JPH0829533A - Laser radar - Google Patents
Laser radarInfo
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- JPH0829533A JPH0829533A JP6164399A JP16439994A JPH0829533A JP H0829533 A JPH0829533 A JP H0829533A JP 6164399 A JP6164399 A JP 6164399A JP 16439994 A JP16439994 A JP 16439994A JP H0829533 A JPH0829533 A JP H0829533A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を空中へ放射
し、物体で反射され又は大気で散乱したレーザ光を受光
することにより、物体までの距離を測定したり、微量大
気成分の濃度を測定をしたりするのに用いるレーザ・レ
ーダに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention emits a laser beam into the air and receives the laser beam reflected by an object or scattered by the atmosphere to measure the distance to the object or the concentration of a trace atmospheric component. The present invention relates to a laser radar used for making measurements.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、レーザ光を大気中に放射し、物
体で反射されたり、大気中の二酸化炭素等の微量物質に
より散乱されたレーザ光を受光して、物体までの距離を
測定したり、大気中の微量物質の濃度を測定したりする
場合、遠距離からの信号を受光したり、高精度の測定を
行うには、レーザ光出力を増大するか、単位時間に多数
のレーザパルスを発射して測定回数を増やして、平均化
処理によりＳ／Ｎを改善する必要がある。ところが、レ
ーザ光出力を大きくし又はレーザパルスの発射頻度を大
きくすると、人に対するレーザ光の安全性が低下する。2. Description of the Related Art Generally, a laser beam is emitted into the atmosphere and reflected by an object, or a laser beam scattered by a trace substance such as carbon dioxide in the atmosphere is received to measure the distance to the object. When measuring the concentration of trace substances in the atmosphere, in order to receive a signal from a long distance or to perform highly accurate measurement, increase the laser light output or use a large number of laser pulses per unit time. It is necessary to increase the number of measurements by firing and improve the S / N by the averaging process. However, if the laser light output is increased or the laser pulse emission frequency is increased, the safety of the laser light for a person is lowered.
【０００３】例えば、レーザ光を発射している時に、光
路内に人が入り込み、たまたまレーザ・レーダの方を見
た場合、レーザ光が強いと目の安全の為に許容されてい
る強さ（最大許容露光量、Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｅｒｍｉ
ｓｓｉｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ、以下ＭＰＥと略記す
る）を超える光量が目には入ることになる。このＭＰＥ
は、目に入るパルス数が増えると、一般にパルス数の１
／４乗に逆比例して低下するので、１パルスの発射では
安全であっても複数のパルスを繰り返しを目に入れると
ＭＰＥを超えることもある。For example, when a person enters the optical path while emitting a laser beam and happens to look at the laser radar, if the laser beam is strong, the strength allowed for eye safety ( Maximum allowable exposure, Maximum Permi
An amount of light exceeding a simple exposure (hereinafter abbreviated as MPE) will enter the eye. This MPE
Is generally 1 when the number of visible pulses increases.
Since it decreases in inverse proportion to the fourth power, even if it is safe to fire one pulse, MPE may exceed MPE when multiple pulses are repeated.
【０００４】ＭＰＥを僅かでも超えると危険であると言
う訳けではないが、一般にＭＰＥを超えないように、レ
ーザパルスの強度または単位時間当りのレーザパルス数
を設計する。遠距離からの反射レーザ光を所定のＳ／Ｎ
以上で受光するために、レーザ光出力を増大するか、又
は単位時間当りのレーザパルス数を増大し、その結果と
してレーザ光出力またはレーザパルス数が所定値を超え
ると、そのレーザ光を目に受けるとＭＰＥを超えてしま
う。測定する光路の任意の位置に人が入って来る可能性
がある場合は、装置（レーザ・レーダ）の出口でＭＰＡ
以下となるように、レーザ光出力を下げるか出射面積を
増大してパワー密度を下げる必要がある。Although it is not dangerous to exceed MPE even slightly, generally, the intensity of laser pulses or the number of laser pulses per unit time is designed so as not to exceed MPE. Reflected laser light from a long distance is given S / N
When the laser light output is increased or the number of laser pulses per unit time is increased in order to receive light as described above, and as a result, the laser light output or the number of laser pulses exceeds a predetermined value, the laser light is visually detected. If you receive it, it will exceed MPE. If there is a possibility that a person may come in at any position in the optical path to be measured, the MPA will be used at the exit of the device (laser radar).
As described below, it is necessary to reduce the laser light output or increase the emission area to reduce the power density.
【０００５】上述したように従来の測定方法では、人が
光路に立ち入らないような処置をとれない場合は安全上
の観点から発射出来るレーザ光の強さ又は繰り返し数に
限界が有り、遠距離の測定が出来なかったり、近距離で
も所要の精度を得ることが出来ないことがある。As described above, in the conventional measuring method, if the person cannot take measures such as not entering the optical path, there is a limit to the intensity of the laser beam or the number of repetitions that can be emitted from a safety point of view, and a long distance It may not be possible to measure, or the required accuracy may not be obtained even at short distances.
【０００６】強力なレーザ光が人の目や皮膚に損傷を与
えるのを防ぐようにしたレーザ・レーダが特開昭５９−
１８０４７２号公報に記載されている。この従来のレー
ザ・レーダでは、まず人や受光光学部品に対し安全であ
る程度に低いパワーレベルのレーザパルスＡを第１の送
光部から発射し、光路上に人などの遮蔽物がないことを
確かめ、次に高いパワーレベルのレーザパルスＢを第２
の送光部から発射し、遠距離までの安全な測定を可能に
している。A laser radar designed to prevent the powerful laser light from damaging human eyes and skin is disclosed in JP-A-59-59.
No. 180472. In this conventional laser radar, first, a laser pulse A having a power level that is safe to a person or a light receiving optical component and has a power level that is low to some extent is emitted from the first light transmitting unit, and there is no obstacle such as a person on the optical path. Confirm and then apply the second highest power level laser pulse B
It emits from the light transmitting part of, and enables the safe measurement to a long distance.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記特開昭
５９−１８０４７２号公報に記載のレーザ・レーダで
は、遮蔽物の距離Ｒ１にかかわらず、光路上に遮蔽物が
あるか否かだけで高いパワーレベルのレーザパルスＢを
発射するか否かを決めているので、その遮蔽物の距離Ｒ
１においては安全なレベルのレーザ光をも発射しない。
一般に、レーザ・レーダでは、距離Ｒ１においてＭＰＥ
となるレベルのレーザ光の発射でもって、距離Ｒ１より
はるかに大きい距離Ｒ２の物体を検知できる。したがっ
て、前記従来のレーザ・レーダにおいては、光路上の人
の目の安全を確保しつつ、なお検出できる距離Ｒ２内の
目標物の検出機会を逃している。However, in the laser radar disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 59-180472, regardless of the distance R1 of the shield, it is high only if there is a shield on the optical path. Since it is decided whether or not to emit the laser pulse B of the power level, the distance R of the shield
In 1, the laser light of a safe level is not emitted.
Generally, in laser radar, MPE is performed at a distance R1.
By emitting the laser light at a level such that, an object at a distance R2 that is much larger than the distance R1 can be detected. Therefore, the conventional laser radar misses the opportunity to detect the target within the detectable distance R2 while ensuring the safety of human eyes on the optical path.
【０００８】また、この従来のレーザ・レーダでは、第
１の送光部から発射されるレーザ光の光路に遮蔽物があ
ったら、その後はその光路に遮蔽物がなくなるまで第２
の送光部はレーザ光の発射をしない。しかし、遮蔽物は
ある限られた範囲の方位（水平角）または仰角（上下
角）にあるはずであり、上記従来のレーザ・レーダで
は、安全を確保しつつ、しかも測定できる広い範囲の測
定をしないから、やはり目標物検出機会を著しく逸して
いる。Further, in this conventional laser radar, if there is a shield in the optical path of the laser beam emitted from the first light transmitting section, the second laser radar is used until the shield is removed from the optical path.
Does not emit laser light. However, the shield must be in a limited range of azimuth (horizontal angle) or elevation angle (vertical angle), and the conventional laser radar described above can measure a wide range while ensuring safety. Since it doesn't, the opportunity to detect the target is still missed.
【０００９】さらに、上記従来のレーザ・レーダでは、
レーザ光を反射するものが雲、霧、煙、砂嵐などのごと
く空気と微粒子との混合物であるときには、受光信号の
波形から明らかに人間とは区別できるにもかかわらず、
それら混合物を単なる遮蔽物として認識し、高いレベル
のレーザパルスＢの発射を中止してしまう。Further, in the above-mentioned conventional laser radar,
When the reflected laser light is a mixture of air and fine particles such as clouds, fog, smoke, and sandstorm, it can be clearly distinguished from humans from the waveform of the received light signal,
The mixture is recognized as a mere shield, and the emission of the high level laser pulse B is stopped.
【００１０】その上、上記従来のレーザ・レーダにおい
ては、レーザパルスＡとＢとの違いはパワーレベルだけ
である。一般に、人体や自動車などの如く密度の高い物
体のレーザ光反射率は１０パーセント以上であるが、大
気の後方散乱係数は10-6／ｍ程度である。いま、レーザ
パルスＡ及びＢのパワーレベルをそれぞれＰA 及びＰB
とする。この従来のレーザ・レーダで距離Ｒまでの大気
中の二酸化炭素等の微量物質の含有率を測定をしようと
すると、まず低いパワーレベルＰA のレーザパルスＡを
第１の送光部から出力して、距離Ｒまでに遮蔽物がある
か否かを受光レベルから調べることにより、距離Ｒまで
の安全を確かめ、しかる後にＰA よりはるかに大きいパ
ワーレベルＰB のレーザパルスＢを第２の送光部から出
力して目標距離Ｒまでの大気中の微量物質の含有量を測
定することになる。しかし、そのパワーレベルＰA は、
レーザ・レーダから至近距離でも安全な程度に低い値で
あることが必要であるから、距離Ｒを十分に大きくする
ことはできない。Moreover, in the above-mentioned conventional laser radar, the only difference between the laser pulses A and B is the power level. In general, a highly dense object such as a human body or an automobile has a laser light reflectance of 10% or more, but the atmospheric backscattering coefficient is about 10 -6 / m. Now, set the power levels of the laser pulses A and B to P A and P B , respectively.
