JPH09229686A

JPH09229686A - データを決定し伝達する装置及び方法

Info

Publication number: JPH09229686A
Application number: JP8073323A
Authority: JP
Inventors: G Dan Jeremy; ジェレミー・ジー・ダン
Original assignee: LASER TECHNOL Inc
Current assignee: LASER TECHNOL Inc
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】許可の必要なラジオ周波数を使用しない測量
装置を提供する。【解決手段】装置（１０）は選択した標的の位置デー
タを決定するレーザー測量装置（１２）を有する。レー
ザー測量装置は標的に伝達され標的から反射される光パ
ルスを発生させる。レーザー測量装置は光パルスの伝達
及び反射に応じて標的に対するレンジを決定する。ま
た、測量装置は装置と標的との間の水平及び垂直角度を
決定する。レンジ及び水平、垂直角度の値は位置データ
を構成する。決定後、位置データは光パルスで変調さ
れ、遠方の位置へ伝達される光信号を形成する。選択し
た標的を遠方の位置に位置決めしたとき、位置データを
決定するために使用したものと同じ光パルスを使用し
て、位置データ伝達のための光信号を形成し、光パルス
は位置データの決定及び標的へのデータの伝達に同時に
利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般には位置決定装
置に関する。詳細には、本発明は選択した標的（目標）
に関連する位置データを決定し、光信号を利用してその
データを選択した標的に伝達する装置及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】作図(mapping) 及び測量作業に必要なデ
ータの収集を容易にするために種々の型式の測量装置及
び方法を利用できる。

【０００３】例えば、本出願人に係る米国特許第５，２
９１，２６２号明細書は選択した標的に関連する位置デ
ータを決定するように作動できるレーザー測量装置を開
示している。このレーザー測量装置は標的に向かう赤外
レーザーパルスを発生させる。選択した標的へのレーザ
ーパルスの伝達及び測量装置へ戻るレーザーパルスの反
射により、レーザー測量装置と選択した標的との間のレ
ンジを決定できる。この測量装置はまた、測量装置と選
択した標的との間の水平方向及び垂直方向の角度をも決
定する。水平方向及び垂直方向の角度は、測量装置と標
的との間のレンジと共に、選択した標的の位置を特定す
る位置データを構成する。

【０００４】また、米国コロラド州８１１１２、サウス
・タクソン・ウエイ(South TucsonWay)７０７０在住の
レーザー・テクノロジー社(Laser Technology, Inc.)か
ら入手できる手持ち式の測量装置は、選択した標的の位
置を特定する位置データを構成するレンジ、水平角度及
び垂直角度を決定する。レーザー測量装置により決定さ
れた位置データは、測量装置により収集されたデータを
記録するデータ貯蔵部へ供給される。

【０００５】ＨＹＤＲＯII（ｔｍ）レーザー測量装置及
びシステムも上記レーザー・テクノロジー社から入手で
きる。測量レーザーは、この測量レーザーと選択した標
的との間のレンジを決定する。セオドライトは測量レー
ザーと選択した標的との間の水平方向及び垂直方向の角
度を決定する。レンジの値と水平方向及び垂直方向の角
度の値は連続波ラジオ周波数信号を変調する連続波ラジ
オ回路へ供給される。変調されたラジオ周波数信号は遠
方への送信を行うラジオトランスミッタにより発生され
る。ＨＹＤＲＯII（ｔｍ）レーザー測量装置及びシステ
ムは水中作図作業において特に有用である。水深を決定
するために使用される船上索底（水深測定）装置は測定
した水深を表すデータを船上データ貯蔵装置へ供給す
る。船上ラジオレシーバは受信した信号を復調し、信号
の値は船上データ貯蔵装置に記憶される。レーザー測量
装置により決定されたデータと水深測定装置により収集
されたデータとを相関関係づけることにより、水中作図
が可能となる。

【０００６】同様のレーザー測量装置を他の応用に利用
して、レーザー測量装置により収集したデータを遠方の
位置へ伝達できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】連続波ラジオ周波数信
号を発生させてデータを遠方の位置へ伝達する既存のレ
ーザー測量装置は、データを遠方の位置へ伝達するのに
十分な程度に作動できる。しかし、長年にわたり、政府
等はラジオ周波数信号の送信を規制してきた。長年にわ
たり、ラジオトランスミッタによる送信は許可を必要と
している。政府等が管轄する種々の地理学上の地域にお
いてレーザー測量装置を使用しようとする場合には、ラ
ジオトランスミッタの使用について複数の許可を得なけ
ればならないこともある。ラジオトランスミッタの使用
についての必要な許可の取得は官僚上の責任問題となり
やすい。また、連続波変調技術による情報のラジオ伝達
はラジオ周波数干渉即ち周波数ドリフトの影響を受け易
い。

【０００８】政府の許可を必要としない伝達（送信）機
構によりデータを収集できそのデータを遠方の位置へ伝
達できるレーザー測量装置が有利である。

【０００９】以上の状況及び測量装置に関するその他の
背景情報に鑑み、本発明の有効な改良がなされた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、選択した標的
による関連する位置データを決定し、その位置データを
遠方の位置へ伝達するための有効な装置、方法及びシス
テムを提供する。位置データを変調して、光パルスから
成るデジタル光信号を形成する。光信号は遠方に位置し
たレシーバに伝達される。

