JPH0328768A - 海上風測定方法及び測定装置 - Google Patents
海上風測定方法及び測定装置Info
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- JPH0328768A JPH0328768A JP16486189A JP16486189A JPH0328768A JP H0328768 A JPH0328768 A JP H0328768A JP 16486189 A JP16486189 A JP 16486189A JP 16486189 A JP16486189 A JP 16486189A JP H0328768 A JPH0328768 A JP H0328768A
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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。
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、海洋観測のひとつの計測項目である海上風を
計測するためのレーザ散乱光の受光視野分割測光による
海上風測定方法及び測定装置に関する。
計測するためのレーザ散乱光の受光視野分割測光による
海上風測定方法及び測定装置に関する。
般に、海上のさざ波などの微細形状は海面真上を吹走す
る海上風の向き、及び強さに依存する。
る海上風の向き、及び強さに依存する。
したがって、海面のさざ波を観測することにより海上風
を測定することができる。海上風を測定することにより
、例えば海面における海と大気との間のエネルギの授受
がどの程度かを求めることができ、気象予測の貴重なデ
ータとなる。
を測定することができる。海上風を測定することにより
、例えば海面における海と大気との間のエネルギの授受
がどの程度かを求めることができ、気象予測の貴重なデ
ータとなる。
そこで、従来、海面のさざ波による太陽光の散乱光を写
真撮影により捕らえてさざ波の大きさや方向性を測定し
、この測定結果から海上風の風向及び風速を測定するこ
とが行われている。
真撮影により捕らえてさざ波の大きさや方向性を測定し
、この測定結果から海上風の風向及び風速を測定するこ
とが行われている。
また、マイクロ波を海面に照射しさざ波による敗乱或分
を一つまたは複数のアンテナで受信し、海上風の風向及
び風速を測定する方法が開発されている（マイクロ波散
乱計、合成開ロレーダ、高度計）。
を一つまたは複数のアンテナで受信し、海上風の風向及
び風速を測定する方法が開発されている（マイクロ波散
乱計、合成開ロレーダ、高度計）。
さらに、連続発振のレーザ光を用いた機械走査方式によ
る海上風測定装置の開発例も報告されている。
る海上風測定装置の開発例も報告されている。
しかしながら、写真技術を用いた海上風測定法は、太陽
光による照明が必要であるため曇りの日には計測できず
、また、現像等の写真処理を施さないと海面形状の判読
ができないなどの問題がある。
光による照明が必要であるため曇りの日には計測できず
、また、現像等の写真処理を施さないと海面形状の判読
ができないなどの問題がある。
また、マイクロ波を用いた方法では、マイクロ波のフッ
トプリント（海面」二での照射形状）が大きいため、散
乱マイクロ波の方向性を知るためにはアンテナを回転さ
せるか、あるいは複数のγンテナを物理的にあるいは論
理的に配置する必要があり、装置が大がかりとなって高
価であるという問題がある。
トプリント（海面」二での照射形状）が大きいため、散
乱マイクロ波の方向性を知るためにはアンテナを回転さ
せるか、あるいは複数のγンテナを物理的にあるいは論
理的に配置する必要があり、装置が大がかりとなって高
価であるという問題がある。
また、連続発振のレーザ光を用いた海上風測定装置が過
去に開発された例があるが、回転ずるミラーによりレー
ザ光軸を振って海面上を走査し、同時に受光光軸も同じ
ミラーの回転により海面上を走査し、この機械的走査に
より海上風の風向、風速を求めているので、マイクロ波
と同様に装置が大がかりになって高価になってしまうと
いう問題がある。
去に開発された例があるが、回転ずるミラーによりレー
ザ光軸を振って海面上を走査し、同時に受光光軸も同じ
ミラーの回転により海面上を走査し、この機械的走査に
より海上風の風向、風速を求めているので、マイクロ波
と同様に装置が大がかりになって高価になってしまうと
いう問題がある。
このように、従来の海上風測定方法においては、風向を
