(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発射時に高衝撃を受け、所定の狭帯域の光を検出する耐衝撃光学シーカであって、
前記光を検出する光学センサと、
該光学センサの前面に配置された集光レンズ及び光学フィルタと、
該集光レンズ及び光学フィルタの前面に配置されこれらを保護する光学ドームとを備え、
前記集光レンズ、光学フィルタ及び光学ドームは、前記高衝撃に耐え、前記光の透過率が高く、かつ転移温度が約２００℃以上の耐衝撃耐熱プラスチックからなり、
前記集光レンズ、光学フィルタ及び光学ドームの一部又は全部は、その片面又は両面に薄膜多層膜を有し、該薄膜多層膜の全体で所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成する、ことを特徴とする耐衝撃光学シーカ。
【請求項２】
前記耐衝撃耐熱プラスチックは、ポリエーテルイミド、ポリフェニルサルフォン又はポリフェルサルフォンである、ことを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃光学シーカ。
【請求項３】
発射時に高衝撃を受け、所定の狭帯域の光を検出する耐衝撃光学シーカの製造方法であって、
前記光を検出する光学センサの前面に配置される集光レンズ及び光学フィルタと、その前面に配置されこれらを保護する光学ドームとを、前記高衝撃に耐え、前記光の透過率が高く、かつ転移温度が約２００℃以上の耐衝撃耐熱プラスチックで製造し、
更に、前記集光レンズ、光学フィルタ及び光学ドームの一部又は全部の片面又は両面に薄膜多層膜を成膜し、該薄膜多層膜の全体で所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成する、ことを特徴とする耐衝撃光学シーカの製造方法。
【請求項４】
前記耐衝撃耐熱プラスチックは、ポリエーテルイミド、ポリフェニルサルフォン又はポリフェルサルフォンである、ことを特徴とする請求項３に記載の耐衝撃光学シーカの製造方法。
【請求項５】
前記薄膜多層膜は、真空蒸着、イオンアシスト蒸着、又はスパッタリングにより、中間に冷却期間を取りながら、耐衝撃耐熱プラスチックの転移温度以下で成膜する、ことを特徴とする請求項３に記載の耐衝撃光学シーカの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標追尾誘導装置に適用可能な耐衝撃光学シーカとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標追尾誘導装置は、目標に向けてレーザビームを照射すると共に、この目標に向けて飛翔体を飛翔させ、目標で反射されたレーザビームのレーザ反射光を、飛翔体に搭載した光学シーカにより検出して目標を捕捉し、飛翔体の飛翔経路を修正して飛翔体を目標に向けて誘導する装置である。
また、目標追尾誘導装置の光学シーカには特定の波長の光（例えばレーザビーム）を選択的に反射又は透過させるために光学フィルタが用いられる。
【０００３】
かかる目標追尾誘導装置及び光学フィルタに関連する先行技術として、特許文献１〜４が既に開示されている。
【０００４】
特許文献１の「目標追尾誘導システム及び目標追尾誘導方法」は、設備の簡素化を図った上で、飛翔体を確実に目標に向けて誘導させることを可能にすることを目的とする。
そのため、この発明では、図６に示すように、飛翔体５０において、目標Ｔに向かって赤外線レーザ照射装置５２から照射されているレーザビームＬＢの後方散乱光を赤外線センサにより検出し、システム制御部により赤外線センサによる検出結果からレーザビームＬＢの軌跡及び方向を求め、このレーザビームＬＢの軌跡及び方向と位置・速度センサにより検出される飛翔体５０の飛翔位置・速度情報とを比較照合して、レーザビームＬＢに対する飛翔体５０の飛翔位置及び飛翔方向を求め、このレーザビームＬＢの軌跡及び方向と飛翔位置及び飛翔方向とのずれに対応する誘導信号を生成して姿勢駆動部に与えることにより、飛翔体５０をレーザビームＬＢに近づけ、飛翔方向とレーザビーム方向とを略一致させるものである。
【０００５】
特許文献２の誘電体多層膜フィルタ６１は、図７に示すように、多層膜部より小さい屈折率を有するフッ素化ポリイミド薄膜からなる基板６９を用い、この基板６９上にイオンアシスト蒸着による誘電体多層膜６０が形成されたものである。
