JPH0226015Y2

JPH0226015Y2 -

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Publication number: JPH0226015Y2
Application number: JP9653883U
Authority: JP
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1990-07-17
Also published as: JPS604914U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、往復運動する移動体の移動方向を
検出する移動体の移動方向検出装置に関するもの
である。

（従来の技術）光フアイバのもつ低伝送損失、細線性、可撓性
の特徴を生かすために、光情報を出力する各種検
出装置（温度検出装置、圧力検出装置、速度検出
装置など）が注目されている。

（考案が解決しようとする課題）しかるに、従来は、往復運動する移動体の移動
方向検出装置としては、光フアイバによる伝送を
利用できるように光信号を出力とする実用的な検
出装置は見当らなかつた。

この考案は、移動体の移動方向を非接触で検出
し、光フアイバで情報を伝送できるように光パル
スを出力信号として発生することのできる移動体
の移動方向検出装置を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）この考案の移動体の移動方向検出装置は、外部
照射光に感応して光パルスを発する第１の
PNPN負性抵抗発光素子と、外部照射光および
前記第１のPNPN負性抵抗発光素子からの光に
感応して光パルスを発する第２のPNPN負性抵
抗発光素子と、この第１と第２のPNPN負性抵
抗発光素子を各々感応時発光させて前記光パルス
を発生させ、その後、素子を所定時間発光禁止状
態に設定する駆動回路と、前記第１，第２の
PNPN負性抵抗発光素子からの光パルスを伝送
する光フアイバとを有し、移動体と固定台の一方
側に前記第１，第２のPNPN負性抵抗発光素子
が設けられ、移動体と固定台の他方側に外部照射
光を発する光源が設けられ、移動体の往復運動に
伴い第１と第２のPNPN負性抵抗発光素子上を
逆の順序で外部照射光が走査するように構成した
ものである。

（作用）移動体が一方向に移動する時、外部照射光はま
ず第１のPNPN負性抵抗発光素子を照射し、次
に第２のPNPN負性抵抗発光素子を照射する。
第１のPNPN負性抵抗発光素子は、第２の
PNPN負性抵抗発光素子に先立つて外部照射光
が照射された時発光し、光パルスを発する。この
時、この第１のPNPN負性抵抗発光素子からの
光にも第２のPNPN負性抵抗発光素子が感応す
るので、同時に第２のPNPN負性抵抗発光素子
も動作し、第２のPNPN負性抵抗発光素子から
も光パルスが出力される。

負性抵抗発光素子は、光パルス出力後所定時
間、駆動回路により発光禁止状態に設定される。
この発光禁止時間内に第２のPNPN負性抵抗発
光素子に外部照射光が照射されることになる。し
たがつて、第１のPNPN負性抵抗発光素子に外
部照射光が照射した後、第２のPNPN負性抵抗
発光素子に外部照射光が照射した時は、第２の
PNPN負性抵抗発光素子は発光せず、光パルス
を出力しない。結局、移動体が一方向に移動する
時は、最初に第１のPNPN負性抵抗発光素子に
外部照射光が照射した時に第１および第２の
PNPN負性抵抗発光素子から同時に光パルスが
出力されることになり、伝送用光フアイバとして
途中から１本になる光フアイバを用いれば、移動
体が一方向に移動する時は、１つの光パルスが発
生し、伝送されることになる。そして、同時発
生、１つの光パルスということから移動体が一方
向に移動したと検出できる。

次に、移動体が反対方向に移動した時は、最初
に第２のPNPN負性抵抗発光素子が外部照射光
により照射され、次に第１のPNPN負性抵抗発
光素子が外部照射光により照射される。第２の
PNPN負性抵抗発光素子は、外部照射光が照射
された時発光し、光パルスを出力する。この時、
第１のPNPN負性抵抗発光素子は第２のPNPN
負性抵抗発光素子の光には感応しないので同時に
動作はせず、したがつてその後発光禁止状態にも
ならない。したがつて、第１のPNPN負性抵抗
発光素子は、第２のPNPN負性抵抗発光素子の
次に外部照射光が照射された時に、該外部照射光
に感応して発光し、光パルスを出力する。結局、
移動体が反対方向に移動した時は、第１および第
２のPNPN負性抵抗発光素子から時間的にずれ
た２つの光パルスが出力されることになり、この
光パルスの出力状態から移動体が反対方向に移動
したことを検出できる。

以上のようにこの考案の装置は、第１および第
２のPNPN負性抵抗発光素子の感応特性の違い
と、該素子を光パルス出力後所定時間発光禁止状
態に駆動回路により設定することを用いて、光パ
ルスの出力具合から移動体の移動方向を検出でき
る。また、この装置は光を用いて非接触で移動体
の移動方向を検出できる。

