JPH0572339A

JPH0572339A - レーザを用いた銃弾測定装置

Info

Publication number: JPH0572339A
Application number: JP4052939A
Authority: JP
Inventors: Barry J Yuhas; ジエイ．ユーハスバリー
Original assignee: Teledyne Industries Inc
Current assignee: TDY Industries LLC
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1993-03-26
Also published as: CA2061614A1; NO920932L; US5159396A; NO920932D0; EP0503574A1; ZA92383B; IL101212A0

Abstract

(57)【要約】【目的】弾丸等の物体の速度測定装置を提供すること。【構成】この装置は、反射されたレーザビームのドップ
ラー周波数シフトを測定することによって物体の速度を
測定する。レーザビーム４２は、レーザ送信機１２およ
びレーザ受信機１６に対して動いている目標域上へ照射
される。反射されたレーザエネルギーは局部発振器ビー
ム３２と混合され、混合ビーム３４が放射線検出器へ集
束される。ドップラー周波数シフトが測定され、物体速
度が示される。犠牲鏡５０が用いられ、銃において砲内
弾道測定が行われる。【効果】大口径および小口径の銃用の弾丸に対して、砲
内および砲外の両方の測定を可能にする。また、積分お
よび微分手段３１が設けられ、弾道位置および加速度デ
ータが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】このレーザ（Ｌａｓｅｒ）を用い
た銃弾測定装置（レーザＧＡＭＥ）は、発射体、たとえ
ば銃からの散弾の速度を、それが砲内（銃身内）にある
間および／または砲外（銃身外）を進んでいる間に測定
する装置に関するものである。この発明は、弾丸から反
射されるレーザ光のドップラー周波数シフトの現象を、
弾丸の速度の測定基準として利用している。同様に、そ
のように発生される速度データを積分しかつ微分する適
当な手段を設けることによって、弾丸の瞬間位置及び瞬
間加速度もまた決定されうる。

【０００２】

【従来の技術】弾丸が砲内にある間及び砲口から出てい
った後の両方において、その弾丸の速度を正確に測定す
ることができる装置を提供しようといういくつかの試み
がなされてきた。弾道の性能は、受動光学装置及び能動
マイクロ波装置の両方で測定される。そのような受動光
学装置は、スカイスクリーン装置及びライトボックスと
して公知である。これらの光学装置は、弾丸があらかじ
め定められた距離を通過するのに必要な時間を測定する
ことによって、特定の測点間の平均速度を提供するため
に用いられている。マイクロ波装置は、関連のレーダ送
信機、レーダ受信機及びレーダ信号処理装置を有するレ
ーダ装置を含む。最近では、１０ギガヘルツで動作する
従来の連続波（ＣＷ）レーダで弾道の速度を検出するＸ
帯域レーダが開発されている。ドップラーレーダ（Ｄｏ
ｐｐｌｅｒｒａｄａｒ）は、瞬間速度にいくつかの固
有の制限を与える。光学装置及びマイクロ波装置は両方
とも、弾丸が砲口を離れた後に弾道を評価することがで
きる。これは、砲身の外部を意味する「砲外弾道」と呼
ばれる。マイクロ波装置はまた、砲身の内部、すなわち
砲内弾道を測定することができる。いくつかの要因は、
砲外弾道及び砲内弾道の両方の測定のためのこれらのシ
ステムの性能を制限している。

【０００３】より具体的に説明すると、弾道速度の測定
のための従来の受動光学技術は、あらかじめ定められた
測量点間の平均速度を外部評価する。そのため、種々の
測点で、スカイスクリーン（屋外範囲）あるいはライト
ボックス（屋内範囲）を位置決めする必要性があり、対
になった試験局（スクリーンまたはボクッス）を測点に
設置しなければならず、その数が制限される。測定され
た速度は、実際には、ある測定された時間間隔にわたる
測点間の距離によって規定される平均速度である。速度
測定の分解能は、試験局の数が増えるにつれて増加する
が、試験局の数が増加することは、距離間の時間間隔を
正確に測定しようという能力に限界があるため、速度測
定の正確度を減じる。その結果は、測定の分解能は正確
度と逆比例して変化するということである。さらに、ス
カイスクリーン／ライトボックスの手法の元で行われる
いかなる弾道速度測定も、試験局間のみで有効な平均速
度の評価に制限される。時間の前半分では、実際の弾丸
の速度は平均速度を越え、かつ時間の後半分では、弾丸
速度は、平均速度未満である。平均速度測定の利用は、
ユーザによって決定されなければならない。それは、武
器すなわち弾道の繰り返し性の測定基準として有効であ
るかもしれないが、測定間隔の外の地点での弾道性能に
とっても、測定間隔内で急速に展開しつつある弾道を評
価するためにも有効ではないかもしれない。

【０００４】最近、弾道測定のためのマイクロ波レーダ
（ｍｉｃｒｏｗａｖｅｒａｄａｒ）が、受動光学型の
スカイスクリーン／ライトボックスで行われる平均速度
測定の欠点を克服しようという試みのために用いられて
きている。マイクロ波レーダは、Ｘ帯域送信機（公称１
０ギガヘルツ）を用いて、近くの後部側から弾道の目標
を照射し、かつそれからレーダ受信機は、周波数シフト
され、反射されたエネルギーを集める。この周波数シフ
トされ、反射された力は、「ドップラーリターン」とし
て公知である。ドップラーリターンは、局部発振器と混
合され、かつレーダ受信機で検出される。その復帰力を
局部発振器のそれと混合した結果、一般には和と差の周
波数と呼ばれる付加周波数が生じる。このうち、差の周
波数のみが、レーダ受信機の検出器の電子帯域幅内にあ
り、検出に利用される。ドップラー周波数シフトは、弾
丸速度の直接の測定基準を提供し、かつ検出器及び信号
処理装置によって評価される。

【０００５】マイクロ波レーダを利用する砲外弾道測定
は、連続波（ＣＷ）ドップラーレーダ技術によって弾丸
速度の測定を可能にする。しかしながら、そのレーダ
は、火球の不透明度および結果として生じるプラズマの
残光のため、砲口近くの速度を測定するのには不適当で
ある。目標のレーダの断面は、弾丸の大きさが入射電磁
エネルギービームの波長に近づくにつれて、非常にラン
ダムなパラメータとなるので、Ｘ帯域（１０ギガヘル
ツ）の測定はまた大口径の弾道にのみ適する。マイクロ
波放射線は、１０ミリメートルないし３メートルの範囲
の波長を有する。１０ギガヘルツでは、波長はほぼ３０
ミリメートルである。３０ミリメートル近くまたはそれ
未満の目標の大きさ（弾丸の直径等）にとっては、Ｘ帯
域レーダは、弾丸の速度測定をするのに全く適さない。

【０００６】さらに、上述のマイクロ波を用いる方法
は、弾丸が砲内にある間にその弾道を測定することには
全く適合しない。砲身の直径が波長にほぼ等しいとき、
砲身は導波管として働き、かつ弾丸が砲身を移動するに
つれて、砲身は空洞を調整し、その結果一連の定在波パ
ターンが生じる。次に、検出器は、弾丸が砲身を下って
加速するにつれて、連続的な最大及び最小パターンを検
出する。弾丸が砲身を下って移動するにつれて定在波パ
ターンにより不連続な測定数が生じるので、この測定技
術は受動光学技術の静止ライトボックスに似ている。こ
れらの測定の導波管の性質は、砲身の直径対波長の関係
及び繰り返し可能な送信機と砲身の幾何学的配置に依存
している。

【０００７】いくつかの米国特許は、砲内か砲外のいず
れかにおける弾丸の測定を説明している。スミス（Ｓｍ
ｉｔｈ）の、米国特許第２、６９１、７６１号は、マイ
クロ波送信機を用いる砲内弾道を測定するシステムを説
明している。スミスのシステムは、砲身に対する実質的
な量の変更を必要とする。さらに、スミスのシステム
は、各発射後にマイクロ波パターンの調整及び砲身の洗
浄を必要とする。このシステムのこれらの特徴のため、
その使用は非常に不便である。

【０００８】シュルツ（Ｓｃｈｕｌｔｚ）等の、米国特
許第２、７３５、９８１号は、弾丸が砲内にある間の弾
丸の速度を測定するために用いられる別のマイクロ波送
信システムを説明している。さらに、定在波の調整が必
要とされる。また、シュルツは、散弾間で交換されなけ
ればならない拡大可能なマイクロ波素子を使用してい
る。このため、この装置を用いるにはコスト及び複雑さ
がかなり増す。

【０００９】エルガード（Ｅｌｇａａｒｄ）の、米国特
許第３、９１８、０６１号は、砲外の弾丸の速度を測定
するシステムを示している。このシステムは、マイクロ
波レーダ源を用い、かつドップラーリターン信号を検出
する。しかしながら、マイクロ波の波長は、プラズマに
よってかつまた燃焼発射火薬の副産物（レイリー散乱）
によって強く減衰される。砲身から発するプラズマ及び
中性粒子の両方の持続性及び密度は、レーダの送信に悪
影響を及ぼす。従って、このシステムでは、砲口の非常
に近くでの弾丸速度の測定が不可能である。エルガード
のシステムでは、砲内弾道測定をすることも、また、不
可能である。

