KR102154780B1 - 사분면들을 구비하는 광검출기를 포함하는 표적 추적 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표적 추적 장치(2)로, 상기 표적 추적 장치(2)는 광학 시스템(4) 및 사분면(Q1-Q4) 광검출기(6)를 포함하고, 광학 시스템(4)은 사분면(Q1-Q4)들 중 적어도 하나의 사분면에서 표적으로부터 오는 광 빔을 투사하게 구성되고, 광검출기(6)는 사분면(Q1-Q4)들에 의해 수신된 광 에너지를 가중함으로써 스폿의 현재 위치를 추정하게 구성되고, 광학 시스템(4)은, 스폿이 전체적으로 사분면(Q1-Q4)들 중 하나의 사분면에만 포함될 때, 스폿을 확대시키게 구성된 광학 장치(10)를 포함하는 표적 추적 장치(2)에 관한 것이다. 본 발명은 이 추적 장치에 의해 실시되는 추적 방법에도 관한 것이다.

Description

사분면들을 구비하는 광검출기를 포함하는 표적 추적 장치
본 발명은 사분할 광검출기를 사용하는 표적 추적 장치에 관한 것이다.
원격으로 표적을 추적하기 위해, 레이저 빔으로 표적을 조명하고, 이 레이저 빔이 표적에서 반사되며, 이 반사에 의한 반향 레이저가 간단하게는 "사분할 검출기(four-quadrant detector)" 또는 "4Q 검출기"로 불리는 사분면들을 구비하는 광검출기 위로 투사되는 것이 공지되어 있다.
이러한 타입의 검출기는 헬리콥터 같은 항공기에 탑재되는 것이 일반적이다.
도 1은 통상적인 4Q 검출기의 4개의 사분면 Q1 내지 Q4를 도시하고 있다. 검출기는 중심 C 주위로 연장하는 사분면 Q1 내지 Q4에 의해 수신된 광 에너지의 가중치에 의해 스폿의 현재 위치를 예측한다. 이 현재 위치로부터, 표적이 항공기(1)에 대해 어떤 방향을 향하고 있는 지를 유추할 수 있게 된다.
그러나 일부 적용에서, 매우 높은 각도 에러 측정 정밀도(통상적으로 500 마이크로라디안 미만)를 달성할 수 있도록 하기 위해, 광학 시스템과 4Q 검출기로 구성된 광전자 어셈블리는, 반향 레이저가 4Q 검출기의 사분면들 중 하나에서만(도 1에 도시되어 있는 실시 예에서는 Q4 사분면) 스폿이 연장하는 지점으로 매우 작은 스폿 T에서 사분면 위로 투사되도록 설계되어야만 한다. 이러한 상황에서, 사분면들 중 하나만이 광 에너지를 수신하기 때문에 가중치 부여(weighting)가 수행될 수 없다. 스폿이 일반적으로 광 에너지를 수신하는 단일 사분면 내부에 위치하지만, 이 사분면 내에서 스폿의 정확한 위치를 정밀하게 예측될 수 없는 것으로 알려져 있다.
다시 가중을 위한 공지의 해법은 스폿 T가 4Q 검출기의 여러 사분면들을 동시에 커버하도록 스폿 T를 이동시키는 것이다. 이러한 이동은 일반적으로 광학 시스템과 4Q 검출기를 포함하는 장치를 표적에 대해 재배향시킴으로써 이루어질 수 있다.
그러나 미리 그렇게 하기 위해 필요한 배향 명령을 알 수 없어서, 명령을 적용한 후에 4개의 사분면들 중 적어도 2개를 조명한다. 그 결과, 광학 시스템과 4Q 검출기를 포함하는 장치의 재배향은 사용자가 수작업으로 조절된다.
일반적으로 이러한 매뉴얼 명령은 도 1에 제시되어 있는 바와 같이 스폿이 4Q 검출기의 중심을 향하는 나선형 경로를 추종하도록 광학 시스템과 4Q 검출기를 포함하는 장치가 회전 이동하게 한다. 그러나 이 방법은 오래 걸리고 지루한 작업이다. 또한, 이 방법은 사용자의 재주와 숙련도에 의존한다.
