特許 7155424 センサ‐レーザボアサイトのメンテナンスのためのアクティブ部分ビームアライメントシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-07

(45)【発行日】2022-10-18

(54)【発明の名称】センサ‐レーザボアサイトのメンテナンスのためのアクティブ部分ビームアライメントシステム

(51)【国際特許分類】

   F41G 3/16 20060101AFI20221011BHJP

【ＦＩ】

F41G3/16

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021523786

(86)(22)【出願日】2019-06-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-17

(86)【国際出願番号】 US2019039175

(87)【国際公開番号】W WO2020096656

(87)【国際公開日】2020-05-14

【審査請求日】2021-06-08

(31)【優先権主張番号】16/181,686

(32)【優先日】2018-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503455363

【氏名又は名称】レイセオン カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】ラヴィン，ジェイソン アール．

【審査官】林 政道

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００５／００２４６４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００６－５１０８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０２０８４３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００６０１７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１７４３１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ４１Ｇ ３／１４－ ３／１６

Ｆ４１Ｈ １３／００

Ｂ２３Ｋ ２６／０４

Ｇ０１Ｂ １１／２７

Ｇ０１Ｊ １／０４， １／４２

Ｇ０２Ｂ ５／１２， ７／１８２

Ｇ０２Ｂ ２１／０４，２７／１０，２７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アライメントビームの光路に配置されるアパーチャを有するハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に結合されており、１つ以上の反射面と開口とを有するリフレクタであって、前記リフレクタは、前記回転によって前記アライメントビームの光路の内外に選択的に移動可能であり、前記開口は三角形状の開口を含む、リフレクタと、
を備える装置であって、
前記リフレクタが前記アライメントビームの前記光路内に配置されている場合に、
（ｉ） 前記１つ以上の反射面は、前記アライメントビームの第１部分を前記アパーチャから離すように反射するように構成されており、かつ
（ｉｉ） 前記開口は、前記アライメントビームの第２部分が前記リフレクタを通過でき、かつ前記アパーチャを通過できるように構成されている、
装置。

【請求項2】

前記アライメントビームの前記光路の内外に前記リフレクタを動かすように構成されたアクチュエータと、
前記リフレクタに結合した可動アームと、を備え、
前記アクチュエータは、前記リフレクタを前記アライメントビームの前記光路の内外に動かすために前記可動アームの動きを生じさせるように構成されている、
請求項１記載の装置。

【請求項3】

前記アクチュエータ及び前記可動アームを結合するリンクをさらに備える、
請求項２記載の装置。

【請求項4】

前記アクチュエータは、線形アクチュエータを含み、
前記可動アームは、回転アームを含む、
請求項２記載の装置。

【請求項5】

前記アクチュエータは、前記ハウジングに取り付けられ、
前記可動アームは、前記ハウジングに対して枢動可能に結合した回転アームを含む、
請求項２記載の装置。

【請求項6】

前記リフレクタは、レトロリフレクタを含み、
前記リフレクタは、複数の反射面を含み、
前記複数の反射面は、前記開口の周囲に配置されている、
請求項１記載の装置。

【請求項7】

前記レトロリフレクタは、３つの反射面を含む、
請求項６記載の装置。

【請求項8】

前記リフレクタは、第１位置と第２位置との間を物理的に移動可能であって、
前記第１位置において前記リフレクタは、前記アライメントビームの光路内に物理的に位置し、
前記第２位置において前記リフレクタは、前記アライメントビームの光路外に物理的に位置する、
請求項１記載の装置。

【請求項9】

場面に関連する測定値を捕捉するように構成された第１センサと、
アライメントビームと関連する測定値を捕捉するように構成された第２センサと、
リフレクタを含むアセンブリであって、前記リフレクタは、１つ以上の反射面と開口とを有し、前記リフレクタは、前記アライメントビームの光路の内外に選択的に移動可能である、アセンブリと、
を備え、
前記リフレクタが前記アライメントビームの前記光路外に配置されている場合に、
前記第２センサは前記アライメントビームを受光するように構成されており、
前記リフレクタが前記アライメントビームの前記光路内に配置されている場合に、
（ｉ） 前記１つ以上の反射面は、前記アライメントビームの第１部分を前記第１センサに向けて反射するように構成されており、かつ
（ｉｉ） 前記開口は、前記アライメントビームの第２部分が前記リフレクタを通って前記第２センサに向かって通過できるように構成されている、
システム。

【請求項10】

前記第１センサによって捕捉される測定値に基づいて、表示部上に場面の１つ以上の画像を提示するように構成されているコントローラであって、前記コントローラは、前記１つ以上の画像内に可視のシースポットを提示するように構成されており、前記可視のシースポットの位置は、前記第２センサによって捕捉される前記測定値に基づく、コントローラをさらに備える、
請求項９記載のシステム。

【請求項11】

前記第１センサ上の前記アライメントビームの前記第１部分の位置と、前記第２センサ上の前記アライメントビームの前記第２部分の位置とを比較するように構成されているコントローラをさらに備える、
請求項９記載のシステム。

【請求項12】

前記コントローラは、
前記第１センサによって捕捉される前記測定値に基づいて、前記第１センサ上の前記アライメントビームの前記第１部分の位置を決定し、
前記第２センサによって捕捉される前記測定値に基づいて、前記第２センサ上の前記アライメントビームの前記第２部分の位置を決定する、
ようにさらに構成されている、
請求項１１記載のシステム。

【請求項13】

前記コントローラは、
前記第１センサ上の前記アライメントビームの前記第１部分の位置と、前記第２センサ上の前記アライメントビームの前記第２部分の位置との間の差異を特定し、
特定された前記差異に応答して補正措置を開始する、
ようにさらに構成されている、
請求項１１記載のシステム。

【請求項14】

前記補正措置は、少なくとも
前記場面の１つ以上の画像内に提示された可視のシースポットの位置を調整すること、
高速ステアリングミラーを制御して、前記アライメントビームの光路を変化させること、
を含む、
請求項１３記載のシステム。

【請求項15】

前記アライメントビーム及び高エネルギのレーザビームを反射するように構成されている第１ビームスプリッタと、
前記場面に向けて前記高エネルギのレーザビームを反射し、前記場面から前記第１センサに向けて信号を反射し、前記第２センサに向けて前記アライメントビームを送信する、第２ビームスプリッタと、をさらに備え、
前記第１ビームスプリッタは、前記場面から前記第１センサに向かって信号を送信するようにも構成されている、
請求項９記載のシステム。

【請求項16】

前記アセンブリは、さらに、
前記アライメントビームの前記光路の内外に前記リフレクタを動かすように構成されたアクチュエータと、
前記リフレクタに結合した可動アームと、を備え、
前記アクチュエータは、前記リフレクタを前記アライメントビームの前記光路の内外に動かすために前記可動アームの動きを生じさせるように構成されている、
請求項９記載のシステム。

【請求項17】

前記アクチュエータは、ハウジングに取り付けられ、
前記可動アームは、前記ハウジングに対して枢動可能に結合した回転アームを含む、
請求項１６記載のシステム。

【請求項18】

前記リフレクタは、レトロリフレクタを含み、
前記リフレクタは、複数の反射面を含み、
前記複数の反射面は、前記開口の周囲に配置されている、
請求項９記載のシステム。

