JPH08166241A - レーザ遠隔測定用逆反射ターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 レーザ遠隔測定において、光学定数（ｄ₀ ）
の不確実性を最小にする。 【構成】 ほぼ平面状で互いに垂直な３つの反射面１、
２、３、を有し、１頂点Ｓで収束するほぼ直角な３つの
稜で交差する、中空立方体の隅に少なくとも１個の逆反
射鏡を備え、この立方体の隅にある逆反射鏡に、各稜と
同じ角度を有す幾何法線が関連し、ターゲットが、この
法線上で反射面に対向して頂点Ｓからほぼ の距離の所にある基準点Ｏを備え、ｅがこの基準点から
各表面までの距離であるレーザ遠隔測定用逆反射ターゲ
ットにおいて、各反射面に関して、既知の屈折率ｎの材
料から構成され逆反射すべき光放射線を透過する平行な
面Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、を有する板を備え、逆反射鏡に関
連する板Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、ＣＶ、が同じ厚さｅ’を有
し、近似的に次式が成立するｅ’． 逆反射ターゲット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、とりわけ宇宙空間用の
レーザ遠隔測定に関する。より詳細には、人工衛星上で
のレーザ遠隔測定（衛星レーザ測距ＳＬＲと省略）に関
する。この遠隔測定は、レーザ・パルスがたとえば地上
レーザ局と衛星搭載のターゲット（またはその逆）の間
を往復するのに要する時間を測定し、次に（種々の決定
論的効果の補正を考慮に入れて）この時間測定値を、レ
ーザ局の基準点と衛星の重心の（瞬間）距離に換算する
ものである。レーザ遠隔測定は２つの人工衛星間、衛星
と地上のターゲットの間、さらに一般的には天然または
人工の天体間で距離測定を行う場合に拡張される。

【０００２】

【従来の技術】現在地球の周りを回る「レーザ」衛星
（ラジオスＩ、II、あじさい、スターレット、ステラな
ど）によるすべての解決策は、レーザ遠隔測定の正確さ
が充分でなく、使用されるレーザの出力が小さい（現在
実施されるものに比べて）時代に設計されたものである
ことを思い起こされたい。したがって、それらの衛星
は、ターゲットが「立方体の隅」に多数（場合に応じて
６０個から２０００個以上まで）の小さな逆反射鏡を備
え、それらの逆反射鏡が検出に十分な量の光を発信局に
反射できるようにして最適化されていた。あらゆるレー
ザ・ショットの瞬間に、この発信局から厳密に同じ距
離、数cmあるいは数１０cmの範囲内に所に衛星がいない
ことは大して問題ではなかった。

【０００３】何年かして状況は大いに変わり、実際のレ
ーザ遠隔測定局に関して、パルスの持続時間を１０ピコ
秒程度（１ピコ秒＝１０^-12 秒）にまで下げることがで
き、単一エコーに関する測定精度がmmにはとても達しな
いようになった。実施される測定の最終精度は、エコー
が多数あり（ショットの瞬間に発信から見える逆反射鏡
ごとに１つのエコー）、そのために戻りパルスの時間差
（「シグナチャ」と呼ぶこともある）が生じるために、
そうはいかない。これらのエコーは、衛星の重心の瞬間
距離と個別にかつ正確に関連付けることができない。

【０００４】非常に進んだレーザ遠隔測定ツールを使っ
ても、この効果のために、ただ１つの発信パルスから、
１cm未満の絶対精度でレーザ衛星の距離を求めることは
ほとんど不可能である（小型衛星の特殊な場合だけ）。

【０００５】完璧を期すならば、衛星とレーザ局の間の
相対縦断速度のために速度収差現象が生じ、基本立方体
の反射面間の角度に、９０゜の公称値に対してわずかな
偏差（「欠損」）を与えることによって、現存の衛星上
でこれを補正することが試みられていたことを想起され
たい。

【０００６】他方、一般に中実のこれらの立方体の隅
は、次の２つの理由からわざと小さなサイズ（直径３〜
４cm）で設計されていた。

【０００７】反射される光波の回析像が、小さな角度偏
差によって生じる効果のために、異なる別々の６板のロ
ーブではなくて、速度収差を十分に補償するのに必要な
半径と幅を有する連結した一種のクラウンから形成され
る。

【０００８】立方体の隅の寸法が小さいために、これら
の正方形の隅を構成するガラスの内部に現れる温度勾配
が小さいままとなり、その結果、回析像の劣化効果も小
さい。

【０００９】こうした条件の下で、以下の要求をできる
だけ満足する必要がある。

【００１０】α−一時的「シグナチャ」を最小限に抑え
ながら、速度収差の十分な補正によって、発信局の受信
機に十分な量のフラックス（エネルギー）を反射する
（衛星の逆反射効率が衛星の移動中一定である（よく知
られていない）ことは不可欠ではないと認められる）。

