(57)【要約】【課題】同じ波長のレーザ光が照準光または妨害光として用いられた場合でも、照準光及び妨害光の存在を検知し、かつその影響を受けることなく対象物の位置情報（距離、位置、速度等）を正確に検出できる照準／妨害検知機能付きレーザレーダ装置を提供する。【解決手段】対象物１に向けて所定の送信レーザ光２を周期的に送信し、かつ送信レーザ光の送信休止期を有するレーザ送信装置１０と、対象物からの受信レーザ光３を受信するレーザ受信器２０と、送信レーザ光と受信レーザ光から対象物の位置情報を演算する演算装置４０とを備える。演算装置４０は、送信休止期に対応する受信信号を外部信号４として検出する外部信号検出回路４１ａと、受信レーザ光から外部信号を低減する外部信号低減回路４１ｂを有する。【選択図】図１
2007155569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に向けて所定の送信レーザ光を周期的に送信し、かつ送信レーザ光の送信休止期を有するレーザ送信装置と、
対象物からの受信レーザ光を受信するレーザ受信器と、
前記送信レーザ光と受信レーザ光から対象物の位置情報を演算する演算装置とを備え、
前記演算装置は、前記送信休止期に対応する受信信号を外部信号として検出する外部信号検出回路と、受信レーザ光から外部信号を低減する外部信号低減回路とを有する、ことを特徴とする照準／妨害検知機能付きレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記レーザ送信装置は、一定の送信周期Ｔ０でパルスレーザ光を送信するパルスレーザ送信装置であり、
前記送信休止期は、１回以上の送信周期Ｔ０の後の１回以上の送信休止周期であり、
前記外部信号検出回路は、送信休止周期における受信信号を外部信号として検出し、
前記外部信号低減回路は、検出された前記外部信号を受信レーザ光から除去する、ことを特徴とする請求項１に記載の照準／妨害検知機能付きレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記レーザ送信装置は、一定の送信周期Ｔ０で、一定時間Ｔａの連続レーザ光の送信と一定時間Ｔｂの送信休止期を繰り返す連続レーザ送信装置であり、
前記外部信号検出回路は、前記送信休止期に対応する受信信号を外部信号として検出し、
前記外部信号低減回路は、検出された前記外部信号を受信レーザ光から減算する、ことを特徴とする請求項１に記載の照準／妨害検知機能付きレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記外部信号検出回路は、外部信号検出ゲートを有し、該外部信号検出ゲートは、連続レーザ光の送信時間と対象物からの反射光を受信する最大時間を加算した時間帯にゲートを閉じ、送信周期Ｔ０のうち送信信号を正常に受信しえない時間帯Ｔｃのみゲートを開く、ことを特徴とする請求項３に記載の照準／妨害検知機能付きレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同じ波長のレーザ光が照準光または妨害光として用いられた場合に、照準光及び妨害光の存在を検知できる照準／妨害検知機能付きのレーザレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザレーダ装置とは、レーザ光を用いて対象物までの距離を計測する装置であり、パルス式と連続式とに大別される。
パルス式レーザレーダ装置は、パルスレーザ光を対象物へ照射し、反射したパルスレーザ光の帰還時間を計測することで、その対象物までの距離やその速度を算出するものである。かかるパルス式レーザレーダ装置は、例えば非特許文献１に開示されている。
【０００３】
連続式レーザレーダ装置は、周波数の安定した連続レーザ光を対象物へ照射し、反射した連続レーザ光の周波数と位相を計測することで、その対象物までの距離やその速度を算出するものである。かかる連続波式レーザレーダ装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
一方、火器システムにおいて目標を捕捉する手段として、例えば特許文献２が開示されている。
【０００５】
