JPH09251067A - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で高精度の視軸指向精度をもつ目標の検
出と追尾及び目標に対しレーザ光の照射を行う赤外線撮
像装置を得る。 【解決手段】 赤外線光１９を透過する赤外窓４とレー
ザ光２０を透過するレーザ窓５と赤外線撮像視軸２３の
方向とレーザ視軸２４の方向を変える機能をもつ共用ア
ジマス視軸指向部２と共用エレベーション視軸指向部３
からなる共用視軸指向装置１、共用視軸指向装置１にレ
ーザ光を導入するレーザ導入装置１１、赤外線画像検出
器９の出力を受けレーザ導入装置１１と共用視軸指向装
置１を制御する指向方向指示装置１６により構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光波誘導装置を
内蔵した飛翔体から放射される赤外線により飛翔体の検
出と追尾を行い、飛翔体に対してレーザ光を照射するこ
とで飛翔体の誘導を妨害し飛翔体から自機を守る防衛シ
ステムにおける赤外線撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の赤外線撮像装置を示す
図、図１１は従来の赤外線装置のレーザ視軸指向部内の
ミラー配置を示すものである。図において、４は赤外
窓、５はレーザ窓、６は固定部、８は赤外線光学系、９
は赤外線画像検出器、１０は赤外線検出素子、１４はレ
ーザ光学系、１５はレーザ発振器、１７は指向方向計算
機、１９は赤外線光、２０はレーザ光、２３は赤外線撮
像視軸、２４はレーザ視軸、５０は撮像用視軸指向装
置、５１はレーザ用視軸指向装置、５２はレーザ用アジ
マスミラー、５３はレーザ用エレベーションミラー、５
４は指向方向指示装置、５５は撮像指向方向制御器、５
６はレーザ指向方向制御器、５７は撮像アジマス軸、５
８は撮像エレベーション軸、５９はレーザアジマス軸、
６０はレーザエレベーション軸である。

【０００３】従来の赤外線画像検出器９とレーザ発振器
１５をもつ赤外線撮像装置は、上記のように構成され、
以下のように動作する。赤外線撮像視軸２３延長線上周
辺の目標より照射された赤外線光１９は、赤外窓４を透
過し赤外線光学系８に入射する。赤外線光学系８に入射
した赤外線光１９は赤外線画像検出器９内の赤外線検出
素子１０上に集光され、赤外線画像検出器９より画像信
号として出力する。

【０００４】赤外線画像検出器９の画像信号は指向方向
指示装置５４内の指向方向計算機１７に入力される。指
向方向計算機１７は画像信号より、視軸指向方向を計算
し撮像指向方向制御器５５と、レーザ指向方向制御器５
６に指向方向信号を出力する。撮像指向方向制御器５５
は撮像用視軸指向装置５０を制御し、赤外線光学系８と
赤外線画像検出器９と赤外窓４を撮像アジマス軸５７回
りに、赤外線光学系８と赤外線画像検出器９を撮像用エ
レベーション軸５８回りに回転させることで赤外線撮像
視軸２３を目標方向に向ける。レーザ指向方向制御器５
６はレーザ用視軸指向装置５１を制御し、レーザ用アジ
マスミラー５２とレーザ用エレベーションミラー５３と
レーザ窓５をレーザアジマス軸５９回りに、レーザ用エ
レベーションミラー５３をレーザエレベーション軸６０
回りに回転させることでレーザ視軸２４を目標方向に向
ける。

【０００５】レーザ発振器１５より射出されたレーザ光
２０はレーザ光学系１４を経て、レーザ用視軸指向装置
５１に入射しレーザ用アジマスミラー５２とレーザ用エ
レベーションミラー５３で反射されレーザ窓５を透過し
レーザ視軸２４方向の目標に射出される。

【０００６】赤外窓４とレーザ窓５は撮像用視軸指向装
置５０とレーザ用視軸指向装置５１の内部をそれぞれ外
部環境より保護し、なおかつ外部からの赤外線光１９を
取り込み、外部にレーザ光２０を射出されるためにそれ
ぞれ必須のものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の赤
外線撮像装置は、図１０に示すように撮像用視軸指向装
置５０とレーザ用視軸指向装置５１が個別に必要であ
り、また撮像用視軸指向装置５０は内部に赤外線光学系
７と赤外線画像検出器８を搭載する必要があった。この
ため、赤外線撮像装置が大型化し、搭載スペースの限ら
れる航空機等への搭載は困難であった。

【０００８】また目標に対しレーザ光２０を照射するた
めには、レーザ視軸２４の指向方向を高精度で制御する
必要がある。しかし、従来の方式では撮像用視軸指向装
置５０とレーザ用視軸指向装置５１が個別に存在するた
め赤外線撮像視軸２３とレーザ視軸２４の距離を接近さ
せることができず、大きな視差が生じる。このため有限
距離の目標に対しレーザ光２０を射出する場合には、画
像信号から得られるレーザ視軸２４の指向方向と、レー
ザ用視軸指向装置５１から目標への実際の方向が異なる
ことになり、レーザ視軸２４を目標に向けることができ
ない。視差による誤差を完全に補正するためには、目標
までの距離情報が必要となり距離を計測するための装置
を追加する必要があり装置のさらなる大型化と複雑化を
招くことになる。視差を小さく抑えようとした場合に
は、赤外線撮像視軸２３とレーザ視軸２４を接近させる
必要があるが、撮像用視軸指向装置５０とレーザ用視軸
指向装置５１の２つの装置の寸法より接近させられる距
離には制限があり、視差を小さくすることは困難であっ
た。

