JPS6319832B2 - - Google Patents
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- JPS6319832B2 JPS6319832B2 JP7774780A JP7774780A JPS6319832B2 JP S6319832 B2 JPS6319832 B2 JP S6319832B2 JP 7774780 A JP7774780 A JP 7774780A JP 7774780 A JP7774780 A JP 7774780A JP S6319832 B2 JPS6319832 B2 JP S6319832B2
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2861—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using fibre optic delay lines and optical elements associated with them, e.g. for use in signal processing, e.g. filtering
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はパルスレーザによる測距装置の装置遅
延時間を簡便かつ正確に測定、較正するための装
置に関する。
延時間を簡便かつ正確に測定、較正するための装
置に関する。
パルスレーザの往復時間を測定して距離を求め
る方式を利用した測距装置は人工衛星や月の測距
で良く知られている。これら装置の測距精度は現
在cm級に達しつつあるがこのような精度を保証し
維持するためには装置固有の遅延時間を正確かつ
簡便に測定し得ることが必要である。従来このよ
うな遅延時間の測定は距離の予じめ知られている
地標的を測距して求める方法がとられている。し
かるにこの従来の方法には送受信の光経距が厳密
に（精度cm級を保証するという意味において）決
定できないこと、途中大気の屈折率が気象状態に
よつて変り、これを補正するためには気象パラメ
ータの測定と計算を要するなど簡便でないこと、
地上標的の建設、レーザに対する安全性を含めた
保守が必要なことなどいろいろと問題がある。
る方式を利用した測距装置は人工衛星や月の測距
で良く知られている。これら装置の測距精度は現
在cm級に達しつつあるがこのような精度を保証し
維持するためには装置固有の遅延時間を正確かつ
簡便に測定し得ることが必要である。従来このよ
うな遅延時間の測定は距離の予じめ知られている
地標的を測距して求める方法がとられている。し
かるにこの従来の方法には送受信の光経距が厳密
に（精度cm級を保証するという意味において）決
定できないこと、途中大気の屈折率が気象状態に
よつて変り、これを補正するためには気象パラメ
ータの測定と計算を要するなど簡便でないこと、
地上標的の建設、レーザに対する安全性を含めた
保守が必要なことなどいろいろと問題がある。
本発明の目的は上記した従来技術の欠点を無く
し、パルスレーザ測距装置の遅延時間を正確かつ
簡便に測定し、該装置の精度を保証、維持するた
めの手段を提供するにある。
し、パルスレーザ測距装置の遅延時間を正確かつ
簡便に測定し、該装置の精度を保証、維持するた
めの手段を提供するにある。
本発明は、上記した従来技術での距離が既知の
地上標的に代つて長さが一定のオプチカルフアイ
バを用い、これに入出力端子を付けるとともにオ
プチカルフアイバの大部分または全部を温度を一
定に制御し得る恒温槽内に収納することにより周
囲温度の変化の影響を受けない光学的遅延線路を
構成し、このオプチカルフアイバの入力端をレー
ザ測距装置のレーザ送信部に、出力端を同装置の
受信部にそれぞれ接続し、レーザ出力の一部が該
オプチカルフアイバを経て受信されるときの時間
間隔を測定するようにした光学的遅延線路におい
て、オプチカルフアイバの実効長が温度によつて
変化する屈折率を熱膨脹の影響を受けないように
したことを特徴とする。いまオプチカルフアイバ
導波路のレーザ（測距装置の）の波長に対する屈
折率をｎ、オプチカルフアイバの長さをＬ、真空
中における光の伝播速度をC0とすれば最低次モ
ードの導波光の伝播時間ｔは ｔ＝nL／C0 ……(1) と表わされる。屈折率ｎおよびオプチカルフアイ
