(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光センサ・システムであって：
ハウジング；
第１方向に面する反射する側を有するプライマリ・ミラーであって、前記プライマリ・ミラーの中心軸に沿ってターゲット・オブジェクトからプライマリ光を受信し、前記ハウジング内に配置されるプライマリ・ミラー；
複数の光反射器であって、前記複数の光反射器のうちの少なくとも１つは前記プライマリ・ミラーから前記プライマリ光を直接的に受信し、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光の経路に配置され、その結果、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光を受信及び反射する、複数の光反射器；
前記プライマリ・ミラーに固定される慣性センサ・マウント；及び
前記第１方向に沿って方向付けられた出力部を有するリファレンス光源であって、前記リファレンス光源は前記慣性センサ・マウントに取り付けられ且つ前記慣性センサ・マウントとともに可動であり、その結果、前記慣性センサ・マウントが動く場合に、前記リファレンス光源の前記出力部が前記慣性センサ・マウントとともに動く、リファレンス光源；
を含み、前記リファレンス光源の前記出力部は前記慣性センサ・マウントの一部分に対して固定され、前記プライマリ・ミラーに対して固定され、それにより前記リファレンス光源の前記出力部は前記プライマリ・ミラーに対して固定される、光センサ・システム。
【請求項２】
前記リファレンス光源は、前記光センサ・システムの覆い領域に配置される、請求項１に記載の光センサ・システム。
【請求項３】
前記第１方向と反対である第２方向で前記プライマリ・ミラーの前記反射する側の方に面するレトロリフレクタを更に有し、前記レトロリフレクタの反射部分は、前記光センサ・システムの覆い領域にあり、且つ前記リファレンス光源からのリファレンス光を受信するように配向され、その結果、受信した前記リファレンス光は、前記複数の光反射器に到達する前に前記プライマリ・ミラーの前記反射する側の方に前記第１方向に出力される、請求項１に記載の光センサ・システム。
【請求項４】
前記プライマリ・ミラーと前記ターゲット・オブジェクトとの間に１つ以上の光障害物を更に含み、前記１つ以上の光障害物は、前記ターゲット・オブジェクトからの前記プライマリ光が前記プライマリ・ミラーの前記反射する側に到達するようには通過しない覆い領域を形成し；
前記リファレンス光源の出力部は前記覆い領域の一部分の方に向けられ、その結果、前記出力部がリファレンス光を提供する場合に、前記リファレンス光は、前記覆い領域の一部分を通過する、請求項１に記載の光センサ・システム。
【請求項５】
前記リファレンス光源は、前記第１方向と反対である第２方向において、前記中心軸に沿って前記プライマリ・ミラーの前記反射する側から軸方向にずれており、その結果、前記リファレンス光源がリファレンス光を提供する場合に、前記リファレンス光は、前記複数の光反射器に到達する前に、前記プライマリ・ミラーの開口部を通って進行する、請求項１に記載の光センサ・システム。
【請求項６】
前記リファレンス光源は、前記プライマリ光センサの電磁周波数範囲からずれた周波数でリファレンス光を提供する、請求項１に記載の光センサ・システム。
【請求項７】
前記リファレンス光が前記複数の光反射器の各々で反射した後に、前記リファレンス光源により出力されたリファレンス光を検出するリファレンス光センサであって、前記リファレンス光センサは、前記プライマリ・ミラー及び前記複数の光反射器の構造的動力学に起因する前記リファレンス光の変位を検出することが可能であるリファレンス光センサ；及び
前記リファレンス光センサにより検出された前記リファレンス光の光学的パワーに基づいて、前記リファレンス光源の前記出力部の光学的パワーを調整するように構成された制御回路；
を更に含む請求項１に記載の光センサ・システム。
【請求項８】
１つ以上のリファレンス光センサであって、前記リファレンス光源のリファレンス光及び第２リファレンス光を、前記リファレンス光及び前記第２リファレンス光が前記複数の光反射器の各々で反射した後に検出し、前記リファレンス光センサは、前記第２リファレンス光からの前記リファレンス光の相違に基づいて、前記プライマリ・ミラーの弾性変形を検出するように構成されている、１つ以上のリファレンス光センサ；
を更に含む請求項１に記載の光センサ・システム。
【請求項９】
前記リファレンス光源は第１リファレンス光を出力する第１リファレンス光源であり；及び
前記光センサ・システムは、前記慣性センサ・マウントに取り付けられる第２リファレンス光源を更に含み、その結果、前記慣性センサ・マウントが動く場合に、前記第２リファレンス光源の出力部は、前記慣性センサ・マウントとともに動き、前記第２リファレンス光源の出力部は、前記第１方向に沿って方向づけられ、第２リファレンス光を出力する、請求項１に記載の光センサ・システム。
【請求項１０】
光センサ・システムであって：
ハウジング；
第１方向に面する反射する側を有するプライマリ・ミラーであって、前記プライマリ・ミラーの中心軸に沿ってターゲット・オブジェクトからプライマリ光を受信し、前記ハウジング内に配置されるプライマリ・ミラー；
複数の光反射器であって、前記複数の光反射器のうちの少なくとも１つは前記プライマリ・ミラーから前記プライマリ光を直接的に受信し、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光の経路に配置され、その結果、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光を受信及び反射する、複数の光反射器；
前記プライマリ・ミラーに固定される慣性センサ・マウント；及び
前記第１方向に沿って方向付けられた出力部を有する第１リファレンス光源であって、前記第１リファレンス光源は前記慣性センサ・マウントに取り付けられ且つ前記慣性センサ・マウントとともに可動であり、その結果、前記慣性センサ・マウントが動く場合に、前記第１リファレンス光源の前記出力部が前記慣性センサ・マウントとともに動き、第１リファレンス光を出力する、第１リファレンス光源；
前記慣性センサ・マウントに取り付けられた第２リファレンス光源であって、前記慣性センサ・マウントが動く場合に、前記第２リファレンス光源の出力部が前記慣性センサ・マウントとともに動き、前記第２リファレンス光源の前記出力部は前記第１方向に沿って方向付けられ、第２リファレンス光を出力する、第２リファレンス光源；
慣性センサであって、前記リファレンス光源の前記出力部が動く場合に、前記慣性センサが前記出力部とともに動かされるように、前記慣性センサ・マウントに固定される慣性センサ；
前記リファレンス光が前記複数の光反射器の各々で反射した後に、前記リファレンス光を検出するリファレンス光センサであって、前記リファレンス光センサは、前記プライマリ・ミラー及び前記複数の光反射器の構造的動力学に起因する前記リファレンス光の変位を検出することが可能である、リファレンス光センサ；
前記複数の光反射器から前記プライマリ光を受信するように構成されるプライマリ光センサであって、前記プライマリ光が、前記プライマリ・ミラーから前記複数の光反射器へ、前記複数の光反射器から前記プライマリ光センサへ導かれるように、前記複数の光反射器及び前記プライマリ・ミラーが配向されている、プライマリ光センサ；
を更に含み、前記複数の光反射器は、前記光センサ・システムのジッタを補償するために、前記リファレンス光の検出された前記変位に基づいて動くことが可能である調整可能な光コンポーネントを含み；
前記第１リファレンス光源の前記出力部は、前記中心軸に関して前記第２リファレンス光源の前記出力部と反対側に配置され；
前記第１リファレンス光源は第１コリメート光源であり、前記第２リファレンス光源は第２コリメート光源である、請求項９に記載の光センサ・システムを含む乗物。
【請求項１１】
光センサ・システムを作動させる方法であって、前記光センサ・システムは：
ハウジング；
第１方向に面する反射する側を有するプライマリ・ミラーであって、前記プライマリ・ミラーの中心軸に沿ってターゲット・オブジェクトからプライマリ光を受信し、前記ハウジング内に配置されるプライマリ・ミラー；
