【発明の詳細な説明】
単光線３軸測定を含む改良砲腔視線検査
関連特許について
この発明はアメリカ合衆国特許第５，１１８，１８５号（１９９２年６月２日
付け特許、発明者Ｃｏｕｒｔｅｎ：譲受人ＤＲＳ／Ｐｈｏｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ
ｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈａｕｐｐａｕｇｅ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）に開示された光
学的トランシーバーの改良に係るものである。開示内容は同特許参照。
発明の背景
この発明は光学的トランシーバーに関するものであり、特に２個の対象物間の
角度ズレを測定するための光学的トランシーバーシステムに関するものである。
またこの発明は航空機上の砲や他の兵装システムの砲腔視線検査のための道具と
して有用なものである。
最新型攻撃ヘリコプターのような航空機においては、航空機のノーズや短翼部
に付設されたパイロン中の砲塔に短射程即応型兵装システムが収容されている。
そのような装備におけるシステムの精度は多くの要因により左右されるもので、
これらの要因は戦闘訓練中および後に変動するものである。これらの要因として
は翼の曲がり、可動部品間の機械的な摩擦、歯車のバックラッシュ、構造的な振
動、機体の撓みおよび後座などが挙げられる。ここで関連してくる要因に関して
は雑誌「Ｄｅｆｅｎｃｅ Ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ Ｗｏｒｌｄ」１９８９年８〜
９月号のＦｒａｎｋ Ｃｏｌｕｃｃｉによる報告「戦闘ヘリコプターの砲につい
て」を参照すればより詳細な情報が得られる。
したがって目標とする地点のためにシステムを砲腔視線検査することが必要と
なる。これは非常に退屈でしかも時間を要する作業であるが故に、ヘリコプター
が任務のために離陸する前に地上照準装置により行なわれる。例えば米国陸軍統
計によれば、３人の作業員でＡＨ−６４型ヘリコプターなら４時間、ＡＨ−１型
ヘリコプターなら１３時間必要である。しかし飛行中の機体の撓み、ねじれおよ
び振動が修正や目盛調整の連続精度を疑わしいものとし、特にヘリコプターが地
上にあるときにシステムが装填された場合にはその傾向がある。そのような地上
砲腔視線検査システムにあっては、望遠鏡、加速度計、傾斜計およびジャイロス
コープなど外部支援設備が砲腔視線検査のために必要とされる。外部支援設備は
測定装置により提供される出力の性質に応じて機体に対する物理的調整やコンピ
ューターバイアスエントリーなどを行なうのに用いられるのである。
上記のような砲腔視線検査システムにおいては方位軸（ａｚｌｍｕｔｈ ａｘ
ｉｓ）、高角軸（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ａｘｉｓ）および横転軸（ｒｏｌｌａｘ
ｉｓ）におけるズレ（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を測定する必要がある。その
ようなズレ測定システムとしては下記のようなアメリカ合衆国特許に開示された
ものがある。
特許番号 発明者
３，４８６，８２６ Ｃｏｌｖｉｎ他
３，８１６，０００ Ｆｉｅｄｌｅｒ
４，５６０，２７２ Ｈａｒｒｉｓ
４，８４７，５１１ Ｔａｋａｄａ他
４，９３９，６７８ Ｂｅｃｋｗｉｔｈ，Ｊｒ
５，０９０，８０３ Ａｍｅｓ他
Ｃｏｌｖｉｎ特許は３個の互いに直交する軸についての物体の配列を設定する
光学的整合検知装置を開示しており、そこでは２個の円筒形レンズにより１対の
検知体間に基準光線が焦点されるようになっている。該装置中では光源１０から
の光線が濃縮レンズ（ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｌｅｎｓ）１１によりスクリーン
１４の開口部１２に投射される。光源１０からの光線はレンズ１７によりコリメ
ートされて切頭ポロ（Ｐｏｒｒｏ）プリズム１６へと進み、ここで光線の一部は
２個の銀色直交面１８、２０から内部に反射され、残りの部分は切頭面を通過す
る。ポロプリズム１６は３直交軸についての配列を測定すべき物体２２に取り付
けられている。１対の円筒状レンズ２４、２７はポロプリズム１６の切頭面を通
過する光線を２個の直交線映像として集中させる。円筒状レンズ２４により形成
された線映像は通常は１対の光電デテクター３０、３１間に入射する。円筒状レ
ンズ２６により形成された線映像は通常は１対のデテクター３４、３５間に入射
する。これらの光電デテクター３０、３１、３４および３５は、物体２２の配列
に応じて照射されたときに電気的出力を生じる。したがってもし物体２２が第１
の軸について回転すると、円筒状レンズ２６により集中された線映像は、回転方
向に応じて、デテクター３４また３５上に結像する。物体２２が光線の伝播方向
と直交する軸について回転すると、円筒状レンズ２６により集中された線映像は
、回転方向に応じて、デテクター３０または３１上に結像する。光学的軸につい
ての回転は１対のデテクター４２、４３により検知される。したがってこの特許
が開示する単光線システムは３個の直交軸についてのズレを同時に検知するのに
適している。またこの特許には、切頭域からプリズム１６を貫通して開口部を形
成して、干渉なしに光線をも通過させることを、開示している。
Ｔａｋａｄａ他特許（４，８４７，５１１）に開示された単光線システムにあ
っては、横転誤差（ｒｏｌｌ ｅｒｒｏｒ）、傾斜誤差（ｐｉｔｃｈ ｅｒｒｏ
ｒ）および偏揺誤差（ｙａｗ ｅｒｒｏｒ）を測定するものである。このシステ
ムでは物体のＸ軸およびＹ軸変位が測定され、物体の傾斜角を検知することによ
り、傾斜および偏揺誤差をも測定される。また２個の異なる位置における物体の
変位を検知することにより、横転誤差が測定される。光源の変動に起因する信号
変動は修正される。このシステムは別個の変位検知チャンネルと角度検知チャン
ネルとを有している。
Ｔａｋａｄａの第１図によれば、このシステムは変位、傾斜、偏揺および横転
を測定するのに以下の要素を用いている。レーザー光源１２、ミラー１３および
１４、光束拡大器１５（レンズ１５Ａ、ピンホール１５Ｂ、イリス１５Ｃおよび
レンズ１５Ｄ）、ハーフミラー１６、４クアドラント光学センサー１７、偏光光
線スプリッター１８、四分の一波長板１９、変位拡大コーナーキューブプリズム
２０（変位拡大モジュール２１を構成する要素１８、１９および２０）、位置検
知４クアドラント光学センサー２２、第２の偏光光線スプリッター２３、第２の
四分の一波長板２４、コリメーターレンズ２５（角度移転手段２６を構成する要
素２３、２４）および４クアドラント光学センサー２７などがそれである。
Ｆｉｅｄｌｅｒ特許（アメリカ合衆国特許第３，８１６，０００号：譲受人Ｍ
ｃＤｏｎｎｅｌ Ｄｏｕｇｌａｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に開示された３軸
整合システムはレーザー、光線スプリッターおよび角度検知要素を有しており、
該要素はレーザー光線に反応して電気信号を出力し、これを用いて装置を横転、
