(57)【要約】対象（１５）と装置の間の相対的な移動量を測定する装置。本装置は、作動面内のレンズ（１０）により集束される測定ビーム（１３）を生成するレーザー（３）を含む。対象（１５）により反射した放射は、レーザー（３）内に自己混合効果を生成するためにレーザーキャビティ内に再び入るように集束される。測定手段（４）は、反射した測定ビーム放射を受けるように設けられ、相対的な移動量を表す、測定ビーム（１３）と反射した測定ビームの放射の間の周波数差、を算出することを可能とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身と対象との間の相対移動を測定する装置であって、
測定ビームを生成するレーザーキャビティを有する少なくとも１つのレーザーと、作動面内で測定ビームを集束すると共に、前記レーザーにおける自己混合効果を生むために前記レーザーキャビティ内に前記対象により反射された測定ビーム放射を集束する集束手段と、前記相対移動により定まる前記自己混合効果の結果を測定する測定手段とを含み、
前記集束手段は、前記測定ビームの放射のコヒーレンス長を超えて延在する距離範囲に亘って前記測定ビームを合焦するよう構成され、
前記測定手段は、前記レーザーキャビティ内の前記対象により反射された測定ビーム放射と前記測定ビームの間の周波数差を算出するように構成される、装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記反射された測定ビーム放射により生成される雑音スペクトルの平均周波数シフトを算出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記測定手段は、前記反射された測定ビーム放射により生成される雑音スペクトルの瞬間周波数シフトを算出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記測定手段は、周波数シフトする反射された測定ビーム放射及び周波数シフトしない反射された測定ビーム放射の時系列検出を実行するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記測定手段の動き、及び、当該装置と前記対象との間の距離を測定する請求項１に記載の装置であって、
前記対象は、移動物であるか若しくは相対移動しない物である、装置。
【請求項６】
制御手段が、前記少なくとも１つのレーザーを制御するために設けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記少なくとも１つのレーザーに周期的に変化する電流であって、前記反射された測定ビーム放射のスペクトルが前記少なくとも１つのレーザーにより生成される前記測定ビーム放射と実質的に重なるように、前記測定ビームの波長の周期的な変動を引き起こす電流を、供給するように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記少なくとも１つのレーザーに周期的に変化する電流であって、前記反射された測定ビーム放射のスペクトルが前記少なくとも１つのレーザーにより生成される前記測定ビーム放射とせいぜい部分的に重なる程度に、前記測定ビームの波長の周期的な変動を引き起こす電流を、供給するように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記少なくとも１つのレーザーにパルス電流を供給するように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
第１及び第２の検出モードの一方で選択的に動作するように構成された請求項１に記載の装置であって、
前記第１の検出モードは、干渉性検出モードであり、前記第２の検出モードは、不可干渉性検出モードである、装置。
【請求項１１】
前記集束手段は、固定された焦点を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記集束手段は、前記測定ビーム放射のコヒーレンス長にて若しくはそれを超えて前記測定ビーム放射を選択的に合焦するように、選択的に可変の焦点を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
自身と対象との間の相対移動を測定する方法であって、
