JPS59500146A - アポダイズされたビ−ムの利用方法及び手段 - 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

【発明の詳細な説明】 アボダイズされたビームの利用方法及び手段技術的背景 本発明は、アポダイズされた電磁放射ビームの利用に係る。

より詳細には本発明は、実質的にガウスの断面強度プロフィルを有するか又は最 大強度に関する対称性を有しており強度曲線の変曲点に関して実質的に対称なプ ロフィルを有する前記の如きビームの利用方法及び手段に係る。本発明によれば 、アポダイズされたレーザビームを使用した透過率計□及び地動デテクタが提供 される。

透過率計は、特定媒質の光透過特性を測定するデバイスである。光透過率は、媒 質通過後の光の初強度に対する終強度の比として定義される。この透過率は明ら かに媒質の光路長と媒質の吸光特性とに従って変化する。

大気中でのスペクトルの可視部分の透過は王として散乱によって生じる。その結 果、透過は色には余り影響されない。従って、前記の如き測定のために適当な任 意の波長が使用され得る、好ましくはレーザービームが使用されるが、この場合 、ビームのステアリングが難しく最適なビームプロフィルが得られないので、所 望通りの正確な情報を工与えられない。

透過率測定デバイスに関係のない従来技術のレーザーで（工、レーザービームが フィルタを用いてアポダイズされていた。このようなフィルタは、デバイスから 伝搬されろビームの強度に対して重大な好ましくない影響を与えるので長路透過 率計には適用できない。

透過率計から得られる総合的な有効結果が比較的乏しい。

本発明によって出願人は、独特の形状にアポダイズされたビームの利用を提案す る。このようなビームを得る方法は本出願と同時出願の別の特許出願の実題であ り、該出願の内容は本明細書に含まれるものとする。

従来技術に於いて、米国特許第３，６９８，８２０号（Ｈａｎｆｆ）は、２つの 発信機と受信機とを有する大気の透過能の測定手段を開示しているが、アポダイ ゼーション又は他の方法による透過ビームの精整については記載していない。同 様に、米国特許第４，２２５，２４５号（Ｒｏｉｒｅｔ　）に開示された空港で の視程の測定に適用される大気の光透過能測定手段は、全く精整されない広スペ クトル光源を使用している。双方の米国特許に於いて注目されるのは、信号が、 少くとも電気的見地からは双方共に能動性の発信端と受信端とから得られること である。

米国特許ｇｇ３，４１９，３３３号（Ｔｏｗｎｅｒ　）　Ｉｔｓ、空港滑走路に 沿った視程距離を測定するための広スペクトル光源を使用する別の透過率測定シ ステムの好適例である。

特に、レーザービームの如きビームの軸合せは米国特許第４．１４６，３２９号 （Ｋｉｎｇ　）　で使用されている。該特許は、光学素子を軸合せするための全 自動システムを有しており、ミラーをサーボ制御するためのゼロ位置センサを使 用している。米国特許第３，９４２，８９４号（Ｍａｉｅｒ）は、コリメートさ れた光ビームの軸合せセンサを開示している。該特許に於いても、レーザービー ムの精整は考慮されていない。

米国特許第３，８９４，８０４号に於いては、光学系の軸合せ中のビームの形状 と強度とを測定し得る強度レベルディスプレイ装置が開示されているだけである 。

これらの技術を検討すると、透過率計でレーザービームを使用した場合広いビー ムのみが伝搬されるため、透過率について得られる結果が精密でなく、他の場合 には望める程度の精細度を得ることができない。

レーザービームの別の用途として２地点間距離乞測定するための相対移動の検出 がある。１つの有用な用途は水平方向及び／又は鉛直方向の漸進的な地動の測定 であり、同様の別の用途は、地震のより正確な予知に役立ち得るより急激な震動 作用の測定である。更に、建造物の移動は、レーザーと一ム技術の重要な用途の １つである。

前記の如き用途に関わる従来技術では常に、従来可能であったよりも正確な測定 が望まれている。

米国特許１！４，２８４，３５０号（Ｃｏｏｒ、）　にはレーザーと震動反射計 とが組込まれており地面動の測定値として周波数差が得られる地熱レーザーが開 示されている。レーザーレーダを扱う別の汎用特許として米国特許第３，４０９ ，３６９号（Ｂｉｃｋｅｌ）がある。本発明に係るビームを用いた地動検出が比 較的新しい技術であり殆んど研究されていないこと＆ＸＣｏｏｎ特許から明も本 発明は、実質的にガウスの断面強度プロフィルを有するか又はプロフィル強度曲 線の変曲点と最丈強度へに関して実質的に対称な非ガウスプロフィルを有する電 磁放射ビームの利用装置及び方法を提供する。前記の如きビームは少くとも部分 的にアボダイズされており、その結果、ビーム特性の小変化が測定されてビーム の発信点と遠点との間の透過率が検出されろ。

別の実施態様では、伝搬ビームの配向変化が詳細に示される。

伝搬方向に対して横断方向の少くとも１つの平面でアボダイズされたビームを軸 合せする手段は、走査手段から得られるデータと共に、物理的環境の特性値とし て有効に解釈される情報を提供する。

強度曲線の変曲点は、曲線の極小点と極大点との間で曲線が上向きの凹状から下 向きの凹状に変化する点である。

図面の簡単な説明 第１図は、レーザービーム利用の透過率計の光学素子配置図である。

第２図は、ガウス断面強度プロフィルを有するレーザービームの円錐走査を示す 概略説明図である。

第３図は、ビームステアリングフィードバック用再帰反射器アレイの走査を示す ２部構成図であ−る。（第３図の左側の図では）レーザーが再帰反射器の右を指 向するとき受容された戻りから電子的に減算される。第３図の右側の図でに、ビ ームがアレイの下部を指向するときの戻り信号とフィードバック用反射器の上部 を指向するときの戻り信号との間の電子的な差が得られる。

第４図は、マツチドウェッジプリズムを含むビームス、テア刃ング用軸合せ手段 及び相対ベクトルを示す概略説明図である。

第５図は、第１図の透過率計と協働する主要電子素子のブロック図である。

第６図は、第１図の透過率計に関連して示される電子素子のブロック図である。

第７図は、アポダイズされたレーザービームを使用する地動デテクタの素子の概 略的な機能配置図である。

第８図（工、第３図同様の再帰反射器アレイのセクタ走査を示す２部構成図であ り、この場合は地動デテクタデバイスに適用されている。

第９図に、地動デテクタデバイスに於ける信号レスポンスを経時的に示すグラフ である。

詳細な説明 透過率計は、長路に亘る大気的消光を測定するための赤色レーザーレーダエ１を 生成するレーザー源１ｏを含む。

レーザービーム１１ヲ工、偏光ビームスプリッタ１３を内置スるビーム分離手段 １２によって分離され、主成分１５と参照ビーム１６とに分割される。ソース分 離手段１２は更に、参照ビーム１６をビーム断続手段１８まで伝搬されると一ム １５にほぼ平行にするためのミラー１７を含む。

デバイス１４は実質的に、発生点に配置された単−Ａｌｌ性プレート１９に種々 の素子を装着することによって構成される。矢印２１で示す如（２Ｋｍ乃至１（ Ｂｍの範囲の距離に存在し得る符号２０の遠点に、デバイスから伝播されたビー ム１５をビーム２３の如く発信デバイスに返送する再帰反射器アレイ２２が配置 されている。

レーザー源ｌＯはピームンースとしてヘリウムネオンレーザ−を供給しており、 ６３３ナノメータの波長で１０ミリワツトの出力パワーを有するように選択され ている。該ビームは、ガウス強度プロフィルを有する単−横モードで作用する。

ビームの拡がりを工約１ミリラジアンであり、出力光は平面偏光である。

ビーム分離手段には、参照ビーム１６が主ビーム１１０強度の約ｉｏｓを含むよ うにビーム１１を分割する。参照ビーム１６の強度に、レーザービーム１１を軸 の回りで回転させることによって粗調整され得る。参照ビーム１６は次に、レー ザー断続アセンブリ１８に入るために王ビーム１５に平行にされる。