And When it is attempted to measure the content of trace substances such as carbon dioxide in the atmosphere up to a distance R with this conventional laser radar, first, a laser pulse A with a low power level P A is output from the first light transmitting unit. Then, by checking from the received light level whether or not there is a shield up to the distance R, the safety up to the distance R is confirmed, and then the second laser pulse B having a power level P B much larger than P A is transmitted. The content of the trace substance in the atmosphere up to the target distance R output from the light section is measured. However, the power level P A is
The distance R cannot be made sufficiently large because it is necessary that the value be low enough to be safe even at a short distance from the laser radar.
【００１１】このように、特開昭５９−１８０４７２号
公報記載の従来のレーザ・レーダには、目標物検出機会
および測定距離の増大に関し解決するべき課題があっ
た。As described above, the conventional laser radar disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-180472 has a problem to be solved in regard to the increase of the chance of detecting the target object and the increase of the measurement distance.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明は次の手段を提供する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following means.
【００１３】レーザ発振をするレーザ発振器と、この
レーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するとと
もに、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレー
ザ光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学
系と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気
信号に変換する光検出器と、この光検出器から出力され
る受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光ま
での時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路と、
この検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記レー
ザ発振器の作動を制御する回路とを有し、低いパワーの
レーザ光を発射して人に対する安全を確認した後に測定
用のレーザ光を発射するレーザ・レーダにおいて、前記
制御回路は、前記受光信号レベル及び前記距離に応じ、
または前記距離だけに応じて、前記レーザ発振器から出
力する前記レーザ光のパワーを制御することを特徴とす
るレーザ・レーダ。A laser oscillator that oscillates a laser, and a laser beam emitted from the laser oscillator is emitted into the atmosphere, and a laser beam scattered by a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other laser light reflectors. And a photodetector for converting the laser light received by the transmission / reception optical system into an electric signal, the level of the light reception signal output from the photodetector, and the emission to reception of the laser light A circuit for sensing the distance of the reflector based on the time of
And a circuit for controlling the operation of the laser oscillator according to the received light signal detected by the detection circuit, and emits a laser beam of low power to confirm the safety to a person and then emits a laser beam for measurement. In the laser radar, the control circuit, according to the received light signal level and the distance,
Alternatively, the laser radar is characterized in that the power of the laser light output from the laser oscillator is controlled according to only the distance.
【００１４】前記制御回路のから警告命令を受けたと
き、警告音または警告信号を発生する警告手段を備え、
前記制御回路は、前記受光信号レベル及び前記時間に応
じ、または前記時間だけに応じて、前記レーザ発振器の
発振を停止させるとともに、前記警告命令を出力するこ
とを特徴とする上記に記載のレーザ・レーダ。A warning means for generating a warning sound or a warning signal when a warning command is received from the control circuit,
The laser circuit according to the above, wherein the control circuit stops the oscillation of the laser oscillator according to the received light signal level and the time, or only according to the time, and outputs the warning command. Radar.
【００１５】前記制御回路は、前記距離及び所定時間
内に発射する前記レーザ光パルスの数から計算して、該
距離に到達するレーザ光のエネルギーが最大許容露光量
となるパワーで前記レーザ発振器を発振させることを特
徴とする上記またはに記載のレーザ・レーダ。The control circuit calculates the number of the laser light pulses emitted within the predetermined time and the distance, and controls the laser oscillator with the power at which the energy of the laser light reaching the distance is the maximum allowable exposure amount. The laser radar according to the above item 1 or 2, wherein the laser radar is oscillated.
【００１６】前記検知回路が前記受信信号レベルから
判断して、前記反射体があると判断したとき、前記制御
回路は前記レーザ発振器を制御してレーザ光パルスの発
射と受光を繰り返し行い、該反射体の移動を調べるに当
たり、該レーザ光の発射間隔を次第に増大させることを
特徴とする上記，またはに記載のレーザ・レー
ダ。When the detection circuit determines from the received signal level that the reflector is present, the control circuit controls the laser oscillator to repeatedly emit and receive a laser light pulse, and the reflection is performed. In examining the movement of the body, the laser radar according to the above or, wherein the emission interval of the laser light is gradually increased.
【００１７】レーザ発振をするレーザ発振器と、この
レーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するとと
もに、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレー
ザ光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学
系と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気
信号に変換する光検出器と、この光検出器から出力され
る受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光ま
での時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路と、
この検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記レー
ザ発振器の作動を制御する回路とを有するレーザ・レー
ダにおいて、前記制御回路は、前記受光信号の波形に応
じ、前記レーザ発振器から出力する前記レーザ光のパワ
ーを制御することを特徴とするレーザ・レーダ。A laser oscillator that oscillates a laser and emits a laser beam output from the laser oscillator into the atmosphere, and a laser beam scattered by a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other laser light reflectors. And a photodetector for converting the laser light received by the transmission / reception optical system into an electric signal, the level of the light reception signal output from the photodetector, and the emission to reception of the laser light A circuit for sensing the distance of the reflector based on the time of
In a laser radar having a circuit for controlling the operation of the laser oscillator according to the received light signal detected by the detection circuit, the control circuit outputs the laser from the laser oscillator according to the waveform of the received light signal. A laser radar characterized by controlling the power of light.
【００１８】レーザ発振をするレーザ発振器と、この
レーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するとと
もに、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレー
ザ光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学
系と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気
信号に変換する光検出器と、この光検出器から出力され
る受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光ま
での時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路とを
有するレーザ・レーダにおいて、前記送受信光学系で発
射し受光するレーザ光の方向を走査する光走査装置と、
前記検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記光走
査装置の作動を制御する回路とを備え、前記制御回路
は、前記受光信号レベル及び前記距離に応じ、または前
記距離だけに応じて、前記光走査装置を制御し、発射及
び受光するレーザ光の方向を制御することを特徴とする
レーザ・レーダ。A laser oscillator that oscillates a laser, and a laser beam emitted from the laser oscillator is emitted into the atmosphere, and a laser beam scattered by a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere and other laser light reflectors. And a photodetector for converting the laser light received by the transmission / reception optical system into an electric signal, the level of the light reception signal output from the photodetector, and the emission to reception of the laser light In a laser radar having a circuit that detects the distance of the reflector based on the time of, an optical scanning device that scans the direction of laser light emitted and received by the transmission / reception optical system,
A circuit for controlling the operation of the optical scanning device according to the light receiving signal detected by the detection circuit, the control circuit according to the light receiving signal level and the distance, or according to only the distance, A laser radar characterized by controlling an optical scanning device to control directions of laser light emitted and received.
【００１９】それぞれレーザ発振をする第１及び第２
のレーザ発振器と、これらレーザ発振器の出力のレーザ
光を大気中へ発射するとともに、大気中の遮蔽物、大気
中の微量物質その他のレーザ光反射体で散乱されたレー
ザ光を受光する送受信光学系と、この送受信光学系で受
光した前記レーザ光を電気信号に変換する光検出器と、
この光検出器から出力される受光信号のレベル及び前記
レーザ光の発射から受光までの時間に基づく前記反射体
の距離を検知する回路と、この検知回路で検知した前記
受光信号に応じて前記レーザ発振器の作動を制御する回
路とを有するレーザ・レーダにおいて、前記第１のレー
ザ発振器は波長４００nm以下の紫外光または１４００nm
以上の赤外光を発振し、前記第２のレーザ発振器は可視
光を発振し、前記制御回路は、前記第１のレーザ発振器
の発振により安全を確認した距離において安全なパワー
で前記第２のレーザ発振器を発振させることを特徴とす
るレーザ・レーダ。First and second laser oscillations, respectively
Laser oscillator, and a transmission / reception optical system that emits the laser light output from these laser oscillators into the atmosphere and receives the laser light scattered by the shielding material in the atmosphere, trace substances in the atmosphere, and other laser light reflectors. And a photodetector for converting the laser light received by the transmitting / receiving optical system into an electric signal,
A circuit for detecting the distance of the reflector based on the level of the received light signal output from the photodetector and the time from the emission of the laser light to the reception of light, and the laser according to the received light signal detected by the detection circuit. In the laser radar having a circuit for controlling the operation of the oscillator, the first laser oscillator is ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less or 1400 nm.
The above infrared light is oscillated, the second laser oscillator oscillates visible light, and the control circuit causes the second laser with a safe power at a distance confirmed to be safe by the oscillation of the first laser oscillator. A laser radar characterized by oscillating a laser oscillator.
