JP2776253B2 - Laser radar - Google Patents

Laser radar

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JP2776253B2
JP2776253B2 JP6164399A JP16439994A JP2776253B2 JP 2776253 B2 JP2776253 B2 JP 2776253B2 JP 6164399 A JP6164399 A JP 6164399A JP 16439994 A JP16439994 A JP 16439994A JP 2776253 B2 JP2776253 B2 JP 2776253B2
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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を空中へ放射
し、物体で反射され又は大気で散乱したレーザ光を受光
することにより、物体までの距離を測定したり、微量大
気成分の濃度を測定をしたりするのに用いるレーザ・レ
ーダに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a distance to an object by detecting a laser beam emitted to the air and receiving a laser beam reflected from an object or scattered in the atmosphere, and a method for measuring the concentration of trace atmospheric components. And a laser radar used to make measurements.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、レーザ光を大気中に放射し、物
体で反射されたり、大気中の二酸化炭素等の微量物質に
より散乱されたレーザ光を受光して、物体までの距離を
測定したり、大気中の微量物質の濃度を測定したりする
場合、遠距離からの信号を受光したり、高精度の測定を
行うには、レーザ光出力を増大するか、単位時間に多数
のレーザパルスを発射して測定回数を増やして、平均化
処理によりS/Nを改善する必要がある。ところが、レ
ーザ光出力を大きくし又はレーザパルスの発射頻度を大
きくすると、人に対するレーザ光の安全性が低下する。
2. Description of the Related Art In general, a laser beam is emitted into the atmosphere, and a laser beam reflected by an object or scattered by a trace substance such as carbon dioxide in the atmosphere is received to measure a distance to the object. To measure the concentration of trace substances in the atmosphere, to receive signals from a long distance, or to perform high-precision measurements, increase the laser light output or apply a large number of laser pulses per unit time. It is necessary to improve the S / N by increasing the number of times of measurement by firing. However, when the laser light output is increased or the frequency of emitting laser pulses is increased, the safety of the laser light for humans decreases.

【0003】例えば、レーザ光を発射している時に、光
路内に人が入り込み、たまたまレーザ・レーダの方を見
た場合、レーザ光が強いと目の安全の為に許容されてい
る強さ(最大許容露光量、Maximum Permi
ssible Exposure、以下MPEと略記す
る)を超える光量が目には入ることになる。このMPE
は、目に入るパルス数が増えると、一般にパルス数の1
/4乗に逆比例して低下するので、1パルスの発射では
安全であっても複数のパルスを繰り返しを目に入れると
MPEを超えることもある。
For example, when a person enters the optical path while emitting a laser beam and happens to look at the laser radar, if the laser beam is strong, the intensity allowed for eye safety ( Maximum Permissible Exposure, Maximum Permi
An amount of light exceeding the sible Exposure (hereinafter abbreviated as MPE) enters the eyes. This MPE
Is generally one pulse number as the number of visible pulses increases
Since it decreases in inverse proportion to the fourth power, even if it is safe to fire one pulse, it may exceed the MPE if a plurality of pulses are seen repeatedly.

【0004】MPEを僅かでも超えると危険であると言
う訳けではないが、一般にMPEを超えないように、レ
ーザパルスの強度または単位時間当りのレーザパルス数
を設計する。遠距離からの反射レーザ光を所定のS/N
以上で受光するために、レーザ光出力を増大するか、又
は単位時間当りのレーザパルス数を増大し、その結果と
してレーザ光出力またはレーザパルス数が所定値を超え
ると、そのレーザ光を目に受けるとMPEを超えてしま
う。測定する光路の任意の位置に人が入って来る可能性
がある場合は、装置(レーザ・レーダ)の出口でMPA
以下となるように、レーザ光出力を下げるか出射面積を
増大してパワー密度を下げる必要がある。
[0004] The intensity of the laser pulse or the number of laser pulses per unit time is generally designed so that even if it exceeds the MPE, it is not dangerous. The reflected laser light from a long distance is converted to a predetermined S / N
In order to receive light as described above, the laser light output is increased or the number of laser pulses per unit time is increased. As a result, when the laser light output or the number of laser pulses exceeds a predetermined value, the laser light is viewed. If received, it will exceed MPE. If there is a possibility that a person can enter any position in the optical path to be measured, an MPA is required at the exit of the device (laser radar).
As described below, it is necessary to lower the power density by lowering the laser light output or increasing the emission area.

【0005】上述したように従来の測定方法では、人が
光路に立ち入らないような処置をとれない場合は安全上
の観点から発射出来るレーザ光の強さ又は繰り返し数に
限界が有り、遠距離の測定が出来なかったり、近距離で
も所要の精度を得ることが出来ないことがある。
[0005] As described above, in the conventional measuring method, the intensity of laser light or the number of repetitions that can be emitted from the viewpoint of safety is limited from the viewpoint of safety if a measure that prevents a person from entering the optical path is taken. In some cases, measurement cannot be performed or required accuracy cannot be obtained even at a short distance.

【0006】強力なレーザ光が人の目や皮膚に損傷を与
えるのを防ぐようにしたレーザ・レーダが特開昭59−
180472号公報に記載されている。この従来のレー
ザ・レーダでは、まず人や受光光学部品に対し安全であ
る程度に低いパワーレベルのレーザパルスAを第1の送
光部から発射し、光路上に人などの遮蔽物がないことを
確かめ、次に高いパワーレベルのレーザパルスBを第2
の送光部から発射し、遠距離までの安全な測定を可能に
している。
Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 59-159 discloses a laser radar which prevents a powerful laser beam from damaging human eyes and skin.
No. 180472. In this conventional laser radar, first, a laser pulse A of a safe and somewhat low power level is emitted from the first light transmitting section to a person or a light receiving optical component, and it is confirmed that there is no obstacle such as a person on the optical path. The second highest power level laser pulse B
It emits light from the light-transmitting section, enabling safe measurement over long distances.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記特開昭
59−180472号公報に記載のレーザ・レーダで
は、遮蔽物の距離R1にかかわらず、光路上に遮蔽物が
あるか否かだけで高いパワーレベルのレーザパルスBを
発射するか否かを決めているので、その遮蔽物の距離R
1においては安全なレベルのレーザ光をも発射しない。
一般に、レーザ・レーダでは、距離R1においてMPE
となるレベルのレーザ光の発射でもって、距離R1より
はるかに大きい距離R2の物体を検知できる。したがっ
て、前記従来のレーザ・レーダにおいては、光路上の人
の目の安全を確保しつつ、なお検出できる距離R2内の
目標物の検出機会を逃している。
However, in the laser radar described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 59-180472, it is high only if there is a shield on the optical path regardless of the distance R1 of the shield. Since it is determined whether or not to emit a power level laser pulse B, the distance R of the shield is determined.
No. 1 does not emit a safe level of laser light.
Generally, in a laser radar, the MPE at distance R1
With the emission of the laser light at the level shown below, an object at a distance R2 far greater than the distance R1 can be detected. Therefore, in the conventional laser radar, an opportunity to detect a target within the detectable distance R2 is missed while securing the safety of human eyes on the optical path.

【0008】また、この従来のレーザ・レーダでは、第
1の送光部から発射されるレーザ光の光路に遮蔽物があ
ったら、その後はその光路に遮蔽物がなくなるまで第2
の送光部はレーザ光の発射をしない。しかし、遮蔽物は
ある限られた範囲の方位(水平角)または仰角(上下
角)にあるはずであり、上記従来のレーザ・レーダで
は、安全を確保しつつ、しかも測定できる広い範囲の測
定をしないから、やはり目標物検出機会を著しく逸して
いる。
In this conventional laser radar, if there is an obstacle in the optical path of the laser beam emitted from the first light transmitting unit, the second laser radar is thereafter operated until the obstruction disappears in the optical path.
Does not emit laser light. However, the shield must be in a certain limited range of azimuth (horizontal angle) or elevation angle (vertical angle), and the above-mentioned conventional laser radar can perform a wide range of measurements while ensuring safety. Since this is not the case, the opportunity for detecting the target is also missed.

【0009】さらに、上記従来のレーザ・レーダでは、
レーザ光を反射するものが雲、霧、煙、砂嵐などのごと
く空気と微粒子との混合物であるときには、受光信号の
波形から明らかに人間とは区別できるにもかかわらず、
それら混合物を単なる遮蔽物として認識し、高いレベル
のレーザパルスBの発射を中止してしまう。
Further, in the above-mentioned conventional laser radar,
When the thing that reflects the laser beam is a mixture of air and fine particles, such as clouds, fog, smoke, and sandstorms, it can be clearly distinguished from humans from the waveform of the received signal,
The mixture is recognized as a mere shield, and the emission of the high-level laser pulse B is stopped.

【0010】その上、上記従来のレーザ・レーダにおい
ては、レーザパルスAとBとの違いはパワーレベルだけ
である。一般に、人体や自動車などの如く密度の高い物
体のレーザ光反射率は10パーセント以上であるが、大
気の後方散乱係数は10-6/m程度である。いま、レーザ
パルスA及びBのパワーレベルをそれぞれPA 及びPB
とする。この従来のレーザ・レーダで距離Rまでの大気
中の二酸化炭素等の微量物質の含有率を測定をしようと
すると、まず低いパワーレベルPA のレーザパルスAを
第1の送光部から出力して、距離Rまでに遮蔽物がある
か否かを受光レベルから調べることにより、距離Rまで
の安全を確かめ、しかる後にPA よりはるかに大きいパ
ワーレベルPB のレーザパルスBを第2の送光部から出
力して目標距離Rまでの大気中の微量物質の含有量を測
定することになる。しかし、そのパワーレベルPA は、
レーザ・レーダから至近距離でも安全な程度に低い値で
あることが必要であるから、距離Rを十分に大きくする
ことはできない。
In addition, in the above-mentioned conventional laser radar, the only difference between the laser pulses A and B is the power level. Generally, a high-density object such as a human body or a car has a laser light reflectance of 10% or more, but a backscattering coefficient of the atmosphere is about 10 -6 / m. Now, the power levels of the laser pulses A and B are set to P A and P B , respectively.
And If this content of the conventional trace substances such as carbon dioxide in the atmosphere in the laser radar to a distance R to try measurement, and outputs a laser pulse A of first low power level P A from the first light transmitting unit Te, by examining whether the distance to the R there is an interrupting object from the received light level, confirm the safety of a distance R, sending a laser pulse B of much greater power level P B from P a second thereafter The content of the trace substance in the atmosphere which is output from the optical unit and reaches the target distance R is measured. However, its power level P A
Since the value must be low enough to be safe even at a short distance from the laser radar, the distance R cannot be made sufficiently large.

