JPH10104328A

JPH10104328A - オフセット検出装置およびこれを用いた光波誘導装置

Info

Publication number: JPH10104328A
Application number: JP8259101A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hosaka; 直樹保坂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】所定の軸方向からのオフセットを検出するオ
フセット検出装置、および、このオフセット検出装置を
用いた光波誘導装置を提供すること。【解決手段】指向方向が最大の照射強度で、指向方向
から離れるつれて照射強度が小さくなるレーザビーム１
３を、所定の軸１２から傾けて円錐状に照射するレーザ
ビーム照射器１１と、レーザビーム１３の照射領域１４
に位置し、照射強度に応じた受光信号Ｓを出力する受光
センサ１５と、所定の軸１２に対する受光センサ１５の
オフセット量と受光信号Ｓとの関係を記憶した記憶装置
１７と、受光センサ１５の受光信号Ｓと記憶装置１７の
記憶データを対比し、受光センサ１５のオフセット量を
検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の軸からのオ
フセット量あるいはオフセット方向を検出するオフセッ
ト検出装置、および、このオフセット検出装置を用いて
飛しょう体を所定の目標方向に誘導する光波誘導装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光波などを利用して飛しょう体を所定方
向に誘導する従来の光波誘導装置は、飛しょう体自身の
姿勢角や位置などの情報を得るために航法計算機を飛し
ょう体に搭載している。そして、飛しょう体に対して誘
導装置から、誘導装置が持つ基準座標系の進行方向情報
（方位角と高低角の組み合わせ情報、または目標の位置
情報など）を無線で送信している。また、飛しょう体で
は、誘導装置から送られる進行方向情報をもとに、航法
計算機を利用して飛しょう体自らの姿勢角や位置情報を
計算しその操舵方向や操舵量を決定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の光波誘
導装置では、誘導装置と飛しょう体が共通の座標系を持
たない場合、飛しょう体は誘導装置から進行方向情報を
受けても、その進行方向情報に見合った方向に飛しょう
することができない。このため、誘導装置と飛しょう体
は共通の座標系を必要としている。

【０００４】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、共通の座標系を持たない場合でも、所定の軸方向か
らのオフセット量あるいはオフセット方向を検出するオ
フセット検出装置、および、このオフセット検出装置を
用いることにより、誘導装置と飛しょう体が共通の座標
系を持たない場合でも、飛しょう体を所定の方向に誘導
できるような光波誘導装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のオフセット検出
装置は、指向方向に最大の照射強度を有し前記指向方向
から離れるつれて照射強度が小さくなる特性のレーザビ
ームを、所定の軸に対して前記指向方向を傾けて円錐状
に照射するレーザビーム照射器と、このレーザビーム照
射器による前記レーザビームの照射領域に位置し、前記
レーザビームを受光しその照射強度に応じた受光信号を
出力する受光センサと、前記所定の軸に対する前記受光
センサのオフセット量とこのオフセット量に対応した前
記受光信号との関係を関数化またはテーブル化したデー
タとして記憶した記憶装置と、前記受光センサから出力
される前記受光信号と前記記憶装置に記憶された前記デ
ータを対比し、前記所定の軸に対する前記受光センサの
オフセット量を検出するオフセット量検出器とを具備し
ている。

【０００６】また、本発明のオフセット検出装置は、指
向方向に最大の照射強度を有し前記指向方向から離れる
つれて照射強度が小さくなる特性のレーザビームを、所
定の軸に対して前記指向方向を傾けて円錐状に照射する
レーザビーム照射器と、このレーザビーム照射器による
前記レーザビームの照射領域に位置し、前記レーザビー
ムを受光しその照射強度に応じた受光信号を出力する受
光センサと、前記所定の軸に対する前記受光センサのオ
フセット量とこのオフセット量に対応した前記受光信号
の最大値と最小値の比との関係を関数化またはテーブル
化したデータとして記憶した記憶装置と、前記受光セン
サから出力される前記受光信号の最大値と最小値の比と
前記記憶装置に記憶された前記データを対比し、前記所
定の軸に対する前記受光センサのオフセット量を検出す
るオフセット量検出器とを具備している。

【０００７】また、本発明のオフセット検出装置は、指
向方向に最大の照射強度を有し前記指向方向から離れる
つれて照射強度が小さくなる特性のレーザビームを、所
定の軸に対して前記指向方向を傾けて円錐状に照射する
レーザビーム照射器と、このレーザビーム照射器による
前記レーザビームの照射領域に、両者を結ぶ方向が前記
所定の軸に直交するように所定間隔で配置され、かつ、
前記レーザビームを受光してその照射強度に応じた受光
信号を出力する２つの受光センサと、この２つの受光セ
ンサそれぞれから出力される受光信号の振幅変化を検出
する２つの振幅検出装置と、この２つの振幅検出装置そ
れぞれで検出された振幅変化の大きさを比較し、前記所
定の軸に対する前記２つの受光センサのオフセット方向
を検出するオフセット方向検出器とを具備している。

【０００８】また、本発明のオフセット検出装置は、指
向方向に最大の照射強度を有し前記指向方向から離れる
つれて照射強度が小さくなる特性のレーザビームを、所
定の軸に対して前記指向方向を傾けて円錐状に照射する
レーザビーム照射器と、このレーザビーム照射器による
前記レーザビームの照射領域に、両者を結ぶ方向が前記
所定の軸に直交するように所定間隔で配置され、かつ、
前記レーザビームを受光してその照射強度に応じた受光
信号を出力する２つの受光センサと、この２つの受光セ
ンサそれぞれから出力される受光信号の最大の振幅値と
最小の振幅値の比を検出する２つの振幅比検出装置と、
この２つの振幅比検出装置それぞれで検出された各振幅
比の大きさを比較し、前記所定の軸に対する前記２つの
受光センサのオフセット方向を検出するオフセット方向
検出器とを具備している。

