JPH08248132A - 変位情報検出装置 - Google Patents
変位情報検出装置Info
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- JPH08248132A JPH08248132A JP7078090A JP7809095A JPH08248132A JP H08248132 A JPH08248132 A JP H08248132A JP 7078090 A JP7078090 A JP 7078090A JP 7809095 A JP7809095 A JP 7809095A JP H08248132 A JPH08248132 A JP H08248132A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
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- G01P3/366—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light by using diffraction of light
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- G—PHYSICS
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気光学素子の厚さを従来のものより薄くし
て、電気光学素子の駆動回路を簡易なものとしながら、
従来のものより高感度、高精度の速度情報が得られる変
位情報検出装置を得ること。 【構成】 光源からの光束を分割して得た２光束を、光
束縮小手段を介して電気光学素子を透過させた後、移動
物体に交差して照射し、該移動物体からの散乱光の周波
数偏移を光検出器で検知し、検知された信号に基づいて
該移動物体の変位情報を検出する際、該２光束の主光線
がある平面上で、該２つの主光線から略等距離にある直
線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、
該平面の垂線方向をＺ軸方向とするとき、該光束縮小手
段は該２光束のＺ方向の直径を縮小し、該２光束はＸ−
Ｚ面内において夫々略平行な光束で該電気光学素子を通
過する。
て、電気光学素子の駆動回路を簡易なものとしながら、
従来のものより高感度、高精度の速度情報が得られる変
位情報検出装置を得ること。 【構成】 光源からの光束を分割して得た２光束を、光
束縮小手段を介して電気光学素子を透過させた後、移動
物体に交差して照射し、該移動物体からの散乱光の周波
数偏移を光検出器で検知し、検知された信号に基づいて
該移動物体の変位情報を検出する際、該２光束の主光線
がある平面上で、該２つの主光線から略等距離にある直
線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、
該平面の垂線方向をＺ軸方向とするとき、該光束縮小手
段は該２光束のＺ方向の直径を縮小し、該２光束はＸ−
Ｚ面内において夫々略平行な光束で該電気光学素子を通
過する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は変位情報検出装置に関
し、特に移動する物体や流体（以下「移動物体」と称す
る）等の移動速度、移動距離等の変位情報を非接触且つ
高精度で測定する際に好適なものである。
し、特に移動する物体や流体（以下「移動物体」と称す
る）等の移動速度、移動距離等の変位情報を非接触且つ
高精度で測定する際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、移動物体の変位情報を非接触
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（ＬＤＶ）やレーザーエンコーダー（光学式変位
計測装置）が使用されている。レーザードップラー速度
計では、移動物体にレーザー光を照射し、移動物体によ
る散乱光の周波数が、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。
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（ＬＤＶ）やレーザーエンコーダー（光学式変位
計測装置）が使用されている。レーザードップラー速度
計では、移動物体にレーザー光を照射し、移動物体によ
る散乱光の周波数が、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】図１０は従来のレーザードップラー速度計
の要部概略図である。図中、１はレーザーダイオード、
２はコリメーターレンズ、４はビームスプリッター、６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄはミラー、７は被測定物（移動物
体）であり、速度Ｖで矢印方向に移動している。８は集
光レンズ、９は光検出器である。
の要部概略図である。図中、１はレーザーダイオード、
２はコリメーターレンズ、４はビームスプリッター、６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄはミラー、７は被測定物（移動物
体）であり、速度Ｖで矢印方向に移動している。８は集
光レンズ、９は光検出器である。
【０００４】この従来例の作用を説明する。レーザーダ
イオード１から出射したレーザー光は、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２つの光束５ａ及び５ｂに分割されて、夫々
ミラー６ａ，６ｃ及びミラー６ｂ，６ｄで反射された
後、移動物体７を入射角θで２光束照射する。
イオード１から出射したレーザー光は、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２つの光束５ａ及び５ｂに分割されて、夫々
ミラー６ａ，６ｃ及びミラー６ｂ，６ｄで反射された
後、移動物体７を入射角θで２光束照射する。
【０００５】移動物体７の２光束照射された部分からの
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。
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。
【０００６】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、ドップラー
シフトΔｆは次式で表せる： 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
いに干渉し合って光検出器９の受光面での明暗の変化を
もたらし、その明暗の周波数Ｆは次式で与えられる： Ｆ＝２・Δｆ＝２・Ｖ・sin(θ) ／λ （２） 従って光検出器９が検出する信号の周波数Ｆ（以後ドッ
プラー周波数と呼ぶ）を測定すれば式（２）から被測定
物７の速度Ｖが求められる。以上が従来のレーザードッ
プラー速度計の作用である。
に比例して各々＋、−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、ドップラー
シフトΔｆは次式で表せる： 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
いに干渉し合って光検出器９の受光面での明暗の変化を
もたらし、その明暗の周波数Ｆは次式で与えられる： Ｆ＝２・Δｆ＝２・Ｖ・sin(θ) ／λ （２） 従って光検出器９が検出する信号の周波数Ｆ（以後ドッ
プラー周波数と呼ぶ）を測定すれば式（２）から被測定
物７の速度Ｖが求められる。以上が従来のレーザードッ
プラー速度計の作用である。
【０００７】一般にレーザー等の可干渉性の高い光を物
体に照射すると、物体表面の微細な凹凸により散乱光は
ランダムな位相変調を受けて観察面上に斑点模様、所謂
スペックルパターンが形成される。
体に照射すると、物体表面の微細な凹凸により散乱光は
ランダムな位相変調を受けて観察面上に斑点模様、所謂
スペックルパターンが形成される。
【０００８】レーザードップラー速度計においては、移
動物体が移動すると光検出器９の検出面上でのドップラ
ーシフトによる明暗の変化がスペックルパターンの流れ
による不規則な明暗の変化で変調されることになる。
動物体が移動すると光検出器９の検出面上でのドップラ
ーシフトによる明暗の変化がスペックルパターンの流れ
による不規則な明暗の変化で変調されることになる。
【０００９】又、光検出器９に入射する散乱光は被測定
物７の透過率（或は反射率）の変化によっても変調を受
ける。
物７の透過率（或は反射率）の変化によっても変調を受
ける。
【００１０】前記従来のレーザードップラー速度計で
は、一般にスペックルパターンの流れによる明暗の変化
の周波数及び被測定物７の透過率（或は反射率）の変化
の周波数は式（２）で示されるドップラー周波数Ｆに比
