JP2008513731A - スペクトル位相勾配を用いた受動的距離測定 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図3
Description
これまでのところ、ターゲットまでの距離rを計測する唯一の方法は、視差法、三角測量法、または、エコーまたはターゲットで反射されたトランスポンダー信号のタイミング測定によるいわゆる一周時間計測(RTT)法であった。基本的に、既存のレーダー技術は全て時間計測アプローチに基づいている。但し、特に合成開口レーダー(SAR)などでは視差法が黙示に用いられる場合もあり、そこでは、レーダーのための移動プラットフォームを用いて静止トポグラフィーの画像が提供される。
本発明は、指数関数的に増減する周波数との関連で説明することができる。レーダー関連文献では一般にチャープと称され、ω(t)=ω0+atで表される周波数の線形変化であり、蝙蝠が用いる音響エコーによる位置決定方法を暗示するものである。そうであるとすると、RTTであるδtは、瞬間出力チャープ信号を伴う周波数ω(t)=ω0+a(t−δt)のエコーを総計した結果得られるビート信号の周波数δ(ω)=aδtを測定することによって直接得られる。振幅のランピングよりも周波数のランピングの方が好ましい点に留意されたい。その理由は、振幅抽出はノイズその他の問題に対してより脆弱であるからである。
本発明に関連するものとして、周波数または時間スケールを連続的に変化させる手法を説明する。現在では、ウェーブレット変換において、多重スケール現象解析のための強力な手段が利用可能である。しかし、ウェーブレット手法では受信機までの距離に依存できないソース信号のスケール分布が扱われるという基本的な違いは残っている。
しかし、周波数ωは、その定義から、位相φとω=dφ/dt≡cdφ/drの関係にあるため、それらの位相は異なるレートで変化する。ここで、rは伝播した経路長である。その後、ターゲット特性は、エコー・スペクトルの単純なフーリエ反転によって、レーダーからの放射方向に沿って解像される。このことは、航空機などの移動ターゲットから一般に得ることのできる「アスペクト角のダイバーシティ」と共に、同ターゲットを識別する電磁的特性の二次元画像を生成するのに十分である。
NASAの深宇宙技術には、変調された帰り信号中の残存ドップラー偏移の追跡が含まれ、これにより、J.D.Andersonらが2002年4月のPhysical Review D、第65巻で報告しているように、旋回安定型宇宙探査機が関与する今日までの「6つの全ミッション」において「非モデル化加速」が特に明らかにされている。このケースでは、残余偏移は当初の発信信号との比較において測定されたが、既存のドップラー・レーダーの大半がそうであるように、多くの分野においては、原子および原子核のスペクトル線を用いてドップラー偏移を決定することが一般的な手法となっている。より具体的には、宇宙物理学では、宇宙規模のスケールでの距離指標として正規化された偏移係数z=δω/ωが用いられる。
本発明は、astro−ph/9907363およびgr−qc/0005090におけるパイオニア号の変則的な加速についての詳細分析および代替的説明から想起された。ここに言う変則的加速とは、地球の重力および月・太陽による潮汐作用の圧縮力の影響を受ける通常のクリープによる地上および低地球軌道上の計測器のゆっくりとしたしかし確実な収縮である。3つ目の原稿であるgr−qc/0005014では、物理測定における機器スケールの役割の分析から特殊相対性理論および一般相対性理論の第一原理派生が示され、相対論を制限する短スケールでの膨張に関わる不観測問題が克服される。これはAndersonらによって「時空弾性理論」と呼ばれたが、重要なメカニズムは非弾性的かつ巨視的であり、巨視的である点から一般的な使用が可能となる。
・宇宙論的膨張および加速は、測定が行われるプラットフォームによって様々な値をとる仮想的なものである。
・双方の量とも各地点でゆっくりと変化し、局所的な潮汐応力に相関する指向性を見せる。宇宙探査機パイオニア号から見ると、宇宙は船体の旋回軸に沿って静止し、横断方向には加速と共に収縮しているようであった。
