JPS62249089A - 目標物の距離及び速度を光学的に測定する方法及び装置 - 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

〔産業上の利用分野〕

本発明は１元学的な遠隔計器に、より詳細には。 数ｍからｆｉｍのオーダーの距離を測定することの可能
な光学的な遠隔計器装置に関する。 この遠隔計器装置の応用分野には、接近の困難な場所例
えば蒸気発生器においての寸法の測定。 ロボット装置特に可動の介入ロボットのための環境の掌
握などが含まれる。 〔従来の技術〕 これらの用途のために現在使用されている既知の遠隔計
器装置の例としては、超音波遠隔計器があるが、この装
置の大きな欠点は、視野角が広く。 寄生エコーに敏感なため、管束、格子その他の入組んだ
構造において測定が妨げられることＩｃある。 三角測定による光学的遠隔計器も知られているが、この
装置の場合には、正確を期すためには。 大形の基台を必要とし、それが入組んだ場所においての
測定の障害になる。 三角形の各辺を形成するビームの１ね合せを含む装置は
１元学的に複雑である。 光パルスの送出とその受信との間の経過時間を測定する
ようにした走行時間による光学的遠隔計器も知られてい
る。光の速度を念頭におくと、これらの装置は、低解像
度（数１０ｃ１ｎのオーダー）であるため、短い距離の
測定は困難となる。その土に被副定物も再反射可能な点
において測定に関与することが要求される。 位相偏移を測定する光学的遠隔計器は、送出光の変調と
エコーとし℃受信される受信光の変調の間の位相差を測
定する。 測定の困難さは、短い距離におい℃高精度を得るには非
常に細密な変調が必要とされることにある。また、走行
時間による光学的遠隔計器の場合と同様に目標物にも測
定に関与することが屡々求められる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、特に目標物が画定に関与することは必
要ではなく、シかも簡単な電子操作手段を使用するよう
にした。非常に細密な軸上の測定を可能とする狭い視野
をもった測定装置を提供することによつて、光学的な遠
隔計器の難点を克服することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 この目的のために０本発明により、目標物と或る所定の
１点との間の距離を光学的に測定する方法において、該
所定の１点に配置された可変電力信号カ供給されろ巣−
モードのコヒーレントな光の光源から、該目標物に向っ
て１周期的に変化する波長の放射線を送出し、該目標物
によつて再放射（反射）されろ放射線を受信し、該光源
の空洞に該放射線を再供給し、再放射された放射線と該
光源からの放射線との間のうなりを、該光源の後部に配
された光検出器において受信することから成り、再放射
された放射波の遅れに比例する該うなりの周波数が該光
源と該目標物との間の距離を表わすようにする測定方法
が提供される。 同様に１本発明により、単一モート９のコヒーレントな
光の光源と、該光源の光の波長を周期的に変化させる波
長変化手段と、該光源からの光と該目標物から再放射さ
れた光との間の波長の変化を検出するための光検出器と
、該空洞からの光信号及び該目標物によつて再放射され
る光の該空洞への再供給から得られる光信号との複合信
号に対応する該光検出器の出力信号を処理するための処
理手段と、を有し、該光検出器の出力信号の周波数が該
光源と該目標物との間の距離を表わすようにした測定装
置も提供される。 〔実施例〕 次に１本発明の好ましい実施例を示した添付図面を参照
して説明する。 振動計は一般に、２つの半反射ミラー及びコリメーター
光学系を含む測定経路によつて目標に向って放射光が送
出さｊるレーザーを含むマイケルソン干渉計の作動方式
に従って構成される。 レーザーにより送出された光の一部分は、第１の半反射
ミラーによって反射され、変調器によって変調さｊ、目
標物によって反射された光と共に。 第２の半反射ミラーによつて１元検出器に供給される。 光検出器は、レーザーから送出されて、第１の半反射ミ
ラー、変調器及び第２の半反射ミラーによって形成され
る基準光路を通過する光の周波数と、目標物から反射さ
れる光の周波数とを、その感知面との２つの光の混合に
