JP2002350544A - レーザドップラ速度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物に異なる方向からレーザ光を照射する
自己混合型のレーザドップラ速度計であって、対象物に
対するレーザ光の照射角度の差を厳密に定めることが可
能で、しかも小型化が容易なものを提供する。 【解決手段】 レーザドップラ速度計の光学系を、レー
ザダイオード、フォトダイオード、および分岐部を有す
る光導波路を備えた光導波路素子で構成する。光導波路
は、レーザダイオードが発したレーザ光を分割して対象
物に導き、対象物によって散乱されたレーザ光をレーザ
ダイオードに導く。フォトダイオードはレーザダイオー
ドの後方出射レーザ光の強度を検出する。フォトダイオ
ードによって検出されるレーザ光の強度にはドップラシ
フト周波数で変動する交流成分が含まれ、この周波数と
対象物に対する２つのレーザ光の照射角度の差から、対
象物の速度が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光のドップラ
効果を利用して対象物の速度を計測するレーザドップラ
速度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転運動や往復運動をする対象物にレー
ザ光を照射して、散乱されたレーザ光に現れるドップラ
効果を検出することにより、対象物の回転速度や移動速
度を検出するレーザドップラ速度計が、非接触型の簡便
な速度計として使用されている。レーザドップラ速度計
には、対象物によって散乱されたレーザ光をレーザ光源
に再入射させて光源が発するレーザ光と混合し、混合し
たレーザ光に干渉として現れるドップラシフト周波数か
ら対象物の速度を求める自己混合型のものがある。自己
混合型のドップラ速度計は、光源と検出器とを離して配
置する必要がなく、構成が簡素になり、小型化にも適し
ている。

【０００３】しかし、自己混合型のものを含め、従来の
レーザドップラ速度計の原理では、ドップラシフト周波
数と速度とを対応づける式の中に、対象物が移動する方
向と検出する散乱レーザ光の方向との角度が変数として
含まれており、あらかじめこの角度を正確に定めておか
なければ、速度を正しく求めることができない。このた
め、対象物に対して精度よく光学系を配置する必要があ
り、調整が難しい。また、自己混合型では、対象物が移
動する方向と検出する散乱レーザ光の方向との角度が９
０°のときは、ドップラ効果が現れないから、速度を求
めることができない。

【０００４】そこで、本発明者の一人は、光源からのレ
ーザ光を分割し、分割したレーザ光を異なる方向から対
象物に照射する自己混合型のレーザドップラ速度計を提
案した（Proceedings of 20th Meeting on Lightwave S
ensing Technology，pp143-148，1997）。この速度計の
構成を図１４に模式的に示す。速度計５は、光源である
レーザダイオード（ＬＤ）５１、検出器であるフォトダ
イオード（ＰＤ）５２のほか、ハーフミラー５３、２つ
のミラー５４、５５、増幅器５６、およびスペクトルア
ナライザ５７を備えている。

【０００５】レーザダイオード５１が前方に射出したレ
ーザ光は、ハーフミラー５３によって一部反射されて２
分割される。ハーフミラー５３によって反射されたレー
ザ光およびこれを透過したレーザ光は、それぞれミラー
５４およびミラー５５によって反射されて、異なる方向
から対象物Ｍに導かれる。レーザ光は対象物Ｍによって
散乱され、一部は、光路を逆に辿り、ミラー５４または
５５、およびハーフミラー５３を経て、レーザダイオー
ド５１に入射する。レーザダイオード５１に入射した対
象物Ｍからのレーザ光は、レーザダイオード５１が発す
るレーザ光と混合し、干渉し合う。

【０００６】フォトダイオード５２はレーザダイオード
５１の後方に配置されており、レーザダイオード５１が
後方に射出するレーザ光を受けて、レーザ光の強度を表
す信号を出力する。フォトダイオード５２の出力信号は
増幅器５６によって増幅されて、スペクトルアナライザ
５７に与えられる。対象物Ｍによって散乱されたレーザ
光は、ドップラ効果によって対象物の速度と散乱の方向
に応じた周波数シフトを受けており、これと干渉したレ
ーザ光を受けるフォトダイオード５２の出力信号には、
その影響が現れる。スペクトルアナライザ５７は、与え
られた信号からドップラシフト周波数を検出する。