【００１１】測量装置は選択した標的に伝達される光パ
ルスを発生させる光発生素子を有する。光パルスを選択
した標的に伝達しこれを測量装置へ反射させるに要する
時間に基づき、測量装置と選択した標的との間のレンジ
を決定できる。セオドライトその他の角度決定装置は、
測量装置と選択した標的との間の水平方向及び垂直方向
の角度の値を決定する。レンジの値と水平方向及び垂直
方向の角度の値は、測量装置の光発生素子により発生さ
れた光パルスで変調される。光発生素子は選択した位置
に対するレンジの決定及び遠方の位置への位置データの
伝達に双方に使用される。

【００１２】光信号は遠方に位置した光レシーバに伝達
される。ラジオ周波数信号の伝達に関して許可が必要な
のとは異なり、光信号の発生に関しては許可を必要とし
ない。更に、測量装置がラジオ周波数トランスミッタを
必要としないので、ラジオ周波数トランスミッタに関連
するすべてのコストを節約できる。また、光信号はラジ
オ周波数干渉即ち周波数ドリフトの影響を受けない。

【００１３】光信号レシーバは遠方に位置し、伝達され
る光信号を受信する。光信号レシーバにより受信された
光信号の値は遠方に位置したデータ貯蔵（記憶）装置に
記憶される。遠方の位置で収集された付加的なデータも
光信号レシーバに記憶させることができる。選択した標
的が光信号を伝達できる程度の遠方位置に位置する場合
は、光発生装置により発生された光信号を形成する光パ
ルスを使用して、レンジデータを決定すると共に、デー
タを遠方位置へ伝達できる。すなわち、先の測定中に測
定された位置データその他のデータは、次の測定中に遠
方位置へ伝達できる。

【００１４】本発明は水路測量学的な作図の応用に有効
に利用できる。測量装置は基準位置に設けられ、水深測
定装置が位置する選択した標的の位置データを決定す
る。水深測定装置と一緒に位置した光レシーバは測量装
置により発生された光信号を受信し、光信号を表す値及
び水深測定装置により収集されたデータを記憶する。

【００１５】それ故、本発明によれば、選択した標的の
少なくとも相対位置を表す位置データを決定し、その位
置データを遠方の位置へ伝達するための装置が提供され
る。光発生装置は光パルスを発生させる。光発生装置に
連結された位置決定装置は選択した標的の少なくとも相
対位置を表す位置データを決定する。変調装置は光発生
装置及び位置決定装置に連結され、位置決定装置により
決定された位置データを受け取る。変調装置は、光発生
装置により発生された光パルスを、遠方の位置へ伝達す
るための位置信号として変調する。

【００１６】本発明の別の実施例においては、光信号レ
シーバは遠方の位置に配置され、光発生装置により発生
された光パルスの形をした光信号を受信する。データ貯
蔵装置も遠方の位置に設けられ、光信号レシーバに伝達
された光信号の値を記憶する。付加的なデータをデータ
貯蔵装置に記憶させることもできる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る装置１０を示
す。この装置１０は選択した標的を表す位置データを決
定し、この位置データを遠方の位置へ伝達する。図１に
示す実施例においては、選択した標的と遠方の位置とは
同じ場所にある。

【００１８】装置１０は測量装置（図示の実施例では、
レーザー測量装置）１２を有する。代わりに、測量装置
１２は別の型式の光学的な光発生測量装置とすることが
できる。測量装置１２は光パルスを形成するレーザーパ
ルスを発生させるレーザー光発生器１４を有する。光発
生器１４により発生された光パルスは選択した標的上に
位置する光反射器１８及び光レシーバ２０に伝達され
る。

【００１９】光反射器１８は伝達された光パルスを反射
し、測量装置１２へ戻す。

【００２０】測量装置１２はまた、光反射器１８により
反射された光パルスを検出すための光検出及び処理回路
２２を有する。光検出及び処理回路２２は、この光検出
及び処理回路２２が反射光パルスを受けたときの時間を
表示する信号を発生させ、これらの信号は位置決定装置
２４に供給される。位置決定装置２４は光発生器１４に
も接続していて、光発生器１４が光パルスを発生させる
時間を表示する。位置決定装置２４は、光発生器１４が
光パルスを発生させたときの時間と光検出及び処理回路
２２が反射光パルスを受けたときの時間との間の時間差
の決定に応答して、レーザー測量装置１２と選択した標
的との間のレンジの値を決定する。

【００２１】レーザー測量装置１２はまた、レーザー測
量装置１２と選択した標的との間の水平方向及び垂直方
向の角度を決定する角度決定装置２８を有する。角度決
定装置により決定された水平方向及び垂直方向の角度も
位置決定装置２４に供給される。

【００２２】位置決定装置２４はライン３０上に位置デ
ータを発生させる。位置データは測量装置１２と選択し
た標的との間のレンジの値、水平方向の角度の値及び垂
直方向の角度の値を含む。ライン３０は光モジュレータ
３２に接続され、光モジュレータ３２は位置決定装置２
４により発生された位置データを受け取ることができ
る。

【００２３】光モジュレータ３２は、光発生器１４によ
り発生された光パルスのうちの隣接する光パルスの間隔
を変更することにより位置データを光パルスに変調す
る。位置データで変調された一連の光パルスは光レシー
バ２０に伝達される光信号を形成する。