【００１０】トウリオス（Ｔｏｕｌｉｏｓ）等の、米国
特許第４、２８３、９８９号及び４、４５７、２０６号
は、砲内及び砲外の両方での弾丸速度を測定するマイク
ロ波システムを示している。マイクロ波源は、上で注目
したように、定在波の調整を必要とする。また、トウリ
オスのシステムは、砲身の少なからぬ変更を必要とす
る。さらに、上で注目したように、マイクロ波の波長
は、プラズマ及び燃焼発射火薬の副産物を介して伝搬す
る間に著しく減衰される。さらに、マイクロ波レーダ
は、広角のビームを発し、かつこのビームは、戦闘状況
で、他の部隊によって故意にではなく遮られるかまたは
検出されることがある。この広角ビームはまた、近接し
たユニット間での漏洩の可能性を増す。

【００１１】シュミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）の、米国特
許第４、４８６、７１０号は、砲身へのコイルの取付を
示しており、そのコイルは、砲内の弾丸の速度を一度だ
け測定する。いかなる砲外測定も可能ではない。さら
に、砲身の著しい変更が必要とされる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明の一つの目的
は、公知の弾丸速度測定装置の上記の欠点を克服した、
新しい弾丸等の物体の速度測定装置を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
目標領域の物体の速度を、目標領域から反射されるレー
ザ放射線のドップラー周波数シフトを測定することによ
って測定する装置であって、コヒーレントレーザビーム
を発生するレーザ源、ビームの広がり及び空間構造につ
いてレーザビームを変更するための、送信光学手段、前
記送信光学手段で変更されたレーザビームを目標領域上
に送り、かつ前記目標領域から反射されたレーザビーム
の一部を受信するために配置された送受信光学手段、反
射されたレーザビームを局部発振器ビームと混合するた
めの受信光学手段、混合されたビームを集束する手段、
集束された混合ビームを検出する受信手段、および前記
受信手段によって検出された検出信号を処理し、反射さ
れたレーザビームのドップラー周波数シフトに基づく速
度情報を生じる信号処理手段を備える、目標領域におけ
る物体の速度測定装置である。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の物
体の速度測定装置において、物体は弾丸であり、かつ目
標領域は砲内にある間の弾丸の速度が測定できるように
砲内にあることを特徴とするものである。請求項３記載
の発明は、請求項２記載の物体の速度測定装置におい
て、前記送受信光学手段は、レーザビームを砲身の下方
へ送りかつ反射されたレーザビームを受信光学系に戻す
ための犠牲鏡をさらに含み、前記犠牲鏡は弾丸の経路に
位置決めされることを特徴とするものである。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１記載の物
体の速度測定装置において、レーザビームは、弾丸の経
路に沿って、砲外の目標領域へ照射され、それによって
弾丸の速度が測定されることを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の物体の速度測定
装置において、レーザビームを物体上に向けるコンピュ
ータ制御装置及びビーム舵取光学系をさらに含むことを
特徴とするものである。

【００１６】請求項６記載の発明は、請求項５記載の物
体の速度測定装置において、物体を追跡するビーム舵取
鏡をさらに含むことを特徴とするものである。請求項７
記載の発明は、請求項５記載の物体の速度測定装置にお
いて、前記コンピュータ制御装置は、内蔵型の自己試験
診断手段をさらに含むことを特徴とするものである。

【００１７】請求項８記載の発明は、請求項１記載の物
体の速度測定装置において、前記送受信光学手段は、コ
ヒーレントなレーザビームを方向付けかつ受信するため
に用いられることを特徴とするものである。請求項９記
載の発明は、請求項１記載の物体の速度測定装置におい
て、前記検出手段は、受信された光学エネルギーを電子
信号に変換するためのテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣ
ｄＴｅ）光学検出器を含むことを特徴とするものであ
る。

【００１８】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
物体の速度測定装置において、前記テルル化水銀カドミ
ウム光学検出器は、混合されたドップラー周波数シフト
搬送波及び局部発振器ビームを検出することができ得る
光学感度及び電子帯域幅を有することを特徴とするもの
である。請求項１１記載の発明は、請求項１記載の物体
の速度測定装置において、検出器を、その操作に適した
温度に維持するための極低温冷却手段をさらに含むこと
を特徴とするものである。

【００１９】請求項１２記載の発明は、請求項１記載の
物体の速度測定装置において、小さい信号利得を与える
ためにかつ検出手段のインピーダンスを信号処理手段の
入力インピーダンスと釣り合わせるための前置増幅器を
さらに含むことを特徴とするものである。請求項１３記
載の発明は、請求項１記載の物体の速度測定装置におい
て、前記レーザ源は、速度測定に適合する時間的かつ空
間的なコヒーレントビームを与えることを特徴とするも
のである。

【００２０】請求項１４記載の発明は、請求項１記載の
物体の速度測定装置において、前記物体の位置の情報を
生じるために、速度情報を積分する手段をさらに含む、
ことを特徴とするものである。請求項１５記載の発明
は、請求項１４記載の物体の速度測定装置において、前
記物体の瞬間加速度の情報を生じるために、速度情報を
微分する手段をさらに含むことを特徴とするものであ
る。

【００２１】請求項１６記載の発明は、請求項１記載の
物体の速度測定装置において、前記物体の瞬間加速度の
情報を生じるために、速度情報を微分する手段をさらに
含むことを特徴とするものである。請求項１７記載の発
明は、請求項１記載の物体の速度測定装置において、物
体は弾丸であり、かつ砲内弾道測定及び砲外弾道測定
が、同じ弾丸について行われてもよいことを特徴とする
ものである。

【００２２】請求項１８記載の発明は、請求項１記載の
物体の速度測定装置において、前記レーザ源は、放射線
を赤外線波長のビームを発することを特徴とするもので
ある。請求項１９記載の発明は、請求項１８記載の物体
の速度測定装置において、前記レーザ源は、二酸化炭素
レーザであることを特徴とするものである。

【００２３】請求項２０記載の発明は、請求項１９記載
の物体の速度測定装置において、前記赤外線波長は、ほ
ぼ１０．６ミクロンであることを特徴とするものであ
る。請求項２１記載の発明は、物体の速度を測定する装
置であって、コヒーレント赤外線レーザビームを発生す
る赤外線レーザ源、速度が測定されるべき物体にレーザ
ビームを照射し、それによって速度が測定されるべき物
体から前記レーザビームを反射させる手段、反射された
レーザビームのドップラー周波数シフトを検出しかつ測
定する手段、及び測定されたドップラー周波数シフトか
ら、物体の速度を決定する手段を含むことを特徴とする
ものである。

【００２４】請求項２２記載の発明は、請求項２１記載
の物体の速度測定装置において、赤外線レーザ源は、二
酸化炭素レーザであることを特徴とするものである。請
求項２３記載の発明は、請求項２１記載の物体の速度測
定装置において、検出及び測定手段は、テルル化水銀カ
ドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）検出器を含むことを特徴とす
るものである。

【００２５】請求項２４記載の発明は、請求項２１記載
の物体の速度測定装置において、物体の位置の情報を生
じるために、測定された速度を積分する手段をさらに含
むことを特徴とするものである。請求項２５記載の発明
は、請求項２４記載の物体の速度測定装置において、物
体の加速度の情報を生じるために、測定された速度を微
分する手段をさらに含むことを特徴とするものである。

【００２６】請求項２６記載の発明は、請求項２１記載
の物体の速度測定装置において、物体の加速度の情報を
生じるために、測定された速度を微分する手段をさらに
含むことを特徴とするものである。請求項２７記載の発
明は、請求項２１記載の物体の速度測定装置において、
直接発射弾道測定の場合には、前記レーザ源は、本来物
体の全経路に照射されることを特徴とするものである。

【００２７】請求項２８記載の発明は、請求項２１記載
の物体の速度測定装置において、ビーム舵取鏡をさらに
備え、間接発射弾道測定の場合には、ビーム舵取鏡は物
体の移動を追跡するために用いられることを特徴とする
ものである。請求項２９記載の発明は、請求項２１記載
の物体の速度測定装置において、前記検出及び測定手段
は、反射されたレーザビームを基準局部発振器ビームと
混合する手段を含み、かつ混合されたビームを検出器上
に集束させる手段をさらに含むことを特徴とするもので
ある。

【００２８】請求項３０記載の発明は、請求項２９記載
の物体の速度測定装置において、前記混合手段は、ビー
ムスプリッタ及び混合くさびを含み、基準局部発振器ビ
ームは、レーザビームが物体から反射される前に、ビー
ムスプリッタによってレーザビームから分離されること
を特徴とするものである。請求項３１記載の発明は、請
求項３０記載の物体の速度測定装置において、ビームス
プリッタは、ゲルマニウム平面であることを特徴とする
ものである。

【００２９】請求項３２に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する方法であっ
て、（ａ）弾道体積をレーザ光線で照射し、（ｂ）
速度が測定されるべき物体を前記弾道体積を通過させ、
それによって前記レーザ光線が前記物体から反射され、
（ｃ）前記反射されたレーザ光線を受光し、（ｄ）
反射されたレーザ光線のドップラー周波数シフトを、反
射されたレーザ光線の周波数を基準局部発振器ビームと
比較することによって測定し、かつ（ｅ）物体の速度
を、測定されたドップラー周波数シフトから決定するこ
とを含むことを特徴とするものである。

