JPH07120304A

JPH07120304A - レーザドップラ振動計

Info

Publication number: JPH07120304A
Application number: JP26349193A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Doi; 博土井; Mitsuhito Kamei; 光仁亀井; Toshio Takenaka; 俊夫竹中; Sadahiro Tsuya; 定廣津谷; Atsumi Koike; 敦美小池; Takeshi Ishibashi; 武石橋; Takehiko Kikuchi; 武彦菊池
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】所要レベルの干渉信号を得て、高い計測精度
のレーザドップラ振動計を得る。【構成】レーザ１からのビームをビームスプリッタＡ
２０で二分し、一方のビームＢ７の周波数を周波数シフ
タ２でシフトさせ、他方のビームＡ３を測定対象５に照
射して、その反射ビームと上記ビームＢ７が重なるよう
に構成するとともに、光路長差補正器２５で二つのビー
ム３、７の光路長をほぼ等しくして光検出器６により干
渉信号９を検出し、干渉信号９の周波数を周波数分析手
段１０で求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光の干渉現象を利用し
て、対象の振動を非接触に測定するレーザドップラ振動
計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、例えば「光計測のニーズとシ
ーズ」（コロナ社、１９８７年７月１５日発行）に示さ
れた従来のレーザドップラ振動計を示す構成図であり、
図１５において、１はレーザ、２は超音波回折セル、３
はビームＡ、４はビームスプリッタ、５は測定対象、６
は光検出器、７はビームＢ、８はミラー、９は干渉信
号、１０は周波数分析器である。

【０００３】次に動作について説明する。図１５に示す
ように、レーザ１から出たビームは超音波回折セル２に
入射する。超音波回折セル２を通過するビームＡ３につ
いては光の周波数は変化を受けず、その後ビームスプリ
ッタ４を通過し、測定対象５に照射され、測定対象５か
らの光は前記ビームスプリッタ４により反射され、光検
出器６に入射する。また、超音波回折セル２により回折
されたビームＢ７は、光の周波数が一定周波数だけシフ
トされ、ビームスプリッタ４により反射され、さらにミ
ラー８で反射され、ビームスプリッタ４を通過し、前記
の測定対象５からの光と重ね合わせられ、光検出器６に
入射する。光検出器６から出力される干渉信号９の周波
数は、超音波回折セル２による周波数シフトと振動の速
度に比例するドップラシフトの和となる。そこで、周波
数分析器１０により、干渉信号９の周波数を分析し、超
音波回折セル２の周波数シフトが既知であることから、
振動によるドップラシフトから振動の速度情報が求めら
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザドップラ
振動計は以上のように構成されているので、測定対象ま
での距離が長くなった場合は、レーザのスペクトル幅の
影響により得られる干渉信号の振幅が低下し、後段の信
号処理に必要な振幅をもつ干渉信号が得られず、計測精
度に影響が出るという問題点や、測定対象が移動する場
合にも干渉信号の振幅が低下し、同様に後段の信号処理
に必要な振幅をもつ干渉信号が得られず、計測精度に影
響が出るという問題点があった。

【０００５】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、請求項１の発明は測定距離の影響
を低減し、所要レベルの干渉信号を得て、計測精度を向
上させるようにしたレーザドップラ振動計を得ることを
目的とする。

【０００６】請求項２の発明は、測定対象までの距離が
変わる場合にも、同様の効果を奏するレーザドップラ振
動計を得ることを目的とする。

【０００７】請求項３から請求項６の発明は、測定対象
の移動の影響を低減し、所要レベルの干渉信号を得て、
計測精度を向上させるようにしたレーザドップラ振動計
を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るレ
ーザドップラ振動計は、レーザ、このレーザからのビー
ムを二分し、少なくとも一方のビームの周波数をシフト
させて周波数がわずかに異なる二つのビームを得る手
段、二つのビームの内の一方を測定対象に照射し、その
反射ビームと他方のビームとを重ね合わせて干渉信号を
検出する検出手段、上記干渉信号の周波数を求める周波
数分析手段、及び二つのビームの光路長をほぼ等しくす
る光路長差補正器を備えたものである。