【００２４】光レシーバ２０は、これへ伝達された光信
号の隣接して位置するパルス間の間隔を決定する。光レ
シーバ２０に伝達された光信号の光パルス間の間隔を適
当に決定することにより、光レシーバ２０は選択した標
的に関連する位置データを決定する。光レシーバ２０に
より受信された位置データの値はライン３８を介して光
レシーバに接続されたデータロッジャー又はコンピュー
タの如きデータ貯蔵装置３６に記憶される。

【００２５】装置１０は更に、データ貯蔵装置３６に記
憶させるためのデータを取得するデータ取得装置４０を
有する。データ取得装置４０及びデータ貯蔵装置３６は
ライン４２により接続されている。データ取得装置４０
により得られたデータはレシーバ２０により受信された
位置データと一緒にデータ貯蔵装置３６に記憶される。
光レシーバ２０に伝達された位置データ及びデータ取得
装置４０により得られたデータはデータ貯蔵装置３６に
記憶されるので、データ取得装置４０により得られたデ
ータは光レシーバ２０に伝達された位置データと相関関
係を持たせることができる。例えば地形学上の地図を得
るのに必要なすべてのデータ、装置１０の作動により、
データ貯蔵装置３６に記憶させることができる。

【００２６】装置１０は、光反射器１８、光レシーバ２
０、データ貯蔵装置３６及びデータ取得装置４０を備え
た選択した標的の位置が刻々と変化す場合（例えば、こ
れらの素子１８、２０、３６、４０が船に搭載されてい
る場合、車両に搭載されている場合、または、個人に携
帯されて別々の位置に位置決めされる場合）に特に有用
である。別々の位置に位置決めされる場合は、データ取
得装置４０は素子が存在している位置に関連するデータ
を取得し、光レシーバ２０は素子が存在する位置のレー
ザー測量装置１２により決定された位置データを受信す
る。データ貯蔵装置３６は、位置データ及びデータ取得
装置４０により得られた付加的なデータを利用する作図
その他の測量操作を遂行するのに必要なすべての情報を
記憶する。

【００２７】図２は本発明の一実施例に係るレーザー測
量装置１２を示す。測量装置１２は基準位置又はこの基
準位置に対して既知の関係を有する位置に位置決めされ
る。

【００２８】光発生器１４を構成するレーザー光発生器
及び光検出及び処理回路２２を構成するレーザー光レシ
ーバは共通のハウジング５０内に収容される。ハウジン
グ５０は光伝達部分５２、５４を有する。光伝達部分５
２、５４は発生器１４からのレーザー光の伝達及び回路
２２で反射されたレーザー光の受領を可能にする。位置
決定装置２４（図１）及びモジュレータ３２（図１）を
構成する回路もハウジング５０内に収容される。望遠照
尺５５はハウジング５０上に装着され、オペレータが測
量装置１２を選択した標的に照準を合わせることができ
る。選択した標的に照準を合わせた後、オペレータは手
動トリガを作動させ、光発生器１４により光パルスを発
生させる。

【００２９】ハウジング５０は図１に示す角度決定装置
２８を構成するセオドライト５６に装着される。セオド
ライト５６は測量装置１２と選択した標的との間の水平
方向及び垂直方向の角度を決定し、角度の値を表す信号
を発生させるように作動する。セオドライト５６は更
に、装置１２のオペレータが、望遠照尺５５の代わり
に、測量装置１２を選択した標的に照準を合わせるため
に使用できる照準機構５７を有する。

【００３０】ハウジング５０は、このハウジング５０及
びその中に収容された光発生器１４や光検出及び処理回
路２２が、適当な枢動機構５８を介して、セオドライト
５６に関して限られた枢動運動を行えるような態様で、
セオドライト５６上に装着されている。そして、無端接
線機構６０により、セオドライト５６及びハウジング５
０の回転が可能となっている。無端接線機構は作動レバ
ー６２を回転させることにより手動で作動できる。

【００３１】電力ケーブル６４は適当な電源（例えば１
２ボルトの直流電圧を供給できるもの）から測量装置１
２へ電力を供給する。電力ケーブル６４はインターフェ
イス６８に接続される。インターフェイス６８はケーブ
ル７０によりセオドライト５６に接続され、セオドライ
ト５６により決定された垂直方向及び水平方向の角度を
表す信号がこのケーブル７０上に発生する。インターフ
ェイス６８は更に、ケーブル７２を介してハウジング５
０内の回路に接続されている。ケーブル７２はハウジン
グ５０内の回路へ電力及びセオドライト５６により決定
された垂直方向及び水平方向の角度を表す信号を供給す
るためのラインを含む。位置決定装置２４及び光モジュ
レータ３２を構成する回路は光発生器１４により発生さ
れた光パルス間の間隔を制御するように上述の方法で作
動できる。

【００３２】図３は選択した標的上に位置する光反射器
１８及び光レシーバ２０を示す。光反射器１８及び光レ
シーバ２０は適当な支持表面の上方へ延びるように支持
された中央のシャフト８０のまわりに支持される。反射
器１８は複数個（図では８個）の外側に向いて放射方向
に位置したプリズム８２を有する。プリズム８２は２つ
の垂直位置でシャフト８０に支持され、第１の高さで支
持されたプリズム８２は第２の高さで支持されたプリズ
ム８２からオフセットしていて２つのプリズム８２のリ
ング（環体）を形成する。これらのプリズム８２は、少
なくとも１つのプリズム８２がレーザー測量装置１２に
対する反射器１８の方位に関係なくレーザー測量装置１
２（図１）に対面するように、配置されている。反射器
１８を使用すると、レーザー測量装置１２によって伝達
される反射光のための高効率の反射器を形成することに
よりレーザー測量装置１２の操作性の範囲が増大する。

