(57)【要約】【課題】本発明は撮影に適した自動追跡機能を備え、３軸ジンバル構造を採用し天頂ロックを確実に回避することを前提として、装置の大型化を抑制するとともに、光路構成の簡素化を図り、コストの低減化に寄与する撮影装置を提供する。【解決手段】航空機等に取付けられＡＺ軸に沿って軸受部を備えた装置ベース１と、装置ベース軸受部に回転自在に支持される底板部４、この底板部上に互いに所定の間隔を存して一体に設けられＥＬ軸に軸受部を備えた一対の筐体分割子７、筐体分割子相互間に介在され軸受部に回転自在に支持される回転ブラケット６から構成される筐体２と、回転ブラケットに設けられるｘ・ＥＬ軸に軸受部を備え、この軸回りに回転自在に支持される撮影部１２と、ＡＺ軸上に沿って形成される入射光路５０ａと、この入射光路を導かれた光を装置ベースおよび一方の筐体分割子を介してＥＬ軸に沿って反射しｘ・ＥＬ軸を介して撮影部へ反射する反射光路５０ｂ〜５０ｅとを具備する。【選択図】図１
2006085143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する目標物を追跡して撮影する撮影装置において、
被取付け部位に取付けられ、中心軸であるアジマス軸に沿って軸受部を備えた装置ベースと、
この装置ベースの軸受部に回転自在に支持される軸部を備えた底板部、この底板部上に互いに所定の間隔を存して一体に設けられ上記装置ベースのアジマス軸とは直交する方向の中心軸であるエレベータ軸に沿って軸受部を備えた一対の筐体分割子、および筐体分割子相互間に介在され筐体分割子の上記軸受部に回転自在に支持される軸部を備えた回転ブラケットから構成される筐体と、
上記回転ブラケットに設けられ、上記筐体分割子のエレベータ軸とは直交する方向の中心軸であるクロス・エレベータ軸に沿う軸受部と、
上記回転ブラケット内に収容され、回転ブラケットの軸受部に回転自在に支持される軸部を備えた撮影部と、
上記装置ベースのアジマス軸に沿って光を入射させる入射光路と、
この入射光路を導かれた光を、上記装置ベースおよび一方の筐体分割子を介して筐体分割子のエレベータ軸に沿って反射するとともに、上記回転ブラケットのクロス・エレベータ軸を介して上記撮影部へ反射する反射光路と
を具備することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
上記反射光路は、
上記エレベータ軸に沿って導かれる光を、上記クロス・エレベータ軸へ反射する反射ミラーと、
この反射ミラーが一端部に取付けられ、上記回転ブラケットに他端部が取付け固定されるビームエキスパンダ構造体と
を具備することを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
上記反射光路は、
上記エレベータ軸に沿って導かれる光を、上記クロス・エレベータ軸へ反射する反射ミラーと、
この反射ミラーが一端部に取付けられ、上記回転ブラケットに他端部が取付け固定されるビームエキスパンダ構造体とを具備し、
上記ビームエキスパンダ構造体の反射ミラー取付け側端部は、上記回転ブラケットから延出される受け体に支持されることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項４】
上記ビームエキスパンダ構造体は、一端部が回転ブラケットに取付けられ、他端部には反射ミラーが取付けられ、この反射ミラーがクロス・エレベータ軸上に配置されるように延出される鏡筒と、この鏡筒内に所定間隔を存して配置される一対の凹レンズおよび凸レンズの組合せ体であることを特徴とする請求項２および請求項３のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項５】
上記回転ブラケットに、上記クロス・エレベータ軸のトルク干渉を保持するためのロック機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不規則な移動を継続する目標物を自動的に追跡する追跡装置に搭載され、特に、撮影した映像信号が信号処理系に引き渡され、３軸を制御する信号を生成して目標物を追跡しつつ撮影を継続する撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特殊な飛翔物体は、赤外線を利用して飛行する航空機等から発生する熱を感知し、かつ自動的に追尾する機能を備えている。一方、特殊な航空機等には飛翔物体の追尾機能を撹乱する装置が搭載されていて、これはたとえば地上に配置される、もしくは警戒用航空機に搭載される広域レーダ等からの情報をもとに飛翔物体を目標物として確認し撮影装置を作用させる。  
