KR20100030576A

KR20100030576A - 이미지 검출 시스템을 갖는 대상 검출 시스템

Info

Publication number: KR20100030576A
Application number: KR1020090080471A
Authority: KR
Inventors: 한스-라이너 마이어; 라이너 바우만; 요아힘 바렌즈; 오이겐 로마세브; 한스 다이어터 톨
Original assignee: 디일 베게테 디펜스 게엠베하 운트 코 카게
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2010-03-18
Also published as: DE102008046362A1; EP2161533A1; US20100108800A1

Abstract

본 발명은 이미징 검출기(26)를 구비한 이미지 검출 시스템, 위치 검출기(24)를 갖는 위치 검출 시스템, 및 입사 방사선(incident radiation )을 두 검출기(24, 26)에 안내(guide)하는 광학 기기(10)를 갖는 대상 검출 시스템(8)에 관한 것이다.

두 검출기(24, 26)는 앞뒤로, 특히 서로 인접하여 빔 경로(20) 내에 배치될 것을 제안한다. 이것에 의해 간단하고 컴팩트하며 신뢰성 있는 대상 검출 시스템(8)을 실현할 수 있다.

Description

이미지 검출 시스템을 갖는 대상 검출 시스템 {OBJECT DETECTION SYSTEM HAVING AN IMAGE DETECTION SYSTEM}

본 발명은 이미징 검출기를 구비한 이미지 검출 시스템, 위치 검출기를 갖는 위치 검출 시스템, 및 입사 방사선(incident radiation )을 두 검출기에 안내하는 광학 기기를 갖는 대상 검출 시스템에 관한 것이다.

무인 미사일(unmanned missile)을 목표물(target)의 방향으로 유도하기 위하여 목표물을 검출하고 그것을 주목하는 각종 광학 시스템이 알려져 있다. 수동 유도 시스템(passive guidance system)의 경우, 미사일이 발사되기 전에 조작자가 목표물을 선택할 수 있으며, 마킹된(marked) 목표물이 있는 목표물 현장(target scene)의 기준 이미지(reference image)를 미사일에 전달할 수 있다. 목표물에 접근하는 동안에, 생성된지 불과 수 초밖에 되지 않아 아주 최신인 기준 이미지에 기초하여 미사일에 의해 목표물이 검출되고, 미사일은 자율적으로 목표물을 향해 갈 수 있다.

반능동 레이저 유도 시스템(semi-active laser guidance system)의 경우, 조작자에 의해 선택된 목표물은 마킹 레이저로 조명되며, 미사일 내의 위치 검출 시 스템은 시야각(field of view)에 대한 조명된 지점(illuminated spot)의 각도 오프셋을, 조명된 지점으로부터 위치 검출기로 반사된 방사선을 이미지화함으로써 검출한다. 이 경우, 각도 오프셋의 범위(extent)는 위치 검출기의 감방사선성(radiation-sensitive) 표면 상의 이미지화된 조명된 지점의 위치 또는 배향(orientation)에 의해 결정된다. 미사일은 결정된 각도 오프셋의 함수로서 조명된 지점 쪽으로 향하게 조종되고, 따라서 목표물에 유도된다. 이 경우, 목표물 조명은 미사일이 목표물에 도달할 때까지 유지되어야 한다. 목표물은 전방 위치(advanced position)에서 관찰자에 의해 조명될 수도 있다. 목표감지 유도장치(seeker)의 시야각 내에 복수의 조명된 목표물이 존재하는 경우에도 옳은 목표물에 접근할 수 있도록 하기 위하여, 조명용으로는 펄스형 방사선(pulsed radiation)과 10∼20 Hz의 펄스 반복율이 일반적으로 사용되며, 이 펄스 반복율은 레이저 지시기(laser designator)를 코드화(code)하는 데 사용한다. 목표물 조명기(illuminator)의 펄스 코드는 발사 이전에 미사일에 전송된다. 예로서, 특허문헌 DE 10 2004 029 343 A1에는 하나의 위치 검출 시스템이 개시되어 있다.