よって比較する。 受信信号の周波数は、目標物の移動速度に比例する。 目標物の移動方向に関する情報を得るには、２つの光紛
は周波数について相互から異なっていなけわばならない
。 目標物と光源との間の相対運動が存在しなければ、目樟
物が光検出器に接近し又はそれから離隔する際に増大又
は減少する周波数の変化が抄出される。 この変化を行なわせる種々の手段には１回転ネットワー
ク及び可聴−光変卵器が含まれる。 これらには実際に使い易いものはない。その上に、光学
ユニットの占める空間容積は比較的大きくなる。 第１図に示したダイオードレーザー振動計は。 ダイオードレーザ−１１を有し、ダイオードレーザ−１
１の出力部には、コリメーター光学系１２が接続されて
いる。半反射ミラー１３は、ターゲット（目標物）を形
成するミラー１４と光学系１２との間に配設されている
。 別のミラー１５は、それが受光した光を光検出装置１６
に向って反射させるように、半反射ミラー１６によって
反射された光の光路と直角に配置されている。光検出装
置１６は、ミラー１４によって反射され半反射ミラー１
３によって光検出装置１６の万に向けらｊた光も受光す
る。 ダイオードレーザ−を使用する場合１周波数の変化は、
送出周波数即ちダイオードレーザ−によって送出される
光の波長を連続的に変化させることによって達せられる
。 ミラー１４に衝突する測定光とミラー１５によつて反射
される光とのそれぞれの光路長が異なるため、光検出装
置１６において混合される光は。 異なった時点において送出されたものであり、従って周
波数が相違している。 ダイオードレーザーの場合、送出光の周波数は。 ダイオードレーザ−の一部分をなしている半導体に印加
された電界に大きく依存する。 従って送出周波数の変化は、単にダイオードレーザ−１
１の制御電流従ってその送出出力を変化させることによ
って得られる。 例えば、出力が３ｍＷの特定の形式のダイオードレーザ
ーの場合、１ｍＷのオーダーの出力変化を生じさせる制
御電流によって、約５ＧＨｚの周波数の変化（０，１Ａ
又は０．０１ｎｍの波長の変化）を生ずる。 第１近似として、光の周波数の変化は、制御電流の変化
に比例する。 ダイオードレーザ−１１によって送出される光信号の周
波数の線走査を得るために、電流ランプ（煩斜電流）が
使用される。 基準光信号とターゲットにより反射された光信号とを光
検出装置１６において混合した後に受信される信号の周
波数は、光周波数の走査速度、測定光と基準光との光路
差、並びに測定光の方向のターゲットの移動速度に比例
する値となっている。 第２図の線図は、ダイオードレーザ−１１に印加された
ランプの形状の電力及びダイオードレーザ−１１によっ
て送出される波長の対応した変化を示す曲線を表わして
いる。 時点ｔ、、ｔ２においてダイオードレーザ−１１によつ
て送出される波長λ１．λ２を考えると１時間差は、各
々の光路の通過時間の差に等しい。 ダイオードレーザ−振動計の簡略化された実施例は、第
３図に示され℃いる。 光ダイオード９は、ダイオードレーザ−のうちの或るも
のと組合され、ダイオードレーザ−の水晶の後面上に配
設されている。 光ダイオードは１本来は、ダイオードレーザーの出力電
力を制御するためのものである。 第６図に示した回路は、ダイオードレーザ−と光ダイオ
ードとの間のそうした結合を使用する。 この回路は、ｐ−１−ｎ光ダイオード（フォト・ダイオ
ード）１９を備えたダイオードレーザ−１８を備えてい
る。ダイオードレーザ−１８には。 制御回路１８ａが接続してあり、処理回路１９ａは、ｐ
−１−ｎ光ダイオード９１９に接続されている。これら
の制御回路及び処理回路については後に詳述する。 ターゲット２０とダイオードレーザ−１８とのの間の光
路には、コリメーター光学系２１が介在されている。 使用されるダイオードレーザ−１８は、−例として、３
ｍＷのＣＱＬ１６ＲＴＣ型であり、この型式は、可視光
の限界（λ＝７８０ｎｍ）にある波長の１発散性の非常
に低いビーム（０，３ｍｒｄ）を生ずるコリメーター光
学系を有するため、有利となる。 ダイオードレーザーの制御電流の傾きの形状。 振幅及び周波数は１次のようにして定める。 ドツプラー信号２Ｖ／　　の周波数が、１ｍ／ｓ当り２
．５ＭＨ２のオーダーであることを知った土で、１秒間
数ｄｍ　（デシメートル）の速度を測定するには、１−
２ＭＨｚの周波数の初期偏位（オフセット）が存在しな