【０００９】請求項２の発明に係るレーザドップラ振動
計は、レーザ、このレーザからのビームを二分し、少な
くとも一方のビームの周波数をシフトさせて周波数がわ
ずかに異なる二つのビームを得る手段、二つのビームの
内の一方を測定対象に照射し、その反射ビームと他方の
ビームとを重ね合わせて干渉信号を検出する検出手段、
上記干渉信号の周波数を求める周波数分析手段、二つの
ビームにおける片方の光路に設けられ、光路長が各々異
なる複数の光路長差補正器、及び上記複数の光路長差補
正器から一つを選択し、選択された上記光路長差補正器
からビームを得るように制御する選択制御手段を備えた
ものである。

【００１０】請求項３の発明に係るレーザドップラ振動
計は、レーザ、このレーザからのビームを二分し、少な
くとも一方のビームの周波数をシフトさせて周波数がわ
ずかに異なる二つのビームを得る手段、二つのビームの
内の一方を測定対象に照射し、その反射ビームと他方の
ビームとを重ね合わせて干渉信号を検出する検出手段、
上記干渉信号の周波数を求める周波数分析手段、測定対
象への照射ビームを偏向する偏向器、及び測定対象から
の反射ビームより得られる情報を用いて、測定対象の移
動を打ち消すように、上記偏向器を制御する偏向制御器
を備えたものである。

【００１１】請求項４の発明に係るレーザドップラ振動
計は、請求項３の偏向制御器が、検出手段からの干渉信
号の振幅が増加するように偏向器を制御するものであ
る。

【００１２】請求項５の発明に係るレーザドップラ振動
計は、請求項３偏向制御器が、スペックル検出器により
反射ビームのスペックルパターンを解析して測定対象の
移動を検出し、検出された測定対象の移動を打ち消すよ
う偏向器を制御するものである。

【００１３】請求項６の発明に係るレーザドップラ振動
計は、請求項３の偏向制御器が、重心位置検出器により
反射ビームの強度分布の重心位置を検出し、上記重心位
置の変化により測定対象の移動を検出し、検出された測
定対象の移動を打ち消すよう偏向器を制御するものであ
る。

【００１４】

【作用】請求項１の発明におけるレーザドップラ振動計
は、光路長差補正器により測定距離の影響を補償するこ
とにより、測定距離にかかわらず所要レベルの干渉信号
を得ることができる。

【００１５】請求項２の発明におけるレーザドップラ振
動計は、測定距離が変わる場合に、光路長が各々異なる
複数の光路長差補正器の中から、測定距離に適した光路
長差補正器を選択し、測定距離の影響を補償することに
より、測定距離にかかわらず所要レベルの干渉信号を得
ることができる。

【００１６】請求項３の発明におけるレーザドップラ振
動計は、測定対象への照射ビームを偏向する偏向器を設
け、測定対象からの反射ビームより得られる情報を用い
て、測定対象の移動を打ち消すように上記偏向器を制御
するので、測定対象の移動の影響が低減でき、所要レベ
ルの干渉信号が得られる。

【００１７】請求項４の発明におけるレーザドップラ振
動計は、干渉信号を直接観測し、その振幅が増加する方
向にレーザビームを偏向するため、測定対象の移動の影
響をより確実に低減でき、所要レベルの干渉信号を得る
ことができる。

【００１８】請求項５の発明におけるレーザドップラ振
動計は、スペックル検出器により反射ビームのスペック
ルパターンを解析して測定対象の移動を検出し、これを
打ち消すよう偏向器を制御するので、同様に所要レベル
の干渉信号を得ることができる。