傾斜および偏揺に整合させるものである。レーザーにより形成されたコヒーレン
ト光の単光線は２個の平行な光線に分割される。これらの平行な光線が検知され
、その結果から横転、傾斜および偏揺情報が得られる。
Ｂｅｃｋｗｉｔｈ，Ｊｒ特許（アメリカ合衆国特許第４，９３９，６７８号）
には座標測定機の目盛調整方法が開示されており、その単光線システムはレーザ
ー、レトロ反射器、光線スプリットおよびフォトダイオードを具えている。この
システムは目盛調整のためにＸ、ＹおよびＺ軸誤差を測定することができる。
Ａｍｅｓ他特許（アメリカ合衆国特許第５，０９０，８０３号：譲受人Ｌｏｃ
ｋｈｅｅｄ Ｍｉｓｓｉｌｅｓ ＆ Ｓｐａｃｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．）に
開示された光学座標移転アッセンブリーは空間的に分離された物体間の角度修正
を行うものである。第２の方向装置１２の第１の方向装置１１に対する横転、傾
斜および偏揺は測定されるもので、第１の方向装置１１に取り付けられた光学整
合センサー２０と第２の方向装置１２に取り付けられたルーフミラー／レンズア
ッセンブリー２１とが用いられている。光学整合センサー２０からの複数の光線
はルーフミラー／レンズアッセンブリー２１上の反射器３５、３６により光学デ
テクターのリニアアレイ６９、７０および７８に反射され、これらが３自由度の
角度ズレを示す電子的信号を発生する。
Ｈａｒｒｉｓ特許（アメリカ合衆国特許第４，５６０，２７２号）に開示され
た光学センサーにおいては、単一の観測地点で作業員が３個の直交軸についての
遠隔物体の角運動をモニターできる。物体にはコーナーキューブプリズムのよう
なコンパクトな受動ターゲットが付設されている。このターゲットは横転、傾斜
および偏揺測定を表す光線を反射する。反射された光線は光学的に検知され、横
転、傾斜および偏揺軸についての成分に変形されて、単一アイピースにより可視
表示される。さらにこの特許は独特な９０度ではないアナライザーをクレイムし
ており、トランスミッターとレシーバーとが一緒に収められているので、受動タ
ーゲットとダブルパス長を有している。
従来の砲腔視線検査システムは複雑でありかつ使用が困難であった。
この発明は、改良された光学トランシーバー装置を提供し、単一光学光線を用
いて、高角軸、方位軸および横転軸におけるズレを測定すること、を目的とする
。
またこの発明は、光学トランシーバー装置を提供し、単一光路を用いて高角、
方位および横転の航空機上の砲システムを砲腔視線検査するのに適した測定を行
うこと、を目的とする。
さらにこの発明は、単一の移転された光線を用いた光学トランシーバー装置を
提供し、これにより単一のコリメートされた光線を偏光することにより横転基準
を与えること、を目的とするものである。
発明の要約
この発明は２個の物体間の高角、方位および横転における角度ズレを測定する
ための光学トランシーバー装置を提供するもので、高角、方位および横転の測定
に単一光路を用い、単一コリメート光線を偏光することにより横転基準を与える
ものである。
この発明によれば、該光学トランシーバー装置は航空機のデータラインに関し
て正確に胴体上に固定された第１の物体に取り付けられた光トランスミッターと
航空機の翼やパイロンなどの第２の物体に取り付けられた受光器とを有している
。
該受光器は第１と第２のアナライザーを有しており、該アナライザーは互いに異
なる第１と第２の偏光面を有している。
伝達された偏光の面が第２図中の偏光面１７、１８について回転するならば（
胴体に対して翼やパイロンが回転すると起きる）、一方のアナライザーを通して
伝達された光の量は増加するし、他方のアナライザーを通して伝達された光の量
は減少する。伝達された偏光の偏光面が反対方向に回転するならば、逆が起きる
だろう。光学トランシーバーはこれの差異を測定して横転軸における２個の物体
間のズレを表す信号を出力する回路を有している。
また装置の単ートランスミッターはレーザーダイオードまたは他の電源を具え
ていて、これにより線形偏光のコリメートされた光線を形成する。また装置の受
光器は共通の対物レンズを用いた高角／方位（ＥＬ／ＡＺ）チャンネルと横転チ
ャンネルとを具えていて、光線スプリッターが２個のチャンネルの間でレーザー
ダイオードにより発生された光線を分割する。光線スプリッターは多孔性ミラー
またはその他の適宜な光学要素により構成されている。ＥＬ／ＡＺチャンネルに
おいてはレンズを用いて光を位置検知デテクター（ＰＳＤ）上に集中させる。横
転チャンネルにおいては、偏光トンプソン光線分割プリズムまたは他の適宜な光
学要素が横転チャンネルを異なるように偏光された２個の光線に分割する。これ
らはその後光デテクター上に集中される。
以下図示の実施例によりこの発明を説明するが、当業者推考可能の範囲で種々
の変形が可能である。
図面の説明
第１図はこの発明の横転専用光学トランシーバー装置を示す説明図であり、
第２図は第１図の装置の用いられる第１および第２の偏光成分を示す説明図で
あり、
第３図は非偏光キューブ型光線スプリッターと２個の別個のアナライザーとを
用いたこの発明の第２の実施例を示す説明図であり、
第４図はこの発明の実施例の光線要素の詳細を示す説明図であり、
第５図は第３図の実施例で用いるキューブ型光線スプリッターの光の回転に及
ぼす効果を示す説明図であり、
第６図は方位および高角の検知に用いられるコリメーター対の説明図であり、
第７図は方位および高角の検知に用いられるコリメーター対であって一方のコ
リメーターが９０度屈曲しているものの説明図であり、
第８図は第７図に示すコリメーター対であって互いに平行でしかも横方向にず
れているものの説明図であり、
第９図は複軸位置検知デテクターの出力を測定する回路の回路図であり、
第１０図は横転デテクター出力信号を発生する回路の回路図であり、
第１１図は高角／方位（ＥＬ／ＡＺ）デテクターの出力を発生する回路の回路
図であり、
第１２図は横転、高角および方位チャンネルの出力を処理する回路の回路図で
あり、
第１３図は横転、高角および方位チャンネルのための制御／表示ユニットを示
す説明図であり、
第１４図は第４図の実施例で用いるトランスミッターを示す説明図である。
図示の実施例の説明
図１に示すのは２個の物体の間の角度横転ズレを検知するこの発明の光学トラ
ンシーバー装置である。このトランシーバー装置は偏光の光線１１を発生するト
ランスミッター１０を具えている。さらにこの装置には第１と第２のアナライザ
ー１３、１４を具えた受光器１２が設けられていて、さらにアナライザーの後方
には光度デテクター１５、１６が設けられている。これらのデテクターとしては
公知の光起電型のものを用いてもよい。
航空機の砲腔視線検査に応用した場合、トランスミッターは胴体に取り付けら
れるが、受光器は翼またはパイロンに取り付けられる。これ以上の応用態様は例
えばアメリカ合衆国特許第５，１１８，１８５号（１９９２年６月２日特許：発
明者Ｃｏｕｒｔｅｎ：譲受人ＤＲＳ／Ｐｈｏｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ：住所Ｈａｕｐｐａｕｇｅ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）を参照されたい。この発
