JPH02253166A - 光ファイバレーザドップラ流速計の光学装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、円管内の流速、特に、エンジン内の
ガス流速なとをレーザビームの干渉を利用して測定する
光ファイバレーザドツプラ流速計における光学装置に関
し、特に、プローブ及びマニピュレータの構造に係るも
のである。

（従来の技術） 一般に、この種のレーザ流速計には、レーザ光源よりマ
ニピュレータ及びプローブを介して２本のレーザビーム
を４１１定点に照射収束させ、該測定点に生じる干渉縞
内を粒子（被Δ１り定休）が通過する際に発生する該散
乱光を集光して光電変換器で電気信号に変換し、該光電
変換器が出力するドツプラ・バースト信号（バースト状
のドツプラ信号）を信号処理系で処理して上記粒子の速
度を測定するように構成されているものがある。

そして、」二足マニピュレータとプローブとの間及びプ
ローブと光電変換器との間は送光用ファイバと受光用フ
ァイバとによって接続されている。

このプローブは、小型のものとしては、従来、第６図に
示すように、各送光用ファイバａ、ａより出射したビー
ムをそれぞれセルフォックマイクロレンズｂ、ｂで平行
光線にした後、２本又は４本の平行光をフロントレンズ
Ｃに入射し、該平行光を測定点０にて交鎖させて１ｌｌ
ｌｌ定体積を形成する一方、該測定点０の散乱光を」二
足フロントレンズＣ及び受光レンズｄを介して受光部ｅ
に集光させ、受光用ファイバｆに入射させるようにして
いる。

また、大型のものは、第７図に示すように、それぞれ送
光用ファイバａ、ａより出射したビームをセルフォック
マイクロレンズｂ、ｂを介して凹レンズｇにより拡大し
、その後、凸レンズｈにより平行光にしてフロントレン
ズＣに入射させるようにしている。

そして、上記小型及び大型のプローブの何れにおいても
ｆｌｌｌｌ定点の散乱光を受光用ファイバｆて信号処理
系に送るように（１η成されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した光コア・ｒバレーザドップラ流速計のプローブ
において、従来、小型のものではプローブ径が小さいた
め、セルフォックマイクロレンズｂから出射するビーム
径を拡大することができず、フロントレンズＣに入射す
るビーム径が小さくなり、測定点０に形成される測定体
積が大きく、ＳＮ比が悪いという問題かあった。更に、
ビームがフロントレンズＣに入射する際、フロントレン
ズＣ面で散乱光が生じ、この散乱光が受光用ファイバｆ
に入り、ノイズとなり、Δ＋１１定精度が低下するとい
う問題かあった。特に、この受光散乱光に対して、プロ
ーブ径が小さいので、空間フィルタを用いることができ
ず、散乱光を除去することかできなかった。

また、大型のものにおいては、平行光を太くずるため、
各ビーム毎に凹レンズｇ及び凸レンズｈを設けているた
め、部品点数が多くなり、構造が複雑になると共に、プ
ローブ全体が大型になるという問題かあり、更に、各凹
レンズｇ及び凸レンズｈ毎に軸合せを行わなければなら
ず、光軸調整が難しいという問題があった。