特定するためには方位方向に測定系、あるいは光軸を回
転させるか、何等かの走査により、方位方向の情報を求
める必要があった。すなわち、ある−点におけるデータ
から風向、風速を求めるためには、方位方向の走査が必
要であり、また複数点におけるデータから風向、風速を
求めるためには計測装置の移動が必要であった。
特定するためには方位方向に測定系、あるいは光軸を回
転させるか、何等かの走査により、方位方向の情報を求
める必要があった。すなわち、ある−点におけるデータ
から風向、風速を求めるためには、方位方向の走査が必
要であり、また複数点におけるデータから風向、風速を
求めるためには計測装置の移動が必要であった。
本発明は上記課題を解決するためのものであり、回転あ
るいは走査の移動機構を必要とせず、計測装置の大幅な
簡略化を図ることができる海上風測定方法及び測定装置
を提供することを目的とする。
るいは走査の移動機構を必要とせず、計測装置の大幅な
簡略化を図ることができる海上風測定方法及び測定装置
を提供することを目的とする。
本発明は、海面にパルス・レーザ光を照射し、海面から
のレーザ散乱光を受光視野において分割測光し、分割し
た各視野毎の散乱光強度を求めることにより海上風の風
速および風向を求める海上風測定方法、及びパルス・レ
ーザ光照射手段、所定視野の散乱光を受光する受光手段
、散乱光のうち照射レーザ光以外の光を遮断するフィル
タ、フィルタ透過光を結像する光学系、結像位置に設け
られた分割測光手段を備え、分割した視野毎の散乱光強
度を求める海上風測定装置を特徴としている。
のレーザ散乱光を受光視野において分割測光し、分割し
た各視野毎の散乱光強度を求めることにより海上風の風
速および風向を求める海上風測定方法、及びパルス・レ
ーザ光照射手段、所定視野の散乱光を受光する受光手段
、散乱光のうち照射レーザ光以外の光を遮断するフィル
タ、フィルタ透過光を結像する光学系、結像位置に設け
られた分割測光手段を備え、分割した視野毎の散乱光強
度を求める海上風測定装置を特徴としている。
本発明は、海上風測定装置から発振されたパルスレーザ
光の海面における散乱光強度を計測する受光系において
、受光視野を分割し、一点の観測データから風向・風速
を求めるようにしたものであり、受光系の結像面にオプ
チカル・ファイバ・アレイを置き、それぞれのファイバ
により視野を分割し、ファイバの一方の端にはフォトマ
ルチプライヤあるいはビンフォト・ダイオード等の光電
変換素子を置いて光電変換を行い、信号処理することに
より、従来のような風向・風速を決定するための回転あ
るいは走査機構が不要となり、装置を簡素化することが
可能となる。
光の海面における散乱光強度を計測する受光系において
、受光視野を分割し、一点の観測データから風向・風速
を求めるようにしたものであり、受光系の結像面にオプ
チカル・ファイバ・アレイを置き、それぞれのファイバ
により視野を分割し、ファイバの一方の端にはフォトマ
ルチプライヤあるいはビンフォト・ダイオード等の光電
変換素子を置いて光電変換を行い、信号処理することに
より、従来のような風向・風速を決定するための回転あ
るいは走査機構が不要となり、装置を簡素化することが
可能となる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す図である。図中、１は
ネオディウム・ヤグ・レーザ、２はビーム・エキスパン
ダ、３、４は高エネルギレーザ”用ミラー、５は照射レ
ーザビーム、６は海面敗乱光、７はシュミット・カセグ
レイン望遠鏡補正板、８はシュミット・カセグレイン望
遠鏡主鏡、９はシュミット・カセグレイン望遠鏡副鏡、
１０はシュミット・カセグレイン望遠鏡鏡筒、ＩＬ１２
はコリメータレンズ、１３は全誘電体干渉フィルタ、１
４はオプティカル・ファイバ・アレイ、ｌ５は光電変換
素子、１６は信号処理記録表示装置である。
ネオディウム・ヤグ・レーザ、２はビーム・エキスパン
ダ、３、４は高エネルギレーザ”用ミラー、５は照射レ
ーザビーム、６は海面敗乱光、７はシュミット・カセグ
レイン望遠鏡補正板、８はシュミット・カセグレイン望
遠鏡主鏡、９はシュミット・カセグレイン望遠鏡副鏡、
１０はシュミット・カセグレイン望遠鏡鏡筒、ＩＬ１２
はコリメータレンズ、１３は全誘電体干渉フィルタ、１
４はオプティカル・ファイバ・アレイ、ｌ５は光電変換
素子、１６は信号処理記録表示装置である。
図において、ネオディウム・ヤグ・レーザ１は１０６４
ｎｍの基本波を発生可能なパルス・レーザであり、レー
ザ光のビーム径を拡大するためのビーム・エキスパンダ
