JP2007205976A - レーザ測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近い位置にある目標物から強い反射レーザ光を受信した場合にでも、この反射レーザ光によりパルスレーザ受信器が破損や破壊されることのない安定した測距機能が得られるレーザ測距装置を提供すること。
【解決手段】レーザ測距装置２０は、レーザ光ａ０を目標物２１に向け発振するレーザ発振器２２と、上記レーザ光ａ０の上記目標物２１からの反射レーザ光ａ２を入力し、この反射レーザ光ａ２を透過させることにより反射レーザ光ａ２の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段２４と、このフィルタ手段２４を透過した上記反射レーザ光ａ３の強度を検知してこの光ａ３の強度に対応した制御電圧ｂを出力するパルスレーザ受信器２５と、制御電圧ｂを入力して、この制御電圧ｂの大きさに対応してバイアス電力制御信号ｅを出力する信号処理器２６と、上記バイアス電力制御信号ｅを入力してパルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂの感度を制御させるべく上記光検知器２５ｂにバイアス電圧ｇを送信するバイアス電圧発生器３２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、目標物に対して照射したレーザ光の反射レーザ光をレーザ受信器にて受信して検出することにより、目標物までの距離が測定できるレーザ測距装置に係り、特に反射光の強度が大となった場合にでも、安定した測距機能が得られるようにしたレーザ測距装置に関する。

従来、レーザ測距装置は、航空機等の移動体を目標物としてレーザ光を照射し、反射レーザ光をレーザ受信器で受信し、検出して、レーザ光が目標物との間を往復するのに要する時間を計測する計測手段を備えると共に、この計測時間により目標までの距離を求める技術が採用されている。

またこの種のレーザ測距装置によれば、目標物までの距離が短い場合には、反射レーザ光の強度が所定レベル以上に大きい場合があり、レーザ測距装置のレーザ受信器の受光素子が破損ないしは破壊してしまう虞れがある。

そこで、従来入射する反射レーザ光等の光により受光素子が破損したり破壊しないようにするために、入射する光の強さを減少させる技術が開発されている（例えば特許文献１参照）。

この種のレーザ測距装置について、図７を参照して説明する。

図７に示すレーザ測距装置１は、目標物２に向かって設けられるレーザ送信器３と、このレーザ送信器３から発振されるレーザ光αを受信するレーザ受信器４と、レーザ送信器３から発信される時刻データｔ１を受信すると共に、レーザ光αの反射レーザ光α１の受信時の時刻データｔ２の時間差を計測するカウンタ５と、このカウンタ５の後段に設けられ、時間データｔ３を受信して目標２までの距離を求める演算回路６を備えている。

レーザ受信器４には、目標物２からの反射レーザ光α１を受ける光学系７と、この光学系７を通過して反射レーザ光α１を直接受光する受光素子８を備えた受信回路９が設けられる。光学系７には、レンズ１０ａ，１０ｂ、フィルタ１１、可変減衰器１２および集光レンズ１３とが設けられる。

また、可変減衰器１２には、目標物２からの反射レーザ光α１の強度が所要値より大きい場合には、この反射レーザ光α１の強度を所要値まで減少させる可変減衰器制御器１４が設けられる。この可変減衰器制御器１４は、測距動作時以外は可変減衰器１２の減衰量を最大とし、太陽光等の入射光により受信回路９の受光素子８を保護する。
特開平８−１２２４３５号公報

従来のレーザ測距装置１によれば、測距動作時以外は可変減衰器１２の減少量を最大としているので、測距動作時以外には受信回路９の受光素子８に反射レーザ光α１の入射がない。従って、測距動作時以外において、受信回路９の受光素子８が破損したり破壊することがない。

しかしながら、レーザ測距装置１によれば、測距動作時以外において、受信回路９の受光素子８が破損したり破壊することがないものであるが、測距動作時にあって、目標物が例えば飛行機のような移動体である場合には、異常に接近したり、横切ったりする場合がある。

このような場合、例えばレーザ測距装置１を搭載した航空機が目標物２からの反射レーザ光α１を受信した場合には、受光素子８が所定値以上の反射レーザ光α１を入射し、破損したり破壊する虞があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、近い位置にある目標物から反射レーザ光を受信した場合に、この反射レーザ光による光検知器の受光素子が破損や破壊しないで安定した測距機能が得られるようにしたレーザ測距装置を提供することを主な目的とする。

また本発明の他の目的は、近い位置にある目標物から強い反射レーザ光を受信した場合にでも、安定した測距機能を得る一方で、目標物が飛翔体である場合に飛翔体側から照射されるレーザ光により、この飛翔体により捕捉・追尾されることのないレーザ測距装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、レーザ光を目標物に向け発振するレーザ発振器と、上記レーザ光の上記目標物からの反射レーザ光を入力し、この反射レーザ光を透過させることにより反射レーザ光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段と、このフィルタ手段を透過した上記反射レーザ光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧を出力するパルスレーザ受信器と、上記制御電圧を入力してこの電圧の大きさに対応してバイアス電力制御信号を出力する信号処理器と、上記バイアス電力制御信号を入力して上記パルスレーザ受信器の光検知器の感度を制御させるべく上記光検知器にバイアス電圧を送信するバイアス電圧発生器とを具備したことを特徴とするレーザ測距装置を提供する。

また上記目的を達成するために、本発明によれば、レーザ光を目標物に向け発振するレーザ発振器と、上記レーザ光の上記目標物からの反射レーザ光を入力し、この反射レーザ光を透過させることにより反射レーザ光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段と、このフィルタ手段を透過した上記反射レーザ光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧を出力するパルスレーザ受信器と、上記制御電圧を入力してこの電圧の大きさに対応して上記フィルタ手段の光の透過率を制御せしめるフィルタ回動角制御装置とを備えたことを特徴とするレーザ測距装置を提供する。

