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公開番号2025001753
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023101403
出願日2023-06-21
発明の名称指向追尾装置及び指向追尾方法
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B64G 3/00 20060101AFI20241226BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】アジマス軸まわりの回転の遅れによる死角の発生を回避する。
【解決手段】本開示の指向追尾装置は、ベース構造物に対してアジマス軸まわりに回転可能に接続されたアーム型支持構造物と、レーザービームの送受信口である開口部を有し、前記アーム型支持構造物に対してエレベーション軸まわりに回転可能に前記アーム型支持構造物に保持された鏡筒と、前記開口部の中心軸から傾斜した光軸を有し、前記開口部の中心軸まわりに回転可能なよう前記鏡筒に取り付けられたプリズムと、前記プリズムを通る前記レーザービームが上空の目標物体の軌道に追従するように、前記アーム型支持構造物、前記鏡筒、及び前記プリズムの回転角を制御する制御処理装置と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ベース構造物に対してアジマス軸まわりに回転可能に接続されたアーム型支持構造物と、
レーザービームの送受信口である開口部を有し、前記アーム型支持構造物に対してエレベーション軸まわりに回転可能に前記アーム型支持構造物に保持された鏡筒と、
前記開口部の中心軸から傾斜した光軸を有し、前記開口部の中心軸まわりに回転可能なよう前記鏡筒に取り付けられたプリズムと、
前記プリズムを通る前記レーザービームが上空の目標物体の軌道に追従するように、前記アーム型支持構造物、前記鏡筒、及び前記プリズムの回転角を制御する制御処理装置と、
を備える指向追尾装置。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記開口部の中心軸に対して前記光軸が傾斜する角度は、前記光軸が前記鏡筒の回転の遅れにより死角となる地点と前記開口部の中心軸とのなす角より大きい、
請求項１に記載の指向追尾装置。
【請求項３】
ベース構造物に対してアジマス軸まわりに回転可能に接続されたアーム型支持構造物、
レーザービームの送受信口である開口部を有し、前記アーム型支持構造物に対してエレベーション軸まわりに回転可能に保持された鏡筒、
前記開口部の中心軸から傾斜した光軸を有し、前記開口部の中心軸まわりに回転可能なよう前記鏡筒に取り付けられたプリズム、
及び前記プリズムを通る前記レーザービームが上空の目標物体に追従するように、前記アーム型支持構造物、前記鏡筒、及び前記プリズムの回転角を制御する制御処理装置を備える指向追尾装置が、前記鏡筒の回転の遅れにより前記レーザービームが到達せず死角となる領域を前記目標物体が通るか否かを判断する軌道判定工程と、
前記死角を前記目標物体が通ると判定した場合に、前記開口部の指向方向のアジマス成分が前記目標物体の軌道と略平行になるよう、前記アーム型支持構造物を回転させるアジマス回転工程と、
前記エレベーション軸まわりにおける前記鏡筒の回転及び前記プリズムの回転により前記目標物体を追尾する追尾工程と、
を備える指向追尾方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザービームの照射方向を制御する指向追尾装置及び指向追尾方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の指向追尾装置として、特許文献１には、周回衛星から静止衛星を指向追尾する装置であって、互いに直行するアジマス軸とエレベーション軸とを有するジンバルを備え、アジマス軸が周回衛星の軌道面の法線方向から所定の角度だけ地球の中心に向かう方向かつ追尾対象が存在しない方向に傾斜された方向と平行となるようジンバルを設けるものが開示されている。特許文献１に記載の指向追尾装置は、これにより、アジマスの急激な変化によって追尾を継続できなくなる現象であるジンバルロックが発生する仰角＋９０度の方向と、追尾対象が存在しない方向とを一致させ、ジンバルロックを回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平５－１０８１５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した指向追尾装置では、追尾対象が存在しない領域が特定できない場合には、ジンバルロックが発生する方向（以下、特異方向）付近へ衛星が近づいた際にアジマス軸まわりの回転の遅れにより死角となる領域が発生するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の指向追尾装置は、
ベース構造物に対してアジマス軸まわりに回転可能に接続されたアーム型支持構造物と、
レーザービームの送受信口である開口部を有し、前記アーム型支持構造物に対してエレベーション軸まわりに回転可能に前記アーム型支持構造物に保持された鏡筒と、
前記開口部の中心軸から傾斜した光軸を有し、前記開口部の中心軸まわりに回転可能なよう前記鏡筒に取り付けられたプリズムと、
前記プリズムを通る前記レーザービームが上空の目標物体の軌道に追従するように、前記アーム型支持構造物、前記鏡筒、及び前記プリズムの回転角を制御する制御処理装置と、
を備える指向追尾装置。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の指向追尾装置は、アジマス軸まわりの回転の遅れによる死角の発生を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施の形態１に係る指向追尾装置を用いた光空間通信装置のブロック図である。
実施の形態１に係る指向追尾装置におけるプリズム回転装置の断面図である。
実施の形態１に係る指向追尾装置と目標物体の位置関係を定義する座標系を示す図である。
実施の形態１のプリズムの座標系定義を示す図である。
座標軸ｐを軌道と平行に向けた状態を、図３中Ｚ軸方向から見た図である。
図５における死角とプリズムの光軸の指向可能範囲を示す図である。
図５において指向追尾装置が追尾可能な範囲を示す図である。
目標物体の軌道がＸ軸と平行でない場合に、座標軸ｐを軌道と平行に向けた状態を示す図である。
図８における死角とプリズム回転装置の光軸を示す図である。
図８において指向追尾装置が追尾可能な範囲を示す図である。
プリズム回転装置の回転位置決め誤差と、指向制御誤差との関係示す図である。
プリズム回転装置の回転軸振れ誤差と、指向制御誤差との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
指向追尾装置は、追尾対象である目標物体から受信したレーザを光検出器で検知することにより目標物体までの距離を検出する測距装置またはレーザービームの空間伝搬により長距離通信を行う光空間通信装置に用いられる光学機械装置である。目標物体となる相手局は、最大数万キロメートルの遠方に位置している。
【０００９】
また、指向追尾装置には可動軸２軸のジンバルを用いて望遠鏡（すなわち、レーザ送受信開口）の視線方向を制御するものが多い。以下、このようなジンバルをＡＺ－ＥＬ系ジンバルと呼ぶ。ＡＺ－ＥＬ系ジンバルは、水平面上を回転するアジマス軸と、アジマス軸の回転によって回転させられる回転軸であって垂直面上を回転するエレベーション軸と、を有する。
【００１０】
ＡＺ－ＥＬ系ジンバルを用いた指向追尾装置には、ジンバルロックと呼ばれる特性がある。ジンバルロックは、望遠鏡がアジマス軸方向（以下、特異方向）に向いた場合に回転自由度が１つ減少する状態である。
（【００１１】以降は省略されています）

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