JPH0648202B2 - ファイバ光センサ装置 - Google Patents
ファイバ光センサ装置Info
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- JPH0648202B2 JPH0648202B2 JP62506394A JP50639487A JPH0648202B2 JP H0648202 B2 JPH0648202 B2 JP H0648202B2 JP 62506394 A JP62506394 A JP 62506394A JP 50639487 A JP50639487 A JP 50639487A JP H0648202 B2 JPH0648202 B2 JP H0648202B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/02—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light
- G02B26/04—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light by periodically varying the intensity of light, e.g. using choppers
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- G—PHYSICS
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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- G02B26/002—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movement or the deformation controlling the frequency of light, e.g. by Doppler effect
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
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- G02B6/3624—Fibre head, e.g. fibre probe termination
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明の技術分野はファイバ光学装置に関するものであ
る。さらに詳細にいえば、本発明は光ファイバを用いる
センサ装置に関するものである。
る。さらに詳細にいえば、本発明は光ファイバを用いる
センサ装置に関するものである。
従来の技術 工場の自動化のためには、電磁的な影響を受けない信頼
性の極めて高い、リミットスイッチや位置センサが必要
である。また、石油化学の分野やエネルギ関連分野など
における工場では、危険性のある区域内に、本質的に安
全であるスイッチ装置を設置することが要求される。さ
らに、光ファイバ制御装置を備えた航空機や船舶を開発
することに向けて、多大な努力が払われている。産業の
自動化のためにもまた、ファイバ光学装置がますます使
われてきている。
性の極めて高い、リミットスイッチや位置センサが必要
である。また、石油化学の分野やエネルギ関連分野など
における工場では、危険性のある区域内に、本質的に安
全であるスイッチ装置を設置することが要求される。さ
らに、光ファイバ制御装置を備えた航空機や船舶を開発
することに向けて、多大な努力が払われている。産業の
自動化のためにもまた、ファイバ光学装置がますます使
われてきている。
光の強度を測定することによって、物理的パラメータを
測定する種々の測定装置が、先行技術において知られて
いる。これらの装置では、１個または複数個の光源から
放射された光を、送出光ファイバを通して光変換器に伝
送し、そしてこの光変換器は、測定されるべき物理的パ
ラメータに比例して光の強度を変化させて検出器へ送
る。この返送された光の強度を適切な電気信号に変換す
るのに、光検出器装置が用いられる。光ファイバを曲げ
たり光ファイバを接続する接続器などによる機械的効果
や、また温度や圧力などのような環境による効果もま
た、光の強度に影響を与えることがわかっている。これ
らの好ましくない効果を補償するために、複数光源や複
数の検出器を用いることができる。
測定する種々の測定装置が、先行技術において知られて
いる。これらの装置では、１個または複数個の光源から
放射された光を、送出光ファイバを通して光変換器に伝
送し、そしてこの光変換器は、測定されるべき物理的パ
ラメータに比例して光の強度を変化させて検出器へ送
る。この返送された光の強度を適切な電気信号に変換す
るのに、光検出器装置が用いられる。光ファイバを曲げ
たり光ファイバを接続する接続器などによる機械的効果
や、また温度や圧力などのような環境による効果もま
た、光の強度に影響を与えることがわかっている。これ
らの好ましくない効果を補償するために、複数光源や複
数の検出器を用いることができる。
米国特許第４，３５６，３９６号に既に開示されている
ように、２つの波長の光が発生され、そして２個の検出
器が送出される光を監視し、また２個の検出器が帰来す
る光を監視する。これらの光の波長の中の１つの波長の
光は、光ファイバと光変換器との間に鏡によって反射さ
れる。この反射された光の強度は、補償計算のための基
準強度として用いられる。変換器は第２の波長の光によ
ってのみ作動する。したがって、変換器それ自身におけ
る機械的変動や環境条件の変動に対しては補正を行うこ
とができない。
ように、２つの波長の光が発生され、そして２個の検出
器が送出される光を監視し、また２個の検出器が帰来す
る光を監視する。これらの光の波長の中の１つの波長の
光は、光ファイバと光変換器との間に鏡によって反射さ
れる。この反射された光の強度は、補償計算のための基
準強度として用いられる。変換器は第２の波長の光によ
ってのみ作動する。したがって、変換器それ自身におけ
る機械的変動や環境条件の変動に対しては補正を行うこ
とができない。
複数個の波長の光で作動する光変換器もまた知られてい
る。例えば、米国特許第４，５１４，８６０号および米
国特許第４，３７８，４９６号では、変換器組立体の中
に２個の発光ダイオードとそれに付随する電子部品とを
使用している。電気装置に伴う障害を小さくするため
に、電流や電圧を使わないで動作する変換器が要望され
る。
る。例えば、米国特許第４，５１４，８６０号および米
国特許第４，３７８，４９６号では、変換器組立体の中
に２個の発光ダイオードとそれに付随する電子部品とを
使用している。電気装置に伴う障害を小さくするため
に、電流や電圧を使わないで動作する変換器が要望され
る。
さらに、先行技術における変換器組立体では、多重測定
が行われている。米国特許第４，５２３，０９２号、
４，４９３，９９５号及び４，２８１，２４５号に開示
されている既知の技術では、変換器の機械的変動または
環境条件の変動に対する補償を行っていない。
が行われている。米国特許第４，５２３，０９２号、
４，４９３，９９５号及び４，２８１，２４５号に開示
されている既知の技術では、変換器の機械的変動または
環境条件の変動に対する補償を行っていない。
また、２つの波長を用いている別の実施例が米国特許第
４，４９２，８６０号に開示されているが、そこでは単
一の光ファイバが用いられており、かつ偏光を利用する
ことにより、送出された光を反射して検出器装置へ進め
るさいの反射を制御している。
４，４９２，８６０号に開示されているが、そこでは単
一の光ファイバが用いられており、かつ偏光を利用する
ことにより、送出された光を反射して検出器装置へ進め
るさいの反射を制御している。
発明の要約 前述のように、従来の技術においては、装置中に含まれ
る光学部分の完全性や遮光性などを定期的にかつ注意深
く点検して、その関連の測定「故障」を表わす読み取
り、すなわち、迷光や光学的欠陥の存在が大きく影響し
た読み取りでないこを確実に保証する必要がある。
る光学部分の完全性や遮光性などを定期的にかつ注意深
く点検して、その関連の測定「故障」を表わす読み取
り、すなわち、迷光や光学的欠陥の存在が大きく影響し
た読み取りでないこを確実に保証する必要がある。
かくして、本発明の主要な目的の１つは、光通路の光学
的連続性及び光密つまり遮光性の完全性を的確に判定す
ることができ、それにより面倒な定期的点検や光学部品
に対する特別な検査の必要が低減された、新規で有用性
の高い自己監視手段を有するファイバ光センサ装置を提
供することである。
的連続性及び光密つまり遮光性の完全性を的確に判定す
ることができ、それにより面倒な定期的点検や光学部品
に対する特別な検査の必要が低減された、新規で有用性
の高い自己監視手段を有するファイバ光センサ装置を提
供することである。
本発明のもう１つの目的は、物理パラメータの離散的検
出または比例的検出のためのファイバ光センサ装置、す
なわち、スイッチのようなディジタル動作を得るため
の、または位置測定や位置制御のためのアナログ動作を
得るためのファイバ光センサ装置を提供することであ
る。
出または比例的検出のためのファイバ光センサ装置、す
なわち、スイッチのようなディジタル動作を得るため
の、または位置測定や位置制御のためのアナログ動作を
得るためのファイバ光センサ装置を提供することであ
る。
本発明のまた別の目的は、自己較正をすることにより、
光感度調節を行う必要がないようにしたファイバ光セン
サ装置を得ることである。
光感度調節を行う必要がないようにしたファイバ光セン
サ装置を得ることである。
本発明のまた別の目的は、光学部品の何れかが故障した
時、その故障を指示するための自己監視を行なう、ファ
イバ光センサ装置を提供することである。
時、その故障を指示するための自己監視を行なう、ファ
イバ光センサ装置を提供することである。
本発明のなお別の目的は、特別な検査装置を必要とする
ことなしに、光回路の機能性を視覚的に容易に点検する
ことができる、ファイバ光センサ装置を提供することで
ある。
ことなしに、光回路の機能性を視覚的に容易に点検する
ことができる、ファイバ光センサ装置を提供することで
ある。
本発明のなお別の目的は、位置検出を行なう場所へ電流
や電圧が供給されずに、またはこの場所で電流や電圧が
発生されないので、本来的に安全な、ファイバ光センサ
装置を提供することである。
や電圧が供給されずに、またはこの場所で電流や電圧が
発生されないので、本来的に安全な、ファイバ光センサ
装置を提供することである。
本発明のこの他の目的およびこの他の利点は、以下に述
べる好適な実施例についての詳細な説明から容易に理解
されるであろう。これらの好ましい実施例は、波長の異
なる光を発生する光源によって発生された２つのバンド
の光の強度を、バンド幅の大きな検出器によって検出す
ることにより、本発明の着想を具現するものである。
べる好適な実施例についての詳細な説明から容易に理解
されるであろう。これらの好ましい実施例は、波長の異
なる光を発生する光源によって発生された２つのバンド
の光の強度を、バンド幅の大きな検出器によって検出す
ることにより、本発明の着想を具現するものである。
本発明は、全体的にいえば、ファイバ光センサ装置に関
するものである。本発明の装置は、２つの異なる波長を
中心とするスペクトル分布を有する、２つの異なるバン
