JP2002243410A - 変位光量変換装置 - Google Patents
変位光量変換装置Info
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Abstract
容易に高めることができる変位光量変換装置を提供す
る。 【解決手段】発光部2と受光部3とに振動板1を対向さ
せて配置し、発光部2から発光され振動板1で反射され
た光を受光部3で受光させ、振動板1の変位が受光部3
の出力に変換される変位光量変換装置において、振動板
1を発光部2および受光部3に対して凹面形状とし、発
光部2から受光部3に至る光路の振動板1の反射面と発
光部2および受光部3との間の距離を略前記凹面形状の
曲率半径とし、前記反射面の垂線が発光部2および受光
部3との間を通るように構成した。
Description
号に変換する変位光量変換装置に係わり、特に、微小機
械的変位を大きい光量変化に変換できる変位光量変換装
置に関する。
を図4および図5により説明する。図4に示す発光部2
と受光部3とに略一定の距離dの間隔で対向させて平面
状の振動板4が配置されている。発光部2から一定の放
射角度を持って射出された発散光は振動板4で反射さ
れ、反射光の一部は受光部3に到達する。
との間の距離と受光部3に入射する光量との関係を示す
図である。図5(a)に示すように発光部2および受光
部3と振動板4との間の距離がd1 であるとき発光部2
から一定の放射角度を持って射出され振動板4で反射さ
れた反射光は受光部3に到達しない。
きいd2 であるときは発光部2から一定の放射角度を持
って射出され振動板4で反射された反射光は受光部3の
一部の受光面に到達する。
2 より大きいd3 であるときは発光部2から一定の放射
角度を持って射出され振動板4で反射された反射光は受
光部3の全受光面に到達する。従って、距離がd1 から
d3 まで増加する間に受光部3に入射する光の量は直線
的に増大する。
きいd4 であるときは発光部2から一定の放射角度を持
って射出され振動板4で反射された反射光は受光部3の
全受光面に到達するが、距離が大きくなるにつれて受光
部3に到達する光量の振動板4で反射された反射光全体
の量に対する割合は小さくなる。従って、距離がd3よ
り大きくなると受光部3に入射する光量は徐々に減少す
るようになる。
との間の距離dと受光部3に入射する光量との関係をグ
ラフとして示す。図6のグラフより発光部2および受光
部3と振動板4との間の距離の中心をd2 近傍に設定す
ると、振動板4が垂直方向に微小変位したときに受光部
3に入射する光量が直線的に変化し微小変位量が検出さ
れることが分かる。
量変換装置では発光部2から一定の放射角度を持って射
出された発散光が振動板4で反射された後も発散光のま
ま受光面上に到達するので次のような問題が発生する。
らの発散反射光は発光部2を中心とする円形状に広がる
ため、発光部2から射出された全光量と受光部3に入射
する光量の間で損失が大きく、微小変位に対する感度を
上げることが困難となる。振動板4の微小変位に対する
感度を上げようとすると、発光部2と受光部3を近付け
る必要があり、設計の自由度を高くすることが困難であ
った。
上げようとすると、振動板4を発光部2および受光部3
に近付ける必要があり、設計の自由度を高くすることが
できず、また、調整精度を大きくすることが困難であっ
た。
のであって、その目的とするところは、振動板の音響等
による微小変位に対する感度を容易に高めることができ
る変位光量変換装置を提供することにある。
装置は、発光部と受光部とに振動板を対向させて配置
し、前記発光部から発光され前記振動板で反射された光
を前記受光部で受光させ、前記振動板の変位が前記受光
部の出力に変換される変位光量変換装置において、前記
振動板を前記発光部および受光部に対して凹面形状と
し、前記発光部から受光部に至る光路の前記振動板の反
射面と前記発光部および受光部との間の距離を前記凹面
形状の曲率半径とし、前記反射面の垂線が前記発光部お
よび受光部との間を通るように構成したものである。
記凹面形状を凹球面としたものである。
前記発光部および受光部が同一のパッケージ内に組み込
まれているものである。
記発光部を半導体レーザ素子としたものである。
発光部を垂直共振器型面発光レーザ素子としたものであ
る。
変換装置を図面に基づいて説明する。図1はこの発明の
実施例である変位光量変換装置を示す断面図である。図
1に示す発光部2と受光部3とは同一のパッケージに組
