JP2554318B2 - ファイバ光学素子伝送システムを有する変換器 - Google Patents

ファイバ光学素子伝送システムを有する変換器

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JP2554318B2 JP59502399A JP50239984A JP2554318B2 JP 2554318 B2 JP2554318 B2 JP 2554318B2 JP 59502399 A JP59502399 A JP 59502399A JP 50239984 A JP50239984 A JP 50239984A JP 2554318 B2 JP2554318 B2 JP 2554318B2
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    • G—PHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般に、光学ホイールの角速度を正確に測
定する光学変換器システムに関するものである。特に、
本発明は、一定周波数の光パルスの輝度がホイールの角
速度の機能として変調されるホイール速度変換器システ
ムに関するものである。
従来のホイール速度変換器システムでは、光の定常流
が、遮断円盤を通過しあるいは遮断円盤から反射し遮断
円盤に近接した光感知装置に行く光学システムである。
このようなシステムの例としては、1972年10月17日に付
与された米国特許第3,698,772号に開示されている。こ
れらの光学システムは、適度に正確であるが、ランデイ
ング（landing）光、日光等のような外部光源からシス
テムに入る光と、システムの光源で放射された光と、を
識別することができない。それゆえ、これらのシステム
は、外部光源により生じた誤ったホイール速度の測定を
受けやすい。
ホイール速度測定以外の他の分野では、従来技術とし
て、システム内の光の連続性を検査する光学システムが
あり、例えば、1978年５月23日に付与された米国特許第
4,091,280号がある。しかしながら、これらのシステム
は、一定の光源に基づくものであり、この結果、光の連
続性は、一定光の存在を検出することによって、チェッ
クされる。もし、このタイプの連続性検査を光学ホイー
ル速度システムに適用すると、この検査は、外部光源か
ら一定光を識別することができず、それゆえ、外部光に
より生じた誤ったホイール速度の測定を受けやすい。
また、従来の光学ホイール速度システムは、システム
の信頼性及び正確さを減少させる他の問題を受けやす
い。多くのシステムでは、光感知装置は、回転ホイール
領域の近くに配置されており、光感知装置から離れて導
くのに必要な電線は、電磁気の干渉を多く受け、これ
は、特に、光学センサでは小信号が一般に使用されるか
らである。また、このようなシステムでは、光の散乱の
ために、遮断円盤からの光を集めるのが困難である。最
後に、光源は、これに関連した回転ホイールに非常に近
接して配置されているので、システムは、ごみ、汚れ、
及び他の異物のために光の損失を受ける。
また、従来技術として、磁気又は誘導ホイール速度変
換器があり、この例としては、1970年６月２日に付与さ
れた米国特許第3,515,920号に開示されている。これら
の磁気システムは、適度なホイール速度では適度に正確
で信頼性があるが、低ホイール速度及び高ホイール速度
を測定するには、特に不適当である。低速度では、ホイ
ール速度を示すのに生じた電気信号の振幅がホイールの
角速度に直接比例するので、低速度の測定は困難であ
る。ホイールの角速度が０に減少すると、電気信号の振
幅も０に減少する。これらのより小さい振幅信号は、振
動、電磁気干渉、及び他の外部刺激で生じた信号と区別
するのが困難である。これらの問題を解決するために、
システムの磁束の大きさを増加させるという試みがなさ
れた。しかしながら、より高い磁力を使うと、磁束のカ
ッティグのために、アンチスキッド システムの機械要
素において、ホイールのすべりのような共振が、ブレー
キ制御システムに生じる。このように、この磁気ホイー
ル速度変換器は、低ホイール速度を測定するのに、信頼
性がない。
更に、磁気システムは、高ホイール速度では、信頼性
がない。磁気システムの電気的結合テーブルは、高速度
に関連した高周波数制御信号を減少させる固有の静電容
量をもっている。信号が次第により小さくなると、検出
がより困難である。
最後に、磁気ホイール速度変換器は、全範囲の速度で
信頼性を減少させる電磁気干渉を受けやすい。これらの
性質のために、これらのシステムにおいては、一般に変
換器システムのホイールあるいは他の駆動部品に近接配
置されている高インピーダンスの誘導子及びこれに関連