【００３０】請求項３３に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項３２記
載の方法において、弾道体積は砲内にあり、かつ弾道体
積は、レーザ光線を犠牲鏡によって砲身の砲口へ送るこ
とによって照射されることを特徴とするものである。請
求項３４に記載の発明は、物体の速度を、物体から反射
されるレーザ放射線のドップラー周波数シフトを測定す
ることによって測定する請求項３２記載の方法におい
て、弾道体積は砲外にあり、かつ速度が測定されている
物体は砲身から発射された弾丸であることを特徴とする
ものである。

【００３１】請求項３５に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項３４記
載の方法において、弾道体積は、レーザ光線を拡大する
ことによって弾道体積全体が照射されることを特徴とす
るものである。請求項３６に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項３４記
載の方法において、弾道体積は、弾丸が砲身から発射さ
れた後それを追跡するためにビーム舵取鏡を用いること
によって照射されることを特徴とするものである。

【００３２】請求項３７に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項３２記
載の方法において、基準局部発振器ビームは、レーザ光
線が物体から反射される前に、そのレーザ光線の一部を
分離することによって生成されることを特徴とするもの
である。

【００３３】請求項３８に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項３７記
載の方法において、測定工程は、局部発振器ビームと反
射されたビームとを混合くさびで混合し、かつ混合され
たビームをヘテロダイン検出器へ与えることを含むこと
を特徴とするものである。

【００３４】請求項３９に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項３８記
載の方法において、速度は次の関係から決定され、

【００３５】

【数２】

【００３６】ここで、ｖは、物体の速度であり、ｆ
（ｄ）は、測定されたドップラー周波数であり、ｆ
（ｏ）は、局部発振器周波数であり、ｃは、光の速度、
であることを特徴とするものである。

【００３７】請求項４０に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項３２記
載の方法において、物体は砲身から発射される弾丸であ
り、照射工程は、弾丸が砲内にある間及び砲身を出た後
の弾丸についても速度測定が行われてもよいように弾道
体積を照明することを含むことを特徴とするものであ
る。

【００３８】請求項４１に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項４０記
載の方法において、照射する工程（ａ）は、（ａ１）
弾丸の経路内に犠牲鏡を設け、かつ（ａ２）弾丸が砲
内にある間及び前記砲身を出た直後も速度測定が行える
ように、犠牲鏡からのレーザ光線を砲身の下方へ反射さ
せることを含むことを特徴とするものである。

【００３９】請求項４２に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項４１記
載の方法において、弾丸は、犠牲鏡を貫通することによ
ってそれを破壊し、かつ照射工程（ａ）には、（ａ３）
弾丸が前記犠牲鏡を貫通した後もレーザ光線が弾丸か
ら反射されるように、砲外の弾道体積を照射することを
さらに含むことを特徴とするものである。

【００４０】請求項４３に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する請求項４２記
載の方法において、工程（ａ３）は、弾丸が犠牲鏡を貫
通した後それを追跡するためにビーム舵取鏡の使用を含
むことを特徴とするものである。請求項４４に記載の発
明は、物体の速度を、物体から反射されるレーザ放射線
のドップラー周波数シフトを測定することによって測定
する、請求項４２記載の方法において、工程（ａ３）
は、弾丸が犠牲鏡を貫通した後それを追跡する必要がな
いように、弾道体積全体を照射することを含むことを特
徴とするものである。

【００４１】請求項４５に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する、請求項３２
記載の方法において、（ｆ）物体の加速度の情報を提
供するために、決定された速度を微分する工程をさらに
含むことを特徴とするものである。

【００４２】請求項４６に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する、請求項４５
記載の方法において、（ｇ）物体の位置の情報を提供
するために、決定された速度を積分する工程をさらに含
むことを特徴とするものである。

【００４３】請求項４７に記載の発明は、物体の速度
を、物体から反射されるレーザ放射線のドップラー周波
数シフトを測定することによって測定する、請求項３２
記載の方法において、（ｆ）物体の位置の情報を提供
するために、決定された速度を積分する工程をさらに含
むことを特徴とするものである。

【００４４】

【作用】この発明は、光源としてレーザビーム（ｌａｓ
ｅｒｂｅａｍ）、好ましくは赤外線波長でコヒーレン
トレーザビームを出力する二酸化炭素（ＣＯ₂）レーザ
を使用している。レーザビーム源の使用は、マイクロ波
システムにまさるいくつかの利点を与える。まず第一
に、レーザ源はマイクロ波レーダ源ほど広がらないの
で、レーザビームを相手方が検出する可能性は減じられ
る。この遮断の可能性が減じられたことは、マイクロ波
レーダシステムと比較して、戦闘状況におけるこの測定
システムの使用可能性を非常に高めている。同様に、こ
のレーザビームは、近接した武器システム間での信号漏
洩の可能性を減じている。

【００４５】この発明のレーザＧＡＭＥシステムはま
た、砲身の変更をほとんど必要としない。レーザ送信機
または受信機を収容するために砲身に穴をあけるかまた
はハードウエアを砲身に装着する必要はない。レーザＧ
ＡＭＥシステムは、特別な道具、装置または特殊な機械
を使用することなく、便宜上砲外に位置決めされればよ
い。もちろん、輸送及び戦場での操作を容易にするため
に、レーザＧＡＭＥを武器システム上に永久的に装着す
るのが望ましいかもしれない。この装着は、通常の銃の
操作を妨げない位置で行われ得る。

【００４６】レーザＧＡＭＥは、同じ弾丸について砲内
弾道測定及び砲外弾道測定の両方を行うことができる。
そのようなことは、犠牲鏡を設けることによって達成さ
れる。犠牲鏡は弾丸の経路に位置決めされ、かつそれに
よってシステムは弾丸が砲内にある間に弾丸の連続的な
速度測定をすることができる。弾丸が砲口を出た後、そ
れは鏡を貫通して破壊する（よって、「犠牲」という言
葉で表される）が、その後の砲外弾丸速度測定は、シス
テム光学系を変更することなく行われ得る。この発明に
従って用いられる犠牲鏡は、交換するのに費用がかから
ずかつ容易である。

【００４７】組み合わされた砲内及び砲外レーザＧＡＭ
Ｅに対する光学系は、砲内のみまたは砲外のみの光学構
成とほんのわずかに異なる。これは、エネルギーを検出
器に集束される必要があるためであり、かつ内部構成の
焦点距離は外部構成の焦点距離と異なる。組み合わされ
た砲内及び砲外構成に対する設計の妥協は、光学系は、
いずれかの構成にとって最適ではないが、砲内および砲
外構成の両方で用いることのできる焦点距離を使用する
ということである。

【００４８】赤外線波長の使用は、レーザＧＡＭＥシス
テムにさらなる利点を与える。好ましい実施例では、二
酸化炭素（ＣＯ₂）レーザが用いられ，これは１０．６
ミクロンの波長のレーザビームを生じる。上で論じたよ
うに、Ｘ帯域マイクロ波長（３０ミリメートル）が砲身
及び弾丸の大きさとほぼ同じ位数であるとき、マイクロ
波発振器周波数が注意深く選択されなければならず、か
つ定在波は繰り返し調整しなければならない。さらに、
直径が異なる砲身に対しては異なる発振器周波数が必要
であり、かつレーダ源の再調整も必要とする。赤外線波
長は、マイクロ波より数位数の大きさ（１０．６ミクロ
ン対３０ミリメートル、すなわちほぼ４位数の大きさ）
も短い。この短い赤外線波長により、この発明の装置
を、システムが最初設置された後導波管の調整をする必
要なく用いることができる。そのためにまた、マイクロ
波装置で使用可能であるものより小口径の武器の調査が
可能になる。可視光は、赤外線よりいっそう短い波長を
有するので、この発明に従って可視レーザ光を用いる可
能性がある。この手法は、高帯幅光検出器および高程度
の時間的なコヒーレンスを有する可視レーザに限定され
る。

【００４９】より短い波長の利点は、大口径及び小口径
の弾丸の両方について、かつ砲内及び砲外の両方につい
ての速度測定を行え得るということである。Ｘ帯域レー
ダは３０ミリメートル以上の弾丸の測定にのみ適すると
いうことを上で述べた。レーザＧＡＭＥは、これらの大
口径の弾丸ならびに小口径、例えば１７口径（４．３２
ミリメートル）までの武器に対する弾道測定を行うこと
ができる。この点において、マイクロ波レーダシステム
より著しく改良されている。

【００５０】弾丸が砲口を出てしばらくは、燃焼発射火
薬、燃焼副産物、及びガスプラズマの混合物が存在す
る。赤外線波長は、マイクロ波放射線ほど減衰せずにこ
の媒体を介して伝搬する。これは、光の伝搬が媒体にお
ける粒子及びプラズマの密度の関数であるからである。
粒子及びプラズマの密度が時間とともに減少するにつ
れ、粒子またはプラズマの間隔によって駆動される減衰
は、長い方のマイクロ波の波長より短い方の赤外線の波
長に好都合になりがちである。これは、前方散乱が幾何
学的及びミー散乱に有利であるということ、並びに短い
方の波長を有するレーザが長い方のマイクロ波の波長よ
り速くミー領域に入りかつそれから幾何学的散乱領域に
入るということによる。レイリー、ミー及び幾何学的散
乱という言葉は、粒子の大きさと、その体積を探針する
電磁エネルギーの波長との比をさす。レイリー散乱は、
波長が粒子の大きさより大きいときに適用され、ミー散
乱は、波長が粒子の大きさに非常に近いときに適用さ
れ、かつ幾何学的散乱は波長が粒子の大きさより小さい
ときに適用される。砲口の近くで見つけられる燃焼発射
火薬の副産物については、波長と粒子の大きさとの比
は、レーザ波長では主として幾何学的領域及びミー領域
に、また、マイクロ波長ではレイリー領域にある。幾何
学的及びミー散乱に対する前方散乱係数は、レイリー散
乱より大きい大きさのオーダでありうる。これらの点
は、弾丸が砲口領域内を出たとたんに測定が行われると
き、レーザ放射線に好都合である。