レーザーキャビティを有する少なくとも１つのレーザーにより測定ビームを生成するステップと、
前記測定ビームの放射のコヒーレンス長を超えて延在する距離に亘って作動面内で前記測定ビームを集束すると共に、前記レーザーにおける自己混合効果を生むために前記レーザーキャビティ内に前記対象により反射された測定ビーム放射を集束するステップと、
前記レーザーキャビティ内の前記対象により反射された測定ビーム放射と前記測定ビームの間の平均周波数差であって、前記相対移動により定まる周波数差を測定するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自身と対象との間の相対移動を測定する装置であって、測定ビームを生成するレーザーキャビティを有する少なくとも１つのレーザーと、作動面内で測定ビームを集束すると共に、前記レーザーにおける自己混合効果を生むために前記レーザーキャビティ内に前記対象により反射された測定ビーム放射を集束する集束手段と、前記相対移動により定まる前記自己混合効果の結果を測定する測定手段とを含む装置に関する。
【０００２】
作動面とは、測定ビーム放射が対象と出会い対象と装置の相対移動により影響を受けるところの面を意味すると理解されるべきである。レーザーの自己混合効果とは、ダイオードレーザーにより放出された放射とレーザーキャビティに反射して戻る放射がレーザーキャビティの動作の変化であって、レーザーキャビティで生成された光波とキャビティに再度入る反射した放射との干渉に起因した変化を、引き起こす現象を意味すると理解されるべきである。装置は、ドップラ効果との組み合わせで自己混合効果を用いる。後者の効果は、対象がビームの伝播方向に移動している場合に対象により反射された放射のビームがドップラシフトと称される周波数シフトを受ける現象である。反射したビームが、ビームを放出するレーザーキャビティに再度入る場合、レーザーキャビティの動作の変化が生じ、この変化は、対象の移動により定まる。これらの変化（うねり）は、レーザー放射の波長の半分に等しい距離に亘り対象（若しくは外部の反射体）の関数として反復性を有する。これは、レーザー周期が対象の速度と比例することを意味する。
【背景技術】
【０００３】
レーザー自己混合ベースの測定装置は、レーザーキャビティに再度入る反射した光がレーザー周波数を決定し、従って、レーザーキャビティ内で増幅されるという事実に起因して、高感度及びそれに伴って高精度を実証する。かかる装置は、例えば特許文献１に開示されており、この特許文献１は、装置の動作原理、多数の実施例及び装置の考えられる用途を開示しており、その内容がここでの参照により本明細書に組み込まれる。
【特許文献１】ＷＯ０２／３７４１０
【特許文献２】ＷＯ２００５／０７６１１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の装置の測定範囲は、レーザー放射のコヒーレンス長により制限される。これは、対象により反射された放射は、完全な系（即ちレーザー＋対象）が新たな平衡を確立できるように、レーザー内で生成される放射とコヒーレントに反応すべきであるという要求による。従って、測定ビームは、レーザーのコヒーレンス長にて作動面内で集束され、作動面にて対象により反射して戻りレーザーキャビティに再度入る放射が、上述の自己混合効果を生むためにレーザーキャビティ内の光波とコヒーレントに反応するようにする。その結果、対象がレーザーのコヒーレンス長よりも装置から離れている場合、対象の速度若しくは距離を精度良く測定するためにかかる装置を使用することは可能でない。
【０００５】
干渉計システムとして知られる代替的なシステムでは、対象から反射した放射は、放射感応検出器の位置でレーザーにより放出される放射と混合される。干渉計システムでは、元のレーザーの平衡は変化しないが、移動する対象による引き起こされるドップラシフトが、検出器の出力信号のうねりを生む。これらのうねりは、上述のレーザー自己混合装置において生ずるうねりと類似の特性を有する。干渉計システムにおいて、対象までの距離がレーザー放射のコヒーレンス長を超える場合、検出器信号は、レーザー源のライン幅の約２倍のあるハンド幅を有する実質的に雑音になる。得られるスペクトルは、ベル型の曲線のようであり、その中心は、増加する対象の速度と共にシフトする。その結果、干渉計システムは、レーザーのコヒーレンス長よりも長い距離に配置された対象に関する速度の算出を可能とするが、速度測定の精度は、ライン幅、測定時間、信号レベル等のようなパラメータに依存し、対象の正確な位置を算出することは可能でない。更に、上述の自己混合レーザー装置とは対照的に、干渉計システムは、関心の波長、即ち受信した放射の波長に調整される受信機を含まず、従って、最適な測定信号の振幅が得られない。更に、多くの用途に対して、特に民生用の分野において、干渉計システム及びそのコストは法外に高い。
