JP2011039052A - 光スイッチを備える絶対距離計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶対距離計(ADM)は、放出光を放出する光源を含み、スイッチ制御信号に応答して少なくとも2つの位置間で切り換わる少なくとも1つの光スイッチを有するファイバ交換網200を含み、これらの位置の第1の位置は放出光がファイバ交換網からターゲットの方へ放出され、測定光としてファイバ交換網内へ後方反射される測定モードにし、これらの位置の第2の位置は光ビームがファイバ交換網内の基準光を含む基準モードにする。ADMは、時間的に間隔を空けて多重化した形で測定および基準光を検出し、測定ビームおよび反射された光ビームの電気信号を提供する単一チャネル検出器、それに応答した電気信号を提供する単一チャネル信号処理装置、その電気信号を処理してターゲットまでの距離を決定するデータ処理装置400とを含む。
【選択図】図2A
Description
本願は、2009年8月7日出願の「ABSOLUTE DISTANCE METER WITH OPTICAL SWITCH」という名称の米国仮特許出願第61/232,222号の利益を主張する。同願の全体を、本願に引用して援用する。
図2Aに、追跡装置の電気光学系アセンブリ250Aを示す。追跡装置の電気光学系アセンブリ250Aは、ADMアセンブリ2000、可視レーザ110、および光学アセンブリ190を含む。ADMアセンブリ2000は、ADM電子機器300、ADMレーザ102、光ファイバ交換網200、およびデータ処理装置400を含む。光学アセンブリ190は、ADMビームコリメータ140、可視ビーム投光器150、追跡アセンブリ170、およびビームエキスパンダ160を含む。
本発明による光ファイバ交換網200のいくつかの可能な実施形態について、以下に論じる。これらには、図5〜9でそれぞれ200A〜200Eと標識を付けた。図5は、ADMシステム550を示す。ADMシステム550は、ADMレーザ102、ファイバ交換網200A、ADM電子機器300、および安定フェルール142を含む。ファイバ交換網200Aは、光ファイバ結合器206、光ファイバスイッチ500、部分的ファイバ再帰反射器505、相互に接続する光ファイバ104、230、501、502、503、510、および電気的接続470を含む。光は、ADMレーザ102から光ファイバ104を通って光結合器206内へ進む。ファイバ結合器206からの光の一部は、低反射終端(LRT)208へ進み、LRT208は、この光のほとんどすべてを吸収する。LRT208の反射度は、1/50000より小さいことが好ましい。ファイバ結合器206からの光の残りは、光ファイバ503を通って光スイッチ500へ進む。この場合、光ファイバスイッチ500は単極双投(SPDT)スイッチであるが、他のタイプのスイッチを使用することもできる。
xEXT=xk+vktNORM
である。カルマンフィルタ機能424は、追跡装置から外部再帰反射器26までの距離である結果を提供する。
Claims (18)
- ターゲットまでの距離を決定する絶対距離計であって、
放出光ビームを放出する光源と、
スイッチ制御信号に応答して少なくとも2つの位置間で切り換わる少なくとも1つの光スイッチを有するファイバ交換網であって、前記位置のうちの第1の位置が、前記放出光ビームが前記ファイバ交換網から前記ターゲットの方へ放出され、測定光ビームとして前記ファイバ交換網内へ後方反射される測定モードを可能にし、前記位置のうちの第2の位置が、前記光ビームが前記ファイバ交換網内の基準光ビームを含む基準モードを可能にする、ファイバ交換網と、
時間的に間隔を空けて多重化した形で前記測定および基準光ビームを検出し、前記検出した測定および基準光ビームに対応する電気信号を提供する単一チャネル検出器と、
前記電気信号を処理し、それに応答して調整された電気信号を提供する単一チャネル信号処理装置と、
前記調整された電気信号を処理して前記ターゲットまでの前記距離を決定するデータ処理装置と、
を含むことを特徴とする絶対距離計。 - 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記光源がレーザを含み、前記光ビームがレーザ光ビームであることを特徴とする絶対距離計。
- 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記単一チャネル信号処理装置が、前記光源を変調するために、前記光源に変調信号を提供することを特徴とする絶対距離計。
- 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記単一チャネル信号処理装置が、前記測定モード位置と前記基準モード位置の間で前記少なくとも1つの光スイッチの前記切換えを制御するために、前記スイッチ制御信号を提供することを特徴とする絶対距離計。
- 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記絶対距離計が、レーザ追跡装置内で使用するためのものであることを特徴とする絶対距離計。
- 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記ファイバ交換網が、
前記放出光ビームならびに前記測定および基準光ビームが通過する少なくとも1つの光ファイバ結合器と、
部分的ファイバ再帰反射器と、をさらに含み、
前記少なくとも1つの光ファイバ結合器が、前記単一チャネル検出器へ、前記光源へ、そして前記少なくとも1つの光スイッチへ光学的に接続され、