複数の光反射器であって、前記複数の光反射器のうちの少なくとも１つは前記プライマリ・ミラーから前記プライマリ光を直接的に受信し、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光の経路に配置され、その結果、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光を受信及び反射する、複数の光反射器；
前記プライマリ・ミラーに固定される慣性センサ・マウント；及び
前記第１方向に沿って方向付けられた出力部を有するリファレンス光源であって、前記リファレンス光源は前記慣性センサ・マウントに取り付けられ且つ前記慣性センサ・マウントとともに可動であり、その結果、前記慣性センサ・マウントが動く場合に、前記リファレンス光源の前記出力部が前記慣性センサ・マウントとともに動く、リファレンス光源；
を含み、前記リファレンス光源の前記出力部は前記慣性センサ・マウントの一部分に対して固定され、前記プライマリ・ミラーに対して固定され、それにより前記リファレンス光源の前記出力部は前記プライマリ・ミラーに対して固定され、前記方法は：
前記リファレンス光源により出力されるリファレンス光を、前記プライマリ光の経路に沿って前記複数の光反射器の方へ導くステップ；
前記複数の光反射器からリファレンス光センサへ前記リファレンス光を導き、それにより前記プライマリ・ミラー及び／又は前記複数の光反射器の構造的動き情報を前記リファレンス光センサに提供するステップであって、前記複数の光反射器は、前記プライマリ光を受信する少なくとも１つの調整可能な光コンポーネントを含む、ステップ；及び
前記光センサ・システムのジッタを補償するために前記構造的動き情報に基づいて前記少なくとも１つの調整可能な光コンポーネントを調整するステップ；
を含む方法。
【請求項１２】
光センサ・システムであって：
ハウジング；
第１方向に面する反射する側を有するプライマリ・ミラーであって、前記プライマリ・ミラーの中心軸に沿ってターゲット・オブジェクトからプライマリ光を受信し、前記ハウジング内に配置されるプライマリ・ミラー；
複数の光反射器であって、前記複数の光反射器のうちの少なくとも１つは前記プライマリ・ミラーから前記プライマリ光を直接的に受信し、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光の経路に配置され、その結果、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光を受信及び反射する、複数の光反射器；
前記プライマリ・ミラーと前記ターゲット・オブジェクトとの間の１つ以上の光障害物であって、前記ターゲット・オブジェクトからの前記プライマリ光が、前記プライマリ・ミラーの前記反射する側に到達するようには通過しない覆い領域を形成する、１つ以上の光障害物；及び
前記プライマリ・ミラーとともに可動であるリファレンス光源であって、前記リファレンス光源の出力部は前記覆い領域の一部分の方に向けられ、前記プライマリ・ミラーの前記反射する側の半径方向最外部より半径方向内方にあり、その結果、前記出力部がリファレンス光を提供する場合に、前記リファレンス光は、前記半径方向最外部より半径方向内方にあり、前記覆い領域の一部分を通過する、リファレンス光源；
を含む光センサ・システム。
【請求項１３】
前記複数の光反射器は、前記プライマリ・ミラーから前記プライマリ光を直接的に受信するように構成されるセカンダリ・ミラーを含み、前記セカンダリ・ミラーは、前記プライマリ・ミラー及び前記ターゲット・オブジェクトの間に１つ以上の光障害物のうちの少なくとも１つを形成し；及び
前記光センサ・システムは、前記ハウジングに前記セカンダリ・ミラーを取り付け、且つ前記中心軸に沿って前記プライマリ・ミラーからずらして前記セカンダリ・ミラーを保持する１つ以上の支持アームを更に含み、前記１つ以上の支持アームは前記セカンダリ・ミラーから外方に放射状に延び、その結果、前記１つ以上の支持アームは、前記プライマリ・ミラー及び前記ターゲット・オブジェクトの間で前記１つ以上の光障害物のうちの少なくとも第２のものを形成する、請求項１２に記載の光センサ・システム。
【請求項１４】
前記１つ以上の支持アームは、覆い領域のうちの蜘蛛の巣状に覆い被さる支持領域を形成し、前記リファレンス光源の前記出力部は前記蜘蛛の巣状に覆い被さる支持領域に配置される、請求項１３に記載の光センサ・システム。
【請求項１５】
前記第１方向と反対の第２方向で前記プライマリ・ミラーの前記反射する側の方に面するレトロリフレクタを更に有し、前記レトロリフレクタの反射部分は、覆い領域にあり、且つ前記リファレンス光源からのリファレンス光を受信するように配向され、その結果、受信した前記リファレンス光は、前記複数の光反射器に到達する前に前記プライマリ・ミラーの前記反射する側の方に前記第１方向に出力される、請求項１２に記載の光センサ・システム。
【請求項１６】
前記プライマリ・ミラーとともに可動である慣性センサ・マウントを更に含み、
前記リファレンス光源は、前記慣性センサ・マウントに取り付けられ、且つ前記慣性センサ・マウントとともに可動であり、その結果、前記慣性センサ・マウントが動く場合に、前記リファレンス光源の前記出力部は前記慣性センサ・マウントとともに動く、請求項１２に記載の光センサ・システム。
【請求項１７】
前記リファレンス光源は、前記第１方向と反対である第２方向において、前記中心軸に沿って前記反射する側から軸方向にずれており、その結果、前記リファレンス光源がリファレンス光を提供する場合に、前記リファレンス光は、前記複数の光反射器に到達する前に、前記プライマリ・ミラーの開口部を通って進行する、請求項１２に記載の光センサ・システム。
【請求項１８】
前記リファレンス光源は、前記プライマリ光センサの電磁周波数範囲からずれた周波数で前記リファレンス光を提供する、請求項１２に記載の光センサ・システム。
【請求項１９】
光センサ・システムを含む乗物であって、前記光センサ・システムは：
ハウジング；
第１方向に面する反射する側を有するプライマリ・ミラーであって、前記プライマリ・ミラーの中心軸に沿ってターゲット・オブジェクトからプライマリ光を受信し、前記ハウジング内に配置されるプライマリ・ミラー；
複数の光反射器であって、前記複数の光反射器のうちの少なくとも１つは前記プライマリ・ミラーから前記プライマリ光を直接的に受信し、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光の経路に配置され、その結果、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光を受信及び反射する、複数の光反射器；
前記プライマリ・ミラーと前記ターゲット・オブジェクトとの間の１つ以上の光障害物であって、前記ターゲット・オブジェクトからの前記プライマリ光が、前記プライマリ・ミラーの前記反射する側に到達するようには通過しない覆い領域を形成する、１つ以上の光障害物；
前記プライマリ・ミラーとともに可動である第１リファレンス光源であって、前記第１リファレンス光源の出力部は前記覆い領域の一部分の方に向けられ、その結果、前記出力部が第１リファレンス光を提供する場合に、前記第１リファレンス光は、前記覆い領域の一部分を通過する、第１リファレンス光源；
前記プライマリ・ミラーに取り付けられる第２リファレンス光源であって、前記プライマリ・ミラーが動く場合に、前記第１リファレンス光源の前記出力部及び前記第２リファレンス光源の出力部は、前記プライマリ・ミラーとともに動き、前記第２リファレンス光源の出力部は、前記第１方向に沿って方向づけられ、第２リファレンス光を出力する第２リファレンス光源；
前記プライマリ・ミラーに固定された慣性センサ・マウント；
慣性センサであって、前記リファレンス光源の前記出力部が動く場合に、前記慣性センサが前記出力部とともに動かされるように、前記慣性センサ・マウントに固定される慣性センサ；
前記リファレンス光が前記複数の光反射器の各々で反射した後に、前記リファレンス光を検出するリファレンス光センサであって、前記リファレンス光センサは、前記プライマリ・ミラー及び前記複数の光反射器の構造的動力学に起因する前記リファレンス光の変位を検出することが可能である、リファレンス光センサ；及び
前記複数の光反射器から前記プライマリ光を受信するように構成されるプライマリ光センサであって、前記プライマリ光が、前記プライマリ・ミラーから前記複数の光反射器へ、前記複数の光反射器から前記プライマリ光センサへ導かれるように、前記複数の光反射器及び前記プライマリ・ミラーが配向されている、プライマリ光センサ；
を含み、前記複数の光反射器は、前記光センサ・システムのジッタを補償するために、前記リファレンス光の検出された前記変位に基づいて動くことが可能である調整可能な光コンポーネントを含み；
