JPH07244161A - 速度計 - Google Patents
速度計Info
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- JPH07244161A JPH07244161A JP5662894A JP5662894A JPH07244161A JP H07244161 A JPH07244161 A JP H07244161A JP 5662894 A JP5662894 A JP 5662894A JP 5662894 A JP5662894 A JP 5662894A JP H07244161 A JPH07244161 A JP H07244161A
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- Japan
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- moving object
- light
- incident
- speedometer
- light beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ドップラー効果を利用して移動物体の速度情
報を高精度に検出することができる速度計を得ること。 【構成】 光源手段からの波長λの光束を頂角可変の可
動プリズム装置を介して、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が変化したときｓｉｎ
θ／λが略一定となるように入射させ、該移動物体から
の散乱光束の周波数の偏移を検出手段で検出し、該検出
手段からの信号を利用して該移動物体の速度情報を検出
していること。
報を高精度に検出することができる速度計を得ること。 【構成】 光源手段からの波長λの光束を頂角可変の可
動プリズム装置を介して、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が変化したときｓｉｎ
θ／λが略一定となるように入射させ、該移動物体から
の散乱光束の周波数の偏移を検出手段で検出し、該検出
手段からの信号を利用して該移動物体の速度情報を検出
していること。
Description
【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。
動する物体や流体等（以下「移動物体」と称する。）に
レーザー光を照射し、該移動物体の移動速度に応じてド
ップラーシフトを受けた散乱光の周波数の偏移を検出す
ることにより移動物体の変位に関する変位情報や移動物
体の移動速度を非接触で測定するようにしたドップラー
効果を利用した速度計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より移動物体の移動速度を非接触且
つ高精度に測定する装置として、レーザードップラー速
度計が使用されている。レーザードップラー速度計は移
動物体にレーザー光を照射し、該移動物体からの散乱光
の周波数が、移動物体の移動速度に比例して偏移（シフ
ト）する効果（ドップラー効果）を利用して、移動物体
の移動速度を測定している。
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。
【０００３】一例として図４に特願平２−１３０５９０
号で提案されているレーザードップラー速度計の要部概
略図を示す。同図において、１０１はレーザードップラ
ー速度計である。１はレーザー、２はコリメーターレン
ズ、７は移動物体としての被測定物体、１０は格子ピッ
チｄの回折格子、１１，１２は焦点距離がｆの凸レンズ
であり、図に示すような配置構成になっている。回折格
子１０からレンズ１１までの距離をａ，レンズ１２から
被測定物体７までの距離ｂとしたとき、ａ，ｂはａ＋ｂ
＝２ｆの関係を満足している。
号で提案されているレーザードップラー速度計の要部概
略図を示す。同図において、１０１はレーザードップラ
ー速度計である。１はレーザー、２はコリメーターレン
ズ、７は移動物体としての被測定物体、１０は格子ピッ
チｄの回折格子、１１，１２は焦点距離がｆの凸レンズ
であり、図に示すような配置構成になっている。回折格
子１０からレンズ１１までの距離をａ，レンズ１２から
被測定物体７までの距離ｂとしたとき、ａ，ｂはａ＋ｂ
＝２ｆの関係を満足している。
【０００４】波長λが約０．６８μｍのレーザーダイオ
ード１からのレーザー光はコリメーターレンズ２によっ
て直径１．２ｍｍφの平行光束３となり、格子ピッチｄ