【００３３】光レシーバ２０は光エネルギを電気信号に
変換するための複数個の光検出器８４で構成される。各
光検出器８４はレシーバ回路に接続され、好ましくは、
光レシーバは特定の光検出器８４にそれぞれ関連する複
数個の別個のレシーバから成る。プリズム８２と同様、
各光検出器８４は中央シャフト８０のまわりで外側に向
いて放射方向に位置し、光検出器８４のリング（環体）
を形成する。少なくとも１つの光検出器８４はレーザー
測量装置１２に対するレシーバ２０の方位に関係なくレ
ーザー測量装置１２（図１）により発生せしめられた光
パルスを受け取るように位置している。光レシーバ２０
はケーブル８６を介して適当な電源により付勢され、レ
シーバ２０により発生した電気信号はケーブル８８を介
してデータ貯蔵装置３６（図１）に供給される。

【００３４】レーザー測量装置１２の回路を図４に示
す。レーザー測量装置１２は米国特許第５，２９１，２
６２号明細書に開示された対応する構造に類似してい
る。上記米国特許第５，２９１，２６２号明細書に開示
されたものとは異なり、レーザー測量装置１２は更に、
レーザー測量装置により発生した隣接する光パルス間の
間隔を制御する回路を有する。

【００３５】レーザー測量装置１２はマイクロプロセッ
サ９６、メモリーユニット９８及び発振器１０２を備え
たマイクロコントローラ９４を有する。マイクロコント
ローラ９４の諸素子は低電圧電源９５に対する接続によ
り適当に付勢される。電源９５はまた、レーザー測量装
置１２の他の素子をも付勢する。マイクロプロセッサ９
６及びメモリーユニット９８はバス（母線）１０４を介
して相互接続され、マイクロプロセッサ９６はデータバ
ス１０６を介してレーザー測量装置１２の他の回路に接
続される。プロセッサ９６はまた、論理制御ライン１０
８を介してレーザー測量装置１２の他の回路に接続され
る。

【００３６】メモリーユニット９８はバス１１２を介し
てデータ入出力回路１１０に接続される。このデータ入
出力回路はＵＡＲＴ１１４と、ディスプレイ１１６と、
キーパッド１１８とを有する。ＵＡＲＴ１１４、ディス
プレイ１１６及びキーパッド１１８はデータバス１０６
に接続する。レーザー測量装置１２と選択した標的との
間の水平及び垂直角度を決定するセオドライト５６はケ
ーブル７０（図２）を介してＵＡＲＴ１１４に接続され
る。セオドライト５６により決定された水平及び垂直角
度はＵＡＲＴ１１４を介してマイクロコントローラ９４
に供給される。

【００３７】プロセッサ９６から延びる論理制御ライン
１０８は光検出及び処理回路２２と光発生器１４とに接
続される。

【００３８】詳細には、光発生器１４は高電圧電源１２
２を備え、論理制御ライン１０８は光発生器１４の高電
圧電源１２２に接続される。高電圧電源１２２はレーザ
ーパルス発生器１２４に接続される。また、論理制御ラ
イン１０８はレーザーパルス発生器１２４に接続されて
いる。レーザーパルス発生器１２４は更にライン１２８
を介してレーザーパルス間隔カウンタ１２６に接続して
いる。レーザーパルス間隔カウンタ１２６はレーザー測
量装置１２の光モジュレータ３２を形成し、データバス
１０６及び論理制御ライン１０８に接続されている。レ
ーザーパルス間隔カウンタは計数値（カウント値）に従
ってカウンタ１２６を計数させるマイクロプロセッサ９
６により制御される。カウンタ１２６が計数を完了した
とき、ライン１２８上に発生した信号がパルス発生器１
２４を介して光パルスを発生させることができる。レー
ザーパルス間隔カウンタ１２６は別個の素子として図４
に示されているが、マイクロプロセッサ９６に一体的に
組み込んでもよい。

【００３９】レーザーパルス発生器１２４はコリメータ
１３２を介して伝達される光パルスを発生させる。光パ
ルスは選択した標的１３６に伝達される波形１３４とし
て示してある。波形１３８にて示す反射パルスは光検出
及び処理回路２２により受信される。光検出及び処理回
路２２はコリメータ１４０と、フィルタ１４２と、光検
出器１４４と、信号処理及び増幅回路１４６と、タイミ
ング分析回路１４８とを有する。タイミング分析回路は
データバス１０６及び論理制御ライン１０８に接続され
る。

【００４０】光発生器１４の高電圧電源１２２は更に光
検出及び処理回路２２の光検出器１４４に接続され、こ
の光検出器１４４はレーザーパルス発生器１２４により
発生せしめられた光パルスの向き直り部分（波形１５２
にて示す）を受け取るように作動する。レーザーパルス
発生器１２４により発生せしめられた光パルスの向き直
り部分はタイミング基準信号を形成するために使用され
る。この向き直り部分は基準パルスを形成する。