明は航空機の砲腔視線検査に限定されるものではなく、地上アッセンブリーによ
る物体間のズレの測定、武装車両などにも応用され得るものである。
第２図に示すように、アナライザー１３、１４は偏光面１７、１８をそれぞれ
有している。これらの面１７、１８は互いに９０度ずれている。したがって面１
７、１８の中間の偏光面で偏光された光が受光器に入射すると、各アナライザー
は実質的に等量の光を伝達する。
アナライザーを通過する光の量は可能最大伝達量と可能最小伝達量との間であ
る。ここで可能最大伝達量とは受光された光の偏光面がアナライザーの偏光面と
合致したときのものであり、可能最小伝達量とは受光された光の偏光面がアナラ
イザーの偏光面と９０度ずれているときのものである。
もし伝達された偏光の面が偏光面１７、１８について回転すると（翼またはパ
イロンが胴体について回転すると起こる）、一方のアナライザーを通過して伝達
される光の量は増加するが、他方のアナライザーを通過して伝達される光の量は
減少する。伝達された偏光の偏光面が反対の方向に回転されると、逆の現象が起
こるだろう。光学トランシーバー装置は後述する回路を具えていて、それらの差
異を測定して、横転軸中での２個の物体の間の角度ズレを示す信号を発生する。
第３図に示す他の実施例にあっては、第１と第２の物体の間の角度ズレを検知
するものである。第３図の装置はコリメートされた光線を発生する要素３４を有
しており、該光線はついで偏光子３３を通過伝達される。この偏光子３３は全ん
どひとつの偏光面のみを濾過する。伝達された光束はついでデコリメートレンズ
３２を通過し、このレンズが光束を小さな光点に集中させる。収斂された光は非
偏光光線スプリッターキューブ３１の通過伝達される。光線の第１の部分はその
偏光状態に一切変化なしに光線分割キューブを真直に通過する。光線の第２の部
分はその偏光状態に一切変化なしに９０度転換される（図中上方に）。
光線スプリッターチューブを通過する光束は第５図に示すように挙動する。光
線スプリッターに入射した光束が時計方向の円形成分を有していると、光線スプ
リッターを真直に通過した束も時計方向の円形成分を有している。しかし９０度
転換された束は反時計方向の円形成分を有する。ここでもシステムはアナライザ
ー１３、１４および光度デテクター１５、１６を有している。アナライザー１３
、１４の形状を適宜なものとすることにより、このシステムは第１図および第２
図に示したシステムと同じに作用する。特に偏光の光源が一の方向（翼またはパ
イロンが与えられた方向にねじられると起きる）に回転されると、アナライザー
１３は光の伝達量が増加し、アナライザー１４は光の伝達量が減少する。逆に偏
光の光源が反対方向に回転されると、アナライザー１４は光の伝達量が増加し、
アナライザー１３は光の伝達量が減少する。
この発明において用いられる光学部品の詳細を第４図に示す。高角、方位およ
び横転（ＥＬ／ＡＺ）軸の光学測定チャンネルは全て単一光学軸を用いている。
図示のシステムはレーザーダイオード４０、偏光子４１、光線拡大子４２、複式
コリメーター４３およびブリュースタープレート偏光子４４を有している。
他の光源に比べてレーザーダイオードはいくつかの有利な点を持っている。第
１に電気的エネルギーを光エネルギーに変換する際の効率がよい。加えてレーザ
ーダイオードにより放射された光の全んどは１個の偏光面に投射するが、他の光
源はランダムに偏光された光を形成する。他の光源のこの欠点はシステムの効率
を最大５０％まで低減させる。レーザーダイオードにより放射された光線は非常
に高く偏光されているが、ダイオード構造中での内部反射によりいくぶんかは不
純成分が存在する。したがって偏光子４１はレーザーダイオードの後に配置され
て、そのような不純成分を濾過するのである。
光線拡大子４２はシステムのトランスミッターを構成するもので、大きな開口
部と短い物理的長さを有している。これにより、２個のユニット間での広い範囲
の移動に亘って、受光器とトランスミッター間に均一な光学的対を形成する。第
２の偏光要素、ブリュースタープレート４４、はブリュースターにおいて傾斜し
ており、光学要素自身により原因される偏光中での不純成分を取り除くものであ
る。
第３図に示した受光器は非偏光キューブ型光線スプリッターと２個の偏光要素
の組合せを利用しているが、第４図の受光器１２は単一部品としてトンプソン型
偏光光線スプリッター１３’を利用している。このトンプソン型偏光光線スプリ
ッター１３’はその構造原理がよい特徴を有しているので、狭角４５度により分
離された光の２個の直交偏光線を形成する。この型式の光線スプリッターのため
の偏光は波長に関係なく純度も高いものであり、秀れた消衰比を与えるものであ
る。第４図においてトンプソン型偏光光線スプリッター１３’の前方に配置され
たリコリメートレンズ４７により光線スプリッターを通過する光は平行な光束と
なる。これにより光線スプリッターの内部構造に原因する偏光の局部混乱を最小
または皆無なものとできる。
前述したように、第４図に示したシステムは高角および方位（ＥＬ／ＡＺ）測
定チャンネルとともに横転検知チャンネルをも与えるものである。光線スプリッ
ター４５はデコリメートレンズ４８から受けた光線の一部をＥＬ／ＡＺデテクタ
ー４６に指向させる。光線スプリッター４５を通過する際の光の偏光の純度を保
つべく、多孔性ミラー型の光線スプリッターが用いられる。これは貫通開口部を
具えた平らな金属ミラーから構成されるものである。収斂する光束４９の中央部
は多孔性ミラーの中央部の孔を通ってトンプソン光線スプリッター１３’に至る
。光束の周辺部はミラーと交わって９０度屈曲されて、ＥＬ／ＡＺデテクター４
６に至る。図示の多孔性ミラー型光線スプリッターは反射されたエネルギーの映
像分解（空間分解）を低下させるが、方位および高角精度は影響されない。なぜ
なら光線スプリッター４５により反射された周辺光の束のセントロイド（ｃｅｎ
ｔｒｏｉｄ）をデテクターが検知するからである。多孔性ミラー型光線スプリッ
ターを真直ぐに通過する光は非常に高い偏光純度を保っている。これにより横転
軸測定チャンネルの効果的な作用が得られるのである。
方位および高角検知システム：第４図のＥＬ／ＡＺデテクター４６の部品は第
６図に関連して後述する原理の基づいて作用するものである。ミラー５１は光線
スプリッター４５により反射された光をフィールドレンズ５２に再指向させ、後
者は該光を一検知デテクター５３上に集中させる。ＥＬ／ＡＺデテクターチャン
ネルと横転軸デテクターチャンネルとを第４図に示すように組み合せたことによ
り、この発明の光学トランシーバーは単一光路を用いて高角、方位および横転軸
中の角度ズレを測定することができるのである。
第６図においてコリメーター７０、７１はそれぞれ対物レンズ７３、７４を具
えている。コリメーター７０はそのフィールドの中央に点光源を有している。コ
リメーター７１は視野の中央にクロスヘアーを具えた視野７５を有している。第
６図に示すようにコリメーター７０は点光源の映像を無限に投影する。コリメー
ター７１は光束をデコリメートして、光点として実像に再集中させる。両コリメ
ーターの光軸が互いに平行ならば、この光点はフィールドの中央に投射する。し
かし第６図に示すように一方のコリメーターの光軸が他のコリメーターに対して