【０００９】また、本発明のオフセット検出装置は、指
向方向に最大の照射強度を有し前記指向方向から離れる
つれて照射強度が小さくなる特性のレーザビームを、所
定の軸に対して前記指向方向を傾けて円錐状に照射する
レーザビーム照射器と、このレーザビーム照射器による
前記レーザビームの照射領域に所定間隔で位置し、か
つ、前記レーザビームを受光してその照射強度に対応し
た受光信号を出力する複数の受光センサと、この複数の
受光センサのうちの２つの受光センサから出力される受
光信号から、前記所定の軸に対する前記２つの受光セン
サのオフセット量およびオフセット方向をそれぞれ求め
るオフセット検出器とを具備している。

【００１０】また、本発明の光波誘導装置は、指向方向
に最大の照射強度を有し前記指向方向から離れるつれて
照射強度が小さくなる特性のレーザビームを、所定の軸
に対して前記指向方向を傾けて円錐状に照射するレーザ
ビーム照射器と、このレーザビーム照射器による前記レ
ーザビームを受光しその照射強度に対応した受光信号を
出力する複数の受光センサを搭載した飛しょう体と、こ
の飛しょう体に搭載された前記複数の受光センサのうち
の２つの受光センサから出力される受光信号を比較し、
前記所定の軸からの前記２つの受光センサのオフセット
量およびオフセット方向をそれぞれ求めるオフセット検
出器と、このオフセット検出器で求められた前記オフセ
ット量および前記オフセット方向から前記飛しょう体の
操舵量および操舵方向を計算する計算装置と、この計算
装置で計算された前記操舵量および前記操舵方向によっ
て前記飛しょう体を操舵する操舵装置とを具備してい
る。また、飛しょう体を誘導しようとする目標の位置を
検出する目標標定センサと、この目標標定センサで検出
された前記目標の位置をもとに、前記目標がレーザビー
ムの照射領域に入るように、レーザビーム照射器による
レーザビームの照射領域を計算する照射方向計算器とを
設けている。

【００１１】また、飛しょう体の位置を検出する飛しょ
う体標定センサと、この飛しょう体標定センサで検出さ
れた前記飛しょう体の位置をもとに、前記飛しょう体が
レーザビームの照射領域に入るように、レーザビーム照
射器によるレーザビームの照射領域を計算する照射方向
計算器とを設けている。

【００１２】また、飛しょう体を誘導しようとする目標
の位置を検出する目標標定センサと、飛しょう体の位置
を検出する飛しょう体標定センサと、前記目標位置セン
サで検出された前記目標の位置および前記飛しょう体標
定センサで検出された前記飛しょう体の位置をもとに、
前記飛しょう体および前記目標がレーザビームの照射領
域に入るように、レーザビーム照射器によるレーザビー
ムの照射領域を計算する照射方向計算器とを設けてい
る。

【００１３】また、本発明の光波誘導装置は、指向方向
に最大の照射強度を有し前記指向方向から離れるつれて
照射強度が小さくなる特性のレーザビームを、所定の軸
に対して前記指向方向を傾けて円錐状に照射するレーザ
ビーム照射器と、このレーザビーム照射器による前記レ
ーザビームを受光してその照射強度に対応した受光信号
を出力し、かつ、受光位置が変化する受光センサを搭載
した飛しょう体と、受光位置が相違する前記受光センサ
から出力される受光信号をもとに、前記所定の軸からの
前記受光センサのオフセット量およびオフセット方向を
それぞれ求めるオフセット検出器と、このオフセット検
出器で求められた前記オフセット量および前記オフセッ
ト方向から前記飛しょう体の操舵量および操舵方向を計
算する計算装置と、この計算装置で計算された前記操舵
量および前記操舵方向によって前記飛しょう体を操舵す
る操舵装置とを具備している。

【００１４】また、受光センサが所定の間隔で複数箇所
に設けられている。

【００１５】上記した構成によれば、指向方向に最大の
照射強度を有し指向方向から離れるつれて照射強度が小
さくなる特性のレーザビームを、所定の軸に対して指向
方向を傾けて円錐状に照射している。この場合、受光セ
ンサが所定の軸からオフセットすると、受光センサから
出力される受光信号が所定の軸からのオフセット量に応
じた変化をする。したがって、受光センサ出力である受
光信号の変化を検出することによってオフセット量を検
出できる。また、受光センサを例えば複数個設けた場
合、所定の軸からのオフセット方向に対応して複数の受
光センサ出力の大きさが互いに相違する。したがって、
複数の受光センサ出力の大きさを比較することによって
オフセット方向が検出できる。

【００１６】また、上記した受光センサを飛しょう体に
搭載している。この場合、受光センサ出力を利用するこ
とによって所定の軸からの飛しょう体のオフセットを検
出できる。したがって、飛しょう体のオフセットを小さ
くするように飛しょう体を操舵すれば、飛しょう体を所
定の軸方向に誘導できる。このとき、所定の軸を目標方
向に設定しておけば飛しょう体を目標まで誘導でき、ま
た、誘導装置と飛しょう体が共通の座標系を持たない場
合でも目標を追尾できる光波誘導装置を実現できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のオフセット検出装置の実
施形態について図１（ａ）の回路構成図を参照して説明
する。符号１１はレーザビーム照射器で、レーザビーム
照射器１１は、所定の中心軸１２を中心にして円錐状に
レーザビーム１３を照射し、点線で示したような照射領
域１４を形成している。そして、レーザビーム照射器１
１から距離Ｒの照射領域１４に受光センサ１５が配置さ
れている。受光センサ１５はレーザビーム１３を受光
し、受光した光エネルギーを電圧信号などの受光信号Ｓ
に変換し出力する構成になっている。受光センサ１５か
ら出力された受光信号Ｓは振幅測定回路１６に加えら
れ、受光信号の振幅変化分Ａが測定される。また、振幅
測定回路１６で測定された受光信号Ｓの振幅変化分Ａ
は、変換テーブル１７に記憶された記憶データと対比さ
れ、受光センサ１５の中心軸１２からの離隔角度θ、い
わゆるオフセット量が検出される。

