JP3903608B2 - ミサイル妨害装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として航空機に搭載し、赤外線誘導のミサイルから自機を防御するためのミサイル妨害装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、特許番号第２６９７３７７号で示されたミサイル妨害装置の構成を示すブロック図である。１はミサイル妨害装置、２はミサイル位置検出手段、３はレーザビーム指向手段、４はレーザビーム光源手段、５は無人の小艇、６は防御対象の艦船である。
【０００３】
同図で、防御対象の艦船６に向かって飛来してくる赤外線誘導のミサイルＭの位置をミサイル位置検出手段２で検出し、情報をレーザビーム指向手段３に送ることによって、レーザビーム光源手段４からのレーザビームを飛来ミサイルＭに照射し、その赤外線シーカ、特に最新の２次元型赤外線素子を使用したミサイルシーカをレーザビームによって飽和させ、ミサイルの正確な誘導を妨害するものである。なお、前記特許の一実施例ではミサイル位置検出手段２、レーザビーム指向手段３、レーザ光源手段４を無人の小艇５に防御対象の艦船６から離して搭載し、万一ミサイルが妨害レーザビーム側に向かってきても、人員のいる艦船６は安全であるとのことが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
レーザビームを利用したミサイル妨害装置を、航空機に搭載する場合、前記特許の実施例のようにレーザビーム指向手段などを母機から離して構成することは、事実上困難である。
さらに、航空機搭載においては、その空力的な問題から機外に露出する部分を極力小型にする必要性がある。
【０００５】
また、最新の２次元型赤外線素子を使用したミサイルへの対処だけではなく、旧来の赤外線シーカミサイルにも効果的な妨害を与える必要がある。
【０００６】
さらに、航空機搭載においてはレーザビーム光源手段も極力小型軽量にする必要があり、妨害レーザビームの照射強度を確保するため、そのビーム幅はあまり大きくできず、より正確な照準を必要とする。
【０００７】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ミサイル位置検出手段が外界を撮像するための受光窓とレーザビームが目標に向けて発射される送光窓を共用しながら、レーザビーム妨害光が自己のミサイル位置検出手段に妨害を与えない手段を提供することを目的とする。
【０００８】
また、照射レーザビームが、最近の２次元赤外線素子を使用したミサイルシーカへの妨害に有効なばかりではなく、旧来のレチクル回転型赤外線ミサイルシーカにも効果的な妨害を与える手段を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、狭いビーム幅での照射を可能とすべく、目標ミサイルの動きに合わせてレーザビーム指向方向を自動微調する手段を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるミサイル妨害装置は、赤外線追尾ミサイルなどの赤外線放射物体を撮像する赤外線撮像器と、前記赤外線撮像器出力の映像信号から前記赤外線追尾ミサイルの位置を検出するミサイル位置検出器と、レーザビームを発生するレーザ送信器と、前記赤外線追尾ミサイルに対して前記レーザビームを照射するレーザビーム照射器と、を具備したミサイル妨害装置において、前記レーザ送信器から送信されるレーザビームを反射するとともに、目標からの反射光を透過するビームスプリッターと、上記ビームスプリッターで反射されたレーザビームを反射して目標へ照射することと、当該目標からの反射光を反射して上記ビームスプリッターへ反射する反射鏡と上記レーザ送信器から発生されるレーザビームを、前記赤外線撮像器が前記赤外線追尾ミサイルなどの赤外線放射物体を撮像する時間に遮断するレーザビーム遮断器とを備えたものである。
【００１１】
第２の発明によるミサイル妨害装置は、第１の発明によるミサイル妨害装置の具体的手段として、赤外線撮像装置の１フレーム又は１フィールド時間の内、一部の時間のみ光電変換いわゆるシャッタ動作を行い、その光電変換動作時間にはレーザビームの発生を止める手段を設けたレーザ送信器で構成したものである。
【００１２】
