JPH083519B2 - 光センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は光センサに関し、詳細にはスケール部材とこ
れに対向するセンサヘッドとにより光をスイッチングし
て光信号を出力する光センサに関する。 （従来の技術） 一般に、メカトロニクスを応用したロボットや工作機
械等では動体の位置を検出するセンサ（以下、位置セン
サという）が用いられており、位置センサはOA機器、航
空機あるいは自動生産ライン等の広い分野で利用されて
いる。 位置センサには様々な種類のものがあるが、電気的な
ノイズ信号による誤動作を回避する必要性から光信号に
よって物体の位置を検出する光センサが用いられる傾向
にある。 このような従来の光センサとしては、例えば第14図に
示すようなものがある。 同図において、１はフォト・ロータリ・エンコーダで
あり、発光素子２からの光は回転ディスク３のスリット
４および固定ディスク５のスリット６を通過して受光素
子７に入力される。光信号は受光素子７により電気信号
に変換され、シュミット・トリガ回路８により電気信号
の波形が整形されて出力される。回転ディスク３が回転
すると発光素子２からの光は断続的に受光素子７に入力
され、これにより回転ディスク３の回転速度に応じたパ
ルス信号がシュミット・トリガ回路８により出力され
る。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の光センサにあって
は、発光素子２からの光信号が空間を伝搬して受光素子
７に入光する構成となっていたため、発光素子２および
受光素子７の表面に発生する結露や空間中の塵埃によっ
て光信号が減衰して劣化あるいは消失するおそれがあ
り、耐環境性が悪いという問題点があった。 特に、光センサの適用分野は広いため、例えば航空機
のように短時間で上昇、下降を繰り返す場合、気圧およ
び気温の変化によって結露が発生しやすい。 （発明の目的） そこで本発明は、光源からの光をカー効果反射手段を
用いることにより空間を介さずに光の信号制御を行っ
て、結露等の発生しやすい特殊な環境下であっても光の
減衰や劣化を防止して、耐環境性を高めた光センサを提
供することを目的とする。 （課題を解決するための手段） 上記目的達成のため、請求項１記載の発明に係る光セ
ンサは、所定形状の透光素子の一端面に、偏光子と検光
子を並設した複数組の偏光手段を空隙なく密着し、前記
透光素子の他端面にも前記偏光子からの光を反射するカ
ー効果素子を空隙なく密着するとともに、それぞれの偏
光手段の偏光子には入光用光導波路を、検光子には出光
用光導波路を空隙なく接続して成るセンサヘッドと、前
記センサヘッドのカー効果素子に対向してこれと平行に
移動する磁気スケールを設け、入光用光導波路には、光
分配器又は光分波器が設けられていることを特徴とする
ものである。 請求項２記載の発明に係る光センサは、所定形状の透
光素子の一端面に、偏光子と検光子を並設した複数組の
偏光手段を空隙なく密着し、前記透光素子の他端面にも
前記偏光子からの光を反射するカー効果素子を空隙なく
密着するとともに、それぞれの偏光手段の偏光子には入
光用光導波路を、検光子には出光用光導波路を空隙なく
接続して成るセンサヘッドと、前記センサヘッドのカー
効果素子に対向してこれと平行に移動する磁気スケール
を設け、入光用光導波路には、順次入力のタイミングを
ずらせた光信号を並列入力する第１の入光制御手段を設
け、出光用光導波路には、各光導波路からの出力光を時
分割多重光として取り出す光結合器を設けたことを特徴
とするものである。 請求項３記載の発明に係る光センサは、所定形状の透
光素子の一端面に、偏光子と検光子を並設した複数組の
偏光手段を空隙なく密着し、前記透光素子の他端面にも
前記偏光子からの光を反射するカー効果素子を空隙なく
密着するとともに、それぞれの偏光手段の偏光子には入
光用光導波路を、検光子には出光用光導波路を空隙なく
接続して成るセンサヘッドと、前記センサヘッドのカー
効果素子に対向してこれと平行に移動する磁気スケール
を設け、入光用光導波路には、それぞれ波長の異なる光
を並列入力する第２の入光制御手段を設け、出光用光導
波路には、各光導波路からの出力光を波長多重光として