특허문헌 US 2013/0070239호 및 특허문헌 US 3,954,340호에는, 4Q 광검출기, 4Q 광검출기의 사분면들 중 하나의 사분면에만 전체가 포함되어 있는 스폿을 확대하게 구성된 광학 장치를 포함하는 표적 추적 장치를 포함하는 것이 제안되어 있다. 이 광학 장치는 실제로 광 빔의 초점을 흐리게(defocusing) 하여 스폿을 확대하는 디포커서이다. 디포커서는 4Q 광검출기에 대해 병진 이동할 수 있는 디포커싱 렌즈를 포함한다.
투사된 스폿을 확대하는 것은, 스폿의 가장자리가 두 사분면들 사이의 경계로 더 가까이 가게 하는 효과가 있다.
확대에 의한 근사(approximation)가 스폿이 적어도 2개의 사분면들을 동시에 커버하고, 가중치 부여가 바로 수행될 수 있다면, 스폿 위치가 예측될 수 있게 된다. 확대 단계의 말기에서 이 조건이 바로 만족되지 않을 때, 스폿의 변위가 이루어져야만 한다. 그럼에도, 스폿이 적어도 2개의 사분면을 동시에 커버하도록 실시되어야 하는 변위는 확대 단계 후에 단축된다. 따라서 스폿의 이 변위를 보증하는 데에 사용되는 명령은 확대 후에는 더욱 단순해진다. 예를 들면, 스폿이 광검출기 상에서 증가하며 변위될 수 있는 것으로 추정하면, 스폿이 인접하는 두 사분면 사이의 적어도 하나의 경계를 가로지르게 하는 데에 필요한 증가 횟수가 감소된다.
그러나 디포커서에 의한 스폿의 확대는 단점을 안고 있다.
디포커서는 진동과 온도 변화에 매우 민감하여, 사용되는 추적 장치와 레이저 빔을 발사하는 조명기(illuminator) 사이의 가능한 조화에 좋지 않은 영향을 준다. 또한 디포커싱 렌즈의 변위는 에너지를 소모하고 조작이 용이하지 않다. 마지막으로, 디포커서의 전송 품질이 개선되어야 한다.
본 발명의 목적은, 사분할 검출기 상에 투사된 스폿이 단일 사분면에 국한되어 있을 때, 진동 또는 열에 더욱 강하고, 전기 에너지를 덜 소모하며, 조작이 용이하고 전송 품질이 더 우수한 장치를 사용하여 스폿 위치를 더 신속하게 찾아낼 수 있게 하는 것이다.
이에 따라, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 표적 추적 장치로, 상기 표적 추적 장치는 광학 시스템 및 사분면 광검출기를 포함하고, 광학 시스템은 사분면들 중 적어도 하나의 사분면에서 표적으로부터 오는 광 빔을 투사하게 구성되고, 광검출기는 사분면들에 의해 수신된 광 에너지를 가중함으로써 스폿의 현재 위치를 추정하게 구성되고, 광학 시스템은, 스폿이 전체적으로 사분면들 중 하나의 사분면에만 포함될 때, 스폿을 확대시키게 구성된 광학 장치를 포함하는 표적 추적 장치가 제안된다. 광학 장치는 광 빔이 가로지르게 배치되며, 광축들을 구비하는 다면체를 포함하되, 다면체가 광축들 각각과는 다른 회전축 주위를 광검출기에 대해 상대적으로 회전할 수 있다.
사용되는 다면체는 디포커싱 렌즈보다 진동과 열에 더 강하며, 전송 품질이 더 우수하다.
본 발명의 제1 측면에 따른 표적 추적 장치는 다음의 선택적인 특징들을 개별적으로 혹은 서로 조합하여 추가로 포함할 수 있다.
스폿이 사분면들 중 적어도 2개의 사분면을 동시에 커버할 때까지 스폿이 확대될 수 있다. 이에 따라, 사분면들에 의해 수신된 광 에너지를 가중함으로써 이 스폿의 위치가 추정될 수 있도록 확대된 스폿을 변위시키는 명령을 생성할 필요가 없다.
또한, 스폿이 사분면의 하나의 사이드 길이와 동일하거나 그 보다 큰 사전에 결정된 직경이 될 때까지 스폿이 확대될 수 있다. 이 경우, 확대된 스폿이 바로 여러 사분면들을 커버하지 않을 수 있다. 이 조건을 만족시키도록 스폿을 변위시키는 명령은 그럼에도 불구하고 스폿이 이 직경으로 확대된다는 사실에 의해 특이하게 단순해진다.
