JPH0835799A - レーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御におけるレーザ散乱光入射方向検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御にお
いて、誤差が少なくかつ簡易なレーザ散乱光入射方向検
出方法および装置を提供する。 【構成】 機体の外周面に形成した機体外部に３６０度
の視野を有するレーザ散乱光入射窓２と、機体内部のレ
ーザ散乱光Ｓが入射する位置に配置された円筒の外周面
に電気的に独立した複数の光電変換素子が形成されたア
レイセンサ４と、このアレイセンサ４の出力からレーザ
散乱光Ｓの入射方向を判別する判別手段とから基本的に
構成され（図２の（ａ））、レーザ散乱光Ｓをシリンド
リカルレンズ３により集光するもの（図２の（ｂ））と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導飛翔体のレーザ散
乱光を用いた誘導制御とりわけビームライディング方式
の誘導制御におけるレーザ散乱光入射方向検出方法およ
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビームライディング方式の誘導制御方式
としては、例えば、特開平２−２４２０９８号公報に示
されているように、誘導レーザ光と飛翔体とのずれの方
向を機体後部のレーザレシーバで検知し、そのずれの方
向に応じて対応するインパルススラスタ等の軌道修正手
段を作動させることによって、飛翔体が常に誘導レーザ
光の中心にあるよう経路を修正しながら飛翔させるよう
にしたものが知られている。

【０００３】上記のような方式では、誘導レーザ光を飛
翔体の後端部に向けて照射するようにしているため、飛
翔体が加速のために後方に排出するロケットモータ噴煙
の中を誘導レーザ光を透過させる必要がある。しかも、
ロケットモータの噴煙は誘導レーザ光を吸収散乱させる
特性を有している。

【０００４】このため、誘導レーザ光を飛翔体側に確実
に伝達できないことがあり、誘導レーザ光と飛翔体との
ずれの方向を検知できないことがあるという問題があっ
た。

【０００５】そこで、特開平５−４５０９４号公報にお
いて、上記の問題を解決する手段として、ロケットモー
タ噴煙の中を誘導レーザ光を透過させることなしに誘導
レーザ光を飛翔体側方に伝達し、誘導レーザ光と飛翔体
とのずれの方向を検知する方法が開示されている。

【０００６】これは、機体外周面の等分位置に機体の外
側に向かって放射状の視野をもつ複数の光検出器を備え
るとともに、軌道修正手段を備えた飛翔体を所定方向に
向けて発射させ、機体の外周には飛翔指令方向を中心に
もち、かつ、機体を取り囲む正多角形の頂部に相当する
部位にそれぞれ機体後方から誘導レーザ光を照射し、誘
導レーザ光からの散乱光を複数の光検出器でとらえて所
定の演算を行なうことにより、飛翔指令方向と飛翔体の
機軸とのずれを修正するのに必要な飛翔体の軌道修正方
向を求めるものである。

【０００７】この方法によると、例えば、機体を取り囲
むような正三角形の頂部に相当する部位にそれぞれ機体
後方から誘導レーザ光を照射すると、ロケットモータ噴
煙によって誘導レーザ光が遮られることがなくなる。

【０００８】そして、前記誘導レーザ光は、通常、大気
中に存在する微粒子によって吸収散乱されることから、
誘導レーザ光が光検出器の側方を通過するときに、誘導
レーザ光からの散乱光のうち各光検出器の方向を指向す
る散乱光を各光検出器でとらえ、この光検出器の受光面
のどの部分で散乱光を受光したかによって各検出器の光
軸中心に対する散乱光の入射角が特定される。この各光
検出器における散乱光の入射角をもとに、所定の演算を
行なうことにより現在の飛翔体の機軸の位置が特定さ
れ、さらには上記の正三角形の中心、すなわち飛翔指令
方向と機軸とのずれの方向が求まる。

【０００９】なお、上記の例では、機体を取り囲むよう
な正三角形の頂部に相当する部位にそれぞれ機体後方か
ら誘導レーザ光を照射するものとしたが、機体を挟むよ
うな２本の誘導レーザ光を機体後方から照射するものと
しても飛翔指令方向と機軸とのずれの方向を求めること
ができる。この場合には、散乱光の入射角の情報以外
に、機体のロール角の情報および２本の誘導レーザ光の
間の距離の情報が必要である。

【００１０】このような、飛翔体の機体側方に発射した
誘導レーザ光の散乱光の入射角を機体外周にそなわった
光検出器により検出し、この検出した散乱光の入射角の
情報等をもとに、所定の演算を行なうことにより現在の
飛翔体の機軸の位置を正確に特定するためには、当然の
ことながら、散乱光の入射角を正確に検出しなければな
らない。

