JPH09257915A

JPH09257915A - レーザドップラー速度計測装置

Info

Publication number: JPH09257915A
Application number: JP6217996A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ito; 日出男伊藤; Seiji Mukai; 誠二向井; Masanobu Watanabe; 正信渡辺; Burandoru Deiitaa; ブランドルディーター; Sutooku Uiruherumu; ストークウィルヘルム
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-10-03
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JP2807782B2

Abstract

(57)【要約】【目的】フリンジ移動機能を有するレーザドップラー
速度計測装置を小型化、低消費電力化する。【構成】ビーム偏向半導体レーザ20の出射レーザビー
ムIBをコリメートレンズ系12を介した後にビームスプリ
ッタ13に入射させ、さらに光路長制御素子14に通す。そ
の後、収束レンズ系により二本のレーザビームI1，I2を
被測定面17上の微小面積領域に収束させる。被測定面17
の移動速度の測定に際しては、ビーム偏向半導体レーザ
源20の出射するレーザビームIBを角度αの範囲内で偏向
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザドップラー速
度計測装置（ＬＤＶと略称される）における改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図３にはレーザドップラー速度計測の原
理が示されている。説明すると、波長λの揃った二本の
レーザビーム（平面波）IB1,IB2 をある角度 2δで交差
させた場合、その交差領域には光の干渉縞（フリンジ）
IFが生じ、その光強度の濃淡周期（縞のピッチ）Pfは Pf＝λ／2sinδ ・・・・で表される。

【０００３】このようなフリンジIFが存在する領域内
を、ある被測定粒子Px（本来はレーザ光を散乱する程度
の粗面を有する被測定面上の一点Pxのことであるが、説
明の簡単のため、粒子としてある）が速度Vpでフリンジ
IFに直角に通過したとすると、当該粒子Pxにより散乱さ
れた後、適当なる光電変換型の受光器16に入射する散乱
光Isの強度変動周波数ｆは、ｆ＝（2Vpsinδ）／λ ・・・・となる。従って、受光器16を介して検出される光電流信
号の大きさに関する変動周波数ｆを測定すれば、被測定
粒子Pxの速度Vp、ひいては当該粒子Pxに相当する一点を
その被測定面に持つ被測定部材の移動速度Vpを算出する
ことができる。

【０００４】このような方式は、非接触で高精度に速度
検出対象物体の速度を検出できるシステムであるため、
製鉄、運輸、繊維、製紙等々、各種産業分野で広く導入
されてきたし、種々の改良提案もなされてきた。例えば
従来のＬＤＶでは、レーザ光源として最も普通には He-
Neレーザ等、かなり大型で高入力エネルギを必要とする
レーザを用いていたため、装置全体も大型化で重量も嵩
み、消費電力も大きい等の欠点があった。そこでレーザ
光源には半導体レーザを用い、またレーザ光源の発した
レーザ光を第一、第二の平面波IB1,IB2 に分割するビー
ムスプリッタには光回折素子を用いる等、小型化、省電
力化を図る試みもドイツを始め、各国でなされている。

【０００５】ところが、このＬＤＶにはまた別の課題が
ある。一つには被測定粒子Pxの移動方向の同定である。
受光器16により変換された光電流は散乱光Isの明暗（強
弱）に対応してその大きさが大小の繰返しとなるだけな
ので、そうした周波数情報からだけでは被測定粒子Pxが
どちらの方向に進んでいるのかは分からない。また、周
波数ｆを測定するには公知のスペクトラムアナライザ等
に認められるように、光電流信号のフーリエ変換等が必
要であるが、この変換を高精度で行ない得る周波数領域
は、もちろん個々の周波数測定器ごとに異なりはするも
のの、ある一定の周波数範囲に制限されてしまうのが普
通である。

