JP3161879B2 - Angle measuring method and device - Google Patents

Angle measuring method and device

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JP3161879B2
JP3161879B2 JP18837393A JP18837393A JP3161879B2 JP 3161879 B2 JP3161879 B2 JP 3161879B2 JP 18837393 A JP18837393 A JP 18837393A JP 18837393 A JP18837393 A JP 18837393A JP 3161879 B2 JP3161879 B2 JP 3161879B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光による干
渉効果を利用した角度検出方式ならびに角度、方向検出
装置であって、光制御、光伝送、光情報処理等さまざま
な分野に利用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angle detection system and an angle / direction detection device utilizing an interference effect by coherent light, and is used in various fields such as light control, light transmission, and light information processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より非接触で精度良く物体の傾きを
検出する方法として、コヒーレントな2ビームによる角
度検出方法があった(例えば特開昭59−21181
0)。ここでは、音響光学素子を用いて周波数の異なる
2つのコヒーレント光を得、それらコヒーレント光を測
定対象物に照射し、その反射光を干渉させ行路長差から
来る位相差を検出し、角度を検出している。
2. Description of the Related Art Conventionally, an angle detection method using two coherent beams has been known as a method for accurately detecting the inclination of an object without contact (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-21181).
0). Here, two coherent light beams with different frequencies are obtained using an acousto-optic element, the coherent light beam is irradiated on the object to be measured, the reflected light interferes, the phase difference coming from the path length difference is detected, and the angle is detected. are doing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方式に於いては行路差が±λ/4を越えるものは位
相差が判別出来ず測定不可能であり、傾きの大きな面を
測定することが出来ないといった問題があった。
However, in the above-mentioned conventional method, when the path difference exceeds ± λ / 4, the phase difference cannot be determined and the measurement cannot be performed. There was a problem that can not be done.

【0004】また、広い面の傾き角の測定をするにはビ
ーム光を走査し、平均化する必要がある等の問題があっ
た。
Further, there is another problem that it is necessary to scan the light beam and average it for measuring the inclination angle of a wide surface.

【0005】また、音響光学素子を用いることにより装
置が大型化し、位相検出を必要とするために位相の基準
を与える光学系が必要となり、光学的、電気的に複雑な
構成となるといった問題があった。
Also, the use of acousto-optical elements increases the size of the apparatus, necessitates an optical system for providing a phase reference because of the need for phase detection, resulting in an optically and electrically complicated structure. there were.

【0006】本発明は、上記問題点を解決することを目
的とするものである。
An object of the present invention is to solve the above problems.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するため、互いに光束の角度が異なるコヒーレント
な2光束を受光素子にて受光し、上記受光素子の全面に
生じる干渉縞の全光量に対応した光電流強度に基いて、
測定対象物の角度を測定したことを特徴とする角度測定
方法によるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is to receive two coherent light beams having different light beam angles by a light receiving element and to cover the entire surface of the light receiving element.
Based on the photocurrent intensity corresponding to the total light amount of the generated interference fringes,
This is based on an angle measurement method characterized by measuring the angle of a measurement object.

【0008】また、本発明は、コヒーレントな光源と、
該光源から出射した光を2光束に分配し該2光束の内、
一方の光束を測定対象物に照射する手段と、上記2光束
を合波する手段と、上記2光束の干渉縞を受光する受光
素子とを少なくとも備え、受光素子の全面に生じる干渉
縞の全光量に対応した光電流強度に基いて測定対象物の
角度を測定することを特徴とする角度測定装置によるも
のである。
[0008] The present invention also provides a coherent light source,
The light emitted from the light source is divided into two light beams, and of the two light beams,
And means for irradiating the one of the light beam on the measurement object, means for multiplexing the two light beams, and a light receiving element for receiving the interference fringes of the two light beams at least, occurs on the entire surface of the light receiving element interference
The angle measuring device is characterized in that the angle of the object to be measured is measured based on the photocurrent intensity corresponding to the total light amount of the stripes .

