(57)【要約】【課題】レーザ測定に用いるレーザ光として不可視レーザ光を用いるレーザ測定装置における安全性を向上する。【解決手段】測定用レーザ光源１が出射した測定光と、照準用レーザ光源２が出射した照準光とを、ダイクロイックミラー３で波長合成して形成した合成光を、ビームスプリッタ５で二つの合成光に分岐し、分岐した二つの合成光で異なる方向より被測定物を照射する。分岐した二つの合成光の光路を進行する照準光を検出する第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２を設け、測定用レーザ光源１の駆動の開始に先立って、照準用レーザ光源２の駆動を開始し、第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２で照準光を検出し、照準光を検出できた場合のみ測定用レーザ光源１の駆動を開始する。【選択図】図１
2016151541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不可視のレーザ光である測定光を被測定物に出射し、測定光の被測定物による散乱光または反射光を用いて被測定物の測定を行うレーザ測定装置であって、
前記測定光を出射する測定用レーザ光源と、
可視のレーザ光である照準光を出射する照準用レーザ光源と、
前記被測定物に出射される測定光に、前記照準用レーザ光源が出射した照準光を波長合成する波長合成器と、
前記照準光の出射状態を検出する照準光出射状態検出部と、
前記測定用レーザ光源と前記照準用光源の点灯／消灯を制御する光源制御手段とを有し、
前記光源制御手段は、前記測定用レーザ光源を点灯する際に、当該測定用レーザ光源の点灯に先だって、前記照準用レーザ光源を点灯し、前記照準光出射状態検出部が検出している前記照準光の出射状態が正常であるか否かを判定し、前記照準光の出射状態が正常である場合に、前記測定用レーザ光源を点灯することを特徴とするレーザ測定装置。
【請求項２】
不可視のレーザ光である測定光を被測定物に出射し、測定光の被測定物による散乱光または反射光を用いて被測定物の測定を行うレーザ測定装置であって、
前記測定光を出射する測定用レーザ光源と、
可視のレーザ光である照準光を出射する照準用レーザ光源と、
前記被測定物に出射される測定光に、前記照準用レーザ光源が出射した照準光を波長合成する波長合成器と、
前記照準光の出射状態を検出する照準光出射状態検出部と、
前記測定用レーザ光源と前記照準用光源の点灯／消灯を制御する光源制御手段とを有し、
前記光源制御手段は、前記測定光と当該測定光に合成した前記照準光とを前記被測定物に出射している期間中、前記照準光出射状態検出部が検出している前記照準光の出射状態が正常であるか否かを判定し、前記照準光の出射状態が正常でない場合に、前記測定用レーザ光源を消灯することを特徴とするレーザ測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のレーザ測定装置であって、
前記照準光出射状態検出部は、前記照準用レーザ光源の出力の大きさを前記照準光の出射状態として検出し、
前記光源制御手段は、前記照準光出射状態検出部が検出した前記照準用レーザ光源の出力の大きさが所定レベル以上の大きさである場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定することを特徴とするレーザ測定装置。
【請求項４】
請求項１または２記載のレーザ測定装置であって、
前記照準光出射状態検出部は、光検出器と、被測定物に出射される前記照準光を被測定物に向かう照準光と前記光検出器に向かう照準光とに分岐する光分割器とを有し、
前記光検出器は、当該光検出器に入射する前記照準光の検出の有無を、前記照準光の出射状態として検出し、
前記光源制御手段は、前記光検出器が前記照準光を検出している場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定することを特徴とするレーザ測定装置。
【請求項５】
請求項１または２記載のレーザ測定装置であって、
前記照準光出射状態検出部は、光検出器と、被測定物に出射される前記照準光を被測定物に向かう照準光と前記光検出器に向かう照準光とに分岐する光分割器とを有し、
前記光検出器は、当該光検出器に入射する前記照準光の強度を、前記照準光の出射状態として検出し、