取り出す光結合器を設けたことを特徴とするものであ
る。 請求項４記載の発明に係る光センサは、入光用光導波
路には、光分配器又は光分波器が設けられていることを
特徴とするものである。 （作用） 本発明では、入光用導波路から偏光子を通して透光素
子に入った光がカー効果素子によって反射され、このカ
ー効果素子と磁気スケールにより反射される光の偏波面
が回転し、その回転の有無によって光信号が検光子を透
過しあるいはこれによって遮断される。したがって、セ
ンサヘッドと磁気スケールとで、何れの光路にも空隙を
介在させることなく複数ビットの光信号がスイッチング
されることになり、塵埃や結露の影響による光信号の減
衰が全くない。 また、一端面にカー効果素子を装着した透光素子の他
端面に偏光子および検光子を並設した複数組の偏光手段
と、入・出光用の光導波路とを設けるから、それらを両
面に配した小型・軽量のセンサヘッドとなる。 そして、請求項１記載の発明では、入光用光導波路に
分配器または分波器を用いることで、入力側の信号伝搬
経路が一本となる。 請求項２、３記載の発明では、光結合器から時分割多
重光又は波長多重光を取り出すことで、出力側の信号伝
搬経路が一本となる。 さらに、請求項４記載の発明のように、請求項２また
は３記載の発明に係る光センサの入光用光導波路に分配
器または分波器を用いることで、入力側の信号伝搬経路
も一本となる。 （実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。 最初に本発明の基本原理である磁気光学効果における
カー効果について説明する。 ある種の強磁性材料に偏波面の方向が一定の光信号を
照射して反射させると、入射角に応じた角度で反射光が
得られる。このとき、反射光の偏波面は入射光と同じで
あるが、前記強磁性材料に磁気を作用させると反射光の
偏波面の向き、すなわち回転角が磁気の強さに応じて変
化（回転）する。これをカー効果と呼んでおり、カー効
果による光信号の偏波面の回転は磁気光変調の一種と考
えることができる。 ところで、自然界に存在する一般光線は偏波面がラン
ダムな状態にあり、これをカー効果によって回転させて
も回転角の検出は困難である。そこで、一定の方向の偏
波面を持つもののみを選択する必要があり、光源からの
光を偏光手段を用いて偏光して単一の偏波面を備えた光
信号とすることにより、カー効果による反射光の回転角
が検出可能となる。また、カー効果による光の回転角
は、前記強磁性材料（以下、カー効果素子又は磁気光学
効果素子という）に与えられた磁界の強さに応じて決ま
る。したがって、反射光の回転角から与えられた磁気の
強さを検出することも可能であるが、所定の回転角の反
射光のみを通過させるような装置に反射光を導くことに
より、磁気変化によって光信号をON/OFFするスイッチと
しての機能を持たせることができる。 このようなスイッチとしての機能は様々な物理量、例
えば物体の位置、回転体の回転角度あるいは回転数等の
検出を物体に接触することなく光信号のON/OFF状態、す
なわちパルス信号として取り出すことができ、応用分野
も広い。 本発明は、上記基本原理に基づく光信号に対するスイ
ッチとしての機能を多数備えたマルチチャネル型の光セ
ンサであり、物体の直線方向の位置検出を行う、いわゆ
るリニアエンコーダに適用したものである。 〈第１実施例〉 第１〜３図は本発明に係る光センサの第１実施例を示
す図である。なお、本実施例は請求項１記載の発明に対
応する。 まず、構成を説明する。 第１図において、11はリニアエンコーダであり、リニ
アエンコーダ11はアクチュエータ12によって図中矢印Ｘ
−Ｘ′の方向に直線運動を行う磁気スケール13を有す
る。アクチュエータ12は、例えば航空機の方向舵等の舵
面角度を制御するものであり、この場合、磁気スケール
13の直線運動量は舵面角度と対応する。光センサヘッド
15と対向する磁気スケール13の対向面14には図示は略さ
れているが、多数の磁性片が格子状に規則的に配列さ
れ、磁性片は磁気を帯びている。磁性片の配列は磁気ス
ケール13に非接触に対向して設けられた光センサヘッド
15の構造と密接な関係があり、これを次に述べる。な
お、16は光センサヘッド15の光信号を出力する光ファイ