【0009】また、本発明は、コヒーレントな光源と、
該光源から出射した波長λの光を2光束に分配し該2光束
の内、一方の光束を測定対象物に照射する手段と、上記
2光束を合波する手段と、上記2光束の干渉縞を受光す
る大きさがλ/sinδ以下の受光素子とを少なくとも備
えた、−δから+δの範囲の角度測定を行うことを特徴
とする角度測定装置によるものである。上記構成に加え
て、コヒーレント光を、2光束に分配し、該2光束の
内、一方を、測定対象物に照射する手段と、他方の光束
と合波させる手段と、合波によって生じる干渉縞を受光
素子と、を有する他の角度測定系を更に備え、各受光素
子の全面に生じる干渉縞の全光量に対応した各光電流強
度を減算処理して測定対象物の角度を測定するものであ
ってもよい
Further, the present invention provides a coherent light source,
The light of wavelength λ emitted from the light source is divided into two light beams, and the two light beams
Means for irradiating one of the light beams to the object to be measured, and
Means for combining the two light beams, and receiving the interference fringes of the two light beams
At least a light receiving element with a size of λ / sin δ or less.
The angle measurement device is characterized in that the angle is measured in the range from -δ to + δ . In addition to the above configuration
The coherent light is divided into two light beams, and the two light beams
A means for irradiating one of them to the object to be measured, and a light beam for the other
Means for multiplexing and receiving interference fringes caused by multiplexing
And another angle measuring system having
The intensity of each photocurrent corresponding to the total amount of interference fringes generated on the entire surface of the element
The angle of the object to be measured is measured by subtracting degrees.
You may .

【0010】また、本発明は、前記2光束の位相または
周波数を直接変調する手段を備えてなることを特徴とす
る上記記載の角度測定装置である。
Further, according to the present invention, the phase of the two light beams or
The angle measuring device of the above, wherein Rukoto such comprises means for modulating the frequency directly.

【0011】また、本発明は、上記受光素子が、少なく
とも3方向以上にアレイ状に配置してなることを特徴と
する上記記載の角度測定装置である。
The present invention also provides the angle measuring device as described above, wherein the light receiving elements are arranged in an array in at least three directions.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、2つの光を受光素子(例え
ば、フォトダイオード光を電流に変換するものならばよ
い)で受光したときそこに励起される電流が干渉縞の発
生により変化する事を利用する。以下、その測定原理に
ついて説明する。
According to the present invention, when two light beams are received by a light receiving element (for example, any device that converts photodiode light into current), the current excited there is changed by the occurrence of interference fringes. Use Hereinafter, the measurement principle will be described.

【0013】図8に示すように、それぞれ平面波である
2つのコヒーレント光1と2が、角度δだけずれて入射
しているとき、照射部では間隔λ/sinδなる干渉縞
が現われる。この干渉縞全体を1つの受光素子にて検出
する場合には、縞の明部と暗部が打ち消しあってその光
量に対応する電流が出力される。例えば、半導体レーザ
の注入電流の周波数変調をしておき、受光素子に励起さ
れるビート信号電流は波面の傾きと共に急激に減少し、
ある角度で0となる。この角度は受光素子の大きさと波
長とにより決定される。図9には波長830nm、受光
素子の大きさ500μmのときのビート信号強度の角度
依存性を示したものである。この図より、角度が0.0
89°ずれるとビート信号は検出できなくなる。この原
理を用いる事により傾き角が検出可能となる。しかしな
がら、より広い角度範囲を測定しようとすると受光素子
の大きさは小さくせねばならず、例えば±0.25°ま
での範囲で角度検出を可能とするためには受光素子の大
きさは200μm以下でなければならない。この時に
は、信号強度の減少が問題となるが、本発明はかかる問
題をも解決した角度を検出する方式およびその装置を提
供するものである。
As shown in FIG. 8, when two coherent lights 1 and 2 each of which is a plane wave are incident with a shift of an angle δ, interference fringes having an interval λ / sin δ appear at the irradiation part. When the entire interference fringe is detected by one light receiving element, a bright portion and a dark portion of the fringe cancel each other, and a current corresponding to the light amount is output. For example, frequency modulation of the injection current of the semiconductor laser is performed, and the beat signal current excited by the light receiving element rapidly decreases with the inclination of the wavefront,
It becomes 0 at a certain angle. This angle is determined by the size of the light receiving element and the wavelength. FIG. 9 shows the angle dependence of the intensity of the beat signal when the wavelength is 830 nm and the size of the light receiving element is 500 μm. From this figure, the angle is 0.0
If it is shifted by 89 °, the beat signal cannot be detected. By using this principle, the inclination angle can be detected. However, in order to measure a wider angle range, the size of the light receiving element must be reduced. For example, in order to enable angle detection in a range up to ± 0.25 °, the size of the light receiving element is 200 μm or less. Must. At this time, the signal strength is reduced. However, the present invention provides a method and an apparatus for detecting an angle which solves such a problem.