さらに上記目的を達成するために、本発明によれば、レーザ光を目標物に向け発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器から発振されたレーザ光を受信し、スタートパルス信号を出力するスタートパルス発生器と、上記レーザ光の目標物からの反射レーザ光を入力して、この反射レーザ光を透過してこの光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段と、このフィルタ手段を通過した反射レーザ光の光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧を出力するパルスレーザ受信器と、上記スタートパルス発生器から出力したスタートパルス信号の入力時刻と上記パルスレーザ受信器から出力した制御電圧の入力時刻との時間差から、上記目標物までの距離を計算し、距離情報データを含むレーザ発振器制御信号および反射レーザ光の強度に対応したバイアス電圧制御信号を出力する信号処理器と、上記バイアス電圧制御信号を入力して、上記パルスレーザ受信器の光検知器の感度を制御するバイアス電圧を上記光検知器に印加するバイアス電圧発生器とを具備したことを特徴とするレーザ測距装置を提供する。

また上記目的を達成するために、本発明によれば、レーザ光を目標物に向け発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器から発振されたレーザ光を受信し、スタートパルス信号を出力するスタートパルス発生器と、上記レーザ光の目標物からの反射レーザ光を入力して、この反射レーザ光を透過してこの光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段と、このフィルタ手段を通過した反射レーザ光の光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧を出力するパルスレーザ受信器と、上記スタートパルス発生器から出力したスタートパルス信号の入力時刻と上記パルスレーザ受信器から出力した制御電圧の入力時刻との時間差から、上記目標物までの距離を計算し、距離情報データを含むレーザ発振器制御信号および反射レーザ光の強度に対応したバイアス電圧制御信号を出力する信号処理器と、上記バイアス電圧制御信号を入力して、上記パルスレーザ受信器に入射する上記反射レーザ光の透過率を制御するフィルタ手段を備えたことを特徴とするレーザ測距装置を提供する。

本発明によれば、近い位置にある目標物から反射レーザ光を受信した場合に、この反射レーザ光により光強度を検知する光検知器の受光素子が破損あるいは破壊されることのない安定した測距機能が得られるレーザ測距装置を提供することができる。

更には、近い位置にある目標物から反射レーザ光を入力した場合に、この入力した反射レーザ光による光検知器の受光素子が破損や破壊されることのない安定した測距機能が得られるようにする一方で、目標物が飛翔体である場合に、飛翔体側から照射されるレーザ光により、この飛翔体により捕捉・追尾されることのないレーザ測距装置を提供することができる。

本発明にかかるレーザ測距装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態をブロック図にて示す概略図である。図２は図１のパルスレーザ受信器の回動フィルタの平面図である。図３は図１のパルスレーザ受信器の変形例を示す概略図である。

図１に示すレーザ測距装置２０は、目標物２１に対して変調レーザ光ａ１を照射し、その反射レーザ光ａ２を受信することにより目標物２１までの測距を行うレーザ測距制御系Ｘと、このレーザ測距制御系Ｘにおける変調レーザ光ａ１の目標物２１側からの反射レーザ光ａ２を光源として入射する反射レーザ光ａ３´の強度が強すぎた場合に、この反射レーザ光ａ３´の強度を所望レベルに低減制御させる作用をなすフィルタ回動角制御系Ｙと、このフィルタ回動角制御系Ｙと同様にレーザ測距制御系Ｘにおける変調レーザ光ａ１の反射レーザ光ａ２の強度が強すぎる場合に、パルスレーザ受信器２５において、変調レーザ光ａ１の検知レベルを低減制御させる作用をなすバイアス電圧制御系Ｚとから構成される。

レーザ測距制御系Ｘは、赤外レーザ光等の変調レーザ光ａ１を目標物２１に向け照射するレーザ発振器、例えばレティクル型ミサイルシーカ２２と、このレティクル型ミサイルシーカ２２から発振される特定周波数に変調された変調レーザ光ａ１の一部成分を透過させるハーフミラー２３と、この一部成分の変調レーザ光ａ１が目標物２１からの反射レーザ光ａ２の強度を任意のレベルに低減制御させることができるフィルタ手段としての回動フィルタ２４と、この回動フィルタ２４を透過することによって所要の光強度に低減制御された反射レーザ光ａ３を受信するパルスレーザ受信器２５と、このパルスレーザ受信器２５にて光電変換して出力される制御電圧ｂを入力し、レティクル型ミサイルシーカ２２側へレーザ発振器制御信号ｃを出力する信号処理器２６と、ハーフミラー２３により反射されたレーザ光成分である変調レーザ光ａ１を受光して、受光時刻を情報データとしてのスタートパルス信号ｄを生成して信号処理器２６へ送信するスタートパルス発生器２７とから構成される。

レティクル型ミサイルシーカ２２は、信号処理器２６から送信されるレーザ発振器制御信号ｃを入力して特定の周波数に変調されたレーザ光ａ０を出力するレーザ光発振部２２ａと、この発振されたレーザ光ａ０の周波数を変調して出力可能に設けられるレティクル装置２２ｂが備えられる。

レーザ光発振部２２ａは、中赤外レーザ光であって周波数が例えば２〜６μｍの範囲で変調し出力することができる。

レティクル装置２２ｂは、図示しないが円板状の板表面に放射状に複数のスリットあるいは透孔が設けられ、この板の中心を支点として所要の回転速度で回転することにより、この板表面に投射されるレーザ光を断続的に透過させる装置である。この円板状の板の回転速度は、後述する信号処理器２６から送信されるレーザ発振器制御信号ｃにより制御される。すなわち、レティクル装置２２ｂが信号処理器２６からレーザ発振器制御信号ｃを受信することにより、所要の周波数に変調されたレーザ光ａ０が生成されて、レティクル装置２２ｂを通過することにより所定周波数に変調された変調レーザ光ａ１が発振されるようになっている。

