JP2017015547A - 速度計、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 計測精度の点で有利な速度計を提供すること。
【解決手段】 移動する物体によりドップラ効果で変調された光を検出して物体の速度を計測する速度計は、上記光を検出する検出部（１００）と、検出部により得られた信号を２値化し、該２値化により得られた信号における所定数のパルス間隔にわたる期間を計って速度の計測値を得る処理部（１０１）と、を有する。処理部は、当該期間に関する指標の変化に基づいて計測値を誤りとする。
【選択図】 図７

Description

本発明は、移動する物体によりドップラ効果で変調された光を検出して当該物体の速度を計測する速度計、および物品製造方法に関する。

従来、移動物体の速度を計測する装置としてドップラ速度計（以下単に「速度計」ともいう）が用いられている。レーザードップラ速度計（ＬＤＶ（Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ））は、レーザー光を物体に照射し、ドップラ効果を利用して物体の速度を計測する。ここで、ドップラ効果は、物体からの散乱光の周波数（波長）が物体の移動速度に比例して偏移（シフト）する効果である。一般に、ＬＤＶで得られる信号は、Ｓ／Ｎ比が低いことが知られている。計測精度に影響を与える要因として、高周波ノイズの混入と、ドップラ信号レベルが低下する所謂ドロップアウトとが知られている。

特許文献１では、光検出手段で得られてバンドパスフィルタでノイズを除去されたドップラ信号が基準レベルと比較され、レベル検出信号が出力される。また、当該ドップラ信号を二値化することにより周期エラーを検出して、周期エラー信号が出力される。そして、レベル検出信号および周期エラー信号に基づいて、エラー信号検出がなされる。

特開平０８−１５４３６号公報

しかしながら、特許文献１のエラー信号検出方法は、周波数変動の激しい信号に対処するために、レベルエラーと周期エラーとが両方発生した場合にのみエラーとし、その一方のみが発生した場合にはエラーとしない方法である。よって、ドロップアウトが発生していない場合のノイズの混入によって計測精度が低下しうる。本発明は、計測精度の点で有利な速度計を提供することを例示的目的とする。

本発明の一つの側面は、移動する物体によりドップラ効果で変調された光を検出して前記物体の速度を計測する速度計であって、
前記光を検出する検出部と、
前記検出部により得られた信号を２値化し、該２値化により得られた信号における所定数のパルス間隔にわたる期間を計って前記速度の計測値を得る処理部と、を有し、
前記処理部は、前記期間に関する指標の変化に基づいて前記計測値を誤りとすることを特徴とする速度計である。

本発明は、例えば、計測精度の点で有利な速度計を提供することができる。

速度計のヘッド部の構成例を示す図 フリンジモデルを説明するための模式図 物体の速度とドップラ周波数との関係を例示する図 速度計の構成例を示す図 信号処理内容を例示する図 処理部に入力されるアナログ信号を例示する図 処理部における処理の流れを例示する図 ドロップアウトが発生した場合の信号を例示する図 ノイズが混入した場合の信号を例示する図 誤りとされる計測値を例示する図 補正前の計測値と補正後の計測値とを例示する図 信号処理の流れを例示する図 処理部に入力されるアナログ信号の別の例を示す図 Ｓ１２０１（サーチ）における処理の流れの例を示す図 Ｓ１６０１（キャリブレーション）における処理の流れを例示する図 Ｓ１２０１（サーチ）における処理の流れの第２例を示す図 Ｓ１２０１およびＳ１６０１における信号処理内容に係る例を示す図 Ｓ１２０１およびＳ１６０１における信号処理内容に係る第２例を示す図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として（断りのない限り）、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

