JPS62214383A - レ−ザドツプラ速度計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザ光のドツプラ効果を利用した速笈剖に
おいてレーザ出力低減化に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のレーザドツプラ速度計は第２図の構成図に示すよ
うなものであった。図において、（１）は直線偏光のレ
ーザ発生器、（２）はビームスプリッタ。

（３）は上記ビームスプリッタ（２）でスプリットされ
た第２のレーザ光で測定物体に照射する物体光、（４）
は同じビームスプリッタでスプリットされた第１のレー
ザ光で参照光、（５）は参照光を反射するミラー、　（
６）は参照光（４）に周波数シフトを与える周波数シフ
タ、（７）は第２のレーザ光の投光及び受光に使用され
るレンズ、（８）は速度Ｖで移動する対象物体。

（９）は対象物体（８）からの散乱光、ａＣはこの散乱
光を反射するミラー、αＤは散乱光（９）と参照光（４
）とを重ね合わせるビームスプリッタ、住ｚは光検出器
、ａｊは参照光（４）を周波数シフタでシフトしたもの
を散乱光のレベルに調節するアテネータである。

次に第２図について従来のレーザドツプラ速度計の動作
について説明する。レーザ源山がら出た周波数で。のレ
ーザビームはビームスプリッタ（２）によって物体光（
３）と参照光（４）に分けられる。参照光（４）はミラ
ー（５）を経て、音響光学素子等の周波数シフタ（６）
により周波数で。＋Δｆにシフトされる。

参照光（４）は更にビームスプリッタａυを経て、光検
出器α２に入射する。一方ビームスプリツタ（２）を経
た物体光（３）はレンズ（７）を通り速度Ｖで運動する
被測定物体（８）に照射される。被測定物体（８）から
の散乱光（９）は、ドツプラ効果を受けたことにより照
射ｖ 方向の速度成分Ｖ　に比例したｆＤ−−７ｚ：（２はレ
ーザ光の波長）のシフトを受け、その周波数はｆｏ＋ｆ
Ｄとなる。散乱光（９）はレンズ（７）によって集光さ
れ、ミラーａｌを経てビームスプリッタ１υにより参照
光（４）と重ね合せられる。光検出器αのでは。

干渉の結果第３図に示す周波数１Δｔ−ｆＤｌＯ干渉信
号が検出され、この周波数から速度Ｖ　が算出される。

第３図のように、干渉信号は一般には分の周波数から求
められるため、大きなコントラストが要求される。コン
トラストは散乱光（９）と参照光（４）の強度比で決ま
り２両者の強度が等しい場はアテネータ贈を用いて強度
比の調整を行う。強度比の調整はビームスプリッタ（２
）やビームスフリツタＵの分割比を変えても行えるが、
実際にはビームスプリッタの分割比は種類が限定されて
いるため、粗い強度比の調整を行っておき、微調整はア
テネータを使用する必要があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のレーザドツプラ速度計は以上のように構成されて
いるので、干渉信号において良好なコントラストを得る
には、アテネータの挿入が必要となるため、レーザの元
金のロスが生ずることとなり、低出力のレーザの使用の
妨げとなるという問題点があった。

この発明は上記の問題点を解消するために為されたもの
で、アテネータを使用せず、干渉信号において良好なコ
ントラストとなるレーザドツプラ速度計を得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係るレーザドツプラ速度計は、直線偏光のレ
ーザを光源とし、レーザの直後の偏光ビームスプリッタ
でビームを分割し、−万の光路には周波数シフタを設け
、もう一方の光路には投受光レンズと偏光面を９０°回
転させる波長板を設け、その両方のビームを光検出器に
入射させることとし、アテネータを省き低出力レーザの
利用を可能とした。

〔作　用〕

この発明において、直線偏光のレーザとレーザ直後の偏
光ビームスプリッタにより２分割された二光線の強度比
を任意に設定可能となり、また光路中に偏光方向を９０
°回転させる波長板を備えることにより干渉信号が得ら
れ、前記二つの効果により干渉信号のコントラストを最
適に設定可能となった。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を図面について詳しく説明する
。東１図はこの発明の一実施例を示すレーザドツプラ速
度剖の構成図である。第１図において、（１１〜ａｚは
上記従来装置を説明した第２図と同一符号は同−又は相
当部分を示す。ｔｉ→は偏光ビームスプリッタ、　（１
４９は１／４波長板である。

次に動作について説明する。レーザ（１１を回転させる
と、ビームの偏光方向が回転するため、偏光ビームスプ
リッタＩにより分けられた物体光（３）と参照光（４）
の強度をエネルギ損失なしに任意の比率に設定が可能と
なる。それぞれの偏光方向は、物体光（３）は紙面に平
行、参照光（４）は垂直となっており、干渉させるため
にはどちらかの偏光方向を９０＠回転させる必要がある
。そこで、物体光（３）の光路上に１／４波長板ｆ１５
１ｅ挿入し、物体光（３）を直線偏光から一旦円偏光に
変換し、再び散乱光（９）を通過させることにより９０
°回転した直線偏光を得る。このようにして、散乱光（
９）と参照光（４）は同一の偏光方向を持つため、光検
出器ａ２により干渉信号が検出される。そこでレーザ（
１）を回転させ。