した電線が必要である。これらの構成要素を隔れた制御
ボックスに接続する電線は、電磁気干渉（EMI）及びラ
ジオ周波数干渉（RFI）を非常に受けやすい。
従来のホイール速度変換器システムの前記欠点が、乗
物のアンチスキッドシステムのようなある適用におい
て、潜在的に危険な状態を生じ得ることは明らかであ
る。
発明の概要 本発明は、ホイール速度をより正確に信頼できるよう
に測定する改良された光学ホイール速度変換器システム
に関するものである。
本発明によれば、既め定められた搬送周波数及び一定
輝度を有する電磁気光放射パルスが、ホイールの回転に
より駆動される遮断体に送られる。遮断体は、ホイール
の角速度の機能として、これらの光放射パルスの輝度を
変調する。それから、輝度変調光放射パルスは、遮断体
から集められ、光放射パルスの輝度変調から、ホイール
速度信号が与えられる。遮断体は、少なくとも低輝度の
光放射パルスが常に遮断体から出力されるように、構成
されている。これらの輝度変調光放射パルスの既め定め
られた周波数を使用して、光学システムの連続性を確か
めることがてき、外部の光源から放射する光放射を区別
することができる。
好適な実施例において、単一の光学ファイバは、光パ
ルス発生器からレンズに赤外線光パルスを伝送してお
り、このレンズは、光の径を拡大し、光を平行にし、遮
断円盤の第１の側に光を向ける。遮断円盤は、交互の透
明領域及び不透明領域を含む。光の輝度は、遮断円盤の
不透明領域と遮断円盤に隣接しこれと同様の構造のコー
ド円盤の不透明領域と、の干渉によって変調される。第
２の平行化タイプのレンズは、コード円盤を通過する輝
度変調光パルスを受けて、この受けた光を、第２の単一
の光学ファイバを介して光センサに送る。この光センサ
は、光パルスの輝度が変化するのに応じて、振幅の変化
する電気信号を発生する。それから、復調器は、電気信
号の振幅変調を、ホイールの角速度を示す電気信号に変
換する。復調器は、光センサに容量結合されており、こ
の結果、搬送周波数でない発生した電気信号は、識別さ
れる。最後に、連続性チェック回路は、光センサから出
力された電気信号の搬送周波数をテストし、システムが
連続であるか連続でないかを示す視覚ディスプレイに信
号を送る。
好適なシステムの平行化レンズにより、遮断円盤及び
コード円盤を通る光をより効率よく伝送し集めることが
できる。このようなレンズがないと、光学ファイバの端
部から送られた光は、外に拡散する。この拡散した光
は、遮断円盤を通して集められるのが困難である。単一
の光学ファイバを使用すると、平行化レンズ内への及び
平行化レンズからの光伝送の効率を改善し、変換器の設
計、製造、及びコストにおいて、より適応する。
また、光学ファイバによれば、システムの感応しやす
い電気要素及び電線を電磁気的にシールドでき、これに
より、電磁気干渉の効果を減少する。更に、光学ファイ
バによれば、システムの光源がホイールの近くに配置さ
れるようなシステムの汚れ及びごみで生じる光損失の問
題が除去される。
本発明の好適な実施例において、上述した効果は、乗
物のアンチスキッドシステムの性能を改善するように使
用される。しかしながら、本発明は、他の有益な使用を
与え得る。例えば、飛行機において、低ホイール速度の
正確な測定値を他のデータと結びついて、滑走路に関し
ての飛行機の位置を計算することもできる。それから、
この情報は、停止距離を計算するのに使用され得る。
本発明のこれら及び他の効果は、添付図面に結びつけ
られている、好適な実施例の次の詳細な記載を参照する
ことによって、最もよく理解されるであろう。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明による光学ホイール速度変換器を有
するアンチスキッドブレーキシステムの概略説明図、 第２図は、本発明による光学ホイール速度変換器の好
適な実施例の断面及び概略を示す説明図、 第３図は、第２図の３−３線に沿っている好適な実施
例の断面図、 第４図は、第２図の４−４線に沿っている好適な実施
例の断面図、 第５図は、第２図の好適な実施例において使用され得
る光パルス発生器の回路図、 第６図は、第２図の好適な実施例において使用され得
る光センサ、アンプ、復調器、連続性チェック器、及び
ディスプレイの回路図である。
好適な実施例の詳細な説明 以下、図面を参照しながら説明すると、第１図に示さ
れるように、本発明による改良されたホイール速度変換
器システムの好適な実施例を、航空機のホイールのブレ
ーキ制御システムと関連付けながら説明する。第１図に
おいては、回転可能なホイール２のブレーキ３のブレー
キ制御を行うアンチスキッドブレーキ制御システムの主
要な構成要素が示されている。このシステムにおいて、
