JPH0486562A - スペックル速度検出装置 - Google Patents
スペックル速度検出装置Info
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- JPH0486562A JPH0486562A JP20098090A JP20098090A JPH0486562A JP H0486562 A JPH0486562 A JP H0486562A JP 20098090 A JP20098090 A JP 20098090A JP 20098090 A JP20098090 A JP 20098090A JP H0486562 A JPH0486562 A JP H0486562A
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- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000013519 translation Methods 0.000 abstract description 11
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 5
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N triacetic acid Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC(O)=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ウェブなどの移動速度を測定するためのスペ
ックル速度検出装置に関する。
ックル速度検出装置に関する。
レーザスペックル速度検出法は、たとえば「レーザー研
究j、第8巻、第2号、379頁以降記載の報文により
公知であり、その基本的発想は、被検出対象物にはなん
らかの凹凸があり、その検出対象凹凸部が移動するのを
所定距離離間した位置において検出することで、被検出
物の移動速度を測定するものである。
究j、第8巻、第2号、379頁以降記載の報文により
公知であり、その基本的発想は、被検出対象物にはなん
らかの凹凸があり、その検出対象凹凸部が移動するのを
所定距離離間した位置において検出することで、被検出
物の移動速度を測定するものである。
これを、第1図によって概説すると、いまウェブエなど
の被検出対象物が右方に移動しているとき、その表面に
He−Neなどのレーザ光源2からレーザ光を投光レン
ズ3を介して照射する。そしてこのウェブ1におけるレ
ーザ光の透過光または反射光を、スペックルの並進方向
に並設した受光センサー4A、4Bにより検出し、検出
した光信号の時間的ずれ量を、相互相関処理器5により
相互相関処理してウェブ1の速度を検出するものである
。
の被検出対象物が右方に移動しているとき、その表面に
He−Neなどのレーザ光源2からレーザ光を投光レン
ズ3を介して照射する。そしてこのウェブ1におけるレ
ーザ光の透過光または反射光を、スペックルの並進方向
に並設した受光センサー4A、4Bにより検出し、検出
した光信号の時間的ずれ量を、相互相関処理器5により
相互相関処理してウェブ1の速度を検出するものである
。
いま、ウェブ1の移動速度をV、並進倍率をσ、受光セ
ンサー面上でのスペックルの移動速度をV、受光センサ
ー4A、4Bの離間距離をX、投光レンズ3とウェブ1
との間のビームウェスト6とつニブ1との離間距離を2
1ウエブ1と受光センサー4A、4Bとの離間距離をR
としたとき、受光センサー4A、4Bで検出した信号の
時間的ずれ量τdは、(3)式で与えられる。
ンサー面上でのスペックルの移動速度をV、受光センサ
ー4A、4Bの離間距離をX、投光レンズ3とウェブ1
との間のビームウェスト6とつニブ1との離間距離を2
1ウエブ1と受光センサー4A、4Bとの離間距離をR
としたとき、受光センサー4A、4Bで検出した信号の
時間的ずれ量τdは、(3)式で与えられる。
■−σV ・・・・・・ (1)
σ=1+R/Z ・・・・・・ (2)r d =
X/ v = X / a V ・・・・・・(3)
ここで、Xおよびσは既知である。
X/ v = X / a V ・・・・・・(3)
ここで、Xおよびσは既知である。
また、第2図のように、受光センサー4Aでの受光信号
波形に対して、受光センサー4Bで時間的ずれ量τdを
もって同様な受光信号波形を示すから、その時間的ずれ
