JPS628753B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特定点へと系を指向するための手段
と、該点への照準線からの輻射源の偏倚を決める
測定装置から成る光学系に関するものである。

より詳しくは、本発明は、例えばミサイルの如
き、標的に向う動いている物体案内用の兵器系に
使用されることを意図するものである。かかる場
合、光学系は標的上の一点に指向されており、操
縦者は照準線を連続的に標的に向けて維持してい
る。いま、もしも、動く物体に輻射発出用手段が
取付られると、輻射手段の照準線からの偏倚は、
発出された輻射に応答する測定用装置によつて決
することができる。輻射は動く物体の箱組内に置
かれた輻射源により起されることが出来るように
なるか、あるいは、動く物体の推進モーターによ
つて発生されうるが、この場合は輻射は赤外輻射
の形をとる。然しながら、輻射はまた、動く物体
上に仕組まれている反射体手段から、導出される
のでもよい。その場合には、輻射は例えば光学系
の在所に置かれた輻射源により発出され、動く物
体に向つて送られ、それから反射器手段により光
学系へ向け反射される。

一つの特に興味あり有益な実施態様に於ては、
本発明は、操縦者が標的を狙いかつ追順するのを
容易ならしむべく、十文字極細線または、その他
の可視照準参照シンボルを有する追跡望遠鏡を含
むような型の光学照準を組合されてある。照準線
からの輻射線の偏倚決定用測定装置は、光学系の
映像平面内に置かれた可動の測定用マスクを含ん
でいて、輻射源から発された輻射がマスクを通過
したり、マスクに阻止されたり変る変るするよう
になつている。可動性マスクは、例えば、その上
に重畳されているところの不透明な調整パターン
付きの硝子板から成り、そのパターンは、輻射源
の位置に関する情報が輻射の今起りつつある変動
と測定マスクの瞬間的角位置との間の関係から導
出しうるような型を有している。

従前公知の追跡望遠鏡は、主として、対物レン
ズ、接眼鏡、および可視照準参照シンボルで、一
般的に或る十文字極細線型で対象物の映像平面内
に置かれた硝子表面上に細い線を含むもので成る
もの、とを具えている。接眼鏡によつて、操縦者
は標的とその背景を観ることが可能になり、ま
た、狙い用ノブその他によつて、操縦者にとり、
可視照準参照シンボルを標的に向けて指向し、か
つ、追跡操作間にシンボルを標的に向けて維持す
ることが可能になる。二つの異つた主機能、即
ち、狙ひと位置測定とが実現されねばならぬとの
事実の故に、今迄のところでは、狙い用の光学系
と位置測定用の光学系とのそれぞれの、二つの異
る光学系が必要であつた。測定操作内の受容可能
精度を達成するためには、測定および狙い装置そ
れぞれの相対的位置は、機械的変形、温度変化、
等によつて影響されぬことが大切である。光学的
ないし機械的要素の擾乱は、照準ユニツトの光学
系の相対位置の変化を起させうるものである。そ
の結果、測定系は、受容可能測定精度を獲るため
には、望遠鏡の照準線と測定装置の軸とを制御し
調整する手段を一般に設けられている。

従つて、本発明の一目的は、上記の欠点を技術
的単純な方法で消去するような光学系を提供する
にある。この目的のため、光学系の光学部は、指
向および位置測定の双方の機能に対し共通になつ
ている。これは、光学系内の総ての変化は、相対
位置不変の間は、装置の双方に同じ変化を発生せ
しめることを意味する。何らの制御ないし調整手
段をも要しないのである。

