JPH06288743A - 角度検出装置 - Google Patents
角度検出装置Info
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- JPH06288743A JPH06288743A JP7352693A JP7352693A JPH06288743A JP H06288743 A JPH06288743 A JP H06288743A JP 7352693 A JP7352693 A JP 7352693A JP 7352693 A JP7352693 A JP 7352693A JP H06288743 A JPH06288743 A JP H06288743A
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は宇宙航行体の中で使用するマイケル
ソン干渉計の走査鏡の傾き角を検出する有効な手段を提
供することを目的とする。 【構成】 本発明の角度検出装置は、干渉レーザ光を受
光する複数の光検出器１７ａ，１７ｂと、各光検出器で
の受光強度変化から走査鏡１２ｂの光軸に対する傾きを
算出する信号処理装置１８を設けている。
ソン干渉計の走査鏡の傾き角を検出する有効な手段を提
供することを目的とする。 【構成】 本発明の角度検出装置は、干渉レーザ光を受
光する複数の光検出器１７ａ，１７ｂと、各光検出器で
の受光強度変化から走査鏡１２ｂの光軸に対する傾きを
算出する信号処理装置１８を設けている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば赤外線分光器の
マイケルソン干渉計に用いられ、その走査鏡の走査軸に
対する傾き角を検出する角度検出装置に関する。
マイケルソン干渉計に用いられ、その走査鏡の走査軸に
対する傾き角を検出する角度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】宇宙航行体内に搭載され、赤外線放射等
を観測する装置としてマイケルソン干渉計がある。この
マイケルソン干渉計では、周知のようにその固定鏡と走
査鏡は所定の角度をなして一定である必要である。しか
し、位置が固定されている固定鏡に比べて、走査鏡は所
定の距離を移動するため走査軸に対する角度が変動しや
すい。この問題を解決するため、角度が変化しても光の
反射方向が変化しないコーナーキューブを固定鏡と走査
鏡に採用したものが知られている。しかしながら宇宙空
間のように、暗くしかも微少に変化をする対象を検出す
る場合は、必要な光量を確保するためコーナーキューブ
の口径を大きくしなければならないので、重量制限の厳
しい人工衛星への搭載には不都合だった。このため、従
来より宇宙航行体搭載用のマイケルソン干渉計における
走査鏡の傾き角を検出する良好な手段が要望されてい
た。
を観測する装置としてマイケルソン干渉計がある。この
マイケルソン干渉計では、周知のようにその固定鏡と走
査鏡は所定の角度をなして一定である必要である。しか
し、位置が固定されている固定鏡に比べて、走査鏡は所
定の距離を移動するため走査軸に対する角度が変動しや
すい。この問題を解決するため、角度が変化しても光の
反射方向が変化しないコーナーキューブを固定鏡と走査
鏡に採用したものが知られている。しかしながら宇宙空
間のように、暗くしかも微少に変化をする対象を検出す
る場合は、必要な光量を確保するためコーナーキューブ
の口径を大きくしなければならないので、重量制限の厳
しい人工衛星への搭載には不都合だった。このため、従
来より宇宙航行体搭載用のマイケルソン干渉計における
走査鏡の傾き角を検出する良好な手段が要望されてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、人工
衛星のような宇宙航行体の中で使用するマイケルソン干
渉計にはその走査鏡の傾き角を検出する有効な手段がな
く従来より要望されていた。
衛星のような宇宙航行体の中で使用するマイケルソン干
渉計にはその走査鏡の傾き角を検出する有効な手段がな
く従来より要望されていた。
【０００４】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、宇宙航行体の中で使用するマイケルソン干渉
計の走査鏡の傾き角を検出する有効な手段を提供するこ
とを目的とする。
たもので、宇宙航行体の中で使用するマイケルソン干渉
