JPS6382365A - Motion measuring apparatus - Google Patents

Motion measuring apparatus

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JPS6382365A
JPS6382365A JP22610786A JP22610786A JPS6382365A JP S6382365 A JPS6382365 A JP S6382365A JP 22610786 A JP22610786 A JP 22610786A JP 22610786 A JP22610786 A JP 22610786A JP S6382365 A JPS6382365 A JP S6382365A
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JP
Japan
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light
random
moving object
photodetector
speed
Prior art date
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Application number
JP22610786A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinaga Aizu
佳永 相津
Koji Ogino
浩二 荻野
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Kowa Co Ltd
Original Assignee
Kowa Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain sufficient quantity of light to measure kinetic characteristic, by admitting a speckle pattern into a plate with openings arranged at random. CONSTITUTION:Light from a laser light source 10 is scattered by a moving object 12 to be incident into a measuring device. A measuring surface of the measuring device has a mask plate 15 with an opening at the center and a random pattern plate 14 in which fine openings are arranged closely in a random pattern 14'. The movement of a speckle pattern 13 in the measuring surface is detected with a photo detector 17 as timewise changes in the light intensity through the plate 14, after amplified with an amplifier 18, it is inputted into an analyzing section 20 cleared of an undesired frequency component with a filter 19 and the speed of the moving object 12 is displayed. Thus, measured light is made incident into the photo detector 17 through the random plate 14 thereby assuring sufficient quantity of light for measurement.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は運動測定装置、特に被測定物体の移動速度、移
動状態などの運動特性を測定する運動測定装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a motion measuring device, and particularly to a motion measuring device for measuring motion characteristics such as the moving speed and moving state of an object to be measured.

[従来の技術] 従来よりレーザ光を用いた各種の測定装置が知られてい
る。特に物体の運動特性のうち速度を測定する分野では
、散乱されたレーザ光によるスペックルパターンを利用
した速度測定装置が知られている。
[Prior Art] Various measuring devices using laser light have been known. In particular, in the field of measuring speed among the motion characteristics of objects, speed measuring devices that utilize speckle patterns created by scattered laser light are known.

一般に、物体に照射され、物体から反射、あるいはそれ
を透過したレーザ光は、コヒーレント光のランダムな干
渉結果として明暗の斑点模様のようないわゆるスペック
ルパターンを形成する。さらに照射を受けている対象物
体が移動すると、スペックルパターンも同時に移動する
。速度測定装置では、このスペックルパターンの移動速
度を測定することにより非接触で物体の移動速度を求め
る。
Generally, laser light that is irradiated onto an object, reflected from the object, or transmitted through the object forms a so-called speckle pattern, which is a pattern of bright and dark spots, as a result of random interference of coherent light. Furthermore, when the target object being irradiated moves, the speckle pattern also moves at the same time. The speed measuring device determines the moving speed of the object in a non-contact manner by measuring the moving speed of this speckle pattern.

第11図に従来の運動測定装置の一般的な構成を示す、
レーザビーム1は移動物体2に照射され、その透過光が
形成するスペックルパターンは検出面に配置された検出
開口3により検出される。開口を通過した光は光検出器
4に入射され、その光量が測定される。スペックルパタ
ーンの移動は検出開口を介してみた光強度の時間的変化
として検出される。
FIG. 11 shows the general configuration of a conventional motion measurement device.
A moving object 2 is irradiated with a laser beam 1, and a speckle pattern formed by the transmitted light is detected by a detection aperture 3 arranged on a detection surface. The light that has passed through the aperture is incident on the photodetector 4, and the amount of light is measured. The movement of the speckle pattern is detected as a temporal change in the light intensity seen through the detection aperture.

[発明が解決しようとする問題点] ここで精度よくスペックルパターンの光強度の変化を検
出するには、検出開口の直径をスペックルパターンの個
々のスペックル(明暗の斑点に対応するもの)の直径と
同程度かそれ以下にとるのが望ましい、従って、このよ
うな用途では検出開口3として主としてピンホールが用
いられる。
[Problems to be Solved by the Invention] In order to accurately detect changes in the light intensity of the speckle pattern, the diameter of the detection aperture should be determined by adjusting the diameter of the detection aperture to the individual speckles (corresponding to bright and dark spots) of the speckle pattern. It is desirable that the diameter of the detection aperture 3 be equal to or smaller than the diameter of the detection aperture 3. Therefore, in such applications, a pinhole is mainly used as the detection aperture 3.

