に応じてセンサ導水路５６内の水流速度が速まるから、センサ導水路５６に接したセンサ素子５２ｂ、５２ｃ、５２ｄによる海中情報の検出にタイムラグが生じることはほとんどない。
【００８３】
センサ導水路５６内での上記各センサ素子５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの配置は、適宜選択してよく、たとえば、検出値のバランスが取れるように対称形にしたり、ひとつのセンサ導水路５６に複数種のセンサ素子を並べたりしてもよい。また、センサ素子の種類も必要に応じて適宜選択することができる。
【００８４】
加速度センサ素子５２ｅは、圧力緩衝ゲル５８で覆われていて、海中投下型センサ５が海中を落下する時の三軸（３次元空間座標を構成するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度を検出したり、海中投下型センサ５が海底に衝突したときの衝撃による加速度（これも同様に三軸方向の加速度）を検出したりする。
【００８５】
＜電子カメラについて＞
電子カメラ５２ｆは、ヘッドウエイト５４Ａの前端面に固定支持され、センサ筺体５１の頭部前面に位置して、海中や海底を撮影する。この電子カメラ５２ｆは高透明度の耐圧ゲルでコーティングされている。これは水深１０００ｍ付近の水圧に十分耐えうるようにするためである。なお、それに耐えうる耐圧ゲルのコーティング厚は、研究室レベルでは１０ｍｍ程度とされている。
【００８６】
本電子カメラ５２ｆは海中の特性を考慮した仕様になっている。すなわち、海中では光の透過有効範囲が極めて狭い（２００Ｗ照明で１０ｍ先の標準目視指標が何とか認識できる程度）という特徴がある。これとの関係から、本電子カメラ５２ｆは、センサ５の先端より２〜３ｍ先の目視指標を認識し、それ以外の所は反射影（光）として識別する仕様になっている。また、オペレータは計測処理装置４０のデータ設定ボタン４４で撮影時間間隔を設定することができ、電子カメラ５２ｆはその設定された撮影時間間隔で水面から海底直情まで連続撮影を行なうことができる。
【００８７】
図７は、図６（ａ）の海中投下型センサに搭載されている電子カメラの断面の模式図であり、この図を用いて本電子カメラ５２ｆを更に詳細に説明する。
【００８８】
電子カメラ５２ｆは、カメラ素子としての固体撮像素子５２１と、レンズ５２２と、焦点合わせのためにモータを使ってレンズ５２２を光軸方向に動かすレンズ駆動手段５２３と、これらのカメラ構成部品を格納する格納ケース５２４とにより構成され、その格納ケース５２４全体を耐圧ゲル５２ｋで包んだ構造になっている。
【００８９】
固体撮像素子５２１としてはＣＭＯＳ型やＣＣＤ型が知られているが、本電子カメラ５２ｆではＣＭＯＳ型の固体撮像素子５２１を採用した。実験の結果、ＣＭＯＳ型の方が水圧に強いことが判明したためである。
【００９０】
また、本電子カメラ５２ｆには焦点制御手段５２５（オートフォーカス機能）が設けられている。焦点制御手段５２５は、水圧センサ素子５２ａで計測した現在の水圧データから後述する光の屈折率を取得し、取得した光の屈折率を基に電子カメラ５２ｆの焦点を制御するものである。なお、現在の水圧データは後述する計測プラットフォーム５３から取得する。
【００９１】
＜光の屈折率の定義＞
上記「光の屈折率」とは、本電子カメラ５２ｆの外から耐圧ゲル５２ｋを通過して固体撮像素子５２１の方向に向かう光の屈折率をいう。この光の屈折の様子は、耐圧ゲル５２ｋの水圧による圧縮特性のほか、電子カメラ５２ｆの格納ケース５２４の形状や、格納ケース５２４内の固体撮像素子５２１の位置にも影響を受けるので、上記「光の屈折率」は水圧による耐圧ゲル５２ｋの圧縮特性を考慮するのみでは足りず、それ以外の上記他の影響も考慮して決定する必要がある。
【００９２】
＜光の屈折率の取得方式について＞
光の屈折率を取得する方式としては、光の屈折率をリアルタイムで算出する下記第１の方式と、図９の対応テーブルＣｔを用いる下記第２の方式とが考えられる。
【００９３】
なお、第１の方式では、説明の便宜上、水圧による耐圧ゲル５２ｋの圧縮変形のみに着目し、光の屈折率の変化は耐圧ゲル５２ｋの屈折率の変化に等しいものと考え、その耐圧ゲル５２ｋの水圧による圧縮特性から当該耐圧ゲル５２ｋの屈折率（＝光の屈折率）を算出するものとした。カメラ構成部品の格納ケース５２４も水圧で変形するのが現実であるが、第１の方式では格納ケース５２４は水圧によって変形しない剛体と考える。
【００９４】
［第１の方式］
第１の方式では、水圧センサ素子５２ａで計測した現在の水圧データから、耐圧ゲル５２ｋの屈折率（＝光の屈折率）をリアルタイムで算出する。その算出の考え方は、以下の通りである。
【００９５】
電子カメラ５２ｆを包んでいる耐圧ゲル５２ｋは海中に晒され水圧（ｐ）が作用している。この水圧（ｐ）により耐圧ゲル５２ｋは圧縮されるので、耐圧ゲル５２ｋの弾性変形領域内では、耐圧ゲル５２ｋの密度（δ）は水圧（ｐ）に比例して高くなる（δ∝ｐ）。また、物質の屈折率（α）は物質密度（δ）に比例（α∝δ）するので、耐圧ゲル５２ｋの密度（δ）が高くなれば、それに比例して耐圧ゲル５２ｋの屈折率（α）は大きくなる（δ∝α）。したがって、水圧（ｐ）と密度（δ）と屈折率（α）はｐ∝δ∝αの関係になるから、耐圧ゲル５２ｋの屈折率（α）は、α∝ｐの関係を使って、現在の水圧（ｐ）データからリアルタイムで算出することができる。なお、この屈折率（α）の算出は、後述する計測プラットフォーム５３のＣＰＵ５３Ｂが行なう。
【００９６】
［第２の方式］
第２の方式は、電子カメラ５２ｆを水中に沈めたときの水圧と光の屈折率との関係を予め実験で求め、その水圧と光の屈折率（実測値）とを一対一で対応させて記憶した図９の対応テーブルＣｔを作成し、水圧センサ素子５２ａで計測した現在の水圧データに対応する光の屈折率を当該対応テーブルＣｔから得るものである。
【００９７】
以上説明した第１と第２のいずれの方式を採用してもよいが、第１の方式では屈折率の算出に時間がかかる場合も想定されるので、リアルタイムで電子カメラ５２ｆの焦点を制御しようとするなら、現在の水圧に対応する光の屈折率を対応テーブルＣｔから読み出すだけの第２の方式が好ましい。
【００９８】
＜焦点の制御について＞
図８は、図７の電子カメラ５２ｆにおける焦点制御の説明図であり、同図（ａ）は、電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに水圧が作用しないときの焦点をＸ０とし、焦点距離をＬ０として示したものである。また、同図（ｂ）は、所定の水圧が電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに作用したときの焦点をＸ１とし、焦点距離をＬ１として示したものである。同図（ｃ）は、（ｂ）よりも高い水圧が電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに作用したときの焦点をＸ２とし、焦点距離をＬ２として示したものである。
【００９９】
以下この図８（ａ）（ｂ）（ｃ）を基に焦点の変位と制御を説明するが、以下の説明における焦点の変位の基本的な考え方は、耐圧ゲル５２ｋとレンズ５２２を一つの合成レンズＲＬと考え、この合成レンズＲＬの焦点をＸ０、Ｘ１、Ｘ２とする。そして、合成レンズＲＬは耐圧ゲル５２ｋとレンズ５２２からなるので、合成レンズＲＬ中の耐圧ゲル５２ｋの屈折率が大きくなれば、それに応じて合成レンズＲＬ全体の屈折率も大きくなるというものである。
【０１００】
図８（ａ）の場合は、焦点Ｘ０のところに固定撮像素子５２１が位置するので、電子カメラ５２ｆの焦点は合っており、いわゆるピンボケのない鮮明な画像が得られる。この状態から電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに所定の水圧が作用すると、その水圧による耐圧ゲル５２ｋの圧縮などのため、光の屈折率は大きくなり、同図（ａ）に示す焦点Ｘ０は同図（ｂ）に示すＸ１まで変位し、同図（ａ）に示す焦点距離Ｌ０は同図（ｂ）に示すＬ１のように短くなる。そして、電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに作用する水圧が更に高まると、光の屈折率がより一層大きくなることによって、同図（ｂ）に示す焦点Ｘ１は同図（ｃ）に示すＸ２まで変位し、同図（ｂ）に示す焦点距離Ｌ１は同図（ｃ）のＬ２のように更に短くなる。
【０１０１】
上記焦点距離の変化量（Ｌ０→Ｌ１→Ｌ２）は光の屈折率の変化量に比例する。したがって、電子カメラ５２ｆの焦点制御手段５２５では、最初に、光の屈折率の変化量から焦点距離の変化量を算出する。次に、その焦点距離の変化量に相当する距離だけレンズ５２２を固定撮像素子５２１側へ移動させることで、焦点の位置を固定撮像素子５２１に一致させる。これにより、電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに所定の水圧が作用する環境下でも、電子カメラ５２ｆの焦点は合い、鮮明な画像が得られるようになる。
【０１０２】
上記のような焦点合わせのためのレンズ５２２の移動は、具体的には焦点制御手段５２５がレンズ駆動手段５２３へ移動指令を出力することにより行なわれる。この出力される移動指令の中にはレンズ５２２の移動方向と移動量に関する情報が含まれており、この情報に基づいてレンズ駆動手段５２３が当該レンズ５２２を移動させる。レンズ５２２を移動させる代りに固定撮像素子５２１を移動させてもよい。また、当該レンズ５２２に変えて市販の液体レンズを使用すれば、レンズの移動を行なうことなく、焦点の制御を行なうことができる。
【０１０３】
＜照明について＞
照明５２ｇは、電子カメラ５２ｆと同様に、ヘッドウエイト５４Ａの前端面に固定支持され、センサ筺体５１の頭部前面に位置して、電子カメラ５２ｆの撮影範囲を照らすようにしてある。水深１０００ｍ付近は太陽光がほとんど届かない暗黒世界なので、この種の照明５２ｇとしては、例えば高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。高輝度発光ダイオードが水深１０００ｍ付近の水圧に耐えることができないなら、この高輝度発光ダイオードも高透明度の耐圧ゲルでコーティングされる。
【０１０４】
照明５２ｇは、常時つけっぱなしではなく、計測プラットフォーム５３の照明制御部（図示省略）によって、電子カメラ５２ｆの撮影タイミングと撮影時間に同期して間欠的に撮影範囲を照光するように制御される。
【０１０５】
図１０は、電子カメラ５２ｆの撮影と照明５２ｇの照光との関係を示したタイムチャート図である。
【０１０６】
本電子カメラ５２ｆによる連続撮影は、その開始から終了までの間、図１０（ｂ）のように事前に設定された撮影間隔Ｔ１でＣＭＯＳ型固定撮像素子５２１による所定時間の撮影動作ＰＯを繰り返し実行するものである。そして、その１回の撮影動作ＰＯが完了するたびに、本電子カメラ５２ｆは、撮影データＰＤの送信（図１０（ｃ）参照）と同時に同期信号ＳＳ（図１０（ｄ）参照）を出力するようになっている。
【０１０７】
本実施形態では、上記同期信号ＳＳとＣＭＯＳ型固定撮像素子５２１の受像時間（撮影に必要な時間）とから、照明５２ｇの照光時間とそのタイミングを予め逆算し、それに基づいて照明５２ｇを制御することによって、照明５２ｇの間欠的な照光は、図１０（ｅ）のように、電子カメラ５２ｆの撮影タイミングと撮影時間に同期する。
【０１０８】
以上のような照明５２ｇの制御により、この照明５２ｇは常につけっぱなしでなく、撮影に必要なときに必要な時間だけ点灯するので、非常に少ない消費電力で照光・撮影をすることができる。
【０１０９】
＜計測プラットフォームについて＞
計測プラットフォーム５３は、各センサ素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅの検出値（水圧、水温、電気伝導度、濁度）を各々の計測データに演算処理して海上の計測処理装置４０へ送信したり、電子カメラ５２ｆが撮影する海中の映像データを補正処理して同様に送信したりする等、海中投下型センサ５が収集した海中情報データ（計測データおよび撮影データ）を海上の計測処理装置４０へ送信する。さらに、計測プラットフォーム５３は、水圧センサ素子５２ａの検出値、すなわち現在の水圧データを電子カメラ５２ｆの焦点制御手段５２５へ出力する。なお、データ収集表示用コンピュータ部１も、後述のネットワークを経由して海中投下型センサ５からの海中情報の送信を受けることができる。
【０１１０】
上記計測データの演算処理や映像データの補正処理は、この計測プラットフォーム５３に搭載されているＣＰＵ５３Ｂによって行われる。また、上記計測データや映像データの送信は、２つの通信トランシーバＩＣ部間、すなわち、この計測プラットフォーム５３に搭載されている通信トランシーバＩＣ部５３Ａ（以下、海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａという）と、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａとの間で、海中通信ケーブル６を介して行われる。
【０１１１】
電気伝導度センサ素子５２ｃと濁度センサ素子５２ｄの検出値は、温度と圧力の影響を受けて若干変動する。このため、計測プラットフォーム５３では、水温センサ素子５２ｂ、水圧センサ素子５２ａによって得られる温度検出値と圧力検出値を用いて電気伝導度検出値と濁度検出値を較正している。他のセンサ素子についても、そのセンサ素子が温度や圧力の影響を受けるものであれば、同様の較正処理を行う。この較正処理を海中投下型センサ５内の計測プラットフォーム５３で行なって、校正されたデータを計測処理装置に送る理由は、高速落下中に検出するセンサ素子の温度検出値、圧力検出値と他の検出値との較正処理のタイムラグをなくし、リアルタイムの計測が正確にできるようにするためである。
【０１１２】
計測プラットフォーム５３の基板は、ジャガイモセルロース繊維を用いた生分解性材料製であり、その銅箔（プリント回路）に電子部品を実装後、ゼイン・タンパク質をベースとした撥水性の蛋白質を塗布して絶縁被膜を形成している。実装部品を基板上に偏りなく配置すると、基板に加わる外力による基板、銅箔、電子部品間の剥離などの応力破壊を防止できる。電子部品などを含む計測プラットフォーム５３は、生分解性材料のほかに銅、金、銀、錫などが少量使われており、センサ素子にも白金等が使われているが、これらは海洋に放置しても特に海洋環境を汚染するものではない。
【０１１３】
基板、銅箔、実装電子部品上に絶縁被膜を塗布された計測プラットフォーム５３は、高弾性材料製の球形状の圧力緩衝ゲル５８に包み込まれて、センサ導水路５６、ケーブル孔５９Ａから加わる高い水圧に耐えられるようになっている。水温センサ素子５２ｂ、電気伝導度センサ素子５２ｃ、濁度センサ素子５２ｄは、いずれも圧力緩衝ゲル５８の外面に保持されて、上記センサ導水路５６に面している。
【０１１４】
＜圧力緩衝ゲルについて＞
圧力緩衝ゲル５８の高弾性材料としては、海洋生物由来で高生分解性のコラーゲンまたはゼラチンの高分子蛋白質が用いられる。
【０１１５】
＜ヘッドウエイト、バランスウエイトについて＞
ヘッドウエイト５４Ａとバランスウエイト５４Ｂは、いずれも銑鉄製で、センサ筺体５１の長手方向中心軸線付近に内蔵され、センサ筺体５１によって覆われている。
【０１１６】
特に、ヘッドウエイト５４Ａは、センサ筐体５１の頭部側に位置し、海中投下型センサ５を速く落下させる役割と、海中投下型センサ５の重心をトップ側（落下する側）に偏らせることで、海中投下型センサ５全体の重心の安定性を高める役割と、水圧に晒される電子カメラ５２ｆを圧力から保護し、定位置に固定する役割を果たしている。
【０１１７】
バランスウエイト５４Ｂは、センサ筺体５１の尾部側に位置する姿勢安定用フィン５５の近傍に固定され、センサ筺体５１の尻振れや回転を抑制して、電子カメラ５２ｆの撮影ブレを低減する役割を果たしている。
【０１１８】
＜海中投下型センサの海中落下速度について＞
以上のように構成された海中投下型センサ５は、センサ筐体５１が比較的密度の小さい生分解性樹脂などの生分解性材料製であるにもかかわらず、その雨滴型形状とヘッドウエイト５４Ａ、バランスウエイト５４Ｂと姿勢安定用フィン５５とにより、海中を２〜４ｍ／ｓｅｃ．の速度で安定して落下していき、水深５００ｍまでなら約２〜４分程、２０００ｍなら８〜１７分程で各種の海中情報をほぼ連続的に、あるいは、ほぼ等間隔の水深において計測していくことができる。なお、上記２〜４ｍ／ｓｅｃ．の落下速度は海中通信ケーブル６の非常に軽くスムーズな繰り出しが寄与して実現されるものである。
【０１１９】
＜海中通信の特性について＞
図１１は、海中通信の一の特性（海中通信におけるデジタル信号の電圧レベルの変化）を調査する実験の結果を示した説明図である。
【０１２０】
本実験では、大型の海流水槽に海中投下型センサ５を投下し、投下した海中投下型センサと計測処理装置４０との間で海中通信ケーブル６を介してデジタル信号の送受信を行った。海中通信ケーブル６の長さは１００ｍとした。
【０１２１】
本実験によると、計測処理装置４０から海中投下型センサ５への送信（往路）では、計測処理装置４０から送信したオリジナルのデジタル信号ＤＳ１の電圧レベルは、海中投下型センサ５での受信時に、デジタル信号ＤＳ１´の電圧レベルのように変化することが判明した。
【０１２２】
また、海中投下型センサ５から計測処理装置４０への送信（復路）では、デジタル信号ＤＳ１と同じ電圧レベルまで昇圧したデジタル信号ＤＳ２をオリジナルとし、このオリジナルのデジタル信号ＤＳ海中投下型センサ５から計測処理装置４０へ送信したとき、オリジナルのデジタル信号ＤＳ２の電圧レベルは、計測処理装置４０での受信時に、デジタル信号ＤＳ２´の電圧レベルのように変化することが判明した。
【０１２３】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、海中通信の別の特性（海中通信におけるデジタル信号の波形の変化）を調査する実験の結果を示した説明図である。
【０１２４】
本実験では、図１２（ａ）に示すデジタル信号ＤＳ３の原パルス波形が海中でどのように変化するかを調べるために、先の実験でも使用した海流水槽内に静水または流水（１．２ｍ／ｓ）の環境を作り、それぞれの環境下で実験を行った。これ以外の実験条件は先に説明した実験条件と同じである。
【０１２５】
