JPH06337337A - レンズ保持機構およびレーザードップラー速度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環境変化によるレンズ間距離の位置ズレを極
めて少なくしたレンズ保持機構を得ること及び該レンズ
保持機構を適用した高精度なレーザードップラー速度計
を得ること。 【構成】 第１および第２のレンズ系保持部品１３，１
４を光学ベース部材１５とは熱膨張率の異なる物質と
し、この２つのレンズ系保持部品１３，１４の前記光学
ベース部材１５への固定点Ｐと保持レンズ群間の距離の
和ｘ＋ｙと、前記２つのレンズ系保持部品の前記光学ベ
ース部材上での固定点間の距離ｘ＋ｙ＋ｚを、前記光学
ベース部材１５の熱膨張率と前記レンズ系保持部品１
３，１４の熱膨張率に比例させてレンズ保持機構を構成
し、このレンズ保持機構を適用してレーザードップラー
速度計を得ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体や流体などの移動
体（被測定物）に光を照射した際に発生する回折、干渉
により光束が変調されることを利用するレンズ保持機構
および該レンズ保持機構を用いて移動体の回転角度、速
度、移動距離を測定するエンコーダー、レーザドップラ
ー速度計などに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動体の移動速度を非接触且つ高
精度に測定する装置として、レーザードップラー速度計
が使用されている。このレーザードップラー速度計と
は、移動体にレーザー光を照射し、この移動体の移動速
度を測定する装置である。

【０００３】図７は、従来のレーザードップラー速度計
の１例を示す説明図である。図７において、レーザー光
源５１から出射されたレーザー光は、コリメート手段と
してのレンズ５２によって平行光束５３となり、ビーム
スプリッター５４によって２つの光束５５ａおよび５５
ｂに分割される。

【０００４】この２つの光束５５ａおよび５５ｂは各々
ミラー５６ａおよび５６ｂで反射された後、速度ｖで移
動している移動体５７に入射角θで入射する。この移動
体５７による散乱光は、集光レンズ５８を介して光検出
器５９で検出される。この時、２つの光束５５ａおよび
５５ｂによる散乱光の周波数は、移動体５７の移動速度
ｖに比例して各々＋ｆ、−ｆのドップラーシフトを受け
る。

【０００５】ここで、レーザー光の波長をλとすれば、
ｆは次の（１）式で表わすことができる。

【０００６】ｆ＝ｖ ｓｉｎθ／λ ・・・（１） ドップラーシフト＋ｆ、−ｆを受けた散乱光は、互いに
干渉し合って光検出器５９の受光面での明暗の変化をも
たらし、そのドップラー周波数Ｆは次の（２）式で与え
られる。

【０００７】 Ｆ＝２ｆ＝２ｖ ｓｉｎθ／λ ・・・（２） 従って、光検出器５９の出力信号の周波数（以下、ドッ
プラー周波数と呼ぶ）を測定すれば、（２）式に基づい
て移動体５７の移動速度ｖを求めることが出来る。

【０００８】上記従来例のようなレーザードップラー速
度計では、（２）式から明らかなようにドップラー周波
数Ｆはレーザーの波長λに反比例する。従って、レーザ
ードップラー速度計としては波長が安定したレーザー光
源５１としてＨｅ−Ｎｅ等のガスレーザーがよく使用さ
れるが、レーザー光源が大きく、また電源に高圧が必要
で、装置が大形化し高価になる。また、コンパクトディ
スク、ビデオディスク、光ファイバー通信等に使用され
ているレーザーダイオード（半導体レーザー）は超小型
で駆動も容易であるが温度依存性を有するという問題点
があった。

【０００９】この問題点を解消する従来のレーザードッ
プラー速度計としては、レーザ光源からのレーザー光を
回折格子に入射し、得られる回折光のうち、０次以外の
＋ｎ次、−ｎ次（ｎは１、２、・・・・）の２つの回折
光を２つの光束５５ａおよび５５ｂの成す角度と同じ交
差角で移動体５７に照射し、この移動体５７からの散乱
光をフォトディテクターで検出する方式が特開平４−２
３０１０２０号公報に開示されている。