【０００６】しかし以前からも、こうした問題を解決す
るにはフリンジIFを静止させておくのではなく、速度Vf
で移動させるという考えがある。こうすると、測定され
る散乱光Isの光強度変動周波数は既掲の式によるｆで
はなく、フリンジ移動速度Vfにも依存する結果、ｆ’＝{2(Vp-Vf)sinδ} ／λ ・・・・となって、フリンジIFの移動速度Vfを変えることで速度
Vpの方向が分かるし、また、同じく先の式における周
波数ｆの変動範囲を高低いずれの側にもシフトでき、個
々の周波数測定器ごとに適当なる周波数範囲に入る周波
数ｆ’とすることができる。

【０００７】実際、既述したように小型化、省電力化等
を併せて達成することをも目的にしながら、このような
手法を実現する従来装置として、図４に示すような構成
の装置も提案されていた。すなわち、小型化のために例
えば半導体レーザ61を用いたレーザ源からのレーザビー
ムは、やはりこれも小型化する上で望ましい光回折素子
を用いたビームスプリッタ13を介して二本のレーザビー
ムIB1,IB2 に分かたれた後、収束レンズ機能を果たす収
束レンズ系15によって被測定面17上に収束される。そし
て、その際に、二本に分割されたレーザビームIB1,IB2
の中、一本（図示の場合IB1)の光路途中には音響光学素
子による光路長制御素子62が挿入され、実効的に光路長
が変調制御されることで被測定面17上に形成されるフリ
ンジが速度Vfで移動する。なお、フリンジは二本のレー
ザビームIB1,IB2 が被測定面17上に収束して所定の微小
面積領域を照射している時に、当該照射面積領域の中で
移動するのであって、収束位置、すなわち微小照射面積
領域そのものが移動する訳ではない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す従来装置で
も、一応、被測定対象部材（被測定粒子Px）の移動方向
が分かるし、必要とあらば測定対象周波数をある程度は
任意の周波数範囲にシフトできる。しかし、そのために
用いている光路長制御素子62には問題がある。つまり、
光路長制御素子として用いられている音響光学素子はＬ
ＤＶの他の構成要素、例えば半導体レーザ61等に比較す
ると高価、大寸法であるし、相当高い駆動電圧を要する
（通常、数十V から百V 程度）。また、構成材料もLiNb
O₃等、非線形光学効果を有する強誘電体結晶であるた
め、半導体レーザ等の半導体素子や他の半導体光学素子
と同一半導体基板上に集積して装置全体としての小型軽
量化を図ることもできない。

【０００９】本発明はこうした点に鑑み、フリンジを生
成するための二本のレーザビームの光路長の調整に工夫
を凝らし、小型で安価、簡単な構成であって、要すれば
他の半導体光学素子との集積も可能な構成要素を用いた
ＬＤＶを提供せんとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、測定対象部材の被測定面上の微小面積領域に
二本のレーザビームを収束して当該微小面積領域中にフ
リンジを生じさせ、この微小面積領域から散乱される光
の強度変動周波数を検出して被測定対象部材の移動速度
を測定すると共に、測定対象部材の移動方向を同定する
ために、あるいはまた光の強度変動周波数を所定の周波
数範囲にシフトするために、上記の微小面積領域中にお
いてフリンジを既知の速度で移動させる機能も有するレ
ーザドップラー速度計測装置として、下記の構成要件群
(a) 〜(d) を有することを特徴とするレーザドップラー
速度計測装置を提案する。 (a) 出射するレーザビームを偏向できるか、または出射
レーザビームを出射方向と直交する方向に移動できるレ
ーザ源． (b) レーザ源の出射したレーザビームを二本に分割する
ビームスプリッタ． (c) 分割された二本のレーザビームの各々の通過位置の
相違によってそれら二本のレーザビームの間に実効的な
光路長差を与える光路長制御素子． (d) 光路長制御素子を通過した二本のレーザビームを上
記の被測定面上の微小面積領域に収束させる収束レンズ
系．