【００１１】β−衛星から反射されるパルスを一時的に
拡大し得るあらゆる影響を排除する。

【００１２】γ−レーザ局の基準点と衛星の重心との間
の距離を逆反射鏡の距離測定から求める際に、衛星上の
光パルスの入射の幾何学がどうであれ、ほぼゼロ（理想
的には１mm以下）の不確実さを得る。

【００１３】δ−非重力による振動を最小限に抑えられ
るようにアセンブリ全体の密度を最大にする。

【００１４】前述の測地学の必要に関して、ヨーロッパ
特許ＥＰ−０５０６５１７号及びフランス特許ＦＲ２６
９１１２９号またはヨーロッパ特許ＥＰ−５７１２５６
号に、共通の構造体上で少数の大型逆反射鏡を組み立て
て、現在及び将来の局が遠距離の測定においてミリメー
トル級の精度を達成できるようにする測地用小型衛星を
構成することが既に提案されている。

【００１５】（現在の衛星における中実ではなく）中空
の立方体の隅にある大型逆反射鏡（ＲＣＣ）を使用する
と、衛星＋ＲＣＣシステムで得られるエネルギー・バラ
ンスの十分な寸法設定が可能なはずである。現在のレー
ザ遠隔測定局から発信されるパルスのエネルギーと持続
時間とを考慮に入れると、このタイプの衛星の軌道高さ
が３００kmと６０００kmの間であると仮定し、ＲＣＣに
よって逆拡散されるエネルギーの角偏差とこの種の局の
受信用望遠鏡の典型的寸法（口径５cm程度）とを考慮す
れば、典型的な直径が１０cmと２０cmの間であることを
特徴とする単一の逆反射線が、エネルギー・バランスに
おけるシステムの必要を増大することができるはずであ
ることを実証できる。

【００１６】前記フランス特許ＦＲ−２６９１１２９号
の好ましい配置によれば、ターゲットは、それぞれの頂
点が互いに接近した８個の立方体の隅から形成される。

【００１７】この場合、正方形の１つの隅の反射面にす
れすれに入射する（したがって、局に戻る効率がゼロ
の）光線が、場合によっては１つまたは複数の隣接ＲＣ
Ｃの視界に入ることがあり得る。稀なケースであるが、
この構成は、逆反射鏡の視界が覆われない、すなわち戻
りでただ１つのエコーが検出されることを特徴とする。

【００１８】その場合、レーザ送受信機（Ｅ／Ｒ）とＲ
ＣＣ（ＲＣＣは地上にあっても、地球上または月にあっ
てもよく、送受信機はＲＣＣに対してランダムな向きの
軌道に沿う）の間の相対配向におけるどんな要求も満た
す様にしようとするとき、ターゲットの重心（または他
のあらゆる基準点）から離れた所に頂点があるＲＣＣに
よって反射されるこのような単一エコーから、ターゲッ
トの重心（または基準点）への距離を求めるという問題
が生じる。

【００１９】言い換えれば、問題は、下記のときに、送
受信機の基準点とＲＣＣの頂点から離れた所にあるＲＣ
Ｃに関連する基準点との間の距離を、この送受信機の基
準点とＲＣＣの頂点との間でこのＲＣＣによって反射さ
れる単一エコーから測定できる距離により定義すること
である。

【００２０】ＲＣＣの頂点に対向するＲＣＣに関連する
基準点の位置がわかっているが、このＲＣＣが上記単一
エコーを形成するレーザ放射線を受信し送信する方向の
ＲＣＣに対する向きが予めわかっていないとき。

【００２１】ＲＣＣを衛星（実際には小さな寸法の）上
に搭載するとき、関連する基準点はその重心である場合
がほとんどである。その場合、この衛星が単一エコーを
反射できる複数のＲＣＣを備える場合、重心は前記各Ｒ
ＣＣに対して同じ位置を占めることが好ましい。より一
般的には、ＲＣＣが天然または人工の物体（地球、月ま
たは任意の寸法の衛星）に対して固定した同じ支持構造
体上に搭載された複数のＲＣＣの一部であるとき、基準
点は、各ＲＣＣに対して同じ位置を占めるように選択さ
れる。最も簡単な場合、このＲＣＣの基準点は各ＲＣＣ
の法線上でこのＲＣＣの頂点Ｓから同じ距離ｄ₀ の所に
ある（その場合、すべてのＲＣＣの法線が少なくとも近
似的に同じ点に収束することが、前記ＲＣＣの接地上の
制約条件である。この簡単なケースは、前記ＲＣＣ法線
ｎ上の頂点Ｓから負の距離ｄ₀ の所に基準点０がある、
単一ＲＣＣに一般化される。