조명기, 예를 들면 전방 위치의 관찰자에 대한 위험을 줄이기 위하여, 이와 같이 목표물을 단시간, 예를 들면 1초만 조명하고, 목표물을 미사일에 할당하는 것으로 알려져 있다. 미사일은, 듀얼 모드 시스템의 의미에서, 레이저 목표물 조명기로 마킹되어 있는 목표물을 식별하기 위하여 이미징 시스템을 사용하는 특징이 있다. 일단 미사일 내의 위치 검출 시스템에 의하여 목표물이 목표물 조명에 의해 전달되었고 위치 검출 또는, 즉 더욱 정확하게는 목표물에 대한 미사일의 각도 오 프셋이 결정되었으면, 마사일은 이미지 검출 시스템의 도움으로 목표물에 수동적으로 유도될 수 있다.

본 발명의 하나의 목적은, 미사일을 목표물을 향해 신뢰성 있게 조종할 수 있도록 하는 대상 검출 시스템을 상술하는 것이며, 이에 의해 대상을 목표물로서 신뢰성 있게 검출할 수 있고 목표물 현장에서 추적할 수 있다.

이 목적은 두 개의 검출기가 빔 경로 내에 앞뒤로, 특히 서로 인접하여 배치되어 있는 처음에 언급한 타입의 대상 검출 시스템에 의해 달성된다. 그러므로, 빔 경로는 먼저 검출기 중 하나로 안내되고, 동일한 빔 경로가 나중에 다른 검출기로 안내된다. 검출기들을 앞뒤로 배치함으로써, 값비싼 물리적 공간의 절약을 가능하게 하며, 광학 기기를 이미징 검출기뿐 아니라 위치 검출기로도 사용할 수 있어, 복잡도가 낮고 컴팩트한 디자인의 시스템을 실현할 수 있다.

이 두 검출기는 서로 적절히 인접하여, 예를 들면 서로 바로 인접하여 배치되거나, 하나의 층, 예를 들면 접착층 또는 필터와 같은 광학적 활성층만큼만 서로 떨어져 배치되어 있다.

검출기들은 미사일 하우징에 대하여 이동할 수 없도록 탑재되는 것이 유리하다.

이미징 검출기는 감도를 증대시키기 위하여 냉각기의 냉각 유닛 상에 탑재되는 것이 바람직하다. 예로서, 냉각기는 콜드 핑거(cold finger)일 수 있다. 물론, 위치 검출기에 냉각 능력을 제공하는 것도 가능하다.

창의적인 설계에 의해, 광학 기기는 이미징 검출기 상의 빔 경로를 이미지화할 뿐아니라 위치 검출기로 안내하는 광학 소자를 가진다. 그러므로 이 광학 소자 는 동일한 빔경로를 이미징 검출기와 위치 검출기 양쪽 모두로 안내한다. 그러므로 위치 검출기로 안내되는 방사선은 이미징 검출기로도 안내될 수 있다. 검출기 전방의 빔 경로 내에 최종 빔형성 광학 소자 또는 빔편향 광학 소자를 배치하는 것이 적당하고, 이는 렌즈, 미러, 프리즘 또는 평면 광학 기기일 수 있다. 이미징 검출기에서 이미지화되는 빔 경로는 위치 검출기에 적절히 완전하게 안내된다. 이 빔 경로는 이미징 검줄기를 빔 경로 내의 이미지 평면에 배치함으로써 이미징 검출기에서 이미지화될 수 있다.