다면체는 각각이 3개의 대각선을 포함하는 광축을 구비하는 육면체 예컨대 정육면체일 수 있으며, 회전축은 육면체의 다른 대각선을 포함한다. 변형 실시 예로, 다면체가 2개의 광축을 포함하고, 광 빔이 가로지르게 배치된 사변형 면 예를 들어 정사각형을 포함하며, 2개의 광축은 각각이 사변형 면의 2개의 대각선과 상기 사변형 면과 수직인 회전축을 포함할 수 있다.
표적 추적 장치는 투사된 스폿의 크기가 다른 다양한 각 위치로 위치시키도록 구성된 멀티-스테이블 액추에이터를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 다음의 특징들이 제공될 수 있다.
- 광검출기가 사전에 결정된 중심 위치를 갖는 중심을 구비하고,
- 사분면들이 상기 중심 주위에 배치되고,
- 표적 추적 장치는 항공기 위에서 이동 가능하게 장착되게 구성되며,
- 표적 추적 장치는 추정된 현재 위치와 사전에 결정된 중심 위치로부터 항공기에 대해 표적 추적 장치를 재배향시키는 적어도 하나의 명령을 생성하게 구성된 컨트롤러를 포함하되, 상기 명령은 스폿이 실질적으로 직선 경로를 따라 광검출기 중심을 향해 이동하게 하도록 구성되어 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명의 제1 측면에 따른 표적 추적 장치를 포함하는 항공기가 제안된다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 사분면들에 의해 수신된 광 에너지를 가중함으로써 스폿의 현재 위치를 추정하게 구성된 사분면 광검출기의 적어도 하나의 사분면 위의 하나의 스폿에서 표적에서 오는 광 빔을 투사하게 구성된 광학 시스템을 포함하는 장치에 의해 구현되는 표적 추적 방법으로, 상기 방법은 스폿이 전체적으로 사분면들 중 하나의 사분면에만 포함될 때, 광학 시스템의 광학 장치로 스폿을 확대하는 단계를 포함하는 표적 추적 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점이 순전히 설명을 위한 것으로 한정하는 것이 아니며, 첨부된 도면들과 연관되어 읽혀져야 하는 아래의 상세한 설명으로부터 도출될 것이다.
도 1은 위에 광 빔이 투사되는 4-사분면 광검출기의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 표적 추적 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광학 장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 광학 장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 표적 추적 방법의 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 도 6에 따른 추적 방법을 구현하는 중에 4-사분면 광검출기 및 이 광검출기 상에 투사된 2개의 스폿을 개략적으로 도시하는 도면이다.
모든 도면에서, 유사한 요소들은 동일한 도면부호로 지시된다.
도 2를 참고하면, 항공기(1)는 표적 추적 장치(2)를 포함한다.
표적 추적 장치(2)는 항공기(1)에서 예를 들어 볼 조인트나 피봇 링크에 의해 회전하게 장착되어 있다.
표적 추적 장치(2)는 항공기(1)에 대해 추적 장치(2)를 회전시키기 위한 내부 수단을 포함한다. 이들 내부 수단은 일반적으로 적어도 하나의 모터 및 상기 모터들 또는 모터 각각을 제어하기 위한 하나의 모듈을 포함한다. 각 모터는 표적 추적 장치(2)를 이 모터와 연관된 축 주위로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 내부 수단이 복수 개의 모터를 포함하는 경우, 추적 장치는 2개의 다른 축 주위를 회전할 수 있게 된다.
또한, 표적 추적 장치(2)는 렌즈(3), 광학 시스템(4) 및 광검출기(6)를 포함한다.
추적 대상 표적에서 오는 광 빔이 이 렌즈(3)에 의해 표적 추적 장치(2)로 입사할 수 있다.
도 3을 참고하면, 광학 시스템(4)은 렌즈(3)에 의해 수신된 광 빔을 광검출기(6) 위의 하나의 스폿(T)에서 투사하게 구성되어 있다.
공지되어 있듯이 광검출기(6)는 도 1에 개략적으로 도시되어 있는 것과 유사한 4개의 사분면(Q1, Q2, Q3, Q4)을 포함한다. 4개의 사분면은 중심 위치로 불리는 위치가 사전에 정해져 있는 광검출기(6)의 중심(C) 주위로 연장한다. 각 사분면(Qi)은 전기 신호를 단위 면적 당 수신된 광 에너지의 양의 함수로 발생시키게 구성되어 있다.