ドの光を検出し、そしてそれらの出力光強度の比を計算
する。この比の大きさは光変換器の位置に対応する。こ
の比は電子信号処理装置で処理される。２つのバンドの
光の光強度の検出は、波長の異なる光源からの光に対し
バンド幅の大きな検出器によって行なわれ、または、バ
ンド幅の大きな光を放射する光源からの光に対し波長特
性の異なる検出器によって行なわれる。換言すれば、複
数個の光源と、１個の検出器とによって行なうか、また
は１個の光源と複数個の検出器とによって行なうかによ
っても、同等の結果を得ることができる。
するものである。本発明の装置は、２つの異なる波長を
中心とするスペクトル分布を有する、２つの異なるバン
ドの光を検出し、そしてそれらの出力光強度の比を計算
する。この比の大きさは光変換器の位置に対応する。こ
の比は電子信号処理装置で処理される。２つのバンドの
光の光強度の検出は、波長の異なる光源からの光に対し
バンド幅の大きな検出器によって行なわれ、または、バ
ンド幅の大きな光を放射する光源からの光に対し波長特
性の異なる検出器によって行なわれる。換言すれば、複
数個の光源と、１個の検出器とによって行なうか、また
は１個の光源と複数個の検出器とによって行なうかによ
っても、同等の結果を得ることができる。
本発明によるファイバ光センサ装置は、入力端部と出力
端部とを有する送出光ファイバと、入力端部と出力端部
とを有する帰来光ファイバとを有する。この装置はま
た、第１の波長を中心とするスペクトル分布を有する第
１の光を発生する第１の光源と、第２の波長を中心とす
るスペクトル分布を有する第２の光を発生する第２の光
源とを有する。第１の波長と第２の波長とは波長が異な
る。これら２つの光源は２重カラー発生装置の一部分で
あることができる。これらの２重カラーの光源は交互に
動作することができ、そしてそれぞれの光ビームを送出
光ファイバの入力端部に向けて進行させる適切な光学素
子を有する。その結果、第１の光ビーム及び第２の光ビ
ームは、送出光ファイバの入力端部から出力端部へ伝送
される。
端部とを有する送出光ファイバと、入力端部と出力端部
とを有する帰来光ファイバとを有する。この装置はま
た、第１の波長を中心とするスペクトル分布を有する第
１の光を発生する第１の光源と、第２の波長を中心とす
るスペクトル分布を有する第２の光を発生する第２の光
源とを有する。第１の波長と第２の波長とは波長が異な
る。これら２つの光源は２重カラー発生装置の一部分で
あることができる。これらの２重カラーの光源は交互に
動作することができ、そしてそれぞれの光ビームを送出
光ファイバの入力端部に向けて進行させる適切な光学素
子を有する。その結果、第１の光ビーム及び第２の光ビ
ームは、送出光ファイバの入力端部から出力端部へ伝送
される。
この装置はさらに、送出光ファイバの出力端部と帰来光
ファイバの入力端部との間に作動可能に配置された光変
換器を有する。この光変換器は可変位置の支持部材と、
可変位置の支持部材を、測定されるべき特定の物理的パ
ラメータの大きさに応じて選択的に位置決めするための
アクチュエータとを有する。この光変換器は、帰来光フ
ァイバの入力端部における第１の光と第２の光との強度
を、可変位置部材の位置の関数として、異った仕方（つ
まり、１つの波長の光の強度は相対的に変更させること
なしに伝送する一方、他の波長の光の強度は有意な程に
変更される）で同時に変える。
ファイバの入力端部との間に作動可能に配置された光変
換器を有する。この光変換器は可変位置の支持部材と、
可変位置の支持部材を、測定されるべき特定の物理的パ
ラメータの大きさに応じて選択的に位置決めするための
アクチュエータとを有する。この光変換器は、帰来光フ
ァイバの入力端部における第１の光と第２の光との強度
を、可変位置部材の位置の関数として、異った仕方（つ
まり、１つの波長の光の強度は相対的に変更させること
なしに伝送する一方、他の波長の光の強度は有意な程に
変更される）で同時に変える。
光変換器は透過形であることができる。この透過形の光
変換器では、可変位置の支持部材は第１の光をよく透過
するが第２の光を吸収する第１の光フィルタと、第２の
光をよく透過が、第１の光を吸収する第２の光フィルタ
とを有する。これらのフィルタが協力して動作すること
により、帰来光ファイバの中へ伝送される第１の光の強
度と第２の光の強度との相対的な比が、アクチュエータ
の位置と共に変化する。
変換器では、可変位置の支持部材は第１の光をよく透過
するが第２の光を吸収する第１の光フィルタと、第２の
光をよく透過が、第１の光を吸収する第２の光フィルタ
とを有する。これらのフィルタが協力して動作すること
により、帰来光ファイバの中へ伝送される第１の光の強
度と第２の光の強度との相対的な比が、アクチュエータ
の位置と共に変化する。
これとは異って、光変換器は反射形であることもでき
る。この反射形の光変換器では、可動位置の支持部材は
第１の光を優先的に反射するが、第２の光を消散させる
第１反射器と、第２の光を優先的に反射するが第１の光
を消散させる第２反射器とを有する。これらの反射器が
協力して動作することにより、帰来光ファイバの中へ反
射される第１の光の強度と第２の光の強度との相対的比
がアクチュエータの位置と共に変化する。
る。この反射形の光変換器では、可動位置の支持部材は
第１の光を優先的に反射するが、第２の光を消散させる
第１反射器と、第２の光を優先的に反射するが第１の光
を消散させる第２反射器とを有する。これらの反射器が
協力して動作することにより、帰来光ファイバの中へ反
射される第１の光の強度と第２の光の強度との相対的比
がアクチュエータの位置と共に変化する。
光変換器の可変位置の支持部材を移動させるアクチュエ
ータは、命令入力に応答して動作する。この命令入力
は、直線位置や回転位置、温度、圧力、流量、流体のレ
ベル、電流、または電圧のような適当なパラメータによ
って、制御される。
ータは、命令入力に応答して動作する。この命令入力
は、直線位置や回転位置、温度、圧力、流量、流体のレ
ベル、電流、または電圧のような適当なパラメータによ
って、制御される。
この装置はまた、帰来光ファイバの出力端部に配置され
た、光検出器を有する。この光検出器はこの出力端部に
おける光の強度を測定し、そしてこの光の強度に応答す
る電圧を発生する。このようにして、光検出器は、第１
の光に対応する帰来ファイバ出力光強度と第２の光に対
応する帰来ファイバ出力光強度とを測定する。光検出器
装置は、波長消散フィルタ、すなわち、波長フィルタを
用いて、第１の光の強度に比例する第１の検出器出力電
圧を生じ、かつまた、第２の光の強度に比例する第２の
検出器出力電圧を生ずる。
た、光検出器を有する。この光検出器はこの出力端部に
おける光の強度を測定し、そしてこの光の強度に応答す
る電圧を発生する。このようにして、光検出器は、第１
の光に対応する帰来ファイバ出力光強度と第２の光に対
応する帰来ファイバ出力光強度とを測定する。光検出器
装置は、波長消散フィルタ、すなわち、波長フィルタを
用いて、第１の光の強度に比例する第１の検出器出力電
圧を生じ、かつまた、第２の光の強度に比例する第２の
検出器出力電圧を生ずる。
光強度を決定するまた別の方法は、送出光ファイバに第
１の光と第２の光とを交互に進め、そして光検出器が時
間順序に従って、第１の光の強度に比例する第１の検出
器出力電圧を生じおよびまた第２の光の強度に比例する
第２の検出器出力電圧を生する方法である。
１の光と第２の光とを交互に進め、そして光検出器が時
間順序に従って、第１の光の強度に比例する第１の検出
器出力電圧を生じおよびまた第２の光の強度に比例する
第２の検出器出力電圧を生する方法である。
この装置はまた、第１の光に対応する第１の検出器出力
電圧と第２の光に対応する第２の検出器出力電圧とに応
答する、電子信号処理装置を有する。この電子信号処理
装置は、第１の検出器出力電圧を第２の検出器出力電圧
で除算して、第１の比を計算し、そしてまたアナログ動
作のために、この第１の比に比例する大きさを有する出
力信号を生ずる。その後、この信号処理装置は、ディジ
タル動作のために、この第１の比を第１の常数に対して
検定し、かつまた、第２の常数に対して検定する。もし
この第１の比が第１の常数よりも大きいかまたは等しい
ならば、信号出力が活性にされ、そしてもし第１の比が
第２の常数よりも小さいかまたは等しいならば、信号出
力は非活性にされる。
電圧と第２の光に対応する第２の検出器出力電圧とに応
答する、電子信号処理装置を有する。この電子信号処理
装置は、第１の検出器出力電圧を第２の検出器出力電圧
で除算して、第１の比を計算し、そしてまたアナログ動
作のために、この第１の比に比例する大きさを有する出
力信号を生ずる。その後、この信号処理装置は、ディジ
タル動作のために、この第１の比を第１の常数に対して
検定し、かつまた、第２の常数に対して検定する。もし
この第１の比が第１の常数よりも大きいかまたは等しい
ならば、信号出力が活性にされ、そしてもし第１の比が
第２の常数よりも小さいかまたは等しいならば、信号出
力は非活性にされる。
この装置はまた出力制御装置を有する。この出力制御装
置は、電子信号処理装置の制御器信号出力に応答して、
活性状態と非活性状態とを有する。前記第１の比がこの
信号処理装置で検査される時、もし前記第１の比が第１
の常数よりも小さくかつまた第２の常数より大きいなら
ば、アクチュエータは遷移状態にあると考えられる。こ
の場合には、出力制御装置はアクチュエータが遷移領域
に入る前に有していた状態と反対の状態に変えられ、そ
れにより、状態変化のスナップ作用が得られる。
置は、電子信号処理装置の制御器信号出力に応答して、
活性状態と非活性状態とを有する。前記第１の比がこの
信号処理装置で検査される時、もし前記第１の比が第１
の常数よりも小さくかつまた第２の常数より大きいなら
ば、アクチュエータは遷移状態にあると考えられる。こ
の場合には、出力制御装置はアクチュエータが遷移領域
に入る前に有していた状態と反対の状態に変えられ、そ
れにより、状態変化のスナップ作用が得られる。
この装置はまた、電子信号処理装置の状態信号出力に応
答して活性状態と非活性状態とを有する、自己監視装置
を有する。第１の光発生装置と第２の光発生装置とのい
ずれもが動作していない時、検出器は第３の検出器出力
電圧を生ずる。この第３の検出器出力電圧は検出器への
光ファイバに入ってくる迷光の量に対応する。電子信号
処理装置は、第１の検出器出力電圧と第２の検出器出力
電圧との和をこの第３の検出器出力電圧で除算して、第
２の比を計算する。この装置が正常に動作している場合
には、この第２の比は常数２よりはるかに大きいであろ
う。この装置の光学部品のいずれかが故障している場合
には、この第２の比はほぼ２である。信号処理装置は、
この第２の比を用いて、光学部品のいずれかに故障があ
ることを表わす状態信号を出力する。
答して活性状態と非活性状態とを有する、自己監視装置
を有する。第１の光発生装置と第２の光発生装置とのい
ずれもが動作していない時、検出器は第３の検出器出力
電圧を生ずる。この第３の検出器出力電圧は検出器への
光ファイバに入ってくる迷光の量に対応する。電子信号
処理装置は、第１の検出器出力電圧と第２の検出器出力
電圧との和をこの第３の検出器出力電圧で除算して、第
２の比を計算する。この装置が正常に動作している場合
には、この第２の比は常数２よりはるかに大きいであろ
う。この装置の光学部品のいずれかが故障している場合
