JPH0843413A - Speedometer - Google Patents

Speedometer

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Publication number
JPH0843413A
JPH0843413A JP19906194A JP19906194A JPH0843413A JP H0843413 A JPH0843413 A JP H0843413A JP 19906194 A JP19906194 A JP 19906194A JP 19906194 A JP19906194 A JP 19906194A JP H0843413 A JPH0843413 A JP H0843413A
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JP
Japan
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moving object
optical member
light
speed
detection
Prior art date
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Pending
Application number
JP19906194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Kato
成樹 加藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH0843413A publication Critical patent/JPH0843413A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a speedometer capable if carrying out highly-accurate detection of speed information on an moving object by utilizing a Doppler effect. CONSTITUTION:A light flux from a light source 1 provided in a case body is cast on a moving object through an optical member fitted removably to the case body. The light flux based on the deviation of frequencies of a scattered light from the moving object 7 is detected by a detecting means provided in the case body. On the occasion of detecting a speed information on the moving object 7 by utilizing a signal from the detecting means, the optical member IC has members being different in a refracting power mutually in terms of the direction of detection of the speed of the moving object 7 and the direction intersecting it perpendicularly.

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】一例として図3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。
As an example, FIG. 3 shows a Japanese Patent Application No. 2-130590.
The schematic diagram of the main part of the laser Doppler speedometer proposed in No. In the figure, 101 is a laser Doppler velocimeter. 1 is a laser, 2 is a collimator lens, 7 is an object to be measured as a moving object, 10 is a diffraction grating with a grating pitch d, and 11 and 12 are convex lenses with a focal length f. Has become. When the distance from the diffraction grating 10 to the lens 11 is a and the distance b from the lens 12 to the object to be measured 7 is a, b is a + b.
= 2f is satisfied.

【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。
A laser beam from a laser diode 1 having a wavelength λ of about 0.68 μm is converted into a parallel light beam 3 having a diameter of 1.2 mmφ by a collimator lens 2 and a grating pitch d.
Is incident perpendicularly to the grating arrangement direction of the transmission type diffraction grating 10 having a thickness of 3.2 μm. At this time, the ± 1st-order diffracted lights 5a and 5b are emitted at a diffraction angle θ1 = 12 °.

【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。
The light beams 5a and 5b have a focal length f (= 15 m).
When incident on the convex lens 11 of FIG.
a and 13b are obtained. The luminous fluxes 13a and 13b are 2f (=
When it enters another convex lens 12 that is 30 mm apart, parallel rays 14a and 14b are obtained again, and a spot diameter of 1.2 mmφ is formed at an angle equal to the diffraction angle θ1 from the diffraction grating 10 described above and the velocity V (mm / Sec) to be measured 7 is irradiated.

【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24により移
動物体7の速度情報を得ている。
The scattered light from the object 7 to be measured is converted into a convex lens 12.
And the light-collecting section 9a of the photodetector 9 efficiently by the condenser lens 8.
Then, the optical signal containing the Doppler signal represented by the formula (a1) is detected. Then, the speed information of the moving object 7 is obtained by the calculating means 24.

【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。
F = 2V / d = V / 1.6 (kHz) (a1) Here, a = 10 mm and b = 20 mm, where b is relatively long and the working distance is increased to increase the speed. The degree of freedom in installing the meter is increased.