【０００６】
本発明の目的は、冒頭の段落で記載するような種類のレーザー自己混合装置を提供し、これにより、測定範囲を、従来技術の単純な構成に比べて拡大しつつ、装置の小さいサイズを保持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、自身と対象との間の相対移動を測定する装置であって、
測定ビームを生成するレーザーキャビティを有する少なくとも１つのレーザーと、作動面内で測定ビームを集束すると共に、前記レーザーにおける自己混合効果を生むために前記レーザーキャビティ内に前記対象により反射された測定ビーム放射を集束する集束手段と、前記相対移動により定まる前記自己混合効果の結果を測定する測定手段とを含み、
前記集束手段は、前記測定ビームの放射のコヒーレンス長を超えて延在する距離範囲に亘って前記測定ビームを合焦するよう構成され、
前記測定手段は、前記レーザーキャビティ内の前記対象により反射された測定ビーム放射と前記測定ビームの間の周波数差を算出するように構成される、装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、自身と対象との間の相対移動を測定する方法であって、
レーザーキャビティを有する少なくとも１つのレーザーにより測定ビームを生成するステップと、
前記測定ビームの放射のコヒーレンス長を超えて延在する距離に亘って作動面内で前記測定ビームを集束すると共に、前記レーザーにおける自己混合効果を生むために前記レーザーキャビティ内に前記対象により反射された測定ビーム放射を集束するステップと、
前記レーザーキャビティ内の前記対象により反射された測定ビーム放射と前記測定ビームの間の平均周波数差であって、前記相対移動により定まる周波数差を測定するステップとを含む、方法が提供される。
【０００９】
従って、本発明は、次のような知見に基づく。即ち、測定ビームの放射のコヒーレンス長よりも長い距離からのレーザーキャビティ内の反射した放射は、また、レーザーキャビティ内で十分な自己混合を引き起こし、従って、相対信号を決定するための有用な信号を得ることができ、また、インコヒーレントな検出方法を用いることによって、即ち、測定ビームと反射した測定ビーム放射との間の周波数差を求めることによって、装置から比較的長い距離に位置する対象に関して、比較的精度の高い動き測定を得ることができる。
【００１０】
模範的な一実施例では、前記測定手段は、前記反射された測定ビーム放射により生成される雑音スペクトルの平均周波数シフトを算出するように構成される。或いは、前記測定手段は、前記反射された測定ビーム放射により生成される雑音スペクトルの瞬間周波数シフトを算出するように構成される。更なるその他の模範的な一実施例では、前記測定手段は、周波数シフトする反射された測定ビーム放射及び周波数シフトしない反射された測定ビーム放射の時系列検出を実行するように構成される。平均周波数シフトが算出される以外の場合（即ち、瞬間若しくは時間依存）、速度及び距離の双方を算出することができる。
【００１１】
装置は、効果的には、移動物であるか若しくは相対移動しない物である対象との間の距離を算出するように構成される。
【００１２】
模範的な一実施例では、少なくとも１つのレーザーを制御する手段が設置されてもよく、当該制御手段は、前記少なくとも１つのレーザーに周期的に変化する電流であって、前記反射された測定ビーム放射のスペクトルが前記少なくとも１つのレーザーにより生成される前記測定ビーム放射と実質的に重なるように、前記測定ビームの波長の周期的な変動を引き起こす電流を、供給するように構成されてもよい。
【００１３】
或いは、前記制御手段は、前記少なくとも１つのレーザーに周期的に変化する電流であって、前記反射された測定ビーム放射のスペクトルが前記少なくとも１つのレーザーにより生成される前記測定ビーム放射とせいぜい部分的に重なる程度に、前記測定ビームの波長の周期的な変動を引き起こす電流を、供給するように構成されてもよい。その結果、ＲＦ信号は、レーザーにより生成された放射と反射された放射とのレーザーにより増幅されるような混合に起因して得られる。
