JP2017053789A - 速度計測装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、計測精度の高い速度計測装置を提供する。【解決手段】速度計測装置は、物体１０に光を照射して光軸方向の速度ベクトルを計測するセンサ１と、照射角を変化させることが可能な照射角可変機構２と、照射角可変機構２によって位置決めされた照射角を基準として設定角度だけ照射角を変化させることが可能な照射角可変機構３と、照射角可変機構２によって照射角が位置決めされたときの速度ベクトルと照射角可変機構３によって照射角が変更された後の速度ベクトルとの比の絶対値を算出する比率演算部５と、比の絶対値に基づいて、照射角可変機構２によって位置決めされた照射角θ０の値を求める照射角導出部６と、照射角可変機構２によって照射角が位置決めされたときの速度ベクトルと照射角θ０の値から、物体１０の表面速度を算出する速度演算部７とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、物体の表面速度を計測する速度計測装置および方法に関するものである。

従来、一般的な表面速度計測方法においては、図８に示すように移動する物体１００に対して光を照射し、例えばドップラー速度計１０１によって光軸方向の速度ベクトルＶ・ｓｉｎθを計測し、この速度ベクトルＶ・ｓｉｎθと光の照射角θの情報から物体の表面速度Ｖを求めるようにしていた。図８の例では、物体１００は、例えば紙、フィルム、セロファン、金属箔、ゴムなどの帯状の物体である。送出側ロール１０２を回転させると、送出側ロール１０２に巻かれた物体１００が繰り出され、受取側では、受取側ロール１０３を回転させることにより、受取側ロール１０３が物体１００を巻き取る。

図８で説明した表面速度計測方法では、照射角θが小さいほど、照射角θのずれによる表面速度Ｖの算出誤差が大きくなる。照射角θ＝５°と設定したときに照射角θにずれが生じた場合の表面速度Ｖの算出誤差を表１に示す。表１の例では表面速度Ｖ＝１ｍ／ｓで移動している物体の場合で計算している。

表１によれば、照射角θに−１°のずれが生じ、θ＝４°になると、表面速度Ｖに約−２０％の算出誤差が生じる。反対に、照射角θに＋１°のずれが生じ、θ＝６°になると、表面速度Ｖに約＋２０％の算出誤差が生じる。このように、照射角θが小さいほど、照射角θの僅かなずれによる表面速度Ｖの算出誤差が大きくなるので、照射角θを大きくすることが望ましい。しかしながら、照射角θを大きくすると、ドップラー速度計１０１への戻り光の光量が低下し、速度ベクトルＶ・ｓｉｎθの計測が難しくなるという問題点があった。

そこで、照射角の相対的な差を用いることで、照射角θを使わずに表面速度Ｖを算出する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１、特許文献２に開示された技術は、２ビーム法による表面速度算出方法である。２ビーム法は、２つのレーザ光を物体に照射し、この２つのレーザ光の照射により得られた２つのドップラーシフト周波数ｆ₁，ｆ₂と、２つのレーザ光の成す角Δθとから、物体の表面速度Ｖを算出する方法である。例えば特許文献１によれば、表面速度Ｖは以下のようになる。式（１）におけるλはレーザ光の波長である。