【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25も不動
にしている。即ち、被測定物体7を図3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。
Here, if the wavelength λ of the laser light from the laser diode 1 changes, the diffraction angle θ changes corresponding to dsin θ = λ, but the Doppler signal does not change. Also, in this device, the position 25 of the two-beam spot is fixed. That is, the object to be measured 7 is set to the arrangement shown in FIG. 3, the positions of the spots of the two light fluxes on the object to be measured 7 are immovable, and the positional deviation between the spots does not occur. It keeps a good intersection.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図3に示す構成のレー
ザードップラー速度計は被測定物7がレーザー光束の交
差で干渉縞の生じている範囲に存在している必要があ
る。図3のレーザードップラー速度計の構成の場合、レ
ーザー光束の直径が1.2mmφ、レーザー交差角度が
12°に設定されており、測定するに充分な干渉縞の生
じる範囲、つまり測定可能範囲は実測により凸レンズ1
2より20±1mmとなる。例えば鋼板の移動速度を測
定する場合、表面の凹凸、板のそりがあった場合でも2
mmの深度むらしか許されないということも規定され
る。
In the laser Doppler velocimeter having the structure shown in FIG. 3, it is necessary that the object to be measured 7 exists in a range where interference fringes occur at the intersection of the laser beams. In the case of the configuration of the laser Doppler velocimeter of FIG. 3, the diameter of the laser beam is set to 1.2 mmφ and the laser crossing angle is set to 12 °, and the range where interference fringes sufficient for measurement, that is, the measurable range is actually measured. By convex lens 1
It becomes 20 ± 1 mm from 2. For example, when measuring the moving speed of a steel plate, even if there is unevenness on the surface or warpage of the plate, 2
It is also specified that only depth irregularities of mm are allowed.

【0010】レーザードップラー速度計本体101より
出射される光束径を拡大すれば光束の交差距離は拡大さ
れる。しかしながら被測定物7の反射面の凹凸による光
の明暗のパターンが増えることにより光検出器9では信
号が平均化され、ドップラー周波数信号としては出力レ
ベルが低くなり、S/Nが低下してくる。この為、従来
の装置において測定可能範囲を拡大するのは大変難しい
という問題点があった。
If the diameter of the luminous flux emitted from the laser Doppler velocimeter main body 101 is enlarged, the crossing distance of the luminous flux is enlarged. However, since the light / dark pattern of light due to the unevenness of the reflection surface of the DUT 7 increases, the signals are averaged in the photodetector 9, and the output level as the Doppler frequency signal becomes low, and the S / N decreases. . Therefore, it is very difficult to expand the measurable range in the conventional device.

【0011】本発明は、測定可能範囲を拡大しつつ、高
精度な速度情報が得られるドップラー効果を利用した速
度計の提供を目的とする。
It is an object of the present invention to provide a speedometer utilizing the Doppler effect that can obtain highly accurate speed information while expanding the measurable range.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の速度計は、 (1−1)筐体内に設けた光源からの光束を該筐体に着
脱可能に装着した光学部材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に基づく光
束を該筐体内に設けた検出手段で検出し、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、該光学部材は該移動物体の速度検出方向とそれと直
交する方向とで互いに屈折力が異なる部材を有している
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 provided in a housing into a moving object through an optical member detachably attached to the housing. When detecting the light flux based on the frequency shift of the scattered light from the moving object by the detecting means provided in the housing, and detecting the velocity information of the moving object using the signal from the detecting means, The optical member is characterized in that it has members having different refractive powers in the speed detection direction of the moving object and the direction orthogonal to the speed detection direction.

【0013】特に、前記光学部材は前記移動物体の速度
検出方向と直交する方向にのみ負の屈折力を有するシリ
ンドリカルレンズ、そして球面より成る正レンズを有し
ていることや、前記光学部材は前記移動物体の速度検出
方向にのみ負の屈折力を有するシリンドリカルレンズ、
該移動物体の速度検出方向と直交する方向にのみ負の屈
折力を有するシリンドリカルレンズ、そして球面より成
る正レンズを有していること等を特徴としている。
In particular, the optical member has a cylindrical lens having a negative refracting power only in a direction orthogonal to the speed detection direction of the moving object, and a positive lens having a spherical surface, and the optical member has the above-mentioned structure. Cylindrical lens having negative refractive power only in the velocity detection direction of a moving object,
It is characterized in that it has a cylindrical lens having a negative refractive power only in a direction orthogonal to the speed detection direction of the moving object, and a positive lens made of a spherical surface.

【0014】(1−2)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装置で、光
束を光学部材を介して該移動物体に入射させる際、該光
学部材は該移動物体の速度検出方向とそれと直交する方
向とで互いに屈折力が異なる構成によって速度検出方向
の光束径を拡大していることを特徴としている。
(1-2) The light flux from the light source means is made incident on the moving object, the light flux based on the frequency shift of the scattered light from the moving object is detected by the detecting means, and the signal from the detecting means is used. Then, in the device for detecting the speed information of the moving object, when the light beam is incident on the moving object through the optical member, the optical member has a refractive power in the speed detection direction of the moving object and in a direction orthogonal to the speed detection direction. Is characterized in that the diameter of the light beam in the speed detection direction is expanded by a different configuration.

