JP3307153B2

JP3307153B2 - レーザレーダ装置

Info

Publication number: JP3307153B2
Application number: JP11584495A
Authority: JP
Inventors: 公雄浅香; 嘉仁平野; 賢二辰巳
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-05-15
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: JPH08304541A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザレーダ装置、特
に光源にコヒーレントＣＷ（continuous wave ）レーザ
を用いたレーザレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２４は、特公昭６４−２９０３号公報
に示された、ＣＷレーザを発生する光源からの送信光を
擬似ランダム信号で変調することによりターゲットの距
離情報を得るレーザレーダ装置である。同図において、
１は送信光を発生する送信部、２は反射光を処理する受
信部、３は送信部１からの送信光を放射する送信光学
系、４は反射光を受光する受信光学系である。

【０００３】送信部１は、ＣＷ光を発振するレーザ発振
器５、このＣＷ光を擬似ランダム信号に基づき変調する
変調器６、上記擬似ランダム信号（例えば、Ｍ系列やバ
ーカ系列など）を発生する系列発生器７よりなる。受信
部２は、受信光学系４からの受信光を検出する光検出器
８、系列発生器７が発生した擬似ランダム信号を遅延す
るとともに、この遅延された信号と光検出器８で検出さ
れた信号との相関を求める遅延相関器９、遅延相関器９
の出力を表示する表示記録部１０からなる。

【０００４】次に、図に基づき動作を説明する。レーザ
発振器５が発振したＣＷ光は、変調器６において、系列
発生器７が発生した擬似ランダム信号（１系列長Ｍビッ
ト，１ビット当たりの時間幅：τ）により変調を受けた
後、送信光学系３から送信光として大気中に放射され
る。

【０００５】ここで、図２４に示すように、送信光が受
信光学系４の視野に含まれる割合が０から正に変わる距
離をＲｍとする。この距離Ｒｍはこのレーザレーダ装置
の最小測定距離であり、Ｒｍより遠方にあるターゲット
が測定可能である。

【０００６】図示しないターゲットからの反射光は受信
光学系４で受光され、光検出器８で検出され、電気信号
に変換される。遅延相関器９において、この受信信号を
記録するとともに、この受信信号と、系列発生器７から
の擬似ランダム信号を時間遅延ｔｄだけ遅延させた信号
との相関処理を行う。ところで、擬似ランダム信号によ
り変調がかけられた光信号を送信したとき、受信部２に
おいて、受信信号と擬似ランダム信号との位相が一致し
た場合に、その出力にピークが生じる。一致しない場合
にはピークは生じない。このピークはターゲットの位置
を示す。したがって、遅延時間ｔｄを調整することによ
り、受信光の往復時間ｔｒが遅延時間ｔｄと等しくなる
距離における反射強度の情報を測定することができる。
このときの距離分解能はｃτ／２（ｃ：光速）である。
よって、遅延時間ｔｄを測定領域で掃引する事によりタ
ーゲットを見つけることができる。

【０００７】ところで、上記のように、ＣＷレーザ光源
を用い擬似ランダム信号による変調を行うレーザレーダ
装置では次のような欠点がある。第１に、１回の測定に
おいて、少なくとも１系列長の時間幅の受信信号に対
し、測定領域の全体を掃引するために必要な回数だけ上
記遅延時間ｔｄを変化させて相関処理を行うため、測定
時間が長くかかる。第２に、ターゲットが移動している
場合には、受信光の往復時間ｔｒが１系列長の初めと終
わりでは変わってしまうため、相関処理の精度が劣化す
る。第３に、測定領域にあり１系列長に相当する距離だ
け離れた２つのターゲットからの受信信号を区別するこ
とができないため、測定距離範囲が限定されたり、測定
精度が劣化する。

【０００８】一方、光源にコヒーレントＣＷレーザを用
い、受信部でヘテロダイン検波を行うことにより、ター
ゲットのドップラシフト量を検出し、ターゲットの距離
情報だけでなく速度情報を得ることができる。図２５
は、特開平３−７５５８１号公報に示された、光源にコ
ヒーレントＣＷレーザを用いたレーザレーダ装置であ
る。同図において、１は送信光を発生する送信部、２は
反射光を処理する受信部、３は送信部１からの送信光を
放射する送信光学系、４は反射光を受光する受信光学系
である。

【０００９】送信部１は、ＣＷ光を発生するレーザ発振
器１１、ローカルレーザ光を発生するローカル発振器１
２、擬似ランダム信号は発生する系列発生器１３、擬似
ランダム信号を遅延するとともに、入力される遅延信号
に基づき遅延量を調整する可変遅延回路１４、レーザ発
振器１１の発振周波数及びローカル発振器１２の発振周
波数を制御する周波数管理回路１５からなる。レーザ発
振器１１の出力は送信光学系３に供給され、ローカル発
振器１２の出力は、受信光学系４からの受信光とともに
受信部２に供給される。また、レーザ発振器１１の出力
及びローカル発振器１２の出力は、それぞれ一部が分配
されて周波数管理回路１５に供給される。

【００１０】受信部２は、受信光学系４から受信光を受
けて２乗検波を行う、Photo Diode（以下、ＰＤとす
る）等の光検出器１６、光検出器１６の出力を増幅する
増幅器（以下、Ａｍｐとする）１７、増幅器１７の出力
から高周波成分を抽出する高周波通過フィルタ（以下、
ＨＰＦとする）１８、Ａｍｐ１７の出力から所定の帯域
の信号を抽出する帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦとす
る）１９、ＢＰＦ１９の出力からターゲットの周波数を
抽出する周波数弁別器２０、ＨＰＦ１８の出力からター
ゲットの距離を求めるとともに、遅延信号を生成して送
信部１の可変遅延回路１４に対し出力する制御装置２１
からなる。また、２２は送信光、２３はターゲット、２
４は受信光である。

【００１１】次に動作について説明する。図２５のレー
ザレーダ装置は、送信部１において、ローカル光にも所
定の時間（ｔ_D ）の遅延をかけた擬似ランダム変調を行
う。そして、受信部２において、このローカル光と、光
検出器１６上で受信光学系４からの受信信号光と合成し
てヘテロダイン検波を行う。すなわち、図２５のレーザ
レーダ装置は、図２４のものとは異なり、光の領域で相
関処理を行う方式（以後、この方式を光周波数領域相関
復調法とする）を用いている。これにより、受信部に遅
延相関器を必要としなくなる。レーザ発振器１１および
ローカル発振器１２における周波数変調は、周波数の切
り替え時に位相が不連続にならないＣＰＦＳＫである。

【００１２】信号光を発振するレーザ発振器１１は、系
列発生器１３で発生する擬似ランダム変調信号の０，１
信号に応じて２つの周波数（ｆ０，ｆ１）で発振する。
同様に、ローカル光を発振するローカル発振器１２は、
擬似ランダム変調信号の０，１信号に応じた周波数で発
振する。ローカル発振器１２の発振周波数は、周波数管
理回路１５により、レーザ発振器１１の発振周波数とロ
ーカル発振器１２の発振周波数の差が中間周波数ｆ_IFに
等しくなるように制御される。このときのローカル発振
器１２の発振周波数は、（ｆ_IF＋ｆ０，ｆ_IF＋ｆ１）で
ある。

【００１３】系列発生器１３で発生する擬似ランダム変
調信号は、レーザ発振器１１には直接、ローカル発振器
１２には可変遅延回路１４により任意の遅延ｔｄをかけ
てから与えられ、それぞれの発振器を周波数変調する。
レーザ発振器１１からの信号光は送信光学系３より送信
され、送信光として大気伝搬する。そして、ターゲット
２３で散乱され、その一部が受信光２４として受信され
る。

【００１４】受信光２４は、レーザ発振器１１の出力信
号光に対して、ターゲット２３の速度に応じたドップラ
シフトｆｄと大気伝搬による時間遅延ｔｒとに対応する
周波数変調を受ける。一方、ローカル発振器１２からの
ローカル光は、レーザ発振器１１の出力信号光に対し
て、規定の周波数差ｆ_IFと可変遅延回路１４による時間
遅延ｔd とに対応する周波数変調を受ける。これらの受
信光とローカル光により光検出器１６上でヘテロダイン
検波がなされる。

【００１５】図２６（ａ）に、受信信号の周波数の時間
変化を、図２６（ｂ）にそのスペクトルを示す。図２６
（ａ）の（イ）段は送信光の周波数の時間変化、（ロ）
段は上記送信光に対する受信光の周波数の時間変化、
（ハ）段はローカル光の周波数の時間変化、（ニ）段は
光検出器１６の出力信号の周波数を、それぞれ示す。
（ニ）の波形からわかるように、受信信号の遅延時間は
ｔｒであり、このことは、ターゲットまでの距離はｃ・
ｔｒ／２（ｃ：光速）であることを意味する。受信部２
の制御装置２１は、遅延時間ｔ_D がｔｒに一致するよう
に遅延信号を送信部１に対し出力する。大気伝搬による
時間遅延ｔｒと可変遅延回路による時間遅延ｔ_D が等し
いときに限り、完全に上記受信光とローカル光とは相関
がとられる。このとき光検出器１６の出力信号は、
（ニ）の波形のように、中間周波数ｆ_IFにドップラシフ
トｆｄを加えた一定の周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）の信号とな
る。

【００１６】また、そのスペクトルは、図２６（ｂ）の
ように単一の鋭いピークを持つ（以下、上記周波数のピ
ークをメインピークとする）。この時間遅延ｔｒと受信
信号の周波数ｆｄを測定することにより、ターゲット２
３の距離と速度を求めることができる。

【００１７】ところで、大気伝搬による時間遅延と可変
遅延回路による時間遅延が一致しないとき、上記受信光
とローカル光とは非相関となり、ｆ_IF＋ｆｄに加えてｆ
_IF＋ｆｄ−ｆ’，ｆ_IF＋ｆｄ＋ｆ’を合わせた３値の周
波数を、擬似ランダム変調により時間的にランダムな周
期で取る。この様子を図２７（ａ）に示す。ここで、
ｆ’はｆ０，ｆ１の周波数差である。そのため、受信信
号のスペクトルは、擬似ランダム変調により変調周波数
の２倍程度のブロードな範囲にランダムな分布を持つメ
インピークに加えて、上記２値の周波数を中心とする変
調周波数の２倍程度のブロードな範囲にランダムな分布
を持つサイドローブを持つスペクトルとなる。図２７
（ｂ）に受信信号のスペクトル分布の包絡線を示す。

【００１８】大気伝搬による時間遅延ｔｒと可変遅延回
路１４による時間遅延ｔ_D を一致させるために、図２７
（ｂ）に示される非相関時に現れるサイドローブのエネ
ルギーを用いている。光検出器１６からの受信信号は増
幅器１７で増幅される。増幅された受信信号は２分さ
れ、それぞれ、メインピーク（ｆ_IF＋ｆｄ）近傍の周波
数を通過するＢＰＦ１９と高周波側のサイドローブ（ｆ
_IF＋ｆ’＋ｆｄ）近傍の周波数を通過させるＨＰＦ１８
を通過する。大気伝搬による時間遅延と可変遅延回路に
よる時間遅延が一致したとき、即ち、完全に相関がとれ
たときサイドローブのエネルギーは０となるから、時間
遅延ｔｒと時間遅延ｔ_D とを一致させるために、制御装
置２１は、ＨＰＦ１８を通過するエネルギーが最も少な
くなる遅延時間ｔｄを求める。

【００１９】上記の様な構成の光周波数領域相関復調法
を用いたレーザレーダ装置では、光を用いるため、マイ
クロ波のレーダに比べてドップラ周波数が大きい。ドッ
プラ周波数が不明であることから、ＨＰＦ１８の帯域を
測定速度範囲に対応して非常に広く取らなければなら
ず、Ｓ／Ｎよく測定することができなかった。また、周
波数変調であるため、上記のように、非相関の成分はサ
イドローブの周波数にでるため、マイクロ波のレーダで
よく用いられる２値（０，π）の位相変調による擬似ラ
ンダム変調に比べメインピークにおけるスペクトル拡散
が完全には行われず、メインピークのピーク値は完全に
非相関のときでも相関時の１／４程度の大きさをとるこ
とがあり、メインピークのピーク値により相関，非相関
を判断するときに精度が落ちる欠点があった。

【００２０】また、送信部１では送信光およびローカル
光を発振する擬似ランダム変調信号により変調されるレ
ーザ発振器１１とローカル発振器１２の２つの発振器が
必要であった。さらに、上記２つの発振器間の擬似ラン
ダム変調信号の２値それぞれに対応する発振周波数の差
が等しくなるように上記２つの発振器の発振周波数を制
御する周波数管理装置１５が必要であり、送信部１が複
雑になるという欠点があった。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】図２４のＣＷレーザ光
源を用い擬似ランダム信号による変調を行うレーザレー
ダ装置では次のような欠点がある。（１）１回の測定において、少なくとも１系列長の時間
幅の受信信号に対し、測定領域の全体を掃引するために
必要な回数だけ上記遅延時間ｔｄを変化させて相関処理
を行うため、測定時間が長くかかる。（２）ターゲットが移動している場合には、受信光の往
復時間ｔｒが１系列長の初めと終わりでは変わってしま
うため、相関処理の精度が劣化する。（３）測定領域にあり１系列長に相当する距離だけ離れ
た２つのターゲットからの受信信号を区別することがで
きないため、測定距離範囲が限定されたり、測定精度が
劣化する。

