JPS61130887A - レ−ザ−ドツプラ−速度計 - Google Patents
レ−ザ−ドツプラ−速度計Info
- Publication number
- JPS61130887A JPS61130887A JP25332684A JP25332684A JPS61130887A JP S61130887 A JPS61130887 A JP S61130887A JP 25332684 A JP25332684 A JP 25332684A JP 25332684 A JP25332684 A JP 25332684A JP S61130887 A JPS61130887 A JP S61130887A
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- JP
- Japan
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- laser
- linearly polarized
- inspected
- speed
- photo detector
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- Pending
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
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】
（１）技術分野
本発明は、移動する物体や流体の速度を非接触に測定す
る速度計、特にレーザー光の周波数の偏移を検知するレ
ーザードツプラー速度計に関する。
る速度計、特にレーザー光の周波数の偏移を検知するレ
ーザードツプラー速度計に関する。
（２）従来技術
従来から、物体や流体の移動速度を非接触且つ高精度に
測定する装置として、レーザートップツー速度計が使用
されている。レーザードツプラー速度計とは、移動する
物体や流体にレーザー光を照射し、該移動物体もしくは
移動流体くよる散乱光の周波数が、移動速度に比例して
偏移（シフト）する効果（ドツプラー効果）を利用して
、前記移動物体もしくは移動流体の移動速度を測定する
装置である。
測定する装置として、レーザートップツー速度計が使用
されている。レーザードツプラー速度計とは、移動する
物体や流体にレーザー光を照射し、該移動物体もしくは
移動流体くよる散乱光の周波数が、移動速度に比例して
偏移（シフト）する効果（ドツプラー効果）を利用して
、前記移動物体もしくは移動流体の移動速度を測定する
装置である。
従来のレーザードツプラー速度計の一例を第１図に示す
。
。
１はレーザー、２はコリメーターレンズ、３は平行光束
、４はビームスプリッタ−１６及び６′は反射伊、７は
速度Ｖで矢印方向く移動している物体もしくは流体、８
は集光し／ズ、９は光検出器である。
、４はビームスプリッタ−１６及び６′は反射伊、７は
速度Ｖで矢印方向く移動している物体もしくは流体、８
は集光し／ズ、９は光検出器である。
レーザー１から出射されたレーザー光は、コリメーター
レンズ２によって平行光束３となす、ビームスプリッタ
−４によって二元束５及び５′に分割されて反射鏡６及
び６′で反射された後、速度Ｖで移動している物体もし
くは流体７に入射角θで二元束照射される。物体もしく
は流体７による散乱光は、集光レンズ８ｔ−介して光検
出器で検出される。二元束による散乱光の周波数は、移
動速度Ｖに比例して各々＋Δｆ、−△ｆのドツプラーシ
フトを受ける。ここで、レーザー光の波長をλとすれば
、△ｆは次の（１）式で表わすことができる。
レンズ２によって平行光束３となす、ビームスプリッタ
−４によって二元束５及び５′に分割されて反射鏡６及
び６′で反射された後、速度Ｖで移動している物体もし
くは流体７に入射角θで二元束照射される。物体もしく
は流体７による散乱光は、集光レンズ８ｔ−介して光検
出器で検出される。二元束による散乱光の周波数は、移
動速度Ｖに比例して各々＋Δｆ、−△ｆのドツプラーシ
フトを受ける。ここで、レーザー光の波長をλとすれば
、△ｆは次の（１）式で表わすことができる。
ΔｆヨＶ ｓｉｎθ／λ 自・・・（す＋Δｆ、−Δ
ｆのドツプラーシフトを受は走数乱光は、互いに干渉し
合って光検出器９の受光面での明暗の変化をもたらし、
その周波数１は次の（２）式で与えられる。