【００１９】請求項６の発明におけるレーザドップラ振
動計は、重心位置検出器により測定対象上のビームの重
心位置を検出して測定対象の移動を検出し、これを打ち
消すよう偏向器を制御するので、同様に所要レベルの干
渉信号を得ることができる。

【００２０】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図１は請求項１の発明の一実施例によるレーザドッ
プラ振動計を示す構成図であり、図において、２０はビ
ームスプリッタＡ、２１はビームスプリッタＢ、２２は
レンズ、２３はビームＣ、２４はビームスプリッタＣ、
２５は光路長差補正器である。図中、破線はビームを示
す。従来例と同一部分には同一符号を付して、重複説明
を省略する。図２は光路長差補正器２５の例であり、図
において、３０はミラーＡ、３１はミラーＢである。

【００２１】次に動作について説明する。図１に示され
たレーザドップラ振動計では、レーザ１から出たレーザ
ビームは、ビームスプリッタＡ２０により二つのビーム
（ビームＡ３、ビームＢ７）に二分され、ビームスプリ
ッタＡ２０を通過した一方のビームＡ３はビームスプリ
ッタＢ２１を通り、レンズ２２により測定対象５の表面
に集光される。測定対象５の表面より散乱された光は、
レンズ２２で集光され（ビームＣ２３）、ビームスプリ
ッタＣ２４を通り、光検出器６に入る。

【００２２】一方、上記ビームスプリッタＡ２０により
二分された他方のビームＢ７は、ミラー８により反射さ
れた後、周波数シフタ２により周波数シフトを受ける。
周波数シフタ２としては、例えば音響光学素子がある。
その後、光路長差補正器２５を通り、ビームスプリッタ
Ｃ２４で反射され、上記ビームスプリッタＢ２１で反射
されたビームＣ２３と重ね合わされ、光検出器６に入
り、光検出器６により干渉信号９を得る。

【００２３】光路長差補正器２５は、レーザからビーム
スプリッタＡ、ビームスプリッタＢ、レンズ、測定対
象、レンズ、ビームスプリッタＢ、ビームスプリッタＣ
を通り光検出器までのビームの光路長と、レーザからビ
ームスプリッタＡ、ミラー、周波数シフタ、光路長差補
正器、ビームスプリッタＣを通り光検出器までのビーム
の光路長をほぼ等しく補正するものであり、この２つの
光路長の差が大きいと、レーザのスペクトル幅の影響で
得られる干渉信号の振幅が小さくなる。さらに、レーザ
１として例えば半導体レーザを用いた場合はスペクトル
幅が広いため２つの光路長の差による干渉信号の振幅の
減少が問題となる。なお、光路長差補正器２５として
は、例えばシングルモードファイバや偏波面保存ファイ
バーで構成可能である。あるいは、例えば図２に示すよ
うな対向する２枚の平行なミラー（ミラーＡ３０、ミラ
ーＢ３１）に、ミラーに対してわずかに傾いたビームＢ
７を入射させ、ミラーＡ３０とミラーＢ３１の間を多重
反射させることで長い光路長が得られ、光路長差補正器
を実現できる。光路長差補正器として、例えば長さ８０
ｍの石英ファイバを使用すると、使用する波長での屈折
率が例えば１．４５２の時、光路長として約１１６ｍ、
測定距離として約５８ｍの測定距離の補正が実現でき
る。

【００２４】光検出器６から出力される干渉信号９の周
波数は、周波数シフタ２による周波数シフトと振動の速
度に比例するドップラシフトの和となる。そこで、従来
と同様、周波数分析器１０により、干渉信号９の周波数
を分析し、周波数シフタ２の周波数シフトは既知である
から、振動によるドップラシフトから振動の速度情報が
求められる。このように上記構成により、光路長差補正
器により２つの光路長の差を小さくすることで、測定対
象までの距離にかかわらず、レーザのスペクトル幅の影
響による干渉信号の振幅の低下を抑えることが可能にな
る。