計の走査鏡の傾き角を検出する有効な手段を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の角度検出装置は、入射光を第１及び第２の
光に分岐する半透過鏡と、前記第１の光を反射させ、再
び前記半透過鏡に戻す固定鏡と、前記第２の光を反射さ
せ前記第１の光と干渉を起こすように所定の走査軸に沿
ってその位置を変化させる走査鏡を具備したマイケルソ
ン干渉計における前記走査鏡の傾きを検出する角度検出
装置において、出射するレーザ光が前記マイケルソン干
渉計内の光路を通るように配置されたレーザ光源と、前
記マイケルソン干渉計内に入射にされ、前記半透過鏡を
介して前記固定鏡で反射されたレーザ光と前記半透過鏡
を介して前記走査鏡で反射されたレーザ光とが干渉し合
って生じる光を検出する複数の光検出手段と、前記各光
検出手段で受光する光の強度出力と前記レーザ光の波長
から前記走査鏡の走査軸に対する傾き角を算出する傾き
角算出手段とを具備したことを特徴とする。
に、本発明の角度検出装置は、入射光を第１及び第２の
光に分岐する半透過鏡と、前記第１の光を反射させ、再
び前記半透過鏡に戻す固定鏡と、前記第２の光を反射さ
せ前記第１の光と干渉を起こすように所定の走査軸に沿
ってその位置を変化させる走査鏡を具備したマイケルソ
ン干渉計における前記走査鏡の傾きを検出する角度検出
装置において、出射するレーザ光が前記マイケルソン干
渉計内の光路を通るように配置されたレーザ光源と、前
記マイケルソン干渉計内に入射にされ、前記半透過鏡を
介して前記固定鏡で反射されたレーザ光と前記半透過鏡
を介して前記走査鏡で反射されたレーザ光とが干渉し合
って生じる光を検出する複数の光検出手段と、前記各光
検出手段で受光する光の強度出力と前記レーザ光の波長
から前記走査鏡の走査軸に対する傾き角を算出する傾き
角算出手段とを具備したことを特徴とする。
【０００６】
【作用】上記した構成にあっては、マイケルソン干渉計
の走査鏡の傾きによって、複数の光検出手段で受光する
干渉レーザ光の強度に違いが生じることから、この受光
強度の違いを検出することによって走査鏡の傾きを得る
ものである。
の走査鏡の傾きによって、複数の光検出手段で受光する
干渉レーザ光の強度に違いが生じることから、この受光
強度の違いを検出することによって走査鏡の傾きを得る
ものである。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、マイケルソン干渉計と本発明の角度検出
装置を示す概略構成図であり、説明をよりわかりやすく
するための、同一の平面図に表している。
する。図１は、マイケルソン干渉計と本発明の角度検出
装置を示す概略構成図であり、説明をよりわかりやすく
するための、同一の平面図に表している。
【０００８】図１で、観測対象１９から出た光は、半透
鏡１１で一部が透過して固定鏡１２ａに至り、残りが半
透鏡１１で反射して走査鏡１２ｂに達する。固定鏡１２
ａで反射した光は再度半透鏡１１に達し、一部が反射し
て集光レンズ１３に至る。また、走査鏡１２ｂで反射し
た光は再度半透鏡１１に達し、一部が反射して同じく集
光レンズ１３に至る。固定鏡１２ａから到来した光と走
査鏡１２ｂからの光が半透鏡１１で交わるとき、半透鏡
１１−固定鏡１２ａ間距離と半透鏡１１−走査鏡１２ｂ
間距離との差及びこのときの光の波長に応じて干渉が生
じる。半透鏡１１と固定鏡１２ａとの距離は変わらない
が、走査鏡１２ｂは半透鏡１１との距離が変わるので観
測対象１９からの光に含まれる波長に応じて集光レンズ
１３に達する光の強さが変化する。半透鏡１１と固定鏡
１２ａとの距離をＸａ，半透鏡１１と走査鏡１２ｂとの
距離をＸｂ，光の波長をλとするとその変化は次の
（１）式で表される。
鏡１１で一部が透過して固定鏡１２ａに至り、残りが半
透鏡１１で反射して走査鏡１２ｂに達する。固定鏡１２
ａで反射した光は再度半透鏡１１に達し、一部が反射し
て集光レンズ１３に至る。また、走査鏡１２ｂで反射し
た光は再度半透鏡１１に達し、一部が反射して同じく集
光レンズ１３に至る。固定鏡１２ａから到来した光と走
査鏡１２ｂからの光が半透鏡１１で交わるとき、半透鏡
１１−固定鏡１２ａ間距離と半透鏡１１−走査鏡１２ｂ
間距離との差及びこのときの光の波長に応じて干渉が生
じる。半透鏡１１と固定鏡１２ａとの距離は変わらない
が、走査鏡１２ｂは半透鏡１１との距離が変わるので観
