JP2924301B2 - 速度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は速度計に関し、例えば移
動する物体や流体等（以下「移動物体」と称する。）に
レーザー光を照射し、該移動物体の移動速度に応じてド
ップラーシフトを受けた散乱光の周波数の偏移を検出す
ることにより移動物体の変位に関する変位情報や移動物
体の移動速度を非接触で測定するようにしたドップラー
効果を利用した速度計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より移動物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。レーザードップラー速度計は移
動物体にレーザー光を照射し、該移動物体からの散乱光
の周波数が、移動物体の移動速度に比例して偏移（シフ
ト）する効果（ドップラー効果）を利用して、移動物体
の移動速度を測定する装置である。

【０００３】図５は従来のレーザードップラー速度計の
一例を示す説明図である。

【０００４】同図においてレーザー１から出射されたレ
ーザー光は、コリメーターレンズ２によって平行光束３
となり、ビームスプリッター４によって透過光５ａと反
射光５ｂの２光束に分割されて反射鏡６ａ，６ｂで反射
されたのち、速度Ｖで移動している移動物体７に異った
方向から入射角θで二光束照射される。移動物体７から
の散乱光は、集光レンズ８を介して光検出器９で検出さ
れる。このとき二光束による散乱光の周波数は、移動速
度Ｖに比例して各々＋Δｆ，−Δｆのドップラーシフト
を受ける。ここで、レーザー光の波長をλとすれば周波
数変化Δｆは次の（１）式で表わすことができる。

【０００５】 Δｆ＝Ｖ・ｓｉｎ（θ）／λ ‥‥‥‥（１） ＋Δｆ，−Δｆのドップラーシフトを受けた散乱光は、
互いに干渉しあって光検出器９の受光面での明暗の変化
をもたらし、その周波数Ｆは次の（２）式で与えられ
る。

【０００６】 Ｆ＝２・Δｆ＝２・Ｖ・ｓｉｎ（θ）／λ ‥‥‥‥（２） （２）式から、光検出器９の周波数Ｆ（以下「ドップラ
ー周波数」と呼ぶ）を測定すれば移動物体７の移動速度
Ｖが求められる。

【０００７】従来のレーザードップラー速度計では、
（２）式から明らかのようにドップラー周波数Ｆはレー
ザーの波長λに反比例し、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を使用する必
要があった。連続発振が可能で波長が安定したレーザー
光源としてはＨｅ−Ｎｅ等のガスレーザーが良く使用さ
れるが、レーザー発振器が大きくまた電源に高圧が必要
で、装置が大きく高価になる傾向があった。

【０００８】又、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（または半導体レーザー）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】図６（’８７三菱半導体データブック；光
半導体素子編から引用）はレーザーダイオードの標準的
な温度依存性の一例の説明図であり、波長が連続的に変
化している部分は、主としてレーザーダイオードの活性
層の屈折率の温度変化によるもので、０．０５〜０．０
６ｎｍ／°Ｃである。一方、波長が不連続に変化してい
る部分は縦モードホッピングと呼ばれ０．２〜０．３ｎ
ｍ／°Ｃである。

【００１０】波長を安定させるために一般にはレーザー
ダイオードを一定温度に制御する方法が採られる。この
方法ではヒータ、放熱器、温度センサー等の温度制御部
材をレーザーダイオードに小さな熱抵抗で取付け精密に
温度制御をおこなう必要があり、レーザードップラー速
度計が比較的大きく、またコスト高になるうえに、前述
の縦モードホッピングによる不安定さは完全には除去で
きない。

【００１１】上述の問題を解決するレーザードップラー
速度計として、レーザー光を回折格子に入射し、回折格
子より得られる回折光のうち、０次以外の＋ｎ次、−ｎ
次（ｎは１，２，‥）の二つの回折光を、該二光束の成
す角度と同じ交差角で移動物体に照射し、該移動物体か
らの散乱光をフォトディテクターで検出する方式（以
下、Ｇ−ＬＤＶ）を本出願人は特願平1-83208 号に提案
している。

