CN1657947A - 光学移动信息检测器和检测系统、电子设备以及编码器 - Google Patents

Abstract

通过衍射光栅将来自物体光的干涉光分开，从而得到两个不同相位的分量，第二光学系统将该两个不同相位的分量导向第一和第二光电二极管。第一信号处理电路部分接收来自第一光电二极管的光接收信号，输出第一信号。第二信号处理电路部分接收来自第二光电二极管的光接收信号，输出第二信号。第三信号处理电路部分利用第一信号和第二信号输出去除了噪声分量的干涉光的第三信号。然后，检测第三信号的频率，并且移动速度检测部分根据该频率，检测物体的移动速度。

Description

光学移动信息检测器和检测系统、电子设备以及编码器

技术领域

本发明涉及一种光学移动信息检测器、移动信息检测系统、电子设备以及编码器。更特别地，本发明涉及一种光学信息检测器，该光学信息检测器被用作用于检测被测物体速度的多普勒速度计，该多普勒速度计将激光应用于被测移动物体，并且接收来自该被测物体的散射光，该散射光包含相应于被测物体的移动速度的光频移，以及涉及使用该检测器的检测系统、电子设备和编码器。特别地，本发明涉及一种高精确地检测速度的信号处理技术，一种扩大可检测的速度范围的信号处理技术，以及一种可用于小型多普勒速度计的信号处理技术，本发明进一步涉及一种具有内置光学移动信息检测器的电子设备，也可以将该内置光学移动信息检测器用作基于被测物体的速度信息和时间信息计算位移信息的位移信息检测器。

背景技术

通常，当光源和观察者彼此相对移动时，由于多普勒效应，光发生频率改变。激光多普勒速度计(以下称作LDV)利用这种多普勒效应，将激光应用于被测移动物体以测量散射光的多普勒频移，并且检测被测物体的位移速度。这种LDV已经被Yeh和Cummins在1964年公开(Appl.Phys.Lett.4-10(1964)176)，目前，这种LDV通常是众所周知的，并且被投入实际使用。

附图11示出了传统的典型差分LDV的光学系统的简图(例如，参考JP03-235060A)。附图1示出了半导体激光器(以下称作LD(激光二极管))101、光电检测器(以下称作PD(光电二极管))102、衍射光栅103、准直透镜(以下称作CL)104、反射镜105、聚光透镜(以下称作OL)106、由衍射光栅103衍射的正负一级第一光通量107和第二光通量108。在这种光学系统中，通过CL104将从LD101发射的激光转换成平行光通量，并且由衍射光栅103以衍射角θ分成正负一级衍射光，从而成为第一光通量107和第二光通量108。该光通量在反射镜105被反射，并在其后以入射角θ叠加到被测物体。被测物体114散射的光通量经过多普勒频移(±f_d)，并且不同于LD101的振荡频率(f₀)，因此，产生干涉波之间的拍。其被称为拍信号。通过使该拍信号的拍频受到光电检测器102的外差检测，可以得到被测物体的位移速度。下面提供详细的说明。

如图11所示，现在假设向右的方向为正方向，然后第一光通量107和第二光通量108分别经历-f_d和+f_d的多普勒频移，因此，第一光通量107的表面频率变成(f₀-f_d)，而第二光通量的表面频率变成(f₀+f_d)。应当注意到，f₀是LD101的振荡频率。这时，可以将LD101发射的激光的电场表示为：

E₀·cos(2πf₀t)

因此，可以将第一光通量107和第二光通量108表示为：

公式(1)

第一光通量：I_A＝E_A·cos{2π(f₀-f_d)t+φ_A}

公式(2)

第二光通量：I_B＝E_B·cos{2π(f₀+f_d)t+φ_B}

应当注意到，E₀、E_A和E_B表示各自光的振幅，φ_A和φ_B表示各自光的相位。光的频率通常为100兆赫(10¹⁴赫)，因此，不能直接地测量公式(1)和公式(2)的频率信息。因此，通常使用如上所述的外差检测，并且保持式f₀＞＞f_d。因此，可以将公式(1)和公式(2)的干涉波表示为：

公式(3)

$<{|I_A+I_B|}^2>=\frac{E_A^2+E_B^2}{2}+E_A\&CenterDot;E_B\&CenterDot;\cos \{2\mathrm{\&pi;}\left(2f_d\right)t-({\mathrm{\&phi;}}_A-{\mathrm{\&phi;}}_B)\}$

应当注意到，公式(3)左侧的符号“<>”表示时间平均值。因此，可以通过PD102测量干涉波的频率。

附图12表示当被测物体114以速度V移动时，两个光通量以任意角(α，β)入射，并且以任意角(γ)接收散射光的视图。根据相对论通过洛伦兹变换精确地得到由于多普勒效应的频移量。当被测物体114的移动速度V比光速c足够小时，则可以通过如下的近似得到该频移。可以将该移动物体相对于光源A和光源B的相对速度V_A1和V_B1表示为

公式(4)：

V_A1＝c-Vsinα

V_B1＝c+Vsinβ

将从移动物体(被测物体114)观察的光的表面频率f_A1和f_B1表示为公式(5)：

$f_{A1}=\frac{V_{A1}}{\mathrm{\&lambda;}}=\frac{1}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;(c-V\sin \mathrm{\&alpha;})$

$f_{B1}=\frac{V_{B1}}{\mathrm{\&lambda;}}=\frac{1}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;(c+V\sin \mathrm{\&beta;})$

将散射(反射)光相对于该移动物体的相对速度V_A2和V_B2表示为公式(6)：

V_A2＝c-Vsinγ

V_B2＝c-Vsinγ

因此，可以将从观察点观察的光的频率f_A2和f_B2表示为公式(7)：

$f_{A2}=\frac{c}{V_{A2}}\&CenterDot;f_{A1}=\frac{c}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;\frac{1-\frac{V}{c}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&alpha;}}{1-\frac{V}{c}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&gamma;}}$

$f_{B2}=\frac{c}{V_{B2}}\&CenterDot;f_{B1}=\frac{c}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;\frac{1+\frac{V}{c}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&beta;}}{1-\frac{V}{c}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&gamma;}}$

公式(7)中的频率和入射光的频率之间的差形成了多普勒频移量：f_d。将在观察点测量的两个光通量的拍频表示为公式(8)：

${2f}_d=|f_{B2}-f_{A2}|=\frac{V}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;(\sin \mathrm{\&alpha;}+\sin \mathrm{\&beta;})$

根据c＞＞V，可以理解，这不取决于观察点的位置(角度：γ)。在附图11中，

α＝β＝θ

因此，在附图11的通常的LDV光学系统中，根据公式(8)，得到公式(9)：

${2f}_d=\frac{2V}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&theta;}$

因此，通过测量公式(3)表示的频率2f_d，并且利用公式(9)进行计算，可以得至物体的移动速度V。

而且，如下所述，可以用几何学考虑公式(9)。附图13表示附图11的两个光通量再次彼此重叠的区域的放大图。该两个光通量以入射角θ入射，并且彼此交叉，附图中的虚线表示光通量的等波面部分。该虚线之间的间隔形成光波长λ。此外，垂直粗线表示干涉条纹的亮部分，假设该亮部分的间隔是Δ，则将Δ表示为公式(10)：

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{\mathrm{\&lambda;}}{2\sin \mathrm{\&theta;}}$

如图13所示，当物体(由黑点·表示)以速度V垂直地穿过该干涉条纹时，将该物体的频率f表示为公式(11)：

$f=\frac{V}{\mathrm{\&Delta;}}=\frac{2V}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&theta;}=2f_d$

该公式变成与公式(9)相等。将这种思考的方式称为干涉条纹模式。

在上述LDV中，由光电检测器通过光电变换得到的信号是公式(3)表示的DC(直流)分量和AC(交流)分量之和。在这种情况下，如公式(9)和公式(11)所示，LDV利用这样的事实，即该信号的频率具有与被测物体的移动速度成比例的关系，并且被测参数是频率。虽然理想的LDV信号以公式(3)所示的恒直流水平＝(E_A ²+E_B ²)/2左右的振幅＝E_AE_B振荡，但是实际上，该直流信号水平由于所用光源的相干性，聚束点重叠偏差，两个光通量的光的数量的变化，以及依赖于被测物体的表面反射的入射角等，非常不利地大于交流信号的振幅。如果直接由光电检测器进行测量，则该交流信号被不利地隐藏在大直流噪声中，并且成为具有非常低的信噪比的信号。因此，不能正确地测量被测物体的移动速度。

对于上述问题，如图14所示，通常可以通过从信号中除去直流分量而仅析取交流分量，该信号由光电二极管102接收，并由不同的BPF’s(带通滤波器)进行光电变换等等，并且可以通过在放大器电路中放大信号分量，以便得到高信噪比的信号。在附图14中，附图标记110表示HPF(高通滤波器)，112和113表示LPF’s(低通滤波器)，111表示用于确定LPF’s112和113的时间常数的电阻器和电容器。

然而，由多普勒速度计测量的信号的交流分量不仅包括被测物体的多普勒频移，而且包括高频和低频噪声，这导致了这样的问题，即交流噪声不利地穿过BPF，从而使速度检测变得困难。在这些问题之中，低频噪声是特别严重的问题。通常，由LDV检测速度的物体包括粉末，液体，以及固体表面等不同的物体。由于物体在移动，因而反射光由于固体表面上的表面反射的变化，以及在粉末和液体的情况时，包含的微粒的密度大小改变。因此，产生了具有由于该改变的频率而造成的噪声。如上所述，LDV信号包括由于反射光强度变化的低频噪声分量。该BPF能够通过将低频噪声分量设置在频带之外，将多普勒信号设置在该频带之内检测速度。然而，由于该低频噪声分量随被测物体的多普勒频率根据被测物体移动速度的大小增加以及减少。因此，当移动速度增加时，低频噪声分量的频率也增加，并且不利地进入BPF的通带，从而产生低信噪比的信号。而且，可以通过相对于被测物体的移动速度，将BPF通带设置在足够高的频率区域，以致于低频噪声不会进入该通带而避免该问题。然而，可检测的速度范围变得非常窄，并且较大地限制了该LDV的实际使用范围。