輻射源から発された輻射は、測定装置内で光検
知器により受信され、これは、低い騒音レベルに
なり、かつ、従つて高感度になるためには、小さ
な検知器表面が備えられて居らねばならぬ。従つ
て、光検知器上に測定装置がその中に置かれてい
る映像平面を再現して、測定装置を通る総ての光
が検知器にも到達するような具合にするのが適切
である。それで、検知器表面の或る大きさという
ものが、測定し得る偏倚角の最高値に対応するよ
うになる。然しながら、数種の位置測定系におい
ては、輻射源により発せられる輻射は一般に偏倚
角が大になるときに強い。このことは、例えば、
輻射源が位置測定系が、照準線から一定距離内だ
け離れているときに起りうる。短い射程で測定す
るときには、測定装置は広い視野を備えて居なね
ばならず、他方、同時に検知器により与えられる
信号レベルは充分に高いものでなければならぬ。
然しながら、大射程での測定では、視野は狭く、
検知器により与えられる信号レベルは屡々充分に
は高くないものである。

従つて、本発明の他の目的は、上述の型の測定
装置での光検知器として、短射程でも大射程でも
双方共に、検知器により受容可能信号レベルが与
えられるようなものを提供することにある。この
目的に対し、本発明の好ましい実施態様ではま
た、光学系の映像平面内、または、これに近接し
て置かれた光検知器で、輻射源により発される輻
射に感受性の表面を備えたものをも備えており、
この表面は二つ以上の分離している表面に分割さ
れていて、その各々は、輻射源の位置が決定し得
るような特定角間隔に対応するようにされてい
る。

本発明を以下に付図を参照しつつより詳細に説
明する。

第１図は本発明による光学系を略図的に描いて
いる。上記したように、本光学系は特に光学的照
準ユニツトに含まれるのに適しており、この故
に、以下には、ある光学的照準器で、標的を観、
かつ、標的に照準線を合せ保つことを、ミサイル
の航跡を照準線と比較し、ミサイルと照準線との
間の偏倚を決定することの外に、二つの主機能と
して有するものに関連して説明しよう。測定操作
の具合とか、測定操作で決定された偏倚をどうし
て電気信号に変換するかとか、この信号をどうし
て処理し、かつ、評価するかとかは、本発明の部
分を何等構成するものでないので、従つて、ここ
では詳しくは述べない。

光学系は主として、単一の光学的入口開口で対
物レンズ１を有するものと、硝子板２と、標的お
よびその背景からの可視光とミサイルの輻射源か
ら発される輻射を分裂せしめるプリズム３とから
成つている。輻射源は例えばレーザー源で、好ま
しくはレーザーダイオードのもので、ミサイル上
に、レーザー光が照準に向けて発信されるような
具合に取付けられたものでもよい。対物レンズ１
は可視光とレーザー光の双方を集光し、かつ、可
視光に対するとレーザー光に対すると焦点距離が
異るような具合に設計される。これに従つて、標
的およびその背景の映像は可視光に対しては映像
平面F₁内に投影され、他方、輻射源の映像は、
レーザー光に対しては、他の映像平面F₂内に投
映されるようになつてくる。第１図では、可視光
の光束路は点線で示されており、他方、レーザー
光は連続線で示してある。光束路はプリズム３内
で技術的に公知な具合に分裂されて、可視光はプ
リズムを通過して出て接眼鏡４を通して操縦者の
眼に達する、然しながら、レーザー光はプリズム
３によつて反射されて、レンズ系６を通つて検知
器７へと通過する。

追跡操作を容易化するために、光学系には可視
照準参照シンボルが備えられていて、これは映像
平面F₁内に置かれた硝子表面上の細い線から成
つていて、操縦者が標的とその背景を接眼鏡４内
の可視照準参照シンボルと一緒にして観ることが
出来るようにされている。シンボルは原点として
の照準線１０を有するところの一個以上の同心円
８ないし弧９（第３図参照）から成つていてもよ
い。

最後に言及した実施態様は、測定装置が（以下
を見よ）原点としての照準線と共に回転するとき
には、従来の十文字極細線に比して好ましいもの
である。可視照準参照シンボルの線は、光束をさ
えぎつたりして測定装置をみだすことない位に細
くなければならない。

