JP3122687B2 - Angle detector - Google Patents

Angle detector

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JP3122687B2
JP3122687B2 JP04031060A JP3106092A JP3122687B2 JP 3122687 B2 JP3122687 B2 JP 3122687B2 JP 04031060 A JP04031060 A JP 04031060A JP 3106092 A JP3106092 A JP 3106092A JP 3122687 B2 JP3122687 B2 JP 3122687B2
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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、高精度で角度を検出す
ることのできる角度検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angle detecting device capable of detecting an angle with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】角度の
測定は、一般には、目盛円盤やラジアル格子のような機
械的基準器を用いて行われるが、かかる方法で測定精度
を上げるには、目盛円盤やラジアル格子等の基準器自体
を極めて高い精度で製作しなければならなくなるため、
基準器の製造が難しくなる。又、基準器と被測定対象と
の比較対照を正確に行わないと測定精度が低下するた
め、そのための装置も大掛かりで複雑なものとなる。一
方、別の測定方法として、機械的基準器を使用せずに回
転磁場を利用する方法が知られているが、この方法も、
理想的な回転磁場を作ることが難しく而も装置が大きく
複雑になるため、問題があった。
2. Description of the Related Art Angle measurement is generally performed by using a mechanical standard such as a scale disk or a radial grating. Since it is necessary to manufacture the reference device itself such as a scale disk and a radial grating with extremely high accuracy,
It becomes difficult to manufacture a reference device. In addition, if comparison between the reference device and the object to be measured is not performed accurately, the measurement accuracy is reduced, and the apparatus for this is also large and complicated. On the other hand, as another measurement method, a method using a rotating magnetic field without using a mechanical reference device is known.
There is a problem because it is difficult to create an ideal rotating magnetic field, and the device is large and complicated.

【0003】しかも、これらの方法では、何れも測定精
度は高々1分程度であって、1秒或いはそれ以上の高い
精度を得ることは難しいという問題点があった。
In addition, these methods have a problem that the measurement accuracy is at most about one minute, and it is difficult to obtain a high accuracy of one second or more.

【0004】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、構成が比較的簡単であるにも拘らず極めて高い
精度で角度を検出することのできる角度検出装置を提供
しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to adjust the angle with extremely high accuracy despite its relatively simple structure. An object of the present invention is to provide an angle detection device that can detect the angle.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による角度検出装置は、周波数が異なり且つ
互いに反対方向に回転する二つの円偏光又は楕円偏光を
生成する光源手段と、この光源手段からの入射光の光軸
を中心にして回転可能に設けられ、この光源手段から発
する光を互いに直交する二つの直線偏光成分に分割する
偏光分割手段と、この偏光分割手段により分割された二
つの偏光成分を夫々受光して各偏光成分の周波数の差を
表わすビート信号を検出するビート信号検出手段と、上
記の各ビート信号と別に設けた基準信号との間の位相差
を表わす信号を夫々生成する位相差検出手段と、この位
相差検出手段により得られる上記二つの位相差信号の和
を表わす信号を生成する加算手段とを備え、この和信号
に基づいて上記偏光分割手段の回転角を検出するように
なっている。
To achieve the above object, according to the Invention The angle detection apparatus according to the present invention comprises a light source means for generating two circularly polarized light or elliptically polarized light rotated in and opposite directions different frequencies, this Optical axis of incident light from light source means
The rotatably provided at the center, and polarizing splitting means for splitting the light emitted from the light source means into two linearly polarized light components perpendicular to each other, the two polarization components split by the polarization splitting means respectively received to and beat signal detection means for detecting a beat signal representing the difference in frequency of the respective polarization components, and the phase difference detecting means for respectively generating a signal representative of the phase difference between the separate set-digit reference signal and the beat signal mentioned above, Adding means for generating a signal representing the sum of the two phase difference signals obtained by the phase difference detecting means; and detecting the rotation angle of the polarization splitting means based on the sum signal.

【0006】[0006]

【作用】偏光分割手段が入射光軸を中心として回転する
と、その回転に応じてビート信号検出手段により検出さ
れるビート信号の位相が変化する。従って、この位相変
化を検出することにより偏光分割手段が回転したことを
知ることができる。
When the polarization splitting means rotates about the incident optical axis, the phase of the beat signal detected by the beat signal detecting means changes according to the rotation. Therefore, by detecting this phase change, it is possible to know that the polarization splitting means has rotated.

