JPH04220586A - レーザドップラ方式による被測定物の速度、長さ等の測定における被測定物の傾き、位置ずれ検出方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレ−ザドップラ方式によ
り被測定物の速度、長さ等を測定する場合に、レ−ザ光
源を光源とする二つのレ−ザ光の２等分線の法線に対す
る被測定物の傾き、レ−ザ光源に対する被測定物の位置
ずれを検出し、その検出信号に基ずいて被測定物の傾き
、被測定物までの位置ずれを矯正して、その傾き或は位
置ずれに基づく速度、長さ等の測定誤差がでないように
したものである。

【０００２】

【従来の技術】レ−ザドップラ方式により被測定物の速
度や長さを測定することは本件発明者が先に開発した。 その測定原理は図１に示すように、Ｈｅ−Ｎｅレ−ザ等
のレ−ザ光源２からのレ−ザ光ａをビ−ムスプリッタ４
で二分し、その一方のレ−ザ光ａとミラ−５で反射され
たレ−ザ光ａとを交差角φで被測定物（例えばロ−プ等
の走行体）１に照射すると、被測定物１からの散乱光ｂ
が集光レンズ等の光学系６を介してセンサ（光電変換器
）３に受光されてヘテロダイン検波され、同センサ３か
らドップラ信号ｄが出力されるようにしたものである。

【０００３】このドップラ信号ｄのドップラ周波数ｆＤ
　は次式で表される。 ｆＤ　＝２ｖ／λ　ｓｉｎφ／２・ｃｏｓ　ΔθｆＤ　
：ドップラ周波数 ｖ：被測定物の走行速度 λ：レ−ザ波長（６３２．８ｎｍ） φ：ビ−ム交差角 Δθ：ビ−ム法線と被測定物の直角からのずれ角前記式
のようにドップラ周波数ｆＤ　は被測定物ｄの走行速度
ｖに比例するので、前記測定原理によれば同走行速度ｖ
を求めることができるのは勿論、同速度ｖを時間積分す
れば被測定物１の長さを測定することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】レ−ザドップラ方式に
よる速度、長さ等の測定方法では、レ−ザ光源２を光源
とする２つのレ−ザ光ａの２等分線の法線に対する被測
定物１の向きが図２のようにθだけ傾くと、ｃｏｓ　θ
分だけ速度誤差となり、この速度誤差が測定長（速度の
積分値）の誤差となる、という問題があった。

【０００５】また、被測定物１の位置が図４のように所
定位置よりΔｌだけレ−ザ光源２から遠くなる（位置が
ずれる）と、被測定物１からの散乱光ｂの量が少なくな
ってドップラ信号ｄの出力レベルが低下する。また、逆
に被測定物１の位置が所定位置よりΔｌだけレ−ザ光源
２に近づくと、被測定物１からの散乱光ｂの量が多くな
ってドップラ信号ｄの出力レベルが高くなる。

【０００６】この場合、ドップラ信号ｄの出力レベルが
高くなる分には特に問題はないが、ドップラ信号ｄの出
力レベルが低くなるとドップラ信号ｄを処理する処理部
において、ドップラ信号ｄをノイズと区別することがで
きなかったり、出力レベルが著しく低い場合にはドップ
ラ信号ｄが処理部に入力されないことがある。このため
その部分でドップラ信号ｄが欠落し、被測定物１の長さ
が実際の長さより短く測定されて測定誤差となる、とい
う問題があった。

【０００７】

【発明の目的】本発明の目的は前記レ−ザ光源に対する
被測定物の傾き、位置ずれに起因する速度、長さ等の測
定誤差を解決するため、被測定物の各種測定に先立って
、被測定物にレ−ザ光源を対向させてセッティングする
ときに、レ−ザ光源２を光源とする二つのレ−ザ光ａの
２等分線の法線に対する被測定物の傾きとレ−ザ光源に
対する被測定物の位置ずれを検出し、その検出信号に基
ずいてレ−ザ光源の向き、位置を調節して前記傾き、位
置ずれを矯正できるようにしたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本件発明者は本件発明の
開発に先立って、レ−ザ光源に対する被測定物の傾きと
出力光レベルとの関係、レ−ザ光源から被測定物までの
距離と出力光レベルとの関係について鋭意研究した。

【０００９】その結果、図２のようにレ−ザ光源２に対
して被測定物１がθ／２だけ傾くとン１のビ−ム交差角
がφ／４となり、レ−ザ光ａが正反射してセンサ３に入
力して図３のようにドップラ信号ｄの出力レベルが大き
くなることを見出した。

【００１０】また、被測定物１の位置ずれが０（距離１
００ｍｍ）のときのドップラ信号ｄの出力レベルを図５
のＡとすると、被測定物１の位置が図４のようにレ−ザ
光源２に対してΔｌだけ近づいた場合（−Δｌ）はドッ
プラ信号ｄの出力レベルが図５のように高くなり、図４
のようにΔｌだけ離れた場合（＋Δｌ）はドップラ信号
ｄの出力レベルが同図のように低くなることも見出した
。