また、上記マニピュレータは、従来、第５図に示すよう
に、ビームのスポット位置に対し、送光用ファイバａの
コアが一致するように該送光用ファイバａをｘ、　　ｙ
、　　ｚ方向の３次元方向に移動させて調整しているた
め、マイクロメータを用いても１μｍ以下の分解能を得
ることができず、カップリング効率が低いという問題が
あった。つまり、３〜４μｍのファイバコア径の場合、
１μｍ以下の分解能が要求されるのに対し、１μｍ以下
の分解能が得られなかった。特に、レーザドツプラ流速
計に使用するシングルモートファイバハＮＡ（開口角）
が小さいため、レーザ光源からのビームを数μｍ以下に
絞り込み、且つその集光角をファイバのＮＡより小さく
する必要があり、従来、送光用ファイノ、＜ａに対して
ビームの入射角を高精度に調整できず、カップリング効
率が低いという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、中空部を
有する第１エクスパンドレンズ及び第２エクスパンドレ
ンズを１枚宛用いてプローブを構成し、ビーム径と照射
ビーム間隔を大きくしてフロントレンズに入射させるこ
とにより、レンズ枚数を最大３枚にして部品点数を少な
くし、調整及び組立てを容易にすると共に、測定体積を
小さくして散乱光強度を増加し、分解能を向上させて高
ＳＮ比を得る一方、中空部を空間フィルタとし、フロン
トレンズ面の散乱光によるノイズの除去とフロントレン
ズの焦点深度を小さくすることができるようにすること
を目的とし、また、マニピュレータのロッドレンズと支
持筒との一端を２次元方向に移動可能にして、簡単な構
造で分解能の高い調整を可能にし、カップリング効率の
向上を図ることを目的するものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、請求項（１）に係る発明が
講じた手段は、先ず、複数本の送光用ファイバと１本の
受光用ファイバとの端部が導入接続されたプローブを備
えた光ファイバレーザドツプラ流速計の光学装置を対象
としている。そして、該プローブには上記受光用ファイ
バの端部を保持する受光部と、該受光部の外側に受光部
を中心とする円周上に上記各送光用ファイバが接続され
る送光部とが平行に配設されると共に、該送光部及び受
光部の前方に第１エクスパンドレンズと第２エクスパン
ドレンズとフロントレンズとが順に同軸上に並設されて
いる。更に、該第１エクスパンドレンズには上記送光部
より出射したビームを拡大する環状のレンズ部と、該レ
ンズ部に囲繞されて測定点の散乱光を受光部に導く中空
部とが形成されている。加えて、上記第２エクスパンド
レンズには各ビームの拡大部が外周部に、散乱光の集光
部が中央部に形成され、上記フロンレンズには各ビーム
をｌｌ１１１定点に照射させる照射部が外周部に、該測
定点からの散乱光を集める集光部が中央部に形成された
構成としている。

また、請求項（２）に係る発明が講じた手段は、請求項
（１）記載の光ファイバレーザドツプラ流速計の光学装
置において、各送光用ファイバの他端部はレーザ光源よ
り該６送光用ファイバにビームを導くマニピュレータに
接続されている。そして、該マニピュレータはケーシン
グ内に各送光用ファイバの端部が接続保持されると共に
、該送光用ファイバ端面の前方に集光用レンズが設けら
れた支持筒と、レーザ光源からのビームを該支持筒の送
光用ファイバに導くロッドレンズとが略同軸上に収納さ
れて構成されている。更に、上記支持筒及びロッドレン
ズの前部は３次元方向に回動自在な回動機構を介してケ
ーシングに支持される一方、後部はそれぞれ支持筒又は
ロッドレンズの中心軸と直交する直交面上に十字方向に
設けられた２方向の調整ピンを備え、上記集光用レンズ
に対するビームの入射角を変化させる支持機構によりケ
ーシングに支持された構成としている。

（作用） 上記構成により、請求項（１）に係る発明では、複数本
（例えば、２本）の送光用ファイバを伝播したビームは
送光部、例えば、セルフォックレンズより出射して第１
エクスパンドレンズのレンズ部で拡大された後、第２エ
クスパンドレンズの拡大部で拡大され、その後、フロン
トレンズの照射部を介して測定点に照射される。

この測定点において２つのビームが交叉し、干渉縞を形
成し、この測定点を粒子が通過すると、散乱光が生じ、
この散乱光はフロントレンズの集光部及び第２エクスパ
ンドレスの集光部を通って集光された後、第１エクスパ
ンドレンズの中空部を通って受光部に集光され、受光用
ファイバに入射する。

また、請求項（２）に係る発明では、レーザ光源がらの
ビームはマニピュレータのロッドレンズを介して送光用
ファイバに入射してプローブに伝播する。このマニュピ
ユレータにおいて、ロッドレンズと送光用ファイバの支
持筒との光軸調整は、該ロッドレンズ及び支持筒の後部
側に設けられた２方向の調整ピンを備えた支持機構によ
り行う。つまり、該ロッドレンズ及び支持筒の前部は回
動機構、例えば、ジャイロ機構で支持されているので、
ロッドレンズの後部を２方向に傾斜して出射方向を設定
する一方、支持筒の後部を２方向に傾斜して集光用レン
ズに対するビームの入射角を調整し、焦点面上における
ビームのスポット位置をファ、イバコア内に調整する。