【００２０】それぞれレーザ発振をする第１及び第２
のレーザ発振器と、これらレーザ発振器の出力のレーザ
光を大気中へ発射するとともに、大気中の遮蔽物、大気
中の微量物質その他のレーザ光反射体で散乱されたレー
ザ光を受光する送受信光学系と、この送受信光学系で受
光した前記レーザ光を電気信号に変換する光検出器と、
この光検出器から出力される受光信号のレベル及び前記
レーザ光の発射から受光までの時間に基づく前記反射体
の距離を検知する回路と、この検知回路で検知した前記
受光信号に応じて前記レーザ発振器の作動を制御する回
路とを有するレーザ・レーダにおいて、前記制御回路
は、前記受光信号の波形に応じ、前記レーザ発振器から
出力する前記レーザ光のパワーを制御することを特徴と
するレーザ・レーダ。First and second laser oscillations, respectively
Laser oscillator, and a transmission / reception optical system that emits the laser light output from these laser oscillators into the atmosphere and receives the laser light scattered by the shielding material in the atmosphere, trace substances in the atmosphere, and other laser light reflectors. And a photodetector for converting the laser light received by the transmitting / receiving optical system into an electric signal,
A circuit for detecting the distance of the reflector based on the level of the received light signal output from the photodetector and the time from the emission of the laser light to the reception of light, and the laser according to the received light signal detected by the detection circuit. A laser radar having a circuit for controlling the operation of an oscillator, wherein the control circuit controls the power of the laser light output from the laser oscillator according to the waveform of the received light signal. .
【００２１】[0021]
【作用】上述の構成になる本発明のレーザ・レーダは、
二酸化窒素（ＮＯ2 ）等の大気中の微量物質の濃度を測
定するのに好適である。第１のレーザ発振器（１ａ）は
安全確認用のレーザ光を発射し、第２のレーザ発振器
（１ｂ）は測定用レーザ光を発射する。制御回路（７）
は、まず第１のレーザ発振器（１ａ）を作動させ、測定
しようとする距離Ｒまでに遮蔽物がなく、測定用レーザ
光を発射しても安全であることを確認し、その後に第２
のレーザ発振器（１ｂ）を作動させ測定用レーザ光を発
射させる。The laser radar of the present invention having the above-mentioned structure is
It is suitable for measuring the concentration of trace substances in the atmosphere such as nitrogen dioxide (NO 2 ). The first laser oscillator (1a) emits a laser beam for safety confirmation, and the second laser oscillator (1b) emits a laser beam for measurement. Control circuit (7)
First activates the first laser oscillator (1a), confirms that there is no shield up to the distance R to be measured, and it is safe to emit the laser light for measurement, and then the second laser
The laser oscillator (1b) is operated to emit a measurement laser beam.
【００２２】安全確認用の第１のレーザ発振器（１ａ）
は、波長４００nm以下の紫外光または波長１４００nm以
上の赤外光を出力する。他方、測定用の第２のレーザ発
振器（１ｂ）は、差分吸収法を適用するときは、測定し
ようとする微量物質の分子吸収線波長及びこの分子吸収
線波長の近傍であって該微量物質による吸収の少ない波
長のレーザ光を出力する。First laser oscillator for safety confirmation (1a)
Outputs ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less or infrared light having a wavelength of 1400 nm or more. On the other hand, when the differential absorption method is applied, the second laser oscillator (1b) for measurement has a molecular absorption line wavelength of the trace substance to be measured and is in the vicinity of this molecular absorption line wavelength, and It emits laser light with a wavelength that is less absorbed.
【００２３】一般に、波長４００nm以下の紫外光及び波
長１４００nm以上の赤外光のパルスのＭＰＥは波長４０
０〜７７０nmの可視光のＭＰＥの１０，０００倍以上で
ある。すなわち波長４００nm以下の紫外光及び波長１４
００nm以上の赤外光は波長４００〜７７０nmの可視光に
比べて１０，０００倍以上安全である。したがって、上
記波長領域の紫外光及び赤外光は安全確認用のレーザ光
として適している。以下では、波長４００nm以下の紫外
光及び波長１４００nm以上の赤外光を安全波長光と呼
ぶ。Generally, the MPE of pulses of ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less and infrared light having a wavelength of 1400 nm or more has a wavelength of 40.
It is 10,000 times or more the MPE of visible light of 0 to 770 nm. That is, ultraviolet light with a wavelength of 400 nm or less and a wavelength of 14
Infrared light with a wavelength of 00 nm or more is 10,000 times safer than visible light with a wavelength of 400 to 770 nm. Therefore, the ultraviolet light and infrared light in the above wavelength range are suitable as laser light for safety confirmation. Hereinafter, ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less and infrared light having a wavelength of 1400 nm or more are referred to as safe wavelength light.
【００２４】他方、大気中の二酸化窒素や二酸化硫黄
（ＳＯ2 ）の濃度をレーザ・レーダにより高い精度で測
定する方法として差分吸収法（Differential Absorptio
n Lidar，DIAL）が近年注目されている。差分吸収法で
は、測定しようとする大気中の微量物質の分子吸収線と
この分子吸収線の近傍の波長であって、吸収の少ない波
長とを短い時間間隔で発射し、両波長の光の減衰の差か
らその微量物質の濃度を測定する。この差分吸収法で測
定するには、測定しようとする微量物質に固有の波長の
分子吸収線を測定用レーザ光として発射する必要があ
る。例えば、二酸化窒素の分子吸収線は４４８．１nmで
ある。したがって、差分吸収法を適用して二酸化窒素の
濃度を測定するには、目に対する危険性の高い、即ちＭ
ＰＥの低い可視光を発射せざるを得ない。しかしなが
ら、長距離にわたって二酸化窒素の濃度を測定するには
可視領域のレーザ光を大きいパワーで発射する必要があ
る。On the other hand, as a method of measuring the concentration of nitrogen dioxide or sulfur dioxide (SO 2 ) in the atmosphere with high accuracy by a laser radar, the differential absorption method (Differential Absorptio) is used.
n Lidar, DIAL) has been attracting attention in recent years. In the differential absorption method, a molecular absorption line of a trace substance in the atmosphere to be measured and a wavelength in the vicinity of this molecular absorption line, which has less absorption, are emitted at short time intervals, and the light of both wavelengths is attenuated. The concentration of the trace substance is measured from the difference of. In order to measure by the differential absorption method, it is necessary to emit a molecular absorption line having a wavelength peculiar to the trace substance to be measured as a measuring laser beam. For example, the molecular absorption line for nitrogen dioxide is 448.1 nm. Therefore, applying the differential absorption method to measure the concentration of nitrogen dioxide is highly dangerous to the eyes, namely M
There is no choice but to emit visible light with low PE. However, in order to measure the concentration of nitrogen dioxide over a long distance, it is necessary to emit laser light in the visible region with high power.
【００２５】そこで、本発明を用いて差分吸収法により
大気中の微量物質の濃度を測定するときには、測定をし
ようとする距離Ｒまでの安全を確認するのに必要なパワ
ーＰａR で、安全波長光を第１のレーザ発振器（１ａ）
により発射し、しかる後に差分吸収法により距離Ｒまで
の二酸化窒素濃度を測定するのに必要なパワーＰｂ
Rで、安全性には劣るが差分吸収法の適用には必須の測
定用波長のレーザ光を間隔を置いて発射する。Therefore, when measuring the concentration of a trace substance in the atmosphere by the differential absorption method using the present invention, the power Pa R required to confirm the safety up to the distance R at which the measurement is to be performed, and the safety wavelength Light the first laser oscillator (1a)
Power Pb necessary for measuring the nitrogen dioxide concentration up to the distance R by the differential absorption method
At R , the laser light of the measurement wavelength, which is inferior in safety but is essential for application of the differential absorption method, is emitted at intervals.
【００２６】安全波長光は、前述の特開昭５９−１８０
４７２号公報記載の従来のレーザ・レーダにおける可視
光領域の測定用レーザ光に比べ１０，０００倍以上も安
全であるから、本発明においては、安全確認のために繰
り返すパルス発射回数はその従来例におけるよりも格段
に少なくて足りる。Light having a safe wavelength is the light of the above-mentioned JP-A-59-180.
Since the conventional laser radar disclosed in Japanese Patent No. 472 is 10,000 times safer than the measuring laser light in the visible light region, the number of times of pulse emission repeated for safety confirmation is the conventional example in the present invention. Much less than in.
【００２７】このように、差分吸収法に適用する本発明
の構成は、ＭＰＥが高く安全性に優れた波長域のレーザ
光と、可視光に分子吸収線を有する物質に差分吸収法を
適用するのに必須の波長域のレーザ光とを巧みに使い分
け、二酸化窒素などの微量物質の濃度を長距離までしか
も安全に測定できるレーザ・レーダを実現している。レ
ーザ・レーダでは、安全確認用のレーザ光により検出す
る遮蔽物の種類は識別せず、受光レベルから遮蔽物があ
るか否かだけを判断し、遮蔽物があれば測定用レーザ光
を発射するのを止め、遮蔽物がなくなるまで待機してし
ているのが通常であるが、本発明では、その他に、光検
出器（５）の出力の波形から遮蔽物の種類を推測し、推
測した遮蔽物が雲、霧、煙、雨、砂嵐、黄砂などのごと
く、低い密度で広い範囲に分布したものであるときは、
遮蔽物があっても安全であると判断して、測定用レーザ
光をレーザ発振器（１ｂ）から発射するようにすること
も可能である。遮蔽物が雲、霧、煙、雨、砂嵐、黄砂な
どのごとく、低い密度で広い範囲に分布したものである
ときは、光検出器（５）の出力波形が時間軸で広がった
ものとなるから、人間、自動車、建造物などの高密度体
から反射された光の波形とは明瞭に区別できる。このよ
うに、受光波形から遮蔽物の種類を識別し、雲などの低
密度体があっても測定用レーザ光を発射するようにする
ことにより、測定の機会を増大できる。As described above, the configuration of the present invention applied to the differential absorption method applies the differential absorption method to a laser beam in a wavelength range having high MPE and excellent safety and a substance having a molecular absorption line in visible light. We have realized a laser radar that can measure the concentration of trace substances such as nitrogen dioxide safely over a long distance and safely by properly using the laser light in the wavelength range essential for the. The laser radar does not identify the type of shield detected by the laser light for safety confirmation, only judges whether or not there is a shield based on the received light level, and if there is a shield, emits a measurement laser beam. It is normal to stop the operation and wait until the shield disappears, but in the present invention, in addition, the type of the shield is estimated and estimated from the waveform of the output of the photodetector (5). When the shield is a cloud, fog, smoke, rain, sandstorm, yellow sand, etc. that has a low density and is widely distributed,
It is also possible to judge that it is safe even if there is a shield and emit the measurement laser light from the laser oscillator (1b). When the shield is a cloud, fog, smoke, rain, sandstorm, yellow sand, etc. that has a low density and is distributed over a wide range, the output waveform of the photodetector (5) is spread over the time axis. Therefore, it can be clearly distinguished from the waveform of light reflected from a high-density body such as a human being, an automobile, or a building. In this way, the types of shields are identified from the received light waveform, and even if there is a low-density object such as a cloud, the measurement laser light is emitted, so that the number of measurement opportunities can be increased.