ｆのドツプラーシフトを受は走数乱光は、互いに干渉し
合って光検出器９の受光面での明暗の変化をもたらし、
その周波数１は次の（２）式で与えられる。
ｙ＝２Δｆｗ２Ｖａｉｎθ／λ−−−−−（２）（２）
式から、スペクトラムアナライザー等で光検出器９の出
力信号の周波数Ｆを測定すれば、物体もしくは流体７の
移動速度Ｖが求められることＫなる。
式から、スペクトラムアナライザー等で光検出器９の出
力信号の周波数Ｆを測定すれば、物体もしくは流体７の
移動速度Ｖが求められることＫなる。
上記従来例のようなレーザードツプラー速度計では、以
下に述べるような理由で、光検出器の出力信号が低周波
変動成分で変調を受けるために、被検物体の移動速度が
遅く（２）式の周波数Ｆ（以下、ドツプラー周波数と呼
ぶ）が低い場合、被検物体の速度を測定できなかった。
下に述べるような理由で、光検出器の出力信号が低周波
変動成分で変調を受けるために、被検物体の移動速度が
遅く（２）式の周波数Ｆ（以下、ドツプラー周波数と呼
ぶ）が低い場合、被検物体の速度を測定できなかった。
一般に、レーザー等の可干渉性の高い光を物体に照射す
ると、物体表面の微細な凹凸によシ散乱光はランダムな
位相変調を受けて、観察面上に斑点模様、いわゆるスペ
ックルパターンを形成することが知られている。
ると、物体表面の微細な凹凸によシ散乱光はランダムな
位相変調を受けて、観察面上に斑点模様、いわゆるスペ
ックルパターンを形成することが知られている。
第１図に示したようなレーザードツプラー速度計に訃い
ては、物体もしくは流体が移動することによシ、光検出
器の検出面上でのドツプラーシフトによる明暗の変化が
、スペックルパターンの流れによる不規則な明暗の変化
で変調されることくなる。これに加えて、光検出器の出
力信号は被検物体の透過率（ある ）いは反射率
）の変化によっても変調を受ける。
ては、物体もしくは流体が移動することによシ、光検出
器の検出面上でのドツプラーシフトによる明暗の変化が
、スペックルパターンの流れによる不規則な明暗の変化
で変調されることくなる。これに加えて、光検出器の出
力信号は被検物体の透過率（ある ）いは反射率
）の変化によっても変調を受ける。
一般に、スペックルパターンの流れによる明暗の変化の
周波数及び被検物体の透過率変化の周波数は、ドツプラ
ー周波数に比べて低周波である之め、光検出器の出力信
号は、第２図のように低周波変動成分によって変調され
ている。従来、変調された信号からドツプラー周波数を
求めるために、光検出器の出力をバイパスフィルターに
通して、低周波成分を電気的に除去する方法等が用いら
れてきた。
周波数及び被検物体の透過率変化の周波数は、ドツプラ
ー周波数に比べて低周波である之め、光検出器の出力信
号は、第２図のように低周波変動成分によって変調され
ている。従来、変調された信号からドツプラー周波数を
求めるために、光検出器の出力をバイパスフィルターに
通して、低周波成分を電気的に除去する方法等が用いら
れてきた。
しかし、被検物体の速度が遅くてドツプラー周波数が低
い場合、低周波変動成分との周波数差が小さくなシ、バ
イパスフィルターが使えず被検物体の速度が測定できな
いという欠点を生じていた。
い場合、低周波変動成分との周波数差が小さくなシ、バ
イパスフィルターが使えず被検物体の速度が測定できな
いという欠点を生じていた。
（３）発明の概要
本発明の目的は、上記従来例の欠点を除去し、低速度で
移動する被検物体の速度を高精度で測定することが可能
なレーザードツプラー速度計を提供することにある。
移動する被検物体の速度を高精度で測定することが可能
なレーザードツプラー速度計を提供することにある。
本発明に係るレーザードツプラー速度計は。
光源としてのレーザーと、該レーザーによるレーザー光
を互いに直交する二つの直線偏光した光束に分割し、被
検物体に所定の角度で入射させるｊｔ学系と、被検物体
からの散乱光を集光させ二つの光束に分割し、一方の光
束はそのまま光検出器で検出を行ない、他方は偏光板を
通過させて他の光検出器で検出する検出光学系から溝底
されている。
を互いに直交する二つの直線偏光した光束に分割し、被
検物体に所定の角度で入射させるｊｔ学系と、被検物体
からの散乱光を集光させ二つの光束に分割し、一方の光
束はそのまま光検出器で検出を行ない、他方は偏光板を
通過させて他の光検出器で検出する検出光学系から溝底
されている。