【0011】このように、特開昭59−180472号
公報記載の従来のレーザ・レーダには、目標物検出機会
および測定距離の増大に関し解決するべき課題があっ
た。
As described above, the conventional laser radar described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-180472 has a problem to be solved with respect to an opportunity for detecting a target and an increase in a measurement distance.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明は次の手段を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following means.

【0013】レーザ発振をするレーザ発振器と、この
レーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するとと
もに、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレー
ザ光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学
系と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気
信号に変換する光検出器と、この光検出器から出力され
る受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光ま
での時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路と、
この検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記レー
ザ発振器の作動を制御する回路とを有し、低いパワーの
レーザ光を発射して人に対する安全を確認した後に測定
用のレーザ光を発射するレーザ・レーダにおいて、前記
制御回路は、前記受光信号レベル及び前記距離に応じ、
または前記距離だけに応じて、前記レーザ発振器から出
力する前記レーザ光のパワーを制御し、前記検知回路が
前記受信信号レベルから判断して、前記反射体があると
判断したとき、前記レーザ発振器を制御してレーザ光パ
ルスの発射と受光を繰り返し行い、該反射体の移動を調
べるに当たり、該レーザ光の発射間隔を次第に増大させ
ることを特徴とするレーザ・レーダ。
A laser oscillator that oscillates a laser, emits laser light output from the laser oscillator into the atmosphere, and scatters the laser light scattered by shields in the atmosphere, trace substances in the atmosphere, and other laser light reflectors. Transmitting and receiving optical system, a light detector for converting the laser light received by the transmitting and receiving optical system into an electric signal, and a level of a light receiving signal output from the light detector and from emission to reception of the laser light A circuit for detecting the distance of the reflector based on the time of
A circuit for controlling the operation of the laser oscillator according to the light receiving signal detected by the detection circuit, and emits a laser beam for measurement after emitting low-power laser light and confirming safety to a person. In the laser radar, the control circuit, according to the light receiving signal level and the distance,
Or, only in accordance with the distance, controls the power of the laser light output from the laser oscillator , the detection circuit
Judging from the received signal level, if there is the reflector,
When the judgment is made, the laser oscillator is controlled to control the laser beam power.
It repeatedly emits and receives light to adjust the movement of the reflector.
In doing so, gradually increase the firing interval of the laser light.
Laser radar characterized by Rukoto.

【0014】前記制御回路のから警告命令を受けたと
き、警告音または警告信号を発生する警告手段を備え、
前記制御回路は、前記受光信号レベル及び前記時間に応
じ、または前記時間だけに応じて、前記レーザ発振器の
発振を停止させるとともに、前記警告命令を出力するこ
とを特徴とする上記に記載のレーザ・レーダ。
A warning means for generating a warning sound or a warning signal when receiving a warning command from the control circuit;
The laser according to the above, wherein the control circuit stops the oscillation of the laser oscillator and outputs the warning command according to the light receiving signal level and the time or only the time. Radar.

【0015】前記制御回路は、前記距離及び所定時間
内に発射する前記レーザ光パルスの数から計算して、該
距離に到達するレーザ光のエネルギーが最大許容露光量
となるパワーで前記レーザ発振器を発振させることを特
徴とする上記またはに記載のレーザ・レーダ。
The control circuit calculates from the distance and the number of the laser light pulses emitted within a predetermined time, and controls the laser oscillator with a power at which the energy of the laser light reaching the distance becomes a maximum allowable exposure amount. The laser radar according to the above or the above, wherein the laser radar is oscillated.

【0016】[0016]

【0017】 レーザ発振をするレーザ発振器と、この
レーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するとと
もに、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレー
ザ光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学
系と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気
信号に変換する光検出器と、この光検出器から出力され
る受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光ま
での時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路と、
この検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記レー
ザ発振器の作動を制御する回路とを有するレーザ・レー
ダにおいて、前記制御回路は、前記受光信号の波形を認
識して、前記送受信光学系で受光された前記レーザ光が
雲、霧、煙、砂、嵐等からの散乱光であると判断した場
合には、前記レーザ発振器から前記レーザ光を発射させ
ことを特徴とするレーザ・レーダ。
[0017] A laser oscillator that performs laser oscillation,
To emit laser light output from a laser oscillator into the atmosphere
In particular, atmospheric shields, atmospheric traces and other
Transmission / reception optics to receive laser light scattered by the light reflector
System and the laser light received by the transmission / reception optical system.
A photodetector that converts the signal into a signal and the output from the photodetector
The level of the received light signal, and the
A circuit for detecting the distance of the reflector based on the time in,
According to the light receiving signal detected by the detection circuit, the laser
Circuit for controlling operation of the oscillator
Wherein the control circuit is configured to control a waveform of the light receiving signal.Acknowledge
The laser light received by the transmission / reception optical system
Places determined to be scattered light from clouds, fog, smoke, sand, storms, etc.
IfThe laser oscillatorFire the laser light from
ToA laser radar, comprising:

【0018】 レーザ発振をするレーザ発振器と、この
レーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するとと
もに、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレー
ザ光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学
系と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気
信号に変換する光検出器と、この光検出器から出力され
る受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光ま
での時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路とを
有するレーザ・レーダにおいて、前記送受信光学系で発
射し受光するレーザ光の方向を走査する光走査装置と、
前記検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記光走
査装置の作動を制御する回路とを備え、前記制御回路
は、前記受光信号レベル及び前記距離に応じ、または前
記距離だけに応じて、前記光走査装置を制御し、発射及
び受光するレーザ光の方向を制御することを特徴とする
レーザ・レーダ。
[0018] A laser oscillator that performs laser oscillation,
To emit laser light output from a laser oscillator into the atmosphere
In particular, atmospheric shields, atmospheric traces and other
Transmission / reception optics to receive laser light scattered by the light reflector
System and the laser light received by the transmission / reception optical system.
A photodetector that converts the signal into a signal and the output from the photodetector
The level of the received light signal, and the
A circuit for detecting the distance of the reflector based on the time at
In the laser radar having the transmission / reception optical system,
An optical scanning device that scans the direction of the emitted and received laser light,
The optical scanning according to the light receiving signal detected by the detection circuit.
A circuit for controlling the operation of the inspection device, the control circuit
Depends on the light receiving signal level and the distance, or
The optical scanning device is controlled according to only the distance,
Control the direction of the laser beam to be received and received
Laser radar.

【0019】 それぞれレーザ発振をする第1及び第2
のレーザ発振器と、これらレーザ発振器の出力のレーザ
光を大気中へ発射するとともに、大気中の遮蔽物、大気
中の微量物質その他のレーザ光反射体で散乱されたレー
ザ光を受光する送受信光学系と、この送受信光学系で受
光した前記レーザ光を電気信号に変換する光検出器と、
この光検出器から出力される受光信号のレベル及び前記
レーザ光の発射から受光までの時間に基づく前記反射体
の距離を検知する回路と、この検知回路で検知した前記
受光信号に応じて前記レーザ発振器の作動を制御する回
路とを有するレーザ・レーダにおいて、前記第1のレー
ザ発振器は波長400nm以下の紫外光または1400nm
以上の赤外光を発振し、前記第2のレーザ発振器は可視
光を発振し、前記制御回路は、前記第1のレーザ発振器
の発振により安全を確認した距離において安全なパワー
で前記第2のレーザ発振器を発振させることを特徴とす
るレーザ・レーダ。
[0019] First and second laser oscillation
Lasers and the laser output of these lasers
Not only emits light into the atmosphere, but also
Rays scattered by trace substances and other laser light reflectors
Transmission / reception optical system for receiving the light, and reception / transmission
A photodetector that converts the laser light thus emitted into an electric signal,
The level of the light receiving signal output from the photodetector and the level
The reflector based on the time from emission of laser light to reception of the laser light
A distance detecting circuit, and the detecting circuit
A circuit for controlling the operation of the laser oscillator according to a received light signal.
A laser radar having a first path and a first path.
The oscillator is ultraviolet light with a wavelength of 400 nm or less or 1400 nm.
The above-mentioned infrared light is oscillated, and the second laser oscillator is visible.
Oscillating light, the control circuit comprising: the first laser oscillator
Power at a distance where safety has been confirmed by the oscillation of
Oscillating the second laser oscillator.
Laser radar.