が３．２μｍの透過型の回折格子１０の格子配列方向に
垂直に入射する。このとき±１次の回折光５ａ，５ｂは
回折角θ1＝１２°で出射する。
ード１からのレーザー光はコリメーターレンズ２によっ
て直径１．２ｍｍφの平行光束３となり、格子ピッチｄ
が３．２μｍの透過型の回折格子１０の格子配列方向に
垂直に入射する。このとき±１次の回折光５ａ，５ｂは
回折角θ1＝１２°で出射する。
【０００５】光束５ａ，５ｂが焦点距離ｆ（＝１５ｍ
ｍ）の凸レンズ１１に入射すると、図のような光束１３
ａ，１３ｂが得られる。光束１３ａ，１３ｂが２ｆ（＝
３０ｍｍ）離れたもう１つの凸レンズ１２に入射する
と、再び平行光１４ａ，１４ｂが得られ、前述の回折格
子１０からの回折角θ1と等しい角度で１．２ｍｍφの
スポット径となって速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）の被測定物
体７を照射する。
ｍ）の凸レンズ１１に入射すると、図のような光束１３
ａ，１３ｂが得られる。光束１３ａ，１３ｂが２ｆ（＝
３０ｍｍ）離れたもう１つの凸レンズ１２に入射する
と、再び平行光１４ａ，１４ｂが得られ、前述の回折格
子１０からの回折角θ1と等しい角度で１．２ｍｍφの
スポット径となって速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）の被測定物
体７を照射する。
【０００６】被測定物体７からの散乱光を凸レンズ１２
及び集光レンズ８により効率よく光検出器９受光部９ａ
へと集光させ、（ａ１）式に示すドップラー信号が含有
された光信号を検出する。そして演算手段１４により移
動物体７の速度情報を得ている。
及び集光レンズ８により効率よく光検出器９受光部９ａ
へと集光させ、（ａ１）式に示すドップラー信号が含有
された光信号を検出する。そして演算手段１４により移
動物体７の速度情報を得ている。
【０００７】 Ｆ＝２Ｖ／ｄ＝Ｖ／１．６（ｋＨｚ） ・・・・・・・・（ａ１） ここでａ＝１０ｍｍ，ｂ＝２０ｍｍとしており、ｂは比
較的長くなり、ワーキングディスタンスを大きくして速
度計設置の自由度を大きくしている。
較的長くなり、ワーキングディスタンスを大きくして速
度計設置の自由度を大きくしている。
【０００８】ここでレーザーダイオード１からのレーザ
ー光の波長λが変化したとすると、ｄｓｉｎθ＝λに対
応して回折角θが変動するが、ドップラー信号は変動し
ない。又この装置では２光束スポットの位置１５も不動
にしている。即ち、被測定物体７を図４に示す配置に設
定して、被測定物体７上で２光束のスポットの位置が不
動となるようにしてスポット間の位置ずれが生じないよ
うにして、常に適正な交差状態を保っている。
ー光の波長λが変化したとすると、ｄｓｉｎθ＝λに対
応して回折角θが変動するが、ドップラー信号は変動し
ない。又この装置では２光束スポットの位置１５も不動
にしている。即ち、被測定物体７を図４に示す配置に設
定して、被測定物体７上で２光束のスポットの位置が不
動となるようにしてスポット間の位置ずれが生じないよ
うにして、常に適正な交差状態を保っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来のドップラー速度
計で得られるドップラー信号にはレーザードップラー速
度計特有の被検物体の表面状態により信号が得られなく
なる状態、所謂ドロップアウトがあった。この為、被検
物体の移動速度が遅くなると、そのドロップアウトの時
間が長くなって測定の精度を落とす要因となってくる。
そこでドラップアウトの時間を短くする方法として、レ
ーザー光束の途中に可動ミラーを挿入しレーザー光を振
る方式がある。しかしながら、可動ミラーが容量をとる
ため小型化が難であった。
計で得られるドップラー信号にはレーザードップラー速
度計特有の被検物体の表面状態により信号が得られなく
なる状態、所謂ドロップアウトがあった。この為、被検
物体の移動速度が遅くなると、そのドロップアウトの時
間が長くなって測定の精度を落とす要因となってくる。
そこでドラップアウトの時間を短くする方法として、レ
ーザー光束の途中に可動ミラーを挿入しレーザー光を振
る方式がある。しかしながら、可動ミラーが容量をとる
ため小型化が難であった。
【００１０】また、これとは別に、上記の方法は反射光
の集光系が一定であり、この場合走査が被検物体からの
反射光の良好な受光範囲を超えてしまうと受光が不能、
不良になるので、光束を振る範囲に制限があったり、Ｓ
／Ｎ比が悪化するおそれがあった。
の集光系が一定であり、この場合走査が被検物体からの