量τdを測定すれば、(3)式によって、目的のウェブ
1の移動速度Vを知ることができる。
波形に対して、受光センサー4Bで時間的ずれ量τdを
もって同様な受光信号波形を示すから、その時間的ずれ
量τdを測定すれば、(3)式によって、目的のウェブ
1の移動速度Vを知ることができる。
かかるレーザスペックル速度検出方式は、高速で移動す
る透明ウェブに対して非接触で検出できる点で有効に適
用できる。
る透明ウェブに対して非接触で検出できる点で有効に適
用できる。
しかるに、PET (ポリエチレンテレフタレート)や
TAC(トリアセテート)などの平滑性が高い透明フィ
ルムは、特に無塗布状態では、拡散性が小さい。したが
って、速度検出精度を高(することが困難であった。
TAC(トリアセテート)などの平滑性が高い透明フィ
ルムは、特に無塗布状態では、拡散性が小さい。したが
って、速度検出精度を高(することが困難であった。
そこで、本発明の課題は、透明フィルムなどの光の拡散
性が小さい被検査物に対しても、充分高い速度検出精度
を得ることにある。
性が小さい被検査物に対しても、充分高い速度検出精度
を得ることにある。
上記課題は、レーザ光を被検出物に照射してその反射ま
たは透過のスペックルパターンの並行移動の光量変動を
、スペックルの移動方向に間隔を置いた少なくとも2つ
の受光センサーで受光し、これら受光センサーからの信
号の時間的ずれ量を相互相関処理により求め、被検出物
の移動速度を検出する装置において、 前記各受光センサーと相互相関処理器との間にハイパス
フィルターを設けたことで解決できる。
たは透過のスペックルパターンの並行移動の光量変動を
、スペックルの移動方向に間隔を置いた少なくとも2つ
の受光センサーで受光し、これら受光センサーからの信
号の時間的ずれ量を相互相関処理により求め、被検出物
の移動速度を検出する装置において、 前記各受光センサーと相互相関処理器との間にハイパス
フィルターを設けたことで解決できる。
本発明者らは、無塗布のPETやTACの移動速度の検
出に当たり、これらはレーザ光の拡散性が小さいので、
スペックルサイズが大きくなり、そのため全信号中の高
周波成分の占める割合が低いことにより、検出精度が悪
いことを知見した。
出に当たり、これらはレーザ光の拡散性が小さいので、
スペックルサイズが大きくなり、そのため全信号中の高
周波成分の占める割合が低いことにより、検出精度が悪
いことを知見した。
しかるに、本発明にしたがって、各受光センサーと相互
相関処理器との間にハイパスフィルターを設けると、低
周波を除去でき、もって高周波成分のみについて相互相
関処理演算を行うことができるので、したがってその演
算処理するデータ領域に入る波の数が多くなるので、検
出精度が高まる。
相関処理器との間にハイパスフィルターを設けると、低
周波を除去でき、もって高周波成分のみについて相互相
関処理演算を行うことができるので、したがってその演
算処理するデータ領域に入る波の数が多くなるので、検
出精度が高まる。
しかも、ウェブにおける干渉に起因する低周波ノイズ成
分をカットするので、この面からも精度向上を達成でき
る。
分をカットするので、この面からも精度向上を達成でき
る。
以下本発明をさらに具体的に説明する。
第3図は本発明装置例を示したもので、受光センサー4
A、4Bからの受光信号を、−旦IV変換器(電流電圧
変換器)により電圧に変換した後、ハイパスフィルター
8A、8Bを通し、低周波成分を除去し、高周波成分の
みを相互相関処理器5に入力させるようになっている。
A、4Bからの受光信号を、−旦IV変換器(電流電圧
変換器)により電圧に変換した後、ハイパスフィルター
8A、8Bを通し、低周波成分を除去し、高周波成分の
みを相互相関処理器5に入力させるようになっている。
一方、本実施例では、ウェブ1の透過光は、シリンドリ
カルレンズ11、スリット板10およびプリズム12を
経て、各受光センサー4A、4Bに導かれる。
カルレンズ11、スリット板10およびプリズム12を
経て、各受光センサー4A、4Bに導かれる。
スリット板10には、第4図も参照すると判るように、
スペックル並進方向に狭いスリットIOA、IOBが形
成されている。このスリット10A、IOBの存在によ
り、第5図のように、これを設けない場合の受光センサ
ー4A、4Bの受光域が4A※および4B※であるとす
れば、同図から容易に推測できるように、スペックル並
進方向に関して並進速度に対する光量変化を鋭く検出で
きるようになる。