前記光源制御手段は、前記光検出器が検出している前記照準光の強度が所定レベル以上の強度である場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定することを特徴とするレーザ測定装置。
【請求項６】
請求項１または２記載のレーザ測定装置であって、
前記照準光出射状態検出部は、前記被測定物による前記照準光の散乱光または反射光の有無を、前記照準光の出射状態として検出し、
前記光源制御手段は、前記照準光出射状態検出部が前記被測定物による前記照準光の散乱光または反射光を検出している場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定することを特徴とするレーザ測定装置。
【請求項７】
請求項１または２記載のレーザ測定装置であって、
前記照準光出射状態検出部は、前記被測定物による前記照準光の散乱光または反射光を受光し、受光した前記照準光の散乱光または反射光の強度を、前記照準光の出射状態として検出し、
前記光源制御手段は、前記照準光出射状態検出部が検出した前記照準光の散乱光または反射光の強度が所定レベル以上の強度である場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定することを特徴とするレーザ測定装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７記載のレーザ測定装置であって、
前記測定光は、1400nm以上2600nm以下の波長のレーザ光であることを特徴とするレーザ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて測定を行うレーザ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を用いて測定を行うレーザ測定装置としては、被測定物にレーザ光を照射し被測定物で反射したレーザ光にドップラ効果によって生じるドップラシフトを利用して被測定物の振動や速度や変位を測定するレーザドップラ振動計（たとえば、特許文献１）や、被測定物にレーザ光を照射し被測定物で反射したレーザ光の強弱より被測定物の変位を測定するレーザ変位計（たとえば、特許文献２）など、種々の測定装置が知られている。
【０００３】
また、赤外光を用いて距離を計測する光学式距離計において、赤外光に可視光を波長合成器で合成して被測定物に出射することにより、被測定物上の赤外光の照射箇所を視認可能とする技術も知られている（たとえば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６-０１０６９３号公報
【特許文献２】特開２０１１-２０９０３４号公報
【特許文献３】特開２００５-０９８８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
人間の目に対する安全性の観点からは、レーザ測定に用いるレーザ光としては、アイセーフレーザと呼ばれる人の目に損傷を与えにくい近赤外レーザ光を用いることが好ましい。
【０００６】
一方、近赤外レーザ光をレーザ測定に用いた場合、近赤外レーザ光は不可視光であるため照射位置を視認することができなくなる。そこで、上述した赤外光に可視光を波長合成器で合成する技術を応用し、近赤外レーザ光に可視光を波長合成して被測定物に出射することにより、近赤外レーザが出射されているかの認識と、被測定物上の近赤外レーザ光の照射箇所の視認を可能とすることで安全性が向上される。
【０００７】
しかしながら、このようにすると、故障等により可視光が出射されなくなったときに、ユーザが近赤外レーザ光も出射されていないと誤認してしまうこととなり安全上問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、レーザ測定に用いるレーザ光として不可視レーザ光を用いるレーザ測定装置における安全性を向上することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題達成のために本発明は、不可視のレーザ光である測定光を被測定物に出射し、測定光の被測定物による散乱光または反射光を用いて被測定物の測定を行うレーザ測定装置に、前記測定光を出射する測定用レーザ光源と、可視のレーザ光である照準光を出射する照準用レーザ光源と、前記被測定物に出射される測定光に、前記照準用レーザ光源が出射した照準光を波長合成する波長合成器と、前記照準光の出射状態を検出する照準光出射状態検出部と、前記測定用レーザ光源と前記照準用光源の点灯／消灯を制御する光源制御手段とを設けたものである。ただし、前記光源制御手段は、前記測定用レーザ光源を点灯する際に、当該測定用レーザ光源の点灯に先だって、前記照準用レーザ光源を点灯し、前記照準光出射状態検出部が検出している前記照準光の出射状態が正常であるか否かを判定し、前記照準光の出射状態が正常である場合に、前記測定用レーザ光源を点灯する。
