JPH10227858A - 変位情報測定装置 - Google Patents
変位情報測定装置Info
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- JPH10227858A JPH10227858A JP9044661A JP4466197A JPH10227858A JP H10227858 A JPH10227858 A JP H10227858A JP 9044661 A JP9044661 A JP 9044661A JP 4466197 A JP4466197 A JP 4466197A JP H10227858 A JPH10227858 A JP H10227858A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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変位情報測定装置を
得ること。 【解決手段】 一定周期の電圧の印加によって屈折率が
変化するとともに光束の通過領域の違いによって該光束
の位相変調状態が異なるようにした電気光学結晶に光源
手段からの１つの光束を入射させ、該電気光学結晶内の
異なった２つの領域を通過する光束間に所定の周波数差
を付与し、該周波数差を付与した２光束を移動物体に入
射させ、該移動物体でドップラーシフトを受けた散乱光
を検出手段で検出することにより該移動物体の変位情報
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変位情報測定装置を
得ること。 【解決手段】 一定周期の電圧の印加によって屈折率が
変化するとともに光束の通過領域の違いによって該光束
の位相変調状態が異なるようにした電気光学結晶に光源
手段からの１つの光束を入射させ、該電気光学結晶内の
異なった２つの領域を通過する光束間に所定の周波数差
を付与し、該周波数差を付与した２光束を移動物体に入
射させ、該移動物体でドップラーシフトを受けた散乱光
を検出手段で検出することにより該移動物体の変位情報
を検出していること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変位情報測定装置
に関し、特に移動する物体や流体（以下「移動物体」と
称する）の変位情報を、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知す
ることにより非接触で測定する際に好適なものである。
に関し、特に移動する物体や流体（以下「移動物体」と
称する）の変位情報を、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知す
ることにより非接触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
速度計やレーザーエンコーダー（光学式変位情報測定装
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
速度計やレーザーエンコーダー（光学式変位情報測定装
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】このようなレーザードップラー速度計を本
出願人は、例えば特開平２−２６２０６４号公報，特開
平４−２３０８８５号公報，特開平８−１５４３５号公
報等で提案している。これらの速度計では移動物体の移
動方向の検出は行っておらず、また移動物体の速度が０
に近い場合は検出が難しくなる傾向があった。
出願人は、例えば特開平２−２６２０６４号公報，特開
平４−２３０８８５号公報，特開平８−１５４３５号公
報等で提案している。これらの速度計では移動物体の移
動方向の検出は行っておらず、また移動物体の速度が０
に近い場合は検出が難しくなる傾向があった。
【０００４】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、該周
波数シフターにより２光束間に所定の周波数差を与えて
移動物体に入射させ、これにより移動物体の移動方向及
び移動速度が０に近い場合であっても精度良く検出する
ことができる方法がFoord逹により発表されている(App
l. 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、該周
波数シフターにより２光束間に所定の周波数差を与えて
移動物体に入射させ、これにより移動物体の移動方向及
び移動速度が０に近い場合であっても精度良く検出する
ことができる方法がFoord逹により発表されている(App
l. Phys.,Vol.7,1974,136〜 139)。
【０００５】図８はその検出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１０
は周波数シフターであり、２つの電気光学素子１０ａ，
１０ｂとその駆動回路２０等から構成されている。