（発明の効果） 従って、請求項（１）に係る発明によれば、複数のビー
ムを１枚の第１エクスパンドレンズと第２エクスパンド
レンズで拡大する一方、散乱光を第２エクスパンドレン
ズと第２エクスパンドレンズの中空部とで集光させるよ
うにしたために、従来、各ビームを個別のエクスパンド
レンズで拡大していた場合に比し、光学部品を大幅に減
少させることができるので、調整を容易に行うことがで
きると共に、プローブ径を小さくすることができるので
、プローブ全体を小型にすることができ、その使用範囲
を拡大することができる。更に、フロントレンズに入射
するビーム径を太くすることかできるので、測定体積を
小さくすることができ、散乱光強度が増加してＳＮ比を
向上させることができることから、Δ１１１定精度を著
しく向上させることができる。

また、第１エクスパンドレンスの中空部か空間フィルタ
の作用をなすと共に、受光用ファイバのコア径と第２エ
クスパンドレンズの焦点距離とによって空間フィルタを
構成することとなるので、集光効率を向上させることが
できると共に、フロントレンズ面での散乱光を除去する
ことができ、且つフロントレンズの焦点深度を制限でき
ることから、ノイズを低減することができ、より測定精
度の向上を図ることかできる。

また、請求項（２）に係る発明によれば、ロッドレンズ
及び支持筒の前部を３次元方向に回動自在に支持する一
方、後部を支持機構により２方向に移動可能に支持した
ために、ロッドレンズの出射方向と送光用ファイバの入
射方向とを正確かつ迅速に一致させることができ、焦点
面上におけるビームのスポット位置を高精度で調整する
ことができ、特に、１μｍ以下の高分解能を得ることか
できるので、カップリング効率を著しく向上させること
ができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に甚づいて詳細に説明する
。

第１図〜第３図に示すように、光フアイバレザドツプラ
流速計の光学装置］は、レーザ光源１１より出射したビ
ーム１２をマニピュレータ２を介してプローブ３に伝送
し、測定点０に照射するように構成されている。そして
、該ビーム１２の干渉を利用してエンジン内のガス流速
などを７１１１１定するようにしている。

そこで、先ず、上記プローブ３について説明する。

該プローブ３は、マニピュレータ２より２本のビーム１
２，１．２がそれぞれ送光用ファイバ４゜４によって伝
送されると共に、Ａｌ１１定点０の散乱光］３を受光し
て１体の受光用ファイバ５によって信号処理系１４に伝
送するように構成されている。

該プローブ３のケーシング３］内には各ファイバ４５の
端部にセルフォックレンズが取付けられて該端部が導入
されると共に、第１エクスパンドレンズ３２と第２エク
スパンドレンズ３３とフロントレンズ３４とが収納され
ている。該ケーシング３１は円筒状に形成されており、
該ケーシング３１−内の後部には上記各ファイバ４，５
の支持部３５が形成されている。そして、該支持材３５
内には上記各ファイバ４，５の端部にセルフォックレン
ズが取付けられて該端部が挿入され、該送光用ファイバ
４の端部は送光部であるフェルール４１に接続される一
方、受光用ファイバ５の端部は該端部を保持する受光部
５１に接続されている。

更に、該受光部５１はケーシング３１の中心線上に位置
して設けられると共に、上記２つのフェルール４］、、
４１はセルフォックレンズを内蔵し、受光部５１を中心
とする円周上に対称位置にて平行に配置され、該コリメ
ート４１は送光用ファイバ４からのビーム１２を平行光
線に成形している。

上記第１エクスパンドレンズ３２．第２エクスパンドレ
ンズ３３及びフロントレンズ３４はフェルール４１及び
受光部５１の前方に順に並設されると共に、ケーシング
３１の中心線上に同軸上に配設されている。そして、該
第１エクスパンドレンズ３２はフェルール４１より測定
点０に照射されるビーム］２を拡大すると共に、ビーム
間隔を拡大するレンズ部３２ａと、測定点０がらの散乱
光１３を受光部５１に集める中空部３２ｂとより形成さ
れている。該レンズ部３２ａは第１エクスパンドレンズ
３２の外周部に円環状に形成され、上記ビーム１２の入
射する後面が凹面に形成されている。また、上記中空部
３２ｂは第１エクスパンドレンズ３２の中央部にレンズ
部３２ａで囲繞されて形成されるとともに、第１エクス
パンドレンズ３２の前後両面に貫通して円柱状に形成さ
れている。そして、該中空部３２ｂは散乱光１３を受光
部５１に集光させると共に、フロントレンズ３４面での
散乱光などを除去する空間フィルタを兼用するように構
成されている。