反射光の良好な受光範囲を超えてしまうと受光が不能、
不良になるので、光束を振る範囲に制限があったり、Ｓ
／Ｎ比が悪化するおそれがあった。
【００１１】本発明はレーザー光を移動している移動物
体（被検物体）に振りながら所定の入射角で入射させて
移動物体からの散乱光の周波数変位に基づいて該被検物
体の速度情報を検出する装置において、より小型化が可
能な速度計の提供を目的とする。
体（被検物体）に振りながら所定の入射角で入射させて
移動物体からの散乱光の周波数変位に基づいて該被検物
体の速度情報を検出する装置において、より小型化が可
能な速度計の提供を目的とする。
【００１２】これとは別に本発明はレーザー光を移動し
ている移動物体（被検物体）に振りながら入射させて移
動物体からの散乱光の周波数の偏移に基づいて該被検物
体の速度情報を検出する装置において、高精度な速度情
報の検出が可能な速度計の提供を目的とする。
ている移動物体（被検物体）に振りながら入射させて移
動物体からの散乱光の周波数の偏移に基づいて該被検物
体の速度情報を検出する装置において、高精度な速度情
報の検出が可能な速度計の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の速度計は、 （１−１）レーザー光を頂角可変の可動プリズム装置を
介して所定の入射角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
度情報を検出していることを特徴としている。
介して所定の入射角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
度情報を検出していることを特徴としている。
【００１４】（１−２）光源手段からの波長λの光束を
頂角可変の可動プリズム装置を介して、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
たときｓｉｎθ／λが略一定となるように入射させ、該
移動物体からの散乱光束の周波数の偏移を検出手段で検
出し、該検出手段からの信号を利用して該移動物体の速
度情報を検出していることを特徴としている。
頂角可変の可動プリズム装置を介して、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
たときｓｉｎθ／λが略一定となるように入射させ、該
移動物体からの散乱光束の周波数の偏移を検出手段で検
出し、該検出手段からの信号を利用して該移動物体の速
度情報を検出していることを特徴としている。
【００１５】特に、前記可動プリズム装置は前記速度計
本体に着脱可能に装着されていること、又はレンズを有
し可動プリズムがレンズと被測定物との間に配置されて
いること、又は該可動プリズム装置がその頂角変化によ
り前記移動物体の速度検出方向と垂直方向に入射光束を
変位させていることを特徴としている。
本体に着脱可能に装着されていること、又はレンズを有
し可動プリズムがレンズと被測定物との間に配置されて
いること、又は該可動プリズム装置がその頂角変化によ
り前記移動物体の速度検出方向と垂直方向に入射光束を
変位させていることを特徴としている。
【００１６】（１−３）レーザー光を移動物体に入射さ
せ、該移動物体からの散乱光を受光し、該受光光の周波
数の変位に基づいて該移動物体の速度情報を検出する装
置において、前記移動物体へ入射する光束と前記移動物
体から出射して受光される光束とを同時に進行方向変化
させる進行方向変化手段を有することを特徴としてい
る。
せ、該移動物体からの散乱光を受光し、該受光光の周波
数の変位に基づいて該移動物体の速度情報を検出する装
置において、前記移動物体へ入射する光束と前記移動物
体から出射して受光される光束とを同時に進行方向変化
させる進行方向変化手段を有することを特徴としてい
る。
【００１７】特に、前記進行方向変化手段は１つの部材
により前記移動物体へ入射する光束と前記移動物体から
出射して受光される光束とを同時に進行方向変化させる
こと、または前記進行方向変化手段は頂角可変の可動プ
リズム装置によって前記移動物体へ入射する光束と前記
移動物体から出射して受光される光束とを同時に進行方
向変化させることを特徴とする。
により前記移動物体へ入射する光束と前記移動物体から
出射して受光される光束とを同時に進行方向変化させる
こと、または前記進行方向変化手段は頂角可変の可動プ
リズム装置によって前記移動物体へ入射する光束と前記
移動物体から出射して受光される光束とを同時に進行方
向変化させることを特徴とする。
【００１８】
