JPH0551840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜本発明の技術分野＞ 本発明は、縦軸心まわりに回転しながら移動す
る空輸媒体を有する偵察装置に関する。 ＜従来技術とその欠点＞ 偵察機、ミサイル等の航空機に搭載された可視
光線または赤外光線域の光学撮影手段を用いる航
空偵察装置では、光量が強いときには眺望中の照
明を用いたり、眺望または被探査目標により放射
される赤外線エネルギを得たりすることが知られ
ている。これらの撮影手段には本来３つのタイプ
のものがある。すなわち、 (1) 写真装置タイプは、可視または近赤外線域
で、被探査領域の一部の瞬間画像を得るが、航
空機が基地に帰還するか、或は、その基地に電
波によつて伝送する前に機上で現像して写真原
版を読み出す必要がある。このような装置は利
用できる原版を得るために目標の照明をかなり
明るくする必要があるほか、撮影中に航空機を
安定させることを余儀なくさせるか、さもなく
ば、米国特許第3143048号公報に記述されたタ
イプのものが軸心まわりに回転しながら移動す
るミサイルに搭載される。この既知の装置で
は、パノラマ式カメラの写真フイルムの進行速
度がミサイルの回転によつて制御される。それ
ゆえにこの装置には上述のその他の欠点がある
うえ、８〜12μｍの間を含むスペクトル域の赤
外線探査ができない。 (2) テレビジヨンカメラのタイプは、縦横のライ
ンスキヤンやモザイク状の探査をする探査装置
によつて連続画像が得られるが、連続させる瞬
時（通常25分の１秒）に得られた画像の重なり
を確保するために良好な安定性が必要とされ
る。 (3) 走査装置のタイプは、単にラインスキヤンが
でき、航空機の移動により線画像の連続が得ら
れる。このような装置では走査線を形成するた
めに高速で回転する鏡と安定した台が設けられ
る。米国特許第3721410号公報に記述されてい
るように、航空機の壁部に強固に固定され、そ
れゆえ航空機の縦軸心まわりに回転させられる
探査装置が設けられる。回転鏡が組込まれた該
装置が撮影中にかなりの安定性を必要とするこ
とは明らかである。固定された探査装置および
回転する航空機に組込まれた走査装置は、該探
査装置により得たラインスキヤンがテレビジヨ
ン画像のそれと同様でなければならないので、
その航空機に非常に高速の回転（たとえば毎秒
200回転）を強いることになる。この結果、こ
の最後のタイプの探査装置では航空機が長い航
続距離を有せず、高い有料荷重を運べない一種
の弾道弾でしかあり得ないことになる。 このように、どの公知の装置でも、敵の防衛に
よる妨害の蓋然性が低く、かつ、効果的に偵察を
遂行するために、かなりの操縦性能が得られ、か
つ、長い航続距離を有する偵察航空機を用いて、
敵領地上の長期間の偵察を行なえるようにはなつ
ていない。すなわち、敵の防衛から逃れるために
は、弾道弾タイプの航空機、または、正確に並べ
られた線画像を有する明確な画像またはスキヤン
を得るために撮影手段にかなりの安定性が確保さ
れねばならない航空機では不可能である航空機の
短時間での操縦と高加速を行なわねばならない。 ＜本発明の目的＞ 本発明は、上述の偵察装置の欠点を解消し、ま
た、かなりの操縦性能と長い航続距離とが得られ
るようにすることを目的とする。 ＜本発明の構成＞ この目的を達成するために、本発明に係る偵察
装置は、被探査領域の上側を機体の縦軸心Ｌ−Ｌ
まわりに回転しながら移動する航空機と、該航空
機に搭載され該航空機と共に回転する撮像手段と
を備え、この撮像手段は、画像に対応する電子信
号を発生する光感応部品を用いて該航空機の回転
と関連させられた螺旋状のスキヤンにより上記領
域を観察可能に構成し、注目すべきことに、上記
航空機を自己推進型ミサイルで構成し、上記光感
応部品を上記ミサイルの縦軸心Ｌ−Ｌに平行に配
列された複数の受光素子よりなる少なくとも１つ
のリニアセンサで形成する。 撮像手段が上記領域に向けられている各瞬間