【００１１】この散乱光の入射角の検出方法は、従来、
上記したように光検出器の受光面のどの部分で散乱光を
受光したかによって各検出器の光軸中心に対する散乱光
の入射角を特定するといったものであり、光検出器には
２分割型のフォトダイオード、ＰＳＤ等が用いられてい
る。具体的には、図９の（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、例えば、２分割型のフォトダイオードを用いた光検
出器１０１は、図９の（ｂ）に示すように、電気的に独
立した受光面１０１Ａおよび１０１Ｂからなる２つの受
光面部分に分割されており、図９の（ａ）において入射
角θで入射されたレーザ散乱光Ｓは集光レンズ１０２に
よって集光されて、光検出器１０１の受光面１０１Ａお
よび１０１Ｂ上にレーザ散乱光スポット１０３を写像す
る。受光面１０１Ａおよび１０１Ｂにおいて受光したレ
ーザ散乱光Ｓを光電変換してそれぞれ電流ＩａおよびＩ
ｂを出力するのであるが、レーザ散乱光スポット１０３
がレーザ散乱光Ｓの入射角θの変化によって受光面１０
１Ａおよび１０１Ｂ上を移動することにより、受光面１
０１Ａおよび１０１Ｂがそれぞれ受光する受光量が変化
し、これに応じて電流ＩａおよびＩｂの出力は変化す
る。つまり、レーザ散乱光Ｓの入射角θと電流Ｉａおよ
びＩｂの出力値の変化との間には一定の相関がある。こ
のことから、次式（１）に示す演算をおこなって、入射
角θと電流ＩａおよびＩｂとの相関を関係づける出力角
度識別信号ｅｒｒを求める。

【００１２】 ｅｒｒ＝（Ｉa −Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ） （１） この角度識別信号ｅｒｒとレーザ散乱光Ｓの入射角θと
の間には、図１０に示すような比例関係があるため（入
射角θがθa 以上またはθb 以下の領域は、散乱光スポ
ット１０３が受光面１０１Ａまたは１０１Ｂのどちらか
一方のみにある場合を示している。）、角度識別信号ｅ
ｒｒを逐次求めることにより、現在のレーザ散乱光Ｓの
入射角θを求めることが可能となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法で散乱光Ｓの入射角θを求めると、受光面１
０１Ａおよび１０１Ｂの受光する受光量の情報を利用し
て演算により間接的に入射角θを求めるため誤差が生じ
やすくなり、その結果、入射角θの角度分解精度が悪
い、正確な散乱光Ｓの入射角θを求めることができな
い、といった問題がある。

【００１４】また、上記の演算を行なうためには、演算
回路が必要となるため、散乱光Ｓの入射角θを検出する
ためのシステムが複雑になり、さらに、３６０度の視野
角をもつためには、光検出器１０１を機体外周に複数個
設ける必要があり、複数個の光検出器１０１を使用した
場合には個々の光検出器の特性にばらつきがあるために
それが誤差の原因となるといった問題があり、これらの
問題を解決することが課題であった。

【００１５】

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題に鑑み
てなされたもので、レーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導
制御において、誤差が少なくかつ簡易なレーザ散乱光入
射方向検出方法および装置を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
方法は、軌道修正手段を備えた飛翔体を所定方向に向け
て発射させ、機体の側方に機体後方から複数本の誘導レ
ーザ光を照射し、誘導レーザ光からのレーザ散乱光を機
体に設けられたレーザ光検出器でとらえ、レーザ光検出
器でとらえた誘導レーザ光からのレーザ散乱光の入射方
向等の情報に基づいて飛翔指令方向と機軸とのずれを修
正するのに必要な飛翔体の軌道修正方向を求め、この軌
道修正方向情報に基づいて軌道修正手段を作動させるこ
とにより飛翔体を飛翔指令方向に誘導する飛翔体の誘導
制御において、機体の外周面に形成した機体外部に３６
０度の視野を有するレーザ散乱光入射窓を通して誘導レ
ーザ光からのレーザ散乱光を機体の内部に取り込み、機
体内部のレーザ散乱光が入射する位置に配置された円筒
の外周面に電気的に独立した複数の光電変換素子が形成
されたアレイセンサによりレーザ散乱光の入射方向を検
出する構成とし、本発明の請求項２に係る方法は、軌道
修正手段を備えた飛翔体を所定方向に向けて発射させ、
機体の側方に機体後方から複数本の誘導レーザ光を照射
し、誘導レーザ光からのレーザ散乱光を機体に設けられ
たレーザ光検出器でとらえ、レーザ光検出器でとらえた
誘導レーザ光からのレーザ散乱光の入射方向等の情報に
基づいて飛翔指令方向と機軸とのずれを修正するのに必
要な飛翔体の軌道修正方向を求め、この軌道修正方向情
報に基づいて軌道修正手段を作動させることにより飛翔
体を飛翔指令方向に誘導する飛翔体の誘導制御におい
て、機体の外周面に形成した機体外部に３６０度の視野
を有するレーザ散乱光入射窓を通して誘導レーザ光から
のレーザ散乱光を機体の内部に取り込み、このレーザ散
乱光を機体内部のレーザ散乱光が入射する位置に配置さ
れた反射鏡によって反射させ、このレーザ散乱光の反射
位置に配置された環状板の一方の面の円周方向に電気的
に独立した複数の光電変換素子が形成されたアレイセン
サによりレーザ散乱光の入射方向を検出する構成とし、
本発明の請求項３に係る方法は、レーザ散乱光入射窓か
ら入射したレーザ散乱光を機体内部に配置されたシリン
ドリカルレンズにより集光する構成とし、本発明の請求
項４に係る方法は、シリンドリカルレンズをレーザ散乱
光入射窓としてレーザ散乱光を集光する構成とし、本発
明の請求項５に係る方法は、レーザ散乱光入射窓から入
射した光を機体内部に配置されたレーザ光の波長および
その近傍の波長の光のみを透過する光学バンドパスフィ
ルタに透過させる構成とし、本発明の請求項６に係る方
法は、レーザ散乱光入射窓に請求項５に記載の光学バン
ドパスフィルタの機能を合わせ持たせて誘導レーザ光か
らのレーザ散乱光を機体の内部に取り込む構成としてい
る。