ければならない。 ダイオードレーザ−１８とこのダイオードレーザ−１８
から１５譚の距離にあるターゲットとの間の往路時間及
び復路時間は、１ｏ−９秒である。 １ＭＨ２の周波数偏位を得るには、光の周波数を１０６
／　１０””　Ｈｚ　／　Ｓ　変化サセナｋｆ　し、＆
’！すｆない。 レーザー波長は、１ｍＷ当り５　（１，Ｈ２の割合で変
化する。出力を２ｍＷ変調することによって。 １０ＧＨｚのオーダーの周波数偏位が得られる。 １０　　Ｈｚ／ｓの傾きが必要なので、この出力の変化
は。 Ｉ　Ｑ　１０Ｈｚ／１Ｑ　１５Ｈｚ／ｓ＝　１Ｏ−５ｓ
とする必要があり、これは、１００ＫＨｚにおい℃の２
ｍＷのランプに対応する。 従って、各々の制御信号のランプは１ＭＨｚにおいての
信号の約１０繰返しによって影成されるべきであり、こ
れは、ターゲットに対するドツプラー信号による周波数
の変動を現出させるのに足る大きさとするべきである。 なお、この周波数は、ターゲットを遠さけることによつ
て増大させることができる。 第４図には、制御用の元ダイオード１９から送出される
信号の形状が示されている。 前述したように、このランプ信号は１周波数が１００Ｋ
Ｈｚであり、ＩＭＨｚの信号により変調されている。 ダイオードレーザ−１８を制御するランプ信号のｆ調は
、第５図に詳細を示した第３図の制御回路１８乙によっ
て行なわれる。 この制（財）回路は、主に、ランプ発生器２１から成り
、このランプ発生器の出力部は、ダイオードレーザ−１
８に接続されている。 ランプ発生器２１の前記出力部は、フィルター２３の第
１入力部に接続してあり、このフィルターの第２入力部
は、制御用の光ダイオード１９に接続した増幅器２２の
出力部に接続されている。 フィルター２６の出力部は１位相ロックループを備えた
周波数−電圧変換器２４に接続されている。 周波数−電圧変換器２４の出力部は、サンプル−ブロッ
ク回路２５に接続し℃あり、この回路２５０制却入力部
は、制−回路２６の出力部に接続してあり、この制御回
路には１位相ロックルーズを制御するための制御回路２
７が組合され℃いろ。 ランプ発生器２１は、制御回路２６を制御する入力部に
接続された別の出力部も備えている。 次にこの回路の作用について説明する。 ダイオードレーザ−１８は、ランプ発生器２１の制御の
下に、可変の周波数の放射線を送出する。 制御用の光ダイオード１９は、ターゲット２０（第６図
）によって反射された信号を受信し、ダイオードレーザ
−１８の送出信号とターゲット２０からの受信信号との
間の周波数の変化によって変調されたランプ電流を送出
する。 この変調された信号は、増幅器２２によつて増幅された
後、ダイオードレーザ−の動作点の安定化信号としてラ
ンプ発生器２１に供給されると共に、フィルター２５に
も供給されろ。このフィルターは、その他方の入力部に
、変調さ４た信号と逆相のランプ信号も受ける。 フィルター２６は、ダイオードレーザ−１８の空洞を復
路において通過したターゲット２０からの反射光による
制御用の光ダイオード１９の変調周波数の信号列を送出
する。これらの信号は１周波数−電圧変換器２４によっ
て電圧に変換され。 サンプル−ブロック回路２５ｖｃよってサンプリングさ
れる。サンプル−ブロック回路２５は、ターゲット２０
の速度を表わす信号をその出力部に送出する。 制（財）回路２６は、信号が用いられない各々の信号ラ
ンプの負の過渡期間に先行する最後の２μ秒の間に、出
力電圧の蓄積を発生する。このために制御回路２６は、
ランプ発生器２１の同期信号を受ける。 第５因に示した回路は、ターゲット２０とダイオードレ
ーザ−１８との間の距離２０α−２ｍについて、数１０
σ／秒のターゲット２０の振動速度を測定することがで
きる。 出力信号のサンプリング周波数１００ＫＨｚは。 機械の分野において通常当面される周波数範囲に比べて
著しく高く、従って不適切ではない。 第６図に示した回路は、遠隔測定に使用可能な。 本発明による測定装置の一実施例を表わしている。 数ｍよりも短い距離の測定は、従来の遠隔計器に困難な
問題を提起する。 これらの装置は、ノξルス走行時間の測定か又は送出光
に対する振幅変調の位相差角の測定によって作動する。 送光と受光との間の非常に短かい時間（？ｎ秒）は、短
い距離においての測定を非常に困難なものとする。 築、６−５図の測定装置の説明に関連し工以上に説明し
たように、持続時間が１０μ秒で出力２ｍＷの出力ラン