バ群であり、17は光センサヘッド15へ光信号を入力する
光ファイバである。 第２図（ａ）は磁気スケール13に対向して配された光
センサヘッド15の平面図であり、同図（ｂ）は光センサ
ヘッド15を同図（ａ）中矢印Ａ方向から見た矢視図であ
る。同図（ｂ）において、光センサヘッド15は光ファイ
バ17に連結された光分配器（分配手段）21を有し、光分
配器21は光ファイバ17により導かれた入力光を７系統に
分配する。ここで、７系統に分配された入力光に対応す
る各部材にはａ〜ｇの符号を付し、同一機能のものにつ
いては重複を避けるため符号ａに関するものを説明して
他は省略するが、これは後述する第２〜第６の各実施例
についても同様である。また、各系統をチャンネルと呼
び、符号ａ〜ｇを付してCHa〜CHgとする。 入光用光導波路を形成する光分配器21は複数の偏光子
22a〜22gを並設した板状の偏光子22に空隙なく密着して
接続されており、偏光子22の偏光子22aは多数の偏波面
を持つ入力光から単一の偏波面を持つ光信号を取り出す
ことができる。この偏光子22は所定形状のプリズム23
（透光素子）の一端面に空隙なく密着するよう連結され
ており、プリズム23の他端面にはカー効果素子としての
磁気光学素子24が磁気スケール13の移動方向と平行でか
つこれと対向するよう空隙なく密着して取付けられてい
る。 第２図（ａ）に示すように、プリズム23は各偏光子22
a〜22gからの光信号を屈折させて磁気光学効果素子24に
照射し、磁気光学効果素子24は照射された光をそれぞれ
反射する。また、磁気光学効果素子24に対向する磁気ス
ケール13の磁性片25a〜25gが磁気スケール13の移動によ
って磁気光学効果素子24に接近および離隔し、磁気光学
効果素子24が磁性片25a〜25gに対向する各部でこれらに
より選択的に磁化されると、偏光子22a〜22gを通してプ
リズム23に入り磁気光学効果素子24によって反射される
複数の光信号の偏波面がその磁化の有無に応じて選択的
に回転する。その反射後の光信号は検光子26に入射す
る。この検光子26は複数の検光子26a〜26gを並設した板
状のもので、検光子26aは特定の偏波面を持つ光信号の
みを選択して通過させる。この検光子26は偏光子22と共
に前記チャンネルの数に対応する複数組の偏光手段を構
成するとともに、偏光子22と平行な姿勢でプリズム23の
一端面に空隙なく密着して連結されている。また、検光
子26には光導波路27a〜27g（出光用光導波路）を有する
光導波路形成素子27が空隙なく密着して連結されてお
り、光導波路27aは検光子26aを通過した光信号の光ファ
イバ28aに伝達する。この場合、光ファイバ28aは前記光
ファイバ群16の一部を構成するものであり、光ファイバ
群16は光ファイバ28a〜28gによって構成されている。 すなわち、光ファイバ17、分配器21、偏光子23および
プリズム23は入光側の複数チャンネルの光伝搬経路を形
成し、プリズム23、検光子26、光導波路形成素子27およ
び光ファイバ28は出光側の複数チャンネルの光伝搬経路
を形成している。 光ファイバ17の他端面には第３図に示すように半導体
レーザ（光源）31が設けられており、半導体レーザ31は
入力光を発生する光源である。また、光ファイバ28a〜2
8gの他端部には光電変換素子アレイ（変換手段）32が設
けられており、光電変換素子アレイ32はチャンネルａ〜
ｈに対応する図示されない光電変換素子を有する。光電
変換素子アレイ32には例えば、フォトダイオードアレイ
やCCD（Charge Coupled Device）等が用いられ、光セン
サヘッド15からの光信号を電気信号に変換（以下、単に
光電変換という）して出力する。 次に、作用を説明する。 第３図は光センサヘッド15内の光信号の伝搬経路を示
しており、同図中各矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは偏光子22の直
前、磁気光学効果素子24の前後および検光子26の直後の
光信号の偏波面を表すものである。なお、チャンネルCH
a〜CHgに対応させてａ〜ｇの符号を付して各部の信号名
とするが、これは後述する第２〜第６の各実施例につい