〔実施形態１〕
図１は、速度計のヘッド部の構成例を示す図である。ここで、検出部としてのヘッド部１００は、物体（計測対象物）１０に光を照射し、物体１０からの光を受光するための光学系を含み、レーザードップラ速度計のヘッド部を構成している。レーザーダイオードを含みうる光源１から出射した光束９は、コリメータレンズ２によりコリメートされ、回折格子（回折素子）３に入射する。回折格子３に入射した光束９は、±１次回折光（回折角はθ）に分岐され、それぞれがレンズ４により集光光束となり、ＥＯ素子５ａ、５ｂを透過する。透過した２つの光束は、レンズ６ａ、６ｂによりコリメートされ、上記回折角θと略等しい角度で互いに異なる照射方向から物体１０を照射する。照射された光束は、物体１０の表面（一般に粗面）で拡散反射される。拡散反射された光束は、レンズ６ａ、６ｂ、集光レンズ７を介して集光され、フォトダイオードを含みうる受光素子８に入射する。受光素子８での光電変換により得られた信号は、物体１０の速度Ｖに応じた周波数Ｆを有し強度変調されたアナログ信号として、後述の処理部に入力される。ここで、当該周波数Ｆは、ドップラ周波数と呼ばれ、次式（１）で表される。
Ｆ＝２Ｖ／Ｐ＋Ｆ＿ＥＯ ・・・（１）

ここで、Ｐは、回折格子３の格子ピッチ、Ｆ＿ＥＯは、ＥＯ素子５ａ、５ｂの駆動周波数を示す。ドップラ効果を利用したレーザードップラ速度計の動作原理を説明するモデルとして、フリンジ（干渉縞）モデルが知られている。図２は、フリンジモデルを説明するための模式図である。物体１０を照射する２つの光束が物体１０の表面上で交差することで、図２の（ａ）に示すようなフリンジ１１が形成される。このフリンジ１１のフリンジピッチ以下のサイズの粒子１２が速度Ｖでフリンジ１１（の明部および暗部）を通過することで、図２の（ｂ）に示すような周波数Ｆを有し強度変調された拡散光が発生する。この場合の周波数Ｆは、次式（２）のように表わされる。
Ｆ＝Ｖ／Ｐ＿ｉ ・・・（２）

ここで、Ｐ＿ｉは、フリンジピッチを示す。回折角θは、光源１から出射される光束９の波長をλとして、関係式ｓｉｎθ＝λ／Ｐから導かれる。また、物体１０上での光束の入射角を回折角θと等しくなるように構成した場合、フリンジピッチＰ＿ｉは、Ｐ＿ｉ＝λ／２ｓｉｎ（θ）＝Ｐ／２と表せる。この関係式と式（２）とより、式（１）の右辺第１項が導出される。また、図２の（ｂ）の低周波成分（包絡線の成分）は、光源１から出射する光束９の強度分布を反映しており、典型的には、ガウシアン分布を反映したものとなりうる。物体１０の表面は、ランダムな表面粗さを持っており、複数のランダムな特性をもった粒子１２の集合とみなしうる。そこで、複数のランダムな位相、振幅を持もった図２の（ｂ）のような信号の総和をとると、図２の（ｃ）のような信号が得られる。ここで、図６は、後述の処理部１０１に入力されるアナログ信号を例示する図である。フリンジモデルにしたがって得られた図２の（ｃ）の信号が図６の実際の信号に類似していることから、レーザードップラ速度計の動作原理をフリンジモデルが説明できることが分かる。

次に、式（１）の右辺第２項について説明する。図２の（ｃ）の信号は、物体の速度を反映した高周波成分と、物体１０の表面の特性を反映した低周波成分とを有するため、速度Ｖが０に近づくと、信号から速度を得ることが困難になる。また、速度Ｖの方向を検出することができない。そこで、図１においてＥＯ素子が構成されている。ここで、ＥＯ素子５ａ、５ｂは、例えば、電気光学結晶（例えばＬｉＮｂＯ_３結晶を含む）を含んで構成され電気光学的位相変調素子としうる。このような素子を含むことにより、物体の停止状態でもその速度が得られ、また、速度の方向が得られる。ＥＯ素子５ａ、５ｂは、印加電圧により、それを透過する光束の位相を変化させることができる。ＥＯ素子５ａ、５ｂで、それらをそれぞれ透過する２つの光束を、一定の周波数Ｆ＿ＥＯで互いに逆方向に位相が変化するように変調すると、フリンジ１１がその１ピッチずつ周波数Ｆ＿ＥＯで移動することになる。例えば、ＥＯ素子５ａ、５ｂへの印加電圧を鋸歯状に変化させることにより、見かけ上の位相変化を一定にしうる。このように、フリンジ１１が周波数Ｆ＿ＥＯで移動している中に静止した粒子１２が置かれたとすると、周波数Ｆ＿ＥＯで強度変調される拡散反射光が発生する。つまり、ある方向に速度がオフセットされた場合と等価となる。したがって、このようにＥＯ素子５ａ、５ｂを含んでレーザードップラ速度計を構成することにより、静止状態（速度ゼロ）および速度の方向の検出が可能となる。例えば、回折格子３の格子ピッチＰ＝５［μｍ］、Ｆ＿ＥＯ＝２００［ｋＨｚ］とした場合の速度Ｖとドップラ周波数Ｆとの関係を図３に示した。ここで、図３は、物体の速度とドップラ周波数との関係を例示する図である。後述の処理部で信号処理できる信号の周波数の下限を１００［ｋＨｚ］、上限を４．２［ＭＨｚ］とすると、測定可能な速度範囲は、−２５０［ｍｍ／ｓ］ないし１０［ｍ／ｓ］の範囲となる。なお、格子ピッチＰ、位相変調周波数Ｆ＿ＥＯの値は、レーザードップラ速度計の仕様に応じて、適宜選択することができる。また、ここでは、ＥＯ素子で位相変調を行う例を示したが、音響光学素子のような他の素子で位相変調を行うようにしてもよい。