フッ素化ポリイミド薄膜は耐熱性と透明性があり、かつ仮基板から容易に剥離でき、薄い誘電体多層膜フィルタが製造できる。
【０００６】
特許文献３は、製造適性に優れかつ機械的強度の高い多機能の光学フィルタを目的とする。
この光学フィルタは、プラスチック透明支持体の少なくとも片側に５６５乃至６０５ｎｍの波長範囲に透過率が０．０１乃至８０％の吸収極大を有する可視フィルタ層、電磁波遮断効果を有する導電性層、赤外線遮断層、ハードコート層および熱伝導度が０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上である熱伝導層を有し、画像表示装置の視認側に直接貼りつけて用いられる。
【０００７】
特許文献４は、プラスチック基板上に形成される耐衝撃性の高い光学フィルムを目的とする。
この方法は、第１の基板上に、剥離層及び光学フィルタを積層して形成する工程と、第１の基板から光学フィルタを剥離する工程と、光学フィルタを第２の基板に接着する工程とを有する。この方法で作製された光学フィルムは、可とう性を有するため曲面を有する部位、又は表示装置に設けることができる。また、光学フィルムを高温処理することがないため、歩留まり高く信頼性の高い光学フィルムを形成することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−９００９３号公報、「目標追尾誘導システム及び目標追尾誘導方法」
【特許文献２】特開平４−２１１２０３号公報、「誘電体多層膜フィルタおよびその製造方法並びにこれを用いた光学要素」
【特許文献３】特開２００１−２８１４４２号公報、「光学フィルタ及びこれを用いた前面板及び画像表示装置」
【特許文献４】特開２００５−１５７３２４号公報、「光学フィルムの作製方法」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した光学シーカに用いられる光学フィルタは、従来、母材の表面（片面／両面）に、真空蒸着等の手段によって所望の波長に合わせた誘電体材料の薄膜多層膜を構成して製造している。
一般的に、薄膜多層膜の層数が増えるほど、光の反射／透過の選択自由度が向上する。しかし、層数を増やすことは一方で、製造工程中に母材が熱に晒される時間が増えるため、母材の熱特性（耐熱特性）が重要となる。
【００１０】
一方、光学フィルタは、光学シーカで検出する信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を高めるために、狭帯域のバンドパスフィルタが必要になる。
このような狭帯域のバンドパスフィルタを得るためには、薄膜多層膜の層数は少なくとも４０層以上、好ましくは６０層以上が必要となる。
そのため、従来は、母材として耐熱温度が３５０℃を超える耐熱ガラスを用いてこのような光学フィルタを製造していた。
【００１１】
しかし、目標追尾誘導装置は通常砲発射され、その発射時に１万Ｇを超える高衝撃を受ける。そのため、従来の光学フィルタは、母材（ガラス）が脆性材であり、発射時の高衝撃によれ、割れ、ひびなどの損傷を受けるおそれがあった。
【００１２】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、使用する光（例えばレーザビーム）を高いＳ／Ｎ比で検出することができ、かつ１万Ｇを超える高衝撃を受けても、割れ、ひびなどの損傷をほとんど受けない耐衝撃光学シーカとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、発射時に高衝撃を受け、所定の狭帯域の光を検出する耐衝撃光学シーカであって、
前記光を検出する光学センサと、
該光学センサの前面に配置された集光レンズ及び光学フィルタと、
該集光レンズ及び光学フィルタの前面に配置されこれらを保護する光学ドームとを備え、
前記集光レンズ、光学フィルタ及び光学ドームは、前記高衝撃に耐え、前記光の透過率が高く、かつ転移温度が約２００℃以上の耐衝撃耐熱プラスチックからなり、
前記集光レンズ、光学フィルタ及び光学ドームの一部又は全部は、その片面又は両面に薄膜多層膜を有し、該薄膜多層膜の全体で所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成する、ことを特徴とする耐衝撃光学シーカが提供される。
【００１４】
