特許 6980163 信号処理装置、信号処理方法及びライダ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6980163

(24)【登録日】2021年11月18日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】信号処理装置、信号処理方法及びライダ装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/58 20060101AFI20211202BHJP

【ＦＩ】

   G01S17/58

【請求項の数】8

【全頁数】37

(21)【出願番号】特願2021-538192(P2021-538192)

(86)(22)【出願日】2021年2月26日

(86)【国際出願番号】JP2021007241

【審査請求日】2021年6月29日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】特許業務法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野邑 寿仁亜

(72)【発明者】

【氏名】今城 勝治

(72)【発明者】

【氏名】亀山 俊平

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 優佑

【審査官】 安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０２０／２０９２７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１１−５１９４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０９２７０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０２０／０２５９８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１９／００１８１１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２３８７４２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／４８− ７／５１，

Ｇ０１Ｓ １７／００−１７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空間に存在している複数の観測対象におけるそれぞれの移動速度として、ライダ装置に対するそれぞれの観測対象の相対速度を算出する信号処理装置であって、
光源から出力されたレーザ光から、光周波数が互いに異なる複数のパルス光が生成されて、それぞれのパルス光が空間に放射され、それぞれの観測対象によって散乱された後のそれぞれのパルス光が散乱光として受信されて、それぞれの散乱光と前記レーザ光との合波光が検波されており、
それぞれの観測対象の移動に伴うドップラー周波数を算出するドップラー周波数算出部と、
前記ドップラー周波数算出部により算出されたそれぞれのドップラー周波数から、それぞれの観測対象の相対速度を算出する速度算出部と、を備え、
前記ドップラー周波数算出部は、
生成された複数のパルス光の中の、１つのパルス光が有している光周波数と残りのパルス光が有している光周波数との周波数差に基づいて、それぞれの合波光が有している光周波数を補正する光周波数補正部と、
前記光周波数補正部による補正後のそれぞれの合波光が有している光周波数と、生成されたそれぞれのパルス光が有している光周波数とから、それぞれの散乱光が有している光周波数に含まれているドップラー周波数を算出する周波数算出処理部と、を含む、
信号処理装置。

【請求項2】

前記ドップラー周波数算出部は、
前記光周波数補正部による光周波数補正後の複数の合波光の周波数スペクトルを積算するスペクトル積算部を備えており、
前記周波数算出処理部は、
前記スペクトル積算部による積算後の周波数スペクトルから、それぞれの合波光が有している光周波数を特定し、それぞれの合波光が有している光周波数と、生成されたそれぞれのパルス光が有している光周波数とから、それぞれの散乱光が有している光周波数に含まれているドップラー周波数を算出することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。

【請求項3】

空間に存在している複数の観測対象におけるそれぞれの移動速度として、ライダ装置に対するそれぞれの観測対象の相対速度を算出する信号処理方法であって、
光源から出力されたレーザ光から、光周波数が互いに異なる複数のパルス光が生成されて、それぞれのパルス光が空間に放射され、それぞれの観測対象によって散乱された後のそれぞれのパルス光が散乱光として受信されて、それぞれの散乱光と前記レーザ光との合波光が検波されており、
ドップラー周波数算出部の光周波数補正部が、生成された複数のパルス光の中の、１つのパルス光が有している光周波数と残りのパルス光が有している光周波数との周波数差に基づいて、それぞれの合波光が有している光周波数を補正し、
ドップラー周波数算出部の周波数算出処理部が、前記光周波数補正部による補正後のそれぞれの合波光が有している光周波数と、生成されたそれぞれのパルス光が有している光周波数とから、それぞれの散乱光が有している光周波数に含まれているドップラー周波数を算出し、
速度算出部が、前記ドップラー周波数算出部により算出されたそれぞれのドップラー周波数から、それぞれの観測対象の相対速度を算出する、
信号処理方法。

【請求項4】

空間に存在している複数の観測対象におけるそれぞれの移動速度として、ライダ装置に対するそれぞれの観測対象の相対速度を算出するライダ装置であって、
レーザ光を出力する光源と、
前記光源から出力されたレーザ光から、光周波数が互いに異なる複数のパルス光を生成するパルス変調部と、
前記パルス変調部により生成されたそれぞれのパルス光を空間に放射し、それぞれの観測対象によって散乱された後のそれぞれのパルス光を散乱光として受信する送受信部と、
前記送受信部により受信されたそれぞれの散乱光と前記光源から出力されたレーザ光との合波光を検波し、それぞれの合波光の検波信号を出力する光検波部と、
それぞれの観測対象の移動に伴うドップラー周波数を算出するドップラー周波数算出部と、
前記ドップラー周波数算出部により算出されたそれぞれのドップラー周波数から、それぞれの観測対象の相対速度を算出する速度算出部と、を備え、
前記ドップラー周波数算出部は、
生成された複数のパルス光の中の、１つのパルス光が有している光周波数と残りのパルス光が有している光周波数との周波数差に基づいて、それぞれの合波光が有している光周波数を補正する光周波数補正部と、
前記光周波数補正部による補正後のそれぞれの合波光が有している光周波数と、生成されたそれぞれのパルス光が有している光周波数とから、それぞれの散乱光が有している光周波数に含まれているドップラー周波数を算出する周波数算出処理部と、を含む、
ライダ装置。

【請求項5】

前記送受信部から放射されるパルス光の放射方向を切り替えるスキャナと、
前記スキャナによる放射方向の切替速度を制御する切替速度制御部と
を備えたことを特徴とする請求項４記載のライダ装置。

【請求項6】

前記切替速度制御部は、
前記送受信部から放射されるパルス光がアイセーフ条件を満足するように、前記送受信部から放射されるパルス光の繰り返し周波数に応じて前記切替速度を制御することを特徴とする請求項５記載のライダ装置。

【請求項7】

前記観測対象が気体であり、
前記光源は、
前記気体の吸収波長帯に含まれる波長を有する第１のレーザ光と、前記第１のレーザ光よりも前記気体による吸収率が低い第２のレーザ光とを順番に前記パルス変調部に出力することを特徴とする請求項４記載のライダ装置。

【請求項8】

前記光源から第１のレーザ光が出力されたときに、前記光検波部から出力されたそれぞれの検波信号の周波数を解析し、前記光源から第２のレーザ光が出力されたときに、前記光検波部から出力されたそれぞれの検波信号の周波数を解析し、それぞれの周波数の解析結果から、前記気体の密度を算出する密度算出部を備えたことを特徴とする請求項７記載のライダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、信号処理装置、信号処理方法及びライダ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ライダ装置の中には、複数の観測対象におけるそれぞれの移動速度を算出するライダ装置（以下「従来のライダ装置」という）がある。
従来のライダ装置は、レーザ光を出力する光源と、当該レーザ光からパルス光を生成するパルス光生成部と、当該パルス光を空間に繰り返し放射し、それぞれの観測対象によって散乱された後のそれぞれのパルス光を散乱光として受信する送受信部と、それぞれの散乱光と当該レーザ光との合波光を検波する光合波部とを備えている。また、従来のライダ装置は、光合波部により検波されたそれぞれの合波光の光周波数から、それぞれの観測対象の移動に伴うドップラー周波数を算出し、それぞれのドップラー周波数からそれぞれの観測対象の移動速度を算出する信号処理部を備えている。信号処理部により算出される移動速度は、レーザ光の放射方向の移動速度である。

【0003】

ところで、パルス光を放射してから、観測対象によって散乱された後のパルス光である散乱光を受信するまでの時間に基づいて、測距装置から観測対象までの距離を算出する測距装置が特許文献１に開示されている。
当該測距装置は、複数のパルス光を生成する生成部と、生成部により生成されたそれぞれのパルス光を空間に放射する送信部と、観測対象によって散乱された後のそれぞれのパルス光を散乱光として受信する受信部とを備えている。また、当該測距装置は、送信部からパルス光が放射されてから、受信部により散乱光が受信されるまでの時間に基づいて、観測対象までの距離を算出する距離算出部を備えている。観測対象までの距離が長い場合、又は、パルス光の放射周期が短い場合、送信部が、放射順がＮ（Ｎは、１以上の整数）番目のパルス光を放射してから、受信部が、Ｎ番目のパルス光に対応する散乱光を受信する前に、送信部が、放射順が（Ｎ＋１）番目のパルス光を放射してしまうことがある。このような場合でも、受信部により受信された散乱光が、何番目のパルス光に対応する散乱光であるのかが分かるようにするために、生成部が、光周波数が互いに異なる複数のパルス光を生成し、それぞれのパルス光を送信部に出力している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０２０−０７９７７６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ライダ装置の遠方に存在している観測対象（以下「遠方の観測対象」という）の移動速度と、当該ライダ装置の近傍に存在している観測対象（以下「近傍の観測対象」という）の移動速度とが同じ速度であることがある。遠方の観測対象の移動速度と近傍の観測対象の移動速度と同じ速度であるときに、遠方の観測対象からの散乱光（以下「遠方散乱光」という）と、近傍の観測対象からの散乱光（以下「近傍散乱光」という）とが、互いに重なり合った状態で、当該ライダ装置に到達することがある。
従来のライダ装置では、送受信部が、互いに重なり合っている、遠方散乱光及び近傍散乱光のそれぞれを受信したとき、遠方散乱光が有している光周波数と近傍散乱光が有している光周波数とが同じ周波数であるため、信号処理部が、遠方散乱光と近傍散乱光とを識別することができない。したがって、当該信号処理部は、近傍の観測対象及び遠方の観測対象のうちのいずれか一方の観測対象の存在を検出して、当該観測対象の移動速度を算出できても、他方の観測対象の存在を検出できないという課題があった。
特許文献１に開示されている測距装置は、光周波数が互いに異なる複数のパルス光を生成する生成部を備えている。しかし、当該測距装置の距離算出部は、遠方散乱光と近傍散乱光とが互いに重なり合っているときに、遠方散乱光と近傍散乱光とを識別するものではない。したがって、仮に当該測距装置を従来のライダ装置に適用したとしても、上記課題を解決することができない。

【0006】

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、遠方散乱光と近傍散乱光とが、互いに重なり合った状態であっても、遠方の観測対象の移動速度と近傍の観測対象の移動速度とが同じ速度であるか否かにかかわらず、それぞれの観測対象の移動速度を算出することができる信号処理装置及び信号処理方法を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る信号処理装置は、空間に存在している複数の観測対象におけるそれぞれの移動速度として、ライダ装置に対するそれぞれの観測対象の相対速度を算出するものである。
光源から出力されたレーザ光から、光周波数が互いに異なる複数のパルス光が生成されて、それぞれのパルス光が空間に放射され、それぞれの観測対象によって散乱された後のそれぞれのパルス光が散乱光として受信されて、それぞれの散乱光とレーザ光との合波光が検波されている。当該信号処理装置は、それぞれの観測対象の移動に伴うドップラー周波数を算出するドップラー周波数算出部と、ドップラー周波数算出部により算出されたそれぞれのドップラー周波数から、それぞれの観測対象の相対速度を算出する速度算出部とを備える。当該ドップラー周波数算出部は、生成された複数のパルス光の中の、１つのパルス光が有している光周波数と残りのパルス光が有している光周波数との周波数差に基づいて、それぞれの合波光が有している光周波数を補正する光周波数補正部と、光周波数補正部による補正後のそれぞれの合波光が有している光周波数と、生成されたそれぞれのパルス光が有している光周波数とから、それぞれの散乱光が有している光周波数に含まれているドップラー周波数を算出する周波数算出処理部と、を含むものである。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、遠方散乱光と近傍散乱光とが、互いに重なり合った状態であっても、遠方の観測対象の移動速度と近傍の観測対象の移動速度とが同じ速度であるか否かにかかわらず、それぞれの観測対象の移動速度を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る信号処理装置１５を含むライダ装置を示す構成図である。

【図2】トリガ生成部４の内部を示す構成図である。

【図3】実施の形態１に係る信号処理装置１５を示す構成図である。

【図4】実施の形態１に係る信号処理装置１５のハードウェアを示すハードウェア構成図である。

【図5】信号処理装置１５が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。

【図6】図１に示すライダ装置の処理手順を示すフローチャートである。

【図7】信号処理装置１５の処理手順である信号処理方法を示すフローチャートである。

【図8】ライダ装置から放射されたパルス光Ｐ_１と、第１の観測対象からの散乱光Ｒ_１と、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_２とを示す説明図である。

【図9】ライダ装置から放射されたパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の放射時刻Ｔ_１，Ｔ_２と、第１の観測対象からの散乱光Ｒ_１，Ｒ_３の受信時刻Ｔ_１’，Ｔ_３’と、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_２，Ｒ_４の受信時刻Ｔ_２’，Ｔ_４’とを示す説明図である。

【図10】図１０Ａは、レンジビン信号（７）が有しているピークスペクトルを示す説明図、図１０Ｂは、パルス光Ｐ_１が有している光周波数とパルス光Ｐ_２が有している光周波数とが同一周波数である場合の、レンジビン信号（７）が有しているピークスペクトルを示す説明図である。