【００５１】高温、高圧ガスが弾丸を有する砲身を出る
とき砲口に存在しがちであるように、荷電粒子領域を介
する放射線の伝搬についても類似の状況が存在する。プ
ラズマと称するこの荷電粒子媒体は、レーザ及びマイク
ロ波放射線の透過にそれぞれ別の影響を及ぼす。プラズ
マを介して伝搬するという放射線の能力は、プラズマの
密度及び放射線の波長に直接に関連している。プラズマ
の密度が増すにつれて、または波長が増すにつれて、放
射線の透過が減少する。いかなるプラズマの密度に対し
ても、短い方の波長の放射線は、長い方の波長より高い
透過を受ける。よって、レーザはより短い波長を有する
ので、レーザ光線はマイクロ波レーダより容易にプラズ
マを介して伝搬するレーザ光線を使用することによっ
て、武器の砲身での初期加速度を含む弾丸の飛行体制全
体を通じて、かつプラズマ、火球及び他の発射副産物が
砲身から放たれる砲口での弾丸の移動を介して弾道を測
定をすることができる。このことは、レーザ光線を用い
た装置がマイクロ波レーダシステムにまさる利点を表し
ている。レーザＧＡＭＥによって、マイクロ波技術によ
って可能であるより砲身の砲口の近くで、速度を測定す
ることができ、外部測定データを推定する必要性を減じ
または排除する。

【００５２】レーザＧＡＭＥによって、反射されたレー
ザ光線のドップラー周波数シフトの測定に基づき、スカ
イスクリーンまたはライトボックスシステムで実行可能
であるより多くの速度測定をすることができる。レーザ
ＧＡＭＥは、これらのシステムより改良された分解能及
び精度の両方を提供する。改良された分解能は、測定の
忠実度を高め、かつ改良された精度は、導き出された加
速度及び位置データの正確度を高める。

【００５３】レーザＧＡＭＥはさらに、砲口での弾丸の
速度を測定することによって、かつ適当なデータを武器
の発射制御コンピュータに送ることによって、弾丸の目
標点を修正することができる。発射制御コンピュータ
は、前の弾丸速度データに基づき武器の目標点を調節す
る。このデータは、発射制御の解決法を改良し、発射の
任務を達成するのに必要な弾丸数を最小にする。

【００５４】レーザＧＡＭＥは、弾丸からのレーザビー
ム（搬送周波数）の反射によるドップラー周波数シフト
の測定に基礎を置いている。処理されたドップラー周波
数は、弾丸の速度及び搬送周波数に直接関連している。
ドップラー周波数を記録することは、弾丸速度の測定基
準を提供する。サンプリング時間を変えることによっ
て、測定数か測定精度のいずれかが増加し得る。より短
いサンプリング間隔によって、より多くの測定が可能と
なる。または、より少ない測定数を処理することがで
き、そのためにより大きな測定精度が可能となる。どち
らを選択するかはユーザの自由に任されている。

【００５５】データは、適当な分解能及び精度を提供す
るために、オペレータによって必要とされるように集め
られかつ処理されてもよい。測定に対するサンプリング
率は、毎秒１００万回の測定より多くてもよい。しかし
ながら、この測定密度は、その大部分が不必要な莫大な
量のデータを提供することになる。合計１５０回の測定
に対して、１５ミリ秒の弾丸の飛行にわたってミリ秒に
つき１０回の測定は、大部分の砲内弾道測定のために十
分な分解能及び精度を提供するということがわかってき
た。もしより大きな分解能が必要とされるなら、測定率
は、ミリ秒につき１００回または１０００回の測定にま
で増加してもよい。測定率は、理論的に、レーザ周波数
発振につき最大限２回の測定まで増加してもよい。この
結果、１０．６ミクロンのレーザについては毎秒６０テ
ラ（１０¹²）回の測定となる。

【００５６】長い事象の場合には、ユーザは、一つの処
理装置から使用可能な潜在データのごくわずかな部分、
すなわち２０番目、５０番目または１００番目のデータ
点をサンプリングしたいと思うかもしれない。これは、
データの数で圧倒されるのを避けるために行われるであ
ろう。そのようなデータ処理技術は公知であり、かつ技
術水準内にある。

【００５７】レーザＧＡＭＥは、他の速度測定システム
とは異なる。というのはレーザＧＡＭＥはドップラーか
ら直接弾丸速度を測定するという能力を含んでいるから
である。従来のマイクロ波装置は、弾丸が砲身を下って
移動するにつれ弾丸によって生成される定在波の変化率
を測定する。この定在波の変化率は確固たるものである
かもしれないが、測定の忠実度、すなわち、限定された
測定数及び限定された精度を非常に減じる。レーザＧＡ
ＭＥには、かかる欠点はない。

【００５８】レーザＧＡＭＥは、商業／軍事研究開発、
試験及び評価（ＲＤＴ＆Ｅ）環境、並びに操作及び組織
（Ｏ＆Ｏ）環境のいずれかに組み込まれ得る。これは、
レーザＧＡＭＥのハードウエアの忠実度及び利用度の目
安である。この発明の有利な局面は、次の詳細な説明か
ら容易に明らかとなろう。

【００５９】

【実施例】レーザを用いた銃弾測定装置（レーザＧＡＭ
Ｅ）は、弾道速度を測定するために、かつ弾丸が砲内に
ある間（砲内弾道）及び弾丸が砲身を出た後（砲外弾
道）の両方において、弾道の位置または加速度を評価す
るために用いられ得る。レーザＧＡＭＥシステムは、ド
ップラー周波数シフトの現象を用いて弾丸速度を測定す
る。ドップラー周波数シフトは、公知の搬送周波数の時
間的に安定なコヒーレント源からの放射線が送受信シス
テムの慣性系に対して移動している物体から反射される
とき生じることは公知である。初期周波数に対する反射
されたエネルギーの周波数シフトを測定することによっ
て、弾丸速度の測定を行うことができる。時間に対する
速度を適当な積分手段で積分することによって、所定の
時間ｔでの弾丸の位置が予言され得る。すなわち、ｘ
（ｔ）＝ｖ（ｔ）ｄｔである。同様に、微分手段を用い
ることによって、瞬間加速度が定められる。すなわち、
ａ（ｔ）＝（ｄｖ／ｄｔ）である。

【００６０】ひとたび戻されたレーザエネルギーが電子
信号に変換されたら、信号の積分及び微分は二つのはっ
きりと異なる方法によって達成され得る。第１の実施例
では、演算増幅器は、必要に応じて、信号を積分または
微分するために用いられる。この目的のためのこの演算
増幅器は、当業者に周知である。そのような演算増幅器
は、プレセイ（Ｐｌｅｓｓｅｙ）、モトローラ（Ｍｏｔ
ｏｒｏｌａ）、テキサスインスツルメント（Ｔｅｘａｓ
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）等のメーカーから商業的に
入手可能である。

【００６１】他の実施例では、速度データの積分及び微
分は、当業者に公知のコンピュータソフトウエアの使用
によって達成される。この実施例は、受信機からのアナ
ログ電子信号が、ＡＤ変換器によってディジタル信号に
変換されることを必要とする。次に、ディジタルデータ
は、ソフトウエアに含まれるアルゴリズムによって処理
される。ソフトウエアは、ユーザのニーズに従って、よ
り柔軟となりかつ再プログラムされ得る。

【００６２】レーザＧＡＭＥシステムは、レーザ光線の
比較的短い波長、すなわち赤外線（または可視光線）波
長を用いるために、同じレーザＧＡＭＥを小口径及び大
口径の武器で用いることができる。武器が変更されて
も、レーザＧＡＭＥにはいかなる変更も必要とされず、
かつ大口径か小口径のいずれかの武器に適用するに際し
ても、いかなる独自の整列システムも必要とされない。
さらに、レーザＧＡＭＥは、大きい弾丸か小さい弾丸の
いずれかに対して砲内弾道測定及び砲外弾道測定の両方
を行うことができる。

【００６３】図１には、レーザＧＡＭＥ装置の主な構成
が示されている。図１に示されるシステムは、バイスタ
ティクホモダインレーザレーダを使用する。一般に１０
で示されるレーザＧＡＭＥの主な部品は、以下のものを
含む。つまり、送信機用レーザ源１２、送信光学系１
４、レーザ受信機１６、受信光学系１８及び２６であ
る。

【００６４】共通の送受信（Ｔ−Ｒ）光学系２０、２
２、および２４、ここで、２０は、共通の支持物（たと
えば、ポスト）上で二つの平面境、その一つは他方のす
ぐ上にありかつそれらの間がバイスタティク角をなすも
のを利用する。第１の鏡は、エネルギーを弾丸上に向け
（レーザビームの弾丸への伝送）、かつ第２の鏡は、反
射されたエネルギーを集め（受信用脚）かつそれをある
小さなバイスタティク角（送信機に対する）によって受
信機に伝達する。これによって、送信／受信が分離さ
れ、かつシステムが受信したエネルギーを連続して処理
できるようになる。