ても同様である。 半導体レーザ31により発せられた光信号は光ファイバ
17により光分配器21に導かれ、光分配器21によって７系
統の光信号Aa〜Agに分配される。この場合、光信号Aa〜
Agの偏波面はランダムな状態にあり、それぞれ偏光子22
a〜22gにより単一の偏波面（直線偏波）を持つ光信号Ba
〜Bgに変換される。光信号Ba〜Bgはプリズム23を通って
磁気光学効果素子24に照射され、磁気光学効果素子24に
より反射されて光信号Ca〜Cgとなり、再びプリズム23を
通って検光子26a〜26gに入力される。このとき、前述の
磁気スケール13に配列された磁性片25が第２図（ｂ）に
示すように光信号Ba〜Bc、BfおよびBgに対応して配列さ
れているものとすると、光信号Ba〜Bc、BfおよびBgのみ
がカー効果により偏波面が回転（カー回転）して光信号
Ca〜Cgとなる。すなわち、検光子26a〜26gに入力される
光信号は磁性片25の配列に応じてカー回転が発生してお
り、カー回転が発生している光信号Ca〜Cc、CfおよびCg
のみが検光子26a〜26c、26fおよび26gを通過する。この
場合、光信号DdおよびDeはカー回転が発生していないた
め、検光子26d、26eを通過することができず、通過する
ことのできた光信号Da〜Dc、DfおよびDgが光導波路27、
光ファイバ28を経て光電変換素子アレイ32に入力され
る。したがって、光電変換素子アレイ32の出力は、受光
した場合の倫理を〔１〕、受光しない場合の倫理を

〔０〕に対応させると、CHa〜CHgの順に〔1110011〕と
なる。これは、第２図（ｂ）に示す磁性片25の配列に応
じたディジタル出力が得られることを意味しており、磁
気スケール13の位置に応じて磁性片25の配列を異なるも
のとすることにより磁気スケール13の絶対位置を検出す
ることが可能となる。 このように、本実施例では、光センサヘッド15と磁気
スケール13とで、何れの光路にも空隙を介在させること
なく複数ビットの光信号をスイッチングすることがで
き、塵埃や結露の影響による光信号の減衰が全くないき
わめて信頼性の高いマルチチャンネル型光センサを構成
することができる。また、プリズム23の磁気スケール13
側の端面には磁気光学効果素子24を、反対側の端面には
偏光子22および検光子26に接続する光分配器21および光
導波路27を連結するので、入光側および出光側の光伝搬
経路を構成する各素子を磁気光学効果素子24と共にコン
パクトに一体化した小型・軽量のセンサヘッドにするこ
とができる。 以上の効果に加えて次のような効果もある。 （Ｉ）信号が全て光によって伝達されるので、他の電子
回路等を妨害したり、クロストークの発生も少ないもの
とすることができる。 （II）磁気スケール13の絶対位置をディジタル値で出力
するのでコンピュータを用いた制御装置に好適な光セン
サを得ることができるとともに、EMI/EMPがあっても直
ちに復帰することができる。 （III）電子部品が光センサヘッド15内に含まれていな
いので電源供給ラインが不要であるとともに、光センサ
ヘッド15は発熱することがないため低コストで信頼性を
高めることができる。 （IV）検出機能、すなわち光センサヘッド15と磁気スケ
ール13が非接触であるので、耐久性の向上を図ることが
できる。 （Ｖ）光分配器21を設けたことにより入力光を導く光フ
ァイバ17を単一のものとすることができるとともに、光
ファイバ17に対応する半導体レーザ31を１系統とするこ
とができる。これは航空機等で光ファイバ17の距離が長
くなるような場合に好適であり、光ファイバ17の空間占
有率を低減することができる。 ところで、本発明は上述のような第１実施例に示した
態様に限らず、他の態様でああっても種々に変形して実
現可能であり、次に、これらの他の態様を第２〜第６実
施例として述べる。なお、以下の第２〜第６実施例にお
いて、第１実施例と同一構成部材には同一符号を付し、
その説明を省略する。 〈第２実施例〉 第４〜６図は本発明に係る光センサの第２実施例を示
す図であり、本実施例は入力光を時分割で並列に入力す
るとともに、出力光を単一の信号で出力するものであ
る。なお、本実施例は請求項２記載の発明に対応する。 第４図において、41はリニアエンコーダであり、42は
