JPS60243583A - レ−ザドツプラ速度計 - Google Patents
レ−ザドツプラ速度計Info
- Publication number
- JPS60243583A JPS60243583A JP9852284A JP9852284A JPS60243583A JP S60243583 A JPS60243583 A JP S60243583A JP 9852284 A JP9852284 A JP 9852284A JP 9852284 A JP9852284 A JP 9852284A JP S60243583 A JPS60243583 A JP S60243583A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moving direction
- moving
- parallel
- photodetector
- reflected
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01P3/366—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light by using diffraction of light
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (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】
〔技術分野〕
本発明は、物体あるいは流体の移動速度を非接触に検出
するレーザドツプラ速度計（関するものである。
するレーザドツプラ速度計（関するものである。
物体あるいは流体の移動速度を、非接触状態で高精度に
検出する装置として、従来からレーザドツプラ速度計が
使用されている。レーザドツプラ速度計とは１周知のよ
うに、移動物体を照射すると、物体による散乱光の周波
数が、物体の移動速度に比例して偏移（ドツプラシフト
）する効果（ドツプラ効果）を利用して、物体の移動速
度を検出する装置である。このような装置として、従来
から第１図に示すような構成の装置がある。図において
、１はレーザ光源（たとえば半導体レーザ）、２はコリ
メータレンズ、３は平行光束、４はビームスプリッタ、
５ 、５’は分割された２本の平行光束、６．６′は
ミラー、７は速度Ｖで図示矢印方向に移動しつつある物
体、８はこの物体によシ反射された散乱光を検出する光
検出器である。
検出する装置として、従来からレーザドツプラ速度計が
使用されている。レーザドツプラ速度計とは１周知のよ
うに、移動物体を照射すると、物体による散乱光の周波
数が、物体の移動速度に比例して偏移（ドツプラシフト
）する効果（ドツプラ効果）を利用して、物体の移動速
度を検出する装置である。このような装置として、従来
から第１図に示すような構成の装置がある。図において
、１はレーザ光源（たとえば半導体レーザ）、２はコリ
メータレンズ、３は平行光束、４はビームスプリッタ、
５ 、５’は分割された２本の平行光束、６．６′は
ミラー、７は速度Ｖで図示矢印方向に移動しつつある物
体、８はこの物体によシ反射された散乱光を検出する光
検出器である。
つぎに、動作を説明する。レーザ光源１から出射した光
束は、コリメータレンズ２によって有限な大きさをもっ
た平行光束３となり、ビームスプリッタ４によって２光
束５．５′に分割され、ミラー６．６’で反射されたの
ち、速度Ｖで移動している物体７に、入射角θで２光束
入射する。物体７表面で反射された散乱光は、光検出器
８で検出される。この２光束５．５′による反射散乱光
の周波数は、物体７の移動速度に比例して、各々十Δｆ
。
束は、コリメータレンズ２によって有限な大きさをもっ
た平行光束３となり、ビームスプリッタ４によって２光
束５．５′に分割され、ミラー６．６’で反射されたの
ち、速度Ｖで移動している物体７に、入射角θで２光束
入射する。物体７表面で反射された散乱光は、光検出器
８で検出される。この２光束５．５′による反射散乱光
の周波数は、物体７の移動速度に比例して、各々十Δｆ
。
−Δｆのドツプラシフトを受ける。上記Δｆは、次式＋
１１により表わされる。
１１により表わされる。
Δｆ＝ｖＳＬｒＩθ／λ ・・・・・・・・・・・・（
１）ここに、λはレーザ光の波長である。
１）ここに、λはレーザ光の波長である。
そして、光検出器８の出力周波数Ｆは、Ｆ＝２Δｆ＝２
ｖｓｉｎθ／λ ・・・・・・・・・・・・（２）によ
り与えられる。式（２）から、スペクトルアナライザな
どにより周波数Ｆを測定すれば、物体７の移動速度Ｖが
められる。
ｖｓｉｎθ／λ ・・・・・・・・・・・・（２）によ
り与えられる。式（２）から、スペクトルアナライザな
