JPH0710507Y2 - レーザドップラ速度計 - Google Patents
レーザドップラ速度計Info
- Publication number
- JPH0710507Y2 JPH0710507Y2 JP1985133795U JP13379585U JPH0710507Y2 JP H0710507 Y2 JPH0710507 Y2 JP H0710507Y2 JP 1985133795 U JP1985133795 U JP 1985133795U JP 13379585 U JP13379585 U JP 13379585U JP H0710507 Y2 JPH0710507 Y2 JP H0710507Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- optical path
- light
- reflecting
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はレーザドップラ速度計に関する。
［従来の技術］ レーザドップラ速度計とは、例えばレーザ光を被測定物
に二方向から照射し、そのレーザ光の反射光の干渉に基
づいて被測定物の速度を測定するものである。このよう
な装置は二方向から照射されるレーザ光の周波数が同一
であると、被測定物の移動方向が検出できないので、方
向を知るためには異なる周波数のレーザ光が出力できな
くてはならない。これを実現する装置として、出力され
てきたレーザ光の一部をブラッグセル等の素子で回折さ
せ、周波数が数十MHz変調したレーザ光を取り出し、変
調していないレーザ光とともに用いるものがあった。
に二方向から照射し、そのレーザ光の反射光の干渉に基
づいて被測定物の速度を測定するものである。このよう
な装置は二方向から照射されるレーザ光の周波数が同一
であると、被測定物の移動方向が検出できないので、方
向を知るためには異なる周波数のレーザ光が出力できな
くてはならない。これを実現する装置として、出力され
てきたレーザ光の一部をブラッグセル等の素子で回折さ
せ、周波数が数十MHz変調したレーザ光を取り出し、変
調していないレーザ光とともに用いるものがあった。
［考案が解決しようとする問題点］ ところがブラッグセル等は高価であるとともに、レーザ
光の変調効率は最大でも50％と低いものであり、必要な
光度を得るには、レーザドップラ速度計自体を大型化し
なければならず、エネルギー的にも無駄となった。
光の変調効率は最大でも50％と低いものであり、必要な
光度を得るには、レーザドップラ速度計自体を大型化し
なければならず、エネルギー的にも無駄となった。
更に、変調は一次回折により行なわれるが、変調されな
い零次回折光との角度が小さく、分離するのに、レーザ
光出力部が小型でも数十cmの距離を必要として装置全体
の小型化が不可能となり、その機動体を低下させてい
た。又、製作時、ブラッグセルの光軸合わせも困難であ
った。
い零次回折光との角度が小さく、分離するのに、レーザ
光出力部が小型でも数十cmの距離を必要として装置全体
の小型化が不可能となり、その機動体を低下させてい
た。又、製作時、ブラッグセルの光軸合わせも困難であ
った。
また、用途に応じてはレーザ光の周波数を所望の値に変
更したい場合がある。しかし、周波数を変更できたとし
てもいかなる周波数に変更されたかが判明しなくては、
被測定物の速度・方向は計算できない。レーザ光の周波
数自体を測定するためには、精密な装置や処理を必要と
する。このため周波数を所望の値に変更することを考え
ると、装置の小型化は不可能であった。
更したい場合がある。しかし、周波数を変更できたとし
てもいかなる周波数に変更されたかが判明しなくては、
被測定物の速度・方向は計算できない。レーザ光の周波
数自体を測定するためには、精密な装置や処理を必要と
する。このため周波数を所望の値に変更することを考え
ると、装置の小型化は不可能であった。
本考案は上記問題を解決し、製作が容易であり、コンパ
クトで変調効率が高くエネルギーを無駄にせず、かつ高