【実施例】図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例１の要
部断面図と要部平面図である。
部断面図と要部平面図である。
【００１９】同図において１Ａは速度計である。１Ｂは
速度計１Ａの本体、１は光源で例えばレーザーダイオー
ド等（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、例え
ば格子ピッチｄが３．２μｍの透過型の±１次回折光を
回折角θ1 （θ1 ＝１２°）で回折させるように設定さ
れている。
速度計１Ａの本体、１は光源で例えばレーザーダイオー
ド等（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、例え
ば格子ピッチｄが３．２μｍの透過型の±１次回折光を
回折角θ1 （θ1 ＝１２°）で回折させるように設定さ
れている。
【００２０】２１，２２は各々焦点距離ｆが等しいレン
ズ群である。２つのレンズ群２１，２２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
体または移動流体（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。３０は
頂角可変の可動プリズム装置であり速度計１Ａの本体１
Ｂの光射出面側に着脱可能に装着している。
ズ群である。２つのレンズ群２１，２２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
体または移動流体（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。３０は
頂角可変の可動プリズム装置であり速度計１Ａの本体１
Ｂの光射出面側に着脱可能に装着している。
【００２１】図２（Ａ），（Ｂ）は可変プリズム装置３
０の要部断面図、図３は可変プリズム装置３０の要部斜
視図である。
０の要部断面図、図３は可変プリズム装置３０の要部斜
視図である。
【００２２】本実施例の可動プリズム装置３０はバリア
ングルプリズム３１と、該バリアングルプリズム３１の
動きを方向３１ａと方向３１ｂに駆動させる固定部材３
２とを有している。バリアングルプリズム３１の内部に
は空気より屈折率の高い透明物質を封入されている。
ングルプリズム３１と、該バリアングルプリズム３１の
動きを方向３１ａと方向３１ｂに駆動させる固定部材３
２とを有している。バリアングルプリズム３１の内部に
は空気より屈折率の高い透明物質を封入されている。
【００２３】このような構成において、バリアングルプ
リズム３１を方向３１ａ，方向３１ｂに駆動部（不図
示）により動かすと、方向３１ａが広がるときは方向３
１ｂが縮まり、方向３１ａが縮まるときは方向３１ｂが
広がる。後述するようにバリアングルプリズム３１の動
きによって、可動プリズム装置３０から射出される平行
光１４ａ，１４ｂの被測定物体７への照射スポット１５
は被測定物体７の表面上で図１（Ｂ）に示される入射角
θ2 を保ちながら、図１（Ａ）に示すように上下方向１
５ａのように振られる。同様に反射光の集光光路も上下
方向１５ａのように振られる。尚、図１（Ａ）では被測
定物体７の速度方向７ａは紙面の表から裏への方向とな
っている。
リズム３１を方向３１ａ，方向３１ｂに駆動部（不図
示）により動かすと、方向３１ａが広がるときは方向３
１ｂが縮まり、方向３１ａが縮まるときは方向３１ｂが
広がる。後述するようにバリアングルプリズム３１の動
きによって、可動プリズム装置３０から射出される平行
光１４ａ，１４ｂの被測定物体７への照射スポット１５
は被測定物体７の表面上で図１（Ｂ）に示される入射角
θ2 を保ちながら、図１（Ａ）に示すように上下方向１
５ａのように振られる。同様に反射光の集光光路も上下
方向１５ａのように振られる。尚、図１（Ａ）では被測
定物体７の速度方向７ａは紙面の表から裏への方向とな
っている。
【００２４】図２（Ａ），（Ｂ）はバリアングルプリズ
ム３１の前後での平行光１４ａ，１４ｂの屈折の方向を
示している。図２（Ａ）では方向３１ａが広がり、方向
３１ｂが縮んでいるため平行光１４ａ，１４ｂは上方に
曲がり、図２（Ｂ）では方向３１ａが縮まり、方向３１
ｂが広がっているため平行光１４ａ，１４ｂは下方に曲
がっている。
ム３１の前後での平行光１４ａ，１４ｂの屈折の方向を
示している。図２（Ａ）では方向３１ａが広がり、方向
３１ｂが縮んでいるため平行光１４ａ，１４ｂは上方に
曲がり、図２（Ｂ）では方向３１ａが縮まり、方向３１
ｂが広がっているため平行光１４ａ，１４ｂは下方に曲