には、この第２の比はほぼ２である。信号処理装置は、
この第２の比を用いて、光学部品のいずれかに故障があ
ることを表わす状態信号を出力する。
この明細書全体において、「光」(light)という用語は
可視スペクトルの近傍の電磁波を指すのに用いられてい
るが、この用語はまた赤外線領域および紫外線領域の電
磁波をも包含していることを断っておく。
可視スペクトルの近傍の電磁波を指すのに用いられてい
るが、この用語はまた赤外線領域および紫外線領域の電
磁波をも包含していることを断っておく。
発明の実施態様 本発明の光ファイバセンサ装置の好ましい第１実施例、
すなわち、本発明の実施態様が第１図から第３図までの
図面に示されている。
すなわち、本発明の実施態様が第１図から第３図までの
図面に示されている。
第１図および第３図において、光源光ファイバすなわ
ち、送出光ファイバ２０は、受光入力端部２１と光放射
出力端部２２とを有する。光検出器光ファイバ、すなわ
ち、帰来光ファイバ２３は、受光入力端部２４と光放射
出力端部２５とを有する。第１の波長λ１を中心とした
スペクトル分布を有する第１の光と、第２の波長λ２を
中心としたスペクトル分布を有する第２の光とを発生す
る、適切な光発生装置が備えられる。これは、２つの波
長λ１及び波長λ２の光を交互に放射するように構成さ
れた２重カラー光源２６として図示されている。これら
は、緑色のような第１の光と赤色のような第２の光とを
放射する、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザであ
るのが典型的な場合である。前記で用いられた緑と赤の
カラーの組み合わせは、また、他の任意の２つのカラー
の組み合わせにすることもできる。
ち、送出光ファイバ２０は、受光入力端部２１と光放射
出力端部２２とを有する。光検出器光ファイバ、すなわ
ち、帰来光ファイバ２３は、受光入力端部２４と光放射
出力端部２５とを有する。第１の波長λ１を中心とした
スペクトル分布を有する第１の光と、第２の波長λ２を
中心としたスペクトル分布を有する第２の光とを発生す
る、適切な光発生装置が備えられる。これは、２つの波
長λ１及び波長λ２の光を交互に放射するように構成さ
れた２重カラー光源２６として図示されている。これら
は、緑色のような第１の光と赤色のような第２の光とを
放射する、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザであ
るのが典型的な場合である。前記で用いられた緑と赤の
カラーの組み合わせは、また、他の任意の２つのカラー
の組み合わせにすることもできる。
光の相対強度と波長（λ）との関係を示している第２図
において、緑カラーに対する曲線２８は、そのＬＥＤが
付勢された時、５６０ナノメートル(nm)の波長λ１を中
心とするスペクトル・バンド幅を有し、そして赤カラー
に対する曲線２９は、そのＬＥＤが付勢された時、６５
５nmの波長λ２を中心とするスペクトル・バンド幅を有
する。光源２６で発生した第１の光ビームと第２の光ビ
ームとを、光ファイバ２０の入力端部２１に向けて進め
る装置が、また備えられている。この装置は、第３図で
は、矢印付きの線３０で示されている。光ファイバ２３
の出力端部２５から放射された光は第３図では矢印付き
の線３１で表されているが、この光線は適切な検出器装
置３２に入射する。この検出器装置３２は出力端部での
光の強度を検出する。
において、緑カラーに対する曲線２８は、そのＬＥＤが
付勢された時、５６０ナノメートル(nm)の波長λ１を中
心とするスペクトル・バンド幅を有し、そして赤カラー
に対する曲線２９は、そのＬＥＤが付勢された時、６５
５nmの波長λ２を中心とするスペクトル・バンド幅を有
する。光源２６で発生した第１の光ビームと第２の光ビ
ームとを、光ファイバ２０の入力端部２１に向けて進め
る装置が、また備えられている。この装置は、第３図で
は、矢印付きの線３０で示されている。光ファイバ２３
の出力端部２５から放射された光は第３図では矢印付き
の線３１で表されているが、この光線は適切な検出器装
置３２に入射する。この検出器装置３２は出力端部での
光の強度を検出する。
第１図と第３図に示されているように、３３で全体的に
示されている適切な光変換器装置が、光ファイバ２０の
出力端部２２と光ファイバ２３の入力端部２４との間に
配置される。この変換器装置は位置決めがなされる可変
位置の支持部材と、この変換器装置を移動させるアクチ
ュエータとを有する。この変換器装置は、図面に示され
ているように、一直線上に配置された第１のフィルタ、
すなわち、上方のフィルタ３４と、第２のフィルタ、す
なわち、下方のフィルタ３５とを有する。これらのフィ
ルタの突き合わさっている端部は相互に接触している。
これらのフィルタは、センサ本体３６の中で、一体とな
って直線上を往復運動をするように配置され、変更手段
を形成する。このフィルタ装置は、この装置の下部に取
り付けられた適当なバネ装置３８によって、常に上方に
押されている。このバネ装置の下端部はセンサ本体３６
の中の適当な固定表面３９に取り付けられ、そしてバネ
装置３８の上端部はフィルタ３５の下端部に取り付けら
れる。
示されている適切な光変換器装置が、光ファイバ２０の
出力端部２２と光ファイバ２３の入力端部２４との間に
配置される。この変換器装置は位置決めがなされる可変
位置の支持部材と、この変換器装置を移動させるアクチ
ュエータとを有する。この変換器装置は、図面に示され
ているように、一直線上に配置された第１のフィルタ、
すなわち、上方のフィルタ３４と、第２のフィルタ、す
なわち、下方のフィルタ３５とを有する。これらのフィ
ルタの突き合わさっている端部は相互に接触している。
これらのフィルタは、センサ本体３６の中で、一体とな
って直線上を往復運動をするように配置され、変更手段
を形成する。このフィルタ装置は、この装置の下部に取
り付けられた適当なバネ装置３８によって、常に上方に
押されている。このバネ装置の下端部はセンサ本体３６
の中の適当な固定表面３９に取り付けられ、そしてバネ
装置３８の上端部はフィルタ３５の下端部に取り付けら
れる。
センサ本体３６にあけられた適当な開口部から、センサ
本体３６の外へそして上方に突き出ているのは、アクチ
ュエータプランジャ４０である。アクチュエータプラン
ジャ４０の下端部は前記フィルタ装置の上端部に連結さ
れ、そしてアクチュエータプランジャ４０の上端部は外
部に露出していて、外部の部品（図示されていない）に
取り付けられる。このアクチュエータプランジャの上端
部の位置が検出される。図示されていないこの外部部品
は、第３図の矢印付きの線４１で示されているように、
アクチュエータプランジャ４０の上端部に下向きの作動
力を及ぼし、プランジャ４０をセンサ本体３６の中へ押
す。このことにより、フィルタ装置がバネ３８を圧縮し
ながら移動する。
本体３６の外へそして上方に突き出ているのは、アクチ
ュエータプランジャ４０である。アクチュエータプラン
ジャ４０の下端部は前記フィルタ装置の上端部に連結さ
れ、そしてアクチュエータプランジャ４０の上端部は外
部に露出していて、外部の部品（図示されていない）に
取り付けられる。このアクチュエータプランジャの上端
部の位置が検出される。図示されていないこの外部部品
は、第３図の矢印付きの線４１で示されているように、
アクチュエータプランジャ４０の上端部に下向きの作動
力を及ぼし、プランジャ４０をセンサ本体３６の中へ押
す。このことにより、フィルタ装置がバネ３８を圧縮し
ながら移動する。
上方のフィルタ３４はそのスペクトル・バンド幅の中心
が約５６０nm（λ１）であるように選定される。したが
って、上フィルタ３４は緑色光線を選択的に透過し、そ
の他の色の光線を吸収する。下方のフィルタ３５はその
スペクトル・バンド幅の中心が６５５nm（λ２）である
ように選定される。したがって、下方のフィルタ３５は
赤色光線を選択的に透過し、その他の色の光線を吸収す
る。
が約５６０nm（λ１）であるように選定される。したが
って、上フィルタ３４は緑色光線を選択的に透過し、そ
の他の色の光線を吸収する。下方のフィルタ３５はその
スペクトル・バンド幅の中心が６５５nm（λ２）である
ように選定される。したがって、下方のフィルタ３５は
赤色光線を選択的に透過し、その他の色の光線を吸収す
る。
下向きの作動力４１が作用していないな場合には、バネ
３８によって、下方の赤フィルタ３５が、光ファイバ２
０および２３のそれぞれの対向している端部２２および
２４の間に、保持される。しかし、作動力４１が作用す
る場合には、第３図に示されているように、上方の緑フ
ィルタ３４が光ファイバ端部２２と光ファイバ端部２４
との間に位置決めされ、したがって矢印付きの線４２で
表された送出光ファイバ２０の光ビーム４２は、この上
方の緑フィルタ３４を通るようにされている。図示はさ
れていないが、もし下方の赤フィルタ３５が光ファイバ
端部２２と光ファイバ端部２４との間に位置決めされて
いる場合には、光ビーム４２はこの下方の赤フィルタ３
５を通るようにされていることは明らかであろう。
３８によって、下方の赤フィルタ３５が、光ファイバ２
０および２３のそれぞれの対向している端部２２および
２４の間に、保持される。しかし、作動力４１が作用す
る場合には、第３図に示されているように、上方の緑フ
ィルタ３４が光ファイバ端部２２と光ファイバ端部２４
との間に位置決めされ、したがって矢印付きの線４２で
表された送出光ファイバ２０の光ビーム４２は、この上
方の緑フィルタ３４を通るようにされている。図示はさ
れていないが、もし下方の赤フィルタ３５が光ファイバ
端部２２と光ファイバ端部２４との間に位置決めされて
いる場合には、光ビーム４２はこの下方の赤フィルタ３
５を通るようにされていることは明らかであろう。
４３で全体的に示された適切な電子信号処理装置が、第
３図にまた示されている。この電子信号処理装置４３
は、矢印付き線４４を通して、２重カラー光源２６に接
続され、そしてまた、矢印付き線４５を通して、検出器
３２に接続され、そしてさらにまた、矢印付き線４６を
通して、ディジタル制御出力状態装置４８に接続され、
そしてさらにまた、矢印付き線５１を通して、自己監視
装置５２に接続される。ディジタル制御出力状態装置４
８は出力オン／オフ・リレー装置４９と指示器５０とを
有し、自己監視装置５２はオン／オフ・リレー装置５３
と指示器５４とを有する。
３図にまた示されている。この電子信号処理装置４３
は、矢印付き線４４を通して、２重カラー光源２６に接
続され、そしてまた、矢印付き線４５を通して、検出器
３２に接続され、そしてさらにまた、矢印付き線４６を
通して、ディジタル制御出力状態装置４８に接続され、
そしてさらにまた、矢印付き線５１を通して、自己監視
装置５２に接続される。ディジタル制御出力状態装置４
８は出力オン／オフ・リレー装置４９と指示器５０とを
有し、自己監視装置５２はオン／オフ・リレー装置５３
と指示器５４とを有する。
信号処理装置４３は、単一チップのマイクロコントロー
ラで構成される。この信号処理装置４３の機能は下記で
説明されるが、導線４４を通して送る電圧Ｖoutによっ
て赤カラーと緑カラーの光源の順序を制御することがで
き、および導線４５を通して送られてくる電圧Ｖinを測
定することができる。電圧Ｖinはおのおのの波長の最終
的な光振幅を時間順序で表わし、そして導線４６と導線
５１とに送られる電圧出力を制御して、出力状態装置４
８と自己監視装置３２とのリレー及び指示器を制御す
