JPH07229913A - Speedometer - Google Patents

Speedometer

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JPH07229913A
JPH07229913A JP4778094A JP4778094A JPH07229913A JP H07229913 A JPH07229913 A JP H07229913A JP 4778094 A JP4778094 A JP 4778094A JP 4778094 A JP4778094 A JP 4778094A JP H07229913 A JPH07229913 A JP H07229913A
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JP
Japan
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moving object
light
light source
wavelength
detecting
Prior art date
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Pending
Application number
JP4778094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Kato
成樹 加藤
Shinji Ueda
伸治 上田
Yasuhiko Ishida
泰彦 石田
Jun Ashiba
純 足羽
Hidejiro Kadowaki
秀次郎 門脇
Makoto Takamiya
誠 高宮
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP4778094A priority Critical patent/JPH07229913A/en
Publication of JPH07229913A publication Critical patent/JPH07229913A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a speedometer which can obtain highly accurate speed data without being influenced by a reflectance of a moving body. CONSTITUTION:A collimator lens 2 changes a luminous flux from a laser 1 into a parallel luminous flux. An optical system 16 with a diffraction grating 10 is comprised of lens groups 11, 12 of two single lenses having approximately equal focal lengths or a plurality of lenses. The two lens groups 11, 12 are separated a distance twice the focal length. A moving body 7 or moving fluid moves in a direction of an arrow 7a. A condenser lens 8 condenses a scattering light subjected to the Doppler shift from the moving body 7 onto a detecting face 9a of a photodetector 9 which is a detecting means. A surface of the moving body 7 and the detecting face 9a are generally conjugate. An operating means 20 such as a calculator or the like operates and obtains a moving speed of the moving body 7 with the use of a Doppler signal from a high pass filter 19.

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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speedometer, for example, irradiating a moving object or fluid (hereinafter referred to as "moving object") with a laser beam and performing a Doppler shift according to the moving speed of the moving object. The present invention relates to a speedometer using the Doppler effect, which detects displacement information about displacement of a moving object and moving speed of the moving object in a non-contact manner by detecting a shift in frequency of 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
の移動速度を測定している。
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 and highly accurate manner. The laser Doppler velocimeter irradiates a moving object with a laser beam, and the frequency of scattered light from the moving object uses the effect of shifting (shifting) in proportion to the moving speed of the moving object (Doppler effect), The moving speed of a moving object is measured.

【0003】図2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. 2 is an explanatory view 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 FIG. 1, a laser beam emitted from a laser 1 is collimated by a collimator lens 2 into a parallel light beam 3
The beam splitter 4 splits the transmitted light 5a and the reflected light 5b into two light beams, which are reflected by the reflecting mirrors 6a and 6b. It is irradiated with two light fluxes. The scattered light from the moving object 7 is detected by the photodetector 9 via the condenser lens 8. At this time, the frequencies of the scattered light due to the two light beams undergo Doppler shifts of + Δf and −Δf, respectively, in proportion to the moving speed V. Here, if the wavelength of the laser light 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) The scattered light subjected to the Doppler shift of + Δf and −Δf is
They interfere with each other to cause changes in brightness and darkness on the light receiving surface of the photodetector 9, and the frequency F thereof 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)を測定して移動物体7の移動速度V
を求めている。
F = 2 · Δf = 2 · V · sin (θ) / λ (2) From equation (2), the frequency F of the photodetector 9 (hereinafter referred to as “Doppler frequency”) is measured. And the moving speed V of the moving object 7
Are seeking.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザードップ
ラー速度計においては一般的にスペックルパターンの流
れによる明暗の変化の周波数及び移動物体(被検物体)
の透過率(あるいは反射率)の変化の周波数は、前述の
(2)式で示されるドップラー周波数に比べて低周波で
ある。このため光検出器の出力をハイパスフィルターに
通して低周波成分を電気的に除去し、ドップラー信号の
みを取り出す方法が用いられている。
In the conventional laser Doppler velocimeter, generally, the frequency of the change in brightness and darkness due to the flow of the speckle pattern and the moving object (inspected object).
The frequency of the change in the transmittance (or the reflectance) is lower than the Doppler frequency represented by the above equation (2). For this reason, a method is used in which the output of the photodetector is passed through a high-pass filter to electrically remove low-frequency components, and only the Doppler signal is extracted.