前記の如きアセンブリ１８は、レーザービーム１１ｙａ−軸の回りで回転させる ことによって粗調整され得る。参照ビーム１６は次に、レーザ・−断続アセンブ リ１８に入るために王ビーム１５に平行にされる、前記の如きアセンブリ１８は 、軸方向で互いに離間したスロットヲ有する回転自在なディスクを含んでおり、 ２組のスロットが異なる半径上に配置されており、主ビーム１５と参照ビーム１ ６とを異なる周波数で変調すべく使用される。

参照ビーム１６は次に、参照信号集束機構２４に送られ、゛該機構に於いて変調 参照ビーム１６＆！レンズ２５によって光ファイバ束２６の末端に集束される。

参照信号集束機構２４はその一部として偏光素子２７をも含んでおり、また、集 束機構２４のハウジング２８内でレンズ２５の前方に、参照ビーム強度１６をい っそう減衰せしめるフィルタの装着スペースが残されている。粗減衰ステップは 固定吸収フィルタによって行なわれることができ、微減頁制御＆工回転自在な偏 光器２７によって行なわれる。

主ビーム１’　５　ｔＸ、　５　Ｈｚで連続回転する一対のウェッジ３０゜３１ を含む円錐走査手段２９に送られる。この回転によって王ビーム１５が円錐走査 される。円錐走査は二重の目的を有しており、第１に出力ビーム１５０時間平均 アポダイゼーションを行なうことであり、第２にビーム１５を再帰反射手段２２ にサーボ指向ぜしめる適当に変調された戻りビーム２３を得ることである。

プリズム３０と３１とは、ビーム１５の非偏光軸に実質的に平行な軸に関してハ ウジング２９内で互いに相対回転自在であり、所望の相対回転後に選択された相 対ラジアル角度を成す位置で止めネジにより固定される。プリズム３０．３１が 前記の如く固定されるため、レーザービーム１１の非偏向中心軸３３と偏光レー ザービームの中心軸３４との間に角度３２で示すレーザービーム１１の所望の偏 向が生じる。このような偏向レーザービームＩＨ！、１つの走査サイクルでの軌 跡が円３６である発散円錐３５の如き円錐形を有するであろう。レーザー非偏向 軸３２を軸とした円錐走査でのアポダイズトガウスビームのピークを工点線３７ で示される円を描く。２つの円３６，３７４！、再帰反射器２２が配置された遠 点の如きファーフィールドに於けるものである。走査の方向は、走査ハウジング ２９では矢印３８、再帰反射器アレイ２２では符号３９で示されて（・る。

デバイスは更に、伝搬される主ビーム１５の初期軸合せに使用される調整自在な 軸合せミラー４０を含む。

主と一ム１５は次に、鉛直方向サーボ手段４１及び水平方向サーボ手段４２に順 次送られろ。サーボ手段４１．４２＆Ｘ、王ビーム１５を再帰反射器２０に指向 せしむべくサーボ電子素子の出力によって駆動されるデバイスである。これらの 原理に関して更に詳細に以下に説明する。

サーボ手段４１　、’４２の各々は、一対のプリズム４３．４４を有しており、 これらのプリズムは、ビーム１５が該ウェッジプリズムを通ると偏向されるよう に軸合せされている。プリズム４３．４４＆！対向方向でラジアル回転自在であ り、回転量は微小角度ステッパモータにより制御される。ウェッジ４３゜４４が 回転するときのビーム１５の偏向の大きさは、最小値ゼロからウェッジプリズム ４３．４４の角度差の２倍に相当する最大値までの範囲で変イビし得る。

第４図は、ビーム１５のステアリング用軸合せ手段たる２つのプリズム４３．４ ４を示す。ウェッジ４３が生じさせた偏向をウェッジ４４が無効にするとき双方 のプリズム４３．４４に入射したビーム１５ｔ！最終的に全く偏向を示さない。

このこと＋Ｓ、各々の軸４５．４６が偏向の相殺を示しているプリズム４３．４ ４の前面図によって明らかである。図示の如く軸４５と４６とを互いに逆向きに 角度θだげ回転させると、図示の如く最終的な偏向はベクトル和Ａ＋Ｂだけ右に 向って生じる。Ｙ軸に沿った鉛直方向偏向成分を：相殺されるがＸ軸に沿った水 平方向偏向成分に加算されろ。

サーボ手段４１．４２を通過したビーム１５ｔ！出力ミラー４７に送られる。該 ミラーは、再帰反射器アレイ２２が設置された遠点２０に向って伝搬王ビーム１ ５をデバイス１４から発射する。ビーム１５０発射軸はデバイス１４に対する受 信望遠鏡４９の取付軸４８に等しい。

再帰反射器アレイ２２は、折返し測定路たる光路２３に沿ってビーム１５を有効 に返送する。アレイ２２は、各辺が２．５の０１５個のコーナーキューブ形反射 素子５０を有している。第３図のアレイは２つの同心円上に配置されたキューブ ５０を示しており、大きい外円は１２個のキューブを含んでおり、小さい内円の 円周上に残りの３個のキューブが配置されている。

円錐走査後にデバイス１４から再帰反射器アレイ２２に投射されたビーム１５ｆ ″Ｌ、アレイ２２の面５２全体を掃弓［ｊる。その結果、アレイ２２０種々のキ ューブ形素子５０に種々の強度が作用する。従って第３図の左側の図に於いて、 点線で示す円５３は右方向への走査の起点でのビーム１５を示しており、走査は 矢印５４の方向に従って行なわれる。点線で示す円５５は右方向への走査の中期 でのビーム１５を示しており、点線で示す円５６は右方向への走査終了時のビー ム１５を示している。

第３図の右側の図でも゛や＋Ｓり矢印５７に従って走ｌが行なわれ、点線で示す 円５８は下方への走査の起点に於けるビーム１５、点線で示す円５９は下方への 走査の中期でのビーム１５．点線で示す円６０は下方への走査終了時のビーム１ ５を示す。再帰反射アレイ２２の走査によりビームステアリングフィードバック が与えられる。再帰反射器２２の右方向走査中に受容された戻りビーム２３は再 帰反射器２２の左方向走査から電子的に減算され、この差が、水平面でのビーム 照準エラーを示す。同様に、第３図の右側の図の場合再帰反射器２２の下方走査 と再帰反射器２２の上方走査との間の差が計算され、この差が鉛直面内のビーム 照準エラーを示す。

点線で示す円５３，５６，５，７，５８，５９．６０は走査の代表例にすぎない 。実際には第８図に示す如く走査が再帰反射器プレイを完全にカバーするのが普 通である。

検索手段は、遠点２２に伝搬されたビーム１５からの情報を検索する受信手段を 含んでおり、該受信手段に、反射されたレーザービーム２３の収集及び集束に使 用される受信望遠鏡４９を含む。受信望遠鏡４９は、−次ミラー６１と二次ミラ ー６２とを備えた直径１２．５Ｃ７Ｉｔの反射望遠鏡な含む。これらのミラー６ １．６２は、ビーム２３が一次ミラー６１の開口及び望遠鏡４９のハウジング後 部壁６３を順次通るようにビーム２３をセンタリングせしめる。望遠鏡４９の接 眼レンズ素子に代えて信号結合手段６４が備えられており、該手段は、光フアイ バ素子２６を通った参照ビーム１６と戻りビーム２３との双方を受信し、これら のビームの強度７電気的パラメータに変換すべく変換手段７４に受信ビームを送 る。

結合されたビーム１６と１５との少部分は、デバイス１４を軸合せするために補 助接眼レンズ素子６５に送られる。該素子６５は焦点板６５と接眼レンズ６７と を含む。

光７７（バ素子２６は、レンズ６８を経由し信号結合手段６４を介して分解手段 に接続されている。レンズ６８は、参照ビーム１６が信号結合手段６４内の偏光 ビームスプリッタ６９に集束することを助ける。戻りビーム２３と参照ビーム１ ６との強度の大部分は中間に接眼レンズ７１を含む一組のバフル７０を介して分 解手段に入り、以後、偏、光器７２及び狭帯域通過フィルタ７３に入る。該フィ ルタは、光増倍管から底る変換手段７４に入る前にビーム２３．１６を有効にコ リメートしｆ遇する。

