【手続補正書】
【提出日】平成29年10月17日(2017.10.17)
【手続補正１】
【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】
第１の光線を発生させるように構成される第１の連続波レーザー；
第２の光線を発生させるように構成される第２の連続波レーザー；
第３の光線を発生させるように構成される第３の連続波レーザー；
前記第１、第２、及び第３の光線を組み合わせてセンサビームを発生させるように構成される第１の光コンバイナ；
前記センサビームを目標の上に集中させるように構成されるテレスコープを備え、前記目標からの反射光は干渉ビームをもたらし；
前記第１、第２、及び第３の光線の一部分を受信し、かつ前記第１、第２、及び第３の光線を周波数シフトして、第１、第２、及び第３の局部発振器ビーム発生させるように構成される周波数シフターユニット；
前記干渉ビームと前記第１、第２、及び第３の局部発振器ビームとを組み合わせて、合成波ビームを発生させるように構成される第２の光コンバイナ；
前記合成波ビームを感知して、第１の出力信号を発生させるように構成される第１の光検出装置；及び
前記第１の光検出装置からの前記第１の出力信号を処理して、前記第１の光線と前記第１の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第１のヘテロダインを検出し、前記第２の光線と前記第２の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第２のヘテロダインを検出し、前記第３の光線と前記第３の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第３のヘテロダインを検出し、かつ前記第１、第２、及び第３のヘテロダインの各々に対して光位相を決定するように構成されるシグナルプロセッサを備え；
前記シグナルプロセッサは、前記第１の光線の第１の周波数及び前記第２の光線の第２の周波数の間の差異に基づいて、第１の合成波に対する第１の合成波長を決定し、前記第１のヘテロダインの第１の光位相及び前記第２のヘテロダインの第２の光位相の間の差異に基づいて、前記第１の合成波に対する第１の合成位相を決定し、かつ前記第１の合成波長及び前記第１の合成位相に基づいて、前記目標までの距離を決定するように構成される、機構。
【請求項２】
前記シグナルプロセッサは、前記第１の光線の前記第１の周波数及び前記第３の光線の第３の周波数の間の差異に基づいて第２の合成波に対する第２の合成波長を決定し、前記第１のヘテロダインの前記第１の光位相及び前記第３のヘテロダインの第３の光位相の間の差異に基づいて前記第２の合成波に対する第２の合成位相を決定し、かつ前記第２の合成波長及び前記第２の合成位相にさらに基づいて前記目標までの前記距離を決定するように構成される、請求項１に記載の機構。
【請求項３】
前記シグナルプロセッサは、前記第１の合成波長及び前記第１の合成位相を乗じて、前記第１の合成波に対して前記目標までの第１の距離測定値を計算するように構成される、請求項２に記載の機構。
【請求項４】
前記シグナルプロセッサは、前記第１の合成波に対して計算された前記第１の距離測定値を、前記第２の合成波の前記第２の合成波長で割ることによって、前記第２の合成波の推定位相を計算し、前記第２の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第２の合成波に対する全位相を得て、かつ前記第２の合成波に対する前記全位相及び前記第２の合成波長を乗じて、前記第２の合成波に対して第２の距離測定値を計算するように構成される、請求項３に記載の機構。
【請求項５】
光周波数コムを含む１組の光線を発生させるように構成される光周波数コムレーザー；
前記光周波数コムレーザーからの前記１組の光線を、前記第１、第２、及び第３の連続波レーザーからの前記第１、第２、及び第３の光線と組み合わせるように構成される第３の光コンバイナ；並びに
前記第１、第２、及び第３の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較し、かつ前記第１、第２、及び第３の連続波レーザーからの前記第１、第２、及び第３の光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整するように構成される位相固定コントローラをさらに備える、請求項１に記載の機構。
【請求項６】
前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され；かつ
前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、請求項５に記載の機構。
【請求項７】
前記第１の光コンバイナから前記センサビームを受信し、かつ前記センサビームと前記第１、第２、及び第３の局部発振器ビームとを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させるように構成される第３の光コンバイナ；並びに