【００２２】さらに、図２５に示すような構成の光周波
数領域相関復調法を用いたレーザレーダ装置では、（４）ドップラ周波数が不明なためにＨＰＦ１８の帯域
を広くしなければならず、良好なＳ／Ｎで測定すること
ができない。（５）周波数変調であるため、位相変調による擬似ラン
ダム変調に比べメインピークにおけるスペクトル拡散が
完全には行われず、メインピークのピーク値により相
関，非相関を判断するときに精度が落ちる。（６）レーザ発振器とローカル発振器の２つの発振器が
必要である。さらに、これら２つの発振器の発振周波数
を制御する周波数管理装置が必要である。

【００２３】この発明は、以上のような問題を解決する
ためになされたもので、簡単な構成で、精度良く、短時
間で測定することができるレーザレーダ装置を提供する
ことを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るレーザレ
ーダ装置は、レーザ光を擬似ランダム信号で周波数変調
した送信光及びローカル光を出力する送信部と、上記送
信光をターゲットに対して送信する送信光学系と、上記
ターゲットからの反射光を受光する受信光学系と、上記
受信光学系からの反射光と上記送信部からのローカル光
との合波光に基づき処理を行い、上記ターゲットの距離
信号及び速度信号を出力するとともに、上記ローカル光
を変調する擬似ランダム信号を遅延させる遅延信号を出
力する受信部とを備えたレーザレーダ装置において、上
記送信部による上記送信光及び上記ローカル光に対する
上記擬似ランダム信号による変調の際の周波数変移量を
ｆ’、上記送信光と上記ローカル光との周波数差をｆ_IF
としたとき、上記受信部に、上記合波光を検出する光検
出器と、上記光検出器の出力信号のうちの、上記中間周
波数ｆ_IF近傍の信号を通過させて、メインピーク信号を
出力する帯域通過フィルタと、上記光検出器の出力信号
のうちの、（ｆ_IF＋ｆ’）近傍の周波数を通過させて、
高周波側サイドローブ信号を出力する高域通過フィルタ
と、上記光検出器の出力信号のうちの、（ｆ_IF−ｆ’）
近傍の周波数を通過させて、低周波側サイドローブ信号
を出力する低域通過フィルタと、上記帯域通過フィルタ
の出力と、上記高域通過フィルタの出力と上記低域通過
フィルタの出力の和との比に基づき、上記ローカル光を
変調する擬似ランダム信号の遅延信号を生成し、上記送
信部に対し出力する制御装置とを備えたものである。

【００２５】請求項２に係るレーザレーダ装置は、ター
ゲットの最大測定速度に対応するドップラ周波数をｆｄ
ｍａｘ、擬似ランダム信号の変調周波数をｆｍとしたと
き、上記擬似ランダム信号による変調の際の周波数変移
量ｆ’及び上記送信光と上記ローカル光の発振周波数の
差ｆ_IFを、ｆ_IF≧ｆ’≧２（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）を満た
すように設定したものである。

【００２６】請求項３に係るレーザレーダ装置は、上記
受信部における上記帯域通過フィルタの通過帯域を、ｆ
_IFを中心として幅が±（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）以下とし、
上記高域通過フィルタの通過帯域を、ｆ_IF＋ｆ’−（ｆ
ｄｍａｘ＋ｆｍ）以上とし、上記低域通過フィルタの通
過帯域を、ｆ_IF−ｆ’＋（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）以下とし
たものである。

【００２７】請求項４に係るレーザレーダ装置は、上記
受信部に、上記合波光を検出する光検出器と、上記光検
出器の出力信号のうちの、上記中間周波数ｆ_IF近傍の信
号を通過させる第１の帯域通過フィルタと、上記中間周
波数ｆ_IFの信号を発振するマイクロ波発振器と、上記光
検出器の出力信号と上記マイクロ波発振器の信号とを混
合する第１のミキサと、上記第１のミキサの出力のうち
の、上記光検出器の出力信号の周波数と上記マイクロ波
発振器の出力信号の周波数との和の周波数の信号を通過
させる高域通過フィルタと、上記第１の帯域透過フィル
タの出力信号と上記高域通過フィルタの出力とを混合す
る第２のミキサと、上記第２のミキサの出力のうちの、
上記中間周波数ｆ_IF近傍の周波数を通過させる第２の帯
域通過フィルタと、上記第２の帯域通過フィルタの出力
に基づき、上記ローカル光を変調する擬似ランダム信号
の遅延信号を生成し、上記送信部に対し出力する制御装
置とを備えたものである。

【００２８】請求項５に係るレーザレーダ装置は、上記
受信部に、上記合波光を検出する光検出器と、上記光検
出器の出力を増幅する利得可変増幅器と、上記周波数変
移量ｆ’の信号を発振するマイクロ波発振器と、上記光
検出器の出力と上記マイクロ波発振器の信号とを混合す
るミキサと、上記増幅器の出力と上記ミキサの出力とを
加算する加算器と、上記増幅器の出力と上記ミキサの出
力とを減算する減算器と、上記減算器の出力のうちの、
上記中間周波数ｆ_IF近傍の信号を通過させる第１の帯域
通過フィルタと、上記加算器の出力のうちの、上記中間
周波数ｆ_IF近傍の信号を通過させる第２の帯域通過フィ
ルタと、上記利得可変増幅器の利得を制御して上記第２
の帯域通過フィルタの出力強度を一定とするゲインコン
トローラと、上記第１の帯域通過フィルタの出力及び上
記第２の帯域通過フィルタの出力に基づき、上記ローカ
ル光を変調する擬似ランダム信号の遅延信号を生成し、
上記送信部に対し出力する信号処理装置とを備えたもの
である。

【００２９】請求項６に係るレーザレーダ装置は、上記
信号処理装置に、上記第１の帯域通過フィルタの出力と
上記第２の帯域通過フィルタの出力とを混合するミキサ
と、上記ミキサの出力のうちのベースバンド信号を通過
させる狭帯域の低域通過フィルタと、上記狭帯域の低域
通過フィルタの出力を最大とするように、上記ローカル
光を変調する擬似ランダム信号に対する遅延時間を制御
する制御装置とを備えたものである。

【００３０】請求項７に係るレーザレーダ装置は、上記
信号処理装置に、上記第２の帯域通過フィルタの出力の
周波数を測定し、上記ターゲットの速度信号を出力する
周波数検出手段と、上記第１の帯域通過フィルタの出力
のうちの、上記ターゲットの速度に対応する周波数近傍
の信号を通過させる可変帯域通過フィルタと、上記可変
帯域通過フィルタの出力を最大とするように、上記ロー
カル光を変調する擬似ランダム信号に対する遅延時間を
制御する制御装置とを備えたものである。

【００３１】請求項８に係るレーザレーダ装置は、上記
信号処理装置に、上記第１の帯域通過フィルタの出力を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変
換器が出力するデジタル信号に基づきＦＦＴ（Fast Fou
rier Transform）を行う演算回路と、上記演算回路の
出力に基づき上記ローカル光を変調する擬似ランダム信
号に対する遅延時間を制御する制御装置とを備えたもの
である。

【００３２】請求項９に係るレーザレーダ装置は、上記
送信部に、レーザ発振器と、上記レーザ発振器からの出
力光を２つに分ける分配手段と、上記２つの出力光の一
方を変調する第１の変調器と、上記２つの出力光の他方
に対し上記中間周波数ｆ_IFの周波数シフトを与える周波
数シフタと、上記周波数シフタの出力光を変調する第２
の変調器と、上記第１の変調器に上記擬似ランダム信号
を供給する系列発生器と、上記系列発生器が出力する上
記擬似ランダム信号に対し時間遅延を与えた後に上記第
２の変調器に供給する可変遅延回路とを備えたものであ
る。

【００３３】請求項１０に係るレーザレーダ装置は、上
記第１の変調器に、上記擬似ランダム信号に応じて変調
電圧を発生する第１の電圧制御器と、上記第１の電圧制
御器の出力電圧に基づき位相変調を行う第１の位相変調
器とを備えるとともに、上記第２の変調器に、上記擬似
ランダム信号に応じて変調電圧を発生する第２の電圧制
御器と、上記第２の電圧制御器の出力電圧に基づき位相
変調を行う第２の位相変調器とを備えたものである。

【００３４】請求項１１に係るレーザレーダ装置は、上
記送信部に、レーザ発振器と、上記レーザ発振器からの
出力光を２つに分ける分配手段と、上記擬似ランダム信
号に応じて変調電圧を発生する第１の電圧制御器と、上
記第１の電圧制御器の出力電圧に基づき上記２つに分け
られた出力光の一方を変調する第１の位相変調器と、上
記擬似ランダム信号に応じて変調電圧を発生する第２の
電圧制御器と、上記第２の電圧制御器の出力電圧に基づ
き上記２つに分けられた出力光の他方を変調する第２の
位相変調器と、上記第１の電圧制御器に上記擬似ランダ
ム信号を供給する系列発生器と、上記系列発生器が出力
する上記擬似ランダム信号に対し時間遅延を与えた後に
上記第２の電圧制御器に供給する可変遅延回路とを備
え、同値の擬似ランダム信号に対して変調された、上記
第１の位相変調器の出力光及び上記第２の位相変調器の
出力光との周波数の差が上記中間周波数ｆ_IFとなるよう
に、上記第１の電圧制御器の出力電圧と上記第２の電圧
制御器の出力電圧を設定するものである。

【００３５】請求項１２に係るレーザレーダ装置は、上
記送信部に、レーザ発振器と、上記レーザ発振器からの
出力光を擬似ランダム信号で変調する変調器と、上記変
調器からの出力光を２つに分けて、一方を送信光として
出力する分配手段と、上記分配手段の２つの出力光の他
方に対し上記中間周波数ｆ_IFの周波数シフトを与えてロ
ーカル光として出力する周波数シフタと、上記変調器に
与える擬似ランダム信号を発生する系列発生器と、上記
擬似ランダム信号の１系列当たりの時間幅を制御する制
御器とを備えたものである。

【００３６】請求項１３に係るレーザレーダ装置は、上
記受信部からの上記ターゲットの距離信号及び速度信号
に基づき上記ターゲットの位置と速度を予測するととも
に、この予測結果に基づき上記遅延信号を発生する予測
回路を備えたものである。

【００３７】請求項１４に係るレーザレーダ装置は、上
記送信部は、上記予測回路が予測したターゲットの速度
信号を受けて、上記擬似ランダム信号の１ビット当たり
の時間幅を変化させるものである。

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】請求項１５に係るレーザレーダ装置は、上
記周波数検出手段を、周波数弁別器により構成したもの
である。

【００４３】請求項１６に係るレーザレーダ装置は、上
記周波数検出手段を、入力された信号を増幅するリミッ
タアンプと、上記リミッタアンプの出力をカウントする
周波数カウンタとにより構成したものである。

【００４４】請求項１７に係るレーザレーダ装置は、上
記周波数検出手段を、入力されたアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器が
出力するデジタル信号に対しＦＦＴを行う演算回路とに
より構成したものである。

【００４５】

【作用】請求項１の発明においては、上記受信部の、光
検出器が上記合波光を検出し、帯域通過フィルタが上記
光検出器の出力信号のうちの、上記中間周波数ｆ_IF近傍
の信号を通過させて、メインピーク信号を出力し、高域
通過フィルタが上記光検出器の出力信号のうちの、（ｆ
_IF＋ｆ’）近傍の周波数を通過させて、高周波側サイド
ローブ信号を出力し、低域通過フィルタが上記光検出器
の出力信号のうちの、（ｆ_IF−ｆ’）近傍の周波数を通
過させて、低周波側サイドローブ信号を出力し、制御装
置が、上記帯域通過フィルタの出力と、上記高域通過フ
ィルタの出力と上記低域通過フィルタの出力の和との比
に基づき、上記ローカル光を変調する擬似ランダム信号
の遅延信号を生成し、上記送信部に対し出力する。

【００４６】請求項２の発明においては、ターゲットの
最大測定速度に対応するドップラ周波数をｆｄｍａｘ、
擬似ランダム信号の変調周波数をｆｍとしたとき、上記
擬似ランダム信号による変調の際の周波数変移量ｆ’及
び上記送信光と上記ローカル光の発振周波数の差ｆ
_IFを、ｆ_IF≧ｆ’≧２（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）を満たすよ
うに設定して、メインピークへのサイドローブの漏れ込
みを防止する。

【００４７】請求項３の発明においては、上記受信部に
おける上記帯域通過フィルタの通過帯域を、ｆ_IFを中心
として幅が±（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）以下とし、上記高域
通過フィルタの通過帯域を、ｆ_IF＋ｆ’−（ｆｄｍａｘ
＋ｆｍ）以上とし、上記低域通過フィルタの通過帯域
を、ｆ_IF−ｆ’＋（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）以下とし、メイ
ンピークへのサイドローブの漏れ込みを防止する。