【００２８】[0028]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例を説明するためにその実施
例の概略構成を示すブロック図である。光検出器５の出
力信号レベル検知する回路６と、この検知地回路６の出
力レベルに応じてレーザ発振を停止させたり、強いレー
ザ発振を行わせる制御回路７以外の構成要素は通常のレ
ーザ・レーダまたはレーザ測距装置と変らないが、改め
て動作を説明する。レーザー発振器１から出た光は送受
信光学系２により所定のビーム拡がり角で空間に発射さ
れる。状況に応じて光走査装置３を経由することもあ
る。物体４に当たったレーザ光１１は反射されて送受信
光学系２にて集光される（発射の際に光走査装置３を使
用した場合は、これを再び経由した後に送受信光学系２
に入る）。送受信光学系２にて集光された光は、光検出
器５にて電気信号に変換される。光検出器５の出力であ
る電気信号の受信レベルや到達時間を検知する回路６に
より、一定レベル以上の光入力（物体４からの反射）の
有無やレーザ発射から反射光の到達までの時間（物体４
までの距離に相当する）を計測する。Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention in order to explain the embodiment. The components other than the circuit 6 for detecting the output signal level of the photodetector 5 and the control circuit 7 for stopping the laser oscillation or performing the strong laser oscillation according to the output level of the detection ground circuit 6 are the normal laser It is the same as a radar or laser range finder, but the operation will be explained again. The light emitted from the laser oscillator 1 is emitted into the space with a predetermined beam divergence angle by the transmission / reception optical system 2. Depending on the situation, it may go through the optical scanning device 3. The laser light 11 that hits the object 4 is reflected and condensed by the transmission / reception optical system 2 (when the optical scanning device 3 is used at the time of emission, after passing through this again, the transmission / reception optical system 2
to go into). The light condensed by the transmission / reception optical system 2 is converted into an electric signal by the photodetector 5. By the circuit 6 which detects the reception level and arrival time of the electric signal which is the output of the photodetector 5, the presence or absence of a light input (reflection from the object 4) above a certain level and the time from the laser emission to the arrival of the reflected light ( Object 4
(Corresponding to the distance to) is measured.
【００２９】大気の微量成分等からの散乱光を測定する
場合は、光検出器５の出力を検知回路６経由でＡ／Ｄ変
換器／表示装置８で受け、ここでＡ／Ｄ変換し、レベル
を表示し、記憶する。表示装置８における表示には、到
達時間（または距離に換算した値）や距離に応じた反射
光強度が含まれる。When measuring scattered light from a trace component of the atmosphere, the output of the photodetector 5 is received by the A / D converter / display device 8 via the detection circuit 6, and A / D converted here. Display and remember levels. The display on the display device 8 includes the reflected light intensity corresponding to the arrival time (or the value converted into the distance) and the distance.
【００３０】図１のレーザ・レーダは、上記通常の動作
の他、以下の動作を行う。The laser radar shown in FIG. 1 performs the following operations in addition to the above-mentioned normal operations.
【００３１】装置（レーザ・レーダ）の出口で、単一
パルスのＭＰＥ以下となるよう出力を下げたレーザ光を
発射する（仮に直前で覗く人が居ても安全）。２ｃｍの
口径の光学系から出射される１０ｎｓのＮｄ：ＹＡＧレ
ーザ（波長１．０６４μｍ）の場合、１５７０Ｗならは
゛装置直前でもＭＰＥ以下になる（下記の計算−１参
照）。At the exit of the device (laser radar), a laser beam whose output has been lowered so as to be equal to or less than a single pulse MPE is emitted (it is safe even if there is a person who looks in immediately before). In the case of a 10 ns Nd: YAG laser (wavelength 1.064 μm) emitted from an optical system having a diameter of 2 cm, if it is 1570 W, it will be below MPE even immediately before the device (see the following calculation-1).
【００３２】［計算−１］ 出口直前でも安全なレーザ
出力レベル算出 ＧＩＳ Ｃ ６８０２ に準拠した安全計算（ＭＰＥの
算出）を行う。[Calculation-1] Safe laser output level calculation just before the exit Safety calculation (calculation of MPE) based on GIS C 6802 is performed.
【００３３】（表の番号はＪＩＳの番号とする） 表１より波長１０６４ｎｍ露光時間（パルス幅）１０-8
ｓｅｃの時のＭＰＥは５×１０-2Ｊ／ｍ2となり、出射
径２ｃｍ（半径０．０１ｍ）の面積３．１４×１０-4ｍ
2に対して５×１０-2Ｊ／ｍ2÷１０-8ｓｅｃ×３．１４
×１０-4ｍ2＝１５７０Ｗとなる。(Table numbers are JIS numbers) From Table 1, wavelength 1064 nm exposure time (pulse width) 10 -8
The MPE at the time of sec is 5 × 10 -2 J / m 2 , and the area of the emission diameter 2 cm (radius 0.01 m) is 3.14 × 10 -4 m.
2 with respect to 5 × 10 -2 J / m 2 ÷ 10 -8 sec × 3.14
× 10 -4 m 2 = 1570W.
【００３４】このレーザ出力で数百メートルの測距が
可能（図２に示すように、測定可能距離は視程１ｋｍの
場合約４００ｍ、視程５ｋｍの場合約８５０ｍ）とな
る。図２は、反射物体までの距離（横軸）と受信入力レ
ベル（縦軸）との関係を計算した結果を示す特性図であ
る。With this laser output, distance measurement of several hundred meters is possible (as shown in FIG. 2, the measurable distance is about 400 m when the visibility is 1 km, and about 850 m when the visibility is 5 km). FIG. 2 is a characteristic diagram showing the result of calculating the relationship between the distance to the reflecting object (horizontal axis) and the reception input level (vertical axis).
【００３５】検知可能なレベルの反射光により信号が
有った場合は、物体４までの距離（レーザ発射から反射
光到達までの時間）を計測し、この距離での安全レベル
（出射可能なレーザ光の強さ）を計算すると共に、必要
に応じて警告音等を発する。（照射されたレーザのパワ
ー密度は、装置からの距離の二乗に反比例して低下する
ので、物体４までの距離が遠い時はレーザパワーを強く
したとしても安全レベル以下にすることが出来る。） 反射光による信号は検知出来たが、レベルが低く、十
分なＳ／Ｎが得られないために測距精度が不十分と考え
られた場合、制御回路７は、光検知器５の出力レベルに
応じて項で計算した安全レベルまでレーザ光を強くし
て、再度計測する。必要に応じて繰り返し測距により精
度を高める。その場合は繰り返しても安全なレベル以下
のレーザ光強度とする。When there is a signal due to the reflected light of a detectable level, the distance to the object 4 (the time from the laser emission to the arrival of the reflected light) is measured, and the safety level at this distance (the laser which can be emitted) is measured. Light intensity) is calculated, and a warning sound is emitted as necessary. (Since the power density of the irradiated laser decreases in inverse proportion to the square of the distance from the device, even if the laser power is increased when the distance to the object 4 is long, it can be kept below the safe level.) If the signal due to the reflected light could be detected, but the level measurement accuracy was insufficient because the level was low and sufficient S / N could not be obtained, the control circuit 7 changed the output level of the photodetector 5 to Intensify the laser light to the safety level calculated in the section and measure again. Improve accuracy by repeating distance measurement as needed. In that case, the laser light intensity should be below the safe level for repeated use.
【００３６】光走査を行う場合、ある方向で反射光が
検知されれば、その方向は安全レベル以上の光が出ない
ように制御する（他の方向、即ち反射光の無い方向は、
項に準じて測定するか又はその方向を飛ばした走査を
行う）。なお、物体４までの距離を計測するには十分で
あるが、大気成分等からの弱い散乱光を検出するには十
分でない強度のレーザ光しか発射出来ないことも考えら
れるが、この場合は安全を優先して強いレーザは出さず
計測は一時中断する。When optical scanning is performed, if reflected light is detected in a certain direction, the direction is controlled so that light above the safety level is not emitted (the other direction, that is, the direction without reflected light is
(Measure according to paragraph or perform scanning in the skipped direction). It should be noted that although it is sufficient to measure the distance to the object 4, it is conceivable that only laser light of sufficient intensity can be emitted to detect weak scattered light from atmospheric components, etc. Priority is given to a strong laser and the measurement is suspended.