レーザ測距装置２０（自らの飛翔体）側から照射する変調レーザ光ａ１は、目標物２１が、例えばレティクル型のシーカを搭載した飛翔体であって、この飛翔体から捕捉・追尾された場合には、目標物２１から照射レーザ光ａ２´の周波数と同調させた変調レーザ光ａ１´を飛翔体２１側へ照射することが可能なものである。従って、目標物２１側である飛翔体による捕捉・追尾を可能にすることができる。

回動フィルタ２４は、フィルタ回動角制御装置３０により所要の回動角に回動制御されることにより、所望強度に低減制御された反射レーザ光ａ３が生成され、パルスレーザ受信器２５へ送信されるようになっている。この回動フィルタ２４は、光透過率を円周方向に異ならせた円板状のフィルタ本体２４ａを備えたものである。具体的には図２に示すように、フィルタ本体２４ａの中心点ｐから放射状に伸びる一つの直線ｌを境に、円周方向に反射レーザ光ａ２の透過レベルが反時計方向に光透過率が高い領域から低い領域までの複数の区分領域、例えばｘ１〜ｘ４の４領域が設けられる。なおこの４つの区分領域ｘ１〜ｘ４に限らず、必要により更に細区分化して全体的に透過率勾配を有するようにしてもよい。

フィルタ本体２４ａは、図２の想像線にて示すように、反射レーザ光ａ２の受光位置ｙにレーザ光透過面２４ｂが対向して設けられ、レーザ光透過面２４ｂの区分領域ｘ１〜ｘ４のいずれかに入るように設けられる。

パルスレーザ受信器２５は、図示しない対物レンズ、コリメートレンズや集光レンズ等の光学系２５ａと、この光学系２５ａを透過した反射レーザ光ａ３´を検知し、この反射レーザ光ａ３´が光電変換されて周波数および光強度のデータを有する制御電圧ｂが出力される光検知器２５ｂを備えている。

パルスレーザ受信器２５は、反射レーザ光ａ３´の強度レベルに応じた制御電圧ｂがフィルタ回動角制御装置３０へ印加されるようになっており、この制御電圧ｂを入力したフィルタ回動角制御装置３０により、回動フィルタ２４の回動角を回動制御するようになっている。

光検知器２５ｂが光学系２５ａを経て入射する反射レーザ光ａ３´の光強度が大きく、この反射レーザ光ａ３´を受ける光検知器２５ｂが破壊されるレベルにある場合には、図２に示すように、回動フィルタ２４の光透過率の悪い、例えば区分領域ｘ４にて反射レーザ光ａ３が入射できるようになっている。従って、光検知器２５ｂに入射する反射レーザ光ａ３´の強度が所要レベルまで低減制御することができるので、光検知器２５ｂが反射レーザ光ａ３´により破損したり、破壊されたりするのを防止し得る。

スタートパルス発生器２７は、ハーフミラー２３で反射されたレーザ光成分の変調レーザ光ａ１を受信することにより、この受信したタイミングでスタートパルス信号ｄを信号処理器２６へ送信するものである。

フィルタ回動角制御系Ｙは、パルスレーザ受信器２５から印加される制御電圧ｂに応じてフィルタ回動角制御信号ｈを出力するフィルタ回動角制御装置３０を備えている。このフィルタ回動角制御装置３０は、具体的には、図１に示すように、フィルタ回動角計算装置３０ａおよびフィルタ駆動モータ３０ｂを備えている。

フィルタ回動角計算装置３０ａは、パルスレーザ受信器２５側から制御電圧ｂを入力することにより、フィルタ回動角計算装置３０ａが適正な回動フィルタ２４の回動角を計算して、この計算されたフィルタ回動角データ信号ｈをフィルタ駆動モータ３０ｂへ送信するようになっている。フィルタ駆動モータ３０ｂは、フィルタ回動角データ信号ｈに含まれるフィルタ回動角データに基づき、回動フィルタ２４をモータ駆動により所望の回動角度に規定された範囲に回動させるフィルタ回動力ｗが付加されるようになっている。

バイアス電圧制御系Ｚは、信号処理器２６からバイアス電圧制御信号ｅを受信することにより、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂへバイアス電圧ｇを印加するバイアス電圧発生器３２を備えている。

バイアス電圧制御信号ｅは、具体的には、信号処理器２６から目標物との距離情報データが含まれ、このバイアス電圧制御信号ｅをバイアス電圧発生器３２が受信することにより、パルスレーザ受信器２５に対して光検知器２５ｂのレーザ光強度検知感度を所望レベルに低減制御させるデータを含むバイアス電圧ｇが出力されるものである。このバイアス電圧ｇは、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂが反射レーザ光ａ３´を入力した際の検知感度を制御可能にするものである。この検知感度は、反射レーザ光ａ２を光源とする反射レーザ光ａ３´の強度が、光検知器２５ｂに備えられる受光素子（図示せず）の耐光強度を越えた場合に、受光素子が破壊したり損傷しないように反射レーザ光ａ２を光源とする反射レーザ光ａ３´に対する耐光レベル以下に制御される感度である。

従って、バイアス電圧発生器３２は、バイアス電圧制御信号ｅのレベルに対応してバイアス電圧ｇの生成がなされ、このバイアス電圧ｇをパルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂへ印加することにより、反射レーザ光ａ３´の強度が光検知器２５ｂの受光素子が破損ないしは破壊されないレベルの感度まで低減制御されるようになっている。