【００６５】レーザＧＡＭＥ１０はさらに、以下のもの
を含む。つまり、信号処理装置データバッファ２８、コ
ンピュータ制御装置３１、及び記録装置６２である。好
ましい実施例は、コヒーレント二酸化炭素（ＣＯ₂）レ
ーザ、たとえばレーザフォトニクスモデルＣＬ１５０を
利用する。検出器は、以下のシステムの必要条件に適合
しなければならない。つまり、検出器は、動作の波長に
敏感でなければならず、弾丸速度から生じるドップラー
シフトに適合する高電子帯域幅を持ち、かつ高量子効率
を持たなければならない。これらの必要条件は、第３テ
ルル化水銀カドミウム（Ｈｇ：Ｃｄ：Ｔｅ）から製造さ
れる光起電力検出器によって満たされる。これらの材料
から作られる検出器は、上記の必要条件を満たすため
に、極低温温度（７７°Ｋ）を必要とする。極低温冷却
器または他の手段は、赤外線検出器をその動作温度で維
持するために必要とされる。

【００６６】レーザＧＡＭＥシステム１０は、ある外部
源、たとえばある補助電源からの一次電力を必要とす
る。もし補助電源が供給されなければ、システムはある
交流電源を利用しなければならない。レーザＧＡＭＥ１
０の主な部品を、以下でより詳細に説明する。レーザ送
信機１２、送信光学系１４、受信機１６、受信光学系１
８及び２６並びにＴ−Ｒ光学系２０、２２および２４
は、整列及び光学的性能が温度、圧力、振動、衝撃、ま
たは他の外部環境条件の影響のため劣化しないように装
着されなければならない。保護ケーシング（図示され
ず）は、環境からこれらの高感度の部品を封止するため
に設けられ、一方、光学部品の整列を維持するために頑
丈なハウジングを設ける。ケーシングは、典型的には、
光学テーブルを覆うか、またはハニカム構造をした、金
属または木材から構成された剛性の囲いである。後者
（ハウジング）には、すべてのレーザＧＡＭＥ光学素子
の支持及び整列が組込まれている。囲いには、透過され
かつ反射されたビームのための開口が設けられねばなら
ない。他のケーシングの材料は、発明から逸脱すること
なく用いられてもよい。

【００６７】レーザビームは、特に小口径の武器のため
の砲内弾道測定を行うために、最初に砲身と整列される
ことが重要である。整列は、より大口径の武器にとって
さほど重要ではない。というのは、砲身及び弾丸が大き
くなると、レーザビームの整列に、より大きな許容差を
許すからである。最初の整列は、弾道経路に基準物体を
置くことによってかつシステムを整列してごくわずかに
復帰させることよって達成されてもよい。あるいは、最
初の整列は、砲座と整列された慣性側角台を用いること
によって維持されてもよい。

【００６８】砲外弾道測定のためには、弾丸経路全体が
レーザビームによって照射されてもよいし、または適当
なビーム舵取光学システムが用いられてもよい。レーザ
ビーム送信機は、１２で示される。レーザビーム送信機
１２は、空間的に、スペクトル的に及び時間的によく規
定されたレーザー光線のコヒーレントビームを発生す
る。レーザビームは、スペクトルの可視部分または赤外
線部分のいずれかにおいて、パルス波または連続的（Ｃ
Ｗ）のいずれかであってもよい。好ましい実施例では、
ＣＷ二酸化炭素レーザ（ＣＯ₂）が用いられ、それは１
０．６ミクロンで時間的かつ空間的なコヒーレントビー
ムを発生し、そのコヒーレントビームはスペクトルの赤
外線部分にある。１７口径（４．３２ミリメートル）ま
での小さい弾丸を、「本来の場所」である砲身内で測定
ができるように、レーザ光線波長は比較的短く保たれる
ことが重要である。マイクロ波システムにおけるよう
に、もしより長い波長が用いられるならば、ビーム源を
繰り返し調整することが必要である。波長が砲身の直径
に近づくと、回折効果が生じる。このことから、砲内で
連続測定をするという能力に影響を及ぼす導波管現象が
起きる。好ましい実施例では、ＣＯ₂レーザの１０．６
ミクロン帯域が用いられているが、他のＣＯ₂の波長が
発明から逸脱することなく用いられてもよい。用いられ
る特殊な波長は、いくつかの要因、たとえば弾丸の大き
さ、目標の反射率、大気伝搬、測定されている物体の速
度、及びその光学及び電子特性がレーザ及び弾丸速度に
適合する使用可能な検出器に依存している。

【００６９】赤外線レーザ波長は、マイクロ波のそれに
対応するものより多く、燃焼発射火薬によって発生され
る火球及びプラズマを伝搬することができ、かつそれゆ
えに砲内及び砲外両方での弾丸の飛行距離のより大きな
部分全体を通じて弾道測定を行える。さらに、上で論じ
たように、レーザビームの空間及びスペクトル特性は、
隣接する源からの干渉または漏洩のいずれも最小にす
る。また、相手方の検出及び無能力化の機会（たとえば
ジャミングによる）は、レーザビームの空間分布及び受
信機の視野のために最小にされる。

【００７０】二酸化炭素レーザは、その利用可能性、安
定度、干渉性及び外部電源との適合性、並びにドップラ
ー周波数を検出するのに必要とされる適当な波長での必
要な帯域幅を有するコヒーレント検出器の利用可能性の
ために、レーザ送信機１２として好ましい。送信光学系
１４は、ビームウエスト及びビームの広がりを変更する
ために用いられる。レーザビームの幅は、射程の短い直
接発射弾道に関連するときには弾道体積全体を照明する
ために、または射程の長い間接発射弾道に関連するとき
には飛行中の弾丸を追跡するために修正される。用いら
れる特定の手法は、直接発射弾道または間接発射弾道が
測定されているかどうかに依存している。砲外弾道直接
発射測定については、水平及び垂直軸におけるビームの
広がりは、弾道の角偏位に合わせられる。砲外弾道間接
発射測定については、水平及び垂直軸におけるビームの
広がりは、弾道体積を照明するのを容易にするように合
わせられる。これは、水平面（レーザビームに対するア
ジマス方向）でのレーザビームの拡大を最小にするため
に行われる。というのは、弾道の弾丸はより小さなクロ
スレンジ偏位を示しているからである。垂直方向（仰角
面）でのレーザビームの拡大は、弾道体積全体を照明す
るのに必要である。図６は、射程の短い砲外直接発射弾
道測定についての垂直方向のレーザビームの拡大を示し
ている。この手法は、レーザの出力を保存し、かつ垂直
面でのその弾道中の弾丸に対するレーザビームの強度を
最大にする。

【００７１】砲内弾道については、ビームの広がりの必
要条件は、両方の軸において均一である。しかしなが
ら、平行にされるかまたはわずかに集束するビームがこ
こでは望ましい。これは、平行にされるか弾丸の先端ま
たはそれを越えて位置決めされる点に集束されるかいず
れかのレーザビームに等しい。従って、送信光学系１４
は、砲外弾丸測定のみが行われるべきであるならば、わ
ずかに修正されてもよい。

【００７２】砲内弾道測定及び砲外弾道測定の両方を行
う時、送信光学系１４は、両方の型の測定のための条件
を十分満たすように選択されねばならない。もし狭い平
行ビームが砲内弾道測定を容易にするために与えられね
ばならないならば、砲外弾道測定に対する精度は劣化す
るかもしれない。もし広い広がりのビームが砲外弾道測
定を調節するために選択されるならば、砲内測定は過剰
の背景レベルによって劣化されるかもしれない。よっ
て、ビームウエスト及びビームの広がりは、これらの要
因の釣合をとりかつ最適信号レベルを提供するために選
択され、かつ動作範囲にとって必要である。そのように
釣合をとることは、用いられる特定の源及び光学系、並
びにシステムの幾何学的配置の機能である。もし一種類
の弾道のみ必要とされるならば、レーザビーム送信光学
系は、上述したように内部または外部条件に対して性能
を最適化するように合わせられるべきである。

【００７３】この発明の好ましい実施例における二酸化
炭素レーザに関連して用いられるレーザ受信機１６は、
赤外線ヘテロダイン検出器、公称上は典型的に１６ヘル
ツの元でのヘテロダイン帯域幅（弾丸最大速度によって
規定される）、及び０．８に近い量子効率を有するテル
ル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）である。受信機１
６は、前置増幅器（図示されず）を含み、これは小さい
信号増幅を与えかつ検出器のインピーダンスを信号処理
装置２８の入力インピーダンスに釣り合わせるのに必要
である。レーザ受信機１６は、必要な極低温冷却器（図
示されず）を含み、検出器をその動作温度（７７°Ｋ）
で維持する。そのような検出器及び関連の冷却システム
は当業者に周知であり、かつ売り主、たとえばカリフォ
ルニアのサンタバーバラのＲ．Ｇ．ハンセン＆アソシエ
ーツ（Ｒ．Ｇ．Ｈａｎｓｅｎ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ）
またはフランスのＳ．Ａ．Ｔ．から商業的に入手可能で
ある。一つの好ましい実施例では、Ｓ．Ａ．Ｔ．のモデ
ルＧＰ１１Ｐが冷却システムとして用いられている。

