JPH03165263A

JPH03165263A - 回転速度計

Info

Publication number: JPH03165263A
Application number: JP30527089A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hino; 真日野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1991-07-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、複写機の転写ドラムの回転速度やムラ測定等
に用いられる回転速度計に関する。

従来の技術従来、光を用いて回転速度を測定する方法には種々のも
のが考えられている１例えば、その代表的な測定方法の
一つとして、ドツプラー効果を利用した方法がある。こ
れは、運動している粒子によって散乱されたレーザ光が
ドツプラー偏移を受けることを利用して測定する方法で
あり、その中でも特に、２入射法（差動型）は最もよく
用いられている。

また、この他の測定方法として例えば、角速度舎を用いて測定する方法がある。これは、回転体に周波数
ω１の円偏光光源を配設し、外部に周波数ω□の局発用
円偏光光源を置いて、両者の光束を干渉させることによ
り、回転体の回転により生じる周波数ω、の周波数シフ
ト量を求めることによって角速度を求めている。

発明が解決しようとする課題まず、ドツプラー効果を用いた光ドツプラー速度計の場
合、非接触ではあるが、その回転体は拡散物体でなくて
はならず、スペックルノイズが発生しこの影響を受は易
いという問題がある。第５図は、差動型の光ドツプラー
速度計の光学系の様子を示したものである。この場合、
レーザ光源１から出射された光は、ハーフミラ−２によ
り透過光と反射光の２光束に分離された後、その透過光
は２枚のミラー３を介して移動物体（速度Ｖ）　４に照
射され、一方、その反射光は１枚のミラー５を介した後
、移動物体４に照射される。そして、その移動物体４か
らの反射光は、光電検出器６に受光され、アンプ７を介
して信号の検出が行われる。しかし、この場合、被験物
である移動物体４は２光東の交点位置になくてはならな
いため、面外方向への振動、変位に弱く、実験を行うに
当っての配置が難しいという問題がある。

そこで、このような問題を解決する方法として、回転体
に小さな偏光子を取付け、これに左右円偏光を入射させ
ることにより発生するビート信号から、回転体の回転速
度を求める方法がある。この場合、光源として単一の直
線偏光をもっレーザ光源を使用した時、偏光ビームスプ
リッタや１／４波長板を用いて左右円偏光を実現し、回
転速度測定へ利用することができる。しかし、二の場合
には、ビート信号からの回転方向の判別を行うことはで
きなかった。その理由は、左右円偏光の周波数が等しい
場合、ビート信号は、１−５ｉｎ（２ωｆｔ）に比例し
た形で得られ、その結果、回転角速度はビート周波数２
ωｆｔの絶対値１２ωｆｔｌとして検出して求めるため
、ωｆの符号が消失するためである。また、この場合、
回転速度が遅いような時、ビート周波数はＯに近づき、
直流成分との判別が困難となり、検出精度も低下すると
いう問題がある。

課題°を解決するための手段そこで、このような問題点を解決するために、本発明は
、レーザ光源より出射された直線偏光を１／４波長板に
通過させることにより得られた左回り及び右回りの円偏
光を回転体の回転面に取付けられた偏光子に入射させ、
これにより発生する光のビート信号を光検出器により検
出し、このビート信号のビート周波数により回転体の回
転速度を求める回転速度計において、１／４波長板を通
過して得られた左右の円偏光が偏光子に向かう間の光路
上に旋光子を配設した。

作用従って、旋光子に左右円偏光を入射還せることにより検
出されるビート信号にはビート周波数のみならずバイア
ス周波数をも含ませることができ、これにより角速度の
みならず回転方向も測定することが可能となる。

実施例本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
する。第１図は、本実施例の回転速度計の構成を示すも
のである。１／４波長板８を通過して得られた左右の円
偏光が偏光子９に向かう間の光路上には、本実施例の主
要部をなす旋光子１０が配設されている。この旋光子１
０としては、水晶の光学軸（Ｚ軸）に垂直に切断して作
った平行平面板や、Ｆ　ａｒａｄａｙ回転子等を用いる
ことができる。

そこで、今、互いに直交した直線偏光があるものとし、
この光を１／４波長板８に入射させる。

この１／４波長板８は結晶の進相軸が各直線偏光と４５
″をなすように配置されており、１／４波長板８を通過
した光束は左円偏光と右円偏光とに分離され、旋光子１
０に入射する。

この場合、旋光子１ｏに入射する前の光束の何速度をω
０、旋光子１０の方位回転角度をθとすると、右円偏光
の各速度ω、はω、＝ω、十〇、左円偏光の角速度ω、
はω８＝＝ω、−〇となり、偏光の回転方向により角速
度が異なることがわかる。

そして、このように角速度が異なる状態で旋光子１０か
ら出射した左右円偏光は、ハーフミラ−１１を透過した
後、回転速度を測定しようとする回転体１２に取付けら
れた偏光子９に入射し、その裏面に置かれたミラー１３
により反射された後、今度は、ハーフミラ−１１により
反射されて光検出器１４により検出される。この場合、
検出される光強度Ｉは、Ｉ　＝　Ｉ、　（１−ｓｉｎ（ΔωＬ＋２ωｆｔ））た
だし、■、：光強度の直流成分 ωｆ：回転体の角速度 Δω＝ωｌ−ω。