【００１０】図８は格子ピッチｄなる透過型の回折格子
６０にレーザー光Ｉを該回折格子の配列方向ｔに垂直に
入射したときの回折例を示し、回折角θ0 は次式とな
る。

【００１１】ｓｉｎθ0 ＝ｍλ／ｄ ｍは回折次数（０、１、２・・・）、λは光の波長 このうち０次以外の±ｎ次光は次式で表せる。

【００１２】ｓｉｎθ0 ＝Ｉn λ／ｄ ・・・（３） ｎは１、２・・・ 図９は前記図７と同一部分には同一符号を付して重複説
明を省略した従来の他のレーザードップラー速度計の説
明図であり、回折格子６０で回折された２つの光束５５
ａおよび５５ｂをレンズ６１、６２ａによって、移動体
５７への入射角がθ°になるように照射した図であり、
６５は光学ベースである。

【００１３】光検出器５９のドップラー周波数Ｆは前記
（２）式および（３）式から Ｆ＝２Ｖｓｉｎθ0 ／λ＝２ｎＶ／ｄ ・・・（４） となり、レーザー光Ｉの波長λに依存せず、回折格子６
０の格子ピッチｄに反比例し、移動体５７の移動速度Ｖ
に比例する。格子ピッチｄは充分安定にしうるので、ド
ップラー周波数Ｆは移動体５７の移動速度のみに比例し
た周波数を得ることができる。

【００１４】上記の回折格子６０は透過型であるが、反
射型の回折格子にしても同様である。具体的には平行光
束５３の波長λ＝０．６８ｕｍ、直径１．２ｍｍ、回折
格子６０は格子ピッチ３．２ｕｍの透過型回折格子とす
ると、回折光は±１次回折光で回折角が１２°で出射す
る。上記２つの光束５５ａ，５５ｂを焦点距離ｆの凸レ
ンズ６１に入射すると、図示のような光束６３ａ，６３
ｂが得られる。

【００１５】この光束６３ａ，６３ｂを２ｆ離れた凸レ
ンズ群６２に入射すると、再び平行光６４ａ，６４ｂが
得られ、前述の回折格子６０からの回折角θと等しい角
度で直径１．２ｍｍのスポット径となって移動体５７に
入射する。この移動体５７からの散乱光を凸レンズ６２
および集光レンズ５８により効率よく光検出器５９上の
受光部５９ａへと集光させ、（５）式に示すドップラー
信号が含有された光信号を検出する。

【００１６】Ｆ＝２Ｖ／ｄ ・・・（５） ここで、レーザーダイオード１の波長λが変化したとす
ると、ｄｓｉｎθ＝λに対応して回折角θが変動する
が、トップラー信号は変動しない。

【００１７】また、この装置では２つの光束５５ａおよ
び５５ｂのスポット位置も不動にすることができる。す
なわち移動体５７を図９に示すように配置すると、移動
体５７上では２つの光束５５ａおよび５５ｂのスポット
位置が不動なので、スポット間の位置ズレは生ずること
なく、常に適正な交差状態を保つ。またａ＜ｂであるた
め、ｂは比較的長くなり、ワーキングディスタンスを大
きくすることができ、速度計設計の自由度が大きくな
る。

【００１８】図１０は±ｎ次光をミラー５６ａ，５６ｂ
によって、移動体５７への入射角がθ°になるように２
光束照射した図であり、前記図７と同一部分に同一符号
を重複説明を省略する。光検出器５９のドップラー周波
数Ｆは Ｆ＝２Ｖｓｉｎθ0 ／λ＝２ｎＶ／ｄ ・・・（６） となり、レーザ光Ｉの波長λに依存せず、回折格子６０
の格子ピッチｄに反比例し、移動体５７の速度に比例す
る。格子ピッチｄは充分安定し得るので、ドップラー周
波数Ｆは移動体５７の速度のみに比例した周波数を得る
ことが出来る。回折格子６０は反射型の回折格子にして
も同様である。

【００１９】図１１は前記図９の従来例において凸レン
ズ６２の代わりに２枚の平凸レンズ６２ａ，６２ｂを用
いた他の従来例を示すものである。

【００２０】

【発明が解決しようとしている問題点】上記従来のレー
ザドップラー速度計は、原理的にはドップラー周波数は
Ｆ＝２Ｖ／ｄと移動体５７の移動速度Ｖと回折格子６０
のピッチｄのみに依存するので、回折格子６０の素材に
例えば石英を使用した場合、測定精度は温度１°に対し
て５．２×１０-7しか変化せず、非常に高精度な測定を
可能にする。理想的には回折格子６０での回折角θ0 と
測定点での光束の交差角θn が等しければ誤差はほとん
ど生じない。