【００１７】また、本発明の請求項７に係る装置は、軌
道修正手段を備えた飛翔体を所定方向に向けて発射さ
せ、機体の側方に機体後方から複数本の誘導レーザ光を
照射し、誘導レーザ光からのレーザ散乱光を機体に設け
られたレーザ光検出器でとらえ、レーザ光検出器でとら
えた誘導レーザ光からのレーザ散乱光の入射方向等の情
報に基づいて飛翔指令方向と機軸とのずれを修正するの
に必要な飛翔体の軌道修正方向を求め、この軌道修正方
向情報に基づいて軌道修正手段を作動させることにより
飛翔体を飛翔指令方向に誘導する飛翔体の誘導制御にお
いて、機体の外周面に形成した機体外部に３６０度の視
野を有するレーザ散乱光入射窓と、機体内部のレーザ散
乱光が入射する位置に配置された円筒の外周面に電気的
に独立した複数の光電変換素子が形成されたアレイセン
サと、このアレイセンサの出力からレーザ散乱光の入射
方向を判別する判別手段とから基本的に構成されるもの
とし、本発明の請求項８に係る装置は、軌道修正手段を
備えた飛翔体を所定方向に向けて発射させ、機体の側方
に機体後方から複数本の誘導レーザ光を照射し、誘導レ
ーザ光からのレーザ散乱光を機体に設けられたレーザ光
検出器でとらえ、レーザ光検出器でとらえた誘導レーザ
光からのレーザ散乱光の入射方向等の情報に基づいて飛
翔指令方向と機軸とのずれを修正するのに必要な飛翔体
の軌道修正方向を求め、この軌道修正方向情報に基づい
て軌道修正手段を作動させることにより飛翔体を飛翔指
令方向に誘導する飛翔体の誘導制御において、機体の外
周面に形成した機体外部に３６０度の視野を有するレー
ザ散乱光入射窓と、機体内部のレーザ散乱光が入射する
位置に配置された反射鏡と、この反射鏡が反射したレー
ザ散乱光の反射位置に配置された環状板の一方の面の円
周方向に電気的に独立した複数の光電変換素子が形成さ
れたアレイセンサと、このアレイセンサの出力からレー
ザ散乱光の入射方向を判別する判別手段とから基本的に
構成されるものとし、本発明の請求項９に係る装置は、
レーザ散乱光入射窓から入射したレーザ散乱光を集光す
るシリンドリカルレンズが機体内部に配置されている構
成のものとし、本発明の請求項１０に係る装置は、シリ
ンドリカルレンズをレーザ散乱光入射窓とした構成のも
のとし、本発明の請求項１１に係る装置は、レーザ散乱
光入射窓から入射したレーザ散乱光の波長およびその近
傍の波長の光のみ透過する光学バンドパスフィルタが機
体内部に配置されている構成のものとし、本発明の請求
項１２に係る装置は、レーザ散乱光入射窓がレーザ光の
波長およびその近傍の波長の光のみを透過させる光学バ
ンドパスフィルタの機能をもつものとした構成のものと
しており、上記の構成を課題を解決するための手段とし
ている。

【００１８】

【発明の作用】本発明に係る方法および装置は、上記構
成としており、レーザ散乱光を利用した飛翔体の誘導制
御において、機体の外周面に形成した機体外部に３６０
度の視野を有するレーザ散乱光入射窓を通して誘導レー
ザ光からのレーザ散乱光を機体の内部に取り込むことに
より、機体の外周に突起物が形成されないため、機体外
周の流体の流れを乱すことがなく、飛翔体の飛行が安定
したものとなり、また、機体内部のレーザ散乱光が入射
する位置に配置された円筒の外周面に電気的に独立した
複数の光電変換素子が形成されたアレイセンサによりレ
ーザ散乱光の入射方向を検出する構成としたことによ
り、レーザ散乱光の入射方向に応じて円筒の外周面に複
数形成された各光電変換素子の出力がそれぞれ変わり、
レーザ散乱光が入射する方向にある光電変換素子の出力
の値は大きなものとなり、そのことよりレーザ散乱光の
入射方向が検出されることとなる。つまり、演算操作ま
たは演算回路が必要なく、直接的にレーザ散乱光の入射
方向が検出されることとなり、レーザ散乱光の入射方向
の検出に誤差が生じにくくなり、また、入射方向を検出
するシステムが簡素なものとなる。

