JP2918761B2 - 光位置検出装置 - Google Patents

光位置検出装置

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JP2918761B2
JP2918761B2 JP5085600A JP8560093A JP2918761B2 JP 2918761 B2 JP2918761 B2 JP 2918761B2 JP 5085600 A JP5085600 A JP 5085600A JP 8560093 A JP8560093 A JP 8560093A JP 2918761 B2 JP2918761 B2 JP 2918761B2
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丈夫 瀬沼
裕 新井
裕 中澤
伸一郎 伊奈
五十六 内川
健一郎 米原
健一 西出
肇 野口
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BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
Tokyo Koku Keiki KK
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
Kawasaki Jukogyo KK
Tokyo Koku Keiki KK
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2波長を用いた光位置検
出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光学素子を用いて変位検出を行う方法と
して、発光素子からの1波長の光出力のみを被測定対象
物に取り付けてある遮光板で遮り、その透過光を受光素
子で受光し、受光強度の変化を測定することにより、被
測定対象物の変位検出を行うものがある。この技術を利
用して種々の装置が研究開発され、その1つとして振動
・加速度センサ(保立和夫「光ファイバの計測分野への
応用」,1980年,光学技術コンタクト,8−7,8
/17)が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
光変位検出装置は、被測定対象物に取り付けてある遮光
板の両側に投受光の光学系を配置しているので、検出部
へ接続される光ファイバが2本となり、小形化,多重化
に難点があった。また、1波長の光出力のみを用いて、
その受光強度の変化を測定することにより変位検出を行
っているので、発光素子および光導波路等での光変動が
測定の精度に影響を与え、信頼性に欠けるという欠点が
あった。本発明の目的は上記諸問題を解決するもので、
検出部への光ファイバを1本にすることにより容易に小
形化,多重化を図ることができるとともに発光素子およ
び光導波路等での光変動の影響を受けることのない2波
長方式の光位置検出装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による光位置検出装置は 駆動回路部1により
発光部を駆動して基準光と計測光を発生し分岐結合部か
ら一本の光ファイバを介して検出部に伝送し、前記検出
部から戻される基準光成分と被測定対象物の変位情報を
得た計測光を前記光ファイバから前記分岐結合部8に戻
して、受光部により受光して演算回路部で演算する光位
置検出装置において、 前記発光部は基準波長を発生する
基準光発生用のレーザダイオードモジュールと計測波長
を発生する計測光発生用のレーザダイオードモジュール
を含み、 前記駆動回路部は前記発光部の出力が一定に保
つように駆動し、 前記受光部は基準波長を受光する基準
光受光用のホトダイオードモジュールと計測波長を受光
する計測光受光用のホトダイオードモジュールとを含
み、 前記分岐結合部は前記発光部からの光を結合する分
岐結合器(8c)と接続された光を前記基準光受光用の
ダイオードと前記計測光受光用のダイオードに分岐接続
する分岐結合器(8e)と前記分岐結合器(8c)から
の光を前記一本の光導波路に接続するとともに前記一本
の光導波路からの光を前記分岐結合器(8e)に接続す
る分岐結合器(8d)とを含み、 前記発光部と前記分岐
結合部間にアイソレータを設けて構成されている。
【0005】
【作用】上記構成によれば、基準光と計測光である2つ
の異なる波長出力が1本の光導波路を通って検出部まで
導かれ、この光導波路を戻るので、計測値が発光素子お
よび光導波路等での光変動の影響を受けることは無くな
る。また、1本の光導波路のみで検出部に接続されるの
で、小形化多重化が容易となる。さらに被測定対象物の
変位情報を持った遮光板の光路への挿入機構として検出
部の光導入路に対する平行度が要求されないので、検出
部の構成を複雑にすることなく誤差の生じる余地のない
検出部を実現できる。
【0006】
【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。図1は本発明による光位置検出装置の実施例
を示す回路ブロック図である。駆動回路部1は半導体レ
ーザダイオードモジュール4,5を駆動し、その出力を
一定に保つ。半導体レーザダイオードモジュール4およ
び5は波長λ1 ,λ2でそれぞれ発振する。一方、ホト
ダイオードモジュール6および7は波長λ1 ,λ2 の光
をそれぞれ受信する。投受光部3は上記半導体レーザダ
イオードモジュール4および5ならびにホトダイオード
モジュール6および7より構成されている。分岐結合器
部8は半導体レーザダイオードモジュール4および5の
出力を結合して出力し、また、光ファイバ10から入力
した光を分岐して上記ホトダイオードモジュール6およ
び7に導く。
【0007】図2は上記分岐結合器部の詳細を示す図で
ある。半導体レーザダイオードモジュール4および5の
波長λ1 ,λ2 の出力はアイソレータ8a,8bを通っ
て分岐結合器8cに入力され、さらに分岐結合器8d を
通って出力される。一方、分岐結合器8d に戻ってきた