【請求項19】

リフレクタがアライメントビームの光路外に選択的に移動する第１動作モードでレーザシステムが動作するステップであって、前記リフレクタは、１つ以上の反射面と開口とを有する、ステップと、
前記リフレクタが前記アライメントビームの前記光路外にある前記第１動作モードにおいて、
（ｉ） 場面に関連する測定値を捕捉する第１センサを使用し、
（ｉｉ） 前記アライメントビームに関連する測定値を捕捉する第２センサを使用するステップと、
前記リフレクタが前記アライメントビームの前記光路内に選択的に移動する第２動作モードでレーザシステムが動作するステップと、
前記第２動作モードにおいて、
（ｉ）前記アライメントビームの第１部分が前記第１センサに向けて反射するように前記１つ以上の反射面を使用し、
（ｉｉ）前記アライメントビームの第２部分が前記リフレクタの前記開口を通って前記第２センサに向かって通過することを可能にするステップと、
を含む、方法。

【請求項20】

前記場面の１つ以上の画像を生成するステップと、
前記１つ以上の画像内に可視のシースポットを提示するステップであって、前記可視のシースポットの位置は、前記第２センサによって捕捉される前記アライメントビームの前記測定値に基づく、ステップと、
を含む、請求項１９記載の方法。

【請求項21】

前記第２動作モードにおいて、
前記第１センサ上の前記アライメントビームの第１部分の位置を決定するステップと、
前記第２センサ上の前記アライメントビームの第２部分の位置を決定するステップと、
前記第１センサ上の前記アライメントビームの前記第１部分の前記位置と、前記第２センサ上の前記アライメントビームの前記第２部分の位置との間の差異を特定するステップと、
特定された前記差異に応答して補正措置を開始するステップと、
をさらに含む、請求項１９記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、レーザシステムに関する。より具体的には、本開示は、センサ‐レーザのボアサイトのメンテナンスのためのアクティブ部分ビームアライメントシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

高エネルギレーザ（ＨＥＬ）システムは、多くの商業的及び防衛関連用途のために開発されている。高エネルギレーザビームの照準を合わせる（ａｉｍ）ために、高エネルギビーム及び低パワーアライメントビームは、いくつかのレーザシステムにおいて共通の光路をたどることができる。ある時点で、アライメントビームは、センサにリダイレクトされ、そこで、センサは、アライメントビームと同様に、ターゲット又はターゲットエリアの画像を捕捉するために使用される。したがって、アライメントビームは、ターゲット又はターゲットエリアの画像内に「シースポット」を生成するために使用される。このシースポットは、レーザシステムが発射されたときに高エネルギビームが照射される可能性のある位置を特定するのに役立つ。

【0003】

高エネルギレーザビームの照準を合わせる他のアプローチは、カメラを使用して、高エネルギビームが実際にどこに当たるかを観察し、したがって、必要に応じて高エネルギビームがリダイレクトされることができる。しかしながら、これらのアプローチは、高エネルギビームがどこに当たるかを見るために高エネルギレーザの発射を必要とし、これらのアプローチは、高エネルギビームの（複数の）波長からカメラを遮蔽するシステムでは使用されることができない。さらに他のアプローチは、高エネルギビームが照準システムに適切にアライメントされているかどうかを判断するのを助けるために外部リフレクタを利用する。しかしながら、これらのアプローチは、ビームが一時的に外部リフレクタにリダイレクトされるときに、全体のシステムがターゲット又はターゲットエリアの微細なトラッキングを失う原因となり得る。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、センサ－レーザのボアサイトのメンテナンス（ｓｅｎｓｏｒ－ｔｏ－ｌａｓｅｒ ｂｏｒｅｓｉｇｈｔ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）のためのアクティブ部分ビームアライメントシステムを提供する。

【0005】

第１実施形態では、装置は、１つ以上の反射面及び開口を有する反射器を備える。リフレクタは、アライメントビームの光路の内外に（ｉｎｔｏ ａｎｄ ｏｕｔ）選択的に移動可能であり、リフレクタがアライメントビームの光路内に配置されている場合に、（ｉ）１つ以上の反射面は、アライメントビームの第１部分を反射するように構成されており、（ｉｉ）開口は、アライメントビームの第２部分がリフレクタを通過できるように構成されている。

【0006】

第２実施形態においては、システムは、場面に関連する測定値（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｓｃｅｎｅ）を捕捉するように構成された第１センサと、アライメントビームと関連する測定値を捕捉するように構成された第２センサと、を含む。システムは、リフレクタを含むアセンブリも含む。リフレクタは、１つ以上の反射面と開口とを含む。リフレクタは、アライメントビームの光路の内外に選択的に移動可能である。リフレクタがアライメントビームの光路外に配置されている場合に、第２センサはアライメントビームを受光する（ｒｅｃｅｉｖｅ）ように構成されている。リフレクタがアライメントビームの光路内に配置されている場合に、（ｉ）１つ以上の反射面は、アライメントビームの第１部分を第１センサに向けて反射するように構成されており、（ｉｉ）開口は、アライメントビームの第２部分がリフレクタを通って第２センサに向かって通過できるように構成されている。

【0007】

一実施形態において、方法は、リフレクタがアライメントビームの光路外に選択的に移動する第１動作モードでレーザシステムが動作するステップ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ）であって、リフレクタは、１つ以上の反射面と開口とを有する、ステップと、を含む。方法は、第１動作モードにおいて、（ｉ）場面に関連する測定値を捕捉する第１センサを使用し、（ｉｉ）アライメントビームに関連する測定値を捕捉する第２センサを使用する、ステップも含む。方法はさらに、リフレクタがアライメントビームの光路内に選択的に移動する第２動作モードでレーザシステムが動作するステップを含む。さらに、方法は、第２動作モードにおいて、（ｉ）アライメントビームの第１部分を第１センサに向けて反射するように１つ以上の反射面を使用し、（ｉｉ）アライメントビームの第２部分がリフレクタの開口を介して第２センサに向かって通過すること（ｐａｓｓａｇｅ）を可能にする、ステップを含む。

【0008】

他の技術的特徴は、以下の図面、説明、及び特許請求の範囲から当業者には容易に明らかとなり得る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示をより完全に理解するために、添付の図面と併せて、以下の説明を参照する。

【図1】図１は、本開示によるセンサ-レーザのボアサイトメンテナンスのためにアクティブ部分ビームアライメントを使用する例示的システムを示す図である。

【図2】図２は、本開示によるセンサ-レーザのボアサイトメンテナンスのためのアクティブ部分ビームアライメントに使用する切り替え可能なレトロリフレクタの一例を示す図である。

【図3A】図３Ａは、本開示によるアクティブ部分ビームアライメントシステムで使用するためのレトロリフレクタの一例を示す図である。

【図3B】図３Ｂは、本開示によるアクティブ部分ビームアライメントシステムで使用するためのレトロリフレクタの一例を示す図である。

【図4】図４は、本開示によるセンサ-レーザのボアサイトメンテナンスのためのアクティブ部分ビームアライメントを使用するための例示的な方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に説明される図１乃至図４、及び本出願において本発明の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、例示のためのものに過ぎず、決して本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。当業者であれば、本発明の原理は、任意のタイプの適切に配置されたデバイス又はシステムで実装され得ることを理解するであろう。

【0011】

上述したように、いくつかのレーザシステムでは、高エネルギビーム及び低パワーアライメントビームが共通の光路をたどることができる。ある時点で、アライメントビームは、センサにリダイレクトされ、アライメントビームを使用してターゲット又はターゲットエリアの画像内に「シースポット（ｓｅｅ－ｓｐｏｔ）」を生成することを可能にする。このシースポットは、レーザシステムが発射されたときに高エネルギビームが照射される可能性のある位置を特定するために使用することができる。しかしながら、レーザシステムの異なるコンポーネント間の使用時の熱的差異は、アライメントビームの位置に誤差を生じさせ、本質的には、決定されるシースポットの位置に誤差を生じさせる。その結果、高エネルギビームの実際の照射点（ｓｔｒｉｋｅ ｐｏｉｎｔ）は、決定されるシースポットから逸脱する可能性がある。これは、事前にレーザシステムを適切に較正しても、レーザシステムの動作を妨げる可能性がある。高エネルギビームが実際に当たる場所を表示するカメラや、外部リフレクタなどの他のアプローチには、他の欠点がある。

