JPH04232414A - 可変深度三角測量距離測定装置に使用する装置 - 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】

この発明は光学式三角測量距離測定装置、更に具体的に
云えば、可変形状を持っていて、所望の性能が得られる
様に実時間で構成し直すことが出来る光ファイバを基本
としたセンサを含む非接触形センサ及びカメラ装置に関
する。

【０００１】

【関連する出願】この出願は、この出願の非譲渡人に譲
渡されていて、１９８９年５月１日に出願され、１９９
０年６月１日に特許が許された係属中の米国特許出願通
し番号第０７／３４５，７５０号と関連を有する。この
出願は、この出願の被譲渡人に譲渡された係属中の米国
特許出願通し番号第０７／５４７，２５３号「可変深度
距離カメラに対するズ―ム・レンズ」及び第０７／５４
７，２６８号「可変深度距離カメラに対する焦点スポッ
ト寸法制御装置」とも関係を有する。

【０００２】

【発明の背景】基準点又は平面から所定の目標点までの
距離は、種々の方法で測定することが出来る。ステレオ
又は焦点からの距離と云う様な受動形方式では、目標面
を照射することを必要とし、信頼性のある結果を得るに
は、複雑なパタ―ンの面を必要とするのが典型的である
。レ―ダ、ソナ―及びＬＩＤＡＲの様な能動形エコ―方
式は、電磁エネルギ、音響エネルギ及び光エネルギを放
出して、目標面からの反射エネルギを監視する。こう云
う方式は、距離を決定する根拠として、飛行時間の測定
を用い、費用がかゝると共に複雑であるのが典型的であ
る。

【０００３】機械による視覚の研究及び応用では、構造
的照射と呼ばれる異なる能動方式が用いられている。光
線を、１次元又は２次元の感知装置の光軸と同軸ではな
い方向に沿って、目標面に向ける。光線と目標面の交差
によって、光スポットが発生され、それを結像装置の感
知平面に結像させる。空間に於けるこのスポットの３−
Ｄ位置は、基本的な三角関数の関係から、作像装置の既
知の位置及び向きによって計算することが出来る。この
構造的照射方式が三角測量と呼ばれる。

【０００４】図１ａ及び１ｂは簡単なレ―ザによる三角
測量装置を示す。図１ａ及び１ｂに示す形状では、レ―
ザ１０、レンズ１１、検出器１２及び目標１３が関係す
るが、目標面が結像レンズから遠ざかる時、反射スポッ
トは検出器１２上で一層高い所に結像する。然し、こう
云う形状を用いる大抵の装置では、反射スポットが合焦
状態にあるのは、目標の１つの距離に対してだけであり
、図２ａ及び２ｂに示す様に、被写界深度内の他の全て
の距離に対しては、程度は変化するがぼける。ぼけによ
って、装置の感度が低下すると共に、被写界深度、即ち
、装置が満足し得る精細度を発生し得る範囲が実効的に
縮小する。

【０００５】距離測定装置の基本的な性能の３つの目安
は、スタンドオフ距離、被写界深度及び距離の分解能で
ある。スタンドオフ距離は、装置の公称範囲であって、
典型的には被写界深度内の近点、中点又は遠点として任
意に選ばれる。分解能は、装置が区別し得る距離の値の
最も小さい変化であり、典型的には被写界深度にわたっ
て変化する。三角測量装置は、あるスタンドオフ距離、
被写界深度及び距離の分解能が得られる様に構成される
。即ち、装置の形状は用途に基づいて選ばれ、性能を希
望する通りに変えるには、結像光学系を変えることを必
要とする。遠隔区域の作像の様なある用途では、この様
に融通の利かないことは受入れがたい。

【０００６】従って、解決すべき１番目の問題は、目標
から反射された全ての戻りが合焦状態になる様に、検出
器にぼけがなく結像する様にすることである。解決すべ
き２番目の問題は、部品の交換を必要とせずに、電子制
御によって、スタンドオフ距離、被写界深度及び／又は
距離の分解能のを変えることが出来ると云う意味で、構
成し直すことが可能なセンサを構成することである。

【０００７】写真の分野では、露出の瞬間にカメラを傾
けると、被写体内の平行線が結果では収斂する線となっ
て現れると云うキ―スト―ンと呼ばれる効果を生ずるこ
とがよく知られている。焼付けの際、カメラを傾けたの
と同じ角度だけ、引伸し装置のイ―ゼルを傾けることに
よって、これは矯正することが出来る。結果全体にわた
って鮮明な像を得る為には、光学のシャインプル―グ条
件と呼ばれることに従って、レンズ、イ―ゼル及びネガ
の全ての平面が共通の位置で合さる様に、引伸しレンズ
も若干傾けなければならない。シャインプル―グ条件は
別の形で解釈することが出来る。レンズの物体側の線が
レンズの像側の線に結像し、２本の線が図３ａに示す様
に、レンズの平面を表わす線と交差する。装置に対する
光線が、レンズの物体側にある或る線に沿って向けられ
た場合、検出器は、図３ｂに示す様に、シャインプル―
グ条件によって予測された像側の線に沿って配置して、
目標から反射された戻りのぼけのない結像を助けるべき
である。

【０００８】装置の３つのパラメ―タ、即ちスタンドオ
アフ距離、被写界深度及び距離の分解能は、三角測量距
離測定装置の形状並びに結像レンズ及び検出器に関する
情報が判っていれば、計算することが出来る。逆に、こ
う云う３つの性能の目安の内の任意に２つを選び、特定
の結像レンズ及び検出器が決った場合、装置の形状を決
定することが出来る。この様なセンサで機械的な自由度
を持たせれば、物理的な部品の交換を必要とせずに、性
能の目安の広い範囲を取り得る様な、構成し直しが出来
る装置が得られる。

【０００９】可変深度三角測量距離測定装置が、この出
願の被譲渡人に譲渡された係属中の米国特許出願通し番
号第０７／３４５，５７０号、発明の名称「可変深度距
離測定カメラ」に記載されており、これが許可されてい
る。この距離測定装置は、光線を発生して目標に向ける
光ビ―ム放出部品、１つの軸線に沿った距離を測定し得
る光検出器部品、即ち、線形光検出器、及び目標から反
射された光を検出器に結像する結像レンズ部品を持って
いる。像線を、光検出器を縦方向に通る線と定義し、平
面軸をレンズ部品を通るものと定義する。装置の３つの
部品の内の１つが一定位置にあり、他の２つの部品を調
節自在に位置ぎめして、光ビ―ム、平面軸線及び像線が
大体共通点で全て交差して、シャインプル―グ条件を充
たす様にする手段を設ける。２つの可動部品は構成し直
しが出来、この為、スタンドオフ距離、被写界深度及び
被写界深度内の１点に於ける距離の分解能からなる群か
ら選ばれた任意の２つの性能パラメ―タの値を選ぶと共
に、装置の形状をこう云う値を達成する様に変えること
が出来る。装置が、受取った検出器信号から、装置の形
状及び距離を計算する手段を含む。或る線又は或る区域
に沿って光ビ―ムを走査する走査器を設けることが出来
る。光源はレ―ザであってよく、光検出器は横効果フォ
トダイオ―ド、線形配列センサ又は位置感知形光増倍管
であってよい。

【００１０】上に述べた装置では、光ビ―ムを標的上の
小さなスポットに集束することが好ましいことが判った
。こうすると、標的から反射された光を受取る光学系が
集めて検出器に集束する分解能及び精度を改善すること
が容易になる。標的が走査される時に、標的上に小さな
スポットを保つことは、レ―ザ・スポット寸法の実時間
のダイナミックな制御を必要とする。

【００１１】更に、高い分解能が得られ易くする為には
、検出器が長くて多数の有効な素子を持つことが好まし
い。検出器の分解能及び精度が、全体的な装置の性能を
改善する。

【００１２】更に、前に述べた様に、検出器に対するレ
ンズの位置は、満足し得る分解能を得る為に調節しなけ
ればならないことがある。然し、或るレンズの焦点距離
では、必要とするレンズと検出器の間の距離が適当では
ない。例えば、レンズと検出器の距離が、用途によって
は、１０呎を越えることがある。

【００１３】従って、この発明の目的は、レ―ザ・スポ
ット寸法を実時間でダイナミック制御する装置を提供す
ることである。

【００１４】

【発明の要約】この発明は可変深度三角測量距離測定装
置用の装置を提供する。この距離測定装置は、目標に集
束すべき光ビ―ムを放出する手段、光感知手段、反射さ
れた光を光感知手段に結像するレンズ手段、及び光感知
手段から受取った信号から、装置の形状及び距離を計算
する手段を含む。この発明の装置は、光ビ―ムを放出す
る手段から光ビ―ムを受取り、この光ビ―ムを目標上の
焦点合せしたスポットに集束する焦点スポット寸法制御
装置を有する。この制御装置は、走査動作の間、焦点合
せされたスポットを目標上の最小の焦点スポット寸法に
保つ。

【００１５】この発明の上記並びにその他の目的、その
他の特徴及び利点は、以下図面について詳しく説明する
所から明らかになろう。

【００１６】

【発明の詳しい説明】１つの距離の測定を行なうことが
出来る点距離測定装置が図４に示されている。三角測量
距離測定装置では、結像レンズ１５がレ―ザ１６及び線
形検出器１７に対して一定位置にある。レ―ザ及び検出
器は、シャインプル―グ条件を充たし、目標１８から反
射された光の全てのスホットが検出器上で合焦状態にな
る様に保証する様に可動であり且つ位置ぎめされている
。レ―ザ・ビ―ム１９は水平に対して角度Ａをなし、そ
れがこの形式に於ける三角測量角度である。結像レンズ
１５は焦点距離ｆ及び焦点２０を持ち、装置の三角測量
の底Ｂは、レンズの中心から、レンズを通る平面軸２１
に沿って、レ―ザ・ビ―ム及び平面軸が交差する点２２
までと測定する。光検出器１７の中を縦方向に通る像線
２３が、シャインプル―グ条件に従って、共通点２２で
、平面軸２１及びレ―ザ・ビ―ム１９と交わる。スタン
ドオフ距離、被写界深度及び被写界深度内の１点に於け
る距離の分解能は、図４に示す様な三角測量角、三角測
量の底、レンズの焦点距離、検出器の長さ、実効的な粒
度、及び像線に沿った検出器の位置によって計算し得る
関数である。