波長λ1 ,λ2 の光は分岐され、分岐結合器8cおよび
8eにそれぞれ入力される。半導体レーザダイオードモ
ジュール4および5に戻っていく光はアイソレータ8a
および8bによって阻止される。また、ホトダイオード
モジュール6は波長λ1 に対して感度を有し、波長λ2
に対して感度を有していないので当該モジュール6は波
長λ1 のみの光を受光する。同様にホトダイオードモジ
ュール7は波長λ2 に対して感度を有し、波長λ1 に対
しては受光感度を有していないので、波長λ2 のみを受
光する。
【0008】分岐結合器部8はコネクタ11により光フ
ァイバ10の一端に結合されている。光ファイバ10の
他方端はコネクタ12により検出部9に結合されてい
る。検出部9は光ファイバ10から出射される光を平行
光にするレンズ13,レンズ13の後ろに配置されたミ
ラー14,ミラー14を透過した光の経路に挿入される
遮光板15およびミラー14を透過した光を全反射する
ミラー16より構成されている。レンズ13により平行
光または収束光にされた基準光である波長λ1 の光はミ
ラー14によって全反射され、レンズ13を通って元の
光ファイバ10に導かれる。計測光である波長λ2 の光
はミラー14を通過する。
【0009】遮光板15は図示しない被測定物に取り付
けられており、被測定物の変位に対応した量だけミラー
14を通った波長λ2 の計測光の光路を遮るように動作
する。遮光板15は当該遮光板によって被測定物の変位
に対応した量だけ光を遮れば良い構成であるので、遮光
板15を光路に挿入させる機構はレンズ13,ミラー1
4に対し平行度を厳密に保つ必要はない。遮光板15の
表面の材質は波長λ2 の計測光を吸収できるものであ
り、例えば黒い布等が用いられる。ミラー16は光路の
軸に対し直角に配置され、波長λ2 の計測光を全反射
し、レンズ13に戻す。演算回路部2はホトダイオード
モジュール6および7の基準電圧と計測電圧の比を演算
し、受光強度比を出力する。
【0010】つぎに動作について説明する。半導体レー
ザダイオードモジュール4が発光した波長λ1 の光出力
は分岐結合器部8を介して光ファイバ10で検出部9に
導かれ、検出部9のレンズ13で平行光になった後、ミ
ラー14で全反射されて基準光として同じ光ファイバ1
0を戻っていく。半導体レーザダイオードモジュール5
が発光した波長λ2 の光出力も同じ光学系を経由して検
出部9へ導かれ、検出部9のレンズ13,ミラー14を
透過後、被測定物の変位情報を持つ遮光板15によって
変位に応じた量の光が遮られ、ミラー16で反射して被
測定物の変位情報を持った計測光として上記と同様、光
ファイバ10に戻っていく。各反射光は投射光と同じ光
学系を経由して投受光部3に入射する。波長λ1 の反射
光である基準光はホトダイオード6で受光され、波長λ
2 の反射光である計測光はホトダイオード7で受光され
る。各受光素子の出力は演算回路部2で演算されて受光
強度比を得ることができる。この受光強度比に対し被測
定対象物の移動量の値が一義的に決定するので、被測定
対象物の変位の検出をすることができる。
【0011】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は2波長の
光出力を基準光と計測光として一本の光導波路によって
検出部に伝送し、検出部は伝送された2波長の光出力を
平行光または収束光にし第1の光学手段により基準光を
反射し、計測光を透過し、その透過した計測光を第2の
光学手段により全反射させて光ファイバに戻し、第1と
2の光学手段の間に被測定物の変位情報を持つ遮光板を
挿入して計測光を変位情報に対応した量だけ遮るように
構成し、検出部より光導波路を介して戻ってきた2波長
の光出力の電圧比を演算することにより被測定物の変位
を測定するものである。したがって、検出部までの発光
素子,光導波路等での光量変動の影響を除くことがで
き、小形化,多重化を容易に実現できる。また、検出部
の遮光板を挿入するための機構はレンズ,第1の光学手
段に対し平行度を厳密に維持した状態で遮光板を移動さ
せる必要がないので、検出部の構成は従来に比較し簡単
である。さらに、検出部,伝送路では光信号のみを用い
ているので、防爆性に優れ、電磁干渉等の影響を受ける
ことがなく遠隔位置まで伝送が可能であり種々の変位検
出装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光位置検出装置の実施例を示す回
路ブロック図である。
【図2】分岐結合器部の詳細を示す図である。
【符号の説明】
1 駆動回路部 2 演算回路部 3 投受光部 4,5 半導体レーザダイオードモジュール 6,7 ホトダイオードモジュール 8 分岐結合器部 9 検出部 10 光ファイバ 11,12 コネクタ 13 レンズ 14,16 ミラー 15 遮光板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 裕 東京都八王子市めじろ台2−2 めじろ 台マンション112号 (72)発明者 中澤 裕 東京都八王子市久保山町1−39−2−2 −305 (72)発明者 伊奈 伸一郎 神奈川県秦野市下大槻67−10 (72)発明者 内川 五十六 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工 業株式会社 岐阜工場内 (72)発明者 米原 健一郎 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工 業株式会社 岐阜工場内 (72)発明者 西出 健一 東京都狛江市和泉本町一丁目35番1号 東京航空計器株式会社内 (72)発明者 野口 肇 東京都狛江市和泉本町一丁目35番1号 東京航空計器株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−169730(JP,A) 特開 昭61−254819(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01D 5/26 - 5/38

