JPH08262140A - レーザレーダ用光線あおり機構および該あおり機構を使用したレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】広範囲の測定対象気体に放射され、そこから戻
ってくる散乱光を望遠鏡により効果的に集光できるレー
ザ光線あおり機構を提供する。 【構成】上部を開放したほぼ正方形の空洞部１３の底部
中央には球状へこみ１１があり、空洞内壁の上方部分に
雌ねじ１２が切られた凹状円弧部を形成する函体１０が
あり、この中にレーザ光線あおり用ミラー２５を取り付
けるミラー支持部２１とこれに接続する球状部２３とを
備えて、底部球状へこみ１１に滑り嵌合し、球状部２３
を支点にしてミラー支持部が首振り揺動するように構成
されたミラー支持体２０がある。さらに、外周側面に函
体の雌ねじ１２と嵌合する雄ねじを有し、中央にミラー
支持体２０用の孔３２を有するリング状締付け部材３０
と、同様にミラー支持体２０用の孔４１を有し、函体１
０の空洞部１３に微小な間隙を隔てて嵌合できる形状を
有する四角形の押圧板４０とを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザレーダ用光線あお
り機構および該あおり機構を使用したレーザ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染の問題が大きく取り上げ
られているが、中でも大気汚染は大きなテーマとなって
いる。窒素酸化物や硫黄酸化物は汚染気体の中でも特に
重要なものであり、従来これらの汚染気体や特定の重要
な注目気体の濃度を測定するためにレーザレーダが用い
られている。

【０００３】図６はレーザレーダによる気体の濃度測定
方法を説明する図である。

【０００４】レーザレーダによる気体の濃度測定は、レ
ーザ光線を用いて測定対象気体が顕著に吸収する波長の
レーザ光線を発生せしめ、気体によるレーザ光線の吸収
度合いを光検出器などにより検出して気体の濃度を測定
するものであり、このために測定対象気体７に吸収され
る固有の波長のレーザ光線６を発生するレーザ装置９が
用いられる。レーザレーダでは、レーザ光線６を測定対
象気体７に向けて放射し、戻ってくる微弱な光を大口径
の望遠鏡５で集光し、気体による吸収度合いを検出して
ガス濃度を求めている。この際、レーザ光線６の放射方
向Ｙを望遠鏡５の視野８と重ねなければならない。この
望遠鏡５の視野８にレーザ光線６が入らないと測定対象
気体７の散乱光は検出できない。そこで、レーザ光線６
の放射方向を望遠鏡５の視野８の方向と一致させるよう
レーザ光線６の方向をミラーであおって調整する。これ
をレーザ光線のあおり機構と称している。このあおりは
望遠鏡５の視野８にレーザ光線６が入るよう調整する
が、その際は肉眼によるか、またはオシロコープを使用
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、この方式による
ガス濃度の測定において、望遠鏡とレーザ光線との位置
関係は固定していた。そのため１方向のみの測定につい
てはある程度の濃度測定効果を得ることができるが、二
次元や三次元の拡がりを測定したい場合には正確な濃度
測定はできなかった。そこで、鏡筒の回転軸にレーザ光
線６の光軸を一致させ、望遠鏡５とレーザ光線６の両方
を同期移動させるクーデ方式のレーザレーダが使用され
るようになった。しかしながら、このクーデ方式のレー
ザレーダを使用する際に望遠鏡５とレーザ光線６を正確
に追随移動させるよう両者の配置を任意に調整する実用
的手段がこれまで存在しなかった。

【０００６】従来使用されていたレーザ光線のあおり機
構は２枚の板の間に１個の球を介在して常に１個所だけ
は両板の間隔を一定に保ち、片方の板の外側にミラーを
固定し、２枚の板の間隔を２本のビスとスプリングによ
り調節してレーザ光線をあおるように構成していた。こ
の従来の方式はあおりの範囲が狭く、且つ２本のビスで
調節するため時間がかかる欠点があった。

