JPH0220933B2 - - Google Patents
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- JPH0220933B2 JPH0220933B2 JP54033397A JP3339779A JPH0220933B2 JP H0220933 B2 JPH0220933 B2 JP H0220933B2 JP 54033397 A JP54033397 A JP 54033397A JP 3339779 A JP3339779 A JP 3339779A JP H0220933 B2 JPH0220933 B2 JP H0220933B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path
-
- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
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- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
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- Electromagnetism (AREA)
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、後方散乱されて受信された信号、
特に大気中に送信されて後方散乱されたライダー
信号のコントラストレンジ（Contrast range）
を圧縮するための方法と装置に関する。
特に大気中に送信されて後方散乱されたライダー
信号のコントラストレンジ（Contrast range）
を圧縮するための方法と装置に関する。
散乱の物理学的過程によつて発生する信号の測
定と利用は技術分野で次第に広まつている。その
場合散乱された信号の種類、散乱する物体、測定
の目的な全くいろいろに異なつている。信号の種
類の例としてこゝでは無線周波、光及び音響或い
は超音波のみを挙げておくことにする。散乱する
物体はたとえば航空機、排ガス雲、陸と海の間の
境界層或いは被加工片の材料欠陥などである場合
がある。測定の目的は屡々測定法（レーダー、ラ
イダー、音響測深器、ソナー）の略記との関連で
一般に知られている。
定と利用は技術分野で次第に広まつている。その
場合散乱された信号の種類、散乱する物体、測定
の目的な全くいろいろに異なつている。信号の種
類の例としてこゝでは無線周波、光及び音響或い
は超音波のみを挙げておくことにする。散乱する
物体はたとえば航空機、排ガス雲、陸と海の間の
境界層或いは被加工片の材料欠陥などである場合
がある。測定の目的は屡々測定法（レーダー、ラ
イダー、音響測深器、ソナー）の略記との関連で
一般に知られている。
これらの測定方法の共通の特徴は、一般に、散
乱部体に関する二種類の情報が得られることであ
る。散乱する物体の距離は伝播速度と、信号の発
生から検出迄に必要とする時間とから推定するこ
とができる。散乱する物体の特性については散乱
された信号の大きさがしばしば情報を与え、場合
によつてはその時間的な経過が情報を与える。
乱部体に関する二種類の情報が得られることであ
る。散乱する物体の距離は伝播速度と、信号の発
生から検出迄に必要とする時間とから推定するこ
とができる。散乱する物体の特性については散乱
された信号の大きさがしばしば情報を与え、場合
によつてはその時間的な経過が情報を与える。
散乱された信号の測定に基づく典型的な方法は
ライダー原理による大気中の有害ガスの遠隔測定
である。この方法の場合には短かい光パルスが送
信されて、後方散乱された光の時間的経過が測定
される。光の波長から有害ガスの種類を推定する
ことができ、送信された信号と受信された信号の
間の継続時間は光速を介して散乱位置（即ち有害
ガス雲）迄の距離を明らかにし、信号の大きさは
散乱位置のガスの濃度を知らせる。
ライダー原理による大気中の有害ガスの遠隔測定
である。この方法の場合には短かい光パルスが送
信されて、後方散乱された光の時間的経過が測定
される。光の波長から有害ガスの種類を推定する
ことができ、送信された信号と受信された信号の
間の継続時間は光速を介して散乱位置（即ち有害
ガス雲）迄の距離を明らかにし、信号の大きさは
散乱位置のガスの濃度を知らせる。
ライダー信号の大きさは濃度のみならず、受信
器と散乱位置の間の距離Ｒによつても異なる。所
謂ライダー公式（gleichung）から結論されるよ
うに、散乱位置Ｒからの信号はその他の条件が同
じ場合１／R2に比例する。何となれば受信面Ａ
をもつライダー系の受信光学器械は、立体角Ａ／
R2に含まれる、距離Ｒから出る散乱光を集める
