JPH03235060A

JPH03235060A - レーザードップラー速度計

Info

Publication number: JPH03235060A
Application number: JP3064490A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takamiya; 誠高宮; Tsunesuke Yamamoto; 恒介山本; Hiroshi Sugiyama; 浩杉山; Hidejiro Kadowaki; 門脇　秀次郎; Takeshi Doi; 健土井; Yasuhiko Ishida; 泰彦石田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1991-10-21

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】〔技術分野〕本発明は、移動する物体や流体の速度を非接触に検出す
る速度計、特にレーザー光の周波数の偏移を検知して速
度を検出するレーザードツプラー速度計に関する。

〔従来技術〕

従来から、物体や流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、レーザードツプラー速度計が使
用されている。レーザードツプラー速度計とは、移動す
る物体や流体にレーザー光を照射し、該移動物体もしく
は移動流体による散乱光の周波数が、移動速度に比例し
て偏移（シフト）する効果（ドツプラー効果）を利用し
て、前記移動物体、もしくは移動流体の移動速度を測定
する装置である。

従来のレーザードツプラー速度計の一例を第１図に示す
。

１はレーザー　２はコリメーターレンズ、３は平行光束
、４はビームスプリッタ−６及び６′は反射鏡、７は速
度Ｖで矢印方向に移動している物体もしくは流体、８は
集光レンズ、９は光検出器である。

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、ヒームスプリッタ
ー４によって三光束５及び５′に分割されて反射鏡６及
び６′で反射された後、速度Ｖで移動している物体もし
くは流体７に入射角θで三光束照射される。物体もしく
は流体７による散乱光は、集光レンズ８を介して光検出
器９て検出される。三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のドツプラーシ
フトを受ける。ここで、レーザー光の波長をλとすれば
、Δｆは次の（１）式で表わすことができる。

Δｆ＝Ｖｓｉｎθ／λ　　　　　−（１）十Δｆ、−Δ
ｆのドツプラーシフトを受けた散乱光は、互いに干渉し
合って光検出器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。

Ｆ＝２Δｆ＝２Ｖｓｉｎ　θ／λ　　・（２）従って、
光検出器９の出力信号の周波数（以下、ドツプラー周波
数と呼ぶ）を測定すれば、（２）式に基づいて移動物体
もしくは移動流体７の移動速度Ｖを求めることができる
。

レーザードツプラー速度計の小型化を図るためには、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザー等のガスレーザーを光源として用いる
よりもレーザーダイオードのような半導体レーザーを用
いる方が有利である。

しかしながら、半導体レーザーはガスレーザーのように
発振波長が安定しておらず、温度に依存して発振波長が
変化する。上記（２）式から明らかなように、ドツプラ
ー周波数Ｆはレーザー光の波長λに依存するので、レー
ザー光の波長が変動すると移動物体や移動流体の速度を
正確に検出することができない。

第２図は市販のレーザーダイオードの発振波長の温度依
存性を示すグラフ図（１９８７年三菱半導体データブッ
ク−光半導体素子編から引用）である。同図において、
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り生じてい
る部分であり、その割合は０．０５〜０．０６ｎｍ／’
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よ呼ばれる現象に起因するもので、
０．２〜０．３ｎｍ／°Ｃという大きな割合で変化する
。

このように、レーザーダイオードの発振波長は極めて不
安定なものであり、この種のレーザーをレーザードツプ
ラー速度計の光源として使用する場合、周知のヒーター
、放熱器、温度センサー等を備えた温度制御ユニットを
レーザーダイオードと共に取り付ける必要がある。しか
しながら、これらの温度制御ユニットを取り付けると、
速度計が大きくなり、価格も上がるので好ましくない。

更に、前述の縦モードホッピングは温度変動以外の他の
要因でも生じる現象であり、仮に温度制御ユニットを取
り付けても、レーザーダイオードの発振波長の変動を完
全に抑えることはできない。

