JP2008514967A5

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Publication number: JP2008514967A5
Application number: JP2007534877A
Authority: JP
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2025-09-30

Claims

増分干渉計を使用することなく移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の絶対距離測定が可能であり、かつその３次元座標位置の走査が可能なレーザ追跡装置デバイスであって、
振幅または輝度変調され、前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面に送られ、かつ測定経路に沿って前記レーザ追跡装置デバイスに返されるレーザ光のソースと、
前記再帰反射器または目標表面から前記測定経路に沿って返された前記レーザ光を第１の電気信号に変換する光電子コンポーネントと、
第２の電気信号を作り出すべく前記第１の電気信号のコンディショニングを行うためのコンディショニング・エレクトロニクスと、
前記第２の電気信号のディジタル化された値を生成するディジタル化エレクトロニクスと、
前記第２の電気信号のディジタル化された値を受け取るディジタル信号プロセッサであって、少なくとも、前記ディジタル化された値に対して速度依存位相抽出器関数を実行するべく構成された位相抽出器モジュールを包含し、速度ｖにおいて移動する前記移動再帰反射器またはそのほかの目標までの絶対距離ｄを計算するディジタル信号プロセッサと、
前記再帰反射器またはそのほかの目標表面に対する座標角を決定するための少なくとも２つの角度エンコーダであって、前記デイジタル信号プロセッサが、前記再帰反射器またはそのほかの目標の３次元座標位置を、少なくとも前記絶対距離ｄおよび前記座標角に基づいて計算する角度エンコーダと、
を包含するレーザ追跡装置デバイス。
さらに、
前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面から返される前記レーザ光の位置を測定することによって前記レーザ追跡装置の照準を補助するための位置検出器、
を包含する、特許請求の範囲第１項に記載のレーザ追跡装置。
さらに、
前記レーザ光の一部を前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面を含む前記測定経路に、前記レーザ光の一部を別の基準経路に指向するための基準ビーム光学コンポーネント、
を包含する、特許請求の範囲第１項に記載のレーザ追跡装置。
さらに、前記測定経路内の前記レーザ光をＲＦ測定信号に変換し、前記基準経路内の前記レーザ光をＲＦ基準信号に変換する光電子コンポーネントを包含し、それにおいて前記ＲＦ測定信号および前記ＲＦ基準信号は、第１の周波数ｆ_RFにおいて変調を保持する電気信号であり、
さらに、ＩＦ測定信号を作り出すべく前記ＲＦ測定信号のコンディショニングを行うため、およびＩＦ基準信号を作り出すべく前記ＲＦ基準信号のコンディショニングを行うための追加のコンディショニング・エレクトロニクスを包含する、
特許請求の範囲第３項に記載のレーザ追跡装置。
さらに、第２の周波数ｆ_IFの倍数である第３の周波数ｆ_SAMPにおいて前記ＩＦ測定信号および前記ＩＦ基準信号のディジタル化された値を生成する追加のディジタル化エレクトロニクスを包含し、かつ
それにおいて前記データ信号プロセッサは、屈折率ｎを有する空気中を速度ｖにおいて移動する前記再帰反射器またはそのほかの移動目標表面までの絶対距離ｄ、真空中の速さｃ、および整数比Ｖ＝ｆ_SAMP／ｆ_IFを、前記ＩＦ測定信号の前記ディジタル化された値ｘ_kおよび前記ＩＦ基準信号の前記ディジタル化された値ｙ_kから、下式