からである。このことはたとえば100メートル〜
10キロメートルの距離に散乱位置がある場合は
１：10000のライダー信号の弱化を意味する。そ
の場合大気中の吸収及び散乱の損失はまだ考慮さ
れてない。ライダー信号のこの大きな所謂コント
ラストレンジ（この例の場合10000）はそれ以上
の信号処理には不適である。それ故に、距離によ
る信号の大きさの強い依存性を減少させるため
に、換言すれば信号コントラストレンジを圧縮さ
せるいろいろの方法が利用されている。これらの
公知の方法には次のようなものがある。即ち １ 対数増幅器 受信された信号が増幅器に送られる。この増
幅器の出力信号は入力信号に比例するのでな
く、その対数に比例している。しかし必要な大
きさの帯域幅と入力側に要求される大きなコン
トラストレンジとを有する対数増幅器は理想的
な対数の増幅特性曲線から大きなずれを示す。
このずれによつて信号の大きさの量的評価への
利用性が著しく制限される。
器と散乱位置の間の距離Ｒによつても異なる。所
謂ライダー公式（gleichung）から結論されるよ
うに、散乱位置Ｒからの信号はその他の条件が同
じ場合１／R2に比例する。何となれば受信面Ａ
をもつライダー系の受信光学器械は、立体角Ａ／
R2に含まれる、距離Ｒから出る散乱光を集める
からである。このことはたとえば100メートル〜
10キロメートルの距離に散乱位置がある場合は
１：10000のライダー信号の弱化を意味する。そ
の場合大気中の吸収及び散乱の損失はまだ考慮さ
れてない。ライダー信号のこの大きな所謂コント
ラストレンジ（この例の場合10000）はそれ以上
の信号処理には不適である。それ故に、距離によ
る信号の大きさの強い依存性を減少させるため
に、換言すれば信号コントラストレンジを圧縮さ
せるいろいろの方法が利用されている。これらの
公知の方法には次のようなものがある。即ち １ 対数増幅器 受信された信号が増幅器に送られる。この増
幅器の出力信号は入力信号に比例するのでな
く、その対数に比例している。しかし必要な大
きさの帯域幅と入力側に要求される大きなコン
トラストレンジとを有する対数増幅器は理想的
な対数の増幅特性曲線から大きなずれを示す。
このずれによつて信号の大きさの量的評価への
利用性が著しく制限される。
２ 光電子増倍管の増幅定数の変化
光検出器としての光電子増倍管を有するライ
ダー系では測定過程中高圧の変調による光電子
増倍管の増幅率が変化することがある。しかし
光電子増倍管は150〜1000nmのスペクトル領域
に対してのみ適している。その上光電子増倍管
の増幅率は、広範囲に亘つて高圧と共に指数的
に増加し、時間的に線状の電圧上昇（所謂のこ
ぎり波状電圧）のみが簡単な手段で充分正確に
行なわれるだけであるので、この種の装置では
１／R2・依存性を補償することができない。
簡単なのこぎり波状電圧以外の他の、費用がか
かる電圧態様の生成によつても目的は達成され
ない。何となれば光電子増倍管はその増幅率が
制御不可能の媒介変数並びにそれまでのそれ自
体の履歴に大きく依存しているからである。
ダー系では測定過程中高圧の変調による光電子
増倍管の増幅率が変化することがある。しかし
光電子増倍管は150〜1000nmのスペクトル領域
に対してのみ適している。その上光電子増倍管
の増幅率は、広範囲に亘つて高圧と共に指数的
に増加し、時間的に線状の電圧上昇（所謂のこ
ぎり波状電圧）のみが簡単な手段で充分正確に
行なわれるだけであるので、この種の装置では
１／R2・依存性を補償することができない。
簡単なのこぎり波状電圧以外の他の、費用がか
かる電圧態様の生成によつても目的は達成され
ない。何となれば光電子増倍管はその増幅率が
制御不可能の媒介変数並びにそれまでのそれ自
体の履歴に大きく依存しているからである。
３ 直線増幅器の増幅定数の変化
この方法では測定中に増幅の何回もの急速な
切換によつて信号圧縮が達成される。しかし増
幅が行なわれている間および本来の接続過程に
よつて若起される過渡状態（Transienten）の
間に利用価値のある情報を提供しない時間領域
が生じる。この情報損失はこの方法の有用性を
制限する。
切換によつて信号圧縮が達成される。しかし増
幅が行なわれている間および本来の接続過程に
よつて若起される過渡状態（Transienten）の
間に利用価値のある情報を提供しない時間領域
が生じる。この情報損失はこの方法の有用性を
制限する。
４ 送信器と受信器の非共線配列
送・受信光学器械の並列配置によつて送信光
線によつて捕捉された領域と受信器の視野が若
干の距離で始めて充分に重なる。その結果近接
領域のみでなく、長い距離でも感度が損なわ
れ、そのために利用できる測定領域を不必要に
制限する。この発明による信号コントラストレ
ンジの圧縮のための方法と装置は特許請求の範
囲各項に記載された特徴によつて前記の欠点を