【００１２】図７は格子ピッチｄなる透過型の回折格子
１０にレーザー光Ｉを格子の配列方向ｔに垂直に入射し
たときの回折光を示し、このときの回折角θ₀ は次式と
なる。

【００１３】ｓｉｎθ₀ ＝ｍλ／ｄ ここでｍは回折次数（０，１，２，‥）、λはレーザー
光の波長である。

【００１４】このうち０次以外の±ｎ次光は次式で表わ
される。

【００１５】 ｓｉｎθ₀ ＝±ｎλ／ｄ ‥‥‥‥（３） （ｎは１，２，‥） 図８はこのときの±ｎ次回折光をミラー６ａ，６ｂによ
って移動物体７に異った方向から入射角がθ₀ になるよ
うに２光束照射したドップラー速度計の説明図である。
光検出器９のドップラー周波数Ｆは（２）及び（３）式
から Ｆ＝２Ｖｓｉｎθ₀ ／λ＝２ｎＶ／ｄ ‥‥‥‥（４） となる。即ちレーザー光Ｉの波長に依存しなく、回折格
子１０の格子ピッチｄに反比例し移動物体７の移動速度
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は移動物体７の移動速度のみに比例し
た周波数となる。尚、回折格子１０は反射型の回折格子
についても全く同様である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ドップラー速度計では
図５に示すように移動物体に２方向からスポットを入射
させ、このときの移動物体面上での２つのスポットが重
った領域からの散乱光を検出している。この為２つのス
ポットが移動物体面上で良好に重なることが重要となっ
てくる。

【００１７】本発明は先の本出願人が提案したドップラ
ー速度計を更に改良し、２つのスポットの移動物体面上
での入射位置の変動を良好に防止しより高精度な速度情
報を得ることができる速度計の提供を目的とする。

【００１８】特に本発明はレーザー光の波長λが変化し
たときに、回折格子からの所定次数の回折光の回折角の
変化に伴って生じる２つの回折光の移動物体面上でのス
ポットの交差位置のズレを適切に設定した光学系を用い
ることにより効果的に防止し、常に移動物体の移動速度
を高精度に検出することができ、又光量の損失を少なく
し、同時に平行光束を使って大きなフリンジ領域を使う
ことが容易な速度計の提供を目的としている。

【００１９】この他、本発明は速度計の端面から測定点
までの距離（ワーキングディスタンス）を長くし、装置
全体の操作を良好に維持することができる速度計を得る
ことを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の速度計は、光源
手段からの光束を回折格子に入射させて発生させた回折
光を、焦点距離が略等しい第１のレンズまたはレンズ群
と第２のレンズまたはレンズ群とを光軸方向に該焦点距
離の略２倍の間隔を隔てて配置した光学系を介して被測
定物体に入射させ、且つこの際前記回折格子から前記第
１のレンズまたはレンズ群までの距離が前記第２のレン
ズまたはレンズ群から前記被測定物体までの距離よりも
小さくなるように配置し、前記被測定物体からの出射光
束を検出手段で検出し、該検出手段からの信号を利用し
て前記被測定物体の速度情報を検出することを特徴とす
る。

【００２１】また、別の本発明の速度計は、光源手段
と、該光源手段からの光束を回折する回折格子と、焦点
距離が略等しい第１のレンズまたはレンズ群と第２のレ
ンズまたはレンズ群とを光軸方向に該焦点距離の略２倍
の間隔を隔てて配置し、且つ前記第１のレンズまたはレ
ンズ群と前記回折格子との間隔が該焦点距離より小さい
位置に配置された光学系と、前記回折格子からそれぞれ
出射し且つ前記光学系を経由して交差する２つの回折光
の交差位置からの散乱光を受光する検出手段とを有し、
該検出手段からの信号を利用して前記交差位置での被測
定物体の速度情報を得ることを特徴とする。

【００２２】

【００２３】

【実施例】図１は本発明の速度計の測定原理を示す概略
図である。

【００２４】同図において第１レンズ１１と第２レンズ
１２は焦点距離が略等しく、双方は焦点距離をｆとする
と距離２ｆだけ離れて配置している。第１レンズ１１と
第２レンズ１２で光学系１６を構成している。透過型の
回折格子１０から第１レンズ１１までの距離をａ，第２
レンズ１２から速度ｖで矢印７ａ方向に移動する被測定
物７の測定点Ｍまでの距離をｂとすると略ａ＋ｂ＝２ｆ
である。

