JPH04230886A - Speedometer - Google Patents

Speedometer

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Publication number
JPH04230886A
JPH04230886A JP14532291A JP14532291A JPH04230886A JP H04230886 A JPH04230886 A JP H04230886A JP 14532291 A JP14532291 A JP 14532291A JP 14532291 A JP14532291 A JP 14532291A JP H04230886 A JPH04230886 A JP H04230886A
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JP
Japan
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moving object
incident
light
speedometer
light beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP14532291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Ishida
泰彦 石田
Hidejiro Kadowaki
門脇 秀次郎
Takeshi Doi
健 土井
Hiroshi Sugiyama
浩 杉山
Tsunesuke Yamamoto
恒介 山本
Makoto Takamiya
誠 高宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP14532291A priority Critical patent/JPH04230886A/en
Publication of JPH04230886A publication Critical patent/JPH04230886A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a speedometer which can detect speed information of a moving object highly accurately by applying Doppler effect. CONSTITUTION:On a speedometer that makes beam flux from a light source 1 come into a moving object 7 and detects speed information of the moving object to be measured, based upon frequency transition of scattered beam from the moving body, incident position information of the incident beam flux into the moving body, is detected by an irradiation position detecting measures 14, and the incident position of the beam flux to the moving body, is regulated by a regulating measures 12, based upon signal from the irradiation position detecting measures.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】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。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a speedometer, which irradiates a moving object, fluid, etc. (hereinafter referred to as a "moving object") with a laser beam, and performs a Doppler shift according to the moving speed of the moving object. This relates to a speedometer that uses the Doppler effect to measure displacement information about the displacement of a moving object and the moving speed of the moving object without contact by detecting the frequency shift of the received scattered light.

【0002】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。
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser Doppler velocimeter has been used as a device for measuring the moving speed of a moving object in a non-contact manner with high precision. A laser Doppler velocimeter irradiates a moving object with laser light and uses the effect (Doppler effect) that the frequency of scattered light from the moving object shifts in proportion to the moving speed of the moving object. This is a device that measures the moving speed of a moving object.

【0003】図12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。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a conventional laser Doppler velocimeter.

【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。
In the figure, a laser beam emitted from a laser 1 is converted into a parallel beam 3 by a collimator lens 2.
The beam splitter 4 splits the beam into two beams, a transmitted beam 5a and a reflected beam 5b, and the beam is reflected by reflectors 6a and 6b.Then, the beam is incident on a moving object 7 moving at a speed V from a different direction at an incident angle θ. Two luminous fluxes are irradiated. Scattered light from the moving object 7 is detected by a photodetector 9 via a condensing lens 8. At this time, the frequencies of the scattered light by the two beams undergo a Doppler shift of +Δf and −Δf in proportion to the moving speed V, respectively. Here, if the wavelength of the laser beam is λ, the frequency change Δf can be expressed by the following equation (1).

【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。
Δf=V・sin(θ)/λ
‥‥‥‥(1) Scattered light that has undergone a Doppler shift of +∆f, -∆f interferes with each other, causing a change in brightness on the light receiving surface of the photodetector 9, and its frequency F
is given by the following equation (2).

【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。
F=2・Δf=2・V・sin(θ)/λ
From equations (2) and (2), the frequency F of the photodetector 9 (
By measuring the Doppler frequency (hereinafter referred to as "Doppler frequency"), the moving speed V of the moving object 7 can be determined.

【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。
In the conventional laser Doppler velocimeter, (
2) As is clear from the equation, the Doppler frequency F is inversely proportional to the wavelength λ of the laser, so it was necessary to use a laser light source with a stable wavelength as a laser Doppler velocimeter. A gas laser such as He-Ne is often used as a laser light source capable of continuous oscillation and having a stable wavelength, but the laser oscillator is large and the power source requires high voltage, which tends to make the device large and expensive.

【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。
Furthermore, laser diodes (or semiconductor lasers) used in compact discs, video discs, optical fiber communications, etc. are extremely small and easy to drive, but they have the problem of being temperature dependent.

【0009】図13(’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.
06nm/°Cである。
FIG. 13 ('87 Mitsubishi Semiconductor Data Book;
(quoted from the Optical Semiconductor Device Edition) is an explanatory diagram of an example of the standard temperature dependence of a laser diode. The part where the wavelength changes continuously is mainly due to temperature changes in the refractive index of the active layer of the laser diode. It is 0.05~0.
06nm/°C.

【0010】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0.2〜0.3nm/°C
である。
On the other hand, the part where the wavelength changes discontinuously is called longitudinal mode hopping, and is 0.2 to 0.3 nm/°C.
It is.

【0011】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] In order to stabilize the wavelength, a method is generally adopted in which the laser diode is controlled to a constant temperature. This method requires temperature control components such as heaters, radiators, and temperature sensors to be attached to the laser diode with small thermal resistance for precise temperature control, making the laser Doppler velocimeter relatively large and expensive. , the instability due to longitudinal mode hopping mentioned above cannot be completely eliminated.

【0012】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] As a laser Doppler velocimeter that solves the above-mentioned problem, a laser beam is incident on a diffraction grating, and of the diffracted light obtained from the diffraction grating, the +nth order and -nth order other than the 0th order
A method in which two diffracted lights (n is 1, 2, etc.) of , G-LDV) was proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 1-83208.

【0013】図14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。
FIG. 14 shows diffracted light when a laser beam I is incident perpendicularly to the grating arrangement direction t into a transmission type diffraction grating 10 with a grating pitch d, and the diffraction angle θ0 at this time is expressed by the following equation.

【0014】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。このうち0次以外の±n次光は次式で
表わされる。
sin θ0 = mλ/d where m is the diffraction order (0, 1, 2, . . . ) and λ is the wavelength of the laser beam. Among these, the ±n-order light other than the 0-order light is expressed by the following equation.

【0015】     sinθ0 =±nλ/d         
       ‥‥‥‥(3)      (nは1,
2,‥) 図15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。
[0015] sinθ0 =±nλ/d
‥‥‥‥(3) (n is 1,
2, . . . ) FIG. 15 is an explanatory diagram of a Doppler velocimeter in which two beams of the ±nth-order diffracted light are irradiated onto the moving object 7 from different directions using mirrors 6a and 6b so that the incident angle is θ0. The Doppler frequency F of the photodetector 9 is (2) and (3
) From the formula F=2Vsinθ0 /λ=2nV/d
‥‥‥‥(4). That is, the moving object 7 does not depend on the laser beam I and is inversely proportional to the grating pitch d of the diffraction grating 10.
is proportional to the moving speed of Since the grating pitch d can be made sufficiently stable, the Doppler frequency F becomes a frequency proportional only to the moving speed of the moving object 7. Incidentally, the diffraction grating 10 is completely similar to a reflection type diffraction grating.

【0016】[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15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
重な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。
[Problem to be Solved by the Invention] In a Doppler velocimeter, spots are incident on a moving object from two directions as shown in FIG. 15, and the scattered light from the area where the two spots overlap on the surface of the moving object is is being detected. For this reason, 2
It is important that the two spots overlap well on the moving object surface.

【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対処し、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。
[0017] The present invention further improves the Doppler velocimeter previously proposed by the present applicant, and effectively deals with fluctuations in the incident positions of the two spots on the moving object plane, thereby obtaining more accurate velocity information. The purpose is to provide a speedometer that can.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の速度計は、照明
手段からの光束を被測定物体の所定位置に入射させ、該
被測定物体からの光束を光検出手段で検出し、該光検出
手段からの信号に基づいて該被測定物体の速度情報を演
算手段で演算し求める際、該被測定物体に入射する光束
の入射位置のずれ情報を照射位置検出手段で検出し、該
照射位置検出手段からの信号に基づいて該光束の該被測
定物体への入射位置を調整手段で調整したことを特徴と
している。
[Means for Solving the Problems] The speedometer of the present invention allows a light beam from an illumination means to enter a predetermined position of an object to be measured, detects the light beam from the object to be measured by a light detection means, and detects the light beam from the object to be measured by a light detection means. When the calculation means calculates the velocity information of the object to be measured based on the signal from the means, the irradiation position detection means detects the deviation information of the incident position of the light beam incident on the object to be measured, and detects the irradiation position. It is characterized in that the position of incidence of the light beam on the object to be measured is adjusted by the adjusting means based on a signal from the means.