前記参照合成波ビームを感知して、第２の出力信号を発生させるように構成される第２の光検出装置を備える、参照チャネルをさらに備える、請求項１に記載の機構。
【請求項８】
前記シグナルプロセッサは、前記第２の光検出装置からの前記第２の出力信号を処理して、前記第１の光線及び前記第１の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第４のヘテロダインを検出し、前記第２の光線及び前記第２の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第５のヘテロダインを検出し、前記第３の光線及び前記第３の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第６のヘテロダインを検出し、かつ前記第４、第５、及び第６のヘテロダインに対して光位相を決定するように構成され；
前記シグナルプロセッサは、前記第１のヘテロダインに対する前記第１の光位相を前記第４のヘテロダインの第４の光位相と比較し、前記第２のヘテロダインに対する前記第２の光位相を前記第５のヘテロダインの第５の光位相と比較し、かつ前記第３のヘテロダインに対する前記第３の光位相を前記第６のヘテロダインに対する第６の光位相と比較して、位相シフトが前記周波数シフターユニットによって導入されたか否かを判定するように構成される、請求項７に記載の機構。
【請求項９】
前記第１の光検出装置は、デジタルカメラの中に一連の光検出器を備える、請求項１に記載の機構。
【請求項１０】
目標までの距離を測定する方法であって、前記方法は、
第１の連続波レーザー、第２の連続波レーザー、及び第３の連続波レーザーからの光線を組み合わせることによって、センサビームを発生させること；
前記センサビームを前記目標の上に集中させることを含み、前記目標からの反射光は干渉ビームをもたらし；
前記連続波レーザーから分割された前記光線の周波数をシフトして、局部発振器ビームを発生させること；
前記干渉ビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させること；
第１の光検出装置を用いて前記合成波ビームを感知すること；
前記第１の光検出装置からの出力を処理して、前記第１の連続波レーザーからの第１の光線及び第１の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第１のヘテロダインを検出し、前記第２の連続波レーザーからの第２の光線及び第２の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第２のヘテロダインを検出し、かつ前記第３の連続波レーザーからの第３の光線及び第３の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第３のヘテロダインを検出すること；
前記第１、第２、及び第３のヘテロダインの各々に対して光位相を決定すること；
前記第１の光線の第１の周波数及び前記第２の光線の第２の周波数の間の差異に基づいて、第１の合成波に対する第１の合成波長を決定すること；
前記第１のヘテロダインの第１の光位相及び前記第２のヘテロダインの第２の光位相の間の差異に基づいて、前記第１の合成波に対する第１の合成位相を決定すること；及び
前記第１の合成波長及び前記第１の合成位相に基づいて、前記目標までの前記距離を決定することを含む、方法。
【請求項１１】
前記第１の光線の前記第１の周波数及び前記第３の光線の第３の周波数の間の差異に基づいて第２の合成波に対する第２の合成波長を決定すること；
前記第１のヘテロダインの前記第１の光位相及び前記第３のヘテロダインの第３の光位相の間の差異に基づいて前記第２の合成波に対する第２の合成位相を決定すること；及び
前記第２の合成波長及び前記第２の合成位相にさらに基づいて前記目標までの前記距離を決定することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記目標までの前記距離を決定することは；
前記第１の合成波長及び前記第１の合成位相を乗じて、前記第１の合成波に対して前記目標までの第１の距離測定値を計算することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記目標までの前記距離を決定することは；
前記第１の合成波に対して計算された前記第１の距離測定値を、前記第２の合成波の前記第２の合成波長で割ることによって、前記第２の合成波の推定位相を計算すること；
前記第２の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第２の合成波に対する全位相を得ること；及び
前記第２の合成波に対する前記全位相及び前記第２の合成波長を乗じて、前記第２の合成波に対して第２の距離測定値を計算することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
光周波数コムレーザーを用いて光周波数コムを含む１組の光線を発生させること；