次に、信号処理器２６について詳述する。

信号処理器２６は、スタートパルス発生器２７から送信されるスタートパルス信号ｄとパルスレーザ受信器２５から入力する制御電圧ｂに基づき、レーザ発振器制御信号ｃとバイアス電圧制御信号ｅが生成されるようになっている。制御電圧ｂには、レティクル型ミサイルシーカ２２から照射される変調された変調レーザ光ａ１の反射レーザ光ａ２を光源とする反射レーザ光ａ３´の強度や周波数特性データが含まれる。信号処理器２６から送信されるレーザ発振器制御信号ｃおよびバイアス電圧制御信号ｅは、それぞれレティクル型ミサイルシーカ２２のレティクル装置２２ｂおよびバイアス電圧発生器３２へそれぞれ送信されるようになっている。

次に、レーザ測距装置２０の作用について説明する。

レーザ測距信号系Ｘのレティクル型ミサイルシーカ２２から変調レーザ光ａ１を目標物２１に対して照射すると、目標物２１からの反射レーザ光ａ２は、回動フィルタ２４により、光の強度が所望の光の強さに低減制御された反射レーザ光ａ３となって、パルスレーザ受信器２５へ入射する。

反射レーザ光ａ３は、パルスレーザ受信器２５の光学系２５ａを経た反射レーザ光ａ３´が光検知器２５ｂへ入射する。この反射レーザ光ａ３´を入射した光検知器２５ｂは、光強度検出部（図示せず）により反射レーザ光ａ３´の光強度を検出し、この光強度レベルに応じた制御電圧ｂを生成し、この制御電圧ｂをフィルタ回動角制御系Ｙのフィルタ回動角制御装置３０へ印加する。

制御電圧ｂを入力したフィルタ回動角制御装置３０は、制御電圧ｂに含まれる光の強度データに基づき、フィルタ回動角計算装置３０ａにてフィルタ回動角を計算してフィルタ回動角データ信号ｈが生成され、この制御電圧ｂがフィルタ駆動モータ３０ｂへ送信される。

フィルタ回動角データ信号ｈを受信したフィルタ駆動モータ３０ｂは、回動フィルタ２４を、図２の矢印ｚ方向へ所望の回動角度まで回動させられる。すなわち、回動フィルタ２４のフィルタ本体２４ａの図示しない回動軸にフィルタ回動力ｗを付加して所要の回動角度まで回動させる。従って、回動フィルタ２４は、フィルタ駆動モータ３０ｂにて、例えば中レベルの所要の回動角度が規定されたフィルタ回動力ｗが作用した場合には、レーザ光透過面２４ｂの区分領域ｘ２〜ｘ３のほぼ中間位置に受光位置ｙが来るようになる。

更に、光検知器２５ｂにて受光する反射レーザ光ａ３´の強度が更に大きくなった場合には、この光強度レベルを光検知器２５ｂが検知して、更に高レベルの光の強度データを含む制御電圧ｂがフィルタ回動角制御装置３０側へ印加されるようになっている。

この制御電圧ｂを入力したフィルタ回動角制御装置３０は、回動フィルタ２４に対してフィルタ本体２４ａが更に回動角が大きく規定された範囲に回動するようにフィルタ回動力ｗを作用させ、例えばレーザ光透過面２４ｂの区分領域ｘ４が受光位置ｙにくる位置まで回動させる。従って、回動フィルタ２４を透過した反射レーザ光ａ３は、光強度が光検知器２５ｂの受光素子が破損や破壊されない程度の所要レベルまで低減制御される。

次に、パルスレーザ受信器２５から制御電圧ｂを受信した信号処理器２６は、先にスタートパルス発生器２７から受信したスタートパルス信号ｄと、パルスレーザ受信器２５から印加された制御電圧ｂとの入力時間差により目標物２１までの距離データを取得する。また、制御電圧ｂにより反射レーザ光ａ３の周波数特性データが得られる。

ここで、制御電圧ｂの作用について詳述する。

パルスレーザ受信器２５から信号処理器２６へ出力される制御電圧ｂは、通常、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂが光学系２５ａから反射レーザ光ａ２を光源とした反射レーザ光ａ３´を受信した際に、強度が大きすぎた場合には、受信波形の周波数密度が高くなり、延いては受信波形が飽和状態となって光検知器２５ｂが機能しなくなり、信号処理器２６へ出力すべき制御電圧ｂが生成されない。そこで、制御電圧ｂは、回動フィルタ２４により光強度が低減制御されることにより、反射レーザ光ａ３´に基づく光の強度や周波数データを含む制御電圧ｂが生成されるようになっている。従って、この制御電圧ｂを入力するパルスレーザ受信器２５において反射レーザ光ａ３による受信波形飽和現象による悪影響が生じない。

そこで、信号処理器２６からレティクル型ミサイルシーカ２２へ送信されるレーザ発振器制御信号ｃは、目標物２１から照射される照射レーザ光ａ２´とほぼ同調させることのできる情報データを含ませることができる。これにより、レティクル型ミサイルシーカ２２から照射されるレーザ光ａ１´を、目標物である飛翔体のレティクル型ミサイルシーカから照射してくるレーザ光ａ２´とほぼ同調（変調）させることができ、目標物である飛翔体側にてレーザ測距装置２０（自らの飛翔体）側の方位が特定できなくなる。従って、目標物である飛翔体によって、自らの飛翔体が捕捉されることができなくなり、追尾されることはなくなる。