ップラー速度計の要部概略図である。同図において１０
は周波数シフターであり、２つの電気光学素子１０ａ，
１０ｂとその駆動回路２０等から構成されている。
【０００６】光源１からの波長λの光束はコリメーター
レンズ２で平行光３とし、該平行光３はビームスプリッ
ター４により２つの光束５ａ，５ｂに分離し、夫々の光
束はミラー６ａ，６ｂで反射して、周波数シフター１０
を構成する電気光学素子１０ａ，１０ｂに入射してい
る。
レンズ２で平行光３とし、該平行光３はビームスプリッ
ター４により２つの光束５ａ，５ｂに分離し、夫々の光
束はミラー６ａ，６ｂで反射して、周波数シフター１０
を構成する電気光学素子１０ａ，１０ｂに入射してい
る。
【０００７】この際、光束５ａ，５ｂは電気光学素子１
０ａ，１０ｂの鋸歯波電圧駆動（セロダイン駆動）によ
り周波数シフトを受ける。これによって２光束５ａ，５
ｂ間に周波数差を付与し、該２光束は速度Ｖ0 で矢印の
方向に移動している移動物体７の表面に入射角θで互い
に交差するように入射する。入射した光束のうち移動物
体７から生じた散乱光を集光レンズ８で集光し、光検出
器９に導光して、これより該光検出器９からドップラー
信号を得ている。
０ａ，１０ｂの鋸歯波電圧駆動（セロダイン駆動）によ
り周波数シフトを受ける。これによって２光束５ａ，５
ｂ間に周波数差を付与し、該２光束は速度Ｖ0 で矢印の
方向に移動している移動物体７の表面に入射角θで互い
に交差するように入射する。入射した光束のうち移動物
体７から生じた散乱光を集光レンズ８で集光し、光検出
器９に導光して、これより該光検出器９からドップラー
信号を得ている。
【０００８】このとき２光束による散乱光の周波数は移
動速度Ｖ0 に比例してドップラーシフトを受けて検出面
上で互いに干渉しあって明暗の変化をもたらす。このと
きの明暗の周波数、即ちドップラー周波数Ｆは２光束の
周波数差ｆR により次の式の様になる。
動速度Ｖ0 に比例してドップラーシフトを受けて検出面
上で互いに干渉しあって明暗の変化をもたらす。このと
きの明暗の周波数、即ちドップラー周波数Ｆは２光束の
周波数差ｆR により次の式の様になる。
【０００９】 Ｆ＝２・Ｖ0 ・ｓｉｎ（θ）／λ＋ｆR ‥‥‥（１） これによって、移動物体７の速度Ｖ0 が遅い場合でも、
周波数差ｆR を適当な値に設定することにより、移動物
体７の速さが０に近い場合であっても測定でき、又その
速度方向も同時に測定できるようにしている。この構成
は主に流速計として利用される形態である。
周波数差ｆR を適当な値に設定することにより、移動物
体７の速さが０に近い場合であっても測定でき、又その
速度方向も同時に測定できるようにしている。この構成
は主に流速計として利用される形態である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】一般にレ−ザ−等の可
干渉性の高い光束を物体に照射すると、物体表面の微細
な凹凸により生ずる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、いわゆるスペックルパタ−ンを
形成する。レ−ザ−ドップラ−速度計においては、移動
物体が移動すると、散乱光の検出用の光検出器の検出面
上でのドップラ−シフトによる明暗の変化が、スペック
ルパタ−ンの流れによる不規則な明暗の変化で変調さ
れ、また、光検出器からの出力信号は被検物体の透過率
（あるいは反射率）の変化によっても変調を受ける。
干渉性の高い光束を物体に照射すると、物体表面の微細
な凹凸により生ずる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、いわゆるスペックルパタ−ンを
形成する。レ−ザ−ドップラ−速度計においては、移動
物体が移動すると、散乱光の検出用の光検出器の検出面
上でのドップラ−シフトによる明暗の変化が、スペック
ルパタ−ンの流れによる不規則な明暗の変化で変調さ
れ、また、光検出器からの出力信号は被検物体の透過率
（あるいは反射率）の変化によっても変調を受ける。
【００１１】レ−ザ−ドップラ−速度計では、一般にス
ペックルパタ−ンの流れによる明暗の変化の周波数およ
び移動物体の透過率（あるいは反射率）の変化の周波数
が変位情報に基づくドップラ−周波数に比べて低い。こ
のため、光検出器からの出力をハイパスフィルタ−に通
して低周波成分を電気的に除去し、ドップラ−信号のみ
を取り出す方法が用いられている。
ペックルパタ−ンの流れによる明暗の変化の周波数およ
び移動物体の透過率（あるいは反射率）の変化の周波数
が変位情報に基づくドップラ−周波数に比べて低い。こ
のため、光検出器からの出力をハイパスフィルタ−に通
して低周波成分を電気的に除去し、ドップラ−信号のみ
を取り出す方法が用いられている。
【００１２】しかし移動物体の速度が遅くてドップラ−
周波数が低くなると、これと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−が使えず移動物体