本发明是出于上述问题而实现的，并且本发明的目的在于提供一种光学移动信息检测器，该检测器能够在宽范围速度区域内高精确地检测被测物体的移动速度，以及提供一种使用该检测器的移动信息检测系统，电子设备和编码器。

本发明的另一目的在于提供一种光学移动信息检测器，该检测器能够利用检测的移动速度和时间信息计算位移信息，以及提供一种使用该检测器的移动信息检测系统，电子设备和编码器。

发明内容

为了实现上面的目的，本发明提供一种光学移动信息检测器，其包括：

半导体发光装置，该半导体发光装置发射相干光；

光学分支装置，该光学分支装置将该从半导体发光装置发射的相干光分成第一光通量和第二光通量；

第一光学系统，该第一光学系统将由该光学分支装置分开的第一和第二光通量中的至少一个应用于被测移动物体；

相位改变部分，将该相位改变部分排列在该第一光学系统的第一和第二光通量中的任意一个的光轴上，并且改变光的相位；

第二光学系统，该第二光学系统导向第一光电检测器和第二光电检测器，当将第一和第二光通量都应用于被测物体时，将由从该被测物体散射的光造成的干涉光或者当将第一和第二光通量中的一个应用于被测物体时，将由该第一和第二光通量中的另一个和从该被测物体散射的光干涉造成的干涉光应用于被测物体；

干涉光分光部分，该干涉光分光部分将该第二光学系统的由从该被测物体散射的光造成的干涉光分成两个不同相位的分量，该两个不同相位的分量具有由该相位改变部分限定的两个不同的相位，并且，使该第一和第二光电检测器接收该分开的两个不同相位的分量；

第一信号处理电路部分，该第一信号处理电路部分接收来自该第一光电检测器的光接收信号，并且输出表示该干涉光的一个相位分量的第一信号；

第二信号处理电路部分，该第二信号处理电路部分接收来自该第二光电检测器的光接收信号，并且输出表示该干涉光的另一个相位分量的第二信号；

第三信号处理电路部分，该第三信号处理电路部分利用来自该第一信号处理电路部分的第一信号和来自该第二信号处理电路部分的第二信号输出去除噪声分量的干涉光信号的第三信号；以及

移动速度检测部分，该移动速度检测部分检测来自该第三信号处理电路部分的第三信号的频率，并且基于该频率检测该被测物体的移动速度。

根据上面结构的光学移动信息检测器，包含在该第一信号和第二信号中的低频噪声几乎是同相的，并且通过该相位改变部分，所检测的干涉光信号的频率有意地具有相位差异。因此，虽然通过获得该第一信号和第二信号之间的差异消除了该低频噪声，但是保留了对于检测被测物体的移动速度必要的干涉光信号。如上所述，通过将由来自被测物体的散射光造成的干涉光分成不同相位的两个分量，将两个光通量(一个具有相位延迟)应用于该被测物体，并且得到干涉光信号，利用分开的两个干涉光信号可以从该干涉光中有效地去除该低频噪声，基于该干涉光信号，可以在宽范围速度区域内，高精确地检测被测物体的移动速度。

在一个实施方式中，该第三信号处理电路部分包括：

差分运算部分，该差分运算部分进行该第一信号和第二信号的差分运算，并且输出该运算的结果作为第三信号。

根据本实施方式，第三信号处理电路部分的差分运算部分进行第一信号和第二信号的差分运算，并且输出该运算的结果作为第三信号。因此，可以有效地去除该低频噪声。

在一个实施方式中，该第一光电检测器和第二光电检测器接收干涉光，该干涉光由来自被测物体的相同的检测点的散射光造成。

可以从在点(聚束点)上反射的散射光得到被测物体的移动速度，在该点处，第一光通量和第二光通量在被测物体上彼此重叠。当扩大或收缩被测物体时，或当单个微粒单独地移动时，该移动速度基于位置变化。通过第一信号和第二信号之间的差异给出的第三信号，并且当该物体的速度基于上述位置变化时，或当该第一光电检测器和第二光电检测器在基于透镜的聚束点中的变化的点处在焦点上时，检测变化的速度。在这种情况下，由于该第一信号和第二信号具有不同的频率，因而不能有效地去除该低频噪声，并且不能检测希望被测量的速度的频率。因此，根据本实施方式，第一光电检测器和第二光电检测器接收干涉光，该干涉光由来自并被测物体的相同的检测点的散射光造成，因此，可以得到有效地去除该低频噪声的干涉光信号。

在一个实施方式中，该第三信号处理电路部分包括：

标准化运算部分，该标准化运算部分标准化来自第一信号处理电路部分的第一信号以及来自第二信号处理电路部分的第二信号，从而使第一和第二信号的信号电平彼此匹配，其中

该差分运算部分进行由该标准化运算部分标准化的第一信号和第二信号的差分运算。

根据本实施方式，当进行该第一信号和第二信号的差分运算时，通过该标准化运算部分标准化该第一信号和第二信号，平衡了该第一信号和第二信号的信号强度。因此，可以有效地去除该低频噪声分量。

在一个实施方式中，该标准化运算部分基于该来自第一信号处理电路部分的第一信号以及来自该第二信号处理电路部分的第二信号的振幅的正侧上的最大值或者负侧上的绝对值的最大值中的至少一个标准化该第一信号和第二信号。

根据本实施方式，由于信号用三角函数表示，因而该信号具有正负值。通过峰值保持电路等为任意一个值检测该第一信号和第二信号的振幅的正侧上的最大值以及负侧上的绝对值的最大值中的至少一个，并且通过该最大值标准化该第一信号和第二信号。

在一个实施方式中，该标准化运算部分基于来自该第一信号处理电路部分的第一信号以及来自该第二信号处理电路部分的第二信号的振幅的正负峰间值标准化该第一信号和第二信号。

根据本实施方式，通过检测第一信号和第二信号的正负峰值，以及通过该正负峰间值(振幅最大值)标准化该信号，可以更有效地去除该低频噪声。

一个实施方式包括：

第四信号处理电路部分，该第四信号处理电路部分检测该第一信号的相位以及该第二信号的相位，并且检测该第一信号和第二信号之间的相位差。

根据本实施方式，通过第四信号处理电路部分检测该第一信号和第二信号之间的相位差异，可以检测被测物体的移动方向。

一个实施方式包括：

移动方向检测部分，该移动方向检测部分基于由该第四信号处理电路部分检测的相位差检测该被测物体的移动方向。

根据本实施方式，可以通过该第四信号处理电路部分检测的相位差的正负，可以确定该被测物体的移动方向。

在一个实施方式中，该移动速度检测部分包括频率计数器。

根据本实施方式，例如，通过使用频率计数器检测时间间隔，在该时间间隔内，该信号强度不小于确定的域值，可以得到移动速度。而且，可以根据该计时检测相位差异，在该计时，该第一信号和第二信号不小于该域值，因此，也可以检测被测物体的移动方向。

在一个实施方式中，该移动速度检测部分进行快速傅里叶变换。

根据本实施方式，通过取特定时间的信号，并且对该信号进行快速傅里叶变换(FFT)，可以得到该频率。而且，可以通过FFT的计算过程获得从实部与虚部的比得到的该信号的相位，并且可以检测被测物体的移动方向。

在一个实施方式中，相同的透镜用于第一光学系统和第二光学系统。

根据本实施方式，通过使用用于第一光学系统和第二光学系统的相同的透镜，可以容易地得到来自该第一光电检测器和第二光电检测器的光接收。

在一个实施方式中，该第一和第二光电检测器是形成在相同的半导体基片上的光电二极管。

根据本实施方式，通过在相同的半导体基片上形成该第一和第二光电检测器的光电二极管，可以减少部件数量。

在一个实施方式中，该第一和第二光电检测器是形成在相同的半导体基片上的分割的光电二极管。

根据本实施方式，通过形成在相同的半导体基片上的分段光电二极管提供该第一和第二光电检测器，可以减少芯片范围，并且可以实现缩小尺寸和降低成本。

在一个实施方式中，该第三信号处理电路部分包括：

衰减电路，该衰减电路用于调节来自该第一信号处理电路部分的第一信号的电平；

第一峰值保持电路，该第一峰值保持电路保持该第一信号的振幅的最大值，该第一信号的电平由衰减电路调节；

第二峰值保持电路，该第二峰值保持电路保持来自该第二信号处理电路部分的第二信号的振幅的最大值；

第一差分运算部分，该第一差分运算部分进行来自该第一峰值保持电路的表示该第一信号的振幅的最大值的信号，以及来自该第二峰值保持电路的表示该第二信号的振幅的最大值的信号的差分运算，并且将表示差异的信号输入该衰减电路；以及

第二差分运算部分，该第二差分运算部分进行第一信号的差分运算，通过该衰减电路调节该第一信号的电平，以及来自该第二信号处理电路部分的第二信号的差分运算，并且将该差分运算的结果作为该第三信号输出，其中

基于表示该第一差分运算部分的差异的信号，通过该衰减电路调节该第一信号处理电路部分的第一信号的电平，以使在表示来自该第一峰值保持电路的第一信号的振幅的最大值的信号和表示来自该第二峰值保持电路的第二信号的振幅的最大值的信号之间的差异消失。

