(57)【要約】  ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖからコヒーレンス長Ｌｃを算出し、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行うコヒーレンス長測定装置１０を備え、ＦＦＴ装置９が、設定変更後のＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力された受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する。
2014045627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザレーダ装置から大気中に放射されたのち、大気中に存在している測定対象物に反射して戻ってくるレーザ光を受信し、上記レーザ光の受信信号を出力するレーザ光受信手段と、
上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を距離ゲート単位に周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、上記コヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、上記距離ゲートの幅を短くする設定変更を行う設定変更手段とを備え、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により幅を短くする設定変更が行われた場合、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出することを特徴とするコヒーレントライダ装置。
【請求項２】
スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルから信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段を設け、
設定変更手段は、コヒーレンス長が距離ゲートの幅より短い場合、上記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が所定の設定値より高ければ、上記距離ゲートの幅を短くする設定変更を行い、上記信号対雑音比が所定の設定値より低ければ、上記スペクトル算出手段がスペクトルを算出する際に行う周波数領域の受信信号の積算回数を増やす設定変更を行う
ことを特徴とする請求項１記載のコヒーレントライダ装置。
【請求項３】
設定変更手段は、距離ゲートの幅を短くする際、レーザレーダ装置から大気中に放射されるレーザ光のパルス幅を短くする設定変更を行うことを特徴とする請求項１記載のコヒーレントライダ装置。
【請求項４】
設定変更手段は、距離ゲートの幅及びパルス幅をコヒーレンス長に合わせる設定変更を行うことを特徴とする請求項３記載のコヒーレントライダ装置。
【請求項５】
レーザ光を大気中に放射するレーザ光放射手段と、
上記レーザ光放射手段により大気中に放射されたのち、大気中に存在している測定対象物に反射して戻ってくるレーザ光を受信し、上記レーザ光の受信信号を出力するレーザ光受信手段と、
上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を距離ゲート単位に周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、上記コヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、上記距離ゲートの幅を短くする設定変更を行う設定変更手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルから、上記測定対象物の移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する周波数シフト量算出手段と、
上記周波数シフト量算出手段により算出された周波数シフト量から上記測定対象物の移動速度を算出する速度算出手段とを備え、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により幅を短くする設定変更が行われた場合、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項６】
スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルから信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段を設け、
設定変更手段は、コヒーレンス長が距離ゲートの幅より短い場合、上記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が所定の設定値より高ければ、上記距離ゲートの幅を短くする設定変更を行い、上記信号対雑音比が所定の設定値より低ければ、上記スペクトル算出手段がスペクトルを算出する際に行う周波数領域の受信信号の積算回数を増やす設定変更を行う
ことを特徴とする請求項５記載のレーザレーダ装置。
【請求項７】
設定変更手段による設定変更後の距離ゲートの幅から距離分解能を算出する距離分解能算出手段を設け、
上記距離分解能算出手段により算出された距離分解能がユーザ指定の距離分解能より高い場合、
スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により幅が設定変更された距離ゲートの単位で、レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するとともに、上記スペクトルをユーザ指定の距離分解能単位のスペクトルに変換して、変換後のスペクトルを周波数シフト量算出手段に出力し、
上記距離分解能算出手段により算出された距離分解能がユーザ指定の距離分解能より低い場合、
上記設定変更手段は、上記距離ゲートの幅をユーザ指定の距離分解能に対応する幅に設定変更し、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出し、上記スペクトルを周波数シフト量算出手段に出力する
ことを特徴とする請求項５記載のレーザレーダ装置。
【請求項８】
信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比から風速測定精度を算出する風速測定精度算出手段を設け、
上記風速測定精度算出手段により算出された風速測定精度がユーザ指定の風速測定精度より高い場合、
スペクトル算出手段は、設定変更手段により幅が設定変更された距離ゲートの単位で、レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するとともに、上記スペクトルをユーザ指定の距離分解能単位のスペクトルに変換して、変換後のスペクトルを周波数シフト量算出手段に出力し、
上記風速測定精度算出手段により算出された風速測定精度がユーザ指定の風速測定精度より低い場合、
上記設定変更手段は、上記距離ゲートの幅をユーザ指定の距離分解能に対応する幅に設定変更し、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出し、上記スペクトルを周波数シフト量算出手段に出力する
ことを特徴とする請求項６記載のレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、環境条件の変動等によって変化するコヒーレンス長に応じて、距離ゲートの幅を適正な値に設定することで、ヘテロダイン効率を改善することが可能なコヒーレントライダ装置及びレーザレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１に開示されているような一般的なレーザレーダ装置では、パルス光であるレーザ光を大気中に放射したのち、大気中に存在しているエアロゾルに反射して戻ってくるレーザ光（散乱光）を受光する。
レーザレーダ装置は、その散乱光と送信パルス光とのヘテロダイン検波を実施することで、エアロゾルの移動に伴って生じるドップラーシフトを求め、そのドップラーシフトからレーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を計測する。【０００３】
図９は一般的なレーザレーダ装置を示す構成図であり、レーザレーダ装置は、以下の要素から構成されている。
（１）ローカル光と呼ばれる単一周波数からなる連続波光（レーザ光）を発振する光源１０１
（２）光源１０１から発振された連続波光を２分配して、一方の連続波光をパルス変調器１０３に出力し、他方の連続波光を光カプラ１０６に出力する光分配器１０２
（３）光分配器１０２から出力された連続波光に対して所定の周波数シフトを与えるとともに、周波数シフト後の連続波光をパルス変調して、パルス光を光サーキュレータ１０４に出力するパルス変調器１０３【０００４】
（４）パルス変調器１０３から出力されたパルス光を光アンテナ１０５に出力する一方、光アンテナ１０５により受光された散乱光を光カプラ１０６に出力する光サーキュレータ１０４
（５）光サーキュレータ１０４から出力されたパルス光を大気中に放射したのち、大気中に存在しているエアロゾルに反射して戻ってくる散乱光（パルス光）を受光する光アンテナ１０５
（６）光分配器１０２から出力された連続波光と光サーキュレータ１０４から出力された散乱光とを合波し、合波後の光である光信号を光受信機１０７に出力する光カプラ１０６（７）光カプラ１０６から出力された光信号をヘテロダイン検波して、その光信号を電気信号に変換し、その電気信号をＡ／Ｄ変換器１０８に出力する光受信機１０７【０００５】
（８）光受信機１０７から出力された電気信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０８
（９）Ａ／Ｄ変換器１０８から出力されたディジタル信号を、幅が固定されているＦＦＴゲート（距離ゲート）単位に周波数解析して、そのディジタル信号のスペクトルを算出するＦＦＴ装置１０９
（１０）ＦＦＴ装置１０９により算出されたスペクトルから、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する周波数シフト解析装置１１０
（１１）周波数シフト解析装置１１０により算出された周波数シフト量からレーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する風速換算装置１１１【０００６】
レーザレーダ装置では、上述したように、ＦＦＴ装置１０９が、幅が固定されているＦＦＴゲート単位に、Ａ／Ｄ変換器１０８から出力されたディジタル信号を周波数解析して、そのディジタル信号のスペクトルを算出するようにしているが、信号対雑音比であるＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を高めるには、ＦＦＴゲートの幅を長く設定する必要がある。
しかし、コヒーレンス長は、環境条件の変動等によって変化するため、そのコヒーレンス長がＦＦＴゲートの幅より短くなることがある。【０００７】
ここで、図１０はコヒーレンス長がＦＦＴゲート（距離ゲート）の幅より長い場合と、短い場合とのヘテロダイン効率を示す説明図である。
図１０（ａ）はコヒーレンス長がＦＦＴゲートの幅より長い場合を示しており、信号成分の振幅が雑音成分の振幅と比べて十分に大きく、ヘテロダイン効率が高いことを示している。
