JPH03239962A - 回転速度計 - Google Patents

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、複写機における転写ドラムの回転速度、速度
ムラの測定、光ディスク、ポリゴンミラー等の駆動モー
タのワウ・フラッタ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、光を利用した速度計測法としては、大別すると、
「光応用計測の基礎」　（計測自動制御学会、１９８３
，９２０１〜２０６）Ｇ：示されるように、相関法、゛
格子法、レーザドツプラー法がある。レーザドツプラー
法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ζ１利用したものである。この
内、２人射光法（差動法）は最もよく用いられる方法で
あるが、粗面物体の速度を測定する場合にはスペックル
ノイズの影響を受けやすい。

また、特開昭６３−２２２２７号公報に示される角速度
測定法がある。これは、回転体に周波数ω、の円偏光光
源を置き、また、外部に局発用円偏光光源（周波数ω、
）を置き、両者の光束を干渉させることにより、回転体
の回転により生ずる周波数ω１の周波数シフト量を求め
、これより角速度を求めるというものである。しかし、
この方法では回転体に取付ける光源は、電源まで含めて
考えると小型化するのが困難である。また、外部に置か
れた局発用円偏光光源と互いに可干渉性を有するような
光源は一般に非常に高価である。

一方、第７図に示すような偏光を利用した回転速度計が
提案されている。これは、対象とする回転体１の回転面
１ａに偏光子２を取付け、この偏光子２に対して左回転
及び右回転の円偏光を入射させ、このときに生ずるビー
ト信号から回転速度を求めるというものである。より詳
細には、まず、互いに直交した直線偏光をｌ／４波長板
３に入射させる。この１／４波長板３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いる。

よって、１／４波長板３を通過した光束は左円偏光と右
円偏光となる。このような左右円偏光が旋光子４に入射
される。旋光子４への入射前の光束の角速度をω０、旋
光子４の方位回転角度をθとすると、右円偏光の角速度
ω、はω１℃＝ω、シ十〇、左円偏光の角速度ω、はω
、ｊ＝ω、し一〇となる。よって、偏光の回転方向によ
り角速度が異なることが判る。このように角速度が異な
る左右円偏光は、回転速度を測定しようとする回転体１
に取付けられた″偏光子２に入射する。偏光子２を通過
して直線偏光となった光束はその裏面に配設されたミラ
ー５により反射されて再び偏光子２側に折返される。こ
の後、光路上に配設されたハーフミラ−６により入射光
と分離されて光電検出器７に導かれる。この光電検出器
７により光のビート信号として検出され、そのビート周
波数より回転速度及び回転方向を測定するというもので
ある。

発明が解決しようとする課題 第７図方式において、いま、回転体ｌが面振れを持って
いるとすると、回転体１に取付けられたミラー５で反射
した光束は円弧を描く。このため、折返されてハーフミ
ラ−６へ入射する角度（従って、反射する角度も）は、
周期的に変化する。さらに、ハーフミラ−６に到達する
光束は直線偏光であり、かつ、その偏光方向は回転体ｌ
の回転に伴って変化する。入射する光束の偏光方向とそ
の入射角度が周期的に変化するとき、入射角度を横軸、
強度反射率（ＲｓはＳ偏光、Ｒ，はＰ偏光の強度反射率
を示す）を縦軸にとって示す第８図のようにＳ偏光とＰ
偏光とに反射率差があるため、反射光強度も周期的に変
化する。なお、第８図は空気（屈折率１．０）からガラ
ス（屈折率１．５）に入射させた場合の、入射角に対す
る強度反射率を示す。従って、第７図のような構成によ
る場合、ハーフミラ−６で反射された光束の光強度は回
転速度の２倍の周波数で変調される。よって、光電検出
器７で検出される信号は回転体ｌの回転によるビート信
号にこのような変調信号が重畳されたものとなり、測定
誤差を生じてしまう。