傾斜したり回転したりすると、光点は視野７５に示すように中央から外れる。加
えて第８図に示すように、両方のコリメーターの光軸が実質的に平行でしかも横
方向にずれている場合には、コリメーター７１中の映像は視野７５中のクロスヘ
アーの交差点にある。これはなぜかと言えば、コリメートされた光では光は無限
に集中され、各光は互いに平行となるからである。束がデコリメートレンズによ
り遮られると、全ての光は共通の点に屈曲される。両方のコリメーターの光軸が
互いに平行だと、それぞれの光も互いに平行となり、各光は光軸において焦点面
に収斂する。しかし光束のエネルギーの一部は失われる。
第８図の構成の変形を第７図に示す。この第７図の実施例では受光器の光路が
９０度の屈曲を有している。全んどの場合、この屈曲により特殊目的に合致すべ
くシステムを小型化する。図示の場合単一光路中の高角、方位および横転を含む
ように構成されている。したがって第７図の実施例にあっては、第１の面ミラー
６１が光束を９０度屈曲する。紙面中で光軸に垂直なズレがあると、映像は内外
に移動する。コリメーター対の機能は変わらないが、方向の観念は第６図のもの
と同じではない。この差異は従来の手法により簡単に修正される。
角度または角度の偏奇を可視的に測定するには従来からコリメート技術に基づ
いた装置が多年使われてきた。それらの技術は一般に効果的ではあるが、人間の
介在を必要とするものである。光起電力位置検知デテクター（ＰＳＤ）の出現は
、人間の介在の必要性を制限することにより、角度的関係を測定する能力を改良
した。
この発明の一実施例においては、複軸位置検知デテクターがクロスヘアーの面
に直接配置され、光点はデテクターの能動面上に集中される。位置検知デテクタ
ーは２通りの基本的な仕様で得られる。単軸デテクターは単一線内においてのみ
作用し、左右または上下を測定できる。測定された転移はデテクターの検知線に
平行でかつ検知線上になければならない。これに対して複軸デテクターは互いに
直角に配列された２個の検知線を有している。この型式のデテクターは２個の軸
が互いに独立な構造で得られるので、高角および方位は個々の値で検知できる。
位置検知デテクターの一般的作用態様にあっては、小さな光源をデテクターの
能動面に指向させる。この光はレーザー光線またはランプフィラメントやＬＥＤ
などのような投射源の形で与えられる。デテクターまたは光源は可動である。
一例として第９図に示す複軸デテクター１０３はつぎのように挙動する。光点
が高角アローを持ち上げると端子Ｅ１、Ｅ２間に接続されたメーター１０１は右
に振れ、光点が高角アローを引き下げると左に振れる。これに対応してメーター
１０２は光点が右に動くと右に振れ、光点が左に動くと左に振れる。光点がデテ
クターの表面について動くと、メーター１０１、１０２の読みの独特な組合せ、
サインと大きさ、が四分円と光点が位置している中心からの距離を決める。光点
がデテクター１０３の中心にあると、両方のメーターは中心となる。以上が位置
検知デテクターの機能を示すものであるが、実用においては多くの場合電子的な
微分増幅を用いてシステムの感度と精度とを上げる必要がある。
複軸デテクターは３種類のものが市場で入手できる。第１の種類のものは交点
型のデテクターであって、単一の基材上に配列された複数の光起電力デテクター
を用いている。交点デテクターの利点は、比較的低コストでシステムをゼロにす
る場合の感度が高いことである。交点デテクターの欠点は照射された光点が完全
に１個のセグメントに指向されると、デテクターは光点がその特殊なセグメント
内にあることを示すだけだから、位置の真の検知ができなくなることである。加
えて複雑な電子装置の助けなしだと、光点デテクターのベクトル精度が非常に制
約されるのである。
ごく最近開発された横効果ダイオードデテクターと呼ばれるデテクターは、単
軸および複軸のいずれの構造でも入手できる。境界線はなく検知効果は、照射光
点がデテクター面を外れない限りでは、進んだものである。もし真のベクトル情
報が要求されるのであれば、このデテクター型式はコスト相応の効果を発揮する
ものであり、合理的な線形性を与え、複軸検知のために必要とされる電子装置は
単純なものでよい。横効果ダイオードデテクターの欠点は、その線形性が完全で
はなく、照射光点が軸を外れて動くとより線形性が低下するという点である。加
えてこの型式のデテクターの機械的中心は必ずしもその光学的中心とはならない
のである。
最も最近に開発された位置検知デテクターとしては超線型装置があり、これは
最新のイオン移植技術により製造されるものである。これのセンサーとしては複
軸構造のものが入手できる。超線型装置の長所は分解度が非常に高いこと、およ
び全活性面に亘って線形度が非常に高度なことである。しかしこれらのデテクタ
ーは高価であり、複雑な電気バイアスシステムを必要とする。
受光器電子装置：第１０〜１２図は第４図の実施例に用いられる電子部品の詳
細を示すものである。特に第４図の光学トランシーバーにおいては各測定軸は２
個のトランスインピーダンス増幅器（一方は減算増幅器他方は加算増幅器）と適
当なデテクターとバイアスネットワーク部品とを用いている。
横転チャンネル用のデテクターは２個の光起電力ユニットであって、最適の精
度を与えるべくこれらはうまく整合しているのが望ましい。高角および方位デテ
クターは別個の出力を持った単一のユニットである。
第１０図に示すのは横転チャンネル用のバイアスネットワークである。光起電
力センサー１１４、１１５からの出力は地点１１１および１１２に与えられる。
バイアスは１１３に与えられる。
第１１図に示すのはＥＬ／ＡＺ用のバイアスネットワークであり、別個の出力
を有した単一のユニットである。１２１および１２２は高角出力を示している。
１２３および１２４は方位出力を示している。１２５は共通を示している。
３個のチャンネル用の光学ヘッドの信号処理電子回路は実質的に同一である。
一例を第１２図に示す。２個のトランスインピーダンス増幅器１３１、１３２は
デテクターの電流出力を電圧に変換する。両増幅器の出力は２個の算術的要素、
減算増幅器１３３と加算増幅器１３４とに供給される。減算増幅器は増幅器１３
１の信号からトランスインピーダンス増幅器１３２の信号を減算する。もし１３
２からの信号が１３１からのそれより大きい場合には、１３３の出力は負となる
。逆に１３２からの信号が１３１からの信号より小さい場合には、出力は正とな
る。もし１３１、１３２からの信号が等しい場合には、出力はゼロとなりサイン
はない。かくしてこの回路は２個の算術的機能を発揮し、ベクトルの方向を与え
る。特に正の出力だと、高角が「上がり」であることを意味し、負の出力だと高
角が「下がり」であることを意味する。「出力なし」信号は高角が中心であるこ
とを示している。
加算増幅器は１３１、１３２からの信号を加算する。１３１、１３２はともに
正の値であるから、結果も正となる。
機能は同じであるが、横転チャンネルは特に注意する必要がある。横転チャン
ネル用のトランスインピーダンス増幅器は整合が極端によくなければならない。
またノイズも最小でなければならなく、したがって増幅器は可能な限りデテクタ
ーに近く配置するとよい。
制御表示ユニット（ＣＤＵ）の電子的構成：第１３図に示すのは３個の測定チ