図１０（ｂ）はコヒーレンス長がＦＦＴゲートの幅より短い場合を示しており、信号成分の振幅が雑音成分の振幅と比べて十分に大きくなく、ヘテロダイン効率が低いことを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１６２６７８号公報（段落番号［０００９］から［００１３］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のレーザレーダ装置は以上のように構成されているので、環境条件の変動等によってコヒーレンス長が短くなると、そのコヒーレンス長がＦＦＴゲートの幅より短くなることがある。コヒーレンス長がＦＦＴゲートの幅より短くなると、ヘテロダイン効率が低下して、風速の測定精度が低下してしまう課題があった。【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、環境条件の変動等によってコヒーレンス長が変化しても、高いヘテロダイン効率を得ることができるコヒーレントライダ装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、環境条件の変動等によってコヒーレンス長が変化しても、高精度に風速を測定することができるレーザレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係るコヒーレントライダ装置は、レーザレーダ装置から大気中に放射されたのち、大気中に存在している測定対象物に反射して戻ってくるレーザ光を受信し、そのレーザ光の受信信号を出力するレーザ光受信手段と、レーザ光受信手段から出力された受信信号を距離ゲート単位に周波数解析して、その受信信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、そのコヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、その距離ゲートの幅を短くする設定変更を行う設定変更手段とを備え、設定変更手段により幅を短くする設定変更が行われた場合、スペクトル算出手段が、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルを算出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、そのコヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、その距離ゲートの幅を短くする設定変更を行う設定変更手段を備え、設定変更手段により幅を短くする設定変更が行われた場合、スペクトル算出手段が、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルを算出するように構成したので、環境条件の変動等によってコヒーレンス長が変化しても、高いヘテロダイン効率を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１によるコヒーレントライダ装置を実装しているレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図２】コヒーレンス長の算出処理を示す説明図である。
【図３】コヒーレンス長がＦＦＴゲート（距離ゲート）の幅より長い場合と、短い場合とのヘテロダイン効率を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるコヒーレントライダ装置を実装しているレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるコヒーレントライダ装置を実装しているレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるコヒーレントライダ装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態４によるコヒーレントライダ装置を実装しているレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４によるコヒーレントライダ装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図９】一般的なレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図１０】コヒーレンス長がＦＦＴゲート（距離ゲート）の幅より長い場合と、短い場合とのヘテロダイン効率を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるコヒーレントライダ装置を実装しているレーザレーダ装置を示す構成図である。
図１において、光源１はローカル光と呼ばれる単一周波数からなる連続波光（レーザ光）を発振する機器である。
光分配器２は光源１から発振された連続波光を２分配して、一方の連続波光をパルス変調器３に出力し、他方の連続波光を光カプラ６に出力する機器である。
パルス変調器３は光分配器２から出力された連続波光に対して所定の周波数シフトを与えるとともに、周波数シフト後の連続波光をパルス変調して、パルス光を光サーキュレータ４に出力する機器である。
【００１５】
光サーキュレータ４はパルス変調器３から出力されたパルス光を光アンテナ５に出力する一方、光アンテナ５により受光された散乱光を光カプラ６に出力する機器である。
光アンテナ５は光サーキュレータ４から出力されたパルス光を大気中に放射したのち、大気中に存在しているエアロゾル（測定対象物）に反射して戻ってくる散乱光（パルス光）を受光する機器である。
なお、光源１、光分配器２、パルス変調器３、光サーキュレータ４及び光アンテナ５からレーザ光放射手段が構成されている。
【００１６】
光カプラ６は光分配器２から出力された連続波光と光サーキュレータ４から出力された散乱光とを合波し、合波後の光である光信号を光受信機７に出力する機器である。
光受信機７は光カプラ６から出力された光信号をヘテロダイン検波して、その光信号を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号としてＡ／Ｄ変換器８に出力する機器である。
なお、光サーキュレータ４、光アンテナ５、光カプラ６及び光受信機７からレーザ光受信手段が構成されている。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換器８は光受信機７から出力された受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する機器である。
高速フーリエ解析装置であるＦＦＴ装置９は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、コヒーレンス長測定装置１０により設定された幅のＦＦＴゲート（距離ゲート）の単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルを算出する処理を実施する。
なお、Ａ／Ｄ変換器８及びＦＦＴ装置９からスペクトル算出手段が構成されている。
【００１８】
コヒーレンス長測定装置１０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルからコヒーレンス長を算出し、そのコヒーレンス長がＦＦＴゲート幅より短い場合、そのＦＦＴゲート幅及びパルス変調器３から出力されるパルス光のパルス幅が、当該コヒーレンス長と一致するように、そのＦＦＴゲート幅とパルス幅を短くする設定変更を行う。なお、コヒーレンス長測定装置１０は設定変更手段を構成している。
【００１９】
周波数シフト解析装置１１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルから、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する処理を実施する。なお、周波数シフト解析装置１１は周波数シフト量算出手段を構成している。
風速換算装置１２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、周波数シフト解析装置１１により算出された周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する処理を実施する。なお、風速換算装置１２は速度算出手段を構成している。
【００２０】
図１のレーザレーダ装置では、光源１と光分配器２の間、光分配器２とパルス変調器３の間、パルス変調器３と光サーキュレータ４の間、光サーキュレータ４と光アンテナ５の間、光分配器２及び光サーキュレータ４と光カプラ６の間、光カプラ６と光受信機７の間は、例えば、光ファイバケーブルなどの光回線で接続されている。
また、光受信機７とＡ／Ｄ変換器８の間、Ａ／Ｄ変換器８とＦＦＴ装置９の間、ＦＦＴ装置９とコヒーレンス長測定装置１０の間、コヒーレンス長測定装置１０と周波数シフト解析装置１１の間、周波数シフト解析装置１１と風速換算装置１２の間、コヒーレンス長測定装置１０とパルス変調器３の間は、例えば、電気信号ケーブルなどの電気回線で接続されている。
【００２１】
次に動作について説明する。
まず、光源１は、ローカル光と呼ばれる単一周波数からなる連続波光を発振する。
光分配器２は、光源１が連続波光を発振すると、その連続波光を２分配して、一方の連続波光をパルス変調器３に出力し、他方の連続波光を光カプラ６に出力する。
【００２２】
パルス変調器３は、光分配器２から連続波光を受けると、その連続波光に対して所定の周波数シフトを与えるとともに、所定のパルス幅と繰り返し周期を有する変調信号を用いて、周波数シフト後の連続波光をパルス変調することでパルス光を生成し、そのパルス光を光サーキュレータ４に出力する。
パルス変調器３により生成されるパルス光のパルス幅Ｐｗは、後述するコヒーレンス長測定装置１０が、例えば、変調信号のパルス幅を制御することで、調整される。
ここでは、パルス変調器３が、連続波光に対して所定の周波数シフトを与え、所定のパルス幅と繰り返し周期を有する変調信号を用いて、周波数シフト後の連続波光をパルス化している例を示しているが、光分配器２と光カプラ６の間に、連続波光に対して所定の周波数シフトを与える音響光学素子等を挿入し、パルス変調器３では、所定のパルス幅と繰り返し周期を有する変調信号を用いて、光分配器２から出力された連続波光をパルス化する処理だけを行うようにしてもよい。
【００２３】
光サーキュレータ４は、パルス変調器３からパルス光を受けると、そのパルス光を光アンテナ５に出力する。
これにより、光アンテナ５からパルス光が大気中に放射される。
大気中に放射されたパルス光は、大気中に浮遊しているエアロゾル等の散乱体によって散乱され、その散乱された一部のパルス光（散乱光）は、光アンテナ５によって受光される。
このとき、エアロゾル等の散乱体は、風に乗って移動しているため、光アンテナ５により受光される散乱光は、風速に相当するドップラーシフト周波数が生じている。
【００２４】
光サーキュレータ４は、光アンテナ５が散乱光を受光すると、その散乱光を光カプラ６に出力する。
光カプラ６は、光分配器２から出力された連続波光と光サーキュレータ４から出力された散乱光とを合波し、合波後の光である光信号を光受信機７に出力する。
光受信機７は、光カプラ６から光信号を受けると、その光信号をヘテロダイン検波して、その光信号を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号としてＡ／Ｄ変換器８に出力する。
なお、受信信号の周波数シフト量は、風速に相当するドップラーシフト周波数と同じ値となる。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器８は、光受信機７から受信信号を受けると、その受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号の受信信号をＦＦＴ装置９に出力する。
ＦＦＴ装置９は、後述するコヒーレンス長測定装置１０によりＦＦＴゲート（距離ゲート）の幅Ｇｗが設定され、そのＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する（図１０を参照）。
即ち、ＦＦＴ装置９は、各々のＦＦＴゲート毎に、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号をフーリエ変換し、事前に設定されている積分回数Ｎだけ、フーリエ変換後の受信信号をインコヒーレント積算することで、その受信信号のスペクトルｖを算出する。
【００２６】
コヒーレンス長測定装置１０は、ＦＦＴ装置９がスペクトルｖを算出すると、図２に示すように、そのスペクトルｖのスペクトル幅Δｖを特定する。
コヒーレンス長測定装置１０は、スペクトル幅Δｖを特定すると、例えば、そのスペクトル幅Δｖを以下の式（１）に代入することで、コヒーレンス長Ｌｃを算出する。
2014045627.tif 000003
式（１）において、ｃは光速である。
【００２７】
コヒーレンス長測定装置１０は、コヒーレンス長Ｌｃを算出すると、そのコヒーレンス長ＬｃとＦＦＴ装置９におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗを比較する。
コヒーレンス長測定装置１０は、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより長い場合（Ｌｃ≧Ｇｗ）、信号成分の振幅が雑音成分の振幅と比べて十分に大きく、ヘテロダイン効率が高いため、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力する。
【００２８】