【００３７】反射光による信号が検知されない場合、
図２の例では４００ｍ以内には人が居ないと判断される
ので、４００ｍでのレーザの安全レベル（ビーム拡がり
角０．５ｍｒａｄとして１９０ｋＷ、下記の計算−２参
照）までの範囲の出力のレーザを発射する。その時に計
測出来る距離を図３に示す。これ以上の距離の計測を行
いたい場合は、反射光の無いことを確認の後に、さらに
レーザ出力を増加する。検知はしたがＳ／Ｎ不足のため
十分な精度が得られない場合は項と同様な方法を適用
する。When the signal due to the reflected light is not detected,
In the example of FIG. 2, it is determined that there is no person within 400 m, so a laser with an output within the range up to the safety level of the laser at 400 m (190 kW for a beam divergence angle of 0.5 mrad, see the following calculation-2) Fire. The distance that can be measured at that time is shown in FIG. If it is desired to measure a distance longer than this, the laser output is further increased after confirming that there is no reflected light. If sufficient accuracy is not obtained due to S / N shortage after detection, the method similar to the item is applied.
【００３８】［計算−２］ ４００ｍ先での安全レベル ＪＩＳ Ｃ ６８０２ に準拠した安全計算（ＭＰＥの
算出）を行う。[Calculation-2] Safety level 400 m ahead Safety calculation (calculation of MPE) based on JIS C 6802 is performed.
【００３９】（表の番号はＪＩＳの番号とする） 表１より波長１０６４ｎｍ露光時間（パルス幅）１０-8
ｓｅｃの時のＭＰＥは５×１０-2Ｊ／ｍ2となり、出射
径２ｃｍ、ビーム拡がり角０．５ｍｒａｄとすると４０
０ｍ先では０，０２ｍ＋０．５×１０-3×４００ｍ＝
０．０２ｍの円に広がる（半径０．１１ｍ）面積＝３．
１４×（０．１１ｍ）2＝０．０３７９９ｍ2に対して５
×１０-2Ｊ／ｍ2÷１０-8ｓｅｃ×０．０３７９９ｍ2≒
１９００００Ｗとなる。(Table numbers are JIS numbers) From Table 1, wavelength 1064 nm exposure time (pulse width) 10 -8
MPE at sec is 5 × 10 -2 J / m 2 and is 40 when the exit diameter is 2 cm and the beam divergence angle is 0.5 mrad.
At 0 m, 0.02 m + 0.5 × 10 −3 × 400 m =
Area spread over a circle of 0.02 m (radius 0.11 m) = 3.
5 for 14 x (0.11m) 2 = 0.03799m 2
× 10 -2 J / m 2 ÷ 10 -8 sec × 0.03799m 2 ≒
It becomes 190000W.
【００４０】大気成分等からの散乱光計測の場合、あ
るレベル以上の光即ち物体からの反射光を受光した時は
安全を考慮して一定時間レーザを停止するが、物体４が
移動した後は速かに測定を再開する必要がある。再開時
期を決定する方法として、ＭＰＥ以下のレーザ光を発射
して、反射光の有無をチェックすることが考えられる
が、単発ではＭＰＥ以下の光であっても繰り返して照射
するとＭＰＥを超えてしまう恐れがある。レーザ発射間
隔を十分に広げれば一定時間内に発射するレーザパルス
の数を減らせるので、より安全となるが、物体４が移動
した後もしばらくはレーザを発射せず待機していること
になり、その間測定が中断してしまう。測定中に突然光
路に入り込んでくるような物体は移動する物体であり、
見方を変えると同一の地点に長く止どまる可能性が低い
とも言えるので、これらを考慮して、レーザの発射間隔
を除々に増加する方法が考えられる。例えば、物体等か
らの反射光を検知後１秒で次のレーザを発射し、反射光
を検知した場合は２秒後にその次のレーザを発射し、さ
らに反射光を検知した場合は４秒後、８秒後、１６秒後
と間隔を２倍ずつ増やす方法を用いることにより、速や
かに移動する物体に対しては移動後早急にレーザ発射が
行えるようにすると共に、移動せずに止まっている物体
に対しては過度のレーザ照射を行わないようにすること
が出来る。In the case of measuring scattered light from atmospheric components or the like, when light of a certain level or more, that is, reflected light from an object is received, the laser is stopped for a certain period of time in consideration of safety, but after the object 4 moves, It is necessary to restart the measurement quickly. As a method for determining the restart timing, it is possible to emit laser light of MPE or less and check the presence or absence of reflected light. However, if it is a single shot, even if the light of MPE or less is repeatedly irradiated, it will exceed MPE. There is a fear. If the laser emission interval is sufficiently widened, the number of laser pulses emitted within a certain period of time can be reduced, which is safer. However, even after the object 4 moves, the laser is not emitted for a while and stands by. , Meanwhile, the measurement is interrupted. An object that suddenly enters the optical path during measurement is a moving object,
It can be said that the possibility of staying at the same point for a long time is low if the viewpoint is changed, so in consideration of these, a method of gradually increasing the laser emission interval can be considered. For example, one second after emitting the reflected light from an object, the next laser is emitted, when the reflected light is detected, the second laser is emitted after two seconds, and when the reflected light is detected, four seconds later. , 8 seconds later, 16 seconds later, by increasing the interval by 2 times, a laser beam can be emitted immediately after moving to an object that moves rapidly, and the object stops without moving. It is possible to prevent excessive laser irradiation of the object.
【００４１】（装置の具体的実施例）図４は、図１の実
施例をより具体化した本発明の別の実施例の構成を示す
図である。レーザ発振器１から出たレーザ光１１はレー
ザ光制御部７０にて安全なレベルに減衰され、ビームエ
キスパンダ２１で所定のビーム拡がり角に調整されて空
間に発射される。その際、途中の光学部品等により反射
された光をスタートパルス検知用フォトダイオード６１
でスタートパルスとして取り出す。図４のレーザ・レー
ダは小型であるので、レーザ・レーダごと光走査装置３
に載せる構造である。光走査装置３は走査架台３０、水
平角駆動用モータ３１、水平角検知用エンコーダ３２、
垂直走査用駆動モータ（上下駆動用モータ）３３、上下
角検知用エンコーダ３４、及びモータ駆動回路３５を備
えて構成される。(Specific Embodiment of Apparatus) FIG. 4 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention in which the embodiment of FIG. 1 is further embodied. The laser light 11 emitted from the laser oscillator 1 is attenuated to a safe level by the laser light controller 70, adjusted to a predetermined beam divergence angle by the beam expander 21, and emitted into space. At this time, the light reflected by the optical components on the way is changed to the photodiode 61 for detecting the start pulse.
And take out as a start pulse. Since the laser radar of FIG. 4 is small, the optical scanning device 3 together with the laser radar is used.
It is a structure to put on. The optical scanning device 3 includes a scanning mount 30, a horizontal angle drive motor 31, a horizontal angle detection encoder 32,
A vertical scanning drive motor (vertical drive motor) 33, a vertical angle detection encoder 34, and a motor drive circuit 35 are provided.
【００４２】空間に発射されたレーザ光は物体４で反射
され受信光学系２２で集光され、レーザ光を反射し可視
光を透過するダイクロックミラー２３で分離される。照
準光学系２４は物体４を人が手動で照準する場合に使用
するものであり、走査を行っている場合には特に必要で
はない。ダイクロックミラー２３にて反射された光は、
光検出器５で電気信号に変換され、増幅器６２にて増幅
された後、一部は距離カウンタ６３に入る。距離カウン
タ６３は、レーザ発射から反射光受信までの時間すなわ
ち物体４までの距離を算出する。増幅器６２の出力の一
部は受信光レベル検知回路６４に入り、受信光の強さを
検知する。The laser light emitted into the space is reflected by the object 4 and condensed by the receiving optical system 22, and is separated by the dichroic mirror 23 which reflects the laser light and transmits visible light. The aiming optical system 24 is used when a person manually aims at the object 4, and is not particularly necessary when scanning is performed. The light reflected by the dichroic mirror 23 is
After being converted into an electric signal by the photodetector 5 and amplified by the amplifier 62, a part thereof enters the distance counter 63. The distance counter 63 calculates the time from laser emission to reception of reflected light, that is, the distance to the object 4. A part of the output of the amplifier 62 enters the received light level detection circuit 64 and detects the intensity of the received light.
【００４３】ＣＰＵ７６では、物体４までの距離と受信
光の強さより、発射したレーザ光の強さが適当か否かを
判断して、光出力制御部７７を経由してレーザ光制御部
７０をコントロールしてレーザ光レベルを最適化する。
また必要に応じてレーザ発振を停止させる。最適化と
は、強い反射光が無い場合はレーザ光出力を安全レベル
を勘案して適当なレベルまで増大させるが、多数回レー
ザを発射してＭＰＥを超える可能性が有る場合は、レー
ザ出力を弱めたり、一定時間レーザ発射を停止すること
をいう。距離測定データはそのままの表示装置８１に表
示されたり、走査方向を検知したエンコーダの出力と併
せて、距離・画像データとして表示装置８１へ表示され
る。また、ＣＰＵ７６は、距離データ出力ボード７８を
経由して上位システムを制御するコンピュータ等にデー
タを送出する。The CPU 76 determines from the distance to the object 4 and the intensity of the received light whether or not the intensity of the emitted laser light is appropriate, and controls the laser light controller 70 via the light output controller 77. Control to optimize laser light level.
Further, the laser oscillation is stopped if necessary. The optimization is to increase the laser light output to an appropriate level in consideration of the safety level when there is no strong reflected light. However, when there is a possibility that the laser may be emitted many times and MPE may be exceeded, the laser output is increased. It means weakening or stopping the laser emission for a certain period of time. The distance measurement data is displayed on the display device 81 as it is, or is displayed on the display device 81 as the distance / image data together with the output of the encoder detecting the scanning direction. Further, the CPU 76 sends the data to the computer or the like which controls the host system via the distance data output board 78.