照準線からのミサイルの偏倚を決めるために、
光学系には測定装置が備えられていて、これは映
像平面F₂内に置かれた（第４図参照）測定用マ
スク１１の形になつている。測定用マスクは、そ
の上に重畳されている二色性幾何学パターン付の
硝子板から成るものでよく、そのパターンは可視
光には透過性だが、輻射源から発されるレーザ光
には不透明になつている。パターンが可視光に透
過性なので、測定マスクが動かされるときでも、
これが可視像や可視照準参照シンボルを乱すこと
もない。

二枚の映像平面F₁とF₂間の距離は、測定マス
クと可視照準参照シンボルとが同じ光学要素上
に、例えば、その側面が平面F₁およびF₂と合致
するところの硝子板２の各側面に配置されたとき
にも、可視照準参照シンボルの線により惹起され
る不鮮明化効果が小いいものとなる位の大きさに
されている。硝子板が狙い、および、位置測定の
双方の機能に共通になつているから、光学系での
総ての変化は相対的位置が不変にされている間は
装置の双方に対して同じ変化を発生せしめる。照
準線と測定装置の軸との制御や調整用の手段は何
等必要でない。

一個の共通な硝子板の代りに、二枚の薄い硝子
板１３，１４を使うことも出来る。第２図参照。
この場合には、可視光に対する映像平面F₁′は成
るべくは、操縦者に面している硝子板１３の表面
と合致せしめる。レーザー光に対する映像平面
F₂′は、類推によつて、検出器７に面している硝
子板１４の表面と合致することが必要である。然
しながら、二枚の硝子板による他の実施態様も可
能であり、考慮さるべき唯一の条件は、可視照準
参照シンボルと測定用マスクとがその上に適用さ
れる硝子表面は相伴う映像平面と合致すること、
および、硝子板の双方がお互同志に対して動き得
ないように連結されていることである。偏向測定
の機能に対しては、測定マスク付の硝子板１４が
回転することが必要である。硝子板１３は硝板１
４と剛性に連結され、同じ回転数だけ回転するこ
とも出来るが、静止的にしておくのでもよく、そ
の場合には、可視照準参照シンボルは十文字極細
線から成るものでもよい。

第３図は、映像平面F₁内に置かれていて、照
準線１０上に横わる原点の周りの同心円８と弧９
とから成る可視照準参照シンボル付きの硝子１３
（硝子１４と共に回転する場合のもの）の表面の
図を示している。原点は成るべくは小さな点表示
１５で示される。ぼんやりしたスポツト１６は輻
射源の像に関連するもので、この像は映像平面
F₁内では不鮮明であるが映像平面F₂内では鮮鋭
に造形される。この場合、輻射源により発される
輻射の波長はスペクトルの可視領域内にあると想
定している。しかしながら、成るべくは、送信輻
射の波長がスペクトルの可視領域外の波長である
ようにすると、その場合には映像平面F₁内にぼ
んやりした映像が生ずることが無い。

第４図は、測定マスク１１付きの映像平面F₂
内に置かれた硝子表面の図を示している。これ
は、その上に重畳された二色性幾何学的パターン
を有する硝子板から成つている。硝子板の全表面
は可視光に対しては透明であるが、その上に重畳
されたパターンは輻射源から発される輻射には不
透明である。不透明パターンの境界線１７には、
輻射源の位置からの情報が輻射に現に起りつつあ
る変動とマスクの角位置との間の関係から導き出
しうるような形状（対数螺線と直線）が与えられ
ている。このことは、我々の系属出願特開昭53―
74063号（スエーデン特許出願第76 13514―４号
に対応する）に一層詳しく記されている。

