JP2000098027A - レーザレーダ装置 - Google Patents
レーザレーダ装置Info
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Abstract
する。 【解決手段】 レーザ発生部1から出射された送光レー
ザビームは、ミラー4を介してレーザ光走査部5へ導か
れる。レーザ光走査部5では、10Hzで振動する反射
ミラーによってレーザビームが走査(往復運動)され
る。最大偏向角度は±4度、反射ミラーの回転角度にす
ると最大±2度である。ターゲットからの反射光は、受
光レンズ6で集光され光検出器2で受光される。光検出
器2の受光面の位置は、光検出器走査部3によって上下
方向に走査される。走査はレーザ光走査部5と同期して
10Hz行われる。例えば、レーザビームが上方向に偏
向している場合は、光検出器2はそれに合わせて下方に
移動する。必要な移動量は受光レンズ6の焦点距離と送
光ビームの最大偏向角度で決まり、この場合最大約±1
0mmである。
Description
るレーザレーダ装置に関し、特に、高出力で大型の固体
レーザを利用するようなレーザレーダ装置における走査
光学系の構成に関する。
と高い受光レベルを確保するため、送光レーザのビーム
広がり角が1mrad程度に狭く設定される。同時に受
光視野もそれと同程度に設定される。このためレーザレ
ーダとして必要とされる広い領域のターゲットを検知を
するには、瞬時視野の領域を空間的に走査することがで
きる走査光学系が不可欠である。
比較的大口径(100mm〜数100mm)の受光光学
系が用いられるため、走査光学系は一般に大型になり装
置全体の小型化を困難にしている。ただし、送光レーザ
のビーム径は一般に10mm以下と小さいため、送光光
学系は比較的小型化することができる。
までさまざまのものが報告されている。代表的な走査光
学系の方式としては、1枚ないし2枚の反射ミラーより
構成されミラーの角度を変化させることにより送光ビー
ムと受光視野を同時に走査する方式や、回転するウエッ
ジエッジプリズムを利用して走査する方式などがある。
しかし、これらの方式では使用している反射ミラーやウ
エッジエッジプリズム自体、さらにそれらの駆動系が大
型化するという欠点がある。
5−288857号に示されているような方式がある。
図5は、この方式によるレーザレーダ装置を示してお
り、レーザ発生部(この場合は半導体レーザ51)と光
検出器52は、送光レンズ54および受光レンズ55の
焦点位置に配置された同一のステージ53に固定されて
いる。そして、半導体レーザ51から出力されたレーザ
光は、送光レンズ54を介して目標に照射され、目標か
らの反射光は受光レンズ55を介して光検出器52に入
力される。
駆動部57によってステージ53を矢印方向に移動する
ことにより、半導体レーザ51と光検出器52が一体的
に移動する。一方、送光レンズ54と受光レンズ55は
固定されているので、瞬時視野が点線のように変化し、
観測方向を走査することができる。これらの動作および
検出信号の処理は、制御部56によって行われる。
ーザ51と光検出器52が固定されているステージ53
を移動するだけで、送光レンズ54および受光レンズ5
5を備えた走査光学系は移動させないために装置を小型
化することができるという利点がある一方、以下のよう
な欠点も有している。
て半導体レーザのような小型のレーザを利用する場合に
は有効であるが、高出力で大型の固体レーザを利用する
ような場合は、ステージとその駆動系が大型化してこの
方式の利点が無くなる。また、一般にレーザレーダでは
送光ビームの広がり角をエキスパンダ等で調整するが、
この従来例では送光レンズを必要とするためその調整が
困難である。
徴、すなわち大きな受光光学系と小さな送光光学系から
構成される点を考慮し、小型で柔軟性のあるレーザレー
ダ装置を提供することにある。
学系と小さな送光光学系から構成されるというレーザレ
ーダ装置の一般的な特徴を利用し、送光光学系と受光光
学系とを別々の走査機構で同期をとりながら走査するこ
とにより、小型で柔軟性のあるレーザレーダ装置を実現
することを特徴とするものである。
置の第1の実施の形態を示す概略図である。この実施の
形態の主な構成要素は、レーザ発生部1、レーザ光走査
部5、受光レンズ6、光検出器2、光検出器走査部3お
よび、本レーザレーダ装置を駆動する駆動部である。た
だし、駆動部はレーザレーダ装置が一般的に備えている