【0008】しかしながら移動物体の反射率が低い場合
には、S/Nが低下し、電気的処理を行うに充分な信号
が得られなくなってしまい、また逆に移動物体の反射率
が高い場合には光検出器が飽和状態になり、ドップラー
周波数が得られなくなってくるという問題点があった。
However, when the reflectance of the moving object is low, the S / N is lowered, and a sufficient signal for electrical processing cannot be obtained. On the contrary, when the reflectance of the moving object is high. Had a problem that the photodetector became saturated and the Doppler frequency could not be obtained.

【0009】このように従来のドップラー速度計では移
動物体の反射率によっては高精度な速度測定ができなく
なってくるという問題点があった。
As described above, the conventional Doppler velocimeter has a problem that it becomes impossible to measure the velocity with high accuracy depending on the reflectance of the moving object.

【0010】本発明は、移動物体の反射率の大小にかか
わらず光検出器での受光量が一定となるようにし、反射
率に影響されずに常に高精度な速度情報が得られる速度
計の提供を目的とする。
According to the present invention, a light-receiving device is configured so that the amount of light received by a photodetector is constant irrespective of the magnitude of the reflectance of a moving object, so that a highly accurate velocity information can always be obtained without being influenced by the reflectance. For the purpose of provision.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の速度計は、 (1−1)光源手段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く光束を
検出手段で検出し、該検出手段からの信号を利用して該
移動物体の速度情報を検出する際、該検出手段で得られ
る信号のDC成分に基づいて制御手段により該光源手段
から放射される光束の出力強度を制御していることを特
徴としている。
The speedometer of the present invention comprises: (1-1) Injecting a light beam from a light source means into a moving object,
A signal obtained by the detecting means when detecting the light flux based on the frequency shift of the scattered light from the moving object and detecting the speed information of the moving object using the signal from the detecting means. The control means controls the output intensity of the luminous flux emitted from the light source means based on the DC component of the.

【0012】特に、前記制御手段は前記光検出器で得ら
れる散乱光の強度が略一定となるように前記光源手段の
出力を制御していることを特徴としている。
In particular, the control means controls the output of the light source means so that the intensity of scattered light obtained by the photodetector becomes substantially constant.

【0013】(1−2)光源手段からの波長λの光束を
焦点距離が略等しい2つのレンズ又はレンズ群を光軸方
向に該焦点距離の略2倍の間隔を隔てて配置した光学系
を介して、移動物体に入射角θで該光束の波長λの変化
に応じて入射角θが変化しsinθ/λが略一定となる
ように入射させ、該移動物体からの光束を検出手段で検
出し、該検出手段からの信号を利用して該移動物体の速
度情報を検出する際、該検出手段で得られる信号のDC
成分に基づいて制御手段により該光源手段から放射され
る光束の出力強度を制御していることを特徴としてい
る。
(1-2) An optical system in which two lenses or lens groups having substantially the same focal length for the light flux of wavelength λ from the light source means are arranged in the optical axis direction at intervals of approximately twice the focal length. Through the moving object at an incident angle θ in accordance with the change of the wavelength λ of the light beam so that sin θ / λ becomes substantially constant, and the light beam from the moving object is detected by the detecting means. Then, when the speed information of the moving object is detected using the signal from the detection means, the DC of the signal obtained by the detection means
The control means controls the output intensity of the light flux emitted from the light source means based on the component.