【００１９】また、レーザ散乱光を機体内部のレーザ散
乱光が入射する位置に配置された反射鏡によって反射さ
せ、このレーザ散乱光の反射位置に配置された環状板の
一方の面の円周方向に電気的に独立した複数の光電変換
素子が形成されたアレイセンサによりレーザ散乱光の入
射方向を検出する構成としたことにより、前記した円筒
の外周面に電気的に独立した複数の光電変換素子が形成
されたアレイセンサと同様の作用を奏することとなる
が、通常、アレイセンサは環状板の面に複数の光電変換
素子を形成したもののほうが製作が容易でかつ安価であ
るため、より実際的なものとなる。

【００２０】さらに、上記２種類のアレイセンサは、形
成される複数の光電変換素子の数を増やせばレーザ散乱
光の入射方向を検出する角度分解精度が向上することと
なり、また、入射方向の検出の際、アレイセンサは１個
でよいため、検出器の特性のばらつきによる誤差の発生
といった問題が解決されることとなる。

【００２１】さらにまた、レーザ散乱光入射窓から入射
したレーザ散乱光を機体内部に配置されたシリンドリカ
ルレンズによりレーザ散乱光を集光する構成としたこと
により、機体外部にむかって３６０度の視野で散乱光が
集光されることとなり、また、レーザ散乱光の強度が弱
い場合等には集光されて散乱光の強度が大きくなり、ア
レイセンサの受光量が増加してレーザ散乱光の入射方向
の検出がより正確になされることとなる。

【００２２】また、シリンドリカルレンズをレーザ散乱
光入射窓としてレーザ散乱光を集光する構成としたこと
により、シリンドリカルレンズがレーザ散乱光入射窓を
兼ねることとなり散乱光の検出システムの構成がより簡
単なものとなる。

【００２３】また、レーザ散乱光入射窓から入射した光
を機体内部に配置されたレーザ光の波長およびその近傍
の波長の光のみを透過する光学バンドパスフィルタに透
過させる構成としたことにより、レーザ光の波長および
その近傍の光のみを透過させるためアレイセンサの検出
に誤差が生じにくくなる。

【００２４】さらに、レーザ散乱光入射窓にレーザ光の
波長およびその近傍の光のみを透過する光学バンドパス
フィルタの機能を合わせ持たせて誘導レーザ光からのレ
ーザ散乱光を機体の内部に取り込む構成としたことによ
り散乱光の検出システムの構成がより簡単なものとな
る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２６】図１は、本発明の一実施例における飛翔体
に形成されたレーザ散乱光入射窓および誘導レーザ光か
らのレーザ散乱光との関係を示す説明図である。

【００２７】図１に示す飛翔体１は、軌道修正手段を備
えており（図示していない。）、この飛翔体１を所定方
向に向けて発射させ、機体の側方に機体後方から複数本
の誘導レーザ光Ｌを照射する。

【００２８】飛翔体１の機体の外周面には機体外部に３
６０度の視野を有する環状のレーザ散乱光入射窓２が形
成されており、誘導レーザ光Ｌがレーザ散乱光入射窓２
の側方を通過するときに、大気中に存在する微粒子によ
って散乱した散乱光のうちレーザ散乱光入射窓２を指向
する散乱光Ｓがレーザ散乱光入射窓２を通過して飛翔体
１の内部に入射される。

【００２９】この際、レーザ散乱光入射窓２にレーザ光
の波長およびその近傍の光のみを透過する光学バンドパ
スフィルタの機能を合わせ持たせることにより、レーザ
散乱光Ｓ以外のノイズ光を除去することも可能である。

【００３０】図２は、飛翔体１に設けられた本発明に係
る装置の一実施例を示す飛翔体１の鳥瞰図（図２の
（ａ））および断面説明図（図２の（ｂ））である。

【００３１】図２の（ａ）に示すように、飛翔体１の内
部には、レーザ散乱光Ｓが入射する位置に円筒の外周面
に電気的に独立した複数の光電変換素子が形成されたア
レイセンサ（通常、リング型アレイセンサと呼んでい
る。以下、リング型アレイセンサとする。）４が配置さ
れている。

【００３２】このリング型アレイセンサ４は、具体的に
は、図３の（ａ）に示すようなものであるが、円筒の外
周面の受光面４ａには光電変換素子（例えば、フォトダ
イオード）が形成されており、これが複数集まってリン
グ型アレイセンサ４が形成されている。