周知の要素であるので図では省略している。
パラメトリック発振器を使用している。主な仕様は、レ
ーザピーク出力5kW、繰り返し周波数40kHz、ビ
ーム広がり角1mrad(ただし、ビームエキスパンダ
を内臓している)である。
射ミラーとそれを振動させるための駆動モータ部から構
成される。反射ミラーの重さは数g以下である。
る。有効径100mm、焦点距離150mmである。光
検出器2は、受光有効径300μmのInGaAsアバ
ランシェフォトダイオード(APD)モジュールであ
り、プリアンプを内蔵している。その概略寸法は縦20
mm、横10mm、厚さ5mm、重さは10g以下であ
る。光検出器走査部3は、光検出器2を図の上下方向に
往復運動させるための機構部品である。
ついて説明する。レーザ発生部1から出射された送光レ
ーザビームは、ミラー4を介してレーザ光走査部5へ導
かれる。レーザ光走査部5では、10Hzで振動する反
射ミラーによってレーザビームが図の上下方向に10H
zで走査(往復運動)される。最大偏向角度は±4度、
反射ミラーの回転角度にすると最大±2度である。反射
ミラーの有効径は15mmと小さいため、モータ駆動に
よりこの程度の回転角度および速度で振動させることは
容易である。
で集光され光検出器2で受光される。光検出器2の受光
面の位置は、光検出器走査部3によって上下方向に走査
される。走査はレーザ光走査部5と同期して10Hz行
われる。例えば、レーザビームが上方向に偏向している
場合は、光検出器2はそれに合わせて下方に移動する。
必要な移動量は受光レンズ6の焦点距離と送光ビームの
最大偏向角度で決まり、この場合最大約±10mmであ
る。光検出器2は小型軽量であるため、光検出器走査部
5と同様に小型モータにより駆動することができる。
検出器走査部3の走査機構を同期させる必要があるが、
上記のようにいずれの部品も10g以下と極めて軽量で
あるため、小型ステップモータとマイコンを組み合わせ
た制御方式を採用することにより、容易に同期させて走
査することができる。
査部5として、反射ミラーを振動させる方式を採用して
いるが、その代わりに、小型(有効径15mm程度)の
回転するウエッジプリズムを用いることにより、往復走
査ではなく、回転走査によってレーザ光の走査を行うこ
ともできる。レーザ光はウエッジプリズムを透過するこ
とによって方向が偏向する。偏向角度はプリズムのウエ
ッジ角度で決まるが、数度の偏向角度は容易に実現でき
る。
z)で回転させれば、送光ビームの偏向方向もその速度
で回転する。この場合は同時に、光検出器走査部3もウ
エッジプリズムに同期して回転させる必要がある。ま
た、受光レンズ6としては、通常の凸レンズの他にフレ
ネルレンズを使用することもできる。フレネルレンズは
ガラスレンズと比較して軽量であるという利点がある。
の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態で
は、レーザ光走査部5を受光レンズ6の中央付近に配置
し、照射光と反射光がほぼ同軸となるように構成してい
る。これによって、第1の実施の形態よりもさらに小型
化することができる。
の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態で
は、受光レンズ6の替わりに、カセグレン型の受光ミラ
ー7を採用している。したがって、受光レンズを用いる
場合よりも光軸方向の装置寸法を短くすることができ
る。
の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態で
は、第1〜第3の実施の形態からなる装置の前方に回転
ミラーからなる第2走査部8を設置している。この第2
走査部8を第1の走査部であるレーザ光走査部5と組み
合わせることにより、さらに広範囲の走査を実現するこ
とができる。
方向に高速(例えば20Hzで)に振動させ、同時に第
2走査部8を横方向に比較的ゆっくりと(例えば1H
z)振動させれば、いわゆるラスター走査が可能とな
る。また、レーザ光走査部5の走査方向を高速に(例え
ば20Hzで)回転させ、同時に第2走査部8を横方向
に比較的ゆっくりと振動させれば、いわゆるパルマー走
査が可能となり、用途に応じた柔軟なレーザレーダ装置
が実現できる。
構として、反射ミラーあるいはウェッジプリズムを用
い、受光光学系の走査機構として、光検出器の光検出位
置を操作する機構を採用しているので、それぞれの走査
部を小型軽量化することができ、小型の駆動機構によっ