【0015】特に、前記光学部材は前記移動物体の速度
検出方向と直交する方向にのみ負の屈折力を有するシリ
ンドリカルレンズ、そして球面より成る正レンズを有し
ていることや、前記光学部材は前記移動物体の速度検出
方向にのみ負の屈折力を有するシリンドリカルレンズ、
該移動物体の速度検出方向と直交する方向にのみ負の屈
折力を有するシリンドリカルレンズ、そして球面より成
る正レンズを有していること等を特徴としている。
In particular, the optical member has a cylindrical lens having a negative refracting power only in a direction orthogonal to the speed detecting direction of the moving object, and a positive lens having a spherical surface, and the optical member has the above-mentioned structure. Cylindrical lens having negative refractive power only in the velocity detection direction of a moving object,
It is characterized in that it has a cylindrical lens having a negative refractive power only in a direction orthogonal to the speed detection direction of the moving object, and a positive lens made of a spherical surface.

【0016】(1−3)検出本体内の光源手段からの波
長λの光束を該検出本体に着脱可能な光学部材を介して
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
を該検出本体内の検出手段で検出し、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
光学部材は該移動物体の速度検出方向とそれと直交する
方向とで互いに屈折力が異なる部材を有していることを
特徴としている。
(1-3) A light beam having a wavelength λ from a light source means in the detection body is incident on a moving object through an optical member detachable from the detection body at an incident angle θ according to a change in the wavelength λ of the light beam. When the incident angle θ changes, the light is made incident so that sin θ / λ becomes substantially constant, the deviation of the frequency of the scattered light flux from the moving object is detected by the detection means in the detection body, and the signal from the detection means is detected. When the velocity information of the moving object is detected by utilizing, the optical member is characterized by having members having different refractive powers in the velocity detecting direction of the moving object and the direction orthogonal thereto.

【0017】[0017]

【実施例】図1(A),(B)は本発明の実施例1の要
部平面図と要部断面図である。
1 (A) and 1 (B) are a plan view and a sectional view of a main part of a first embodiment of the present invention.

【0018】本実施例では図1(A)の紙面内(移動面
内)において移動物体7が速度Vで矢印7aの如く移動
している場合を示している。図1において1Aは速度計
である。1Bは速度計1Aの検出本体、1Cは本体1B
に着脱可能な光学部材である。
In the present embodiment, the case where the moving object 7 is moving at the velocity V in the plane of the paper (moving plane) of FIG. 1A as shown by the arrow 7a is shown. In FIG. 1, 1A is a speedometer. 1B is the detection body of the speedometer 1A, 1C is the body 1B
It is an optical member that can be attached to and detached from.

【0019】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。)より成っており、波長
λ=685nmのレーザー光を放射している。2はコリ
メーターレンズであり、レーザー1からの光束を直径
1.8mmの平行光束3にしている。4は回折格子であ
り、例えば格子ピッチdが3.2μmの透過型の回折格
子より成り±1次回折光12a,12bが回折角θ1
(θ1=12°)で回折するように設定している。
Reference numeral 1 denotes a light source, which is composed of, for example, a laser diode (hereinafter referred to as "laser"), and emits laser light having a wavelength λ = 685 nm. Reference numeral 2 denotes a collimator lens, which transforms the light flux from the laser 1 into a parallel light flux 3 having a diameter of 1.8 mm. Reference numeral 4 denotes a diffraction grating, which is, for example, a transmissive diffraction grating having a grating pitch d of 3.2 μm, and the ± first-order diffracted lights 12a and 12b have a diffraction angle θ1.
It is set to diffract at (θ1 = 12 °).