4개의 사분면 각각은 도 1에 도시되어 있는 실시 예에서와 같이 1/4-원 형상일 수 있다. 이에 따라 4개의 사분면으로 형성된 어셈블리는 원형이 되며, 중심(C)은 이 원의 중심이 된다. 이 경우, 사분면의 사이드는 통상적으로 이 원의 반경과 동일한 것으로 간주된다.
또는, 4개의 사분면 각각이 정사각형일 수 있다. 이 경우, 4개의 사분면으로 형성된 어셈블리는 또한 정사각형이 되며, 중심(C)이 정사각형의 중심에 위치하게 된다.
광검출기(6)는 종래에 공지되어 있는 가중 방법에 따라 다른 사분면들(Q1-Q4)에 의해 생성된 전기 신호를 가중치를 부여함으로써 스폿(T)의 현재 위치를 예측하도록 구성된 웨이터(weighter)(8)를 또한 포함한다(또는 웨이터에 체결되어 있다).
광학 시스템(4)은 또한 광검출기(6) 위에서 광 빔의 투사된 영상을 구성하는 스폿의 크기를 수정할 수 있도록 렌즈(3)에서 오는 광 빔을 수정하게 구성된 광학 장치(10)를 포함한다.
표적 추적 장치(2)는 명령들을 생성하여 광학 장치(10)로 송신하기 위한 컨트롤러를 추가로 포함한다. 이들 명령은 광 빔을 수정하게 구성된다. 컨트롤러는 예를 들면 웨이터(8)에 포함되거나, 웨이터(8)에 결합될 수 있다.
광학 장치(10)는 렌즈(3)에 의해 수신된 광 빔이 가로지르도록 의도되는 반투명 다면체(translucent polyhedron)를 포함한다. 이 다면체는 복수의 광축을 구비하며, 이들 광축 중에서 다른 축 주위로 광검출기(6)에 대해 회전 이동할 수 있다.
광 빔을 수정하기 위한 이러한 다면체는 디포커서에 비해 많은 이점이 있다. 이러한 다면체는 진동 또는 열에 대해 강하고(표적 추적 장치(2)와 조명기 사이의 조화 민감도), 전기 에너지를 덜 소모하며, 조작이 용이하다. 또한, 다면체는 디포커싱 렌즈보다 전송 품질이 낫다.
표적 추적 장치(2)는 광검출기(6)에 대해 다면체를 회전시키기 위한 액추에이터를 추가로 포함한다.
액추에이터는 다면체를 다양한 각 위치에 위치시키도록 구성되어 있다. 다양한 각 위치에서 광검출기(6) 위에 투사된 스폿의 크기는 다르다.
액추에이터는, 추가적으로 에너지를 절감할 수 있도록 멀티-스테이블한 것이 바람직하다.
다면체는 많은 실시 형태에서 이용될 수 있다.
도 4를 참고하면, 제1 실시형태에 따른 광학 장치(10)는 3개의 광축(X2, Y2, Z2)을 가지는, 위에 기재한 것과 일관되는 다면체(16)를 포함한다. 이 경우, 다면체는 육면체이다. 다면체가 정육면체일 수 있고, 또는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 평행육면체일 수 있다.
육면체는 8개의 꼭짓점을 갖는다. 이들 꼭짓점 중 2개의 제1 대향 꼭짓점은 육면체의 제1 대각선을 통과하고, 2개의 제2 대향 꼭짓점은 육면체의 제2 대각선을 통과하고, 2개의 제3 대향 꼭짓점은 육면체의 제3 대각선을 통과하며, 2개의 제4 대향 꼭짓점은 육면체의 제4 대각선을 통과한다.
3개의 광축(X2, Y2, Z2) 각각은 육면체의 제1, 제2 및 제3 대각선을 포함한다.
육면체는 또한 광검출기(6)에 대해 육면체의 제4 대각선을 포함하는 회전축(R) 주위를 회전 이동할 수 있다.
3개의 광축을 구비하는 육면체에 의해 제공되는 이점은, 3개의 다른 크기의 스폿을 얻을 수 있다는 것으로, 이는 아래에 설명되어 있는 방법을 구현하는 데에 유연성을 제공한다.