（実施例）以下、この考案の装置の実施例について図面に
基づき説明する。第１図はその一実施例の構成を
示す図である。

この第１図において、１は固定台、２は第１の
PNPN負性抵抗発光素子（以下発光素子と記
す）、３は第２の発光素子である。第１の発光素
子２と第２の発光素子３は固定台１に所定の間隔
をもつて配置されており、それぞれ光のピーク波
長λA，λBの光を発生するようになつている。こ
のピーク波長λA，λBは、途中から１本となつた
伝送用光フアイバ４を経て伝送されるようになつ
ている。

また、５は移動台（移動体）であり、この移動
台５には光源９が配置されている。光源９に対し
て所定の間隔をもつてスリツト８が対向し、さら
に、スリツト８に対向して集光レンズ７が設けら
れている。これにより、光源９から発生した光は
スリツト８を通つて、集光レンズ７で集光され、
外部照射光としてのビーム形状６となつて固定台
１の第１の発光素子２、第２の発光素子３に照射
するようになついる。

移動台５は左右どちらにも動き得るもので、矢
印Ａ１，Ａ２で示すように移動方向によりｖ＞０
あるいはｖ＜０と区別する。

第２図ａ、第２図ｂは移動台５の移動方向と伝
送用光フアイバ４で伝送される光パルスの関係を
示す。第２図ａはｖ＞０の場合であり、単一の光
パルスが発生する場合を示しており、また、第２
図ｂはｖ＜０の場合で時間的に遅れた二つの光パ
ルスが発生する場合を示している。

第３図は第１および第２の発光素子２，３（こ
の素子を第３図では発光素子１０として示してあ
る）の駆動回路を示す。直流バイアス電源Vaに
より抵抗Ｒを介してコンデンサＣが充電されるよ
うになつており、そのコンデンサＣの充電電圧
Vaがインダクタンス素子Ｌを介して発光素子１
０に供給されている。通常は、第４図にPNPN
負性抵抗発光素子のＩ−Ｖ特性を示すように、素
子１０に供給される電圧（コンデンサＣの充電電
圧Va）より該素子１０のターンオーバー電圧Vt
が高く、素子１０には電流がわずかしか流れず、
該素子１０はいわゆる光が発生しない「オフ」状
態にある。次に、素子１０に光が入射されると、
ターンオーー電圧がVaより低いVt′に下がるた
め、素子１０に大なる電流が流れ、該素子１０は
「オン」状態となり、光を発生させる。この時、
コンデンサＣの電圧が放電し、すぐに素子１０の
印加電圧が低下するので、該素子１０の発光はす
ぐに終了する。その後は、コンデンサＣが再び直
流バイアス電源、Vaで充電されるようになり、
充電電圧がVaに回復するまでの間は、該素子１
０の非発光期間となる。つまり、この駆動回路
は、光が入射した時、素子１０を発光させ光パル
スを出力させ、その後、この素子１０を所定時間
発光禁止状態とする。この発光禁止時間（充電時
間）を第１，第２の発光素子２，３の間隔や移動
台５の移動速度により最適に定める。

第５図ａ、第５図ｂはPNPN接合構造をもつ
二つの発光素子ＡおよびＢ（発光素子Ａは第１の
発光素子２に相当し、発光素子Ｂは第２の発光素
子３に相当する）のそれぞれの発光スペクトルと
受光スペクトルの相関図である。これらのスペク
トルの相関関係はこの考案の動作を特徴づける重
要な関係である。

第５図ａおよび第５図ｂに示すように、二つの
発光素子Ａ，Ｂの受光スペクトル帯域は幅が広い
が図中の斜線で示すごとく、受光スペクトル帯域
は幅が狭い。また、発光スペクトルのピーク値は
受光スペクトルの長波長端にある。ここで二つの
発光素子Ａ，Ｂの間には次の関係が成立するよう
に発光素子Ａ，Ｂを設定する。

すなわち、発光素子Ａ（第１の発光素子２）が
発光する光に対して、発光素子Ｂ（第２の発光素
子３）は受光感度をもつが、発光素子Ｂ（第２の
発光素子３）が発光する光に対して発光素子Ａ
（第１の発光素子２）は受光感度をもたない。し
たがつて、第５図に示す記号を用いると次式の関
係が成立する。

λ₁＜λ₂＜λ₃＜λ₄＜λ₅＜λ₆…(1) そして第６図に示すように、発光素子Ａ（第１
の発光素子２）からの光λAが一部発光素子Ｂ（第
２の発光素子３）を照射するようになつている。