【００１７】装置の３つの性能の目安又はパラメ―タの
内の任意の２つを選び、特定のレンズ及び光検出器が決
った場合、装置の形状がどうでなければならないかを決
定することが出来る。これは、光ビ―ムを放出する部品
が固定であり、結像レンズ及び光検出器部品が可動であ
る実施例、並びに光検出器が固定位置にあり、結像レン
ズ及び光ビ―ムを放出する部品が可動である別の実施例
を含めて、距離測定装置の他の実施例でも云えることで
ある。

【００１８】この明細書で云う被写界深度とは、装置が
満足し得る精細度を持ち得る距離の範囲を云う。この明
細書で云うスタンドオフ距離は、図４のレンズの中心の
様なカメラ上の基準から、測定することが出来る目標の
最も近い面までの距離を云う。この明細書で云う距離の
分解能とは、被写界深度内のある所定の点に於ける分解
能を云う。図４に示した１つの点の距離測定装置では、
検出器１７の下端の位置が、スタンドオフ距離が幾らで
あるかを定め、検出器１７の上端の位置が最大距離の値
を定め、最小及び最大距離の値の間の距離が被写界深度
である。この時、距離の分解能は、検出器内の画素の数
及びその長さに基づいて、被写界深度内で単調に変化す
る値をとる。距離の分解能は、被写界深度全体にわたっ
て一定ではなく、遠い被写界よりも近い被写界では一層
細かくなる。検出器が垂直に近付くにつれて、分解能は
次第に細かくなり、被写界深度が小さくなる。これらの
３つの性能パラメ―タの間の関係及び相互作用は当業者
のよく知る所である。

【００１９】図５の可変振動距離カメラは実時間で構成
し直すことが出来、物理的な部品の交換を必要とせずに
、連続的に可変のスタンドオフ距離、被写界深度及び距
離の分解能が得られる様にする装置である。走査器２４
が典型的には可変深度三角測量距離測定装置２５の前に
配置され、不規則な目標距離を求める時は、光線及び観
察軸線を任意の不規則な方向に向けるが、光線がある区
域にわたって走査される時は、被写界全体のデ―タを求
めることが出来る。装置形状及び距離コンピュ―タ２６
が、受取った光検出器信号から距離を計算することを含
めて、必要な計算を行なう。性能条件、レンズの焦点距
離及び検出器の分解能が決った場合、装置の形状を決定
するアルゴリズムが用意されている。

【００２０】結像レンズ２７が装置の基部の上の一定位
置に取付けられる。結像レンズ部品は、１個のレンズの
代りに、実効的な平面軸を持つレンズ装置であってよい
。光ビ―ムを放出する集成体は、レ―ザ２８と、レ―ザ
・ビ―ム３０の三角測量角を変える可変配向鏡２９で構
成される。鏡２９はこの平面図で見ると垂直であり、回
転ステ―ジ３１上にある。レ―ザ２８及び回転ステ―ジ
に対する基部３２が構造部材３３に取付けられ、この構
造部材がモ―タ式線形スライド３４の上に支持されてい
る。光ビ―ムを放出する集成体がＹ方向に移動すること
により、装置の三角測量の底が調節される。光検出器３
５を調節自在に位置ぎめする為のＸ，Ｙステ―ジ装置が
設けられている。この光検出器は、横効果フォトダイオ
―ド、線形配列、線走査センサ、又は位置感知形光増倍
管並びに関連する電子回路であってよい。検出器が、基
板３７に支持された回転ステ―ジ３６の上にある。構造
部材３８がこの集成体を担持し、Ｙ方向に線形に移動す
るが、Ｘ方向に移動する為に、モ―タ式線形スライド３
９の上に取付けられている。この様な装置に於ける線形
及び回転アクチュエ―タの詳細は図面に示してないが、
当業者に周知である。

【００２１】図６ａ及び６ｂは、一点距離測定形式の可
変深度三角測量距離測定装置２５を示すと共に、要請さ
れた性能が得られる様に、装置が自ら幾何学的に構成し
直す様子を示している。これらの図面は、距離デ―タが
低い分解能で無限又は大きな被写界深度から得られるこ
と、並びに単に装置の形状を変えることにより、関心の
ある領域で非常に細かい分解能デ―タが得られることを
示している。何れの形式でも、レ―ザ・ビ―ム３０、結
像レンズ部品の平面軸４０、及び光検出器３５を縦方向
に通る像線４１は、何れも共通点で交わる。図６ａに示
す様に構成された装置は、低い分解能で、大きい被写界
深度で、遠い目標からの距離デ―タを収集する。装置の
三角測量の底が小さく、三角測量角も小さい。図６ｂに
示す様に構成し直して三角測量の底を大きくすると共に
、三角測量角を大きくした場合、スタンドオフ距離が小
さく、距離デ―タは、高い距離の分解能で小さい被写界
深度で、近い目標から収集される。

【００２２】図７は可変深度距離カメラの略図で、走査
手段２４を詳しく示している。走査器２４は、光学平面
を上下並びに前後に曲げる１組の鏡を持っている。図示
の走査集成体は、レ―ザ・ビ―ム７１を直交方向に夫々
掃引する２つの鏡６９，７０を持っている。鏡６９は平
面図で見ると、垂直に近く、基部７２に対して垂直な軸
線の周りに旋回する。この鏡を旋回させると、レ―ザ・
ビ―ムが一方の方向に沿って掃引され、目標上の線に沿
った走査が行なわれる。２番目の鏡７０は平面図で見る
と水平に近く、縦軸線の周りに旋回して、レ―ザ・ビ―
ムを直交方向に掃引する。両方の鏡を用いて、例えばあ
る線に沿って走査し、次に短かな距離にわたり、垂直な
方向に走査し、その後最初の線に平行な線に沿って走査
すると云う様にして、或る区域にわたって走査を行なう
。

【００２３】装置の実際の動作は、典型的には次の通り
である。

【００２４】１．ユ―ザ又はコンピュ―タが、スタンド
オフ距離、被写界深度及び被写界深度の一点に於ける距
離の分解能と云う３つの内の２つ所望の値及び性能の目
的を決定する。

【００２５】２．コンピュ―タが、目的を充たすことが
出来るかどうかを判断する為の計算を行なう。

【００２６】３．目的を充たすことが出来るか或いはそ
れを越える場合、コンピュ―タ２６が、レンズの焦点距
離、検出器の感度を有する長さ及び実効的な検出器の分
解能が前もって判っている場合、必要な最適の装置の形
状を計算する。

【００２７】４．可変深度三角測量距離測定装置６８内
にある線形及び回転アクチュエ―タを、この装置の形状
が得られる様に位置ぎめする。

【００２８】５．レ―ザを付勢し、走査器集成体２４を
動作させ、検出器を読取ることにより、距離デ―タを求
める。受取った光検出器信号を適当な増幅装置に送り、
条件づけ、ディジタル化して記憶する。

【００２９】６．記憶されたデ―タ、判っている装置の
形状及び適当な較正表から、コンピュ―タ２６で距離の
値を計算する。

【００３０】可変深度距離カメラは、多くの目的の為に
種々の環境で使うことが出来る。作業容積、即ち走査す
べき容積を定め、多くの用途に合せて調整することが出
来る。測量の１つの用途は、航空機のエンジンの精密部
品を検査する為の非接触形の精密級測定装置である。自
動化したランデブ―及びドッキングにも種々の用途があ
る。この装置は、特に情報が関心のある領域に焦点合せ
する為に、ダイナミックな装置の構成のし直しを必要と
する場合、非接触形の距離情報を必要とする時には、何
時でも役立つ。

【００３１】これまで説明した可変深度距離カメラの形
式は、シャインプル―グ条件を充たす為のレンズと検出
器の間の距離が短い動作に適している。例えば図８につ
いて説明すると、距離測定装置７６がシャインプル―グ
条件に従って構成され、レ―ザ７８、レンズ８０及び検
出器８２を有する。カメラは、ペデスタル８６上の目標
８４の像が発生する様に構成された場合が示されている
。図示の様に、レ―ザ７８から放出されたビ―ムが目標
８４に向けられ、目標上の焦点合せされたスポットから
の対応する像がレンズ８０から検出器８２へ反射される
。

【００３２】目標８４の像を発生することが図９に示さ
れている。この図で、像８８が表示装置９０に示される
。図１０は、大きな被写界深度を持つ様に構成されたカ
メラ装置を示す。具体的に云うと、カメラ７６が大きな
被写界深度及び大きな画角を持つ様に構成された時、表
示装置９０に示す像の様な像を発生することが出来る。 作業容積が領域９２によって区切られることが示されて
いる。

【００３３】図１１は、カメラ７６が小さな作業容積を
持つ様に構成された時、表示装置９０に発生される像を
示している。

【００３４】図１０及び１１に示す被写界深度の様な変
化する被写界深度に対して、発生された像の高い分解能
が容易に得られる様にする為、典型的には、レンズと検
出器の距離は、図６ａ及び６ｂに示すレンズと検出器の
距離を比較することにより、図示の様に変えるのが典型
的である。然し、あるレンズの焦点距離では、必要とす
るレンズと検出器の距離が得られる様にして、尚距離測
定カメラを実用的な寸法のパッケ―ジに保つことが出来
ないことがある。例えば、用途によっては、レンズと検
出器の距離が１０呎を越えることがある。