대상 검출 시스템은 미사일의 목표감지 유도장치 헤드의 구성요소일 수 있다. 이미지 검출 시스템은 목표물로서 마킹될 수 있는 대상이 이미지화된 이미지를 검출하는 데 사용된다. 이미징 검출기는 점 검출기(point detector), 선 검출기(line detector)또는 매트릭스 검출기(matrix detector)일 수 있다. 점 검출기 또는 선 검출기의 경우, 대상을 재생(reproduce)하는 이미지는 스캐닝에 의해 차례로 기록될 수 있으며 완전한 이미지를 형성하도록 조립될 수 있다. 위치 검출 시스템은, 예를 들면 미사일 축에 확고하게 연결되어 있는 좌표계(coordinate system)에 대한 대상의 위치를 검출하거나 각도 오프셋을 결정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 위치 검출기는 고정 좌표계에 대한, 목표로 삼은 목표물의 오프셋 각도에 대응하는 각 좌표(angle coordinate)로 출력하도록 설계될 수 있다. 이 각도 오프셋은 1회, 복수회, 또는 연속하여 검출될 수 있다. 예를 들면, 광학 기기는 대상에 의해, 대응하는 위치에, 운반될 수 있고. 미사일을 조종(steer)하는 사이트 스핀 레이트의 선((line of sight spin rate)이 검출될 수 있다. 다르게는, 미사일 내의 고정된 위치에 배치된 광학 기기의 경우, 미사일은, 예를 들면 미사일을 적절하게 조정함으로써, 미사일 축 상에 유지되는 위치와 함께, 그자체의 위치 기초하여 조정될 수 있다.

이미징 검출기가 민감하게 반응하는 방사선이 위치 검출기를 통과하는 것이 유리할 수 있다. 이 두 검출기는 빔 경로 내에 후방의 검출기가 그늘지지 않도록하여(without shadowing) 앞뒤로 배치될 수 있다. 투과성(transmissibility)은 적어도 50%, 특히 적어 80%의 투과 레벨로 달성된다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에서는, 2개의 검출기를 빔 경로의 이미지 평면에 배치한다. 대상과 조명된 지점 모두는 2개의 검출기에 초점을 맞춰 이미지화될 수 있다. 이 상황에서는, 이미지 평면은 이미지 평면 상의 빔의 초점 길이보다 10%, 특히 3% 이하인 빔 경로의 광축에 대해 직각 방향으로 두께를 가지는 평면으로서 이해된다.

위치 검출 시스템를 제조하기 위해서는, 이미지 검출기의 전방에 견고하게(rigidly) 적절히 배치된, 측면 효과 검출기(lateral effect detector)가 유리하다. 측면 효과 검출기는 매우 컴팩트한 디자인일 수 있고, 중적외선(medium infrared) 및 원적외선(far infrared)을 통과시키도록 설계될 수 있는데, 이는 이들 파장 영역에서 동작하는 이미징 검출기는 측면 효과 검출기 뒤에 그늘지지 않도록하여, 배치될 수 있다는 것을 의미한다. 고순도(high-purity) 실리콘은 위치 검출기용 검출기 기판으로서 유리하다. 또한, 측면 효과 검출기는 매우 크게, 예를 들면 최대 (20 mm)²크기로 제조될 수 있고, 그 결과 그 시야각은 넓은 각도 범위에 미친다. 목표물의 방향으로 탄도 비행 경로(ballistic flight path)를 갖는 간접 발사(indirect launch)의 경우에 큰 각도의 확산(scatter)이 발생할 수 있기 때문에, 넓은 시야각이 신뢰성 있는 목표물 검출에 사용될 수 있다.

측면 효과 검출기, 전달성이 있는 감방사선성 표면을 가지는 검출기의 다른 이점은, 냉각없이, 그리고 이 목적과 물리적 공간을 위해 요구되는 비용을 모두 절약 가능하게 하는 냉각 능력없이 동작될 수 있다는 것이다.

이 두 개의 검출기는 상이한 크기의 시야각을 커버(cover)하는 것이 유리하다. 좁은 시야각의 목표물과의 정렬은 위치 검출기에 의해 수행될 수 있기 때문에, 위치 검출기의 시야각은, 예를 들면 적어도 5°의 직경으로 크지만, 적어도 15°의 직경인 것이 바람직하고, 이미징 검출기의 시야각은 작게 유지될 수 있다, 즉 예를 들면 5°미만 또는 심지어 1°미만이다. 좁은 시야각은 이미징 검출기의 높은 각도 해상도의 달성을 가능하게 한다.