ホイール２には、光学ホイール速度センサ４が設けられ
ており、このセンサ４は、ホイール２のホイール速度に
対応して電気信号をライン５に発生させ、光学システム
の連続性に対応して電気信号をライン７に発生させる。
センサ４は、光学ホイール速度変換器20、光学信号プロ
セッサ60、及び、該プロセッサ60と変換器20との間に光
学信号を通す単一の光学ファイバ48、49を含む。ホイー
ル速度センサ４の好適な実施例については、第２〜６図
と関連付けながら、以下、詳細に説明する。
ライン５のホイール速度信号は、スキッド制御回路６
に供給され、該スキッド制御回路６は、この情報を使用
してサーボバルブ８を制御し、ホイールがすべらないよ
うにしている。サーボバルブ８は、また、パイロット変
換器10及びブレーキ制御回路12を介してパイロットによ
り与えられたブレーキ命令に応答し、入力圧力ライン13
からブレーキライン17を通りホイールブレーキ３に流れ
る高圧流体の流れを弁で調節する。
ライン７の信号はコックピット内のディスプレイ14に
伝送され、このディスプレイ14は、システムが連続であ
るかあるいは不連続であるかを視覚的に示す。
以下、第２図を参照しながら説明すると、光学ホイー
ル速度センサ４の好適な実施例においては、光学ホイー
ル速度変換器20を、隔れて配置された光学信号プロセッ
サ60に結合する単一の光ファイバ48及び49が含まれてい
る。
変換器20は、ホイール（図示せず）の車軸に固定され
た非回転のアダプタ組立体22を含む。アダプタ組立体22
には、変換器の本体組立体32が回転しないように取り付
けられているが、この本体組立体32は、取り外し可能で
あり、各種の乗物のアダプタ組立体に取り付けることが
できる。本体組立体32には、端キャップ42が、整合ピン
及びロッキング螺旋コイル41によって固定されている。
ホイールには、ホイール駆動結合部24が、ホイールと
同じ角速度で回転するように取り付けられている。ホイ
ール駆動結合部24は、ネジ21及び平ワッシャ23によっ
て、シャフト駆動結合部26に取り付けられている。ロッ
クワイヤ25は、ネジ21が抜けないようにしている。ホイ
ール駆動結合部24は、ベアリング27によって、アダプタ
組立体22の内に配置されており、シャフト駆動結合部26
は、ベアリング28によって、アダプタ組立体22の内に配
置されている。環状リテーナ30は、ベアリング28をアダ
プタ組立体22内に配置している。シャフト駆動結合部26
は、ネジ33によって、駆動結合部34に結合されている。
駆動結合部34は、更に、駆動結合ロータ36に取り付けら
れており、該駆動結合ロータ36は、六角穴付ネジ35によ
って、ロータ組立体40に固定されている。ロータ40は、
波ワッシャ及びベアリング39によって、本体組立体32と
端キャップ42との間に配置されている。これら全ての構
成要素は、協動して、ホイールと同じ角速度でロータ40
を駆動する。
ロータ40の周囲には、勘定の遮断円盤44が、ホイール
と同じ速度で回転するように固定されている。第４図に
おいては、該遮断円盤44の面が示されており、この遮断
円盤44は、規則的に配置された交互の透明領域及び不透
明領域を含む。遮断円盤44に近接して、端キャップ42に
は、非回転の環状コード円盤46が固定されている。コー
ド円盤46の面は、第４図に示されている遮断円盤44の透
明領域及び不透明領域と同じパターンを含む。これらの
２つの円盤の不透明領域は、相互に作用し、遮断円盤44
の回転を示す機能として、従って、ホイールの角速度を
示す機能として、両円盤を通過する光パルスの輝度を変
化させる。すなわち、円盤44の不透明領域及び円盤46の
不透明領域間の重なりの程度によって、円盤46を通過す
る光の輝度が決定される。２つの円盤の透明領域が完全
に整合すると、遮断円盤44に入射した光の50％がコード
円盤46を通して伝送され、−−他の50％は、遮断円盤44
の不透明領域によって吸収される。遮断円盤44の不透明
領域がコード円盤46の透明領域と完全に一致すると、コ
ード円盤46を通過する光は、ほとんどない（しかしなが
ら、以下に述べる理由によって、いくらかの光が少し通
過することが重要である）。不透明領域が、不透明領域
の完全に一致した状態と完全に離れた状態との間で、両
円盤を通過する光の輝度を変調する速さは、ホイールの
角速度に対応する。
円盤の不透明領域の数は（ホイールの回転速度ととも
に）、光パルス輝度変調周波数を決定する。不透明領域
の数を増加させると、システムのサンプリング周波数及
び分解能が増加する。本実施例においては、現在のパラ
メータと適合するように200の不透明領域が使用されて
いるが、原則としてこれに制限されない。
単一の光学ファイバ48は、光パルス発生器62から遮断