【図11】合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビンと、合波光Ｃ_２，Ｃ_３に係る散乱光Ｒ_２，Ｒ_３が存在しているレンジビンと、合波光Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_４が存在しているレンジビンとを示す説明図である。

【図12】レンジビン（ｎ）の距離とＳＮＲとの対応関係を示す距離特性（ａ−ｓｃｏｐｅ）の説明図である。

【図13】実施の形態２に係るライダ装置のパルス変調器５を示す構成図である。

【図14】実施の形態３に係るライダ装置を示す構成図である。

【図15】実施の形態４に係る信号処理装置１５を含むライダ装置を示す構成図である。

【図16】実施の形態４に係る信号処理装置１５を示す構成図である。

【図17】実施の形態４に係る信号処理装置１５のハードウェアを示すハードウェア構成図である。

【図18】気体の吸収波長帯、光源７１から出力された第１のレーザ光が有する波長及び光源７１から出力された第２のレーザ光が有する波長を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る信号処理装置１５を含むライダ装置を示す構成図である。
図１に示すライダ装置は、光源１、パルス変調部２、送受信部６、光検波部１１及び信号処理装置１５を備えている。
ライダ装置は、空間に存在している複数の観測対象におけるそれぞれの移動速度として、ライダ装置に対するそれぞれの観測対象の相対速度を算出する。観測対象は、固体、液体、又は、気体である。
図１に示すライダ装置では、説明の簡単化のため、観測対象の数が２つであるものとして、一方の観測対象が第１の観測対象、他方の観測対象が第２の観測対象であるとする。ただし、これは一例に過ぎず、観測対象の数が３つ以上であってもよい。

【0012】

光源１は、例えば、単一周波数のレーザ光を発光するレーザであって、発光スペクトルの線幅が数ＭＨｚ以下の、半導体レーザ、ファイバレーザ、又は、固体レーザによって実現される。あるいは、光源１は、半導体レーザ、ファイバレーザ及び固体レーザのうち、１つ以上のレーザの組み合わせによって実現される。
光源１は、連続光であるレーザ光をパルス変調部２に出力する。光源１から出力されるレーザ光が有している光周波数は、ｆ_０である。

【0013】

パルス変調部２は、光分割部３、トリガ生成部４及びパルス変調器５を備えている。
パルス変調部２は、光源１から出力されたレーザ光から、光周波数が互いに異なる複数のパルス光を生成する。
パルス変調部２により生成される複数のパルス光が、例えば、２つのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２であれば、パルス光Ｐ_１が有している光周波数は、ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１であり、パルス光Ｐ_２が有している光周波数は、ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２である。例えば、ｆ_ＩＦ２＞ｆ_ＩＦ１である。ｆ_ＩＦ２とｆ_ＩＦ１との周波数差Δｆ（＝ｆ_ＩＦ２−ｆ_ＩＦ１）は、第１の観測対象及び第２の観測対象のそれぞれが、想定される最高速度で移動した場合に生じるドップラー周波数の絶対値の２倍よりも大きい。周波数差Δｆが、ドップラー周波数の絶対値の２倍よりも大きければ、第１の観測対象及び第２の観測対象のそれぞれの移動速度が、想定の範囲内の速度である限り、後述する複数の散乱光が有する光周波数は、互いに異なる周波数となる。
パルス変調部２により生成される複数のパルス光が、Ｍ（Ｍは、３つ以上の整数）個のパルス光Ｐ_１，Ｐ_２，・・・，Ｐ_Ｍであれば、パルス光Ｐ_ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）が有している光周波数は、ｆ_０＋ｆ_ＩＦｍである。例えば、ｆ_ＩＦＭ＞ｆ_{ＩＦ（Ｍ−１）}＞・・・＞ｆ_ＩＦ１である。
図１に示すライダ装置では、説明の簡単化のため、パルス変調部２が、２つのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２を生成するものとする。

【0014】

光分割部３は、例えば、ビームスプリッタ、ファイバ型カプラ、又は、ハーフミラーによって実現される。
光分割部３は、光源１から出力されたレーザ光を所定の比率で２分配する。所定の比率としては、例えば、パルス変調器５側が２、後述する光合波部１２が１の比率である。
光分割部３は、分配後の一方のレーザ光をパルス変調器５に出力し、分配後の他方のレーザ光を参照光として光合波部１２に出力する。

【0015】

トリガ生成部４は、例えば、パルスジェネレータ、ファンクションジェネレータ、又は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）によって実現される。
トリガ生成部４は、図２に示すように、パルス信号生成部４ａ、基準信号生成部４ｂ、第１のシフト信号生成部４ｃ、第２のシフト信号生成部４ｄ及びスイッチ４ｅを備えている。
トリガ生成部４は、パルス信号をパルス変調器５、後述するアナログデジタル変換器（以下「Ａ／Ｄ変換部」という）１４及び信号処理装置１５のそれぞれに出力する。
また、トリガ生成部４は、変調周波数ｆ_ＩＦ１を示す第１の周波数シフト信号と、変調周波数ｆ_ＩＦ２を示す第２の周波数シフト信号とをパルス変調器５及び信号処理装置１５のそれぞれに出力する。

【0016】

図２は、トリガ生成部４の内部を示す構成図である。
パルス信号生成部４ａは、パルス幅ΔＴのパルス信号を生成する。
パルス信号生成部４ａは、パルス幅ΔＴのパルス信号をパルス変調器５、Ａ／Ｄ変換部１４及び信号処理装置１５のそれぞれに、周期Ｔｒｅｐで繰り返し出力する。
基準信号生成部４ｂは、周波数ｆの電気信号である基準信号を生成する。
基準信号生成部４ｂは、基準信号を第１のシフト信号生成部４ｃ及び第２のシフト信号生成部４dのそれぞれに出力する。

【0017】

第１のシフト信号生成部４ｃは、基準信号生成部４ｂから出力された基準信号を取得し、基準信号から、変調周波数ｆ_ＩＦ１を示す第１の周波数シフト信号を生成する。
第１のシフト信号生成部４ｃは、第１の周波数シフト信号をスイッチ４ｅに出力する。
第２のシフト信号生成部４ｄは、基準信号生成部４ｂから出力された基準信号を取得し、基準信号から、変調周波数ｆ_ＩＦ２を示す第２の周波数シフト信号を生成する。
第２のシフト信号生成部４ｄは、第２の周波数シフト信号をスイッチ４ｅに出力する。
スイッチ４ｅは、第１のシフト信号生成部４ｃから出力された第１の周波数シフト信号と、第２のシフト信号生成部４ｄから出力された第２の周波数シフト信号とを順番にパルス変調器５及び信号処理装置１５のそれぞれに出力する。

【0018】

パルス変調器５は、例えば、音響光学素子を用いている変調素子又はニオブ酸リチウム結晶を用いている変調素子と、半導体光アンプ等の光増幅器とによって実現される。
パルス変調器５は、パルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号を受ける毎に、当該パルス信号に従って、光分割部３から出力されたレーザ光をパルス変調する。即ち、パルス変調器５は、連続光であるレーザ光を、パルス幅ΔＴを有するパルス光に変換する。
また、パルス変調器５は、スイッチ４ｅから第１の周波数シフト信号が出力されれば、パルス幅ΔＴを有するパルス光の光周波数ｆ_０を光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１にシフトすることによって、光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１を有するパルス光Ｐ_１を生成する。
パルス変調器５は、パルス光Ｐ_１を送信側光学系７に出力する。
パルス変調器５は、スイッチ４ｅから第２の周波数シフト信号が出力されれば、パルス幅ΔＴを有するパルス光の光周波数ｆ_０を光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２にシフトすることによって、光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２を有するパルス光Ｐ_２を生成する。
パルス変調器５は、パルス光Ｐ_２を送信側光学系７に出力する。

【0019】

送受信部６は、送信側光学系７、送受分離部８、テレスコープ９及び受信側光学系１０を備えている。
送受信部６は、パルス変調部２により生成されたそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２を空間に放射する。
送受信部６は、第１の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_１を散乱光Ｒ_１として受信し、第２の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_１を散乱光Ｒ_２として受信する。
送受信部６は、第１の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_２を散乱光Ｒ_３として受信し、第２の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_２を散乱光Ｒ_４として受信する。
第１の観測対象がパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の放射方向に移動していれば、散乱光Ｒ_１，Ｒ_３が有している光周波数は、第１の観測対象の移動に伴うドップラー周波数ｆ_ｄｐ１を含んでいる。したがって、散乱光Ｒ_１が有している光周波数は、ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１になり、散乱光Ｒ_３が有している光周波数は、ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１になる。
第２の観測対象がパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の放射方向に移動していれば、散乱光Ｒ_２，Ｒ_４が有している光周波数は、第２の観測対象の移動に伴うドップラー周波数ｆ_ｄｐ２を含んでいる。したがって、散乱光Ｒ_２が有している光周波数は、ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２になり、散乱光Ｒ_４が有している光周波数は、ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２になる。

【0020】

送信側光学系７は、パルス変調器５から出力されたそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２を整形し、整形後のそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２を送受分離部８に出力する。パルス光の整形としては、パルス光におけるビーム径の整形のほか、パルス光における広がり角の整形が該当する。
送受分離部８は、例えば、偏光ビームスプリッタと波長板とによって実現される。
送受分離部８は、送信側光学系７から出力された整形後のそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の光軸上に設置されている。
送受分離部８は、送信側光学系７から出力された整形後のそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２をテレスコープ９に出力し、テレスコープ９によって集光されたそれぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４を受信側光学系１０に出力する。

【0021】

テレスコープ９は、例えば、複数の屈折レンズ、又は、複数のミラーによって実現される。
テレスコープ９は、送受分離部８から出力された整形後のそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２を空間に放射する。
テレスコープ９は、第１の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_１を散乱光Ｒ_１として集光し、第２の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_１を散乱光Ｒ_２として集光する。
テレスコープ９は、第１の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_２を散乱光Ｒ_３として集光し、第２の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_２を散乱光Ｒ_４として集光する。
テレスコープ９は、それぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４を送受分離部８に出力する。
受信側光学系１０は、送受分離部８から出力されたそれぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４の光軸と、光合波部１２の光軸とが一致するように設置されている。
受信側光学系１０は、送受分離部８から出力されたそれぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４を整形し、整形後のそれぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４を光合波部１２に出力する。散乱光の整形としては、散乱光におけるビーム径の整形のほか、散乱光における広がり角の整形が該当する。

【0022】

光検波部１１は、光合波部１２、受光部１３及びＡ／Ｄ変換部１４を備えている。
光検波部１１は、送受信部６により受信されたそれぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４と光源１から出力されたレーザ光である参照光との合波光Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を検波する。
光検波部１１は、それぞれの合波光Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４の検波信号Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４を信号処理装置１５に出力する。

【0023】

光合波部１２は、例えば、ビームスプリッタ、又は、ファイバ型カプラによって実現される。
光合波部１２は、受信側光学系１０から出力された整形後のそれぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４と光分割部３から出力された参照光との合波光Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を検波する。
即ち、光合波部１２は、それぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４と光源１から出力された参照光とを混合することによって、合波光Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４をヘテロダイン検波する。合波光Ｃ_１が有している光周波数は、ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１であり、合波光Ｃ_２が有している光周波数は、ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２である。合波光Ｃ_３が有している光周波数は、ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１であり、合波光Ｃ_４が有している光周波数は、ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２である。
光合波部１２は、それぞれの合波光Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を受光部１３に出力する。

【0024】

受光部１３は、例えば、フォトダイオードによって実現される。
受光部１３は、光合波部１２から出力されたそれぞれの合波光Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を電気信号に変換する。
受光部１３は、それぞれの電気信号をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。
受光部１３は、受信側光学系１０から、散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４のいずれも出力されていない期間中は、電圧がほぼ０の電気信号をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。

【0025】

Ａ／Ｄ変換部１４は、トリガ生成部４のパルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号が出力されている期間中、受光部１３から出力された電気信号を、アナログ信号からデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）に変換する処理を行う。ｔは、サンプリング時刻を示す変数である。
Ａ／Ｄ変換部１４は、デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）を信号処理装置１５に出力する。受信側光学系１０から散乱光Ｒ_１が出力されている期間中、デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）は、合波光Ｃ_１の検波信号Ｄ_１を示し、受信側光学系１０から散乱光Ｒ_２が出力されている期間中、デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）は、合波光Ｃ_２の検波信号Ｄ_２を示している。受信側光学系１０から散乱光Ｒ_３が出力されている期間中、デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）は、合波光Ｃ_３の検波信号Ｄ_３を示し、受信側光学系１０から散乱光Ｒ_４が出力されている期間中、デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）は、合波光Ｃ_４の検波信号Ｄ_４を示している。
散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４のいずれも出力されていない期間中、デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）は、ほぼ０の値を示している。