【００３３】この各受光面４ａでそれぞれ受光したレー
ザ散乱光Ｓは、その受光量に応じた電流に変換されてそ
れぞれ出力される。

【００３４】したがって、光電変換された電流の出力値
が大きい場所の受光面４ａの方向からレーザ散乱光Ｓが
入射してきたことが判断されるが、詳しくは後述する。

【００３５】また、図２の（ｂ）において示すように、
レーザ散乱光入射窓２の内周側には、レーザ散乱光Ｓを
集光するためのリング状のシリンドリカルレンズ３が配
置されており、このシリンドリカルレンズ３は、レーザ
散乱光Ｓを図４に示す矢印Ａ1 およびＡ2 の角度方向に
のみ集光し、ロール方向、つまり、周方向には集光しな
い。

【００３６】このシリンドリカルレンズ３によって集光
することにより、機体外部にむかって３６０度の視野で
レーザ散乱光Ｓを集光することが可能となり、また、レ
ーザ散乱光Ｓの強度が弱い場合等には、レーザ散乱光Ｓ
が集光されて強度が大きくなり、その結果、リング型ア
レイセンサ４の受光量が増加してレーザ散乱光Ｓの入射
方向の検出をより確実に行なうことができる。

【００３７】また、図５に示すようにシリンドリカルレ
ンズ３をレーザ散乱光入射窓２それ自体とし、その内周
側に円筒形状の光学バンドパスフィルタ６を配置する構
成とすることも可能である。

【００３８】ここで、上記のリング型アレイセンサ４は
円筒の外周に光電変換素子が形成されているため、レー
ザ散乱光入射窓２のレーザ散乱光Ｓの入射する位置に配
置すればレーザ散乱光Ｓの入射方向を３６０度の視野で
検出することができるが、図３の（ｂ）に示すような環
状板の一方の面の円周方向に電気的に独立した複数の光
電変換素子が形成されたアレイセンサ（通常、円盤型ア
レイセンサと呼んでいる。以下、円盤型アレイセンサと
する。）５は、リング型アレイセンサ４と同様の機能を
有するが、リング型アレイセンサ４は曲面である円筒の
外周面に光電変換素子が形成されており、円盤型アレイ
センサ５は平面である環状板の一方の面の周方向に光電
変換素子が形成されている点で異なる。

【００３９】したがって、円盤型アレイセンサ５をレー
ザ散乱光Ｓの入射する位置に配置したのではレーザ散乱
光Ｓの入射方向を３６０度の視野で検出することができ
ないため、図６の（ａ）に示すような倒立円錐台形状の
反射鏡７によってレーザ散乱光Ｓの方向を変え、レーザ
散乱光Ｓの反射位置に円盤型アレイセンサ５を配置する
ことによりレーザ散乱光Ｓの入射方向を３６０度の視野
で検出することが可能となる。

【００４０】通常、アレイセンサはリング型アレイセン
サ４よりも円盤型アレイセンサ５のほうがが製作が容易
で安価であるため、円盤型アレイセンサ５と反射鏡７と
の組み合わせによるほうが実施が容易である。

【００４１】また、円盤型アレイセンサ５を用いた場合
にも、図６の（ｂ）に示すように、レーザ散乱光入射窓
２の内周側に配置したシリンドリカルレンズ３によって
レーザ散乱光Ｓを集光し、集光されたレーザ散乱光Ｓを
反射鏡７で反射させてレーザ散乱光Ｓの入射方向を検出
することができる。

【００４２】次に、リング型アレイセンサ４または円盤
型アレイセンサ５がレーザ散乱光Ｓを受光した際に、ど
のようにしてレーザ散乱光Ｓの入射方向が決まるのかを
説明する。

【００４３】例えば、飛翔体１に向けて発射された誘導
レーザ光がＬ1 ，Ｌ2 およびＬ3 の３本であり、この誘
導レーザ光Ｌ1 ，Ｌ2 およびＬ3 がそれぞれレーザ散乱
光入射窓２の側方を通過するときに、大気中に存在する
微粒子によって散乱した散乱光のうちレーザ散乱光入射
窓２を指向するレーザ散乱光がそれぞれＳ1 ，Ｓ2 およ
びＳ3 であるとすると、このレーザ散乱光Ｓ1 ，Ｓ2 お
よびＳ3 が散乱光入射窓２からそれぞれ入射して、図７
の（ａ）に示すように、３方向からアレイセンサ（リン
グ型アレイセンサ４または円盤型アレイセンサ５）に到
達する。なお、説明の便宜上、図７の（ａ）のアレイセ
ンサは円盤型アレイセンサ５とする。この円盤型アレイ
センサ５は、その周方向に７２分割されている、つま
り、７２個の光電変換素子ａ0 〜ａ71が５度間隔で形成
されているものとし、周方向の角度が０度の位置にある
光電変換素子をａ0 とする。

