JPH03144305A - 光角度センサ - 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】 〔概　要〕 一対の光フアイバ間を伝送する光の結合効率を変化させ
ることにより、回転物体の角度変位を連続的に検出する
光角度センサに関し、 光信号をそのまま用いて角度変位を連続的に検出するこ
とが可能な小型の光角度センサを提供することを目的と
し、 光を出射する光ファイバと該出射光を平行光束にするレ
ンズとからなる光入力部と、前記平行光束を絞るレンズ
と該絞られた光が入射する光ファイバとよりなる光出力
部と、該平行光束の光軸に表面をほぼ直交させ該光軸に
対して傾斜可能に前記光入力部と光出力部との間に配置
された板ガラスと、内壁に互いに逆ねじの関係にある２
条の螺旋溝を有し、該螺旋溝で前記板ガラスの対向する
二辺を摺動自在に保持し、外部より与えられた角度変位
鮭より前記板ガラスを光軸に対して傾ける回転円筒体と
を有する構成である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、一対の光フアイバ間を伝送する光の結合効率
を変化させることにより、回転物体の角度変位を連続的
に検出する光角度センサに関する。

〔従来の技術〕

従来、回転体の角度変位を検出するセンサとして、電気
的または磁気的手段によるものが多く利用されているが
、これらのセンサは電気抵抗または磁気抵抗等の変化を
電気信号として検出するために、検出信号の伝達が電磁
誘導等のノイズに影響され設置する環境に制約があるこ
とおよび検出精度がノイズによって損なわれるなどの問
題があった。

そこで本願発明者は、光ファイバと集束性ロッドレンズ
を用いて光により角度変位を検出するセンサを提案した
。（特願昭６３−２８０６７７　。

光切換装置） 第３図は従来の光角度センサの要部を示す斜視図である
。図において被測定角度変位に連動して回転する回転体
６に取付けた一本の出射光ファイバ７と、該出射光ファ
イバ７の回転軌跡と同心円になるように配列した複数本
の入射光ファイバ８ａ〜８ｎとを、集束性ロッドレンズ
９を介して対向させたものである。集束性ロッドレンズ
９は長さｌを適切に選べば一端面９ａから入射された光
１０を、他端面９ｂにおいて中心軸９１に関して点対称
となる位置から出射する性質を有するので、出射光ファ
イバ７の回転に伴ってロッドレンズ９を介して光が伝播
される入射光ファイバが切り換わる。従って複数の入射
光ファイバ８８〜８ｎの何れから光信号が出射している
かを検知することにより角度変位量を検出することがで
きる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の光角度センサは出射光ファイバとして複数本
の光ファイバを用いているため装置が大型化すること、
及び有限太さの光ファイバを同心円上に配列するため角
度変位測定の分解能に限界があり連続的に角度変位を測
定できないという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み創出されたもので、光信号を
そのまま用いて角度変位を連続的に検出することが可能
な小型の光角度センサ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〕

第１図は本発明の光角度センサの要部を示す断面図であ
る。

本発明の光角度センサは、第１図に示す如く、光を出射
する光ファイバ１１と該出射光を平行光束５にするレン
ズ１２とからなる光入力部１と、前記平行光束５を絞る
レンズ２２と該絞られた光が入射する光ファイバ２１と
よりなる光出力部２と、該平行光束５の光軸に表面をほ
ぼ直交させ該光軸に対して傾斜可能に前記光入力部１と
光出力部２との間に配置された板ガラス３と、内壁に互
いに逆ねじの関係にある２条の螺旋溝４１．４２を有し
、該螺旋溝４１．４２で前記板ガラス３の対向する二辺
を摺動自在に保持し、外部より与えられた角度変位によ
り前記板ガラス３を光軸に対して傾ける回転円筒体４と
を有する構成である。

〔作用〕

回転円筒体に角度変位が無い状態では、第１図図（ａ）
の如く、光入力部ｌから出射した平行光束１３はガラス
板３を透過して直進し、光量の全部が光出力部２に入射
する。回転円筒体が被測定回転変位に連動して回転する
と、第１図図（ｂ）に示す如くガラス板３の両端を支持
する２条の螺旋溝４１゜４２が互いに逆方向へ進みガラ
ス板３は平行光束１３に対してθの如く傾く。この傾き
によってガラス板を透過した平行光束１３の光軸にずれ
が生じ光出力部２の光ファイバ２１に入射する光量は角
度変位が無い場合に比べて減少する。従って角度変位を
光出力部の光量の減少として検出することができる。