【００１４】
本発明のその他の模範的な一実施例では、前記制御手段は、前記少なくとも１つのレーザーにパルス電流を供給するように構成されてもよく、これにより、レーザーパルスと、対応する反射した放射パルスの瞬間的な重なりが算出されてもよい。
【００１５】
装置は、第１及び第２の検出モードの一方で選択的に動作するように構成されてもよく、前記第１の検出モードは、干渉性検出モードであり、前記第２の検出モードは、不可干渉性検出モードである。従って、前記集束手段は、模範的な一実施例では、固定された焦点を有し、若しくは、その他の模範的な一実施例では、前記測定ビーム放射のコヒーレンス長にて若しくはそれを超えて前記測定ビーム放射を選択的に合焦するように、選択的に可変の焦点を有する。
【００１６】
本発明のこれらと他の局面は、以下に記載される実施例を参照することにより明らかになり教示されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
これにより、本発明の実施例が、添付図面を参照して例のみを用いて記載される。
【００１８】
先ず、先行技術による自己混合レーザー装置の一般的な構造及び動作の原理が、図１乃至図４を参照して説明される。
【００１９】
図１は、特許文献１に記載される入力ないし制御装置の断面図である。この装置は、この実施例ではVCSELタイプのレーザーであるダイオードレーザー、及び、例えばフォットダイオードのような、検出器に対するキャリアであるベースプレート１を下側に含む。図１では、１つのダイオードレーザー３及びそれに関連するフォットダイオード４が見えるが、装置の上面の図２に示すように、通常、少なくとも第２のダイオードレーザー５及びそれに関連する検出器６がベースプレートに設けられる。ダイオードレーザー３，５は、レーザーないし測定ビーム１３及び１７をそれぞれ放出する。装置の上側では、装置は、透明の窓１２が設けられ、例えば人の指のような対象１５は、当該窓１２を横断して、移動されることになる。例えば平凸レンズであるレンズ１０は、ダイオードレーザーと窓の間に配置される。このレンズは、透明な窓の上面で若しくはその付近でレーザービーム１３，１７を合焦する。対象１５は、この位置に存在する場合に、ビーム１３を散乱させる。ビーム１３の放射の一部は、照射ビーム１３の方向に散乱され、この部分は、ダイオードレーザー３の放出面上にレンズ１０により集束され、当該レーザーのキャビティ内に再び入る。以下で説明するように、キャビティに戻る放射は、当該キャビティの変化を誘起し、これは、とりわけ、ダイオードレーザーにより放出されるレーザー放射の強度の変化を生む。この変化は、電気信号へと放射の変動を変換するフォットダイオード４及びこの信号を処理する電子回路１８により検出されることができる。照射ビーム１７も対象上で合焦され、これにより散乱され、散乱された放射の一部がダイオードレーザー５のキャビティ内に再び入る。図１及び２に示される、フォットダイオード６の信号用の回路１８，１９は、図示の目的しかなく、大方従来的なものであってよい。図２に示すように、この回路は相互に接続される。
【００２０】
図３は、水平放出側のダイオードレーザーと当該レーザーの後方のファセットに配置されたモニタフォットダイオードとが使用されたときの先行技術による測定方法及び装置の原理を示す。この図では、例えばダイオードレーザー３であるダイオードレーザーは、そのキャビティ２０、その前方及び後方のファセットないしレーザーミラー２１，２２により概略的に表されている。キャビティは、長さＬを有する。動きが測定される対象は、参照符号１５により指示される。この対象と前方のファセット２１との間のスペースは、長さＬ０を有する外部のキャビティを形成する。前方のファセットを通って放出されるレーザービームは、参照符号２５により指示され、対象により前方のファセットの方向に反射された放射は、参照符号２６により指示されている。レーザーキャビティで生成される放射の一部は、後方のファセットを通過して、フォットダイオード４により捕捉される。
【００２１】