【００４４】レーザ光制御部７０は、具体的には図５に
示すように２つの偏光子７１ａ，７１ｂの間に、電気光
学素子７２を挿入して構成さている。電気光学素子７２
は、印加される制御電圧に応じ透過光量を制御する。レ
ーザ光制御部７０は光シャッタと呼ばれることもある。
出口で安全となるレベルにまでレーザ光を減衰させるに
は、大部分のエネルギを内部でロスさせる必要がある。
そのため出口側の偏光子７１ｂで発射した光の一部をビ
ームダンプ７３で吸収する。図５の構成を１段の光シャ
ッタと考えると、１段だけでは１／１０００程度に減衰
させるのが実用限界であり、強力なレーザを使用する場
合は安全レベルまで減衰させるのに、さらに出力を落と
す必要があるので、もう１段の光シャッタを付加するこ
ともある。Specifically, the laser light controller 70 is constructed by inserting an electro-optical element 72 between two polarizers 71a and 71b as shown in FIG. Electro-optical element 72
Controls the amount of transmitted light according to the applied control voltage. The laser light controller 70 may also be called an optical shutter.
Most of the energy needs to be internally lost to attenuate the laser light to a safe level at the exit.
Therefore, a part of the light emitted from the polarizer 71b on the exit side is absorbed by the beam dump 73. Considering the configuration of FIG. 5 as a single-stage optical shutter, the practical limit is to attenuate it to about 1/1000 with only one stage, and further reduce the output to a safe level when a powerful laser is used. Since it is necessary to drop the optical shutter, another optical shutter may be added.
【００４５】図６は、図４におけるレーザ光制御部７０
の一例としてのファイバアンプ７４と、レーザ発振器１
の一例としての励起ＬＤ７５ａ〜７５ｄを示す回路ブロ
ック図である。半導体レーザはパルス化しても高出力化
に限度があるので、遠距離測定を考えた場合は、図６に
示すようなファイバアンプ７４により増幅する必要があ
る。この場合は、半導体レーザでなる励起用レーザ（励
起ＬＤ）７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄへの入力を加
減したり、発振時間をコントロールしたり、励起するレ
ーザの数を増減させることにより最適出力を得ることが
出来る。FIG. 6 shows a laser light controller 70 in FIG.
Fiber amplifier 74 as one example, and laser oscillator 1
It is a circuit block diagram which shows excitation LD75a-75d as an example. Even if the semiconductor laser is pulsed, there is a limit to the increase in output. Therefore, in consideration of long-distance measurement, it is necessary to amplify by a fiber amplifier 74 as shown in FIG. In this case, the optimum output can be obtained by adjusting the input to the pumping lasers (pumping LDs) 75a, 75b, 75c, 75d made of semiconductor lasers, controlling the oscillation time, and increasing or decreasing the number of pumping lasers. You can get it.
【００４６】図７は、図１の実施例を変形した本発明の
更に別の実施例を示すブロック構成図である。図７の実
施例は、大気中の微量物質である二酸化窒素（ＮＯ2 ）
の濃度を測定するレーザ・レーダであり、レーザ発振器
１ａ及び１ｂを備え、レーザ発振器１だけを備える図１
の実施例とはレーザ発振器の数において異なる。レーザ
発振器１ａは安全確認用のレーザ光を発射し、レーザ発
振器１ｂは測定用レーザ光を発射する。制御回路７は、
まずレーザ発振器１ａを作動させ、測定しようとする距
離までに遮蔽物がなく、測定用レーザ光を発射しても安
全であることを確認し、その後にレーザ発振器１ｂを作
動させ測定用レーザ光を発射させる。この実施例のその
他の構成要素は図１の実施例と同様に作動する。FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention which is a modification of the embodiment of FIG. In the example of FIG. 7, nitrogen dioxide (NO 2 ) which is a trace substance in the atmosphere is used.
FIG. 1 is a laser radar for measuring the concentration of a laser including the laser oscillators 1a and 1b, and the laser oscillator 1 only.
The number of laser oscillators is different from that of the above embodiment. The laser oscillator 1a emits laser light for safety confirmation, and the laser oscillator 1b emits laser light for measurement. The control circuit 7
First, the laser oscillator 1a is operated, and it is confirmed that there is no shield up to the distance to be measured and it is safe to emit the measurement laser beam, and then the laser oscillator 1b is operated to emit the measurement laser beam. To fire. The other components of this embodiment operate similarly to the embodiment of FIG.
【００４７】安全確認用レーザ発振器１ａは、ＹＡＧレ
ーザの３倍波を用いて得た波長３５５nmの紫外光を数１
０mJ／pulse のパワーで出力する。他方、測定用レーザ
発振器１ｂは、ＹＡＧレーザの出力を結晶に当てること
によって起こるオプティカル・パラメトリック・オシレ
ーション（ＯＰＯ）でもって波長４４８．１nm及び４４
６．６nmの可視光を交互に数１０mJ／pulse のパワーで
得て、出力する。The laser oscillator 1a for safety confirmation uses ultraviolet light of a wavelength of 355 nm obtained by using the third harmonic wave of a YAG laser by a number 1
Output with a power of 0 mJ / pulse. On the other hand, the measuring laser oscillator 1b has wavelengths of 448.1 nm and 44 with optical parametric oscillation (OPO) caused by applying the output of the YAG laser to the crystal.
Visible light of 6.6 nm is alternately obtained with a power of several 10 mJ / pulse and output.
【００４８】一般に、波長４００nm以下の紫外光及び波
長１４００nm以上の赤外光のＭＰＥは波長４００〜７７
０nmの可視光のパルス光に対するＭＰＥの１０，０００
倍以上である。すなわち波長４００nm以下の紫外光及び
波長１４００nm以上の赤外光は波長４００〜７７０nmの
可視光に比べて１０，０００倍以上安全である。したが
って、上記波長領域の紫外光及び赤外光は安全確認用の
レーザ光として適している。Generally, MPE of ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less and infrared light having a wavelength of 1400 nm or more has a wavelength of 400 to 77.
10,000 MPE for 0 nm pulsed visible light
More than double. That is, ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less and infrared light having a wavelength of 1400 nm or more are 10,000 times safer than visible light having a wavelength of 400 to 770 nm. Therefore, the ultraviolet light and infrared light in the above wavelength range are suitable as laser light for safety confirmation.
【００４９】他方、大気中の二酸化窒素や二酸化硫黄
（ＳＯ2 ）の濃度をレーザ・レーダにより高い精度で測
定する方法として差分吸収法（Differential Absorptio
n Lidar，DIAL）が近年注目されている。差分吸収法で
は、測定しようとする大気中の微量物質の分子吸収線と
この分子吸収線の近傍の波長であって、吸収の少ない波
長とを短い時間間隔で発射し、両波長の減衰率の差から
その微量物質の濃度を測定する。この差分吸収法で測定
するには、測定しようとする微量物質に固有の波長の分
子吸収線を測定用レーザ光として発射する必要がある。
例えば、二酸化窒素の分子吸収線は４４８．１nmであ
る。したがって、差分吸収法を適用して二酸化窒素の濃
度を測定するには、目に対する危険性の高い、即ちＭＰ
Ｅの低い可視光を発射せざるを得ない。しかしながら、
長距離に渡って二酸化窒素の濃度を測定するには可視領
域のレーザ光を大きいパワーで発射する必要がある。On the other hand, as a method for measuring the concentration of nitrogen dioxide or sulfur dioxide (SO 2 ) in the atmosphere with high accuracy by a laser radar, the differential absorption method (Differential Absorptio) is used.
n Lidar, DIAL) has been attracting attention in recent years. In the differential absorption method, a molecular absorption line of a trace substance in the atmosphere to be measured and a wavelength in the vicinity of this molecular absorption line, which has a small absorption, are emitted at short time intervals, and the attenuation rate of both wavelengths is reduced. The concentration of the trace substance is measured from the difference. In order to measure by the differential absorption method, it is necessary to emit a molecular absorption line having a wavelength peculiar to the trace substance to be measured as a measuring laser beam.
For example, the molecular absorption line for nitrogen dioxide is 448.1 nm. Therefore, applying the differential absorption method to measure the concentration of nitrogen dioxide is very dangerous to the eyes, that is, MP
There is no choice but to emit visible light with low E. However,
In order to measure the concentration of nitrogen dioxide over a long distance, it is necessary to emit laser light in the visible region with high power.
【００５０】そこで、図７の実施例では、測定をしよう
とする距離Ｒまでの安全を確認するのに必要なパワーＰ
ａR で、安全性の高い紫外領域の３５５nmのレーザ光を
レーザ発振器１ａにより発射し、しかる後に差分吸収法
により距離Ｒまでの二酸化窒素濃度を測定するのに必要
なパワーＰｂR で、安全性には劣るが差分吸収法の適用
には必須の波長４４８．１nm及び４４６．６ nm のレー
ザ光を間隔を置いて発射する。Therefore, in the embodiment shown in FIG. 7, the power P necessary for confirming the safety up to the distance R at which the measurement is to be performed.
a R , a laser beam of 355 nm in the ultraviolet region, which is highly safe, is emitted by the laser oscillator 1a, and then the power Pb R required to measure the nitrogen dioxide concentration up to the distance R by the differential absorption method is used. It emits laser beams with wavelengths of 448.1 nm and 446.6 nm at intervals, which is inferior to the above, but is essential for application of the differential absorption method.