【0014】(1−3)波長λの照射光束を所定の入射
角θで移動物体に入射させ、該移動物体からの散乱光の
周波数の偏移に基づいて該移動物体の速度情報を検出す
る速度計において、該照射光束の波長λの変化に応じて
該入射角θが変化し、sinθ/λがほぼ一定となるよ
うに該照射光束を該移動物体に入射させると共に、該検
出手段で得られる信号のDC成分に基づいて制御手段に
より該光源手段から放射される光束の出力強度を制御し
ていることを特徴としている。
(1-3) An irradiation light flux having a wavelength λ is incident on a moving object at a predetermined incident angle θ, and velocity information of the moving object is detected based on the frequency shift of scattered light from the moving object. In the speedometer, the incident angle θ changes according to the change of the wavelength λ of the irradiation light flux, and the irradiation light flux is made incident on the moving object so that sin θ / λ becomes substantially constant, and at the same time, it is obtained by the detection means. The control means controls the output intensity of the luminous flux emitted from the light source means on the basis of the DC component of the generated signal.

【0015】(1−4)光源からの波長λの光束を回折
格子に入射させ、該回折格子からの+n次と−n次(n
=1,2,3・・・)の2つの回折光を焦点距離が略等し
い2つのレンズ群を該焦点距離の2倍の間隔を隔てて配
置した光学系を介して移動物体面上に異った方向から入
射角θで該2つの回折光が該移動物体面近傍で交差し、
かつ該波長λの変化に応じて該入射角θが変化するとき
sinθ/λが略一定となるように各要素を設定して照
射し、該移動物体面からのドップラーシフトを受けた2
つの散乱光を検出手段で検出し、該検出手段で得られる
信号を利用して該移動物体の移動速度を検出する際、該
検出手段で得られる信号のDC成分に基づいて制御手段
により該光源手段から放射される光束の出力強度を制御
していることを特徴としている。
(1-4) A light flux having a wavelength λ from a light source is made incident on a diffraction grating, and the + nth order and the −nth order (n
, 1, 2, 3 ...) and two different diffracted lights on the moving object surface through an optical system in which two lens groups having substantially equal focal lengths are arranged at intervals of twice the focal length. The two diffracted lights intersect at an incident angle θ from the direction near the moving object plane,
Moreover, each element is set and irradiated so that sin θ / λ becomes substantially constant when the incident angle θ changes in accordance with the change of the wavelength λ, and the Doppler shift from the moving object surface is received.
When one of the scattered lights is detected by the detection means and the moving speed of the moving object is detected by using the signal obtained by the detection means, the light source is controlled by the control means based on the DC component of the signal obtained by the detection means. It is characterized in that the output intensity of the luminous flux emitted from the means is controlled.

【0016】[0016]

【実施例】図1は本発明の実施例1の要部概略図であ
る。
Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 1 of the present invention.

【0017】同図において1は光源(光源手段)で例え
ばレーザーダイオードや半導体レーザー等(以下「レー
ザー」と称する。)より成っている。2はコリメーター
レンズであり、レーザー1からの光束を平行光束3にし
ている。10は回折格子であり、格子ピッチdが例えば
3.2μmの透過型の±1次回折光を回折角θ1(θ1
12度)で回折させるように設定している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source (light source means), which is composed of, for example, a laser diode or a semiconductor laser (hereinafter referred to as "laser"). A collimator lens 2 collimates the light flux from the laser 1 into a parallel light flux 3. Reference numeral 10 denotes a diffraction grating, which transmits the transmission type ± 1st-order diffracted light having a grating pitch d of 3.2 μm to a diffraction angle θ 11 =
It is set to diffract at 12 degrees.

【0018】16は光学系であり、焦点距離fが略等し
い2つの単レンズ又は複数のレンズより成るレンズ群1
1,12(以下「レンズ群」と総称する。)より成って
いる。2つのレンズ群11,12は焦点距離fの2倍の
間隔を隔てて配置して構成している。7は移動物体又は
移動流体(以下「移動物体」と称する。)であり、移動
速度Vで矢印7a方向に移動している。
Reference numeral 16 denotes an optical system, which is a lens group 1 composed of two single lenses or a plurality of lenses having substantially equal focal lengths f.
1 and 12 (generally referred to as “lens group” hereinafter). The two lens groups 11 and 12 are arranged with an interval twice the focal length f. A moving object or a moving fluid (hereinafter referred to as “moving object”) 7 is moving at a moving speed V in the direction of arrow 7a.