を使用して計算し、それにおいてｄ₀は定数、Ｗは前記再帰反射器までの完全な変調長Ｒ_MODの数を占める整数である、
特許請求の範囲第４項に記載のレーザ追跡装置。
さらに、
前記レーザ追跡装置から送出される前記レーザ光を指向するビーム‐ステアリング・メカニズムと、
位置検出器であって、前記位置検出器上の回帰ポイントに関して前記レーザ光の位置を監視する位置検出器と、
を包含し、
それにおいて前記ビーム‐ステアリング・メカニズムは、前記位置検出器からの位置データに従って前記レーザ光の方向を調整する、
特許請求の範囲第１項に記載のレーザ追跡装置。
さらに、電気同期信号に関して絶対距離測定のタイミングを決定する同期エレクトロニクスを包含する、特許請求の範囲第１項に記載のレーザ追跡装置。
前記ディジタル信号プロセッサは、カルマン・フィルタを処理して前記絶対距離測定と位置検出器からの位置検出器測定および前記角度エンコーダからの角度測定を同期させ、かつ前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の距離および速さの評価を、時間の関数として、ノイズの存在下において提供する、
特許請求の範囲第７項に記載のレーザ追跡装置。
前記角度エンコーダは、２つの機械的な軸のそれぞれにおいて、前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面に対する角度を測定する、
特許請求の範囲第１項に記載のレーザ追跡装置。
増分干渉計を使用することなく移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の１次元絶対距離測定が可能なレーザ・デバイスであって、
振幅または輝度変調され、前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面に送られ、かつ測定経路に沿って前記レーザ・デバイスに返されるレーザ光のソースと、
前記再帰反射器または目標表面から前記測定経路に沿って返された前記レーザ光を電気信号に変換する光電子コンポーネントと、
前記電気信号のディジタル化された値を生成するディジタル化エレクトロニクスと、
前記電気信号のディジタル化された値を受け取るためのディジタル信号プロセッサであって、少なくとも、前記ディジタル化された値に対して速度依存位相抽出器関数を実行するべく構成された位相抽出器モジュールを包含するデジタル信号プロセッサと、
を含み、
前記ディジタル信号プロセッサが速度ｖにおいて移動する前記移動再帰反射器またはそのほかの目標までの絶対距離ｄを計算する、
レーザ・デバイス。
さらに、
前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面から返される前記レーザ光の位置を測定することによって前記レーザ・デバイスの照準を補助するための位置検出器、
を包含する、特許請求の範囲第１０項に記載のレーザ・デバイス。
さらに、前記レーザ光の一部を前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面を含む前記測定経路に、前記レーザ光の一部を別の基準経路に指向するための基準ビーム光学コンポーネント、
を包含する、特許請求の範囲第１１項に記載のレーザ・デバイス。
さらに、前記測定経路内の前記レーザ光をＲＦ測定信号に変換し、かつ前記基準経路内の前記レーザ光をＲＦ基準信号に変換する光電子コンポーネントであって、それにおいて前記ＲＦ測定信号および前記ＲＦ基準信号は、第１の周波数ｆ_RFにおいて変調を保持する電気信号である光電子コンポーネントを包含し、さらに、ＩＦ測定信号を作り出すべく前記ＲＦ測定信号のコンディショニングを行うため、およびＩＦ基準信号を作り出すべく前記ＲＦ基準信号のコンディショニングを行うための追加のコンディショニング・エレクトロニクスを包含する、
特許請求の範囲第１２項に記載のレーザ・デバイス。
さらに、第２の周波数ｆ_IFの倍数である第３の周波数ｆ_SAMPにおいて前記ＩＦ測定信号および前記ＩＦ基準信号のディジタル化された値を生成する追加のディジタル化エレクトロニクスを包含し、かつ
それにおいて前記データ・プロセッサは、屈折率ｎを有する空気中を速度ｖにおいて移動する前記再帰反射器またはそのほかの移動目標表面までの絶対距離ｄ、真空中の速さｃ、および整数比Ｖ＝ｆ_SAMP／ｆ_IFを、前記ＩＦ測定信号の前記ディジタル化された値ｘ_kおよび前記ＩＦ基準信号の前記ディジタル化された値ｙ_kから、下式