ところが、測定を受ける物体の透過特性、その他の条件
によってスペックルサイズが小さくなると検出器4で検
出できるような充分な光量を得ることができず出力信号
が劣化したり、測定不能となるという問題があった。
However, if the speckle size becomes small due to the transmission characteristics of the object to be measured or other conditions, there is a problem that it is not possible to obtain a sufficient amount of light to be detected by the detector 4, and the output signal deteriorates or measurement becomes impossible. was there.

また、スペックルパターンが一定方向に運動しており、
かつその方向が前もって解っている場合には第11図に
おいて検出開口3のかわりにスペックルパターンの移動
方向と直角な方向に沿って配列されたスリット列を有す
る格子などの空間フィルタ5を用いることもできる。こ
の方法によれば充分な光量でスペックルパターンの移動
を検出できるが、スペックルパターンの移動方向が一定
でなかったり、空間フィルタのスリット配列方向と一致
しなかったりする場合には適用できない、また、この方
法では物体が移動してもスペックルパターンが移動せず
、明暗の斑点が変形して揺らぐだけであるようなボイリ
ングスペックルの場合、あるいは被測定物体がランダム
運動する微粒子などの場合に形成される一定の運動方向
をもたない揺らぎのような運動は検出することができな
い。
In addition, the speckle pattern is moving in a certain direction,
If the direction is known in advance, a spatial filter 5 such as a lattice having a row of slits arranged along a direction perpendicular to the moving direction of the speckle pattern may be used instead of the detection aperture 3 in FIG. You can also do it. According to this method, movement of the speckle pattern can be detected with sufficient light intensity, but it cannot be applied when the movement direction of the speckle pattern is not constant or does not match the slit arrangement direction of the spatial filter. This method can be used in the case of boiling speckles, where the speckle pattern does not move even when the object moves, and only bright and dark spots deform and fluctuate, or when the object to be measured is a fine particle that moves randomly. A fluctuation-like motion that is formed and does not have a fixed direction of motion cannot be detected.

c問題点を解決するための手段] 以上の問題点を解決するために、本発明においては、移
動物体にレーザ光を照射するためのレーザ光源と、物体
で散乱されたレーザ散乱光が形成するスペックルパター
ンを入射するランダム配置された開口部を有するランダ
ムパターン板と、このランダムパターン板を通過した光
を受光して光強度に応じた検出信号を形成する光検出器
と、この光検出器の出力信号の特性に反映された前記ス
ペックルパターンの移動状態から前記移動物体の運動特
性を解析する手段を設けた構成を採用した。
Means for Solving Problem c] In order to solve the above problems, the present invention provides a laser light source for irradiating a moving object with laser light, and a laser light source scattered by the object to form a laser light source. A random pattern plate having randomly arranged openings into which the speckle pattern is incident, a photodetector that receives light passing through the random pattern plate and forms a detection signal according to the light intensity, and this photodetector. A configuration is adopted in which means is provided for analyzing the motion characteristics of the moving object from the movement state of the speckle pattern reflected in the characteristics of the output signal.

[作 用コ 以上の構成によれば、2次元的にランダム配置した複数
開口からなるランダムパターンを用いて充分な光量でス
ペックルパターンを検出することができるとともに、格
子パターンのような方向性を有するマスク手段を用いな
いので、方向性の一定しない運動も確実に測定できる。
[Function] According to the above configuration, it is possible to detect a speckle pattern with a sufficient amount of light using a random pattern consisting of a plurality of apertures randomly arranged two-dimensionally, and it is also possible to detect a speckle pattern with a sufficient amount of light. Since no mask means is used, even movements with inconsistent directionality can be reliably measured.

[実施例] 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the example shown in the drawings.

第1図は本発明を使用した運動測定装置の構成を示して
いる0図において符号10はレーザ光源でレーザ光を発
生する。レーザ光源から出た光は移動物体12の測定領
域を照射する。
FIG. 1 shows the configuration of a motion measuring device using the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 is a laser light source that generates a laser beam. The light emitted from the laser light source illuminates the measurement area of the moving object 12.