【0020】5はレンズ群であり、回折格子4からの±
1次回折光12a,12bを集光し、光束13a,13
bとし、点Pに集光した後にレンズ群6に導光してい
る。レンズ群6は2つのレンズ6a,6bを有し、入射
してきた光束13a,13bを平行光束14a,14b
として本体1Bより射出している。このとき平行光束1
4a,14bは回折格子4からの回折角θ1と等しい角
度θ2で直径1.8mmのスポットとして光学部材1C
に入射している。
Reference numeral 5 denotes a lens group, which is ± from the diffraction grating 4.
The first-order diffracted lights 12a and 12b are condensed to form light beams 13a and 13b.
b, and the light is guided to the lens group 6 after being condensed at the point P. The lens group 6 has two lenses 6a and 6b, and makes incident light beams 13a and 13b parallel light beams 14a and 14b.
Is ejected from the main body 1B. Parallel light flux 1 at this time
Reference numerals 4a and 14b denote optical members 1C as spots having an angle θ2 equal to the diffraction angle θ1 from the diffraction grating 4 and a diameter of 1.8 mm.
Is incident on.

【0021】レンズ群5とレンズ群6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5,6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。
The lens groups 5 and 6 each have a focal length f.
Are equal lens groups. The two lens groups 5 and 6 are arranged with an interval twice the focal length f. 7
Is a moving object or a moving fluid (hereinafter referred to as "moving object"), and is moving at a moving speed V in the direction of arrow 7a.

【0022】光学部材1Cは本体1Bに着脱可能となっ
ている。光学部材1Cは移動物体7の移動検出方向7a
と直交する方向(図1(A)の面内)にのみ負の屈折力
を有するシリンドリカルレンズ21と球面より成る正レ
ンズ22の2つのレンズを有している。
The optical member 1C can be attached to and detached from the main body 1B. The optical member 1C has a movement detection direction 7a of the moving object 7.
It has two lenses, a cylindrical lens 21 having a negative refractive power and a positive lens 22 made of a spherical surface only in a direction orthogonal to (in the plane of FIG. 1A).

【0023】図1(A)の速度検出方向である移動面内
においてシリンドリカルレンズ21は平行光束14a,
14bを発散光束15a,15bとし、正レンズ22は
シリンドリカルレンズ21からの発散光束15a,15
bを平行光束16a,16bとして移動物体7に入射し
ている。
In the moving surface, which is the speed detection direction in FIG. 1A, the cylindrical lens 21 causes the parallel light beam 14a,
14b as divergent light beams 15a and 15b, and the positive lens 22 causes the divergent light beams 15a and 15b from the cylindrical lens 21.
b is incident on the moving object 7 as parallel light beams 16a and 16b.

【0024】図1(B)の移動面とは直交する面ではシ
リンドリカルレンズ21は平行光束14a,14bをそ
のまま通過させ、正レンズ22はシリンドリカルレンズ
21からの平行光束を集光して移動物体7に入射させて
いる。
On the plane orthogonal to the moving surface of FIG. 1B, the cylindrical lens 21 allows the parallel light beams 14a and 14b to pass through as it is, and the positive lens 22 collects the parallel light beam from the cylindrical lens 21 to move the moving object 7. Is incident on.

【0025】本実施例では図1(A)において光束16
a,16bが移動物体7面上での交差角θmが干渉縞ピ
ッチをPmとしたとき θm=sin-1(685/2Pm) となるように各要素を設定している。
In this embodiment, the luminous flux 16 in FIG.
The elements a and 16b are set so that the intersection angle θm on the surface of the moving object 7 is θm = sin −1 (685 / 2Pm) when the interference fringe pitch is Pm.

【0026】尚速度検出方向と垂直な方向の図1(B)
の面内では光束の中心の交差位置が光束の集光位置とほ
ぼ一致している。
The direction perpendicular to the speed detection direction is shown in FIG.
In the plane of, the intersecting position of the center of the light beam substantially coincides with the light collecting position of the light beam.

【0027】40は集光レンズであり、移動物体7から
の反射光を光学部材1Cとレンズ群6を介して集光して
光検出器60に導光している。
A condenser lens 40 condenses the reflected light from the moving object 7 through the optical member 1C and the lens group 6 and guides it to the photodetector 60.