此外，在一个实施方式中，该第三信号处理电路部分包括：

第一电阻，该第一电阻用于设置输入到该衰减电路的第一信号的电平；以及

第二电阻，该第二电阻用于设置输入到该第二峰值保持电路的第二信号的电平，其中

设置该第二电阻和第一电阻的电阻值，以便输入到该衰减电路的第一信号的电平大于该输入到该第二峰值保持电路的第二信号的电平。

根据本实施方式，通过设置该第二电阻和第一电阻的电阻值，以使输入到该衰减电路的第一信号的电平大于输入到该第二峰值保持电路的第二信号的电平，可以预先地减少该输入的第二信号的信号强度，因此，可以可靠地实现该标准化。

在一个实施方式中，第一光电检测器、第二光电检测器、以及第一、第二和第三信号处理电路部分构成了具有内置信号处理电路部分的光电检测器，将该内置的信号处理电路部分形成在相同的半导体基片上。

根据本实施方式，将第一光电检测器、第二光电检测器、以及第一、第二和第三信号处理电路部分形成在相同的半导体基片上。因此，可以实现该装置结构的缩小尺寸和降低成本。

在一个实施方式中，第一信号处理电路部分和第二信号处理电路部分分别包括模拟放大电路，该模拟放大电路分别输出第一信号和第二信号，该第一信号和第二信号是模拟信号，

检测器包括：

第一模拟数字转换电路，该第一模拟数字转换电路将来自该第一信号处理电路的第一信号从模拟形式转换成数字形式，并且输出转换成数字形式的第一数字信号；

第二模拟数字转换电路，该第二模拟数字转换电路将来自该第二信号处理电路的第二信号从模拟形式转换成数字形式，并且输出转换成数字形式的第二数字信号；以及

存储器，该存储器存储由该第一和第二模拟数字转换电路转换的第一和第二数字信号，其中

包含在该第三信号处理电路部分中的标准化运算部分基于存储在该存储器中的第一和第二数字信号，进行来自该第一和第二模拟数字转换电路的第一和第二数字电路的标准化，以使来自该第一模拟数字转换电路的第一数字信号和来自该第二模拟数字转换电路的第二数字信号的信号的电平彼此匹配，以及

为了得到通过该标准化运算部分标准化的第一数字信号和第二数字信号之间的差异，包含在该第三信号处理电路部分中的差分运算部分进行差分运算，并且输出该运算结果作为数字信号的第三信号。

根据本实施方式，通过进行该第一信号和第二信号的标准化运算，该第一信号和第二信号利用DSP(数字信号处理器)等成为数字信号，可以得到该第三信号。

一个实施方式包括：

第四信号处理电路部分，该第四信号处理电路部分检测由该第一模拟数字转换电路转换的第一数字信号的相位，以及由该第二模拟数字转换电路转换的第二数字信号的相位，并且计算该第一数字信号和该第二数字信号之间的相位差。

根据本实施方式，也可以利用DSP等在该第四信号处理电路部分中的数字处理，检测该第一信号和第二信号之间的相位差。

在一个实施方式中，该第一信号处理电路部分具有多个放大电路部分，该放大电路部分分别接收来自该第一光电检测器的光接收信号，并且分别具有不同带的带通滤波器特性，

该第二信号处理电路部分具有多个放大电路部分，该放大电路部分分别接收来自该第二光电检测器的光接收信号，并且分别具有不同带的带通滤波器特性，其中

选择该第一信号处理电路部分的多个放大电路部分的输出的任何一个，以及选择该第二信号处理电路部分的多个放大电路部分的输出的任何一个。

根据本实施方式，通过使用多个放大电路部分，该放大电路部分具有不同带的带通滤波器特性，将小低频噪声作为该第一信号处理电路部分和第二信号处理电路部分的输出阶段，选择最佳输出，以及通过在该第三信号处理电路部分中进行所选的第一信号和第二信号的差分运算，可以更可靠地实现噪声的去除。

而且，在本发明的移动信息检测系统中，将两个上面的光学移动信息检测器分别排列在直角坐标系的坐标轴上，并且至少在每个该直角坐标系的坐标轴方向上检测移动速度。

根据该结构的移动信息检测系统，通过将上述两个结构排列在正交方向上，可以将该被测物体的移动检测为二维信息。

而且，本发明的光学移动信息检测器包括：

半导体发光装置，该半导体发光装置发射相干光；

光学分支装置，该光学分支装置将从该半导体发光装置发射的光分成第一光通量、第二光通量以及第三光通量；

相位改变部分，将该相位改变部分排列在该第一光通量的光轴上，并且改变光的相位；

第一光学系统，该第一光学系统将该通过相位改变部分改变相位的第一光通量、第二光通量、以及第三光通量应用于被测移动物体上的相同点；

第二光学系统，该第二光学系统将由来自被测物体的散射光中的第一和第二光通量造成的干涉光导向第一光电检测器组，该光电检测器组包括第(1-1)光电检测器和第(1-2)光电检测器；

第一干涉光分光部分，该干涉光分光部分用于将由该第二光学系统的第一和第二光通量造成的干涉光分成两个不同相位的分量，该两个不同相位的分量具有由该相位改变部分限定的两个不同的相位，并且使该第(1-1)和第(1-2)光电检测器接收该分开的两个不同相位的分量；

第三光学系统，该第三光学系统将由来自被测物体的散射光中的第一和第三光通量造成干涉光导向第二光电检测器组，该第二光电检测器组包括第(2-1)光电检测器和第(2-2)光电检测器；

第二干涉光分光部分，该第二干涉光分光部分用于将由该第三光学系统的第一和第三光通量造成的干涉光分成两个不同相位的分量，该两个不同相位的分量具有由该相位改变部分限定的两个不同的相位，并且使该第(2-1)和第(2-2)光电检测器接收该分开的两个不同相位的分量；

第(1-1)信号处理电路部分，该第(1-1)信号处理电路部分从该第(1-1)光电检测器接收光接收信号，并且输出表示由该第一和第二光通量造成的干涉光的一个相位分量的第(1-1)信号；

第(1-2)信号处理电路部分，该第(1-2)信号处理电路部分从该第(1-2)光电检测器接收光接收信号，并且输出表示由该第一和第二光通量造成的干涉光的另一个相位分量的第(1-2)信号；

第(2-1)信号处理电路部分，该第(2-1)信号处理电路部分从该第(2-1)光电检测器接收光接收信号，并且输出表示由该第一和第三光通量造成的干涉光的一个相位分量的第(2-1)信号；

第(2-2)信号处理电路部分，该第(2-2)信号处理电路部分从该第(2-2)光电检测器接收光接收信号，并且输出表示由第一和第三光通量造成的干涉光的另一个相位分量的第(2-2)信号；

第(3-1)信号处理电路部分，该第(3-1)信号处理电路部分输出干涉光信号的第(3-1)信号，利用来自第(1-1)信号处理电路部分的第(1-1)信号以及来自第(2-1)信号处理电路部分的第(2-1)信号去除该信号的噪声分量；

第(3-2)信号处理电路部分，该第(3-2)信号处理电路部分输出干涉光的第(3-2)信号，利用来自第(1-2)信号处理电路部分的第(1-2)信号以及来自第(2-2)信号处理电路部分的第(2-2)信号去除该信号的噪声分量；以及

移动速度检测部分，该移动速度检测部分检测来自该第(3-1)信号处理电路部分的第(3-1)信号的频率，检测来自第(3-2)信号处理电路部分的第(3-2)信号的频率，并且基于该第(3-1)信号和第(3-2)信号的频率检测被测物体的移动速度。

根据该结构的光学移动速度检测器，通过将由来自被测物体的散射光造成的干涉光分成两个不同相位的分量，将两个第一和第二光通量(该第一光通量具有相位延迟)应用于该被测物体，得到干涉光信号，利用该分开的两个干涉光信号可以从该干涉光信号有效地去除该低频噪声，从而可以基于该干涉光信号在宽速度范围内高精确地检测该移动速度(在沿包括该第一和第二光通量的平面的方向上)。而且，通过将由来自被测物体的散射光造成的干涉光分成两个不同相位的分量，将两个第一和第三光通量(该第一光通量具有相位延迟)应用于该被测物体，得到干涉光信号，利用该分开的两个干涉光信号可以有效地从该干涉信号去除低频噪声，从而可以基于干涉信号在宽范围速度区域内高精确地检测该移动速度(在沿包括该第一和第三光通量的平面的方向上)。

因此，可以通过三光通量一点聚束点检测该二维移动速度。因此，可以进一步缩小该装置的尺寸，并且可以通过部件数量的减少实现降低成本。

而且，优选地使用具有该任一光学移动信息检测器或移动信息检测系统的电子设备。

而且，更适合的是将该任一光学移动信息检测器或移动信息检测系统用作编码器。

显而易见，根据本发明，提供一种光学移动信息检测器，该光学移动信息检测器既不需要设置与速度范围相一致的滤波电路，也不需要提供多个滤波电路，并且具有小尺寸，以及提供具有该检测器的移动信息检测系统，电子设备和编码器。

附图说明

从下面给出的详细描述和附图可以更全面地理解本发明，该附图仅是通过举例的方式给出，而不是用于限制本发明，其中：

附图1是表示根据本发明的第一个实施方式的光学移动信息检测器的结构的简图；

附图2是表示不同HPF截止频率的拍信号波形的曲线图；

附图3是表示第一实施方式的变形例的结构的简图；

附图4A是表示第一实施方式的另一个变形例的结构的简图；

附图4B是附图4A中的光电检测部分的放大图；

附图5是表示第一实施方式的又一个变形例的结构的简图；

附图6是表示根据本发明的第二个实施方式的光学移动信息检测器的第三信号处理电路部分的结构的电路图；

附图7是表示第二实施方式的结果的曲线图；

附图8A是表示根据本发明的第三个实施方式的光学移动信息检测器的结构的简图；

附图8B是附图8A中的光电检测部分的放大图；

附图9是表示根据本发明第四个实施方式的移动信息检测系统的结构的简图；

附图10是表示根据本发明第五个实施方式的光学移动信息检测器的结构的视图；

附图11是表示传统的LDV的光学系统的视图；

附图12是解释被测物体的移动速度与多普勒频移的联系的公式的视图；

附图13是表示在LDV检测点附近光通量重叠的放大图；

附图14是表示传统的LDV的信号处理电路的简图。

具体实施方式

下面，基于附图中所示的实施方式，详细地描述本发明的光学移动信息检测器、移动信息检测系统、电子设备以及编码器。

(第一个实施方式)