円盤44の第１の側面に光を送る。このファイバは、その
直径が単に約100マイクロメートルであり、保護被覆53
で包含されている。ファイバは、割り型リング45及び注
射混合物47によって、端キャップ42を通して固定されて
いる。第３図によりよく示されているように、ネジ37に
より本体組立体32に取り付けられた結合シールド38は、
前述した回転構成要素の回りにファイバ光学素子48を案
内している。
ファイバ48の終端には、レンズ50が結合されている。
このレンズ50は、金属ジャケット51内に封入されてお
り、金属ジャケット51は、フランジ54によりねじ55によ
って本体組立体32に固定されている。好ましくは、レン
ジ50は、ニッポンエレクトリック カンパニー，アメリ
カ，インコーポレーテッド，エレクトロン デバイス
ディビジョン,3070ローレンス イクスプレスウェイ，
サンタクララ，カルフォルニア，ユナイテッド ステー
ツ オブ アメリカで製造されたSELFOCTMである。この
タイプのレンズは、通常の場合、コネクタとして使用さ
れているが、本実施例においては、このタイプのレンズ
が、単一のファイバ48により放出された光を複数の平行
光線となるように平行化し、レンズがない場合に単一の
ファイバ48の端部で生ずるであろう散乱損失を最小化す
るようなレンズとして使用されている。
コード円盤46の出力側面に近接して、第２のレンズ52
の一端が配置されている。このレンズ52の他端は、単一
のファイバ光学素子49に取り付けられている。また、レ
ンズ52は、金属ジャケット51内に封入されており、好ま
しくは、SELFOCTMレンズである。このレンズ52は、前記
レンズ50と協働して、円盤44及び46を通って伝えられる
平行光を整合させており、円盤46を通過する広がった光
を単一のファイバ49に集中させている。
平行化レンズ50及び52は、単一の光学ファイバ48及び
49とともに、ファイバ光学素子束について、変換器の光
伝送効率及び設計、製造、及びコストに関し、相当な効
果を与える。もしこれらのレンズがないと、ファイバか
ら放出された光が散乱したり、円盤によって散乱が生じ
たりするので、円盤44及び46を横切る光を整合するのが
困難である。これらのレンズによれば、両円盤を横切っ
て平行化光線を伝送するので、この問題が解決される。
単一の光学ファイバによれば、これらのレンズの物理的
性質のために、これらのレンズへの及びレンズからの光
を結合するのがより容易である。
遮断円盤44への入力光は、光学プロセッサ60内に配置
された光パルス発生器62から生じる。この光パルス発生
器62は、一定の搬送周波数及び輝度で電磁気放射のパル
スを放出する従来の放射パルス発生器を含み得る。典型
的な発生端は、第５図に示されるように、発行ダイオー
ド（LED）に結合された矩形波発生器を含んでいてもよ
い。第５図の矩形波発生器は、LM193アンプ及びダーリ
ングトン トランジスタ ペアQ1−Q2を含み、両トラン
ジスタQ1、Q2は協働して200KHzの電流パルス列を発生す
る。これらの電流パルスによりLEDが駆動され、LEDは、
200KHzの率で一定輝度の放射パルスを発生する。ファイ
バ光学素子48は、これらの放射パルスを伝送するよう
に、LEDに直接結合されている。好ましくは、現在利用
可能な光学ファイバ及び電気光学装置は、これらの波長
に非常に有効であるので、LEDは、電流パルス発生器に
容易に結合され、LEDは、赤外線あるいは近赤外線領域
の光を放出する。
また、好ましくは、光パルス発生器62は、光パルスの
輝度変調で予想される最高周波数よりも少なくとも10倍
大きい搬送周波数で、光パルスを放出する。最大の輝度
変調周波数は、遮断円盤44の不透明領域の数、ホイール
によって駆動される遮断円盤44の１フィート（30cm）当
たりの回転数、及び乗物の最大の予想されるブレーキ速
度から決定され得る。輝度変調周波数に対して搬送周波
数を高い割合にすると、より多くの測定の参照点（これ
は測定の信頼生を改善する）が得られるので、望まし
い。一方、搬送周波数／輝度変調周波数の割合が10以下
であると、アンチスキッドシステム内の変換器の安全に
作動させるために、誤りを非常に受けやすい。
コード円盤46の出力側面を通過した光は、ファイバ49
によって、光学プロセッサ60内に配置された光センサ64
に伝送される。該光センサ64は、ファイバ光学素子49に
よって伝送された光の輝度変化に対応して、振幅の変化
する電気信号を発生する。この発明した信号は、光セン
サにより感知された光パルスと同じ搬送周波数及び振幅
（輝度）変調周波数を有する。このように、電気信号の
振幅変調は、ホイールの角速度を示しており、実際のホ
イール速度を得るために、従来の電気回路で処理でき