【００１１】上記の基本構成を満たした上で、本発明の
望ましい態様では、上記のレーザ源は、レーザ活性層の
少なくとも二個所以上にそれぞれ注入する電流の大きさ
か、またはそれぞれに入射させる光強度を変えることに
より、レーザ活性層の端面から出射するレーザビームを
偏向できるビーム偏向半導体レーザであるか、レーザビ
ームの出射方向と直交する方向（横方向）に複数の半導
体レーザを並設して成る半導体レーザアレイであること
も提案する。もっとも、こうしたビーム偏向半導体レー
ザとか半導体レーザアレイのそれ自体は、後述もするよ
うに既に公知である。

【００１２】本発明ではまた、上記構成要件(b) のビー
ムスプリッタに関しても、これは小型に作製できる光回
折素子を用いたビームスプリッタであるか、あるいは、
入射光軸に対して光軸が一方向に傾いた光ファイバを並
設して成る第一の光ファイバプレートと、当該入射光軸
を挟んで光軸が上記一方向とは逆方向に傾いた光ファイ
バを並設して成る第二の光ファイバプレートとを積層し
て構成されたビームスプリッタであることも提案する。
このようなビームスプリッタは、レーザ源の発振波長の
変動にかかわらず一定の分離角でレーザビームを分割で
きるため、動作条件の如何によって発振波長が変動し易
い半導体レーザを用いる時には特に望ましい光学機素と
なる。なお、光回折素子として望ましいものの一つに
は、透明基板上に設けられたコンピュータ合成ホログラ
ムとして作られたものがある。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１(A) には本発明に従って構成
されたＬＤＶの原理的装置構成の一例が概略的に示され
ている。まず、出射レーザビームの出射方向を制御でき
るか、または出射方向に直交する横方向に出射位置を制
御できるレーザ源11がある。これは、測定作業者の意志
によりそうした制御をなし得るものであればどのような
ものであっても良く、小型化の要請を若干犠牲にすれ
ば、例えば極く普通の半導体レーザにガルバノミラーを
組み合せたものとすることも考えられる。

【００１４】しかし、半導体基板上に小型に作製でき、
かつビーム出射方向ないしは出射位置の良好な制御性を
持つのが望ましいことを考えると、本発明装置に用いる
レーザ源11として好ましいものの一つに、ビーム偏向半
導体レーザ、すなわちレーザ活性層の少なくとも二個所
以上にそれぞれ注入する電流の大きさか、またはそれぞ
れに入射させる光の強度を変えることにより、レーザ活
性層の端面から出射するレーザビームを偏向できるビー
ム偏向半導体レーザ20がある。もっとも、このビーム偏
向半導体レーザ20自体は既に公知であり、例えば特公平
7-66134号公報の第11図とそれに関連する説明中にその
一例が開示されている。念のために本書でも、こうした
ビーム偏向半導体レーザ20の一例の断面構造要部と動作
につき、図１(B) に即して説明する。

【００１５】図示されているビーム偏向半導体レーザ20
を構造的に見ると、半導体基板21が所定の導電型で所定
の半導体、例えば n型GaAsである場合、当該基板21の上
に低屈折率な n型Al_XGa_1-XAsバッファ層22が形成され、
その上にAl_yGa_1-yAs活性層23が形成された後、さらにそ
の上に低屈折率な p型型Al_XGa_1-XAsバッファ層24、p型Ga
As導電層25、SiO₂保護絶縁膜26が順次積層形成される。
SiO₂保護絶縁膜26には基板主面と平行な方向に適宜距
離、互いに離間した二個所に開口が開けられ、この各開
口内にそれぞれ適当な導電材料が侵入することで p型導
電層25に対し電気的に接触する二つの p側電極E1，E2が
形成されている。便宜上、これら二つの p側電極に関
し、符号E1で示される方を第一電極、他方E2を第二電極
と呼ぶが、他方の基板主面（基板裏面）には、これら p
側の第一、第二電極E1，E2に対向する共通の n側電極27
が付されている。