に、上記光感応部品は長さ方向がミサイルの進路
と平行な上記領域の単位ストリツプの画像を撮
る。また、ミサイルの縦軸心まわりの回転に対し
て、この単位ストリツプは進路に直角な方向に広
い広域ストリツプをスキヤンする。すなわち、米
国特許第3721410号の装置の場合のように単一の
線上をスキヤンすることに代えて、ミサイルの縦
軸心まわりの各回転の度に、その回転の間の一部
で上記感応装置が上記広域ストリツプをスキヤン
する。それゆえに、本発明に係る装置の航空機は
前述の装置よりも非常にゆつくりと回転し、した
がつて、弾道弾によらず、航続距離の長い自己推
進型ミサイルを操縦できるように構成できる。 さらに、本発明と米国特許第3721410号のもの
とでは画像の構造に基本的な違いがあることが注
目されるべきである。すなわち、この先行技術で
は、航空機の回転はその軸心に直角な線画像を生
じ、その航空機の進行がそれら線画像に連続性を
与え、それにより画像の連続する構造が得られ
る。これに対して、本発明の偵察装置によれば、
与えられた瞬間に上記リニアセンサにより記録さ
れる線画像は、航空機の進路に平行な方向への被
探査領域の各単位ストリツプの画像を形成する。
この場合、航空機の回転により、航空機の前進方
向の線画像を回転方向に連続させて被探査領域の
広域ストリツプに相当する部分画像を形成するこ
とができ、さらに、この航空機の前進により、こ
の部分画像を進行方向に連続させることができ
る。 このように、本発明によれば、被探査領域の全
体画像は、ミサイルの前進方向に次々と連続する
複数の部分画像で構成され、各部分画像はミサイ
ルの軸心まわりの回転方向に次々と連続する複数
の線画像で構成される。 ＜実施例の説明＞ 上記単位ストリツプの長さを長くし、ミサイル
の回転速度を遅くするために、上記感応部材はミ
サイルの縦軸心Ｌ−Ｌに平行に列設された複数の
受光素子からなるリニアセンサで構成される。各
リニアセンサにそれぞれ専用の光学装置を設け、
該光学装置を上記リニアセンサにより与えられた
被探査領域の単位ストリツプの画像が途切れたり
重り合つたりすることなく述べられるように調節
することにより、上記リニアセンサの線画像を並
べて形成される画像が得られる。 ミサイルの回転速度をさらに一層遅くするため
には、ミサイルの縦軸心Ｌ−Ｌに平行に列設され
た複数のリニアセンサよりなる光感応部品を備え
る撮像手段を複数個設け、各撮像手段を上記ミサ
イルの縦軸心Ｌ−Ｌまわりに適当な角度ずつずら
せる。このようにして、ミサイルが１回転するご
とにその撮像装置と同数の多くの広域ストリツプ
の画像が得られることになる。 上記光学装置の焦点距離はミサイルの高度およ
び回転角の関数にしたがつて可変にすることが好
ましい。 ミサイルは被探査領域外の駐屯地から遠隔操縦
してもよい。しかしながら、飛行条件の変化や相
異を含めて、ミサイルの任務がミサイルに搭載さ
れ、予め設定されたプログラムから独立して、自
動的に果たされるようにすることが好ましい。な
お、このプログラムはその回帰に必要な検出装置
や感知装置を公知の手法により設けられる。 ミサイルには高周波発信器を設け、地上の駐屯
地で、その機上の発信器を介して、飛行パラメー
タ（速度、高度、瞬間の回転角等）を与える種々
の検出装置や感知装置から入力される信号と受光
素子からの信号とを受信できるようにする。これ
により、上記受光素子および検出装置により与え
られたデータを採つて、被探査領域外の地上で画
像が再生できることになる。 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。 第１図および第２図に示すように、このミサイ
ル１は、好ましくは再利用できるようにした自己
推進型で、撮影中に、調節可能な回転速度でその
縦軸心Ｌ−Ｌのまわりに回転しながらある水平速
度で飛びながら、高負荷の操縦が行なえるように
なつている。そのために、ミサイル１には翼２、
スタビライザ３、昇降舵４、方向舵５および推進
装置６が設けられる。 このミサイル１内には次の(ア)ないし(ウ)に示すも