上記構成の装置は、一方の検出器でスペックルパターン
及び被検物体の透過率もしくは反射率の変化による低周
波変動成分によって変調されたドツプラーシフトに伴な
う信号を出力し、他方の検出器で前記低周波変動成分に
よる信号のみを出力する。両信号の出力を差動増幅器に
通すことによって、目的とするドツプラーシフトに伴な
う明暗の周期信号のみを得ることが可能であシ、被検物
体の速度が遅い場合でも高精度に速度を測定することが
できる。
及び被検物体の透過率もしくは反射率の変化による低周
波変動成分によって変調されたドツプラーシフトに伴な
う信号を出力し、他方の検出器で前記低周波変動成分に
よる信号のみを出力する。両信号の出力を差動増幅器に
通すことによって、目的とするドツプラーシフトに伴な
う明暗の周期信号のみを得ることが可能であシ、被検物
体の速度が遅い場合でも高精度に速度を測定することが
できる。
（４）実施例
第３図は本発明に係るレーザードツプラー速度計の構成
例を示し、１はレーザー、２は；リメーターレンズ、６
，６′は反射鏡、７は速度Ｖで矢印方向に移動している
被検物体、８は集光レンズ、９，９′は光検出器、１０
は阿波長板、１１は円偏光したレーザー光、１２は偏光
ビームスプリッタ−１１５、１３’は互いに直交する直
線偏光レーザー光、１４は無偏光ビームスプリッタ−１
１５は偏光板、１６は差動増幅器、１７は周波数解析器
、１８は表示装置を示す。レーザー１から出射されたレ
ーザー光は、コリメーターレンズ２を介して平行光束と
なシに波長板１０を透過する。一般に、レーザー光は直
線偏光をしている友め、％波長板１０ｔ？透過すること
によ〕円偏光し念レーザー光１１となる。該レーザー光
１１は偏光ビームスプリッタ−１２によって、強度が等
しく互いに直交した直線偏光レーザー光１５及び１３′
に分割される。該レーザ光１３゜１３′は、各々速度Ｖ
で移動している被検物体７に入射角θで照射される。被
検物体７でドツプラーシフトを受けた光は、集光レンズ
８を介して無偏光ビームスプリッタ−１４に入シ、一部
は反射して光検出器９′に入シ、残シは透過して偏光板
１５を介して光検出器９に入る。この時、偏光板１５の
方位は、直交する直線偏光レーザー光１３及び１３′に
対して４５°方向に設定している。
例を示し、１はレーザー、２は；リメーターレンズ、６
，６′は反射鏡、７は速度Ｖで矢印方向に移動している
被検物体、８は集光レンズ、９，９′は光検出器、１０
は阿波長板、１１は円偏光したレーザー光、１２は偏光
ビームスプリッタ−１１５、１３’は互いに直交する直
線偏光レーザー光、１４は無偏光ビームスプリッタ−１
１５は偏光板、１６は差動増幅器、１７は周波数解析器
、１８は表示装置を示す。レーザー１から出射されたレ
ーザー光は、コリメーターレンズ２を介して平行光束と
なシに波長板１０を透過する。一般に、レーザー光は直
線偏光をしている友め、％波長板１０ｔ？透過すること
によ〕円偏光し念レーザー光１１となる。該レーザー光
１１は偏光ビームスプリッタ−１２によって、強度が等
しく互いに直交した直線偏光レーザー光１５及び１３′
に分割される。該レーザ光１３゜１３′は、各々速度Ｖ
で移動している被検物体７に入射角θで照射される。被
検物体７でドツプラーシフトを受けた光は、集光レンズ
８を介して無偏光ビームスプリッタ−１４に入シ、一部
は反射して光検出器９′に入シ、残シは透過して偏光板
１５を介して光検出器９に入る。この時、偏光板１５の
方位は、直交する直線偏光レーザー光１３及び１３′に
対して４５°方向に設定している。
上記構成において、光検出器９′は、互いに直交した直
線偏光レーザ光１３．１３’の照射による散乱光を、無
偏光χビームスグリツタ−１４を介して受光し、互いに
直交する直線偏光散乱光の重ね合わせとなる。従って、
光検出器９′の出力信号にはドツプラーシフトによる信
号は現われず、スペックルパターンの流れ及び被検物体
の透過率もしくは反射率の変化（よる低周波変動成分だ
けが現われることＫなる。一方、光検出器９は前記散乱
光を無偏光ビームスグリツタ−１４ｆ：介した後、４５
°方向偏光板１ｓｔ−通して受光し、直交する直線偏光
散乱光の４５°成分を取シ出して重ね合わせている。従
って、Ｉｆ周波変動成分と共にドツプラーシフトによる
信号が現われることになる。ここで、差動増幅器１６１
Ｃ光検出器９′及び９′の出力信号を入力すれば、第４
