(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ・パルス(４)のエミッタ(照射器)(３)とそのパルスの受信器(１)との間でレーザ・パルス(４)によって光学リンクを形成する方法であって、その光学リンクが、その位置決め装置から一定の速度で遠ざかる移動物体の位置を定める位置決め装置によって用いられるものにおいて、
上記のレーザ・パルス(４)の照射の開始を上記の移動物体(２)の発射より遅らせ、
コンデンサ(６)を交互にそして連続的に電圧印加および放電することによって上述のレーザ・パルス(４)を形成し、
連続矩形電圧印加パルスにより、上記のコンデンサ(６)の連続電圧印加を制御し、
そのパルスの持続時間は時間の直線状に増加する関数であり、
上記のエミッタ(３)に上記のコンデンサの連続放電を供給することを特徴とするレーザ・パルスを用いて光学リンクを形成する方法。
【請求項２】
レーザ・パルス(４)のエミッタ(３)とそのパルスの受信器(１)との間でレーザ・パルス(４)によって光学リンクを形成する装置であって、その光学リンクが、その位置決め装置から一定の速度で遠ざかる移動物体の位置を定める位置決め装置によって用いられるものにおいて、
上記のレーザ・パルス(４)の照射の開始を上記の移動物体(２)の発射より遅らせる遅延装置(18)と、
コンデンサを交互にそして連続的に電圧印加および放電することによって上述のレーザ・パルス(４)を形成し、
連続矩形電圧印加パルスにより、上記のコンデンサの連続電圧印加を制御し、
そのパルスの持続時間は時間の直線状に増加する関数であり、
上記のエミッタ(３)に上記のコンデンサの連続放電を供給する制御器とからなることを特徴とするレーザ・パルスを用いて光学リンクを形成する装置。
【請求項３】
上記のエミッタ(３)が１つのレーザ・ダイオードからなることを特徴とする請求項２に記載したレーザ・パルスを用いて光学リンクを形成する装置。
【請求項４】
上記のエミッタ(３)が１つ以上のＶＣＳＥＬレーザからなることを特徴とする請求項２に記載したレーザ・パルスを用いて光学リンクを形成する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パルスのエミッタ(発信器)と受信器との間で、そのパルスによって光学リンクを形成するための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この光学リンクは、例えば、米国特許第４,７１０,０２８号(フランス特許第２,５８３,５２３)に記載されているような位置を定める装置およびミサイル案内装置に使用するのに適している。
【０００３】
この種の既知の装置では、光パルスのエミッタは、上記のミサイルに搭載し得るか固定ステーションに置かれることができ、ミサイルに搭載された鏡からなり、上記の光パルスを検出器に戻す光学リンクは、一般に、嵩高く、大量のエネルギーを消費する閃光電球である。
【特許文献１】米国特許第４７１００２８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、視覚上の危険が低く、エネルギー消費も低いレーザ光学リンクの形成を可能にすることによって、上記の短所を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明によれば、レーザ・パルスのエミッタとその受信器との間でレーザ・パルスにより光学リンクを形成する方法であって、その光学リンクは、そこから遠去かる移動物体の位置を定める装置によって用いられものであり、以下のことを特徴とする。
【０００６】
上記のレーザ・パルスの照射の開始は、移動物体の発射より遅らされ、その後連続するレーザ・パルスのエネルギーを、レーザ・パルスの照射の開始から経過する時間の増加する関数につれて変化させる。
このようにして、全ての光学上の危険は、移動物体の発射前及びその間中回避される。その理由は、発射前にはレーザエネルギーは照射されないし、レーザ・パルスの照射は、移動物体の位置を定めるのに本当に必要な時まで、移動物体の発射から遅らせられるからである。そしてエミッタは低エネルギーを照射し、このエネルギーはエミッタと受信器との間の距離につれて徐々に増加し、移動物体の最大範囲で必要なネエルギーはその範囲の端部でのみ、即ち、操作者が居ない領域で照射される。
【０００７】
尚、米国特許第４,０１３,２４４号は目標物に向けてミサイルを案内する光学ビームを制御する装置を記載する。この装置では、上記の光学上の危険とは異なる技術上の理由で、上記の案内ビームのエネルギーを所望の法則に従ってサーボコントロールで上記のミサイルの飛行中増加させる。