〔実施例〕

以下添付図により本発明の実施例の構成と動作を説明す
る。

第１図は本発明の光角度センサを示す断面図、第２図は
本発明の実施例を示す一部破断斜視図である。なお全図
を通じて同一符号は同一対象物を表す。

第１図および第２図において、１は平行光束５を出射す
る光入力部で、出射された平行光束５はガラス板３を透
過して光出力部２に入射するように、光入出力部１．２
を対向させ光軸を合わせて結合ロンド１４ａ、　１４ｂ
等で固定されている。これらの光入出力部１．２はそれ
ぞれ光ファイバ１１，２１、凸レンズ１２．２２を外殻
筒で所定に保持してなる。

ガラス板３は所定の厚さと屈折率を有し、対向する２辺
の中央部が突出して摺動部３１．３２が形成されており
、結合ロッド１４ａ、　１４ｂが遊嵌して光軸に対して
傾くことができるように支持されている。

４は回転円筒体で上記入出力部２．３を囲繞するように
配置され、図示しない機械的連結手段により被検出角度
変位に従動して回転するようになっている。そしてこの
回転円筒体４の内壁には、前記ガラス板３の摺動部３１
．３２を係合して摺動自在に位置決めする２条の螺旋溝
４１．４２が所定の周長にわたって形成されている。こ
の２条の螺旋溝４１゜４２の進み方向は互いに逆ねじの
関係になっている。図は回転円筒体４に外部からの角度
変位が印加されていない状態を示しており、ガラス板３
の表面が平行光束５の光軸に直交しており光入力部１か
ら出射された平行光束５はガラス板３を直進透過し光出
力部２に全光束が入射する。（第１図の（ａ）の参照） このような構成を有する角度センサの回転円筒体４が外
部からの角度変位によって、例えば矢印Ａの方向に回転
すると、螺旋溝４１にガイドされた左側の摺動部３１は
矢印Ｂの如く前方へ、また螺旋溝３２にガイドされた右
側の摺動部４２は矢印Ｃの如く後方へ移動し、ガラス板
３を光軸に対して傾斜せさる。すると第１図の（ｂ）で
示す如く、平行光束５がガラス板３に垂直に入射しなく
なるので、ガラス板３を通過した平行光束５の光軸かに
ずれが生じて光出力部２に入射する光量が減る。このよ
うに角度変位に対応して光入出力部間の光結合効率が変
化するのでこの関係を予め求めておけば回転変位を光結
合係数の変化量として検出することかできる。

このような光センサは、光ファイバを伝播する光をその
まま角度変位の検出に用いるので電磁ノイズの影響を受
けないため高精度の角度検出ができる。また、光ファイ
バの一対の対向させるだけなので、第３図の従来例より
小型で簡単な構造になり、しかも角度変位に連続的に追
随するので測定精度が向上する。

〔発明の効果〕

本発明の光角度センサによれば、被検出角度変位を、光
結合系内に設けた板ガラスの光軸に対する傾きに変換し
、この傾きによって光入出力部間の光軸がずらせて光結
合効率が変化させるので、電磁誘導等の悪影響を受ける
ことなく小型で簡単な構造でかつ角度変位を連続的に検
出可能な光角度センサを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光角度センサを示す断面図、第２図
は、本発明の光角度センサの実施例の一部破断斜視図、 第３図は、従来の光角度センサの要部を示す斜視図、 である。 図において、 ｌ・・・光入力部、　　　１１−光ファイバ、１２−・
−・凸レンズ、　　　　２−光出力部、２１・−光ファ
イバ、　　２２−凸レンズ、３−ガラス板、　　　３１
．３２・・−摺動部、４・一回転円筒体、　　４１．４
２−・螺旋溝、５−・・平行光束、 である。 （α） 角度変位なし くｂ）角度實位為Ｃノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光を出射する光ファイバ（１１）と該出射光を平行光束
   （５）にするレンズ（１２）とからなる光入力部（１）
   と、 前記平行光束（５）を絞るレンズ（２２）と該絞られた
   光が入射する光ファイバ（２１）とよりなる光出力部（
   ２）と、 該平行光束（５）の光軸に表面をほぼ直交させ該光軸に
   対して傾斜可能に前記光入力部（１）と光出力部（２）
   との間に配置された板ガラス（３）と、内壁に互いに逆
   ねじの関係にある２条の螺旋溝（４１、４２）を有し、
   該螺旋溝（４１、４２）で前記板ガラス（３）の対向す
   る二辺を摺動自在に保持し、外部より与えられた角度変
   位により前記板ガラス（３）を光軸に対して傾ける回転
   円筒体（４）と、を有することを特徴とする光角度セン
   サ。