【０００７】対象物Ｍには異なる方向からレーザ光が照
射されており、したがって、ドップラシフト周波数は２
つ検出される。各々のドップラシフト周波数は、対象物
Ｍの移動方向と散乱されたレーザ光の方向の角度すなわ
ち対象物Ｍに対するレーザ光の照射角度に依存するが、
対象物Ｍの速度は、個々のレーザ光の照射角度に関わり
なく、式１より求められる。 Ｖ＝（ｆ1²＋ｆ2²−２・ｆ1・ｆ2・cosΔθ）^1/2 ・λ／（２・sinΔθ） … 式１ ここで、Ｖは対象物Ｍの速度、ｆ1、ｆ2は２つのドップ
ラシフト周波数、Δθは対象物Ｍに照射される２つのレ
ーザ光の成す角（照射角度の差）、λはレーザダイオー
ド５１が発するレーザ光の波長である。

【０００８】レーザドップラ速度計５では、対象物Ｍに
対する向きを調整する必要がなく、また、一方のレーザ
光の照射の方向と対象物Ｍの移動方向の成す角が９０°
であっても、速度Ｖを計測することができる。したがっ
て、利用が容易であり、用途も広い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、レーザ
ドップラ速度計５においては、レーザ光の照射角度の差
Δθの精度が計測した速度Ｖの精度に影響する。照射角
度の差は２つのミラー５４、５５の相対角度で定まる
が、ミラー５４、５５の相対角度の設定に誤差があれ
ば、その誤差がそのまま速度Ｖの誤差となって現れる。
この誤差の発生は、全ての構成要素を固定した後に照射
角度の差を実測しておくことで避けることができるが、
照射角度の測定に際しても誤差が発生する可能性があ
り、測定に時間を要する。しかも、測定後に外部からの
衝撃等によって構成要素の相対位置や相対角度が変化し
て、照射角度の差が変化するおそれもある。

【００１０】また、レーザダイオード５１が発したレー
ザ光を分割して対象物に導き、対象物からのレーザ光を
レーザダイオード５１に導く手段として、ハーフミラー
５３およびミラー５４、５５という３つの光学部材を用
いているため、構成が複雑であり、小型化にも限界があ
る。特に、ハーフミラー５３とミラー５４、５５に対す
るレーザダイオード５１の配設位置に大きな制約があ
り、設計の自由度が小さい。

【００１１】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、対象物に対するレーザ光の照射角度の差を
厳密に定めることが可能で、しかも小型化が容易なレー
ザドップラ速度計を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、レーザ光を発する光源と、光源が発し
たレーザ光を分割する分割手段と、分割手段によって分
割されたレーザ光を異なる方向から対象物に導いて対象
物に照射するとともに、対象物によって散乱されたレー
ザ光を分割手段を介して光源に導く導光手段とを備え、
光源が発するレーザ光と対象物からのレーザ光の干渉に
基づいて対象物の速度を計測する自己混合型のレーザド
ップラ速度計において、分割手段および導光手段とし
て、光導波路の途中に分岐部を有する光導波路素子を備
える。

【００１３】光導波路素子の光導波路は半導体技術によ
り精度よく形成することができるから、レーザ光の照射
角度の差を精度よく設定することができる。しかも、外
部からの衝撃が加わったときでも、光導波路に位置や向
きの変化が生じることがなく、照射角度の差が変動する
おそれが皆無である。また、光導波路素子は単一の光学
部材であり、小型化が容易である。分岐していること以
外に、光導波路の形状には制約がなく、光源からのレー
ザ光を入射させる端部と対象物にレーザ光を導く端部と
の位置関係は、任意に定めること可能である。したがっ
て、光源の配設位置の自由度も高い。

【００１４】光導波路の分岐部は、Ｙ分岐型とすること
もできるし、方向性結合器型とすることもできる。

【００１５】光導波路の対象物側の端面が光導波路の導
波方向に対して傾斜した反射面とするとよい。この構成
では、レーザ光を光導波路の端面で反射して対象物に導
くことになる。このようにすると、速度計と対象物の間
に障害物が存在する等により、端面を透過したレーザ光
が対象物に向かう配置とすることができないときでも、
対象物にレーザ光を導くことが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザドップラ速
度計の実施形態について図面を参照しながら説明する。
第１の実施形態のレーザドップラ速度計１の光学系の構
成を図１の斜視図に模式的に示す。レーザドップラ速度
計１は、レーザダイオード（ＬＤ）１１、フォトダイオ
ード（ＰＤ）１２および光導波路素子１３を備えてい
る。レーザダイオード１１およびフォトダイオード１２
は、光導波路素子１３の基板１６上に固定されている。