【0020】 それぞれレーザ発振をする第1及び第2
のレーザ発振器と、これらレーザ発振器の出力のレーザ
光を大気中へ発射するとともに、大気中の遮蔽物、大気
中の微量物質その他のレーザ光反射体で散乱されたレー
ザ光を受光する送受信光学系と、この送受信光学系で受
光した前記レーザ光を電気信号に変換する光検出器と、
この光検出器から出力される受光信号のレベル及び前記
レーザ光の発射から受光までの時間に基づく前記反射体
の距離を検知する回路と、この検知回路で検知した前記
受光信号に応じて前記レーザ発振器の作動を制御する回
路とを有するレーザ・レーダにおいて、前記制御回路
は、前記受光信号の波形を認識して、前記送受信光学系
で受光された前記レーザ光が雲、霧、煙、砂、嵐等から
の散乱光であると判断した場合には、前記レーザ発振器
から前記レーザ光を発射させることを特徴とするレーザ
・レーダ。
[0020] First and second laser oscillation
Lasers and the laser output of these lasers
Not only emits light into the atmosphere, but also
Rays scattered by trace substances and other laser light reflectors
Transmission / reception optical system for receiving the light, and reception / transmission
A photodetector that converts the laser light thus emitted into an electric signal,
The level of the light receiving signal output from the photodetector and the level
The reflector based on the time from emission of laser light to reception of the laser light
A distance detecting circuit, and the detecting circuit
A circuit for controlling the operation of the laser oscillator according to a received light signal.
A laser radar having a path,
Is the waveform of the received light signalRecognize the transmission / reception optical system
The laser light received by the cloud, fog, smoke, sand, storm, etc.
If it is determined that the scattered light isThe laser oscillator
Fire the laser light fromLaser characterized by the following:
・ Radar.

【0021】[0021]

【作用】上述の構成になる本発明のレーザ・レーダは、
二酸化窒素(NO2 )等の大気中の微量物質の濃度を測
定するのに好適である。第1のレーザ発振器(1a)は
安全確認用のレーザ光を発射し、第2のレーザ発振器
(1b)は測定用レーザ光を発射する。制御回路(7)
は、まず第1のレーザ発振器(1a)を作動させ、測定
しようとする距離Rまでに遮蔽物がなく、測定用レーザ
光を発射しても安全であることを確認し、その後に第2
のレーザ発振器(1b)を作動させ測定用レーザ光を発
射させる。
According to the laser radar of the present invention having the above-described structure,
It is suitable for measuring the concentration of a trace substance in the atmosphere such as nitrogen dioxide (NO 2 ). The first laser oscillator (1a) emits a laser beam for safety confirmation, and the second laser oscillator (1b) emits a laser beam for measurement. Control circuit (7)
First activates the first laser oscillator (1a), confirms that there is no obstruction up to the distance R to be measured, and that it is safe to emit the measuring laser light,
The laser oscillator (1b) is operated to emit a measuring laser beam.

【0022】安全確認用の第1のレーザ発振器(1a)
は、波長400nm以下の紫外光または波長1400nm以
上の赤外光を出力する。他方、測定用の第2のレーザ発
振器(1b)は、差分吸収法を適用するときは、測定し
ようとする微量物質の分子吸収線波長及びこの分子吸収
線波長の近傍であって該微量物質による吸収の少ない波
長のレーザ光を出力する。
First laser oscillator (1a) for safety confirmation
Outputs ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less or infrared light having a wavelength of 1400 nm or more. On the other hand, when the second laser oscillator (1b) for measurement uses the differential absorption method, the second laser oscillator (1b) has a molecular absorption line wavelength of a trace substance to be measured and the vicinity of the molecular absorption line wavelength, which is due to the trace substance. Outputs laser light of a wavelength with little absorption.

【0023】一般に、波長400nm以下の紫外光及び波
長1400nm以上の赤外光のパルスのMPEは波長40
0〜770nmの可視光のMPEの10,000倍以上で
ある。すなわち波長400nm以下の紫外光及び波長14
00nm以上の赤外光は波長400〜770nmの可視光に
比べて10,000倍以上安全である。したがって、上
記波長領域の紫外光及び赤外光は安全確認用のレーザ光
として適している。以下では、波長400nm以下の紫外
光及び波長1400nm以上の赤外光を安全波長光と呼
ぶ。
Generally, the MPE of a pulse of ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less and infrared light having a wavelength of 1400 nm or more has a wavelength of 40
It is 10,000 times or more the MPE of visible light of 0 to 770 nm. That is, ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less and a wavelength of 14
Infrared light having a wavelength of 00 nm or more is more than 10,000 times safer than visible light having a wavelength of 400 to 770 nm. Therefore, the ultraviolet light and the infrared light in the above wavelength range are suitable as laser light for safety confirmation. Hereinafter, ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less and infrared light having a wavelength of 1400 nm or more are referred to as safe wavelength light.

【0024】他方、大気中の二酸化窒素や二酸化硫黄
(SO2 )の濃度をレーザ・レーダにより高い精度で測
定する方法として差分吸収法(Differential Absorptio
n Lidar,DIAL)が近年注目されている。差分吸収法で
は、測定しようとする大気中の微量物質の分子吸収線と
この分子吸収線の近傍の波長であって、吸収の少ない波
長とを短い時間間隔で発射し、両波長の光の減衰の差か
らその微量物質の濃度を測定する。この差分吸収法で測
定するには、測定しようとする微量物質に固有の波長の
分子吸収線を測定用レーザ光として発射する必要があ
る。例えば、二酸化窒素の分子吸収線は448.1nmで
ある。したがって、差分吸収法を適用して二酸化窒素の
濃度を測定するには、目に対する危険性の高い、即ちM
PEの低い可視光を発射せざるを得ない。しかしなが
ら、長距離にわたって二酸化窒素の濃度を測定するには
可視領域のレーザ光を大きいパワーで発射する必要があ
る。
On the other hand, as a method for measuring the concentration of nitrogen dioxide or sulfur dioxide (SO 2 ) in the atmosphere with a laser radar with high accuracy, a differential absorption method (Differential Absorptio) is used.
n Lidar, DIAL) has been attracting attention in recent years. In the differential absorption method, a molecular absorption line of a trace substance in the atmosphere to be measured and a wavelength near the molecular absorption line and having a small absorption are emitted at short time intervals, and light of both wavelengths is attenuated. From the difference, the concentration of the trace substance is measured. In order to perform measurement by this differential absorption method, it is necessary to emit a molecular absorption line having a wavelength specific to the trace substance to be measured as a measurement laser beam. For example, the molecular absorption line of nitrogen dioxide is 448.1 nm. Therefore, to measure the concentration of nitrogen dioxide by applying the differential absorption method, there is a high risk to the eyes, that is, M
It has to emit visible light with low PE. However, in order to measure the concentration of nitrogen dioxide over a long distance, it is necessary to emit laser light in the visible region with large power.

【0025】そこで、本発明を用いて差分吸収法により
大気中の微量物質の濃度を測定するときには、測定をし
ようとする距離Rまでの安全を確認するのに必要なパワ
ーPaR で、安全波長光を第1のレーザ発振器(1a)
により発射し、しかる後に差分吸収法により距離Rまで
の二酸化窒素濃度を測定するのに必要なパワーPb
Rで、安全性には劣るが差分吸収法の適用には必須の測
定用波長のレーザ光を間隔を置いて発射する。
Therefore, when measuring the concentration of a trace substance in the atmosphere by the differential absorption method using the present invention, the power Pa R required for confirming the safety up to the distance R to be measured is a safe wavelength. Light is transmitted to a first laser oscillator (1a)
Power required to measure the concentration of nitrogen dioxide up to the distance R by the differential absorption method.
At R , laser light of a measurement wavelength that is inferior to safety but essential for the application of the differential absorption method is emitted at intervals.

【0026】安全波長光は、前述の特開昭59−180
472号公報記載の従来のレーザ・レーダにおける可視
光領域の測定用レーザ光に比べ10,000倍以上も安
全であるから、本発明においては、安全確認のために繰
り返すパルス発射回数はその従来例におけるよりも格段
に少なくて足りる。
The safety wavelength light is disclosed in the above-mentioned JP-A-59-180.
No. 472, which is more than 10,000 times safer than the laser beam for measurement in the visible light region in the conventional laser radar described in Japanese Patent Publication No. 472, the number of times of pulse emission repeated for security confirmation in the present invention is It is much less than in.

【0027】このように、差分吸収法に適用する本発明
の構成は、MPEが高く安全性に優れた波長域のレーザ
光と、可視光に分子吸収線を有する物質に差分吸収法を
適用するのに必須の波長域のレーザ光とを巧みに使い分
け、二酸化窒素などの微量物質の濃度を長距離までしか
も安全に測定できるレーザ・レーダを実現している。レ
ーザ・レーダでは、安全確認用のレーザ光により検出す
る遮蔽物の種類は識別せず、受光レベルから遮蔽物があ
るか否かだけを判断し、遮蔽物があれば測定用レーザ光
を発射するのを止め、遮蔽物がなくなるまで待機してし
ているのが通常であるが、本発明では、その他に、光検
出器(5)の出力の波形から遮蔽物の種類を推測し、推
測した遮蔽物が雲、霧、煙、雨、砂嵐、黄砂などのごと
く、低い密度で広い範囲に分布したものであるときは、
遮蔽物があっても安全であると判断して、測定用レーザ
光をレーザ発振器(1b)から発射するようにすること
も可能である。遮蔽物が雲、霧、煙、雨、砂嵐、黄砂な
どのごとく、低い密度で広い範囲に分布したものである
ときは、光検出器(5)の出力波形が時間軸で広がった
ものとなるから、人間、自動車、建造物などの高密度体
から反射された光の波形とは明瞭に区別できる。このよ
うに、受光波形から遮蔽物の種類を識別し、雲などの低
密度体があっても測定用レーザ光を発射するようにする
ことにより、測定の機会を増大できる。
As described above, in the configuration of the present invention applied to the differential absorption method, the differential absorption method is applied to a laser beam having a high MPE and excellent in safety and a substance having a molecular absorption line in visible light. By properly using laser light in the wavelength range that is essential for this, we have realized a laser radar that can safely measure the concentration of trace substances such as nitrogen dioxide over long distances. Laser radar does not identify the type of shield detected by the laser beam for safety confirmation, only judges whether there is an obstacle based on the received light level, and emits a laser beam for measurement if there is an obstacle. It is normal to wait until the shield disappears, but in the present invention, in addition, the type of the shield is estimated from the waveform of the output of the photodetector (5) and estimated. If the shield is low density and widely distributed, such as cloud, fog, smoke, rain, sandstorm, yellow sand,
It is also possible to determine that it is safe even if there is a shield, and to emit the measuring laser light from the laser oscillator (1b). When the shield is a cloud, fog, smoke, rain, sandstorm, yellow sand, and the like, which is distributed at a low density and in a wide range, the output waveform of the photodetector (5) spreads on the time axis. Therefore, it can be clearly distinguished from the waveform of light reflected from a high-density body such as a human, an automobile, and a building. As described above, the type of the shield is identified from the received light waveform, and the measurement laser light is emitted even if there is a low-density object such as a cloud, so that the opportunity for measurement can be increased.