撮影装置に搭載されるカメラ（夜間の撮影も可能とするため、赤外線カメラが用いられる）は、目標物を自動で追尾し照準を合わせて撮影等を行う。そして、タイミングをとって、別途備えられる撹乱用高出力レーザ発生装置を作用し、目標物に設けられた追尾用感知子である、いわゆる“目”を照射する。同時に、用意した多数枚の金属箔片を散布し、追跡用赤外線をランダムな方向に反射して目標物に備えられる追尾機能の撹乱をなす。
【０００３】
前記自動追尾照準機能を備えた撮影装置を用いる他の分野としては、警察や消防あるいは報道用のヘリコプターに搭載し、飛行しながら地上で不規則な方向に移動を繰り返す目標物を自動的に追尾する装置や、加工装置用途のたとえばフライス盤におけるＯＮマシンでワーク寸法を測定する、レーザ変位計の光軸案内機構等がある。  
ところで、前記目標物がたとえば天頂、もしくは天頂付近において突然、それまでとは異なる方向に急旋回して飛翔方向を変更すると、追尾と照準を合わせることが不可能となる、いわゆる天頂ロック（ジンバルロックとも呼ばれる）が発生してしまう。  
そこで、［特許文献１］ないし［特許文献４］において、天頂ロックを回避する装置および方法が開示されるに至った。特に、［特許文献１］ないし［特許文献３］の技術は、垂直軸であるアジマス軸と、水平軸であるエレベーション軸の２軸ジンバルに加えて、エレベーション軸と直交する方向のクロス−エレベーション軸をマウントする３軸ジンバル構造を備えている。［特許文献４］の技術は、船舶に搭載する３軸構成のアンテナ構造体を備えている。
【特許文献１】特公平  ６−  ２６２８４号公報
【特許文献２】特開平  ７−２０２５４１号公報
【特許文献３】特開平１１−３０８６０４号公報
【特許文献４】ＵＳ  ６，１９８，４５２  Ｂ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、［特許文献１］ないし［特許文献３］では、理論の展開が主であり、装置としての具体的な構成が示されていない。たとえ、その発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であっても、各特許文献から容易に装置を製作することができない。［特許文献４］は、船体の傾きに係らずアンテナの姿勢を海面に対して一定に保持する装置の具体的な構成が開示されているが、飛翔する目標物を自動的に追跡し標準を合わせる技術とは基本的に構成が相違して、参考にするには困難である。  
そこで、本出願人における発明者等は、前記特許文献を参考にして、撮影装置の具体的な構造をイメージ作成し、これを図５に表現してみた。したがって、図５に示す撮影装置の概略の断面図が、従来構造のものに対応することとなる。
【０００５】
以下、簡単に説明すると、図示しない航空機機体に撮影装置を構成する装置ベースａが取付けられる。この装置ベースａは、図の垂直方向にアジマス軸（以下、ＡＺ軸と呼ぶ）に沿って設けられる軸部ｂを回転自在に支持する軸受部ｃを備えている。  
前記ＡＺ軸の軸部ｂは、筐体ｄの底板部に設けられる。筐体ｄは円筒状をなし、底面開口部が前記底板部で閉塞される。筐体ｄは、底板部上に固定の筐体分割子が左右に所定間隔を存して対向配置され、これらの間に介在されるブラケットｇとから構成される。左右の筐体分割子に、エレベータ軸（以下、ＥＬ軸と呼ぶ）に沿って設けられる軸部ｅを回転自在に支持する軸受部ｆが設けられる。前記ＥＬ軸の軸部ｅは、ブラケットｇの左右側部に突設されている。
【０００６】
このブラケットｇと筐体分割子からなる筐体ｄは、装置ベースａとともに金属材などの剛体から構成されていて、ブラケットｇは軸部ｅを支点として筐体ｄに回転自在に支持される。ブラケットｇの天頂部にはクロス・エレベータ軸（以下、ｘ・ＥＬ軸と呼ぶ）に沿って軸部ｈを回転自在に支持する軸受部ｉが設けられ、ブラケットｇの底部にはｘ・ＥＬ軸に沿って軸受部ｉを回転自在に支持する軸部ｋが設けられる。  