【００４８】請求項４の発明においては、上記受信部
の、光検出器が上記合波光を検出し、第１の帯域通過フ
ィルタが上記光検出器の出力信号のうちの、上記中間周
波数ｆ_IF近傍の信号を通過させ、マイクロ波発振器が上
記中間周波数ｆ_IFの信号を発振し、第１のミキサが上記
光検出器の出力信号と上記マイクロ波発振器の信号とを
混合し、高域通過フィルタが、上記第１のミキサの出力
のうちの、上記光検出器の出力信号の周波数と上記マイ
クロ波発振器の出力信号の周波数との和の周波数の信号
を通過させ、第２のミキサが上記第１の帯域透過フィル
タの出力信号と上記高域通過フィルタの出力とを混合
し、第２の帯域通過フィルタが、上記第２のミキサの出
力のうちの、上記中間周波数ｆ_IF近傍の周波数を通過さ
せ、制御装置が、上記第２の帯域通過フィルタの出力に
基づき、上記ローカル光を変調する擬似ランダム信号の
遅延信号を生成し、上記送信部に対し出力する。

【００４９】請求項５の発明においては、上記受信部
の、光検出器が上記合波光を検出し、利得可変増幅器が
上記光検出器の出力を増幅し、マイクロ波発振器が上記
周波数変移量ｆ’の信号を発振し、ミキサが上記光検出
器の出力と上記マイクロ波発振器の信号とを混合し、加
算器が上記増幅器の出力と上記ミキサの出力とを加算
し、減算器が上記増幅器の出力と上記ミキサの出力とを
減算し、第１の帯域通過フィルタが、上記減算器の出力
のうちの、上記中間周波数ｆ_IF近傍の信号を通過させ、
第２の帯域通過フィルタが、上記加算器の出力のうち
の、上記中間周波数ｆ_IF近傍の信号を通過させ、ゲイン
コントローラが上記利得可変増幅器の利得を制御して上
記第２の帯域通過フィルタの出力強度を一定とし、信号
処理装置が、上記第１の帯域通過フィルタの出力及び上
記第２の帯域通過フィルタの出力に基づき、上記ローカ
ル光を変調する擬似ランダム信号の遅延信号を生成し、
上記送信部に対し出力する。

【００５０】請求項６の発明においては、上記信号処理
装置の、ミキサが上記第１の帯域通過フィルタの出力と
上記第２の帯域通過フィルタの出力とを混合し、狭帯域
の低域通過フィルタが上記ミキサの出力のうちのベース
バンド信号を通過させ、制御装置が、上記狭帯域の低域
通過フィルタの出力を最大とするように、上記ローカル
光を変調する擬似ランダム信号に対する遅延時間を制御
する。

【００５１】請求項７の発明においては、上記信号処理
装置の、周波数検出手段が、上記第２の帯域通過フィル
タの出力の周波数を測定し、上記ターゲットの速度信号
を出力し、可変帯域通過フィルタが、上記第１の帯域通
過フィルタの出力のうちの、上記ターゲットの速度に対
応する周波数近傍の信号を通過させ、制御装置が、上記
可変帯域通過フィルタの出力を最大とするように、上記
ローカル光を変調する擬似ランダム信号に対する遅延時
間を制御する。

【００５２】請求項８の発明においては、上記信号処理
装置の、Ａ／Ｄ変換器が上記第１の帯域通過フィルタの
出力をデジタル信号に変換し、演算回路が、上記Ａ／Ｄ
変換器が出力するデジタル信号に基づきＦＦＴ（FastFo
urier Transform）を行い、制御装置が、上記演算回路
の出力に基づき上記ローカル光を変調する擬似ランダム
信号に対する遅延時間を制御する。

【００５３】請求項９の発明においては、上記送信部
の、分配手段がレーザ発振器からの出力光を２つに分
け、第１の変調器が上記２つの出力光の一方を変調し、
周波数シフタが上記２つの出力光の他方に対し上記中間
周波数ｆ_IFの周波数シフトを与え、第２の変調器が上記
周波数シフタの出力光を変調し、系列発生器が上記第１
の変調器に上記擬似ランダム信号を供給し、可変遅延回
路が、上記系列発生器が出力する上記擬似ランダム信号
に対し時間遅延を与えた後に上記第２の変調器に供給す
る。

【００５４】請求項１０の発明においては、第１の電圧
制御器及び第２の電圧制御器が、上記擬似ランダム信号
に応じて変調電圧を発生し、第１の位相変調器及び第２
の位相変調器が上記第１の電圧制御器及び上記第２の電
圧制御器の出力電圧に基づき位相変調を行う。

【００５５】請求項１１の発明においては、上記送信部
の、分配手段がレーザ発振器からの出力光を２つに分
け、第１の電圧制御器が上記擬似ランダム信号に応じて
変調電圧を発生し、第１の位相変調器が、上記第１の電
圧制御器の出力電圧に基づき上記２つに分けられた出力
光の一方を変調し、第２の電圧制御器が、上記擬似ラン
ダム信号に応じて変調電圧を発生し、第２の位相変調器
が、上記第２の電圧制御器の出力電圧に基づき上記２つ
に分けられた出力光の他方を変調し、系列発生器が、上
記第１の電圧制御器に上記擬似ランダム信号を供給し、
可変遅延回路が、上記系列発生器が出力する上記擬似ラ
ンダム信号に対し時間遅延を与えた後に上記第２の電圧
制御器に供給し、上記第１の電圧制御器の出力電圧と上
記第２の電圧制御器の出力電圧は、同値の擬似ランダム
信号に対して変調された、上記第１の位相変調器の出力
光及び上記第２の位相変調器の出力光との周波数の差が
上記中間周波数ｆ_IFとなるように設定される。

【００５６】請求項１２の発明においては、上記送信部
の、変調器が、レーザ発振器からの出力光を擬似ランダ
ム信号で変調し、分配手段が、上記変調器からの出力光
を２つに分けて、一方を送信光として出力し、周波数シ
フタが、上記分配手段の２つの出力光の他方に対し上記
中間周波数ｆ_IFの周波数シフトを与えてローカル光とし
て出力し、系列発生器が、上記変調器に与える擬似ラン
ダム信号を発生し、制御器が、上記擬似ランダム信号の
１系列当たりの時間幅を制御する。

【００５７】請求項１３の発明においては、予測回路
が、上記受信部からの上記ターゲットの距離信号及び速
度信号に基づき上記ターゲットの位置と速度を予測する
とともに、この予測結果に基づき上記遅延信号を発生す
る。

【００５８】請求項１４の発明においては、上記送信部
は、上記予測回路が予測したターゲットの速度信号を受
けて、上記擬似ランダム信号の１ビット当たりの時間幅
を変化させる。

【００５９】

【００６０】

【００６１】

【００６２】

【００６３】請求項１５の発明においては、周波数弁別
器がドップラ周波数ｆｄを検出する。

【００６４】請求項１６の発明においては、リミッタア
ンプが、入力された、ドップラ周波数ｆｄを含む信号を
増幅し、周波数カウンタが上記リミッタアンプの出力を
カウントすることによりドップラ周波数ｆｄを検出す
る。

【００６５】請求項１７の発明においては、Ａ／Ｄ変換
器が、入力された、ドップラ周波数ｆｄを含むアナログ
信号をデジタル信号に変換し、演算回路が、上記Ａ／Ｄ
変換器が出力するデジタル信号に対しＦＦＴを行うこと
により周波数分析を行い、ドップラ周波数ｆｄを検出す
る。

【００６６】

【実施例】実施例１．次に、この発明の一実施例について図に基づ
き説明する。図１は、この実施例１のレーザレーダ装置
の構成図である。同図において、１は送信光を発生する
送信部、２はターゲットからの反射光を処理する受信
部、３は送信部１からの送信光を放射する送信光学系、
４はターゲットからの反射光を受光する受信光学系であ
る。

【００６７】送信部１は、ＣＷ光を発生するレーザ発振
器１１、ローカルレーザ光を発生するローカル発振器１
２、疑似ランダム信号は発生する系列発生器１３、擬似
ランダム信号を遅延するとともに、入力される遅延信号
に基づき遅延量を調整する可変遅延回路１４、レーザ発
振器１１の発振周波数及びローカル発振器１２の発振周
波数を制御する周波数管理回路１５からなる。レーザ発
振器１１の出力は送信光学系３に供給され、ローカル発
振器１２の出力は、受信光学系４からの受信光とともに
受信部２に供給される。受信光とローカル光とは受信部
２までの途中で合波される。また、レーザ発振器１１の
出力及びローカル発振器１２の出力は、それぞれ一部が
分配されて周波数管理回路１５に供給される。

【００６８】受信部２は、受信光学系４からの受信光と
送信部１からのローカル光との合波光を受けて自乗検波
を行う、Photo Diode （以下、ＰＤとする）等の光検出
器１６、光検出器１６の出力を増幅する増幅器（以下、
Ａｍｐとする）１７、Ａｍｐ１７の出力から所定の帯域
の信号を抽出する帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦとす
る）１９、ＢＰＦ１９の出力からターゲットの周波数を
抽出する周波数弁別器２０、Ａｍｐ１７の出力のうちの
メインピーク近傍の周波数を通過させる第２の帯域通過
フィルタ３０、Ａｍｐ１７の出力のうちの低周波側のサ
イドローブ近傍の周波数を通過させる低周波数の信号を
抽出する低域通過フィルタ３１、Ａｍｐ１７の出力のう
ちの高周波側のサイドローブ近傍の周波数を通過させる
高域通過フィルタ３２、低域通過フィルタ３１の出力と
高域通過フィルタ３２の出力とを合成する加算器３１
５、第２の帯域通過フィルタ３０の出力及び加算器３１
５の出力に基づき距離を求めるとともに、送信部１に対
し遅延信号を出力する制御装置２１ａからなる。また、
２２は送信光、２３はターゲット、２４は受信光であ
る。

【００６９】次に動作について説明する。図１のレーザ
レーダ装置は、送信部１において、ローカル光にも所定
の時間（ｔ_D ）の遅延をかけた擬似ランダム変調を行
う。そして、受信部２において、このローカル光と、光
検出器１６上で受信光学系４からの受信信号光と合成し
てヘテロダイン検波を行う。すなわち、図１のレーザレ
ーダ装置は、光の領域で相関処理を行う方式（以後、こ
の方式を光周波数領域相関復調法とする）を用いてい
る。レーザ発振器１１およびローカル発振器１２におけ
る周波数変調は、周波数の切り替え時に位相が不連続に
ならないＣＰＦＳＫである。

【００７０】信号光を発振するレーザ発振器１１は、系
列発生器１３で発生する擬似ランダム変調信号の０，１
信号に応じて２つの周波数（ｆ０，ｆ１）で発振する。
同様に、ローカル光を発振するローカル発振器１２は、
擬似ランダム変調信号の０，１信号に応じた周波数で発
振する。ローカル発振器１２の発振周波数は、周波数管
理回路１５により、レーザ発振器１１の発振周波数とロ
ーカル発振器１２の発振周波数の差が中間周波数ｆ_IFに
等しくなるように制御される。このときのローカル発振
器１２の発振周波数は、（ｆ_IF＋ｆ０，ｆ_IF＋ｆ１）で
ある。

【００７１】系列発生器１３で発生する擬似ランダム変
調信号は、レーザ発振器１１には直接、ローカル発振器
１２には可変遅延回路１４により任意の遅延ｔｄをかけ
てから与えられ、それぞれの発振器を周波数変調する。
レーザ発振器１１からの信号光は送信光学系３より送信
され、送信光として大気を伝搬する。そして、ターゲッ
ト２３で散乱され、その一部が受信光２４として受信さ
れる。

【００７２】受信光２４は、レーザ発振器１１の出力信
号光に対して、ターゲット２３の速度に応じたドップラ
シフトｆｄと大気伝搬による時間遅延ｔｒとに対応する
周波数変調を受ける。一方、ローカル発振器１２からの
ローカル光は、レーザ発振器１１の出力信号光に対し
て、規定の周波数差ｆ_IFと可変遅延回路１４による時間
遅延ｔd とに対応する周波数変調を受ける。これらの受
信光とローカル光により光検出器１６上でヘテロダイン
検波がなされる。

【００７３】送信光、受信光等の時間波形は図２６
（ａ）のようであり、また、受信信号のスペクトルは、
図２６（ｂ）のように単一の鋭いピークを持つ（以下、
上記周波数のピークをメインピークとする）。この時間
遅延ｔｒと受信信号の周波数からｆｄを測定することに
より、ターゲット２３の距離と速度を求めることができ
る。

【００７４】ところで、大気伝搬による時間遅延と可変
遅延回路による時間遅延が一致しないとき、上記受信光
とローカル光とは非相関となり、ｆ_IF＋ｆｄに加えてｆ
_IF＋ｆｄ−ｆ’，ｆ_IF＋ｆｄ＋ｆ’を合わせた３値の周
波数を、擬似ランダム変調により時間的にランダムな周
期で取る。この様子を図２（ａ）に示す。ここで、ｆ’
はｆ０，ｆ１の周波数差である。そのため、受信信号の
スペクトルは、擬似ランダム変調により変調周波数の２
倍程度のブロードな範囲にランダムな分布を持つメイン
ピークに加えて、上記２値の周波数を中心とする変調周
波数の２倍程度のブロードな範囲にランダムな分布を持
つサイドローブを持つスペクトルとなる。図２（ｂ）に
受信信号のスペクトル分布の包絡線を示す。

【００７５】次に、図２（ｂ）のスペクトルが得られた
場合に、実際の遅延時間ｔｒと送信部１の可変遅延回路
１４の遅延時間ｔ_D とを一致させるための処理について
説明する。この処理は受信部２の制御装置２１ａが行
う。

