JPH05119051A - 速度測定装置 - Google Patents
速度測定装置Info
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- JPH05119051A JPH05119051A JP28122691A JP28122691A JPH05119051A JP H05119051 A JPH05119051 A JP H05119051A JP 28122691 A JP28122691 A JP 28122691A JP 28122691 A JP28122691 A JP 28122691A JP H05119051 A JPH05119051 A JP H05119051A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 利用し得る光量を桁違いに増大してＳ／Ｎの
向上を図ったヘテロダイン検波方式の速度測定装置。 【構成】 ヘテロダイン検波方式の速度測定装置は、送
光部２０からの光束を対象物３に照射し、対象物から散
乱され収束光学系１１により受光された光束と参照光学
系８からの参照光束とを混合してヘテロダイン検波する
ことにより、対象物３の速度を測定するものである。本
発明においては、複数の開口１８、１９を有する遮光板
１２を受光素子１３の入射側の収束用光学系１１の焦点
面に設け、この焦点面に対応する参照用光学系の面の複
数の開口に対応する位置に、参照光束を発光する点光源
１６、１７を複数個設けて、散乱光束の中、測定に利用
できる成分を増大させて、ヘテロダイン検波方式のＳ／
Ｎを向上させる。
向上を図ったヘテロダイン検波方式の速度測定装置。 【構成】 ヘテロダイン検波方式の速度測定装置は、送
光部２０からの光束を対象物３に照射し、対象物から散
乱され収束光学系１１により受光された光束と参照光学
系８からの参照光束とを混合してヘテロダイン検波する
ことにより、対象物３の速度を測定するものである。本
発明においては、複数の開口１８、１９を有する遮光板
１２を受光素子１３の入射側の収束用光学系１１の焦点
面に設け、この焦点面に対応する参照用光学系の面の複
数の開口に対応する位置に、参照光束を発光する点光源
１６、１７を複数個設けて、散乱光束の中、測定に利用
できる成分を増大させて、ヘテロダイン検波方式のＳ／
Ｎを向上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、速度測定装置に関し、
特に、レーザドップラ速度計による対象物速度測定装置
の改良に関する。
特に、レーザドップラ速度計による対象物速度測定装置
の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】いわゆるコヒーレントレーザレーダにお
いては、大気中の物質の分布状態や物体までの距離及び
これらの速度をヘテロダイン検波の技術を用いて測定で
きることか知られている。公知文献（Ａ．Ｅ．Ｓｉｅｇ
ｍａｎｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ５巻、１２
号、ｐｐ．１５８８−１５９４（１９６６年））によれ
ば、検出器の有効開口ＡR と有効立体角ΩR との間に
は、光の波長をλとすると、 ＡR ・ΩR ＝λ2 の関係があることが知られており、有効開口の直径をＤ
とすると、 ΩR ＝λ2 ／ＡR ＝（λ／Ｄ）2 で定められる極めて狭い立体角内の反射散乱光のみが信
号として受信される。このことから、この技術は、図７
（ａ）、（ｂ）のレーザドップラ速度計の概略の光路図
に示すように、実質的に物体からの平面波を受信するこ
とを原則としている。言い換えると、図７（ａ）に見ら
れるように、送光部１、受光部２から対象物３までの距
離が無限大と見なせるｋｍ以上の場合には、受信光はほ
ぼ平面波と考えることができるので、そのまま受信し、
対象物３までの距離が有限の場合には、同図（ｂ）に見
られるように、対象物３にレンズ４を介して収束光を当
て、散乱する光をレンズ５で平行光に変換して受信す
る。したがって、自動車の衝突予知センサにこの技術を