プの場合、ダイオードレーザ−から１５譚の距離におか
れたターゲット上に、ｉＭＨ２の信号が得られる。 この信号の周波数は、光の走行時間の関数であり、ター
ゲットとレーザーとの間の距離に比例し℃増大する。 簡単なスＲクトル分析によって測定値の良好な近似が十
分に得られろ。 ダイオードレーザ−に適用された出力ランプの傾きを変
化させ、ターゲットによりフィルター（或る固定周波数
に同調さね℃いる）を経℃反射された光の受光に続い℃
制御ダイオードによつて送出された信号を回復すること
が、距離の測定を得るために提案される。 その場合、フィルターの最大応答時点において。 この傾きの値を検出し、この値から被測距離を推定する
だけでよい。 第６図に示した回路は、ダイオードレーザ−１８の出力
サーボ制御回路３０を含み、このダイオードレーザ−の
入力部には、傾きサーボ制（財）部６１が接続され℃い
ろ。制御用の元ダイオード１９は。 サーボ制御部３０に他の入力部が接続されたフィルター
６６の一万の入力部に増幅器３２を介し接続されている
。増幅器３２の出力部は、サーボ制御回路６０の同期入
力部にも接続されている。 フィルター６６の出力部は、狭帯域フィルター３４の入
力部に接続してあり、このフィルターは。 或る固定周波数に対して同調され、出力部は、最大電圧
サーチ回路３５に接続されている。 サーチ回路６５は、比較器６６を含み、この比較器の正
の入力部は、狭帯域フィルタ−３４０出力部に、負の入
力部は、コンデンサー６７によって形成さねたアナログ
メモリに、それぞれ接続し℃あり、コンデンサー６７の
、比較器６６に接続された端子と反対側の端子は、接地
され℃いろ。 スイッチ３８は、比較器３６の負の入力部に接続された
コンデンサー６７の前記端子と比較器６６の正の入力部
との間に接続されている。 比較器６６の出力部は、ＯＲゲート３９の入力部に接続
してあり、ＯＲゲート６９の他の入力部は、傾きサーボ
制御回路の出力部に接続されている。 ＯＲゲート３９の出力部は、スイッチ６８と。 第２アナログメモリ４１（傾き値を記憶するコンデンサ
ー４２を含む）のスイッチ４０とを制御する。スイッチ
４０は、サーボ制御回路５０に接続さハた傾きサーボ制
御回路６１の出力部とコンデンサー４２の接地側と反対
側の端子との間に接続さ４℃いる。 第２アナログメ七り４０の出力部は、第３アナログメモ
リ４３に接続してあり、この第６アナログメモリは、傾
き制御部によつて制御されるスイッチ４４と、スイッチ
４４と接地部との間に接続サレタコンデンサー４５とに
よって形成されている。 アナログメモリ４６の出力部は２全体の回路の出力部と
なる出力部を備えたアナログインバータースイッチ４６
に接続されている。 第７図に示した回路の作用を、第７ａ−７ｄ図を参照し
て説明する。 ダイオード９レーザー１８には、＄７ｂ図に示した波形
の出力変調されたラング信号によって電流が供給される
。この出力変調ランプ信号は、第７ａ図に示した傾き制
御信号を傾き制御回路６１から受ける出力サーボ制御回
路６０から供給される。 ダイオードレーザ−１８は、供給電流に周波数が比例す
る光を送出する。 ターゲットにより反射され℃ダイオードレーザー１８及
びその制御用の光ダイオード９１９に戻る光は、送出光
と受光との間の位相差に対応した信号によって変調され
たランプ信号を、第５図に示した回路の場合と同様に１
元ダイオード１９によって発生させろ。 増幅器６２において増幅された後に、この信号は、光グ
イオード１９からの信号とサーボ制御回路５０のランプ
信号との組合せによつて、フィルター３３においてｒ波
されろ。 フィルター３６からの出力信号は、ランプの傾きがダイ
オードレーザ−１８及び元グイオード１９とターゲット
２０との間の距離に対応した時に出力パルス（第７Ｃ図
）を送出する狭帯域フィルター６４に供給される。この
信号は、傾き制御信号も受けろ最大電圧サーチ回路６５
に供給されろ。 最大電圧値は、コンデンサー３７に記憶され。 次の最大電圧値と、比較器６６において比較さ４る。各
々のランプの終了時に、最大電圧に対応する傾きは、第
２アナログメモリ４１に記憶されろ。 各々のランプの終了時におい℃ターゲットと光源即ちソ
ース（ダイオード９レーザー１８及び光ダイオード”１
９）との間の距離を与える最大応答値は。 第５アナログメモリ４３に転送される。 フィルター６４の最大応答時点において傾き制、御電圧