図４は、速度計の構成例を示す図である。上記のようにヘッド部１００で得られた周波数Ｆを有する強度変調信号は、処理部１０１に入力される。入力端子４０１を介して処理部に入力されたアナログ信号は、ゲインアンプ４０２で増幅された後、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４０３でフィルタリング（濾波）され、コンパレータ４０４で２値化される。２値化により得られた信号に基づいて、演算部４０５で速度（の情報）が得られ、得られた速度（の情報）が出力端子４０６から出力される。

図５は、信号処理内容を例示する図である。図５は、物体１０の速度Ｖ＝９５００［ｍｍ／ｓ］、ドップラ周波数Ｆ＝４［ＭＨｚ］の場合において、（ａ）は、入力信号を示し、（ｂ）は、コンパレータでの２値化により得られる信号を示している。図５の（ｃ）は、処理部１０１における（基準）クロック信号を示した図である。当該クロック信号を与える不図示の基準クロックは、処理部の内外のいずれにあってもよい。ここでは、基準クロック周波数を４０［ＭＨｚ］としている。本実施形態は、二値化により得られた信号における連続したＮ個分の立ち上がり間隔を基準クロックで計時（計数）する。ここで、１個分の立ち上がり間隔は、互いに隣接する２つのパルスにおける２つの立ち上がり時刻の間の時間間隔である。そして、計時により得られた時間（期間Ｄ）に基づいて、ドップラ周波数Ｆを得、式（１）に基づいて物体１０の速度Ｖ（の情報）を取得する。ここでは、Ｎ＝４としている。図５の（ｂ）および（ｃ）の場合、２値化により得られた信号における４個分の立ち上がり間隔の計数値は４０（カウント）である。なお、基準クロックの周波数は既知であるため、計数値（計時値）からドップラ周波数Ｆを得ることができる。また、速度Ｖは、式（１）に基づく計算によって得てもよいし、計数値（計時値）と速度との関係を示す予め準備したテーブルの参照によって得てもよい。基準クロックの周波数は、ここでは４０ＭＨｚとしたが、必要なドップラ周波数に応じて適宜選択しうる。

図６は、上述したように、処理部１０１に入力されるアナログ信号を例示する図である。図６の（ｂ）は、図６の（ａ）の一部を拡大して表示している。上述したように、ヘッド部１００から出力される信号は、ドップラ信号に原理的に生じる振幅の変化が大きい信号である。また、電気回路に生ずるノイズ（例えば、電源のスイッチングノイズ、ＥＯ素子の駆動に伴うノイズ）が光源１を駆動する電流に重畳することから、ヘッド部１００から出力される信号には、ドップラ信号以外に、低周波、高周波のノイズが混入している。図６の（ｂ）において矢印で指し示される信号の状態は、低周波成分の振幅が小さい状態である。ここで、コンパレータによる２値化の閾値を下回る状態（部分）では、当該２値化により得られる信号はゼロとなる（欠落する）。このような状態は、ドロップアウトとも呼ばれている。また、高周波ノイズ成分により当該閾値を上回るような状態（部分）では、２値化により得られる信号にドップラ信号とは異なる信号が含まれうる。