【０００８】
本発明では、反対に、力の増加は、時間の関数として定められているので、サーボコントロールは必要ではない。更に、本発明によれば、この力の増加は、比較的遅く、光学リンクは事実上電磁的影響を受けない。
【０００９】
レーザ源は、レーザ・ダイオードでもよいが、エミッタによって、照射されるエネルギーを減少させ、光学上の危険に対する保護を完全にするため、レーザ・ダイオードは、ＶＣＳＥＬ (垂直凹面照射レーザ)からなるのが好ましい。事実、ヒ化ガリウム基板を用いた半導体レーザは僅かに収束するビーム(＋あるいは−７度)を照射し、これにより、照射されたエネルギーを円錐形に限定する。これが、まさしく、移動物体の位置を定めるのに必要である。よって、光学上の危険が起こり得る、エミッタによって光があてられる容積は非常に小さい。
【００１０】
加えて、受け取るエネルギーと供給されるエネルギーとの間のＶＣＳＥＬレーザの収束効率は特に良く、消費される電気エネルギーは低くなる。
【００１１】
更に、受信器が受け取るレーザ・パルスの振幅が一定になるように、エミッタにより照射されるエネルギーは、エミッタと受信器との間の距離の２乗に比例して変化する必要がある。
【００１２】
また、移動物体が一定の速度で移動する場合は、上記の連続レーザ・パルスのエネルギーは、上記のパルスの照射開始以後経過した時間の２乗に比例して変化する。
【００１３】
このため、上記の連続レーザ・パルスを発生させるため上記のエミッタに連続放電を供給するコンデンサを使用することができる。そしてこのコンデンサの連続充電は、連続する充電用形パルスによって制御され、そのパルスの持続時間は直線状に増加する時間の関数である。
【００１４】
よって、コンデンサによってレーザ・ダイオードあるいはＶＣＳＥＬレーザに与えられるエネルギーは１／２ ＣＶ２ に等しく(Ｃは、コンデンサの静電容量(ファラド)で、Ｖは、上記コンデンサの放電電圧(ボルト)である)、すなわち、経過時間の２乗に直接比例する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により以下のことが得られる。
照射され消費されるエネルギーの減少。レーザ・ダイオードのおかげで、受信器およびその所望の円錐形内の制限室に直接エネルギーが照射されるので、閃光ランプによって照射され、多少鏡および複合レンズによって方向が変えられる４πステラジアン以上のエネルギーと比べると、エネルギーを節約することができる。エネルギーの大部分が受信器のレベルで失せる、閃光ランプで照射された広域スペクトル帯(>1000nm)と違って、照射された狭いスペクトル帯(数nm)は受信器の高感度スペクトル帯内に完全に含まれ得る。よって、受信した同一信号レベルでは、密着した光源によって照射されたエネルギーは、それ故、広いスペクトル・ランプによって照射されたエネルギーよりもっと低くなれる。レーザ・ダイオードあるいはＶＣＳＥＬレーザは、更に、より良い照射エネルギー対消費エネルギー率を有し、高圧も非常に高い始動電圧も必要としない。よって、消費される電気エネルギーの減少は非常に大きい。
【００１６】
重さと嵩が減少する。レーザ・ダイオードあるいはＶＣＳＥＬレーザは、閃光ランプよりはるかに容積が少ないので、より簡素な電力供給回路(高圧でもなく非常に高い電圧変換器もない)しか必要としないので、閃光ランプより容積が小さい光エミッタを製造することができる。
【００１７】
受信器の迷走の減少。照射されるエネルギーは発射時低いので、受信器が用いる検出器は迷走せず、受信器の信号レベルは、移動物体が遠去かるにつれ、より規則正しくなる。
【００１８】
電磁照射率の減少。用いられる高圧とレーザ・ダイオードおよびＶＣＳＥＬレーザに関わるエネルギーとは閃光ランプのものよりはるかに低いので、レーザの電磁照射率は閃光光エミッタのものよりはるかに低い。
【００１９】
スペクトルの選択性の改良。非常に狭い照射波長を有する源が受信器のスペクトル帯を減少させ、よって信号と背景との比率を改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付図面の各図により本発明がどのように実施されるかが良く理解できる。これらの図面で、同一符号は同一要素を示す。
【００２１】
図１には、基準軸Ｘ−Ｘ(例えば、照準軸)に対しミサイル(２)の位置を定めることができる装置(１)が示されており、このミサイル(２)は上記の装置(１)から一定の速度でより遠のくものである。この装置(１)は、例えば、米国特許第４,７１０,０２８号(フランス特許第２,５８３,５２３号)に記載されているタイプのものである。
