JP2009145075A

JP2009145075A - 光ロータリーエンコーダ及びこれを用いた液面計

Info

Publication number: JP2009145075A
Application number: JP2007319892A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Kumagai; 達也熊谷; Akira Ogura; 明小倉
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】計測部に電源を用いない防爆タイプの光ロータリーエンコーダを提供する。
【解決手段】透過型の回転ディスク１０と、該回転ディスク１０に光源４からの光を伝搬させて照射する送信用光伝送路７と、前記透過型の回転ディスク１０を透過した光を透過光として受信する受信用光伝送路８と、該受信用光伝送路８が伝搬した前記透過光を検出する受光器５と、前記光源４を制御し、かつ前記受光器５からの電気信号を用いて前記回転ディスク１０の回転角を求める制御回路６とを備えた光ロータリーエンコーダにおいて、光源４と受光器５および制御回路６を有する制御部２と、回転ディスク１０を有する計測部３とが別体に構成されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、計測部に電源を用いない防爆タイプの光ロータリーエンコーダおよびこれを用いた液面計に関する。

石油備蓄タンクなどの油量を管理する際、石油などの液体の液面位置（液面レベル）を計測し、その液面位置にタンクの面積を乗じて油量を求めているが、タンクの面積が非常に大きい場合、液面位置の計測に誤差が生じると、求める油量の誤差が大きくなってしまうため、精密な液面位置の計測が要求されている。

従来、石油備蓄タンクなどの液面位置を検出する際、図６に示すような液面計６１が用られている（例えば、特許文献１参照）。

液面計６１では、液面Ｓの位置が変化した際、その液面Ｓの位置の変化に追従してフロート６２の高さ位置が変化し、フロート６２に接続された測長テープ６３が移動する。その測長テープ６３の移動量をギア機構６４でギアの回転量に変換し、そのギアの回転量から液面Ｓの高さ位置をロータリーエンコーダ６５で検出している。

ロータリーエンコーダ６５としては、例えば、周方向に所定の間隔で多数のスリットを形成した回転ディスクと、その回転ディスクに光を照射する発光器と、その発光器と回転ディスクを挟んで対向させた受光器とを備えたものがある。

ロータリーエンコーダ６５では、回転ディスクが回転した際に、スリットを通過した透過光のパルスを受光器で受光し、これをカウントすることにより回転ディスクの回転角を検出している。この回転ディスクの回転角を検出することにより、フロート６２の高さ位置、すなわち液面Ｓの高さ位置を求めることができる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開平４−２４５１７号公報特開昭６３−２１０７２９号公報特開２００３−２９４５１１号公報特開平２−１１２０９９号公報

石油備蓄タンクは、その大抵が周囲に高い建造物のない広い場所に建設されるため、落雷の被害が多い。したがって、落雷による被害を防ぐために、できるだけ計測部に電源を使わない防爆タイプの液面計が要求されている。

しかしながら、従来の液面計６１では、ロータリーエンコーダ６５を作動させるために電力を供給する必要があり、そのロータリーエンコーダ６５の電力を使った部分が落雷によるサージ電流の影響を受け破損する可能性があることから、防爆タイプにすることが困難であった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、計測部に電源を用いない防爆タイプの光ロータリーエンコーダおよびこれを用いた液面計を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、透過型の回転ディスクと、該回転ディスクに光源からの光を伝搬させて照射する送信用光伝送路と、前記透過型の回転ディスクを透過した前記光を透過光として受信する受信用光伝送路と、該受信用光伝送路が伝搬した前記透過光を検出する受光器と、前記光源を制御し、かつ前記受光器からの電気信号を用いて前記回転ディスクの回転角を求める制御回路とを備えた光ロータリーエンコーダにおいて、前記光源と前記受光器および前記制御回路を有する制御部と、前記回転ディスクを有する計測部とが別体に構成された光ロータリーエンコーダである。

