JP2924754B2 - 光行差速度計 - Google Patents
光行差速度計Info
- Publication number
- JP2924754B2 JP2924754B2 JP1277196A JP1277196A JP2924754B2 JP 2924754 B2 JP2924754 B2 JP 2924754B2 JP 1277196 A JP1277196 A JP 1277196A JP 1277196 A JP1277196 A JP 1277196A JP 2924754 B2 JP2924754 B2 JP 2924754B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- reflected
- half mirror
- irradiation light
- interval
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を利用し
て移動体の速度を測定する光行差速度計に関するもので
ある。
て移動体の速度を測定する光行差速度計に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、移動体の速度を非接触で測定する
速度計として、光のドップラー効果を利用したレーザ・
ドップラー速度計がある（例えば、「応用光学−光計測
入門−」、谷田貝 豊彦 著、丸善ｋｋ発行、昭和６３
年発行等がある）。このレーザ・ドップラー速度計は、
移動体の運動によって生じた散乱光のドップラーシフト
をヘテロダイン検出することで速度計測を行うものであ
る。
速度計として、光のドップラー効果を利用したレーザ・
ドップラー速度計がある（例えば、「応用光学−光計測
入門−」、谷田貝 豊彦 著、丸善ｋｋ発行、昭和６３
年発行等がある）。このレーザ・ドップラー速度計は、
移動体の運動によって生じた散乱光のドップラーシフト
をヘテロダイン検出することで速度計測を行うものであ
る。
【０００３】従来のレーザ・ドップラー速度計について
図を用いて説明する。図３は、従来のレーザ・ドップラ
ー速度計を示す説明図である。同図において（１）は参
照光法、（２）は二入射光法（差動法）、（３）は一入
射光法によるレーザ・ドップラー速度計の構成を示し、
１ａ、１ｂは入射光の一部を透過して残りを反射するハ
ーフミラー、２はミラー、３は光検出器、４はビームス
プリッタ、５、５ａ、５ｂはレンズ、６、７、８はスリ
ット、ベクトルｖは移動体の速度ベクトル、ベクトルｋ
ｓ、ｋｓ1 、ｋｓ2 は入射光の波数ベクトル、ベクトル
ｋｏ、ｋｏ1 、ｋｏ2 は散乱光の波数ベクトルである。
図を用いて説明する。図３は、従来のレーザ・ドップラ
ー速度計を示す説明図である。同図において（１）は参
照光法、（２）は二入射光法（差動法）、（３）は一入
射光法によるレーザ・ドップラー速度計の構成を示し、
１ａ、１ｂは入射光の一部を透過して残りを反射するハ
ーフミラー、２はミラー、３は光検出器、４はビームス
プリッタ、５、５ａ、５ｂはレンズ、６、７、８はスリ
ット、ベクトルｖは移動体の速度ベクトル、ベクトルｋ
ｓ、ｋｓ1 、ｋｓ2 は入射光の波数ベクトル、ベクトル
ｋｏ、ｋｏ1 、ｋｏ2 は散乱光の波数ベクトルである。
【０００４】以上の構成による従来例の動作について各
方法毎に説明する。 （１）参照光法 波数ベクトルｋｓである入射光をハーフミラー１ａで二
分し、反射光を参照光としてミラー２に照射してからハ
ーフミラー１ｂで反射させて光検出器３に入射させる。
また、透過光を速度ベクトルｖで移動する移動体に照射
し、波数ベクトルｋｏの散乱光をハーフミラー１ｂを介
して光検出器３に入射させる。これら光検出器３に入射
した２つのレーザ光は、互いに重なり合って干渉縞を生
じる。よって、この干渉縞の間隔を測定することによっ
て移動体の速度を求めることができる。
方法毎に説明する。 （１）参照光法 波数ベクトルｋｓである入射光をハーフミラー１ａで二
分し、反射光を参照光としてミラー２に照射してからハ
ーフミラー１ｂで反射させて光検出器３に入射させる。
また、透過光を速度ベクトルｖで移動する移動体に照射
し、波数ベクトルｋｏの散乱光をハーフミラー１ｂを介
して光検出器３に入射させる。これら光検出器３に入射
した２つのレーザ光は、互いに重なり合って干渉縞を生
