(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジンバルに赤外線カメラとレーザ測距装置とを積載し、移動体に実装した目標装置までの角度と距離を測定するシステムの目標装置であって、
前記目標装置が有する光学ウインドウを、前記目標装置が内蔵するヒータ及びコーナキューブプリズムの表面面積部分を覆い、かつ前記ヒータが発生する赤外線の波長帯とレーザ光の波長帯とを共に透過する広波長帯ウインドウを使用したことを特徴とする目標装置。
【請求項２】
ジンバルに赤外線カメラとレーザ測距装置とを積載し、移動体に実装した目標装置までの角度と距離を測定するシステムの目標装置であって、
前記目標装置が、
赤外線を発生するヒータと；
このヒータと同一面に配置されたレーザ光を反射するコーナキューブプリズムと；
前記ヒータの面積及び前記コーナキューブプリズムの面積を含む一枚の面板であり、前記ヒータから発生する赤外線を透過し、前記コーナキューブプリズムに入反射するレーザ光をも透過する広波長帯ウインドウと；
前記ヒータ、前記コーナキューブプリズム及び前記広波長帯ウインドウを固定するハウジングケースと；
を備えたことを特徴とする目標装置。
【請求項３】
前記ヒータは、赤外線を発生し、ヒータ温度を長距離輻射できる高温度に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の目標装置。
【請求項４】
前記広波長帯ウインドウの材料が、透明タイプのフッ化マグネシウムであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の目標装置。
【請求項５】
前記広波長帯ウインドウの材料が、透明タイプの硫化亜鉛であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の目標装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の目標装置を、移動体に実装し、２軸に駆動するジンバルに赤外線カメラとレーザ測距装置とを積載した追尾センサから前記目標装置までの３次元情報を測定する目標追尾システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は目標装置に関し、特にジンバルに赤外線カメラとレーザ測距装置を積載し、目標装置までの角度と距離を測定するシステムであって、目標装置が有する光学ウインドウを、赤外線の波長帯とレーザ光の波長帯とを透過する広波長帯ウインドウを使用した目標装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、室外が低温で、室内が高温・多湿となっている状態では、室外と室内との境界に設けられた窓ガラスの室内側の面に結露が発生することはよく知られた現象である。この結露は、室外の冷たい空気により冷却された窓ガラスの室内側の表面温度が、室内側の空気の露点温度より低くなった場合に、室内側の空気中の水蒸気が凝結して水滴となる現象であり、この結露によりガラス面がくもり、光線等の透過を妨げ視界が悪くなる。
【０００３】
図３は従来の目標装置の結露防止方式を示す構造図である。
【０００４】
図３（ａ）は目標装置の縦断面図であり、図３（ｂ）は目標装置の正面図である。
【０００５】
このような目標装置１５は一般に移動体等の外表面に実装され、追尾センサとともに使用される。例えば、２軸に駆動するジンバルに赤外線カメラとレーザ測距装置とを積載し、目標装置１５にレーザ光を照射し、目標装置１５で反射されるレーザ光を受信することで、目標装置１５の３次元情報を測定する測距システムに用いられる。
【０００６】
従来の目標装置は、赤外線を発生するヒータ１と、レーザ光を反射するコーナキューブプリズム２と、赤外線ウインドウ４と、これらを内部に固定する目標装置１５のハウジングケース１４とから構成されている。
【０００７】
図３を参照すると、コーナキューブプリズム２はこのプリズムのガラス表面がハウジングケース１４から突出し直接外気に触れているため、低温悪条件下ではコーナキューブプリズム２のガラス面が着氷や氷結及び結露してしまい、レーザ光を乱反射し反射光のほとんどがレーザ測距装置に戻らないため距離を測定できないことになる。
【０００８】
従って、低温悪条件下でも目標装置１５のコーナキューブプリズム２のガラス面が着氷や氷結及び結露しない構造にすることが要求される。
【０００９】
このような結露防止技術の一例として、特開平１０−６９２９号公報記載の「電気加熱窓」、特開平５−１６３０４５号公報記載の「氷結防止ガラスおよびその製造方法」や特開平１０−１６７７６４号公報記載の「ガラスの氷結防止方法および氷結防止材」が知られている。
【００１０】
特開平１０−６９２９号公報には、ガラス面に電熱線を付ける氷結防止窓の例が示されているが、この技術を図３のコーナキューブプリズム２の表面に電熱線を付けると云う場合に適用すると、電熱線でレーザ光を遮光してしまい反射光が低下してしまう。
【００１１】
また、電熱線用に電源と温度コントロール回路が別途必要であり、複雑で質量が増えることになる。
【００１２】