【0028】[0028]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例を説明するためにその実施
例の概略構成を示すブロック図である。光検出器5の出
力信号レベル検知する回路6と、この検知地回路6の出
力レベルに応じてレーザ発振を停止させたり、強いレー
ザ発振を行わせる制御回路7以外の構成要素は通常のレ
ーザ・レーダまたはレーザ測距装置と変らないが、改め
て動作を説明する。レーザー発振器1から出た光は送受
信光学系2により所定のビーム拡がり角で空間に発射さ
れる。状況に応じて光走査装置3を経由することもあ
る。物体4に当たったレーザ光11は反射されて送受信
光学系2にて集光される(発射の際に光走査装置3を使
用した場合は、これを再び経由した後に送受信光学系2
に入る)。送受信光学系2にて集光された光は、光検出
器5にて電気信号に変換される。光検出器5の出力であ
る電気信号の受信レベルや到達時間を検知する回路6に
より、一定レベル以上の光入力(物体4からの反射)の
有無やレーザ発射から反射光の到達までの時間(物体4
までの距離に相当する)を計測する。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention for explaining the embodiment. Components other than a circuit 6 for detecting the output signal level of the photodetector 5 and a control circuit 7 for stopping laser oscillation or performing strong laser oscillation in accordance with the output level of the detection ground circuit 6 are ordinary lasers. The operation is the same as that of the radar or the laser ranging device, but the operation will be described again. Light emitted from the laser oscillator 1 is emitted into space by the transmission / reception optical system 2 at a predetermined beam divergence angle. Depending on the situation, it may pass through the optical scanning device 3. The laser beam 11 striking the object 4 is reflected and condensed by the transmission / reception optical system 2 (when the optical scanning device 3 is used at the time of emission, it passes through the transmission / reception optical system 2 again and then is transmitted).
to go into). The light collected by the transmission / reception optical system 2 is converted into an electric signal by the photodetector 5. A circuit 6 for detecting the reception level and the arrival time of the electric signal output from the photodetector 5 detects the presence or absence of a light input (reflection from the object 4) at a certain level or more and the time from the laser emission to the arrival of the reflected light ( Object 4
Is measured).

【0029】大気の微量成分等からの散乱光を測定する
場合は、光検出器5の出力を検知回路6経由でA/D変
換器/表示装置8で受け、ここでA/D変換し、レベル
を表示し、記憶する。表示装置8における表示には、到
達時間(または距離に換算した値)や距離に応じた反射
光強度が含まれる。
When measuring the scattered light from the atmospheric trace components, the output of the photodetector 5 is received by the A / D converter / display device 8 via the detection circuit 6, where it is A / D converted. Display and memorize levels. The display on the display device 8 includes the arrival time (or a value converted into the distance) and the reflected light intensity according to the distance.

【0030】図1のレーザ・レーダは、上記通常の動作
の他、以下の動作を行う。
The laser radar of FIG. 1 performs the following operations in addition to the above-mentioned normal operations.

【0031】装置(レーザ・レーダ)の出口で、単一
パルスのMPE以下となるよう出力を下げたレーザ光を
発射する(仮に直前で覗く人が居ても安全)。2cmの
口径の光学系から出射される10nsのNd:YAGレ
ーザ(波長1.064μm)の場合、1570Wならは
゛装置直前でもMPE以下になる(下記の計算−1参
照)。
At the exit of the apparatus (laser radar), a laser beam whose output has been reduced so as to be less than or equal to the MPE of a single pulse is emitted (it is safe even if there is a person who looks in immediately before). In the case of a 10 ns Nd: YAG laser (wavelength 1.064 μm) emitted from an optical system having a diameter of 2 cm, if it is 1570 W, it will be less than or equal to the MPE immediately before the apparatus (refer to the following calculation-1).

【0032】[計算−1] 出口直前でも安全なレーザ
出力レベル算出 GIS C 6802 に準拠した安全計算(MPEの
算出)を行う。
[Calculation-1] Safe laser output level calculation immediately before the exit Safety calculation (calculation of MPE) in accordance with GIS C6802 is performed.

【0033】(表の番号はJISの番号とする) 表1より波長1064nm露光時間(パルス幅)10-8
secの時のMPEは5×10-2J/m2となり、出射
径2cm(半径0.01m)の面積3.14×10-4
2に対して5×10-2J/m2÷10-8sec×3.14
×10-42=1570Wとなる。
(Table numbers are JIS numbers.) According to Table 1, the exposure time (pulse width) is 10 -8 nm at a wavelength of 1064 nm.
The MPE at the time of sec is 5 × 10 −2 J / m 2 , and an area of 3.14 × 10 −4 m having an emission diameter of 2 cm (radius of 0.01 m).
2 with respect to 5 × 10 -2 J / m 2 ÷ 10 -8 sec × 3.14
× 10 -4 m 2 = 1570 W.

【0034】このレーザ出力で数百メートルの測距が
可能(図2に示すように、測定可能距離は視程1kmの
場合約400m、視程5kmの場合約850m)とな
る。図2は、反射物体までの距離(横軸)と受信入力レ
ベル(縦軸)との関係を計算した結果を示す特性図であ
る。
With this laser output, a distance measurement of several hundred meters is possible (as shown in FIG. 2, the measurable distance is about 400 m for a visibility of 1 km and about 850 m for a visibility of 5 km). FIG. 2 is a characteristic diagram showing the result of calculating the relationship between the distance to the reflecting object (horizontal axis) and the reception input level (vertical axis).

【0035】検知可能なレベルの反射光により信号が
有った場合は、物体4までの距離(レーザ発射から反射
光到達までの時間)を計測し、この距離での安全レベル
(出射可能なレーザ光の強さ)を計算すると共に、必要
に応じて警告音等を発する。(照射されたレーザのパワ
ー密度は、装置からの距離の二乗に反比例して低下する
ので、物体4までの距離が遠い時はレーザパワーを強く
したとしても安全レベル以下にすることが出来る。) 反射光による信号は検知出来たが、レベルが低く、十
分なS/Nが得られないために測距精度が不十分と考え
られた場合、制御回路7は、光検知器5の出力レベルに
応じて項で計算した安全レベルまでレーザ光を強くし
て、再度計測する。必要に応じて繰り返し測距により精
度を高める。その場合は繰り返しても安全なレベル以下
のレーザ光強度とする。
If there is a signal due to the reflected light at a detectable level, the distance to the object 4 (the time from the laser emission to the arrival of the reflected light) is measured, and the safety level at this distance (the laser that can be emitted) (Light intensity) and emits a warning sound or the like as necessary. (Because the power density of the irradiated laser decreases in inverse proportion to the square of the distance from the apparatus, when the distance to the object 4 is long, even if the laser power is increased, the power density can be kept below the safe level.) If the signal due to the reflected light was detected, but the level was low and the S / N ratio was not obtained, and the ranging accuracy was considered to be insufficient, the control circuit 7 sets the output level of the photodetector 5 to Accordingly, the laser light is increased to the safety level calculated in the item, and the measurement is performed again. Accuracy is improved by repeated ranging as needed. In that case, the laser light intensity is set to a level below the safe level even if repeated.

【0036】光走査を行う場合、ある方向で反射光が
検知されれば、その方向は安全レベル以上の光が出ない
ように制御する(他の方向、即ち反射光の無い方向は、
項に準じて測定するか又はその方向を飛ばした走査を
行う)。なお、物体4までの距離を計測するには十分で
あるが、大気成分等からの弱い散乱光を検出するには十
分でない強度のレーザ光しか発射出来ないことも考えら
れるが、この場合は安全を優先して強いレーザは出さず
計測は一時中断する。
In the light scanning, if reflected light is detected in a certain direction, the direction is controlled so that light at a level higher than a safe level is not emitted.
The measurement is performed according to the above-mentioned item, or the scanning is performed with the direction skipped). Although it may be sufficient to measure the distance to the object 4, it is conceivable that only a laser beam having an intensity not sufficient to detect weak scattered light from atmospheric components or the like may be emitted. The measurement is temporarily suspended without emitting a strong laser.

【0037】反射光による信号が検知されない場合、
図2の例では400m以内には人が居ないと判断される
ので、400mでのレーザの安全レベル(ビーム拡がり
角0.5mradとして190kW、下記の計算−2参
照)までの範囲の出力のレーザを発射する。その時に計
測出来る距離を図3に示す。これ以上の距離の計測を行
いたい場合は、反射光の無いことを確認の後に、さらに
レーザ出力を増加する。検知はしたがS/N不足のため
十分な精度が得られない場合は項と同様な方法を適用
する。
If no signal due to reflected light is detected,
In the example of FIG. 2, it is determined that no one is within 400 m. Therefore, a laser having an output within a range up to the laser safety level at 400 m (190 kW with a beam divergence angle of 0.5 mrad, see the following calculation-2). Fire. FIG. 3 shows the distance that can be measured at that time. If it is desired to measure a distance longer than this, the laser output is further increased after confirming that there is no reflected light. If sufficient accuracy cannot be obtained due to lack of S / N, the same method as in the paragraph is applied.