【0019】[0019]

【実施例】図1は本発明の実施例1の光学系の要部概略
図である。同図において図15で示した要素と同一要素
には同符番を付している。1001はドップラー効果を
利用した速度計である。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からの光束を直径が約2mmの平行光束3に
している。10は回折格子であり、±1次回折光を効率
良く取り出せる格子ピッチdが1.6μmの反射型の回
折格子より成っている。
Embodiment FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an optical system according to a first embodiment of the present invention. In this figure, the same elements as those shown in FIG. 15 are given the same reference numerals. 1001 is a speedometer that uses the Doppler effect. Reference numeral 1 denotes a light source, which is composed of, for example, a laser diode or a semiconductor laser (hereinafter referred to as a "laser"). 2 is a collimator lens,
The light beam from the laser 1 is made into a parallel light beam 3 with a diameter of about 2 mm. Reference numeral 10 denotes a diffraction grating, which is a reflection type diffraction grating with a grating pitch d of 1.6 μm so that ±1st-order diffracted light can be extracted efficiently.

【0020】本実施例では回折格子10に格子の配列方
向に垂直に入射したとき±1次の回折光5a,5bが回
折角θ0 で回折するように設定している。
In this embodiment, the diffraction grating 10 is set so that the ±1st-order diffracted lights 5a and 5b are diffracted at a diffraction angle θ0 when they are incident perpendicularly to the grating arrangement direction.

【0021】このうち一方の光束5aは格子配列の方向
に垂直なミラー6aで反射し、他方の光束5bは格子配
列の方向に垂直なハーフミラー15で反射光13aと透
過光13bとに分かれる。光束5aと光束13aは重な
って移動物体7に入射角θ0 、直径約2mmのスポッ
ト径で二光束照射し、移動物体7からの散乱光を集光レ
ンズ8で光検出器9の受光面9aにスポットを結像させ
て、これにより光検出器9で検出し、(4)式に示すド
ップラー信号を得る。
One of the light beams 5a is reflected by a mirror 6a perpendicular to the direction of the grating arrangement, and the other light beam 5b is split into reflected light 13a and transmitted light 13b by a half mirror 15 perpendicular to the direction of the grating arrangement. The light beam 5a and the light beam 13a overlap and irradiate the moving object 7 with two light beams at an incident angle θ0 and a spot diameter of approximately 2 mm, and the scattered light from the moving object 7 is directed to the light receiving surface 9a of the photodetector 9 by the condenser lens 8. The spot is imaged and detected by the photodetector 9 to obtain a Doppler signal shown in equation (4).

【0022】ここでは(4)式においてn=1として得
られる波長λによらない次の(5)式のドップラー信号
Fを得ている。
Here, a Doppler signal F of the following equation (5) is obtained which is independent of the wavelength λ obtained by setting n=1 in equation (4).

【0023】 F=2V/d          ‥‥‥(5)一方、
ハーフミラー15を透過した透過光13bは、位置検出
用の参照光束として移動物体7の面上に対して斜め方向
から斜入射し、移動物体7上で前記二光束の照射位置と
は異なる位置に2mmφ程度のスポットを形成する。こ
のスポットは、受光レンズ16によって、ライン上に並
べられた4つの受光素子17を有する光位置センサとし
ての4分割センサ14上に結像し、各受光素子の出力か
らスポットの位置情報が得られる。これらの光学系は、
二光束の交差位置と移動物体の位置が一致した時に受光
素子17の中心にスポットが結像するように配置されて
いる。
F=2V/d (5) On the other hand,
The transmitted light 13b that has passed through the half mirror 15 is obliquely incident on the surface of the moving object 7 as a reference light beam for position detection, and reaches a position on the moving object 7 that is different from the irradiation position of the two light beams. A spot of about 2 mmφ is formed. This spot is imaged by the light-receiving lens 16 onto a four-division sensor 14 as an optical position sensor having four light-receiving elements 17 arranged in a line, and spot position information can be obtained from the output of each light-receiving element. . These optical systems are
The light receiving element 17 is arranged so that a spot is imaged at the center of the light receiving element 17 when the intersection position of the two light beams matches the position of the moving object.

【0024】このときのスポットの位置情報に基づいて
ボイスコイル12によりガイド11a,11bに沿って
移動物体7の移動方向と垂直方向に速度計1001を動
かしている。スポット位置の判別、及びそれに基づいた
ボイスコイル12の駆動は、不図示の制御回路にて行な
う。
Based on the spot position information at this time, the voice coil 12 moves the speedometer 1001 along the guides 11a and 11b in a direction perpendicular to the moving direction of the moving object 7. Determination of the spot position and driving of the voice coil 12 based on the determination are performed by a control circuit (not shown).

【0025】図2〜図4は二光束のスポットのずれの検
出の方法を説明する概略図であり、図2は二光束の交差
位置より移動物体が速度計に近い状態、図3は二光束の
交差位置と移動物体の位置が一致している理想状態、図
4は二光束交差位置より移動物体が速度計から遠い状態
をそれぞれ表している。
FIGS. 2 to 4 are schematic diagrams illustrating the method of detecting the deviation of the spots of two beams. FIG. 2 shows a state in which the moving object is closer to the speedometer than the intersection position of the two beams, and FIG. FIG. 4 shows an ideal state in which the intersection position of the two beams matches the position of the moving object, and FIG. 4 shows a state in which the moving object is farther from the speedometer than the two-beam intersection position.

【0026】光検出器9で検出される散乱光は2つのス
ポットが重なった領域からの散乱光である。従って図3
の状態が最も検出信号の良い状態で、図2、図4の状態
では2つのスポットがずれており、検出信号が小さくS
/N比が悪い。又スポットの重なる領域がなくなると検
出信号が得られなくなってくる。
The scattered light detected by the photodetector 9 is the scattered light from a region where two spots overlap. Therefore, Figure 3
The state shown in Fig. 2 and Fig. 4 has the best detection signal, and the two spots are shifted and the detection signal is small
/N ratio is poor. Furthermore, if the area where the spots overlap disappears, it becomes impossible to obtain a detection signal.

【0027】図2〜図4において(ア)は実施例1の速
度計の光路説明図、(イ)は移動物体7上での光スポッ
トの状態、(ウ)は4分割センサ14上での光束13b
のスポットの結像状態を示す。
In FIGS. 2 to 4, (a) is an explanatory diagram of the optical path of the speedometer of the first embodiment, (b) is the state of the light spot on the moving object 7, and (c) is the state of the light spot on the four-split sensor 14. Luminous flux 13b
shows the imaging state of the spot.

【0028】各図から分かるように図3の状態では4分
割センサ14の中心の2つの受光素子において強く検出
され、両端の2つの受光素子では殆ど検出されない。図
3の状態から図2の状態へ変化していくと、光束13b
は斜入射しているため、移動物体7上の光束13bのス
ポットは徐々に左へ移動し、図2の状態では受光部14
の右2つにおいて強く検出される。
As can be seen from each figure, in the state shown in FIG. 3, the two light receiving elements at the center of the four-split sensor 14 are strongly detected, and the two light receiving elements at both ends are hardly detected. As the state of FIG. 3 changes to the state of FIG. 2, the luminous flux 13b
Since it is obliquely incident, the spot of the light beam 13b on the moving object 7 gradually moves to the left, and in the state shown in FIG.
It is strongly detected in the right two areas.

【0029】又、図3の状態から図4の状態へ変化して
いくと、移動物体7上の光束13bのスポットは徐々に
右に移動し、図2の状態では受光部14の左2つにおい
て強く検出される。
Further, as the state of FIG. 3 changes to the state of FIG. 4, the spot of the light beam 13b on the moving object 7 gradually moves to the right, and in the state of FIG. It is strongly detected in

【0030】即ち、中心の2つの受光素子の出力が最大
となるように、移動物体と二光束の回折光の交差位置と
の位置関係を調整すれば常に良好な検出信号を得ること
ができる。この具体的な手順を図5に示す。図5は二光
束スポットを図3の理想状態にするための制御手順を示
すフローチャートの一例であり、前記不図示の制御回路
によってフローチャートの手順に沿って制御する。ここ
で4分割センサ14の各受光素子17の検出レベルは図
2〜図4の右の素子から順にそれぞれR,CR,CL,
Lであり、又G−LDVのUP・DOWN、即ち速度計
の上下方向の移動はボイスコイル12を駆動することに
より行なう。
That is, a good detection signal can always be obtained by adjusting the positional relationship between the moving object and the intersection of the two diffracted beams so that the outputs of the two central light receiving elements are maximized. This specific procedure is shown in FIG. FIG. 5 is an example of a flowchart showing a control procedure for bringing the two-beam spot into the ideal state shown in FIG. 3, and the control circuit (not shown) performs control according to the procedure in the flowchart. Here, the detection level of each light receiving element 17 of the 4-divided sensor 14 is R, CR, CL,
UP/DOWN of the G-LDV, that is, vertical movement of the speedometer, is performed by driving the voice coil 12.

【0031】次にこのときの制御を図5のフローチャー
トに基づき説明する。
Next, the control at this time will be explained based on the flowchart of FIG.