照射されたレーザ光は移動物体12によって散乱され、
その透過散乱光は図の右側の測定装置に入射する0本実
施例では測定装置の測定面には中央に開口を有するマス
ク板15とこのマスク板15に密著してランダムな開口
を多数有するランダムパターン板14が配置される。m
定面に形成されたスペックルパターン13の移動はフォ
トトランジスタ、フォトマルチプライヤ−その他の素子
から構成される光検出器17によりランダムパターン板
14を介した光強度の時間的変化として検出される。
The irradiated laser light is scattered by the moving object 12,
The transmitted and scattered light enters the measuring device on the right side of the figure. In this embodiment, the measuring surface of the measuring device has a mask plate 15 with an opening in the center and a large number of random apertures closely spaced on this mask plate 15. A random pattern board 14 is arranged. m
The movement of the speckle pattern 13 formed on a constant plane is detected as a temporal change in light intensity via the random pattern plate 14 by a photodetector 17 composed of a phototransistor, a photomultiplier, and other elements.

有限開口を有するマスク板15はランダムパターン14
による検出領域を適当に制限するためのものであり、マ
スク板15の開口の大きさは検出用の光検出器17の検
出面の面積などに応じて定める。
A mask plate 15 with a finite aperture has a random pattern 14
The size of the opening in the mask plate 15 is determined depending on the area of the detection surface of the photodetector 17 for detection.

ランダムパターン板14は所定の大村上に微小な複数の
開口を2次元的にランダムに配列してなるランダムパタ
ーン14°を有し、開口配置に特定の方向性をもたない
、このようなランダムパターン板14の一例としては、
あらかじめ別の光学系においてレーザ光を組物体に照射
してスペックルパターンを形成し、これを写真撮影した
フィルムなどが考えられる。
The random pattern plate 14 has a random pattern 14° formed by two-dimensionally arranging a plurality of minute openings at random above a predetermined large area, and has no specific directionality in the opening arrangement. As an example of the pattern board 14,
A conceivable example is a film in which a speckle pattern is formed by irradiating the assembly with laser light in a separate optical system and then photographed.

ここで、ランダムパターン板14の各開口の大きさはス
ペックルパターン13上の個々のスペックルの平均径に
ほぼ等しいかそれ以上にとるのが望ましい、これは、も
し個々のスペックルの平均径がランダム開口より大きい
と、第2図に示すように1つのスペックル16が同時に
複数の微小開口14aにまたがって検出されるので、ス
ペックル移動に伴う強度変化が平均化され、速度情報が
失われるからである。
Here, it is desirable that the size of each opening of the random pattern plate 14 is approximately equal to or larger than the average diameter of the individual speckles on the speckle pattern 13. If the aperture is larger than the random aperture, one speckle 16 will be detected across multiple micro apertures 14a at the same time, as shown in FIG. This is because you will be exposed.

さらにランダムパターン板14のランダムパターンの微
小開口間の平均間隔は開口の直径と同程度であることが
望ましい、これは、もし平均間隔が開口直径よりも小さ
いと、隣あった開口が近接して配置されるのでスペック
ルパターンの像がほとんどいつもいずれかの開口を通し
て観測されることになり、検出信号がスペックルパター
ンの移動に伴った充分な強度変化をしなくなるからであ
る。
Furthermore, it is desirable that the average spacing between the minute openings in the random pattern of the random pattern plate 14 be approximately the same as the diameter of the openings.This means that if the average spacing is smaller than the opening diameter, adjacent openings will be close This is because the image of the speckle pattern is almost always observed through one of the apertures, and the detection signal does not change sufficiently in intensity as the speckle pattern moves.

一方、微小開口間の平均間隔が開口直径よりも大きくな
ると、各開口から検出される光量の強度変化が互いの相
関性を失うので、検出信号の平均化が生じ、光検出器か
ら得られる全体の信号からスペックルパターンの移動に
関する情報が失われ、極端な場合には出力信号がほとん
ど直流成分だけになってしまうからである。
On the other hand, if the average interval between micro-apertures becomes larger than the aperture diameter, the intensity changes in the amount of light detected from each aperture lose their correlation with each other, resulting in averaging of the detection signal and the overall result obtained from the photodetector. This is because information regarding the movement of the speckle pattern is lost from the signal, and in extreme cases, the output signal becomes almost only a DC component.