べて低周波であるため、光検出器９からの出力をハイパ
スフィルターに通すことによってこれらの低周波成分を
電気的に除去し、ドップラー信号Ｆのみを取り出す方法
がよく用いられている。
は、一般にスペックルパターンの流れによる明暗の変化
の周波数及び被測定物７の透過率（或は反射率）の変化
の周波数は式（２）で示されるドップラー周波数Ｆに比
べて低周波であるため、光検出器９からの出力をハイパ
スフィルターに通すことによってこれらの低周波成分を
電気的に除去し、ドップラー信号Ｆのみを取り出す方法
がよく用いられている。
【００１１】しかし、被測定物７の速度Ｖが遅くてドッ
プラー周波数Ｆが低い場合では低周波変動成分との周波
数差が小さくなり、ハイパスフィルターが使えず被測定
物７の速度Ｖが測定できないという問題が生じる。又、
前記従来のレーザードップラー速度計では速度の方向は
原理的に検出できない。
プラー周波数Ｆが低い場合では低周波変動成分との周波
数差が小さくなり、ハイパスフィルターが使えず被測定
物７の速度Ｖが測定できないという問題が生じる。又、
前記従来のレーザードップラー速度計では速度の方向は
原理的に検出できない。
【００１２】レーザードップラー速度計において、電気
光学結晶の平板（以後「電気光学素子」と略称する）を
使用した周波数シフターを２光束の光路に設置し、２光
束間に周波数差を与えて移動物体の移動方向及び０に近
い速度をも精度良く検出する方法がFoord 達により発表
されている（Appl. Phys.,Vol.7,1974,136〜139) 。
光学結晶の平板（以後「電気光学素子」と略称する）を
使用した周波数シフターを２光束の光路に設置し、２光
束間に周波数差を与えて移動物体の移動方向及び０に近
い速度をも精度良く検出する方法がFoord 達により発表
されている（Appl. Phys.,Vol.7,1974,136〜139) 。
【００１３】図１１はその原理を利用したレーザードッ
プラー速度計の要部概略図である。同図において周波数
シフター１００は電気光学素子１０ａ，１０ｂとその駆
動回路３０等から構成されている。
プラー速度計の要部概略図である。同図において周波数
シフター１００は電気光学素子１０ａ，１０ｂとその駆
動回路３０等から構成されている。
【００１４】このレーザードップラー速度計の作用につ
いて説明する。光源１からの平行光はビームスプリッタ
ー４により２光束５ａ，５ｂに分離し、夫々の光束はミ
ラー６ａ，６ｂを介して電気光学素子１０ａ，１０ｂを
透過する。その際電気光学素子１０ａは駆動回路３０に
より電圧振幅が光位相２πに相当する鋸歯波電圧駆動
（セロダイン駆動）を受けて、光束５ａに周波数シフト
を与える。同様に光束５ｂも電気光学素子１０ｂの鋸歯
波電圧駆動により周波数シフトを受ける。夫々周波数シ
フトを受けた２光束はレンズ１５により偏向され、移動
物体７を照射角θで２光束照射する。移動物体７の２光
束照射された部分からの散乱光は不図示の集光レンズを
介して不図示の光検出器で検出される。
いて説明する。光源１からの平行光はビームスプリッタ
ー４により２光束５ａ，５ｂに分離し、夫々の光束はミ
ラー６ａ，６ｂを介して電気光学素子１０ａ，１０ｂを
透過する。その際電気光学素子１０ａは駆動回路３０に
より電圧振幅が光位相２πに相当する鋸歯波電圧駆動
（セロダイン駆動）を受けて、光束５ａに周波数シフト
を与える。同様に光束５ｂも電気光学素子１０ｂの鋸歯
波電圧駆動により周波数シフトを受ける。夫々周波数シ
フトを受けた２光束はレンズ１５により偏向され、移動
物体７を照射角θで２光束照射する。移動物体７の２光
束照射された部分からの散乱光は不図示の集光レンズを
介して不図示の光検出器で検出される。
【００１５】この構成は主に流速計として利用される形
態で、被測定物体の静止状態から速度の方向も含めて測
定を可能としている。
態で、被測定物体の静止状態から速度の方向も含めて測
定を可能としている。
【００１６】図１２は図１０の従来のレーザードップラ
ー速度計に電気光学素子による周波数シフターを適用し
た場合の要部概略図である。
ー速度計に電気光学素子による周波数シフターを適用し
た場合の要部概略図である。
【００１７】この場合、ドップラー周波数Ｆは２光束に
与えられた周波数差fRにより次式のようになる：
与えられた周波数差fRにより次式のようになる：
【００１８】
【数１】 よって、被測定物７の速度Ｖが遅い場合でも、周波数差
fRを適当な値に設定すれば、前記のスペックルパターン
の流れや被測定物の透過率（或は反射率）の変化に起因
する低周波成分との周波数差は充分に取ることができ、
低周波成分を電気的に除去して所望のドップラー信号の
みを取り出すことにより移動物体７の速さを０から、又
その速度の方向も測定可能となる。
fRを適当な値に設定すれば、前記のスペックルパターン
の流れや被測定物の透過率（或は反射率）の変化に起因
する低周波成分との周波数差は充分に取ることができ、
低周波成分を電気的に除去して所望のドップラー信号の
みを取り出すことにより移動物体７の速さを０から、又
その速度の方向も測定可能となる。
【００１９】以上は従来のレーザードップラー速度計へ
周波数シフターを適用した例を示したが、エンコーダに
おいても周波数シフターを通過した光束によって被測定
物であるスケール（回折格子）の変位情報を検出すれ
ば、エンコーダの分解能を上げることが出来るので、レ
ーザードップラー速度計同様に付加価値技術として有効
である。
周波数シフターを適用した例を示したが、エンコーダに
おいても周波数シフターを通過した光束によって被測定
物であるスケール（回折格子）の変位情報を検出すれ
ば、エンコーダの分解能を上げることが出来るので、レ
ーザードップラー速度計同様に付加価値技術として有効
である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】レーザードップラー速
度計は被測定物を選ばない測定器であるが、被測定物の
拡散反射率が低い場合には光検出器に入射する光量が少
なくなり、出力信号が低くなる。この場合にも高い精度
を維持する為にはドップラー信号の S/N比を高めること
が望ましい。
度計は被測定物を選ばない測定器であるが、被測定物の
拡散反射率が低い場合には光検出器に入射する光量が少
なくなり、出力信号が低くなる。この場合にも高い精度
を維持する為にはドップラー信号の S/N比を高めること
が望ましい。
【００２１】その為には先ず、光源が放射する光量をよ
り多く利用し、移動物体の照射に際してその照度を高め
ることが有効である。具体的にはコリメーターレンズの
NAを大きくして光源から多くの光量を取り込むことが有
効である。
り多く利用し、移動物体の照射に際してその照度を高め
ることが有効である。具体的にはコリメーターレンズの
NAを大きくして光源から多くの光量を取り込むことが有
効である。
【００２２】一方、周波数シフターの電気光学素子を駆
動する際には、２光束間に２πの位相差を与える電圧で
もってセロダイン駆動を行わなければならないが、その
電圧は電気光学素子の厚さに比例する。そしてコリメー
ターレンズのNAを大きくすれば、分割された平行２光束
の直径は大きくなり易く、その場合は電気光学素子の厚
さが厚くなり、高電圧の駆動回路を構成しなければなら
なくなり、駆動回路が複雑で高価なものとなる問題が生
じる。
動する際には、２光束間に２πの位相差を与える電圧で
もってセロダイン駆動を行わなければならないが、その
電圧は電気光学素子の厚さに比例する。そしてコリメー
ターレンズのNAを大きくすれば、分割された平行２光束
の直径は大きくなり易く、その場合は電気光学素子の厚
さが厚くなり、高電圧の駆動回路を構成しなければなら
なくなり、駆動回路が複雑で高価なものとなる問題が生
じる。
【００２３】そして従来のレーザードップラー速度計に
おいて電気光学素子の厚さを薄くすれば、光束が蹴られ
易くなり、従って光源の利用光量を小さくして光束の断
面面積を縮小せざるを得ず、結局多くの光量を利用出来
なくなり、検出出力が低下した。
おいて電気光学素子の厚さを薄くすれば、光束が蹴られ
易くなり、従って光源の利用光量を小さくして光束の断
面面積を縮小せざるを得ず、結局多くの光量を利用出来
なくなり、検出出力が低下した。
【００２４】又、レーザードップラー速度計は光検出器
上に生じる多数のスペックルの変調を電気信号化してい
るが、これは様々な位相を持ち明滅するスペックルの光
電信号の総和である。従って光検出上に生じるスペック
ルを大きくして、その数を少なくすれば、信号の平均化
作用は減り、ドップラー信号レベルは大きくなり、信号
のS/N 比は向上する。
上に生じる多数のスペックルの変調を電気信号化してい
るが、これは様々な位相を持ち明滅するスペックルの光
電信号の総和である。従って光検出上に生じるスペック
ルを大きくして、その数を少なくすれば、信号の平均化
作用は減り、ドップラー信号レベルは大きくなり、信号
のS/N 比は向上する。
【００２５】光検出器上に生じるスペックルの径は移動