【0014】つまり、測定角度は干渉縞の間隔から求ま
るので、縞の明暗の光量に対応してビート信号電流が生
じ、ビート電流が0となるか変曲点をもつ所を測定する
ことにより角度を測定することができる。ここで電流に
て測定しているが、電流値を電圧、容量等に変換して検
出してもよい。
That is, since the measurement angle is determined from the interval between the interference fringes, a beat signal current is generated in accordance with the amount of light and dark of the fringes, and the angle is measured by measuring a point where the beat current becomes 0 or an inflection point. Can be measured. Here, the measurement is performed using the current, but the current value may be converted into a voltage, a capacity, or the like and detected.

【0015】なお、半導体レーザは、周波数変調または
位相変調することにより、より安定した発振波長が得ら
れ、耐雑音性が向上する。
In the semiconductor laser, a more stable oscillation wavelength is obtained by frequency modulation or phase modulation, and the noise resistance is improved.

【0016】[0016]

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments.

【0017】第1の実施例 本発明の第1の実施例を図1を用いて説明する。ここ
で、8は測定対象物である。半導体レーザ1より発せら
れたコヒーレント光はコリメートレンズ2によりコリメ
ートされた後、半透明鏡13に入射する。ここで入射し
た光の約1/2は面131で反射され受光素子11に入
射する。残りの光は半透明鏡13を透過した後、測定対
象物8により反射されて受光素子11に入射し、先の反
射光と重なり(射影部分14)、干渉縞を作る。ここで
は半導体レーザとして発振波長830nm、GaAlA
s系半導体レーザを用いた。受光素子11の大きさはビ
ームの幅と同程度としておく。また図の様に面132で
の反射光が測定対象物8からの反射光と重ならないよう
にする。半導体レーザ1を三角波駆動すると、受光素子
11上のビームの重なる部分14にはビート信号電流が
励起され、その他の部分にはレーザの強度に応じた直流
電流が励起される。このビート信号電流の振幅は測定対
象物が傾くと急激に減少することは先に述べた通りであ
り、この変化分から測定対象物の角度を検出できる。本
実施例では、ビーム幅を2.5mmとし、レーザ1及
び、受光素子11と面131との距離を10mm、面1
31と測定対象物8の反射面との距離を50μmとし
た。また、受光素子11は図2に示されるようにアレイ
化しておく。先に述べたように、受光部の大きさが小さ
い時、ビート信号検出可能な角度範囲は大きくなる。し
かしながら、受光素子を小さくすると信号強度が充分と
れない。本実施例では図2に示すように幅200μmの
受光素子を3方向に配列し、その長さを長くすることで
光強度の確保を実現した。これにより、3次元方向の角
度検出範囲は約±0.25°となり、さらには、3方向
の受光素子の信号を処理することにより絶対角度0°の
検出が簡単に行なえるようになった。つまり、一方向の
受光素子に干渉縞が出て、かつ、他の受光素子で干渉縞
がでない時には、一方向に測定対象物8が傾いているこ
とが分かり、また、どの受光素子でも同じ干渉縞がでる
時は、測定対象物8が全く傾いていないことが分かる。
本実施例では測定対象物8の傾き角度6°までの範囲で
射影部分14が存在し、±0.25°までの角度検出に
は充分である。
First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, reference numeral 8 denotes an object to be measured. The coherent light emitted from the semiconductor laser 1 is collimated by the collimator lens 2 and then enters the translucent mirror 13. Here, about の of the incident light is reflected by the surface 131 and enters the light receiving element 11. The remaining light passes through the translucent mirror 13 and is reflected by the measuring object 8 to enter the light receiving element 11 and overlaps with the previously reflected light (projected portion 14) to form interference fringes. Here, an oscillation wavelength of 830 nm, GaAlA is used as a semiconductor laser.
An s-based semiconductor laser was used. The size of the light receiving element 11 is set to be substantially equal to the width of the beam. In addition, as shown in the figure, the reflected light from the surface 132 does not overlap with the reflected light from the object 8 to be measured. When the semiconductor laser 1 is driven by a triangular wave, a beat signal current is excited in a portion 14 of the light receiving element 11 where the beams overlap, and a direct current corresponding to the intensity of the laser is excited in other portions. As described above, the amplitude of the beat signal current sharply decreases when the object to be measured is tilted, and the angle of the object to be measured can be detected from the change. In the present embodiment, the beam width is 2.5 mm, the distance between the laser 1 and the light receiving element 11 and the surface 131 is 10 mm,