本実験によると、海中投下型センサ５を静水環境に投下した場合、デジタル信号ＤＳ３の原パルス波形は、図１２（ｂ）に示すデジタル信号ＤＳ３´のパルス波形になった。つまり、デジタル信号ＤＳ３の原パルス波形はその１パルスの立ち上がりが右曲がりの曲線になる鈍いパルス波形に変化すること、および、デジタル信号ＤＳ３の電圧レベルは全体的に低下することが判明した。パルス波形の鈍化は海中通信ケーブル６のインダクタンスと海水の電磁波吸収特性とによるものと考えられる。また、電圧レベルの全体的な低下は海中通信ケーブル６の導通抵抗によるものと考えられる。
【０１２６】
また、海中投下型センサ５を流水（１．２ｍ／ｓ）環境に投下した場合、デジタル信号ＤＳ３の原パルス波形は、図１２（ｃ）に示すようなデジタル信号ＤＳ３´´のパルス波形になった。つまり、デジタル信号ＤＳ３の原パルス波形は、ノコギリ波に近い波形のように、その１パルスの立ち上がりが更に鈍いパルス波形に変化することが判明した。デジタル信号ＤＳ３の電圧レベルが全体的に低下することは静水の場合と同様である。
【０１２７】
尚、図１２（ｃ）において、パルス波形中の細かいノイズは海中投下型センサ５の振動によるノイズと考えられる。
【０１２８】
＜海中の通信外乱について＞
［通信外乱（その１）〜海水の電磁波吸収特性〜］
海中通信ケーブル６を使って通信を行う際、海中通信ケーブル６の周囲にはデータ信号の伝送に伴う電磁波が発生する。海水はかかる電磁波も吸収する性質を持っており、海水がその電磁波を吸収することによって、海中通信ケーブル６を介して伝送されるデータ信号のパルス波形の立ち上がりエッジが鈍くなる（先の説明＜海中通信の特性＞を参照）など、海水による電磁波の吸収も、海中での通信外乱になって、海中におけるｘＤＳＬ通信などの高速データ通信を妨げる。
【０１２９】
［通信外乱（その２）〜海中通信ケーブルの導通抵抗〜］
海中通信ケーブル６は固有の導通抵抗を持っており、その導通抵抗によって、海中通信ケーブル６を介して伝送されるデータ信号の電圧レベルが低下するなど、海中通信ケーブル６の導通抵抗も、海中での通信外乱になって、海中におけるｘＤＳＬ通信などの高速データ通信を妨げる。
【０１３０】
［通信外乱（その３）〜海中通信ケーブルの移動による海中の起電力〜］
海中通信ケーブル６は海中投下型センサ５に接続されていて、海中投下型センサ５の海中落下に追従するので、この海中通信ケーブル６も１〜３ｍ／ｓｅｃ．の速度で海中を移動する。その際、海中通信ケーブル６周囲の水温、塩分濃度、電解質濃度の差から海中通信ケーブル６周囲に局所的な発電現象が生じ、起電力が発生する。この海中の起電力は海中通信ケーブル６の両端で電圧降下をもたらすなど、海中での通信外乱になって、海中におけるｘＤＳＬ通信などの高速データ通信を妨げる。
【０１３１】
＜上記通信外乱のキャンセル＞
上記通信外乱のキャンセルとは、上記通信外乱によって劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正することであって、この復元補正には、鈍化したデジタル信号のパルス波形の立ち上がりを矩形波のように鋭角に補正すること、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻すこと、デジタル信号のパルス波形中の細かいノイズを除去することを含む。
【０１３２】
図１３（ａ）（ｂ）は、デジタルＩＣ回路での“０”と“１”の認識の説明図である。一般にデジタルＩＣ回路での“０”と“１”の認識は、低〜中速のデジタルＩＣ回路では同図（ａ）のようにデジタル信号のパルス（Ｐ１）波形が規定電圧レベル（Ｖ）に到達すると“１”であると認識する。それに対し、高速のデジタルＩＣ回路の場合は同図（ｂ）のようにパルス（Ｐ）波形の立ち上がりから規定時間（ｔ）内に一定の電圧レベルに達すると“１”であると認識する。
【０１３３】
そのため、高速のデジタルＩＣ回路では“１”の認識に要する時間（ｔ）が短いほどデジタル信号を高速に処理することができる。その反面、デジタル信号のパルス（Ｐ１）波形の立ち上がりが鈍いと“１”であると認識できない。そのデジタル信号の電圧レベルが全体的に規定値を下回っている場合も同様である。このようなデジタル信号のパルス波形の鈍化やその電圧レベルの全体的な低下等、デジタル信号の劣化は、先に説明した海中の通信外乱によって生じる。
【０１３４】
本実施形態の通信処理手段ＴＥ（図１４参照）は、先に説明した海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａと海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａとからなり、各トランシーバＩＣ部４０Ａ、５３Ａにおいて、デジタル信号を受信したら、その受信デジタル信号のパルス波形を復元補正する。この復元補正は、具体的には、図１５（ａ）に示す受信デジタル信号のパルス波形（このパルス波形は海中の通信外乱によって劣化している）を図１５（ｂ）→図１６（ａ）→図１６（ｂ）のように順に補正するものである。
【０１３５】
図１５（ｂ）では、受信デジタル信号のパルス波形中に含まれている細かいノイズをフィルタ等で除去している。
【０１３６】
図１６（ａ）では、送信デジタル信号のグランド（ＧＮＤ）レベルに合わせて受信デジタル信号のグランド（ＧＮＤ）レベルを調整することによって、受信デジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻している。
【０１３７】
図１６（ｂ）では、波形のクリッピング（矩形化）により、受信デジタル信号のパルス波形の立ち上がりを矩形波のように鋭角に補正している。この際、受信デジタル信号の増幅率は水深・水温で定義される補正テーブルから決定される。補正テーブルは海洋実験から算定される。
【０１３８】
先に説明した海中の通信外乱のキャンセルのうち、「低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻す」方法については、下記の電圧レベル復元方式を採用することができる。
【０１３９】
［電圧レベルの復元方式］
図１４において、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａと海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａには、通信距離と電圧降下値が予め設定される。通信距離とは、この海洋調査システムで使用する海中通信ケーブル６の全長であり、電圧降下値とは、その長さの海中通信ケーブル６の導通抵抗から想定されるものである。
【０１４０】
本海洋調査システムでは、計測処理装置４０から海中通信ケーブル６を通じて海中投下型センサ５へ安定した直流電力を供給する。そして、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａが、その直流電圧にデジタルデータ信号を重畳させて海中投下型センサ５へ送信し、海中投下型センサ５の海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａが、そのデジタルデータ信号を受信する。
【０１４１】
海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａでは以下の（Ａ）〜（Ｄ）に示す処理を行う。
【０１４２】
（Ａ）ポンプアップ補正を行う。ポンプアップ補正は、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａから海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａに到達するデジタルデータ信号の電圧レベルを常時モニターし、モニターによって取得した現在のデジタルデータ信号の電圧レベルを当該海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの設定電圧レベルまで引き上げるものとする。
【０１４３】
上記「海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの設定電圧レベル」とは、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａから海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａへデータ信号を送信する時の、予め設定された信号電圧レベルである。
【０１４４】
（Ｂ）変動電圧を求め記録する。この変動電圧は、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａから海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａまでの間に生じる電圧降下を常時モニターし、モニターによって取得した現在の電圧降下値から事前に想定した電圧降下値（前述の設定された電圧降下値）を差し引いた差分とする。
【０１４５】
本海洋調査システムで使用する海中通信ケーブル６を陸上で使用した場合には、海中通信ケーブル６の導通抵抗による電圧降下しか生じないから、モニターにより取得される現在の電圧降下値は、事前に想定した電圧降下値（設定された上記電圧降下値）とほぼ等しい。この一方、かかる海中通信ケーブル６を海中で使用した場合、モニターにより取得される現在の電圧降下値は（海中通信ケーブル６の導通抵抗による電圧降下値）＋（海中の起電力による電圧降下値）であるから、上記（２）で算出される変動電圧は上記海中の通信外乱、特に、海中通信ケーブル６の移動による海中の起電力（外乱起電力）に相当するものである。
【０１４６】
（Ｃ）上記変動電圧から１ｋＨｚ〜直流の低周波成分（本実施形態ではｘＤＳＬで用いる周波数帯域の２オクターブ下）を抽出し、上記ポンプアップ補正後の電圧レベルに重畳させることで、海中の通信外乱（外乱起電力）をキャンセルする。
【０１４７】
以上説明した海中の通信外乱（外乱起電力）のキャンセル処理を簡単に説明すると、このキャンセル処理は、海中投下型センサ５に到達した給電電圧が設定された電圧降下値より０．１Ｖだけ低かったら、データ信号の送信時に、上記（Ａ）で説明したポンプアップ補正量を０．１Ｖだけ引き上げる（海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの設定電圧レベルに０．１Ｖを追加）というものである。
【０１４８】
（Ｄ）上記重畳後の電圧レベルでデータ信号を海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａへ送信する。各センサ素子５２ａ〜５２ｅによって計測された計測データや電子カメラ５２ｆによって撮影された画像データの信号は、いずれも、この重畳後の電圧レベルで送信される。
【０１４９】
この一方、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａは、受信電圧レベルの設定値を有し、以下の（Ｅ）〜（Ｆ）に示す処理を行う。
【０１５０】
（Ｅ）海中通信ケーブル６を構成する２組のツイストペアケーブルＣＡ１、ＣＡ２からデータ信号を受信し、これらのデータ信号に対して差動データ処理（双方のデータ信号を加算すると必ず“１”になる）を行い、差動データ処理済みのデータ信号を計測処理装置４０へ送信する。
【０１５１】
（Ｆ）上記重畳後の電圧レベルで送信されてきたデータ信号を受信するとともに、そのデータ信号の受信電圧レベルを常時モニターする。そして、モニターによって取得した現在の受信電圧レベルとその上記設定値とを比較し、比較結果に応じて以下の処理を行う。
【０１５２】
＜現在の受信電圧レベルの方が低い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が少なすぎるので、重畳量を増やすため、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａへ送信する。
【０１５３】
＜現在の受信電圧レベルの方が高い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が多すぎるので、重畳量を減らすために、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａへ送信する。
【０１５４】
＜現在の受信電圧レベルが設定値とほぼ等しい場合＞
この場合は、受信電圧レベルが適正で、上記（Ｃ）での重畳量に過不足はないから、何もしない。
【０１５５】
上記調整用パケットを受信した海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａでは、調整用パケットに格納されている差分データを基に上記（Ｃ）における重畳量を調整し、この海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａは海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａに到達するデータ信号の受信電圧レベルが上記海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの設定電圧レベルと等しくなるようにする。
【０１５６】
［海中計測］
本海洋調査システムにおける海中計測操作を以下に説明する。
【０１５７】
図５（ａ）において、オペレータは、ガン４のデータ表示装置４３が示すＧＰＳ４２の経緯度計測値がデータ設定ボタン４４で予め設定した予定の値であることを確かめて、海中投下型センサ５を海中に投下する。投下はリリースピン１２を矢印Ｐ方向に引いてセンサ固定バンド１１を引きちぎればよい。これにより、海中投下型センサ５は、尾部に海中通信ケーブル６をつなげた状態で、自重で落下する。なお、使用状況により自重での落下が困難ならば、海中投下型センサ発射装置を設けてもよい。
【０１５８】
当該海中投下型センサ５が海面に着水すると、加速度センサ素子５２ｅから大きい加速度値が検出され、データ表示装置４３に着水した旨の表示がされる。次いで、図１（ａ）に示すように海中投下型センサ５が海中を落下していくと、各センサ素子の検出値が計測プラットフォーム５３で較正され、較正されたデータが海中通信ケーブル６を経由して、ガン４の計測処理装置４０に送られてくる。データは海中投下型センサ５の落下中、リアルタイムで順次計測され送られてくる。ガン４のデータ表示装置４３には、これらのデータが表示され、オペレータがこれを見て計測が進行していることを確認できる。
【０１５９】
海中投下型センサ５の落下が始まると、これにつながった海中通信ケーブル６は、ケーブル・ボビン９ａの中空コイル６ａの内側から巻き戻されていく。海中通信ケーブル６のしなやかさ、中空コイル６ａのテーパ形状の故に、ボビン９ａからの巻き戻しは非常に軽く抵抗なくスムーズに行なわれる。
【０１６０】
海中計測は、データ設定ボタン４４で予め設定された水深に海中投下型センサ５が到達するまで行なって終了するか、オペレータが計測状況を判断して終了するか、あるいは、できるだけ深いところまで計測する場合には、海中通信ケーブル６がボビン９ａから巻き戻し終わったとき、または、海中投下型センサ５が海底に衝突して、加速度センサ素子５２ｅが再び大きい加速度を検出したときに終了する。
【０１６１】
［センサ投棄］
計測終了を確認すると、オペレータは海中投下型センサ５の投棄操作を行なう。オペレータのデータ設定ボタン４４操作によりケーブル・ボビン９ａのロックを解除すると、自重でスライドアーム部４ｂが図５（ａ）矢印Ｒ方向にスライドして、計測処理装置側端子４５と海中通信ケーブル端子６ｂとが離れて導通が絶たれる。更に、図５（ｂ）に示すように、スライドアーム部４ｂがヒンジ４ｄ回りに旋回していくと、センサーカートリッジ９がガン４から離脱し海中に落下して、センサーカートリッジ９、海中通信ケーブル６および海中投下型センサ５が、海中に投棄される。この投棄操作は非常に簡単、安全で、海中通信ケーブル６を手作業で切断する作業を必要としない。
【０１６２】
図１（ｂ）のように、海中に沈んだセンサーカートリッジ９、海中通信ケーブル６および海中投下型センサ５は、時間の経過とともに、生分解が進んで生分解性材料が消滅し、無害な金属部分が残る。よって、海洋環境の汚染を起こすおそれがない。
【０１６３】
［海洋調査］
本海洋調査システムでは、例えば、以下の内容の海洋調査を行うことができる。
【０１６４】
＜水面から海底までの海洋構造の調査＞
本海洋調査システムでは、海中投下型センサ５が海中を落下する時に、海中投下型センサ５からリアルタイムで水温・水圧・落下加速度などの計測データが海上の計測処理装置４０や後述の通りデータ収集表示用コンピュータ部１へ送信されてくるから、これらの計測データやＧＰＳ４２で計測される投下位置（経緯度計測値）に基づいて、水面から海底落下ポイントまでの海洋構造（温度変化や潮流）を調査することができる。
【０１６５】
＜海底の土質調査＞
本海洋調査システムによると、海中投下型センサ５が海底に衝突した際、加速度センサ素子５２ｅで検出した衝突時の加速度値から海底の土質を調査することができる。
【０１６６】
＜熱水鉱床など、ダイバーや潜水艇が近づけない海域の可視化による調査＞
熱水鉱床の周辺海水温度は２００〜４００℃に達するため、ダイバーや潜水艇が熱水鉱床に接近することは困難である。しかしながら、本海洋調査システムによると、海中投下型センサ５が熱水鉱床の近傍まで接近し、その映像データをｘＤＳＬ通信で海上の計測処理装置４０や後述の通りデータ収集表示用コンピュータ部１へ送信してくるので、熱水鉱床の状態変化をコマ落ちのないリアルな映像でリアルタイムに監視することができる。本海洋調査システムを使用すれば、ダイバーや潜水艇が近づけない海域でも安心してリアルタイムな映像で可視化でき、海洋における人類の活動領域を数倍拡張できる。
【０１６７】
図１７は、本海洋調査システムをネットワークに組み込んだ例を示す。
【０１６８】
図１７の例では、計測処理装置４０とこれに海中通信ケーブル６を介して接続された海中投下型センサ５とを一組のセンサシステムＳと観念し、かかるセンサシステムＳが一つのルータ３ｄのＬＡＮ側に複数接続されるものとした。また、ルータ３ｄのＬＡＮ側にはデータ収集表示用コンピュータ部１も接続してある。ルータ３ｄはネットワーク上のパケットの経路制御を行う。
【０１６９】