【００１７】光導波路素子１３の光導波路１４はＹ字状
の分岐部１４ｄを有し、３つの端面１４ａ、１４ｂ、１
４ｃにおいて外部に面している。分岐部１４ｄから端面
１４ｂ、１４ｃに至る２本の枝は途中で離間距離が最大
になり、離間距離が最大の部位から端面１４ｂ、１４ｃ
に近づくにつれて離間距離が減少するように設定されて
いる。したがって、光導波路１４のうち端面１４ｂ、１
４ｃに近い部分は、平行ではなく、延長すれば交差する
形状となっている。

【００１８】光導波路１４の具体的１例における分岐部
１４ｄ付近の形状および寸法を図２に示す。図２におい
て、分岐部１４ｄよりも左方の１本の枝が端面１４ａ
に、右方の２本の枝が端面１４ｂ、１４ｃに達する。光
導波路１４のうち、端面１４ａから分岐部１４ｄに至る
までの枝は直線状であり、分岐部１４ｄ近傍で幅が増大
するように形成されている。分岐部１４ｄから端面１４
ｂ、１４ｃに至る２本の枝は、分岐部１４ｄから離間距
離が最大になる部位まで、緩やかな曲線状とされてい
る。また、図には示していないが、最大離間距離の部位
から円弧部を経て端面１４ｂ、１４ｃまでは、離間距離
が減少する直線とされている。

【００１９】レーザドップラ速度計１の側面図を図３に
示す。レーザダイオード１１およびフォトダイオード１
２は、光導波路１４の分岐部１４ｄから端面１４ａまで
枝の延長上に位置する。レーザダイオード１１は、その
発振領域の一端が端面１４ａに対向し、かつ、近接する
ように配置されており、フォトダイオード１２は、その
受光面がレーザダイオード１１の発振領域の他端に対向
するように配置されている。

【００２０】光導波路素子１３は、シリコン製の基板１
６上に、下部クラッド層１５ａを設け、光導波路１４の
形状に一致する溝をフォトリソグラフィによって下部ク
ラッド層１５ａに形成し、その溝に光導波路となるコア
層１４を充填し、コア層１４および下部クラッド層１５
ａの上に上部クラッド層１５ｂを設けることによって作
製されている。光導波路であるコア層１４ならびにコア
層１４を包囲する下部クラッド層１５ａおよび上部クラ
ッド層１５ｂの材料は石英またはポリマーであり、コア
層１４とクラッド層１５ａ、１５ｂとの比屈折率差は
０．２６％である。コア層１４およびクラッド層１５
ａ、１５ｂは化学蒸着（ＣＶＤ）法、スピンコート法等
の周知の成膜方法で形成されている。

【００２１】フォトリソグラフィは半導体技術において
確立された手法であり、コア層すなわち光導波路１４を
精度よく形成することができる。したがって、分岐部１
４ｄの形状や分岐部１４ｄから端面１４ｂ、１４ｃまで
の２本の枝の成す角度の精度は高い。また、光導波路１
４はクラッド層１５ａ、１５ｂによって包囲されて完全
に固定されており、衝撃等が加わったとしても変形する
ことがないから、高い精度を確実に維持することができ
る。

【００２２】基板１６の上面には光導波路１４およびク
ラッド層１５ａ、１５ｂが設けられていない領域があ
り、ここにはレーザダイオード１１およびフォトダイオ
ード１２のための電極１７ａ、１７ｂが設けられてい
る。電極１７ａ、１７ｂは金製であり、それらとシリコ
ン製の基板１６との間には、密着性を高めるために、ク
ロム製のバッファ層が設けられている。レーザダイオー
ド１１およびフォトダイオード１２はそれぞれ、金と錫
より成る半田層１８ａ、１８ｂによって電極１７ａ及び
１７ｂに固定されている。