図７は、処理部における演算部での処理の流れを例示する図である。図４の処理部１０１において、コンパレータでの２値化により得られた信号は、演算部４０５に入力される。まず、ステップＳ７０１において、演算部４０５は、２値化により得られた信号における連続した（一連の）Ｎ個の立ち上がり間隔（パルス間隔）の時間（所定数のパルスにわたる期間）を図５に示したように基準クロックにより計時（計数）する。つづくステップＳ７０２において、当該期間（計時値）に関する指標の変化が閾値を超えるかを判定する。ここで、当該指標は、上記の期間Ｄでもよく、該期間Ｄに対応するドップラ周波数Ｆでもよく、該ドップラ周波数Ｆに対応する物体１０の速度Ｖでもよく、またはそれらに相関のある他の値でもよい。ここで、図８は、ドロップアウトが発生した場合の信号を例示する図である。図８の（ａ）のように、時刻１００μｓｅｃのあたりでドップラ信号を含むアナログ信号にドロップアウトが発生した場合、図８の（ｂ）のように、２値化により得られた信号においてパルスが抜ける。また、図９は、ノイズが混入した場合の信号を例示する図である。図９の（ａ）のように、時刻３μｓｅｃのあたりでドップラ信号を含むアナログ信号にノイズが混入した場合、図９の（ｂ）のように、２値化により得られた信号においてパルスが割れる。

図１０は、誤りとされる計測値を例示する図である。同図の（ａ）は、図８に示したようなドロップアウトがある場合に得られる速度（計測値）を例示している。Ｎ＝４個毎の立ち上がり間隔を計時していくと、ドロップアウトに起因するパルス抜けが生じた結果、基準クロックの計数値が５０カウントとなる場合が生じている。これらの計時値に基づいて速度を得ると、同図（ａ）右側のグラフのようになる。なお、ドロップアウトによるパルス抜けの数が増大すると計測値の誤差も増大する。次に、図１０の（ｂ）は、図９に示したようなノイズが混入した場合に得られる速度（計測値）を例示している。この場合も、Ｎ＝４個毎の立ち上がり間隔を計時していくと、ノイズ混入に起因するパルス割れが生じた結果、基準クロックの計数値が３０カウントとなる場合が生じている。これらの計時値に基づいて速度を得ると、同図（ｂ）右図のグラフのようになる。なお、ノイズ混入によるパルス割れの数が増大すると計測値の誤差も増大する。

時系列に連続して取得される計数値の変化は、所定時間内での物体１０の速度変化を考慮すれば、所定の範囲内にあると考えうる。例えば、物体１０の速度Ｖが、現在９．５［ｍ／ｓ］であって、１０［ｍ／ｓ＾２］の加速度で変化する場合、Ｎ＝４個毎の期間Ｄにおける速度変化は１０［μｍ／ｓ］に過ぎない。この速度変化の速度に対する割合は、速度に反比例するが、Ｖ＝０．１［ｍ／ｓ］の場合であっても、速度変化は０．１７［ｍｍ／ｓ］程度であって十分小さいといえる（割合は０．１７％程度）。以上のことから、上記指標の変化が、（前もって得られている）指標のＬ［％］を超える場合、ドロップアウトまたはノイズ混入が生じたと判定しうる。Ｌは、次式（３）で表される。
Ｌ＝（（Ｎ＋１）／Ｎ−１）×１００ ・・・（３）

よって、図７のステップＳ７０２における閾値は、（前もって得られている）指標のＬ［％］として得ることができる。そして、指標の変化が閾値（指標のＬ［％］）以下である場合は、ステップＳ７０３で、計時値に基づいて速度（計測値）を得る。一方、指標の変化が閾値（指標のＬ［％］）を超える場合は、ステップＳ７０４で、それに対応する速度は誤りであるとして前もって得られた速度を計測値とする。つづくステップＳ７０５において、処理部１０１は、速度の情報を必要とする他の装置に速度（計測値）を出力する。なお、閾値は、指標のａ×Ｌ［％］（係数ａは０＜ａ＜１を満たす実数）としてもよい。