る。この制御は内部に記憶されているプログラムに従っ
て実行される。このプログラムは時間的に多重化され
た、レシオメータ光測定(ratiometric light mersureme
nt)のために作成されたアルゴリズムに従って実施され
る。
ラで構成される。この信号処理装置４３の機能は下記で
説明されるが、導線４４を通して送る電圧Ｖoutによっ
て赤カラーと緑カラーの光源の順序を制御することがで
き、および導線４５を通して送られてくる電圧Ｖinを測
定することができる。電圧Ｖinはおのおのの波長の最終
的な光振幅を時間順序で表わし、そして導線４６と導線
５１とに送られる電圧出力を制御して、出力状態装置４
８と自己監視装置３２とのリレー及び指示器を制御す
る。この制御は内部に記憶されているプログラムに従っ
て実行される。このプログラムは時間的に多重化され
た、レシオメータ光測定(ratiometric light mersureme
nt)のために作成されたアルゴリズムに従って実施され
る。
第３図で概要図が示されている装置は、このように、透
過形の離散的位置センサを有している。装置４８の出力
状態はスイッチアクチュエータ４０の物理的運動によっ
て定まり、そしてスイッチアクチュエータ４０は、２カ
ラー光源からの送出光ファイバ２０と検出器への帰来光
ファイバ２３との光路内に配置された１対のフィルタ装
置３４，３５に機械的に連結されて運動する。これらの
光ファイバ２０および２３はいずれも固定されている。
アクチュエータ４０が変位すると、緑フィルタまたは赤
フィルタのいずれかが光源２６から放射された光ビーム
３０の光路の中に位置決めされ、そのフィルタを通った
光ビーム３１を検出器３２へ帰来させて、信号処理装置
４３への入力を与える。このように、光変換器装置３３
から検出器３２に帰来する第１の光ビームと第２の光ビ
ームとの相対強度は、アクチュエータ４０の物理的位
置、すなわち、「離散的」位置によって定まる。
過形の離散的位置センサを有している。装置４８の出力
状態はスイッチアクチュエータ４０の物理的運動によっ
て定まり、そしてスイッチアクチュエータ４０は、２カ
ラー光源からの送出光ファイバ２０と検出器への帰来光
ファイバ２３との光路内に配置された１対のフィルタ装
置３４，３５に機械的に連結されて運動する。これらの
光ファイバ２０および２３はいずれも固定されている。
アクチュエータ４０が変位すると、緑フィルタまたは赤
フィルタのいずれかが光源２６から放射された光ビーム
３０の光路の中に位置決めされ、そのフィルタを通った
光ビーム３１を検出器３２へ帰来させて、信号処理装置
４３への入力を与える。このように、光変換器装置３３
から検出器３２に帰来する第１の光ビームと第２の光ビ
ームとの相対強度は、アクチュエータ４０の物理的位
置、すなわち、「離散的」位置によって定まる。
本発明のファイバ光センサ装置の好ましい第２実施例
は、または本発明を実施する態様が第４図から第７図ま
での図面に示されている。
は、または本発明を実施する態様が第４図から第７図ま
での図面に示されている。
第４図を参照すると、そこには第３図に示した装置とほ
ぼ同様の装置が示されているが、光変換器３３１の構成
と、送出光ファイバ２０１と帰来光ファイバ２３１との
隣接している端部の配置とが異っている。特に断わらな
ければ、この装置の動作は第３図で説明した装置の動作
と同じである。したがって、第４図において、対応する
部品には同じ参照番号がつけられている。
ぼ同様の装置が示されているが、光変換器３３１の構成
と、送出光ファイバ２０１と帰来光ファイバ２３１との
隣接している端部の配置とが異っている。特に断わらな
ければ、この装置の動作は第３図で説明した装置の動作
と同じである。したがって、第４図において、対応する
部品には同じ参照番号がつけられている。
光変換器３３１の可変位置の支持部材５８は反射形の装
置である。ここで、支持部材５８の上方の部分は、第１
の光ビームを反射しかつ第２の光ビームを吸収する適切
なカラー材料の被覆層５９が施されている。支持部材５
８の下方の部分は、第１の光ビームを吸収しかつ第２の
光ビームを反射する適切なカラー材料の被覆層６０が施
されている。被覆層５９と被覆層６０とは、互いに端部
が当接するように配置されて、変更手段を形成する。第
３図の実施例で説明したのと同じように、第１の光ビー
ムが緑カラー・ビームでありそして第２の光ビームが赤
カラー・ビームであるならば、被覆層５９は緑カラーで
ありそして被覆層６０は赤カラーである。
置である。ここで、支持部材５８の上方の部分は、第１
の光ビームを反射しかつ第２の光ビームを吸収する適切
なカラー材料の被覆層５９が施されている。支持部材５
８の下方の部分は、第１の光ビームを吸収しかつ第２の
光ビームを反射する適切なカラー材料の被覆層６０が施
されている。被覆層５９と被覆層６０とは、互いに端部
が当接するように配置されて、変更手段を形成する。第
３図の実施例で説明したのと同じように、第１の光ビー
ムが緑カラー・ビームでありそして第２の光ビームが赤
カラー・ビームであるならば、被覆層５９は緑カラーで
ありそして被覆層６０は赤カラーである。
緑カラー被覆層５９と赤カラー被覆層６０を備えた部材
５８は、第３図に示されたフィルタ装置と同様の装置で
あって、下方のバネ３８１と上方のアクチュエータプラ
ンジャ４０１とによって、垂直な直線上を上下に変位す
ることができる。第４図の矢印付き線４１１で表された
下向きの力がアクチュエータプランジャ４０１の上端部
に加えられた時、そしてその力がバネ３８１の力よりも
大きい時、カラー被覆層５９及び６０を備えた支持部材
５８は、その上端位置（図示されていない）からその下
端位置（第４図に示されている）へと変位することがで
きる。
５８は、第３図に示されたフィルタ装置と同様の装置で
あって、下方のバネ３８１と上方のアクチュエータプラ
ンジャ４０１とによって、垂直な直線上を上下に変位す
ることができる。第４図の矢印付き線４１１で表された
下向きの力がアクチュエータプランジャ４０１の上端部
に加えられた時、そしてその力がバネ３８１の力よりも
大きい時、カラー被覆層５９及び６０を備えた支持部材
５８は、その上端位置（図示されていない）からその下
端位置（第４図に示されている）へと変位することがで
きる。
送出光ファイバ２０１の出力端部２２１に隣接する端部
と帰来光ファイバ２３１の入力端部２４１に隣接する端
部とは、これらの光ファイバの側部同志が近接し、か
つ、それぞれの端部がともに部材５８と向き合わせて固
定されている。光ファイバ２０１の出力端部２２１から
放射される線４２１で表された入射光ビームは、支持部
材５８の１方の被覆層の表面上の位置６１に当たる。光
ファイバ２３１の入力端部２４１はこの位置６１の方向
を向いており、位置６１から反射された光ビーム、すな
わち、矢印付きの線４２２で示された帰来光ビームを受
け取る。第４図では、入射光ビーム４２１は部材５８上
の緑カラー被覆層５９に入射して、この被覆層で帰来光
ビーム４２２となって反射される場合が示されている。
もし部材５８がその上方の位置にあって（図示されてい
ない）、光の当たる位置６１が赤カラー被覆層６０上に
あるならば、帰来光ビーム４２２はこの赤カラー被覆層
６０から反射されたものとなる。
と帰来光ファイバ２３１の入力端部２４１に隣接する端
部とは、これらの光ファイバの側部同志が近接し、か
つ、それぞれの端部がともに部材５８と向き合わせて固
定されている。光ファイバ２０１の出力端部２２１から
放射される線４２１で表された入射光ビームは、支持部
材５８の１方の被覆層の表面上の位置６１に当たる。光
ファイバ２３１の入力端部２４１はこの位置６１の方向
を向いており、位置６１から反射された光ビーム、すな
わち、矢印付きの線４２２で示された帰来光ビームを受
け取る。第４図では、入射光ビーム４２１は部材５８上
の緑カラー被覆層５９に入射して、この被覆層で帰来光
ビーム４２２となって反射される場合が示されている。
もし部材５８がその上方の位置にあって（図示されてい
ない）、光の当たる位置６１が赤カラー被覆層６０上に
あるならば、帰来光ビーム４２２はこの赤カラー被覆層
６０から反射されたものとなる。
反射形光変換器３３１として適切な構成はいくつか可能
であるが、その中の好ましい構成が第５図〜第７図に示
されている。これらの図面に示されているように、この
変換器はブロック状本体６２を有している。このブロッ
ク状本体６２は、その隅のところに、取り付け用の穴６
３を有している。４個のこの穴が図面に示されている。
これらの穴６３にはねじまたはボルトのような適当な締
め具（図示されていない）を受け入れるようになってい
て、このような締め具により、この本体が適当な支持体
（図示されていない）に取り付けられる。本体６２はそ
の上端部に平らな表面をもつ一体化されたボス６４を有
する。このボス６４の上端部から下方に、この本体の主
要部分に向けて、細長い垂直な空洞、すなわち、凹所６
５があり、そしてこの凹所の下端は閉じた端部になって
いる。この凹所６５は、その横断面において、内側に垂
直な円筒状の壁面６６が画定されることが好ましい。こ
の凹所の中にプランジャ６８が滑動可能に配置される。
このプランジャ６８は上部の円柱状ステム部分６９を有
し、このステム部分の下端付近には、中心軸がそれと同
じで半径の小さな円柱部分７０がある。プランジャ６８
はまた放射状に拡大されたヘッド７１を有し、このヘッ
ドはドーム状、すなわち、丸い形状の上部面と、その下
向きの環状で水平な肩面７３とを有する。
であるが、その中の好ましい構成が第５図〜第７図に示
されている。これらの図面に示されているように、この
変換器はブロック状本体６２を有している。このブロッ
ク状本体６２は、その隅のところに、取り付け用の穴６
３を有している。４個のこの穴が図面に示されている。
これらの穴６３にはねじまたはボルトのような適当な締
め具（図示されていない）を受け入れるようになってい
て、このような締め具により、この本体が適当な支持体
（図示されていない）に取り付けられる。本体６２はそ
の上端部に平らな表面をもつ一体化されたボス６４を有
する。このボス６４の上端部から下方に、この本体の主
要部分に向けて、細長い垂直な空洞、すなわち、凹所６
５があり、そしてこの凹所の下端は閉じた端部になって
いる。この凹所６５は、その横断面において、内側に垂
直な円筒状の壁面６６が画定されることが好ましい。こ
の凹所の中にプランジャ６８が滑動可能に配置される。
このプランジャ６８は上部の円柱状ステム部分６９を有
し、このステム部分の下端付近には、中心軸がそれと同
じで半径の小さな円柱部分７０がある。プランジャ６８
はまた放射状に拡大されたヘッド７１を有し、このヘッ
ドはドーム状、すなわち、丸い形状の上部面と、その下
向きの環状で水平な肩面７３とを有する。
本体のボス６４とプランジャの肩面７３との相対向する
面の間には、ベロー形のバネ７４が挿設されている。こ
のベロー形のバネ７４は、全体的に円筒形の構造をなし
収縮及び膨張可能なアコーディオン状の側壁７５を有
し、そしてこの側壁の両端部は内側に曲がった環状の平
らなフランジ７６を有する。側壁７５は可撓性の薄い金
属板で作られていて、垂直方向に一定の間隔で環状の折
り返しと凹みとを交互にそなえた波状構造を有する。フ
ランジ７６は、ボス６４の平坦な面とプランジャ肩面７
３とに、適当な気密性をもって、結合される。側壁７５
の折り返し部分は、バネ７４が軸方向の荷重を受けた
時、撓み、すなわち曲がり、それに対抗する力が生ず