信号結合手段６４の設計に際しては、と−ム１６及び２３の双方の光が光増倍手 段７４のホトカソードの正確に同じ領域に当るように設計する。また、結合ビー ム１６　、２３ｒ工偏光器７２及び狭帯域通過フィルタ７３を通るときコリメー トされており、バフル７０シ工逆元を完全に除去するための視野絞り及び開口絞 りとして有効に作用する。

光増倍管７４は、ヘリウムネオンレーザ−の波長で高い量子効率を有するエンド オンカソードを備えた市販の高利得管である。

次に、第１図のデバイスに関連した透過率計の電子素子について第５図及び第６ 図に基いて説明する。第５図は主要電子素子を示しており、第６図は透過率計に 対する機能的配置を示す。

主ビーム１５及び参照ビーム１６を変調するための光又はビーム断続手段１８は 、安定な断続周波数を与える市販のモータ速度制御素子を含む断続周波数制御素 子７５によって制御される。信号コンデシショナたる電子素子は、参照ビーム強 度１６と戻りビーム強度２３とを示す電気的パラメータ信号を受信する電圧被制 御増幅器７６を通る信号利得を調整するユニットを含む。前記の如き信号は、ラ イン７７に沿って光増倍管７４から電圧被制御増幅器７６に送られる、増幅器７ ６からの出力はライン７８に沿って復調及び弁別ユニット７９及び８０に送られ る。ユニット７９．８０は更に、ライン８１，８２，８３に沿って断続周波数制 御回路７５かも断続周波数を受容する。復調及び弁別回路素子はライン８４に沿 って分離参照信号及びライン８５に沿って分離戻り信号を比率測定増幅器８６に 送り、該増幅器は、基準信号に対する戻り信号の比をライン８７に沿って出力す る。

この比シェライン８７に沿ってサーボ制御電子素子８８に送られる。素子８８は 走査された位置を示す円錐走査手段２９からの信号を処理するためのインタフェ ース回路素子である。図示の該信号にライン８９，９０，９１．９２に沿ってサ ーボ制御電子素子に入る。ライン８９は走査手段２９からの上方走査位置に対す る信号、ライン９０＆工走査手段２９かもの右方向走査位置に対する信号、ライ ン９１−は走査手段２９の下方走査位置からの信号、ライン９２（工走査手段２ ９の左方向走査位置からの信号を通す。

サーボ制御電子素子はこれらの出力から透過測定値を算出し、ライン９３に沿っ て鉛直方向エラー信号及びライン９４に沿って水平方向エラー信号を送出する。

これらの信号がビーム位置に関する情報を与える。ライン９３．９４に沿った信 号はフィールドデータ収集コンピュータ９５に送られる。コンピュータ９５は、 データ収集用のＣＭＯ３コンピュータとｉ過率計の関数全部の制御素子とを含む 。コンピュータ９５は、サーボ制御電子素子からのエラー信号を調査して鉛直方 向サーボ手段４１と水平方向サーボ手段４２とのステッパモータ乞駆動しこれに より照準エラーを最小にするための特有の制御戦略を展開する。

鉛直方向制御信号はコンピュータ９５からライン９６に沿って鉛直方向サーボ手 段４．に入り、水平方向制御槁号は−〜ピ＝−タ９５からライン９７に沿って水 平方向サーボ手段４２ｉＣ入る。制御コンピュータはビーム１５の照準を制御し 、データを累積し、ビーム幅を測定し、これにより、デバイス１４の発信点と再 帰反射器アレイ２２の遠点２ｏの双方に於けるか又ｔ！双方の間の物性を示す情 報を与える。このようにして、発生点と遠点２０との間の透過率に関する情報が 得られる。

円錐走査手段２９によってレーザービーム１５のアポダイゼーションが達成され る上に、円錐走査技術によりレーザビーム１５の照準を再帰反射器アレイ２２− に合せるための手段が提供される。フィードバック信号は、第２図の円３６、第 ３図の左部の点線で示す円５３，５５．５６及び第３図の右部の点線で示す円５ ８，５９．６０によって概略的に示されるような円錐掃引中の戻りと一ム２３の 周期的に変化する強度から誘導される。円舞走査手段２９かもの円錐走査位置信 号は一対の作動増幅器に入る戻り信号強度の入力のタイミングを合せる。１つの 増幅器は、ビーム１５が再帰反射器アレイ２２の左に移行するときの戻り信号強 度をビーム１５が再帰反射器アレイ２２の右に移行するときの戻り強度から減算 する。残りの増幅器はビーム１５が再帰反射器アレイ２２の上部及び下部を通っ たときの戻り信号強度の差を計算すべ（使用される。双方の差がゼロのときビー ムは再帰アレイに対してセンタリングされている。差がゼロでないとき、差の符 号が（上下左右の）ビーム１５の照準ズレ方向を示し、差の大きさが位置調整エ ラーの程度を示す、これらのエラー信号は前記の電子素子を介してサーボ手段４ １゜４２を制御すべく使用され、該手段は各々、ビーム１５の水平（左右）面及 び鉛直（上下）面に於けるステアリングを行なう。

本発明の別の実施態様によれば、これらの面が互いにほぼ垂直でなくてもよい。

ビーム１５の照準合せは、水平方−向及び鉛直方向のサーボ手段４１．４２内の プリズム４３．４４の軸合せによって達成される。調整に関する物理的原理に関 しては前記に説明源であり、各サーボ手段内のウェッジ４３　、４４１！好まし くは同時に対向方向に回転自在であり、回転量に微小角度ステッパモータにより 制御されろ。ウェッジ４４，４５が回転するときビーム偏向の大きさは最小値ゼ ロからウェッジプリズム４４．４５の角度差の約２倍に相当する＠（値まで変化 し得る。

受信望遠鏡４９により収集される反射ビーム２３の強度は、吸収及び散乱のみで なく、大気の乱流によるビームの拡がりにも左右される。このビーム分散は、大 気媒質により生じる固有の特徴であり、該分散が透過率変化に与える影響を確定 する必要がある。このために出願人は、周期的ビーム幅の測定による透過正規化 の技術を採用した。本出願でのビーム幅は主ビームの強度中点間の水平方向幅と して定義されており、該ビームはアポダイゼーション以前に実質的にガウスの断 面を有しており、係属出願に記載されている。ビーム幅は、センタリングされた 位置からのビームの被制御偏向によって測定され得る・実際、水平方向サーボ手 段４２のウェッジ４３．４４は、戻り信号強度が初期値の％に落ちるまでセンタ リングされた位置から単一方向に回転する。プリズム４３．４４＆！次に中心点 を過ぎて対向する翅強度の点まで反対方向に回転する。ウェッジ４３．４４に！ 次に中央位置に戻る。水平サーボ手段４２を％強度点間で運動するために要する パルスカウントとサーボ手段４２内の水平方向ステアリングプリズム４３．４４ の初期ｉ合せ位置とからビーム幅が算出される。

実際には、フィールドデータ収集コンピュータ内のサブルーチンは、透過測定を 中断しビーム幅測定を行なう１こめに周期的好ましく＆Ｘ１時間毎に起動される 。透過データは、データ処理中の平均ビーム幅に正規化される。

円錐走査手段２９によるアポダイゼーションは、時間で積分されたとき均一強度 のビームを生じる。このことは、該ビームボリューム内では等しい物性の全ての 粒子による光の吸収及び散乱が等しいことを意味する。これは、ガウス断面又は 他の形状の断面を有する光ビームの場合には成立しない。この均一強度なる特徴 が、レーザー透過率計及びアボダイズざ転ど−ムを使用しない他の長路又をエフ ァーフィールド透過率計に共通の・欠点を除去する。

