JP2792129B2 - Optical angle detector - Google Patents

Optical angle detector

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JP2792129B2 JP20828189A JP20828189A JP2792129B2 JP 2792129 B2 JP2792129 B2 JP 2792129B2 JP 20828189 A JP20828189 A JP 20828189A JP 20828189 A JP20828189 A JP 20828189A JP 2792129 B2 JP2792129 B2 JP 2792129B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光送信部から送出した光信号を光受信部で受
光して光送信部に対する光受信部の対向角度、すなわち
光送信部から送信される光の光軸に直交する面内での光
受信部の回転角度を検出するための装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention receives an optical signal transmitted from an optical transmission unit at an optical reception unit and transmits the optical signal at an angle opposite to the optical transmission unit, that is, transmitted from the optical transmission unit. The present invention relates to a device for detecting a rotation angle of a light receiving unit in a plane orthogonal to an optical axis of light to be transmitted.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の光学角度検出装置は、光送信部から光
ビームを出力する一方、この光ビームを光受信部で受光
し、かつこの受光された光の強度分布等を計測すること
で、光ビーム方向、換言すれば光受信部が光送信部に対
向する角度を検出するように構成されている。この場
合、光ビーム方向を機械的手段によって計測する構成も
採用されている。
Conventionally, this type of optical angle detection device outputs a light beam from an optical transmission unit, receives the light beam at an optical reception unit, and measures the intensity distribution and the like of the received light to obtain an optical angle. It is configured to detect the beam direction, in other words, the angle at which the optical receiving unit faces the optical transmitting unit. In this case, a configuration in which the light beam direction is measured by mechanical means is also employed.

〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来の検出装置は、光ビームが光受信部に入
力される方向を計測して角度を検出しているため、光送
信部と光受信部との距離が大きい場合には、微小角度を
検出することが必要とされる。このため、光受信部にお
ける角度検出に極めて高い精度が要求され、検出装置の
構成が複雑になり、或いは検出作業に高度の技術が要求
される等の問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-described conventional detection device measures the angle by measuring the direction in which the light beam is input to the light receiving unit, and therefore detects the distance between the light transmitting unit and the light receiving unit. Is large, it is necessary to detect a small angle. For this reason, there is a problem in that extremely high accuracy is required for the angle detection in the light receiving unit, the configuration of the detection device is complicated, or a high technology is required for the detection operation.

本発明の目的は、光送信部と光受信部との間の距離が
大きい場合でも、容易にかつ高精度に角度を検出するこ
とが可能な装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an apparatus that can easily and accurately detect an angle even when a distance between an optical transmitting unit and an optical receiving unit is large.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の光学角度検出装置は、光送信部から出力され
る光を光受信部で受光し、この受光された信号に基づい
て光送信部に対する光受信部の対向角度を検出するよう
に構成している。
The optical angle detection device according to the present invention is configured such that light output from the light transmitting unit is received by the light receiving unit, and the facing angle of the light receiving unit with respect to the light transmitting unit is detected based on the received signal. ing.

ここで、光送信部は無偏光光信号を出力する光源と、
その無偏光光信号を変調しかつ該光信号に同期信号を加
える変調器と、変調された無偏光光信号を偏光し、かつ
その偏光方向を周期的に変化させる偏光手段とを有して
いる。
Here, the light transmission unit outputs a non-polarized light signal,
A modulator for modulating the non-polarized optical signal and adding a synchronization signal to the optical signal; and a polarization unit for polarizing the modulated non-polarized optical signal and periodically changing the polarization direction. .

また、光受信部は、光送信部からの光信号を固定され
た偏光方向で受光する検光手段と、受光された信号から
同期信号と偏光周期を検出し、かつこれら同期信号と偏
光周期とから光信号の位相差を求めて光送信部に対する
角度を演算する演算処理部とを有している。
Further, the optical receiving unit includes an analyzing unit that receives the optical signal from the optical transmitting unit in a fixed polarization direction, detects a synchronization signal and a polarization cycle from the received signal, and determines the synchronization signal and the polarization cycle. And an arithmetic processing unit for calculating a phase difference of the optical signal from the optical signal to calculate an angle with respect to the optical transmitting unit.

〔作用〕[Action]

この構成では、無偏光光信号に同期信号を含ませ、か
つこの光信号を周期的に変化させた偏光として出力す
る。また、この光を検光してその周期信号と偏光周期と
から光信号の位相差を求めて光送信部に対する角度を演
算することで、両者間での対向角度の検出が実現でき
る。
In this configuration, the synchronization signal is included in the non-polarized optical signal, and the optical signal is output as periodically changed polarization. Further, by detecting this light, calculating the phase difference of the optical signal from the periodic signal and the polarization period, and calculating the angle with respect to the optical transmission unit, it is possible to detect the facing angle between the two.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例のブロック構成図である。
図において、1は光送信部、2は光受信部であり、光送
信部1から出力される光を光受信部2が受光し、光送信
部1に対する光受信部2の対向角度、すなわち光送信部
1から送信される光の光軸に直交する面内での光受信部
2の回転角度を検出する。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
In the figure, reference numeral 1 denotes an optical transmitting unit, and 2 denotes an optical receiving unit. The optical receiving unit 2 receives light output from the optical transmitting unit 1, and the angle of opposition of the optical receiving unit 2 to the optical transmitting unit 1, ie, light The rotation angle of the optical receiver 2 in a plane orthogonal to the optical axis of the light transmitted from the transmitter 1 is detected.