がっている。
【００２５】図３において、バリアングルプリズム３１
は枠と板ガラスと蛇腹部と、その内部に空気より屈折率
の高い透明物体を封入して構成している。枠には固定部
材３２が取付けられ、バリアングルプリズムの変化方向
は点３２Ａ−３２Ｂを軸とした方向３１ａ，方向３１ｂ
に規定している。８は集光レンズ、９は光検出器であ
る。
は枠と板ガラスと蛇腹部と、その内部に空気より屈折率
の高い透明物体を封入して構成している。枠には固定部
材３２が取付けられ、バリアングルプリズムの変化方向
は点３２Ａ−３２Ｂを軸とした方向３１ａ，方向３１ｂ
に規定している。８は集光レンズ、９は光検出器であ
る。
【００２６】本実施例においてレンズ２１とレンズ２２
は焦点距離が略等しく、双方は焦点距離をｆとすると距
離２ｆだけ離れて配置している。透過型の回折格子１０
からレンズ２１までの距離をａ、レンズ２２から速度Ｖ
で矢印７ａ方向に移動する被測定物７の測定点Ｍまでの
距離をｂとすると、略ａ＋ｂ＝２ｆである。
は焦点距離が略等しく、双方は焦点距離をｆとすると距
離２ｆだけ離れて配置している。透過型の回折格子１０
からレンズ２１までの距離をａ、レンズ２２から速度Ｖ
で矢印７ａ方向に移動する被測定物７の測定点Ｍまでの
距離をｂとすると、略ａ＋ｂ＝２ｆである。
【００２７】本実施例において、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、回折格子１０に垂直入射する。そして回折
格子１０からの±１次回折光５ａ，５ｂは回折角θ1で
射出し、レンズ群２１に入射し、該レンズ群２１で点Ｐ
に集光された後に発散してレンズ群２２に入射する。レ
ンズ群２２からの射出した平行光束１４ａ，１４ｂは可
動プリズム装置３０に入射する。
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、回折格子１０に垂直入射する。そして回折
格子１０からの±１次回折光５ａ，５ｂは回折角θ1で
射出し、レンズ群２１に入射し、該レンズ群２１で点Ｐ
に集光された後に発散してレンズ群２２に入射する。レ
ンズ群２２からの射出した平行光束１４ａ，１４ｂは可
動プリズム装置３０に入射する。
【００２８】そして速度Ｖで移動している被測定物体７
の測定点Ｍに異なった方向から入射角θ2で照射してい
る。被測定物体７の測定点Ｍからの散乱光を可動プリズ
ム装置３０、レンズ群２２、そして集光レンズ８を介し
て光検出器９で検出している。ここでθ1＝θ2となって
いる。
の測定点Ｍに異なった方向から入射角θ2で照射してい
る。被測定物体７の測定点Ｍからの散乱光を可動プリズ
ム装置３０、レンズ群２２、そして集光レンズ８を介し
て光検出器９で検出している。ここでθ1＝θ2となって
いる。
【００２９】このとき２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。
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。
【００３０】 Δｆ＝Ｖ・ｓｉｎ（θ2）／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。
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。
【００３１】 Ｆ＝２・Δｆ＝２・Ｖ・ｓｉｎ（θ2）／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
が求めている。
ー周波数」と呼ぶ）を測定して移動物体７の移動速度Ｖ
が求めている。
【００３２】この系において波長変動によるレンズ２１
とレンズ２２の焦点距離の変動を無視すれば回折格子１
０からの回折光の出射角（回折角）θ1 と被測定物７の
測定点Ｍへの入射角θ2 は波長変動によって回折角の変
動が発生しても常に、θ1 ＝θ2となる。
とレンズ２２の焦点距離の変動を無視すれば回折格子１
０からの回折光の出射角（回折角）θ1 と被測定物７の
測定点Ｍへの入射角θ2 は波長変動によって回折角の変
動が発生しても常に、θ1 ＝θ2となる。
【００３３】又、回折光をｎ次光とすると、 ｓｉｎθ1 ＝ｎλ／ｄ ‥‥‥‥（３） となる。
【００３４】従って（２），（３）式より、ドップラー
周波数Ｆは、 Ｆ＝２Ｖ・ｓｉｎθ2 ／λ ＝２Ｖ・ｓｉｎθ1 ／λ ＝２ｎＶ／ｄ ・・・・・・・・（４） となる。この（４）式より、明らかのようにこの系では
波長変動に影響されないドップラー周波数Ｆを得ること
ができる。