請求項２の発明は、前記計測部内には前記光源の光を分波する入力側アレイ導波路回折格子と、前記透過型の回転ディスクを透過した前記透過光を合波する光結合器が配設され、前記制御部内には合波された前記透過光を分波する出力側アレイ導波路回折格子が設置され、前記送信用光伝送路は、前記入力側アレイ導波路回折格子に前記光源の光を伝搬する入力側光伝送路と、前記入力側アレイ導波路回折格子により分波された光を前記回転ディスクに出射可能に配設された入力側分岐用光伝送路とからなり、前記受信用光伝送路は、前記透過光を受信し前記光結合器に前記透過光を伝搬する出力側分岐用光伝送路と、前記光結合器から前記出力側アレイ導波路回折格子に合波された前記透過光を伝搬する出力側光伝送路と、前記出力側アレイ導波路回折格子から前記受光器に分波された前記透過光を伝搬する受光器側分岐用光伝送路とからなる請求項１記載の光ロータリーエンコーダである。

請求項３の発明は、光を分岐するスプリッタと光源とを接続する光源側光伝送路と、前記スプリッタと接続された送受信用光伝送路と、該送受信用光伝送路から出射される光の一部を反射する反射型の回転ディスクと、該反射型の回転ディスクによって反射された光を前記スプリッタから受光器に伝搬する受光器側光伝送路と、前記光源を制御し、かつ前記受光器からの電気信号を用いて前記回転ディスクの回転角を求める制御回路とを備えた光ロータリーエンコーダにおいて、前記光源と前記スプリッタと前記受光器と前記制御回路とを有する制御部と、前記反射型の回転ディスクを有する計測部とが別体に形成された光ロータリーエンコーダである。

請求項４の発明は、前記計測部内の前記送受信用光伝送路に配設された入出力用アレイ導波路回折格子と、該入出力用アレイ導波路回折格子に接続され前記反射型の回転ディスクに前記光源の光を出射可能に配設された分岐用光伝送路と、前記制御部内の前記受光器側光伝送路に配設された出力側アレイ導波路回折格子と、該出力側アレイ導波路回折格子と前記受光器とを接続する受光器側分岐用光伝送路とを備えた請求項３記載の光ロータリーエンコーダである。

請求項５の発明は、液面の位置を計測する液面計であって、液面の変動に追従するフロートと、該フロートに接続された測長テープと、該測長テープに張力を付加する張力付加機構と、前記測長テープの移動量を回転量に変換するギア機構と、前記回転量から前記液面の位置を検出する請求項１〜４いずれかに記載の光ロータリーエンコーダとを備えた液面計である。

本発明によれば、計測部に電源を用いないため防爆タイプにすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。

本実施形態に係る光ロータリーエンコーダは、石油備蓄タンクやダムなどの液面位置（液面レベル）を検出するための液面計に用いられるものである。

図１（ａ）は、本発明の好適な第１の実施形態を示す光ロータリーエンコーダの概略図、図１（ｂ）はその要部拡大図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る光ロータリーエンコーダ１は、制御部２と計測部３とを主に備える。

制御部２は、計測部３の周辺に雷が落ちた場合でも影響がないように計測部３から十分離れた位置に配置される。制御部２は、Ｎ個（Ｎ＝１，２，３，…）の発光素子を有する光源４と、Ｎ個の受光素子を有する受光器５と、光源４および受光器５に接続され、光源４を駆動すると共に受光器５からの電気信号を受信して処理する制御回路６とからなる。

発光素子は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）からなり、受光素子は、例えば、ＰＤ（フォトダイオード）からなる。

光源４には送信用光ケーブル（送信用光伝送路）７の一端が接続され、受光器５には受信用光ケーブル（受信用光伝送路）８の一端が接続される。送信用光ケーブル７は、Ｎ本の入力側光ファイバ７ａからなり、受信用光ケーブル８は、Ｎ本の出力側光ファイバ８ａからなる。入力側光ファイバ７ａおよび出力側光ファイバ８ａは、例えば、シングルモード光ファイバからなる。

計測部３は、後述する図２に示される測定対象である液体Ｌの液面Ｓの変動に従って回転するギア機構２４の１つの軸であるシャフト９と、そのシャフト９と連結され一体に回転する透過型の回転ディスク（遮光板）１０とを備える。