光センサヘッドである。光センサヘッド42は入力光を導
く光ファイバ群43と出力光を導く光ファイバ44を有す
る。第５図において、同図（ａ）は光センサヘッド42の
平面図、同図（ｂ）は光センサヘッド42を同図（ａ）中
矢印Ａ方向から見た矢視図、同図（ｃ）は光センサヘッ
ド42を同図（ａ）中矢印Ｂ方向から見た矢視図である。
同図（ａ）において、入力光は光ファイバ群43の一部を
成す光ファイバ45aおよび導波路46aを経て偏光子（偏光
手段）22aに入力され、直線偏波されてプリズム23を介
し磁気光学効果素子（カー効果素子）24に照射される。
なお、導波路46aは光導波路形成素子46の複数チャンネ
ル分の入光用光導波路の一部として形成されている。照
射された光は磁性片25aの磁気に応じたカー効果によっ
て磁気光学効果素子24により反射され、CHa〜CHgに対応
する光は同図（ｃ）に示すようにプリズム23および検光
子26を経て出光用光導波路を形成する光結合器（出光用
光導波路）47に導かれる。この光結合器47はCHa〜CHgに
対応して後述するように異なるタイミングで並列に入力
され検光子26までの光伝搬経路を通過した光信号を時分
割多重光として取り出すものであり、光結合器47から取
り出された時分割多重光は光ファイバ44によって光電変
換器49に導かれる。 上記光ファイバ群43、光導波路形成素子46、偏光子22
およびプリズム23は入光側の複数チャンネル分の光伝搬
経路を形成し、プリズム23、検光子26、光結合器47およ
び光ファイバ44は出光側の複数チャンネル分の光伝搬経
路を形成する。 光ファイバ群43の他端部には半導体レーザ（光源）31
a〜31gが設けられるものであるが、第６図に示すよう
に、CHaおよびCHgに対応する半導体レーザ31aおよび半
導体レーザ31gは省略してある。半導体レーザ31b〜31f
はタイミング発生回路（第１の入光制御手段）48からの
タイミング信号Tb〜Tfに従って発光するものであり、タ
イミング信号Tb〜Tfは第７図（ａ）に示すようにそれぞ
れ異なるタイミングのパルス信号である。したがって、
磁気光学効果素子24により反射される光信号のタイミン
グもタイミング信号Tb〜Tfと同様に異なっており、第６
図中矢印Ｃに示すようなカー回転が与えられたとする
と、光ファイバ44により導かれる光信号は第７図（ｂ）
に示すように、検光子26を通過した光信号Db、Dcおよび
Dfが光結合器47により時分割多重光として取り出された
合成光信号LMとなる。合成光信号LMは光電変換素子49に
より電気信号、すなわち、シリアルデータに変換され、
さらに復調器50に入力されて同一タイミングのパラレル
データ、すなわちデコードデータに変換される。 このように、本実施例では光信号の伝搬経路に空間が
介在していないので、第１実施例と同様の効果が得られ
る他に、光結合器47を設けて磁気光学効果素子24の磁気
変化に応じた光信号、すなわちリニアエンコーダ41の出
力を単一の光信号LMとして導くことができる。 〈第３実施例〉 第８図は本発明に係る光センサの第３実施例を示す図
である。なお、本実施例は請求項２記載の発明に対応
し、本実施例の光センサヘッドは第２実施例で図示した
第４、５図の光センサヘッド42と同一構成であることか
ら、図示を省略するが、本実施例では光センサヘッド42
の入力光の与え方にその特徴があり、以下、これを詳述
する。 第８図において、半導体レーザ（光源）31の光スイッ
チ（第１の入力制御手段）51に導かれ、光スイッチ51は
前述の第７図（ａ）に示すようなタイミングで半導体レ
ーザ31からの光を切り替えてチャンネルCHb〜CHfに時分
割で出力する。ここで、光スイッチ51、光ファイバ群4
3、光導波路46、偏光子22およびプリズム23は入光側の
光伝搬経路を形成する。すなわち、第２実施例と同様に
光センサヘッド42に入力する光は時分割で入力されるも
のであるが、第２実施例では所定のタイミング信号Ta〜
Tgに基づいて半導体レーザ31a〜31gが発光していたのに
対し、本実施例では単一の半導体レーザ31からの光を光
スイッチ51によって切り替えることにより、第２実施例
と同様の入力光が得られる。したがって、第２実施例と