【００１０】
また、前記課題達成のために、本発明は、不可視のレーザ光である測定光を被測定物に出射し、測定光の被測定物による散乱光または反射光を用いて被測定物の測定を行うレーザ測定装置に、前記測定光を出射する測定用レーザ光源と、可視のレーザ光である照準光を出射する照準用レーザ光源と、前記被測定物に出射される測定光に、前記照準用レーザ光源が出射した照準光を波長合成する波長合成器と、前記照準光の出射状態を検出する照準光出射状態検出部と、前記測定用レーザ光源と前記照準用光源の点灯／消灯を制御する光源制御手段とを設けたものである。ただし、前記光源制御手段は、前記測定光と当該測定光に合成した前記照準光とを前記被測定物に出射している期間中、前記照準光出射状態検出部が検出している前記照準光の出射状態が正常であるか否かを判定し、前記照準光の出射状態が正常でない場合に、前記測定用レーザ光源を消灯する。
【００１１】
ここで、以上のレーザ測定装置は、前記照準光出射状態検出部において、前記照準用レーザ光源の出力の大きさを前記照準光の出射状態として検出し、前記光源制御手段において、前記照準光出射状態検出部が検出した前記照準用レーザ光源の出力の大きさが所定レベル以上の大きさである場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定するように構成してもよい。
【００１２】
または、以上のレーザ測定装置は、前記照準光出射状態検出部に、光検出器と、被測定物に出射される前記照準光を被測定物に向かう照準光と前記光検出器に向かう照準光とに分岐する光分割器とを設け、前記光検出器において、当該光検出器に入射する前記照準光の検出の有無を、前記照準光の出射状態として検出し、前記光源制御手段において、前記光検出器が前記照準光を検出している場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定するように構成してもよい。
【００１３】
または、以上のレーザ測定装置は、前記照準光出射状態検出部に、光検出器と、被測定物に出射される前記照準光を被測定物に向かう照準光と前記光検出器に向かう照準光とに分岐する光分割器とを設け、前記光検出器において、当該光検出器に入射する前記照準光の強度を、前記照準光の出射状態として検出し、前記光源制御手段において、前記光検出器が検出している前記照準光の強度が所定レベル以上の強度である場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定するように構成してもよい。
【００１４】
または、以上のレーザ測定装置は、前記照準光出射状態検出部において、前記被測定物による前記照準光の散乱光または反射光の有無を、前記照準光の出射状態として検出し、前記光源制御手段において、前記照準光出射状態検出部が前記被測定物による前記照準光の散乱光または反射光を検出している場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定するように構成してもよい。
【００１５】
または、以上のレーザ測定装置は、前記照準光出射状態検出部において、前記被測定物による前記照準光の散乱光または反射光を受光し、受光した前記照準光の散乱光または反射光の強度を、前記照準光の出射状態として検出し、前記光源制御手段において、前記照準光出射状態検出部が検出した前記照準光の散乱光または反射光の強度が所定レベル以上の強度である場合に、前記照準光の出射状態が正常であると判定するように構成してもよい。
【００１６】
ここで、以上の各レーザ測定装置において、前記測定光は、1400nm以上2600nm以下の波長のレーザ光とすることが好ましい。
本発明に係るレーザ測定装置によれば、不可視の測定光に可視光の照準光を同軸に波長合成しているので、測定光の照射位置を視認できるようになる。また、測定光の出射の開始に先立って、照準光の出射を開始し、照準光の出射状態が正常であることを確認してから測定光の出射を開始するので、故障などにより照準光が正常に出射されなくなった場合でも、照準光を伴わずに測定光のみが照射位置を視認できない状態で出射されてしまうことを抑止できる。また、測定光に照準光を合成して出射しているときに、故障などにより照準光が正常に出射されなくなってしまった場合にも、そのこと検出して測定光の出射を停止するので、照準光を伴わずに測定光のみが照射位置を視認できない状態で出射されることはない。