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動回路部1により発光部を駆動して基
    準光と計測光を発生し分岐結合部から一本の光ファイバ
    を介して検出部に伝送し、前記検出部から戻される基準
    光成分と被測定対象物の変位情報を得た計測光を前記光
    ファイバから前記分岐結合部8に戻して、受光部により
    受光して演算回路部で演算する光位置検出装置におい
    て、 前記発光部は 基準波長を発生する基準光発生用のレーザダイオードモ
    ジュールと計測波長を発生する計測光発生用のレーザダ
    イオードモジュールを含み、 前記駆動回路部は前記発光部の出力が一定に保つように
    駆動し、 前記受光部は基準波長を受光する基準光受光用のホトダ
    イオードモジュールと計測波長を受光する計測光受光用
    のホトダイオードモジュールとを含み、 前記分岐結合部は前記発光部からの光を結合する分岐結
    合器(8c)と接続された光を前記基準光受光用のダイ
    オードと前記計測光受光用のダイオードに分岐接続する
    分岐結合器(8e)と前記分岐結合器(8c)からの光
    を前記一本の光導波路に接続するとともに前記一本の光
    導波路からの光を前記分岐結合器(8e)に接続する分
    岐結合器(8d)とを含み、 前記発光部と前記分岐結合部間にアイソレータを設けて
    構成したことを特徴とする光位置検出装置。
JP5085600A 1993-03-19 1993-03-19 光位置検出装置 Expired - Lifetime JP2918761B2 (ja)

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JPH06273117A JPH06273117A (ja) 1994-09-30
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61169730A (ja) * 1985-01-23 1986-07-31 Mitsubishi Electric Corp 光応用計測装置
JPS61254819A (ja) * 1985-05-07 1986-11-12 Japan Aviation Electronics Ind Ltd 光フアイバセンサ

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