【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、クーデ方式のレーザレーダにおいて、望遠鏡とレー
ザ光線を正確に追随移動させるよう両者の配置を迅速に
且つ正確に調整することができ、もって二次元や三次元
の拡がりを有する広範囲の測定対象気体に向かって放射
され、そこから戻ってくる微弱な散乱光を望遠鏡により
効果的に集光することができるようにするためのレーザ
光線あおり機構およびこれを使用したレーザ装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は上部を開放したほぼ正方形の空洞部を有
し、該空洞部の底部中央に球状へこみを備え、該空洞部
の内壁の上方部分に一連の雌ねじを有する凹状円弧部が
形成されている函体と、レーザ光線あおり用ミラーを取
り付けるミラー支持部と該ミラー支持部に接続する球状
部とを備え、前記球状部が前記函体空洞部の底部球状へ
こみに滑り嵌合する球面を有し、該球状部を支点にして
前記ミラー支持部が首振り揺動するようになったミラー
支持体と、前記函体の空洞部の一辺より長い直径を有
し、外周側面に前記函体の凹状円弧部の雌ねじと嵌合す
る雄ねじを有し、中央に前記ミラー支持体の上部を突出
させる孔を有するリング状締付け部材と、中央に前記ミ
ラー支持体の上部を突出させる孔を有し、前記函体の空
洞部に微小な間隙を隔てて嵌合して上下動できるできる
形状を有し、前記函体の空洞部内において前記締付け部
材と前記ミラー支持体の球状部との間に介在される四角
形の押圧板と、を包含することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の光線あおり機構により、望遠鏡の横方
向および縦方向の回転軸とレーザ光線の光軸を正確に且
つ簡便に一致させることができ、さらに測定対象の３６
０度中の好きな方向にレーザ光線方向を合わせることが
できるので、望遠鏡の視野とレーザ光線の出射方向がぴ
ったりと重なり、ガス濃度測定に必要な散乱光強度の収
集が可能となり、また、望遠鏡がレーザ光線に同期して
追随移動する。

【００１０】

【実施例】本発明を図面に基づいて説明する。

【００１１】図１は本発明にかかるレーザレーダ用光線
あおり機構の平面図、図２は図１のII−II線上断面矢視
図、図３は図２のIII−III線上断面矢視図である。

【００１２】本発明にかかるレーザレーダ用光線あおり
機構の主要な構成部材は函体１０、ミラー支持体２０、
締付け部材３０および押圧板４０である。函体１０は内
部に上部を開放したほぼ正方形の空洞部１３を有し、こ
の空洞部１３の底部中央に球状へこみ１１を備え、空洞
部１３の四つの内周壁の上方部分に４個の凹状円弧部Ａ
が形成されている。これら４個の凹状円弧部Ａに一連の
雌ねじ１２が刻まれている。

【００１３】ミラー支持体２０は最上部のミラー支持部
２１、このミラー支持部２１の下に接続する細い柄部２
２および柄部２２の下に接続する球状部２３から構成さ
れている。ミラー支持部２１の頂面２４はミラー支持体
２０の長手方向中心軸線に対し４５度の角度に形成され
ており、この頂面２４にミラー２５が接着剤により取り
付けられる。球状部２３は函体１０の空洞部１３に収容
できる直径を有し、かつ空洞部１３の底部中央に設けた
球状へこみ１１に滑り嵌合する球面を有している。球状
部２３を球状へこみ１１に嵌合させたミラー支持体２０
は図１に矢印Ｂで示すように球状へこみ１１を支点にし
て首振り揺動することができる。ミラー支持体２０の揺
動角度は後述する締付け部材３０の孔３２、押圧板４０
の孔４１等の製作寸法を変えることにより調節すること
ができる。

【００１４】締付け部材３０は函体１０の空洞部１３の
一辺より長い直径を有し、中央に孔３２を有し、外周面
に雄ねじを有するリングであり、この締付け部材３０は
函体１０の凹状円弧部Ａに設けた一連の雌ねじ１２に嵌
合することができる。孔３２からミラー支持体２０の上
部を突出させることができる。この締付け部材３０の上
面に適当数の小孔３１があけられている。この小孔３１
は締付け部材３０を函体１０に嵌めたり外したりするた
めの治具（図示せず）の挿入孔である。