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜Ｇｗ）、上述したように、信号成分の振幅が雑音成分の振幅と比べて十分に大きくなく、ヘテロダイン効率が低いため、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力せずに、ＦＦＴ装置９におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス変調器３により生成されるパルス光のパルス幅Ｐｗの設定変更を行う。
即ち、ＦＦＴ装置９におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗを短くすると、ＦＦＴゲート幅Ｇｗが長い場合より、計測するレンジビンでの雑音電力が低減して、ヘテロダイン効率が向上する。また、パルス光のパルス幅Ｐｗを狭くしても、ヘテロダイン効率が向上する。ただし、パルス光のパルス幅Ｐｗを狭くし過ぎると、受光パワーが低減する。
このため、コヒーレンス長測定装置１０は、コヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜Ｇｗ）、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗが、そのコヒーレンス長Ｌｃと一致するように、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行う。
【００２９】
ここで、図３はコヒーレンス長がＦＦＴゲート（距離ゲート）の幅より長い場合と、短い場合とのヘテロダイン効率を示す説明図である。
図３（ａ）はコヒーレンス長がＦＦＴゲートの幅より長い場合を示しており、信号成分の振幅が雑音成分の振幅と比べて十分に大きく、ヘテロダイン効率が高いことを示している。
図３（ｂ）はコヒーレンス長がＦＦＴゲートの幅より短い場合を示しており、信号成分の振幅が雑音成分の振幅と比べて十分に大きくなく、ヘテロダイン効率が低いことを示している。
【００３０】
パルス変調器３は、コヒーレンス長測定装置１０によってパルス幅Ｐｗを短くする設定変更が行わると、設定変更後のパルス幅Ｐｗを有するパルス光を生成し、そのパルス光を光サーキュレータ４に出力する。
光サーキュレータ４は、パルス変調器３から設定変更後のパルス幅Ｐｗを有するパルス光を受けると、そのパルス光を光アンテナ５に出力し、その後、光アンテナ５により受光された散乱光を光カプラ６に出力する。
【００３１】
光カプラ６は、光分配器２から出力された連続波光と、光サーキュレータ４から出力された散乱光（設定変更後のパルス幅Ｐｗを有するパルス光の散乱光）とを合波し、合波後の光である光信号を光受信機７に出力する。
光受信機７は、光カプラ６から光信号を受けると、その光信号をヘテロダイン検波して、その光信号を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号としてＡ／Ｄ変換器８に出力する。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器８は、光受信機７から受信信号を受けると、その受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号の受信信号をＦＦＴ装置９に出力する。
ＦＦＴ装置９は、コヒーレンス長測定装置１０により設定変更された幅Ｇｗを持つＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力された受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する。
コヒーレンス長測定装置１０は、ＦＦＴ装置９がスペクトルｖを算出すると、上記と同様にして、コヒーレンス長Ｌｃを算出し、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより長くなっていれば（Ｌｃ≧Ｇｗ）、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力する。
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜Ｇｗ）、再度、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行う。
【００３３】
周波数シフト解析装置１１は、コヒーレンス長測定装置１０からＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖを受けると、図２（ｂ）に示すように、そのスペクトルｖの雑音補正を実施し（雑音補正処理は公知の技術であるため、詳細な説明は省略する）、例えば、雑音補正後のスペクトルｖに対して、重心演算を実施することで、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する。スペクトルｖから周波数シフト量を算出する処理自体は公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する。周波数シフト量から風速を算出する処理自体は公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖからコヒーレンス長Ｌｃを算出し、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行うコヒーレンス長測定装置１０を備え、コヒーレンス長測定装置１０によりＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更が行われた場合、ＦＦＴ装置９が、設定変更後のＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力された受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出するように構成したので、環境条件の変動等によってコヒーレンス長Ｌｃが変化しても、高いヘテロダイン効率を得ることができる効果を奏する。
即ち、コヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短いとき、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗを短くすることで、計測するレンジビンでの雑音電力が低減し、ヘテロダイン効率が向上する。このため、ＦＦＴゲート幅Ｇｗが長い場合と同等レベルの信号強度が得られる。したがって、信号対雑音比であるＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）が向上して、風速の測定精度を改善することができる。
【００３５】
この実施の形態１では、コヒーレンス長測定装置１０が、ＦＦＴゲート幅Ｇｗとパルス幅Ｐｗの双方を短くするものを示したが、ＦＦＴゲート幅Ｇｗだけを短くするようにしても、風速の測定精度を改善することができる。
【００３６】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２によるコヒーレントライダ装置を実装しているレーザレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
コヒーレンス長測定装置２１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルからコヒーレンス長Ｌｃを算出する処理を実施する。
受信ＳＮ比測定装置２２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルからＳＮＲを算出する処理を実施する。なお、受信ＳＮ比測定装置２２は信号対雑音比算出手段を構成している。
【００３７】
計測条件設定装置２３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、コヒーレンス長測定装置２１により算出されたコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴ装置９におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合、受信ＳＮ比測定装置２２により算出されたＳＮＲが基準ＳＮＲ（所定の設定値）より高ければ、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行い、そのＳＮＲが基準ＳＮＲより低ければ、ＦＦＴ装置９が受信信号のスペクトルｖを算出する際に行うフーリエ変換後の受信信号（周波数領域の受信信号）の積算回数Ｎ（受信信号をインコヒーレント積算する回数）を増やす設定変更を行う。
なお、コヒーレンス長測定装置２１及び計測条件設定装置２３から設定変更手段が構成されている。
【００３８】
図４のレーザレーダ装置では、光源１と光分配器２の間、光分配器２とパルス変調器３の間、パルス変調器３と光サーキュレータ４の間、光サーキュレータ４と光アンテナ５の間、光分配器２及び光サーキュレータ４と光カプラ６の間、光カプラ６と光受信機７の間は、例えば、光ファイバケーブルなどの光回線で接続されている。
また、光受信機７とＡ／Ｄ変換器８の間、Ａ／Ｄ変換器８とＦＦＴ装置９の間、ＦＦＴ装置９とコヒーレンス長測定装置２１及び受信ＳＮ比測定装置２２の間、コヒーレンス長測定装置２１及び受信ＳＮ比測定装置２２と計測条件設定装置２３の間、計測条件設定装置２３と周波数シフト解析装置１１の間、周波数シフト解析装置１１と風速換算装置１２の間、計測条件設定装置２３とパルス変調器３及びＦＦＴ装置９の間は、例えば、電気信号ケーブルなどの電気回線で接続されている。
【００３９】
次に動作について説明する。
まず、光源１は、ローカル光と呼ばれる単一周波数からなる連続波光を発振する。
光分配器２は、光源１が連続波光を発振すると、上記実施の形態１と同様に、その連続波光を２分配して、一方の連続波光をパルス変調器３に出力し、他方の連続波光を光カプラ６に出力する。
【００４０】
パルス変調器３は、光分配器２から連続波光を受けると、上記実施の形態１と同様に、その連続波光に対して所定の周波数シフトを与えるとともに、所定のパルス幅と繰り返し周期を有する変調信号を用いて、周波数シフト後の連続波光をパルス変調することでパルス光を生成し、そのパルス光を光サーキュレータ４に出力する。
パルス変調器３により生成されるパルス光のパルス幅Ｐｗは、後述する計測条件設定装置２３が、例えば、変調信号のパルス幅を制御することで、調整される。
【００４１】
光サーキュレータ４は、パルス変調器３からパルス光を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのパルス光を光アンテナ５に出力する。
これにより、光アンテナ５からパルス光が大気中に放射される。
大気中に放射されたパルス光は、大気中に浮遊しているエアロゾル等の散乱体によって散乱され、その散乱された一部のパルス光（散乱光）は、光アンテナ５によって受光される。
このとき、エアロゾル等の散乱体は、風に乗って移動しているため、光アンテナ５により受光される散乱光は、風速に相当するドップラーシフト周波数が生じている。
【００４２】
光サーキュレータ４は、光アンテナ５が散乱光を受光すると、上記実施の形態１と同様に、その散乱光を光カプラ６に出力する。
光カプラ６は、光分配器２から出力された連続波光と光サーキュレータ４から出力された散乱光とを合波し、合波後の光である光信号を光受信機７に出力する。
光受信機７は、光カプラ６から光信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、その光信号をヘテロダイン検波して、その光信号を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号としてＡ／Ｄ変換器８に出力する。
なお、受信信号の周波数シフト量は、風速に相当するドップラーシフト周波数と同じ値となる。
【００４３】
Ａ／Ｄ変換器８は、光受信機７から受信信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、その受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号の受信信号をＦＦＴ装置９に出力する。
ＦＦＴ装置９は、後述する計測条件設定装置２３によりＦＦＴゲートの幅Ｇｗが設定され、そのＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する（図１０を参照）。
即ち、ＦＦＴ装置９は、各々のＦＦＴゲート毎に、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号をフーリエ変換し、事前に設定されている積分回数Ｎだけ、フーリエ変換後の受信信号をインコヒーレント積算することで、その受信信号のスペクトルｖを算出する。