応用して、数１０ｍ以内にある対象物との相対速度や方
向を検出して衝突の危険性を判断したり、回避あるいは
防護のための信号を発生させる場合には、以下に述べる
不都合が生じる。
いては、大気中の物質の分布状態や物体までの距離及び
これらの速度をヘテロダイン検波の技術を用いて測定で
きることか知られている。公知文献（Ａ．Ｅ．Ｓｉｅｇ
ｍａｎｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ５巻、１２
号、ｐｐ．１５８８−１５９４（１９６６年））によれ
ば、検出器の有効開口ＡR と有効立体角ΩR との間に
は、光の波長をλとすると、 ＡR ・ΩR ＝λ2 の関係があることが知られており、有効開口の直径をＤ
とすると、 ΩR ＝λ2 ／ＡR ＝（λ／Ｄ）2 で定められる極めて狭い立体角内の反射散乱光のみが信
号として受信される。このことから、この技術は、図７
（ａ）、（ｂ）のレーザドップラ速度計の概略の光路図
に示すように、実質的に物体からの平面波を受信するこ
とを原則としている。言い換えると、図７（ａ）に見ら
れるように、送光部１、受光部２から対象物３までの距
離が無限大と見なせるｋｍ以上の場合には、受信光はほ
ぼ平面波と考えることができるので、そのまま受信し、
対象物３までの距離が有限の場合には、同図（ｂ）に見
られるように、対象物３にレンズ４を介して収束光を当
て、散乱する光をレンズ５で平行光に変換して受信す
る。したがって、自動車の衝突予知センサにこの技術を
応用して、数１０ｍ以内にある対象物との相対速度や方
向を検出して衝突の危険性を判断したり、回避あるいは
防護のための信号を発生させる場合には、以下に述べる
不都合が生じる。
【０００３】ヘテロダイン検波方式は、１個のフォトン
をも検出できる高効率の検波方式だが、対象物で散乱さ
れた成分の中、ヘテロダイン検波に寄与できる成分は、
λ／Ｄラジアンの角度範囲に限定される。例えば、λ＝
１μｍ、Ｄ＝５ｃｍとすれば、λ／Ｄ＝２×１０-5ラジ
アンという小さな値となる。これは、１０ｍの距離にあ
る対象物からの散乱光の強度を直接検出する場合の角度
範囲（Ｄ／２）／（１０ｍ）＝２．５×１０-3ラジアン
と比較すると、２桁小さい。立体角で比較して、受光部
に入る光量で見ると、４桁小さい。したがって、近・中
距離では、ヘテロダイン検波の優れた能力を十分発揮し
難いこととなる。
をも検出できる高効率の検波方式だが、対象物で散乱さ
れた成分の中、ヘテロダイン検波に寄与できる成分は、
λ／Ｄラジアンの角度範囲に限定される。例えば、λ＝
１μｍ、Ｄ＝５ｃｍとすれば、λ／Ｄ＝２×１０-5ラジ
アンという小さな値となる。これは、１０ｍの距離にあ
る対象物からの散乱光の強度を直接検出する場合の角度
範囲（Ｄ／２）／（１０ｍ）＝２．５×１０-3ラジアン
と比較すると、２桁小さい。立体角で比較して、受光部
に入る光量で見ると、４桁小さい。したがって、近・中
距離では、ヘテロダイン検波の優れた能力を十分発揮し
難いこととなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のヘテロダイン検波方式の光学系では、これを近・中距
離の対象物への適用を考える時に、散乱光強度を直接検
出する場合と比較して、利用できる光量が桁違いに少な
いという不具合があった。
のヘテロダイン検波方式の光学系では、これを近・中距
離の対象物への適用を考える時に、散乱光強度を直接検
出する場合と比較して、利用できる光量が桁違いに少な
いという不具合があった。
【０００５】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は、受光素子の前
に設けられる収束光学系の焦点面に複数開口を具備した
遮光板を配置し、参照光学系の中にこの複数開口に対応
する複数光源を設けて、利用し得る光量を桁違いに増大
してＳ／Ｎを向上させた速度測定装置を提供することに
ある。
ためになされたものであり、その目的は、受光素子の前
に設けられる収束光学系の焦点面に複数開口を具備した
遮光板を配置し、参照光学系の中にこの複数開口に対応