【００７４】受信光学系１８及び２６は、目標３０から
の反射ビームを集め、それを局部発振器（Ｌ．Ｏ．）ビ
ーム３４と混合し、かつ混合されたビーム３４を検出器
１６上に集束するのに必要な光学系を含む。種々の市販
のレンズの光源、混合くさび、１／４波長板及び他の光
学系は、たとえばＮＲＣ，メレグリオ（Ｍｅｌｌｅｓ
Ｇｒｉｏｔ）、スピンドラ＆ホイヤ（Ｓｐｉｎｄｌｅ
ｒ＆Ｈｏｙｅｒ），ＩＩ−ＩＶ社等のものが用いられて
もよい。受信機の性能を最適化する秘訣は、反射された
ビームと局部発信器ビームとの効率的な混合である。こ
のヘテロダイン混合は、システムが効果的に動作するの
に不可欠である。

【００７５】光学エネルギー（レーザビーム等）が開口
を通過するとき、回折が生じる。レーザＧＡＭＥの受信
光学系１８及び２６は、この回折エネルギーを焦点面上
に集束する。円形開口の回折エネルギーは、検出器上に
集束されると、高強度と低強度が互い違いになる同心リ
ングのパターンとして現れる。そのリングの幅は、リン
グが中心から遠く離れるにつれて、次第に狭くなる。

【００７６】エアリーディスクは、回折パターンの中心
と半径方向の第１の最低点との間に存在するパターンの
部分である。受信光学系１８および２６は、混合ビーム
の第１のエアリーディスクを検出器上に集束する責任が
ある。受信光学系は、混合くさび２６を含み、これは目
標３０からの反射レーザビームを透過しかつ局部発振器
ビーム３２を反射し、よって混合作用を容易にしかつ混
合ビーム３４を生成する。混合くさび２６は、一つの光
学材料であり、それによって第１面からの透過ビームと
第２面からの反射ビームとを結合することができる。レ
ーザＧＡＭＥのこの実施例では、受信されたビームはく
さび２６を介して透過され、かつ局部発振器がくさび２
６によって反射される。他のすべての組み合わせが１次
光路に入らないようにされている間、くさびによってこ
の組み合わせが可能となる。混合くさびは、受信ビーム
については反射防止塗布面を利用することによって、か
つ反射ビーム上の局部発振器についてはフレネル反射係
数を利用することによって、興味ある波長で伝えること
ができる。局部発振器ビーム３２は、レーザ源１２から
伝送されるレーザ光線４０がゲルマニウム平面ビームス
プリッタ３６によって分割されるとき生成され、レーザ
光線４０の一部が主ビームから分けられ、局部発振器ビ
ーム３２を生じる。レーザ光線４０の残りは、ビームス
プリッタ３６を介して透過され、透過レーザビーム４２
となり、それは目標３０に伝送される。局部発振器ビー
ム３２は、１０．６ミクロンの波長ビームに対してセレ
ン化亜鉛で作られる６倍拡大器４４によって拡大され
る。他の材料は、異なる波長に対するビーム拡大器を作
るために用いられてもよい。そのようなビーム拡大器
は、当業者に公知である。混合ビーム３４によってヘテ
ロダイン信号が生じ、それは結像レンズ１８を介して検
出器上に転送されかつ集束される。

【００７７】図２及び図３は、レーザＧＡＭＥの一実施
例をより詳細に示している。このシステムはまた、バイ
スタティクホモダインレーザレーダシステムであり、参
照番号２０は、図１を参照して上述したように、それら
の間が小さいバイスタティク角をなす、ポスト上に装着
される２つの鏡を表している。送受信（Ｔ／Ｒ）光学系
は、鏡２０、２２及び２４を含み、それらは成形された
レーザビーム４２を弾道を含む体積に発射する。Ｔ／Ｒ
光学系は、砲内弾道測定（対砲外弾道測定）にとってほ
んのわずかに異なる。砲内弾道測定にとっては、図２及
び図３に示されるように、犠牲鏡５０が用いられ、犠牲
鏡５０は砲口から砲身６０を下って弾丸３０まで透過ビ
ームを中継する。レーザＧＡＭＥの一つの好ましい実施
例では、金属化された顕微鏡スライドが犠牲鏡５０とし
て用いられる。これらのスライドは、真空台において電
子的に洗浄されかつアルミニウムまたは金で被覆され
る。犠牲鏡５０は、弾丸３０からの反射ビームをレーザ
ＧＡＭＥ受信機１６まで中継する。犠牲鏡５０は、図３
に示されるように、弾丸３０がそれに衝突しかつそれを
破壊するときまで動作し、ゆえに「犠牲」という言葉で
表わされる。犠牲鏡５０は、砲身の砲口から下流に位置
決めされる。これは、砲内ないし砲外弾道測定のための
移行領域を提供し、かつまた犠牲鏡５０及びその関連す
る取付台に対する突風及び破片の影響を最小にする。取
付台の整列及び構造が変更されていないと仮定すれば、
犠牲鏡５０は交換するのが容易であり、交換のために一
分も必要としない。もし犠牲鏡の取付台が損傷されまた
は変更されていたならば、整列を再設定するのにより長
い時間が必要とされることになる。

【００７８】直接発射砲外弾丸測定のために、Ｔ／Ｒ光
学系は、出ていくレーザビームを弾道体積へ送り、かつ
反射（リターン）ビームをレーザ受信機１６へ集める準
備をする。Ｔ／Ｒ光学系はまた、レーザビームが弾丸を
その弾道中に連続的に追跡することを必要とする場合に
は、閉ループ追跡器を利用してビームの舵取りをするた
めの準備を含むことがある。ビーム舵取システムは、射
程の長い間接発射弾道にとって必要であり、弾丸は放射
線状の経路をたどる。射程の長い直接発射測定にとって
はビーム舵取台を用いることに何らかの利益があるかも
しれない。一方、射程の短い直接発射試験にとっては通
常必要ではないけれども、直接目標に銃のねらいをつけ
る利益がある。

【００７９】Ｔ／Ｒ光学系は、リターンビームを受信機
に中継する必要がある共通の光学系を含み、受信ビーム
を透過ビームから隔離しかつ分離するのに必要な偏光回
転素子（図示せず）を含む。そのような素子は、当業者
に公知である。Ｔ／Ｒ光学系の設計及び設置は、透過ビ
ームかリターンビームのいずれかの位相面を変更しない
ように行われねばならない。

【００８０】砲外弾道については、２０で示される鏡
は、ポスト上の一方の頂上に他方を積み重ねた二枚の鏡
からなる。一方の鏡は、透過光を弾丸３０へ投じるため
に用いられる。透過ビームは、図において実線で示され
る。２０に位置決めされる他方の鏡は、リターンビーム
（図１及び図２では断続線）を、局部発振器ビーム３２
と混合する鏡２２へ送るために用いられる。

【００８１】図２及び図３に関連して上述したように、
レーザＧＡＭＥは、砲口の下流の弾道経路に位置決めさ
れる「一度しか使わない」犠牲鏡５０の使用によって砲
内弾道を測定する。犠牲鏡５０、レーザ送信機１２及び
武器２０の相対的な位置決めは、図４により詳しく示さ
れる。好ましい実施例では、犠牲鏡５０は、レーザＧＡ
ＭＥの残りの光学素子から離れて支持され、爆風からシ
ステムの光学列または光学部品へのエネルギーの伝達を
防ぐ。犠牲鏡５０は、大きさ及び質量が小さく、それゆ
えその支持機構は強調するような項目ではない。

【００８２】図４は、犠牲鏡が交換されてもよい簡単な
態様を図示している。犠牲鏡５０は、例えば、万力７２
のジョー７４及び７６間に装着するための手段上に装着
される。他の犠牲鏡装着手段が、この発明から逸脱する
ことなく用いられてもよい。万力７２は、弾丸の経路に
犠牲鏡５０を置くために位置決めされている。弾丸が犠
牲鏡５０を破壊した後、使用済みの鏡が柄７８を回転さ
せてジョー７４及び７６をゆるめることによって除去さ
れてもよく、かつ新しい犠牲鏡５０が弾丸経路に位置決
めされる。レーザ１２、万力７２及び銃７０の相対的な
位置が銃の発射によって乱されない限り、再配置は必要
ではないはずである。図４の実施例では、砲身６０は、
締付け手段６８によって決まった場所にしっかりと保持
され、その配置及び方向における繰り返し性を保証す
る。

【００８３】図４の実施例では、レーザ１２、銃７０、
及び犠牲鏡装着手段は、互いに独立して位置決めされ
る。しかしながら、レーザか犠牲鏡装着手段のいずれか
あるいは両方を武器上に永久的に装着することができ
る。さらに、レーザビーム及び鏡装着手段は、ともに装
着されてもよいが、武器から分離されるか取り外し可能
であってもよい。