【００２２】この距離ｄ₀ は「光学定数」と呼ばれるこ
ともある。

【００２３】この光学定数は、このＲＣＣがその法線を
指しているとき、前記基準点への距離を得るために測定
した距離（送受信機からＲＣＣの頂点までの）に加える
べき補正である。図１に示すように、法線に対して任意
の入射角ｉをなす光線では、対応する補正値ｄはｄ₀ よ
り小さく、ｉに依存する。ｄの値は式ｄ＝ｄ₀ ｃｏｓ
（ｉ）によって与えられる。ｄの平均値（ｄ_moy ）及び
この平均に対するズレ（偏差δ）は、一方ではｄ₀ に依
存し、他方では測定が実施できる入射方向ｉの全体に依
存する。例えば、測定値がＲＣＣの法線に対する半角が
３５゜の円錐に含まれる半径の場合（すなわちｉ≦３５
゜の場合）にのみ測定が行われる場合、ｄ_moy は約０．
９ｄ₀ となり、ｄ_moy に対するδの偏差極値は±０．１
ｄ₀ の値になることが証明できる。したがって、ｄ₀ ＝
５cmとすると、平均値ｄ_moy は約４．５cmとなり、偏差
極値は−０．５cm≦δ≦＋０．５cmとなる。

【００２４】したがって（既にヨーロッパ特許ＥＰ−５
７１２５６号に開示されているが）基準点０への距離を
得るために頂点Ｓへの距離に加えるべき補正は（ｉがＲ
ＣＣの法線を横切る任意の方向で０゜と３５゜の間で変
化する場合）、０．８ｄ₀ とｄ₀ の間で変動することが
確認される。言い換えれば、０．９ｄ₀ が０．１ｄ₀ の
差でこの補正の推定値を与える。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の状況
において、このｄ₀ に関する不確定性を最小にすること
を目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
ほぼ平面状で互いに垂直な３つの反射面を有し、１頂点
で収束するほぼ直角な３つの稜で交差する、中空立方体
の隅に少なくとも１個の逆反射鏡を備え、この立方体の
隅にある逆反射鏡に、前記各稜と同じ角度を有す幾何法
線が関連し、ターゲットが、この法線上で反射面に対向
して頂点からほぼ

【００２７】

【数３】

【００２８】の距離の所にある基準点を備え、ｅがこの
基準点から前記各表面までの距離であるレーザ遠隔測定
用逆反射ターゲットにおいて、このターゲットが、各反
射面に関して、既知の屈折率ｎの材料から構成され逆反
射すべき光放射線を透過する平行な面を有する板を備
え、前記逆反射鏡に関連する板が同じ厚さを有し、少な
くとも近似的に次式が成立する

【００２９】

【数４】

【００３０】ことを特徴とする逆反射ターゲットを提案
する。

【００３１】本発明の好ましい配置によれば、場合によ
っては組み合わせて以下の特徴を有する。

【００３２】透明板が、立方体の法線と一致した法線を
有し立方体の一隅にある逆反射鏡に関して配置された多
角形断面をもつ透明角錐を構成する。

【００３３】この角錐が二等辺三角形の断面を持つ。

【００３４】この角錐が少なくとも近似的に立方体の一
隅である。

【００３５】このターゲットが、中空立方体の一隅に、
複数の逆反射鏡を備え、それぞれその法線上にある同じ
基準点を備える立方体の隅にあるこれらの逆反射鏡がそ
れぞれ、平行な面をもつ前記逆反射鏡の反射面に平行
な、平行面をもつ３つの透明板を備える。