【００２２】
装置(１)でミサイル(２)の位置を定めるため、ミサイル(２)は、上記の装置(１)に向けてレーザ・パルス(４)を照射できるレーザ・ダイオードあるいはＶＣＳＥＬレーザタイプのレーザ源(３)を備える。
【００２３】
ミサイル(２)に搭載されレーザ源(３)を制御するようになされた装置(５)は、レーザ源(３)と平行に連結され、制御スイッチ(８)を介して電圧源(７)から電圧をかけられることができるコンデンサ(６)を備える。同様に、レーザ源(３)の回路は負荷抵抗器(９)を備え、制御スイッチ(10)を介して閉じられる。
【００２４】
装置(５)は、更にまた、周期的信号(12)(図３Ａ参照)の発生器(11)を備え、この発生器(11)は制御装置(13)を介して制御スイッチ(10)の閉鎖を制御できる。加えて、この信号発生器(11)は可変幅(図３Ｂ参照)のパルス(15)の発生器(14)を制御し、このパルス発生器(14)自体は、制御システム(16)を介して制御可能なスイッチ(８)を制御する。パルス発生器(14)は、信号(12)を受けてパルスを照射し、パルス(15)の幅は、時間(t)の関数として直線的に増加する。
【００２５】
ミサイル(２)の発射前は、レーザ源(３)によってレーザ・パルス(４)は照射されない。よって、ミサイル(２)の直ぐ傍にいても光学上の危険はない。
【００２６】
ミサイル(２)の発射時には、制御指令が、タイミング装置(18)が介在する制御ライン(17)を介して信号発生器(11)に送られる。よって、装置(１)がミサイル(２)の位置を定めるのに本当にレーザ・パルス(４)が必要な時までレーザ源(３)からの照射を遅らせることが出来る。
【００２７】
装置(18)によって生じるタイミングの遅れが経過すると、発生器(11)が第１信号(12.1)を発生する。この信号は、
短時間制御スイッチ(13)を介してスイッチ(10)を閉じ、コンデンサ(６)の潜在電荷が負荷抵抗器(９)を介してレーザ源(３)を通って放電する。その後上記のスイッチ(10)は即座に再度開く。そして
暫定長さ(l1)の第１矩形パルス(15.1)を発生する発生器(14)を制御し、スイッチ(８)を時間(l1)の間閉じることができて、上記の時間の間(図３Ｃのc1参照)コンデンサ(６)には電圧源７から電圧をかけることができる。時間l1が経過すると、コンデンサ６には電圧レベル(Ｖ1)まで電圧がかけられ、この電圧レベル(Ｖ1)が次の信号(12.2)が現れるまで維持される。
【００２８】
信号発生器(11)が次の信号(12.2)を照射すると、前記のように、スイッチ(10)が即座に短時間閉じ、コンデンサ(６)の電圧(V1)での電荷はレーザ・パルス(４)を照射するレーザ源(３)を通って(図３Ｃのセグメントd1を参照)放電される。他方、パルス発生器(14)は第２矩形パルス(15.2)を発生する。この矩形パルスの幅(l2)でl2＝l1 + δt (δtは時間定数で、矩形パルスの幅は、時間と共に直線的に変化する)。この結果、幅(l2)は、幅(l1)に対し、時間と共に直線的に増加する。従って、スイッチ(10)は再度開き、コンデンサ(６)は、電圧Ｖ2＝kＶ1になるまで時間(l2)に亘って電圧をかける(図３Ｃのセグメントc2参照)。この電圧Ｖ2は第３の信号(12.3)が現れるまで維持される。
【００２９】
そして、前項で記載したのと同じ現象が起こり、コンデンサ6の電圧Ｖ2の電荷は、レーザ・パルス(４)を照射するレーザ源(３)(セグメントd2)を通って放電し、その後、このコンデンサ(６)には、第３の矩形パルス(15.3)の間電圧Ｖ3＝kＶ2になるまで電圧がかけられる。矩形パルス(15.3)の暫定幅(l3)はl2 ＋δtに等しい。
【００３０】
こうして、電圧Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3での放電(d1、d2、...)から生じる連続光パルス(４)が、時間(t)と共に直線的に増加し、そのエネルギーは時間の２乗に比例して増加する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ミサイルの位置を示す線図である。
【図２】上記のミサイルに搭載されるレーザ・パルスエミッタのブロック図である。
【図３】図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは図２のエミッタの作用を示す経時線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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