【0032】まず速度計の電源をONにし、速度計の初
期位置に応じて速度計をボイスコイル12を利用して移
動物体に対して垂直方向に上方又は下方へ移動させる。 移動途中で受光部14の中央の2つの素子CL,CRの
合計出力が端の素子R,Lのそれを上回り、かつCL=
CRになったら速度計が適正測定位置に達したとして移
動を止め、同時にこの状態を維持するサーボ制御を開始
する。素子CL,CRの合計出力が素子L,Rのそれよ
り小さくなると素子Lからの出力が素子CRからの出力
より大きいか(又は素子CLからの出力が素子Rからの
出力より大きいか)を判別し、そうであれば速度計を下
方に、そうでなければ速度計を上方に移動させ、CL=
CRとなった時点で移動を停止させる。これを測定が終
了するまで繰り返して行なう。
First, the power to the speedometer is turned on, and the speedometer is moved vertically upward or downward relative to the moving object using the voice coil 12, depending on the initial position of the speedometer. During the movement, the total output of the two central elements CL and CR of the light receiving section 14 exceeds that of the end elements R and L, and CL=
When CR is reached, the speedometer assumes that it has reached the proper measurement position and stops moving, and at the same time starts servo control to maintain this state. When the total output of elements CL and CR is smaller than that of elements L and R, it is determined whether the output from element L is greater than the output from element CR (or whether the output from element CL is greater than the output from element R). If so, move the speedometer downwards, otherwise move the speedometer upwards, and CL=
Movement is stopped when CR is reached. This is repeated until the measurement is completed.

【0033】以上のような構成及び作用により、移動物
体上で二光束のスポットを確実に重ね合わせた状態とす
ることができ、移動物体7の表面状態に影響を受けるこ
とが無い。
With the above-described configuration and operation, it is possible to ensure that the two beam spots are superimposed on the moving object, without being affected by the surface condition of the moving object 7.

【0034】尚、実施例1では好ましい形態として4つ
の受光素子を有する光位置センサを使用する例を示した
が、4つには限定されず、2個、3個、あるいは5個以
上の受光素子から成る分割センサを用いるようにしても
良い。
In Example 1, an example is shown in which an optical position sensor having four light-receiving elements is used as a preferred form, but the number is not limited to four, and two, three, or five or more light-receiving elements are used. A divided sensor consisting of elements may also be used.

【0035】又、実施例1では2つの回折光の一方の光
束を分割して位置検出を行なったが、2つの回折光の両
方をそれぞれ分割し、位置検出を行なうようにすれば、
より確実な位置検出が可能となる。
Furthermore, in the first embodiment, position detection was performed by dividing one of the two diffracted lights, but if both of the two diffracted lights were divided and position detection was performed,
More reliable position detection becomes possible.

【0036】以上述べたように本実施例によれば、移動
物体の表面状態に影響を受けず、安定したドップラー信
号が得られる高精度な速度情報の検出が可能な速度計を
達成することができる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to achieve a speedometer that is not affected by the surface condition of a moving object and is capable of obtaining stable Doppler signals and detecting highly accurate speed information. can.

【0037】図6は本発明の実施例2の光学系の要部概
略図である。同図において1101はドップラー効果を
利用した速度計である。101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。102はコリメーターレンズ
であり、レーザー101からの光束を平行光束103に
している。110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 で回折
させるように設定されている。106a,106bは各
々反射鏡であり、対向配置されている。107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107a方向に移動している。10
8は集光レンズであり、移動物体107からのドップラ
ーシフトを受けた散乱光をハーフミラー113を介し検
出手段としての光検出器109の検出面109a上に集
光している。111は受光手段で例えばCCD等から成
っている。移動物体107面上と検出面109aは略共
役関係となっている。又移動物体107面と受光手段1
11も略共役関係となっている。112は駆動手段であ
り、例えばボイスコイル等から成り受光手段111から
の出力信号に基づいて回折格子110を矢印110aで
示す移動物体107の移動方向107aと垂直方向に移
動させている。
FIG. 6 is a schematic diagram of the main parts of an optical system according to a second embodiment of the present invention. In the figure, 1101 is a speedometer that uses the Doppler effect. Reference numeral 101 denotes a light source, which is comprised of, for example, a laser diode, a semiconductor laser, or the like (hereinafter referred to as a "laser"). A collimator lens 102 converts the light beam from the laser 101 into a parallel light beam 103. 110 is a diffraction grating, and the grating pitch d is 1
.. It is set to diffract 6 μm reflection type ±1st order diffracted light at a diffraction angle θ1. Reference numerals 106a and 106b each represent a reflecting mirror, and are arranged to face each other. 107 is a moving object or a moving fluid (hereinafter referred to as a "moving object"), which is moving at a moving speed V in the direction of an arrow 107a. 10
A condensing lens 8 condenses Doppler-shifted scattered light from the moving object 107 via a half mirror 113 onto a detection surface 109a of a photodetector 109 serving as a detection means. Reference numeral 111 denotes a light receiving means, for example, a CCD or the like. The surface of the moving object 107 and the detection surface 109a have a substantially conjugate relationship. Also, the moving object 107 surface and the light receiving means 1
11 also has a substantially conjugate relationship. Reference numeral 112 denotes a driving means, which is made up of, for example, a voice coil, and moves the diffraction grating 110 in a direction perpendicular to the moving direction 107a of the moving object 107, indicated by an arrow 110a, based on the output signal from the light receiving means 111.

【0038】114は電算機等の演算手段であり、光検
出器109で得られるドップラー信号を用いて移動物体
107の移動速度Vを演算し求めている。
114 is a calculation means such as a computer, which calculates and determines the moving speed V of the moving object 107 using the Doppler signal obtained by the photodetector 109.

【0039】本実施例ではレーザー101から放射され
たレーザー光はコリメーターレンズ102によって直径
約2mmの平行光束103となって反射型の回折格子1
10に格子配列方向tに垂直に入射する。そして回折格
子110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105a,105bは格子
配列方向に垂直に配置した反射鏡106a,106bに
よって各々反射され、移動物体107に各々異った方向
から同じ入射角θ1で移動物体107面上で図7(B)
に示すようにスポットL5a,L5bが重なるように互
いに交差するように入射している。
In this embodiment, the laser beam emitted from the laser 101 is converted into a parallel beam 103 with a diameter of about 2 mm by the collimator lens 102, and is then passed through the reflection type diffraction grating 1.
10 perpendicular to the grating arrangement direction t. The diffracted lights 105a and 105b of the ±n order (n=1 in this embodiment) diffracted by the diffraction grating 110 at a diffraction angle θ1 are reflected by reflecting mirrors 106a and 106b arranged perpendicularly to the grating arrangement direction, and are moved. Figure 7(B) on the plane of the moving object 107 at the same incident angle θ1 from different directions on the object 107.
As shown in the figure, the spots L5a and L5b are incident so as to overlap and cross each other.

【0040】本実施例ではこのように構成することによ
り波長λの変化に応じて回折格子110からの±n次の
(回折光の)回折角が変化し、移動物体への入射角θが
変化し、このときの比sinθ/λが略一定となるよう
に回折格子やミラー等を有する光学系を構成している。
In this embodiment, with this configuration, the diffraction angle of the ±nth order (diffracted light) from the diffraction grating 110 changes in accordance with a change in the wavelength λ, and the incident angle θ to the moving object changes. However, an optical system including a diffraction grating, a mirror, etc. is configured so that the ratio sin θ/λ at this time is approximately constant.

【0041】このとき2つの回折光105a,105b
は直径約2mmのスポットL5a,L5bであり、これ
により移動物体107面上を2光束照射している。
At this time, two diffracted lights 105a and 105b
are spots L5a and L5b each having a diameter of about 2 mm, and the surface of the moving object 107 is thereby irradiated with two light beams.

【0042】集光レンズ108は移動物体107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109の検
出面109a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
109a上で干渉する。光検出器109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10
9は前述と同様(4)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        ‥‥‥‥(5)なるレー
ザー101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114により光検出器109
からの出力信号を用いて移動速度Vを(5)式より求め
ている。
The condensing lens 108 has a Doppler shift Δf proportional to the moving speed V of the moving object 107 as shown in equation (1).
, -Δf is focused on the detection surface 109a of the photodetector 109. At this time, the two scattered lights that have undergone Doppler shifts Δf and -Δf interfere with each other on the detection surface 109a. The photodetector 109 detects the amount of light based on the brightness of the interference fringes at this time. That is, the photodetector 10
9 is a Doppler signal independent of the oscillation wavelength λ of the laser 101, which is the Doppler frequency F proportional to the moving speed V with n=1 in equation (4), F=2V/d (5) as described above. To detect. Then, the calculation means 114 detects the photodetector 109.
The moving speed V is obtained from equation (5) using the output signal from.