第３の発明によるミサイル妨害装置は、第１の発明によるミサイル妨害装置の具体的手段として、赤外線撮像装置の１フレーム又は１フィールド時間の内、一部の時間のみ光電変換いわゆるシャッタ動作を行い、その光電変換動作時間にはレーザビームを遮断するレーザビーム遮断器を加えて構成したものである。
【００１３】
第４の発明によるミサイル妨害装置は、第１の発明によるミサイル妨害装置の具体的手段として、赤外線撮像装置の１フレーム又は１フィールド時間の内、一部の時間のみ光電変換いわゆるシャッタ動作を行い、その光電変換動作時間にはレーザビームの発生を止めると共に、レーザビーム発生時も所定の周波数のパルス変調動作手段を設けたレーザ送信器で構成したものである。
【００１４】
第５の発明によるミサイル妨害装置は、第１の発明によるミサイル妨害装置の作用に加えて、ミサイル位置検出器の位置出力に対応して、照射レーザビーム軸を微動調整できるように構成したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示すブロック図である。同図で、２１は目標ミサイルなどからの入射赤外線、２２は入射赤外線２１を受けて光電変換する、すなわち赤外線放射物体を撮像する赤外線撮像器、２３は赤外線撮像器２２の映像出力信号からミサイル目標を検出し、その画面内位置を検出するミサイル位置検出器、３１はミサイル位置検出器２３の画面内位置信号を受け電力増幅するサーボアンプ、３２はサーボアンプ３１からの駆動電力で俯仰及び旋回の２方向に反射鏡５４を動かすレーザビーム照射器、４１はレーザビームを発生するレーザ送信器、４２はレーザ送信器４１からのレーザビーム、５１はレーザ固有の波長帯付近のみ反射し、その他の波長は透過するダイクロイックミラーである。
【００１６】
以下に動作について説明する。目標ミサイルなどからの入射赤外線２１はレーザビーム照射器３２内の反射鏡５４で反射し、赤外線撮像器２２に入る。
なお、赤外線撮像器２２の視野角は、目標ミサイルの精密追尾のため、縦横とも数度程度と狭くなっている。従って、最初に赤外線撮像器２２視野角内に目標ミサイルを捕らえるためには、通常広域を監視するミサイル警戒装置（図示せず）が使用され、その探知方位出力信号に追従して赤外線撮像器２２の視界が向けられる。
ミサイル位置検出器２３は、赤外線撮像器２２の出力映像信号を処理することによって、画面中の目標ミサイルを自動検知し、さらにその画面内位置を出力する。この位置出力信号は、例えば、画面中央の視軸に対する横（Ｘ）、縦（Ｙ）それぞれの変位量に比例した値で出力される。ミサイル目標の視軸に対する変位出力は、サーボアンプ３１に送られ、電力増幅されてレーザビーム照射器３２の俯仰及び旋回軸を回転駆動する。従って、赤外線撮像器２２からレーザビーム照射器３２までの一巡のループによって、目標ミサイルを赤外線撮像器２２の画面中央に保持するよう自動追尾することが可能となる。
赤外線シーカミサイルへの妨害のため、レーザ送信器４１からレーザビーム４２が発射され、ダイクロイックミラー５１で反射及び赤外線撮像器２２の視軸と並行になるよう調整され、レーザビーム照射器３２で目標ミサイルに向けて照射される。この場合、レーザビーム４２の軸は、赤外線撮像器２２の画面中央に合わされており、自動的にレーザビーム４２は目標ミサイルに当たることになる。実施の形態１のように送受同軸にすると、送信レーザビームの途中ミラーなどによる反射成分が受信の赤外線撮像器に漏れ込み自己への妨害となる。この発明においては、その問題を解決するために、赤外線撮像器２２の光電変換時間とレーザビーム４２照射時間を交互にする時分割直列動作を行うものである。
【００１７】
図２は、ミサイル位置検出器２３の動作を説明する図である。７０は検出されたミサイル目標であり、画面内中心からの変位出力電圧をそれぞれＥＸ、ＥＹと出力する様子を示している。前記の図１の動作説明において、自動追尾ループは、この電圧出力がゼロになるようレーザビーム照射器３２を駆動する。
【００１８】
図３は、送受の時分割直列動作を説明する図であり、赤外線撮像器が光電変換動作をしている間は、レーザビーム発射が停止される。
【００１９】
図４は、赤外線撮像器２２を説明するブロック図である。２１は、入射赤外線、２２は、赤外線撮像器、２４は、入射赤外線２１を集光・結像する光学系、２５は、入射赤外線像を光電変換する２次元赤外線撮像素子、２６は、２次元赤外線撮像素子２５の動作を制御する制御回路である。
【００２０】
