JPH04230885A - 速度計 - 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
手段からの波長λの光束を焦点距離が略等しい２つのレ
ンズ又はレンズ群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、移動物体に入射角
θで該光束の波長λの変化に応じて入射角θが変化しｓ
ｉｎθ／λが略一定となるように入射させ、該移動物体
からの光束を検出手段で検出し、該検出手段からの信号
を利用して該移動物体の速度情報を検出したことを特徴
としている。 【００２１】この他本発明は、波長λの照射光束を所定
の入射角θで移動物体に入射させ、該移動物体からの散
乱光の周波数の偏移に基づいて該移動物体の速度情報を
検出するドップラー速度計において、該照射光束の波長
λの変化に応じて該入射角θが変化し、ｓｉｎθ／λが
ほぼ一定となるように該照射光束を該移動物体に入射せ
しめる際、焦点距離が略等しい２つのレンズ群を該焦点
距離の２倍の間隔を隔てて配置した光学系を介して入射
させていることを特徴としている。 【００２２】この他本発明は、光源からの波長λの光束
を回折格子に入射させ、該回折格子からの＋ｎ次と−ｎ
次（ｎ＝１，２，３‥）の２つの回折光を移動物体面上
に異った方向から入射角θで該２つの回折光が該移動物
体面近傍で交差し、かつ該波長λの変化に応じて該入射
角θが変化するときｓｉｎθ／λが略一定となるように
各要素を設定して照射し、該移動物体面からのドップラ
ーシフトを受けた２つの散乱光を検出手段で検出し、該
検出手段で得られる信号を利用して該移動物体の移動速
度を検出する際、該回折格子からの２つの回折光を焦点
距離が略等しい２つのレンズ群を該焦点距離の２倍の間
隔を隔てて配置した光学系を介して移動物体面上に照射
したことを特徴としている。 【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Ｉ
２　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１０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１
０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　
＝７９０ｎｍの２つの波長の光においてレンズの材質を
ＢＫ−７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とのレンズ感覚を波長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
　＝７９０ｎｍを考えるとａ＋ｂ＝２ｆ２　でｓｉｎθ
１　＝ｓｉｎθ２　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λ２　でのドップラー周波数をＦ２　とすると【０
０３８】 【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。１０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】本実施例では回折格子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】本実施例ではレーザー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
θ１　で回折された±ｎ次（本実施例ではｎ＝１）の回
折光５ａ，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】本実施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】本実施例では光学系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１
０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１
１に入射した±ｎ次回折光が位置１１ａ面上（回折角θ
１　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＝２
Ｖ／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Ｌ５ａ，Ｌ５ｂ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Ｌ５ａ，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】そこで本実施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】本実施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は本発明の実施例２の光学系の要部概
略図である。図４において図２の実施例１で示した要素
と同一要素には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１
０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２、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、２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
ップラー信号に影響を与えず、しかも２つの回折光の移
動物体面上でのスポットずれの発生を効果的に防止する
ことができ、移動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２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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源手段からの波長λの光束を焦点距
   離が略等しい２つのレンズ又はレンズ群を光軸方向に該
   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、移動物体に入射角θで該光束の波長λの変化に応じ
   て入射角θが変化しｓｉｎθ／λが略一定となるように
   入射させ、該移動物体からの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該移動物体の速度情報
   を検出したことを特徴とする速度計。
2. 【請求項２】　　波長λの照射光束を所定の入射角θで
   移動物体に入射させ、該移動物体からの散乱光の周波数
   の偏移に基づいて該移動物体の速度情報を検出する速度
   計において、該照射光束の波長λの変化に応じて該入射
   角θが変化し、ｓｉｎθ／λがほぼ一定となるように該
   照射光束を該移動物体に入射せしめる際、焦点距離が略
   等しい２つのレンズ群を該焦点距離の２倍の間隔を隔て
   て配置した光学系を介して入射させていることを特徴と
   する速度計。
3. 【請求項３】　　光源からの波長λの光束を回折格子に
   入射させ、該回折格子からの＋ｎ次と−ｎ次（ｎ＝１，
   ２，３‥）の２つの回折光を移動物体面上に異った方向
   から入射角θで該２つの回折光が該移動物体面近傍で交
   差し、かつ該波長λの変化に応じて該入射角θが変化す
   るときｓｉｎθ／λが略一定となるように各要素を設定
   して照射し、該移動物体面からのドップラーシフトを受
   けた２つの散乱光を検出手段で検出し、該検出手段で得
   られる信号を利用して該移動物体の移動速度を検出する
   際、該回折格子からの２つの回折光を焦点距離が略等し
   い２つのレンズ群を該焦点距離の２倍の間隔を隔てて配
   置した光学系を介して移動物体面上に照射したことを特
   徴とする速度計。
4. 【請求項４】　　前記回折格子と前記一方のレンズ群と
   の間隔と前記移動物体と前記他方のレンズ群との間隔と
   の和が前記焦点距離の２倍と略等しく設定したことを特
   徴とする請求項１，２又は３の速度計。