【００３６】基準点が、立方体の隅にある各逆反射鏡の
反射面から同じ距離にあり、透明板が同じ屈折率ｎと同
じ厚さｅ’を有する。

【００３７】立方体の各隅が共同して立方体の隅にある
複数の逆反射鏡を取り囲む立方体の少なくとも一部分を
形成する。

【００３８】このターゲットが、立方体の隅に８個の逆
反射鏡を備える。

【００３９】透明板がガラス製である。

【００４０】このターゲットが、基準点を重心とする衛
星である。

【００４１】この衛星が、立方体の隅にある逆反射鏡用
に互いに直角な３つのパネルから形成される支持構造を
備える。

【００４２】この衛星が、これらのパネルのうちの２つ
に平行な軸の周りを自転し、第３のパネルがバラスト塊
で縁取られる。

【００４３】本発明の目的、特徴及び利点は、添付の図
面に関して非限定的な例として示した以下の説明から明
らかであろう。

【００４４】

【実施例】以下の開示は、複数のＲＣＣから形成される
衛星、たとえば８個のＲＣＣを備える、フランス特許出
願第９２−０５９８９号に記載の衛星の場合に関するも
のである。この各ＲＣＣの面は平行であり、各頂点は、
少なくとも近似的に各ＲＣＣの法線上にありこの衛星の
重心と一致している基準点から、同じ距離ｄ_。の所にあ
る。この衛星は、宇宙空間中で好ましくは前記衛星に対
して既知の向きに（ただし、必ずしもそうする必要はな
い）ほぼ固定した（または経時的に徐々に向きが変わ
る）自転軸の周りを自転する。この衛星は既知の軌道を
回る。この衛星は、それぞれ基準点を有するレーザ送受
信機（Ｅ／Ｒ）を備える複数の地上レーザ局（ＳＬＲ）
用のターゲットを構成する。この地上局は、従来型の処
理手段を備え、この処理手段は、前記ターゲットのＲＣ
Ｃから反射された単一エコーから、このＲＣＣの法線の
瞬間方向に対して事前にわかっていない入射に沿って、
送受信機の基準点と、前記ＲＣＣが当該の単一エコーを
反射した瞬間の前記ＲＣＣの頂点の位置との間の前記瞬
間距離の測定値の未処理の結果を与えるように適合され
ている。

【００４５】この地上局とレーザ衛星の間の距離の測定
値の一連の未処理の結果の分析により、その軌道に沿っ
た衛星の軌跡を非常に大きな相対精度で確定することが
できる。レーザ局がこれらの未処理の結果をmmの精度で
与えることができると仮定すると、先に示した計算によ
る補正（０．９ｄ₀ ）のモードは、原則として、中心距
離推定の場合、予想できる局所的に滑らかな公称軌跡に
対するその重心の見かけ位置の周期的変動（数mmのスケ
ール）を明らかにするのに十分な相対測定精度をもつこ
とになる。

【００４６】この高い感度により、衛星の自転中のｉに
従って可変な偏差δを考慮に入れないことによって生じ
る、この見かけ上の位置の周期的変動を検出することが
可能になる。この見かけ上の位置の変動は、この強度
が、入射角ｉに対してほぼ決定的依存関係を有すること
がわかっているので、恐らく、戻りエコーの平均強度
（既存の局では必ずしもそうではないが、このような強
度の測定値が手に入る場合）の変動と相関付けることに
よって確認できる（強度は一般にｉ＝０゜のとき最大で
あり、ｉ＝４０゜のときゼロに近づく）。

【００４７】宇宙空間における衛星の自転の向きと角速
度に関する事前に得られるその投下時の知識から出発し
て、この同じ衛星を目指している世界中の様々なＳＬＲ
局で経時的に得られる、距離の推定測定データの検討の
際に、これらのパラメータが徐々にかつ漸進的に変化す
る場合（たとえばこの配向の歳差または摂動の効果によ
って、あるいはたとえば非常に高い気圧下での摩擦によ
って生じるその角速度の低下によって生じ得る）、その
変化を明らかにし定量化することができる。これに続い
て、すべてのユーザに使用可能な衛星のこれらの回転パ
ラメータの予測の、十分な頻度で再現される正確なモデ
ルの開発が可能になる。

【００４８】その結果、その値の周期性及び振幅（いず
れも前述）をその測定した見かけ位置の値と相関させる
ことによって各発信パルスごとに、位置の瞬間値が良い
精度で決定できる。この相関を図２に示す。図２には、
衛星の幾何形状とその自転時間中の追跡に関する事前の
知識に基づきモデルによって予想される変動に対応する
連続曲線と比較される、（衛星の公称軌跡による変動を
補正した）ＲＣＣの頂点の測定距離の実測値に対応する
点が示されている。この２つの値の集合のたとえば「最
小２乗による」調整により、ｉの変動に関連する幾何学
的影響を良い精度で補正することが可能である。

【００４９】この図で、左側の距離スケール上の０の値
は、重心の真の距離を得るためのゼロ補正に対応し、値
ｄ₀ は、ｉがゼロのとき、すなわち反射受信したエコー
が、前記ＲＣＣによるこのエコーの反射の瞬間における
ＲＣＣの法線の瞬間的方向に平行に循環するときに得ら
れる生の測定値に対応する。Ｔは衛星の回転時間であ
る。下側の曲線は、反射エコーの強度を表す（ＲＣＣに
よる反射から送受信機による検出までのエコーの経過時
間は無視する）。

