JPH02272382A - レーザーレーダ法およびレーザーレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、運動しない物体および運動する物体を検出す
るためのおよび速度を測定するためのレーザーレーダ法
であって、この方法の場合、物体をレーザ放出光で照射
して、該物体から反射されるレーザ光を光学的スーパー
ヘテロダイン形受信器により検出する形式のレーザーレ
ーダ法に関する。

従来技術 レーザ放出ビームを用いて運動物体の速度を測定するた
めのレーザーレーダ法および装置は、物体から反射散乱
されたレーザ光の周波数がドツプラー偏移を受けて、こ
の偏移の量からビーム照射された物体の速度が測定され
る構成にもとづく。

運動する物体の速度測定のためにレーザーレーダ装置を
、ヘテロダイン形式でまたはホモダイン形式で作動させ
ることは公知である。

ヘテロダインおよびホモダイン形式のレーザーレーダ方
式は、例えば刊行物ｒＲｅｖｉｅｗ　ｏｆＳｃｉｅｒ＋
ｔｉｆｉｃ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　５７　　（４）
ＪにおけるＲｏｂｅｒｔ　Ｊ、Ｋｅｙｅｓの論文、４．
１９８６．５１９〜５２８頁に示されている。速度測定
のための周波数偏移によるホモダイン装置およびヘテロ
ダイン装置は、前述の論文の第１図およびその関連の記
載に示されている。

発明の解決すべき問題点 本発明の課題は、運動する物体および運動しない物体の
検出におよび距離測定に適していて、さらに従来装置お
よび方法に比較して費用と目盛較正が一層わずかしか必
要とされないように、レーザーレーダ方式による運動物
体の速度を測定する方法および装置を提供することであ
る。

問題点を解決するための手段 この課題は、物体から反射されたレーザ光をレーザ共振
器を介してスーパーヘテロダイン形受信器へ導びくこと
により解決されている。この方法を実施する装置は、請
求項４に示されている。

物体から反射されたレーザ光をテレスコープを介してレ
ーザ共振器へ帰還結合する際に、運動する物体の場合は
、混合信号をスーパーヘテロダイン形受信器で観測する
ことができる。この混合信号の周波数Δｆは次の式で与
えられる。

Ｃ−光速 反射されてきた信号とレーザ活性体および共振器との相
互作用により、公知技術による通常の構成に比較して、
改善された感度を可能とする増幅効果が得られる。

他方、信号の受信帯域幅は活性部材の増幅の帯域幅と光
共振器の帯域幅により定められる。

この活性部材はガスレーザの場合は実質的に圧力により
定められる。さらにこの帯域幅は、次の式で示される精
度Ｆにより特徴づけられる。

Ｒｏ、Ｒｇは実効反射係数であり、これらの中にレーザ
共振器の空胴的損失が含まれている。

光共振器の帯域幅は、たて方向モードよりも横方向モー
ドの方が広いことを考慮した場合、精度の簡単なモデル
によるよりも一層広く算出することができる。このこと
は周波数偏移によるホモダイン受信のために利用される
。

実施例の説明 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図において番号ｌでレーザが示されている。このレ
ーザはレーザ光線２を物体３の方向へ放射する。分光エ
レメント４によりこのレーザ光のわずかな部分２ａが分
岐されて、局部発振器光線としてもう１つの分光エレメ
ント５を介して、スーパーヘテロダイン形受信器として
構成される検出器６へ達する。レーザ光の残りの部分２
ｂにより物体３が照射される。物体から反射散乱された
レーザ２ｃは、光分岐器７および偏向ミラー８および部
分透過エレメント５を介して、スーパーヘテロダイン形
受信器６へ案内されて、前記の発振器光線と重畳されて
、装置を示す。これはブラッグ・セルとして構成可能で
ある。番号１０はテレスコープを示す。

第２図においてｌで同じくレーザが示されており、６で
スーパーヘテロダイン形受信器が、９で周波数偏移装置
が、１１でλ／４移相器が、さらに３で物体が示されて
いる。対象３から反射されたレーザ光は本発明の装置に
おいては、レーザ共振器の外側で検出器へ達するのでは
なく、検出器６へ達する前にレーザ共振器１の中へ帰還
結合される。反射散乱された信号とレーザ活性化部材１
ａおよび共振器との相互作用により、第１図に示された
構成よりも、−層良好なＳ／Ｎ比を可能とする増幅効果
が得られる。