光電効果に関するアインシュタインの理論を受け、光の粒子説が普及した。この考えによると、波としての性質は、回折、あるいは粒子状回折パターンに対する磁気ベクトルポテンシャルAのアハラノフ−ボーム効果など、位相が直接関与する状況においてのみ発現し、そのような場合であっても、シュレディンガーの波動関数は現実の粒子ではなく確率振幅を扱うため、当該発現は統計的となる。その結果、プランクの量子化規則であるE=hνを前提に、アインシュタイン理論における単色光のエネルギー量子として光子を捉えることが普通の考え方となっている。ここで、νは周波数である。これに対応して、スペクトル線の熱的広がりは、一般には主として統計的と考えられ、そこでは、依然として、個別の光子が単一周波数を表している。
・第1に、非常に遠距離にある銀河を研究する天文学者が熟知するように、個別の光子を数えることによって画像が構築されるような安定なソースが存在する。純粋な正弦曲線はその定義から検出器で終了しないため、検出される個別の光子について、スペクトルの広がりはゼロにはならない。したがって、光子が検出されるという事実こそが、入射光を単色光のエネルギー量子に本質的に量子化することによる粒子概念と矛盾している。
この問題は、グループとして受け止められる光子の速度に関連する、情報の速度の相対論的問題とは別個のものである―この問題は個別のエネルギー量子の移動そのものに関係する。これらを波束として扱うことは、再びその単色光性を疑問視することになる。
ソース距離を決定するその他の受動的手法は、1999年4月13日に英国のH.A.Frenchに対して発効された米国特許第5,894,343号明細書および同特許中で参照されているその他の特許において述べられている。それらの手法は、距離を測るためにソース・スペクトルに対する大気の影響を活用しており、したがって、高温で黒体のスペクトル分布を発する熱源に、また、その挙動が理解されている大気レンジに、それぞれ制限されている。
本発明においては、これらの目的、および以降で明らかとなるその他の目的は、遠方のターゲットからの電磁波その他の波を受信する受信機における、同調アンテナまたは望遠鏡鏡面などのスペクトル的に敏感なフロントエンド手段に対して、正規化されたレートH(毎秒)で連続調整を適用し、受信された波のスペクトル中の1つまたはそれ以上の周波数の、結果的に生ずる正規化された偏移z≡δω/ω(無次元)を測定し、次の計算式を用いてターゲットまでの距離rを算出することにより、達成される。
本発明は、正弦進行波f(r、t)=ei(kr−ωt)の基礎特性を活用する。この基礎特性とは、ソースから距離rにおける位相は同式の指数、
ここで、w≡κcは、フロントエンドによって瞬時に影響が及ぼされる周波数であり、正規化された調整レートの定義は、
ここで、tは観測時間であり、経路時間r/cとは異なる。本発明は、通常の地球的および準宇宙的距離の測定において極めて重要な宇宙論的距離スケールについて2つの改善を行っている。
周波数選択は通常、以下の直交条件によって支配される
ここで、<w,dw/dt|および<w|はそれぞれ、受信機の調整された状態および調整されていない状態である。同じ意味合いで、当該調整は、「仮想的ハッブル流」または「スペクトル位相勾配」の演算子である次式によって説明できる場合がある。
本発明の周波数偏移δωの顕著な特性のいくつかは、直ぐ上で説明された本発明の基本原理から導かれる。それらは偏移のωに対する比例関係(式12)からドップラー効果に類似し、スペクトル線間の幾何学的関係が維持されることを意味する。原子スペクトル線の比率は厳密に維持され、このことは、「背景技術」で述べられたクリープ仮説などの宇宙論的膨張の代替的説明において必要である。
回折格子、共鳴空洞、同調回路など、物理的にスペクトルに敏感なフロントエンド手段を含む受信機では、物理的なフロントエンド手段に対して、本発明の調整が適宜適用される。
回折格子を用いる受信機では、本発明の調整は、観測中に格子間隔を均一に変化させることから構成される。プリズムなどの屈折要素を用いる受信機では、当該調整は、同要素の光学的厚さ、すなわちその厚みまたは屈折率を均一に変化させることから構成される。
既存の距離測定技術の大半に対する本発明の主要な利点はその真に受動的な性質にある。これにより、現行のいかなる技術によるよりも、準宇宙または深宇宙におけるより長い距離に対する使用が可能となる。これは、rmax∝P1/2の出力領域則が導かれ、基準照射への依存性が回避されることによる。