【００３５】レンズと検出器の距離が不適当であると云
う問題を解決する為、図１２に示す実施例を利用するこ
とが出来る。具体的に云うと、図１２に示す実施例では
、可変深度距離カメラ１００がレ―ザ１０２、ズ―ム・
レンズ１０４及び検出器１０６を持っている。ズ―ム・
レンズ及び検出器の両方が回転皿１０８に取付けられて
いる。検出器１０６が回転ステ―ジ１１０に取付けられ
ていて、ズ―ム・レンズに対する検出器の相対的な向き
も調節することが出来る様になっている。ズ―ム・レン
ズ１０４は、フジノンＣ１４Ｘ２５ＭＯ３モ―タ式ズ―
ム焦点及び絞りレンズの様な市場で入手し得るレンズで
あってよい。勿論、このレンズは、例えば機械的な絞り
を除去して、合焦範囲、ズ―ム距離等を増加することに
より、変更することが出来る。

【００３６】ズ―ム・レンズ１０４を利用すると、装置
１００の被写界深度を調節して、単にズ―ム・レンズ１
０４、回転皿１０８及び回転ステ―ジ１１０を調節する
ことによって、シャインプル―グ条件を充たすことが出
来る。従って、この形式は、ズ―ム・レンズ１０４の動
作範囲内に収まる様な用途では、レンズと検出器の距離
を調節する必要がない。図１２に示す様に、カメラ１０
０の被写界深度は、例えば線１１２ａ及び１１２ｂによ
って区切られた被写界深度の様に広くてもよいし、或い
は線１１４ａ，１１４ｂによって区切られた被写界深度
の様に小さくてもよい。重要なことは、図１２に示す形
式では、依然としてシャインプル―グ条件を充たして、
作業容積全体にわたり、目標から反射されたスポットの
焦点合せされた像を発生することが容易になることであ
る。

【００３７】具体的に云うと、ズ―ム・レンズ１０４を
用いる時、シャインプル―グ条件は経験的に決定される
。ズ―ム、即ち、装置の被写界深度、及びズ―ム・レン
ズ１０４の向きを最初に定める。次に、目標をズ―ム・
レンズの光軸とレ―ザ・ビ―ムの軸線の交点に置く。 次に、検出器上に反射されたスポットの最も絞られた又
は鮮明な像が形成される様に、ズ―ム・レンズの焦点を
定める。目標が光軸とビ―ム軸線の交点にあるから、像
は検出器の中心に形成される筈である。その後、検出器
を回転して、軸外の像も検出器上で合焦状態になる様に
する。焦点深度全体にわたって、全てのスポット像が合
焦状態になる様に、一旦検出器を設定したら、この状態
は必然的にシャインプル―グ条件が充たされたことを意
味する。用途毎に、相反する拘束があり、装置のユ―ザ
は、全ての拘束を妥当に満足する「最適」の選択をしな
ければならない。こういう拘束としては、ズ―ム・レン
ズの画角及び三角測量の底の形式がある。

【００３８】使われたズ―ム・レンズは、２呎離れた所
と云う様に接近した所に焦点合せすることが出来る１４
対１のズ―ム・レンズである。これはｆ／３．５レンズ
であって、公称２５−３５０ｍｍの可変焦点距離を持ち
、工場で設けられる機械的な絞りを除去した後、２呎−
５０呎の焦点合せ距離及び２°３７′乃至３５°２９′
のズ―ム画角を有する。被写界コ―ンの実効的な頂点は
レンズ集成体内にあり、レ―ザ軸線、即ち、「三角測量
の底」から約２呎離すことが出来る。３５．５°の一杯
の画角の時、最も短いＳＯ（２呎）のＤＯＦは９．９呎
にすべきである。即ち、レンズを一杯の画角で使い、最
も近い距離の読みが２呎である場合、最も遠い読みは１
１．９呎になる。分解能が均一な分布である場合、距離
の読み当たり、サンプルを４，０９６個にするか２，０
４８個にするかに応じて、分解能は２４乃至４８ミルで
ある。実際の分解能は２呎に近くなれば一層よくなり、
１２呎では一層悪くなる。被写界が最も狭く、レンズが
２呎のＳＯ向けになっている場合、ＤＯＦは２．３吋に
すべきである。この場合、分解能はＤＯＦ全体にわたっ
てかなり一定であり、０．６乃至１．１ミルである。こ
の代りにレンズを最大のＳＯ向けにし、最大の距離の読
みが１０呎である場合、ＤＯＦは２３吋である。即ち、
読みは８呎１吋から１０呎までゞある。分解能は６乃至
１１ミルの範囲内である。

【００３９】次に図１３ａ及び１３ｂについて説明する
と、走査鏡１１６及び水平走査軸制御装置１１８を持つ
カメラ１００が示されている。図１３ｂは図１３ａに示
した実施例の側面図である。図１３ａ及び１３ｂに示す
様に、走査鏡１１６は、レ―ザ１０２に対して少なくと
も４５°回転する様に回転自在に取付ける。水平走査制
御装置１１８は、走査鏡を含む装置全体を３６０°回転
することが出来る様になっている。実際の構成では、鏡
は±４５°の回転、即ち一杯で９０°に制限されている
。この様な回転を行なわせることにより、装置１００は
、大抵の任意の位置にある目標を結像する為に利用する
ことが出来る。

【００４０】次にズ―ム・レンズを含む装置の形状につ
いて、図１４を参照しながら更に具体的に、この形状を
スタンドオフ距離（ＳＯ）、被写界深度（ＤＯＦ）及び
レンズの光軸に沿った分解能に関係づける式を説明する
。関心のある軸線は、レ―ザ・ビ―ムの軸線、即ち１−
ｂ−ａであり、形状の関数としてのＳＯ、ＤＯＦ及び分
解能の式は次の通りである。任意のｘに対し、下記の方
程式が成立する。

【００４１】

【数１】 単レンズでは、２′乃至１０′のＤＯＦ、高い分解能を
持ちながら、許容し得る様なレンズと検出器の距離（ｔ
ｉ　）及び検出器の角度Ψが同時に得られる様にするこ
とが出来ない。即ち、上に掲げた式から、スタンドオフ
距離を小さくするには、受入れられない程ｔｉ　を大き
くすることを必要とする。更に手の込んだレンズ装置で
は、光学素子の位置ぎめに対する機械的な条件がかなり
単純になる。

【００４２】可変焦点ズ―ム・レンズを使うと、この問
題が解決される。所定のズ―ム・レンズで最善の分解能
が、最小の画角（最大ズ―ム）及び垂直な光軸及びレ―
ザ・ビ―ムを用いて得られる。これによって、ＤＯＦ内
での分解能の分布が最も均一になる。この配置は、目標
が装置からかなりの距離にある場合、あらゆる用途で実
用的でないことがあり、その為所定の画角ではレンズの
向きが幾分制限されると云う結果になる。

【００４３】上に述べた様なズ―ム・レンズを利用する
時、三角測量の底を最小にすることにより、分解能が一
層高くなる。これは被写界コ―ンが一層短い線に沿って
、レ―ザ光線と交わるからである。然し、第１の問題は
、ズ―ム装置を用いて短い距離の所に焦点合せをするこ
とである。その１つのやり方は、複雑になることを覚悟
して、検出器の位置をレンズの光軸に沿って変化させる
ことである。もう１つの問題は、レンズがレ―ザ光線に
近ければ近い程、所定のＤＯＦ内での分解能の分布が一
層不均一になることである。これは大きなＳＯ及びＤＯ
Ｆの時、著しく明らかになる。用途毎に、この様な競合
する拘束を「最適」にすべきである。

【００４４】図１５ａは、実時間スポット寸法制御装置
１５２及び光ファイバ・リボン検出器１５４を含む可変
深度距離測定カメラ１５０を示す。カメラ１５０は、レ
―ザ１５６と、夫々Ｘ，Ｙステ―ジ１６０，１６２に取
付けられたレンズ１５６，１５８を含む。勿論、レンズ
は固定にすることが出来る。検出器１５４が回転ステ―
ジ１６４に取付けられている。光ファイバ検出器１５４
は、光ファイバ束１６６で構成され、これの出力端１６
８は走査装置１７０内に配置されている。走査装置１７
０が、回転出来る様に取付けられていて、光ファイバ束
の出力端１６８と整合している多角形鏡１７２と、光増
倍管１７４とを有する。合焦レンズ１７６及び精密スリ
ット開口１７７が、多角形１７２及び管１７４の間に配
置されている。管１７４がコンピュ―タ１７８に結合さ
れ、これが表示装置１８０に結合されている。

【００４５】動作について説明すると、目標１８２を結
像する為、レ―ザ１５６がビ―ム１８４を放出する。ビ
―ム１８４が実時間スポット寸法制御装置１５２によっ
て遮られる。制御装置１５２がビ―ム１８４を目標１８
２に焦点合せする。焦点スポット１８６の像がレンズ１
５８に入り、検出器１５４に焦点合せされる。検出器１
５４に焦点を結んだ光が光ファイバ束１６６を通して伝
達され、出力端１６８から放出される。多角形鏡１７２
が回転するにつれて、それが光ファイバ束の出力端１６
８を走査し、光を合焦レンズ１７６及びスリット１７７
を介して光増倍管１７４に反射する。光増倍管が発生す
る信号が、コンピュ―タ１７８によって解釈される。

【００４６】カメラ１５０が走査ヘッド１９０を持ち、
これを利用してビ―ム１８４の方向及び焦点合せされた
スポット１８６の反射を制御する。走査ヘッドは図１３
ａ及び１３ｂに示したのと同じ走査機構であってよい。