バの長さＬは温度によつて変化するので(1)式を温
度Ｔで微分すると dt＝１／C0（dn／dTＬ＋dL／dTｎ）dT ……(2) ここで dn／dT＝δ：屈折率の温度係数 dL／dT＝α・Ｌ、α：線膨脹係数 と表わされるので(2)式は dt＝Ｌ／C0（δ＋αn）dT ……(3) となる。いまオプチカルフアイバの材料として石
英ガラスを用いるとして、レーザにNd−YAGレ
ーザの第２高調波0.53μｍないしRubyレーザ
0.69μｍを仮定し屈折率ｎとして1.46、また常温
近辺における屈折率の温度係数δ〜−３×
10-6deg-1、線膨脹係数α５×10-7deg-1である
ことにより長さＬをパラメータとして温度の変化
に対する伝播時間変化dtを計算してみると第１図
の如くとなる。
地上標的に代つて長さが一定のオプチカルフアイ
バを用い、これに入出力端子を付けるとともにオ
プチカルフアイバの大部分または全部を温度を一
定に制御し得る恒温槽内に収納することにより周
囲温度の変化の影響を受けない光学的遅延線路を
構成し、このオプチカルフアイバの入力端をレー
ザ測距装置のレーザ送信部に、出力端を同装置の
受信部にそれぞれ接続し、レーザ出力の一部が該
オプチカルフアイバを経て受信されるときの時間
間隔を測定するようにした光学的遅延線路におい
て、オプチカルフアイバの実効長が温度によつて
変化する屈折率を熱膨脹の影響を受けないように
したことを特徴とする。いまオプチカルフアイバ
導波路のレーザ（測距装置の）の波長に対する屈
折率をｎ、オプチカルフアイバの長さをＬ、真空
中における光の伝播速度をC0とすれば最低次モ
ードの導波光の伝播時間ｔは ｔ＝nL／C0 ……(1) と表わされる。屈折率ｎおよびオプチカルフアイ
バの長さＬは温度によつて変化するので(1)式を温
度Ｔで微分すると dt＝１／C0（dn／dTＬ＋dL／dTｎ）dT ……(2) ここで dn／dT＝δ：屈折率の温度係数 dL／dT＝α・Ｌ、α：線膨脹係数 と表わされるので(2)式は dt＝Ｌ／C0（δ＋αn）dT ……(3) となる。いまオプチカルフアイバの材料として石
英ガラスを用いるとして、レーザにNd−YAGレ
ーザの第２高調波0.53μｍないしRubyレーザ
0.69μｍを仮定し屈折率ｎとして1.46、また常温
近辺における屈折率の温度係数δ〜−３×
10-6deg-1、線膨脹係数α５×10-7deg-1である
ことにより長さＬをパラメータとして温度の変化
に対する伝播時間変化dtを計算してみると第１図
の如くとなる。
第１図で明らかなようにオプチカルフアイバの
長さＬとして例えば１Kmを使用するとしたとき、
dtを3.3×10-12秒（長さ換算で１mm）以下に押え
るためには0.45deg以下に温度変化を押えればよ
く、Ｌ＝100ｍの場合には4.5deg以下に押えれば
よいことが分る。測距精度がcm級のレーザ測距装
置の固有遅延時間を測定較正するためには上記程
度に測定のための光路長が固定されている必要が
ある。第１図の結果は温度変化に対する制御の必
要性を示していると同時に、必要とする温度制御
の範囲が十分実現可能な範囲であることも示して
いる。すなわち現在市販の恒温槽で0.1deg程度の
制御をなし得る装置は容易に入手し得るという背
景がある。
長さＬとして例えば１Kmを使用するとしたとき、
dtを3.3×10-12秒（長さ換算で１mm）以下に押え
るためには0.45deg以下に温度変化を押えればよ
く、Ｌ＝100ｍの場合には4.5deg以下に押えれば
よいことが分る。測距精度がcm級のレーザ測距装
置の固有遅延時間を測定較正するためには上記程
度に測定のための光路長が固定されている必要が
ある。第１図の結果は温度変化に対する制御の必
要性を示していると同時に、必要とする温度制御
の範囲が十分実現可能な範囲であることも示して
いる。すなわち現在市販の恒温槽で0.1deg程度の
制御をなし得る装置は容易に入手し得るという背
景がある。
第２図において本発明の実施例を示す。
第２図において２１〜２６本発明の目的である
装置遅延時間を測定すべきレーザ測距装置を表わ
し、２１はパルスレーザ送信器、２２，２３は受
信器で２２は光学アンテナ部、２３は光電変換部
とする。２４はタイムインタ−バルカウンタ、２
５はレーザからのスタート信号伝達ケーブル、２
６は受信器よりのストツプ信号伝達ケ−ブルであ
る。２７，２８はオプチカルフアイバ２９の両端
に着けた入力、出力端子、２１０はオプチカルフ