【００２５】Ｄは第１レンズ１１から発散する光束の仮
想的な原点であり、原点Ｄから第１レンズ１１までの距
離はａ´である。

【００２６】波長λのレーザ光はコリメーターレンズ
（不図示）等によって平行光束Ｉ₀ となり、回折格子１
０の格子配列方向に垂直に入射し、回折光Ｉ₁ として回
折角θ₁ で出射する。光束Ｉ₁は焦点距離ｆの第１レン
ズ１１に入射すると屈折され図に示すような光束Ｉ₂ と
なって射出する。光束Ｉ₂ は距離２ｆ離れた第２レンズ
１２に入射すると再び平行光Ｉ₃ となり射出し、回折格
子１０からの回折角θ₁ と等しい角度θ₂ で被測定物７
の測定点Ｍに入射する。（ここでは光束Ｉ₃ の測定点Ｍ
への入射角をθ₂ として示している。）尚、回折格子１
０からは前述した回折光とは符号の異なる回折光が光軸
Ｌに対し対称な光路を経由して測定点Ｍに入射し、この
とき２つの回折光は測定点Ｍで互いに交差し、これより
フリンジを形成している。（図１ではこの符号の異なる
回折光は便宜上省略している。）被測定物７の測定点Ｍ
からの散乱光は光検出器（不図示）で検出され、（２）
式より次式に示すドップラー信号（ドップラー周波数）
Ｆが含有された光信号が得られる。

【００２７】 Ｆ＝２Ｖｓｉｎθ₂ ／λ ‥‥‥‥（６） この系において波長変動による第１レンズ１１と第２レ
ンズ１２の焦点距離の変動を無視すれば回折格子１０か
らの回折光Ｉ₁ の出射角（回折角）θ₁ と被測定物７の
測定点Ｍへの入射角θ₂ は波長変動によって回折角の変
動が発生しても常に θ₁ ＝θ₂ となる。又回折光をｎ次光とすると ｓｉｎθ₁ ＝ｎλ／ｄ ‥‥‥‥（７） となる。従って（６），（７）式より、ドップラー周波
数Ｆは Ｆ＝２Ｖ・ｓｉｎθ₂ ／λ＝２Ｖ・ｓｉｎθ₁ ／λ＝２ｎＶ／ｄ ‥（８） となる。この（８）式より、明らかのようにこの系では
波長変動に影響されないドップラー周波数Ｆを得ること
ができる。

【００２８】即ち、図１の系ではｓｉｎθ₂ ／λが一定
値となっているので波長変動に影響されないドップラー
周波数Ｆを得ることができる。

【００２９】次に先程無視した第１レンズ１１と第２レ
ンズ１２の材質の波長の変化による屈折率の変化の影響
について説明する。波長λは前述した図６に示すように
温度により変化し、使用温度時では１０ｎｍ程度の波長
変動を考慮する必要がある。

【００３０】今、波長λ₁ ＝７８０ｎｍと波長λ₂ ＝７
９０ｎｍの２つの波長の光においてレンズの材質をＢＫ
−７（商品名）とすると波長λ₁ と波長λ₂ における材
質の屈折率ｎ₁ 、ｎ₂ は各々 ｎ₁ ＝１．５１１１８ ｎ₂ ＝１．５１０９８ となる。第１レンズ１１と第２レンズ１２の焦点距離は
等しいものを用いている。

【００３１】そこで波長λ₁ における第１レンズ１１と
第２レンズ１２の焦点距離をｆ₁ 、波長λ₂ における第
１レンズ１１と第２レンズ１２の焦点距離をｆ₂ とす
る。今、波長の変化による影響を焦点距離の比で考える
と ｆ₁ ／ｆ₂ ＝（ｎ₁ −１）／（ｎ₂ −１）＝１．０００３９ ‥‥（９） となる。