また、移動台５の光源９からの外部照射光は、
その波長が第１、第２の発光素子２，３（発光素
子Ａ，Ｂ）の受光スペクトル領域内に入つてい
る。

次に動作について第１図を参照して説明する。
移動台５がｖ＞０方向に移動する時、光源９から
の外部照射光は、まず第１の発光素子２を照射
し、次に第２の発光素子３を照射する。第１の発
光素子２は、第２の発光素子３に先立つて外部照
射光が照射された時発光し、光パルスを発する。
この時、この第１の発光素子２からの光にも第２
の発光素子３が感応するので同時に第２の発光素
子３も動作し、第２発光素子からも光パルスが出
力される。

発光素子２，３は、光パルス出力後所定時間、
第３図の駆動回路により発光禁止状態に設定され
る。この発光禁止時間内に第２の発光素子３に外
部照射光が照射されることになる。したがつて、
第１の発光素子２に外部照射光が照射した後、第
２の発光素子３に外部照射光が照射した時は、第
２の発光素子３は発光せず、光パルスを出力しな
い。結局、移動台５がｖ＞０方向に移動する時
は、最初に第１の発光素子２に外部照射光が照射
した時に第１および第２の発光素子２，３から同
時に光パルスが出力されることになり、これを、
途中から１本となつた光フアイバ４で伝送すれば
第２図ａのように単一の光パルスとして伝送され
る。また、単一の光パルスであることから、移動
台５がｖ＞０方向に移動したことが検出される。

次に、移動台５がｖ＜０方向に移動した時は、
最初に第２の発光素子３が外部照射光により照射
され、次に第１の発光素子２が外部照射光により
照射される。第２の発光素子３は、外部照射光が
照射された時発光し、光パルスを出力する。この
時、第１の発光素子２は第２の発光素子３の光に
は感応しないので同時に動作はせず、したがつて
その後発光禁止状態にもならない。したがつて、
第１の発光素子２は、第２の発光素子３の次に外
部照射光が照射された時に、該外部照射光に感応
して発光し、光パルスを出力する。結局、移動台
５がｖ＜０方向に移動した時は、第２および第１
の発光素子３，２から第２図ｂに示すように時間
的にずれた２つの光パルスが出力され、光フアイ
バ４で伝送されるようになり、またこのような光
パルスの出力状態から移動台５がｖ＞０方向に移
動したことが検出される。

なお、第１図の一実施例では、移動台５に光源
９、固定台１に発光素子２，３を配置したが、発
光素子２，３を移動台５側、光源９を固定台１側
に設けても同様に作用させて同様に移動方向を検
出できることはいうまでもない。

（考案の効果）以上詳細に説明したように、この考案の装置に
よれば、光を利用して非接触で移動体の移動方向
を検出できる。また、検出出力情報として光パル
スを出力できるから、光フアイバによる情報伝送
手段を有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の移動体の移動方向検出装置
の一実施例の構成を示す図、第２図は第１図の装
置における移動台の移動方向と伝送用光フアイバ
上の光パルスの関係を示す図、第３図は第１図の
装置における発光素子の駆動回路を示す図、第４
図はPNPN接合構造の発光素子の−特性を
示す図、第５図は第１図の装置に使用される２つ
の発光素子の発光強度および受光感度スペクトル
を示す図、第６図は第１図の装置における光の結
合関係を示す図である。１……固定台、２……第１の発光素子、３……
第２の発光素子、４……伝送用光フアイバ、５…
…移動台、９……光源、Va……直流バイアス電
源、Ｒ……抵抗、Ｃ……コンデンサ、Ｌ……イン
ダクタンス素子、１０……発光素子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (a) 外部照射光に感応して光パルスを発する第１
のPNPN負性抵抗発光素子と、 (b) 外部照射光および前記第１のPNPN負性抵
抗発光素子からの光に感応して光パルスを発す
る第２のPNPN負性抵抗発光素子と、 (c) この第１と第２のPNPN負性抵抗発光素子
を各々感応時発光させて前記光パルスを発生さ
せ、その後、素子を所定時間発光禁止状態に設
定する駆動回路と、 (d) 前記第１，第２のPNPN負性抵抗発光素子
からの光パルスを伝送する光フアイバとを有
し、 (e) 移動体と固定台の一方側に前記第１，第２の
PNPN負性抵抗発光素子が設けられ、 (f) 移動体と固定台の他方側に外部照射光を発す
る光源が設けられ、 (g) 移動体の往復運動に伴い第１と第２の
PNPN負性抵抗発光素子上を逆の順序で外部
照射光が走査するように構成されたことを特徴
とする移動体の移動方向検出装置。