スペックル並進方向に狭いスリットIOA、IOBが形
成されている。このスリット10A、IOBの存在によ
り、第5図のように、これを設けない場合の受光センサ
ー4A、4Bの受光域が4A※および4B※であるとす
れば、同図から容易に推測できるように、スペックル並
進方向に関して並進速度に対する光量変化を鋭く検出で
きるようになる。
また、スリット板10の前方にはシリンドリカルレンズ
11が配設され、スペックル並進方向と直交する方向の
レーザ光を集光するようにしである。さらに、スリット
板10の後方には、プリズム12が配置され、スリブ)
IOA、IOBを透過したレーザ光を分別してそれぞれ
対応する受光センサー4A、4Bに案内する構成としで
ある。
11が配設され、スペックル並進方向と直交する方向の
レーザ光を集光するようにしである。さらに、スリット
板10の後方には、プリズム12が配置され、スリブ)
IOA、IOBを透過したレーザ光を分別してそれぞれ
対応する受光センサー4A、4Bに案内する構成としで
ある。
受光センサー4A、4Bからの各受光信号は従来例と同
様に相関処理器5により相互相関処理され、ウェブ1の
速度が検出される。
様に相関処理器5により相互相関処理され、ウェブ1の
速度が検出される。
一方、前記例のように、受光センサー4A14Bに取り
込まれる光信号のスペックル成分に対して、スペックル
の並進移動方向を狭くするスリ・ソト10A、IOBな
どの狭化手段を設けると、受光センサー4A、4Bが、
並進方向に狭い領域のみの光を検出するので、急峻な光
量変化を検出でき、もって速度分解能が高まる。その結
果、検出精度が高まる。
込まれる光信号のスペックル成分に対して、スペックル
の並進移動方向を狭くするスリ・ソト10A、IOBな
どの狭化手段を設けると、受光センサー4A、4Bが、
並進方向に狭い領域のみの光を検出するので、急峻な光
量変化を検出でき、もって速度分解能が高まる。その結
果、検出精度が高まる。
他方、スペックル並進方向と直交する方向については、
拡(するシリンドリカルレンズ11などの拡大手段を設
けると、ノイズに対する目的の信号を精度よく検出でき
、すなわちS/N比を高めることができる。
拡(するシリンドリカルレンズ11などの拡大手段を設
けると、ノイズに対する目的の信号を精度よく検出でき
、すなわちS/N比を高めることができる。
また、この拡大手段を用いると、受光センサーそのもの
の受光面積によって規定される受光面積よりも広範囲な
受光が可能となるので、受光センサーのスペックル並進
方向と直交する方向のセツティング位置決めが容易にな
る。
の受光面積によって規定される受光面積よりも広範囲な
受光が可能となるので、受光センサーのスペックル並進
方向と直交する方向のセツティング位置決めが容易にな
る。
本発明に用いるハイパスフィルターの遮断周波数50の
最適範囲を実験的に導出した。その結果進倍率、v:試
料速度、dニスリット巾)と定義にすると、最も高い検
出精度が得られることがわかった。
最適範囲を実験的に導出した。その結果進倍率、v:試
料速度、dニスリット巾)と定義にすると、最も高い検
出精度が得られることがわかった。
本発明における受光センサーとしては、適宜のものを用
いることができるが、たとえばホトダイオードFD、ア
バランシェホトダイオードAPD。
いることができるが、たとえばホトダイオードFD、ア
バランシェホトダイオードAPD。
ホトダイオードアレイPDA、固体撮像素子CCDなど
を挙げることができる。また、前記実施例における拡大
手段と狭化手段との配設順序はどちらでもよい。
を挙げることができる。また、前記実施例における拡大
手段と狭化手段との配設順序はどちらでもよい。
次に実施例により、本発明の効果を明らかにする。
第3図に示した装置を用い、下記測定条件により、スペ
ックル速度検出を実施した。
ックル速度検出を実施した。
■ビームウェスト・被検出物間の距離; 50mm■被
検出物・スリット間距離; 55mm■被検出物表面上
の照射ビーム径;3.6mm■スリット長;7III!
l ■スリット巾;40μm ■ス゛リット間隔;800 μm ■被検出物速度;70m/mm ■バイパスフィルタ一定数; 10kH2また、被検出
対象とした試料としては、塗布済ベース材料、ペット(
PET)ベースの厚み180μmおよび100μmのも
の、タック(TAC)ベースの厚み120μmのものを
用いた。
検出物・スリット間距離; 55mm■被検出物表面上
の照射ビーム径;3.6mm■スリット長;7III!