【0043】本実施例では検出面109aと移動物体1
07面上とは略共役関係となっている。この為、速度計
1101と移動物体107との相対的位置関係が正しく
設定され、又レーザー101からの発振波長λが不変で
あれば2つの回折光105a,105bは、そのスポッ
トL5a,L5bが図7(B)に示すように移動物体1
07面上で互いに交差し重なるように入射する。
In this embodiment, the detection surface 109a and the moving object 1
It has a substantially conjugate relationship with the surface on the 07 plane. Therefore, if the relative positional relationship between the speedometer 1101 and the moving object 107 is set correctly, and the oscillation wavelength λ from the laser 101 remains unchanged, the two diffracted lights 105a and 105b will have their spots L5a and L5b in the figure. As shown in 7(B), moving object 1
They are incident on the 07 plane so that they intersect and overlap each other.

【0044】しかしながらレーザー101の発振波長が
変化したり、又は速度計1101と移動物体107との
距離に設定誤差があったりすると、例えば図7(A),
(C)に示すように2つの回折光105a,105bの
スポットL5a,L5bは移動物体107面上で重なら
ず互いにズレてくる。光検出器109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,L5
bが重ならずにズレてくると光検出器109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。
However, if the oscillation wavelength of the laser 101 changes, or if there is a setting error in the distance between the speedometer 1101 and the moving object 107, for example, as shown in FIG.
As shown in (C), the spots L5a and L5b of the two diffracted lights 105a and 105b do not overlap on the surface of the moving object 107, but are shifted from each other. The scattered light detected by the photodetector 109 is the scattered light from the area where the two spots L5a and L5b overlap. For this reason, two spots L5a and L5
When b shifts without overlapping, the amount of scattered light detected by the photodetector 109 decreases, and the S/N of the Doppler signal decreases.
The ratio decreases, and the measurement accuracy of the moving speed V deteriorates.

【0045】そこで本実施例ではこのときの2つのスポ
ットL5a,L5bの移動物体107面上における重な
り具合をハーフミラー113を介してCCD等から成る
受光手段111で検出している。そして例えば受光手段
111で得られる出力信号の出力分布が最も小さくなる
ように駆動手段112により回折格子110を矢印11
0aで示す移動物体107の移動方向と垂直方向に移動
させ、図7(B)に示すように2つのスポットL5a,
L5bが重なるように調整している。
Therefore, in this embodiment, the degree of overlapping of the two spots L5a and L5b on the surface of the moving object 107 at this time is detected by a light receiving means 111 made of a CCD or the like via a half mirror 113. For example, the diffraction grating 110 is moved by the arrow 11 by the driving means 112 so that the output distribution of the output signal obtained by the light receiving means 111 is minimized.
By moving the moving object 107 in a direction perpendicular to the moving direction indicated by 0a, two spots L5a,
Adjustments are made so that L5b overlaps.

【0046】この場合、スポットのずれが図7(A)の
状態か、図7(C)の状態かを判別する為に以下の処理
を行なう。受光手段111がずれを検出した時点で駆動
手段112により回折格子110を移動物体107の移
動方向と垂直方向に振動させる。
In this case, the following process is performed to determine whether the spot deviation is in the state shown in FIG. 7(A) or in the state shown in FIG. 7(C). When the light receiving means 111 detects a shift, the driving means 112 causes the diffraction grating 110 to vibrate in a direction perpendicular to the moving direction of the moving object 107.

【0047】図8に回折格子110と移動物体107の
各距離関係における振動方向と受光手段111からの光
出力信号の分布との関係を示す。同図において回折格子
110が移動物体107と離れる方向の移動を正、近づ
く方向の移動を負としている。
FIG. 8 shows the relationship between the vibration direction and the distribution of the optical output signal from the light receiving means 111 in each distance relationship between the diffraction grating 110 and the moving object 107. In the figure, the movement of the diffraction grating 110 in the direction away from the moving object 107 is defined as positive, and the movement in the direction in which it approaches the moving object 107 is defined as negative.

【0048】移動物体107が速度計1101に対して
遠のいたときは図8(A)に示すように振動中移動方向
が正で光出力信号分布は増大し、移動方向が負で光信号
出力分布は減少する。移動物体107が速度計1101
に対して近づいたときは図8(B)に示すように振動中
、移動方向が正で光出力信号分布は減少し、移動方向が
負で光信号出力分布は増大する。つまり逆相となる。
When the moving object 107 moves away from the speedometer 1101, the optical output signal distribution increases when the moving direction is positive during vibration, and the optical signal output distribution increases when the moving direction is negative, as shown in FIG. 8(A). decreases. The moving object 107 is a speedometer 1101
As shown in FIG. 8B, when the moving direction is positive, the optical output signal distribution decreases, and when the moving direction is negative, the optical signal output distribution increases during vibration, as shown in FIG. 8(B). In other words, the phase is reversed.

【0049】そして速度計1101と移動物体107と
の距離が適正なときは、即ちスポットが重なったときは
図8(C)のように振動が正弦波の極大と極小で光出力
信号分布の値は等しくなる。よって回折格子110と移
動物体107の距離を適正にするには振動正弦波の極大
のときの光検出信号S+と振動正弦波の極小のときの光
信号出力S−を比較し、S+>S−では回折格子110
を移動物体7に近づけ、S+<S−では遠ざけ、S+=
S−のときに回折格子110をその振動の中心に位置さ
せて停止させれば良い。図9にこのときのフローチャー
ト図を示す。
When the distance between the speedometer 1101 and the moving object 107 is appropriate, that is, when the spots overlap, the value of the optical output signal distribution is the maximum and minimum of the sine wave vibration as shown in FIG. 8(C). are equal. Therefore, in order to set the distance between the diffraction grating 110 and the moving object 107 appropriately, the optical detection signal S+ when the oscillating sine wave is at its maximum is compared with the optical signal output S- when the oscillating sine wave is at its minimum, and S+>S- Now, the diffraction grating 110
approaches the moving object 7, moves it away when S+<S-, and S+=
At S-, the diffraction grating 110 may be positioned at the center of its vibration and stopped. FIG. 9 shows a flowchart at this time.

【0050】尚、前述の方法で回折格子110を移動さ
せる方向のみ判別し、振動を停止させた後、受光手段1
11でスポットをモニタしながら判別方向にスポットが
重なるまで移動させるようにしても良い。
[0050] After determining only the direction in which the diffraction grating 110 is moved using the method described above and stopping the vibration, the light receiving means 1
It is also possible to move the spots in the discrimination direction while monitoring the spots in step 11 until the spots overlap.

【0051】このように駆動手段112により回折格子
110で回折された2つの回折光105a,105bが
移動物体107面上でそれらのスポットが図7(B)に
示すように重なって交差するように照射位置と移動物体
面との相対的位置関係を調整して光検出器109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
107の移動速度Vの高精度な検出を可能としている。
In this way, the driving means 112 causes the two diffracted lights 105a and 105b diffracted by the diffraction grating 110 to overlap and intersect on the surface of the moving object 107 as shown in FIG. 7(B). The relative positional relationship between the irradiation position and the surface of the moving object is adjusted to maintain a good S/N ratio of the Doppler signal obtained by the photodetector 109, thereby enabling highly accurate detection of the moving speed V of the moving object 107. There is.

【0052】図10は本発明の実施例3の光学系の要部
概略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of the main parts of an optical system according to a third embodiment of the present invention.

【0053】本実施例は回折光束の移動物体面への照射
位置と移動物体面との相対的位置関係を調整する調整手
段としてボイスコイルやモータ等から成る駆動手段11
2を用いてコントロール手段115を介して速度計11
01をガイド117a,117bに沿って矢印112a
の移動物体107の移動方向107aと直交する方向に
振動移動させている。この他の構成は図6の実施例2と
基本的に同じである。
In this embodiment, a driving means 11 comprising a voice coil, a motor, etc. is used as an adjustment means for adjusting the relative positional relationship between the irradiation position of the diffracted light beam onto the moving object surface and the moving object surface.
speedometer 11 via control means 115 using
01 along the guides 117a, 117b with the arrow 112a.
The moving object 107 is vibrated in a direction perpendicular to the moving direction 107a. The other configurations are basically the same as the second embodiment shown in FIG.

【0054】即ち、本実施例では2つのスポットL5a
,L5bの移動物体107面上における重なり具合をハ
ーフミラー113を介してCCD等から成る受光手段1
11で検出し、該受光手段111で得られる出力信号の
出力分布が最も小さくなるように駆動手段112により
速度計1101を矢印112aで示す移動物体107の
移動方向と垂直方向に移動させ図7(B)に示すように
2つのスポットL5a,L5bが重なるように調整して
いる。
That is, in this embodiment, two spots L5a
, L5b on the surface of the moving object 107 through a half mirror 113.
11, and the speedometer 1101 is moved by the driving means 112 in a direction perpendicular to the moving direction of the moving object 107 shown by the arrow 112a so that the output distribution of the output signal obtained by the light receiving means 111 is minimized (FIG. 7). Adjustments are made so that the two spots L5a and L5b overlap as shown in B).

