(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段を有する第１の宇宙飛翔体が第２の宇宙飛翔体にドッキングする場合のターゲットとして用いられ、該第２の宇宙飛翔体に設けられて前記撮像手段により撮像される宇宙飛翔体用ターゲットであって、
所定形状のターゲット板と、
該ターゲット板の表面に設けられ、少なくとも先端開口で、所定の奥行きを有する中空筒体と、
複数個の発光素子とを有してなると共に、
前記複数個の発光素子は、
前記中空筒体の軸心と前記ターゲット板の表面とが交差する位置を交点として、互いに直交する平面視第１の直線及び平面視第２の直線上に等間隔で配置されていて、
前記平面視第１の直線及び平面視第２の直線上に等間隔で配置される前記複数個の発光素子のうち、前記交点の発光素子は、前記中空筒体の周壁に囲まれる中空内で、当該中空筒体の先端周面から所定の距離奥の位置に設けられていて、前記交点の発光素子の隣りの発光素子は、前記中空筒体の先端周面に設けられていて、残りの発光素子は、前記ターゲット板の表面に設けられていて、かつ、
前記交点の発光素子は、
前記第１の宇宙飛翔体の前記撮像手段が当該宇宙飛翔体用ターゲットに正対していないときは、前記中空筒体の周壁に遮られて撮像不可又は撮像不良となる一方、正対するときは、撮像可能又は撮像良好となることを特徴とする宇宙飛翔体用ターゲット。
【請求項２】
撮像手段を有する第１の宇宙飛翔体が第２の宇宙飛翔体にドッキングする場合のターゲットとして用いられ、該第２の宇宙飛翔体に設けられて前記撮像手段により撮像される宇宙飛翔体用ターゲットであって、
所定形状のターゲット板と、
該ターゲット板の表面に設けられ、少なくとも先端開口で、所定の奥行きを有する中空円筒体と、
複数個の発光素子とを有してなると共に、
前記複数個の発光素子は、
前記中空円筒体の軸心と前記ターゲット板の表面とが交差する位置を交点として、互いに直交する平面視第１の直線及び平面視第２の直線上に等間隔で配置されていて、
前記平面視第１の直線及び平面視第２の直線上に等間隔で配置される前記複数個の発光素子のうち、前記交点の発光素子は、前記中空円筒体の周壁に囲まれる中空内で、当該中空円筒体の先端周面から所定の距離奥の位置に設けられていて、前記交点の発光素子の隣りの発光素子は、前記中空円筒体の先端周面に設けられていて、残りの発光素子は、前記ターゲット板の表面に設けられていて、かつ、
前記交点の発光素子は、
前記第１の宇宙飛翔体の前記撮像手段が当該宇宙飛翔体用ターゲットに正対していないときは、前記中空円筒体の周壁に遮られて撮像不可又は撮像不良となる一方、正対するときは、撮像可能又は撮像良好となることを特徴とする宇宙飛翔体用ターゲット。
【請求項３】
前記中空筒体又は中空円筒体は、両端開口で、
前記中空筒体又は前記中空円筒体の先端周面から所定の距離奥の前記位置は、前記中空筒体又は前記中空円筒体の後端開口面と面一の前記ターゲット板の表面上の位置に相当することを特徴とする請求項１又は２記載の宇宙飛翔体用ターゲット。
【請求項４】
前記中空筒体又は中空円筒体の先端周面には、前記平面視第１の直線及び平面視第２の直線上に配置される前記複数個の発光素子以外にも、複数個の発光素子が配置されていて、これらの発光素子は、全体として、等角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の宇宙飛翔体用ターゲット。
【請求項５】
前記発光素子は、
発光ダイオードで構成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の宇宙飛翔体用ターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、宇宙飛翔体用ターゲット係り、たとえば、飛行している宇宙船などの宇宙飛翔体に他の宇宙飛翔体がドッキングする場合に用いて好適な宇宙飛翔体用ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙空間において、飛行している宇宙船などの宇宙飛翔体に他の宇宙飛翔体がドッキングする場合、飛行している宇宙飛翔体に設けられている位置検出用のターゲット（target、標的）に対して、他の宇宙飛翔体に設けられているターゲット確認用カメラにより撮像して位置の検出をしながらドッキング作業が行われる。しかしながら、ターゲットは発光しないので、地球の夜間領域の日陰時では、カメラによる撮像が不可能になるため、作業を進められなくなるか、又は、作業を進める場合には、同ターゲットに対する照明が必要となるという問題点がある。このため、地球の夜間領域の日陰時でも、照明を行うことなく、ドッキング作業が可能となるターゲットが要求されている。
【０００３】
この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載された宇宙構造体の相対位置・姿勢検出装置がある。