【0007】この光源手段から発する光が楕円偏光であ
る場合には、これを二つの直線偏光成分に分解して考え
た場合、各偏光成分の間には振幅差と位相差とがあるた
め、偏光分割手段が回転した時検出されるビート信号と
基準信号との間の位相差に含まれるパラメータが多くな
り、偏光分割手段により得られた直線偏光成分の一方の
みについて位相差信号を検出しても、偏光分割手段の回
転角を知ることはできない。そこで、本発明では、偏光
分割手段により分割された二つの直線偏光成分の各々に
ついて位相変化を検出し、その結果を加え合わせること
により不要なパラメータを消去し、光源手段から発する
光が楕円偏光であっても正確に偏光分割手段の回転角を
検出できるようにした。
When the light emitted from the light source is elliptically polarized light, when this light is decomposed into two linearly polarized light components, there is an amplitude difference and a phase difference between the respective polarized light components. The parameter included in the phase difference between the beat signal and the reference signal detected when the polarization splitting means is rotated increases, and the phase difference signal is detected for only one of the linearly polarized light components obtained by the polarization splitting means. However, the rotation angle of the polarization splitting means cannot be known. Therefore, in the present invention, a phase change is detected for each of the two linearly polarized light components split by the polarization splitting means, unnecessary parameters are eliminated by adding the results, and light emitted from the light source means is elliptically polarized light. In this case, the rotation angle of the polarization splitting means can be accurately detected.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明の第1実施例を示している。図
中、1は光源手段、2は半透鏡、3は検光子、4は光検
出器、5は半透鏡、6は偏光プリズム、7及び8は光検
出器である。光源手段1は具体的には光軸方向に適当な
大きさの磁場をかけた内部鏡型のゼーマンレーザである
が、この種のレーザでは、周波数の異なる二つの互いに
反対方向に回転する円偏光が得られ、検光子を通過した
後観測される光のビートを検出しその周波数が一定にな
るように制御することにより波長を安定化させている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a light source means, 2 is a semi-transparent mirror, 3 is an analyzer, 4 is a photodetector, 5 is a semi-transparent mirror, 6 is a polarizing prism, and 7 and 8 are photodetectors. The light source means 1 is, specifically, an internal mirror type Zeeman laser to which a magnetic field of an appropriate magnitude is applied in the direction of the optical axis. In this type of laser, two circularly polarized light beams having different frequencies rotate in opposite directions. Is obtained, and the beat of the light observed after passing through the analyzer is detected, and the wavelength is stabilized by controlling the frequency to be constant.

【0009】次にその作用を説明する。光源手段1から
出射した光束は、半透鏡2によりその一部が反射され
て、紙面内(x方向)で振動する直線偏光を通す検光子
3に通され、光検出器4によって電気信号に変換され
る。この場合、円偏光の周波数を夫々ω1 ,ω2 とする
と、光検出器4からは周波数(ω1 −ω2 )の光ビート
信号が得られるが、これを基準信号として使用する。半
透鏡2を透過した光は半透鏡2と同じ特性を有し且つ半
透鏡2に対して入射面の方向が光軸の周りに90゜回転
しているもう一つの半透鏡5(入射面の方向はy方向)
を透過して、偏光プリズム6に入射する。この場合、半
透鏡5は半透鏡2によって乱された偏光状態を元に戻す
作用をする。偏光プリズム6は入射面内に振動するp偏
光成分をほぼ100%透過し、これと垂直をなす面内に
振動するs偏光成分はほぼ100%反射する。かくし
て、偏光プリズム6を透過した光はこれと一体の光検出
器7により、又偏光プリズム6で反射された光はこれと
一体の光検出器8により夫々検出されて、光ビート信号
が得られる。
Next, the operation will be described. A part of the light beam emitted from the light source means 1 is reflected by the semi-transparent mirror 2, passes through an analyzer 3 that passes linearly polarized light oscillating in the plane of the paper (x direction), and is converted into an electric signal by a photodetector 4. Is done. In this case, assuming that the frequencies of the circularly polarized lights are ω 1 and ω 2 , respectively, an optical beat signal having a frequency (ω 1 −ω 2 ) is obtained from the photodetector 4 and is used as a reference signal. The light transmitted through the semi-transparent mirror 2 has the same characteristics as the semi-transparent mirror 2 and the direction of the incident surface with respect to the semi-transparent mirror 2 is rotated by 90 ° around the optical axis. The direction is the y direction)
And enters the polarizing prism 6. In this case, the semi-transparent mirror 5 has the function of restoring the polarization state disturbed by the semi-transparent mirror 2. The polarizing prism 6 transmits almost 100% of the p-polarized light component oscillating in the plane of incidence, and reflects almost 100% of the s-polarized light component oscillating in the plane perpendicular to the plane. Thus, the light transmitted through the polarizing prism 6 is detected by the photodetector 7 integrated therewith, and the light reflected by the polarizing prism 6 is detected by the photodetector 8 integrated therewith, thereby obtaining an optical beat signal. .