【００１６】このような構造において、第一電極E1と共
通電極27間及び第二電極E2と共通電極27間にそれぞれ所
定の値以上の電流I1，I2を流すと活性層23内にてレーザ
光IBを励起することができ、励起されたレーザ光IBはま
た、当該活性層23の上下を挟む低屈折率のバッファ層2
2，24により閉じ込められることにより、図１(B) の図
面紙面と直交する方向に出射される。すなわち図１(B)
はこのビーム偏向半導体レーザ20の出射端面を正面から
見ているが、当該レーザビームの発光中心は、大体、一
対の p側電極E1，E2の間の幾何的な中心位置に合致す
る。以下の説明の都合上、レーザ端面に表れたこの発光
中心点P_Oは“原点位置”と呼ぶ。

【００１７】しかるに、この種のビーム偏向半導体レー
ザ20では、第一、第二電極E1，E2に対し、共に等しい値
の電流I1＝I2を注入してレーザ光を励起させた場合に
は、通常の半導体レーザにおけると同様、活性層23中の
原点位置P_Oから端面に垂直な方向Lo（以下、基準方向Lo
と呼ぶ）に沿ってレーザビームIBが出射される。これに
対し、第一、第二電極E1，E2に注入する電流の値I1，I2
を異ならせる（いずれか一方の値を零とする場合を含
む）と、発光中心である原点位置P_Oはそれ程左右に動か
ないが、当該原点位置P_Oから出射されるレーザビームIB
はレーザ端面に垂直な角度±0 の基準方向Loから右回り
または左回りに角度を置いた斜め方向に出射するように
なる。

【００１８】さらに、このようなビーム偏向半導体レー
ザ20は、要すれば光信号によって直接に偏向角を制御す
ることもできる。例えば、図示しない制御用の光信号を
それぞれ直線状に集光するシリンドリカルレンズ等の集
光レンズ手段（これも図示せず）を介してそれら光信号
を直接にレーザ活性層23内に導入し得るようになってい
ると、次のような偏向制御も可能である。

【００１９】あらかじめ p側電極E1，E2と裏面共通 n側
電極27との間に発振閾値近傍のバイアス電流を注入した
状態で選択的に各 p側電極E1，E2を透過するようにして
光信号が与えられると(p側電極E1，E2は例えばITO 等に
より透明電極とすることができる)、活性層23内には入射
した光強度に対応する量の電子−正孔対が発生し、電極
に直接に電流を注入した場合と同様の効果が生ずるの
で、それら各々の光強度の重畳関係や大きさの差に応
じ、所定の方向に最大強度方向を指向する出力レーザビ
ームIBを得ることができる。ただ、このような制御用光
信号の直接注入による場合には、あらかじめ適当な値の
バイアス電流を流しておくにしても、それはレーザ活性
層内で横方向に均一な電流密度分布を持つものであって
良いから、何も p側電極をわざわざ第一、第二の二つの
電極部分E1，E2に分ける必要はない。通常の半導体レー
ザにおけると同様、単に面内で連続する単一電極であっ
ても良い。制御用光信号の注入によって活性層23内の横
方向電流密度分布を可変にし得るからである。

【００２０】こうしたビーム偏向半導体レーザ20に対
し、本発明に用い得るもう一つの望ましいレーザ源11と
しては、図１(C) に示すような半導体レーザアレイもあ
る。これは例えば、半導体基板上に複数 n個の半導体レ
ーザ28-1,28-2,・・・,28-nをレーザビームIBの出射方向と
直交する方向に密に並設、集積したもので、全体を一つ
のレーザ源11として見れば、出射レーザビームIBを出射
方向とは直交する方向に制御可能な態様で平行移動し得
るレーザ源11である。すなわち、複数個の半導体レーザ
28-1,28-2,・・・,28-nを例えば図中で上のものから下のも
のに向けて、あるいはその逆に、いずれにしても順に駆
動すると、それら個々の半導体レーザから選択的にレー
ザビームIB-1,IB-2,・・・,IB-nを出射させることができる
ので（図示の場合はIB-2のみを実線で示すことでこのビ
ームIB-2のみが出射している瞬間状況を表している）、
全部で n本の出射可能なレーザビームIB-1,IB-2,・・・,IB
-nの中、その時々で出射しているレーザビームIB-i(1≦
ｉ≦n)をレーザ源11からその時に出射されているレーザ
ビームIBと見れば、当該レーザ源11は出射レーザビーム
IBを当該出射方向と直交する方向（横方向）に移動し得
るレーザ源となるのである。