どにより周波数Ｆを測定すれば、物体７の移動速度Ｖが
められる。
以上のような原理に基づいて構成されている従来のレー
ザドツプラ速度計においては、以下に述べる理由により
、光検出器８の出力信号の８１Ｎ値が低いという欠点が
あった。
ザドツプラ速度計においては、以下に述べる理由により
、光検出器８の出力信号の８１Ｎ値が低いという欠点が
あった。
すなわち、式（１）からも明らかなように、移動速度Ｖ
を精度良く測定するためＫは、入射角θに拡がシがない
ことが必要である。そのため、２本の入射光５．５′は
平行光束であることが必要である。
を精度良く測定するためＫは、入射角θに拡がシがない
ことが必要である。そのため、２本の入射光５．５′は
平行光束であることが必要である。
物体７面上に直径ｄのレーザ平行光束を照射すると、反
射散乱光は、不規則な斑点状のいわゆるスペクトルパタ
ーンを形成し、物体７面から距離したけ離れた光検出器
８の面上でのスペクトルパターンの平均直径りは、 ＤωλＬ／ｄ ・・・・・・・・・・・・１３）で表わ
されることが知られている。すなわち、有限な大きさで
ある直径ｄの平行光束および有限な距離゛Ｌのために、
光検出面上のスペックルは大きくならず、有効な感度を
得るた、めに、有限な大きさをもっている光検出面上で
は、多数のスペックルが形成されているごとになシ、そ
のため、光検出器８の出力は、例えば第２図に示すよう
に、直流成分に対して、交流成分（ドツプラ変調分）の
小さい、つまりＳ／’Ｈの低い信号になるという欠点が
あった。
射散乱光は、不規則な斑点状のいわゆるスペクトルパタ
ーンを形成し、物体７面から距離したけ離れた光検出器
８の面上でのスペクトルパターンの平均直径りは、 ＤωλＬ／ｄ ・・・・・・・・・・・・１３）で表わ
されることが知られている。すなわち、有限な大きさで
ある直径ｄの平行光束および有限な距離゛Ｌのために、
光検出面上のスペックルは大きくならず、有効な感度を
得るた、めに、有限な大きさをもっている光検出面上で
は、多数のスペックルが形成されているごとになシ、そ
のため、光検出器８の出力は、例えば第２図に示すよう
に、直流成分に対して、交流成分（ドツプラ変調分）の
小さい、つまりＳ／’Ｈの低い信号になるという欠点が
あった。
本発明は、以上のような問題点にかんがみてなされたも
ので、上記のような欠点を解消して、高精度でかつ高い
８／Ｎ値を得るレーザドツプラ速度計を提供しようとす
るものであ、る。
ので、上記のような欠点を解消して、高精度でかつ高い
８／Ｎ値を得るレーザドツプラ速度計を提供しようとす
るものであ、る。
以下に本発明を図面に基づいて説明する。第３図、第５
図、第６図、第７図は、それぞれ本発明のレーザドツプ
ラ速度計の各実施例の構成図で。
図、第６図、第７図は、それぞれ本発明のレーザドツプ
ラ速度計の各実施例の構成図で。
いずれも、第１図従来例と同一（相当）構成は同一符号
で示し、重複説明は省略する。第３図において、９は移
動物体７の楓動方向（図示矢印）と直角な方向に屈折力
を有し、移動方向にはほとんど屈折力を有しない円筒レ
ンズで、移動物体面上を焦点とするような位置に配設し
である。
で示し、重複説明は省略する。第３図において、９は移
動物体７の楓動方向（図示矢印）と直角な方向に屈折力
を有し、移動方向にはほとんど屈折力を有しない円筒レ
ンズで、移動物体面上を焦点とするような位置に配設し
である。
つぎに本実施例の動作を説明する。レーザ光源１から出
射した光束は、コリメータレンズ２によって平行光束３
となったのち１円筒レンズ９を通過して、ビームスプリ
ッタ４により２光束に分割され、ミラー６．６′を介し
て移動方向と直角な方向に集光し、移動方向には平行な
ままの状態で物体７面を照射する。すなわち、物体７面
を線状に照射する。そして物体７からの反射散乱光を光
検出器８で受光してその周波数を解析し、物体７の移動
速度Ｖを検出する。
射した光束は、コリメータレンズ２によって平行光束３
となったのち１円筒レンズ９を通過して、ビームスプリ
ッタ４により２光束に分割され、ミラー６．６′を介し
て移動方向と直角な方向に集光し、移動方向には平行な
ままの状態で物体７面を照射する。すなわち、物体７面
を線状に照射する。そして物体７からの反射散乱光を光
検出器８で受光してその周波数を解析し、物体７の移動
速度Ｖを検出する。
以上のような構成にすることによって、図示のようにス
ペクトルの平均的な大さ、さは、物体７の移動方向と直
角な方向に犬きくなり、光検出面上でのスペクトル数は
少くなる。したがって、光検出器８の出力信号の交流成
分（ドツプラ変調分）は、第４図に示すように大きくな
り、Ｓ／Ｎを高めて、周波数解析のための信号処理を容
易かつ高精度化できる。また、物体Ｔの移動方向には平