【0028】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4に垂直入射する。そして回折格
子4からの±1次回折光12a,12bは回折角θ1で
射出し、レンズ群5に入射し、該レンズ群5で点Pに集
光された後に発散してレンズ群6に入射する。レンズ群
6からの射出した平行光束14a,14bは角度θ2で
光学部材1Cに入射した後、光学部材1Cを介して角度
θmで移動物体7に入射する。
In this embodiment, the laser light emitted from the laser 1 is made into a parallel light flux 3 by the collimator lens 2 and is vertically incident on the diffraction grating 4. Then, the ± first-order diffracted lights 12a and 12b from the diffraction grating 4 are emitted at a diffraction angle θ1, enter the lens group 5, are condensed at the point P by the lens group 5, and then diverge and enter the lens group 6. . The parallel light fluxes 14a and 14b emitted from the lens group 6 enter the optical member 1C at an angle θ2, and then enter the moving object 7 at an angle θm via the optical member 1C.

【0029】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照射している。被測定物
体7の測定点Mからの散乱光を光学部材1C、レンズ群
6、そして集光レンズ40を介して光検出器60で検出
している。ここでθ1=θ2となっている。
The object to be measured 7 moving at the speed V
The measurement point M is irradiated from different directions. The scattered light from the measurement point M of the measured object 7 is detected by the photodetector 60 via the optical member 1C, the lens group 6, and the condenser lens 40. Here, θ1 = θ2.

【0030】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。
At this time, the frequency of the scattered light by the two light beams is
Each is subjected to Doppler shifts of + Δf and −Δf 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).

【0031】 Δf=V・sin(θm)/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60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 (θm) / λ (1) The scattered light subjected to the Doppler shift of + Δf, −Δf is
They interfere with each other to cause a change in brightness and darkness on the light receiving surface of the photodetector 60, and the frequency F thereof is given by the following equation (2).

【0032】 F=2・Δf=2・V・sin(θm)/λ ‥‥‥‥(2) (2)式から、光検出器60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。
F = 2 · Δf = 2 · V · sin (θm) / λ (2) The frequency F of the photodetector 60 (hereinafter referred to as “Doppler frequency”) is measured from the equation (2). Then, the moving speed V of the moving object 7 is obtained.

【0033】この系においてθ1とθmとが実質的に大
差ない程度にすれば波長変動によるレンズ群5とレンズ
群6の焦点距離の変動を無視すれば回折格子4からの回
折光の出射角(回折角)θ1と移動物体7への入射角θ
mは波長変動によって回折角の変動が発生しても常に、 θ1≒θm となる。
In this system, if the angles θ1 and θm are not substantially different from each other, the angle of emergence of the diffracted light from the diffraction grating 4 ( Diffraction angle) θ1 and incident angle θ to the moving object 7
m is always θ1≈θm even if the diffraction angle varies due to wavelength variation.

【0034】又、回折光をn次光とすると、 sinθ1=nλ/d ‥‥‥‥(3) となる。If the diffracted light is the nth order light, then sin θ1 = nλ / d (3)

【0035】従って(2),(3)式より、ドップラー
周波数Fは、 F=2V・sinθm/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
波長変動に実質的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。
Therefore, from the equations (2) and (3), the Doppler frequency F is F = 2V.sin θm / λ ≈2V · sin θ1 / λ = 2nV / d (4) As is apparent from the equation (4), this system can obtain the Doppler frequency F that is substantially unaffected by wavelength fluctuation.

【0036】即ち、図1の系ではsinθm/λが実質
的に一定値となっているので波長変動に実質的に影響さ
れないドップラー周波数Fを得ている。
That is, in the system shown in FIG. 1, since sin θm / λ is a substantially constant value, the Doppler frequency F that is substantially unaffected by wavelength fluctuation is obtained.

【0037】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sinθm/λの値
が実質的に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 a predetermined order also changes. At this time, however, the value of sin θm / λ is made substantially constant by the configuration as described above. I am trying to become.