【００８４】弾丸が犠牲鏡５０を破壊した後、光学シス
テムが自動的に立てられ、弾丸飛行経路全体を通じて弾
道測定を続ける。この特徴があるために、砲口で、かつ
それから射程に沿ったある都合の良い点まで、Ｖ＝０か
らＶmaxまでの弾道の速度の測定が可能となり、そこに
犠牲鏡５０が位置決めされる。砲外弾道は、レーザビー
ムを射程に沿って投じる鏡を利用しており、それは弾道
を照射する。射程の短い直接発射弾道にとっては、レー
ザＧＡＭＥは固定光学系で構成することができ、その結
果入射レーザビーム４２は、図６に示されるように直接
発射弾道の弾道体積８２全体を照明する。間接発射及び
より著しい放射線状の軌道を横切るそれらの弾道にとっ
て、レーザビーム舵取鏡２０は、図５に概略的に示され
るように、コンピュータ制御ビーム舵取鏡取付台８０上
に取り付けられうる。その様なビーム舵取鏡及び取付台
は、当該技術分野において公知であり、例えばテコム産
業株式会社（ＴｅｃｏｍＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．Ｉｎ
ｃ．）から入手可能なＥＬ／ＡＺダイレクトドライブポ
ジショナモデル＃２０３３１５および２０３２４３等が
商業的に入手可能である。ビーム舵取鏡取付台８０は、
四分円検出器及び受信機信号処理装置から導き出される
指示情報を用い、飛行中に弾丸を連続的に追跡しかつ照
明するために、アジマス及び仰角方向にレーザビームを
舵取りする。

【００８５】信号処理装置２８は、検出器１６からの出
力信号を受けかつヘテロダイン検出器１６によって検出
されるドップラー周波数を処理するのに必要とされる電
子工学素子からなり、かつレーザ検出器前置増幅器によ
って増幅される。種々の信号処理手段は、ユーザによっ
て必要とされるフォーマット及び忠実度によっては、用
いられてもよい。従って、かなり初歩的な信号処理シス
テムからかなり複雑な信号処理システムまでの中の適当
なものを用いることができるので、信号処理装置のカウ
ンター及びに制御並びに伝達回路を非常に詳細に説明す
ることは不要であると考えられる。当業者ならば、開示
される原理に従って作動するように適当な信号処理を決
定することができると考えている。

【００８６】この発明の一実施例に従って用いられる信
号処理装置はＡＤ装置であり、アナログドップラー信号
をデジィタルデータの流れに変換する。信号処理装置
は、フーリエ変換（ＦＴ）によってこれを達成した。Ｆ
Ｔによって、アナログ信号の瞬間的なスペクトル分析が
行なわれる。ディジタルデータは、慣性系に対する速度
に直接変換される。信号処理技術を以下でより詳細に説
明する。

【００８７】レーザＧＡＭＥは、ヘテロダイン受信機を
利用し、目標（弾丸）から反射されるレーザ光線を検出
する。基準として局部発振器を用いて、受信された信号
は、二つの光学ビームを混合することによって局部発振
器周波数と比較される。混合されたビームは検出器上に
結像される。受信機によって、二つの光学周波数間の差
（すなわち、うなり周波数）を検出することができる。
このうなり周波数は典型的にドップラー周波数と呼ば
れ、かつそれは弾丸の速度の線形測定基準を提供する。
次に、ドップラー周波数と局部発振器の周波数との比
が、弾丸速度を計算するために用いられる。この関係を
表す方程式は以下のようになる。

【００８８】

【数３】

【００８９】ここで、ｖは、速度であり、ｆ（ｄ）は、
ドップラー周波数であり、ｃは、媒体上の光の速度であ
り、ｆ（ｏ）は、局部発振器（基準レーザ）の周波数で
ある。

【００９０】レーザＧＡＭＥを用いるとき、弾丸速度
は、時間と共に変化し、かつ検出器で観察されるドップ
ラー周波数はまた時間と共に変化する。その結果、ドッ
プラー周波数は、事象については小さい時間間隔にわた
ってサンプリングされる。信号処理装置は、検出された
帯域幅及び事象時間の制約内でリアルタイムでドップラ
ー周波数を処理する手段を提供する。典型的な信号処理
装置の仕様には、約１ないし２０マイクロ秒の範囲のサ
ンプリング時間、約５００メガヘルツないし１．８ギガ
ヘルツの範囲の帯域幅、及び約６０デシベルより大きい
ダイナミックレンジを含む。ドップラー信号は、弾丸速
度を得るために処理される。

【００９１】適当な電子的またはソフトウエア手段で速
度データを微分か積分のいずれかをすることによって、
データ処理装置は、加速度または位置データをそれぞれ
発生することができる。さらに、コンピュータ制御装置
３１によって、種々の他のシステム機能を提供し、それ
によって送信機の制御、内蔵型の自己試験診断、自動校
正、出力データの信号フォーマットの処理、及び弾丸を
向けかつ追跡するために（必要なとき）ビーム舵取鏡の
制御が可能となる。コンピュータは、処理済み信号の一
時的なオンライン記憶装置を提供する信号処理装置デー
タバッファ２８を制御する。このデータバッファは、受
信機／信号処理装置からの信号をグラフィック装置（６
２、図１参照）がその結果を再生することができるより
も早く処理するので、必要である。適当なグラフィック
装置は、ＣＧＡ、ＥＧＡおよびＶＧＡ等のビデオモニタ
ー、パナソニック（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ）ＫＸ−Ｐ１１
２４またはヒューレットパッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ
Ｐａｃｋａｒｄ）ＨＰ−７４７５等のプリンタを含
む。

【００９２】共通の経路レーザレーダシステムは、図７
及び図８に示される。共通の経路ホモダインシステム
は、光学列で積分される偏光及び偏波回転素子を含み、
透過ビームを受信ビームから分離し、かつ受信ビームを
透過ビームから分離する。これらの偏光及び偏波回転素
子は、商業的に入手可能であり、かつ当業者に周知であ
る。

【００９３】共通の経路ヘテロダインレーザレーダシス
テムはまた、透過及び受信ビームの隔離のための偏光及
び偏波回転部品を用いて実現されてもよい。共通の経路
へテロダインシステムは、透過ビームの周波数からずら
されるべき局部発振器の周波数を必要とする。レーザＧ
ＡＭＥの他の機能及び性能は、共通の経路システムのと
ころで説明したバイスタティックホモダインシステムと
同じである。図７は、レーザＧＡＭＥシステム全体の概
略をさらに示す。

【００９４】レーザＧＡＭＥは、弾道測定における技術
水準を改良するためにレーザレーダ技術を利用してお
り、これらの改良には以下のようなものがある。ａ．従来の銃の弾道測定を行うためのレーザレーダの使
用ｂ．大口径の武器及び小口径の武器の両方における砲内
の弾道位置、速度及び加速度の測定ｃ．砲外弾道測定の改良された忠実度１．火球及びプラズマを介する改良された視程のため、
以前可能であったより砲口に近くでの測定、および２．正確度が改良されたより高い測定率、すなわち現在
のサンプリング率でほぼ毎秒数十センチメートルを含む
測定。

【００９５】ｄ．この技術は、大口径の武器の測定に限
らず、むしろ下は１７口径ほどの小さい弾道の測定が可
能である。ｅ．武器の開発者のための診断道具として、かつ武器メ
ーカ及び弾薬メーカの両方のために品質制御道具を提供
するための、このシステムの使用この発明を特定の実施例と関連して説明してきたが、請
求項の範囲に記載の発明から逸脱することなく種々の変
更がなされても良い。さらに、この発明は、武器の弾丸
以外の移動している物体、例えば自動車、野球ボール等
の速度を測定するために用いられてもよい。

【００９６】

【発明の効果】この発明にかかるレーザＧＡＭＥは、武
器開発者またはユーザに弾薬及び武器の繰り返し性及び
故障を分析する能力を与える。銃の性能のわずかな変化
がモニタされ得る限りは、武器または弾薬の耐用寿命が
決定されうる。この方法で、故障した装置を識別しまた
診断することができ、よってその様な武器の開発を改良
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】バイスタティクホモダインレーザレーダからな
る砲外弾丸速度の測定をするレーザＧＡＭＥの一実施例
を示す。

【図２】砲内弾丸速度の測定をするレーザＧＡＭＥの一
実施例を示す。

【図３】弾丸が犠牲鏡を貫通し、それによって装置を、
同じ弾丸の砲外弾丸速度測定をする装置に自動的に変え
た後の、図２の実施例を示す。

【図４】砲内で測定を行うレーザＧＡＭＥシステムの一
実施例の概観を示す。

【図５】弾丸がその弾道中に追跡される砲外弾道測定を
するために用いられるビーム舵取装置の概略図である。

【図６】射程の短い直接発射砲外弾道測定をするための
全弾道体積を照明するためにビーム拡大器によってレー
ザビームを拡大することを含む図を示す。

【図７】共通の経路ホモダインレーザレーダを用いるレ
ーザＧＡＭＥの実施例を示す。

【図８】共通の経路レーザレーダを用いるレーザＧＡＭ
Ｅの光学的概略を示す。

【符号の説明】

１０レーザＧＡＭＥ、１２レーザビーム送信機１４送信光学系１６レーザ受信機１８，２６受信光学系２０，２２，２４送受信光学系２８信号処理装置３１コンピュータ制御装置３０目標３２局部発振器ビーム３４混合ビーム３６ビームスプリッタ４０レーザ放射線４２透過レーザビーム４４６倍拡大器５０犠牲鏡６０砲身６２記録装置６８締付手段７２万力７４，７６ジョー７８柄８０ビーム舵取鏡取付台８２弾道体積