じる。よって、この干渉縞の間隔を測定することによっ
て移動体の速度を求めることができる。
【０００５】（２）二入射光法（差動法） 入射光をビームスプリッタ４によって波数ベクトルｋｓ
1、ｋｓ2の２つのビームに二分してからレンズ５ａを介
して速度ベクトルｖの移動体に照射する。移動体での散
乱光はスリット６、レンズ５ｂ、スリット７を介して光
検出器３に入射される。入射した散乱光は（１）と同様
に干渉縞を生じ、この間隔を測定することにより移動体
の速度を求めることができる。
1、ｋｓ2の２つのビームに二分してからレンズ５ａを介
して速度ベクトルｖの移動体に照射する。移動体での散
乱光はスリット６、レンズ５ｂ、スリット７を介して光
検出器３に入射される。入射した散乱光は（１）と同様
に干渉縞を生じ、この間隔を測定することにより移動体
の速度を求めることができる。
【０００６】（３）一入射光法 波数ベクトルｋｓの入射光を速度ベクトルｖの移動体に
照射し、波数ベクトルｋｏ1 、ｋｏ2 の散乱光をスリッ
ト８、レンズ５、スリット７を介して光検出器３に入射
させる。入射した散乱光は（１）と同様に干渉縞を生
じ、この間隔を図ることにより移動体の速度を求めるこ
とができる。
照射し、波数ベクトルｋｏ1 、ｋｏ2 の散乱光をスリッ
ト８、レンズ５、スリット７を介して光検出器３に入射
させる。入射した散乱光は（１）と同様に干渉縞を生
じ、この間隔を図ることにより移動体の速度を求めるこ
とができる。
【０００７】以上、（１）、（２）、（３）のいずれと
も光計測器３に生じた干渉縞の間隔を測定することによ
り移動体の速度を求めることができる。しかし、これら
はいずれも光のドップラー効果を利用しているため測定
者と移動体との測定者の視線方向における相対速度しか
もとめることができない。すなわち、測定者の視線方向
に直交する速度成分を測定することは不可能である。
も光計測器３に生じた干渉縞の間隔を測定することによ
り移動体の速度を求めることができる。しかし、これら
はいずれも光のドップラー効果を利用しているため測定
者と移動体との測定者の視線方向における相対速度しか
もとめることができない。すなわち、測定者の視線方向
に直交する速度成分を測定することは不可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
光のドップラー効果を利用した速度計は、測定者の視線
方向と直交する速度成分は測定できないという問題点が
あった。本発明はこのような課題を解決するためのもの
であり、測定者の視線方向と直交する速度成分を測定す
ることができる速度計を提供することを目的としてい
る。
光のドップラー効果を利用した速度計は、測定者の視線
方向と直交する速度成分は測定できないという問題点が
あった。本発明はこのような課題を解決するためのもの
であり、測定者の視線方向と直交する速度成分を測定す
ることができる速度計を提供することを目的としてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による光行差速度計は、被測定物に照
射光を照射し、この照射光と照射光の被測定物からの反
射光とを重ね合わせることによって生じた干渉縞の間隔
を検出する干渉縞検出手段と、干渉縞の間隔から光行差
を求め、照射光と直交する方向における被測定物の速度
を算出する速度算出手段とを備えている。このように構
成することにより、本発明は移動体へ照射した照射光と
その反射光との間に生じた光行差を測定することがで
き、この光行差から測定者の視線方向と直交する移動体
の速度成分を測定することができる。
るために、本発明による光行差速度計は、被測定物に照
射光を照射し、この照射光と照射光の被測定物からの反
射光とを重ね合わせることによって生じた干渉縞の間隔
を検出する干渉縞検出手段と、干渉縞の間隔から光行差
を求め、照射光と直交する方向における被測定物の速度
を算出する速度算出手段とを備えている。このように構
成することにより、本発明は移動体へ照射した照射光と
その反射光との間に生じた光行差を測定することがで
き、この光行差から測定者の視線方向と直交する移動体
の速度成分を測定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の詳細について図面