する複数光源を設けて、利用し得る光量を桁違いに増大
してＳ／Ｎを向上させた速度測定装置を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の速度測定装置は、送光部からの光束を対象物に照射
し、対象物から散乱され収束光学系により受光された光
束と参照光学系からの参照光束とを混合してヘテロダイ
ン検波することにより、対象物の速度を測定するヘテロ
ダイン検波方式の速度測定装置において、複数の開口を
有する遮光板を受光素子の入射側の収束用光学系の焦点
面に設け、前記焦点面に光学的に対応する参照用光学系
の位置の前記複数の開口に光学的に対応する領域に、参
照光束を発光する点光源を複数個設けたことを特徴とす
るものである。
明の速度測定装置は、送光部からの光束を対象物に照射
し、対象物から散乱され収束光学系により受光された光
束と参照光学系からの参照光束とを混合してヘテロダイ
ン検波することにより、対象物の速度を測定するヘテロ
ダイン検波方式の速度測定装置において、複数の開口を
有する遮光板を受光素子の入射側の収束用光学系の焦点
面に設け、前記焦点面に光学的に対応する参照用光学系
の位置の前記複数の開口に光学的に対応する領域に、参
照光束を発光する点光源を複数個設けたことを特徴とす
るものである。
【０００７】また、本発明の速度測定装置は、送光部か
らの光束を対象物に照射し、対象物から散乱され収束光
学系により受光された光束と参照光学系からの参照光束
とを混合してヘテロダイン検波することにより、対象物
の速度を測定するヘテロダイン検波方式の速度測定装置
において、複数の開口を有する遮光板を受光素子の入射
側の収束用光学系の焦点面に設け、前記焦点面に光学的
に対応する参照用光学系の面に散乱体を設け、参照光源
からの光束により前記散乱体を照明して参照光束を発光
させるするように構成することもできる。
らの光束を対象物に照射し、対象物から散乱され収束光
学系により受光された光束と参照光学系からの参照光束
とを混合してヘテロダイン検波することにより、対象物
の速度を測定するヘテロダイン検波方式の速度測定装置
において、複数の開口を有する遮光板を受光素子の入射
側の収束用光学系の焦点面に設け、前記焦点面に光学的
に対応する参照用光学系の面に散乱体を設け、参照光源
からの光束により前記散乱体を照明して参照光束を発光
させるするように構成することもできる。
【０００８】
【作用】本発明においては、複数の開口を有する遮光板
を受光素子の入射側の収束用光学系の焦点面に設け、前
記焦点面に光学的に対応する参照用光学系の位置の前記
複数の開口に光学的に対応する領域に、参照光束を発光
する点光源を複数個設けて構成しているので、散乱光束
の中、測定に利用できる成分を飛躍的に増大させて、ヘ
テロダイン検波方式のＳ／Ｎを向上させることができ
る。
を受光素子の入射側の収束用光学系の焦点面に設け、前
記焦点面に光学的に対応する参照用光学系の位置の前記
複数の開口に光学的に対応する領域に、参照光束を発光
する点光源を複数個設けて構成しているので、散乱光束
の中、測定に利用できる成分を飛躍的に増大させて、ヘ
テロダイン検波方式のＳ／Ｎを向上させることができ
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の速度測定装置の実施例につい
て、図面を参照にして説明する。まず、本発明の速度測
定装置の原理を図１の原理説明図により説明する。図
中、１は光源、２０は照明用光学系、１４は照明用光学
系２０から出て対象物３に向かう照明光束、１５は対象
物３により散乱された光の中、収束用光学系１１に向か
う散乱光束、１３は収束用光学系の焦点面近傍に置かれ
た受光素子、１２は遮光板、１８及び１９は遮光板１２
に設けられた小孔を表わす。また、６は参照用ローカル
光源、８はコリメート用光学系、７はコリメート用光学
系８の前側焦点面に置かれた遮光板、１６及び１７は遮
光板７に設けられた小孔、９は鏡、１０はハーフミラー
を表わす。
て、図面を参照にして説明する。まず、本発明の速度測
定装置の原理を図１の原理説明図により説明する。図