本発明の好ましい実施態様によれば、前記耐衝撃耐熱プラスチックは、ポリエーテルイミド、ポリフェニルサルフォン又はポリフェルサルフォンである。
【００１５】
また本発明によれば、発射時に高衝撃を受け、所定の狭帯域の光を検出する耐衝撃光学シーカの製造方法であって、
前記光を検出する光学センサの前面に配置される集光レンズ及び光学フィルタと、その前面に配置されこれらを保護する光学ドームとを、前記高衝撃に耐え、前記光の透過率が高く、かつ転移温度が約２００℃以上の耐衝撃耐熱プラスチックで製造し、
更に、前記集光レンズ、光学フィルタ及び光学ドームの一部又は全部の片面又は両面に薄膜多層膜を成膜し、該薄膜多層膜の全体で所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成する、ことを特徴とする耐衝撃光学シーカの製造方法が提供される。
【００１６】
本発明の好ましい実施態様によれば、前記耐衝撃耐熱プラスチックは、ポリエーテルイミド、ポリフェニルサルフォン又はポリフェルサルフォンである。
【００１７】
また、前記薄膜多層膜は、真空蒸着、イオンアシスト蒸着、又はスパッタリングにより、中間に冷却期間を取りながら、耐衝撃耐熱プラスチックの転移温度以下で成膜する。
【発明の効果】
【００１８】
上記本発明の装置及び方法によれば、集光レンズ、光学フィルタ及び光学ドームの一部又は全部が、その片面又は両面に薄膜多層膜を有し、該薄膜多層膜の全体で所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成するので、この狭帯域に相当する光（例えばレーザビーム）を高いＳ／Ｎ比で検出することができる。
【００１９】
また、集光レンズ、光学フィルタ及び光学ドームは、発射時の高衝撃に耐える耐衝撃性の高い耐衝撃耐熱プラスチックからなるので、１万Ｇを超える高衝撃を受けても、割れ、ひびなどの損傷をほとんど受けない。
【００２０】
従って、もともと耐衝撃性のあるプラスチック母材を用いることで、従来のガラス材が持つ衝撃に対する脆弱性を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２２】
図１は、単層薄膜における干渉説明図である。
図１（Ａ）において、１は基板（ガラス又はプラスチック）、２は基板表面に成膜された単層薄膜（屈折率をｎとする）、３は波長λの光（例えばレーザビーム）である。
【００２３】
Ａ，Ｂの光３のうち、単層薄膜２の表面で反射する光をＡ’，Ｂ’とし、単層薄膜２の表面Ｏで屈折し、基板１の表面で全反射し、単層薄膜２の表面Ｑで屈折して空気側に戻る光をＣとする。表面Ｏ，Ｑにおける屈折はスネルの法則に従う。
単層薄膜２の厚さ（光学膜厚：ｎｄ）を波長λの１／４、又はこれに近い厚さに設定することにより、光Ｂ’と光Ｃとを干渉させることができる。
例えば、図１（Ｂ）に示すように、光Ｂ’（Ｂ−１）と光Ｃ（Ｂ−２）を同じタイミングで同期させると、（Ｂ−３）に示すように光３の振幅（すなわち強度）を高めることができる。
また、逆に図１（Ｃ）に示すように、光Ｂ’（Ｂ−１）と光Ｃ（Ｂ−２）をπ／２ずれたタイミングで同期させると、（Ｂ−３）に示すように光３の振幅（すなわち強度）を弱めることができる。
【００２４】
同様に多層膜の干渉現象において、基板上に、屈折率の異なる２種類の透明膜（光学膜厚＝波長λの１／４）を交互に積層すると、光は干渉作用によって強め合ったり、打消し合ったりして、高反射や低反射が発生する。
【００２５】
図２は、薄膜多層膜の分光特性を示す図である。この図において、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は損失［ｄＢ］であり、図中の３本の曲線は、薄膜多層膜が２０，４０，６０層の場合を示している。
この図からわかるように、一般的に薄膜多層膜の層数を増やせば分光特性は急峻となることが知られている。
また、上述したように光学シーカで検出する信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を高めるために、狭帯域のバンドパスフィルタが必要であり、このような狭帯域のバンドパスフィルタを得るためには、薄膜多層膜の層数は少なくとも４０層以上、好ましくは６０層が必要となる。
【００２６】
図３は、本発明の耐衝撃光学シーカの第１実施形態を示す図である。本発明の耐衝撃光学シーカ１０は、発射時に高衝撃（例えば１万Ｇ）を受け、所定の狭帯域の光３を検出する。所定の狭帯域の光３は、例えばレーザビームの波長を含む狭帯域光である。