前記第１リファレンス光源の前記出力部は、前記中心軸に関して前記第２リファレンス光源の前記出力部と反対側に配置され；及び
前記第１リファレンス光源は第１コリメート光源であり、前記第２リファレンス光源は第２コリメート光源である、乗物。
【請求項２０】
光センサ・システムを作動させる方法であって、前記光センサ・システムは：
ハウジング；
第１方向に面する反射する側を有するプライマリ・ミラーであって、前記プライマリ・ミラーの中心軸に沿ってターゲット・オブジェクトからプライマリ光を受信し、前記ハウジング内に配置されるプライマリ・ミラー；
複数の光反射器であって、前記複数の光反射器のうちの少なくとも１つは前記プライマリ・ミラーから前記プライマリ光を直接的に受信し、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光の経路に配置され、その結果、前記複数の光反射器の各々は前記プライマリ光を受信及び反射する、複数の光反射器；
前記プライマリ・ミラーと前記ターゲット・オブジェクトとの間の１つ以上の光障害物であって、前記ターゲット・オブジェクトからの前記プライマリ光が、前記プライマリ・ミラーの前記反射する側に到達するようには通過しない覆い領域を形成する、１つ以上の光障害物；及び
前記プライマリ・ミラーとともに可動であるリファレンス光源であって、前記リファレンス光源の出力部は覆い領域の一部分の方に向けられ、前記プライマリ・ミラーの前記反射する側の半径方向最外部より半径方向内方にあり、その結果、前記出力部がリファレンス光を提供する場合に、前記リファレンス光は、前記半径方向最外部より半径方向内方にあり、前記覆い領域の一部分を通過する、リファレンス光源；
を含み、前記方法は：
前記リファレンス光を、前記プライマリ光の経路に沿って前記複数の光反射器の方へ導くステップ；
前記複数の光反射器からリファレンス光センサへ前記リファレンス光を導き、それにより前記プライマリ・ミラー及び／又は前記複数の光反射器の構造的動き情報を前記リファレンス光センサに提供するステップであって、前記複数の光反射器は、前記プライマリ光を受信する少なくとも１つの調整可能な光コンポーネントを含む、ステップ；及び
前記光センサ・システムのジッタを補償するために前記構造的動き情報に基づいて前記少なくとも１つの調整可能な光コンポーネントを調整するステップ；
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にジッタ補償に関連し、特に航空機用の電気−光学／赤外線タレット・システムに対するジッタ補償に関連する。
【背景技術】
【０００２】
一部の航空機はジンバル式の光学センサ・システムを有する。光学センサ・システムは、航空機から遠く離れて位置するターゲット・オブジェクトを検出するために使用され得る。例えば、光学センサ・システムは、航空機が飛行している間に航空機の下方にあるターゲット・オブジェクトを検出する。
【０００３】
光学センサ・システムは光学センサとテレスコープ光学アセンブリとをしばしば含み、光学センサにより受信した光を拡大し、光学センサが、遠い距離にあるターゲット・オブジェクトの画像を捕捉できるようにする。しかしながら、航空機の飛行中に、テレスコープ光学アセンブリ及び光学センサはランダム振動の影響を受け、光学要素を互いに対して動かし、画像ジッタを生じる結果となり、画像ジッタはフルモーション・ビデオ又は静止画の画像品質を減らす可能性がある。
【０００４】
典型的には、非常に硬い材料（ベリリウム又はシリコン・カーバイト等）を使用してテレスコープ光学アセンブリを構築し、光学系及び望遠鏡の変形を制限することで画像品質を増加させ、これはジッタを軽減することを支援する。これらの材料は高価になる傾向があり、光学センサ・システムの全体的なコストを増やす。更に、十分に大きな振動入力の下では、材料の剛性だけでは要求される光学系の安定性を提供しないであろうし、テレスコープ設計の複雑さ及びコストによらず、画像品質は影響を受けてしまうであろう。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、プライマリ・ミラー及び／又は慣性測定デバイスと一斉に動くリファレンス光源を含み、リファレンス光源は光センサ・システムの覆い領域（ａｎ  ｏｂｓｃｕｒｅｄ  ｒｅｇｉｏｎ）の方に向けられる。リファレンス光源は、リファレンス光のフィードバックに基づいて、改善されたジッタ補償を可能にし得る。フィードバックは、光学系及び望遠鏡の光軸の弾性変形を表現し得る。改善されたジッタ補償は、光センサ・システム（例えば、ハウジング及び／又はミラー）が、低い剛性の材料で構築されることを許容することができ、これは以前に知られている光学センサ・システムと比較して、本願の光センサ・システムを製造するコストを減らすことができる。材料の剛性特性の選択が研究し尽くされた後に別の方法では結果的に生じる画像品質を劣化させる高い振動レベルの場合、光センサ・システムは、ビデオ又は静止画の品質を改善するジッタ補償を提供することができる。
【０００６】
リファレンス光源を覆い領域の方へ向けることは、リファレンス光源又はその関連するコンポーネントが有するかもしれない、検出されたプライマリ光の品質に関する何らかの負のインパクトを、光センサ・システムが回避又は削減することを許容する。例えば、リファレンス光源及び／又はレトロリフレクタは覆い領域に配置されてもよく、それにより、以前に知られている光学センサ・システムと比較して、プライマリ光の最小限の追加部分は（もしあっても）、プライマリ光センサに到達してしまうことから遮られる。
【０００７】
光センサ・システムはプライマリ・ミラーを含むことができ、プライマリ・ミラーは、リファレンス光を、プライマリ・ミラーから、光センサ・システムを通るプライマリ光の経路に沿って、リファレンス光センサに向ける。リファレンス光センサは、プライマリ光及びリファレンス光を反射するプライマリ・ミラー及び／又はその他の光反射器の構造上の動きを検出することが可能であり得る。光センサ・システムの少なくとも一部分は、リファレンス光センサに向けられたリファレンス光に基づいて調節されてもよい。調節は、光センサ・システムのコンポーネントの補正が、ジッタを補償し且つプライマリ光センサにより受信されるプライマリ光の品質を増加させることを可能にする。
【０００８】
プライマリ光を受信する調節可能な光コンポーネント（例えば、高速ステアリング・ミラー等の調節可能な光反射器、又はリズレー・プリズム・アセンブリ等の調節可能な光屈折器）は、リファレンス光のフィードバックに基づいて調整されてもよい。例えば、調節可能な光反射器は、光システムにおけるジッタに対処するためにリファレンス光の位置及び／又は動きに基づいて調整されてもよい。
【０００９】
光学コンポーネントとプライマリ・ミラーとの間の相対的な変位により引き起こされるリファレンス光源の非慣性運動を正確に決定するために、慣性センサとリファレンス光源とが互いに対して固定されてもよい。例えば、慣性センサ及び／又はリファレンス光源が、同じ慣性センサ・マウントに対する覆い領域に固定されてもよい。
【００１０】
用語「光」は本願では可視光及び不可視光を指すように使用される。例えば、用語「光」は本願では無線波、赤外波、紫外波、電磁波（４００ナノメートル（ｎｍ）ないし７００ｎｍのうちの何処かにある波長を有するもの）及び／又はＸ線を指すために使用され得る。
【００１１】
用語「ジッタ」は本願では単独のフレーム積分時間の間に生じる撮像システムの光軸の非所望の動きを指すために使用され、その動きは画像をぼかす結果となる。
【００１２】