前記ｘ・ＥＬ軸の上部側軸部ｈと下部側軸受部ｉは、撮影部Ｓに設けられている。この撮影部Ｓとして、支持架台ｍに、第１のカメラ（広域カメラ等）ｎと、第２のカメラ（赤外線カメラ等）ｐおよび、入射したレーザ光を外部へ向けて照射する微小ストロークで駆動可能な微動鏡ｑが取付けられている。前記微動鏡ｑは、ｘ・ＥＬ軸上の所定部位に正しく軸上と一致して設けられる。
【０００７】
撮影装置としての基本構成は以上であり、前記ＡＺ軸と、ＥＬ軸およびｘ・ＥＬ軸のそれぞれには駆動機構が連結され、各軸を備えた筐体ｄ、ブラケットｇおよび撮影部Ｓを各軸回りに回転駆動できるようになっている。  
航空機機体の所定部位に高出力レーザ光発振装置が備えられていて、ここから発振される高出力レーザ光は前記撮影装置に導びかれる。すなわち、この撮影装置には高出力レーザ光を入射し、反射して前記微動鏡ｑに導く光学系Ｋが備えられる。
【０００８】
以下、前記光学系Ｋについて説明すると、装置ベースａの軸受部ｃに高出力レーザ光発振装置から導かれたレーザ光を入射する入射光路Ｒａが形成される。入射光路Ｒａは、筐体ｄの底板部内に設けられる第１の反射ミラーＫ１に導かれる。  
この第１の反射ミラーＫ１による反射光路Ｒｂは、筐体ｄの底板部に沿って水平方向に形成される。底板部周端には第２の反射ミラーＫ２が設けられ、第１の反射鏡Ｋ１からのレーザ光を受けて垂直上方へ反射する反射光路Ｒｃが形成される。筐体ｄを構成する一方の側部には第３の反射ミラーＫ３が設けられ、第２の反射ミラーＫ２で反射したレーザ光を水平方向へ反射する反射光路Ｒｄが形成される。なお、この反射光路Ｒｄは上記ＥＬ軸と正しく一致する。
【０００９】
ブラケットｇのＥＬ軸取付け部には第４の反射ミラーＫ４が設けられ、第３の反射ミラーＫ３で反射したレーザ光を垂直下方向であるブラケットｇ下部に向けて反射する反射光路Ｒｅが形成される。このブラケット下部には第５の反射ミラーＫ５が設けられ、第４の反射ミラーＫ４で反射されたレーザ光を水平方向へ反射する反射光路Ｒｆが形成される。前記ブラケットｇの下部側軸部ｈ内には第６の反射ミラーＫ６が設けられ、第５の反射ミラーＫ５で反射されたレーザ光を前記微動鏡ｑへ反射する反射光路Ｒｇが形成されて、このようにして光学系Ｋが構成される。そして、上記反射光路Ｒｇはｘ・ＥＬ軸と正しく一致する。
【００１０】
ところで、この種の撮影装置においては、ＥＬ軸をはじめとする各軸の回転駆動にともなって振動が発生することが避けられない。そこで、光学系Ｋを構成するそれぞれの反射ミラーＫ１〜Ｋ６を構成部品の剛体部分に取付けて、光学系Ｋが振動の影響を受けないようにしている。  
すなわち、第１、第２の反射ミラーＫ１，Ｋ２は筐体ｄの底板部に設けられ、第３、第４の反射ミラーＫ３，Ｋ４はブラケットｇのＥＬ軸に沿う軸部ｅに設けられ、第５の反射ミラーＫ５はブラケットｇ下部に設けられ、第６の反射ミラーＫ６はｘ・ＥＬ軸に沿うブラケットｇの軸部ｋに設けられる。
【００１１】
したがって、振動の影響は可能な限り低減化できるが、特にブラケットｇ内では複雑に屈曲した光路構成となってしまう。そして、撮影部Ｓに備えられる第１のカメラｎと第２のカメラｐは、光学系Ｋの入反射光路を避けて配置しなければならないから、必然的にブラケットｇが大型化してしまう。このブラケットｇは筐体ｄの一部を構成するものであるので、筐体ｄの大型化につながる。  
なお、上記撮影部Ｓに備えられる微動鏡ｑはレーザ光を長距離照射するが、何らかの措置を施さないと照射が行われる過程でレーザ光の広がり角が大きくなってしまう。最終的（目標物にビーム光が到達した状態）には、ビーム直径が大きくなり過ぎて焦点がぼやけ、照射精度の低下をきたす。
【００１２】
そこで、ビームエキスパンダ構造体を備え、このビームエキスパンダ構造体にレーザ光を透過させることで、レーザ光の広がり角を小さく形成でき照射精度の向上化を図れる。
【００１３】
問題は、このビームエキスパンダ構造体を備える部位（場所）である。装置ベースａおよび筐体ｄの底板部に備えることは到底無理であり、ブラケットｇ内は反射光路Ｒｄ〜Ｒｇが屈曲形成されているので、上記ビームエキスパンダ構造体を備えるスペース的な余裕がない。  
したがって、ビームエキスパンダ構造体を設けるとしたら、筐体ａを構成する一方の分割子で反射光路Ｒｃが形成される部位となる。その反面、撮影装置自体が大型化して、航空機に取付けることが困難になる。また、たとえこの撮影装置を搭載できたとしても、搭載する航空機の空力特性に悪影響を及ぼすこととなる。
【００１４】