【００１１】本発明は前記知見に基づいて開発されたも
のである。本発明は図１のように被測定物１にレ−ザ光
源２からレ−ザ光ａを照射し、同被測定物１からの散乱
光ｂをセンサ３により受光して、同センサ３からドップ
ラ信号ｄを出力し、同ドップラ信号ｄに基づいて被測定
物１の長さを測定するようにしたレ−ザドップラ方式に
よる被測定物の長さ測定方法において、前記ドップラ信
号ｄの出力レベルに基づいて、レ−ザ光源２を光源とす
る二つのレ−ザ光ａの２等分線の法線に対する被測定物
１の傾きとレ−ザ光源２に対する被測定物１の位置ずれ
を検出するものである。

【００１２】

【作用】本発明では被測定物１の長さ測定に先立ってレ
−ザ光源２を被測定物１に対向させてセッティングする
ときに、検出された出力レベルをアナログ或はデジタル
でレベルメ−タやインジケ−タ等の表示器に表示し、そ
の表示を見ながら出力レベルが所定値になるように被測
定物１の向きや位置を合わせれば、被測定物１の傾きや
位置ずれを調整することができる。この場合、図３、図
５の出力電圧の大きさは被測定物１の表面の光の散乱状
態により変化するので、被測定物１の上に散乱状態が一
定の物（例えば散乱面が鏡面状の金属板等）を置く必要
がある。

【００１３】

【実施例】図１はレ−ザドップラ方式による被測定物の
長さ測定方法の原理図である。この長さ測定方法は半導
体レ−ザ等のレ−ザ光源２から出力されるレ−ザ光ａを
ビ−ムスプリッタ４を通して被測定物１に照射すると共
に、ビ−ムスプリッタ４で分岐されてミラ−５により反
射されたレ−ザ光ａを被測定物１に交差角φで照射する
。

【００１４】被測定物１からの散乱光ｂを光学系６を通
してセンサ３で受光し、同センサ３からドップラ信号ｄ
を出力し、増幅器７で増幅して測定部に出力し、同測定
部において同ドップラ信号ｄに基ずいて被測定物１の走
行速度ｖを求める。この走行速度ｖに基ずいて被測定物
１の走行距離（長さ）を求める。

【００１５】同時に、センサ３からドップラ信号ｄを取
り出す。この場合、コンデンサＣによりドップラ信号ｄ
に含まれるＡＣ分をカットしてモニタ信号ｅとする。こ
のモニタ信号ｅを増幅器８で増幅してモニタ部のレベル
メ−タやインジケ−タ等の表示器に表示する。その表示
よりレ−ザ光源２を光源とする二つのレ−ザ光ａの２等
分線の法線に対する被測定物１の傾きと、レ−ザ光源２
に対する被測定物１の位置ずれがわかる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、レ−ザ光源２を光源と
する二つのレ−ザ光ａの２等分線の法線に対する被測定
物１の傾き又はレ−ザ光源２に対する被測定物１の位置
ずれを手軽に検出することができる。しかも検出された
傾き又は位置ずれを目視できるように表示すれば、それ
を見ながらレ−ザ光源２の向きや位置を調節して、被測
定物１の傾き又は位置ずれを手軽に矯正することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】レ−ザドップラ方式による被測定物の長さ測定
方法の原理図である。

【図２】被測定物の傾き角度とレ−ザ光の入射角と散乱
光の出射角との関係を示す説明図である。

【図３】被測定物の傾き角度と出力レベルとの関係を示
す説明図である。

【図４】被測定物からレ−ザ光源までの距離のずれを示
す説明図である。

【図５】被測定物からレ−ザ光源までの距離のずれと出
力レベルとの関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　被測定物 ２　　レ−ザ光源 ３　　センサ ａ　　レ−ザ光 ｂ　　散乱光 ｄ　　ドップラ信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物１にレ−ザ光源２からレ−ザ光ａ
   を照射し、同被測定物１からの散乱光ｂをセンサ３によ
   り受光してドップラ信号ｄを出力し、同ドップラ信号ｄ
   に基づいて被測定物１の速度、長さ等を測定するように
   したレ−ザドップラ方式による被測定物の長さ測定方法
   において、前記ドップラ信号ｄの出力レベルに基ずいて
   、レ−ザ光源２を光源とする二つのレ−ザ光ａの２等分
   線の法線に対する被測定物１の傾き又は同レ−ザ光源２
   から被測定物１まで位置ずれを検出することを特徴とす
   るレ−ザドップラ方式による被測定物の速度、長さ等の
   測定における被測定物の傾き、位置ずれ検出方法。