ャンネルのいずれかのための制御／表示ユニット回路の一例である。第４図に示
す実施例にあっては、３個のチャンネルのための信号処理電子回路は実質的に同
じであり、２個のＤＣレストラースイッチから構成されており、一方はアナログ
デバイダー回路であり、他方はサンプルホルド回路、もうひとつは読出しスキャ
ン回路であり、これらは全て従来の部品を用いて公知の方法で製造されている。
加えて３個のチャンネルの全てに共通のクロック回路と電力供給源とが与えられ
ている。
第１３図に示すように制御／表示ユニット電子回路への信号入力は抵抗ネット
ワークおよびＤＣブロックコンデンサー１４１を介して行われる。加算および差
異入力はフォーマットにおいて実質的に同じであり、従来のアナログデバイダー
１６１の異なる機能に接続されている。ＤＣレストラースイッチ１４２はレーザ
ーダイオードが活性の時のみ開かれる。ダイオードが放射してないときにはこれ
らは閉じられる。これによりダーク信号ノイズはゼロボルトのＤＣレベルまで短
くされる。
減算信号はアナログデバイダーのニューメレーターに供給され、加算信号はア
ナログデバイダーのデノミネーターに供給される。この回路の目的はレーザーダ
イオードの光出力の変動を補償することにある。この回路の機能は以下のように
要約される：電圧１３１マイナス電圧１３２、電圧１３１と電圧１３２の合計に
より割る。
全回路の出力はトランスインピーダンス増幅器の出力に所定の比率で比例する
もので、例えば電圧１３１は１ボルトであり電圧１３２は２ボルトである。した
がってもしレーザー照射が倍になると、出力電圧も同様になり、電圧１３１は２
ボルトに電圧１３２は４ボルトになる。デテクターからの出力はレーザー入力に
ならう。したがって等式の出力は駆動照射を補償する。しかしアナライザーの線
形性誤差や光学的問題に起因するトラッキング誤差は補償しない。
選ばれたアナログ装置は正負の出力を与え得るものでなければならない。加え
て該回路はゼロで割るような状況にならないことである。もしそのような状況と
なると、増幅器の出力は自動的に無限になってしまうのである。
再び第１３図に戻って、アナログデバイダーの出力はサンプル−ホルド回路に
供給される。後述のようにサンプル−ホルドは、クロックパルスがＨＩＧＨのと
きのみ、トリガーされて信号を受ける。この機能はＤＣレストア−スイッチのそ
れと互いに相容れないものである。加えてサンプル−ホルドの入力端とｄｃレス
トアーのそれとの間にはパルスインバーター１６２が介装されている。
出力装置と残余の電子装置との間にはバッファーが設けられている。これらの
バッファーはインピーダンスを整合させ出力装置を他から分離させる働きをする
。各出力装置は各個のおよび相互の目盛調整のために個有の目盛調整制御を必要
とする。図示の出力装置はセンタードゼロアナログメーター１６３である。その
他にもデジタルディスプレーをアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）に用いてコ
ンピューターと直接インターフェースしてもよい。クロック１４３は、レーザー
やＤＣレストアースイッチやサンプル−ホルドを制御して、システムを同調させ
る。以下に示す表はシステムの同調状態を示すものである。
したがってクロックがＨＩＧＨのときには、レーザーは放射している。信号は
減算増幅器、加算増幅器、アナログデバイダーを通過してサンプル−ホルドに入
る。クロックがＬＯＷのときにはレーザーはＯＦＦとなる。したがって信号はア
ナログデバイダーからブロックされる。次のサイクルが起きるまでサンプル−ホ
ルドはディスプレーユニットのＤＣレベルを保持する。
この構成によりシステムは光学システムに入り込んでくるＤＣ放射やデテクタ
ーの飽和に対して免疫となり、パルス放射がクロックに同調しない限りはパルス
放射に敏感でなくなる。したがって光学パルスによりメーターは「ジャンプ」す
るが継続した影響はない。制御／表示ユニットもパワー変換と調整装置を有して
いる。
トランスミッターアッセンブリー：第１４図に示すトランスミッターアッセン
ブリーはレーザー１５８と変調器１５４とを有している。トランスミッターは変
調器入力端１５１において電力を受け変調器入力端１５２において一連のクロッ
クパルス（１５３）を受ける。変調器１５４はドライバー１５７とエラー増幅器
１５６とを介してレーザー１５８に電力を供給する。該増幅器は入力端１６０に
基準信号を受ける。フィードバックループコンペンセーター１５９はレーザーを
定常な出力に保ち、熱過重から保護する。
この発明は以上記載したような目的を達成するものである。特にこの発明は砲
腔視線検査装置に用いる光学トランシーバー装置を提供するもので、飛行中の航
空機または地上の静止装置に用いて航空機のダイナミックな歪みに因るズレを修
正するものである。
この発明は以上記載した実施例に限定されるものではなく、当業者推考可能な
範囲で種々の変更が可能である。すなわち以上の記載は発明の説明に係るもので
はあるが、発明を限定するものではないと理解されるべきである。
特許されるべきは：
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】１９９６年４月３０日
【補正内容】
補正部分
図面の説明
第１図はこの発明の光学トランシーバー装置で横転のみの実施例を示す説明図
であり、
／第２図は第１図の装置に用いられる第１、第２の偏光成分を示す説明図であり
、
第３図は非偏光キューブ型光線スプリッターと２個の別個のアナライザーとを
用いたこの発明の第２の実施例を示す説明図であり、
第４はこの発明の光学的要素の詳細を示す説明図であり、
第５図は第３図に示す実施例における光束の回転に対するキューブ型光線スプ
リッターの影響を示す説明図であり、
第６図は方位および高角の検知に用いられるコリメーター対を示す説明図であ
り、
第６Ａ図は第６図の視野のクロスヘアーを示した右端面図であり、
第７図は方位および高角検知のためのコリメーター対で一方が９０度屈曲して
いるものの説明図であり、
第７Ａ図は第７図の視野のクロスヘアーを示した平面図であり、
'第８図は第７図に示すコリメーター対の光束の、コリメーターが実質的に平行
でかつ横にずれている場合の、トレースを示す説明図であり、
第８Ａ図は第８図の視野のクロスヘアーを示した右端面図であり、
第９図は複軸位置検知デテクターの出力を測定する回路の回路図であり、
第１０図は横転デテクター出力信号を発生する回路の回路図であり、
第１１図は高角／方位（ＥＬ／ＡＺ）デテクターの出力を発生する回路の回路
図であり、
第１２図は横転、高角および方位チャンネルの出力を処理する回路の回路図で
あり、
第１３図は横転、高角および方位チャンネルのための制御／表示ユニット回路
の回路図であり、
第１４図は第４図の実施例で用いる光学トランスミッターの説明図である。
さて第６図において、コリメーター７０、７１はそれぞれ対物レンズ７３、７
４を具えている。コリメーター７０はその視野の中心に光の点源を有している。
コリメーター７１はその視野の中心にクロスヘアーを具えた視野７５を有してい
る。第６図に示すように、コリメーター７０は点源７６の可視映像を無限に投射
する。コリメーター７１は光束をデコリメートして実像に光点７７として再集中