この検出装置では、被検出部は、光源を４個以上有し、同光源は、被検出用の第１の宇宙構造体の外周面に設けられ、交点を中心として略直角に延出される第１及び第２の直線上に異なった間隔で配列されている。撮像手段は、この被検出部に対応して検出用の第２の宇宙構造体に設けられ、上記光源を撮像する。演算手段により、この撮像手段で撮像された光源像の間隔比が検出されて直交する２直線の単位方向ベクトルが求められ、上記第１の宇宙構造体との相対位置及び相対姿勢が算出される。また、被検出部では、第１及び第２の直線上に配列された複数の光源と共に、同第１及び第２の直線の交点から延出される第３の直線上に所定の間隔を有して複数の光源が配列されている。また、被検出部では、上記第２の宇宙構造体の撮像手段に対向される四角錐形状の稜線上に、それぞれ複数の光源が異なった間隔で立体的に配列されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載されたドッキングシステムは、自走式ロボットと、同自走式ロボットとドッキングするステーションとを備えている。ステーションでは、発光部が、円弧状に配置された発光素子から発生される光の軸が円弧の曲率中心を通るように構成され、また、ドッキングするための第１の接続端子が設けられている。自走式ロボットでは、本体部が、円弧と同じ曲率半径の円弧部を有し、移動機構が、この本体部を移動させる。第１制御部により、上記ステーションの位置と地図情報とに基づいて移動経路が生成されて同ステーションの近傍領域まで自走するように制御される。受光部により、発光部からの光信号が受光され、方向検出部により、光信号の方向が検出される。第２制御部により、方向検出部によって検出された方向に本体部を移動させるように制御され、第２接続端子により、ステーションの第１の接続端子とドッキングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０２−０９８６２４号公報
【特許文献２】特開２００７−２７２３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、特許文献１に記載された検出装置では、高精度で迅速に宇宙構造体の相対位置及び姿勢が検出されるが、たとえば光源が異なった間隔で配列されているなど、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【０００７】
特許文献２に記載されたドッキングシステムでは、あらかじめ軌道やステーション以外の構造物を利用せずに、自走式ロボットとステーションとがドッキングされるが、発光素子が円弧状に配置されているなど、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【０００８】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、地球の夜間領域の日陰時でも、照明を行うことなく、ドッキング作業が可能となる宇宙飛翔体用ターゲットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明の構成は、撮像手段を有する第１の宇宙飛翔体が第２の宇宙飛翔体にドッキングする場合のターゲットとして用いられ、該第２の宇宙飛翔体に設けられて前記撮像手段により撮像される宇宙飛翔体用ターゲットに係り、所定形状のターゲット板と、該ターゲット板の表面に設けられ、少なくとも先端開口で、所定の奥行きを有する中空筒体と、複数個の発光素子とを有してなると共に、前記複数個の発光素子は、前記中空筒体の軸心と前記ターゲット板の表面とが交差する位置を交点として、互いに直交する平面視第１の直線及び平面視第２の直線上に等間隔で配置されていて、前記平面視第１の直線及び平面視第２の直線上に等間隔で配置される前記複数個の発光素子のうち、前記交点の発光素子は、前記中空筒体の周壁に囲まれる中空内で、当該中空筒体の先端周面から所定の距離奥の位置に設けられていて、前記交点の発光素子の隣りの発光素子は、前記中空筒体の先端周面に設けられていて、残りの発光素子は、前記ターゲット板の表面に設けられていて、かつ、前記交点の発光素子は、前記第１の宇宙飛翔体の前記撮像手段が当該宇宙飛翔体用ターゲットに正対していないときは、前記中空筒体の周壁に遮られて撮像不可又は撮像不良となる一方、正対するときは、撮像可能又は撮像良好となることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の構成によれば、地球の夜間領域の日陰時でも、照明を行うことなく、ドッキング作業が可能となり、日陰時の運用が可能となる宇宙飛翔体用ターゲットを提供することができる。また、交点の発光素子は、第１の宇宙飛翔体の撮像手段が宇宙飛翔体用ターゲットに正対する場合に確認されるため、正対の状態になったときの確認が容易に行われる。また、直交する第１の直線及び第２の直線上に等間隔で配置されている発光素子は、第１の宇宙飛翔体の撮像手段が正対位置から外れたときの、ずれの確認の補助となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態である宇宙飛翔体用ターゲットの要部の構成を示す図である。
【図２】図１の宇宙飛翔体用ターゲット１０の内部の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記発光素子は、上記第１の直線と第２の直線との交点、及び同交点に隣接して囲む円周上に配置され、かつ、上記交点の発光素子（発光ダイオード）は、上記円周上の発光素子（発光ダイオード）よりも所定距離低い位置に配置されている宇宙飛翔体用ターゲットを実現する。