【００４４】
コヒーレンス長測定装置２１は、ＦＦＴ装置９がスペクトルｖを算出すると、図２に示すように、そのスペクトルｖのスペクトル幅Δｖを特定する。
コヒーレンス長測定装置２１は、スペクトル幅Δｖを特定すると、図１のコヒーレンス長測定装置１０と同様に、そのスペクトル幅Δｖを上記の式（１）に代入することで、コヒーレンス長Ｌｃを算出する。
【００４５】
受信ＳＮ比測定装置２２は、ＦＦＴ装置９がスペクトルｖを算出すると、各々のＦＦＴゲート毎に、例えば、受信信号のスペクトルｖを事前に記憶している雑音信号（信号が混ざっていない雑音のみの信号：ノイズ信号）のスペクトルで除算することで、信号対雑音比であるＳＮＲを算出する。
【００４６】
計測条件設定装置２３は、コヒーレンス長測定装置２１がコヒーレンス長Ｌｃを算出し、受信ＳＮ比測定装置２２がＳＮＲを算出すると、そのコヒーレンス長ＬｃとＦＦＴ装置９におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗを比較する。
計測条件設定装置２３は、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより長い場合（Ｌｃ≧Ｇｗ）、信号成分の振幅が雑音成分の振幅と比べて十分に大きく、ヘテロダイン効率が高いため、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力する。
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜Ｇｗ）、上述したように、信号成分の振幅が雑音成分の振幅と比べて十分に大きくなく、ヘテロダイン効率が低いため、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力せずに、受信ＳＮ比測定装置２２により算出されたＳＮＲと基準ＳＮＲを比較する。
【００４７】
計測条件設定装置２３は、そのＳＮＲが基準ＳＮＲより高い場合、ヘテロダイン効率を高めるために、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗが、そのコヒーレンス長Ｌｃと一致するように、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行う。
一方、そのＳＮＲが基準ＳＮＲより低い場合、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを設定変更しても、所望の風速測定精度を得ることができない可能性が高いが、ＦＦＴ装置９が受信信号のスペクトルｖを算出する際に行うフーリエ変換後の受信信号の積算回数Ｎを増やせば、風速測定精度を高めることができる（ただし、計算処理時間は長くなる）。
そのため、計測条件設定装置２３は、そのＳＮＲが基準ＳＮＲより低い場合、ＦＦＴ装置９が受信信号のスペクトルｖを算出する際に行うフーリエ変換後の受信信号の積算回数Ｎを増やす設定変更を行う。
【００４８】
パルス変調器３は、計測条件設定装置２３によってパルス幅Ｐｗを短くする設定変更が行わると、設定変更後のパルス幅Ｐｗを有するパルス光を生成し、そのパルス光を光サーキュレータ４に出力する。
光サーキュレータ４は、パルス変調器３から設定変更後のパルス幅Ｐｗを有するパルス光を受けると、そのパルス光を光アンテナ５に出力し、その後、光アンテナ５により受光された散乱光を光カプラ６に出力する。
【００４９】
光カプラ６は、光分配器２から出力された連続波光と、光サーキュレータ４から出力された散乱光（設定変更後のパルス幅Ｐｗを有するパルス光の散乱光）とを合波し、合波後の光である光信号を光受信機７に出力する。
光受信機７は、光カプラ６から光信号を受けると、その光信号をヘテロダイン検波して、その光信号を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号としてＡ／Ｄ変換器８に出力する。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換器８は、光受信機７から受信信号を受けると、その受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号の受信信号をＦＦＴ装置９に出力する。
ＦＦＴ装置９は、計測条件設定装置２３により設定変更された幅Ｇｗを持つＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力された受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する。ＦＦＴゲート幅Ｇｗではなく、積算回数Ｎの設定変更が行われた場合、Ａ／Ｄ変換器８から出力された受信信号をフーリエ変換し、計測条件設定装置２３により設定変更された積算回数Ｎだけ、フーリエ変換後の受信信号をインコヒーレント積算することで、その受信信号のスペクトルｖを算出する。
コヒーレンス長測定装置２１は、ＦＦＴ装置９がスペクトルｖを算出すると、上記と同様にして、コヒーレンス長Ｌｃを算出する。
受信ＳＮ比測定装置２２は、ＦＦＴ装置９がスペクトルｖを算出すると、上記と同様にして、ＳＮＲを算出する。
【００５１】
計測条件設定装置２３は、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより長くなっていれば（Ｌｃ≧Ｇｗ）、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力する。
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜Ｇｗ）、再度、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更、あるいは、受信信号の積算回数Ｎを増やす設定変更を行う。
【００５２】
周波数シフト解析装置１１は、計測条件設定装置２３からＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルｖを受けると、上記実施の形態１と同様に、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、上記実施の形態１と同様に、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する。
【００５３】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、ＦＦＴ装置９により算出されたスペクトルからＳＮＲを算出する受信ＳＮ比測定装置２２を設け、コヒーレンス長測定装置２１により算出されたコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴ装置９におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合、計測条件設定装置２３が、受信ＳＮ比測定装置２２により算出されたＳＮＲが基準ＳＮＲより高ければ、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行い、そのＳＮＲが基準ＳＮＲより低ければ、ＦＦＴ装置９が受信信号のスペクトルｖを算出する際に行うフーリエ変換後の受信信号の積算回数Ｎを増やす設定変更を行うように構成したので、ＳＮＲが基準ＳＮＲより低い場合でも、風速の測定精度を改善することができる効果を奏する。
【００５４】
この実施の形態２では、計測条件設定装置２３が、ＦＦＴゲート幅Ｇｗとパルス幅Ｐｗの双方を短くするものを示したが、ＦＦＴゲート幅Ｇｗだけを短くするようにしても、風速の測定精度を改善することができる。
【００５５】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるコヒーレントライダ装置を実装しているレーザレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
距離分解能算出部３１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、コヒーレンス長測定装置３２による設定変更後のＦＦＴゲート幅Ｇｗ（または、パルス幅Ｐｗ）から距離分解能ΔＲを算出する処理を実施する。なお、距離分解能算出部３１は距離分解能算出手段を構成している。
【００５６】
コヒーレンス長測定装置３２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、ＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖからコヒーレンス長Ｌｃを算出し、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス変調器３から出力されるパルス光のパルス幅Ｐｗが、そのコヒーレンス長Ｌｃと一致するように、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗとパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行う。
また、コヒーレンス長測定装置３２は距離分解能算出部３１により算出された距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより低い場合、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗとパルス幅Ｐｗをユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲに対応する幅（ＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲ、パルス幅ＰｗＵＳＥＲ）に設定変更する処理を実施する。
なお、コヒーレンス長測定装置３２は設定変更手段を構成している。
【００５７】
ＦＦＴ装置３３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、距離分解能算出部３１により算出された距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより高い場合、幅ＧｗのＦＦＴゲート単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出するとともに、そのスペクトルｖをユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲ単位のスペクトルｖＵＳＥＲに変換して、変換後のスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力する処理を実施する。
一方、距離分解能算出部３１により算出された距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより低い場合、コヒーレンス長測定装置３２により設定変更された幅ＧｗＵＳＥＲのＦＦＴゲート単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖＵＳＥＲを算出し、そのスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力する処理を実施する。
なお、Ａ／Ｄ変換器８及びＦＦＴ装置３３からスペクトル算出手段が構成されている。
【００５８】
図１のレーザレーダ装置では、光源１と光分配器２の間、光分配器２とパルス変調器３の間、パルス変調器３と光サーキュレータ４の間、光サーキュレータ４と光アンテナ５の間、光分配器２及び光サーキュレータ４と光カプラ６の間、光カプラ６と光受信機７の間は、例えば、光ファイバケーブルなどの光回線で接続されている。
また、光受信機７とＡ／Ｄ変換器８の間、Ａ／Ｄ変換器８とＦＦＴ装置３３の間、ＦＦＴ装置３３とコヒーレンス長測定装置３２及び距離分解能算出部３１の間、コヒーレンス長測定装置３２と距離分解能算出部３１の間、コヒーレンス長測定装置３２と周波数シフト解析装置１１の間、周波数シフト解析装置１１と風速換算装置１２の間、コヒーレンス長測定装置３２とパルス変調器３の間は、例えば、電気信号ケーブルなどの電気回線で接続されている。
図６はこの発明の実施の形態３によるコヒーレントライダ装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００５９】
次に動作について説明する。