【００４７】実時間スポット寸法制御装置は、ミネソタ
州のゼネラル・スキャニングから入手し得るゼネラル・
スキャニング線形並進装置ＬＴ１３２０Ａの様な市場で
入手し得る制御装置であってよい。目標１８６に寸法が
最も小さい焦点スポットを保つことにより、レンズ１５
８及び検出器１５４が目標からの反射光を収集する時の
分解能及び精度が改善される。実時間制御装置は、焦点
スポット寸法を実時間で、走査動作中に変更することが
出来る点でダイナミックである。更に具体的に云うと、
距離測定動作に使われるレ―ザは、典型的にはその長さ
全体にわたって有限のビ―ム直径を持ち、この直径が、
図１５ｂに示す様に、ビ―ムのくびれと呼ぶ１個所を除
いて、絶えず変化する。ビ―ムの直径はビ―ムのくびれ
で最小である。距離測定の用途では、使うことが出来る
ビ―ムの部分は、ビ―ムのくびれを中心としてレ―レ―
長の２倍である。ｄ０　をくびれに於けるビ―ム直径、
λを光の波長として、レ―レ―長は（πｄ０　２　）／
４λである。レ―レ―長の外側では、ビ―ムのくびれが
小さい場合、ビ―ムはかなり急に拡大し、その結果目標
に大きなスポットが出来る。レ―レ―長の外側での正確
な測定は、不可能ではないとしても困難である。

【００４８】図１５ｃに詳しく示す様に、固定レンズ１
９２と、ガルバルメ―タによって駆動される往復台１９
６の上を並進するレンズ１９４とを収容したゼネラル・
スキャニングＬＴ１３２０Ａ線形並進装置１５２を使う
。この並進装置は有効な行程が約０．３吋であり、約２
呎乃至１０呎の範囲にわたり、１０ミル（０．０１０吋
）未満のスポット寸法を発生する。スポット寸法又はく
びれの直径と、並進装置１５２のレンズ２個の光学系に
於ける最後の光学素子からのその距離は、レンズの焦点
距離とその相対的な間隔とに関係し、間隔を制御するこ
とにより、ビ―ム軸線に沿ったビ―ムのくびれの位置を
制御することが出来る。図１５ｃに示す様に構成した負
の４ｍｍの固定レンズの後に可動の正の８１ｍｍのレン
ズを続けて設けることにより、許容し得る０．３吋のレ
ンズの運動にわたり、約１０ミル未満のスポット寸法で
、くびれの位置に約１０呎の範囲が得られる。

【００４９】図１５ｃに示す形式の使い方は２通りある
。第１の方法では、可動レンズを運動の１端に位置ぎめ
し、位置の影響を受ける光検出器に対する合焦状態の戻
りの形を監視しながら、移動する。戻りが最も引締った
輪郭を持つ時、即ち、戻りの幅が最小である時、ビ―ム
は最良の焦点にある。この点にある時、距離測定を行な
う。この方式は、非常に信頼性があるが、レンズの焦点
が最も引締った所に来るまで合せるのに時間がかゝる為
に、幾分遅いことがある。

【００５０】２番目の方式は、信頼性が幾分劣るが、ず
っと早い。並進装置モジュ―ルを、レンズ位置をその結
果として測定されたビ―ムのくびれの位置と関係づける
様に較正し、ルックアップ・テ―ブルを作る。使う時、
距離測定装置の被写界深度範囲の既知の中点にくびれを
位置ぎめし、距離測定を開始する。最も最近の距離の値
をルックアップ・テ―ブルと共に用いて、次の距離の読
取の為にくびれを位置ぎめする。くびれの位置はいつも
１範囲だけ遅れているが、大抵の「挙動のよい」彫った
面では、面は依然としてレ―レ―長の２倍以内であり、
小さなスポット寸法になる。この方法は、面の飛越し不
連続部、並びに距離勾配が大きすぎる様な面の領域で挫
折する。こう云う場合は、戻り信号の形の何等かの目安
を監視し、例えば「最大値の半分」の点に於ける幅を監
視し、測定値がある閾値を越えた読みに付箋をつけるこ
とによって処理することが出来る。付箋をつけた位置に
戻り、読みを使って並進装置を位置ぎめすることにより
、更に読取を行なうことが出来る。この点で、目標面に
は焦点がきっちりとしたビ―ムが得られる筈であり、そ
の後距離の良好な読みが可能である。

【００５１】図１５ａに戻って説明すると、光ファイバ
検出器１５４は、高い分解能及び精度を容易にし、全体
的な装置の感度を改善する。更に具体的に云うと、検出
器１５４はかなり多数の検出素子、即ち、光ファイバを
含んでいてよい。光に対する感度及びダイナミック・レ
ンジを最大にする為、１０μｍのファイバで構成された
幅１吋、厚さ１／１６吋のコヒ―レント・ファイバ光学
リボンを使う。こう云うファイバは開口値が０．６６で
あり、これは一杯の光受入れコ―ンが８２°であること
を意味する。ファイバ・リボンの他端は外被内にあり、
そこで後で述べる様に光パタ―ン情報を求める為に走査
することが出来る。

【００５２】光ファイバが焦点合せされた光を回転多角
形１７２へ伝達し、この多角形が制御された形である時
間順序で回転する。回転多角形１７２が回転するにつれ
て、光ファイバ束の出力端１６８を走査する。回転多角
形１７２の回転速度により、時間を基準とした、即ちあ
る時間的な光信号が光増倍管１７４に供給される。管１
７４は、ハママツ側面形ＰＭＴであってよい。具体的な
制御装置について更に詳しいことは、後で説明する。

【００５３】図１６は可変深度距離カメラ２００の別の
実施例を示す。カメラ２００は、実時間スポット寸法制
御装置２０２、光ファイバ検出器２０４、光ファイバ束
２０６及びズ―ム・レンズ２０８を有する。ズ―ム・レ
ンズ２０８が、ピン２１２の周りに回転し得る線形ピン
どめステ―ジ２１０に取付けられる。勿論、ズ―ム・レ
ンズ２０８は、線形ステ―ジに取付ける代りに、回転皿
に取付けてもよい。光ファイバ検出器２０４が回転ステ
―ジ２１４に取付けられる。

【００５４】カメラ２００の動作は、図１５に示したカ
メラ１５０の動作と略同じである。然し、カメラ２００
は、前に図１２，１３ａ，１３ｂについて説明したズ―
ム・レンズ２０８を持っている。図１６に示す実施例も
、ファイバ走査装置２５０を持っている。走査装置２５
０が符号器円板２５２、光増倍管２５４及び光パイプ２
５６を持っている。光ファイバ束２０６の出力端２５８
が符号器円板２５２と整合する様に配置される。図１６
には、符号器円板２５２が側面図で示されている。図１
６に示す様に、符号器円板２５２が螺旋形の走査スロッ
ト２６０ａ−ｃを有する。

【００５５】簡単に説明すると、円板が回転するにつれ
て、走査スロットが交互に光ファイバ束２０６の出力端
２５８と整合し、この束を介して伝達される光があれば
、それが整合したスロット、光パイプ２５６を通って、
光増倍管２５４に通過することが出来る。螺旋形の走査
スロットにより、光ファイバ束の出力端２５８は時間的
な基準を持った形で一定速度で走査される。こうするこ
とにより、時間的な基準を持つ光信号が光増倍管２５４
に供給され、コンピュ―タ２６２を利用して、時間的な
基準を持つ信号を解釈し、幾何学的又は数学的なコンピ
ュ―タ・モデル及び／又は像２６６を表示装置２６４に
発生することが出来る。具体的に云うと、目標上の焦点
合せされたスポットの像は、距離較正表並びに直交する
走査軸の位置が判っていることゝ組合せると、像２６６
になる。図１５に示した実施例の具体的な制御は、後で
説明する。

【００５６】図１８は円板２５２の更に詳しい図であっ
て、「１回転当たり１回」トラック２６８、走査開始ト
ラック２７０、及び３，６００パルス／回転トラック２
７２を有する。これらのトラックは後で更に詳しく説明
する。図１８で、円板２５２が回転するにつれて、各々
のスロット２６０ａ乃至２６０ｃが、光ファイバ束２０
６の出力端２５８から出た光を光増倍管２５４に交互に
送ることが出来る様に配置されていることが認められよ
う。螺旋形の走査スロットにより、光増倍管２５４に送
られる光信号は時間的な基準を持つ、即ち、光が光ファ
イバの出力端２５８から時間的な基準を持つ形で、符号
器円板２５２を介して光パイプ２５６に伝達される様に
なる。

【００５７】図１９ａは、符号器円板の利用することが
出来るもう１つの実施例３００を示す。符号器円板３０
０は４つの螺旋形走査スロット３０２ａ−３０２ｄを有
する。光ファイバの出力端３０４が、走査動作を更に例
示する為に示されている。図１９から明らかな様に、光
ファイバ束の出力端の走査動作を行なう様な符号器円板
のいろいろな形式が考えられ、利用することが出来る。

【００５８】基本的な走査では、透明な走査スリットが
、好ましくは一定速度で、束の面を横切る。スリットは
ファイバの端に非常に接近して（約５乃至１０ミル）配
置すべきであり、スリットを透過する光が、例えば光パ
イプによって光増倍管に案内されるべきである。ＰＭＴ
の時間的な出力は、ファイバ・リボン上の空間的な光パ
タ―ンと電気的に相似するものである。ＰＭＴ信号がこ
の後ディジタル化され、距離の計算の為に使われる。

【００５９】図１９ｂは、半径方向スリット３１２ａ−
３１２ｄを含む別の実施例の符号器円板３１０を示す。 光ファイバ束の出力端３１４を示してある。図１９ｂに
示す様な符号器円板に半径方向スリットを使った場合、
符号器円板が回転するにつれて、スリットがリボンの面
を横切る速度は１／（　ｃｏｓθ）２　に比例する。即
ち、リボン面上のスリットの像は、リボンの縁の近くで
は、真中よりもかなり速く移動する。θは出来るだけ小
さくすべきである。これは、大きな符号器円板を使うこ
とを意味する。然し、直径６吋の円板でも、スリットの
鉛直線からリボンの縁を見込む角度は略１０°であり、
この為速度変動は３％を越える様になる。