非特許文献１の「三次元レーザレーダ」は、図５に示すように、レーザヘッド５１と制御器５２から構成され、レーザダイオード５３から発振されたパルスレーザ光が、投光レンズ５４で平行光に整形され、回転・揺動するポリゴンミラー５５で二次元方向に走査され、測定対象物に照射される。
測定対象物から反射されたパルスレーザ光は、ポリゴンミラー５５を介して受信レンズ５６で集光され、光検出器５７で電気信号に変換される。
制御器５２内の時間間隔カウンタ５８は、レーザダイオード５３のパルス発振タイミングと同期したスタートパルスと、光検出器５７から出力されたストップパルスの時間間隔ｔを計測する。信号処理ボード５９は、反射光が検出された時点の時間間隔データｔ、ポリゴンミラーの回転角度θ、揺動角度φを極座標系データ（ｔ，θ，φ）として出力する。判定処理ユニット５９ａは、信号処理ボード５９からの極座標データを、レーザヘッドの設置位置を原点とした３次元空間データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へ変換して検出処理を行なうものである。
【０００６】
特許文献１の「コヒーレントレーザレーダ」の原理は、図６に示すように、精密に周波数が安定化されたマスターレーザ６１の一部をビームスプリッター６２で分離して、受信散乱光をヘテロダイン検波するときのローカル光として使い、残りのレーザ光を送信レーザ光の「種」（シード光）として、スレーブレーザ６３に入れる。スレーブレーザ６３はマスターレーザ６１の発振周波数Ｆ０よりΔＦオフセットした周波数Ｆ１のレーザ光を発振し大気中に照射する。
大気中に浮遊するエアロゾル６５の動きは、大気の流れに等しくエアロゾル６５からの散乱光は、風速によるドップラーシフトｆを受け、受信散乱光の周波数はＦ１＋ｆとなる。受信望遠鏡６６で集光された散乱光は、ミキサー６７上でローカル光と重ね合わされてヘテロダイン検波され、ΔＦ＋ｆの周波数成分を有する電気信号に変換される。この電気信号から周波数分析器６８により、風に関する情報（距離、位置、速度等）を得るものである。
【０００７】
特許文献２の「目標捕捉支援装置」は、攻撃装置７０のカメラ７３で目標Ｔを捕捉するのを支援することを目的とし、図７に示すように、目標捕捉支援装置が、捜索装置７４で探知した目標Ｔの方向とカメラ７３の現在の姿勢とを比較してカメラ７３を向けるべき方向である姿勢変更方向を判定し、その姿勢変更方向を指示する表示マークをカメラ７３で撮像した画像に重ねて操作装置７５に表示する。攻撃オペレータ７６は、その表示マークの通りにカメラ７３の姿勢を変更し、カメラ７３の画像中に目標Ｔを捕捉するものである。
【０００８】
【非特許文献１】関本清英、他、「三次元レーザレーダの開発」、石川島播磨技報  Ｖｏｌ．４３  Ｎｏ．４（２００３−７）
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１８３６１９号公報、「コヒーレントレーザレーダにおけるシード光注入方法」
【特許文献２】特開平１０−１８５４９６号公報、「火器システムおよび目標捕捉支援装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、従来のパルス式レーザレーダ装置は、送信パルス信号の目標対象物（物標）からの反射パルス信号を受信し、送受パルス信号の時間差で距離を測定するものであり、従来の連続式レーザレーダ装置は、送信連続波（ＣＷ）の変調信号の物標からの反射信号を受信し、送受信号の位相差から距離を知るものである。
従って、従来のパルス式、連続式のどちらのレーザレーダ装置もレーザ光を用いて対象物の位置情報（距離、位置、速度等）を通常は正確に計測することができる。
【００１１】
しかし、対象物が複数存在する場合、各対象物の位置情報（距離、位置、速度等）だけでは、どの対象物が目標対象物（例えば攻撃目標）であるか判別できない場合がある。このような場合、目標対象物（物標）を同じ波長のレーザ光を用いて照射し、これをレーザレーダ装置で判別して目標対象物を特定することが要望されていた。
【００１２】
また、逆に同じ波長のレーザ光が妨害光や照準光として照射されていると、レーザレーダ側でその存在を検知できず、その影響を受けてレーザレーダ装置の測距精度が低下し、信頼性が低下する問題点があった。
【００１３】