を参照して説明する。図１は本発明の一つの実施の形態
を示した説明図である。同図において、１０は被測定物
である移動体、１１は移動体１０上に設けられ光を反射
するコーナキューブ、１２は移動体１０の速度ベクト
ル、１３はレーザ光源、１４は入射光の一部を透過し残
りを反射するハーフミラー、１５はＣＣＤ（Charge Cou
pled Device）、１６はミラー、１７はレーザ光源１３
とハーフミラー１４とＣＣＤ１５とミラー１６とから構
成された干渉縞検出手段、１８は照射光、１９は反射
光、２０は干渉縞、εは照射光１８と反射光１９との光
行差、θは照射光１８のＣＣＤ１５への入射角、ΔＬは
干渉縞の間隔である。
を参照して説明する。図１は本発明の一つの実施の形態
を示した説明図である。同図において、１０は被測定物
である移動体、１１は移動体１０上に設けられ光を反射
するコーナキューブ、１２は移動体１０の速度ベクト
ル、１３はレーザ光源、１４は入射光の一部を透過し残
りを反射するハーフミラー、１５はＣＣＤ（Charge Cou
pled Device）、１６はミラー、１７はレーザ光源１３
とハーフミラー１４とＣＣＤ１５とミラー１６とから構
成された干渉縞検出手段、１８は照射光、１９は反射
光、２０は干渉縞、εは照射光１８と反射光１９との光
行差、θは照射光１８のＣＣＤ１５への入射角、ΔＬは
干渉縞の間隔である。
【００１１】以上の構成による本発明の動作について詳
細に説明する。移動体１０は速度ベクトル１２を伴って
図の下方から上方へ向けて移動している。移動体１０が
測定者の視線方向（照射光１８の照射方向）と直交する
位置に来ると、レーザ光源１３から照射光１８をハーフ
ミラー１４に照射する。照射光１８の一部はハーフミラ
ー１４を透過してＣＣＤ１５に照射され、残りのレーザ
光はハーフミラー１４に反射されて移動体１０上に設け
られたコーナキューブ１１に照射される。照射光１８は
コーナキューブ１１に反射されて反射光１９としてハー
フミラー１４に照射される。この反射光１９はハーフミ
ラー１４を透過し、ミラー１６に照射されてから反射さ
れ、さらにハーフミラー１４で反射されてＣＣＤ１５に
照射される。
細に説明する。移動体１０は速度ベクトル１２を伴って
図の下方から上方へ向けて移動している。移動体１０が
測定者の視線方向（照射光１８の照射方向）と直交する
位置に来ると、レーザ光源１３から照射光１８をハーフ
ミラー１４に照射する。照射光１８の一部はハーフミラ
ー１４を透過してＣＣＤ１５に照射され、残りのレーザ
光はハーフミラー１４に反射されて移動体１０上に設け
られたコーナキューブ１１に照射される。照射光１８は
コーナキューブ１１に反射されて反射光１９としてハー
フミラー１４に照射される。この反射光１９はハーフミ
ラー１４を透過し、ミラー１６に照射されてから反射さ
れ、さらにハーフミラー１４で反射されてＣＣＤ１５に
照射される。
【００１２】このとき、移動体１０と干渉縞検出手段
（測定者）１７との間の相対速度をｖとすると、コーナ
キューブ１１への照射光１８と反射光１９とは平行にな
らず、以下に示すような光行差εが生じる。 ε＝ｖ／ｃ （ε＜＜１） （１） ここで、ｃは光速度とし、相対速度ｖは照射光１８と直
交する方向の速度である。
（測定者）１７との間の相対速度をｖとすると、コーナ
キューブ１１への照射光１８と反射光１９とは平行にな
らず、以下に示すような光行差εが生じる。 ε＝ｖ／ｃ （ε＜＜１） （１） ここで、ｃは光速度とし、相対速度ｖは照射光１８と直
交する方向の速度である。
【００１３】次に、この光行差εの検出方法について図
２を用いて説明する。図２は、図１のＣＣＤ１５に生じ
た干渉縞を示す説明図である。移動体１０と干渉縞検出
手段（測定者）１７との間に相対速度ｖがあると照射光
１８と反射光１９との間に光行差εが生じ、ＣＣＤ１５
面上に干渉縞２０が生じる。この干渉縞２０の間隔をΔ
Ｌとすると、照射光１８の波長λと光行差εと照射光１
８のＣＣＤ１５への入射角θから、 ΔＬ＝λ／（sinε＋sinθ） が成り立つ。
２を用いて説明する。図２は、図１のＣＣＤ１５に生じ
た干渉縞を示す説明図である。移動体１０と干渉縞検出
手段（測定者）１７との間に相対速度ｖがあると照射光
１８と反射光１９との間に光行差εが生じ、ＣＣＤ１５