特開２０１２−０９８１６９号公報 特開２００６−２２０４６６号公報

従来の２ビーム法による表面速度算出方法では、１つのレーザ光を分割して物体に照射するための光学部品あるいは２つの独立したドップラー速度計が必要になるため、コストがかかるという問題点があった。また、１つのレーザ光を分割して２つのレーザ光にする方式では、正反射成分、拡散反射成分によるドップラーが混在するため、不用意なノイズが混入する可能性があり、表面速度の計測精度が低下する可能性があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、低コストで、計測精度の高い速度計測装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の速度計測装置は、測定対象の物体に光を照射して光軸方向の速度ベクトルを計測するセンサと、前記物体の法線と前記センサから放射され前記物体に入射する光の光軸とのなす角である照射角を変化させることが可能な第１の照射角可変機構と、この第１の照射角可変機構によって位置決めされた照射角を基準として設定角度θ１だけ照射角を変化させることが可能な第２の照射角可変機構と、前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときに計測された速度ベクトルと前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後に計測された速度ベクトルとの比の絶対値を算出する比率演算手段と、この比率演算手段が算出した比の絶対値に基づいて、前記第１の照射角可変機構によって位置決めされた照射角θ０の値を求める照射角導出手段と、前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときに計測された速度ベクトルと前記照射角導出手段が導出した照射角θ０の値、あるいは前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後に計測された速度ベクトルと予め規定された設定角度θ１の値と前記照射角導出手段が導出した照射角θ０の値とから、前記物体の表面速度を算出する速度演算手段とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の速度計測装置の１構成例において、前記照射角導出手段は、変更前の照射角θ０の正弦値と変更後の照射角θ０＋θ１の正弦値との比の絶対値｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜と、変更前の照射角θ０との関係から、前記比率演算手段が算出した比の絶対値に最も近い｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜の値を探索し、この探索した｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜に対応するθ０の値を求めることを特徴とするものである。
また、本発明の速度計測装置の１構成例において、前記第１、第２の照射角可変機構は、前記センサからの光が照射される物体の面に対して平行な軸を回動軸として前記センサを回動させることにより、前記照射角を変化させることを特徴とするものである。
また、本発明の速度計測装置の１構成例において、前記第１の照射角可変機構は、前記センサからの光が照射される物体の面に対して平行な軸を回動軸として前記センサを回動させることにより、前記照射角を変化させ、前記第２の照射角可変機構は、前記センサからの光の光軸の角度が設定角度θ１だけ変化するように光を反射することにより、前記照射角を変化させることを特徴とするものである。

また、本発明の速度計測方法は、測定対象の物体の法線と前記物体に入射する光の光軸とのなす角である照射角を第１の照射角可変機構によって位置決めする照射角設定ステップと、前記物体に光を照射して光軸方向の速度ベクトルを計測するセンサにより、前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときの速度ベクトルを計測する第１の計測ステップと、前記第１の照射角可変機構によって位置決めされた照射角を基準として設定角度θ１だけ照射角を変化させることが可能な第２の照射角可変機構により、前記照射角を変更する照射角変更ステップと、前記センサにより、前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後の速度ベクトルを計測する第２の計測ステップと、前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときに計測した速度ベクトルと前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後に計測した速度ベクトルとの比の絶対値を算出する比率演算ステップと、この比率演算ステップで算出した比の絶対値に基づいて、前記第１の照射角可変機構によって位置決めされた照射角θ０の値を求める照射角導出ステップと、前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときに計測した速度ベクトルと前記照射角導出ステップで導出した照射角θ０の値、あるいは前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後に計測した速度ベクトルと予め規定された設定角度θ１の値と前記照射角導出ステップで導出した照射角θ０の値とから、前記物体の表面速度を算出する速度演算ステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、第１の照射角可変機構によって照射角を厳密に合わせなくても、第１の照射角可変機構によって位置決めされた照射角θ０の正確な値を知ることができ、照射角θ０の値を使って物体の表面速度を算出することができる。したがって、本発明では、照射角調整の手間を削減することができ、ユーザビリティを向上させることができる。また、本発明では、２ビーム法による表面速度算出方法を用いる必要がなくなる。その結果、本発明では、１つの光を分割して物体に照射するための大掛かりな光学部品あるいは２つの独立したセンサが不要になるため、装置のコストを低減することができる。また、本発明では、１つの光で物体の表面速度を計測するため、２つの光を用いることによるノイズの混入を回避することができ、表面速度の計測精度を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る速度計測装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る物体搬送装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る速度計測方法を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における照射角の変更を説明する図である。 変更前の照射角の正弦値と変更後の照射角の正弦値との比の絶対値と、変更前の照射角との関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る速度計測装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る照射角可変機構について説明する図である。 従来の表面速度計測方法を説明する図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る速度計測装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、搬送装置によって送出側から受取側まで搬送中の帯状の物体（紙、フィルム、セロファン、金属箔、ゴムなどのロール状に巻き取った物体）の表面速度を計測する例で説明する。