る。バネ７４の最も伸びている状態が第６図に示されて
いる。前記荷重がプランジャ・ヘッド７１に加わってそ
れを押し下げようとする時、バネは、その軸方向の長さ
を短くされることに対して抵抗する。
面の間には、ベロー形のバネ７４が挿設されている。こ
のベロー形のバネ７４は、全体的に円筒形の構造をなし
収縮及び膨張可能なアコーディオン状の側壁７５を有
し、そしてこの側壁の両端部は内側に曲がった環状の平
らなフランジ７６を有する。側壁７５は可撓性の薄い金
属板で作られていて、垂直方向に一定の間隔で環状の折
り返しと凹みとを交互にそなえた波状構造を有する。フ
ランジ７６は、ボス６４の平坦な面とプランジャ肩面７
３とに、適当な気密性をもって、結合される。側壁７５
の折り返し部分は、バネ７４が軸方向の荷重を受けた
時、撓み、すなわち曲がり、それに対抗する力が生ず
る。バネ７４の最も伸びている状態が第６図に示されて
いる。前記荷重がプランジャ・ヘッド７１に加わってそ
れを押し下げようとする時、バネは、その軸方向の長さ
を短くされることに対して抵抗する。
プランジャの細くなっている部分７０の上半分の周縁の
円柱表面上には、適当な赤カラー材料の周回リング７８
が設けられている。この赤カラーの周回リング７８の下
には、それに接して、適当な緑カラー材料の周回リング
７９が設けられている。この緑カラーの周回リング７９
はプランジャの小半径の円柱部分７０の下半分の周縁の
円柱表面上に配置される。これらのカラー・リング７８
および７９は、このプランジャの小半径円柱部分７０の
表面の上に、カラー材料を塗布することによって作成す
ることができる。
円柱表面上には、適当な赤カラー材料の周回リング７８
が設けられている。この赤カラーの周回リング７８の下
には、それに接して、適当な緑カラー材料の周回リング
７９が設けられている。この緑カラーの周回リング７９
はプランジャの小半径の円柱部分７０の下半分の周縁の
円柱表面上に配置される。これらのカラー・リング７８
および７９は、このプランジャの小半径円柱部分７０の
表面の上に、カラー材料を塗布することによって作成す
ることができる。
本体６２はまた、この本体から側方に水平に外側に突き
出している、ねじ突き円柱突出部８０を有する。この突
出部は本体６２と一体的に作成されている。突出部８０
には穴が貫通しており、そしてこの穴は内側円柱部分８
１と外側テーパ部分８２とを有する。この外側テーパ部
分は突出部の外側端に向って広がっている。この突出部
の穴の中に、光ファイバ２０１と光ファイバ２３１を保
持するための細長い接続器８３の一部分が配置される。
この接続器８３は、内側円柱部分８４と、それに隣接す
るテーパ部分８５と、大きな半径の円柱中間部分８６
と、細くなった円柱外側部分８８とを有する。接続器８
３の中に縦方向に貫通する穴８９が作成される。突出部
８０の内側穴部分８１の中に、接続器８３の内側部分８
４が入る。この接続器８３の内側部分８４の長さは突出
部８０の内側穴部分８１の軸方向の長さよりも短いの
で、本体６２の中の凹所６５までの間には、隙間９０が
ある。接続器８３のテーパ部分８５の表面は突出部８０
のテーパ部分８２と整合していて、それらは互いにぴっ
たりと接触する。接続器８３の円柱状中間部分８６と円
柱状外側部分８８との間に、環状の段差状の肩部分９１
がある。円筒状ナット９３の折り返しフランジ端９２
は、このナットが締め付けられた時、肩部分９１に当た
って支持される。このナットは、突出部８０とねじ９４
で結合される。
出している、ねじ突き円柱突出部８０を有する。この突
出部は本体６２と一体的に作成されている。突出部８０
には穴が貫通しており、そしてこの穴は内側円柱部分８
１と外側テーパ部分８２とを有する。この外側テーパ部
分は突出部の外側端に向って広がっている。この突出部
の穴の中に、光ファイバ２０１と光ファイバ２３１を保
持するための細長い接続器８３の一部分が配置される。
この接続器８３は、内側円柱部分８４と、それに隣接す
るテーパ部分８５と、大きな半径の円柱中間部分８６
と、細くなった円柱外側部分８８とを有する。接続器８
３の中に縦方向に貫通する穴８９が作成される。突出部
８０の内側穴部分８１の中に、接続器８３の内側部分８
４が入る。この接続器８３の内側部分８４の長さは突出
部８０の内側穴部分８１の軸方向の長さよりも短いの
で、本体６２の中の凹所６５までの間には、隙間９０が
ある。接続器８３のテーパ部分８５の表面は突出部８０
のテーパ部分８２と整合していて、それらは互いにぴっ
たりと接触する。接続器８３の円柱状中間部分８６と円
柱状外側部分８８との間に、環状の段差状の肩部分９１
がある。円筒状ナット９３の折り返しフランジ端９２
は、このナットが締め付けられた時、肩部分９１に当た
って支持される。このナットは、突出部８０とねじ９４
で結合される。
接続器８３は、その中に、光ファイバ２０１と光ファイ
バ２３１とを並べて保持することができる。これらの光
ファイバのそれぞれの端部２２１および２４１は、この
接続器の内側端面に実質的に揃うように保持される。隙
間９０は、これらの光ファイバの端部とカラー被覆層７
８，７９の反射表面との間で光の通過を許す。
バ２３１とを並べて保持することができる。これらの光
ファイバのそれぞれの端部２２１および２４１は、この
接続器の内側端面に実質的に揃うように保持される。隙
間９０は、これらの光ファイバの端部とカラー被覆層７
８，７９の反射表面との間で光の通過を許す。
第５図〜第７図では、ベロー形バネ７４が十分に伸びて
いる状態を示しており、そのために、下側の緑カラー被
覆層７９が、光ファイバ２０１および２３１のそれぞれ
の端部２２１および２４１に向き合い、かつ、これらの
端部からは一定の距離のところに位置決めされている。
もしその位置を検出したい何等かの物体（図示されてい
ない）がプランジャ６８のドーム状上部面７２を下向き
に押すならば、バネ７４は縮むであろう。その結果、下
側の緑リング７９が光ファイバの端部２２１および２４
１に向き合った位置から下に変位され、そして上側の赤
リング７８がこれらの光ファイバの端部に向き合う位置
へ変位されてくるであろう。このような物体がプランジ
ャ６８の上から取り除かれた時、バネ７４は再び伸び、
そしてプランジャが上昇して、光ファイバの端部２２１
および２４１に向き合う位置から赤リング７８が離れ去
り、そして緑リング７９が移動してくるであろう。
いる状態を示しており、そのために、下側の緑カラー被
覆層７９が、光ファイバ２０１および２３１のそれぞれ
の端部２２１および２４１に向き合い、かつ、これらの
端部からは一定の距離のところに位置決めされている。
もしその位置を検出したい何等かの物体（図示されてい
ない）がプランジャ６８のドーム状上部面７２を下向き
に押すならば、バネ７４は縮むであろう。その結果、下
側の緑リング７９が光ファイバの端部２２１および２４
１に向き合った位置から下に変位され、そして上側の赤
リング７８がこれらの光ファイバの端部に向き合う位置
へ変位されてくるであろう。このような物体がプランジ
ャ６８の上から取り除かれた時、バネ７４は再び伸び、
そしてプランジャが上昇して、光ファイバの端部２２１
および２４１に向き合う位置から赤リング７８が離れ去
り、そして緑リング７９が移動してくるであろう。
光ファイバ・センサ装置の動作は、第８図と第９図にお
いて、最もよく説明することができ、かつ理解すること
ができるであろう。
いて、最もよく説明することができ、かつ理解すること
ができるであろう。
第８図は電圧を時間の関数として示したグラフである。
時刻はｔ０を時刻ゼロとし、それに続く３つの時刻ｔ
１，ｔ２およびｔ３が示されている。赤ＬＥＤが付勢さ
れる時間間隔は時間間隔ｔ赤で示されている。緑ＬＥＤ
が付勢される時間間隔は時間間隔ｔ緑で示されている。
いずれのＬＥＤも付勢されていない時間間隔は時間間隔
ｔ暗で示されている。各ＬＥＤが付勢された状態および
消勢された状態は、１＝付勢および０＝消勢によつて表
される。
時刻はｔ０を時刻ゼロとし、それに続く３つの時刻ｔ
１，ｔ２およびｔ３が示されている。赤ＬＥＤが付勢さ
れる時間間隔は時間間隔ｔ赤で示されている。緑ＬＥＤ
が付勢される時間間隔は時間間隔ｔ緑で示されている。
いずれのＬＥＤも付勢されていない時間間隔は時間間隔
ｔ暗で示されている。各ＬＥＤが付勢された状態および
消勢された状態は、１＝付勢および０＝消勢によつて表
される。
第８図に示されている６個の電圧波形は、上から下へ順
に、Ｉ、II、III、IV、ＶおよびVIで示されている。波
形Ｉは赤ＬＥＤが消勢および付勢されている場合を表
す。波形IIは緑ＬＥＤが消勢および付勢されている場合
を表す。
に、Ｉ、II、III、IV、ＶおよびVIで示されている。波
形Ｉは赤ＬＥＤが消勢および付勢されている場合を表
す。波形IIは緑ＬＥＤが消勢および付勢されている場合
を表す。
波形IIIは、光変換器において、送出光ファイバ（２０
また２０１）から放射された入射光の光路（４２または
４２１）の中に赤素子が配置されている時、時刻ｔ１，
ｔ２およびｔ３における検出器の電圧を表す。電圧Ｖt1
は電圧Ｖt2よりも大きく、かつ、電圧Ｖt3はいずれのＬ
ＥＤも付勢されていないのでゼロであることがわかるで
あろう。
また２０１）から放射された入射光の光路（４２または
４２１）の中に赤素子が配置されている時、時刻ｔ１，
ｔ２およびｔ３における検出器の電圧を表す。電圧Ｖt1
は電圧Ｖt2よりも大きく、かつ、電圧Ｖt3はいずれのＬ
ＥＤも付勢されていないのでゼロであることがわかるで
あろう。
波形IVは、光変換器において、送出光ファイバ（２０ま
たは２０１）から放射された光の光路（４２または４２
１）の中に緑素子が配置された時、時刻ｔ１，ｔ２およ
びｔ３における検出器の電圧を表す。電圧Ｖt1は電圧Ｖ
t2よりも小さく、かつ、電圧Ｖt3はいずれのＬＥＤも付
勢されていないのでゼロであることがわかる。
たは２０１）から放射された光の光路（４２または４２
１）の中に緑素子が配置された時、時刻ｔ１，ｔ２およ
びｔ３における検出器の電圧を表す。電圧Ｖt1は電圧Ｖ
t2よりも小さく、かつ、電圧Ｖt3はいずれのＬＥＤも付
勢されていないのでゼロであることがわかる。
したがって、時刻ｔ１において、Ｖt1は、赤ＬＥＤが付
勢されている時間間隔の間に、検出器３２にまで伝送さ
れてきてそこで測定された光に対応する電圧の大きさを
表す。時刻ｔ２において、Ｖt2は、緑ＬＥＤが付勢され
ている時間間隔の間に、検出器３２にまで伝送されてき
てそこで測定された光に対応する電圧の大きさを表す。
時刻ｔ３において、Ｖt3は、赤ＬＥＤと緑ＬＥＤの両方
が消勢されている時間間隔において、検出器３２にまで
伝送されてきてそこで測定された光に対応する電圧の大
きさを表す。
勢されている時間間隔の間に、検出器３２にまで伝送さ
れてきてそこで測定された光に対応する電圧の大きさを
表す。時刻ｔ２において、Ｖt2は、緑ＬＥＤが付勢され
ている時間間隔の間に、検出器３２にまで伝送されてき
てそこで測定された光に対応する電圧の大きさを表す。
時刻ｔ３において、Ｖt3は、赤ＬＥＤと緑ＬＥＤの両方
が消勢されている時間間隔において、検出器３２にまで
伝送されてきてそこで測定された光に対応する電圧の大
きさを表す。
波形Ｖは、時刻ｔ１、ｔ２およびｔ３において、送出光
ファイバ（２０または２０１）から放射された入射光の
光路（４２または４２１）の中に、変換器センサが赤と
緑との間の遷移状態にある、すなわち、赤素子と緑素子
の両方が部分的に光路の中にある時の検出器の電圧を表