【０００９】また赤外線画像検出器９とレーザ発振器１
５をもつ赤外線撮像装置は、高速で移動する目標に対
し、追尾しレーザ光２０を照射する必要に迫られる場合
があるが、そのためには赤外線撮像視軸２３の指向方向
とレーザ視軸２４の指向方向を１８０度／秒を越える高
速で変化させる必要がある。視軸の指向方向を高速で変
化させるためには制御系の応答速度を上げる必要がある
が、応答速度を上げた場合には制御系の定常偏差は増大
する傾向にあり、視軸の指向精度が劣化することにな
る。

【００１０】またレーザ用視軸指向装置５１が赤外線光
１９を遮光する領域が存在するため、赤外線画像を得ら
れない範囲が発生する。同様に撮像用視軸指向装置５１
がレーザ光２０を遮光する領域が存在するため、レーザ
光２０を射出不可能な領域が存在する。

【００１１】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたものであり、小型で、レーザ視軸指向方向２４
の目標に対する方向誤差を減らし、視軸指向方向を高速
かつ高精度に変えることが可能であり、赤外線画像を得
られる領域とレーザ光２０を射出可能な領域を増やすこ
とを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明による赤外線
撮像装置は、赤外窓とレーザ窓と共用エレベーション指
向部を含む共用アジマス視軸指向部と固定部からなる共
用視軸指向装置、赤外線光学系、赤外線画像検出器、レ
ーザ光学系、レーザ発振器、レーザ導入部、指向方向計
算機と共用指向方向制御器からなる共用指向方向指示装
置で構成したものである。

【００１３】また第２の発明による赤外線撮像装置は、
レーザ精視軸指向装置を含む共用エレベーション視軸指
向部と赤外窓とレーザ窓とを含む共用アジマス視軸指向
部と固定部からなる共用視軸指向装置、赤外線光学系、
赤外線画像検出器、レーザ光学系、レーザ発振器、レー
ザ導入部、指向方向計算機と撮像器指向方向制御器とレ
ーザ精視軸制御器からなる共用視軸指向方向指示装置で
構成したものである。

【００１４】また第３の発明による赤外線撮像装置は、
赤外窓とレーザ窓と共用エレベーション視軸指向部を含
む共用アジマス視軸指向部と固定部からなる共用視軸指
向装置、赤外線光学系、赤外線画像検出器、レーザ光学
系、レーザ発振器、レーザ導入部、画像回転装置、指向
方向計算機と共用指向方向制御器と画像回転制御器から
なる共用指向方向指示装置で構成したものである。

【００１５】また第４の発明による赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置は、光路上に２枚のミラーを配置して、
それぞれのミラーを互いに直交する軸の回りに回転させ
ることができるようにしたものである。

【００１６】また第５の発明による赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置は、光路上に配置したドーブプリズムを
直交する２軸の回りに回転させることができるようにし
たものである。

【００１７】また第６の発明による赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置は、光路上に配置したダブルドーブプリ
ズムを直交する２軸の回りに回転させることができるよ
うにしたものである。

【００１８】また第７の発明による赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置は、内部に仕切り板と撮像用視軸指向用
の光学部品とレーザ用視軸指向用の光学部品を設けたも
のである。

【００１９】また第８の発明による赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置の赤外線窓は、赤外線光学系７の半視野
角θに対し、エレベーション軸回りに赤外線撮像視軸を
回転させた際に赤外線撮像視軸が作る面の法線に対し、
（３）式の関係が成り立つ角度αだけ傾け平行平板を配
置したものである。

【００２０】

【数３】

【００２１】また第９の発明による赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置のレーザ窓は、エレベーション軸回りに
赤外線撮像視軸を回転させた際に赤外線撮像視軸が作る
面に対し視軸指向部のレーザ窓側の部分のレーザが通過
可能な面を面Ｓ、面Ｓとレーザ窓のレーザ視軸方向の最
短距離をＬ、面Ｓをレーザ視軸と垂直な面に投影した面
をＳ’、面Ｓ’上でレーザ視軸が交わる点をＰ、点Ｐか
ら面Ｓ’の外周までの最長距離をＤ、面Ｓ’上のレーザ
光２０の半径をｄとすると、（４）式の関係が成り立つ
角度βだけ傾け平行平板を配置したものである。

【００２２】

【数４】

【００２３】

【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を示す構
成図であり、図１において１は共用視軸指向装置、２は
共用アジマス視軸指向部、３は共用エレベーション視軸
指向部、４は赤外窓、５はレーザ窓、６は固定部、７は
撮像用折り返しミラー、８は赤外線光学系、９は赤外線
画像検出器、１０は赤外線検出素子、１１はレーザ導入
装置、１２は第１のレーザ折り返しミラー、１３は第２
のレーザ折り返しミラー、１４はレーザ光学系、１５は
レーザ発振器、１６は共用指向方向指示装置、１７は指
向方向計算機、１８は共用指向方向制御器、１９は赤外
線光、２０はレーザ光、２１はアジマス軸、２２はエレ
ベーション軸、２３は赤外線撮像視軸、２４はレーザ視
軸である。

【００２４】この発明による赤外線撮像装置は上記のよ
うに構成され、以下のように動作する。赤外線撮像視軸
２３の延長線上周辺に存在する目標から放射される赤外
線光１９は赤外窓４を透過し共用視軸指向装置１に入射
する。共用視軸指向装置１に入射した赤外線光１９は進
行方向を変え、撮像用折り返しミラー７に射出される。
撮像用折り返しミラー７に入射した赤外線光１９は、進
行方向を変え赤外線光学系８に導かれる。赤外線光学系
８に入射した赤外線光１９は赤外線画像検出器９内の赤
外線検出素子１０に集光され、赤外線画像検出器９より
画像信号として出力される。