【0055】尚、実施例2、3において2つの回折光1
05a,105bの移動物体107面上の重なり具合を
受光手段111を用いずに移動速度検出用の光検出器1
09を用いて行っても良い(このときはハーフミラー1
13は不要となる)。
In addition, in Examples 2 and 3, two diffracted lights 1
05a and 105b on the surface of the moving object 107 without using the light receiving means 111.
09 (in this case, half mirror 1
13 becomes unnecessary).

【0056】例えば駆動手段112により回折格子11
0又は速度計1101を矢印110a方向に微小振動さ
せて、光検出器109からの検出信号が最も大きくなる
(スポット径として最も小さくなる)位置を求めるよう
にしても良い。このとき光検出器109で得られた検出
信号周波数の位相と駆動信号周波数の位相が同相か逆相
かによって移動物体107と速度計1101あるいは回
折格子110との距離が近すぎるのか又は遠すぎるのか
を電気的に判断している。
For example, the driving means 112 drives the diffraction grating 11.
Alternatively, the position where the detection signal from the photodetector 109 is the largest (the spot diameter is the smallest) may be determined by slightly vibrating the speedometer 1101 in the direction of the arrow 110a. At this time, depending on whether the phase of the detection signal frequency obtained by the photodetector 109 and the phase of the drive signal frequency are in phase or out of phase, whether the distance between the moving object 107 and the speedometer 1101 or the diffraction grating 110 is too close or too far. is determined electrically.

【0057】前述した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。又回折光としては±1次回折光の他に2次以上の回
折光を用いても良い。
Although a reflection type diffraction grating was used in the above-described embodiment, a transmission type diffraction grating may also be used. In addition to the ±1st-order diffracted light, second-order or higher-order diffracted light may be used as the diffracted light.

【0058】又、レーザ光の回折格子110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110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。
Furthermore, the angle of incidence of the laser light onto the diffraction grating 110 does not have to be perpendicular, but may be made at a constant angle. At this time, 2 of the ±n-order diffracted light generated by the diffraction grating 110
The two diffracted lights of the ±n-order diffracted lights may be made incident on the moving object while maintaining the same intersection angle as that of the two diffracted lights.

【0059】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次等どの
ようなものであっても良い。
Note that if the light beams emitted from the same light source are used, if at least one of the two diffracted lights incident on the moving object is the nth-order diffracted light, the other diffracted light may be of the n-th order, e.g. It may be of any order such as 0th order, n+1st order, n+2nd order, etc.

【0060】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。こ
の場合は光束の移動物体上の照明位置を適正位置に調整
することになる。
[0060] Also, one of the two light beams emitted from the same light source to be input to the light receiving element is converted into n-order diffracted light and is made to enter the moving object, and the other light beam is directly transmitted to the light receiving element without passing through the moving object. Alternatively, the Doppler signal may be obtained by making the light incident on the light beam and causing it to interfere with the scattered light from the moving object. In this case, the illumination position of the light beam on the moving object must be adjusted to an appropriate position.

【0061】図11は本発明の実施例4の光学系の要部
概略図である。同図において2101はドップラー効果
を利用した速度計である。201は光源で例えば発振波
長が可変の波長可変レーザーダイオードから成っている
。波長可変レーザーダイオード201としては例えば位
相制御領域と分布反射(DBR)領域に注入する電流を
制御することにより発振波長を変化させることができる
波長可変DBR−DC−PBH半導体レーザー等が適用
可能である。
FIG. 11 is a schematic diagram of the main parts of an optical system according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 2101 is a speedometer that utilizes the Doppler effect. A light source 201 is composed of, for example, a wavelength tunable laser diode whose oscillation wavelength is variable. As the wavelength tunable laser diode 201, for example, a wavelength tunable DBR-DC-PBH semiconductor laser, etc., whose oscillation wavelength can be changed by controlling the current injected into a phase control region and a distributed reflection (DBR) region, can be applied. .

【0062】212はコントローラであり、後述する受
光手段211からの出力信号に応じてレーザーダイオー
ド201への注入電流を制御し、レーザーダイオード2
01からの発振波長を変化させている。レーザーダイオ
ード201を以下「レーザー」と称する。
A controller 212 controls the current injected into the laser diode 201 according to an output signal from the light receiving means 211, which will be described later.
The oscillation wavelength from 01 is changed. The laser diode 201 will be referred to as a "laser" hereinafter.

【0063】202はコリメーターレンズであり、レー
ザー201からの光束を平行光束203にしている。2
10は回折格子であり、格子ピッチdが1.6μmの反
射型の回折格子より成り波長λの±1次回折光を回折角
θ1 で回折させるように設定されている。206a,
206bは各々反射鏡であり、対向配置されている。2
07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207a方向に移動し
ている。208は集光レンズであり、移動物体207か
らのドップラーシフトを受けた散乱光をハーフミラー2
13を介し検出手段としての光検出器209の検出面2
09a上に集光している。211は受光手段で例えばC
CD等から成っている。移動物体207面上と検出面2
09aは略共役関係となっている。又移動物体207面
と受光手段211も略共役関係となっている。
A collimator lens 202 converts the light beam from the laser 201 into a parallel light beam 203. 2
Reference numeral 10 denotes a diffraction grating, which is a reflection type diffraction grating with a grating pitch d of 1.6 μm, and is set to diffract ±1st-order diffracted light having a wavelength λ at a diffraction angle θ1. 206a,
206b are reflecting mirrors, which are arranged to face each other. 2
07 is a moving object or a moving fluid (hereinafter referred to as a "moving object"), which is moving at a moving speed V in the direction of an arrow 207a. 208 is a condensing lens that converts the scattered light that has undergone Doppler shift from the moving object 207 to the half mirror 2.
13 to the detection surface 2 of the photodetector 209 as a detection means.
The light is focused on 09a. 211 is a light receiving means, for example C
It consists of CDs etc. Moving object 207 surface and detection surface 2
09a has a substantially conjugate relationship. Furthermore, the surface of the moving object 207 and the light receiving means 211 also have a substantially conjugate relationship.

【0064】214は演算手段であり、光検出器209
で得られるドップラー信号を用いて移動物体207の移
動速度Vを演算し求めている。
214 is a calculation means, and a photodetector 209
The moving speed V of the moving object 207 is calculated and determined using the Doppler signal obtained in the above.

【0065】本実施例ではレーザー201から放射され
たレーザー光はコリメーターレンズ202によって直径
約2mmの平行光束203となって反射型の回折格子2
10に格子配列方向tに垂直に入射する。そして回折格
子210によって回折角θ1 で回折された波長λの±
n次(本実施例ではn=1)の回折光205a,205
bは格子配列方向に垂直に配置した反射鏡206a,2
06bによって各々反射され、移動物体207に各々異
った方向から同じ入射角θ1 で移動物体207面上で
実施例2と同様図7(B)に示すようにスポットL5a
,L5bが重なるように互いに交差するように入射して
いる。
In this embodiment, the laser beam emitted from the laser 201 is converted into a parallel beam 203 with a diameter of about 2 mm by the collimator lens 202, and is then passed through the reflection type diffraction grating 2.
10 perpendicular to the grating arrangement direction t. Then, ± of the wavelength λ diffracted by the diffraction grating 210 at a diffraction angle θ1
N-th order (n=1 in this example) diffracted light 205a, 205
b is a reflecting mirror 206a, 2 arranged perpendicularly to the grating arrangement direction;
06b, and a spot L5a appears on the surface of the moving object 207 from different directions at the same incident angle θ1 as in Example 2, as shown in FIG. 7(B).
, L5b are incident so as to overlap and intersect with each other.

【0066】本実施例ではこのように構成することによ
り波長λの変化に応じて回折格子210からの±n次の
(回折光の)回折角が変化し、移動物体への入射角θが
変化し、このときの比sinθ/λが略一定となるよう
に回折格子やミラー等を有する光学系を構成している。
In this embodiment, with this configuration, the diffraction angle of the ±nth order (diffracted light) from the diffraction grating 210 changes in accordance with a change in the wavelength λ, and the incident angle θ to the moving object changes. However, an optical system including a diffraction grating, a mirror, etc. is configured so that the ratio sin θ/λ at this time is approximately constant.

【0067】又、このとき2つの回折光205a,20
5bは直径約2mmのスポットL5a,L5bであり、
これにより移動物体207面上を2光束照射している。
[0067] Also, at this time, two diffracted lights 205a and 20
5b are spots L5a and L5b with a diameter of about 2 mm,
As a result, two beams of light are irradiated onto the surface of the moving object 207.