図に示すようにドツプラーシフトによる信号のみが現わ
れ、スペックルパターンの流れや被検物体の透過率もし
くは反射率の変化による低周波変動成分が除去できるこ
とになる。
線偏光レーザ光１３．１３’の照射による散乱光を、無
偏光χビームスグリツタ−１４を介して受光し、互いに
直交する直線偏光散乱光の重ね合わせとなる。従って、
光検出器９′の出力信号にはドツプラーシフトによる信
号は現われず、スペックルパターンの流れ及び被検物体
の透過率もしくは反射率の変化（よる低周波変動成分だ
けが現われることＫなる。一方、光検出器９は前記散乱
光を無偏光ビームスグリツタ−１４ｆ：介した後、４５
°方向偏光板１ｓｔ−通して受光し、直交する直線偏光
散乱光の４５°成分を取シ出して重ね合わせている。従
って、Ｉｆ周波変動成分と共にドツプラーシフトによる
信号が現われることになる。ここで、差動増幅器１６１
Ｃ光検出器９′及び９′の出力信号を入力すれば、第４
図に示すようにドツプラーシフトによる信号のみが現わ
れ、スペックルパターンの流れや被検物体の透過率もし
くは反射率の変化による低周波変動成分が除去できるこ
とになる。
次に、ｇ５図は被検物体くレーザー光を照射する光学系
の別の実施例を示す。１９は無偏光ビームスプリッタ−
１２０は％波長板であ）、他の番号は第３図と同様であ
る。
の別の実施例を示す。１９は無偏光ビームスプリッタ−
１２０は％波長板であ）、他の番号は第３図と同様であ
る。
本実施例では、レーザ１から出射されたレーザ光は、コ
リメーターレンズ２によって平行光束とな）、無偏光ビ
ームスプリッタ−１９によって強度及び偏光方向が等し
い直線偏光レーザー光に分割される。該レーザ光の一方
は％波長板２０を介して９０°偏光方向を変えられ、従
って強度が等しく互いに直交する直線偏光レーザー光１
３及び１３′が、入射角θで被検物体７に照射される。
リメーターレンズ２によって平行光束とな）、無偏光ビ
ームスプリッタ−１９によって強度及び偏光方向が等し
い直線偏光レーザー光に分割される。該レーザ光の一方
は％波長板２０を介して９０°偏光方向を変えられ、従
って強度が等しく互いに直交する直線偏光レーザー光１
３及び１３′が、入射角θで被検物体７に照射される。
以下、検出方法は前記実施例と同様である。
（５）発明の一１ＪＪ果
以上説明したように、本発明に係るレーザードツプラー
速度計は、簡便な光学的手段によって、被検物体の移動
速度が遅い場合でも、高精度な速度測定を可能にする装
置である。
速度計は、簡便な光学的手段によって、被検物体の移動
速度が遅い場合でも、高精度な速度測定を可能にする装
置である。
第１図はレーザードツプラー速度計の従来例を示す図。
第２図は低周波変動成分によって変調された光検出器の
出力信号を示す図。１ｌｆ１３図は本発明に係るレーザ
ードツプラー速度計の構成例を示す図。第４図はトップ
２−シフ）Ｋよる信号を示す図。第５図はレーザー光照
射光学系の他の実施例を示す図。 １ ・・・レーザー ２ ・・・コリメーターレンズ ３ ・・・平行レーザー光束 ４ ・・・ビームスプリッタ− ５，５′ ・・・レーザ光 ６．６′ ・・・反射鏡 ７ ・・・被検物体（流体） ８ ・・・集光レンズ ９．９′ ・・・光検出器 １０ ・・・阿波長板 １１ ・・・円偏光レーザー光 １２ ・・・偏光ビームスプリッタ− １５、１３’・・・直線偏光レーザー光１４・・・無偏
光ビームスプリッタ− １５・・・偏光板 １６自・差動増幅器 １７・・・周波数解析器 １８・・・表示装置 １９・・・無偏光ビームスプリッタ− ２０・・・阿波長板 第１口 Ｍ
出力信号を示す図。１ｌｆ１３図は本発明に係るレーザ
ードツプラー速度計の構成例を示す図。第４図はトップ
２−シフ）Ｋよる信号を示す図。第５図はレーザー光照
射光学系の他の実施例を示す図。 １ ・・・レーザー ２ ・・・コリメーターレンズ ３ ・・・平行レーザー光束 ４ ・・・ビームスプリッタ− ５，５′ ・・・レーザ光 ６．６′ ・・・反射鏡 ７ ・・・被検物体（流体） ８ ・・・集光レンズ ９．９′ ・・・光検出器 １０ ・・・阿波長板 １１ ・・・円偏光レーザー光 １２ ・・・偏光ビームスプリッタ− １５、１３’・・・直線偏光レーザー光１４・・・無偏
光ビームスプリッタ− １５・・・偏光板 １６自・差動増幅器 １７・・・周波数解析器 １８・・・表示装置 １９・・・無偏光ビームスプリッタ− ２０・・・阿波長板 第１口 Ｍ