【００１５】押圧板４０は函体１０の空洞部１３に微小
な間隙を隔てて嵌合してスムースに上下動できる四角形
の板であり、中央に孔４１を有し、この孔４１からミラ
ー支持体２０の上部を突出させることができる。図２に
示すように、押圧板４０は函体１０の空洞部１３の内部
において締付け部材３０と、ミラー支持体２０の球状部
２３との間に介在される。したがって、締付け部材３０
を函体１０の凹状円弧部Ａに設けた雌ねじ１２に嵌合さ
せて回転させれば、押圧板４０は下降してミラー支持体
２０の球状部２３を下方向に押しつけ、その結果ミラー
支持体２０は位置が狂わないようになる。押圧板４０が
矢印Ｃ方向に下降するとき、押圧板４０の４隅の角部４
２は函体１０の空洞部１３の４隅の角部内を下降し、回
転できないようになっている。このため、押圧板４０が
矢印Ｃ方向にミラー支持体２０の球状部２３を下方向に
押しつけるとき、ミラー支持体２０はその固定位置をず
らすことがなく、その結果、ミラー支持体２０の最上部
に取り付けられたミラーは振動せず、あおり調整が狂わ
ない効果がある。

【００１６】図４は本発明の光線あおり機構を使用した
レーザレーダの概略構成を示す斜視図、図５は図４のレ
ーザレーダのクーデ方式望遠鏡の作動原理を説明する図
である。

【００１７】図４および図５のレーザレーダはクーデ方
式のレーザレーダであり、三脚に支持された架台１の上
面に水平回転台２が垂直軸線Ｖ−Ｖを中心にして回転自
在に取り付けられ、水平回転台２の左右の上向き突起３
に左右の砲耳４が水平軸線Ｈ−Ｈを中心にして俯仰でき
るように取り付けられ、これらの砲耳４に大口径の望遠
鏡５が固定されている。望遠鏡５の光軸Ｘ−Ｘは水平回
転台２の垂直軸線Ｖ−Ｖおよび砲耳４の水平軸線Ｈ−Ｈ
を通る。

【００１８】架台１に取り付けられたブラケットＢ１、
水平回転台２に取り付けられたブラケットＢ２、片方の
上向き突起３に取り付けられたブラケットＢ３およびブ
ラケットＢ４、砲耳４に取り付けられたＢ５のそれぞれ
に、頂面にミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５をそれ
ぞれ貼付た本発明の光線あおり機構（図４、５にはミラ
ー以外は図示せず）が１個ずつ固定されている。

【００１９】本発明の光線あおり機構の操作にあたり、
各あおり機構の締付け部材３０を治具により緩め、それ
ぞれのミラー支持体２０を首振り揺動させ、それらの傾
きを加減してミラーをあおることにより、最終的に望遠
鏡５の視野８にレーザ光線６が入るように調整し（図６
参照）、その位置で締付け部材３０を締め付けて、あお
り操作を終了する。このようなあおり操作は従来のあお
り機構の操作に比べ、短時間に正確に調整することがで
き、且つあおりの範囲も広いことが特徴である。

【００２０】光源から放射されたレーザ光線６が矢印Ｄ
方向に水平にＭ１に入射し且つ矢印Ｅ方向に垂直に反射
されてＭ２に入射する。Ｍ２にて反射されたレーザ光線
６が矢印Ｆ方向に水平にＭ３に入射し反射されて矢印Ｇ
方向に垂直にＭ４に入射する。さらにＭ４で反射されて
矢印Ｈ方向に水平にＭ５に入射し、ここで反射されて矢
印Ｙ方向に測定対象気体７に向かって放射され、そこか
ら戻ってくる微弱な散乱光が望遠鏡５のミラーにより集
光される（図６参照）。