【００４４】そして、円盤型アレイセンサ５の各光電変
換素子ａ0 〜ａ71は受光量に応じた大きさの電気信号を
それぞれ出力する。

【００４５】この電気信号を、例えば、図８に示すよう
な信号処理回路１１によって処理する。

【００４６】図８の信号処理回路１１は、電気信号の直
流成分（背景光成分等）を除去するためのハイパスフィ
ルタ８，高速アンプ９，およびアナログメモリ（また
は、ピークサンプルホールド回路）１０より構成される
もので、１チップの回路で複数の入出力チャンネルを持
つものである。

【００４７】信号処理回路１１によって処理された各光
電変換素子ａ0 〜ａ71からの電気信号は、アナログメモ
リ（または、ピークサンプルホールド回路）１０によっ
て保持されており、マルチプレクサ１２によって順次読
み出され、Ａ／Ｄコンバータ１３によってディジタル化
し、この光電変換素子ａ0 〜ａ71からのディジタル化し
たデータを１組のシリアルデータとしてしきい値判別回
路１４に入力し、しきい値判別回路１４では、所定のし
きい値未満の値のデータをノイズ光とみなし、また、所
定のしきい値以上の値のデータがあるときに実際にレー
ザ散乱光が入射したものとみなし、そのデータのうちピ
ークを示すデータに対応する光電変換素子を表す判別信
号が出力され、この結果、レーザ散乱光Ｓ1 ，Ｓ2 およ
びＳ3 の入射方向を特定することができる。

【００４８】図７の（ａ）に示すように、レーザ散乱光
Ｓ1 ，Ｓ2 およびＳ3 が入射したとき、Ａ／Ｄコンバー
タ１３からのディジタル出力の値は、図７の（ｂ）に示
すように、光電変換素子ａ11，ａ17およびａ49に最も強
く入射しているため、光電変換素子ａ11，ａ17およびａ
49における電気信号がピーク値をもつ。

【００４９】そして、光電変換素子ａ11，ａ17およびａ
49の位置にそれぞれ対応する角度６０度，９０度および
２５０度の方向からレーザ散乱光Ｓ1,Ｓ2 およびＳ3 は
円盤型アレイセンサ５に到達したとみなされ、この結
果、レーザ散乱光Ｓ1,Ｓ2 およびＳ3 の入射方向を決定
することができる。

【００５０】また、上記の実施例においては、光電変換
素子の数を７２個としており、この場合には、角度分解
精度は５度であり、この光電変換素子の数を増やすこと
によりさらに角度分解精度を向上させることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
方法および装置によれば、機体の外周面に形成した機体
外部に３６０度の視野を有するレーザ散乱光入射窓を通
して誘導レーザ光からのレーザ散乱光を機体の内部に取
り込むことにより、機体の外周に突起物が形成されない
ため、機体外周の流体の流れを乱すことがなく、飛翔体
の飛行を安定したものとすることができ、また、機体内
部のレーザ散乱光が入射する位置に配置されたリング型
アレイセンサによりレーザ散乱光の入射方向を検出する
構成とすることにより、レーザ散乱光の入射方向に応じ
てリング型アレイセンサに複数形成された各光電変換素
子の出力がそれぞれ変わり、レーザ散乱光が入射する方
向にある光電変換素子の出力の値は大きなものとなっ
て、そのことより、レーザ散乱光の入射方向を演算等の
処理を行なわずに直接的に検出することができ、この結
果、レーザ散乱光の入射方向の検出の誤差を抑制するこ
とが可能となり、また、入射方向を検出するシステムを
簡素なものとすることが可能となる。

【００５２】また、レーザ散乱光を機体内部のレーザ散
乱光が入射する位置に配置された反射鏡によって反射さ
せ、このレーザ散乱光の反射位置に配置された円盤型ア
レイセンサによりレーザ散乱光の入射方向を検出する構
成とすることにより、製作が容易で安価なアレイセンサ
とすることができる。

【００５３】さらに、上記２種類のアレイセンサは、形
成される複数の光電変換素子の数を増やせばレーザ散乱
光の入射方向を検出する角度分解精度を向上させること
ができ、また、入射方向の検出の際、アレイセンサは１
個でよいため、検出器の特性のばらつきによる誤差の発
生といった問題を解決することができる。

【００５４】さらにまた、レーザ散乱光入射窓から入射
したレーザ散乱光を機体内部に配置されたシリンドリカ
ルレンズによりレーザ散乱光を集光する構成とすること
により、機体外部にむかって３６０度の視野で散乱光の
集光が可能となり、また、レーザ散乱光の強度が弱い場
合等には、シリンドリカルレンズにより集光することで
散乱光の強度を大きくでき、アレイセンサの受光量を増
加することができて、レーザ散乱光の入射方向の検出を
より正確に行なうことが可能となる。

【００５５】また、シリンドリカルレンズをレーザ散乱
光入射窓としてレーザ散乱光を集光する構成とすること
により、散乱光の検出システムの構成をより簡単なもの
とすることができる。