【００７６】受信部２の増幅器１７により増幅された受
信信号は４つに分配され、帯域通過フィルタ１９、第２
の帯域通過フィルタ３０、低域通過フィルタ３１、高域
通過フィルタ３２にそれぞれ供給される。ここで、第２
の帯域通過フィルタ３０、低域通過フィルタ３１、高域
通過フィルタ３２の出力信号を、それぞれＳＩＧＡ、
ＳＩＧＢ、ＳＩＧＣとすると、これらのスペクトル
は、図２（ｂ）のようである。すなわち、ＳＩＧＡは
周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）にピークをもつメインピークであ
り、ＳＩＧＢは周波数（ｆ_IF＋ｆｄ−ｆ’）にピーク
をもつ低周波側サイドローブであり、ＳＩＧＣは周波
数（ｆ_IF＋ｆｄ＋ｆ’）にピークをもつ高周波側サイド
ローブである。ここで、ｆ’＝ｆ１−ｆ０である。

【００７７】低域通過フィルタ３１の出力信号ＳＩＧ
Ｂと高域通過フィルタ３２の出力信号ＳＩＧＣとは、
加算器３１５において加算される。この出力信号ＳＩＧ
Ｘが、第２の帯域通過フィルタ３０の出力信号ＳＩＧ
Ａとともに制御装置２１ａに入力される。

【００７８】ところで、大気伝搬による時間遅延と可変
遅延回路による時間遅延が一致したとき、第２の帯域通
過フィルタ３０のメインピーク出力は最大値をとり、低
域通過フィルタ１，高域通過フィルタ３２のいずれのサ
イドローブの出力も、理論上は０になり、雑音成分だけ
になる。そこで、制御装置２１ａは、ＳＩＧＡとＳＩ
ＧＸとの比（ＳＩＧＡ／ＳＩＧＸ）が最大になる
ように、あるいは、ＳＩＧＸとＳＩＧＡとの比（Ｓ
ＩＧＸ／ＳＩＧＡ）が最小になるように、出力する
遅延信号を調整する。このときの遅延時間ｔｄよりター
ゲット２３の距離が求められる。同時に、周波数弁別器
２０の出力からドップラ周波数ｆｄを求めることにより
速度が測定される。このように、メインピークと、２つ
のサイドローブとの比から遅延信号を生成するので、メ
インピーク信号のみ、あるいは、１つ、あるいは２つの
サイドローブ信号のみから判断するよりも、精度の高い
測定ができる。

【００７９】次に、上記動作の細部について説明する。
光におけるドップラシフトは比較的大きい。例えば、送
信光とローカル光の波長を１．５μｍとし、ターゲット
の速度２００ｋｍ／ｈとすると、ドップラシフトは約７
５ＭＨｚとなる。したがって、ターゲットの速度によっ
てはメインローブの出力の一部が低域通過フィルタ３１
あるいは高域通過フィルタ３２を通過したり、または逆
に、サイドローブの出力の一部が帯域通過フィルタ３０
を通過したりして、測定の精度が低下することが考えら
れる。

【００８０】そこで、ターゲットの測定速度範囲内で、
ターゲットの速度によらず上記の状態が起こらないよう
に、中間周波数ｆ_IF，周波数差ｆ’およびフィルタ３０
〜３２の通過帯域を設定する。送信光と受信光とが非相
関であるとき、メインピークおよびサイドローブの帯域
としては変調周波数の２倍程度を考えればよいから、タ
ーゲットの最大ドップラ周波数をｆｄｍａｘ，擬似ラン
ダム信号の変調周波数をｆｍ（＝１／τ）とすると、中
間周波数ｆ_IF，周波数差ｆ’を次式に示す条件を満たす
ように設定する。ｆ_IF≧ｆ’≧２（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）

【００８１】このとき、帯域通過フィルタ３０，低域通
過フィルタ３１，高域通過フィルタ３２の通過帯域を、
それぞれ以下のようにする。帯域通過フィルタ３０の通
過帯域を、ｆ_IFを中心とする幅が±（ｆｄｍａｘ＋ｆ
ｍ）以下とする。低域通過フィルタ３１の通過帯域を、
ｆ_IF＋ｆ’−（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）以上とする。高域通
過フィルタ３２の通過帯域を、ｆ_IF−ｆ’＋（ｆｄｍａ
ｘ＋ｆｍ）以下とする。このように設定すれば、ターゲ
ットの速度によってメインローブの出力の一部が低域通
過フィルタ３１，高域通過フィルタ３２を、または、逆
にサイドローブの出力の一部が帯域通過フィルタ３０を
通過することがなくなる。

【００８２】以上のように、この実施例１によれば、制
御装置において、メインピークと、低周波側サイドロー
ブと高周波側サイドローブとの和との比が最大になるよ
うに遅延信号を生成するので、メインピークのみに基づ
き遅延信号を生成する場合と比べ、良好なＳ／Ｎで測定
することができる。さらに、メインピークにおけるスペ
クトル拡散が完全には行われず、メインピークのピーク
値が明瞭でない場合でも、測定精度は低下しない。

【００８３】実施例２．図３は、実施例２のレーザレー
ダ装置の受信部の構成図である。４０は中間周波数ｆ_IF
の信号を発生するマイクロ波発振器、４１は帯域通過フ
ィルタ１９の周波数ｆ_IF＋ｆｄの出力とマイクロ波発振
４０の周波数ｆ_IFの出力とを混合して、これらの和（２
ｆ_IF＋ｆｄ）及び差ｆｄの周波数の信号を出力する第１
のミキサ、４２は周波数（２ｆ_IF＋ｆｄ）の信号を抽出
する高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、４３は高域通過フィ
ルタ４２の出力と帯域通過フィルタ１９の出力とを混合
して、これらの和（３ｆ_IF＋２ｆｄ）及び差ｆ_IFの周波
数の信号を出力する第２のミキサ、４４は第２のミキサ
４３の出力から差ｆ_IFの周波数の信号を抽出する狭帯域
帯域通過フィルタ４４である。図３において、図１と同
一あるいは相当部分については、同一符号を付してい
る。

【００８４】次に動作について、図に基づいて説明す
る。送信部からの送信光およびローカル光は、上記実施
例１と同様に光周波数領域相関復調法に基づいて、擬似
ランダム変調されているものとする。受信光とローカル
光は光検出器１６で自乗検波され、増幅器１７で増幅さ
れる。増幅された受信信号はＢＰＦ１９でメインピーク
のみを通過させ、３分配される。これらのうちの１つは
速度信号を求めるために用いられる。

【００８５】上記３分配された受信信号の他の１つは、
第１のミキサ４１において、マイクロ波発振器４０で発
振するｆ_IFの信号とミキシングされる。この出力信号は
２ｆ_IF＋ｆｄおよびｆｄの中心周波数を持つスペクトル
となる。ＨＰＦ４２により、この出力信号のうちの２ｆ
_IF＋ｆｄのみが取り出される。第２のミキサにおいて、
ＨＰＦ４２の出力と上記３分配された受信信号の残りの
一つとがミキシングされる。このＨＰＦ４２の出力信号
は、３ｆ_IF＋２ｆｄおよびｆ_IFに中心周波数を持つスペ
クトルとなる。狭帯域ＢＰＦ４４により、この出力信号
のうちのｆ_IF近傍の周波数の信号のみが取り出されて、
この中心周波数ｆ_IFのスペクトルのみが制御装置２１に
導かれる。そして、制御装置２１ｂは、このスペクトル
のピークが最大になるような遅延信号を出力する。

【００８６】この実施例１の構成によれば、ターゲット
の速度によらず、制御装置２１ｂに達する信号は常に中
間周波数ｆ_IFである。このことは、制御処理２１ｂにお
ける処理が容易になることを意味する。

【００８７】また、ドップラシフトを打ち消すことによ
りＢＰＦ４４の帯域を非常に狭く取ることができるの
で、高いＳ／Ｎ比が得られる。相関をとる時間は最低で
も擬似ランダム変調の１系列長時間幅（Ｍτ；Ｍ：１系
列長ビット数，τ：変調周期）はかかることから、狭帯
域ＢＰＦ４４の帯域は１／Ｍτ以下とすることが可能で
ある。擬似ランダム信号にＭ系列を用いれば、Ｍ（＝２
^N −１；Ｎ：自然数）の値は任意に大きくできるので、
帯域を非常に狭く取ることができる。上記実施例１の場
合と同様に、伝搬時間と遅延時間が等しいとき狭帯域Ｂ
ＰＦ４４の出力は最大となる。このとき、周波数弁別器
２０によりドップラシフトを得てターゲットの速度を知
ることができる。

【００８８】以上のように、この実施例２によれば、制
御装置に入力される信号のドップラシフトが打ち消され
るので、フィルタの帯域を広くする必要がなくなり、良
好なＳ／Ｎで測定することができる。

【００８９】実施例３．図４は、実施例３のレーザレー
ダ装置の受信部の構成図である。５０は、周波数ｆ’
（ｆ’は変調周波数の差）の信号を発生するマイクロ波
発振器、５１は増幅器１７が出力する受信信号とマイク
ロ波発振器５０の出力信号とを混合するミキサ、５２は
増幅器１７の出力信号を増幅する第２の増幅器、５３は
後述の第２の帯域フィルタ５７の出力に基づき、第２の
増幅器５２のゲインをコントロールするゲインコントロ
ーラ、５４は第２の増幅器の出力からミキサ５１の出力
を減算する減算器、５５は第２の増幅器５２の出力とミ
キサ５１の出力とを加算する加算器、５６は減算器５４
の出力から所定の帯域の信号を取り出す第１の帯域通過
フィルタ（ＢＰＦ）、５７は加算器５５の出力から所定
の帯域の信号を取り出す第２の帯域通過フィルタ（ＢＰ
Ｆ）、５８は第１の帯域通過フィルタ５６が出力する位
相変調信号及び第２の帯域通過フィルタ５７が出力する
周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）の信号に基づき、距離信号、速度
信号、遅延信号を生成する信号処理装置である。図４に
おいて、図１と同一あるいは相当部分については、同一
符号を付している。

【００９０】図に基づいて説明する。送信部からの送信
光およびローカル光は上記実施例の場合と同様に光周波
数領域相関復調法に基づいて、擬似ランダム変調信号に
より周波数変調されているものとする。また、この送信
光およびローカル光の周波数変調は周波数切り替え時に
位相が不連続にならないとする。

【００９１】受信光とローカル光は光検出器１６で自乗
検波され、増幅器１７で増幅される。増幅された受信信
号は２分配される。上記２分配された受信信号の一つ
は、ミキサ５１において、マイクロ波発振器５０で発振
された周波数ｆ’の信号とミキシングされる。上記２分
配された受信信号の他方は、第２の増幅器５２により増
幅される。第２の増幅器５２のゲインは、ゲインコント
ロール５３により、常にＢＰＦ５７の出力が一定になる
ように制御される。ミキサ５１からの出力と第２の増幅
器５２からの出力はそれぞれ２分され、それぞれの一方
は減算器５４に、他方は加算器５５に入力される。減算
器５４および加算器５５の出力はそれぞれＢＰＦ５６，
５７に入力される。

【００９２】ここで、ＢＰＦ５６，５７を通過する信号
について考える。相関が取れているときの増幅器１７か
らの出力は、周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）の信号である。よっ
て、ミキサ５１の出力の周波数は（ｆ_IF＋ｆｄ＋
ｆ’），（ｆ_IF＋ｆｄ−ｆ’）の信号となる。したがっ
て、加算器５５の出力信号のスペクトルは、図５（ａ）
に示すように、これら３つの信号が合成されたスペクト
ルになる。

【００９３】また、減算器５４の出力信号のスペクトル
も同様であり、周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）の信号の位相と、
周波数（ｆ_IF＋ｆｄ＋ｆ’），（ｆ_IF＋ｆｄ−ｆ’）の
信号の位相とが１８０度（π）だけずれている点で異な
る。周波数（ｆ_IF＋ｆｄ＋ｆ’），（ｆ_IF＋ｆｄ−
ｆ’）の信号は、ＢＰＦ５６、５７の通過帯域外の信号
であるので、ＢＰＦ５６，５７を通過することができな
い。よって、このときのＢＰＦ５６，５７の出力は、図
５（ｂ）に示すように、増幅器５２からの周波数（ｆ_IF
＋ｆｄ）のみの信号である。ＢＰＦ５７の出力について
言えば、結局、第２の増幅器５２の出力と同じことにな
る。

【００９４】一方、非相関時において、増幅器１７から
の出力は、図２（ｂ）に示すように、３つの周波数（ｆ
_IF＋ｆｄ），（ｆ_IF＋ｆｄ＋ｆ’），（ｆ_IF＋ｆｄ−
ｆ’）で周波数変調された信号である。周波数が（ｆ_IF
＋ｆｄ＋ｆ’）または（ｆ_IF＋ｆｄ−ｆ’）であると
き、ミキサ５１により、周波数ｆ_IF＋ｆｄの信号が作ら
れる。ＢＰＦ５７は周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）の信号のみを
通過させるから、ＢＰＦ５７の出力の周波数は（ｆ_IF＋
ｆｄ）であって、そのレベルは図２（ｂ）のメインピー
ク信号、低周波側サイドローブ、及び、高周波側サイド
ローブを合成した信号となる。