【００２１】しかしながら、回折角θ0 と交差角θn が
誤差を持っている場合、誤差角をθ0 ’とすると、各光
線の形成する干渉縞ピッチｐは以下のように表される。

【００２２】 ｐ＝λ／２ｓｉｎ（θ0 ＋θ0 ’） ・・・（７） また、レンズ６１と６２との位置関係が非常に敏感であ
り、レンズ６１と６２間の距離の最適値からのズレによ
り、表１のような角度誤差を生じ、レンズ保持部材をア
ルミニウム（Ａ１）とし、レーザダイオードの温度依存
性も考慮すると、温度変化±３０℃に対して±０．１％
の誤差を生じるという問題点があった。

【００２３】

【表１】 また、他の従来のレーザドップラー速度計は、温度によ
る測定精度の依存性が極めて少なく、高精度な速度測定
を実現しているが、一般的にスペックルパターンの流れ
による明暗の変化の周波数および移動体５７の透過率
（あるいは反射率）の変化の周波数は、前述の（２）式
で示されるドップラー周波数に比べて低周波であるた
め、光検出器の出力をハイパスフィルターに通して、低
周波数成分を電気的に除去し、ドップラー信号のみを取
り出す方法が用いられているが、移動体５７の速度が遅
くて、ドップラー周波数が低いと、低周波変動成分との
周波数差が小さくなり、ハイパスフィルターが使えず、
移動体の移動速度が測定できないという問題点が生じ
る。よって、移動体７の移動速度が０近傍である場合、
測定が不可能となる。

【００２４】また、このような構成のレーザードップラ
ー速度計では、フォトディテクター上では光の移動方向
による出力の差は現れず、移動方向を検知することも不
可能であり、測定可能範囲の制限により、用途が制限さ
れる。しかも、測定方向が干渉縞の形成される方向に限
定されるので、移動方向が一定でない移動体の高精度測
定には不適当であるなどの問題点があった。

【００２５】本発明は上記のような問題点を解消したレ
ンズ保持装置およびレーザードップラー速度計を得るこ
とを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るレ
ンズ保持機構は、第１および第２のレンズ系保持部品を
光学ベース部材とは熱膨張率の異なる物質とし、この２
つのレンズ系保持部品の前記光学ベース部材への固定点
と保持レンズ群間の距離の和と、前記２つのレンズ系保
持部品の前記光学ベース部材上での固定点間の距離を、
前記光学ベース部材の熱膨張率と前記レンズ系保持部品
の熱膨張率に比例させたことにより、２つのレンズ系保
持部品間の温度による位置変化をなくすことができる。

【００２７】請求項２の発明に係るレンズ保持機構は、
第１および第２のレンズ系保持部品の該第１のレンズ系
保持部品を光学ベース部材とは熱膨張率の異なる材質と
し、この第１のレンズ系保持部品の前記光学ベース部材
への固定点と保持レンズ群間の距離と、前記第１のレン
ズ系保持部品の該光学ベース部材上での固定点と前記第
２のレンズ系保持部品間の距離を、前記光学ベース部材
の熱膨張率と前記第１のレンズ系保持部品の熱膨張率に
比例させたことにより、上記請求項１の発明と同様の効
果が得られる。

【００２８】請求項３の発明に係るレーザードップラー
速度計は、発光素子からの光束を２分割する回折格子
と、この回折格子からの回折光を焦点距離の等しい第１
および第２のレンズ系により照射される被検部と、この
被検部からの反射光を受光して速度検出用のドップラー
信号を得る検出手段とを有し、前記第１および第２のレ
ンズ系間の距離を前記焦点距離の２倍にしたレーザード
ップラー速度計において、前記第１および第２のレンズ
系保持部品を光学ベース部材とは熱膨張率の異なる物質
とし、この２つのレンズ系保持部品の光学ベース部材へ
の固定点と保持レンズ群間の距離の和と、前記２つのレ
ンズ系保持部品の前記光学ベース部材上での固定点間の
距離を、前記光学ベース部材の熱膨張率と前記レンズ系
保持部品の熱膨張率に比例されたことにより、レンズ系
保持部材間の温度による位置変化のない、高精度なレー
ザードップラー速度計を得ることができる。