前記光周波数コムレーザーからの前記１組の光線を、前記第１、第２、及び第３の連続波レーザーからの前記第１、第２、及び第３の光線と組み合わせること；
前記第１、第２、及び第３の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較すること；並びに
前記第１、第２、及び第３の連続波レーザーからの前記第１、第２、及び第３光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整することをさらに含み、
前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され；かつ
前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記センサビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させること；
第２の光検出装置を用いて前記参照合成波ビームを感知すること；
前記第２の光検出装置からの出力を処理して、前記第１の光線及び前記第１の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第４のヘテロダインを検出し、前記第２の光線及び前記第２の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第５のヘテロダインを検出し、前記第３の光線及び前記第３の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第６のヘテロダインを検出すること；
前記第４、第５、及び第６のヘテロダインに対して光位相を決定すること；並びに
前記第１のヘテロダインに対する前記第１の光位相を前記第４のヘテロダインの第４の光位相と比較し、前記第２のヘテロダインに対する前記第２の光位相を前記第５のヘテロダインの第５の光位相と比較し、かつ前記第３のヘテロダインに対する前記第３の光位相を前記第６のヘテロダインに対する第６の光位相と比較して、前記周波数をシフトするステップの間に位相シフトが導入されたか否かを判定することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
一実施形態は、目標までの距離を測定するための機構を含む。機構は、第１の光線を発生させるように構成される第１の連続波レーザー、第２の光線を発生させるように構成される第２の連続波、及び第３の光線を発生させるように構成される第３の連続波を含む。機構はまた、第１、第２、及び第３の光線を組み合わせてセンサビームを発生させるように構成される光コンバイナ、及びセンサビームを目標の上に集中させるように構成されるテレスコープを含み、目標から反射した光は干渉ビームをもたらす。機構はまた、第１、第２、及び第３の光線の一部分を受信し、かつ第１、第２、及び第３の光線を周波数シフトして、第１、第２、及び第３の局部発振器ビームを発生させるように構成される周波数シフターユニットを含む。機構の別の光コンバイナは、干渉ビーム、並びに第１、第２、及び第３の局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させるように構成される。光検出装置は、合成波ビームを感知して、シグナルプロセッサに対して提供される出力信号を発生させる。シグナルプロセッサは、第１の光線及び第１の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第１のヘテロダインを検出し、第２の光線及び第２の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第２のヘテロダインを検出し、第３の光線及び第３の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第３のヘテロダインを検出し、かつ第１、第２、及び第３のヘテロダインの各々に対して光位相を決定するために、第１の光検出装置からの出力信号を処理するように構成される。シグナルプロセッサはさらに、第１の光線の第１の周波数及び第２の光線の第２の周波数の間の差異に基づいて第１の合成波長を決定し、第１のヘテロダインの第１の光位相及び第２のヘテロダインの第２の光位相の間の差異に基づいて第１の合成位相を決定し、かつ第１の合成波長及び第１の合成位相に基づいて目標までの距離を決定するように構成される。
【手続補正３】
【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】