させる。もし両コリメーターの光軸が互いに平行ならば、光点はフィールドの中
心に投射する。しかし第６図に示すようにもし一方のコリメーターの光軸が他方
に対して傾斜または回転している場合には、第６Ａ図の視野７５に示すように光
点７２は中心を外れる。
加えて第８図に示すように、もし両コリメーター７０、７１の光軸が互いに平
行でかつ横方向にずれている場合には、コリメーター７１の映像は第８Ａ図の視
野７５のクロスヘアーの交差点にある。これはなぜかというと、コリメートされ
た光では、光束は無限に投射され、光束は互いに平行となるからである。光束が
デコリメートレンズにより遮られると、全ての光束は共通点に屈曲される。もし
両コリメーターの光軸が互いに平行だと、各光束も互いに平行となり、各光束は
光軸において焦点面に収斂する。しかし光束のエネルギーの一部は失われる。
第８図に小す構造の変形例を第７図に小す。図小の実施例では、受光器の光路
は９０度屈曲している。多くの場合この屈曲はシステムをもっと小型なものにす
るためかその形状を特殊な目的に適合させるためである。ここでは高角、方位お
よび横転を単一の光路に含ませるためである。したがって第７図の実施例におい
ては、第１の面ミラー６１は光束を９０度屈曲させる。紙面および光軸に垂直に
おいてズレがある場合には、映像は内外に動く。コリメーター対の機能は不変で
あるが、方向の観念は第６図のインラインシステムと同じではない。この差異は
従来の光学的技術により簡単に修正される。第７Ａ図は第７図の視野域クロスヘ
アーを示すものである。
コリメーション技術に基づいた装置は角度または角度ズレを可視測定するのに
長年用いられてきた。そのような技術は一般に有効であるが、人間が介在するこ
とになる。光起電力位置検知デテクター（ＰＳＤ）の出現は、人間の関与を制約
することにより、角度関係の測定を改良した。
ある実施例においては、複軸位置検知デテクターはクロスヘアーの面中に直接
配置され、光点はデテクターの能動面に直接集中される。位置検知デテクターは
２通りの仕様で得られる。単軸デテクターは単一線中のみで作用し、左右または
上下を測定できる。測定された結果はデテクターの検知軸に平行でなければなら
ない。これに対して複軸デテクターは互いに直角に配置された２個の検知軸を有
している。この型式のデテクターの構造にあっては、２個の軸が互いに独立であ
り、高角および方位は個別の値として検知される。
位置検知デテクターの一般的な作用内容は小さな光点をでの能動面に指向させ
ることにある。この光はレーザー光線やランプフィラメントのような投影源であ
る。DESCRIPTION OF DRAWINGS
For a fuller understanding of the invention,reference should be ma
de to the follwing detailed description and the accompanying drawings,in
which:
FIG.1 is a schematic diagram for roll only illustrating an embodim
ent of optical transceiver apparatus in accordance with the present inve
ntion;
FIG.2 is a schematic diagram for roll only illustrating first and
second polarization components utilized in the apparatus of FIG.1;
FIG.3 is a schematic representation of a second embodiment of the
present invention which utilizes a non-polarizing cube-type beam splitte
r and two separate analyzers;
FIG.4 illustrates optical element details of an embodiment of the
present invention;
FIG.5 illustrates the effect of a cube-type beam splitter on the r
otation of a light bundle as utilized in the embodiment shown in FIG.3;
FIG.6 is an illustration of a collimator pair utilized for the det
ection of azimuth and elevation;
FIG.6A is a right side view of the visual field of FIG.6,depicting
the crosshairs.
FIG.7 is an illustration of a collimator pair for azimuth and elev
ation detecting wherein one collimator includes a 90 degree bend;
FIG.7A is a top view of the visual field of FIG.7,depicting the cr
osshairs.
FIG.8 is a ray trace diagram of the collimator pair shown in FIG.7
when the collimators are substantially parallel but laterally misaligne
d;
FIG.8A is a right side view of the visual field of FIG.8,depicting
the crosshairs.
FIG.9 is a schematic diagram of a circuit for measuring the output
of a dual axls position-sensitive detector;
FIG.10 is a schematic diagram of a circuit for generating roll det
ector output signals;
FIG.11 is a schematic diagram of a circuit for generating the outp
ut of the elevation/azimuth(EL/AZ)detector;
FIG.12 depicts a circuit for processing the output of the roll,ele
vation and azimuth channels;
FIG.13 depicts control/display unit circuitry for the roll,elevati
on and azimuth channels;and
FIG.14 is a schematic diagram of an optical transmitter utilized i
n the embodiment shown in FIG.4.