行光束で入射しているため、この方向には入射角の波力
；りはなく、速度検出精度を害することはない。
ペクトルの平均的な大さ、さは、物体７の移動方向と直
角な方向に犬きくなり、光検出面上でのスペクトル数は
少くなる。したがって、光検出器８の出力信号の交流成
分（ドツプラ変調分）は、第４図に示すように大きくな
り、Ｓ／Ｎを高めて、周波数解析のための信号処理を容
易かつ高精度化できる。また、物体Ｔの移動方向には平
行光束で入射しているため、この方向には入射角の波力
；りはなく、速度検出精度を害することはない。
第５図に、本発明の第２の実施例を示す。
１０ 、１０’は第３図の第１実施例における円筒レン
ズ９よりも曲率半径の小さい円筒レンズで。
ズ９よりも曲率半径の小さい円筒レンズで。
光路中のミラー６．６′の後、すなわち物体７面の直前
に配設して、物体７面上でその移動方向と直交する方向
の照射幅を小さくしてやることによ多光検出器８面上で
の、この方向のスペクトル数らに大きくなり、光検出器
８出力信号のＳ／Ｎはさらに高くなシ、前記実施例より
大きな効果が得られる。
に配設して、物体７面上でその移動方向と直交する方向
の照射幅を小さくしてやることによ多光検出器８面上で
の、この方向のスペクトル数らに大きくなり、光検出器
８出力信号のＳ／Ｎはさらに高くなシ、前記実施例より
大きな効果が得られる。
また、第６図は、本発明の第３の実施例を示すものであ
る。１１は物体７の移動方向と平行な方向に線状の開口
を備えたマスク、いわゆるスリットで、第１実施例の円
筒レンズ９に代って相当位置に配設してあり、同様に、
物体７を、その移動方向と平行方向に線状照射できるの
で、第１実施例と同様の効果をもたらす。尚１本実施例
にならって第２実施例の円筒レンズ１０ 、１０’をス
リットに代えても良い。
る。１１は物体７の移動方向と平行な方向に線状の開口
を備えたマスク、いわゆるスリットで、第１実施例の円
筒レンズ９に代って相当位置に配設してあり、同様に、
物体７を、その移動方向と平行方向に線状照射できるの
で、第１実施例と同様の効果をもたらす。尚１本実施例
にならって第２実施例の円筒レンズ１０ 、１０’をス
リットに代えても良い。
さらにまた、第７図に１本発明の第４の実施例を示す。
１２は光検出器８の検出面上に、物体７の移動方向と直
角方向に設けたスリットである。
角方向に設けたスリットである。
このスリット１２の幅を、光検出面上に形成されるスペ
クトルパターンの物体移動方向における平均的大きさに
制限してやれば、光検出器８の出力信号のＳ／Ｎが高く
なり、同様の効果が得られる。
クトルパターンの物体移動方向における平均的大きさに
制限してやれば、光検出器８の出力信号のＳ／Ｎが高く
なり、同様の効果が得られる。
前記スリット１２は、第１．第２実施例に示した様な円
筒レンズを以って代えることが出来る。
筒レンズを以って代えることが出来る。
尚、以上に示した４つの実施例は夫々単独に採用しても
良く、或いは適宜組み合わせて採用しても良いものであ
る・。
良く、或いは適宜組み合わせて採用しても良いものであ
る・。
以上、各実施例に基づいて説明してきたように、本発明
によれば、光路中に１円筒レンズあるいシまスリットを
設けるという簡単で安価な構成により光検出器出力信号
のＳ／Ｎを高めてレーザドツプラ速度計の高精度化を達
成することができる。
によれば、光路中に１円筒レンズあるいシまスリットを
設けるという簡単で安価な構成により光検出器出力信号
のＳ／Ｎを高めてレーザドツプラ速度計の高精度化を達
成することができる。
第１図は、従来のレーザドツプラ速度計の一例の構成図
、第２図はその光検出器出力信号例、第３図、第５図、
第６図、第７図はそれぞれ本発明のレーザドツプラ速度
計の各第１ないし第４実施例の各構成図、第４図は、第
３図の第１実施例の光検出器出力信号例である、 １・・・・・・・・・レーザ光源 ３ 、５ 、５’・・・・・・・・・レーザ平行光束４
・・・・・・・・・ビームスプリッタ７・・・・・・・
・・移動物体 ８・・・・・・・・・光検出器
、第２図はその光検出器出力信号例、第３図、第５図、
第６図、第７図はそれぞれ本発明のレーザドツプラ速度
計の各第１ないし第４実施例の各構成図、第４図は、第
３図の第１実施例の光検出器出力信号例である、 １・・・・・・・・・レーザ光源 ３ 、５ 、５’・・・・・・・・・レーザ平行光束４
・・・・・・・・・ビームスプリッタ７・・・・・・・
・・移動物体 ８・・・・・・・・・光検出器
Claims (1)
- その移動速度を検出すべき移動物体を、その移動方向と
ほぼ平行に線状照射する手段及び又は物体からの反射光
をその移動方向とほぼ直交する方向に線状規制する手段