【００２３】レーザダイオード１１は、シングル縦モー
ドで、例えば７８０ｎｍのレーザ光を発する。レーザダ
イオード１１が前方に射出したレーザ光は、端面１４ａ
より光導波路１４に入射し、分岐部１４ｄにて２分割さ
れ、端面１４ｂ、１４ｃより出射して対象物Ｍに達す
る。光導波路１４のうち端面１４ｂ、１４ｃに近い部分
は、上述のように、端面１４ｂ、１４ｃに近づくほど離
間距離が減少するように設定されているため、端面１４
ｂから出射したレーザ光と端面１４ｃから出射したレー
ザ光は、互いに異なる方向から対象物Ｍに照射される。

【００２４】対象物Ｍに達したレーザ光は対象物Ｍによ
って散乱され、一部は、端面１４ｂ、１４ｃから対象物
Ｍに至る光路を逆方向に進む。これらのレーザ光は、端
面１４ｂ、１４ｃより光導波路１４に再入射し、分岐部
１４ｄにて合成され、端面１４ａから出射する。端面１
４ａから出射したレーザ光は、レーザダイオード１１に
再入射し、レーザダイオード１１が発するレーザ光と混
合される。

【００２５】レーザダイオード１１は後方にもレーザ光
を射出するが、レーザダイオード１１が後方に射出した
レーザ光は、フォトダイオード１２に入射する。フォト
ダイオード１２は入射したレーザ光の強度を表す信号を
出力する。

【００２６】レーザダイオード１１に再入射するレーザ
光は、対象物Ｍによって散乱された時に、ドップラ効果
によって対象物Ｍの速度と散乱の方向に応じた周波数シ
フトを受けており、レーザダイオード１１が発するレー
ザ光と干渉する。したがって、レーザダイオード１１が
後方に射出するレーザ光の強度は変動し、その強度を表
すフォトダイオード１２の出力信号も変動する。フォト
ダイオード１２の出力信号の例を図４に示す。縦軸はフ
ォトダイオード１２の出力信号の強度を表しており、フ
ォトダイオード１２の構成により電圧または電流であ
る。

【００２７】フォトダイオード１２の出力信号は、レー
ザダイオード１２が発するレーザ光の強度に対応した直
流成分に、干渉に起因する変動に対応した交流成分が重
畳されたものとなる。この交流成分の周波数がドップラ
シフト周波数である。対象物Ｍには異なる方向からレー
ザ光が照射されることから、２つのドップラシフト周波
数ｆ1、ｆ2が存在するが、図４では一方のみを表してい
る。

【００２８】レーザドップラ速度計１の回路構成を図５
に模式的に示す。レーザドップラ速度計１は、ＬＤドラ
イバ２１、増幅器２２、周波数カウンタ２３、演算部２
４および表示部２５を備えている。ＬＤドライバ２１は
レーザダイオード１１に電圧を印加してレーザ光を発光
させる。ここで、ＬＤドライバ２１は、レーザダイオー
ド１１が定電流モードで発光するように、電圧を印加す
る。増幅器２２はフォトダイオード１２の出力信号から
直流成分を除去して交流成分を増幅して出力する。周波
数カウンタ２３は増幅器２２が出力した交流成分の周波
数、すなわち２つのドップラシフト周波数ｆ1、ｆ2を検
出する。

【００２９】演算部２４はマイクロコンピュータより成
り、周波数カウンタ２３が検出したドップラシフト周波
数ｆ1、ｆ2から、前述の式１に従って、対象物Ｍの速度
Ｖを算出する。演算部２４は、光導波路１４の端面１４
ｂ、１４ｃから出射する２つのレーザ光の成す角（対象
物Ｍに対する照射角度の差）Δθと、レーザダイオード
１１が発するレーザ光の波長λとをあらかじめ記憶して
おり、周波数カウンタ２３からドップラシフト周波数ｆ
1、ｆ2を与えられるだけで、式１の演算を行うことがで
きる。レーザ光の照射角度の差Δθとしては、実測した
ものを用いてもよいが、光導波路１４の設計時の値を用
いることができる。前述のようにして作製される光導波
路１４は精度が高く、設計値と実測値に差が生じないか
らである。