【００２９】請求項４の発明に係るレーザードップラー
速度計は、発光素子からの光束を２分割する回折格子
と、この回折格子からの回折光を焦点距離の等しい第１
および第２のレンズ系により照射される被検部と、この
被検部からの反射光を受光して速度検出用のドップラー
信号を出力する検出手段とを有し、前記第１および第２
のレンズ系間の距離を前記焦点距離の２倍にしたレーザ
ードップラー速度計において、第１および第２のレンズ
系保持部品の該第１のレンズ系保持部品を光学ベース部
材とは熱膨張率の異なる材質とし、この第１のレンズ系
保持部品の前記光学ベース部材への固定点と保持レンズ
群間の距離と、前記第１のレンズ系保持部品の該光学ベ
ース部材上での固定点と前記第２のレンズ系保持部品間
の距離を、前記光学ベース部材の熱膨張率と前記第１の
レンズ系保持部品の熱膨張率に比例させたことにより、
請求項３の発明と同様の効果が得られる。

【００３０】請求項５の発明に係るレーザードップラー
速度計は、発光素子から出射された光束をコリメートす
るコリメート手段と、このコリメートされた光束を少な
くとも２分割する光束分離手段と、この分割された光束
をさらに２分割する放射状回折格子を円形に設けたディ
スクと、このディスクを回転させる回転手段と、前記放
射状回折格子で回折、分割された光束を集光して複数対
の光束を移動物体に照射する照射手段と、この移動物体
に生じた干渉縞の散乱光を受光し電気信号に変換する複
数の受光素子とを備え、前記複数対の光束を前記放射状
回折格子上の複数点に照射して、前記移動物体上に異な
る方向性を持つ複数の干渉縞を形成させて該移動物体の
複数の速度成分を測定可能としたことにより、平面上の
あらゆる移動方向の検知が可能なレーザードップラー速
度計を得ることができる。

【００３１】請求項６の発明に係るレーザードップラー
速度計は、発光素子から出射された光束をコリメートす
るコリメート手段と、このコリメートされた光束を少な
くとも３分割する光束分離手段と、この分割された光束
をさらに２分割する放射状回折格子を円形に設けたディ
スクと、このディスクを回転させる回転手段と、前記放
射状回折格子で回折、分割された光束を集光して複数対
の光束のうち１対の光束を静止物体に照射する第１の照
射手段と、この静止物体上に生じた干渉縞の散乱光を受
光し電気信号に変換する第１の受光素子と、前記複数対
のうち残りの光束を移動物体に照射する第２の照射手段
と、この移動物体に生じた干渉縞の散乱光を受光し電気
信号に変換する複数の第２の受光素子とを備え、前記静
止物体上に生じた干渉縞を受光した前記第１の受光素子
からの出力を参照信号とし、前記移動物体上に異なる方
向性を持つ複数の干渉縞を形成させて該移動物体の複数
の速度成分を測定可能としたことにより、移動体の平面
上の運動は全て測定可能であり、流速計への応用も可能
である。

【００３２】

【実施例】

第１実施例 図１は本発明レンズ保持機構を適用したレーザードップ
ラー速度計の第１実施例を示す構成図であり、図１にお
いて、１はレーザーダイオード、２はコリメート手段と
してのレンズ、３はコリメート光、５ａ，５ｂは回折格
子１０による±１次回折光、７は移動体、７ａは測定方
向、９は受光素子、９ａは集光点、１３ａ，１３ｂはレ
ンズ２１による集光光束、１４ａ，１４ｂは移動体７に
照射する光束、３０，４０は高熱膨張率物質よりなるレ
ンズ系保持部品としてのレンズホルダ、５０は低熱膨張
率物質よりなる光学ベースである。

【００３３】レンズホルダ３０は固定点３０Ｐで、レン
ズホルダ４０は固定点４０Ｐでそれぞれ光学ベース５０
に固定されている。

【００３４】図中、レーザダイオード１から発生したレ
ーザ光束３はコリメータレンズ２により厳密にコリメー
タされている。２１は曲率１５．５７ｍｍ、厚さ３．６
ｍｍの両凸レンズであり、レンズホルダ３０に保持され
ている。２２ａ，２２ｂは曲率１５．５７ｍｍ、厚さ
５．６ｍｍの平凸レンズ群であり、レンズホルダ４０に
保持されている。これ等両凸レンズ２１、平凸レンズ群
２２ａ，２２ｂの焦点距離ｆは共に約１５ｍｍである。
距離ａはワーキングディスタンスｂを大きくするために
約１０ｍｍとして、ワーキングディスタンスｂを約２０
ｍｍに設定している。