【００５６】さらに、レーザ散乱光入射窓から入射した
光を機体内部に配置されたレーザ光の波長およびその近
傍の波長の光のみを透過する光学バンドパスフィルタに
透過させる構成とすることにより、レーザ光の波長およ
びその近傍の光のみを透過させるため、アレイセンサに
よる検出の際に誤差を生じにくくすることが可能とな
り、また、レーザ散乱光入射窓にレーザ光の波長および
その近傍の光のみを透過する光学バンドパスフィルタの
機能を合わせ持たせて誘導レーザ光からのレーザ散乱光
を機体の内部に取り込む構成としたことにより散乱光の
検出システムの構成をより簡単なものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例における飛翔体に形成され
たレーザ散乱光入射窓と誘導レーザ光からのレーザ散乱
光との関係を示す説明図である。

【図２】 本発明に係る装置の一実施例を示す飛翔体１
の鳥瞰図（図２の（ａ））および断面説明図（図２の
（ｂ））である。

【図３】 本発明に係るリング型アレイセンサの外観を
示す斜視説明図（図３の（ａ））および円盤型アレイセ
ンサの外観を示す斜視説明図（図３の（ｂ））である。

【図４】 本発明に係るシリンドリカルレンズのレーザ
散乱光の集光方向を示す断面説明図である。

【図５】 本発明に係る装置の他の実施例を示す断面説
明図である。

【図６】 本発明に係る装置のさらに他の実施例におけ
る飛翔体１の鳥瞰図（図６の（ａ））および断面説明図
（図６の（ｂ））である。

【図７】 本発明に係る円盤型アレイセンサまたはリン
グ型アレイセンサへのレーザ散乱光の入射の様子を示す
説明図（図７の（ａ））と図７の（ａ）におけるアレイ
センサ出力を示す説明図である。

【図８】 本発明に係る装置における信号処理回路を示
す電気的ブロック図である。

【図９】 従来のレーザ散乱光の検出原理を示す説明図
である。

【図１０】 従来のレーザ散乱光の検出方法における角
度識別信号と散乱光入射角との関係を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 飛翔体 ２ レーザ散乱光入射窓 ３ シリンドリカルレンズ ４ リング型アレイセンサ ４ａ 受光面 ５ 円盤型アレイセンサ ５ａ 受光面 ６ 光学バンドパスフィルタ ７ 反射鏡 ８ ハイパスフィルタ ９ 高速アンプ １０ アナログメモリ（ピークサンプルホールド回路） １１ 信号処理回路 １２ マルチプレクサ １３ Ａ／Ｄコンバータ １４ しきい値判別回路 Ｌ 誘導レーザ光 Ｓ レーザ散乱光 ａ0 〜a71 光電変換素子