【００１８】ここで、上記した構成のオフセット検出装
置の動作について説明する。レーザビーム照射器１１か
ら照射されるレーザビーム１３は、図１（ｂ）に示すよ
うにビームの指向方向１８で最大の照射強度を有し、ビ
ームの指向方向１８からオフセットするに従って単調に
減衰する特性となっている。そして、このような特性の
レーザビーム１３が、図１（ｃ）に示すように所定の中
心軸１２に対してビームの指向方向１８が所定の離心角
φで傾いて中心軸１２のまわりを回転し、レーザビーム
の照射領域１４を形成している。このとき、レーザビー
ム１３のビームの指向方向１８の軌跡は円錐状になり、
ビームの指向方向１８が作る軌跡の内側は、図１（ｄ）
に示すようにビームの指向方向１８で照射強度が最大
で、中心軸１２に向かって照射強度が単調に低下してい
る。

【００１９】このとき、レーザビームの照射領域１４に
位置する受光センサ１５から出力される受光信号Ｓは図
１（ｅ）に示すようにレーザビーム１３の回転周期と同
じ周期Ｔで変化する。そして、中心軸１２からのオフセ
ット量を離隔角度θで表し、また、受光センサ１５から
出力される受光信号Ｓの最大値と最小値の差の振幅変化
分をＡで表すと、離隔角度θ＝０の場合は振幅変化分Ａ
＝０となって直流になる。そして、離隔角度θが大きく
なると振幅変化分Ａも大きくなり、いわゆる振幅変調信
号になる。

【００２０】この場合、照射強度の最大値をＶｍａｘ、
最小値をＶｍｉｎとすると、振幅変化分Ａは、Ａ＝Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ ……（１）となる。この関係から分かるように振幅変調信号は、縦
軸を振幅変化分Ａ、横軸を離隔角度θとすると、図１
（ｆ）の線分Ｍのように離隔角度θが増加するとともに
振幅変化分Ａが単調に増加する特性になる。

【００２１】このとき、図１（ｆ）の線分Ｍのような振
幅変調信号の特性、即ち、振幅変化分Ａと離隔角度θの
関係を関数化あるいはテーブル化して変換テーブル１７
に記憶させておく。そして、振幅測定回路１６で測定さ
れた受光信号の振幅変化分Ａが変換テーブル１７に入力
した際、振幅変化分Ａに対応した離隔角度θが変換テー
ブル１７から出力されるようになっている。

【００２２】なお、上記した構成において距離Ｒが既知
でない場合、距離Ｒを測定する手段、そして距離Ｒに対
応して振幅変調特性を補正する手段が付加される。

【００２３】次に、本発明のオフセット検出装置の他の
実施形態について図２の回路構成図を参照して説明す
る。図２では、図１に対応する部分には同一の符号を付
し重複する説明は省略する。図１では、受光センサ１５
から出力された受光信号Ｓが振幅測定回路１６に加えら
れている。しかし、図２では、受光信号Ｓは振幅比測定
回路２１に加えられている。そして、振幅比測定回路２
１において受光信号Ｓの振幅の最大値Ｖｍａｘと最小値
Ｖｍｉｎの振幅比Ｖｒが求められる。この場合、変換テ
ーブル２２には、振幅比Ｖｒが入力されると、受光セン
サ１５の中心軸１２に対する離隔角度θを出力すような
データ、例えば、図２（ｂ）の線分Ｎに示すような関係
のデータが記憶されている。図２（ｂ）の縦軸は受光セ
ンサ１５から出力される受光信号Ｓの振幅の最大値と最
小値の比Ｖｒ、また、横軸は受光センサ１５の中心軸１
２に対する離隔角度θである。

【００２４】図２の構成では振幅比測定回路２１が用い
られている。この場合、例えば受光センサ１５の変換効
率が変化しても正しい離隔角度θが求められる。例え
ば、受光センサ１５の変換効率がｇ倍に変化すると、受
光信号Ｓの振幅値も全体的にｇ倍になる。このため最大
値Ｖｍａｘおよび最小値Ｖｍｉｎもそれぞれｇ倍にな
る。しかし、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎの比Ｖｒ
は、Ｖｒ＝（Ｖｍａｘ×ｇ）／（Ｖｍｉｎ×ｇ）＝Ｖｍａｘ／Ｖｍｉｎ……（２）となり、変換効率の変化による影響はなくなる。したが
って、受光センサ１５の変換効率の変化に関係なしに中
心軸１２に対する受光センサ１５の離隔角度θを求める
ことができる。また、レーザビーム照射器１１と受光セ
ンサ１５間の距離Ｒが変化し、あるいはレーザビーム１
３のレベル変動などがあっても、これらの影響なしに中
心軸１２に対する受光センサ１５の離隔角度θを求める
ことができる。

【００２５】次に、本発明の他の実施形態として２つの
受光センサを用いる場合を例にとり図３を参照して説明
する。なお、図３では、図１に対応する部分には同一の
符号を付し、図１と相違する構成を中心に説明する。こ
の実施形態の場合、レーザビーム照射器１１から距離Ｒ
の位置に、２つの受光センサ３１１、３１２が両者を結
ぶ直線が中心軸１２に直交するように、また、所定の間
隔でプラットフォーム３２上に設置されている。なお、
プラットフォーム３２の位置を、例えば受光センサ３１
１、３１２の中点Ｐで示している。