本発明の一態様によれば、光センサ・システムは、ハウジングと、第１方向に面する反射する側を有するプライマリ・ミラーであって、プライマリ・ミラーの中心軸に沿ってターゲット・オブジェクトからプライマリ光を受信し、ハウジング内に配置されるプライマリ・ミラーと、複数の光反射器であって、複数の光反射器のうちの少なくとも１つはプライマリ・ミラーからプライマリ光を直接的に受信し、複数の光反射器の各々はプライマリ光の経路に配置され、その結果、複数の光反射器の各々はプライマリ光を受信及び反射する、複数の光反射器と、プライマリ・ミラーに固定される慣性センサ・マウントと、第１方向に沿って方向付けられた出力部を有するリファレンス光源であって、リファレンス光源は慣性センサ・マウントに取り付けられ且つ慣性センサ・マウントとともに可動であり、その結果、慣性センサ・マウントが動く場合に、リファレンス光源の出力部がセンサ・マウントとともに動く、リファレンス光源とを含む。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、光センサ・システムは、ハウジングと、第１方向に面する反射する側を有するプライマリ・ミラーであって、プライマリ・ミラーの中心軸に沿ってターゲット・オブジェクトからプライマリ光を受信し、ハウジング内に配置されるプライマリ・ミラーと、複数の光反射器であって、複数の光反射器のうちの少なくとも１つはプライマリ・ミラーからプライマリ光を直接的に受信し、複数の光反射器の各々はプライマリ光の経路に配置され、その結果、複数の光反射器の各々はプライマリ光を受信及び反射する、複数の光反射器と、プライマリ・ミラーとターゲット・オブジェクトとの間の１つ以上の光障害物であって、ターゲット・オブジェクトからのプライマリ光が、プライマリ・ミラーの反射する側に到達しない覆い領域を形成する、１つ以上の光障害物と、プライマリ・ミラーとともに可動であるリファレンス光源であって、リファレンス光源の出力は覆い領域の一部分の方に向けられ、その結果、出力部がリファレンス光を提供する場合に、リファレンス光は覆い領域の一部分を通過する、リファレンス光源とを含む。
【００１４】
異なる態様の特徴が互いに独立に組み合わせられてもよいし、別々に使用されてもよい。従って、本発明による光センサ・システムは、プライマリ・ミラーとともに動くリファレンス光源、及び覆い領域の一部分の方に向けられるリファレンス光源の出力部の全て、任意の１つ、又は任意の組み合わせを含むことが可能である。
【００１５】
本発明の上記及び他の特徴が添付図面を参照しながら以下詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は例示的な光センサ・システムを含む例示的な航空機の斜視図である。
【００１７】
【図２】図２は図１の光センサ・システムの正面図を示す。
【００１８】
【図３】図３は例示的なリファレンス光源及び慣性センサを含む図１の光センサ・システムの概略図である。
【００１９】
【図４】図４は後部が取り除かれた図１の光センサ・システムの後方断面図であり、慣性センサとともに２つのリファレンス光源を示す。
【００２０】
【図５】図５は図４の対応するリファレンス光源及びレトロリフレクタを含む光センサ・システムの断面図である。
【００２１】
【図６】図６はハウジングが取り除かれ複数のコンポーネントを有する図１の光センサ・システムの斜視図であり、プライマリ・ミラー及びリファレンス光の経路を示す。
【００２２】
【図７】図７は複数のコンポーネントが取り除かれた図１の光センサ・システムの斜視図であり、光マスクを含むリファレンス光フィルタを通る２つのリファレンス光の経路を示す。
【００２３】
【図８】図８は光マスクを含む図７の光センサ・システムの部分側面図である。
【００２４】
【図９】図９はリファレンス光通過経路を含む図８のマスクの平面図である。
【００２５】
【図１０】図１０は図１の光センサ・システムの制御システム図である。
【００２６】
【図１１】図１１は例示的なリファレンス光源及び例示的な慣性センサを含む別の例示的な光センサ・システムの概略図である。
【００２７】
【図１２】図１２は例示的なリファレンス光源及び例示的な慣性センサを含む更に別の例示的な光センサ・システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本願の原理は、例えばターゲット・オブジェクトの画像を拡大するために３ミラー・アナスチグマート（ａ  Ｔｈｒｅｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ａｎａｓｔｉｇｍａｔ：ＴＭＡ）形式の望遠鏡を有する電気−光学／赤外タレット・システム等の航空機の光センサ・システムのジッタの影響を減らす特定の用途を有し、従って先ずその文脈で以下に説明される。本発明の原理は、ジッタの影響を減らすことが望ましい他の光センサ・システム、例えば他の望遠鏡形式に適用可能であり得ることが認められるであろう。
【００２９】
ここで図面を参照し、先ず図１では例示的な航空機が参照番号２０により全体的に示されている。航空機２０は例示的な光センサ・システムを備えることが可能である。光センサ・システム２２は、航空機２０の下方何千フィートにある乗物の赤外線の熱紋（ａｎ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｈｅａｔ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）等の、ターゲット・オブジェクトから受信されるプライマリ光の画像を捕捉することができる。実施形態では、航空機は地上走行車両などの別のタイプの乗物である。
【００３０】
光センサ・システム２２は、２０１５年１０月２７日付で発行された「ＳＨＯＣＫ−ＲＥＳＩＳＴＡＮＴ  ＤＥＶＩＣＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」と題する米国特許第９，１７０，１０６号で開示されるセンサ・システムのコンポーネントの全部又は何れかを含むことが可能であり、その文献の全体は本願にリファレンスとして組み込まれる。
【００３１】
図２は光センサ・システム２２の正面図を示し、光センサ・システム２２は、ハウジング（例えば、粗ポインティング構造３０（ａ  ｃｏａｒｓｅ  ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ３０））と、粗ポインティング構造３０の中に配置されるプライマリ・ミラー３２（例えば、ＴＭＡ望遠鏡の放物プライマリ・ミラー）と、複数の光障害物と、リファレンス光反射器（例えば、光障害物の向こうに隠れて破線で示されるレトロリフレクタ３４−４０）とを含み得る。図３を少し参照すると、（概略的に示される）光学ベンチ３３は、プライマリ・ミラー３２及び光障害物を、内部ジンバル・アセンブリ３５に固定的に取り付けることができ、内部ジンバル・アセンブリ３５は光学ベンチ３３を粗ポインティング構造３０に可動に取り付ける。
【００３２】
図２を再び参照すると、光障害物はプライマリ・ミラー３２とターゲット・オブジェクトとの間で光学センサ・システム２２の覆い被さる領域４２（ａｎ  ｏｂｓｃｕｒｅｄ  ｒｅｇｉｏｎ  ４２）を形成するかもしれず、その場所ではターゲット・オブジェクトからのプライマリ光が、プライマリ・ミラー３２の反射する側４４に到達するようには通過できない。光障害物は、セカンダリ・ミラー４６（例えば、ＴＭＡ望遠鏡の双曲面セカンダリ・ミラー）及び／又は複数の支持アーム４８により形成されることが可能であり、支持アームはセカンダリ・ミラー４６から外方に放射状に延び、光学ベンチ３３を介してセカンダリ・ミラー４６を内側ジンバル・アセンブリ３５（図３に概略的に示されている）に取り付ける。例えば、セカンダリ・ミラー４６は、覆い領域４２のうちの中心付近に覆い被さった領域５０を形成することができ、支持アーム４８は覆い領域４２のうちの蜘蛛の巣状に覆い被さった支持領域５２を形成することができる。レトロリフレクタ３４−４０の部分は蜘蛛の巣状に覆い被さった支持領域５２の中にあってもよい（図５に最良に示されている）。
【００３３】
光学ベンチ３３、内部ジンバル・アセンブリ３５、粗ポインティング構造３０、及び／又は支持アーム４８は、アルミニウム等の平方インチ当たり１０，０００，０００ポンド（ｐｓｉ）の剛性を有する材料で作成されてもよい。アルミニウム及び同様な剛性を有する他の材料は、以前に知られている光学センサ・システムでしばしば使用される高い剛性の材料と比較して、機械加工にとって容易であり且つ高価でないかもしれない。実施形態において、光学ベンチ、内部ジンバル・アセンブリ、粗ポインティング構造、及び／又は支持アームは、１０，０００，０００ｐｓｉ又はそれ未満の剛性を有する材料で作成されてもよい。別の実施形態において、光学ベンチ、内部ジンバル・アセンブリ、粗ポインティング構造、及び／又は支持アームは、１０，０００，０００ｐｓｉ又はそれより大きい剛性を有する材料で作成されてもよい。
【００３４】
図３に戻り、光学センサ・システム２２はジンバル・システム６０を含むことができ、プライマリ光を受信する複数の光反射器（例えば、セカンダリ・ミラー４６及び／又はプライマリ光反射器７０−８０）と、リファレンス光源８２と、
プライマリ・ミラー３２に取り付けられる慣性センサ８４（例えば、光ファイバ・ジャイロスコープのペア）と、リファレンス光センサ８６（二重ラテラル・フォトダイオード又は四重検出器）と、プライマリ光を受信するプライマリ光センサ８８とを含むことができる。