面上に干渉縞２０が生じる。この干渉縞２０の間隔をΔ
Ｌとすると、照射光１８の波長λと光行差εと照射光１
８のＣＣＤ１５への入射角θから、 ΔＬ＝λ／（sinε＋sinθ） が成り立つ。
【００１４】ここで、θ＝０、ε＜＜１とすると、ΔＬ
＝λ／εとなり、 ε＝λ／（ΔＬ） （２） となる。以上より、ＣＣＤ１５で検出されたΔＬと照射
光１８の波長λとを式（２）に代入してεを求め、この
εを式（１）に代入することによって相対速度ｖを求め
ることができる。なお、以上の計算は、図示しない速度
算出手段において行われる。
＝λ／εとなり、 ε＝λ／（ΔＬ） （２） となる。以上より、ＣＣＤ１５で検出されたΔＬと照射
光１８の波長λとを式（２）に代入してεを求め、この
εを式（１）に代入することによって相対速度ｖを求め
ることができる。なお、以上の計算は、図示しない速度
算出手段において行われる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、被測定
物への照射光とその反射光との間に生じた光行差を求
め、この光行差から被測定物の速度を算出するため、測
定者の視線と直交する方向の被測定物の速度成分を測定
することができる。また、照射光と反射光との干渉縞の
間隔を計測することにより、高精度な速度測定ができ
る。
物への照射光とその反射光との間に生じた光行差を求
め、この光行差から被測定物の速度を算出するため、測
定者の視線と直交する方向の被測定物の速度成分を測定
することができる。また、照射光と反射光との干渉縞の
間隔を計測することにより、高精度な速度測定ができ
る。
【図１】 本発明の一つの実施の形態を示す断面図と説
明図である。
明図である。
【図２】 図１のＣＣＤに生じた干渉縞を示す説明図で
ある。
ある。
【図３】 従来例を示す説明図である。
１ａ、１ｂ、１４…ハーフミラー、２、１６…ミラー、
３…光検出器、４…ビームスプリッタ、５、５ａ、５ｂ
…レンズ、６、７、８…スリット、１０…移動体、１１
…コーナキューブ、１２…移動体１０の移動方向、１３
…レーザ光源、１５…ＣＣＤ、１７…干渉縞検出手段、
１８…照射光、１９…反射光、２０…干渉縞、ε…光行
差、θ…照射光１８と反射光１９との間に生じた光行
差、ΔＬ…干渉縞の間隔。
３…光検出器、４…ビームスプリッタ、５、５ａ、５ｂ
…レンズ、６、７、８…スリット、１０…移動体、１１
…コーナキューブ、１２…移動体１０の移動方向、１３
…レーザ光源、１５…ＣＣＤ、１７…干渉縞検出手段、
１８…照射光、１９…反射光、２０…干渉縞、ε…光行
差、θ…照射光１８と反射光１９との間に生じた光行
差、ΔＬ…干渉縞の間隔。
Claims (4)
- 【請求項１】 被測定物に照射光を照射し、この照射光
と照射光の被測定物からの反射光とを重ね合わせること
によって生じた干渉縞の間隔を検出する干渉縞検出手段
と、 干渉縞の間隔から光行差を求め、照射光と直交する方向
における被測定物の速度を算出する速度算出手段とを備
えたことを特徴とする光行差速度計。 - 【請求項２】 請求項１において、 干渉縞検出手段は、 所定波長のレーザ光を照射するレーザ光源と、 このレーザ光の一部を透過し、残りのレーザ光を反射し
て被測定物に照射するハーフミラーと、 被測定物で反射されてからハーフミラーを透過したレー
ザ光を反射するミラーと、 ミラーで反射されてからハーフミラーで反射されたレー
ザ光とハーフミラーを透過したレーザ光とを受光する受
光素子とから構成されていることを特徴とする光行差速
度計。 - 【請求項３】 請求項１または２において、 速度算出手段は、照射光の波長を受光素子に生じた干渉
縞の間隔で割ることによって光行差を求め、光行差と光
速度を乗算することにより被測定物の速度を求めること
を特徴とする光行差速度計。 - 【請求項４】 請求項２または３において、 受光素子は、ＣＣＤであることを特徴とする光行差速度
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277196A JP2924754B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 光行差速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277196A JP2924754B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 光行差速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09203741A JPH09203741A (ja) | 1997-08-05 |