〔発明の概要〕

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり
、レーザー光の発振波長が変化しても移動物体や移動流
体の速度を正確に検出することが可能でしかも低速で移
動する物体や流体の速度をも正確に検出できるレーザー
ドツプラー速度計を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、本発明のレーザードツプラ
ー速度計は、レーザー光を所定の入射角で移動物体若し
くは移動流体に入射させ、該移動物体若しくは移動流体
からの錯乱光の周波数の偏移に基づいて該移動物体若し
くは移動流体の速度を検出する速度計において、レーサ
ーから射出したレーサー光を回折せしめて第１と第２の
回折光を形成する回折格子と、該第１と第２の回折光を
該第１と第２の回折光が回折格子から射出した時の互い
成す角とほぼ同じ交差角で該移動物体若しくは移動流体
に入射せしめる光学系と、該光学系により該第１と第２
の回折光で照明された該移動物体若しくは移動流体から
の散乱光を受光する受光手段と、該第１と第２の回折光
にドツプラーシフトを与えるべく該回折格子を移動させ
る駆動手段とを有することを特徴としている。

本発明によれば、このような構成を有するので、レーザ
ー光の波長λの変動に追従して移動物体若しくは移動流
体に対するレーザー光の入射角θを変化せしめ、これに
より上記（２）式が示すｓｉｎθ／λの値をほぼ一定に
する。即ち、レーザー光の波長変動に依らず常に正確に
移動物体や移動流体の速度を検出することができる。従
って、レーザーダイオードなどの発振波長が不安定な小
型のレーザーダイオード（半導体レーザー）を光源とし
て使用でき、従来にない小型のレーザードツプラー速度
計を提供することが可能になる。

また、本発明によれば、第１と第２の回折光、例えば±
１次の回折光にドツプラーシフトを与えるべく回折格子
を移動させる駆動手段を備えているので、受光手段から
所望の周波数以上の信号或いは所望の周波数以下の信号
が出力されるよう、速度計を調整できる。又、このよう
な構成により物体や流体の移動方向も判別できるように
なる。

本発明の更なる特徴や具体的な形態は以下に示す各実施
例から明らかになる。

〔実施例〕

第３図及び第４図は本発明のレーザードツプラー速度計
による速度検出原理を説明するための説明図である。

第３図は格子ピッチｄなる透過型回折格子１０に波長λ
のレーザー光Ｉを格子配列方向ｔに垂直な方向から入射
させた時の回折状態を示し、回折格子１０で生じる各次
数の回折光の回折角θは次式で示すことができる。

ｓｉｎθ＝±ｍλ／ｄ　　　　　　・（３）（ｍ＝ｏ、
１，２、…）従って、回折格子１０で生じる０次回先光（ｍ＝Ｏ）以
外の±ｎ次回折光を各回折角をθ、とすると、ｓｉｎ　θゎ　＝±ｎ　λ／ｄ　　　　　　　・（４）
なる式で表わされることになる。（４）式から明らかな
ように、±ｎ次回折光を回折角θ。は入射レーザー光Ｉ
の波長λに依存し、波長λの変化に応じて回折格子１０
からの±ｎ次回折光を射出角が変化する。

第４図は第３図の回折格子１０を光学系中に組込んだレ
ーザードツプラー速度計を示す。第４図において、回折
格子１０を除（他の部材は第１図の従来例に示しである
ものと同じであり、第１図と同じ符号を付しである。従
って、ここでは説明を省略する。

第４図に示す光学系では、回折格子１０から射出する±
ｎ次回折光を４１．４２各々互いに反射面が平行なミラ
ー６．６′で反射し、±ｎ次回折光を各回折角±θ。と
同じ入射角θ。で被検物体７のほぼ同一地点に入射させ
ている。尚、ミラー６．６′の反射面は各々回折格子１
９の格子配列方向と被検物体７の移動方向に直交する面
内にある。

（ｎ＝１．　２・・・）この時、光検出器９からの出力信号に対応するドツプラ
ー周波数Ｆは、前記の（２）式および（４）式に基づい
て次の（５）式で表わすことができる。