別の実施形態は、目標までの距離を測定する方法を含む。方法は、第１の連続波レーザー、第２の連続波レーザー、及び第３の連続波レーザーの各々の中で光線を発生させること、第１、第２、及び第３の連続波レーザーから受信した光線を組み合わせて、センサビームを発生させること、及びセンサビームを目標の上に集中させることを含み、目標からの反射光は干渉ビームをもたらす。方法はさらに、連続波レーザーから分割された光線の周波数をシフトして局部発振器ビームを発生させること、干渉ビーム及び局部発振器ビームを組み合わせて合成波ビームを発生させること、及び第１の光検出装置を用いて合成波ビームを感知することを含む。方法はさらに、第１の連続波レーザーからの第１の光線及び第１の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第１のヘテロダインを検出し、第２の連続波レーザーからの第２の光線及び第２の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第２のヘテロダインを検出し、かつ第３の連続波レーザーからの第３の光線及び第３の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第３のヘテロダインを検出するために、第１の光検出装置からの出力を処理することを含む。方法はさらに、第１、第２、及び第３のヘテロダインの各々に対する光位相を決定すること、第１の光線の第１の周波数及び第２の光線の第２の周波数の間の差異に基づいて、第１の合成波長を決定すること、及び第１のヘテロダインの第１の光位相及び第２のヘテロダインの第２の光位相の間の差異に基づいて、第１の合成位相を決定することを含む。方法はさらに、第１の合成波長及び第１の合成位相に基づいて、目標までの距離を決定することを含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
光線が目標に送信される場合、目標から反射される光は、送信される光と干渉する。目標が静止している場合、反射ビームは、送信されるビームと同じ周波数を有する。送信される光が反射光と同位相（同じ周波数）を有する場合、その後、建設的干渉が生じる。送信される光が反射光と異なる位相である場合、その後、相殺的干渉が生じる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
テレスコープ１３４がセンサビームを目標に向ける場合、目標から反射される光は「干渉」ビーム１３６をもたらす。その後、サーキュレーター１３２は、干渉ビーム１３６を光コンバイナ１３８へ向ける。同時に、３つの測定チャネルに対する局部発振器ビームは、コンバイナ１２８の範囲内において組み合わされ又は混ぜ合わされて、集合的な局部発振器ビームを形成する。集合的な局部発振器ビームは、コンバイナ１２８から分割器１５２へ移動する。分割器１５２は、集合的な局部発振器ビームを分割するように構成される。集合的な局部発振器ビームの一部分は、コンバイナ１３８へ移動し、かつ集合的な局部発振器ビームの一部分は、コンバイナ１５０へ移動する。コンバイナ１３８は、干渉ビームを集合的な局部発振器ビームと組み合わせ又は混ぜ合わせて、「合成波」ビームを発生させる。合成波ビームは、光検出装置１４０の上に投射される。光検出装置１４０は、単一の光検出要素を含み、又はデジタルカメラの中などにある一連の光検出要素を含む。光検出装置１４０は、合成波ビームからの光を感知し、かつシグナルプロセッサ１４４に対して出力信号を提供するように構成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
測定チャネルに対する光線４０１から４０３は、コンバイナ１３０の範囲内において組み合わされ又は混ぜ合わされて、測定ユニット１１０に対してセンサビーム４２０を発生させる。分割器１３１は、センサビーム４２０を分割する。センサビーム４２０の一部分は、サーキュレーター１３２を通ってテレスコープ１３４へ移動し、かつセンサビーム４２０の一部分は参照チャネルのコンバイナ１５０へ移動する。その後、テレスコープ１３４は、センサビーム４２０を測定されている目標へ向かって集中させるために使用される。センサビーム４２０が目標から反射されるので、目標に反射された光は干渉ビーム１３６をもたらす。干渉ビーム１３６は、サーキュレーター１３２を通ってコンバイナ１３８に戻るように移動する。また、測定チャネルに対する局部発振器ビーム４１１から４１３は、コンバイナ１２８の範囲内で組み合わされ又は混ぜ合わされて、集合的な局所発振器ビーム４２２を発生させる。集合的な局部発振器ビーム４２２は、分割器１５２によって分割される。集合的な局部発振器ビーム４２２の一部分は、コンバイナ１３８へ移動し、かつ集合的な局部発振器ビーム４２２の一部分は、コンバイナ１５０へ移動する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
上述されたように、方法７００は、合成波の干渉分光法を使用して、目標２０４までの距離を決定することができる。ステップ７０２は、第１の連続波（ＣＷ）レーザー、第２のＣＷレーザー、及び第３のＣＷレーザーからの光線を組み合わせることによってセンサビームを発生させることを含み、かつステップ７０４は、センサビームを目標２０４の上に集中させることを含む。目標２０４から反射した光は干渉ビームをもたらす。ステップ７０６は、ＣＷレーザーから分割された光線の周波数をシフトして、局部発振器ビームを発生させることを含む。ステップ７０８は、干渉ビーム及び局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させることを含み、かつステップ７１０は、光検出装置を用いて合成波のビームを感知することを含む。ステップ７１２は、光検出装置からの出力を処理して、ＣＷレーザーからの光線及びそれと関連する局部発振器ビームの組み合わせによって生み出されるヘテロダインを検出することを含み、かつステップ７１４は、ヘテロダインの各々に対する光位相を決定することを含む。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