電子検索手段に於いてサーボ制御電子素子８８は、戻り強度と参照強度との結合 した信号をライン８７から、４つの円錐走査位置信号をライン８９，９０，１１ ．９２から、断続周波数信号をライン８１から夫々受信する。結合信号Ｉ、Ｉｏ ｔＸ先ず、不連続周波数で断続される信号Ｉ　、Ｉｏにロックインする復調電子 素子７６．７９．８０によって弁別される。次に、これらの信号の比率が電子的 に測定され透過パラメータＩ／Ｉｏ即ちＴが得られる。この情報がサーボ制御電 子素子８８に入り、次にコンピュータ９．５°に入る。サーボ制御電子素子８８ は、デバイス１４の光学テーブルに配置された電気光学的及び電気機械的構成素 子と制御コンピュータ９５との間の電子的インタフエ符表昭５９−５００１４６ 　（１０） −スとして機能する。円錐走査手段２９からの４つの走査位置信号は、再帰反射 器２２に関する走査中のビーム１５の位置を示す。これらの信号は、２つの差動 増幅器への透過信号の入力のタイミングを合せるために使用される。上部セクタ 走査及び下部セクタ走査中に計算された透過信号間の差が積分されて走査アクセ スに鉛直平面内でのビーム照準エラー信号７与える。

同様に、右セクタ走査及び左セクタ走査中に計算された差が積分されて走査アク セスに水平平面内でのビーム照準信号を与える。鉛直方向及び水平方向のエラー 信号はライン９３及び９４に沿ってコンピュータ９５に送られる。コンピュータ ９５は、エラー信号の検討に基いてサーボ制御信号をライン９６．’Ｊ７に沿っ て発生する。これらの制御信号は次に、適当なサーボ手段４１．４２に供給され る。

本発明によって、レーザービーム１５を再帰反射器アレイ２２に連続的に照準し 、これにより屈折率変化によるビーム方向の変化に結び付いたエラーを除去し得 るレーザー透過率計が開発された。これにより、ビーム１５の分散に対する大気 乱流の影響を最小にし均一強度のビームを与えるために透過データを正規化する 手段が提供される。

透過率計を工、１０１ａｎの折返し復路を有するフィールド装置で作動すべく設 計されている。この透過率計の明白な利点は、再帰反射器アレイ２２が電気的に 受動性なので使用が容易なことである。コンピュータ９５は透過率計の全部の関 数を有効に制御しており、１週間以上の期間に亘ってオペレータが介入しなくて も自動的に動作することが可能であると予想される。更に、透過率計からのデー タは、無限に遠くてもよい遠隔ターミナルを使用する電話によってアクセスされ 得る。

デバイスの別の適用に於いては、受信望遠鏡４９と光学テーブル上の協働素子と から成る受信手段が、遠点２０に配置され得、適当な電話線又は無線接続を介し て検索用情報をデバイス１４に適宜配置された制御回路素子に関係させることが できる。

次に、円錐走査される実質的にガウスの断面フｂフィルを有するレーザービーム ン利用した地動デテクタについて説明する。

以下の記載でｔ工、発信デバイスが配置された発生点と再帰反射器が配置された 遠点との間の相対位置の変化の測定について説明する。デバイスは地上の適当な 土台に装着されることができる。また、デテクタの別の適用に於いては地上の物 理的構造体間の相対移動が同様の方法で容易に測定され得ることが明らかである 。更に、種々のデバイスと再帰反射器とを種々の地点に配置し、これにより種々 の方向にレーザービームを伝搬させ、このようにして移動の多方向的検出を行な うこともできる。

第７図の地動デテクタの機能的配置図は、波長約６３３ナノメータ（赤色）でパ ワー約４ミリワツトのヘリウムネオンレーザ−ビーム２０２を発信するレーザー 源２０１が装着された剛性光学テーブル２００を含むデバイスを示す。ビーム２ ０２＋！、戻り光学信号の検出を助けるために、レーザービーム２０２Ｑ変調す べく使用されるデバイスたる光断続手段２０３に入る。

この場合、断続手段２０３に、ビーム２０２を通過させる参照信号デテクタ２０ ４と協働する。デテクタ２０４ｔＸ、光断続手段２０３により与えられた変調を 検出するセンナを含んでおり、これにより得られた情報はシステムの信号対雑音 比を改良するために使用される。信号デテクタ２０４Ｇ！２つの出力を有する。

即ち、発信点で地動デテクタデバイスから伝搬するための主ビーム２０５とライ ン２０６に沿って信号コンディショナ２０７に達する復調信号とを有する。信号 コンディショナに関しては後述する。

ビーム２ｏｓｔｚデテクタ２０４かろ水平方向サーボ手段２０６及び鉛直方向サ ーボ手段２０７を順次通る。これらの手段に、ビーム２０５を水平面及び鉛直面 内で相対的に軸合せ丁べく作用する。

サーボ手段２０６，２０７の各々は、ウェッジプリズム２０８，２０９を含んで おり、ビーム２ｏｓ＆′ｆ−先ずプリズム２０８を通りミラー２１０，２１１で 反射されてからプリズム２０９ン通る。地動デテクタデバイスに於けるこのよう なサーボ手段２０６，２０７の構成は、ビーム位置を極めて正確にステアリング し得るので有利である。ステアリングウェッジプリズム２０８．２０９はサーボ 手段２０６．２０７内でウオームギアドライブによって回転し、これにより、ビ ーム位置調整及びビーム位置測定の分解能が大幅に向上する。

ウオームギアドライブにステッパモータドライブを含んでおりステッパ出力に送 られた各パルスはシャフトをある増分角度だけ回転させる。

制御コンピュータ２１２は、鉛直方向サーボ手段２０７を鉛直方向に制御する信 号及び水平方向サーボ手段２０６を水平方向に制御する信号をライン２１３及び ライン２１４に沿って送出する。制御コンピュータ２１２はステアリングウェッ ジの１回転に対してｌステップカウントを代入する。ステアリングウェッジ２０ ＆、２０９が偏向を生じさせないゼロ位＃はステップゼロと代入されろ、このゼ ロ位置は、ステアリング機構２０６．２０７の各々の上のスイッチクロージヤー によって示されろ。これによりビーム位置は、水平方向及び鉛直方向のサーボ手 段２０６，２０７からのステップ位置によって検出され得る。

従ってサーボ手段２０６，２０７４１、出力レーザービーム２０５を反射器アレ イ２１５の軸上に配置丁べ（使用される。

水平方向サーボ手段２０６は、レーザービーム２０５に対する水平面内の位置調 整エラーを補正し、鉛直方向サーボ手段２０７は、レーザービーム２０５に対す る鉛直面内の位置調整エラーを補正する。発信点の預信器と遠点２１６の反射器 アレイ２１５との相対位置の記録を作成するために位置調整情報が制御コンピュ ータ２１２内に記録される。

サーボ手段２０６，２０７を通過後ビーム２０５．ｆＸ円錐走査手段２１７に送 られる。該手段は、少くとも部分的にアボダイズされて反射器アレイ２１５に到 着するビームスポットが反射器全体及び周囲を円形掃引するように出力レーザー ビーム２０５を回転させる。これにより掃引の際のビームの位置が電子的に標識 され、この情報を使用してサーボ手段２０６，２０７を作動するフィードバック 信号が生成される。

円錐走査手段２１７の位置に関する信号は、円錐走査手段２１７からライン２１ ８，２１９，２２０，２２１に沿ってマルチプレクサユニット２２に伝送される 。透過率計の場合と同じくこれらの信号は、円錐定食手段２１７の上下左右位置 を示すＯ 円錐走査手段２１７の出力は固定ミラー２２３によって出力ミラー２２４に反射 される。該ミラ−２２４ｔＸ、遠隔位置２１６の遠隔反射器アレイ２１５に伝播 丁べ（ビーム２０５を発射する。

再帰反射器アレイ２１５は透過率計の場合と同様のコーナーキューブ反射器５０ のアレイから構成されており、コーナーキューブ反射器の特性は、視野に入った ビーム２０５の光線を平行軌道に沿って発信デバイスに逆反射するという特性を 有することである。反射器アレイ２１５の一キューブ反射器５０の出力は角位置 の変化に対して比較的鈍感なので、記載の本発明の好ましい具体例のように電気 的に受動性の遠点２１５でフィールド使用するのに適している。

