JPS61151466A - 物体の移動速度測定方法 - Google Patents
物体の移動速度測定方法Info
- Publication number
- JPS61151466A JPS61151466A JP27723084A JP27723084A JPS61151466A JP S61151466 A JPS61151466 A JP S61151466A JP 27723084 A JP27723084 A JP 27723084A JP 27723084 A JP27723084 A JP 27723084A JP S61151466 A JPS61151466 A JP S61151466A
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- JP
- Japan
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- region
- speed
- light
- moving matter
- laser beam
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、移動する物体に、レーザ光等のコヒーレン
ト光を照射し、得られるランダム干渉パターン（スペッ
クルパターン）を利用して、物体の移動速度を測定する
方法に関する。
ト光を照射し、得られるランダム干渉パターン（スペッ
クルパターン）を利用して、物体の移動速度を測定する
方法に関する。
（ロ）従来の技術
一般に、第３図に示すように、レーザ光源１より投光光
学系２を経て、コヒーレント光３を移動物体４に照射す
ると、この移動物体４で透過又は反射された光は、受光
点５で受けると、スペックルパターンの並進（トランス
レーション）運動とボイリング（スペックルが移動せず
、その場で光の強弱が生じ振動する）運動の２つの運動
を伴い、スペックルパターンが移動・変位することが知
られている（雑誌「レーザ研究」第８巻第２号、同第８
巻第３号）。同図において、受光点５で、の光変動の直
流を除去した規格化自己相関関数ｒ（τ。
学系２を経て、コヒーレント光３を移動物体４に照射す
ると、この移動物体４で透過又は反射された光は、受光
点５で受けると、スペックルパターンの並進（トランス
レーション）運動とボイリング（スペックルが移動せず
、その場で光の強弱が生じ振動する）運動の２つの運動
を伴い、スペックルパターンが移動・変位することが知
られている（雑誌「レーザ研究」第８巻第２号、同第８
巻第３号）。同図において、受光点５で、の光変動の直
流を除去した規格化自己相関関数ｒ（τ。
ν）は、
σ＃１＋□ ・・・・・・（２）
とな・る。
上記（１１式は、物体速度Ｖの増加に伴い、自己相関関
数が減衰してゆくことを示しており、例えば相関が１／
ｅとなる時間をτＣ（自己相関長）とすると、（１）式
より。
数が減衰してゆくことを示しており、例えば相関が１／
ｅとなる時間をτＣ（自己相関長）とすると、（１）式
より。
ａ：受口開口の半径
となる。このτＣにより速度■が測定でき、この出願の
発明者等は、この原理を採用したスペックル速度計をす
でに出願している（特願昭５９−５４０４３号）。
発明者等は、この原理を採用したスペックル速度計をす
でに出願している（特願昭５９−５４０４３号）。
また、光変動の単位時間当たりの零交叉数Ｎ。
も上記（１）式から計算され、
となる。この零交叉数Ｎｏを計数することによっても速
度■が測定でき、この出願の発明者等はこの原理を採用
したスペックル速度計についても、やはりすでに出願し
ている（実願昭５８−１０６３７６号、特訓昭和５９−
５４０４１号）。
度■が測定でき、この出願の発明者等はこの原理を採用
したスペックル速度計についても、やはりすでに出願し
ている（実願昭５８−１０６３７６号、特訓昭和５９−
５４０４１号）。
上記した、すでに出願のスペックル速度計は、いずれも
収束ビームや拡大ビームによる照明法を採用していた。
収束ビームや拡大ビームによる照明法を採用していた。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
上記従来のスペックル速度計は、収束ビームや拡大ビー
ムを照明に利用し、上記（３）式あるいは（４）式に基
づいて速度■を測定するものであるから、照明領域に比
べ、粗物体の粗さ相関長さが比較的長い場合にはスペッ
クルが非ガウス的となり、また紙等は、にじみ現象によ
りスペックルが小さくなり、正常なスペックルサイズを
持たないスペックルが出来、そのため光変動の自己相関
関数が変化し、正しく測定が行われないという欠点があ
った。また、測定物体が例えば銅から紙、さらに布とい
うように変化する場合には、その測定物体によりΔＸが
変化し、そのため信号処理部でいちいち物体変更の補正
をなさねばならなかった。さらにまた、照明ビームが完
全な球面波でなく、波面収差を含んでいる場合、スペッ
クルの並進が波面曲率に強く関係しているため、並進が