散乱光（９）と参照光（４）の強度が等しくなるように
調整すると、得られる干渉信号のコントラストが最大と
なる。

なお上記実施例では、物体光（３）の偏光方向を９０°
回転させる手段として、′／４波長波長板金１いたが１
分割された光ビームの第１又は第２の光路中、最終的に
偏光方向を９０°回転させる効果を有する位置及びこれ
に応する波長板を選べば。

同れの場合でも１合成するビームスプリッタの段階で干
渉信号が同位相となる様にすることができるので、第４
図、第５図、第６図に示す様な実施態様が可能である。

即ち９本実施例は実施態様項（２）に対応するものであ
る。

次の第４図の例は実施態様項（３）に対応するものであ
り、偏光ビームスプリッタ０４を通過して対象物体（８
）に向う第２の光路中レンズ（７）に入る前の（Ｉｅの
位置に１７２波長板を置くことによって、偏光方向を９
０°回転させたものである。

更に第５図の例は、実施態様項（４）に対応するものを
示し、偏光ビームスプリッタＩを通過して。

レンズ（７）ヲ通り対象物体（８）から反射した散乱光
（９）が更にレンズ（７）を再び通り、ミラーＨで反射
された後で、ビームスプリッタａＤに入る前に、鰭の位
置に１／２波長板を設けることによって、偏光方向を９
０＠回転させたものである。

その次の第６図の例は、実施態様項（５）に対応するも
のを示し、偏光ビームスプリッタａ４で反射された参照
光（４）はミラー（５）で更に反射されて周波数１　　
　・ シフター（６）に入る前の（１Ｂの位置に／２波長板を
設けることによって、偏光方向を９０”回転させたもの
である。

以上幾つかの実施例を挙げたが、こ−に挙げなかった位
置についても、この発明の要件を満すことができれば、
同一の目的を達することができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば１以上のように散乱光と参照光の強度
比を光量をアテネータによるロスなく任意に設定できる
ように構成することができるので。

低出力のレーザをそのま＼実用に供することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例によるレーザドツプラ速
度計の原理を示す構成図、第２図は従来のレーザドツプ
ラ速度］の原理を示す構成図、第３図は従来の動作を説
明するための干渉信号の波形図、第４図、第５図及び第
６図は、他の実施例の構成図である。 図において、（１ｊは直線偏光のレーザ、（６）は周波
数シフタ、（７）はレンズ、（８）は対象物体、α荀は
偏光ビームスプリッタ、ＱＳｉｄ’／４波長板、Ｑｅは
１７２波長板、Ｕηも１／２波長板、αＱも１７２波長
板である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）直線偏光のレーザ源、該レーザ源から出た光ビー
   ムを複数ビームに分割するビームスプリッタ、分割され
   た第１の光ビームの光周波数をシフトさせる周波数シフ
   タ、第２の光ビームを速度を測定すべき対象物体に投受
   光するレンズ、第１の光ビームと受光された第２の光ビ
   ームを合成するため調整用に設けたアテネータを通した
   後合成するビームスプリッタ、ならびに合成されたビー
   ムを検出する光検出器を備えたレーザドップラ速度計に
   おいて、上記レーザ源から出た光ビームの分割するビー
   ムスプリッタを任意の強度比をもつ複数ビームに分割す
   る偏光ビームスプリッタとすると共に、上記調整用に設
   けたアテネータを除去し、分割された光ビームの第１又
   は第２の光路中所定の位置に偏光方向を９０°回転させ
   るため所要の波長板を備え、合成するビームスプリッタ
   の段階で干渉信号が同位相となる様にしたことを特徴と
   するレーザドップラ速度計。
2. （２）分割された光ビームの第２の光路中の所定の位置
   は、対象物体に投受光するレンズを経由する投光ビーム
   と受光ビームの両方が通過する位置であり、この位置に
   偏光方向を９０°回転させるために所要の１／４波長板
   を 設置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   レーザドップラ速度計。
3. （３）分割された光ビームの第２の光路中の所定の位置
   は、対象物体への投光ビームのみに関係する偏光ビーム
   スプリッタの後でレンズに入る前の位置であり、この位
   置に偏光方向を９０°回転させるために所要の１／２波
   長板を設置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のレーザドップラ速度計。
4. （４）分割された光ビームの第２の光路中の所定の位置
   は、対象物体からの受光ビームのみが通過する位置、即
   ち受光ビームがレンズ通過後ビームスプリッタに入射す
   る前の位置で、この位置に偏光方向を９０°回転させる
   ための所要の１／２波長板を設置したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のレーザドップラ速度計。
5. （５）分割された光ビームの第１の光路中の所定の位置
   は、周波数シフタの前の位置であり、この位置に偏光方
   向を９０°回転させるために所要の１／２波長板を設置
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレー
   ザドップラ速度計。