01 はじめに
近年、無人戦闘プラットフォーム、ドローン、個人兵士用携帯装備の登場に伴い、小型で携帯型の長距離レーザー距離計は幅広い応用が期待されている。波長1535nmのエルビウムガラスレーザー測距技術はますます成熟しており、目に安全で、煙を透過する能力が高く、長距離に対応できるという利点を持ち、レーザー測距技術開発の重要な方向性となっている。
02 製品紹介
LSP-LRS-0310 F-04レーザー距離計は、Lumispotが独自開発した1535nm Erガラスレーザーをベースに開発されたレーザー距離計です。革新的なシングルパルス飛行時間（TOF）測距方式を採用しており、様々な種類のターゲットに対して優れた測距性能を発揮します。建物の測距距離は容易に5キロメートルに達し、高速で走行する車両でも3.5キロメートルの安定した測距が可能です。人員監視などの用途では、人の測距距離は2キロメートル以上となり、データの精度とリアルタイム性を確保します。LSP-LRS-0310F-04レーザー距離計は、RS422シリアルポート（TTLシリアルポートのカスタマイズサービスも提供）を介してホストコンピュータとの通信をサポートしており、データ伝送をより便利かつ効率的にします。
図1 LSP-LRS-0310 F-04レーザー距離計の製品図と1元硬貨とのサイズ比較
03 製品の特徴
* ビーム拡張一体型設計：効率的な統合と環境適応性の向上
統合型ビーム拡張設計により、各コンポーネント間の精密な連携と効率的な協働が実現します。LDポンプ光源はレーザー媒質に安定した効率的なエネルギー入力を提供し、高速軸コリメータと集光ミラーはビーム形状を正確に制御します。ゲインモジュールはレーザーエネルギーをさらに増幅し、ビームエキスパンダーはビーム径を効果的に拡大し、ビーム発散角を低減し、ビームの指向性と伝送距離を向上させます。光学サンプリングモジュールはレーザー性能をリアルタイムで監視し、安定した信頼性の高い出力を保証します。同時に、密閉設計は環境に優しく、レーザーの耐用年数を延ばし、メンテナンスコストを削減します。
図2 エルビウムガラスレーザーの実写写真
* セグメント切り替え距離測定モード：距離測定精度を向上させるための精密測定
セグメントスイッチング測距方式は、精密な測定を核としています。光路設計の最適化と高度な信号処理アルゴリズム、そしてレーザーの高出力・長パルス特性を組み合わせることで、大気干渉を効果的に除去し、測定結果の安定性と精度を確保します。この技術は、高繰り返し周波数測距戦略を用いて複数のレーザーパルスを連続的に発射し、エコー信号を蓄積・処理することで、ノイズや干渉を効果的に抑制し、信号対雑音比を大幅に向上させ、対象物までの距離を正確に測定します。複雑な環境下やわずかな変化に対しても、セグメントスイッチング測距方式は測定結果の精度と安定性を確保できるため、測距精度向上に不可欠な技術手段となります。
*二重閾値方式により測距精度を補正：二重校正、限界精度を超える
デュアル閾値方式の中核は、そのデュアルキャリブレーション機構にあります。システムはまず、ターゲットエコー信号の2つの重要な時点を捉えるために、2つの異なる信号閾値を設定します。これらの2つの時点は閾値が異なるためわずかに異なりますが、この差こそが誤差補正の鍵となります。高精度な時間測定と計算により、システムはこれら2つの時点間の時間差を正確に計算し、それに応じて元の測距結果を微調整することで、測距精度を大幅に向上させます。
図3 デュアル閾値アルゴリズムによる測距精度補正の概略図
* 低消費電力設計：高効率、省エネルギー、最適化されたパフォーマンス
メイン制御基板やドライバ基板などの回路モジュールを徹底的に最適化することで、高度な低消費電力チップと効率的な電力管理戦略を採用し、スタンバイモード時のシステム消費電力を0.24W以下に厳密に制御することに成功しました。これは従来設計と比較して大幅な削減です。1Hzの周波数範囲においても、全体の消費電力は0.76W以内に抑えられており、優れたエネルギー効率を実現しています。ピーク動作状態では消費電力は増加しますが、3W以内に効果的に制御されており、省エネルギー目標を考慮しながら、高性能が求められる状況下でも機器の安定動作を保証します。
* 極めて優れた動作性能：優れた放熱性により、安定した効率的な動作を保証します。