l ■スリット巾;40μm ■ス゛リット間隔;800 μm ■被検出物速度;70m/mm ■バイパスフィルタ一定数; 10kH2また、被検出
対象とした試料としては、塗布済ベース材料、ペット(
PET)ベースの厚み180μmおよび100μmのも
の、タック(TAC)ベースの厚み120μmのものを
用いた。
結果を第6図および第7図に示す。
第6図の(P)欄は、ハイパスフィルターを用いない場
合の各受光センサーからの生の波形図、(Q)欄はその
周波数成分解析図、(R)は本発明にしたがってハイパ
スフィルターを用いた場合の各受光センサーからの生の
波形図、(S)欄はその周波数成分解析図である。
合の各受光センサーからの生の波形図、(Q)欄はその
周波数成分解析図、(R)は本発明にしたがってハイパ
スフィルターを用いた場合の各受光センサーからの生の
波形図、(S)欄はその周波数成分解析図である。
この第6図によれば、ハイパスフィルターを用いること
により、相互相関処理に与える信号中には高周波成分が
支配的であることが判る。
により、相互相関処理に与える信号中には高周波成分が
支配的であることが判る。
第7図の(M)欄はハイパスフィルターを用いない場合
の同一ウニブについて相互相関処理後の時間的ずれ量の
ばらつきを示し、(N)欄は本発明にしたがってハイパ
スフィルターを用いた場合の同一ウェブについて相互相
関処理後の時間的ずれ量のばらつきを示したものである
。
の同一ウニブについて相互相関処理後の時間的ずれ量の
ばらつきを示し、(N)欄は本発明にしたがってハイパ
スフィルターを用いた場合の同一ウェブについて相互相
関処理後の時間的ずれ量のばらつきを示したものである
。
第7図から明らかなように、本発明よれば、従来例にお
いては、時間的ずれ量のばらつきが特に透明フィルムベ
ースにおいて大きいの対して、時間的ずれ量のばらつき
を全ての場合に低減でき、特に透明フィルムベースに適
用したときに、その低減率が顕著である。
いては、時間的ずれ量のばらつきが特に透明フィルムベ
ースにおいて大きいの対して、時間的ずれ量のばらつき
を全ての場合に低減でき、特に透明フィルムベースに適
用したときに、その低減率が顕著である。
第8図、第9図に光学系を用いてハイパスフィルターの
遮断周波数fcを変えた時の速度検出精度を示す。
遮断周波数fcを変えた時の速度検出精度を示す。
試料は、PETベース(18μm)を用いた。
第8図は試料速度33〜38 m/nin、第9図は試
料速度65〜70m/winの例である。
料速度65〜70m/winの例である。
各々の場合の受光信号周波数f apと最も高い速度検
出精度を得るハイパスフィルター遮断周波数f、を求め
ると、第1表の通りとなった。
出精度を得るハイパスフィルター遮断周波数f、を求め
ると、第1表の通りとなった。
第1表
これよりfc=に−fS。
相関信号波形図、第3図は本発明装置の基本的構成図、
第4図はその要部を90度視点を変えた断面図、第5図
ははスリットの説明図、第6図は受光センサーからの信
号波形図および周波数成分解析図、第7図は従来例と本
発明例との時間的ずれ量のばらつきに関する比較図、第
8図および第9図はハイパスフィルターの遮断定数と速
度検出精度との相関図である。
第4図はその要部を90度視点を変えた断面図、第5図
ははスリットの説明図、第6図は受光センサーからの信
号波形図および周波数成分解析図、第7図は従来例と本
発明例との時間的ずれ量のばらつきに関する比較図、第
8図および第9図はハイパスフィルターの遮断定数と速
度検出精度との相関図である。
■・・・ウェブ(被検査物)、2・・・レーザ光源、4
A、4B・・・受光センサー 5・・・相関処理器、8
A、8B・・・ハイパスフィルター 以上の通り、本発明によれば、測定精度が高まり、特に
透明フィルムベースにおける速度検出に有効に適用でき
る。
A、4B・・・受光センサー 5・・・相関処理器、8
A、8B・・・ハイパスフィルター 以上の通り、本発明によれば、測定精度が高まり、特に
透明フィルムベースにおける速度検出に有効に適用でき
る。
第1図は本発明にかかるスペックル速度検出原理説明図
、第2図は受光センサーでの波形および第 図 ら 精度 〔%〕1 第 図 (α) (b) 1CHA戸〜へやへん− 2CI−t −〜W)へ〜ψJア Td−j 肩−IL数九奔 ′s5i歇阪介 第 ペソ)1吐ヘ一人(100μm) ぐ・ツク上1朗ベース(120μm) ぺ・ソトづ15月ベース(100μm)夕・リクヱ駈1
兄べ′−久(120μm)を惇汝へミス を戸断テ斧ペース ペ・シト1頓ヘーズ、(180μm) ベ−a−tXべミス(ioOBml 夕、ノグ#::nベース(120μm)ぺ1ソト1朗へ
−ス、+180Bml ぺ〜ノド!t11月へ一久(100μm)り・・ツクづ
1日月へミス(120μm)・・・・ ”−””” −−1 手続補正書 (自発) 7゜ 補正の内容 明細書、 発明の詳細な説明の欄を次の通り訂正 平成2年12月17日 する。
、第2図は受光センサーでの波形および第 図 ら 精度 〔%〕1 第 図 (α) (b) 1CHA戸〜へやへん− 2CI−t −〜W)へ〜ψJア Td−j 肩−IL数九奔 ′s5i歇阪介 第 ペソ)1吐ヘ一人(100μm) ぐ・ツク上1朗ベース(120μm) ぺ・ソトづ15月ベース(100μm)夕・リクヱ駈1
兄べ′−久(120μm)を惇汝へミス を戸断テ斧ペース ペ・シト1頓ヘーズ、(180μm) ベ−a−tXべミス(ioOBml 夕、ノグ#::nベース(120μm)ぺ1ソト1朗へ
−ス、+180Bml ぺ〜ノド!t11月へ一久(100μm)り・・ツクづ
1日月へミス(120μm)・・・・ ”−””” −−1 手続補正書 (自発) 7゜ 補正の内容 明細書、 発明の詳細な説明の欄を次の通り訂正 平成2年12月17日 する。
Claims (1)
- (1)レーザ光を被検出物に照射してその反射または透
過のスペックルパターンの並行移動の光量変動を、スペ
ックルの移動方向に間隔を置いた少なくとも2つの受光