の記憶部から送出されろ信号は、ソースとターゲットと
の間の距離に逆比例した推移を示す。 アナログインバータースイッチ４６は、測定された距離
に比例する電圧をその出力部に送出する。 パワー・ランプ発生器３０は、１００Ｈｚの鋸歯状信号
によつて制御される。これらのランプの持続時間は、常
に１０μ秒に固定されている。変調の深さは、傾きの増
大に伴なつ℃一層増大する。 より大きな測定値の距離に対応する小さな傾きのために
レーザーの最大パワーを利用可能とするように減少する
パワー・ランプを発生させることが望ましい。 本発明による測定装置が遠隔計器として作動する揚台に
、光ダイオード１９が受信する信号の周波数ハ、ターゲ
ットとダイオードレーザ−との間の相対速度及び被測距
離についてダイオードレーザ−によって送出される信号
の周波数の変化の傾きに比例する。第８図には、この信
号の波形が図示されている。 時点ｔ１　において送出された光と時点ｔ。におい℃送
出された光との光検出装置による混合は。 次式 ％式％ によって表わされる。 周波数ω。がターゲットの運動の結果とじ℃ドツプラー
効果によって変更された場合、　ＣＯＳωｏｔノ項ハ、
　ＣＯ８（ω０＋ωｄ）ｔ　となるので、前記の式は１
次のように表される。 Ｉ＝ＣｏＳω１ｔ−ＣＯ５（ω＋ωｄ）ｔ＝　ｃｏｓ　
（Ｏ１を十ω。十ωｄ　）１．＋ＣＯＳ　（ω１＋ω。 −ωｄ）ｔ ＣＯ８（ω１＋ω。＋ωｄ）ｔの項は、光ダイオードに
より転送されるには高すぎろ周波数（１５１５ＭＨｚ　
）にある。 従って、受信信号の周波数は、Ｃ０５（ω１−ω。 −ωｄ）ｔの形式となろう。ここにω１−ω。は、ソー
スによる光の送出の時点とこの光の返送の時点との間の
ソースの周波数の推移を表わしている。 ωｄは、ドツプラー効果による周波数であり。 ターゲットの移動方向に依存して、正（＋）又は負

【−
】として介在する。 連続移動の場合、受信信号の周波数は、これらの項の代
数和となる。 ωｄは一定であるから、２つの場合、即ち。 ω１〉ω０又はω１くω。が生ずる。 これら２つの場合は、第６図に示した遠隔計器のサーボ
制御回路６０によって生じたランプの変調傾きの反転に
対応している。 これは、第９図に図示されている。 差ω１−ω。をωとすると、同じ振幅の２つの反転傾き
につい℃ωの値は、符号は別とす１．ば同一となる。 ドツプラーシフトωｄを勘案すると、立上りランプの場
合、それはωに加算され、立下りランプの場合、ωから
減算されろ。このように、立上りランプと立下りランプ
との間に受信された周波数の差がドツプラーシフトの２
倍に等しいことから。 ターゲットの移動速度を測定する手段が利用可能となる
。 また、これらの２つの周波数の平均値は、ソースとター
ゲットとの間の距離を表わしている。 第１０図ａは、第６図に示した回路によって発生する信
号に対応した立上り変調ランプによつてＶ調された信号
を表わしている。 第１０図すは、ト９ツプラー効果の加算によつて正確な
距離に対し℃オフセットされた。ソースとターゲットと
の間の距離に対応する前記回路のフィルター３４の応答
を表わし℃いる。真の距離は破線によって示さｊる。 第１０図Ｃは、立下り変調ランプによって変調さ４た信
号を表わしている。 第１０図ｄは、立下り変調ランプの印加に対するフィル
ター３４の応答を示し、この応答は、ドツプラー効果の
減算によって真の距離に対してオフセットさ４た。ソー
スとターゲットとの間の距離に対応している。真の距離
は、第１０図Ｃと同様（、同じ信号の破線によって示さ
れる。 従って、理解されるように、ソースに対し相対的に移動
するターゲットの正確な一時距離を定めるには、立とり
ランプによって変調さ４た信号と立下りランプによって
変調された信号とを第６因の遠隔計器に適用することに
よつて各々得た２つの応答信号について、その平均値を
求めるだけでよい。 第１１図に示した遠隔計器はこの結果を与える。 この遠隔計器は、第６図の遠隔計器との相違点として、
傾きサーボ制御回路３１と出力サーボ制（財）回路６０
との間に介在されたスイッチ４７を備えている。スイッ
チ４７は、−例とじ℃、ブリップ７０ツブによって形成
さｊ、この７リツプフロツプは、傾きサーボ制御回路３
１によって発生した各々の鋸歯状信号について、立上り
ランプによって変調された信号及び立下りランプによっ