同様の作用効果を得ることができるとともに、半導体レ
ーザ31を単一のものとすることができるのでコストの低
減が期待できる。 〈第４実施例〉 第９〜11図は本発明に係る光センサの第４実施例を示
す図である。なお、本実施例は請求項２、３、または４
記載の発明に対応する。 第９図において、61はリニアエンコーダであり、62は
光センサヘッドである。光センサヘッド62の入力光およ
び出力光はそれぞれ単一の光ファイバ63および64により
導かれ、各光ファイバ63、64はそれぞれ複数の異なる波
長の光を同時に伝導する。これを以下、波長多重とい
う。 第10図おいて、同図（ａ）は光センサヘッド62の平面
図、同図（ｂ）は光センサヘッド62を同図（ａ）中矢印
Ａ方向から見た矢視図であり、矢印Ｂ方向から見た矢視
図は第２実施例で示した第５図（ｃ）と同一であること
から図示を省略する。 同図（ａ）において、入力光は光ファイバ63により導
かれ、光分波器（入光用光導波路）65によって所定の波
長毎の光に分波される。光分波器65は同図（ｂ）に示す
ように入力光を７系統の波長の異なる光に分波し、各波
長毎に偏光子22a〜22gによって直線偏波される。光ファ
イバ63に導かれる入力光は、第11図に示す光結合器66か
ら導かれており、光結合器66はａ、ｇ系統を図示しない
が、半導体レーザ67a〜67gからの光を単一のものとして
放出する。各半導体レーザ67a〜67gは発光する光の波長
がそれぞれ異なっており、各半導体レーザ67a〜67gはタ
イミング発生回路（第１の入光制御手段）48からのタイ
ミング信号に基づいて時分割で発光する。したがって、
磁気光学素子24によって反射される光信号はタイミング
のずれた波長の異なる光信号となりそのうち検光子26を
通過した光信号が多重化されてシリアル信号として取り
出され、光分波器69に導かれる。 上記半導体レーザ67a〜67g、光結合器66、光ファイバ
63および光分波器65は光センサヘッド62に波長の異なる
光を並列入力する第２の入光制御手段を構成しており、
これらは偏光子22およびプリズム23と共に入光側の光伝
搬経路を形成する。また、プリズム23、検光子26、光結
合器47、光ファイバ64および光分波器69は出光側の光伝
搬経路を形成する。 光結合器69に導かれた光は波長毎に分けられ、各チャ
ンネルCHa〜CHgに対応する光信号として光電変換素子ア
レイ70に取り込まれる。光電変換素子アレイ70は図示さ
れない光電変換素子からなり、各光電変換素子はそれぞ
れ受光する光の波長に対して十分な感度を有しており、
波長が異なっていても光電変換の出力レベルは一定のも
のとなる。光電変換素子アレイ70からの電気信号はそれ
ぞれタイミングが異なっており、復調器50によって同一
タイミングのパラレルデータ、すなわちデコードデータ
が出力される。 このように、本実施例では入力光を時分割で行うとと
もに波長多重としているので第１実施例と同様の作用効
果を得ることができるとともに、光センサヘッド62の光
ファイバ63、64を単一のものとすることができる。 〈第５実施例〉 第12図は本発明に係る光センサの第５実施例を示す図
であり、本実施例は第４実施例が時分割に加えて波長多
重を行ったのに対し、波長多重のみを行ったものであ
る。したがって、時分割を行わないことにより、第11図
で示したタイミング発生回路48を設ける必要がない。な
お、本実施例は請求項３または４記載の発明に対応す
る。 〈第６実施例〉 第13図は本発明に係る光センサの第６実施例を示すも
のであり、光源を単一のものとして波長多重を行ったも
のである。なお、本実施例は請求項３または４記載の発
明に対応する。 同図において、71は半導体レーザ（光源）であり、半
導体レーザ71は多数の波長の光を発光する、いわゆる多
色光源である。半導体レーザ71の光は光ファイバ63によ
り光分波器65に導かれ、光分波器65によって所定の波長
毎の光に分別される。この分波器65は入光用光導波路と
なっており、半導体レーザ71と共に第２の入光制御手段
を構成する。したがって、半導体レーザ71を多色光源と
することにより、波長多重を行っているので、第５実施
例と同様の作用効果を得ることができるとともに、構成