回転ディスク１０には、その回転ディスク１０の中心付近から径方向に複数の穴１１が形成される。この複数の穴１１は、回転ディスク１０の回転角度ごとに異なる２^N個のパターンを形成する。すなわち、回転ディスク１０は、２^Nの位置分解能を有し、２^N個のパターンのどのパターンを光が通過したかの情報である絶対角情報を得ることで、回転ディスク１０の回転角が２^Nの位置分解能で分かる。

光源４に一端を接続されたＮ本の入力側光ファイバ７ａの他端は、回転ディスク１０の面と入力側光ファイバ７ａから出射される光である入射光の光路とが垂直になるように回転ディスク１０の中心付近から径方向にそれぞれ配設される。また、各入力側光ファイバ７ａと回転ディスク１０との間には、各入力側光ファイバ７ａに対応したＮ個の入力側レンズ１２が配置される。

受光器５に一端を接続されたＮ本の出力側光ファイバ８ａの他端は、回転ディスク１０の穴１１を通過した光である透過光を受光できるように回転ディスク１０を挟んで入力側光ファイバ７ａと対向配置される。また、各出力側光ファイバ８ａと回転ディスク１０との間には、各出力側光ファイバ８ａに対応したＮ個の出力側レンズ１３が配置される。

次に、第１の実施形態に係る光ロータリーエンコーダ１の動作を説明する。

まず、制御回路６により光源４の各発光素子を駆動する。光源４の各発光素子から送信用光ケーブル７の一端に入射した入射光は、送信用光ケーブル７を通り、送信用光ケーブル７の他端より回転ディスク１０の穴１１が形成された面へ出射する。

送信用光ケーブル７の各入力側光ファイバ７ａの他端より出射した入射光のうち、回転ディスク１０の穴１１を通過した透過光は、受信用光ケーブル８の各出力側光ケーブル８ａで受光され、受信用光ケーブル８によって伝搬され、受光器５に入射する。

受光器５は、受信用光ケーブル８からの透過光を受け、この透過光を受光器５の各受光素子で電気信号に変換し、その電気信号を制御回路６に出力する。

制御回路６は、受光器５からの電気信号を受信し、これを回転ディスク１０の絶対角情報に変換して、回転ディスク１０の回転角を検出する。

第１の実施形態に係る光ロータリーエンコーダ１では、計測部３の周辺に雷が落ちた場合でも影響がないように十分離れた位置に制御部２を配置し、計測部３と制御部２とを送信用光ケーブル７および受信用光ケーブル８で接続している。

光ロータリーエンコーダ１の計測部３は、回転ディスク１０、入力側光ファイバ７ａ、出力側光ファイバ８ａ、入力側レンズ１２、および出力側レンズ１３で構成されており、電力を使用していない。さらに、光ロータリーエンコーダ１では、電力を供給する必要のある光源４や受光器５を有する制御部２は、計測部３の周辺に雷が落ちた場合でも影響がないように、計測部３から十分離れた位置に配置されている。このため、石油備蓄タンクなどのタンク付近に設置される計測部３を電源を用いないことで防爆構造にすることができ、落雷の影響を受けないようにすることができる。

また、制御部２と計測部３とは、例えば、数ｋｍ離れて設置される場合も考えられるが、光ファイバ（入力側光ファイバ７ａおよび出力側光ファイバ８ａ）は光信号を低損失に伝搬することが可能であり、かつ電磁誘導などによるノイズの混入がないので、遠隔での計測が可能となる。

さらに、光ロータリーエンコーダ１では、Ｎ本の入力側光ファイバ７ａとＮ本の出力側光ファイバ８ａを用い、回転ディスク１０に、その回転ディスク１０の回転角度ごとに異なる２^N個のパターンを形成する多数の穴１１が形成される。これにより、２^Nの位置分解能が得られ、穴１１のどこを光が通過したかを知ることで、回転ディスク１０の絶対角情報を得て、回転ディスク１０の回転角がわかる。よって、従来のロータリーエンコーダのように、電源が切れた際にゼロ位置まで戻してリセットするという作業が不要となる。

