JPH01250821A - アナログ式ファラデー効果型光位置検出装置 - 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、光を用いた位置検出装置に関し、特に航空機
等の耐環境性を要求される装置に使用するもので、工作
機械や化学プラント等にも利用することが出来る。

（従来の技術） 従来のアナログ式光位置検出装置は第２図及び第３図に
示されるものが知られている。これは、光ａ１１から射
出された測゛定光が光ファイバー２を通って検出端部６
から射出され、ミラー４によって反射され、別の光ファ
イバ５の検出端部６゛に入射し、光ファイバ５を通って
受光器３によって　　′受光されるようになっている。

したがって、ミラー４と検出端部６，６゛　との距離が
変ると受光される光量が変化することになるので、この
光量化がミラー４と検出端部６，６゛の位置信号となる
。一般には一定光量に制御された光源を用いて、検出端
部６，６゛を固定しておき、ミラー４を被測定物に取付
けておくことにより、被測定物の位置変化を検出するこ
とが出来る。

この場合、ミラー４と検出端部６．６゛　との距離と受
光器の検出光量との関係は第３図のようになる。

ミラー４の位置が零“０”のときは、検出端部６．６゛
　と接触した状態である。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の装置においては、検出
端部６．６゛とミラー４との間に空間が存在するため、
光を妨害する異物の付着、即ち塵埃や油の付着又は温度
変化に伴う結露の発生等が生じた場合、測定光がそれら
に妨害されて正確な位置検出が不可能となる欠点を有し
ていた。

したがって、前記欠点を防止するために堅牢な防塵カバ
ーを設けたり、測定前にアルコール等で検出端部やミラ
ーの表面を洗浄する等の作業が不可欠であった。そのた
め、位置検出装置が大型化し、保持を行うにも多大な労
力を要していた。

本発明は、前記欠点を解決するために、前記洗浄作業を
必要とせず、且つ組立てが簡単で小型の光位置検出装置
を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明においては、ファラデー光学素子の一端面に偏光
子を、他端面に検光子を設けた棒状ファラデー光学素子
を例えば航空機の舵面制御用アクチュエータ等に連動す
る筒状磁石の中に軸方向に相対的に移動可能に挿入する
ことにより、アクチュエータ等の位置を光学的に検出す
るものである。

即ち筒状磁石と棒状ファラデー光学素子との相対的位置
の変化により、棒状ファラデー光学素子の中を通過する
光の偏光面の回転角を外部空間を介することなく光のア
ナログ信号として取り出すようにしである。

ファラデー光学素子は、磁界により、その中を通過する
光の偏光面を回転させる性質（いわゆるファラデ効果）
を存する素子であり、この偏光面の回転角θ、は、磁界
の強さＨ，と磁界が及ぶ長さｌと物性常数（ベルデ定数
）■とに比例し、次のように表わされる。

θ、＝Ｖ−ｆｆｉ−Ｈ。

したがって、磁界の強さが一定の場合、ファラデー光学
素子に影響を及ぼす磁界の長さｌが変ることにより、θ
、が変化する。そして、このθ。

の変化を何等かの方法によって検出することによりＰの
移動量（変位）を検出することが出来る。

本発明は、上記原理に基づき、光学的に位置の検出を行
うようにしたものである。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明実施例の概略説明図で、第１図（ａ）は
、その断面図、同図［有］）は第１図（ａ）における・
×−×断面図である。

２１は測定用の光源で、周知の制御手段を用いた光量の
安定したものが使用される。２４は棒状のファラデ光学
素子で、光源側即ち測定光入射側端部２４ａに偏光子２
３を設け、受光器側即ち測定光射出側端部２４ｂに検光
子２５を設ける。この検光子２５と前記偏光子２３とは
同じものであるが、これらは互に偏光面が９０”の直交
状態に配置される。２７は受光器で、ファラデー光学素
子から検光子を通過して出て来た光量を測定するもので
ある。２２．２６は光源２１がらの測定光を導く光ファ
イバ又はこれと等価の光導体で、それぞれ光源側とファ
ラデ光学素子の測定光入射側端部２４ａにある偏光子２
３及び測定光射出側端部２４ａにある検光子２５と受光
器側とに接続されている。