【００１７】
よって、本発明に係るレーザ測定装置において、測定に用いるレーザ光として不可視測定光を用いるレーザ測定装置においても、照準光により測定光の照射位置を視認可能としつつ、故障等により照準光を伴わずに測定光のみが照射位置を視認できない状態で出射されてしまうことを排除できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、レーザ測定に用いるレーザ光として不可視レーザ光を用いるレーザ測定装置における安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ測定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光源制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係るレーザ測定装置の他の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るレーザ測定装置の他の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るレーザ測定装置の他の構成例を示す図である。を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るレーザ測定装置の実施形態を、 被測定物の速度を測定するレーザドップラ速度計への適用を例にとり説明する。
図１に、レーザ測定装置の構成を示す。
図１に示したレーザ測定装置は、被測定物１００の速度を測定するレーザドップラ速度計であり、図示するように、測定用レーザ光源１、照準用レーザ光源２、ダイクロイックミラー３、コリメータレンズ４、ビームスプリッタ５、ミラー６、対物レンズ７、光検出器８、計測装置９、照準光出力検出部１０、第１照準光検出部１１、第２照準光検出部１２を備えている。
【００２１】
ここで、測定用レーザ光源１は、計測装置９の制御に従って、近赤外レーザ光を測定光として出射する。測定用レーザ光源１が出射する近赤外レーザ光の波長としては、1400nmから2600nmまでのアイセーフレーザと呼ばれるレーザの波長範囲の波長を用いる。以下では、測定光として波長1550nmの近赤外レーザを用いるものとして説明を行う。
【００２２】
また、照準用レーザ光源２は、計測装置９の制御に従って、可視レーザ光を照準光として出射する。以下では、照準光として波長635nmの赤色のレーザを用いるものとして説明を行う。
【００２３】
そして、照準光出力検出部１０は、照準用レーザ光源２の出力の大きさを検出し計測装置９に出力する。ここで、照準用レーザ光源２の出力の大きさは、たとえば、照準用レーザ光源２としてレーザダイオードを用いる場合には、レーザダイオードを流れる電流の大きさから検出することができる。また、照準用レーザ光源２として、モニタ用フォトダイオード内蔵タイプのレーザダイオードを用いる場合には、照準用レーザ光源２の出力の大きさは、モニタ出力の大きさから検出することができる。
【００２４】
次に、測定用レーザ光源１から出射された測定光と、照準用レーザ光源２から出射された照準光とはダイクロイックミラー３に入射し、同軸状に波長合成されコリメータレンズ４に出射される
コリメータレンズ４は、入射する測定光と照準光とを平行光束に変換してビームスプリッタ５に出射する。
【００２５】
ビームスプリッタ５は、コリメータレンズ４から入射する測定光と照準光とをそれぞれ二つに分割し、分割した一方の測定光と照準光とよりなる第１レーザ光群を第１照準光検出部１１に取捨し、分岐した他方の測定光と照準光とよりなる第２レーザ光群をミラー６に向けて出射する。
【００２６】
第１照準光検出部１１に入射した第１レーザ光群の中の照準光は、二つに分岐され、分岐された照準光は測定光と共に被測定物１００に向けて出射される。
一方、ミラー６は、ビームスプリッタ５から入射する第２レーザ光群を第２照準光検出部１２に出射する。そして、第２照準光検出部１２に入射した第２レーザ光群の中の照準光は、二つに分岐され、分岐された一方の照準光は測定光と共に被測定物１００に向けて出射される。