わす。この状態の場合、電圧Ｖt1は電圧Ｖt2に等しく、
かつ、電圧Ｖt3より大きい。この時の電圧Ｖt3はゼロで
ある。
ファイバ（２０または２０１）から放射された入射光の
光路（４２または４２１）の中に、変換器センサが赤と
緑との間の遷移状態にある、すなわち、赤素子と緑素子
の両方が部分的に光路の中にある時の検出器の電圧を表
わす。この状態の場合、電圧Ｖt1は電圧Ｖt2に等しく、
かつ、電圧Ｖt3より大きい。この時の電圧Ｖt3はゼロで
ある。
波形VIは、光源２６と、光ファイバ２０，２０１または
２３，２３１のいずれかと、８３のような接続器と、光
変換器３３または３３１と、光検出器３２とから成る光
学部品のずれかが故障した時の検出器の電圧を表わす。
この時の検出器の電圧は、光ファイバが折損して周囲光
にさらされた場合などのように、検出器に入射する迷光
の量によって、時間的に変動する。
２３，２３１のいずれかと、８３のような接続器と、光
変換器３３または３３１と、光検出器３２とから成る光
学部品のずれかが故障した時の検出器の電圧を表わす。
この時の検出器の電圧は、光ファイバが折損して周囲光
にさらされた場合などのように、検出器に入射する迷光
の量によって、時間的に変動する。
第９図は流れ図であって、本発明による改良型のセンサ
装置を制御するために、またこのような装置の動作状態
または故障状態を指示するために、信号処理装置４３に
よって実行される機能を示したものである。
装置を制御するために、またこのような装置の動作状態
または故障状態を指示するために、信号処理装置４３に
よって実行される機能を示したものである。
装置がパワー・アップされると、マイクロコントローラ
がそのプログラムを実行可能であることを判定するため
に、診断検査がまず実行される。プログラム・メモリと
入力／出力回路が検査される。もし機能を実行できるな
らば、スイッチ・フェリア・ビットがクリアされ、そし
て対応するリレー出力５３と状態指示器５４がオンにさ
れる。
がそのプログラムを実行可能であることを判定するため
に、診断検査がまず実行される。プログラム・メモリと
入力／出力回路が検査される。もし機能を実行できるな
らば、スイッチ・フェリア・ビットがクリアされ、そし
て対応するリレー出力５３と状態指示器５４がオンにさ
れる。
それから光源回路が動作可能になり、そして赤ＬＥＤ２
６が付勢される。短い遅延の後、検出器または帰来光フ
ァイバ２３１に伝送された赤光ビームの量に直接に対応
する検出器電圧が測定され、そして変数Ｖt1として記憶
される。それから、赤ＬＥＤが消勢される。
６が付勢される。短い遅延の後、検出器または帰来光フ
ァイバ２３１に伝送された赤光ビームの量に直接に対応
する検出器電圧が測定され、そして変数Ｖt1として記憶
される。それから、赤ＬＥＤが消勢される。
緑ＬＥＤ２６が付勢され、そして第２の遅延の後、帰来
光ファイバ２３１に伝送される緑光ビームの量に対応す
る検出器電圧が測定され、そしてＶt2として記憶され
る。そこでまた、緑ＬＥＤが消勢される。
光ファイバ２３１に伝送される緑光ビームの量に対応す
る検出器電圧が測定され、そしてＶt2として記憶され
る。そこでまた、緑ＬＥＤが消勢される。
第３の遅延の後、帰来光ファイバ２３１に伝送される迷
光の量に対応する検出器電圧が測定され、そしてＶt3と
して記憶される。正常な動作状態では、この光の量に対
応するＶt3はＶt1とＶt2に比べて非常に小さく、それは
ほぼゼロボルトである。
光の量に対応する検出器電圧が測定され、そしてＶt3と
して記憶される。正常な動作状態では、この光の量に対
応するＶt3はＶt1とＶt2に比べて非常に小さく、それは
ほぼゼロボルトである。
この時点において、Ｖt1がＶt2によって割算され、そし
てその結果が変数ＲＧＲＡＴＩＯ、すなわち、（赤／緑
比）として記憶される。そこで、このＲＧＲＡＴＩＯが
検査される。もしこのＲＧＲＡＴＩＯが予め選定された
定数ＯＮＭＩＮ、すなわち、（光変換器「オン」を考え
るのに許される最小の赤／緑比）よりも大きいまたは等
しいならば、センサはオンと考えられ、そして信号処理
装置の出力リレー４９とオン／オフ指示器５０とが付勢
される。もしＲＧＲＡＴＩＯが定数ＯＦＦＭＡＸ、すな
わち、光変換器「オフ」を考えるのに許される最大の赤
／緑比）より小さいまたは等しいならば、センサはオフ
と考えられ、そして信号処理装置の出力リレー４９とオ
ン／オフ指示器５０が消勢される。
てその結果が変数ＲＧＲＡＴＩＯ、すなわち、（赤／緑
比）として記憶される。そこで、このＲＧＲＡＴＩＯが
検査される。もしこのＲＧＲＡＴＩＯが予め選定された
定数ＯＮＭＩＮ、すなわち、（光変換器「オン」を考え
るのに許される最小の赤／緑比）よりも大きいまたは等
しいならば、センサはオンと考えられ、そして信号処理
装置の出力リレー４９とオン／オフ指示器５０とが付勢
される。もしＲＧＲＡＴＩＯが定数ＯＦＦＭＡＸ、すな
わち、光変換器「オフ」を考えるのに許される最大の赤
／緑比）より小さいまたは等しいならば、センサはオフ
と考えられ、そして信号処理装置の出力リレー４９とオ
ン／オフ指示器５０が消勢される。
もしＲＧＲＡＴＩＯがＯＦＦＭＡＸより大きいがＯＮＭ
ＩＮより小さいならば、第２の比が計算されて、スイッ
チの故障があるのかどうかを判定するために、またはス
イッチが遷移状態にある、すなわち、オフとオンの中間
にあるのかどうかを判定するために、検査が行なわれな
ければならない。もし中間の状態にあるならば、この遷
移領域に入るすぐ前の状態を反転させることが好まし
い。この時、これは「スナップ作用」と考えられ、そし
てそれはアクチュエータのおのおのの運動方向に対し明
確で繰り返し可能なスイッチング点を与える。もし故障
が破損した光ファイバ、接続器、アクチュエータ、光
源、またはその他の光学部品によるものであるならば、
直ちにこれに応答して、現在の状態の出力リレー４９と
指示器５０を凍結する、すなわち、保持することが好ま
しく、そして状態ＯＫリレー５３と指示器５４を消勢す
ることが好ましい。
ＩＮより小さいならば、第２の比が計算されて、スイッ
チの故障があるのかどうかを判定するために、またはス
イッチが遷移状態にある、すなわち、オフとオンの中間
にあるのかどうかを判定するために、検査が行なわれな
ければならない。もし中間の状態にあるならば、この遷
移領域に入るすぐ前の状態を反転させることが好まし
い。この時、これは「スナップ作用」と考えられ、そし
てそれはアクチュエータのおのおのの運動方向に対し明
確で繰り返し可能なスイッチング点を与える。もし故障
が破損した光ファイバ、接続器、アクチュエータ、光
源、またはその他の光学部品によるものであるならば、
直ちにこれに応答して、現在の状態の出力リレー４９と
指示器５０を凍結する、すなわち、保持することが好ま
しく、そして状態ＯＫリレー５３と指示器５４を消勢す
ることが好ましい。
２つの状態の間の違いは次のようにして決定される。Ｌ
ＤＲＡＴＩＯ、すなわち、（明／暗比）は、（Ｖt1＋Ｖ
t2）／Ｖt3で計算される。正常動作の場合、、Ｖt1とＶ
t2の和は、Ｖt3がほぼゼロの時、常に同じである（大き
な数である）であろう。したがって、スイッチがオンで
あってもオフであってもまたは遷移状態であっても、 ＬＤＲＡＴＩＯは大きな値であろう、例えば、１０より
大きな値であるであろう。もし光ファイバの破損のよう
な故障があるならば、その時には検出器は周囲光だけを
測定するので、Ｖt1＝Ｖt2＝Ｖt3である。したがって、
ＬＤＲＡＴＩＯは（１＋１）／１＝２より大きくなるこ
とは決してない。
ＤＲＡＴＩＯ、すなわち、（明／暗比）は、（Ｖt1＋Ｖ
t2）／Ｖt3で計算される。正常動作の場合、、Ｖt1とＶ
t2の和は、Ｖt3がほぼゼロの時、常に同じである（大き
な数である）であろう。したがって、スイッチがオンで
あってもオフであってもまたは遷移状態であっても、 ＬＤＲＡＴＩＯは大きな値であろう、例えば、１０より
大きな値であるであろう。もし光ファイバの破損のよう
な故障があるならば、その時には検出器は周囲光だけを
測定するので、Ｖt1＝Ｖt2＝Ｖt3である。したがって、
ＬＤＲＡＴＩＯは（１＋１）／１＝２より大きくなるこ
とは決してない。
第３の予め定められた定数ＬＤＭＩＮ、すなわち、（光
変換器が機能していると考えることが許される最小の明
／暗比）に、例えば、１０の値が割り当てられる。もし
ＬＤＲＡＴＩＯが１０に等しいかまたは１０よりも大き
いならば、そしてスナップ作用が以前の測定サイクルに
おいて生じなかったならば、現在の出力リレー状態は反
転される、すなわち、「スナップ」される。この時、プ
ログラムが戻って、新しい測定サイクルを開始する。も
しスナップ作用が以前のサイクルにおいて生じたなら
ば、現在の出力状態が保持される。
変換器が機能していると考えることが許される最小の明
／暗比）に、例えば、１０の値が割り当てられる。もし
ＬＤＲＡＴＩＯが１０に等しいかまたは１０よりも大き
いならば、そしてスナップ作用が以前の測定サイクルに
おいて生じなかったならば、現在の出力リレー状態は反
転される、すなわち、「スナップ」される。この時、プ
ログラムが戻って、新しい測定サイクルを開始する。も
しスナップ作用が以前のサイクルにおいて生じたなら
ば、現在の出力状態が保持される。
もしＬＤＲＡＴＩＯがＬＤＭＩＮより小さいならば、ス
イッチが故障していると考えられる。現在の出力状態リ
レー４９と指示器５０はそれらの現在の状態に保持さ
れ、そして状態ＯＫリレー５３と指示器５４が消勢され
る。この時、プログラムはもとに戻って、新しい測定サ
イクルを開始する。
イッチが故障していると考えられる。現在の出力状態リ
レー４９と指示器５０はそれらの現在の状態に保持さ
れ、そして状態ＯＫリレー５３と指示器５４が消勢され
る。この時、プログラムはもとに戻って、新しい測定サ
イクルを開始する。
もし故障の位置が突き止められて修復されるならば、故
障状態はオペレータが何等かの操作をしなくても自分で
直すであろう。
障状態はオペレータが何等かの操作をしなくても自分で
直すであろう。
本発明の代表的な応用例が第１０図〜第１３図に示され
ている。
ている。
第１０図は第４図において３３１で示されたのと同様の
反射形光変換器３３１ａの図面である。これは圧力セン
サとして用いられており、その一部分だけが示されてい
る。第１０図の各部品に対し、第４図の部品と対応する
部品には同じ参照番号が付けられている。ただし、添字
ａを添えることによって区別されている。
反射形光変換器３３１ａの図面である。これは圧力セン
サとして用いられており、その一部分だけが示されてい
る。第１０図の各部品に対し、第４図の部品と対応する
部品には同じ参照番号が付けられている。ただし、添字
ａを添えることによって区別されている。
アクチュエータ棒４０１ａの上端部は、可撓隔膜９４に
適切に連結される。この可撓隔膜９４は、この隔膜の上
に閉じ込められた流体の圧力によって、動くことができ
る。この流体の圧力が変わると、緑カラー被覆層５９ａ
と赤カラー被覆層６０ａとを備えた部材５８ａが上また
は下に移動する。第１０図に示されている場合では、こ
の緑カラー被覆層が対向している光ファイバ２０１ａお
よび２３１ａの正面の位置にあり、隔膜の上の圧力が大
きくて被覆された部材が押し下げられ、そしてバネ３８
ａが圧縮されていることがわかる。もし流体の圧力が十
分に小さくならならば、バネが延びることによって赤カ
ラー被覆層６０ａが上方に移動して動作位置に配置され