周波数Ｆは、 Ｆ＝２Ｖ・ｓｉｎθ2 ／λ ＝２Ｖ・ｓｉｎθ1 ／λ ＝２ｎＶ／ｄ ・・・・・・・・（４） となる。この（４）式より、明らかのようにこの系では
波長変動に影響されないドップラー周波数Ｆを得ること
ができる。
【００３５】即ち、図１の系ではｓｉｎθ2 ／λが一定
値となっているので波長変動に影響されないドップラー
周波数Ｆを得ている。
値となっているので波長変動に影響されないドップラー
周波数Ｆを得ている。
【００３６】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。又、２つの回折光１４
ａ，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。
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。又、２つの回折光１４
ａ，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。
【００３７】そして可動プリズム装置３０のプリズム頂
角を変位させることにより、レーザー光を被検物体７の
速度方向に垂直方向に振ってレーザー光の方向と被検物
体７からの反射光の集光光路の中心軸を同時に振って被
検物体７の表面状態に基づくドロップアウトの時間を短
縮している。これにより検出される速度情報に悪影響を
与えずにドロップアウトを効果的に少なくしている。
角を変位させることにより、レーザー光を被検物体７の
速度方向に垂直方向に振ってレーザー光の方向と被検物
体７からの反射光の集光光路の中心軸を同時に振って被
検物体７の表面状態に基づくドロップアウトの時間を短
縮している。これにより検出される速度情報に悪影響を
与えずにドロップアウトを効果的に少なくしている。
【００３８】本実施例ではレンズ群２１とレンズ群２２
の焦点距離ｆを略等しくし、また回折格子１０と移動物
体７とがレンズ群２１，２２により等倍の共役関係とな
るように構成している。
の焦点距離ｆを略等しくし、また回折格子１０と移動物
体７とがレンズ群２１，２２により等倍の共役関係とな
るように構成している。
【００３９】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２１に
入射した±ｎ次回折光が位置Ｐ面上（回折角θ1 の回折
光５ａ，５ｂとは像高が多少異なる位置）に結像し、そ
の後発散してレンズ群２２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。
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２１に
入射した±ｎ次回折光が位置Ｐ面上（回折角θ1 の回折
光５ａ，５ｂとは像高が多少異なる位置）に結像し、そ
の後発散してレンズ群２２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。
【００４０】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。
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。
【００４１】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１４により光検出器９か
らの出力信号を用いて移動速度Ｖを（５）式より求めて
いる。
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１４により光検出器９か
らの出力信号を用いて移動速度Ｖを（５）式より求めて
いる。
【００４２】本実施例では回折格子として透過型を示し
たが、反射型を用いても良い。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。
たが、反射型を用いても良い。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。
【００４３】又、レーザ光３の回折格子１０への入射角
は垂直でなくても一定の角度で入射させても良い。そし
てこのとき回折格子１０より生じる±ｎ次回折光の２つ
の回折光の交差角と同じ交差角を維持しつつ±ｎ次回折
光の２つの回折光を移動物体に入射させれば良い。
は垂直でなくても一定の角度で入射させても良い。そし
てこのとき回折格子１０より生じる±ｎ次回折光の２つ
の回折光の交差角と同じ交差角を維持しつつ±ｎ次回折
光の２つの回折光を移動物体に入射させれば良い。
【００４４】尚、同じ光源から放射された光束を用いる