次に、自らの飛翔体にて取得した目標物２１までの距離データおよび反射レーザ光ａ３の光強度データは、信号処理器２６にてレーザ発振器制御信号ｃによりレティクル型ミサイルシーカ２２のレティクル装置２２ｂに送信される。このレーザ発振器制御信号ｃを受信したレティクル型ミサイルシーカ２２は、レティクル装置２２ｂにてレーザ発振部２２ａから発振されるレーザ光ａ０を所望の周波数に変調し直した変調レーザ光ａ１として目標物２１の方向へ照射される。従って、目標物２１からの反射レーザ光ａ２や、目標物２１が飛翔体である場合に、この飛翔体から照射される照射レーザ光ａ２´により追尾されたような場合、この照射レーザ光ａ２´による追尾効果を打ち消すように変調されたレーザ光ａ１´を目標物２１に対して照射することができる。よって、目標物２１である飛翔体からの追尾に対して追尾不能（妨害）にすることができる。

一方、反射レーザ光ａ３の光強度データは、フィルタ回動角制御系Ｚのバイアス電圧発生器３２が、信号処理器２６からバイアス電圧制御信号ｅを受信すると、バイアス電圧制御信号ｅのレベルに応じたバイアス電圧ｇが生成され、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂに送信される。このバイアス電圧ｇが印加された光検知器２５ｂは、光検知器２５ｂ自体の感度がバイアス電圧制御信号ｅのレベルに対応して低減制御される。従って、パルスレーザ受信器２５に入力される反射レーザ光ａ２を光源とする反射レーザ光ａ３´によって光検知器２５ｂの受光素子が破損あるいは破壊されることがない。

なお、レーザ測距装置２０によれば、レーザ測距信号系Ｘのパルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂに備えられる受光素子が破損したり破壊されるのを防止するために、フィルタ回動角制御系Ｙおよびバイアス電圧制御系Ｚを設けたものであるが、いずれか一方のみを設けた構成であってもよい。

すなわち、バイアス電圧制御系Ｚを備えた場合およびフィルタ回動角制御系Ｙのいずれか一方の制御系が故障した場合にでも、他方の制御系により光検知器２５ｂの受光素子の破損あるいは破壊されることのない安定した測距機能が得られる。

また、レーザ測距装置２０によれば、回動フィルタ２４を、目標物２１の反射レーザ光ａ２が入射する側に設けたが、図３に示すように、パルスレーザ受信器４０と一体化構成にすることもできる。このパルスレーザ受信器４０は、光学系４０ａ、回動フィルタ４０ｂおよび光検知器４０ｃとを備える。

パルスレーザ受信器４０は、光学系４０ａにて目標物２１から反射レーザ光ａ２を入力し、光学系４０ａを透過した反射レーザ光ａ３を回動フィルタ４０ｂにて透過させ、透過した反射レーザ光ａ３´を光検知器４０ｃにて検知する構成である。従って、パルスレーザ受信器４０を採用した場合には、光学系４０ａを透過した反射レーザ光ａ３を回動フィルタ４０ｂにて透過させることができるので、この回動フィルタ４０ｂは、図１に示す回動フィルタ２４と同様の作用が得られる。

なお、図３において、その他の構成およびこの構成に基づく作用については、図１に示すレーザ測距装置２０と同様であり、図１と同一部分には同一符号を附して説明を省略する。

レーザ測距装置２０によれば、レーザ光ａ１を目標物２１に向け発振するレーザ発振器２２と、レーザ光ａ１の目標物２１からの反射レーザ光ａ２を入力し、この反射レーザ光ａ２を透過させることにより反射レーザ光ａ２の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段２４と、このフィルタ手段２４を透過した反射レーザ光ａ２の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧ｂを出力するパルスレーザ受信器２５と、制御電圧ｂを入力してこの制御電圧ｂの大きさに対応してバイアス電力制御信号ｅを出力する信号処理器２６と、バイアス電力制御信号ｅを入力してパルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂの感度を制御させるべく光検知器２５ｂにバイアス電圧ｇを送信するバイアス電圧発生器３２とを具備した構成であるから、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂが入射する反射レーザ光ａ２を光源とした反射レーザ光ａ３´の光強度が大きくて、この反射レーザ光ａ３´を受ける光検知器２５ｂが破損あるいは破壊されることのない安定した測距機能が得られる。

また、レーザ測距装置２０によれば、レーザ光ａ１を目標物２１に向け発振するレーザ発振器２２と、レーザ光ａ１の目標物２１からの反射レーザ光ａ２を入力し、この反射レーザ光ａ２を透過させることにより反射レーザ光ａ２の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段２４（４０ｂ）と、このフィルタ手段２４（４０ｂ）を透過した反射レーザ光ａ２の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧ｂを出力するパルスレーザ受信器２５と、制御電圧ｂを入力してこの電圧ｂの大きさに対応してフィルタ手段２４の光の透過率を制御せしめるフィルタ回動角制御装置３０とを具備した構成であるから、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂが入射する反射レーザ光ａ２を光源とした反射レーザ光ａ３´の光強度が大きくて、この反射レーザ光ａ３´を受ける光検知器２５ｂが破損あるいは破壊されることのない安定した測距機能が得られる。