Ｆ＝２Ｖｓｉｎ　θ。／λ　　　　　・（５）＝　２　
ｎ　Ｖ　／　ｄ即ち、ドツプラー周波数Ｆはレーザー光の波長λに依存
せず、回折格子１０の格子ピッチｄに反比例し、回折光
の次数ｎと被検物体７の移動速度Ｖに比例することにな
る。回折格子１０のピッチｄは十分に安定しているので
、ドツプラー周波数Ｆはレーザー光の波長には無関係に
、被検物体７の速度■のみに依存する。従って、光検出
器９は、不図示のレーザーの発振波長が変化しても、被
検物体７の速度Ｖに正確に対応した信号を出力する。

さて、一般に、レーサー光等の可干渉性の高い光を物体
に照射すると、物体表面の微細な凹凸により生じる散乱
光はランダムな位相変調を受けて、光検出器の受光面な
どの観察面上に、斑点模様、いわゆるスペックルパター
ンを形成する。

従って、通常のレーザードツプラー速度計においては、
物体もしくは流体が移動すると、光検出器の受光面上で
の、ドツプラーシフトによる干渉光の明暗の変化が、ス
ペックルパターンの流れによる不規則な明暗の変化で変
調される。また、光検出器からの出力信号は被検物体の
透過率（あるいは反射率）の変化によっても変調を受け
る。

スペックルパターンの流れによる明暗の変化の周波数お
よび被検物体の透過率（あるいは反射率）の変化の周波
数は、前述（４）式で示されるドツプラー周波数に比べ
て低周波であるため、通常光検出器からの出力信号をバ
イパスフィルターに通して、低周波成分を電気的に除去
し、ドツプラー信号のみを取り出す方法が用いられてい
る。

しかしながら、被検物体の速度が遅くてドツプラー周波
数が低いと、低周波変動成分との周波数差が小さくなり
、バイパスフィルターが使えず、被検物体の速度が測定
できなかった。また、レーザードツプラー速度計では、
速度方向（被検物体の移動方向）を原理的に検出できな
いため、速度計の用途に制約が出ていた。

以下に説明する本発明のレーザードツプラー速度計は、
前述の第３図と第４図で説明した作用に加えて、このよ
うな問題をも解消するものである。

第５図は、本発明レーザードツプラー速度計の基本構成
を示す説明図で、格子ピッチｄの回折格子１０は、図示
する様に紙面の右から左へ速度ｖ１で移動している。レ
ーザー光Ｉを移動する回折格子１０に入射すると、回折
格子１０で生じる±ｎ次回折光を５５２は、それぞれ正
負のドツプラーシフト±Ｖ　＊　／　ｎ　ｄを受ける。

また。回折光５１．５２の回折角θ１は、ｓｉｎθ１＝λ／　ｎ　ｄ　　　　　−（６）（λは光
の波長）を満たす。この±ｎ次回折光を５１５２を、ミラー６．
６′によって速度Ｖで動く被検物体７に、各々の入射角
がθ１になるように２光束照射すると、十ｎ次回折光５
１は（Ｖ、＋Ｖ）／ｎｄのドツプラーシフトを受け、−
次回折光を５２は（Ｖ、　十Ｖ）／ｎｄのドツプラーシ
フトを受ける。従って、ドツプラー周波数ＦはＦ＝２（Ｖ、＋Ｖ）／ｎｄ　　　−（７）となり、レー
ザー光の波長に依存しないドツプラー周波数Ｆが得られ
る。ここで、（７）式から明らかなように、ドツプラー
周波数Ｆを、速度Ｖが遅い場合でも、回折格子１０の速
度Ｖ、の移動によって、スペックルパターンの流れや被
検物体の透過率（あるいは反射率）の変化に起因する低
周波成分との周波数差を十分に取り得るだけの高い周波
数にすることができ、光検出器から出力される信号をバ
イパスフィルターに通して低周波成分を電気的に除去し
、ドツプラー信号のみを取り出すことにより、被検物体
の速度が厚い場合でも速度検出が可能となる。尚、回折
格子１０の移動速度Ｖ□の値は、被検物体の速度、ノ１
イパスフィルターの特性を考慮して適宜室める。