各組の計測処理装置４０はそれぞれＤＨＣＰサーバ機能を備えている。このＤＨＣＰサーバ機能によって、センサシステムＳ１、Ｓ２…ごとに、それぞれの海中投下型センサ５を構成するセンサ素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、電子カメラ５２ｆおよびＣＰＵ５２ｈなどのデバイスに対して、上記とは別の同一ネットワークに属するユニークなＩＰアドレス（172.16.101.11とか172.16.101.12など）が割り当てられる。
【０１７０】
計測プラットフォーム５３（図６参照）は、各センサ素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅおよび電子カメラ５２ｆ等のデバイスごとに、計測データや撮影データ等のデータを提供するデータ提供サービスプログラムを備えている。
【０１７１】
例えば、水圧センサ素子５２ａについては、それに対応して設けたデータ提供サービスプログラムによって、水圧データを提供するデータ提供サービスが行われる。
【０１７２】
また、加速度センサ素子５２ｅについては、前述のように３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度を検出するので、それぞれの軸方向の加速度データごとにデータ提供プログラムを備え、それらによって各軸方向の加速度データを個別に出力するデータ提供サービスが行われる。
【０１７３】
さらに、加速センサ素子５２ｅのように、一つのデバイスが複数のデータを出力する場合は、それぞれのデータのデータ提供サービスプログラムごとにポート番号を付与し、このポート番号によってデータ提供サービスを特定するようになっている。
【０１７４】
次に、ネットワーク上のデータ収集表示用コンピュータ部１から一のセンサシステムＳ１にアクセスし、そのセンサシステムＳ１を構成する海中投下型センサ５から撮影データを取得する方法について説明する。
【０１７５】
データ収集表示用コンピュータ部１は、ルータ３ｄ経由で計測処理装置４０−１へパケットＰを送信する。このパケットＰはデータの送信を要求するものであり、パケットＰのフレームヘッダ部に含まれている宛先ＩＰアドレスは172.16.101.250である。
【０１７６】
上記パケットＰが計測処理装置４０−１に到達すると、計測処理装置４０−１では、パケットＰのフレームヘッダ部に含まれている宛先ＩＰアドレス（172.16.101.250）によって特定されるデータ提供サービスプログラムは電子カメラ５２ｆのデータ提供サービスプログラムであるので、計測処理装置４０−１は、その電子カメラ５２ｆのデータ提供サービスプログラムに対して、当該パケットＰを転送する。
【０１７７】
パケットＰを受け取った電子カメラ５２ｆのデータ提供サービスプログラムは、電子カメラ５２ｆで撮影される現在の画像データをパケット送信元へ、すなわちデータ収集表示用コンピュータ部１へパケット送信で送り返す。これにより、データ収集表示用コンピュータ部１は、現在の海中の画像データを取得することができる。
【０１７８】
本海洋調査システムでは、上述した通り、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａと海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａとからなる通信処理手段ＴＥによって、海中におけるｘＤＳＬ通信など、海中での高速データ通信が可能であるから、画像データから得られる海中映像にコマ落ちはなく、スムーズな海中映像をリアルタイムに取得することができる。
【０１７９】
なお、センサシステムＳ１から水温センサ素子５２ｂによる測定データを取得したい場合は、データ送信を要求する上記パケットＰ中の宛先ＩＰアドレスを172.16.101.12とすればよい。そのようにすれば、172.16.101.12によって特定されるデータ提供サービスプログラムは水温センサ素子５２ｂのデータ提供サービスプログラムであるので、水温センサ素子５２ｂの測定データを取得することができる。他のセンサ素子による測定データを取得したい場合も同様である。
【０１８０】
別のセンサシステムＳ２から電子カメラ５２ｆの画像データを取得したい場合には、上記パケットＰ中の宛先ＩＰアドレスを172.16.51.250とすればよく、また、当該別のセンサシステムＳ２から水温センサ素子５２ｂによる測定データを取得したい場合には、その宛先ＩＰアドレスを172.16.51.12とすればよい。他のセンサシステムＳｎのデータを取得したい場合も同様である。
【０１８１】
上記のようなネットワーク構成によると、ルータ３ｄのＷＡＮ側は図示しない衛星通信装置を介してインターネットなどの広域ＩＰ網に接続されるので、広域ＩＰ網に接続された陸上の端末（図示省略）からセンサシステムＳ１、Ｓ２…にアクセスし、そのセンサシステムＳ１、Ｓ２…を構成する海中投下型センサ５から計測データや撮影データを取得することもでき、海洋上のみならず陸上からでもリアルタイムの海洋調査・観測が可能である。
【０１８２】
上記のようなネットワーク構成によると、計測処理装置４０のＤＨＣＰサーバ機能によって海中投下型センサ５のセンサ素子５２ａ〜５２ｅと電子カメラ５２ｆとに個別のＩＰアドレスを付与しているので、計測処理装置４０からは、その各センサ素子５２ａ〜５２ｅや電子カメラ５２ｆが、それぞれ計測処理装置４０のＤＨＣＰで接続された独立のデバイスに見え、独立して動作しているように認識される。また、ルータ３ｄのＤＨＣＰサーバ機能によって計測処理装置４０やデータ収集表示用コンピュータ部１に個別のＩＰアドレスを付与しているので、データ収集表示用コンピュータ部１からは、計測処理装置４０が同じＬＡＮ内ネットワークのローカル端末の一つに見える。従って、海中投下型センサ５を多数同時に投下しても、計測が極めて容易である。
【０１８３】
上記のようなネットワーク構成によると、ルータ３ｄのＷＡＮ側は図示しない衛星通信装置を介してインターネットなどの広域ＩＰ網に接続されるので、広域ＩＰ網に接続された陸上の端末（図示省略）からセンサシステムＳ１、Ｓ２…にアクセスし、そのセンサシステムＳ１、Ｓ２…を構成する海中投下型センサ５から計測データや撮影データを取得することもでき、海洋上のみならず陸上からでもリアルタイムの海洋調査・観測が可能である。
【０１８４】
上記のようなネットワーク構成によると、計測処理装置４０のＤＨＣＰサーバ機能によって海中投下型センサ５のセンサ素子５２ａ〜５２ｅと電子カメラ５２ｆとに個別のＩＰアドレスを付与しているので、計測処理装置４０からは、その各センサ素子５２ａ〜５２ｅや電子カメラ５２ｆが、それぞれ計測処理装置４０のＤＨＣＰで接続された独立のデバイスに見え、独立して動作しているように認識される。また、ルータ３ｄのＤＨＣＰサーバ機能によって計測処理装置４０やデータ収集表示用コンピュータ部１に個別のＩＰアドレスを付与しているので、データ収集表示用コンピュータ部１からは、計測処理装置４０が同じＬＡＮ内ネットワークのローカル端末の一つに見える。従って、海中投下型センサ５を多数同時に投下しても、計測が極めて容易である。
【０１８５】
以上の実施形態では、本発明の生分解性材料を海中投下型センサのセンサ筺体の構成材料として利用した例を説明したが、本発明の生分解性材料はその利用例に限定されることはなく、何らかの目的を持って海洋で使用され、その目的達成後に海洋に放棄される、いわゆる使い捨ての計測機器その他の物に対して広く一般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】図１は、本発明を適用した海洋調査システムの機器模式図で、図中（ａ）は海中投下型センサが海中に投下され水中を落下中に計測している状態を、（ｂ）は計測終了後切り離された海中投下型センサが海底に沈み、生分解進行前の状態をそれぞれ示す。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、データ収集表示用コンピュータ部とガンとの種々の接続例の説明図。
【図３】図３は、図２（ｄ）の接続例の詳細図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、海中通信ケーブルの説明図である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、ガンにセンサーカートリッジを組み付けた状態の説明図、同図（ｃ）は、（ａ）中のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】図６（ａ）は、海中投下型センサの縦断面図、図６（ｂ）は、同図（ａ）のＢ矢視図、図６（ｃ）は、同図６（ａ）のＣ矢視図である。
【図７】図７は、図６（ａ）の海中投下型センサに搭載された電子カメラの断面の模式図である。
【図８】図８は図７の電子カメラにおける焦点制御の説明図であり、同図（ａ）は電子カメラの耐圧ゲルに水圧が作用しないときの焦点をＸ０とし、焦点距離をＬ０として示したもの、同図（ｂ）は所定の水圧が電子カメラの耐圧ゲルに作用したときの焦点をＸ１とし、焦点距離をＬ１として示したもの、同図（ｃ）は（ｂ）よりも高い水圧が電子カメラの耐圧ゲルに作用したときの焦点をＸ２とし、焦点距離をＬ３として示したものである。
【図９】図９は、水圧と水圧に応じた耐圧ゲルの屈折率との関係を記憶した対応テーブルの説明図である。
【図１０】図１０は、電子カメラの撮影と照明の照光との関係を示したタイムチャート図である。
【図１１】図１１は、海中通信の一の特性（海中通信におけるデジタル信号の電圧レベルの変化）を調査する実験の結果を示した説明図である。
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、海中通信の別の特性（海中通信におけるデジタル信号の波形の変化）を調査する実験の結果を示した説明図である。
【図１３】図１３（ａ）（ｂ）は、デジタルＩＣ回路での“０”と“１”の認識の説明図である。
【図１４】図１４は、通信処理手段の説明図である。
【図１５】図１５（ａ）は、海中の通信外乱によって劣化した受信デジタル信号のパルス波形の説明図、同図（ｂ）は、図１４の通信処理手段において、海中の通信外乱によって劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正する方法の説明図である。
【図１６】図１６（ａ）（ｂ）は、図１４の通信処理手段において、海中の通信外乱によって劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正する方法の説明図である。
【図１７】図１７は、本海洋調査システムをネットワークに組み込んだ例の説明図である。
【符号の説明】
【０１８７】
１ データ収集表示用コンピュータ部
２ 船舶
３ 防水通信ケーブル
３ａ 無線通信装置
３ｂ リムーヴァブル・メモリ取付け手段
３ｃ リムーヴァブル・メモリ
３ｄ ルータ
３ｅ、３ｆ ＬＡＮケーブル
４ センサ投下用アタッチメント・ガン
４ａ ベースアーム部
４ｂ スライドアーム部
４ｃ フック
４ｄ ヒンジ
５ 海中投下型センサ
６ 海中通信ケーブル
６ａ 中空コイル
６ｂ 海中通信ケーブル端子
７ インタフェースユニット
８ ＵＳＢケーブル
９ センサーカートリッジ
９ａ ケーブル・ボビン
９ｂ センサ収納シェル
１１ センサ固定バンド
１２ リリースピン
３１ 絶縁電線
３２ クッションシース
３３ 内部シース
３４ 外皮シース
４０ 計測処理装置
４０Ａ 海上通信トランシーバＩＣ部
４１ 収納ボックス
４２ ＧＰＳセンサ（自位置経緯度測位センサ）
４３ データ表示装置
４４ データ設定ボタン
４５ 計測処理装置側端子
４６ カートリッジガイド溝
５１ センサ筐体
５２ａ 水圧センサ素子
５２ｂ 水温センサ素子
５２ｃ 電気伝導度センサ素子
５２ｄ 濁度センサ素子
５２ｅ 加速度センサ素子
５２ｆ 電子カメラ
５２１ 固定撮像素子
５２２ レンズ
５２３ レンズ駆動手段
５２４ 格納ケース
５２５ 焦点制御手段
５２ｇ 照明
５２Ｃａｂ 配線ケーブル
５３ 計測プラットフォーム
５３Ａ 海中通信トランシーバＩＣ部
５４Ａ ヘッドウエイト
５４Ｂ バランスウエイト
５５ 姿勢安定用フィン
５６ センサ導水路
５８ 圧力緩衝ゲル
５９Ａ 第１のケーブル孔
５９Ｂ 第２のケーブル孔
６１、６２、６３、６４ ツイスト線
ＣＡ１、ＣＡ２ ツイストペアケーブル
Ｃｔ 対応テーブル
ＴＥ 通信処理手段
ＲＬ 合成レンズ
Ｌ０ Ｌ１ Ｌ２ 焦点距離
Ｘ０ Ｘ１ Ｘ２ 焦点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深海撮影に好適なカメラを備えた海中投下型センサと、これを用いた海中通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海洋調査のために開発されたシステムとしては、例えば、特許文献１に記載の水中投下型センサシステムが知られている。このシステムでは、船上に配置された計測用コンピュータ部（１）と海中に投下される水中投下型センサ（５）とを水中通信ケーブル（６）などで接続している。そして、海中に投下され落下する水中投下型センサ（５）の各センサ素子（５２ａ〜５２ｄ）が水温、水圧などを計測し、この計測データが海中の水中投下型センサ（５）から海中通信ケーブル（６）を介して船上の計測用コンピュータ部（１）へ送信されるようにしている。
【０００３】
特許文献１では、上記のような水中投下型センサ（５）にカメラを搭載することが可能であることを示唆している（同文献１の段落００３０の記載を参照）。しかしながら、水中投下型センサ（５）にカメラを搭載した場合、そのカメラには水圧が作用する。水圧は水深に比例するので、水深が深くなるほど水圧も高くなり、水深１０００ｍのような深海では水圧によって当該カメラが破損するおそれがある。
【０００４】
水圧からカメラを保護する手段としては、例えば当該カメラを耐圧ゲルでコートする方法が考えられる。しかしながら、この方法によると、深海では水圧によって耐圧ゲルが圧縮されその屈折率が大きく変化するため、カメラの焦点がずれ、鮮明な画像を得ることができない。
【０００５】
【特許文献１】特許第３９３６３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、深海撮影に好適なカメラを備えた海中投下型センサと、これを用いた海中通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る海中投下型センサは、海中に投下され、海中の情報を収集する海中投下型センサであって、上記海中投下型センサは、海中を撮影するカメラと、海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、上記カメラを包み水圧から保護する耐圧ゲルと、上記カメラの焦点を制御する焦点制御手段と、を含み、上記焦点制御手段は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから光の屈折率を取得し、取得した屈折率を基に上記カメラの焦点を制御することを特徴とする。
【０００８】
上記光の屈折率は、上記カメラの外から上記耐圧ゲルを通過して当該カメラの固体撮像素子の方向に向かう光の屈折率であるものとする。
【０００９】
上記本発明に係る海中投下型センサでは、耐圧ゲルによってカメラが水圧から保護される。また水圧で耐圧ゲルが圧縮されその屈折率が変化した時は、屈折率の変化に応じて当該カメラの焦点が制御されるので、深海でも焦点の合った鮮明な画像が得られる。
【００１０】
上記本発明の海中投下型センサにおいて、上記光の屈折率を取得する方式は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから上記耐圧ゲルの屈折率を算出する方式、または、水圧と光の屈折率とを対応させて格納した対応テーブルを用い、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データに対応する光の屈折率を当該対応テーブルから得る方式であるものとしてよい。
【００１１】
上記本発明の海中投下型センサは、センサ筺体と、このセンサ筺体の頭部に設けたヘッドウエイトと、上記センサ筺体の尾部側に位置する姿勢安定用フィンの近傍に設けたバランスウエイトとを有し、上記カメラは、上記ヘッドウエイトの前端面に固定支持され、上記ヘッドウエイトは、上記海中投下型センサを速く落下させる役割と、その海中投下型センサの重心をセンサトップ側に偏らせることで海中投下型センサ全体の重心の安定性を高める役割と、水圧に晒される上記カメラを圧力から保護し定位置に固定する役割とを果たし、上記バランスウエイトは、上記センサ筺体の尻振れや回転を抑制して、上記カメラの撮影ブレを低減する役割を果たすものとしてもよい。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る海中通信システムは、海中に投下される海中投下型センサと、海上に位置する計測処理装置と、上記海中投下型センサと上記計測処理装置とを接続する海中通信ケーブルと、上記海中投下型センサと上記計測処理装置との間で上記海中通信ケーブルを介して信号を送受信する通信処理手段とを備え、上記海中投下型センサは、海中を撮影するカメラと、海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、上記カメラを包み水圧から保護する耐圧ゲルと、上記カメラの焦点を制御する焦点制御手段と、を含み、上記焦点制御手段は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから上記耐圧ゲルの屈折率を取得し、取得した屈折率を基に上記カメラの焦点を制御し、上記通信処理手段は、海中の通信外乱をキャンセルし、上記海中通信ケーブルを介して上記海中投下型センサから上記計測処理装置へ上記カメラの映像信号を送信することを特徴とする。
【００１３】
上記海中の通信外乱のキャンセルは、劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正することであって、上記復元補正は、鈍化したデジタル信号のパルス波形の立ち上がりを矩形波のように鋭角に補正すること、および、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻すことを含むものであってもよい。