本発明は、上述した従来の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、同じ波長のレーザ光が照準光または妨害光として用いられた場合でも、照準光及び妨害光の存在を検知し、かつその影響を受けることなく対象物の位置情報（距離、位置、速度等）を正確に検出できる照準／妨害検知機能付きレーザレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、対象物に向けて所定の送信レーザ光を周期的に送信し、かつ送信レーザ光の送信休止期を有するレーザ送信装置と、
対象物からの受信レーザ光を受信するレーザ受信器と、
前記送信レーザ光と受信レーザ光から対象物の位置情報を演算する演算装置とを備え、
前記演算装置は、前記送信休止期に対応する受信信号を外部信号として検出する外部信号検出回路と、受信レーザ光から外部信号を低減する外部信号低減回路とを有する、ことを特徴とする照準／妨害検知機能付きレーザレーダ装置が提供される。
【００１５】
本発明の好ましい第１実施形態によれば、前記レーザ送信装置は、一定の送信周期Ｔ０でパルスレーザ光を送信するパルスレーザ送信装置であり、
前記送信休止期は、１回以上の送信周期Ｔ０の後の１回以上の送信休止周期であり、
前記外部信号検出回路は、送信休止周期における受信信号を外部信号として検出し、
前記外部信号低減回路は、検出された前記外部信号を受信レーザ光から除去する。
【００１６】
また本発明の好ましい第２実施形態によれば、前記レーザ送信装置は、一定の送信周期Ｔ０で、一定時間Ｔａの連続レーザ光の送信と一定時間Ｔｂの送信休止期を繰り返す連続レーザ送信装置であり、
前記外部信号検出回路は、前記送信休止期に対応する受信信号を外部信号として検出し、
前記外部信号低減回路は、検出された前記外部信号を受信レーザ光から減算する。
【００１７】
前記外部信号検出回路は、外部信号検出ゲートを有し、該外部信号検出ゲートは、連続レーザ光の送信時間と対象物からの反射光を受信する最大時間を加算した時間帯にゲートを閉じ、送信周期Ｔ０のうち送信信号を正常に受信しえない時間帯Ｔｃのみゲートを開く、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上記本発明によれば、レーザ送信装置が送信休止期を有し、この送信休止期に対応する受信信号を外部信号（照準信号又は妨害信号）として検出するので、同じ波長のレーザ光が照準光または妨害光として用いられた場合でも、照準光及び妨害光の存在を容易に検知することができる。
また、外部信号低減回路により、受信レーザ光から外部信号を除去又は減算することにより、外部信号の影響を低減又はなくすことができ、照準光または妨害光が存在する場合でも対象物の位置情報（距離、位置、速度等）を正確に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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を省略する。
【００２０】
図１は、本発明のレーザレーダ装置の全体構成図であり、図２はその使用態様を示す模式図である。
図１において、本発明のレーザレーダ装置は、レーザ送信装置１０、レーザ受信器２０、走査装置３０および演算装置４０を備える。
【００２１】
レーザ送信装置１０は、この例において、レーザ装置１２、送信光学系１４、およびレーザ制御装置１６からなり、対象物１（図２参照）に向けて所定の送信レーザ光２を周期的に送信する。このレーザ送信装置１０は、送信レーザ光２の後述する送信休止期を有する。
レーザ装置１２は、パルスレーザ送信装置又は連続レーザ送信装置である。レーザ装置１２は、アイセーフ性のあるＹＡＧレーザが好ましいが、本発明はこれに限定されず、その他の気体レーザ、液体レーザ、又は固体レーザであってもよい。
レーザ装置１２は、この例では、レーザ受信器２０の受信望遠鏡２２に一体的に取り付けられている。
送信光学系１４は、この例では、全反射ミラー１４ａ，１４ｂからなり、これらのミラーを介してレーザ受信器２０と同一方向に送信レーザ光２を送信する。
レーザ制御装置１６は、レーザ装置１２を所定の送信レーザ光２を周期的に送信しかつ送信レーザ光２の送信休止期を有するように制御する。
【００２２】