ただし、距離分解能算出部３１、コヒーレンス長測定装置３２及びＦＦＴ装置３３以外は、上記実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００６０】
ＦＦＴ装置３３は、図１のＦＦＴ装置９と同様に、コヒーレンス長測定装置３２によりＦＦＴゲートの幅Ｇｗが設定されており、そのＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する（ステップＳＴ１）。
即ち、ＦＦＴ装置３３は、各々のＦＦＴゲート毎に、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号をフーリエ変換し、事前に設定されている積分回数Ｎだけ、フーリエ変換後の受信信号をインコヒーレント積算することで、その受信信号のスペクトルｖを算出する。
【００６１】
コヒーレンス長測定装置３２は、ＦＦＴ装置３３がスペクトルｖを算出すると、図１のコヒーレンス長測定装置１０と同様に、そのスペクトルｖのスペクトル幅Δｖを特定し、そのスペクトル幅Δｖを上記の式（１）に代入することで、コヒーレンス長Ｌｃを算出する（ステップＳＴ２）。
コヒーレンス長測定装置３２は、コヒーレンス長Ｌｃを算出すると、そのコヒーレンス長ＬｃとＦＦＴ装置３３におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗを比較する（ステップＳＴ３）。
コヒーレンス長測定装置３２は、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより長い場合（Ｌｃ≧Ｇｗ）、図１のコヒーレンス長測定装置１０と同様に、ＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力する。
【００６２】
周波数シフト解析装置１１は、コヒーレンス長測定装置３２からＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖを受けると、上記実施の形態１と同様に、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する（ステップＳＴ４）。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、上記実施の形態１と同様に、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する（ステップＳＴ５）。
【００６３】
コヒーレンス長測定装置３２は、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜Ｇｗ）、図１のコヒーレンス長測定装置１０と同様に、ＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力せずに、ＦＦＴ装置３３におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス変調器３により生成されるパルス光のパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行う（ステップＳＴ６）。
【００６４】
距離分解能算出部３１は、コヒーレンス長測定装置３２がＦＦＴゲート幅Ｇｗ及パルス幅Ｐｗの設定変更を行うと、下記の式（２）に示すように、設定変更後のＦＦＴゲート幅Ｇｗ、または、設定変更後のパルス幅Ｐｗから距離分解能ΔＲを算出する（ステップＳＴ７）。
2014045627.tif 000004
式（２）において、Ｃは光速である。
【００６５】
コヒーレンス長測定装置３２は、距離分解能算出部３１が距離分解能ΔＲを算出すると、その距離分解能ΔＲとユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲを比較する（ステップＳＴ８，ＳＴ９）。
コヒーレンス長測定装置３２は、その距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより低い場合（ΔＲ＞ΔＲＵＳＥＲ）、下記の式（３）に示すように、ユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲに対応するＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲ及びパルス幅ＰｗＵＳＥＲを算出して、そのＦＦＴゲート幅ＧｗをＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲに設定変更するとともに、そのパルス幅Ｐｗをパルス幅ＰｗＵＳＥＲに設定変更する（ステップＳＴ１０）。
2014045627.tif 000005
【００６６】
ＦＦＴ装置３３は、コヒーレンス長測定装置３２によりＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅ＰｗがＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲ及びパルス幅ＰｗＵＳＥＲに設定変更されたのち、Ａ／Ｄ変換器８からディジタル信号の受信信号を受けると、幅ＧｗＵＳＥＲを持つＦＦＴゲートの単位で、その受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖＵＳＥＲを算出する（ステップＳＴ１１）。
コヒーレンス長測定装置３２は、ＦＦＴ装置３３がスペクトルｖＵＳＥＲを算出すると、上記と同様にして、コヒーレンス長Ｌｃを算出し、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲより長くなっていれば（Ｌｃ≧ＧｗＵＳＥＲ）、ＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力する。
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜ＧｗＵＳＥＲ）、再度、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗの設定変更を行う。
【００６７】
周波数シフト解析装置１１は、コヒーレンス長測定装置３２からＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖＵＳＥＲを受けると、上記実施の形態１と同様に、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する（ステップＳＴ４）。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、上記実施の形態１と同様に、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する（ステップＳＴ５）。
【００６８】
コヒーレンス長測定装置３２は、ステップＳＴ８，ＳＴ９において、その距離分解能ΔＲとユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲを比較して、その距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより高い場合（ΔＲ＜ΔＲＵＳＥＲ）、または、その距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲと一致している場合（ΔＲ＝ΔＲＵＳＥＲ）、その旨をＦＦＴ装置３３に通知する。
ＦＦＴ装置３３は、コヒーレンス長測定装置３２から距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲと一致している旨の通知を受けると（ΔＲ＝ΔＲＵＳＥＲ）、コヒーレンス長測定装置３２により設定されている幅Ｇｗを持つＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する（ステップＳＴ１２）。
【００６９】
コヒーレンス長測定装置３２は、ＦＦＴ装置３３がスペクトルｖを算出すると、上記と同様にして、コヒーレンス長Ｌｃを算出し、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲより長くなっていれば（Ｌｃ≧ＧｗＵＳＥＲ）、ＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力する。
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜ＧｗＵＳＥＲ）、再度、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗの設定変更を行う。
【００７０】
周波数シフト解析装置１１は、コヒーレンス長測定装置３２からＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖを受けると、上記実施の形態１と同様に、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する（ステップＳＴ４）。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、上記実施の形態１と同様に、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する（ステップＳＴ５）。
【００７１】
ＦＦＴ装置３３は、コヒーレンス長測定装置３２から距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより高い旨の通知を受けると（ΔＲ＜ΔＲＵＳＥＲ）、コヒーレンス長測定装置３２により設定されている幅Ｇｗを持つＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する（ステップＳＴ１３）。
ＦＦＴ装置３３は、受信信号のスペクトルｖを算出すると、そのスペクトルｖをユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲ単位のスペクトルｖＵＳＥＲに変換する（ステップＳＴ１４）。
例えば、幅Ｇｗを持つ複数のＦＦＴゲートに対応するスペクトルｖを、ユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲに対応するＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲに相当する分だけ加算し、その加算値の平均値をユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲ単位のスペクトルｖＵＳＥＲとして算出する。
【００７２】
コヒーレンス長測定装置３２は、ＦＦＴ装置３３がユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲ単位のスペクトルｖＵＳＥＲを算出すると、上記と同様にして、コヒーレンス長Ｌｃを算出し、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲより長くなっていれば（Ｌｃ≧ＧｗＵＳＥＲ）、ＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力する。
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜ＧｗＵＳＥＲ）、再度、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗの設定変更を行う。
【００７３】
周波数シフト解析装置１１は、コヒーレンス長測定装置３２からＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖＵＳＥＲを受けると、上記実施の形態１と同様に、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する（ステップＳＴ４）。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、上記実施の形態１と同様に、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する（ステップＳＴ５）。
【００７４】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、コヒーレンス長測定装置３２による設定変更後のＦＦＴゲート幅Ｇｗ（または、パルス幅Ｐｗ）から距離分解能ΔＲを算出する距離分解能算出部３１を設け、
（１）距離分解能算出部３１により算出された距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより高い場合（ΔＲ＜ΔＲＵＳＥＲ）