のが設けられる。すなわち、 (ア) 図示しない慣性プラツトホームや加速度計な
ど、画像の再生を可能にする機上の感知装置と
プログラムとからミサイル１の操縦を制御し、
ミサイル１の進路を決定する誘導操縦装置７。 (イ) 特に地上にデータを伝送するための全方位ア
ンテナ９（第５図参照）を有する高周波発信器
とデータ記憶装置とからなる組立部品８。 (ウ) データ採取のために必要な電気装置を備える
光学部分１０。この光学部分１０はたとえば、
９つの同一の探査装置１１を備え、３つの探査
装置１１で構成された１つの組１２を３つ配置
される。３つの探査装置１１からなる３つの組
１２はミサイル１の縦軸心Ｌ−Ｌに平行に並べ
られ、互いに120°ずつずれるように、その縦軸
心Ｌ−Ｌのまわりに等角度ずつずらせて配置さ
れる。 第３図はその探査装置１１の分解斜視図を示
す。図示の如く、各探査装置１１は次の(a)ないし
(j)に示すものを備える。 (a) ミサイル１の壁部１５に設けられ、探査装置
１１に対応する形を有する開口部１４を覆つ
て、外部の媒体からその光学部分を保護する窓
１３。探査装置１１が赤外線モードで操作され
る場合には、窓１３は、赤外線を透過させるこ
とができるゲルマニウムで作られる。 (b) 入口レンズ１６。 (c) 探査装置１１の焦点距離を変更させるため
の、モータ１８の作動により少なくとも１枚の
レンズが移動させられるレンズ群よりなる光学
ユニツト。このモータ１８は組立部品８の指令
発信器によつて制御される。 (d) 出口レンズ１９。 (e) 受光素子にとつて要求される放射線の周波数
帯域、好ましくは波長8μｍから12μｍまでの間
に相当する周波数帯域を選択するためのフイル
タ２０。 (f) ミサイル１の縦軸心Ｌ−Ｌに平行に並べられ
た１つまたはそれ以上の数、たとえば、２つの
棒状のリニアセンサを形成するように配置され
た感応素子２１。各棒状のリニアセンサはそれ
ぞれ８〜12μｍ帯で作動させられ、銅・水銀ま
たは鉛・テルル化錫でできた数十μｍの半導体
アレーにより構成される複数（たとえば128）
の受光素子を有する。 (g) 使用される棒状の各リニアセンサを支持する
とともにその回路網を接続する支持部２２。 (h) 上記支持部２２と前置増幅器２４とを接続す
る導線２３の組立部品。 (i) 前置増幅器とリニアセンサ２１の受光素子か
ら個別的に出力される信号を連続的に増幅する
ことを目的として前置増幅器に接続される電子
部品との組立部品２４。 (j) 最適の操作温度にリニアセンサおよび前置増
幅器を置くために、リニアセンサ２１および組
立部品２４に接触するフインガ２６を設けた冷
却ユニツト。 第４図に示すように、電子データ採取装置８
は、機上の検出装置および感知装置２６が出力す
る計測値によつて、誘導操縦装置７を介してミサ
イル１の制御面４，５を制御し、モータ１８によ
り光学装置１３，１６，１７，１８，１９，２０
を制御する指令発信器２８を備える。電子データ
採取装置８は、また、計測センタ２７の指示によ
り、探査装置１１から受け、たとえば磁気テープ
などの記憶装置３１を用い、アンテナ９を経て被
探査領域外に位置させられた採取駐屯地３３に信
号を伝送する。第５図のブロツク図に示すが如き
構成の高周波発信器３２に送信される信号を形成
する処理装置３０を備える。このような採取駐屯
地３３は受信アンテナ３４と、再生されるべきミ
サイル１による被探査地帯の画像を受光素子が作
動し、ユニツト３７で処理した後に、再生ユニツ
ト３６に出力するようにした高周波受信器３５と
を備える。また、駐屯地３３は、受けたデータを
記憶する記憶装置３８とともに、表示用コンソー
ル３９とを有する。処理ユニツト３７では、光感
応部品２１から出力される画像信号が速度、回
転、迎え角の計測値から分離される。これら画像
信号は、再生ユニツト３６または表示コンソール
３９のいずれにおいても線画像変調のために用い
られるとともに、上記計測値は線画像の位置と長
さとを区別し、すなわち、機械的変位または電子