【００２７】
この図において、本発明の耐衝撃光学シーカ１０は、光学センサ１２、集光レンズ１４、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８をこの順で備える。
光学センサ１２は、ＣＣＤ又はフォトダイオードであり、前記所定の狭帯域の光３（例えばレーザビーム）の強度と方向を検出する。
集光レンズ１４及び光学フィルタ１６は、光学センサ１２の前面に配置される。なお集光レンズ１４と光学フィルタ１６はこの図と逆の順であってもよい。
集光レンズ１４は、この例では、２枚の凸レンズ１４ａからなり、外部から入射した光３を光学センサ１２上に集光する。なお本発明はこの構成に限定されず、３枚以上のレンズ（凸レンズ又は凹レンズ）で構成してもよい。
光学ドーム１８は、集光レンズ１４及び光学フィルタ１６の前面に配置され、これらを外部の粉塵や風雨から保護する機能を有する。
【００２８】
上述した集光レンズ１４、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８は、発射時の高衝撃（例えば１万Ｇ）に耐え、前記狭帯域の光３の透過率が高く、かつ転移温度が約２００℃以上の耐衝撃耐熱プラスチックからなる。この耐衝撃耐熱プラスチックは、例えば、ポリエーテルイミド、ポリフェニルサルフォン又はポリフェルサルフォンである。
【００２９】
また、集光レンズ１４、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８の一部又は全部は、その片面又は両面に薄膜多層膜２０を有し、薄膜多層膜２０の全体で所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成する。
薄膜多層膜２０は、この例では、２枚の凸レンズ１４ａの両面、光学フィルタ１６の前面、光学ドーム１８の背面に設けられている。凸レンズ１４ａの両面、光学フィルタ１６の前面、光学ドーム１８の背面の各薄膜多層膜２０は、それぞれ層数は任意であり、それぞれの母材が製造工程中に熱に晒されて悪影響が出ない範囲で設定する。
例えば、光学フィルタ１６の前面の薄膜多層膜２０を悪影響が出ないように１０〜２０層とし、その他の薄膜多層膜２０を１０層とした場合でも、全体で６０〜７０層となり、所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成することができる。
【００３０】
図４は、本発明の耐衝撃光学シーカの第２実施形態を示す図である。
この図において、本発明の耐衝撃光学シーカ１０は、光学センサ１２、集光レンズ１４、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８をこの順で備える。なお集光レンズ１４と光学フィルタ１６はこの図と逆の順であってもよい。
【００３１】
この例において、光学フィルタ１６は、３枚の薄型フィルタ１６ａからなる。
また、薄膜多層膜２０は、この例では、３枚の薄型フィルタ１６ａの両面に設けられている。３枚の薄型フィルタ１６ａの各薄膜多層膜２０は、それぞれ層数は任意であり、それぞれの母材が製造工程中に熱に晒されて悪影響が出ない範囲で設定する。
例えば、薄型フィルタ１６ａの両面の薄膜多層膜２０を悪影響が出ないように１０〜１５層とした場合でも、全体で６０〜９０層となり、所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成することができる。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３２】
図５は、本発明の耐衝撃光学シーカにおける透過率の説明図である。この図において、（Ａ）はある薄膜多層膜２０の波長と透過率の関係図、（Ｂ）は別の薄膜多層膜２０の波長と透過率の関係図とする。この２枚の薄膜多層膜２０を光学的に重ねて使用した場合、その波長と透過率の関係は、（Ｃ）に示すように、（Ａ）（Ｂ）を積算した結果となり、狭帯域化される。
従って、上述したように、集光レンズ１４、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８の一部又は全部に、その片面又は両面に合計で６０層以上の薄膜多層膜２０を設けることにより、（Ｄ）に示すように、所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成することができる。