価なブラッグセル等を用いない、二種の周波数のレーザ
光を出力し、かつその内の一種の周波数が任意に選択で
きるとともにその変更した周波数が自動的に速度・方向
の算出に組み込まれるレーザドップラ速度計を提供する
ことを目的とする。
クトで変調効率が高くエネルギーを無駄にせず、かつ高
価なブラッグセル等を用いない、二種の周波数のレーザ
光を出力し、かつその内の一種の周波数が任意に選択で
きるとともにその変更した周波数が自動的に速度・方向
の算出に組み込まれるレーザドップラ速度計を提供する
ことを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 即ち、本考案のレーザドップラ速度計は、 二枚の反射鏡の間にレーザ材料を配置し、上記二枚の反
射鏡間の第一の光路にて光の増幅および共振を行なわせ
てレーザ光を発振するとともに、発振されたレーザ光を
被測定物に二方向から照射し、その反射光の干渉に基づ
いて被測定物の速度を測定するレーザドップラ速度計に
おいて、 上記第一の光路上に配設され、光を一部分、上記第一の
光路から導出する部分反射手段と、 上記部分反射手段により導出された光を上記部分反射手
段へ反射することにより第二の光路を形成する第三の反
射鏡と、 該第三の反射鏡と上記部分反射手段との距離を調整する
距離調整手段と、 上記第一の光路と第二の光路とでそれぞれ発振されたレ
ーザ光を分離して、被測定物に二方向から照射する分離
照射手段と、 被測定物からの反射光の干渉周波数と上記距離調整手段
の距離調整量とに基づいて被測定物の速度および方向を
算出する測定手段と、 を設けたことを特徴とする。
射鏡間の第一の光路にて光の増幅および共振を行なわせ
てレーザ光を発振するとともに、発振されたレーザ光を
被測定物に二方向から照射し、その反射光の干渉に基づ
いて被測定物の速度を測定するレーザドップラ速度計に
おいて、 上記第一の光路上に配設され、光を一部分、上記第一の
光路から導出する部分反射手段と、 上記部分反射手段により導出された光を上記部分反射手
段へ反射することにより第二の光路を形成する第三の反
射鏡と、 該第三の反射鏡と上記部分反射手段との距離を調整する
距離調整手段と、 上記第一の光路と第二の光路とでそれぞれ発振されたレ
ーザ光を分離して、被測定物に二方向から照射する分離
照射手段と、 被測定物からの反射光の干渉周波数と上記距離調整手段
の距離調整量とに基づいて被測定物の速度および方向を
算出する測定手段と、 を設けたことを特徴とする。
上記レーザ材料とは、外部からのエネルギー供給により
ポンピングされて、透過する光を増幅するものであり、
固体レーザではルビー，ガラス,YAG等、ガスレーザでは
Ar,CO2,He−Ne等である。
ポンピングされて、透過する光を増幅するものであり、
固体レーザではルビー，ガラス,YAG等、ガスレーザでは
Ar,CO2,He−Ne等である。
上記部分反射手段とは、例えば、一方向の偏光は通過さ
せ、それと直角方向の偏光は反射する。偏光ビームスプ
リッタ等の手段である。
せ、それと直角方向の偏光は反射する。偏光ビームスプ
リッタ等の手段である。
［作用］ 二枚の反射鏡により規定された増幅のための光路に、そ
の光の一部を部分反射手段でその光路外へ導出し、更に
その光を第三の反射鏡にて部分反射手段に戻すことによ
り、上記二枚の反射鏡の間の第一の光路を加えて、その
内の一方の反射鏡と第三の反射鏡との間の第二の光路が
形成される。
の光の一部を部分反射手段でその光路外へ導出し、更に
その光を第三の反射鏡にて部分反射手段に戻すことによ
り、上記二枚の反射鏡の間の第一の光路を加えて、その
内の一方の反射鏡と第三の反射鏡との間の第二の光路が
形成される。
レーザ光の周波数は光路の長さをＬ（ｍ）とするとC/2L
（HZ）（Ｃ＝光速）で表わされる。従って第一の光路長
をL1とし第二の光路長をL2とすると、レーザ材料は、同
一であるので、中心周波数f0以外に、 f1＝f0±C/2L1, f2＝f0±C/2L2というレーザ周波数でも発振する。|f2−