更なる利点はおそらく、天文物理学の「通常のろうそく」などの非視差・非RTTの手法よりも優れた精度であり、その期待される精度は空間的視差により得られるものに匹敵する。これらの利点はおそらく、惑星間または銀河間のスケールにおいても十分に成立すると思われる。
現行のサイレント・レーダーの感度および計算上の複雑さがなく、マイクロ波放射も排除されているため、本発明の低出力要件は、本発明をして自動車衝突回避レーダーあるいはより高性能かつスムーズな扉開放装置、近接センサーなどの全ての世代のユビキタスな「消費者レーダー」として理想的なものにしている。
本発明のその他の目的、特徴、変形例および利点は、好ましい実施態様の詳細な説明を図面と共に検討することによって明らかとなる。そのような詳細な説明は例示的であり、限定的な意味合いを有するものではないと解釈されるべきである。
本発明の原理は図1のグラフによって最も適正に示される。ここで、図1は、ターゲットから放出された、異なる周波数ω0、ω1、・・・の波の位相が、ターゲットからの放射方向の距離rと共にどのように進展していくかを示すものである。低い周波数ω0の波節[911]と波腹[912]は、高い周波数、例えばω2の波節[913]と波腹[914]よりも、空間的間隔が大きい。「概要」で述べられた位相勾配とは、波節をリンクするライン[750]など、波同士を結合する同一位相ラインの傾きであり、ω=∞においてr=0に収束する双曲線を形成する。ホログラフで記録・再生される波面は、空間についての同様の位相輪郭線であり、周波数ドメインで表されるような時間についてのそれではない。
図2に、関連する時間的視差の概念を示す。これは、本発明におけるターゲット距離r測定のための時間的基準または位相基準の必要性がなくなることを特に説明している。
図は、当初距離rの第1地点[850]に位置し、その後距離r’>rの第2地点[860]に位置する点源に関し、Hのいくつかの値について、式(1)によって与えられる本発明の周波数偏移をプロットしたものである。
図から明らかなように、Hを変化させることにより、受信機は事実上、異なる「周波数角」α=tan−1Hからターゲットを見ることができ、ターゲットの位置を三角測量することが可能である。例えば、ソースがr’=r+δrの距離にある新しい位置へ移動した場合、同じ調整レートH2は、同じ角α2に同じように対する。しかし、これは新しい位置[860]に基づくものであり、ω’3=ω’2+δω[733]へ更なるスペクトル偏移を生じる。
好ましい実施態様では、入射周波数成分{F(ω)}から構成され、ターゲット・ソースまたは散乱体[800]から入射してくる電磁波、音波、重力波または物質波[900]の受信機を取り扱う。同受信機は、スペクトルを分析または検出するバックエンド手段[220]と、同調またはフィルターの機能を有し入射波をその入力地点[100]で受信するフロントエンド手段[200]とを備え、そこではフロントエンドがバックエンドにおいてスペクトルの選択に影響を及ぼす。図3に示されるように、本発明は以下の要素から構成される。
・バックエンド手段[220]の出力によるまたはその中に存在する本発明の周波数偏移δωを決定する周波数偏移検出手段[300]。
・偏移検出手段[300]の出力および各κに適用されるdκ/dtの瞬時値を用いてターゲット[800]までの距離rを計算しその出力[120]とする距離計算手段[320]。
・調整器[400]およびフロントエンド手段[200]を定期的にリセットするか、または、適用されるHの符合を逆転するよう調整器[400]に定期的に命令するか、もしくはプロフィールに基づきもしくはフィードバックに応じて調整器[400]にdκ/dtの瞬間値を変化させることを命令する光学的制御手段[420]。
・距離計算手段[320]から調整手段[400]および制御手段[420]への作動調節のための光学的フィードバック経路[450]。
一般的な受信機において、ターゲット[800]からの入射波[900]は、アンテナなどの入力結合手段[100]によって、直接にまたは電圧波形などの形に変換されてフロントエンド手段[200]へフィードされる。バックエンド手段[220]は、1つまたはそれ以上の周波数wにおいて、直交関係を表す式(9)および式(11)をそれぞれベースにして、複素数値をとる以下のフーリエ係数を抽出する。