附图1是表示多普勒速度计的示意图，该多普勒速度计是本发明第一个实施方式的光学移动信息检测器的一个例子。附图1表示了光学部件的排列和光线轨迹等，而没有表示出保持该光学部件的其它部件等。在这种情况下，由发光二极管(以下称作LED)、半导体激光器(以下称作LD(激光二极管))等提供光源。虽然为了容易地产生拍，该拍由公式(3)表示的两个光通量的干涉造成，希望使用LD，但是当在光学系统的光程长度中展示出相干性时，使用LED(例如，电流收缩式LED)也是可以接受的。应当注意到，将LD作为第一个实施方式中的例子表示。

将从LD1发射的光由准直透镜(以下称作CL)4转变成平行光通量。通常，从LD1发射的光的强度分布具有绕其光学轴高斯分布，并且具有椭圆形的远场图案(FFP)。因此，如果将发射的LD光按照原样应用到检测点，则在检测点光强度变得不均匀，并且附图13所示的干涉条纹的强度也变得不均匀，从而很难高精度地评价拍信号。因此，为了截去光通量外侧的弱光强度部分，以及形成具有均匀的光强度的圆形光通量，例如，希望提供圆形的孔径光阑。然而，在附图1中没有表示孔径光阑，并且在下文的实施方式中既不提供孔径光阑的例子，也不提供该孔径光阑的说明。而且，虽然在第一实施方式中，LD光的偏振方向统一地位于与所有的薄板平面垂直的方向，但是本发明不限于此。

在穿过CL4之后，光线由分束器(以下称作BS)14分成第一光通量7和第二光通量8，该分束器作为分光装置的一个例子。然后，排列四分之一波片15，该四分之一波片作为相位改变部分的一个例子，以使相位超前轴与相位滞后轴相对垂直于薄板平面的方向以45°角倾斜。在穿过四分之一波片15之后，第一光通量7由线偏振光变成圆偏振光。然后，该光由反射镜5b反射，由聚光透镜(以下称作OL)6a会聚，并且应用于被测物体16。而且，第二光通量8在反射镜5a和5c上反射，由OL6b会聚，并且应用于被测物体16上的与第一光通量7相同的点。在这种情况下，为了提高来自被测物体16的散射光的强度而采用OL’s6a和6b。在没有OL’s信号强度也足够大，信噪比高的情况下，该OL’s往往不是必要的组成元件，并且允许去除。

如公式(1)和公式(2)所示，由于移动速度V，由被测物体16散射的两个光通量都要经历多普勒频移f_d，两个光通量的干涉光变成干涉光信号(拍信号9)，该拍信号具有如公式(3)所表示的拍频2f_d。该干涉光信号绕被测物体16上的聚束点球形地延伸。由在任意位置排列的第一PD21和第二PD22检测的信号具有如公式(8)所示的相同的频率。

在第一实施方式中，将线偏振器23a排列在第一PD21和被测物体16之间，同时，将线偏振器23b排列在第二PD22和被测物体16之间。线偏振器23a和23b的轴向方向在分别与四分之一波片15的相位超前轴和相位滞后轴相应的方向，即相对垂直于薄板平面的方向以45°角倾斜的方向上延伸。线偏振器23a和23b的无论哪个轴都可以在沿该相位超前轴或该相位滞后轴的方向上延伸，并且不限定于此，但是，不允许将两个线偏振器23a和23b导向相同的方向。线偏振器23a和23b是干涉光分离器的例子。

LD1、CL4、BS14、四分之一波片15、反射镜5a，5b和5c以及OL’s6a和6b构成了第一光学系统，通过该光学系统，将第一光通量7和第二光通量8应用于被测物体16。此外，OL6c和OL6d，以及线偏振器23a和23b构成了第二光学系统，通过该第二光学系统，将来自被测物体16的第一光通量7和第二光通量8的散射光导向第一PD21和第二PD22。

其次，在附图1中，由OL’s6c和6d会聚输入第一PD21和第二PD22的信号，OL’s6c和6d是用于提高接收的光的立体角和信噪比的目的，并且在遇到与光应用系统的OL’s6a和6b类似地需要时，允许去除。

将要详细地描述通过上面结构的光学系统，由第一PD21和第二PD22分别接收的拍信号9a和拍信号9b。将从LD1发射的光通量表示为：

E₀ cos(2πf₀t)

因此，可以将由BS14分开的第一光通量7和第二光通量8表示为公式(12)：

第一光通量＝E₀₁·cos{2πf₀t+φ₁}

第二光通量＝E₀₂·cos{2πf₀t+φ₂}

其中E₀＝E₀₁+E₀₂。

在这种情况下，E₀表示光的振幅，该光在穿过CL4和圆形孔径光阑之后变成圆形平行光通量，E₀₁表示第一光通量7的振幅，E₀₂表示第二光通量的振幅，f₀表示光的频率，t表示时间，φ₁和φ₂分别表示第一光通量7和第二光通量8的相位。通过如上所述的四分之一波片15将第一光通量7变成圆偏振光，并且可以将该第一光通量表示为公式(13)：

相位超前轴分量： $\frac{E_{01}}{\sqrt{2}}\&CenterDot;\cos \{{2\mathrm{\&pi;f}}_{0}t+{\mathrm{\&phi;}}_1\}$

相位滞后轴分量： $\frac{E_{01}}{\sqrt{2}}\&CenterDot;\cos \{{2\mathrm{\&pi;f}}_{0}t+{\mathrm{\&phi;}}_1+\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\}$

如果这些光通量通过以速度V移动的被测物体16散射，则发生由于移动速度的多普勒频移(移位量：f_d)。假设，在附图1的薄板平面的上部方向上的移动为正方向，第一光通量7和第二光通量8的散射光的振幅分别为E₁和E₂，则可以将该散射光表示为

公式(14a)：

公式(14b)：

公式(14c)：

第二光通量＝E₂·cos{2π(f₀f_d)t+φ₂}

因此，可以将两个光通量的散射光的拍频信号9表示为

公式(15a)：

公式(15b)：

虽然通过计算从公式(14a)、公式(14b)和公式(14c)得到的公式(15a)和公式(15b)产生了第一光通量7和第二光通量8的相位差分量(φ₁-φ₂)，但是可以从公式(15a)和公式(15b)消除该相位差分量。这是因为，两个光通量之间的相位差主要归因于光程差，并且振幅相对于拍信号9的波长足够小。在附图1中，相位差分量(φ₁-φ₂)对应于BS14和反射镜5a之间的距离，并且几乎是在毫米级到厘米级，这取决于该光学系统的尺寸。与此相反，拍频信号的频率：2f_d通常几乎是在高频侧的几十兆赫，并且波长是在米级或大于该相位差分量的等级。因此，可以将归因于光程差的相位差分量忽略。

现在假设，将正好在第一PD21之前提供的线偏振器23a的贯穿轴提供在与四分之一波片15的相位超前轴相同的方向上，而将正好在第二PD22之前提供的线偏振器23b的贯穿轴提供在与相位滞后轴相同的方向上，则分别在第一PD21和第二PD22中检测由公式(15a)表示的拍信号和由公式(15b)表示的拍信号。

上面的说明是基于理想的情况的，其中，来自被测物体16的散射光均匀地出现，并且造成实际上包括低频和高频噪声的信号。严格地，实际的信号由于光斑的多个参数，LD光的相干性，以及聚束点的重叠度等变成复杂的信号。如果出于容易理解的缘故将这些因素忽略，则可以通过低频和高频噪声分量，该低频和高频噪声分量相应于公式(15a)和公式(15b)表示的拍信号，调制由PD21和22检测的信号。通常，在LDV中，与通常的电子电路和电子设备类似，不管被测物体的移动速度的大小，高频噪声表现出几乎恒定的频率。然而，低频噪声主要归因于散射光的强度变化，该散射光与被测物体16的移动相一致，该被测物体表面的光反射取决于位置而变化。因此，频率随被测物体的移动速度的增加变高，而频率随移动速度的减少变低。假设高频噪声是N_h，低频噪声是N₁(V)，则将由PD21和PD22检测的第一和第二信号表示为

公式(16a)：

公式(16b)：

这些信号在放大电路中经历放大和波形整形，例如，如图14所示，该放大电路具有HPF110、LPF’s112和113(111表示确定时间常量的电阻和电容)。如上所述，高频噪声N_h与被测物体16的移动速度无关，因而可以通过将LPF’s112和113截止频率：fc₁设置在噪声频率之下，相对较容易地去除该高频噪声。然而，由于低频噪声根据移动速度的大小变化，因而变得很难高精确地检测拍频2f_d。这是因为，当所要检测的速度变快，并且频率N₁(V)超过信号处理电路中的fc_h时，如图14所示，该信号处理电路使用具有确定恒量值：fc_h的截止频率，则第一信号和第二信号变成具有大低频波的信号。需要计算每一个脉冲，以增加速度的分辨率和位移大小，而具有波的信号使该计算变得非常难。