【００４１】光発生器１４、及び、光検出及び処理回路
２２は、レーザー測量装置１２と（光パルスを反射させ
る）選択した標的１３６との間のレンジを決定できるよ
うに光パルスを発生し、受信する。選択した標的１３６
から反射された光パルスはフィルタ１４２により濾過さ
れる。フィルタ１４２はレーザーパルス発生器１２４に
より発生せしめられた光パルスの周波数に対応する波長
を有する信号を通過させる。好ましくは、フィルタ１４
２は狭帯域干渉フィルタとする。

【００４２】光発生器１４、及び、光検出及び処理回路
２２の作動は論理制御ライン１０８を介してマイクロコ
ントローラ９４の作動により制御される。オペレータは
手動トリガ１５２を適当に作動させることによりレーザ
ー測量装置１２の作動を開始させる。本発明の１実施例
においては、レーザー測量装置の作動は入出力回路１１
０に接続した装置を介して開始させることもできる。

【００４３】マイクロコントローラ９４は、選択した標
的１３６への光パルスの伝達及び標的から反射された反
射光パルスの受信に必要な時間の値を決定することによ
り、レーザー測量装置１２と選択した標的１３６との間
のレンジの値を決定する。また、マイクロコントローラ
９４はＵＡＲＴ１１４を介してセオドライト５８により
決定された水平及び垂直角度の値を受け取るように接続
されている。水平及び垂直角度の値と、選択した標的へ
のレンジの値とが、レーザー測量装置１２に関する選択
した標的の位置を表す位置データを形成する。

【００４４】位置データの値に応じて、マイクロコント
ローラ９４はレーザーパルス間隔カウンタ１２６を選択
された計数値でプリセットさせる。カウンタ１２６が選
択された計数値を計数したとき、ライン１２８上に発生
した信号により、レーザーパルス発生器１２４が光パル
スを発生させることができる。レーザーパルス発生器１
２４により発生せしめられた光パルスは、レーザー測量
装置１２の作動中に決定された位置データの値に対応す
るインターバル（間隔）だけ互いに離れている。それ
故、レーザー測量装置１２の作動中に発生した光パルス
は、選択した標的を表す位置データを決定するため及び
その位置データを遠方の位置へ伝達するために使用され
る。

【００４５】本発明の更に別の実施例においては、レー
ザー測量装置１２により付加的なデータを伝達すること
ができる。例えば、このような付加的なデータは、キー
パッド１１８、又は、レーザー測量装置１２に適当に接
続された外部装置を介して、手動で入力できる。

【００４６】図４は更に、磁気コンパス１６６、電解チ
ルト（傾斜）センサ１６８、温度センサ１７０及び信号
コンディショナー１７２をも示し、これらは破線の囲い
にて示す。これらの素子１６６−１７２は本発明の別の
実施例におけるレーザー測量装置１２の一部を構成す
る。素子１６６−１７２はセオドライト５６に置き換え
ることができ、レーザー測量装置１２と選択した標的１
３６との間の水平及び垂直角度の値を決定するように作
動する。素子１６６−１７２はレーザー測量装置１２の
ハウジング５０（図２）内に収納できるので、セオドラ
イト５６の代わりに素子１６６−１７２を用いた実施例
は、レーザー測量装置１２を携帯用にすべき場合に、望
ましい。

【００４７】図５は本発明の代表的な実施例により発生
せしめられる光信号のタイミング特性を示す。レーザー
測量装置１２により決定される位置データは隣接する光
パルス１７８間のタイミング間隔を決定できるので、光
信号はパルス位置変調信号を形成する。

【００４８】光パルスが発生する平均割合は、クラスI
のレーザー装置により発生せしめられる光の最大許容平
均エネルギレベルを越えないように選定してある。詳細
には、光パルスを発生させる平均割合は、６，０００マ
イクロ秒の隣接する光パルス間の平均間隔に対応するよ
うに選定される。

【００４９】レーザー測量装置１２の作動レンジが約１
００，０００フィート（約３０ｋｍ）であるから、１０
０，０００フィート（約３０ｋｍ）の距離での選択した
標的への光パルスの伝達及びレーザー測量装置１２へ戻
るパルスの反射に対しては、約２００マイクロ秒が必要
となる。それ故、光パルス間の６，０００マイクロ秒の
平均間隔は、選択した標的にへの光パルスの伝達及び選
択した標的からの反射光パルスの受信に必要な時間より
大きい。

【００５０】好ましくは、光信号は同期ブロック及びデ
ータブロックを含む。（図５の左側部分に示す）同期ブ
ロックの光パルスは光レシーバ２０の回路をレーザー測
量装置１２の回路と同期させるために使用される。レー
ザー測量装置１２により決定された位置データは光信号
の（図５の右手側に部分として示す）データブロック内
に収納される。

【００５１】光パルス間の平均間隔はＴＤＡＶＧ（図
５）にて示す。パルスの平均間隔は６，０００マイクロ
秒であるが、任意の２つの隣接するパルス間の間隔は異
なることもあり、隣接するパルス間の間隔は最小値（Ｔ
ＤＭＩＮ）と最大値（ＴＤＭＡＸ）との間の任意の値
とすることができる。光パルス１７８は各パルス１７８
のまわりに位置したブロック１８２（点線で示す）によ
り表される時間期間内の任意の時期に発生させることが
できる。