【００６０】ｘを掃引の間のリボン面に沿った距離、θ
を符号器の向き、ａを円板上のスリット線の数並びにフ
ァイバ・リボンの幅に関係するある定数として、符号器
円板はｘ＝ａθになっていることが好ましい。ｘ＊　＝
ａθ＊　であるから、走査速度は円板の角速度に直線的
な関係を持つ。この角速度は一定である。ｒを角度θに
於けるスリットの半径方向の位置として、ｒ＝ａθとす
る。

【００６１】図１８に示す円板を反時計廻りに回転させ
ると、リボン面での掃引方向は左から右である。３つの
スリットを示してあるが、その数を少なくしても多くし
てもよい。僅か２つのスリットしかない場合、公称１５
０掃引／秒にするには、円板の角速度を４，５００ｒｐ
ｍ　にすることを必要とする。４個の場合、速度は２，
２５０ｒｐｍ　に下がる。１０個ならば９００ｒｐｍ　
である。この場合の兼合いは、円板の速度、各々のスリ
ットに対する較正表、及びスリットがリボン面に「切込
む」時の角度である。円板を妥当な速度、即ち、２，０
００乃至３，０００ｒｐｍ　で回転させると、よい結果
が得られる。各々の透明なスリットは他のものとは若干
異なっていて、多分それ自身の較正表を必要とすると考
えられるが、この為、スリットの数を最小限に抑えるこ
とが有利である。 最後に、スリットの数が多ければ多い程、スリットとリ
ボン面の相対的な向きが直交でなくなる。これは、リボ
ンの向きを若干変更すると共に、スリットの設計規則を
変更することによって、対処することが出来る。

【００６２】この他の多くの走査装置を利用することが
出来るし、考えられる。例えば、縦方向のスリットを持
つ円筒を用いることが出来る。光増倍管は、ファイバ束
の出力端と向い合う様に、円筒内に配置する。束の出力
端面は、円筒の円筒面に合さる様に、弯曲した形状を持
つ様に加工することが出来る。

【００６３】図示の光パイプは、内面に沿って光を反射
する４枚の正面鏡ガラスで構成された截頭角錐である。 この方式にときたま伴う問題を避ける為、即ち、光が曲
がって逆に外に出る為にだけ、パイプの中の通り道を加
工することがあると云う問題を避ける為、パイプ内の角
度の選択に注意を払わなければならない。この場合、パ
イプは、最大角度（＋／−４１°）でファイバから出て
来る光線を受取る様に構成しなければならない。

【００６４】カメラが密度の高い距離マップを作る為、
並びに／又は不規則に選ばれた場所での距離測定を行な
わなければならない為、光学走査装置を設ける。これは
、９０°×９０°までの視野内で２５６×２５６までの
距離測定値の配列を作ることが出来る。ｎ及びｍを２の
べき数として、配列素子をｎ×ｍに制限するのが妥当で
あると思われる。即ち、配列の寸法は１２８×６４、３
２×３２、１６×１２８等であってよい。最小の画角は
、配列の寸法と、最小の走査歩進寸法に関連する画角に
よって定められる。

【００６５】ビ―ム及び光学系の両方に対する走査機能
が、図１３ａ−１３ｂに示す様な走査鏡の調整された運
動と「光学ヘッド」の回転とを用いることによって達成
される。光学ヘッドは、レ―ザ、焦点制御装置（図に示
してない）及び光学集成体（モ―タ式ズ―ム・レンズ及
びモ―タ式ファイバ検出器集成体）で構成される。これ
は、図１３ａ−１３ｂに示す様に、端で「立て」、レ―
ザ・ビ―ムの軸線の周りに旋回し得る。鏡が図示の様に
取付けられ、その枢軸が図示の様にレ―ザ・ビ―ムと交
わる。その結果、ビ―ムと鏡の交点に原点を持つ球面座
標系が定められる。全ての距離測定はこの点に対して行
なわれる。

【００６６】連続的なラスタ走査に伴う１つの問題は、
スポット速度と、ファイバ・リボンの完全な光学走査に
必要な時間に伴うレ―ザ・スポットの「スミアリング」
である。この問題に対する１つの方法は、次のことを考
えられたい。制御されたレ―ザ・プロ―ブのビ―ム・ス
ポット寸法は目標上で１０ミル程度である。ファイバ走
査の間、スポットが移動し得る許容距離をスポット直径
又は１０ミルと任意に選ぶ。この他の任意の数にしても
よいが、それを小さくし過ぎると、許容し得る距離サン
プル速度が低下するし、大きすぎると、スミアリング効
果が大きくなる。スミアリングをスポット自体に伴うス
ミアリング程度の大きさに制限するのが妥当と思われる
。ファイバ走査がどの位かゝるかゞ判っていれば、部品
上での許容し得る最大スポット速度を計算することが出
来る。ファイバ走査時間が短ければ短い程、許容し得る
スポット速度が速くなる。この推論は、実効的に速い運
動を凍結する為にストロ―ブ光を使うのと同様である。 スナップショットの時間が短ければ短い程、運動が速く
てもよく、それでも有効に凍結することが出来る。

【００６７】利用し得るハ―ドウエアによって決まるが
、７５０ｋＨｚ　の所定の一定のＡ／Ｄデ―タ速度では
、サンプルが少ないことは、ファイバ走査時間ｔｆ　が
一層短いことに繋がる。ファイバ・リボンは幅１吋であ
って、１０ミクロンのファイバで構成されており、従っ
てリボンを横切って見ると大まかに２，５００本のファ
イバがある。リボン面に沿って２５６回又は５１２回標
本化すれば、適切なカバ―が出来る筈であり、リボン上
の空間的な光のパタ―ンの重要な細部を逃すことはない
筈である。スリットは非常に細く、例えば０．００１吋
である。走査円板上の透明なスリットを幅広くし過ぎる
と、分解能が低下することがある。リボンの過剰標本化
、例えばサンプル数４，０９６又は更に多くにしても、
ファイバが点源として作用し、ファイバどうしの間の距
離よりも細かく標本化しても、新しい情報は得られない
から、殆んど価値がない。その為、ファイバ走査当たり
１，０２８個のサンプルが好ましい。これによって、フ
ァイバの脱落の問題を避ける位に走査スリットを細かく
しながら、多数のファイバ、（大まかに云うと１つ置き
）を適切にカバ―出来る。

【００６８】７５０ｋＨｚ　では、１，０２８個のサン
プルには１．３７ミリ秒を要する。その時、部品上の許
容し得るスポット速度は１０ミル／１．３７ｍｓ＝７．
３０ｉｐｓ　、即ち、７．３０ミル／ｍｓである。そこ
で、ｖ＝ｒωであり、ｒは１４吋及び１２０吋の間であ
ってよい。即ち、２呎及び１０呎の間である。勿論、こ
う云う値は変えてもよい。従って、許容し得る最大ビ―
ム角速度はωｂ　＝ｖ／ｒ＝７．３０／ｒ　　ラジアン
／秒である。従って、許容し得る最大鏡角速度はωｍ　
＝ωｂ　／２である。 従って、ωｍ　≦７．３０／２ｒ　　ラジアン／秒であ
る。 書換えれば 　　　　ωｍ　≦２０９．１／ｒ　　　　°／秒　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（１０）であって、１０ミルのスポットのスミアリング
を防止する。この速度を許容しても、１５０距離要素／
秒を求める場合、ファイバ走査に要する１．３７ミリ秒
は、距離要素の時間の２１％であり、ファイバ走査が完
了する時までに、スポットは新しいスポット位置に向う
道の２１％を移動している。然し、これでも、１０ミル
より大きな「スミアリング」はないことになる。

【００６９】式（１０）を考えると、目標が鏡に近く、
画角が狭く（従って鏡の触れ角が狭ければ）狭い程、ス
ミアリングの仕様を緩めなければ、１５０距離要素／秒
の一杯の値に一層接近することが出来る。別の見方をす
れば、角速度／距離空間には、それより下では、図２０
に示す様に、許容し得るスミアリングで一杯の距離要素
速度を達成し得る様な線がある。鏡の角速度がωｍ　未
満である限り、スポットのスミアリングは１０ミル未満
である。次に、走査の配列寸法が小さく、画角が比較的
大きければ、装置はおそらく鏡の速度によって制限され
る。即ち、鏡は許容し得る区域の外側の角速度で移動し
なければならなくなる。ある距離Ｒでθ°の視界にわた
る長さｎのラスタでは 　　　　ｎ／（距離要素速度）＝滑らかな走査の＃ｓｅ
ｃ　　　　　　　　　　　　　　（１１）　　　　θ°
／＃ｓｅｃ＝所要の鏡速度　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（１２）これは式
（１０）からωｍ　未満又はそれに等しくなければなら
ない。そうでないと、角速度ωｍ　に設定し、距離要素
速度は最大速度に対処する様に調節しなければならない
。次に 　　　　ωｎ　／θ°＝滑らかな走査の＃ｓｅｃ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１３）
　　　　ｎ／＃ｓｅｃ＝計算による距離要素速度ｎｃ　
＊　　　　　　　　　　　　　　　　　（１４）然し走
査円板速度に対する可変の制御は（較正の簡単さの為に
）行なわないので、次の様にしかすることが出来ない。