る。
また、光学プロセッサ60は、光センサ64からの電気信
号を増幅するアンプ66を含む。復調器68は、振幅変調さ
れたこれらの信号を復調して、電気信号（これは標準速
度コンバータ70に伝送される）を出力する。速度コンバ
ータ70は、この入力信号から、周知の方法で、ホイール
速度信号を発生する。
また、アンプ66からの電気信号は、連続性チェック回
路72に印加され、この連続性チェック回路72は、光学パ
ルスの搬送周波数に基づいてシステムの連続性を調査す
る。光学システムが完全であるとちょっとの間仮定する
と、遮断円盤44の透明領域がコード円盤46の不透明領域
とたとえ整合しているとしても、両円盤44及び46は、少
なくとも低輝度光パルスがコード円盤46を通過するよう
に、相互に作用している。このように、光センサ64は、
搬送周波数であると少なくとも低レベルの電気信号を常
に発生している。連続性チェック回路72は、電気信号に
搬送周波数が存在していることを検出し、ライン７によ
って、システムの連続性を示すディスプレイ14に信号を
送る。逆に、連続性チェック回路72が搬送周波数を検出
しないと、チェック回路72は、システムが不連続である
ことを示す信号を送る。
光学プロセッサ60の構成要素の性能は、電磁気の干渉
によって影響を受け得る。従って、保護するための電磁
気シールド80が設けられている。更に、ファイバ光学素
子48及び49は、それぞれ、50フィートほどの長さであり
得、それゆえ、回転ホイールの近接領域（この領域で
は、光学プロセッサ60を電磁気の干渉からシールドする
のが困難である）から光学プロセッサ60を物理的に隔離
できる。
本発明において、各種の従来の光センサ64、アンプ6
6、復調器68、連続性チェック回路72、及びディスプレ
イ14が使用され得る。第６図においては、これらの構成
要素の１実施例が示されており、以下、これについて述
べる。
光センサ64は、逆バイアスのホトダイオードD1を含
む。好ましくは、ホトダイオードD1は、周波数特性が高
いので、PINホトダイオードである。しかしながら、こ
のホトダイオードは、固有容量を有している。入射光
は、ホトダイオード内に、ダイオードの電圧を変化させ
るような電流を発生させる。このように電圧が変化する
と、ホトダイオードの容量が帯電され、それゆえ、シス
テムの高周波数の応答が制限される。この制限を克服す
るために、第６図に示されるように、ホトダイオードD1
は、トランスインピーダンスアンプA1の逆入力端に接続
されている。この構成においては、ホトダイオードの電
流が変動する状態にたとえ直面したとしても、アンプA1
の逆入力端は、ほとんど一定の電位に保たれる。このよ
うに、ホトダイオードD1の電位は、ほとんど一定のまま
である。この結果、アンプA1の電圧出力は、ダイオード
D1で生じた電流に直接比例する。
アンプA1の出力は、アンプA2の逆入力端に接続されて
おり、アンプA2は、従来の方法で、入力信号を増幅す
る。また、アンプA2は、システム内のドリフトを除去す
るために、アンプA3からオフセット補正を受ける。これ
は、参照点T1及びT2を同電位に保つことにより達成され
る。アンプA2の出力は、復調器68及び連続性チェック回
路72に送られる。
復調器68は、従来のダイオード及びフィルタ回路網を
含み、このダイオード及びフィルタ回路網は、AMラジオ
と同様の方法で、アンプA2からの信号出力の振幅変調周
波数を復調する。また、この復調器は、コンデンサC13
を介してアンプA2にA/C結合されているので、外部の光
源で生じた信号を識別する。このコンデンサC13は、光
パルス発生器62で生じた光パルスの搬送周波数に応答す
る。このように、外部の光源からの光で生じた電気信号
は、復調器に結合されない。復調器68の復調された出力
は、単一の利得、電圧のフォロアー（follower）アンプ
A5に供給され、該アンプA5は、標準アンチスキッド速度
コンバータ70に信号を送る。
回転円盤44とコード円盤46との間の干渉は、決して完
全ではないので、光学システムが完全であると、アンプ
A4の逆入力でない入力には、少なくとも低レベルの搬送
周波数のリップルが常に存在する。しかしながら、シス
テム内の中断があると、この信号は消える。アンプA
4は、搬送周波数が存在していることを検出するように
構成された従来の選択式の周波数トラップ−タイプの回
路である。例えば、第６図の回路において、アンプA
4は、第５図の光パルス発生器で生じた200KHzの搬送周
波数を検出するように設定された200KHzのトラップ回路
である。
アンプA4の出力は、光学システムが連続しているかあ
るいは不連続であるかを示すように、ディスプレイボー
ド14に供給される。出力が高い（システムが完全であ