【0019】本実施例では回折格子10とレンズ群11
との間隔をa、移動物体7とレンズ群12との間隔をb
としたとき、a<bで、且つa+b=2fとなるように
設定している。これによりワーキングディスタンスを長
くしている。
In this embodiment, the diffraction grating 10 and the lens group 11
Is a and the distance between the moving object 7 and the lens group 12 is b.
Then, a <b and a + b = 2f are set. This extends the working distance.

【0020】8は集光レンズであり、移動物体7からの
ドップラーシフトを受けた散乱光を検出手段としての光
検出器9の検出面9a上に集光している。移動物体7面
上と検出面9aは略共役関係となっている。
A condenser lens 8 condenses scattered light, which has undergone the Doppler shift from the moving object 7, on a detection surface 9a of a photodetector 9 as a detection means. The surface of the moving object 7 and the detection surface 9a have a substantially conjugate relationship.

【0021】17はローパスフィルターであり、光検出
器9からの信号のうちDC成分の信号を取り出してい
る。ここでDC成分の信号は移動物体7の反射率の変化
に起因する光量変化分となっている。
Reference numeral 17 is a low-pass filter, which extracts the DC component signal from the signal from the photodetector 9. Here, the signal of the DC component is the amount of change in the amount of light due to the change in the reflectance of the moving object 7.

【0022】18はレーザ出力制御器であり、ローパス
フィルター17からのDC成分の信号に基づいて光源1
から放射されるレーザ光の出力強度を制御し、光検出器
9で得られる散乱光の強度が移動物体7の反射率によら
ず略一定となるようにしている。尚ローパスフィルター
17とレーザ出力制御器18は制御手段21の一要素を
構成している。
Reference numeral 18 denotes a laser output controller, which controls the light source 1 based on the DC component signal from the low-pass filter 17.
The output intensity of the laser light emitted from the photodetector 9 is controlled so that the intensity of the scattered light obtained by the photodetector 9 becomes substantially constant regardless of the reflectance of the moving object 7. The low pass filter 17 and the laser output controller 18 form one element of the control means 21.

【0023】19はハイパスフィルターであり光検出器
9からの信号のうちAC成分の信号を取り出している。
このAC成分の信号ははドップラー周波数信号に相当し
ている。20は計算器等の演算手段であり、ハイパスフ
ィルター19からのドップラー信号を用いて移動物体7
の移動速度Vを演算し求めている。
Reference numeral 19 denotes a high-pass filter, which extracts the AC component signal from the signal from the photodetector 9.
This AC component signal corresponds to the Doppler frequency signal. Reference numeral 20 denotes a computing means such as a calculator, which uses the Doppler signal from the high pass filter 19 to move the moving object 7
Is calculated and calculated.

【0024】本実施例ではレーザー1(レーザーダイオ
ード、波長λ=0.68μm)から放射されたレーザー
光はコリメーターレンズ2によって直径約1.2mmの
平行光束3となって透過型の回折格子10に格子配列方
向に垂直に入射する。そして回折格子10によって回折
角θ1 で回折された±n次(本実施例ではn=1)の
回折光5a,5bはレンズ群11で位置11aに集光さ
れた後、発散しレンズ群12で平行光束14a,14b
となって射出する。そして移動物体7に各々異った方向
から回折角θ1 と同じ角度θ2 (即ちθ1 =θ2 )で入
射させている。
In this embodiment, the laser light emitted from the laser 1 (laser diode, wavelength λ = 0.68 μm) becomes a parallel light beam 3 having a diameter of about 1.2 mm by the collimator lens 2 and the transmission type diffraction grating 10 is provided. It is incident perpendicularly to the lattice array direction. Then, the ± n-order (n = 1 in this embodiment) diffracted lights 5a and 5b diffracted by the diffraction grating 10 at the diffraction angle θ 1 are condensed by the lens group 11 at the position 11a, and then diverge. And the parallel light beams 14a and 14b
And shoot. Then, they are made incident on the moving object 7 from different directions at the same angle θ 2 as the diffraction angle θ 1 (that is, θ 1 = θ 2 ).