【0068】集光レンズ208は移動物体207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209の検
出面209a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
209a上で干渉する。光検出器209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20
9は前述と同様(4)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              ‥‥‥‥(
5)なるレーザー201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214により光
検出器209からの出力信号を用いて移動速度Vを(5
)式より求めている。
The condensing lens 208 has a Doppler shift Δf proportional to the moving speed V of the moving object 207 as shown in equation (1).
, -Δf is focused on the detection surface 209a of the photodetector 209. At this time, the two scattered lights that have undergone Doppler shifts Δf and −Δf interfere with each other on the detection surface 209a. The photodetector 209 detects the amount of light based on the brightness of the interference fringes at this time. That is, the photodetector 20
9 is the Doppler frequency F proportional to the moving speed V with n=1 in equation (4) as above, F=2V/d (
5) Detecting a Doppler signal independent of the oscillation wavelength λ of the laser 201. Then, the calculation means 214 uses the output signal from the photodetector 209 to calculate the moving speed V (5
) is calculated from the formula.

【0069】本実施例では検出面209aと移動物体2
07面上とは略共役関係となっている。この為、速度計
2101と移動物体207との相対的位置関係が正しく
設定されていれば2つの回折光205a,205bは、
そのスポットL5a,L5bが図7(B)に示すように
移動物体207面上で互いに交差し重なるように入射す
る。
In this embodiment, the detection surface 209a and the moving object 2
It has a substantially conjugate relationship with the surface on the 07 plane. Therefore, if the relative positional relationship between the speedometer 2101 and the moving object 207 is set correctly, the two diffracted lights 205a and 205b will be
The spots L5a and L5b are incident on the surface of the moving object 207 so as to intersect and overlap with each other, as shown in FIG. 7(B).

【0070】しかしながら速度計2101と移動物体2
07との距離に設定誤差があったりすると、例えば図7
(A),(C)に示すように2つの回折光205a,2
05bのスポットL5a,L5bは移動物体207面上
で重ならず互いにズレてくる。光検出器209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L5
a,L5bが重ならずにズレてくると光検出器209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。
However, the speedometer 2101 and the moving object 2
If there is a setting error in the distance from 07, for example, Fig. 7
As shown in (A) and (C), two diffracted lights 205a and 2
Spots L5a and L5b of 05b do not overlap on the surface of the moving object 207 and are shifted from each other. The scattered light detected by the photodetector 209 is the scattered light from the area where the two spots L5a and L5b overlap. For this reason, two spots L5
When a and L5b shift without overlapping, the amount of scattered light detected by the photodetector 209 decreases, the S/N ratio of the Doppler signal decreases, and the measurement accuracy of the moving speed V deteriorates. come.

【0071】例えば図7(B)に示す如く2つの回折光
205a,205bのスポットL5a,L5bが移動物
体207面上で完全に重なる場合、回折格子210と移
動物体207との距離hは、反射鏡206a,206b
間の距離をL、回折格子の格子間隔をdとするととなる
For example, as shown in FIG. 7B, when the spots L5a and L5b of the two diffracted lights 205a and 205b completely overlap on the surface of the moving object 207, the distance h between the diffraction grating 210 and the moving object 207 is Mirrors 206a, 206b
Let the distance between them be L and the grating interval of the diffraction grating be d.

【0072】ここでL=50mm、λ=0.78μm、
d=1.6μmとするとh=89.5mmとなる。この
とき距離hが1mm変動したとき2つのスポットL5a
,L5bが完全に重なるには(6)式より例えばレーザ
ー201からの発振波長λを約6nm変化させれば良く
なる。
Here, L=50mm, λ=0.78μm,
When d=1.6 μm, h=89.5 mm. At this time, when the distance h changes by 1 mm, the two spots L5a
, L5b can be completely overlapped by changing the oscillation wavelength λ from the laser 201 by about 6 nm, for example, according to equation (6).

【0073】そこで本実施例ではこのときの2つのスポ
ットL5a,L5bの移動物体207面上における重な
り具合をハーフミラー213を介してCCD等から成る
受光手段211で検出している。そして例えば受光手段
211で得られる出力信号の出力分布が最も小さくなる
ときが2つのスポットL5a,L5bが完全に重なると
きであるとし、このような出力信号が得られるようにレ
ーザー201からの発振波長を種々と変化させている。
Therefore, in this embodiment, the degree of overlapping of the two spots L5a and L5b on the surface of the moving object 207 at this time is detected by the light receiving means 211 made of a CCD or the like via a half mirror 213. For example, suppose that the output distribution of the output signal obtained by the light receiving means 211 is the smallest when the two spots L5a and L5b completely overlap, and the oscillation wavelength from the laser 201 is adjusted so that such an output signal is obtained. are being varied in various ways.

【0074】即ち、本発明は(3)式から明らかのよう
に波長λを変えて回折格子からの回折角θ1 を変えて
移動物体207面上への2つの回折光205a,205
bの入射角θ1 を調整し、これによりスポットL5a
,L5bの重なり具合を調整していることを特長として
いる。
That is, as is clear from equation (3), the present invention changes the wavelength λ and changes the diffraction angle θ1 from the diffraction grating to produce two diffracted lights 205a and 205 onto the surface of the moving object 207.
By adjusting the incident angle θ1 of b, the spot L5a
, L5b is characterized by adjusting the degree of overlap.

【0075】具体的には受光手段211からの出力信号
を利用してコントローラ212によりレーザー201へ
の注入電流を変化させてレーザー201からの発振波長
λを変化させている。そして回折格子210から回折さ
れる波長λの所定次数(±1次)の回折光の回折角θ1
 を変えると共に移動物体207面上への入射角度θ1
 を変化させ、2つのスポットL5a,L5bが移動物
体207面上で、例えば図7(B)に示すように交差し
良好に重なり合うようにしている。
Specifically, using the output signal from the light receiving means 211, the controller 212 changes the current injected into the laser 201, thereby changing the oscillation wavelength λ from the laser 201. Then, the diffraction angle θ1 of the diffracted light of a predetermined order (±1st order) of wavelength λ diffracted from the diffraction grating 210
At the same time as changing the angle of incidence θ1 on the surface of the moving object 207
is changed so that the two spots L5a and L5b intersect and overlap well on the surface of the moving object 207, as shown in FIG. 7(B), for example.

【0076】スポットのずれが図7(A)の状態か図7
(C)の状態かを判別するには図8、図9で示した方法
において回折格子を振動させるかわりに、レーザ光の波
長λを長くしたり短くしたり振動させて、同様に位相か
ら判断・処理を行なう。この場合、回折格子を離す方向
に移動させる動作と波長を長くする動作が等価となる。 これにより本実施例では光検出器209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207の
移動速度Vの高精度な検出を可能としている。
Is the spot shift as shown in FIG. 7(A)?
To determine whether the state is in (C), instead of vibrating the diffraction grating in the method shown in Figures 8 and 9, the wavelength λ of the laser beam is lengthened or shortened to vibrate it, and the same judgment is made from the phase.・Perform processing. In this case, the operation of moving the diffraction grating in the direction of separating it and the operation of lengthening the wavelength are equivalent. As a result, in this embodiment, the S/N ratio of the Doppler signal obtained by the photodetector 209 is maintained at a good level, and the moving speed V of the moving object 207 can be detected with high accuracy.

【0077】本実施例ではレーザー201への注入電流
変化に対応するレーザー201からの発振波長の変化は
高速度であり、機械的な変動の速度に充分追従すること
ができる為、高速にスポットL5a,L5bの重なり具
合を調整することができるという特長を有している。
In this embodiment, the change in the oscillation wavelength from the laser 201 corresponding to the change in the current injected into the laser 201 is at a high speed and can sufficiently follow the speed of mechanical fluctuations, so the spot L5a can be quickly adjusted. , L5b can be adjusted.

【0078】尚、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
。又回折光としては±1次回折光の他に2次以上の回折
光を用いても良い。
Although a reflection type diffraction grating is used in this embodiment, it is also possible to use a transmission type diffraction grating. In addition to the ±1st-order diffracted light, second-order or higher-order diffracted light may be used as the diffracted light.

【0079】又、レーザー光203の回折格子210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210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。
Furthermore, the incident angle of the laser beam 203 onto the diffraction grating 210 does not have to be perpendicular, but may be made incident at a constant angle. At this time, the two diffracted lights of the ±nth order may be made incident on the moving object while maintaining the same intersection angle as the intersection angle of the two diffracted lights of the ±nth order generated by the diffraction grating 210.