【００７０】 　　　　ｎ＊　＝１５０／ｍ，（ｍ＝１，２，３，…）
距離要素／ｓｅｃ．　　　　　　（１５）即ち、各々の
走査スリット、１つ置き、又は３番目毎を使うと云う様
にする。従って、ｎｃ　＊　が公称値（１５０距離要素
／秒）未満であれば、ｎ＊　≦ｎｃ　＊　となる様に最
大値ｎ＊　を選ぶと、次に取り得る距離要素速度は公称
値の半分であり、その次は１／３、１／４等になる。こ
うして到達したｎ＊　の値を使うと、 　　　　滑かなラスタ走査の為には、ｎ／ｎ＊　＝＃秒
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１６）場合に
よっては、鏡を高速で次の位置へ割出し、距離を読取り
、再び割出すと云う様にするのが速い。直感的には、こ
れは、大きな角度をカバ―すること（画角）、並びにそ
のカバ―範囲内での距離要素が少ないことが好ましい場
合である。鏡の運動に関係する落着き時間によって決定
されるある最大割出し周波数がある。これをΩ距離要素
／秒と呼ぶ。

【００７１】 　　　　ｎ／Ω＝割出したラスタ走査の＃ｓｅｃ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１７）この
値を式（１６）によって決定された値と比較し、一番小
さい値を使うべきである。式（１６）の値の方が小さけ
れば、速度ｎ＊　の滑かなラスタ走査を選ぶ。式（１７
）の方の値が小さければ、ｍａｘ（ｎ＊　）≦Ωの速度
を持つ割出しラスタ走査を選ぶ。式（１６）の値が左右
する時、必要とする新しい鏡走査速度ωｍｒを計算しな
ければならない。

【００７２】 　　　　ωｍｒ＝θ°／（２ｎ／ｎ＊　）　　　　°／
ｓｅｃ．　　　　　　　　　　　　　　　　（１８）分
母に２が入っていることに注意されたい。これは、鏡の
角度の変化により走査角が２倍になることを表わす。

【００７３】ラスタ走査機能がファイバ走査と密接に結
合しているから、鏡の走査について行なった選択が、フ
ァイバ走査の機能及びハ―ドウエアに強い影響を持つ。 次に、ファイバ走査円板について説明し、ラスタ鏡を円
板の回転と同期させる為に使われる方法を説明する。滑
かな鏡の走査モ―ドに対する鏡の走査速度の基本的な範
囲は１．７４°から１５．０°までゞある。１０呎（１
２０吋）で約１ｍｍ（３９ミル）のスポット位置の粒度
が必要な場合 　　　　０．０３９／１２０＝Δθ＝０．０００３２５
ｒａｄ＝０．０１８６°．　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
１９）これによってビ―ムの１回転当たり、１９，３３
３カウント、即ちビ―ムの位置になり、或いはビ―ムが
鏡の振れの２倍だけ振れるから、鏡の回転当たりの実効
カウントは３８，６６６である。インピ―ダンス整合の
為、駆動モ―タが４：１のギア比で鏡に結合される。即
ち、モ―タの４回転によって鏡が１回転する。従って、
式（２０）に示す様に、モ―タへの１回転当たり９，６
６６カウントが必要である。

【００７４】 　　　　１９３３３（カウント／ビーム回転）×２（ビ
ーム回転／鏡回転）　　　　　　×（１鏡回転／４モー
タ回転）＝９６６６（カウント／モータ回転）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（２０）この為、モ―タの１回転当た
り９，６６６の歩進により、鏡を位置ぎめする適切な粒
度が得られる。即ち、１０呎で１ｍｍの大体のスポット
位置の制御が出来る。これは妥当な範囲内であり、実際
には２０，０００歩進／回転まで容易に増加することが
出来る。こうすると、１０呎でのスポット制御は１／２
ｍｍよりよくなる。そこで、モ―タの１回転当たり２０
，０００歩進と仮定すると　　　　２０００（カウント
／モータ回転）＝＞８００００（カウント／鏡回転）　
　　　　　＝＞４００００（カウント／ビーム回転）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（２１）この為、
鏡の角速度が１５°／秒の場合、１５°／秒×８０，０
００カウント／３６０°＝３，３３３．３３カウント／
秒である。１．７４°／秒の場合、１．７４×８０，０
００／３６０＝３８６．７カウント／秒である。

【００７５】鏡モ―タは、毎秒３５０乃至３，５００歩
進の間の速度で歩進する必要がある。符号器を使って、
一方から他方への２軸を調整することの出来る知能形制
御装置を使って、鏡モ―タを運転することが好ましい。 リボン走査円板は螺旋形の３つのスリットを持ち、１５
０／３＝５０回転／秒＝３，０００ｒｐｍ　で回転する
。円板に増分的な符号器トラックを配置すると、その出
力をモ―タ制御装置に対する入力として使うことが出来
る。 制御装置は、実質的に除数ｎのカウンタである「符号化
器比」を使って運転する様なモ―ドを有する。選ばれた
符号器のｎカウント毎に、選ばれたモ―タに対して１カ
ウントを出力する。鏡モ―タ速度が、符号化器比として
ｎのいろいろな値を選ぶことによって制御される。モ―
タ制御装置ボ―ドの符号器読取部分は、５００ｋＨｚ　
までの速度で、符号器パルスを追跡することが出来る。 速度をこれより下げてもよい。然し、速いパルス速度を
使うことが好ましい。２００ｋＨｚ　のパルス速度を選
んだ場合、１５０距離要素／秒で用いると、２００，０
００／１５０＝１，３３３．３３円板カウント／距離要
素になる。距離要素当たりのカウントは整数でなければ
ならないから、２１０ｋＨｚ　を使う。これは１，４０
０円板カウント／距離要素になる。これによって、走査
円板の１回転当たり、４，２００カウントになる。１回
転当たりのカウントをかなり殖やすことは、製造が一層
難しく、従って更にコスト高になるので、これは、特に
直径６吋の円板では、満足すべきものである。円板の１
回転当たりの符号器のパルス・カウントが大きいことが
要求される理由は、次の説明から理解されよう。ラスタ
鏡の走査速度にわたって比較的細かい制御を行なう為に
は、走査速度ｉｎ°／秒は次の式で計算される。

【００７６】 　　　　ω＝（２１０，０００／ｎ）（３６０／８００
０）　　　　　　　　＝９４５／ｎ　　°ｓｅｃ．　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（２２）ωに対する細かい制御は、ωの小さな変
化がｎの単位変化から生ずる時に達成される。然し 　　　　ｄω／ｄｎ＝−９４５／ｎ２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（２３）であるから、微細制御はｎ２　に対して反比例
する。所定の所望のωに対し、式（２３）をｎについて
解く。式（２３）の分子は円板符号器のパルス数に直接
的に関係し、円板速度が一定である為、符号器のパルス
速度に関係する。従って、符号器のパルス速度が速けれ
ば、所望のωに対し、従ってωに対する一層細かい制御
に対し、一層大きなｎが必要である。Ａ／Ｄをトリガし
易くする為、３つの螺旋形スリットの各々がファイバの
走査を開始する時にパルスを発生するトラックを円板に
設けることが出来る。こう云うパルスは、走査と同時に
開始するか、又はある分だけ螺旋より先行していて、Ａ
／Ｄをトリがする前に待つ最善の数の符号器パルスを決
定することが出来る様にする。１番目の方式は、付能さ
れた場合、Ａ／Ｄボ―ドが直接的にトリガされる。２番
目の方式は、ある計数／トリガ用のハ―ドウエアを必要
とするが、プログラム可能であり／較正可能である。光
学符号器読取ヘッドの可変の位置ぎめを用意すれば、機
械的な「プログラミング」を行なうことが出来る。

【００７７】走査鏡が作業空間で垂直ラスタ掃引を行な
う。簡単の為、これは一方向である。鏡の運動は１）下
向きの制御された掃引、及び２）上向きの速い戻りであ
る。下向きの運動は、鏡を所定速度に加速するのに伴う
時間を考慮に入れて、ファイバ走査円板と同期する様に
、適切な時刻に開始しなければならない。即ち、鏡が所
定速度になって、１つの走査スリットが丁度ファイバ走
査を開始する時に、最初の測定位置になければならない
。鏡モ―タ駆動装置に対して航空機用並進装置制御装置
を使うことが出来る。最悪の場合に所定速度に達するの
に要する最大の傾斜時間を用途毎に決定することが出来
る。これは走査円板の或る回転数に相当する。この円板
の回転数で表わされる円板のパルス数が、符号器比ｎを
通じて、鏡モ―タの或るパルス数に相当する。この数を
ｎｂ　と呼ぶ。この点で、走査鏡を、最初の距離要素を
求める為の鏡の位置よりｎｂ　パルス手前に位置ぎめす
る。その後、円板の１回転当たり１個のパルスで、モ―
タ制御装置を追跡する符号器を付能する。走査鏡が回転
する間、鏡が所定速度まで加速され、鏡と円板は、「よ
い目安の」円板の回転、並びに距離標本化の開始の為に
、ロックステップ（距離を詰めて一緒に移動する）状態
になる。走査か終わった時、鏡の運動を停止し、符号器
の追従を終了し、鏡は指令により、高速で走査前の位置
に戻す。

