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技術 合成波レーザー測距センサ及び方法

出願人 ザ・ボーイング・カンパニー
発明者 ソライデ,デーヴィッドシー.サンクレア,ジョナサンエム.
出願日 2014年10月20日 (6年6ヶ月経過) 出願番号 2014-213813
公開日 2015年5月18日 (5年11ヶ月経過) 公開番号 2015-094760
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長計器 光レーダ方式及びその細部
主要キーワード 校正要素 校正ユニット センサビーム 光検出要素 合成位相 例示的実施 位相固定 回帰反射
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年5月18日)のものです。
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図面 (8)

課題

非常に高い精度で物体までの距離を測定するためのシステム及び方法を提供する。

解決手段

距離を測定するための方法は、3つ以上の連続波レーザーからの光線目標の上に向けて干渉ビームを発生させること702、及びまたレーザーから分割された光線を周波数シフトして局部発振器ビームを発生させる706、干渉ビーム及び局部発振器ビームが組み合わされる場合、方法はさらに、光線及び局部発振器ビームの組み合わせによって生み出されるヘテロダイン光位相を決定する714、及びヘテロダインの光位相の間の差異を取ることによって合成位相を決定する718、さらに、レーザーの周波数の間の差異に基づいて、合成波長を決定する716、さらに、合成波長及び合成位相に基づいて、目標までの距離を決定すること720、を含む。

概要

背景

「測距」という用語は、1つの位置から別の位置への距離を決定する工程を言及している。SONAR(SOund Navigation And Ranging)、RADAR(RAdio Detection And Ranging)、LIDAR(LIght Detection And Ranging)、及びLADAR(LAser Detection And Ranging)などの、距離を決定することができる様々なシステムが存在する。測距技術の1つのタイプは、距離を決定するために移動時間を使用する。例えば、センサは、音又は光のパルス目標に送信し、かつエコーが目標から反射されるまでの時間を測定し、物体までの距離を決定する。測距技術の他のタイプは、連続音波又は連続光波を使用する。例えば、センサは、連続音波又は連続光波を目標に送信し、かつ目標からの反射は、音波又光波と干渉して「干渉」波を生成する。(同じ周波数の)送信された波及反射波が組み合わさって干渉波を形成する場合、干渉波の結果としてのパターンは、送信された波及び反射波の間の位相差によって決定される。この位相差は、目標までの距離を決定するために使用されることができる。

このような測距センサは、航空機などの製品の製造又はアセンブリにおいて使用される。部品アセンブルされる場合、その部品が正しくアセンブルされていることを確実にするために、精密な測定が必要とされる。大きな部品が異なる位置で製作される場合は特に、アセンブリの間において大きな部品の形状及び輪郭合致させることは困難になり得る。レーザー測距センサがアセンブリの工程において使用される場合、非常に高い精度で測定値を提供するレーザー測距センサを設計することが望ましい。

概要

非常に高い精度で物体までの距離を測定するためのシステム及び方法を提供する。距離を測定するための方法は、3つ以上の連続波レーザーからの光線を目標の上に向けて干渉ビームを発生させること702、及びまたレーザーから分割された光線を周波数シフトして局部発振器ビームを発生させる706、干渉ビーム及び局部発振器ビームが組み合わされる場合、方法はさらに、光線及び局部発振器ビームの組み合わせによって生み出されるヘテロダイン光位相を決定する714、及びヘテロダインの光位相の間の差異を取ることによって合成位相を決定する718、さらに、レーザーの周波数の間の差異に基づいて、合成波長を決定する716、さらに、合成波長及び合成位相に基づいて、目標までの距離を決定すること720、を含む。

目的

レーザー測距センサがアセンブリの工程において使用される場合、非常に高い精度で測定値を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

第1の光線を発生させるように構成される第1の連続波レーザー;第2の光線を発生させるように構成される第2の連続波レーザー;第3の光線を発生させるように構成される第3の連続波レーザー;前記第1、第2、及び第3の光線を組み合わせてセンサビームを発生させるように構成される第1の光コンバイナ;前記センサビームを目標の上に集中させるように構成されるテレスコープを備え、前記目標からの反射光は前記センサビームと干渉して干渉ビームをもたらし;前記第1、第2、及び第3の光線の一部分を受信し、かつ前記第1、第2、及び第3の光線を周波数シフトして、第1、第2、及び第3の局部発振器ビーム発生させるように構成される周波数シフターユニット;前記干渉ビームと前記第1、第2、及び第3の局部発振器ビームとを組み合わせて、合成波ビームを発生させるように構成される第2の光コンバイナ;前記合成波ビームを感知して、第1の出力信号を発生させるように構成される第1の光検出装置;及び前記第1の光検出装置からの前記第1の出力信号を処理して、前記第1の光線と前記第1の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、前記第2の光線と前記第2の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、前記第3の光線と前記第3の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出し、かつ前記第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対して光位相を決定するように構成されるシグナルプロセッサを備え;前記シグナルプロセッサは、前記第1の光線の第1の周波数及び前記第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて、第1の合成波に対する第1の合成波長を決定し、前記第1のヘテロダインの第1の光位相及び前記第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて、前記第1の合成波に対する第1の合成位相を決定し、かつ前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相に基づいて、前記目標までの距離を決定するように構成される、機構

請求項2

前記シグナルプロセッサは、前記第1の光線の前記第1の周波数及び前記第3の光線の第3の周波数の間の差異に基づいて第2の合成波に対する第2の合成波長を決定し、前記第1のヘテロダインの前記第1の光位相及び前記第3のヘテロダインの第3の光位相の間の差異に基づいて前記第2の合成波に対する第2の合成位相を決定し、かつ前記第2の合成波長及び前記第2の合成位相にさらに基づいて前記目標までの前記距離を決定するように構成される、請求項1に記載の機構。

請求項3

前記シグナルプロセッサは、前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相を乗じて、前記第1の合成波に対して前記目標までの第1の距離測定値を計算するように構成される、請求項2に記載の機構。

請求項4

前記シグナルプロセッサは、前記第1の合成波に対して計算された前記第1の距離測定値を、前記第2の合成波の前記第2の合成波長で割ることによって、前記第2の合成波の推定位相を計算し、前記第2の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第2の合成波に対する全位相を得て、かつ前記第2の合成波に対する前記全位相及び前記第2の合成波長を乗じて、前記第2の合成波に対して第2の距離測定値を計算するように構成される、請求項3に記載の機構。

請求項5

光周波数コムを含む1組の光線を発生させるように構成される光周波数コムレーザー;前記光周波数コムレーザーからの前記1組の光線を、前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線と組み合わせるように構成される第3の光コンバイナ;並びに前記第1、第2、及び第3の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較し、かつ前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整するように構成される位相固定コントローラをさらに備える、請求項1に記載の機構。

請求項6

前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され;かつ前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、請求項5に記載の機構。

請求項7

前記第1の光コンバイナから前記センサビームを受信し、かつ前記センサビームと前記第1、第2、及び第3の局部発振器ビームとを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させるように構成される第3の光コンバイナ;並びに前記参照合成波ビームを感知して、第2の出力信号を発生させるように構成される第2の光検出装置を備える、参照チャネルをさらに備える、請求項1に記載の機構。

請求項8

前記シグナルプロセッサは、前記第2の光検出装置からの前記第2の出力信号を処理して、前記第1の光線及び前記第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第4のヘテロダインを検出し、前記第2の光線及び前記第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第5のヘテロダインを検出し、前記第3の光線及び前記第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第6のヘテロダインを検出し、かつ前記第4、第5、及び第6のヘテロダインに対して光位相を決定するように構成され;前記シグナルプロセッサは、前記第1のヘテロダインに対する前記第1の光位相を前記第4のヘテロダインの第4の光位相と比較し、前記第2のヘテロダインに対する前記第2の光位相を前記第5のヘテロダインの第5の光位相と比較し、かつ前記第3のヘテロダインに対する前記第3の光位相を前記第6のヘテロダインに対する第6の光位相と比較して、位相シフトが前記周波数シフターユニットによって導入されたか否かを判定するように構成される、請求項7に記載の機構。

請求項9

前記第1の光検出装置は、デジタルカメラの中に一連光検出器を備える、請求項1に記載の機構。

請求項10

目標までの距離を測定する方法であって、前記方法は、第1の連続波レーザー、第2の連続波レーザー、及び第3の連続波レーザーからの光線を組み合わせることによって、センサビームを発生させること;前記センサビームを前記目標の上に集中させることを含み、前記目標からの反射光は、前記センサビームと干渉して干渉ビームをもたらし;前記連続波レーザーから分割された前記光線の周波数をシフトして、局部発振器ビームを発生させること;前記干渉ビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させること;第1の光検出装置を用いて前記合成波ビームを感知すること;前記第1の光検出装置からの出力を処理して、前記第1の連続波レーザーからの第1の光線及び第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、前記第2の連続波レーザーからの第2の光線及び第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、かつ前記第3の連続波レーザーからの第3の光線及び第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出すること;前記第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対して光位相を決定すること;前記第1の光線の第1の周波数及び前記第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて、第1の合成波に対する第1の合成波長を決定すること;前記第1のヘテロダインの第1の光位相及び前記第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて、前記第1の合成波に対する第1の合成位相を決定すること;及び前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相に基づいて、前記目標までの前記距離を決定することを含む、方法。