図１の速度計測装置は、測定対象の物体１０にレーザ光を照射して光軸方向の速度ベクトルを計測するセンサ１と、物体１０の法線（垂線）とセンサ１から放射され物体１０に入射するレーザ光の光軸とのなす角である照射角θを変化させることが可能な照射角可変機構２と、照射角可変機構２によって位置決めされた照射角を基準として設定角度θ１だけ照射角を変化させることが可能な照射角可変機構３と、センサ１が計測した速度ベクトルを記憶する記憶部４と、照射角可変機構２によって照射角が位置決めされたときに計測された速度ベクトルと照射角可変機構３によって照射角が変更された後に計測された速度ベクトルとの比の絶対値を算出する比率演算部５と、比率演算部５が算出した比の絶対値に基づいて、照射角可変機構２によって位置決めされた照射角θ０の値を求める照射角導出部６と、照射角可変機構２によって照射角が位置決めされたときに計測された速度ベクトルと照射角導出部６が導出した照射角θ０の値から、物体１０の表面速度を算出する速度演算部７と、速度演算部７の算出結果を表示する表示部８とを有する。

図２は本実施の形態の速度計測装置を適用する物体搬送装置の構成を示すブロック図である。物体搬送装置は、送出側ガイド軸２００と、受取側ガイド軸２０１と、送出側ガイド軸２００に装着される送出側ロール２０２と、受取側ガイド軸２０１に装着される受取側ロール２０３と、送出側ガイド軸２００を駆動し、送出側ロール２０２を回転させる送出側モータ駆動部（不図示）と、受取側ガイド軸２０１を駆動し、受取側ロール２０３を回転させる受取側モータ駆動部（不図示）とを有する。

送出側モータ駆動部が送出側ロール２０２を回転させると、送出側ロール２０２に巻かれた物体１０が繰り出される。受取側では、受取側モータ駆動部が受取側ロール２０３を回転させることにより、受取側ロール２０３が物体１０を巻き取る。こうして、物体１０が送出側から受取側へと搬送される。

センサ１は、図２に示すように送出側ガイド軸２００と受取側ガイド軸２０１間の物体１０上に配置され、物体１０に対してレーザ光を斜方照射する。レーザ光を斜方照射するのは、物体１０の表面速度Ｖを計測するためである。センサ１の例としては、ドップラー速度計がある。ドップラー速度計には、上記のとおり２つのレーザ光を物体１０に照射する方式のドップラー速度計もあるが、本実施の形態では、１つのレーザ光を物体１０に照射する方式のドップラー速度計を用いる。センサ１としてドップラー速度計を用いる場合、センサ１は、物体１０からの反射光（散乱光）とセンサ内部の参照光との干渉から得られるドップラーシフト周波数に基づいて光軸方向の速度ベクトルを計測する。このようなドップラー速度計については周知であるので、詳細な説明は省略する。

照射角可変機構２は、図２に示すように水平方向の軸２１（レーザ光が照射される物体１０の面に対して平行且つ物体１０の進行方向に対して垂直な軸）を回動軸としてセンサ１を回動させることにより、センサ１の照射角θを変化させることができるようになっている。照射角可変機構３は、照射角可変機構２と同様に水平方向の軸２１を回動軸としてセンサ１を回動させることができるが、照射角可変機構２によって位置決めされた照射角を基準として設定角度θ１だけ照射角θを変化させることができるようになっている。

次に、本実施の形態の速度計測方法について説明する。図３は本実施の形態の速度計測方法を説明するフローチャートである。
まず、速度計測装置を使用するユーザは、照射角可変機構２を操作してセンサ１を回動させ、照射角θを適当な値に設定する（図３ステップＳ１）。このとき、照射角θを厳密に計測・設定する必要はなく、図２に示した測定環境において速度ベクトルの計測に適していることが予め判明している所望の照射角θ付近の値になるように設定すればよい。ここでは、設定された照射角θをθ０とする。ただし、本実施の形態では、照射角θ０を厳密に測定できる手段は設けられていないので、ステップＳ１の段階では、例えば目視により照射角θ０の凡その値が判明しているだけである。

センサ１は、照射角θ＝θ０、すなわち照射角可変機構２によって照射角θが位置決めされたときの光軸方向の速度ベクトルＶ１を計測する（図３ステップＳ２）。速度ベクトルＶ１の計測結果は記憶部４に記憶される。

続いて、ユーザは、照射角可変機構３を操作して、図４に示すようにセンサ１を回動させ、照射角θ＝θ０を基準として設定角度θ１だけ照射角θを変化させ、θ＝θ０＋θ１とする（図３ステップＳ３）。ただし、本実施の形態では、反時計回りの角度を正とし、時計回りの角度を負としている。