【0026】

図３は、実施の形態１に係る信号処理装置１５を示す構成図である。
信号処理装置１５は、ドップラー周波数算出部１６、速度算出部１７、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）算出部３０及び距離特性算出部３１を備えている。
信号処理装置１５は、Ａ／Ｄ変換部１４から出力されたデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）に基づいて、第１の観測対象及び第２の観測対象におけるそれぞれの移動速度として、ライダ装置に対する第１の観測対象の相対速度Ｖ_１と、ライダ装置に対する第２の観測対象の相対速度Ｖ_２とを算出する。
図４は、実施の形態１に係る信号処理装置１５のハードウェアを示すハードウェア構成図である。

【0027】

ドップラー周波数算出部１６は、例えば、図４に示すドップラー周波数算出回路４１によって実現される。
ドップラー周波数算出部１６は、光周波数補正部２１及び周波数算出処理部２８を備えている。
ドップラー周波数算出部１６は、パルス変調部２により生成されたそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２が有している光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１，ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２と、光検波部１１から出力されたそれぞれの合波光Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４の検波信号Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４とを取得する。
ドップラー周波数算出部１６は、それぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２が有している光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１，ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２と、それぞれの検波信号Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４とから、それぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４が有している光周波数に含まれている、それぞれの観測対象の移動に伴うドップラー周波数を算出する。
即ち、ドップラー周波数算出部１６は、複数のパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の中の、１つのパルス光Ｐ_１が有している光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１と残りのパルス光Ｐ_２が有している光周波数との周波数差ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２との周波数差Δｆ（＝ｆ_ＩＦ２−ｆ_ＩＦ１）を算出する。
ドップラー周波数算出部１６は、周波数差Δｆと、デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）に含まれているそれぞれの検波信号Ｄ_１，Ｄ_３とから、第１の観測対象の相対速度Ｖ_１に対応するドップラー周波数ｆ_ｄｐ１として、それぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_３が有している光周波数に含まれているドップラー周波数ｆ_ｄｐ１を算出する。
ドップラー周波数算出部１６は、周波数差Δｆと、デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）に含まれているそれぞれの検波信号Ｄ_２，Ｄ_４とから、第２の観測対象の相対速度Ｖ_２に対応するドップラー周波数ｆ_ｄｐ２として、それぞれの散乱光Ｒ_２，Ｒ_４が有している光周波数に含まれているドップラー周波数ｆ_ｄｐ２を算出する。
ドップラー周波数算出部１６は、ドップラー周波数ｆ_ｄｐ１とドップラー周波数ｆ_ｄｐ２とを周波数算出処理部２８に出力する。

【0028】

光周波数補正部２１は、レンジビン分割部２２、周波数解析部２３、レンジ補正部２４、周波数補正処理部２５、スペクトル積算部２６及びピーク周波数検出部２７を備えている。
光周波数補正部２１は、トリガ生成部４から、第１の周波数シフト信号及び第２の周波数シフト信号のそれぞれを取得する。
光周波数補正部２１は、第２の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ２から、第１の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ１を減算することによって、周波数差Δｆを算出する。
光周波数補正部２１は、Ａ／Ｄ変換部１４から、それぞれの検波信号Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４を含んでいるデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）を取得する。
光周波数補正部２１は、周波数差Δｆに基づいて、合波光Ｃ_３が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１を補正する。
光周波数補正部２１は、周波数差Δｆに基づいて、合波光Ｃ_４が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２を補正する。

【0029】

レンジビン分割部２２は、Ａ／Ｄ変換部１４から出力されたデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）を時間方向に分割する。デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）における時間方向の分割幅Δｔは、レンジビン幅Ｒｂｗに対応している。したがって、サンプリング時刻ｔ＝１に係る分割後のデジタル信号Ｄｉｇ（１）は、レンジビン（１）に対応し、サンプリング時刻ｔ＝２に係る分割後のデジタル信号Ｄｉｇ（２）は、レンジビン（２）に対応する。また、サンプリング時刻ｔ＝３に係る分割後のデジタル信号Ｄｉｇ（３）は、レンジビン（３）に対応する。
レンジビン分割部２２は、分割後のそれぞれのデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）をレンジビン信号（ｎ）として周波数解析部２３に出力する。ｎは、レンジビンを示す変数であり、ｎ＝１，２，３，・・・である。

【0030】

周波数解析部２３は、レンジビン分割部２２から出力されたそれぞれのレンジビン信号（ｎ）に対するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を実施することで、それぞれのレンジビン信号（ｎ）の周波数スペクトルＦＳ（ｎ）を算出する。
周波数解析部２３は、それぞれの周波数スペクトルＦＳ（ｎ）をレンジ補正部２４に出力する。

【0031】

レンジ補正部２４は、周波数解析部２３から、それぞれの周波数スペクトルＦＳ（ｎ）を取得する。
レンジ補正部２４は、トリガ生成部４から、第１の周波数シフト信号と第２の周波数シフト信号とを取得する。
レンジ補正部２４は、周波数スペクトルＦＳ（ｎ）から、ピークスペクトルＳ_ｐ１、ピークスペクトルＳ_ｐ２、ピークスペクトルＳ_ｐ３及びピークスペクトルＳ_ｐ４のそれぞれを検出する。
また、レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ１に対応するピーク周波数ｆ_ｐ１を検出し、ピークスペクトルＳ_ｐ２に対応するピーク周波数ｆ_ｐ２を検出する。
レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ３に対応するピーク周波数ｆ_ｐ３を検出し、ピークスペクトルＳ_ｐ４に対応するピーク周波数ｆ_ｐ４を検出する。

【0032】

レンジ補正部２４は、ピーク周波数ｆ_ｐ１と第１の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ１との差分の絶対値｜Δｆ_１−１｜と、ピーク周波数ｆ_ｐ１と第２の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ２との差分の絶対値｜Δｆ_１−２｜とを算出する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_１−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_１−２｜以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_１−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_１−２｜よりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。
レンジ補正部２４は、ピーク周波数ｆ_ｐ２と変調周波数ｆ_ＩＦ１との差分の絶対値｜Δｆ_２−１｜と、ピーク周波数ｆ_ｐ２と変調周波数ｆ_ＩＦ２との差分の絶対値｜Δｆ_２−２｜とを算出する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_２−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_２−２｜以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_２−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_２−２｜よりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。

【0033】

レンジ補正部２４は、ピーク周波数ｆ_ｐ３と変調周波数ｆ_ＩＦ１との差分の絶対値｜Δｆ_３−１｜と、ピーク周波数ｆ_ｐ３と変調周波数ｆ_ＩＦ２との差分の絶対値｜Δｆ_３−２｜とを算出する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_３−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_３−２｜以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_３−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_３−２｜よりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。
レンジ補正部２４は、ピーク周波数ｆ_ｐ４と変調周波数ｆ_ＩＦ１との差分の絶対値｜Δｆ_４−１｜と、ピーク周波数ｆ_ｐ４と変調周波数ｆ_ＩＦ２との差分の絶対値｜Δｆ_４−２｜とを算出する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_４−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_４−２｜以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_４−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_４−２｜よりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。

【0034】

ここでは、説明の便宜上、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光及びピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光のそれぞれが、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であるものとする。
また、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光及びピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光のそれぞれが、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であるものとする。
この場合、レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ１のレンジビンが、ピークスペクトルＳ_ｐ２のレンジビン以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１であり、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ１のレンジビンが、ピークスペクトルＳ_ｐ２のレンジビンよりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であり、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１であると判定する。
また、レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ３のレンジビンが、ピークスペクトルＳ_ｐ４のレンジビン以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３であり、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ３のレンジビンが、ピークスペクトルＳ_ｐ４のレンジビンよりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であり、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３であると判定する。
ここでは、説明の便宜上、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が合波光Ｃ_１であり、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が合波光Ｃ_２であるとする。また、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が合波光Ｃ_３であり、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が合波光Ｃ_４であるとする。

【0035】

レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_１，Ｃ_２がパルス光Ｐ_１に対応する合波光であり、合波光Ｃ_３，Ｃ_４がパルス光Ｐ_２に対応する合波光であると判定すると、後述する図１１に示すように、合波光Ｃ_３に係る散乱光Ｒ_３が存在しているレンジビン（７）と、合波光Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_４が存在しているレンジビン（１３）とを補正する。
即ち、レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_３に係る散乱光Ｒ_３が存在しているレンジビン（７）から周期Ｔｒｅｐ（＝６）を減算することによって、合波光Ｃ_３に係る散乱光Ｒ_３が存在しているレンジビン（７）をレンジビン（１）に補正する。
また、レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_４が存在しているレンジビン（１３）から周期Ｔｒｅｐ（＝６）を減算することによって、合波光Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_４が存在しているレンジビン（１３）をレンジビン（７）に補正する。
図１１の例では、パルス光Ｐ_１の放射時刻Ｔ_１とパルス光Ｐ_２の放射時刻Ｔ_２との時刻差がレンジビン（６）に相当しており、周期Ｔｒｅｐが６である。このため、合波光Ｃ_３に係る散乱光Ｒ_３が存在している補正後のレンジビンであるｎ’は、１（＝７−６）となり、合波光Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_４が存在している補正後のレンジビンであるｎ’は、７（＝１３−６）となる。
レンジ補正部２４は、複数の周波数スペクトルＦＳ（１）〜ＦＳ（Ｎ）のうち、合波光Ｃ_１，Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_１，Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ）を周波数補正処理部２５に出力する。
また、レンジ補正部２４は、複数の周波数スペクトルＦＳ（１）〜ＦＳ（Ｎ）のうち、合波光Ｃ_３，Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_３，Ｒ_４が存在している補正後のレンジビン（ｎ’）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ’）を周波数補正処理部２５に出力する。
レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_１が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１（＝ｆ_ｐ１）と、合波光Ｃ_２が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２（＝ｆ_ｐ２）と、合波光Ｃ_３が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１（＝ｆ_ｐ３）と、合波光Ｃ_４が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２（＝ｆ_ｐ４）とを周波数補正処理部２５に出力する。
レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビンと、合波光Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_２が存在しているレンジビンとを距離特性算出部３１に出力する。

【0036】

周波数補正処理部２５は、トリガ生成部４から、第１の周波数シフト信号と第２の周波数シフト信号とを取得する。
周波数補正処理部２５は、第１の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ１と第２の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ２との周波数差Δｆ（＝ｆ_ＩＦ２−ｆ_ＩＦ１）を算出する。
周波数補正処理部２５は、レンジ補正部２４から、合波光Ｃ_１，Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_１，Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ）と、合波光Ｃ_３，Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_３，Ｒ_４が存在している補正後のレンジビン（ｎ’）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ’）とを取得する。
周波数補正処理部２５は、レンジ補正部２４から、合波光Ｃ_１が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１と、合波光Ｃ_２が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２と、合波光Ｃ_３が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１と、レンジビン補正後の合波光Ｃ_４が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２とを取得する。
周波数補正処理部２５は、レンジビン補正後の合波光Ｃ_３が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１から周波数差Δｆを減算することによって、合波光Ｃ_３が有している光周波数を補正する。合波光Ｃ_３が有している補正後の光周波数は、ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１であり、合波光Ｃ_１が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１と同じ周波数である。
周波数補正処理部２５は、レンジビン補正後の合波光Ｃ_４が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２から周波数差Δｆを減算することによって、合波光Ｃ_４が有している光周波数を補正する。合波光Ｃ_４が有している補正後の光周波数は、ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２であり、合波光Ｃ_２が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２と同じ周波数である。
図３に示す信号処理装置１５では、周波数補正処理部２５が、レンジビン補正後の合波光Ｃ_３，Ｃ_４が有している光周波数を、レンジビンを補正していない合波光Ｃ_１，Ｃ_２が有している光周波数と揃えるように補正している。しかし、これは一例に過ぎず、レンジビンを補正していない合波光Ｃ_１，Ｃ_２が有している光周波数を、レンジビン補正後の合波光Ｃ_３，Ｃ_４が有している光周波数と揃えるように補正してもよい。

【0037】

周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビン（ｎ＝１）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝１）をスペクトル積算部２６に出力する。
周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ＝７）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝７）をスペクトル積算部２６に出力する。
周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_３に係る散乱光Ｒ_３が存在している補正後のレンジビン（ｎ’＝１）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝１）の光周波数を、合波光Ｃ_３が有している補正後の光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１に変更する。
周波数補正処理部２５は、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝１）をスペクトル積算部２６に出力する。
周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_４が存在している補正後のレンジビン（ｎ’＝７）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝７）の光周波数を、合波光Ｃ_４が有している補正後の光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２に変更する。
周波数補正処理部２５は、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝７）をスペクトル積算部２６に出力する。

【0038】

スペクトル積算部２６は、周波数補正処理部２５から、周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝１）と、周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝７）と、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝１）と、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝７）とを取得する。
スペクトル積算部２６は、周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝１）と、周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝７）と、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝１）と、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝７）とを積算する。スペクトル積算部２６によって積算されることによって、光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１に対応する周波数スペクトルのスペクトル強度と、光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２に対応する周波数スペクトルのスペクトル強度とが大きくなる。
スペクトル積算部２６は、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳをピーク周波数検出部２７に出力する。

