JP2006189256A - Optical transmission system and method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、航空機等の飛翔体に搭載し、飛行中のターゲット(目標物)に対して、レーザ光を射出し、その反射光を受信してターゲットを捕捉・追尾することができるようにした光伝送技術に係り、特にレーザ光の射出精度の向上を図ることができる光伝送システムおよび光伝送方法に関する。 The present invention is mounted on a flying object such as an aircraft, so that a target can be captured and tracked by emitting laser light to a target in flight and receiving the reflected light. In particular, the present invention relates to an optical transmission system and an optical transmission method capable of improving the emission accuracy of laser light.
従来、この種の光伝送システムは、飛行中のターゲット(目標物)からの赤外光を受けることにより、ターゲットの位置が特定されると共に、この特定されたターゲットに対して、レーザ光を照射してターゲットを捕捉・追尾することができる光伝送システムが実用化されている。このような光伝送システムとして、特開2000−65497号公報(特許文献1参照)に開示されたものがある。 Conventionally, this type of optical transmission system receives the infrared light from a target in flight to identify the position of the target and irradiates the specified target with laser light. Thus, an optical transmission system that can capture and track a target has been put into practical use. An example of such an optical transmission system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-65497 (see Patent Document 1).
特許文献1には、図7に示すようにターゲット側から赤外光fを受けることにより、レーザ光eをターゲットに向けて照射する構成の光伝送システム1が示されている。
この光伝送システム1は、ターゲット(ミサイル)側から赤外光fを受ける反射ミラー2と、この反射ミラー2からの赤外光fをダイクロイックミラー3を介して受けることにより、ターゲットを撮像する赤外光撮像器4と、この赤外光撮像器4により撮像した映像データからターゲットの位置を検出するターゲット位置検出器5と、このターゲット位置検出器5により検出した位置データに基づき、反射ミラー2をターゲット側に指向させる駆動部6と、ダイクロイックミラー3および反射ミラー2を介してターゲットに照射するレーザ光eを送信するレーザ光送出器7と、を備えている。
The
このように、従来の光伝送システム1によれば、飛行中のターゲットから赤外光fを受けることにより、目標物の位置が特定されると共に、この特定されたターゲットにレーザ光eを照射してターゲットを捕捉・追尾することができる。
As described above, according to the conventional
しかしながら、従来の光伝送システム1によれば、ターゲット側から受ける赤外光fおよびターゲットからのレーザ光eの反射波を一つの反射ミラー2を介して行う構成である。
However, according to the conventional
光伝送システム1を収納するケーシングに外力、例えば熱、振動、加速度,風,重力等の外乱が加わると、その作用力によりケーシングが変形する場合がある。
When an external force such as heat, vibration, acceleration, wind, gravity, or the like is applied to the casing that houses the
そして、その結果として、ターゲケットへの光軸がずれる惧れがあり、ターゲット位置検出器5やレーザ光送出器7側から送出されるレーザ光eの照射精度に狂いが生じていた。
As a result, there is a possibility that the optical axis to the target ticket is shifted, and the irradiation accuracy of the laser beam e transmitted from the target position detector 5 or the
また、ターゲット側から受ける赤外光fおよびレーザ光送出器7から送出されるレーザ光eのターゲットからの反射光を反射ミラー2を介して受光する構成であるので、反射ミラー2による赤外光fおよびレーザ光eの導光路の構成が複雑且つ大型化する等の欠点があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、光伝送システムとして、ターゲットに対して照射するレーザ光の照射精度を向上させると共に、光伝送システム全体の小型化・軽量化を図ることができる光伝送システムおよび光伝送方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and as an optical transmission system, it is possible to improve the irradiation accuracy of laser light irradiated to a target, and to reduce the size and weight of the entire optical transmission system. An object of the present invention is to provide an optical transmission system and an optical transmission method.
上記目的を達成するために、本発明によれば、所望のターゲットの方向へ光を照射するレーザ光照射系統と、このレーザ光照射系統の管理光軸を測定するレーザ光軸測定系統と、このレーザ光軸測定系統による管理光軸の測定の結果、この管理光軸がずれている場合に、この光軸のずれを補正するレーザ光軸補正系統と、を有するレーザ光伝送系統を備え、上記レーザ光照射系統は、光発生装置と、この光発生装置から出力される照射光を導光する反射ミラー群を備える導光路と、この導光路に導光された照射光をターゲット側へ照射する微動鏡装置とを備え、上記レーザ光軸測定系統は、測定光発生装置と、この測定光発生装置から出力される測定光を、上記照射光と共に導光する反射ミラーを備える導光路と、この導光路に導光された測定光の管理光軸に垂直に設けられた垂直反射ミラーと、この垂直反射ミラー群により反射された測定光を、上記測定光発生装置側にて受光するように設けられた光検出器とを備え、上記レーザ光軸補正系統は、上記光検出器により検出した上記測定光の検出データに基き、光軸のずれを補正する光軸補正データを生成する光軸補正データ生成手段と、上記光軸補正データに基き、上記微動鏡装置の微動鏡を角度制御する微動鏡駆動部とを備えたことを特徴とする光伝送システムを提供する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a laser light irradiation system for irradiating light in a desired target direction, a laser optical axis measurement system for measuring a management optical axis of the laser light irradiation system, and this As a result of measurement of the management optical axis by the laser optical axis measurement system, when the management optical axis is deviated, a laser beam transmission system having a laser optical axis correction system for correcting the deviation of the optical axis is provided. The laser beam irradiation system irradiates a target side with a light generation device, a light guide path including a reflection mirror group that guides the irradiation light output from the light generation device, and the irradiation light guided to the light guide path. The laser optical axis measurement system includes a measurement light generator, a light guide path including a reflection mirror for guiding measurement light output from the measurement light generator together with the irradiation light, and Measurements guided to the light guide A vertical reflection mirror provided perpendicular to the management optical axis of the light, and a photodetector provided to receive the measurement light reflected by the vertical reflection mirror group on the measurement light generator side The laser optical axis correction system includes optical axis correction data generating means for generating optical axis correction data for correcting optical axis deviation based on detection data of the measurement light detected by the photodetector, and the optical axis. There is provided an optical transmission system comprising a fine movement mirror driving unit for controlling the angle of the fine movement mirror of the fine movement mirror device based on correction data.