る。このようにして、光変換器３３１ａは感知スイッチ
として動作する。
適切に連結される。この可撓隔膜９４は、この隔膜の上
に閉じ込められた流体の圧力によって、動くことができ
る。この流体の圧力が変わると、緑カラー被覆層５９ａ
と赤カラー被覆層６０ａとを備えた部材５８ａが上また
は下に移動する。第１０図に示されている場合では、こ
の緑カラー被覆層が対向している光ファイバ２０１ａお
よび２３１ａの正面の位置にあり、隔膜の上の圧力が大
きくて被覆された部材が押し下げられ、そしてバネ３８
ａが圧縮されていることがわかる。もし流体の圧力が十
分に小さくならならば、バネが延びることによって赤カ
ラー被覆層６０ａが上方に移動して動作位置に配置され
る。このようにして、光変換器３３１ａは感知スイッチ
として動作する。
第１１図は、第４図において３３１で示された光変換器
と同様の、反射形光変換器３３１ｂの図面である。これ
は液体のレベル・スイッチとして用いられており、その
一部分だけが示されている。第１１図の各部品に対し、
第４図の部品と対応する部品には、同じ参照番号が付け
られている。ただし、添字ｂを添えることによって区別
されている。
と同様の、反射形光変換器３３１ｂの図面である。これ
は液体のレベル・スイッチとして用いられており、その
一部分だけが示されている。第１１図の各部品に対し、
第４図の部品と対応する部品には、同じ参照番号が付け
られている。ただし、添字ｂを添えることによって区別
されている。
アクチュエータ棒４０１ｂの上端部は、レバー９５の中
間位置に、適当に回転可能に取り付けられる。このレバ
ー９５の１つの端部は、９６で示されているように、適
当な支持体に回転可能に取り付けられる。このレバー９
５の他の端部は浮き９８に取り付けられる。この浮き９
８は容器またはタンク１００の中に入っている液体９９
の液面の高さを決定する。液面の高さが予め定められた
高さより低くなると、緑カラー被覆層５９ｂが光ファイ
バ２０１ｂおよび２３１ｂの端部に対向した位置にさ
れ、その結果、弁（図示されていない）が開いて、液体
かタンク１００の中に供給される。そして液面の高さが
高くなり、浮きが上昇して赤カラー被覆層６０ｂが光フ
ァイバ２０１ｂおよび２３１ｂに対応した位置にされた
時、前記弁が閉じる。
間位置に、適当に回転可能に取り付けられる。このレバ
ー９５の１つの端部は、９６で示されているように、適
当な支持体に回転可能に取り付けられる。このレバー９
５の他の端部は浮き９８に取り付けられる。この浮き９
８は容器またはタンク１００の中に入っている液体９９
の液面の高さを決定する。液面の高さが予め定められた
高さより低くなると、緑カラー被覆層５９ｂが光ファイ
バ２０１ｂおよび２３１ｂの端部に対向した位置にさ
れ、その結果、弁（図示されていない）が開いて、液体
かタンク１００の中に供給される。そして液面の高さが
高くなり、浮きが上昇して赤カラー被覆層６０ｂが光フ
ァイバ２０１ｂおよび２３１ｂに対応した位置にされた
時、前記弁が閉じる。
第１２図は、第４図において３３１で示された光変換器
と同様の、反射形光変換器３３１ｃの図面である。ただ
し、緑カラー被覆層５９ｃと赤カラー被覆層６０ｃは、
第４図，第１０図および第１１図に示されているように
直線運動をする支持部材５８，５８ａおよび５８ｂに取
り付けられる代りに、回転する支持部材５８ｃに取り付
けられる。第１２図および第１３図に用いられている部
品で、第４図、第１０図および第１１図の部品と対応し
ている部品には、同じ参照番号が付けられている。ただ
し、添字ｃを添えることによって区別されている。
と同様の、反射形光変換器３３１ｃの図面である。ただ
し、緑カラー被覆層５９ｃと赤カラー被覆層６０ｃは、
第４図，第１０図および第１１図に示されているように
直線運動をする支持部材５８，５８ａおよび５８ｂに取
り付けられる代りに、回転する支持部材５８ｃに取り付
けられる。第１２図および第１３図に用いられている部
品で、第４図、第１０図および第１１図の部品と対応し
ている部品には、同じ参照番号が付けられている。ただ
し、添字ｃを添えることによって区別されている。
支持部材５８ｃは回転可能であるので、光変換器３３１
ｃを流量計として用いることができる。この目的のため
に、図示されている部材５８ｃは回転可能な円板であ
り、そして第１３図に示されているように、この円板の
半分は緑カラー被覆層５９ｃで被覆されており、かつ、
他の半分は赤カラー被覆層６０ｃで被覆されている。
ｃを流量計として用いることができる。この目的のため
に、図示されている部材５８ｃは回転可能な円板であ
り、そして第１３図に示されているように、この円板の
半分は緑カラー被覆層５９ｃで被覆されており、かつ、
他の半分は赤カラー被覆層６０ｃで被覆されている。
円板５８ｃは軸１０１に取り付けられており、そしてこ
の軸１０１にはまたパドル車１０２が取り付けられてい
る。この軸１０１は、流体入口１０４と流体出口１０５
とを有する容器１０３の中に、軸受で支えられて配置さ
れる。流体がこの容器の中へ流体入口から流れ込み、そ
して流体出口から流れ出ることにより、パドル車１０２
が回転する。パドル車１０２が回転すると、送出光ファ
イバ２０１ｃから放射された光が当たる動作位置に、赤
カラー被覆層と緑カラー被覆層が交互に現われ、そして
そこで反射された光が帰来光ファイバ２３１ｃに入射す
る。一定の時間間隔の間にカラーが変わる回数を適当な
装置（図示されていない）によって数えることにより、
そしてそれを信号処理装置に取り入れることにより、流
量率を決定することができる。
の軸１０１にはまたパドル車１０２が取り付けられてい
る。この軸１０１は、流体入口１０４と流体出口１０５
とを有する容器１０３の中に、軸受で支えられて配置さ
れる。流体がこの容器の中へ流体入口から流れ込み、そ
して流体出口から流れ出ることにより、パドル車１０２
が回転する。パドル車１０２が回転すると、送出光ファ
イバ２０１ｃから放射された光が当たる動作位置に、赤
カラー被覆層と緑カラー被覆層が交互に現われ、そして
そこで反射された光が帰来光ファイバ２３１ｃに入射す
る。一定の時間間隔の間にカラーが変わる回数を適当な
装置（図示されていない）によって数えることにより、
そしてそれを信号処理装置に取り入れることにより、流
量率を決定することができる。
電子信号処理装置またはセンサ制御モジュール４３は複
数個のセンサ、例えば４個のセンサを処理するように配
置することができ、かつ、離れた位置に配置することが
できる。典型的な電気出力はトランジスタ・トランジス
タ論理の場合直流＋５ボルトであり、そしてリレー装置
の場合直流＋４０ボルト以上である。
数個のセンサ、例えば４個のセンサを処理するように配
置することができ、かつ、離れた位置に配置することが
できる。典型的な電気出力はトランジスタ・トランジス
タ論理の場合直流＋５ボルトであり、そしてリレー装置
の場合直流＋４０ボルト以上である。
おのおののセンサに対し、２つの電気信号が供給され、
そして２個の表示器が備えられる。１つの信号と１つの
指示器は、センサアクチュエータ（急に動作を始める、
または、解除する）の位置に整合する。他の信号と指示
器は、光回路が機能している限り、オンのままである。
もし光学的な連続性が失われるならば、「センサ機能
中」指示器ＬＥＤが消勢され、そして状態信号がオフに
なる。
そして２個の表示器が備えられる。１つの信号と１つの
指示器は、センサアクチュエータ（急に動作を始める、
または、解除する）の位置に整合する。他の信号と指示
器は、光回路が機能している限り、オンのままである。
もし光学的な連続性が失われるならば、「センサ機能
中」指示器ＬＥＤが消勢され、そして状態信号がオフに
なる。
マイクロコントローラに基づくセンサ制御モジュール４
３は、センサ遷移の回数を記録するといったような付加
的機能を有することができる。このことは、制御されて
いる実質的な寿命の確立と、おのおのの遷移の時刻の記
録と、モデム・インタフェースを与えることとに役立
つ。多数のセンサを有する場合、このマイクロコントロ
ーラ・モジュールは、センサを組み合わせて、ブール論
理出力を生ずることができる。
３は、センサ遷移の回数を記録するといったような付加
的機能を有することができる。このことは、制御されて
いる実質的な寿命の確立と、おのおのの遷移の時刻の記
録と、モデム・インタフェースを与えることとに役立
つ。多数のセンサを有する場合、このマイクロコントロ
ーラ・モジュールは、センサを組み合わせて、ブール論
理出力を生ずることができる。
アクチュエータの上のカラーの領域の数を増すことによ
って、測定を２個以上の位置またはパラメータに拡張す
ることができる。信号処理技術を多数個の光源とそれら
に対応するカラー領域に適用することによって、アクチ
ュエータの位置がおのおののカラー領域のいずれにある
かを検出することができる。
って、測定を２個以上の位置またはパラメータに拡張す
ることができる。信号処理技術を多数個の光源とそれら
に対応するカラー領域に適用することによって、アクチ
ュエータの位置がおのおののカラー領域のいずれにある
かを検出することができる。
これまでの説明により、本発明の光ファイバ・センサ装
置の開示された実施例と応用例によって前記目的が達成
されることがわかるであろう。離散的位置制御というデ
ィジタルな動作態様の代りに、位置測定のアナログ動作
態様は楔形の２重カラー・フィルタを重ねることによっ
て得ることができる。当業者にとって、その他の変更を
行なうことが可能であろう。本発明の範囲は請求の範囲
によって定められる。
置の開示された実施例と応用例によって前記目的が達成
されることがわかるであろう。離散的位置制御というデ
ィジタルな動作態様の代りに、位置測定のアナログ動作
態様は楔形の２重カラー・フィルタを重ねることによっ
て得ることができる。当業者にとって、その他の変更を
行なうことが可能であろう。本発明の範囲は請求の範囲
によって定められる。
図面の簡単な説明 第１図は本発明のファイバ光センサ装置の光変換器部分
の１つの実施例の概要図であって、透過形の光変換器を
示し、 第２図は本発明の実施例で用いられている赤色光の強度
と緑色光の強度とを波長に対して示したグラフであり、 第３図は本発明の１つの好ましい実施例の概要図であっ
て、光変換器部分が透過形であるファイバ光センサ装置
を示し、 第４図はまた別の好ましい実施例の概要図であって、光
変換器部分が反射形であるファイバ光センサ装置を示
し、 第５図は反射形の代表的な位置検出、変換器の拡大立体
図であり、 第６図は第５図の線６−６に沿っての垂直横断面図であ
り、 第７図は第６図の線７−７に沿っての一部分が断面図で
示された正面図であり、 第８図は本発明の装置の動作の異なる代表的な条件の下
における種々の時刻に生ずる電圧波形を比較した図であ
り、 第９図は本発明の装置の電子信号処理装置部分によって
実行される機能の流れ図であって、ソフトウエア・スナ
ップ作用をそなえた比計算の時間多重化ファイバ光学的
離散位置測定アルゴリズムの実施を示し、 第１０図は本発明の装置の第１の部分概要図であって、
反射圧力センサとして応用された場合を示し、 第１１図は本発明の装置の第２の部分概要図であって、
反射形液面スイッチとして応用された場合を示し、 第１２図は本発明の装置の第３の部分概要図であって、
流量計のための反射形センサとして応用された場合を示
し、 第１３図は第１２図に示された２重カラー被覆体の正面
図である。
の１つの実施例の概要図であって、透過形の光変換器を