第５図においては、回折格子１０を紙面の右から左へ動
かしているが、逆に、回折格子１０を紙面の左から右へ
動かす場合もある。これは、被検物体７の移動速度Ｖが
非常に高速である時である。被検物体７の速度が非常に
高速の場合、ドツプラー周波数Ｆも非常に高くなり、光
検出器からの出力信号の周波数も高くなる。従って、光
検出器からの出力を受ける信号処理回路として周波数応
答特性が優れたものを用いなければならず、回路に負荷
がかかる。このような場合には、回折格子１０を第５図
の紙面の左から右へ動かせば、（７）式におけるＶ、が
−Ｖｌとなり、ドツプラー周波数Ｆが小さくなるので、
回路の負荷を軽減できる。

第６図（Ａ）、（Ｂ）は回折格子を用いたレーザードツ
プラー速度計における被検物体の速度Ｖとドツプラー周
波数Ｆとの関係を示すもので、第６図（Ａ）は回折格子
を固定している場合で、第６図（Ｂ）は第５図の構成を
とり回折格子の移動速度をＶヨとする場合である。第６
図（Ａ）。

（Ｂ）から分かるように、回折格子を固定した時にはあ
る周波数Ｆ１を検出したとしても方向の異なる二つの速
度Ｖ、、−Ｖ、が対応するため、被検物体の移動方向の
判断が不可能であるが、回折格子を動かす時には速度ｖ
ｌに対しＦ＝Ｆ。

＋Ｆ、、速度−Ｖ１に対しＦ＝Ｆ、−Ｆ、のドツプラー
周波数が得られ、速度だけでな（移動方向も同時に検出
することができる。

このように、本発明では、被検物体の移動方向の判別機
能を、レーザードツプラー速度計に与えられることがで
きる。

第７図は本発明のレーザードツプラー速度計の第１実施
例を示す概略図である。第７図において、第４図及び第
５図で示した要素と同一要素には、これらの図のものと
同一の符号を符しである。また、符号１１は円筒であり
、円筒１１の側面に、格子ピッチｄ＝１．６μｍの回折
格子１０が形成されている。回折格子１０は、反射型の
回折格子であり、その格子配列方向ｔと直交する格子線
（溝）の方向は、紙面に垂直な方向である。

そして、回折格子１０は、円筒を成す部材の側面に沿っ
て、ＡＡ、Ａｎ等の反射膜を周期的に並べたり、溝を周
期的に刻んだりして構成される。

このように、回折格子１０は、振幅型、位相型（レリー
フ型）　いずれの型にすることもできる。円筒１１は、
モーターの駆動軸（回転軸）１１ａに取付けられている
。従って、駆動軸１１ａを回転させることにより円筒１
１が等速回転し、円筒１１の側面に形成した回折格子１
０が一定速度ｖ８で動く。回折格子１０の移動方向は、
その格子配列方向ｔと一致しており、本実施例では、円
筒１１を時計回り方向に回転させるので、図中Ａ点の回
折格子１０は紙面の右から左へ被検物体７の移動方向と
は逆方向へ動（ことになる。また、１３はフレームであ
り、各要素が取付けられ、格納されている。

本実施例では、レーザー１として、波長λ＝０．７８μ
ｍのレーザー光を放射するレーザーダイオードを使用し
ており、装置の小型化を図っている。レーザー１として
はシングルモードレーザー、マルチモードレーザーのい
ずれであっても良い。

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によって直径約２ｍｍφの平行光束３となり、
反射型回折格子１０にこの回折格子１０の格子配列方向
ｔに垂直な方向から入射する。回折格子１０で生じた±
１次の反射回折光５１．５２は回折角θ１ｚ２９°で回
折格子１０から出射し、格子配列方向ｔに垂直に設置し
たミラー６．６′により、紙などの被検物体７に各々入
射角θ１で斜入射する。各回折光５１．５２は被検物体
７上に約２ｍｍφの光スポットを形成し、各々の光スポ
ットは被検物体７上で重ね合わせられる。光検出器９は
０．８ｍｍφの受光部９ａを有し、集光レンズ８は２本
の回折光５１．５２が形成する光スポットの中央部０．
　８ｍｍφの領域を受光部９ａに等倍に結像する。