を備えたことを特徴とするレーザドツプラ速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9852284A JPS60243583A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | レ−ザドツプラ速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9852284A JPS60243583A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | レ−ザドツプラ速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243583A true JPS60243583A (ja) | 1985-12-03 |
Family
ID=14221989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9852284A Pending JPS60243583A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | レ−ザドツプラ速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60243583A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63191086A (ja) * | 1987-02-03 | 1988-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| JPS63191989A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| JPS63200085A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| FR2637085A1 (fr) * | 1988-07-08 | 1990-03-30 | Saint Louis Inst | Anemometre laser a effet doppler |
| JPH05244477A (ja) * | 1991-10-18 | 1993-09-21 | Olympus Optical Co Ltd | 自動合焦装置 |
| EP0965843A1 (en) * | 1998-06-16 | 1999-12-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement measuring apparatus |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP9852284A patent/JPS60243583A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63191086A (ja) * | 1987-02-03 | 1988-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| JPS63191989A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| JPS63200085A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| FR2637085A1 (fr) * | 1988-07-08 | 1990-03-30 | Saint Louis Inst | Anemometre laser a effet doppler |
| JPH05244477A (ja) * | 1991-10-18 | 1993-09-21 | Olympus Optical Co Ltd | 自動合焦装置 |
| EP0965843A1 (en) * | 1998-06-16 | 1999-12-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement measuring apparatus |
| US6259531B1 (en) | 1998-06-16 | 2001-07-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement information measuring apparatus with hyperbolic diffraction grating |
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