【００２５】実施例２．図３は請求項２の発明の一実施
例によるレーザドップラ振動計を示す構成図であり、図
において、４０は切り換え器Ａ、４１は切り換え器Ｂ、
４２は切り換え制御器であり、これら４０、４１、４２
により選択制御手段を構成する。図４は上記切り換え器
Ａ、Ｂの具体的な実施例の一つであり、図において、２
５はシングルモードファイバよりなる、光路長が各々異
なる複数の光路長差補正器、４３は回転機構に取り付け
られたミラーＡ、４４は集光レンズ、４５はコリメート
レンズ、４６は回転機構に取り付けられたミラーＢであ
り、ミラーＡ４３、集光レンズ４４により切り換え器Ａ
４０を、コリメートレンズ４５、ミラーＢ４６により切
り換え器Ｂ４１を構成する。図中、破線はビームを、一
点鎖線はビームが通る可能性のある光路を示す。従来例
と同一部分には同一符号を付して、重複説明を省略す
る。

【００２６】次に動作について説明する。実施例１では
１台であった光路長差補正器を本実施例では複数個設
け、その前後に切り換え器Ａ４０、切り換え器Ｂ４１と
切り換え器Ａ、切り換え器Ｂを制御するための切り換え
制御器４２を追加して構成される。切り換え器Ａ４０は
切り換え制御器４２の指令により複数の光路長差補正器
２５の内の１つを選択し、ビームは光路長差補正器２５
を通り、切り換え制御器４２からの指令を受けた切り換
え器Ｂ４１により再び１つの光路になり、ビームスプリ
ッタＣ２４で反射され、ビームスプリッタＢ２１で反射
されたビームＣ２３と重ね合わされ、光検出器６に入
り、干渉信号９を得る。図３は一番上の光路長差補正器
２５が選択された場合である。

【００２７】次に、具体例である図４の動作について説
明する。ビームＢ７は回転機構に取り付けられたミラー
Ａ４３により反射され、集光レンズ４４により光路長差
補正器であるシングルモードファイバ２５の端面に集光
される。そしてシングルモードファイバ２５を通り、出
射した光はコリメートレンズ４５により平行なビームに
変換され、ミラーＢ４６により反射され、ビームスプリ
ッタＣ２４へ向かう。ミラーＡ、Ｂは切り換え制御器４
２により、同じシングルモードファイバ２５を選択する
よう構成されている。

【００２８】以上のように、複数の光路長差補正器２５
を切り換え器Ａ４０、切り換え器Ｂ４１により切り換
え、上記２つの光路長の差を小さくすることにより、測
定対象５までの距離にかかわらず、レーザのスペクトル
幅の影響による干渉信号の振幅の低下を抑えることが可
能になる。

【００２９】実施例３．図５は請求項２の発明の他の実
施例によるレーザドップラ振動計を示す構成図であり、
図において、５０は分波器、５１は選択器、５２は選択
制御器、５３は合波器であり、これら５０、５１、５
２、５３により選択制御手段を構成する。図６は分波器
５０、光路長差補正器２５、選択器５１、選択制御器５
２、合波器５３の構成例であり、図において、６０はビ
ームスプリッタＤ、６１はミラーＣ、６２はシャッタ
ー、６３はシャッター制御器、６４はミラーＤ、６５は
ビームスプリッタＥである。