従って、光検出器９は各回折光６１．６２により生じた
反射散乱光が互いに干渉した干渉光を受光部９ａで効率
良く受光し、光電変換する。そして、光検出器９は、前
記（７）式においてｎ、＝１を代入した、回折格子の周
速Ｖ１と被検物体７の移動速度Ｖに応じた、Ｆ＝２　　（Ｖ、＋Ｖ）／ｄ　　　　　　・・・　（８
）なる、レーザー光の波長によらない、ドツプラー周波
数を有する信号を出力する。ここでＶよは一定なので、
Ｆを検出することにより、（９）式に示す通り、■を測
定できる。

Ｖ＝Ｆ（−）−Ｖ、　　　　　　・・・（９）被検物体
７の速度Ｖ測定は次のように行う。

第９図に示すように、光検出器７からの出力信号を増幅
器９１で増幅し、増幅器９１からの増幅された信号をバ
イパスフィルター９２を介して、処理回路９３へ入力す
る。回路９３は、前記（９）式に対応する処理を行い、
被検物体の速度Ｖに応じた電圧を出力する。

上記実施例では、レーザー光を回折格子１０の格子配列
方向ｔに垂直な方向から回折格子１０に入射させていた
が、本発明では、回折格子１０に対するレーザー光重の
入射角に、被検物体７の速度検出精度は依存しない。ま
た、回折格子１０が傾いても、被検物体７の速度検出に
関するレーザー光の波長の変動による影響も少ない。

第８図は本発明のレーザードツプラー速度計の第２実施
例を示す概略図である。第８図において、第４図、第５
図及び第７図で示した要素には、これらの図のものと同
一符号を符しである。

また、符号１２は円盤であり、円盤１２の円周上に格子
ピッチｄ＝１．６μｍの放射状の回折格子１０が形成さ
れている。回折格子１０の形態は、第７図で示した実施
例同様、どのようなものも使用できる。円盤１２は、モ
ーターの駆動軸１２ａに取付けられており、駆動軸１２
ａを回転させることにより円盤１２が等速回転し、円盤
１２の周上に形成した回折格子１０が一定速度Ｖ１で働
く。回折格子ＩＯの移動方向は、その格子配列ｔと一致
しており、本実施例では、円盤１２を時計回り方向に回
転させるので、図中Ｂ点の回折格子１０は紙面の右から
左へ、被検物体７の移動方向とは逆方向へ動くことにな
る。

本実施例でもレーザｌとして、レーザーダイオードを使
用しているが、前記実施例同様、各種タイプのレーサー
を用いることができる。

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によって直径的２ｍｍφの平行光束３となり、
反射型回折格子１０にこの回折格子１０の格子配列方向
ｔに垂直な方向から入射する。回折格子１０で生じた±
１次の反射回折光５１．５２は回折角θｚ２９°で回折
格子１０から出射し、格子配列方向ｔに垂直に設置した
ミラー６．６′により、紙などの被検物体７に各々入射
角θ１で斜入射する。各回折光５１．５２は被検物体７
上に約２ｍｍφの光スポットを形成し、各々の光スポッ
トは被検物体７上で重ね合わせられる。光検出器９は０
．８ｍｍφの受光部９ａを有し、集光レンズ８は２本の
回折光５１．５２が形成する光スポットの中央部０．８
ｍｍφの領域を受光部９ａに等倍に結像する。従って、
光検出器９は各回折光６１．６２により生じた反射錯乱
光が互いに干渉した干渉光を受光部９ａで効率良く受光
し、光電変換する。そして、光検出器９は、前記（８）
式で示される、レーザー光の波長によらないドツトプラ
ー周波数を有する信号を出力する。そして、光検出器９
からの出力信号は、第９図に示すように、増幅器９１、
バイパスフィルター９２を介して、処理回路９３に入力
され、処理回路９３から、被検物体７の移動速度Ｖに応
じた電圧（信号）が出力される。