【００５０】距離の実験的測定値に秀れた補正を施すの
に必要な、ｉの推定精度は、次の例で与えられる。ｄ₀
＝５cm、ｉ≦３５゜の場合、ｉの推定誤差が１゜未満で
あれば、重心の実験的距離の補正に関する不確定性を
０．５mm未満のレベルに下げることが可能になる。

【００５１】先に言及したδの変動の事後補正手段（し
たがって推定手段）は、衛星の自転の良好な慣性安定性
や、複数のＳＬＲ局によるこれらのパラメータの系統的
分析など、予想モデルを確立し維持するためのいくつか
の条件に依存する。現時点では、このタイプの分析が現
実的かどうか、及びそれによって実際に求めているmmレ
ベルの補正が得られるかどうかはわからない。

【００５２】したがって本発明者等は、偏差δを非常に
低いレベルに物理的に下げることのできる代替手法に注
目した。

【００５３】そのために、本発明は、逆反射光線の光路
中でターゲットの外部とＲＣＣの反射面との間に、これ
らの各表面に平行なある厚さのガラスを組み込んで、前
記の偏差δが（ｉの関数として）うまくすれば、ガラス
の横断される諸要素の光路の変動によって補償されるよ
うにすることを教示する。

【００５４】図３に、逆反射ターゲットの一部をなすＲ
ＣＣを概略的に示す。このＲＣＣは、たとえば０がター
ゲットの基準点であり、軸Ｘ、Ｙ、ＺがＲＣＣの稜に平
行である、基準マークＯＸＹＺ中に示されている。

【００５５】このＲＣＣは、１つの頂点Ｓに収束するほ
ぼ直角な３つの稜でほぼ直角に交差する、ほぼ平面状の
３つの反射面を備える。

【００５６】前述の言葉の使い方は、反射面の平面性の
欠如、あるいは稜間または反射面間または速度収差補償
のために導入される稜間の角度の９０゜からの偏差を考
慮に入れることを狙いとしている。

【００５７】考察する例では、反射面１、２、３は、全
体として法線

【００５８】

【数５】

【００５９】の立方体の隅を画定する、平行な面Ｌ１、
Ｌ２、Ｌ３を有する３枚のガラス薄板の金属被覆された
全面から構成される。

【００６０】法線

【００６１】

【数６】

【００６２】は、表面ＯＸＹ、ＯＹＡ、ＯＺＸによって
形成される幾何立方体の隅の法線と、すなわち軸

【００６３】

【数７】

【００６４】と同じ角度を形成する１つの方向と一致し
ている。

【００６５】反射面の交点Ｓ（この場合は、ＲＣＣの中
空頂点、Ｓ’は突き出た頂点を表す）は、基準点０から
距離

【００６６】

【数８】

【００６７】の所にある。ただし、ｅはマークＯＸＹＺ
の各面に対する頂点Ｓの距離である（したがって、ｅは
偏心度）とする。

【００６８】図示しない変形例では、反射面は、たとえ
ばガラス製の透明な（すなわち逆反射すべき放射線を透
過する）薄板の金属被覆された後面とすることができ
る。この場合、ガラス薄板の前面における入射光線Ｒｉ
の反射を避けるため、これらの前面に予め反射防止処理
を施しておくのが有利である。

【００６９】各反射面１、２または３に対して、逆反射
すべき放射線を透過する、平行な面Ｅ１、Ｅ２またはＥ
３をもつ透明薄板が配置され、これらの透明薄板は、同
じ厚さｅ’と同じ屈折率ｎをもつ。入射放射線Ｒｉは、
透明薄板の１つをある方向に横切った後、ターゲットに
入る。ＲＣＣの反射面で反射された後、この放射線は前
記透明薄板の１つ（入った時のものと同じものまたは別
のもの）を別の方向で横切る。これらの透明薄板の存在
は、この放射線の入射が当該の薄板に対して小さくなる
ほど大きくなる光行程差を発生させる効果をもつ。その
結果、立方体の隅の法線を参照する場合、放射線の入射
が前記法線に対して大きくなるほど、光行程差が小さく
なる。

【００７０】薄板Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の厚さｅ’を適切に
選択することにより、入射に対する光行程差の依存関係
を利用して、距離Ｅ／Ｒ−Ｓから距離Ｅ／Ｒ−０に移る
ために加えるべき補正の、入射に対する依存関係を少な
くとも部分的に補償することが可能である。

【００７１】したがって、たとえば偏心率の値ｅが１０
mm、ＲＣＣの法線に対する放射線の最大偏位が３０゜の
場合に次の３つの試験を行った。

【００７２】例１：ｎ＝１．５の普通ガラス薄板、ＢＫ
７型 ｅ’＝１９．５mm ２δ＝０．４４mm 例２：ｎ＝１．８の超高密度プリント・ガラス薄板（す
なわち．．．） ｅ’＝１７．３ｍｍ ２δ＝０．４２ｍｍ 例３：ｎ＝４のＺ_n −Ｓ_e 薄板、波長１０μｍの赤外線 ｅ’＝１１．８mm ２δ＝０．４１mm 実施すべき距離補正の最大変動δは０．２５mmより小さ
いことに留意されたい。