アイバ２９の大部分を巻付けたドラム、２１１は
ドラム２１０を収納する恒温槽である。
装置遅延時間を測定すべきレーザ測距装置を表わ
し、２１はパルスレーザ送信器、２２，２３は受
信器で２２は光学アンテナ部、２３は光電変換部
とする。２４はタイムインタ−バルカウンタ、２
５はレーザからのスタート信号伝達ケーブル、２
６は受信器よりのストツプ信号伝達ケ−ブルであ
る。２７，２８はオプチカルフアイバ２９の両端
に着けた入力、出力端子、２１０はオプチカルフ
アイバ２９の大部分を巻付けたドラム、２１１は
ドラム２１０を収納する恒温槽である。
第２図においてレーザ測距装置の装置固有の遅
延時間はレーザ２１より発射した光パルスの一部
がオプチカルフアイバ２９の入力端子２７よりオ
プチカルフアイバ２９に入射し、全光路を経て出
力端子２８に出力する光パルスを受信器２２，２
３で受けて、その出力信号とレーザよりのカウン
タスタート信号との間の時間差をタイムインタ−
バルカウンタ２４で測定することにより成され
る。図の如く構成することにより前記したように
温度制御を必要とするオプチカルフアイバを小形
の恒温槽２１１に収納して温度を一定に保つこと
により、正確かつ簡便に遅延時間を測定するため
の光回路が得られる。恒温槽２１１より一部外に
あるオプチカルフアイバ２９は長さが短かくて済
むので温度変化の影響は無視し得る。なおオプチ
カルフアイバ２９の入出力端子に近いオプチカル
フアイバを恒温槽２１１より一部引出した構造は
オプチカルフアイバのフレキシブルな特徴を生か
すことにもなり、レーザ測距装置の送受信器の必
要位置に簡便に着脱できるなどの利点もある。
延時間はレーザ２１より発射した光パルスの一部
がオプチカルフアイバ２９の入力端子２７よりオ
プチカルフアイバ２９に入射し、全光路を経て出
力端子２８に出力する光パルスを受信器２２，２
３で受けて、その出力信号とレーザよりのカウン
タスタート信号との間の時間差をタイムインタ−
バルカウンタ２４で測定することにより成され
る。図の如く構成することにより前記したように
温度制御を必要とするオプチカルフアイバを小形
の恒温槽２１１に収納して温度を一定に保つこと
により、正確かつ簡便に遅延時間を測定するため
の光回路が得られる。恒温槽２１１より一部外に
あるオプチカルフアイバ２９は長さが短かくて済
むので温度変化の影響は無視し得る。なおオプチ
カルフアイバ２９の入出力端子に近いオプチカル
フアイバを恒温槽２１１より一部引出した構造は
オプチカルフアイバのフレキシブルな特徴を生か
すことにもなり、レーザ測距装置の送受信器の必
要位置に簡便に着脱できるなどの利点もある。
以上述べたように本発明によれば、上記したよ
うにオプチカルフアイバを温度制御することによ
り(1)光学的にきわめて安定な遅延回路が得られ、
これによりcm級の精度を保証するために必要なレ
ーザ測距装置遅延時間の測定が可能となる。(2)光
回路にオプチカルフアイバを使うことにより従来
の地上標的に比べてコンパクトな構造で簡便な測
定係が構成できる。(3)またこの方法によれば外部
にレーザ光を投射する必要もなくなり安全を確保
し易い。などの利点がある。
うにオプチカルフアイバを温度制御することによ
り(1)光学的にきわめて安定な遅延回路が得られ、
これによりcm級の精度を保証するために必要なレ
ーザ測距装置遅延時間の測定が可能となる。(2)光
回路にオプチカルフアイバを使うことにより従来
の地上標的に比べてコンパクトな構造で簡便な測
定係が構成できる。(3)またこの方法によれば外部
にレーザ光を投射する必要もなくなり安全を確保
し易い。などの利点がある。
第１図はオプチカルフアイバの長さをパラメー
タとした時の温度変化に対する光の伝播時間の変
化を示す図、第２図はこの発明の一実施例である
レーザ測距装置を較正するための光学装置の構成
図。 ２１：パルスレーザ送信器、２２：受信器光学
アンテナ部、２３：受信器光電変換部、２４：タ
イムインタ−バルカウンタ、２５：スタート信号
ケーブル、２６：ストツプ信号ケーブル、２７：
入力端子、２８：出力端子、２９：オプチカルフ
アイバ、２１０：ドラム、２１１：恒温槽。
タとした時の温度変化に対する光の伝播時間の変
化を示す図、第２図はこの発明の一実施例である
レーザ測距装置を較正するための光学装置の構成
図。 ２１：パルスレーザ送信器、２２：受信器光学