【0038】[計算−2] 400m先での安全レベル JIS C 6802 に準拠した安全計算(MPEの
算出)を行う。
[Calculation-2] A safety calculation (calculation of MPE) in accordance with JIS C 6802 at a safety level of 400 m is performed.

【0039】(表の番号はJISの番号とする) 表1より波長1064nm露光時間(パルス幅)10-8
secの時のMPEは5×10-2J/m2となり、出射
径2cm、ビーム拡がり角0.5mradとすると40
0m先では0,02m+0.5×10-3×400m=
0.02mの円に広がる(半径0.11m)面積=3.
14×(0.11m)2=0.03799m2に対して5
×10-2J/m2÷10-8sec×0.03799m2
190000Wとなる。
(Table numbers are JIS numbers.) According to Table 1, the exposure time (pulse width) is 10 -8 nm at a wavelength of 1064 nm.
The MPE at the time of sec is 5 × 10 −2 J / m 2 , and when the emission diameter is 2 cm and the beam divergence angle is 0.5 mrad, it is 40.
0.02m + 0.5 × 10 −3 × 400m at 0m ahead
Area spread over 0.02 m circle (radius 0.11 m) = 3.
5 for 14 × (0.11 m) 2 = 0.03799 m 2
× 10 -2 J / m 2 ÷ 10 -8 sec × 0.03799m 2 ≒
190,000W.

【0040】大気成分等からの散乱光計測の場合、あ
るレベル以上の光即ち物体からの反射光を受光した時は
安全を考慮して一定時間レーザを停止するが、物体4が
移動した後は速かに測定を再開する必要がある。再開時
期を決定する方法として、MPE以下のレーザ光を発射
して、反射光の有無をチェックすることが考えられる
が、単発ではMPE以下の光であっても繰り返して照射
するとMPEを超えてしまう恐れがある。レーザ発射間
隔を十分に広げれば一定時間内に発射するレーザパルス
の数を減らせるので、より安全となるが、物体4が移動
した後もしばらくはレーザを発射せず待機していること
になり、その間測定が中断してしまう。測定中に突然光
路に入り込んでくるような物体は移動する物体であり、
見方を変えると同一の地点に長く止どまる可能性が低い
とも言えるので、これらを考慮して、レーザの発射間隔
を除々に増加する方法が考えられる。例えば、物体等か
らの反射光を検知後1秒で次のレーザを発射し、反射光
を検知した場合は2秒後にその次のレーザを発射し、さ
らに反射光を検知した場合は4秒後、8秒後、16秒後
と間隔を2倍ずつ増やす方法を用いることにより、速や
かに移動する物体に対しては移動後早急にレーザ発射が
行えるようにすると共に、移動せずに止まっている物体
に対しては過度のレーザ照射を行わないようにすること
が出来る。
In the case of measuring the scattered light from atmospheric components and the like, when the light above a certain level, that is, the reflected light from the object is received, the laser is stopped for a certain period in consideration of safety. It is necessary to restart the measurement quickly. As a method of determining the restart time, it is conceivable to emit a laser beam equal to or less than the MPE and check for the presence or absence of reflected light. There is fear. If the laser firing interval is sufficiently widened, the number of laser pulses to be fired within a certain time can be reduced, so that it is safer. , Meanwhile, the measurement is interrupted. Objects that suddenly enter the optical path during measurement are moving objects,
From a different point of view, it can be said that the possibility of staying at the same point for a long time is low. Therefore, a method of gradually increasing the laser emission interval in consideration of these factors can be considered. For example, the next laser is emitted 1 second after detecting reflected light from an object, etc., the next laser is emitted 2 seconds after detecting reflected light, and 4 seconds after detecting reflected light. , 8 seconds and 16 seconds later, the interval is doubled so that a laser beam can be emitted to a rapidly moving object immediately after the movement, and the object stops without moving. Excessive laser irradiation can be prevented from being performed on the object.

【0041】(装置の具体的実施例)図4は、図1の実
施例をより具体化した本発明の別の実施例の構成を示す
図である。レーザ発振器1から出たレーザ光11はレー
ザ光制御部70にて安全なレベルに減衰され、ビームエ
キスパンダ21で所定のビーム拡がり角に調整されて空
間に発射される。その際、途中の光学部品等により反射
された光をスタートパルス検知用フォトダイオード61
でスタートパルスとして取り出す。図4のレーザ・レー
ダは小型であるので、レーザ・レーダごと光走査装置3
に載せる構造である。光走査装置3は走査架台30、水
平角駆動用モータ31、水平角検知用エンコーダ32、
垂直走査用駆動モータ(上下駆動用モータ)33、上下
角検知用エンコーダ34、及びモータ駆動回路35を備
えて構成される。
(Specific Embodiment of Apparatus) FIG. 4 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention, which is a more specific example of the embodiment of FIG. The laser beam 11 emitted from the laser oscillator 1 is attenuated to a safe level by the laser beam controller 70, adjusted to a predetermined beam divergence angle by the beam expander 21, and emitted into space. At this time, the light reflected by the optical components and the like in the middle is used as the start pulse detecting photodiode 61.
To take out as a start pulse. Since the laser radar shown in FIG. 4 is small, the optical scanning device 3 is installed together with the laser radar.
It is a structure to put on. The optical scanning device 3 includes a scanning gantry 30, a horizontal angle drive motor 31, a horizontal angle detection encoder 32,
It is provided with a vertical scanning drive motor (vertical drive motor) 33, a vertical angle detection encoder 34, and a motor drive circuit 35.

【0042】空間に発射されたレーザ光は物体4で反射
され受信光学系22で集光され、レーザ光を反射し可視
光を透過するダイクロックミラー23で分離される。照
準光学系24は物体4を人が手動で照準する場合に使用
するものであり、走査を行っている場合には特に必要で
はない。ダイクロックミラー23にて反射された光は、
光検出器5で電気信号に変換され、増幅器62にて増幅
された後、一部は距離カウンタ63に入る。距離カウン
タ63は、レーザ発射から反射光受信までの時間すなわ
ち物体4までの距離を算出する。増幅器62の出力の一
部は受信光レベル検知回路64に入り、受信光の強さを
検知する。
The laser light emitted into the space is reflected by the object 4 and condensed by the receiving optical system 22, and is separated by the dichroic mirror 23 which reflects the laser light and transmits visible light. The aiming optical system 24 is used when a person manually aims the object 4 and is not particularly necessary when scanning is being performed. The light reflected by the dichroic mirror 23 is
After being converted into an electric signal by the photodetector 5 and amplified by the amplifier 62, a part of the signal enters the distance counter 63. The distance counter 63 calculates a time from laser emission to reception of reflected light, that is, a distance to the object 4. Part of the output of the amplifier 62 enters the reception light level detection circuit 64 and detects the intensity of the reception light.

【0043】CPU76では、物体4までの距離と受信
光の強さより、発射したレーザ光の強さが適当か否かを
判断して、光出力制御部77を経由してレーザ光制御部
70をコントロールしてレーザ光レベルを最適化する。
また必要に応じてレーザ発振を停止させる。最適化と
は、強い反射光が無い場合はレーザ光出力を安全レベル
を勘案して適当なレベルまで増大させるが、多数回レー
ザを発射してMPEを超える可能性が有る場合は、レー
ザ出力を弱めたり、一定時間レーザ発射を停止すること
をいう。距離測定データはそのままの表示装置81に表
示されたり、走査方向を検知したエンコーダの出力と併
せて、距離・画像データとして表示装置81へ表示され
る。また、CPU76は、距離データ出力ボード78を
経由して上位システムを制御するコンピュータ等にデー
タを送出する。
The CPU 76 determines whether or not the intensity of the emitted laser light is appropriate based on the distance to the object 4 and the intensity of the received light, and controls the laser light control unit 70 via the light output control unit 77. Control to optimize laser light level.
The laser oscillation is stopped as needed. Optimization means that when there is no strong reflected light, the laser light output is increased to an appropriate level in consideration of the safety level, but if there is a possibility that the laser will be emitted many times and exceeds the MPE, the laser output will be reduced. Weakening or stopping laser emission for a certain period of time. The distance measurement data is displayed on the display device 81 as it is, or is displayed on the display device 81 as distance / image data together with the output of the encoder that has detected the scanning direction. Further, the CPU 76 sends data to a computer or the like that controls the host system via the distance data output board 78.

【0044】レーザ光制御部70は、具体的には図5に
示すように2つの偏光子71a,71bの間に、電気光
学素子72を挿入して構成さている。電気光学素子72
は、印加される制御電圧に応じ透過光量を制御する。レ
ーザ光制御部70は光シャッタと呼ばれることもある。
出口で安全となるレベルにまでレーザ光を減衰させるに
は、大部分のエネルギを内部でロスさせる必要がある。
そのため出口側の偏光子71bで発射した光の一部をビ
ームダンプ73で吸収する。図5の構成を1段の光シャ
ッタと考えると、1段だけでは1/1000程度に減衰
させるのが実用限界であり、強力なレーザを使用する場
合は安全レベルまで減衰させるのに、さらに出力を落と
す必要があるので、もう1段の光シャッタを付加するこ
ともある。
The laser beam controller 70 is constructed by inserting an electro-optical element 72 between two polarizers 71a and 71b, as shown in FIG. Electro-optical element 72
Controls the amount of transmitted light according to the applied control voltage. The laser light control unit 70 is sometimes called an optical shutter.
Most of the energy must be lost internally to attenuate the laser light to a level that is safe at the exit.
Therefore, part of the light emitted from the polarizer 71b on the exit side is absorbed by the beam dump 73. Considering the configuration of FIG. 5 as a one-stage optical shutter, the practical limit is that the attenuation is reduced to about 1/1000 with only one stage. If a powerful laser is used, the attenuation is reduced to a safe level. Since it is necessary to drop the light, another optical shutter may be added.