【００５２】図５に示す実施例においては、光パルスは
１５ナノ秒のパルス幅を有する。これらのパルスは６マ
イクロ秒の時間期間として定められた時間スロット内で
発生せしめられる。時間スロットの時間期間はＴＮ（図
５）にて示す。２５６（２⁸）個の時間スロット１８４
が図５の拡大部分に示されている。１５ナノ秒の期間を
有する光パルスを選択されたスロット１８４内で発生さ
せることができる。１５ナノ秒の光パルスを２５６個の
異なる時間スロットの任意の１つ内で発生させることが
できるので、隣接する光パルス間の最小間隔は４，４６
４（＝６，０００−１，５３６）マイクロ秒となり、隣
接する光パルス間の最大時間差は７，５３６（＝６，０
００＋１，５３６）マイクロ秒となる。

【００５３】光パルスを発生できる２５６個の異なる時
間スロットが存在するため、８ビットのデータを各後続
の光パルスにて伝達することができる。図５の例におい
ては、データブロックは３０個の光パルス（即ち、ｍ＝
３０）で構成され、３０個の光パルスの各隣接するパル
ス間の間隔が８ビットのデータを画定する。（それぞれ
８ビットのデータを伝達する）３０個のパルスから成る
データブロックの伝達により、選択した標的の位置を特
定するのに必要な位置データの伝達が可能になる。他の
タイミング及び変調方法を用いることにより、伝達すべ
き他のデータ量を得ることができる。

【００５４】同期ブロックの光パルスは７，６００マイ
クロ秒の時間間隔（ＴＳ）だけ離れている。７，６００
マイクロ秒の時間間隔だけ離れた光パルスを受け取る光
レシーバは離間したパルスを翻訳し、同期ブロックを形
成する。光パルス間の間隔が７，６００マイクロ秒より
小さい場合は、光レシーバは光信号の情報内容を決定す
る。

【００５５】図５に示すタイミング方法は単なる例示に
すぎない。もちろん、遠方の位置へ伝達される光信号を
形成するために位置データを変調できる他のタイミング
方法を使用することもできる。また、上述のように、同
様の方法で、付加的なデータを伝達してもよい。上述の
タイミング方法は、レーザー光伝達の最大許容エネルギ
レベルを越えることなく、遠方の位置へ所望量のデータ
を伝達できる。多重ビット（図示の実施例では、８ビッ
ト）のデータを各後続の光パルスにて伝達することがで
きるので、データの有効な移送が可能となる。

【００５６】パルス間の時間間隔がパルス幅に比べて極
めて大きいので、パルスを受け取るレシーバ２０は入力
された光パルスの広範囲にわたって作動することができ
る。

【００５７】図６はレーザー測量装置１２により発生せ
しめられた光信号を受信する光レシーバ２０の一部を示
す。上述のように、光レシーバは複数個の光検出器８４
を有する。各検出器８４は広角レシーバ１８６又は狭角
レシーバ１８８を介して光パルスを受け取る。（図６に
例示の目的で示した）単一の狭角レシーバは最下方の光
検出器８４に接続できる。狭角レシーバ１８８を使用す
ると、装置１０の作動レンジを増大させることができ
る。吸収フィルタ１８９は広角レシーバ１８６により受
け取られた光パルスを濾過し、狭帯域干渉フィルタ１９
１は狭角レシーバ１８８により受け取られた光パルスを
濾過する。光信号を形成するパルスが１以上の光検出器
８４により受信され、検出されたとき、その光検出器８
４は、光パルスを、複数の各光検出器８４に関連する信
号処理及び増幅回路１９４へ供給される電気信号に変換
する。各信号処理及び増幅回路１９４は総合器２００を
介してレーザーパルス間隔タイマー１９８に接続され
る。タイマー１９８はライン２０４を介してクロック発
信器２０２により発生せしめられたクロック信号を受信
する。クロック発信器はクリスタル２０５に接続してい
る。１以上の光検出器８４が伝達された光信号の光パル
スを同時に検出することができるが、光パルスを検出し
た光検出器８４により発生せしめられた信号は同一であ
り、総合器２００により発生せしめられた信号は、関連
する光検出器８４により受信された光パルスを受け取る
任意の回路１９４によって発生せしめられる信号に対応
する。すなわち、総合器２００は論理ＯＲゲートと等価
の機能を果たす。

【００５８】レーザーパルス間隔タイマー１９８は１以
上の光検出器８４により検出された隣接する光パルス間
の時間間隔を決定し、マイクロプロセッサ２１０に接続
したデータバス２０８上に決定信号を発生させる。レー
ザーパルス間隔タイマー１９８は検出器８４により受信
された光信号を表す信号を変調するモジュレータとして
機能する。タイマー１９８により発生せしめられた信号
に応答して、マイクロプロセッサ２１０はレシーバへ伝
達される位置データを決定する。図にはタイマー１９８
を別個の素子として示してあるが、タイマー１９８はマ
イクロプロセッサ２１０に組み込んでもよい。マイクロ
プロセッサはクリスタル２１１に接続されている。マイ
クロプロセッサ２１０はデータバス２０８上及びレーザ
ーパルス間隔タイマー１９８に接続した論理制御ライン
２１２上に信号を発生させる。

【００５９】メモリー素子２１４、ＵＡＲＴ２１６及び
ディスプレイ素子／キーパッド入力器２１８はマイクロ
プロセッサ２１０に接続され、マイクロプロセッサと通
信を行う。ＵＡＲＴ２１６は図１に示すデータ貯蔵装置
３６へのレシーバ２０の接続を可能にする。