測対象１９からの光に含まれる波長に応じて集光レンズ
１３に達する光の強さが変化する。半透鏡１１と固定鏡
１２ａとの距離をＸａ，半透鏡１１と走査鏡１２ｂとの
距離をＸｂ，光の波長をλとするとその変化は次の
（１）式で表される。
【０００９】
【数１】 Ｉ＝ｃｏｓ｛４π（Ｘａ−Ｘｂ）／λ｝ …（１） 集光レンズ１３に達した光は集光されて光検出器１４で
電気信号に変換される。この電気信号は信号処理装置２
０に入力され、（１）式から観測対象１９に含まれる波
長が計算される。以上はマイケルソン干渉計における波
長検出原理についての説明である。
電気信号に変換される。この電気信号は信号処理装置２
０に入力され、（１）式から観測対象１９に含まれる波
長が計算される。以上はマイケルソン干渉計における波
長検出原理についての説明である。
【００１０】次に本発明の走査鏡の走査軸に対する傾き
を検出する角度検出装置について説明する。同じく図１
で１５はレーザ発振器でありレーザ光の光源である。レ
ーザ発振器１５から出力されたレーザ光は、マイケルソ
ン干渉計の観測対象１９と半透鏡１１とを結ぶ光軸と垂
直に入射され、光軸の上部に設けられた参照鏡１６ａに
よって光軸と平行になるように折返される。折返された
レーザ光は上記した観測対象１９からの光と同じように
半透過１１によって２方向に分岐され固定鏡１２ａで反
射するものと走査鏡１２ｂで反射するものとが干渉しあ
う。干渉レーザ光は参照鏡１６ｂで折返され、二つの光
検出器１７ａ，１７ｂで受光され電気信号に変換され
る。干渉レーザ光は前記ＸａとＸｂとの距離の差に応じ
てその強度が変化する。レーザ光の波長は既知なので、
干渉レーザ光の強度の変化からＸａとＸｂとの距離の差
がわかる。
を検出する角度検出装置について説明する。同じく図１
で１５はレーザ発振器でありレーザ光の光源である。レ
ーザ発振器１５から出力されたレーザ光は、マイケルソ
ン干渉計の観測対象１９と半透鏡１１とを結ぶ光軸と垂
直に入射され、光軸の上部に設けられた参照鏡１６ａに
よって光軸と平行になるように折返される。折返された
レーザ光は上記した観測対象１９からの光と同じように
半透過１１によって２方向に分岐され固定鏡１２ａで反
射するものと走査鏡１２ｂで反射するものとが干渉しあ
う。干渉レーザ光は参照鏡１６ｂで折返され、二つの光
検出器１７ａ，１７ｂで受光され電気信号に変換され
る。干渉レーザ光は前記ＸａとＸｂとの距離の差に応じ
てその強度が変化する。レーザ光の波長は既知なので、
干渉レーザ光の強度の変化からＸａとＸｂとの距離の差
がわかる。
【００１１】図２に二つの光検出器１７ａ，１７ｂと走
査鏡１２ｂとの位置関係を表す。光検出器１７ａ，１７
ｂは距離２ｈだけ離して配置されている。図２に示すよ
うに走査鏡１２ｂが光軸（走査軸）に対して角度θだけ
傾いていると、走査鏡１２ｂの光軸から距離ｈの地点と
半透鏡１１との距離△ｘはｈθだけ変化する。よって参
照鏡１６ｂで垂直に折返された光軸から距離ｈの位置に
ある光検出器１７ａ，１７ｂにはそれぞれ次の（２）
（３）式に示すような干渉レーザ光の強度の変化が観測
される。
査鏡１２ｂとの位置関係を表す。光検出器１７ａ，１７
ｂは距離２ｈだけ離して配置されている。図２に示すよ
うに走査鏡１２ｂが光軸（走査軸）に対して角度θだけ
傾いていると、走査鏡１２ｂの光軸から距離ｈの地点と
半透鏡１１との距離△ｘはｈθだけ変化する。よって参
照鏡１６ｂで垂直に折返された光軸から距離ｈの位置に
ある光検出器１７ａ，１７ｂにはそれぞれ次の（２）
（３）式に示すような干渉レーザ光の強度の変化が観測
される。
【００１２】
【数２】 Ｉａ＝ｃｏｓ｛４π（Ｘａ−Ｘｂ＋λｘ）／λ｝ …（２） Ｉａ＝ｃｏｓ｛４π（Ｘａ−Ｘｂ−λｘ）／λ｝ …（３） この二つの信号が傾き角検出手段である信号処理装置１
８に入力される。λは既知であるから、Ｉａ，Ｉｂより
Ｘａ−Ｘｂ及び△ｘが算出される。△ｘは前記したよう
にｈとθの積で表されるので、△ｘがわかればθが求め
られる。
８に入力される。λは既知であるから、Ｉａ，Ｉｂより
Ｘａ−Ｘｂ及び△ｘが算出される。△ｘは前記したよう
にｈとθの積で表されるので、△ｘがわかればθが求め
られる。
【００１３】いまレーザ光に波長λ＝０．０６３３マイ
クロミリメートルのＨｅＮｅレーザを用い、ｈ＝１０ｍ
ｍとし、前記△ｘの長さが１波長と算出されたとすれ
ば、θは４／１０００度と測定される。
