JPH01307621A

JPH01307621A - 変位量検出光ファイバセンサ

Info

Publication number: JPH01307621A
Application number: JP13830988A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Tsuruta; 博人鶴田; Yukio Yoshikawa; 幸男吉川
Original assignee: Tokyo Sokuhan Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sokuhan Co Ltd
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1989-12-12

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）本発明は精密機器類に用いられ、微少変位量を検出する
ことができる光フアイバセンサに関する。

（従来の技術）光ファイバを利用して微少変位あるいは振動加速度等を
計測するセンサとしては例えば第４図に示すようなもの
が知られている（書籍基　光フアイバセンサ、発行所　
株式会社オーム社１編著者太越孝敬９発行日　昭和６１
年７月３０日、第１４０頁の図５・１２参照）。

即ち第４図にみられるように、発光部３１に接続された
第１の光ファイバ３２の先端には送光用マイクロレンズ
３３が接続され、そのマイクロレンズ３３に対向するご
とくに受光用マイクロレンズ３４が配置され、そのマイ
クロレンズ３４には第２の光ファイバ３５と、該第２の
光ファイバ３５に接続された受光部３６が配置されてい
る。

また、送光用マイクロレンズ３３と受光用マイクロレン
ズ３４との間の空隙部には光路と交叉する方向（Ｙ方向
）に進退可能な光遮蔽板３７が設けである。

発光部３１から発した光は第１の光ファイバ３２を通過
し、送光用マイクロレンズ３３から平行光線となって出
射され、その出射光は受光用マイクロレンズ３４に・よ
り受光され、収斂された光は第２の光ファイバ３５を通
過し、受光部３６により光量が検出される。その際、光
遮蔽板３７の矢印Ｙ方向の進退量により受光量が変化す
るので、光遮蔽板３７そのものの変位量又は光遮蔽板に
取付けた物体の振動加速度等を受光量変化として促える
ことができる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記公知の光フアイバセンサにありては
、第１の光ファイバ３２、第２の光ファイバ３５と２本
の光ファイバを必要とするため、勢いセンサ自体の長さ
が長くなるという問題点がある。また、上記公知の光フ
アイバセンサの原理を応用して、例えば貫通していない
穴（めくら穴）の内径の測定を行なおうとする場合、第
２の光ファイバ３５を第１の光フアイバ３２側に引出さ
なければならず、それは特に微少内径測定の場合、不可
能に近いという問題点もあった。

したがりて、上記問題点を如何に解決ナベとかという課
題が生じていた。

（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決するため、反射鏡を用いること
により１本の光ファイバな送光用と受光用の光ファイバ
に兼用できるという発想に基づいてなされたものである
。

即ち、本発明に係る変位量検出光ファイバセンサは、発
光部からの光を通す光ファイバと、該光ファイバの光出
射端に空隙部を隔てて対設した反射鏡と、前記発光部か
ら発せられ前記光ファイバの先端部から出射され前記反
射鏡によって反射され再び前記光ファイバを通過して戻
った光を受光する受光部とを設けるとともに、前記壁際
部内てありて前記光出射端から出射された光進行方向と
交叉する方向に進退する光遮蔽板を設け、該光遮蔽板の
変位量に追従した光量の光のみを前記反射鏡により反射
せしめる構成としたことを特徴とするものである。

また、微少隙間もしくは微少内径を測定するため、本発
明に係る変位量検出光ファイバセンサは、前記遮蔽板が
弾性復元力のある可動片に取付けられており、該可動片
には被計測物体の隙間もしくは内径に接触する接触子が
取付けられた構成のものも含まれる。

（作　用）発光部から発した光は光ファイバを通過し、その光出射
端から出射された光は反射鏡により反射されて同じ光フ
ァイバの前記出射端に入射され、該光ファイバを逆向き
に通過し、受光部で受光される。その際、光遮蔽板が光
ファイバからの出射光を遮る度合いに応じて、受光部で
受光される光量が変化する。これてより光遮蔽板自体又
は眼光遮蔽板に固定された物体の変位量を検知できる。

また請求項２の発明においては、測定しようとする隙間
又は内径部に、可動片を挿入すると、接触子が接触圧に
より内側に押されるため、可動片に取付けられた光遮蔽
板が移動する。その移動量は被測定物の階間又は内径に
追従するため、その移動による受光量の変化により、隙
間又は内径の測定ができる。