물론, 두 개의 검출기의 시야각을 동일한 크기로 설계하는 것도 가능하다. 이것에 의해 향상된 기능성을 실현할 수 있는 이점이 제공된다. 예를 들면, 이미징 검출기를 사용하여서는 불충분한 품질의 이미지만을 취득할 수 있다면, 미사일에 대한 목표물의 위치는 위치 검출기를 사용하여 다시 한번 결정될 수 있다. 그러므로, 이것에 의해 두 개의 검출기 사이에 상호 모니터링 능력이 제공된다. 검출기 중 하나가 생성하는 결과는 다른 검출기가 생성하는 결과에 의해 확인(check) 될 수 있다. 이것에 의해 미사일은 특히 신뢰성 있게 목표물로 유도될 수 있다.

이미징 검출기의 시야각은 위치 검출기의 시야각, 특히 그 시야각의 중심에 적절히 위치된다. 간단한 광학 기기의 지오메트리(geometry)는 위치 검출기에 대해 중심에 이미징 검출기를 배치함으로써 달성될 수 있다.

또한 이미징 검출기의 하우징에 견고하게 탑재되는 위치 검출기도 제안된다. 소자(element)를 추가로 유지할 필요가 없어, 시스템은 컴팩트하게 설계될 수 있다.

위치 검출기가 이미징 검출기의 입구창(inlet window)을 형성한다면, 마찬가지로 고도의 컴팩트성(compactness)을 달성할 수 있다. 이미징 검출기에 대한 방사선을 필터링하기 위하여, 이것은 이미징 검출기로부터 떨어진 측면에 적절히 스펙트럼 필터로 코팅될 수 있다. 위치와 관계없이, 스펙트럼 필터는 위치 검출기의 파장 영역 내의 투과창(transmission window), 이미징 검출기의 파장 영역 내의 투과창, 및 이 두 개의 투과창 사이에 불투명한 영역(opaque area)을 가지도록 적절하게 설계될 수 있다. 두 개의 검출기에 하나의 스펙트럼 필터를 사용할 수 있으므로, 대상 검출 시스템을 컴팩트하게 유지할 수 있다.

냉각 유닛들이 상호(in one another) 배치된 상태에서, 이 두 검출기가 각자의 냉각 유닛에 각각 연결되면, 대상 검출 시스템은 마찬가지로 컴팩트하고 간단하게 설계될 수 있다.

목표로 삼은 목표물의 위치를 정확히 검출하기 위하여, 위치 검출기의 검출기 출력은 배경 방사선(background radiation)을 억제하기 위하여 결합 커패시터를 통하여 증폭기 회로(amplifier electronics)에 연결되는 것이 유리하고, 이와 같이 바이어스 T 회로(bias T circuit)을 생성한다.

위치 검출기의 검출기 출력은, 검출기의 속도를 증가시키고 그리하여 대역폭을 넓히기 위하여 그들에 인가된 DC 바이어스 전압을 가지는 것이 바람직하다. 이미 언급한 결합 커패시터가 이 경우에 DC 바이어스 전압 공급장치의 하류에 배치되면, 배경 방사선의 억제를 보장할 수 없을 뿐아니라 DC 바이어스 전압 및/또는 AC 결합도 보장할 수 없다.

목표물이 동시에 균일하게 조명되는 상태에서, 목표물에 접근할 때, 포지셔닝 이미터(positioning emitter)의 (위치 검출기에 의해 검출되는) 조사 강도는 더 강해진다. 위치 검출의 포화 영역(saturation range)에 도달하는 것을 회피하기 위하여, 대상 검출 시스템은 위치 검출기로부터의 신호를 위한 증폭기를 가지는 것이 유리하고, 이 증폭기는 가변 이득 매칭(variable gain matching)으로 설계된다.

또한, 대상 검출 시스템은 위치 검출을 제어하고, 이미지 검출 시스템의 이미지 프로세싱을 적절하게 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는 것이 유리하다.

제어 수단이 위치 검출기의 위치 교정 정보(position calibration)를 저장하는 메모리를 가지면, 전자적인 교정(electronic calibration)에 의해 포지셔닝 시스템에 요구되는 기계적인 조정의 수고가 거의 없도록 보장할 수 있게 된다.

