本稿では、レーザー測距技術を包括的に考察し、その歴史的変遷を辿り、その中核原理を解説するとともに、多様な応用例を取り上げます。レーザーエンジニア、研究開発チーム、そして光学分野の研究者の方々を対象に、歴史的背景と現代的な知見を融合させた解説を提供します。
レーザー技術は、従来の接触ベースの測距方法と比較していくつかの利点がある非接触型の産業用測定技術です。
- 測定面との物理的な接触が不要になり、測定誤差につながる変形を防止します。
- 測定中に物理的接触がないため、測定面の摩耗を最小限に抑えます。
- 従来の測定ツールが実用的ではない特殊な環境での使用に適しています。
レーザー測距の原理:
- レーザー測距では、レーザーパルス測距、レーザー位相測距、レーザー三角測距という 3 つの主な方法が使用されます。
- 各方法には、一般的に使用される特定の測定範囲と精度レベルが関連付けられています。
01
レーザーパルス測距:
主に長距離測定に使用され、通常はキロメートルレベルを超える距離を、通常はメートルレベルの低い精度で測定します。
02
レーザー位相測距:
中距離から長距離の測定に最適で、通常は 50 メートルから 150 メートルの範囲内で使用されます。
03
レーザー三角測量:
主に 2 メートル以内の短距離測定に使用され、測定距離には制限があるものの、ミクロン レベルの高い精度を実現します。
用途と利点
レーザー測距は、さまざまな業界でニッチな位置を占めています。
工事: 現場測定、地形図作成、構造解析。
自動車先進運転支援システム（ADAS）の強化。
航空宇宙: 地形マッピングと障害物検出。
鉱業: トンネルの深さの評価と鉱物の探査。
林業: 樹高計算と森林密度分析。
製造業: 機械および装置の調整の精度。
この技術は、非接触測定、摩耗の低減、比類のない汎用性など、従来の方法に比べていくつかの利点を備えています。
ルミスポットテックのレーザー距離測定分野におけるソリューション
エルビウムドープガラスレーザー（Erガラスレーザー）
私たちのエルビウム添加ガラスレーザー1535nmとして知られる目に安全Erガラスレーザーは、目に安全な距離計として優れています。信頼性と費用対効果に優れた性能を備え、角膜と水晶体構造に吸収される光を放射することで網膜への安全性を確保します。レーザー測距やLIDAR、特に長距離光伝送が必要な屋外環境では、このDPSSレーザーが不可欠です。従来の製品とは異なり、眼への損傷や失明の危険性を排除します。当社のレーザーは、Er:Yb共添加リン酸塩ガラスと半導体を使用しています。レーザーポンプ源1.5um の波長を生成し、測距や通信に最適です。
特にレーザー測距飛行時間型（TOF）測距TOFレーザー測距は、レーザー光源とターゲット間の距離を測定するために使用される方法です。この原理は、単純な距離測定から複雑な3Dマッピングまで、様々な用途で広く利用されています。TOFレーザー測距の原理を説明する図を作成してみましょう。
TOF レーザー測距の基本的な手順は次のとおりです。
レーザーパルスの放射レーザー装置は短い光パルスを放射します。
ターゲットへの旅行: レーザーパルスは空気中を伝わってターゲットに到達します。
ターゲットからの反射: パルスがターゲットに当たり、反射して戻ってきます。
ソースに戻る:反射されたパルスはレーザー装置に戻ります。
検出：レーザー装置は戻ってくるレーザーパルスを検出します。
時間測定:パルスの往復にかかる時間を測定します。
距離計算:光の速度と測定時間に基づいてターゲットまでの距離を計算します。
今年、ルミスポットテックはTOF LIDAR検出分野に最適な製品である8-in-1 LiDAR光源興味があればクリックして詳細をご覧ください
レーザー距離計モジュール
この製品シリーズは、主に人間の目に安全なレーザー測距モジュールに焦点を当てており、1535nmエルビウムドープガラスレーザーそして1570nm 20km 距離計モジュールは、眼の安全基準クラス1に分類される製品です。このシリーズには、2.5kmから20kmまでの測定範囲に対応するレーザー距離計コンポーネントが含まれており、コンパクトサイズ、軽量設計、優れた耐干渉性、そして効率的な量産体制を誇ります。これらの製品は汎用性が高く、レーザー測距、LIDAR技術、通信システムなど、様々な用途に活用されています。
統合型レーザー距離計
軍用ハンドヘルド距離計LumiSpot Techが開発したシリーズは、効率性、使いやすさ、安全性に優れ、目に優しい波長を採用することで、無害な動作を実現しています。リアルタイムのデータ表示、出力モニタリング、データ転送など、必要な機能を1つのツールに凝縮しています。人間工学に基づいた設計は、片手でも両手でも操作しやすく、快適な操作性を実現します。これらの距離計は、実用性と先進技術を融合させ、シンプルで信頼性の高い測定ソリューションを提供します。
当社を選ぶ理由
卓越性へのこだわりは、提供するすべての製品に表れています。業界の複雑さを理解し、最高水準の品質と性能を満たすよう製品をカスタマイズしています。顧客満足度を重視し、専門知識と技術力を組み合わせることで、信頼性の高いレーザー測距ソリューションを求めるプロフェッショナルの皆様から、当社を最適な選択肢としてお選びいただいています。
参照
- スミス、A. (1985). レーザー距離計の歴史. 光工学ジャーナル.