除去する。
線によつて捕捉された領域と受信器の視野が若
干の距離で始めて充分に重なる。その結果近接
領域のみでなく、長い距離でも感度が損なわ
れ、そのために利用できる測定領域を不必要に
制限する。この発明による信号コントラストレ
ンジの圧縮のための方法と装置は特許請求の範
囲各項に記載された特徴によつて前記の欠点を
除去する。
この発明は、純粋に幾何学的な方法を用いる信
号コントラストレンジの圧縮に基づいている。
号コントラストレンジの圧縮に基づいている。
以下に例を示す。この例からこの発明の原理が
極めて容易に理解できる。
極めて容易に理解できる。
厳密に平行な光束が理想的な集光器（レンズ、
鏡）によつて所謂焦点に集められる。入射光に平
行で焦点を通る線を光軸と呼び、この光軸に対し
て垂直で焦点を通る平面を焦点面と呼ぶ。平行に
入射する光束は無限大に遠く離れた物体からの光
として理解される。それとは反対に有限距離にあ
る対象物からの光は正確に平行ではなく、焦面で
点として結像されない。そこではむしろ光の強さ
の面状の配分が行なわれ、この配分される部分が
拡がれば拡がる程、光源は光学系に接近する。焦
点面に小型検出器を入れると、この検出器は極め
て遠くにある光源から出る光のみを完全に記録
し、それに反して近い光源から出る光はこれを部
分的にしか記録しない。
鏡）によつて所謂焦点に集められる。入射光に平
行で焦点を通る線を光軸と呼び、この光軸に対し
て垂直で焦点を通る平面を焦点面と呼ぶ。平行に
入射する光束は無限大に遠く離れた物体からの光
として理解される。それとは反対に有限距離にあ
る対象物からの光は正確に平行ではなく、焦面で
点として結像されない。そこではむしろ光の強さ
の面状の配分が行なわれ、この配分される部分が
拡がれば拡がる程、光源は光学系に接近する。焦
点面に小型検出器を入れると、この検出器は極め
て遠くにある光源から出る光のみを完全に記録
し、それに反して近い光源から出る光はこれを部
分的にしか記録しない。
Ｒの距離にある大きさＤの対象物は焦点距離ｆ
の結像系によつてそれの焦点面にｄ＝Ｄ×ｆ／Ｒの 大きさに結像される。もしＲが大きな値であれば
像面と焦点面とは互いに僅かな距離だけ隔たつて
おり、そして焦点面に位置する直径ｄの絞りは光
の殆どの部分を通過させる。このように選定され
た絞りは信号のコントラストレンジを圧縮するこ
とを可能にする。即ち遠く離れた距離からの光が
殆ど完全に検出される。しかし近い距離からの光
はその一部分のみを通過させる。なぜならこの場
合に生じる散乱光の分布は焦点面内において絞り
の直径よりも大きくなつているからである。
の結像系によつてそれの焦点面にｄ＝Ｄ×ｆ／Ｒの 大きさに結像される。もしＲが大きな値であれば
像面と焦点面とは互いに僅かな距離だけ隔たつて
おり、そして焦点面に位置する直径ｄの絞りは光
の殆どの部分を通過させる。このように選定され
た絞りは信号のコントラストレンジを圧縮するこ
とを可能にする。即ち遠く離れた距離からの光が
殆ど完全に検出される。しかし近い距離からの光
はその一部分のみを通過させる。なぜならこの場
合に生じる散乱光の分布は焦点面内において絞り
の直径よりも大きくなつているからである。
物理学の公知のいくつかの原理の簡単な応用を
示している前記の例は所謂ライダーの場合にこの
発明を利用するためにそのまゝで重要である。ラ
イダーでは異なる距離からくる興味ある光線が後
方散乱光である（しかしこの光はスペクトルの可
視範囲にある必要はない）。前記の点を明確にす
るためにライダーの例に沿つて、光学系と検出器
の選定が適している場合には次のことが達成され
ることを挙げておく。即ち １ 近い距離（所謂近接領域）からの後方散乱光
が距離によつて変化する極く何分の一かの部分
しか検出器に当らないので、検出器によつてこ
の領域から記録される信号は事実上一定不変
（即ち距離と無関係）であること、 ２ 中位の距離（所謂遷移領域）からの後方散乱
光の一部分が検出器に当るので、記録された信
号は１／R2に比例するより弱くなること、 ３ 遠い距離（所謂遠隔領域）からの後方散乱光
が事実上完全に検出器に当るから、記録された
信号はこゝでは１／R2に比例して弱化するこ
とである。
示している前記の例は所謂ライダーの場合にこの
発明を利用するためにそのまゝで重要である。ラ
イダーでは異なる距離からくる興味ある光線が後
方散乱光である（しかしこの光はスペクトルの可
視範囲にある必要はない）。前記の点を明確にす
るためにライダーの例に沿つて、光学系と検出器
の選定が適している場合には次のことが達成され
ることを挙げておく。即ち １ 近い距離（所謂近接領域）からの後方散乱光
が距離によつて変化する極く何分の一かの部分
しか検出器に当らないので、検出器によつてこ
の領域から記録される信号は事実上一定不変