【００６０】レシーバ２０は更に、低電圧電源２２０
と、光検出器バイアス電源２２２とを有する。電源２２
０はレシーバ２０の大半の回路を付勢し、光検出器バイ
アス電源は例えばＰＩＮダイオードから成る光検出器８
４を付勢する。

【００６１】レシーバ２０のマイクロプロセッサ２１０
は光信号の隣接するパルス間の所定の間隔に応じてレシ
ーバ２０に伝達される位置データを決定する。

【００６２】図７は本発明の実施例に係る装置１０の水
路測定への応用を示す。この装置１０は水２２４に作図
を施すために利用される。レーザー測量装置１２は基準
位置に位置し、光反射器１８及び光レシーバ２０は水に
浮かんだ船２２６に装着される。測量装置１２は船２２
６の位置を決定し、少なくとも船２２６の位置を表す位
置データを光レシーバ２０に伝達する。光レシーバ２０
により受信された位置データはデータ貯蔵装置３６に記
憶される。データ取得装置（この例では、測深器）４０
は船２２６の直下の水２２４の水深を決定し、測深器の
より得られたデータはデータ貯蔵装置３６に記憶され
る。水２２４に作図を施すために必要なすべてのデータ
はデータ貯蔵装置３６に記憶される。貯蔵装置３６に記
憶されたデータを適当に利用することにより、水２２４
に作図を施すことができる。

【００６３】装置１０のこの水路測定への応用は浚渫作
業にとって特に有用である。装置１０は作図を行うため
に利用でき、浚渫作業は水に対する作図に応じて遂行さ
れる。浚渫作業を行った後、作図作業を再度行って、浚
渫作業が十分に行われたか否かを判定する。

【００６４】図８は本発明の実施例に係る装置１０の別
の応用を示す。この例では、装置１０は陸地２３０に対
して作図を施すために利用される。レーザー測量装置１
２は基準位置に位置し、光反射器１８及び光レシーバ２
０はシャフト部材２３２に支持される。光反射器１８は
単一のプリズム８２で構成することができ、光レシーバ
２０は単一の光検出器８４で構成することができる。シ
ャフト部材２３２を持った操作者は、測量装置１２によ
り発生された光パルスを受け取れるように、測量装置１
２に関して光反射器１８及び光レシーバ２０を方位決め
する。レシーバ２０に伝達された位置データはデータ貯
蔵装置３６に記憶される。好ましくは、データ貯蔵装置
３６はデータの手動入力をも許容し、手動で入力された
データとレシーバ２０に伝達された位置データとの間に
相関関係をもたせることができる。

【００６５】測量装置１２により決定された位置データ
は遠方の位置へ伝達される光信号を形成するために利用
できるので、測量装置１２のオペレータは位置データを
遠方の位置へ伝達するための周波数許可を得る必要がな
い。光信号を形成するために位置データを変調する変調
方法を適当に選択することにより、測量装置１２により
発生される光信号のエネルギレベルをクラスIのレーザ
ー作業で許される所定の最大エネルギレベル以下に抑え
ることができる。また、測量装置１２と選択した標的と
の間のレンジを決定するために使用されるものと同じ光
パルスを使用して、選択した標的に位置データを伝達す
ることもできる。それ故、位置データを決定すると共
に、その位置データを選択した標的に伝達するために、
単一の光発生器１４を使用することができる。

【００６６】以上、現時点で好ましいと思われる実施例
につき本発明を説明したが、これは単なる例示にすぎ
ず、本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る装置の機能ブロック線
図である。

【図２】本発明の一実施例に係る図１の装置の一部を構
成するレーザー測量装置の斜視図である。

【図３】図１に示す装置の一部を構成する光レシーバの
斜視図である。

【図４】図２に示すレーザー測量装置の機能ブロック線
図である。

【図５】本発明の一実施例に係るレーザー測量装置によ
り発生される光信号を示すタイミングチャートで、拡大
部分は光信号の光パルスを発生させる時間スロットを示
す図である。

【図６】図３に示す光レシーバの一部の機能ブロック線
図である。

【図７】水に対する作図に利用した図１の装置の斜視図
である。

【図８】陸地に対する作図に利用した図１の装置の斜視
図である。

【符号の説明】

１０装置１２レーザー測量装置１４光発生器１８光反射器２０光レシーバ２２光検出及び処理回路２４位置決定装置２８角度決定装置３２光モジュレータ３６データ貯蔵装置４０データ取得装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年６月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