クロミリメートルのＨｅＮｅレーザを用い、ｈ＝１０ｍ
ｍとし、前記△ｘの長さが１波長と算出されたとすれ
ば、θは４／１０００度と測定される。
【００１４】図３は第２の実施例を示す図であり図１と
同一部分には同一符号を附し詳しい説明は省略する。こ
の実施例では参照鏡に半透鏡を用いてレーザ光を二つに
分離し光検出器１７ａ，１７ｂの間隔を広げてもよい。
１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは参照鏡である。
同一部分には同一符号を附し詳しい説明は省略する。こ
の実施例では参照鏡に半透鏡を用いてレーザ光を二つに
分離し光検出器１７ａ，１７ｂの間隔を広げてもよい。
１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは参照鏡である。
【００１５】図４は第３の実施例を示す図である。本実
施例では図１に示す光検出器１７ａ１７ｂの後段に積分
回路２１ａ，乗算回路２１ｂ、低域ろ波器２１ｃを付加
したものである。
施例では図１に示す光検出器１７ａ１７ｂの後段に積分
回路２１ａ，乗算回路２１ｂ、低域ろ波器２１ｃを付加
したものである。
【００１６】走査鏡の移動速度Ｖがほぼ一定で、△ｘの
変化がＶよりも遅い場合は、時刻をｔとするとＸａ−Ｘ
ｂ＝−Ｖｔとなる。このときの光検出器１７ａにおける
受光強度の変化Ｉａは式（４）、光検出器１７ｂにおけ
る受光強度の変化Ｉｂの積分回路２１ａ出力 Ｉｂは式
（５）のようになる。
変化がＶよりも遅い場合は、時刻をｔとするとＸａ−Ｘ
ｂ＝−Ｖｔとなる。このときの光検出器１７ａにおける
受光強度の変化Ｉａは式（４）、光検出器１７ｂにおけ
る受光強度の変化Ｉｂの積分回路２１ａ出力 Ｉｂは式
（５）のようになる。
【００１７】
【数３】 Ｉａ＝ｃｏｓ｛４π（−Ｖｔ＋△ｘ）／λ｝ …（４） Ｉｂ＝ｓｉｎ｛４π（−Ｖｔ−△ｘ）／λ｝ …（５） となり、このＩａと Ｉｂが乗算回路２１ｂで乗算され
ると次式（６）となる。
ると次式（６）となる。
【００１８】
【数４】 Ｓ＝−1/2 ｓｉｎ（４πＶｔ／λ）＋1/2 ｓｉｎ（４π△ｘ／λ）…（６） （６）式の第１項は時間ｔを含むことから第２項に比べ
て早い周期で正弦的に変化しているため、この信号が低
域ろ波器２１ｃを通ることにより第１項が除去でき、Ｓ
は次の（７）式のようになる。
て早い周期で正弦的に変化しているため、この信号が低
域ろ波器２１ｃを通ることにより第１項が除去でき、Ｓ
は次の（７）式のようになる。
【００１９】
【数５】 Ｓ＝1/2 ｓｉｎ（４π△ｘ／λ） …（７） このＳの値から△ｘが得られ、△ｘ＝ｈθより走査鏡１
２ｂの光軸に対する傾きθを求めることができる。な
お、積分回路２１ｂの代わりに微分回路を用いてもよ
い。
２ｂの光軸に対する傾きθを求めることができる。な
お、積分回路２１ｂの代わりに微分回路を用いてもよ
い。
【００２０】上記した実施例はいずれも、２つの光検出
器を用いてアジマスまたはエレベーションのどちらか一
方の角度を検出した例であるが、３個以上光検出器を用
いてアジマスとエレベーションの２つの角度を同時に求
めてもよい。さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々の変形が可能である。
器を用いてアジマスまたはエレベーションのどちらか一
方の角度を検出した例であるが、３個以上光検出器を用
いてアジマスとエレベーションの２つの角度を同時に求
めてもよい。さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々の変形が可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の角度検出
装置によれば、例えば宇宙航行体内に搭載されたマイケ
ルソン干渉計内の走査鏡の傾き角を検出することができ
る。
装置によれば、例えば宇宙航行体内に搭載されたマイケ
ルソン干渉計内の走査鏡の傾き角を検出することができ
る。
【図１】本発明の角度検出装置の実施例の概略構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明の角度検出装置の原理を説明するための
図で光検出器と走査鏡との位置関係を表す図である。
図で光検出器と走査鏡との位置関係を表す図である。
【図３】本発明の他の実施例の概略構成図である。
【図４】本発明の他の実施例の概略構成図である。