図４で、入射赤外線２１は、光学系２４により２次元赤外線撮像素子２５上に結像される。２次元赤外線撮像素子２５は、光電材料として、実用化されているＩｎＳｂ（インジューム・アンチモン）或いはＨｇＣｄＴｅ（水銀・カドミウム・テルライド）等が使用され、通常３〜５μｍ帯の赤外線が受光される。これらの材料で作られた２次元赤外線撮像素子２５は、非常に高感度であることが、特徴であり、通常１画面の光電変換に必要な時間は、およそ０．１ミリ秒（１／１０，０００秒）の値となる。すなわち画面構成の時間が、通常のテレビカメラと同じとすれば、毎秒６０フィールドなので、１フィールドは１６．７ミリ秒となる。従って、０．１／１６．７＝０．００６となり、２次元赤外線撮像素子２５は、１フィールド時間の内、その０．６％の時間だけ眼を開いて入射赤外線を受け入れる光電変換作用を行う。通常、この動作をシャッタ動作という。制御回路２６は、このシャッタ動作制御を行う。
【００２１】
図５は、レーザ送信器４１を説明するブロック図である。４２は、レーザビーム、４３は、入力直流電源、４４は、レーザ発振の制御を行う制御器、４５は、レーザ励起用の励起光源、４６は、レーザ発振器、４７は、レーザ発振器出力光の波長を変換する波長変換器である。
【００２２】
図５で、制御器４４は、入力直流電源４３の断続制御を行い、レーザダイオードで構成された励起光源４５の発光制御を行う。この発光制御は、図４の赤外線撮像器２２の光電変換制御と対応しており、光電変換を行わない時間帯に励起光源を発光させる。励起光源４５の出力光は、例えばＹＡＧレーザなどで構成されるレーザ発振器４６のエネルギー励起を行い、レーザ発振動作を行わせる。レーザ発振器４６の出力レーザ光は、目標ミサイルの赤外線シーカに効果的な妨害を与える３〜５μｍ帯内の波長を直接発振できないため、波長変換器４７で波長変換される。波長変換器４７は、波長を倍、倍と変換する結晶材料が用いられる。
【００２３】
次に、レーザビーム４２の断続制御の具体的な一実施例を示す。
図６は、レーザビーム遮断器４８をレーザ送信器４１とダイクロイックミラー５１との間に追加している。
【００２４】
図６では、レーザ送信器４１の出力レーザビームは、連続的に出力し、レーザビーム遮断器４８でレーザビームを止める働きを行っている。レーザビーム遮断器４８は、例えば回転型チョッパやビーム方向を変える走査鏡で実現される。
【００２５】
次に、レーザビーム４２の断続制御及びパルス変調の具体的な一実施例を示す。
図７は、赤外線撮像器２２のシャッタ動作に合わせながら、レーザビーム４２を断続制御及びパルス変調化している様子を示す。
【００２６】
図７では、レーザビーム４２にパルス変調をかけているが、これは目標ミサイルの赤外線シーカに旧来の非画像型赤外線センサー、すなわちレチクル回転型シーカの場合においても最大限の妨害効果を発揮させるためである。従って、パルス変調周波数は、対処ミサイルの特性に合わせた値が選ばれる。パルス変調の具体的手段は、図５に示す制御器４４によって行う。
【００２７】
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１のレーザ妨害装置機能に加え、目標ミサイルに対し追尾誤差が発生した場合でも正確にレーザビームを当てることを可能とし、よりレーザビーム幅を狭くすることができるようにしている。
図８は、図１のレーザ妨害装置と同一番号部分は、同一機能であり、５２の駆動回路５３のミラー駆動器を新たに加えている。
【００２８】
以下に動作について説明する。駆動回路５２は、ミサイル位置検出器２３からのＥＸ、ＥＹ変位出力電圧を受け、その信号を増幅し、ミラー駆動器５３を同じくＸ及びＹ軸の角度変位とすべく駆動する。ダイクロイックミラー５１は、ミラー駆動器５３の上に搭載されている。従って、前記ＥＸ、ＥＹ変位出力電圧に応じてレーザビーム４２が赤外線撮像器２２の視軸から角度変位することが可能となる。ミサイル位置検出器２３は、視軸からの目標ミサイル位置ずれを検出しており、前記レーザビーム４２の角度変位を同一スケールになるよう調整しておけば、追尾中の目標ミサイルの運動による追尾ずれがあってもレーザビーム４２は正確に目標ミサイルを照射し続けることを可能としている。これは、レーザビーム照射器３２だけのクローズドループでは、ループの安定性の問題から応答速度に限界があるのに対し、オープンループのミラー駆動器５３では十分高速でレーザビームを振ることができるためである。
【００２９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、航空機搭載用などのミサイル妨害装置において、機外に露出するレーザビーム照射器部分を小型にしたものを実現することができる。