・kの連続変化であるκ。調整手段[400]によってフロントエンド手段[200]に適用され、式(5)に基づいてκの各値でスペクトル偏移δωを生成する。
・制御手段[420]および随意フィードバック[450]を用いて随意に偏移δωを変化させ、偏移の検出および測定を容易にする。
・バックエンド手段[220]の出力中のこの偏移δωの検出。偏移検出器[300]による。
・ターゲット[800]までの距離rの計算。検出された偏移δωの測定値および適用された変化率dκ/dtから式(5)を用いて計算する。
式(7)から分かるように、有効な観測間隔である時間T>0についてHの安定な値を維持するためには、κまたはwの連続変化は、次式のように、指数関数的でなければならない。
実際的な設計事例として、実験室スケールの測定システム、すなわち、z≒10−6を測定可能な偏移検知器を用いて光で1mまでの距離を測定するシステムを考える。これについては次式が成立しなければならない。
これまでに述べられた理論から、入射波の位相に対する経路寄与分の変化率は振幅δωの周波数として現出することが一般に明らかである一方、式(10)およびそれから得られる関係から仮定されるように、実際に入射周波数が増えることが示されるべきである。調整の結果、これらの式は更に、空間スケールまたは時間スケールの有効な変化を示した。前者は経路の位相因子がeikr[1+rH/c]になったためであり、後者は周波数部分が代わりにe−iωt/[1+rH/c]に変化したためであり、これらも説明されるべきである。スケーリングは、スペクトルを抽出するためにサンプリングおよび計算を行う受信機において特に関連性があり、そのような文脈において再度検討されるが、今は、式(15)によって予想されるターゲットの仮想運動についても、周波数偏移の加算性によって説明される。
・wの符合は、式(2)から、入射波の位相が減少する事実を反映している;
・式(23)の右辺の第一項は、選択を満足する入射波の位相の固有変化率であり、したがって∂(kr−ωt)/∂t=−ωである;
・第二項は、ターゲット(ソース)と受信機との間に相対的運動(〜dr/dt)が存在する場合、それによる「実際の」ドップラー効果である;
・第三項は、空洞の左端部の運動、dr’/dt=−dl/dt、によるドップラー効果である;
・第四項は、図1で説明されるように、瞬間的選択kが増加する場合に生ずる位相の増加を説明している。1つ目の因子は明らかに次式の位相勾配を表している。
図5は、スペクトル分析のために回折格子[230]を用いる受信機において、本発明の調整から生ずる同様の物理を示す。一般に、このような受信機は色消しレンズ手段[240]を含み、同手段は、角度θで回折された光線を同レンズの焦点面[241]上のθに対応する点に集光する。基本的な回折理論によると、θは、次式により、格子間隔lおよび波長λ≡ω/2πcに依存する。
電子技術に精通した者にとって、上述の共鳴空洞を導く過程は、入射周波数を選択するために用いる同調回路へもほとんど同じように適用できること、および、本発明の調整は、空洞長さの代わりに回路の同調素子を変化させることから構成されることが明らかである。
スペクトル選択は、空洞または格子に基づく受信機の空間的幾何学的配置によって、空洞長さまたは格子間隔の形でそれぞれ行われるため、これらのケースでは、本発明の調整は、式(20)によるこれらの長さの指数関数的変化から構成された。同調回路を得るためのこれに類似する調整は、その同調素子の1つまたはそれ以上について同様の調整を実施することであった。しかし、低い周波数や音波については、スペクトルのサンプリングおよびデジタル式のフィルタリングまたは計算を用いることが今日ではより一般的である。唯一のフロントエンド同調素子は「サンプリング・クロック」であり、このことから、直感的に、これを何らかの方法で、制御された調整の影響下に置き、式(5)の周波数偏移を再び得なければならないことが導かれる。
wT≡κc=2π/NTの関係から、位相勾配は、次式のように定量化することができる。