【００２１】望遠鏡５の中のミラーにより集光されたレ
ーザ光線は光電子増倍管により検出され、電圧に変換
し、必要に応じアンプにより信号を増幅してＡＤ変換器
に入れ、デジタル信号に直して、パソコンに転送して波
形を得る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のレーザレー
ダ用光線あおり機構は、底部中央に球状へこみを備え空
洞部の内壁の上方部分に一連の雌ねじを形成した函体
と、レーザ光線あおり用ミラーを取り付けるミラー支持
部と函体空洞部の底部球状へこみに滑り嵌合する球状部
とを備えたミラー支持体と、外周側面に前記函体の凹状
円弧部の雌ねじと嵌合する雄ねじを有するリング状締付
け部材と、前記函体の空洞部に微小な間隙を隔てて嵌合
して上下動でき前記締付け部材と前記ミラー支持体の球
状部との間で固定される押圧板とを具備しているので、
従来のビスを使った光線あおり機構に比べ、短時間に調
整することができ、またあおりの範囲も広いので望遠鏡
の横方向および縦方向の回転軸とレーザ光線の光軸を正
確に且つ簡便に一致させることができ、さらに測定対象
の３６０度中の好きな方向のレーザ光線方向を合わせる
ことができるので、望遠鏡の視野とレーザ光線の出る方
向がぴったりと重なり、ガス濃度に必要な散乱光強度の
収集が可能である。また、望遠鏡をレーザ光線に同期し
て追随移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるレーザレーダ用光線あおり機構
の平面図である。

【図２】図１のII−II線上断面矢視図である。

【図３】図２のIII−III線上断面矢視図である。

【図４】本発明の光線あおり機構を使用したレーザレー
ダの概略構成を示す斜視図である。

【図５】図４のレーザレーダのクーデ方式望遠鏡の作動
原理を説明する図である。

【図６】レーザレーダによる気体の濃度測定方法を説明
する図である。

【符号の説明】

１ 架台 ２ 水平回転台 ３ 上向き突起 ４ 砲耳 ５ 望遠鏡 ６ レーザ光線 ７ 測定対象気体 ８ 望遠鏡の視野 ９ レーザ装置 １０ 函体 １１ 球状へこみ １２ 雌ねじ １３ 空洞部 ２０ ミラー支持体 ２１ ミラー支持部 ２２ 柄部 ２３ 球状部 ２４ 頂面 ２５ ミラー ３０ 締付け部材 ３１ 治工具嵌合孔 ３２ 孔 ４０ 押圧板 ４１ 孔 ４２ 角部 Ａ 凹状円弧部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザレーダにより気体の濃度を測定す
   る際に該気体中に放射するレーザ光線をあおる機構にお
   いて、 上部を開放したほぼ正方形の空洞部を有し、該空洞部の
   底部中央に球状へこみを備え、該空洞部の内壁の上方部
   分に一連の雌ねじを有する凹状円弧部が形成されている
   函体と、 レーザ光線あおり用ミラーを取り付けるミラー支持部と
   該ミラー支持部に接続する球状部とを備え、前記球状部
   が前記函体空洞部の底部球状へこみに滑り嵌合する球面
   を有し、該球面に嵌合した球状部を支点にして前記ミラ
   ー支持部が首振り揺動できるようになったミラー支持体
   と、 前記函体の空洞部の一辺より長い直径を有し、外周側面
   に前記函体の凹状円弧部Ａの雌ねじと嵌合する雄ねじを
   有し、中央に前記ミラー支持体の上部を突出させる孔を
   有するリング状締付け部材と、 中央に前記ミラー支持体の上部を突出させる孔を有し、
   前記函体の空洞部に微小な間隙を隔てて嵌合して上下動
   できる形状を有し、前記函体の空洞部内において前記締
   付け部材と前記ミラー支持体の球状部との間に介在され
   る四角形の押圧板と、 を包含することを特徴とするレーザレーダ用光線あおり
   機構。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレーザレーダ用光線あ
   おり機構を使用したことを特徴とするレーザ装置。