条項１
第１の光線を発生させるように構成される第１の連続波レーザー；
第２の光線を発生させるように構成される第２の連続波レーザー；
第３の光線を発生させるように構成される第３の連続波レーザー；
前記第１、第２、及び第３の光線を組み合わせてセンサビームを発生させるように構成される第１の光コンバイナ；
前記センサビームを目標の上に集中させるように構成されるテレスコープを備え、前記目標からの反射光は干渉ビームをもたらし；
前記第１、第２、及び第３の光線の一部分を受信し、かつ前記第１、第２、及び第３の光線を周波数シフトして、第１、第２、及び第３の局部発振器ビーム発生させるように構成される周波数シフターユニット；
前記干渉ビームと前記第１、第２、及び第３の局部発振器ビームとを組み合わせて、合成波ビームを発生させるように構成される第２の光コンバイナ；
前記合成波ビームを感知して、第１の出力信号を発生させるように構成される第１の光検出装置；及び
前記第１の光検出装置からの前記第１の出力信号を処理して、前記第１の光線と前記第１の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第１のヘテロダインを検出し、前記第２の光線と前記第２の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第２のヘテロダインを検出し、前記第３の光線と前記第３の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第３のヘテロダインを検出し、かつ前記第１、第２、及び第３のヘテロダインの各々に対して光位相を決定するように構成されるシグナルプロセッサを備え；
前記シグナルプロセッサは、前記第１の光線の第１の周波数及び前記第２の光線の第２の周波数の間の差異に基づいて、第１の合成波に対する第１の合成波長を決定し、前記第１のヘテロダインの第１の光位相及び前記第２のヘテロダインの第２の光位相の間の差異に基づいて、前記第１の合成波に対する第１の合成位相を決定し、かつ前記第１の合成波長及び前記第１の合成位相に基づいて、前記目標までの距離を決定するように構成される、機構。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
条項１１
目標までの距離を測定する方法であって、前記方法は、
第１の連続波レーザー、第２の連続波レーザー、及び第３の連続波レーザーからの光線を組み合わせることによって、センサビームを発生させること；
前記センサビームを前記目標の上に集中させることを含み、前記目標からの反射光は干渉ビームをもたらし；
前記連続波レーザーから分割された前記光線の周波数をシフトして、局部発振器ビームを発生させること；
前記干渉ビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させること；
第１の光検出装置を用いて前記合成波ビームを感知すること；
前記第１の光検出装置からの出力を処理して、前記第１の連続波レーザーからの第１の光線及び第１の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第１のヘテロダインを検出し、前記第２の連続波レーザーからの第２の光線及び第２の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第２のヘテロダインを検出し、かつ前記第３の連続波レーザーからの第３の光線及び第３の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第３のヘテロダインを検出すること；
前記第１、第２、及び第３のヘテロダインの各々に対して光位相を決定すること；
前記第１の光線の第１の周波数及び前記第２の光線の第２の周波数の間の差異に基づいて、第１の合成波に対する第１の合成波長を決定すること；
前記第１のヘテロダインの第１の光位相及び前記第２のヘテロダインの第２の光位相の間の差異に基づいて、前記第１の合成波に対する第１の合成位相を決定すること；及び
前記第１の合成波長及び前記第１の合成位相に基づいて、前記目標までの前記距離を決定することを含む、方法。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
条項１６
前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され；
かつ前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、条項１５に記載の機構。