【0012】

本開示は、センサ－レーザボアサイトのメンテナンスをサポートするためのアクティブ部分ビームアライメントのためのメカニズムを提供する。これらのメカニズムは、場面の画像内に可視のシースポットを生成することを可能にすることに加えて、レーザシステム内に内部シースポットを生成することを可能にする。これは、アライメントビームの光路の内外に選択的に切り替えられることができるレトロリフレクタを利用して達成される。動作中、（ターゲット又はターゲットエリアを含むことができる）場面の１つ以上の画像は、第１焦点面アレイ又は他のセンサによって生成することができる。レトロリフレクタがアライメントビームの光路の外に切り替えられると、第２焦点面アレイ又は他のセンサがアライメントビームを受光する。１つ以上の画像内の可視のシースポットは、第２センサを使用して決定されることができ、可視のシースポットは、決定された位置の１つ以上画像の上に重畳されることができる。レトロリフレクタがアライメントビームの光路内に切り替えられると、レトロリフレクタはアライメントビームの第１部分を第１センサに向けて反射し、レトロリフレクタの通路又は他の開口は、アライメントビームの第２部分がレトロリフレクタを通過し第２センサで受光されることを可能にする。両方のセンサは、アライメントビームのそれぞれの部分の他の測定値又は１つ以上の画像を捕捉することができる。いくつかの実施例では、アライメントビームの第１部分が第１センサに向かって直接反射されるように、レトロリフレクタはセンサ間に物理的に配置されることができるが、これは必須ではない。

【0013】

このアレンジメントでは、レトロリフレクタがアライメントビームの光路内に切り替えられると、第１センサと第２センサの両方が、同じアライメントビームに関連する他の測定値又は画像を捕捉することができる。測定値は、第１センサ及び第２センサによってセンシングされたアライメントビームの位置の間に何らかの差異があるかどうかを検出するために、任意の適切な方法で処理されることができる。例えば、アライメントビームの受光部分の重心を計算することができ、計算された重心間の差異を（もしあれば）決定することができ、複数のセンサ上のアライメントビームの位置が一致しない場合を検出する。これは、アライメントビームの光路内にレトロリフレクタが配置されている間に、１回以上起こり得る。アライメントビームのセンシングされた位置にミスアライメントがある場合、ミスアライメントを補償するために、高速ステアリングミラー又は他の構造を変更すること、又はオペレータに提示されたシースポットの位置を変更することなどの、１つ以上の補正動作が発生し得る。

【0014】

このようにして、アライメントビームは、通常動作中に１つのセンサに供給されることができ、必要に応じて、同じアライメントビームの一部は、複数のセンサに選択的に供給されることができる。このように、複数のセンサが、同じ位置においてアライメントビームをセンシングしているのか、異なる位置においてアライメントビームをセンシングしているのかを決定することができる。事実上、これによりセンサ間の内部シースポットが提供され、高エネルギビームを照準合わせするときにエラーを引き起こす可能性のあるレーザシステムで発生する熱差やその他の問題を補正することを可能にする。これは、可視のシースポットに加えて、場面の画像内に作成されることができる。したがって、以下に説明するアクティブ部分ビームアライメント機構は、レーザシステムにおけるボアサイトチェック又はボアサイトアライメント等の機能をサポートするために使用されることができる。または、実施形態に応じて、レーザ発射の前、間、又は後（又はそれらの任意の組み合わせの間）に、内部シースポットを生成することができる。さらに、レーザシステムがターゲット又はターゲットエリアの微細なトラッキングを実行している間に、以下に説明するアクティブ部分ビームアライメント機構を使用することができ、微細トラッキング動作中であっても、ボアサイトチェック又はボアサイトアライメントを可能にする。

【0015】

図１は、本開示によるセンサ－レーザボアサイトのメンテナンスのためにアクティブ部分ビームアライメントを使用する例示的なシステム１００を示す。図１に示すように、システム１００は、概して少なくとも１つの高エネルギレーザビーム１０４を生成するように動作する高エネルギレーザ１０２を含む。レーザ１０２は、少なくとも１つの高エネルギビーム１０４を生成するように構成された任意の好適な光源を表す。いくつかの実施形態では、例えば、レーザ１０２は、米国特許出願公開第２０１７／０３５３００５号公報及び米国特許出願公開第２０１８／００１３２５６号公報に記載されているように実施することができる（いずれもその全体を本明細書に参照援用する）。しかしながら、システム１００では、他の任意の適切な（現在知られているか又は後に開発される）高エネルギレーザ１０２を使用することができる。ビーム１０４は、任意の適切な断面サイズ及びパワーレベルを有する任意の適切な高エネルギレーザビームを表す。一般に、「高エネルギ」ビームは、約１０ｋＷ以上のパワーを有するビームを表すことができる。

【0016】

高エネルギレーザ１０２は、多くの商業的及び防衛関連用途に使用されることができる。例えば、高エネルギレーザ１０２は、ドリル動作、マイニング動作、又はコアリング動作等の商業的なマイニング用途での使用を見出すことができる。例えば、高エネルギレーザ１０２は、ドリルビットを使用して土床をドリルする前に、土床を軟化又は弱化するために使用されることができる。これは、ドリルビットの変更をより少なくし、ドリルビットの寿命と信頼性を延ばすことができる。ここで、レーザ１０２の出力ウィンドウからの高エネルギレーザビーム１０４の自由空間伝搬を使用することができ、従来のファイバーレーザと比較して、より遠い距離におけるより深い浸透を可能にする。

【0017】

また、高エネルギレーザ１０２は、遠隔レーザ溶接、切断、ドリル、又は産業的又は他の自動化設定等の熱処理動作における使用を見出すことができる。高パワーかつ高ビーム品質のシステム１００を使用することにより、熱影響ゾーンを最小限に抑え、垂直又は他の切断ラインをメンテナンスしながら、システム１００からより長い作業距離でより厚い材料の処理を行うことが可能になる。とりわけ、これは、溶接又は切断部位への接近が困難又は危険である、溶接又は切断動作をサポートするのに役立つ。また、システム１００と、場合によっては人間のオペレータと、を煙、破片、又はその他の有害物質から保護するのにも役立つ。

【0018】

高エネルギレーザ１０２は、さらに、建設及び解体動作における用途を見出すことができる。例示的な動作には、金属の表面再建（ｍｅｔａｌ ｒｅｓｕｒｆａｃｉｎｇ）又はスラグ除去、塗料の除去、及び産業解体動作が含まれる。高エネルギレーザ１０２は、従来の動作に比べて、材料をはるかに迅速かつ安全に除去するために使用することができる。この機能の特定の例として、高エネルギレーザ１０２を使用して、原子炉又は他の危険な構造物の解体をサポートすることができる。ここで、高エネルギレーザ１０２は、汚染されたコンクリート又は原子力格納容器又は原子炉等の汚染された構造物を長距離から切断するために使用されることができる。これは、汚染水等の有害廃棄物を発生させる、ウォータージェット切断又は他の技術の使用を回避するのに役立つ。また、人間のオペレータは、解体中の汚染された構造から離れたままでいることができるため、安全性も向上する。