【００７８】図２１には、可変深度三角測量距離測定装
置のブロック図４００が示されている。距離測定装置は
走査円板４０２を持ち、これは動作中、前に述べた様な
光ファイバ束の出力端からの信号を符号化する為に利用
される。符号器４０４が、円板４０２上の符号トラック
からの信号を受取ることが出来る様に配置されることが
示されている。符号器４０４が同期ゲ―ト４０６及び位
相固定ル―プ（ＰＬＬ）４０８に結合される。光増倍管
（ＰＭＴ）４１０が、条件づけ回路４１２に結合される
ことが示されており、この回路が対数形増幅器４１４に
結合される。円板４０２上の別の符号トラックから、１
５０Ｈｚのアナログ・ディジタル走査トリガ信号が得ら
れる。増幅器４１４をリセットするワンショット機構４
１８を利用して、円板走査信号も利用する。ＰＬＬ　　
４０８は７２０ｋＨｚ　の信号を発生するが、この対数
形増幅器４１４及びＰＬＬ　　４０８からの信号がコン
ピュ―タ制御装置４２０に供給される。コンピュ―タ制
御装置がステップ・モ―タ４２２に結合され、ラスタ走
査鏡４２４の回転を制御する。コンピュ―タ制御装置及
びステップ・モ―タ４２２の間にカウンタを結合して、
ステップ・モ―タ４２２に送られるパルスを計数するこ
とが出来る。コンピュ―タ制御装置４２０は、距離測定
装置４３０の水平走査回転を制御する為に利用されるス
テップ・モ―タ４２８にも結合されている。装置４３０
は、図１４に示した距離測定装置１５０と同一であって
よい。コンピュ―タ制御装置４２０が、図１４に示した
実時間スポット寸法制御装置１５２と同一であってよい
。ダイナミック焦点装置４３２にも結合されることが示
されている。更にコンピュ―タ制御装置４２０が光学集
成体ロ―タリ４３４、検出器束ロ―タリ４３６、モ―タ
式焦点装置４３８、ズ―ム・レンズを制御するモ―タ式
ズ−ム４４０、及び較正レ―ル・モ―タ４４４にも結合
されている。

【００７９】更に具体的に、図２１に示した装置のブロ
ック図について説明すると、距離測定装置は基本的に４
つの部分、即ち、機械的な装置、光学的な装置、較正装
置及び計算装置からなる。機械的な装置について言うと
、機械的な自由度（ＤＯＦ）が６ある。２つのＤＯＦが
レ―ザ・ビ―ムの走査を行なう。一方はラスタ走査鏡の
運動、もう１つは光学集成体全体を回転させるものであ
る。ズ―ム、並びにモ―タ式レンズの焦点制御の為に２
つのＤＯＦが使われる。他のＤＯＦは、レンズ集成体自
体の操作が出来る様にする。特に、１つのＤＯＦは、レ
ンズ／ファイバ束集成体全体の回転運動を行なわせ、も
う１つのＤＯＦはファイバ束自体の検出端を回転させる
。全てのモ―タはマイクロステップ・モ―タであり、Ｐ
Ｃ母線にある６軸ステップ・モ―タ制御装置によって制
御される。この制御装置が各々のモ―タ並進装置モジュ
―ルに対する歩進パルスを送出し、このモジュ―ルが各
々のモ―タ巻線に対して比例的な電流を供給する。制御
装置は符号器の信号をも読取って、符号器を設けたモ―
タの制御ル―プを閉じ、又は別のモ―タの状態に基づい
て、１つのモ―タを制御する。

【００８０】較正装置は、約１０呎の精密レ―ルを持っ
ており、その上に目標往復台と干渉計装置に対するコ―
ナ―・キュ―ブ逆反射体がのっかっている。これもステ
ップ・モ―タで駆動され、較正の間は走査機能が不作動
になっているから、普通は水平走査モ―タに使われる制
御装置のチャンネルによって駆動される。較正レ―ル・
モ―タ及び水平走査モ―タは同じ様な寸法及び動力であ
る。較正について詳しいことは後で説明する。

【００８１】光学集成体について説明すると、プロ―ブ
・レ―ザ・ビ―ムが前に述べた様にダイナミック焦点集
成体に送込まれる。この集成体は基本的にはコンピュ―
タ制御の望遠鏡である。コンピュ―タ制御装置がＤ／Ａ
変換器からのアナログ信号又はプログラム可能なＩ／Ｏ
（ＰＩＯ）ボ―ドからのディジタル信号の何れかを受取
ることが出来、制御装置が望遠鏡の一方のレンズを他方
のレンズに対して位置ぎめする。ビ―ムが望遠鏡を出て
、ラスタ走査鏡で反射された後、小さなスポットに焦点
合せされる。ビ―ムが目標に当たり、反射された光エネ
ルギの若干がモ―タ式ズ―ム／焦点レンズによって捕捉
され、やはりラスタ鏡で反射された後、コヒ―レント光
ファイバ束の端に焦点合せされる。光が束の出力端から
出て、走査円板によって走査される。この点で、円板を
通ることが許された光が光パイプを通って光増倍管（Ｐ
ＭＴ）に入る。ＰＭＴからの信号が電流から電圧への増
幅器に送られ、対数形増幅器へ送られる。そこから、信
号がＡ／Ｄに送られ、そこでディジタル化され、高速母
線を介してディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）カ―ド
に送られる。処理結果が距離の値であり、それがコンピ
ュ―タ制御装置に送られて記憶される。

【００８２】コンピュ―タ制御装置は、２５ＭＨｚ　の
８０３８６をベ―スとした工業用ＩＢＭＰＣ／ＡＴであ
る。 これを使って、装置の挙動の統制をとると共に、距離デ
―タを記憶し、操作し、表示する。コンピュ―タ制御装
置はスロット１４個のコンピュ―タであり、必要な全て
のカ―ドがコンピュ―タ制御装置にはめられている。１
０個のボ―ド、即ち、ＣＰＵ、ＮＥＣビデオ、ＤＳＰ、
Ｄ／Ａ−Ａ／Ｄ、ＯＭＳ６軸制御装置、イ―サネット、
ＰＩＯボ―ド、干渉計、Ｃｏｍ／並列ボ―ド及び展望鏡
デバッガが母線に接続されている。

【００８３】前に述べた様に、走査円板は、ファイバ束
の面を走査する為に、不透明な背景に対して３つの澄明
な細い螺旋形スリットを持つことが好ましい。ファイバ
束の面の外周に接近して配置された３つの符号器トラッ
クもある。一番外側のトラックは３，６００パルスの符
号器トラックであって、これは、円板が毎秒５０回転（
３，０００ｒｐｍ　）で回転する時、位相固定ル―プ（
ＰＬＬ）及び同期ゲ―トに対して、１８０ｋＨｚ　のパ
ルス列を供給する。ＰＬＬがこの周波数を４倍して、Ａ
／Ｄサンプル・トリガに対する７２０ｋＨｚ　の信号を
出す。これは、Ａ／Ｄを走査円板の位置と同期させる為
に行なわれる。

【００８４】中央の符号器トラックは、円板上の３つの
螺旋形スリットの各々に対し、走査の開始の為に、１回
転当たり３つのパルスを発生する。この信号がＡ／Ｄを
トリガして、ＣＰＵによってそうしろと命令された時、
多数の読みを読取る。この信号はＰＩＯボートを介して
ＣＰＵに割込み、制御作用をするプログラムに、新しい
走査掃引を、又は一層遅い距離要素速度で螺旋形スリッ
トを飛越す場合は、少なくとも別の螺旋形スリットの通
過を知らせ、制御作用をしているプログラムが、どの螺
旋からデ―タが来ているかを決定する為に計数出来るよ
うにする。走査トリガを使って単安定ワンショットもト
リガし、これが走査の合間に対数増幅器の出力をリセッ
トする。

【００８５】内側のトラックは、走査円板の「定」位置
を定める為に、一回転あたり一個のパルス（ＯＰＲパル
ス）を発生する。これを必要とするのは、装置の残余に
対し、円板が開放ループ式に回転し、装置は、この他に
、円板の真の位置を定める方法がないからである。この
信号はＰＩＯボ―ドを介してＣＰＵに割込むと共に、同
期ゲ―トにも送られる。

【００８６】同期ゲ―トがラスタ鏡を円板と同期させる
。これは、外側符号器トラック・パルスを使って、モ―
タ制御装置のユ―ザが選択し得る符号器比を介して鏡を
駆動するからである。目標面上の特定の位置に関連する
距離測定を正確に行なおうとすれば、鏡は精密に且つ走
査円板と協調して制御しなければならない。同期ゲ―ト
はこの同期を設定するのに使われるものである。同期ゲ
―トが図２２にブロック図で示されている。特に、同期
ゲ―トはＪ−Ｋ形フリップフロップ及びアンド・ゲ―ト
４５２を含む。１回転１つのパルスがフリップフロップ
に入力され、フリップフロップからの出力を符号器信号
と「アンド」する。アンド・ゲ―トからの出力信号がモ
―タ制御装置、即ちＯＭＳ６軸制御装置に送られる。

【００８７】フリップフロップのリセット線がＰＩＯボ
―ドによって低に保たれている限り、フリップフロップ
の出力は低であり、アンド・ゲ―トは符号器信号をモ―
タ制御装置に通さない。装置がラスタ走査を開始する用
意が出来た時、１回転に１つのパルスを待ち、モ―タ制
御装置を符号器追跡モ―ドに付能し、ＰＩＯに、リセッ
ト線を高にして、次のＯＰＲパルスを待つ様に指示する
。次のＯＰＲパルスが発生すると、それがフリップフロ
ップのクロック動作を行ない、フリップフロップは出力
が高にセットされ、アンド・ゲ―トを付能して符号器信
号を通過させ、この時、走査鏡が回転を開始する。更に
これは、中央のトラックからの走査開始パルスが発生す
る時、Ａ／ＤがＰＬＬによって定められた７２０ｋＨｚ
　の速度で、予定数、例えば２，０４８個の換算を行な
う様に、ＣＰＵに合図する。ＣＰＵが走査開始パルスを
監視して、Ａ／Ｄの付能を続けるべき時又は続けるべき
かどうかを判定する。ＯＰＲパルスと、Ａ／Ｄを設定す
る為の最初の走査開始パルスとの間には時間がある。

【００８８】較正レ―ルが、目標位置の精密な独立の測
定を行なうのに使われる干渉計装置に対する較正目標及
び逆反射体を担持する。レ―ルは比較的滑かな運動しか
出来ないから、干渉計は、レ―ル速度が大きすぎなけれ
ば、目標を追跡することが出来る。従って、較正の間、
レ―ル速度を制限すべきである。