The distance between 31 and the reflection surface of the measuring object 8 was 50 μm. The light receiving elements 11 are arrayed as shown in FIG. As described above, when the size of the light receiving unit is small, the angle range in which the beat signal can be detected becomes large. However, if the size of the light receiving element is reduced, sufficient signal intensity cannot be obtained. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, light receiving elements having a width of 200 μm are arranged in three directions, and the length thereof is increased to secure light intensity. Thus, the angle detection range in the three-dimensional direction is about ± 0.25 °, and the detection of the absolute angle of 0 ° can be easily performed by processing the signals of the light receiving elements in the three directions. That is, when interference fringes appear on the light receiving elements in one direction and no interference fringes occur on the other light receiving elements, it can be understood that the measuring object 8 is tilted in one direction. When the stripes appear, it is understood that the measuring object 8 is not inclined at all.
In the present embodiment, the projection portion 14 exists in a range up to the inclination angle 6 ° of the measuring object 8 and is sufficient for angle detection up to ± 0.25 °.

【0018】第2の実施例 本発明の第2の実施例を図3を用いて説明する。半導体
レーザ1より発せられたコヒーレント光はコリメートレ
ンズ2でコリメートされた光合波器4に入射する。入射
した光の約1/2はハーフミラーで反射しミラー5で反
射され集光レンズ9に入射する(実線にて図示)。残り
の光は透過し測定対象物8で反射して光合波器4に戻
り、集光レンズ9に入射する(破線にて図示)。この
時、集光レンズ9をその焦点が光合波器4の中心に来る
ように設置することにより、上記2つの光束はレンズ9
からその焦点距離だけ離れた面上に集光する。さらに
は、その集光面から上記焦点距離だけ離れた所に設置さ
れたレンズ10(レンズ9と同一のもの)により1点に
集光する。この集光点での上記2光束(実線と点線)の
波面のずれ角は測定対象物8のずれ角の2倍の大きさに
なる。
Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The coherent light emitted from the semiconductor laser 1 enters an optical multiplexer 4 collimated by a collimator lens 2. About の of the incident light is reflected by the half mirror, reflected by the mirror 5, and enters the condenser lens 9 (shown by a solid line). The remaining light is transmitted, reflected by the object 8 to be measured, returned to the optical multiplexer 4, and enters the condenser lens 9 (shown by a broken line). At this time, by installing the condenser lens 9 so that its focal point is at the center of the optical multiplexer 4, the two light beams are
Is focused on a surface that is separated by a focal length from Further, the light is condensed at one point by a lens 10 (same as the lens 9) provided at a position away from the light condensing surface by the focal distance. The shift angle of the wavefront of the two light beams (the solid line and the dotted line) at this converging point is twice as large as the shift angle of the object 8 to be measured.