の変位情報を精度良く測定することが難しいという問題
点が生じてくる。また、速度方向は原理的に検出できな
い。
周波数が低くなると、これと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−が使えず移動物体
の変位情報を精度良く測定することが難しいという問題
点が生じてくる。また、速度方向は原理的に検出できな
い。
【００１３】これに対してFoord 達が発表した前述の方
法（周波数シフター）は、２光束を移動物体に照射する
前に２光束に所定の周波数差を付けて、移動物体の静止
状態及び速度方向も含めて測定を可能としている。
法（周波数シフター）は、２光束を移動物体に照射する
前に２光束に所定の周波数差を付けて、移動物体の静止
状態及び速度方向も含めて測定を可能としている。
【００１４】しかしながら周波数シフターを利用した速
度計においては、静止状態から速度方向も含め測定が可
能となるが、反面、光学系が複雑化し、装置全体が大型
化してくる傾向があった。
度計においては、静止状態から速度方向も含め測定が可
能となるが、反面、光学系が複雑化し、装置全体が大型
化してくる傾向があった。
【００１５】本発明は、周波数シフターを構成する電気
光学結晶の構成を適切に設定することにより装置全体の
簡素化を図りつつ、２つの光束間に所定の周波数差（周
波数変調）を与え、これにより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のできる
変位情報測定装置の提供を目的とする。
光学結晶の構成を適切に設定することにより装置全体の
簡素化を図りつつ、２つの光束間に所定の周波数差（周
波数変調）を与え、これにより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のできる
変位情報測定装置の提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の変位情報測定装
置は、 (1-1) 一定周期の電圧の印加によって屈折率が変化する
とともに光束の通過領域の違いによって該光束の位相変
調状態が異なるようにした電気光学結晶に光源手段から
の１つの光束を入射させ、該電気光学結晶内の異なった
２つの領域を通過する光束間に所定の周波数差を付与
し、該周波数差を付与した２光束を移動物体に入射さ
せ、該移動物体でドップラーシフトを受けた散乱光を検
出手段で検出することにより該移動物体の変位情報を検
出していることを特徴としている。
置は、 (1-1) 一定周期の電圧の印加によって屈折率が変化する
とともに光束の通過領域の違いによって該光束の位相変
調状態が異なるようにした電気光学結晶に光源手段から
の１つの光束を入射させ、該電気光学結晶内の異なった
２つの領域を通過する光束間に所定の周波数差を付与
し、該周波数差を付与した２光束を移動物体に入射さ
せ、該移動物体でドップラーシフトを受けた散乱光を検
出手段で検出することにより該移動物体の変位情報を検
出していることを特徴としている。
【００１７】特に、 (1-1-1) 前記光源手段からの光束をコリメーターレンズ
を用いて平行光束として前記電気光学結晶に入射させて
いること。
を用いて平行光束として前記電気光学結晶に入射させて
いること。
【００１８】(1-1-2) 前記光源手段からの光束を前記電
気光学結晶の入射端面に一体的に構成したフレネルレン
ズを介して、該電気光学結晶に導入していること。
気光学結晶の入射端面に一体的に構成したフレネルレン
ズを介して、該電気光学結晶に導入していること。
【００１９】(1-1-3) 前記電気光学結晶からの周波数差
の付与された２つの光束を偏向手段を介して前記移動物
体に入射させていること。
の付与された２つの光束を偏向手段を介して前記移動物
体に入射させていること。
【００２０】(1-1-4) 前記偏向手段をプリズム部材又は
回折格子より構成したこと。
回折格子より構成したこと。
【００２１】(1-1-5) 前記偏向手段は前記電気光学結晶
の射出端面に一体的に構成されていること。
の射出端面に一体的に構成されていること。
【００２２】(1-1-6) 前記電気光学結晶は同一の結晶軸
と同一の形状を有する２つの電気光学素子を該結晶軸と
形状が対称となるように対向配置して、該２つの電気光
学素子を通過する光束間に周波数差を付与しているこ
と。等を特徴としている。
と同一の形状を有する２つの電気光学素子を該結晶軸と
形状が対称となるように対向配置して、該２つの電気光
学素子を通過する光束間に周波数差を付与しているこ
と。等を特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
概略図である。図２は図１のＸＹ断面の一部分の要部概
略図である。図１，図２において１は光源手段としての
レーザーダイオードであり、それより出射されたレーザ