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、撮影に適した自動追跡機能を備え、３軸ジンバル構造を採用して天頂ロックを確実に回避することを前提として、装置の大型化を抑制するとともに、光路構成の簡素化を図り、コストの低減化に寄与する撮影装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を満足するため本発明は、移動する目標物を追跡して撮影する撮影装置において、被取付け部位に取付けられ中心軸であるアジマス軸に沿って軸受部を備えた装置ベースと、この装置ベースの軸受部に回転自在に支持される軸部を備えた底板部、この底板部上に互いに所定の間隔を存して一体に設けられ装置ベースのアジマス軸とは直交する方向の中心軸であるエレベータ軸に沿って軸受部を備えた一対の筐体分割子、および筐体分割子相互間に介在され筐体分割子の軸受部に回転自在に支持される軸部を備えた回転ブラケットから構成される筐体と、回転ブラケットに設けられ筐体分割子のエレベータ軸とは直交する方向の中心軸であるクロス・エレベータ軸に沿う軸受部と、回転ブラケット内に収容されこの軸受部に回転自在に支持される軸部を備えた撮影部と、装置ベースのアジマス軸に沿って光を入射させる入射光路と、この入射光路を導かれた光を装置ベースおよび一方の筐体分割子を介して筐体分割子のエレベータ軸に沿って反射するとともに回転ブラケットのクロス・エレベータ軸を介して撮影部へ反射する反射光路とを具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、撮影に適した自動追跡機能を備え、３軸ジンバル構造を採用して天頂ロックを確実に回避することを前提とし、装置の大型化を抑制するとともに、光路構成の簡素化を図り、コストの低減化に寄与するなどの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る撮影装置１００について説明する。  
図１は、撮影装置１００の概略の断面図である。  
この撮影装置１００は、たとえば図示しない航空機等に搭載されていて、装置ベース１と筐体２とから構成される。前記装置ベース１は、被取付け部位である航空機等の機体に取付けられていて、中心軸に沿って円筒部１ａを備え、かつこの円筒部１には軸受部３が設けられる。ここでは、装置ベース円筒部１ａの中心軸をアジマス軸（以下、ＡＺ軸）と呼び、このＡＺ軸に沿って上記軸受部３が設けられることになる。  
上記ＡＺ軸の軸受部３は、前記筐体２を構成する底板部４に前記ＡＺ軸に沿って突設される軸部５を回転自在に支持している。この軸部５は、駆動機構６０に連結されてＡＺ軸回りに回転駆動させられるようになっている。
【００１８】
上記筐体２は、先端が半円球状をなし、基端が上記底板部４で閉成される略円筒体である。そして、筐体２は中心部から所定の幅方向に亘って形成される回転ブラケット６と、この回転ブラケット６の左右両側に備えられる筐体分割子７との３分割体から構成される。左右の筐体分割子７は底板部４上に立設固定されるが、回転ブラケット６は後述するように筐体分割子７に回転自在に支持される。  
すなわち、両側の筐体分割子７には、互いに同一の高さ位置に軸受部８が設けられ、これら軸受部８相互間を連結する中心軸をエレベータ軸（以下、ＥＬ軸）と呼び、このＥＬ軸に沿って上記軸受部８が設けられることになる。
【００１９】
上記ＥＬ軸の軸受部８は、前記ＥＬ軸に沿って突設される軸部９を回転自在に支持する。この軸部９は、上記回転ブラケット６の左右両側面に設けられるとともに、駆動機構６１に連結されてＥＬ軸回りに回転駆動させられるようになっている。  
上記回転ブラケット６は、筐体分割子７および装置ベース１とともに金属材などの剛体から構成されている。筐体分割子７が底板部４の周端縁に沿って円弧状に形成されるのに対して、回転ブラケット６の前後（紙面）方向寸法は底板部４の直径の数分の一に形成される。
【００２０】
そして、回転ブラケット６は、左右の筐体分割子７に沿う左右両側面部６ａと、これら側面部の上端部と下端部を一体に連結する上面部６ｂと下面部６ｃを備えて、正面視で略矩形状に形成される。ただし、回転ブラケット６の上面部６ｂは筐体分割子７上端とともに略半球状に形成されるために、正面視で円弧状をなし、両側面部６ａおよび底面部６ｃは正面視で直状をなす。  