また、上記第２エクスパンドレンズ３３は１枚の凸レン
ズで構成されており、外周部が第１エクスパンドレンズ
３２からのビーム１２を拡大する拡大部３３ａに形成さ
れると共に、中央部が測定点０からの散乱光１３を第１
エクスパンドレンズ３２の中空部を通って受光部５１に
集光させる集光部３３ｂに形成されている。

更にまた、上記フロントレンズ３４は１枚の凸レンズで
構成されており、外周部が第２エクスパンドレンズ３３
からのビーム１２を測定点０に収束照射させる照射部３
４ａに形成されると共に、該測定点０からの散乱光、つ
まり、２本のビーム１２１２の干渉により形成される干
渉縞内を粒子が通過すると、該粒子によって生じる散乱
光１３を集める集光部３４ｂが中央部に形成されている
。

次に、上記プローブ３にビーム１２．１２を伝送するマ
ニピュレータ２について説明する。

該マニピュレータ２′は、ケーシング２１内に光源１１
より出射したビーム１２を各送光用ファイバ４，４に入
射させる１対の伝送部２２．２２が左右両側に収納され
て構成されており、該ケーシング２１は矩形体に形成さ
れている。該伝送部２２はロッドレンズ２３と送光用フ
ァイバ４の支持筒２４とより成り、該ロッドレンズ２３
はケーシング２１前面の入射孔２１ａ及びビーム１２の
偏光軸と逆光用ファイバ４の偏光軸とを一致させる１／
２波長板２５を介してビーム１２が入射するように構成
されている。更に、該ロッドレンズ２３は所定長さ（例
えば、８０ｍｍ）の円柱状に形成され、ロッドレンズ面
での複反射を防止すると共に、周波数変調器により周波
数シフ）・を受けたビーム１２の０次光と１次光とに大
きく区分するために上記所定長さ（８０ｍｍ）に設定さ
れている。そして、上記ロッドレンズ２３は、第４図に
も示すように、前部が回動機構であるジャイロ機構２６
でケーシング２１に支持されると共に、後部が２本の調
整ピンであるＭ３ネジ２７ａ、２７ｂと１つのバネ（図
示省略）とより成る３点支持機構２７によってケーシン
グ２１に支持されている。

一方、上記支持筒２４は円筒状に形成されており、内部
中央部に送光用ファイバ４の端部が支持されると共に、
前部に集光用レンズ２４ａが一体的に設けられて成り、
上記ロッドレンズ２３からのビーム１２を送光用ファイ
バ４に導くようにしている。そして、上記支持筒２４は
ロッドレンズ２３と同様に前部がジャイロ機構２８で、
後部がＭ３ネジ２９ａ、２９ｂとバネ（図示省略）とよ
りなる３点支持機構２９でケーシング２１に支持されて
いる。

上記ジャイロ機構２６．２８はインナリング２６ａ、２
８ａとアウタリング２６ｂ、２８ｂを有して３次元方向
に回動自在にロッドレンズ２３及び支持筒２４を支持す
るように構成される一方、上記調整ピンであるＭ３ネジ
２７ａ、２７ｂ、２９ａ、２９ｂはロッドレンズ２３及
び支持筒２４の中心軸と直交する直交面上に十字方向に
ケーシング２１のネジ孔２１ｂに螺合され、ロッドレン
ズ２３及び支持筒を上下左右に移動自在に支持し、ロッ
ドレンズ２３と支持筒２４（送光用ファイバ４）とを２
方向に傾斜させることにより、集光用レンズ２４ａに対
するビーム１２の入射角を２次元的に変化させ、集光用
レンズ２４ａの焦点面に形成されるビームスポットの位
置を送光用ファイバ４のコア内に調整するように構成さ
れている。

そこで、上記光軸調整の基本的原理について説明する。

先ず、第４図に示すように、上記支持筒２４の後部を３
点支持機構２９により２方向に移動させることにより集
光用レンズ２４ａに入射するビーム１２の入射角θ２を
調整することとしている。