前記測定モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って、前記測定モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記ターゲットへ送られ、また前記ターゲットからの前記測定光ビームが、前記測定モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチを通過し、前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って前記単一チャネル検出器へ進み、
前記基準モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って、前記基準モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記部分的ファイバ再帰反射器へ送られ、また前記部分的ファイバ再帰反射器から反射された前記基準光ビームが、前記基準モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチを通過し、前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って前記単一チャネル検出器へ進むことを特徴とする絶対距離計。 - 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記ファイバ交換網が、
前記放出光ビームならびに前記測定および基準光ビームが通過する光サーキュレータと、
部分的ファイバ再帰反射器とをさらに含み、
前記光サーキュレータが、前記単一チャネル検出器へ、前記光源へ、そして前記少なくとも1つの光スイッチへ光学的に接続され、
前記測定モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記光サーキュレータを通って、前記測定モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記ターゲットへ送られ、また前記ターゲットからの前記測定光ビームが、前記測定モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチを通過し、前記光サーキュレータを通って前記単一チャネル検出器へ進み、
前記基準モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記光サーキュレータを通って、前記基準モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記部分的ファイバ再帰反射器へ送られ、また前記部分的ファイバ再帰反射器から反射された前記基準光ビームが、前記基準モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチを通過し、前記光サーキュレータを通って前記単一チャネル検出器へ進むことを特徴とする絶対距離計。 - 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記ファイバ交換網が、
前記放出光ビームならびに前記測定および基準光ビームが通過する第1および第2の光ファイバ結合器をさらに含み、
前記第1の光ファイバ結合器が、前記光源へ、前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記第2の光ファイバ結合器へ光学的に接続され、
前記第2の光ファイバ結合器が、前記第1の光ファイバ結合器へ、前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記光源へ光学的に接続され、
前記測定モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記第1の光ファイバ結合器を通り、前記第2の光ファイバ結合器を通って前記ターゲットへ送られ、また前記ターゲットからの前記測定光ビームが、前記第2の光ファイバ結合器を通過して、前記測定モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記単一チャネル検出器へ進み、
前記基準モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記第1の光ファイバ結合器を通って、前記基準モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記単一チャネル検出器へ前記基準光ビームとして送られることを特徴とする絶対距離計。 - 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記ファイバ交換網が、
前記放出光ビームならびに前記測定および基準光ビームが通過する少なくとも1つの光ファイバ結合器と、
第2および第3の光スイッチと、
部分的ファイバ再帰反射器とをさらに含み、
前記少なくとも1つの光ファイバ結合器が、前記単一チャネル検出器へ、前記光源へ、そして前記少なくとも1つの光スイッチへ光学的に接続され、
前記測定モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って、前記測定モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチへ、前記測定モード位置にある前記第2の光スイッチへ、そして前記ターゲットへ送られ、また前記ターゲットからの前記測定光ビームが、前記測定モードにある前記第2の光スイッチを通過し、前記測定モード位置にある少なくとも1つの光スイッチを通って、そして前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って前記単一チャネル検出器へ進み、
