レーザー測距技術

レーザー測距技術

原則レーザ距離計
レーザーは材料加工などの産業用途に加え、航空宇宙、軍事などの分野でも絶えず発展を遂げている。レーザー応用中でも、航空および軍事分野で使用されるレーザーは増加しており、この分野におけるレーザーの応用は主にレーザー測距である。レーザー測距の原理は、距離は速度×時間で等しいというものである。光の速度が決定され、検出装置によって光の伝播時間を検出することで、測定対象物までの距離を計算できる。
図は以下のとおりです。

レーザー距離計の精度は、レーザーの発散係数によって大きく左右されます。発散係数とは何でしょうか？例えば、一人が懐中電灯を持ち、もう一人がレーザーポインターを持っているとします。懐中電灯の光の方が発散が大きいため、レーザーポインターの照射距離は懐中電灯よりも長くなります。この光の発散の度合いを表すのが発散係数です。レーザー光理論的には平行光ですが、照射距離が遠くなると光は発散します。光の発散角を圧縮することで、レーザーの発散度を制御し、レーザー距離計の精度を向上させることができます。

適用レーザー距離計
レーザー距離計は航空宇宙分野でより多く使用されており、アポロ15号は月面着陸時に、地球からレーザー光線を反射させ、往復時間を記録することで地球と月の間の距離を計算するために、大角度反射鏡という特殊な装置一式を使用しました。
同時に、レーザー距離計は航空宇宙の他の分野でも使用されています。
1. 軍事用途におけるレーザー距離計
多くの光電子戦闘機や地上装備に搭載された追跡システムにはレーザー距離計が装備されており、敵までの距離を正確に把握し、それに応じて防御態勢を整えることができる。
2．地形調査および地図作成におけるレーザー測距の応用
地形の測量や地図作成において用いられるレーザー距離計は、一般的にレーザー高度計と呼ばれ、主に航空機や衛星に搭載され、標高データの測定に用いられる。
3. 宇宙船の自律着陸におけるレーザー測距の応用
無人探査機を用いて月、火星、小惑星などの目標天体の表面に着陸し、現地調査やサンプルリターンを行うことは、人類が宇宙を探査する重要な方法であり、将来の深宇宙探査活動の発展における注目点の一つでもある。衛星や探査機を打ち上げて他の惑星の表面に軟着陸させることは、宇宙探査の重要な方向性である。
4. 応用レーザー測距宇宙空間における自律的なランデブーおよびドッキング
宇宙空間における自律的なランデブーおよびドッキングは、極めて複雑かつ精密なプロセスである。
ランデブープロセスとは、2機以上の航空機が所定の位置と時間に従って宇宙軌道上で出会うことを指し、動作距離は100km～10mで、遠距離から近距離へのGPS誘導、マイクロ波レーダー、ライダー、光学イメージングセンサー測定手段が必要です。宇宙ドッキングとは、2機の航空機が宇宙軌道上で出会った後、機械構造全体で一体化することを指します。動作距離は10～0mで、主に先進ビデオ誘導センサー（AVGS）によって実現されます。

5．宇宙デブリ検出分野におけるレーザー測距の応用
宇宙ゴミの検出は、深宇宙レーザー探知技術の重要な応用分野の一つである。

まとめ
レーザーは道具だ！同時に武器でもある！