センサ１は、照射角θ＝θ０＋θ１、すなわち照射角可変機構３によって照射角θが変更された後の光軸方向の速度ベクトルＶ２を計測する（図３ステップＳ４）。速度ベクトルＶ２の計測結果は記憶部４に記憶される。

物体１０の表面速度をＶとすると、速度ベクトルＶ１，Ｖ２は次式のように表すことができる。
Ｖ１＝Ｖ・ｓｉｎθ０ ・・・（２）
Ｖ２＝Ｖ・ｓｉｎ（θ０＋θ１） ・・・（３）

変更前の照射角θ＝θ０の正弦値と変更後の照射角θ＝θ０＋θ１の正弦値との比の絶対値｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜と、変更前の照射角θ０との関係を図５に示す。図５の例では、設定角度θ１＝−１０°の場合で計算している。図５における代表的な数値を表２に示す。

式（２）、式（３）より、速度ベクトルＶ１とＶ２との比の絶対値｜Ｖ１／Ｖ２｜は｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜となる。変更前の照射角θ＝θ０＝６°であった場合、速度ベクトルＶ１は速度ベクトルＶ２の約１．５倍になる。言い換えると、角度θ１が−１０°と既知である場合に、速度ベクトルの比の絶対値｜Ｖ１／Ｖ２｜が約１．５（正確には１．４９８４７７）になれば、変更前の照射角θ＝θ０が６°であったことが分かる。つまり、速度ベクトルＶ１，Ｖ２の計測結果から、照射角θ＝θ０を正確に求めることができる。

以上の原理に基づき、比率演算部５は、ステップＳ２で計測された速度ベクトルＶ１とステップＳ４で計測された速度ベクトルＶ２との比の絶対値｜Ｖ１／Ｖ２｜を算出する（図３ステップＳ５）。

記憶部４には、変更前の照射角θ＝θ０の正弦値と変更後の照射角θ＝θ０＋θ１の正弦値との比の絶対値｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜と、変更前の照射角θ０とを対応付けて記憶するデータテーブルが予め登録されている。このようなデータテーブルを作成するには、設定角度θ１を規定の値（本実施の形態ではθ１＝−１０°）に固定して、照射角θ０を変更しながら、｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜の値を計算することを繰り返せばよい。

照射角導出部６は、記憶部４に記憶されているデータテーブルの中から、比率演算部５が算出した比の絶対値｜Ｖ１／Ｖ２｜に最も近い｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜の値を探索し、この探索した｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜に対応するθ０の値をデータテーブルから取得することにより、変更前の照射角θ＝θ０を導出する（図３ステップＳ６）。

速度演算部７は、ステップＳ２で計測された速度ベクトルＶ１と照射角導出部６が導出した照射角θ＝θ０とから、物体１０の表面速度Ｖを算出する（図３ステップＳ７）。式（２）において、Ｖ１とθ０が既知であれば、物体１０の表面速度Ｖを算出できることは言うまでもない。
表示部８は、速度演算部７の算出結果を表示する（図３ステップＳ８）。

ステップＳ１〜Ｓ６の処理終了後、ユーザは照射角可変機構３を操作して、センサ１を−θ１だけ回動させることにより、ステップＳ３で変更した照射角θをθ０に戻す。ステップＳ６の処理により照射角θ＝θ０の値は判明しているので、以後の計測では、センサ１で速度ベクトルＶ１を計測するだけで、速度演算部７は物体１０の表面速度Ｖを算出することができる。

以上のように、本実施の形態では、照射角可変機構２，３による照射角θの保持精度と照射角可変機構３による照射角θの変更精度を確保できていれば、最初のステップＳ１の処理で照射角θ０を厳密に合わせなくても、照射角θ０の正確な値を知ることができ、この照射角θ０の値を使って物体の表面速度Ｖを算出することができる。したがって、本実施の形態では、照射角調整の手間を削減することができ、ユーザビリティを向上させることができる。