このようにして、筐体２は後述する構成部品を搭載するのに必要な最小限度の寸法に設定され、重量の軽減化を図るとともに、後述する搭載部品および光学系に対する剛性を確保して、振動の影響を受けないように構成される。
【００２１】
前記回転ブラケット６は、ＥＬ軸とは直交する方向に設定される垂直中心軸であるクロス・エレベータ軸（以下、ｘ・ＥＬ軸）を備えている。ブラケット６の上面部６ｂにおけるｘ・ＥＬ軸上に軸受部１０が設けられ、ブラケット６の底面部６ｃにおけるｘ・ＥＬ軸上に軸部１１が設けられる。  
ブラケット６内には、撮影部１２が収容される。この撮影部１２は、支持架台１３を備えていて、支持架台１３上面部においてブラケット６の軸受部１０に回転自在に支持される軸部１４が設けられる。支持架台１３の下面部には、ブラケット６の軸部１１に回転自在に支持される軸受部１５が設けられる。撮影部１２は駆動機構６２に連結されていて、ｘ・ＥＬ軸回りに回転駆動させられるようになっている。
【００２２】
また、撮影部１２を構成する支持架台１３に、第１のカメラ（広域カメラ等）１６と、第２のカメラ（赤外線カメラ等）１７および、入射したレーザ光を外部へ向けて照射する、微小ストロークで駆動可能な微動鏡１８が取付けられている。  
前記微動鏡１８はｘ・ＥＬ軸上の所定部位に、正しく軸上と一致して設けられる。そして、第１カメラ１６と第２のカメラ１７におけるレンズの向き（すなわち、撮影方向）と微動鏡１８のレーザ光照射方向とは互いに正しく一致するように向けられる。
【００２３】
このようにして、本発明の撮影装置１００は、ＡＺ軸と、ＥＬ軸およびｘ・ＥＬ軸を備えた３軸ジンバル構造であり、各軸にそれぞれ連結される駆動機構６０〜６２を駆動することにより、それぞれの軸を回転駆動できる。そして、３軸の駆動機構６０〜６２のそれぞれには角度検出センサや、角加速度検出センサを備えていて、必要な制御が行えるようになっている。  
さらに、航空機機体の所定部位に高出力レーザ光発振装置が備えられていて、ここから発振される高出力レーザ光は前記撮影装置１００に導かれる。この撮影装置１００には高出力レーザ光を入射し、反射して前記微動鏡１８に導く光学系５０が備えられる。
【００２４】
以下、前記光学系５０について説明すると、装置ベース１の軸受部３が設けられる円筒部１ａに高出力レーザ光発振装置から導かれたレーザ光を入射する入射光路５０ａが形成される。この入射光路５０ａは、先に説明したＡＺ軸上に形成されることになる。そして、入射光路５０ａは前記軸受部３および軸部５を貫通し、筐体底板部４内に設けられる第１の反射ミラー２１に導かれるようになっている。  
この第１の反射ミラー２１による反射光路５０ｂは、筐体底板部４に沿うよう水平方向に形成される。底板部４の周端一部に第２の反射ミラー２２が設けられ、第１の反射ミラー２１からのレーザ光を受けて垂直上方である筐体分割子７に設けられる反射光路５０ｃへ反射するようになっている。この筐体分割子７には第３の反射ミラー２３が設けられ、第２の反射ミラー２２で反射するレーザ光を、ＥＬ軸上に形成される反射光路５０ｄへ反射するようになっている。
【００２５】
前記撮影部１２の中心軸をなすｘ・ＥＬ軸と、前記反射光路５０ｄが形成されるＥＬ軸との交点部には第４の反射ミラー２４が設けられ、第３の反射ミラー２３で反射するレーザ光を前記微動鏡１８に向けて反射する反射光路５０ｅが形成される。  
なお、第３の反射ミラー２３と第４の反射ミラー２４との間の反射光路５０ｄに沿って、ビームエキスパンダ構造体２５が介在される。すなわち、上記撮影部１２に備えられる微動鏡１８は、後述するようにレーザ光を長距離照射するようになっていて、何らかの措置を施さないと照射が行われる過程でレーザ光の広がり角が大きくなってしまう。最終的（目標物にビーム光が到達した状態）には、ビーム直径が大きくなり過ぎて焦点がぼやけ、照射精度の低下をきたす。
【００２６】
これに対して本発明では、前記ビームエキスパンダ構造体２５を備え、このビームエキスパンダ構造体にレーザ光を透過させることで、レーザ光の広がり角を小さく形成でき照射精度の向上化を図れる。  
前記ビームエキスパンダ構造体２５は、一端部がブラケット６のＥＬ軸支持部に取付けられ、ｘ・ＥＬ軸まで水平に延出される鏡筒２６と、この鏡筒２６内に所定間隔を存して配置される一対の凹レンズ２７および凸レンズ２８との組合せ体である。鏡筒２６の先端部はｘ・ＥＬ軸上に位置し、斜めに切欠加工される。前記第４の反射鏡２４は、ビームエキスパンダ構造体２５の鏡筒２６先端部に取付けられる。