レーザ受信器２０は、この例において、受信望遠鏡２２と光検出器２４からなり、対象物１で反射されたレーザ光３を受信する。また、レーザ受信器２０は、対象物１で反射された外部信号４（図２参照）も同時に受信する。
図２において、外部レーザ装置５が対象物１を同じ波長のレーザ光を用いて照射する場合、外部信号４は照準光である。また、外部レーザ装置５が妨害を目的として同じ波長のレーザ光を用いる場合、外部信号４は妨害光である。
【００２３】
走査装置３０は、レーザ装置１２とこれが固定された受信望遠鏡２２を鉛直軸を中心に旋回させ、かつ水平軸まわりに揺動させて、送信レーザ光２と受信レーザ光３の方向を対象物１の方向に向ける機能を有する。
【００２４】
演算装置４０は、例えばコンピュータ４２と表示装置４４とからなり、送信レーザ光２と受信レーザ光３（外部信号４を含む）から対象物１の位置情報（距離、位置、速度等）を演算し、出力（又は表示）する。
演算装置４０は、送信休止期に対応する受信信号を外部信号として検出する外部信号検出回路４１ａと、受信レーザ光から外部信号を低減する外部信号低減回路４１ｂとを有する。外部信号検出回路４１ａと外部信号低減回路４１ｂは、コンピュータ４２にインストールしたプログラムであっても、或いは独立した電子回路であってもよい。
【００２５】
図３は、本発明のレーザレーダ装置の第１実施形態の説明図である。この図は、レーザ送信装置１０がパルスレーザ送信装置である場合である。この図において、（Ａ）は従来例、（Ｂ）は本発明の例を示している。
図３において、ａは送信信号、ｂは受信信号、ｃは受信ゲートであり、各図において横軸は時間である。また、受信ゲートは、ＯＮ（１）又はＯＦＦ（０）のいずれかの状態となり、ＯＮのときのみにゲートを開き受信信号を受信するようになっている。
【００２６】
図３（Ａ）の従来例において、送信信号ａとして一定の送信周期Ｔ０でパルスレーザ光（送信レーザ光２）が送信され、受信信号ｂとして、受信レーザ光３と外部信号４を受信する。
従来の装置では、送信レーザ光２とこれが対象物１で反射した受信レーザ光３の帰還時間（すなわち時間差Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）から対象物１までの距離やその速度が算出される。従って、外部信号４が存在しない場合には、正確な距離や速度を計測することができる。
しかし、外部信号４が存在すると、受信ゲートがＯＮのとき外部信号４を先に受信すると、受信レーザ光３の帰還時間（この例では時間差Ｔ３）が過って検出される。このため、従来の装置では、測距精度が低下し、信頼性が低下してしまう。
【００２７】
これに対して、本発明では、図３（Ｂ）に示すように、送信信号ａとして一定の送信周期Ｔ０でパルスレーザ光（送信レーザ光２）が同様に送信されるが、１回以上の送信周期Ｔ０の後に１回以上の送信休止周期Ｔ０’が設けられている。送信周期Ｔ０と送信休止周期Ｔ０’の長さは同一である。また、それぞれの繰返し回数は、１回毎でも、複数回の送信周期Ｔ０の後に１回の送信休止周期Ｔ０’でも、複数回の送信周期Ｔ０の後に複数回の送信休止周期Ｔ０’でもよい。
受信ゲートは、本発明では外部信号検出回路４１ａに組込まれており、送信周期Ｔ０と送信休止周期Ｔ０’の両方に対応してゲートを開き、受信信号ｂとして、受信レーザ光３と外部信号４を受信する。
【００２８】
図３（Ｂ）において本発明では、外部信号検出回路４１ａにより、送信休止周期Ｔ０’における受信信号を外部信号４（照準信号又は妨害信号）として検出する。従って、同じ波長のレーザ光が照準光または妨害光として用いられた場合でも、照準光及び妨害光の存在を容易に検知することができる。
また、本発明では、外部信号低減回路４１ｂにより、検出された外部信号４を受信レーザ光から除去する。従って、送信周期Ｔ０に外部信号４が含まれている場合でも、これを除去して外部信号４の影響をなくすことができ、対象物の位置情報（距離、位置、速度等）を正確に検出できる。
【００２９】
図４は、本発明のレーザレーダ装置の第２実施形態の説明図である。この図は、レーザ送信装置１０が連続レーザ送信装置である場合である。この図において、（Ａ）は従来例、（Ｂ）は本発明の例を示している。また各図において、ａは送信信号、ｂは受信信号であり、横軸は時間である。
【００３０】