また、本実施の形態では、２ビーム法による表面速度算出方法を用いる必要がなくなる。その結果、本実施の形態では、１つのレーザ光を分割して物体に照射するための大掛かりな光学部品あるいは２つの独立したセンサが不要になるため、装置のコストを低減することができる。また、本実施の形態では、１つのレーザ光で物体の表面速度Ｖを計測するため、２つのレーザ光を用いることによるノイズの混入を回避することができ、表面速度Ｖの計測精度を向上させることができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、センサ自体を回動させることで照射角θを変更していたが、別の手段で照射角θを変更することも可能である。図６は本発明の第２の実施の形態に係る速度計測装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の速度計測装置は、センサ１と、照射角可変機構２と、記憶部４と、比率演算部５と、照射角導出部６と、速度演算部７と、表示部８と、照射角可変機構９とを有する。

本実施の形態においても処理の流れは第１の実施の形態と同様であるので、図３の符号を用いて説明する。
図７（Ａ）、図７（Ｂ）は照射角可変機構９について説明する図である。照射角可変機構２については、第１の実施の形態で説明したとおりである。照射角可変機構９は、図７（Ａ）に示すようにセンサ１の筐体に固定された固定台９０を介してセンサ１に取り付けられている。そして、照射角可変機構９は、水平方向の軸９１（レーザ光が照射される物体１０の面に対して平行且つ物体１０の進行方向に対して垂直な軸）を回動軸として回動できるようになっている。

照射角可変機構９には、後述のように照射角可変機構９を回動させたときに、センサ１からのレーザ光が入射する位置に反射面９２が設けられている。この反射面９２には、ミラー（不図示）が取り付けられている。あるいは、反射面９２に金属からなる反射膜を形成したり、金属からなる照射角可変機構９を鏡面加工したりして、反射面９２がミラーとして機能するようにしてもよい。

図３のステップＳ１，Ｓ２の処理は第１の実施の形態と同様であるが、速度計測装置を使用するユーザは、ステップＳ１において照射角θ＝θ０に設定する際に、図７（Ａ）に示すように照射角可変機構９を回動させてレーザ光の光路から退避させた状態で固定する。これにより、センサ１からのレーザ光が照射角可変機構９の反射面９２に入射することはない。

次に、ユーザは、図３のステップＳ３において照射角可変機構９をステップＳ１と反対の方向に回動させて、図７（Ｂ）に示すようにセンサ１からのレーザ光を照射角可変機構９の反射面９２に入射させる。このとき、照射角可変機構９の動きはストッパ９３によって制限されるようになっており、予め定められた角度を超えて回動しないようになっている。ストッパ９３で照射角可変機構９の動きが抑えられた状態で、センサ１からのレーザ光は光軸の角度が設定角度θ１だけ変化するように反射面９２で反射して物体１０に入射する。こうして、照射角をθ＝θ０からθ＝θ０＋θ１に変更することができる。照射角を変更した場合は、物体１０からの反射光（散乱光）が、センサ１に直接入射するか、あるいは照射角可変機構９の反射面９２を介してセンサ１に入射することになる。

ステップＳ４〜Ｓ８の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。ステップＳ１〜Ｓ６の処理終了後、ユーザは照射角可変機構９を回動させて図７（Ａ）の状態に戻すことにより、ステップＳ３で変更した照射角θをθ０に戻す。
本実施の形態では、照射角可変機構２による照射角θの保持精度と照射角可変機構９による照射角θの変更精度を確保できていれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第１、第２の実施の形態では、設定角度θ１＝−１０°として説明したが、これに限るものではない。角度θ１は、任意の角度に設定すればよいが、変更前の照射角θ＝θ０の絶対値と変更後の照射角θ＝θ０＋θ１の絶対値とが概ね等しくなる程度に設定されていることが望ましい。

また、第１、第２の実施の形態では、ステップＳ１〜Ｓ６の処理終了後、ステップＳ３で変更した照射角θをθ０に戻しているが、照射角θ＝θ０＋θ１のまま戻さなくてもよい。この場合、速度演算部７は、センサ１が計測した速度ベクトルＶ２と、予め規定された設定角度θ１と、照射角導出部６が導出した照射角θ＝θ０とから、物体１０の表面速度Ｖを算出すればよい。式（３）において、Ｖ２とθ０＋θ１が既知であれば、物体１０の表面速度Ｖを算出できることは言うまでもない。

また、第１、第２の実施の形態において、照射角導出部６は、設定角度θ１を規定の値に固定して、照射角θ０を変更しながら、｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜の値を計算することを繰り返し、比率演算部５が算出した比の絶対値｜Ｖ１／Ｖ２｜に最も近い｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜の値を探索するようにしてもよい。この場合には、データテーブルを用意する必要がなくなる。