（即ち距離と無関係）であること、 ２ 中位の距離（所謂遷移領域）からの後方散乱
光の一部分が検出器に当るので、記録された信
号は１／R2に比例するより弱くなること、 ３ 遠い距離（所謂遠隔領域）からの後方散乱光
が事実上完全に検出器に当るから、記録された
信号はこゝでは１／R2に比例して弱化するこ
とである。
この発明をライダーの前記の例に応用するため
の本発明の好ましい実施態様は以下の通りであ
る。
の本発明の好ましい実施態様は以下の通りであ
る。
１ 光検出器は受信光学器械の像側の焦点面に配
置される。即ち光軸上の検出器の受信面の中心
点が、光軸に平行に入射する光線の焦点にくる
ように配置される。
置される。即ち光軸上の検出器の受信面の中心
点が、光軸に平行に入射する光線の焦点にくる
ように配置される。
２ 光検出器の有効な受信面が感光層の直前に配
置された特に円形の絞りによつて信号圧縮面
Akに縮小される。検出器面と信号圧縮面とが
同じ大きさである場合には、絞りは省ける。
置された特に円形の絞りによつて信号圧縮面
Akに縮小される。検出器面と信号圧縮面とが
同じ大きさである場合には、絞りは省ける。
３ 信号圧縮面Akは最小限離れた散乱位置Rmin
から定められる。この散乱位置に対しては受信
光学器械によつて集められた後方散乱光が全部
光検出器の有効な受信面に落ちなければならな
い。
から定められる。この散乱位置に対しては受信
光学器械によつて集められた後方散乱光が全部
光検出器の有効な受信面に落ちなければならな
い。
距離Rminにある送信光線が直径Ｄ（Rmin）を
有する場合には、信号圧縮面Akは直径dk＝Ｄ
（Rmin）・ｆ／Rminを有する。こゝにｆは受光
器の焦点距離である。
有する場合には、信号圧縮面Akは直径dk＝Ｄ
（Rmin）・ｆ／Rminを有する。こゝにｆは受光
器の焦点距離である。
この実施態様は、検出器の選定によつて該検出
器の大きさを、即ち直径dkで、即ちほぼ絞りの
開閉によつて近接、遷移、遠隔の各領域間の境界
を変化する要求に合わせることができる。こうし
て、到達距離が見通し距離によつて制限されてい
る霧発生時のライダー測定の場合にはRminが比
較的短かく、絞り開口dkは比較的大きく定められ
る。このようにして近接領域に対しては対応して
改善された測定精度及び短縮された測定時間でよ
り大きな信号が得られる。逆に天気の良い時には
測定系によつて届く最大限の到達距離を目指し、
Rminを大きくdkを小さく定める。
器の大きさを、即ち直径dkで、即ちほぼ絞りの
開閉によつて近接、遷移、遠隔の各領域間の境界
を変化する要求に合わせることができる。こうし
て、到達距離が見通し距離によつて制限されてい
る霧発生時のライダー測定の場合にはRminが比
較的短かく、絞り開口dkは比較的大きく定められ
る。このようにして近接領域に対しては対応して
改善された測定精度及び短縮された測定時間でよ
り大きな信号が得られる。逆に天気の良い時には
測定系によつて届く最大限の到達距離を目指し、
Rminを大きくdkを小さく定める。
信号圧縮の変形が僅かな配置変更で可能にな
る。たとえば次の通りである。即ち １ 後方散乱位置の近・中距離については前記と
類似の信号圧縮が生じる。
る。たとえば次の通りである。即ち １ 後方散乱位置の近・中距離については前記と
類似の信号圧縮が生じる。
２ より長い距離についてはライダー信号が１／
R2より大きく減少する。
R2より大きく減少する。
監視すべき空間の後方に地形的な反射体（たと
えば木、家、山）がある場合には、空中からの後
方散乱信号の他に地形的な反射体による直接の反
射によつて遥かに強い信号が発生するから、上記
した様な信号圧縮が望ましい。信号圧縮のこの変
形は、ほぼ次のようないくつかの方法によつて達
成することができる。即ち １ （円形、矩形或いはその他の「単純連結」形
の）検出器を光軸上で焦点面の前方、又は後方
へ摺動させること、 ２ （「単純連結」形）検出器を光軸の外側で焦
点面の前方、焦点面上或いは焦点面の後方に位
置させること或いは ３ 「多重連結」形の検出器、たとえば円形環を
光軸上或いは光軸に隣接して焦点面上或いは焦
点面の外側で使用することである。
えば木、家、山）がある場合には、空中からの後
方散乱信号の他に地形的な反射体による直接の反
射によつて遥かに強い信号が発生するから、上記
した様な信号圧縮が望ましい。信号圧縮のこの変
形は、ほぼ次のようないくつかの方法によつて達
成することができる。即ち １ （円形、矩形或いはその他の「単純連結」形
の）検出器を光軸上で焦点面の前方、又は後方
へ摺動させること、 ２ （「単純連結」形）検出器を光軸の外側で焦
点面の前方、焦点面上或いは焦点面の後方に位
置させること或いは ３ 「多重連結」形の検出器、たとえば円形環を
光軸上或いは光軸に隣接して焦点面上或いは焦
点面の外側で使用することである。