【0019】

多くの追加の用途が可能である。例えば、高エネルギレーザ１０２は、高パワービーム１０２が再充電されるべきリモートデバイスの光起電性（ソーラ）セルに向けられる（ｔａｒｇｅｔｅｄ）パワービーム用途への使用を見出すことができる。また、高エネルギレーザ１０２は、危険な材料を加熱し、より有害でない又は有害でない材料に分解するためにレーザ１０２が使用される、危険な材料（ＨＡＺＭＡＴ） の用途にも使用できる。上記の用途の全ては、例示のためのものに過ぎず、この開示をシステム１００の特定の適用に限定しないことに留意されたい。

【0020】

また、システム１００は、概して少なくとも１つのアライメントビーム１０８を生成するように動作する自動アライメントレーザ１０６を含む。以下にさらに詳細に説明するように、アライメントビーム１０８が高エネルギビーム１０４から分離され、一人以上のオペレータ又は他の人物に提供されるべき可視のシースポットの位置を計算するために使用されるまで、アライメントビーム１０８は高エネルギビーム１０４として共通の光路をたどる。レーザ１０６は、少なくとも１つのアライメントビーム１０８を生成するように構成された任意の好適な光源を表す。ビーム１０８は、任意の適切な断面サイズ及びパワーレベルを有する任意の適切な低エネルギレーザビームを表す。一般に、「低エネルギ」アライメントビームは、高エネルギビーム１０４のエネルギ／パワーレベルよりもかなり小さいエネルギ／パワーレベルを有するビームを表すことができる。いくつかの実施形態では、アライメントビーム１０８は、約５０ｍＷ以下の電力のビームを表すことができる。

【0021】

ビーム１０４及び１０８は、レーザ結合器１１０に供給され、レーザ結合器１１０は、ビーム１０４及び１０８を共通の光路１１２に結合する。したがって、システム１００は、ビーム１０４及び１０８が共通光路１１２に沿ってシステム１００を少なくとも部分的に通過するので、「共通光路」レーザシステムを表す。レーザ結合器１１０は、複数のレーザビームを受光し、共通の光路１１２に沿ってビームを出力するための任意の適切な構造を含む。

【0022】

レーザ光学系１１４を使用して、ビーム１０４及び１０８を所望の方向にシステム１００の他のコンポーネントに方向づける。レーザ光学系１１４は、少なくとも１つの第１高速ステアリングミラー（ＦＳＭ） １１６を含むことができる。第１高速ステアリングミラー１１６は、典型的には、システム１００に作用する振動又は他の力を補償するのを助けるように制御されることができる多軸マウント上に取り付けられたミラーを表す。レーザ光学系１１４は、一般に、レーザシステム１００内の所望の位置に複数のビームを提供するように構成された１つ以上の任意の適切な光学デバイスを表す。第１高速ステアリングミラー１１６は、振動又は他の力を補償するために使用される任意の適切な制御可能なミラーを含む。レーザ光学系１１４は、ビーム１０４及び１０８を第１ビームスプリッタ１１８に方向づける。第１ビームスプリッタ１１８は、高エネルギビーム１０４の（複数の）波長において高反射性であり、ビーム１０４を第２ビームスプリッタ１２０に向けて反射する。また、第２ビームスプリッタ１２０は、高エネルギビーム１０４の（複数の）波長において高反射性であり、ビーム１０４をレーザ／結像光学系１２２に向けて反射する。レーザ／結像光学系１２２は、ビーム１０４を所望の方向でターゲット１２６に向けて方向づけるために使用される。レーザ／結像光学系１２２は、少なくとも１つの第２高速ステアリングミラー１２４を含むことができ、このミラーもまた、システム１００に作用する振動又は他の力を補償するのを助けるように制御することができる多軸マウント上に取り付けられたミラーを含むことができる。レーザ／結像光学系１２２は、一般に、少なくとも１つのレーザビームを所望の方向に方向づけるように構成された（１つ以上の）任意の適切な光学デバイスを表す。第２高速ステアリングミラー１２４は、振動又は他の力を補償するために使用される任意の適切な制御可能なミラーを含む。

【0023】

ターゲット１２６は、一般に、高エネルギビーム１０４が照準合わせされている物体又はエリアを表す。上述のように、システム１００を使用することができる様々な商業的及び防衛関連の用途があるため、用途に応じて様々な種類のターゲット１２６が存在することができる。図１に示すように、ターゲット１２６に関連する信号１２８は、システム１００に向けて方向づけられるか、又はシステム１００において受光される。例えば、信号１２８は、可視放射、近赤外（ＮＩＲ）放射及び／又は短波長赤外（ＳＷＩＲ）放射を表すことができる。近赤外放射は波長０．７μｍ～１．４μｍの放射、短波長赤外放射は波長１．４μｍ～３．０μｍの放射として定義されることができる。しかしながら、異なるスキームは、異なる波長レンジを使用して赤外放射を分類し、この開示は、赤外放射に対する任意の特定の分類スキームと共に使用することに限定されない。いくつかの実施形態では、信号１２８は、ターゲット１２６自体によって、又はターゲット１２６内又は周囲の物体又はエリアによって放出されることができる。

【0024】

信号１２８は、レーザ／結像光学系１２２によって第２ビームスプリッタ１２０に方向づけられる。第２ビームスプリッタ１２０は、信号１２８の（複数の）波長において高反射性であり、信号１２８を第１ビームスプリッタ１１８に向けて反射する。第１ビームスプリッタ１１８は、信号１２８の波長で高透過性であり、信号１２８が第１のビームスプリッタ１１８を通過して第１のセンサ１３０に達することを可能にする。

【0025】

第１センサ１３０は、ターゲット１２６から受信される信号１２８、又はターゲット１２６内又は周囲の物体又はエリアをセンシング／測定する。第１センサ１３０によって捕捉された測定値は、ターゲット１２６及び周囲エリアの静止画像又はビデオ画像を生成するなど、様々な機能に使用することができる。静止画像又はビデオ画像は、第１センサ１３０によって、又は第１センサ１３０によって出力されたデータを使用する別の構成要素によって生成することができる。その後、静止画像又はビデオ画像を、例えば、高エネルギビーム１０４の照準合わせを容易にするために、オペレータに提供することができる。第１センサ１３０は、ターゲット１２６に関連する信号１２８を受光し測定するための任意の適切なセンサ、例えばＮＩＲ及びＳＷＩＲセンサを含む。特定の実施形態では、第１センサ１３０は、センサ素子又は検出器素子のアレイを有する焦点面アレイを含む。また、第１センサ１３０は、ターゲット収集及びターゲット追跡機能等の、任意の数の追加の特徴を組み込むか、又はサポートすることができる。

【0026】

図１に示すように、第１ビームスプリッタ１１８の一部は、アライメントビーム１０８の（複数の）波長において高反射性であり、アライメントビーム１０８を第２ビームスプリッタ１２０に向けて反射する。第２ビームスプリッタ１２０は、アライメントビーム１０８の（複数の）波長において高透過性であり、アライメントビーム１０８が、第２ビームスプリッタ１２０を介して、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２及び第２センサ１３４に向けて通過できるようにする。

【0027】

切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２は、アライメントビーム１０８の光路にレトロリフレクタを選択的に挿入することができる構造を表す。以下にさらに詳細に説明するように、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２が、アライメントビーム１０８の光路の外へレトロリフレクタを移動させると、第２センサ１３４はアライメントビーム１０８を受光することができる。切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２が、レトロリフレクタをアライメントビーム１０８の光路内に移動させると、レトロリフレクタは、アライメントビーム１０８の第１部分を第１センサ１３０に向けて反射し、第２センサ１３４は、アライメントビーム１０８の第２部分をレトロリフレクタ内の通路又は他の開口部を介して受光することができる。切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２は、アライメントビームの光路の内外に移動させるように構成された任意の適切な構造を含む。