ー光は同図に示す座標軸のＺ軸に直線偏光となるように
配置されている。レーザーダイオード１からの光束はコ
リメーターレンズ２に入射し、それより平行光束３とな
って射出している。
概略図である。図２は図１のＸＹ断面の一部分の要部概
略図である。図１，図２において１は光源手段としての
レーザーダイオードであり、それより出射されたレーザ
ー光は同図に示す座標軸のＺ軸に直線偏光となるように
配置されている。レーザーダイオード１からの光束はコ
リメーターレンズ２に入射し、それより平行光束３とな
って射出している。
【００２４】コリメーターレンズ２から射出した平行光
束３はそのままＺ軸にｃ軸（光学軸）を持つ電気光学結
晶（電気光学素子）１０からなる周波数シフター２０に
入射している。
束３はそのままＺ軸にｃ軸（光学軸）を持つ電気光学結
晶（電気光学素子）１０からなる周波数シフター２０に
入射している。
【００２５】電気光学結晶１０としては例えば一軸性結
晶のＬｉＮｂＯ3 を用いている。１１ａ，１１ｂは各々
電極であり、電気光学結晶１０に設けている。電極１１
ａ，１１ｂは駆動回路１０１によって電気光学結晶１０
の透過部の光束部５ａのみに電界をかけるようにしてあ
る。電気光学結晶１０の形状としては厚さｄ＝１ｍｍ、
長さＬ＝２０ｍｍであり、レーザー光の波長λをλ＝７
８０ｎｍ、異常光屈折率Ｎｅ＝２．２、ポッケルス定数
γ＝３２．２×１０-9（ｍｍ／Ｖ）としたとき電圧はＶ
＝２２７．５Ｖで電気光学結晶１０を透過後のレーザー
光束の位相差が２πとなっている。
晶のＬｉＮｂＯ3 を用いている。１１ａ，１１ｂは各々
電極であり、電気光学結晶１０に設けている。電極１１
ａ，１１ｂは駆動回路１０１によって電気光学結晶１０
の透過部の光束部５ａのみに電界をかけるようにしてあ
る。電気光学結晶１０の形状としては厚さｄ＝１ｍｍ、
長さＬ＝２０ｍｍであり、レーザー光の波長λをλ＝７
８０ｎｍ、異常光屈折率Ｎｅ＝２．２、ポッケルス定数
γ＝３２．２×１０-9（ｍｍ／Ｖ）としたとき電圧はＶ
＝２２７．５Ｖで電気光学結晶１０を透過後のレーザー
光束の位相差が２πとなっている。
【００２６】本実施形態では電圧振幅をＶ＝２２７．５
Ｖとし、周波数ｆR でセロダイン駆動して電気光学結晶
１０の端部で周波数差ｆR を持つ２つの光束５ｃ及び５
ｄが得られる２つの領域５ａ，５ｂを形成している。電
気光学結晶１０を射出した周波数差ｆR を有する２つの
光束５ｃ及び５ｄは偏向手段としてのプリズム２１に入
射し、それで偏向され、速度Ｖで移動している被測定物
（物体）７に入射角θで二方向から照射する。
Ｖとし、周波数ｆR でセロダイン駆動して電気光学結晶
１０の端部で周波数差ｆR を持つ２つの光束５ｃ及び５
ｄが得られる２つの領域５ａ，５ｂを形成している。電
気光学結晶１０を射出した周波数差ｆR を有する２つの
光束５ｃ及び５ｄは偏向手段としてのプリズム２１に入
射し、それで偏向され、速度Ｖで移動している被測定物
（物体）７に入射角θで二方向から照射する。
【００２７】物体７による散乱光を、集光レンズ８を介
して光検出器９で検出している。その時光検出器９で得
られるドップラー周波数Ｆは、２光束の５ｃ，５ｄの周
波数差ｆR により（１）式と同様に次のようになる。
して光検出器９で検出している。その時光検出器９で得
られるドップラー周波数Ｆは、２光束の５ｃ，５ｄの周
波数差ｆR により（１）式と同様に次のようになる。
【００２８】 Ｆ＝２・Ｖ・ｓｉｎ（θ）／λ＋ｆR ‥‥‥（２） 図３は本発明の実施形態２の要部概略図である。本実施
形態は図１の実施形態１に比べて電気光学結晶１０と偏
向手段としてのプリズム２１を一体的に構成した部材１
０２を用いて装置全体の簡素化を図っている点が異なっ
ているだけであり、その他の構成は同じである。
形態は図１の実施形態１に比べて電気光学結晶１０と偏
向手段としてのプリズム２１を一体的に構成した部材１
０２を用いて装置全体の簡素化を図っている点が異なっ
ているだけであり、その他の構成は同じである。
【００２９】図４は本発明の実施形態３の要部概略図で
ある。本実施形態は図１の実施形態１に比べてプリズム
２１の代わりに偏向手段としてブレーズド型回折格子２
２を用い、該ブレーズド型回折格子２２を電気光学結晶
１０の射出部に一体的に構成した部材１０３を用いて装
置全体の簡素化を図っている点が異なっているだけであ
り、その他の構成は同じである。ブレーズド型回折格子
２２は電気光学結晶１０からの周波数差ｆR の２つの光
束５ｃ，５ｄを偏向させて入射角θで被測定物７に入射
させている。
ある。本実施形態は図１の実施形態１に比べてプリズム
２１の代わりに偏向手段としてブレーズド型回折格子２
２を用い、該ブレーズド型回折格子２２を電気光学結晶
１０の射出部に一体的に構成した部材１０３を用いて装
置全体の簡素化を図っている点が異なっているだけであ
り、その他の構成は同じである。ブレーズド型回折格子
２２は電気光学結晶１０からの周波数差ｆR の２つの光
束５ｃ，５ｄを偏向させて入射角θで被測定物７に入射