【００３２】今、図１において第１レンズ１１と第２レ
ンズ１２とのレンズ間隔を波長λ₂＝７９０ｎｍでの焦
点距離ｆ₂ の２倍に設定する。この構成で波長λ₂ ＝７
９０ｎｍを考えるとａ＋ｂ＝２ｆ₂ でｓｉｎθ₁ ＝ｓｉ
ｎθ₂ となり、前述したとおりになる。

【００３３】次にこの構成で波長λ₁ ＝７８０ｎｍの光
を用いたときを考える。（以下のθ₁ 、θ₂ はこのとき
の波長λ₁ での角度である。）第１レンズ１１と第２レ
ンズ１２の波長λ₁における焦点距離ｆ₁ が（９）式の
比で変化するとして、光束Ｉ₁ の光線追求を行うと第１
レンズ１１において

【００３４】

【数１】 （ａ´＞０，ａ＞０） が成立し、又ｄｓｉｎθ₁ ＝λ₁ が成立する。この式よ
り角度θ₁ が導かれる。

【００３５】又、第２レンズ１２では光束Ｉ₂ の軸上の
位置、即ち原点Ｄが距離２ｆ₂ ＋ａ´の位置にあるから

【００３６】

【数２】 （ｂ＞０） となる。一方第１レンズ１１と第２レンズ１２への光束
の入射位置の光軸からの高さｈａ，ｈｂはｈａ＝ａｔａ
ｎθ₁

【００３７】

【数３】 となる。従って θ₂ ＝ｔａｎ^-1（ｈａ／ｂ） となる。これより角度θ₂ が導かれる。ドップラー信号
の比では波長λ₁ でのドップラー周波数をＦ₁ 、波長λ
₂ でのドップラー周波数をＦ₂ とすると

【００３８】

【数４】 となる。

【００３９】今、ｆ₂ ＝３０ｍｍ，ａ＝１０ｍｍ，ｄ＝
１．６μｍを代入して角度θ₁ 、θ₂ を求めて上式に代
入すると Ｆ₁ ＝０．９９９６０×Ｆ₂ となり、０．０４％の誤差と極めて少ない。

【００４０】又、ｆ₂ ＝３０ｍｍ，ａ＝３０ｍｍ，ｄ＝
１．６μｍとすると Ｆ₁＝０．９９９９９９７７Ｆ₂ となり、殆ど無視することができる。

【００４１】つまり１０ｎｍ程度の波長の変化による第
１レンズと第２レンズの材質の屈折率の変化による影響
は殆ど無視することができる。

【００４２】以上は単一のレンズでの影響について検討
した結果を示したが第１、第２レンズとして２枚構成の
色消しレンズを使用すれば更に波長の変化による影響を
無視することができる。

【００４３】このように本実施例において波長変動によ
ってドップラー周波数は実質的に影響を受けないとして
取扱うことができる。又本実施例では角度θ₁ が変化し
てもａ＋ｂが実質的に変化しないので光束Ｉ₃ は必ず測
定点Ｍを通り、従って測定点Ｍ上で交差する２光束間に
波長変動によるズレは実質的に生じない。更に回折格子
１０を通過した光束は回折格子のような光量損失の大き
い素子ではなく、レンズ系で偏向しているので信号光を
大きくすることが容易である。又レンズ間隔が２ｆなの
で回折格子１０に平行光を入射すれば、第２レンズ１２
からの出射光は必ず平行光となり、交差点Ｍ上で平行な
フリンジを広い領域にわたって形成することが容易とな
る。

【００４４】次に本発明の速度計の具体的な実施例につ
いて説明する。

【００４５】図２は本発明の実施例１を説明するための
例の光学系の要部概略図である。同図において１０１は
ドップラー速度計である。１は光源で例えばレーザーダ
イオードや半導体レーザー等（以下「レーザー」と称す
る。）より成っている。２はコリメーターレンズであ
り、レーザー１からの光束を平行光束３にしている。１
０は回折格子であり、格子ピッチｄが１．６μｍの反射
型の±１次回折光を回折角θ₁ （θ₁ ＝２９度）で回折
させるように設定されている。