【００２６】上記した構成の場合、照射領域１４におけ
るレーザビーム１３の照射強度の分布は図１（ｄ）と同
様で、また、受光センサ３１１、３１２から出力される
受光信号Ｓ１、Ｓ２はそれぞれ中心軸１２からの離隔角
度θ１、θ２で決まる振幅変化分Ａ１、Ａ２を持つ振幅
変調信号となっている。そして、受光信号Ｓ１、Ｓ２は
それぞれ振幅測定回路３３１、３３２に入力され、振幅
変化分Ａ１、Ａ２が測定される。その後、振幅変化分Ａ
１、Ａ２がオフセット検出回路３４で比較され、プラッ
トフォーム３３や受光センサ３１１、３１２のオフセッ
ト方向、例えば中心軸１２に対する中点Ｐのオフセット
方向が検出される。

【００２７】例えば、中点Ｐが中心軸１２上にある場
合、各受光センサ３１１、３１２から出力される受光信
号Ｓ１、Ｓ２の振幅変化分Ａ１、Ａ２は等しくなる。ま
た、図３（ｂ）に示すように中点Ｐが受光センサ３１１
方向にオフセットすると、受光センサ３１１の方が中心
軸１２からのずれが大きくなり、この結果、受光センサ
３１１から出力される受光信号Ｓ１の振幅変化分Ａ１の
方が大きくなる。逆に、中点Ｐが受光センサ３１２方向
にオフセットすると、受光センサ３１２から出力される
受光信号Ｓ２の振幅変化分Ａ２の方が大きくなる。この
ような関係を利用してオフセット方向が検出される。

【００２８】例えば、振幅変化分Ａ１＝振幅変化分Ａ２
の場合、中点Ｐが中心軸１２上に位置することになる。
この場合、「オフセットなし」としてオフセット検出回
路３４はオフセット方向信号Ｄ、例えば「０」を出力す
る。また、Ａ１＞Ａ２の場合、中点Ｐは受光センサ２４
１方向にオフセットしていることになる。この場合、
「オフセットあり」としてオフセット方向信号Ｄ「＋
１」を出力する。また、Ａ１＜Ａ２の場合、中点Ｐは受
光センサ２４２方向にオフセットしている。この場合
「オフセットあり」としてオフセット方向信号Ｄ「−
１」を出力する。

【００２９】上記したような方法により、プラットフォ
ーム３２や受光センサ３１１、３１２の中心軸１２に対
するオフセット方向が測定される。

【００３０】なお、図３の構成において、オフセット量
を求める場合、図１などで説明したように受信信号Ｓ
１、Ｓ２の振幅変化分Ａ１、Ａ２と離隔角度θとの関係
を関数化あるいはテーブル化した変換テーブル（図示せ
ず）が使用される。

【００３１】なお、レーザビーム照射器１１と各受光セ
ンサ３１１、３１２間の距離は厳密には相違している。
しかし、このような距離の相違による照射強度の変化は
無視できる程度で、実用上の問題は生じない。

【００３２】次に、本発明の他の実施形態について図４
で説明する。なお、図４では、図３に対応する部分には
同一の符号を付し、図３と相違する構成を中心に説明す
る。この実施形態では、振幅比測定回路４１１、４１２
が設けられ、受光センサ３１１、３１２から出力される
受光信号Ｓ１、Ｓ２はそれぞれの振幅の最大値Ｖｍａｘ
と最小値Ｖｍｉｎの振幅比Ｖｒ１、Ｖｒ２が計算され
る。

【００３３】このように振幅比を用いた場合、受光セン
サ３１１、３１２の変換効率が相違しても正しいオフセ
ット方向を求めることができる。例えば、受光センサ３
１１の変換効率が受光センサ３１２のｇ倍の場合、受光
センサ３１１の受光信号の振幅値は全体的にｇ倍とな
り、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎはそれぞれｇ倍と
なる。しかし、両者の比Ｖｒは式（２）の関係から変換
効率の違いによる影響はなくなる。

【００３４】また、図４の構成では、振幅比Ｖｒ１と振
幅比Ｖｒ２の大きさがオフセット検出回路４２で比較さ
れる。そして、Ｖｒ１＝Ｖｒ２の場合、プラットフォー
ム３２や受光センサ３１１、３１２のオフセット方向、
即ち、中心軸１２に対する中点Ｐの位置は「オフセット
なし」として、オフセット検出回路４２はオフセット方
向信号Ｄ、例えば「０」を出力する。また、Ｖｒ１＞Ｖ
ｒ２の場合、「受光センサ３１１方向にオフセットあ
り」としてオフセット方向信号Ｄ、例えば「＋１」を出
力する。また、Ｖｒ１＜Ｖｒ２の場合、「受光センサ３
１２方向にオフセットあり」としてオフセット方向信号
Ｄ、例えば「−１」を出力する。

【００３５】なお、図４の構成も、オフセット量を求め
る場合は、受信信号Ｓ１、Ｓ２の最大値と振幅最小値の
比とオフセット量との関係を関数化あるいはテーブル化
した変換テーブル（図示せず）が使用される。

【００３６】また、図４の構成の場合、レーザビーム照
射器１１からの距離Ｒの変化やレーザビーム照射器１１
の出力レベルの変動などによる照射強度の変化に関係な
く、中心軸１２に対する受光センサ３１１、３１２それ
ぞれの離隔角度θ１、θ２などを求めることができる。

【００３７】次に、この発明の他の実施形態について図
５を参照して説明する。なお、図５では、図４に対応す
る部分には同一の符号を付し、図４と相違する構成を中
心に説明する。この実施形態の場合、レーザビーム照射
器１１から距離Ｒの位置に、２つの受光センサ３１１、
３１２が所定間隔で、そして、受光センサ３１１、３１
２を結ぶ直線が中心軸１２に直交するように、例えばプ
ラットフォーム３２上に設置されている。

