JP2792129B2 - 光学角度検出装置 - Google Patents

Description

【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。

〔従来の技術〕

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。

〔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。

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。

〔課題を解決するための手段〕

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。

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。

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。

〔作用〕

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。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

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。

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（H_Z）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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。