附图2表示当将附图14的电路用作第一信号处理电路部分18，两种HPF截止频率50赫兹(附图2中的(a))和5000赫兹(附图2中的(b))备有固定于50赫兹的LPF截止频率，并且被测物体16以相同的速度(2f_d到5000赫兹)移动时，拍信号9的检测结果。如图2所示，当将截止频率设置在50赫兹时，检测具有大约200赫兹频率的低频噪声，这使使用脉冲计数、FFT(快速傅里叶变换)等的频率检测变得困难。该问题变成了扩展可检测的速度范围的严重障碍。

参照附图2的例子，低频噪声(大约200赫兹)与拍信号(大约5000赫兹)的比率是1∶25。如公式(9)和公式(11)所示，拍信号与移动速度成比例，而低频信号归因于被测物体的表面反射位置的变化，因而该低频信号也与移动速度成比例。因此，将噪声信号的频率比确定在1∶25左右。同样，在电路中，将HPF截止频率设置在5000赫兹，如果移动速度增加，并且变成附图2的速度的25倍，则低频噪声不利地超过5000赫兹，从而到达过滤器的通带，并且具有包含附图2所示的波的波形。

在第一个实施方式中，第一信号和第二信号是第一信号处理电路18和第二信号处理电路部分19的输出，将该第一信号和第二信号输入第三信号处理电路部分20。第三信号处理电路部分20具有消除了第一信号和第二信号中的噪声分量的电路结构。具体地，该电路结构包括进行差分运算的差分运算部分20a。此外，光学移动信息检测器包括移动速度检测部分40，该移动速度检测部分检测来自第三信号处理电路部分20的第三信号的频率，并且基于该频率检测被测物体16的移动速度。

如果从公式(16a)表示的第一信号中减去公式(16b)表示的第二信号，则将主要的噪声分量消去，而没有消去拍信号，该拍信号的相位频移了π/2，并且将该拍信号表示为：

公式(17)：

从而可以除去波分量，并且可以在移动速度检测部分40中使用频率计数器。因此，可以通过一个脉冲的时间测量高精确地进行位移大小的检测。

如上所述，根据上面结构的光学移动信息检测器，将由从被测物体16的散射光造成的干涉光分成两个不同相位的分量，将两个第一和第二光通量7和8(第一光通量7具有相位延迟)应用于该干涉光。将低频噪声从干涉光信号中有效地去除，利用两个分开的干涉光信号得到该干涉光信号，并且可以在该干涉光信号的基础上，在宽范围速度区域内，高精确地检测被测物体16的移动速度。

此外，第一光电检测器21和第二光电检测器22接收干涉光，该干涉光由从被测物体16相同的检测点的散射光造成，因此，可以得到干涉光信号，将低频噪声从该干涉光信号中有效地去除。

附图3表示第一个实施方式的变形例。在附图3中，用相同的附图标记表示如附图1相同的组成元件，并且与附图1类似，没有示出保持光学部件等的部件。而且，在本发明的变形例中，仅描述与附图1不同的部件。

在附图3的结构例中，在光应用系统和光接收系统中使用相同的OL6，并且将被测物体16排列在OL6的焦距位置。由四分之一波片15变成圆偏振光的第一光通量7和在反射镜5上反射的第二光通量8通过相同的OL6会聚在被测物体16上，从而形成聚束点。拍信号9绕被测物体16上的聚束点球状地分散，并且穿过相同的OL6，从而从球面波变成平行的光通量，通过线偏振器23a和23b由第一PD21和第二PD22接收该拍信号。随后的信号处理与第一个实施方式相同。

由于低频噪声归因于被测物体16的表面反射的变化，如果第一PD21和第二PD22的光接收点彼此不同，则低频噪声的相位是变化的，并且当在第三信号处理电路部分20中进行差分运算时，未消去该噪声分量。在本变形例中，聚光透镜将拍信号9导向第一PD21和第二PD22，该聚光透镜是相同的透镜，因此，可以可靠地接收来自相同的聚束点的散射光。因此，可以通过第三信号处理电路部分20中的差分运算有效地去除低频噪声。

附图4A和4B表示第一个实施方式的另一个变形例。在附图4A和4B中，与附图3相同的组成元件用相同的附图标记表示，并且与附图3类似，没有表示出保持光学部件等的部件。而且，在本变形例中，仅描述与附图1不同的部件。附图4B表示光电检测部分的放大图，为了清晰的视图，通过虚线表示线偏振器23a和23b。

在附图4A和4B的结构例中，由OL6准直的拍信号9通过作为干涉光分光部分的一个例子的传输式衍射光栅3分开。该传输式衍射光栅3产生正负n级(n：包括0的自然数)衍射光，并且通过利用正负一级衍射光将该衍射级的光的数量最大化。此外，可以使用光束分离器(未示出)代替该衍射光栅作为分开拍信号9的干涉光分离部分的一个例子。

由衍射光栅3分开的拍信号9穿过线偏振器23a和23b入射，并且在第一PD21和第二PD22上接收，该第一PD和第二PD形成在相同的半导体基片24上。随后的信号处理电路部分的结构与附图1和3相同。

在本变形例中，将第一PD21和第二PD22形成在相同的半导体基片24上的一个芯片内，因此，可以缩小该装置的尺寸。而且，由于半导体基片24可以在尺寸上进一步缩小，因而，当在相同的半导体基片24上形成的第一PD21和PD22是分割的光电二极管时，它们的尺寸可以进一步地缩小。在这种情况下，该分段光电二极管是具有例如，使用通常的半导体制造方法形成的结构的光电二极管，其中，将由n型半导体形成的阴极区由p型半导体分开，允许减少PD’s之间的距离。

在第一实施方式中，在附图1至4A和4B的所有结构例中描述了“差分多普勒速度计”，该差分多普勒速度计将两个光通量应用于被测物体上的相同的点，并且检测由散射得到的拍信号。然而，如图5所示，可以替换成“参考多普勒速度计”，该参考多普勒速度计仅将一个光通量应用于被测物体。不为光学部件等排列提供详细的说明。在该“参考多普勒速度计”中，仅将第一光通量7应用于被测物体，并且经历多普勒频移f_d的散射光和圆偏振光的第二光通量8通过HM(半反射镜)17彼此干涉，从而得到干涉光9。关于随后的检测系统和信号处理的内容与第一个实施方式和变形例相同。

也可以将该变形例应用于下面的实施方式，因此，不提供进一步的说明。

(第二个实施方式)

下面，将更详细地检查在第一个实施方式和该变形例中，从第一信号处理电路部分18和第二信号处理电路部分19输出的第一信号和第二信号。

在附图1、2、4A、4B和5的所有例子中，在第一信号和第二信号之间出现了信号强度的差异，该第一信号和第二信号是第一信号处理电路18和第二信号处理电路19的输出，这主要是因为下面五个因素。

(1)BS14的光通量分开比的变化

(2)相对于光轴，入射在四分之一波片15上的光偏振方向的角度偏差如果入射光的偏振方向和四分之一波片15的光轴之间的角度偏离45°，则光的振幅的向量分解与相位超前轴和相位滞后轴的比率偏离1∶1。

(3)在反射镜5和反射镜5a反射时损失的光量

(4)光电二极管灵敏度的变化

(5)放大电路的放大程度的变化仅在附图1所示的结构例中，输入到第一PD21和第二PD22的拍信号分别由分离的透镜OL6c和OL6d会聚。因此，在被测物体16上会聚的聚束点直径由于与排列有关的误差而变化，并且在接收光的数量中出现差异。而且，第一PD21和第二PD22之间出现的接收光的数量的差异取决于由于在反射镜5b和5c上反射造成的损失的变化，以及由于反射镜角度造成的入射角的偏差。因此，在第一信号和第二信号之间出现信号强度的差异，该第一信号和第二信号是第一信号处理电路部分18和第二信号处理电路部分19的输出。

而且，由于仅在附图3，4A和4B所示的结构例中，通过相同的OL6会聚两个光通量，因而如果OL6设置的角度相对于两个光通量偏离，则改变到被测物体的距离。因此，在被测物体上的两个光通量之间的接收光的强度上出现差异，从而在第一PD21和第二PD22之间的接收光的数量上也出现差异。因此，在第一信号和第二信号之间出现信号强度的差异，该第一信号和第二信号是第一信号处理电路部分18和第二信号处理电路部分19的输出。

如上所述，由于在由第一PD21和第二PD22接收光的数量上出现差异，因而在实际的装置中，很难使第一信号和第二信号的信号强度彼此相等。当第一信号和第二信号的信号强度彼此不一样时，将由第一PD21和第二PD22检测的信号表示为

公式(18a)：

公式(18b)：

在上面的公式中，α和β是系数。即使将两个信号都输入第三信号处理电路部分20，该第三信号处理电路部分进行第二个实施方式的差分运算，也不能从输出的第三信号中除去噪声分量。

第二个实施方式具有这样的结构，其中，将输入到第三信号处理电路部分20的第一信号和第二信号的信号强度通过标准化运算部分20b(由附图1的虚线表示)标准化，此后，通过差分运算部分20a(如图1所示)进行差分运算。光学部件，信号处理电路等的其它组成元件与第一个实施方式相同。例如，通过将公式(18b)的信号强度乘以α/β，可以由差分运算部分20a有效地去除公式(18a)和公式(18b)的噪声分量。在这种情况下，通过峰值保持电路检测每个信号的最大值得到信号强度的系数α和β。而且，可以类似地通过负峰值保持电路检测最小值，或者为了提高标准化的精确度，使用该两个值。进一步，可以通过正负峰间(Vpp)检测电路由振幅进行标准化。

附图6表示第三信号处理电路部分20的电路的一个例子。第一信号从第一信号处理电路部分18输出，将该第一信号输入第一输入终端26。输入的第一信号具有由电容C1截止的DC(直流)分量，通过用于电流变换的第一电阻28a将该第一信号的电压信号变成电流信号，然后，将该第一信号输入到衰减电路29。在这种情况下，该衰减电路29是根据外部输入信号调节增益的电路。