【００３５】上記のような光学ベース５０はチタン（熱
膨張率α1 ＝８×１０-6）、上記レンズホルダ３０，４
０はアルミニュム（熱膨張率α2 ＝２４×１０-6）のよ
うに熱膨張率の異なる物質を使用した場合、（８）式を
満たすｘ，ｙ，ｚを設定すればよい。

【００３６】 （ｘ＋ｙ＋ｚ）×α1 ＝（ｘ＋ｙ）×α2 ・・・（８） ここで、ｘはレンズホルダー４０の固定点４０Ｐとレン
ズ２２ａ間の距離、ｙレンズホルダ３０の固定点３０Ｐ
とレンズ２１間の距離、ｚはレンズ２１とレンズ２２ａ
間の距離である。具体的には、本実施例ではｚ＝３０で
あるので、ｙ＝１０、ｘ＝５に設定すれば、上記の温度
変化による誤差がほぼ無くなり、環境変化による精度悪
化の極めて少ない非常に高精度なレーザードップラー速
度計を得ることが可能である。

【００３７】本実施例においてはレンズホルダ３０，４
０の両方をアルミニウム製としたが、このいずかれか一
方のみをアルミニウム製とすることも可能である。この
場合、図上の距離寸法ｘ、あるいはｙを１５に設定すれ
ばよい。

【００３８】第２実施例 図２、図３は本発明レーザードップラー速度計の第２実
施例を示す構成図であり、図２は平面図、図３は正面図
である。図２、図３において、レーザーダイオード２１
より出射された発散光束はコリメータレンズ２２により
平行光とされ、ビームスプリッター２３により光束ａ，
ｂに分割される。光束ｂはビームスプリッター２４によ
りさらに光束ｂ1 ，ｂ2 に分割され、ミラー２５ａ、ミ
ラー２５ｂによりディスク方向に反射され、ディスク２
０上に形成された回折格子２０ａ上の９０°ずれた点ｒ
1 ，ｒ2 に入射し回折される。

【００３９】光束ｂ1 の±１回折光ｂ1+1 、ｂ1-1 はレ
ンズ群２６ａ、光束ｂ2 の±１次回折光ｂ2+1 、ｂ2-1
はレンズ群２６ｂにより集束され、被検部としての移動
体Ｈ上の点Ｓ1 ，Ｓ2 に照射される。点Ｓ1 、Ｓ2 には
この時干渉縞が発生し、その干渉縞ピッチｐは ｐ＝λ／２ｓｉｎθ ・・・（９） で表される。点Ｓ1 ，Ｓ2 上に形成される干渉縞の方向
が９０°ずれたものになり、ディスク２０をモーターな
どの駆動装置（図示せず）で回転させれば、上記干渉縞
は Ｖ1 ＝ｒω ・・・（１０） なる速度で移動する。

【００４０】その散乱光を受光する光検出器（フォトデ
ィテクター）３０ａ，３０ｂでは、それぞれ移動体の水
平、垂直方向の速度成分Ｖh ，Ｖv に応じたドップラー
周波数信号Ｆh ，Ｆv 、 Ｆh ＝２（Ｖ1 ＋Ｖh ）／ｄ ・・・（１１−１） Ｆv ＝２（Ｖ1 ＋Ｖv ）／ｄ ・・・（１１−２） を出力する。

【００４１】一方、上記ビームスプリッタ２３で分離さ
れた他方の光束ａはミラー２５ｃによりディスク方向に
反射され、回折格子上の点ｒ3 に入射し、±１次回折光
ａ+1，ａ-1に分割される。光束ａ+1，ａ-1はレンズ群２
６ｃにより集束され、静止物体３１０に照射される。静
止物体３１上では式（９）で表されるピッチｐなる干渉
縞が生じ、この干渉縞の散乱光を光検出器３０ｃで受光
すると、ドップラー周波数信号Ｆr Ｆr ＝２Ｖ1 ／ｄ ・・・（１２） を出力する。

【００４２】このドップラー周波数信号Ｆr を参照信号
とし、式（５）と式（１０）、式（９）と式（１０）を
演算すると、 Ｖh ＝ｄ（Ｆh −Ｆr ）／２ ・・・（１３−１） Ｖr ＝ｄ（Ｆh −Ｆr ）／２ ・・・（１３−２） となり、移動体Ｈの速度成分が検出できる。この移動体
Ｈの速度測定は例えば図５に示す検出回路５０で行う。