る）ときには緑のLEDが点灯し、赤のLEDが消灯する。逆
に、出力が低いと、赤のLEDが光り、緑のLEDが消灯す
る。
第５、６図に示された回路は、典型例を示すものであ
り、全ての点で本発明を制限するものではない。これら
の回路で示された構成要素の例としての値の表が以下に
述べられる。他のタイプの回路は、光プロセッサ60の構
成要素の機能を実行するように、当業者によって容易に
適用され得るであろう。例えば、復調器68は、コード円
盤46を通過する。最大の輝度パルスの割合を計算するよ
うに、反タイプの回路を使用して、振幅変調信号からホ
イール速度信号を得るようにしてもよい。連続性チェッ
ク回路72は、位相ロックループあるいはバンドパスフィ
ルタによって、搬送周波数を検出するようにしてもよ
い。 表 R1 100K R2 294K R3 100K R4 4.32K R5 1K R6 301K R7 340オーム（2W） R8 85 オーム（6W） R9 100K R10 50K R11 100K R12 50K R13 10K R14 10K R15 100K R16 10K R17 10K R18 22M R19 10K R20 10K R21 30K R22 301オーム R23 361オーム R24 435K R25 51K R26 50オーム R27 1K C1 22pF C2 47pF C3 22pF C4 100pF C5 22μＦ C6 0.1μＦ C7 5pF C8 0.1μＦ C9 0.1μＦ C10 0.1μＦ C11 0.1μＦ C12 0.1μＦ C13 1000pF C14 15μＦ C15 33μＦ Q1 2N2222A Q2 2N3506（ヒートシンク） Q3 2N2222 Q4 2N2222 LED OPCV 20H−Ｐ−100（１） D1 MFOD104F （２） D2 1N914 D3 1N914 D4 3x 1N914 （３） A1−A5 CA3140 （１） ニッポン エレクトリック カンパニー，アメ
リカ，インコーポレーテッド，エレクトロン デバイス
ディビジョン,3070 ローレンス イクスプレスウェ
イ，サンタ クララ，カルフォルニア、ユナイテッド
ステーツ オブ アメリカで製造されたもの （２） モトローラ,P.O.ボックス20912,フィニック
ス，アリゾナ、ユナイテッド ステーツ オブ アメリ
カで製造されたもの （３） ３つのIN914ダイオードを直列にしたもの 第２〜６図に示された装置は、次のように作動する。
ホイール駆動結合部24は、ホイールと同じ角速度で回転
するように、ホイールに直接取り付けられる。そこか
ら、このホイール駆動結合部24は、シャフト駆動結合部
26、駆動結合部34、駆動結合ロータ36、及びロータ40と
協働して、ホイールと同じ角速度で遮断円盤44を駆動す
る。
光学プロセッサ60の光パルス発生器62は、200KHzの搬
送周波数で一定輝度の赤外線光パルスを発生する。これ
らの光パルスは、単一の光ファイバ光学素子48を通って
SELFOCTMレンズ50に伝送される。このレンズは、光パル
スの直径を拡げ、光パルスを平行にし、遮断円盤44の面
に光パルスを方向付ける。
遮断円盤44の不透明領域は、コード円盤46の不透明領
域と協働して、搬送周波数で入射光パルスの輝度を変調
する。すなわち、遮断円盤44がコード円盤46に対して回
転すると、両円盤の不透明領域の重なりの度合が変化
し、それゆえ、両円盤を通過する光の輝度が変調され
る。遮断円盤44の角速度は、ホイールの角速度に対応し
ているので、これらの光パルスの輝度が変調される周波
数は、ホイールの角速度を示すことになる。
SELFOCTMレンズ52は、コード円盤46の出力側に近接配
置されており、レンズ52は、コード円盤46を通過する輝
度変調光パルスを受け、単一の光ファイバ49に光パルス
を集中する。また、このレンズは、レンズ50と協働し
て、円盤44及び46を通過する光パルスを整合する。
ファイバ49は、レンズ52で集められた光を、光プロセ
ッサ60内に配置された光センサ64に送る。この光センサ
は、ファイバ49で送られた光子を検知し、検知された光
パルスの光輝度の変化に対応して、振幅の変化する電気
信号を発生する。これらの電気信号は、光パルスと同じ
搬送周波数及び振幅（輝度）変調周波数である。アンプ
66は、光センサ64で生じた信号を増幅し、この信号を、
復調器68及び連続性チェック72に送る。
復調器68は、ホイールの角速度を決定するように、電
気信号の振幅変調周波数を復調する。復調器は、外部の
光源からの光で生じた電気信号を識別するように、アン
プ66に容量結合されている。復調器68からの信号は、速
度コンバータ70に供給され、この速度コンバータ70は、
周知の方法で、ホイール速度信号を発生する。