反射ビーム２２５は、該ビームに含まれた情報を検索するための受信手段に返送 される。受信手段は、受信望遠鏡２２６を含む。これもまた透過率計望遠鏡と同 様であり、戻り光学信号を収集すべく使用される小型反射望遠鏡である。望遠鏡 ２２６の出力は、ビーム情報を電気信号パラメータに変換すべく機能する別のデ テクタ変換手段２２７に入る。該電気信号パラメータは次にライン２２８に沿っ て信号コンディショナ２０７に伝送される。

ライン２２８に沿った信号は、純信号とノイズファクタとの双方を含んでおり、 信号コンディショナ２０７内で基準信号デテクタ２０４からのライン２０６に沿 った信号により変調されて適当な弁別が実行される。信号コンディショナは更に 、制御コンピュータからライン２２９に沿って利得制御信号を受信しており、信 号コンディショナ２０７の機能に、ライン２２８から入った戻り信号°の変調信 号をバックグラウンドノイズから弁別し、この弁別信号の振幅を適当なレベルに 基準化（５ｃａｌｅ　）することである。丑蓼チイ条碑べずケ戻り信号はライン ２３０に沿って出力されマルチプレクサ２２２に入る、マルチプレクサ２２２に 、ライン２１８，２１９，２２０゜２２１に沿って４つの円錐走査信号を受信し ており、その機能は戻り信号を４つの成分信号に分類することである。４つの成 分は、レーザービーム２０５が再帰反射器アレイ２１５の上下左右位置の各々を 指向するときの戻り信号強度を示す。４つの成分は、ライン２３１，２３２，２ ３３，２３４に沿って出力され積分器２３５に入る〇 積分器は、別々の４つの積分素子２３６，２３７，２３１３゜２３９を含んでお り、これらの素子は、ライン２３１，２３２ｔ２３３．２３４の各々に沿った４ つの成分戻り信号の各々を積分する作用を有する。積分器２３５の機能は、一定 の時間間隔に亘る入力信号を平均化し、４つの平均戻り信号成分をライン２４０ ．２４１，２４２，２４３に沿って出力し制御コンピュータ２１２に与えること である。

制御コンピユータ２１２ｔＸ三重の機能を有する。第１に、ビーム２０５の位置 を記録する。−第２に、発信されたビーム２０５の照準を維持すべく制御戦略を 展開する。第３に、戻り借上の振幅を妥当なレベルに基準化すべく利得制御信号 を生成する。この信号はライン２２９に沿って信号コンディショナ２０７に入る 。制御コンピュータ２１２の出力たる鉛直方向及び水平方向の制御信号は夫々ラ イン２１３及び２１４に沿ってサーボ手段２０７及び２０６に送られる。

土地検出デバイスに於いてはレーザービーム２０５の強度プロフィルをオーバー アボダイズするのが望ましいことが知見されている。即ち、オーバーアボダイズ 諌たビームプロフィルは、ビーム２０５の位置変化に対するデバイスの感度Ｚ高 める。

アポダイゼーションは、本出願と同時出願の米国特許の主題であり、該出願に於 いてガウス断面のプロフィル、アボダイズ２だ７６０フイル及びオーバーアボダ イズ１＝ｋＡプロフィルが開示されている。オーバーアポダイズエ帽比−ム強度 を時間平均化すると、中央強度点に小陥凹部が形成されその両側に２つの緩やか な凸状曲線部が形成される。

種々の見地から見ると、オーバーアボダイズによって、ビームに水平方向のビー ム位置エラーに対するエラー信号の比が増加すると考えられる。ビームに水平方 向のビーム位置の小さい変化に比例して大きいエラー信号が生成されその結果と して、発信点と遠点２１６との間の相対位置変化に対するデバイスの感度が高く なる。これにより相対位置変化に対するデバイスの感度が高く正確になる。

次に、第８図及び第９図に基いて、再帰反射器アレイ２１５からのフィードバッ ク信号の展開について説明する。このような信号にビーム２２５内に情報として 含まれている。

第８図で（工再帰反射器アレイが、アレイ上の種々の位置でのレーザービーム２ ０５の走査乞図示する点線円と共に示されている７゜走査方向は矢印２４４で示 されており、時点１＝１　での右向き走査開始の際、ビームは円２４５で示され る如くアレイに投射される。次に走査は時点１＝１２で円２４６で示される位置 に移動する。右向き走査終了の際のビーム位置は、時点１−１３の円２４７によ って図示される。

第８図の右側部では時点１＝１３での左向き走査の開始の際のビームは円２４７ により図示されている。時点１＝１４での走査は円２４８で示されており、左へ の走査の終了直後の時点１−１５のビームは円２４９で図示されている。

種々の時間間隔での情報交換に関しては、時点ｔ２で受信されたビーム２２５の 戻り信号は積分手段２３５の積分器２３５に接続される。時点ｔ２でビーム２２ ５からの戻り信号は積分器２３７に接続される。この間、積分器２６には信号が 維持されている。時点ｔ３で戻り信号は積分器２３８に接続され、積分器２３６ への信号人力（工終了してやる。時点ｔ４で戻り信号は積分器２３９に接続され 、積分器２３７への信号に終了している。時点ｔ５で、積分器２３８に接続され る戻り信号は終了している。以後、サイクルが反復される。

平均信号はライン２４０，２４１＊２４２，２４３の各々に沿って制御コンピュ ータ２１２に入り、該コンピュータに於いて分類されて各自の”サンプルアンド ホールド手段に記憶される。サイクルの終了後、レーザービーム２０５が再帰反 射器アレイ２１５の右手側を指向する時点ｔ０からｔ３　までの走査中に平均化 された情報が、時点ｔ３からｔ５　までの走査中に平均化された情報から減算さ れる。この差が水平方向のビーム照準エラーを構成する。同様にして、時点ｔ　 からｔ４　までの平均信号と時点ｔ４からｔ６　までの平均信号との間の差が計 算される。時点ｔ６に於いてビーム走査は時点ｔ２の円２４６と同じ位置に存在 するであろう。前記の差が鉛直方向のビーム照準エラーを構成する。

差がゼロならば走査ビーム２０５が再帰反射器アレイ２１５に対してセンタリン グされている。差がゼロでないときは、該差の正又は負の符号がビーム２０５の 照準ズレの方向即ち左右上下のズレ方向を示しており、該差の大きさがビームの 照準ズレ距雅に比例している。

制御コンピュータ２１２はこれらのデータを利用して、走査ビーム２０５を再帰 反射器アレイ２１５に対してセンタリングするためにライン２１３，２１４に沿 って伝送されるサーボ制御信号を生成する。例えばエラー信号によりビームが低 いことが示されると、制御コンピュータ２１２は鉛直方向サーボ手段２０７のス テアリングウェッジプリズム２０８，２０９の位置再調整用電気パルス列をサー ボ手段２０７に出力する。鉛直方向エラー信号がゼロに戻ると、コンピュータ２ １２は鉛直方向サーボ手段２０７へのパルス出力を停止する。

第９図＆工、図示の種々の時間間隔に於げろ出力信号を相対信号用電圧として示 す。

前記の如く、地動デテクタを使用する種々のシステムに於いて、相対運動を検出 するためのフィールド配置を任意に設計し得るであろう。２つの地動デテクタが 配置された場合、各デテクタ用の送受信ネットワークは同じ構造体又は光学ベン チに配置され、出力ビーム２０５＆’！任意の既知の相対角度で配向されるであ ろう。該角度は、各システムの伝播軸に対する鉛直面及び水平面内での相対角運 動が測定できるような値であればよい。

前記の如き二方向システムによれば、発信システムの並進運動から回転運動を弁 別し得る。

例えば、ビーム２０５を北方向に出力するデテクタを１つだけ設置した場合、送 受信ネットワークを東に移動させる地動が生じろと水平面内でのシフトが記録さ れるであろう。このシフトに例えば、送受信ネットワークの東への移動、再帰反 射器アレイの西への移動、送受信ネットワークの反時計方向回転、又にこれらの 組合せの如く種々に解決され得る。