【0045】図6は、図4におけるレーザ光制御部70
の一例としてのファイバアンプ74と、レーザ発振器1
の一例としての励起LD75a〜75dを示す回路ブロ
ック図である。半導体レーザはパルス化しても高出力化
に限度があるので、遠距離測定を考えた場合は、図6に
示すようなファイバアンプ74により増幅する必要があ
る。この場合は、半導体レーザでなる励起用レーザ(励
起LD)75a,75b,75c,75dへの入力を加
減したり、発振時間をコントロールしたり、励起するレ
ーザの数を増減させることにより最適出力を得ることが
出来る。
FIG. 6 shows the laser light control unit 70 shown in FIG.
A fiber amplifier 74 as an example of the laser oscillator 1
FIG. 6 is a circuit block diagram showing excitation LDs 75a to 75d as an example. Even if the semiconductor laser is pulsed, there is a limit in increasing the output. Therefore, when long-distance measurement is considered, it is necessary to amplify the semiconductor laser with a fiber amplifier 74 as shown in FIG. In this case, the optimum output is obtained by adjusting the input to the pumping lasers (pumping LDs) 75a, 75b, 75c, and 75d, controlling the oscillation time, and increasing or decreasing the number of lasers to be pumped. Can be obtained.

【0046】図7は、図1の実施例を変形した本発明の
更に別の実施例を示すブロック構成図である。図7の実
施例は、大気中の微量物質である二酸化窒素(NO2
の濃度を測定するレーザ・レーダであり、レーザ発振器
1a及び1bを備え、レーザ発振器1だけを備える図1
の実施例とはレーザ発振器の数において異なる。レーザ
発振器1aは安全確認用のレーザ光を発射し、レーザ発
振器1bは測定用レーザ光を発射する。制御回路7は、
まずレーザ発振器1aを作動させ、測定しようとする距
離までに遮蔽物がなく、測定用レーザ光を発射しても安
全であることを確認し、その後にレーザ発振器1bを作
動させ測定用レーザ光を発射させる。この実施例のその
他の構成要素は図1の実施例と同様に作動する。
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, which is a modification of the embodiment shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 7, nitrogen dioxide (NO 2 ) which is a trace substance in the atmosphere is used.
FIG. 1 is a laser radar for measuring the density of a laser beam, comprising laser oscillators 1a and 1b, and
The embodiment differs from the embodiment in the number of laser oscillators. The laser oscillator 1a emits laser light for safety confirmation, and the laser oscillator 1b emits laser light for measurement. The control circuit 7
First, the laser oscillator 1a is operated, and it is confirmed that there is no obstruction at a distance to be measured, and that it is safe to emit the measuring laser light. Then, the laser oscillator 1b is operated to emit the measuring laser light. Fire. Other components of this embodiment operate similarly to the embodiment of FIG.

【0047】安全確認用レーザ発振器1aは、YAGレ
ーザの3倍波を用いて得た波長355nmの紫外光を数1
0mJ/pulse のパワーで出力する。他方、測定用レーザ
発振器1bは、YAGレーザの出力を結晶に当てること
によって起こるオプティカル・パラメトリック・オシレ
ーション(OPO)でもって波長448.1nm及び44
6.6nmの可視光を交互に数10mJ/pulse のパワーで
得て、出力する。
The laser oscillator 1a for safety confirmation uses ultraviolet light having a wavelength of 355 nm obtained by using the third harmonic of the YAG laser as
Output with 0mJ / pulse power. On the other hand, the measuring laser oscillator 1b has a wavelength of 448.1 nm and a wavelength of 448.1 nm by optical parametric oscillation (OPO) caused by applying the output of the YAG laser to the crystal.
6.6 nm visible light is alternately obtained at a power of several tens of mJ / pulse and output.

【0048】一般に、波長400nm以下の紫外光及び波
長1400nm以上の赤外光のMPEは波長400〜77
0nmの可視光のパルス光に対するMPEの10,000
倍以上である。すなわち波長400nm以下の紫外光及び
波長1400nm以上の赤外光は波長400〜770nmの
可視光に比べて10,000倍以上安全である。したが
って、上記波長領域の紫外光及び赤外光は安全確認用の
レーザ光として適している。
Generally, the MPE of ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less and infrared light having a wavelength of 1400 nm or more has a wavelength of 400 to 77.
10,000 of MPE for 0 nm pulsed visible light
More than double. That is, ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less and infrared light having a wavelength of 1400 nm or more are more than 10,000 times safer than visible light having a wavelength of 400 to 770 nm. Therefore, the ultraviolet light and the infrared light in the above wavelength range are suitable as laser light for safety confirmation.

【0049】他方、大気中の二酸化窒素や二酸化硫黄
(SO2 )の濃度をレーザ・レーダにより高い精度で測
定する方法として差分吸収法(Differential Absorptio
n Lidar,DIAL)が近年注目されている。差分吸収法で
は、測定しようとする大気中の微量物質の分子吸収線と
この分子吸収線の近傍の波長であって、吸収の少ない波
長とを短い時間間隔で発射し、両波長の減衰率の差から
その微量物質の濃度を測定する。この差分吸収法で測定
するには、測定しようとする微量物質に固有の波長の分
子吸収線を測定用レーザ光として発射する必要がある。
例えば、二酸化窒素の分子吸収線は448.1nmであ
る。したがって、差分吸収法を適用して二酸化窒素の濃
度を測定するには、目に対する危険性の高い、即ちMP
Eの低い可視光を発射せざるを得ない。しかしながら、
長距離に渡って二酸化窒素の濃度を測定するには可視領
域のレーザ光を大きいパワーで発射する必要がある。
On the other hand, as a method for measuring the concentration of nitrogen dioxide or sulfur dioxide (SO 2 ) in the atmosphere with high accuracy by a laser radar, a differential absorption method (Differential Absorptio) is used.
n Lidar, DIAL) has been attracting attention in recent years. In the differential absorption method, a molecular absorption line of a trace substance in the atmosphere to be measured and a wavelength near the molecular absorption line and a wavelength with little absorption are emitted at short time intervals, and the attenuation rate of both wavelengths is measured. The concentration of the trace substance is determined from the difference. In order to perform measurement by this differential absorption method, it is necessary to emit a molecular absorption line having a wavelength specific to the trace substance to be measured as a measurement laser beam.
For example, the molecular absorption line of nitrogen dioxide is 448.1 nm. Therefore, to measure the concentration of nitrogen dioxide by applying the differential absorption method, there is a high risk to the eyes, that is, MP
It has to emit visible light with low E. However,
To measure the concentration of nitrogen dioxide over a long distance, it is necessary to emit laser light in the visible region with a large power.

【0050】そこで、図7の実施例では、測定をしよう
とする距離Rまでの安全を確認するのに必要なパワーP
R で、安全性の高い紫外領域の355nmのレーザ光を
レーザ発振器1aにより発射し、しかる後に差分吸収法
により距離Rまでの二酸化窒素濃度を測定するのに必要
なパワーPbR で、安全性には劣るが差分吸収法の適用
には必須の波長448.1nm及び446.6 nm のレー
ザ光を間隔を置いて発射する。
Therefore, in the embodiment of FIG. 7, the power P required to confirm the safety up to the distance R to be measured is determined.
In a R, a laser beam of 355nm in highly secure ultraviolet region emitted by the laser oscillator 1a, a power Pb R required to measure the nitrogen dioxide concentration of up to a distance R by differential absorption method Thereafter, safety However, laser beams having wavelengths of 448.1 nm and 446.6 nm, which are inferior to the application of the differential absorption method, are emitted at intervals.

【0051】この実施例のレーザ・レーダの出口で波長
355nmにおいてMPEとなるレーザ発振器1aのパワ
ーPMPE0がPaR より小さいときには、まずPMPE0のパ
ワーで距離R1までの安全を確認し、距離R1までの間
に遮蔽物がないときには距離R1においてMPEとなる
パワーPMPE1で355nm光を発射し、距離R2までの安
全を確認し、R2>Rならば、この後に測定用の可視領
域レーザ光をレーザ発振器1bから発射する。もし、パ
ワーPMPE1の発射により可能な安全確認距離R2が測定
距離Rより小さいときには、距離R2においてMPEと
なるパワーPMP E2で355nm光を発射し、距離R3(R
3>R2)までの安全を確認するといった具合に、安全
確認距離Rnを尺取式に次第に伸ばして、安全確認距離
Rnが測定距離Rより大きくなるまでレーザ発振器1a
による安全確認を続ける。
When the power P MPE0 of the laser oscillator 1a which becomes the MPE at the wavelength of 355 nm at the exit of the laser radar of this embodiment is smaller than Pa R , first, the safety up to the distance R1 is confirmed by the power of P MPE0 , and the distance R1 When there is no obstruction between the two , a light of 355 nm is emitted with a power P MPE1 that becomes an MPE at a distance R1, and safety up to a distance R2 is confirmed. If R2> R, then a visible region laser beam for measurement is emitted. It is emitted from the laser oscillator 1b. If the safety confirmation distance R2 that is possible by the emission of the power P MPE1 is smaller than the measurement distance R, 355 nm light is emitted at the power P MP E2 that becomes the MPE at the distance R2 and the distance R3 (R
3> R2), for example, by gradually increasing the safety confirmation distance Rn in a tapered manner, until the safety confirmation distance Rn becomes larger than the measurement distance R.
Continue safety confirmation by.

【0052】ただし、紫外領域波長の355nm光は、前
述の特開昭59−180472号公報記載の従来のレー
ザ・レーダにおける可視光領域の測定用レーザ光に比べ
10,000倍も安全であるから、安全確認のために繰
り返すパルス発射回数はその従来例におけるよりも格段
に少なくて足りる。
However, the 355 nm light in the ultraviolet region is 10,000 times safer than the measuring laser light in the visible light region in the conventional laser radar described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-180472. In addition, the number of times of pulse emission repeated for safety confirmation is significantly smaller than that in the conventional example.