請求項４に示されているように本発明は、スーパーヘテ
ロダイン形受信器６の入力側に偏光装置１５を設けるこ
とができる。ざらに出力結合エレメント１２及び１３を
送信側に出力結合ミラーとして、およびスーパーヘテロ
ダイン形受信器側に偏光選択エレメントとして構成する
ことができる。送信光線２の光路に設けられた周波数偏
移装置は、有利にブラッグ・セルとして構成することが
できる。周波数偏移装置９とテレスコープ１０との間に
λ／４移相器１１とスキャナー１４を設けることができ
る。第３図に示された本発明の斜視図において、個々の
部品に対しては第２図に示されたものと同じ番号が付さ
れている。

本発明の実施例によれば、物体３の空間座標の測定のた
めに、レーザ放出光２と物体から反射されるレーザ光２
ｃとを同一線上で、走査装置１４を介して導びくように
する。

さらにレーザ放出光線２の経路にλ／４移相器１１が配
置されている。さらにスーパーヘテロダイン形受信器の
入力側に偏光装置１５が設けられている。

さらにレーザ共振器の中に、レーザ光の偏光方向を定め
る光学的エレメント１２が設けられている。

さらに偏光を選択する出力結合エレメント１２が設けら
れている。このエレメントは、レーザビームの種々異な
る偏向方向に対して、種々異なる反射係数と透過係数と
を有する。

出力結合エレメント１２．１３の１つは、リットロー配
置形式の反射格子とされる。

スーパーヘテロダイン形受信器６は、偏光を選択する出
力結合エレメント１２の後方に設けられる。

レーザ共振器のディメンションは、ミラー透過のほかに
は空洞内損失がわずかしか現われないように、定められ
る。

レーザ共振器の、スーパーヘテロダイン形受信器６の透
過のほかにこの受信器が量子雑音限界においてかつ飽和
を下まわるように作動できるように、選定することがで
きる。レーザ共振器の、送信側での透過は、レーザがこ
の限界の近傍で再生動作がまだ可能であるように、選定
される。

レーザ送出光の光路にブラッグセル９が設けられ、この
ブラッグセルが物体からレーザへ帰還反射された光２ｃ
を周波数偏移させる。

ブラッグセル９の２倍にされた変調周波数は、このブラ
ッグセルが、光共振器のより高い横方向モードまたはた
て方向モードに相応する様に選定される。

レーザ光源としてＣ○２レーザが設けられている。

発明の効果 本発明により、運動体および非運動体の検出と距離測定
に適した、さらに従来技術に比較して費用と目盛較正が
わずかしか必要とされない構成が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は運動する物体の速度を測定するための公知のレ
ーザーレーダ装置のブロック図、第２図は本発明の方法
を実施するためのレーザーレーダ装置のブロック図、第
３図は本発明のレーザーレーダ装置の斜視図を示す。 １・・・レーザ、２．２ａ、２ｂ−レーザ光線、３・・
・物体、４，５・・・光線分割エレメント、６・・・検
出器、７・・・光線偏向装置、８・・・偏向ミラー　９
・・・ブラッグセル、１０・・・テレスコープ、ｌｌ・
・・λ／４移相器、１２．１３・・・出力結合エレメン
・て ＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、運動しない物体および運動する物体を検出するため
   のおよび速度を測定するためのレーザーレーダ法であっ
   て、この方法の場合、物体をレーザ放出光（２）で照射
   して、該物体から反射されるレーザ光（２ｃ）を光学的
   スーパーヘテロダイン形受信器（６）により検出する形
   式のレーザーレーダ法において、反射された光（２ｃ）
   をレーザ共振器を介してスーパーヘテロダイン形受信器
   （６）へ導びくようにしたことを特徴とするレーザーレ
   ーダ法。 ２、運動しない物体または運動する物体の距離を測定す
   るためのレーザーレーダ法であって、この場合、物体（
   ３）をレーザ放出光（２）により照射し、該物体から反
   射されたレーザ光（２ｃ）を光学的スーパーヘテロダイ
   ン形受信器（６）により検出する形式のレーザーレーダ
   法において、反射された光（２ｃ）をレーザ共振器によ
   りスーパーヘテロダイン形受信器（６）へ導びくように
   し、さらに前記のレーザ放出光（２）を周波数変調する
   ことを特徴とするレーザーレーダ法。 ３、請求項１または２の方法を実施する装置であって、
   該装置は、光学的スーパーヘテロダイン形受信器（６）
   とレーザ活性材（１ａ）と、少なくとも２つの出力結合
   エレメント（１２、１３）から成るレーザ（１）と、テ
   レスコープ（１０）から構成することを特徴とするレー
   ザーレーダ装置。