高温環境への対応として、LSP-LRS-0310F-04レーザー距離計は高度な放熱システムを採用しています。内部の熱伝導経路を最適化し、放熱面積を拡大し、高効率の放熱材を使用することで、内部で発生した熱を迅速に放散し、長時間の高負荷運転時でもコア部品が適切な動作温度を維持できるようにします。この優れた放熱性能は、製品の寿命を延ばすだけでなく、測距性能の安定性と一貫性も確保します。
* 携帯性と耐久性：小型設計で優れた性能を保証
LSP-LRS-0310F-04レーザー距離計は、驚異的な小型軽量（わずか33グラム）でありながら、安定した性能、高い耐衝撃性、そして最高レベルの目の安全性といった優れた品質を兼ね備え、携帯性と耐久性の完璧なバランスを実現しています。この製品の設計は、ユーザーニーズへの深い理解と高度な技術革新の統合を余すところなく反映しており、市場で注目を集めています。
04 アプリケーションシナリオ
照準・測距、光電測位、ドローン、無人車両、ロボット工学、高度道路交通システム、高度製造、高度物流、安全生産、高度セキュリティなど、多くの特殊分野で利用されています。
05 主要技術指標
基本的なパラメータは以下のとおりです。
| アイテム | 価値 |
| 波長 | 1535±5 nm |
| レーザー発散角 | ≤0.6 mrad |
| 受光口 | Φ16mm |
| 最大射程距離 | ≥3.5 km（車両目標） |
| ≥ 2.0 km（人間を標的とする距離） | |
| 5km以上（建物目標） | |
| 最小測定範囲 | ≤15m |
| 距離測定精度 | ≤ ±1m |
| 測定頻度 | 1～10Hz |
| 距離分解能 | ≤ 30m |
| 角度分解能 | 1.3ミリラジアン |
| 正確さ | 98%以上 |
| 誤報率 | ≤ 1% |
| 複数ターゲット検出 | デフォルトのターゲットは最初のターゲットで、サポートされるターゲットの最大数は3です。 |
| データインターフェース | RS422シリアルポート（TTL値カスタマイズ可能） |
| 供給電圧 | DC 5～28V |
| 平均消費電力 | ≤ 0.76W（1Hz動作時） |
| ピーク電力消費量 | ≤3W |
| 待機電力消費量 | ≤0.24W（距離測定を行っていないときの消費電力） |
| 睡眠時の消費電力 | ≤ 2mW（POWER_ENピンがローにプルダウンされている場合） |
| 範囲指定ロジック | 最初と最後の距離測定機能付き |
| 寸法 | ≤48mm × 21mm × 31mm |
| 重さ | 33g±1g |
| 動作温度 | -40℃～+70℃ |
| 保管温度 | -55℃～+75℃ |
| ショック | ＞75g@6ms |
| 振動 | 一般的な下部構造健全性振動試験（GJB150.16A-2009 図C.17） |
製品の外観寸法：
図4 LSP-LRS-0310 F-04 レーザー距離計の製品寸法
06 ガイドライン
* この測距モジュールから発せられるレーザーは1535nmで、人間の目には安全です。人間の目には安全な波長ですが、レーザーを直接見ないことをお勧めします。
* 3つの光軸の平行度を調整する際は、必ず受光レンズを遮蔽してください。そうしないと、過剰なエコーによって検出器が永久的に損傷する可能性があります。
※この測距モジュールは密閉構造ではありません。レーザーの損傷を防ぐため、周囲の相対湿度を80%未満に保ち、清潔な環境を維持してください。
* 測距モジュールの測定範囲は、大気の視程と対象物の性質に関係します。霧、雨、砂嵐などの状況では、測定範囲は狭まります。緑の葉、白い壁、露出した石灰岩などの対象物は反射率が高く、測定範囲を広げることができます。また、対象物のレーザービームに対する傾斜角が大きくなると、測定範囲は狭まります。
* ガラスや白い壁など、反射率の高い対象物に5メートル以内でレーザーを照射することは厳禁です。反射が強すぎてAPD検出器が損傷する恐れがあります。
電源が入っている状態でケーブルを抜き差しすることは固く禁じられています。
電源の極性が正しく接続されていることを確認してください。そうでないと、デバイスが永久的に損傷する可能性があります。.
投稿日時：2024年9月9日