ランダムパターン板14を通過した光は光検出器17で
受光され、電気信号に変換される。光検出器17はラン
ダムパターン板14を通過した光量を全て受光できるよ
うに受光面の大きさを選んである。光検出器17による
検出信号は増幅器18で増幅され、雑音や低周波のゆら
ぎ成分など不用な周波数成分を除去するためにフィルタ
19に入力され、このフィルタ19を介して解析部20
に入力される。
The light that has passed through the random pattern plate 14 is received by a photodetector 17 and converted into an electrical signal. The size of the light-receiving surface of the photodetector 17 is selected so that it can receive all the amount of light that has passed through the random pattern plate 14. The detection signal from the photodetector 17 is amplified by an amplifier 18 and input to a filter 19 to remove unnecessary frequency components such as noise and low frequency fluctuation components.
is input.

解析部20は第3図に示すように、後述のような信号処
理を行なう信号処理部20a、移動物体の速度を算定す
るマイクロコンピュータなどからなる演算部20b、お
よび液晶表示器S CR、Tディスプレイなどからなる
表示部20cから構成される。信号処理部20aおよび
演算部20bは次に述べるようにして光検出器17の出
力信号から移動物体12の速度を求め、表示部20cに
より表示させる。
As shown in FIG. 3, the analysis unit 20 includes a signal processing unit 20a that performs signal processing as described below, an arithmetic unit 20b that includes a microcomputer that calculates the speed of a moving object, and a liquid crystal display SCR, T display. It is composed of a display section 20c consisting of, etc. The signal processing section 20a and the calculation section 20b calculate the speed of the moving object 12 from the output signal of the photodetector 17 as described below, and display it on the display section 20c.

今、第1図の移動物体12がある速度で移動すると、そ
れに伴ってスペックルパターン13もランダムパターン
板14上をその微小開口を横切って移動する。ランダム
パターン板14の開口は前記のようにランダム配置され
ているので、ランダムパターン板14を通過する光量は
スペックルバター713の移動に応じて時間軸上でラン
ダムに変化する。従って、光検出器17から出力される
信号も第4図のように時間的にランダム変化することに
なる。
Now, when the moving object 12 in FIG. 1 moves at a certain speed, the speckle pattern 13 also moves on the random pattern plate 14 across its minute opening. Since the openings of the random pattern plate 14 are randomly arranged as described above, the amount of light passing through the random pattern plate 14 changes randomly on the time axis according to the movement of the speckle butter 713. Therefore, the signal output from the photodetector 17 also changes randomly over time as shown in FIG.

この光検出器17の出力信号の変化は一定の周期性を有
するわけではないが、スペックルパターン13の移動が
速くなれば信号のランダム変動も速くなり、その度合と
移動物体12の移動速度との間には一定の相関がある。
Although the change in the output signal of the photodetector 17 does not have a constant periodicity, the faster the speckle pattern 13 moves, the faster the random fluctuation of the signal becomes, and the degree of random fluctuation and the moving speed of the moving object 12 There is a certain correlation between them.

ここで、光検出器17の出力信号のランダムな変動の度
合を評価する方法として、パワースペクトルの分布を調
べる方法を例示する。
Here, as a method for evaluating the degree of random fluctuation in the output signal of the photodetector 17, a method of examining the distribution of the power spectrum will be exemplified.

この場合信号処理部20aは周波数ごとのパワー分布を
測定する回路から構成される。信号処理部で算出される
パワースペクトルは移動物体12の移動速度に応じて第
5図の符号p、qのような分布となる。第5図において
横軸は周波数、縦軸はdB表示の信号強度である。移動
物体12の移動速度が遅ければpのようなパワー分布が
、また移動速度が速ければqのようなパワー分布が得ら
れる。従って、減衰の度合が移動物体12の移動速度に
応じて変化する0周波数が高域になるほど減衰すれば移
動物体12の移動速度は遅く、また高域の減衰の度合が
小さければ移動物体12の移動速度は速いことになる。
In this case, the signal processing section 20a is composed of a circuit that measures the power distribution for each frequency. The power spectrum calculated by the signal processing section has a distribution as indicated by symbols p and q in FIG. 5, depending on the moving speed of the moving object 12. In FIG. 5, the horizontal axis is frequency, and the vertical axis is signal strength in dB. If the moving speed of the moving object 12 is slow, a power distribution like p is obtained, and if the moving speed is fast, a power distribution like q is obtained. Therefore, if the degree of attenuation changes according to the moving speed of the moving object 12, the higher the zero frequency attenuates, the moving speed of the moving object 12 will be slow; The movement speed will be fast.

減衰度を測定するためには演算部20bにより次のよう
な解析を行なえばよい。
In order to measure the degree of attenuation, the calculation section 20b may perform the following analysis.