として表わすことができる。

従って、光強度■は、回転体１２の角速度ωｆの２倍の
周波数にバイアス周波数Δωｔを加えた周波数で強度変
調され、ビート信号が発生することを示すものである。

すなわち、ビート周波数を検出し、バイアス周波数Δω
ｔを引いた周波数の絶対値の１／２が回転体の角速度で
あり、その時の符号が回転方向を示すことになる。

上述したように、出射された直線偏光のレーザ光を１／
４波長板８に入射させ左右円偏光とし、その左右円偏光
を旋光子１ｏに導いた後に、回転する偏光子９に入射さ
せその時に生じるビート信号を検出することによって、
角速度のみならずその回転方向も求めることが可能とな
る。

また、第３図は、直線偏光のみを発振する図示しないレ
ーザ光源を用いて、互いに直交した直線偏光が同一光軸
をもつ光束となるような出射光学系の一例を示したもの
である。この場合、レーザ光を１／２波長板１５に導き
、さらに、偏光ビームスプリッタ１６．１７とミラー１
８．１９とを組合せてなる光学系を通過させることによ
り、目的とする互いに直交した直線偏光を得ることがで
きる。そして、この第３図の出射光学系と前述した第１
図の回転速度計の光学系とを組合わせることによって、
その全体を第２図に示すような構成とすることができる
。

この場合、第２図の出射光学系は、第３図と同じく直交
した直線偏光を偏光ビームスプリッタ１６．１７により
得るようにした構成であるが、その直交した直線偏光に
分離した後、それらを重ね合わせることなく、ｌ／４波
長板８により左右円偏光に変換し、旋光子１０を通過さ
せ、その後、回転する偏光子９に入射させ、ミラー１３
からの反射光を集光レンズ２０により集光させて干渉さ
せるようにしたものである。従って、この場合、分離さ
れた２光束は空間的には近接しており、また、同一の光
学素子を通過するため、安定した信号の検出を行うこと
ができる。

なお、第２図及び第３図で用いられる１／２波長板１５
は、偏光ビームスプリッタ１６．１７により分離される
光量比が等しくなるように、レーザ光源から到来する直
線偏光の振動方向を回転させるために用いるものである
。このように光量比を等しくすることによって、発生す
るビート信号のＳ／Ｎを大きく取ることができるわけで
ある。

また、偏光ビームスプリッタ１６．１７の代わりに、図
示しない、サバール板やウォラストンプリズム等の複屈
折性偏光素子を用いても、互いに直交した直線偏光を得
ることができる。

次に、本発明の変形例を第４図に基づいて説明する。こ
れは、回転体１２に取付ける偏光子９の形状を回転体１
２よりも大きくして構成したものである。これにより、
前述した第１図の構成で示したように、光束を折り返す
ためのミラー１３や、光検出器１４へ導くハーフミラ−
１１を用いることなくビート信号を検出することができ
るため、部品点数を減らしスペースの省略化を図ること
ができ、しかも、これにより光学系全体の調整が非常に
簡単になる。

発明の効果本発明は、レーザ光源より出射された直線偏光を１／４
波長板に通過させることにより得られた左回り及び右回
りの円偏光を回転体の回転面に取付けられた偏光子に入
射させ、これにより発生する光のビート信号を光検出器
により検出し、このビート信号のビート周波数により回
転体の回転速度を求める回転速度計において、前記１／
４彼長板を通過して得られた左右の円偏光が前記偏光子
に向かう間の光路上に旋光子を配設したので、旋光子に
左右円偏光を入射させることにより検出されるビート信
号にはビート周波数のみならずバイアス周波数をも含ま
せることができ、これにより角速度のみならず回転方向
も測定することが可能となり、しかも、回転周波数が非
常に小さい場合においてもビート信号が直流成分に埋も
れることなく高精度な測定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を示す構成図、第２図は出射
光学系も含めて示す構成図、第３図はその出射光学系の
一例を示す構成図、第４図は本発明の変形例を示す構成
図、第５図は従来例を示す構成図である。８・・・１／４波長板、９・・・偏光子、１０・・・旋
光子、１２・・・回転体、１４・・・光検出器比　願　
人　　　　株式会社　リ　コリ

Claims

【特許請求の範囲】

レーザ光源より出射された直線偏光を１／４波長板に通
過させることにより得られた左回り及び右回りの円偏光
を回転体の回転面に取付けられた偏光子に入射させ、こ
れにより発生する光のビート信号を光検出器により検出
し、このビート信号のビート周波数により前記回転体の
回転速度を求める回転速度計において、前記１／４波長
板を通過して得られた左右の円偏光が前記偏光子に向か
う間の光路上に旋光子を配設したことを特徴とする回転
速度計。