【００３８】そして、受光センサ３１１、３１２から出
力された受光信号Ｓ１、Ｓ２は、振幅比測定回路４１
１、４１２でそれぞれの振幅比Ｖｒ１、Ｖｒ２が求めら
れる。その後、オフセット検出回路４２において振幅比
Ｖｒ１、Ｖｒ２の大きさが比較される。

【００３９】このとき、Ｖｒ１＝Ｖｒ２の場合、プラッ
トフォーム３２や受光センサ３１１、３１２の位置、即
ち中点Ｐの位置は中心軸１２に対し「オフセットなし」
として、オフセット検出回路４２はオフセット方向信号
Ｄ、例えば「０」を出力する。また、Ｖｒ１＞Ｖｒ２の
場合、「受光センサ３１１方向にオフセットあり」とし
て「＋１」を、また、Ｖｒ１＜Ｖｒ２の場合、「受光セ
ンサ３１２方向にオフセットあり」として例えば「−
１」をそれぞれ出力する。

【００４０】また、このとき、オフセット検出回路４２
はＶｒ１、Ｖｒ２の大きい方を選択し、大きい方を振幅
比信号Ｖｒとして出力する。ここではＶｒ１＞Ｖｒ２
で、Ｖｒ＝Ｖｒ１とする。このとき、振幅比Ｖｒ１が振
幅比信号Ｖｒとして変換テーブル５１に入力される。変
換テーブル５１は２つの変換テーブル５１１、５１２で
構成されており、ここでは、振幅比Ｖｒ１が入力されて
いるため受光センサ３１１出力に対応する変換テーブル
５１１がセット方向信号Ｄによって選択される。変換テ
ーブル５１１には、受光センサ３１１の離隔角度θと振
幅比Ｖｒ１の関係が記憶されており、振幅比Ｖｒ１を利
用して受光センサ３１１の中心軸１２からの離隔角度θ
が求められる。

【００４１】そして、振幅比比較回路４２で求められた
オフセット方向信号Ｄと、変換テーブル５１で求められ
た離隔角度θが誤差信号計算回路５２に入力され、受光
センサ３１１のオフセット信号、いわゆるオフセット方
向とオフセット量の各データを含んだ誤差信号Ｅが求め
られる。

【００４２】この場合、誤差信号Ｅは、オフセット方向
Ｄと離隔角度θをもとに符号つきのオフセット値、例え
ば、Ｅ＝Ｄ×θ……（３）ただし、Ｖｒ１＝Ｖｒ２の時、Ｄ＝０Ｖｒ１＞Ｖｒ２の時、Ｄ＝＋１Ｖｒ１＜Ｖｒ２の時、Ｄ＝−１で表される。

【００４３】なお、オフセット検出回路４２で振幅比の
小さい方を選択した場合、オフセット量が小さく、２つ
の受光センサ３１１、３１２が中心軸１２に対して反対
方向にある時と、オフセット量が大きく、受光センサ３
１１、３１２がともに中心軸１２に対して同じ方向にあ
る時とで、（３）式の符号が逆転することになり好まし
くない。

【００４４】次に、この発明の光波誘導装置の実施形態
について図６を参照して説明する。符号６１は誘導装置
で、レーザビーム照射器６１１や走査駆動回路６１２な
どから構成されている。レーザビーム照射器６１１は図
１（ｂ）で説明したと同様にレーザビーム６２を中心軸
６３を中心にして矢印Ｙ方向に円錐状に照射し、図１
（ｃ）や（ｄ）で説明したと同様の照射領域６４を形成
している。また、走査駆動回路６１２はレーザビーム６
２の指向方向を制御し、例えば、照射領域６４の中心軸
６３が目標６５方向を向くようにし、そして、目標６５
に向かう飛しょう体６６が照射領域６４内に位置するよ
うにしている。また、飛しょう体６６の後部には図６
（ｂ）のＡ点乃至Ｄ点で示すように、例えば４つの受光
センサ６６１、６６２、６６３、６６４が胴体表面など
共通の円周上に等間隔に配置されている。

【００４５】ここで、上記した構成において、受光セン
サ６６１、６６２、６６３、６６４から誤差信号Ｅ１、
Ｅ２や操舵ベクトルＮを得る方法について図６（ｂ）、
（ｃ）を参照して説明する。例えば、Ａ点の受光センサ
６６１とＣ点の受光センサ６６３から出力される受光信
号Ｓ１、Ｓ３をオフセット検出回路６７１に入力し、そ
して、図１乃至図５で説明したと同様の処理を行い、線
分ＡＣ方向におけるオフセット方向およびオフセット
量、即ちオフセット信号Ｅ１を出力する。同様に、Ｂ点
の受光センサ６６２とＤ点の受光センサ６６４の受光信
号Ｓ２、Ｓ４をオフセット検出回路６７２に入力し、線
分ＢＤ方向におけるオフセット信号Ｅ２を出力する。そ
して、これらのオフセット信号Ｅ１、Ｅ２が操舵装置６
８に加えられる。操舵装置６８では、オフセット信号Ｅ
１、Ｅ２をもとに中心軸６４に対する操舵ベクトルＮを
計算し、また操舵ベクトルＮが小さくなるように操舵
し、飛しょう体６６が中心軸６４上を進むように制御す
る。

【００４６】上記した構成によれば、飛しょう体６６は
目標６５方向に飛しょうする。そして、飛しょう体６６
が中心軸６３からオフセットすると誤差信号Ｅ１、Ｅ２
が発生する。このとき、その都度、誤差信号Ｅ１、Ｅ２
が零となるように飛しょう体６６の進行方向を修正す
る。このようにして飛しょう体６６が目標６５に誘導さ
れる。

