(57)【要約】【課題】飛しょう体の旋転によるロール安定機能を損なうことなく、安価な構成により高精度な誘導を可能とする。【解決手段】旋転飛しょうする飛しょう体１に搭載される画像誘導を行う誘導装置において、１次元画像を検知する１次元型画像検知器１２と、１次元型画像検知器１２に所定方向の視野範囲の入射光を集光する光学系１０と、飛しょう体１の旋転周期を検知し、この検知された周期をもとに飛しょう体１の旋転に伴って１次元型画像検知器１２により検知された複数の１次元画像を２次元画像に変換する画像処理を実行する信号処理器１４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋転飛しょうする飛しょう体に搭載される画像誘導を行う誘導装置において、
１次元画像を検知する１次元型画像検知手段と、
前記１次元型画像検知手段に所定方向の視野範囲の入射光を集光する光学手段と、
前記飛しょう体の旋転周期を検知する周期検知手段と、
前記回転周期検知手段により検知された周期をもとに、前記飛しょう体の旋転に伴って前記１次元型画像検知手段により検知された複数の１次元画像を２次元画像に変換する画像変換手段と
を具備したことを特徴とする誘導装置。
【請求項２】
前記周期検知手段は、前記飛しょう体の旋転に伴って前記１次元型画像検知手段により検知された複数の１次元画像の相関に基づいて前記旋転周期を検知することを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
【請求項３】
前記光学手段は、前記飛しょう体の先頭部に設けられ、前記飛しょう体が旋転することで飛しょう体軸を視野中心とする前方の２次元面を視野範囲とすることを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば旋転飛しょうする誘導弾や誘導砲弾などの飛しょう体に用いられる誘導装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導弾や誘導砲弾などの飛しょう体では、画像誘導方法により、撮影画像を利用して誘導性能を向上させている。
【０００３】
従来、画像誘導方法により誘導される飛しょう体の誘導装置では、２次元検出器を機体に固定して、所要の視野範囲の大規模画像を検知し、この画像から電子的処理により捜索・追尾・空間安定の処理を行う方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、視野角内をポリゴンミラーでヨー方向に走査しつつ、ガルバノミラーでピッチ方向に走査することでフレーム画像を取得し、飛しょう体の機体軸の揺動変位による姿勢角変位量を検出して、この姿勢角変位量に応じてフレーム画像から目標物を含む画像の切り出し位置を変化させることで空間安定化を行う方法が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−３０７０００号公報
【特許文献２】特開平１０−１２２７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の誘導装置では、飛しょう体の機軸（ロール）方向の回転（旋転）が画像取得の妨げになり、その回転を止めるか、画像検知器（撮像素子）を逆方向に回転して見かけ上回転を止める必要があった。
【０００６】
しかしながら、誘導弾や誘導砲弾の旋転を止めることはロール安定機能を利用できなくなるため、別途、安定した飛しょうをするための機能を付加しなければならない。この場合、コストの増加を招き、また小口径砲弾に対しては寸法上の制約で搭載することが困難となっていた。
【０００７】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、飛しょう体の旋転によるロール安定機能を損なうことなく、安価な構成により高精度な誘導を可能とする誘導装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、旋転飛しょうする飛しょう体に搭載される画像誘導を行う誘導装置において、１次元画像を検知する１次元型画像検知手段と、前記１次元型画像検知手段に所定方向の視野範囲の入射光を集光する光学手段と、前記飛しょう体の旋転周期を検知する周期検知手段と、前記回転周期検知手段により検知された周期をもとに、前記飛しょう体の旋転に伴って前記１次元型画像検知手段により検知された複数の１次元画像を２次元画像に変換する画像変換手段とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記周期検知手段は、前記飛しょう体の旋転に伴って前記１次元型画像検知手段により検知された複数の１次元画像の相関に基づいて前記旋転周期を検知するようにしたものである。