物体を照射するビームの径と関係がある。これについて
説明する。図１３はレーザーの照明ビームの径とスペッ
クルパターンの径の説明図である。光検出器上に生じる
スペックルの平均径Ｄは一般に次式で与えられる： Ｄ＝１．２２λ・Ｌ／φ ここにＬは照明物体から光検出器までの距離であり、φ
は移動物体上へのレーザー光の照射ビーム径である。
物体を照射するビームの径と関係がある。これについて
説明する。図１３はレーザーの照明ビームの径とスペッ
クルパターンの径の説明図である。光検出器上に生じる
スペックルの平均径Ｄは一般に次式で与えられる： Ｄ＝１．２２λ・Ｌ／φ ここにＬは照明物体から光検出器までの距離であり、φ
は移動物体上へのレーザー光の照射ビーム径である。
【００２６】この式よりスペックル径Ｄを大きくしてド
ップラー信号レベルを大きくする為には、照射ビーム径
を小さくしなければならないことが判る。
ップラー信号レベルを大きくする為には、照射ビーム径
を小さくしなければならないことが判る。
【００２７】又、被測定物によってはスペックルの観点
からは不利であるが照射ビームの径を太くしなければな
らない場合がある。図１４は照射ビーム径と移動物体の
位置ズレ許容量の関係説明図である。図示するように照
射ビーム径を太くすれば位置ズレ許容量は大きくなる。
従って移動物体がバタツキの多いものである場合は、太
いビームを照射してレーザー照射方向への位置ズレ許容
値を大きくする必要がある。
からは不利であるが照射ビームの径を太くしなければな
らない場合がある。図１４は照射ビーム径と移動物体の
位置ズレ許容量の関係説明図である。図示するように照
射ビーム径を太くすれば位置ズレ許容量は大きくなる。
従って移動物体がバタツキの多いものである場合は、太
いビームを照射してレーザー照射方向への位置ズレ許容
値を大きくする必要がある。
【００２８】本発明は以上の各要求を満たす変位情報検
出装置を得ることを目的としている。特に、電気光学素
子の厚さを従来のものより薄くして、電気光学素子の駆
動回路を簡易なものとしながら、従来のものより高感
度、高精度の速度情報が得られる変位情報検出装置の提
供を目的とする。
出装置を得ることを目的としている。特に、電気光学素
子の厚さを従来のものより薄くして、電気光学素子の駆
動回路を簡易なものとしながら、従来のものより高感
度、高精度の速度情報が得られる変位情報検出装置の提
供を目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】本発明の変位情報検出装
置は、 （１−１） 光源からの光束を光分割手段で分割して得
た２光束を、光束縮小手段を介して電気光学素子を透過
させた後、移動物体に交差して照射し、該移動物体から
の散乱光の周波数偏移を光検出器で検知し、検知された
信号に基づいて該移動物体の変位情報を検出する変位情
報検出装置であって、該２光束の主光線がある平面上
で、該２つの主光線から略等距離にある直線をＸ軸、該
平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、該平面の垂線
方向をＺ軸方向とするとき、該光束縮小手段は該２光束
のＺ方向の直径を縮小しており、該２光束はＸ−Ｚ面内
において夫々略平行な光束で該電気光学素子を通過する
こと等を特徴としている。
置は、 （１−１） 光源からの光束を光分割手段で分割して得
た２光束を、光束縮小手段を介して電気光学素子を透過
させた後、移動物体に交差して照射し、該移動物体から
の散乱光の周波数偏移を光検出器で検知し、検知された
信号に基づいて該移動物体の変位情報を検出する変位情
報検出装置であって、該２光束の主光線がある平面上
で、該２つの主光線から略等距離にある直線をＸ軸、該
平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、該平面の垂線
方向をＺ軸方向とするとき、該光束縮小手段は該２光束
のＺ方向の直径を縮小しており、該２光束はＸ−Ｚ面内
において夫々略平行な光束で該電気光学素子を通過する
こと等を特徴としている。
【００３０】特に、 （１−１−１） 前記光束縮小手段はＸ−Ｚ面内におい
て正の屈折力を有する正シリンドリカルレンズであっ
て、前記２光束は該正シリンドリカルレンズを通過した
後、Ｘ−Ｚ面内において負の屈折力を有する負シリンド
リカルレンズによってＸ−Ｚ面内において夫々略平行な
光束となり、前記電気光学素子の平面より成る入射面へ
入射する。 （１−１−２） 前記電気光学素子の入射面はＸ−Ｚ面
内のみに屈折力を有するシリンドリカル面で構成され、
前記光束縮小手段はＸ−Ｚ面内において正の屈折力を有
する正シリンドリカルレンズであって、前記２光束は該
正シリンドリカルレンズを通過した後、前記電気光学素
子の入射面によってＸ−Ｚ面内において夫々略平行な光
束となる。 （１−１−３） 前記光束縮小手段は球面より成る第１
の正レンズであり、前記２光束は該第１の正レンズを通
過した後、Ｘ−Ｚ面内で負の屈折力を有する第１のシリ
ンドリカルレンズによってＸ−Ｚ面内で夫々略平行光束
となり、前記電気光学素子の平面より成る入射面へ入射
する。 （１−１−４） 前記電気光学素子の入射面はＸ−Ｚ面
内で負の屈折力を有するシリンドリカル面で構成され、
前記光束縮小手段は球面より成る第１の正レンズであ
り、前記２光束は該第１の正レンズを通過した後、該電
気光学素子の入射面によってＸ−Ｚ面内において夫々略
平行な光束となる。 （１−１−５） 球面より成る第２の正レンズを有し、
該第２の正レンズは前記電気光学素子より射出する２光
束を夫々屈折させ、Ｘ−Ｙ面内では平行光束で、Ｘ−Ｚ
面内では前記移動物体近傍に略結像する光束で該移動物
体を照射する。 （１−１−６） Ｘ−Ｚ面内のみに屈折力を有する第２
のシリンドリカルレンズと、球面より成る第２の正レン
ズを有し、前記電気光学素子より射出する２光束は該第
２のシリンドリカルレンズによって夫々Ｘ−Ｚ面内で発
散する光束となり、球面より成る第２の正レンズによっ
て夫々屈折して、Ｘ−Ｙ面内では平行光束で、Ｘ−Ｚ面
内では所定の拡がりを有する光束として前記移動物体を
照射すること。 （１−１−７） 前記電気光学素子の射出面はＸ−Ｚ面
内のみに屈折力を有するシリンドリカル面であり、前記
２光束は該射出面によってＸ−Ｚ面内で発散する光束と
して出射し、球面より成る第２の正レンズによって夫々
屈折してＸ−Ｙ面内では平行光束で、Ｘ−Ｚ面内では所
定の拡がりを有する光束として前記移動物体を照射す
る。こと等を特徴としている。
て正の屈折力を有する正シリンドリカルレンズであっ
て、前記２光束は該正シリンドリカルレンズを通過した
後、Ｘ−Ｚ面内において負の屈折力を有する負シリンド
リカルレンズによってＸ−Ｚ面内において夫々略平行な
光束となり、前記電気光学素子の平面より成る入射面へ
入射する。 （１−１−２） 前記電気光学素子の入射面はＸ−Ｚ面
内のみに屈折力を有するシリンドリカル面で構成され、
前記光束縮小手段はＸ−Ｚ面内において正の屈折力を有
する正シリンドリカルレンズであって、前記２光束は該
正シリンドリカルレンズを通過した後、前記電気光学素
子の入射面によってＸ−Ｚ面内において夫々略平行な光
束となる。 （１−１−３） 前記光束縮小手段は球面より成る第１
の正レンズであり、前記２光束は該第１の正レンズを通
過した後、Ｘ−Ｚ面内で負の屈折力を有する第１のシリ
ンドリカルレンズによってＸ−Ｚ面内で夫々略平行光束
となり、前記電気光学素子の平面より成る入射面へ入射
する。 （１−１−４） 前記電気光学素子の入射面はＸ−Ｚ面
内で負の屈折力を有するシリンドリカル面で構成され、
前記光束縮小手段は球面より成る第１の正レンズであ
り、前記２光束は該第１の正レンズを通過した後、該電
気光学素子の入射面によってＸ−Ｚ面内において夫々略
平行な光束となる。 （１−１−５） 球面より成る第２の正レンズを有し、
該第２の正レンズは前記電気光学素子より射出する２光
束を夫々屈折させ、Ｘ−Ｙ面内では平行光束で、Ｘ−Ｚ
面内では前記移動物体近傍に略結像する光束で該移動物
体を照射する。 （１−１−６） Ｘ−Ｚ面内のみに屈折力を有する第２
のシリンドリカルレンズと、球面より成る第２の正レン
ズを有し、前記電気光学素子より射出する２光束は該第
２のシリンドリカルレンズによって夫々Ｘ−Ｚ面内で発
散する光束となり、球面より成る第２の正レンズによっ
て夫々屈折して、Ｘ−Ｙ面内では平行光束で、Ｘ−Ｚ面
内では所定の拡がりを有する光束として前記移動物体を
照射すること。 （１−１−７） 前記電気光学素子の射出面はＸ−Ｚ面
内のみに屈折力を有するシリンドリカル面であり、前記
２光束は該射出面によってＸ−Ｚ面内で発散する光束と
して出射し、球面より成る第２の正レンズによって夫々
屈折してＸ−Ｙ面内では平行光束で、Ｘ−Ｚ面内では所
定の拡がりを有する光束として前記移動物体を照射す
る。こと等を特徴としている。
【００３１】又、本発明の変位情報検出装置は、 （１−２） 光源からの光束を光分割手段で分割して得
た２光束を、光学手段を介して移動物体に交差して照射