ＦＦＴ装置３３が、コヒーレンス長測定装置３２により設定されている幅Ｇｗを持つＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出するとともに、そのスペクトルｖをユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲ単位のスペクトルｖＵＳＥＲに変換して、変換後のスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力する。
（２）距離分解能算出部３１により算出された距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより低い場合（ΔＲ＞ΔＲＵＳＥＲ）
コヒーレンス長測定装置３２が、そのＦＦＴゲート幅ＧｗをＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲに設定変更するとともに、そのパルス幅Ｐｗをパルス幅ＰｗＵＳＥＲに設定変更し、ＦＦＴ装置３３が、コヒーレンス長測定装置３２により設定変更された幅ＧｗＵＳＥＲを持つＦＦＴゲートの単位で、その受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖＵＳＥＲを算出し、そのスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力するように構成したので、環境条件が変動しても、ユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲに応じた測定精度で、風速を測定することができる効果を奏する。
【００７５】
この実施の形態３では、コヒーレンス長測定装置３２が、ＦＦＴゲート幅Ｇｗとパルス幅Ｐｗの双方を短くするものを示したが、ＦＦＴゲート幅Ｇｗだけを短くするようにしても、風速の測定精度を改善することができる。
【００７６】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるコヒーレントライダ装置を実装しているレーザレーダ装置を示す構成図であり、図において、図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
距離分解能算出部４１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、計測条件設定装置４２による設定変更後のＦＦＴゲート幅Ｇｗ（または、パルス幅Ｐｗ）から距離分解能ΔＲを算出する処理を実施する。なお、距離分解能算出部４１は距離分解能算出手段を構成している。
【００７７】
計測条件設定装置４２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、コヒーレンス長測定装置２１により算出されたコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴ装置４３におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合、受信ＳＮ比測定装置２２により算出されたＳＮＲが基準ＳＮＲ（所定の設定値）より高ければ、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行い、そのＳＮＲが基準ＳＮＲより低ければ、ＦＦＴ装置９が受信信号のスペクトルｖを算出する際に行うフーリエ変換後の受信信号（周波数領域の受信信号）の積算回数Ｎ（受信信号をインコヒーレント積算する回数）を増やす設定変更を行う。
また、計測条件設定装置４２は距離分解能算出部４１により算出された距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより低い場合、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗとパルス幅Ｐｗをユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲに対応する幅（ＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲ、パルス幅ＰｗＵＳＥＲ）に設定変更する処理を実施する。
なお、コヒーレンス長測定装置２１及び計測条件設定装置４２から設定変更手段が構成されている。
【００７８】
ＦＦＴ装置４３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、距離分解能算出部４１により算出された距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより高い場合、幅ＧｗのＦＦＴゲート単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出するとともに、そのスペクトルｖをユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲ単位のスペクトルｖＵＳＥＲに変換して、変換後のスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力する処理を実施する。
一方、距離分解能算出部４１により算出された距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより低い場合、計測条件設定装置４２により設定変更された幅ＧｗＵＳＥＲのＦＦＴゲート単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖＵＳＥＲを算出し、そのスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力する処理を実施する。
なお、Ａ／Ｄ変換器８及びＦＦＴ装置４３からスペクトル算出手段が構成されている。
【００７９】
図７のレーザレーダ装置では、光源１と光分配器２の間、光分配器２とパルス変調器３の間、パルス変調器３と光サーキュレータ４の間、光サーキュレータ４と光アンテナ５の間、光分配器２及び光サーキュレータ４と光カプラ６の間、光カプラ６と光受信機７の間は、例えば、光ファイバケーブルなどの光回線で接続されている。
また、光受信機７とＡ／Ｄ変換器８の間、Ａ／Ｄ変換器８とＦＦＴ装置４３の間、ＦＦＴ装置４３とコヒーレンス長測定装置２１、受信ＳＮ比測定装置２２及び距離分解能算出部４１の間、コヒーレンス長測定装置２１、受信ＳＮ比測定装置２２及び距離分解能算出部４１と計測条件設定装置４２の間、計測条件設定装置４２と周波数シフト解析装置１１の間、周波数シフト解析装置１１と風速換算装置１２の間、計測条件設定装置４２とパルス変調器３及びＦＦＴ装置４３の間は、例えば、電気信号ケーブルなどの電気回線で接続されている。
図８はこの発明の実施の形態４によるコヒーレントライダ装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００８０】
次に動作について説明する。
ただし、距離分解能算出部４１、計測条件設定装置４２及びＦＦＴ装置４３以外は、上記実施の形態２と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００８１】
ＦＦＴ装置４３は、図４のＦＦＴ装置９と同様に、計測条件設定装置４２によりＦＦＴゲートの幅Ｇｗが設定されており、そのＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する（ステップＳＴ１）。
即ち、ＦＦＴ装置４３は、各々のＦＦＴゲート毎に、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号をフーリエ変換し、事前に設定されている積分回数Ｎだけ、フーリエ変換後の受信信号をインコヒーレント積算することで、その受信信号のスペクトルｖを算出する。
【００８２】
コヒーレンス長測定装置２１は、ＦＦＴ装置４３がスペクトルｖを算出すると、上記実施の形態２と同様に、そのスペクトルｖのスペクトル幅Δｖを特定し、そのスペクトル幅Δｖを上記の式（１）に代入することで、コヒーレンス長Ｌｃを算出する（ステップＳＴ２）。
受信ＳＮ比測定装置２２は、ＦＦＴ装置４３がスペクトルｖを算出すると、上記実施の形態２と同様に、各々のＦＦＴゲート毎に、例えば、受信信号のスペクトルｖを事前に記憶している雑音信号のスペクトルで除算することで、信号対雑音比であるＳＮＲを算出する。
【００８３】
計測条件設定装置４２は、コヒーレンス長測定装置２１がコヒーレンス長Ｌｃを算出し、受信ＳＮ比測定装置２２がＳＮＲを算出すると、図４の計測条件設定装置２３と同様に、そのコヒーレンス長ＬｃとＦＦＴ装置４３におけるＦＦＴゲート幅Ｇｗを比較する（ステップＳＴ３）。
計測条件設定装置４２は、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより長い場合（Ｌｃ≧Ｇｗ）、図４の計測条件設定装置２３と同様に、ＦＦＴ装置４３により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力する。
【００８４】
周波数シフト解析装置１１は、計測条件設定装置４２からＦＦＴ装置４３により算出されたスペクトルｖを受けると、上記実施の形態２と同様に、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する（ステップＳＴ４）。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、上記実施の形態２と同様に、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する（ステップＳＴ５）。
【００８５】
計測条件設定装置４２は、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜Ｇｗ）、図４の計測条件設定装置２３と同様に、ＦＦＴ装置４３により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力せずに、受信ＳＮ比測定装置２２により算出されたＳＮＲと基準ＳＮＲを比較する（ステップＳＴ２１）。
計測条件設定装置４２は、そのＳＮＲが基準ＳＮＲより高い場合（ＳＮＲ＞基準ＳＮＲ）、図４の計測条件設定装置２３と同様に、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗが、そのコヒーレンス長Ｌｃと一致するように、そのＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを短くする設定変更を行う（ステップＳＴ２２）。
【００８６】
一方、そのＳＮＲが基準ＳＮＲより低い場合（ＳＮＲ≦基準ＳＮＲ）、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗを設定変更しても、所望の風速測定精度を得ることができない可能性が高いが、ＦＦＴ装置４３が受信信号のスペクトルｖを算出する際に行うフーリエ変換後の受信信号の積算回数Ｎを増やせば、風速測定精度を高めることができる（ただし、計算処理時間は長くなる）。
そのため、計測条件設定装置４３は、そのＳＮＲが基準ＳＮＲより低い場合、図４の計測条件設定装置２３と同様に、ＦＦＴ装置４３が受信信号のスペクトルｖを算出する際に行うフーリエ変換後の受信信号の積算回数Ｎを増やす設定変更を行う（ステップＳＴ２３）。
【００８７】
距離分解能算出部４１は、計測条件設定装置４２がＦＦＴゲート幅Ｇｗ及パルス幅Ｐｗの設定変更（または、積算回数Ｎの設定変更）を行うと、図５の距離分解能算出部３１と同様に、設定変更後のＦＦＴゲート幅Ｇｗ、または、設定変更後のパルス幅Ｐｗから距離分解能ΔＲを算出する（ステップＳＴ７）。
【００８８】
計測条件設定装置４２は、距離分解能算出部４１が距離分解能ΔＲを算出すると、その距離分解能ΔＲとユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲを比較する（ステップＳＴ８，ＳＴ９）。
計測条件設定装置４２は、その距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより低い場合（ΔＲ＞ΔＲＵＳＥＲ）、上記の式（３）に示すように、ユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲに対応するＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲ及びパルス幅ＰｗＵＳＥＲを算出して、そのＦＦＴゲート幅ＧｗをＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲに設定変更するとともに、そのパルス幅Ｐｗをパルス幅ＰｗＵＳＥＲに設定変更する（ステップＳＴ１０）。