偏向もしくは光学的偏向を制御する。 ミサイル１には、このように、その表面に配置
され、その縦軸心Ｌ−Ｌを通る平面上に群別さ
れ、該縦軸心Ｌ−Ｌに平行な方向に向いた被探査
地の狭幅の単位ストリツプの画像を各瞬間に与え
ることができる光学部品１３，１６，１７，１
８，１９，２０が設けられる。１つの組１２の３
つの光学装置１１はこれらに対応する３つの画像
の端と端とが互いにつながり、かつ、上記縦軸心
Ｌ−Ｌに平行になるように調整され、それぞれの
光学装置１１によつて得られる地上のストリツプ
の３つの長さの合計に等しい長さの単位ストリツ
プの画像が得られるようにする。地上のストリツ
プの画像は上記光学装置の焦点面に配置された複
数の受光素子２１によつて収集され、これらの画
像が電気的な信号に変換される。感知装置２９に
よつて、ミサイル１の位置と回転角が各瞬間に知
ることができ、これら感知装置２９によつて、発
信器３２によるそれぞれのデータの伝送に基づ
き、駐屯地３３でその画像を再生できることにな
る。 第６図に示すように、撮影のときに、ミサイル
１は被探査地域４１の上方の水平進路４０をたど
る。ミサイルはその縦軸心Ｌ−Ｌまわりに回転し
ながら動かされ、各所与の瞬間において、１組１
２の探査装置１１がミサイルの移動方向と平行な
地上の単位ストリツプ４２の画像を記録すること
になる。各探査装置１１がｎ個の受光素子を備え
各組１２がｐ個の探査装置１１を備えるとすれ
ば、地上の単位ストリツプ４２の画像はＮ＝ｎ×
ｐドツトで形成される。 ミサイル１の縦軸心Ｌ−Ｌまわりの回転は地上
のスキヤニングを可能にし、その結果、単位スト
リツプまたは線画像４２を進路４０に直角方向へ
連続させて構成した広域ストリツプ４３の画像が
記録される。ミサイル１が半回転するごとに、横
に角度ψ₁により、また、縦に角度ψ₂により区画
される広域のストリツプ４３の１スキヤンが行な
われる。 角度ψ₂は１つの組１２の探査装置１１の数ｐ
と各探査装置１１の数ｎとともに、ミサイル１の
高度によつて決まる。 実際的な理由で、角度ψ₁は120°に制限される。
したがつて、３つの組１２をミサイル１の表面に
120°置きに配置し、その３分の１回転ごとに広域
のストリツプ４３の１画像が得られる。 高度500メートル、秒速260メートル、２秒間に
10ｇの回転で飛行し、入射開角0.92ミリラジアン
の128個の受光素子を有する３つの探査装置１１
からなる組１２を３つ装備したミサイル１によれ
ば、各帯域４３の画像は３分の２秒で撮影され、
約1700メートルの長さに対して±60°において高
さ350メートル、ミサイル１に対して垂直に約175
メートルをカバーできる。このようなストリツプ
の画像は128×３＝384ドツトの約2300線画像（各
線画像は単位画像４２により構成される）で構成
され、ストリツプ４３の画像は約90万ドツトとな
る。 第７図は採取駐屯地３３の再生ユニツトを概略
的に示す。上述のように、再生には感応素子２１
からの信号をミサイル１の動きを決めるパラメー
タ信号から分離することが必要とされる。再生ユ
ニツト３６は、たとえばヘリウム−ネオンレーザ
などの光線４４ａを放ち、処理ユニツト３７から
の信号により受光素子２１が受ける光の強さに比
例して変調させられる光電または電音タイプの変
調器４５に伝送するレーザ源４４を備える。変調
された光線４４ｂはそこから縦に光を拡げる分光
装置４６を通過させられる。拡げられた光線４４
ｃはそれから、ゾーン４２を探査する複数の感光
探査装置の読み出し時間に対応する周期を有する
鋸歯形信号により制御されるたとえば音−光タイ
プの水平偏光セル４７を通過する。偏光セル４７
に続いて光線修正装置４８が、さらに焦点装置４
９が設けられ、これにより焦点に集められる光線
４４ｄで、ミサイルの回転に比例する速度で送ら
れるフイルム５０上に連続するゾーン４２を代表
する画像を形成する小径の変調された光の点が形
成される。 第８図は偏光セル４７と光線修正装置４８とが
省略されたことを除き、第７図と同様に構成され