し、該移動物体からの散乱光の周波数偏移を光検出器で
検知し、検知された信号に基づいて該移動物体の変位情
報を検出する変位情報検出装置であって、該２光束の主
光線がある平面上で、該２つの主光線から略等距離にあ
る直線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方
向、該平面の垂線方向をＺ軸方向とするとき、該光学手
段は電気光学素子とＹ方向とＺ方向とで互いに屈折力の
異なる光学部材とを有していること等を特徴としてい
る。
た２光束を、光学手段を介して移動物体に交差して照射
し、該移動物体からの散乱光の周波数偏移を光検出器で
検知し、検知された信号に基づいて該移動物体の変位情
報を検出する変位情報検出装置であって、該２光束の主
光線がある平面上で、該２つの主光線から略等距離にあ
る直線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方
向、該平面の垂線方向をＺ軸方向とするとき、該光学手
段は電気光学素子とＹ方向とＺ方向とで互いに屈折力の
異なる光学部材とを有していること等を特徴としてい
る。
【００３２】特に、 （１−２−１） 前記光学手段は前記光分割手段で分割
して得た２光束の断面の扁平率を変化させる光学部材を
有していること等を特徴としている。
して得た２光束の断面の扁平率を変化させる光学部材を
有していること等を特徴としている。
【００３３】更に、本発明の変位情報検出装置は、 （１−３） 光源手段からの光束を２つの光束に分割す
る光分割部材、該２つの光束を光学手段を介して移動物
体に入射させ、該移動物体からの散乱光の周波数の偏移
を有する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、該光
分割部材で分割した２光束の光束断面形状を調整する該
移動物体の移動方向と、それと直交方向とで屈折力の異
なる光学部材、そして該２つの光束間に周波数差を付与
する周波数シフター、とを有していること等を特徴とし
ている。
る光分割部材、該２つの光束を光学手段を介して移動物
体に入射させ、該移動物体からの散乱光の周波数の偏移
を有する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、該光
分割部材で分割した２光束の光束断面形状を調整する該
移動物体の移動方向と、それと直交方向とで屈折力の異
なる光学部材、そして該２つの光束間に周波数差を付与
する周波数シフター、とを有していること等を特徴とし
ている。
【００３４】特に、 （１−３−１） 前記周波数シフターは電気光学素子を
有し、該電気光学素子の断面形状は前記移動物体の移動
方向に長辺を有する長方形であり、前記光学部材は該移
動物体の移動方向に直交する面内で屈折力を有するシリ
ンドリカルレンズと球面レンズとを有し、前記２光束を
該電気光学素子内を該移動方向に直交する平面内で略平
行光束となるように通過させていると共に該移動物体へ
の入射光束の断面が該移動方向に長軸を有する長円とな
り又は該移動方向に焦線を結ぶようにして該移動物体に
入射させていること等を特徴としている。
有し、該電気光学素子の断面形状は前記移動物体の移動
方向に長辺を有する長方形であり、前記光学部材は該移
動物体の移動方向に直交する面内で屈折力を有するシリ
ンドリカルレンズと球面レンズとを有し、前記２光束を
該電気光学素子内を該移動方向に直交する平面内で略平
行光束となるように通過させていると共に該移動物体へ
の入射光束の断面が該移動方向に長軸を有する長円とな
り又は該移動方向に焦線を結ぶようにして該移動物体に
入射させていること等を特徴としている。
【００３５】
【実施例】図１は、本発明の実施例１の要部概略図であ
る。図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は側面図の
一部である。
る。図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は側面図の
一部である。
【００３６】図中、１は光源（光源手段）であり、レー
ザーダイオードより構成している。２はコリメーターレ
ンズであり、光源１からの発散光束を平行光束３に変換
している。４はビームスプリッター（光分割手段、光分
割部材））であり、平行光束３を２つの平行光束５ａ，
５ｂに分割している。６ａ〜６ｄはミラーである。１１
ａ，１１ｂは夫々凸（正）シリンドリカルレンズ、１２
ａ，１２ｂは夫々凹（負）シリンドリカルレンズであ
る。
ザーダイオードより構成している。２はコリメーターレ
ンズであり、光源１からの発散光束を平行光束３に変換
している。４はビームスプリッター（光分割手段、光分
割部材））であり、平行光束３を２つの平行光束５ａ，
５ｂに分割している。６ａ〜６ｄはミラーである。１１
ａ，１１ｂは夫々凸（正）シリンドリカルレンズ、１２
ａ，１２ｂは夫々凹（負）シリンドリカルレンズであ
る。
【００３７】なお、本実施例で２光束５ａ，５ｂの２つ
の主光線（光束の中心光線）がある平面をＸ−Ｙ平面と
し、この平面上で該２つの主光線から略等距離にある直
線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、
該平面の垂線方向をＺ軸方向とするＸＹＺ座標を設定す
る。
の主光線（光束の中心光線）がある平面をＸ−Ｙ平面と
し、この平面上で該２つの主光線から略等距離にある直
線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、
該平面の垂線方向をＺ軸方向とするＸＹＺ座標を設定す
る。
【００３８】本実施例のシリンドリカルレンズはいずれ
もその母線をＸ−Ｙ平面上にＹ軸に平行に配置してい
る。
もその母線をＸ−Ｙ平面上にＹ軸に平行に配置してい
る。
【００３９】１０ａ，１０ｂは夫々入射面及び射出面が
平面で断面がＹ方向に長辺を有する長方形の電気光学素
子であり、駆動回路３０と共に周波数シフター１０１を
構成している。、７は移動物体（被測定物）であり、速
度Ｖで矢印方向へ移動している。８は集光レンズ、９は
光検出器（検出手段）である。
平面で断面がＹ方向に長辺を有する長方形の電気光学素
子であり、駆動回路３０と共に周波数シフター１０１を
構成している。、７は移動物体（被測定物）であり、速
度Ｖで矢印方向へ移動している。８は集光レンズ、９は
光検出器（検出手段）である。
【００４０】なお、ミラー６ａ〜６ｄ、凸シリンドリカ
ルレンズ１１ａ，１１ｂ、凹シリンドリカルレンズ１２
ａ，１２ｂ、電気光学素子１０ａ，１０ｂ、等は光学手
段の一要素を構成している。
ルレンズ１１ａ，１１ｂ、凹シリンドリカルレンズ１２
ａ，１２ｂ、電気光学素子１０ａ，１０ｂ、等は光学手
段の一要素を構成している。
【００４１】まず本実施例の周波数シフター１０１の構
成及び作用について説明する。図２は周波数シフターの
説明図である。図中、１０は電気光学結晶LiNb03の平板
で構成する電気光学素子である。３１ａ，３１ｂは電気
光学素子１０につけた電極である。
成及び作用について説明する。図２は周波数シフターの
説明図である。図中、１０は電気光学結晶LiNb03の平板
で構成する電気光学素子である。３１ａ，３１ｂは電気
光学素子１０につけた電極である。
【００４２】電気光学結晶とは印加する電界により媒体
の屈折率が変化するもので、例えば、三方晶系3mのLiNb
03やLiTa03、正方晶系42m の(NH4)H2PO4(ADP) 、KH2PO4
(KDP) 等がある。以下にLiNb03を例にとり説明する。
の屈折率が変化するもので、例えば、三方晶系3mのLiNb
03やLiTa03、正方晶系42m の(NH4)H2PO4(ADP) 、KH2PO4
(KDP) 等がある。以下にLiNb03を例にとり説明する。
【００４３】LiNb03（3m）の屈折率楕円体は次式で表さ
れる：
れる：
【００４４】
【数２】 図２に示すようにＺ軸に電界を印加し（E3≠０、E1＝E2
＝０）、Ｘ軸に光の伝搬方向を選ぶと、Ｘ＝０断面内の
屈折率楕円体は次式で表される：
＝０）、Ｘ軸に光の伝搬方向を選ぶと、Ｘ＝０断面内の
屈折率楕円体は次式で表される：
【００４５】
【数３】 ここで、γはポッケルス定数、No、Neはそれぞれ常光
線、異常光線の屈折率である。ne 3 γ33E3≪１より、
（４）式は次の様に簡易化される：
線、異常光線の屈折率である。ne 3 γ33E3≪１より、
（４）式は次の様に簡易化される：
【００４６】
【数４】 Ｚ軸に光束Ｉの偏光方向を選ぶと、電界による屈折率 N
(E3)はＺのみに着目すればよく、
(E3)はＺのみに着目すればよく、
【００４７】
【数５】 となる。LiNb03の厚みをｄとすると電圧 V＝E3ｄであ
り、長さa のLiNb03透過後の電圧の違いに対する光の位
相差Г(V) は、光束Ｉの波長をλとすると次式で表され
る：
り、長さa のLiNb03透過後の電圧の違いに対する光の位
相差Г(V) は、光束Ｉの波長をλとすると次式で表され