て操作を行うことができる。
立しているため、大型で高出力のレーザ発生部を組込む
ことが容易となる。さらに、送光レーザビームの広がり
角を自由に設定することができ、柔軟性のあるレーザレ
ーダ装置を構成することができる。
る。
る。
る。
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 レーザ発生部から出力されるレーザ光を
走査してターゲットに照射するレーザ光走査部と、ター
ゲットからの反射レーザ光を集光する受光手段と、該受
光手段により集光された反射レーザ光を検出する光検出
器の検出位置を前記レーザ光走査部の走査と同期して移
動させる光検出器走査部とを備えたレーザレーダ装置に
おいて、 前記レーザ光走査部と前記光検出器走査部は、互いに別
の走査機構によって走査されていることを特徴とするレ
ーザレーダ装置。 - 【請求項2】 前記レーザ光走査部は、所定角度の範囲
で往復振動する反射ミラーによって構成され、前記光検
出器走査部は、前記受光手段の焦点位置でその光軸に直
交する方向に往復する手段によって構成されていること
を特徴とする請求項1記載のレーザレーダ装置。 - 【請求項3】 前記レーザ光走査部は、所定速度で回転
するウェッジエッジプリズムによって構成され、前記光
検出器走査部は、前記受光手段の焦点位置でその光軸に
直交する方向に往復する手段によって構成されているこ
とを特徴とする請求項1記載のレーザレーダ装置。 - 【請求項4】 前記レーザ光走査部は、前記受光手段と
同軸上に配置されていることを特徴とする請求項1記載
のレーザレーダ装置。 - 【請求項5】 前記受光手段は、受光レンズによって構
成されていることを特徴とする請求項1記載のレーザレ
ーダ装置。 - 【請求項6】 前記受光手段は、カセグレン型の受光ミ
ラーによって構成されていることを特徴とする請求項1
記載のレーザレーダ装置。 - 【請求項7】 前記レーザ光走査部は、前記レーザ発生
部から出力されるレーザ光を走査する第1のレーザ光走
査部と、該第1のレーザ光走査部および前記受光手段の
前方に配置され、前記ターゲットに照射するレーザ光お
よび前記ターゲットからの反射レーザ光を走査する第2
のレーザ光走査部とによって構成されていることを特徴
とする請求項1記載のレーザレーダ装置。 - 【請求項8】 前記第1のレーザ光走査部によってレー
ザ光を縦方向に比較的高速に振動させると同時に、前記
第2の走査部によって前記第1のレーザ光走査部と同期
して前記レーザ光を横方向に比較的低速に振動させるこ
とを特徴とする請求項7記載のレーザレーダ装置。 - 【請求項9】 前記第1のレーザ光走査部によってレー
ザ光を比較的高速に回転させ、同時に前記第2の走査部
によって前記レーザ光を横方向に比較的低速に振動させ
ることを特徴とする請求項7記載のレーザレーダ装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP27124198A JP3169074B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | レーザレーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP27124198A JP3169074B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | レーザレーダ装置 |
Publications (2)
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| JP27124198A Expired - Fee Related JP3169074B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | レーザレーダ装置 |
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|---|---|---|---|---|
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1998
- 1998-09-25 JP JP27124198A patent/JP3169074B2/ja not_active Expired - Fee Related
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