た変形例を示す。この変形例では、線画像の方向
への変位は焦点装置４９とフイルム５０との間に
挿入された回転鏡５１で制御される。この場合、
フイルム５０は縦方向Ｒへの回転角に比例して送
られねばならない（第９図）。 ミサイルの迎え角および横滑りの計測に基づき
出力される修正信号は結果的として結ばれる画像
に対する必要な修正を行なうために回転鏡または
反射器の軸心や位置を調整できるようにする。 一旦プリントされたフイルム５０は利用するた
めには投影したり表示したりする必要がある。被
探査地域の平面画像が球面レンズを基にした投影
装置で得られる。 画像の再生は画像表示用の陰極線管を用いて純
電気的に行えばよい。前述と同様に、線画像の変
調はリニアセンサ２１から出力される信号により
制御され、線画像の位置はミサイルの瞬間的な回
転位置とその変位に関連させられた信号により制
御されるようにすればよい。 ＜本発明の効果＞ 本発明に係る偵察装置は、上述のように構成さ
れ作用することから、次の効果を奏する。 (1) 被探査領域をスキヤンすることにより得られ
たデータは、地上の基地へ直ちにその電気信号
を伝送できるので、従来の写真装置タイプのも
のでは必要とされた偵察後の航空機の基地への
帰還や、機上での写真原版の現像及び読み出し
を行わずに済む。また、この電気信号は地上の
基地で自由に増幅できるので、目標の照明は自
然照明で済む。さらに、航空機の回転に関連さ
せられた螺旋状のスキヤニングを行なうので、
米国特許第3143048号公報に記述されたタイプ
のものと同様に飛行の安定性があまり要求され
ず、短時間内の操縦を行なうのに適している。
また、入力光線の波長は特に制限されないので
８〜12μｍの間を含むスペクトル域の赤外線探
査も可能である。 (2) 従来のテレビジヨンカメラのタイプのものに
比べると、画像に対応する電気信号がミサイル
の回転に関連させられているので、その回転を
インデツクスとすることにより画像の重なりを
確保できるので、それほど良好な安定性は必要
とされず、短時間内の操縦を行なうのに適して
いる。 (3) 従来の走査装置のタイプのものに比べると、
航空機の回転により得られた線画像を移動方向
に連続させていくのではなく、瞬時に得られた
前進方向と平行な線画像を航空機の回転方向に
連続させていくことから、走査線を形成するた
めに航空機をそれほど高速で回転させる必要が
なく、航空機が長い航続距離を与え、高い有料
荷重を運べるものにできることになる。 このように、本発明に係る偵察装置によれば、
どの公知の装置でも不可能または不適当であつ
た、敵の防衛による妨害の蓋然性が低く、かつ、
効果的に偵察を遂行するためのかなりの操縦性能
が得られ、かつ、長い航続距離を有する偵察航空
機を用いて、敵領地上の長期間の偵察を行なえる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る偵察ミサイルの側面図、
第２図はその平面図、第３図は上記ミサイルの探
査装置の分解斜視図、第４図は上記ミサイルに搭
載された誘導制御装置およびデータ採取装置のブ
ロツク線図、第５図は被探査領域外の通常は地上
に設けられるデータ再生装置のブロツク線図、第
６図は本発明に係る偵察装置による航空偵察の原
理を示す図解図、第７図、第８図はそれぞれ偵察
ミサイルによつて得た画像のフイルムへの再生ユ
ニツトの変形を示す斜視図、第９図は第７図、第
８図に再生ユニツトにより再生されたフイルム上
の画像を概略的に示す図である。 １……ミサイル、１１……撮像手段（探査装
置）、１３，１６，１７，１８，１９，２０……
光学装置、２１……光感応部品（リニアセンサ）、
３６……再生ユニツト、４１……被探査領域、４
２……単位ストリツプ、４４……レーザ源、５０
……フイルム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被探査領域４１の上側を機体の縦軸心Ｌ−Ｌ
   まわりに回転しながら移動する航空機１と、該航