第5図の各パワースペクトル分布において、周波数ゼロ
におけるパワーの値を基準にそれから10dB、および
20dBパワーが減衰した周波数を読み取り、これらを
fα、fβとする。これを第6図のグラフのように、横
軸を物体速度縦軸にfα、fβをとってプロットすると
、ある一定の比例関係が得られる。
In each power spectrum distribution in FIG. 5, frequencies at which the power is attenuated by 10 dB and 20 dB are read based on the power value at frequency zero, and these are designated as fα and fβ. If this is plotted as shown in the graph of FIG. 6, with fα and fβ plotted on the horizontal axis and the object speed on the vertical axis, a certain proportional relationship will be obtained.

そこで、測定装置の光学系の照明領域径、照明ビーム曲
率、物体からランダムパターン板14までの距離、スペ
ックルパターン径、ランダムパターン板14の開口径な
どの諸条件を考慮して第6図のfα、fβの傾きをあら
かじめ較正しておくことによりfα、fβの値から物体
速度を検出することができる。所定の減衰量を得るfα
またはfβはいずれか一方でも速度を決定できるので、
通常はfαかfβのいずれか一方のみの測定で充分であ
る。しかし、fα、fβを両方用いることにより、測定
精度を大きく向上できる利点がある。
Therefore, considering various conditions such as the illumination area diameter of the optical system of the measuring device, the illumination beam curvature, the distance from the object to the random pattern plate 14, the speckle pattern diameter, and the aperture diameter of the random pattern plate 14, By calibrating the slopes of fα and fβ in advance, the object speed can be detected from the values of fα and fβ. fα to obtain a predetermined amount of attenuation
Or fβ can determine the speed with either one, so
Usually, it is sufficient to measure only either fα or fβ. However, by using both fα and fβ, there is an advantage that measurement accuracy can be greatly improved.

以上のようにして算出された移動物体12の速度は液晶
表示器、CRTその他の表示器20cにより表示する。
The speed of the moving object 12 calculated as described above is displayed on a display 20c such as a liquid crystal display or a CRT.

また、解析部20で速度決定のために行なう処理として
自己相関関数を調べる方法が考えられる。光検出器17
の出力信号の自己相関関数を信号処理部20aで求める
と、移動物体12の速度に応じて第7図に示すような相
関が得られる。第7図は時間変化に応じて光検出器17
の出力の自己相関を示している。第7図のpは移動物体
12の速度が遅い場合、qは移動物体12の速度が速い
場合の自己相関である。これは移動物体12の速度が遅
ければ長い時間範囲で光検出器17の出力信号の自己相
関が保持され、速度が速い場合には自己相関は持続しな
いためである。
Furthermore, a method of examining an autocorrelation function may be considered as a process performed by the analysis unit 20 to determine the speed. Photodetector 17
When the autocorrelation function of the output signal is determined by the signal processing section 20a, a correlation as shown in FIG. 7 is obtained depending on the speed of the moving object 12. Figure 7 shows how the photodetector 17 changes over time.
shows the autocorrelation of the output. In FIG. 7, p is the autocorrelation when the speed of the moving object 12 is slow, and q is the autocorrelation when the speed of the moving object 12 is fast. This is because if the speed of the moving object 12 is slow, the autocorrelation of the output signal of the photodetector 17 is maintained over a long time range, and if the speed is fast, the autocorrelation does not persist.

この方法においても、演算部20bで前記のパワースペ
クトル方式と同様の解析を行なうことにより速度の算定
を行なうことができる。自己相関関数が1 / e、1
/e2に減衰するところの時間をそれぞれτα、τβと
し、第8図に示すように横軸に物体速度、縦軸に1/τ
α、1/τβをとってプロットすればある一定の比例関
係が得られる。従って、ここでもl/τα、l/τβの
傾きを測定系の条件に応じて較正しておけばτα、τβ
の測定から移動物体12の速度を決定することができる
。この場合にもパワースペクトル方式の場合と同様にτ
α、τβのいずれかの測定のみによっても速度を算定す
ることができる。
In this method as well, the velocity can be calculated by performing the same analysis as the power spectrum method described above in the calculating section 20b. The autocorrelation function is 1/e, 1
The time at which it decays to /e2 is τα and τβ, respectively, and as shown in Figure 8, the horizontal axis represents the object velocity and the vertical axis represents 1/τ.
If α and 1/τβ are plotted, a certain proportional relationship can be obtained. Therefore, here too, if the slopes of l/τα and l/τβ are calibrated according to the conditions of the measurement system, τα and τβ
From the measurement of , the velocity of the moving object 12 can be determined. In this case, as in the case of the power spectrum method, τ
The speed can also be calculated by measuring only either α or τβ.