課題を解決するための手段 回転体の回転面に取付けた偏光子に左回り及び右回りの
円偏光を入射させることにより生じる光のビート信号を
光電検出器により検出し、そのビート周波数により前記
回転体の回転速度を求めるようにした回転速度計におい
て、請求項１記載の発明では、偏光子を透過した光束を
前記光電検出器側に向けて折返し反射させるコーナキュ
ーブプリズムを前記回転面と偏光子との間に設けた。

請求項２記載の発明では、偏光子を透過して回乾固によ
り反射された光束を全反射させて前記光電検出器に導く
光学部材を設けた。

作用 請求項１記載の発明によれば、偏光子を透過した光束を
コーナキューブプリズムにより折返し反射させて入射光
と反射光とを分離させ、光電検出器に導くようにしてい
るので、偏光方向の変化による反射率変化の影響を受け
ずに高精度な測定が可能となる。また、回転体に面振れ
が生じても、光電検出器に到達する光束の位置は変化し
ないので、光学系の位置設定も容易となる。

請求項２記載の発明のように、偏光子を透過し回転面で
反射される光束を光学部材の全反射により光電検出器に
導く場合でも、偏光方向が偏光子の回転に伴い変化して
も光電検出器に到達する光量は変化せず、高精度な測定
が可能となる。

実施例 請求項１記載の発明の第一の実施例を第１図に基づいて
説明する。第７図で示した部分と同一部分は同一符号を
用いて示す。本実施例は、ミラー５に代えてコーナキュ
ーブプリズム８を設け、偏光子２を通過して直線偏光と
なった光束を異なる光軸上の光電検出器７に向けて折返
し反射させるようにしたものである。

このような構成によれば、回転体ｌに面振れが生じた場
合であっても、光束はコーナキューブプリズム８により
反射されて正確に入射方向と平行な方向に反射される。

この反射光はコーナキューブプリズム８自体での反射に
より、入射光とは分離されているため、さらにハーフミ
ラ−等を介することなく光電検出器７に直接導くことが
できる。

よって、光電検出器７で検出されるビート信号には面振
れに起因する周期的なノイズが重畳されることがなく、
高精度な測定が可能となる。

第２図は請求項１記載の発明の第二の実施例を示すもの
で、コーナキューブプリズム８により折返し反射させた
光束をセルフォックレンズ９及び光ファイバＩＯを介し
て光電検出器７に導くようにしたものである。本実施例
方式は、回転体１への負荷を小さくするためにコーナキ
ューブプリズム８は小さめとした場合に、入射光と反射
光との間隔として光電検出器７を置けるほど広く取れな
い場合に有効であり、レイアウトの自由度を持つことに
なる。

第３図に示す請求項１記載の発明の第三の実施例の場合
も同様であり、１／４波長板３や旋光子４等を並設でき
ない場合には入射側の光束をミラー１１で折り曲げるよ
うにすればよい。

さらに、請求項２記載の発明の第一の実施例を第４図及
び第５図により説明する。本実施例は、ハーフミラ−６
に代えて、光学部材としての全反射プリズム１２を設け
たものである。この全反射プリズム１２は旋光子４と偏
光子２との間の光路上に配置され、偏光子２側からの反
射光を全反射させて入射光と分離し充電検出器７側に導
くものである。

このような構成により、偏光子２を透過してミラー５に
より反射された光束を全反射プリズム１２で光電検出器
７に導くため、偏光方向による反射率の変化は生じない
。よって、周期的な光量変化分が重畳されることはない
。

ここに、全反射プリズム１２について第５図により詳細
に説明する。いま、空気の屈折率をｎｌ（＝１．Ｏ）、
プリズム１２の屈折率をｎ８　（＝１．５）とすると、
全反射を起こす臨界角φＣは、φ。＝ｓｉｎ−’　（ｎ
、／ｎ、）　＃４１．８’で示される。従って、旋光子
４側から到来する光束は全反射プリズム１２の面１２ａ
においてφ。