る：
【００４８】
【数６】 よって単位時間あたりの変化電圧Ｖを一定にすると、Li
Nb03透過後の光は単位時間あたりの位相変化量が一定と
なる。つまり、周波数シフターとなる。
Nb03透過後の光は単位時間あたりの位相変化量が一定と
なる。つまり、周波数シフターとなる。
【００４９】現実には、電圧を常に一定に変化させると
電圧が無限大になるために、図３に示す様な鋸歯波（セ
ロダイン）駆動を行う。その際、立ち下がり部で光位相
が非連続にならない様に一つの電圧振幅が光位相２πに
相当する値で駆動させる。
電圧が無限大になるために、図３に示す様な鋸歯波（セ
ロダイン）駆動を行う。その際、立ち下がり部で光位相
が非連続にならない様に一つの電圧振幅が光位相２πに
相当する値で駆動させる。
【００５０】例えば、光束Ｉの波長λ＝780nm ，LiNb03
の電気光学素子の厚さｄ＝1mm 、長さａ＝20mmとすると
電圧振幅が光位相２πに相当する値はＶ＝230Vとなり、
セロダイン周波数＝fRとすると、光束ＩはfRだけ周波数
シフトする。
の電気光学素子の厚さｄ＝1mm 、長さａ＝20mmとすると
電圧振幅が光位相２πに相当する値はＶ＝230Vとなり、
セロダイン周波数＝fRとすると、光束ＩはfRだけ周波数
シフトする。
【００５１】以上が本実施例の周波数シフターの作用で
ある。
ある。
【００５２】次に本実施例の作用を説明する。図１にお
いてレーザーダイオード１から出射したレーザー光は、
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によって光束５ａと光束５ｂに分割す
る。
いてレーザーダイオード１から出射したレーザー光は、
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によって光束５ａと光束５ｂに分割す
る。
【００５３】光束５ａ（５ｂ）はミラー６ａ、（６ｂ）
で反射したのち、共にＺ軸方向に偏光方向を持つ光束で
凸（正）シリンドリカルレンズ１１ａ（１１ｂ）と凹
（負）シリンドリカルレンズ１２ａ（１２ｂ）を通過す
る。この時光束は凸シリンドリカルレンズ１１ａ（１１
ｂ）によってＺ方向のみに屈折作用を受け、Ｚ方向の直
径は縮小する。そして凹シリンドリカルレンズ１２ａ
（１２ｂ）によって光束はＺ方向に光束径が圧縮された
扁平な略平行な光束５ｃ（５ｄ）となって電気光学素子
１０ａ（１０ｂ）に入射する。
で反射したのち、共にＺ軸方向に偏光方向を持つ光束で
凸（正）シリンドリカルレンズ１１ａ（１１ｂ）と凹
（負）シリンドリカルレンズ１２ａ（１２ｂ）を通過す
る。この時光束は凸シリンドリカルレンズ１１ａ（１１
ｂ）によってＺ方向のみに屈折作用を受け、Ｚ方向の直
径は縮小する。そして凹シリンドリカルレンズ１２ａ
（１２ｂ）によって光束はＺ方向に光束径が圧縮された
扁平な略平行な光束５ｃ（５ｄ）となって電気光学素子
１０ａ（１０ｂ）に入射する。
【００５４】２つの光束５ｃ，５ｄは夫々電気光学素子
１０ａ、１０ｂを通過する際に周波数シフトを受け、電
気光学素子１０ａ、１０ｂを出射した光束はミラー６
ｃ，６ｄで反射されて、移動物体７を入射角θで２光束
照射する。そして移動物体７の２光束照射された部分か
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。
１０ａ、１０ｂを通過する際に周波数シフトを受け、電
気光学素子１０ａ、１０ｂを出射した光束はミラー６
ｃ，６ｄで反射されて、移動物体７を入射角θで２光束
照射する。そして移動物体７の２光束照射された部分か
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。
【００５５】なお、凸シリンドリカルレンズ１１ａ（１
１ｂ）は光束５ａ（５ｂ）のＺ方向の直径を縮小して電
気光学素子１０ａ（１０ｂ）に入射させる光束縮小手段
の一要素を構成している。
１ｂ）は光束５ａ（５ｂ）のＺ方向の直径を縮小して電
気光学素子１０ａ（１０ｂ）に入射させる光束縮小手段
の一要素を構成している。
【００５６】また、凸シリンドリカルレンズ１１ａ，１
１ｂ及び凹シリンドリカルレンズ１２ａ，１２ｂは移動
物体の移動方向（Ｙ方向）とそれと直交する方向（Ｚ方
向）とで屈折力の異なる光学部材である。
１ｂ及び凹シリンドリカルレンズ１２ａ，１２ｂは移動
物体の移動方向（Ｙ方向）とそれと直交する方向（Ｚ方
向）とで屈折力の異なる光学部材である。
【００５７】式（７）から判るようにLiNb03の厚さｄを
1/n に出来れば、セロダイン駆動する電圧Ｖを1/n とし
ても同量の光の位相差Γ(V) が得られることになり、電
気光学素子１０ａ，１０ｂへの印加電圧は低電圧で済
み、駆動回路３０は簡易なものとなる。
1/n に出来れば、セロダイン駆動する電圧Ｖを1/n とし
ても同量の光の位相差Γ(V) が得られることになり、電
気光学素子１０ａ，１０ｂへの印加電圧は低電圧で済
み、駆動回路３０は簡易なものとなる。
【００５８】本実施例の場合、コリメーターレンズ２の
NAを大きくしてレーザーダイオード１が放射するレーザ
ー光を取り込む立体角を大きくして、平行光束３や光束
５ａ，５ｂの光束径を大きくしても、光束縮小手段によ
って該光束が電気光学素子１０ａ，１０ｂに入射すると
きにはＺ方向に薄い光束とし、凹シリンドリカルレンズ
１２ａ，１２ｂによってＸ−Ｚ面内で略平行な光束とし
て電気光学素子１０ａ，１０ｂに入射している。従って
薄い電気光学素子１０ａ，１０ｂでも光の蹴られが無
く、より低い印加電圧でもって従来の厚い電気光学素子
をより高電圧で駆動する場合と同じ光位相差を得ること
が出来、従って簡易な構成の駆動回路でもってS/N 比の
高い高感度、高精度のレーザードップラー速度計を達成
している。
NAを大きくしてレーザーダイオード１が放射するレーザ
ー光を取り込む立体角を大きくして、平行光束３や光束
５ａ，５ｂの光束径を大きくしても、光束縮小手段によ
って該光束が電気光学素子１０ａ，１０ｂに入射すると
きにはＺ方向に薄い光束とし、凹シリンドリカルレンズ
１２ａ，１２ｂによってＸ−Ｚ面内で略平行な光束とし
て電気光学素子１０ａ，１０ｂに入射している。従って
薄い電気光学素子１０ａ，１０ｂでも光の蹴られが無
く、より低い印加電圧でもって従来の厚い電気光学素子
をより高電圧で駆動する場合と同じ光位相差を得ること
が出来、従って簡易な構成の駆動回路でもってS/N 比の
高い高感度、高精度のレーザードップラー速度計を達成
している。
【００５９】図４は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は側面図である。
図中、１は光源（光源手段）であり、レーザーダイオー
ドより構成している。２はコリメーターレンズ、２０は
回折格子（光分割手段、光分割部材）であり、格子ピッ
チはｐであり、格子配列方向をＺ軸方向に向けて設置し
ている。２１は球面より成る第１の正レンズ（凸レン
ズ）である。２２は負の屈折力を有する第１のシリンド
リカルレンズである。
る。図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は側面図である。
図中、１は光源（光源手段）であり、レーザーダイオー
ドより構成している。２はコリメーターレンズ、２０は
回折格子（光分割手段、光分割部材）であり、格子ピッ
チはｐであり、格子配列方向をＺ軸方向に向けて設置し
ている。２１は球面より成る第１の正レンズ（凸レン
ズ）である。２２は負の屈折力を有する第１のシリンド
リカルレンズである。
【００６０】なお、本実施例でも光分割手段で分割され
た２光束の２つの主光線（光束の中心光線）がある平面
をＸ−Ｙ平面とし、この平面上で該２つの主光線から略
等距離にある直線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方
向をＹ軸方向、該平面の垂線方向をＺ軸方向とするＸＹ
Ｚ座標を設定する。
た２光束の２つの主光線（光束の中心光線）がある平面
をＸ−Ｙ平面とし、この平面上で該２つの主光線から略
等距離にある直線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方
向をＹ軸方向、該平面の垂線方向をＺ軸方向とするＸＹ
Ｚ座標を設定する。
【００６１】第１のシリンドリカルレンズはその母線を
Ｘ−Ｙ平面上に且つＹ軸と平行に配置している。
Ｘ−Ｙ平面上に且つＹ軸と平行に配置している。
【００６２】１０ａ，１０ｂは夫々入射面及び射出面が
平面で断面がＹ方向に長辺を有する長方形の電気光学素
子であり、不図示の駆動回路と共に周波数シフター１０
２を構成している。２３は球面より成る第２の正レンズ
（凸レンズ）、７は移動物体であり、速度Ｖで矢印方向
へ移動している。なお、本実施例には不図示の集光レン
ズ、光検出器（検出手段）があり、それらは実施例１と
同様に配置している。
平面で断面がＹ方向に長辺を有する長方形の電気光学素
子であり、不図示の駆動回路と共に周波数シフター１０