【００４６】１６は光学系であり、焦点距離ｆが略等し
い２つの単レンズ又は複数のレンズより成るレンズ群１
１，１２（以下「レンズ群」と総称する。）より成って
いる。２つのレンズ群１１，１２は焦点距離ｆの２倍の
間隔を隔てて配置して構成している。７は移動物体又は
移動流体（以下「移動物体」と称する。）であり、移動
速度Ｖで矢印７ａ方向に移動している。

【００４７】本例では回折格子１０とレンズ群１１との
間隔及び移動物体７とレンズ群１２との間隔をいずれも
焦点距離ｆと略同じ長さに設定している。

【００４８】８は集光レンズであり、移動物体７からの
ドップラーシフトを受けた散乱光を検出手段としての光
検出器９の検出面９ａ上に集光している。移動物体７面
上と検出面９ａは略共役関係となっている。１４は計算
器等の演算手段であり、光検出器９で得られるドップラ
ー信号を用いて移動物体７の移動速度Ｖを演算し求めて
いる。

【００４９】本例ではレーザー１（レーザーダイオー
ド、波長λ＝０．７８μｍ）から放射されたレーザー光
はコリメーターレンズ２によって直径約２ｍｍの平行光
束３となって反射型の回折格子１０に格子配列方向ｔに
垂直に入射する。そして回折格子１０によって回折角θ
₁ で回折された±ｎ次（本例ではｎ＝１）の回折光５
ａ，５ｂはレンズ群１１で位置１１ａに集光された後、
発散しレンズ群１２で平行光束となって射出する。そし
て移動物体７に各々異った方向から回折角θ₁ と同じ角
度θ₂ （即ちθ₁ ＝θ₂ ）で入射させている。

【００５０】本例ではレーザー光の波長λが変化したと
き所定次数の回折光の回折角θも変化するが、このとき
前述の如く構成することによりｓｉｎθ₂ ／λの値が一
定となるようにしている。

【００５１】又、２つの回折光５ａ，５ｂが移動物体７
面上でそのスポットが重なるように互いに交差するよう
に入射している。

【００５２】本例では光学系１６のレンズ群１１とレン
ズ群１２の焦点距離ｆを略等しくし、又回折格子１０と
移動物体７とが光学系１６により等倍の共役関係となる
ように構成している。このとき移動物体７面上の２つの
回折光５ａ，５ｂは直径約２ｍｍのスポット径となって
いる。

【００５３】又、レーザー光の波長λが変化し、回折格
子１０からの±ｎ次回折光の回折角θ₁ が変化し、回折
角θ₁ ′となったときでも本実施例ではレンズ群１１に
入射した±ｎ次回折光が位置１１ａ面上（回折角θ₁ の
回折光５ａ，５ｂとは像高が多少異なる位置）に結像
し、その後発散してレンズ群１２で平行光束となり角度
θ₁ ′で移動物体７面上に入射するようにしている。そ
してこのときの２光束のスポットは互いに重なる状態を
維持する。

【００５４】集光レンズ８は移動物体７の移動速度Ｖに
比例した（１）式に示すドップラーシフトΔｆ，−Δｆ
を受けた周波数の散乱光を光検出器９の検出面９ａ上に
集光している。このときドップラーシフトΔｆ，−Δｆ
を受けた２つの散乱光は互いに検出面９ａ上で干渉す
る。光検出器９はこのときの干渉縞の明暗に基づく光量
を検出する。即ち光検出器９は（８）式においてｎ＝１
とした移動速度Ｖに比例したドップラー周波数Ｆ、 Ｆ＝２Ｖ／ｄ ‥‥‥‥（１０） なるレーザー１の発振波長λに依存しないドップラー信
号を検出する。そして演算手段１４により光検出器９か
らの出力信号を用いて移動速度Ｖを（１０）式より求め
ている。