【００１４】
ところで、特にカラーのカメラで撮影される動画のデータ容量は大きいので、海中や海底の状況をコマ落ちのないスムーズなカラー画像でリアルタイムに監視しようとしたならば、海中投下型センサから海中通信ケーブルを通じて計測処理装置へ、カメラの画像データを高速で送信する必要がある。
【００１５】
しかしながら、高電解質である海水は電磁波を吸収する特性を持っており、この海水の電磁波吸収特性が、海中通信の外乱（海中の通信外乱）となって、海中におけるｘＤＳＬなどの高速データ通信の障害になっている。さらに、海中通信ケーブルは海中投下型センサに接続されていて、海中投下型センサの海中落下に追従するので、海中通信ケーブルも所定の速度で海中を移動する。その際、海中通信ケーブル周囲の水温、塩分濃度、電解質濃度の差から海中通信ケーブル周囲に局所的な発電現象が生じ、起電力が発生する。このような海中の起電力（外乱起電力）は、海中通信の外乱（海中の通信外乱）となって、海中通信ケーブルの両端で電圧降下をもたらし、海中におけるｘＤＳＬなどの高速データ通信の障害になっている。
【００１６】
このような状況下において、本発明に係る海中通信システムによると、海中通信ケーブルを介して海中投下型センサから計測処理装置へ信号を送信するときに、通信処理手段が海中の通信外乱をキャンセルする構成を採用したため、海中におけるｘＤＳＬなどの高速データ通信を行うことが可能となり、海中や海底の状況をコマ落ちのないスムーズなカラー画像でリアルタイムに監視するのに好適である。ダイバーや潜水艇が近づけない海域でも安心してリアルタイムなカラー映像で可視化でき、海洋における人類の活動領域を数倍拡張できる。
【００１７】
上記本発明の海中通信システムにおいて、上記通信処理手段は、上記計測処理装置側に設けた海上通信トランシーバＩＣ部と、上記海中投下型センサ側に設けた海中通信トランシーバＩＣ部とからなり、上記復元補正のうち、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻す復元補正は、以下（Ａ）〜（Ｄ）に示す処理を行うように構成することができる。
【００１８】
（Ａ）ポンプアップ補正を行う。このポンプアップ補正は、海上通信トランシーバＩＣ部から海中通信トランシーバＩＣ部に到達するデータ信号の電圧レベルをモニターし、モニターによって取得した現在のデータ信号の電圧レベルを当該海上通信トランシーバＩＣ部の設定電圧レベルまで引き上げるものとする。
【００１９】
（Ｂ）変動電圧を求め記録する。この変動電圧は、海上通信トランシーバＩＣ部から海中通信トランシーバＩＣ部までの間に生じた電圧降下をモニターし、モニターによって取得した現在の電圧降下値から事前に想定される電圧降下値を差し引いた差分とする。
【００２０】
（Ｃ）上記変動電圧から１ｋＨｚ〜直流の低周波成分を抽出し、上記ポンプアップ補正後の電圧レベルに重畳させる。
【００２１】
（Ｄ）上記重畳後の電圧レベルでデータ信号を海上通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
【００２２】
上記海上通信トランシーバＩＣ部は、受信電圧レベルの設定値を有し、上記重畳後の電圧レベルで送信されてきたデータ信号を受信するとともに、そのデータ信号の受信電圧レベルをモニターし、モニターによって取得した現在の受信電圧レベルとその上記設定値とを比較し、比較結果に応じて以下の処理を行うように構成してもよい。
【００２３】
＜現在の受信電圧レベルの方が低い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が少なすぎるので、重畳量を増やすため、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して上記海中通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
【００２４】
＜現在の受信電圧レベルの方が高い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が多すぎるので、重畳量を減らすために、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して上記海中通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
【００２５】
＜現在の受信電圧レベルが設定値とほぼ等しい場合＞
この場合は、受信電圧レベルが適正で、上記（Ｃ）での重畳量に過不足はないから、何もしない。
【００２６】
上記調整用パケットを受信した海中通信トランシーバＩＣ部は、上記調整用パケットに格納されている差分データを基に上記（Ｃ）における重畳量を調整し、この海中通信トランシーバＩＣ部から上記海上通信トランシーバＩＣ部に到達するデータ信号の受信電圧レベルが上記海上通信トランシーバＩＣ部の設定電圧レベルと等しくなるようにすることができる。
【００２７】
上記海中通信ケーブルは、２組のツイストペアケーブルを撚り合わせた構成になっているものとしてもよい。
【００２８】
上記本発明の海中通信システムについては、上記計測処理装置と上記海中投下型センサとを一組のセンサシステムと観念し、このセンサシステムがルータのＬＡＮ側に複数接続されるとともに、同ルータのＬＡＮ側に接続されたデータ収集表示用コンピュータ部から上記ルータを介して各センサシステムにアクセスし、それぞれのセンサシステムを構成する海中投下型センサからデータを取得するように構成することもできる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にあっては、カメラを耐圧ゲルで包み水圧から保護する構成と、現在の水圧データから光の屈折率を取得し、取得した屈折率を基に当該カメラの焦点を制御する構成を採用した。このため、当該カメラが水圧によって破損するといった不具合を効果的に防止することができるとともに、深海１０００ｍのように大きな水圧で耐圧ゲルが圧縮されその屈折率が変化しても、屈折率の変化に応じて当該カメラの焦点が制御されることによって、焦点の合った鮮明な画像が得られ、深海撮影に好適なカメラを備えた海中投下型センサとこれを用いた海中通信システムを提供しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明を適用した海洋調査システムの機器模式図である。
【００３２】
図１において、１は、海上、たとえば船舶２上に設置された汎用パソコン等からなるデータ収集表示用コンピュータ部であり、３は、船舶２上に置かれた防水通信ケーブル、４は、船舶２上の海面を見渡せる適宜位置の船縁に配備されたセンサ投下用アタッチメント・ガン（以下、ガンという）である。５は、海中投下型センサ、６は、海中通信ケーブルである。
【００３３】
［データ収集表示用コンピュータ部とガンとの接続構成］
データ収集表示用コンピュータ部１とガン４とは、防水通信ケーブル３等により、直接または間接的に接続される。
【００３４】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、データ収集表示用コンピュータ部１とガン４との種々の接続例の説明図、図３は、図２（ｄ）の接続例の詳細図である。
【００３５】
図２（ａ）は、防水通信ケーブル３を介してデータ収集表示用コンピュータ部１とガン４とを有線接続したものを示し、図２（ｂ）は、無線通信手段による直接接続を示し、図２（ｃ）は、リムーヴァブル・メモリを用いた間接的接続を示す。図２（ｄ）は、ルータ３ｄを介してデータ収集表示用コンピュータ部１とガン４とを接続した例を示し、図１の接続例がこの接続例に該当する。有線接続の場合には、データ収集表示用コンピュータ部１からガン４へ電力供給ができるが、無線接続やリムーヴァブル・メモリを用いる場合、及びルータ３ｄを介する接続の場合には、ガン４にも独立の電源を持たせる。
【００３６】
図２（ａ）の接続例の場合には、防水通信ケーブル３は、データ収集表示用コンピュータ部１にインタフェースユニット７、ＵＳＢケーブル８を介して接続されて、データ収集表示用コンピュータ部１とガン４との間の信号の伝送と、データ収集表示用コンピュータ部１からガン４への電力供給を行なうようになっている。防水通信ケーブル３は、本実施形態では海洋上で使われるので、防水・防塩構造になっている。
【００３７】
図２（ｂ）の接続例では、データ収集表示用コンピュータ部１とガン４の双方に無線通信装置３ａを備えて、その両者１、４間で相互に信号を伝送する。
【００３８】
図２（ｃ）の接続例では、データ収集表示用コンピュータ部１とガン４の双方にリムーヴァブル・メモリ取付け手段３ｂを備えて、このリムーヴァブル・メモリ取付け手段にＵＳＢメモリのようなリムーヴァブル・メモリ３ｃを着脱することにより、その両者１、４間で間接的に信号を伝送する。
【００３９】
図２（ｄ）、図３の接続例では、データ収集表示用コンピュータ１とガン４の双方がＬＡＮケーブル３ｅ、３ｆを介してルータ３ｄに接続され、該ルータ３ｄを介して両者１、４間で相互に信号を伝送する。ガン４とルータ３ｄとを接続するＬＡＮケーブル３ｅは、船舶の甲板上に置かれるので、防水通信ケーブル３と同じく防水・防塩構造になっている。ルータ３ｄとデータ収集表示用コンピュータ１は船舶の監視室等に配置されることから、これらを接続するＬＡＮケーブル３ｆは、陸上で使用する一般的な構造のものを使用してもよい。
【００４０】
以下、ルータ３ｄを介してデータ収集表示用コンピュータ部１とガン４とを接続した図１の海洋調査システムについて、説明を続ける。
【００４１】
［海中通信ケーブルの概要］
海中通信ケーブル６は、海中投下型センサ５とガン４とを接続し、その両者５、４間で信号を送受信するための信号伝送路として使用される。この海中通信ケーブル６は、ガン４によって海中投下型センサ５が海中に投下されて海中を落下していく時に、船上（本実施形態ではガン４に取り付けられたセンサーカートリッジ９のケーブル・ボビン９ａ）から、順次繰り出されていく。海中通信ケーブル６の導線の絶縁被覆は生分解性材料で形成されている。
【００４２】
［海中通信ケーブルの詳細］
図４（ａ）（ｂ）は、海中通信ケーブルの説明図である。
【００４３】
本海中通信ケーブル６は、図４（ｂ）に示すように、銅の芯線を絶縁被覆してなる２組のツイストペアケーブルＣＡ１、ＣＡ２を撚り合わせた構成になっている。なお、本海中通信ケーブル６は、海中投下型センサ５投下時のボビンからの高速巻き戻しをスムーズにするため、陸上用ケーブルに通常用いられるシース等の絶縁被覆で包んではいないし、絶縁被覆は薄くしてある。
【００４４】
図４（ａ）および（ｂ）では、海中通信ケーブル６の撚りを一部ほぐして２本のツイスト線６１、６２と２本のツイスト線６３、６４に分解して、模式的に示している。一組のツイストペアケーブルＣＡ１は、２本のツイスト線６１、６２からなり、別組のツイストペアケーブルＣＡ２は、２本のツイスト線６３、６４からなる。
【００４５】
２本のツイスト線６１、６２と２本のツイスト線６３、６４とは、図４（ａ）に示すように、それぞれ同じ向きに硬撚りされている。この硬撚りされたツイスト線６１、６２とツイスト線６３、６４とが、図４（ｂ）に示すようにピッチｐ＝２０〜３０ｍｍで反対向きにソフト撚りされて、海中通信ケーブル６が形成されている。
【００４６】
本実施形態においては、個々のツイストペアケーブルＣＡ１、ＣＡ２に独立した直流給電を行い、その各直流電圧にデータ信号を重畳させる。ただし、一のツイストペアケーブルＣＡ１又はＣＡ２には当該データ信号を逆相変換したものが重畳される。つまり、一方のツイストペアケーブルＣＡ１に重畳するデータ信号が＋１のデータであるなら、他方のツイストペアケーブルＣＡ２に重畳するデータ信号は−１のデータになる。
【００４７】
一般にコイル状に巻かれた同軸ケーブルに直流を通すと、同軸ケーブルのコイル部を流れる直流成分によって同軸ケーブル周囲に磁気が発生する。本海中通信ケーブル６も後述の通り、コイル状に巻かれた状態で収納されるが、本海中通信ケーブル６によると、かかる磁気は上記のようなツイスト構造により効果的にキャンセルされる。したがって、本海中通信ケーブル６によって伝送されるデータ信号中に上記磁気によるノイズが入るおそれは殆どなく、ｘＤＳＬ通信などの高速データ通信の実現に好適である。
【００４８】
上記ツイスト線６１〜６４は、それぞれ生分解性のエマルジョン化したセルロース・タンパク混合型ウレタン樹脂の絶縁被覆で銅芯を被覆したもので、銅芯断面積約０．０２２５ｍ2 、被覆厚０．７〜１μｍである。海中投棄後の生分解を促進するために、このウレタン被覆の表面には起伏を付けて表面積を大きくしてある。
【００４９】
ツイスト線６１〜６４の被覆厚を０．７〜１μｍと非常に薄くした理由は、海中通信ケーブル６をしなやかにして海中投下型センサ５投下時のボビンからのスムーズな高速巻き戻しを可能とするほか、使用後に海中に投棄した海中通信ケーブル６の絶縁被覆がすみやかに生分解して消滅することを可能とするためである。
【００５０】
［ガンの概要］
ガン４の役割は（１）海中投下型センサ５を海中に向けて落下させること、（２）落下された海中投下型センサ５の海中落下状況、計測状況をオペレータに知らせること、（３）海中通信ケーブル６を信号の送受信路として使用し、海中投下型センサ５との間でｘＤＳＬ通信など、高速データ通信を行うこと、（４）計測終了後、海中投下型センサ５を、海中通信ケーブル６、後述するセンサ収納シェル９ｂおよびケーブル・ボビン９ａとともに、海中に投棄すること、である。
【００５１】
［ガンの詳細］
図５（ａ）（ｂ）は、ガンにセンサーカートリッジを組み付けた状態の説明図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ矢視図である。この図５（ａ）（ｂ）において、９はセンサーカートリッジ、９ａおよび９ｂは、このセンサーカートリッジ９を構成するケーブル・ボビンおよびセンサ収納シェルであり、センサ収納シェル９ｂはケーブル・ボビン９ａの前部に固定されている。ケーブル・ボビン９ａとセンサ収納シェル９ｂは、いずれも生分解性材料を用いた再生厚紙製である。
【００５２】
ガン４は、ベースアーム部４ａとスライドアーム部４ｂのフック４ｃとでケーブル・ボビン９ａを挟み込んで、センサーカートリッジ９を着脱自在に取り付けている。より詳細に説明すると、スライドアーム部４ｂは、ベースアーム部４ａの図示しない摺動案内に沿って図５（ａ）の左右方向に摺動可能となっている。図４（ａ）のように、スライドアーム部４ｂがベースアーム部４ａ側に最も寄ったとき、このスライドアーム部４ｂは、図示しないロック手段によりロックされて、その摺動が禁止され、ベースアーム部４ａと一体になる。この状態で、ベースアーム部４ａとスライドアーム部４ｂとがケーブル・ボビン９ａを挟み込んで、ケーブル・ボビン９ａとセンサ収納シェル９ｂをガン４に係止する。
【００５３】
一方、上記ロックを解除してスライドアーム部４ｂを図４（ａ）の矢印Ｒ方向に摺動させて、ベースアーム部４ａから離すと、後述する計測処理装置側端子（ガン側端子）４５と海中通信ケーブル端子６ｂとが離れて導通を絶ち、図４（ｂ）のように、スライドアーム部４ｂがヒンジ４ｄを旋回軸として重力により下方に曲がり、それよりも更に曲がると、センサーカートリッジ９は、スライドアーム部４ｂのフック４ｃから外れて、ガン４から開放される。
【００５４】
ベースアーム部４ａの上部側は精密電子機器の収納ボックス４１になっており、この収納ボックス４１の内部には、通信トランシーバＩＣ部４０Ａを搭載した計測処理装置４０が収納されている。また、この収納ボックス４１の上部には、ＧＰＳ（自位置経緯度測位システム）４２、データ表示装置４３、データ設定ボタン４４が備えられている。
【００５５】
通信トランシーバＩＣ部４０Ａ（以下、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａという）は主として（１）海中投下型センサ５側に設けた後述の通信トランシーバＩＣ部５３Ａとの間で、海中通信ケーブル６を介してデータ信号を送受信する処理や、（２）計測処理装置４０とデータ収集表示用コンピュータとの間で、ルータ３ｄを介してデータ信号を送受信する処理などを行う。なお、この海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの機能については更に詳細に後述する。
【００５６】
計測処理装置４０は、汎用パソコン等から構成され、海中投下型センサ５の投下作業手順やその投下状態や、ＧＰＳ４２により計測される投下位置を、データ表示装置４３に表示させる。
【００５７】
データ表示装置４３は、図示は省略するが、海中投下型センサ５の投下作業手順と投下状態を表示するＬＥＤドットパネル式表示器と、ＧＰＳ４２により計測される投下位置を表示する液晶式表示器とからなっている。
【００５８】
データ設定ボタン４４は、データ表示装置４３を監視しながらオペレータがこれを操作して、海中投下型センサ５の投下指示、データ保存操作、計測終了指示、海中投下型センサ５の投棄指示等を行なうためのものである。
【００５９】
［センサーカートリッジの詳細］
図５（ａ）において、センサ収納シェル９ｂの内筒内には、投下前の海中投下型センサ５が収納され、その胴部に紙製のセンサ固定バンド１１を巻き付けてセンサ収納シェル９ｂの内筒に固定している。これにより、海中投下型センサ５は落下しないように係止される。センサ固定バンド１１にはリリースピン１２が取り付けられていて、このリリースピン１２を矢印Ｐの方向に引くと紙製のセンサ固定バンド１１がちぎれて係止が解除され、海中投下型センサ５は海中に向けて落下するようになっている。
【００６０】
ケーブル・ボビン９ａの内筒ボビン部９ｃは、センサ収納シェル９ｂに向けて拡がるテーパ状をなし、ここに海中通信ケーブル６を巻いた円錐台形の中空コイル６ａが収納されている。この中空コイル６ａの大径側内周に位置する海中通信ケーブル６の一端は、中空コイル６ａから引き出されて海中投下型センサ５に接続され、中空コイル６ａの小径側外周に位置する海中通信ケーブル６の他端は、ケーブル・ボビン９ａの後端面に設けた海中通信ケーブル端子６ｂに接続されている。海中通信ケーブル６は、図４（ｂ）に示すようにツイスト線６１〜６４を撚り合わせた構成になっており、これらの各ツイスト線６１〜６４を分岐させて対応する海中通信ケーブル端子６ｂに接続してある（図５（ｃ）参照）。
【００６１】