   空機１に搭載され該航空機１と共に回転する撮像
   手段１１とを備え、 この撮像手段１１は、画像に対応する電子信号
   を発生する光感応部品２１を用いて該航空機１の
   回転と関連させられた螺旋状のスキヤンにより上
   記領域４１を観察可能に構成し、 上記航空機１を自己推進型ミサイルで構成し、
   上記光感応部品２１を上記縦軸心Ｌ−Ｌに平行に
   配置された複数の受光素子よりなる少なくとも１
   つのリニアセンサで形成した、偵察装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された偵察装置
   において、 上記ミサイル１の進行方向に複数の部分画像を
   次々に連続して並べることにより被探査領域４１
   の全体画像を構成し、 各部分画像は、複数の線画像を上記ミサイル１
   の縦軸心Ｌ−Ｌまわりの回転方向に次々に連続さ
   せて構成した偵察装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載された偵察装置
   において、 上記光感応部品２１をミサイル１の縦軸心Ｌ−
   Ｌに平行に列設された複数の受光素子からなる複
   数のリニアセンサで構成した偵察装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載された偵察装置
   において、 各リニアセンサがそれぞれ専用の光学装置１
   ３，１６，１７，１８，１９，２０を備え、 該光学装置１３，１６，１７，１８，１９，２
   ０を上記リニアセンサにより与えられた被探査領
   域４１の単位ストリツプ４２の画像が途切れたり
   重り合つたりすることなく並べられるように調節
   した偵察装置。 ５ 特許請求の範囲第３項に記載された偵察装置
   において、 ミサイル１の縦軸心Ｌ−Ｌに平行に列設された
   複数のリニアセンサよりなる光感応部品２１を備
   える撮像手段１１を複数個設け、 各撮像手段１１を上記ミサイル１の縦軸心Ｌ−
   Ｌまわりに適当な角度ずつずらせてなる偵察装
   置。 ６ 特許請求の範囲第４項に記載された偵察装置
   において、 上記光学装置１３，１６，１７，１８，１９，
   ２０の焦点距離をミサイル１の高度および回転角
   の関数にしたがつて可変にした偵察装置。 ７ 特許請求の範囲第５項に記載された偵察装置
   において、 ３つの撮像手段１１を設け、各撮像手段１１を
   上記ミサイル１の縦軸心Ｌ−Ｌまわりに等角度ず
   つずらせ、各撮像手段１１の開角を120°とした偵
   察装置。 ８ 特許請求の範囲第２項に記載された偵察装置
   において、 上記光感応部品２１により得た画像を写真フイ
   ルム５０上に再生させるための再生ユニツト３６
   を設け、 該再生ユニツト３６にレーザ源４４を設け、こ
   のレーザ源４４から出力するレーザビームを、上
   記光感応部品２１から入力される電気信号によつ
   て変調し、１つの部分画像のスキヤンの線画像を
   起こす光感応部品２１の読み出し期間に等しい周
   期の鋸歯型信号によつて偏向し、その後該ミサイ
   ル１の速度に比例する速度で駆動されるフイルム
   ５０上に焦点を合わせるように構成した偵察装
   置。 ９ 特許請求の範囲第２項に記載された偵察装置
   において、 上記受光素子により得た画像を写真フイルム５
   ０上に再生させるための再生ユニツト３６を設
   け、 該再生ユニツト３６にレーザ源４４を設け、こ
   のレーザ源４４から出力するレーザビームを、上
   記受光素子から入力される電気信号によつて変調
   し、走査線の線画像を起こす受光素子の読み出し
   期間に等しい周期の鋸歯型信号によつて偏向し、
   その後該ミサイル１の速度に比例する速度で縦向
   きに駆動され、かつ、ミサイル１の回転角に比例
   する速度で横向きに駆動されるフイルム５０上に
   焦点を合わせるように構成した偵察装置。