도 5를 참고하면, 광학 장치(10)의 제2 실시형태는 단 2개의 광축(X3, Y3)을 구비하는 다면체(18)를 포함한다.
다면체는 특히 렌즈(3)에 의해 수신된 광 빔이 가로지르도록 의도되는 면(20)을 구비한다. 면(20)은 4개의 꼭짓점을 가지는 4변형, 예를 들어 정사각형으로, 이들 중 2개의 제1 대향 꼭짓점은 이 면의 제1 대각선을 통과하고, 2개의 제2 대향 꼭짓점은 이 면의 제2 대각선을 통과한다.
다면체(18)의 2개의 광축(X3, Y3) 각각은 이 면(20)의 제1 및 제2 대각선을 포함한다.
다면체(18)는 또한 광검출기(6)에 대해 면(20)의 평면과 직교하는 회전축(R3) 주위를 회전 이동할 수 있다. 회전축(R3)은 예를 들어 면의 대각선의 교차점을 통과한다.
이 변형 실시 예에서, 다면체는 일반적으로 면과 수직으로 측정되는 박판 형상이다.
다면체(18)는 다면체(16)에 비해 디자인이 더 단순하고 더 컴팩트하다.
도 6을 참고하면, 표적 추적 장치(2) 수단에 의해 구현되는 방법은 표적을 추적하기 위한 다음 단계들을 포함한다.
표적(T)은 예를 들어 항공기(1)에 탑재되어 있는 조명기에 의해 조명되는 것으로 한다. 이 조명기는 예를 들어 레이저이다.
조명기에 의해 생성된 광 빔이 표적(T)에서 반사되어 렌즈(3)를 통과하여 표적 추적 장치(2)로 들어간다.
렌즈(3)에 의해 수신된 광 빔이 하나의 스폿(T)에서 사분할 광검출기(6) 위의 광학 시스템(4)에 의해 투사된다.
이 단계에서, 광학 장치(10)는 제1 작동 모드로 작동한다. 제1 작동 모드에서, 광검출기(6) 위에서 광 빔의 투사에 의해 형성된 스폿(T)은 사분면의 사이드보다 작다.
물론, 표적이 표적 추적 장치(2)에 대해 이동하면, 스폿이 광검출기(6) 위에서 이동한다(실제로 항공기(1)가 이동할 수 있으며, 표적도 이동할 수 있음은 물론이다).
단계 100에서, 광검출기(6)는 스폿(T)이 광검출기(6)의 사분면들 중 하나의 사분면 예컨대 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 사분면 Q1에만 포함되어 있는지를 검출한다. 이러한 검출은 일반적으로 광검출기(6)의 다른 사분면들에 의해 생성된 전기 신호들의 강도를 소정의 임계 값에서 비교함으로써 웨이팅 유닛에 의해 실시된다. 이러한 검출은 사분면들 중 3개의 사분면(여기서는 사분면 Q2, Q3 및 Q4)이 실질적으로 어떠한 광 에너지를 수신하지 않았다는 것을 의미하는 것인 3개의 사분면에 의해 생성된 3개의 전기 신호의 강도가 소정의 문턱 값보다 작다는 것을 인지함으로써 더 특별하게 이루어진다. 반면, 사분면 Q1에 의해 생성된 전기 신호의 강도는 문턱 값보다 크며, 이는 사분면 Q1이 실질적인 양의 광 에너지를 수신하였다는 것을 의미한다.
이런 검출이 이루어졌을 때, 광검출기(6)는 스폿이 어디에 위치하는 지를 정확하게 결정할 수 없고, 특히 표적 추적 장치(2)의 렌즈(3)의 시계 밖으로 벗어날 수 있다.
또한, 이런 검출이 이루어졌을 때, 이 단계에서 사분면 Q1에만 위치하는 스폿을 확대하기 위해 광학 장치(10)가 재구성되는데(단계102), 이는 스폿이 사분면 Q1 뿐만 아니라 3개의 사분면들 Q2, Q3, Q4 중 적어도 하나의 사분면도 커버할 때까지 재구성된다.
광학 장치(10)의 재구성(102)은 예를 들어 광학 장치(10)를 재구성하라는 웨이터에 의한 명령 생성과, 이 명령을 광학 장치(10)에 전송하여 스폿(T)이 스폿(T')으로 확대되게 하는 명령 전송을 포함한다.