【0028】

第２センサ１３４は、アライメントビーム１０８の少なくとも一部をセンシング／測定する。第２センサ１３４によって捕捉された測定値は、高エネルギビーム１０４がどこに照準合わせされているかを予測するために用いられることができる。例えば、第２センサ１３４は、アライメントビーム１０８に関連する画像又は他の測定値を捕捉することができ、これらの測定値は、第２のセンサ１３４上のアライメントビーム１０８の重心を特定するために使用することができる（重心は、高エネルギビーム１０４の照準点（ｔｈｅ ａｉｍ ｐｏｉｎｔ）として使用される）。もちろん、第２センサ１３４によって捕捉された測定に基づいて、高エネルギビーム１０４の照準点を確認するために、他の分析を行うこともできる。第２センサ１３４は、コード光学位置センサ（Ｃｏｕｄｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ （ＣＯＰＳ））又は他の位置感知検出器（ＰＳＤ）等の、アライメントビーム１０８の少なくとも一部を受光し測定するための任意の適切なセンサを含む。いくつかの実施形態において、第２センサ１３４は、以下により詳細に説明されるアライメントビーム１０８のセンシングされたアライメント位置における潜在的なミスアライメントの検出を容易にするために、高いデータレート（約３ｋＨｚ以上など）で出力を生成することができる。

【0029】

通常動作の間に、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２が、アライメントビーム１０８の光路の外へレトロリフレクタを移動させ、第２センサ１３４は、アライメントビーム１０８の大部分又は全てを受光する。第２センサ１３４を使用してセンシングされるアライメントビーム１０８の推定位置は、第１センサ１３０を使用して生成されるターゲット１２６の１つ以上の画像上に重ね合わされる可視シースポットを生成するなど、様々な方法で使用することができる。これにより、オペレータは、システム１００がどこに照準合わせされているかを視認することができ、必要に応じて、システム１００の照準を調整することができる。理想的には、これにより、レーザ又は他の信号を最初にターゲット１２６に向けて送る必要なく、高エネルギレーザ１０２を正確に照準することができる。

【0030】

ボアサイト検査、ボアサイト整列、又はシステム１００のボアサイトの照準の照明検査又は変更を含む他の動作（一般にボアサイトメンテナンス（ｂｏｒｅｓｉｇｈｔ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）と称される）の間、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２は、アライメントビーム１０８の光路内にレトロリフレクタを移動させる。その位置では、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２は、アライメントビーム１０８の第１部分を第１センサ１３０に向けて反射し、第１センサ１３０がアライメントビーム１０８の位置を検出するために使用されることを可能にする。また、第２センサ１３４は、レトロリフレクタの開口を通過するアライメントビーム１０８の第２部分を受光することができ、これにより、第２センサ１３４は、アライメントビーム１０８の位置も検出することができる。その後、センサ１３０及び１３４上のアライメントビーム１０８の部分の重心又は重心トラックを確認することによって、両センサ１３０及び１３４からの測定値の処理を行うことができる。センサ１３０及び１３４上のアライメントビーム１０８の複数の部分の位置に矛盾が検出されると、適切な補正措置がとられ得る。これは、効果的に、センサ１３０及び１３４がアライメントビーム１０８の異なる位置を特定する場合を検出するために使用することができる内部シースポットの生成を可能にする。

【0031】

この機能性をサポートするために、第１ビームスプリッタ１１８は、いくつかのエリアではアライメントビーム１０８の（複数の）波長において高反射性であり、他のエリアではアライメントビーム１０８の（複数の）波長において高透過性であることができる。これにより、アライメントビーム１０８は、第１ビームスプリッタ１１８から第２センサ１３４に向けて反射されることが可能になり、一方で、アライメントビーム１０８の第１の部分は、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２から反射され、第１ビームスプリッタ１１８を通って第１センサ１３０に向けて通過することができる。

【0032】

いくつかの実施形態では、システム１００の様々なコンポーネントをタレット１３６内に含めることができる。タレット１３６は、概して、高エネルギビーム１０４が粗く照準合わせされる方向を変更するために、システム１００のコンポーネントを回転させるか、又は、そうでなければ、再配置するように構成された任意の適切な構造を表す。例えば、タレット１３６は、陸上、航空、海洋、又は宇宙の輸送手段に取り付け可能な多軸ジンバルを表すことができる。この特定の実施例では、レーザ１０２、１０６及びレーザ結合器１１０は、タレット１３６の外部に配置されるが、これは必ずしもそうである必要はない。

【0033】

図１に示すように、システム１００はまた、少なくとも１つのコントローラ１３８及び少なくとも１つの表示部１４０を含む。コントローラ１３８は、システム１００内の種々の機能を実行するために使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１３８は、ターゲット１２６の静止画像又はビデオ画像など、第１センサ１３０によって収集されたデータを使用して生成される画像を提示することができる。上述のように、第１センサ１３０は、画像を生成することができ、あるいはコントローラ１３８は、第１センサ１３０からの出力を用いて画像を生成することができる。また、コントローラ１３８は、第２センサ１３４からの測定値によってセンシングされるか、又は第２センサ１３４からの測定値を用いて決定されるアライメントビーム１０８の位置に基づいて、可視シースポットを静止画像又はビデオ画像上に重ね合わせることができる。コントローラ１３８はさらに、ビーム１０４、１０８の生成を制御するか、ビーム１０４、１０８の照準又は方向を制御するように、レーザ１０２、１０６及び高速ステアリングミラー１１６、１２４の動作を制御することができる。

【0034】

さらに、コントローラ１３８は、計算を実行したり、補正措置（ｃｏｒｒｅｃｔｉｖｅ ａｃｔｉｏｎ）を実行したり、ボアサイトメンテナンスに関連する他の機能を実行したりすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１３８は、オペレータがボアサイトメンテナンス動作を開始することをセンシングすることができ、あるいはコントローラ１３８自体がボアサイトメンテナンス動作を開始することができる。いずれの場合にも、コントローラ１３８は、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２に、レトロリフレクタをアライメントビーム１０８の光路内に移動させることができる。また、コントローラ１３８は、センサ１３０及び１３４からアライメントビーム１０８の一部のセンシングされた位置を受信することができ、又は、コントローラ１３８は、センサ１３０及び１３４からの測定値に基づいて、センサ１３０及び１３４上のアライメントビーム１０８の部分の位置を特定することができる。コントローラ１３８は、例えばアライメントビーム１０８の複数の部分の重心又は重心トラックにおける差異を特定することによって、センサ１３０及び１３４上のアライメントビーム１０８の複数の部分のセンシングされた位置間の差異をさらに特定することができる。矛盾が検出される場合、コントローラ１３８は、補正措置を講じることができる。一つの例示的補正措置は、１人以上のオペレータに提示される画像内の可視シースポットの位置をアップデートすることを含む。別の例示的な修正動作は、アライメントビーム１０８が両センサ１３０及び１３４によって同じ位置においてセンシングされるように、複数の高速ステアリングミラー１１６及び１２４のうちの１つ以上を調整することを含む。