【００４７】次に、この発明の他の実施形態について図
７を参照して説明する。図７では、図６に対応する部分
には同一の符号を付し、図６と相違する構成を中心に説
明する。この実施形態では目標標定センサ７１が設けら
れ、目標６５の位置や速度等の目標情報ＴＤを検出して
いる。そして、検出された目標情報ＴＤは照射方向計算
器７２に入力される。照射方向計算器７２は、目標情報
ＴＤをもとに例えば目標６５の未来位置を計算し、計算
された未来位置のデータを走査駆動回路６１２へ出力す
る。これにより、走査駆動回路６１２は、照射領域６４
の中心軸６３が例えば目標６５の未来位置に一致するよ
うにレーザビーム照射器６１１を駆動する。

【００４８】この構成によれば、中心軸６３は常に目標
６５方向を向いている。そして、飛しょう体６６は中心
軸６３方向に誘導され、目標６５に誘導される。なお、
飛しょう体６６の誘導方法は図６の実施形態と同様であ
るので説明は省略する。

【００４９】次に、この発明の他の実施形態について図
８を参照して説明する。図８では、図７に対応する部分
には同一の符号を付し、図７と相違する構成を中心に説
明する。この実施形態の場合、飛しょう体６６の位置情
報ＦＤを検出する飛しょう体標定センサ８１が設けられ
ている。そして、飛しょう体６６の位置情報ＦＤが飛し
ょう体標定センサ８１で検出され照射方向計算器７２に
入力される。このとき、照射方向計算器７２は、照射領
域６４の中心軸６３が例えば飛しょう体６６の位置情報
ＦＤと目標６５との中間に位置し、また、飛しょう体６
６が照射領域６４に入るようにレーザビームの指向方向
を計算する。そして、その計算結果を、走査駆動回路６
１２に伝え、レーザビーム照射器６１１から照射される
レーザビームが計算された指向方向を向くように制御す
る。この場合、飛しょう体６６は徐々に中心軸６３方向
に誘導され、飛しょう体６６と目標６５は同一照射領域
に入り、図７で説明したと同様の方法で飛しょう体６６
は目標６５に誘導される。

【００５０】この構成によれば、飛しょう体６６の位置
情報ＦＤを検出し、飛しょう体６６が照射領域６４に入
るようにレーザビームの指向方向を制御している。した
がって、飛しょう体６６がレーザビームの照射領域６４
から外れている場合などの誘導に有効である。

【００５１】次に、この発明の他の実施形態について図
９を参照して説明する。図９は、図８に対応する部分に
は同一の符号を付し、図８と相違する構成を中心に説明
する。この実施形態では、目標６５を観測する目標標定
センサ７１と、飛しょう体６６を観測する飛しょう体標
定センサ８１の両方が設けられている。そして、目標標
定センサ７１から得られる目標の位置情報ＴＤや目標標
定センサ７１から得られる目標位置情報ＦＤが、それぞ
れ照射方向計算器７２に入力される。これによって照射
方向計算器７２は、まず、照射領域６４の中心軸６３
が、例えば飛しょう体６６の位置と目標６５の中間に位
置し、また、飛しょう体６６が照射領域６４に入るよう
に中心軸６３の方向を計算する。そして、この計算結果
を走査駆動回路６１２に伝え、レーザビーム照射器６１
１の中心軸６３を計算された方向に向けさせる。

【００５２】この構成によれば、照射領域６４内に位置
する飛しょう体６６は中心軸６３方向に制御される。そ
の後、飛しょう体６６は中心軸６３に接近するように飛
び続け、目標６５と飛しょう体６６が同一照射領域内に
入りようになる。そして、中心軸６３が目標６５方向に
向くようになると、飛しょう体６６は目標６５に向かっ
て飛び、目標方向に誘導される。

【００５３】なお、上記した各実施形態では、レーザビ
ームが連続波の場合で説明している。しかし、受光セン
サの側にパルスの波高値や平均値を検出する回路を設け
ることによってレーザビームがパルス変調の場合でも本
発明を構成できる。

【００５４】ここで、レーザビームがパルス変調の場合
を図１０で説明する。符号１０１は受光センサで、この
場合、受光センサ１０１から出力される受光信号Ｓの波
形は図１０ｂに示すようにパルス状に出力Ｓ１１、Ｓ２
１、Ｓ３１、…される。このとき、受光信号Ｓのパルス
状出力の包絡線波形Ｗは周期Ｔで変化する図１（ｅ）と
等価の波形になる。したがって、パルス波高値検出回路
１０２で、例えば各パルス状出力Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３
１、…の波高値Ｈを検出し、そして、これらの波高値Ｈ
から包連線波形Ｗの最大値Ｖｍａｘや最小値Ｖｍｉｎを
振幅検出回路１０３で計算すれば、振幅変化分Ａが求め
られる。このようにして検出されたＶｍａｘ、Ｖｍｉｎ
を利用すれば、連続波の場合と同様の方法でオフセット
方向やオフセット量を検出でき、また、光波誘導を行う
ことができる。

【００５５】なお、振幅検出回路１０３において包連線
波形Ｗの最大値Ｖｍａｘや最小値Ｖｍｉｎを計算する場
合、パルス列が密であれば、パルス波高値そのものの最
大値や最小値をそれぞれＶｍａｘ、Ｖｍｉｎに近似させ
ることもできる。

【００５６】ところで、上記した光波誘導装置の場合、
４個の受光センサが用いられている。しかし、受光セン
サが４個以外の場合にも本発明を構成できる。例えば、
受光センサが４個以外の場合について図１１で説明す
る。図（ａ）は１８０°間隔に２つの受光センサ１１
１、１１２が設けられた場合である。この場合、２つの
受光センサから、図１１（ａ）の矢印で示す１軸方向の
オフセット信号Ｅしか得られない。しかし、図１１
（ｂ）に示すように２つの受光センサ１１１、１１２を
飛しょう体の胴体１１０のまわりに９０°回転させれ
ば、２つの受光センサ１１１がＡ点とＣ点にある状態
と、Ｂ点とＤ点にある２つの状態を形成できる。したが
って、受光センサがＡ点とＣ点にある状態と、受光セン
サがＢ点とＤ点にある状態とで、時間差をつけて２方向
のオフセット信号Ｅ１、Ｅ２（光波誘導装置における誤
差信号に対応する）を得ることができ、操舵ベクトルＮ
を計算することができる。したがって、３次元空間に位
置する目標方向に飛しょう体を誘導することができる。