不安定となり、やはり測定精度が落ちるという欠点があ
った。
ムを照明に利用し、上記（３）式あるいは（４）式に基
づいて速度■を測定するものであるから、照明領域に比
べ、粗物体の粗さ相関長さが比較的長い場合にはスペッ
クルが非ガウス的となり、また紙等は、にじみ現象によ
りスペックルが小さくなり、正常なスペックルサイズを
持たないスペックルが出来、そのため光変動の自己相関
関数が変化し、正しく測定が行われないという欠点があ
った。また、測定物体が例えば銅から紙、さらに布とい
うように変化する場合には、その測定物体によりΔＸが
変化し、そのため信号処理部でいちいち物体変更の補正
をなさねばならなかった。さらにまた、照明ビームが完
全な球面波でなく、波面収差を含んでいる場合、スペッ
クルの並進が波面曲率に強く関係しているため、並進が
不安定となり、やはり測定精度が落ちるという欠点があ
った。
この発明は、上記に鑑み、スペックルが非ガウス的とな
る場合、測定物体が変更される場合、また照明ビームが
波面収差を含む場合でも、物体の速度を高精度に測定で
きる物体の移動速度測定方法を提供することを目的とし
ている。
る場合、測定物体が変更される場合、また照明ビームが
波面収差を含む場合でも、物体の速度を高精度に測定で
きる物体の移動速度測定方法を提供することを目的とし
ている。
（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明は
、上記問題点を解消するために、受光面でスペックルが
ボイリングするようにしている。スペックルがボイリン
グする光学配置は、測定物体を収束領域、ウェスト領域
及び拡散領域を持つコヒーレントの光のウェスト領域に
おき、受光面を物体から拡散領域に置く場合と、測定物
体を収束領域に、受光面をウェスト領域に配置する場合
が考えられるが、この発明は後者の配置を採用している
。すなわち、この発明の物体の速度測定方法は、光源よ
り発せられるコヒーレント光のウェスト領域に移動物体
を配置して、前記コヒーレント光を移動物体に照射し、
かつ移動物体からＲ＝πＷ０′／λ （λ：レーザ光波
長、ｗｏ ：ウエスト半径）以上の距離に受光素子を設
け、この受光素子で得られるスペックルパターンを信号
処理部で処理して移動速度を測定するようにしている。
、上記問題点を解消するために、受光面でスペックルが
ボイリングするようにしている。スペックルがボイリン
グする光学配置は、測定物体を収束領域、ウェスト領域
及び拡散領域を持つコヒーレントの光のウェスト領域に
おき、受光面を物体から拡散領域に置く場合と、測定物
体を収束領域に、受光面をウェスト領域に配置する場合
が考えられるが、この発明は後者の配置を採用している
。すなわち、この発明の物体の速度測定方法は、光源よ
り発せられるコヒーレント光のウェスト領域に移動物体
を配置して、前記コヒーレント光を移動物体に照射し、
かつ移動物体からＲ＝πＷ０′／λ （λ：レーザ光波
長、ｗｏ ：ウエスト半径）以上の距離に受光素子を設
け、この受光素子で得られるスペックルパターンを信号
処理部で処理して移動速度を測定するようにしている。
この移動測定方法では、収束領域ではＲ＝−ρであるの
で、Ｒ／ρ＝−１となり、上記（２）式より、並進倍率
ρ＝Ｏとなる。従って第（３）式及び第（４）式の古墳
がＯとなる。そのため、相互相関長τＣ１零交叉数Ｎｏ
は、 Ｖ π となり、いずれもΔＸ、ρ等が変動しても測定結果に影
響しない。
で、Ｒ／ρ＝−１となり、上記（２）式より、並進倍率
ρ＝Ｏとなる。従って第（３）式及び第（４）式の古墳
がＯとなる。そのため、相互相関長τＣ１零交叉数Ｎｏ
は、 Ｖ π となり、いずれもΔＸ、ρ等が変動しても測定結果に影
響しない。
（ホ）実施例
以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。
。
第１図は、この発明が実施されるレーザスペックル速度
計の概略構成図である。同図において、１１はコヒーレ
ントなビームを発するレーザ光源、１２はレーザ光源１
１よりのビーム光を収束領域ウェスト領域及び拡散領域
を持つ光ビームに変換する投光光学系である。１３は透
過性の移動物体であり、収束領域に配置され、光ビーム
に垂直の方向に、速度■で移動している。１４は光電変
換素子であり、例えば光電管や半導体受光素子が使用さ
れる。この光電変換素子１４は、光ビームのウェスト領
域に配置されている。光電素子１４の前面にピンホール
開口１５を備えた開口板１６が設けられている。また光
電変換素子１４には変換されたスペックルパターン信号
を処理するための信号処理部１７が接続されている。
計の概略構成図である。同図において、１１はコヒーレ
ントなビームを発するレーザ光源、１２はレーザ光源１
１よりのビーム光を収束領域ウェスト領域及び拡散領域
を持つ光ビームに変換する投光光学系である。１３は透
過性の移動物体であり、収束領域に配置され、光ビーム
に垂直の方向に、速度■で移動している。１４は光電変