【００２５】画像信号は共用指向方向指示装置１６内の
指向方向計算機１７に送られ、指向方向計算機１７は画
像信号より現在の赤外線撮像視軸２３に対する目標の方
向のズレを計算する。計算結果は共用指向方向制御器１
８に送られ、共用指向方向制御器１８は共用視軸指向装
置１の共用アジマス視軸指向部２と共用エレベーション
視軸指向部３と、レーザ導入装置１１を駆動させる。共
用アジマス視軸指向部２はアジマス軸２１回りに回転す
ることにより赤外線撮像視軸２３とレーザ視軸２４をア
ジマス軸２１回りに回転させ、共用エレベーション視軸
指向部３はエレベーション軸２２回りに回転することに
より赤外線撮像視軸２３とレーザ視軸２４をエレベーシ
ョン軸回りに回転させ、２つの視軸を目標方向に向け
る。同時に共用指向方向制御器１６は、共用アジマス回
転部２と同じ角度レーザ導入装置１１をアジマス軸２１
回りに回転させる。

【００２６】一方レーザ発振器１５から射出されたレー
ザ光２０は、レーザ光学系１４を通りレーザ導入装置１
１の第１のレーザ折り返しミラー１２、第２のレーザ折
り返しミラー１３を経て共用視軸指向装置１に入射され
る。共用視軸指向装置１に入射したレーザ光２０は、共
用視軸指向装置１で進行方向を変え、レーザ視軸方向２
４に射出され、レーザ窓５を透過し目標に照射される。

【００２７】この発明の赤外線撮像装置では、赤外線撮
像視軸２３とレーザ視軸２４の指向方向の変化手段が一
つの視軸指向装置で構成されるため、装置の小型化が実
現できる。また一つの視軸指向装置しかないため、一方
の視軸指向装置の視軸が他方の視軸指向装置により遮光
され赤外線画像が得られない領域や、レーザ光２０を照
射できない領域が存在せず、広い領域の赤外画像を得る
ことと、広い領域へのレーザ光２０の照射が可能であ
る。さらに一つの視軸指向装置に赤外線撮像視軸２３と
レーザ視軸２４が存在することにより、２つの視軸を接
近して配置することが可能になり、視差による誤差を軽
減でき目標に対し高精度のレーザ光２０の照射ができ
る。

【００２８】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示す構成図であり、図２において１から２４は実
施の形態１と同じ機能を有する部品、２５はレーザ精視
軸制御器、２６はレーザ精視軸指向装置、２７はレーザ
アジマス精視軸指向部、２８はレーザエレベーション精
視軸指向部、２９はレーザ精視軸アジマス軸、３０はレ
ーザ精視軸エレベーション軸である。

【００２９】この発明による赤外線撮像装置は上記のよ
うに構成され、以下のように動作する。赤外線撮像視軸
２３の延長線上周辺に存在する目標から放射される赤外
線光１９は赤外窓４を透過し共用視軸指向装置１に入射
する。共用視軸指向装置１に入射した赤外線光１９は、
共用視軸指向装置１により進行方向を変え、撮像用折り
返しミラー７に射出される。撮像用折り返しミラー７に
入射した赤外線光１９は、進行方向を変え赤外線光学系
８に導かれる。赤外線光学系８に入射した赤外線光１９
は赤外線画像検出器９内の赤外線検出素子１０に集光さ
れ、赤外線画像検出器９より画像信号として出力され
る。

【００３０】画像信号は共用指向方向指示装置１６内の
指向方向計算機１７に送られ、指向方向計算機１７は画
像信号より現在の赤外線撮像視軸２３に対する目標の方
向のズレとレーザ視軸２４に対する目標方向のズレを計
算する。赤外線撮像視軸２３に対する目標の方向のズレ
の計算結果は共用指向方向制御器１８へ、レーザ視軸２
４に対する目標方向のズレはレーザ精視軸制御器２５に
送られる。共用指向方向制御器１８は共用視軸指向装置
１の共用アジマス視軸指向部２と共用エレベーション視
軸指向部３と、レーザ導入装置１１を駆動させる。共用
アジマス視軸指向部２はアジマス軸２１回りに回転する
ことにより赤外線撮像視軸２３とレーザ視軸２４とレー
ザ精視軸装置２６とレーザ精視軸アジマス軸２９とレー
ザ精視軸エレベーション軸３０をアジマス軸２１回りに
回転させ、共用エレベーション視軸指向部３はエレベー
ション軸２２回りに回転することにより赤外線撮像視軸
２３とレーザ視軸２４とレーザ精視軸装置２６とレーザ
精視軸アジマス軸２９とレーザ精視軸エレベーション軸
３０をエレベーション軸２２回りに回転させ、赤外線撮
像視軸２３を目標方向に向け、同時にレーザ視軸２４と
レーザ精視軸アジマス軸２９とレーザ精視軸エレベーシ
ョン軸３０を回転させる。また共用指向方向制御器１８
は、共用アジマス回転部２と同じ角度レーザ導入装置１
１をアジマス軸２１回りに回転させる。

【００３１】レーザ精視軸指向制御器２５は、レーザ精
視軸装置２６のレーザアジマス精視軸指向部２７とレー
ザエレベーション精視軸指向部２８を駆動させる。レー
ザアジマス精視軸指向部２７はレーザ精視軸アジマス軸
２９回りに回転することによりレーザ視軸２４をレーザ
精視軸アジマス軸２９回りに回転させ、レーザエレベー
ション視軸指向部２８はレーザ精視軸エレベーション軸
３０回りに回転することによりレーザ視軸２４をレーザ
精視軸エレベーション軸３０回りに回転させ、レーザ視
軸２４を目標方向に向ける。