【００７３】下記の実験式で前記の結果を相関させるこ
とは妥当と思われる。

【００７４】

【数９】

【００７５】すなわち、ｅとｅ’の間に比例関係が存在
する。

【００７６】実際には、実施すべき距離補正の変動は、
上記では２δの形で示した。これは、実施すべき補正の
ピーク間振幅が重要であることによる。これらの補正の
平均値（前述の間隔２δの中央値に対応する）は約４．
５mmであった。

【００７７】当然のことながら、最大変動δは、放射線
の方向とＲＣＣの法線の間の許容最大角偏差が減少する
につれて小さくなる。

【００７８】考察した例では、透明薄板Ｅ１、Ｅ２、Ｅ
３は、ＲＣＣの凹面と向かい合った凹面を有し、ＲＣＣ
の法線と一致する法線の透明な立方体の隅の一部分を構
成する。

【００７９】図３のＲＣＣが属する完全なターゲット
は、ヨーロッパ特許ＥＰ−５７１２５６号に記載されて
いるような立方体の８個の隅を有する小型衛星とするこ
とができる。

【００８０】したがって、図４に示した一変形実施例に
よれば、ターゲットは、相互に平行でかつＲＣＣの反射
面に平行な面を有するガラス・シートから形成される立
方形のガラスのケージの内部にあり、頂点が互いに近接
している８個の中空ＲＣＣの集合体である。これらのガ
ラス・シートは同じ厚さである。

【００８１】図４において、ガラス・ケージの内稜は、
このガラス・ケージが透明であることを示すために実線
で表してあり、ＲＣＣの隣接する反射面間の厚さは、図
を簡潔にするために無視してある。

【００８２】実際に、このＲＣＣの集合体は、モジュー
ル式にすると有利である（図５参照）。すなわち、ＲＣ
Ｃの数は必要に応じて選択し、ガラス・ゲージＣＶの隅
が各ＲＣＣに対向する（したがって、ガラス・ケージは
それ自体モジュール式であり、立方体の異なる８個の隅
から形成される）。

【００８３】この図５において、逆反射ターゲット１０
は、直角の（ここでは正方形の）３枚のパネル２０Ａ、
２０Ｂ、２０Ｃから形成される中央構造体２０を備え、
これらの共通交点にターゲットの重心０がある。一変形
例では、構造体のパネルは円板形である。

【００８４】考察した例においては、ターゲットは、２
枚のパネル（２０Ａと２０Ｂ）の交線に平行な軸Ｖ−Ｖ
の周りを自転するようになっており、既知の適当なあら
ゆる形のバラスト３０が最後のパネル（２０Ｃ）の自由
線に固定される。

【００８５】その真中にターゲット（バラストも含め
て）を含む立方体の辺Ｌは、例えば５００mm程度あるい
はこの値より小さい。

【００８６】パネルによって形成される隅の真中に、既
知の適当なあらゆるタイプの固定機構４０によってＲＣ
Ｃが固定される。

【００８７】以前と同様に、ＲＣＣの頂点Ｓから基準マ
ークの各面までの距離をｅ、透明ケージの隅を構成する
薄板の厚さをｅ’、この材料の屈折率をｎとする。

【００８８】ＲＣＣは、透明な材料を用いることができ
（上記参照）、その後面を金属被覆することができる。
この場合、ＲＣＣは、その内面が反射性コーティングで
被覆され、したがってガラス以外の不透明材料（たとえ
ば最も好ましい機械的熱平衡性をもつ金属またはセラミ
ック）と考えることができるという意味で、完全に中空
である。比較研究に従って選択したこのような他の材料
を使用すると、場合によっては、ＲＣＣの偏心率ｅとし
て最小の値を選択することができ、それに応じてδの変
動が減少する。

【００８９】当然のことながら、必要ならば、ｉの周期
的変動または反射で検出されたエコーの強度の周期的変
動あるいはその両者に起因する距離の周期的変動を利用
することにより、ガラス薄板の存在を、図２に関して前
述した事後処理と組み合わせることができる。