【0010】今、偏光プリズム6が図2に示されるよう
に入射光軸を中心として紙面に対してθだけ傾いている
ものとして、反時計回りの円偏光の振幅をa、周波数を
ω1、時計回りの円偏光の振幅を同じくa、周波数をω
2 とすると、合成されたx軸方向の振幅Ax は、 Ax =a(cos ω1 t+cos ω2 t) (1) y軸方向の振幅Ay は、 Ay =a(sin ω1 t−sin ω2 t) (2) 偏光プリズム6を透過して光検出器7に入射するp偏光
の振幅 光検出器7で検出される光ビート となり、一方基準信号即ち光検出器4で検出された光ビ
ートIx は式(4)において、θ=0と置いて、 IX =2a2 cos {(ω1 −ω2 )t} (5) となる。式(4)と(5)を比較すれば分かるように、
二つのビートの間には2θの位相差がある。従って、光
ビートの位相差を測定すれば、偏光プリズム6の傾き角
(回転角)を知ることができる。
Now, assuming that the polarizing prism 6 is tilted by θ with respect to the paper about the incident optical axis as shown in FIG. 2, the amplitude of the counterclockwise circularly polarized light is a, the frequency is ω 1 , The amplitude of clockwise circularly polarized light is also a, and the frequency is ω
Assuming that 2 , the synthesized amplitude A x in the x-axis direction is A x = a (cos ω 1 t + cos ω 2 t) (1) The amplitude A y in the y -axis direction is A y = a (sin ω 1 t) −sin ω 2 t) (2) Amplitude of p-polarized light transmitted through the polarizing prism 6 and incident on the photodetector 7 Optical beat detected by photodetector 7 Next, whereas the optical beat I x detected by the reference signal or light detector 4 in the formula (4), at the θ = 0, I X = 2a 2 cos {(ω 1 -ω 2) t} (5 ). As can be seen by comparing equations (4) and (5),
There is a 2θ phase difference between the two beats. Therefore, by measuring the phase difference of the optical beat, the tilt angle (rotation angle) of the polarizing prism 6 can be known.

【0011】以上の説明では、二つの円偏光は振幅が等
しいとしたが、一般的には誤差があるため振幅は厳密に
は等しくない。又、ゼーマンレーザから発する光は実際
には円偏光ではなく、僅かではあるが楕円偏光になって
いる。この場合でも以下に説明する通り、誤差なく傾き
角を測定することができる。今、反時計回りの楕円偏光
のx軸,y軸方向の成分を夫々A1x,A1yとすると、 A1x=a1xcos ω1 t (6) A1y=a1ysin (ω1 t+Δ1 ) (7) と表わすことができる。ここで、a1x,a1yは夫々x
軸,y軸方向の振幅で、ほぼ等しいものとする。Δ1
位相誤差であって、零に近い値である。同様に時計回り
の楕円偏光については、 A2x=a2xcos (ω2 t+φ) (8) A2y=−a2ysin (ω2 t+φ+Δ2 ) (9) と表わすことができる。φは二つの楕円偏光の初期位相
差である。
In the above description, the amplitudes of the two circularly polarized lights are assumed to be equal. However, the amplitudes are generally not exactly equal due to an error. The light emitted from the Zeeman laser is not actually circularly polarized light, but is slightly elliptically polarized light. Even in this case, the tilt angle can be measured without error, as described below. Now, x-axis counterclockwise elliptically polarized light, respectively the y-axis direction component s A 1x, When A 1y, A 1x = a 1x cos ω 1 t (6) A 1y = a 1y sin (ω 1 t + Δ 1 ) (7). Here, a 1x and a 1y are x
The amplitudes in the axis and y-axis directions are assumed to be substantially equal. Delta 1 is a phase error, a value close to zero. Similarly, for clockwise elliptically polarized light, A 2x = a 2x cos (ω 2 t + φ) (8) A 2y = −a 2y sin (ω 2 t + φ + Δ 2 ) (9) φ is the initial phase difference between the two elliptically polarized lights.