【００３０】表示部２５は、演算部２４が算出した対象
物Ｍの速度Ｖを数値として表示するとともに、速度Ｖの
経時変化をグラフとして表示する。なお、対象物Ｍの速
度を制御するために、演算部２４が算出した速度Ｖまた
は速度Ｖの変化量を出力する出力部を備えるようにして
もよい。

【００３１】レーザドップラ速度計１における対象物Ｍ
の速度Ｖを計測するための処理の流れを図６に示す。ま
ず、定電流モードでレーザダイオード１１を発光させ
（ステップ＃０５）、レーザ光を光導波路１４に入射さ
せて（＃１０）、対象物Ｍに照射する（＃１５）。レー
ザ光は対象物Ｍによって散乱され、一部が、光導波路１
４に再入射し（＃２０）、レーザダイオード１１に入射
する（＃２５）。レーザダイオード１１の発光と同時
に、レーザダイオード１１から後方に射出されたレーザ
光の強度をフォトダイオード１２によって検出し（＃３
０）、その交流成分を増幅器２２によって増幅して（＃
３５）、ドップラシフト周波数ｆ1、ｆ2を周波数カウン
タ２３によって検出する（＃４０）。次いで、演算部４
４によってドップラシフト周波数ｆ1、ｆ2を速度Ｖに換
算し（＃４５）、最後に、得られた速度Ｖを表示部５０
に表示する。

【００３２】本実施形態のレーザドップラ速度計１で
は、レーザダイオード１１を光導波路１４の端面１４ａ
に近接して配置し、レーザダイオード１１が発するレー
ザ光を光導波路１４に直接入射させるようにしている
が、レーザダイオード１１を光導波路１４の端面１４ａ
から離間させ、両者の間に結合用のカップリングレンズ
を配置するようにしてもよい。そのような構成の例を図
７に示す。この構成は、カップリングレンズ１９を備え
て、レーザダイオード１１からの発散するレーザ光をカ
ップリングレンズ１９によって収束させて光導波路１４
に入射させるとともに、レーザダイオード１１とフォト
ダイオード１２をまとめて単一の光学部材２０としたも
のである。光学部材２０は、レーザダイオード１１また
はフォトダイオード１２に接続された端子２０ａを有し
ており、光導波路素子１３の基板１６上に配置する必要
はない。

【００３３】また、ここでは、光導波路１４の分岐部１
４ｄを３本の枝が互いに連続するＹ分岐型としている
が、枝が僅かな間隔を介して互いに離間した方向性結合
器型とすることもできる。方向性結合器型の分岐部の例
を図８に示す。この光導波路１４は、端面１４ａから端
面１４ｂに至る枝と、分岐部１４ｄから端面１４ｃに至
る枝より成る。これら２本の枝は、幅が一定であり、分
岐部１４ｄにおいて平行に並んでいる。分岐部１４ｄに
おいては枝間の間隔が狭いため、一方の枝の内部を通る
レーザ光は漏れ出して他方の枝に移行する。移行するレ
ーザ光の割合は、平行な部分の長さによって設定するこ
とが可能であり、異なる方向から対象物Ｍに照射するレ
ーザ光の強度を等しくするのが好ましいレーザドップラ
速度計１では、端面１４ａから一方の枝に入射したレー
ザ光の５０％が他方の枝に移行するように設定する。

【００３４】なお、端面１４ａから分岐部１４ｄに至る
１本の枝と、分岐部１４ｄから端面１４ｂ、１４ｃに至
る２本の枝を有する構成とすることもできる。その場
合、端面１４ａから分岐部１４ｄに至る枝を、他の２本
の枝の間に配置するとよい。

【００３５】第２の実施形態のレーザドップラ速度計に
ついて説明する。本実施形態のレーザドップラ速度計２
の光学系の構成を図９の斜視図に模式的に示し、回路構
成を図１０に模式的に示す。レーザドップラ速度計２の
光学系は、レーザドップラ速度計１の光学系からフォト
ダイオード１２を省略した構成である。

【００３６】レーザドップラ速度計２では、定電流モー
ドで発光させるレーザダイオードの印加電圧が、発する
レーザ光と対象物Ｍによって散乱されたレーザ光との干
渉によって変動し、ドップラシフト周波数を表すことを
利用する。このため、増幅器２２はＬＤドライバ２１に
接続されており、レーザダイオード１１への印加電圧の
変動を増幅する。周波数カウンタ２３は、２つのドップ
ラシフト周波数ｆ1、ｆ2を、印加電圧の変動の周波数と
して検出することになる。演算部２４が、これらのドッ
プラシフト周波数ｆ1、ｆ2から式１に従って対象物Ｍの
速度Ｖを算出することは、レーザドップラ速度計１と同
じである。