【００４３】図４において、光検出器３０ａからの出力
信号を増幅器（ＡＭＰ）４１で増幅し、この増幅器４１
で増幅された信号をハイパスフィルター（ＨＰＦ）４２
を介して周波数−電圧変換器（以下、Ｆ／Ｖと略称す
る）４３へ入力する。このＦ／Ｎ４３は前記（１１−
１）式の周波数信号Ｆh に応じた電圧を出力する。

【００４４】一方、光検出器３０ｃからの出力信号は増
幅器４４で増幅し、この増幅器４４で増幅された信号を
ハイパスフィルター（ＨＰＦ）４５を介してＦ／Ｖ４６
へ入力する。Ｆ／Ｖ４６は前記（１２）式のドップラー
周波数信号Ｆr に応じた電圧を出力する。

【００４５】つぎに、差動増幅器４７ではＦ／Ｖ４３と
Ｆ／Ｖ４６の差の電圧を±の符号付きで出力する。この
出力電圧の絶対値は移動体Ｈの速度成分Ｖh の絶対値を
表し、±の符号は移動方向を表す。この方式によれば、
移動体Ｈを停止させてＶh ＝０のときに差動増幅器４７
の出力を０とするようにすれば、容易に基準点の調整が
行える。

【００４６】第３実施例 上記第２実施例では回転駆動するディスクに透過型回折
格子を用いたが、これを反射型回折格子にすることも可
能である。また、図５、図６のようにレンズ光学系では
なく、ミラー光学系を用いても同様の効果が得られる。
また相異なる４点に測定用レーザー光束を入射し、測定
を行えば、物体の回転運動を含む全ての平面上の運動を
測定することが可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
の発明によればベース部材とレンズホルダ部材とを熱膨
張率の異なる物質で構成したので、環境変化によるレン
ズ間距離の位置ズレを極めて少なくしたレンズ保持機構
が得られる。

【００４８】請求項３または４の発明は、上記レンズ保
持機構を適用したので、高精度なレーザードップラー速
度計を実現することができる。

【００４９】請求項５の発明によれば、回折格子を形成
したディスクを回転させ、この回折格子の相異なる２点
に光束を入射し、干渉縞を形成させるので、方向の違う
速度成分が検出可能であって、３６０°の移動方向につ
いて測定可能である。この結果、移動体の直線的でない
運動でも測定できる。

【００５０】請求項６によれば、４点測定を行うので、
移動体の平面上の運動は全て測定可能であり、従来難し
いとされていた流速計への応用も可能になるなどの効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明レンズ保持機構を適用したレーザードッ
プラー速度計の第１実施例を示す構成図