海中投下型センサ５がセンサ収納シェル９ｂから離れて投下されると、海中投下型センサ５につながった海中通信ケーブル６は、ケーブル・ボビン９ａから引き出され、中空コイル６ａの内側から巻き戻されていく。つまり、海中通信ケーブル６を巻き置いた中空コイル６ａの内側から巻き戻されるように、海中通信ケーブル６がケーブル・ボビン９ａに内巻きにして巻き置かれている。
【００６２】
上記海中通信ケーブル端子６ｂはアルミ箔、センサ固定バンド１１は紙、リリースピン１２はアルミニウムを用いて構成され、これらは、海中に投棄されても海洋環境を汚染するおそれがないようにしている。
【００６３】
ケーブル・ボビン９ａをテーパ状として、これにより、そこに巻き付ける中空コイル６ａをテーパ状とすることは、海中投下型センサ５投下時のボビンからの高速巻き戻しをスムーズにするために極めて有効である。
【００６４】
上記海中通信ケーブル端子６ｂに対向して、ガン４の収納ボックス４１外端面には計測処理装置側端子（ガン側端子）４５が設けられており、計測処理装置側端子４５は、収納ボックス４１内の計測処理装置４０に接続され、信号を伝送するようになっている。また計測処理装置側端子４５は板ばね状となっていて、スライドアーム部４ｂがベースアーム部４ａ側に摺動してロックされたとき、その板ばね状の計測処理装置側端子４５が弾性変形して海中通信ケーブル端子６ｂと当接して通電状態になる。これにより、海中通信ケーブル６の各電線が収納ボックス４１内の計測処理装置４０に着脱自在に接続される。
【００６５】
［海中投下型センサの概要］
海中投下型センサ５は、ガン４により海中に投下され、海中を落下中にリアルタイムで水温、水圧、落下の加速度、方位などを計測したり、海中や海底の様子を撮影したりするなど、センサ５近辺の海中情報を収集するものである。また、本実施形態の海中投下型センサ５は、後に詳述するように、生分解性材料と環境汚染を起こさない金属材料で構成されている。
【００６６】
［海中投下型センサの詳細］
図６（ａ）は海中投下型センサの縦断面図、図６（ｂ）は同図（ａ）のＢ矢視図、図６（ｃ）は同図６（ａ）のＣ矢視図である。
【００６７】
海中投下型センサ５は、センサ筐体５１、絶対圧式の水圧センサ素子５２ａ、水温センサ素子５２ｂ、電気伝導度センサ素子５２ｃ、濁度センサ素子５２ｄ、加速度センサ素子５２ｅ、電子カメラ５２ｆ、照明５２ｇ、電子回路基板からなる計測プラットフォーム５３およびヘッドウエイト５４Ａ、バランスウエイト５４Ｂを有している。
【００６８】
＜センサ筺体について＞
センサ筐体５１は、ホタテ内蔵抽出高分子蛋白質（高濃度ゼラチン）とアガロースを主成分とする海藻残渣物との混合物によりホタテ貝殻微細粉体を結着させた生分解性材料で生成されている。また、このセンサ筐体５１は、計測プラットフォーム５３やウエイト５４Ａ、５４Ｂ等を内部に組み込むために、縦に二つ割りになっていて、組み込み後、接着するようになっているが、その接着剤も、トウモロコシから抽出された高分子タンパク繊維でなる生分解性材料製である。
【００６９】
ここで、生分解性材料を用いたセンサ筐体５１の製造工程を概略説明する。本実施形態の生分解性材料は海産生物由来の材料で、先ずホタテ貝殻を天火または２００℃以下で低温加熱して脱水処理し、これをボールミル方式で粉砕処理して粒径１０〜５０μｍの微細球状粉体に加工する。上記脱水処理によれば貝殻中のカルシウム分のアルカリ湧出を起こさない。次に、このホタテ貝殻微細球状粉体に、ホタテ内蔵抽出高分子蛋白質（高濃度ゼラチン）とアガロースを主成分とする海藻残渣物との混合物を加え、混練して所望の形状に成形し、微細球状粉体を結着する。形成された材料は、微細球状粉体が互いによく密着し、これらの微細隙間にホタテ内蔵抽出高分子蛋白質と海藻内蔵抽出多糖類とがその優れた圧力浸透性をもって浸透して強力に結着している。
【００７０】
本発明者は、上記混合物とホタテ貝殻微細粉体とからなる本生分解性材料の全重量を１００％とした場合に、上記アガロースを主成分とする海藻残渣物を３〜８％とし、ゼラチンを０．５〜３％として、本生分解性材料の生分解性能試験を行ったところ、本生分解性材料は、海水中において３日から１０日で生分解されることが確認された。また、本生分解性材料は、３次元ルータなどによる精密加工と量産の両立が可能である。
【００７１】
この海産生物由来の本生分解性材料は、海洋中に投棄しても海洋環境に悪い影響を与えることがなく、上記のように３日〜１０日と極めて短期間に生分解され海中に溶解し、その過程で海中に散った微細粒は甲殻類の良い餌にもなる。
【００７２】
上記生分解性材料が３日〜１０日で生分解する理由は、生分解性材料を水に浸すと、その材料中のホタテ貝殻微細粉体を結着しているアガロース成分が水分を含みやすく、水分を含んで膨潤することにより、ホタテ貝殻微細粉体の結着力が弱まりやすいためであると考えられる。
【００７３】
前記混合重量比において、アガロースを主成分とする海藻残渣物が３％未満であると、上述した３日〜１０日という短期間の生分解効果は得られず、また、このアガロースを主成分とする海藻残渣物が８％よりも多いと、３日未満で生分解が生じてしまい、実用的ではないことから、アガロースを主成分とする海藻残渣物は、上述の通り３〜８％とするのが最適である。
【００７４】
センサ筺体５１の外形は、その頭部（海底を向いて落下する部位）側から中央付近より少し手前の位置までが流線形になっていて、この流線形の終端から中央付近までの範囲はフラットな円筒面に形成され、更に、その円筒面の終端から後方の尾部までは円錐面になっている。
【００７５】
また、このセンサ筐体５１は、その尾部に、高速落下中の姿勢を安定させる複数（本実施形態では等間隔に４箇所）の姿勢安定用フィン５５、５５を備え、その内部に収納された上記センサ素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｅ、計測プラットフォーム５３、およびウエイト５４Ａ、５４Ｂを覆っている。
【００７６】
姿勢安定用フィン５５は、スルメイカが摂餌行動時に展開する頭部外套膜と同等の流体効果を有するエンペラ形状になっていて、高速鉛直落下の際、横方向からの水の動きに対してセンサ筺体５１の姿勢が崩れないようにする。
【００７７】
本海中投下型センサ５はセンサ筺体５１の頭部を下に向けて海中を落下するので、センサ筺体５１の頭部外周には海水との衝突による乱流が発生する。この初期乱流はセンサ筺体５１のフラットな円筒面によって落ち着いて安定な水流となる。しかし、この安定な水流はフラットな円筒面と円錐面との境でセンサ筺体５１から剥離するため、再び乱流が発生する。この再発乱流は円錐面の中央付近から落ち着いて再び安定な水流になる。したがって、上記のように再び安定な水流になる円錐面の中央付近から後方にかけて上記姿勢安定用フィン５５を配置しておけば、その姿勢安定用フィン５５の効果を有効に発揮することができる。
【００７８】
センサ筐体５１の外周には、落下方向（長手方向）に溝状の複数（本実施形態では、等間隔に４箇所）のセンサ導水路５６が設けられている。このセンサ導水路５６と姿勢安定用フィン５５とは、一線上に配置され、センサ導水路５６の海水流が姿勢安定用フィン５５の背中に沿って流れるようになっていて、海中投下型センサ５の姿勢保持に有効に作用している。
【００７９】
センサ筺体５１の長手方向中心軸線付近には、第１のケーブル孔５９Ａと第２のケーブル孔５９Ｂが設けられている。第１のケーブル孔５９Ａは、ヘッドウエイト５４Ａの長手方向中心軸を貫通し、センサ筺体５１の頭部から中央部にかけて穿たれている。第２のケーブル孔５９Ｂは、バランスウエイト５４Ｂの長手方向中心軸を貫通し、センサ筺体５１の尾部から中央部に向かって穿たれており、これら両ケーブル孔５９Ａ、５９Ｂの中央部側は、計測プラットフォーム５３や加速度センサ素子５２ｅなどを包んでいる圧力緩衝ゲル５８の表面に開口している。
【００８０】
上記第１のケーブル孔５９Ａは、電子カメラ５２ｆの配線ケーブル５２Ｃａｂを通す孔であり、撮像手段５２ｆの配線ケーブル５２Ｃａｂは、この第１のケーブル孔５９Ａを経由して計測プラットフォーム５３の入力端子に接続されていて、電子カメラ５２ｆで撮影する海中の映像信号を計測プラットフォーム５３へ伝送するようになっている。第２のケーブル孔５９Ｂは、海中通信ケーブル６を通す孔であり、海中通信ケーブル６は、この第２のケーブル孔５９Ｂを経由して計測プラットフォーム５３の入出力端子に接続されている。
【００８１】
＜各センサ素子について＞
シリコン膜式の水圧センサ素子５２ａは、上記圧力緩衝ゲル５８表面に近い第２のケーブル孔５９Ｂの内壁に形成されていて、第１のケーブル孔５９Ａに侵入している海水の静水圧を検知するようになっている。水圧センサ素子５２ａをケーブル孔５９Ａ内に配置する理由は、海中投下型センサ５の高速落下により発生する気泡や水流の圧力感知面への接触によって検出圧力が変化することを防止し、正確な静水圧を計測できるようにするためである。
【００８２】
水温センサ素子５２ｂ、電気伝導度センサ素子５２ｃ、濁度センサ素子５２ｄは、それぞれセンサ導水路５６の各中央付近底部に面して配置固定されている。海中投下型センサ５の落下の際、センサ導水路５６内に生じる海水流と各センサ素子５２ｂ、５２ｃ、５２ｄとが接することによって、水温、電気伝導度および濁度が検知される。海中投下型センサ５の海中落下速度が速くても、落下速度に応じてセンサ導水路５６内の水流速度が速まるから、センサ導水路５６に接したセンサ素子５２ｂ、５２ｃ、５２ｄによる海中情報の検出にタイムラグが生じることはほとんどない。
【００８３】
センサ導水路５６内での上記各センサ素子５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの配置は、適宜選択してよく、たとえば、検出値のバランスが取れるように対称形にしたり、ひとつのセンサ導水路５６に複数種のセンサ素子を並べたりしてもよい。また、センサ素子の種類も必要に応じて適宜選択することができる。
【００８４】
加速度センサ素子５２ｅは、圧力緩衝ゲル５８で覆われていて、海中投下型センサ５が海中を落下する時の三軸（３次元空間座標を構成するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度を検出したり、海中投下型センサ５が海底に衝突したときの衝撃による加速度（これも同様に三軸方向の加速度）を検出したりする。
【００８５】
＜電子カメラについて＞
電子カメラ５２ｆは、ヘッドウエイト５４Ａの前端面に固定支持され、センサ筺体５１の頭部前面に位置して、海中や海底を撮影する。この電子カメラ５２ｆは高透明度の耐圧ゲルでコーティングされている。これは水深１０００ｍ付近の水圧に十分耐えうるようにするためである。なお、それに耐えうる耐圧ゲルのコーティング厚は、研究室レベルでは１０ｍｍ程度とされている。
【００８６】
本電子カメラ５２ｆは海中の特性を考慮した仕様になっている。すなわち、海中では光の透過有効範囲が極めて狭い（２００Ｗ照明で１０ｍ先の標準目視指標が何とか認識できる程度）という特徴がある。これとの関係から、本電子カメラ５２ｆは、センサ５の先端より２〜３ｍ先の目視指標を認識し、それ以外の所は反射影（光）として識別する仕様になっている。また、オペレータは計測処理装置４０のデータ設定ボタン４４で撮影時間間隔を設定することができ、電子カメラ５２ｆはその設定された撮影時間間隔で水面から海底直情まで連続撮影を行なうことができる。
【００８７】
図７は、図６（ａ）の海中投下型センサに搭載されている電子カメラの断面の模式図であり、この図を用いて本電子カメラ５２ｆを更に詳細に説明する。
【００８８】
電子カメラ５２ｆは、カメラ素子としての固体撮像素子５２１と、レンズ５２２と、焦点合わせのためにモータを使ってレンズ５２２を光軸方向に動かすレンズ駆動手段５２３と、これらのカメラ構成部品を格納する格納ケース５２４とにより構成され、その格納ケース５２４全体を耐圧ゲル５２ｋで包んだ構造になっている。
【００８９】
固体撮像素子５２１としてはＣＭＯＳ型やＣＣＤ型が知られているが、本電子カメラ５２ｆではＣＭＯＳ型の固体撮像素子５２１を採用した。実験の結果、ＣＭＯＳ型の方が水圧に強いことが判明したためである。
【００９０】
また、本電子カメラ５２ｆには焦点制御手段５２５（オートフォーカス機能）が設けられている。焦点制御手段５２５は、水圧センサ素子５２ａで計測した現在の水圧データから後述する光の屈折率を取得し、取得した光の屈折率を基に電子カメラ５２ｆの焦点を制御するものである。なお、現在の水圧データは後述する計測プラットフォーム５３から取得する。
【００９１】
＜光の屈折率の定義＞
上記「光の屈折率」とは、本電子カメラ５２ｆの外から耐圧ゲル５２ｋを通過して固体撮像素子５２１の方向に向かう光の屈折率をいう。この光の屈折の様子は、耐圧ゲル５２ｋの水圧による圧縮特性のほか、電子カメラ５２ｆの格納ケース５２４の形状や、格納ケース５２４内の固体撮像素子５２１の位置にも影響を受けるので、上記「光の屈折率」は水圧による耐圧ゲル５２ｋの圧縮特性を考慮するのみでは足りず、それ以外の上記他の影響も考慮して決定する必要がある。
【００９２】
＜光の屈折率の取得方式について＞
光の屈折率を取得する方式としては、光の屈折率をリアルタイムで算出する下記第１の方式と、図９の対応テーブルＣｔを用いる下記第２の方式とが考えられる。
【００９３】
なお、第１の方式では、説明の便宜上、水圧による耐圧ゲル５２ｋの圧縮変形のみに着目し、光の屈折率の変化は耐圧ゲル５２ｋの屈折率の変化に等しいものと考え、その耐圧ゲル５２ｋの水圧による圧縮特性から当該耐圧ゲル５２ｋの屈折率（＝光の屈折率）を算出するものとした。カメラ構成部品の格納ケース５２４も水圧で変形するのが現実であるが、第１の方式では格納ケース５２４は水圧によって変形しない剛体と考える。
【００９４】
［第１の方式］
第１の方式では、水圧センサ素子５２ａで計測した現在の水圧データから、耐圧ゲル５２ｋの屈折率（＝光の屈折率）をリアルタイムで算出する。その算出の考え方は、以下の通りである。
【００９５】
電子カメラ５２ｆを包んでいる耐圧ゲル５２ｋは海中に晒され水圧（ｐ）が作用している。この水圧（ｐ）により耐圧ゲル５２ｋは圧縮されるので、耐圧ゲル５２ｋの弾性変形領域内では、耐圧ゲル５２ｋの密度（δ）は水圧（ｐ）に比例して高くなる（δ∝ｐ）。また、物質の屈折率（α）は物質密度（δ）に比例（α∝δ）するので、耐圧ゲル５２ｋの密度（δ）が高くなれば、それに比例して耐圧ゲル５２ｋの屈折率（α）は大きくなる（δ∝α）。したがって、水圧（ｐ）と密度（δ）と屈折率（α）はｐ∝δ∝αの関係になるから、耐圧ゲル５２ｋの屈折率（α）は、α∝ｐの関係を使って、現在の水圧（ｐ）データからリアルタイムで算出することができる。なお、この屈折率（α）の算出は、後述する計測プラットフォーム５３のＣＰＵ５３Ｂが行なう。
【００９６】
［第２の方式］
第２の方式は、電子カメラ５２ｆを水中に沈めたときの水圧と光の屈折率との関係を予め実験で求め、その水圧と光の屈折率（実測値）とを一対一で対応させて記憶した図９の対応テーブルＣｔを作成し、水圧センサ素子５２ａで計測した現在の水圧データに対応する光の屈折率を当該対応テーブルＣｔから得るものである。
【００９７】
以上説明した第１と第２のいずれの方式を採用してもよいが、第１の方式では屈折率の算出に時間がかかる場合も想定されるので、リアルタイムで電子カメラ５２ｆの焦点を制御しようとするなら、現在の水圧に対応する光の屈折率を対応テーブルＣｔから読み出すだけの第２の方式が好ましい。
【００９８】
＜焦点の制御について＞
図８は、図７の電子カメラ５２ｆにおける焦点制御の説明図であり、同図（ａ）は、電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに水圧が作用しないときの焦点をＸ０とし、焦点距離をＬ０として示したものである。また、同図（ｂ）は、所定の水圧が電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに作用したときの焦点をＸ１とし、焦点距離をＬ１として示したものである。同図（ｃ）は、（ｂ）よりも高い水圧が電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに作用したときの焦点をＸ２とし、焦点距離をＬ２として示したものである。
【００９９】
以下この図８（ａ）（ｂ）（ｃ）を基に焦点の変位と制御を説明するが、以下の説明における焦点の変位の基本的な考え方は、耐圧ゲル５２ｋとレンズ５２２を一つの合成レンズＲＬと考え、この合成レンズＲＬの焦点をＸ０、Ｘ１、Ｘ２とする。そして、合成レンズＲＬは耐圧ゲル５２ｋとレンズ５２２からなるので、合成レンズＲＬ中の耐圧ゲル５２ｋの屈折率が大きくなれば、それに応じて合成レンズＲＬ全体の屈折率も大きくなるというものである。
【０１００】
図８（ａ）の場合は、焦点Ｘ０のところに固定撮像素子５２１が位置するので、電子カメラ５２ｆの焦点は合っており、いわゆるピンボケのない鮮明な画像が得られる。この状態から電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに所定の水圧が作用すると、その水圧による耐圧ゲル５２ｋの圧縮などのため、光の屈折率は大きくなり、同図（ａ）に示す焦点Ｘ０は同図（ｂ）に示すＸ１まで変位し、同図（ａ）に示す焦点距離Ｌ０は同図（ｂ）に示すＬ１のように短くなる。そして、電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに作用する水圧が更に高まると、光の屈折率がより一層大きくなることによって、同図（ｂ）に示す焦点Ｘ１は同図（ｃ）に示すＸ２まで変位し、同図（ｂ）に示す焦点距離Ｌ１は同図（ｃ）のＬ２のように更に短くなる。
【０１０１】
上記焦点距離の変化量（Ｌ０→Ｌ１→Ｌ２）は光の屈折率の変化量に比例する。したがって、電子カメラ５２ｆの焦点制御手段５２５では、最初に、光の屈折率の変化量から焦点距離の変化量を算出する。次に、その焦点距離の変化量に相当する距離だけレンズ５２２を固定撮像素子５２１側へ移動させることで、焦点の位置を固定撮像素子５２１に一致させる。これにより、電子カメラ５２ｆの耐圧ゲル５２ｋに所定の水圧が作用する環境下でも、電子カメラ５２ｆの焦点は合い、鮮明な画像が得られるようになる。
【０１０２】