而且，第二信号从第二信号处理电路部分19输出，将该第二信号输入到第二输入终端27。输入的第二信号具有由电容C2截止的DC分量，通过用于电流转换的第二电阻28b将该第二信号的电压信号变成电流信号。其次，分别通过缓冲电路30a和30b，将从衰减电路29输出的第一信号和变成电流的第二信号分别输入峰值保持电路31a和31b。峰值保持电路31a和31b随着时间常量CR的衰减保持第一信号和第二信号的最大值，并且输出该值。分别通过缓冲电路30c和30d，将通过峰值保持电路31a和31b检测的信号的最大值输入差分放大电路部分30a，并且检测第一信号和第二信号的最大值之间的差异。将最大值之间的差异作为反馈输入衰减电路29，并且该衰减电路29的增益是已较好调谐的，从而使该差异消失。

用于电流转换的第一电阻28a，用于电流转换的第二电阻28b，衰减电路29，缓冲电路30a，30b，30c和30d，以及差分放大电路部分32a构成了该标准化运算部分。差分放大电路部分32b构成差分运算部分。

如上所述，进行第一信号和第二信号的标准化，以使该第一信号和第二信号的信号强度几乎相等。在差分放大电路部分32b进行由公式(16a)和公式(16b)表示的第一信号和第二信号的差分运算，并且从输出终端33输出由公式(17)表示的第三信号。

附图7表示由本发明的电路结构测量的第一信号、第二信号以及第三信号。将在第一信号和第二信号中观察的大低频噪声在第三信号中去除，并且可以通过在每一个脉冲进行的时间测量进行高精确的位移大小的测量。

而且，用于电流输入转换的第一电阻28a的值小于用于电流输入转换的第二电阻28b的值。由于衰减电路29的增益衰减信号强度，并且调节其增益，因而如果第一信号的信号强度小于第二信号的信号强度，则不能通过增益调节得到标准化。因此，可以通过使用于电流输入转换的第二电阻28b的值大于用于电流输入转换的第一电阻28a的值，预先减少输入的第二信号的信号强度，从而可靠地进行标准化。

附图6所示的第一信号处理电路部分18、第二信号处理电路部分19以及第三信号处理电路部分20都是模拟运算电路。因此，通过通常的半导体制造方法，可以将第一PD21、第二PD22、第一信号处理电路部分18、第二信号处理电路部分19以及第三信号处理电路部分20制造在相同的半导体基片上，从而形成信号处理电路内置型光电检测器装置。由于将部件形成在一个芯片上，从而实现拍信号9的光接收和在相同的基片上处理的信号的光接收，因而可以大大地缩小装置的尺寸，并且减少部件计数，从而得到成本降低。

(第三个实施方式)

附图8A和8B是表示本发明的第三个实施方式的简图。在附图8A和8B中，用相同的附图标记表示与附图4A和4B相同的组成元件，并且在本实施方式中仅描述与附图4A和4B不同的部件。附图8A和8B表示光学元件的排列、光线的轨迹等，而没有提供对保持光学部件等的其它部件的说明。

在附图8A和8B的结构例中，由第一PD21和第二PD22接收的拍信号分别在第一信号处理电路部分18和第二信号处理电路部分19去除噪声以及放大。将来自第一信号处理电路部分18的第一信号和来自第二信号处理电路部分19的第二信号输入第三信号处理电路部分20，并且进行第一信号和第二信号的标准化以及差分运算，以输出第三信号。同时，第一信号处理电路部分18和第二信号处理电路19输出并行地输出第一信号和第二信号，并且将信号输入作为相位差检测部分的一个例子的第四信号处理电路部分。在第四信号处理电路部分25中，检测输入的第一信号和第二信号的相位，并且检测它们之间的差异，以输出表示相位差的第四信号。基于由第四信号处理电路部分25检测的相位差，通过移动方向检测部分41检测被测物体16的移动方向。

在这种情况下，在附图8A中，当被测物体16向上移动时，公式(16b)的相位的符号变成正的，而当该物体向下移动时，该符号变成负的。虽然相位分量在公式(16a)和公式(16b)中是以0为基准的，但是，由第一PD21和第二PD22实际检测的信号具有任意的相位分量φ，该任意的相位分量从公式(16a)和公式(16b)中省略。因此，不管被测物体的移动方向，从第一信号检测的相位值总是φ，而从第二信号检测的相位值则变成φ+π/2或φ-π/2，这取决于该移动方向。因此，从第四信号处理电路部分25输出的第四信号的输出，当被测物体16向上移动时，变成“+π/2”，而当该物体向下移动时，变成“-π/2”。如上所述，通过检测第四信号的正或者负，可以构成能够检测被测物体16的移动方向的移动信息检测器。

虽然，在附图8A中，第三信号从第三信号处理电路部分20输出，第四信号从第四信号处理电路部分25输出，但是可以提供一种装置，该装置仅从第四信号检测被测物体16的移动方向，或者提供一种装置，该装置仅从第三信号检测被测物体16的移动速度，或者提供一种装置，该装置可以根据用途通过检测第三信号和第四信号同时检测移动速度和移动方向。

虽然  在第三个实施方式方面，主要描述了模拟信号处理电路，但是也可以为第三信号处理电路部分20和第四信号处理电路部分25提供数字信号处理电路。从第一信号处理电路部分18和第二信号处理电路部分19输出的第一信号和第二信号通过未示出的第一和第二电路进行A/D(模拟—数字)转换，并且作为数字数据存储在存储器等的存储区域中。在第三信号处理电路部分30中，通过从存储在该存储器中的数据检测最大值，最小值，Vpp(峰到峰)等，进行信号强度的标准化运算，并且随后进行差分运算，以输出第三信号。而且，第四信号处理电路部分25从存储在该存储器的数据检测第一信号的相位以及第二信号的相位，并且检测它们之间的相位差。一旦结束存储在存储器中的数据的运算过程，就继续使用下一个数据处理该移动的信息。

而且，通过使用在第三信号处理电路部分20和第四信号处理电路部分25中的数字数据，可以将FFT(快速傅立叶变换)用作检测频率和相位的方法。由于通过使用FFT从第三信号去除了低频噪声，因而可以通过FFT功率谱的峰值搜索从该频率得到移动速度。而且，可以通过将由FFT计算结果造成的噪声频率的峰值与拍频的峰值强度比较，去除噪声分量，甚至在由第三信号处理电路部分20中的差分运算去除的噪声不完全的时候。进一步，通过将第一信号和第二信号FFT，可以由该计算结果的实部与虚部的比得到信号的相位，并且可以检测移动方向。如上所述，可以从第三信号的频率高精确地得到被测物体16的移动速度，并且同时可以从第一信号和第二信号之间的相位差检测移动方向。

(第四实施方式)

附图9是表示本发明第四个实施方式的移动信息检测系统的示意图。在附图9中，通过相同的附图标记表示与附图8A和8B相同的组成元件，并且在本实施方式中，仅描述与附图8A和8B不同的部件。附图9表示了光学部件的排列，以及光线的轨迹等等，而没有提供对保持该光学部件的其它部件等等的说明。

在附图9的结构中，第一光通量7和第二光通量8平行于y轴地从LD1的两个端面发射，并且这两个光通量由CL’s4a和4b变成平行光通量。从LD1的前端面发射的第一光通量7由衍射光栅3a分成三个光通量。第0级衍射光7a在反射镜5a上反射，并且入射到y检测点35上，以便将该第0级衍射光包含在yz平面内。另一方面，正负1级衍射光7b和7c在反射镜5c和5d上反射，并且入射到y轴上的x检测点34上，以使相应的入射角变得几乎相同。其间，从LD1的后端面发射的第二光通量8在反射镜5b上反射，并且输入到x轴上的y检测点35上，以便将该第二光通量包含在yz平面内。将四分之一波片15a和15b分别排列在第二光通量8和正1级衍射光7c的光轴上。

与附图8A和8B类似，将由从x检测点34的散射光造成的拍信号9a通过衍射光栅3b分成两个光通量，该拍信号经过线偏振器23a和23b，并且由在x方向侧面上的第一PD21a和第二PD22a接收。同样地，将由从y检测点35的散射光造成的拍信号通过衍射光栅3c分成两个光通量，该拍信号经过线偏振器23c和23d，并且由在y方向侧面上的第一PD21b和第二PD22b接收。

然后，从x方向侧面上的第一PD21a接收到光接收信号，就从x方向侧面上的第一信号处理电路部分18x输出1x-th信号，并且从x方向侧面上的第二PD22a接收到光接收信号，就从x方向侧面上的第二信号处理电路部分19x输出2x-th信号。从第一和第二信号处理电路部分18x和19x接收到1x-th信号和2x-th信号，就从第三信号处理电路部分20x输出去除噪声分量的干涉光信号的第三信号。移动速度检测部分40x检测来自x方向侧面上的第三信号处理电路部分20x的3x-th信号的频率，并且基于该频率，检测被测物体的移动速度。而且，在x方向侧面上的第四信号处理电路部分25x检测输入的1x-th信号和2x-th信号的相位，检测这些信号之间的差异，并且输出表示该相位差的4x-th信号。基于由第四信号处理电路部分25x检测的相位差，通过移动方向检测部分41x检测被测物体的移动方向。