第１の実施形態に係る光ロータリーエンコーダ１は、例えば、図２の液面計２１に用いられる。

図２に示すように、液面計２１は、タンクＴに貯留した石油などの液体Ｌの液面Ｓに追従するフロート２２と、そのフロート２２に接続された測長テープ２３と、その測長テープ２３の先端に接続され測長テープ２３に張力を付加する図示しない張力付加機構と、測長テープ２３の移動量をギアの回転量に変換するギア機構２４と、そのギア機構２４のギアの回転量から液面Ｓの位置（液面レベル）を検出する光ロータリーエンコーダ１とを備える。ここで、液面Ｓの位置とは、タンクＴの底面から液面までの距離のことである。

タンクＴの上方には、フロート２２からの測長テープ２３をギア機構２４にガイドするガイドローラ２５，２６が配置される。測長テープ２３の中央部には、その長手方向に沿って所定の間隔で測長穴２７が設けられる。

ギア機構２４は、測長テープ２３の測長穴２７に噛み合い、測長テープ２３が移動するとそれに伴って回転するように配置された第１ギア２４ａと、その第１ギア２４ａを支持する支持軸２４ｂと、その支持軸２４ｂに設けられ、第１ギア２４ａと一体に回転する第２ギア２４ｃと、光ロータリーエンコーダ１のシャフト９に設けられ、第２ギア２４ｃと噛み合う第３ギア２４ｄとからなる。

タンクＴ内の液体Ｌの量が変化して液面Ｓが移動すると、まず、この液面Ｓの変化に追従してフロート２２の高さ位置が変化する。フロート２２の高さ位置が変化すると、測長テープ２３が移動し、測長テープ２３の測長穴２７に噛み合った第１ギア２４ａが回転する。第１ギア２４ａが回転すると、それに伴って第２ギア２４ｃ、第３ギア２４ｄが回転して、シャフト９が回転する。このシャフト９の回転角、すなわちシャフト９と一体に回転する計測部３内に設けられた回転ディスク１０の回転角を光ロータリーエンコーダ１で検出する。

計測に先立ち、フロート２２の高さ位置と、回転ディスク１０のスリット１１のパターンとの対応を求めておけば、検出した回転角からフロート２２の高さ位置、すなわち液面Ｓの位置を検出できる。

液面計２１は、第１の実施形態に係る光ロータリーエンコーダ１を用いているため、計測部３に電源がなく、落雷の影響を受けないようにすることができる。

次に、第２の実施形態に係る光ロータリーエンコーダを説明する。

図３に示すように、第２の実施形態に係るロータリーエンコーダ３１は、図１の光ロータリーエンコーダ１と基本的に同じ構成であり、送信用光ケーブル（送信用光伝送路）３２および受信用光ケーブル（受信用光伝送路）３３を備える点と、光源４としてλ₁、λ₂、…、λ_Nの波長の光を含むスペクトル幅の広いものを用いる点で異なる。また、計測部３に入射光を分波する入力側アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）３２ｂと、分波されている透過光を結合する光結合器３３ｂを備える点で異なる。さらに、制御部２内に光結合器３３ｂによって結合された透過光を分波する出力側アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）３３ｄを備える点で異なる。

光源４としては、例えば、ＡＳＥ（ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＥｍｉｓｓｉｏｎ）光源などを用いるとよい。

送信用光ケーブル３２は、光源４に接続された１本の入力側光ファイバ（入力側光伝送路）３２ａと、その入力側光ファイバ３２ａが伝搬する入射光を分波する計測部３内の入力側アレイ導波路回折格子３２ｂと接続され、分波された入射光を伝搬するＮ本の入力側分岐用光ファイバ（入力側分岐用光伝送路）３２ｃとからなる。このＮ本の入力側分岐用光ファイバ３２ｃから出射された入射光の光路と回転ディスク１０の面とが垂直になるように、回転ディスク１０の中心付近から径方向に配設される。また、各入力側分岐用光ファイバ３２ｃと回転ディスク１０との間にはＮ個の入力側レンズ１２が配置される。