のであれば移動物体に入射させる２つの回折光のうち少
なくとも１つの回折光がｎ次回折光であれば他方の回折
光はｎ次以外、例えば０次、ｎ＋１次、ｎ＋２次等のよ
うなものであっても良い。
のであれば移動物体に入射させる２つの回折光のうち少
なくとも１つの回折光がｎ次回折光であれば他方の回折
光はｎ次以外、例えば０次、ｎ＋１次、ｎ＋２次等のよ
うなものであっても良い。
【００４５】
【発明の効果】第１発明によれば、可動プリズム装置を
介して光束照射を行うことにより、小型化構成で入射光
束を振ることができる高精度な速度計が実現できる。
介して光束照射を行うことにより、小型化構成で入射光
束を振ることができる高精度な速度計が実現できる。
【００４６】第２発明によれば、可動プリズム装置を介
して光束照射を行うことにより、小型化構成で波長変動
に影響されない配置を維持したまま入射光束を振ること
ができる高精度な速度計が実現できる。
して光束照射を行うことにより、小型化構成で波長変動
に影響されない配置を維持したまま入射光束を振ること
ができる高精度な速度計が実現できる。
【００４７】第３発明によれば、この可動プリズムを着
脱可能にしたことにより、測定状態に応じた測定を自由
に選択できる速度計が実現できる。
脱可能にしたことにより、測定状態に応じた測定を自由
に選択できる速度計が実現できる。
【００４８】第４発明によれば、この可動プリズムをレ
ンズと被測定物との間に配置することにより、レンズに
影響されずに光束を振ることが可能となり、着脱も容易
となる。
ンズと被測定物との間に配置することにより、レンズに
影響されずに光束を振ることが可能となり、着脱も容易
となる。
【００４９】第５発明によれば、可動プリズムにより移
動物体の速度検出方向とは垂直方向に入射光束を変位さ
せることにより、干渉縞の形成状態を変化させずに光束
を振ることができ、特に波長変動に影響されない配置を
良好に維持したまま光束を振ることが可能な装置が実現
される。
動物体の速度検出方向とは垂直方向に入射光束を変位さ
せることにより、干渉縞の形成状態を変化させずに光束
を振ることができ、特に波長変動に影響されない配置を
良好に維持したまま光束を振ることが可能な装置が実現
される。
【００５０】第６発明によれば、移動物体へ入射する光
束と移動物体から出射して受光される光束とを同時に進
行方向変化させることにより、光束を振る範囲を大きく
でき、ドロップアウトを少なくあるいは時間を短くする
効果が大となる。また集光効率を落とすことなく振るこ
とができ、Ｓ／Ｎ比の悪化を防止して精度良く測定でき
る。
束と移動物体から出射して受光される光束とを同時に進
行方向変化させることにより、光束を振る範囲を大きく
でき、ドロップアウトを少なくあるいは時間を短くする
効果が大となる。また集光効率を落とすことなく振るこ
とができ、Ｓ／Ｎ比の悪化を防止して精度良く測定でき
る。
【００５１】第７発明によれば、この進行方向変化を１
つの部材により行うので、構成が簡易になり、且つ入射
光束と出射光束の進行方向変化にずれがなくなる。
つの部材により行うので、構成が簡易になり、且つ入射
光束と出射光束の進行方向変化にずれがなくなる。
【００５２】第８発明によれば、この進行方向変化を頂
角可変の可動プリズム装置によって行うので、装置の小
型化が可能になる。
角可変の可動プリズム装置によって行うので、装置の小
型化が可能になる。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の可動プリズム装置の説明図
【図３】 図１の可動プリズム装置の説明図
【図４】 従来のドップラー速度計の概略図
１ レーザーダイオード ２ コリメーターレンズ ３ レーザー光束 ７ 被測定物体 ８ 集光レンズ ９ 光検出器 １０ 回折格子 ２１ レンズ群 ２２ レンズ群 ３０ 可動プリズム装置 ３１ バリアングルプリズム ３２ 固定部材
Claims (8)
- 【請求項１】 レーザー光を頂角可変の可動プリズム装
置を介して所定の入射角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
の速度情報を検出していることを特徴とする速度計。 - 【請求項２】 光源手段からの波長λの光束を頂角可変
の可動プリズム装置を介して、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が変化したときｓ
ｉｎθ／λが略一定となるように入射させ、該移動物体
からの散乱光束の周波数の偏移を検出手段で検出し、該
検出手段からの信号を利用して該移動物体の速度情報を