【００２１】図１(A) に戻り説明を続けるに、図１(B)
に示したビーム偏向半導体レーザ20を用いる場合、上記
のように電流制御のみでも、そうではなくて制御用光信
号を援用する制御形態でも、ビーム偏向に関する制御形
態はいずれでも構わないが、少なくとも所定の角度範囲
αに亙って偏向角を制御できるビーム偏向半導体レーザ
20からの出射レーザビームIBは、望ましくはコリメート
レンズ系12（単段レンズであっても良い）を介し良好な
平行光とされた上でビームスプリッタ13に入射し、ここ
で二本のビームI1，I2に分割される。

【００２２】一方、図１(C) に示した半導体レーザアレ
イから成るレーザ源11を用いる場合には、同じく図１
(C) に示すように、好ましくは各半導体レーザ28-iにそ
れぞれ専用の小型なコリメートレンズ群(29-1,29-2,・・
・,29-n)から成るコリメートレンズアレイによるコリメ
ートレンズ系12を介した後、図１(A) に示されるビーム
スプリッタ13に対し、出射レーザビームIB(IB-i)を入射
させる。

【００２３】図１(A) に示されているビームスプリッタ
13は、透明基板40に対しコンピュータ合成ホログラム等
によって作られた光回折素子41を設けたもので、小型、
高性能なものを得ることができる。また、入射レーザビ
ームの発振波長の変動によらず一定の分離角でレーザビ
ームを分割できる点でも優れている。これは、レーザ源
11としてこの実施形態におけるビーム偏向半導体レーザ
20や半導体レーザアレイ(28-1,28-2,・・・,28-n)等、半導
体レーザを用いる場合に特に有効である。動作条件によ
って発振波長が変動し易いからで、そのような場合にこ
うしたビームスプリッタ（40，41）を用いておくと測定
精度に悪影響が及ばない利点がある。

【００２４】同様の効果は、図２(B) に示されるよう
に、入射光軸（図１中の基準軸Lo）に対して光軸L1が一
方向に角度βだけ傾いた光ファイバ53を面内で並設して
成る第一の光ファイバプレート51と、当該入射光軸ない
し基準軸Loを挟んで光軸L2が上記の一方向とは逆方向に
角度βだけ傾いた光ファイバ53を並設して成る第二の光
ファイバプレート52とをブロック状に積層して構成され
たビームスプリッタを用いても得られる。もちろん、第
一、第二の光ファイバプレート51，52の積層数は任意で
あるし、分離角 2βも任意所望の値にすれば良く、場合
によっては第一光ファイバプレート51における角度βに
対し、第二光ファイバプレート52における角度は異なっ
ていても良い。

【００２５】ただ、ビームスプリッタ13としては他の構
成のものを用いても良く、例えば図２(A) に示すような
最も基本的な構成のもの、すなわち入射レーザビームIB
を分割して二本のレーザビームIB1,IB2 にするハーフミ
ラー31と、分割された一方のレーザビーム（図示の場合
はIB1)の光軸方向を変更する全反射ミラー32とから成る
ようなものであっても良い。