一般に、これまで述べられた理論および計算は、関連分野の当業者が本発明を様々な種類の受信フロントエンドに対して実現するのに十分である一方、実用面でのいくつかの制限が、本発明の発見を妨げていた原因として「技術背景」において説明されており、発明を実施するための設計においてそれらを留意しておかなければならない。とりわけ、各反復間隔内の観測時間窓が短く維持されない限り、実行においては、κの変動は指数関数的であるという点を保証するために特別な注意を払う必要がある。これは、例えばフィードバック[450]を用いて安定なHに対応させるため、あるいは逆に、計算ステージ[320]にHの値を含めることによってHにおける変化を補償するためである。もう一つのオプションは、計算における瞬間的距離スケールのための基準として、同一視野内の既知のターゲットを用いることである。述べられたもう一つの制限は、PLL、メーザー、音響光学的セルなど、特定の周波数または選択をロックオンする同調可能メカニズムの普及に関係している。これらの装置は、通常の意味において可変的であるが、本発明のためには使用することができない。光屈折率材料上または圧電気材料上の格子など、均一に変化させることができる代替的な仕組みが必要である。
これらの制限は明らかに禁止的なものではなく、本発明のアプローチの新規性から生ずる新しい要件であるに過ぎない。
本発明は、好ましい実施態様に関連して説明されているが、物理、電子技術、レーダー技術などの分野における当業者であれば、上記開示内容に照らして、様々な変更態様および変形例が可能であることが認識されるであろう。例えば、本発明の方法を、三角測量に取って代わるものまたはこれを補強するものとして、原子顕微鏡におけるド・ブロイ波や地質学における地震波に適用することが考えられる。もう一つの変形例は回折格子の代わりにプリズムを用いるもので、その際の本発明の調整は、機械的な圧縮によって加えられる。もう一つの変形例は、共鳴空洞や同調回路によるフロントエンドに関連するもので、フロントエンドとして同調遅延線路が用いられる。この場合、本発明の調整は、空洞長さに相当する遅延線路の長さを変化させることから構成される。更にもう一つの変形例は、慣性、電磁作用または潮汐作用による応力の影響下にある非常に小さなクリープ・レートを決定するために本発明の原理を逆方向に適用するもので、これは、当該クリープから生ずる既知ターゲットについての周波数偏移を測定することで達成される。
同様に、複数ターゲットを距離に基づいて識別するための本発明の利用、および、通信におけるソース距離の多重化またはより優れた周波数の再利用のための関連利用は、関連分野の当業者にとっては自明である。
これらの変更態様、一般化態様および変形例は全て、本明細書に添付される請求項に定義されるように、本発明の範囲および思想に含まれることが意図されている。
これらの解説は、本発明の物理に対するより深い理解および更なる洞察を得るためのものである。そのような目的から、基本的かつ補足的な未発表研究に関する簡単な検討が含まれる。特に、量子仮説の厳密かつ古典的な導出、「技術背景」で述べられたクリープ仮説の潮汐ダメージ・モデル、および同モデルへの本発明の逆応用を検討する。
本発明は、放射物理に関する4つの基本的観測結果を斬新に用いている:
A.スペクトル成分の位相速度cはスペクトル分解から独立している。
この結果は、ソースからの距離rに波動方程式を適用することから直接導かれる。
信号をデジタル・サンプリングでき、不変演算子の選択が受信機に委ねられる長い波長において、この点は明らかである。しかし、既に述べられたように、これまでの理論は、ほとんど静的に限って取り扱っており、ウェーブレット分析ではソースの周波数スケールが扱われ、よって、分解の受信機側の選択は一般に自明ではなかった。
rについて、また同様に経路遅延tについて敏感な分解では、受信機におけるスケールの変化、あるいは、以降のページで天文物理学との関連で説明されるように、宇宙の残り全ての要素からの基本的協力が求められる。本発明は、式(33)が示唆する式(36)における平行移動不変性すなわちスケーリング平行移動不変性、
更には、述べられたように、受信機の空間的または時間的スケールを静的に変動させる試みは、単にその較正の変更に至るものであり、式(1)において求められている距離依存性は達成されない。このことは、量子スケールの明らかな硬直性に対する部分的な説明になっている。