【図２】本発明レーザードップラー速度計の第２実施例
を示す平面図

【図３】第２実施例の正面図

【図４】第２実施例の検出回路を示すブロック図

【図５】本発明レーザードップラー速度計の第３実施例
を示す平面図

【図６】第３実施例の正面図

【図７】従来の第１のレーザードップラー速度計の説明
図

【図８】透過型回折格子に対し入射したレーザー光の回
折説明図

【図９】従来の第２のレーザードップラー速度計の説明
図

【図１０】回折光がミラーによって移動体への入射角が
θ°となるように２光束照射した図

【図１１】従来の第３のレーザードップラー速度計の説
明図

【符号の説明】

７ 移動体（被検部） ９ 検出手段 １０，２０ａ 回折格子 １３，１４ レンズ系保持部品 １５ 光学ベース部材 ２２ コリメートレンズ（コリメートする手段） ２６ａ，２６ｂ 照射手段 ３０ａ，３０ｂ 受光素子 Ｐ 固定点 Ｘ，Ｙ，Ｚ 距離 ｆ 焦点距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 泰彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 足羽 純 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 上田 伸治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１および第２のレンズ系保持部品を光
   学ベース部材とは熱膨張率の異なる物質とし、この２つ
   のレンズ系保持部品の前記光学ベース部材への固定点と
   保持レンズ群間の距離の和と、前記２つのレンズ系保持
   部品の前記光学ベース部材上での固定点間の距離を、前
   記光学ベース部材の熱膨張率と前記レンズ系保持部品の
   熱膨張率に比例させたことを特徴とするレンズ保持機
   構。
2. 【請求項２】 第１および第２のレンズ系保持部品の該
   第１のレンズ系保持部品を光学ベース部材とは熱膨張率
   の異なる材質とし、この第１のレンズ系保持部品の前記
   光学ベース部材への固定点と保持レンズ群間の距離と、
   前記第１のレンズ系保持部品の該光学ベース部材上での
   固定点と前記第２のレンズ系保持部品間の距離を、前記
   光学ベース部材の熱膨張率と前記第１のレンズ系保持部
   品の熱膨張率に比例させたことを特徴とするレンズ保持
   機構。
3. 【請求項３】 発光素子からの光束を２分割する回折格
   子と、この回折格子からの回折光を被検部に照射するた
   めの焦点距離の等しい第１及び第２のレンズ系と、この
   被検部からの反射光を受光して速度検出用のドップラー
   信号を得る検出手段とを有し、前記第１および第２のレ
   ンズ系間の距離を前記焦点距離の２倍にしたレーザード
   ップラー速度計において、前記第１および第２のレンズ
   系保持部品を光学ベース部材とは熱膨張率の異なる物質
   とし、この２つのレンズ系保持部品の光学ベース部材へ
   の固定点と保持レンズ群間の距離の和と、前記２つのレ
   ンズ系保持部品の前記光学ベース部材上での固定点間の
   距離を、前記光学ベース部材の熱膨張率と前記レンズ系
   保持部品の熱膨張率に比例されたことを特徴とするレー
   ザードップラー速度計。
4. 【請求項４】 発光素子からの光束を２分割する回折格
   子と、この回折格子からの回折光を被検部に照射するた
   めの焦点距離の等しい第１及び第２のレンズ系と、この
   被検部からの反射光を受光して速度検出用のドップラー
   信号を得る検出手段とを有し、前記第１および第２のレ
   ンズ系間の距離を前記焦点距離の２倍にしたレーザード
   ップラー速度計において、前記第１および第２のレンズ
   系保持部品の該第１のレンズ系保持部品を光学ベース部
   材とは熱膨張率の異なる材質とし、この第１のレンズ系
   保持部品の前記光学ベース部材への固定点と保持レンズ
   群間の距離と、前記第１のレンズ系保持部品の該光学ベ
   ース部材上での固定点と前記第２のレンズ系保持部品間
   の距離を、前記光学ベース部材の熱膨張率と前記第１の
   レンズ系保持部品の熱膨張率に比例させたことを特徴と
   するレーザードップラー速度計。
5. 【請求項５】 発光素子から出射された光束をコリメー
   トするコリメート手段と、このコリメートされた光束を
   少なくとも２分割する光束分離手段と、この分割された
   光束をさらに２分割する放射状回折格子を円形に設けた
   ディスクと、このディスクを回転させる回転手段と、前
   記放射状回折格子で回折、分割された光束を集光して複
   数対の光束を移動物体に照射する照射手段と、この移動
   物体に生じた干渉縞の散乱光を受光し電気信号に変換す
   る複数の受光素子とを備え、前記複数対の光束を前記放
   射状回折格子上の複数点に照射して、前記移動物体上に
   異なる方向性を持つ複数の干渉縞を形成させて該移動物
   体の複数の速度成分を測定可能としたことを特徴とする
   レーザードップラー速度計。
6. 【請求項６】 発光素子から出射された光束をコリメー
   トするコリメート手段と、このコリメートされた光束を
   少なくとも３分割する光束分離手段と、この分割された
   光束をさらに２分割する放射状回折格子を円形に設けた
   ディスクと、このディスクを回転させる回転手段と、前
   記放射状回折格子で回折、分割された光束を集光して複
   数対の光束のうち１対の光束を静止物体に照射する第１
   の照射手段と、この静止物体上に生じた干渉縞の散乱光
   を受光し電気信号に変換する第１の受光素子と、前記複
   数対のうち残りの光束を移動物体に照射する第２の照射
   手段と、この移動物体に生じた干渉縞の散乱光を受光し
   電気信号に変換する複数の第２の受光素子とを備え、前
   記静止物体上に生じた干渉縞を受光した前記第１の受光
   素子からの出力を参照信号とし、前記移動物体上に異な
   る方向性を持つ複数の干渉縞を形成させて該移動物体の
   複数の速度成分を測定可能としたことを特徴とするレー
   ザードップラー速度計。