【0025】本実施例において格子ピッチdなる透過型
の回折格子10にレーザー光Iを格子の配列方向に垂直
に入射したときの回折光の回折角θ0 は次式となる。
In this embodiment, the diffraction angle θ 0 of the diffracted light when the laser light I is incident on the transmission type diffraction grating 10 having the grating pitch d perpendicularly to the array direction of the grating is given by the following equation.

【0026】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。
Sin θ 0 = mλ / d where m is the diffraction order (0, 1, 2, ...) And λ is the wavelength of the laser light.

【0027】このうち0次以外の±n次光は次式で表わ
される。
Of these, the ± n-order light other than the 0th-order light is expressed by the following equation.

【0028】 sinθ0 =±nλ/d ‥‥‥‥(3) (nは1,2,‥) 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光束照射したとき光検出器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。即ちレーザー光の波長に依存しなく、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。
Sin θ 0 = ± nλ / d (3) (n is 1, 2, ...) Light when two moving light beams are applied to the moving object 7 from different directions so that the incident angle becomes θ 0. The Doppler frequency F of the detector 9 is F = 2Vsin θ 0 / λ = 2nV / d (4) from the equations (2) and (3). That is, it does not depend on the wavelength of the laser light, but is inversely proportional to the grating pitch d of the diffraction grating 10 and proportional to the moving speed of the moving object 7. Since the grating pitch d can be made sufficiently stable, the Doppler frequency F becomes a frequency proportional to only the moving speed of the moving object 7. Note that the diffraction grating 10 is exactly the same for a reflection type diffraction grating.

【0029】本実施例ではレーザー光の波長λが変化し
たとき所定次数の回折光の回折角θも変化するが、この
とき前述の如く構成することによりsinθ2 /λの値
が一定となるようにしている。
In the present embodiment, when the wavelength λ of the laser light changes, the diffraction angle θ of the diffracted light of the predetermined order also changes. At this time, the value of sin θ 2 / λ is made constant by the configuration as described above. I have to.

【0030】又、2つの回折光14a,14bが移動物
体7面上でそのスポットが重なるように互いに交差する
ように入射している。
Further, the two diffracted lights 14a and 14b are incident on the surface of the moving object 7 so that their spots overlap each other so as to intersect with each other.

【0031】本実施例では光学系16のレンズ群11と
レンズ群12の焦点距離fを略等しくし、又回折格子1
0と移動物体7とが光学系16により等倍の共役関係と
なるように構成している。このとき移動物体7面上の2
つの回折光14a,14bは直径約1.2mmのスポッ
ト径となっている。
In this embodiment, the focal lengths f of the lens group 11 and the lens group 12 of the optical system 16 are made substantially equal to each other, and the diffraction grating 1 is used.
The optical system 16 configures 0 and the moving object 7 so as to have a unity-scale conjugate relationship. At this time, 2 on the moving object 7 surface
The two diffracted lights 14a and 14b have a spot diameter of about 1.2 mm.

【0032】又、レーザー光の波長λが変化し、回折格
子10からの±n次回折光の回折角θ1 が変化し、回折
角θ1 ′となったときでも本実施例ではレンズ群11に
入射した±n次回折光が位置11a面上(回折角θ1
回折光5a,5bとは像高が多少異なる位置)に結像
し、その後発散してレンズ群12で平行光束となり角度
θ1 ′で移動物体7面上に入射するようにしている。そ
してこのときの2光束のスポットは互いに重なる状態を
維持する。
Further, even when the wavelength λ of the laser light changes and the diffraction angle θ 1 of the ± n-order diffracted light from the diffraction grating 10 changes to the diffraction angle θ 1 ′, the lens group 11 is used in this embodiment. The incident ± nth order diffracted light is imaged on the surface of the position 11a (a position where the image height is slightly different from that of the diffracted lights 5a and 5b having the diffraction angle θ 1 ) and then diverges to become a parallel light flux in the lens group 12 and the angle θ 1 At ′, the light is incident on the surface of the moving object 7. Then, the spots of the two light fluxes at this time are maintained in a state of overlapping each other.