【００３５】
プライマリ・ミラー３２の反射する側４４は、プライマリ・ミラー３２の中心軸に沿ってターゲット・オブジェクトからプライマリ光を受信するように第１方向Ｄ１に面している。リファレンス光源８２は、中心軸Ａに沿って反射側４４から、第１方向Ｄ１とは反対の第２方向Ｄ２に軸方向にずれていてもよい。例えば、リファレンス光源８２は、レトロリフレクタ３６の方に向けられ且つ反射側４４から第２方向Ｄ２にオフセットした出力部１１０を有し得る。リファレンス光源８２をプライマリ・ミラー３２の背後にオフセットすることは、リファレンス光源８２が反射側４４とターゲット・オブジェクトとの間に配置される別の実施形態と比較して、反射側４４により受信されるプライマリ光の何らかの減少を、除去しないとしても最小化することができる。
【００３６】
出力部１１０は蜘蛛の巣状に覆い被さる支持領域５２に配置されてもよい。出力部１１０を蜘蛛の巣状に覆い被さる支持領域５２に配置することは、図２に示されるように、レトロリフレクタ３６が、蜘蛛の巣状に覆い被さる支持領域５２の中に完全に配置されることを許容する。実施形態において、レトロリフレクタは蜘蛛の巣状に覆い被さる支持領域に少なくとも部分的に配置される。
【００３７】
レトロリフレクタ３６は、プライマリ・ミラー３２の反射する側４４の方に向かって第２方向Ｄ２に面していてもよい。レトロリフレクタ３６は反射部分１１２を含むことができ、反射部分１１２は、蜘蛛の巣状に覆い被さる支持領域５２に配置され、且つリファレンス光源８２の出力部１１０からリファレンス光を受信するように配向され得る。反射部分１１２は、セカンダリ・ミラー４６及びプライマリ光反射器７０−７８の何れかにリファレンス光が到達する前に、プライマリ・ミラー３２の反射する側４４の方にリファレンス光を出力するように配向され得る。反射部分１１２は、リファレンス光の経路に平行であり且つ横にずれたリファレンス光を出力するように構成され得る。実施形態では、反射部分の全体が覆い領域にある。他の実施形態では、反射部分のうちの一部分のみが覆い領域にある。
【００３８】
反射部分１１２を覆い領域４２に配置することは、反射部分１１２が覆い領域４２の外側に部分的に又は完全に配置される他の実施形態と比較して、レトロリフレクタ３６が、レトロリフレクタ３６により遮られるプライマリ光の量を、除去しないとしても最小化することを許容する。例えば、レトロリフレクタ３６のほとんどは覆い領域４２にあり（図５に最良に示されている）、その結果、せいぜいレトロリフレクタ３６の一部分のみが、プライマリ光が反射側４４に到達することを妨げる。実施形態では、レトロリフレクタは完全に覆い領域の中にある。別の実施形態では、レトロリフレクタは、覆い領域の外側に全部ではないとしても大部分は存在する。
【００３９】
更に図３を参照すると、プライマリ光を受ける光反射器７０−８０はそれぞれプライマリ光の経路に配置されることが可能であり、その結果、光反射器７０−８０の各々はプライマリ光を受けて反射する。光反射器７０−８０の各々は光学ベンチ３３に少なくとも部分的に取り付けられることが可能であり、その結果、各々の光反射器７０−８０は光学ベンチ３３とともに少なくとも部分的に動く。
【００４０】
セカンダリ・ミラー４６は、プライマリ・ミラー３２からプライマリ光を直接的に受けるように配置され得る。例えば、プライマリ・ミラー３２の反射する側４４により反射されるプライマリ光は、セカンダリ・ミラー４６に到達する前に、別の反射器により反射することを要しない。
【００４１】
支持アーム４８は、セカンダリ・ミラー４６を、中心軸に沿ってプライマリ・ミラー３２からずらして保持する。例えば、支持アーム４８は、セカンダリ・ミラー４６を、中心軸と同軸に保持することができる。
【００４２】
プライマリ光センサ８８は、光反射器７０−８０からプライマリ光を受けるように配置されることが可能である。プライマリ光がプライマリ・ミラー３２から複数の光反射器７０−８０へ、そして複数の光反射器７０−８０からプライマリ光センサ８８へ方向付けられるように、複数の光反射器７０−８０及びプライマリ・ミラー３２が配向され得る。例えば、光制御システム１１４はプライマリ光を受信することができ、プライマリ光をプライマリ光センサ８８へ出力する前にジッタを補償するようにプライマリ光を調整することができる。
【００４３】
光制御システム１１４は、調整可能な光コンポーネント（例えば、調整可能な光反射器７８）と、ビーム・スプリッタ１２２と、リファレンス光センサ８６と、リファレンス光フィルタ１２４（例えば、４０５又は１９４０ナノメートル（ｎｍ）のノッチ・フィルタを有するレンズ）と、制御回路１２６（例えば、プログラムされた命令を有するプロセッサ及び／又はメモリ）とを含むことができる。ビーム・スプリッタ１２２と、リファレンス光センサ８６と、リファレンス光フィルタ１２５とは光学ベンチ３３に固定的に取り付けられてもよい。実施形態では、調整可能な光コンポーネントは、リズレー・プリズム・アセンブリ等の調整可能な光反射器である。
【００４４】
更に図３を参照すると、制御回路１２６は、情報ライン（破線で示されるような電気通信ライン）を介して、プライマリ光反射器７６、調整可能な光反射器７８、慣性センサ８４、及びリファレンス光センサ８６に接続される。調整可能な光反射器７８は、ジンバル補償、慣性センサ８４により検出される加速度及び／又は動き、及び／又はリファレンス光センサ８６によるリファレンス光の検出に基づいて、ジッタを補償することが可能である（図１０の制御システム図で最良に示される）。
【００４５】
例えば、制御回路１２６は、リファレンス光センサ８６によるリファレンス光の検出に基づいてジッタを補償するように、調整可能な光反射器７８を指示することができる。リファレンス光センサ８６は、図８に関連して更に後述されるように、感知したリファレンス光の１つ又は複数の位置に基づいてディジタル信号を出力することができる。実施形態において、リファレンス光センサは、感知したリファレンス光の１つ又は複数の位置に基づいてアナログ電圧を出力する。
【００４６】
制御回路１２６は、リファレンス光センサ８６により感知されるリファレンス光の光学的パワーに基づいて、リファレンス光源８２により放出されるリファレンス光の光学的パワーを調整することができる。光学的パワーを調整することは、制御回路１２６が、リファレンス光センサ８６に到達するリファレンス光についての一定の光学的パワーを維持することを可能にする。一定の光学的パワーを維持することは、一貫したノイズ・パフォーマンスを許容する。実施形態では、制御回路は各々のリファレンス光の光学的パワーを一緒に又は個別に調整する。
【００４７】
ビーム・スプリッタ１２２は光反射器８０の後に配置され、リファレンス光及びプライマリ光を分離することができる。ビーム・スプリッタは、リファレンス光センサ８６の方へリファレンス光を反射するために、リファレンス光周波数に対して比較的高い反射特性を有していてもよい。ビーム・スプリッタ１２２は、プライマリ光がプライマリ光センサ８８に到達できるように、プライマリ光周波数に対して比較的低い反射特性を有していてもよい。例えば、ビーム・スプリッタ１２２は、紫外線範囲で光を反射し、可視範囲で光が通過することを許容してもよい。
【００４８】
光センサ・システム２２は、焦点レンズ１５０（例えば、電気−光学焦点レンズ）、プライマリ光反射器１５４、及び／又はプライマリ光反射器１５６を更に含むことができる。光制御システム１１４は、焦点レンズ１５０、プライマリ光反射器１５４、及び／又はプライマリ光反射器１５６により、プライマリ光をプライマリ光センサ８８へ方向付けることができる。
【００４９】
プライマリ光センサ８８は、短波長赤外線センサ、ジッタ・カメラ、カラー・ディジタル・テレビジョン・センサ、波面誤差センサ、及び／又はモノクロ低雑音・可視光−近赤外センサのうちの任意の１つ又は複数のものであってよい。実施形態において、光センサ・システムは、プライマリ光センサと他の光センサとの間で選択するための光スイッチを含む。例えば、光スイッチは、２０１７年に出願された「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＳＷＩＴＣＨＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国特許番号第１５／００９，２９２に開示されている５ポジション・スイッチであってもよく、その出願の全体は本願にリファレンスとして組み込まれる。