Referring now to FIG.6,collimators 70,71 are each provided with an
objective lens 73,74,respectively．Collimator 70 has a point source of
light at the center of its field．Collimator 71 is provided with a viewi
ng area 75 with crosshairs at the center of its field of view．As shown
in FIG.6,collimator 70 projects a virtual image of a point source 76 to
infinity．Collimator 71 decollimates the ray bundle and refocuses it int
o a real image as a point of light 77．If the optical axis of both colli
mators are parallel to each other,the point of light will fall in the ce
nter of the field．However,if the optical axis of one collimator is tilt
ed or rotated with respect to the other as shown in FIG.6,the point 72 o
f light moves off center as shown in viewing area 75 of FIG.6A．
Additionally,as shown in FIG.8,if the optical axis of both collima
tors 70,71 remain substantially parallel to each other but are laterally
displaced from each other,the image in collimator 71 remains at the int
ersection of the crosshairs in visual field 75 of FIG.8A．This is becaus
e with collimated light,the rays are focused at infinity,and thus each r
ay is parallel to each other ray．When the bundle is intercepted by a de
collimating lens,all rays are bent back to a common point．If the optica
l axis of both collimators are parallel to each other,the rays of each a
re also parallel to each other and the individual rays converge at the f
ocal plane at the optical axis．However,some of the energy of the light
bundle is lost,as shown．
A variation of the FIG 8 configuration is depicted in FIG.7．In th
e embodiment shown in FIG.7 the optical path of the receiver includes a
90°bend．In most cases this bend is employed to render the system more
compact or to adapt its shape for a particular purpose．In the present c
ase it is implemented to facilitate the inclusion of elevation,azimuth a
nd roll in a single optical path．Thus,
in the embodiment depicted in FIG.7 the first surface mirror 61 bends th
e ray bundle 90°．Upon any misalignment in the plane of the paper and p
erpendicular to the optical axis,the image will move in and out．While t
he function of the collimator pair is not changed,the sense of direction
will not be the same as that for the in-line system of FIG.6．This diff
erence is readily corrected as a matter of conventional optical practice
．FIG 7A shows the visual field crosshairs of FIG7．
Instruments based on collimation techniques have been used to visu
ally measure angles or angular deflection for many years．Such technique
s are generally effective but are subject to human interpretation．The a
dvent of the photovoltaic position sensing detector(PSD)has improved the
ability to measure angular relationships by limiting the requirement of
human interpretation．
In one embodiment of the present invention,a dual axis position se
nsing detector is placed directly in the plane of the cross-hairs and th
e point of light is focused directly on the active surface of the detect
or．Position sensing detectors are available in two basic formats．Singl
e axis detectors work in a single line only,and can measure either left-
right or up-down．The measured translation must be parallel to and on th
e sensitive axis of the detector．Dual axis detectors,in contrast,have t
wo axis of sensitivity,oriented at right angles to each other．Since thi
s type of detector can be obtained in configurations where the two axis
are totally independcnt of each other,elevation and azimuth can be sense
d as individual values．
The general mode of operation for position sensing detectors invol
ves directing a small light source onto the active surface of the detect
or．This light can be in the form of a laser beam or a projected source
such as a lamp filament or
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】１９９６年１０月２１日
【補正内容】
特許請求の範囲（補正）
１．方位、高角および横転を示す偏光されかつコリメートされた光の単一基準光
線を第１の物体から第２の物体へと伝達し、かつ第１の物体に載置される光学ト
ランスミッターと、
上記光学トランスミッターからの単一基準光線の一部を受けて、該一部から方
位、高角および横転情報を引き出し、第２の物体に載置される受光器とを有して
おり、
上記受光器が、単一基準光線からの光を用いて２個の物体の高角および方位ズ
レを決定する高角／方位デテクターと、単一基準光線からの光を用いて２個の物
体間の横転ズレを決定する横転角デテクターと、を有している
ことを特徴とする偏光されかつコリメートされた光の単一基準光線を用いて第
１と第２の物体間の方位、高角および横転ズレを検知する光学トランシーバー装
置。
２．前記の横転デテクターが単一基準光線の偏光面を決定するための第１の偏光
アナライザーを有している
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
３．前記単一基準光線から偏光を受ける第１と第２のアナライザーを有しており
、単一基準光線の偏光面が第１の方向に回転されたときに一方のアナライザーを
通過する光の強度が増加し他方のアナライザーを通過する光の強度が減少するよ
うにこれらのアナライザーが配列されている
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
４．第１と第２の光度デテクターを有しており、該デテクターが第１と第２のア
ナライザーを通過する光の強度を検知する
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
５．横転チャンネル光線スプリッターを有しており、該スプリッターが単一基準
光線からの偏光された光を少なくとも２個の別個の偏光された光に分割し、第１
の分割された光が第１のアナライザーに指向され、第２の分割された光が第２の
アナライザーに指向される
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
６．前記横転チャンネル光線スプリッターと第１及び第２のアナライザーとが一
体の偏光光線スプリッターから構成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
７．前記横転チャンネル偏光光線スプリッターが２個の実質的に直交する偏光光
線を与える
ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
８．受光器光線スプリッターを有しており、これが前記基準光線の受光された部
分を、方位および高角デテクターを指向する成分と横転角度デテクターを指向す
る部分とに分割する
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
９．基準光線から偏光された光を受ける第１と第２の偏光アナライザーを有して
おり、基準光線の偏光面が第１の方向に回転されたとき、一方のアナライザーを
通過する光の強度が増加し他方のアナライザーを通過する光の強度が減少するよ
うに、これらのアナライザーが配列されている
ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
１０．第１と第２の光度デテクターを有しており、これらが前記第１と第２のア
ナライザーを通過する光の強度を検知する
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
１１．横転チャンネル光線スプリッターを有しており、これが前記単一基準光線
からの偏光された光を２個の別個の光線に分割し、第１の分割された光線が第１
のアナライザーを指向し第２の分割された光線が第２のアナライザーを指向する
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
１２．前記横転チャンネル光線スプリッターと第１および第２のアナライザーが
一体の偏光光線スプリッターから構成されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
１３．前記偏光横転チャンネル光線スプリッターが２個の実質的に直交する偏光
光線を与える
ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
１４．前記偏光光線スプリッターが挟角が４５度で実質的に直交する偏光光線を
与える
ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
１５．前記受光器光線スプリッターが横転角度デテクターを指向した光の光線の
偏光を影響しない
ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
１６．受光器光線スプリッターが多孔性ミラー型の光線スプリッターである
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
１７．前記受光レンズの寸法に対する前記基準光線の寸法が、受光器とトランス
ミッターとの間の横方向移動の範囲に亘って受光器とトランスミッター間の均一
な光学的対を許す、ごときものである
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
１８．第１の物体からの偏光されコリメートされた光の単一基準光線の第１の物
体の方位、高角および横転軸を示す一部を第２の物体において受け、
上記単一基準光線の該一部の偏光面を第２の物体において測定して第１と第２
の物体の横転ズレを決定し、
単一基準光線の上記一部の角度を第２の物体において測定して第１と第２の物
体の方位ズレを決定し、
単一基袖光線の上記一部の角度を第２の物体において測定して第１と第２の物
体の高角ズレを決定する
ことを特徴とする第１と第２の物体間の方位、高角および横転ズレを検知する
ために偏光およびコリメートされた光の単一光線を使用する方法。
１９．さらに第２の物体において、単一基準光線の前記一部を少なくとも２個の
成分に分割し、該２個の成分の少なくとも第１の成分は偏光されたままとなし、
上記第１の成分を少なくとも１個の偏光アナライザーに通し、
該通過した光の強度を測定して横転ズレを決定し、
第２の成分をデコリメートしてある一点に集中させ、
第２の物体において、上記点の部分を測定して第１と第２の物体間の方位およ
び高角ズレを決定する
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
２０．さらに少なくとも前記第１の成分を第２のアナライザーに通過させ、
前記第１と第２のアナライザーは、基準光線の偏光面が第２の物体の所定の横
転軸に対して第１の方向に回転されたとき一方のアナライザーを通過する光の強
度が増加し他方のアナライザーを通過する光の強度が減少するように、配列され
ており、
第１と第２の物体を、第１と第２のアナライザーを通過する光が所定の値に達
して前記の点が所定の位置に達するように、相互に移動させて整列させる
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
1．Optical transceiver apparatus for detecting azimuth,elevation a
nd roll misalignment between a first and a second body using a single re
ference beam of polarized and collimated light,comprising:
an optical transmitter which adapted to transmit from saild first
body to said second body a single reference beam of polarized and collim