【0019】ここで、半導体レーザ1を周波数変調する
ことにより、上記集光点での受光素子11では2光束の
行路長差に応じたビート信号が検出できる。しかしなが
ら、受光素子面上に多数の干渉縞がでるとビート信号強
度は減少し、ある角度で0となる。
Here, by modulating the frequency of the semiconductor laser 1, the light receiving element 11 at the above-mentioned condensing point can detect a beat signal corresponding to the difference in the path length of the two light beams. However, when many interference fringes appear on the light receiving element surface, the beat signal intensity decreases and becomes zero at a certain angle.

【0020】本実施例では、集光レンズ9、10として
開口数0.13のものを用いた。この時、受光素子上で
のビームウエストは約5μmとなる。この時、ビート信
号強度は測定対象物8の傾きが2.5°まで測定でき
る。受光素子11の大きさはφ200μmとし、上記干
渉縞を充分受光出来る大きさとした。本実施例では、測
定対象物8と光合波器4の距離を精度良く合わせ込まな
くとも、角度検出が可能で、約2cmの範囲に自由に設
置することができる。
In this embodiment, the condenser lenses 9 and 10 having a numerical aperture of 0.13 are used. At this time, the beam waist on the light receiving element is about 5 μm. At this time, the beat signal intensity can be measured up to the inclination of the measuring object 8 of 2.5 °. The size of the light receiving element 11 was φ200 μm, and the size was such that the interference fringes could be sufficiently received. In the present embodiment, even if the distance between the measuring object 8 and the optical multiplexer 4 is not precisely adjusted, the angle can be detected, and the object can be freely set within a range of about 2 cm.

【0021】第3の実施例 本発明の第3の実施例を図4を用いて説明する。半導体
レーザ1より出射したコヒーレント光はコリメートレン
ズ2で集光された後、格子間隔200μmの回折格子3
に入射し、1次回折光6と−1次回折光7に分光され
る。この時、±1次回折光はもとの入射光に対して±
0.25°の傾きを持っている。分光された±1次回折
光は光合波器4に入射する。以下、+1次回折光につい
て説明する。+1次回折光の一部は光合波器4内で反射
された後、ミラー5で反射し、第2の実施例と同様の構
造を持つ集光レンズ9、10により受光素子11上に集
光される。光合波器4を透過した光は、レーザからの距
離がミラー5と同じ位置におかれた測定対象物8で反射
され、ミラー5で反射した光と合波される。この光も同
様に、集光レンズ9、10により受光素子11面上に集
光される。一方、−1次回折光も同様に、光合波器4で
分波されそれぞれミラー5と測定対象物8で反射された
後、+1次回折光と同様受光素子上に集光される(図示
せず)。
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. After the coherent light emitted from the semiconductor laser 1 is condensed by the collimating lens 2, the diffraction grating 3 having a lattice spacing of 200 μm is formed.
And is split into a first-order diffracted light 6 and a -1st-order diffracted light 7. At this time, the ± 1st-order diffracted light is ±
It has a slope of 0.25 °. The split ± 1st-order diffracted light enters the optical multiplexer 4. Hereinafter, the + 1st-order diffracted light will be described. A part of the + 1st-order diffracted light is reflected in the optical multiplexer 4, then reflected by the mirror 5, and condensed on the light receiving element 11 by the condensing lenses 9 and 10 having the same structure as in the second embodiment. You. The light transmitted through the optical multiplexer 4 is reflected by the measurement target 8 at the same distance from the laser as the mirror 5 and is combined with the light reflected by the mirror 5. This light is similarly condensed on the surface of the light receiving element 11 by the condensing lenses 9 and 10. On the other hand, similarly, the -1st-order diffracted light is similarly demultiplexed by the optical multiplexer 4 and reflected by the mirror 5 and the object 8 to be measured, and then condensed on the light receiving element similarly to the + 1st-order diffracted light (not shown). .