請求項11

前記第1の光線の前記第1の周波数及び前記第3の光線の第3の周波数の間の差異に基づいて第2の合成波に対する第2の合成波長を決定すること;前記第1のヘテロダインの前記第1の光位相及び前記第3のヘテロダインの第3の光位相の間の差異に基づいて前記第2の合成波に対する第2の合成位相を決定すること;及び前記第2の合成波長及び前記第2の合成位相にさらに基づいて前記目標までの前記距離を決定することをさらに含む、請求項10に記載の方法。

請求項12

前記目標までの前記距離を決定することは;前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相を乗じて、前記第1の合成波に対して前記目標までの第1の距離測定値を計算することを含む、請求項11に記載の方法。

請求項13

前記目標までの前記距離を決定することは;前記第1の合成波に対して計算された前記第1の距離測定値を、前記第2の合成波の前記第2の合成波長で割ることによって、前記第2の合成波の推定位相を計算すること;前記第2の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第2の合成波に対する全位相を得ること;及び前記第2の合成波に対する前記全位相及び前記第2の合成波長を乗じて、前記第2の合成波に対して第2の距離測定値を計算することを含む、請求項12に記載の方法。

請求項14

光周波数コムレーザーを用いて光周波数コムを含む1組の光線を発生させること;前記光周波数コムレーザーからの前記1組の光線を、前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線と組み合わせること;前記第1、第2、及び第3の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較すること;並びに前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整することをさらに含み、前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され;かつ前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、請求項10に記載の方法。

請求項15

前記センサビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させること;第2の光検出装置を用いて前記参照合成波ビームを感知すること;前記第2の光検出装置からの出力を処理して、前記第1の光線及び前記第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第4のヘテロダインを検出し、前記第2の光線及び前記第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第5のヘテロダインを検出し、前記第3の光線及び前記第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第6のヘテロダインを検出すること;前記第4、第5、及び第6のヘテロダインに対して光位相を決定すること;並びに前記第1のヘテロダインに対する前記第1の光位相を前記第4のヘテロダインの第4の光位相と比較し、前記第2のヘテロダインに対する前記第2の光位相を前記第5のヘテロダインの第5の光位相と比較し、かつ前記第3のヘテロダインに対する前記第3の光位相を前記第6のヘテロダインに対する第6の光位相と比較して、前記周波数をシフトするステップの間に位相シフトが導入されたか否かを判定することをさらに含む、請求項10に記載の方法。

技術分野

0001

本開示は、レーザーの分野に関し、かつより具体的には、大きな物体の製造及び/又はアセンブリなどの用途において使用される、レーザー測距センサに関する。

背景技術

0002

「測距」という用語は、1つの位置から別の位置への距離を決定する工程を言及している。SONAR(SOund Navigation And Ranging)、RADAR(RAdio Detection And Ranging)、LIDAR(LIght Detection And Ranging)、及びLADAR(LAser Detection And Ranging)などの、距離を決定することができる様々なシステムが存在する。測距技術の1つのタイプは、距離を決定するために移動時間を使用する。例えば、センサは、音又は光のパルス目標に送信し、かつエコーが目標から反射されるまでの時間を測定し、物体までの距離を決定する。測距技術の他のタイプは、連続音波又は連続光波を使用する。例えば、センサは、連続音波又は連続光波を目標に送信し、かつ目標からの反射は、音波又光波と干渉して「干渉」波を生成する。(同じ周波数の)送信された波及反射波が組み合わさって干渉波を形成する場合、干渉波の結果としてのパターンは、送信された波及び反射波の間の位相差によって決定される。この位相差は、目標までの距離を決定するために使用されることができる。

0003

このような測距センサは、航空機などの製品の製造又はアセンブリにおいて使用される。部品アセンブルされる場合、その部品が正しくアセンブルされていることを確実にするために、精密な測定が必要とされる。大きな部品が異なる位置で製作される場合は特に、アセンブリの間において大きな部品の形状及び輪郭合致させることは困難になり得る。レーザー測距センサがアセンブリの工程において使用される場合、非常に高い精度で測定値を提供するレーザー測距センサを設計することが望ましい。

0004

本明細書の中において説明される実施形態は、改良されたレーザー測距センサ及び方法を提供する。本明細書の中において説明されるシステムは、目標までの正確な距離の測定値を計算するために、増加する波長を有する合成波ラダー(ladder)を決定する。例示的なシステムは、多重連続波レーザーからの光線を混ぜ合わせてセンサビームを発生し、かつセンサビームを目標に向け、その結果として干渉ビームをもたらす。連続波レーザーは、種々の周波数における光線を放射する。光線が干渉ビームの中で混ぜ合わされる場合、種々の周波数の光線は、本明細書の中において「合成波」として言及される「ビート(beat)」周波数を発生させる。多重連続波レーザーが使用されるので、合成波のラダーが生成される。

0005

連続波レーザーからの光線の一部分は、分割されかつ周波数シフトされて局部発振器ビームを発生させる。局部発振器ビームが干渉ビームと混ぜ合わされる場合、連続波レーザーからの光線の周波数及びそれに対応する局部発振器ビームの周波数の間の差異に基づいて、ヘテロダインが生み出される。ヘテロダインは、干渉ビームの情報(例えば、振幅及び位相)を搬送するが、それはより低い周波数においてである。それ故、光位相は、ヘテロダインの各々に対して決定されることができる。ヘテロダインの光位相は、合成波の位相を決定するために使用される。その後、合成波の特性は、距離を測定するために処理されることができる。

0006

また、レーザー測距センサの範囲内において、連続波レーザーからの光線の一部分は、分割されかつ周波数シフトされて局部発振器ビームを発生させる。局部発振器ビームが干渉ビームと混ぜ合わされる場合、連続波レーザーからの光線の周波数及びそれに対応する局部発振器ビームの周波数の間の差異に基づいて、ヘテロダインが生み出される。ヘテロダインは、干渉ビームの情報(例えば、振幅及び位相)を搬送するが、それはより低い周波数においてである。それ故、光位相は、各々のヘテロダインに対して決定されることができ、かつヘテロダインの光位相は、合成波の位相を決定するために使用される。その後、合成波の波長及び位相は、目標までの距離を決定するために使用される。

0007

本明細書の中において説明されるシステムは、光周波数コムレーザーを使用して、連続波レーザーを校正する。光周波数コムレーザーは、正確な量によって波長の中で分離される光線の1組を発生し、それは光周波数コムとして言及される。システムは、連続波レーザーの波長が正確な量によって分離されるように、光周波数コムの種々のティース(teeth)に対して連続波レーザーを調整することができる。また、光周波数コムのティースの分離は、光周波数コムレーザーの範囲内で使用されるパルス繰り返し周波数と等しい。パルス繰り返し周波数は、米国標準技術局(NIST)などの標準化機構からの周波数標準に結び付けられる。それ故、システムからの測定値は、NIST標準又は他の標準に帰することができ、かつシステムの環境又は場所と関わりなく同じである。

0008

一実施形態は、目標までの距離を測定するための機構を含む。機構は、第1の光線を発生させるように構成される第1の連続波レーザー、第2の光線を発生させるように構成される第2の連続波、及び第3の光線を発生させるように構成される第3の連続波を含む。機構はまた、第1、第2、及び第3の光線を組み合わせてセンサビームを発生させるように構成される光コンバイナ、及びセンサビームを目標の上に集中させるように構成されるテレスコープを含み、目標から反射した光は、センサビームと干渉して結果として干渉ビームをもたらす。機構はまた、第1、第2、及び第3の光線の一部分を受信し、かつ第1、第2、及び第3の光線を周波数シフトして、第1、第2、及び第3の局部発振器ビームを発生させるように構成される周波数シフターユニットを含む。機構の別の光コンバイナは、干渉ビーム、並びに第1、第2、及び第3の局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させるように構成される。光検出装置は、合成波ビームを感知して、シグナルプロセッサに対して提供される出力信号を発生させる。シグナルプロセッサは、第1の光線及び第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、第2の光線及び第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、第3の光線及び第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出し、かつ第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対して光位相を決定するために、第1の光検出装置からの出力信号を処理するように構成される。シグナルプロセッサはさらに、第1の光線の第1の周波数及び第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて第1の合成波長を決定し、第1のヘテロダインの第1の光位相及び第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて第1の合成位相を決定し、かつ第1の合成波長及び第1の合成位相に基づいて目標までの距離を決定するように構成される。

