JPS596537B2 - 追尾通信装置 - Google Patents
追尾通信装置Info
- Publication number
- JPS596537B2 JPS596537B2 JP53108284A JP10828478A JPS596537B2 JP S596537 B2 JPS596537 B2 JP S596537B2 JP 53108284 A JP53108284 A JP 53108284A JP 10828478 A JP10828478 A JP 10828478A JP S596537 B2 JPS596537 B2 JP S596537B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- communication device
- signal
- image sensor
- cid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、追尾している目標との間で、光通信を行な
う装置に関するものである。
う装置に関するものである。
艦船間あるいは陸地と艦船間に光のもつ直進性、耐誘導
性、秘匿性を利用した光通信回線を設ける場合、艦船の
ローリングおよびピッチングにより２つの目標間に相対
位置変動が発生するため送信・受信光学系の光軸がずれ
るのを補償する必要がある。
性、秘匿性を利用した光通信回線を設ける場合、艦船の
ローリングおよびピッチングにより２つの目標間に相対
位置変動が発生するため送信・受信光学系の光軸がずれ
るのを補償する必要がある。
従来、この種の光通信装置では第１図に示すように光通
信送信部１および受信部２をサーボ架台３に搭載し、送
信・受信光学系の光軸を相手目標に安定化させていた。
信送信部１および受信部２をサーボ架台３に搭載し、送
信・受信光学系の光軸を相手目標に安定化させていた。
上記送信部１に用いる光源として固体レーザや半導体レ
ーザを、また受信部２の受光素子としてＰＩＮフォトダ
イオードやアバランシユ・フォトダイオードを使用して
いるので送信光の指向性が鋭くまた受信系の視野が狭く
なるという欠点があつた。
ーザを、また受信部２の受光素子としてＰＩＮフォトダ
イオードやアバランシユ・フォトダイオードを使用して
いるので送信光の指向性が鋭くまた受信系の視野が狭く
なるという欠点があつた。
このため光軸合わせに高い精度が要求された。この発明
は、この欠点を除去するため、従来の光通信受信部に用
いている点状の受光素子にかわり、２次元アレイ状に画
素を配列した構造のＣＩＤ撮像素子を用い、相手目標像
を追尾する姿勢制御用の撮像素子としても用い、光通信
のための受信視野角を広くするとともに、その画面内に
あるレーザ光出射位置を検出し、その位置に対応する画
素をアクセスして伝送信号を得るようにすることにより
サーボ架台を不要にしたものである。
は、この欠点を除去するため、従来の光通信受信部に用
いている点状の受光素子にかわり、２次元アレイ状に画
素を配列した構造のＣＩＤ撮像素子を用い、相手目標像
を追尾する姿勢制御用の撮像素子としても用い、光通信
のための受信視野角を広くするとともに、その画面内に
あるレーザ光出射位置を検出し、その位置に対応する画
素をアクセスして伝送信号を得るようにすることにより
サーボ架台を不要にしたものである。
ＣＩＤ撮像素子は、等価的にフォトダイオードを２次元
のアレイ状に配列した構造を持ち、各画素に入射する光
量に比例して発生する信号電荷を、Ｘ軸およびＹ軸のア
ドレスを指定することにより読み出す、すなわちランダ
ムアクセス動作ができる撮像素子である。第２図は、こ
のＣＩＤ撮像素子を光通信装置姿勢制御部の撮像用と、
光通信受信部の受光用とに共用したこの発明による追尾
通信装置の動作原理を説明する図である。
のアレイ状に配列した構造を持ち、各画素に入射する光
量に比例して発生する信号電荷を、Ｘ軸およびＹ軸のア
ドレスを指定することにより読み出す、すなわちランダ
ムアクセス動作ができる撮像素子である。第２図は、こ
のＣＩＤ撮像素子を光通信装置姿勢制御部の撮像用と、
光通信受信部の受光用とに共用したこの発明による追尾
通信装置の動作原理を説明する図である。
この発明による追尾通信装置は、艦船間あるいは艦船と
陸上の基地間で使用するものであり、ここでは説明の都
合上相手目標として艦船を例にとり説明する。