（〉φＣ）の魚皮で屈折するように入射させる。

つづいて、全反射プリズム１２の面１２ｂは光軸に対し
て直交するように設定する。この状態で全反射プリズム
１２を透過した光束は偏光子２を経て回転体１　（ミラ
ー５）で反射され再び面１２ｂに垂直に入射する。全反
射プリズム１２に再入射した光束は面１２ａに対して臨
界角φ。以上の角度で入射する。これにより、面１２ａ
の内面で全反射され、面１２ｃ側に向かう。この面１２
ｃは面１２ａで全反射された光束に対して垂直となるよ
うに設定される。この面１２ｃを出射した光束が光電検
出器７に導かれ、検出に供される。

゛このような全反射プリズム１２によれば、面１２ａで
は偏光方向によらず全反射され、かつ、面１２ｂ、１２
ｃへの入射角はＯｏであるため、透過率は偏光方向に依
存しないものとなる。よって、ハーフミラ−６使用時の
ような測定誤差を生じない。

もっとも、回転体１で反射された光束が全反射プリズム
１２の面１２ｂへ入射する角度及び面１２Ｃから出射す
る角度は必ずしも（厳密に）Ｏ。

である必要はなく、第８図に示した特性においてＳ偏光
とＰ偏光との間に強度反射率の差が生じない角度であれ
ばよい。第８図の特性の場合であれば２０°以下であれ
ばよい。

第６図は請求項２記載の発明の第二の実施例を示すもの
で、請求項１記載のコーナキューブプリズム８と光学部
材としての全反射プリズム１３とを組合せ、全反射プリ
ズム１３の設置を容易にしたものである。ここに、全反
射プリズム１３は前記実施例の全反射プリズム１２の面
１２ａ、１２ｂ、１２ｃに相当する面１３ａ、１３ｂ、
１３ｃの他、旋光子４から偏光子２へ向かう光束に対し
て垂直な面１３ｄを含む５角形形状とされている。

発明の効果 本発明は、上述したように構成したので、請求項１記載
の発明によれば、偏光子を透過した光束をコーナキュー
ブプリズムにより折返し反射させて入射光と反射光とを
分離させ、光電検出器に導くことにより、偏光方向の変
化による反射率変化の影響を受けずに高精度な測定が可
能となり、また、回転体に面振れが生じても、光電検出
器に到達する光束の位置は変化しないので、光学系の位
置設定も容易となり、さらに、請求項２記載の発明によ
れば、偏光子を透過し回転面で反射される光束を光学部
材の全反射により光電検出器に導（ことにより、偏光方
向が偏光子の回転に伴い変化しても光電検出器に到達す
る光量は変化せず、高精度な測定を可能とすることがで
きる。

第７図は従来例を示す側面図、第８図は入射角に対する
強度反射率特性図である。

ｌ・・・回転体、ｌａ・・・回転面、２・・・偏光子、
７・・・光電検出器、８・・・コーナキューブプリズム
、１２゜１３・・・光学部材

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の第一の実施例を示す側面
図、第２図は請求項１記載の発明の第二の実施例を示す
側面図、第３図は請求項１記載の発明の第三の実施例を
示す側面図、第４図は請求項２記載の発明の第一の実施
例を示す側面図、第５図はその一部を拡大して示す側面
図、第６図は請求項２記載の発明の第二の実施例を示す
側面図、０８９ 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転体の回転面に取付けた偏光子に左回り及び右回
   りの円偏光を入射させることにより生じる光のビート信
   号を光電検出器により検出し、そのビート周波数により
   前記回転体の回転速度を求めるようにした回転速度計に
   おいて、前記偏光子を透過した光束を前記光電検出器側
   に向けて折返し反射させるコーナキューブプリズムを前
   記回転面と偏光子との間に設けたことを特徴とする回転
   速度計。 ２、回転体の回転面に取付けた偏光子に左回り及び右回
   りの円偏光を入射させることにより生じる光のビート信
   号を光電検出器により検出し、そのビート周波数により
   前記回転体の回転速度を求めるようにした回転速度計に
   おいて、前記偏光子を透過して回転面により反射された
   光束を全反射させて前記光電検出器に導く光学部材を設
   けたことを特徴とする回転速度計。