(57)【要約】【課題】  視軸を有するセンサ機器と、センサ機器を搭載する機体の基準軸とを一致させる際に、センサ機器の視軸と機体の基準軸を合わせるためのターゲットを用いるが、このターゲットと機体の基準軸の位置調整を手動で調整していたため、調整の時間と手間がかかっていた。【解決手段】  機体の基準軸にレーザ光発生装置を取り付け、ターゲットに受光器を設けることで、機体の基準軸の位置とターゲットの基準軸とのずれ量を計算し、自動的に位置調整を行えるようにした。【選択図】      図１
2011185712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視軸を有するセンサ機器が設置された搭載機器の基軸線上に配置され、十字形のレーザ光線を出力するレーザ発光装置と、
上記センサ機器の視軸を合わせるための基準軸を提供するターゲットボードと、当該ターゲットボードに固定され複数の受光素子が十字状に配列されてなる受光器と、上記受光器におけるレーザ光を受光した受光素子の位置に基いて、上記受光器に照射されるレーザ光の位置を求めるレーザ位置計算部と、レーザ位置計算部により求められた受光器に照射されるレーザ光と上記受光器との位置ずれがなくなるように、上記ターゲットボードとともに上記受光器の位置を移動させる駆動制御部と、を有した視軸調整用ターゲットと、
を備えた視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置。
【請求項２】
上記レーザ位置計算部は、上記受光器におけるレーザ光を受光した受光素子の位置に基いて、上記受光器に対する上記受光器に照射されるレーザ光の回転角を求め、
上記駆動制御部は、上記レーザ位置計算部により求められた回転角に基いて、上記ターゲットボードとともに上記受光器の位置を回転させる駆動制御部を備えた請求項１記載の視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、視野角内の物標を検出するセンサ機器の視準調整を行う際、センサ機器の視軸を合わせるための視軸調整用ターゲットの基準軸を、予めセンサ機器の搭載機器の基軸線に一致させるための位置調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラやレーダなどの視野角内の物標を検出するセンサ機器は、車や航空機などの機体に搭載されて目標の存在方向を計測する。これらセンサ機器は、機体に搭載された後に、各センサ機器の視野角中心軸（以下、視軸と称する）方向と機体の基軸線とを一致させる必要がある。
【０００３】
従来、カメラを搭載機に搭載する場合、カメラの視軸を搭載機の基軸線に一致させるために、次のような調整を行っていた。
まず、視軸調整用ターゲットをカメラと搭載機の正面に配置する。
次に、使用するセンサ機器の特性に基いて、視軸調整用ターゲットと搭載機の距離を所定の間隔に設定する。例えば、望遠の光学系を持つカメラの場合、近距離で焦点を合わせることができないことがあり、この場合は焦点を結ぶ距離まで視軸調整用ターゲットを離して、視軸の調整を行う。
【０００４】
視軸調整用ターゲットには、搭載機に搭載するカメラの視軸を一致させるためのカメラ用ターゲットと、搭載機の基軸線に一致させるための搭載機基軸線用ターゲットがそれぞれ備えている。この際、搭載機の基軸線と一致する方向に整合望遠鏡を装着し、整合望遠鏡を覗き込んで搭載機基軸線用ターゲットが見えることを確認する。
なお、整合望遠鏡は、予め視軸が搭載機の基軸線と一致する方向に位置合わせ視準されており、搭載機の装着具に取り付けるだけで、整合望遠鏡の視軸が搭載機の基軸線と一致するように構成されている。例えば装着具にＶ字型溝を設け、装着具のＶ字型溝に整合望遠鏡の外筒を当接させることで搭載機の基軸線と整合望遠鏡の視軸が一致する。
【０００５】
視軸調整用ターゲット及び整合望遠鏡には、位置と角度を調整するための十字の目印をそれぞれ表示しておき、両方の目印が一致するように、視軸調整用ターゲットの位置と角度を調整する。このとき、視軸調整用ターゲットと搭載機の距離が離れている場合には視軸調整用ターゲットの位置と角度を微調整するために、視軸調整用ターゲットと搭載機の間を何度も往復して作業を行う必要があった。このため、視軸調整用ターゲットの位置と角度の微調整に時間や手間がかかり、また、往復距離が長い場合には２人以上での作業が必要となる。
【０００６】
整合望遠鏡と搭載機基軸線用ターゲットの位置と角度が一致したら、今度はカメラでカメラ用ターゲットを撮像し、カメラの中心位置とカメラ用の目標が一致するようにカメラの取り付け角度、位置を調整する必要がある。
【０００７】