本実施例では、回折格子１０が放射状の格子線を形成す
る為、回折格子１０から射出する±１次回折光５１．５
２の断面形状は楕円となるが、円盤１１の径を大きくし
て回折格子１０の格子線が互いに略平行となるようにす
れば、このような断面形状の変形は、殆んどな（なる。

第７図及び第８図に示した本発明の第１、第２の実施例
では、被検物体７の移動方向が紙面の左から右へと一定
方向に決まっており、光検出器９からの出力信号の周波
数が高くなる様に光学系（６，６′　　１０．１２）を
組んだものであった。

本発明では、このような形態以外に、例えば被検物体の
移動方向が互いに逆向きの２方向である場合に、被検物
体の移動速度と移動方向とを検出できるように、光学系
を組むことができるし、また、光検出器９からの出力信
号の周波数が低くなるように光学系を組むことができる
。尚、いずれの場合も、回折格子を移動させることに変
わりはないが、各々の場合において要求される効果、精
度に応じて、回折格子の格子ピッチや移動速度、方向等
を決める必要がある。

また、第７図、第８図で示した本発明の第１、第２の実
施例では、回折格子１０で生じた±１次反射回折光を被
検物体７に照射していたが、本発明では、回折格子を透
過して回折された一対の透過回折光を被検物体に照射す
るように構成すること、回折格子で生じた±２次回折光
、若しくは±３次回折光を被検物体に照射するように構
成することもできる。このように、本発明の思想に基づ
いて、様々な形態のレーザードツトプラー速度計を容易
に構築できる。

第１０図は、本発明のレーザードツトプラー速度計を、
ファクシミリの紙送り制御を使用した例を示す概略図で
ある。

第１０図において、符号１００で示されるのが本発明の
速度計であり、速度計１００の構成は、前記第１乃至第
２実施例で示した、いずれかの構成が採られている。１
０１はその上に紙１０６が載置されるベルト、１０２は
紙１０６をベルト１０１上へ供給する給紙ユニット、１
０３．１０４はローラで、１０３が本体に軸支されたベ
ルトローラ、１０４が駆動ローラ、１０５が、それに駆
動ローラが取付けられた駆動モーターを示す。ベルト１
０１は、駆動ローラ１０４とベルトローラ１０３の間に
、図示する通り張られ、駆動モーター１０５で駆動ロー
ラ１０４を矢印方向へ回転させることにより、駆動ロー
ラ１０４とベルトローラ１０３が協力してベルト１０１
を動かす。

給紙ユニット１０２から供給された紙１０６は、ベルト
１０１上に載置されてベルト１０１の移動と共に矢印方
向へ移動する。速度計１００は、移動中の紙にレーザー
光を照射して、紙１０６で生じた散乱光を光検出器で受
光する。このような照射−受光の様子は、第７図と第８
図で示した通りである。本実施例では、速度計１００の
光検出器からの出力信号（ドツトプラー周波数に応じた
信号）が速度検出回路１１０に入力される。

回路１１０は光検出器からの出力信号の周波数に基づい
て紙１０６の移動速度、即ちベルト１０１の移動速度を
検出する。回路１１０で検出された速度の情報は制御回
路１１１に入力され、回路１１１が駆動モータドライバ
１１２を介して、駆動モーター１０５の回転速度を制御
する。この制御は、ベルト１０１の移動速度、即ち紙１
０６の移動速度が一定になるように、回路１１１がドラ
イバー１１２へ補正信号を入力し、この信号に応答して
ドライバー１１２が駆動モーター１１８の回転速度の調
整を行なうものである。

これにより、紙１０６の送り速度がほぼ一定になり、従
来、駆動ローラの回転数制御のみの速度一定化の場合に
生じていた、駆動ローラの偏心による周期的速度変化も
キャンセルすることができ、より確実に定速の給紙りが
行なえる。

また、本発明の速度計は、前述した様に、非常に小型で
あり、また、部品点数も少ないので低コストである為、
ファクシミリ等の機器に有効に使用し得る。

第１０図において、定速で送られる紙１０６には、不図
示の印字ヘッドにより画像が書込まれる。本実施例では
、紙１０６が極めて正確に移動（画像書込み時の副走査
方向への移動）している間に、画像の書込みが行なわれ
る為、良質の印字が可能になる。