【００５１】この実施例のレーザ・レーダの出口で波長
３５５nmにおいてＭＰＥとなるレーザ発振器１ａのパワ
ーＰMPE0がＰａR より小さいときには、まずＰMPE0のパ
ワーで距離Ｒ１までの安全を確認し、距離Ｒ１までの間
に遮蔽物がないときには距離Ｒ１においてＭＰＥとなる
パワーＰMPE1で３５５nm光を発射し、距離Ｒ２までの安
全を確認し、Ｒ２＞Ｒならば、この後に測定用の可視領
域レーザ光をレーザ発振器１ｂから発射する。もし、パ
ワーＰMPE1の発射により可能な安全確認距離Ｒ２が測定
距離Ｒより小さいときには、距離Ｒ２においてＭＰＥと
なるパワーＰMP E2で３５５nm光を発射し、距離Ｒ３（Ｒ
３＞Ｒ２）までの安全を確認するといった具合に、安全
確認距離Ｒｎを尺取式に次第に伸ばして、安全確認距離
Ｒｎが測定距離Ｒより大きくなるまでレーザ発振器１ａ
による安全確認を続ける。When the power P MPE0 of the laser oscillator 1a which becomes MPE at the wavelength of 355 nm at the exit of the laser radar of this embodiment is smaller than Pa R , first the safety up to the distance R1 is confirmed by the power of P MPE0 , and the distance R1 When there is no shielding object between the distances up to, a 355 nm light is emitted with a power P MPE1 that becomes MPE at a distance R1, and the safety up to a distance R2 is confirmed. If R2> R, then a visible region laser light for measurement is used. Fire from the laser oscillator 1b. If the safety confirmation distance R2 that is possible by emitting the power P MPE1 is smaller than the measurement distance R, the power P MP E2 that becomes MPE at the distance R2 emits 355 nm light and the distance R3 (R
3> R2), the safety confirmation distance Rn is gradually extended in a lengthwise manner, such that the safety confirmation distance Rn becomes larger than the measurement distance R.
Continue to confirm safety.
【００５２】ただし、紫外領域波長の３５５nm光は、前
述の特開昭５９−１８０４７２号公報記載の従来のレー
ザ・レーダにおける可視光領域の測定用レーザ光に比べ
１０，０００倍も安全であるから、安全確認のために繰
り返すパルス発射回数はその従来例におけるよりも格段
に少なくて足りる。However, the 355 nm light having a wavelength in the ultraviolet region is 10,000 times safer than the measuring laser light in the visible light region in the conventional laser radar described in the above-mentioned JP-A-59-180472. The number of times the pulse is repeated for safety confirmation is significantly smaller than that in the conventional example.
【００５３】このように、図７の実施例では、ＭＰＥが
高く安全性に優れた波長域のレーザ光と、可視光に分子
吸収線を有する物質に差分吸収法を適用するのに必須の
波長域のレーザ光とを巧みに使い分け、二酸化窒素濃度
を長距離までしかも安全に測定できるレーザ・レーダを
実現している。As described above, in the embodiment shown in FIG. 7, the wavelengths essential for applying the differential absorption method to the laser light in the wavelength region having high MPE and excellent safety and the substance having the molecular absorption line in the visible light. We have realized a laser radar that can measure nitrogen dioxide concentration safely over a long distance and safely by properly using the laser light in the region.
【００５４】なお、図７では、測定用のレーザ発振器を
１つとし、レーザ発振器１ｂは４４８．１nm光及び４４
６．６nm光を発振するとしたが、測定用のレーザ発振器
を２つとし、４４８．１nm光及び４４６．６nm光をそれ
ぞれ独立したレーザ発振器で発振させても差し支えな
い。In FIG. 7, one laser oscillator for measurement is used, and the laser oscillator 1b uses 448.1 nm light and 44
Although 6.6 nm light is oscillated, two laser oscillators for measurement may be used and 448.1 nm light and 446.6 nm light may be oscillated by independent laser oscillators.
【００５５】また、図７の実施例では、安全確認用のレ
ーザ光により検出する遮蔽物の種類は識別せず、受光レ
ベルから遮蔽物があるか否かだけを判断し、遮蔽物があ
れば測定用レーザ光を発射するのを止め、遮蔽物がなく
なるまで待機してしているが、光検出器５の出力の波形
から遮蔽物の種類を推測し、推測した遮蔽物が雲、霧、
煙、雨、砂嵐、黄砂などのごとく、低い密度で広い範囲
に分布したものであるときは、遮蔽物があっても安全で
あると判断して、測定用レーザ光をレーザ発振器１ｂか
ら発射するようにしても差し支えない。遮蔽物が雲、
霧、煙、雨、砂嵐、黄砂などのごとく、低い密度で広い
範囲に分布したものであるときは、光検出器５の出力波
形が時間軸で広がったものとなるから、人間、自動車、
建造物などの高密度体から反射された光の波形とは明瞭
に区別できる。このように、受光波形から遮蔽物の種類
を識別し、雲などの低密度体があっても測定用レーザ光
を発射するようにすることにより、測定の機会を増大で
きる。Further, in the embodiment of FIG. 7, the type of the shield detected by the laser beam for safety confirmation is not identified, but only the presence or absence of the shield is judged from the light reception level. The emission of the measurement laser beam is stopped, and the process waits until the shield disappears. However, the type of the shield is estimated from the waveform of the output of the photodetector 5, and the estimated shield is cloud, fog,
When the density is low and distributed over a wide range, such as smoke, rain, sandstorms, and yellow sand, it is determined that it is safe even if there is a shield, and the measurement laser beam is emitted from the laser oscillator 1b. There is no problem in doing so. The shield is a cloud,
When it is distributed in a wide range with low density such as fog, smoke, rain, sandstorm, and yellow sand, the output waveform of the photodetector 5 is spread over the time axis.
It can be clearly distinguished from the waveform of light reflected from a high-density body such as a building. In this way, the types of shields are identified from the received light waveform, and even if there is a low-density object such as a cloud, the measurement laser light is emitted, so that the number of measurement opportunities can be increased.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、レーザ・
レーダにおいて安全を優先させつつ、遠距離測定、高精
度測定を可能にする効果を有している。As described above, the present invention provides a laser
This has the effect of enabling long-distance measurement and high-precision measurement while prioritizing safety in radar.
【図１】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】安全限界のレーザ光で測定できる距離を知る為
に、レーザ・レーダにおける受信入力レベルと目標物体
の距離との関係を計算して得た特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram obtained by calculating a relationship between a reception input level in a laser radar and a distance to a target object in order to know a distance that can be measured with a laser beam at a safety limit.
【図３】図２で求めた距離範囲の安全が確認された場合
のレーザ出力を増やした測定の際の受信レベルと目標物
体の距離との関係を計算して得た特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram obtained by calculating a relationship between a reception level and a distance to a target object when measuring with increased laser output when the safety of the distance range obtained in FIG. 2 is confirmed.
【図４】図１の実施例を一層具体化した本発明の別の一
実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention in which the embodiment of FIG. 1 is further embodied.
【図５】レーザ光制御部の一例としてのレーザ光減衰器
のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a laser light attenuator as an example of a laser light controller.
【図６】レーザ光制御部の一例としての、半導体レーザ
出力を増幅させるファイバアンプを示す回路ブロック図
である。FIG. 6 is a circuit block diagram showing a fiber amplifier that amplifies a semiconductor laser output as an example of a laser light controller.
【図７】図１の実施例を変形した本発明の更に別の実施
例を示すブロック構成図である。FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention which is a modification of the embodiment of FIG.
１ レーザ発振器 ２ 送受信光学系 ３ 光走査装置 ４ 物体 ５ 光検出器 ６ 光検出器出力信号の受信レベルや到達時間を検知す
る回路 ７ 検知した出力レベルに応じてレーザ発振を停止させ
たり、強いレーザ発振を行わせる制御回路 ８ Ａ／Ｄ変換器・表示装置 １１ レーザ光 ２１ ビームエキスパンダ ２２ 受信光学系（レンズ、集光用望遠鏡等） ２３ ダイクロイックミラー ２４ 照準光学系 ３０ 走査架台 ３１ 水平走査用駆動モータ ３２ 水平角検知用エンコーダ ３３ 上下走査用駆動モータ ３４ 上下角検知用エンコーダ ３５ モータ駆動回路 ３６ 走査制御用ＣＰＵ ６１ スタートパルス検知用フォトダイオード ６２ 増幅器 ６３ 距離カウンタ ６４ 受信光レベル検知回路 ７０ レーザ光制御部 ７１ａ，７１ｂ 偏光子 ７２ 電気光学素子 ７３ ビームダンプ ７４ ファイバアンプ ７４ａ ファイバループ ７４ｂ，７４ｃ アイソレータ ７４ｄ，７４ｅ ダイクロックミラーカプラ（波長差を
利用して透過と反射を分ける鏡） ７４ｆ，７４ｇ 偏光カプラ（偏光の相違を利用して透
過と反射を分ける鏡） ７５ａ〜７５ｄ 励起用レーザ（励起ＬＤ） ７６ ＣＰＵ ７７ 光出力制御部 ７８ 距離データ出力ボード ８１ 表示装置1 laser oscillator 2 transmission / reception optical system 3 optical scanning device 4 object 5 photodetector 6 photodetector circuit for detecting output level and arrival time of output signal 7 laser oscillation stopped or strong laser depending on the detected output level Control circuit for oscillating 8 A / D converter / display device 11 Laser light 21 Beam expander 22 Receiving optical system (lens, focusing telescope, etc.) 23 Dichroic mirror 24 Aiming optical system 30 Scanning pedestal 31 Horizontal scanning drive Motor 32 Horizontal angle detection encoder 33 Vertical scan drive motor 34 Vertical angle detection encoder 35 Motor drive circuit 36 Scan control CPU 61 Start pulse detection photodiode 62 Amplifier 63 Distance counter 64 Received light level detection circuit 70 Laser light control Parts 71a, 71b Polarizer 72 Electro-optical element 73 Beam dump 74 Fiber amplifier 74a Fiber loop 74b, 74c Isolator 74d, 74e Dichroic mirror coupler (mirror that separates transmission and reflection using wavelength difference) 74f, 74g Polarization coupler (transmission and reflection using polarization difference) Separated mirror) 75a to 75d Excitation laser (excitation LD) 76 CPU 77 Optical output control unit 78 Distance data output board 81 Display device
Claims (8)
ーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するととも
に、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレーザ
光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学系
と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気信
号に変換する光検出器と、この光検出器から出力される
受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光まで
の時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路と、こ
の検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記レーザ
発振器の作動を制御する回路とを有し、低いパワーのレ
ーザ光を発射して人に対する安全を確認した後に測定用
のレーザ光を発射するレーザ・レーダにおいて、 前記制御回路は、前記受光信号レベル及び前記距離に応
じ、または前記距離だけに応じて、前記レーザ発振器か
ら出力する前記レーザ光のパワーを制御することを特徴
とするレーザ・レーダ。1. A laser oscillator that oscillates a laser and emits a laser beam output from the laser oscillator into the atmosphere, and is scattered by a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other laser light reflectors. A transmission / reception optical system for receiving a laser beam, a photodetector for converting the laser beam received by the transmission / reception optical system into an electric signal, a level of a reception signal output from the photodetector and emission of the laser beam A circuit that detects the distance of the reflector based on the time until light reception and a circuit that controls the operation of the laser oscillator according to the light reception signal detected by this detection circuit, emits laser light of low power In the laser radar that emits a laser beam for measurement after confirming the safety to a person, the control circuit is configured to respond to the received light signal level and the distance, or only the distance. A laser radar that controls the power of the laser light output from the laser oscillator according to the above.