一方で、垂直、水平方向にレーザを照射し、照射された光を目印として作業者が作業することも可能である（例えば、特許文献１参照）。しかしこの方法では、手動での位置と角度の微調整に手間がかかるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４-８６５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上説明したとおり、車両や航空機などの搭載機の基線軸と、搭載するセンサ機器の軸を一致させる際に、搭載機基軸線用ターゲットの位置と角度を調整する作業を手動で行うと、搭載機基軸線用ターゲットと機体との往復作業が必要となり、時間および手間がかかるという問題点があった。
【００１０】
また、搭載機と視軸調整用ターゲット間の往復をせずに二人以上で作業を実施する場合には、作業時には人員を確保する必要があるとともに、声が届きづらいほどの距離がある場合には作業者同士がコミュニケーションをとる方法を用意する必要があった。
【００１１】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、複数人員での作業を必要とすることなく、自動で搭載機の基線軸と視軸調整用ターゲットの基準軸の位置調整を行うことが可能な、視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明による視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置は、視軸を有するセンサ機器が設置された搭載機器の基軸線上に配置され、十字形のレーザ光線を出力するレーザ発光装置と、上記センサ機器の視軸を合わせるための基準軸を提供するターゲットボードと、当該ターゲットボードに固定され複数の受光素子が十字状に配列されてなる受光器と、上記受光器におけるレーザ光を受光した受光素子の位置に基いて、上記受光器に照射されるレーザ光の位置を求めるレーザ位置計算部と、レーザ位置計算部により求められた受光器に照射されるレーザ光と上記受光器との位置ずれがなくなるように、上記ターゲットボードとともに上記受光器の位置を移動させる駆動制御部と、を有した視軸調整用ターゲットとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、作業者が手動でターゲットのアライメント位置調整を行うことなく、ターゲットの基準軸を自動でセンサ機器の搭載機器の基軸線に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる視軸調整用ターゲットの、搭載機基軸線用ターゲットと搭載センサ機器用ターゲットの配置を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１にかかる搭載機基軸線用ターゲットの自動位置調整の手順を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１にかかる搭載機基軸線用ターゲットの受光器の配置およびレーザ光の中心位置の計算方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下に、この発明の実施の形態１に係る視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置について、図を参照しながら説明する。図１はこの発明の実施の形態１にかかる視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態１にかかる視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置は、レーザ光発生装置１４と、視軸調整用ターゲット（以下、ターゲットと称する）１５から構成される。ここで、ターゲット１５は車両や航空機などの搭載機の前に設置され、搭載機に設置されたカメラやレーダなどの視軸を有する搭載センサ機器について、視準調整を行うために用いられる。
【００１６】
レーザ光発生装置１４は、レーザの点滅周波数と縦方向と横方向の強度をそれぞれ調整するレーザ強度調整部１と、レーザ強度調整部１の出力に応じた十字のラインを形成するレーザ光を発振するレーザ光源２とを有し、十字のレーザ光を放射する。レーザ光発生装置１４から出力される十字のレーザ光は、その光像が縦方向線を形成するレーザ光と横方向線を形成するレーザ光とでレーザ光の放射強度が異なり、例えば、縦方向線を形成するレーザ光の放射強度が弱く、横方向線を形成するレーザ光の放射強度が強くなるようにレーザ強度が調整される。
【００１７】