中、１は光源、２０は照明用光学系、１４は照明用光学
系２０から出て対象物３に向かう照明光束、１５は対象
物３により散乱された光の中、収束用光学系１１に向か
う散乱光束、１３は収束用光学系の焦点面近傍に置かれ
た受光素子、１２は遮光板、１８及び１９は遮光板１２
に設けられた小孔を表わす。また、６は参照用ローカル
光源、８はコリメート用光学系、７はコリメート用光学
系８の前側焦点面に置かれた遮光板、１６及び１７は遮
光板７に設けられた小孔、９は鏡、１０はハーフミラー
を表わす。
【００１０】各部の作用を述べると、光源１及び参照用
ローカル光源６には周波数安定化半導体レーザが用いら
れ、相互に一定の周波数ずれが予め与えられている。光
源１より放出されたコヒーレント光は、照明用光学系２
０によりコリメートされ、対象物３を照射する。対象物
３により散乱された光の中、光束１５で表される散乱成
分はほぼ平行光束であり、ハーフミラー１０により参照
用ローカル光源６で照明された小孔１６からのコリメー
ト光と混合される。混合された光束は、収束用光学系１
１により収束され、遮光板１２に設けられた小孔１９を
介して受光素子１３により検出される。光源１の周波数
をνとし、対象物の相対的速さをＶ、照明光束と対象物
の進行方向（図中、矢印で示す。）とのなす角度をθ、
散乱光束１５と対象物３の進行方向とのなす角度をΦと
すれば、ドップラシフト量νD は、 νD ＝（ｃｏｓΦ−ｃｏｓθ）／Ｖ で与えられ、参照用ローカル光源６の周波数ν0 は、 ν0 ＝ν＋νD ’＋νIF と選ばれる。ただし、νD ’は見込みのドップラシフト
量、νIFは中間周波数である。受光素子１３では、νIF
＋νD ’−νD の周波数のヘテロダイン検波がなされ
る。
ローカル光源６には周波数安定化半導体レーザが用いら
れ、相互に一定の周波数ずれが予め与えられている。光
源１より放出されたコヒーレント光は、照明用光学系２
０によりコリメートされ、対象物３を照射する。対象物
３により散乱された光の中、光束１５で表される散乱成
分はほぼ平行光束であり、ハーフミラー１０により参照
用ローカル光源６で照明された小孔１６からのコリメー
ト光と混合される。混合された光束は、収束用光学系１
１により収束され、遮光板１２に設けられた小孔１９を
介して受光素子１３により検出される。光源１の周波数
をνとし、対象物の相対的速さをＶ、照明光束と対象物
の進行方向（図中、矢印で示す。）とのなす角度をθ、
散乱光束１５と対象物３の進行方向とのなす角度をΦと
すれば、ドップラシフト量νD は、 νD ＝（ｃｏｓΦ−ｃｏｓθ）／Ｖ で与えられ、参照用ローカル光源６の周波数ν0 は、 ν0 ＝ν＋νD ’＋νIF と選ばれる。ただし、νD ’は見込みのドップラシフト
量、νIFは中間周波数である。受光素子１３では、νIF
＋νD ’−νD の周波数のヘテロダイン検波がなされ
る。
【００１１】ところで、対象物３には、粗面、鏡面ある
いはこれらの混合したものが考えられるが、通常、光の
波長と比較してラフな構造を有しており、それから散乱
された光はスペックルを生じる。対象物３の照明された
領域の直径をｄとし、対象物３までの距離をＲとすれ
ば、スペックルの径は（λ／ｄ）Ｒで与えられる。例え
ばλ＝１μｍ、Ｒ＝１０ｍ、ｄ＝１０ｃｍとすれば、受
光部でのスペックルの径は０．１ｍｍとなる。したがっ
て、通常、受光部での空間的コヒーレンスは失われ、時
間的コヒーレンスを利用したヘテロダイン検波が行われ
る。言い換えると、遮光板１２に設けた小孔１９を介し
てλ／Ｄで与えられる開き角の散乱光成分のみを選択
し、参照用ローカル光源６で照明された小孔１６からの
コリメート光と混合されてヘテロダイン検波がなされ、
ドップラシフト量が検出される。ここで、Ｄは収束用光
学系１１の直径を表わす。小孔１９の径は、収束用光学
系１１の焦点距離をｆとして、２（λ／Ｄ）ｆ程度に選
ばれる。
いはこれらの混合したものが考えられるが、通常、光の
波長と比較してラフな構造を有しており、それから散乱
された光はスペックルを生じる。対象物３の照明された
領域の直径をｄとし、対象物３までの距離をＲとすれ