【００２７】
ここで、第１照準光検出部１１から被測定物１００に向けて出射された第１レーザ光群と第２照準光検出部１２から被測定物１００に向けて出射された第２レーザ光群は、被測定物１００の同じ領域を照射する。また、第１照準光検出部１１から被測定物１００に向けて出射された第１レーザ光群は、被測定物１００の移動方向と垂直な方向から被測定物１００の正の移動方向にθ傾けた方向から被測定物１００を照射し、第２照準光検出部１２から被測定物１００に向けて出射された第２レーザ光群は、被測定物１００の移動方向と垂直な方向から被測定物１００の負の移動方向にθ傾けた方向から被測定物１００を照射する。なお、移動方向の正負は、測定の目的に応じて任意に設定してよい。
【００２８】
したがって、第１レーザ光群の測定光と第２レーザ光群の測定光が照射されている被測定物１００の領域には、第１レーザ光群の照準光と第２レーザ光群の照準光による可視の光スポットが形成される。
【００２９】
次に、対物レンズ７は、被測定物１００で散乱された第１レーザ光群と第２レーザ光群の散乱光を光検出器８に集光し、光検出器８は集光された散乱光中の測定光の成分を光電変換し、測定光の成分の強度を表す検出信号を計測装置９に出力する。
【００３０】
ここで、第１レーザ光群の測定光の散乱光の周波数と第２レーザ光群の測定光の散乱光の周波数には、被測定物１００の移動速度に応じた大きさのドップラーシフトが生じており、光検出器８が出力する検出信号には、ドップラーシフトの大きさに応じた周波数のビートが生じている。
【００３１】
そこで、計測装置９は、光検出器８から出力された検出信号のビート周波数を計測し、計測したビート周波数から被測定物１００の移動速度ｖを算定する。
次に、第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２は、ダイクロイックミラー等のビーム分割器２１と集光レンズ２２とフォトデテクタ２３とより構成されている。ビーム分割器２１は入射する照準光のビームを、入射するビームと進路が等しいビームと、集光レンズ２２に向かうビームとに分割し、集光レンズ２２はビーム分割器２１から入射するビームをフォトデテクタ２３に集光し、フォトデテクタ２３は集光されたビーム中の照準光成分を検出する。
【００３２】
すなわち、第１照準光検出部１１のビーム分割器２１はビームスプリッタ５から入射する第１レーザ光群の照準光のみをを被測定物１００に向かう第１レーザ光群の照準光と、集光レンズ２２に向かう第１レーザ光群の照準光とに分割し、集光レンズ２２はビーム分割器２１から入射する第１レーザ光群の照準光をフォトデテクタ２３に集光し、フォトデテクタ２３は集光された第１レーザ光群中の照準光成分を検出する。
【００３３】
また、第２照準光検出部１２のビーム分割器２１はミラー６から入射する第２レーザ光群の照準光のみを被測定物１００に向かう第２レーザ光群の照準光と、集光レンズ２２に向かう第２レーザ光群の照準光とに分割し、集光レンズ２２はビーム分割器２１から入射する第２レーザ光群の照準光をフォトデテクタ２３に集光し、フォトデテクタ２３は集光された第２レーザ光群中の照準光成分を検出する。
なお、第１レーザ光群、第２レーザ光群のどちらも、測定光はビーム分割器２１で分割されず、被測定物１００に向かう。
【００３４】
以下、このようなレーザ測定装置において、計測装置９が行う光源制御処理について説明する。
図２に、光源制御処理の手順を示す。
図示するように、光源制御処理において計測装置９は、測定の開始に先立って、ユーザから光源の点灯を指示されたならば（ステップ２０２）、まず、照準用レーザ光源２を駆動して照準光の出射を開始させる（ステップ２０４）。
【００３５】
そして、照準用レーザ光源２の出力が正常であるかどうかを調べ（ステップ２０６）、正常でない場合には、照準用レーザ光源２の駆動を停止し、照準光のエラーを提示する表示を行って（ステップ２１４）、光源制御処理を終了する。
ここで、照準用レーザ光源２の出力が正常であるかどうかの判定は、照準光出力検出部１０が所定レベル以上の照準光の出力を検出している場合に、照準用レーザ光源２の出力が正常であると判定し、照準光出力検出部１０が所定レベル未満の照準光の出力を検出している場合に、照準用レーザ光源２の出力が異常であると判定することにより行う。
【００３６】