上記目的を達成するために、本発明によれば、レーザ光照射系統の光発生装置から出力される照射光を、反射ミラーおよびダイクロイックミラーを有する導光路を介して微動鏡側へ導光するステップと、レーザ光軸測定系統の測定光発生装置から出力される測定光を、上記導光路を介して垂直反射ミラー側へ導光するステップと、上記垂直反射ミラーにより反射した測定光を、上記導光路を往復して導光し、光検出器側へ導かれるステップと、上記導かれた測定光を受信した光検出器により管理光軸のずれを検知するステップと、この管理光軸にずれがある場合に、この光軸のずれを補正するため、光軸補正データ生成手段により光軸補正データを生成するステップと、この生成された光軸補正データに基き、微動鏡駆動部にて微動鏡を角度制御するステップと、を具備することを特徴とする光伝送方法を提供する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the step of guiding the irradiation light output from the light generating device of the laser light irradiation system to the fine mirror side through the light guide path having the reflection mirror and the dichroic mirror. Guiding the measurement light output from the measurement light generator of the laser optical axis measurement system to the vertical reflection mirror side through the light guide, and the measurement light reflected by the vertical reflection mirror A step in which light is guided back and forth along the optical path and guided to the photodetector side, a step of detecting a shift of the management optical axis by the photodetector that has received the guided measurement light, and a shift in the management optical axis. In some cases, in order to correct the deviation of the optical axis, a step of generating optical axis correction data by the optical axis correction data generation means, and a fine mirror driving unit based on the generated optical axis correction data The angle By comprising the steps of Gosuru, a to provide an optical transmission method comprising.
本発明によれば、射出するメインレーザ光のターゲット側への照準精度を一層向上させることができると共に、照準合わせの調整が容易且つ確実であり、更には装置全体を小型・軽量化することができる。 According to the present invention, the aiming accuracy of the main laser light to be emitted toward the target side can be further improved, the aiming adjustment is easy and reliable, and further, the entire apparatus can be reduced in size and weight. it can.
従って、航空機等の飛翔体に搭載して使用するにあたって、極めて有用な光伝送システムおよび光伝送方法を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide an extremely useful optical transmission system and optical transmission method when mounted on a flying object such as an aircraft.
本発明に係る光伝送システムの実施形態について、添付図面を参照して説明する。 An embodiment of an optical transmission system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の光伝送システム10の実施形態を示すの概要図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an
図2は、本発明に係る光伝送システム10のレーザ光伝送系統を示す概要図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a laser light transmission system of the
光伝送システム10は、航空機等の飛翔体に設置される基台11と、この基台11上にアジマス方向に回動自在に支持されるシステム本体12とから構成される。
The
基台11は、図1に示すように、システム本体12をアジマス方向に回動自在に支持するアジマス方向回動軸受13と、光発生・送出装置14と、光軸補正データ生成手段15とを備える。
As shown in FIG. 1, the
アジマス方向回動軸受13は、基台11の中心部上方に設置され、基台11上においてシステム本体12をアジマス方向に回動自在に指示される。
The azimuth direction rotation bearing 13 is installed above the center part of the
また、このアジマス方向回動軸受13には、回動軸中心部に、後述するメインレーザ光mおよびガイドレーザ光gを導光する軸孔13aが設けられる。
The azimuth direction rotation bearing 13 is provided with a
光発生・送出装置14は、メインレーザ光mを生成し、出力するメインレーザ発生装置16と、ガイドレーザ発生装置17と、これらの各装置16および17にて出力されるメインレーザ光mおよびガイドレーザ光gを導光するダイクロイックミラー(波長選択ミラー)18および19とから構成される。
The light generation /
メインレーザ発生装置16は、ターゲットへ照射するメインレーザ光mを生成し、システム本体12側からターゲットへ射出するために設けられる。
The
また、ガイドレーザ発生装置17は、ターゲット照準調整用として測定レーザ光gを生成し、メインレーザ光mをターゲットに対して正確に導光できるようにガイド用に設けたものである。
The
ダイクロイックミラー18および19は、メインレーザ光mおよびガイドレーザ光gを導光路qに沿って導光可能なように、メインレーザ発生装置16およびガイドレーザ発生装置17の各レーザ光mおよびgの出力端側に配置される。
The
また、光軸補正データ生成手段15は、光検出器20と、画像処理装置21と、光軸補正処理装置22とを備えている。
In addition, the optical axis correction data generation means 15 includes a
光検出器20は、メインレーザ光mの光軸位置を検出する合わせ鏡25と、この光軸位置を表示する光画像検出器としてのCCD(電荷結合素子)26とを備えている。
The
この光検出器20は、CCD26により検出した光の焦点座標(検出座標s,(s´))位置の検出データh1を生成し、この検出データh1を含む検出データ信号h1´を発信するようになっている。
The
この光検出器20は、図1に示すように、基台11内にあって、光発信・送出装置14側のダイクロイックミラー18および19を通過してくるガイドレーザ光gを受光する位置に設けられる。
As shown in FIG. 1, the
光検出器20は、図3(a)および図4(a)に示すように、光伝送システム10として予め定められた管理光軸zに、ガイドレーザ光gがずれなくて検出される場合と、ずれて検出される場合の2通りを検出するものである。
As shown in FIG. 3A and FIG. 4A, the
図3(a)には、管理光軸zに入射するガイドレーザ光gがずれない場合を例示している。 FIG. 3A illustrates a case where the guide laser light g incident on the management optical axis z does not shift.