【００１３】
上記交点の発光素子（発光ダイオード）は、上記第１の宇宙飛翔体の上記撮像手段が当該宇宙飛翔体用ターゲットに正対する場合に撮像可能な位置に配置されている。また、上記円周上の発光素子（発光ダイオード）は、上記交点の発光素子（発光ダイオード）を囲むように上記円周上に配置される筒状の支持台上に配置されている。
【実施形態】
【００１４】
図１は、この発明の一実施形態である宇宙飛翔体用ターゲットの要部の構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、及び同図（ｂ）が図（ａ）のＡ方向矢視図である。
この形態の宇宙飛翔体用ターゲット１０は、撮像手段（たとえば、ターゲット確認用カメラ）を有する第１の宇宙飛翔体が宇宙空間で第２の宇宙飛翔体にドッキングする場合のターゲットとして用いられ、同第２の宇宙飛翔体に設けられて上記撮像手段により撮像されるものであり、同図（ａ）に示すように、所定形状のターゲット板１１と、所定数の発光ダイオード１２（１２，１２ｒ，１２ｃ）とを有している。発光ダイオード１２は、ターゲット板１１の略中心を交点として互いに直交する第１の直線及び第２の直線上に等間隔で配置されている。
【００１５】
特に、この実施形態では、発光ダイオード１２（１２，１２ｒ，１２ｃ）のうち、発光ダイオード１２ｒが上記第１の直線と第２の直線との交点、及び、発光ダイオード１２ｃが同交点に隣接して囲む円周上に配置され、かつ、同発光ダイオード１２ｒが、同発光ダイオード１２ｃよりも所定距離低い位置に配置されている。この場合、円周上の発光ダイオード１２ｃは、図１（ｂ）に示すように、上記交点の発光ダイオード１２ｒを囲むように同円周上に配置される筒状の支持台１３上に配置されている。交点の発光ダイオード１２ｒは、第１の宇宙飛翔体の撮像手段が宇宙飛翔体用ターゲット１０に正対する場合にのみ撮像可能な位置、たとえば支持台１３の底部に配置されている。
【００１６】
図２は、図１の宇宙飛翔体用ターゲット１０の内部の電気的構成を示すブロック図である。
この宇宙飛翔体用ターゲット１０は、図２に示すように、発光ダイオード用電源１４と、ハーネス１５と、発光ダイオード１２（１２，１２ｒ，１２ｃ）とを備えている。発光ダイオード用電源１４は、ハーネス１５を経て、発光ダイオード１２（１２，１２ｒ，１２ｃ）に電力を供給して点灯させる。
【００１７】
この宇宙飛翔体用ターゲット１０では、ターゲット板１１上に配置された発光ダイオード１２（１２，１２ｒ，１２ｃ）が、発光ダイオード用電源１４からハーネス１５を介して電力が供給されて発光する。そして、ターゲット確認用カメラ（撮像手段）を有する第１の宇宙飛翔体が宇宙空間で第２の宇宙飛翔体にドッキングする場合、宇宙飛翔体用ターゲット１０が同第２の宇宙飛翔体に設けられてターゲット確認用カメラにより撮像され、位置の検出をしながらドッキング作業が行われる。
【００１８】
以上のように、この実施形態では、発光ダイオード１２（１２，１２ｒ，１２ｃ）が発光するので、地球の夜間領域の日陰時でも、照明を行うことなく、ドッキング作業が可能となり、日陰時の運用が可能になる。また、交点の発光ダイオード１２ｒは、ターゲット確認用カメラが宇宙飛翔体用ターゲット１０に正対する場合に確認されるため、正対の状態になったときの確認が容易に行われる。また、直交する第１の直線及び第２の直線上に等間隔で配置されている発光ダイオード１２は、ターゲット確認用カメラが正対位置から外れた場合のずれの確認の補助となる。たとえば、同カメラが宇宙飛翔体用ターゲット１０の斜め左方向にある場合、着目点が同ターゲットの右端方向に進むにつれて、各発光ダイオード１２の間隔が狭く見える。
【００１９】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、ターゲット板１１の形状は、図１に限定されない。また、発光ダイオード１２（１２，１２ｒ，１２ｃ）に電力を供給する電源は、発光ダイオード用電源１４の他、第２の宇宙飛翔体にヒータ用電源などが設けられていれば、それを用いても良い。また、撮像手段は、ターゲット確認用カメラに限定されず、たとえば、光センサでも、上記実施形態に準じた作用、効果が得られる。この場合、交点の発光ダイオード１２ｒの色を他の発光ダイオード１２の色と異なるもので構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明は、宇宙飛翔体が宇宙空間で他の宇宙飛翔体にドッキングする場合のターゲットとして用いる場合に有効であるが、たとえばロボットのドッキングなど、他のドッキングにも適用でき、この発明に準じた効果が得られる。
【符号の説明】
【００２１】
１０      宇宙飛翔体用ターゲット
１１      ターゲット板
１２      発光ダイオード（発光素子）
１２ｒ      発光ダイオード（交点の発光素子）
１２ｃ      発光ダイオード（円周上の発光素子）
１３      支持台
【図１】
0005621281.tif 000002
【図２】
0005621281.tif 000003