JPH05312952A - 参照光型レーザドップラ速度計 - Google Patents
参照光型レーザドップラ速度計Info
- Publication number
- JPH05312952A JPH05312952A JP4113373A JP11337392A JPH05312952A JP H05312952 A JPH05312952 A JP H05312952A JP 4113373 A JP4113373 A JP 4113373A JP 11337392 A JP11337392 A JP 11337392A JP H05312952 A JPH05312952 A JP H05312952A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- frequency
- laser
- laser beam
- reference light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 参照光型レーザードップラ速度計で、周波数
シフタによってレーザ光に周波数偏移を与える際に発生
する強度変調による速度検出誤差を低減化する。 【構成】 レーザ光源１から出射したレーザ光は、まず
ビームスプリッタ９によって二路に分けられ、これらの
うち、周波数シフタ４によって周波数偏移を受けたレー
ザ光がビームスプリッタ１０及びレンズ１１を通して測
定物体２に照射するレーザ光３となる。このレーザ光３
によって測定物体２の表面からは散乱光２０が発生し、
その一部がレンズ１１によって集光された後、ビームス
プリッタ１０において反射され、信号光１２となる。こ
の信号光１２は、ミラー１３とビームスプリッタ１４を
通過して光検出器８に到達するが、照射レーザ光３に比
べてその光量が大幅に低下しているので、相対的に低下
した周波数Δfのノイズは光検出器８の検出限界以下に
なって検出されなかった。
シフタによってレーザ光に周波数偏移を与える際に発生
する強度変調による速度検出誤差を低減化する。 【構成】 レーザ光源１から出射したレーザ光は、まず
ビームスプリッタ９によって二路に分けられ、これらの
うち、周波数シフタ４によって周波数偏移を受けたレー
ザ光がビームスプリッタ１０及びレンズ１１を通して測
定物体２に照射するレーザ光３となる。このレーザ光３
によって測定物体２の表面からは散乱光２０が発生し、
その一部がレンズ１１によって集光された後、ビームス
プリッタ１０において反射され、信号光１２となる。こ
の信号光１２は、ミラー１３とビームスプリッタ１４を
通過して光検出器８に到達するが、照射レーザ光３に比
べてその光量が大幅に低下しているので、相対的に低下
した周波数Δfのノイズは光検出器８の検出限界以下に
なって検出されなかった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を被測定物体
に照射し、受光される散乱光ないし反射光の周波数が物
体の運動に伴い偏移することを参照光との干渉によって
検出し、被測定物体の速度を測定する参照光型レーザド
ップラ速度計に関し、特に周波数シフタによって周波数
を偏移させたレーザ光に重畳するノイズを検出限界以下
のレベルに低下させる技術に関する。
に照射し、受光される散乱光ないし反射光の周波数が物
体の運動に伴い偏移することを参照光との干渉によって
検出し、被測定物体の速度を測定する参照光型レーザド
ップラ速度計に関し、特に周波数シフタによって周波数
を偏移させたレーザ光に重畳するノイズを検出限界以下
のレベルに低下させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の参照光型レーザドップラ速度計を
図１に示す。レーザ光源１から出射した光のうち一部
は、周波数偏移を与えずに測定物体２に照射するレーザ
光３として用いられ、光源光のうち周波数シフタ４によ
って周波数偏移を与えた光５は参照光として用いられて
いた。運動する測定物体２からの散乱光６は、レーザ光
源１の光周波数に対しドップラ効果に伴う周波数偏移δ
fを起こすので、周波数シフタ４によってΔfの周波数偏
移を与えられた参照光５とヘテロダイン干渉させると、
検出されるビート周波数は｜Δf−δf｜となる。従っ
て、この周波数がΔfより増加あるいは減少のどちらに
偏移するかを検出することで測定物体の速度方向７が分
かり、周波数の偏移量によってその速度が分かる特長を
有している。
図１に示す。レーザ光源１から出射した光のうち一部
は、周波数偏移を与えずに測定物体２に照射するレーザ
光３として用いられ、光源光のうち周波数シフタ４によ
って周波数偏移を与えた光５は参照光として用いられて
いた。運動する測定物体２からの散乱光６は、レーザ光
源１の光周波数に対しドップラ効果に伴う周波数偏移δ
fを起こすので、周波数シフタ４によってΔfの周波数偏
移を与えられた参照光５とヘテロダイン干渉させると、
検出されるビート周波数は｜Δf−δf｜となる。従っ
て、この周波数がΔfより増加あるいは減少のどちらに
偏移するかを検出することで測定物体の速度方向７が分
かり、周波数の偏移量によってその速度が分かる特長を
有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、周波数
シフタ４によってレーザ光に周波数偏移を与える際、強
度変調も僅かではあるが生じてしまう。従って、これを
参照光５として用いると、光検出器８に直接その強度変
調を検出させることになり、見かけ上測定物体の速度が
０である時と同じ信号が常に発生していて、測定物体の
実際の速度検出の妨害になるという問題があった。この
ため、測定物体にとっては不要な負荷となるミラーや反
射マークを取り付けて散乱光６の反射光量を上げ、収差
の少ない集光レンズ１１を用いることによって、より多
くの信号光１２を取り込むことでヘテロダイン干渉の強