フロントページの続き (71)出願人 596042394 7070 ＳｏｕｔｈＴｕｃｓｏｎＷａｙ，Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ 80112，ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】選択した標的の少なくとも相対位置を表
す位置データを決定し、この位置データを遠方の位置へ
伝達する装置において、上記選択した標的への伝達を行うための光パルスを発生
させる光発生手段と；上記光発生手段に接続され、上記
選択した標的からの光パルスの反射に応答して当該選択
した標的の少なくとも相対位置を表す位置データを決定
するための位置決定手段と；上記光発生手段に接続さ
れ、上記位置決定手段により決定された位置データを受
け取るように接続された変調手段であって、当該光発生
手段により発生せしめられた光パルスを上記位置データ
で変調し、遠方の位置へ伝達するための光パルスの光信
号を形成する変調手段と；から成ることを特徴とする装
置。
【請求項２】上記光発生手段及び上記位置決定手段が
共働して、当該位置決定手段と上記選択した標的との間
のレンジ値を決定するためのレーザー測定装置を構成す
ることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】上記位置決定手段が、上記選択した標的
に設けられ当該標的に伝達された光パルスを反射させる
反射素子を有することを特徴とする請求項２の装置。
【請求項４】上記位置決定手段が、当該位置決定手段
と上記選択した標的との間の水平及び垂直角度決定する
ための角度決定手段を有することを特徴とする請求項２
の装置。
【請求項５】上記光発生手段により発生せしめられた
光パルスが、上記レンジ値を決定するため及び遠方の位
置へ伝達される上記光信号を形成するために同時に利用
されることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項６】上記選択した標的が上記遠方の位置に位
置していることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項７】上記変調手段が光パルスを変調してパル
ス位置変調信号を形成することを特徴とする請求項１の
装置。
【請求項８】上記パルス位置変調信号を形成する光パ
ルスのうちの隣接する光パルス間の間隔がデータの複数
ビットを構成することを特徴とする請求項７の装置。
【請求項９】上記変調手段が、選択された計数値に設
定された計数手段を備え、この計数手段が選択された計
数値を計数したときに、当該計数手段が上記光発生手段
による光パルスの発生を可能にすることを特徴とする請
求項１の装置。
【請求項１０】上記遠方の位置に設けられ、この位置
に伝達される光信号を受け取るための少なくとも１つの
光信号レシーバを更に備えたことを特徴とする請求項１
の装置。
【請求項１１】上記少なくとも１つの光信号レシーバ
が複数個の離間して円周方向に位置した光レシーバから
成り、当該各光レシーバが光信号を受信し、その光信号
を電気信号に変換するようになっていることを特徴とす
る請求項１０の装置。
【請求項１２】上記少なくとも１つの光信号レシーバ
に接続されたデータ貯蔵装置を更に備え；上記データ貯
蔵装置が当該少なくとも１つの光信号レシーバにより発
生せしめられた電気信号の値を記憶するようになってい
ることを特徴とする請求項１０の装置。
【請求項１３】上記データ貯蔵装置に接続されたデー
タ取得装置を更に備え；上記データ取得装置が選択され
た特徴に関連するデータを取得し、取得したデータを表
す値を有する取得データ信号を発生させるようになって
いることを特徴とする請求項１２の装置。
【請求項１４】上記データ貯蔵装置が上記データ取得
装置により発生せしめられた取得データ信号をを処理
し、取得データ信号の値を記憶するように作動すること
を特徴とする請求項１３の装置。
【請求項１５】選択した位置へ伝達される位置データ
を決定するための装置において、上記選択した位置への伝達を行うための光パルスを発生
させる光発生手段と；上記光発生手段に接続され、上記
選択した位置の少なくとも相対位置を表す位置データを
決定するための位置決定手段と；上記光発生手段及び上
記位置決定手段に接続され、当該光発生手段により発生
せしめられた光パルスを上記位置データで変調し、光パ
ルスの位置決めにより光信号を形成する変調手段と；遠
方の場所に位置し、この遠方の場所に伝達される光パル
スから成る光信号を受信する光信号レシーバと；から成
ることを特徴とする装置。
【請求項１６】選択した標的の少なくとも相対位置を
表す位置データを決定し、この位置データを遠方の位置
へ伝達する方法において、上記選択した標的への伝達を行うための光パルスを発生
させる発生工程と；上記発生工程中に発生した光パルス
に応答して上記選択した標的の少なくとも相対位置を表
す位置データを決定する決定工程と；上記発生工程中に
発生した光パルスを上記決定工程中に決定された位置デ
ータで変調し、遠方の位置へ伝達するための光パルスの
光信号を形成する工程と；から成ることを特徴とする方
法。
【請求項１７】光レシーバに伝達される光信号の値を
記憶する工程を更に有することを特徴とする請求項１６
の方法。
【請求項１８】水に対して作図を行う水路図作成装置
において、基準位置に位置し、水面に位置する選択した標的に伝達
される光パルスを発生させる光発生装置と；上記光発生
装置に接続され、上記基準位置と上記選択した標的との
間の距離を表す位置データを決定する位置決定装置と；
上記光発生装置及び上記位置決定装置に接続され、当該
光発生装置により発生せしめられた光パルスを上記位置
決定装置により決定された位置データで変調し、選択し
た標的へ伝達される光パルスの光信号を形成する変調装
置と；選択した標的上に位置し、光パルスから成る光信
号を受信する光信号受信装置と；上記光信号受信装置に
接続され、当該光信号受信装置により受信された信号を
表す信号を処理し、その値を記憶するデータ記憶装置
と；上記データ記憶装置に接続されて上記選択した標的
上に位置し、当該選択した標的直下の水深を決定し、該
選択した標的における水深を表す値を有し当該データ記
憶装置に記憶される信号を発生させる測深装置と；から
成ることを特徴とする装置。
【請求項１９】光パルスから成るパルス位置変調信号
を形成するために変調された位置データを受け取るため
の装置において、光信号を検出し、その光信号を表す電気信号を発生させ
る少なくとも１つの光検出器と；上記少なくとも１つの
光検出器により発生せしめられた電気信号を受信するよ
うに接続され、光信号の隣接する光パルス間の間隔を決
定し、隣接する光パルス間の間隔に応じた値のタイミン
グ信号を発生させる復調装置と；上記復調装置により発
生せしめられたタイミング信号を受信するように接続さ
れ、タイミング信号の値に応じて位置データを決定する
データ決定装置と；から成ることを特徴とする装置。