検出していることを特徴とする速度計。 - 【請求項３】 前記可動プリズム装置は前記速度計本体
に着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項１
乃至２の速度計。 - 【請求項４】 更にレンズを有し前記可動プリズムはレ
ンズと被測定物との間に配置されることを特徴とする請
求項１乃至３の速度計。 - 【請求項５】 前記可動プリズムはその頂角変化により
前記移動物体の速度検出方向とは垂直方向に入射光束を
変位させることを特徴とする請求項１乃至４の速度計。 - 【請求項６】 レーザー光を移動物体に入射させ、該移
動物体からの散乱光を受光し、該受光光の周波数の変位
に基づいて該移動物体の速度情報を検出する装置におい
て、前記移動物体へ入射する光束と前記移動物体から出
射して受光される光束とを同時に進行方向変化させる進
行方向変化手段を有することを特徴とする速度計。 - 【請求項７】 前記進行方向変化手段は１つの部材によ
り前記移動物体へ入射する光束と前記移動物体から出射
して受光される光束とを同時に進行方向変化させること
を特徴とする請求項６の速度計。 - 【請求項８】 前記進行方向変化手段は頂角可変の可動
プリズム装置によって前記移動物体へ入射する光束と前
記移動物体から出射して受光される光束とを同時に進行
方向変化させることを特徴とする請求項６乃至７の速度
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5662894A JPH07244161A (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5662894A JPH07244161A (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07244161A true JPH07244161A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=13032576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5662894A Pending JPH07244161A (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07244161A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5832766A (en) * | 1996-07-15 | 1998-11-10 | Crown Cork & Seal Technologies Corporation | Systems and methods for making decorative shaped metal cans |
| US5960659A (en) * | 1995-10-02 | 1999-10-05 | Crown Cork & Seal Company, Inc. | Systems and methods for making decorative shaped metal cans |
-
1994
- 1994-03-02 JP JP5662894A patent/JPH07244161A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5960659A (en) * | 1995-10-02 | 1999-10-05 | Crown Cork & Seal Company, Inc. | Systems and methods for making decorative shaped metal cans |
| US5832766A (en) * | 1996-07-15 | 1998-11-10 | Crown Cork & Seal Technologies Corporation | Systems and methods for making decorative shaped metal cans |
| US5970767A (en) * | 1996-07-15 | 1999-10-26 | Crown Cork & Seal Technologies Corporation | Systems and methods for making decorative shaped metal cans |
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