【００８９】異なる２種類の較正が行なわれる。１番目
は、測定された距離の値に対し、望遠鏡のレンズ位置の
ルックアップ・テ―ブルを構成する為のダイナミック焦
点集成体の較正である。較正レ―ルを定位置にし、干渉
計を０に設定し、目標上のスポットが最も小さくなるま
で、焦点を変える。これは、時間に対する対数増幅器の
出力の形を解析することによって決定される。最も「ピ
―ク状」の形になったことは、スポットが一番小さいこ
とを意味する。各々の目標位置に対し、一番引締った焦
点にするのに必要な駆動信号をダイナミック焦点ルック
アップ・テ―ブルに記憶する。このタスクは、自動動作
の為の高度の開発に要する時間に較べて、手作業に要す
る時間の相対的な長さに応じて、手作業又は機械によっ
て行なうことが出来る。位置ぎめの為に、並列ディジタ
ル信号がダイナミック焦点集成体に送られ、この集成体
がディジタルの「位置落着き」信号を送返し、コンピュ
―タはそのポ―リングによって、ダイナミック焦点合せ
が完了した時を判定する。

【００９０】２番目の較正タスクは、装置の各々の「形
式」に対するルックアップ・テ―ブルを組立てることで
ある。基本的に、形式は状態ベクトルであり、その成分
は、装置のスタンドオフ距離、被写界深度及び距離の分
解能を定める４つの光学部品の位置、即ち、ズ―ム、焦
点、光学集成体及び繊維束の末端の向きである。どの形
式にしても、その形式を設定する為には、全体的な動作
としては、４軸全部を定位置に戻し、内部カウンタ及び
モ―タ制御装置の位置カウンタをリセットし、４軸を適
当な位置に位置ぎめする。較正レ―ルを定位置にし、装
置がゼロでない戻りを記録するまで、移動する。この測
定によって得られた不正確な距離の値を使って、ダイナ
ミック焦点を設定し、一般的には一層正確なもう１つの
値を求める。３つの螺旋形走査スリットによって読取ら
れた繊維束に対する戻り信号の中心の位置が３つのルッ
クアップ・テ―ブルの内の適当な１つに入力され、干渉
計からの距離の値と関係づけられる。

【００９１】この発明を好ましい実施例について具体的
に図示して説明したが、当業者であれば、特許請求の範
囲に定めたこの発明の範囲を逸脱せずに、以上述べたこ
との形式及び細部にいろいろな変更を加えることが出来
ることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ａ及び図１ｂは近い及び遠い物体までの距
離を測定する一点三角測量装置の図。

【図２】図２ａ及び図２ｂは標準的な三角測量距離測定
装置の挙動を示す図。

【図３】図３ａ及び図３ｂは物体空間の線が像空間の線
に結像すること、並びに線の関係がシャインプル―グ条
件によって定められることを示す図。

【図４】シャインプル―グ条件を充たす三角測量距離測
定装置と、それからスタンド距離、被写界深度及び距離
の分解能を計算し、又は逆の関係にある装置の既知のパ
ラメ―タを示す図。

【図５】係属中の米国特許出願通し番号第０７／３４５
，７５０号に記載されている１実施例の可変深度距離カ
メラの簡略平面図及びブロック図。

【図６】図６ａ及び図６ｂは遠い及び近い物体までの距
離を測定する為の図５に示した装置の構成を示す略図。

【図７】距離測定装置に使うことが出来るＸ−Ｙ走査器
集成体の図。

【図８】可変深度距離カメラを用いて目標を走査する様
子を示す図。

【図９】可変深度距離カメラを用いて目標を走査し、走
査動作の間に得られたデ―タから像を発生する様子を示
す図。

【図１０】可変深度距離カメラの第１の被写界深度及び
画角を示す図。

【図１１】可変深度距離カメラの第２の被写界深度及び
画角を示す図。

【図１２】可変深度距離カメラの一部分としてのズ―ム
・レンズの使い方を示す図。

【図１３】図１３ａ及び図１３ｂは図１２に示したカメ
ラを用いた走査を示す図。

【図１４】距離測定装置の幾何学的な形式を示す略図。

【図１５】図１５ａ、図１５ｂ及び図１５ｃは実時間ス
ポット寸法制御装置、光ファイバ・リボン検出器及び光
ファイバを走査する時の回転多角形を含む可変深度距離
測定カメラの部品を示す図。

【図１６】実時間スポット寸法制御装置、光ファイバ・
リボン検出器及び光ファイバを走査する符号器円板を含
む可変深度距離カメラの図。

【図１７】符号器円板の動作を例示する図。

【図１８】１実施例の符号器円板の図。

【図１９】図１９ａ及び図１９ｂは別の実施例の符号器
円板の図。

【図２０】鏡の角速度の許容し得る動作領域を示す略図
。

【図２１】図１５に示したカメラ装置の制御装置のブロ
ック図。

【図２２】図２１に示した同期ゲ―トのブロック図。

【符号の説明】

１５２，２０２　　実時間スポット寸法制御装置１５４
，２１４　　光ファイバ・リボン検出器１５８，２０８
　　ズーム・レンズ １７８，２６２　　コンピュータ

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光ビ―ムを放出する手段、放出された
   光ビ―ムを目標に焦点合せする手段、及び反射光を当該
   装置の入力端に結像するレンズ手段を含む可変深度三角
   測量距離測定装置に用いる装置に於て、入力端及び出力
   端を持ち、該入力端が前記レンズ手段から伝達された光
   を遮る様に配置されている光ファイバ束と、時間的な基
   準を持つ形で、前記束の出力端を走査し、該束の出力端
   に存在する光信号を表わす、時間的な基準を持つ信号を
   発生する様に構成された手段と、前記時間的な基準を持
   つ信号から距離測定装置の形状及び距離を計算する手段
   とを有する装置。
2. 【請求項２】　　光ファイバ束が１０μｍの光ファイバ
   で構成される請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】　　前記光ファイバ束が、幅１吋、厚さ１
   ／１６吋のコヒレ―ント・ファイバ光学リボンを形成す
   る様に束ねられた複数個の１０μｍの光ファイバで構成
   され、該光ファイバの開口値が０．６６である請求項１
   記載の装置。
4. 【請求項４】　　走査する手段が、少なくとも１つの透
   明な走査スリットを持つ不透明なホィ―ルを有し、該符
   号器ホィ―ルは前記ファイバ束の出力端に隣接して配置
   されていて、それに対して回転自在である請求項１記載
   の装置。
5. 【請求項５】　　前記符号器ホィ―ルが３つの走査スリ
   ットを持つ請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】　　各々の走査スリットが略矩形である請
   求項４記載の装置。
7. 【請求項７】　　各々の走査スリットが螺旋形である請
   求項４記載の装置。
8. 【請求項８】　　前記符号器ホィ―ルが符号トラックを
   有する請求項４記載の装置。
9. 【請求項９】　　前記符号トラックが、「１回転当たり
   １回」トラック、走査開始トラック、及び１回転当たり
   パルス３，６００個のトラックを含む請求項８記載の装
   置。
10. 【請求項１０】　　前記ファイバ束の出力端と整合した
    光パイプを有し、前記符号器ホィ―ルが該光パイプ及び
    ファイバ束の出力端の間に配置され、更に前記光パイプ
    の出力端に隣接して光増倍管を配置した請求項４記載の
    装置。
11. 【請求項１１】　　前記光パイプが、光をその内面に沿
    って反射する為の正面鏡硝子の集成体を含む截頭角錐で
    構成される請求項１０記載の装置。
12. 【請求項１２】　　前記光増倍管がハママツ側面形光増
    倍管である請求項１０記載の装置。
13. 【請求項１３】　　前記走査する手段が、前記光ファイ
    バ束の出力端と整合した多角形鏡と、該多角形鏡と整合
    していて、前記光ファイバ束の出力端から該多角形鏡に
    よって反射された光を受取る光増倍管とを有する請求項
    １記載の装置。
14. 【請求項１４】　　前記光増倍管がハママツ側面形光増
    倍管である請求項１３記載の装置。
15. 【請求項１５】　　光ファイバ束の出力端からの光信号
    を時間的な基準を持つ電気信号に変換する装置に於て、
    少なくとも１つの透明な走査スリットを持つ不透明な符
    号器ホィ―ルを有し、該符号器ホィ―ルが光ファイバ束
    の出力端に隣接して配置されていて、それに対して回転
    自在である装置。
16. 【請求項１６】　　前記符号器ホィ―ルが３つの走査ス
    リットを持つ請求項１５記載の装置。
17. 【請求項１７】　　各々の走査スリットが略矩形である
    請求項１５記載の装置。
18. 【請求項１８】　　各々の走査スリットが螺旋形である
    請求項１５記載の装置。
19. 【請求項１９】　　前記符号器ホィ―ルが符号トラック
    を含む請求項１５記載の装置。
20. 【請求項２０】　　前記符号トラックが、「１回転当た
    り１回」のトラック、走査開始トラック及び１回転当た
    りパルス３，６００個のトラックを含む請求項１９記載
    の装置。
21. 【請求項２１】　　前記光ファイバ束の出力端と整合し
    た光パイプを有し、前記符号器ホィ―ルが該光パイプ及
    びファイバ束の出力端の間に配置され、前記光パイプの
    出力端に隣接して光増倍管を配置した請求項１５記載の
    装置。
22. 【請求項２２】　　前記光パイプが光をその内面に沿っ
    て反射する正面鏡硝子の集成体を含む截頭角錐で構成さ
    れる請求項２１記載の装置。
23. 【請求項２３】　　光増倍管がハママツ側面形光増倍管
    である請求項２１記載の装置。