図１１は、補正前の計測値と補正後の計測値とを例示する図である。図１１において、物体１０が速度Ｖ≒９．５［ｍ／ｓ］で移動した場合の速度の計測結果を示している。図１１の（ａ）は、本実施形態に係る補正（ステップＳ７０２ないしＳ７０４）を行わなかった場合の計測結果、同図の（ｂ）は、当該補正を行った場合の計測結果を示している。図１１を参照するに、本実施形態によれば、同図の（ｂ）におけるように高精度（高再現性）の計測結果を得られることが分かる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ドロップアウトのみならずノイズの混入に対してロバストな計測を行うことができ、もって、例えば、計測精度の点で有利な速度計を提供することができる。

つづいて、処理部１０１の別の側面について説明する。図４に示した処理部１０１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４０３は、ドップラ周波数以外の周波数を有するノイズを低減するために用意されている。ここで、ＢＰＦ４０３のＱ値は、それには限定されないが、６程度に設定している。ドップラ周波数は、広帯域にわたるため、ＢＰＦは、共振周波数（中心周波数）を可変にしたＢＰＦを採用している。当該ＢＰＦは、例えば、ＲＬＣフィルタのＲ、Ｌ、Ｃのうちの少なくとも１つを可変にして実現しうる。図１２は、信号処理の流れを例示する図である。まず、ステップＳ１２０１において、後述のサーチによりＢＰＦの共振周波数を決定する。つづくステップＳ１２０２で、ＢＰＦの共振周波数を設定する。ステップＳ１２０３において、処理部１０１に入力されたアナログ信号がＢＰＦによりフィルタリング（濾波）されてコンパレータに入力される。ここで、濾波により得られた信号に対してレベルの判定を行う。図６に示したようなアナログ信号であれば、ＢＰＦでのフィルタリングにより信号処理が可能である。しかし、物体１０の表面状態によっては、図１３に示すアナログ信号となって、長期間にわたってドロップアウトが発生しうる。ここで、図１３は、処理部に入力されるアナログ信号の別の例を示す図である。このような信号では、正確な速度計測を実施することは困難である。そこで、ステップＳ１２０３においては、ＢＰＦでフィルタリングされて得られた信号の振幅に対して、ピークホールド処理を行い、ホールドされたピークが予め設定した時間にわたり予め設定した閾値以下かを判定する。そうなる場合（Ｙｅｓの場合）、エラーと判定して出力し（ステップＳ１２０４）、ステップＳ１２０１（サーチ）に処理を戻す。一方、そうはならない場合（Ｎｏの場合）、ＢＰＦでのフィルタリングにより得られた信号は、コンパレータ４０４で２値化され、さらに演算部４０５で処理される。ステップＳ１２０５において、演算部４０５は、物体１０の速度を得る。つづくステップＳ１２０５で、処理部１０１は、出力端子４０６から速度（情報）を別の装置に出力する。

図１２におけるステップＳ１２０１（サーチ）は、信号処理部１０１に入力するアナログ信号におけるドップラ周波数に応じてＢＰＦの共振周波数を決定するステップである。ここで、図１４は、Ｓ１２０１（サーチ）における処理の流れの例を示す図である。ｉ＝１、２、・・・、ｑに関して、ステップＳ１４０１およびステップＳ１４０２を繰り返す（ループする）。ステップＳ１４０１では、ＢＰＦの共振周波数Ｆ（ｉ）を設定する。つづくステップＳ１４０２では、濾波により得られた信号の振幅値Ａ（ｉ）を取得する。ループを抜けたステップＳ１４０３では、Ａ（ｉ）が最大となるｉ＝ｉ＿ｍａｘを得る。つづくステップＳ１４０４では、Ｆ（ｉ＿ｍａｘ）をＢＰＦの共振周波数として決定する。ここで、図１７は、Ｓ１２０１（サーチ）およびＳ１６０１（キャリブレーション）における信号処理内容に係る例を示す図である。キャリブレーションについては後述する。この例では、濾波により得られた信号の振幅が約７００［ｋＨｚ］で最大になっている。このため、ドップラ周波数は約７００［ｋＨｚ］であることを示していると考えうる。この考えのもとで、Ｓ１２０１（サーチ）では、ＢＰＦの共振周波数を決定しうる。