다른 이점들은 이하의 도면에 관한 설명에 의해 분명해질 것이다. 도면은 본 발명에 대한 하나의 예시적인 실시예를 나타낸 것이다. 도면 및 그 설명은 많 은 특징을 포함하는 데, 이것은 해당 기술분야의 당업자도 편의상 개별적으로 생각할 것이고 그것들을 결합하여 더욱 가치있는 조합을 만들 것이다.

도 1은, 뒤에 검출 시스템(8)이 배치되어 있는, 돔(dome) 형태의 보기창(6)을 구비한 미사일(4)의 전방 부분의 목표감지 유도장치 헤드(2)를 나타낸 것이다. 이 목표감지 유도장치 헤드(2)는 두 개의 미러(12, 14)를 구비한 카세그레인 광학계(Cassegrain optics) 형태의 광학 기기(10)를 포함하고, 이것에 의해 목표물(18)이 있는 대상 현장(object scene)(16)으로부터의 방사선이 하나의 빔경로(20) 내에서 검출 시스템(22) 상에 이미지화된다.

검출기 시스템(22)은 위치 검출기(24)와, 빔경로(20) 내에서 위치 검출기(24) 바로 뒤에 배치되어 있는 이미징 검출기(26)를 포함한다. 미러(14)는 빔경로(20)를 이미징 검출기(26) 상에 안내할 뿐아니라 동일한 빔경로 및/또는 방사선을 검출기(24)로도 안내하는 광학 소자이며, 예를 들면 방사선은 원적외선의 방사선이고 위치 검출기(24)를 통과하여 이미징 검출기(26)에 안내된다.

대상 검출 시스템(8)은, 제어 수단(30)에 의해 모니터링되고, 두 검출기(24, 26)용의 평가 회로(evaluation electronics)로서도 사용되는 자이로(28)를 구비한 에어 베어링(air bearing) 상의 자이로 시스템을 포함한다. 자이로(28)는 넓은 면적의 위치 검출기(24) 및 상당히 작은 이미징 검출기(26) 상에 입사하는 목표물의 방사선의 이미지를 비추는 광학 기기(10)에 연결되어 있다. 광학 기기(10)는 방사선을 두 검출기(24, 26)에 전달하므로, 검출기 크기의 상이함으로 인해 두 개의 상 이한 시야각을 커버한다. 이미징 검출기(26)는 콜드 핑거(32) 상에 고정되어 있고 보다 좁은 시야를 가진다. 보다 넓은 위치 검출기(24)는 이미징 검출기(26)의 하우징(34)에 연결되어 있고, 그 주위에 콜드 핑거(32)가 지난다. 두 검출기(24, 26)는 하우징(34)에 의해, 미사일(4)의 하우징에 대하여 견고하게 탑재되어 있다.

이미징 검출기(26)는 선 검출기의 형태이며, 스캐닝 모드에서 개별 이미지가 조립되어 대상 현장(16)의 전체 이미지를 형성한다. 금속성의 하우징(34)이 위치 검출기(24)를 장착하기 위해 사용된다. 위치 검출기(24)는 근적외선 스펙트럼 영역에 민감하게 반응하며, 근적외선을 방출하는 목표물 마커로부터의 레이저 방사선을 검출하여, 이로부터 목표로 하는 목표물의 각도 오프셋을 구한다.

위치 검출기(24)는 측면 효과 검출기이다. 위치 검출기(24)의 활성 영역(active area)으로 들어오는 적외광은 광전류를 생성하고, 이 광전류는 p형 도핑 부분(region) 및 n형 도핑 부분 쪽으로 흘러간다. 단순 광다이오드와는 대조적으로, 위치 검출기(24)는 다만 복수의 전기 접점(electrical contact)을 가진다. 이것에 의해 측면에 배치되고 광점(light spot)의 위치의 함수인 전극들에서 광전류가 분리된다. x 및 y 방향에서의 위치는 두 개의 대향 전극(opposite electrode) 간에 전류차를 형성함으로써 결정될 수 있다. 총 전류의 정규화(normalization)는 위치 신호가 입사광의 강도와 무관하게 만든다.