【００３０】
第２の発明によれば、前記第１の発明の赤外線撮像器のシャッタ動作の実現及びレーザ送信器の間欠動作のため、励起用光源の断続で実現している。
【００３１】
第３の発明によれば、前記第１の発明のレーザ送信器の間欠動作のため、レーザビーム遮断器を加え実現している。
【００３２】
第４の発明によれば、レーザビームにパルス変調を加え、非画像型赤外線ミサイルへの妨害効果を高めることを可能としている。
【００３３】
第５の発明によれば、目標検出器追尾出力に応じてレーザビームを追尾軸から独立して振ることを可能とし、より早い応答及びレーザ送信器の小型化を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるミサイル妨害装置の実施の形態１を示す図である。
【図２】 ミサイル位置検出器の動作を説明する図である。
【図３】 この発明による赤外線撮像器とレーザ送信器の動作を説明する図である。
【図４】 この発明によるミサイル妨害装置の実施の形態１の赤外線撮像器を示す図である。
【図５】 この発明によるミサイル妨害装置の実施の形態１のレーザ送信器を示す図である。
【図６】 この発明によるミサイル妨害装置の実施の形態１のレーザビーム送信部分を示す図である。
【図７】 この発明によるミサイル妨害装置の実施の形態１のレーザビームの変調動作を説明する図である。
【図８】 この発明によるミサイル妨害装置の実施の形態２を示す図である。
【図９】 従来のミサイル妨害装置を示す図である。
【符号の説明】
１ ミサイル妨害装置、２ ミサイル位置検出手段、３ レーザビーム指向手段、４ レーザビーム光源手段、５ 無人の小艇、６ 防御対象の艦船、２１ 入射赤外線、２２ 赤外線撮像器、２３ ミサイル位置検出器、２４ 光学系、２５ ２次元赤外線撮像素子、２６ 制御回路、３１ サーボアンプ、３２ レーザビーム照射器、４１ レーザ送信器、４２ レーザビーム、４３ 入力直流電源、４４ 制御器、４５ 励起光源、４６ レーザ発振器、４７ 波長変換器、４８ レーザビーム遮断器、５１ ダイクロイックミラー、５２ 駆動回路、５３ ミラー駆動器、５４ 反射鏡、７０ ミサイル目標。

Claims (5)

1. 赤外線追尾ミサイルなどの赤外線放射物体を撮像する赤外線撮像器と、
   前記赤外線撮像器出力の映像信号から前記赤外線追尾ミサイルの位置を検出するミサイル位置検出器と、
   レーザビームを発生するレーザ送信器と、
   前記赤外線追尾ミサイルに対して前記レーザビームを照射するレーザビーム照射器と、
   を具備したミサイル妨害装置において、
   前記レーザ送信器から送信されるレーザビームを反射するとともに、目標からの反射光を透過するビームスプリッターと、
   上記ビームスプリッターで反射されたレーザビームを反射して目標へ照射するとともに、当該目標からの反射光を反射して上記ビームスプリッターへ反射する反射鏡と、
   上記レーザ送信器から発生されるレーザビームを、前記赤外線撮像器が前記赤外線追尾ミサイルなどの赤外線放射物体を撮像する時間に遮断するレーザビーム遮断器と、
   を備えたことを特徴とするミサイル妨害装置。
2. 前記赤外線撮像器は、映像信号の１フレーム又は１フィールドの時間の内、一部の時間のみ光電変換を行う２次元型赤外線撮像素子を有するものであり、
   前記レーザ送信器は、前記赤外撮像器が光電変換を行っている時間は、少なくともレーザビームの発生を止める手段を有するものであることを特徴とする請求項１記載のミサイル妨害装置。
3. 前記赤外線撮像器は、映像信号の１フレーム又は１フィールドの時間の内、一部の時間のみ光電変換を行う２次元型赤外線撮像素子を有するものであり、
   前記赤外線撮像器が光電変換を行っている時間は、少なくともレーザビームを遮断するレーザビーム遮断器とを備えたことを特徴とする請求項１記載のミサイル妨害装置。
4. 照射するレーザビームをパルス変調する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のミサイル妨害装置。
5. ミサイル位置検出器の位置出力に対応する角度方向に向かって、レーザビームの照射方向を微動調整する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のミサイル妨害装置。

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