前記の変形のうち特に最後のものは寸法が適当
ならば、地形的な反射体の信号を完全に抑制する
こと及び近距離から、後方散乱光をしかも事実上
弱めずに検出することを可能にするものである。
ならば、地形的な反射体の信号を完全に抑制する
こと及び近距離から、後方散乱光をしかも事実上
弱めずに検出することを可能にするものである。
結局最後の例としてこの発明の一変形を挙げな
ければならない。この例によれば１／R2依存性
の他に減光による、距離への後方散乱信号の追加
的依存性を相殺することができる。前記距離は
（大気が均質な場合）ｅ―2dRに比例している。
こゝにｄは減光係数、Ｒは距離である。このよう
な補償は、この発明によつて検出器の感度が内か
ら外へ向つて減少することによつて達成される。
これは、透過率が内から外へ向つて減少する「灰
色の」絞り又は中心に星形の開口部を解放する非
透過性の絞りによつて実現することができる。
ければならない。この例によれば１／R2依存性
の他に減光による、距離への後方散乱信号の追加
的依存性を相殺することができる。前記距離は
（大気が均質な場合）ｅ―2dRに比例している。
こゝにｄは減光係数、Ｒは距離である。このよう
な補償は、この発明によつて検出器の感度が内か
ら外へ向つて減少することによつて達成される。
これは、透過率が内から外へ向つて減少する「灰
色の」絞り又は中心に星形の開口部を解放する非
透過性の絞りによつて実現することができる。
次にこの発明の一実施例を示す。この実施例に
よつてライダー信号の信号コトラストレンジを圧
縮することに成功する。この例では送信器として
弗化重水素レーザーを使用している。この構成の
原理を第１図に示す。
よつてライダー信号の信号コトラストレンジを圧
縮することに成功する。この例では送信器として
弗化重水素レーザーを使用している。この構成の
原理を第１図に示す。
レーザー１から出る光線Ｓは、必要な場合光学
器械２で適当に拡大されて、二つの反射鏡３，４
を通つて受信反射鏡の光軸５上に偏向され、散乱
位置、たとえば推定された有害ガス中に送信させ
られる。散乱位置からもどる光線Ｅは主反射鏡６
によつて集められ、反射鏡７によつて偏向させら
れたのちに絞り８によつて適当に絞られた検出器
９に供給される。
器械２で適当に拡大されて、二つの反射鏡３，４
を通つて受信反射鏡の光軸５上に偏向され、散乱
位置、たとえば推定された有害ガス中に送信させ
られる。散乱位置からもどる光線Ｅは主反射鏡６
によつて集められ、反射鏡７によつて偏向させら
れたのちに絞り８によつて適当に絞られた検出器
９に供給される。
第２図に距離100メートル、１キロメートル、
10キロメートルの散乱物体からの散乱光線の焦面
における放射線強度を示してある。これらの結果
の基礎にあるデータは波長が3.5〜4.1μｍの場合
の出力50キロワツト、パルス接続時間500ns、
1mradの光線ダイヴアージエンス（出力の50％の
ときの完全角）を伴い、直径150ミリメートルの
光束に拡大される送信レーザー光線束の直径は38
ミリメートル、主反射鏡直径600ミリメートル、
焦点距離3000ミリメートルである。送信光学系の
所における光線束の直径がD0であれば後方散乱
物体の所での光線束の直径は Ｄ＝D0＋ｋ×Ｒ であるがこの際光線のダイヴアージエンスを表す
ｋは ｋ＝38／150×1mrad 故に受信光学器械の焦点における散乱光源の像
の直径 dk＝Ｄ×ｆ／Ｒ＝D0×ｆ／Ｒ＋ｋ×ｆ となるがＲ＞１Kmの場合には第１項は微小な値で
これを無視すればdk＝ｋ×ｆ、これに上記のデー
タを代入すればdk＝0.76mmとなる。第２図から判
ることは、たとえば絞りの半径rfが0.8ミリメー
トルの場合に、１Kmと10Kmの間の距離から来る光
線はほとんど完全に通過するが、100ｍの距離か
ら後方散乱されて来る光線の大部分は絞りによつ
て遮えぎられることを示している。
10キロメートルの散乱物体からの散乱光線の焦面
における放射線強度を示してある。これらの結果
の基礎にあるデータは波長が3.5〜4.1μｍの場合
の出力50キロワツト、パルス接続時間500ns、
1mradの光線ダイヴアージエンス（出力の50％の
ときの完全角）を伴い、直径150ミリメートルの
光束に拡大される送信レーザー光線束の直径は38
ミリメートル、主反射鏡直径600ミリメートル、
焦点距離3000ミリメートルである。送信光学系の
所における光線束の直径がD0であれば後方散乱
物体の所での光線束の直径は Ｄ＝D0＋ｋ×Ｒ であるがこの際光線のダイヴアージエンスを表す
ｋは ｋ＝38／150×1mrad 故に受信光学器械の焦点における散乱光源の像
の直径 dk＝Ｄ×ｆ／Ｒ＝D0×ｆ／Ｒ＋ｋ×ｆ となるがＲ＞１Kmの場合には第１項は微小な値で
これを無視すればdk＝ｋ×ｆ、これに上記のデー
タを代入すればdk＝0.76mmとなる。第２図から判