図４（Ａ）の従来例において、ｃは外部信号がある場合の受信信号である。この図において、送信信号ａとして一定の送信周期Ｔ０で連続レーザ光（送信レーザ光２）が送信され、受信信号ｂとして、受信レーザ光３と外部信号４を受信する。
従来の装置では、送信レーザ光２とこれが対象物１で反射した受信レーザ光３の帰還時間（すなわち時間差ｔ）から対象物１までの距離やその速度が算出される。従って、外部信号が存在しない場合には、正確な距離や速度を計測することができる。
しかし、外部信号４が存在すると、受信レーザ光３と外部信号４が加算された合成信号６として受信する。そのため、受信レーザ光３の帰還時間（この例では時間差ｔ＋ｔ’）が過って検出される。このため、従来の装置では、測距精度が低下し、信頼性が低下してしまう。
【００３１】
図４（Ｂ）において、ｃは外部信号検出ゲート、ｄは送信休止期に対応する受信信号である。また、外部信号検出ゲートは、外部信号検出回路４１ａに組込まれており、ＯＮ（１）又はＯＦＦ（０）のいずれかの状態となり、ＯＮのときのみに受信信号を受信するようになっている。
【００３２】
本発明では、この図に示すように、送信信号ａとして一定の送信周期Ｔ０で、一定時間Ｔａの連続レーザ光の送信と一定時間Ｔｂの送信休止期を繰り返す。
【００３３】
外部信号検出ゲートは、送信信号ａを正常に受信しうる時間、すなわち連続レーザ光の送信時間Ｔａと対象物１からの反射光を受信する最大時間ｔｍａｘを加算した時間帯はゲートを閉じ（ＯＦＦ）、送信周期Ｔ０のうち送信信号ａを正常に受信しない時間帯Ｔｃのみゲートを開く（ＯＮ）する。従って、外部信号検出回路４１ａは外部信号検出ゲートを介して、送信休止期Ｔｂに対応する受信信号のみを受信しこれを外部信号４として検出するので、同じ波長のレーザ光が照準光または妨害光として用いられた場合でも、照準光及び妨害光の存在を容易に検知することができる。
【００３４】
また、本発明では、外部信号低減回路４１ｂにより、検出された外部信号４を受信レーザ光から減算する。従って、送信信号ａを正常に受信しうる時間帯に外部信号４が含まれている場合でも、これを減算により除去して外部信号４の影響をなくすことができ、対象物の位置情報（距離、位置、速度等）を正確に検出できる。
【００３５】
上述したように、本発明では、レーザ送信休止期間を設け、受信休止期間中の受信信号を照準信号または妨害信号を判断し、検知処理する。
従って、照準又は妨害信号と測距信号との区別が可能であり、測距信号の有意性を容易に判断できる。また照準信号の有無も検知でき、測距と照準検知の両方の機能を兼ねることができる。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、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】
【００３７】
【図１】本発明のレーザレーダ装置の全体構成図である。
【図２】本発明のレーザレーダ装置の使用態様を示す模式図である。
【図３】本発明のレーザレーダ装置の第１実施形態の説明図である。
【図４】本発明のレーザレーダ装置の第２実施形態の説明図である。
【図５】非特許文献１の「三次元レーザレーダ」の構成図である。
【図６】特許文献１の「コヒーレントレーザレーダ」の原理図である。
【図７】特許文献２の「目標捕捉支援装置」の模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  対象物、２  送信レーザ光、３  受信レーザ光、
４  外部信号（照準光又は妨害光）、５  外部レーザ装置、６  合成信号、
１０  レーザ送信装置、１２  レーザ装置、
１４  送信光学系、１４ａ，１４ｂ  全反射ミラー、１６  レーザ制御装置、
２０  レーザ受信器、２２  受信望遠鏡、２４  光検出器、
３０  走査装置、４０  演算装置、
４１ａ  外部信号検出回路、４１ｂ  外部信号低減回路、
４２  コンピュータ、４４  表示装置
【図１】
2007155569.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007155569.tif 000006
【図５】
2007155569.tif 000007
【図６】
2007155569.tif 000008
【図７】
2007155569.tif 000009