させている。
【００３０】本実施形態において回折格子２２のピッチ
をｐとしたとき、回折角θは ｐ・ｓｉｎ（θ）＝λ ‥‥‥（３） となる。
をｐとしたとき、回折角θは ｐ・ｓｉｎ（θ）＝λ ‥‥‥（３） となる。
【００３１】このときの回折角θは被測定物７への入射
角θと等しいから、ドップラー周波数は、 Ｆ＝２・Ｖ／ｐ＋ｆR ‥‥‥（４） となる。
角θと等しいから、ドップラー周波数は、 Ｆ＝２・Ｖ／ｐ＋ｆR ‥‥‥（４） となる。
【００３２】この場合、ドップラー周波数Ｆはレーザー
光束の波長λに依存せず、例えばレーザーの波長が温度
等で変化しても安定したドップラー周波数を検出するこ
とができる。
光束の波長λに依存せず、例えばレーザーの波長が温度
等で変化しても安定したドップラー周波数を検出するこ
とができる。
【００３３】図５は本発明の実施形態４の要部概略図で
ある。本実施形態は図４の実施形態３に比べてコリメー
ターレンズ２の代わりにフレネルレンズ２３を用い、該
フレネルレンズ２３を電気光学結晶１０の入射端部に一
体的に構成した部材１０４を用いて装置全体の簡素化を
図っている点が異なっているだけであり、その他の構成
は同じである。
ある。本実施形態は図４の実施形態３に比べてコリメー
ターレンズ２の代わりにフレネルレンズ２３を用い、該
フレネルレンズ２３を電気光学結晶１０の入射端部に一
体的に構成した部材１０４を用いて装置全体の簡素化を
図っている点が異なっているだけであり、その他の構成
は同じである。
【００３４】本実施形態では電気光学結晶１０の入射側
端部にフレネルレンズ２３を、又射出側端部にブレーズ
ド型回折格子２２を一体的に構成しており、被測定物７
への入射光学系が１部品のみとなるようにして非常に簡
単な構成で高精度、安定化の変位情報測定装置を実現し
ている。
端部にフレネルレンズ２３を、又射出側端部にブレーズ
ド型回折格子２２を一体的に構成しており、被測定物７
への入射光学系が１部品のみとなるようにして非常に簡
単な構成で高精度、安定化の変位情報測定装置を実現し
ている。
【００３５】図６は本発明の実施形態５の要部概略図、
図７は図６の電気光学結晶の説明図である。本実施形態
の基本構成は図３の実施形態２と同じである。
図７は図６の電気光学結晶の説明図である。本実施形態
の基本構成は図３の実施形態２と同じである。
【００３６】本実施形態の周波数シフター２０は図７に
示すように２つの電気光学素子１２（１２−１，１２−
２）を対称に配置して構成している。
示すように２つの電気光学素子１２（１２−１，１２−
２）を対称に配置して構成している。
【００３７】そして図７（Ｂ）に示すように一方の電気
光学素子１２−１の上面に電極１１ａを、他方の電気光
学素子１２−２の下面に電極１１ａを設けている。又一
方の電気光学素子１２−１の下面に電極１１ｂを、他方
の電気光学素子１２−２の上面に電極１１ｂを設けてい
る。
光学素子１２−１の上面に電極１１ａを、他方の電気光
学素子１２−２の下面に電極１１ａを設けている。又一
方の電気光学素子１２−１の下面に電極１１ｂを、他方
の電気光学素子１２−２の上面に電極１１ｂを設けてい
る。
【００３８】このとき電気光学素子１２−１，１２−２
の上面の電極１１ａ，１１ｂと下面の電極１１ｂ，１１
ａとに同時に電圧をかけると、それぞれの透過後の光束
の位相差が２πとなる電圧は実施形態１に対し、１／２
のＶ＝１１３．７５Ｖとなる。
の上面の電極１１ａ，１１ｂと下面の電極１１ｂ，１１
ａとに同時に電圧をかけると、それぞれの透過後の光束
の位相差が２πとなる電圧は実施形態１に対し、１／２
のＶ＝１１３．７５Ｖとなる。
【００３９】又、同一単純形状の電気光学素子１２を対
向して配置するだけなので、簡易な構成で加工上も簡単
である周波数シフター２０を形成している。
向して配置するだけなので、簡易な構成で加工上も簡単
である周波数シフター２０を形成している。
【００４０】尚、本実施形態では対向する電気光学結晶
材１２として、プリズム一体型形状の例を示したが、実
施形態３，４で示した電気光学結晶１０を対向する電気
光学結晶材で構成しても同様の効果が得られる。
材１２として、プリズム一体型形状の例を示したが、実
施形態３，４で示した電気光学結晶１０を対向する電気
光学結晶材で構成しても同様の効果が得られる。
【００４１】以上の各実施形態では電気光学結晶として
一軸性結晶のＬｉＮｂＯ3 について示したがＡＤＰやＬ
ｉＴａＯ3 を用いても良い。
一軸性結晶のＬｉＮｂＯ3 について示したがＡＤＰやＬ
ｉＴａＯ3 を用いても良い。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、周波数シ
フターを構成する電気光学結晶の構成を適切に設定する
ことにより装置全体の簡素化を図りつつ、２つの光束間
に所定の周波数差（周波数変調）を与え、これによりド
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