分光状態の定常性は古典的分光分析および状態の量子論形式の双方において必須であり、精度が求められる場合、熱的変動またはノイズに対して分光計を安定させる工程が実行される。しかし、これらの補正メカニズムは、式(23)の第3番目の項である∂φ/∂r’・dr’/dtの寄与分を取り扱うのに十分であるに過ぎない。位相勾配の寄与分はソース距離rの全域に比例し、したがって境界は存在せず、認識されることはなかった。問題は、全てのスペクトル測定は、その定義から、上述の理論ではlで表されていた空洞長さや格子間隔など、装置の巨視的特性を扱うことであり、それらの完全な定常性は、それが観測者に対するものであっても、基本的に保証することができないのである。転位およびクリープの量子論的方程式は、それ以下ではクリープが生じることのないゼロではない応力閾値を提供しない。
遠方のソースまでの距離をその帯域制限信号から決定するための十分条件は、受信機からの出力が、信号中の異なる波長の波の周期の連続体から導き出されることである。
式(4)は、その当然の結果として説明されたように、位相差Δφを有限かつ一定に保つために、r→∞の場合、Δk→0である必要があることを示唆している。したがって、極限においては、その間隔が無限小である周波数間で有効に位相を比較する必要がある。大きい帯域幅が必要となるのは近距離ターゲットである点は、若干皮肉に写るかもしれない。
これは、ターゲットは、距離に依存する位相差を得ることのできる少なくとも2つの周波数を放出していなければならないという、決定的に重要な要件に関わるものである。しかし、それらを正確に分離する必要はない。
観察(C)および観察(D)の重要性は、以降のサブセクションにおいて特に明らかとなろう。
一見したところ、共鳴空洞の理論は、ターゲットからの入射放射エネルギー[900]は、空洞の定常波モードが変化するにもかかわらず同モードを励起することが可能であることを黙示に仮定しているようである。このような仮定は、真の共鳴が不可能であるため無意味であり、共有される振動モードのエネルギーが蓄積する余地は無いように見受けられる。同様に、単一の入射周波数ω/(1+rH/c)が規定通りに変化する際に空洞と共鳴することを式(25)は文字通り述べているが、通常、同じ励起を生ずるにはより高い周波数ωが必要である。これらの部分的な結論は、「概要」で述べられた本発明の原理とも矛盾するようである。すなわち、本発明は、入射スペクトルにわたって位相勾配∂φ/∂κのスキャニングに、また、式(23)で勾配に乗ぜられる因数dκ/dtによるこの原理の明確な表現にそれぞれ関わるものであるという本発明の原理との矛盾である。この原理は、受信機フロントエンドの各クラスに適用された。
本発明およびその理論は、以下のように量子論の基礎的なギャップを埋める。量子力学においては、未知の状態|ψ>の入射放射エネルギーを観測した結果は、個別の確率振幅<φ|ψ>で存在する受信者の1つまたはそれ以上の定常状態<φ|として定義される(例えば、P.A.M.DiracのThe Principles of Quantum Mechanics、オックスフォード出版、第4版、1958年の§6および§10を参照)。しかし、定常性を保証することは不可能である。その理由は、状態は、測定される情報を表すために必然的に巨視的であるからであり、また、本発明およびその理論に基づく以下の定理も理由に挙げられる。
いかなる物理状態も、有限解像度の測定を有限回行うことによって完全な定常状態に置くことはできない。
もしεがzの測定できる最小値であり、ρが観測の最大レンジであるならば、Hについて検証できる最小値hについて、式(1)から以下の関係が得られる。
図11の時間依存性固有関数[950]は、数学的には次のように表される。
地上技術を用いて地球軌道上の望遠鏡から得られるH0の値の無矛盾性は、「背景」で述べられたようにクリープ仮説における主要な難題の一つであるが、これは、ハッブル望遠鏡で7億5000万光年を超える距離に位置する目標物を観察するのに適した唯一の測定装置、すなわち近赤外カメラおよび複数目標物分光器(NICMOS)のための較正手順において説明される。
「技術背景」で簡単に紹介されたように、潮汐クリープ仮説は、本発明のメカニズムを説明する例である。その定量的基礎は、固体理論から得られるクリープ・レートの基本モデルである。
Claims (20)