て変調された信号を傾きサーボ制御回路３０によつて発
生させるようになつ℃いる。 スイッチ４７は、２つの出力部を有し、こｒらの出力部
は、傾きサーボ制御回路３０に接続されていると共に、
立上りランプによって変調された信号に対する回路の応
答信号を記憶するアナログメモリ４３と、立下りランプ
によって変調された信号に対する回路の応答信号を記憶
する別のアナログメモリ４８とにも接続されている。ア
ナログメモリ４３　、４８の出力部は、距離に比例した
電圧Ｕｌ、Ｕ２を送出するアナログインバーター４９゜
５０に各々接続されている。これらの電圧Ｕ１゜Ｕ２は
、ソースとターゲットとの間の真の距離に対応した出力
信号を得るために、「２」割算回路に組合された加算器
５１において加算される。 これらの２つの同じ電圧は、出力電圧Ｕ１−Ｕ２がター
ゲットの移動速度に比例する減算回路５２に供給される
。 第１１図に示した回路は、第６図に示した回路と同一の
回路において、立上りランプ及び立下りランプによって
変調さｊた信号に対し１作用する。 以下に、限定的でない例として、第５図に示した振動計
及び第６図に示した遠隔計器の構成に用いｌｌ−Ｉれた
回路の呼称を示す。 １−振動計 ダイオードレーザー ダイオードレーザ−ＣＱＬ、　　　　ＲＴＣ社１８．１
９ ランプ発生器２１　　　　ＨＡ２６５５．　　ハリス社
増幅器２２．２３　　　　ＨＡ５１９５．　　ハリス社
変換器２４　　　　　　　ＸＲ２１５，ＦＸＡＲ社サン
プル−ブロック　　　　　ＳＨＭＩＣ１／９　　　ＤＡ
、Ｔ回路２Ｓ　　　　　　　　　　　ＦＬ社制（財）（
ロ）路２６　　　　　５Ｎ７４１２３．’ｌ’ＥＸＡｓ
　ｌＮ５Ｔ、社 ｆｔｄ１ｍ１回路２７　　　　　５Ｎ７４７４　、　Ｔ
ＥＸＡＳＩＮＳＴ、社 Ｕ　−遠隔計器 出力サーボ制御回路３０　　　ＨＡ２６５５．ハリス社
傾きサーボ制御回路３１　　　ＨＡ２６５５．ハリス社
増幅器３２．３３　　　　　ＨＡ５１９５．　ハリス社
狭帯域フィルター３４　　　ＨＡ５１９５．ハリス社比
較器３６　　　　　　　　ＬＭ１０６．　　ナショナル
・セミコン ダクター社 アナログメモリ４１．４３　　ＳＨＭＩＣＩＭ、　ＤＡ
置社 アナログインバーター４６　４２９．ＡＮＡＬＯＧＤＥ
ＶＩＣＥＳ社 第１２図に示した回路は、第５図に示した振動計の変形
である。第５図に示した回路要素に対応する第１２図の
回路の要素は、同一の符号によって表わされている。第
１２図の回路は、そのランプ発生器２１が、順に増大し
減少するランプの発生器である点で、第５図の回路と相
違している。 第１２図の回路は、距離データと速度データとを識別す
る手段も備えている。この識別手段は、別のサンプル回
路４６も含み、このサンプル回路は。 サンプル−ブロック回路２５と同様に、その入力部の１
つが周波数−電圧変換器２４の出力部に。 また制御入力部が制御回路２６の出力部に、それぞれ接
続されている。 サンプル−ブロック回路２５．５３の出力部は。 加算回路５４及び減算回路５５の負入力部にそれぞれ接
続され℃いろ。 加算回路５４の正入力部は接地されており、減算回路５
５の正入力部は、サンプル−ブロック回路２５の出力部
に接続されている。 加算回路５４の負入力部は、サンブルーブロック回路５
３の出力部に接続され℃いる。 抵抗器５６は、加算回路５４の負入力部と出力部との間
に並列に接続されている。 減算回路５５の負入力部は、積分回路５８を経てソース
に機械的に接続さ名た加速器５７の出力部にも接続され
℃いる。 抵抗器５９は、減算回路５５の負入力部と出力部との間
に並列に接続され℃いる。 加速度計５７は、抑！定光の方向のソース（光源ンの振
動成分を、こねらの振動の効果をさけてターゲットの振
動の測定を改善するために測定するようになっている。 第１２図について以上に説明した回路は、順に正及び負
の傾きの出力変調をソース（ダイオードレーザ−１８）
に適用することを可能とする。 位相ロックルーズによって供給された信号は。 サンプル−ブロック回路２５．５５によつて交互に記憶
される、これらの回路２５．５３は、正の傾き信号によ
って変調された信号と負の傾き信号によって変調された
信号とをそれぞれ記憶する。 加算回路５４ンよって得たサンプル−ブロック回路２５
．５３の出力電圧の和は、ソー°スとターゲットとの間
の距離を表わしている。また減算回路５５によって得た