【００３０】次に、動作について説明する。上記実施例
２では、切り換え器Ａ、光路長差補正器、切り換え器
Ｂ、切り換え制御器を用いて異なる測定距離に対応した
が、図５に示すように分波器５０、複数個の光路長差補
正器２５、選択器５１、選択制御器５２、合波器５３を
用いても構成可能である。すなわち、分波器５０により
ビームＢ７を複数のビームに分け、各ビームが光路長差
補正器２５を通過し、選択器５１では光路長差補正器２
５を通過したビームＢ７のうち１つのビームを選択し、
合波器５３により１つのビームに合波することにより同
様の効果を実現することが可能である。分波器、選択
器、選択制御器、合波器としては、例えば図６に示すよ
うな構成が可能である。図６は３個の光路長差補正器２
５をもつ例を示しており、まずビームＢ７はビームスプ
リッタＤ６０、ミラーＣ６１を用いて、３本のビームに
分割され、各ビームは異なる光路長に対応する光路長差
補正器２５を通過する。次に、選択器としてはシャッタ
ー６２を各光路に設け、測定距離に適した光路長差補正
器２５のビームの１本を選択制御器であるシャッター制
御器６３の指令により選択し、その後で各光路が１つの
光路になるよう、ミラーＤ６４、ビームスプリッタＥ６
５を用いて合波する。図６はシャッターにより一番上の
ビームが選択された場合を示している。

【００３１】実施例４．実施例３では、選択器５１を光
路長差補正器２５の後に配置したが、図７に示すよう
に、選択器５１を光路長差補正器２５の前に配置するよ
う構成しても同様の効果を生じる。

【００３２】実施例５．図８は請求項３及び４の発明の
一実施例によるレーザドップラ振動計を示す構成図であ
り、図において、７０は測定対象５への照射ビームを偏
向する偏向器、７１は測定対象５からの反射ビームより
得られる情報を用いて、測定対象５の移動を打ち消すよ
うに、偏向器７０を制御する偏向制御器である。図９は
偏向制御器７１の具体的な動作を説明する構成図であ
り、７２は微小速度指令発生器、７３は偏向器用駆動
器、７４は絶対値回路、７５は平滑化回路、７６は方向
信号発生器である。また、図１０は図９の各部で出力さ
れる信号を示している。

【００３３】次に、動作について説明する。レンズを出
たビームＡ３は、偏向器７０により偏向され、測定対象
５に照射される。例えば、測定対象５が移動する場合に
は、測定対象５から良好な干渉信号が得られるように、
ビームＡ３で測定対象５を追尾する必要が生じ、偏向制
御器７１は光検出器６より出力される干渉信号９の振幅
が大きくなるように、ビームＡ３を偏向するよう偏向器
７０を制御する。その際、ビームＡ３がある偏向角で静
止した状態では、どちらの方向に制御すればよいかわか
らないため、偏向制御器７１は常に微小にビームを偏向
するように指令し、どちらに偏向すれば干渉信号が大き
くなるかを判定するよう構成している。

【００３４】図９、図１０を用いて偏向制御器７１の具
体的な動作の一例を、偏向器７０の一軸について説明す
る。微小速度指令発生器７２から正負の極性をもつ振幅
の小さな矩形の信号が出力される（図１０（ａ））。偏
向器用駆動器７３はこの信号を速度指令として、微小に
偏向器７０によりビームＡ３を偏向する。その結果、光
検出器６から得られる干渉信号９は振幅変調を受ける
（図１０（ｂ））。振幅変調を受けた干渉信号９を絶対
値回路７４、平滑化回路７５で処理し（図１０（ｃ）
（ｄ））、方向信号発生器７６では干渉信号の振幅が大
きくなる速度指令の方向を、微小速度指令発生器７２の
信号と比較し、速度指令を発生する（図１０（ｅ））。
そして微小速度指令発生器７２と方向信号発生器７６の
出力を加算した信号が偏向器用駆動器７３の速度指令と
なり、より大きな振幅の干渉信号が得られる方向にビー
ムＡ３が偏向される。偏向器７０が２軸ある場合には、
上記の方法を拡張し、微小速度指令発生器７２からの出
力信号として、例えばＸ軸用とＹ軸用を、図１１（ａ）
（ｂ）に示すような位相の出力信号とすることで実現可
能である。