連続性チェック回路72は、アンプA2からの信号出力に
200KHzの搬送周波数が存在していることを検出する。前
述したように、少なくとも低輝度の光パルスが常に両円
盤44及び46を通過しているので、システムが完全である
限り、搬送周波数は、常に、連続性チェック72の入力側
に存在している。連続性回路72が200KHzの搬送周波数を
検出すると、連続性回路72は、信号をディスプレイ14に
送り、該ディスプレイ14は、システムが完全であること
を表示する。逆に、連続性回路72が200KHzの搬送周波数
を検出しないと、連続性回路72は、信号をディスプレイ
14に送り、該ディスプレイ14は、システム内に中断があ
ることを表示する。
200KHzの搬送周波数を使用することによって、このシ
ステムは、搬送周波数でない外部光源からの光を識別す
ることができる。このように、ホイール速度及びシステ
ム連続性は、外部光により生じる誤りをほとんど受ける
ことなく、測定され得る。
もちろん、上記好適な実施例についての各種の変更、
修正は、当業者に明らかであることを理解されたい。こ
のような変更、修正は、本発明の精神及び範囲から逸脱
することなしに、及び、本発明に不随する効果を減少さ
せることなしに、なされ得る。更に、このような変更、
修正は、次の特許請求の範囲によって包含される。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−129759（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−51569（ＪＰ，Ａ) 実公 昭56−35823（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転ホイールの角速度を測定し、外部光源
    から放出された光放射を区別できる光学ホイール速度変
    換装置において、 予め定められた周波数及び一定輝度で光放射のパルスを
    発生するパルス発生手段と、 交互に規則的に離間して配置された光透過特性の異なる
    領域を有し、前記光放射パルスの輝度を変調すると共に
    少なくとも低輝度の光放射パルスを常に出力する遮断手
    段と、 前記ホイールの回転に応答し、前記ホイールの角速度と
    同じ角速度で前記遮断手段を駆動する駆動手段と、 前記パルス発生手段に近接した第１端部と前記遮断手段
    の入力側に近接した終端部とを有し光放射を伝送する伝
    送手段であって、これにより、光放射パルスが、前記パ
    ルス発生手段から前記遮断手段の入力側に伝送される伝
    送手段と、 前記遮断手段で変調された光放射パルスを受けるように
    前記遮断手段の前記出力側に関連して配置された受け端
    部を有する光放射受け取り手段であって、前記光放射パ
    ルスの輝度が前記ホイールの角速度を示す周波数で前記
    遮断手段により変調される光放射受け取り手段と、 前記輝度変調光放射パルスから、前記ホイールの角速度
    を示す信号を発生させる角速度信号発生手段であって、
    前記光放射受け取り手段の他端に近接配置された角速度
    信号発生手段と、 外部の光源から放出された光放射を区別して除外する外
    部光放射区別手段と、 前記パルス発生手段から前記角速度信号発生手段へ伝送
    される前記光放射パルスの連続性を前記遮断手段から出
    力される低輝度の光放射パルスに基づいてチェックする
    連続性チェック手段と、 を有する光学ホイール速度変換装置。
  2. 【請求項２】更に、前記遮断手段の前記入力側に伝送さ
    れた光放射パルスを平行にする第１の平行化手段を有す
    る請求の範囲第１項記載の光学ホイール速度変換装置。
  3. 【請求項３】前記伝送手段は、第１の光学ファイバを含
    み、この第１の光学ファイバが、前記パルス発生手段に
    近接した第１端部と前記遮断手段の前記入力側に近接し
    た終端部とを有する請求の範囲第１項記載の光学ホイー
    ル速度変換装置。
  4. 【請求項４】前記光放射受け取り手段は、 前記遮断手段の前記出力側に配置され、光放射を平行化
    して前記遮断手段で変調された光放射パルスを受け取る
    第２の平行化手段と、 この第２の平行化手段に近接した受け端部と前記角速度
    信号発生手段に近接した他端部とを有する第２の光学フ
    ァイバと、 を有する請求の範囲第３項記載の光学ホイール速度変換
    装置。
  5. 【請求項５】前記予め定められた周波数が、前記輝度変
    調の周波数の少なくとも1.5倍である請求の範囲第４項
    記載の光学ホイール速度変換装置。
  6. 【請求項６】回転ホイールの角速度を測定し、外部光源