ガイドレーザ光gが管理光軸zからずれていない場合には、図3(b)に示すように、CCD26の画素面上の中心座標pに、ガイドレーザ光gの検出座標sが重なって現れるようになる。
When the guide laser beam g is not deviated from the management optical axis z, the detection coordinate s of the guide laser beam g appears on the center coordinate p on the pixel surface of the
また、図4(a)に示すように、ガイドレーザ光gが管理光軸zからずれた場合には、図4(b)に示すように、合わせ鏡25の特徴であるハーフミラー効果により、CCD26の画素面上において、その中心座標pからずれ方向に受光したことを示す検出座標s´が現れるようになる。
Further, as shown in FIG. 4A, when the guide laser light g is deviated from the management optical axis z, as shown in FIG. On the pixel surface of the
CCD26は、図3(b)および図4(b)に示すように、受光したガイドレーザ光gの中心座標pおよび検出座標s(s´)の座標データが得られ、図1および図2に示すように、この座標データに基く検出データh1を、検出データ信号h1´により発信するようになっている。
As shown in FIGS. 3B and 4B, the
なお、光検知器20は、合わせ鏡25に限らず、ガイドレーザ光gのビームを絞り込み機能を有する、図示しないコリメータ(レンズ)に代替して使用することもできる。
The
画像処理装置21は、検出データ信号h1´を受信することにより、画像データh2を生成し、この画像データh2を含む画像データ信号h2´を発信するようになっている。
The
光軸補正処理装置22は、画像データ信号h2´を受信することにより、光軸補正データh3を生成し、この光軸補正データh3を含む光軸補正データh3´を発信するようになっている。
The optical axis
一方、システム本体12は、基台11上に支持されるドーム状(一部のみ図示)のケーシング30と、このケーシング30内に収容された対をなす装置枠体31と、この装置枠体31にエレベーション方向に回動自在に支持された支持枠体32と、この支持枠体32内に備えられる機器群33と、基台11側から送出されるメインレーザ光mおよびガイドレーザ光gを機器群33側へ導光する導光路qとから構成される。
On the other hand, the system
ケーシング30は、その底部が、基台11のアジマス方向回動軸受13に固定され、アジマス方向に回動可能に設けられる。
The bottom of the
装置枠体31は、ケーシング30の底部から両側に起立する対をなすスタンド部31aと、このスタンド部31aの内方に各々設けられる一対のエレベーション方向回動軸受34とを備える。
The
支持枠体32は、一対のエレベーション方向回動軸受34にエレベーション方向に回動自在に支持されると共に、機器群33が備えられる。
The
この支持枠体32内には、各種機器からなる機器群33が備えられる。
In the
また、対の装置枠体31と支持枠体32との間に設置されたエレベーション方向回動軸受34の一方には、軸孔34aが形成され、この軸孔34aがメインレーザ光mおよびガイドレーザ光gを案内する導光路qの一部を構成している。
In addition, a
メインレーザ光mおよびガイドレーザ光gは、基台11側から導光路qを介して機器群33側へ導光されるようになっている。
The main laser beam m and the guide laser beam g are guided from the base 11 side to the
この機器群33は、赤外(レーザ)光の受信機能を有する赤外光撮像器35と、この赤外光撮像器35にて撮像したターゲットに照準を合わせてメインレーザ光mを照射する微動鏡装置36と、この微動鏡装置36から照射したメインレーザ光mがターゲット側から反射する反射レーザ光m1を受信して、ターゲットの方位と距離を測定する反射光受信器37とから構成される。
The
この機器群33は、ターゲット側へ照準すると共に、ターゲット側から照射されるレーザ光に対する妨害波をターゲット側へ向け照射するもので、赤外光撮像器35により、ターゲット側から発する赤外光aを検知してターゲットの方位を認知し、この方位へ微動鏡装置36から赤外レーザ光(以下、メインレーザ光mという。)を照射する一方、この照射されたメインレーザ光mを反射光受信器37によりターゲットからの反射レーザ光m1として受光する仕組みになっている。
The
更に機器群33について詳述すると、赤外光撮像器35は、ターゲット側が発する赤外光aを受信することにより、ターゲットの方位を検知し、この検知した方位データを基に、微動鏡装置36へ照射レーザ光mを送出するようになっている。
Further, the
微動鏡装置36は、基台11から送出されたメインレーザ光mを受信すると同時に、このメインレーザ光mをターゲットへ照射してターゲットの捕捉・追尾ができるようになっている。