２を構成している。２３は球面より成る第２の正レンズ
（凸レンズ）、７は移動物体であり、速度Ｖで矢印方向
へ移動している。なお、本実施例には不図示の集光レン
ズ、光検出器（検出手段）があり、それらは実施例１と
同様に配置している。
【００６３】なお、第１の正レンズ２１、第１のシリン
ドリカルレンズ２２、電気光学素子１０ａ，１０ｂ、第
２の正レンズ２３等は光学手段の一要素を構成してい
る。
ドリカルレンズ２２、電気光学素子１０ａ，１０ｂ、第
２の正レンズ２３等は光学手段の一要素を構成してい
る。
【００６４】本実施例の作用を説明する。レーザーダイ
オード１から出射したレーザー光はＺ軸方向の直線偏光
となるように構成されている。この光束はコリメーター
レンズ２によって平行光束３となる。平行光束３は回折
格子２０によって光束５ａ，光束５ｂの２つの光束に回
折角θ’で分割される。このときの回折角θ’は： ｐ・sin θ’＝λ なる関係がある。
オード１から出射したレーザー光はＺ軸方向の直線偏光
となるように構成されている。この光束はコリメーター
レンズ２によって平行光束３となる。平行光束３は回折
格子２０によって光束５ａ，光束５ｂの２つの光束に回
折角θ’で分割される。このときの回折角θ’は： ｐ・sin θ’＝λ なる関係がある。
【００６５】光束５ａ，５ｂは第１の正レンズ２１を透
過して収束光束５ｃ，５ｄとなって第１のシリンドリカ
ルレンズ２２に入射し、ここでＸ−Ｚ面内で略平行な光
束と変わり、Ｘ−Ｙ面内では収束光束のままの光束５
ｅ，５ｆで電気光学素子１０ａ，１０ｂへ入射する。電
気光学素子１０ａ，１０ｂから出射した光束は第２の正
レンズ２３で屈折され、Ｘ−Ｙ平面内ではそれぞれ平行
な光束、Ｘ−Ｚ平面内では略被測定物７の近傍に結像す
る光束５ｇ，５ｈとなって速度Ｖで移動している被測定
物７を入射角θで２光束照射する。
過して収束光束５ｃ，５ｄとなって第１のシリンドリカ
ルレンズ２２に入射し、ここでＸ−Ｚ面内で略平行な光
束と変わり、Ｘ−Ｙ面内では収束光束のままの光束５
ｅ，５ｆで電気光学素子１０ａ，１０ｂへ入射する。電
気光学素子１０ａ，１０ｂから出射した光束は第２の正
レンズ２３で屈折され、Ｘ−Ｙ平面内ではそれぞれ平行
な光束、Ｘ−Ｚ平面内では略被測定物７の近傍に結像す
る光束５ｇ，５ｈとなって速度Ｖで移動している被測定
物７を入射角θで２光束照射する。
【００６６】なお、第１の正レンズ２１は光束縮小手段
の一要素を構成している。又、第１のシリンドリカルレ
ンズ２２はＹ方向とＺ方向で屈折力の異なる光学部材で
ある。
の一要素を構成している。又、第１のシリンドリカルレ
ンズ２２はＹ方向とＺ方向で屈折力の異なる光学部材で
ある。
【００６７】図５は本実施例の周波数シフター１０２の
説明図である。図中、３１ａ、３１ｂは電極である。電
気光学素子１０ａ，１０ｂはLiNb03で構成し、夫々結晶
軸の方向を上下逆方向にして配置している。
説明図である。図中、３１ａ、３１ｂは電極である。電
気光学素子１０ａ，１０ｂはLiNb03で構成し、夫々結晶
軸の方向を上下逆方向にして配置している。
【００６８】図の構成において、電気光学素子１０ａ，
１０ｂの長さａ＝20mmに設定すると、λ＝685nm のレー
ザー光の位相を２πずらすためにはLiNb03の電気光学素
子１０ａ，１０ｂの厚さｄ＝2mm の場合には印加電圧は
240Volt を要し、厚さｄ＝1mm の場合には印加電圧は12
0Volt で済む。
１０ｂの長さａ＝20mmに設定すると、λ＝685nm のレー
ザー光の位相を２πずらすためにはLiNb03の電気光学素
子１０ａ，１０ｂの厚さｄ＝2mm の場合には印加電圧は
240Volt を要し、厚さｄ＝1mm の場合には印加電圧は12
0Volt で済む。
【００６９】本実施例の場合、コリメーターレンズ２の
NAを大きくしてレーザーダイオード１が放射するレーザ
ー光を取り込む立体角を大きくして、平行光束３の光束
径を大きくしても、該光束が電気光学素子１０ａ，１０
ｂに入射するときにはＺ方向に薄く、平行な光束として
いるので薄い電気光学素子１０ａ，１０ｂでも光のけら
れが無く、従ってより低い印加電圧でもって従来の厚い
電気光学素子をより高電圧で駆動する場合と同じ光位相
差を得ることが出来る。
NAを大きくしてレーザーダイオード１が放射するレーザ
ー光を取り込む立体角を大きくして、平行光束３の光束
径を大きくしても、該光束が電気光学素子１０ａ，１０
ｂに入射するときにはＺ方向に薄く、平行な光束として
いるので薄い電気光学素子１０ａ，１０ｂでも光のけら
れが無く、従ってより低い印加電圧でもって従来の厚い
電気光学素子をより高電圧で駆動する場合と同じ光位相
差を得ることが出来る。
【００７０】又、第２の正レンズ２３より出射する光束
５ｇ，５ｈは集平行光となって、測定部分を扁平率の大
きい楕円で照射している。従って、速度検出方向（Ｙ方
向）の光線径は大きく、Ｚ方向の照射径は小さいので光
検出器の検出面ではＺ方向のスペックル径が大きくなっ
てスペックルの数が少なくなり、ドップラー信号のレベ
ルが大きくなり信号のS/N 比が向上する。従って簡易な
構成の駆動回路でもってS/N 比の高い高感度、高精度の
レーザードップラー速度計を達成している。
５ｇ，５ｈは集平行光となって、測定部分を扁平率の大
きい楕円で照射している。従って、速度検出方向（Ｙ方
向）の光線径は大きく、Ｚ方向の照射径は小さいので光
検出器の検出面ではＺ方向のスペックル径が大きくなっ
てスペックルの数が少なくなり、ドップラー信号のレベ
ルが大きくなり信号のS/N 比が向上する。従って簡易な
構成の駆動回路でもってS/N 比の高い高感度、高精度の
レーザードップラー速度計を達成している。
【００７１】図６は本発明の実施例３の要部概略図であ
る。図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は側面図である。
本実施例が実施例２と異なる点は電気光学素子１０ａ，
１０ｂの後ろに負の屈折力を持つ第２のシリンドリカル
レンズ２４を追加した点のみでありその他の構成は同じ
である。
る。図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は側面図である。
本実施例が実施例２と異なる点は電気光学素子１０ａ，
１０ｂの後ろに負の屈折力を持つ第２のシリンドリカル
レンズ２４を追加した点のみでありその他の構成は同じ
である。
【００７２】なお、本実施例でも光分割手段で分割され
た２光束の２つの主光線（光束の中心光線）がある平面
をＸ−Ｙ平面とし、この平面上で該２つの主光線から略
等距離にある直線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方
向をＹ軸方向、該平面の垂線方向をＺ軸方向とするＸＹ
Ｚ座標を設定する。
た２光束の２つの主光線（光束の中心光線）がある平面
をＸ−Ｙ平面とし、この平面上で該２つの主光線から略
等距離にある直線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する方
向をＹ軸方向、該平面の垂線方向をＺ軸方向とするＸＹ
Ｚ座標を設定する。
【００７３】なお、第２のシリンドリカルレンズ２４の
母線はＸ−Ｙ平面上に且つＹ軸と平行に配置している。
母線はＸ−Ｙ平面上に且つＹ軸と平行に配置している。
【００７４】本実施例の場合、第１の正レンズ２１、第
１のシリンドリカルレンズ２２、電気光学素子１０ａ，
１０ｂ、第２のシリンドリカルレンズ２４、第２の正レ
ンズ２３等は光学手段の一要素を構成している。
１のシリンドリカルレンズ２２、電気光学素子１０ａ，
１０ｂ、第２のシリンドリカルレンズ２４、第２の正レ
ンズ２３等は光学手段の一要素を構成している。
【００７５】本実施例の作用を説明する。電気光学素子
１０ａ，１０ｂから出射した光束５ｅ，５ｆは第２のシ
リンドリカルレンズ２４によりＸ−Ｚ面内では発散する
光束５ｇ，５ｈとなり、次いで第２の正レンズ２３で屈
折され、Ｘ−Ｙ平面内では平行光束、Ｘ−Ｚ平面内では
所定の拡がりを有する光束５ｉ，５ｊとなって移動物体
７を入射角θで２光束照射する。なお、ここで云う”所
定の拡がり”とは”拡散”、”収束”のいずれも含んで
いる。
１０ａ，１０ｂから出射した光束５ｅ，５ｆは第２のシ
リンドリカルレンズ２４によりＸ−Ｚ面内では発散する
光束５ｇ，５ｈとなり、次いで第２の正レンズ２３で屈
折され、Ｘ−Ｙ平面内では平行光束、Ｘ−Ｚ平面内では
所定の拡がりを有する光束５ｉ，５ｊとなって移動物体
７を入射角θで２光束照射する。なお、ここで云う”所
定の拡がり”とは”拡散”、”収束”のいずれも含んで
いる。
【００７６】なお、正レンズ２１は光束縮小手段の一要
素を構成しており、第１のシリンドリカルレンズ２２、
第２のシリンドリカルレンズ２４はＹ方向とＺ方向で屈
折力の異なる光学部材である。
素を構成しており、第１のシリンドリカルレンズ２２、
第２のシリンドリカルレンズ２４はＹ方向とＺ方向で屈
折力の異なる光学部材である。
【００７７】本実施例の場合、実施例１と同様な効果が