更に、レーザ測距装置２０によれば、変調レーザ光ａ１を目標物２１に向け発振するレーザ発振器２２と、このレーザ発振器２２から発振された変調レーザ光ａ１を受信し、スタートパルス信号ｄを出力するスタートパルス発生器２７と、変調レーザ光ａ１の目標物２１からの反射レーザ光ａ２を入力して、この反射レーザ光ａ２を透過してこの光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段２４と、このフィルタ手段２４を通過した反射レーザ光ａ３´の光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧ｂを出力するパルスレーザ受信器２５と、スタートパルス発生器２７から出力したスタートパルス信号ｄの入力時刻とパルスレーザ受信器２５から出力した制御電圧ｂの入力時刻との時間差から、目標物２１までの距離を計算し、距離情報データを含むレーザ発振器制御信号ｃおよび反射レーザ光ａ３´の強度に対応したバイアス電圧制御信号ｅを出力する信号処理器２６と、バイアス電圧制御信号ｅを入力して、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂの感度を制御するバイアス電圧ｇを光検知器２５ｂに印加するバイアス電圧発生器３２とを具備した構成であるから、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂが入射する反射レーザ光ａ２を光源とした反射レーザ光ａ３´の光強度が大きくても、この反射レーザ光ａ３´を受ける光検知器２５ｂが破損あるいは破壊されることのない安定した測距機能が得られる。

更にまた、レーザ測距装置２０によれば、変調レーザ光ａ１を目標物２１に向け発振するレーザ発振器２２と、このレーザ発振器２２から発振された変調レーザ光ａ１を受信し、スタートパルス信号ｄを出力するスタートパルス発生器２７と、変調レーザ光ａ１の目標物２１からの反射レーザ光ａ２を入力して、この反射レーザ光ａ２を透過してこの光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段２４と、このフィルタ手段２４を通過した反射レーザ光ａ３´の光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧ｂを出力するパルスレーザ受信器２５と、スタートパルス発生器２７から出力したスタートパルス信号ｄの入力時刻とパルスレーザ受信器２５から出力した制御電圧ｂの入力時刻との時間差から、目標物２１までの距離を計算し、距離情報データを含むレーザ発振器制御信号ｃおよび反射レーザ光ａ３´の強度に対応したバイアス電圧制御信号ｅを出力する信号処理器２６と、バイアス電圧制御信号ｅを入力して、パルスレーザ受信器２５に入射する反射レーザ光ａ３´の透過率を制御するフィルタ手段２４とを具備した構成であるから、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂが入射する反射レーザ光ａ２を光源とする反射レーザ光ａ３´の光強度が大きくても、この反射レーザ光ａ３´を受ける光検知器２５ｂが破損あるいは破壊されることのない安定した測距機能が得られる。

また、レーザ測距装置２０によれば、目標物２１までの距離情報データの取得および目標物２１側から照射レーザ光ａ２´が照射された場合には、レーザ発振器２２にて、照射レーザ光ａ２´に対する変調レーザ光ａ１を照射することができるので、目標物２１側から捕捉・追尾されても、レーザ測距装置２０にて、捕捉・追尾を不能にすることができる。

更に、レーザ測距装置２０側では、目標物２１側から捕捉・追尾を不能にすることができる一方、目標物２１に対して捕捉・追尾を行うことが可能になる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

［第２の実施形態］
図４は本発明の第２の実施形態をブロック図にて示す概略図である。図５は図４のパルスレーザ受信器のレーザ光入射可変シャッタを示す概要図である。図６は図４のパルスレーザ受信器の変形例を示す概略図である。

図４について、図１と同一部分には同一符号を附して説明する。

図４に示すレーザ測距装置５０は、目標物２１に対して変調レーザ光ａ１を照射し、その反射レーザ光ａ２を受信することにより目標物２１までの測距を行うレーザ測距制御系Ｘと、このレーザ測距制御系Ｘにおける変調レーザ光ａ１の反射レーザ光ａ２の強度を所望レベルに減衰するシャッタ絞り制御系Ｙ１と、レーザ測距制御系Ｘにおける変調レーザ光ａ１の反射レーザ光ａ２の強度を所望レベルに減衰するバイアス電圧制御系Ｚとから構成される。

レーザ測距制御系Ｘのパルスレーザ受信器２５は、入射する反射レーザ光ａ３の強度レベルに応じた制御電圧ｂが生成されたシャッタ口径制御装置５１へ印加されるようになっている。また、この制御電圧ｂを入力したシャッタ口径制御装置５１は、後述する開口絞り型シャッタ５２の開口ｒの大きさの制御がなされる。

光検知器２５ｂが入射する反射レーザ光ａ２を光源とする反射レーザ光ａ３´の光強度が大きく、この反射レーザ光ａ３´を直接受光する光検知器２５ｂが破損あるいは破壊されるレベルにある場合には、開口絞り型シャッタ５２が図５に示すように、多数の羽根板５２ｂによって開口ｒが拡大および縮小自在に絞られるようになっている。従って、開口ｒが絞られた際には、入射する反射レーザ光ａ３の強度が所要レベルまで低減制御させられ、この低減制御された反射レーザ光ａ３´により光検知器２５ｂが破損あるいは破壊が生じないようになっている。

開口絞り型シャッタ５２は、図５に示すように、円板状のシャッタリング５２ａの内側に多数の羽根板５２ｂが重合して平面方向にスライド可能に設けられる。この多数の羽根板５２ｂは、それぞれ平面方向にスライドすることにより、開口中心ｐ´が移動しないまま形成される開口ｒの開口面積が可変できるようになっている。なお、開口絞り型シャッタ５２は、反射レーザ光ａ３の光強度を必要により減衰（低減）させる目的に使用されるものであり、開口中心を絞り込むタイプである必要はなく、反射レーザ光ａ３の透過する開口面積が調整可能なレーザ光入射可変シャッタであればよい。