【００３５】実施例６．図１２は請求項３及び５の発明
の一実施例によるレーザドップラ振動計を示す構成図で
あり、図において、８０はビームスプリッタＦ、８１は
スペックル検出器である。図１３はスペックルパターン
の移動情報を求める具体的な例であり、図において、８
２は二次元イメージセンサ、８３は相関演算器、８４は
ピーク位置検出器である。

【００３６】次に、動作について説明する。実施例６は
実施例５と同様に測定対象が移動する場合に、良好な干
渉信号を得るための方法として、ビームスプリッタＦ８
０、及びスペックル検出器８１を用いて構成した。レン
ズを出たビームＡ３は、偏向器７０により偏向され、測
定対象５に照射される。光検出器６の前にビームスプリ
ッタＦ８０を設け、ビームスプリッタＦ８０でビームＣ
２３を分け、分かれたビームＣ２３からスペックル検出
器８１を用いて測定対象５の移動を検出し、測定対象５
の移動を追尾するよう偏向制御器７１から偏向器７０を
指令し、ビームＡ３を偏向する。即ち、測定対象５にレ
ーザのような位相のそろった光を照射した場合、測定物
体の表面構造の影響で測定対象５で散乱された光はラン
ダムな強度分布をもつスペックルパターンを発生する。
そして、このスペックルは測定対象５が移動すると、移
動に対応したスペックルパターンの変化が生じ、このパ
ターン変化から測定対象５の移動情報を検出することが
可能である。スペックルパターンによる移動情報を求め
る具体例としては、図１３に示すような構成が可能であ
る。レーザ１から出たビームは測定対象５に照射され、
測定対象５からの反射光を二次元イメージセンサ８２で
受光する。そして相関演算器８３により各点の相互相関
関数を計算し、ピーク位置検出器８４により相互相関関
数のピーク位置を求め、ピーク位置の変化からスペック
ルパターンの移動情報である移動距離及び移動方向を求
める。得られた移動情報より、測定対象を追尾するよう
偏向制御器７１により偏向器７０を制御し、ビームＡ３
を偏向し、測定対象５が移動する場合でも良好な干渉信
号を得る。

【００３７】実施例７．図１４は請求項３及び６の発明
の一実施例によるレーザドップラ振動計を示す構成図で
あり、図において、９０はレンズＡ、９１はレンズＢ、
９２はレンズＣ、９３は重心位置検出器である。

【００３８】次に、動作について説明する。実施例６に
おいては測定対象が移動する場合に、良好な干渉信号を
得るための方法として、スペックル検出器を用いて測定
対象の移動を検出したが、本実施例では、レンズＡ９
０、レンズＢ９１、レンズＣ９２、重心位置検出器９３
を用いて測定対象の移動を検出するよう構成した。レー
ザ１を出たビームＡ３は、レンズＡ９０とレンズＢ９１
の組み合わせにより測定対象５に照射され、その間に、
偏向器７０により偏向される。レンズＢ９１とレンズＣ
９２の組み合わせにより測定対象５のビームの強度分布
は重心位置検出器９３上に結像され、重心位置検出器９
３により測定対象上のビームの重心位置を検出する。重
心位置検出器９３としては、例えばポジションセンサと
呼ばれる素子が使用でき、この素子は一次元の重心位置
検出の場合は両端にある電極に流れる２つの電流値か
ら、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向のビームの強度
分布の重心位置が求められる。このような特性を持つ重
心位置検出器を使用し、その出力を偏向器７０の２軸の
速度指令または位置指令として偏向器を偏向制御器７１
により制御することで、ビームの重心位置が重心位置検
出器９３の中心にくるよう、ビームＡ３を偏向すること
が可能である。これにより前記実施例と同様の効果が得
られる。