【００９５】このように相関時，非相関時いずれの場合
も、ＢＰＦ５７の出力信号の周波数は（ｆ_IF＋ｆｄ）で
ある。このドップラ−周波数ｆｄに基づき、速度信号が
生成される。また、ゲインコントロール５３は、ＢＰＦ
５７の出力レベルが一定になるように、増幅器５２のゲ
インをコントロールしているので、ＢＰＦ５７の出力信
号の強度は一定となる。

【００９６】次にＢＰＦ５６の出力について説明する。
非相関時の信号を時間軸で見ると、たとえば図２７
（ニ）に示すように、その周波数は順番に（１）ｆ_IF＋
ｆｄ、（２）ｆ_IF＋ｆｄ＋ｆ’、（３）ｆ_IF＋ｆｄ−
ｆ’、（４）ｆ_IF＋ｆｄ、（５）ｆ_IF＋ｆｄ＋ｆ’、
（６）ｆ_IF＋ｆｄ、・・・となる。ＢＰＦ５６は周波数
（ｆ_IF＋ｆｄ）の信号のみを通過するから、上記（１）
（４）（６）の信号は第２の増幅器５２の出力が、上記
（２）（３）（５）の信号はミキサ５１の出力が、それ
ぞれＢＰＦ５６の出力端に現れる。また、ミキサ５１の
出力と第２の増幅器５２の出力とは減算器５４により合
成されるから、これらの出力間においてπの位相差を生
じている。

【００９７】ところで、第２の増幅器５２の出力信号の
位相と上記ミキサの出力信号の位相とは、非相関時には
周波数の変調に伴い、これらの入力経路（第２の増幅器
５２の信号か、それともミキサ５１からの信号か）がラ
ンダムに切り替えられるので、その位相は不連続になる
（なお、相関時において上記ミキサに出力は生じな
い）。さらに、ＢＰＦ５６の出力は周波数の変調に伴う
入力経路の切り替え時に位相がπずれることになる。次
式の条件を満たすときＢＰＦ５７の出力の位相は連続と
なる。ｆ’・τ＝Ｌ（Ｌ：自然数）

【００９８】したがって、ＢＰＦ５６の出力は擬似ラン
ダムに変調された位相変調信号となる。相関時には、図
６（ａ）のように周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）にメインピーク
が生じ、一方、非相関時には、スペクトルは図６（ｂ）
の斜線の領域に広がる。擬似ランダム変調（系列長Ｍ）
に関して位相変調と周波数変調を比べたとき、前者の方
がスペクトル拡散が完全に行われ、完全に非相関のとき
にメインピークのピーク値が相関時の１／Ｍ以下にな
る。すなわち、図４の構成によれば、ＢＰＦ５６の出力
は位相変調信号であるから、より高い精度で測定を行う
ことができる。

【００９９】信号処理装置５８は、メインピークのピー
ク値が最大になるようにローカル光に対する変調の遅延
時間を制御するとともに、ＢＰＦ５６とＢＰＦ５７の出
力からターゲットの距離と速度情報を得る。

【０１００】以上のように、この実施例３によれば、位
相変調信号に基づき信号処理を行うので、相関時のスペ
クトルと非相関時のスペクトルとを容易に区別すること
ができて完全に相関をとることが可能となり、良好なＳ
／Ｎで測定することができる。

【０１０１】実施例４．図７は、実施例４のレーザレー
ダ装置の受信部の構成図である。図７は、図４の信号処
理装置５８の詳細な内部構成を示す。６０は、ＢＰＦ５
６の出力とＢＰＦ５７の出力をミキシングするミキサ、
６１はミキサ６０と制御装置２１の間に配置された狭帯
域の低域通過フィルタである。図７において、図１、図
４と同一あるいは相当部分については、同一符号を付し
ている。

【０１０２】次に動作について説明する。受信部１の動
作は、基本的に実施例３の場合と同じである。先に述べ
たように、ＢＰＦ５６とＢＰＦ５７の出力信号の周波数
は（ｆ_IF＋ｆｄ）である。よって、ミキサ６０の出力は
ベースバンド信号となる。

【０１０３】ところで、非相関時において、ＢＰＦ５６
の出力は擬似ランダムに変調された位相変調信号とな
る。このとき、ミキサ６０の出力は、スペクトルが拡散
されていることから、より広いスペクトル分布を持つ。
したがって、ミクサ６０の出力信号は、狭帯域の低域通
過フィルタ６１により損失を受ける。これに対し、相関
時において、低域通過フィルタ６１による損失は少な
い。そして、完全に相関が取れたときに、狭帯域の低域
通過フィルタ６１の出力は最大値を取る。

【０１０４】制御装置２１ｃは、狭帯域の低域通過フィ
ルタ６１の出力が最大値を取るように遅延信号を調整す
る。このときの遅延時間ｔｄよりターゲット２４の距離
が、周波数弁別器２０より速度が、それぞれ測定され
る。

【０１０５】この実施例４によれば、実施例３と同様の
効果を奏するとともに、狭帯域の低域通過フィルタ６１
の帯域を、実施例２の場合と同様に非常に狭く取ること
ができるので高いＳ／Ｎ比が得られる。

【０１０６】実施例５．図８は、この実施例３のレーザ
レーダ装置の受信部の構成図である。図８は、図４の信
号処理装置５８の詳細な内部構成を示す。７０は通過中
心周波数を任意に変えることができる可変狭帯域帯域通
過フィルタである。図８において、図１、図４と同一あ
るいは相当部分については、同一符号を付している。

【０１０７】次に動作について説明する。受信部１の動
作は、基本的に実施例３の場合と同じである。先に述べ
たように、上記ＢＰＦ５６とＢＰＦ５７の出力信号の周
波数は（ｆ_IF＋ｆｄ）である。周波数弁別器２０からの
ターゲットの速度情報として、ＢＰＦ５７の出力信号の
周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）が得られる。可変狭帯域帯域通過
フィルタ７０は周波数弁別器２０からの信号を受けて、
その通過中心周波数を（ｆ_IF＋ｆｄ）に変えるようにす
る。相関がとれたとき、ＢＰＦ５６の出力信号のスペク
トルは、周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）に集中するから、相関が
とれるほど、ＢＰＦ７０の出力レベルは大きくなる。こ
の構成により、実施例４の場合と同様に、完全に相関が
取れたときに、可変狭帯域帯域通過フィルタ７０の出力
は最大値をとるようになる。

【０１０８】制御装置２１は、可変狭帯域帯域通過フィ
ルタ７０の出力が最大値を取るように遅延信号を調整す
る。このときの遅延時間ｔｄよりターゲットの距離が測
定される。

【０１０９】この実施例５によれば、実施例３と同様の
効果を奏するとともに、狭帯域の低域通過フィルタ６１
の帯域を、実施例２の場合と同様に非常に狭く取ること
ができるので高いＳ／Ｎ比が得られる。

【０１１０】実施例６．図９はこの実施例６のレーザレ
ーダ装置の受信部の構成図である。図９は、図４の信号
処理装置５８の詳細な内部構成を示す。８０はＢＰＦ５
６の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、
８１はＡ／Ｄ変換器８０が出力するデジタル信号に対し
てＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行う演算回路、
８２はローカル光に対する変調の遅延時間を制御すると
ともに、演算回路８１の演算結果からターゲットの距離
と速度情報を得る制御装置である。

【０１１１】次に動作について説明する。受信部１の動
作は、基本的に実施例３の場合と同じである。先に述べ
たように、上記ＢＰＦ５６とＢＰＦ５７の出力信号の周
波数は（ｆ_IF＋ｆｄ）である。ＢＰＦ５６の出力信号を
Ａ／Ｄ変換器８０によりデジタル信号に変換し、演算回
路８１により上記デジタル信号を擬似ランダム信号の１
系列長時間幅単位で区切り、その時間幅内のデータでＦ
ＦＴを行う。これにより、ＢＰＦ５６の出力信号のスペ
クトル分布が得られる。すでに述べたように、ＢＰＦ５
６の出力信号は位相変調信号であり、そのスペクトル
は、相関時には鋭い単一なピークを持つが、非相関時に
はスペクトル拡散の効果により非常にブロードな分布を
持つ。

【０１１２】制御装置８２は、上記スペクトルが鋭い単
一なピークを持つように、ローカル光に対する変調の遅
延時間を制御する。そして、相関がとれたときのスペク
トルからターゲットの距離と速度情報を得る。

【０１１３】この実施例６によれば、演算回路８１での
ＦＦＴを行っており、このときの周波数分解能は擬似ラ
ンダム信号の１系列長時間幅の逆数であり、比較的小さ
くできるので、高Ｓ／Ｎ比の測定ができる。

【０１１４】実施例７．図１０は、この実施例７のレー
ザレーダ装置の送信部の構成図である。同図において、
９０は単一波長で発振するＣＷレーザ発振器、９１はレ
ーザ発振器９０からのレーザ光を任意の割合で２つに分
ける分配器、９２，９３は分配器９１で分けられたレー
ザ光をそれぞれ変調する第１の変調器および第２の変調
器、９４は分配器９１と第２の変調器９３の間に置かれ
た周波数シフタである。第１の変調器９２の出力光は送
信光に、第２の変調器９３の出力光はローカル光に用い
られる。分配器９１は、偏光子、ミラー反射鏡、光ファ
イバカプラ等により構成される。また、周波数シフタ９
４は、音響光学素子（ＡＯ）、波長変換を行うラマンセ
ル、ＯＰＤ（optical parametric oscillator ）等によ
り構成される。

【０１１５】９５は擬似ランダム信号を発生し、第１の
変調器９２、第２の変調器９３にそれぞれ供給する系列
発生器、９６は系列発生器９３と第２の変調器９３の間
に設けられ、任意の遅延を与える可変遅延回路である。
系列発生器９５からの変調信号は第１の変調器９２には
直接に与えられ、第２の変調器９３には可変遅延回路９
６を介して与えられる。

【０１１６】次に動作について説明する。レーザ発振器
９０は単一波長、即ち単一周波数のＣＷレーザ光を発振
する。このレーザ光は分配器９１により、任意の割合で
２つに分けられ、それぞれ第１の変調器９２および第２
の変調器９３に入力される。第２の変調器９３と分配器
９１の間に周波数シフタ９４が置かれている。周波数シ
フタ９４は、第１の変調器９２に入力するレーザ光の周
波数と、第２の変調器９３に入力するレーザ光の周波数
との間に、中間周波数ｆ_IFに相当する周波数差を与え
る。

【０１１７】第１の変調器９２及び第２の変調器９３
は、それぞれ系列発生器９５で発生する２値の擬似ラン
ダム信号により上記レーザ光を変調する。ところで、可
変遅延回路９６により、第２の変調器９３に与えられる
擬似ランダム信号には、第１の変調器９２に与えられる
擬似ランダム信号に対して任意の遅延時間ｔ_D が与えら
れる。第１の変調器９２及び第２の変調器９３は、擬似
ランダム信号の２値（０，１）の間で周波数差ｆ’を与
える周波数変調を行うとする。このとき、第１の変調器
９２から出力されるレーザ光の周波数は擬似ランダム信
号の２値（０，１）に対応してｆ０，ｆ１であり、第２
の変調器９３から出力されるレーザ光の周波数は同様に
ｆ_IF＋ｆ０，ｆ_IF＋ｆ１となる。図１０の送信部１から
出力される送信光及びローカル光は、図１の送信部１か
らのものと同じである。

【０１１８】以上のように、この実施例７の構成によれ
ば、周波数領域相関復調法を用いたレーザレーダ装置に
おいて、第１の変調器９２からの出力光は擬似ランダム
信号で周波数変調された送信光に、第２の変調器９３か
らの出力光は送信光に対して時間遅延ｔ_D を持つ擬似ラ
ンダム信号で周波数変調されたローカル光として使用で
きる。このように、一つの光源９０からのレーザ光を送
信光とローカル光に用いているため、レーザ発振器が１
つですみ、さらに、２つの発振器の周波数を管理するた
めの周波数管理回路が不要となる。したがって、構成が
簡単になるとともに、送信光とローカル光の周波数管理
が容易なレーザレーダ装置を得ることができる。

【０１１９】なお、分配器９１として、レーザ光が各素
子間を空間伝搬するときには部分透過鏡が、光ファイバ
で伝搬するときはファイバカプラ等が用いられる。

【０１２０】実施例８．図１１は、この実施例８のレー
ザレーダ装置の送信部の構成図である。１００，１０１
は入力される第１，第２の印加電圧に基づきそれぞれ変
調を行う位相変調器である。１０２，１０３は第１，第
２の位相変調器１００，１０１に印加する電圧をそれぞ
れ制御する第１，第２の電圧制御装置である。

【０１２１】次に動作について説明する。図１１の送信
部において、印加する電圧を制御することにより、第
１，第２の位相変調器１００，１０１を周波数変調器と
して用いている。基本的な動作は実施例７の場合と同じ
である。

【０１２２】第１，第２の位相変調器１００，１０１
は、ＫＤＰやＬｉＮｂＯ₃ 等の電気光学結晶素子を材質
とする、位相変化が印加電圧に比例する線形の位相変調
器とする。系列発生器９５からの擬似ランダム信号に応
じて、第１，第２の電圧制御器１０２，１０３は、図１
２（ａ）に示すような波形の印可電圧を与える。同図の
電圧波形は、「０」のとき電圧Ｖ０の一定値であり、
「１」のとき電圧Ｖ０から電圧Ｖ１に線形に増加する鋸
歯状波である。位相変化の時間積分は周波数変化になる
ことから、信号が「１」のとき、位相変調器１００、１
０１を通過するレーザ光に一定量の周波数変化が生じ
る。このときレーザ光の周波数は一定値ｆ１である。他
方、信号が「０」のとき、印可電圧は一定値であるから
レーザ光の周波数は一定値ｆ０である。図１２（ｂ）に
第１の位相変調器１００による送信光の変調を示す。