その他の構成については、図１に示すレーザ測距装置２０と同様であるので説明を省略する。

次に、レーザ測距装置５０の作用を、図４を参照して説明する。

レーザ測距信号系Ｘのレティクル型ミサイルシーカ２２から変調レーザ光ａ１を目標物２１に対して照射すると、目標物２１からの反射レーザ光ａ２は、開口絞り型シャッタ５２を通過して所望の光の強さに低減制御された反射レーザ光ａ３となってパルスレーザ受信器２５へ入射する。パルスレーザ受信器２５へ入射した反射レーザ光ａ３は、光学系２５ａを経て反射レーザ光ａ３´として光検知器２５ｂへ入射する。反射レーザ光ａ３´を入射した光検知器２５ｂは、反射レーザ光ａ３´の光強度を検出し、この光強度レベルに応じた制御電圧ｂを生成し、シャッタ絞り制御系Ｙ１のシャッタ口径制御装置５１へ印加する。

制御電圧ｂを入力したシャッタ口径制御装置５１は、シャッタ口径計算装置５１ａにて所望の光強度となるように入射光量に制御し得るシャッタ口径を計算してシャッタ口径データ信号ｈ１が生成され、シャッタ駆動モータ５１ｂへ送信する。シャッタ口径データ信号ｈ１を受信したシャッタ駆動モータ５１ｂは、開口絞り型シャッタ５２にて所要の開口ｒの大きさが得られるまで回動させる。従って、開口絞り型シャッタ５２は、シャッタ駆動モータ５１ｂから、例えば中レベルのシャッタ駆動力ｗ１が作用した場合には、羽根板５２ｂが例えば図５に示す矢印ｚ１方向（反時計方向）に回動し、開口ｒが小さくなる。

一方、パルスレーザ受信器２５において、制御電圧ｂが信号処理器２６へ送信される。信号処理器２６は、制御電圧ｂに含まれた光強度情報データに基づいて生成されたバイアス電圧制御信号ｅをバイアス電圧発生器３２へ送信する。

なお、バイアス電圧発生器３２がバイアス電圧制御信号ｅを受信した以後のバイアス電圧発生器３２およびパルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂの作用については、図１に示すレーザ測距装置２０と同様であるので説明を省略する。

従って、パルスレーザ受信器２５に入射される反射レーザ光ａ２を光源とする反射レーザ光ａ３によって光検知器２５ｂの受光素子が破損あるいは破壊されることがない。

なお、レーザ測距装置５０によれば、レーザ測距信号系Ｘのパルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂに備えられる受光素子が破損したり破壊されるのを防止するために、フィルタ回動角制御系Ｙおよびバイアス電圧制御系Ｚを設けたものであるが、いずれか一方のみを設けた構成であってもよい。

すなわち、バイアス電圧制御系Ｚを備えた場合およびフィルタ回動角制御系Ｙ１のいずれか一方の制御系が故障した場合にでも、他方の制御系により光検知器２５ｂの受光素子の破損あるいは破壊を防止することができる。

また、レーザ測距装置５０によれば、開口絞り型シャッタ５２を、目標物２１の反射レーザ光ａ２が入射する側に設けたが、図６に示すように、パルスレーザ受信器６０へ一体構成にすることもできる。

パルスレーザ受信器６０は、光学系６０ａ、開口絞り型シャッタ６０ｂおよび光検知器６０ｃとを備える。パルスレーザ受信器６０は、光学系６０ａにて目標物２１から反射レーザ光ａ２を入力し、光学系６０ａを透過した反射レーザ光ａ３を開口絞り型シャッタ６０ｂにて透過させ、透過した反射レーザ光ａ３１を光検知器６０ｃにて検知する構成である。

この構成によれば、光学系６０ａを透過した反射レーザ光ａ３を開口絞り型シャッタ６０ｂにて透過させているので、この開口絞り型シャッタ６０ｂは、図１に示す回動フィルタ２４と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、図３において、その他の構成およびこの構成に基づく作用については、図１に示すレーザ測距装置２０と同様であり、図１と同一部分には同一符号を附して説明を省略する。

レーザ測距装置５０によれば、開口絞り型シャッタ５２の開口ｒを透過する反射レーザ光ａ３に対して、開口ｒの大きさを小さくすることにより、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂが受ける反射レーザ光ａ２を光源とする反射レーザ光ａ３´の強さを所要の大きさに減じることができるので、光検知器２５ｂの受光素子が反射レーザ光ａ３´によって破損あるいは破壊されることのない安定した測距機能が得られる。

また、レティクル型ミサイルシーカ２２にて、目標物２１までの距離情報データの取得および目標物２１が飛翔体である場合に、この飛翔体から照射される照射レーザ光ａ２´に対して同調する変調レーザ光ａ１を目標物２１側へ照射することができるので、レーザ測距装置５０を搭載する自らの飛翔体が目標物である飛翔体に捕捉・追尾されても、レーザ測距装置５０にて、捕捉・追尾を不能にすることができる。

更に、レーザ測距装置５０側には、目標物２１側から捕捉・追尾を不能にすることができる一方、目標物２１に対して捕捉・追尾を行うことが可能になる。

なお、本発明の実施形態によれば、レーザ発振器２２として、レティクル型ミサイルシーカを例示して説明したが、目標物２１からの反射レーザ光に基づき、パルスレーザ受信器２５の光検知器２５ｂのレーザ光による保護を主たる目的とする場合には、波長が特定された変調レーザ光ａ１を目標物２１に対して照射するレーザ発振器であってもよい。

また、本発明の実施形態によれば、レーザ測距装置２０（５０）が航空機へ適用して例示したが、航空機の分野に限らず、ロケット等の飛翔体や各種実験装置等へも適用可能である。

本発明の第１の実施形態をブロック図にて示す概略図。 図１のパルスレーザ受信器の回動フィルタの平面図。 図１のパルスレーザ受信器の変形例を示す概略図。 本発明の第２の実施形態をブロック図にて示す概略図。 図４のパルスレーザ受信器のレーザ光入射可変シャッタを示す概要図。 図４のパルスレーザ受信器の変形例を示す概略図。 従来のレーザ測距装置の構成を示す概要図。