【００５５】例えば図８においてはレーザー１の発振波
長が変化すると例えば図３（Ａ），（Ｃ）に示すように
２つの回折光５ａ，５ｂのスポットは移動物体７面上で
重ならず互いにズレてくる。光検出器９で検出される散
乱光は２つのスポットＬ_5a，Ｌ_5bが重なった領域からの
散乱光である。この為、２つのスポットＬ_5a，Ｌ_5bが重
ならずにズレてくると光検出器９で検出される散乱光の
検出量が少なくなりドップラー信号のＳ／Ｎ比が低下
し、移動速度Ｖの測定精度が悪下してくる可能性があ
る。

【００５６】そこで本例では前述の如く各要素を構成す
ることにより、回折格子１０で回折された２つの回折光
５ａ，５ｂが移動物体７面上でそれらのスポットがかな
らず図３（Ｂ）に示すように略重なって交差するように
している。これにより光検出器９で得られるドップラー
信号のＳ／Ｎ比を良好に保ち、移動物体７の移動速度Ｖ
の高精度な検出を可能としている。

【００５７】本例では反射型の回折格子を用いたが透過
型の回折格子を用いても同様に適用可能である。

【００５８】図４は以上説明した例を前提とした本発明
の実施例１の光学系の要部概略図である。図４において
図２で示した要素と同一要素に同符番を付している。

【００５９】１０は回折格子、１１Ｌ，１２Ｌは焦点距
離がｆの第１レンズと第２レンズであり、図に示す様な
配置構成になっている。但し、距離ａ，ｂは、ａ＋ｂ＝
２ｆの関係を満足している。

【００６０】波長λが約０．６８μｍのレーザーダイオ
ード１からのレーザー光はコリメーターレンズ２によっ
て直径２ｍｍφの平行光束３となり、透過型の回折格子
１０の格子配列方向に垂直に入射し、±１次の回折光５
ａ，５ｂを回折角θ＝１２°で出射する。光束５ａ，５
ｂは焦点距離ｆの第１レンズ１１Ｌに入射すると、図の
様な光束１３ａ，１３ｂとなり射出する。光束１３ａ，
１３ｂは距離２ｆ離れた第２レンズ１２Ｌに入射する
と、再び平行光１４ａ，１４ｂとなり、前述の回折格子
１０からの回折角θと等しい角度で２ｍｍφのスポット
径となって被測定物７を照射する。被測定物７からの散
乱光を第２レンズ１２Ｌ及び集光レンズ８により効率よ
く光検出器９の検出面９ａへと集光させている。そして
前述の（１０）式に示すドップラー信号が含有された光
信号を検出している。

【００６１】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θが変動
するが、２光束のスポットの位置は不動で、被測定物７
を図４に示す配置に設定すると、２光束のスポットのず
れは生じない。

【００６２】又、ａ＜ｂである為、距離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事ができ、
速度計１０１の設置の自由度が大きくなる。

【００６３】本実施例では、回折格子として透過型を示
したが、反射型を用いても良い。前述した実施例１、２
における回折光としては±１次回折光の他に２次以上の
回折光を用いても良い。

【００６４】又、レーザ光３の回折格子１０への入射角
は垂直でなくても一定の角度で入射させても良い。そし
てこのとき回折格子１０より生じる±ｎ次回折光の２つ
の回折光の交差角と同じ交差角を維持しつつ±ｎ次回折
光の２つの回折光を移動物体に入射させれば良い。

【００６５】尚、同じ光源から放射された光束を用いる
のであれば移動物体に入射させる２つの回折光のうち少
なくとも１つの回折光がｎ次回折光であれば他方の回折
光はｎ次以外、例えば０次、ｎ＋１次、ｎ＋２次等のよ
うなものであっても良い。

【００６６】又、受光素子に入射させる同一光源から放
射された２つの光束のうち一方の光束をｎ次の回折光と
し移動物体に入射させ、他方の光束を移動物体を介さな
いで直接受光素子に入射させて移動物体からの散乱光と
干渉させてドップラー信号を得るようにしても良い。

【００６７】又、ドップラー信号にバイアスを掛けて速
度０近傍の速度情報の検出及び移動方向の検出を可能と
する為に、回折格子を格子配列方向に移動させる方向が
ある。しかしながらこの場合でも図４の構成を同じくす
ると同等の効果が得られる。又回折格子を格子配列方向
に移動させる代わりに音響光学素子を用いても良い。