【0012】光検出器7で検出されるp偏光の振幅 但し、 反時計回りの楕円偏光については式(6),(7)を用
いて、 但し、 a1 2 =(a1xcos θ+a1ysin Δ1 sin θ)2 +(a1ycos Δ1 sin θ)2 (14) で与えられる。これよりa1x−a1y,Δ1 の2次以上の
誤差を省略すれば、 同様に時計回りの楕円偏光については、式(8),
(9)を用いて、 但し、 a2 2 =(a2xcos θ−a2ysin Δ2 sin θ)2 +(a2ycos Δ2 sin θ)2 (18) で与えられる。これよりa2x−a2y,Δ2 の2次以上の
誤差を省略すれば、 となる。式(10)に式(13),(17)を代入する
と、 ここで、 である。従って、光検出器7で検出される光のビート信
式(16),(20)より、 である。又、s偏光成分は光検出器8により検出される
が、ここでの光ビート信号 となる。従って、上記傾き角θは、p偏光成分とs偏光
成分の光ビート信号の位相角の測定値即ち式(25)と
(26)の左辺の値から次式により求められる。 ここで、式(27)の最後の項は一定値であるので角度
測定には影響を及ぼさない。これより円偏光からのずれ
による1次誤差は完全に除去される。
The amplitude of the p-polarized light detected by the photodetector 7 However, For counterclockwise elliptically polarized light, using equations (6) and (7), However, a 1 2 = (a 1x cos θ + a 1y sin Δ 1 sin θ) 2 + (a 1y cos Δ 1 sin θ) 2 (14) Given by From this, if the second or higher order error of a 1x −a 1y , Δ 1 is omitted, Similarly, for clockwise elliptically polarized light, equations (8),
Using (9), However, a 2 2 = (a 2x cos θ-a 2y sin Δ 2 sin θ) 2 + (a 2y cos Δ 2 sin θ) 2 (18) Given by From this, if errors of second order or more of a 2x −a 2y , Δ 2 are omitted, Becomes Substituting equations (13) and (17) into equation (10) gives here, It is. Therefore, the beat signal of the light detected by the photodetector 7 From equations (16) and (20), It is. The s-polarized light component is detected by the photodetector 8, and the optical beat signal Becomes Accordingly, the inclination angle θ is obtained from the following equation from the measured values of the phase angles of the optical beat signals of the p-polarized component and the s-polarized component, that is, the values on the left side of equations (25) and (26). Here, since the last term of the equation (27) is a constant value, it does not affect the angle measurement. Thus, the first-order error due to the deviation from the circularly polarized light is completely removed.