【0053】このように、図7の実施例では、MPEが
高く安全性に優れた波長域のレーザ光と、可視光に分子
吸収線を有する物質に差分吸収法を適用するのに必須の
波長域のレーザ光とを巧みに使い分け、二酸化窒素濃度
を長距離までしかも安全に測定できるレーザ・レーダを
実現している。
As described above, in the embodiment shown in FIG. 7, the wavelength required for applying the differential absorption method to a laser beam having a high MPE and excellent in safety and a substance having a molecular absorption line in visible light. A laser radar that can measure the concentration of nitrogen dioxide safely over long distances is realized by skillfully using the laser light in the region.

【0054】なお、図7では、測定用のレーザ発振器を
1つとし、レーザ発振器1bは448.1nm光及び44
6.6nm光を発振するとしたが、測定用のレーザ発振器
を2つとし、448.1nm光及び446.6nm光をそれ
ぞれ独立したレーザ発振器で発振させても差し支えな
い。
In FIG. 7, the number of laser oscillators for measurement is one, and the laser oscillator 1b emits light of 448.1 nm.
Although 6.6 nm light is oscillated, it is possible to use two laser oscillators for measurement and oscillate 448.1 nm light and 446.6 nm light with independent laser oscillators.

【0055】また、図7の実施例では、安全確認用のレ
ーザ光により検出する遮蔽物の種類は識別せず、受光レ
ベルから遮蔽物があるか否かだけを判断し、遮蔽物があ
れば測定用レーザ光を発射するのを止め、遮蔽物がなく
なるまで待機してしているが、光検出器5の出力の波形
から遮蔽物の種類を推測し、推測した遮蔽物が雲、霧、
煙、雨、砂嵐、黄砂などのごとく、低い密度で広い範囲
に分布したものであるときは、遮蔽物があっても安全で
あると判断して、測定用レーザ光をレーザ発振器1bか
ら発射するようにしても差し支えない。遮蔽物が雲、
霧、煙、雨、砂嵐、黄砂などのごとく、低い密度で広い
範囲に分布したものであるときは、光検出器5の出力波
形が時間軸で広がったものとなるから、人間、自動車、
建造物などの高密度体から反射された光の波形とは明瞭
に区別できる。このように、受光波形から遮蔽物の種類
を識別し、雲などの低密度体があっても測定用レーザ光
を発射するようにすることにより、測定の機会を増大で
きる。
In the embodiment shown in FIG. 7, the type of the shield detected by the laser beam for safety confirmation is not identified, and only the presence or absence of the shield is determined based on the light receiving level. It stops emitting the laser beam for measurement and waits until there is no obstruction. However, the type of obstruction is estimated from the waveform of the output of the photodetector 5, and the estimated obstruction is cloud, fog,
When it is distributed over a wide range with low density, such as smoke, rain, sandstorm, yellow sand, etc., it is determined that it is safe even if there is a shield, and the laser beam for measurement is emitted from the laser oscillator 1b. You can do it. The shield is a cloud,
When the light is distributed over a wide range at a low density, such as fog, smoke, rain, sandstorm, yellow sand, etc., the output waveform of the photodetector 5 spreads on the time axis.
It can be clearly distinguished from the waveform of light reflected from a high-density body such as a building. As described above, the type of the shield is identified from the received light waveform, and the measurement laser light is emitted even if there is a low-density object such as a cloud, so that the opportunity for measurement can be increased.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、レーザ・
レーダにおいて安全を優先させつつ、遠距離測定、高精
度測定を可能にする効果を有している。
As described above, the present invention provides a laser
This has the effect of enabling long-distance measurement and high-precision measurement while giving priority to safety in radar.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】安全限界のレーザ光で測定できる距離を知る為
に、レーザ・レーダにおける受信入力レベルと目標物体
の距離との関係を計算して得た特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram obtained by calculating a relationship between a reception input level in a laser radar and a distance to a target object in order to know a distance that can be measured by a laser beam at a safety limit.

【図3】図2で求めた距離範囲の安全が確認された場合
のレーザ出力を増やした測定の際の受信レベルと目標物
体の距離との関係を計算して得た特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram obtained by calculating a relationship between a reception level and a distance of a target object at the time of measurement with increased laser output when the safety of the distance range obtained in FIG. 2 is confirmed.

【図4】図1の実施例を一層具体化した本発明の別の一
実施例の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention, which further embodies the embodiment of FIG. 1;

【図5】レーザ光制御部の一例としてのレーザ光減衰器
のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a laser light attenuator as an example of a laser light control unit.

【図6】レーザ光制御部の一例としての、半導体レーザ
出力を増幅させるファイバアンプを示す回路ブロック図
である。
FIG. 6 is a circuit block diagram illustrating a fiber amplifier that amplifies a semiconductor laser output as an example of a laser light control unit.