f1|が最小となるのは、（C/2L2）−（C/2L1）の時であ
り、周波数が（C/2L1・L2）・（|L1−L2|）シフトし
た、２つのレーザ光が、発振出力することになる。
（HZ）（Ｃ＝光速）で表わされる。従って第一の光路長
をL1とし第二の光路長をL2とすると、レーザ材料は、同
一であるので、中心周波数f0以外に、 f1＝f0±C/2L1, f2＝f0±C/2L2というレーザ周波数でも発振する。|f2−
f1|が最小となるのは、（C/2L2）−（C/2L1）の時であ
り、周波数が（C/2L1・L2）・（|L1−L2|）シフトし
た、２つのレーザ光が、発振出力することになる。
第三の反射鏡と上記部分反射手段との間は、その距離が
距離調整手段により調整可能である。従って、第二の光
路長L2に基づく上述の周波数は可変となる。
距離調整手段により調整可能である。従って、第二の光
路長L2に基づく上述の周波数は可変となる。
分離照射手段により照射された結果として、被測定物か
ら反射されてくる反射光の干渉周波数と距離調整手段の
距離調整量とから、測定手段が被測定物の速度と方向と
を算出する。距離調整手段の距離調整量は第二の光路長
L2を調整するものである。この光路長L2は、上記式に示
すごとく、周波数に直接関連するパラメータであること
から、距離調整量によりレーザ光の周波数は一義的に決
定される。従って、距離調整量はレーザ光の周波数の代
わりに用いることができる。しかもこの距離調整量は、
レーザ光の周波数を測定する場合と異なり、簡単に得ら
れるパラメータである。
ら反射されてくる反射光の干渉周波数と距離調整手段の
距離調整量とから、測定手段が被測定物の速度と方向と
を算出する。距離調整手段の距離調整量は第二の光路長
L2を調整するものである。この光路長L2は、上記式に示
すごとく、周波数に直接関連するパラメータであること
から、距離調整量によりレーザ光の周波数は一義的に決
定される。従って、距離調整量はレーザ光の周波数の代
わりに用いることができる。しかもこの距離調整量は、
レーザ光の周波数を測定する場合と異なり、簡単に得ら
れるパラメータである。
次に本考案の実施例について説明する。本考案はこれに
限るものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲で、
種々の態様で実施可能である。
限るものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲で、
種々の態様で実施可能である。
［実施例］ 図はレーザドップラ速度計１の一実施例の要部構成図を
表わしている。レーザドップラ速度計１は、レーザ光出
力部２と照射部３と測定部４とから構成されている。レ
ーザ光出力部２は本考案のレーザ光出力装置の一態様を
示すものである。その構成は、部分反射鏡7,増幅部8,全
反射鏡9,偏光ビームスプリッタ10,全反射鏡（第三の反
射鏡に該当）11を備えている。上記部分反射鏡7,増幅部
８及び全反射鏡９にて第一の共振部を構成し、更に部分
反射鏡7,増幅部８、偏光ビームスプリッタ10及び全反射
鏡11にて第二の共振部を構成している。上記増幅部８
は、丸棒状YAG製レーザ材料8a,励起用のポンピングラン
プ8b,ポンピングランプ8bに電力を供給する電源8c及び
上記レーザ材料8aとポンピングランプ8bとを各焦点に配
置している内面が楕円周面である楕円筒状の集光器8dと
から構成されている。
表わしている。レーザドップラ速度計１は、レーザ光出
力部２と照射部３と測定部４とから構成されている。レ
ーザ光出力部２は本考案のレーザ光出力装置の一態様を
示すものである。その構成は、部分反射鏡7,増幅部8,全
反射鏡9,偏光ビームスプリッタ10,全反射鏡（第三の反
射鏡に該当）11を備えている。上記部分反射鏡7,増幅部
８及び全反射鏡９にて第一の共振部を構成し、更に部分
反射鏡7,増幅部８、偏光ビームスプリッタ10及び全反射
鏡11にて第二の共振部を構成している。上記増幅部８
は、丸棒状YAG製レーザ材料8a,励起用のポンピングラン
プ8b,ポンピングランプ8bに電力を供給する電源8c及び