対象１５が照射ビーム１３の方向に動く場合、反射される放射２６は、ドップラシフトを受ける。これは、この放射の周波数が変化すること若しくは周波数シフトが発生することを意味する。この周波数シフトは、対象の移動速度に依存し、数ｋＨｚからＭＨｚのオーダーである。レーザーキャビティに再び入る周波数シフトした放射は、当該キャビティ内で生成される光波ないし放射と干渉し、即ち、自己混合効果がキャビティ内に生ずる。光波とキャビティに再度入る放射との間の位相ずれ量に依存して、この干渉は、建設的か破壊的であり、即ち、レーザー放射の強度は周期的に増減する。この方法で生成されるレーザー放射変調の周波数は、キャビティ内の光波の周波数と、キャビティ内に再び入るドップラシフトした放射の周波数との差に正確に等しい。周波数差は、数ｋＨｚからＭＨｚのオーダーであり、従って検出が容易である。自己混合効果及びドップラシフトの組み合わせは、レーザーキャビティ内の挙動の変動を引き起こし、特に、そのゲインないし光の増幅が変化する。
【００２２】
これは、図４に示されている。この図では、曲線３１，３２は、対象１５と前方のミラー２１の間の距離Ｌ０に応じた、放出されたレーザー放射の周波数νの変動と、ダイオードレーザーのゲインｇの変動をそれぞれ表す。ν、ｇの双方及びＬ０は、任意の単位である。距離Ｌ０の変動は対象の移動の結果であるので、図４の横座標は、時間軸で倍率変更でき、従って、ゲインは、時間の関数としてプロットされることになる。対象の速度νの変動の関数としてのゲイン変化量Δｇは、（コヒーレントな場合に対して）次の式により与えられる。
【００２３】
【数１】
2009520203.tif 000003
この式で、Ｋは、外部のキャビティに対する結合係数であり、レーザーキャビティの外で結合される放射の量を表し、νは、レーザー放射の周波数であり、ｖは、照射方向での対象の速度であり、例えばは時間であり、ｃは光速である。
【００２４】
この式は、上述の２つの文献に開示される自己混合効果に関する理論から導出されることができる。対象の表面は、図３に示す矢印１６に示すように、その独自の面内で移動する。ドップラシフトはビームの方向での対象の移動に対してしか生じないので、この移動１６は、当該方向での成分１６’を有するようにされるべきである。従って、ＸＹ平面、即ち図３の平面での移動を測定することが可能であり、この移動は、Ｘ移動と称することができる。図３は、系の残り部分に対する斜めの位置を有する対象の表面を示す。実際には、通常、測定ビームは、斜めのビームであり、対象の表面の移動は、ＸＹ平面で生ずることになる。Ｙ方向は、図３に示す図の面に直角である。この方向での移動は、第２のダイオードレーザーにより放出され、その散乱された光が第２のダイオードレーザーに関連付けられた第２のフォットダイオードにより捕捉される第２の測定ビーム、により測定されることができる。斜めの照射ビーム（複数も可）は、図１に示すように、レンズ１０に対して偏心してダイオードレーザー（複数も可）を配置することによって得られる。
【００２５】
モニタダイオードにより後方のレーザーファセットで放射の強度を測定することによって対象の移動により生ずるレーザーキャビティゲインの変動を測定することは、最も簡易であり、従って、最も魅力のある方法である。従来的には、このダイオードは、レーザー放射の強度を一定に保つために使用されているが、ここでは、対象の移動を測定するためにも使用される。
【００２６】
ゲイン変化量を測定し、それに伴い対象の移動を測定するその他の方法は、半導体材料の光学ゲインがレーザーの接合部の電子の数の関数であるという事実を使用する。半導体ダイオードの両端での電圧降下は、キャリアの濃度の関数であり、光学ゲインの如何なる変動も接合部両端での電圧の変化を生む。この測定方法の一実施例は図５に示される。この図では、ダイオードレーザーの活性層は、参照符号３５で指示され、このレーザーに供給する電流源は、参照符号３６で指示される。ダイオードレーザーの両端の電圧は、キャパシタ３８を介して電気回路４０に供給される。結合ワイヤのインダクタンス３７は、ダイオードレーザーと直列であり、ダイオードレーザーの両端での信号に対して実質的でないインピーダンスを形成するほど低く選択される。
【００２７】