ターゲット１５は、受光器３と、検出回路４と、点滅周波数判定部５と、レーザ強度判定部６と、受光位置判定部７と、レーザ位置計算部８と、移動量および方向計算部９と、駆動制御部１０と、モータ１１，１２，１３と、搭載機基軸線用ターゲット（以下、機軸用ターゲットと称する）２１を構成するボードと、搭載センサ機器用ターゲット（以下、搭載機器用ターゲットと称する）２２が取り付けられたボード（ターゲットボード）から構成される。機軸用ターゲット２１および搭載機器用ターゲット２２は、それぞれボード上に十字線が描かれており、その十字線の交点がぞれぞれの基準軸を形成する。搭載機器用ターゲット２２の基準軸は、搭載センサ機器の視軸を合わせるための基準軸となる。
【００１８】
レーザ光発生装置１４は予め規定された周波数で点滅するレーザ光を放射する。受光器３は複数の受光素子が十字に配置されて形成され、レーザ光発生装置１４から放射されるレーザ光を受光し、受光素子毎に受光した光信号をそれぞれ電気信号に変換する。受光器３の各受光素子の配列される十字のラインは、機軸用ターゲット２１のボード上に描かれた十字のラインに一致するように、機軸用ターゲット２１のボード上に配置される。検出回路４は受光器３の各受光素子により得られた電気信号の出力を増幅し、出力する。点滅周波数判定部５は、検出回路４からの出力値が規定の周波数か否かを判定することで、検出回路４により検出した光が、搭載機の基準となる基軸線（以下、機軸と称する）に設置された、レーザ光発生装置１４による放射か否かを判定する。
【００１９】
レーザ強度判定部６では受光している光の強度が規定値よりも高いか否かを計測し、受光位置判定部７ではレーザ光を受光している受光器３の各受光素子の位置座標について判定を行う。レーザ位置計算部８は、受光位置判定部６およびレーザ強度判定部７の出力に基いて、レーザが照射されている位置を推定する。移動量および方向計算部９は、レーザ位置計算部８により推定された受光器３上でレーザが十字に照射されている位置と、十字に配置された受光器３の中心位置とが一致するように、ターゲット１５を移動するための移動量および方向を計算し、出力する。駆動制御部１０は、移動量および方向計算部９からの出力値に応じて、各モータを動かすための信号を生成、出力し、モータ(Elevation方向)１１、モータ（Azimuth方向）１２、モータ（Roll方向）１３を駆動し、ターゲット１５における機軸用ターゲット２１の位置を移動する。これにより、ターゲット１５の機軸用ターゲット２１は、Elevation方向、Azimuth方向、Roll方向の３軸周りに可動することができる。
【００２０】
また、レーザ光発生装置１４は、予め視軸が機軸と一致する方向に位置合わせ視準されており、搭載機の装着具（図示せず）に取り付けるだけで、レーザ光発生装置１４の視軸が搭載機の機軸と一致するように構成されている。例えば、装着具にＶ字型溝を設け、装着具のＶ字型溝にレーザ光発生装置１４の外筒を当接させることで、搭載機の機軸とレーザ光発生装置１４の視軸が一致するように、装着具が搭載機に取り付けられている。すなわち、レーザ光発生装置１４の視軸は、搭載機の機軸を代表するものとなっている。
【００２１】
このように、この実施の形態１の視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置においては、予め機軸の方向と一致させたレーザ光発生装置１４のレーザ光を、ターゲット１５に設けた受光器３により受光することで、機軸と受光器３の位置を自動的に調整することができる。このため、作業者が手動でターゲット１５の位置を微調整する必要が無くなり、作業の手間および時間を削減することができる。
【００２２】
図２はターゲット１５の外観例である。機軸用ターゲット２１と搭載機器用ターゲット２２の相対的な位置は固定され、ターゲット１５に一体的に取り付けられており、各モータにより機軸用ターゲット２１を移動させる際には、搭載機器用ターゲット２２も一緒に移動する構成となっている。
【００２３】
この実施の形態１による視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置は以上のように構成され、次のように動作する。
まず、図３のフローチャートに示すように、搭載機手前の機軸の延長上にターゲット１５を設置する（ステップ５１）。このとき、搭載センサ機器の視軸の概ね延長上にターゲット１５の搭載機器用ターゲット２２が設置されように、目視によりある程度の荒い位置調整を行っておく。
次に、機軸にレーザ発生装置１４を設置し、縦方向と横方向で強度の異なる十字のラインを形成するレーザ光をパルスで放射する（ステップ５２）。
【００２４】
ターゲット１５の受光器３はレーザ光を受光し（ステップ５３）、照射された照度に応じた振幅の信号出力を検出回路４より出力する（ステップ５４）。
検出回路４から出力された信号は、点滅周波数判定部５において周波数を計測し、規定された周波数で無い場合は、機軸上のレーザ発生装置１４からのレーザでは無いと判定される。
一方、当該計測周波数が規定された周波数である場合には、機軸側で放射されたレーザ光であると判定され、レーザ強度判定部６に検出回路４からの出力信号が送られる（ステップ５５）。