【００８９】
ＦＦＴ装置４３は、計測条件設定装置４２によりＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅ＰｗがＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲ及びパルス幅ＰｗＵＳＥＲに設定変更されたのち、Ａ／Ｄ変換器８からディジタル信号の受信信号を受けると、幅ＧｗＵＳＥＲを持つＦＦＴゲートの単位で、その受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖＵＳＥＲを算出する（ステップＳＴ１１）。
コヒーレンス長測定装置２１は、ＦＦＴ装置４３がスペクトルｖＵＳＥＲを算出すると、上記と同様にして、コヒーレンス長Ｌｃを算出する。
計測条件設定装置４２は、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲより長くなっていれば（Ｌｃ≧ＧｗＵＳＥＲ）、ＦＦＴ装置４３により算出されたスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力する。
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜ＧｗＵＳＥＲ）、再度、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗの設定変更、または、積算回数Ｎの設定変更を行う。
【００９０】
周波数シフト解析装置１１は、計測条件設定装置４２からＦＦＴ装置４３により算出されたスペクトルｖＵＳＥＲを受けると、上記実施の形態１と同様に、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する（ステップＳＴ４）。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、上記実施の形態１と同様に、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する（ステップＳＴ５）。
【００９１】
計測条件設定装置４２は、ステップＳＴ８，ＳＴ９において、その距離分解能ΔＲとユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲを比較して、その距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより高い場合（ΔＲ＜ΔＲＵＳＥＲ）、または、その距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲと一致している場合（ΔＲ＝ΔＲＵＳＥＲ）、その旨をＦＦＴ装置４３に通知する。
ＦＦＴ装置４３は、計測条件設定装置４２から距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲと一致している旨の通知を受けると（ΔＲ＝ΔＲＵＳＥＲ）、計測条件設定装置４２により設定されている幅Ｇｗを持つＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する（ステップＳＴ１２）。
【００９２】
コヒーレンス長測定装置２１は、ＦＦＴ装置４３がスペクトルｖを算出すると、上記と同様にして、コヒーレンス長Ｌｃを算出する。
計測条件設定装置４２は、コヒーレンス長測定装置２１により算出されたコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲより長くなっていれば（Ｌｃ≧ＧｗＵＳＥＲ）、ＦＦＴ装置４３により算出されたスペクトルｖを周波数シフト解析装置１１に出力する。
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜ＧｗＵＳＥＲ）、再度、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗの設定変更、または、積算回数Ｎの設定変更を行う。
【００９３】
周波数シフト解析装置１１は、計測条件設定装置４２からＦＦＴ装置４３により算出されたスペクトルｖを受けると、上記実施の形態１と同様に、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する（ステップＳＴ３）。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、上記実施の形態１と同様に、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する（ステップＳＴ４）。
【００９４】
ＦＦＴ装置４３は、計測条件設定装置４２から距離分解能ΔＲがユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲより高い旨の通知を受けると（ΔＲ＜ΔＲＵＳＥＲ）、計測条件設定装置４２により設定されている幅Ｇｗを持つＦＦＴゲートの単位で、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたディジタル信号の受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルｖを算出する（ステップＳＴ１３）。
ＦＦＴ装置４３は、受信信号のスペクトルｖを算出すると、そのスペクトルｖをユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲ単位のスペクトルｖＵＳＥＲに変換する（ステップＳＴ１４）。
例えば、幅Ｇｗを持つ複数のＦＦＴゲートに対応するスペクトルｖを、ユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲに対応するＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲに相当する分だけ加算し、その加算値の平均値をユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲ単位のスペクトルｖＵＳＥＲとして算出する。
【００９５】
コヒーレンス長測定装置２１は、ＦＦＴ装置４３がユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲ単位のスペクトルｖＵＳＥＲを算出すると、上記と同様にして、コヒーレンス長Ｌｃを算出する。
計測条件設定装置４２は、コヒーレンス長測定装置２１により算出されたコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅ＧｗＵＳＥＲより長くなっていれば（Ｌｃ≧ＧｗＵＳＥＲ）、ＦＦＴ装置４３により算出されたスペクトルｖＵＳＥＲを周波数シフト解析装置１１に出力する。
一方、そのコヒーレンス長ＬｃがＦＦＴゲート幅Ｇｗより短い場合（Ｌｃ＜ＧｗＵＳＥＲ）、再度、ＦＦＴゲート幅Ｇｗ及びパルス幅Ｐｗの設定変更、または、積算回数Ｎの設定変更を行う。
【００９６】
周波数シフト解析装置１１は、計測条件設定装置４２からＦＦＴ装置３３により算出されたスペクトルｖＵＳＥＲを受けると、上記実施の形態１と同様に、エアロゾルの移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する（ステップＳＴ３）。
風速換算装置１２は、周波数シフト解析装置１１が周波数シフト量を算出すると、上記実施の形態１と同様に、その周波数シフト量から、レーザ照射方向の風速（エアロゾルの移動速度）を換算する（ステップＳＴ４）。
【００９７】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、上記実施の形態３と同様に、環境条件が変動しても、ユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲに応じた測定精度で、風速を測定することができる効果を奏する。
また、上記実施の形態２と同様に、ＳＮＲが基準ＳＮＲより低い場合でも、風速の測定精度を改善することができる効果を奏する。
【００９８】
この実施の形態４では、計測条件設定装置４２が、ＦＦＴゲート幅Ｇｗとパルス幅Ｐｗの双方を短くするものを示したが、ＦＦＴゲート幅Ｇｗだけを短くするようにしても、風速の測定精度を改善することができる。
【００９９】
この実施の形態４では、ユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲが与えられている場合を示したが、ユーザ指定の風速測定精度ΔＶＵＳＥＲや、ユーザ指定のデータ更新レートｆＵＳＥＲが与えられるようにしてもよい。
例えば、ユーザ指定の風速測定精度ΔＶＵＳＥＲが与えられる場合、風速測定精度算出手段を構成する距離分解能算出部４１が、距離分解能ΔＲを算出する代わりに、下記の式（４）に示すように、受信ＳＮ比測定装置２２により算出されたＳＮＲから風速測定精度ΔＶを算出する。
2014045627.tif 000006
式（４）において、Ａは風速の測定感度を示す定数である。
【０１００】
計測条件設定装置４２は、距離分解能ΔＲとユーザ指定の距離分解能ΔＲＵＳＥＲを比較する代わりに、その風速測定精度ΔＶとユーザ指定の風速測定精度ΔＶＵＳＥＲを比較する。
即ち、ステップＳＴ８において、その風速測定精度ΔＶ＞ユーザ指定の風速測定精度ΔＶＵＳＥＲであるか否かを判定し、ステップＳＴ９において、その風速測定精度ΔＶ＜ユーザ指定の風速測定精度ΔＶＵＳＥＲであるか否かを判定する。
このように、風速測定精度ΔＶとユーザ指定の風速測定精度ΔＶＵＳＥＲを比較する場合、環境条件が変動しても、ユーザ指定の風速測定精度ΔＶＵＳＥＲで、風速を測定することができる効果を奏する。
【０１０１】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
この発明に係るコヒーレントライダ装置は、スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、そのコヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、その距離ゲートの幅を短くする設定変更を行う設定変更手段を備え、設定変更手段により幅を短くする設定変更が行われた場合、スペクトル算出手段が、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルを算出するように構成し、環境条件の変動等によってコヒーレンス長が変化しても、高いヘテロダイン効率を得ることができるので、レーザーレーダ装置などに用いるのに適している。
【符号の説明】
【０１０３】
１  光源（レーザ光放射手段）、２  光分配器（レーザ光放射手段）、３  パルス変調器（レーザ光放射手段）、４  光サーキュレータ（レーザ光放射手段、レーザ光受信手段）、５  光アンテナ（レーザ光放射手段、レーザ光受信手段）、６  光カプラ（レーザ光受信手段）、７  光受信機（レーザ光受信手段）、８  Ａ／Ｄ変換器（スペクトル算出手段）、９  ＦＦＴ装置（スペクトル算出手段）、１０  コヒーレンス長測定装置（設定変更手段）、１１  周波数シフト解析装置（周波数シフト量算出手段）、１２  風速換算装置（速度算出手段）、２１  コヒーレンス長測定装置（設定変更手段）、２２  受信ＳＮ比測定装置（信号対雑音比算出手段）、２３  計測条件設定装置（設定変更手段）、３１  距離分解能算出部（距離分解能算出手段）、３２  コヒーレンス長測定装置（設定変更手段）、３３  ＦＦＴ装置（スペクトル算出手段）、４１  距離分解能算出部（距離分解能算出手段、風速測定精度算出手段）、４２  計測条件設定装置（設定変更手段）、４３  ＦＦＴ装置（スペクトル算出手段）、１０１  光源、１０２  光分配器、１０３  パルス変調器、１０４  光サーキュレータ、１０５  光アンテナ、１０６  光カプラ、１０７  光受信機、１０８  Ａ／Ｄ変換器、１０９  ＦＦＴ装置、１１０  周波数シフト解析装置、１１１  風速換算装置。
【図１】
2014045627.tif 000007
【図２】
2014045627.tif 000008
【図３】
2014045627.tif 000009
【図４】
2014045627.tif 000010
【図５】
2014045627.tif 000011
【図６】
2014045627.tif 000012
【図７】
2014045627.tif 000013