    から放出された光放射を区別でき、電磁気干渉に感じる
    ことのない光学ホイール速度変換装置において、 前記ホイールから離れて配置されており、予め定められ
    た搬送周波数及び一定輝度の光放射パルスを発生するパ
    ルス発生手段と、 前記ホイールに近接して取り付けられ、交互に規則的に
    離間して配置された光透過特性の異なる領域を有し、前
    記光放射パルスの輝度を変調すると共に少なくとも低輝
    度の光放射パルスを常に出力する遮断手段と、 前記ホイールの回転に応答し、前記ホイールの角速度と
    同じ角速度で前記遮断手段を駆動する駆動手段と、 前記パルス発生手段に近接した入力端部と前記遮断手段
    の第１の側に近接した出力端部とを有し光放射を伝送す
    る第１の伝送手段であって、これにより、光放射パルス
    が、前記パルス発生手段から前記遮断手段の第１の側に
    伝送される第１の伝送手段と、 前記遮断手段で変調された光放射パルス部を受ける受け
    端部と前記ホイールから離れて配置された終端部とを有
    し、前記輝度変調光放射パルスを受け端部から終端部へ
    伝送する第２の伝送手段であって、前記光放射パルスの
    輝度が前記ホイールの角速度を示す周波数で前記遮断手
    段により変調される第２の伝送手段と、 この第２の伝送手段の終端部に伝送された前記輝度変調
    光放射パルスを感知し、前記光放射パルスと同じ搬送周
    波数と前記光放射パルスの輝度変調周波数に対応した振
    幅変調周波数とを有する電気信号を発生する感知手段で
    あって、前記第２の伝送手段の前記終端部に近接配置さ
    れた感知手段と、 前記ホイールの角速度を示す信号を与えるように、前記
    振幅変調電気信号を復調する復調手段であって、外部の
    光源から光放射で生じた電気信号を区別して除外する復
    調手段と、 前記遮断手段を経由して前記感知手段に入射する前記低
    輝度の光放射パルスの搬送周波数に基づいて、前記パル
    ス発生手段から前記感知手段へ伝送される前記光放射パ
    ルスの連続性をチェックする連続性チェック手段と、 前記光放射パルスの連続性が中断したときにこの中断を
    表示する表示手段と、 前記パルス発生手段、前記感知手段、前記復調手段及び
    前記連続性チェック手段を電磁気干渉からシールドする
    シールド手段と、 を有する光学ホイール速度変換装置。
  7. 【請求項７】更に、前記第１の伝送手段の前記出力端部
    から前記遮断手段の第１の側に伝送された光放射パルス
    を平行にする第１の平行化手段と、 前記遮断手段を通過する輝度変調光放射パルスを平行に
    する第２の平行化手段と、 を有する請求の範囲第６項記載の光学ホイール速度変換
    装置。
  8. 【請求項８】前記第１の伝送手段は、第１の光学ファイ
    バを含み、この第１の光学ファイバは、前記パルス発生
    手段に近接した入力端部と前記第１の平行化手段に近接
    した出力端部とを有しており、 前記第１の平行化手段は、前記遮断手段の前記第１の側
    に近接配置されている請求項７記載の光学ホイール速度
    変換装置。
  9. 【請求項９】前記第２の伝送手段は、第２の光学ファイ
    バを含み、この第２の光学ファイバは、前記第２の平行
    化手段に近接した受け端部と前記感知手段に近接した終
    端部とを有しており、 前記第２の平行化手段は、前記遮断手段の第２の側に近
    接配置されている請求項８記載の光学ホイール速度変換
    装置。
  10. 【請求項１０】前記搬送周波数が、前記輝度変調に予想
    される最高周波数の少なくとも1.5倍である請求の範囲
    第９項記載の光学ホイール速度変換装置。
  11. 【請求項１１】前記パルス発生手段は、赤外線あるいは
    近赤外線を発生する手段を含む請求の範囲第10項記載の
    光学ホイール速度変換装置。
JP59502399A 1983-06-10 1984-06-07 ファイバ光学素子伝送システムを有する変換器 Expired - Lifetime JP2554318B2 (ja)

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WO1984004972A1 (en) 1984-12-20
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EP0146611A1 (en) 1985-07-03

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