The fine
この微動鏡装置36は、具体的には、ターゲット、例えばミサイルから発するプルーム(排気ガス等の高温物体)長が3〜5μm(中間赤外線波長帯)帯の赤外光aを最初に捉えて、ターゲットの方位を検知し、方位が検知されるとこの方位へメインレーザ光mを照射する機能を備えている。
Specifically, the fine
反射光受信器37は、ターゲット側から反射する反射レーザ光m1を受光して、ターゲットまでを測距する測距機能を有している。
The reflected
導光路qは、システム本体12のケーシング30の底部からこのケーシング30の側壁に沿って迂回し、支持枠体32内へ導かれる空間に形成される。
The light guide path q is formed in a space that bypasses from the bottom of the
この導光路qは、基台11の低部からケーシング30の壁面に沿うように迂回し、支持枠体32内に至る空間に設けられたもので、基台11のアジマス方向回動軸受13の軸孔13aに対向する位置から装置枠体31を迂回した位置にそれぞれ設けられる反射ミラー群40(40a〜40c)と、支持枠体32内に設けられるダイクロイックミラー41とから構成される。
The light guide path q is provided in a space that detours along the wall surface of the
この導光路qは、基台11側から送出されメインレーザ光mおよびガイドレーザ光gを反射ミラー40a〜40cにより反射させ、ダイクロイックミラー41側へ導光されるようになっている。
The light guide path q is sent from the base 11 side, reflects the main laser light m and the guide laser light g by the reflection mirrors 40a to 40c, and is guided to the
また、導光路qを通って支持枠体32内へ導かれたメインレーザ光mおよびガイドレーザ光gは、ダイクロイックミラー41により2方向に分岐される。
Further, the main laser light m and the guide laser light g guided into the
一方のガイドレーザ光gは、ダイクロイックミラー41を透過して垂直反射ミラー42へ導かれ、他方のメインレーザ光mは、ダイクロイックミラー41で反射して微動鏡装置36に導かれるようになっている。
One guide laser beam g is transmitted through the
この光伝送システム10は、図1に示すように、基台11側から導光路qを介して機器群33側へメインレーザ光mを導光するレーザ光伝送系統45が構成され、このレーザ光伝送系統45でメインレーザ光mが管理光軸zに従って導光されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
レーザ光伝送系統45は、メインレーザ光mを照射するレーザ光照射系統Aと、光軸補正データ生成手段15の光検出器20によりメインレーザ光mのレーザ光軸を測定するレーザ光軸測定系統Bと、メインレーザ光mのレーザ光軸が、管理光軸zからずれている場合に、このレーザ光軸を補正するレーザ光軸補正系統Cとに区分される。
The laser
レーザ光照射系統Aは、光発生装置としてのメインレーザ発生装置16と、このメインレーザ発生装置16から出力されるメインレーザ光mを管理光軸zに沿って導光する反射ミラー群40およびダイクロイックミラー41を備える導光路qと、この導光路qに導光されたメインレーザ光mをターゲット側へ照射する微動鏡装置36とから構成される。
The laser beam irradiation system A includes a
この微動鏡装置36は、ターゲットに、メインレーザ光mを直接照射する微動鏡36aと、この微動鏡36aの向きをターゲットに照準するように回動駆動させる微動鏡駆動部36bとを備える。
The fine
また、レーザ光軸測定系統Bは、測定光発生装置としてのガイドレーザ発生装置17と、このガイドレーザ発生装置17から出力されるガイドレーザ光gを、メインレーザ光mと共通して導光する反射ミラー群40を備える導光路qと、この導光路qにおける管理光軸zに垂直に面するように設置された垂直反射ミラー42と、この垂直反射ミラー42により反射されたガイドレーザ光gを、導光路qの前段位置にて受光するように基台11側に設けられた光検出器20とから構成される。
The laser optical axis measurement system B guides the
更に、レーザ光軸補正系統Cは、レーザ光軸補正データh3を生成する光軸補正データ生成手段15を備えている。 Further, the laser optical axis correction system C includes optical axis correction data generation means 15 that generates laser optical axis correction data h3.