得られると共に照射ビーム径を太くしたので、バタつき
のある移動物体や糸等の細い移動物体でも容易に測定可
能領域に導入できる効果がある。
得られると共に照射ビーム径を太くしたので、バタつき
のある移動物体や糸等の細い移動物体でも容易に測定可
能領域に導入できる効果がある。
【００７８】図７は本発明の実施例４の要部概略図であ
る。図７（Ａ）は平面図、図７（Ｂ）は側面図の一部で
ある。本実施例が実施例１と異なる点は凹シリンドリカ
ルレンズ１２ａ，１２ｂが無く、その替わりに電気光学
素子１０ｃ，１０ｄの光束入射面を凹シリンドリカル面
２５とした点であり、その他の構成は同じである。又、
ＸＹＺ軸方向の設定も実施例１と同じである。なお、凹
シリンドリカル面２５の母線はＸ−Ｙ平面上にＹ軸に平
行に配置している。
る。図７（Ａ）は平面図、図７（Ｂ）は側面図の一部で
ある。本実施例が実施例１と異なる点は凹シリンドリカ
ルレンズ１２ａ，１２ｂが無く、その替わりに電気光学
素子１０ｃ，１０ｄの光束入射面を凹シリンドリカル面
２５とした点であり、その他の構成は同じである。又、
ＸＹＺ軸方向の設定も実施例１と同じである。なお、凹
シリンドリカル面２５の母線はＸ−Ｙ平面上にＹ軸に平
行に配置している。
【００７９】本実施例の場合、ミラー６ａ〜６ｄ、凸シ
リンドリカルレンズ１１ａ，１１ｂ、電気光学素子１０
ｃ，１０ｄ等は光学手段の一要素を構成している。
リンドリカルレンズ１１ａ，１１ｂ、電気光学素子１０
ｃ，１０ｄ等は光学手段の一要素を構成している。
【００８０】本実施例の作用について説明する。２光束
５ａ，５ｂはミラー６ａ，６ｂで反射された後、凸
（正）シリンドリカルレンズ１１ａ，１１ｂによりＺ方
向に収束する光束５ｃ，５ｄとなって電気光学素子１０
ｃ，１０ｄに入射する。２つの光束５ｃ，５ｄは凹シリ
ンドリカル面２５を透過して夫々Ｚ方向には略平行な光
束５ｅ，５ｆとなって電気光学素子１０ｃ，１０ｄを通
過する。以後の作用は実施例１と同じである。
５ａ，５ｂはミラー６ａ，６ｂで反射された後、凸
（正）シリンドリカルレンズ１１ａ，１１ｂによりＺ方
向に収束する光束５ｃ，５ｄとなって電気光学素子１０
ｃ，１０ｄに入射する。２つの光束５ｃ，５ｄは凹シリ
ンドリカル面２５を透過して夫々Ｚ方向には略平行な光
束５ｅ，５ｆとなって電気光学素子１０ｃ，１０ｄを通
過する。以後の作用は実施例１と同じである。
【００８１】本実施例の場合、凸シリンドリカルレンズ
１１ａ，１１ｂは光束縮小手段の一要素を構成してお
り、又、Ｙ方向とＺ方向で屈折力の異なる光学部材であ
る。
１１ａ，１１ｂは光束縮小手段の一要素を構成してお
り、又、Ｙ方向とＺ方向で屈折力の異なる光学部材であ
る。
【００８２】本実施例は実施例１と同じ効果が得られ、
その上に実施例１に比べて光学要素を減少しているの
で、製造コスト、反射面による光量のロスを減少でき
る。
その上に実施例１に比べて光学要素を減少しているの
で、製造コスト、反射面による光量のロスを減少でき
る。
【００８３】図８は本発明の実施例５の要部概略図であ
る。図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は側面図である。
本実施例が実施例２と異なる点は第１のシリンドリカル
レンズ２２が無く、その替わりに電気光学素子１０ｃ，
１０ｄの光束入射面を凹シリンドリカル面２５とした点
であり、その他の構成は同じである。又、ＸＹＺ軸方向
の設定も実施例２と同じである。なお、凹シリンドリカ
ル面２５の母線はＸ−Ｙ平面上にＹ軸に平行に配置して
いる。
る。図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は側面図である。
本実施例が実施例２と異なる点は第１のシリンドリカル
レンズ２２が無く、その替わりに電気光学素子１０ｃ，
１０ｄの光束入射面を凹シリンドリカル面２５とした点
であり、その他の構成は同じである。又、ＸＹＺ軸方向
の設定も実施例２と同じである。なお、凹シリンドリカ
ル面２５の母線はＸ−Ｙ平面上にＹ軸に平行に配置して
いる。
【００８４】なお、第１の正レンズ２１、電気光学素子
１０ｃ，１０ｄ、第２の正レンズ２３等は光学手段の一
要素を構成している。
１０ｃ，１０ｄ、第２の正レンズ２３等は光学手段の一
要素を構成している。
【００８５】本実施例の作用について説明する。２光束
５ａ，５ｂは第１の正レンズ２１を透過して収束光束５
ｃ，５ｄとなって電気光学素子１０ｃ，１０ｄに入射す
る。その際、２光束は凹シリンドリカル面２５によって
Ｘ−Ｚ面内では略平行光と変わり、Ｘ−Ｙ面内では収束
光のままの光束５ｅ，５ｆとなって電気光学素子１０
ｃ，１０ｄを通過する。
５ａ，５ｂは第１の正レンズ２１を透過して収束光束５
ｃ，５ｄとなって電気光学素子１０ｃ，１０ｄに入射す
る。その際、２光束は凹シリンドリカル面２５によって
Ｘ−Ｚ面内では略平行光と変わり、Ｘ−Ｙ面内では収束
光のままの光束５ｅ，５ｆとなって電気光学素子１０
ｃ，１０ｄを通過する。
【００８６】以後の作用は実施例２と同じである。
【００８７】なお、第１の正レンズ２１は光束縮小手段
の一要素を構成しており、又、電気光学素子１０ｃ，１
０ｄはＹ方向とＺ方向で屈折力の異なる光学部材であ
る。
の一要素を構成しており、又、電気光学素子１０ｃ，１
０ｄはＹ方向とＺ方向で屈折力の異なる光学部材であ
る。
【００８８】本実施例は実施例２と同じ効果が得られ、
その上に実施例２に比べて光学要素を減少しているの
で、製造コスト、反射面による光量のロスを減少でき
る。
その上に実施例２に比べて光学要素を減少しているの
で、製造コスト、反射面による光量のロスを減少でき
る。
【００８９】図９は本発明の実施例６の要部概略図であ
る。図９（Ａ）は平面図、図９（Ｂ）は側面図である。
本実施例が実施例３と異なる点は第１のシリンドリカル
レンズ２２及び第２のシリンドリカルレンズ２４が無
く、その替わりに電気光学素子１０ｅ，１０ｆの光束入
射面及び光束出射面を夫々凹シリンドリカル面２５及び
２６とした点であり、その他の構成は同じである。又、
ＸＹＺ軸方向の設定も実施例３と同じである。なお、凹
シリンドリカル面２５、２６の母線はＸ−Ｙ平面上にＹ
軸に平行に配置している。
る。図９（Ａ）は平面図、図９（Ｂ）は側面図である。
本実施例が実施例３と異なる点は第１のシリンドリカル
レンズ２２及び第２のシリンドリカルレンズ２４が無
く、その替わりに電気光学素子１０ｅ，１０ｆの光束入
射面及び光束出射面を夫々凹シリンドリカル面２５及び
２６とした点であり、その他の構成は同じである。又、
ＸＹＺ軸方向の設定も実施例３と同じである。なお、凹
シリンドリカル面２５、２６の母線はＸ−Ｙ平面上にＹ
軸に平行に配置している。
【００９０】本実施例の場合、第１の正レンズ２１、電
気光学素子１０ｅ，１０ｆ、第２の正レンズ２３等は光
学手段の一要素を構成している。
気光学素子１０ｅ，１０ｆ、第２の正レンズ２３等は光
学手段の一要素を構成している。
【００９１】本実施例の作用を説明する。分割された２
光束５ａ，５ｂは第１の正レンズ２１を透過して収束光
束５ｃ，５ｄとなって電気光学素子１０ｅ，１０ｆに入
射する。その際、２光束は凹シリンドリカル面２５によ
ってＸ−Ｚ面内では略平行な光束と変わり、Ｘ−Ｙ面内
では収束光束のままの光束５ｅ，５ｆとなって電気光学
素子１０ｅ，１０ｆを通過する。そして凹シリンドリカ
ル面２６から出射する際、ここでＸ−Ｚ面内で発散する
光束５ｇ，５ｈと変わり、第２の正レンズ２３で屈折さ
れ、Ｘ−Ｙ平面内では平行光束、Ｘ−Ｚ平面内では所定
の拡がりを有する光束５ｉ，５ｊとなって移動物体７を
入射角θで２光束照射する。
光束５ａ，５ｂは第１の正レンズ２１を透過して収束光
束５ｃ，５ｄとなって電気光学素子１０ｅ，１０ｆに入
射する。その際、２光束は凹シリンドリカル面２５によ
ってＸ−Ｚ面内では略平行な光束と変わり、Ｘ−Ｙ面内
では収束光束のままの光束５ｅ，５ｆとなって電気光学
素子１０ｅ，１０ｆを通過する。そして凹シリンドリカ
ル面２６から出射する際、ここでＸ−Ｚ面内で発散する
光束５ｇ，５ｈと変わり、第２の正レンズ２３で屈折さ
れ、Ｘ−Ｙ平面内では平行光束、Ｘ−Ｚ平面内では所定
の拡がりを有する光束５ｉ，５ｊとなって移動物体７を
入射角θで２光束照射する。
【００９２】なお、正レンズ２１は光束縮小手段の一要
素を構成しており、電気光学素子１０ｅ，１０ｆはＹ方
向とＺ方向で屈折力の異なる光学部材である。
素を構成しており、電気光学素子１０ｅ，１０ｆはＹ方
向とＺ方向で屈折力の異なる光学部材である。
【００９３】本実施例は実施例３と同じ効果が得られ、
その上に実施例３に比べて光学要素を減少しているの
で、製造コスト、反射面による光量のロスを減少でき
る。
その上に実施例３に比べて光学要素を減少しているの
で、製造コスト、反射面による光量のロスを減少でき
る。
【００９４】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、電気光学素
子の厚さを従来のものより薄くして、電気光学素子の駆