筒状磁石２８はフェライトコアー等により成形された筒
状の永久磁石で、その中空部に前記棒状のファラデー光
学素子が軸方向に沿って相対的に移動するように挿入さ
れる。磁石の極性は図のように測定光入射側とＳ極、測
定光射出側をＮ極とした場合、磁石中空部における磁界
の方向は矢印Ｈで示す方向となる。

磁石の中空部における磁界の強さは中空部内部において
はほぼ−様に分布しており、磁石が半径方向には多少動
いても、回転しても中に挿入されているファラデー光学
素子のファラデ効果には影響がない。

また、磁石発生磁界が使用温度範囲で十分に強く、ファ
ラデー素子の磁化を飽和させているならば、温度の変化
に基づく光の出力変化を小さく抑えることができる。

以上の構成による作用を説明する。

筒状磁石２８は、位置検出を必要とする部材、例えば航
空機の舵面用アクチュエータに連動して図面上左右方向
即ち磁石の軸線方向に移動するようになっているものと
する。

光源２１から出た光は、光ファイバ２２に導かれて偏光
子２３を通過する時に直線偏光となり、この直線偏光が
ファラデー光学素子２４に入射する。アクチュエータ等
に連動して、筒状磁石２８が例えば図面上で右方向に移
動したとすれば、ファラデー光学素子２４に入射した直
線偏光は、ファラデ光学素子２４が磁石の中空部に挿入
された量（長さ）に応じた偏光面の回転を生ずる。

偏光子２３と検光子２５との偏光面を９０°の直交状態
に置いていた場合、磁石の中に挿入される棒状ファラデ
ー素子の量が大きくなればなる程ファラデー効果による
偏光面の回転角が大きくなり、その結果検光子２５を通
過して受光器２７に入射する光の量も多くなる。

従って、受光器２７にて検出される光の量を知ることに
より、筒状磁石２８の移動量から、これに連動するアク
チュエータの位置を検出することが出来るものである。

なお、筒状磁石２８として永久磁石の代りに空芯コイル
を用いることができ、この場合、空芯コイルに流す電流
を十分大きくし、常にファラデー光学素子の磁化を飽和
させておくことにより安定した位置の検出が行われる。

また、周囲の温度をモニターし、コイルに流す電流を制
御することにより、温度補償を行うこともできる。

〔発明の効果〕

本発明は、光学的な測定光路中に空間部を有しないので
、測定光路中に異物や結露の存在による悪影響がなく、
常に正確な位置の測定が出来ると共に、悪環境下におけ
る使用にも十分耐え得る光位置検出装置を提供すること
が出来るものである。

また、筒状磁石の中に棒状のファラデー光学素子を挿入
しているので、測定移動方向と直角な方向、即ち半径方
向の変位に対しては測定結果への　・影響が少ないので
、比較的中空部の寸法公差を大きくとることができるた
め、加工や組立てが容易であり、従来例のような外部反
射ミラーの取付けが不要なので小型で堅牢な装置を得る
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の概略説明図で、第１図（ａ）は
、その断面図、第１図（ロ）は第１図（ａ）における×
−×断面図、第２図及び第３図は従来技術の説明である
。 ２１・・・・・・測定光源 ２３・・・・・・偏光子 ２４・・・・・・ファラデー光学素子 ２４ａ・・・測定光入射側端面 ２４ｂ・・・測定射出側端面 ２４・・・・・・検光子 ２７・・・・・・受光器 ２８・・・・・・筒状磁石 特許出願人　　帝人製機株式会社 第２図 ○ ミラーイ装置 第３図 手続補正書

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状磁石の中空部に、該磁石の軸線方向で、これ
   と相対的に移動する棒状ファラデー光学素子を挿入した
   光位置検出装置であって、前記ファラデー光学素子の測
   定光入射側端部に偏光子を、測定光射出側端部に検光子
   を設けたことを特徴とするアナログ式ファラデー効果型
   光位置検出装置。
2. （２）筒状磁石が永久磁石であることを特徴とする請求
   項第１記載のアナログ式ファラデー効果型光位置検出装
   置。
3. （３）筒状磁石が中空のコイルで構成されていることを
   特徴とする請求項１記載のアナログ式ファラデー効果型
   光位置検出装置。
4. （４）測定光入射側には、測定用光源が、測定光射出側
   には受光器が、それぞれ光導体により接続されているこ
   とを特徴とする請求項第１、第２、第３に記載したいず
   れかのアナログ式ファラデー効果型光位置検出装置。