受信用光ケーブル３３は、回転ディスク１０を挟んで入力側分岐用光ファイバ３２ｃと対向して設けられ、穴１１を通過した透過光を受光するＮ本の出力側分岐用光ファイバ（出力側分岐用光伝送路）３３ａと、計測部３内に設けられた光結合器３３ｂと制御部２内に設けられた出力側アレイ導波路回折格子３３ｄとを接続する１本の出力側光ファイバ（出力側光伝送路）３３ｃと、出力側アレイ導波路回折格子３３ｄとＮ個のＰＤ（フォトダイオード）などからなる受光器５とを接続するＮ本の受光器側分岐用光ファイバ（受光器側分岐用光伝送路）３４とからなる。

光源４より入力側光ファイバ３２ａに入射したλ₁、λ₂、…、λ_Nの波長を含む入射光は、入力側光ファイバ３２ａを通り、入力側アレイ導波路回折格子３２ｂに入射する。

入力側アレイ導波路回折格子３２ｂは、入射光をその波長λ₁、λ₂、…、λ_Nごとに分岐し、各波長の入射光に対応したＮ本の入力側分岐用光ファイバ３２ｃにそれぞれ出力する。分岐された各波長の入射光は、入力側分岐用光ファイバ３２ｃの先端より出射する。

入力側分岐用光ファイバ３２ｃの先端より出射した入射光のうち、穴１１を通過した透過光は、各入力側分岐用光ファイバ３２ｃに対応したＮ本の出力側分岐用光ファイバ３３ａに入射する。各出力側分岐用光ファイバ３３ａを伝搬する透過光は光結合器３３ｂで合波される。

光結合器３３ｂで結合された透過光は、出力側光ファイバ３３ｃを通り、出力側アレイ導波路回折格子３３ｄに入射する。出力側アレイ導波路回折格子３３ｄは、光結合器３３ｂで結合された透過光を再び波長ごとに分波し、各波長λ₁、λ₂、…、λ_Nに対応した受光器５の受光素子５ａに入射する。

第２の実施形態に係る光ロータリーエンコーダ３１では、アレイ導波路回折格子（入力側アレイ導波路回折格子３２ｂおよび出力側アレイ導波路回折格子３３ｄ）とスペクトル幅の広い光源４とを用い、波長λ₁、λ₂、…、λ_Nの光を合分波して回転ディスク１０の回転角を検出するため、制御部２と計測部３とを、１本の入力側光ファイバ３２ａと１本の出力側光ファイバ３３ｃの合計２本の光ファイバで接続することができる。

制御部２と計測部３との間の光ファイバ（入力側光ファイバ３２ａおよび出力側光ファイバ３３ｃ）は、通常束ねた状態で布設されるが、この束ねた光ファイバの太さを、図１の光ロータリーエンコーダ１と比較して細く、扱いやすくすることができる。

また、制御部２と計測部３とは、例えば数ｋｍ程度離れて設置される場合も考えられるので、光ファイバの本数を減らすことによって、コストを抑制することができる。

さらに、光源４として波長λ₁、λ₂、…、λ_Nの光を含むスペクトル幅の広いものを用いるため、光源４を１つとすることができる。

次に、第３の実施形態に係るロータリーエンコーダを説明する。

図４に示すように、第３の実施形態に係るロータリーエンコーダ４１は、反射型の回転ディスク４２と、送受信用光ケーブル（送受信用光伝送路）４３と、スプリッタ４４とを備えたものである。その他の構成は基本的に図１の光ロータリーエンコーダ１と同じ構成である。

回転ディスク４２は、光を吸収する、あるいは透過させる部材からなり、その回転ディスク４２の一方の表面には、その回転ディスク４２の回転角度ごとに異なる２^N個のパターンを形成する多数の反射膜４５が形成される。反射膜４５は、例えば、銀などの金属を蒸着して形成される。

光源４と受光器５とはスプリッタ４４を介して送受信用光ケーブル４３の一端に接続される。光源４とスプリッタ４４とは光源側光ファイバ（光源側光伝送路）４６で接続され、受光器５とスプリッタ４４とは受光器側光ファイバ（受光器側光伝送路）４７で接続される。スプリッタ４４は、制御部２内に設置される。