돔 형태이고 외부 영향에 대한 보호 장치로서 사용되는 보기창(6)을, 대상 현장(16)을 두 검출기(24, 26) 상에 이미지화하기 위한 제1 광학 소자, 예를 들면 렌즈로 사용할 수 있다.

보기창(6)은 근적외선과 중적외선 및 원적외선 모두에 대해 우수한 투과성을 가지는 재료로 구성되는 동시에 매우 강하다. 예를 들면, 황화아연 클리어트란(zin-sulphide Cleartran), 0.5 내지 14 ㎛의 비교적 넓은 투과 범위를 가지는 방수형(water-free form)의 황화아연이 근적외선에서부터 원적외선까지의 스펙트럼 영역에 매우 적합하다.

스펙트럼 바이패스 필터(38)는, 배경 방사선의 억제 및 간섭 억제를 위하여, 측면이 미러(14)와 정확하게 마주보도록 위치 검출기(24)에 맞춰진다. 스펙트럼 바이패스 필터(38)는 이 필터를 통과할 수 있는 마킹 레이저(marking laser)의 특정한 파장 영역을 제외한, 근적외선 파장 영역을 통과시키지 않는다(불투명하다). 중적외선 및 긴 파장의 적외선은 스펙트럼 바이패스 필터(38)를 통과할 수 있다.

도 2는 위치 검출기인 측면 효과 검출기(24) 및 이에 연결된 증폭기 회로(amplifier electronics)를 나타낸 개략 회로도이다. 측면 효과 검출기(24)는 4개의 신호 출력단(42)을 포함하고, 이들 각각은 판독 회로(reading electronics)(40)에 연결되어 있으며, 명료함을 위해, 그 중 하나만을 도 2에 도시하였다. 판독 회로(40)는 제어 수단(30)에도 연결되어 있고, 목표물 유도 및 그에 따라 미사일(4)을 조정하기 위해서도 제공된다. 측면 효과 검출기(24) 상의 지점(spot)(44)에의 광의 조사는 각각의 신호 출력단(42)에 신호를 발생시킨다. 각 신호의 강도는 지점(44)에 조사된 광의 세기 및 측면 효과 검출기(24)의 영역(46) 내에서의 지점(44)의 위치에 따라 달라진다. 지점(44)이 신호 출력단(42) 중 하나에 더 가까우면, 해당 출력 신호단(42)의 신호가 보다 강하고, 그 반대쪽 신호 출 력단(42)의 신호가 보다 약하다. 지점(44)가 영역(46)의 중심점에 정확하게 위치되어 있으면, 4개의 신호는 모두 동등하게 강하다.

연속적인 감광성의 영역(46)을 사용하기 때문에, 측면 효과 검출기(24)는 전자적으로 용이하게 교정될 수 있다. 제어 수단(30)은 위치 검출기(24)의 위치 교정 정보(position calibration)가 저장되는 메모리를 가진다. 이 위치 교정 정보는, 4개의 신호가 모두 동일한 영역(46) 상의 위치와 광축 사이의 차를 포함한다.

판독 회로(40)는 각각의 경우에 바이어스 전압원(48)을 포함하는데, 양(positive)의 바이어스 전압, 예를 들면 +15V가 인가되는 2개의 대향하는 신호 출력단(46)의 바이어스 전압원(48)과; 대응하는 음(negative)의 전압이 인가되는 나머지 두 개의 신호 출력원(42)의 바이어스 전압원(48)이 있으며, 각각은 p형 도핑과 n형 도핑에 대응한다. 증폭기 회로(50)로부터의 바이어스 전압을 분리(decouple)하기 위하여, 각각의 판독 회로(40)는 결합 커패시터(52)를 가진다. 마킹 레이저로부터의 펄스는 신호 출력단(42)에 교류 전류를 생성하고, 그 결과 결합 커패시터(52)는 어떠한 신호 간섭도 초래하지 않는다. 검출기(24)의 이 교류 전류 결합은 배경 성분을 감소시키고 DC 바이어스 전압을 출력하기 위하여 사용된다. 제어가능한 저항기(56)가 증폭기 소자(54)의 양단에 연결되므로, 제어 수단(30)에 의해 제어되어 신호 이득을 변화시킬 수 있다. 따라서 미사일이 목표물에 접근함에 따라 신호를 감소시킬 수 있으므로, 검출기(24) 및 증폭기 회로(50)의 과구동(overdriving)을 회피할 수 있다.