【0080】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次等どの
ようなものであっても良い。
[0080] If light fluxes emitted from the same light source are used, if at least one of the two diffracted lights incident on the moving object is an n-th order diffracted light, the other diffracted light may be of an order other than the n-th order, e.g. It may be of any order such as 0th order, n+1st order, n+2nd order, etc.

【0081】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。こ
の場合は光束の移動物体上の照射位置を適正位置に調整
することになる。
[0081] Also, one of the two light beams emitted from the same light source to be input to the light receiving element is converted into n-order diffracted light and is made to enter the moving object, and the other light beam is directly transmitted to the light receiving element without passing through the moving object. Alternatively, the Doppler signal may be obtained by making the light incident on the light beam and causing it to interfere with the scattered light from the moving object. In this case, the irradiation position of the light beam on the moving object must be adjusted to an appropriate position.

【0082】この他、本実施例においては速度計の組立
調整のとき、又は初期設定時において、レーザー201
からの発振波長を数nm〜数10nm掃引し、光検出器
209で検出されるドップラー信号が最も大きくなると
ころ(図7(B)の状態)で波長を固定しておく。その
後は例えばカメラ等で用いている3角測距方式や像ずれ
検出方式等の公知の距離検出手段を用いて速度計210
1の所定位置(例えば回折格子210)から移動物体2
07までの距離を検出する。そして設計値からの差分に
応じてレーザー201からの発振波長λを変えて移動物
体207面上におけるスポットL5a,L5bの重なり
具合を調整するようにしても良い。
In addition, in this embodiment, the laser 201 is
The oscillation wavelength is swept from several nanometers to several tens of nanometers, and the wavelength is fixed at the point where the Doppler signal detected by the photodetector 209 becomes the largest (the state shown in FIG. 7(B)). After that, the speedometer 210 is detected using a known distance detection means such as a triangular distance measurement method or an image shift detection method used in a camera.
1 from a predetermined position (for example, the diffraction grating 210) to the moving object 2
Detect the distance to 07. Then, the oscillation wavelength λ from the laser 201 may be changed in accordance with the difference from the design value to adjust the degree of overlap between the spots L5a and L5b on the surface of the moving object 207.

【0083】又、本実施例において2つの回折光205
a,205bの移動物体207面上の重なり具合を受光
手段211を用いずに移動速度検出用の光検出器209
を用いて行っても良い(このときはハーフミラー213
は不要となる)。
Furthermore, in this embodiment, two diffracted lights 205
A photodetector 209 for detecting the moving speed of the moving object 207 without using the light receiving means 211 detects the degree of overlapping of the objects a and 205b on the surface of the moving object 207.
(In this case, the half mirror 213
is no longer necessary).

【0084】例えばコントローラ212によりレーザー
201からの発振波長を変えて光検出器209からの検
出信号が最も大きくなるようにして、即ちスポット径と
して最も小さくなるようにして調整しても良い。
For example, the oscillation wavelength from the laser 201 may be changed by the controller 212 so that the detection signal from the photodetector 209 becomes the largest, that is, the spot diameter may be the smallest.

【0085】又、本実施例においてレーザー201とし
て注入電流を変えて発振波長を変えるレーザーダイオー
ドの代わりに例えば温度変化により発振波長が変化する
通常のレーザーダイオードを用い、これを温度調整する
ことにより発振波長を変化させるようにしても良い。
Furthermore, in this embodiment, instead of a laser diode that changes the oscillation wavelength by changing the injection current, a normal laser diode whose oscillation wavelength changes depending on the temperature change is used as the laser 201, and the oscillation can be performed by adjusting the temperature. The wavelength may also be changed.

【0086】又、温度変化によって変化した発振波長に
よってずれを生じたスポットL5a,L5bの重なり調
整を注入電流を変えることによって行なうようにしても
良い。
[0086] Further, the overlap of the spots L5a and L5b, which are shifted due to the oscillation wavelength changed due to the temperature change, may be adjusted by changing the injection current.

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、移動物体への光束の入射位置のずれ
を補正し安定した高精度の移動情報を検出することがで
きる速度計を達成することができる。
Effects of the Invention According to the present invention, by setting each element as described above, a speedometer is capable of correcting deviations in the incident position of a light beam onto a moving object and detecting stable and highly accurate movement information. can be achieved.

【0088】又、本発明によれば2つの回折光のスポッ
トが移動物体面上で良好に重なり合うように調整するこ
とが出来るので、組立誤差や移動物体面までの距離が設
定誤差等で変位し、2つの回折光の交差位置が移動物体
面からズレた場合であっても容易にスポットの重なり具
合を補正することができ、S/N比の高い信号が得られ
移動物体の移動速度を高精度に求めることができる高信
頼性のドップラー効果を利用した速度計を達成すること
ができる。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to adjust the spots of two diffracted lights so that they overlap well on the moving object surface, so that the distance to the moving object surface is not displaced due to assembly errors or setting errors. , even if the intersection position of the two diffracted lights deviates from the moving object plane, the overlap of the spots can be easily corrected, a signal with a high S/N ratio can be obtained, and the moving speed of the moving object can be increased. It is possible to achieve a speedometer using the Doppler effect with high reliability and high accuracy.

【0089】又、本発明の速度計は移動物体面上におけ
る2つの回折光の重なり径を小さくすることができるの
で移動物体が小さい場合であっても高精度に移動速度を
求めることができる等の特長を有している。
Furthermore, since the speedometer of the present invention can reduce the overlapping diameter of two diffracted lights on the surface of a moving object, it is possible to determine the moving speed with high accuracy even when the moving object is small. It has the following characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】  本発明の実施例1の要部概略図[Figure 1] Schematic diagram of main parts of Example 1 of the present invention

【図2】 
 図1の移動物体への光束の入射位置と光位置センサー
との関係を示す説明図
[Figure 2]
An explanatory diagram showing the relationship between the incident position of the light beam on the moving object in Figure 1 and the optical position sensor

【図3】  図1の移動物体への光束の入射位置と光位
置センサーとの関係を示す説明図
[Figure 3] An explanatory diagram showing the relationship between the incident position of the light beam on the moving object in Figure 1 and the optical position sensor

【図4】  図1の移動物体への光束の入射位置と光位
置センサーとの関係を示す説明図
[Figure 4] An explanatory diagram showing the relationship between the incident position of the light beam on the moving object in Figure 1 and the optical position sensor.

【図5】  図1の制御を示すフローチャート[Figure 5] Flowchart showing the control in Figure 1

【図6】
  本発明の実施例2の要部概略図
[Figure 6]
A schematic diagram of the main parts of Embodiment 2 of the present invention

【図7】  図6に
おける移動物体面への2光束の入射状態を示す説明図
[Figure 7] An explanatory diagram showing the state of incidence of two light beams on the moving object surface in Figure 6

【図8】  実施例2におけるずれ方向の判別法の説明
[Fig. 8] Explanatory diagram of the method for determining the direction of deviation in Example 2

【図9】  実施例2の制御を示すフローチャート[Figure 9] Flowchart showing control of Example 2


図10】  本発明の実施例3の要部概略図
[
Figure 10: Schematic diagram of main parts of Embodiment 3 of the present invention

【図11】
  本発明の実施例4の要部概略図
[Figure 11]
Schematic diagram of main parts of Embodiment 4 of the present invention

【図12】  従来
のドップラー速度計の要部概略図
[Figure 12] Schematic diagram of the main parts of a conventional Doppler velocimeter

【図13】  レーザ
ーダイオードの発振波長の温度特性を示す説明図
[Figure 13] Explanatory diagram showing the temperature characteristics of the oscillation wavelength of a laser diode

【図14】  回折格子で回折される各次数の回折光の
説明図
[Figure 14] Explanatory diagram of each order of diffracted light diffracted by a diffraction grating

【図15】  G−LDVを用いたドップラー速度計の
要部概略図
[Figure 15] Schematic diagram of main parts of Doppler velocimeter using G-LDV

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1001,1101,2101  速度計1,101,
201  レーザ 2,102,202  コリメーターレンズ3,103
,203  平行光束 10,110,210  回折格子 7,107,207  移動物体 8,108,208  集光レンズ 9,109,209  光検出器 14    光位置センサー 111  受光手段 114  演算手段
1001, 1101, 2101 Speedometer 1, 101,
201 Laser 2, 102, 202 Collimator lens 3, 103
, 203 Parallel light beam 10, 110, 210 Diffraction grating 7, 107, 207 Moving object 8, 108, 208 Condensing lens 9, 109, 209 Photodetector 14 Optical position sensor 111 Light receiving means 114 Computing means