一端をスプリッタ４４に接続された送受信用光ケーブル４３は、Ｎ本の入出力用光ファイバ４３ａからなる。各入出力用光ファイバ４３ａの他端は、各入出力用光ファイバ４３ａの他端から出射される入射光の光路と回転ディスク４２の面とが垂直になるよう、回転ディスク４２の中心付近から径方向に配設される。このように入出力用光ファイバ４３ａが配設されることにより、回転ディスク４２の反射膜４５に反射された光である反射光は入出力用光ファイバ４３ａに受光される。各入出力用光ファイバ４３ａと回転ディスク４２との間には、各入出力用光ファイバ４３ａに対応した入出力用レンズ４４ａが配置される。

光ロータリーエンコーダ４１では、光源４から出射された入射光は、スプリッタ４４を通り、送受信用光ケーブル４３を通って、送受信用光ケーブル４３の他端より回転ディスク４２に出射する。

送受信用光ケーブル４３の他端より出射した入射光は、反射膜４５が形成された領域で反射されて、再び送受信用光ケーブル４３の他端より入射し、光源４からの入射光と反対方向に送受信用光ケーブル４３を伝搬し、スプリッタ４４を通って、受光器５に入射する。

第３の実施形態に係る光ロータリーエンコーダ１は、反射型の回転ディスク４２を用い、入射光および反射光を共通の送受信用光ケーブル４３で伝搬させるため、制御部２と計測部３とを結ぶ入出力用光ファイバ４３ａの本数をＮ本とすることができる。すなわち、図１の光ロータリーエンコーダ１と比較して制御部２と計測部３とを結ぶ光ファイバの本数を半分にすることができ、束ねた光ファイバの太さを細く、扱いやすくすることができる。

次に、第４の実施形態を説明する。

図５に示すように、第４の実施形態に係る光ロータリーエンコーダ５１は、基本的に図４の光ロータリーエンコーダ４１と同じ構成であり、送受信用光ケーブル（送受信用光伝送路）５２を備える点、スプリッタ４４とＰＤ（フォトダイオード）からなる受光素子５ａを備える受光器５との間に設けられた出力側アレイ導波路回折格子５３を備える点、計測部３に入射光を分波し反射光を合波する入出力用アレイ導波路回折格子５２ｂを備える点、および光源４としてλ₁、λ₂、…、λ_Nの波長の光を含むスペクトル幅の広いもの、例えばＡＳＥ（ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＥｍｉｓｓｉｏｎ）光源などを用いる点で異なる。

送受信用光ケーブル５２は、スプリッタ４４に一端を接続された１本の入出力用光ファイバ５２ａと、入出力用アレイ導波路回折格子５２ｂに一端を接続された分岐用光ファイバ（分岐用光伝送路）５２ｃとからなる。この分岐用光ファイバ５２ｃの他端は、反射型の回転ディスク４２に光を出射可能で、かつ反射膜４５によって反射された反射光を受光可能に配設される。また、分岐用光ファイバ５２ｃと反射型の回転ディスク４２との間には、各分岐用光ファイバ５２ｃに対応した入出力用レンズ４４ａが配置される。

スプリッタ４４と出力側アレイ導波路回折格子５３とは、受光器側光ファイバ（受光器側光伝送路）４７で接続され、出力側アレイ導波路回折格子５３と受光器５の各受光素子５ａとは、Ｎ本の受光器側分岐用光ファイバ（受光器側分岐用光伝送路）５４で接続される。

第４の実施形態に係るロータリーエンコーダ５１では、反射型の回転ディスク４２を用い、入射光および反射光を共通の送受信用光ケーブル５２で伝搬させており、さらに、アレイ導波路回折格子（入出力用アレイ導波路回折格子５２ｂおよび出力側アレイ導波路回折格子５３）とスペクトル幅の広い光源４を用い、波長λ₁、λ₂、…、λ_Nの光を合分波して回転ディスク４２の回転角を検出するため、制御部２と計測部３とを、１本の入出力用光ファイバ５２ａで接続することができる。よって、制御部２と計測部３とを結ぶ光ファイバを扱いやすくすることができ、コストを抑制することができる。