【００３２】一方レーザ発振器１５から射出されたレー
ザ光２０は、レーザ光学系１４を通りレーザ導入装置１
１の第１のレーザ折り返しミラー１２、第２のレーザ折
り返しミラー１３を経て共用視軸指向装置１に入射され
る。共用視軸指向装置１に入射したレーザ光２０は、共
用視軸指向装置１で進行方向を変え、レーザ視軸２４の
方向に射出され、レーザ窓５を透過し目標に照射され
る。

【００３３】この発明の赤外線撮像装置では、赤外線撮
像視軸２３とレーザ視軸２４の指向方向の変化手段が一
つの視軸指向装置で構成されるため、装置の小型化が実
現できる。また一つの視軸指向装置しかないため、一方
の視軸指向装置の視軸が他方の視軸指向装置により遮光
され赤外線画像が得られない領域や、レーザ光２０を照
射できない領域が存在せず、広い領域の赤外画像を得る
ことと、広い領域へのレーザ照射が可能である。さらに
一つの視軸指向装置に赤外線撮像視軸２３とレーザ視軸
２４が存在することにより、２つの視軸を接近して配置
することが可能になり、視差による誤差を軽減でき目標
に対し高精度のレーザの照射ができる。さらにレーザ精
視軸装置２６を持つことにより、赤外線撮像視軸２３の
目標方向に対する制御系の定常偏差が大きく赤外線撮像
視軸２３が目標方向を向ききらない場合にも、レーザ精
視軸装置２６で赤外線撮像視軸２３の目標方向に対する
定常偏差をレーザ視軸２４のみ動かすことにより、レー
ザ視軸２４を目標方向に向けることが可能であり、目標
に対して高精度のレーザの照射ができる。

【００３４】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３を示す構成図であり、図３において１から２４は実
施の形態１と同じ機能を有する部品、３１は画像回転制
御器、３２は画像回転装置、３３はデローテーションプ
リズム、３４はデローテーション軸である。

【００３５】この発明による赤外線撮像装置は上記のよ
うに構成され、以下のように動作する。赤外線撮像視軸
２３の延長線上周辺に存在する目標から放射される赤外
線光１９は赤外窓４を透過し共用視軸指向装置１に入射
する。共用視軸指向装置１に入射した赤外線光１９は、
共用視軸指向装置１により進行方向を変え、撮像用折り
返しミラー７に射出される。撮像用折り返しミラー７に
入射した赤外線光１９は、進行方向を変え画像回転装置
３２に入射する。画像回転装置３２により像の方向を回
転した赤外線光１９は赤外線光学系８に導かれる。赤外
線光学系８に入射した赤外線光１９は赤外線画像検出器
９内の赤外線検出素子１０に集光され、赤外線画像検出
器９より画像信号として出力される。

【００３６】画像信号は共用指向方向指示装置１６内の
指向方向計算機１７に送られ、指向方向計算機１７は画
像信号より現在の赤外線撮像視軸２３に対する目標の方
向のズレを計算する。計算結果は共用指向方向制御器１
８と画像回転制御器３１に送られる。共用指向方向制御
器１８は共用視軸指向装置１の共用アジマス視軸指向部
２と共用エレベーション視軸指向部３とレーザ導入装置
１１を駆動させる。共用アジマス視軸指向部２はアジマ
ス軸２１回りに回転することにより赤外線撮像視軸２３
とレーザ視軸２４をアジマス軸２１回りに回転させ、共
用エレベーション視軸指向部３はエレベーション軸２２
回りに回転することにより赤外線撮像視軸２３とレーザ
視軸２４をエレベーション軸２２回りに回転させ、２つ
の視軸を目標方向に向ける。同時に共用指向方向制御器
１８は、共用アジマス回転部２と同じ量レーザ導入装置
１１をアジマス軸２１回りに回転させる。画像回転制御
器３１は、画像回転装置３２をアジマス回転角の２分の
１の量デローテーションプリズム３３をデローテーショ
ン軸３４回りに回転させることにより、赤外線光学系８
に入射する像の方向を回転させ、アジマス指向方向によ
る画像の回転を防止する。

【００３７】一方レーザ発振器１５から射出されたレー
ザ光２０は、レーザ光学系１４を通りレーザ導入装置１
１の第１のレーザ折り返しミラー１２、第２のレーザ折
り返しミラー１３を経て共用視軸指向装置１に入射され
る。共用視軸指向装置１に入射したレーザ光２０は、共
用視軸指向装置１で進行方向を変え、レーザ視軸２４の
方向に射出され、レーザ窓５を透過し目標に照射され
る。

【００３８】この発明の赤外線撮像装置では、赤外線撮
像視軸２３とレーザ視軸２４の指向方向の変化手段が一
つの視軸指向装置で構成されるため、装置の小型化が実
現できる。また一つの視軸指向装置しかないため、一方
の視軸指向装置の視軸が他方の視軸指向装置により遮光
され赤外線画像が得られない領域や、レーザ光２０を照
射できない領域が存在せず、広い領域の赤外画像を得る
ことと、広い領域へのレーザ光２０の照射が可能であ
る。さらに一つの視軸指向装置に赤外線撮像視軸２３と
レーザ視軸２４が存在することにより、２つの視軸を接
近して配置することが可能になり、視差による誤差を軽
減でき目標に対し高精度のレーザ光２４の照射ができ
る。さらに画像回転装置２３を赤外線光学系８の前に配
置することにより、赤外線撮像視軸２３のアジマス軸２
１の回転による画像の回転を防止することができ、指向
方向計算機１７の処理を軽減することにより高速の指向
制御が可能である。