【0039】

ピーク周波数検出部２７は、スペクトル積算部２６から、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳを取得する。
ピーク周波数検出部２７は、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳに含まれている複数のスペクトル強度の中で、閾値以上のスペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１，ＦＳ_ｍａｘ２を特定する。第１の観測対象と第２の観測対象とが空間に存在しているので、２つのスペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１，ＦＳ_ｍａｘ２が特定される。閾値は、ピーク周波数検出部２７の内部メモリに格納されていてもよいし、図１に示すライダ装置の外部から与えられるものであってもよい。
ピーク周波数検出部２７は、それぞれのスペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１，ＦＳ_ｍａｘ２に対応するピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ１}，ｆ_{ｐｅａｋ２}を周波数算出処理部２８に出力し、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳをＳＮＲ算出部３０に出力する。

【0040】

周波数算出処理部２８は、ピーク周波数検出部２７から、それぞれのピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ１}，ｆ_{ｐｅａｋ２}を取得する。
周波数算出処理部２８は、トリガ生成部４から、第１の周波数シフト信号と第２の周波数シフト信号とを取得する。
周波数算出処理部２８は、ピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ１}から第１の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ１を減算することによって、合波光Ｃ_１が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１に含まれているドップラー周波数ｆ_ｄｐ１を算出する。
周波数算出処理部２８は、ピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ２}から第２の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ２を減算することによって、合波光Ｃ_２が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２に含まれているドップラー周波数ｆ_ｄｐ２を算出する。
周波数算出処理部２８は、それぞれのドップラー周波数ｆ_ｄｐ１，ｆ_ｄｐ２を速度算出処理部２９に出力する。

【0041】

速度算出部１７は、例えば、図４に示す速度算出回路４２によって実現される。
速度算出部１７は、速度算出処理部２９を備えている。
速度算出処理部２９は、周波数算出処理部２８から、それぞれのドップラー周波数ｆ_ｄｐ１，ｆ_ｄｐ２を取得する。
速度算出処理部２９は、ドップラー周波数ｆ_ｄｐ１から、第１の観測対象の相対速度Ｖ_１を算出する。
速度算出処理部２９は、ドップラー周波数ｆ_ｄｐ２から、第２の観測対象の相対速度Ｖ_２を算出する。

【0042】

ＳＮＲ算出部３０は、例えば、図４に示すＳＮＲ算出回路４３によって実現される。
ＳＮＲ算出部３０は、ピーク周波数検出部２７から、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳを取得する。
ＳＮＲ算出部３０は、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳを逆ＦＦＴ処理することによって、それぞれのレンジビン（ｎ）の信号を算出する。
ＳＮＲ算出部３０は、それぞれのレンジビン（ｎ）の信号を帯域外雑音で除算することで、それぞれのレンジビン（ｎ）のＳＮＲを算出する。
ＳＮＲ算出部３０は、それぞれのレンジビン（ｎ）のＳＮＲを距離特性算出部３１に出力する。

【0043】

距離特性算出部３１は、例えば、図４に示す距離特性算出回路４４によって実現される。
距離特性算出部３１は、レンジ補正部２４から、合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビン（ｎ＝１）と、合波光Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ＝７）とを取得する。
距離特性算出部３１は、合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビン（ｎ＝１）と、Ａ／Ｄ変換部１４のＡ／Ｄ変換レートＲａｔｅと、レンジビン幅Ｒｂｗとから、ライダ装置から第１の観測対象までの距離Ｌ_１を算出する。
距離特性算出部３１は、合波光Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ＝７）と、Ａ／Ｄ変換部１４のＡ／Ｄ変換レートＲａｔｅと、レンジビン幅Ｒｂｗとから、ライダ装置から第２の観測対象までの距離Ｌ_２を算出する。
距離特性算出部３１は、レンジビン（ｎ）の距離とＳＮＲ算出部３０により算出されたＳＮＲとの対応関係を示す距離特性（ａ−ｓｃｏｐｅ）を例えば図示せぬ表示装置に表示させる。

【0044】

図１では、信号処理装置１５の構成要素であるドップラー周波数算出部１６、速度算出部１７、ＳＮＲ算出部３０及び距離特性算出部３１のそれぞれが、図４に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理装置１５が、ドップラー周波数算出回路４１、速度算出回路４２、ＳＮＲ算出回路４３及び距離特性算出回路４４によって実現されるものを想定している。
ドップラー周波数算出回路４１、速度算出回路４２、ＳＮＲ算出回路４３及び距離特性算出回路４４のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

【0045】

信号処理装置１５の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理装置１５が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。

【0046】

図５は、信号処理装置１５が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
信号処理装置１５が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、ドップラー周波数算出部１６、速度算出部１７、ＳＮＲ算出部３０及び距離特性算出部３１におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。

【0047】

また、図４では、信号処理装置１５の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図５では、信号処理装置１５がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理装置１５における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

【0048】

次に、図１に示すライダ装置の動作について説明する。
図６は、図１に示すライダ装置の処理手順を示すフローチャートである。
図７は、信号処理装置１５の処理手順である信号処理方法を示すフローチャートである。
光源１は、光周波数ｆ_０の連続光であるレーザ光をパルス変調部２の光分割部３に出力する（図６のステップＳＴ１）。
光分割部３は、光源１からレーザ光を受けると、レーザ光を２分配する（図６のステップＳＴ２）。
光分割部３は、分配後の一方のレーザ光をパルス変調器５に出力し、分配後の他方のレーザ光を参照光として光合波部１２に出力する。

【0049】

トリガ生成部４のパルス信号生成部４ａは、パルス幅ΔＴのパルス信号を生成する。
パルス信号生成部４ａは、パルス信号をパルス変調器５、Ａ／Ｄ変換部１４及び信号処理装置１５のそれぞれに、周期Ｔｒｅｐで繰り返し出力する。
トリガ生成部４の基準信号生成部４ｂは、周波数ｆの電気信号である基準信号を生成する。
基準信号生成部４ｂは、基準信号を第１のシフト信号生成部４ｃに出力する。

【0050】

第１のシフト信号生成部４ｃは、基準信号生成部４ｂから基準信号を受けると、基準信号から、変調周波数ｆ_ＩＦ１を示す第１の周波数シフト信号を生成する（図６のステップＳＴ３）。
第１のシフト信号生成部４ｃは、第１の周波数シフト信号をスイッチ４ｅに出力する。
スイッチ４ｅは、第１のシフト信号生成部４ｃから第１の周波数シフト信号を受けると、第１の周波数シフト信号をパルス変調器５及び信号処理装置１５のそれぞれに出力する。

【0051】

パルス変調器５は、パルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号を受ける毎に、当該パルス信号に従って、光分割部３から出力されたレーザ光をパルス変調する。
即ち、パルス変調器５は、光分割部３から出力されたレーザ光を、パルス幅ΔＴを有するパルス光Ｐに変換する。
パルス変調器５は、スイッチ４ｅから第１の周波数シフト信号が出力されると、パルス光Ｐの光周波数ｆ_０を光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１にシフトすることによって、光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１を有するパルス光Ｐ_１を生成する。
パルス変調器５は、パルス光Ｐ_１を送信側光学系７に出力する（図６のステップＳＴ４）。

【0052】

送信側光学系７は、パルス変調器５からパルス光Ｐ_１を受けると、パルス光Ｐ_１を整形し、整形後のパルス光Ｐ_１を送受分離部８に出力する。
送受分離部８は、送信側光学系７から整形後のパルス光Ｐ_１を受けると、整形後のパルス光Ｐ_１をテレスコープ９に出力する。
テレスコープ９は、送受分離部８から出力された整形後のパルス光Ｐ_１を空間に放射する（図６のステップＳＴ５）。
第１の観測対象と第２の観測対象とがパルス光Ｐ_１の照射領域内の空間に存在していれば、図８に示すように、パルス光Ｐ_１が第１の観測対象及び第２の観測対象のそれぞれによって散乱される。
図８は、ライダ装置から放射されたパルス光Ｐ_１と、第１の観測対象からの散乱光Ｒ_１と、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_２とを示す説明図である。
図８の例では、ライダ装置から第１の観測対象までの距離Ｌ_１が、ライダ装置から第２の観測対象までの距離Ｌ_２よりも短い。このため、第１の観測対象からの散乱光Ｒ_１は、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_２よりも早くライダ装置に戻ってくる。
図９は、ライダ装置から放射されたパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の放射時刻Ｔ_１，Ｔ_２と、第１の観測対象からの散乱光Ｒ_１，Ｒ_３の受信時刻Ｔ_１’，Ｔ_３’と、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_２，Ｒ_４の受信時刻Ｔ_２’，Ｔ_４’とを示す説明図である。
図９において、横軸は時間を示し、縦軸は光強度を示している。

【0053】

テレスコープ９は、第１の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_１を散乱光Ｒ_１として集光し、散乱光Ｒ_１を送受分離部８に出力する（図６のステップＳＴ６）。
図９の例では、ライダ装置から第１の観測対象までの距離Ｌ_１が近いため、テレスコープ９からパルス光Ｐ_２が放射される前に、第１の観測対象からの散乱光Ｒ_１がテレスコープ９によって集光されている。一方、ライダ装置から第２の観測対象までの距離Ｌ_２が遠いため、テレスコープ９からパルス光Ｐ_２が放射された後に、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_２がテレスコープ９によって集光されている。
図９の例では、テレスコープ９からパルス光Ｐ_２が放射された後に、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_２がテレスコープ９によって集光されている。しかし、これは一例に過ぎず、テレスコープ９からパルス光Ｐ_２が放射される前に、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_２がテレスコープ９によって集光されているものであってもよい。
また、図９の例では、テレスコープ９からパルス光Ｐ_２が放射される前に、第１の観測対象からの散乱光Ｒ_１がテレスコープ９によって集光されている。しかし、これは一例に過ぎず、テレスコープ９からパルス光Ｐ_２が放射された後に、第１の観測対象からの散乱光Ｒ_１がテレスコープ９によって集光されているものであってもよい。

【0054】

送受分離部８は、テレスコープ９から第１の観測対象からの散乱光Ｒ_１を受けると、散乱光Ｒ_１を受信側光学系１０に出力する。
受信側光学系１０は、送受分離部８から散乱光Ｒ_１を受けると、散乱光Ｒ_１を整形し、整形後の散乱光Ｒ_１を光合波部１２に出力する。

【0055】

光合波部１２は、受信側光学系１０から整形後の散乱光Ｒ_１を受けると、整形後の散乱光Ｒ_１と光源１から出力された参照光とを混合することによって、合波光Ｃ_１をヘテロダイン検波する（図６のステップＳＴ７）。合波光Ｃ_１が有している光周波数は、ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１である。
光合波部１２は、合波光Ｃ_１を受光部１３に出力する。

【0056】

受光部１３は、光合波部１２から合波光Ｃ_１を受けると、合波光Ｃ_１を電気信号に変換し、電気信号をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。
Ａ／Ｄ変換部１４は、トリガ生成部４のパルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号が出力されている期間中、受光部１３から出力された電気信号を、アナログ信号からデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）に変換する処理を行う。
Ａ／Ｄ変換部１４は、合波光Ｃ_１の検波信号Ｄ_１を含むデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）を信号処理装置１５のレンジビン分割部２２に出力する。

【0057】

トリガ生成部４のパルス信号生成部４ａは、パルス信号を出力してから、周期Ｔｒｅｐの時間が経過すると、パルス信号をパルス変調器５、Ａ／Ｄ変換部１４及び信号処理装置１５のそれぞれに出力する。
基準信号生成部４ｂは、基準信号を第１のシフト信号生成部４ｃに出力してから、周期Ｔｒｅｐの時間が経過すると、基準信号を第２のシフト信号生成部４ｄに出力する。
第２のシフト信号生成部４ｄは、基準信号生成部４ｂから基準信号を受けると、基準信号から、変調周波数ｆ_ＩＦ２を示す第２の周波数シフト信号を生成する（図６のステップＳＴ８）。
第２のシフト信号生成部４ｄは、第２の周波数シフト信号をスイッチ４ｅに出力する。
図１に示すライダ装置では、ｆ_ＩＦ２＞ｆ_ＩＦ１であり、変調周波数ｆ_ＩＦ２と変調周波数ｆ_ＩＦ１との周波数差Δｆ（＝ｆ_ＩＦ２−ｆ_ＩＦ１）は、第１の観測対象及び第２の観測対象のそれぞれが、想定される最高速度で移動した場合に生じるドップラー周波数の絶対値の２倍よりも大きい。周波数差Δｆが、ドップラー周波数の絶対値の２倍よりも大きければ、第１の観測対象及び第２の観測対象のそれぞれの移動速度が、想定の範囲内の速度である限り、それぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４の光周波数が、互いに異なる周波数になる。
スイッチ４ｅは、第２のシフト信号生成部４ｄから第２の周波数シフト信号を受けると、第２の周波数シフト信号をパルス変調器５及び信号処理装置１５のそれぞれに出力する。

【0058】

パルス変調器５は、スイッチ４ｅから第２の周波数シフト信号が出力されると、パルス光Ｐの光周波数ｆ_０を光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２にシフトすることによって、光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２を有するパルス光Ｐ_２を生成する。
パルス変調器５は、パルス光Ｐ_２を送信側光学系７に出力する（図６のステップＳＴ９）。