【０１２３】また、図１３に第１，第２の位相変調器１
００，１０１に印加される電圧の、動作時における時間
波形例を示す。

【０１２４】このように位相変調器を周波数変調器とし
て用いることにより、簡単な構成で、送信光とローカル
光の周波数管理がさらに容易になるレーザレーダ装置を
得ることができる。

【０１２５】実施例９．図１４は、この実施例９のレー
ザレーダ装置の送信部の構成図である。図１４の送信部
１は、図１１の送信部１の周波数シフタを持たず、かわ
りに位相変調器に印加する電圧を調整することにより送
信光とローカル光との所定の周波数差を与えている。

【０１２６】この実施例９において、第２の位相変調器
１０１に周波数シフタの機能を持たせる。即ち、第１の
位相変調器１００による周波数シフト量に比べて、第２
の位相変調器１０１の周波数シフト量がｆ_IFだけ大きく
なるようにする。

【０１２７】そのための印加電圧波形を図１５（ｃ）に
示す。図１５（ａ）〜（ｄ）は、第１の位相変調器１０
０および第２の位相変調器１０１に与える、擬似ランダ
ム信号値に対する印加電圧と周波数シフト量の関係を示
す。印加電圧を時間軸上で一定にせずに、一定の傾きを
持たせて変化させることにより変調周波数が変化する。
したがって、同図にあるように、各擬似ランダム信号値
に対応して第２の位相変調器１０１に印加する電圧の傾
きを、第１の位相変調器１００に印加する電圧の傾きよ
りも、周波数シフト量ｆ_IFに相当する分だけ増加させる
ことにより、第２の位相変調器１０１に周波数シフタの
機能を持たせることができる。

【０１２８】図１６に、第１，第２の位相変調器１０
０，１０１に印加される電圧の動作時の時間波形例を示
す。この実施例９によれば、周波数シフタが不要にな
り、さらに構成が簡単で、かつ送信光とローカル光の周
波数管理が容易なレーザレーダ装置を得ることができ
る。

【０１２９】実施例１０．図１７は、この実施例１０の
レーザレーダ装置の送信部の構成図である。１１０はレ
ーザ発振器９０からのレーザ光を系列発生器９５からの
擬似ランダム信号により変調する変調器、１１１は系列
発生器９５で発生する擬似ランダム信号の１系列当たり
の時間幅を制御する系列時間幅制御器である。

【０１３０】次に動作について説明する。レーザ発振器
９０からのレーザ光は、変調器１１０において、系列発
生器９５からの擬似ランダム信号により変調される。変
調されたレーザ光は２つに分けられ、一方は送信光とな
る。他方は周波数シフタ９４により周波数ｆ_IFの周波数
シフトを受け、ローカル光として用いられる。

【０１３１】上記実施例１〜９の場合と異なり、ローカ
ル光の変調に遅延が掛かってない。したがって、大気伝
搬による時間遅延が、擬似ランダム信号の１系列分の時
間幅に等しいか、あるいはその整数倍に相当する距離か
らの受信光に対してのみ、ローカル光は完全に相関がと
れ、他方、それ以外からの距離からの反射光に対しては
非相関となる。よって、この実施例１１において、系列
発生器９５が発生する擬似ランダム信号の１系列分の時
間幅を変化させることにより、距離の掃引を行うことが
できる。

【０１３２】この実施例１０によれば、変調器が一つで
すむので、構成がさらに簡単で、かつ、送信光とローカ
ル光の周波数制御が容易な送信部が得ることができる。

【０１３３】実施例１１．図１８は、この実施例１１の
レーザレーダ装置の構成図である。１２０は受信部２か
らターゲットの距離・速度情報を受けることにより、タ
ーゲットの距離、速度を予測する予測回路である。

【０１３４】次に動作について説明する。受信部２にお
いて、ターゲットの速度・距離情報を得る方法は、上述
の光周波数領域相関復調法と同じである。予測回路１２
０では受信部２からターゲットの距離・速度情報を受け
ることにより、次に測定するときのターゲットの距離、
速度を予測する。予測についての具体的な処理内容は、
レーダ装置においてなされる一般的な処理と同様であ
る。そして、予測した距離情報に対応した遅延信号を送
信部１の可変遅延回路に与え、予測したターゲットの距
離周辺を調べる。加えて、予測したターゲットの速度情
報から予想ドップラ周波数を受信部２の周波数測定手段
へ与える。これにより、ターゲットの追尾を短時間に行
うことができる。

【０１３５】ところで、ターゲットが移動している場
合、受信光の１系列長当たりの時間幅はターゲットの速
度（ターゲットの距離が増える方向を正ととる）により
変化する。これを、図１９（ｄ）に示す通常の擬似ラン
ダム信号で変調されたローカル光と相関を取ると精度が
落ちる。そこで、予測したターゲットの速度情報を送信
部１の系列発生器に与えるとともに、ローカル光を変調
する擬似ランダム信号についてのみ、このターゲットの
速度情報のターゲットの速度に応じて、例えば、図１９
（ｂ），（ｃ）のように１ビット当たりの時間幅を段階
的に変えるようにする。

【０１３６】この実施例１１によれば、予測した距離情
報及び速度情報に基づき、ターゲットの存在が予想され
る部分について処理するので、処理を短時間で行うこと
ができ、測定時間が短くなる。さらにターゲットの追尾
を短時間で行うことができる。さらに、ローカル光の変
調をターゲットの予測速度に応じて切り替えるので、高
精度の測定を行うことができる。

【０１３７】実施例１２．図２０は、この実施例１２の
レーザレーダ装置の受信部の構成図である。１３０は、
周波数弁別器２０の出力に基づき通過中心周波数が変化
する可変狭帯域帯域通過フィルタである。

【０１３８】次に動作について説明する。この実施例１
２のレーザレーダ装置は、まずＣＷ波を送信してターゲ
ットのドップラ周波数を求め、ＢＰＦ１３０の通過帯域
を最適に設定し、次に擬似ランダム変調をかけることに
より距離情報を得る点を特徴とする。

【０１３９】図示しない送信部は、送信光及びローカル
光に対する擬似ランダム信号による変調を、任意に休止
することができる。すなわち、送信光及びローカル光に
ついて、未変調期間と変調期間とを任意に選択できる。
未変調期間において、送信光及びローカル光はＣＷ光で
あり、周波数弁別器２０からターゲットの速度情報とし
て、受信信号の周波数（ｆ_IF＋ｆｄ）が得られる。可変
狭帯域帯域通過フィルタ１３０は周波数弁別器２０から
の信号を受けて、通過中心周波数を（ｆ_IF＋ｆｄ）に変
える。

【０１４０】次に、上記実施例と同じ擬似ランダム信号
による変調器間に切り換えて、可変狭帯域帯域通過フィ
ルタ１３０の出力からターゲットの距離情報を得る。完
全に相関が取れたときに、可変狭帯域帯域通過フィルタ
１３０の出力は最大値を取る。制御装置２１は、可変狭
帯域帯域通過フィルタ１３０の出力が最大値を取るよう
にローカル光に対する擬似ランダム信号の遅延時間を制
御する。

【０１４１】この実施例１２によれば、まずドップラ周
波数情報を求め、ＢＰＦを最適に設定するので、ターゲ
ットの存在が予想される部分について処理するので、実
施例５の場合と同様に高Ｓ／Ｎ比の測定ができる。

【０１４２】実施例１３．図２１は、この実施例１３の
レーザレーダ装置の構成図である。１４０は送信部１
の、図示しない２種類以上の擬似ランダム信号を選択し
て発生する系列発生器に対し、切り換え信号を与える変
調制御回路である。

【０１４３】次に動作について説明する。送信部１は、
送信光及びローカル光に対して２種類以上の擬似ランダ
ム信号を選択して変調を行うことができる。これら２種
類以上の擬似ランダム信号を以下の条件で切り換えるこ
とにより、測定上の利点を得ることができる。

【０１４４】第１に、図２２（ｂ）に示すように、２種
類以上の擬似ランダム信号を交互に用いることにより、
複数のターゲットが互いに擬似ランダム信号の１系列分
の時間幅分離れている場合であっても、これらの反射光
を区別することができる。したがって、より遠距離また
精度の高い測定を行うことができる。なお、擬似ランダ
ム信号が１種類の場合、図２２（ａ）に示すように、タ
ーゲット１からの反射信号とターゲット２からの反射信
号は、いずれも同じ擬似ランダム信号（Ａ系列）である
ので、これらを区別することができない。

【０１４５】第２に、図２３（ａ）（ｂ）に示すよう
に、２種類以上の擬似ランダム信号として、距離分解能
に対応する１ビット当たりの時間幅がそれぞれ異なる系
列を用いることにより、測定時間が短くなる。要求され
る距離分解能を持つ擬似ランダム信号の１ビット当たり
の時間幅をτとする。まず、距離分解能がｋ倍である１
ビット当たりの時間幅がｋ・τである擬似ランダム信号
で測定し、次にターゲットが測定された距離周辺（距離
分解能程度の範囲）のみを１ビット当たりの時間幅がτ
の擬似ランダム信号で測定する。

【０１４６】これにより、全測定範囲を１ビット当たり
の時間幅がτの擬似ランダム信号で測定するよりも、１
回の距離測定で全測定範囲を掃引する遅延時間ｔｄの回
数を少なくし、測定に要する時間を短くすることができ
る。図２３は２種類の擬似ランダム信号を用いた例を示
したが、３種類またはそれ以上の擬似ランダム信号を用
いても良い。

【０１４７】なお、上記実施例１，２、３等おいて、周
波数測定手段として、入力信号からドップラ周波数を弁
別する周波数弁別器を用いているが、もちろん周波数測
定手段として、入力信号を増幅するリッミタアンプとこ
のリミッタアンプの出力信号の周波数を検出するカウン
タとの組合せによる周波数カウンタや、入力信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と上記Ａ／Ｄ変換器か
らの出力に基づきＦＦＴを行う演算回路からなる周波数
測定装置を用いても同様の効果が得られることは言うま
でもない。また、上記実施例７，８，９においては送信
光とローカル光の間に周波数差ｆ_IFを与えるために周波
数シフタを用いているが、測定対象が移動ターゲットで
あるか、光波レーダを速度取り締まり装置のような速度
が０近傍のターゲットを測る必要がない用途に用いる場
合には、ｆ_IF＝０であっても良いので、周波数シフタは
なくてもよい。

【０１４８】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、上記受信部に、上記合波光を検出する光検出器と、
上記光検出器の出力信号のうちの、上記中間周波数ｆ_IF
近傍の信号を通過させて、メインピーク信号を出力する
帯域通過フィルタと、上記光検出器の出力信号のうち
の、（ｆ_IF＋ｆ’）近傍の周波数を通過させて、高周波
側サイドローブ信号を出力する高域通過フィルタと、上
記光検出器の出力信号のうちの、（ｆ_IF−ｆ’）近傍の
周波数を通過させて、低周波側サイドローブ信号を出力
する低域通過フィルタと、上記帯域通過フィルタの出力
と、上記高域通過フィルタの出力と上記低域通過フィル
タの出力の和との比に基づき、上記ローカル光を変調す
る擬似ランダム信号の遅延信号を生成し、上記送信部に
対し出力する制御装置とを備えたので、相関がとれる遅
延信号を精度良く生成できて、測定精度が向上する。

【０１４９】また、請求項２の発明によれば、ターゲッ
トの最大測定速度に対応するドップラ周波数をｆｄｍａ
ｘ、擬似ランダム信号の変調周波数をｆｍとしたとき、
上記擬似ランダム信号による変調の際の周波数変移量
ｆ’及び上記送信光と上記ローカル光の発振周波数の差
ｆ_IFを、ｆ_IF≧ｆ’≧２（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）を満たす
ように設定したので、サイドローブ信号による影響を低
減できて、さらに、測定精度が向上する。

【０１５０】また、請求項３の発明によれば、上記帯域
通過フィルタの通過帯域を、ｆ_IFを中心として幅が±
（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）以下とし、上記高域通過フィルタ
の通過帯域を、ｆ_IF＋ｆ’−（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）以上
とし、上記低域通過フィルタの通過帯域を、ｆ_IF−ｆ’
＋（ｆｄｍａｘ＋ｆｍ）以下としたので、サイドローブ
信号による影響を低減できて、さらに、測定精度が向上
する。

【０１５１】また、請求項４の発明によれば、上記受信
部に、上記合波光を検出する光検出器と、上記光検出器
の出力信号のうちの、上記中間周波数ｆ_IF近傍の信号を
通過させる第１の帯域通過フィルタと、上記中間周波数
ｆ_IFの信号を発振するマイクロ波発振器と、上記光検出
器の出力信号と上記マイクロ波発振器の信号とを混合す
る第１のミキサと、上記第１のミキサの出力のうちの、
上記光検出器の出力信号の周波数と上記マイクロ波発振
器の出力信号の周波数との和の周波数の信号を通過させ
る高域通過フィルタと、上記第１の帯域透過フィルタの
出力信号と上記高域通過フィルタの出力とを混合する第
２のミキサと、上記第２のミキサの出力のうちの、上記
中間周波数ｆ_IF近傍の周波数を通過させる第２の帯域通
過フィルタと、上記第２の帯域通過フィルタの出力に基
づき、上記ローカル光を変調する擬似ランダム信号の遅
延信号を生成し、上記送信部に対し出力する制御装置と
を備えたので、制御信号の入力信号におけるドップラシ
フトによる影響が打ち消され、測定精度が向上する。