符号の説明

２０，５０ レーザ測距装置
２１ 目標物
２２ レティクル型ミサイルシーカ（レーザ発振器）
２２ａ レーザ光発振部
２２ｂ レティクル装置
２３ ハーフミラー
２４，４０ｂ 回動フィルタ（フィルタ手段）
２４ａ フィルタ本体
２４ｂ レーザ光透過面
２５，４０，６０ パルスレーザ受信器
２５ａ，４０ａ，６０ａ 光学系
２５ｂ，４０ｃ，６０ｃ 光検知器
２６ 信号処理器
２７ スタートパルス発生器
３０ フィルタ回動角制御装置
３０ａ フィルタ回動角計算装置
３０ｂ フィルタ駆動モータ
３２ バイアス電圧発生器
５１ シャッタ口径制御装置
５１ａ シャッタ口径計算装置
５１ｂ シャッタ駆動モータ
５２，６０ｂ 開口絞り型シャッタ
５２ａ シャッタリング
５２ｂ 羽根板
Ｘ レーザ測距信号系
Ｙ フィルタ回動角制御系
Ｙ１ シャッタ絞り制御系
Ｚ バイアス電圧制御系
ａ０，ａ１´ レーザ光
ａ１ （変調）レーザ光
ａ２，ａ３，ａ３１，ａ３´ 反射レーザ光
ａ２´ 照射レーザ光
ｂ 制御電圧
ｃ レーザ発振器制御信号
ｄ スタートパルス信号
ｅ バイアス電圧制御信号
ｇ バイアス電圧
ｈ フィルタ回動角データ信号
ｈ１ シャッタ口径データ信号
ｒ 開口
ｐ 中心点
ｐ´ 開口中心
ｗ フィルタ回動力
ｗ１ シャッタ駆動力
ｘ１〜ｘ４ 区分領域

Claims (8)

1. レーザ光を目標物に向け発振するレーザ発振器と、上記レーザ光の上記目標物からの反射レーザ光を入力し、この反射レーザ光を透過させることにより反射レーザ光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段と、このフィルタ手段を透過した上記反射レーザ光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧を出力するパルスレーザ受信器と、上記制御電圧を入力してこの制御電圧の大きさに対応してバイアス電力制御信号を出力する信号処理器と、上記バイアス電力制御信号を入力して上記パルスレーザ受信器の光検知器の感度を制御させるべく上記光検知器にバイアス電圧を送信するバイアス電圧発生器とを具備したことを特徴とするレーザ測距装置。
2. レーザ光を目標物に向け発振するレーザ発振器と、上記レーザ光の上記目標物からの反射レーザ光を入力し、この反射レーザ光を透過させることにより反射レーザ光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段と、このフィルタ手段を透過した上記反射レーザ光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧を出力するパルスレーザ受信器と、上記制御電圧を入力してこの電圧の大きさに対応して上記フィルタ手段の光の透過率を制御せしめるフィルタ回動角制御装置とを備えたことを特徴とするレーザ測距装置。
3. レーザ光を目標物に向け発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器から発振されたレーザ光を受信し、スタートパルス信号を出力するスタートパルス発生器と、上記レーザ光の目標物からの反射レーザ光を入力して、この反射レーザ光を透過してこの光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段と、このフィルタ手段を通過した反射レーザ光の光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧を出力するパルスレーザ受信器と、上記スタートパルス発生器から出力したスタートパルス信号の入力時刻と上記パルスレーザ受信器から出力した制御電圧の入力時刻との時間差から、上記目標物までの距離を計算し、距離情報データを含むレーザ発振器制御信号および反射レーザ光の強度に対応したバイアス電圧制御信号を出力する信号処理器と、上記バイアス電圧制御信号を入力して、上記パルスレーザ受信器の光検知器の感度を制御するバイアス電圧を上記光検知器に印加するバイアス電圧発生器とを具備したことを特徴とするレーザ測距装置。
4. レーザ光を目標物に向け発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器から発振されたレーザ光を受信し、スタートパルス信号を出力するスタートパルス発生器と、上記レーザ光の目標物からの反射レーザ光を入力して、この反射レーザ光を透過してこの光の強度を制御可能に設けられるフィルタ手段と、このフィルタ手段を通過した反射レーザ光の光の強度を検知してこの光の強度に対応した制御電圧を出力するパルスレーザ受信器と、上記スタートパルス発生器から出力したスタートパルス信号の入力時刻と上記パルスレーザ受信器から出力した制御電圧の入力時刻との時間差から、上記目標物までの距離を計算し、距離情報データを含むレーザ発振器制御信号および反射レーザ光の強度に対応したバイアス電圧制御信号を出力する信号処理器と、上記バイアス電圧制御信号を入力して、上記パルスレーザ受信器に入射する上記反射レーザ光の透過率を制御するフィルタ手段を備えたことを特徴とするレーザ測距装置。
5. 上記フィルタ手段は、パルスレーザ受信器の反射レーザ光の入射側に設けられたことを特徴とする請求項２または４記載のレーザ測距装置。
6. 上記フィルタ手段は、パルスレーザ光検知器内に一体構成にて設けられたことを特徴とする請求項２または４記載のレーザ測距装置。
7. 上記フィルタ手段は、円周方向に光透過率が異なるレーザ光透過面と、このレーザ光透過面を円周方向に回動させるフィルタ回動角制御装置とを備えたことを特徴とする請求項２または４記載のレーザ測距装置。
8. 上記フィルタ手段は、レーザ光透過面が回動されることにより、反射レーザ光の透過率が制御可能になされる開口絞り型シャッタであることを特徴とする請求項２記載のレーザ測距装置。

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