신호 출력단(42)으로부터의 전류는 판독 회로(40)를 통하여 신호 처리 회 로(signal processing electronics)에 공급되며, 이 신호 처리 회로는, 예를 들면 제어 수단(30) 내에 배치되거나 제어 수단과 판독 회로(40) 사이에 배치될 수 있다. 이 신호 처리 회로는 신호를 디지털화하고 기능적인 위상(functional phase)의 함수, 즉 특정한 알고리즘에 의하여, 변환 코드(transfer code)의 도움만으로 그 신호가 구하려는 것인지, 또는 그 목표가 오프셋 각도(offset angle)를 구하는 것인지의 함수로서 처리한다. 디지털 인터페이스의 경우, 이들 상태 또는 오프셋 신호들은 자동 조종 장치(autopilot)에 전달된다. 추가적인 전기적 인터페이스가 동작 전압 공급 장치(operating voltage supply)에 사용된다.

대상 검출 시스템(8)은 다음과 같이 동작될 수 있다. 초기화 단계에서, 두 검출기(24, 26) 및 전자기기(electronics)의 모든 하드웨어 및 소프트웨어 기능이 제어 수단(30)에 의해 활성화되고 기본 상태(basic state)로 전환된다. 또한, 마킹 레이저에 의해 목표물을 조사하는 데 사용하는 주파수 코드가 제어 수단(30)에 전달된다. 이 초기화 단계는 예를 들면 발사에 의해 개시될 수 있다.

다음의 제1 수집 단계에서, 제어 수단(30)은 위치 검출기(24)와 협력하고 코드의 도움으로 마킹 레이저광을 검색한다. 이를 위해, 임계값을 초과하는 모든 펄스를 검색한다. 알고리즘에 따라서는, 신뢰성 있는 동기화를 위해 3개 내지 6개 펄스의 펄스 시퀀스가 필요하다.

다음의 제1 추적 단계에서, 위치 검출기(24)에 의해 생성된 현재의 오프셋 각도가, 예를 들면 서로 직각을 이루는 두 개의 벡터 형태로 목표감지 유도장치 헤드에 고정된 좌표계에 대하여 정확하게 결정되고, 자이로 시스템을 종속장치로서 작동(slaving)시키는 데 사용된다. 예를 들면, 대응하는 제어면 신호(control- surface signal)에 기초하여 미사일(4)을 목표물(18) 방향으로 정렬하는 제어 수단(30)과, 광학 기기(10)의 움짐임을 식별하는 자이로(28)에 의해, 광학 기기(10)는 오프셋 각도에 기초하여 식별된 목표물 쪽으로 유도될 수 있다.

광학 기기(10), 또는 강성의 광학 기기(10)인 경우에는 미사일(4)이, 적어도 목표물(18)과는 필수적으로 정렬되면, 제2 수집 단계가 시작되어, 이미징 검출기(26)가 목표물(18)을 식별한다. 이를 위해, 순간 오프셋 각도가 이미징 검출기(26)의 적외선 이미지로 변환되고, 목표물 마킹이 실행되어, 목표물(18)을 유일하게 규정한다. 다음의 제2 추적 단계에서, 제어 수단(30)이 이미지 처리 알고리즘에 의해 목표물(18)의 오프셋 각도를 결정하고, 광학 기기(10)를 종속장치로서 작동시키기 위하여, 그 오프셋 각도에 의거하여 자이로(28)를 사이트 스핀 레이트(sight spin rate)의 선을 결정하는 데 사용하고, 이를 미사일(4)을 유도하는 데 사용한다. 이 단계는 목표물(18)에 도달할 때까지 계속할 수 있다.