- ジョンソン、B.（1992）「レーザー測距の応用」『Optics Today』
- Lee, C. (2001). 「レーザーパルス測距の原理」Photonics Research.
- Kumar, R. (2003). 「レーザー位相測距の理解」レーザー応用ジャーナル.
- Martinez, L. (1998). レーザー三角測量：基礎と応用. 光工学レビュー.
- Lumispot Tech. (2022). 製品カタログ. Lumispot Tech Publications.
- Zhao, Y. (2020). レーザー測距の未来：AIとの統合. Journal of Modern Optics.
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用途、範囲要件、精度、耐久性、そして防水性や統合機能といった追加機能も考慮してください。また、様々なモデルのレビューや価格を比較することも重要です。
[続きを読む：必要なレーザー距離計モジュールを選択するための具体的な方法]
レンズを清潔に保ち、衝撃や過酷な環境からデバイスを保護するなど、最低限のメンテナンスが必要です。また、定期的なバッテリーの交換または充電も必要です。
はい、多くの距離計モジュールは、ドローン、ライフル、軍用距離計双眼鏡などの他のデバイスに統合できるように設計されており、正確な距離測定機能によって機能性が強化されます。
はい、Lumispot Techはレーザー距離計モジュールのメーカーです。パラメータは必要に応じてカスタマイズすることも、当社の距離計モジュール製品の標準パラメータを選択することもできます。詳細やご質問がございましたら、お気軽に営業チームまでお問い合わせください。
当社の測距シリーズのレーザーモジュールのほとんどは、コンパクトで軽量に設計されており、特にL905とL1535シリーズは1kmから12kmの範囲をカバーします。最小のモジュールについては、LSP-LRS-0310F重さはわずか33g、距離は3kmです。
レーザーは今や、特にセキュリティと監視の分野において、様々な分野で極めて重要なツールとして登場しています。その精度、制御性、そして汎用性は、私たちのコミュニティとインフラの安全を守る上で不可欠なものとなっています。
本稿では、セキュリティ、安全保護、監視、防火といった分野におけるレーザー技術の多様な応用について深く掘り下げます。本稿の目的は、現代のセキュリティシステムにおけるレーザーの役割を包括的に理解し、現在の用途と将来の発展の可能性の両方について洞察を提供することです。
セキュリティと防衛におけるレーザーの応用
侵入検知システム
これらの非接触型レーザースキャナーは、環境を2次元的にスキャンし、パルスレーザービームが反射して光源に戻るまでの時間を測定することで動きを検知します。この技術は周囲の等高線マップを作成し、システムがプログラムされた周囲の変化に応じて視野内に新たな物体を認識できるようにします。これにより、移動するターゲットのサイズ、形状、方向を評価し、必要に応じて警報を発することができます（Hosmer, 2004）。
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監視システム
ビデオ監視において、レーザー技術は夜間視認監視を支援します。例えば、近赤外線レーザーによる距離ゲート型画像処理は、光の後方散乱を効果的に抑制し、昼夜を問わず悪天候下でも光電画像システムの監視距離を大幅に向上させます。システムの外部機能ボタンは、距離ゲート距離、ストロボ幅、鮮明な画像表示を制御し、監視範囲を向上させます（Wang, 2016）。
交通監視
レーザースピードガンは、レーザー技術を用いて車両の速度を測定する交通監視において不可欠な存在です。これらの装置は、その精度と、交通量の多い道路でも個々の車両を的確に捉える能力から、法執行機関に広く採用されています。
公共空間の監視