本実施例によれば、移動物体12が比較的法則性をもっ
た運動を行なう場合に限定されることなく、移動物体1
2が微粒子のようにランダムに運動する場合にも良好な
測定結果を得ることができる。ランダムパターン板14
は前記のようにスリットなどによる空間フィルタではな
く、ランダムな開ロバターンにより構成されているので
、微粒子のように移動物体12がランダムに運動する場
合でも、その運動を反映したスペックルパターンのラン
ダム変動に応じて光検出器17からランダム運動に応じ
た検出出力信号を得ることができる。従って、上記と全
く同様の解析原理により、移動物体12の平均的な移動
速度、あるいは微粒子の活性度を測定することができる
According to this embodiment, the moving object 12 is not limited to the case where the moving object 12 performs a relatively regular motion;
Good measurement results can also be obtained when the particles 2 move randomly like fine particles. Random pattern board 14
is not a spatial filter using slits or the like as described above, but is composed of a random open pattern, so even when the moving object 12 such as a particle moves randomly, the speckle pattern that reflects the movement will not fluctuate randomly. A detection output signal corresponding to the random motion can be obtained from the photodetector 17 according to the random motion. Therefore, the average moving speed of the moving object 12 or the activity level of the particles can be measured using the same analytical principle as described above.

すなわち、微小粒子の測定を行なうとき、粒子30が第
9図のように一定の方向にそろって移動するのではなく
、第1O図のように個々が全く独立してランダムな方向
に移動する場合、これに伴って形成されるスペックルパ
ターンの個々のスペックルもランダムな方向に移動する
。このような動きもランダムな開ロバターンを有するラ
ンダムパターン板14を用いれば個々のスペックルが個
々の開口を横切るのに応じた充分な強度変動の信号を得
ることができる。そしてこのような場合でも個々のスペ
ックルのランダム運動の速さと出力信号の強度変動の度
合との間に一定の相関関係が存在する。
In other words, when measuring microparticles, when the particles 30 do not move in a uniform direction as shown in Figure 9, but individually move in random directions completely independently as shown in Figure 1O. , the individual speckles of the speckle pattern formed along with this also move in random directions. Even in such a movement, if a random pattern plate 14 having a random opening pattern is used, a signal with sufficient intensity fluctuation can be obtained as each speckle crosses each aperture. Even in such a case, there is a certain correlation between the speed of random movement of individual speckles and the degree of intensity fluctuation of the output signal.

従って、光検出器17の出力信号を前述の解析方法によ
って評価すれば、第6図、あるいは第8図に示すように
fα、fβやτα、τβに対応する物体速度を得ること
ができる。しかしながら、この場合、微小粒子はランダ
ムに運動しており。
Therefore, by evaluating the output signal of the photodetector 17 using the above-mentioned analysis method, it is possible to obtain object velocities corresponding to fα, fβ, τα, and τβ, as shown in FIG. 6 or 8. However, in this case, the microparticles are moving randomly.

一定の速度を得ることはできない。It is not possible to obtain a constant speed.

そこで、ここでは第8図から得られるような速度が微小
粒子のランダムな動きの度合、あるいは活性度として取
り扱えばよい、測定結果は多数の微小粒子の運動の平均
値として評価でき、また得られた活性度は平均的な運動
速度としてとらえることができる。
Therefore, here, the velocity obtained from Figure 8 can be treated as the degree of random movement of microparticles, or the degree of activity.The measurement results can be evaluated as the average value of the motion of a large number of microparticles, and the obtained The activity level can be interpreted as the average speed of movement.