【0059】

送信側光学系７は、パルス変調器５からパルス光Ｐ_２を受けると、パルス光Ｐ_２を整形し、整形後のパルス光Ｐ_２を送受分離部８に出力する。
送受分離部８は、送信側光学系７から整形後のパルス光Ｐ_２を受けると、整形後のパルス光Ｐ_２をテレスコープ９に出力する。
テレスコープ９は、送受分離部８から出力された整形後のパルス光Ｐ_２を空間に放射する（図６のステップＳＴ１０）。

【0060】

テレスコープ９は、第２の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_１を散乱光Ｒ_２として集光し、散乱光Ｒ_２を送受分離部８に出力する（図６のステップＳＴ１１）。
また、テレスコープ９は、第１の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_２を散乱光Ｒ_３として集光し、散乱光Ｒ_３を送受分離部８に出力する（図６のステップＳＴ１１）。
図９の例では、第２の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_１である散乱光Ｒ_２と、第１の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_２である散乱光Ｒ_３とが同時にテレスコープ９によって集光されている。
ここでの同時は、散乱光Ｒ_２の一部と散乱光Ｒ_３の一部とが互いに重なり合っていればよく、散乱光Ｒ_２の受信時刻と散乱光Ｒ_３の受信時刻とが厳密に同じ時刻であるものに限るものではない。したがって、ここでの同時には、散乱光Ｒ_２の受信時刻と散乱光Ｒ_３の受信時刻とが多少ずれているものも含まれる。

【0061】

送受分離部８は、テレスコープ９から、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_２と第１の観測対象からの散乱光Ｒ_３とが互いに重なり合っている散乱光Ｒ_２，３を受けると、散乱光Ｒ_２，３を受信側光学系１０に出力する。
受信側光学系１０は、送受分離部８から散乱光Ｒ_２，３を受けると、散乱光Ｒ_２，３を整形し、整形後の散乱光Ｒ_２，３を光合波部１２に出力する。

【0062】

光合波部１２は、受信側光学系１０から整形後の散乱光Ｒ_２，３を受けると、整形後の散乱光Ｒ_２，３と光源１から出力された参照光とを混合することによって、合波光Ｃ_２，３をヘテロダイン検波する（図６のステップＳＴ１２）。合波光Ｃ_２，３が有している光周波数は、ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２，ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１である。
光合波部１２は、合波光Ｃ_２，３を受光部１３に出力する。

【0063】

受光部１３は、光合波部１２から合波光Ｃ_２，３を受けると、合波光Ｃ_２，３を電気信号に変換し、電気信号をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。
Ａ／Ｄ変換部１４は、トリガ生成部４のパルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号が出力されている期間中、受光部１３から出力された電気信号を、アナログ信号からデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）に変換する処理を行う。
Ａ／Ｄ変換部１４は、合波光Ｃ_２，３の検波信号Ｄ_２，３を含むデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）を信号処理装置１５のレンジビン分割部２２に出力する。

【0064】

その後、テレスコープ９は、第２の観測対象によって散乱された後のパルス光Ｐ_２を散乱光Ｒ_４として集光し、散乱光Ｒ_４を送受分離部８に出力する（図６のステップＳＴ１３）。
送受分離部８は、テレスコープ９から、第２の観測対象からの散乱光Ｒ_４を受けると、散乱光Ｒ_４を受信側光学系１０に出力する。
受信側光学系１０は、送受分離部８から散乱光Ｒ_４を受けると、散乱光Ｒ_４を整形し、整形後の散乱光Ｒ_４を光合波部１２に出力する。

【0065】

光合波部１２は、受信側光学系１０から整形後の散乱光Ｒ_４を受けると、整形後の散乱光Ｒ_４と光源１から出力された参照光とを混合することによって、合波光Ｃ_４をヘテロダイン検波する（図６のステップＳＴ１４）。合波光Ｃ_４が有している光周波数は、ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２である。
光合波部１２は、合波光Ｃ_４を受光部１３に出力する。

【0066】

受光部１３は、光合波部１２から合波光Ｃ_４を受けると、合波光Ｃ_４を電気信号に変換し、電気信号をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。
Ａ／Ｄ変換部１４は、トリガ生成部４のパルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号が出力されている期間中、受光部１３から出力された電気信号を、アナログ信号からデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）に変換する処理を行う。
Ａ／Ｄ変換部１４は、合波光Ｃ_４の検波信号Ｄ_４を含むデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）を信号処理装置１５のレンジビン分割部２２に出力する。

【0067】

レンジビン分割部２２は、Ａ／Ｄ変換部１４からデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）を受けると、デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）を時間方向に分割する（図７のステップＳＴ２１）。
デジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）における時間方向の分割幅Δｔは、レンジビン幅Ｒｂｗに対応している。
テレスコープ９が、図１１に示すように、レンジビン（０）に相当するサンプリング時刻ｔ＝０のときにパルス光Ｐ_１を放射し、レンジビン（６）に相当するサンプリング時刻ｔ＝６のときにパルス光Ｐ_２を放射した場合を想定する。
そして、ライダ装置から第１の観測対象までの距離Ｌ_１が、レンジビン（１）の距離に対応し、ライダ装置から第２の観測対象までの距離Ｌ_２が、レンジビン（７）の距離に対応しているものとする。
この場合、分割後のデジタル信号Ｄｉｇ（１）は、合波光Ｃ_１の検波信号Ｄ_１を含んでおり、分割後のデジタル信号Ｄｉｇ（７）は、合波光Ｃ_２，３の検波信号Ｄ_２，３を含んでおり、分割後のデジタル信号Ｄｉｇ（１３）は、合波光Ｃ_４の検波信号Ｄ_４を含んでいる。
レンジビン分割部２２は、分割後のそれぞれのデジタル信号Ｄｉｇ（ｔ）をレンジビン信号（ｎ）として周波数解析部２３に出力する。

【0068】

周波数解析部２３は、レンジビン分割部２２から出力されたそれぞれのレンジビン信号（ｎ）に対するＦＦＴ処理を実施することで、それぞれのレンジビン信号（ｎ）の周波数スペクトルＦＳ（ｎ）を算出する（図７のステップＳＴ２２）。
周波数解析部２３は、それぞれの周波数スペクトルＦＳ（ｎ）をレンジ補正部２４に出力する。
レンジビン信号（７）は、合波光Ｃ_２，３の検波信号Ｄ_２，３を含んでいる。合波光Ｃ_２が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２と、合波光Ｃ_３が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１とが異なるため、レンジビン信号（７）は、図１０Ａに示すように、２つのピークスペクトルを有している。
レンジビン信号（１）は、合波光Ｃ_１の検波信号Ｄ_１を含んでいる。このため、レンジビン信号（１）は、１つのピークスペクトルを有している。
レンジビン信号（１３）は、合波光Ｃ_４の検波信号Ｄ_４を含んでいる。このため、レンジビン信号（１３）は、１つのピークスペクトルを有している。
レンジビン信号（１），（７），（１３）以外のレンジビン信号（ｎ）は、ピークスペクトルを有しておらず、当該レンジビン信号（ｎ）が有している周波数スペクトルは、ほぼ０である。
図１０Ａは、レンジビン信号（７）が有しているピークスペクトルを示す説明図である。
図１０Ｂは、パルス光Ｐ_１が有している光周波数とパルス光Ｐ_２が有している光周波数とが同一周波数である場合の、レンジビン信号（７）が有しているピークスペクトルを示す説明図である。図１０Ｂの場合、合波光Ｃ_２と合波光Ｃ_３とを識別することができない。
図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、横軸は時間を示し、縦軸はスペクトル強度を示している。

【0069】

レンジ補正部２４は、周波数解析部２３から、それぞれの周波数スペクトルＦＳ（ｎ）を取得する。
レンジ補正部２４は、トリガ生成部４から、第１の周波数シフト信号と第２の周波数シフト信号とを取得する。
レンジ補正部２４は、それぞれの周波数スペクトルＦＳ（ｎ）から、複数のピークスペクトルを検出する。
即ち、レンジ補正部２４は、周波数スペクトルＦＳ（１）から、ピークスペクトルＳ_ｐ１を検出する。
レンジ補正部２４は、周波数スペクトルＦＳ（７）から、ピークスペクトルＳ_ｐ２と、ピークスペクトルＳ_ｐ３とを検出する。
また、レンジ補正部２４は、周波数スペクトルＦＳ（１３）から、ピークスペクトルＳ_ｐ４を検出する。
また、レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ１に対応するピーク周波数ｆ_ｐ１を検出し、ピークスペクトルＳ_ｐ２に対応するピーク周波数ｆ_ｐ２を検出する。
レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ３に対応するピーク周波数ｆ_ｐ３を検出し、ピークスペクトルＳ_ｐ４に対応するピーク周波数ｆ_ｐ４を検出する。

【0070】

レンジ補正部２４は、ピーク周波数ｆ_ｐ１と第１の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ１との差分の絶対値｜Δｆ_１−１｜を算出し、ピーク周波数ｆ_ｐ１と第２の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ２との差分の絶対値｜Δｆ_１−２｜を算出する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_１−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_１−２｜以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_１−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_１−２｜よりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。
レンジ補正部２４は、ピーク周波数ｆ_ｐ２と変調周波数ｆ_ＩＦ１との差分の絶対値｜Δｆ_２−１｜を算出し、ピーク周波数ｆ_ｐ２と変調周波数ｆ_ＩＦ２との差分の絶対値｜Δｆ_２−２｜を算出する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_２−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_２−２｜以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_２−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_２−２｜よりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。

【0071】

レンジ補正部２４は、ピーク周波数ｆ_ｐ３と変調周波数ｆ_ＩＦ１との差分の絶対値｜Δｆ_３−１｜を算出し、ピーク周波数ｆ_ｐ３と変調周波数ｆ_ＩＦ２との差分の絶対値｜Δｆ_３−２｜を算出する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_３−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_３−２｜以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_３−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_３−２｜よりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。
レンジ補正部２４は、ピーク周波数ｆ_ｐ４と変調周波数ｆ_ＩＦ１との差分の絶対値｜Δｆ_４−１｜を算出し、ピーク周波数ｆ_ｐ４と変調周波数ｆ_ＩＦ２との差分の絶対値｜Δｆ_４−２｜を算出する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_４−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_４−２｜以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。
レンジ補正部２４は、差分の絶対値｜Δｆ_４−１｜が差分の絶対値｜Δｆ_４−２｜よりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。

【0072】

ここでは、説明の便宜上、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光及びピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光のそれぞれが、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１、又は、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であるものとする。
また、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光及びピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光のそれぞれが、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３、又は、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であるものとする。
この場合、レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ１のレンジビンが、ピークスペクトルＳ_ｐ２のレンジビン以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１であり、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であると判定する。
レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ１のレンジビンが、ピークスペクトルＳ_ｐ２のレンジビンよりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_２であり、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が、パルス光Ｐ_１に対応する合波光Ｃ_１であると判定する。

【0073】

また、レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ３のレンジビンが、ピークスペクトルＳ_ｐ４のレンジビン以下であれば、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３であり、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であると判定する。
レンジ補正部２４は、ピークスペクトルＳ_ｐ３のレンジビンが、ピークスペクトルＳ_ｐ４のレンジビンよりも大きければ、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_４であり、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が、パルス光Ｐ_２に対応する合波光Ｃ_３であると判定する。
ここでは、説明の便宜上、ピークスペクトルＳ_ｐ１を有する合波光が合波光Ｃ_１であり、ピークスペクトルＳ_ｐ２を有する合波光が合波光Ｃ_２であるとする。また、ピークスペクトルＳ_ｐ３を有する合波光が合波光Ｃ_３であり、ピークスペクトルＳ_ｐ４を有する合波光が合波光Ｃ_４であるとする。

【0074】

レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_１，Ｃ_２がパルス光Ｐ_１に対応する合波光であり、合波光Ｃ_３，Ｃ_４がパルス光Ｐ_２に対応する合波光であると判定すると、図１１に示すように、合波光Ｃ_３が存在しているレンジビン（７）と、合波光Ｃ_４が存在しているレンジビン（１３）とを補正する。
即ち、レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_３が存在しているレンジビン（７）から周期Ｔｒｅｐ（＝６）を減算することによって、合波光Ｃ_３が存在しているレンジビン（７）をレンジビン（１）に補正する（図７のステップＳＴ２３）。
また、レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_４が存在しているレンジビン（１３）から周期Ｔｒｅｐ（＝６）を減算することによって、合波光Ｃ_４が存在しているレンジビン（１３）をレンジビン（７）に補正する（図７のステップＳＴ２３）。