２、レーザ光を望遠鏡の主光軸と同一にするための光路
変更用の高エネルギレーザ用ミラー３及び４を介してパ
ルスレーザ光を海面に対して照射する。照射パルスレー
ザ光は、１０６４ｎｍの波長について１パルス当たり約
３００ｍＪのエネルギを発生し、■パルスのパルス幅は
７ｎｓｅｃである。このレーザ１はシュミット・カセグ
レイン望遠鏡鏡筒１０と平行に取付けられる。なお、レ
ーザ光の波長は所定の強度が得られればこれ以外でもよ
く、またパルス幅は検出素子の応答速度との関係で適宜
決定する。
ｎｍの基本波を発生可能なパルス・レーザであり、レー
ザ光のビーム径を拡大するためのビーム・エキスパンダ
２、レーザ光を望遠鏡の主光軸と同一にするための光路
変更用の高エネルギレーザ用ミラー３及び４を介してパ
ルスレーザ光を海面に対して照射する。照射パルスレー
ザ光は、１０６４ｎｍの波長について１パルス当たり約
３００ｍＪのエネルギを発生し、■パルスのパルス幅は
７ｎｓｅｃである。このレーザ１はシュミット・カセグ
レイン望遠鏡鏡筒１０と平行に取付けられる。なお、レ
ーザ光の波長は所定の強度が得られればこれ以外でもよ
く、またパルス幅は検出素子の応答速度との関係で適宜
決定する。
海面での散乱光のうち望遠鏡の光軸に平行な或分が補正
板７を通してカセグレイン望遠鏡鏡筒１０で受光され、
この受光面積により受光視野が規定される。ここでカセ
グレイン望涼鏡を使用しているのは装置を小型化するた
めであり、小型化の必要がない場合には他のタイプの望
遠鏡を使用してもよい。なお、補正板７は色収差を補正
するために設けられている。受光した光は凹面鏡である
主鏡８により望遠鏡主軸位置に設けられた凸面鏡である
副鏡９に集光され、さらにコリメータレンズ１ｌおよび
１２により、光軸に平行にして結像する。平行先の中で
１０６４ｎｍの光のみを観測するために結像レンズ１２
の前に全誘電体干渉フィルタ１３を置き、レーザ励起光
以外の光を遮断する。オプチカル・ファイバ・アレイ１
４は望遠鏡の視野を分割して受光するためのもので、第
２図に示すように、例えば８本のファイバの受光端を同
心円上に等角度間隔で配置する。もちろん、必要に応じ
てファイバ本数は適宜設定すればよい。
板７を通してカセグレイン望遠鏡鏡筒１０で受光され、
この受光面積により受光視野が規定される。ここでカセ
グレイン望涼鏡を使用しているのは装置を小型化するた
めであり、小型化の必要がない場合には他のタイプの望
遠鏡を使用してもよい。なお、補正板７は色収差を補正
するために設けられている。受光した光は凹面鏡である
主鏡８により望遠鏡主軸位置に設けられた凸面鏡である
副鏡９に集光され、さらにコリメータレンズ１ｌおよび
１２により、光軸に平行にして結像する。平行先の中で
１０６４ｎｍの光のみを観測するために結像レンズ１２
の前に全誘電体干渉フィルタ１３を置き、レーザ励起光
以外の光を遮断する。オプチカル・ファイバ・アレイ１
４は望遠鏡の視野を分割して受光するためのもので、第
２図に示すように、例えば８本のファイバの受光端を同
心円上に等角度間隔で配置する。もちろん、必要に応じ
てファイバ本数は適宜設定すればよい。
光電変換素子１５は、それぞれのオプチカル・ファイバ
により伝送される各視野において、受光された散乱光を
電気的信号に変換するためので、フォトマルチプライヤ
やビンフォトダイオードを使用する。信号処理記録表示
装置ｌ６は、予め散乱光強度分布に対する風向・風速変
換テーブルが記憶されており、所定のデータが取り込ま
れると、テーブルを参照して照射スポット位置における
風向と風速とが算出され、記録または表示される。
により伝送される各視野において、受光された散乱光を
電気的信号に変換するためので、フォトマルチプライヤ
やビンフォトダイオードを使用する。信号処理記録表示
装置ｌ６は、予め散乱光強度分布に対する風向・風速変
換テーブルが記憶されており、所定のデータが取り込ま
れると、テーブルを参照して照射スポット位置における
風向と風速とが算出され、記録または表示される。
なお、散乱強度分布に対する風向・風速変換テーブルは
、実際にレーザ光を照射したときの海上風を他の風速計
を使用して求めておくことにより作或すればよい。
、実際にレーザ光を照射したときの海上風を他の風速計
を使用して求めておくことにより作或すればよい。
このような構或において、例えば船上等に設置したレー
ザ１から所定のスポット径にした１０６４ｎｍのレーザ
光をミラー３、４を介して海面に照射する。このとき、
海面におけるレーザ光の照射範囲において、海上風の影
響を受けた波面は風速および風向の影響を受け、それぞ