これらの信号の差はソースに対するターゲットの速度を
表わし℃いる。 加速度計５７からの信号は積分回路５Ｂによって速度信
号に変換され、また減算回路５５に供与されろことによ
って、速度信号から減算される。 従って減算回路５５は、ソースの振動による速度成分が
除かれたターゲットの速度を表わす出力信号を送出する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、振動計の通常のレーザーダイオードを示す略
配列図、９．２図は、第１図の振動計のレーザーダイオ
ードの伝送波長対時間線図、第６図は１本発明の好まし
い実施例によるレーザーダイオード遠隔計器を示すブロ
ック図、第４図は、第３図の遠隔計器の制御用光ダイオ
ード信号対時間線図、第５図は１本発明による振動計の
信号制御−処理回路を示すブロック図、第６図は１本発
明による遠隔計器の制御−処理回路の完全なブロック図
、第７Ａ乃至第７Ｄ図は、第６図の回路のいろいろの個
所に生ずる信号波形を示す波形図、第８図は、ターゲッ
トによる逆拡散の後に受信された信号の周波数の変化を
時間に対しプロットした線図、第９図は、立上り勾配及
び立下り勾配の変調信号によって得た第８図の線図に対
応した２つの線図、第１０図は、立上り曲線及び立下り
曲線により変調された信号に応答して第６図の遠隔計器
の出力部において得たソースとターゲットとの間の距離
を示す信号の波形図、第１１図は、ソースに対するター
ゲットの移動を勘案して距離を測定するための第６図の
回路の変形例を示すブロック図、第１２図は、ソースと
ターゲットとの間の距離及びソースに対するターゲット
の速度を測定するための牟５図の回路の変形例を示すブ
ロック図である。 １１．１８・・・ダイオードレーザ−（光源）。 １６・・・光検出装置（光検出器）。　２Ｑ・・・目標
。 （外５名〕 手続補正内 昭和６２年　４月／、、３日 １、事イ１の表示 昭和６２イ１特シ’Ｉ　ＩＩＩｎＩ３２３０号２）′ｆ
ｅ明の名称 「！標物の距離及び速１哀を光学的に測定する方法及び
装置３、補正をする者 事件どの関係　　特γ１出願人 住所 名　称　　エレクトリシデ・ド・フランスーセルヴイス
・ナショナル ４、代理人 イ１　所　　東京都千代１ｎ区大手町二丁目２番１号新
大手町ビル　２０６号室 ５、補ｉ［の対朶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）目標と或る所定の１点との間の距離を光学的に測定
   する方法であって、該所定の１点に配置された可変電力
   信号が供給される単一モードのコヒーレントな光の光源
   から、該目標物に向って、周期的に変化する波長の放射
   線を送出し、該目標物によって再放射される放射線を受
   信し、該光源の空洞に該放射線を再供給し、再放射され
   た放射線と該光源からの放射線との間のうなりを、該光
   源の後部に配された光検出器において受信することから
   成り、再放射された放射波の遅れに比例する該うなりの
   周波数が該光源と該目標物との間の距離を表わすように
   する測定方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の測定方法によって目標
   物の距離を光学的に測定する装置であって、単一モード
   のコヒーレントな光の光源と、該光源の光の波長を周期
   的に変化させる波長変化手段と、該光源からの光と該目
   標物から再放射された光との間の波長の変化を検出する
   ための光検出器と、該空洞からの光信号及び該目標物に
   よって再放射される光の該空洞への再供給から得られる
   光信号との複合信号に対応する該光検出器の出力信号を
   処理するための処理手段と、を有し、該光検出器の出力
   信号の周波数が該光源と該目標物との間の距離を表わす
   ようにした測定装置。 ３）単一モードの該コヒーレントな光の光源がｐ−ｉ−
   ｎ光ダイオードを組合せたダイオードレーザーである特
   許請求の範囲第２項記載の測定装置。 ４）該コヒーレントな光の光源に供給される電力の変化
   による波長の変化に重畳される、該光源に対して相対的
   に可動な目標物によって再放射される放射線のドップラ
   ー効果による周波数の変化を利用して、該可動の目標物
   の速度も更に測定するための、特許請求の範囲第２項又