【0075】

図１１は、合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビンと、合波光Ｃ_２，Ｃ_３に係る散乱光Ｒ_２，Ｒ_３が存在しているレンジビンと、合波光Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_４が存在しているレンジビンとを示す説明図である。
図１１において、横軸は時間を示し、縦軸は光強度を示している。図１１では、レンジビンを「レンジ」のように簡略している。
図１１の例では、散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビンがレンジビン（１）、散乱光Ｒ_２，Ｒ_３が存在しているレンジビンがレンジビン（７）、散乱光Ｒ_４が存在しているレンジビンがレンジビン（１３）である。
パルス光Ｐ_１の放射時刻Ｔ_１とパルス光Ｐ_２の放射時刻Ｔ_２との時刻差がレンジビン（６）に相当しており、周期Ｔｒｅｐが６である。このため、合波光Ｃ_３に係る散乱光Ｒ_３が存在している補正後のレンジビンであるｎ’は、１（＝７−６）となり、合波光Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_４が存在している補正後のレンジビンであるｎ’は、７（＝１３−６）となる。
レンジ補正部２４は、複数の周波数スペクトルＦＳ（１）〜ＦＳ（Ｎ）のうち、合波光Ｃ_１，Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_１，Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ）を周波数補正処理部２５に出力する。
また、レンジ補正部２４は、複数の周波数スペクトルＦＳ（１）〜ＦＳ（Ｎ）のうち、合波光Ｃ_３，Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_３，Ｒ_４が存在している補正後のレンジビン（ｎ’）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ’）を周波数補正処理部２５に出力する。
レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_１が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１（＝ｆ_ｐ１）と、合波光Ｃ_２が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２（＝ｆ_ｐ２）と、合波光Ｃ_３が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１（＝ｆ_ｐ３）と、合波光Ｃ_４が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２（＝ｆ_ｐ４）とを周波数補正処理部２５に出力する。
レンジ補正部２４は、合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビンと、合波光Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_２が存在しているレンジビンとを距離特性算出部３１に出力する。

【0076】

周波数補正処理部２５は、トリガ生成部４から、第１の周波数シフト信号と第２の周波数シフト信号とを取得する。
周波数補正処理部２５は、第１の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ１と第２の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ２との周波数差Δｆ（＝ｆ_ＩＦ２−ｆ_ＩＦ１）を算出する。
周波数補正処理部２５は、レンジ補正部２４から、合波光Ｃ_１，Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_１，Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ）と、合波光Ｃ_３，Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_３，Ｒ_４が存在している補正後のレンジビン（ｎ’）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ’）とを取得する。
周波数補正処理部２５は、レンジ補正部２４から、合波光Ｃ_１が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１と、合波光Ｃ_２が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２と、合波光Ｃ_３が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１と、合波光Ｃ_４が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２とを取得する。

【0077】

周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_３が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ１から周波数差Δｆを減算することによって、合波光Ｃ_３が有している光周波数を補正する（図７のステップＳＴ２４）。合波光Ｃ_３が有している補正後の光周波数は、ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１であり、合波光Ｃ_１が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１と同じ周波数である。
周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_４が有している光周波数ｆ_ＩＦ２＋ｆ_ｄｐ２から周波数差Δｆを減算することによって、合波光Ｃ_４が有している光周波数を補正する（図７のステップＳＴ２４）。合波光Ｃ_４が有している補正後の光周波数は、ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２であり、合波光Ｃ_２が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２と同じ周波数である。

【0078】

周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビン（ｎ＝１）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝１）をスペクトル積算部２６に出力する。
周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ＝７）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝７）をスペクトル積算部２６に出力する。
周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_３に係る散乱光Ｒ_３が存在している補正後のレンジビン（ｎ’＝１）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝１）の光周波数を、合波光Ｃ_３が有している補正後の光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１に変更する。
周波数補正処理部２５は、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝１）をスペクトル積算部２６に出力する。
周波数補正処理部２５は、合波光Ｃ_４に係る散乱光Ｒ_４が存在している補正後のレンジビン（ｎ’＝７）についての周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝７）の光周波数を、合波光Ｃ_４が有している補正後の光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２に変更する。
周波数補正処理部２５は、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝７）をスペクトル積算部２６に出力する。

【0079】

スペクトル積算部２６は、周波数補正処理部２５から、周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝１）と、周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝７）と、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝１）と、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝７）とを取得する。
スペクトル積算部２６は、周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝１）と、周波数スペクトルＦＳ（ｎ＝７）と、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝１）と、光周波数変更後の周波数スペクトルＦＳ（ｎ’＝７）とを積算する（図７のステップＳＴ２５）。スペクトル積算部２６によって積算されることによって、光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１に対応する周波数スペクトルのスペクトル強度と、光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２に対応する周波数スペクトルのスペクトル強度とが大きくなる。
スペクトル積算部２６は、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳをピーク周波数検出部２７に出力する。

【0080】

ピーク周波数検出部２７は、スペクトル積算部２６から、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳを取得する。
ピーク周波数検出部２７は、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳに含まれている複数のスペクトル強度の中で、閾値以上のスペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１，ＦＳ_ｍａｘ２を特定する。第１の観測対象と第２の観測対象とが空間に存在しているので、２つのスペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１，ＦＳ_ｍａｘ２が特定される。
ピーク周波数検出部２７は、スペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１に対応するピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ１}と、スペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ２に対応するピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ２}とを周波数算出処理部２８に出力する（図７のステップＳＴ２６）。
ピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ１}は、合波光Ｃ_１が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１及び光周波数補正後の合波光Ｃ_３が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１のそれぞれに対応している。
ピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ２}は、合波光Ｃ_２が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２及び光周波数補正後の合波光Ｃ_４が有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２のそれぞれに対応している。
また、ピーク周波数検出部２７は、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳをＳＮＲ算出部３０に出力する。

【0081】

周波数算出処理部２８は、ピーク周波数検出部２７から、それぞれのピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ１}，ｆ_{ｐｅａｋ２}を取得する。
周波数算出処理部２８は、トリガ生成部４から、第１の周波数シフト信号と第２の周波数シフト信号とを取得する。
周波数算出処理部２８は、ピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ１}から第１の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ１を減算することによって、合波光Ｃ_１及び光周波数補正後の合波光Ｃ_３のそれぞれが有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ１に含まれているドップラー周波数ｆ_ｄｐ１を算出する（図７のステップＳＴ２７）。
周波数算出処理部２８は、ピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ２}から第２の周波数シフト信号が示す変調周波数ｆ_ＩＦ２を減算することによって、合波光Ｃ_２及び光周波数補正後の合波光Ｃ_４のそれぞれが有している光周波数ｆ_ＩＦ１＋ｆ_ｄｐ２に含まれているドップラー周波数ｆ_ｄｐ２を算出する（図７のステップＳＴ２７）。
周波数算出処理部２８は、それぞれのドップラー周波数ｆ_ｄｐ１，ｆ_ｄｐ２を速度算出処理部２９に出力する。

【0082】

速度算出処理部２９は、周波数算出処理部２８から、それぞれのドップラー周波数ｆ_ｄｐ１，ｆ_ｄｐ２を取得する。
速度算出処理部２９は、以下の式（１）に示すように、ドップラー周波数ｆ_ｄｐ１から、第１の観測対象の相対速度Ｖ_１を算出する（図７のステップＳＴ２８）。
Ｖ_１＝λ×ｆ_ｄｐ１／２ （１）
式（１）において、λは、それぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の波長である。

【0083】

速度算出処理部２９は、以下の式（２）に示すように、ドップラー周波数ｆ_ｄｐ２から、第２の観測対象の相対速度Ｖ_２を算出する（図７のステップＳＴ２８）。
Ｖ_２＝λ×ｆ_ｄｐ２／２ （２）
速度算出処理部２９は、第１の観測対象の相対速度Ｖ_１及び第２の観測対象の相対速度Ｖ_２のそれぞれを例えば図示せぬ表示装置に表示させる。

【0084】

ＳＮＲ算出部３０は、ピーク周波数検出部２７から、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳを取得する。
ＳＮＲ算出部３０は、積算後の周波数スペクトルΣＨＦＳを逆ＦＦＴ処理することによって、それぞれのレンジビン（ｎ）の信号を算出する。
ＳＮＲ算出部３０は、それぞれのレンジビン（ｎ）の信号を帯域外雑音で除算することで、それぞれのレンジビン（ｎ）のＳＮＲを算出する。
ＳＮＲ算出部３０は、それぞれのレンジビン（ｎ）のＳＮＲを距離特性算出部３１に出力する。

【0085】

距離特性算出部３１は、レンジ補正部２４から、合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビン（ｎ＝１）と、合波光Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ＝７）とを取得する。
距離特性算出部３１は、以下の式（３）に示すように、合波光Ｃ_１に係る散乱光Ｒ_１が存在しているレンジビン（ｎ＝１）と、Ａ／Ｄ変換部１４のＡ／Ｄ変換レートＲａｔｅと、レンジビン幅Ｒｂｗとから、ライダ装置から第１の観測対象までの距離Ｌ_１を算出する。
Ｌ_１＝ｃ×Ｒａｔｅ×ｎ／２
＝ｃ×Ｒａｔｅ×１／２（３）
式（３）において、ｃは、光速である。

【0086】

距離特性算出部３１は、以下の式（４）に示すように、合波光Ｃ_２に係る散乱光Ｒ_２が存在しているレンジビン（ｎ＝７）と、Ａ／Ｄ変換部１４のＡ／Ｄ変換レートＲａｔｅと、レンジビン幅Ｒｂｗとから、ライダ装置から第２の観測対象までの距離Ｌ_２を算出する。
Ｌ_２＝ｃ×Ｒａｔｅ×ｎ／２
＝ｃ×Ｒａｔｅ×７／２（４）
距離特性算出部３１は、図１２に示すように、レンジビン（ｎ）の距離とＳＮＲ算出部３０により算出されたＳＮＲとの対応関係を示す距離特性（ａ−ｓｃｏｐｅ）を例えば図示せぬ表示装置に表示させる。
図１２は、レンジビン（ｎ）の距離とＳＮＲとの対応関係を示す距離特性（ａ−ｓｃｏｐｅ）の説明図である。
図１２において、横軸はレンジビン（ｎ）の距離［ｍ］を示し、縦軸はＳＮＲ［ｄＢ］を示している。

【0087】

以上の実施の形態１では、信号処理装置１５が、空間に存在している複数の観測対象におけるそれぞれの移動速度として、ライダ装置に対するそれぞれの観測対象の相対速度を算出するように構成した。光源１から出力されたレーザ光から、光周波数が互いに異なる複数のパルス光が生成されて、それぞれのパルス光が空間に放射され、それぞれの観測対象によって散乱された後のそれぞれのパルス光が散乱光として受信されて、それぞれの散乱光とレーザ光との合波光が検波されている。信号処理装置１５は、生成された複数のパルス光が有している光周波数と、それぞれの合波光の検波信号とから、それぞれの散乱光が有している光周波数に含まれている、それぞれの観測対象の移動に伴うドップラー周波数を算出するドップラー周波数算出部１６と、ドップラー周波数算出部１６により算出されたそれぞれのドップラー周波数から、それぞれの観測対象の相対速度を算出する速度算出部１７とを備えている。したがって、信号処理装置１５は、遠方散乱光と近傍散乱光とが、互いに重なり合った状態であっても、遠方の観測対象の移動速度と近傍の観測対象の移動速度とが同じ速度であるか否かにかかわらず、それぞれの観測対象の移動速度を算出することができる。

【0088】

図１に示すライダ装置は、光を扱う複数の構成要素を備えており、それぞれの構成要素は、他の構成要素と光ファイバによって接続されている。そして、それぞれの構成要素が、他の構成要素と光ファイバを介して光を送受信している。しかし、これは一例に過ぎず、それぞれの構成要素が、他の構成要素と空間伝搬によって光を送受信するようにしてもよい。複数の構成要素は、光源１、光分割部３、パルス変調器５、送信側光学系７、送受分離部８、テレスコープ９、受信側光学系１０、光合波部１２及び受光部１３である。

【0089】

図３に示す信号処理装置１５では、ドップラー周波数算出部１６が、光周波数補正部２１及び周波数算出処理部２８を備えている。また、光周波数補正部２１は、それぞれの検波信号Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４のＳＮＲを高めるために、レンジビン分割部２２、周波数解析部２３、レンジ補正部２４、周波数補正処理部２５及びスペクトル積算部２６を備えている。
しかし、それぞれの検波信号Ｄ_１，Ｄ_２のＳＮＲを高めなくても、それぞれの観測対象の移動に伴うドップラー周波数Ｖ_１，Ｖ_２を算出することが可能であれば、光周波数補正部２１が、レンジビン分割部２２、周波数解析部２３、レンジ補正部２４、周波数補正処理部２５及びスペクトル積算部２６を備えていなくてもよい。
光周波数補正部２１が、レンジビン分割部２２、周波数解析部２３、レンジ補正部２４、周波数補正処理部２５及びスペクトル積算部２６を備えていない場合、ピーク周波数検出部２７は、それぞれの検波信号Ｄ_１，Ｄ_２をＦＦＴ処理して、それぞれの検波信号Ｄ_１，Ｄ_２の周波数スペクトルを求める。そして、ピーク周波数検出部２７は、それぞれの周波数スペクトルに含まれている複数のスペクトル強度の中で、閾値以上のスペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１，ＦＳ_ｍａｘ２を特定する。ピーク周波数検出部２７は、スペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１に対応するピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ１}と、スペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ２に対応するピーク周波数ｆ_{ｐｅａｋ２}とを周波数算出処理部２８に出力する。

