レーザースキャナーの距離計測の動的範囲を向上させ、高速回転スキャニングレーザーレーダーが遠距離目標を測定する際の偏差問題を解決するために、検出器が焦点面から偏位する方法を提案した。遠距離エコーの偏差現象、焦点面における検出器の放射方向および軸方向の偏位の作用原理、焦点面付近のエコースポットの空間エネルギー分布を研究した。目標距離、レーザースキャンラインの回転速度、焦点距離および焦点ずれ量に基づき、光軸に対するエコースポット中心の放射偏差角および放射偏差量を分析した。異なる距離のエコー画像面、光学系の焦点面および検出器ターゲット面間の相対位置変化に応じて、検出器ターゲット面におけるエコースポットサイズの変化規則を分析した。レーザーのガウスビームのエネルギー分布、光学系の絞り、回折および焦点ずれの影響を考慮し、検出器平面におけるエコースポットのエネルギー分布と検出器ターゲット面の光収率を分析した。最後に数値シミュレーションと実験試験により、検出器が焦点面から偏位した後の異なる距離のエコーの光収率変化規則を検証した。実験結果から、75 Hzの四面体ミラースキャン方式で、放射偏差を調整することで検出可能な最遠目標距離が約800 mから約1,300 mに向上し、軸方向偏差を調整し遠距離エコーの光収率をほぼ一定に保ったまま、5 m目標の光収率を約70％低減できることが示された。この方法は遠距離エコーの偏差問題を基本的に解決し、距離計測の動的範囲を向上させた。

レーザーレーダー;動的範囲;偏差;焦点ずれ