[効 果] 以上から明らかなように、本発明によれば、移動物体に
レーザ光を照射するためのレーザ光源と、物体で散乱さ
れたレーザ散乱光が形成するスペックルパターンを入射
するランダム配置された開口部を有するランダムパター
ン板と、このランダムパターン板を通過した光を受光し
て光強度に応じた検出信号を形成する光検出器と、この
光検出器の出力信号の特性に反映された前記スペックル
パターンの移動状態から前記移動物体の運動特性を解析
する手段を設けた構成を採用しているので、従来のよう
にピンホール開口を用いるのに比べて速度その他の運動
特性を測定するための充分な光量を得ることができると
ともに、ランダムな開ロバターンを介して光検出器に測
定光を入射させるので、従来の格子などの空間フィルタ
を用いる場合と異なり、微粒子などのランダム運動の特
性も測定できる優れた効果がある。
[Effects] As is clear from the above, according to the present invention, a laser light source for irradiating a moving object with laser light and a random arrangement in which speckle patterns formed by laser scattered light scattered by the object are incident. a photodetector that receives the light that has passed through the random pattern plate and forms a detection signal according to the light intensity; Since the structure includes means for analyzing the motion characteristics of the moving object from the movement state of the speckle pattern, it is easier to measure speed and other motion characteristics than when using pinhole apertures as in the past. In addition, the measurement light is incident on the photodetector via a random opening pattern, which makes it possible to obtain sufficient light to measure It has an excellent effect in that it can also measure characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を採用した運動測定装置の構成を示した
説明図、第2図は第1図のランダムパターン板の構成を
示した斜視図、第3図は第1図の解析部の構成を示した
ブロック図、第4図は第1図の光検出器の出力信号を示
した線図、第5図、第6図はそれぞれ本発明による速度
解析方法を示した線図、第7図、第8図はそれぞれ本発
明による異なった速度解析方法を示した線図、第9の構
成を示した説明図である。 10・・・レーザ光源  11・・・レンズ12・・・
移動物体 13・・・スペックルパターン 14・・・ランダムパターン板 17・・・光検出器 18・・・増幅器    19・・・フィルタ20・・
・解析部    20a・・・信号処理部20b・・・
演算部   20c・・・表示部第4図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a motion measuring device employing the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the random pattern plate in FIG. 1, and FIG. 3 is an illustration of the analysis section in FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration, FIG. 4 is a diagram showing the output signal of the photodetector in FIG. 1, FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the velocity analysis method according to the present invention, and FIG. 8 are a diagram showing different speed analysis methods according to the present invention, and an explanatory diagram showing a ninth configuration, respectively. 10... Laser light source 11... Lens 12...
Moving object 13...Speckle pattern 14...Random pattern plate 17...Photodetector 18...Amplifier 19...Filter 20...
-Analysis section 20a...Signal processing section 20b...
Arithmetic unit 20c...Display unit Fig. 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)移動物体にレーザ光を照射するためのレーザ光源と
、 物体で散乱されたレーザ散乱光が形成するスペックルパ
ターンを入射するランダム配置された開口部を有するラ
ンダムパターン板と、 このランダムパターン板を通過した光を受光して光強度
に応じた検出信号を形成する光検出器と、 この光検出器の出力信号の特性に反映された前記スペッ
クルパターンの移動状態から前記移動物体の運動特性を
解析する手段を設けたことを特徴とする運動測定装置。 2)前記解析手段は前記光検出器の出力信号の周波数に
関連したパワースペクトル分布から前記移動物体の速度
を算定することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の運動測定装置。 3)前記解析手段は前記光検出器の出力信号の自己相関
関数の時間に関連した減衰度から前記移動物体の移動速
度を算定することを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の運動測定装置。
[Claims] 1) A laser light source for irradiating a moving object with laser light, and a random pattern plate having randomly arranged openings into which a speckle pattern formed by the laser scattered light scattered by the object enters. and a photodetector that receives the light that has passed through this random pattern plate and forms a detection signal according to the light intensity, and from the moving state of the speckle pattern reflected in the characteristics of the output signal of this photodetector. A motion measurement device characterized by comprising means for analyzing motion characteristics of the moving object. 2) The motion measurement device according to claim 1, wherein the analysis means calculates the speed of the moving object from a power spectrum distribution related to the frequency of the output signal of the photodetector. 3) The motion according to claim 1, wherein the analyzing means calculates the moving speed of the moving object from the time-related attenuation of the autocorrelation function of the output signal of the photodetector. measuring device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01223358A (en) * 1988-01-22 1989-09-06 Rockwell Internatl Corp Speedometer for web of printing machine

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JPS58132896A (en) * 1982-01-30 1983-08-08 株式会社島津製作所 Conpound sensor
JPS60196674A (en) * 1984-03-19 1985-10-05 Japan Electronic Ind Dev Assoc<Jeida> Laser speckle speedometer

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