特開平５−１６３０４５号公報及び特開平１０−１６７７６４号公報には、ガラス表面に氷結防止のメッキ及びフィルムを貼り付ける例が記載されている。これらの膜をコーナキューブプリズム２の表面に貼り付けた場合、レーザ光に対する透過率が減衰し、さらにレーザ光波面に歪みを与え、レーザ測距装置に反射レーザ光が充分に戻らないため距離の測定ができない可能性を生じる。
【００１３】
またこれらの膜が、霧や雨及び低温、高温時等のさまざまな気候下で長期間の使用に耐えうるかどうか不明であり、さらに着氷防止性能がどの程度有効であるか不明である。
【００１４】
図４はウインドウ透過率特性の一例を示すグラフである。
【００１５】
図４は横軸の波長に対する縦軸のウインドウ透過率を、赤外線波長及びレーザ測距波長について各々示している。
【００１６】
図３に示す従来例は、ヒータ１から発生する赤外線波長に対して、赤外線カメラが使用している検知波長帯を透過する赤外線ウインドウ４を使用している。図４に示す破線が赤外線ウインドウ４の透過率特性であり、赤外線カメラとして波長３〜５μｍ帯の赤外線を使用した場合、９０％程度の充分な透過率が得られている。
【００１７】
しかし、破線で示されている透過率特性のように、レーザ光の波長１．５μｍ帯（例として波長１．５μｍ帯を使用）に対しては、片道で５０％以下の透過率であり、コーナキューブプリズム２からの反射光を利用するので往復で減衰が効くため、全体として透過率は２５％以下に低下してしまうことになる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の目標装置は、目標装置のコーナキューブプリズムの表面は、ハウジングケースから突出し直接外気に触れるため低温悪条件下で着氷や氷結及び結露することになり、レーザ光を乱反射しコーナキューブプリズムとして機能しないという欠点を有している。
【００１９】
本発明の目的は、赤外線カメラの使用波長帯及びレーザ測距装置の使用レーザ波長帯をも充分に透過する広波長帯ウインドウを使用することにより、広波長帯ウインドウ及びコーナキューブプリズムの表面に着氷や氷結及び結露することのない、低温悪条件下でも充分に機能する目標装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目標装置は、ジンバルに赤外線カメラとレーザ測距装置とを積載し、移動体に実装した目標装置までの角度と距離を測定するシステムの目標装置であって、
前記目標装置が有する光学ウインドウを、前記目標装置が内蔵するヒータ及びコーナキューブプリズムの表面面積部分を覆い、かつ前記ヒータが発生する赤外線の波長帯とレーザ光の波長帯とを共に透過する広波長帯ウインドウを使用したことを特徴としている。
【００２１】
ジンバルに赤外線カメラとレーザ測距装置とを積載し、移動体に実装した目標装置までの角度と距離を測定するシステムの目標装置であって、
前記目標装置が、
赤外線を発生するヒータと；
このヒータと同一面に配置されたレーザ光を反射するコーナキューブプリズムと；
前記ヒータの面積及び前記コーナキューブプリズムの面積を含む一枚の面板であり、前記ヒータから発生する赤外線を透過し、前記コーナキューブプリズムに入反射するレーザ光をも透過する広波長帯ウインドウと；
前記ヒータ、前記コーナキューブプリズム及び前記広波長帯ウインドウを固定するハウジングケースと；
を備えたことを特徴としている。
【００２２】
前記ヒータは、赤外線を発生し、ヒータ温度を長距離輻射できる高温度に設定したことを特徴としている。
【００２３】
前記広波長帯ウインドウの材料が、透明タイプのフッ化マグネシウムであることを特徴としている。
【００２４】
前記広波長帯ウインドウの材料が、透明タイプの硫化亜鉛であることを特徴としている。
【００２５】
また、目標装置を移動体に実装し、２軸に駆動するジンバルに赤外線カメラとレーザ測距装置とを積載した追尾センサから前記目標装置までの３次元情報を測定することを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明の目標装置の一つの実施の形態を示す構造図である。
【００２９】
図１（ａ）は目標装置の縦断面図であり、図１（ｂ）は目標装置の正面図である。
【００３０】
図１に示す本実施の形態は、赤外線を発生するヒータ１と、このヒータ１と同一面に配置されたレーザ光を反射するコーナキューブプリズム２と、ヒータ１の面積及びコーナキューブプリズム２の面積を含む一枚の面板であり、ヒータ１から発生する赤外線を透過し、コーナキューブプリズム２に入反射するレーザ光をも透過する広波長帯ウインドウ３と、これらヒータ１、コーナキューブプリズム２及び広波長帯ウインドウ３を内部に包含し固定する目標装置９のハウジングケース１１とから構成されている。
【００３１】
次に、図１を参照すると、広波長帯ウインドウ３がヒータ１からの赤外線を透過する一方、一部の熱を吸収し温度が上昇することにより着氷や氷結及び結露しないことを利用するとともに、コーナキューブプリズム２の面積まで大きくカバーするようにしているので、コーナキューブプリズム２は直接外気に触れず、着氷や氷結及び結露しない。
【００３２】
図２は図１の目標装置を使用したシステム構成を示す図である。
【００３３】