上記レーザ材料8aとポンピングランプ8bとを各焦点に配
置している内面が楕円周面である楕円筒状の集光器8dと
から構成されている。
上述したごとく、両共振部の光路が、一部異なってい
る。このことにより、その光路長を異ならしめて設定す
ることが可能である。その結果、出力されるレーザ光の
周波数を２種類とすることができる。
る。このことにより、その光路長を異ならしめて設定す
ることが可能である。その結果、出力されるレーザ光の
周波数を２種類とすることができる。
又、上記第二の共振部における全反射鏡11は圧電素子11
aに連結され支持されているため、圧電素子制御部12に
よる印加電圧の調節にて、光軸方向に移動可能である。
そのため、第二の光路長が可変となり、出力されるレー
ザ光の周波数を調節することができる。
aに連結され支持されているため、圧電素子制御部12に
よる印加電圧の調節にて、光軸方向に移動可能である。
そのため、第二の光路長が可変となり、出力されるレー
ザ光の周波数を調節することができる。
前述したごとく、レーザ光の周波数は反射鏡の間隔をＬ
（ｍ）とするとC/2L（Hz）（Ｃ＝光速）で表わされる。
従って反射鏡７と反射鏡９との間隔をL1とし反射鏡７と
反射鏡11との間隔をL2とすると、レーザ材料8aは、同一
であるので、中心周波数f0以外に、 周波数f1（＝f0±C/2L1）， 周波数f2（＝f0±C/2L2）というレーザ周波数でも発振
している。|f2−f1|が最小となるのは、 （C/2L2）−（C/2L1）の時であり、周波数が（C/2L1・L
2）・（|L1−L2|）シフトした、２つのレーザ光が、発
振出力することになる。圧電素子制御部12によりL1−L2
を適当に選ぶことにより、所望の周波数差で発振出力す
ることができる。
（ｍ）とするとC/2L（Hz）（Ｃ＝光速）で表わされる。
従って反射鏡７と反射鏡９との間隔をL1とし反射鏡７と
反射鏡11との間隔をL2とすると、レーザ材料8aは、同一
であるので、中心周波数f0以外に、 周波数f1（＝f0±C/2L1）， 周波数f2（＝f0±C/2L2）というレーザ周波数でも発振
している。|f2−f1|が最小となるのは、 （C/2L2）−（C/2L1）の時であり、周波数が（C/2L1・L
2）・（|L1−L2|）シフトした、２つのレーザ光が、発
振出力することになる。圧電素子制御部12によりL1−L2
を適当に選ぶことにより、所望の周波数差で発振出力す
ることができる。
共振・増幅されたレーザ光は、部分反射鏡７より、照射
部３へ出力される。照射部３では、レーザ光は、まず、
偏光ビームスプリッタ14に入射する。ここでは、レーザ
光出力部２の第一の光路で共振・増幅されたレーザ光
は、そのまま透過し、光ファイバー15を介して、送光用
光プローブ16より回転する被測定体17上に照射される。
一方、レーザ光出力部２の第二の光路で共振・増幅され
たレーザ光は、偏光ビームスプリッタ14にて直角に反射
され、更に、プリズム18と光ファイバー19とを介して送
光用光プローブ20より回転する被測定体17上に照射され
る。このように偏光ビームスプリッタ14により、反射鏡
７と反射鏡９との間の共振で図の表面に対し水平偏光、
反射鏡７と反射鏡11との間の共振で垂直偏光のレーザ光
を発振させるので、（C/2L1・L2）・（|L1−L2|）だけ
差のある２つのレーザ光を照射部３の偏光ビームスプリ
ッタ14で100％近い効率で分離可能となる。
部３へ出力される。照射部３では、レーザ光は、まず、
偏光ビームスプリッタ14に入射する。ここでは、レーザ
光出力部２の第一の光路で共振・増幅されたレーザ光
は、そのまま透過し、光ファイバー15を介して、送光用
光プローブ16より回転する被測定体17上に照射される。
一方、レーザ光出力部２の第二の光路で共振・増幅され
たレーザ光は、偏光ビームスプリッタ14にて直角に反射
され、更に、プリズム18と光ファイバー19とを介して送
光用光プローブ20より回転する被測定体17上に照射され
る。このように偏光ビームスプリッタ14により、反射鏡