【０１５２】また、請求項５の発明によれば、上記受信
部に、上記合波光を検出する光検出器と、上記光検出器
の出力を増幅する利得可変増幅器と、上記周波数変移量
ｆ’の信号を発振するマイクロ波発振器と、上記光検出
器の出力と上記マイクロ波発振器の信号とを混合するミ
キサと、上記増幅器の出力と上記ミキサの出力とを加算
する加算器と、上記増幅器の出力と上記ミキサの出力と
を減算する減算器と、上記減算器の出力のうちの、上記
中間周波数ｆ_IF近傍の信号を通過させる第１の帯域通過
フィルタと、上記加算器の出力のうちの、上記中間周波
数ｆ_IF近傍の信号を通過させる第２の帯域通過フィルタ
と、上記利得可変増幅器の利得を制御して上記第２の帯
域通過フィルタの出力強度を一定とするゲインコントロ
ーラと、上記第１の帯域通過フィルタの出力及び上記第
２の帯域通過フィルタの出力に基づき、上記ローカル光
を変調する擬似ランダム信号の遅延信号を生成し、上記
送信部に対し出力する信号処理装置とを備えたので、相
関時のスペクトルと非相関時のスペクトルとを容易に区
別できて、測定精度が向上する。

【０１５３】また、請求項６の発明によれば、上記信号
処理装置に、上記第１の帯域通過フィルタの出力と上記
第２の帯域通過フィルタの出力とを混合するミキサと、
上記ミキサの出力のうちのベースバンド信号を通過させ
る狭帯域の低域通過フィルタと、上記狭帯域の低域通過
フィルタの出力を最大とするように、上記ローカル光を
変調する擬似ランダム信号に対する遅延時間を制御する
制御装置とを備えたので、簡単な構成により測定精度が
向上する。

【０１５４】また、請求項７の発明によれば、上記信号
処理装置に、上記第２の帯域通過フィルタの出力の周波
数を測定し、上記ターゲットの速度信号を出力する周波
数検出手段と、上記第１の帯域通過フィルタの出力のう
ちの、上記ターゲットの速度に対応する周波数近傍の信
号を通過させる可変帯域通過フィルタと、上記可変帯域
通過フィルタの出力を最大とするように、上記ローカル
光を変調する擬似ランダム信号に対する遅延時間を制御
する制御装置とを備えたので、フィルタ通過帯域を狭く
できて測定精度が向上する。

【０１５５】また、請求項８の発明によれば、上記信号
処理装置に、上記第１の帯域通過フィルタの出力をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器
が出力するデジタル信号に基づきＦＦＴ（Fast Fourier
Transform）を行う演算回路と、上記演算回路の出力
に基づき上記ローカル光を変調する擬似ランダム信号に
対する遅延時間を制御する制御装置とを備えたので、フ
ィルタ通過帯域を比較的狭い擬似ランダム信号の１系列
長時間幅の逆数とできて、測定精度が向上する。

【０１５６】また、請求項９の発明によれば、上記送信
部に、レーザ発振器と、上記レーザ発振器からの出力光
を２つに分ける分配手段と、上記２つの出力光の一方を
変調する第１の変調器と、上記２つの出力光の他方に対
し上記中間周波数ｆ_IFの周波数シフトを与える周波数シ
フタと、上記周波数シフタの出力光を変調する第２の変
調器と、上記第１の変調器に上記擬似ランダム信号を供
給する系列発生器と、上記系列発生器が出力する上記擬
似ランダム信号に対し時間遅延を与えた後に上記第２の
変調器に供給する可変遅延回路とを備えたので、レーザ
発振器が１つですみ構成が簡単になる。

【０１５７】また、請求項１０の発明によれば、上記第
１の変調器に、上記擬似ランダム信号に応じて変調電圧
を発生する第１の電圧制御器と、上記第１の電圧制御器
の出力電圧に基づき位相変調を行う第１の位相変調器と
を備えるとともに、上記第２の変調器に、上記擬似ラン
ダム信号に応じて変調電圧を発生する第２の電圧制御器
と、上記第２の電圧制御器の出力電圧に基づき位相変調
を行う第２の位相変調器とを備えたので、レーザ発振器
が１つですみ構成が簡単になるとともに、変調制御が容
易になる。

【０１５８】また、請求項１１の発明によれば、上記送
信部に、レーザ発振器と、上記レーザ発振器からの出力
光を２つに分ける分配手段と、上記擬似ランダム信号に
応じて変調電圧を発生する第１の電圧制御器と、上記第
１の電圧制御器の出力電圧に基づき上記２つに分けられ
た出力光の一方を変調する第１の位相変調器と、上記擬
似ランダム信号に応じて変調電圧を発生する第２の電圧
制御器と、上記第２の電圧制御器の出力電圧に基づき上
記２つに分けられた出力光の他方を変調する第２の位相
変調器と、上記第１の電圧制御器に上記擬似ランダム信
号を供給する系列発生器と、上記系列発生器が出力する
上記擬似ランダム信号に対し時間遅延を与えた後に上記
第２の電圧制御器に供給する可変遅延回路とを備え、同
値の擬似ランダム信号に対して変調された、上記第１の
位相変調器の出力光及び上記第２の位相変調器の出力光
との周波数の差が上記中間周波数ｆ_IFとなるように、上
記第１の電圧制御器の出力電圧と上記第２の電圧制御器
の出力電圧を設定するので、レーザ発振器が１つです
み、さらに、周波数シフタが不要になるので構成が簡単
になる。

【０１５９】また、請求項１２の発明によれば、上記送
信部に、レーザ発振器と、上記レーザ発振器からの出力
光を擬似ランダム信号で変調する変調器と、上記変調器
からの出力光を２つに分けて、一方を送信光として出力
する分配手段と、上記分配手段の２つの出力光の他方に
対し上記中間周波数ｆ_IFの周波数シフトを与えてローカ
ル光として出力する周波数シフタと、上記変調器に与え
る擬似ランダム信号を発生する系列発生器と、上記擬似
ランダム信号の１系列当たりの時間幅を制御する制御器
とを備えたので、可変遅延回路が不要になり、さらに構
成が簡単になる。

【０１６０】また、請求項１３の発明によれば、上記受
信部からの上記ターゲットの距離信号及び速度信号に基
づき上記ターゲットの位置と速度を予測するとともに、
この予測結果に基づき上記遅延信号を発生する予測回路
を備えたので、予測情報に基づき処理を迅速に行うこと
ができる。

【０１６１】また、請求項１４の発明によれば、上記送
信部は、上記予測回路が予測したターゲットの速度信号
を受けて、上記擬似ランダム信号の１ビット当たりの時
間幅を変化させるので、測定精度が向上する。

【０１６２】

【０１６３】

【０１６４】

【０１６５】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１のレーザレーダ装置の構
成図である。

【図２】この発明の実施例１のレーザレーダ装置の非
相関時における受信信号の周波数の時間変化とそのスペ
クトルを示す図である。

【図３】この発明の実施例２のレーザレーダ装置の受
信部の構成図である。

【図４】この発明の実施例３のレーザレーダ装置の受
信部の構成図である。

【図５】この発明の実施例３のレーザレーダ装置の受
信部のＢＰＦ５７の入力信号のスペクトル及び出力信号
のスペクトルを示す図である。

【図６】この発明の実施例３のレーザレーダ装置の受
信部のＢＰＦ５６の出力信号のスペクトルを示す図であ
る。

【図７】この発明の実施例４のレーザレーダ装置の受
信部の構成図である。

【図８】この発明の実施例５のレーザレーダ装置の受
信部の構成図である。

【図９】この発明の実施例６のレーザレーダ装置の受
信部の構成図である。

【図１０】この発明の実施例７のレーザレーダ装置の
送信部の構成図である。

【図１１】この発明の実施例８のレーザレーダ装置の
送信部の構成図である。

【図１２】実施例８の送信部の第１の位相変調器１０
０に与える、擬似ランダム信号値に対する印加電圧と周
波数シフト量の関係を示す図である。

【図１３】実施例８の送信部の第１，第２の位相変調
器１００，１０１に印加される動作電圧の時間波形例を
示す図である。

【図１４】この発明の実施例９のレーザレーダ装置の
送信部の構成図である。

【図１５】実施例９の送信部の第１，第２の位相変調
器１００，１０１に与える、擬似ランダム信号値に対す
る印加電圧と周波数シフト量の関係を示す図である。

【図１６】実施例９の送信部の第１，第２の位相変調
器１００，１０１に印加される動作電圧の時間波形例を
示す図である。

【図１７】この発明の実施例１０のレーザレーダ装置
の送信部の構成図である。

【図１８】この発明の実施例１１のレーザレーダ装置
の構成図である。

【図１９】この発明の実施例１１のレーザレーダ装置
における、移動ターゲットからの受信光の１系列長の時
間変化を示す図である。

【図２０】この発明の実施例１２のレーザレーダ装置
の受信部の構成図である。

【図２１】この発明の実施例１３のレーザレーダ装置
の構成図である。

【図２２】この発明の実施例１３のレーザレーダ装置
における、２種類以上の擬似ランダム信号を交互に用い
て送信光に変調したときの擬似ランダム信号の１系列分
の時間幅分離れた２つのターゲットからの反射光を示
す。