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標領域の物体の速度を、目標領域から反
射されるレーザ放射線のドップラー周波数シフトを測定
することによって測定する装置であって、コヒーレントレーザビームを発生するレーザ源、ビームの広がり及び空間構造についてレーザビームを変
更するための、送信光学手段、前記送信光学手段で変更されたレーザビームを目標領域
上に送り、かつ前記目標領域から反射されたレーザビー
ムの一部を受信するために配置された送受信光学手段、反射されたレーザビームを局部発振器ビームと混合する
ための受信光学手段、混合されたビームを集束する手段、集束された混合ビームを検出する受信手段、および前記
受信手段によって検出された検出信号を処理し、反射さ
れたレーザビームのドップラー周波数シフトに基づく速
度情報を生じる信号処理手段を備える、目標領域におけ
る物体の速度測定装置。
【請求項２】物体は弾丸であり、かつ目標領域は砲内に
ある間の弾丸の速度が測定できるように砲内にある、請
求項１記載の装置。
【請求項３】前記送受信光学手段は、レーザビームを砲
身の下方へ送りかつ反射されたレーザビームを受信光学
系に戻すための犠牲鏡をさらに含み、前記犠牲鏡は弾丸
の経路に位置決めされる、請求項２記載の装置。
【請求項４】レーザビームは、弾丸の経路に沿って、砲
外の目標領域へ照射され、それによって弾丸の速度が測
定される、請求項１記載の装置。
【請求項５】レーザビームを物体上に向けるコンピュー
タ制御装置及びビーム舵取光学系をさらに含む、請求項
１記載の装置。
【請求項６】物体を追跡するビーム舵取鏡をさらに含
む、請求項５記載の装置。
【請求項７】前記コンピュータ制御装置は、内蔵型の自
己試験診断手段をさらに含む、請求項５記載の装置。
【請求項８】前記送受信光学手段は、コヒーレントなレ
ーザビームを方向付けかつ受信するために用いられる、
請求項１記載の装置。
【請求項９】前記検出手段は、受信された光学エネルギ
ーを電子信号に変換するためのテルル化水銀カドミウム
（ＨｇＣｄＴｅ）光学検出器を含む、請求項１記載の装
置。
【請求項１０】前記テルル化水銀カドミウム光学検出器
は、混合されたドップラー周波数シフト搬送波及び局部
発振器ビームを検出することができ得る光学感度及び電
子帯域幅を有する、請求項９記載の装置。
【請求項１１】検出器を、その操作に適した温度に維持
するための極低温冷却手段をさらに含む、請求項１記載
の装置。
【請求項１２】小さい信号利得を与えるためにかつ検出
手段のインピーダンスを信号処理手段の入力インピーダ
ンスと釣り合わせるための前置増幅器をさらに含む、請
求項１記載の装置。
【請求項１３】前記レーザ源は、速度測定に適合する時
間的かつ空間的なコヒーレントビームを与える、請求項
１記載の装置。
【請求項１４】前記物体の位置の情報を生じるために、
速度情報を積分する手段をさらに含む、請求項１記載の
装置。
【請求項１５】前記物体の瞬間加速度の情報を生じるた
めに、速度情報を微分する手段をさらに含む、請求項１
４記載の装置。
【請求項１６】前記物体の瞬間加速度の情報を生じるた
めに、速度情報を微分する手段をさらに含む、請求項１
記載の装置。
【請求項１７】物体は弾丸であり、かつ砲内弾道測定及
び砲外弾道測定が、同じ弾丸について行われてもよい、
請求項１記載の装置。
【請求項１８】前記レーザ源は、放射線を赤外線波長の
ビームを発する、請求項１記載の装置。
【請求項１９】前記レーザ源は、二酸化炭素レーザであ
る、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】前記赤外線波長は、ほぼ１０．６ミクロ
ンである、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】物体の速度を測定する装置であって、コヒーレント赤外線レーザビームを発生する赤外線レー
ザ源、速度が測定されるべき物体にレーザビームを照射し、そ
れによって速度が測定されるべき物体から前記レーザビ
ームを反射させる手段、反射されたレーザビームのドップラー周波数シフトを検
出しかつ測定する手段、及び測定されたドップラー周波
数シフトから、物体の速度を決定する手段を含む、装
置。
【請求項２２】赤外線レーザ源は、二酸化炭素レーザで
ある、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】検出及び測定手段は、テルル化水銀カド
ミウム（ＨｇＣｄＴｅ）検出器を含む、請求項２１記載
の装置。
【請求項２４】物体の位置の情報を生じるために、測定
された速度を積分する手段をさらに含む、請求項２１記
載の装置。
【請求項２５】物体の加速度の情報を生じるために、測
定された速度を微分する手段をさらに含む、請求項２４
記載の装置。
【請求項２６】物体の加速度の情報を生じるために、測
定された速度を微分する手段をさらに含む、請求項２１
記載の装置。
【請求項２７】直接発射弾道測定の場合には、前記レー
ザ源は、本来物体の全経路に照射される、請求項２１記
載の装置。
【請求項２８】ビーム舵取鏡をさらに備え、間接発射弾
道測定の場合には、ビーム舵取鏡は物体の移動を追跡す
るために用いられる、請求項２１記載の装置。
【請求項２９】前記検出及び測定手段は、反射されたレ
ーザビームを基準局部発振器ビームと混合する手段を含
み、かつ混合されたビームを検出器上に集束させる手段
をさらに含む、請求項２１記載の装置。
【請求項３０】前記混合手段は、ビームスプリッタ及び
混合くさびを含み、基準局部発振器ビームは、レーザビ
ームが物体から反射される前に、ビームスプリッタによ
ってレーザビームから分離される、請求項２９記載の装
置。
【請求項３１】ビームスプリッタは、ゲルマニウム平面
である、請求項３０記載の装置。
【請求項３２】物体の速度を、物体から反射されるレー
ザ放射線のドップラー周波数シフトを測定することによ
って測定する方法であって、（ａ）弾道体積をレーザ光線で照射し、（ｂ）速度が測定されるべき物体を前記弾道体積を通
過させ、それによって前記レーザ光線が前記物体から反
射され、（ｃ）前記反射されたレーザ光線を受光し、（ｄ）反射されたレーザ光線のドップラー周波数シフ
トを、反射されたレーザ光線の周波数を基準局部発振器
ビームと比較することによって測定し、かつ（ｅ）物体の速度を、測定されたドップラー周波数シ
フトから決定することを含む、物体の速度測定方法。
【請求項３３】弾道体積は砲内にあり、かつ弾道体積
は、レーザ光線を犠牲鏡によって砲身の砲口へ送ること
によって照射される、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】弾道体積は砲外にあり、かつ速度が測定
されている物体は砲身から発射された弾丸である、請求
項３２記載の方法。
【請求項３５】弾道体積全体を照射するためにレーザ光
線を拡大することによって弾道体積が照射される、請求
項３４記載の方法。
【請求項３６】弾道体積は、弾丸が砲身から発射された
後それを追跡するためにビーム舵取鏡を用いることによ
って照射される、請求項３４記載の方法。
【請求項３７】基準局部発振器ビームは、レーザ光線が
物体から反射される前に、そのレーザ光線の一部を分離
することによって生成される、請求項３２記載の方法。
【請求項３８】測定工程は、局部発振器ビームと反射さ
れたビームとを混合くさびで混合し、かつ混合されたビ
ームをヘテロダイン検出器へ与えることを含む、請求項
３７記載の方法。
【請求項３９】速度は次の関係から決定され、【数１】ここで、ｖは、物体の速度であり、ｆ（ｄ）は、測定されたドップラー周波数であり、ｆ（ｏ）は、局部発振器周波数であり、ｃは、光の速度である、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】物体は砲身から発射される弾丸であり、
照射工程は、弾丸が砲内にある間及び砲身を出た後の弾
丸についても速度測定が行われてもよいように弾道体積
を照明することを含む、請求項３２記載の方法。
【請求項４１】照射する工程（ａ）は、（ａ１）弾丸の経路内に犠牲鏡を設け、かつ（ａ２）弾丸が砲内にある間及び前記砲身を出た直後
も速度測定が行えるように、犠牲鏡からのレーザ光線を
砲身の下方へ反射させることを含む、請求項４０記載の
方法。
【請求項４２】弾丸は、犠牲鏡を貫通することによって
それを破壊し、かつ照射工程（ａ）には、（ａ３）弾丸が前記犠牲鏡を貫通した後もレーザ光線
が弾丸から反射されるように、砲外の弾道体積を照射す
ることをさらに含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】工程（ａ３）は、弾丸が犠牲鏡を貫通し
た後それを追跡するためにビーム舵取鏡の使用を含む、
請求項４２記載の方法。
【請求項４４】工程（ａ３）は、弾丸が犠牲鏡を貫通し
た後それを追跡する必要がないように、弾道体積全体を
照射することを含む、請求項４２記載の方法。
【請求項４５】（ｆ）物体の加速度の情報を提供する
ために、決定された速度を微分する工程をさらに含む、
請求項３２記載の方法。
【請求項４６】（ｇ）物体の位置の情報を提供するた
めに、決定された速度を積分する工程をさらに含む、請
求項４５記載の方法。
【請求項４７】（ｆ）物体の位置の情報を提供するた
めに、決定された速度を積分する工程をさらに含む、請
求項３２記載の方法。