【００２６】ビームスプリッタ13により分割された二本
のレーザビームIB1,IB2 は、次いで光路長制御素子14に
入射する。図示の場合、当該光路長制御素子14は任意設
計的に細かなステップを有するプリズムとして形成され
ており、入射して来る二本のレーザビームIB1,IB2 のそ
れぞれが通過する位置（すなわちその部分における光路
長制御素子の厚さ）に応じ、それぞれの実効的な光路長
が定まるようになっており、これにより、最終的に被測
定面17上にて生ずるフリンジの位置が定まるようになっ
ている。しかし、本発明に用い得る光路長制御素子14
は、図示のステップ付きプリズムに限定されることはな
く、入射ビームの通過位置の相違によって光路長が僅か
づつ異なるように構成され、かつ、出射ビームの方向を
乱さないものであれば良い。

【００２７】光路長制御素子14を出射した二本のレーザ
ビームIB1,IB2 は、次いで単段レンズであっても良い収
束レンズ系15を介し、被測定対象部材の被測定面17上の
所定の微小面積領域内（Px）に収束され、そこにフリン
ジを生成する。その結果、被測定面17の方からは散乱光
Isが生じ、その一部が公知既存の適当なる光電変換器で
良い受光器16にて捕えられる。

【００２８】このような構成になっているので、本発明
のＬＤＶによると、被測定対象部材の移動速度が測定で
きるのみならず、要すればその移動方向を同定できる
し、あるいはまた、要すれば受光器16にて検出する散乱
光Isに基づく光の強度変動周波数を測定に適当な周波数
範囲にシフトすることができる。すなわち、レーザ源11
を制御して、出射レーザビームIBを偏向して行くか横方
向に出射位置を変えて行くと、ビームスプリッタ13によ
り分割された二本のレーザビームIB1,IB2 がその時々で
光路長制御素子14を通過する時の通過位置の変化に応
じ、それぞれの光路長が僅かづつ変化し（互いの位相遅
れ関係がほぼ連続的に変化し）、もって収束レンズ系15
を介し被測定面17上に収束された後の所定微小面積領域
内における生成フリンジが既知の速度Vfで一定方向に移
動するようになる。従って既掲の式が満たされ、要す
れば被測定対象部材の移動方向も同定できるし、測定対
象周波数を所望の周波数範囲にシフトすることもでき
る。

【００２９】以上、本発明の望ましい実施形態に関して
説明したが、本発明の要旨構成に即する限り、任意の改
変は自由である。要は、二本に分割したレーザビームを
所定の方向に移動できるように構成し、かつ、それらを
光路長制御素子に入射させることで、その時々の光路長
制御素子通過位置に応じてそれらの間に光路長の変化を
与え、その状態を保ちながら収束レンズ系を介して被測
定面に収束させ、当該被測定面上の微小面積領域内に生
成されるフリンジが所定方向に移動し得るように構成さ
れていれば良い。

【００３０】なお、レーザ源11として図１(B) に示した
ビーム偏向半導体レーザを用いる場合にも、あるいはま
た図１(C) に示した半導体レーザアレイを用いる場合に
も、それらは普通の端面出射型ないし横型構造に限るこ
とはなく、最近良好な特性のものが提供され始めている
垂直発振型レーザないし面発光レーザの構造に基づいて
構成されたものを用いることもできる。このような場合
には、いわゆる三次元集積回路として、レーザ源構築層
の上または下の層に他の光学素子を集積することも可能
になる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によると、個々の要素自体には特
殊な工夫をせず、従来提供されているものを用いながら
も、要すれば被測定対象物体の移動速度のみならず移動
方向の同定が行なえたり、検出光電流に含まれる光強度
の変動に対応する周波数を任意所望の周波数領域にシフ
トすることができる（これは、実質的に特定の周波数測
定器を用いた場合にもその測定範囲を拡大し得ることを
意味する）。そして何より、図４に示した従来装置に認
められた、大きな駆動電圧を必要とする音響光学素子の
ような光学要素は排斥することができ、周辺駆動回路を
含めて単純化、低消費電力化を果たすことができる。