【００５７】また、図１１（ｃ）は受光センサ１１１が
１つの場合を示している。この場合、１つの受光センサ
１１１を胴体１１０の周囲に、例えば９０°づつ順に回
転させれば４つの観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが実現できる。
したがって２方向の誤差信号を得ることができ、飛しょ
う体を誘導する操舵ベクトルを求めることができる。

【００５８】また、図１１（ｄ）は、受光センサ１１
１、１１２、１１３が３つの場合を示している。３つの
受光センサ１１１、１１２、１１３がそれぞれＡ点、Ｂ
点、Ｃ点にあるとすると、Ａ点、Ｂ点の受光センサから
ＡＢ方向の誤差信号Ｅ１が、またＢ点、Ｃ点の受光セン
サからＢＣ方向の誤差信号Ｅ２が、また、Ｃ点、Ａ点の
受光センサからＣＡ方向の誤差信号Ｅ３がそれぞれ得ら
れる。これら３つの誤差信号Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を用いて
図１１（ｅ）のようにベクトル演算することによって操
舵ベクトルＮを得ることができる。

【００５９】上記したように本発明では、２方向以上で
の誤差信号が得られれば、誤差信号の各方向が直交して
いなくても操舵ベクトルＮを得ることができる。したが
って、受光センサを設置する位置や数は任意に選定でき
る。

【００６０】なお、図９の実施形態では、目標標定セン
サと飛しょう体標定センサを別構成にしている。しか
し、この２つのセンサの機能を持つ１つのセンサで構成
することもできる。

【００６１】なお、上記した実施形態では、オフセット
量として離隔角度を用いている。しかし、距離が計測で
きる点や定点などに受光センサが配置されている場合
は、オフセット量として離隔距離を用いることもでき
る。また、受光センサ出力の受光信号の大きさを電圧で
表現している。しかし、電流や電力など、入射したエネ
ルギー量を直接または間接的に表現するその他の単位で
表現することもできる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、所定の軸方向からのオ
フセット量あるいはオフセット方向を検出するオフセッ
ト検出装置、および、誘導装置と飛しょう体が共通の座
標系を持たない場合でも、飛しょう体を所定の方向に誘
導できる光波誘導装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオフセット検出装置の実施形態を説明
する図である。