検出することのできる変位情報測定装置を達成すること
ができる。
フターを構成する電気光学結晶の構成を適切に設定する
ことにより装置全体の簡素化を図りつつ、２つの光束間
に所定の周波数差（周波数変調）を与え、これによりド
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
検出することのできる変位情報測定装置を達成すること
ができる。
【図１】本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】図１のＸＹ断面図
【図３】本発明の実施形態２の要部概略図
【図４】本発明の実施形態３の要部概略図
【図５】本発明の実施形態４の要部概略図
【図６】本発明の実施形態５の要部概略図
【図７】図６の一部分の説明図
【図８】従来のドップラー速度計の要部概略図
１ 光源手段（レーザーダイオード） ２ コリメーターレンズ ３ 平行光束 ７ 被測定物 ８ 集光レンズ ９ 検出手段 １０ 位相シフター（電気光学結晶） １１ａ，１１ｂ，１２ 電気光学素子 ２１，２２ 偏向手段 １０１ 駆動回路
Claims (7)
- 【請求項１】 一定周期の電圧の印加によって屈折率が
変化するとともに光束の通過領域の違いによって該光束
の位相変調状態が異なるようにした電気光学結晶に光源
手段からの１つの光束を入射させ、該電気光学結晶内の
異なった２つの領域を通過する光束間に所定の周波数差
を付与し、該周波数差を付与した２光束を移動物体に入
射させ、該移動物体でドップラーシフトを受けた散乱光
を検出手段で検出することにより該移動物体の変位情報
を検出していることを特徴とする変位情報測定装置。 - 【請求項２】 前記光源手段からの光束をコリメーター
レンズを用いて平行光束として前記電気光学結晶に入射
させていることを特徴とする請求項１の変位情報測定装
置。 - 【請求項３】 前記光源手段からの光束を前記電気光学
結晶の入射端面に一体的に構成したフレネルレンズを介
して、該電気光学結晶に導入していることを特徴とする
請求項１の変位情報測定装置。 - 【請求項４】 前記電気光学結晶からの周波数差の付与
された２つの光束を偏向手段を介して前記移動物体に入
射させていることを特徴とする請求項１，２又は３の変
位情報測定装置。 - 【請求項５】 前記偏向手段をプリズム部材又は回折格
子より構成したことを特徴とする請求項４の変位情報測
定装置。 - 【請求項６】 前記偏向手段は前記電気光学結晶の射出
端面に一体的に構成されていることを特徴とする請求項
４又は５の変位情報測定装置。 - 【請求項７】 前記電気光学結晶は同一の結晶軸と同一
の形状を有する２つの電気光学素子を該結晶軸と形状が
対称となるように対向配置して、該２つの電気光学素子
を通過する光束間に周波数差を付与していることを特徴
とする請求項１から６のいずれか１項記載の変位情報測
定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9044661A JPH10227858A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 変位情報測定装置 |
| US09/021,955 US6034761A (en) | 1997-02-13 | 1998-02-11 | Displacement information measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9044661A JPH10227858A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 変位情報測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10227858A true JPH10227858A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12697638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9044661A Pending JPH10227858A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 変位情報測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6034761A (ja) |
| JP (1) | JPH10227858A (ja) |
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| JP4298093B2 (ja) * | 1999-11-10 | 2009-07-15 | キヤノン株式会社 | 光学式回転位置情報検出装置 |