ば、スペックルの径は（λ／ｄ）Ｒで与えられる。例え
ばλ＝１μｍ、Ｒ＝１０ｍ、ｄ＝１０ｃｍとすれば、受
光部でのスペックルの径は０．１ｍｍとなる。したがっ
て、通常、受光部での空間的コヒーレンスは失われ、時
間的コヒーレンスを利用したヘテロダイン検波が行われ
る。言い換えると、遮光板１２に設けた小孔１９を介し
てλ／Ｄで与えられる開き角の散乱光成分のみを選択
し、参照用ローカル光源６で照明された小孔１６からの
コリメート光と混合されてヘテロダイン検波がなされ、
ドップラシフト量が検出される。ここで、Ｄは収束用光
学系１１の直径を表わす。小孔１９の径は、収束用光学
系１１の焦点距離をｆとして、２（λ／Ｄ）ｆ程度に選
ばれる。
【００１２】遮光板１２に設けた別の小孔１８は、小孔
１９からスペックルの相関距離より十分離れた距離に配
置される。通常、スペックル径の数倍以上に選ばれる。
ここでも、上記のようなヘテロダイン検波が、参照用ロ
ーカル光源６で照明された別の対応する小孔１７からの
コリメート光を用いて行われる。
１９からスペックルの相関距離より十分離れた距離に配
置される。通常、スペックル径の数倍以上に選ばれる。
ここでも、上記のようなヘテロダイン検波が、参照用ロ
ーカル光源６で照明された別の対応する小孔１７からの
コリメート光を用いて行われる。
【００１３】小孔１９でヘテロダイン検波された信号を
Ａｃｏｓ（ωｔ＋φ1 ）と表し、小孔１８での検波信号
をＢｃｏｓ（ωｔ＋φ2 ）とする。ここで、ωはヘテロ
ダイン検波された中間周波数を表わし、φ1 、φ2 は位
相を表し、Ａ、Ｂは信号強度を表わす。具体的には、ω
＝２π（νIF＋νD ’−νD ）である。
Ａｃｏｓ（ωｔ＋φ1 ）と表し、小孔１８での検波信号
をＢｃｏｓ（ωｔ＋φ2 ）とする。ここで、ωはヘテロ
ダイン検波された中間周波数を表わし、φ1 、φ2 は位
相を表し、Ａ、Ｂは信号強度を表わす。具体的には、ω
＝２π（νIF＋νD ’−νD ）である。
【００１４】受光素子１３でこれらの信号の和が作られ
るが、これは図２に示す振動子の合成によって表現でき
る。長さＯＰ1 は強度Ａに対応し、長さＯＰ2 は強度Ｂ
に対応する。∠ＸＯＰ1 は位相φ1に対応し、∠ＸＯＰ
2 は位相φ2 に対応する。合成された振動子の強度は、
長さＯＰで表される。図１では、小孔の数が２つの場合
について図示したが、スペックル相関距離に比べて充分
離して小孔を多数個並べた場合には、振幅の異なる同周
期の多数個の振動子の合成と考えられ、統計的に合成さ
れる。この様子を図３に示す。これは、いわゆる酔歩の
問題と言われているもので、Ｎ個の単振動の合成した結
果の合成強度の期待値は (Ｎ)1/2で表される。例えば１
０4 個の小孔が形成できたとすると、１０2 倍の強度の
増大が期待できる。したがって、従来技術と比較して大
幅に散乱強度の利用増大を図ることができる。
るが、これは図２に示す振動子の合成によって表現でき
る。長さＯＰ1 は強度Ａに対応し、長さＯＰ2 は強度Ｂ
に対応する。∠ＸＯＰ1 は位相φ1に対応し、∠ＸＯＰ
2 は位相φ2 に対応する。合成された振動子の強度は、
長さＯＰで表される。図１では、小孔の数が２つの場合
について図示したが、スペックル相関距離に比べて充分
離して小孔を多数個並べた場合には、振幅の異なる同周
期の多数個の振動子の合成と考えられ、統計的に合成さ
れる。この様子を図３に示す。これは、いわゆる酔歩の
問題と言われているもので、Ｎ個の単振動の合成した結
果の合成強度の期待値は (Ｎ)1/2で表される。例えば１
０4 個の小孔が形成できたとすると、１０2 倍の強度の
増大が期待できる。したがって、従来技術と比較して大
幅に散乱強度の利用増大を図ることができる。
【００１５】以上のように、複数の開口を有する遮光板
を対象物からの散乱光を収束する収束用光学系の焦点面
に設け、また、この散乱光束と混合してヘテロダイン検
波するための参照光束を発光する点光源を、参照用光学
系の上記焦点面に対応する面の上記複数の開口に対応す
る位置に複数個設けることにより、散乱光束の中、測定
に利用できる成分を飛躍的に増大させて、ヘテロダイン