第１、第２の実施の形態において少なくとも記憶部４と比率演算部５と照射角導出部６と速度演算部７とは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。

第１、第２の実施の形態では、物体搬送装置によって送出側から受取側まで搬送される物体を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、他の物体に本発明を適用することも可能である。

本発明は、物体の表面速度を測定する技術に適用することができる。

１…センサ、２，３，９…照射角可変機構、４…記憶部、５…比率演算部、６…照射角導出部、７…速度演算部、８…表示部、１０…物体、２１，９１…回動軸、９０…固定台、９２…反射面、９３…ストッパ、２００…送出側ガイド軸、２０１…受取側ガイド軸、２０２…送出側ロール、２０３…受取側ロール。

Claims (5)

1. 測定対象の物体に光を照射して光軸方向の速度ベクトルを計測するセンサと、
   前記物体の法線と前記センサから放射され前記物体に入射する光の光軸とのなす角である照射角を変化させることが可能な第１の照射角可変機構と、
   この第１の照射角可変機構によって位置決めされた照射角を基準として設定角度θ１だけ照射角を変化させることが可能な第２の照射角可変機構と、
   前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときに計測された速度ベクトルと前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後に計測された速度ベクトルとの比の絶対値を算出する比率演算手段と、
   この比率演算手段が算出した比の絶対値に基づいて、前記第１の照射角可変機構によって位置決めされた照射角θ０の値を求める照射角導出手段と、
   前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときに計測された速度ベクトルと前記照射角導出手段が導出した照射角θ０の値、あるいは前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後に計測された速度ベクトルと予め規定された設定角度θ１の値と前記照射角導出手段が導出した照射角θ０の値とから、前記物体の表面速度を算出する速度演算手段とを備えることを特徴とする速度計測装置。
2. 請求項１記載の速度計測装置において、
   前記照射角導出手段は、変更前の照射角θ０の正弦値と変更後の照射角θ０＋θ１の正弦値との比の絶対値｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜と、変更前の照射角θ０との関係から、前記比率演算手段が算出した比の絶対値に最も近い｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜の値を探索し、この探索した｜ｓｉｎθ０／ｓｉｎ（θ０＋θ１）｜に対応するθ０の値を求めることを特徴とする速度計測装置。
3. 請求項１または２記載の速度計測装置において、
   前記第１、第２の照射角可変機構は、前記センサからの光が照射される物体の面に対して平行な軸を回動軸として前記センサを回動させることにより、前記照射角を変化させることを特徴とする速度計測装置。
4. 請求項１または２記載の速度計測装置において、
   前記第１の照射角可変機構は、前記センサからの光が照射される物体の面に対して平行な軸を回動軸として前記センサを回動させることにより、前記照射角を変化させ、
   前記第２の照射角可変機構は、前記センサからの光の光軸の角度が設定角度θ１だけ変化するように光を反射することにより、前記照射角を変化させることを特徴とする速度計測装置。
5. 測定対象の物体の法線と前記物体に入射する光の光軸とのなす角である照射角を第１の照射角可変機構によって位置決めする照射角設定ステップと、
   前記物体に光を照射して光軸方向の速度ベクトルを計測するセンサにより、前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときの速度ベクトルを計測する第１の計測ステップと、
   前記第１の照射角可変機構によって位置決めされた照射角を基準として設定角度θ１だけ照射角を変化させることが可能な第２の照射角可変機構により、前記照射角を変更する照射角変更ステップと、
   前記センサにより、前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後の速度ベクトルを計測する第２の計測ステップと、
   前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときに計測した速度ベクトルと前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後に計測した速度ベクトルとの比の絶対値を算出する比率演算ステップと、
   この比率演算ステップで算出した比の絶対値に基づいて、前記第１の照射角可変機構によって位置決めされた照射角θ０の値を求める照射角導出ステップと、
   前記第１の照射角可変機構によって照射角が位置決めされたときに計測した速度ベクトルと前記照射角導出ステップで導出した照射角θ０の値、あるいは前記第２の照射角可変機構によって照射角が変更された後に計測した速度ベクトルと予め規定された設定角度θ１の値と前記照射角導出ステップで導出した照射角θ０の値とから、前記物体の表面速度を算出する速度演算ステップとを含むことを特徴とする速度計測方法。

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