フロントページの続き (72)発明者 森 田 康 志 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軌道修正手段を備えた飛翔体を所定方向
   に向けて発射させ、機体の側方に機体後方から複数本の
   誘導レーザ光を照射し、誘導レーザ光からのレーザ散乱
   光を機体に設けられたレーザ光検出器でとらえ、レーザ
   光検出器でとらえた誘導レーザ光からのレーザ散乱光の
   入射方向等の情報に基づいて飛翔指令方向と機軸とのず
   れを修正するのに必要な飛翔体の軌道修正方向を求め、
   この軌道修正方向情報に基づいて軌道修正手段を作動さ
   せることにより飛翔体を飛翔指令方向に誘導する飛翔体
   の誘導制御において、機体の外周面に形成した機体外部
   に３６０度の視野を有するレーザ散乱光入射窓を通して
   誘導レーザ光からのレーザ散乱光を機体の内部に取り込
   み、機体内部のレーザ散乱光が入射する位置に配置され
   た円筒の外周面に電気的に独立した複数の光電変換素子
   が形成されたアレイセンサによりレーザ散乱光の入射方
   向を検出することを特徴とするレーザ散乱光を用いた飛
   翔体の誘導制御におけるレーザ散乱光入射方向検出方
   法。
2. 【請求項２】 軌道修正手段を備えた飛翔体を所定方向
   に向けて発射させ、機体の側方に機体後方から複数本の
   誘導レーザ光を照射し、誘導レーザ光からのレーザ散乱
   光を機体に設けられたレーザ光検出器でとらえ、レーザ
   光検出器でとらえた誘導レーザ光からのレーザ散乱光の
   入射方向等の情報に基づいて飛翔指令方向と機軸とのず
   れを修正するのに必要な飛翔体の軌道修正方向を求め、
   この軌道修正方向情報に基づいて軌道修正手段を作動さ
   せることにより飛翔体を飛翔指令方向に誘導する飛翔体
   の誘導制御において、機体の外周面に形成した機体外部
   に３６０度の視野を有するレーザ散乱光入射窓を通して
   誘導レーザ光からのレーザ散乱光を機体の内部に取り込
   み、このレーザ散乱光を機体内部のレーザ散乱光が入射
   する位置に配置された反射鏡によって反射させ、このレ
   ーザ散乱光の反射位置に配置された環状板の一方の面の
   円周方向に電気的に独立した複数の光電変換素子が形成
   されたアレイセンサによりレーザ散乱光の入射方向を検
   出することを特徴とするレーザ散乱光を用いた飛翔体の
   誘導制御におけるレーザ散乱光入射方向検出方法。
3. 【請求項３】 レーザ散乱光入射窓から入射したレーザ
   散乱光を機体内部に配置されたシリンドリカルレンズに
   より集光することを特徴とする請求項１または２に記載
   のレーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御におけるレー
   ザ散乱光入射方向検出方法。
4. 【請求項４】 シリンドリカルレンズをレーザ散乱光入
   射窓としてレーザ散乱光を集光することを特徴とする請
   求項１または２に記載のレーザ散乱光を用いた飛翔体の
   誘導制御におけるレーザ散乱光入射方向検出方法。
5. 【請求項５】 レーザ散乱光入射窓から入射した光を機
   体内部に配置されたレーザ光の波長およびその近傍の波
   長の光のみを透過する光学バンドパスフィルタに透過さ
   せることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
   載のレーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御におけるレ
   ーザ散乱光入射方向検出方法。
6. 【請求項６】 レーザ散乱光入射窓に請求項５に記載の
   光学バンドパスフィルタの機能を合わせ持たせて誘導レ
   ーザ光からのレーザ散乱光を機体の内部に取り込むこと
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレー
   ザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御におけるレーザ散乱
   光入射方向検出方法。
7. 【請求項７】 軌道修正手段を備えた飛翔体を所定方向
   に向けて発射させ、機体の側方に機体後方から複数本の
   誘導レーザ光を照射し、誘導レーザ光からのレーザ散乱
   光を機体に設けられたレーザ光検出器でとらえ、レーザ
   光検出器でとらえた誘導レーザ光からのレーザ散乱光の
   入射方向等の情報に基づいて飛翔指令方向と機軸とのず
   れを修正するのに必要な飛翔体の軌道修正方向を求め、
   この軌道修正方向情報に基づいて軌道修正手段を作動さ
   せることにより飛翔体を飛翔指令方向に誘導する飛翔体
   の誘導制御において、機体の外周面に形成した機体外部
   に３６０度の視野を有するレーザ散乱光入射窓と、機体
   内部のレーザ散乱光が入射する位置に配置された円筒の
   外周面に電気的に独立した複数の光電変換素子が形成さ
   れたアレイセンサと、このアレイセンサの出力からレー
   ザ散乱光の入射方向を判別する判別手段とから基本的に
   構成されることを特徴とするレーザ散乱光を用いた飛翔
   体の誘導制御におけるレーザ散乱光入射方向検出装置。
8. 【請求項８】 軌道修正手段を備えた飛翔体を所定方向
   に向けて発射させ、機体の側方に機体後方から複数本の
   誘導レーザ光を照射し、誘導レーザ光からのレーザ散乱
   光を機体に設けられたレーザ光検出器でとらえ、レーザ
   光検出器でとらえた誘導レーザ光からのレーザ散乱光の
   入射方向等の情報に基づいて飛翔指令方向と機軸とのず
   れを修正するのに必要な飛翔体の軌道修正方向を求め、
   この軌道修正方向情報に基づいて軌道修正手段を作動さ
   せることにより飛翔体を飛翔指令方向に誘導する飛翔体
   の誘導制御において、機体の外周面に形成した機体外部
   に３６０度の視野を有するレーザ散乱光入射窓と、機体
   内部のレーザ散乱光が入射する位置に配置された反射鏡
   と、この反射鏡が反射したレーザ散乱光の反射位置に配
   置された環状板の一方の面の円周方向に電気的に独立し
   た複数の光電変換素子が形成されたアレイセンサと、こ
   のアレイセンサの出力からレーザ散乱光の入射方向を判
   別する判別手段とから基本的に構成されることを特徴と
   するレーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御におけるレ
   ーザ散乱光入射方向検出装置。
9. 【請求項９】 レーザ散乱光入射窓から入射したレーザ
   散乱光を集光するシリンドリカルレンズが機体内部に配
   置されていることを特徴とする請求項７または８に記載
   のレーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御におけるレー
   ザ散乱光入射方向検出装置。
10. 【請求項１０】 シリンドリカルレンズをレーザ散乱光
    入射窓としたことを特徴とする請求項７または８に記載
    のレーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御におけるレー
    ザ散乱光入射方向検出装置。
11. 【請求項１１】 レーザ散乱光入射窓から入射したレー
    ザ散乱光の波長およびその近傍の波長の光のみを透過す
    る光学バンドパスフィルタが機体内部に配置されている
    ことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載
    のレーザ散乱光を用いた飛翔体の誘導制御におけるレー
    ザ散乱光入射方向検出装置。
12. 【請求項１２】 レーザ散乱光入射窓がレーザ散乱光の
    波長の光およびその近傍の波長のみ透過する光学バンド
    パスフィルタの機能をもつものとしたことを特徴とする
    請求項７ないし９のいずれかに記載のレーザ散乱光を用
    いた飛翔体の誘導制御におけるレーザ散乱光入射方向検
    出装置。