0009

別の実施形態において、シグナルプロセッサは、第1の光線の第1の周波数及び第3の光線の第3の周波数の間の差異に基づいて第2の合成波長を決定し、第1のヘテロダインの第1の光位相及び第3のヘテロダインの第3の光位相の間の差異に基づいて第2の合成位相を決定し、かつ第2の合成波長及び第2の合成位相にさらに基づいて目標までの距離を決定するように構成される。

0010

別の実施形態において、機構は、光周波数コムを含む光線の1組を発生させるように構成される光周波数コムレーザー、及び光周波数コムレーザーからの光線の1組を、第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの第1、第2、第3の光線と組み合わせるように構成される別の光コンバイナを含む。機構はさらに、第1、第2、及び第3の光線の周波数を光周波数コムレーザーによって発生される光周波数コムと比較し、かつ第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの第1、第2、及び第3の光線の周波数を、光周波数コムの種々のティースに対して調整するように構成される位相固定コントローラを含む。

0011

別の実施形態は、目標までの距離を測定する方法を含む。方法は、第1の連続波レーザー、第2の連続波レーザー、及び第3の連続波レーザーの各々の中で光線を発生させること、第1、第2、及び第3の連続波レーザーから受信した光線を組み合わせて、センサビームを発生させること、及びセンサビームを目標の上に集中させることを含み、目標からの反射光はセンサビームと干渉して結果として干渉ビームをもたらす。方法はさらに、連続波レーザーから分割された光線の周波数をシフトして局部発振器ビームを発生させること、干渉ビーム及び局部発振器ビームを組み合わせて合成波ビームを発生させること、及び第1の光検出装置を用いて合成波ビームを感知することを含む。方法はさらに、第1の連続波レーザーからの第1の光線及び第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、第2の連続波レーザーからの第2の光線及び第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、かつ第3の連続波レーザーからの第3の光線及び第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出するために、第1の光検出装置からの出力を処理することを含む。方法はさらに、第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対する光位相を決定すること、第1の光線の第1の周波数及び第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて、第1の合成波長を決定すること、及び第1のヘテロダインの第1の光位相及び第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて、第1の合成位相を決定することを含む。方法はさらに、第1の合成波長及び第1の合成位相に基づいて、目標までの距離を決定することを含む。

0012

上述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において独立に実現することが可能であり、また別の実施形態において組み合わせることも可能である。これらの実施形態について、以下の説明及び添付図面を参照してさらに詳細に説明する。

0013

本発明のいくつかの実施形態は、今度は、例示目的のみで、かつ添付の図面を参照しながら説明される。同じ参照番号は、全ての図面において同じ要素又は同じタイプの要素を表す。

図面の簡単な説明

0014

図1は、例示的な実施形態におけるレーザー測距センサを図解する。
図2は、例示的な実施形態における目標までの距離を測定するレーザー測距センサを図解する。
図3は、例示的な実施形態における測定ユニットを校正するように作動される校正ユニットを図解する。
図4は、例示的な実施形態における距離の測定を実行するように作動される測定ユニットを図解する。
図5は、例示的な実施形態における合成波のラダーを図解する。
図6は、例示的な実施形態における測定チャネルに対して生成されるヘテロダインを図解する。
図7は、例示的な実施形態におけるレーザー測距センサを作動させるための方法の流れ図である。

実施例

0015

図面及び以下の説明は、具体的な例示的実施形態を解説する。そこで、当業者は、本明細書の中においてはっきりとは説明され又は示されていないが、本明細書の中において説明される原理具現化し、かつこの説明に続く特許請求の範囲の熟慮された領域の中に含まれる、様々な変形例を発想することができる、ということが理解されるだろう。さらに、本明細書の中において説明される任意の実施例は、本開示の原理を理解することにおいて助けとなるように意図され、かつ限定的なものではないと解釈されるべきである。結果として、本開示は、以下に説明される具体的な実施形態又は実施例によって限定されるものではないが、特許請求の範囲及びそれらの等価物によって限定される。

0016

図1は、例示的な実施形態におけるレーザー測距(例えば、LADAR)センサ100を図解している。センサ100は、センサ100から目標(図1の中において示されていない)までの距離又は測距の測定を実行するために作動可能である。例えば、センサ100は、航空機の部品などの大きな物体を精密に測定するために、アセンブリ又は製造の工程において使用される。このような大きな物体が種々の場所において製造される場合、合致する部品の形状及び輪郭が精密に形成されないと、アセンブリの間において問題が生ずる。それ故、本明細書の中において説明されるタイプのレーザー測距センサは、製造され又はアセンブルされる部品を精密に測定するために、種々の場所において使用される。

0017

図2は、例示的な実施形態における目標までの距離を測定するセンサ100を図解する。センサ100は、アセンブルまたは製造される航空機の部品などの物体202を対象としている。センサ100は、物体202の上の1以上の目標204までの距離を測定することができる。例えば、センサ100は、アセンブルされる部品の端までの距離を測定することができる。目標204は、回帰反射型の目標、又は逆反射体を含まない非協力的な(non−cooperative)目標を含む。

0018

図1の中において示された実施形態において、センサ100は、測定ユニット110及び校正ユニット160を含む。測定ユニット110は、合成波の干渉分光法を使用して、目標までの距離を測定する構成要素を含む。干渉分光法は、波(例えば、光波)を重ね合わせかつ波の組み合わせから情報を抽出するための技術である。干渉分光法を使用する簡略化された実施例として、光線は分割器によって2つの同一なビームへと分割される。ビームの各々は、異なる経路の上で移動し、かつ検出器において再度組み合わされる。ビームが移動する経路(例えば、距離)において差異が存在する場合、その後、ビームの間に位相差が生成される。ビームの間の位相差は、経路の長さ及びその結果として目標までの距離を決定するために使用される。

0019

光線が目標に送信される場合、目標から反射される光は、送信される光と干渉する。目標が静止している場合、反射ビームは、送信されるビームと同じ周波数を有する。送信される光が反射光と同位相(同じ周波数)を有する場合、その後、建設的干渉が生じる。送信される光が反射光と異なる位相である場合、その後、相殺的干渉が生じる。干渉の結果は、「干渉」ビームとして言及される。

0020

以下により詳細に説明されるように、測定ユニット110は、密集した光の周波数を有する多重レーザーからの光線を組み合わせて、ビームを目標に向ける。密集した光の周波数は、干渉ビームの中に1組のビート周波数を発生させ、それらは、本明細書の中において、「合成波」のラダー又は組として言及される。測定ユニット110は、各々の合成波の位相(本明細書の中において、合成位相として言及される)を決定することができ、かつその後、合成波の位相に基づいて目標までの距離を測定することができる。測定ユニット110は種々の周波数を有するレーザーの1組を使用するので、合成位相のラダーは、合成波のラダーから生成される。合成波のうちの1つ(最も長い波長を有する波)は、目標までの距離の直接測定であるが(目標は1波長よりも小さいと想定する)、測定の精度は十分ではない。この合成波からの距離測定の精度は、次の合成波に対して波長の絶対数を示すのには十分である。次の合成波(次に最も長い波長を有する波)の位相は、距離測定の精度における増加を提供する。この工程は、望ましい精度が取得されるまで、ラダーの各々の位相に対して繰り返される。

0021

校正ユニット160は、距離測定を実行するための測定ユニット110を校正するために作動する校正要素を含む。以下により詳細に説明されるように、校正ユニット160は、測定ユニット110の範囲内において連続波(CW)レーザーを調整するために、光周波数コムレーザーを使用する。光周波数コムレーザーは、一連離散したかつ均等間隔のモードを含むスペクトラムを有する光源である。測定ユニット110の範囲内の連続波レーザーは、光周波数コムの種々のティースに対して調整される。光周波数コムのティースは精密な周波数を有するので、測定ユニット110のCWレーザーは、精密な周波数に対して調整される。

0022

合成波のラダーを生成するために、測定ユニット110は、各々がCWレーザー112から114を有する、図1の中の3つの測定チャネルを含む。レーザー112から114は、各々、異なる波長に対して調整される。例えば、レーザー112はλ1に対して調整され、レーザー113はλ2に対して調整され、かつレーザー114はλ3に対して調整される。波長λ1は、約1550ナノメートル(nm)であり、波長λ2は、約1550.08nmであり、かつλ3は、約1550.8nmである。種々の波長が特定の用途に対して望ましいように選択される一方で、レーザー112から114の各々からの波長における差異が存在するべきである。種々の波長は、目標までの距離を決定するために処理される干渉の発生を可能にする。