７と反射鏡９との間の共振で図の表面に対し水平偏光、
反射鏡７と反射鏡11との間の共振で垂直偏光のレーザ光
を発振させるので、（C/2L1・L2）・（|L1−L2|）だけ
差のある２つのレーザ光を照射部３の偏光ビームスプリ
ッタ14で100％近い効率で分離可能となる。
こうして、被測定体17からの反射光は、受光用プローブ
21及び光ファイバー22を介して測定部４へ入射する。２
種の周波数の反射光は干渉を生じ、まず光電変換器23に
て干渉の波が電圧又は電流信号に変換される。次に上記
信号が周波数測定部24に入力され、その周波数が測定さ
れる。次にその周波数のデータと、圧電素子制御部12に
よる圧電素子への印加電圧の値とに基づき、被測定体17
の回転速度とその方向とが演算・決定される。
21及び光ファイバー22を介して測定部４へ入射する。２
種の周波数の反射光は干渉を生じ、まず光電変換器23に
て干渉の波が電圧又は電流信号に変換される。次に上記
信号が周波数測定部24に入力され、その周波数が測定さ
れる。次にその周波数のデータと、圧電素子制御部12に
よる圧電素子への印加電圧の値とに基づき、被測定体17
の回転速度とその方向とが演算・決定される。
上述のごとく、本実施例は、一つのレーザ光の増幅部８
で二種の周波数のレーザ光を出力でき又、全反射鏡11が
可動であるため、周波数を任意に変更できる。又、ブラ
ッグセルを利用したものと異なり、周波数の変調はほぼ
100％であり、ロスが少ない。更に周波数を変調したレ
ーザ光の分離のためのスペースが必要ないので、コンパ
クトな設計とすることができる。
で二種の周波数のレーザ光を出力でき又、全反射鏡11が
可動であるため、周波数を任意に変更できる。又、ブラ
ッグセルを利用したものと異なり、周波数の変調はほぼ
100％であり、ロスが少ない。更に周波数を変調したレ
ーザ光の分離のためのスペースが必要ないので、コンパ
クトな設計とすることができる。
本実施例では、全反射鏡11を移動させる手段として、圧
電素子（例えばPbZrO3−PbTiO3固溶体）を用いたが、リ
ニアな移動手段、例えばマイクロメータ，リニアソレノ
イド等を用いてもよい。
電素子（例えばPbZrO3−PbTiO3固溶体）を用いたが、リ
ニアな移動手段、例えばマイクロメータ，リニアソレノ
イド等を用いてもよい。
上記実施例において、圧電素子11aおよび圧電素子制御
部12が距離調整手段に該当し、圧電素子制御部12による
圧電素子11aへの印加電圧の値が距離調整量に該当し、
照射部３が分離照射手段に該当し、測定部４が測定手段
に該当する。
部12が距離調整手段に該当し、圧電素子制御部12による
圧電素子11aへの印加電圧の値が距離調整量に該当し、
照射部３が分離照射手段に該当し、測定部４が測定手段
に該当する。
［考案の効果］ 本考案のレーザドップラ速度計は、部分反射手段により
光路を分岐し、２つの光路で共振させていることから、
２種の周波数のレーザ光を容易に高効率に出力すること
ができ、ブラッグセルのような問題点もなく、エネルギ
ーを無駄にせず装置も小型で製作容易かつ移動容易なも
のとなる。
光路を分岐し、２つの光路で共振させていることから、
２種の周波数のレーザ光を容易に高効率に出力すること
ができ、ブラッグセルのような問題点もなく、エネルギ
ーを無駄にせず装置も小型で製作容易かつ移動容易なも
のとなる。
更に、２種の周波数の一つが任意に選択でき、用途に応
じて適切な周波数の組合せを設定することができる。ま
た、その周波数は距離調整量を介して自動的に速度・方
向の算出に組み込まれる。しかも距離調整量は簡単に得
られるパラメータであり、レーザ光周波数を測定する場
合に比べれば装置が簡単である。
じて適切な周波数の組合せを設定することができる。ま
た、その周波数は距離調整量を介して自動的に速度・方
向の算出に組み込まれる。しかも距離調整量は簡単に得
られるパラメータであり、レーザ光周波数を測定する場
合に比べれば装置が簡単である。