動回路を簡易なものとしながら、従来のものより高感
度、高精度の速度情報が得られる変位情報検出装置を達
成している。
子の厚さを従来のものより薄くして、電気光学素子の駆
動回路を簡易なものとしながら、従来のものより高感
度、高精度の速度情報が得られる変位情報検出装置を達
成している。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図 （Ａ）平面図 （Ｂ）側面図の一部
【図２】 電気光学結晶による周波数シフターの説明図
【図３】 セロダイン駆動説明図
【図４】 本発明の実施例２の要部概略図 （Ａ）平面図 （Ｂ）側面図
【図５】 実施例２の周波数シフター
【図６】 本発明の実施例３の要部概略図 （Ａ）平面図 （Ｂ）側面図
【図７】 本発明の実施例４の要部概略図 （Ａ）平面図 （Ｂ）側面図の一部
【図８】 本発明の実施例５の要部概略図 （Ａ）平面図 （Ｂ）側面図
【図９】 本発明の実施例６の要部概略図 （Ａ）平面図 （Ｂ）側面図
【図１０】 従来のレーザードップラー速度計
【図１１】 従来の周波数シフターを用いたレーザード
ップラー速度計
ップラー速度計
【図１２】 従来の周波数シフターを用いたレーザード
ップラー速度計
ップラー速度計
【図１３】 照射ビームの径とスペックルパターンの径
の説明図
の説明図
【図１４】 照射ビームの径と位置ズレ許容量の関係説
明図
明図
１ 光源（レ−ザ−ダイオード） ２ コリメ−タ−レンズ ４ ビ−ムスプリッタ− ５ 光束 ６ ミラ− ７ 移動物体（被測定物） ８ 集光レンズ ９ 光検出器 １０ 電気光学素子 １１ 凸シリンドリカルレンズ １２ 凹シリンドリカルレンズ １５ レンズ ２０ 回折格子 ２１ 第１の正レンズ（凸レンズ） ２２ 第１のシリンドリカルレンズ ２３ 第２の正レンズ（凸レンズ） ２４ 第２のシリンドリカルレンズ ２５、２６ 凹シリンドリカル面 ３０ 駆動回路 ３１ 電極 １００、１０１、１０２、１０３、１０４ 周波数シ
フター
フター
Claims (12)
- 【請求項１】 光源からの光束を光分割手段で分割して
得た２光束を、光束縮小手段を介して電気光学素子を透
過させた後、移動物体に交差して照射し、該移動物体か
らの散乱光の周波数偏移を光検出器で検知し、検知され
た信号に基づいて該移動物体の変位情報を検出する変位
情報検出装置であって、 該２光束の主光線がある平面上で、該２つの主光線から
略等距離にある直線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する
方向をＹ軸方向、該平面の垂線方向をＺ軸方向とすると
き、 該光束縮小手段は該２光束のＺ方向の直径を縮小してお
り、該２光束はＸ−Ｚ面内において夫々略平行な光束で
該電気光学素子を通過することを特徴とする変位情報検
出装置。 - 【請求項２】 前記光束縮小手段はＸ−Ｚ面内において
正の屈折力を有する正シリンドリカルレンズであって、 前記２光束は該正シリンドリカルレンズを通過した後、
Ｘ−Ｚ面内において負の屈折力を有する負シリンドリカ
ルレンズによってＸ−Ｚ面内において夫々略平行な光束
となり、前記電気光学素子の平面より成る入射面へ入射
することを特徴とする請求項１の変位情報検出装置。 - 【請求項３】 前記電気光学素子の入射面はＸ−Ｚ面内
のみに屈折力を有するシリンドリカル面で構成され、前
記光束縮小手段はＸ−Ｚ面内において正の屈折力を有す
る正シリンドリカルレンズであって、 前記２光束は該正シリンドリカルレンズを通過した後、
前記電気光学素子の入射面によってＸ−Ｚ面内において
夫々略平行な光束となることを特徴とする請求項１の変
位情報検出装置。 - 【請求項４】 前記光束縮小手段は球面より成る第１の
正レンズであり、 前記２光束は該第１の正レンズを通過した後、Ｘ−Ｚ面
内で負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズに
よってＸ−Ｚ面内で夫々略平行光束となり、前記電気光
学素子の平面より成る入射面へ入射することを特徴とす
る請求項１の変位情報検出装置。 - 【請求項５】 前記電気光学素子の入射面はＸ−Ｚ面内
で負の屈折力を有するシリンドリカル面で構成され、前
記光束縮小手段は球面より成る第１の正レンズであり、
前記２光束は該第１の正レンズを通過した後、該電気光
学素子の入射面によってＸ−Ｚ面内において夫々略平行
な光束となることを特徴とする請求項１の変位情報検出
装置。 - 【請求項６】 球面より成る第２の正レンズを有し、該
第２の正レンズは前記電気光学素子より射出する２光束
を夫々屈折させ、Ｘ−Ｙ面内では平行光束で、Ｘ−Ｚ面
内では前記移動物体近傍に略結像する光束で該移動物体
を照射することを特徴とする請求項４又は５の変位情報
検出装置。 - 【請求項７】 Ｘ−Ｚ面内のみに屈折力を有する第２の
シリンドリカルレンズと、球面より成る第２の正レンズ
を有し、前記電気光学素子より射出する２光束は該第２
のシリンドリカルレンズによって夫々Ｘ−Ｚ面内で発散
する光束となり、 球面より成る第２の正レンズによって夫々屈折して、Ｘ
−Ｙ面内では平行光束で、Ｘ−Ｚ面内では所定の拡がり
を有する光束として前記移動物体を照射することを特徴
とする請求項４又は５の変位情報検出装置。 - 【請求項８】 前記電気光学素子の射出面はＸ−Ｚ面内
のみに屈折力を有するシリンドリカル面であり、 前記２光束は該射出面によってＸ−Ｚ面内で発散する光
束として出射し、球面より成る第２の正レンズによって
夫々屈折してＸ−Ｙ面内では平行光束で、Ｘ−Ｚ面内で
は所定の拡がりを有する光束として前記移動物体を照射
することを特徴とする請求項４又は５の変位情報検出装
置。 - 【請求項９】 光源からの光束を光分割手段で分割して
得た２光束を、光学手段を介して移動物体に交差して照
射し、該移動物体からの散乱光の周波数偏移を光検出器
で検知し、検知された信号に基づいて該移動物体の変位
情報を検出する変位情報検出装置であって、 該２光束の主光線がある平面上で、該２つの主光線から
略等距離にある直線をＸ軸、該平面上でＸ軸と直交する
方向をＹ軸方向、該平面の垂線方向をＺ軸方向とすると
き、 該光学手段は電気光学素子とＹ方向とＺ方向とで互いに
屈折力の異なる光学部材とを有していることを特徴とす
る変位情報検出装置。 - 【請求項１０】 前記光学手段は前記光分割手段で分割
して得た２光束の断面の扁平率を変化させる光学部材を
有していることを特徴とする請求項９の変位情報検出装
置。 - 【請求項１１】 光源手段からの光束を２つの光束に分
割する光分割部材、該２つの光束を光学手段を介して移
動物体に入射させ、該移動物体からの散乱光の周波数の
偏移を有する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、
該光分割部材で分割した２光束の光束断面形状を調整す
る該移動物体の移動方向と、それと直交方向とで屈折力
の異なる光学部材、そして該２つの光束間に周波数差を
付与する周波数シフター、とを有していることを特徴と
する変位情報検出装置。 - 【請求項１２】 前記周波数シフターは電気光学素子を
有し、該電気光学素子の断面形状は前記移動物体の移動
方向に長辺を有する長方形であり、前記光学部材は該移
動物体の移動方向に直交する面内で屈折力を有するシリ
ンドリカルレンズと球面レンズとを有し、 前記２光束を該電気光学素子内を該移動方向に直交する
平面内で略平行光束となるように通過させていると共に
該移動物体への入射光束の断面が該移動方向に長軸を有
する長円となり又は該移動方向に焦線を結ぶようにして
該移動物体に入射させていることを特徴とする請求項１
１の変位情報検出装置。
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|---|---|---|---|---|
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| DE10342383A1 (de) * | 2003-09-13 | 2005-05-25 | Saurer Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Bestimmen der Geschwindigkeit eines laufenden Fadens |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009085954A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Gebr Loepfe Ag | 糸速度依存パラメータ測定方法 |
| WO2023112628A1 (ja) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | 株式会社デンソー | レーザレーダ装置 |
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