【００３９】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４を示す構成図であり、図４において１から７と１１
と１９から２４は実施の形態１と同じ機能を有する部
品、３５はアジマスミラー、３６はエレベーションミラ
ー、３７は共用アジマス視軸指向部回転装置、３８は共
用エレベーション視軸指向部回転装置である。

【００４０】この発明における赤外線撮像装置における
共用視軸指向装置１は以上のように構成され、以下のよ
うに動作する。赤外線撮像視軸２３の延長線上周辺に存
在する目標から放射される赤外線光１９は赤外窓４を透
過しエレベーションミラー３６に入射する。エレベーシ
ョンミラー３６に入射した赤外線光１９は、エレベーシ
ョンミラー３６、アジマスミラー３５で反射され撮像用
折り返しミラー７に射出される。またレーザ導入装置１
１より射出されたレーザ光２０は、アジマスミラー３
５、エレベーションミラー３６で反射され、レーザ窓５
を透過しレーザ視軸２４方向に射出される。

【００４１】共用エレベーション視軸指向部３を共用エ
レベーション視軸指向部回転装置３８によりエレベーシ
ョン軸２２回りに回転させることにより、エレベーショ
ンミラー３６が回転され赤外線撮像視軸２３とレーザ視
軸２４をエレベーション軸２２回りに移動することが可
能である。同様に共用アジマス視軸指向部２を共用アジ
マス視軸指向部回転装置３７によりアジマス軸２１回り
に回転させることにより、アジマスミラー３５が回転さ
れ赤外線撮像視軸２３とレーザ視軸２４をアジマス軸２
１回りに移動させることが可能である。

【００４２】共用視軸指向装置１をミラーで構成するこ
とにより、色収差の発生しない共用視軸指向装置１を得
ることができる。

【００４３】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５を示す構成図であり、図５において１から７と１１
と１９から２４と３７，３８は実施の形態４と同じ機能
を有する部品、３９はドーブプリズムである。

【００４４】この発明における赤外線撮像装置における
共用視軸指向装置１は以上のように構成され、以下のよ
うに動作する。赤外線撮像視軸２３の延長線上周辺に存
在する目標から放射される赤外線光１９は赤外窓４を透
過しドーブプリズム３９に入射する。ドーブプリズム３
９に入射した赤外線光１９は、ドーブプリズム３９内で
反射、屈折し撮像用折り返しミラー７に射出される。ま
たレーザ導入装置１１より射出されたレーザ光２０は、
ドーブプリズム３９内で反射、屈折しレーザ窓５を透過
しレーザ視軸２４方向に射出される。

【００４５】共用エレベーション視軸指向部３を共用エ
レベーション視軸指向部回転装置３８によりエレベーシ
ョン軸２２回りに回転させることにより、ドーブプリズ
ム３９が回転され赤外線撮像視軸２３とレーザ視軸２４
をエレベーション軸２２回りに移動することが可能であ
る。この際ドーブプリズム３９の回転角θに対し、赤外
線撮像視軸２３およびレーザ視軸２４は２θ角度で回転
する。同様に共用アジマス視軸指向部２を共用アジマス
視軸指向部回転装置３７によりアジマス軸２１回りに回
転させることで、ドーブプリズム３９が回転され赤外線
撮像視軸２３とレーザ視軸２４をアジマス軸２１回りに
移動させることが可能である。

【００４６】共用視軸指向装置１をドーブプリズム３９
で構成することにより、小型の共用視軸指向装置１を得
ることができる。

【００４７】実施の形態６．図６はこの発明の実施の形
態６を示す構成図であり、図６において１から７と１１
と１９から２４と３７，３８は実施の形態４と同じ機能
を有する部品、４０はダブルドーブプリズムである。

【００４８】この発明における赤外線撮像装置における
共用視軸指向装置１は以上のように構成され、以下のよ
うに動作する。赤外線撮像視軸２３の延長線上周辺に存
在する目標から放射される赤外線光１９は赤外窓４を透
過しダブルドーブプリズム４０に入射する。ダブルドー
ブプリズム４０に入射した赤外線光１９は、ダブルドー
ブプリズム４０内で反射、屈折し撮像用折り返しミラー
７に射出される。またレーザ導入装置１１より射出され
たレーザ光２０は、ダブルドーブプリズム４０内で反
射、屈折しレーザ窓５を透過しレーザ視軸２４方向に射
出される。

【００４９】共用エレベーション視軸指向部３を共用エ
レベーション視軸指向部回転装置３８によりエレベーシ
ョン軸２２回りに回転させることにより、ダブルドーブ
プリズム４０が回転され赤外線撮像視軸２３とレーザ視
軸２４をエレベーション軸２２回りに移動することが可
能である。この際ダブルドーブプリズム４０の回転角θ
に対し、赤外線撮像視軸２３およびレーザ視軸２４は２
θ角度で回転する。同様に共用アジマス視軸指向部２を
共用アジマス視軸指向部回転装置３７によりアジマス軸
２１回りに回転させることで、ダブルドーブプリズム４
０が回転され赤外線撮像視軸２３とレーザ視軸２４をア
ジマス軸２１回りに移動させることが可能である。

【００５０】共用視軸指向装置１をダブルドーブプリズ
ム４０で構成することにより、共用視軸指向装置１の小
型化ができる。

【００５１】実施の形態７．図７はこの発明の実施の形
態７を示す構成図であり、図７において１から７と１０
と１９から２４と３７，３８は実施の形態４と同じ機能
を有する部品、４１は仕切り板、４２は撮像用ドーブプ
リズム、４３はレーザ用ドーブプリズム、４４はドーブ
プリズム接合部である。