一方、照準用レーザ光源２の出力が正常である場合には（ステップ２０６）、第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２の双方で照準光または所定レベル以上の照準光を検出しているかどうかを調べ（ステップ２０８）、検出していない場合には、照準用レーザ光源２の駆動を停止し、照準光の異常を提示するエラー表示を行って（ステップ２１４）、光源制御処理を終了する。
【００３７】
一方、第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２で照準光または所定レベル以上の照準光を検出している場合には（ステップ２０８）、測定用レーザ光源１を駆動して測定光の出射を開始させ（ステップ２１０）、測定の準備完了を提示する表示を行う（ステップ２１２）。
ここで、このようにして照準用レーザ光源２と測定用レーザ光源１の双方が駆動されたならば、以降は、上述のような被測定物１００の速度の測定が可能となる。
【００３８】
以上のようにして、測定用レーザ光源１の駆動を開始して（ステップ２１０）測定光の出射を開始させたならば、以降は、照準用レーザ光源２の出力異常の検出の発生と（ステップ２１６）と、第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２の少なくとも一方における照準光または所定レベル以上の照準光の非検出の発生（ステップ２１８）と、ユーザによる消灯の指示の発生（ステップ２２０）を監視する。なお、照準用レーザ光源２の出力異常の検出は、照準光出力検出部１０の所定レベル未満の照準光の出力の検出を、照準用レーザ光源２の出力異常として検出することにより行う。
【００３９】
そして、ユーザによる消灯の指示が発生した場合には（ステップ２２０）、測定用レーザ光源１の駆動と照準用レーザ光源２の駆動を停止し（ステップ２２４）、ステップ２０２からの処理に戻る。
【００４０】
一方、照準用レーザ光源２の出力異常の検出の発生（ステップ２１６）、または、第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２の少なくとも一方における照準光または所定レベル以上の照準光の非検出（ステップ２１８）が発生したならば、測定用レーザ光源１の駆動と照準用レーザ光源２の駆動を停止し、照準光のエラーを提示する表示を行って（ステップ２２６）、光源制御処理を終了する。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、図１に示したレーザ測定装置の照準光出力検出部１０と第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２との三つの検出部のうち、任意の一つまたは二つの検出部は、これを省略するようにしてもよい。この場合において、照準光出力検出部１０を省略したときには、図２の光源制御処理のステップ２０６、２１６は、これを省略するようにする。また、第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２の双方を省略したときには、図２の光源制御処理のステップ２０８、２１８は、これを省略するようにする。また、第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２の一方を省略したときには、図２のステップ２０８、２１８では、省略しなかた方の照準光検出部において、照準光または所定レベル以上の照準光を検出しているかどうかを調べるようにする。
【００４１】
ところで、以上の実施形態では照準光の検出を被測定物１００に出射される照準光を検出することにより行ったが、照準光の検出は、被測定物１００で散乱した照準光を検出することにより行うようにしてもよい。
【００４２】
すなわち、図３に示すように、図１に示した第１照準光検出部１１と第２照準光検出部１２に代えて、被測定物１００で散乱した照準光を検出する散乱照準光検出部１３を設けて、照準光の検出を行うようにしてもよい。
【００４３】
ここで、散乱照準光検出部１３は、第１照準光検出部１１、第２照準光検出部１２と同様に、ビーム分割器２１と集光レンズ２２とフォトデテクタ２３とより構成されている。そして、散乱照準光検出部１３において、ビーム分割器２１は被測定物１００による散乱光のうち、測定光の散乱光を対物レンズ７側に、照準光の散乱光の少なくとも一部を集光レンズ２２側に分割し、集光レンズ２２はビーム分割器２１から入射する照準光の散乱光をフォトデテクタ２３に集光し、フォトデテクタ２３は集光された照準光成分を検出する。