【００３９】実施例８．なお、実施例２において、切り
換え器Ｂ４１は合波器を用いても同様の効果が得られ
る。

【００４０】実施例９．また、上記実施例１〜８で、周
波数シフタ２をビームＡ３の光路に設置しても同様であ
る。

【００４１】実施例１０．さらに、上記実施例１〜８に
おいて、周波数シフタ２を、異なる周波数シフトを与え
る周波数シフタをビームＡとビームＢの両方の光路に設
置して、その差の周波数シフトを得るよう構成しても同
様である。

【００４２】実施例１１．また、異なる周波数をもつ２
本のビームの干渉信号を検出するヘテロダイン光学系に
対して、あるいは従来例のような光学系に対して、上記
実施例１〜８と同様の構成をとるようにしても、同様の
効果がある。

【００４３】実施例１２．また、実施例１〜１１のレー
ザドップラ振動計により、測定対象の振動スペクトルを
測定し、測定対象の状態を把握するシステムを構築する
場合には、個々の測定対象について振動スペクトルのデ
ータベースをあらかじめ蓄積しておき、測定中の振動ス
ペクトルデータと比較することにより、測定対象の状態
の変化の有無を検出することが可能である。この場合、
測定対象の状態としては、例えば形状欠陥、内部構造の
欠陥がある。また、振動スペクトルについては、例えば
共振周波数や高次の共振周波数の値をデータに使用する
ことも可能である。

【００４４】実施例１３．さらに、実施例１〜１１にお
いて、測定対象が複数個ある場合は、個々の測定対象に
ついて振動スペクトルをあらかじめ測定するかわりに、
複数個の測定対象の振動スペクトルを測定し、比較する
ことで、測定対象の状態の変化の有無を検出することが
可能である。振動スペクトルの比較としては、例えば共
振周波数が所定の範囲内のバラツキに入っているかを判
定することがある。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明において
は、レーザ、このレーザからのビームを二分し、少なく
とも一方のビームの周波数をシフトさせて周波数がわず
かに異なる二つのビームを得る手段、二つのビームの内
の一方を測定対象に照射し、その反射ビームと他方のビ
ームとを重ね合わせて干渉信号を検出する検出手段、上
記干渉信号の周波数を求める周波数分析手段、及び上記
二つのビームの光路長をほぼ等しくする光路長差補正器
によりレーザドップラ振動計を構成したので、測定距離
の影響を軽減し、光検出器から所要レベルの干渉信号を
得ることができ、計測精度を向上させる効果がある。

【００４６】また、請求項２の発明においては、光路長
が各々異なる複数の光路長差補正器を片方の光路に設
け、上記複数の光路長差補正器から一つを選択し、選択
された光路長差補正器からビームを得るように制御した
ので、測定距離が変化する場合において、測定距離の影
響を軽減し、光検出器から所要レベルの干渉信号を得る
ことができ、計測精度を向上させる効果がある。

【００４７】また、請求項３から６の発明においては、
測定対象への照射ビームを偏向する偏向器、及び測定対
象からの反射ビームより得られる情報を用いて、上記測
定対象の移動を打ち消すように、偏向器を制御する偏向
制御器を設けたので、測定対象の移動の影響を軽減し、
光検出器から所要レベルの干渉信号を得ることができ、
計測精度を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１によるレーザドップラ振動計
を示す構成図である。