センサーで受光し、これら受光センサーからの信号の時
間的ずれ量を相互相関処理により求め、被検出物の移動
速度を検出する装置において、 前記各受光センサーと相互相関処理器との間にハイパス
フィルターを設けたことを特徴とするスペックル速度検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20098090A JP2966060B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | スペックル速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20098090A JP2966060B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | スペックル速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0486562A true JPH0486562A (ja) | 1992-03-19 |
| JP2966060B2 JP2966060B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=16433515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20098090A Expired - Lifetime JP2966060B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | スペックル速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2966060B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07294537A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-11-10 | Konica Corp | 速度及び距離の検出装置 |
| JP2008089420A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Yamatake Corp | 移動速度検出装置 |
| WO2009008814A1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-15 | Stfi, Skogsindustrins Tekniska Forsningsinstitut Ab | Device and method for measuring the velocity of a moving paper web |
| EP2270517A1 (en) | 2009-07-01 | 2011-01-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device for measuring displacement or speed |
-
1990
- 1990-07-27 JP JP20098090A patent/JP2966060B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH07294537A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-11-10 | Konica Corp | 速度及び距離の検出装置 |
| JP2008089420A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Yamatake Corp | 移動速度検出装置 |
| WO2009008814A1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-15 | Stfi, Skogsindustrins Tekniska Forsningsinstitut Ab | Device and method for measuring the velocity of a moving paper web |
| JP2010532829A (ja) * | 2007-07-06 | 2010-10-14 | エステーエフイー・スコクスインドゥストリンス・テクニスカ・フォルスクニングスインスティトゥート・アクチボラゲット | 移動する紙ウェブの速度を測定する装置及び方法 |
| EP2162750A4 (en) * | 2007-07-06 | 2010-12-01 | Skogsind Tekn Foskningsinst | DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE SPEED OF A MOBILE PAPER STRIP |
| US8080131B2 (en) | 2007-07-06 | 2011-12-20 | Stfi, Skogsindustrins Tekniska Forskningsinstitut Ab | Device and method for measuring the velocity of a moving paper web |
| EP2270517A1 (en) | 2009-07-01 | 2011-01-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device for measuring displacement or speed |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2966060B2 (ja) | 1999-10-25 |
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