Claims (1)
- （１）互いに直交した直線偏光レーザー光を、移動物体
や移動流体に二方向から各々照射する手段と、該移動物
体や移動流体からの散乱光を二つに分割する手段と、分
割した一方の散乱光を偏光させる手段と、前記散乱光を
検出する手段とを備えた事を特徴とするレーザードップ
ラー速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25332684A JPS61130887A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | レ−ザ−ドツプラ−速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25332684A JPS61130887A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | レ−ザ−ドツプラ−速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61130887A true JPS61130887A (ja) | 1986-06-18 |
Family
ID=17249746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25332684A Pending JPS61130887A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | レ−ザ−ドツプラ−速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61130887A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63191085A (ja) * | 1987-02-03 | 1988-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| JPS63200085A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| JPS63200084A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| KR20020050831A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-28 | 신현준 | 광섬유를 이용한 산업용 레이저 속도측정장치 및 방법 |
| JP2005227077A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Sharp Corp | 光学式移動情報検出装置および移動情報検出システムおよび電子機器およびエンコーダ |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP25332684A patent/JPS61130887A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63191085A (ja) * | 1987-02-03 | 1988-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| JPS63200085A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| JPS63200084A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザドツプラ速度計 |
| KR20020050831A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-28 | 신현준 | 광섬유를 이용한 산업용 레이저 속도측정장치 및 방법 |
| JP2005227077A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Sharp Corp | 光学式移動情報検出装置および移動情報検出システムおよび電子機器およびエンコーダ |
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