【0022】この時、図示されているように、±1次回
折光はミラー5の異なる面で反射される。この面の傾き
はもとの入射光に対して±0.25°としておく。よっ
て半導体レーザ1を位相変調することにより±1次回折
光が作り出す交流信号強度は図5の様に変化する。この
出力を減算処理することにより図6の様に線形性のよい
信号がえられ、簡単に絶対0°の検出が可能となった。
At this time, as shown, the ± 1st-order diffracted light is reflected by different surfaces of the mirror 5. The inclination of this plane is set to ± 0.25 ° with respect to the original incident light. Therefore, the AC signal intensity generated by the ± first-order diffracted light by phase-modulating the semiconductor laser 1 changes as shown in FIG. By subtracting this output, a signal having good linearity was obtained as shown in FIG. 6, and it was possible to easily detect absolute 0 °.

【0023】以上、第1、第2、第3の実施例は半導体
レーザを用いたものであるが。位相雑音の少ないガスレ
ーザ等を利用すると、測定対象物の傾きに応じた干渉縞
により受光素子に励起される直流電流が変化する。これ
により角度検出が可能となる。この場合にはレーザを変
調する回路は必要なくなる。
As described above, the first, second, and third embodiments use the semiconductor laser. When a gas laser or the like having a small phase noise is used, the direct current excited in the light receiving element changes due to interference fringes corresponding to the inclination of the measurement object. This enables angle detection. In this case, a circuit for modulating the laser is not required.

【0024】第4の実施例 本発明の第4の実施例を図7を用いて説明する。ここ
で、図7は光の到来方向を測定する方向測定装置を示し
ており、入射光(実線で図示)と半導体レーザ1の発せ
る光がコリメートレンズ2を介し受光素子11面上で光
合波器4で合波され干渉するものとする。この時、受光
素子11を図2に示す様に3方向のアレイ状とすること
により入射光の方向を決定できる。
Fourth Embodiment A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 7 shows a direction measuring device for measuring the direction of arrival of light, in which incident light (shown by a solid line) and light emitted from the semiconductor laser 1 are optically combined on the surface of the light receiving element 11 via the collimating lens 2. It is assumed that they are multiplexed by the device 4 and interfere. At this time, the direction of the incident light can be determined by forming the light receiving element 11 in an array of three directions as shown in FIG.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上の説明から明らかな様に、本発明に
より、コヒーレント光の干渉を利用した小型で簡単な構
成を持つ角度測定方式が実現できる。その結果、走査を
必要とせずかつ絶対0°を含む広い角度範囲で高精度な
面の角度測定が簡単な構成で実現可能となった。
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to realize a small and simple angle measuring system utilizing interference of coherent light. As a result, high-precision surface angle measurement over a wide angle range including absolute 0 ° without scanning is possible with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係る角度測定装置を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an angle measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る受光素子のアレイ配置を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an array arrangement of light receiving elements according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例に係る角度測定装置を示
す図である。
FIG. 3 is a view showing an angle measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例に係る角度測定装置を示
す図である。
FIG. 4 is a view showing an angle measuring device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例に係る受光素子でのビー
ト信号強度を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a beat signal intensity in a light receiving element according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例に係るビート信号強度の
減算結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a result of subtraction of a beat signal intensity according to the third example of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施例に係る方向測定装置を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a direction measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】2つのコヒーレント光が異なる角度δで入射し
た時の様子を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state where two coherent lights are incident at different angles δ.

【図9】2つのコヒーレント光による干渉縞のビート信
号強度の角度依存性を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating the angle dependence of the beat signal intensity of the interference fringes due to two coherent lights.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザ 2 コリメートレンズ 3 回折格子 4 光合波器 5 ミラー 6 +1次回折光 7 −1次回折光 8 測定対象物 9、10 集光レンズ 11 受光素子 13 半透明鏡 14 射影部分(干渉する部分) REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor laser 2 collimating lens 3 diffraction grating 4 optical multiplexer 5 mirror 6 + 1st-order diffracted light 7 -1st-order diffracted light 8 measurement object 9, 10 condensing lens 11 light receiving element 13 semi-transparent mirror 14 projected part (interfering part)