検知器７′の低騒音レベルと従つて高感度とを
得るために、検知器は映像平面F₃内に置かれて
（第５図参照）、測定マスク付き映像平面F₂が検
知器上にサイズを可能な限り小さくして再製され
るような具合になつている。そうすると、測定マ
スクを通過する総ての輻射は検知器７′に点とな
つて達し、かくして検知器７′は回転マスク１１
の回転に応じてくり返し電気信号を発する。この
電気信号（一連のパルス）を分析することにより
偏向値が得られるのである。なお検知器の感光面
は二つ以上の別れた領域に分割されると長い。そ
れによつて、別々になつた領域の各個は、その中
で輻射源の位置を決めうるところの或る角間隔に
対応するようになる。好ましくは、検知器の表面
は内部円心表面１９と外部環状表面２０とから成
り立つている。第６図参照。

内部表面１９は、その中では輻射源の偏倚が小
さい、即ち、光学システムの狭い視野である所の
角間隔または測定範囲に該当している。しかしな
がら、外側表面２０は、輻射源の偏倚が大きい、
即ち、光学系の広視野であるところの角間隔また
は測定範囲に該当している。外部表面２０は、偏
倚の角が小さく、高感度が要求されるときには、
電気的に非接続化される。かくして、他の輻射源
が外部表面２０に入ることにより発生するノイズ
は除去される。また、内部検知器表面１９も、例
えば、輻射源の偏倚角が大きく、かつ、発出光が
強いような場合には、電気的に非接続化されう
る。

第７図には、検知器表面の代替実施態様が描か
れている。第２図による実施態様に従つて、検知
器表面は中央表面２１と外部表面２２とに分割さ
れている。この場合には、内部表面は四角形状
で、外部表面は内部表面を完全には取囲んでいな
い。検知表面のそうした形は、垂直平面および水
平平面内で異つた測定範囲が必要な場合には好ま
しい。もし測定範囲が垂直方向に於て完全には利
用されていない時には、検知器表面の該当領域は
消去され得る、ということは、この表面が減少さ
れ得て、感度の対応した増大が獲られることを意
味する。

ミサイルの位置の正確な測定を得るためには、
境界線１７、即ち、マスクの透明部分１２と不透
明部分１８との間の遷移が明瞭に規定されること
が大切である。しかしながら、実施上は、二色性
パターンがお互いの頂部上に配置された数個の薄
い誘電層から成つているので、達成は難しい。そ
の結果として、マスクの透明および不透明領域間
に遷移域が設けられ、その域内では、伝送は高い
値から低い値へと漸次的に変化する。

マスクの透明と不透明領域との間の領域の拡大
切断繊である第９図から、二色性パターン１２
は、普通誘電性材料から作られている多数層２３
で、硝子板の頂部に配置され問題になつている輻
射に対する堰層を共に形成していることが明白で
ある。パターンに含まれている層の大きな数のせ
いで、遷移域ｄが設けられている。言及した如く
に、かかる遷移域は物体の位置の精確な測定が必
要なときには満足できるものではない。要求され
る精度の大きさの一例として、90％の大きさにな
る伝送輻射の変化に対しては、ミサイルの位置ず
れは0.05ミリラジアンまで最高許容される。