【００５２】この発明における赤外線撮像装置における
共用視軸指向装置は以上のように構成され、以下のよう
に動作する。赤外線撮像視軸２３の延長線上周辺に存在
する目標から放射される赤外線光１９は赤外窓４を透過
し撮像用ドーブプリズム４２に入射する。撮像用ドーブ
プリズム４２に入射した赤外線光１９は、撮像用ドーブ
プリズム４２内で反射、屈折し撮像用折り返しミラー７
に射出され最終的に赤外線検出素子１０上に集光され
る。またレーザ導入装置１１より射出されたレーザ光２
０は、レーザ用ドーブプリズム４３内で反射、屈折しレ
ーザ窓５を透過しレーザ視軸２４方向に射出される。

【００５３】共用エレベーション視軸指向部回転装置３
８により共用エレベーション視軸指向部３をエレベーシ
ョン軸２２回りに回転させることで、撮像用ドーブプリ
ズム４２とレーザ用ドーブプリズム４３が回転され赤外
線撮像視軸２３とレーザ視軸２４をエレベーション軸２
２回りに移動させることが可能である。撮像用ドーブプ
リズム４２とレーザ用ドーブプリズム４３はドーブプリ
ズム接合部４４で機械的に接続されているため、一つの
共用エレベーション視軸指向部駆動装置３８で同時に回
転させることが可能である。同様に共用アジマス視軸指
向部回転装置３７により共用アジマス視軸指向部２をア
ジマス軸２１回りに回転させることで、赤外線撮像視軸
２３とレーザ視軸２４をアジマス軸２１回りに移動させ
ることが可能である。

【００５４】仕切り板４１は共用視軸指向装置１内の目
標からの赤外線光１９が通る光路と、レーザ導入装置１
１より射出されたレーザ光２０の光路を分離するために
用いられる。

【００５５】目標から入射する赤外線光１９と、レーザ
光２０の光路が、共用視軸指向装置１内で分離されてい
ない場合にはレーザ光２０が共用視軸指向装置１内の構
成部品の表面で反射し迷光となり、目標から入射した赤
外線光１９と同じ光路をたどり赤外線検出素子１０に入
射する可能性がある。レーザ光２０の波長が赤外線検出
素子１０の感度がある波長である場合、目標からの赤外
線光１９以外にレーザ光２０の迷光も画像として検出さ
れ、画像に雑音成分が加わることになる。

【００５６】これを防ぐために共用視軸指向装置１内の
赤外線光１９とレーザ光２０の光路を仕切り板で分離
し、視軸指向用の光学部品を撮像用ドーブプリズム４２
とレーザ用ドーブプリズム４３で構成することにより、
共用視軸指向装置１の構成部品の表面で反射したレーザ
光２０が目標からの赤外線光１９と同じ光路をたどり、
赤外線検出素子１０に入射することを防止することがで
きる。なお共用視軸指向装置１の撮像用視軸指向の光学
部品、レーザ用視軸指向の光学部品としてミラーやダブ
ルドーブプリズムを使用し構成しても良いことは明らか
である。

【００５７】実施の形態８．図８はこの発明の実施の形
態８を示す構成図であり、図８において１，３，４，
７，１０，２２，２３は実施の形態１と同じ機能を有す
る部品、４５は軸上赤外線光、４６は軸外赤外線光であ
る。

【００５８】この発明における赤外線撮像装置における
赤外窓４は平行平板を赤外線撮像視軸２３に対して傾け
て設置するものである。一般に目標は無限遠と見なせる
ことが多く、赤外線撮像視軸２３の延長線周辺の目標か
らの赤外線光１９は平行光となる。この平行光は共用視
軸指向装置１の平行平板で構成された赤外窓４を通り共
用エレベーション視軸指向部３を経て、共用視軸指向装
置１より撮像用折り返しミラー７に射出される。射出さ
れた赤外線光１９は最終的に赤外線検出素子１０に集光
され画像信号に変化されるが、一部の赤外線光１９は赤
外線検出素子１０上で反射される。この反射光は目標か
らの赤外線光１９と逆の経路を辿り、共用視軸指向装置
１に入射される。ここで赤外窓４が赤外線撮像視軸２３
に対して垂直であった場合、赤外線検出素子１０上で反
射した赤外線光１９の一部がさらに赤外窓４の表面で反
射し、目標からの赤外線光１９と同じ経路を辿り、赤外
線検出素子１０に到達し、目標の画像に対して雑音成分
となるゴースト画像を形成することになる。

【００５９】このゴースト画像を除去するためには、赤
外窓４を赤外線撮像視軸２３に対して傾ければよい。赤
外線検出素子１０に結像する赤外線光１９は赤外線撮像
視軸２３に対して一定の広がりをもつ範囲から入射す
る。赤外線検出素子１０に入射する軸外赤外線光４６が
赤外線撮像視軸２３となす角度をθとしこのθを赤外線
撮像装置の半視野角と定義すると、角度θで入射した目
標からの軸外赤外線光４６が赤外線検出素子１０と赤外
窓４に反射し再び赤外線検出素子１０に到達しないため
には、赤外線撮像視軸２３に対し赤外窓４を上記（３）
式の条件を満たすαだけ傾ける必要がある。

【００６０】また赤外窓４を傾ける方向は、エレベーシ
ョン軸２２回り赤外線撮像視軸２３を回転させた際に赤
外線撮像視軸２３が作る面の法線に対する方向である。
なお赤外窓４は上記（３）式の条件を満たす複数の平行
平板で構成しても良いことは明らかである。