フロントページの続き (72)発明者 種谷 元隆 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 瀧口 治久 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−75905(JP,A) 特開 昭63−191008(JP,A) 実開 平3−48706(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 9/00 - 11/30 102 Continued on the front page (72) Inventor Mototaka Tanaya 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Haruhisa Takiguchi 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation ( 56) References JP-A-64-75905 (JP, A) JP-A-63-191008 (JP, A) JP-A-3-48706 (JP, U) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , (DB name) G01B 9/00-11/30 102

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 互いに光束の角度が異なるコヒーレント
な2光束を受光素子にて受光し、 上記受光素子の全面に生じる干渉縞の全光量に対応した
光電流強度に基いて、測定対象物の角度を測定したこと
を特徴とする角度測定方法。
1. A light receiving element receives two coherent light beams having different light beam angles, and corresponds to the total light amount of interference fringes generated on the entire surface of the light receiving element .
An angle measuring method, wherein an angle of an object to be measured is measured based on a photocurrent intensity.
【請求項2】 コヒーレントな光源と、該光源から出射
した光を2光束に分配し該2光束の内、一方の光束を測
定対象物に照射する手段と、 上記2光束を合波する手段と、 上記2光束の干渉縞を受光する受光素子とを少なくとも
備え、 受光素子の全面に生じる干渉縞の全光量に対応した光電
強度に基いて測定対象物の角度を測定することを特徴
とする角度測定装置。
2. A coherent light source, means for distributing light emitted from the light source into two light beams, and irradiating one of the two light beams to an object to be measured, and means for multiplexing the two light beams A light-receiving element for receiving the interference fringes of the two light beams, and a photoelectric element corresponding to the total amount of interference fringes generated on the entire surface of the light-receiving element
An angle measuring device for measuring an angle of an object to be measured based on a flow intensity.
【請求項3】 コヒーレントな光源と、該光源から出射
した波長λの光を2光束に分配し該2光束の内、一方の光
束を測定対象物に照射する手段と、 上記2光束を合波する手段と、 上記2光束の干渉縞を受光する大きさがλ/sinδ以下の
受光素子とを少なくとも備えた、−δから+δの範囲の
角度測定を行う ことを特徴とする角度測定装置。
3. A coherent light source and light emitted from the light source.
Light having the wavelength λ is divided into two light beams, and one of the two light beams is
Means for irradiating the object with the light beam, means for multiplexing the two light beams, and a device for receiving interference fringes of the two light beams having a size of λ / sinδ or less.
At least a light receiving element, in a range of -δ to + δ.
An angle measuring device for performing angle measurement.
【請求項4】 コヒーレント光を、2光束に分配し、該
2光束の内、一方を、測定対象物に照射する手段と、他
方の光束と合波させる手段と、合波によって生じる干渉
縞を受光素子と、を有する他の角度測定系を更に備え、
各受光素子の全面に生じる干渉縞の全光量に対応した各
光電流強度を減算処理して測定対象物の角度を測定した
たことを特徴とする請求項2又は3に記載の角度測定装
置。
4. The coherent light is split into two light beams,
A means for irradiating one of the two light beams to the object to be measured;
Means for multiplexing with the other beam and interference caused by multiplexing
Further comprising another angle measuring system having a fringe and a light receiving element,
Each corresponding to the total amount of interference fringes generated on the entire surface of each light receiving element
The angle of the object to be measured was measured by subtracting the photocurrent intensity
The angle measuring device according to claim 2 or 3, wherein:
【請求項5】 前記2光束の位相または周波数を直接変
調する手段を備えてなることを特徴とする請求項2乃至
4のいずれかに記載の角度測定装置。
5. The angle measuring device according to claim 2, further comprising a unit that directly modulates a phase or a frequency of the two light beams.
【請求項6】 上記受光素子が、少なくとも3方向以上
にアレイ状に配置してなることを特徴とする請求項2乃
至5のいずれかに記載の角度測定装置。
6. The angle measuring device according to claim 2, wherein the light receiving elements are arranged in an array in at least three directions.
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