この光軸補正データ生成手段15は、光検出器20と、この光検出器20から出力される検出データh1を受信して画像データh2を生成し出力する画像処理装置21と、画像データh2を受信して光軸補正データh3を生成し出力する光軸補正処理装置22とから構成される。
The optical axis correction data generating means 15 receives the
また、システム本体12を支持するアジマス方向回動軸受13およびこのシステム本体12の装置枠体31に支持枠体32を支持するエレベーション方向回動軸受37は、図示しない制御手段により駆動するモータにより、回動駆動するようになっている。
Further, the azimuth direction rotation bearing 13 that supports the
光伝送システム10が、レーザ光伝送系統45を備えることにより、飛行中のターゲット(目標物)に対して、正確にメインレーザ光mを照射し、捕捉・追尾することができる。
Since the
次に、光伝送システム10の作用について図1〜図4を参照して説明する。
Next, the operation of the
光伝送システム10を搭載した飛翔体が、例えばミサイル等のターゲットから発する赤外光aを受けると、赤外光撮像器35が赤外光aを捉えて撮像する。
When a flying object equipped with the
赤外光撮像器35には、画面上でのターゲットの方位分析が行なわれる。
The infrared
この方位の分析結果により、レーザ光伝送系統45のレーザ光照射系統A、レーザ光軸測定系統Bおよびレーザ光軸補正系統Cが順次作動する。
Based on the analysis result of this azimuth, the laser light irradiation system A, the laser optical axis measurement system B, and the laser optical axis correction system C of the laser
すなわち、レーザ光伝送系統45のレーザ光照射系統Aが先ず作動することにより、基台11側から機器群33側へ、ターゲットに照射する所定出力のメインレーザ光mが送信される。
That is, when the laser light irradiation system A of the laser
機器群33の微動鏡装置36は、メインレーザ光mを微動鏡36aにより受光させると同時に、反射させてターゲットの方位へ照射するようになっている。
The fine
この照射されたメインレーザ光mは、ターゲット側から反射作用を受け、その反射波である反射レーザ光m1を機器群33の反射光受信器37に受光させる。
The irradiated main laser beam m is reflected from the target side, and the reflected laser beam m1 which is the reflected wave is received by the reflected
反射光受信器37は、受光した反射レーザ光m1を検知して、ターゲットの方位および測距を行う。
The reflected
ターゲットに対する方位および測距が行なわれた結果、光発信・送出装置14からメインレーザ光mがターゲットを捕捉・追尾しながら微動鏡装置36からメインレーザ光mを照射する。
As a result of the azimuth and distance measurement with respect to the target, the main laser beam m is irradiated from the fine
次に、レーザ光伝送系統45のレーザ光軸測定系統Bが作動する。
Next, the laser optical axis measurement system B of the laser
すなわち、光発信・送出装置14のガイドレーザ発生装置17が作動し、このガイドレーザ発生装置17から出力するガイドレーザ光gを導光路qへ送出する。
That is, the guide
導光路qへ送出されたガイドレーザ光gは、垂直反射ミラー42により入射する管理光軸zに対して垂直に反射されて、導光路qの逆方向、すなわち復路方向へ導光される。
The guide laser light g sent to the light guide path q is reflected perpendicularly to the incident management optical axis z by the
ガイドレーザ装置17から出力されたガイドレーザ光gが、導光路qを往復することによりガイドレーザ光gの管理光軸zのずれを検出する。
The guide laser beam g output from the
この検出した結果、ずれがない場合には、図3(b)に示すように、CCD26の画素面上の中心座標pと検出座標sが重なるようになる。
If there is no deviation as a result of this detection, the center coordinate p on the pixel surface of the
従って、レーザ光軸測定系統Bは、作動しない。 Therefore, the laser optical axis measurement system B does not operate.
一方、管理光軸zのずれを検出した場合には、図4(b)に示すように、CCD26の画素面上の中心座標pとずれた位置に検出座標s´が流れ星状に現れる。
On the other hand, when the shift of the management optical axis z is detected, as shown in FIG. 4B, the detection coordinate s ′ appears in a shooting star shape at a position shifted from the center coordinate p on the pixel surface of the
なお、この状態においては、微動鏡36aから照射されるメインレーザ光mは、図2の点線矢視m´で示すように、ターゲットに対する方位がずれている。
In this state, the main laser light m emitted from the
この流れ星状に現れた検出座標s´を検出した光検出器20は、この検出データh1を含む検出データ信号h1´を生成し、画像処理装置21側へ発信する。
The
検出データ信号h1´を受信した画像処理装置21は、光軸補正データh3を生成し、このデータを含む光軸補正データ信号h3´を微動鏡装置36側へ発信する。
Receiving the detection data signal h1 ′, the
光軸補正データ信号h3´を受信した微動鏡装置36は、補正角度データh4を生成し、このデータh4に基き、微動鏡駆動部36bを作動させ、微動鏡36aの鏡面を所望の角度に補正させる。
Receiving the optical axis correction data signal h3 ′, the fine
従って、微動鏡36aから照射されたメインレーザ光m´は、照射方位が補正されたメインレーザ光mとしてターゲットに対して正確に照射させることができる。