度を上げ、ＳＮ比を改善する必要があった。
シフタ４によってレーザ光に周波数偏移を与える際、強
度変調も僅かではあるが生じてしまう。従って、これを
参照光５として用いると、光検出器８に直接その強度変
調を検出させることになり、見かけ上測定物体の速度が
０である時と同じ信号が常に発生していて、測定物体の
実際の速度検出の妨害になるという問題があった。この
ため、測定物体にとっては不要な負荷となるミラーや反
射マークを取り付けて散乱光６の反射光量を上げ、収差
の少ない集光レンズ１１を用いることによって、より多
くの信号光１２を取り込むことでヘテロダイン干渉の強
度を上げ、ＳＮ比を改善する必要があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明では、測定物体に照射するレーザ光は予め周波数
シフタで周波数偏移を与え、参照光はレーザ光源から出
射したレーザ光を分岐して用いる構成とした。
本発明では、測定物体に照射するレーザ光は予め周波数
シフタで周波数偏移を与え、参照光はレーザ光源から出
射したレーザ光を分岐して用いる構成とした。
【０００５】
【作用】上記構成によれば、周波数シフタによって周波
数偏移Δfを受けたレーザ光には、周波数Δfのノイズが
含まれるが、これを表面が散乱体からなる測定物体へ照
射すると、測定物体表面で散乱されて戻って来るレーザ
光は比率にして数％以下になり、周波数Δfのノイズも
相対的にその強度が下がる。このため、レーザ光源の分
岐で得た参照光とヘテロダイン干渉させると、測定物体
の運動による周波数偏移成分は光検出器によって検出さ
れるが、相対的に強度が下がった周波数Δfのノイズは
検出限界以下となって影響を及ぼさない。
数偏移Δfを受けたレーザ光には、周波数Δfのノイズが
含まれるが、これを表面が散乱体からなる測定物体へ照
射すると、測定物体表面で散乱されて戻って来るレーザ
光は比率にして数％以下になり、周波数Δfのノイズも
相対的にその強度が下がる。このため、レーザ光源の分
岐で得た参照光とヘテロダイン干渉させると、測定物体
の運動による周波数偏移成分は光検出器によって検出さ
れるが、相対的に強度が下がった周波数Δfのノイズは
検出限界以下となって影響を及ぼさない。
【０００６】
【実施例】図２に本発明による参照光型レーザドップラ
速度計の構成を示す。レーザ光源１から出射したレーザ
光は、まずビームスプリッタ９によって二路に分けら
れ、これらのうち、周波数シフタ４によって周波数偏移
を受けたレーザ光がビームスプリッタ１０及びレンズ１
１を通して測定物体２に照射するレーザ光３となる。
速度計の構成を示す。レーザ光源１から出射したレーザ
光は、まずビームスプリッタ９によって二路に分けら
れ、これらのうち、周波数シフタ４によって周波数偏移
を受けたレーザ光がビームスプリッタ１０及びレンズ１
１を通して測定物体２に照射するレーザ光３となる。
【０００７】図３はこのレーザ光のスペクトル分布を示
したものである。光源はＨｅ−Ｎｅレーザーを用いたの
で、レーザ光の周波数であるｆ0は１０14オーダの周波
数となる。また、周波数シフタ４による周波数偏移Δf
はここでは、８０ＭＨｚとした。このレーザ光３によっ
て測定物体２の表面からは散乱光２０が発生し、その一
部がレンズ１１によって集光された後、ビームスプリッ
タ１０において反射され、信号光１２となる。
したものである。光源はＨｅ−Ｎｅレーザーを用いたの
で、レーザ光の周波数であるｆ0は１０14オーダの周波
数となる。また、周波数シフタ４による周波数偏移Δf
はここでは、８０ＭＨｚとした。このレーザ光３によっ
て測定物体２の表面からは散乱光２０が発生し、その一
部がレンズ１１によって集光された後、ビームスプリッ
タ１０において反射され、信号光１２となる。
【０００８】この信号光１２は、ミラー１３とビームス
プリッタ１４を通過して光検出器８に到達するが、照射
レーザ光３に比べてその光量が大幅に低下しているの
で、相対的に低下した周波数Δfのノイズは光検出器８
の検出限界以下になって検出されなかった。
プリッタ１４を通過して光検出器８に到達するが、照射
レーザ光３に比べてその光量が大幅に低下しているの
で、相対的に低下した周波数Δfのノイズは光検出器８
の検出限界以下になって検出されなかった。
【０００９】測定物体２が運動すると、散乱光２０の各
スペクトルはドップラ効果によって周波数がδfだけ偏
移する。図４にこの様子を示す。また、図５は光源１か
ら出射してビームスプリッタ９で反射した参照光１５の
スペクトルである。この参照光１５が信号光１２とビー
ムスプリッタ１４において干渉しビートを発生する。ス
ペクトル１７は周波数Δfの位置に観測された。
スペクトルはドップラ効果によって周波数がδfだけ偏
移する。図４にこの様子を示す。また、図５は光源１か
ら出射してビームスプリッタ９で反射した参照光１５の
スペクトルである。この参照光１５が信号光１２とビー
ムスプリッタ１４において干渉しビートを発生する。ス
ペクトル１７は周波数Δfの位置に観測された。
【００１０】
【発明の効果】本発明によると、周波数シフタによって
周波数偏移を受けたレーザ光に僅かな強度変調ノイズが
ある場合でも、ＳＮ比の良い速度検出が可能となった。
また、強度変調ノイズのスペクトル成分測定物体の運動
に伴うドップラ効果によって周波数が偏移するので、ノ
イズではなく信号成分に変えることができた。測定物体
にミラーや反射マークを取り付ける必要もなくなった。
周波数偏移を受けたレーザ光に僅かな強度変調ノイズが
ある場合でも、ＳＮ比の良い速度検出が可能となった。
また、強度変調ノイズのスペクトル成分測定物体の運動
に伴うドップラ効果によって周波数が偏移するので、ノ
イズではなく信号成分に変えることができた。測定物体
にミラーや反射マークを取り付ける必要もなくなった。
【図１】従来の参照光型レーザドップラ速度計を示す図