換素子であり、例えば光電管や半導体受光素子が使用さ
れる。この光電変換素子１４は、光ビームのウェスト領
域に配置されている。光電素子１４の前面にピンホール
開口１５を備えた開口板１６が設けられている。また光
電変換素子１４には変換されたスペックルパターン信号
を処理するための信号処理部１７が接続されている。
この信号処理部１７は、第２図に示すように、光電変換
素子１４よりのスペックルパターン信号を増幅する広帯
域増幅器１８、増幅されたスペックルパターン信号より
直流分をカットする直流分除去回路１９、さらにシュミ
ットトリガ回路２０、ワンショットマルチ回路２１、カ
ウンタ回路２２及びクロック回路２３から構成されてい
る。
素子１４よりのスペックルパターン信号を増幅する広帯
域増幅器１８、増幅されたスペックルパターン信号より
直流分をカットする直流分除去回路１９、さらにシュミ
ットトリガ回路２０、ワンショットマルチ回路２１、カ
ウンタ回路２２及びクロック回路２３から構成されてい
る。
この実施例レーザスペックル速度計において、レーザ光
源１１よりレーザ光が出射されると、投光光学系１２で
ビーム光（ガウスビームが望ましい）に変換される。こ
の場合のビームウェスト半径Ｗ０は波長をλとして、 となる。
源１１よりレーザ光が出射されると、投光光学系１２で
ビーム光（ガウスビームが望ましい）に変換される。こ
の場合のビームウェスト半径Ｗ０は波長をλとして、 となる。
ビームウェストに光電変換素子１４が設けられ、移動物
体１３が λ となる位置、すなわち収束領域に配置されているので、
Ｒ＝−ρとなり、σ＝Ｏとなるがら、被測定物体１３が
速度■で移動しているとすると、開口板１６面でスペッ
クルがボイリング状態となり、時間的に変動する。
体１３が λ となる位置、すなわち収束領域に配置されているので、
Ｒ＝−ρとなり、σ＝Ｏとなるがら、被測定物体１３が
速度■で移動しているとすると、開口板１６面でスペッ
クルがボイリング状態となり、時間的に変動する。
この変動信号が光電変換素子１４により電気信号に変換
され、信号処理部１７に入力される。この時の変動の速
さは、物体１３の移動速度Ｖに比例しており、この変動
の速さが信号処理部１７で検出される。
され、信号処理部１７に入力される。この時の変動の速
さは、物体１３の移動速度Ｖに比例しており、この変動
の速さが信号処理部１７で検出される。
信号処理部１７では、先ず電気信号に変換されたスペッ
クル信号（変動信号）を広帯域増幅器１８で所定のレベ
ルまで増幅し、増幅された信号をさらに零交叉数検出の
ために直流分除去回路１９で直流分をカットし、さらに
シュミットトリガ回路２０で零交叉時にハイとローが反
転するパルス列ヲ作成する。このパルス列がワンショッ
トマルチ回路２１で所定のパルス幅に整形され、カウン
タ回路２２で単位時間当たりの零交叉カウント数Ｎ ｏ
／ ２が計数される。この零交叉数Ｎｏは、一般的な
理論式としては（４）式の通りであるが、この実施例で
はボイリング状態で受光しているので（４）式の古墳は
無視でき、 π Ｗ となる。従って、カウント回路２２の計数値には、スペ
ックルサイズΔＸ、開ロ面積ａ、物体と光電変換素子間
の距離Ｒ、ビームの波面曲率ρの影響があられれず、た
とえ物体１３の材質が変更され、ΔＸが変化しても、ま
た波面曲率ρに歪みがあっても、その影響が速度測定に
影響せず、何らの補正の必要もない。
クル信号（変動信号）を広帯域増幅器１８で所定のレベ
ルまで増幅し、増幅された信号をさらに零交叉数検出の
ために直流分除去回路１９で直流分をカットし、さらに
シュミットトリガ回路２０で零交叉時にハイとローが反
転するパルス列ヲ作成する。このパルス列がワンショッ
トマルチ回路２１で所定のパルス幅に整形され、カウン
タ回路２２で単位時間当たりの零交叉カウント数Ｎ ｏ
／ ２が計数される。この零交叉数Ｎｏは、一般的な
理論式としては（４）式の通りであるが、この実施例で
はボイリング状態で受光しているので（４）式の古墳は
無視でき、 π Ｗ となる。従って、カウント回路２２の計数値には、スペ
ックルサイズΔＸ、開ロ面積ａ、物体と光電変換素子間
の距離Ｒ、ビームの波面曲率ρの影響があられれず、た
とえ物体１３の材質が変更され、ΔＸが変化しても、ま
た波面曲率ρに歪みがあっても、その影響が速度測定に
影響せず、何らの補正の必要もない。
なお上記実施例では、信号処理部１７として、零交叉数
検出回路を例に上げたが、これに限ることなく、自己相
関長τＣを算出する回路を用いることも可能である。
検出回路を例に上げたが、これに限ることなく、自己相
関長τＣを算出する回路を用いることも可能である。
（へ）発明の効果
この発明によれば、スペックルのボイリング状態で受光
される信号を処理して速度測定をなすものであるから、
スペックルサイズや波面曲率が測定結果に影響すること
がないので、精度の高い測定を行うことができる。また
、被測定物体が途中で変更されても何らの補正を要する
ことなく、そのまま測定を継続することができる。