上記のような焦点合わせのためのレンズ５２２の移動は、具体的には焦点制御手段５２５がレンズ駆動手段５２３へ移動指令を出力することにより行なわれる。この出力される移動指令の中にはレンズ５２２の移動方向と移動量に関する情報が含まれており、この情報に基づいてレンズ駆動手段５２３が当該レンズ５２２を移動させる。レンズ５２２を移動させる代りに固定撮像素子５２１を移動させてもよい。また、当該レンズ５２２に変えて市販の液体レンズを使用すれば、レンズの移動を行なうことなく、焦点の制御を行なうことができる。
【０１０３】
＜照明について＞
照明５２ｇは、電子カメラ５２ｆと同様に、ヘッドウエイト５４Ａの前端面に固定支持され、センサ筺体５１の頭部前面に位置して、電子カメラ５２ｆの撮影範囲を照らすようにしてある。水深１０００ｍ付近は太陽光がほとんど届かない暗黒世界なので、この種の照明５２ｇとしては、例えば高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。高輝度発光ダイオードが水深１０００ｍ付近の水圧に耐えることができないなら、この高輝度発光ダイオードも高透明度の耐圧ゲルでコーティングされる。
【０１０４】
照明５２ｇは、常時つけっぱなしではなく、計測プラットフォーム５３の照明制御部（図示省略）によって、電子カメラ５２ｆの撮影タイミングと撮影時間に同期して間欠的に撮影範囲を照光するように制御される。
【０１０５】
図１０は、電子カメラ５２ｆの撮影と照明５２ｇの照光との関係を示したタイムチャート図である。
【０１０６】
本電子カメラ５２ｆによる連続撮影は、その開始から終了までの間、図１０（ｂ）のように事前に設定された撮影間隔Ｔ１でＣＭＯＳ型固定撮像素子５２１による所定時間の撮影動作ＰＯを繰り返し実行するものである。そして、その１回の撮影動作ＰＯが完了するたびに、本電子カメラ５２ｆは、撮影データＰＤの送信（図１０（ｃ）参照）と同時に同期信号ＳＳ（図１０（ｄ）参照）を出力するようになっている。
【０１０７】
本実施形態では、上記同期信号ＳＳとＣＭＯＳ型固定撮像素子５２１の受像時間（撮影に必要な時間）とから、照明５２ｇの照光時間とそのタイミングを予め逆算し、それに基づいて照明５２ｇを制御することによって、照明５２ｇの間欠的な照光は、図１０（ｅ）のように、電子カメラ５２ｆの撮影タイミングと撮影時間に同期する。
【０１０８】
以上のような照明５２ｇの制御により、この照明５２ｇは常につけっぱなしでなく、撮影に必要なときに必要な時間だけ点灯するので、非常に少ない消費電力で照光・撮影をすることができる。
【０１０９】
＜計測プラットフォームについて＞
計測プラットフォーム５３は、各センサ素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅの検出値（水圧、水温、電気伝導度、濁度）を各々の計測データに演算処理して海上の計測処理装置４０へ送信したり、電子カメラ５２ｆが撮影する海中の映像データを補正処理して同様に送信したりする等、海中投下型センサ５が収集した海中情報データ（計測データおよび撮影データ）を海上の計測処理装置４０へ送信する。さらに、計測プラットフォーム５３は、水圧センサ素子５２ａの検出値、すなわち現在の水圧データを電子カメラ５２ｆの焦点制御手段５２５へ出力する。なお、データ収集表示用コンピュータ部１も、後述のネットワークを経由して海中投下型センサ５からの海中情報の送信を受けることができる。
【０１１０】
上記計測データの演算処理や映像データの補正処理は、この計測プラットフォーム５３に搭載されているＣＰＵ５３Ｂによって行われる。また、上記計測データや映像データの送信は、２つの通信トランシーバＩＣ部間、すなわち、この計測プラットフォーム５３に搭載されている通信トランシーバＩＣ部５３Ａ（以下、海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａという）と、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａとの間で、海中通信ケーブル６を介して行われる。
【０１１１】
電気伝導度センサ素子５２ｃと濁度センサ素子５２ｄの検出値は、温度と圧力の影響を受けて若干変動する。このため、計測プラットフォーム５３では、水温センサ素子５２ｂ、水圧センサ素子５２ａによって得られる温度検出値と圧力検出値を用いて電気伝導度検出値と濁度検出値を較正している。他のセンサ素子についても、そのセンサ素子が温度や圧力の影響を受けるものであれば、同様の較正処理を行う。この較正処理を海中投下型センサ５内の計測プラットフォーム５３で行なって、校正されたデータを計測処理装置に送る理由は、高速落下中に検出するセンサ素子の温度検出値、圧力検出値と他の検出値との較正処理のタイムラグをなくし、リアルタイムの計測が正確にできるようにするためである。
【０１１２】
計測プラットフォーム５３の基板は、ジャガイモセルロース繊維を用いた生分解性材料製であり、その銅箔（プリント回路）に電子部品を実装後、ゼイン・タンパク質をベースとした撥水性の蛋白質を塗布して絶縁被膜を形成している。実装部品を基板上に偏りなく配置すると、基板に加わる外力による基板、銅箔、電子部品間の剥離などの応力破壊を防止できる。電子部品などを含む計測プラットフォーム５３は、生分解性材料のほかに銅、金、銀、錫などが少量使われており、センサ素子にも白金等が使われているが、これらは海洋に放置しても特に海洋環境を汚染するものではない。
【０１１３】
基板、銅箔、実装電子部品上に絶縁被膜を塗布された計測プラットフォーム５３は、高弾性材料製の球形状の圧力緩衝ゲル５８に包み込まれて、センサ導水路５６、ケーブル孔５９Ａから加わる高い水圧に耐えられるようになっている。水温センサ素子５２ｂ、電気伝導度センサ素子５２ｃ、濁度センサ素子５２ｄは、いずれも圧力緩衝ゲル５８の外面に保持されて、上記センサ導水路５６に面している。
【０１１４】
＜圧力緩衝ゲルについて＞
圧力緩衝ゲル５８の高弾性材料としては、海洋生物由来で高生分解性のコラーゲンまたはゼラチンの高分子蛋白質が用いられる。
【０１１５】
＜ヘッドウエイト、バランスウエイトについて＞
ヘッドウエイト５４Ａとバランスウエイト５４Ｂは、いずれも銑鉄製で、センサ筺体５１の長手方向中心軸線付近に内蔵され、センサ筺体５１によって覆われている。
【０１１６】
特に、ヘッドウエイト５４Ａは、センサ筐体５１の頭部側に位置し、海中投下型センサ５を速く落下させる役割と、海中投下型センサ５の重心をトップ側（落下する側）に偏らせることで、海中投下型センサ５全体の重心の安定性を高める役割と、水圧に晒される電子カメラ５２ｆを圧力から保護し、定位置に固定する役割を果たしている。
【０１１７】
バランスウエイト５４Ｂは、センサ筺体５１の尾部側に位置する姿勢安定用フィン５５の近傍に固定され、センサ筺体５１の尻振れや回転を抑制して、電子カメラ５２ｆの撮影ブレを低減する役割を果たしている。
【０１１８】
＜海中投下型センサの海中落下速度について＞
以上のように構成された海中投下型センサ５は、センサ筐体５１が比較的密度の小さい生分解性樹脂などの生分解性材料製であるにもかかわらず、その雨滴型形状とヘッドウエイト５４Ａ、バランスウエイト５４Ｂと姿勢安定用フィン５５とにより、海中を２〜４ｍ／ｓｅｃ．の速度で安定して落下していき、水深５００ｍまでなら約２〜４分程、２０００ｍなら８〜１７分程で各種の海中情報をほぼ連続的に、あるいは、ほぼ等間隔の水深において計測していくことができる。なお、上記２〜４ｍ／ｓｅｃ．の落下速度は海中通信ケーブル６の非常に軽くスムーズな繰り出しが寄与して実現されるものである。
【０１１９】
＜海中通信の特性について＞
図１１は、海中通信の一の特性（海中通信におけるデジタル信号の電圧レベルの変化）を調査する実験の結果を示した説明図である。
【０１２０】
本実験では、大型の海流水槽に海中投下型センサ５を投下し、投下した海中投下型センサと計測処理装置４０との間で海中通信ケーブル６を介してデジタル信号の送受信を行った。海中通信ケーブル６の長さは１００ｍとした。
【０１２１】
本実験によると、計測処理装置４０から海中投下型センサ５への送信（往路）では、計測処理装置４０から送信したオリジナルのデジタル信号ＤＳ１の電圧レベルは、海中投下型センサ５での受信時に、デジタル信号ＤＳ１´の電圧レベルのように変化することが判明した。
【０１２２】
また、海中投下型センサ５から計測処理装置４０への送信（復路）では、デジタル信号ＤＳ１と同じ電圧レベルまで昇圧したデジタル信号ＤＳ２をオリジナルとし、このオリジナルのデジタル信号ＤＳ海中投下型センサ５から計測処理装置４０へ送信したとき、オリジナルのデジタル信号ＤＳ２の電圧レベルは、計測処理装置４０での受信時に、デジタル信号ＤＳ２´の電圧レベルのように変化することが判明した。
【０１２３】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、海中通信の別の特性（海中通信におけるデジタル信号の波形の変化）を調査する実験の結果を示した説明図である。
【０１２４】
本実験では、図１２（ａ）に示すデジタル信号ＤＳ３の原パルス波形が海中でどのように変化するかを調べるために、先の実験でも使用した海流水槽内に静水または流水（１．２ｍ／ｓ）の環境を作り、それぞれの環境下で実験を行った。これ以外の実験条件は先に説明した実験条件と同じである。
【０１２５】
本実験によると、海中投下型センサ５を静水環境に投下した場合、デジタル信号ＤＳ３の原パルス波形は、図１２（ｂ）に示すデジタル信号ＤＳ３´のパルス波形になった。つまり、デジタル信号ＤＳ３の原パルス波形はその１パルスの立ち上がりが右曲がりの曲線になる鈍いパルス波形に変化すること、および、デジタル信号ＤＳ３の電圧レベルは全体的に低下することが判明した。パルス波形の鈍化は海中通信ケーブル６のインダクタンスと海水の電磁波吸収特性とによるものと考えられる。また、電圧レベルの全体的な低下は海中通信ケーブル６の導通抵抗によるものと考えられる。
【０１２６】
また、海中投下型センサ５を流水（１．２ｍ／ｓ）環境に投下した場合、デジタル信号ＤＳ３の原パルス波形は、図１２（ｃ）に示すようなデジタル信号ＤＳ３´´のパルス波形になった。つまり、デジタル信号ＤＳ３の原パルス波形は、ノコギリ波に近い波形のように、その１パルスの立ち上がりが更に鈍いパルス波形に変化することが判明した。デジタル信号ＤＳ３の電圧レベルが全体的に低下することは静水の場合と同様である。
【０１２７】
尚、図１２（ｃ）において、パルス波形中の細かいノイズは海中投下型センサ５の振動によるノイズと考えられる。
【０１２８】
＜海中の通信外乱について＞
［通信外乱（その１）〜海水の電磁波吸収特性〜］
海中通信ケーブル６を使って通信を行う際、海中通信ケーブル６の周囲にはデータ信号の伝送に伴う電磁波が発生する。海水はかかる電磁波も吸収する性質を持っており、海水がその電磁波を吸収することによって、海中通信ケーブル６を介して伝送されるデータ信号のパルス波形の立ち上がりエッジが鈍くなる（先の説明＜海中通信の特性＞を参照）など、海水による電磁波の吸収も、海中での通信外乱になって、海中におけるｘＤＳＬ通信などの高速データ通信を妨げる。
【０１２９】
［通信外乱（その２）〜海中通信ケーブルの導通抵抗〜］
海中通信ケーブル６は固有の導通抵抗を持っており、その導通抵抗によって、海中通信ケーブル６を介して伝送されるデータ信号の電圧レベルが低下するなど、海中通信ケーブル６の導通抵抗も、海中での通信外乱になって、海中におけるｘＤＳＬ通信などの高速データ通信を妨げる。
【０１３０】
［通信外乱（その３）〜海中通信ケーブルの移動による海中の起電力〜］
海中通信ケーブル６は海中投下型センサ５に接続されていて、海中投下型センサ５の海中落下に追従するので、この海中通信ケーブル６も１〜３ｍ／ｓｅｃ．の速度で海中を移動する。その際、海中通信ケーブル６周囲の水温、塩分濃度、電解質濃度の差から海中通信ケーブル６周囲に局所的な発電現象が生じ、起電力が発生する。この海中の起電力は海中通信ケーブル６の両端で電圧降下をもたらすなど、海中での通信外乱になって、海中におけるｘＤＳＬ通信などの高速データ通信を妨げる。
【０１３１】
＜上記通信外乱のキャンセル＞
上記通信外乱のキャンセルとは、上記通信外乱によって劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正することであって、この復元補正には、鈍化したデジタル信号のパルス波形の立ち上がりを矩形波のように鋭角に補正すること、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻すこと、デジタル信号のパルス波形中の細かいノイズを除去することを含む。
【０１３２】
図１３（ａ）（ｂ）は、デジタルＩＣ回路での“０”と“１”の認識の説明図である。一般にデジタルＩＣ回路での“０”と“１”の認識は、低〜中速のデジタルＩＣ回路では同図（ａ）のようにデジタル信号のパルス（Ｐ１）波形が規定電圧レベル（Ｖ）に到達すると“１”であると認識する。それに対し、高速のデジタルＩＣ回路の場合は同図（ｂ）のようにパルス（Ｐ）波形の立ち上がりから規定時間（ｔ）内に一定の電圧レベルに達すると“１”であると認識する。
【０１３３】
そのため、高速のデジタルＩＣ回路では“１”の認識に要する時間（ｔ）が短いほどデジタル信号を高速に処理することができる。その反面、デジタル信号のパルス（Ｐ１）波形の立ち上がりが鈍いと“１”であると認識できない。そのデジタル信号の電圧レベルが全体的に規定値を下回っている場合も同様である。このようなデジタル信号のパルス波形の鈍化やその電圧レベルの全体的な低下等、デジタル信号の劣化は、先に説明した海中の通信外乱によって生じる。
【０１３４】
本実施形態の通信処理手段ＴＥ（図１４参照）は、先に説明した海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａと海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａとからなり、各トランシーバＩＣ部４０Ａ、５３Ａにおいて、デジタル信号を受信したら、その受信デジタル信号のパルス波形を復元補正する。この復元補正は、具体的には、図１５（ａ）に示す受信デジタル信号のパルス波形（このパルス波形は海中の通信外乱によって劣化している）を図１５（ｂ）→図１６（ａ）→図１６（ｂ）のように順に補正するものである。
【０１３５】
図１５（ｂ）では、受信デジタル信号のパルス波形中に含まれている細かいノイズをフィルタ等で除去している。
【０１３６】
図１６（ａ）では、送信デジタル信号のグランド（ＧＮＤ）レベルに合わせて受信デジタル信号のグランド（ＧＮＤ）レベルを調整することによって、受信デジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻している。
【０１３７】
図１６（ｂ）では、波形のクリッピング（矩形化）により、受信デジタル信号のパルス波形の立ち上がりを矩形波のように鋭角に補正している。この際、受信デジタル信号の増幅率は水深・水温で定義される補正テーブルから決定される。補正テーブルは海洋実験から算定される。
【０１３８】
先に説明した海中の通信外乱のキャンセルのうち、「低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻す」方法については、下記の電圧レベル復元方式を採用することができる。
【０１３９】
［電圧レベルの復元方式］
図１４において、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａと海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａには、通信距離と電圧降下値が予め設定される。通信距離とは、この海洋調査システムで使用する海中通信ケーブル６の全長であり、電圧降下値とは、その長さの海中通信ケーブル６の導通抵抗から想定されるものである。
【０１４０】
本海洋調査システムでは、計測処理装置４０から海中通信ケーブル６を通じて海中投下型センサ５へ安定した直流電力を供給する。そして、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａが、その直流電圧にデジタルデータ信号を重畳させて海中投下型センサ５へ送信し、海中投下型センサ５の海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａが、そのデジタルデータ信号を受信する。
【０１４１】
海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａでは以下の（Ａ）〜（Ｄ）に示す処理を行う。
【０１４２】
（Ａ）ポンプアップ補正を行う。ポンプアップ補正は、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａから海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａに到達するデジタルデータ信号の電圧レベルを常時モニターし、モニターによって取得した現在のデジタルデータ信号の電圧レベルを当該海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの設定電圧レベルまで引き上げるものとする。
【０１４３】
上記「海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの設定電圧レベル」とは、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａから海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａへデータ信号を送信する時の、予め設定された信号電圧レベルである。
【０１４４】
（Ｂ）変動電圧を求め記録する。この変動電圧は、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａから海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａまでの間に生じる電圧降下を常時モニターし、モニターによって取得した現在の電圧降下値から事前に想定した電圧降下値（前述の設定された電圧降下値）を差し引いた差分とする。
【０１４５】