0023

第1の測定チャネルに対して、レーザー112は、光ファイバーによって分割器116に結合される。分割器116は、光ファイバーによって別の分割器120に結合される。分割器116は、レーザー112からの光線を分割するように構成される。レーザー112からの光線の一部分は、測定ユニット110の範囲内の分割器120まで移動し、かつ光線の一部分は、校正ユニット160の範囲内の光コンバイナ166(後に説明される)まで移動する。分割器120は、光ファイバーを介して周波数シフター124に接続し、かつ光ファイバーを介して光コンバイナ130に接続する。分割器120は再び、レーザー112からの光線を分割するように構成される。レーザー112からの光線の一部分は、周波数シフター124まで移動し、かつ光線の一部分はコンバイナ130まで移動する。周波数シフター124は、固定された量によってレーザー112からの光線を周波数シフトするように構成される。例えば、周波数シフター124は、170ヘルツによってレーザー112からの光線の周波数をシフトする。周波数シフター124のいくつかの実施例は、音響光学変調器(AOM)及びドップラーシフターである。周波数シフトされた光線は、第1の測定チャネルに対する局部発振器ビームとして言及される。その後、第1の測定チャネルに対する局部発振器ビームは、周波数シフター124から光コンバイナ128へ移動する。

0024

第2の測定チャネルに対して、レーザー113は、光ファイバーによって分割器117に結合される。分割器117は、光ファイバーによって別の分割器121に結合される。分割器117は、レーザー113からの光線を分割するように構成される。レーザー113からの光線の一部分は、測定ユニット110の範囲内の分割器121へ移動し、かつ光線の一部分は、校正ユニット160の範囲内の光コンバイナ167へ移動する。分割器121は、光ファイバーを介して周波数シフター125に接続し、かつ光ファイバーを介してコンバイナ130に接続する。分割器121は再び、レーザー113からのレーザー光線を分割するように構成される。レーザー113からの光線の一部分は、周波数シフター125へ移動し、かつ光線の一部分はコンバイナ130へ移動する。周波数シフター125は、固定された量によって(かつ周波数シフター124とは異なって)レーザー113からの光線を周波数シフトするように構成され、第2の測定チャネルに対して局部発振器ビームを生成する。その後、第2の測定チャネルに対する局部発振器ビームは、コンバイナ128へ移動する。

0025

第3の測定チャネルに対して、レーザー114は、光ファイバーによって分割器118に結合される。分割器118は、光ファイバーによって別の分割器122に結合される。分割器118は、レーザー114からの光線を分割するように構成される。レーザー114からの光線の一部分は、測定ユニット110の範囲内の分割器122へ移動し、かつ光線の一部分は、校正ユニット160の範囲内の光コンバイナ168へ移動する。分割器122は、光ファイバーを介して周波数シフター126に接続し、かつ光ファイバーを介してコンバイナ130に接続する。分割器122は再び、レーザー114からのレーザー光線を分割するように構成される。レーザー114からの光線の一部分は、周波数シフター126へ移動し、かつ光線の一部分はコンバイナ130へ移動する。周波数シフター126は、固定された量によって(かつ周波数シフター124及び125とは異なって)レーザー114からの光線を周波数シフトするように構成され、第3の測定チャネルに対して局部発振器ビームを生成する。その後、第3の測定チャネルに対する局部発振器ビームは、コンバイナ128へ移動する。

0026

3つの測定チャネルが図1の中において示されているが、測定ユニット110は、より多くのチャネルを含むことができる。3以上の測定チャネルが測定ユニット110の中において使用され、距離測定に対して望ましい精度を提供する。また、3つの周波数シフター124から126が図1の中において示されているが、共通の周波数シフターが、上述されたように局部発振器ビームを生成するために、導入され得る。

0027

3つの測定チャネルからの光線は、コンバイナ130の範囲内で組み合わされ又は混ぜ合わされ、センサビームを形成する。コンバイナ130は、光ファイバーを介して分割器131に接続する。分割器131は、センサビームを分割するように構成される。センサビームの一部分は、サーキュレーター132へ移動し、かつセンサビームの一部分は、参照チャネルの光コンバイナ150へ移動し、それは、以下に詳細に説明される。センサビームは、サーキュレーター132を通ってテレスコープ134へ移動する。テレスコープ134は、測定されている目標(図1の中においては示されていない)に向けてセンサビームを集中させるように構成される。

0028

テレスコープ134がセンサビームを目標に向ける場合、目標から反射される光は、センサビームと干渉し、結果として「干渉」ビーム136をもたらす。その後、サーキュレーター132は、干渉ビーム136を光コンバイナ138へ向ける。同時に、3つの測定チャネルに対する局部発振器ビームは、コンバイナ128の範囲内において組み合わされ又は混ぜ合わされて、集合的な局部発振器ビームを形成する。集合的な局部発振器ビームは、コンバイナ128から分割器152へ移動する。分割器152は、集合的な局部発振器ビームを分割するように構成される。集合的な局部発振器ビームの一部分は、コンバイナ138へ移動し、かつ集合的な局部発振器ビームの一部分は、コンバイナ150へ移動する。コンバイナ138は、干渉ビームを集合的な局部発振器ビームと組み合わせ又は混ぜ合わせて、「合成波」ビームを発生させる。合成波ビームは、光検出装置140の上に投射される。光検出装置140は、単一の光検出要素を含み、又はデジタルカメラの中などにある一連の光検出要素を含む。光検出装置140は、合成波ビームからの光を感知し、かつシグナルプロセッサ144に対して出力信号を提供するように構成される。

0029

測定ユニット110はまた、参照チャネルを含む。参照チャネルに対して、分割器131から分割されたセンサビームの部分は、コンバイナ150へ移動する。同時に、分割器152からの集合的な局部発振器ビームの一部分は、コンバイナ150へ移動する。コンバイナ150は、センサビームを集合的な局部発振器ビームと組み合わせ又は混ぜ合わせて、参照「合成波」ビームを発生させる。参照合成波ビームは、光検出装置146の上に投射される。光検出装置146は、参照合成波ビームからの光を感知し、かつシグナルプロセッサ144に対して出力信号を提供するように構成される。

0030

校正ユニット160は、光ファイバーを介して分割器164と接続する、光周波数コムレーザー162を含む。分割器164は、光ファイバーを介してコンバイナ166から168と接続する。分割器164は、光周波数コムレーザー162からの光線を分割するように構成され、それによって、光周波数コムレーザー162からの光線の一部分は、コンバイナ166から168へ移動する。コンバイナ166から168は、各々、光周波数コムレーザー162からの光線をそれらのそれぞれの測定チャネルからの光線と組み合わせ又は混ぜ合わせるように構成される。コンバイナ166から168は、各々、位相固定コントローラ169と接続する。コントローラ169は、今度は、レーザー112から114のうちの各々と接続する。

0031

図1の中において示されるようなセンサ100のアーキテクチャは、1つの実施例に過ぎない。センサ100が以下に説明されるように作動されることを可能とする、このアーキテクチャに対する変形例が存在し得る。

0032

以下は、センサ100の例示的な作動を説明している。精密な距離測定を実行するために、センサ100の範囲内の測定ユニット110は、校正ユニット160によって校正される。図3は、例示的な実施形態における測定ユニット110を校正するように作動される校正ユニット160を図解している。レーザー112から114は、それぞれ分割器116から118へ移動する、光線301から303を送信する。分割器116は、レーザー112からの光線301の一部分をコンバイナ166へ提供し、分割器117は、レーザー113からの光線302の一部分をコンバイナ167へ提供し、かつ分割器118は、レーザー114からの光線303の一部分をコンバイナ168へ提供する。

0033

同時に、光周波数コムレーザー162は、光周波数コムを含む1組の光線306を発生する。光周波数コムを発生させるために、レーザー162は、光の超短パルスを発生させることができる、光源(例えば、フェムト秒のレーザー)を有する。光源は、繰り返し周期Trepによって時間の中で分離される規則的な短い光のパルスを放射する。搬送光波の電磁場は、これらのパルスを作り上げ、非常に高い周波数で振動する。光源からの規則的なパルスは、パルス繰り返し周波数frepと等しくなるように間隔を空けられている光周波数コムから成る。搬送波信号fcは、振幅変調され、それは、変調周波数frepと等しく間隔を空けられている周波数領域の中に側波帯を生み出す。周波数領域の中において、側波帯は、搬送波周波数のまわりに集まるコムの上のティースと似ている。コムティース(またコム要素として言及される)のうちの任意の1つの周波数は:
f=n×frep+foであり、ここで、nは整数であり、frepはパルス繰り返し周波数であり、かつfoは搬送波オフセット周波数である。