【００３３】
次に上述した耐衝撃光学シーカ１０の製造方法を説明する。
本発明の方法は、発射時に高衝撃（例えば１万Ｇ）を受け、所定の狭帯域の光３を検出する耐衝撃光学シーカ１０の製造方法である。
【００３４】
本発明の製造方法では、まず集光レンズ１４、光学フィルタ１６、および光学ドーム１８を、発射時の高衝撃に耐え、光３の透過率が高く、かつ転移温度が約２００℃以上の耐衝撃耐熱プラスチックで製造する。この耐衝撃耐熱プラスチックは、例えばポリエーテルイミド、ポリフェニルサルフォン又はポリフェルサルフォンである。
次に、本発明の製造方法の第１実施形態では、集光レンズ１４、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８の一部又は全部の片面又は両面に薄膜多層膜２０を成膜し、薄膜多層膜２０の全体で所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成する。
この薄膜多層膜２０は、真空蒸着、イオンアシスト蒸着、又はスパッタリングにより、中間に冷却期間を取りながら、耐衝撃耐熱プラスチックの転移温度以下で成膜する。
【００３５】
この方法によれば、薄膜多層膜２０を複数の光学素子に分散して配置し、各光学素子の薄膜多層膜２０の層数を熱影響を受けない範囲に低減することができる。
【００３６】
本発明の製造方法の第２実施形態では、まず、集光レンズ１４、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８の一部又は全部の片面又は両面と同形状の耐熱仮母材を準備する。
次いで、この耐熱仮母材の表面に、剥離層を形成し、次いでこの剥離層の表面に薄膜多層膜２０を、真空蒸着、イオンアシスト蒸着、又はスパッタリングにより成膜する。
次いで剥離層を除去して薄膜多層膜２０を耐熱仮母材から分離し、集光レンズ１４、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８の一部又は全部の片面又は両面に貼付ける。
その他の方法は第１実施形態と同様である。
【００３７】
この方法によれば、耐熱仮母材として耐熱性の高い材料（耐熱ガラス、セラミックス、金属、等）を用いることができ、熱影響を考慮することなく、多層の薄膜多層膜２０を自由に製造することができる。
【００３８】
上述した本発明の装置及び方法によれば、集光レンズ１４、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８の一部又は全部が、その片面又は両面に薄膜多層膜２０を有し、薄膜多層膜２０の全体で所定の狭帯域のバンドパスフィルタを構成するので、この狭帯域に相当する光（例えばレーザビーム）を高いＳ／Ｎ比で検出することができる。
【００３９】
また、集光レンズ１２、光学フィルタ１６及び光学ドーム１８は、発射時の高衝撃に耐える耐衝撃性の高い耐衝撃耐熱プラスチックからなるので、１万Ｇを超える高衝撃を受けても、割れ、ひびなどの損傷をほとんど受けない。
【００４０】
従って、もともと耐衝撃性のあるプラスチック母材を用いることで、従来のガラス材が持つ衝撃に対する脆弱性を解決することができる。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】単層薄膜における干渉説明図である。
【図２】薄膜多層膜の分光特性を示す図である。
【図３】本発明の耐衝撃光学シーカの第１実施形態を示す図である。
【図４】本発明の耐衝撃光学シーカの第２実施形態を示す図である。
【図５】本発明の耐衝撃光学シーカにおける透過率の説明図である。
【図６】特許文献１のシステムの模式図である。
【図７】特許文献２の誘電体多層膜フィルタの模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  基板（ガラス又はプラスチック）、２  単層薄膜、３  波長λの光、
１０  耐衝撃光学シーカ、１２  光学センサ、
１４  集光レンズ、１６  光学フィルタ、
１８  光学ドーム
【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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