| US6813006B1 (en) * | 2002-05-07 | 2004-11-02 | Ruyong Wang | Stand-alone speedometer directly measuring the translational speed based on the difference between dispersive dragging effects of different media |
| US7170914B2 (en) * | 2003-06-27 | 2007-01-30 | Intel Corporation | Optical transmitters |
| US7295581B2 (en) * | 2003-09-29 | 2007-11-13 | Intel Corporation | External cavity tunable optical transmitters |
| JP4466133B2 (ja) * | 2004-03-09 | 2010-05-26 | 横浜ゴム株式会社 | 移動体計測装置 |
| US20070254700A1 (en) * | 2004-06-21 | 2007-11-01 | Griffin Jason T | Handheld wireless communication device |
| CN1313836C (zh) * | 2005-02-05 | 2007-05-02 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 电光调制脉冲激光测距仪 |
| US20080150897A1 (en) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | Timothy Lin | Optical structure for a laser input device |
| CN105467625A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-04-06 | 电子科技大学 | 一种电光移频装置及其移频方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2924301B2 (ja) * | 1990-05-21 | 1999-07-26 | キヤノン株式会社 | 速度計 |
| JP2899165B2 (ja) * | 1992-05-15 | 1999-06-02 | キヤノン株式会社 | ドップラー速度計及び変位情報検出装置 |
| US5383048A (en) * | 1993-02-03 | 1995-01-17 | Seaver; George | Stress-optical phase modulator and modulation system and method of use |
| JP3083019B2 (ja) * | 1993-03-05 | 2000-09-04 | キヤノン株式会社 | 光学装置及び速度情報検出装置 |
| US5502466A (en) * | 1993-06-29 | 1996-03-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Doppler velocimeter and position information detection apparatus for use with objects having variations in surface depth |
| JP3491969B2 (ja) * | 1994-06-27 | 2004-02-03 | キヤノン株式会社 | 変位情報測定装置 |
| JP3513247B2 (ja) * | 1994-07-11 | 2004-03-31 | キヤノン株式会社 | 周波数シフター及びそれを用いた光学式変位計測装置 |
| JP3450446B2 (ja) * | 1994-08-03 | 2003-09-22 | キヤノン株式会社 | 光学式変位検出装置 |
| JP3492012B2 (ja) * | 1995-03-09 | 2004-02-03 | キヤノン株式会社 | 変位情報検出装置 |
| JPH08304430A (ja) * | 1995-05-12 | 1996-11-22 | Canon Inc | 周波数シフタ及びそれを用いた光学式変位計測装置 |
-
1997
- 1997-02-13 JP JP9044661A patent/JPH10227858A/ja active Pending
-
1998
- 1998-02-11 US US09/021,955 patent/US6034761A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6034761A (en) | 2000-03-07 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040127 |