【0013】図3は式(27)の結果を求めるため第1
実施例において使用される信号処理部の一例を示してい
るが、9,10,11は帯域フィルタ、12,13は位
相差検出手段としての位相差検出回路、14は加算手段
としての加算器である。そして、この信号処理部は次の
ように動作する。即ち、上述のようにして得られた各光
検出器4,7及び8からの光ビート信号は、夫々それら
の基本波とN倍高調波を通すように構成された帯域フィ
ルタ9,10及び11を通った後、位相差検出回路12
において光検出器7からのN倍高調波の位相と光検出器
4からの基準信号のN倍高調波の位相との差が検出され
る。位相差検出回路13においても、同様に光検出器8
からのN倍高調波の位相と基準信号のN倍高調波の位相
との差が検出される。かくして得られた各位相差検出回
路12及び13からの出力は加算器14において加算さ
れ、誤差の除去された出力θが得られる。
FIG. 3 shows the first equation for obtaining the result of equation (27).
Although an example of a signal processing unit used in the embodiment is shown, 9, 10, and 11 are bandpass filters, 12 and 13 are phase difference detection circuits as phase difference detection means, and 14 is an adder as addition means. is there. The signal processing unit operates as follows. That is, the optical beat signals from the respective photodetectors 4, 7 and 8 obtained as described above are respectively subjected to bandpass filters 9, 10 and 11 configured to pass their fundamental wave and N-th harmonic. After passing through, the phase difference detection circuit 12
In, the difference between the phase of the N-th harmonic from the photodetector 7 and the phase of the N-th harmonic of the reference signal from the photodetector 4 is detected. Similarly, in the phase difference detection circuit 13, the photodetector 8
The difference between the phase of the N-th harmonic and the phase of the N-th harmonic of the reference signal is detected. The outputs from the phase difference detection circuits 12 and 13 thus obtained are added in an adder 14 to obtain an output θ from which an error has been removed.

【0014】上述のような位相差検出回路は、アナログ
方式,デジタル方式何れも公知であるので、これ以上の
詳細な説明は省略するが、デジタル方式の方が高い精度
が容易に得られるという点で有利である。尚、N倍の高
調波を用いるのは、感度をN倍にするためである。又、
位相差を検出し易くするために、位相差検出回路12,
13の入力周波数をヘテロダイン検波などの周波数変換
により下げてやってもよいことは云うまでもない。
Since the above-described phase difference detection circuit is known in both analog and digital systems, further detailed description is omitted, but the digital system can easily obtain higher accuracy. Is advantageous. The reason for using N times higher harmonics is to make the sensitivity N times higher. or,
In order to easily detect the phase difference, the phase difference detection circuit 12,
It goes without saying that the input frequency of the thirteenth input signal may be lowered by frequency conversion such as heterodyne detection.

【0015】図4は本発明の第2実施例を示している
が、この実施例では、第1実施例における偏光プリズム
6の代わりにウオラストンプリズム6′が使用されてい
る。ウオラストンプリズム6′へ入射した光は、互いに
直交する直線偏光に分離され、光検出器7,8において
光ビート信号が得られる。この実施例においても、その
他の構成及び作用は第1実施例の場合と同じであるの
で、これらについての詳細な説明は省略する。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a Wollaston prism 6 'is used instead of the polarizing prism 6 in the first embodiment. The light incident on the Wollaston prism 6 ′ is separated into linearly polarized lights orthogonal to each other, and optical beat signals are obtained in the photodetectors 7 and 8. In this embodiment, the other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and therefore, detailed description thereof will be omitted.

【0016】上記実施例においては、何れも光源手段1
として、それ自体が周波数の異なる二つの円偏光を発す
るレーザを用いたが、その代わりに周波数の異なる二つ
の直線偏光を発するレーザを用いることもできる。即
ち、偏光方向に対して進相軸(又は遅相軸)が45゜に
なるように方位を定めた1/4波長板を通すことによ
り、直線偏光は互いに逆回りで且つ周波数の異なる二つ
の円偏光に変換することができる。図5は、唯一の周波
数ω1 の直線偏光を発するレーザ1′を使用した、本発
明の第3実施例を示している。図中、15及び18は偏
光プリズム、16及び17は反射プリズム、19は光周
波数変換器、20は1/4波長板であって、その他上述
の実施例と同一の構成要素には同一符号が付されてい
る。この場合、レーザ1′からの直線偏光の振動方向は
紙面に対して45゜とする。
In the above embodiments, the light source means 1
Although a laser that emits two circularly polarized lights having different frequencies is used, a laser that emits two linearly polarized lights having different frequencies may be used instead. That is, by passing through a quarter-wave plate whose direction is set so that the fast axis (or the slow axis) becomes 45 ° with respect to the polarization direction, the linearly polarized light is turned in two directions opposite to each other and having different frequencies. It can be converted to circularly polarized light. 5 used a laser 1 'which emits only the frequency omega 1 of the linearly polarized light, shows a third embodiment of the present invention. In the drawing, 15 and 18 are polarizing prisms, 16 and 17 are reflection prisms, 19 is an optical frequency converter, 20 is a quarter-wave plate, and other components that are the same as those in the above-described embodiment have the same reference numerals. Is attached. In this case, the oscillation direction of the linearly polarized light from the laser 1 'is set at 45 degrees with respect to the paper surface.