前記基準モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って、前記基準モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチへ、前記基準モード位置にある前記第3の光スイッチへ、そして前記部分的ファイバ再帰反射器へ送られ、また前記部分的ファイバ再帰反射器から反射された前記基準光ビームが、前記基準モード位置にある前記第3の光スイッチを通過し、前記基準モード位置にある少なくとも1つの光スイッチを通って、そして前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って前記単一チャネル検出器へ進むことを特徴とする絶対距離計。 - 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記ファイバ交換網が、
前記放出光ビームならびに前記測定および基準光ビームが通過する少なくとも1つの光ファイバ結合器と、
第2の光スイッチと、
部分的ファイバ再帰反射器とをさらに含み、
前記少なくとも1つの光ファイバ結合器が、前記単一チャネル検出器へ、前記光源へ、前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記第2の光スイッチへ光学的に接続され、
前記測定モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って、前記測定モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチへ、そして前記ターゲットへ送られ、また前記ターゲットからの前記測定光ビームが、前記測定モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチを通過し、前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って前記単一チャネル検出器へ進み、
前記基準モードでは、前記放出光ビームが、前記光源から前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って、前記基準モード位置にある前記第2の光スイッチへ、そして前記部分的ファイバ再帰反射器へ送られ、また前記部分的ファイバ再帰反射器から反射された前記基準光ビームが、前記基準モード位置にある前記少なくとも1つの光スイッチを通過し、前記少なくとも1つの光ファイバ結合器を通って前記単一チャネル検出器へ進むことを特徴とする絶対距離計。 - 請求項10に記載の絶対距離計であって、前記少なくとも1つの光スイッチおよび前記第2の光スイッチがそれぞれ、第1の最小レベルと第2の最大レベルの間で駆動される光変調器または減衰器を含み、前記光変調器または前記減衰器では、前記少なくとも1つの光スイッチおよび前記第2の光スイッチがスイッチとして働くことを特徴とする絶対距離計。
- 請求項1に記載の絶対距離計であって、前記ファイバ交換網から前記放出光ビームを受け取って前記放出光ビームを前記ターゲットの方へ伝送し、また前記ターゲットから前記測定光ビームを受け取って前記測定光ビームを前記ファイバ交換網の方へ伝送する光学アセンブリをさらに含むことを特徴とする絶対距離計。
- 請求項12に記載の絶対距離計であって、可視レーザを放出する可視レーザ光源をさらに含み、前記光学アセンブリが、前記放出可視レーザを前記ファイバ交換網からの前記放出光ビームと組み合わせて複合放出光ビームを形成し、前記複合放出光ビームを前記ターゲットの方へ伝送する光学系を含むことを特徴とする絶対距離計。
- ターゲットまでの距離を決定する絶対距離計であって、
レーザビームを放出するレーザと、
スイッチ制御信号に応答して2つの位置間で切り換わる光スイッチを有するファイバ交換網であって、第1の位置が、前記レーザビームが前記ファイバ交換網から前記ターゲットの方へ放出され、測定光ビームとして前記ファイバ交換網内へ後方反射される測定モード位置であり、第2の位置が、前記光ビームが前記ファイバ交換網内の基準光ビームを含む基準モード位置である、ファイバ交換網と、
多重化した形で前記測定および基準光ビームを検出し、前記検出した測定および基準光ビームに対応する電気信号を提供する単一チャネル検出器と、
前記電気信号を処理して前記ターゲットまでの前記距離を決定する処理装置とを含むことを特徴とする絶対距離計。 - 請求項14に記載の絶対距離計であって、前記処理装置が、前記レーザを変調するために、前記レーザに変調信号を提供することを特徴とする絶対距離計。
- 請求項14に記載の絶対距離計であって、前記処理装置が、前記測定モード位置と前記基準モード位置の間で前記光スイッチの前記切換えを制御するために、前記スイッチ制御信号を提供することを特徴とする絶対距離計。
- 請求項14に記載の絶対距離計であって、前記絶対距離計が、レーザ追跡装置内で使用するためのものであり、前記ターゲットが再帰反射器を含むことを特徴とする絶対距離計。
- 請求項14に記載の絶対距離計であって、前記ファイバ交換網から前記放出光ビームを受け取って前記放出光ビームを前記ターゲットの方へ伝送し、また前記ターゲットから前記測定光ビームを受け取って前記基準光ビームを前記ファイバ交換網の方へ伝送する光学アセンブリをさらに含むことを特徴とする絶対距離計。
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