陸上の基地間で使用するものであり、ここでは説明の都
合上相手目標として艦船を例にとり説明する。
第２図において、第ｋ番目のフレームに撮像した画像４
と第ｋ＋１番目のフレームに撮像した画像５とを比較し
た場合、その画面内にある艦船像６の形状、大きさはほ
とんど変わらずに位置が変化する。
と第ｋ＋１番目のフレームに撮像した画像５とを比較し
た場合、その画面内にある艦船像６の形状、大きさはほ
とんど変わらずに位置が変化する。
第ｋ番目と第ｋ＋１番目の画像間で相互相関を演算する
ために、第ｋ番目の画像４に対し、艦船像６を囲むＭＸ
Ｎ画素の相関演算用窓７を設定し、その領域のみをメモ
リに一担記憶する。このときの相関演算用窓７の座標原
点（ＸＯ，ｙＯ）とする。次に、第ｋ＋１番目の画像５
に対し、上記の記憶したＭＸＮ画素領域の画像をｘ軸お
よびｙ軸方向に走査して相関係数を計算し、その相関係
数が最大となるところの座標点（ＸＯ＋△Ｘ，ｙＯ＋△
ｙ）を検出する。
ために、第ｋ番目の画像４に対し、艦船像６を囲むＭＸ
Ｎ画素の相関演算用窓７を設定し、その領域のみをメモ
リに一担記憶する。このときの相関演算用窓７の座標原
点（ＸＯ，ｙＯ）とする。次に、第ｋ＋１番目の画像５
に対し、上記の記憶したＭＸＮ画素領域の画像をｘ軸お
よびｙ軸方向に走査して相関係数を計算し、その相関係
数が最大となるところの座標点（ＸＯ＋△Ｘ，ｙＯ＋△
ｙ）を検出する。
このように艦船像を追尾すると、艦船に搭載されている
光通信送信部からのレーザ光出射位置８の座標は、相関
演算用窓７の左上端を原点にとつたときの（１，Ｊ）画
素の位置に固定される。
光通信送信部からのレーザ光出射位置８の座標は、相関
演算用窓７の左上端を原点にとつたときの（１，Ｊ）画
素の位置に固定される。
従つて第ｋ番目のフレームにおいては水平ブランキング
時間内に（ＸＯ＋Ｉ，ｙＯ＋ｉ）画素を、次の第ｋ＋１
番目のフレームで（ま（ＸＯ＋Δｘ＋Ｉ，ｙＯ＋Δｙ＋
ｊ）画素をそれぞれアクセスすると１水平素査時間内に
上記画素に蓄積される信号電荷量を読み出すことができ
る。そのため、この発明による追尾通信装置では、艦船
像を画面視野内に入れておきさえすれば、安定に信号伝
送を行うことができ、従来のような光軸合わせのための
サーボ架台を必要としない利点がある。
時間内に（ＸＯ＋Ｉ，ｙＯ＋ｉ）画素を、次の第ｋ＋１
番目のフレームで（ま（ＸＯ＋Δｘ＋Ｉ，ｙＯ＋Δｙ＋
ｊ）画素をそれぞれアクセスすると１水平素査時間内に
上記画素に蓄積される信号電荷量を読み出すことができ
る。そのため、この発明による追尾通信装置では、艦船
像を画面視野内に入れておきさえすれば、安定に信号伝
送を行うことができ、従来のような光軸合わせのための
サーボ架台を必要としない利点がある。
第３図は、映像信号から伝送信号を抽出する方法を説明
するための信号波形を示したものである。
するための信号波形を示したものである。
第３図において、ＣＩＤ撮像素子からの映像信号９には
その水平ブランキング時間Ｔｈ内に読み出しゲート時間
Ｔｓ幅の伝送信号が挿入されている。この映像信号９に
対し、水平走査周波数↓に同ゝ Ｔ
ｈ期させてアナログゲート信号１０を発生させアナログ
ゲートを動作させると伝送信号１１が選択抽出できる。
その水平ブランキング時間Ｔｈ内に読み出しゲート時間
Ｔｓ幅の伝送信号が挿入されている。この映像信号９に
対し、水平走査周波数↓に同ゝ Ｔ
ｈ期させてアナログゲート信号１０を発生させアナログ
ゲートを動作させると伝送信号１１が選択抽出できる。
ところで、大気のシンチレーシヨンあるいは送信ビーム
の広がりを考えると、変調方式としてはＰＣＭ変調方式
が適当であるが、この場合、ＣＩＤ撮像素子の水平同期
信号および垂直同期信号の同期周波数とレーザ光の変調
周波数とをあらかじめ同じに設定したとしてもその両者
のタイミングは一般的に異なることが多く受信信号の振
幅が一定にならないため、適切な検出しきい値１２を設
けて波形整形し伝送信号１３を取り出す必要がある。
の広がりを考えると、変調方式としてはＰＣＭ変調方式
が適当であるが、この場合、ＣＩＤ撮像素子の水平同期
信号および垂直同期信号の同期周波数とレーザ光の変調
周波数とをあらかじめ同じに設定したとしてもその両者
のタイミングは一般的に異なることが多く受信信号の振
幅が一定にならないため、適切な検出しきい値１２を設