第１０図の実施例では、ファクシミリを例にとり、画像
の書込み（プリント）装置に本速度計を用いた場合を示
したが、逆に画像の読取装置に本速度計を用いることも
できる。

第１１図は本発明のレーザードツプラー速度計を、バブ
ルジェットプリンターの記録ヘッド記録タイミング制御
に使用した例を示す概略図である。

第１１図において、符号１００で示されるのが、本発明
の速度計であり、速度計１００の構成は、前記第１乃至
第２実施例で示した通りである。１０１は、その上に記
録紙１０６が載置されるベルト、１０２は紙１０６をベ
ルト１０１上へ供給する給紙ユニット、１０３．１０４
はローラで、１０３が本体に軸支されたベルトローラ、
１０４が駆動ローラ、１０５が、それに駆動ローラ１０
４が取付けられた駆動モーターを示す。

ベルト１０１は、駆動ローラ１０４とベルトローラ１０
３の間に、図示する通り、張られ、駆動モータードライ
バー１１２を介して、駆動モーター１０５で駆動ローラ
１０４を矢印方向へ回転させることにより、ベルト１０
１を動かす。

給紙ユニット１０２から供給された紙１０６は、ベルト
１０１上に載置されて、ベルｈｌｏ１の移動と共に矢印
方向へ移動する。速度計１００は、移動中の紙１０６に
レーサー光を照射して、紙１０６で生じた散乱光を光検
出器で受光する。

この照射−受光の様子は、第７図、第８図で示した通り
である。

本実施例では、速度計１００の光検出器からの出力信号
が速度検出回路１１０に入力される。

回路１１０は、光検出器からの出力信号の周波数に基づ
いて、紙１０６の移動速度、即ちベルト１０１の移動速
度を検出する。回路１１０で検出された速度の情報は制
御回路１１１に入力され、制御回路１１１が、紙１０６
に画像を記録する為の記録へラド１１３の、記録タイミ
ングを制御する。

第１２図（Ａ）　　　（Ｂ）は、第１１図に示す記録へ
ラド１１３の部分的構成図である。

これらの図において、２１１はヘッド本体で、記録用イ
ンク２１２に対して発熱体２１３より入力された電気エ
ネルギーに応じて熱を加える。

２１４は気泡である。２１５は吐出路である。

記録用インク２１２に対して発熱体２１３より入力され
た電気エネルギーに応じた熱が与えられると、吐出路２
１５に気泡２１４が発生し、この気泡２１４により吐出
口２１６よりインク滴２１７が記録媒体面（紙１０６）
に吐出され、そこにドツトが記録できる。

第１１図の制御回路１１１は、この発熱体２１３に対す
る電気エネルギーの入力タイミングを変化せしめて、記
録タイミングを制御する。記録へラド１１３には、第１
２図で示すヘッド本体１１３ａが、紙面に垂直方向に沿
って多数個配列してあり、各々のヘッド本体が記録すべ
き１つの画素（ドツト）に対応している。従って、記録
へラド１１３の真下を移動する紙１０６に、主走査方向
（紙面垂直方向）に沿って所望のドツトパターンを記録
でき、紙１０６がベルト１０１７により矢印方向、即ち
副走査方向へ移動している間に、記録へラド１１３によ
り、所定の記録タイミングで順次各走査線にドツトパタ
ーンを記録していくことにより、紙１０６に画像を記録
できる。

さて、制御回路１１１は、前述の通り、速度計１００と
回路１０１が紙１ｏ６（ベルト１ｏ１）の速度状態を検
出すると、例えば、その速度が通常の基準搬送速度Ｖ。

よりも超過したと認知した場合は、記録へラド１１３の
画像記録タイミングを早め、また搬送速度が通常の基準
搬送速度Ｖ。

より小さいと認知した場合には、記録へラド１１３の画
像記録タイミングを遅める。この制御回路１１１による
記録タイミングの制御により、副走査方向に関するドツ
トパターンもピッチが一定となり、紙１０６に、極めて
良好な画像が記録できる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、レーザー光の波長変動に依らず
常に正確な移動物体や移動流体の速度を検出することが
でき、しかも光検出器から所望の周波数以上又は以下の
信号を出力せしめることも可能になる。また、被検物体
の移動速度の検出に加えて、移動方向の検出も可能にな
る。