재구성(102)에 의해 야기되는 확대는 예를 들면 웨이팅 유닛이 수신한 4개의 전기 신호들 중 적어도 2개의 전기 신호(4개의 전기 신호들 중 2개의 전기 신호 또는 4개의 전기 신호들 중 3개의 전기 신호 또는 4개의 전기 신호) 강도가 소정의 문턱 값보다 크다는 것을 검출하자마자 정지된다. 이는 실제로 확대된 스폿(T')이 여러 개의 사분면을 동시에 커버한다는 것을 의미한다.
이러한 조건이 확인되면, 광학 장치(10)가 제2 작동 모드에 있는 것으로 공식적으로 간주된다.
또한, 이 상태가 확인되면, 검출기 위에서 스폿의 중심의 현재 위치를 추정하기 위해, 웨이팅 유닛은 수신한 전기 신호들을 가중할 수 있다.
그런 다음, 추정된 현재 위치와 사전에 정해진 중심 위치로부터 컨트롤러는 스폿이 실질적으로 직선 경로를 따라 광검출기(6) 중심을 향해 이동하도록 표적 추적 장치(2)를 재배향하게 하는 적어도 하나의 명령을 생성한다.
생성된 명령은 모터(들)로 전송된다. 모터(들)는 항공기(1)에 대해 표적 추적 장치(2)를 회전시킨다. 표적 추적 장치(2)가 회전하는 중에, 스폿은 실질적으로 직선 경로를 따라 광검출기(6) 중심을 향해 이동한다.
스폿이 사전에 결정된 직경으로 될 때까지 확대 단계가 실시되게 제공될 수 있다. 실제로, 스폿을 지나치게 크게 확대하면 광 에너지를 손실시킬 수 있다(광 빔의 많은 부분이 광검출기(6) 바깥으로 투사되게 된다). 이 사전에 결정된 직경은 사분면의 하나의 사이드의 길이와 같거나 그 보다 큰 것이 바람직하다.
물론, 사전에 결정된 직경에 도달하면, 전에 가정한 바와 같이 확대된 스폿이 여러 사분면을 커버하게 되어, 사분면들에 의해 수신된 광 에너지의 가중 작업을 다시 실시하게 할 수도 있다.
그러나 사전에 결정된 직경에 도달했을 때, 이 조건이 만족되지 않을 수도 있다. 도 8을 참고하면, 사분면 Q1에 위치하는 스폿(T)의 일 예시가 도시되어 있다. 스폿(T)이 거리 L만큼 이웃하는 사분면 Q4로부터 떨어져 있다. 확대 단계의 말기에서, 스폿(T)이 확대된 (점선으로 도시되어 있는)스폿(T')으로 된다. 확대된 스폿(T')의 직경은 사분면의 하나의 사이드 길이 d와 같다. 확대된 스폿(T')이 사분면들 Q2, Q3 및 Q4와 떨어져 있지만, 이 거리는 확대에 의해 감소된다. 예를 들면, 확대된 스폿은 거리 L보다 작은 거리 L'만큼 사분면 Q4로부터 떨어져 있다. 확대한 후에도 하나의 사분면(도 8의 실시 예에서 Q1)만이 빔으로부터 광 에너지를 수신하였음이 검출되었을 때, 스폿은 반대편 사분면을 향해 변위되게 제어된다. 거리 L'가 거리 L보다 작기 때문에, 사용되는 명령이 확대 단계 없이 사용되어야 했던 명령보다 더 단순하게 유지된다.
궁극적으로, 스폿이 여러 사분면을 커버하는 경우, 또는 스폿 직경이 사전에 결정된 값(사분면의 하나의 사이드의 길이와 같거나 그 보다 큰 값)으로 되는 두 경우가 확대 단계의 종료를 유발할 수 있다.