検波方式の距離測定のＳ／Ｎの改善向上をすることがで
きる。
を対象物からの散乱光を収束する収束用光学系の焦点面
に設け、また、この散乱光束と混合してヘテロダイン検
波するための参照光束を発光する点光源を、参照用光学
系の上記焦点面に対応する面の上記複数の開口に対応す
る位置に複数個設けることにより、散乱光束の中、測定
に利用できる成分を飛躍的に増大させて、ヘテロダイン
検波方式の距離測定のＳ／Ｎの改善向上をすることがで
きる。
【００１６】次に、本発明の具体的な実施例について説
明する。図４、図５に第１の実施例における遮光板１
２、７を示す。図４（ａ）の小孔２１は、図１の遮光板
１２に設けられた小孔１８、１９を複数個格子状に配列
したものの平面図で、小孔２１の径は、図１の収束用光
学系１１の焦点距離ｆ＝１００ｍｍとし、Ｄ＝５０ｍ
ｍ、使用波長λ＝１μｍとした場合、４μｍ程度に選ば
れる。格子間隔は、２５μｍ以上が望ましい。図４
（ｂ）は、小孔２１の配置をスペックル相関距離より充
分大きい間隔を保ってランダム性を導入した場合の平面
図を示す。図５（ａ）、（ｂ）は、図１の遮光板７に設
けられた小孔１６、１７に対応したマイクロレンズ２２
を複数個並べたマイクロレンズアレイ２３の平面図を示
す。その配置は、図４（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応す
る。マイクロレンズ２２として、不均質媒質レンズを用
いることもできる。
明する。図４、図５に第１の実施例における遮光板１
２、７を示す。図４（ａ）の小孔２１は、図１の遮光板
１２に設けられた小孔１８、１９を複数個格子状に配列
したものの平面図で、小孔２１の径は、図１の収束用光
学系１１の焦点距離ｆ＝１００ｍｍとし、Ｄ＝５０ｍ
ｍ、使用波長λ＝１μｍとした場合、４μｍ程度に選ば
れる。格子間隔は、２５μｍ以上が望ましい。図４
（ｂ）は、小孔２１の配置をスペックル相関距離より充
分大きい間隔を保ってランダム性を導入した場合の平面
図を示す。図５（ａ）、（ｂ）は、図１の遮光板７に設
けられた小孔１６、１７に対応したマイクロレンズ２２
を複数個並べたマイクロレンズアレイ２３の平面図を示
す。その配置は、図４（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応す
る。マイクロレンズ２２として、不均質媒質レンズを用
いることもできる。
【００１７】この場合、実際には、図５（ｃ）に側面図
を示すように、マイクロレンズ２２に対応した位置に開
孔２５を有するマスク２４を併用して、余分な光が受光
素子１３側になるべく行かないようにすることもできる
が、透明基板にマイクロレンズアレイを形成したもので
も使用可能である。
を示すように、マイクロレンズ２２に対応した位置に開
孔２５を有するマスク２４を併用して、余分な光が受光
素子１３側になるべく行かないようにすることもできる
が、透明基板にマイクロレンズアレイを形成したもので
も使用可能である。
【００１８】この実施例は、小孔２１のアレイとマイク
ロレンズアレイ２３との位置合わせやマイクロレンズ２
２の収差の除去と言った技術的課題を有するが、光量的
には優れた方法と言える。（４００×４００）／２＝８
０，０００個の小孔及びマイクロレンズのアレイが可能
で、小孔が１個の従来のものに対して約２桁の光散乱強
度の利用増が可能になる。
ロレンズアレイ２３との位置合わせやマイクロレンズ２
２の収差の除去と言った技術的課題を有するが、光量的
には優れた方法と言える。（４００×４００）／２＝８
０，０００個の小孔及びマイクロレンズのアレイが可能
で、小孔が１個の従来のものに対して約２桁の光散乱強
度の利用増が可能になる。
【００１９】第２の実施例を図６の参照光学系の構成を
示す図に示す。これは、ボールレンズ２６及び散乱体２
７を図５のマイクロレンズアレイ２３の代わりに用いた
もので、参照用ローカル光源６からの発散光をボールレ
ンズ２６でコリメートし、この光束で散乱体２７を照明
することにより、散乱体２７に無数の点光源を生じさ
せ、各点光源からの光束をコリメート用光学系８で平行