【0035】

コントローラ１３８は、システム１００の１つ以上の動作を制御するための任意の適切な構造を含む。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラ１３８は、少なくとも１つのマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は個別回路などの１つ以上の処理デバイスを有するコンピュータ又は処理システムを表すことができる。必要又は所望に応じて、コントローラ１３８は、コントローラ１３８によって使用、生成、又は収集される命令又はデータを記憶するために使用されるメモリなどの少なくとも１つのメモリも含むことができる。メモリの例示的タイプは、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、ハードドライブ、フラッシュメモリ、光ディスク、又は任意の他の適切な揮発性又は不揮発性の（複数の）記憶デバイスを含む。コントローラ１３８は、レーザ１０２及び１０６、高速ステアリングミラー１１６及び１２４、又はセンサ１３０及び１３４（又はそれらの任意の組み合わせ）などの、１つ以上の外部デバイス又はシステムと通信するように構成された少なくとも１つのインタフェースをさらに含み得る。インタフェースの例示的タイプは、シリアル電気インタフェース又はパラレル電気インタフェース、光インタフェース、イーサネットインタフェース等の有線ネットワークインタフェース、及びＷｉＦｉ又は他の無線周波数インタフェース（ＲＦ）等の無線ネットワークインタフェースを含む。

【0036】

表示部１４０は、種々の情報を一つ以上のオペレータに提示するために使用されることができる。例えば、表示部１４０は、第１センサ１３０によって捕捉された測定値に基づくか、又は生成されたターゲット１２６の静止画像又はビデオ画像を提示するために使用されることができる。表示部１４０はまた、静止画像又はビデオ画像の上に可視のシースポットを提示するために使用することができ、この場合、可視のシースポットの位置は、第２センサ１３４によって捕捉された測定値に基づくか又は決定される。表示部１４０は、さらに、ボアサイトメンテナンスに関する情報を１人以上のオペレータに提示するために使用されることができる。例えば、表示部１４０は、ボアサイトメンテナンスを開始するためのオプションを提示するために使用されることができ、いったん開始されると、ボアサイトメンテナンスの結果を表示することができる。また、表示部１４０は、アライメントビーム１０８のセンシングされた位置のミスアライメントを補正するための補正措置を開始するためのオプションを提示するために使用されることができる。表示部１４０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ），、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、又はタッチスクリーン等の、１人以上のユーザに情報を提示し、任意に１人以上のユーザからの入力を受信するように構成された任意の適切なデバイスを表す。

【0037】

システム１００が製造されると、工場出荷時の較正を行うことができ、センサ１３０及び１３４によってセンシングされたアライメントビーム１０８の位置のアライメントを行う。しかしながら、上述したように、使用時又は他の問題時のシステム１００の異なるコンポーネント間の熱的差異（ｔｈｅｒｍａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）は、アライメントビーム１０８のセンシングされた位置のミスアライメントを引き起こし得る。これは、工場出荷時の較正が正常に（ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ）実行される場合、及び、使用前にアライメントビーム１０８のセンシングされた位置をアライメントするために、フィールド内で現場較正が実行される場合であっても起こり得る。したがって、システム１００は、ここでは、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２の使用と、センサ１３０と１３４との間の内部シースポットを選択的に生成する能力とをサポートする。その結果、アライメントビーム１０８は、通常動作中に１つのセンサ（第２センサ１３４）に供給されることができ、同じアライメントビーム１０８の一部を複数のセンサ（センサ１３０及び１３４）に選択的に供給することができ、ボアサイトメンテナンスをサポートする。これは、高エネルギビーム１０４を照準合わせするとき（その際、システム１００は工場で較正されているか、使用前又は使用後にフィールドで較正されているか、又は使用中にフィールドで較正されている）に、システム１００が経験する、エラーを引き起こし得る熱的差異又は他の問題を補正することを可能にする。さらに、この機能は、システム１００がターゲット１２６の微細トラッキングを実行している間に使用することができる。

【0038】

図１は、センサ-レーザのボアサイトメンテナンスのためにアクティブ部分ビームアライメントを使用するシステム１００の一例を示しているが、図１には様々な変更を加えることができる。例えば、図１における種々の光学系（例えば、ミラー及びビームスプリッタ）及び他のデバイスの配置は、例示のみを目的としている。レーザシステムは、必要に応じてビーム及び他の信号をルーティングするために、種々の方法で構成されることができ、図１は、本開示の範囲を特定の物理的構成に限定しない。また、図１のレーザシステム１００は、切り替え可能なレトロリフレクタを使用することができるシステムのタイプの一例を示す。しかしながら、切り替え可能なレトロリフレクタは、他の任意の適切なレーザシステムで使用することができる。

【0039】

図２は、本開示によるセンサ-レーザのボアサイトメンテナンスのためのアクティブ部分ビームアライメントに使用する切り替え可能なレトロリフレクタの一例を示す。説明を容易にするために、図２に示される切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２は、図１に示されるシステム１００で使用されるものとして説明される。しかし、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２は、他の任意の適切なシステムで使用することができる。

【0040】

図２に示すように、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２は、一般に切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２の他のコンポーネントを担持するハウジング２０２を含む。また、ハウジング２０２は、支持構造又は他の構造に取り付けることもできる。この例におけるハウジング２０２は、特定の形状を有し、支持構造又は他の構造（すなわち、各々がアライメントピン及び穴を有する２つのフランジ）に結合するための特定の機構を含む。しかしながら、ハウジング２０２は、任意の適切なサイズ、形状、及び寸法を有することができ、ハウジング２０２は、任意の適切な方法で支持構造又は他の構造に結合することができる。また、ハウジング２０２は、金属等の任意の適切な材料から形成されることができる。さらに、ハウジング２０２は、任意の適切な方法で形成されることができる。

【0041】

この例では、ハウジング２０２の下部は、アライメントビーム１０８がハウジングを通って第２センサ１３４に到達することができる開口又はアパーチャを画定する。可動アーム２０４は、レトロリフレクタ２０６をアパーチャの前に又はアパーチャから離れて選択的に位置決めするためにハウジング２０２に枢着されている。例えば、図２の可動アーム２０４を時計回りに回転させることにより、レトロリフレクタ２０６をハウジング２０２のアパーチャから離れるように移動させることができる。これにより、アライメントビーム１０８の全部又は実質的に全部が、ハウジング２０２のアパーチャを通過し、第２センサ１３４に到達することができる。図２の可動アーム２０４を反時計回りに回転させることにより、レトロリフレクタ２０６をハウジング２０２のアパーチャの前に移動させることができる。これにより、レトロリフレクタ２０６は、アライメントビーム１０８の第１部分を第１センサ１３０に向けて反射させることができ、一方、レトロリフレクタ２０６の開口は、アライメントビーム１０８の第２部分をハウジング２０２のアパーチャを通過させ、第２センサ１３４に到達させることができる。

【0042】

可動アーム２０４は、レトロリフレクタ２０６を選択的に位置決めするために移動させるように構成された任意の好適な構造を含む。可動アーム２０４は、任意の適切なサイズ、形状、及び寸法を有することができる。また、可動アーム２０４は、金属などの任意の適切な材料から形成されることができる。さらに、可動アーム２０４は、任意の適切な方法で形成されることができる。レトロリフレクタ２０６は、一般に、アライメントビーム１０８の一部を反射ながら、アライメントビーム１０８の別の部分を通過させることができる任意の適切な構造を含む。種々のタイプのレトロリフレクタが当技術分野で公知であり、これらのレトロリフレクタのいずれかを切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２に使用することができる（さらに、アライメントビーム１０８の部分がレトロリフレクタ２０６を通過できるように必要に応じて変更される）。