本海洋調査システムで使用する海中通信ケーブル６を陸上で使用した場合には、海中通信ケーブル６の導通抵抗による電圧降下しか生じないから、モニターにより取得される現在の電圧降下値は、事前に想定した電圧降下値（設定された上記電圧降下値）とほぼ等しい。この一方、かかる海中通信ケーブル６を海中で使用した場合、モニターにより取得される現在の電圧降下値は（海中通信ケーブル６の導通抵抗による電圧降下値）＋（海中の起電力による電圧降下値）であるから、上記（２）で算出される変動電圧は上記海中の通信外乱、特に、海中通信ケーブル６の移動による海中の起電力（外乱起電力）に相当するものである。
【０１４６】
（Ｃ）上記変動電圧から１ｋＨｚ〜直流の低周波成分（本実施形態ではｘＤＳＬで用いる周波数帯域の２オクターブ下）を抽出し、上記ポンプアップ補正後の電圧レベルに重畳させることで、海中の通信外乱（外乱起電力）をキャンセルする。
【０１４７】
以上説明した海中の通信外乱（外乱起電力）のキャンセル処理を簡単に説明すると、このキャンセル処理は、海中投下型センサ５に到達した給電電圧が設定された電圧降下値より０．１Ｖだけ低かったら、データ信号の送信時に、上記（Ａ）で説明したポンプアップ補正量を０．１Ｖだけ引き上げる（海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの設定電圧レベルに０．１Ｖを追加）というものである。
【０１４８】
（Ｄ）上記重畳後の電圧レベルでデータ信号を海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａへ送信する。各センサ素子５２ａ〜５２ｅによって計測された計測データや電子カメラ５２ｆによって撮影された画像データの信号は、いずれも、この重畳後の電圧レベルで送信される。
【０１４９】
この一方、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａは、受信電圧レベルの設定値を有し、以下の（Ｅ）〜（Ｆ）に示す処理を行う。
【０１５０】
（Ｅ）海中通信ケーブル６を構成する２組のツイストペアケーブルＣＡ１、ＣＡ２からデータ信号を受信し、これらのデータ信号に対して差動データ処理（双方のデータ信号を加算すると必ず“１”になる）を行い、差動データ処理済みのデータ信号を計測処理装置４０へ送信する。
【０１５１】
（Ｆ）上記重畳後の電圧レベルで送信されてきたデータ信号を受信するとともに、そのデータ信号の受信電圧レベルを常時モニターする。そして、モニターによって取得した現在の受信電圧レベルとその上記設定値とを比較し、比較結果に応じて以下の処理を行う。
【０１５２】
＜現在の受信電圧レベルの方が低い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が少なすぎるので、重畳量を増やすため、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａへ送信する。
【０１５３】
＜現在の受信電圧レベルの方が高い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が多すぎるので、重畳量を減らすために、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａへ送信する。
【０１５４】
＜現在の受信電圧レベルが設定値とほぼ等しい場合＞
この場合は、受信電圧レベルが適正で、上記（Ｃ）での重畳量に過不足はないから、何もしない。
【０１５５】
上記調整用パケットを受信した海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａでは、調整用パケットに格納されている差分データを基に上記（Ｃ）における重畳量を調整し、この海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａは海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａに到達するデータ信号の受信電圧レベルが上記海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａの設定電圧レベルと等しくなるようにする。
【０１５６】
［海中計測］
本海洋調査システムにおける海中計測操作を以下に説明する。
【０１５７】
図５（ａ）において、オペレータは、ガン４のデータ表示装置４３が示すＧＰＳ４２の経緯度計測値がデータ設定ボタン４４で予め設定した予定の値であることを確かめて、海中投下型センサ５を海中に投下する。投下はリリースピン１２を矢印Ｐ方向に引いてセンサ固定バンド１１を引きちぎればよい。これにより、海中投下型センサ５は、尾部に海中通信ケーブル６をつなげた状態で、自重で落下する。なお、使用状況により自重での落下が困難ならば、海中投下型センサ発射装置を設けてもよい。
【０１５８】
当該海中投下型センサ５が海面に着水すると、加速度センサ素子５２ｅから大きい加速度値が検出され、データ表示装置４３に着水した旨の表示がされる。次いで、図１（ａ）に示すように海中投下型センサ５が海中を落下していくと、各センサ素子の検出値が計測プラットフォーム５３で較正され、較正されたデータが海中通信ケーブル６を経由して、ガン４の計測処理装置４０に送られてくる。データは海中投下型センサ５の落下中、リアルタイムで順次計測され送られてくる。ガン４のデータ表示装置４３には、これらのデータが表示され、オペレータがこれを見て計測が進行していることを確認できる。
【０１５９】
海中投下型センサ５の落下が始まると、これにつながった海中通信ケーブル６は、ケーブル・ボビン９ａの中空コイル６ａの内側から巻き戻されていく。海中通信ケーブル６のしなやかさ、中空コイル６ａのテーパ形状の故に、ボビン９ａからの巻き戻しは非常に軽く抵抗なくスムーズに行なわれる。
【０１６０】
海中計測は、データ設定ボタン４４で予め設定された水深に海中投下型センサ５が到達するまで行なって終了するか、オペレータが計測状況を判断して終了するか、あるいは、できるだけ深いところまで計測する場合には、海中通信ケーブル６がボビン９ａから巻き戻し終わったとき、または、海中投下型センサ５が海底に衝突して、加速度センサ素子５２ｅが再び大きい加速度を検出したときに終了する。
【０１６１】
［センサ投棄］
計測終了を確認すると、オペレータは海中投下型センサ５の投棄操作を行なう。オペレータのデータ設定ボタン４４操作によりケーブル・ボビン９ａのロックを解除すると、自重でスライドアーム部４ｂが図５（ａ）矢印Ｒ方向にスライドして、計測処理装置側端子４５と海中通信ケーブル端子６ｂとが離れて導通が絶たれる。更に、図５（ｂ）に示すように、スライドアーム部４ｂがヒンジ４ｄ回りに旋回していくと、センサーカートリッジ９がガン４から離脱し海中に落下して、センサーカートリッジ９、海中通信ケーブル６および海中投下型センサ５が、海中に投棄される。この投棄操作は非常に簡単、安全で、海中通信ケーブル６を手作業で切断する作業を必要としない。
【０１６２】
図１（ｂ）のように、海中に沈んだセンサーカートリッジ９、海中通信ケーブル６および海中投下型センサ５は、時間の経過とともに、生分解が進んで生分解性材料が消滅し、無害な金属部分が残る。よって、海洋環境の汚染を起こすおそれがない。
【０１６３】
［海洋調査］
本海洋調査システムでは、例えば、以下の内容の海洋調査を行うことができる。
【０１６４】
＜水面から海底までの海洋構造の調査＞
本海洋調査システムでは、海中投下型センサ５が海中を落下する時に、海中投下型センサ５からリアルタイムで水温・水圧・落下加速度などの計測データが海上の計測処理装置４０や後述の通りデータ収集表示用コンピュータ部１へ送信されてくるから、これらの計測データやＧＰＳ４２で計測される投下位置（経緯度計測値）に基づいて、水面から海底落下ポイントまでの海洋構造（温度変化や潮流）を調査することができる。
【０１６５】
＜海底の土質調査＞
本海洋調査システムによると、海中投下型センサ５が海底に衝突した際、加速度センサ素子５２ｅで検出した衝突時の加速度値から海底の土質を調査することができる。
【０１６６】
＜熱水鉱床など、ダイバーや潜水艇が近づけない海域の可視化による調査＞
熱水鉱床の周辺海水温度は２００〜４００℃に達するため、ダイバーや潜水艇が熱水鉱床に接近することは困難である。しかしながら、本海洋調査システムによると、海中投下型センサ５が熱水鉱床の近傍まで接近し、その映像データをｘＤＳＬ通信で海上の計測処理装置４０や後述の通りデータ収集表示用コンピュータ部１へ送信してくるので、熱水鉱床の状態変化をコマ落ちのないリアルな映像でリアルタイムに監視することができる。本海洋調査システムを使用すれば、ダイバーや潜水艇が近づけない海域でも安心してリアルタイムな映像で可視化でき、海洋における人類の活動領域を数倍拡張できる。
【０１６７】
図１７は、本海洋調査システムをネットワークに組み込んだ例を示す。
【０１６８】
図１７の例では、計測処理装置４０とこれに海中通信ケーブル６を介して接続された海中投下型センサ５とを一組のセンサシステムＳと観念し、かかるセンサシステムＳが一つのルータ３ｄのＬＡＮ側に複数接続されるものとした。また、ルータ３ｄのＬＡＮ側にはデータ収集表示用コンピュータ部１も接続してある。ルータ３ｄはネットワーク上のパケットの経路制御を行う。
【０１６９】
各組の計測処理装置４０はそれぞれＤＨＣＰサーバ機能を備えている。このＤＨＣＰサーバ機能によって、センサシステムＳ１、Ｓ２…ごとに、それぞれの海中投下型センサ５を構成するセンサ素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、電子カメラ５２ｆおよびＣＰＵ５２ｈなどのデバイスに対して、上記とは別の同一ネットワークに属するユニークなＩＰアドレス（172.16.101.11とか172.16.101.12など）が割り当てられる。
【０１７０】
計測プラットフォーム５３（図６参照）は、各センサ素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅおよび電子カメラ５２ｆ等のデバイスごとに、計測データや撮影データ等のデータを提供するデータ提供サービスプログラムを備えている。
【０１７１】
例えば、水圧センサ素子５２ａについては、それに対応して設けたデータ提供サービスプログラムによって、水圧データを提供するデータ提供サービスが行われる。
【０１７２】
また、加速度センサ素子５２ｅについては、前述のように３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度を検出するので、それぞれの軸方向の加速度データごとにデータ提供プログラムを備え、それらによって各軸方向の加速度データを個別に出力するデータ提供サービスが行われる。
【０１７３】
さらに、加速センサ素子５２ｅのように、一つのデバイスが複数のデータを出力する場合は、それぞれのデータのデータ提供サービスプログラムごとにポート番号を付与し、このポート番号によってデータ提供サービスを特定するようになっている。
【０１７４】
次に、ネットワーク上のデータ収集表示用コンピュータ部１から一のセンサシステムＳ１にアクセスし、そのセンサシステムＳ１を構成する海中投下型センサ５から撮影データを取得する方法について説明する。
【０１７５】
データ収集表示用コンピュータ部１は、ルータ３ｄ経由で計測処理装置４０−１へパケットＰを送信する。このパケットＰはデータの送信を要求するものであり、パケットＰのフレームヘッダ部に含まれている宛先ＩＰアドレスは172.16.101.250である。
【０１７６】
上記パケットＰが計測処理装置４０−１に到達すると、計測処理装置４０−１では、パケットＰのフレームヘッダ部に含まれている宛先ＩＰアドレス（172.16.101.250）によって特定されるデータ提供サービスプログラムは電子カメラ５２ｆのデータ提供サービスプログラムであるので、計測処理装置４０−１は、その電子カメラ５２ｆのデータ提供サービスプログラムに対して、当該パケットＰを転送する。
【０１７７】
パケットＰを受け取った電子カメラ５２ｆのデータ提供サービスプログラムは、電子カメラ５２ｆで撮影される現在の画像データをパケット送信元へ、すなわちデータ収集表示用コンピュータ部１へパケット送信で送り返す。これにより、データ収集表示用コンピュータ部１は、現在の海中の画像データを取得することができる。
【０１７８】
本海洋調査システムでは、上述した通り、海上通信トランシーバＩＣ部４０Ａと海中通信トランシーバＩＣ部５３Ａとからなる通信処理手段ＴＥによって、海中におけるｘＤＳＬ通信など、海中での高速データ通信が可能であるから、画像データから得られる海中映像にコマ落ちはなく、スムーズな海中映像をリアルタイムに取得することができる。
【０１７９】
なお、センサシステムＳ１から水温センサ素子５２ｂによる測定データを取得したい場合は、データ送信を要求する上記パケットＰ中の宛先ＩＰアドレスを172.16.101.12とすればよい。そのようにすれば、172.16.101.12によって特定されるデータ提供サービスプログラムは水温センサ素子５２ｂのデータ提供サービスプログラムであるので、水温センサ素子５２ｂの測定データを取得することができる。他のセンサ素子による測定データを取得したい場合も同様である。
【０１８０】
別のセンサシステムＳ２から電子カメラ５２ｆの画像データを取得したい場合には、上記パケットＰ中の宛先ＩＰアドレスを172.16.51.250とすればよく、また、当該別のセンサシステムＳ２から水温センサ素子５２ｂによる測定データを取得したい場合には、その宛先ＩＰアドレスを172.16.51.12とすればよい。他のセンサシステムＳｎのデータを取得したい場合も同様である。
【０１８１】
上記のようなネットワーク構成によると、ルータ３ｄのＷＡＮ側は図示しない衛星通信装置を介してインターネットなどの広域ＩＰ網に接続されるので、広域ＩＰ網に接続された陸上の端末（図示省略）からセンサシステムＳ１、Ｓ２…にアクセスし、そのセンサシステムＳ１、Ｓ２…を構成する海中投下型センサ５から計測データや撮影データを取得することもでき、海洋上のみならず陸上からでもリアルタイムの海洋調査・観測が可能である。
【０１８２】
上記のようなネットワーク構成によると、計測処理装置４０のＤＨＣＰサーバ機能によって海中投下型センサ５のセンサ素子５２ａ〜５２ｅと電子カメラ５２ｆとに個別のＩＰアドレスを付与しているので、計測処理装置４０からは、その各センサ素子５２ａ〜５２ｅや電子カメラ５２ｆが、それぞれ計測処理装置４０のＤＨＣＰで接続された独立のデバイスに見え、独立して動作しているように認識される。また、ルータ３ｄのＤＨＣＰサーバ機能によって計測処理装置４０やデータ収集表示用コンピュータ部１に個別のＩＰアドレスを付与しているので、データ収集表示用コンピュータ部１からは、計測処理装置４０が同じＬＡＮ内ネットワークのローカル端末の一つに見える。従って、海中投下型センサ５を多数同時に投下しても、計測が極めて容易である。
【０１８３】
上記のようなネットワーク構成によると、ルータ３ｄのＷＡＮ側は図示しない衛星通信装置を介してインターネットなどの広域ＩＰ網に接続されるので、広域ＩＰ網に接続された陸上の端末（図示省略）からセンサシステムＳ１、Ｓ２…にアクセスし、そのセンサシステムＳ１、Ｓ２…を構成する海中投下型センサ５から計測データや撮影データを取得することもでき、海洋上のみならず陸上からでもリアルタイムの海洋調査・観測が可能である。
【０１８４】
上記のようなネットワーク構成によると、計測処理装置４０のＤＨＣＰサーバ機能によって海中投下型センサ５のセンサ素子５２ａ〜５２ｅと電子カメラ５２ｆとに個別のＩＰアドレスを付与しているので、計測処理装置４０からは、その各センサ素子５２ａ〜５２ｅや電子カメラ５２ｆが、それぞれ計測処理装置４０のＤＨＣＰで接続された独立のデバイスに見え、独立して動作しているように認識される。また、ルータ３ｄのＤＨＣＰサーバ機能によって計測処理装置４０やデータ収集表示用コンピュータ部１に個別のＩＰアドレスを付与しているので、データ収集表示用コンピュータ部１からは、計測処理装置４０が同じＬＡＮ内ネットワークのローカル端末の一つに見える。従って、海中投下型センサ５を多数同時に投下しても、計測が極めて容易である。
【０１８５】
以上の実施形態では、本発明の生分解性材料を海中投下型センサのセンサ筺体の構成材料として利用した例を説明したが、本発明の生分解性材料はその利用例に限定されることはなく、何らかの目的を持って海洋で使用され、その目的達成後に海洋に放棄される、いわゆる使い捨ての計測機器その他の物に対して広く一般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】図１は、本発明を適用した海洋調査システムの機器模式図で、図中（ａ）は海中投下型センサが海中に投下され水中を落下中に計測している状態を、（ｂ）は計測終了後切り離された海中投下型センサが海底に沈み、生分解進行前の状態をそれぞれ示す。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、データ収集表示用コンピュータ部とガンとの種々の接続例の説明図。
【図３】図３は、図２（ｄ）の接続例の詳細図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、海中通信ケーブルの説明図である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、ガンにセンサーカートリッジを組み付けた状態の説明図、同図（ｃ）は、（ａ）中のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】図６（ａ）は、海中投下型センサの縦断面図、図６（ｂ）は、同図（ａ）のＢ矢視図、図６（ｃ）は、同図６（ａ）のＣ矢視図である。
【図７】図７は、図６（ａ）の海中投下型センサに搭載された電子カメラの断面の模式図である。
【図８】図８は図７の電子カメラにおける焦点制御の説明図であり、同図（ａ）は電子カメラの耐圧ゲルに水圧が作用しないときの焦点をＸ０とし、焦点距離をＬ０として示したもの、同図（ｂ）は所定の水圧が電子カメラの耐圧ゲルに作用したときの焦点をＸ１とし、焦点距離をＬ１として示したもの、同図（ｃ）は（ｂ）よりも高い水圧が電子カメラの耐圧ゲルに作用したときの焦点をＸ２とし、焦点距離をＬ３として示したものである。
【図９】図９は、水圧と水圧に応じた耐圧ゲルの屈折率との関係を記憶した対応テーブルの説明図である。