１１…半透鏡、１２ａ…固定鏡、１２ｂ…走査鏡、１３
…集光レンズ、１４…受光器、１５…レーザ発振器、１
６ａ，１６ｂ…参照鏡、１７ａ，１７ｂ…光検出器、１
８…信号処理装置、１９…観測対象
…集光レンズ、１４…受光器、１５…レーザ発振器、１
６ａ，１６ｂ…参照鏡、１７ａ，１７ｂ…光検出器、１
８…信号処理装置、１９…観測対象
Claims (1)
- 【請求項１】 入射光を第１及び第２の光に分岐する半
透過鏡と、前記第１の光を反射させ、再び前記半透過鏡
に戻す固定鏡と、前記第２の光を反射させ前記第１の光
と干渉を起こすように所定の走査軸に沿ってその位置を
変化させる走査鏡を具備したマイケルソン干渉計におけ
る前記走査鏡の傾きを検出する角度検出装置において、 出射するレーザ光が前記マイケルソン干渉計内の光路を
通るように配置されたレーザ光源と、前記マイケルソン
干渉計内に入射にされ、前記半透過鏡を介して前記固定
鏡で反射されたレーザ光と前記半透過鏡を介して前記走
査鏡で反射されたレーザ光とが干渉し合って生じる光を
検出する複数の光検出手段と、 前記各光検出手段で受光する光の強度と前記レーザ光の
波長から前記走査鏡の走査軸に対する傾き角を算出する
傾き角算出手段とを具備したことを特徴とする角度検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7352693A JPH06288743A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7352693A JPH06288743A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 角度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06288743A true JPH06288743A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=13520776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7352693A Pending JPH06288743A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06288743A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160195436A1 (en) * | 2008-03-10 | 2016-07-07 | Tokyo Electron Limited | Temperature measurement apparatus and method |
| CN117571506A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 西南交通大学 | 基于迈克尔逊等厚干涉的剪切模量测量装置及测量方法 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP7352693A patent/JPH06288743A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160195436A1 (en) * | 2008-03-10 | 2016-07-07 | Tokyo Electron Limited | Temperature measurement apparatus and method |
| US9500537B2 (en) * | 2008-03-10 | 2016-11-22 | Tokyo Electron Limited | Temperature measurement apparatus and method |
| CN117571506A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 西南交通大学 | 基于迈克尔逊等厚干涉的剪切模量测量装置及测量方法 |
| CN117571506B (zh) * | 2024-01-15 | 2024-03-29 | 西南交通大学 | 基于迈克尔逊等厚干涉的剪切模量测量装置及测量方法 |
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