二色性パターンの縁鮮鋭度を改善するためと、
また、その結果、該遷移域を減少せしめるため
に、マスクの透明部分にくつついているパターン
の縁には層２４が設けられ、これは問題になつて
いる（第８図参照）輻射に対し不透明になつてい
る。この縁り層はパターンの境界線に沿つて伸び
ていて、マスクが回転しているときには、透明性
を乱さぬ位に狭いものになつている。縁層は成る
べくは高精度形状を持つ金属、例えば、アルミか
ら成つている。第１０図から、金属層は誘電層の
頂部上に配置されることは明白である。しかしな
がら、縁層を誘電層の下に、その境界線に汎つて
配置することもまた可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光学系を略図的に描い
ている。第２図は、第１図による系の代替実施態
様を描いている。第３図は、系の狙いを容易にす
るための手段を描いている。第４図は、測定装置
を描いている。第５図は、本発明の更に他の実施
態様で、二つの別れた領域に分割されている感光
面を有する光検知器を含むものを描いている。第
６図は、検知器の感光面を描いている。第７図
は、検知器表面の代替実施態様を示す。第８図
は、測定装置の拡大図である。第９図は、測定装
置の透明および不透明部分の間の領域の拡大切断
図である。第１０図は、第９図に伴う、代替かつ
改善実施態様である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 選定された目標点からの輻射源の偏向を決め
   るための測定手段と、輻射源からの輻射と目標点
   から来る可視光との双方を集光する対物レンズ系
   と、照準線の確定のために対物レンズ系の映像平
   面に配設された光学要素と、可視光を接眼レンズ
   系へ、また輻射を検知器へ導くためのプリズムと
   を具備する光学装置において、対物レンズ系が可
   視光および輻射源からの輻射に対して異なる焦点
   距離を有し、輻射が可視光の映像平面とは異なる
   映像平面に焦点を結ぶこと、また輻射源の偏向に
   対する測定装置の一部をなすマスクが輻射の該映
   像平面に配設されていることを特徴とする光学
   系。 ２ 第１（F₁，F₁′）および第２（F₂，F₂′）の映
   像平面の間の距離の大きさが、マスク１１の可視
   照準に対する影響が小さいようなものに作られて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光学系。 ３ 光学要素が、可視照準参照シンボル８，９，
   １５とマスクとを両映像平面（F₁およびF₂）内に
   位置する二枚の反対側面の各々の上に置いた硝子
   板２であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項および第２項のいずれかに記載の光学系。 ４ 光学要素２は二枚の平行な硝子板１３，１４
   を含み、一枚の硝子板１３は、その上に可視照準
   参照シンボル８，９，１５が置かれているところ
   の第１の映像平面F₁′内に置かれている側面を有
   し、他の硝子板１４は、その上にマスク１１が置
   かれているところの他の映像平面F₂′内に置かれ
   た側面を有しているようになつていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項および第２項のいず
   れかに記載の光学系。 ５ 可視照準参照シンボル８，９，１５とマスク
   １１とが、お互いに向き合つている二つの側面上
   に置かれていることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の光学系。 ６ 光検知器７′は光学系の映像表面F₃内または
   近くに置かれ、輻射源から発される輻射に感ずる
   表面を持ち、この表面は、二つ以上の分離した領
   域１９，２０に分割されて、その各個が輻射源の
   照準線からの偏向を表示する角のある間隔に対応
   するようになつていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の光学
   系。 ７ 光検知器７′の感光面が、輻射源の照準線か
   らの偏倚が小さい角間隔に該当する内部中央表面
   １９と、内部表面１９を取り囲む外部表面２０で
   輻射源の照準線からの偏倚が大きい角間隔に対応
   するものとからなつていることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項記載の光学系。 ８ 検知器表面１９，２０が互いに独立して電気
   的に非接続化し得るようになつていることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項記載の光学系。 ９ 検知器表面２１，２２の形が、照準線からの
   輻射源の偏倚に対する特定測定範囲に対応するよ
   うになつていることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項乃至第８項のいずれかに記載の光学系。 １０ 測定装置が、二色性パターンが適用されて
   いる表面を有する回転する測定用マスク１１から
   なり、マスクの全表面は可視光には透過性である
   けれども、輻射源により送られる輻射に対しては
   部分的に不透明であるように仕組まれていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項の
   いずれかに記載の光学系。 １１ 二色性パターン１２が、輻射源から発され
   る輻射に透明であるマスク表面の部分と会する境
   界線１７に沿つて、二色層１２の縁鋭敏性を改善
   するために狭い層１８を付けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１０項のい
   ずれかに記載の光学系。 １２ 可視照準参照シンボルが、測定マスク１１
   の回転軸を中心として有する一個以上の円８また
   は弧９からなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第１１項のいずれかに記載の光学系。 １３ 輻射源がレーザ光を発することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第１２項のいずれか
   に記載の光学系。