另一方面，从y方向侧面上的第一PD21b接收到光接收信号，就从y方向侧面上的第一信号处理电路部分18y输出1y-th信号，并且从y方向侧面上的第二PD22b接收到光接收信号，就从y方向侧面上的第二信号处理电路部分19y输出2y-th信号。从第一和第二信号处理电路部分18y和19y接收到1y-th信号和2y-th信号，就从第三信号处理电路部分20y输出去除噪声分量的干涉光信号的第三信号。移动速度检测部分40y检测来自y方向侧面上的第三信号处理电路部分20y的3y-th信号的频率，并且基于该频率检测被测物体的移动速度。而且，在y方向侧面上的第四信号处理电路部分25y检测输入的1y-th信号和2y-th信号的相位，检测这些信号之间的差异，并且输出表示该相位差异的4y-th信号。基于由第四信号处理电路部分25y检测的相位差异，可以通过移动方向检测部分41y检测被测物体的移动方向。

如上所述，在第四实施方式中，从x检测点34检测与x方向上的移动有关的拍信号9a，并且从y检测点35检测与y方向上的移动有关的拍信号9b。因此，相对于x方向上的拍信号9a，可以通过第四实施方式所述的x方向上的第一信号处理电路部分18x到第四信号处理电路部分25x检测x方向上的移动速度和移动方向。相对于拍信号9b，可以通过第四个实施方式所述的y方向侧面上的第一信号处理电路部分18y到第四信号处理电路部分25y检测y方向上的移动速度和移动方向。

因此，通过移动信息检测系统，在该系统中，在正交方向上排列了本发明的两个光学移动信息检测器结构，可以将被测物体的移动检测为二维信息。

虽然已经描述了与第四个实施方式有关的结构，在该结构中，通过将从附图9所示的LD1的两个端面发射的两个光的一侧三等分，形成了x检测点和y检测点，但是也可以通过将一个端面的光通量四等分，形成该x检测点和y检测点，或者通过将从两个端面发射的光通量分别二等分，形成该检测点，或者排列附图8A和8B所述的两个光学系统。

(第五个实施方式)

附图10是表示第五个实施方式的光学移动信息检测器的示意图。在附图10中，通过相同的附图标记表示与附图9相同的组成元件，并且在本发明的第五个实施方式中，仅描述与附图9不同的部件。附图10表示了光学部件的排列、光线的轨迹等，而没有对保持该光学部件的其它部件等等提供说明。而且，由于信号处理电路部分的结构与附图9的相同，因而没有在附图10中表示该结构。在附图10的结构例中，将从LD1发射的光通量通过CL(未示出)形成平行光通量，并且通过BS’s14b和14a分成三个光通量，即第一光通量7、第二光通量8以及第三光通量36。将由BS14a分开的第二光通量在反射镜5a上反射，并且入射到OL6上。将由BS14b分开的第三光通量36在反射镜5b上反射，并且入射到OL6上。并且，第一光通量7通过BS14b和BS14a传送，将该第一光通量通过四分之一波片15变成圆偏振光，并在其后入射到OL6上。在这种情况下，三个光通量全部平行地入射。关于光通量入射到OL6的位置，第一光通量7入射到OL6的中心，第二光通量8入射到OL6的x轴的点上，而第三光通量36入射到OL6的y轴的点上。第二光通量8入射的点和第一光通量7入射的点之间的距离等于第三光通量36入射的点和第一光通量7入射的点之间的距离。这样，由OL6会聚的三个光通量在被测物体16的原点形成一个聚束点，该被测物体位于焦距位置。因此，从被测物体16上的聚束点散射的拍信号9球状地散射。相对于OL6的原点在与第二光通量8在OL6上入射的点对称的位置上，提供检测x方向上的移动的光接收系统。而且，相对于OL上的原点在与第三光通量35在OL6上入射的点对称的位置上，提供检测y方向上移动的光接收系统。由于随后的x和y分量的光接收与附图8A和8B相同，因而没有提供它们的说明。

将三种拍信号，即由于x方向上的移动的频移fdx，由于y方向上的移动的频移fdy，以及它们混合的频移(fdx±fdy)混合在现有的拍信号中。而且，检测x方向分量的拍信号9a包括第二光通量8的规则反射光，因此，归因于三个分量中的频移量fdx的信号强度变成最大。而且，检测y方向分量的拍信号9b包括第三光通量36的规则反射光，因此，归因于三个分量中的频移量fdy的信号强度变成最大。因此，如果在x方向侧的第三信号处理电路部分20x输出的x方向侧的第三信号经过用于拍信号9a的FFT，并且得到功率谱，则频率fdx的峰值强度变成最大。同样，如果在y方向侧的第三信号处理电路部分20y输出的y方向侧的第三信号经过用于拍信号9b的FFT，并且得到功率谱，则频率fdy的峰值强度变成最大。如上所述，可以从在一个点的聚束点得到x方向和y方向上的速度。

进一步地，为了x方向侧上的第一相位和第二相位的检测，在x方向侧的第一信号处理电路部分18x输出的第一信号和在x方向侧上的第二信号处理电路部分19x输出的第二信号也经过用于拍信号9a的FFT，以便得到与x方向侧上的第三信号处理电路部分检测的频率fdx相同的频率的相位。通过检测x方向侧的第一相位和第二相位之间的相位差异，可以检测x方向上的移动方向。而且，为了y方向侧上的第一相位和第二相位的检测，在y方向上的第一相位和第二相位也同样地经过用于拍信号9b的FFT，以便得到与y方向侧上的第三信号处理电路部分20y检测的频率fdy相同的频率的相位。通过得到y方向侧的第一相位和第二相位之间的相位差异，可以检测y方向上的移动方向。

如上所述，在第五个实施方式中，可以通过三光通量一点聚束点检测二维移动速度和移动方向，因此，该装置可以比第四个实施方式进一步地缩小尺寸，并且可以通过减少的部件数量得到成本降低。

在上述第一到第五实施方式和变形例中，为了更有效地去除低频噪声分量，允许第一信号处理电路部分18和第二信号处理电路部分19具有多个模拟放大电路(未示出)，该模拟放大电路具有BPF(HPF+LPF)，并且平行地连接。在这种情况下，放大电路级的BPF带是变化的，或者该级的带是变化的，例如，以十倍变化。换句话说，第一放大电路部分具有1赫兹到10赫兹的带，第二放大电路部分具有10赫兹到100赫兹的带，……，第n(n：正整数)放大电路部分具有10^(n-1)到10⁽ⁿ⁾赫兹的带。第一信号处理电路部分18和第二信号处理电路部分19具有相同的结构。通过上述结构，大大地扩大了被测物体16的可检测速度范围。更详细地，如上所述，由于低频噪声分量的频率随被测物体16的移动速度不停地变化，因而噪声频率包含在该BPF的通带中，并且由于光学部件的排列误差等，很难通过第三信号处理电路部分20完全地清楚该噪声。然而，由于在本结构中，不同带的BPF’s是平行地连接的，因而通过将小低频噪声级的最佳输出选择为第一信号处理电路部分18和第二信号处理电路部分19的输出，以及进行第三信号处理电路部分20中的每一个实施方式的差分运算处理，该噪声的去除变得更可靠。

而且，每一个实施方式和变形例的移动信息检测器检测被测物体16的移动速度。通过在随后的阶段中的信号处理期间考虑时间信息，可以容易地将该速度信息变成位移大小。例如，在通常普及的电子设备中，可以将其应用于检测打印机或复印机中的送纸速度的位移计。特别地，LDV的干涉条纹的间隔通常在微米级，因此，可以将该位移计的分辨率更好地制成微米级，进一步，通过电信号处理将该分辨率制成亚微米级。而且，由于LDV可以通过来自移动物体的反射光检测速度，因而对被测物体不需要特别的比例缩放处理等等。因此，该LDV适于高分辨率编码器的应用。而且，光学鼠标装置是当前广泛普及的，该光学鼠标装置通过CCD(电荷耦合器件)等将检测表面上的斑纹图样的移动信息作为图像识别，并且检测移动的数量。然而，也可以将这种速度计应用于该光学鼠标。如上所述，可以将所有实施方式的速度计应用检测位移的位移计以及振动计。

虽然通过一个接一个地给出光学系统的例子描述了本发明的实施方式，但是，不应当将该光学系统限制在所有的实施方式中，并且只要该光学系统能够产生效果，就不应当完全地限制该光学系统的形状等。

如此描述本发明，显然，可以用多种方式改变同样的发明。不应当认为这种变形是脱离的本发明的精神和范围的，并且，对所有本领域的技术人员来说是显而易见的变形也包含在下面的权利要求的范围内。

Claims (25)

1、一种光学移动信息检测器，其特征在于，包括：

半导体发光装置，用于发射相干光；

光学分支装置，用于将所述半导体发光装置发射的相干光分成第一光通量和第二光通量；

第一光学系统，用于将由所述光学分支装置分开的第一和第二光通量中的至少一个光通量施加于被测移动物体；

相位改变部分，它位于所述第一光学系统之第一和第二光通量中任意一个光通量的光轴上，用于改变光的相位；

第二光学系统，用于将下述干涉光导向第一光电检测器和第二光电检测器，所述干涉光是当第一和第二光通量都施加于被测物体时将来自被测物体的散射光所造成的干涉光，或者是当第一和第二光通量中的一个光通量施加于被测物体时由第一和第二光通量中的另一个光通量与来自被测物体的散射光进行干涉所造成的干涉光；

干涉光分光部分，用于将所述第二光学系统的、由来自被测物体的散射光造成的干涉光分成两个不同相位的分量，所述两个分量的不同相位由所述相位改变部分限定，并且使所述第一和第二光电检测器接收所述被分开的两个不同相位的分量；

第一信号处理电路部分，用于接收来自所述第一光电检测器的光接收信号，并且输出第一信号，所述第一信号表示所述干涉光的一个相位分量；

第二信号处理电路部分，用于接收来自所述第二光电检测器的光接收信号，并且输出第二信号，所述第二信号表示所述干涉光的另一个相位分量；

第三信号处理电路部分，用于输出干涉光信号的第三信号，其中所述第三信号的噪声分量通过利用来自所述第一信号处理电路部分的第一信号和来自所述第二信号处理电路部分的第二信号而被去除；以及