0034

それ故、光周波数コムレーザー162は、レーザー162の範囲内において使用されるパルス繰り返し周波数によって波長の中で分離された1組の光線306を発生させる。分割器164は、レーザー162から光線306を受信し、かつコンバイナ166から168の各々に対して光線306の一部分を提供する。コンバイナ166は、光周波数コムレーザー162からの光線を第1の測定チャネルのレーザー112からの光線と組み合わせ、かつ位相固定コントローラ169に対して組み合わされた光線311を提供する。コンバイナ167は、光周波数コムレーザー162からの光線を第2の測定チャネルのレーザー113からの光線と組み合わせ、かつ位相固定コントローラ169に対して組み合わされた光線312を提供する。同様に、コンバイナ168は、光周波数コムレーザー162からの光線を第3の測定チャネルのレーザー114からの光線と組み合わせ、かつ位相固定コントローラ169に対して組み合わされた光線313を提供する。

0035

位相固定コントローラ169は、光周波数コムレーザー162によって発生される光線の組に対して、レーザー112から114の周波数を比較することができる。その後、位相固定コントローラ169は、それぞれレーザー112から114に対して制御信号321から323を送ることによって、光周波数コムの個別のティースに対してレーザー112から114を調整することができる。例えば、位相固定コントローラ169は、光周波数コムの上のトゥース(a tooth)を選択し、かつその後、光周波数コムの選ばれたトゥースの周波数に(受け入れ可能な許容性の範囲内において)合致させるように、レーザー112の出力を調整する。位相固定コントローラ169は、各々のレーザーが望ましい周波数を作動させるまで、レーザー112から114の各々に対して類似の工程を実行する。これは、有利なことに、各々のレーザー112から114の波長の間の既知の差異を伴って、レーザー112から114を正確な波長に対して調整する。

0036

また、上述されたように測定ユニット110を調整することによって、測定ユニット110によって測定される距離は、米国標準技術局(NIST)などの標準に帰することができる。光周波数コムレーザー162からのコムのティースは、光周波数コムレーザー162のパルス繰り返し周波数によって分離され、かつレーザー112から114は光周波数コムのティースに対して精密に調整される。それ故、光周波数コムレーザー162のパルス繰り返し周波数を既知の周波数標準に結び付けることができる場合、その後、測定ユニット110から測定される距離は、標準に帰することができる。

0037

校正の後、測定ユニット110は、目標に対する距離測定を実行することができる。図4は、例示的な実施形態における距離の測定を実行するように作動される測定ユニット110を図解している。第1の測定チャネルを見ると、レーザー112は光線401を分割器116へ送信し、それは、分割器120に光線401の一部分を提供する。分割器120は、今度は、光線401の一部分をコンバイナ130に提供し、かつ光線401の一部分を周波数シフター124に提供する。周波数シフター124は、既知の量(例えば、170ヘルツ)によって光線401の周波数をシフトし、第1の測定チャネルに対して局部発振器ビーム411を発生させる。その後、第1の測定チャネルに対する局部発振器ビーム411は、周波数シフター124からコンバイナ128へ移動する。

0038

類似の工程が第2及び第3の測定チャネルに対しても行われる。第2の測定チャネルに対して、レーザー113は光線402を分割器117へ送信し、それは、分割器121に光線402の一部分を提供する。分割器121は、今度は、光線402の一部分をコンバイナ130に提供し、かつ光線402の一部分を周波数シフター125に提供する。周波数シフター125は、既知の量(周波数シフター124とは異なる)によって光線402の周波数をシフトし、第2の測定チャネルに対して局部発振器ビーム412を発生させる。その後、第2の測定チャネルに対する局部発振器ビーム412は、周波数シフター125からコンバイナ128へ移動する。第3の測定チャネルに対して、レーザー114は光線403を分割器118へ送信し、それは、分割器122に光線403の一部分を提供する。分割器122は、今度は、光線403の一部分をコンバイナ130に提供し、かつ光線403の一部分を周波数シフター126に提供する。周波数シフター126は、既知の量(周波数シフター124及び125とは異なる)によって光線403の周波数をシフトし、第3の測定チャネルに対して局部発振器ビーム413を発生させる。その後、第3の測定チャネルに対する局部発振器ビーム413は、周波数シフター126からコンバイナ128へ移動する。

0039

測定チャネルに対する光線401から403は、コンバイナ130の範囲内において組み合わされ又は混ぜ合わされて、測定ユニット110に対してセンサビーム420を発生させる。分割器131は、センサビーム420を分割する。センサビーム420の一部分は、サーキュレーター132を通ってテレスコープ134へ移動し、かつセンサビーム420の一部分は参照チャネルのコンバイナ150へ移動する。その後、テレスコープ134は、センサビーム420を測定されている目標へ向かって集中させるために使用される。センサビーム420が目標から反射されるので、目標に反射された光は、センサビーム420と干渉し、結果として干渉ビーム136をもたらす。干渉ビーム136は、サーキュレーター132を通ってコンバイナ138に戻るように移動する。また、測定チャネルに対する局部発振器ビーム411から413は、コンバイナ128の範囲内で組み合わされ又は混ぜ合わされて、集合的な局所発振器ビーム422を発生させる。集合的な局部発振器ビーム422は、分割器152によって分割される。集合的な局部発振器ビーム422の一部分は、コンバイナ138へ移動し、かつ集合的な局部発振器ビーム422の一部分は、コンバイナ150へ移動する。

0040

コンバイナ138は、干渉ビーム136及び集合的な局部発振器ビーム422を受信し、かつこれらのビームを組み合わせ又は混ぜ合わせて、合成波ビーム430を発生させる。その後、合成波ビーム430は、光検出装置140へ移動し、そこで、光検出装置140は、光を合成波ビーム430から電気信号へ変換させるように構成される。その後、光検出装置140は、シグナルプロセッサ144に対して電気信号を提供する。電気信号は、長い時間にわたり合成波ビーム430の多数試料を含む。

0041

シグナルプロセッサ144は、光検出装置140から出力信号を受信し、かつ合成波ビーム430から合成波のラダーを識別するために、光検出装置140からの出力信号を処理することができる。合成波のラダーは、レーザー112から114の間の周波数の差異によって生成される。図5は、例示的な実施形態における合成波のラダーを図解している。第1の合成波は、レーザー112からの光線及びレーザー113からの光線の間の周波数の差異によって生成される。これらの2つの光線が組み合わされる場合、その組合わせは、ビート周波数において振動する波を生成し、それは、第1の合成波として言及される(図5の中において合成波1としてラベルが付けられている)。第1の合成波の周波数は、レーザー112からの光線及びレーザー113からの光線の間の周波数における差異となる。第2の合成波は、レーザー112からの光線及びレーザー114からの光線の間の周波数の差異によって生成される。これらの2つの光線が組み合わされる場合、その組合わせは、ビート周波数において振動する波を生成し、それは、第2の合成波として言及される(図5の中において合成波2としてラベルが付けられている)。第2の合成波の周波数は、レーザー112からの光線及びレーザー114からの光線の間の周波数における差異となる。さらに別の合成波は、レーザー112からの光線及びレーザー113からの光線の間の周波数の差異によって生成される。しかしながら、この合成波の周波数は、上述された第2の合成波の周波数と近いので、無視される。

0042

図5の中の合成波のラダーは、2つの合成波を含む。しかしながら、より多くのレーザーが測定ユニット110に加えられる場合、その後、より多くの合成波がラダーに対して生成される。例えば、第4のCWレーザーが加えられる場合、その後、第3の合成波は、レーザー112からの光線及び第4のレーザーからの光線の間の周波数の差異によって生成される。第5のCWレーザーが加えられる場合、その後、第4の合成波は、レーザー112からの光線及び第5のレーザーからの光線の間の周波数の差異によって生成される。ラダーの中の合成波の数は、距離測定に対して望ましい精度、センサ100と目標の間の距離などに応じる。

0043

シグナルプロセッサ144は合成波の周波数を知っているので、シグナルプロセッサ144はまた、各々の合成波に対する波長を知っている。第1の合成波の波長は、λsyn1とラベルが付けられ、かつ第2の合成波の波長は、λsyn2とラベルが付けられる。合成波は、干渉ビームの情報(例えば、振幅及び位相)を搬送するので、合成波から距離測定を得るために、シグナルプロセッサ144は、干渉ビームの中の合成波の位相を決定する。しかしながら、測定ユニット110において、合成波のうちの1以上の周波数は、高過ぎて従来のシグナル処理では処理できない。合成波の位相を特定するために、シグナルプロセッサ144は、以下に説明されるように、各々の測定チャネルに対して生成されたヘテロダインの上の情報を処理する。