れに依存した形状を示す。これに伴い、レーザ光の散乱
強度および方向依存性も波面形状に依存する。この散乱
光を補正板７を介して取り込み、主鏡８、副鏡９、レン
ズｌ１を介して平行光とし、フィルタｌ３で１０６４ｎ
ｍ以外の光をカットし、レンズ１２でオプティカル・フ
ァイバ・アレイの位置に結像させる。オブティカル・フ
ァイバ・アレイは第２図に示すように８本のファイバか
らなり、視野を８分割して散乱光を光電変換素子１５へ
伝送する。
ザ１から所定のスポット径にした１０６４ｎｍのレーザ
光をミラー３、４を介して海面に照射する。このとき、
海面におけるレーザ光の照射範囲において、海上風の影
響を受けた波面は風速および風向の影響を受け、それぞ
れに依存した形状を示す。これに伴い、レーザ光の散乱
強度および方向依存性も波面形状に依存する。この散乱
光を補正板７を介して取り込み、主鏡８、副鏡９、レン
ズｌ１を介して平行光とし、フィルタｌ３で１０６４ｎ
ｍ以外の光をカットし、レンズ１２でオプティカル・フ
ァイバ・アレイの位置に結像させる。オブティカル・フ
ァイバ・アレイは第２図に示すように８本のファイバか
らなり、視野を８分割して散乱光を光電変換素子１５へ
伝送する。
光電変換された信号は信号処理記録表示装置１６へ入力
され、風向・風速変換テーブルを参照して照射スポット
位置における風向と風速とが算出され、記録または表示
される。
され、風向・風速変換テーブルを参照して照射スポット
位置における風向と風速とが算出され、記録または表示
される。
以上のように本発明によれば受光する視野を、結像面に
配置したオプチカル・ファイバ・アレイを用いて分割す
ることにより計測系を回転あるいは走査することなく、
簡単な装置構戊で風速及び風向を求めることが可能とな
る。
配置したオプチカル・ファイバ・アレイを用いて分割す
ることにより計測系を回転あるいは走査することなく、
簡単な装置構戊で風速及び風向を求めることが可能とな
る。
第１図は本発明の一実施例を説明するための図、第２図
は結像面におけるオプチカル・ファイバ・アレイを示す
図である。 １・・・ネオディウム・ヤグ・レーザ、２・・・ビーム
エキスパンダ、３．４・・・ミラー、５，６・・・光路
、７・・・受光望遠鏡のシュミント補正板、８・・・主
反射鏡、９・・・副反射鏡、１０・・・鏡筒、１１１２
・・コリメータレンズ、１３・・・全誘電体干渉フィル
タ、ｌ４・・・オプチカル・ファイバ・アレイ、１５・
・・光電変換素子、１６・・・信号処理記録表示装置。
は結像面におけるオプチカル・ファイバ・アレイを示す
図である。 １・・・ネオディウム・ヤグ・レーザ、２・・・ビーム
エキスパンダ、３．４・・・ミラー、５，６・・・光路
、７・・・受光望遠鏡のシュミント補正板、８・・・主
反射鏡、９・・・副反射鏡、１０・・・鏡筒、１１１２
・・コリメータレンズ、１３・・・全誘電体干渉フィル
タ、ｌ４・・・オプチカル・ファイバ・アレイ、１５・
・・光電変換素子、１６・・・信号処理記録表示装置。
Claims (4)
- （１）海面にパルス・レーザ光を照射し、海面からのレ
ーザ散乱光を受光視野において分割測光し、分割した各
視野毎の散乱光強度を求めることにより海上風の風速お
よび風向を求めることを特徴とする海上風測定方法。 - （２）パルス・レーザ光照射手段、所定視野の散乱光を
受光する受光手段、散乱光のうち照射レーザ光以外の光
を遮断するフィルタ、フィルタ透過光を結像する光学系
、結像位置に設けられた分割測光手段を備え、分割した
視野毎の散乱光強度を求めることにより海上風の風速お
よび風向を求めることを特徴とする海上風測定装置。 - （３）分割測光手段は、受光端が同心円上に配置された
複数のオプチカル・ファイバ、各オプチカル・ファイバ
の他端に対向配置された複数の光電変換素子からなる請
求項２記載の海上風測定装置。 - （４）光電変換素子の出力が入力され、風向風速変換テ
ーブルを参照して風向、風速を算出して記録・表示する
信号処理記録表示手段を備えた請求項３記載の海上風測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1164861A JPH071279B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 海上風測定方法及び測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1164861A JPH071279B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 海上風測定方法及び測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328768A true JPH0328768A (ja) | 1991-02-06 |