- 目標物が放出、反射、発信または散乱する伝搬波の1つまたはそれ以上の周波数ωにおいて目標物までの距離rを指示している観測可能周波数偏移δωを受信装置の中で生成する方法であって、受信装置が、周波数または波長を選択しまたはその選択に影響を及ぼすための可変フロンエンド手段と、フロントエンド手段の出力からの周波数偏移を測定するための偏移検出手段とを備え、当該方法が、フロントエンド手段によって、周波数または波長の瞬時選択を既知または所定の正規化されたレートHで変化させて、よって連続して選択された周波数κの位相φ(κ)を瞬時レートdκ/dt=κHでスキャンする工程を含み、それによって、δω=∂φ/∂t|r=∂(κr)/∂κ・dκ/dt=r・κHとして、その出力において、φ(κ)に含まれる経路寄与分κ・rから距離rに比例する偏移δωを導出する方法。
- フロントエンド手段が、周波数セレクションにおいて、正規化された一定のレートHで指数関数的に変化するように変動される、請求項1に記載の方法。
- フロントエンド手段が非線形的に変動される、請求項1に記載の方法。
- 伝搬波が電磁波である、請求項1に記載の方法。
- フロントエンドの選択が、赤外、可視、またはそれ以上の周波数を対象とする、請求項4に記載の方法。
- フロントエンドの選択が、ミリメートルまたはそれよりも長い波長におけるものである、請求項4に記載の方法。
- 伝搬波が音波である、請求項1に記載の方法。
- 伝搬波がド・ブロイ(de Broglie)の物質波である、請求項1に記載の方法。
- フロントエンド手段が共鳴空洞または同調回路である、請求項1に記載の方法。
- フロントエンド手段が同調遅延線路の回路である、請求項9に記載の方法。
- フロントエンド手段が回折格子、プリズム、またはレンズである、請求項1に記載の方法。
- フロントエンド手段が個別サンプリングを行い、適用される変形例がサンプリング間隔の変動に関わる、請求項1に記載の方法。
- ターゲット距離rが未知数であり、周波数偏移δωを測定し、適用レートH、測定された偏移δω、および伝搬波の速度cから距離rを算出する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 既知の原子、原子核、または粒子放出スペクトルを基準にして偏移が決定される、請求項13に記載の方法。
- 所定の変化レートHで得られたスペクトルと第2の変化レートH’の適用によるスペクトルとを比較することによって偏移が決定される、請求項1に記載の方法。
- 第2のレートH’が第1のレートHの倍数である、請求項15に記載の方法。
- 変化レートH’と等価な、距離に関連する周波数偏移δω’が演繹的に観察され、当該方法が、この等価な先のレートH’を決定し、適用される変化レートHをその等価な演繹的レートの逆、すなわち−H’に設定する更なる工程を含み、よって、演繹的に観察された偏移δω’を無効にする周波数偏移δω=−δω’を導く、請求項1に記載の方法。
- 多数のターゲットを対象とし、当該ターゲットを各ターゲットまでの距離rに従って分離するために偏移が用いられる、請求項15に記載の方法。
- 固体物質内における重力、潮汐力もしくは遠心力による応力またはそれらによる進行中のダメージを測定する方法であって、固体物質の構成要素を用いて既知の距離にある伝搬波のソースを観測するための望遠鏡的器具を構築する工程と、1つまたはそれ以上の周波数ωにおける当該ソースの赤方偏移または青方偏移δωを決定する工程と、決定された偏移δωを対応する非偏移周波数ωで除することによって、正規化された偏移zを算出する工程と、最後に、伝搬波の速度cと算出された正規化後の偏移zの既知のソース距離rに対する比率との積として、すなわちH=cz/rとして、ダメージ・レートを、または算出されたダメージ・レートHおよび物体の既知の力学的特性から応力を算出する工程と、を包含する方法。
- 伝搬波を放出、反射、発信または散乱するターゲットまでの距離を測定する装置であって、周波数または波長を選択するフロントエンド手段と、周波数偏移決定手段と、算出手段とを備え、フロントエンドによる選択は既知のレートH≡κ−1dκ/dtで変化され、フロントエンドによる選択の変化によって連続して選択される周波数κの位相における経路寄与分κ・rをスキャンすることによって生ずる偏移δωは、当該波のスペクトルにおける1つまたはそれ以上の周波数κにおいて決定され、決定された偏移からδω=r・κHの関係式を用いて距離rを算出する装置。
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