ated light which indicates its azimuth,elevation and roll,said optical t
ransmitter adapted for mounting to a first one of said two bodies,and
an optical receiver that receives any portion of said single refer
ence beam from said optical transmitter,and which derives azimuth,elevat
ion and roll information from said any portion,said optical receiver ada
pted for mounting to the seccnd one of said two bodies,said optical rece
iver including
an elevation/azimuth detector that uses light from said sing
le reference beam to determine elevation and azimuth misalignment of sai
d two bodies,and
a roll angle detector that uses light from said single refer
ence beam to determine roll misalignment between said two bodies．
2．Apparatus according to claim 1 Wherein said roll detector inclu
des a first polarization analyzer for determiniing the plane of polariza
tion of said single reference beam．
3．Apparatus according to claim 1 further including first and
second polarization analyzers for receiving polarized light from said
reference beam wherein said first and second analyzers are oriented so t
hat when the plane of polarization of said reference beam is rotated in
a first direction,the intensity of light passing through one of said ana
lyzers increases and the intensity of light passing through the other sa
id analyzers decreases．
4．Apparatus according to claim 3 further comprising first and sec
ond light intensity detectors that detect the intensity of light passing
through said first and second analyzers respectively
5．Apparatus according to claim 3 further comprising:
a roll channel beam splitter that splits polarized light from said
single reference beam into at least two separate beams of polarized lig
ht with a first of said at least two separate beams of polarized light b
eing directed to said first anaiyzer and with a second of said at least
two separate beams of polarized light being directed to said seccnd anal
yzer．
6．Apparatus according to claim 5 wherein said roll channel beam s
plitter and said first and second analyzers are comprised of a unitary p
olarizing beam splitter．
7．Apparatus according to claim 6 wherein said roll channel polari
zing beam splitter provides two substantially orthogonally polarized bea
ms．
8．Apparatus according to claim 1 further comprising a receiver be
am splitter that splits said received portion of said reference beam
into a component directed toward said azimuth and elevation detectors an
d a component directed towards said roll angle detector．
9．Apparatus according to claim 8 further including first and seco
nd polarization analyzers for receiving polarized light from said refere
nce beam wherein said first and second analyzers are oriented so that wh
en the plane of polarization of said reference beam is rotateo in a firs
t direction,the intensity of light passing through one of said analyzers
increases and the intensity of light passing through the other said ana
lyzers decreases．
10．Apparatus according to claim 9 further comprising first and se
cond light intensity detectors that detect the intensity of light passin
g through said first and second analyzers respectively．
11．Apparatus according to claim 9 further comprising:
a roll channel beam splitter that splits polarized light from said
single reference beam into at least two separate beams of polarized lig
ht with a first of said at least two separate beams of polarized light b
eing directed to said first analyzer and with a second of said at least
two separate beams of polarized light being directed to said second anal
yzer．
12．Apparatus according to claim 11 wherein said roll channel beam
splitter and said first and second analyzers are comprised of a unitary
polarizing beam splitter．
13．Apparatus according to claim 12 wherein said polarizing roll c
hannel beam splitter provides two substantially orthogonally polarized
beams．
14．Apparatus according to claim 13 wherein said polarizing beam s
plitter provides said substantially orthogonally polarized beams separat
ed by an included angle of approximately 45°．
15．Apparatus according to claim 8 wherein said receiver beam spli
tter is free from affecting the polarization of the beam of light diecte
d towards the roll angle detector．
16．Apparatus according to claim 15 wherein said receiver beam spl
itter is a perforated mirror type of beam splitter．
17．Apparatus according to claim 1 wherein the size of said refere
nce beam relative to the size of said receiving lens allows a uniform op
tical couple between said receiver and transmitter over a range of later
al shifts between said receiver and transmitter．
18．A method of using a single beam of pdarized and collimated lig
ht for detecting azimuth,elevation and roll misalignment between a first
body and a second body comprising:
receiving at said second body any portion of a single reference be
am of polarized and collimated light transmitted from said first body.sa
id any porition of said single beam being indicative of the azimuth,elev
ation and roll axes of said first body;
measuring at said second body the plane of polarization of said an
y portion of said single reference beam to determine roll misalignment o
f said first and seccnd bodies;
measuring at said second body the angle of said any portion
of said single reference beam to determine azimuth misalignment of said
first and seccnd bodies;and
measuring at said second body the angle of said any portion of sai
d single reference beam to determine elevation misalignment of said firs
t and second bodies．
19．Amethod acccrding to claim 18 further comprising:
splitting at said second body said received portion of said single
reference beam into at least two components so that at least the first
of said two components remains polarized;
passing said first component throughat least one polarizing analyz
er and measuring the intensity of light passing through said at least on
e polarizing analyzer to determine roll misalignment;
decollomating said second component so that it focuses substantial
ly to a point;
measuring at said second body the position of said point to determ
ine azimuth and elevation misalignment between said first and second bod
ies．
20．A method according to claim 19 further comprising:
passing at least a portion of said first component through a secon
d poiarizing analyzer,said first and second analyzer sbeing oriented so
that when the plane of polarization of said reference beam is rotated in
a first direction with respect to the predetermined roll axis of said s
econd body,the intensity of light passing through one of said analyzers
increases and the intensity of light passing through the other
said analyzers decreases; and
aligning said first and second bodies by moving them relative to e
ach other so that the light passing through said first and second analyz
ers reaches predetermined amounts and said point reaches a predetermined
position．
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フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，
ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ
Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ
，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，
ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ
Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ
，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，
ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