光束群に変換する。散乱体２７には、スリガラスや散乱
体を分散させた高分子膜等が用いられる。遮光板１２と
しては、図４に示したようなものを用いる。この方式
は、第１の実施例に比較して、参照光束側の光量利用率
が少ないが、第１実施例で必要である位置合わせが不要
となる利点がある。
示す図に示す。これは、ボールレンズ２６及び散乱体２
７を図５のマイクロレンズアレイ２３の代わりに用いた
もので、参照用ローカル光源６からの発散光をボールレ
ンズ２６でコリメートし、この光束で散乱体２７を照明
することにより、散乱体２７に無数の点光源を生じさ
せ、各点光源からの光束をコリメート用光学系８で平行
光束群に変換する。散乱体２７には、スリガラスや散乱
体を分散させた高分子膜等が用いられる。遮光板１２と
しては、図４に示したようなものを用いる。この方式
は、第１の実施例に比較して、参照光束側の光量利用率
が少ないが、第１実施例で必要である位置合わせが不要
となる利点がある。
【００２０】以上、本発明のヘテロダイン検波方式の速
度測定装置のいくつかの実施例について説明してきた
が、本発明はこれら実施例に限定されず、種々の変形が
可能である。
度測定装置のいくつかの実施例について説明してきた
が、本発明はこれら実施例に限定されず、種々の変形が
可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の速度測定
装置によると、複数の開口を有する遮光板を受光素子の
入射側の収束用光学系の焦点面に設け、前記焦点面に光
学的に対応する参照用光学系の位置の前記複数の開口に
光学的に対応する領域に、参照光束を発光する点光源を
複数個設けて構成しているので、散乱光束の中、測定に
利用できる成分を飛躍的に増大させて、近・中距離のヘ
テロダイン検波方式のＳ／Ｎを向上させることができ
る。
装置によると、複数の開口を有する遮光板を受光素子の
入射側の収束用光学系の焦点面に設け、前記焦点面に光
学的に対応する参照用光学系の位置の前記複数の開口に
光学的に対応する領域に、参照光束を発光する点光源を
複数個設けて構成しているので、散乱光束の中、測定に
利用できる成分を飛躍的に増大させて、近・中距離のヘ
テロダイン検波方式のＳ／Ｎを向上させることができ
る。
【図１】本発明の速度測定装置の原理説明図である。
【図２】２個の振動子の合成を表現するための図であ
る。
る。
【図３】多数個の振動子の合成を表現するための図であ
る。
る。
【図４】第１実施例の一方の遮光板の小孔の配列を示す
平面図である。
平面図である。
【図５】第１実施例の他方の遮光板として用いるマイク
ロレンズアレイの平面図と側面図である。
ロレンズアレイの平面図と側面図である。
【図６】第２実施例の参照光学系の構成を示す図であ
る。
る。
【図７】レーザドップラ速度計の概略の光路図である。
１…光源 ３…対象物 ６…参照用ローカル光源 ７、１２…遮光板 ８…コリメート用光学系 ９…鏡 １０…ハーフミラー １１…収束用光学系 １３…受光素子 １４…照明光束 １５…散乱光束 １６、１７、１８、１９…小孔 ２１…小孔 ２２…マイクロレンズ ２３…マイクロレンズアレイ ２４…マスク ２５…開孔 ２６…ボールレンズ ２７…散乱体
Claims (2)
- 【請求項１】 送光部からの光束を対象物に照射し、対
象物から散乱され収束光学系により受光された光束と参
照光学系からの参照光束とを混合してヘテロダイン検波
することにより、対象物の速度を測定するヘテロダイン
検波方式の速度測定装置において、複数の開口を有する
遮光板を受光素子の入射側の収束用光学系の焦点面に設
け、前記焦点面に光学的に対応する参照用光学系の位置
の前記複数の開口に光学的に対応する領域に、参照光束
を発光する点光源を複数個設けたことを特徴とする速度
測定装置。 - 【請求項２】 送光部からの光束を対象物に照射し、対
象物から散乱され収束光学系により受光された光束と参
照光学系からの参照光束とを混合してヘテロダイン検波
することにより、対象物の速度を測定するヘテロダイン
検波方式の速度測定装置において、複数の開口を有する
遮光板を受光素子の入射側の収束用光学系の焦点面に設