図２を参照すると、追尾センサ５は、２軸に駆動するジンバル６に赤外線カメラ７とレーザ測距装置８とを積載し、移動体１０に実装された目標装置９までの３次元情報を測定するシステムに用いられる。
【００３４】
次に動作を説明すると、ジンバル６を駆動し、赤外線カメラ７により目標装置９のヒータ１から発生する赤外線１６を検出し、ヒータ１を赤外線カメラ７の画面中央にくるように追尾する。このときのジンバル６の角度により目標角度を得る。
【００３５】
同時に、赤外線カメラ７と平行の光軸を持つレーザ測距装置８からレーザ光１７を出射し、目標装置９のコーナキューブプリズム２に入反射したレーザ反射光１８を受光することにより、目標装置９までの距離を測定する。
【００３６】
本システムは移動体１０に目標装置９を取り付け、移動体の３次元情報をリアルタイムで測定するシステムであり、霧や雨及び低温、高温時等のさまざまな気候下での使用を前提としている。追尾センサ５と目標装置９の距離例は数ｋｍから数１０ｍ程度である。天候が悪く大気透過率が良くないときにも距離情報を得るために、目標装置９にはレーザ光の反射率が高いコーナキューブプリズム２を用いる。
【００３７】
また、ヒータ１は赤外線を発生するものであり、目標装置９までの距離が長いと大気透過率の悪化を考慮して、ヒータ１の温度を比較的高い温度に設定する。
【００３８】
さらに、風、雨等が直接ヒータ１の表面に当たりヒータ１の温度が低下しないように、広波長帯ウインドウ３を設けている。赤外線ウインドウ４同様に広波長帯ウインドウ３は赤外線を透過する材料で製造されているので、ヒータ１からの赤外線を透過させるが、同時に一部の熱を吸収して温度が高くなるため、広波長帯ウインドウ３の表面の着氷や氷結及び結露を防止できることになる。
【００３９】
上述の通り、従来の目標装置１５のコーナキューブプリズム２の表面は、低温悪条件下で着氷や氷結及び結露し、レーザ光を乱反射してしまいコーナキューブプリズムとして機能しないが、本発明の目標装置９では、ヒータ１の面積及びコーナキューブプリズム２の面積を含む一枚の面板をなす広波長帯ウインドウ３を適用し、また広波長帯ウインドウ３は赤外線カメラ７の使用波長帯及びレーザ測距装置８の使用レーザ波長帯をも充分に透過するように図４の実線で示す透過特性を持たせるように構成している。すなわち、波長帯１．５μｍ〜５μｍに対して透過率は８５％以上を維持できる。
【００４０】
これにより、ヒータ１から発生する赤外線の一部の熱により、広波長帯ウインドウ３が熱せられ、広波長帯ウインドウ３及びコーナキューブプリズム２の表面に着氷や氷結及び結露しなくなり、低温悪条件下でも目標装置として充分に機能することができる。
【００４１】
図３に示す従来例と比較すると、ヒータ１から発生する赤外線の内、赤外線カメラが使用している波長３〜５μｍ帯を使用した場合、充分な透過率が得られているが、赤外線ウインドウ４は図４の破線で示されている透過率特性のように、レーザ光の波長（例として波長１．５μｍ帯を使用）に対して片道で５０％以下である。コーナキューブプリズム２からの反射光を利用するため往復で減衰が効き、全体として透過率は２５％以下に低下してしまう。
【００４２】
これに対して本発明では実線に示す透過率特性を持つ広波長帯ウインドウ３を採用しているので、波長１．５μｍのレーザ光波長及び波長３〜５μｍの赤外線カメラ検知波長帯に対しても、充分な透過率特性を維持することになる。
【００４３】
なお、赤外線ウインドウ４の材料としてはフッ化マグネシウムが使用され、広波長帯ウインドウ３の材料にはフッ化マグネシウムの透明タイプや硫化亜鉛の透明タイプが使用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の目標装置は、光学ウインドウをヒータ面積部分だけではなくコーナキューブプリズム面積部分まで伸ばし、かつ赤外線の波長帯だけでなくレーザ光の波長帯をも透過する広波長帯ウインドウを使用しているので、コーナキューブプリズム表面の着氷や氷結及び結露を防止でき、低温悪条件下でも本来の目標装置としての機能を発揮できるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の目標装置の一つの実施の形態を示す構造図である。
【図２】図１の目標装置を使用したシステム構成を示す図である。
【図３】従来の目標装置を示す構造図である。
【図４】ウインドウ透過率特性の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１    ヒータ
２    コーナキューブプリズム
３    広波長帯ウインドウ
４    赤外線ウインドウ
５    追尾センサ
６    ジンバル
７    赤外線カメラ
８    レーザ測距装置
９    目標装置
１０    移動体
１１    ハウジングケース
１４    ハウジングケース
１５    目標装置
１６    赤外線
１７    レーザ光
１８    レーザ反射光
【図１】
0003687572.tif 000002
【図２】
0003687572.tif 000003
【図３】
0003687572.tif 000004
【図４】
0003687572.tif 000005