【0038】本実施例では回折格子4の格子ピッチdm
をdm=3.2μmとし、光束16a,16bの移動物
体7面上での交差角θmをθm=7.87°、干渉縞ピ
ッチPm=2.5μm、ビーム径を3mmとしている。
これによりレーザー光束が交差している距離が従来の装
置に比べて約5倍に拡大している。
In this embodiment, the grating pitch dm of the diffraction grating 4
Is dm = 3.2 μm, the intersection angle θm of the light beams 16a and 16b on the moving object 7 surface is θm = 7.87 °, the interference fringe pitch Pm = 2.5 μm, and the beam diameter is 3 mm.
As a result, the distance at which the laser light flux intersects is expanded by a factor of about 5 compared to the conventional device.

【0039】移動物体7面上でのレーザー光束径は1/
5〜1/10程度とし、移動物体7面上での凹凸による
光の明暗信号の平均化を低減し、S/N比を向上させて
いる。
The laser beam diameter on the surface of the moving object 7 is 1 /
It is set to about 5 to 1/10 to reduce the averaging of the light-dark signal of light due to the unevenness on the surface of the moving object 7 and improve the S / N ratio.

【0040】図2(A),(B)は本発明の実施例2の
要部平面図と要部断面図である。図中、図1で示した要
素と同一要素には同符番を付している。
2 (A) and 2 (B) are a plan view and a sectional view of a main part of a second embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0041】本実施例では図1に実施例1に比べて光学
部材1Cをシリンドリカルレンズ21と正レンズ22の
他に図1(A)の速度検出方向である移動面内と垂直な
面内(図2(B)のみに負の屈折力を有するシリンドリ
カルレンズ23を集光用専用のレンズとしてシリンドリ
カルレンズ21の本体1B側に設けた点が異なってお
り、その他の構成は同じである。
In this embodiment, as compared with the first embodiment, in addition to the cylindrical lens 21 and the positive lens 22 shown in FIG. 1, in addition to the cylindrical lens 21 and the positive lens 22, the optical member 1C is in a plane perpendicular to the moving surface which is the speed detecting direction of FIG. Only the structure shown in FIG. 2B is different in that the cylindrical lens 23 having a negative refractive power is provided on the main body 1B side of the cylindrical lens 21 as a dedicated lens for condensing, and the other configurations are the same.

【0042】本実施例では光学部材1Cを前述した形状
の3つのレンズより構成することにより実施例1に比べ
て更に測定深度(測定可能範囲)を拡大しつつ、移動物
体7からの散乱光が光検出器60に多く入射するように
しており、これにより反射面が低反射率の移動物体であ
っても移動情報を高精度に検出することができるように
している。
In the present embodiment, the optical member 1C is composed of the three lenses having the above-mentioned shapes, so that the measurement light (measurable range) is further expanded as compared with the first embodiment, and the scattered light from the moving object 7 is generated. A large amount of light is made incident on the photodetector 60, so that even if the reflecting surface is a moving object having a low reflectance, movement information can be detected with high accuracy.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、測定可能
範囲を拡大しつつ、高精度な速度情報が得られるドップ
ラー効果を利用した速度計を達成することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to achieve a speedometer utilizing the Doppler effect that can obtain highly accurate speed information while expanding the measurable range.

【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】本発明の実施例2の要部概略図FIG. 2 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention.

【図3】従来のレーザードップラー速度計の要部概略図FIG. 3 is a schematic view of a main part of a conventional laser Doppler speedometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 1A 速度計 1B 検出本体 1C 光学部材 2 コリメーターレンズ 4 回折格子 5,6 レンズ群 7 移動物体 21,23 シリンドリカルレンズ 22 正レンズ 24 演算手段 40 集光レンズ 60 光検出器 1 Light source 1A Speedometer 1B Detection body 1C Optical member 2 Collimator lens 4 Diffraction grating 5,6 Lens group 7 Moving object 21,23 Cylindrical lens 22 Positive lens 24 Computational means 40 Condenser lens 60 Photodetector