【図１０】図１０は、電子カメラの撮影と照明の照光との関係を示したタイムチャート図である。
【図１１】図１１は、海中通信の一の特性（海中通信におけるデジタル信号の電圧レベルの変化）を調査する実験の結果を示した説明図である。
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、海中通信の別の特性（海中通信におけるデジタル信号の波形の変化）を調査する実験の結果を示した説明図である。
【図１３】図１３（ａ）（ｂ）は、デジタルＩＣ回路での“０”と“１”の認識の説明図である。
【図１４】図１４は、通信処理手段の説明図である。
【図１５】図１５（ａ）は、海中の通信外乱によって劣化した受信デジタル信号のパルス波形の説明図、同図（ｂ）は、図１４の通信処理手段において、海中の通信外乱によって劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正する方法の説明図である。
【図１６】図１６（ａ）（ｂ）は、図１４の通信処理手段において、海中の通信外乱によって劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正する方法の説明図である。
【図１７】図１７は、本海洋調査システムをネットワークに組み込んだ例の説明図である。
【符号の説明】
【０１８７】
１ データ収集表示用コンピュータ部
２ 船舶
３ 防水通信ケーブル
３ａ 無線通信装置
３ｂ リムーヴァブル・メモリ取付け手段
３ｃ リムーヴァブル・メモリ
３ｄ ルータ
３ｅ、３ｆ ＬＡＮケーブル
４ センサ投下用アタッチメント・ガン
４ａ ベースアーム部
４ｂ スライドアーム部
４ｃ フック
４ｄ ヒンジ
５ 海中投下型センサ
６ 海中通信ケーブル
６ａ 中空コイル
６ｂ 海中通信ケーブル端子
７ インタフェースユニット
８ ＵＳＢケーブル
９ センサーカートリッジ
９ａ ケーブル・ボビン
９ｂ センサ収納シェル
１１ センサ固定バンド
１２ リリースピン
３１ 絶縁電線
３２ クッションシース
３３ 内部シース
３４ 外皮シース
４０ 計測処理装置
４０Ａ 海上通信トランシーバＩＣ部
４１ 収納ボックス
４２ ＧＰＳセンサ（自位置経緯度測位センサ）
４３ データ表示装置
４４ データ設定ボタン
４５ 計測処理装置側端子
４６ カートリッジガイド溝
５１ センサ筐体
５２ａ 水圧センサ素子
５２ｂ 水温センサ素子
５２ｃ 電気伝導度センサ素子
５２ｄ 濁度センサ素子
５２ｅ 加速度センサ素子
５２ｆ 電子カメラ
５２１ 固定撮像素子
５２２ レンズ
５２３ レンズ駆動手段
５２４ 格納ケース
５２５ 焦点制御手段
５２ｇ 照明
５２Ｃａｂ 配線ケーブル
５３ 計測プラットフォーム
５３Ａ 海中通信トランシーバＩＣ部
５４Ａ ヘッドウエイト
５４Ｂ バランスウエイト
５５ 姿勢安定用フィン
５６ センサ導水路
５８ 圧力緩衝ゲル
５９Ａ 第１のケーブル孔
５９Ｂ 第２のケーブル孔
６１、６２、６３、６４ ツイスト線
ＣＡ１、ＣＡ２ ツイストペアケーブル
Ｃｔ 対応テーブル
ＴＥ 通信処理手段
ＲＬ 合成レンズ
Ｌ０ Ｌ１ Ｌ２ 焦点距離
Ｘ０ Ｘ１ Ｘ２ 焦点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海中に投下され、海中の情報を収集する海中投下型センサであって、
上記海中投下型センサは、
海中を撮影するカメラと、
海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、
上記カメラを包み水圧から保護する耐圧ゲルと、
上記カメラの焦点を制御する焦点制御手段とを含み、
上記焦点制御手段は、
上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから光の屈折率を取得し、取得した屈折率を基に上記カメラの焦点を制御すること
を特徴とする海中投下型センサ。
【請求項２】
上記光の屈折率は、上記カメラの外から上記耐圧ゲルを通過して当該カメラの固体撮像素子の方向に向かう光の屈折率であること
を特徴とする請求項１に記載の海中投下型センサ。
【請求項３】
上記光の屈折率を取得する方式は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから上記耐圧ゲルの屈折率を算出する方式、または、水圧と光の屈折率とを対応させて格納した対応テーブルを用い、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データに対応する光の屈折率を当該対応テーブルから得る方式であること
を特徴とする請求項１に記載の海中投下型センサ。
【請求項４】
上記海中投下型センサは、センサ筺体と、このセンサ筺体の頭部に設けたヘッドウエイトと、上記センサ筺体の尾部側に位置する姿勢安定用フィンの近傍に設けたバランスウエイトとを有し、
上記カメラは、上記ヘッドウエイトの前端面に固定支持され、
上記ヘッドウエイトは、上記海中投下型センサを速く落下させる役割と、その海中投下型センサの重心をセンサトップ側に偏らせることで海中投下型センサ全体の重心の安定性を高める役割と、水圧に晒される上記カメラを圧力から保護し定位置に固定する役割とを果たし、
上記バランスウエイトは、上記センサ筺体の尻振れや回転を抑制して、上記カメラの撮影ブレを低減する役割を果たすこと
を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の海中投下型センサ。
【請求項５】
海中に投下される海中投下型センサと、
海上に位置する計測処理装置と、
上記海中投下型センサと上記計測処理装置とを接続する海中通信ケーブルと、
上記海中投下型センサと上記計測処理装置との間で上記海中通信ケーブルを介して信号を送受信する通信処理手段とを備え、
上記海中投下型センサは、
海中を撮影するカメラと、
海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、
上記カメラを包み水圧から保護する耐圧ゲルと、
上記カメラの焦点を制御する焦点制御手段とを含み、
上記焦点制御手段は、
上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから上記耐圧ゲルの屈折率を取得し、取得した屈折率を基に上記カメラの焦点を制御し、
上記通信処理手段は、
海中の通信外乱をキャンセルし、上記海中通信ケーブルを介して上記海中投下型センサから上記計測処理装置へ上記カメラの映像信号を送信する
ことを特徴とする海中通信システム。
【請求項６】
上記海中の通信外乱のキャンセルは、劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正することであって、
上記復元補正は、鈍化したデジタル信号のパルス波形の立ち上がりを矩形波のように鋭角に補正すること、および、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻すことを含むこと
を特徴とする請求項５に記載の海中通信システム。
【請求項７】
上記通信処理手段は、上記計測処理装置側に設けた海上通信トランシーバＩＣ部と、上記海中投下型センサ側に設けた海中通信トランシーバＩＣ部とからなり、
上記復元補正のうち、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻す復元補正は、以下（Ａ）〜（Ｄ）に示す処理を行うものであること
を特徴とする請求項６に記載の海中通信システム。
（Ａ）ポンプアップ補正を行う。このポンプアップ補正は、海上通信トランシーバＩＣ部から海中通信トランシーバＩＣ部に到達するデータ信号の電圧レベルをモニターし、モニターによって取得した現在のデータ信号の電圧レベルを当該海上通信トランシーバＩＣ部の設定電圧レベルまで引き上げるものとする。
（Ｂ）変動電圧を求め記録する。この変動電圧は、海上通信トランシーバＩＣ部から海中通信トランシーバＩＣ部までの間に生じた電圧降下をモニターし、モニターによって取得した現在の電圧降下値から事前に想定される電圧降下値を差し引いた差分とする。
（Ｃ）上記変動電圧から１ｋＨｚ〜直流の低周波成分を抽出し、上記ポンプアップ補正後の電圧レベルに重畳させる。
（Ｄ）上記重畳後の電圧レベルでデータ信号を海上通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
【請求項８】
上記海上通信トランシーバＩＣ部は、受信電圧レベルの設定値を有し、上記重畳後の電圧レベルで送信されてきたデータ信号を受信するとともに、そのデータ信号の受信電圧レベルをモニターし、モニターによって取得した現在の受信電圧レベルとその上記設定値とを比較し、比較結果に応じて以下の処理を行うこと
特徴とする請求項７に記載の海中通信システム。
＜現在の受信電圧レベルの方が低い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が少なすぎるので、重畳量を増やすため、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して上記海中通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
＜現在の受信電圧レベルの方が高い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が多すぎるので、重畳量を減らすために、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して上記海中通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
＜現在の受信電圧レベルが設定値とほぼ等しい場合＞
この場合は、受信電圧レベルが適正で、上記（Ｃ）での重畳量に過不足はないから、何もしない。
【請求項９】
上記調整用パケットを受信した海中通信トランシーバＩＣ部は、上記調整用パケットに格納されている差分データを基に上記（Ｃ）における重畳量を調整し、この海中通信トランシーバＩＣ部から上記海上通信トランシーバＩＣ部に到達するデータ信号の受信電圧レベルが上記海上通信トランシーバＩＣ部の設定電圧レベルと等しくなるようにすること
を特徴とする請求項８に記載の海中通信システム。
【請求項１０】
上記海中通信ケーブルは、２組のツイストペアケーブルを撚り合わせた構成になっていること
を特徴とする請求項５に記載の海中通信システム。
【請求項１】
海中に投下され、海中の情報を収集する海中投下型センサであって、
上記海中投下型センサは、
海中を撮影するカメラと、
海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、
上記カメラを包み水圧から保護する耐圧ゲルと、
上記カメラの焦点を制御する焦点制御手段とを含み、
上記焦点制御手段は、
上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから光の屈折率を取得し、取得した屈折率を基に上記カメラの焦点を制御すること
を特徴とする海中投下型センサ。
【請求項２】
上記光の屈折率は、上記カメラの外から上記耐圧ゲルを通過して当該カメラの固体撮像素子の方向に向かう光の屈折率であること
を特徴とする請求項１に記載の海中投下型センサ。
【請求項３】
上記光の屈折率を取得する方式は、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから上記耐圧ゲルの屈折率を算出する方式、または、水圧と光の屈折率とを対応させて格納した対応テーブルを用い、上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データに対応する光の屈折率を当該対応テーブルから得る方式であること
を特徴とする請求項１に記載の海中投下型センサ。
【請求項４】
上記海中投下型センサは、センサ筺体と、このセンサ筺体の頭部に設けたヘッドウエイトと、上記センサ筺体の尾部側に位置する姿勢安定用フィンの近傍に設けたバランスウエイトとを有し、
上記カメラは、上記ヘッドウエイトの前端面に固定支持され、
上記ヘッドウエイトは、上記海中投下型センサを速く落下させる役割と、その海中投下型センサの重心をセンサトップ側に偏らせることで海中投下型センサ全体の重心の安定性を高める役割と、水圧に晒される上記カメラを圧力から保護し定位置に固定する役割とを果たし、
上記バランスウエイトは、上記センサ筺体の尻振れや回転を抑制して、上記カメラの撮影ブレを低減する役割を果たすこと
を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の海中投下型センサ。
【請求項５】
海中に投下される海中投下型センサと、
海上に位置する計測処理装置と、
上記海中投下型センサと上記計測処理装置とを接続する海中通信ケーブルと、
上記海中投下型センサと上記計測処理装置との間で上記海中通信ケーブルを介して信号を送受信する通信処理手段とを備え、
上記海中投下型センサは、
海中を撮影するカメラと、
海中の水圧を計測する水圧センサ素子と、
上記カメラを包み水圧から保護する耐圧ゲルと、
上記カメラの焦点を制御する焦点制御手段とを含み、
上記焦点制御手段は、
上記水圧センサ素子で計測した現在の水圧データから上記耐圧ゲルの屈折率を取得し、取得した屈折率を基に上記カメラの焦点を制御し、
上記通信処理手段は、
海中の通信外乱をキャンセルし、上記海中通信ケーブルを介して上記海中投下型センサから上記計測処理装置へ上記カメラの映像信号を送信する
ことを特徴とする海中通信システム。
【請求項６】
上記海中の通信外乱のキャンセルは、劣化したデジタル信号のパルス波形を復元補正することであって、
上記復元補正は、鈍化したデジタル信号のパルス波形の立ち上がりを矩形波のように鋭角に補正すること、および、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻すことを含むこと
を特徴とする請求項５に記載の海中通信システム。
【請求項７】
上記通信処理手段は、上記計測処理装置側に設けた海上通信トランシーバＩＣ部と、上記海中投下型センサ側に設けた海中通信トランシーバＩＣ部とからなり、
上記復元補正のうち、低下したデジタル信号の電圧レベルを規定電圧レベルに戻す復元補正は、以下（Ａ）〜（Ｄ）に示す処理を行うものであること
を特徴とする請求項６に記載の海中通信システム。
（Ａ）ポンプアップ補正を行う。このポンプアップ補正は、海上通信トランシーバＩＣ部から海中通信トランシーバＩＣ部に到達するデータ信号の電圧レベルをモニターし、モニターによって取得した現在のデータ信号の電圧レベルを当該海上通信トランシーバＩＣ部の設定電圧レベルまで引き上げるものとする。
（Ｂ）変動電圧を求め記録する。この変動電圧は、海上通信トランシーバＩＣ部から海中通信トランシーバＩＣ部までの間に生じた電圧降下をモニターし、モニターによって取得した現在の電圧降下値から事前に想定される電圧降下値を差し引いた差分とする。
（Ｃ）上記変動電圧から１ｋＨｚ〜直流の低周波成分を抽出し、上記ポンプアップ補正後の電圧レベルに重畳させる。
（Ｄ）上記重畳後の電圧レベルでデータ信号を海上通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
【請求項８】
上記海上通信トランシーバＩＣ部は、受信電圧レベルの設定値を有し、上記重畳後の電圧レベルで送信されてきたデータ信号を受信するとともに、そのデータ信号の受信電圧レベルをモニターし、モニターによって取得した現在の受信電圧レベルとその上記設定値とを比較し、比較結果に応じて以下の処理を行うこと
特徴とする請求項７に記載の海中通信システム。
＜現在の受信電圧レベルの方が低い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が少なすぎるので、重畳量を増やすため、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して上記海中通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
＜現在の受信電圧レベルの方が高い場合＞
この場合は、上記（Ｃ）における重畳量が多すぎるので、重畳量を減らすために、現在の受信電圧レベルと設定値との差分データを調整用パケットに格納して上記海中通信トランシーバＩＣ部へ送信する。
＜現在の受信電圧レベルが設定値とほぼ等しい場合＞
この場合は、受信電圧レベルが適正で、上記（Ｃ）での重畳量に過不足はないから、何もしない。
【請求項９】
上記調整用パケットを受信した海中通信トランシーバＩＣ部は、上記調整用パケットに格納されている差分データを基に上記（Ｃ）における重畳量を調整し、この海中通信トランシーバＩＣ部から上記海上通信トランシーバＩＣ部に到達するデータ信号の受信電圧レベルが上記海上通信トランシーバＩＣ部の設定電圧レベルと等しくなるようにすること
を特徴とする請求項８に記載の海中通信システム。
【請求項１０】
上記海中通信ケーブルは、２組のツイストペアケーブルを撚り合わせた構成になっていること
を特徴とする請求項５に記載の海中通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−２４４５５４（Ｐ２００９−２４４５５４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９０３８５（Ｐ２００８−９０３８５）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【特許番号】特許第４２２１５１０号（Ｐ４２２１５１０）
【特許公報発行日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（３９９１２１５５３）株式会社エスイーシー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【特許番号】特許第４２２１５１０号（Ｐ４２２１５１０）
【特許公報発行日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（３９９１２１５５３）株式会社エスイーシー (4)
【Ｆターム（参考）】
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