前記光送信部1は無偏光の光信号を出力する無偏光光
源11を有しており、この無偏光の光信号を変調器12によ
り周波数f1(HZ)で変調し、かつ同時に、1/f2(秒)の
間隔で同期パルスPを挿入している。これにより、無偏
光光源11から出力される光信号は、第2図(a)のよう
になる。なおf1≫f2と設定する。
The optical transmitter 1 has a non-polarized light source 11 for outputting a non-polarized optical signal. The non-polarized optical signal is modulated by a modulator 12 at a frequency f 1 (H Z ), and The synchronization pulse P is inserted at an interval of / f 2 (second). Thus, the optical signal output from the unpolarized light source 11 is as shown in FIG. Note that f 1 ≫f 2 is set.

そして、無偏光光源11から出力される変調光信号は、
ハーフミラー14で構成される光路により分岐され、その
一部は偏光子13により偏光され、他はそのまま通過さ
れ、その後ハーフミラー14で両者が合成されて光ビーム
Xとして出力される。
The modulated optical signal output from the unpolarized light source 11 is
The light is branched by an optical path constituted by the half mirror 14, a part of which is polarized by the polarizer 13, and the other is passed as it is. Then, the two are combined by the half mirror 14 and output as a light beam X.

また、前記偏光子13には回転器15が付設され、この回
転器15は前記変調器12からの同期パルスに対応して基準
位置から回転方向に対して−45度乃至+135度の範囲で
等速回転される。この回転速度はf2/2(回/秒)であ
る。この結果、光出力部1から出力される前記光ビーム
Xは、第2図(b)の波形となる。
Further, a rotator 15 is attached to the polarizer 13, and the rotator 15 corresponds to a synchronization pulse from the modulator 12 within a range of −45 degrees to +135 degrees with respect to the rotation direction from the reference position. It is rotated fast. The rotational speed is f 2/2 (times / second). As a result, the light beam X output from the light output unit 1 has a waveform shown in FIG.

一方、前記光受信部2は、受光レンズ21,検光子22及
び光受信器23を有しており、受光した光ビームXに応じ
た電気信号を出力する。そして、この電気信号は演算処
理部24に入力され、ここで光送信部1に対する光受信部
2の角度が検出される。即ち、この演算処理部24は、前
記光受信器23の出力信号から同期パルス検出器25におい
て同期パルスが検出され、またローパスフィルタ26を通
された後比較器27において基準レベルと比較され、偏光
周期が検出される。そして、同期パルス及び偏光周期は
それぞれ演算器28に入力され、ここで所要の演算が行わ
れ、光受信部2の角度が検出される。
On the other hand, the light receiving section 2 has a light receiving lens 21, an analyzer 22, and an optical receiver 23, and outputs an electric signal corresponding to the received light beam X. Then, the electric signal is input to the arithmetic processing unit 24, where the angle of the light receiving unit 2 with respect to the light transmitting unit 1 is detected. That is, the arithmetic processing unit 24 detects a synchronization pulse in the synchronization pulse detector 25 from the output signal of the optical receiver 23, and after passing through a low-pass filter 26, compares the synchronization pulse with a reference level in a comparator 27. A period is detected. Then, the synchronization pulse and the polarization cycle are input to the calculator 28, where necessary calculations are performed, and the angle of the optical receiver 2 is detected.

これを詳細に説明すると、今、光送信部1の偏光子13
の基準位置と、光受信部2の検光子22の位置が正対して
いれば、光受信部23の出力信号は、等速回転する偏光子
13及び固定された検光子22との関係から、第2図(b)
に示した光ビームXの波形がそのまま電気信号として受
信される。
This will be described in detail. Now, the polarizer 13 of the optical transmission unit 1 will be described.
And the position of the analyzer 22 of the optical receiver 2 are directly opposite, the output signal of the optical receiver 23 is a polarizer that rotates at a constant speed.
FIG. 2 (b) shows the relationship between 13 and the fixed analyzer 22.
Is received as an electrical signal as it is.