【0043】

この例では、レトロリフレクタ２０６は、可動アーム２０４の第１端部に位置し、アクチュエータ２０８は、リンク２１０によって可動アーム２０４の第２端部に結合する。アクチュエータ２０８を所定の位置に固定するために、アクチュエータ２０８をハウジング２０２に取り付けることができる。アクチュエータ２０８は、リンク２１０を介して可動アーム２０４の第２端部を押したり引っ張ったりするようにトリガされ得る。例えば、可動アーム２０４の第２端部を引っ張ることにより、可動アーム２０４が図２において時計回りに回転し、可動アーム２０４の第２の端部を押すことにより、可動アーム２０４が図２において反時計回りに回転することができる。したがって、アクチュエータ２０８は、可動アーム２０４及びレトロリフレクタ２０６の自動化された動きを生じさせるために使用されることができる。しかしながら、可動アーム２０４及びレトロリフレクタ２０６の手動による動きも付加的に又は代替的にサポートされることができることに留意されたい。

【0044】

アクチュエータ２０８は、レトロリフレクタ２０６に動きを与えるように構成された任意の適切な構造を含む。いくつかの実施形態では、アクチュエータ２０８は、線形アクチュエータを表し、アクチュエータ部材の線形運動は、リンク２１０を介した接続を経由して可動アーム２０４の回転を引き起こす。しかしながら、ここでは、ロータリーアクチュエータ等の任意の他の適切なタイプのアクチュエータ２０８を使用することができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ２０８は、システム１００の動作モードに基づいてコントローラ１３８によって制御されることができ、アクチュエータ２０８はレトロリフレクタ２０６を、あるモードではアライメントビーム１０８の光路の外へ移動させ、別のモードではアライメントビーム１０８の光路内に移動させる。リンク２１０は、可動アーム２０４とアクチュエータ２０８とを連結する任意の適切な構造を表す。しかしながら、アクチュエータ２０８が可動アーム２０４に直接結合している場合等は、リンク２１０の使用は必要ではない。

【0045】

上述したように、切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２は、レトロリフレクタ２０６をアライメントビーム１０８の光路の内外に選択的に切り替える能力をサポートする。これにより、レトロリフレクタ２０６が、所望により、アライメントビーム１０８の光路から取り除かれ、アライメントビーム１０８の大部分又は全部を（システム１００の通常動作中のように）第２のセンサ１３４に供給することが可能になる。その結果、第２センサ１３４は、場面内のアライメントビーム１０８の位置を確認するために使用されることができ、可視のシースポットが、場面の１つ以上の画像内に確認された位置において形成されることができる。ボアサイトメンテナンスの間、レトロリフレクタ２０６は、アライメントビーム１０８の光路内に挿入され、アライメントビーム１０８の異なる部分が複数のセンサ１３０及び１３４に供給されることを可能にする。その結果、両センサ１３０、１３４を用いて場面内のアライメントビーム１０８の位置を確認することができ、これらの位置を比較してアライメントビーム１０８のセンシングされた位置に何らかのミスアライメントがあるかどうかを判断することができる。その場合は、補正措置が発生することができ、それによってシステム１００の照準能力の改善が可能になる。

【0046】

図２は、センサ-レーザのボアサイトメンテナンスのためのアクティブ部分ビームアライメントに使用するための切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２の一例を示しているが、図２には様々な変更を加えることができる。例えば、他の実施形態では、レトロリフレクタ２０６は、レトロリフレクタ２０６を選択的に位置決めするために、（回転されるのではなく、むしろ）直線的に又は任意の他の適切な方法で移動させることができる。一般に、アライメントビーム１０８の光路に出入りするレトロリフレクタ２０６を動かす任意の適当な機構をここで使用することができる。

【0047】

図３Ａ及び３Ｂは、本開示によるアクティブ部分ビームアライメントシステムで使用するためのレトロリフレクタの一例を示す図である。説明を容易にするために、図３Ａ及び３Ｂに示されるレトロリフレクタ２０６は、図１に示されるシステム１００内の、図２に示される切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２に使用されるものとして説明される。しかしながら、レトロリフレクタ２０６は、任意の他の適当な切換可能なレトロリフレクタ及び任意の他の適当なシステムで使用されることができる。

【0048】

図３Ａに示すように、レトロリフレクタ２０６は、開口３０４の周囲に配置された複数の反射面（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｆａｃｅｓ）３０２を含む。反射面３０２は、集合的に動作して、アライメントビーム１０８の第１部分を受光し、アライメントビーム１０８の第１部分（典型的には、反対方向）を反射する。図１に関して上述したように、アライメントビーム１０８の第１部分は、第１センサ１３０によって受光される前に、反射されて第１ビームスプリッタ１１８及び第２のビームスプリッタ１２０に向けて戻ることができる。この特定の例では、相互に垂直な（立方体のコーナーのような）３つの反射面３０２がある。しかしながら、上述のように、種々のタイプのレトロリフレクタが存在し、また、アライメントビーム１０８の一部分を反射し、同じアライメントビーム１０８の別の部分の通過させることができるように変更されることができる。

【0049】

図３Ａ及び３Ｂに示すように、開口３０４は、レトロリフレクタ２０６を通って延在し、レトロリフレクタ２０６がアライメントビーム１０８の光路内に位置決めされたときに、アライメントビーム１０８の第２部分がトロリフレクタ２０６を通って第２センサ１３４に向けて通過することを可能にする。この例では、開口３０４は三角形であり、これにより、第２センサ１３４で受光されるアライメントビーム１０８の第２部分の重心又は中心の計算を容易にすることができる。しかしながら、開口３０４は、アライメントビーム１０８の中心又は他の位置を決定することを可能にする任意の規則的又は不規則な形状を含む任意の適切な形状を有することができる。

【0050】

図３Ｂに示すように、この例におけるレトロリフレクタ２０６の後部は、開口３０４の周囲に延在する凹部３０６を含む。凹部３０６は、レトロリフレクタ２０６を可動アーム２０４に取り付けるために、可動アーム２０４の開口部内に隆起リムを受け入れるように構成することができる。しかしながら、レトロリフレクタ２０６を可動アーム２０４に永久的又は一時的に取り付けるために、他の適当な機構を使用することができることに留意されたい。

【0051】

この例では、レトロリフレクタ２０６は、ほぼ円筒形の外面を有することに留意されたい。これにより、レトロリフレクタ２０６を可動アーム２０４の円筒状凹部に容易に挿入することができる。しかしながら、レトロリフレクタ２０６のこの設計は、例示のためのものに過ぎない。他の実施形態では、反射面３０２及び開口３０４は、正方形又は長方形の外面を有するレトロリフレクタ２０６内などの他の方法で形成することができる。

【0052】

図３Ａ及び３Ｂは、アクティブ部分ビームアライメントシステムで使用するためのレトロリフレクタ２０６の一例を示しているが、図３Ａ及び３Ｂには様々な変更を加えることができる。例えば、任意の適切な数の反射面を有する任意の他の適切なリフレクタを使用して、アライメントビーム１０８の一部を第１センサ１３０に向けて反射させ、アライメントビーム１０８の別の一部を第２センサ１３４に向けて通過させることができる。

【0053】

図４は、本開示によるセンサ-レーザのボアサイトメンテナンスのためのアクティブ部分ビームアライメントを使用するための例示的な方法４００を示す図である。説明を容易にするために、図４に示された方法４００は、図１に示されたシステム１００内に、図３Ａ及び３Ｂに示されたレトロリフレクタ２０６を含む、図２に示された切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ１３２と共に使用されるものとして説明される。しかしながら、方法４００は、任意の他の適当なレトロリフレクタ及び切り替え可能なレトロリフレクタアセンブリ、及び任意の他の適当なシステムで使用することができる。