【００３７】レーザドップラ速度計２における対象物Ｍ
の速度Ｖを計測するための処理の流れを図１１に示す。
この処理は、図６に示した処理のステップ＃３０および
＃３５を、ステップ＃３０Ａおよび＃３５Ａで置き換え
たものである。ステップ＃３０Ａでは、ＬＤドライバ２
１がレーザダイオード１１に印加する電圧を検出し、ス
テップ＃３５Ａでは、印加電圧の交流成分を増幅器２２
によって増幅する。他のステップは前述のとおりであ
り、重複する説明は省略する。

【００３８】第３の実施形態のレーザドップラ速度計に
ついて説明する。本実施形態のレーザドップラ速度計３
の光学系の構成を図１２に模式的に示す。図１２におい
て、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。レーザド
ップラ速度計３の光学系は、レーザドップラ速度計１の
光学系の光導波路素子１３の対象物Ｍ側の端部を変形し
たものである。

【００３９】光導波路素子１３の対象物Ｍ側の端面は、
基板１６に対して垂直ではなく、基板１６の上面と４５
゜の角度で交差する傾斜面とされている。光導波路１４
の端面１４ｂ、１４ｃも傾斜面となっており、これらの
端面１４ｂ、１４ｃは、レーザダイオード１１が発する
レーザ光を全て反射する反射面とされている。したがっ
て、レーザドップラ速度計３では、レーザダイオード１
１から光導波路１４に入射したレーザ光は、端面１４
ｂ、１４ｃを透過して出射するのではなく、端面１４
ｂ、１４ｃによって反射され、上部クラッド層１５ｂを
透過して出射する。

【００４０】このような構成のレーザドップラ速度計３
は、光導波路１４の延長が対象物Ｍを通る向きに光導波
路板１３を配置することができないときに有用である。
レーザドップラ速度計３の利用形態の１例を図１３に示
す。これは、回転体を対象物Ｍとし、その回転速度を計
測する場合である。対象物Ｍの周辺に位置する諸部材が
速度計の配置に大きな制約をもたらす障害物Ｘとなって
おり、光導波路素子１３を配置し得る空間は対象物Ｍの
近傍に存在するものの、その空間に光導波路素子１３を
配置しても光導波路１４の延長は対象物Ｍを通らない。
しかし、レーザドップラ速度計３では、光導波路１４の
端面１４ｂ、１４ｃでレーザ光を反射して対象物Ｍに照
射することができるため、速度の計測が可能である。

【００４１】なお、光導波路１４の端面１４ｂと端面１
４ｃは同一平面上に位置するが、端面１４ｂ、１４ｃに
レーザ光を導く光導波路１４の２本の枝は平行ではない
から、端面１４ｂによって反射されたレーザ光と端面１
４ｃによって反射されたレーザ光は平行にはならない。
したがって、異なる方向から対象物Ｍにレーザ光を照射
することができる。

【００４２】光導波路素子１３の端面を傾斜面とするこ
とは、端面が垂直な光導波路素子を作製した後、ダイシ
ングソーで端部を斜めに切断することにより、容易に実
現することができる。光導波路１４の端面１４ｂ、１４
ｃを反射面とすることも、アルミニウム等の金属を蒸着
することや、誘電体を蒸着して反射性の誘電体多層膜を
設けることにより、容易に実現することができる。ま
た、光導波路素子１３の端面の傾斜角は４５゜に限られ
るものではなく、使用形態を考慮して定めればよい。さ
らに、基板１６に沿う方向にレーザ光を反射するよう
に、光導波路１４の端面１４ｂ、１４ｃの向きを設定し
てもかまわない。

【００４３】

【発明の効果】分割手段および導光手段として、光導波
路の途中に分岐部を有する光導波路素子を備える本発明
のレーザドップラ速度計では、レーザ光の照射角度の差
を精度よく設定することができて、対象物の速度を精度
よく計測することが可能である。長期間使用した後で
も、照射角度の差に変化が生じることがなく、計測精度
が低下するおそれもない。また、光導波路素子は単一の
光学部材であって小型でもあるから、速度計全体として
も小型化が容易になる。光源の配設位置の自由度も高
い。