けて波形整形し伝送信号１３を取り出す必要がある。
このようなＰＣＭ伝送において利用できる信号帯域幅に
ついて、ここでは１秒間３０フレームの標準ＴＶ走査方
式の場合を例にとり説明する。
ついて、ここでは１秒間３０フレームの標準ＴＶ走査方
式の場合を例にとり説明する。
標準ＴＶ走査方式では、Ｔｈ＝６３．５６μＳｔｈ＝１
０．９２μｓであるから受信条件から制限される最大伝
送サンプリング周波数は１５．７３４ＫＨｚである。い
ま３ビツトで等号化されたＰＣＭ伝送を考えると、サン
プリング定理から伝送信号帯域幅は約２．６ＫＨｚとな
る。これは電話回線１チヤンネル分に相当する。第４図
は、この発明による艦船追尾装置の一実施例の構成図で
ある。
０．９２μｓであるから受信条件から制限される最大伝
送サンプリング周波数は１５．７３４ＫＨｚである。い
ま３ビツトで等号化されたＰＣＭ伝送を考えると、サン
プリング定理から伝送信号帯域幅は約２．６ＫＨｚとな
る。これは電話回線１チヤンネル分に相当する。第４図
は、この発明による艦船追尾装置の一実施例の構成図で
ある。
第４図において、艦船を含む情景を受信光学系４を介し
てＣＩＤ撮像素子１５で撮像し、駆動回路１６から映像
信号として出力される。
てＣＩＤ撮像素子１５で撮像し、駆動回路１６から映像
信号として出力される。
このようにして得られる全画面をフレーム・メモリ１７
に記憶させる。第ｋ番ぺのフレームの画像に対しあらか
じめ艦船像を囲むＭＸＮ画素の相関演算用窓を窓設定回
路１８を用いて設定し窓内にある画素の信号を選択回路
１９でバツフア・メモリ２０へ書き込む。次の第ｋ＋１
番目のフレームの画像に対して全画面をフレーム・メモ
リ１７に記憶し窓設定回路１８を用いて、ＭＸＮ画素の
相関演算用窓を画面の水平および垂直方向にそれぞれ２
画素、２≧１、ずつずらしながらその窓内の画素の信号
を読み出し、選択回路１９により相関器２１の相関数入
力端子へ入力する。これと同時に、上記バツフア・メモ
リ２０から読み出した信号を相関器２１の被相関数入力
端子へ入力し、相関係数を演算する。この動作を全画面
にわたり繰り返し実行し、そのときの相関係数の最大値
を最大値検出回路２２で検出する。この検出信号に基づ
き相関係数を最大とするときのＭＸＮ画素相関演算用窓
の座標原点をアドレス検出回路２３で検出する。次いで
、上記の検出された座標原点をもつＭ×Ｎ画素の相関演
算用窓内にある画素の信号をフレーム・メモリ１７から
読み出し選択回路１９により第ｋ＋２番目のフレーム画
像と相関演算を行なうためバツフア・メモリ２０に書き
込み、この動作の完了後フレーム・メモリ１７の記憶内
容を消滅させる。上記の動作を、フレーム間で順々に実
行すると、あらかじめ設定した艦船像を囲むＭ×Ｎ画素
の相関演算用窓はＣＩＤ撮像素子で撮像した全画面内に
おいて相手艦船との相対位置変動に応じてシフトする。
ところで相手艦船に搭載されている光通信伝信部からは
第４図に示すように送信信号をＡ／Ｄ変換器２４でＰＣ
Ｍ符号化し、駆動回路２５を用いてレーザ装置２６を，
駆動すると送信光学系２７を介してパルスレーザ光が出
射される。
に記憶させる。第ｋ番ぺのフレームの画像に対しあらか
じめ艦船像を囲むＭＸＮ画素の相関演算用窓を窓設定回
路１８を用いて設定し窓内にある画素の信号を選択回路
１９でバツフア・メモリ２０へ書き込む。次の第ｋ＋１
番目のフレームの画像に対して全画面をフレーム・メモ
リ１７に記憶し窓設定回路１８を用いて、ＭＸＮ画素の
相関演算用窓を画面の水平および垂直方向にそれぞれ２
画素、２≧１、ずつずらしながらその窓内の画素の信号
を読み出し、選択回路１９により相関器２１の相関数入
力端子へ入力する。これと同時に、上記バツフア・メモ
リ２０から読み出した信号を相関器２１の被相関数入力
端子へ入力し、相関係数を演算する。この動作を全画面
にわたり繰り返し実行し、そのときの相関係数の最大値
を最大値検出回路２２で検出する。この検出信号に基づ
き相関係数を最大とするときのＭＸＮ画素相関演算用窓
の座標原点をアドレス検出回路２３で検出する。次いで
、上記の検出された座標原点をもつＭ×Ｎ画素の相関演
算用窓内にある画素の信号をフレーム・メモリ１７から
読み出し選択回路１９により第ｋ＋２番目のフレーム画
像と相関演算を行なうためバツフア・メモリ２０に書き
込み、この動作の完了後フレーム・メモリ１７の記憶内