【００２７】
特に、第４の反射ミラー２４が取付けられるとともに、凹レンズ２７と凸レンズ２８との組合せ体を収容するビームエキスパンダ構造体２５は、鏡筒２６の一端部のみがブラケット６に支持され、ｘ・ＥＬ軸上における他端部は何らの支持手段も備えられていない、いわゆる片持ち構造となる。  
第４の反射ミラー２４および一対の凹レンズ２７と凸レンズ２８との組合せ体であり、いわゆる片持ち構造の鏡筒２６は、適切な剛性（固有振動数）を持った構造にしなければならない。本発明においては、振動の影響を抑えるために、撮影部１２における第１のカメラ１６と第２のカメラ１７の取付け位置を適切に設定配置することにより、ＥＬ軸回転中心に重心を一致させることができる。
【００２８】
また、ブラケット６の一方のＥＬ軸にビームエキスパンダ構造体２５を片持ち構造としているので、ブラケット６の他方の軸受部８に配線２９を挿通するための配線用孔部３０を設けることができる。特に、この種の撮影装置１００においては、第１のカメラ１６や第２のカメラ１７および微動鏡１８のほか、ＡＺ軸など３軸それぞれに連結される駆動機構など、電動部品が多く搭載されているので、配線径路を確保することは重要なことである。  
上記ビームエキスパンダ構造体２５を備えることにより、ここを透過した後のレーザ光の広がり角を小さく抑えることができる。ただし、ある倍率でレーザ光の直径を拡大してしまうため、そのレーザ光を案内するスペース（光路）も拡大してしまう。
【００２９】
そこで、ビームエキスパンダ構造体２５を最終段であるｘ・ＥＬ軸の直前位置に設置することが、装置の小型化にとって望ましい。これを考慮して、第４の反射ミラー２４とビームエキスパンダ構造体２５とを一体化し、筐体２の小型化、すなわち撮影装置１００の小型化を促進するとともに、レーザ照射角度をｘ・ＥＬ軸と一致させるための第４の反射鏡２４に対する調整を、ビームエキスパンダ構造体２５単体で行うことができるメリットもある。  
本発明の撮影装置１００は、いわゆる３軸ジンバル構造を採用しながら天頂ロックを確実に回避できる。そして、第１のカメラ１６と第２のカメラ１７を用いて、先に説明した目標物に対する撮影をなすとともに、目標物のいわゆる目に対して微動鏡１８から高出力レーザ光を照射して飛翔制御を撹乱させることができる。
【００３０】
撮影装置１００に搭載される光学系５０は、ＡＺ軸と、ＥＬ軸およびｘ・ＥＬ軸上のそれぞれに反射ミラー２１，２３，２４を備えているために、撮影装置１００がどの方向を向いていても、入力部分が固定されて動かないようにする、いわゆるクーデ光学系を構成している。  
このクーデ光学系５０では、いずれの回転軸が回転しても、案内しているレーザ光が最上段軸であるｘ・ＥＬ軸に搭載している第１のカメラ１６および第２のカメラ１７の撮影方向と同一方向を照射するように、それぞれの反射ミラー２１〜２４を配置しなければならない。
【００３１】
しかしながら、単純に軸上配置すると、いわゆるクーデ光学系を取付ける空間と、レーザ光用の光路とを確保するために、装置サイズが大きくなってしまう。そこで本発明では、レーザ光をＥＬ軸からｘ・ＥＬ軸へ直接案内するような光路構成とする。  
このような配置構造を選択することにより反射ミラーの数が４枚ですみ、先に従来構造（６枚）として説明したものと比較して反射ミラーの数が低減し、部品費の低減と取付け調整作業の簡素化による工数の低減化を得られる。
【００３２】
さらに、特にブラケット６内における光路構成を簡素化でき、第１のカメラ１６と第２のカメラ１７の配置条件を、光路を遮ることなく比較的自由に選択できて、設計の自由度が向上するとともに、ブラケット６の小型化を図れる。上記ブラケット６は筐体２の一部を構成するから、筐体２が小型化し、結局は撮影装置１００の小型化を得られ、この撮影装置１００を搭載する航空機等の空力特性が損なわれずにすむ。  
図２は、本発明の第２の実施の形態における、撮影装置１００Ａの断面図である。後述する一部を除いて、全て先に説明した第１の実施の形態と同一構造をなしているので、同一部品については同番号を付して新たな説明は省略する。
【００３３】
前記ビームエキスパンダ構造体２５の先端部位は、ｘ・ＥＬ軸上に斜めに切欠加工されることは、先に説明したものと同一である。このビームエキスパンダ構造体２５の先端面に合致するように形成される受け体４０が、ブラケット６における他方のＥＬ軸軸受部８から突出される。  