（実施例）以下、本発明の第１実施例を第１図に基づいて説明する
。

図で、１はＬＥＤ　、ＬＤ等の発光部、２はハーフミラ
−１３はフォトダイオード等のモニタ用の受光素子、４
は発光部から発する光の光量を一定に保つための制御回
路、５はフォトダイオード等の光量検出用の受光部たる
受光素子、６はレンズ、７はレンズくより集光された光
を通過させる光ファイバ、８はレンズ、９は反射鏡であ
る。１０は光を反射しない光遮蔽板であって、変位量を
検出しようとする不図示の物体に固定されていて、該物
体の変位量に応じて、該レンズ８から出射された光の進
行方向に交叉する方向（矢印Ｙ方向）に進退するもので
ある。

次に作用を説明する。

発光部１から発した光はハーフミラ−２により２分され
、光の一部は直進し、レンズ６により隼光され、光ファ
イバ７を通ってレンズ８に至り、平行光線となって出射
された後反射−９にて反射され、同じレンズ８、光ファ
イバ７、レンズ６を通ってハーフミラ−・２に至り、そ
こで反射した光が受光部である受光素子５に至り、光量
が検出される。

発光部１から発せられる光量は温度変化等により変るお
それがあるため、発光部１から発せられた光の一部はハ
ーフミラ−２で反射して受光素子３に至り、そこで光電
変換された信号は、光源１から発する光量を一定に保つ
ための制御回路４に入力され、該回路４の働らきにより
、発ｆｔ、部１から発する光量が一定となるように制御
される。

変位量を検知しようとする不図示の物体に固定した光遮
蔽板１０が、レンズ８から出射された光を遮る度合いに
応じて、つまり不図示の物体の変位量に応じて受光部で
ある受光素子５で受光される光量は、例えば第２図に示
すように変化する。

したがって、受光素子５によって反射光量を検出するこ
とにより不図示の物体の変位量を検知することができる
。

本実施例においては、レンズ８を用いて平行光線を得る
ようにしたが、このレンズは必須のものではなく、例え
ば微少変位量を検出する場合には、光ファイバ７の光出
射端から直接反射鏡９に向けて光を出射し、反射鋳によ
る反射光を同じ光ファイバ７の光出射端に入射させるよ
うにしても良い。

次に１本発明を隙間或いは穴の内径の測定に適用した場
合の第２実施例を第３図ビ）及び（ロ）に基づいて説明
する。同図（イ）は縦断面図、同図（ロ）は同図ビ）の
Ａ矢示図である。なお符号１〜６は第１図の場合と同様
なので、図示及び説明を省略する。また、光ファイバ７
、レンズ８、反射鏡９については第１図の場合と同じ符
号を付した。

第３図において、１１は貫通していない円穴１２（内径
Ｄ）を有する被測定物、１３は円穴１２の内径を測定す
るためのプラグ状の検出体である。

穴の内径りよりも多少小さな外径を有するパイ゛プ状の
カバー１４が、支持体１５及び支持体兼反射鏡取付体１
６に一体的に固定されている。

カバー１４は例えばプラスチック製で、外表面軸対称位
置に、コ字状の切欠１７ａ、１７ｂにより２個の可動片
１８ａ　、１８ｂが形成され、各可動片１８ａ、１８ｂ
の先端部は折曲げられて光遮蔽板１９ａ、１９ｂが形成
されている。各可動片１８ａ、１８ｂの基端部２０ａ、
２０ｂのところで各可動片が弾力的に折れ曲り得るよう
になっており、また各可動片１８ａ、１８ｂには軸対称
にそれぞれボール等の接触子２１ａ、２１ｂが接着等の
手段で固着されている。自由状態における両ボール間の
最大距離は円穴１２の標準内径に略々等しいか又は僅か
に大きくしておくのが良い。

次に作用を説明する。

円穴１２の内径りを測定するためには、先づ検出体１３
を矢印にで示すように円穴１２内に挿入する。すると、
各接触子２１ａ、２１ｂが内径り部による接触圧により
多少内側に押されるため、各可動片１８ａ、１８ｂが基
端部２０　ａ　、　２０ｂを折曲げ線として内側に傾く
。すると各可動片１８ａ、１８ｂの先端部に形成されて
いる光遮蔽板１９ａ、１９ｂが内側に移動する。そして
内径りの大きさにより両党遮蔽板間の隙間が変化する。