0044

図6は、例示的な実施形態における測定チャネルに対して生成されるヘテロダインを図解している。干渉ビームは、レーザー112から114からの光線の組み合わせである。干渉ビームが局部発振器ビームと組み合わされる場合、第1の測定チャネルに対する局部発振器ビームは、第1の測定チャネルの光線と干渉し、非常に低いビート周波数において振動する第1のヘテロダインを生成する。第1のヘテロダイン(図6の中のヘテロダイン1)の周波数は、レーザー112からの光線及び第1の測定チャネルに対する局部発振器ビームの間の周波数における差異となる(図1の中において周波数シフター124によって決定されるように)。第1のヘテロダインは、第1の測定チャネルに関する干渉ビームの情報(例えば、振幅及び位相)を搬送する。第1のヘテロダインの周波数は、RFスペクトラム(例えば、170ヘルツ)の中にあり、したがって、シグナルプロセッサ144は、第1のヘテロダインに対する光位相(θhet1)を容易に抽出することができる。

0045

類似のやり方において、第2の測定チャネルに対する局部発振器ビームは、第2の測定チャネルの光線と干渉し、非常に低いビート周波数において振動する第2のヘテロダインを生成する。第2のヘテロダイン(図6の中のヘテロダイン2)の周波数は、レーザー113からの光線及び第2の測定チャネルに対する局部発振器ビームの間の周波数における差異となる(図1の中において周波数シフター125によって決定されるように)。第2のヘテロダインは、第2の測定チャネルに関する干渉ビームの情報(例えば、振幅及び位相)を搬送する。シグナルプロセッサ144は、第2のヘテロダインに対する光位相(θhet2)を抽出することができる。

0046

第3の測定チャネルに対する局部発振器ビームは、第3の測定チャネルの光線と干渉し、非常に低いビート周波数において振動する第3のヘテロダインを生成する。第3のヘテロダイン(図6の中のヘテロダイン3)の周波数は、レーザー114からの光線及び第3の測定チャネルに対する局部発振器ビームの間の周波数における差異となる(図1の中において周波数シフター126によって決定されるように)。第3のヘテロダインは、第3の測定チャネルに関する干渉ビームの情報(例えば、振幅及び位相)を搬送する。シグナルプロセッサ144は、第3のヘテロダインに対する光位相(θhet3)を抽出することができる。

0047

測定チャネルのヘテロダインに対する光位相を決定した後に、シグナルプロセッサ144は、ヘテロダインから抽出された光位相に基づいて、合成波の位相を決定することができる。第1の合成波は、干渉ビームの範囲内において、レーザー112からの光線及びレーザー113からの光線の間の周波数の差異に基づいて生成される(図5見よ)。シグナルプロセッサ144は、第1のヘテロダインの光位相及び第2のヘテロダインの光位相の間の差異に基づいて、第1の合成波に対する位相(θsyn1)を決定することができる。第2の合成波は、干渉ビームの範囲内において、レーザー112からの光線及びレーザー114からの光線の間の周波数の差異に基づいて生成される(図5を見よ)。シグナルプロセッサ144は、第1のヘテロダインの光位相及び第3のヘテロダインの光位相の間の差異に基づいて、第2の合成波に対する位相(θsyn2)を決定することができる。それ故、シグナルプロセッサ144は、ヘテロダインから抽出された光位相に基づいて、合成波の各々に対して位相を計算することができる。

0048

この段階において、シグナルプロセッサ144は、第1の合成波に対する波長(λsyn1)及び位相(θsyn1)、並びに第2の合成波に対する波長(λsyn2)及び位相(θsyn2)を有する。合成波に対するこの情報を用いて、シグナルプロセッサ144は、目標までの距離を計算することができる。シグナルプロセッサ144は最初に、一番長い波長を有する合成波に対するデータを処理する(この実施例に対して、一番長い波長を有する合成波は第1の合成波であると想定する)。この実施形態において、センサ100から目標までの距離は、一番長い波長の合成波の波長よりも短いと想定される。シグナルプロセッサ144は、距離を計算するために以下の方程式を使用する:すなわち、
Z=λ*θ、ここで、Zは距離であり、λは波長であり(例えば、nm)、かつθは位相である(例えば、ラジアン又は周期)。

0049

その後、シグナルプロセッサ144は、第1の合成波に対する波長(λsyn1)及び第1の合成波に対する位相(θsyn1)を乗じて、距離の値(Z1)を得る。この距離の値は、第1の合成波の周期の中において目標がどこに位置付けられるかを表す。例えば、第1の合成波の波長が1メートルであり、かつ第1の合成波の位相が0.5周期である場合、その後、シグナルプロセッサ144は目標に対する距離を0.5メートルであると計算する。

0050

次に、シグナルプロセッサ144は、ラダーの中の次のより短い合成波に対するデータを処理する(この実施例に対して、第2の合成波がラダーの中の次のものであると想定する)。シグナルプロセッサ144は、第1の合成波に対して計算された距離の値(Z1)を、第2の合成波の波長(λsyn2)で割ることによって、第2の合成波の推定位相(θest)を計算する。推定位相(θest)は、整数の部分及び分数の部分の両方を有する。シグナルプロセッサ144は、第2の合成波に対して測定された位相(θsyn2)に対して、推定位相(θest)の整数部分を加えて、第2の合成波に対する全位相(θsyn2total)を得る。第2の合成波に対する全位相(θsyn2total)は、センサ100及び目標の間の第2の合成波の上に生じる周期の数を表している。その後、シグナルプロセッサ144は、第2の合成波に対する全位相(θsyn2total)及び第2の合成波に対する波長(λsyn2)を乗じて、より正確な距離の値(Z2)を計算する。

0051

例えば、シグナルプロセッサ144がZ1に対して0.5メートルの値を計算し、かつ第2の合成波の波長(λsyn2)が10mmであると想定する。その後、シグナルプロセッサ144は、0.5メートルを10mmで割って、第2の合成波の推定位相(θest)である50という値をもたらす。その後、シグナルプロセッサ144は、第2の合成波に対して測定された位相(θsyn2)に対して、推定位相(θest)の整数部分を加える。この実施例に対して、第2の合成波に対して測定された位相(θsyn2)が、0.57であると想定する。第2の合成波に対する全位相(θsyn2total)は、それ故、推定位相(θest)及び第2の合成波に対して測定された位相(θsyn2)の合計であり、それは50.57である。その後、シグナルプロセッサ144は、第2の合成波に対する波長(λsyn2)に第2の合成波に対する全位相(θsyn2total)を乗じて、距離の値(Z2)を計算する。第2の合成波に対する波長(λsyn2)が10mmである場合、それで、第2の合成波に対する全位相(θsyn2total)及び波長(λsyn2)の積は、0.5057メートル(50.57*10mm)となる。この距離測定は、より長い波長に対する従来の距離測定よりも高い分解能を有し、従来のものは0.5メートルであった。

0052

シグナルプロセッサ144は、距離の値(Z)が望ましい精度を有するまで、次のより短い波長を有するラダーの中の各々の合成波に対して上述の処理を繰り返す。

0053

シグナルプロセッサ144はまた、参照チャネルからのデータを処理し、任意の意図されない位相が周波数シフター124から126によってシステムの中に加えられているか否かを判定する。コンバイナ130からのセンサビーム420(図4を見よ)は、コンバイナ150へ移動する。コンバイナ150はまた、コンバイナ128からの集合的な局部発振器ビーム422を受信し(分割器152を通って)、かつこれらのビームを組み合わせ又は混ぜ合わせて、参照合成波ビーム440を発生させる。その後、参照合成波ビーム440は、光検出装置146へ移動する。光検出装置146は、参照合成波ビーム440からの光を感知し、かつ参照合成波ビーム440を表す電気信号を発生させる。その後、光検出装置146は、シグナルプロセッサ144に対して電気信号を提供する。

0054

シグナルプロセッサ144は、光検出装置146からの電気信号を処理し、参照合成波ビーム440の中のヘテロダインを検出する(図4を見よ)。センサビーム440が局部発振器ビームと組み合わされる場合、第1の測定チャネルに対する局部発振器ビームは、センサビームの中のレーザー112からの光線と干渉し、参照チャネルの中にヘテロダインを生成し、それは第4のヘテロダインとして言及される。このヘテロダインの周波数は、レーザー112からの光線及び第1の測定チャネルに対する局部発振器ビームの間の周波数における差異となる(図1の中において周波数シフター124によって決定されるように)。シグナルプロセッサ144は、参照チャネルの第4のヘテロダインに対する光位相(θhet4)を抽出することができる。

0055

類似のやり方において、第2の測定チャネルに対する局部発振器ビームは、センサビームの中のレーザー113からの光線と干渉して、参照チャネルの中に別のヘテロダインを生成し、それは第5のヘテロダインとして言及される。このヘテロダインの周波数は、レーザー113からの光線及び第2の測定チャネルに対する局部発振器ビームの間の周波数における差異となる(図1の中において周波数シフター125によって決定されるように)。シグナルプロセッサ144は、参照チャネルの第5のヘテロダインに対する光位相(θhet5)を抽出することができる。