【００１０】
また、前記光学手段は、前記飛しょう体の先頭部に設けられ、前記飛しょう体が旋転することで飛しょう体軸を視野中心とする前方の２次元面を視野範囲とするようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、飛しょう体に１次元画像を検知する１次元型画像検知手段を設け、飛しょう体の旋転に伴って円状に掃引した画像を検知するように構成することで、１次元型画像検知手段により検知された複数の１次元画像から２次元画像をすることができるので、飛しょう体の旋転によるロール安定機能を損なうことなく、安価な構成により高精度な誘導を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本実施形態における誘導弾や誘導砲弾などの飛しょう体１に搭載される誘導装置の概略構成を示す図、図２は、図１に示す光学系１０と１次元型画像検知器１２の関係を示すために側面から見た図である。図１及び図２に示すように、本実施形態における誘導装置は、光学系１０、１次元型画像検知器１２、及び信号処理器１４により構成されている。
【００１３】
光学系１０は、飛しょう体１の先頭部（ドーム）に設けられており、図２に示すように、所定の視野範囲の入射光を飛しょう体１の内部に収納された１次元型画像検知器１２に集光する。光学系１０は、１次元型画像検知器１２が１次元画像を検出するライン状の構成のため、この１次元型画像検知器１２の形状に合わせてライン状の範囲で集光する。光学系１０は、飛しょう体１が旋転することで、飛しょう体１の機軸を視野中心とする前方の２次元面を視野範囲とするように構成される。
【００１４】
１次元型画像検知器１２は、１次元画像を検知するためのセンサであり、複数の撮像素子がライン状に配設されており、光学系１０により結像された外界の光に応じた画像信号を信号処理器１４に出力する。
【００１５】
信号処理器１４は、１次元型画像検知器１２から出力される画像信号を処理し、画像誘導による制御を行う。
【００１６】
図３は、信号処理器１４の機能構成を示すブロック図である。  
信号処理器１４には、メモリ２０、回転検知部２１、画像変換部２２、フレームメモリ２３、画像処理部２４が設けられている。
【００１７】
メモリ２０は、１次元型画像検知器１２により検知される１次元画像を記憶する。メモリ２０には、飛しょう体１の旋転に伴って１次元型画像検知器１２により検知された複数の１次元画像を順次記憶する。
【００１８】
回転検知部２１は、飛しょう体１の旋転周期を検知するもので、例えば飛しょう体１の旋転に伴ってメモリ２０に記憶された１次元画像の相関に基づいて飛しょう体１の旋転を検知する。
【００１９】
画像変換部２２は、回転検知部２１により検知された飛しょう体１の旋転周期をもとに、メモリ２０に記憶された複数の１次元画像を２次元画像に変換する。
【００２０】
フレームメモリ２３は、画像変換部２２により１次元画像から変換された２次元画像を記憶する。
【００２１】
画像処理部２４は、フレームメモリ２３に記憶された画像中の目標物を追尾するための画像処理等を実行する。なお、飛しょう体１を画像誘導するための画像処理については、本発明と直接関係しないので詳細な説明を省略する。
【００２２】
なお、図示していないが、信号処理器１４には、各部に電力を供給する電源などが設けられているものとする。
【００２３】
次に、本実施形態における誘導装置の動作、作用効果について説明する。  
飛しょう体１には１次元画像を検出する１次元型画像検知器１２が搭載されているため、検知される画像も１次元画像（ライン）でしかない。しかし、飛しょう体１は、飛しょうしている間、安定して飛しょうするために旋転（ロール）しているため、飛しょう体１の旋転軸を中心にして光学系１０及び１次元型画像検知器１２も旋転することになる。
【００２４】
すなわち、飛しょう体１が旋転しながら飛しょうしている間に、１次元型画像検知器１２による１次元画像の検知を実行することで、図４（ａ）に示すように、飛しょう体１の飛しょう方向（前方）の景色をあたかもレーダのように円状に掃引（スキャン）しながら画像検知することになる。従って、１次元型画像検知器１２による画像検知により、飛しょう体軸を視野中心とする前方の２次元面を視野範囲とした曲座標系の画像を取得することができる。
【００２５】
信号処理器１４は、飛しょう体１の旋転に伴って、１次元型画像検知器１２により検知される１次元画像を順次入力してメモリ２０に順次記憶する。