【0033】集光レンズ8は移動物体7の移動速度Vに
比例した(1)式に示すドップラーシフトΔf,−Δf
を受けた周波数の散乱光を光検出器9の検出面9a上に
集光している。このときドップラーシフトΔf,−Δf
を受けた2つの散乱光は互いに検出面9a上で干渉す
る。光検出器9はこのときの干渉縞の明暗に基づく光量
を検出する。即ち光検出器9は(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1の発振波長λに依存しないドップラー信
号を検出する。そして演算手段20により光検出器9か
らの出力信号を用いて移動速度Vを(5)式より求めて
いる。
The condenser lens 8 is proportional to the moving speed V of the moving object 7, and the Doppler shifts Δf and −Δf shown in the equation (1).
The scattered light of the received frequency is condensed on the detection surface 9a of the photodetector 9. At this time, Doppler shift Δf, −Δf
The two scattered lights received interfere with each other on the detection surface 9a. The photodetector 9 detects the amount of light based on the brightness of the interference fringes at this time. That is, the photodetector 9 has n = 1 in the equation (4).
The Doppler frequency F proportional to the moving speed V, F = 2V / d (5) The Doppler signal independent of the oscillation wavelength λ of the laser 1 is detected. Then, the calculating means 20 uses the output signal from the photodetector 9 to obtain the moving speed V from the equation (5).

【0034】そして移動物体7の反射率の大小によって
移動物体7からの散乱光が変化し、光検出器9で受光さ
れる光量が変動したときは制御手段21により光源1に
フィードバックをかけて光源1からの出力強度を調整し
て光検出器9で受光される散乱光が略一定となるように
している。
When the scattered light from the moving object 7 changes depending on the reflectance of the moving object 7 and the amount of light received by the photodetector 9 changes, the control means 21 feeds back the light source 1 to the light source 1. The output intensity from 1 is adjusted so that the scattered light received by the photodetector 9 becomes substantially constant.

【0035】これによりS/N比の良いドップラー周波
数信号を得て、常に高精度の速度情報が得られるように
している。
As a result, a Doppler frequency signal having a good S / N ratio is obtained, so that highly accurate speed information can always be obtained.

【0036】[0036]