しかし、ドップラ信号のＳ／Ｎ比が低い場合、Ｓ１２０１（サーチ）において、ドップラ周波数とは掛け離れた周波数をＢＰＦの共振周波数として決定してしまいうる。図１８は、Ｓ１２０１（サーチ）およびＳ１６０１（キャリブレーション）における信号処理内容に係る第２例を示す図である。図１８の（ａ）は、ドップラ信号のＳ／Ｎ比が低い場合に濾波により得られた信号の振幅値Ａ（ｉ）を示している。この例では、ドップラ周波数が約１５０［ｋＨｚ］であるが、ヘッド部１００の生成するノイズの影響で、約３［ＭＨｚ］で振幅が最大になっている。ヘッド部１００の有するノイズ成分は、個々のヘッド部に固有のものであり、ドップラ周波数によらない。したがって、このノイズの情報を予め取得することにより速度計のキャリブレーションが可能である。

図１５は、図１６におけるＳ１６０１（キャリブレーション）における処理の流れを例示する図である。Ｓ１６０１（キャリブレーション）は、ヘッド部固有のノイズ成分の情報を予め取得する工程であって、物体１０を設置せずに実施される。ｉ＝１、２、・・・、ｑに関して、ステップＳ１５０１およびステップＳ１５０２を繰り返す（ループする）。まず、ステップＳ１５０１では、ＢＰＦの共振周波数Ｆ（ｉ）を設定する。つづくステップＳ１５０２では、濾波により得られた信号の振幅値Ｃ（ｉ）を取得する。ループを抜けたステップＳ１５０３では、Ｃ（ｉ）をオフセット値（キャリブレーション値）として、例えば処理部１０１内の、メモリに記憶させる。ここで、図１７の（ｂ）および図１８の（ｂ）は、物体１０を設置しないで取得され記憶されているオフセット値Ｃ（ｉ）の例である。

図１６は、Ｓ１２０１（サーチ）における処理の流れの第２例を示す図である。図１４の処理の流れにおける処理とは同様の処理は、同一または類似の符号を付して説明を省略する。まず、ステップＳ１６０１（キャリブレーション）は、図１５を参照して説明した処理である。ステップＳ１６０２においては、物体１０を設置した状態で取得したＦ（ｉ）での振幅値Ａ（ｉ）からステップＳ１６０１で得られたオフセット値Ｃ（ｉ）を差し引いて、ヘッド部１００に固有のノイズ成分の影響を低減した振幅値Ａ´（ｉ）を取得する。ここで、図１７の（ｃ）および図１８の（ｃ）は、振幅値Ａ´（ｉ）の例である。図１６に係る処理を実行することにより、ドップラ信号のＳ／Ｎ比が低い場合でも、ＢＰＦの共振周波数をより的確に決定することができる。また、図１２に係る処理におけるステップＳ１２０３（ピーク判定）でエラーと判定された場合に再びステップＳ１２０１（サーチ）の処理を実施すれば、図１３におけるような信号から図６におけるような信号に変化した場合に直ちに計測を再開できる。

以上のように、図１２ないし図１８を参照して説明したような処理を実施すれば、速度計において速度を取得するロバストな処理が可能となる。なお、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４０３の共振周波数の設定は、例えば、速度計が速度計測を開始する場合（開始の直前等）や、速度計測に誤りがあった（所定の条件を満たして誤りが継続した）場合等において実行しうる。また、速度計測を実行している間は、速度の計測値に基づいて共振周波数を設定（変更）しうる。

〔実施形態２〕
実施形態１では、演算部４０５（ステップＳ７０２）において、指標の変化が閾値を超えるかの判定は、直前に（前もって）得られた指標に基づく閾値に基づいて実施した。しかしながら、当該閾値は、直前に（前もって）得られたＭ個の指標（例えば、それらの平均値）に基づく閾値としてもよい。また、当該平均値は、単純な平均値ではなく、加重平均値、相乗平均値またはその他の平均値としうる。また、実施形態１では、ステップＳ７０４で、得られた速度が誤りであるとして前もって得られた速度を計測値とするものとしたが、これに替えて、前もって得られた複数の計測値（例えば、それらの平均値）に基づく速度を計測値としてもよい。また、当該平均値は、単純な平均値ではなく、加重平均値、相乗平均値またはその他の平均値としうる。例えば、物体１０の速度変動が小さいことが予め分かっていれば、Ｍの値を大きくすることにより安定した計測が可能となる。また、速度変動の大きさが概ね予め分かっている場合、当該大きさに基づいてＭの値を可能な限り小さくすることにより、エラー判定に係る閾値の追従性（妥当性）を改善することができる。発明者らの検討によれば、物体１０の加速度が１［Ｇ］程度の場合、Ｍ＝１６以下にすることにより追従性が改善することが分かっている。