【００５０】
ジンバル・システム６０は、リファレンス光センサ８６により検出可能な波長を有する光（例えば、日射）をブロックするウィンドウ１６２を通過するプライマリ光を許容しながら複数の方向における動きを可能にし、プライマリ光が通過することを許容することができる。例えば、リファレンス光センサ８６は、１０ｎｍから４０５ｎｍまでの何処でも波長も検出することが可能であり、ウィンドウ１６２は、４０５ｎｍ又はそれより短い波長の９９％をブロックするコーティングを有し得る。
【００５１】
ジンバル・システム６０は、（図１に示される）乗物２０のハウジングに取り付けられる方位角ベース１６４と、方位角ヨーク１６６（ａｎ  ａｚｉｍｕｔｈ  ｙｏｋｅ  １６６）と、粗仰角ジンバル１６８と、内側ジンバル・アセンブリ３５（例えば、ファイン仰角ジンバル１７０及びクロス仰角ジンバル１７２）とを含むことが可能であり、それら各々は撮像されるターゲット・オブジェクトにプライマリ・ミラー３２の照準を調整するように構成される。
【００５２】
ここで図４を参照すると、リファレンス光源８２はプライマリ・ミラー３２に取り付けられることが可能であり、その結果、プライマリ・ミラー３２が動く場合に、出力部１１０がプライマリ・ミラー３２とともに動く。例えば、リファレンス光源８２は、プライマリ・ミラー３２に固定される慣性センサ・マウント１８０に取り付けられてもよい。リファレンス光源８２は慣性センサ・マウント１８０とともに可動であってもよく、その結果、慣性センサ・マウント１８０が動く場合に、リファレンス光源８２の出力部１１０が慣性センサ・マウント１８０とともに動く。
【００５３】
プライマリ・ミラー３２とともに動くように出力部１１０を取り付けることは、プライマリ・ミラー３２及び／又は慣性センサ８４が動く場合に、リファレンス光が動くことを許容する。
【００５４】
慣性センサ８４は慣性センサ・マウント１８０に固定されてもよく、その結果、リファレンス光源８２の出力部１１０が動く場合に、慣性センサ８４は出力部１１０とともに動くであろう。例えば、リファレンス光源８２が、プライマリ・ミラー３２の振動に起因して動く場合に、慣性センサ８４は出力部１１０とともに動く。
【００５５】
光センサ・システム２２は、少なくとも第２リファレンス光源を対応する出力部１８４とともに含むことができる。例えば、リファレンス光源８２及び１８２の出力部１１０及び１８４が動く場合に、慣性センサ８４は出力部１１０及び１８４とともに動かされるであろう。
【００５６】
リファレンス光源８２の出力部１１０は、リファレンス光源１８２の出力部１８４と中心軸Ａに関して反対側に配置され得る。例えば、リファレンス光源８２及びリファレンス光源１８２の個々の出力部１１０又は１８４は、中心軸Ａに関して互いに正反対であってもよい（中心軸Ａに関して互いに円周方向に１８０°隔たっている）。
【００５７】
リファレンス光源８２及び１８２はコリメートされた光源であってもよい。リファレンス光源８２及び１８２は、コリメータ１８６と、プリズム・アセンブリ１８８と、折り畳みプリズム１９０とを含むことが可能であり、これらは慣性センサ・マウント１８０に取り付けられる。コリメータ１８６は慣性センサ・マウント１８０に取り付けられることが可能であり、その結果、プライマリ・ミラー３２が動く場合に、コリメータ１８６の出力部１９２はプライマリ・ミラー３２とともに動く。
【００５８】
図４を更に参照すると、リファレンス光生成部１９４（例えば、紫ＬＥＤ等の発光ダイオード（ＬＥＤ））は、対応するコリメータ１８６に光学的に接続される出力部を有することができる。例えば、光ファイバ・ケーブルは、一方のリファレンス光生成部１９４により生成された光を、対応するコリメータ１８６へ導く。コリメータ１８６は、対応するリファレンス光生成部１９４により生成された光を、平行な又は実質的に平行な光線にコリメートし、折り畳みプリズム１９０の出力部により出力されるリファレンス光を形成することができる。例えば、折り畳みプリズム１９０の出力は、慣性センサ・マウント１８０に形成される孔１９６（図５に最良に示されている）により整合させられてもよい。折り畳みプリズム１９０は、対応するレトロリフレクタ３４に整合させられ得る（図７に最良に示されている）。
【００５９】
プリズム・アセンブリ１８８は慣性センサ・マウント１８０に取り付けられることが可能であり、その結果、プライマリ・ミラー３２が動く場合に、プリズム・アセンブリ１８８はプライマリ・ミラー３２とともに動く。プリズム・アセンブリ１８８は、一対のリズレー・プリズム・ペア１９８及びスパー・ギア（平歯車）２００を含むことが可能であり、スパー・ギア２００は各々のプリズム１９８を調整するためにリズレー・プリズム・ペア１９８の各プリズムに結合される。スパー・ギア２００は、プリズム１９８のアライメントを調整するように構成され得る。
【００６０】
実施形態では、２つのリファレンス光源はシングル・レーザー・ダイオード及び１：２ファイバー・スプリッタを含む。別の実施形態では、２つより多いリファレンス光源が使用される。各々のリファレンス光源はコリメートされることが可能である。例えば、各々のリファレンス光源は互いに同じであってもよい。それぞれの対応する出力部は、中心軸から等しく隔てられ、及び／又は互いに円周方向に等しく隔てられていてもよい。
【００６１】
慣性センサ・マウント１８０はプライマリ・ミラー３２に固定されることが可能であり、その結果、慣性センサ・マウント１８０はプライマリ・ミラー３２とともに動く。慣性センサ・マウント１８０は、慣性センサ・マウント１８０がプライマリ・ミラー３２に固定されることを維持するために、アルミニウム等の１０，０００，０００ｐｓｉの剛性を有する材料で作成されてもよい。実施形態において、慣性センサ・マウントは、１０，０００，０００ｐｓｉ以下の剛性を有する材料で作成されてもよい。別の実施形態において、慣性センサ・マウントは、１０，０００，０００ｐｓｉ以上の剛性を有する材料で作成されてもよい。
【００６２】
図５は光センサ・システム２２の断面図を示す。各々のリファレンス光源８２及び１８２は多い領域４２に配置されてもよい。例えば、リファレンス光源１８２の出力部１８４は覆い領域４２の一部分の方に向けられることが可能であり、その結果、出力部１８４がリファレンス光を提供する場合に、リファレンス光は覆い領域４２の一部分を通る。各々のリファレンス光源８２及び１８２の出力部１１０及び１８４は、第１方向Ｄ１に沿って、対応するレトロリフレクタ３４又は３６の方に向けられることが可能である。
【００６３】
折り畳みプリズム１９０の出力部はリファレンス光源１８２の出力部１８４を形成することができる。実施形態において、リファレンス光源の出力部は、リズレー・プリズム等のリファレンス光源の他のコンポーネント又はコリメータの出力部によって形成され得る。例えば、少なくとも１つのリズレー・プリズム・ペアは、慣性センサ・マウントに取り付けられ、且つリファレンス光源の出力部を形成するように構成されてもよく、出力部は対応するレトロリフレクタへリファレンス光を出力する。リファレンス光源８２の出力部１１０は同様に形成され得ることが認められるべきである。
【００６４】
更に図５、後に図６を参照すると、各々のリファレンス光源８２及び１８２からのリファレンス光は、プライマリ光の経路に沿って光反射器４６及び７０の方に導かれることが可能である（図３に最良に示されている）。例えば、対応するレトロリフレクタ３４，３６又はプライマリ光反射器４６，７０−８０のうちの何れかに到達する前に、ホール１９６及びプライマリ・ミラー３２の開口２１０を通って進行する（図３に示されている）。リファレンス光は、対応するリファレンス光源１１０又は１８２から、覆い領域４２を介して対応するレトロリフレクタ３６へ進行する。各々のレトロリフレクタ３４又は３６は、プライマリ光の経路に沿って対応するリファレンス光を方向付け直す。
【００６５】
ここで図６を参照すると、例えば、レトロリフレクタ３４は、入射するプライマリ光と平行に（例えば、中心軸Ａに平行に）プライマリ・ミラー３２の方に、対応するリファレンス光をリダイレクトする。リファレンス光は、入射するプライマリ光から横方向にずれていてもよい。
【００６６】
リファレンス光はプライマリ・ミラー３２に入射し、プライマリ・ミラー３２はリファレンス光をセカンダリ・ミラー４６の方へ向け直すことができる。例えば、リファレンス光は、プライマリ・ミラー３２のうちの覆われた部分２１２（ａｎ  ｏｂｓｃｕｒｅｄ  ｐｏｒｔｉｏｎ  ２１２）に入射し（図５に最良に示されている）、セカンダリ・ミラー４６へ反射される。