【００６１】実施の形態９．図９はこの発明の実施の形
態９を示す構成図であり、図９において１，３，５，１
１，１４，１５，２０，２２，２４は実施の形態１と同
じ機能を有する部品、４７は面Ｓ、４８は面Ｓ’、４９
は点Ｐである。

【００６２】この発明における赤外線撮像装置における
レーザ窓５は平行平板をレーザ視軸２４に対して傾けて
設置するものである。一般にレーザ発振器１５より射出
されたレーザ光２０はレーザ光学系１４により平行光と
して射出され、平行光のまま共用視軸指向装置１に入射
し、共用視軸指向装置１から平行平板で構成されたレー
ザ窓５を透過してレーザ視軸２４方向の目標に照射され
る。ここでもレーザ窓５がレーザ視軸２４に対して垂直
であった場合、レーザ光２０の一部はレーザ窓５で反射
されレーザ発振器１５からのレーザ光２０の光路と逆の
光路を辿りレーザ光学系１４に戻り、再びレーザ発振器
１５に入射することになる。レーザ発振器１５に再度入
射したレーザ窓５からの反射光はレーザ発振器１５の発
振異常を引き起こし、レーザ発振器１５の出力異常を引
き起こす危険性がある。

【００６３】このレーザ発振器１５の出力異常を防ぐた
めには、レーザ窓５をレーザ視軸２４に対して傾け、レ
ーザ窓５の反射光が再び共用視軸指向装置１からレーザ
発振器１５に戻らないようにすれば良い。共用視軸指向
装置１の共用エレベーション視軸指向部３のレーザ窓側
の部分のレーザ光２０が透過可能な面を面Ｓ、面Ｓとレ
ーザ窓５のレーザ視軸２４方向の最短距離をＬ、面Ｓを
レーザ視軸２４と垂直な面に投影した面を面Ｓ’、面
Ｓ’上でレーザ視軸が交わる点を点Ｐ、点Ｐから面Ｓ’
の外周までの最長距離をＤ、面Ｓ’上のレーザ光２０の
半径をｄとすると、上記（４）式の条件を満たす角度β
だけ傾ければ、レーザ窓５での反射光は共用エレベーシ
ョン視軸指向部３を通過することができず、共用視軸指
向装置１から射出されレーザ発振器１５に戻ることはな
い。

【００６４】またレーザ窓５を傾ける方向は、エレベー
ション軸２２回りにレーザ視軸２４を回転させた際にレ
ーザ視軸２４が作る面の法線に対する方向である。なお
レーザ窓５は上記（４）式の条件を満たす複数の平行平
板で構成しても良いことは明らかである。

【００６５】

【発明の効果】第１の発明によれば、赤外線撮像装置
の、赤外線撮像視軸とレーザ視軸の指向方向を一つの共
用視軸指向装置で変化させることにより、小型で、赤外
画像を得る領域とレーザを照射可能な領域の広範囲化が
でき、レーザ視軸指向方向と目標に対する方向の誤差が
少ない赤外線撮像装置を得ることができる。

【００６６】第２の発明によれば、赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置にレーザ精軸機構を持つことにより、レ
ーザ光の目標への照射を高速かつ高精度に行うことが可
能な赤外線撮像装置を得ることができる。

【００６７】第３の発明によれば、赤外線撮像装置に画
像回転装置を加えることで、指向方向の計算が簡略化さ
れ視軸指向方向を高速に変化させることが可能な赤外線
撮像装置を得ることができる。

【００６８】第４の発明によれば、赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置を２枚のミラーを回転させる機構により
構成することにより、色収差の発生しない共用視軸指向
装置を得ることができる。

【００６９】第５の発明によれば、赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置をドーブプリズムを回転させる機構によ
り構成することにより、小型な共用視軸指向装置を得る
ことができる。

【００７０】第６の発明によれば、赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置をダブルドーブプリズムを回転させる機
構により構成することにより、小型な共用視軸指向装置
を得ることができる。

【００７１】第７の発明によれば、赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置内に仕切り板と撮像用視軸指向の光学部
品とレーザ用視軸指向の光学部品を持つことにより、共
用視軸指向装置内で発生したレーザ光の迷光によるゴー
スト画像の発生を防止する共用視軸指向装置を得ること
ができる。

【００７２】第８の発明によれば、赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置の赤外窓を、エレベーション軸回りに赤
外線撮像視軸を回転させた際に赤外線撮像視軸が作る面
の法線に対し上記（３）式の関係が成り立つ角度αだけ
傾斜して配置した平行平板で構成することにより、赤外
窓の反射光によるゴースト画像を防止する赤外窓を得る
ことができる。

【００７３】第９の発明によれば、赤外線撮像装置の共
用視軸指向装置のレーザ窓を、エレベーション軸回りに
レーザ視軸を回転させた際にレーザ視軸が作る面の法線
に対し上記（４）式の関係が成り立つ角度βだけ傾斜し
て配置した平行平板で構成することにより、レーザ窓の
反射光によるレーザ発振器の出力異常を防止するレーザ
窓を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
１を示す図である。