【0090】

実施の形態２．
実施の形態２では、パルス変調器５が、光分岐部５ａ、第１の変調部５ｂ、第２の変調部５ｃ及び光合波部５ｄを備えているライダ装置について説明する。

【0091】

実施の形態２に係るライダ装置の構成は、実施の形態１に係るライダ装置の構成と同様であり、実施の形態２に係るライダ装置を示す構成図は、図１である。
図１３は、実施の形態２に係るライダ装置のパルス変調器５を示す構成図である。
図１３に示すパルス変調器５は、光分岐部５ａ、第１の変調部５ｂ、第２の変調部５ｃ及び光合波部５ｄを備えている。
光分岐部５ａは、カプラー、又は、光スイッチ等によって実現される。
光分岐部５ａは、光分割部３から出力されたレーザ光を２分岐し、２分岐後の一方のレーザ光を第１の変調部５ｂに出力し、２分岐後の他方のレーザ光を第２の変調部５ｃに出力する。
図１３に示す光分岐部５ａは、光分割部３から出力されたレーザ光を２分岐している。しかし、これは一例に過ぎず、光分岐部５ａは、光分割部３から出力されたレーザ光の出力先を、第１の変調部５ｂ又は第２の変調部５ｃに、交互に切り替えるスイッチであってもよい。

【0092】

第１の変調部５ｂは、例えば、音響光学素子を用いている変調素子又はニオブ酸リチウム結晶を用いている変調素子と、半導体光アンプ等の光増幅器とによって実現される。
第１の変調部５ｂは、パルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号を受ける毎に、当該パルス信号に従って、光分岐部５ａから出力されたレーザ光をパルス変調することで、当該レーザ光を、パルス幅ΔＴを有するパルス光に変換する。
また、第１の変調部５ｂは、トリガ生成部４のスイッチ４ｅから出力された第１の周波数シフト信号に従って、当該パルス光の光周波数ｆ_０を光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１にシフトすることによって、光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１を有しているパルス光Ｐ_１を生成する。
第１の変調部５ｂは、パルス光Ｐ_１を光合波部５ｄに出力する。

【0093】

第２の変調部５ｃは、例えば、音響光学素子を用いている変調素子又はニオブ酸リチウム結晶を用いている変調素子と、半導体光アンプ等の光増幅器とによって実現される。
第２の変調部５ｃは、パルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号を受ける毎に、当該パルス信号に従って、光分岐部５ａから出力されたレーザ光をパルス変調することで、当該レーザ光を、パルス幅ΔＴを有するパルス光に変換する。
また、第２の変調部５ｃは、トリガ生成部４のスイッチ４ｅから出力された第２の周波数シフト信号に従って、当該パルス光の光周波数ｆ_０を光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２にシフトすることによって、光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２を有しているパルス光Ｐ_２を生成する。
第２の変調部５ｃは、パルス光Ｐ_２を光合波部５ｄに出力する。

【0094】

光合波部５ｄは、第１の変調部５ｂからパルス光Ｐ_１を受けると、パルス光Ｐ_１を送信側光学系７に出力する。
光合波部５ｄは、第２の変調部５ｃからパルス光Ｐ_２を受けると、パルス光Ｐ_２を送信側光学系７に出力する。

【0095】

次に、実施の形態２に係るライダ装置の動作について説明する。パルス変調器５以外は、図１に示すライダ装置と同様であるため、ここでは、主にパルス変調器５の動作について説明する。
光分岐部５ａは、光分割部３から、連続光であるレーザ光を受けると、レーザ光を２分岐する。
光分岐部５ａは、２分岐後の一方のレーザ光を第１の変調部５ｂに出力し、２分岐後の他方のレーザ光を第２の変調部５ｃに出力する。

【0096】

第１の変調部５ｂは、パルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号を受ける毎に、当該パルス信号に従って、光分岐部５ａから出力されたレーザ光をパルス変調することで、当該レーザ光を、パルス幅ΔＴを有するパルス光に変換する。
第１の変調部５ｂは、トリガ生成部４のスイッチ４ｅから第１の周波数シフト信号を受けると、第１の周波数シフト信号に従って、当該パルス光の光周波数ｆ_０を光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１にシフトすることによって、光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ１を有しているパルス光Ｐ_１を生成する。
第１の変調部５ｂは、パルス光Ｐ_１を光合波部５ｄに出力する。

【0097】

第２の変調部５ｃは、パルス信号生成部４ａからパルス幅ΔＴのパルス信号を受ける毎に、当該パルス信号に従って、光分岐部５ａから出力されたレーザ光をパルス変調することで、当該レーザ光を、パルス幅ΔＴを有するパルス光に変換する。
トリガ生成部４のスイッチ４ｅは、第１の周波数シフト信号を第１の変調部５ｂに出力してから、周期Ｔｒｅｐの時間が経過すると、第２の周波数シフト信号を第２の変調部５ｃに出力する。
第２の変調部５ｃは、トリガ生成部４のスイッチ４ｅから第２の周波数シフト信号を受けると、第２の周波数シフト信号に従って、当該パルス光の光周波数ｆ_０を光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２にシフトすることによって、光周波数ｆ_０＋ｆ_ＩＦ２を有しているパルス光Ｐ_２を生成する。
第２の変調部５ｃは、パルス光Ｐ_２を光合波部５ｄに出力する。

【0098】

光合波部５ｄは、第１の変調部５ｂからパルス光Ｐ_１を受けると、パルス光Ｐ_１を送信側光学系７に出力する。
光合波部５ｄは、第１の変調部５ｂからパルス光Ｐ_１を受けたのち、周期Ｔｒｅｐの時間が経過することで、第２の変調部５ｃからパルス光Ｐ_２を受けると、パルス光Ｐ_２を送信側光学系７に出力する。

【0099】

パルス変調器５が、光分岐部５ａ、第１の変調部５ｂ、第２の変調部５ｃ及び光合波部５ｄを備えているライダ装置は、図１に示すライダ装置と同様に、遠方散乱光と近傍散乱光とが、互いに重なり合った状態であっても、遠方の観測対象の移動速度と近傍の観測対象の移動速度とが同じ速度であるか否かにかかわらず、それぞれの観測対象の移動速度を算出することができる。

【0100】

実施の形態３．
実施の形態３では、スキャナ６１及び切替速度制御部６２を備えるライダ装置について説明する。

【0101】

図１４は、実施の形態３に係るライダ装置を示す構成図である。図１４において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
スキャナ６１は、送受信部６のテレスコープ９から放射されるそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の放射方向を切り替えるものである。
即ち、スキャナ６１は、テレスコープ９から放射されるそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の光軸を時間的に掃引することで、それぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の走査範囲をスキャンするものである。
切替速度制御部６２は、スキャナ６１による放射方向の切替速度を制御する。
即ち、切替速度制御部６２は、送受信部６により放射されるそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２がアイセーフ条件を満足するように、パルス光Ｐ_１とパルス光Ｐ_２との繰り返し周波数に応じて切替速度を制御する。

【0102】

次に、図１４に示すライダ装置の動作について説明する。スキャナ６１及び切替速度制御部６２以外は、図１に示すライダ装置と同様であるため、ここでは、スキャナ６１及び切替速度制御部６２の動作についてのみ説明する。
図１４に示すライダ装置が、アイセーフ条件を満足するように、それぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２を放射する場合、それぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２のパワーと、それぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２における走査範囲のスキャン速度とが制限される。
したがって、図１４に示すライダ装置から放射されるレーザ光の周期Ｔｒｅｐを短くすれば、それぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２における走査範囲のスキャン速度Ｖ_ｓｃａｎを速めることが可能である。一方、図１４に示すライダ装置から放射されるレーザ光の周期Ｔｒｅｐを長くすれば、それぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２における走査範囲のスキャン速度Ｖ_ｓｃａｎを遅くする必要がある。

【0103】

ライダ装置が、アイセーフ条件を満足しているか否かを判定する指標として、パルスレーザの被ばく放出限界ＡＥＬが用いられることがある（例えば非特許文献１を参照）。
［非特許文献１］
“レーザ安全ガイドブック”、光産業技術振興協会編、２００６年、新技術コミュニケーションズ出版

【0104】

図１４に示すライダ装置から放射されるそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の波長は、例えば、１．５μｍ帯である。
波長が１．５μｍ帯のパルスレーザの場合、単一パルスに対する露光量は、８×１０^−３［Ｊ］である。
放出持続時間が３秒以下である、波長が１．５μｍ帯のパルスレーザが、出射するパルスレーザを走査する場合、Φが１［ｍｍ］の円形開口絞りを横切る時間によって、時間基準Ｔが定義される。
時間基準Ｔは、以下の式（５）のように表される。

【0105】

【0106】

時間基準Ｔに含まれるパルスレーザのパルス総数Ｔｏｔａｌは、Ｔｏｔａｌ＝ｆｒｅｐ×Ｔによって表される。ｆｒｅｐ＝１／Ｔｒｅｐである。
また、１パルス当りのエネルギーＥｐｕｌｓｅ＝Ｐｏｗｅｒ×Ｔｒｅｐは、以下の式（６）に示すように、パルス総数Ｔｏｔａｌに依存する補正係数Ｋが乗算された単一パルスに対する被ばく放出限界ＡＥＬｓを超えてはならない。補正係数Ｋは既値である。
Ｅｐｕｌｓｅ ＜ ＡＥＬｓ×Ｋ （６）
したがって、図１４に示すライダ装置から放射されるそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２がアイセーフ条件を満足するには、繰り返し周波数ｆｒｅｐとスキャン速度Ｖ_ｓｃａｎとが、以下の関係式（７）を満足している必要がある。

【0107】

【0108】

切替速度制御部６２は、繰り返し周波数ｆｒｅｐを示す周波数情報を取得し、周波数情報が示す繰り返し周波数ｆｒｅｐと補正係数Ｋとを関係式（７）に代入することによって、アイセーフ条件を満足するスキャン速度Ｖ_ｓｃａｎを算出する。
切替速度制御部６２は、スキャン速度Ｖ_ｓｃａｎを実現するためのスキャナ駆動信号を生成し、スキャナ駆動信号をスキャナ６１に出力する。
図１４に示すライダ装置から放射されるパルス光の繰り返し周波数ｆｒｅｐが下げられれば、切替速度制御部６２は、スキャン速度Ｖ_ｓｃａｎを速めるためのスキャナ駆動信号を生成する。
図１４に示すライダ装置から放射されるパルス光の繰り返し周波数ｆｒｅｐが上げられれば、切替速度制御部６２は、スキャン速度Ｖ_ｓｃａｎを遅くするためのスキャナ駆動信号を生成する。

【0109】

スキャナ６１のスキャン速度Ｖ_ｓｃａｎは、切替速度制御部６２から出力されたスキャナ駆動信号によって制御される。
スキャナ６１は、送受信部６のテレスコープ９から放射されるそれぞれのパルス光Ｐ_１，Ｐ_２の放射方向をスキャン速度Ｖ_ｓｃａｎで切り替える。

【0110】

以上の実施の形態３では、送受信部６から放射されるパルス光の放射方向を切り替えるスキャナ６１と、送受信部６から放射されるパルス光がアイセーフ条件を満足するように、パルス光の繰り返し周波数に応じて、スキャナ６１による放射方向の切替速度を制御する切替速度制御部６２とを備えるように、図１４に示すライダ装置を構成した。したがって、図１４に示すライダ装置は、図１に示すライダ装置と同様に、遠方散乱光と近傍散乱光とが、互いに重なり合った状態であっても、遠方の観測対象の移動速度と近傍の観測対象の移動速度とが同じ速度であるか否かにかかわらず、それぞれの観測対象の移動速度を算出することができる。また、図１４に示すライダ装置は、パルス光がアイセーフ条件を満足する状態で、パルス光の放射方向を切り替えることができる。

【0111】

実施の形態４．
実施の形態４では、観測対象が気体であり、気体の吸収波長帯に含まれる波長を有する第１のレーザ光と、第１のレーザ光よりも気体による吸収率が低い第２のレーザ光とを順番に出力する光源７１を備えるライダ装置について説明する。

【0112】

実施の形態４では、ライダ装置を設置している気中内に観測対象の気体であるガス（以下「観測対象ガス」という）が存在しているものものとする。ただし、これは一例に過ぎず、ライダ装置を設置している気中内に観測対象ガスがなく、窓等を介して別空間に観測対象ガスが存在しているものであってもよい。
観測対象ガスとしては、例えば、大気中の構成分子が該当する。大気中の構成分子は、窒素、酸素、二酸化炭素、又は、水蒸気である。大気中の構成分子には、窒素酸化物（ＮＯｘ）のような大気汚染物質も含まれる。ライダ装置において、気体の吸収波長帯は既値である。観測対象ガスは、散乱体を含んでいる。散乱体としては、雲、煙、塵、エアロゾル、又は、雨滴等が該当する。
実施の形態４に係る信号処理装置１５は、光源７１が第１のレーザ光を出力したときの検波信号の周波数と、光源７１が第２のレーザ光を出力したときの検波信号の周波数とから、気体の密度を算出する密度算出部７２を備えている。