をより簡単にしてより一層のコスト低減が期待できる。 なお、本発明は光センサを位置検出を行うリニアエン
コーダに適用したものであるが、回転の検出を行うロー
タリーエンコーダに適用することは勿論のこと検出以外
の用途としては次のような適用が考えられる。 すなわち、磁気光学効果素子24に与える磁気を発生す
る光センサヘッドと同一チャンネル数を備えた磁気ヘッ
ドを光センサヘッドと対向させて配置し、磁気ヘッドが
発生する磁気の極性を変えることによって光センサヘッ
ド内を通過する光信号が変調されるので変調器としての
適用が可能である。 また、極性の変化のみならず磁気の強さを変化させる
ことにより、磁気の強さに応じてカー回転角が変化する
ので、磁気ヘッドに印加する電気信号の強弱に応じた複
数で各々独立した光信号を得ることができる。これは、
マルチチャンネルの光スイッチとして利用できることを
意味する。 （効果） 以上説明したように、本発明によれば、センサヘッド
を磁気スケールとによって何れの光路にも空隙を介在さ
せることなく複数組の偏光手段に対応する複数ビットの
光信号をスイッチングすることができ、塵埃や結露の影
響による光信号の減衰が全くないきわめて信頼性の高い
光センサを提供することができる。しかも、一端面にカ
ー効果素子を装着した透光素子の他端面に偏光子および
検光子を並設した複数組の偏光手段と、入・出光用の光
導波路とを設けるので、それらを両面に配した小型・軽
量のセンサヘッドを製作することができる。 そして、請求項１記載の発明によれば、入光用光導波
路に分配器又は分波器を用いることで、入力信号経路を
光ファイバ１本で形成することができ、構成をより簡素
化することができる。 また、請求項２記載の発明によれば、光結合器から時
分割多重光を取り出すことができるので、少なくとも出
力信号経路を光ファイバ等で１本化でき、構成をより簡
素化することができる。 請求項３記載の発明によれば、光結合器から波長多重
光を取り出すことができるので、少なくとも出力信号経
路を光ファイバ等で１本化でき、構成をより簡素化する
ことができる。 さらに、請求項４記載の発明のように、請求項２また
は３記載の発明に係る光センサの入光用光導波路に分配
器又は分波器を用いることで、入力信号経路を光ファイ
バ１本で形成することができ、構成をさらに簡素化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜13図は本発明に係る光センサをリニアエンコーダ
に適用した場合の第１〜第６の各実施例を示す図であっ
て、第１〜３図は本発明に係る光センサの第１実施例を
示す図であり、第１図はその基本構成を示す斜視図、第
２図はその要部構成を示す平面図、第３図はその全体構
成と作用を説明する概念図、第４〜７図は本発明に係る
光センサの第２実施例を示す図であり、第４図はその基
本構成を示す斜視図、第５図はその要部構成を示す平面
図、第６図はその全体構成と作用を説明する概念図、第
７図はその時分割のタイミングと出力光の関係を示すタ
イミングチャート、第８図は本発明に係る光センサの第
３実施例を示すその全体構成と作用を説明する概念図、
第９〜11図は本発明に係る光センサの第４実施例を示す
図であり、第９図はその基本構成を示す図、第10図はそ
の要部構成を示す平面図、第11図はその全体構成と作用
を説明する概念図、第12図は本発明に係る光センサの第
５実施例を示すその全体構成と作用を説明する概念図、
第13図は本発明に係る光センサの第６実施例を示すその
全体構成と作用を説明する概念図、第14図は従来の光セ
ンサをロータリ・エンコーダに適用した場合のその基本
構成を示す斜視図である。 13……磁気スケール、15、42、62……光センサヘッド、
16……光ファイバ群、21……光分配器（入光用光導波
路）、22……偏光子（複数組の偏光手段）、22a〜22g…
…偏光子、23……プリズム（透光素子）、24……磁気光
学素子（カー効果素子）、25a〜25g……磁性片、26……
検光子（複数組の偏光手段）、26a……検光子、27……
光導波路形成素子（出光用光導波路）、27a……出光用
光導波路、31、31b〜31f、71……半導体レーザ（光
源）、32、70……光電変換素子アレイ、46……光導波路