その際、集光用レンズ２４ａの焦点面に形成されるビー
ムスポットは光軸より距＋ｉ［ｔだけズレることになり
、この距離ｔはｔ＝ｆ−ｔａｎθ２（ｆレンズの焦点距
離）で与えられる。尚、θ２は近軸光学の範囲内である
。そして、このビームスボッＩ・とファイバコアとの位
置調整を上記支持筒２４の後部を傾斜させることにより
行うこととしている。

一方、ビーム１２のスポット径ｔｌはファイバ４のコア
径ｄｆより小さく、且つ、ビーム１２の収光角Ｎ、ｌ　
　（Ｑ！Ｑ）はファイバ４の開口角ＮＡｆ（Ｑｆ）より
小さいことか望まれる。従って、次式に示す関係か成立
する。

ｄ、Ｑ＜ｄｆ　　　　・・・■ θ９くθｆ　　　・・・■ また、 ｄ！Ｑ−（４−ｆ−λ）／（π・ｄｉｎ）−・■ＮＡＵ
−（ｄ　ｉｎ）／　（２・ｆ）　　　　　−■より、 ＮＡ９＝（２・λ）／（π・ｄρ）　　　・・・■ｆ：
レンズの焦点距離 λ：波長 ｄｉｎ：レンズ面でのビーム径 となり、上記各式■〜■より、 （２・λ）／（π・ＮＩＱ）　＝ｄ９．＜ｄ　ｆ（２・
λ）／（π・ｄｆ） ＝ｓｉｎθＮ＜ＮＡｆ　　　　−・・■となる。そして
、Ｈｅ−Ｎｅレーザの場合、波長λ−６３２．８ｎｒｎ
であり、偏波面保存ファイバ４のコア径が４　μｍ　％
開口角ＮＡｆが０．１３２４であるため、 ３．０４μｍａｄ投く４μｍ　　　　　・・・■０．１
０＜ｓｉｎθ！Ｑ＜０．１３２４　−・・■となり、高
精度の調整が必要となる。

従って、ビーム］２を絞りこみ、ファイバ４に入射させ
るためには、第５図に示すように、Ｘ。

ｙ、Ｚ＋　　θ、ψ、の調整が必要となり、コア径ｄｆ
が４μｍ　（ＮＡｆ＝０．１３２４）であるので、ミク
ロン以下の分解能か要求される。

そこで、ｘ−ｙ方向をＭ３ネジ２７ａ、２７ｂでロッド
レンズ２３の角度θ１を、θ−ψ方向をＭ３ネジ２９ａ
、２９ｂで支持筒２４の角度θ２を調整する。例えば、
Ｍ３ネジ２７ａ　　２７ｂでθ１を変化させる分解能は
０．０３０５ｄｅｇで、ＮＡｐに変換すると０．０００
５であり、ファイバ４のＮＡｆに対して１／２６０であ
るので、十分である。一方、角度θ２については上述の
如く次式に示す関係が成り立つ。

ｔ＝ｆ　　拳　ｔａｎ　θ２ また、集光用レンズ２４ａ（ψＢ、　　ｆ＝４．４３７
ｍｍ）を用いた場合、上記■及び０式を焦点距離に換算
すると、 ４．１４ｍｍ＜ｆ＜５．４６ｍｍ・・（Ｑとなり、上記
集光用レンズ２４ａは上記［相］を充足していることに
なる。その際、ビーム］−２のスポット径は３．２５．
ｃｚｍ、入射角７．］０２ｄｅｇである。

次に、この光ファイバレーザドツプラ流速計の光学装置
］の作用について説明する。

先ず、光源１１より出射したビーム１２はマニピュレー
タ２の１／２波長板２５を介してロッドレンズ２３に入
射し、該ロッドレンズ２Ｂで０次光と１次光とを区分さ
れ、集光用レンズ２４ａを介して送光用ファイバ４のコ
ア端面より入射する。

その後、該送光用ファイバ４を通ってビーム１２はプロ
ーブ３に伝送され、フェルール４］より平行光線となっ
て出射する。そして、このビーム１２は第］エクスパン
ドレンズ３２のレンズ部３２ａ及び第２エクスパンドレ
ンズ３２の拡大部３３ａで順に拡大されると共に、ビー
ム間隔が拡大された後、フロントレンズ３４の照射部３
４ａを通って測定点０に照射される。