Therefore, the main laser beam m ′ irradiated from the
このように、メインレーザ発生装置16から出力されるメインレーザ光mの管理光軸zにずれが生じた場合に、レーザ光照射系統のメインレーザ発生装置16から出力されるメインレーザ光mを、反射ミラー群40およびダイクロイックミラー18,19および41を有する導光路qを介して微動鏡36a側へ導光する<ステップ1>と、
レーザ光軸測定系統Bのガイドレーザ光発生装置17から出力されたガイドレーザ光gを、導光路qを介して垂直反射ミラー42側へ導光する<ステップ2>と、
垂直反射ミラー42により反射したガイドレーザ光gが、導光路qを往復して導光し、光検出器20側へ導かれる<ステップ3>と、
ガイドレーザ光gを受信した光検出器20は、この管理光軸zに対する光軸のずれを検知する<ステップ4>と、
光軸がずれている場合には、この光軸のずれを補正するため、光軸補正データ生成手段15により光軸補正データh3を生成する<ステップ5>と、
この生成された光軸補正データh3に基き、微動鏡駆動部36bにて微動鏡36aを角度制御する<ステップ6>、の各ステップを踏むことにより、ターゲットに対するメインレーザ光mの指向性の調整を行う。
As described above, when a deviation occurs in the management optical axis z of the main laser beam m output from the
<
The guide laser light g reflected by the vertical reflecting
The
When the optical axis is deviated, in order to correct this optical axis deviation, the optical axis correction data generation means 15 generates the optical axis correction data h3 <Step 5>;
Based on the generated optical axis correction data h3, the fine movement
このように、光伝送システム10によれば、メインレーザ光mの指向性の調整にあたって、ガイドレーザ光gをメインレーザ光mと同じ導光路q内において、同じ光軸の方向に合わせて導光させるようにしている。
As described above, according to the
従って、ガイドレーザ光gの管理光軸zのずれを検知することにより、メインレーザ光mの管理光軸zのずれを検知するようにしたから、特別な管理光軸zの補正手段を必要とすることなく実現することができる。 Accordingly, since the deviation of the management optical axis z of the main laser beam m is detected by detecting the deviation of the management optical axis z of the guide laser beam g, a special means for correcting the management optical axis z is required. It can be realized without doing.
なお、光伝送システム10のレーザ光伝送系統45のレーザ光軸測定系統Bは、図5に示すように、導光路qの微動鏡36a側の端部に設けられるダイクロイックミラー41を通過する光軸の延長線上に光検出器20を設置したレーザ光軸測定系統B1として設けた構成のものであってもよい。
As shown in FIG. 5, the laser optical axis measurement system B of the laser
すなわち、ガイドレーザ発生装置17から出力されるガイドレーザ光gを導光路qの往路のみによるガイドレーザ光gの管理光軸zのずれを検出させるようにしたレーザ光軸測定系統B1であってもよい。
That is, even in the laser beam axis measurement system B1 in which the guide laser beam g output from the
このレーザ光軸測定系統B1を採用した場合には、ガイドレーザ光gを導光路qの往路のみによる管理光軸zに対する光軸のずれが検出されるので、レーザ光軸測定系統Bの場合に比べて管理光軸zにずれがある場合には、そのずれ分が半分となる。 In the case of the laser optical axis measurement system B, when the laser optical axis measurement system B1 is adopted, the deviation of the optical axis with respect to the management optical axis z due to only the forward path of the light guide path q is detected. In contrast, when there is a deviation in the management optical axis z, the deviation is halved.
従って、光検出器20の検知精度が同じであれば、ずれ分の検出量は半減することになる。
Therefore, if the detection accuracy of the
そこで、このレーザ光軸測定系統B1を採用する場合には、例えば光検出器20のCCD26の画素密度を向上させることにより検知精度を低下させずに対応させることができる。
Therefore, when this laser optical axis measurement system B1 is adopted, for example, the pixel density of the
なお、レーザ光軸測定系統B1のその他の構成は、図2に示すレーザ光軸測定系統Bと同様構成であるので説明を省略する。 The other configuration of the laser optical axis measurement system B1 is the same as that of the laser optical axis measurement system B shown in FIG.
また、このレーザ光軸測定系統B1を採用する場合には、レーザ光軸測定系統Bの場合のガイドレーザ発生装置17から出力されるガイドレーザ光gを、導光路qを介して垂直反射ミラー42側へ導光する<ステップ2>と、
垂直反射ミラー42により反射したガイドレーザ光gを、導光路qを往復して導光し、光検出器20側へ導かれる<ステップ3>と、
往復導光されたガイドレーザ光gを受信した光検出器20により管理光軸z
に対する光軸のずれを検知する<ステップ4>の、各ステップ<ステップ2>〜<ステップ4>はなく、以下のステップ<ステップ2>および<ステップ3>が加わる。
When this laser optical axis measurement system B1 is employed, the guide laser light g output from the