ることは、たとえば絞りの半径rfが0.8ミリメー
トルの場合に、１Kmと10Kmの間の距離から来る光
線はほとんど完全に通過するが、100ｍの距離か
ら後方散乱されて来る光線の大部分は絞りによつ
て遮えぎられることを示している。
第３図にはいくつかの異なる有効検出器面の幾
何学的圧縮を示してある。この図から判ること
は、検出器半径が0.8ミリメートルの場合の遷移
領域はほぼ１〜２キロメートル、0.4ミリメート
ルの場合約２〜４キロメートルになることであ
る。間隔が近くなると信号はもはや間隔に関係な
く、距離が長いとライダー公式の１／R2依存性
は変わらない。即ち絞り半径が0.8mmの場合に２
Kmよりも大なる距離から来る散乱光線信号に対し
てコントラストレンジの圧縮が非常によく行なわ
れており、受信光線出力の損失が生起していな
い。２Kmよりも少ない距離から来る散乱光線信号
はほぼ一定の信号振幅を持ち、距離に関係がなく
なつている。比較のためにライダー信号をも示し
てある。該ライダー信号は信号圧縮によらずにラ
イダー誤差によつて与えられる。
何学的圧縮を示してある。この図から判ること
は、検出器半径が0.8ミリメートルの場合の遷移
領域はほぼ１〜２キロメートル、0.4ミリメート
ルの場合約２〜４キロメートルになることであ
る。間隔が近くなると信号はもはや間隔に関係な
く、距離が長いとライダー公式の１／R2依存性
は変わらない。即ち絞り半径が0.8mmの場合に２
Kmよりも大なる距離から来る散乱光線信号に対し
てコントラストレンジの圧縮が非常によく行なわ
れており、受信光線出力の損失が生起していな
い。２Kmよりも少ない距離から来る散乱光線信号
はほぼ一定の信号振幅を持ち、距離に関係がなく
なつている。比較のためにライダー信号をも示し
てある。該ライダー信号は信号圧縮によらずにラ
イダー誤差によつて与えられる。
第１図はこの発明による装置の原理を示し、第
２図は散乱光の焦点面における放射線強度を示
し、第３図はいろいろの有効な検出器面の幾何学
的圧縮を示す図である。 図中符号、１…レーザー、２…光学器械、３，
４，７…反射鏡、５…光軸、６…主反射鏡、８…
絞り、９…検出器、Ｅ…後方散乱光線、Ｓ…レー
ザー光線。
２図は散乱光の焦点面における放射線強度を示
し、第３図はいろいろの有効な検出器面の幾何学
的圧縮を示す図である。 図中符号、１…レーザー、２…光学器械、３，
４，７…反射鏡、５…光軸、６…主反射鏡、８…
絞り、９…検出器、Ｅ…後方散乱光線、Ｓ…レー
ザー光線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 後方散乱させられて受信された信号、特に大
気中に送信されて且つ後方散乱されたライダー信
号のコントラストレンジを圧縮するための方法に
おいて、焦点距離ｆを有する受信光学器械の焦点
面に位置する検出器の有効な受信面が受信光学器
械の焦点距離と送信光線直径とに従つて次のよう
に選定されること、即ち、検出器の受信面の直径
dkは本質的に式dk＝Ｄ・ｆ／Ｒに一致すること、
ここにＲは所望の圧縮達成距離、即ち後方散乱物
体と受信器との距離で、この距離で後方散乱信号
のコントラストレンジが圧縮され、Ｄは距離Ｒで
の送信光線直径であることを特徴とする方法。 ２ 特許請求の範囲１に記載の方法において、検
出器の有効な受信面の中心点が光軸上で、該光軸
に平行な光線の焦点にあることを特徴とする方
法。 ３ 特許請求の範囲１または２に記載の方法にお
いて、検出器の有効な受信面が光軸の外側の焦点
面上にあることを特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲１または２に記載の方法にお
いて、検出器の受信面が焦点面外に配置されるこ
とを特徴とする方法。 ５ 特許請求の範囲１〜４の何れか一に記載の方
法において、検出器の受信面の効果的な大きさが
絞りによつて決定されることを特徴とする方法。 ６ 後方散乱させられて受信された信号、特に大
気中に送信されて且つ後方散乱されたライダー信
号のコントラストレンジを圧縮するための装置に
おいて、レーザー１と光学系２及び反射鏡３，４
から成る送信光学器械の送信光線Ｓの光軸と同軸
上に光軸５を有する、焦点距離ｆの受信光学器械
の焦点の近傍に検出器９の有効な受信面が位置し
そして変位可能な絞り８を光線の方向で受信面の
前方に位置し、この検出器の有効な受信面の直径
ｄが、絞りにより、受信光学器械の焦点距離ｆ
と、距離Ｒでの送信光線直径Ｄとに従つてdk＝
Ｄ・ｆ／Ｒであるように設定可能に構成したこと
を特徴とする装置。 ７ 特許請求の範囲６に記載の装置において、地
形的な反射体の望ましくない反射信号を抑制する
ために検出器の受信面の中心部を被覆するための
選択使用可能な板絞りを有することを特徴とする