〔物品製造方法に係る実施形態〕
以上に説明した実施形態に係る速度計は、物品製造方法に使用しうる。当該物品製造方法は、当該速度計を用いて物体の速度を計測する工程と、当該工程で速度を計測された物体を処理する工程と、を含みうる。当該処理は、例えば、加工、切断、検査、組付、および選別のうちの少なくともいずれか一つを含みうる。より具体的には、例えば、押出成形機による成形物の押出速度を計測して当該成形物の押出速度を制御しうる。また、搬送系により搬送される（長尺）物体の速度を計測し、当該計測により得られた速度を積分して物体の測長を行い、当該測長に基づいて、目標とする長さを有するように物体を切断し（切り出し）うる。本実施形態の物品製造方法は、速度計により非接触で高精度に物体の速度を計測できるため、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストのうちの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１００ 検出部（ヘッド部）
１０１ 処理部

Claims (15)

1. 移動する物体によりドップラ効果で変調された光を検出して前記物体の速度を計測する速度計であって、
   前記光を検出する検出部と、
   前記検出部により得られた信号を２値化し、該２値化により得られた信号における所定数のパルス間隔にわたる期間を計って前記速度の計測値を得る処理部と、を有し、
   前記処理部は、前記期間に関する指標の変化に基づいて前記計測値を誤りとすることを特徴とする速度計。
2. 前記処理部は、前記誤りとするのは、前記検出部により得られた信号のレベルの低下による誤りと、該信号へのノイズの混入による誤りとを含むことを特徴とする請求項１に記載の速度計。
3. 前記指標は、前記期間、前記所定数のパルス間隔に対応する周波数または前記速度のいずれかを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の速度計。
4. 互いに照射方向が異なり且つ互いに逆方向に位相が変化する２つの光を前記物体に照射する光学系を有し、
   前記２つの光は、前記物体で反射されて前記検出部により検出されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の速度計。
5. 前記処理部は、前記２値化により得られた信号における一連のＮ個のパルス間隔にわたる時間を得て前記計測値を得ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載の速度計。
6. 前記処理部は、前記計測値を誤りとするための前記指標に対する閾値を、前記処理部により得られて誤りとされなかった１つ以上の計測値に関する前記指標に基づいて得ることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載の速度計。
7. 前記処理部は、前記１つ以上の計測値に関する前記指標の平均値を（（Ｎ＋１）／Ｎ−１）倍して前記閾値を得ることを特徴とする請求項６に記載の速度計。
8. 前記処理部は、前記平均値の（（Ｎ＋１）／Ｎ−１）倍の値より前記閾値を小さくするための係数を記憶することを特徴とする請求項７に記載の速度計。
9. 前記処理部は、前記計測値を誤りとした場合、前記処理部により該計測値より前に得られて誤りとしなかった計測値に基づいて計測値を得ることを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載の速度計。
10. 前記処理部は、前記検出部により得られた信号を濾波し、かつ該濾波の帯域を可変としたバンドパスフィルタを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載の速度計。
11. 前記処理部は、前記バンドパスフィルタにより得られた信号を２値化することを特徴とする請求項１０に記載の速度計。
12. 前記バンドパスフィルタは、所定のＱ値を有し、共振周波数を可変としたことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の速度計。
13. 前記処理部は、前記バンドパスフィルタの出力の振幅に基づいて、前記帯域を設定することを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のうちいずれか１項に記載の速度計。
14. 前記処理部は、前記バンドパスフィルタの各帯域に関してオフセット値の記憶をし、前記バンドパスフィルタの各帯域における出力を、それに対応する前記記憶をされたオフセット値で補正することを特徴とする請求項１０ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載の速度計。
15. 請求項１ないし請求項１４のうちいずれか１項に記載の速度計を用いて物体の速度を計測する工程と、
    前記工程で前記速度を計測された前記物体の処理を行う工程と、
    を含むことを特徴とする物品製造方法。

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