   は第３項記載の測定装置であって、該コヒーレントな光
   の波長を変化させるための波長変形手段が、該光源から
   送出された放射線の波長を変化させるようにした一定の
   傾きのランプ発生器を含み、該光検出器の出力信号の該
   処理手段が、該光検出器によって受信されるうなり周波
   数の信号を出力部に送出するように該ランプ発生器の出
   力部に第２入力部が接続され、該光検出器に第１入力部
   が接続された、フィルターと、該フィルターの出力部に
   接続された周波数−電圧変換器と、該目標物の距離及び
   速度を表わす信号を出力部に送出するためのサンプル−
   ブロック回路とを含む測定装置。 ５）該コヒーレントな光の波長を変化させる波長変化手
   段が、該コヒーレントな光の光源に可変の傾きの変調信
   号を供給するための傾き制御回路に組合された出力サー
   ボ制御回路を含み、該複合信号を該光検出器に受信する
   手段が、狭帯域フィルターと、該狭帯域フィルターの最
   大振幅応答時点において該フィルターの周波数応答と可
   変傾き信号の傾きの値との組合せによって該目標物と該
   光源との間の距離を作成するために該フィルターの出力
   信号と該可変傾き信号とを処理する処理手段とを含む特
   許請求の範囲第２項又は第３項記載の測定装置。 ６）該狭帯域フィルターの出力信号の処理手段が、該傾
   き制御回路によって制御される最大電圧サーチ回路と、
   該狭帯域フィルターの最大振幅応答の時点においての該
   制御信号の傾きに対応する電圧を記憶し移送するための
   アナログメモリと、該メモリのうち最後のものの出力信
   号を該光源と該目標物との間の距離に比例する信号に変
   換するためのアナログインバーターとを含む特許請求の
   範囲第５項記載の測定装置。 ７）立上り変調ランプと立下り変調ランプとによって変
   調される信号の該サーボ制御回路による送出を制御する
   ようにした該出力サーボ制御回路と該傾き制御回路との
   間に介在された手段を更に有し、該狭帯域フィルターは
   、該光源に対する該目標物の移動によるドップラー周波
   数信号が該光検出器により受信される該複合信号中に存
   在することによって増減する該目標物と該光源との間の
   該距離の値に対応した種々の値のランプに応答し、その
   ほかに、該ドップラー周波数信号の除去によって該光源
   と該目標物との間の真の距離を定めるための手段を有す
   る特許請求の範囲第５項又は第６項記載の測定装置。 ８）立上り変調ランプによる変調に基づいた信号から立
   下り変調ランプによる変調に基づいた信号を減算するこ
   とによって該光源に対する該目標物の速度を定める手段
   を更に有する特許請求の範囲第７項記載の測定装置。 ９）ランプ発生器が、一定の符号の傾きを有するランプ
   の発生器である特許請求の範囲第４項記載の測定装置。 １０）前記ランプ発生器が、順に増減するランプの発生
   器であり、測定装置は、前記フィルターにより供与され
   る正及び負の勾配の出力変調に対応する信号の記憶を最
   初に述べたサンプル−ブロック回路と交互に行なうため
   の余分のサンプル−ブロック回路と、加算回路及び減算
   回路を含み、距離情報と速度情報とを識別するための識
   別手段とを更に有し、該加算回路の入力部の１つは、各
   々の該サンプル−ブロック回路の出力部に接続され、該
   減算回路の入力部の１つは、該サンプル−ブロック回路
   のうち１つのものの出力部に、また該入力部のうち他の
   ものは、該余分のサンプル−ホールド回路の出力部に、
   それぞれ接続され、該加算回路の出力部は、該光源から
   の該目標物の距離に対応した信号を送出し、該減算回路
   の出力部は、該目標物の速度に対応した信号を送出する
   特許請求の範囲第４項記載の測定装置。 １１）該光源に機械的に接続された加速度計を更に有し
   、該加速度計は、該光源の振動効果に基づいて加速度計
   によって送出される信号を速度信号に変換する積分器を
   介して減算回路の入力部の１つに接続してあり、該減算
   回路の出力信号はその場合に該光源の振動成分が除かれ
   た該光源に対する該目標物の速度に対応する特許請求の
   範囲第１０項記載の測定装置。