【００４４】
なお、図３のようにレーザ測定装置を構成した場合には、図２の光源制御処理のステップ２０８、ステップ２１８の照準光の検出または所定レベル以上の照準光の検出についての判定は、散乱照準光検出部１３のフォトデテクタ２３の照準光成分の検出状態に基づいて行うようにする。
【００４５】
ここで、以上では、被測定物１００の速度を測定するレーザドップラ速度計への適用を例にとり説明したが、本実施形態の測定用レーザ光源１と照準用レーザ光源２の光源制御の構成は、不可視の測定光と可視の照準光とを用いる、レーザドップラ振動計やレーザドップラ距離計などの任意のレーザ測定装置に適用することができる。
【００４６】
すなわち、たとえば、レーザドップラ振動計に適用する場合には、図４に示すようにレーザドップラ測定装置を構成すればよい。
ここで、図４に示すレーザドップラ測定装置は、レーザドップラ振動計であり、図示するように、計測装置１０１、測定用レーザ光源１０２、第１ビームスプリッタ１０３、第２ビームスプリッタ１０４、第３ビームスプリッタ１０５、ミラー１０６、音響光学素子１０７（AOM１０７）、光検出器１０８、測定光用レンズ１０９、照準用レーザ光源１１０、照準光用レンズ１１１、波長合成器１１２、対物レンズ１１３、照準光出力検出部１１４、出射照準光検出部１１５を備えている。
【００４７】
このような構成において、測定用レーザ光源１０２から出射された周波数f0の測定光は、第１ビームスプリッタ１０３で二分され、二分された一方のビームは、音響光学素子１０７に入射する。なお、測定用レーザ光源１０２が出射する測定光の波長は、1400nmから2600nmまでのアイセーフレーザの波長範囲の波長である。
【００４８】
音響光学素子１０７は計測装置１０１から入力する周波数fMの参照信号を用いて、第１ビームスプリッタ１０３から入射した測定光の周波数をfMシフトし、周波数f0＋fMの参照光として出射する。そして、音響光学素子１０７から出射された参照光は、ミラー１０６、第３ビームスプリッタ１０５を経由して光検出器１０８に入射する。
【００４９】
一方、第１ビームスプリッタ１０３で二分された他方の測定光は、第２ビームスプリッタ１０４を通過して測定光用レンズ１０９に出射され、測定光用レンズ１０９を通って波長合成器１１２に入射する。
【００５０】
一方、照準用レーザ光源１１０から出射された可視レーザ光である照準光は照準光用レンズ１１１を通って波長合成器１１２に入射する。一方、照準光出力検出部１１４は、照準用レーザ光源１１０の出力の大きさを検出し計測装置１０１に出力する。
【００５１】
波長合成器１１２は、入射する測定光と照準光とを波長合成し、合成光は対物レンズ１１３を通って出射照準光検出部１１５に出射される。出射照準光検出部１１５に入射した合成光のうち照準光は、ダイクロイックミラー等のビーム分割器２１で二つに分岐され、分岐された一方の合成光のうちの照準光は、被測定物１００の上に光スポットを形成するように集光される。なお、合成光のうちの測定光は出射照準光検出部１１５で分岐されず被測定物１００の上に光スポットを形成する。
【００５２】
一方、被測定物１００で反射した合成光の反射光は、出射照準光検出部１１５、対物レンズ１１３を通過して、波長合成器１１２に入射され、波長合成器１１２によって測定光の反射光が分離されて、第２ビームスプリッタ１０４に出射される。そして、第２ビームスプリッタ１０４に入射した測定光の反射光は、第３ビームスプリッタ１０５を経由して、光検出器１０８に入射する。
【００５３】
ここで、被測定物１００による測定光の反射光の周波数には、被測定物１００の表面の速度に応じたドップラシフトfDが生じており、反射光の周波数はf0＋fD＋fMとなる。したがって、光検出器１０８において、第３ビームスプリッタ１０５からの入射光を検出した信号中には、参照光と反射光との干渉によるfM±fDのビート信号が観測される。
【００５４】
そこで、計測装置１０１は、光検出器１０８で検出した信号中のビート信号を参照信号の周波数fMでFM復調して、被測定物１００の速度を算出する。また、この速度を解析して、被測定物１００の表面の加速度や振動周波数や変位などを算出する。
【００５５】