き、警告音または警告信号を発生する警告手段を備え、 前記制御回路は、前記受光信号レベル及び前記時間に応
じ、または前記時間だけに応じて、前記レーザ発振器の
発振を停止させるとともに、前記警告命令を出力するこ
とを特徴とする請求項１に記載のレーザ・レーダ。2. A warning means for generating a warning sound or a warning signal when receiving a warning command from the control circuit, wherein the control circuit is responsive to the received light signal level and the time, or only at the time. The laser radar according to claim 1, wherein the laser oscillator is responsively stopped and the warning command is output.
に発射する前記レーザ光パルスの数から計算して、該距
離に到達するレーザ光のエネルギーが最大許容露光量と
なるパワーで前記レーザ発振器を発振させることを特徴
とする請求項１または２に記載のレーザ・レーダ。3. The control circuit calculates from the distance and the number of the laser light pulses emitted within a predetermined time, and the laser light reaches the distance at a power at which the energy of the laser light reaches a maximum allowable exposure amount. The laser radar according to claim 1 or 2, wherein an oscillator is oscillated.
断して、前記反射体があると判断したとき、前記制御回
路は前記レーザ発振器を制御してレーザ光パルスの発射
と受光を繰り返し行い、該反射体の移動を調べるに当た
り、該レーザ光の発射間隔を次第に増大させることを特
徴とする請求項１，２または３に記載のレーザ・レー
ダ。4. When the detection circuit determines from the received signal level that the reflector is present, the control circuit controls the laser oscillator to repeatedly emit and receive a laser light pulse, 4. The laser radar according to claim 1, wherein the emission interval of the laser light is gradually increased when examining the movement of the reflector.
ーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するととも
に、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレーザ
光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学系
と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気信
号に変換する光検出器と、この光検出器から出力される
受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光まで
の時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路と、こ
の検知回路で検知した前記受光信号に応じて前記レーザ
発振器の作動を制御する回路とを有するレーザ・レーダ
において、 前記制御回路は、前記受光信号の波形に応じ、前記レー
ザ発振器から出力する前記レーザ光のパワーを制御する
ことを特徴とするレーザ・レーダ。5. A laser oscillator that oscillates a laser, emits a laser beam output from the laser oscillator into the atmosphere, and is scattered by a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other laser light reflectors. A transmission / reception optical system for receiving a laser beam, a photodetector for converting the laser beam received by the transmission / reception optical system into an electric signal, a level of a reception signal output from the photodetector and emission of the laser beam In a laser radar having a circuit that detects the distance of the reflector based on the time until light reception, and a circuit that controls the operation of the laser oscillator according to the light reception signal detected by the detection circuit, the control circuit is A laser radar that controls the power of the laser light output from the laser oscillator according to the waveform of the received light signal.
ーザ発振器の出力のレーザ光を大気中へ発射するととも
に、大気中の遮蔽物、大気中の微量物質その他のレーザ
光反射体で散乱されたレーザ光を受光する送受信光学系
と、この送受信光学系で受光した前記レーザ光を電気信
号に変換する光検出器と、この光検出器から出力される
受光信号のレベル及び前記レーザ光の発射から受光まで
の時間に基づく前記反射体の距離を検知する回路とを有
するレーザ・レーダにおいて、 前記送受信光学系で発射し受光するレーザ光の方向を走
査する光走査装置と、前記検知回路で検知した前記受光
信号に応じて前記光走査装置の作動を制御する回路とを
備え、 前記制御回路は、前記受光信号レベル及び前記距離に応
じ、または前記距離だけに応じて、前記光走査装置を制
御し、発射及び受光するレーザ光の方向を制御すること
を特徴とするレーザ・レーダ。6. A laser oscillator that oscillates a laser, emits a laser beam output from the laser oscillator into the atmosphere, and is scattered by a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other laser light reflectors. A transmission / reception optical system for receiving a laser beam, a photodetector for converting the laser beam received by the transmission / reception optical system into an electric signal, a level of a reception signal output from the photodetector and emission of the laser beam In a laser radar having a circuit that detects the distance of the reflector based on the time until light reception, an optical scanning device that scans the direction of the laser light emitted by the transmission / reception optical system and detected by the detection circuit. A circuit for controlling the operation of the optical scanning device according to the received light signal, the control circuit according to the received light signal level and the distance, or according to only the distance It controls the optical scanning device, the laser radar and controlling the direction of firing and receiving laser light.
レーザ発振器と、これらレーザ発振器の出力のレーザ光
を大気中へ発射するとともに、大気中の遮蔽物、大気中
の微量物質その他のレーザ光反射体で散乱されたレーザ
光を受光する送受信光学系と、この送受信光学系で受光
した前記レーザ光を電気信号に変換する光検出器と、こ
の光検出器から出力される受光信号のレベル及び前記レ
ーザ光の発射から受光までの時間に基づく前記反射体の
距離を検知する回路と、この検知回路で検知した前記受
光信号に応じて前記レーザ発振器の作動を制御する回路
とを有するレーザ・レーダにおいて、 前記第１のレーザ発振器は波長４００nm以下の紫外光ま
たは１４００nm以上の赤外光を発振し、 前記第２のレーザ発振器は可視光を発振し、 前記制御回路は、前記第１のレーザ発振器の発振により
安全を確認した距離において安全なパワーで前記第２の
レーザ発振器を発振させることを特徴とするレーザ・レ
ーダ。7. A first laser oscillator and a second laser oscillator which respectively oscillate, and a laser beam output from these laser oscillators is emitted into the atmosphere, and a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other lasers. A transmission / reception optical system that receives the laser light scattered by the light reflector, a photodetector that converts the laser light received by the transmission / reception optical system into an electrical signal, and the level of the received light signal output from the photodetector And a laser having a circuit for detecting the distance of the reflector based on the time from the emission of the laser light to the reception of light, and a circuit for controlling the operation of the laser oscillator according to the light reception signal detected by the detection circuit. In the radar, the first laser oscillator oscillates ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less or infrared light having a wavelength of 1400 nm or more, and the second laser oscillator oscillates visible light. The control circuit oscillates the second laser oscillator with a safe power at a distance confirmed to be safe by the oscillation of the first laser oscillator.
レーザ発振器と、これらレーザ発振器の出力のレーザ光
を大気中へ発射するとともに、大気中の遮蔽物、大気中
の微量物質その他のレーザ光反射体で散乱されたレーザ
光を受光する送受信光学系と、この送受信光学系で受光
した前記レーザ光を電気信号に変換する光検出器と、こ
の光検出器から出力される受光信号のレベル及び前記レ
ーザ光の発射から受光までの時間に基づく前記反射体の
距離を検知する回路と、この検知回路で検知した前記受
光信号に応じて前記レーザ発振器の作動を制御する回路
とを有するレーザ・レーダにおいて、 前記制御回路は、前記受光信号の波形に応じ、前記レー
ザ発振器から出力する前記レーザ光のパワーを制御する
ことを特徴とするレーザ・レーダ。8. A first laser oscillator and a second laser oscillator which respectively oscillate, and a laser beam output from these laser oscillators is emitted into the atmosphere, and a shield in the atmosphere, a trace substance in the atmosphere, and other lasers. A transmission / reception optical system that receives the laser light scattered by the light reflector, a photodetector that converts the laser light received by the transmission / reception optical system into an electrical signal, and the level of the received light signal output from the photodetector And a laser having a circuit for detecting the distance of the reflector based on the time from the emission of the laser light to the reception of light, and a circuit for controlling the operation of the laser oscillator according to the light reception signal detected by the detection circuit. In the radar, the control circuit controls the power of the laser light output from the laser oscillator according to the waveform of the received light signal.
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|---|---|---|---|
| JP6164399A JP2776253B2 (en) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | Laser radar |
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