け、前記焦点面に光学的に対応する参照用光学系の面に
散乱体を設け、参照光源からの光束により前記散乱体を
照明して参照光束を発光させるするように構成したこと
を特徴とする速度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28122691A JP3135636B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 速度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28122691A JP3135636B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 速度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05119051A true JPH05119051A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3135636B2 JP3135636B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=17636128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28122691A Expired - Fee Related JP3135636B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 速度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3135636B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021012264A (ja) * | 2019-07-05 | 2021-02-04 | 株式会社リコー | 光走査装置、物体検出装置及びセンシング装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020128068A1 (en) | 2001-03-09 | 2002-09-12 | Randall Whitten Jon Marcus | Method and apparatus for managing data in a gaming system |
| US7218739B2 (en) | 2001-03-09 | 2007-05-15 | Microsoft Corporation | Multiple user authentication for online console-based gaming |
| US20020128067A1 (en) | 2001-03-09 | 2002-09-12 | Victor Keith Blanco | Method and apparatus for creating and playing soundtracks in a gaming system |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP28122691A patent/JP3135636B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021012264A (ja) * | 2019-07-05 | 2021-02-04 | 株式会社リコー | 光走査装置、物体検出装置及びセンシング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3135636B2 (ja) | 2001-02-19 |
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| Date | Code | Title | Description |
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