される信号を処理して速度測定をなすものであるから、
スペックルサイズや波面曲率が測定結果に影響すること
がないので、精度の高い測定を行うことができる。また
、被測定物体が途中で変更されても何らの補正を要する
ことなく、そのまま測定を継続することができる。
第１図は、この発明が実施されるレーザスペックル速度
計の概略図、第２図は、同レーザスペックル速度計の信
号処理部の具体例を示す回路図、第３図は、従来のレー
ザスペックルによる速度測定を説明するための光学配置
を示す図である。 ｌｌ：レーザ光源、 １２：投光光学系、１３：移動
物体、 １４：光電変換素子、１７：信号処理部。 特許出願人 立石電機株式会社代理人
弁理士 中 村 茂 信第１図 ■ ］６ 第２図
計の概略図、第２図は、同レーザスペックル速度計の信
号処理部の具体例を示す回路図、第３図は、従来のレー
ザスペックルによる速度測定を説明するための光学配置
を示す図である。 ｌｌ：レーザ光源、 １２：投光光学系、１３：移動
物体、 １４：光電変換素子、１７：信号処理部。 特許出願人 立石電機株式会社代理人
弁理士 中 村 茂 信第１図 ■ ］６ 第２図
Claims (1)
- （１）光源よりのコヒーレント光を光学系で収束領域、
ウエスト領域及び拡散領域を持つ光ビームに変換し、前
記ウエスト領域に光電変換素子を設けるとともに、前記
収束領域に移動物体を配置し、前記光ビームを前記移動
物体に照射し、前記光電変換素子に得られるスペックル
パターン信号を信号処理部で処理して、移動速度を測定
するようにした物体の移動速度測定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27723084A JPH0664075B2 (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 物体の移動速度測定方法 |
| EP85116548A EP0189591A1 (en) | 1984-12-25 | 1985-12-24 | Method of and system for measuring velocity of moving object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27723084A JPH0664075B2 (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 物体の移動速度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61151466A true JPS61151466A (ja) | 1986-07-10 |
| JPH0664075B2 JPH0664075B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=17580632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27723084A Expired - Lifetime JPH0664075B2 (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 物体の移動速度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0664075B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7499230B2 (en) | 2006-04-10 | 2009-03-03 | Sony Corporation | Lens barrel, lens tilt adjusting method and imaging apparatus |
| JP2011123085A (ja) * | 2009-12-08 | 2011-06-23 | Ricoh Co Ltd | 検出装置及び画像形成装置 |
-
1984
- 1984-12-25 JP JP27723084A patent/JPH0664075B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7499230B2 (en) | 2006-04-10 | 2009-03-03 | Sony Corporation | Lens barrel, lens tilt adjusting method and imaging apparatus |
| JP2011123085A (ja) * | 2009-12-08 | 2011-06-23 | Ricoh Co Ltd | 検出装置及び画像形成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0664075B2 (ja) | 1994-08-22 |
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