제2 수집 단계 후, 즉 이미지 처리에 의해 목표물(18)을 식별한 후에, 미사일(4)은 이미징 검출기(26)와 이미지 처리 양쪽의 도움으로, 그리고 목표물이 마킹되어 있는 경우에는 위치 검출기(24) 및 대응하는 판독 회로(40)만에 의해서 목표물(18)에 유도될 수 있다. 그러므로, 접근 단계를 반능동 레이저 시스템과 이미징 시스템을 모두 사용하여 접근 단계(approach phase)를 수행할 수 있다. 결과적으로, 목표물 유도는 교란(disturbances)에 특별히 영향을 받지 않는다. 다르게는, 이미지 처리 수집 단계 후에, 마킹 레이저에 의한 목표물(18)을 종료할 수 있으며, 미사일(4)은 이미징 검출기(26) 및 이미지 처리의 도움없이 단독으로 목표물(18)에 유도될 수 있다.

도 1은 광학 기기의 이미지 평면 상에, 카세그레인 광학계(Cassegrain optics) 및 서로 부착된 두 개의 검출기를 구비한 대상 검출 시스템의 개략 설명도이다.

도 2는 위치 검출기의 개략적인 회로 설명도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 목표감지 유도장치 헤드

4 미사일

6 보기창

8 대상 검출 시스템

10 광학 기기

12 미러

14 미러

16 대상 현장

18 목표물

20 빔 경로

22 검출기 시스템

24 위치 검출기

26 이미징 검출기

28 자이로(gyro)

30 제어 수단

32 콜드 핑거(cold finger)

34 하우징

38 필터

40 판독 회로(reading electronics)

42 신호 출력

44 지점

46 영역

48 바이어스 전압원

50 증폭기 회로(amplifier electronics)

52 결합 커패시터

54 증폭기 소자

56 저항기

Claims

이미징 검출기(26)를 구비한 이미지 검출 시스템,

위치 검출기(24)를 갖는 위치 검출 시스템, 및

입사 방사선(incident radiation )을 상기 두 검출기(24, 26)에 안내하는 광학 기기(10)

를 포함하고,

상기 두 검출기(24, 26)는 빔 경로(20) 내에서 앞뒤로, 특히 서로 인접하여 배치되는,

대상 검출 시스템(8).
제1항에 있어서,

상기 이미징 검출기(26)가 민감하게 반응하는 방사선은 위치 검출기(24)를 통과할 수 있는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 두 검출기(24, 26)는 상기 빔 경로(20)의 이미지 평면 상에 배치되는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위치 검출기(24)는 측면 효과 검출기(lateral effect detector)인, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 두 검출기(24, 26)는 상이한 크기의 시야각을 커버(cover)하는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 두 검출기(24, 26)는 동일한 크기의 시야각을 커버하는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 이미징 검출기(26)의 시야각은 상기 위치 검출기(24)의 시야각 내에, 특히 상기 위치 검출기(24)의 시야각의 중심에 위치되어 있는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 이미징 검출기(26)는 상기 위치 검출기(24)에 대하여 중심에 배치되어 있는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위치 검출기(24)는 상기 이미징 검출기(26)의 하우징(34) 상에 견고하게 탑재되는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위치 검출기(24)는 상기 이미징 검출기(26)의 입구창(inlet window)을 구성하는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위치 검출기(24)의 파장 영역 내의 투과창(transmission window),

상기 이미징 검출기(26)의 파장 영역 내의 투과창, 및

상기 두 전송창 사이의 불투명 영역

가지는 스펙트럼 필터(38)를 포함하는 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 두 검출기(24, 26)는 각자의 냉각 유닛에 각각 연결되어 있고,

상기 냉각 유닛은 상호 배치되어 있는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위치 검출기(24)의 검출기 출력은, 배경 방사선을 억제하도록 결합 커 패시터(52)를 통하여 증폭기 회로(50)에 연결되어 있는, 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

가변 이득 매칭(variable gain matching)용으로 설계된, 상기 위치 검출기(24)로부터의 신호용를 위한 증폭기를 포함하는 대상 검출 시스템(8).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위치 검출기(24)의 위치 교정 정보(position calibration)가 저장되는 메모리를 갖는 제어 수단(30)을 포함하는 대상 검출 시스템(8).