【0017】次にその作用を説明する。レーザ1′から
出射した光のうち紙面内に振動するp偏光成分は、偏光
プリズム15を透過し、反射プリズム16で反射され、
もう一つの偏光プリズム18を透過する。一方、紙面に
垂直に振動するs偏光成分は、偏光プリズム15で反射
され、反射プリズム17で更に反射された後、光周波数
変換器19により周波数ω2 をもつ光に変換され、偏光
プリズム18で反射されて、別の光路を通って来たp偏
光成分と同一の光路を通り、この偏光プリズム18から
出射する。偏光方向に対して進相軸(又は遅相軸)が4
5゜の方位に置かれた1/4波長板20により互いに逆
回りの円偏光に変換される。光周波数変換器19は、例
えば、公知の超音波セルを利用してこれをω2 −ω1
周波数で励振することにより実現することができる。か
くして得られた逆回りの円偏光が偏光プリズム6で二つ
に分離されて、光検出器7及び8で検出された後の信号
処理は既述の実施例の場合と本質的に同じであるが、基
準信号として光検出器4で検出された信号の代わりに光
周波数変換器19として用いられた超音波セルの励振信
号が用いられている。
Next, the operation will be described. Of the light emitted from the laser 1 ′, the p-polarized light component oscillating in the paper surface passes through the polarizing prism 15 and is reflected by the reflecting prism 16,
The light passes through another polarizing prism 18. On the other hand, the s-polarized light component oscillating perpendicular to the plane of the paper is reflected by the polarizing prism 15 and further reflected by the reflecting prism 17, then converted into light having a frequency ω 2 by the optical frequency converter 19, and The light is reflected, passes through the same optical path as the p-polarized light component that has passed through another optical path, and exits from the polarizing prism 18. The fast axis (or slow axis) is 4 with respect to the polarization direction
The light is converted into circularly polarized light of opposite directions by the quarter-wave plate 20 placed in the 5 ° direction. The optical frequency converter 19 can be realized, for example, by using a known ultrasonic cell and exciting it at a frequency of ω 2 −ω 1 . The signal processing after the counterclockwise circularly polarized light thus obtained is split into two by the polarizing prism 6 and detected by the photodetectors 7 and 8 is essentially the same as in the case of the above-described embodiment. However, the excitation signal of the ultrasonic cell used as the optical frequency converter 19 is used instead of the signal detected by the photodetector 4 as a reference signal.

【0018】図6は、本発明をプリズムの面角度測定に
適用した場合の装置の概略斜視図である。図中、21は
固定台で、図1に示したレーザ1から半透鏡5までの系
即ち光源手段及び基準信号発生手段が収納されている。
22は固定台21上に回転可能に取付けられた回転台、
23は固定台21に固定的に取付けられたオートコリメ
ータ、24は回転台22上に載置された被測定物として
のプリズムである。回転台22には、偏光プリズム6,
光検出器7及び8の系即ち偏光分割手段,ビート信号検
出手段,位相差検出手段及び加算手段が取付けられてい
る。使用に際し、回転台22を回してプリズム24の隣
接する二つの面の一方がオートコリメータ23の光軸に
垂直になった位置ともう一方の面がオートコリメータ2
3の光軸に垂直になった位置との間の回転台22の回転
角を本発明による方法で検出すれば、高精度で面角度を
求めることができる。同様な方法で目盛円盤の検定など
も精度高く行うことができる。
FIG. 6 is a schematic perspective view of an apparatus in the case where the present invention is applied to the measurement of a prism surface angle. In the figure, reference numeral 21 denotes a fixed base, which houses the system from the laser 1 to the semi-transparent mirror 5 shown in FIG. 1, that is, the light source means and the reference signal generating means.
22 is a turntable rotatably mounted on the fixed base 21;
Reference numeral 23 denotes an autocollimator fixedly attached to the fixed base 21, and reference numeral 24 denotes a prism as an object to be measured mounted on the rotary base 22. The rotating base 22 has polarizing prisms 6 and 6.
A system of the photodetectors 7 and 8, that is, a polarization splitting means, a beat signal detecting means, a phase difference detecting means, and an adding means are mounted. In use, the turntable 22 is turned so that one of two adjacent surfaces of the prism 24 is perpendicular to the optical axis of the autocollimator 23 and the other surface is at the position of the autocollimator 2.
If the rotation angle of the turntable 22 with respect to the position perpendicular to the optical axis 3 is detected by the method according to the present invention, the surface angle can be obtained with high accuracy. In the same manner, the calibration of the scale disk can be performed with high accuracy.