The guide laser light g reflected by the vertical reflecting
The management optical axis z is received by the
There are no steps <
すなわち、レーザ光軸測定系統Bの場合における、ガイドレーザ発生装置17から出力されるガイドレーザ光gを、導光路qを介して光検出器20側へ導光する<ステップ2>と、
ガイドレーザ光gを受信した光検出器20により、管理光軸zの方位のずれを検知する<ステップ3>の各ステップである。
That is, in the case of the laser optical axis measurement system B, the guide laser light g output from the
Each step of <
従って、このレーザ光軸測定系統B1を採用する場合には、光軸補正データ生成手段15をシステム本体12側に設けることができるので、光軸補正データ生成手段15と機器群33の設置部位を近接させることができ、その分データ信号配線が容易且つ確実になる。
Therefore, when this laser optical axis measurement system B1 is adopted, the optical axis correction data generation means 15 can be provided on the system
更に、光伝送システム10のレーザ光伝送系統45のレーザ光軸測定系統Bは、図6に示すように、レーザ光軸測定系統B2として構成してもよい。
Further, the laser optical axis measurement system B of the laser
すなわち、ダイクロイックミラー18および19に、当該ダイクロイックミラー18および19の向きを微調整するダイクロイックミラー駆動部46aおよび46bを設けた構成とすることができる。
In other words, the dichroic mirrors 18 and 19 may be provided with dichroic
この測定系統B2の構成によれば、レーザ光軸測定系統B1の構成と比較して、微動鏡36aを微調整するのではなく、光発信・送出装置14側のダイクロイックミラー18および19の向き(傾斜角度)を微調整するものである。
According to the configuration of this measurement system B2, as compared with the configuration of the laser optical axis measurement system B1, the direction of the
また、レーザ光軸測定系統B2を採用した場合には、メインレーザ発生装置16およびガイドレーザ発生装置17それぞれのダイクロイックミラー18および19のそれぞれの向きの微調整が任意に可能となる。
Further, when the laser optical axis measurement system B2 is employed, fine adjustment of the directions of the
従って、両ミラー18および19の光軸相互の調整や管理が必要なく、光伝送システム10の使用時に必要に応じて微調整することができる。
Therefore, mutual adjustment and management of the optical axes of both
すなわち、レーザ光軸補正系統Cの光軸補正処理装置22側から出力される光軸補正データh3は、光発信・送出装置14の両ミラー18および19の向きを微調整するダイクロイックミラー駆動部46aおよび46bの向きを補正可能にするデータであり、ダイクロイックミラー駆動部46aおよび46bの少なくとも一方を同時に、または、個別に微調整することができる。
That is, the optical axis correction data h3 output from the optical axis
なお、レーザ光軸測定系統B2のその他の構成および作用については、図2に示すレーザ光軸測定系統Bと同様であるので説明を省略する。 The other configuration and operation of the laser optical axis measurement system B2 are the same as those of the laser optical axis measurement system B shown in FIG.
また、光伝送システム10によれば、メインレーザ光mの導光路qを利用したガイドレーザ光gにより、メインレーザ光mの管理光軸zのずれを検出することができるようにしたものである。
Further, according to the
従って、メインレーザ光mをターゲット側へ照射する際に、その管理光軸zの調整が容易且つ確実になると共に、特別な装置・手段を要せず、全体として小型・軽量化を図ることができ、特に航空機等の飛翔体に搭載して用いるに好適するものである。 Therefore, when the main laser beam m is irradiated to the target side, the control optical axis z can be easily and reliably adjusted, and no special device or means is required, and the overall size and weight can be reduced. In particular, it is suitable for use on a flying object such as an aircraft.
更にまた、光伝送システム10によれば、メインレーザ光mおよびガイドレーザ光gを導光させる導光路qは、導光方向の複数箇所をほぼ直角に形成し、この直角部(コーナ部)に反射ミラー群40およびダイクロックミラー41を配置した構成にしたが、導光方向の複数箇所をほぼ直角に形成する必要はなく、例えば、ほぼ90°より大きく設けたり、更には小さく設けたりすることができる。
Furthermore, according to the
例えば、ほぼ90°より大きく設けた場合(図示せず)には、導光路qを光路方向に沿って細長く形成することができる。 For example, when the angle is greater than about 90 ° (not shown), the light guide path q can be formed elongated along the optical path direction.
また、例えば、ほぼ90°より小さく設けた場合(図示せず)には、導光路qを導光方向に沿って短く形成することができる。 In addition, for example, when the angle is less than about 90 ° (not shown), the light guide path q can be formed short along the light guide direction.