| JPH071279B2 JPH071279B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=15801316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1164861A Expired - Lifetime JPH071279B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 海上風測定方法及び測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071279B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101793905A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-08-04 | 天津大学 | 光纤式二维风速/风向测量装置及方法 |
| EP3179198A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-14 | Goodrich Corporation | Telescope and beam expander assemblies |
| CN114910661A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-08-16 | 北京大学 | 海面风速的反演方法、装置、介质和计算设备 |
| CN117111068A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-11-24 | 南京信大卫星应用研究院有限公司 | 一种基于卫星散射计数据的海面风场监测系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01113672A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-02 | Kowa Co | 速度分布測定装置 |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP1164861A patent/JPH071279B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01113672A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-02 | Kowa Co | 速度分布測定装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101793905A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-08-04 | 天津大学 | 光纤式二维风速/风向测量装置及方法 |
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| CN114910661A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-08-16 | 北京大学 | 海面风速的反演方法、装置、介质和计算设备 |
| CN114910661B (zh) * | 2022-05-13 | 2023-08-04 | 北京大学 | 海面风速的反演方法、装置、介质和计算设备 |
| CN117111068A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-11-24 | 南京信大卫星应用研究院有限公司 | 一种基于卫星散射计数据的海面风场监测系统 |
| CN117111068B (zh) * | 2023-10-19 | 2024-03-22 | 南京信大卫星应用研究院有限公司 | 一种基于卫星散射计数据的海面风场监测系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH071279B2 (ja) | 1995-01-11 |
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