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筐体内に設けた光源からの光束を該筐体
に着脱可能に装着した光学部材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に基づく
光束を該筐体内に設けた検出手段で検出し、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、該光学部材は該移動物体の速度検出方向とそれと直
交する方向とで互いに屈折力が異なる部材を有している
ことを特徴とする速度計。
1. A light flux based on a frequency shift of scattered light from the moving object, which is caused by entering a light flux from a light source provided in the housing into a moving object through an optical member detachably attached to the housing. Is detected by the detection means provided in the housing, and when the speed information of the moving object is detected by using the signal from the detection means, the optical member detects the speed detection direction of the moving object and a direction orthogonal thereto. A speedometer characterized by having members having different refracting powers from each other.
【請求項2】 前記光学部材は前記移動物体の速度検出
方向と直交する方向にのみ負の屈折力を有するシリンド
リカルレンズ、そして球面より成る正レンズを有してい
ることを特徴とする請求項1の速度計。
2. The optical member has a cylindrical lens having a negative refracting power only in a direction orthogonal to a velocity detection direction of the moving object, and a positive lens having a spherical surface. Speedometer.
【請求項3】 前記光学部材は前記移動物体の速度検出
方向にのみ負の屈折力を有するシリンドリカルレンズ、
該移動物体の速度検出方向と直交する方向にのみ負の屈
折力を有するシリンドリカルレンズ、そして球面より成
る正レンズを有していることを特徴とする請求項1の速
度計。
3. The cylindrical member, wherein the optical member has a negative refractive power only in a velocity detection direction of the moving object,
2. The speedometer according to claim 1, further comprising a cylindrical lens having a negative refractive power only in a direction orthogonal to the speed detection direction of the moving object, and a positive lens having a spherical surface.
【請求項4】 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装置で、光束を光学
部材を介して該移動物体に入射させる際、該光学部材は
該移動物体の速度検出方向とそれと直交する方向とで互
いに屈折力が異なる構成によって速度検出方向の光束径
を拡大していることを特徴とする速度計。
4. A light flux from a light source means is made 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 device for detecting speed information of a moving object, wherein when a light beam is incident on the moving object through an optical member, the optical member has different refractive powers in a speed detecting direction of the moving object and a direction orthogonal to the speed detecting direction. A speedometer characterized in that the beam diameter in the speed detection direction is expanded by.
【請求項5】 前記光学部材は前記移動物体の速度検出
方向と直交する方向にのみ負の屈折力を有するシリンド
リカルレンズ、そして球面より成る正レンズを有してい
ることを特徴とする請求項4の速度計。
5. The optical member has a cylindrical lens having a negative refracting power only in a direction orthogonal to a velocity detection direction of the moving object, and a positive lens having a spherical surface. Speedometer.
【請求項6】 前記光学部材は前記移動物体の速度検出
方向にのみ負の屈折力を有するシリンドリカルレンズ、
該移動物体の速度検出方向と直交する方向にのみ負の屈
折力を有するシリンドリカルレンズ、そして球面より成
る正レンズを有していることを特徴とする請求項4の速
度計。
6. The cylindrical member, wherein the optical member has a negative refracting power only in a velocity detection direction of the moving object,
5. The speedometer according to claim 4, further comprising a cylindrical lens having a negative refractive power only in a direction orthogonal to the speed detection direction of the moving object, and a positive lens having a spherical surface.
【請求項7】 検出本体内の光源手段からの波長λの光
束を該検出本体に着脱可能な光学部材を介して移動物体
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該検出
本体内の検出手段で検出し、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、該光学部材
は該移動物体の速度検出方向とそれと直交する方向とで
互いに屈折力が異なる部材を有していることを特徴とす
る速度計。
7. A light beam having a wavelength λ from a light source means in the detection body is incident on a moving object at an incident angle θ via an optical member which is attachable to and detachable from the detection body, and the incident angle θ is changed according to the change of the wavelength λ of the light beam. Is incident so that sin θ / λ becomes substantially constant, the deviation of the frequency of the scattered light flux from the moving object is detected by the detection means in the detection main body, and the signal from the detection means is used. When detecting the speed information of the moving object by means of the optical member, the optical member has members having different refractive powers in the speed detecting direction of the moving object and in a direction orthogonal to the speed detecting direction.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019184538A (en) * 2018-04-17 2019-10-24 株式会社小野測器 Adapter and laser doppler velocimeter system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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