【図２】本発明の他のオフセット検出装置の実施形態を
説明する図である。

【図３】本発明の他のオフセット検出装置の実施形態を
説明する図である。

【図４】本発明の他のオフセット検出装置の実施形態を
説明する図である。

【図５】本発明の他のオフセット検出装置の実施形態を
説明する図である。

【図６】本発明の光波誘導装置の実施形態を説明する図
である。

【図７】本発明の他の光波誘導装置の実施形態を説明す
る図である。

【図８】本発明の他の光波誘導装置の実施形態を説明す
る図である。

【図９】本発明の他の光波誘導装置の実施形態を説明す
る図である。

【図１０】本発明の他の光波誘導装置の実施形態を説明
する図である。

【図１１】本発明における受光センサが４個以外の場合
の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１１…レーザビーム照射器１２…中心軸１３…レーザビーム１４…照射領域１５…受光センサ１６…振幅測定回路１７…変換テーブル１８…ビームの指向方向Ｓ…受光信号Ａ…振幅変化分Ｒ…距離 θ…離隔角度 φ…離心角Ｙ…レーザビームの回転方向を示す矢印６１…誘導装置６１１６１１…レーザビーム照射器６１２…走査駆動回路６２…レーザビーム６３…中心軸６４…照射領域６５…目標６６…飛しょう体６６１〜６６４…受光センサ６７１、６７２…オフセット検出回路６８…操舵装置７１…目標標定センサ７２…照射方向計算器８１…飛しょう体標定センサ１０１…受光センサ１０２…パルス波高値検出回路１０３…振幅検出回路Ｅ１、Ｅ２…誤差信号Ｎ…操舵ベクトル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指向方向に最大の照射強度を有し前記指
向方向から離れるつれて照射強度が小さくなる特性のレ
ーザビームを、所定の軸に対して前記指向方向を傾けて
円錐状に照射するレーザビーム照射器と、このレーザビ
ーム照射器による前記レーザビームの照射領域に位置
し、前記レーザビームを受光しその照射強度に応じた受
光信号を出力する受光センサと、前記所定の軸に対する
前記受光センサのオフセット量とこのオフセット量に対
応した前記受光信号との関係を関数化またはテーブル化
したデータとして記憶した記憶装置と、前記受光センサ
から出力される前記受光信号と前記記憶装置に記憶され
た前記データを対比し、前記所定の軸に対する前記受光
センサのオフセット量を検出するオフセット量検出器と
を具備したオフセット検出装置。
【請求項２】指向方向に最大の照射強度を有し前記指
向方向から離れるつれて照射強度が小さくなる特性のレ
ーザビームを、所定の軸に対して前記指向方向を傾けて
円錐状に照射するレーザビーム照射器と、このレーザビ
ーム照射器による前記レーザビームの照射領域に位置
し、前記レーザビームを受光しその照射強度に応じた受
光信号を出力する受光センサと、前記所定の軸に対する
前記受光センサのオフセット量とこのオフセット量に対
応した前記受光信号の最大値と最小値の比との関係を関
数化またはテーブル化したデータとして記憶した記憶装
置と、前記受光センサから出力される前記受光信号の最
大値と最小値の比と前記記憶装置に記憶された前記デー
タを対比し、前記所定の軸に対する前記受光センサのオ
フセット量を検出するオフセット量検出器とを具備した
オフセット検出装置。
【請求項３】指向方向に最大の照射強度を有し前記指
向方向から離れるつれて照射強度が小さくなる特性のレ
ーザビームを、所定の軸に対して前記指向方向を傾けて
円錐状に照射するレーザビーム照射器と、このレーザビ
ーム照射器による前記レーザビームの照射領域に、両者
を結ぶ方向が前記所定の軸に直交するように所定間隔で
配置され、かつ、前記レーザビームを受光してその照射
強度に応じた受光信号を出力する２つの受光センサと、
この２つの受光センサそれぞれから出力される受光信号
の振幅変化を検出する２つの振幅検出装置と、この２つ
の振幅検出装置それぞれで検出された振幅変化の大きさ
を比較し、前記所定の軸に対する前記２つの受光センサ
のオフセット方向を検出するオフセット方向検出器とを
具備したオフセット検出装置。
【請求項４】指向方向に最大の照射強度を有し前記指
向方向から離れるつれて照射強度が小さくなる特性のレ
ーザビームを、所定の軸に対して前記指向方向を傾けて
円錐状に照射するレーザビーム照射器と、このレーザビ
ーム照射器による前記レーザビームの照射領域に、両者
を結ぶ方向が前記所定の軸に直交するように所定間隔で
配置され、かつ、前記レーザビームを受光してその照射
強度に応じた受光信号を出力する２つの受光センサと、
この２つの受光センサそれぞれから出力される受光信号
の最大の振幅値と最小の振幅値の比を検出する２つの振
幅比検出装置と、この２つの振幅比検出装置それぞれで
検出された各振幅比の大きさを比較し、前記所定の軸に
対する前記２つの受光センサのオフセット方向を検出す
るオフセット方向検出器とを具備したオフセット検出装
置。
【請求項５】指向方向に最大の照射強度を有し前記指
向方向から離れるつれて照射強度が小さくなる特性のレ
ーザビームを、所定の軸に対して前記指向方向を傾けて
円錐状に照射するレーザビーム照射器と、このレーザビ
ーム照射器による前記レーザビームの照射領域に所定間
隔で位置し、かつ、前記レーザビームを受光してその照
射強度に対応した受光信号を出力する複数の受光センサ
と、この複数の受光センサのうちの２つの受光センサか
ら出力される受光信号から、前記所定の軸に対する前記
２つの受光センサのオフセット量およびオフセット方向
をそれぞれ求めるオフセット検出器とを具備したオフセ
ット検出装置。
【請求項６】指向方向に最大の照射強度を有し前記指
向方向から離れるつれて照射強度が小さくなる特性のレ
ーザビームを、所定の軸に対して前記指向方向を傾けて
円錐状に照射するレーザビーム照射器と、このレーザビ
ーム照射器による前記レーザビームを受光しその照射強
度に対応した受光信号を出力する複数の受光センサを搭
載した飛しょう体と、この飛しょう体に搭載された前記
複数の受光センサのうちの２つの受光センサから出力さ
れる受光信号を比較し、前記所定の軸からの前記２つの
受光センサのオフセット量およびオフセット方向をそれ
ぞれ求めるオフセット検出器と、このオフセット検出器
で求められた前記オフセット量および前記オフセット方
向から前記飛しょう体の操舵量および操舵方向を計算す
る計算装置と、この計算装置で計算された前記操舵量お
よび前記操舵方向によって前記飛しょう体を操舵する操
舵装置とを具備した光波誘導装置。
【請求項７】飛しょう体を誘導しようとする目標の位
置を検出する目標標定センサと、この目標標定センサで
検出された前記目標の位置をもとに、前記目標がレーザ
ビームの照射領域に入るように、レーザビーム照射器に
よるレーザビームの照射領域を計算する照射方向計算器
とを設けたことを特徴とする請求項６記載の光波誘導装
置。
【請求項８】飛しょう体の位置を検出する飛しょう体
標定センサと、この飛しょう体標定センサで検出された
前記飛しょう体の位置をもとに、前記飛しょう体がレー
ザビームの照射領域に入るように、レーザビーム照射器
によるレーザビームの照射領域を計算する照射方向計算
器とを設けたことを特徴とする請求項６記載の光波誘導
装置。
【請求項９】飛しょう体を誘導しようとする目標の位置
を検出する目標標定センサと、飛しょう体の位置を検出
する飛しょう体標定センサと、前記目標位置センサで検
出された前記目標の位置および前記飛しょう体標定セン
サで検出された前記飛しょう体の位置をもとに、前記飛
しょう体および前記目標がレーザビームの照射領域に入
るように、レーザビーム照射器によるレーザビームの照
射領域を計算する照射方向計算器とを設けたことを特徴
とする請求項６記載の光波誘導装置。
【請求項１０】指向方向に最大の照射強度を有し前記
指向方向から離れるつれて照射強度が小さくなる特性の
レーザビームを、所定の軸に対して前記指向方向を傾け
て円錐状に照射するレーザビーム照射器と、このレーザ
ビーム照射器による前記レーザビームを受光してその照
射強度に対応した受光信号を出力し、かつ、受光位置が
変化する受光センサを搭載した飛しょう体と、受光位置
が相違する前記受光センサから出力される受光信号をも
とに、前記所定の軸からの前記受光センサのオフセット
量およびオフセット方向をそれぞれ求めるオフセット検
出器と、このオフセット検出器で求められた前記オフセ
ット量および前記オフセット方向から前記飛しょう体の
操舵量および操舵方向を計算する計算装置と、この計算
装置で計算された前記操舵量および前記操舵方向によっ
て前記飛しょう体を操舵する操舵装置とを具備した光波
誘導装置。
【請求項１１】受光センサが所定の間隔で複数箇所に
設けられたことを特徴とする請求項１０記載の光波誘導
装置。