【００６８】実施例１では第１、第２レンズを薄肉単レ
ンズとして示したが、当然一般の厚肉単レンズ又は複数
のレンズより成るレンズ群より構成しても良い。この場
合、第１レンズ１１の像主平面から第２レンズ１２の物
体主平面までの間隔を略２ｆ（焦点距離ｆの２倍）とす
る。

【００６９】本発明において第１レンズと第２レンズと
が互いに焦点距離ｆの略２倍の距離だけ離れていると
は、このような場合も当然含む。

【００７０】又、この場合、図２、図４で示したａは第
１レンズ１１の物体主平面と回折格子１０との間隔を、
ｂは第２レンズ１２の像主平面と測定点Ｍとの間隔を示
す。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く各要素を構成
することにより、レーザーからの発振波長が変化し、回
折格子からの所定次数の回折光の回折角が変化しても、
ドップラー信号に変化を与えず、しかも２つの回折光の
被測定物体上でのスポットずれの発生を効果的に防止
し、さらにはワーキングディスタンスを大きくでき、よ
って操作性を向上し且つ被測定物体との接触等の事故も
防止でき、被測定物体の移動速度を高精度に検出するこ
とができる速度計を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の速度計の測定原理を示す概略図

【図２】 本発明の実施例１を説明するための例の光学
系の要部概略図

【図３】 図２の移動物体面上における２つの回折光の
交差状態を示す説明図

【図４】 本発明の実施例１の光学系の要部概略図

【図５】 従来のドップラー速度計の概略図

【図６】 レーザーダイオードの発振波長の温度依存性
を示す説明図

【図７】 回折格子で回折される各次数の回折光の説明
図

【図８】 Ｇ−ＬＤＶを用いたドップラー速度計の概略
図

【符号の説明】

１ レーザ ２ コリメーターレンズ ５ａ，５ｂ 回折光 １１，１１Ｌ 第１レンズ １２，１２Ｌ 第２レンズ ６ 光学系 ７ 移動物体 ８ 集光レンズ ９ 光検出器 １０ 回折格子 １４ 演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 浩 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 (56)参考文献 特開 昭63−131092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−191086（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−262064（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−25793（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/50 G01S 17/00 - 17/95 G01P 3/36 G01P 5/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段からの光束を回折格子に入射さ
   せて発生させた回折光を、焦点距離が略等しい第１のレ
   ンズまたはレンズ群と第２のレンズまたはレンズ群とを
   光軸方向に該焦点距離の略２倍の間隔を隔てて配置した
   光学系を介して被測定物体に入射させ、且つこの際前記
   回折格子から前記第１のレンズまたはレンズ群までの距
   離が前記第２のレンズまたはレンズ群から前記被測定物
   体までの距離よりも小さくなるように配置し、前記被測
   定物体からの出射光束を検出手段で検出し、該検出手段
   からの信号を利用して前記被測定物体の速度情報を検出
   することを特徴とする速度計。
2. 【請求項２】 光源手段と、該光源手段からの光束を回
   折する回折格子と、焦点距離が略等しい第１のレンズま
   たはレンズ群と第２のレンズまたはレンズ群とを光軸方
   向に該焦点距離の略２倍の間隔を隔てて配置し、且つ前
   記第１のレンズまたはレンズ群と前記回折格子との間隔
   が該焦点距離より小さい位置に配置された光学系と、前
   記回折格子からそれぞれ出射し且つ前記光学系を経由し
   て交差する２つの回折光の交差位置からの散乱光を受光
   する検出手段とを有し、該検出手段からの信号を利用し
   て前記交差位置での被測定物体の速度情報を得ることを
   特徴とする速度計。
3. 【請求項３】 前記光源手段はレーザーダイオードを含
   む請求項２に記載の速度計。
4. 【請求項４】 前記光源手段は前記回折格子に入射する
   光束を平行光束にするコリメータ光学系を含む請求項２
   に記載の速度計。
5. 【請求項５】 前記検出手段は前記第２のレンズまたは
   レンズ群を介して散乱光を受光する請求項２に記載の速
   度計。