【0113】

図１５は、実施の形態４に係る信号処理装置１５を含むライダ装置を示す構成図である。図１５において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１６は、実施の形態４に係る信号処理装置１５を示す構成図である。図１７は、実施の形態４に係る信号処理装置１５のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１６及び図１７において、図３及び図４と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
光源７１は、例えば、単一周波数のレーザ光を発光するレーザであって、発光スペクトルの線幅が数ＭＨｚ以下の、半導体レーザ、ファイバレーザ、又は、固体レーザによって実現される。あるいは、光源７１は、半導体レーザ、ファイバレーザ及び固体レーザのうち、１つ以上のレーザの組み合わせによって実現される。
光源７１は、気体の吸収波長帯に含まれる波長を有する第１のレーザ光と、第１のレーザ光よりも気体による吸収率が低い第２のレーザ光とをパルス変調部２の光分割部３に順番に出力する。

【0114】

密度算出部７２は、例えば、図１７に示す密度算出回路８１によって実現される。
密度算出部７２は、光源７１から第１のレーザ光が出力されたときに、光検波部１１から出力されたそれぞれの検波信号Ｄ_１〜Ｄ_４の周波数を解析し、光源７１から第２のレーザ光が出力されたときに、光検波部１１から出力されたそれぞれの検波信号Ｄ_１〜Ｄ_４の周波数を解析する。
密度算出部７２は、それぞれの周波数の解析結果から、気体の密度ｄｅｎを算出する。

【0115】

図１６では、信号処理装置１５の構成要素であるドップラー周波数算出部１６、速度算出部１７、ＳＮＲ算出部３０、距離特性算出部３１及び密度算出部７２のそれぞれが、図１７に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理装置１５が、ドップラー周波数算出回路４１、速度算出回路４２、ＳＮＲ算出回路４３、距離特性算出回路４４及び密度算出回路８１によって実現されるものを想定している。
ドップラー周波数算出回路４１、速度算出回路４２、ＳＮＲ算出回路４３、距離特性算出回路４４及び密度算出回路８１のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

【0116】

信号処理装置１５の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理装置１５が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
信号処理装置１５が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、ドップラー周波数算出部１６、速度算出部１７、ＳＮＲ算出部３０、距離特性算出部３１及び密度算出部７２におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図５に示すメモリ５１に格納される。そして、図５に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。

【0117】

また、図１７では、信号処理装置１５の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図５では、信号処理装置１５がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理装置１５における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

【0118】

図１５に示すライダ装置の動作について説明する。光源７１及び密度算出部７２以外は、図１に示すライダ装置と同様であるため、ここでは、主に、光源７１及び密度算出部７２の動作について説明する。
まず、光源７１は、気体の吸収波長帯に含まれる波長を有する第１のレーザ光をパルス変調部２の光分割部３に出力する。光源７１から出力される第１のレーザ光が有する光周波数は、ｆ_０Ａである。
光検波部１１は、光源７１から第１のレーザ光が出力されているとき、実施の形態１と同様に、送受信部６により受信されたそれぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４と光源１から出力されたレーザ光である参照光との合波光を検波する。
ここでは、説明の便宜上、光検波部１１により検波されるそれぞれの合波光を、Ｃ_１Ａ，Ｃ_２Ａ，Ｃ_３Ａ，Ｃ_４Ａのように表記する。
光検波部１１は、それぞれの合波光Ｃ_１Ａ，Ｃ_２Ａ，Ｃ_３Ａ，Ｃ_４Ａの検波信号Ｄ_１Ａ，Ｄ_２Ａ，Ｄ_３Ａ，Ｄ_４Ａを信号処理装置１５に出力する。

【0119】

レンジビン分割部２２、周波数解析部２３、レンジ補正部２４、周波数補正処理部２５及びスペクトル積算部２６のそれぞれは、実施の形態１と同様に動作する。
スペクトル積算部２６は、積算後の周波数スペクトルを密度算出部７２に出力する。
ここでは、説明の便宜上、スペクトル積算部２６から出力される積算後の周波数スペクトルをΣＨＦＳ_Ａのように表記する。

【0120】

次に、光源７１は、第１のレーザ光よりも気体による吸収率が低い第２のレーザ光をパルス変調部２の光分割部３に出力する。光源７１から出力される第２のレーザ光が有する光周波数は、ｆ_０Ｂである。
図１８は、気体の吸収波長帯、光源７１から出力された第１のレーザ光が有する波長及び光源７１から出力された第２のレーザ光が有する波長を示す説明図である。
図１８において、横軸は波長であり、縦軸は気体に対するレーザ光の透過率である。
破線は、光源７１から出力された第１のレーザ光を示しており、一点鎖線は、光源７１から出力された第２のレーザ光を示している。実線は、気体の吸収波長帯を示している。第１の波長は、気体の吸収波長帯に含まれており、第２の波長は、気体の吸収波長帯に含まれていない。気体による第２の波長の透過率が、気体による第１の波長の透過率よりも大きい。即ち、気体による第２の波長の吸収率が、気体による第１の波長の吸収率よりも小さい。

【0121】

光検波部１１は、光源７１から第２のレーザ光が出力されているとき、実施の形態１と同様に、送受信部６により受信されたそれぞれの散乱光Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４と光源１から出力されたレーザ光である参照光との合波光を検波する。
ここでは、説明の便宜上、光検波部１１により検波されるそれぞれの合波光を、Ｃ_１Ｂ，Ｃ_２Ｂ，Ｃ_３Ｂ，Ｃ_４Ｂのように表記する。
光検波部１１は、それぞれの合波光Ｃ_１Ｂ，Ｃ_２Ｂ，Ｃ_３Ｂ，Ｃ_４Ｂの検波信号Ｄ_１Ｂ，Ｄ_２Ｂ，Ｄ_３Ｂ，Ｄ_４Ｂを信号処理装置１５に出力する。

【0122】

密度算出部７２は、光源７１から第１のレーザ光が出力されたときに、光検波部１１から出力されたそれぞれの検波信号Ｄ_１Ａ〜Ｄ_４Ａの周波数を解析し、光源７１から第２のレーザ光が出力されたときに、光検波部１１から出力されたそれぞれの検波信号Ｄ_１〜Ｄ_４の周波数を解析する。
密度算出部７２は、それぞれの周波数の解析結果から、気体の密度ｄｅｎを算出する。
以下、密度算出部７２による密度ｄｅｎの算出処理を具体的に説明する。

【0123】

密度算出部７２は、光周波数補正部２１から、光源７１から第１のレーザ光が出力されたときの、それぞれのスペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１，ＦＳ_ｍａｘ２を取得する。ここでは、説明の便宜上、密度算出部７２により取得されるそれぞれのスペクトル強度を、ＦＳ_{ｍａｘ１Ａ}（ｎ_１Ａ），ＦＳ_{ｍａｘ２Ａ}（ｎ_２Ａ）のように表記する。ｎ_１Ａは、スペクトル強度ＦＳ_{ｍａｘ１Ａ}のレンジビンを示し、ｎ_２Ａは、スペクトル強度ＦＳ_{ｍａｘ２Ａ}のレンジビンを示している。
また、密度算出部７２は、光周波数補正部２１から、光源７１から第２のレーザ光が出力されたときの、スペクトル強度ＦＳ_ｍａｘ１，ＦＳ_ｍａｘ２を取得する。ここでは、説明の便宜上、密度算出部７２により取得されるそれぞれのスペクトル強度を、ＦＳ_{ｍａｘ１Ｂ}（ｎ_１Ｂ），ＦＳ_{ｍａｘ２Ｂ}（ｎ_２Ｂ）のように表記する。ｎ_１Ｂは、スペクトル強度ＦＳ_{ｍａｘ１Ｂ}のレンジビンを示し、ｎ_２Ｂは、スペクトル強度ＦＳ_{ｍａｘ２Ｂ}のレンジビンを示している。

【0124】

図１６に示す信号処理装置１５では、密度算出部７２が、光周波数補正部２１からスペクトル強度ＦＳ_{ｍａｘ１Ａ}（ｎ_１Ａ），ＦＳ_{ｍａｘ２Ａ}（ｎ_２Ａ），ＦＳ_{ｍａｘ１Ｂ}（ｎ_１Ｂ），ＦＳ_{ｍａｘ２Ｂ}（ｎ_２Ｂ）を取得している。しかし、これは一例に過ぎず、密度算出部７２が、光周波数補正部２１と同様の光周波数補正部を備えていれば、当該光周波数補正部からスペクトル強度ＦＳ_{ｍａｘ１Ａ}（ｎ_１Ａ），ＦＳ_{ｍａｘ２Ａ}（ｎ_２Ａ），ＦＳ_{ｍａｘ１Ｂ}（ｎ_１Ｂ），ＦＳ_{ｍａｘ２Ｂ}（ｎ_２Ｂ）を取得するようにしてもよい。

【0125】

密度算出部７２は、スペクトル強度ＦＳ_{ｍａｘ１Ａ}（ｎ_１Ａ），ＦＳ_{ｍａｘ２Ａ}（ｎ_２Ａ），ＦＳ_{ｍａｘ１Ｂ}（ｎ_１Ｂ），ＦＳ_{ｍａｘ２Ｂ}（ｎ_２Ｂ）を以下の式（８）に代入することによって、気体の密度ｄｅｎを算出する。

【0126】

式（８）において、ｋ_ＯＮは、第１のレーザ光が有している波長の吸収係数であり、既値の係数である。ｋ_ＯＦＦは、第２のレーザ光が有している波長の吸収係数であり、既値の係数である。ｌｎは、底がｅの対数関数を示す数学記号である。

【0127】

以上の実施の形態４では、観測対象が気体であり、光源７１が、気体の吸収波長帯に含まれる波長を有する第１のレーザ光と、第１のレーザ光よりも気体による吸収率が低い第２のレーザ光とを順番に出力する。光源７１から第１のレーザ光が出力されたときに、光検波部１１から出力されたそれぞれの検波信号の周波数を解析し、光源７１から第２のレーザ光が出力されたときに、光検波部１１から出力されたそれぞれの検波信号の周波数を解析し、それぞれの周波数の解析結果から、気体の密度を算出する密度算出部７２を備えるように、図１５に示すライダ装置を構成した。したがって、図１５に示すライダ装置は、図１に示すライダ装置と同様に、遠方散乱光と近傍散乱光とが、互いに重なり合った状態であっても、遠方の観測対象の移動速度と近傍の観測対象の移動速度とが同じ速度であるか否かにかかわらず、それぞれの観測対象の移動速度を算出することができる。また、図１５に示すライダ装置は、観測対象である気体の密度を算出することができる。

【0128】

なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0129】

本開示は、信号処理装置、信号処理方法及びライダ装置に適している。

【符号の説明】

【0130】

１ 光源、２ パルス変調部、３ 光分割部、４ トリガ生成部、４ａ パルス信号生成部、４ｂ 基準信号生成部、４ｃ 第１のシフト信号生成部、４ｄ 第２のシフト信号生成部、４ｅ スイッチ、５ パルス変調器、５ａ 光分岐部、５ｂ 第１の変調部、５ｃ 第２の変調部、５ｄ 光合波部、６ 送受信部、７ 送信側光学系、８ 送受分離部、９ テレスコープ、１０ 受信側光学系、１１ 光検波部、１２ 光合波部、１３ 受光部、１４ Ａ／Ｄ変換部、１５ 信号処理装置、１６ ドップラー周波数算出部、１７ 速度算出部、２１ 光周波数補正部、２２ レンジビン分割部、２３ 周波数解析部、２４ レンジ補正部、２５ 周波数補正処理部、２６ スペクトル積算部、２７ ピーク周波数検出部、２８ 周波数算出処理部、２９ 速度算出処理部、３０ ＳＮＲ算出部、３１ 距離特性算出部、４１ ドップラー周波数算出回路、４２ 速度算出回路、４３ ＳＮＲ算出回路、４４ 距離特性算出回路、５１ メモリ、５２ プロセッサ、６１ スキャナ、６２ 切替速度制御部、７１ 光源、７２ 密度算出部、８１ 密度算出回路。

【要約】

信号処理装置（１５）が、空間に存在している複数の観測対象におけるそれぞれの移動速度として、ライダ装置に対するそれぞれの観測対象の相対速度を算出するように構成した。光源（１）から出力されたレーザ光から、光周波数が互いに異なる複数のパルス光が生成されて、それぞれのパルス光が空間に放射され、それぞれの観測対象によって散乱された後のそれぞれのパルス光が散乱光として受信されて、それぞれの散乱光とレーザ光との合波光が検波されている。信号処理装置（１５）は、生成された複数のパルス光が有している光周波数と、それぞれの合波光の検波信号とから、それぞれの散乱光が有している光周波数に含まれている、それぞれの観測対象の移動に伴うドップラー周波数を算出するドップラー周波数算出部（１６）と、ドップラー周波数算出部（１６）により算出されたそれぞれのドップラー周波数から、それぞれの観測対象の相対速度を算出する速度算出部（１７）とを備えている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】