0056

第3の測定チャネルに対する局部発振器ビームは、センサビームの中のレーザー114の光線と干渉して、参照チャネルの中にさらに別のヘテロダインを生成し、それは第6のヘテロダインとして言及される。このヘテロダインの周波数は、レーザー114からの光線及び第3の測定チャネルに対する局部発振器ビームの間の周波数における差異となる(図1の中において周波数シフター126によって決定されるように)。シグナルプロセッサ144は、参照チャネルの第6のヘテロダインに対する光位相(θhet6)を抽出することができる。

0057

その後、シグナルプロセッサ144は、測定チャネルの中で計算されたヘテロダインを参照チャネルの中のヘテロダインと比較して、周波数シフター124から126によって任意の無関係な位相がシステムの中に導入されているか否かを判定する。例えば、シグナルプロセッサ144は、第1の測定チャネルの第1のヘテロダインの光位相(θhet1)を、参照チャネルの第4のヘテロダインの光位相(θhet4)と比較することができる。シグナルプロセッサ144は、第2の測定チャネルの第2のヘテロダインの光位相(θhet2)を、参照チャネルの第5のヘテロダインの光位相(θhet5)と比較することができる。シグナルプロセッサ144はまた、第3の測定チャネルの第3のヘテロダインの光位相(θhet3)を、参照チャネルの第6のヘテロダインの光位相(θhet6)と比較することができる。任意の矛盾が存在する場合、シグナルプロセッサ144は、測定チャネルの光位相から参照チャネルの光位相を減じて、測定チャネルの中のヘテロダインを修正する。

0058

センサ100を作動させるための工程は上述されたが、以下は、合成波の干渉分光法を使用して、目標204までの距離を測定するための例示的な方法を要約している。図7は、例示的な実施形態におけるレーザー測距センサ100を作動させるための方法700の流れ図である。方法700は、図1のレーザー測距センサ100に関して説明されるが、当業者は、本明細書の中において説明される方法は、示されていない他の装置又はシムテムによって実行され得ることを理解するだろう。本明細書の中において説明される方法のステップは、包括的なものではなく、かつ示されていない他のステップを含むことができる。ステップはまた、代替的な順序において実行されることができる。

0059

上述されたように、方法700は、合成波の干渉分光法を使用して、目標204までの距離を決定することができる。ステップ702は、第1の連続波(CW)レーザー、第2のCWレーザー、及び第3のCWレーザーからの光線を組み合わせることによってセンサビームを発生させることを含み、かつステップ704は、センサビームを目標204の上に集中させることを含む。目標204から反射した光は、センサビームと干渉し、結果として干渉ビームをもたらす。ステップ706は、CWレーザーから分割された光線の周波数をシフトして、局部発振器ビームを発生させることを含む。ステップ708は、干渉ビーム及び局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させることを含み、かつステップ710は、光検出装置を用いて合成波のビームを感知することを含む。ステップ712は、光検出装置からの出力を処理して、CWレーザーからの光線及びそれと関連する局部発振器ビームの組み合わせによって生み出されるヘテロダインを検出することを含み、かつステップ714は、ヘテロダインの各々に対する光位相を決定することを含む。

0060

図7の方法は、合成波ビームの中に存在する合成波からのデータを処理することによって、目標204までの距離を決定する。第1の合成波に対して、方法700は、CWレーザーのうちの最初の1つからの光線の周波数、及びCWレーザーのうちの2番目の1つからの光線の周波数の間の差異に基づいて、第1の合成波に対する合成波長を決定するステップ716を含む。方法700はさらに、ヘテロダインの最初の1つの光位相、及びヘテロダインの2番目の1つの光位相の間の差異に基づいて、第1の合成波に対する合成位相を決定するステップ718を含む。

0061

その後、ステップ716から718は、付加的な合成波に対して繰り返し行われる。例えば、第2の合成波に対して、ステップ716は、CWレーザーのうちの最初の1つからの光線の周波数、及びCWレーザーのうちの3番目の1つからの光線の周波数の間の差異に基づいて、第2の合成波に対する合成波長を決定することを含む。ステップ718は、ヘテロダインの最初の1つの光位相、及びヘテロダインの3番目の1つの光位相の間の差異に基づいて、第2の合成波に対する合成位相を決定することを含む。付加的な合成波が合成波ビームの中に存在する場合、その後、ステップ716から718は、n合成波に対して繰り返し行われ得る。

0062

合成波に対するデータが決定された後、方法700はさらに、合成波の合成波長及び合成位相に基づいて、目標までの距離を決定するステップ720を含む。

0063

図面の中において示され又は本明細書の中において説明される任意の様々な要素は、ハードウェアソフトウェアファームウェア、又はこれらの何らかの組み合わせとして、実装される。例えば、要素は、専用のハードウェアとして実装される。専用のハードウェア要素は、「プロセッサ」、「コントローラ」、又は何らかの類似の専門用語として言及され得る。プロセッサによって提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、又はそれらのいくつかは共用にされる複数の個別のプロセッサによって、提供される。さらに、用語「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語の明確な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアに対する排他的な言及であると解釈されるべきではなく、かつ非限定的に、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)ハードウェア、ネットワークプロセッサ特定用途向け集積回路ASIC)若しくは他の電気回路フィールドプログラマブルゲートアレイFPGA)、ソフトウェアを格納するリードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、不揮発性記憶装置論理回路、又は何らかの他の物理ハードウェア構成要素又はモジュールを、暗に含む。

0064

また、要素は、その要素の機能を実行するプロセッサ又はコンピュータによって実行可能な指示命令として実装され得る。指示命令のいくつかの実施例は、ソフトウェア、プログラムコード、及びファームウェアである。プロセッサによって実行される場合、指示命令は使用可能であり、プロセッサに要素の機能を実行させる。指示命令は、プロセッサによって可読な記憶装置の上に格納される。記憶装置のいくつかの実施例は、デジタル又は半導体式のメモリ磁気ディスク及び磁気テープなどの磁気記憶媒体ハードドライブ、又は光学的に可読なデジタルデータ記憶媒体である。

0065

さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を含む:すなわち、

0066

条項1
第1の光線を発生させるように構成される第1の連続波レーザー;
第2の光線を発生させるように構成される第2の連続波レーザー;
第3の光線を発生させるように構成される第3の連続波レーザー;
前記第1、第2、及び第3の光線を組み合わせてセンサビームを発生させるように構成される第1の光コンバイナ;
前記センサビームを目標の上に集中させるように構成されるテレスコープを備え、前記目標からの反射光は前記センサビームと干渉して干渉ビームをもたらし;
前記第1、第2、及び第3の光線の一部分を受信し、かつ前記第1、第2、及び第3の光線を周波数シフトして、第1、第2、及び第3の局部発振器ビーム発生させるように構成される周波数シフターユニット;
前記干渉ビームと前記第1、第2、及び第3の局部発振器ビームとを組み合わせて、合成波ビームを発生させるように構成される第2の光コンバイナ;
前記合成波ビームを感知して、第1の出力信号を発生させるように構成される第1の光検出装置;及び
前記第1の光検出装置からの前記第1の出力信号を処理して、前記第1の光線と前記第1の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、前記第2の光線と前記第2の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、前記第3の光線と前記第3の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出し、かつ前記第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対して光位相を決定するように構成されるシグナルプロセッサを備え;
前記シグナルプロセッサは、前記第1の光線の第1の周波数及び前記第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて、第1の合成波に対する第1の合成波長を決定し、前記第1のヘテロダインの第1の光位相及び前記第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて、前記第1の合成波に対する第1の合成位相を決定し、かつ前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相に基づいて、前記目標までの距離を決定するように構成される、機構。

0067

条項2
前記シグナルプロセッサは、前記第1の光線の前記第1の周波数及び前記第3の光線の第3の周波数の間の差異に基づいて第2の合成波に対する第2の合成波長を決定し、前記第1のヘテロダインの前記第1の光位相及び前記第3のヘテロダインの第3の光位相の間の差異に基づいて前記第2の合成波に対する第2の合成位相を決定し、かつ前記第2の合成波長及び前記第2の合成位相にさらに基づいて前記目標までの前記距離を決定するように構成される、条項1に記載の機構。

0068

条項3
前記シグナルプロセッサは、前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相を乗じて、前記第1の合成波に対して前記目標までの第1の距離測定値を計算するように構成される、条項2に記載の機構。

0069

条項4
前記シグナルプロセッサは、前記第1の合成波に対して計算された前記第1の距離測定値を、前記第2の合成波の前記第2の合成波長で割ることによって、前記第2の合成波の推定位相を計算し、前記第2の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第2の合成波に対する全位相を得て、かつ前記第2の合成波に対する前記全位相及び前記第2の合成波長を乗じて、前記第2の合成波に対して第2の距離測定値を計算するように構成される、条項3に記載の機構。