【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、移動物体の反射率の大小にかかわら
ず光検出器での受光量が一定となるようにし、反射率に
影響されずに常に高精度な速度情報が得られる速度計を
達成することができる。
According to the present invention, by setting each element as described above, the amount of light received by the photodetector becomes constant regardless of the magnitude of the reflectance of the moving object, and the reflectance is affected. It is possible to achieve a speedometer that can always obtain highly accurate speed information without being disturbed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例1の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】 従来のドップラー速度計の要部概略図FIG. 2 is a schematic view of a main part of a conventional Doppler speedometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 コリメーターレンズ 6a,6b ミラー 7 移動物体 8 集光レンズ 9 光検出器 10 回折格子 11,12 レンズ系 20 演算手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source 2 collimator lens 6a, 6b mirror 7 moving object 8 condensing lens 9 photodetector 10 diffraction grating 11, 12 lens system 20 computing means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足羽 純 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 門脇 秀次郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 高宮 誠 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Jun Asuwa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Shujiro Kadowaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Makoto Takamiya 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段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く光
束を検出手段で検出し、該検出手段からの信号を利用し
て該移動物体の速度情報を検出する際、該検出手段で得
られる信号のDC成分に基づいて制御手段により該光源
手段から放射される光束の出力強度を制御していること
を特徴とする速度計。
1. A light flux from a light source means is incident on a moving object, a light flux based on a frequency shift of scattered light from the moving object is detected by a detecting means, and a signal from the detecting means is used to detect the light flux. A speedometer characterized in that, when detecting speed information of a moving object, the control means controls the output intensity of the luminous flux emitted from the light source means based on the DC component of the signal obtained by the detecting means.
【請求項2】 前記制御手段は前記光検出器で得られる
散乱光の強度が略一定となるように前記光源手段の出力
を制御していることを特徴とする請求項1の速度計。
2. The speedometer according to claim 1, wherein the control means controls the output of the light source means so that the intensity of scattered light obtained by the photodetector becomes substantially constant.
【請求項3】 光源手段からの波長λの光束を焦点距離
が略等しい2つのレンズ又はレンズ群を光軸方向に該焦
点距離の略2倍の間隔を隔てて配置した光学系を介し
て、移動物体に入射角θで該光束の波長λの変化に応じ
て入射角θが変化しsinθ/λが略一定となるように
入射させ、該移動物体からの光束を検出手段で検出し、
該検出手段からの信号を利用して該移動物体の速度情報
を検出する際、該検出手段で得られる信号のDC成分に
基づいて制御手段により該光源手段から放射される光束
の出力強度を制御していることを特徴とする速度計。
3. An optical system in which two lenses or lens groups having substantially the same focal length for a light flux having a wavelength λ from a light source means are arranged at an interval of approximately twice the focal length in the optical axis direction, The incident angle θ changes at the incident angle θ according to the change of the wavelength λ of the light flux so that sin θ / λ becomes substantially constant, and the luminous flux from the moving object is detected by the detection means.
When detecting the velocity information of the moving object using the signal from the detecting means, the control means controls the output intensity of the luminous flux emitted from the light source means based on the DC component of the signal obtained by the detecting means. A speedometer characterized by doing.
【請求項4】 波長λの照射光束を所定の入射角θで移
動物体に入射させ、該移動物体からの散乱光の周波数の
偏移に基づいて該移動物体の速度情報を検出する速度計
において、該照射光束の波長λの変化に応じて該入射角
θが変化し、sinθ/λがほぼ一定となるように該照
射光束を該移動物体に入射させると共に、該検出手段で
得られる信号のDC成分に基づいて制御手段により該光
源手段から放射される光束の出力強度を制御しているこ
とを特徴とする速度計。
4. A speedometer for detecting a velocity information of a moving object based on a deviation of a frequency of scattered light from the moving object by causing an irradiation light flux having a wavelength λ to enter the moving object at a predetermined incident angle θ. , The incident angle θ changes according to the change of the wavelength λ of the irradiation light flux, and the irradiation light flux is made incident on the moving object so that sin θ / λ becomes substantially constant, and the signal obtained by the detection means is detected. A speedometer characterized in that the control means controls the output intensity of the light flux emitted from the light source means based on the DC component.
【請求項5】 光源からの波長λの光束を回折格子に入
射させ、該回折格子からの+n次と−n次(n=1,
2,3・・・)の2つの回折光を焦点距離が略等しい2つ
のレンズ群を該焦点距離の2倍の間隔を隔てて配置した
光学系を介して移動物体面上に異った方向から入射角θ
で該2つの回折光が該移動物体面近傍で交差し、かつ該
波長λの変化に応じて該入射角θが変化するときsin
θ/λが略一定となるように各要素を設定して照射し、
該移動物体面からのドップラーシフトを受けた2つの散
乱光を検出手段で検出し、該検出手段で得られる信号を
利用して該移動物体の移動速度を検出する際、該検出手
段で得られる信号のDC成分に基づいて制御手段により
該光源手段から放射される光束の出力強度を制御してい
ることを特徴とする速度計。
5. A light beam having a wavelength λ from a light source is made incident on a diffraction grating, and the + nth order and the −nth order (n = 1, n) from the diffraction grating.
2, 3 ...) Two different diffracted light beams have different focal directions on the moving object plane through an optical system in which two lens groups having substantially equal focal lengths are arranged at intervals of twice the focal length. Angle of incidence θ
When the two diffracted lights intersect near the moving object surface and the incident angle θ changes in accordance with the change of the wavelength λ, sin
Irradiate by setting each element so that θ / λ is almost constant,
When the detection means detects the two scattered lights that have undergone the Doppler shift from the surface of the moving object, and when the moving speed of the moving object is detected using the signal obtained by the detection means, it is obtained by the detection means. A speedometer characterized in that the control means controls the output intensity of the luminous flux emitted from the light source means based on the DC component of the signal.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010057961A (en) * 1999-12-23 2001-07-05 신현준 Laser Doppler velocimeter and reflectance calibration method of plate using it
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CN117538891A (en) * 2024-01-09 2024-02-09 山东大学 Axial multipoint laser Doppler velocity measurement system, method and application
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