アンテナ部、２３：受信器光電変換部、２４：タ
イムインタ−バルカウンタ、２５：スタート信号
ケーブル、２６：ストツプ信号ケーブル、２７：
入力端子、２８：出力端子、２９：オプチカルフ
アイバ、２１０：ドラム、２１１：恒温槽。
Claims (1)
- １ 入出力端子を有するオプチカルフアイバと、
該フアイバの一部ないしは全部を収納する温度制
御機能を有する恒温槽とよりなり、前記オプチカ
ルフアイバは前記恒温槽内で所定温度に保持さ
れ、入力端子より入力せる光信号がフアイバ長に
比例した所定の遅延時間を経て出力端子から出力
されることを特徴としたレーザ測距装置を較正す
るための光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7774780A JPS574564A (en) | 1980-06-11 | 1980-06-11 | Optical device for calibrating laser range finder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7774780A JPS574564A (en) | 1980-06-11 | 1980-06-11 | Optical device for calibrating laser range finder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS574564A JPS574564A (en) | 1982-01-11 |
| JPS6319832B2 true JPS6319832B2 (ja) | 1988-04-25 |
Family
ID=13642499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7774780A Granted JPS574564A (en) | 1980-06-11 | 1980-06-11 | Optical device for calibrating laser range finder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS574564A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0723168A3 (de) * | 1995-01-23 | 1998-07-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Einstellbare optische Verzögerungsleitung |
| US5988862A (en) | 1996-04-24 | 1999-11-23 | Cyra Technologies, Inc. | Integrated system for quickly and accurately imaging and modeling three dimensional objects |
| AU7699796A (en) * | 1996-11-26 | 1998-06-22 | Sylvain Borre | Meter rule using laser diode for accurate measuring |
| US6420698B1 (en) * | 1997-04-24 | 2002-07-16 | Cyra Technologies, Inc. | Integrated system for quickly and accurately imaging and modeling three-dimensional objects |
| US6901673B1 (en) | 2004-05-20 | 2005-06-07 | The Boeing Company | Tie-in device for the correlation of coordinate systems |
-
1980
- 1980-06-11 JP JP7774780A patent/JPS574564A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS574564A (en) | 1982-01-11 |
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