【００２６】
この曲座標系の画像を平面座標系の画像に座標変換することにより、通常の画像誘導方式で用いられる画像を取得することができる（図４（ｂ）参照）。この際に、１次元型画像検知器１２の回転速度（飛しょう体１の旋転周期）を求めて、１周期分の１次元画像を対象として画像変換をする必要がある。
【００２７】
そこで、回転検知部２１は、メモリ２０に記憶された１次元型画像検知器１２により検出された複数の１次元画像の相関をもとに、１次元型画像検知器１２の回転（飛しょう体１の旋転周期）を検知する。
【００２８】
つまり、１次元型画像検知器１２によりある回転位置において検知された１次元画像は、その１回転前の同じ回転位置で検知された１次元画像と大きな差がないため、この相関関係を１次元型画像検知器１２により検出される画像から抽出することで旋転周期を検知する。
【００２９】
図５には、１次元型画像検知器１２の１つの撮像素子により検知される画像信号の変化を示している。例えば、回転検知部２１は、１次元型画像検知器１２から出力される画像信号に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を利用して、各画像の相関を調べることにより相関の強い画像とそうではない画像に区分することができる。
【００３０】
これにより、図５に示すように、１次元型画像検知器１２から出力される画像信号から１次元型画像検知器１２（飛しょう体１）の回転周期を得ることができる。
【００３１】
画像変換部２２は、回転検知部２１により回転周期が検出されると、メモリ２０に記憶された１周期分の１次元画像毎に２次元画像への画像変換を実行し、この画像変換により得られた２次元画像をフレームメモリ２３に記憶する。すなわち、メモリ２０に記憶された曲座標系の画像を平面座標系の画像に変換する（図４（ａ）（ｂ）参照）。
【００３２】
なお、図４（ａ）に示すように、１次元型画像検知器１２が回転しながら検知する複数の１次元画像は、回転軸（飛しょう体１の軸）の中心近くなるほど画素密度が高く、外周近くなるほど画素密度が粗くなる。画像変換部２２は、単に座標系の変換を実行するだけでなく、画素密度が高い部分については画素の間引き（あるいは重畳）したり、画素密度が粗い部分については画素を補間するなどして、２次元画像を生成するようにしても良い。
【００３３】
画像処理部２４は、フレームメモリ２３に記憶された２次元画像に対して、目標物を追尾するための画像処理等を実行する。
【００３４】
このようにして、本実施形態における誘導装置は、光学系１０と１次元型画像検知器１２とを搭載し、飛しょう体１の旋転に伴って連続的に検知される複数の１次元画像を変換して２次元画像を得ることができるので、ロール安定機能を確保して安定した飛しょうを可能とすると共に、非常に簡単な構成で安価に実現することができる。また、実装する際の寸法上の制約が少なくなるので、小口経砲弾などの小型の飛しょう体に対しても実装が容易となる。また、１次元型画像検知器１２により検出される画像をもとに旋転周期を検出し、この旋転周期をもとにして画像変換を実行するので、飛しょう体１ごとに画像検知のために特別な旋転制御をする必要がなく旋転制御のための機構なども不要であるのでコストの増加を招かない。
【００３５】
なお、本発明は上記実施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。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態における飛しょう体に搭載される誘導装置の概略構成を示す図。
【図２】図１に示す光学系１０と１次元型画像検知器１２の関係を示すために側面から見た図。
【図３】本実施形態における信号処理器１４の機能構成を示すブロック図。
【図４】本実施形態における画像変換を説明するための図。
【図５】本実施形態における回転周期の検知を説明するための１次元型画像検知器１２の１つの撮像素子により検知される画像信号の変化を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１…飛しょう体、１０…光学系、１２…１次元型画像検知器、１４…信号処理器、２０…メモリ、２１…回転検知部、２２…画像変換部、２３…フレームメモリ、２４…画像処理部。
【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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