ここで、出射照準光検出部１１５は、第１照準光検出部１１、第２照準光検出部１２、散乱照準光検出部１３と同様に、ビーム分割器２１と集光レンズ２２とフォトデテクタ２３とより構成されている。そして、出射照準光検出部１１５において、ビーム分割器２１は対物レンズ１１３から入射する合成光のうち照準光を被測定物１００に向かう照準光と集光レンズ２２に向かう照準光とに分割し、集光レンズ２２はビーム分割器２１から入射する照準光をフォトデテクタ２３に集光し、フォトデテクタ２３は集光された照準光成分を検出する。
【００５６】
ここで、図４のようにレーザドップラ振動計を構成した場合には、図２の光源制御処理のステップ２０６、ステップ２１６の照準光出力レベルの検出についての判定は、照準光出力検出部１１４の検出状態に基づいて行い、ステップ２０８、ステップ２１８の照準光の検出または所定レベル以上の照準光の検出についての判定は、出射照準光検出部１１５のフォトデテクタ２３の照準光成分の検出状態に基づいて行うようにする。
【００５７】
なお、図４においては、照準光の検出を、被測定物１００に出射される照準光を検出することにより行ったが、照準光の検出は、被測定物１００で反射した照準光を検出することにより行うようにしてもよい。
【００５８】
すなわち、この場合には、図５に示すように、図４に示した出射照準光検出部１１５に代えて、被測定物１００で反射した照準光を検出する反射照準光検出部１１６を設けて、照準光の検出を行うようにしてもよい。
【００５９】
ここで、反射照準光検出部１１６には、測定物で反射した照準光が対物レンズ１１３、波長合成器１１２、照準光用レンズ１１１を介して入射する。また、反射照準光検出部１１６は、図１の第１照準光検出部１１、第２照準光検出部１２、図４の出射照準光検出部１１５と同様に、ビーム分割器２１と集光レンズ２２とフォトデテクタ２３とより構成されている。
【００６０】
そして、反射照準光検出部１１６において、ビーム分割器２１は照準光用レンズ１１１から入射する照準光の反射光の少なくとも一部を集光レンズ２２に向かう反射光に分割し、集光レンズ２２はビーム分割器２１から入射する照準光の反射光をフォトデテクタ２３に集光し、フォトデテクタ２３は集光された照準光の反射光を検出する。
【００６１】
なお、図５のようにレーザ測定装置を構成した場合には、図２の光源制御処理のステップ２０８、ステップ２１８の照準光の検出または所定レベル以上の照準光の検出についての判定は、反射照準光検出部１１６のフォトデテクタ２３の照準光成分の検出状態に基づいて行うようにする。
【００６２】
以上のように、本実施形態によれば、不可視の測定光に可視光の照準光を同軸に合成しているので、測定光の照射位置を視認できるようになる。また、測定光の出射の開始に先立って、照準光の出射を開始し、照準光の出射状態が正常であることを確認してから測定光の出射を開始するので、故障などにより照準光が正常に出射されなくなった場合でも、照準光を伴わずに測定光のみが照射位置が視認できない状態で出射されてしまうことを抑止できる。また、測定光に照準光を合成して出射しているときに、故障などにより照準光が正常に出射されなくなってしまった場合にも、そのことを検出して測定光の出射を停止するので、照準光を伴わずに測定光のみが照射位置が視認できない状態で出射されることはない。
【００６３】
よって、本実施形態によれば、レーザ測定に用いるレーザ光として不可視測定光を用いるレーザ測定装置において、照準光により測定光の照射位置を視認可能としつつ、故障等により照準光を伴わずに測定光のみが照射位置が視認できない状態で出射されてしまうことを排除できる。
【符号の説明】
【００６４】
１…測定用レーザ光源、２…照準用レーザ光源、３…ダイクロイックミラー、４…コリメータレンズ、５…ビームスプリッタ、６…ミラー、７…対物レンズ、８…光検出器、９…計測装置、１０…照準光出力検出部、１１…第１照準光検出部、１２…第２照準光検出部、１３…散乱照準光検出部、２１…ビーム分割器、２２…集光レンズ、２３…フォトデテクタ、１００…被測定物、１０１…計測装置、１０２…測定用レーザ光源、１０３…第１ビームスプリッタ、１０４…第２ビームスプリッタ、１０５…第３ビームスプリッタ、１０６…ミラー、１０７…音響光学素子、１０８…光検出器、１０９…測定光用レンズ、１１０…照準用レーザ光源、１１１…照準光用レンズ、１１２…波長合成器、１１３…対物レンズ、１１４…照準光出力検出部、１１５…出射照準光検出部、１１６…反射照準光検出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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