【図２３】この発明の実施例１３のレーザレーダ装置
における、１ビットあたりの時間幅が異なる２種類の擬
似ランダムデータを用いた測定方法の説明図である。

【図２４】従来の、光源にＣＷレーザを用い、送信光
を擬似ランダム信号で変調することによりターゲットの
距離情報を得るレーザレーダ装置の構成図である。

【図２５】従来の、光源にコヒーレントＣＷレーザを
用いたレーサレーダ装置の構成図である。

【図２６】光周波数領域相関復調法における、相関時
の受信信号の周波数の時間変化とそのスペクトルを示
す。

【図２７】光周波数領域相関復調法における、非相関
時の受信信号の周波数の時間変化とそのスペクトルを示
す。

【符号の説明】

１送信部、２受信部、３送信光学系、４受信光
学系、５ＣＷ光を発振するレーザ発振器、６変調
器、７擬似ランダム信号を発生する系列発生器、８
光検出器、９遅延相関器、１０表示記録部、１１
レーザ発振器、１２ローカル発振器、１３系列発生
器、１４可変遅延回路、１５周波数管理回路、１６
自乗検波を行う光検出器、１７増幅器、１８高周
波通過フィルタ、１９帯域透過フィルタ、２０周波
数弁別器、２１制御装置、２２送信光、２３ター
ゲット、３０メインピーク近傍の周波数を通過する第
２の帯域透過フィルタ、３１低周波側のサイドローブ
近傍の周波数を通過する低域通過フィルタ、３２高周
波側のサイドローブ近傍の周波数を通過させる高域通過
フィルタ、４０中間周波数ｆＩＦの信号を発生するマ
イクロ波発振器、４１第１のミキサ、４２高域通過フ
ィルタ、４３第２のミキサ、４４狭帯域帯域透過フ
ィルタ、５０ｆ’の信号を発生するマイクロ波発振
器、５１ミキサ、５２第２の増幅器、５３第２の
増幅器５２のゲインをコントロールするゲインコントロ
ーラ、５４減算器、５５加算器、５６第１の帯域
透過フィルタ、５７第２の帯域透過フィルタ、５８
信号処理装置、６０ミキサ、６１狭帯域の低域通過フ
ィルタ、７０可変狭帯域帯域透過フィルタ、８０Ａ
／Ｄ変換器、８１Ａ／Ｄ変換器８０からのデジタル信
号にＦＦＴを行う演算回路、８２制御装置、９０単
一波長で発振するＣＷレーザ発振器、９１レーザ光を
任意の割合で２つに分ける分配器、９２，９３第１お
よび第２の変調器、９４周波数シフタ、９５擬似ラ
ンダム信号を発生する系列発生器、９６任意の遅延を
与える可変遅延回路、１００，１０１第１，第２の位
相変調器、１０２，１０３第１，第２の電圧制御装
置、１１０変調器、１１１擬似ランダム信号の１系
列当たりの時間幅を制御する系列時間幅制御装置、１２
０ターゲットの距離、速度を予測する予測回路、１３
０可変狭帯域帯域透過フィルタ、１３５加算器、１
４０系列発生器に対し、切り換え信号を与える系列制
御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０４Ｂ 10/105 10/22 (56)参考文献特開平３−75581（ＪＰ，Ａ) 特開平６−102347（ＪＰ，Ａ) 特開平５−87913（ＪＰ，Ａ) 特開平３−160384（ＪＰ，Ａ) 特開昭47−37287（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 G01C 3/00 - 3/32 H04B 10/00 - 10/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を擬似ランダム信号で周波数変
調した送信光及びローカル光を出力する送信部と、上記
送信光をターゲットに対して送信する送信光学系と、上
記ターゲットからの反射光を受光する受信光学系と、上
記受信光学系からの反射光と上記送信部からのローカル
光との合波光に基づき処理を行い、上記ターゲットの距
離信号及び速度信号を出力するとともに、上記ローカル
光を変調する擬似ランダム信号を遅延させる遅延信号を
出力する受信部とを備えたレーザレーダ装置において、上記送信部による上記送信光及び上記ローカル光に対す
る上記擬似ランダム信号による変調の際の周波数変移量
をｆ’、上記送信光と上記ローカル光との周波数差をｆ
_IFとしたとき、上記受信部に、上記合波光を検出する光検出器と、上記光検出器の出力信号のうちの、上記中間周波数ｆ_IF
近傍の信号を通過させて、メインピーク信号を出力する
帯域通過フィルタと、上記光検出器の出力信号のうちの、（ｆ_IF＋ｆ’）近傍
の周波数を通過させて、高周波側サイドローブ信号を出
力する高域通過フィルタと、上記光検出器の出力信号のうちの、（ｆ_IF−ｆ’）近傍
の周波数を通過させて、低周波側サイドローブ信号を出
力する低域通過フィルタと、上記帯域通過フィルタの出力と、上記高域通過フィルタ
の出力と上記低域通過フィルタの出力の和との比に基づ
き、上記ローカル光を変調する擬似ランダム信号の遅延
信号を生成し、上記送信部に対し出力する制御装置とを
備えたことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】ターゲットの最大測定速度に対応するド
ップラ周波数をｆｄｍａｘ、擬似ランダム信号の変調周
波数をｆｍとしたとき、上記擬似ランダム信号による変
調の際の周波数変移量ｆ’及び上記送信光と上記ローカ
ル光の発振周波数の差ｆ_IFを、ｆ_IF≧ｆ’≧２（ｆｄｍ
ａｘ＋ｆｍ）を満たすように設定したことを特徴とする
請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】上記受信部における上記帯域通過フィル
タの通過帯域を、ｆ_IFを中心として幅が±（ｆｄｍａｘ
＋ｆｍ）以下とし、上記高域通過フィルタの通過帯域を、ｆ_IF＋ｆ’−（ｆ
ｄｍａｘ＋ｆｍ）以上とし、上記低域通過フィルタの通過帯域を、ｆ_IF−ｆ’＋（ｆ
ｄｍａｘ＋ｆｍ）以下としたことを特徴とする請求項２
記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】レーザ光を擬似ランダム信号で周波数変
調した送信光及びローカル光を出力する送信部と、上記
送信光をターゲットに対して送信する送信光学系と、上
記ターゲットからの反射光を受光する受信光学系と、上
記受信光学系からの反射光と上記送信部からのローカル
光との合波光に基づき処理を行い、上記ターゲットの距
離信号及び速度信号を出力するとともに、上記ローカル
光を変調する擬似ランダム信号を遅延させる遅延信号を
出力する受信部とを備えたレーザレーダ装置において、上記送信光と上記ローカル光との周波数差をｆ_IFとした
とき、上記受信部に、上記合波光を検出する光検出器と、上記光検出器の出力信号のうちの、上記中間周波数ｆ_IF
近傍の信号を通過させる第１の帯域通過フィルタと、上記中間周波数ｆ_IFの信号を発振するマイクロ波発振器
と、上記光検出器の出力信号と上記マイクロ波発振器の信号
とを混合する第１のミキサと、上記第１のミキサの出力のうちの、上記光検出器の出力
信号の周波数と上記マイクロ波発振器の出力信号の周波
数との和の周波数の信号を通過させる高域通過フィルタ
と、上記第１の帯域透過フィルタの出力信号と上記高域通過
フィルタの出力とを混合する第２のミキサと、上記第２のミキサの出力のうちの、上記中間周波数ｆ_IF
近傍の周波数を通過させる第２の帯域通過フィルタと、上記第２の帯域通過フィルタの出力に基づき、上記ロー
カル光を変調する擬似ランダム信号の遅延信号を生成
し、上記送信部に対し出力する制御装置とを備えたこと
を特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項５】レーザ光を擬似ランダム信号で周波数変
調した送信光及びローカル光を出力する送信部と、上記
送信光をターゲットに対して送信する送信光学系と、上
記ターゲットからの反射光を受光する受信光学系と、上
記受信光学系からの反射光と上記送信部からのローカル
光との合波光に基づき処理を行い、上記ターゲットの距
離信号及び速度信号を出力するとともに、上記ローカル
光を変調する擬似ランダム信号を遅延させる遅延信号を
出力する受信部とを備えたレーザレーダ装置において、上記送信部による上記送信光及び上記ローカル光に対す
る上記擬似ランダム信号による変調の際の周波数変移量
をｆ’、上記送信光と上記ローカル光との周波数差をｆ
_IFとしたとき、上記受信部に、上記合波光を検出する光検出器と、上記光検出器の出力を増幅する利得可変増幅器と、上記周波数変移量ｆ’の信号を発振するマイクロ波発振
器と、上記光検出器の出力と上記マイクロ波発振器の信号とを
混合するミキサと、上記増幅器の出力と上記ミキサの出力とを加算する加算
器と、上記増幅器の出力と上記ミキサの出力とを減算する減算
器と、上記減算器の出力のうちの、上記中間周波数ｆ_IF近傍の
信号を通過させる第１の帯域通過フィルタと、上記加算器の出力のうちの、上記中間周波数ｆ_IF近傍の
信号を通過させる第２の帯域通過フィルタと、上記利得可変増幅器の利得を制御して上記第２の帯域通
過フィルタの出力強度を一定とするゲインコントローラ
と、上記第１の帯域通過フィルタの出力及び上記第２の帯域
通過フィルタの出力に基づき、上記ローカル光を変調す
る擬似ランダム信号の遅延信号を生成し、上記送信部に
対し出力する信号処理装置とを備えたことを特徴とする
レーザレーダ装置。
【請求項６】上記信号処理装置に、上記第１の帯域通過フィルタの出力と上記第２の帯域通
過フィルタの出力とを混合するミキサと、上記ミキサの出力のうちのベースバンド信号を通過させ
る狭帯域の低域通過フィルタと、上記狭帯域の低域通過フィルタの出力を最大とするよう
に、上記ローカル光を変調する擬似ランダム信号に対す
る遅延時間を制御する制御装置とを備えたことを特徴と
する請求項５記載のレーザレーダ装置。
【請求項７】上記信号処理装置に、上記第２の帯域通過フィルタの出力の周波数を測定し、
上記ターゲットの速度信号を出力する周波数検出手段
と、上記第１の帯域通過フィルタの出力のうちの、上記ター
ゲットの速度に対応する周波数近傍の信号を通過させる
可変帯域通過フィルタと、上記可変帯域通過フィルタの出力を最大とするように、
上記ローカル光を変調する擬似ランダム信号に対する遅
延時間を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする
請求項５記載のレーザレーダ装置。
【請求項８】上記信号処理装置に、上記第１の帯域通過フィルタの出力をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器が出力するデジタル信号に基づきＦＦ
Ｔ（Fast Fourier Transform）を行う演算回路と、上
記演算回路の出力に基づき上記ローカル光を変調する擬
似ランダム信号に対する遅延時間を制御する制御装置と
を備えたことを特徴とする請求項５記載のレーザレーダ
装置。
【請求項９】レーザ光を擬似ランダム信号で周波数変
調した送信光及びローカル光を出力する送信部と、上記
送信光をターゲットに対して送信する送信光学系と、上
記ターゲットからの反射光を受光する受信光学系と、上
記受信光学系からの反射光と上記送信部からのローカル
光との合波光に基づき処理を行い、上記ターゲットの距
離信号及び速度信号を出力するとともに、上記ローカル
光を変調する擬似ランダム信号を遅延させる遅延信号を
出力する受信部とを備えたレーザレーダ装置において、上記送信部による上記送信光及び上記ローカル光に対す
る上記擬似ランダム信号による変調の際の周波数変移量
をｆ’、上記送信光と上記ローカル光との周波数差をｆ
_IFとしたとき、上記送信部に、レーザ発振器と、上記レーザ発振器からの出力光を２つに分ける分配手段
と、上記２つの出力光の一方を変調する第１の変調器と、上記２つの出力光の他方に対し上記中間周波数ｆ_IFの周
波数シフトを与える周波数シフタと、上記周波数シフタの出力光を変調する第２の変調器と、上記第１の変調器に上記擬似ランダム信号を供給する系
列発生器と、上記系列発生器が出力する上記擬似ランダム信号に対し
時間遅延を与えた後に上記第２の変調器に供給する可変
遅延回路とを備えたことを特徴とするレーザレーダ装
置。
【請求項１０】上記第１の変調器に、上記擬似ランダ
ム信号に応じて変調電圧を発生する第１の電圧制御器
と、上記第１の電圧制御器の出力電圧に基づき位相変調
を行う第１の位相変調器とを備えるとともに、上記第２の変調器に、上記擬似ランダム信号に応じて変
調電圧を発生する第２の電圧制御器と、上記第２の電圧
制御器の出力電圧に基づき位相変調を行う第２の位相変
調器とを備えたことを特徴とする請求項９記載のレーザ
レーダ装置。
【請求項１１】レーザ光を擬似ランダム信号で周波数
変調した送信光及びローカル光を出力する送信部と、上
記送信光をターゲットに対して送信する送信光学系と、
上記ターゲットからの反射光を受光する受信光学系と、
上記受信光学系からの反射光と上記送信部からのローカ
ル光との合波光に基づき処理を行い、上記ターゲットの
距離信号及び速度信号を出力するとともに、上記ローカ
ル光を変調する擬似ランダム信号を遅延させる遅延信号
を出力する受信部とを備えたレーザレーダ装置におい
て、上記送信部による上記送信光及び上記ローカル光に対す
る上記擬似ランダム信号による変調の際の周波数変移量
をｆ’、上記送信光と上記ローカル光との周波数差をｆ
_IFとしたとき、上記送信部に、レーザ発振器と、上記レーザ発振器からの出力光を２つに分ける分配手段
と、上記擬似ランダム信号に応じて変調電圧を発生する第１
の電圧制御器と、上記第１の電圧制御器の出力電圧に基づき上記２つに分
けられた出力光の一方を変調する第１の位相変調器と、上記擬似ランダム信号に応じて変調電圧を発生する第２
の電圧制御器と、上記第２の電圧制御器の出力電圧に基づき上記２つに分
けられた出力光の他方を変調する第２の位相変調器と、上記第１の電圧制御器に上記擬似ランダム信号を供給す
る系列発生器と、上記系列発生器が出力する上記擬似ランダム信号に対し
時間遅延を与えた後に上記第２の電圧制御器に供給する
可変遅延回路とを備え、同値の擬似ランダム信号に対して変調された、上記第１
の位相変調器の出力光及び上記第２の位相変調器の出力
光との周波数の差が上記中間周波数ｆ_IFとなるように、
上記第１の電圧制御器の出力電圧と上記第２の電圧制御
器の出力電圧を設定することを特徴とするレーザレーダ
装置。
【請求項１２】レーザ光を擬似ランダム信号で周波数
変調した送信光及びローカル光を出力する送信部と、上
記送信光をターゲットに対して送信する送信光学系と、
上記ターゲットからの反射光を受光する受信光学系と、
上記受信光学系からの反射光と上記送信部からのローカ
ル光との合波光に基づき処理を行い、上記ターゲットの
距離信号及び速度信号を出力するとともに、上記ローカ
ル光を変調する擬似ランダム信号を遅延させる遅延信号
を出力する受信部とを備えたレーザレーダ装置におい
て、上記送信部による上記送信光及び上記ローカル光に対す
る上記擬似ランダム信号による変調の際の周波数変移量
をｆ’、上記送信光と上記ローカル光との周波数差をｆ
_IFとしたとき、上記送信部に、レーザ発振器と、上記レーザ発振器からの出力光を擬似ランダム信号で変
調する変調器と、上記変調器からの出力光を２つに分けて、一方を送信光
として出力する分配手段と、上記分配手段の２つの出力光の他方に対し上記中間周波
数ｆ_IFの周波数シフトを与えてローカル光として出力す
る周波数シフタと、上記変調器に与える擬似ランダム信号を発生する系列発
生器と、上記擬似ランダム信号の１系列当たりの時間幅を制御す
る制御器とを備えたことを特徴とするレーザレーダ装
置。
【請求項１３】上記受信部からの上記ターゲットの距
離信号及び速度信号に基づき上記ターゲットの位置と速
度を予測するとともに、この予測結果に基づき上記遅延
信号を発生する予測回路を備えたことを特徴とする請求
項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項１４】上記送信部は、上記予測回路が予測し
たターゲットの速度信号を受けて、上記擬似ランダム信
号の１ビット当たりの時間幅を変化させることを特徴と
する請求項１３記載のレーザレーダ装置。
【請求項１５】上記周波数検出手段を、周波数弁別器
により構成したことを特徴とする請求項７記載のレーザ
レーダ装置。
【請求項１６】上記周波数検出手段を、入力された信
号を増幅するリミッタアンプと、上記リミッタアンプの
出力をカウントする周波数カウンタとにより構成したこ
とを特徴とする請求項７記載のレーザレーダ装置。
【請求項１７】上記周波数検出手段を、入力されたア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
上記Ａ／Ｄ変換器が出力するデジタル信号に対しＦＦＴ
を行う演算回路とにより構成したことを特徴とする請求
項７記載のレーザレーダ装置。