【0019】[0019]

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、比較的簡単
な構成にも拘らず、極めて高い精度で角度の測定を行う
ことのできる角度検出装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an angle detecting device capable of measuring an angle with extremely high accuracy despite its relatively simple structure.

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

【図1】本発明に係る角度検出装置の第1実施例の要部
構成図である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram of a first embodiment of an angle detection device according to the present invention.

【図2】本発明の原理を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

【図3】図1に示す第1実施例に用いられる信号処理部
の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a signal processing unit used in the first embodiment shown in FIG. 1;

【図4】本発明装置の第2実施例の要部構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of a second embodiment of the device of the present invention.

【図5】本発明装置の第3実施例の全体構成図である。FIG. 5 is an overall configuration diagram of a third embodiment of the device of the present invention.

【図6】本発明装置の一例を示す概略全体斜視図であ
る。
FIG. 6 is a schematic overall perspective view showing an example of the device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1′ レーザ 2,5 半透鏡 3 検光子 4,7,8 光検出器 6,15,18 偏光プリズム 6′ ウオラストンプリズム 9,10,11 帯域フィルタ 12,13 位相差検出回路 14 加算器 16,17 反射プリズム 19 光周波数変換器 20 1/4波長板 21 固定台 22 回転台 23 オートコリメータ 24 被測定物(プリズム) 1,1 'laser 2,5 semi-transparent mirror 3 analyzer 4,7,8 photodetector 6,15,18 polarizing prism 6' wollaston prism 9,10,11 bandpass filter 12,13 phase difference detection circuit 14 addition Apparatus 16, 17 Reflecting prism 19 Optical frequency converter 20 Quarter-wave plate 21 Fixed base 22 Turntable 23 Autocollimator 24 DUT (prism)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 周波数が異なり且つ互いに反対方向に回
転する二つの円偏光又は楕円偏光を生成する光源手段
と、該光源手段からの入射光の光軸を中心にして回転可能に
設けられ、 該光源手段から発する光を互いに直交する二
つの直線偏光成分に分割する偏光分割手段と、 該偏光分割手段により分割された二つの偏光成分を夫々
受光して各偏光成分の周波数の差を表わすビート信号を
検出するビート信号検出手段と、 前記各ビート信号と別に設けた基準信号との間の位相差
を表わす信号を夫々生成する位相差検出手段と、 該位相差検出手段により得られる前記二つの位相差信号
の和を表わす信号を生成する加算手段と、を備え、 前記和信号に基づいて前記偏光分割手段の回転角を検出
するようにした角度検出装置。
1. A light source means for generating two circularly polarized lights or elliptically polarized lights having different frequencies and rotating in mutually opposite directions, and rotatable about an optical axis of incident light from the light source means.
A polarization splitting means for splitting light emitted from the light source means into two linearly polarized light components orthogonal to each other; and receiving the two polarized light components split by the polarized light splitting means, respectively, and receiving a difference between the frequencies of the respective polarized light components. Beat signal detection means for detecting a beat signal representing the following; phase difference detection means for respectively generating a signal representing a phase difference between each of the beat signals and a reference signal provided separately; and the phase difference detection means An angle detecting device comprising: an adding unit that generates a signal representing a sum of the two phase difference signals; and detecting a rotation angle of the polarization splitting unit based on the sum signal.
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