移動量、即ち時間で測定された速度を積分することによって測定されることができる対象が移動する距離の他にも、移動の方向が検出される必要がある。これは、対象が移動軸に沿って前方に移動しているか若しくは後方に移動しているかを判断されるべきことを意味する。移動の方向は、自己混合効果から生まれる信号の形状を判断することによって検出することができる。図４のグラフ３２に示すように、この信号は非対称の信号である。グラフ３２は、レーザーに向かって対象１５が移動する状況を表す。立ち上がりの傾斜３２’は、立下りの傾斜３２”よりも急峻である。１９９２年６月２０日のApplied  Optics,  Vol.31,  No.8のページ３４０１−３４０８に記載されるように、非対称性は、レーザーから対象が離れる方向の移動に対して逆になる、即ち立下りの傾斜が立ち上がりの傾斜よりも急峻となる。自己混合効果の非対称性の種類を判断することによって、対象の移動の方向を把握することができる。
【００２８】
特許文献１に記載される入力装置では、集束手段ないしレンズ１０は、対象１５上に測定ビームを合焦するように配置されているタイプである。実際には、これは、測定ビームは装置の窓１２の上側の表面の面内で合焦されることを意味する。というのは、この装置を用いるとき、人の指ないし対象１５は、この表面上に置かれて、横断するように移動されることになるからである。特許文献２（ＰＣＴ出願のＷＯ２００５／０７６１１６）に記載される構成では、自己混合型レーザー入力装置のレンズの焦点を装置の作動範囲を拡張するように適合することが提案される。この焦点は、考えられる最大よりも小さいが、対象と装置の間の距離の拡大された範囲に対する閾値よりも大きい自己混合効果を提供するように適合される。しかし、装置は依然として上述のコヒーレントな検出方法を用いるので、測定範囲は依然として幾分制限されている。
【００２９】
本発明によれば、それ故に、レーザー放射のコヒーレンス長を超えた距離で測定ビームを合焦するように機能する集束手段を提供し、放射のコヒーレンス長よりも大きい装置からの距離で対象によりレーザーキャビティ内に反射される放射により生成される雑音スペクトルの平均周波数シフトを求めるためにインコヒーレントな検出モード（先行技術の装置で用いられるコヒーレントな検出モードではなく）で動作するように装置を構成することを提案する。本発明は、レーザー測定ビームのコヒーレンス長よりも長い距離からレーザーキャビティに入る放射も、対象の速度を測定するために有用な信号を提供するためのキャビティ内の十分な自己混合を引き起こすという知見に基づく。本発明による装置を用いた速度測定の精度は、複雑性及び高いコストをもたらすことなく、干渉計システムと同等であることが確認された。更に、本発明の装置は、背景の放射により影響を受けず、そのレーザーキャビティは、測定放射のみの波長に対して高いゲインを有する。
【００３０】
従って、図６を参照するに、集束手段１０は、より大きい距離で合焦するように修正される。更に、特許文献１に記載される装置及び特許文献２に記載される装置は、（図４に示すような）起伏している信号を用いて対象の移動の速度及び方向を求めるのに対して、本発明では、生成されたノイズスペクトルの平均周波数のシフト量が算出される。
【００３１】
対象により反射された放射がレーザーで生成された放射と位相の関係を有しない実施例では、放射感応検出器（フォットダイオード）は、レーザーにより生成された放射と対象により反射されたレーザー放射とからなる混合放射を判断するために用いられる。
【００３２】
ダイオードレーザーには、特許文献１に記載される装置と同様の方法で周期的に変化する電流が供給されてもよい。これは、対象と装置の相対的な移動の方向を算出することを可能とする。レーザーにより生成される放射と対象により反射された放射のスペクトルは重なり合う必要が無い特許文献１に記載される装置では、変調は比較的大きい、即ち波長変調の大きさは、例えば、５０ＧＨｚの周波数変調に対応する０．４ｎｍである。
【００３３】
新規の装置の第１の実施例では、波長変調は、レーザーにより生成される放射の光スペクトルが、対象により反射された放射のノイズスペクトルと実質的に重なり合い、後者のスペクトルの平均周波数のシフト量を算出することができるほど、非常に小さい。
【００３４】
第２の実施例では、レーザー変調パターンは、対象により反射された放射のスペクトルがレーザーにより生成される放射のスペクトルと部分的にしか若しくは全く重ならないようにされる。放射感応検出器の位置では、レーザーにより生成される放射及び反射した放射は、干渉し、装置と物体の相対移動量を表す最終信号を得るための更なる信号処理に適した有用なＲＦ周波数で検出器信号を供給する。