【図２】本発明実施例の参照光型レーザドップラ速度計
を示す図
を示す図
【図３】周波数シフタによって周波数がΔf偏移したレ
ーザ光のスペクトル分布を示す図
ーザ光のスペクトル分布を示す図
【図４】図３のレーザ光による散乱光が測定物体の動き
によって周波数偏移δfを起こしたときのスペクトル分
布の動きを示す図
によって周波数偏移δfを起こしたときのスペクトル分
布の動きを示す図
【図５】レーザ光源のスペクトル分布を示す図
１ レーザ光源 ２ 測定物体 ３ 測定物体に照射するレーザ光 ４ 周波数シフタ ５、１５ 参照光 ６、２０ 測定物体からの散乱光 ７ 測定物体の速度方向 ８ 光検出器 ９、１０、１４ ビームスプリッタ １１ 集光レンズ １２ 信号光 １３ ミラー １６ 周波数Δｆのノイズスペクトル １７ 周波数偏移を受けたレーザ光のスペクトル １８、１９ スペクトルのビートによって発生するノイ
ズスペクトル
ズスペクトル
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光を被測定物体に照射し受光され
る散乱光又は反射光と参照光との二光波によるヘテロダ
イン干渉から得られるビート周波数の偏移によって速度
を計測する参照光型レーザドップラ速度計に於いて、被
測定物体に照射するレーザ光は、レーザ光源から出射し
た光に対してその周波数が周波数シフタによって偏移さ
せてあり、かつ参照光はレーザ光源から出射した光であ
ることを特徴とする参照光型レーザドップラ速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113373A JPH05312952A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 参照光型レーザドップラ速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113373A JPH05312952A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 参照光型レーザドップラ速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312952A true JPH05312952A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14610649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4113373A Pending JPH05312952A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 参照光型レーザドップラ速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05312952A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105445750A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-30 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 多普勒频移鉴频器 |
| CN111751572A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-09 | 安徽大学 | 强本振型双光束激光多普勒测速方法及系统 |
| CN111780721A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-16 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 激光分束器栅线垂直度检测装置及检测方法 |
| WO2021027465A1 (zh) * | 2019-08-13 | 2021-02-18 | 北京航天光新科技有限公司 | 一种双斜射非对称车载激光测速装置 |
-
1992
- 1992-05-06 JP JP4113373A patent/JPH05312952A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105445750A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-30 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 多普勒频移鉴频器 |
| WO2021027465A1 (zh) * | 2019-08-13 | 2021-02-18 | 北京航天光新科技有限公司 | 一种双斜射非对称车载激光测速装置 |
| US11525919B2 (en) | 2019-08-13 | 2022-12-13 | Beijing Hangtianguangxin Technology Company Limited | Vehicle-mounted laser velocity measurement device |
| CN111780721A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-16 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 激光分束器栅线垂直度检测装置及检测方法 |
| CN111751572A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-09 | 安徽大学 | 强本振型双光束激光多普勒测速方法及系统 |
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