そして、上記２つのビーム１２．１２は測定点０で交叉
して干渉縞を生起し、この干渉縞内を粒子が通過して散
乱光１３が生じると、この散乱光１３はフロントレンズ
３４の集光部３４ｂ及び第２エクスパンドレンズ３３の
集光部３３ｂで順に集光された後、第１エクスパンドレ
ンズ３２の中空部３４ｂで更に集光され、受光用ファイ
バ５の端面より入射する。

その後、上記散乱光１３は受光用ファイバ５を介して信
号処理系１４に伝送され、該散乱光１３よりドツプラ・
バースト信号の周波数を導出して流速を測定する。

一方、上記マニピュレータ２において、ロッドレンズ２
３と送光用ファイバ４とを光軸調整する場合、例えば、
ロッドレンズ２３のｘ−ｙ方向を２本のＭ３ネジ２７ａ
、２７ｂを回転して調整し、角度θ１を定める。続いて
、支持筒２４のθ−ψ方向を２本のＭ３ネジ２９ａ、２
９ｂを回転して調整し、角度θ２を定めてビーム１２が
送光用ファイバ４のコアに入射するように設定する。　
従って、２本のビーム１２．１２を１枚の第１エクスパ
ンドレンズ３２と第２エクスパンドレンズ３３で拡大す
る一方、散乱光１３を第２エクスパンドレンズ３３と第
２エクスパンドレンズ３２の中空部３２ｂとで集光させ
るようにしたために、従来、各ビーム１２．１２を個別
のエクスパンドレンズで拡大していた場合に比し、光学
部品を大幅に減少させることができるので、調整を容易
に行うことができると共に、プローブ径を小さくするこ
とができるので、プローブ全体を小型にすることができ
、その使用範囲を拡大することができる。

更に、フロントレンズ３４に入射するビーム径ヲ太くす
ることができるので、測定体積を小さくすることができ
る。例えば、従来、焦点距離が５０ｍｍのものにあって
は測定体積直径が１４９μｍであったのに対し、焦点距
離が５０ｍｍのもので測定体積直径を７１．２μｍにす
ることができる。

よって、散乱光強度が増加してＳＮ比を向上させること
ができることから、測定精度を著しく向上させることが
できる。

また、第１エクスパンドレンズ３２の中空部３２ｂが空
間フィルタの作用をなすと共に、受光用ファイバ５のコ
ア径と第２エクスパンドレンズ３３の焦点距離とによっ
て空間フィルタを構成することとなるので、集光効率を
向上させることができると共に、フロントレンズ３４面
での散乱光を除去することができ、且つフロントレンズ
３４の焦点深度を制限できることから、ノイズを低減す
ることができ、より測定精度の向上を図ることができる
。

具体的に、ＳＮパラメータで説明すると、ＳＮ比は次式
で示され、 ＳＮ比−（Ａｓ）・（（ηｑ−Ｐｏ）／（Δｆ）１（（
Ｄａ−ｄｉｎ）／　（Ｒａ−ｆ）ｌ　２・・・■Ａｓ：
散乱粒子で定まる定数 Ｄａ：受光開口の直径 ｄｉｎ：フロントレンズに入射するビーム径ｆ：フロン
トレンズの焦点距離 Δｆ：バンド幅 Ｐｏ：ビームの強度 Ｒａ；測定体積と受口部との距離 ηｑ：測定フォットディテクタの量子効率この０式にお
けるＳＮパラメータ＝（（Ｄａ・ｄｉｎ）／　（Ｒａ−
ｆ）ｌ　２により従来例を比較すると、従来、例えば、
固定型レーザドツプラ流速計では０．４７Ｘ１０−６．
また、市販されている光ファイバレーザドツプラ流速計
のプローブでは０．７２Ｘ１０−６．０．６Ｘ１０−６
０．２９ＸＩＯ−６などの値であったものが、本実施例
のものでは６．３２Ｘ１０−６に向上させることができ
、ＳＮパラメータとしては約１０倍向上することになる
。