【００３５】
第３の実施例では、レーザーは、周期的に変調されることに代えて、単にパルス化され、レーザーパルスと対象により反射された放射パルスの瞬時の重なりが算出される。この重なりは、反射したパルスの飛翔時間及び従って対象と装置の間の距離を表す。任意のレーザーパルスの加熱部分は既にレーザー放射の波長変動を引き起こすので、対象と装置の相対的な移動方向は、レーザーに周期的に変化する供給電流を用いることなく、算出することができる。
【００３６】
例えばレンズである集束手段は、固定された焦点を有してもよい。反射した放射の最大量を収集することを可能とする制御可能な焦点を有するレンズを使用することも可能である。制御可能なレンズは、例えば、異なる屈折率を有し間にメニスカス形の界面を有する２つの液体を含む所謂液体レンズであってよい。メニスカスの曲率及び従ってレンズのパワーは、電圧により変化されることができる。液体レンズは、特許文献２に記載されるような入力装置により制御可能であってもよい。
【００３７】
尚、対象という用語は、単一の固体の対象、媒体中の粒子、媒体自体（例えば、屈折率が算出されるべき媒体）等を含む一般的な用語である。
【００３８】
一の模範的実施例では、本発明は、レーザー自己混合装置を提供し、このレーザー自己混合装置は、２つのモードで動作し、第１のモードは、近い距離の対象に適した、コヒーレントで非常に高い反応性のモードであり、遠い対象に適した、反応性が低減されたコヒーレントで無いモードである。
【００３９】
本発明は、対象の距離及び移動量（速度及び方向の双方）を測定するために使用されてもよい。それは、干渉計装置に対して低コストの代替物を提供する。本発明は、媒体の屈折率を算出するために使用されてもよい。
【００４０】
尚、上述の実施例は、本発明を例示するもので限定するものでなく、当業者であれば、添付の請求の範囲の観点から逸脱することなく多数の代替的な実施例を設計することができるだろう。原文の請求項において、カッコ内の参照符号は、請求項を限定するのに解釈されるべきでない。単語“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）”及び“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”等は、請求項や明細書全体に列挙された要素やステップ以外の要素やステップの存在を除外するものでない。要素に付される単数表現は、かかる要素の複数の存在を除外するものでなく、逆も同様である。本発明は、幾つかの区別される要素を含むハードウェアにより、及び、適切にプログラムされたコンピューターにより、実現されることができる。幾つかの手段を列挙する装置クレームでは、これらの手段のいくつかが、１つの同一のハードウェアのアイテムにより具現化されることができる。ある手段が、相互に異なる従属項の請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが効果的に使用できないことを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】先行技術による入力ないし制御装置の断面図。
【図２】図１の装置の平面図。
【図３】図１の装置で用いられる測定方法の原理の概略図。
【図４】図１の装置及び対象の互いに対する移動量を関数としてレーザーキャビティのゲイン及び光周波数の変動を示すグラフであり、インコヒーレントな場合に対するコヒーレントモード動作の場合に対する典型的な曲線を示し、キャビティのゲイン及び光周波数は、天候、ノイズが付加された（のこぎり歯とは対照的な）サイン変動を示す。
【図５】図１の装置で用いられる測定方法の図。
【図６】本発明の模範的な実施例による入力ないし制御装置の断面図。
【図１】
2009520203.tif 000004
【図２】
2009520203.tif 000005
【図３】
2009520203.tif 000006
【図４】
2009520203.tif 000007
【図５】
2009520203.tif 000008
【図６】
2009520203.tif 000009
【国際調査報告】
2009520203.tif 000010
2009520203.tif 000011
2009520203.tif 000012