0070

条項5
光周波数コムを含む1組の光線を発生させるように構成される光周波数コムレーザー;
前記光周波数コムレーザーからの前記1組の光線を前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線と組み合わせるように構成される第3の光コンバイナ;並びに
前記第1、第2、及び第3の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較し、かつ前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整するように構成される位相固定コントローラをさらに備える、条項1に記載の機構。

0071

条項6
前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され;かつ
前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、条項5に記載の機構。

0072

条項7
前記周波数標準は、米国標準技術局(NIST)によって定義される、条項6に記載の機構。

0073

条項8
前記第1の光コンバイナから前記センサビームを受信し、かつ前記センサビームと前記第1、第2、及び第3の局部発振器ビームとを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させるように構成される第3の光コンバイナ;並びに
前記参照合成波ビームを感知して、第2の出力信号を発生させるように構成される第2の光検出装置を備える、参照チャネルをさらに備える、条項1に記載の機構。

0074

条項9
前記シグナルプロセッサは、前記第2の光検出装置からの前記第2の出力信号を処理して、前記第1の光線及び前記第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第4のヘテロダインを検出し、前記第2の光線及び前記第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第5のヘテロダインを検出し、前記第3の光線及び前記第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第6のヘテロダインを検出し、かつ前記第4、第5、及び第6のヘテロダインに対して光位相を決定するように構成され;
前記シグナルプロセッサは、前記第1のヘテロダインに対する前記第1の光位相を前記第4のヘテロダインの第4の光位相と比較し、前記第2のヘテロダインに対する前記第2の光位相を前記第5のヘテロダインの第5の光位相と比較し、かつ前記第3のヘテロダインに対する前記第3の光位相を前記第6のヘテロダインに対する第6の光位相と比較して、位相シフトが前記周波数シフターユニットによって導入されたか否かを判定するように構成される、条項8に記載の機構。

0075

条項10
前記第1の光検出装置は、デジタルカメラの中に一連の光検出器を備える、条項1に記載の機構。

0076

条項11
目標までの距離を測定する方法であって、前記方法は、
第1の連続波レーザー、第2の連続波レーザー、及び第3の連続波レーザーからの光線を組み合わせることによって、センサビームを発生させること;
前記センサビームを前記目標の上に集中させることを含み、前記目標からの反射光は、前記センサビームと干渉して干渉ビームをもたらし;
前記連続波レーザーから分割された前記光線の周波数をシフトして、局部発振器ビームを発生させること;
前記干渉ビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させること;
第1の光検出装置を用いて前記合成波ビームを感知すること;
前記第1の光検出装置からの出力を処理して、前記第1の連続波レーザーからの第1の光線及び第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、前記第2の連続波レーザーからの第2の光線及び第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、かつ前記第3の連続波レーザーからの第3の光線及び第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出すること;
前記第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対して光位相を決定すること;
前記第1の光線の第1の周波数及び前記第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて、第1の合成波に対する第1の合成波長を決定すること;
前記第1のヘテロダインの第1の光位相及び前記第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて、前記第1の合成波に対する第1の合成位相を決定すること;及び
前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相に基づいて、前記目標までの前記距離を決定することを含む、方法。

0077

条項12
前記第1の光線の前記第1の周波数及び前記第3の光線の第3の周波数の間の差異に基づいて第2の合成波に対する第2の合成波長を決定すること;
前記第1のヘテロダインの前記第1の光位相及び前記第3のヘテロダインの第3の光位相の間の差異に基づいて前記第2の合成波に対する第2の合成位相を決定すること;及び
前記第2の合成波長及び前記第2の合成位相にさらに基づいて前記目標までの前記距離を決定することをさらに含む、条項11に記載の方法。

0078

条項13
前記目標までの前記距離を決定することは;
前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相を乗じて、前記第1の合成波に対して前記目標までの第1の距離測定値を計算することを含む、条項12に記載の方法。

0079

条項14
前記目標までの前記距離を決定することは;
前記第1の合成波に対して計算された前記第1の距離測定値を、前記第2の合成波の前記第2の合成波長で割ることによって、前記第2の合成波の推定位相を計算すること;
前記第2の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第2の合成波に対する全位相を得ること;
及び前記第2の合成波に対する前記全位相及び前記第2の合成波長を乗じて、前記第2の合成波に対して第2の距離測定値を計算することを含む、条項13に記載の方法。

0080

条項15
光周波数コムレーザーを用いて光周波数コムを含む1組の光線を発生させること;
前記光周波数コムレーザーからの前記1組の光線を、前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線と組み合わせること;
前記第1、第2、及び第3の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較すること;及び
前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、第3の光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整することをさらに含む、条項11に記載の方法。

0081

条項16
前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され;
かつ前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、条項5に記載の機構。

0082

条項17
前記周波数標準は、米国標準技術局(NIST)によって定義される、条項16に記載の方法。

0083

条項18
前記センサビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させること;
第2の光検出装置を用いて、前記参照合成ビームを感知すること;
前記第2の光検出装置からの出力を処理して、前記第1の光線及び前記第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第4のヘテロダインを検出し、前記第2の光線及び前記第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第5のヘテロダインを検出し、及び前記第3の光線及び前記第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第6のヘテロダインを検出すること;
前記第4、第5、及び第6のヘテロダインに対する光位相を決定すること;並びに
前記第1のヘテロダインに対する前記第1の光位相を前記第4のヘテロダインの第4の光位相と比較し、前記第2のヘテロダインに対する前記第2の光位相を前記第5のヘテロダインの第5の光位相と比較し、かつ前記第3のヘテロダインに対する前記第3の光位相を前記第6のヘテロダインに対する第6の光位相と比較し、前記周波数をシフトするステップの間に位相シフトが導入されたか否かを判定することをさらに含む、条項11に記載の方法。

0084

条項19
組み合されたビームを感知する光検出装置からの出力信号を処理するように構成されるシグナルプロセッサを備え、前記組み合わされたビームは、少なくとも3つの連続波レーザーからの光線を目標に向けることからもたらされる干渉ビームと、前記連続波レーザーのうちの各々からの光線の一部を周波数シフトすることからもたらされる局部発振器ビームとの組み合わせを含み;
前記シグナルプロセッサは、前記連続波レーザーからの前記光線を前記局部発振器ビームと組み合わせることによって生み出されるヘテロダインを検出し、かつ前記ヘテロダインに対する光位相を決定するように構成され;
前記シグナルプロセッサは、前記連続波レーザーのうちの最初の1つからの第1の光線の第1の周波数と、前記連続波レーザーのうちの2番目の1つからの第2の光線の第2の周波数との間の差異に基づいて、合成波長を決定するように構成され;
前記シグナルプロセッサは、前記ヘテロダインのうちの最初の1つの第1の光位相と、前記ヘテロダインのうちの2番目の1つの第2の光位相との間の差異に基づいて、合成位相を決定するように構成され;
前記シグナルプロセッサは、前記合成波長及び前記合成位相に基づいて、前記目標までの距離を決定するように構成される、機構。

0085

条項20
光周波数コムを含む1組の光線を発生させるように構成される光周波数コムレーザー;及び
前記光周波数コムの種々のティースに対して、前記連続波レーザーからの前記光線の前記周波数を調整するように構成される位相固定コントローラを備える、校正ユニットをさらに備える、条項19に記載の機構。

0086

具体的な実施形態が本明細書の中において説明されたが、本発明の範囲は、それらの具体的な実施形態に限定されるものではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲及びそれらの任意の等価物によって画定される。

0087

100センサ
110測定ユニット
112レーザー
113 レーザー
114 レーザー
116分割器
117 分割器
118 分割器
120 分割器
121 分割器
122 分割器
124周波数シフター
125 周波数シフター
126 周波数シフター
128コンバイナ
130 コンバイナ
131 分割器
132サーキュレーター
134テレスコープ
136干渉ビーム
138 コンバイナ
140光検出装置
144シグナルプロセッサ
146 光検出装置
150 コンバイナ
160校正ユニット
162光周波数コムレーザー
164 分割器
166 コンバイナ
167 コンバイナ
168 コンバイナ
169位相固定コントローラ
202物体
204目標
301光線
302 光線
303 光線
306 光線
311 光線
312 光線
313 光線
321制御信号
322 制御信号
323 制御信号
401 光線
402 光線
403 光線
411局部発振器ビーム
412 局部発振器ビーム
413 局部発振器ビーム
420センサビーム
422集合的な局部発振器ビーム
430合成波ビーム
440 参照合成波ビーム
700 方法
702 ステップ
704 ステップ
706 ステップ
708 ステップ
710 ステップ
712 ステップ
714 ステップ
716 ステップ
718 ステップ
720 ステップ

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