装置。 ８ 特許請求の範囲６または７に記載の装置にお
いて、絞りが半径方向で連続的に変化する透過率
を有することを特徴とする装置。 ９ 特許請求の範囲８に記載の装置において、絞
り開口部が星形の輪郭をもつていることを特徴と
する装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2813089A DE2813089C2 (de) | 1978-03-25 | 1978-03-25 | Empfangsvorrichtung für aus unterschiedlichen Entfernungsbereichen kommende rückgestreute Signale |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54154353A JPS54154353A (en) | 1979-12-05 |
| JPH0220933B2 true JPH0220933B2 (ja) | 1990-05-11 |
Family
ID=6035433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3339779A Granted JPS54154353A (en) | 1978-03-25 | 1979-03-23 | Method and device for compressing dynamic state of signal received and scattered behind |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54154353A (ja) |
| BE (1) | BE875055A (ja) |
| DE (1) | DE2813089C2 (ja) |
| FR (1) | FR2422963A1 (ja) |
| GB (1) | GB2017449B (ja) |
| NL (1) | NL185960C (ja) |
| SE (1) | SE432486B (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3237217A1 (de) * | 1982-10-07 | 1984-04-12 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Blende fuer optische systeme oder geraete |
| JPS60211380A (ja) * | 1984-04-05 | 1985-10-23 | Optic:Kk | 光波距離計 |
| JPH01503329A (ja) * | 1987-05-01 | 1989-11-09 | ザ ブロークン ヒル プロプライエタリー カンパニー リミテツド | 光学的に濃い雰囲気内の物体の監視 |
| JP3158707B2 (ja) * | 1992-09-09 | 2001-04-23 | 株式会社デンソー | 車両用光レーダ装置 |
| JP6271139B2 (ja) * | 2013-03-21 | 2018-01-31 | 株式会社堀場製作所 | 温度計 |
| DE102016122712B3 (de) * | 2016-11-24 | 2017-11-23 | Sick Ag | Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von Objektinformationen |
| DE102017204073A1 (de) | 2017-03-13 | 2018-09-13 | Osram Gmbh | Tof-kamera, kraftfahrzeug, verfahren zum herstellen einer tof-kamera und verfahren zum ermitteln eines abstands zu einem objekt |
| CN107292935B (zh) * | 2017-05-05 | 2021-03-23 | 深圳市建设综合勘察设计院有限公司 | 机载高密度激光点云的压缩方法、存储设备及激光雷达 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1248638B (ja) * | 1963-06-19 | |||
| DE1294687B (de) * | 1963-10-29 | 1969-05-08 | Kern & Co Ag | Elektro-optisches Entfernungsmessgeraet |
| NL131544C (ja) * | 1965-02-03 | |||
| NL6611350A (ja) * | 1966-08-12 | 1968-02-13 | ||