ところが、偏光子13に対して検光子22が角度ずれを生
じていると、両偏光方向のずれにより、光受信器23の出
力信号は、第2図(c)のようになる。そして、この出
力信号に基づいて、同期パルス検出部25では、第2図
(d)のように同期パルスPを検出し、また比較器27で
は、第2図(c)の包絡線で示される偏光周期を検出
し、これから第2図(e)の周期信号を検出する。そし
て、これらの信号を比較して両者の立ち上がりの時間差
t、即ち光ビームXと受光信号とにおける偏光周期の位
相差を演算器28で計測し、この時間差tと前記周波数
f1,f2とを用いた演算を行うことで、偏光子13に対する
検光子22の角度ずれ、即ち光送信部1に対する光受信部
2の対向角度を検出することができる。
However, when the analyzer 22 has an angle shift with respect to the polarizer 13, the output signal of the optical receiver 23 becomes as shown in FIG. 2 (c) due to the shift in both polarization directions. Then, based on this output signal, the synchronization pulse detector 25 detects the synchronization pulse P as shown in FIG. 2 (d), and the comparator 27 shows the envelope as shown by the envelope in FIG. 2 (c). The polarization period is detected, and the periodic signal shown in FIG. These signals are compared, and the time difference t between the rises of the two, that is, the phase difference of the polarization cycle between the light beam X and the received light signal is measured by the calculator 28.
By performing the calculation using f 1 and f 2, it is possible to detect the angle shift of the analyzer 22 with respect to the polarizer 13, that is, the angle at which the light receiving unit 2 faces the light transmitting unit 1.

したがって、この検出装置では、光ビームの方向を検
出しなくとも角度を検出することが可能となり、光ビー
ム方向を検出するための機械的な構成が不要となる。ま
た、光送信部1と光受信部2との距離が大きい場合に
も、高精度に検出することが可能となる。
Therefore, in this detection device, the angle can be detected without detecting the direction of the light beam, and a mechanical structure for detecting the direction of the light beam is not required. In addition, even when the distance between the optical transmitting unit 1 and the optical receiving unit 2 is large, it is possible to perform the detection with high accuracy.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、無偏光光信号に同期信
号を含ませ、かつこの光信号を周期的に変化させた偏光
として出力する一方、この光を検光してその同期信号と
偏光周期とから光信号の位相差を求めて光送信部から送
信される光の光軸に直交する面内における光送信部に対
する光受信部の回転角度を演算しているので、光ビーム
方向の検出を用いなくとも回転角度の検出が実現でき、
光ビーム方向を検出するための機械的構成を不要とし、
かつ光送信部と光受信部との距離が大きい場合でも高精
度に回転角度検出を行うことができる。
As described above, the present invention includes a synchronization signal included in an unpolarized optical signal, and outputs the optical signal as a periodically changed polarization. Since the rotation angle of the optical receiver relative to the optical transmitter in the plane orthogonal to the optical axis of the light transmitted from the optical transmitter is calculated by calculating the phase difference of the optical signal from The rotation angle can be detected without using
Eliminates the need for a mechanical configuration to detect the light beam direction,
In addition, even when the distance between the light transmitting unit and the light receiving unit is large, the rotation angle can be detected with high accuracy.

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

第1図は本発明の一実施例のブロック構成図、第2図
(a)乃至(e)は第1図のa〜e各部の信号波形図で
ある。 1……光送信部、2……光受信部、11……無偏光光源、
12……変調器、13……偏光子、14……ハーフミラー、15
……回転器、21……レンズ、22……検光子、23……光受
信器、24……演算処理部、25……同期パルス検出器、26
……ローパスフィルタ、27……比較器、28……演算器。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (e) are signal waveform diagrams of respective parts a to e of FIG. 1 ... light transmitting section, 2 ... light receiving section, 11 ... non-polarized light source,
12 ... Modulator, 13 ... Polarizer, 14 ... Half mirror, 15
... Rotator, 21 ... Lens, 22 ... Analyzer, 23 ... Optical receiver, 24 ... Calculation processing unit, 25 ... Synchronous pulse detector, 26
…… Low-pass filter, 27… Comparator, 28 …… Calculator.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光送信部から出力される光を光受信部で受
光し、この受信された信号に基づいて前記光送信部から
送信される光の光軸に直交する面内での前記光受信部の
回転方向の角度を検出する装置において、前記光送信部
は無偏光光信号を出力する光源と、その無偏光光信号を
変調しかつ該光信号に同期信号を加える変調器と、変調
された無偏光光信号を偏光し、かつその偏光方向を周期
的に変化させる偏光手段とを有し、前記光受信部は、前
記光送信部からの光信号を固定された偏光方向で受光す
る検光手段と、受光された信号から同期信号と偏光周期
を検出し、かつこれら同期信号と偏光周期とから光信号
の位相差を求め、前記光送信部から送信される光の光軸
に直交する面内での光受信部の回転角度を演算する演算
処理部とを備えることを特徴とする光学角度検出装置。
An optical receiver receives light output from an optical transmitter and receives the light in a plane orthogonal to the optical axis of the light transmitted from the optical transmitter based on the received signal. In an apparatus for detecting an angle of a rotation direction of a receiving unit, the optical transmitting unit outputs a non-polarized optical signal, a modulator that modulates the unpolarized optical signal and adds a synchronization signal to the optical signal, Polarizing means for polarizing the unpolarized optical signal and periodically changing the polarization direction thereof, wherein the optical receiving unit receives the optical signal from the optical transmitting unit in a fixed polarization direction. Detecting means for detecting a synchronization signal and a polarization cycle from the received signal, and obtaining a phase difference of the optical signal from the synchronization signal and the polarization cycle, and orthogonal to an optical axis of the light transmitted from the optical transmission unit. And a calculation processing unit for calculating a rotation angle of the light receiving unit in a plane to be rotated Optical angle detection apparatus according to claim and.
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