例えば、１つのビームがｆ向き及び別のビームが東向きに配向された二方向シス テムを設置した場合、実際に生じた移動についての誤った結論が除去されるであ ろう。この場合、水平方向シフトは、北向きの第１デテクタにより記録され、東 向きのデテクタによって記録されることはないであろう。送受信ネットワークが 回転運動するためには水平方向シフトが双方の機器で同時に記録される必要があ るので、この水平方向シフトは除去されるであろう。従って運動は、送受信ネッ トワークの移動又は北向きデテクタと協働する再帰反射器アレイの移動と解釈さ れるであろう。

別の例では、出力ビーム２ｆｆ５間の角度を９０’以外、例えば１２０°にする 。この場合、送受信ネットワークが東方向移動を行なったことを測定するための 十分な情報が記録されるであろう。

実質的にガウスのプロフィルを有するレーザービームに関して本発明を説明して きたが、単色光もしくは非単色光又は別の形の電磁放射を使用する別の実施態様 も存在する。又は、ガウスプロフィルの最大強度点に関して対称なビームでなく 、最大値に関して対称性を有する別のガウス強度曲線又は非ガウス強度曲線の変 曲点に対して対称なビームを用いてもよい。このような変曲点は、プロフィルの 湾曲が上向き凹状から下向き凹状ニ変わる点テある。更に成る種の用途では、デ バイスに於いて一部のみのアポダイゼーションを使用してもよい。

本発明を種々の広範囲の用途に適用するためになされる多くの変更及び変形は本 発明の範囲に含まれる。前記の記載に含まれており添付図面に示されている全て の事項は例示的なものであり、従って本発明を限定するものと解釈されてはなら ない。

本発明の範囲は、添付の請求の範囲のみに基いて解釈されるべきである。

Ｐｆ：ｌ ／２夕１ 手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名称　アポダイズされたビームの利用方法及び手段３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　サザン・カリフォルニア・エデイソン・カンパニー ４、代　理　人　東京都新宿区新宿１丁目１番１４号　山田ビル（郵便番号１６ ０）電話（０３）　３５４−！３６２３７、補正の対象　特許法第１８４条の５ 第１項の規定による書面中、出願人の代表者の欄、図面の翻訳文及び委任状・法 人格証明書 ８ｏ補正の内容 （１）出願人の代表者を正確に記載した特許法第１８４条の５第１項の規定によ る書面を別紙の通り補充する。