【００６７】
リファレンス光はプライマリ光の経路に従い続けることができる。例えば、リファレンス光は、セカンダリ・ミラー４６でプライマリ光反射器７０の方へ反射し、プライマリ光反射器７０からプライマリ光反射器７２へ、プライマリ光反射器７２からプライマリ光反射器７４へ、プライマリ光反射器７４からプライマリ光反射器７６へ、プライマリ光反射器７６及び残りのプライマリ光反射器７８及び８０（図３に示されている）から光制御システム１１４のリファレンス光センサ８６に至ることができる。
【００６８】
図３を再び参照すると、上述したように、リファレンス光は光反射器７０−８０からリファレンス光センサ８６へ方向付け直されることが可能である。リファレンス光は、プライマリ光反射器７６でプライマリ光反射器７８の方へ反射し、プライマリ光反射器７８からプライマリ光反射器８０へ、プライマリ光反射器８０からビーム・スプリッタ１２２へ、及びビーム・スプリッタ１２２からリファレンス光フィルタ１２４を経てリファレンス光センサ８６へ至ることができる。
【００６９】
リファレンス光センサ８６は、リファレンス光が各々の光反射器７０−８０で反射した後に、リファレンス光を検出することができる。リファレンス光センサ８６は、プライマリ・ミラー３２及び任意の光反射器４６及び／又は７０−８０の構造的動力学に起因する、リファレンス光の変位を検出することができる。
【００７０】
例えば、リファレンス光センサ８６は、リファレンス光の位置、動き、及び／又は角度を検出することができる（例えば、プライマリ光センサ８８についての方位角方向及び仰角方向の動き）。リファレンス光の位置、動き、及び／又は角度は、プライマリ・ミラー３２及び／又は光反射器７０−８０の構造的な動き情報に基づくことができる。従って、プライマリ光反射器７８は、検出されたリファレンス光に基づいてジッタを補償することが可能である。
【００７１】
調節可能な光反射器７８は、後述する制御システムに従って調節されてもよい。例えば、調節可能な光反射器７８及び／又は別の調節可能な光反射器（例えば、プライマリ光反射器）は、光センサ・システム２２のジッタを補償するために、リファレンス光に基づいて調節される。調節可能な光反射器７８は、他のものに対する各リファレンス光の構造的な動き情報に基づいて調節されてもよい。実施形態では、１つ以上の調節可能な光反射器が、他の何れのリファレンス光とも独立してリファレンス光の構造的な動き情報に基づいて調節可能である。
【００７２】
リファレンス光源８２は、対応するプライマリ光センサ８８の電磁周波数レンジからオフセットした周波数でリファレンス光を提供することができる。例えば、プライマリ光センサ８８は赤外線範囲内の光を検出することが可能であり、リファレンス光センサ８２は紫外光範囲内のリファレンス光を検出することが可能であり、その結果、プライマリ光センサはリファレンス光を検出することができない。
【００７３】
ここで図７及び図８を参照すると、光センサ・システム２２のリファレンス光フィルタ１２４は、リファレンス光センサ８６の前で、リファレンス光の位置に近くない何らかの光に対する光マスク２４０を含んでもよい（例えば、日射がリファレンス光センサ８６に到達してしまうことを阻止するため）。図８に示されるように、ジッタが存在しない場合、各々のリファレンス光は、リファレンス光センサ８６における同じ場所に方向付けられ得る。ジッタが存在する場合、双方のリファレンス光は双方ともに、リファレンス光センサ８６における別の場所に方向付けられ得る。（図３に示される）プライマリ・ミラー３２がジッタに起因して弾性変形させられる場合、プライマリ・ミラー３２は、リファレンス光が、リファレンス光センサ８６における異なる場所に方向付けられることを引き起こし得る。
【００７４】
実施形態では、各々感知されたリファレンス光の位置が別々に出力される。リファレンス光は交互の形式でターン・オン及びオフされてもよく（即ち、時間変調されてもよく）、その結果、出力ディジタル信号は、ディジタル信号が出力されているリファレンス光に特有である。各々のリファレンス光の位置を個別に検出することは、対応するリファレンス光源により出力される各リファレンス光の相対的な動きに基づいて、リファレンス光センサが、プライマリ・ミラーの弾性変形を検出することを可能にする。例えば、２つより多いリファレンス光が時間変調されてもよく、その結果、リファレンス光センサがプライマリ・ミラーの変形を検出できるように、任意の所与の時点で唯１つのリファレンス光がオンになる。
【００７５】
ライト・マスク２４０は溶融シリカ・レンズを含んでもよい。ライト・マスク２４０は、リファレンス光がリファレンス光センサ８６に到達する前に、日射を減らすことが可能である。
【００７６】
ここで図９を参照すると、光マスク２４０は、日射を妨げるマスキング部２４６と、リファレンス光がリファレンス光センサ８６（図８に示されている）に到達するように通過することを許容するリファレンス光スルー・パス２４８とを含むことができる。リファレンス光スルー・パス２４８は、リファレンス光が光マスク２４０を通過してリファレンス光センサ８６（図８に示されている）に到達することを許容するように、リファレンス光に整合していてもよい。例えば、各々のリファレンス光の公称位置は、リファレンス光スルー・パス２４８内の対応する円として示されている。
【００７７】
図１０は（図３に示される）光センサ・システム２２の制御システム図を示す。（図３に示される）制御回路１２６及び／又は他の回路（例えば、プロセッサ及び／又はプログラムされた命令を有するメモリ）は、制御システム図についての加算、減算又は統合する機能の任意の部分又は全てを実行するように構成されていてもよい。例えば制御回路１２６は上述した各センサからセンサ・データを受信し、制御システム図についての加算、減算、及び統合の機能を実行することができる。
【００７８】
図１０に示されているように、減算器２６０は、リファレンス光コマンド（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒｃｍｄ）（例えば、積分レート・エラー・モーション）と、リファレンス光センサ８６により検出された位置に基づく（例えば、リファレンス光の動きに基づく）リファレンス光センサ・フィードバック（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒｆｂ）とを受信することができる。減算器２６０は、リファレンス光センサ・コマンドからリファレンス光センサ・フィードバックを減算することができ、その結果はリファレンス光センサ補償器２６２に入力され、リファレンス光センサ８６により検出されたジッタに対処することができる。
【００７９】
減算器２６４は、リファレンス光センサ補償器２６２からの出力であるイメージ・モーション補償器角度コマンド（例えば、ａｎ  Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  Ａｎｇｌｅｃｍｄ）を受信することができ、且つ（図３に示される）調節可能な光反射器７８の動いた量に基づく調節可能な反射器７８の角度フィードバック（例えば、ａｎ  Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｆｂ）を受信することができる。減算器２６４は、「Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  Ａｎｇｌｅｃｍｄ」から「Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｆｂ」を減算することができる。その結果はイメージ・モーション補償器（例えば、調節可能な反射器補償器２６６）に入力されることが可能であり、補償器の出力は調節可能な光反射器７８に提供されることが可能である。
【００８０】
調節可能な光反射器７８は、イメージ・モーション補償器出力モーション（例えば、調節可能な反射器により生じさせられた反射光の角度変化θＡＲ）を生じさせることができる。調節可能な反射器により生じさせられるリファレンス光の角度変化θＡＲは、加算器２６９により、（図３に示される）光センサ・システム２２に導入される外乱（光センサ・システム２２の構造的な動力学及び（図１に示される）航空機２０の振動に基づく外乱）に基づくジッタの動きθＪＩＴＴＥＲに加算され得る。結果の出力はリファレンス光の動きである（例えば、（図３に示される）内部ジンバル・アセンブリ３５の位置に対するリファレンス光の角度θＲＬ）。
【００８１】