Claims (15)

  1. 광학 시스템(4) 및 사분면(Q1-Q4)들을 포함하는 광검출기(6)를 포함하는 표적 추적 장치(2)로,
    - 광학 시스템(4)은 사분면(Q1-Q4)들 중 적어도 하나의 사분면에 표적으로부터 오는 광 빔을 투사하게 구성되고,
    - 광검출기(6)는 사분면(Q1-Q4)들에 의해 수신된 광 에너지를 가중함으로써 스폿의 현재 위치를 추정하게 구성되고,
    - 광학 시스템(4)은, 스폿이 전체적으로 사분면(Q1-Q4)들 중 하나의 사분면에만 포함될 때, 스폿을 확대시키게 구성된 광학 장치(10)를 포함하며,
    광학 장치(10)는 광 빔이 가로지르게 배치되며, 광축들(X2, Y2, Z2, X3, Y3)을 구비하는 다면체(16, 18)를 포함하되, 다면체(16, 18)가 광축들 각각과는 다른 회전축(R2, R3) 주위를 광검출기(6)에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 표적 추적 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    스폿이 사분면(Q1-Q4)들 중 적어도 2개의 사분면을 동시에 커버할 때까지 스폿이 확대되는 것을 특징으로 하는 표적 추적 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    스폿이 사분면(Q1-Q4)의 하나의 사이드 길이와 동일하거나 그 보다 큰 사전에 결정된 직경이 될 때까지 스폿이 확대되는 것을 특징으로 하는 표적 추적 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    다면체는 각각이 3개의 대각선을 포함하는 광축(X2, Y2, Z2)을 구비하는 육면체(16)이고, 회전축(R2)은 육면체(16)의 다른 대각선을 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 추적 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    육면체가 정육면체인 것을 특징으로 하는 표적 추적 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    다면체(18)가 2개의 광축(X3, Y3)을 포함하고, 광 빔이 가로지르게 배치된 사변형 면(20)을 포함하며, 2개의 광축(X3, Y3)은 각각이 사변형 면(20)의 2개의 대각선과 상기 사변형 면(20)과 수직인 회전축(R3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 추적 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    사변형 면(20)이 정사각형인 것을 특징으로 하는 표적 추적 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    - 광검출기(6)가 사전에 결정된 중심 위치를 갖는 중심을 구비하고,
    - 사분면(Q1-Q4)들이 상기 중심 주위에 배치되고,
    - 표적 추적 장치(2)는 항공기(1) 위에서 이동 가능하게 장착되게 구성되며,
    - 표적 추적 장치(2)는 추정된 현재 위치와 사전에 결정된 중심 위치로부터 항공기(1)에 대해 표적 추적 장치(2)를 재배향시키는 적어도 하나의 명령을 생성하게 구성된 컨트롤러를 포함하되, 상기 명령은 스폿이 실질적으로 직선 경로를 따라 광검출기(6) 중심을 향해 이동하게 하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표적 추적 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    다면체를, 투사된 스폿의 크기가 다른 다양한 각 위치로 위치시키도록 구성된 멀티-스테이블 액추에이터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 추적 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 표적 추적 장치(2)를 포함하는 항공기(1).
  11. 사분면(Q1-Q4)들에 의해 수신된 광 에너지를 가중함으로써 스폿의 현재 위치를 추정(104)하게 구성된 사분면(Q1-Q4) 광검출기(6)의 적어도 하나의 사분면 위의 하나의 스폿에서 표적에서 오는 광 빔을 투사하게 구성된 광학 시스템(4)을 포함하는 장치에 의해 구현되는 표적 추적 방법으로, 상기 방법은 스폿이 전체적으로 사분면(Q1-Q4)들 중 하나의 사분면에만 포함될 때, 광학 시스템(4)의 광학 장치(10)로 스폿을 확대하는 단계를 특징으로 하고, 광학 장치(10)는 광 빔이 가로지르게 배치되며, 광축들(X2, Y2, Z2, X3, Y3)을 구비하는 다면체(16, 18)를 포함하되, 다면체(16, 18)가 광축들 각각과는 다른 회전축(R2, R3) 주위를 광검출기(6)에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 표적 추적 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    다면체는 각각이 3개의 대각선을 포함하는 광축(X2, Y2, Z2)을 구비하는 육면체(16)이고, 회전축(R2)은 육면체(16)의 다른 대각선을 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 추적 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    육면체가 정육면체인 것을 특징으로 하는 표적 추적 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    다면체(18)가 2개의 광축(X3, Y3)을 포함하고, 광 빔이 가로지르게 배치된 사변형 면(20)을 포함하며, 2개의 광축(X3, Y3)은 각각이 사변형 면(20)의 2개의 대각선과 상기 사변형 면(20)과 수직인 회전축(R3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 추적 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    사변형 면(20)이 정사각형인 것을 특징으로 하는 표적 추적 방법.
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