また、ロッドレンズ２３及び支持筒２４の前部を３次元
方向に回動自在に支持する一方、後部を２方向に３点支
持機構２７．２９で移動可能に支持したために、ロッド
レンズ２３の出射方向と送光用ファイバ４の入射方向と
を正確かつ迅速に一致させることができ、集光用レンズ
２４ａの焦点面上におけるビーム１２のスポット位置を
高精度で調整することができ、特に、手動による角度の
分解能を５度とすると、得られるスポット移動の分解能
は約Ｏ２２１ｔｍとなり、１μｍ以下の高分解能を得る
ことができるので、カップリング効率を、例えば、８０
％以上にすることができる。つまり、このマニピュレー
タ２におけるカップリング効率の理論値はビーム１２の
けられ及びレンズ面での損失を考慮して８２％であるの
に対し、極めて高効率とすることができる。

尚、本実施例において、プローブ２には２本の送光用フ
ァイバ４，４を接続したか、４本の送光用ファイバ４を
接続して２次元１（１１１定を行うようにしてもよい。

また、調整ビンはＭ３ネジ２７ａ、２７ｂ、２９ａ、２
９ｂに限られるものではない。

また、本発明の支持機構は３点支持機構２７゜２９の他
に、バネを２つ設けたものなどであってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示し、第１図はプ
ローブの概略構成図、第２図は同部分断面斜視図である
。第３図はマニピュレータの部分断面斜視図、第４図は
同要部の概略構成図、第５図はビームとファイバとの光
接続を示す概略図である。第６図及び第７図はそれぞれ
従来のプロブを示す概略構成図である。 １・・・光学計、２・・・マニピュレータ、３・・・プ
ローブ、４・・・送光用ファイバ、５・・・受光用ファ
イバ、１１・・・光源、］２・・・ビーム、１３・・・
散乱光、１４・・・信号処理系、２１・・・ケーシング
、２２・・・伝送部、２３・・・ロッドレンズ、２４・
・支持筒、２４ａ・・・集光用レンズ、２６．２８・ジ
ャイロ機構、２７゜２９　＝−３点支持機構、２７ａ、
２７ｂ、２９ａ。 ２９ｂ・・・Ｍ３ネジ、３１・・・ケーシング、３２・
・・第１エクスパンドレンズ、３２ａ・・レンズ部、３
２ｂ・・・中空部、３３・・第２エクスパンドレンズ、
３４・・・フロントレンズ、４１・・フェルール、５１
・・・受光部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数本の送光用ファイバと１本の受光用ファイバ
   との端部が導入接続されたプローブを備えた光ファイバ
   レーザドップラ流速計の光学装置であって、 該プローブには上記受光用ファイバの端部を保持する受
   光部と、該受光部の外側に受光部を中心とする円周上に
   上記各送光用ファイバが接続される送光部とが平行に配
   設されると共に、該送光部及び受光部の前方に第１エク
   スパンドレンズと第２エクスパンドレンズとフロントレ
   ンズとが順に同軸上に並設され、 該第１エクスパンドレンズには上記送光部より出射した
   ビームを拡大する環状のレンズ部と、該レンズ部に囲繞
   されて測定点の散乱光を受光部に導く中空部とが形成さ
   れる一方、 上記第２エクスパンドレンズには各ビームの拡大部が外
   周部に、散乱光の集光部が中央部に形成され、 上記フロントレンズには各ビームを測定点に照射させる
   照射部が外周部に、該測定点からの散乱光を集める集光
   部が中央部に形成されていることを特徴とする光ファイ
   バレーザドップラ流速計の光学装置。
2. （２）請求項（１）記載の光ファイバレーザドップラ流
   速計の光学装置において、各送光用ファイバの他端部は
   レーザ光源より該各送光用ファイバにビームを導くマニ
   ピュレータに接続され、該マニピュレータはケーシング
   内に各送光用ファイバの端部が接続保持されると共に、
   該送光用ファイバ端面の前方に集光用レンズが設けられ
   た支持筒と、レーザ光源からのビームを該支持筒の送光
   用ファイバに導くロッドレンズとが略同軸上に収納され
   て構成され、 上記支持筒及びロッドレンズの前部は３次元方向に回動
   自在な回動機構を介してケーシングに支持される一方、
   後部はそれぞれ支持筒又はロッドレンズの中心軸と直交
   する直交面上に十字方向に設けられた２方向の調整ピン
   を備え、上記集光用レンズに対するビームの入射角を変
   化させる支持機構によりケーシングに支持されているこ
   とを特徴とする光ファイバレーザドップラ流速計の光学
   操作装置。