リファレンス光の角度θＲＬは、加算器２７１により、光学ベンチの動き（航空機２０の進行方向に対する内部ジンバル・アセンブリ３５の位置θＩＧ）に加算され得る。システム・オペレータは、光学ベンチ３３の向きを調整するために内部ジンバル・アセンブリ３５の位置θＩＧを調整することができ、その結果、（図３に示される）プライマリ・ミラー３２はターゲット・オブジェクトに向けられる。結果の出力は見通し線の動きθＬＯＳであり得る（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒｆｂ及びレート・フィードバック（Ｒａｔｅｆｂ）に基づいて補正が行われた後に残っている残留誤差）。
【００８２】
制御システムは減算器２６８を更に含むことができ、減算器２６８は、光センサ・システム２２の見通し線のターゲット位置（例えば、ターゲット・オブジェクト）に基づくレート・コマンド（Ｒａｔｅｃｍｄ）から、慣性センサ８４の出力に基づくＲａｔｅｆｂを減算する。結果の出力は積分器２７０により積分されることが可能であり、結果の積分は、内側ジンバル補償器２７２へ入力され得る「Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒｃｍｄ」であり得る。内側ジンバル補償器２７２の出力は、加算器２６７により、外乱トルクＴＤｉｓｔと加算され得る。外乱トルクＴＤｉｓｔは、（図３に示される）光センサ・システム２２の撮像コンポーネントに作用する結果の総力又はトルクであるとすることができ、（図３に示される）内部ジンバル・アセンブリ３５を介して撮像コンポーネントに作用するトータルの外力を含む。例えば、地からは主に（図１に示される）航空機２０の振動に起因する。
【００８３】
外乱トルクＴＤｉｓｔは、光学ベンチ３３をターゲット・オブジェクトから離すように向ける内側ジンバル・アセンブリ３５の位置θＩＧにおける誤差をもたらし得る。これらの位置の誤差はＲｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒｃｍｄにフィードバックされることができ、その結果、調整可能な反射器７８は上述したように位置の誤差及びジッタを保証するように調整する。
【００８４】
加算器２６７の出力は、慣性負荷積分器２７４に提供され得る。慣性負荷積分器２７４の出力は、光学ベンチ動作速度（例えば、内側ジンバル動作速度θ●ＩＧ）であってもよく、これは、リファレンス光の位置θＲＬに加算される内側ジンバル・アセンブリの位置θＩＧを提供するために、積分器２７６により積分されることができる。
【００８５】
ここで図１１を参照すると、光センサ・システムの実施例が３２２において示されている。光センサ・システム３２２は実質的には上記の光センサ・システム２２と同じであり、従って光センサ・システムにおける類似する構造に対応する構造を示すために、同じ参照番号が使用されている。更に、光センサ・システム２２の上記の説明は、以下に説明されるものを除いて光センサ・システム３２２に等しく適用可能である。更に、本明細書を読んで理解すれば、光センサ・システムの態様は、適用可能であれば、互いに代替されてもよいし、互いに関連して使用されてもよいことが認められるであろう。
【００８６】
光センサ・システム３２２は、リファレンス光が、プライマリ光反射器１５４及び１５６を通過したプライマリ光とともに動くことを可能にする。この実施形態では、ビーム・スプリッタ１２２は、リファレンス光がプライマリ光反射器１５４に到達する前にリファレンス光を反射していない。ビーム・スプリッタ１２２は、プライマリ光及びリファレンス光をプライマリ光反射器１５６から受信するように配置されてもよく、その結果、ビーム・スプリッタ１２２はリファレンス光及びプライマリ光を分離することができる。例えば、ビーム・スプリッタ１２２は、リファレンス光をリファレンス光センサ８６の方へ反射し、プライマリ光はビーム・スプリッタ１２２を経てプライマリ光センサ８８へ進む。
【００８７】
リファレンス光センサ８６は、図３に関連して上述した先行する光学コンポーネントの構造的動力学に加えて、焦点レンズ１５０及びプライマリ光反射器１５４，１５６の構造的動力学を検出することができる。例えば、リファレンス光フィルタ１２４及びリファレンス光センサ８６は、リファレンス光が動いた後に、プライマリ光反射器１５４，１５６を通過したリファレンス光を受信するように配置されてもよい。
【００８８】
ここで図１２を参照すると、光センサ・システムの実施例が４２２で示されている。光センサ・システム４２２は実質的には上記の光センサ・システム２２及び３２２と同じであり、従って光センサ・システムにおける類似する構造に対応する構造を示すために、同じ参照番号が使用されている。更に、光センサ・システム２２及び３２２の上記の説明は、以下に説明されるものを除いて光センサ・システム４２２に等しく適用可能である。更に、本明細書を読んで理解すれば、光センサ・システムの態様は、適用可能であれば、互いに代替されてもよいし、互いに関連して使用されてもよいことが認められるであろう。
【００８９】
光センサ・システム４２２は、リファレンス光が、第１焦点レンズ１５０を通過したプライマリ光とともに動くことを可能にする。光センサ・システム４２２は、プライマリ光反射器１５６の前でビーム・スプリッタ４２４を含む。
【００９０】
この実施形態では、ビーム・スプリッタ４２４は、リファレンス光がプライマリ光反射器８０により反射された後であって第１焦点レンズ１５０の前で、リファレンス光を反射していない。ビーム・スプリッタ４２４は、プライマリ光反射器８０からプライマリ光及びリファレンス光を受信するように配置されることが可能であり、その結果、ビーム・スプリッタ４２４はリファレンス光及びプライマリ光を分離することができる。例えば、リファレンス光はビーム・スプリッタ４２４を通過してリファレンス光センサ８６に至り、ビーム・スプリッタ４２４はプライマリ光反射器１５６によりプライマリ光をプライマリ光センサ８８の方へ反射する。
【００９１】
リファレンス光センサ８６は第１焦点レンズ１５０の構造的動力学を検出することができる。例えば、リファレンス光フィルタ１２４及びリファレンス光センサ８６は、リファレンス光が動いた後に、第１焦点レンズ１５０及びビーム・スプリッタ４２４を通過したリファレンス光を受信するように配置され得る。
【００９２】
本発明は所定の１つ又は複数の実施形態に関連して図示及び説明されてきたが、本明細書及び添付図面を読んで理解すれば、等価な代替及び修正が当業者に思い浮かぶであろうということは明らかである。特に、（コンポーネント、アセンブリ、デバイス、構成などの）上記の説明された要素により実行される様々な機能に関し、そのような要素を説明するために使用される用語（「手段」を指すものを含む）は、明示的に指示されていない限り、たとえ開示された構造と構造的に等価でなかったとしても、説明された要素の指定された機能を実行する（即ち、機能的に等価である）任意の要素に対応するように意図されており、その要素は本発明の説明された実施例又は実施形態における機能を実行するものである。更に、幾つもの説明された実施形態のうちの１つ以上に関してのみ、本発明の特定の特徴が説明されてきたかもしれないが、そのような特徴は、任意の所与の又は特定のアプリケーションに対して望まれて有利であり得るように、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせられてもよい。
【要約】
光センサ・システムは、プライマリ・ミラー及び／又は慣性測定デバイスと一斉に動くリファレンス光源を含み、及び／又はリファレンス光源は光センサ・システムの覆い領域の方に向けられる。リファレンス光源は、リファレンス光のフィードバックに基づいて、改善されたジッタ補償を可能にし得る。フィードバックは、光学系及び望遠鏡の光軸の弾性変形を表現し得る。改善されたジッタ補償は、光センサ・システム（例えば、ハウジング及び／又はミラー）が、低い剛性の材料で構築されることを許容することができ、これは以前に知られている光学センサ・システムと比較して、本願の光センサ・システムのコストを減らすことができる。材料の剛性特性の選択が研究し尽くされた後に別の方法では結果的に生じる画像品質を劣化させる高い振動レベルの場合に、光センサ・システムは、画像品質を改善するジッタ補償を提供することができる。【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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