形成素子（入光用光導波路）、46a……導波路（入光用
光導波路）、47……光結合器（出光用光導波路）、48…
…タイミング発生回路（第１の入光制御手段）、51……
光スイッチ（第１の入光制御手段）、59……光電変換素
子、63……光ファイバ（第２の入光制御手段）、65……
光分波器（入光用光導波路、第２の入光制御手段）、66
……光結合器（第２の入光制御手段）、67a〜67f……半
導体レーザ（第２の入光制御手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−143423（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−190786（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−27085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−49220（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−185044（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−131247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−149048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−156542（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−21031（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−43675（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定形状の透光素子の一端面に、偏光子と
   検光子を並設した複数組の偏光手段を空隙なく密着し、
   前記透光素子の他端面にも前記偏光子からの光を反射す
   るカー効果素子を空隙なく密着するとともに、それぞれ
   の偏光手段の偏光子には入光用光導波路を、検光子には
   出光用光導波路を空隙なく接続して成るセンサヘッド
   と、 前記センサヘッドのカー効果素子に対向してこれと平行
   に移動する磁気スケールを設け、 入光用光導波路には、光分配器又は光分波器が設けられ
   ていることを特徴とする光センサ。
2. 【請求項２】所定形状の透光素子の一端面に、偏光子と
   検光子を並設した複数組の偏光手段を空隙なく密着し、
   前記透光素子の他端面にも前記偏光子からの光を反射す
   るカー効果素子を空隙なく密着するとともに、それぞれ
   の偏光手段の偏光子には入光用光導波路を、検光子には
   出光用光導波路を空隙なく接続して成るセンサヘッド
   と、 前記センサヘッドのカー効果素子に対向してこれと平行
   に移動する磁気スケールを設け、 入光用光導波路には、順次入力のタイミングをずらせた
   光信号を並列入力する第１の入光制御手段を設け、出光
   用光導波路には、各光導波路からの出力光を時分割多重
   光として取り出す光結合器を設けたことを特徴とする光
   センサ。
3. 【請求項３】所定形状の透光素子の一端面に、偏光子と
   検光子を並設した複数組の偏光手段を空隙なく密着し、
   前記透光素子の他端面にも前記偏光子からの光を反射す
   るカー効果素子を空隙なく密着するとともに、それぞれ
   の偏光手段の偏光子には入光用光導波路を、検光子には
   出光用光導波路を空隙なく接続して成るセンサヘッド
   と、 前記センサヘッドのカー効果素子に対向してこれと平行
   に移動する磁気スケールを設け、 入光用光導波路には、それぞれ波長の異なる光を並列入
   力する第２の入光制御手段を設け、出光用光導波路に
   は、各光導波路からの出力光を波長多重光として取り出
   す光結合器を設けたことを特徴とする光センサ。
4. 【請求項４】入光用光導波路には、光分配器又は光分波
   器が設けられていることを特徴とする請求項２または３
   のいずれかに記載の光センサ。