| JP2924754B2 true JP2924754B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=11814675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1277196A Expired - Lifetime JP2924754B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 光行差速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2924754B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2877119B2 (ja) * | 1996-12-26 | 1999-03-31 | 日本電気株式会社 | 移動体の速度測定装置 |
-
1996
- 1996-01-29 JP JP1277196A patent/JP2924754B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09203741A (ja) | 1997-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10725179B2 (en) | Laser tracker | |
| AU2014202103A1 (en) | Apparatus For Detecting A 3D Structure Of An Object | |
| JP4199848B2 (ja) | 干渉測定装置 | |
| JPS60233581A (ja) | 距離測定装置及び方法 | |
| US4969744A (en) | Optical angle-measuring device | |
| US4436419A (en) | Optical strain gauge | |
| CN111982028A (zh) | 一种激光雷达扫描振镜三维角度测量装置和方法 | |
| JPH0663867B2 (ja) | 波面状態検出用の干渉装置 | |
| EP3575740A1 (en) | Measuring device and processing device | |
| JPS6249562B2 (ja) | ||
| JP4026929B2 (ja) | 干渉測定装置 | |
| JP2547309B2 (ja) | 光学系内の境界面の傾斜を測定する方法及び装置 | |
| JP2924754B2 (ja) | 光行差速度計 | |
| JP3029757B2 (ja) | 光熱変位計測による試料評価方法 | |
| JPH0256604B2 (ja) | ||
| JPH09297014A (ja) | レーザレーダ三次元形状計測装置 | |
| EP1540271B1 (en) | Method for measuring contour variations | |
| US6654124B2 (en) | Signal modulation compensation for wavelength meter | |
| JPH06194125A (ja) | 対物レンズの焦点から物体のずれ又は位置変化を検出する方法及び装置 | |
| JPH0654220B2 (ja) | レ−ザスペツクル歪計測装置 | |
| JP3496786B2 (ja) | 位相物体の測定方法および測定装置 | |
| JP2591143B2 (ja) | 三次元形状測定装置 | |
| JP2517551B2 (ja) | 位相分布測定装置 | |
| JP2877119B2 (ja) | 移動体の速度測定装置 | |
| SU1101672A1 (ru) | Устройство дл бесконтактного измерени деформаций |