示し、 第２図は本発明の実施例で用いられている赤色光の強度
と緑色光の強度とを波長に対して示したグラフであり、 第３図は本発明の１つの好ましい実施例の概要図であっ
て、光変換器部分が透過形であるファイバ光センサ装置
を示し、 第４図はまた別の好ましい実施例の概要図であって、光
変換器部分が反射形であるファイバ光センサ装置を示
し、 第５図は反射形の代表的な位置検出、変換器の拡大立体
図であり、 第６図は第５図の線６−６に沿っての垂直横断面図であ
り、 第７図は第６図の線７−７に沿っての一部分が断面図で
示された正面図であり、 第８図は本発明の装置の動作の異なる代表的な条件の下
における種々の時刻に生ずる電圧波形を比較した図であ
り、 第９図は本発明の装置の電子信号処理装置部分によって
実行される機能の流れ図であって、ソフトウエア・スナ
ップ作用をそなえた比計算の時間多重化ファイバ光学的
離散位置測定アルゴリズムの実施を示し、 第１０図は本発明の装置の第１の部分概要図であって、
反射圧力センサとして応用された場合を示し、 第１１図は本発明の装置の第２の部分概要図であって、
反射形液面スイッチとして応用された場合を示し、 第１２図は本発明の装置の第３の部分概要図であって、
流量計のための反射形センサとして応用された場合を示
し、 第１３図は第１２図に示された２重カラー被覆体の正面
図である。
フロントページの続き (72)発明者 トレゲイ，ジョージ，ダブリュ. アメリカ合衆国 14226 ニューヨーク州, アムハースト，ベリィマン ドライブ 470 (56)参考文献 特開 昭61−47514（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−159795（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−172621（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−28396（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4281245（ＵＳ，Ａ) 米国特許4356395（ＵＳ，Ａ) 米国特許4356397（ＵＳ，Ａ) 米国特許4493995（ＵＳ，Ａ) 米国特許4560868（ＵＳ，Ａ) 米国特許4562348（ＵＳ，Ａ) 米国特許4572948（ＵＳ，Ａ) 米国特許4644154（ＵＳ，Ａ) 米国特許4705354（ＵＳ，Ａ) 米国特許4709145（ＵＳ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】光源と； 前記光源からそれと離隔した位置へ光を伝送するための
第１の光伝送手段と； 前記第１の光伝送手段によって伝送された光を受け入れ
るように配置された光変換器手段であって、ある移動範
囲内での移動のために支持され前記光の通路に作動可能
に配置されている支持部材を有し、該支持部材の位置は
感知されるべきパラメータの大きさによって決定される
ものであり、該支持部材は、それぞれの中心波長を異に
する２つの異なる帯域の光の強度を変化させるための波
長応答手段を有していて、かかる変化された光の強度の
和が該支持部材の移動範囲全体を通じて実質的に一定と
なる、前記光変換器手段と； 前記第２の光伝送手段からそれらの帯域の光を受け入れ
て作動可能に配置されており、該帯域の光の強度を測定
し、かつ、前記光源から光が伝送されていない時に、前
記第２の光伝送手段から受け入れた周囲光の強度を測定
するための検出器手段と； 前記光源と前記検出器手段との間における光通路の連続
性及び密封の完全性を決定し、かつ、前記光通路の不連
続性もしくは前記光通路への外来光の侵入のいずれかの
場合には、該光通路における故障を指示するために、作
動可能に配置されているプロセッシング手段と；を有
し、かつ 前記光変換器手段は透過形であり、前記波長応答手段は
前記２つの異なる帯域の一方の光のみを透過する第１の
光学フィルタと、該帯域の他方の光のみを透過する第２
の光学フィルタとを含み、該第１及び第２の光学フィル
タはそれらを透過した光の相対的な量が前記支持手段の
位置によって決まるように配置されており、前記検出器
手段は測定された光の強度の関数として信号を発生し、
前記プロセッシング手段は、前記２つの異なる帯域の一
方の光に対する第１の検出器出力信号を、前記帯域の他
方の光に対する第２の検出器出力信号で割ることにより
第１の比を作るとともに、該第１の比に比例するもう１
つの出力信号を発生させ、そしてまた状態信号に応答し
て活性状態及び非活性状態を有する自己監視手段を有し
ており、前記検出器手段は前記光源から光が発生されて
いない時伝送された周囲光に比例する第３の出力信号を
発生させ、前記信号プロセッシング手段は、前記第１及
び第２の検出器出力信号の和を前記第３の検出器出力信
号で割ることにより第２の比を作るものであり、該第２
の比は正常な動作では２よりはるかに大きく、かつ、光
学的非連続性もしくは前記光通路への余剰な光侵入の場
合には２またはそれよりも小さいものになり、そして前
記第２の比は前記信号プロセッシング手段により光学部
品の１つにおける故障を表わす前記状態信号を出力する
のに利用されるようにした、ファイバ光センサ装置。 - 【請求項２】光源と； 前記光源からそれと離隔した位置へ光を伝送するための
第１の光伝送手段と； 前記第１の光伝送手段によって伝送された光を受け入れ
るように配置された光変換器手段であって、ある移動範
囲内での移動のために支持され前記光の通路に作動可能
に配置されている支持部材を有し、該支持部材の位置は
感知されるべきパラメータの大きさによって決定される
ものであり、該支持部材は、それぞれの中心波長を異に
する２つの異なる帯域の光の強度を変化させるための波
長応答手段を有していて、かかる変化された光の強度の
和が該支持部材の移動範囲全体を通じて実質的に一定と
なる、前記光変換器手段と； 前記第２の光伝送手段からそれらの帯域の光を受け入れ
て作動可能に配置されており、該帯域の光の強度を測定
し、かつ、前記光源から光が伝送されていない時に、前
記第２の光伝送手段から受け入れた周囲光の強度を測定
するための検出器手段と； 前記光源と前記検出器手段との間における光通路の連続
性及び密封の完全性を決定し、かつ、前記光通路の不連
続性もしくは前記光通路への外来光の侵入のいずれかの
場合には、該光通路における故障を指示するために、作
動可能に配置されているプロセッシング手段と；を有
し、かつ 前記光変換器手段は反射形であり、前記支持手段は前記
２つの異なる帯域の一方の光のみを反射する第１の反射
器と、該帯域の他方の光のみを反射する第２の反射器と
を含み、該第１及び第２の反射器は該帯域の光の相対的
強度が前記支持部材の位置によって決まるように配置さ
れており、前記検出器手段は前記第１及び第２の光の反
射された強度の関数として第１及び第２の検出器出力信
号を発生し、前記プロセッシング手段は、前記帯域の一
方の光に対する前記第１の検出器出力信号をその他方の
光に対する前記第２の検出器出力信号で割ることによっ
て第１の比を作るとともに、該第１の比に比例するもう
１つの検出器出力信号を生じさせ、そしてまた、状態信
号に応答する活性状態及び非活性状態を有する自己監視
手段を含むものであり、前記検出器手段は前記光源によ
り光が発生されない時に前記第２の光伝送手段から受け
入れられた周囲光に比例する第３の検出器出力信号を発
生し、前記プロセッシング手段は、前記第１及び第２の
検出器出力信号の和を前記第３の検出器出力信号で割る
ことによって第２の比を作り、該第２の比は、正常な動
作では、２よりはるかに大きく、また装置中の光学部品
のどれかが機能していない時は、ほぼ２もしくはそれよ
り小さくなるものであり、また前記第２の比は前記信号
プロセッシング手段によって光学部品の１つの故障を表
わす前記状態信号を出力するのに利用されるようにし
た、ファイバ光センサ装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US91511586A | 1986-10-03 | 1986-10-03 | |
| US915,115 | 1986-10-03 | ||
| PCT/US1987/002404 WO1988002545A1 (en) | 1986-10-03 | 1987-09-23 | Fiber optic sensor apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01501731A JPH01501731A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0648202B2 true JPH0648202B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=25435247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62506394A Expired - Lifetime JPH0648202B2 (ja) | 1986-10-03 | 1987-09-23 | ファイバ光センサ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0288514A4 (ja) |
| JP (1) | JPH0648202B2 (ja) |
| WO (1) | WO1988002545A1 (ja) |
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| SE435761B (sv) * | 1983-03-24 | 1984-10-15 | Asea Ab | Fiberoptiskt luminiscensmetdon |
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-
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- 1987-09-23 EP EP19870907047 patent/EP0288514A4/en not_active Withdrawn
- 1987-09-23 WO PCT/US1987/002404 patent/WO1988002545A1/en not_active Application Discontinuation
- 1987-09-23 JP JP62506394A patent/JPH0648202B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990009220A1 (en) * | 1989-02-13 | 1990-08-23 | Hisaka Works Limited | Falling film condenser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0288514A1 (en) | 1988-11-02 |
| WO1988002545A1 (en) | 1988-04-07 |
| JPH01501731A (ja) | 1989-06-15 |
| EP0288514A4 (en) | 1990-01-08 |
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