（２）適正な図面の翻訳文を別紙の通り補充する。

（内容に変更なし） （３）委任状・法人格証明書および翻訳文を別紙の通り補充する。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、断面強度プロフィルを有しており前記プロフィルの最大強度点及び変曲点に 関して実質的に対称である電磁放射ビームを、ｆす用するための装置でめ９、前 記装置が発信点に配置されるデバイスを含んでおり、前記デバイスが、発信恵方 ）ら比較的遠い点まで伝播される削記亀磁放射ビームを発生する手段と・発生ビ ームの少くとも一部を少くとも部分的にアポダイズするアポダイゼーション手段 と、 発信点から遠点までの前記アポダイズさｎたビームの伝搬方向に対して嵯断方同 の委くとも１つの平面内で＠記アボダイズさｎたビームを軸合せする手段と、 遠点に伝嫉衾の前記軸合せさｎたアポグイズさｎ７？：ビームから発信点と遠点 との双方にＩＰ−σるか又は双方間の物性を示す情＠１を横架する手段と、 を含′０亀磁放射ビームの利用装置。 ２、発生ビームがレーザーでろジ、ビーム元生″Ｆ段がレーザー源である請求の 範囲１に記載の装置。 ３、削肥アボダイズさ扛たビーム部分紫伝鍛刀同に対して・調析刀向の少くとも ２つの半面内で軸合ぞする手段を百む請求の見４、軸合せさｎたアポダイズされ たビームから情報を得るための手段が発生点のデバイスに内成さｎている請求の ４α囲３に記載の装置。 ５、遠点に再帰反射手段を言んでおジ、前記再帰反射手段が伝播ビームをデバイ スに返送する請求の範囲４に記載の装置。 ６、アポダイゼーションが、ビーム−７ｉ手ｙｖｃｘって行なわ扛る請求の範囲 １乃至５のいずｎ刀１に記載の装置。 ７、　定量手段がビームに対する円錐足置を行なう請求の範囲６に♂構成の装置 。 ８、走歪手段力Ｓビームを偏向せしむべぐ構成さｎたプリズム手段を含んでおり 、前記プリズム手段に、ビームの非潟向他に実質的に平行な軸の回りで回転する 工うに溝数さ扛ており、こｎにニジ定食手段からの出力は遠点で契質面に円姫祝 跡を抽いており、このような円錐執跡が少くとも部分的にアボダイズさｎたビー ムを遠点に供甜丁べく講成さｎている請求の縄加７に記載の装置。 ９、伝搬ビームが虐定ビーム幅に亘９実買的に４−の彊蜆を腰付する請求の範・ ｆＪ３８に記載の装置。 １０、サーボ手取７含んで２す、削ｄＣサーボナ段が、削記−語万内子面内でビ ーム軸会せ全行なうべく構成さｎた請求の４囲７に記載の装置。 １１、ビームが発信点から実質的に水平方向に伝搬さｎるように講成さｎている □とき、丈−ボ手段が実質的に水平な平面及び実質的に鉛直な平面内でビームを 軸片せ丁べく作用する請求の範囲１０に記載の装置。 １２、サーボ手段がウェッジプリズムを含んで変り、＠記の如きプリズムは互い に離間し且つ径方向で＠会せさ往ておす、こｎにより所要のビーム軸合せを行な う請求の範」１１に記載の装置。 １３、再帰反射手段が、実質的にキューブ形の反射索子のアレイを含む請求の範 囲５に記載の装置。 １４、キューブ形反射素子が２つの同心円上に配置さねでおり、内側の円上に少 数素子が配置さｎ外押１の円上に多数素子が配置さねている請求の範Ａ　１３　 ＋ｒｃ＝を賊の装置。 １５、反射手段が戚気面受動注でろり発信点のデバイスが電気的ｎ巨動注でろる 請求の範囲５に６ｃ戦の鉄蓋。 １６、ビーム分離手段を含んで２す、ビームの少くとも一部分７つＳ９■己ビー ムさ汀、玩手段により変調され、こＡＫより戻ジビーム刀）らのｆ？ｆ報の・演 出及び瑛索が壇進さｎる請求の鞄Ｊ７に記載の装置。 １７、発生ビームの全部が＠記ビーム断玩手段により変調さｎる請求の範囲１６ に記載の装置。 、１８．ビーム分離手段を含んで２り発生ビームの−＝１１分が前記ビーム分離 手段によって分離さｎ遠点からのビームと比戟するための参照ビームとしてデバ イス内に１ＰＪ１ｎさｎ６請求の元用７に６己載の装置。 １９、参照ビームが元ファイバ手段によって分解手段に案内ざｎるように構成さ ｎて２す、＠記分解手段は遠点からのビームをも受谷丁べく構成されている請求 の範囲１８に記載の装置。 ２０、＃照ビームと遠点からのビームとが変換手段に送らｎるように桝成さｎて ｉ−リ、前記変換手段はビーム頻度全域気的パラメータに変換すべく作用してお り且っノ調手段に接続さｎるべく構成されて２！ｌｌ、前把痩調手段は祠一手段 に接続ぢ７して２す、＠記制御＃手段）１＠記軸汗せ手段全起動丁べく購１戎さ ｎている請求の４α囲１９にＡａ賊の装置。 ２１Ｙ１１ｈ４手段が鉛直方間及び水平方向のエラー信号金尭生丁べく溝成さｎ て２す、前記信号は、ビーム発生符江を制卸し且っ遠点η１らのビーム刀）ら・ 清報を得るため（ｌこ５士り箪手段にス云うｎるように薄１成されている請求の 和苅２ｏに犯哉の装β。 ２２、制御叶手段がアボダイズ手段から信号を受信するように構成さｎており、 これにより制御手段は、前記アポダイズ手段からの前記信号に応答するために軸 合せ手段を起動すべく構成さｎている請求の範囲２１に記載の装置。 ２３、検索された情報が、ｔｆ価手段によって麻７沢さｎ、附記評価手段が発生 点と遠点との間の透過率パラメータの碩１１足頭を与える請求の４ｄ２２に記載 の装置。 ２４、発信点からの伝酒以前にビームが実質的にオーバーアボダイズさｎる請求 の範囲７に記載の装置。 ２５、横断方向平面内でビームを軸寸せするために少くとも２つの細合せ手段を 詮んでおり、発生ビームが発信点から伝播さｎる前に横断方向平面内で軸合せさ れるべく＠会せ手段に送られる請求の範囲２４に記載の装置。 ２６、＠会せ手段の各々を通過する除にビームにウェッジプリズムを通過し、こ ｎにより、発信点から伝搬さｎるビームの方向が実質的に正確に配向ざｎる請求 の４用２５に記載の装置。 ２７、走置手段が、足置手段通過中にビームを成子的に標識丁べく楕ｈＸ、ざｎ た葆識手収を含んで分り、附記標識手段が信号を発生子べく構成さｎて２９、削 ａＱ−直号が伝酒ビームの割片ぜを容易にするために＠汗せ手ぺにフィードバッ クざｎるように構成さｎている請求の範囲６に記載の装置。 詔、伝播ビームが前記再帰反射手段からデバイス内部の受信手段に反射される請 求の範囲５ｖＣ記載の装置。 ２９、受信手段が、選択さｎたビーム付性を電気的パラメータに変侯丁べく溝成 さｎたホトデテクタ手段を含む請求の４」２８に記載の装置。 ３０、伝播ビームが円錐定食によって遠点の１つの領域を掃引しこｎにより任意 の時点に前記領域の種々の部分に種々の強度全与えるように構成さｎて２す、検 索手段が遠点の種々の部分に於ける少くとも２つの異なる強度信号全識別する弁 別手段を含む請求の範Ｊ２４に記載の装置。 ３１、検索手段が先ず遠点かもの鉛直面内の慢要信号全弁別し、次に水平面内の 強度信号を弁別する手段ケ言む請求の範囲３０に記載の装置。 ３２、発信点のデバイスとぶ点の部分との相対位置変化が；芙索手段への信号識 別の差を生成し、前記のｙＯさ琵が発信点と遠点との間の相対移動ケ示すもので るる請求の乾田３１にａｅ域の装置。 ３３、任意の方向での信号の変化が地球のｄ々の位置の間の相対位置の変化を示 ￥信号を供給し、こｎにより犬地移助の演出を可能に丁べく構成さｎた請求の４ 占３２に記載の装置。 あ、オーバーアボダイズされたビームからの信号が、瑠加強度感度の陥凹部分を 生じ、＠記の如き強度変化を利用してビームの方向変化の測定１直が得らｎる請 求の範囲３３に記載の装置。 ３５．１つ以上の平面に於ける相対移動全検出するために、請求のｍＱ；；４２ ４に記載のデバイス多数を１つ以上の発信点に配置し、各デバイスが別々の選択 遠点に同って別今の方向でビームを伝播するように構成し、多数のデバイスから 模索さｆ′した清報全収集手段によって収集し計算手段によって比較して発信点 と遠点との間の相対位置の多方向性変化の検出全得る相対移動伏出システム。 ３６、実質的にガウスの断面強度プロフィルを有するレーザービームを利用する 装置であり、前記装置が発・信点に配置さｎるデバイスを宮んでおり、前記デバ イスが、発信点から比較的遠い地点まで伝播される前記レーザービームの発生手 段と、前記ビームを円え走ｉしこ几により発生レーザービームの少くとも一部分 を少くとも部分的にアボダイズするためのビーム定歪手段と、 発信点から前記遠点までの前記アボダイズさ２″１．たビームの伝搬方向に対し て４Ｍｍ刀向０少くとも２つの平面内で前記アポダイズされたビームを軸合ぜす るための手段と、遠点に伝搬後の前記軸合せされたアボダイズさｎたビームから 発信点と遠点との双方に於ける刀）又は双方間の安住を示す情報を検索する手段 とを含むレーザービーム利用装置。 ３７、定食手段がビームを偏向せしむべく構成さｎたプリズム手段を含んでおり 、前記プリズム手段は、ビームの非偏向軸に実質的に平行な軸の回りで回転する ように構成さｎておジ、こｎにより定歪手段からの出力は遠点で実質的に円錐机 跡を描いており、このような円逅軌跡が少くとも部分的にアポダイズさ扛たビー ムを遠点に供給丁べく得成さ扛ている請求の範囲３６に記載の装置。 あ、遠点に再婦反射手段全言んでお−リ、＠記再帰反射手段が伝播ビームをデバ イスに返送しており、軸合せさｎたアボダイズさｎたビームから清報を得るため の手段が発生点のデバイスに内蔵さｎている請求の範囲３７に記載の装置。 ３９、ビームが発信点から冥貞的に水平方向に伝搬ざｎるように購成さ扛てサー ボ手段が言まｎているとさ、前記サーボ手段が妄質的に水平な平面及び実質的に 鉛１耳な平面内でビーム金軸合せするように構成さｎた請求の範囲３８に配置の 装置。 ４０、伝播ビームが、少くとも遠点で所定ビーム・福に亘ジ実貞面に均一な時間 平均強度を維持しており、伏累屑徹が評１皿中段によって解釈さｎており、前記 評価手段は発生点とぶ点との間の透過率パラメータの測定１直を与える請求の範 ・囲３９に記載の装置。 ４１、ビーム分離手段を含んで２９晃生ビームの一部分が前記ビーム分離手段に よって分離さね遠点からのビームと比較するための参照ビームとしてデバイス円 に維持さｎる請求の開用４０に記載の装置。 ４２、参照ビームと遠点からのビームとが変換手段に送らｎるように講成されて おり、前記変換手段はビーム強ＩＫを１つ以上の離気的パラメータに変換すべく 作用しており且つ復調手段に接続されるべく構成さｎて２９、前記復調手段は制 御４１手段に接伏さｎており、前記制御手段は前記軸合せ手段を起動すべく構成 さｎている請求の砲′Ｆ！Ａ４１に占己載の装置。 ４３、制御手段が鉛直方向及び水平方向のエラー信号を発生すべく構成さＣて２ ９、前記信号は、ビーム免生荷注全市Ｉ］御し且つ遠点からのビームから情報を 侍るたりにｔｉ舅手段に送らｎるように講成さ・Ｃている請求のｆｉ５４２に記 載の装置。 ４４、制御手段がアボグイメ手段から信号を愛他−する工うに構成さｎており、 こ、ｆ’ＬＫより−ｊ＠１手段は、＠記アボタ゛イズ手段〃）らの前ム己信号に 応答するために軸合せ手段を匙＠丁べく構成ざｎている請求の範囲４３に記載の 装置。 ４５、ビームが少くとも遠点に於いては発信点からの伝僅以前に実質的にオーバ ーアボグイズさｎて２す、前記オーバーアポグイズさ′ｎ−光ビームは増那独度 感度の順回部分を与えて２９、前記の如き強度変化は地球の種々の位置の間の相 対位置変化全示す信号を供袷しこＡＫより地劾全伏出し得るべく構成さ扛て（・ る請求の範囲３７に記載の装置。 ４６、伝播ビームが遠点の１つの領域を掃引しこｎにより任意の時点に前記領域 の種々の部分に榎々の強度を与える工うに構成ざｎており、検索手段が遠点の種 々の部分に於灯る少くとも２つの異なる強度信号を識別する弁別手段を百〇請求 の乾」４５に記載の装置。 ４７、横梁手段が先ずぶ点からの鉛直ｍｌ内の頻度信号を弁別し、矢に水平面内 の５ｇｉ度信号を弁別する手段を言む請求の範囲４６に記載の装置。 ４８、発信点のデバイスと遠点の部分との相対回置変化が逆梁手段への信号戚別 の歪を生成し、前記の如き走が元１Ｍ点と遠点との間の相対移動を示すものでめ る請求の和」４７に記載の表置。 ４ｃ＋、実質的にガウスの断面強度プロフィルをＭするレーザービームを利用す る二地点間の透過率パラメータの測定−金与える透過率測定装置であり、前記装 置が発信点に配置さｎるデバイスを含んでおり、前記デバイスが、発信点カムら 比較的遠い地点まで伝播される前記レーザービームの発生手段と、前記ビームを 円錐走査しこれにより発生レーザービームの少くとも一部分を少くとも部分的に アポダイズしこ扛により少くとも遠点に於いて所定ビーム幅に亘り実質的に均一 な時間平均頻度全維持するためのビーム走置手段と、発信点から前記遠点までの 前記アポダイズされたビームの仏殿方向に対して横断方向の少くとも２つの平面 内で前記アボダイズさｎたビームを軸合せするための手段と、遠点に伝搬後の＠ 記軸合せさｎたアポダイズさｆ′したビームから発信点と遠点との闇の透過率パ ラメータを示す慣＠ヲ・暎索する手段とを含んでお９、 装置が更に遠点に再帰反射手段を詮んでお９、前記再帰反射手段は伝搬ビーム全 デバイスに返送して計り、軸合せさｎたアポダイズさｎたビームから１宵報を得 るための手段が発生点のデバイスに内、眠さｎている透過率測定装置。 ５０、実質的、にガウスの斯面強辰プロフィルを有するレーザービームを利用す る二剤点間の相対位置変化を測定する透過率測定装置であり、削占じ装置が光１ 言点に配置さｎるデバイス金言んでお９、前日ごデバイスが、発信点から比較的 遠い地点まで伝播さｎる前記レーザービームの発生手段と、前記ビームを円錐走 査しこ扛にエリ前記遠点に於いて少くともオーバーアポダイズされたビームを与 えるビーム走置手段と、発信点から前記遠点までの前記オーバーアボダイズさｎ たビームの伝搬方間に対して横断方向の少くとも２つの千囲内で前記オーバーア ポダイズさ汎たビームを抛合せするための手段と、遠点に伝搬後の＠記軸合せき れたアボダイズされたビームから発信点と遠点との間の相対位置を示す慣＠全検 索する手段とを含んでおり、 装置が更に遠点に再帰反射手段金倉んでおり、削把再帰反何手段は伝搬ビームを デバイスに返送してとり、細甘せさｎたオーハーアホタイスサ几たビームから清 報全得るための手段が発生点のデバイスに内威さｎている２８点間の相対位置変 化測定装置。 ５１、断面強度プロフィルケ有して２９前記グロフイルの最大頻度点及び変ｉＩ Ｂ点に関して実質的に対邪である峨伝放射ビームを利用する方法であり、前記方 法が、光・１百点刃）も比較的遠い点ｌで伝搬さｎる鑞磁双射ビームを発ｊ言点 に６己直さユるデバイスルＵ災いて発生させ、 発生ビームの少くとも一部分を少くとも部分的にアポダイズし、発信点から＠記 遠点までの前古ピアポダイズさｎたビームの仏殿方向に対して横断方向の少くと も１つの平面内で前記アボダイズさｎたビーム部分を軸合せし・ 遠点に伝播後の前記軸合せさｎたアポダイズさｎたビームから発信点と遠点との 双方に臂けるか又は双方の間の吻注を示す清報を検索するステップを含む電磁放 射ビームの利田方法。 ５２、発生ビームがレーザーである請求の範囲５１に記載の方法。 ５３、前記アポダイズさｎたビーム部分を伝搬方間に対して↑黄断方向の少くと も２つの平面内で畑合せすることを含む請求の範囲５２に記載の方法。 ５４、軸合せさ扛たアポダイズさｎたビームからの情報収得が発信点でデバイス 内部から侍らｎる請求のｄ」５３に記載の方法。 ５５、遠点からデバイスへの伝搬ビームの再帰反射を含む請求の範囲５４に記載 の方法。 ５６、アボダイズがビーム定食に工って行なわｎる請求の蛇」５１乃至５５のい ずｆＬ、かに記載の方法。 ５７、定歪が、ビームの円錐走査でろる請求の縄ｄ５６に記載の方法。 ５８、美質的にガウスの析、面頒度プロフィルをＭするレーザービームを利用す る方法ひあり、 発信点から比較的遠い点まで伝搬さｎるレーザービームを発信点に配置さ扛るデ バイスに於いて発生させ、白１１記ビームヶ円誰走査し、こ扛により発生レーザ ービームの少くとも一部分を少くとも部分的にアボグイズし、 発信点から前記遠点までの前記アポダイズさｎ尾ビームの伝搬方間に対して横断 方向の少くとも２つの平面に奈いて前記アボダイズさ扛たビーム部分＝ｍ合せし 、 遠点に伝飯優の前記軸合せさｎたアポダイズざ往たビームから発信点と遠点との 双方にｅけるか又は双方の間の１注を示す清報を検索するステップを含むレーザ ービームのオリ用力法。 ５９、発生ビームの一部分を分離し、前記部分を遠点かものビームと比較さｎる 参照ビームとしてデバイス内Ｖ？：、４持すること全さむ請求の範囲５８にｄじ 舐の方法。 ６０、参照ビームと、遠点からのビームとを変洟手段１ｃ供佑して出力信号を生 成し、前記変洟苧段からの信号をクーし、復調信号を制一手段に惧諾し、Ａｔ］ 把畑会せ手段を割両手段刃）らの苫号で起動するステップを百ひ請求の４囲５９ に記載の刀ε。 ６１、市＋Ｊ　ｉｉ’ｌ＋改によって鉛ｉ方向及び水平カ１司のエラー信号全発 生させ、前記１百号？ｆ：＋ｉｔ−ｍ手段に４人してビーム生成脣注を制・御し 且つ遠点かものビーム力Ｓも情報を得ることを含む請求の範囲６０に記載の方法 。 ６２、実質的にガウスの断面強度プロフィルヲ肩するレーザービームを利用して ２地点間の透過率パラメータの測定値を与える方法であり、 発信点から比較的遠い点まで伝搬さｎるレーザービームを発信点に配置さｎるデ バイスに於いて発生させ、発生レーザービームの少くとも一部分を少くとも部分 的にアボダイズすべく前記ビームを円錐走査し、これにより少くとも遠点で所定 ビーム幅に亘り実質的に均一な時間平均強度を維持し、発信点から前記遠点まで の前記アボダイズさｎたビームの伝搬方向に対して僧断方向の少くとも２つの平 面に於いて前記アボダイズさ扛たビーム部分を軸合せし、 遠点に伝搬後の前記軸合せさｎたアボダイズさ扛たビームから発信点と遠点との 双方に於けるか又は双方の間の透過ノ＜ラメータを示す清報全検索し、 遠点に於いて伝搬ビーム全デバイスに再席反射し、ｍ片ぜさルたアポグイズさｎ たビームからの清報を発生点のデバイス内から得る ステップ全さむ透過率パラメータの測定力法。 ６３、実質的にガウスの断面強度プロフィルを有するレーザービームを利用して ２地点間の相対位置変化全測定する方法であり、発信点から比較的遠い点まで伝 搬さｎるレーザービームを発信点に配置さｎるデバイスに於いて発生させ、発生 レーザービームを円錐走査し、これにより前記遠点で少くともオーバーアボダイ ズさｎたビームを与え、 発信点から前記遠点１での前記オーバーアボダイズさｎたビームの伝搬方向に対 して慣断刀向の少くとも２つの平面に於いて前記オーバーアポダイズさｎたビー ム部分Ｗ＝合せし、遠点に伝ｉＪＧ後の前記軸合せさ扛たオーバーアボダイズさ れたビーム力λも発信点と遠点との間の相対位置を示す清報を検索し、遠点に於 いて仏殿ビームをデバイスに再帰反射し、＠合せさｎたオーバーアポダイズさｎ たビームからの清報全発生点のデバイス内から得る ステップを詮む２地点間の相対侃直変化の測定力法。