み込まれており、これらから略dの距離離れるように球
面状の振動板1が配置されている。
よび受光部3と振動板との距離であり、振動板1の球心
を通る軸は発光部2と受光部3との中間点を通るように
振動板1が配置されている。従って発光部2から放射さ
れた光は受光部3付近に集光する。
との間の距離と受光部3に入射する光量との関係を示す
図である。図2(a)に示すように発光部2および受光
部3と振動板1との間の距離がd1 であるとき発光部2
から一定の放射角度を持って射出され振動板1で反射さ
れた反射光は受光部3に入射しない。
きいd2 であるときは発光部2から一定の放射角度を持
って射出され振動板1で反射された反射光は受光部3の
一部に入射する。さらに、図2(c)に示すように距離
がd2 より大きいd3 であるときは発光部2から一定の
放射角度を持って射出され振動板1で反射された反射光
は受光部3の全面に入射する。従って、距離がd1 から
d3 まで増加する間に受光部3に入射する光量は直線的
に増大する。
きいd4 であるときは発光部2から一定の放射角度を持
って射出され振動板1で反射された反射光は受光部3の
全面に入射するが、距離が大きくなるにつれて受光部3
に入射する光量の振動板1で反射された反射光全体の光
量に対する割合は小さくなる。従って、距離がd3 より
大きくなると受光部3に入射する光量は徐々に減少する
ようになる。
との間の距離dと受光部3に入射する光量との関係をグ
ラフとして示す。図3のグラフより発光部2および受光
部3と振動板1との間の距離をd2 近傍に設定すると、
振動板1が垂直方向に微小変位したときに受光部3に入
射する光量が直線的に変化し微小変位量が検出されるこ
とが分かる。
射角度を持って射出された光を集束光として反射し、受
光部付近に集光するので、発散光として反射する従来の
振動板4に比べて受光部3に多くの光を受光させること
になる。従って、発光部2から射出された全光量と受光
部3に入射する光量の間で損失が少なくなり、振動板1
の微小変位に対する感度を上げることができる。図7に
実施例の変位光量変換装置と従来の変位光量変換装置の
発光部2の出射光量に対する受光部3の入射光量比を比
較して示す。
明はこれに限られず、例えば、振動板の形状は凹球面で
なくても発光部2から一定の放射角度を持って射出され
た発散光を集束光として受光部3付近に集光するような
形状であればよく、例えば、放物面やトーリック面等の
非球面でもよい。
振動板は発光部から一定の放射角度を持って射出された
光を集束光として反射し、受光部付近に集光するするの
で、発散光として反射する従来の振動板に比べて受光部
に多くの光を受光させることになる。従って、発光部か
ら射出された全光量と受光部に入射する光量の間で損失
が少なくなり、振動板の微小変位に対する感度を上げる
ことができる。
離を振動板の曲率半径程度とすることにより、発光部お
よび受光部と振動板とを近接させることなく、受光部の
受光量を大きくすることができるので設計の自由度およ
び調整精度を大きくすることができる。
す断面図である。
面図である。
ラフである。
面図である。
ラフである。
来の変位光量変換装置の変位受光部入射光量を比較して
示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項1】 発光部と受光部とに振動板を対向させて
配置し、前記発光部から発光され前記振動板で反射され
た光を前記受光部で受光させ、前記振動板の変位が前記
受光部の出力に変換される変位光量変換装置において、
前記振動板を前記発光部および受光部に対して凹面形状
とし、前記発光部から受光部に至る光路の前記振動板の
反射面と前記発光部および受光部との間の距離を前記凹
面形状の曲率半径とし、前記反射面の垂線が前記発光部
および受光部との間を通るように構成した変位光量変換
装置。 - 【請求項2】 前記凹面形状を凹球面とした請求項1の
変位光量変換装置。 - 【請求項3】 前記発光部および受光部が同一のパッケ
ージ内に組み込まれている請求項1または2の変位光量
変換装置。 - 【請求項4】 前記発光部が半導体レーザ素子である請
求項1から3のいずれかに記載した変位光量変換装置。 - 【請求項5】 前記発光部が垂直共振器型面発光レーザ
素子である請求項1から3のいずれかに記載した変位光
量変換装置。
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