容を消滅させる。上記の動作を、フレーム間で順々に実
行すると、あらかじめ設定した艦船像を囲むＭ×Ｎ画素
の相関演算用窓はＣＩＤ撮像素子で撮像した全画面内に
おいて相手艦船との相対位置変動に応じてシフトする。
ところで相手艦船に搭載されている光通信伝信部からは
第４図に示すように送信信号をＡ／Ｄ変換器２４でＰＣ
Ｍ符号化し、駆動回路２５を用いてレーザ装置２６を，
駆動すると送信光学系２７を介してパルスレーザ光が出
射される。
このレーザ出射位置を、上記の如く各フレーム毎に検出
したＭＸＮ画素の相関演算用窓内において、ポイント検
出回路２８を用いて検出し、その位置座標に対応する画
素の信号をランダム・アクセス同期信号発生回路２９を
用いて、水平走査のブランキング時間内に読み出す。
したＭＸＮ画素の相関演算用窓内において、ポイント検
出回路２８を用いて検出し、その位置座標に対応する画
素の信号をランダム・アクセス同期信号発生回路２９を
用いて、水平走査のブランキング時間内に読み出す。
このようにして得られた映像信号に対し、アナログスイ
ツチ３０を上記ブランキング時間に同期させて、スイツ
チングさせ伝送信号のみを抽出する。
ツチ３０を上記ブランキング時間に同期させて、スイツ
チングさせ伝送信号のみを抽出する。
抽出された伝送信号に対し、波形整形回路３１において
適切なしきい値を設定して波形整形し、次いでＤ／Ａ変
換回路３２を用いてアナログ伝送信号に復調する。なお
、以上では艦船間または艦船と陸上の基地間とで通信を
行なう場合について説明したが、この発明はこれに限ら
ず、航空機と地上間の光通信装置においてサーボ架台と
この発明による装置とを併用し、サーボ架台に要求され
る駆動パワーの低減、あるいはサーボ架台の応答周波数
の狭域化をはかることができるなど広い用途がある。
適切なしきい値を設定して波形整形し、次いでＤ／Ａ変
換回路３２を用いてアナログ伝送信号に復調する。なお
、以上では艦船間または艦船と陸上の基地間とで通信を
行なう場合について説明したが、この発明はこれに限ら
ず、航空機と地上間の光通信装置においてサーボ架台と
この発明による装置とを併用し、サーボ架台に要求され
る駆動パワーの低減、あるいはサーボ架台の応答周波数
の狭域化をはかることができるなど広い用途がある。
また、ＣＩＤ撮像素子の走査周波数は、標準Ｔ走査の場
合について説明したがこの発明はこれに限らず、ＣＩＤ
撮像素子の撮像性能の限界まで高くかつ任意に設定した
場合にも適用できる。以上のように、この発明に係る追
尾通信装置では、光通信用受光素子として２次元アレイ
状に画素を配列した構造のＣＩＤ撮像素子を用いるとと
もに相手目標像を追尾する姿勢制御用の撮像素子として
も用い、相手目標像からのレーザ光出射位置に対応する
画素の信号を水平走査のブランキング時間にアクセスし
て読み出し伝送信号を抽出するので受信視野角を広くと
れ、従来のような光軸合わせのためのサーボ架台を必要
としない利点がある。また、上記のサーボ架台やレーザ
光受信のための専用光学系および受光素子を必要としな
いため、装置を小型化できる利点もある。
合について説明したがこの発明はこれに限らず、ＣＩＤ
撮像素子の撮像性能の限界まで高くかつ任意に設定した
場合にも適用できる。以上のように、この発明に係る追
尾通信装置では、光通信用受光素子として２次元アレイ
状に画素を配列した構造のＣＩＤ撮像素子を用いるとと
もに相手目標像を追尾する姿勢制御用の撮像素子として
も用い、相手目標像からのレーザ光出射位置に対応する
画素の信号を水平走査のブランキング時間にアクセスし
て読み出し伝送信号を抽出するので受信視野角を広くと
れ、従来のような光軸合わせのためのサーボ架台を必要
としない利点がある。また、上記のサーボ架台やレーザ
光受信のための専用光学系および受光素子を必要としな
いため、装置を小型化できる利点もある。
第１図は従来の艦船に搭載する光通信装置の外観図、第
２図はこの発明の動作原理を説明するための図、第３図
は映像信号から伝送信号を抽出する方法を説明するため
の信号波形図、第４図はこの発明による艦船追尾光通信
装置の一実施例の構成図である。 図中１は光通信送信部、２は光通信受信部、３はサーボ
架台、４は第ｋ番目のフレームの画像、５は第ｋ＋１番
目のフレーム画像、６は艦船像、７は相関演算用窓、８
はレーザ光出射位置、９はＣＩＤ撮像素子からの映像信