従って、光伝送システム10の設置場所やシステム本体12自体の形状・構造に制約がある場合に対応して、導光路qの形状・構造を、細長いものにするか、短いものにするか、更には中間的なものにするかを適宜に選択して設計することができる。
Accordingly, the shape / structure of the light guide path q is made long or short in accordance with the restrictions on the installation place of the
10 光伝送システム
11 基台
12 システム本体
13 アジマス方向回動軸受
13a,34a 軸孔
14 光発信・送出装置
15 光軸補正データ生成手段
16 メインレーザ発生装置(光発生装置)
17 ガイドレーザ発生装置(測定光発生装置)
18,19,41 ダイクロイックミラー(波長選択ミラー)
20 光検出器
21 画像処理装置
22 光軸補正処理装置
25 合わせ鏡(光軸解析手段)
26 CCD
30 ケーシング
31 装置枠体
31a スタンド部
32 支持枠体
32a 透孔
33 機器群
34 エレベーション方向回動軸受
35 赤外線撮像器
36 微動鏡装置
36a 微動鏡
36b 微動鏡駆動部
40(40a〜40c) 反射ミラー群
42 垂直反射ミラー
45 レーザ光伝送系統
46a,46b ダイクロイックミラー駆動部
A レーザ光照射系統
B,B1,B2 レーザ光軸測定系統
C レーザ光軸補正系統
a 赤外光
a1 反射レーザ光
h1(h1´) 検出データ(信号)
h2(h2´) 画像データ(信号)
h3(h3´) 光軸補正データ(信号)
h4 補正角度データ
q 導光路
m メインレーザ光(照射光)
m1 反射レーザ光
g ガイドレーザ光(測定光)
p 中心座標
s,s´ 検出座標
z 管理光軸
DESCRIPTION OF
17 Guide laser generator (measurement light generator)
18, 19, 41 Dichroic mirror (wavelength selection mirror)
20
26 CCD
DESCRIPTION OF
h2 (h2 ') Image data (signal)
h3 (h3 ') Optical axis correction data (signal)
h4 Correction angle data q Light guide path m Main laser light (irradiation light)
m1 Reflected laser beam g Guide laser beam (measurement beam)
p Center coordinates s, s' Detection coordinates z Management optical axis
Claims (13)
上記レーザ光照射系統は、光発生装置と、この光発生装置から出力される照射光を導光する反射ミラー群を備える導光路と、この導光路に導光された照射光をターゲット側へ照射する微動鏡装置とを備え、
上記レーザ光軸測定系統は、測定光発生装置と、この測定光発生装置から出力される測定光を、上記照射光と共に導光する反射ミラーを備える導光路と、この導光路に導光された測定光の管理光軸に垂直に設けられた垂直反射ミラーと、この垂直反射ミラーにより反射された測定光を、上記測定光発生装置にて受光するように設けられた光検出器とを備え、
上記レーザ光軸補正系統は、上記光検出器により検出した上記測定光の検出データに基き、光軸のずれを補正する光軸補正データを生成する光軸補正データ生成手段と、上記光軸補正データに基き、上記微動鏡装置の微動鏡を角度制御する微動鏡駆動部とを備えたことを特徴とする光伝送システム。 As a result of the measurement of the management optical axis by the laser beam irradiation system that irradiates light in the direction of the desired target, the laser beam measurement system that measures the management beam axis of the laser beam irradiation system, and the laser beam measurement system, A laser beam transmission system having a laser beam axis correction system for correcting the shift of the optical axis when the management optical axis is shifted;
The laser beam irradiation system includes a light generation device, a light guide path including a reflection mirror group that guides irradiation light output from the light generation device, and irradiation light irradiated to the light guide path toward the target side. And a fine movement mirror device,
The laser optical axis measurement system includes a measurement light generator, a light guide including a reflection mirror that guides the measurement light output from the measurement light generator together with the irradiation light, and the light is guided to the light guide. A vertical reflection mirror provided perpendicular to the management optical axis of the measurement light, and a photodetector provided to receive the measurement light reflected by the vertical reflection mirror by the measurement light generator;
The laser optical axis correction system includes optical axis correction data generating means for generating optical axis correction data for correcting optical axis deviation based on detection data of the measurement light detected by the photodetector, and the optical axis correction. An optical transmission system comprising: a fine movement mirror driving unit for controlling an angle of the fine movement mirror of the fine movement mirror device based on data.
レーザ光軸測定系統の測定光発生装置から出力される測定光を、上記導光路を介して垂直反射ミラー側へ導光するステップと、
上記垂直反射ミラーにより反射した測定光を、上記導光路を往復して導光し、光検出器側へ導かれるステップと、
上記導かれた測定光を受信した光検出器により管理光軸のずれを検知するステップと、
この管理光軸にずれがある場合に、この光軸のずれを補正するため、光軸補正データ生成手段により光軸補正データを生成するステップと、
この生成された光軸補正データに基き、微動鏡駆動部にて微動鏡を角度制御するステップと、を具備することを特徴とする光伝送方法。 Guiding the irradiation light output from the light generation device of the laser light irradiation system to the fine mirror side through a light guide having a reflection mirror and a dichroic mirror;
Guiding the measurement light output from the measurement light generator of the laser optical axis measurement system to the vertical reflection mirror side through the light guide;
The measurement light reflected by the vertical reflecting mirror is guided back and forth through the light guide, and guided to the photodetector side;
Detecting a shift of the management optical axis by a photodetector that receives the guided measurement light; and
A step of generating optical axis correction data by the optical axis correction data generating means in order to correct the shift of the optical axis when there is a shift in the management optical axis;
And a step of controlling the angle of the fine movement mirror by the fine movement mirror driving unit based on the generated optical axis correction data.
レーザ光軸測定系統の測定光発生装置から出力される測定光を、上記導光路の往路端部に設けられる光検出器側へ導かれるステップであることを特徴とする請求項10記載の光伝送方法。 Guide the measurement light output from the measurement light generator of the laser optical axis measurement system to the vertical reflection mirror side through the light guide and the measurement light reflected by the vertical reflection mirror through the light guide The steps of reciprocating and guiding the light to the photodetector side are as follows:
11. The optical transmission according to claim 10, wherein the measurement light output from the measurement light generator of the laser optical axis measurement system is guided to a photodetector provided at the forward path end of the light guide. Method.
光発生装置および測定光発生装置のダイクロイックミラー駆動部にてダイクロイックミラーを角度制御するステップであることを特徴とする請求項10記載の光伝送方法。 The step of controlling the angle of the fine movement mirror by the fine movement mirror driving unit is as follows:
The optical transmission method according to claim 10, wherein the angle of the dichroic mirror is controlled by a dichroic mirror driving unit of the light generation device and the measurement light generation device.
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