【００２５】
レーザ強度判定部６では、点滅周波数判定部５から入力された信号の振幅（信号強度）を規定された振幅と比較して大きいかどうかを判定する（ステップ５６）。レーザ強度判定部６は、規定された振幅（閾値）よりも大きい場合、受光器３におけるレーザ光を受光している受光素子の座標及び受光した信号強度を記録し、次の受光位置判定部７の判定を行う。
【００２６】
受光位置判定部７では、レーザ強度判定部６で記録された受光器３におけるレーザ光を受光している受光素子の素子座標を元に、レーザ光を受光している受光素子（信号強度が閾値よりも大きい素子）が受光器３における十字の中央の受光素子以外に存在するか否かを判定する（ステップ５６）。
当該判定により受光器３の中央の受光素子以外に存在していることが判明した場合、レーザ位置計算部８にて、以下で説明するステップ５８から６０を実施した後、ステップ５３に戻り同様な動作を繰り返す。
また、当該判定により受光器３の中央の受光素子のみ受光していることが判明した場合は、レーザ位置計算部８にて、ステップ６１に移行する。
【００２７】
ステップ５８において、受光器３の中央の受光素子以外の受光素子がレーザ光を受光している場合で、かつ受光している受光素子の数が２つ以下の場合は、レーザ位置計算部８は受光している受光素子の座標を移動量および方向計算部９へ出力する。
【００２８】
移動量および方向計算部９は、受光器３にて受光しているレーザ光の十字の中央の位置が、十字に配置された受光器３の中央位置（中央の受光素子の位置）へ近づく方向へ移動するように、駆動制御部１０へ信号を出し、駆動制御部１０はモータ(Elevation方向)１１およびモータ（Azimuth方向）１２を指示された方向へ駆動させる（ステップ５９、６０）。
【００２９】
レーザ位置計算部８は、レーザ光の中心が受光器３の中心に対しずれていることで受光器３の中央の受光素子以外の素子がレーザ光を受光している場合であって、かつ受光している受光素子の数が例えば３つの場合は、図４に示す方法でレーザ光が照射されている位置を推定する（ステップ５８）。図４では、レーザ光発生装置１４から出力される十字のレーザ光の縦方向線のレーザ光放射強度が弱く、横方向線のレーザ光放射強度が強く、かつレーザ光の縦方向線が受光器３の受光素子の十字線に対して２０度程度傾斜している様子を示している。以下、この推定方法について図４を用いて更に説明する。
【００３０】
受光したレーザ光の強度が同一の点となる、図４の丸（１）の点と丸（２）の点を結ぶ直線Ａを以下の式１により求める。この直線Ａは、レーザ光強度が強い例えば横方向線のレーザを示しており、丸（１）および丸（２）の点は、十字の受光器３の中で十字のレーザ光が結像したところの受光素子位置を示している。
【００３１】
【数１】
2011185712.tif 000003
【００３２】
また、図４の丸（１）および図の丸（２）の点とは異なる、レーザ光の強度を検出した丸（３）の点を通り、かつ直線Ａと直行する直線Ｂの式を以下の式２により求める。この直線Ｂは、レーザ光強度が弱い例えば縦方向線のレーザを示しており、丸（３）の点は、十字の受光器３の中で十字のレーザ光が結像したところの受光素子位置を示している。
【００３３】
【数２】
2011185712.tif 000004
【００３４】
レーザ位置計算部８は、直線Ａと直線Ｂの交点座標となる図４の点丸（４）（xc,yc）の座標を求め、その座標をレーザ光の十字の交点座標とする。レーザ位置計算部８は図４の点丸（４）の座標を移動量および方向計算部９に出力する。
【００３５】
移動量および方向計算部９は、レーザ位置計算部８から得たレーザ光の十字の交点座標が受光器３の中心位置となるように、ターゲット１５の機軸用ターゲット２１の移動量および移動方向を計算して出力する。駆動制御部１０はモータ(Elevation方向)１１およびモータ（Azimuth方向）１２を指示された方向へ駆動する（ステップ５９、６０）。
【００３６】
ターゲット１５の機軸用ターゲット２１を、各モータによって移動量および方向計算部９により指示された方向へ移動させることにより、受光器３の中央の受光素子のみがレーザ光を受光する状態となった場合、レーザ位置計算部８は中央の受光素子の座標を出力する。
ここで、受光器３の中央の受光素子のみが受光している旨の出力を受けた移動量および方向計算部９は、以下の式（３）によりRoll方向の回転角度θを計算し出力する。
【００３７】
【数３】
2011185712.tif 000005
【００３８】
駆動制御部１０は、モータ（Roll方向）１３を回転角度θだけ回転させて、ターゲット１５の機軸用ターゲット２１を回す(ステップ６５)。
【００３９】