【図7】図1の実施例を変形した本発明の更に別の実施
例を示すブロック構成図である。
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention in which the embodiment of FIG. 1 is modified.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ発振器 2 送受信光学系 3 光走査装置 4 物体 5 光検出器 6 光検出器出力信号の受信レベルや到達時間を検知す
る回路 7 検知した出力レベルに応じてレーザ発振を停止させ
たり、強いレーザ発振を行わせる制御回路 8 A/D変換器・表示装置 11 レーザ光 21 ビームエキスパンダ 22 受信光学系(レンズ、集光用望遠鏡等) 23 ダイクロイックミラー 24 照準光学系 30 走査架台 31 水平走査用駆動モータ 32 水平角検知用エンコーダ 33 上下走査用駆動モータ 34 上下角検知用エンコーダ 35 モータ駆動回路 36 走査制御用CPU 61 スタートパルス検知用フォトダイオード 62 増幅器 63 距離カウンタ 64 受信光レベル検知回路 70 レーザ光制御部 71a,71b 偏光子 72 電気光学素子 73 ビームダンプ 74 ファイバアンプ 74a ファイバループ 74b,74c アイソレータ 74d,74e ダイクロックミラーカプラ(波長差を
利用して透過と反射を分ける鏡) 74f,74g 偏光カプラ(偏光の相違を利用して透
過と反射を分ける鏡) 75a〜75d 励起用レーザ(励起LD) 76 CPU 77 光出力制御部 78 距離データ出力ボード 81 表示装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 laser oscillator 2 transmission / reception optical system 3 optical scanning device 4 object 5 photodetector 6 circuit for detecting reception level and arrival time of photodetector output signal 7 stopping laser oscillation or intense laser according to detected output level Control circuit for performing oscillation 8 A / D converter / display device 11 Laser beam 21 Beam expander 22 Receiving optical system (lens, focusing telescope, etc.) 23 Dichroic mirror 24 Aiming optical system 30 Scanning gantry 31 Horizontal scanning drive Motor 32 Horizontal angle detection encoder 33 Vertical scanning drive motor 34 Vertical angle detection encoder 35 Motor drive circuit 36 Scan control CPU 61 Start pulse detection photodiode 62 Amplifier 63 Distance counter 64 Received light level detection circuit 70 Laser light control Parts 71a, 71b Polarizer 72 Electro-optical element 73 Beam dump 74 Fiber amplifier 74a Fiber loop 74b, 74c Isolator 74d, 74e Dichroic mirror coupler (mirror that separates transmission and reflection using wavelength difference) 74f, 74g Polarization coupler (transmission and reflection using difference in polarization) Separating mirror) 75a to 75d Laser for excitation (excitation LD) 76 CPU 77 Optical output control unit 78 Distance data output board 81 Display device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/48 - 7/499 G01S 17/00 - 17/95 G01W 1/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01S 7/48-7/499 G01S 17/00-17/95 G01W 1/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ発振をするレーザ発振器と、このレ
ーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するととも
に、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレーザ
光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学系
と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気信
号に変換する光検出器と、この光検出器から出力される
受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光まで
の時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路と、こ
の検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記レーザ
発振器の作動を制御する回路とを有し、低いパワーのレ
ーザ光を発射して人に対する安全を確認した後に測定用
のレーザ光を発射するレーザ・レーダにおいて、 前記制御回路は、前記受光信号レベル及び前記距離に応
じ、または前記距離だけに応じて、前記レーザ発振器か
ら出力する前記レーザ光のパワーを制御し、 前記検知回路が前記受信信号レベルから判断して、前記
反射体があると判断したとき、前記レーザ発振器を制御
してレーザ光パルスの発射と受光を繰り返し行い、該反
射体の移動を調べるに当たり、該レーザ光の発射間隔を
次第に増大させること を特徴とするレーザ・レーダ。
1. A laser oscillator for oscillating a laser, and a laser beam output from the laser oscillator is emitted to the atmosphere and scattered by a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other laser light reflectors. A transmission / reception optical system for receiving laser light, a photodetector for converting the laser light received by the transmission / reception optical system into an electric signal, and a level of a light reception signal output from the photodetector and emission of the laser light. A circuit for detecting a distance of the reflector based on a time until light reception; and a circuit for controlling operation of the laser oscillator in accordance with the light reception signal detected by the detection circuit, and emits a low-power laser beam. A laser radar that emits a laser beam for measurement after confirming safety to a person, and wherein the control circuit responds to the received light signal level and the distance or only to the distance According to the, the power of the laser light output from the laser oscillator is controlled , the detection circuit determines from the received signal level, the
Controls the laser oscillator when it is determined that there is a reflector
And repeatedly emits and receives laser light pulses.
When examining the movement of the projectile, the firing interval of the laser
Laser radar characterized by gradually increasing .
【請求項2】前記制御回路から警告命令を受けたとき、
警告音または警告信号を発生する警告手段を備え、 前記制御回路は、前記受光信号レベル及び前記時間に応
じ、または前記時間だけに応じて、前記レーザ発振器の
発振を停止させるとともに、前記警告命令を出力するこ
とを特徴とする請求項1に記載のレーザ・レーダ。
Wherein when receiving the control circuits or et warning instruction,
A warning unit that generates a warning sound or a warning signal, wherein the control circuit stops the oscillation of the laser oscillator according to the light receiving signal level and the time or only the time, and issues the warning command. The laser radar according to claim 1, wherein the output is output.
【請求項3】前記制御回路は、前記距離及び所定時間内
に発射する前記レーザ光パルスの数から計算して、該距
離に到達するレーザ光のエネルギーが最大許容露光量と
なるパワーで前記レーザ発振器を発振させることを特徴
とする請求項1または2に記載のレーザ・レーダ。
3. The control circuit calculates from the distance and the number of the laser light pulses emitted within a predetermined time, and the power of the laser light reaching the distance becomes a maximum allowable exposure amount. The laser radar according to claim 1, wherein the laser oscillates.
【請求項4】 レーザ発振をするレーザ発振器と、このレ
ーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するととも
に、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレーザ
光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学系
と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気信
号に変換する光検出器と、この光検出器から出力される
受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光まで
の時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路と、こ
の検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記レーザ
発振器の作動を制御する回路とを有するレーザ・レーダ
において、 前記制御回路は、前記受光信号の波形を認識して、前記
送受信光学系で受光された前記レーザ光が雲、霧、煙、
砂、嵐等からの散乱光であると判断した場合には、前記
レーザ発振器から前記レーザ光を発射させることを特徴
とするレーザ・レーダ。
4. A laser oscillator for performing laser oscillation, and a laser beam output from the laser oscillator is emitted into the atmosphere, and is scattered by a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other laser light reflectors. A transmission / reception optical system for receiving laser light, a photodetector for converting the laser light received by the transmission / reception optical system into an electric signal, and a level of a light reception signal output from the photodetector and emission of the laser light. In a laser radar having a circuit for detecting a distance of the reflector based on a time until light reception, and a circuit for controlling operation of the laser oscillator according to the light reception signal detected by the detection circuit, the control circuit includes: Recognizing the waveform of the light receiving signal ,
The laser light received by the transmission and reception optical system is cloud, fog, smoke,
A laser radar , wherein when it is determined that the light is scattered light from sand, a storm, or the like, the laser light is emitted from the laser oscillator.
【請求項5】 レーザ発振をするレーザ発振器と、このレ
ーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するととも
に、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレーザ
光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学系
と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気信
号に変換する光検出器と、この光検出器から出力される
受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光まで
の時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路とを有
するレーザ・レーダにおいて、 前記送受信光学系で発射し受光するレーザ光の方向を走
査する光走査装置と、前記検知回路で検知した前記受光
信号に応じて前記光走査装置の作動を制御する回路とを
備え、 前記制御回路は、前記受光信号レベル及び前記距離に応
じ、または前記距離だけに応じて、前記光走査装置を制
御し、発射及び受光するレーザ光の方向を制御すること
を特徴とするレーザ・レーダ。
5. A laser oscillator for performing laser oscillation, and a laser beam output from the laser oscillator is emitted into the atmosphere, and is scattered by a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other laser light reflectors. A transmission / reception optical system for receiving laser light, a photodetector for converting the laser light received by the transmission / reception optical system into an electric signal, and a level of a light reception signal output from the photodetector and emission of the laser light. A laser radar having a circuit for detecting the distance of the reflector based on the time until light reception; an optical scanning device for scanning the direction of laser light emitted and received by the transmission / reception optical system; A circuit for controlling the operation of the optical scanning device according to the light receiving signal, wherein the control circuit is responsive to the light receiving signal level and the distance, or only to the distance. It controls the optical scanning device, the laser radar and controlling the direction of firing and receiving laser light.
【請求項6】 それぞれレーザ発振をする第1及び第2の
レーザ発振器と、これらレーザ発振器の出力のレーザ光
を大気中へ発射するとともに、大気中の遮蔽物、大気中
の微量物質その他のレーザ光反射体で散乱されたレーザ
光を受光する送受信光学系と、この送受信光学系で受光
した前記レーザ光を電気信号に変換する光検出器と、こ
の光検出器から出力される受光信号のレベル及び前記レ
ーザ光の発射から受光までの時間に基づく前記反射体の
距離を検知する回路と、この検知回路で検知した前記受
光信号に応じて前記レーザ発振器の作動を制御する回路
とを有するレーザ・レーダにおいて、 前記第1のレーザ発振器は波長400nm以下の紫外光ま
たは1400nm以上の赤外光を発振し、 前記第2のレーザ発振器は可視光を発振し、 前記制御回路は、前記第1のレーザ発振器の発振により
安全を確認した距離において安全なパワーで前記第2の
レーザ発振器を発振させることを特徴とするレーザ・レ
ーダ。
6. A first and a second laser oscillator, each of which oscillates a laser, emits laser light output from these laser oscillators to the atmosphere, shields in the atmosphere, trace substances in the atmosphere, and other lasers. A transmission / reception optical system for receiving the laser light scattered by the light reflector, a photodetector for converting the laser light received by the transmission / reception optical system into an electric signal, and a level of a light reception signal output from the photodetector A circuit for detecting the distance of the reflector based on the time from emission of the laser light to light reception, and a circuit for controlling the operation of the laser oscillator in accordance with the light reception signal detected by the detection circuit. In the radar, the first laser oscillator emits ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less or infrared light having a wavelength of 1400 nm or more, the second laser oscillator emits visible light, A laser radar, wherein the control circuit oscillates the second laser oscillator with safe power at a distance where safety is confirmed by the oscillation of the first laser oscillator.
【請求項7】 それぞれレーザ発振をする第1及び第2の
レーザ発振器と、これらレーザ発振器の出力のレーザ光
を大気中へ発射するとともに、大気中の遮蔽物、大気中
の微量物質その他のレーザ光反射体で散乱されたレーザ
光を受光する送受信光学系と、この送受信光学系で受光
した前記レーザ光を電気信号に変換する光検出器と、こ
の光検出器から出力される受光信号のレベル及び前記レ
ーザ光の発射から受光までの時間に基づく前記反射体の
距離を検知する回路と、この検知回路で検知した前記受
光信号に応じて前記レーザ発振器の作動を制御する回路
とを有するレーザ・レーダにおいて、 前記制御回路は、前記受光信号の波形を認識して、前記
送受信光学系で受光された前記レーザ光が雲、霧、煙、
砂、嵐等からの散乱光であると判断した場合には、前記
レーザ発振器から前記レーザ光を発射させることを特徴
とするレーザ・レーダ。
7. A first and a second laser oscillator, each of which oscillates a laser, emits laser light output from these laser oscillators to the atmosphere, shields in the atmosphere, trace substances in the atmosphere, and other lasers. A transmission / reception optical system for receiving the laser light scattered by the light reflector, a photodetector for converting the laser light received by the transmission / reception optical system to an electric signal, and a level of a light reception signal output from the photodetector A circuit for detecting the distance of the reflector based on the time from emission of the laser light to light reception, and a circuit for controlling the operation of the laser oscillator according to the light reception signal detected by the detection circuit. In the radar, the control circuit recognizes a waveform of the light receiving signal, and
The laser light received by the transmission and reception optical system is cloud, fog, smoke,
A laser radar , wherein when it is determined that the light is scattered light from sand, a storm, or the like, the laser light is emitted from the laser oscillator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4595197B2 (en) * 2000-12-12 2010-12-08 株式会社デンソー Distance measuring device
JP4712188B2 (en) * 2000-12-26 2011-06-29 株式会社アイ・エヌ・シー・エンジニアリング Laser radar monitoring method
JP2007155541A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Denso Corp Radar system
WO2009046717A2 (en) * 2007-10-09 2009-04-16 Danmarks Tekniske Universitet Coherent lidar system based on a semiconductor laser and amplifier
KR101012279B1 (en) * 2009-02-26 2011-02-01 서울대학교산학협력단 Yellow sand reading method using lidar
JP5409099B2 (en) * 2009-04-27 2014-02-05 株式会社ニコン・トリンブル Ranging device
JP5710109B2 (en) * 2009-07-10 2015-04-30 日本信号株式会社 Optical distance measuring device
EP2466333A1 (en) * 2010-12-14 2012-06-20 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO A method of performing a laser based radar measurement, a system and a computer program product
JP6415882B2 (en) 2014-07-24 2018-10-31 三菱重工業株式会社 Safety confirmation device, light irradiation system, safety confirmation method, and safety confirmation program
JP6747115B2 (en) * 2015-09-04 2020-08-26 株式会社デンソーウェーブ Laser radar device
EP4194888A1 (en) * 2016-09-20 2023-06-14 Innoviz Technologies Ltd. Lidar systems and methods
WO2018109888A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-21 三菱電機株式会社 Wind measurement lidar device
US10578717B2 (en) * 2018-01-31 2020-03-03 Honeywell International Inc. Dimmable glass for eye safety for LiDAR technology
US11879958B2 (en) 2018-06-06 2024-01-23 Honeywell International Inc. System and method for using an industrial manipulator for atmospheric characterization lidar optics positioning
KR102500953B1 (en) * 2020-12-02 2023-02-16 주식회사 한화방산 Optical parametric oscill and laser desigator and rangefinder having the same
CN114325730B (en) * 2021-11-17 2022-12-13 杭州宏景智驾科技有限公司 Large-field-of-view remote laser radar testing method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59180472A (en) * 1983-03-31 1984-10-13 Nec Corp Laser radar system
JPS63106587A (en) * 1986-10-24 1988-05-11 Hitachi Ltd Detecting apparatus for obstacle
JPH0552957A (en) * 1991-08-22 1993-03-02 Olympus Optical Co Ltd Distance-measuring device

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