レーザー技術は、公共空間における群衆の制御と監視にも重要な役割を果たしています。レーザースキャナーや関連技術は群衆の動きを効果的に監視し、公共の安全を強化します。
火災検知アプリケーション
火災警報システムにおいて、レーザーセンサーは早期火災検知において重要な役割を果たし、煙や温度変化といった火災の兆候を迅速に特定し、タイムリーな警報を発します。さらに、レーザー技術は火災現場の監視とデータ収集において非常に重要であり、火災制御に不可欠な情報を提供します。
特殊用途：UAVとレーザー技術
セキュリティ分野における無人航空機（UAV）の利用は拡大しており、レーザー技術によって監視・セキュリティ能力が大幅に向上しています。新世代のアバランシェフォトダイオード（APD）焦点面アレイ（FPA）をベースとし、高性能画像処理と組み合わせたこれらのシステムは、監視性能を著しく向上させています。
緑色レーザーと レンジファインダーモジュール防衛において
さまざまな種類のレーザーの中で、緑色光レーザー一般的に520～540ナノメートルの範囲で動作するレーザーは、高い視認性と精度で知られています。これらのレーザーは、精密なマーキングや視覚化が求められる用途に特に有用です。さらに、レーザーの直線伝播と高精度を利用したレーザー測距モジュールは、レーザービームがエミッターからリフレクターまで往復する時間を計算することで距離を測定します。この技術は、計測・位置決めシステムにおいて極めて重要です。
セキュリティにおけるレーザー技術の進化
20世紀半ばの発明以来、レーザー技術は飛躍的な発展を遂げてきました。当初は科学実験ツールとして利用されていましたが、現在では産業、医療、通信、セキュリティなど、様々な分野で不可欠な存在となっています。セキュリティ分野では、レーザーの用途は基本的な監視・警報システムから、侵入検知、ビデオ監視、交通監視、火災警報システムなど、高度な多機能システムへと進化しています。
レーザー技術の未来の革新
セキュリティ分野におけるレーザー技術の将来は、特に人工知能（AI）との統合によって、画期的なイノベーションをもたらす可能性があります。レーザースキャンデータを分析するAIアルゴリズムは、セキュリティ上の脅威をより正確に特定・予測し、セキュリティシステムの効率と応答時間を向上させる可能性があります。さらに、モノのインターネット（IoT）技術の進歩に伴い、レーザー技術とネットワーク接続デバイスを組み合わせることで、リアルタイムの監視と対応を可能にする、よりスマートで自動化されたセキュリティシステムが実現する可能性があります。
これらのイノベーションは、セキュリティシステムの性能向上だけでなく、安全と監視へのアプローチを変革し、よりインテリジェントで効率的、そして適応性の高いものにすると期待されています。技術の進歩に伴い、セキュリティ分野におけるレーザーの応用は拡大し、より安全で信頼性の高い環境を提供することが期待されています。
参考文献
- ホズマー, P. (2004). 境界警備におけるレーザースキャン技術の活用. 第37回2003年国際カーナハンセキュリティ技術会議議事録. DOI
- Wang, S., Qiu, S., Jin, W., & Wu, S. (2016). 小型近赤外線レーザー距離ゲート型リアルタイムビデオ処理システムの設計. ICMMITA-16. DOI
- ヘスペル、L.、リヴィエール、N.、フラセス、M.、デュプイ、P.、コヤック、A.、バリヨ、P.、フォーク、S.、プライヤー、A.、トーヴィ、
- M., Jacquart, M., Vin, I., Nascimben, E., Perez, C., Velayguet, JP, & Gorce, D. (2017). 海上国境警備における長距離監視のための2Dおよび3Dフラッシュレーザーイメージング：UAS対策のための検知・識別．国際光工学会（SPIE）の議事録．DOI
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