最後に、ステップ６６にて、受光器３の全ての受光素子がレーザ光を受光していることを確認し、受光していない素子が存在する場合は全ての受光素子がレーザ光を受光するように、繰り返し式（３）により回転角度θを順次計算して、ターゲット１５の機軸用ターゲット２１をRoll方向へ回転させる。
【００４０】
以上のように、この実施の形態１によれば、レーザ発生装置１４によって照射されるレーザ光を、機軸用ターゲット２１として使用している受光器３で受光し、その照度および受光器３の受光素子の素子座標を用いて、レーザ光の位置を推定し、モータにより受光器３の位置を移動させて、十字に照射されるレーザ光の位置と同じく十字に配置された受光器３の位置を一致させることで、機軸とターゲット１５の機軸用ターゲット２１の位置を自動で調整し、作業者が手動で位置の微調整を行うことなく、短時間で機軸とターゲット１５の機軸用ターゲット２１の位置を一致させることができる。また、機軸用ターゲット２１と搭載機器用ターゲット２２は一体的に結合しているので、機軸と機軸用ターゲット２１の位置を一致させることで、搭載機器用ターゲット２２が機軸と平行になるように設定が行われることとなる。
【００４１】
すなわち、実施の形態１による視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置は、視軸を有するセンサ機器が設置された搭載機器の基軸線上に配置され、十字形のレーザ光線を出力するレーザ発光装置１４と、上記センサ機器の視軸を合わせるための基準軸を提供するターゲットボード（搭載機器用ターゲット２２）と、当該ターゲットボードに固定された複数の受光素子が十字状に配列されてなる受光器３と、受光器３におけるレーザ光を受光した受光素子の位置に基いて、受光器３に照射されるレーザ光の位置を求めるレーザ位置計算部８と、レーザ位置計算部８により求められた受光器３に照射されるレーザ光の位置と受光器３との位置ずれがなくなるように、上記ターゲットボードとともに受光器３の位置を移動させる駆動制御部１０とを有した視軸調整用ターゲットとを備えたものである。
【００４２】
具体的には、視軸を有するセンサ機器を搭載する機体の機軸と一致するように、レーザ光を時間に対してパルス状に放射するレーザ光源２と、空間的に縦と横で放射強度が異なる十字のラインを形成するようにレーザ光の放射強度を調整するレーザ強度調整部１を有したレーザ光発生装置１４と、縦横に十字のラインを形成するように複数の受光素子が並べて配置されてレーザ光発生装置１４から放射されるレーザ光を受光する受光器３が設けられた機軸用ターゲット２１と、受光器３の各受光素子からの出力値が入力されて、当該出力値が規定された周期的どおりに点滅を繰り返していることをする点滅周波数判定部５と、前記の周期どおりに点滅しているレーザ光を受光した受光素子の受光位置を出力する受光位置判定部６と、前記で出力された位置にある受光素子が受光している光の強度（照度）を規定された値と比較して高いか否かを計測するレーザ強度判定部７と、前記のレーザ光の受光位置およびその照度計測の出力値を用いて、前記レーザ光発生装置１４から放射された十字のレーザ光が照射されている位置（レーザ光照射位置）を推定するレーザ位置計算部８と、前記レーザ光照射位置計算の出力値を用いて、受光素子の位置をAzimuth、Elevation、Roll方向に移動させて十字に放射されるレーザ光照射位置を、十字に配置された受光素子の位置に一致させるための移動量および移動方向を計算する移動量および方向計算部９と、前記の移動量および方向計算結果によりAzimuth、Elevation、Roll方向へモータを動作させるための駆動制御部１０と、前記の駆動制御により受光器の位置をAzimuth、Elevation、Roll方向に移動させるモータ１１，１２，１３と、搭載するセンサ機器に対応した搭載機器用ターゲットとを備えて、視軸調整用ターゲットの自動位置調整装置が構成される。これによって、作業者の手動での機軸用ターゲット２１の位置の微調整を必要とすることなく、機軸用ターゲット２１を自動で機軸に一致させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  レーザ強度調整部、２  レーザ光源、３  受光器、４  検出回路、５  点滅周波数判定部、６  レーザ強度判定部、７  受光位置判定部、８  レーザ位置計算部、９  移動量および方向計算部、１０  駆動制御部、１１  モータ（Azimuth方向）、１２  モータ（Elevation方向）、１３  モータ（Roll方向）、１４  レーザ光発生装置、１５  ターゲット、２１  機軸用ターゲット、２２  搭載機器用ターゲット（ターゲットボード）。
【図１】
2011185712.tif 000006
【図２】
2011185712.tif 000007
【図３】
2011185712.tif 000008
【図４】
2011185712.tif 000009