【００３２】また、レーザ源として特にビーム偏向半導
体レーザとか半導体レーザアレイを用いれば、これらの
レーザ源と、レーザビーム通過位置の変化により光路長
に変化を及ぼすタイプの光路長制御素子との体積を合わ
せても、音響光学素子による光路長制御素子を用いた従
来装置に比べ、遥かに小容積で済む。これらビーム偏向
半導体レーザとか半導体レーザアレイは、通常の半導体
レーザと比べて構造的にそれほど複雑なものでもなく、
寸法も大して変わらず、小型に留めることができるし、
製造コスト的にも将来的にはほぼ変わらないレベルにな
ると思われ、その意味でも本発明は現実的効果に富んで
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従うＬＤＶの一構成例の概略構成と、
当該ＬＤＶに採用可能なビーム偏向半導体レーザや半導
体レーザアレイの概略構成を示す説明図である。

【図２】本発明に用い得る各種ビームスプリッタの概略
構成図である。

【図３】ＬＤＶを用いた測定原理の説明図である。

【図４】被測定対象物体の移動方向の外、移動速度の同
定や測定対象周波数のシフト機能を有する従来のＬＤＶ
の一例の概略構成図である。

【符号の説明】

11 レーザ源， 12 コリメートレンズ系， 13 ビームスプリッタ， 14 光路長制御素子， 15 収束レンズ系， 16 受光器， 17 被測定面， 20 ビーム偏向半導体レーザ， 28-1〜28-n 半導体レーザアレイを構成する個々の半導
体レーザ， 40 透明基板， 41 光回折素子（コンピュータ合成ホログラム）， IB レーザビーム（平面波）， IB1,IB2 分割されたレーザビーム， Is 散乱光．

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｓ 3/25 Ｈ０１Ｓ 3/23 Ｓ (72)発明者ディーターブランドル茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者ウィルヘルムストーク茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象部材の被測定面上の微小面積領
域に二本のレーザビームを収束して該微小面積領域中に
フリンジを生じさせ、該微小面積領域から散乱される光
の強度変動周波数を検出して該被測定対象部材の移動速
度を測定すると共に、上記微小面積領域中において上記
フリンジを既知の速度で移動させる機能も有するレーザ
ドップラー速度計測装置であって；出射するレーザビー
ムを偏向できるか、または該出射レーザビームを該出射
方向と直交する方向に移動できるレーザ源と；該レーザ
源の出射したレーザビームを二本に分割するビームスプ
リッタと；該分割された二本のレーザビームの各々の通
過位置の相違によってそれら二本のレーザビームの間に
実効的な光路長差を与える光路長制御素子と；該光路長
制御素子を通過した二本のレーザビームを上記被測定面
上の上記微小面積領域に収束させる収束レンズ系と；を
有して成るレーザドップラー速度計測装置。
【請求項２】請求項１記載の装置であって；上記レー
ザ源は、レーザ活性層の少なくとも二個所以上にそれぞ
れ注入する電流の大きさか、またはそれぞれに入射させ
る光強度を変えることにより、該レーザ活性層の端面か
ら出射するレーザビームを偏向できるビーム偏向半導体
レーザであること；を特徴とする装置。
【請求項３】請求項１記載の装置であって；上記レー
ザ源は、上記レーザビームの出射方向と直交する方向に
複数の半導体レーザを並設して成る半導体レーザアレイ
であること；を特徴とする装置。
【請求項４】請求項１記載の装置であって；上記ビー
ムスプリッタは光回折素子を用いて構成されているこ
と；を特徴とする装置。
【請求項５】請求項４記載の装置であって；上記光回
折素子は透明基板上に設けられたコンピュータ合成ホロ
グラムにより構成されていること；を特徴とする装置。
【請求項６】請求項１記載の装置であって；上記ビー
ムスプリッタは、入射光軸に対して光軸が一方向に傾い
た光ファイバを並設して成る第一の光ファイバプレート
と、該入射光軸を挟んで光軸が該一方向とは逆方向に傾
いた光ファイバを並設して成る第二の光ファイバプレー
トとを積層して構成されていること；を特徴とする装
置。