【図２】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
２を示す図である。

【図３】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
３を示す図である。

【図４】 この発明による赤外線撮像装置の共用視軸指
向装置の実施の形態４を示す図である。

【図５】 この発明による赤外線撮像装置の共用視軸指
向装置の実施の形態５を示す図である。

【図６】 この発明による赤外線撮像装置の共用視軸指
向装置の実施の形態６を示す図である。

【図７】 この発明による赤外線撮像装置の共用視軸指
向装置の実施の形態７を示す図である。

【図８】 この発明による赤外線撮像装置の赤外窓の実
施の形態８を示す図である。

【図９】 この発明による赤外線撮像装置のレーザ窓の
実施の形態９を示す図である。

【図１０】 従来の赤外線撮像装置を示す図である。

【図１１】 従来の赤外線撮像装置のレーザ用ミラーの
配置を示す図である。

【符号の説明】

１ 共用視軸指向装置、２ 共用アジマス視軸指向部、
３ 共用エレベーション視軸指向部、４ 赤外窓、５
レーザ窓、６ 固定部、７ 撮像用折り返しミラー、８
赤外線光学系、９ 赤外線画像検出器、１０ 赤外線
検出素子、１１１ レーザ導入装置、１２ 第１のレー
ザ折り返しミラー、１３ 第２のレーザ折り返しミラ
ー、１４ レーザ光学系、１５ レーザ発振器、１６
共用指向方向指示装置、１７ 指向方向計算機、１８
共用指向方向制御器、１９ 赤外線光、２０ レーザ
光、２１ アジマス軸、２２ エレベーション軸、２３
赤外線撮像視軸、２４ レーザ視軸、２５ レーザ精
視軸制御器、２６ レーザ精視軸指向装置、２７ レー
ザアジマス精視軸指向装置、２８ レーザエレベーショ
ン精視軸指向装置、２９ レーザ精視軸アジマス軸、３
０ レーザ精視軸エレベーション軸、３１ 画像回転制
御器、３２ 画像回転装置、３３ デローテーションプ
リズム、３４ デローテーション軸、３５ アジマスミ
ラー、３６ エレベーションミラー、３７ 共用アジマ
ス視軸指向部回転装置、３８ 共用エレベーション視軸
指向部回転装置、３９ ドーブプリズム、４０ ダブル
ドーブプリズム、４１ 仕切り板、４２ 撮像用ドーブ
プリズム、４３ レーザ用ドーブプリズム、４４ ドー
ブプリズム接合部、４５ 軸上赤外線光、４６ 軸外赤
外線光、４７ 面Ｓ、４８ 面Ｓ’、４９ 点Ｐ、５０
撮像用視軸指向装置、５１レーザ用視軸指向装置、５
２ レーザ用アジマスミラー、５３ レーザ用エレベー
ションミラー、５４ 指向方向指示装置、５５ 撮像指
向方向制御器、５６レーザ指向方向制御器、５７ 撮像
アジマス軸、５８ 撮像エレベーション軸、５９ レー
ザアジマス軸、６０ レーザエレベーション軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｎ (72)発明者 浜田 雄彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線光で目標を検出、追尾しレーザ光
   を照射する機能をもつ赤外線撮像装置において、前記赤
   外線光を透過する赤外窓、レーザ光を透過するレーザ
   窓、赤外線撮像視軸の方向とレーザ視軸の方向を変える
   機能をもつ共用アジマス視軸指向部および共用エレベー
   ション視軸指向部とを有する共用視軸指向装置と、前記
   共用視軸指向装置にレーザ光を導入するレーザ導入装置
   と、赤外線画像検出器の出力を受け前記レーザ導入装置
   と前記共用視軸指向装置の駆動を制御する指向方向指示
   装置とを具備したことを特徴とする赤外線撮像装置。
2. 【請求項２】 レーザ視軸の方向を変える機能をもつレ
   ーザ精視軸指向装置を加えた共用視軸指向装置と、赤外
   線画像検出器の出力を受け前記レーザ精視軸指向装置の
   駆動を制御する機能を加えた指向方向制御器とを設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
3. 【請求項３】 赤外線画像検出器の画像を回転させる画
   像回転装置と、赤外線画像検出器の出力を受け前記画像
   回転装置を制御する機能を加えた共用指向方向指示装置
   とを設けたことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像
   装置。
4. 【請求項４】 共用視軸指向装置として赤外線光とレー
   ザ光の光路上に配置した２枚のミラーを回転させること
   により赤外線撮像視軸の方向とレーザ視軸の方向を変え
   る機構をもつ共用視軸指向装置を使用することを特徴と
   する請求項１記載の赤外線撮像装置。
5. 【請求項５】 共用視軸指向装置として赤外線光とレー
   ザ光の光路上に配置したドーブプリズムを回転させるこ
   とにより赤外線撮像視軸の方向とレーザ視軸の方向を変
   える機構をもつ共用視軸指向装置を使用することを特徴
   とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
6. 【請求項６】 共用視軸指向装置として赤外線光とレー
   ザ光の光路上に配置したダブルドーブプリズムを回転さ
   せることにより赤外線撮像視軸の方向とレーザ視軸の方
   向を変える機構をもつ共用視軸指向装置を使用すること
   を特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
7. 【請求項７】 赤外線の光路とレーザ光の光路を分離す
   る仕切り板と、撮像用視軸指向光学部品およびレーザ用
   視軸指向光学部品を持つことを特徴とする請求項１記載
   の赤外線撮像装置。
8. 【請求項８】 赤外窓をエレベーション軸回りに赤外線
   撮像視軸を回転させた際に赤外線撮像視軸が作る面の法
   線に対し（１）式の関係が成り立つ角度αだけ傾斜して
   配置したことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装
   置。 【数１】
9. 【請求項９】 レーザ窓をエレベーション軸回りにレー
   ザ視軸を回転させた際にレーザ視軸が作る面の法線に対
   し（２）式の関係が成り立つ角度βだけ傾斜して配置し
   たことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。 【数２】