【００４４】光導波路の対象物側の端面を光導波路の導
波方向に対して傾斜した反射面とした構成では、障害物
の存在等により、端面を透過したレーザ光が対象物に向
かう配置とすることができないときでも、対象物にレー
ザ光を導くことが可能である。したがって、レーザドッ
プラ速度計を適用できる用途が広くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態のレーザドップラ速度計の光
学系の構成を模式的に示す透視斜視図。

【図２】 第１の実施形態のレーザドップラ速度計の光
学系を成す光導波路の分岐部付近の形状および寸法の具
体例を示す平面図。

【図３】 第１の実施形態のレーザドップラ速度計の構
成を模式的に示す透視側面図。

【図４】 第１の実施形態のレーザドップラ速度計のフ
ォトダイオードの出力信号の例を示す図。

【図５】 第１の実施形態のレーザドップラ速度計の回
路構成を模式的に示すブロック図。

【図６】 第１の実施形態のレーザドップラ速度計にお
ける対象物の速度を計測するための処理の流れを示すフ
ローチャート。

【図７】 第１のレーザドップラ速度計の変形例の構成
を模式的に示す透視側面図。

【図８】 第１の実施形態のレーザドップラ速度計の光
学系を成す光導波路の変形例の分岐部付近を模式的に示
す平面図。

【図９】 第２の実施形態のレーザドップラ速度計の光
学系の構成を模式的に示す透視斜視図。

【図１０】 第２の実施形態のレーザドップラ速度計の
回路構成を模式的に示すブロック図。

【図１１】 第２の実施形態のレーザドップラ速度計に
おける対象物の速度を計測するための処理の流れを示す
フローチャート。

【図１２】 第３の実施形態のレーザドップラ速度計の
光学系の構成を模式的に示す透視斜視図（ａ）および透
視側面図（ｂ）。

【図１３】 第３の実施計のレーザドップラ速度計の利
用形態の１例を模式的に示す図。

【図１４】 従来のレーザドップラ速度計の構成を模式
的に示す図。

【符号の説明】

１、２、３ レーザドップラ速度計 １１ レーザダイオード １２ フォトダイオード １３ 光導波路素子 １４ 光導波路 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ 端面 １４ｄ 分岐部 １５ａ 下部クラッド層 １５ｂ 上部クラッド層 １６ 基板 １７ａ、１７ｂ 電極 １８ａ、１８ｂ 半田層 １９ カップリングレンズ ２０ 光学部材 ２１ ＬＤドライバ ２２ 増幅器 ２３ 周波数カウンタ ２４ 演算部 ２５ 表示部

フロントページの続き (72)発明者 三上 修 神奈川県横浜市瀬谷区東野67番８号 (72)発明者 波多野 卓史 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KB04 LA12 MA03 MA07 PA21 PA24 QA02 QA04 QA05 RA01 TA05 5J084 AA07 AD04 BA04 BA36 BB01 BB24 BB31 EA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を発する光源と、光源が発した
   レーザ光を分割する分割手段と、分割手段によって分割
   されたレーザ光を異なる方向から対象物に導いて対象物
   に照射するとともに、対象物によって散乱されたレーザ
   光を分割手段を介して光源に導く導光手段とを備え、光
   源が発するレーザ光と対象物からのレーザ光の干渉に基
   づいて対象物の速度を計測する自己混合型のレーザドッ
   プラ速度計において、 分割手段および導光手段として、光導波路の途中に分岐
   部を有する光導波路素子を備えることを特徴とするレー
   ザドップラ速度計。
2. 【請求項２】 光導波路の分岐部がＹ分岐型であること
   を特徴とする請求項１に記載のレーザドップラ速度計。
3. 【請求項３】 光導波路の分岐部が方向性結合器型であ
   ることを特徴とする請求項１に記載のレーザドップラ速
   度計。
4. 【請求項４】 光導波路の対象物側の端面が光導波路の
   導波方向に対して傾斜した反射面であることを特徴とす
   る請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレー
   ザドップラ速度計。