| CH468623A (de) * | 1967-06-07 | 1969-02-15 | Zeiss Jena Veb Carl | Elektrooptischer Entfernungsmesser |
| CH488195A (de) * | 1967-08-24 | 1970-03-31 | Zeiss Jena Veb Carl | Elektrooptischer Entfernungsmesser |
| DE6806691U (de) * | 1968-11-06 | 1969-05-29 | Zeiss Jena G M B H | Reflektor mit mindestens einer umlenkeinheit fuer elektrooptische streckenmessgeraete |
| DE6918690U (de) * | 1969-05-08 | 1969-12-04 | Eltro Gmbh | Laser-entfernungsmess- und zielgeraet |
| CH501895A (fr) * | 1969-10-10 | 1971-01-15 | Paillard Sa | Télémètre à faisceau lumineux |
| US3764213A (en) * | 1972-05-08 | 1973-10-09 | Hughes Aircraft Co | Return-wave, phase controlled adaptive array |
| SE407976B (sv) * | 1973-03-13 | 1979-04-30 | Bofors Ab | Forfarande och anordning for malfoljning |
| DE2536956B2 (de) * | 1975-08-19 | 1978-06-22 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Optoelektronisches (insbesondere Laser-) Entfernungsmeßsystem mit Empfangs-Strahlteiler und Blende |
| SE7603069L (sv) * | 1976-03-08 | 1977-09-09 | Asea Ab | Anordning for molnhojdsmetning |
-
1978
- 1978-03-25 DE DE2813089A patent/DE2813089C2/de not_active Expired
-
1979
- 1979-03-21 SE SE7902539A patent/SE432486B/sv not_active IP Right Cessation
- 1979-03-23 NL NLAANVRAGE7902311,A patent/NL185960C/xx not_active IP Right Cessation
- 1979-03-23 JP JP3339779A patent/JPS54154353A/ja active Granted
- 1979-03-23 BE BE194182A patent/BE875055A/xx not_active IP Right Cessation
- 1979-03-23 GB GB7910387A patent/GB2017449B/en not_active Expired
- 1979-03-26 FR FR7907522A patent/FR2422963A1/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2813089C2 (de) | 1983-12-15 |
| DE2813089A1 (de) | 1979-10-11 |
| SE7902539L (sv) | 1979-09-26 |
| NL185960C (nl) | 1990-08-16 |
| BE875055A (fr) | 1979-07-16 |
| FR2422963A1 (fr) | 1979-11-09 |
| FR2422963B1 (ja) | 1984-11-16 |
| NL7902311A (nl) | 1979-09-27 |
| JPS54154353A (en) | 1979-12-05 |
| SE432486B (sv) | 1984-04-02 |
| GB2017449A (en) | 1979-10-03 |
| GB2017449B (en) | 1982-12-01 |
| NL185960B (nl) | 1990-03-16 |
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