【００９０】図５の集合体は、どんな安定化要素もどん
な電気的、電子的構成要素も含まない完全に受動的なも
のとすることができる。

【００９１】この集合体は、原則として、その重心が、
それらの各頂点に対してｍｍより高い精度で等距離にあ
り、各ＲＣＣの法線がこの重心から１ｍｍ以内の所を通
るように構成される。そのために、中央構造体は、モジ
ュール式光学要素を重心に対して正確に結合するように
設計される。諸要素がモジュール式であることは、興味
ある特徴であり、欠陥のあるまたは損傷を受けた構成要
素の交換が容易である。

【００９２】この小型衛星は、たとえば、自由に自転し
ながら毎分１回転程度の自動回転角速度で惑星の周囲の
軌道を回るようになっている。この自動回転は、ｉの決
定（図２参照）の点からだけでなく、後述する集合体の
熱平衡の点からも望ましいことに留意されたい。

【００９３】自動回転軸については、主慣性軸に対応す
る衛星の優先方向に対応してそれが基準付けされている
ことが望ましい。好ましい配置においては、図５に示す
ような中央構造体の優先的バラスト積載によってこの条
件が満たされる。このバラスト積載は、（前述のよう
に）たとえばその直交する３つの平面の１つに沿ってこ
の構造体を延長し、バラスト積載することによって実施
される。この回転の安定性の点からは、主慣性モーメン
トが他のモーメントの値の少なくとも２倍、好ましくは
ほぼ１０倍の値をもつことが好ましい。

【００９４】打上げロケットからの衛星の打上げ時に、
この主慣性軸の周りでの自動回転を初期設定するのが適
切である。この集合体は、宇宙環境で典型的な摂動（重
力偶力、放射圧偶力、あるいは差動抵抗（ｔｒａｉｎｅ
ｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｅｌｌｅ）偶力）の存在下で
も、この同じ軸の周りでの自動回転を維持する傾向があ
る。

【００９５】熱平衡の点では、この回転軸が宇宙空間中
で「黄道」方向と呼ばれる方向、すなわち地球が太陽の
周りを回る際に描く仮想平面にほぼ垂直な方向を向くこ
とが好ましい。このようにすると、衛星の寿命の少なく
とも初期には、その自動回転軸の周りを回る際に、各Ｒ
ＣＣが太陽の放射線ならびに低温の宇宙空間にさらされ
る度合いがほぼ等しくなる。この配置により、（太陽に
照らされる、あるいは陰になる）異なるＲＣＣ間の大き
な温度差によって発生する可能性のある熱力学的応力を
最小限に抑える（したがって入射パルスの光学的反射性
能あるいは速度収差の補正性能を正常に保つ）ことがで
きる。

【００９６】軌道の狂いを小さくする点（衛星が測地用
のものであるとき）及び自動回転速度の点で、集合体の
光学的、機械的、熱的制約条件を守りながら質量と表面
積の比（すなわち平均密度）をできるだけ高く保つこと
が重要である。

【００９７】したがって、この中央構造体用の材料とし
て、インヴァールやタングステンをベースとする合金な
どの材料を考えることができる。立方体の隅の制作にこ
れらの材料を使用するのは、平均密度が高いので有利と
なる可能性がある。

【００９８】軌道の狂いを均一にする必要があるため、
大気圧抵抗（低い軌道）及び放射圧の影響を考慮に入れ
て、衛星の外部が、軌道平面に対するその向きがどうで
あろうと、良好な平均の公転対称性を示すようにするこ
とが重要である。角度の不連続性を示すとしても、本明
細書で提案する構造の場合がそうである。

【００９９】前記の典型的な厚さに基づき、衛星の総重
量は１００ｋｇ程度となる。これは小型衛星の範囲に属
する。

【０１００】この概念の他の可能な応用例は、地上また
は航空レーザ遠隔測定軌道上にある計器からやはり軌道
上または地上にある反射鏡に対するレーザ遠隔測定のケ
ースである。いずれも、物体間の（場合によっては非常
に大きな）距離を正確に測定したい場合である。

【０１０１】以上の説明は非限定的な例として示したも
のにすぎず、当業者なら本発明の範囲から逸脱すること
なしに多数の変形例を提案できるであろうことは言うま
でもない。具体的には、ターゲットは自然の（地球、月
など）あるいは人工の天体（他の目的用の衛星）上に置
くことができる。また、ガラス薄板の厚さがこの偏心率
に対して前記の条件を守っている限り、様々なＲＣＣに
異なる偏心率を認めることができる。

【０１０２】他方、平行な面を有する透明薄板は、反射
面に平行であってはいけない。それは、光学的観点から
必要でない。

【０１０３】実際に、計算によればこれらの平行な面が
立方体の隅よりも鋭った三角形の断面をもつ角錐を構成
する方が有利であることがわかっている。一般に、この
角錐はその隣接面角で５０゜から１１０゜の間の角度を
なすことができる。ＲＣＣの軸が、したがって角錐の軸
がＲＣＣの一種の対称軸であることを考えると、角錐が
三角形の断面である必要はない。面の数が３より多くて
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来型の立方体の隅にある逆反射鏡と、その法
線、基準点、及び実施すべき補正を示す概略図である。