号、１０はアアログゲート信号、１１は抽出した伝送信
号、１２は検出しきい値、１３は波形整形後の伝送信号
、１４は受信光学系、１５はＣＩＤ撮像素子、１６は駆
動回路、１７はフレーム・メモリ、１８は窓設定回路、
１９は選択回路、２０はバツフア・メモリ、２１は相関
器、２２は最大値検出回路、２３はアドレス検出回路、
２４はＡ／Ｄ変換器、２５は駆動回路、２６はレーザ装
置、２７は送信光学系、２８はポイント検出回路、２９
はランダム・アクセス同期信号発生回路、３０はアナロ
グ・スイツチ、３１は波形整形回路、３２はＤ／Ａ変換
回路である。
２図はこの発明の動作原理を説明するための図、第３図
は映像信号から伝送信号を抽出する方法を説明するため
の信号波形図、第４図はこの発明による艦船追尾光通信
装置の一実施例の構成図である。 図中１は光通信送信部、２は光通信受信部、３はサーボ
架台、４は第ｋ番目のフレームの画像、５は第ｋ＋１番
目のフレーム画像、６は艦船像、７は相関演算用窓、８
はレーザ光出射位置、９はＣＩＤ撮像素子からの映像信
号、１０はアアログゲート信号、１１は抽出した伝送信
号、１２は検出しきい値、１３は波形整形後の伝送信号
、１４は受信光学系、１５はＣＩＤ撮像素子、１６は駆
動回路、１７はフレーム・メモリ、１８は窓設定回路、
１９は選択回路、２０はバツフア・メモリ、２１は相関
器、２２は最大値検出回路、２３はアドレス検出回路、
２４はＡ／Ｄ変換器、２５は駆動回路、２６はレーザ装
置、２７は送信光学系、２８はポイント検出回路、２９
はランダム・アクセス同期信号発生回路、３０はアナロ
グ・スイツチ、３１は波形整形回路、３２はＤ／Ａ変換
回路である。
Claims (1)
- １ 画像を用いて目標を追尾するとともにレーザ光を送
受信させ相手目標間とで通信を行なう追尾通信装置にお
いて、ＣＩＤ（Ｃｈａｒｑｅ−Ｉｎｊｅｃ−ｔｉｏｎＤ
ｅｖｉｃｅ）撮像素子を用いて相手目標を撮像し、得ら
れた画像に対しフレーム間で相互相関を演算しその時間
内での目標像の角度偏位量を検出することによつて搭載
されている光通信装置の送信位置座標を決定し、その座
標に対応するＣＩＤ撮像素子の画素を線走査ごとにアク
セスして伝送信号を続み出し映像信号から伝送信号を分
離抽出するようにしたことを特徴とする追尾通信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53108284A JPS596537B2 (ja) | 1978-09-04 | 1978-09-04 | 追尾通信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53108284A JPS596537B2 (ja) | 1978-09-04 | 1978-09-04 | 追尾通信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5534590A JPS5534590A (en) | 1980-03-11 |
| JPS596537B2 true JPS596537B2 (ja) | 1984-02-13 |
Family
ID=14480747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53108284A Expired JPS596537B2 (ja) | 1978-09-04 | 1978-09-04 | 追尾通信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596537B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE60135924D1 (de) * | 2000-11-08 | 2008-11-06 | Jtekt Corp | Antriebskraftübertragung mit elektromagnetischer kupplung |
-
1978
- 1978-09-04 JP JP53108284A patent/JPS596537B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5534590A (en) | 1980-03-11 |
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