【図８】
2014045627.tif 000014
【図９】
2014045627.tif 000015
【図１０】
2014045627.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月27日(2015.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明に係るコヒーレントライダ装置は、レーザ光を出力する光源と、光源から出力されたレーザ光を大気中に放射するレーザ光放射手段と、レーザ光放射手段により大気中に放射されたのち、大気中に存在している測定対象物に反射して戻ってくるレーザ光を受信し、その受信したレーザ光と光源から出力されたレーザ光とを合波し、合波後のレーザ光である光信号をヘテロダイン検波して、その光信号を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号として出力するレーザ光受信手段と、レーザ光受信手段から出力された受信信号を距離ゲート単位に周波数解析して、その受信信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、そのコヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、その距離ゲートの幅を短くする設定変更を行う設定変更手段とを備え、設定変更手段により距離ゲートの幅を短くする設定変更が行われた場合、スペクトル算出手段が、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルを算出するようにしたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明によれば、スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、そのコヒーレンス長が距離ゲートの幅より短い場合、その距離ゲートの幅を短くする設定変更を行う設定変更手段を備え、設定変更手段により距離ゲートの幅を短くする設定変更が行われた場合、スペクトル算出手段が、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、その受信信号のスペクトルを算出するように構成したので、環境条件の変動等によってコヒーレンス長が変化しても、高いヘテロダイン効率を得ることができる効果がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力する光源と、
上記光源から出力されたレーザ光を大気中に放射するレーザ光放射手段と、
上記レーザ光放射手段により大気中に放射されたのち、大気中に存在している測定対象物に反射して戻ってくるレーザ光を受信し、上記受信したレーザ光と上記光源から出力されたレーザ光とを合波し、合波後のレーザ光である光信号をヘテロダイン検波して、上記光信号を電気信号に変換し、上記電気信号を受信信号として出力するレーザ光受信手段と、
上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を距離ゲート単位に周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、上記コヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、上記距離ゲートの幅を短くする設定変更を行う設定変更手段とを備え、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により距離ゲートの幅を短くする設定変更が行われた場合、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出することを特徴とするコヒーレントライダ装置。
【請求項２】
レーザ光を出力する光源と、
上記光源から出力されたレーザ光を大気中に放射するレーザ光放射手段と、
上記レーザ光放射手段により大気中に放射されたのち、大気中に存在している測定対象物に反射して戻ってくるレーザ光を受信し、上記受信したレーザ光と上記光源から出力されたレーザ光とを合波し、合波後のレーザ光である光信号をヘテロダイン検波して、上記光信号を電気信号に変換し、上記電気信号を受信信号として出力するレーザ光受信手段と、
上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を距離ゲート単位に周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルから信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、上記コヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、上記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が設定値より高ければ、上記スペクトル算出手段により周波数解析される受信信号の単位である距離ゲートの幅を短くする設定変更を行い、上記信号対雑音比が上記設定値より低ければ、上記スペクトル算出手段により受信信号のスペクトルが算出される際に行われる周波数領域の受信信号の積算回数を増やす設定変更を行う設定変更手段とを備え、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により距離ゲートの幅を短くする設定変更が行われた場合、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出し、上記設定変更手段により積算回数を増やす設定変更が行われた場合、上記周波数領域の受信信号を設定変更された積算回数だけ積算してスペクトルを算出することを特徴とするコヒーレントライダ装置。
【請求項３】
上記設定変更手段は、上記距離ゲートの幅を短くする際、上記レーザ光放射手段から大気中に放射されるレーザ光のパルス幅を短くする設定変更を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のコヒーレントライダ装置。
【請求項４】
上記設定変更手段は、上記距離ゲートの幅及び上記パルス幅を上記コヒーレンス長に合わせる設定変更を行うことを特徴とする請求項３記載のコヒーレントライダ装置。
【請求項５】
レーザ光を出力する光源と、
上記光源から出力されたレーザ光を大気中に放射するレーザ光放射手段と、
上記レーザ光放射手段により大気中に放射されたのち、大気中に存在している測定対象物に反射して戻ってくるレーザ光を受信し、上記受信したレーザ光と上記光源から出力されたレーザ光とを合波し、合波後のレーザ光である光信号をヘテロダイン検波して、上記光信号を電気信号に変換し、上記電気信号を受信信号として出力するレーザ光受信手段と、
上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を距離ゲート単位に周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、上記コヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、上記距離ゲートの幅を短くする設定変更を行う設定変更手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルから、上記測定対象物の移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する周波数シフト量算出手段と、
上記周波数シフト量算出手段により算出された周波数シフト量から上記測定対象物の移動速度を算出する速度算出手段とを備え、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により距離ゲートの幅を短くする設定変更が行われた場合、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項６】
レーザ光を出力する光源と、
上記光源から出力されたレーザ光を大気中に放射するレーザ光放射手段と、
上記レーザ光放射手段により大気中に放射されたのち、大気中に存在している測定対象物に反射して戻ってくるレーザ光を受信し、上記受信したレーザ光と上記光源から出力されたレーザ光とを合波し、合波後のレーザ光である光信号をヘテロダイン検波して、上記光信号を電気信号に変換し、上記電気信号を受信信号として出力するレーザ光受信手段と、
上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を距離ゲート単位に周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルから信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルからコヒーレンス長を算出し、上記コヒーレンス長が上記距離ゲートの幅より短い場合、上記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が設定値より高ければ、上記スペクトル算出手段により周波数解析される受信信号の単位である距離ゲートの幅を短くする設定変更を行い、上記信号対雑音比が上記設定値より低ければ、上記スペクトル算出手段により受信信号のスペクトルが算出される際に行われる周波数領域の受信信号の積算回数を増やす設定変更を行う設定変更手段と、
上記スペクトル算出手段により算出された受信信号のスペクトルから、上記測定対象物の移動に伴って生じる周波数シフト量を算出する周波数シフト量算出手段と、
上記周波数シフト量算出手段により算出された周波数シフト量から上記測定対象物の移動速度を算出する速度算出手段とを備え、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により距離ゲートの幅を短くする設定変更が行われた場合、幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出し、上記設定変更手段により積算回数を増やす設定変更が行われた場合、上記周波数領域の受信信号を設定変更された積算回数だけ積算してスペクトルを算出することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項７】
上記設定変更手段による設定変更後の距離ゲートの幅から距離分解能を算出する距離分解能算出手段を設け、
上記距離分解能算出手段により算出された距離分解能がユーザ指定の距離分解能より高い場合、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するとともに、上記スペクトルをユーザ指定の距離分解能単位のスペクトルに変換して、変換後のスペクトルを上記周波数シフト量算出手段に出力し、
上記距離分解能算出手段により算出された距離分解能がユーザ指定の距離分解能より低い場合、
上記設定変更手段は、上記距離ゲートの幅をユーザ指定の距離分解能に対応する幅に設定変更し、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出し、上記スペクトルを上記周波数シフト量算出手段に出力する
ことを特徴とする請求項５または請求項６記載のレーザレーダ装置。
【請求項８】
上記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比から風速測定精度を算出する風速測定精度算出手段を設け、
上記風速測定精度算出手段により算出された風速測定精度がユーザ指定の風速測定精度より高い場合、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出するとともに、上記スペクトルをユーザ指定の距離分解能単位のスペクトルに変換して、変換後のスペクトルを上記周波数シフト量算出手段に出力し、
上記風速測定精度算出手段により算出された風速測定精度がユーザ指定の風速測定精度より低い場合、
上記設定変更手段は、上記距離ゲートの幅をユーザ指定の距離分解能に対応する幅に設定変更し、
上記スペクトル算出手段は、上記設定変更手段により幅が設定変更された距離ゲートの単位で、上記レーザ光受信手段から出力された受信信号を周波数解析して、上記受信信号のスペクトルを算出し、上記スペクトルを上記周波数シフト量算出手段に出力する
ことを特徴とする請求項６記載のレーザレーダ装置。
【国際調査報告】
2014045627.tif 000017
2014045627.tif 000018
2014045627.tif 000019
2014045627.tif 000020