さらに、第４の実施形態では、光源４として波長λ₁、λ₂、…、λ_Nの光を含むスペクトル幅の広いものを用いているため、光源４を１つとすることができる。

図１（ａ）は本発明の好適な第１の実施形態を示す光ロータリーエンコーダの概略図であり、図１（ｂ）はその要部拡大図である。図１の光ロータリーエンコーダを用いた液面計の一例を示す概略図である。第２の実施形態に係る光ロータリーエンコーダの概略図である。第３の実施形態に係る光ロータリーエンコーダの概略図である。第４の実施形態に係る光ロータリーエンコーダの概略図である。従来の液面計の概略図である。

符号の説明

１光ロータリーエンコーダ
２制御部
３計測部
４光源
５受光器
６制御回路
７送信用光ケーブル（送信用光伝送路）
８受信用光ケーブル（受信用光伝送路）
１０回転ディスク

Claims

透過型の回転ディスクと、該回転ディスクに光源からの光を伝搬させて照射する送信用光伝送路と、前記透過型の回転ディスクを透過した前記光を透過光として受信する受信用光伝送路と、該受信用光伝送路が伝搬した前記透過光を検出する受光器と、前記光源を制御し、かつ前記受光器からの電気信号を用いて前記回転ディスクの回転角を求める制御回路とを備えた光ロータリーエンコーダにおいて、
前記光源と前記受光器および前記制御回路を有する制御部と、前記回転ディスクを有する計測部とが別体に構成されたことを特徴とする光ロータリーエンコーダ。
前記計測部内には前記光源の光を分波する入力側アレイ導波路回折格子と、前記透過型の回転ディスクを透過した前記透過光を合波する光結合器が配設され、前記制御部内には合波された前記透過光を分波する出力側アレイ導波路回折格子が設置され、
前記送信用光伝送路は、前記入力側アレイ導波路回折格子に前記光源の光を伝搬する入力側光伝送路と、前記入力側アレイ導波路回折格子により分波された光を前記回転ディスクに出射可能に配設された入力側分岐用光伝送路とからなり、
前記受信用光伝送路は、前記透過光を受信し前記光結合器に前記透過光を伝搬する出力側分岐用光伝送路と、前記光結合器から前記出力側アレイ導波路回折格子に合波された前記透過光を伝搬する出力側光伝送路と、前記出力側アレイ導波路回折格子から前記受光器に分波された前記透過光を伝搬する受光器側分岐用光伝送路とからなる請求項１記載の光ロータリーエンコーダ。
光を分岐するスプリッタと光源とを接続する光源側光伝送路と、前記スプリッタと接続された送受信用光伝送路と、該送受信用光伝送路から出射される光の一部を反射する反射型の回転ディスクと、該反射型の回転ディスクによって反射された光を前記スプリッタから受光器に伝搬する受光器側光伝送路と、前記光源を制御し、かつ前記受光器からの電気信号を用いて前記回転ディスクの回転角を求める制御回路とを備えた光ロータリーエンコーダにおいて、
前記光源と前記スプリッタと前記受光器と前記制御回路とを有する制御部と、前記反射型の回転ディスクを有する計測部とが別体に形成されたことを特徴とする光ロータリーエンコーダ。
前記計測部内の前記送受信用光伝送路に配設された入出力用アレイ導波路回折格子と、該入出力用アレイ導波路回折格子に接続され前記反射型の回転ディスクに前記光源の光を出射可能に配設された分岐用光伝送路と、
前記制御部内の前記受光器側光伝送路に配設された出力側アレイ導波路回折格子と、該出力側アレイ導波路回折格子と前記受光器とを接続する受光器側分岐用光伝送路とを備えた請求項３記載の光ロータリーエンコーダ。
液面の位置を計測する液面計であって、液面の変動に追従するフロートと、該フロートに接続された測長テープと、該測長テープに張力を付加する張力付加機構と、前記測長テープの移動量を回転量に変換するギア機構と、前記回転量から前記液面の位置を検出する請求項１〜４いずれかに記載の光ロータリーエンコーダとを備えたことを特徴とする液面計。