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  照明手段からの光束を被測定物体の所
定位置に入射させ、該被測定物体からの光束を光検出手
段で検出し、該光検出手段からの信号に基づいて該被測
定物体の速度情報を演算手段で演算し求める際、該被測
定物体に入射する光束の入射位置のずれ情報を照射位置
検出手段で検出し、該照射位置検出手段からの信号に基
づいて該光束の該被測定物体への入射位置を調整手段で
調整したことを特徴とする速度計。
Claim 1: A light beam from an illumination means is made incident on a predetermined position of an object to be measured, a light beam from the object to be measured is detected by a light detection means, and a light beam from the object to be measured is detected based on a signal from the light detection means. When the calculation means calculates the velocity information of the object to be measured, the irradiation position detection means detects the deviation information of the incident position of the light beam incident on the object to be measured, and the position of the light beam is detected based on the signal from the irradiation position detection means. A speedometer characterized in that the position of incidence on an object to be measured is adjusted by an adjusting means.
【請求項2】  光源からの光束を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、該移動
物体に入射する光束の入射位置情報を照射位置検出手段
で検出し、該照射位置検出手段からの信号に基づいて該
光束の該移動物体への入射位置を調整手段で調整したこ
とを特徴とする速度計。
2. A speedometer that makes a light beam from a light source incident on a moving object and detects speed information of the moving object based on a shift in the frequency of scattered light from the moving object, wherein the light beam is incident on the moving object. A speedometer characterized in that information on the incident position of the luminous flux is detected by an irradiation position detection means, and the incidence position of the luminous flux on the moving object is adjusted by an adjustment means based on a signal from the irradiation position detection means.
【請求項3】  波長λの光束を入射角θで移動物体に
入射させ、前記光束の波長λの変化に応じて前記入射角
θが変化し、sinθ/λがほぼ一定になるように前記
光束を移動物体に入射させる光学系を有し、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、前記移動物体の入射
面に垂直な方向に関して、所定基準位置に対する前記移
動物体の相対位置関係を検出する手段を有することを特
徴とする速度計。
3. A light beam with a wavelength λ is made incident on a moving object at an incident angle θ, and the light beam is adjusted such that the incident angle θ changes in accordance with a change in the wavelength λ of the light beam, and sin θ/λ is approximately constant. In a speedometer that has an optical system that makes light incident on a moving object and detects speed information of the moving object based on a shift in the frequency of scattered light from the moving object, the direction perpendicular to the plane of incidence of the moving object A speedometer characterized in that it has means for detecting the relative positional relationship of the moving object with respect to a predetermined reference position.
【請求項4】  光源からの光束を回折格子により回折
させて回折光を形成し、射出する異なる2つの回折光を
、前記移動物体上に重ねて入射させる手段と、二光束が
入射した前記移動物体からの散乱光を受光し、移動物体
の移動情報を検出する手段と、前記2つの回折光の交差
位置と前記移動物体面との相対的位置関係を検出する手
段と、該検出結果に基づいて、前記交差位置と前記移動
物体面とが一致するように前記相対的位置関係を調整す
る手段とを有し、前記相対位置関係を検出する手段は、
前記2つの回折光の少なくとも一方の光束を分割して参
照光束を形成し、該参照光束を前記移動物体面の異なる
位置に斜め方向から入射させる手段と、該参照光束の入
射位置を検出することで、前記2つの回折光の交差位置
と前記移動物体面との相対的位置関係を検出する手段と
を有することを特徴とする速度計。
4. Means for diffracting a light beam from a light source by a diffraction grating to form a diffracted light, and causing two different emitted diffracted lights to be superimposed on the moving object, and a means for making the two light beams incident on the moving object. means for receiving scattered light from an object and detecting movement information of the moving object; means for detecting a relative positional relationship between the intersecting position of the two diffracted lights and the surface of the moving object; and based on the detection result. and means for adjusting the relative positional relationship so that the intersection position and the moving object plane match, and the means for detecting the relative positional relationship,
means for splitting at least one of the two diffracted beams to form a reference beam, and making the reference beam incident obliquely at different positions on the moving object surface; and detecting the incident position of the reference beam. A speedometer comprising means for detecting a relative positional relationship between the intersection position of the two diffracted lights and the moving object surface.
【請求項5】  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、前記照射光束の波長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
前記照射光束を該移動物体に入射せしめる光学系を有し
、該移動物体の移動方向に垂直な方向に関する、前記照
射位置と移動物体面との相対的位置関係を検出し、該検
出結果に基づいて前記相対的位置関係を調整する調整手
段を有することを特徴とする速度計。
5. A speedometer that detects speed information of a moving object based on a frequency shift of scattered light from the moving object by making an irradiation light beam with a wavelength λ incident on the moving object at a predetermined angle of incidence θ. , an optical system that makes the irradiation light beam incident on the moving object such that the incident angle θ changes according to a change in the wavelength λ of the irradiation light beam, and sin θ/λ is approximately constant; A speedometer characterized by having an adjusting means for detecting the relative positional relationship between the irradiation position and the moving object surface in a direction perpendicular to the moving direction, and adjusting the relative positional relationship based on the detection result. .
【請求項6】  光源から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同一
入射角で該2つの回折光が該移動物体面近傍で交差する
ように照射し、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
る速度計において、該2つの回折光の交差位置と該移動
物体面との相対的位置関係を検出し、該検出結果に基づ
いて駆動手段により該回折格子を該移動物体の移動方向
と垂直方向に移動させるようにしたことを特徴とする速
度計。
6. A light beam from a light source is made incident on a diffraction grating, and the +nth and -nth orders (n=1, 2, 3, etc.) from the diffraction grating are
) are irradiated onto the moving object surface from different directions at the same angle of incidence so that the two diffracted lights intersect near the moving object surface, and are subjected to Doppler shift from the moving object surface. In a speedometer that detects the two scattered lights with a detection means and uses the signal obtained by the detection means to detect the moving speed of the moving object, the intersection position of the two diffracted lights and the surface of the moving object are determined. 1. A speedometer characterized in that the diffraction grating is moved in a direction perpendicular to the moving direction of the moving object by a driving means based on the detection result.
【請求項7】  前記2つの回折光の交差位置と前記移
動物体面との相対的位置関係を前記検出手段で得られる
信号を利用して求めていることを特徴とする請求項6記
載の速度計。
7. The speed according to claim 6, wherein the relative positional relationship between the intersecting position of the two diffracted lights and the moving object surface is determined using a signal obtained by the detecting means. Total.
【請求項8】  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、前記照射光束の波長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
前記照射光束を該移動物体に入射せしめる光学系を有し
、前記移動物体の移動方向に垂直な方向に関する前記照
射位置と前記移動物体面との相対的位置関係に基づいて
、前記照射光束の波長λを変化させる手段を有すること
を特徴とする速度計。
8. A speedometer that detects speed information of a moving object based on a frequency shift of scattered light from the moving object by making an irradiation light beam with a wavelength λ incident on the moving object at a predetermined angle of incidence θ. , an optical system that makes the irradiation light beam incident on the moving object such that the incident angle θ changes in accordance with a change in the wavelength λ of the irradiation light beam, and sin θ/λ is approximately constant; A speedometer comprising means for changing the wavelength λ of the irradiation light beam based on the relative positional relationship between the irradiation position and the moving object surface in a direction perpendicular to the moving direction.
【請求項9】  前記2つの回折光の交差位置と前記移
動物体面との相対的位置関係を前記検出手段で得られる
信号を利用して求めていることを特徴とする請求項8記
載の速度計。
9. The speed according to claim 8, wherein the relative positional relationship between the intersecting position of the two diffracted lights and the moving object surface is determined using a signal obtained by the detecting means. Total.
【請求項10】  前記2つの回折光の交差位置と前記
移動物体面との相対的位置関係を距離検出手段を用いて
求めていることを特徴とする請求項8記載の速度計。
10. The speedometer according to claim 8, wherein the relative positional relationship between the intersecting position of the two diffracted lights and the moving object surface is determined using distance detecting means.
【請求項11】  光源から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同
一入射角で該2つの回折光が該移動物体面近傍で交差す
るように照射し、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
する速度計において、該2つの回折光の交差位置と該移
動物体面との相対的位置関係に基づいて該光源からの発
振波長を変化させたことを特徴とする速度計。
11. The light flux from the light source is made incident on a diffraction grating, and the +nth and -nth orders (n=1, 2, 3) from the diffraction grating are
) are irradiated onto the moving object surface from different directions at the same angle of incidence so that the two diffracted lights intersect near the moving object surface, and the Doppler shift from the moving object surface is In a speedometer that detects two received scattered lights with a detection means and uses a signal obtained by the detection means to detect the moving speed of the moving object, the intersection position of the two diffracted lights and the surface of the moving object are determined. A speedometer characterized in that the oscillation wavelength from the light source is changed based on the relative positional relationship with the light source.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018055771A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 愛知時計電機株式会社 Measuring device

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WO2018055771A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 愛知時計電機株式会社 Measuring device
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