【図２】ほぼならんだ８個のＲＣＣを有する既知の衛星
の回転中の距離及び反射受信されたエコーの強度Ｉの生
の測定値の経時的変動を相関させる曲線である。

【図３】本発明による逆反射ターゲットの一部となる立
方体の隅にある逆反射鏡の概略図である。

【図４】透明ゲージの内部の立方体の８つの隅にある逆
反射ターゲットの概略透視図である。

【図５】ＲＣＣの２つの場所は見やすいように空にして
ある、モジュール式逆反射ターゲットのＲＣＣの面に平
行な平面に沿った断面図である。

【符号の説明】

１，２，３ 反射面 １０ 逆反射ターゲット ２０ 中央構造体 ３０ バラスト

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ平面状で互いに垂直な３つの反射面
   （１、２、３）を有し、１頂点（Ｓ）で収束するほぼ直
   角な３つの稜で交差する中空立方体の隅に少なくとも１
   個の逆反射鏡を備え、前記立方体の隅にある逆反射鏡
   に、前記各稜と同じ角度を有する幾何法線が関連し、タ
   ーゲットが、前記法線上で反射面に対向して頂点（Ｓ）
   からほぼ 【数１】 の距離の所にある基準点（Ｏ）を備え、ｅが前記基準点
   から前記各表面までの距離であるレーザ遠隔測定用逆反
   射ターゲットにおいて、前記ターゲットが、各反射面に
   関して、既知の屈折率ｎの材料から構成され逆反射すべ
   き光放射線を透過する平行な面（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）を
   有する板を備え、前記逆反射鏡に関連する板（Ｅ１、Ｅ
   ２、Ｅ３、ＣＶ）が同じ厚さｅ’を有し、少なくとも近
   似的に次式が成立する 【数２】 ことを特徴とする逆反射ターゲット。
2. 【請求項２】 透明板が、立方体の法線と一致した法線
   を有し立方体の一隅にある逆反射鏡に関して配置された
   多角形断面をもつ透明角錐（ＣＶ）を構成することを特
   徴とする請求項１に記載の逆反射ターゲット。
3. 【請求項３】 前記角錐の断面が二等辺三角形であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の逆反射ターゲット。
4. 【請求項４】 前記角錐が少なくとも近似的に立方体の
   一隅であることを特徴とする請求項３に記載の逆反射タ
   ーゲット。
5. 【請求項５】 前記ターゲットが、中空立方体の一隅
   に、複数の逆反射鏡を備え、それぞれその法線上にある
   同じ基準点（０）を備える立方体の隅にある前記逆反射
   鏡がそれぞれ、平行な面をもつ前記逆反射鏡の反射面に
   平行な、平行面をもつ３つの透明板を備えることを特徴
   とする請求項１から４のいずれか一項に記載の逆反射タ
   ーゲット。
6. 【請求項６】 基準点（０）が、立方体の隅にある各逆
   反射鏡の反射面から同じ距離（ｅ）にあり、透明板が同
   じ屈折率ｎと同じ厚さｅ’を有することを特徴とする請
   求項５に記載の逆反射ターゲット。
7. 【請求項７】 立方体の各隅が共同して、立方体の隅に
   ある複数の逆反射鏡を取り囲む立方体の少なくとも一部
   分を形成することを特徴とする請求項６に記載の逆反射
   ターゲット。
8. 【請求項８】 前記ターゲットが、立方体の隅に８個の
   逆反射鏡を備えることを特徴とする請求項１から７のい
   ずれか一項に記載の逆反射ターゲット。
9. 【請求項９】 透明板がガラス製であることを特徴とす
   る請求項１から８のいずれか一項に記載の逆反射ターゲ
   ット。
10. 【請求項１０】 前記ターゲットが、基準点を重心とす
    る衛星（１０）であることを特徴とする請求項１から９
    のいずれか一項に記載の逆反射ターゲット。
11. 【請求項１１】 前記衛星が、立方体の隅にある逆反射
    鏡用に互いに直角な３つのパネルから形成される支持構
    造（２０）を備えることを特徴とする請求項１０に記載
    の逆反射ターゲット。
12. 【請求項１２】 前記衛星が、前記３つのパネルのうち
    の２つに平行な軸（Ｖ・Ｖ）の周りを自転し、第３のパ
    ネルがバラスト塊で縁取られることを特徴とする請求項
    １１に記載の逆反射ターゲット。