【図２】本発明の実施例１に係わる光路長差補正器を示
す構成図である。

【図３】本発明の実施例２によるレーザドップラ振動計
を示す構成図である。

【図４】本発明の実施例２に係わる選択制御手段を示す
構成図である。

【図５】本発明の実施例３によるレーザドップラ振動計
を示す構成図である。

【図６】本発明の実施例３に係わる選択制御手段を示す
構成図である。

【図７】本発明の実施例４によるレーザドップラ振動計
を示す構成図である。

【図８】本発明の実施例５によるレーザドップラ振動計
を示す構成図である。

【図９】本発明の実施例５に係わる偏向制御器を示す構
成図である。

【図１０】本発明の実施例５に係わる偏向制御器の動作
を説明する波形図である。

【図１１】本発明の実施例５の他の偏向制御器の動作を
説明する波形図である。

【図１２】本発明の実施例６によるレーザドップラ振動
計を示す構成図である。

【図１３】本発明の実施例６に係わる偏向制御器を示す
構成図である。

【図１４】本発明の実施例７によるレーザドップラ振動
計を示す構成図である。

【図１５】従来のレーザドップラ振動計を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１レーザ２周波数シフタ３ビームＡ５測定対象６光検出器７ビームＢ８ミラー９干渉信号１０周波数分析器２０ビームスプリッタＡ２１ビームスプリッタＢ２２レンズ２３ビームＣ２４ビームスプリッタＣ２５光路長差補正器４０切り換え器Ａ４１切り換え器Ｂ４２切り換え制御器５０分波器５１選択器５２選択制御器５３合波器７０偏向器７１偏向制御器８０ビームスプリッタＦ８１スペックル検出器９３重心位置検出器

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年２月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹中俊夫神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者津谷定廣神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者小池敦美鎌倉市上町屋325番地三菱電機株式会社鎌倉製作所内 (72)発明者石橋武東京都千代田区神田神保町２丁目２番30号東京電力株式会社開発研究所内 (72)発明者菊池武彦東京都千代田区神田神保町２丁目２番30号東京電力株式会社開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ、このレーザからのビームを二分
し、少なくとも一方のビームの周波数をシフトさせて周
波数がわずかに異なる二つのビームを得る手段、上記二
つのビームの内の一方を測定対象に照射し、その反射ビ
ームと他方のビームとを重ね合わせて干渉信号を検出す
る検出手段、上記干渉信号の周波数を求める周波数分析
手段、及び上記二つのビームの光路長をほぼ等しくする
光路長差補正器を備えたレーザドップラ振動計。
【請求項２】レーザ、このレーザからのビームを二分
し、少なくとも一方のビームの周波数をシフトさせて周
波数がわずかに異なる二つのビームを得る手段、上記二
つのビームの内の一方を測定対象に照射し、その反射ビ
ームと他方のビームとを重ね合わせて干渉信号を検出す
る検出手段、上記干渉信号の周波数を求める周波数分析
手段、上記二つのビームにおける片方の光路に設けら
れ、光路長が各々異なる複数の光路長差補正器、及び上
記複数の光路長差補正器から一つを選択し、選択された
上記光路長差補正器からビームを得るように制御する選
択制御手段を備えたレーザドップラ振動計。
【請求項３】レーザ、このレーザからのビームを二分
し、少なくとも一方のビームの周波数をシフトさせて周
波数がわずかに異なる二つのビームを得る手段、上記二
つのビームの内の一方を測定対象に照射し、その反射ビ
ームと他方のビームとを重ね合わせて干渉信号を検出す
る検出手段、上記干渉信号の周波数を求める周波数分析
手段、上記測定対象への照射ビームを偏向する偏向器、
及び上記測定対象からの反射ビームより得られる情報を
用いて、上記測定対象の移動を打ち消すように、上記偏
向器を制御する偏向制御器を備えたレーザドップラ振動
計。
【請求項４】請求項３記載の偏向制御器は、検出手段
からの干渉信号の振幅が増加するように偏向器を制御す
るものであるレーザドップラ振動計。
【請求項５】請求項３記載の偏向制御器は、スペック
ル検出器により反射ビームのスペックルパターンを解析
して測定対象の移動を検出し、検出された測定対象の移
動を打ち消すよう偏向器を制御するものであるレーザド
ップラ振動計。
【請求項６】請求項３記載の偏向制御器は、重心位置
検出器により反射ビームの強度分布の重心位置を検出
し、上記重心位置の変化により測定対象の移動を検出
し、検出された測定対象の移動を打ち消すよう偏向器を
制御するものであるレーザドップラ振動計。