【0054】

図４に示されるように、システムは、ステップ４０２において、レトロリフレクタがアライメントビームの光路外にある第１動作モードで動作する。これは、例えば、コントローラ１３８が、アクチュエータ２０８に可動アーム２０４を回転させ、レトロリフレクタ２０６をハウジング２０２のアパーチャから離れるように動かすようにすることを含むことができる。このモードの間、ステップ４０４において、場面の１つ以上の画像が第１センサを使用して生成される。これは、例えば、第１センサ１３０がターゲット１２６又は他の場面に関連付けられた信号１２８を受信すること、及び、第１センサ１３０又はコントローラ１３８が信号１２８の第１センサ１３０による測定に基づいて１つ以上の静止画像又はビデオ画像を生成することを含むことができる。また、第１動作モードの間、ステップ４０６においてアライメントビームが第２センサに向けて通過することができ、ステップ４０８において第２センサ上のアライメントビームの位置が決定される。これは、例えば、第２センサ１３４又はコントローラ１３８が、第２センサ１３４によって捕捉されたアライメントビーム１０８の測定値を用いて、アライメントビーム１０８の重心、重心トラック、又は他の位置を特定することを含むことができる。ステップ４１０において、決定された位置において、１つ以上の画像内に可視シースポットを生成することができる。これは、例えば、コントローラ１３８が、表示部１４０上に提示されている１つ以上の画像に、可視のシースポットを重ね合わせることを含むことができる。

【0055】

ステップ４１２において、ボアサイトメンテナンスが必要でないか又は望まれない場合、プロセスはステップ４０４に戻り、第１モードで動作を継続することができる。ある時点で、高エネルギレーザ１０２を発射して、高エネルギビーム１０４を、画像内の１つ以上のシースポットによって（理想的に）確認される位置に向けて方向づけることができる。ステップ４１２においてボアサイトメンテナンスが必要であるか又は望まれる場合、システムは、第２動作モードでの動作に入り、ステップ４１４において、レトロリフレクタがアライメントビームの光路に切り替えられる。これは、例えば、アクチュエータ２０８に可動アーム２０４を回転させ、ハウジング２０２の開口の前方でレトロリフレクタ２０６を移動させるコントローラ１３８を含むことができる。このモードの間、ステップ４１６においてアライメントビームの第１部分は第１センサに向けて反射され、ステップ４１８においてアライメントビームの第２部分は第２センサに向けて通過することができる。これは、例えば、レトロリフレクタ２０６の反射面３０２がアライメントビーム１０８の第１部分を第１センサ１３０に向けて反射することを含むことができる。これはまた、レトロリフレクタ２０６の第２部分が、レトロリフレクタ２０６の開口３０４を通って第２センサ１３４に向けて通過させることを含むことができる。

【0056】

ステップ４２０において、アライメントビームの部分の第１センサ及び第２センサ上の位置が決定される。これは、例えば、センサ１３０、１３４によって捕捉されたアライメントビーム１０８の測定値を用いてアライメントビーム１０８の部分の重心、重心トラック又は他の位置を特定する第１及び第２センサ１３０、１３４又はコントローラ１３８を含むことができる。ステップ４２２において、アライメントビームのセンシングされた位置間にミスアライメントがあるかどうかが決定される。これは、例えば、アライメントビーム１０８の部分の決定された位置が異なるか否かを（閾値量又は閾値パーセンテージなどによって）決定するコントローラ１３８を含むことができる。そうでない場合は、プロセスはステップ４０２に戻り、第１動作モードに再び入ることができる。さもなければ、ステップ４２４で１つ以上の補正措置を講じることができる。これは、例えば、コントローラ１３８が、１つ以上の画像内の可視のシースポットをより適切な位置にシフトさせることを含むことができる。これはまた、ビーム１０４、１０８の一方又は両方の照準合わせ又は方向を調整するように、１つ以上の高速ステアリングミラー１１６、１２４を調整するコントローラ１３８を含むこともできる。ここでは、他の又は追加の補正措置を講じることができ、理想的には、可視のシースポットの精度を向上させることができる。

【0057】

図４は、本開示によるセンサ-レーザのボアサイトメンテナンスのためのアクティブ部分ビームアライメントを使用するための例示的な方法４００を示す図であり、図４には様々な変更を加えることができる。例えば、一連のステップとして示されているが、図４の様々なステップは、オーバーラップし、同時に起こり、異なる順序で起こり、又は任意の回数でおこることができる。

【0058】

いくつかの実施形態では、この特許文献に記載されている様々な機能は、コンピュータ読み取り可能プログラムコードから形成され、コンピュータ読み取り可能媒体に実装されたコンピュータプログラムによって実現又はサポートされている。「コンピュータ可読プログラムコード」という語句は、ソースコード、オブジェクトコード、及び実行可能コードを含む任意の種類のコンピュータコードを含み、「コンピュータ可読媒体」という語句は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、又はその他の種類のメモリなど、コンピュータによってアクセス可能な任意の種類の媒体を含む。「非一時的」コンピュータ可読媒体は、一時的な電気信号又はその他の信号を伝送する有線、無線、光、又はその他の通信リンクを除外する。非一時的コンピュータ読取り可能媒体は、データを永久的に記憶することができる媒体と、データを記憶し、後に上書きすることができる媒体、例えば書換え可能な光ディスク又は消去可能な記憶デバイスを含む。

【0059】

この特許文献を通して使用されている特定の単語及び語句の定義を示すことは有利であり得る。
「アプリケーション」及び「プログラム」という用語は、適切なコンピュータコード（ソースコード、オブジェクトコード、実行可能なコードを含む）の実装に適合させた１つ以上のコンピュータプログラム、ソフトウェア・コンポーネント、命令セット、手順、機能、オブジェクト、分類、インスタンス、関連データ、又はそれらの部分を指す。「通信（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ）」という用語及びそれらの派生語は、直接的及び間接的通信の両方を包含する。「含む」及び「有する」という用語並びにそれらの派生語は、限定されることなく、包含することを意味する。「又は」という用語は、及び／又はを意味する。「関連する」という語句、及びその派生語は、含む、含まれる、～と相互接続する、格納する、～の中に格納される、接続する又は結合する、～と通信可能である、～と協働する、インターリーブする、並置する、～に近接する、～と又は～に結び付けられる、～に又は～と関係を有する、などを意味する。「少なくとも１つ」という語句は、アイテムのリストとともに使用される場合、リストされたアイテムの１つ以上の異なる組み合わせが使用され得、リスト内の１つのアイテムのみが必要とされ得ることを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ及びＣのうちの少なくとも１つ」は、以下の組合せのいずれかを含む：Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、Ａ及びＢ及びＣ。

【0060】

本願の明細書は、特定の要素、ステップ又は機能が、クレームの範囲に含まれなければならない必須又は重要な要素であることを意味するものとして解釈されるべきではない。特許された主題の範囲は、許可された請求項によってのみ定義される。さらに、いずれの請求項も、添付された１つ以上の請求項の要素に関して特許法第１１２条（ｆ）を援用しない。ただし、その厳密な語句「のための手段」又は「ステップ」が特定のクレームにおいて明示的に使用され、続いて、機能を特定する特定の語句が使用される場合はこの限りではない。クレーム内の用語（ただし、これに限定されない）「機構」、「モジュール」、「装置」、「構成要素」、「要素」、「部材」、「装置」、「機械」、「システム」、「プロセッサ」又は「コントローラ」の使用は、請求項自体の特徴によってさらに修正又は強化されるように、当業者に知られた構造を指すことが理解され、意図されており、米国特許法第１１２条（ｆ）を援用することが意図されていない。

【0061】

本開示は、特定の実施形態及び一般的に関連する方法を記載したが、これらの実施形態及び方法の変更及び順列は、当業者には明らかであろう。従って、例示的な実施形態の上述の説明は、本開示を定義したり、制約したりしない。以下の特許請求の範囲によって定義されるように、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、他の変更、置換、及び変更も可能である。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】