移动速度检测部分，用于检测来自所述第三信号处理电路部分的第三信号的频率，并且根据所述频率，检测被测物体的移动速度。

2、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，

所述第三信号处理电路部分包括：

差分运算部分，用于对所述第一信号和所述第二信号进行差分运算，并且将运算结果作为第三信号输出。

3、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，

所述第一光电检测器和所述第二光电检测器接收由来自被测物体之相同检测点的散射光所造成的干涉光。

4、如权利要求2所述的光学移动信息检测器，其特征在于，所述第三信号处理电路部分包括：

标准化运算部分，用于标准化来自第一信号处理电路部分的第一信号以及来自第二信号处理电路部分的第二信号，以便使第一和第二信号的信号电平彼此匹配，并且

所述差分运算部分对经过所述标准化运算部分标准化的第一信号和第二信号进行差分运算。

5、如权利要求4所述的光学移动信息检测器，其特征在于，

所述标准化运算部分根据来自第一信号处理电路部分的第一信号以及来自第二信号处理电路部分的第二信号的振幅的正侧最大值或者负侧绝对值之最大值中的至少一个，标准化所述第一信号和第二信号。

6、如权利要求4所述的光学移动信息检测器，其特征在于，标准化运算部分根据来自第一信号处理电路部分的第一信号以及来自第二信号处理电路部分的第二信号的振幅的正负峰间值，标准化所述第一信号和第二信号。

7、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，包括：

第四信号处理电路部分，用于检测所述第一信号的相位以及所述第二信号的相位，并且检测所述第一信号和第二信号之间的相位差。

8、如权利要求7所述的光学移动信息检测器，其特征在于，包括：

移动方向检测部分，用于根据由第四信号处理电路部分检测的相位差，检测被测物体的移动方向。

9、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，所述移动速度检测部分包括一频率计数器。

10、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，所述移动速度检测部分进行快速傅里叶变换。

11、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，所述第一光学系统和第二光学系统使用一个相同的透镜。

12、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，所述第一和第二光电检测器是形成在一相同的半导体基片上的光电二极管。

13、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，所述第一和第二光电检测器是形成在一相同的半导体基片上的分段光电二极管。

14、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，

所述第三信号处理电路部分包括：

衰减电路，用于调节来自第一信号处理电路部分的第一信号的电平；

第一峰值保持电路，用于保持电平受所述衰减电路调节的第一信号的最大振幅值；

第二峰值保持电路，用于保持来自第二信号处理电路部分的第二信号的最大振幅值；

第一差分运算部分，用于对来自第一峰值保持电路的、表示第一信号之最大振幅值的信号，以及来自第二峰值保持电路的、表示第二信号之最大振幅值的信号进行差分运算，并且将表示所述差的信号输入所述衰减电路；以及

第二差分运算部分，用于对电平受所述衰减电路调节的第一信号，以及来自第二信号处理电路部分的第二信号进行差分运算，并且将差分运算的结果作为该第三信号输出，其中

所述衰减电路根据表示来自第一差分运算部分的、表示所述差的信号，调节来自第一信号处理电路部分的第一信号的电平，以便使得在表示来自第一峰值保持电路的第一信号之最大振幅值的信号和表示来自第二峰值保持电路的第二信号之最大振幅值的信号之间的差异消失。

15、如权利要求14所述的光学移动信息检测器，其特征在于

所述第三信号处理电路部分包括：

第一电阻，用于为输入到所述衰减电路的第一信号设置电平；以及

第二电阻，用于为输入到第二峰值保持电路的第二信号设置电平，其中

所述第二电阻和第一电阻的电阻值经设置使得输入到所述衰减电路的第一信号的电平大于输入到第二峰值保持电路的第二信号的电平。

16、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，

所述第一光电检测器、所述第二光电检测器以及第一、第二和第三信号处理电路部分构成了一个具有内置信号处理电路部分的光电检测器，所述内置信号处理电路部分形成在一相同的半导体基片上。

17、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，

所述第一信号处理电路部分和所述第二信号处理电路部分分别包括模拟放大电路，用于分别输出作为模拟信号的第一信号和第二信号，

所述检测器包括：

第一模拟数字转换电路，用于将来自第一信号处理电路的第一信号从模拟形式转换成数字形式，并且输出转换成数字形式的第一数字信号；

第二模拟数字转换电路，用于将来自第二信号处理电路的第二信号从模拟形式转换成数字形式，并且输出转换成数字形式的第二数字信号；以及

存储器，用于存储经第一和第二模拟数字转换电路转换的第一和第二数字信号，并且

所述第三信号处理电路部分包括一标准化运算部分，用于根据存储在所述存储器中的第一和第二数字信号，对来自第一和第二模拟数字转换电路的第一和第二数字电路进行标准化，以使来自第一模拟数字转换电路的第一数字信号的信号电平和来自第二模拟数字转换电路的第二数字信号的信号电平彼此匹配，以及

所述第三信号处理电路部分包括一差分运算部分，用于进行差分运算，以便得到经过所述标准化运算部分标准化的第一数字信号与第二数字信号之间的差，并且将运算结果作为数字信号的第三信号输出。

18、如权利要求17所述的光学移动信息检测器，其特征在于，包括：

第四信号处理电路部分，用于检测经第一模拟数字转换电路转换的第一数字信号的相位，以及经第二模拟数字转换电路转换的第二数字信号的相位，并且计算所述第一数字信号和所述第二数字信号之间的相位差。

19、如权利要求1所述的光学移动信息检测器，其特征在于，

所述第一信号处理电路部分具有多个放大电路部分，它们分别用于接收来自第一光电检测器的光接收信号，并且分别具有处于不同频带的带通滤波器特性，

所述第二信号处理电路部分具有多个放大电路部分，它们分别用于接收来自第二光电检测器的光接收信号，并且分别具有处于不同频带的带通滤波器特性，其中

选择第一信号处理电路部分中所述多个放大电路部分之输出的任何一个，并且选择第二信号处理电路部分中所述多个放大电路部分之输出的任何一个。

20、一种移动信息检测系统，其特征在于，将如权利要求1所述的两个光学移动信息检测器分别安装在一直角坐标系的坐标轴上，并且在所述直角坐标系的每个坐标轴方向上检测至少一个移动速度。

21、一种光学移动信息检测器，其特征在于，包括：

半导体发光装置，用于发射相干光；

光学分支装置，用于将所述半导体发光装置发射的光分成第一光通量、第二光通量以及第三光通量；

相位改变部分，它位于所述第一光通量的光轴上，用于改变光的相位；

第一光学系统，用于将相位经所述相位改变部分改变的第一光通量、所述第二光通量和所述第三光通量施加于被测移动物体上的同一点；

第二光学系统，用于将来自被测物体之散射光的第一和第二光通量所造成的干涉光导向第一光电检测器组，所述光电检测器组包括第(1-1)光电检测器和第(1-2)光电检测器；

第一干涉光分光部分，用于将第二光学系统的第一和第二光通量所造成的干涉光分成两个不同相位的分量，所述分量的两个不同相位由所述相位改变部分限定，并且使第(1-1)和第(1-2)光电检测器接收所述被分开的两个不同相位的分量；

第三光学系统，用于将来自被测物体之散射光的第一和第三光通量所造成干涉光导向第二光电检测器组，所述第二光电检测器组包括第(2-1)光电检测器和第(2-2)光电检测器；

第二干涉光分光部分，用于将第三光学系统的第一和第三光通量所造成的干涉光分成两个不同相位的分量，所述分量的两个不同相位由所述相位改变部分限定，并且使第(2-1)和第(2-2)光电检测器接收所述被分开的两个不同相位的分量；

第(1-1)信号处理电路部分，用于接收来自第(1-1)光电检测器的光接收信号，并且输出第(1-1)信号，表示由第一和第二光通量所造成的干涉光的一个相位分量；

第(1-2)信号处理电路部分，用于接收来自第(1-2)光电检测器的光接收信号，并且输出第(1-2)信号，表示由第一和第二光通量所造成的干涉光的另一个相位分量；

第(2-1)信号处理电路部分，用于接收来自第(2-1)光电检测器的光接收信号，并且输出第(2-1)信号，表示由第一和第三光通量所造成的干涉光的一个相位分量；

第(2-2)信号处理电路部分，用于接收来自第(2-2)光电检测器的光接收信号，并且输出第(2-2)信号，表示由第一和第三光通量所造成的干涉光的另一个相位分量；

第(3-1)信号处理电路部分，用于输出干涉光信号的第(3-1)信号，第(3-1)信号的噪声分量通过利用来自第(1-1)信号处理电路部分的第(1-1)信号以及来自第(2-1)信号处理电路部分的第(2-1)信号而被去除；

第(3-2)信号处理电路部分，用于输出干涉光信号的第(3-2)信号，第(3-2)信号的噪声分量通过利用来自第(1-2)信号处理电路部分的第(1-2)信号以及来自第(2-2)信号处理电路部分的第(2-2)信号而被去除；以及

移动速度检测部分，用于检测来自第(3-1)信号处理电路部分的第(3-1)信号的频率，检测来自第(3-2)信号处理电路部分的第(3-2)信号的频率，并且根据第(3-1)信号和第(3-2)信号的频率，检测被测物体的移动速度。

22、一种包括如权利要求1所述的光学移动信息检测器的电子设备。

23、一种包括如权利要求20所述的移动信息检测系统的电子设备。

24、一种包括如权利要求1所述的光学移动信息检测器的编码器。

25、一种包括如权利要求20所述的移动信息检测系统的编码器。

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