受け体４０のビームエキスパンダ構造体２５先端面と合致する先端面は、レーザ光を反射するように鏡面加工されていて、実質的に先に説明した第１の実施の形態における第４の反射ミラー２４と同一構成の第４の反射ミラー部２４ａとなっている。
【００３４】
前記受け体４０およびビームエキスパンダ構造体２５とが、ブラケット６の左右側部に設けられるＥＬ軸の軸受部８相互間に亘って設けられことになり、特に第４の反射ミラー２４ａ部分は実質的に両持ち構造となる。したがって、先に説明した第１の実施の形態と同一構成の光学系５０を備えるうえに、ビームエキスパンダ構造体２５を両持ち構造にして剛性の増大化を図れる。  
また、配線２９に対する処理は、受け体４０に配線用孔４１を設けることで解決できる。単純に、軸受部８に配線用孔部３０を設けて配線２０を挿通する第１の実施の形態のものと比較すれば、この第２の実施の形態においては配線処理に手間がかかることは避けられないが、第４の反射ミラー部２４ａに対する振動の減衰効果の面から言えば、極めて有利である。
【００３５】
図３は、本発明の第３の実施の形態における、撮影装置１００Ｂの断面図である。後述する一部を除いて、全て先に説明した第１の実施の形態と同一構造をなしているので、同一部品については同番号を付して新たな説明を省略する。  
撮影部１２を構成する支持架台１３の下面部には、ブラケット６の軸部１１に対して回転自在に支持される軸受部１５が設けられている。撮影部１２は駆動機構６２により、ｘ・ＥＬ軸回りに回転駆動させられるようになっていることは、上述したとおりである。  
ここでは、上記ブラケット６における軸受部１５に、直動ソレノイドからなるロック機構７０が設けられることが特徴である。上記ロック機構７０の作動杆７０ａは支持架台１３における第２のカメラ１７の支持部１３ａに対して進退自在に突出可能である。
【００３６】
上記ロック機構７０に通電することにより、ソレノイドが励磁されて作動杆７０ａが突出し、この先端面が支持部１３ａに当接する。上記作動杆７０ａは、強固な状態で支持部１３ａに当接して、支持架台１３を含めた撮影部１２の回動を規制することができる。  
上記ロック機構７０への通電を停止することで、ソレノイドが消磁されて作動杆７０ａが後退し、この先端面が支持部１３ａから離間する。したがって、支持架台１３を含めた撮影部１２の回動が自由となる。  
上記ロック機構７０に対する通電と断電の制御と、ｘ・ＥＬ軸の駆動機構６２に対する通電と断電の制御は、互いに逆になるように設定されている。ロック機構７０に通電（ロック状態）したとき駆動機構６２を断電し、ロック機構７０を断電（ロック解除状態）としているときに駆動機構６２に通電することになる。
【００３７】
このような構成を採用した理由を以下に述べる。  
上述した本発明の撮影装置における図３の状態においては、ＡＺ軸とｘ・ＥＬ軸とは互いに同軸上にある。そのため、ＡＺ軸とｘ・ＥＬ軸とは互いにトルク干渉（カウンタートルク）を受け易い構成となっている。しかも、ＡＺ軸が装置ベース１と筐体底板部４とに亘って設けられていて、この駆動機構６０の駆動モータは、各構成部品を搭載した筐体２を回転駆動するために大きなトルクを必要としている。  
その反面、ｘ・ＥＬ軸は筐体２の最深部に設けられ、重量の小さな第１、第２のカメラ１６，１７および微動鏡１８を備えた撮影部１２を回転駆動するだけであるとともに、上述した構造からストロークに制限があるので、駆動機構６２の駆動モータは小さなトルクを備えればよい。
【００３８】
以上の条件から、ＡＺ軸回りに筐体２を回転駆動する信号が駆動機構６０に入って、この駆動機構６０が筐体２を回転駆動すると、筐体２の回転にともなうトルク慣性力の影響を受けてｘ・ＥＬ軸回りに撮影部１２が回転してしまう。実際にｘ・ＥＬ軸の駆動機構６２に信号が入って撮影部１２を回転駆動するのにあたって、スタート時の位置がずれることになり、精度を高く保持することができなくなる。  
このように、最大トルクの小さい小型モータを備えたｘ・ＥＬ軸の駆動機構６２では、ＡＺ軸を駆動して筐体２を位置決めする際のトルク干渉を受けてｘ・ＥＬ軸回りに撮影部１２が回転し易い。そこで、ＡＺ軸からのカウンタートルクに打ち勝つだけの大きなトルクを発生するモータをｘ・ＥＬ軸の駆動機構６２に備えるようにすると、装置自体が大型化してしまう。