他方、第１図で説明したように、一定の光景をもつ光が
、光ファイバ７、レンズ８を通過し、その出射光が両党
遮蔽板１９ａ、１９ｂ間の隙間を通って反射鏡９に達し
、そこで反射した光が再び同じ隙間、同じレンズ８、同
じ光ファイバ７を通過して、第１図で説明したように、
受光部である受光素子５で反射光量が検出される。なお
、検出体１３を円穴１２から引出すと、各可動片１８ａ
。

１８ｂは自体の弾性復元力により前の自由な状態に復帰
する。

例えば被測定物の基準内径等と同一の内径を有する穴模
範を作っておき、これにより零設定を行い、次いで被測
定物１１を順次測定して行くといった多量生産における
内径の比較測定ができる。

本実施例においても、第１実施例と同様に、レンズ８を
省略することができる。

また、木実診例では、軸対称２個所に可動片及びボール
を設けたが、３個所又は４個所にすることもできる。ま
た、ボールの取付けられる片のうち１つ又は２つ以上を
開示とすることもできる。

（発明の効果）　。

請求項１の発明はその構成を、発光部からの光を通す光
ファイバと、該光ファイバの光出射端に空隙部を隔てて
対設した反射鏡と、前記発光部から発せられ前記光ファ
イバの出射端から出射され前記反射鏡によって反射され
再び同じ前記光ファイバを通過して戻つた光を受光する
受光部とを設けるとともに、前記空隙部内にありて前記
光出射端から出射された光進行方向と交叉する方向に進
退する光遮蔽板を設け、該光遮蔽板の質位量に追従した
光量の光のみを前記反射鏡により反射せしめるようにし
たため、従来、送光用の光ファイバ、受光用の光７アイ
パと２本の光ファイバを用いた光フアイバセンサの長さ
を略々半分程屓短縮することができ、小型化が図れると
いう効果がある。

また、請求項２の発明は、その構成を請求項１の発明の
構成に加えて、光遮蔽板を弾性復元力のある可動片に一
体もしくは一体的に結合し、かつ可動片にはボール等の
接触子を取付けた構成としたため、微少隙間の測定や微
少円穴の内径測定等に好適であり、特に貫通していない
微少円穴の内径測定が可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の概略図、第２図は本発明
によって得られる変位−光量特性線図、第３図ピ）は本
発明の第２実施例の縦断面図、第３図（ロ）は同図（イ
）の矢視ＡＩＣよる側面図、第４図は従来例を示す概略
図である。１・・・発光部　２・・・ハーフミ５−３・・・受光素
子４・・・制御回路　５・・・受光素子（受光部）　６
・・・レンズ　７・・・光ファイバ　８・・・レンズ　
９・・・反射鏡１０・・・光遮蔽板　１１・・・被測定
物　１２・・・円穴１３・・・検出体　１４・・・カバ
ー　１５・・・支持体１６・・・支持体（反射鏡取付体
）　　１７ａ、１７ｂ・・・切欠　１８ａ、１８ｂ”・
可動片　１９ａ、１９ｂ・・・光遮蔽板　２０ａ、２０
ｂ・・・基端部　２１ａ。２１ｂ・・・接触子（ボール）

Claims

【特許請求の範囲】１、発光部からの光を通す光ファイバと、該光ファイバ
の光出射端に空隙部を隔てて対設した反射鏡と、前記発
光部から発せられ前記光ファイバの出射端から出射され
前記反射鏡によって反射され再び前記光ファイバを通過
して戻った光を受光する受光部とを設けるとともに、前
記空隙部内にあって前記光出射端から出射された光進行
方向と交叉する方向に進退する光遮蔽板を設け、該光遮
蔽板の変位量に追従した光量の光のみを前記反射鏡によ
り反射せしめる構成としたことを特徴とする変位量検出
光ファイバセンサ。２、遮蔽板が弾性復元力のある可動片に取付けられてお
り、該可動片には被計測物体の隙間もしくは内径に接触
する接触子が取付けられている請求項１記載の変位量検
出光ファイバセンサ。