とりわけ、光検出器から所望の周波数以上の信号を出力
せしめることができるので、被検物体の速度が遅い場合
にも速度検出が可能であり、速度計の測定範囲を格段に
格上させることができる。

この為、例えば、被検物体の移動の立上り、立下がり等
においても、被検物体の移動速度の検出が行なえるので
、位置決め用の測長器としても使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザードツプラー速度計の従来例を示す図。第２図はレーザーダイオードの発振周波数の温度依存性
の一例を示すグラフ図。第３図は回折格子の説明図。第４図は回折格子を用いたレーザードツプラー速度計の
説明図。第５図は本発明の基本構成を示す説明図。第６図（Ａ）、（Ｂ）は、被検物体の速度Ｖとドツプラ
ー周波数Ｆの関係を示すグラフ図。第７図は本発明の第１実施例を示す概略図。第８図は本発明の第２実施例を示す概略図。第９図は光検出器からの出力信号を受ける回路の一例を
示すブロック図。第１０図は本発明のレーザードツプラー速度計を、ファ
クシミリの給紙り制御に使用した例を示す概略図。第１１図は本発明のレーザードツプラー速度計をバブル
ジェットプリンターの記録ヘッドの制御に使用した例を
示す概略図。第１２図（Ａ）　　　（Ｂ）は第１１図に示した記録ヘ
ッドの部分的構成を示す説明図。１・・・レーザー２・・・コリメーターレンズ、３・・・平行レーザー光束、４・・・ビームスプリッタ− ６，６′・・・ミラー７・・・被検物体、８・・・集光レンズ、９・・・光検出器、１０・・・回折格子、１０ａ・・・受光部、１１・・・円筒、１１ａ・・・駆動軸、１２・・・円盤、１２ａ・・・駆動軸、１３・・・フレーム、５１．５２・・・回折光、１００・・・レーザードツプラー速度計。＼臂潰ｉ【１のゲース温膚俊作性／ｒ−ス温虐ＴｃＣ’Ｃ）ｌｔ０１ −Ｖイ２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザー光を所定の入射角で移動物体若しくは移
動流体に入射させ、該移動物体若しくは移動流体からの
散乱光の周波数の偏移に基づいて該移動物体若しくは移
動流体の速度変化を検出する速度計において、レーザー
から射出したレーザー光を回折せしめて第１と第２の回
折光を形成する回折格子と、第１と第２の回折光を該第
１と第２の回折光が回折格子から射出した時の互いに成
す角とほぼ同じ交差角で移動物体若しくは移動流体に入
射せしめる光学系と、該光学系により該第１と第２の回
折光で照明された該移動物体若しくは移動流体からの散
乱光を受光する受光手段と、該第１と第２の回折光にド
ップラーシフトを与えるべく、該回折格子を移動させる
駆動手段とを有することを特徴とするレーザードップラ
ー速度計。
（２）前記第１と第２の回折光が士ｎ次（ｎ＝１、２、
３、…）の回折光より成ることを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載のレーザードップラー速度計。
（３）前記レーザーが半導体レーザーから成ることを特
徴とする特許請求の範囲第（２）項記載のレーザードッ
プラー速度計。
（４）前記光学系が前記±ｎ次回折光を各回折光の前記
回折格子による回折角とほぼ同じ角度で前記移動物体若
しくは移動流体に入射せしめることを特徴とする特許請
求の範囲第（２）項記載のレーザードップラー速度計。
（５）前記回折格子は円筒の側面に沿って配列してあり
、前記駆動手段は前記円筒を回転せしめることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載のレーザードップラ
ー速度計。（６）前記回折格子は円盤の円周上に配列し
てあり、前記駆動手段は前記円盤を回転せしめることを
特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載のレーザード
ップラー速度計。