【００３９】
第３の実施の形態では、これらの問題を解決するために、撮影部１２を必要に応じてロックするためのロック機構７０を、上記ブラケット６の軸受部１５に設けている。  
実際の作動シーケンスを、図４に示す。  
ステップＳ１において、地上に配置される、もしくは警戒用航空機に搭載される広域レーダ等が、警戒区域に侵入してきた飛翔物体である目標物を捕捉して識別の確認をなし、目標物の位置情報を撮影装置に提供する。
【００４０】
ステップＳ２において、撮影装置では、広域レーダ等からの位置情報にもとづいて、目標物の捕捉を開始する。すなわち、ＡＺ軸の駆動機構６０と、ＥＬ軸の駆動機構６１を駆動して、撮影装置を目標物方向に高速で位置決めする、いわゆる、「目標移管」と呼ばれる工程をなす。  
このとき、駆動機構６０によるＡＺ軸回りの回転駆動の影響、すなわちトルク干渉を受けて撮影部１２がｘ・ＥＬ軸回りに回転しようとする。しかしながら、ｘ・ＥＬ軸の駆動機構６２に通電しない非動作時は、ロック機構７０に通電して作動杆７０ａを突出させ撮影部１２の回転を規制しているから、撮影部１２は目標移管時におけるＡＺ軸のトルク干渉を受けずにすむ。
【００４１】
ステップＳ３において、ｘ・ＥＬ軸の撮影部１２に搭載している第１のカメラ１６と第２のカメラ１７は、互いの視野範囲に目標物を捕捉でき、その結果、カメラ信号をＯＮに変える。  
ステップ４において、ＡＺ軸の駆動機構６０と、ＥＬ軸の駆動機構６１と、ｘ・ＥＬ軸の駆動機構６２に備えられる図示しない角速度センサは、任意の閾値以下でセンサ信号をＯＮする。  
ステップＳ５において、第１のカメラ１６と第２のカメラ１７のカメラ信号と、角加速度のセンサ信号が共にＯＮになると、ステップＳ６に移ってｘ・ＥＬ軸に対するロック機構７０のロックを解除する。
【００４２】
ステップＳ５とステップＳ６の両方でともにＮｏであれば、再びステップＳ３の工程に戻るが、ＹＥＳであれば、ステップＳ７に移ってＡＺ軸と、ＥＬ軸とともにｘ・ＥＬ軸の駆動機構６０〜６２の全てを駆動する。すなわち、常に各カメラ１６，１７で目標物の画像を取り込みながら、画像の中心に目標物がくるよう必要な回転加速度を算出して目標物を追跡し、かつ撮影する、いわゆる「目標追尾」をなす。
【００４３】
このように、広域レーダ等のミサイル警戒装置からの情報をもとに撮影装置を高速位置決めする際は、ＡＺ軸とＥＬ軸の駆動機構６０，６１を駆動して、ｘ・ＥＬ軸の駆動機構６２は駆動しない。このとき、ロック機構７０を作動して、ＡＺ軸のトルク慣性の影響がｘ・ＥＬ軸に及ばないようにする。  
したがって、実際に微動鏡１８および第１、第２のカメラ１６，１７を用いて目標物を追跡し、撮影する目標追尾の際における精度の向上化を得られる。ｘ・ＥＬ軸の駆動機構６２にＡＺ軸のカウンタートルクに打ち勝つだけの大きなトルクを発生する大型のモータを備える必要がなく、トルクの小さいモータですむので、装置の小型化を推進できる。
【００４４】
なお、上述した第３の実施の形態は、エキスパンダ構造体２５を片持ち構造とした第１の実施の形態に対する変形例として説明したが、これに限定されるものでもない。たとえば、エキスパンダ構造体２５を両持ち構造とした第２の実施の形態に、ｘ・ＥＬ軸をロックするロック機構７０を設けるようにしてもよい。  
また、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明における第１の実施の形態を示す、撮影装置の概略断面図。
【図２】本発明における第２の実施の形態を示す、撮影装置の概略断面図。
【図３】本発明における第３の実施の形態を示す、撮影装置の概略断面図。
【図４】同実施の形態の作動シーケンスを説明する図。
【図５】従来構造の、撮影装置の概略断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１…装置ベース、４…底板部、７…筐体分割子、６…回転ブラケット、２…筐体、１２…撮影部、５０ａ…入射光路、５０ｂ〜５０ｅ…反射光路、２４…（第４の）反射ミラー、２５…ビームエキスパンダ構造体、４０…受け体、２６…鏡筒、２７…凹レンズ、２８…凸レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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