を使用して計算し、それにおいてｄ₀は定数、Ｗは前記再帰反射器までの完全な変調長Ｒ_MODの数を占める整数である、特許請求の範囲第１３項に記載のレーザ・デバイス。
さらに、
前記レーザ・デバイスから送出される前記レーザ光を指向するビーム‐ステアリング・メカニズムと、
前記位置検出器上の回帰ポイントに関して前記レーザ光の位置を監視する位置検出器と
を包含し、前記ビーム‐ステアリング・メカニズムは、前記位置検出器からの位置データに従って前記レーザ光の方向を調整する、
特許請求の範囲第１０項に記載のレーザ・デバイス。
さらに、電気同期信号に関して絶対距離測定のタイミングを決定する同期エレクトロニクスを包含する、特許請求の範囲第１０項に記載のレーザ・デバイス。
前記ディジタル信号プロセッサは、カルマン・フィルタを処理して前記絶対距離測定と位置検出器からの位置検出器測定を同期させ、かつ前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の距離および速さの評価を、時間の関数として、かつノイズの存在下において提供する、特許請求の範囲第１６項に記載のレーザ・デバイス。
増分干渉計を使用することなく移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の絶対距離測定が可能であり、かつその３次元座標位置の走査が可能なレーザ追跡装置デバイスであって、
振幅または輝度変調され、前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面に送られ、かつ測定経路に沿って前記レーザ追跡装置デバイスに返されるレーザ光のソースと、
前記再帰反射器または目標表面から前記測定経路に沿って返された前記レーザ光を第１の電気信号に変換する光電子コンポーネントと、
第２の電気信号を作り出すべく前記第１の電気信号のコンディショニングを行うためのコンディショニング・エレクトロニクスと、
前記第２の電気信号のディジタル化された値を生成するディジタル化エレクトロニクスと、
前記第２の電気信号のディジタル化された値を受け取るためのディジタル信号プロセッサであって、速度ｖにおいて移動する前記移動再帰反射器またはそのほかの目標までの絶対距離ｄを計算するディジタル信号プロセッサと、
前記再帰反射器またはそのほかの目標表面に対する座標角を決定するための少なくとも２つの角度エンコーダであって、前記データ・プロセッサが、前記再帰反射器またはそのほかの目標の３次元座標位置を、少なくとも前記絶対距離ｄおよび前記座標角に基づいて計算する角度エンコーダと、
位置検出器と、
を包含し、
前記ディジタル信号プロセッサが、カルマン・フィルタを処理して前記絶対距離ｄの測定と前記位置検出器からの位置検出器測定を同期させ、かつ前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の距離および速さの評価を、時間の関数として、かつノイズの存在下において提供するレーザ追跡装置。
増分干渉計を使用することなく移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の１次元絶対距離測定が可能なレーザ・デバイスであって、
振幅または輝度変調され、前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面に送られ、かつ測定経路に沿って前記レーザ・デバイスに返されるレーザ光のソースと、
前記再帰反射器または目標表面から前記測定経路に沿って返された前記レーザ光を電気信号に変換する光電子コンポーネントと、
前記電気信号のディジタル化された値を生成するディジタル化エレクトロニクスと、
位置検出器と、
前記電気信号のディジタル化された値を受け取るためのディジタル信号プロセッサであって、速度ｖにおいて移動する前記移動再帰反射器またはそのほかの目標までの絶対距離ｄを計算し、前記計算の間にカルマン・フィルタも処理して前記絶対距離ｄの測定と前記位置検出器からの位置検出器測定を同期させ、かつ前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の距離および速さの評価を、時間の関数として、かつノイズの存在下において提供するディジタル信号プロセッサと、
を包含するレーザ・デバイス。
増分干渉計を使用することなく移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の１次元絶対距離測定が可能な方法であって、
振幅または輝度変調され、前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面に送られ、かつ測定経路に沿って前記レーザ・デバイスに返されるレーザ光のソースを送ることおよび返すことと、
前記再帰反射器または目標表面から前記測定経路に沿って返された前記レーザ光を電気信号に変換することと、
前記電気信号の値をディジタル化することと、
前記電気信号のディジタル化された値を受け取ることと、
前記ディジタル化された値に対して速度依存位相抽出器関数を実行することと、および、
速度ｖにおいて移動する前記移動再帰反射器またはそのほかの目標までの絶対距離ｄを計算することと、
を包含する方法。
増分干渉計を使用することなく移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面の絶対距離測定が可能であり、かつその３次元座標位置の走査が可能なレーザ追跡装置方法であって、
振幅または輝度変調され、前記移動外部再帰反射器またはそのほかの移動目標表面に送られ、かつ測定経路に沿って前記レーザ追跡装置デバイスに返されるレーザ光のソースを送ることおよび返すことと、
前記再帰反射器または目標表面から前記測定経路に沿って返された前記レーザ光を第１の電気信号に変換することと、
第２の電気信号を作り出すべく前記第１の電気信号のコンディショニングを行うことと、
前記第２の電気信号のディジタル化された値を生成することと、
前記第２の電気信号のディジタル化された値を受け取ること、
前記ディジタル化された値に対して速度依存位相抽出器関数を実行することと、
速度ｖにおいて移動する前記移動再帰反射器またはそのほかの目標までの絶対距離ｄを計算することと、
前記再帰反射器またはそのほかの目標表面に対する座標角を決定することと、および、
前記再帰反射器またはそのほかの目標の３次元座標位置を、少なくとも前記絶対距離ｄおよび前記座標角に基づいて計算することと、
を包含する方法。