図面は本考案の一実施例の要部構成図を表わす。 １…レーザドップラ速度計 ２…レーザ光出力部、３…照射部 ４…測定部、７…部分反射鏡 ８…増幅部 9,11…全反射鏡 10…偏光ビームスプリッタ 11a…圧電素子、12…圧電素子制御部
Claims (2)
- 【請求項１】二枚の反射鏡の間にレーザ材料を配置し、
上記二枚の反射鏡間の第一の光路にて光の増幅および共
振を行なわせてレーザ光を発振するとともに、発振され
たレーザ光を被測定物に二方向から照射し、その反射光
の干渉に基づいて被測定物の速度を測定するレーザドッ
プラ速度計において、 上記第一の光路上に配設され、光を一部分、上記第一の
光路から導出する部分反射手段と、 上記部分反射手段により導出された光を上記部分反射手
段へ反射することにより第二の光路を形成する第三の反
射鏡と、 該第三の反射鏡と上記部分反射手段との距離を調整する
距離調整手段と、 上記第一の光路と第二の光路とでそれぞれ発振されたレ
ーザ光を分離して、被測定物に二方向から照射する分離
照射手段と、 被測定物からの反射光の干渉周波数と上記距離調整手段
の距離調整量とに基づいて被測定物の速度および方向を
算出する測定手段と、 を設けたことを特徴とするレーザドップラ速度計。 - 【請求項２】部分反射手段が、偏光ビームスプリッタで
ある実用新案登録請求の範囲第１項記載のレーザドップ
ラ速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985133795U JPH0710507Y2 (ja) | 1985-08-31 | 1985-08-31 | レーザドップラ速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985133795U JPH0710507Y2 (ja) | 1985-08-31 | 1985-08-31 | レーザドップラ速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6242267U JPS6242267U (ja) | 1987-03-13 |
| JPH0710507Y2 true JPH0710507Y2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=31034433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985133795U Expired - Lifetime JPH0710507Y2 (ja) | 1985-08-31 | 1985-08-31 | レーザドップラ速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710507Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6295497B2 (ja) * | 2014-09-08 | 2018-03-20 | キリンテクノシステム株式会社 | 回転検出装置および該回転検出装置を備えた検査装置 |
| JP6659491B2 (ja) * | 2016-07-27 | 2020-03-04 | 株式会社エー・アンド・デイ | エンジン試験装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60145682A (ja) * | 1984-01-09 | 1985-08-01 | Komatsu Ltd | ２波長同時掃引可能な２波長発振レ−ザ |
| JPS61287189A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ装置 |
-
1985
- 1985-08-31 JP JP1985133795U patent/JPH0710507Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6242267U (ja) | 1987-03-13 |
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