JPS5812100A - 光遅延パルス式デイジタルトランスデユ−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】 この発明は、機械的変位量を光のコード信号に変換し、
ある距離を隔てた場所に伝送するディジタル信号変換装
置に用いる光学パルス式ディジタルトランスジューサに
関するものである。

従来、機械的変位量を光のコード信号に変換し。

ある距離を隔てた場所に伝送するディジタルトランスデ
ユーサとしては、光学式ｐ−タリエンフーメ、元生学式
風向計気象観測システム）、信号伝送装置、光学パルス
式ディジタルトランスジューサ（本発明より先に提案さ
れたもの）等がある。

これらは、機械的変位量を光学コード板を用いて元のコ
ード信号に変換する変調原理は全て同じである。しか７
し、光源、フード信号伝送法において次のような３種の
違いがある。

＜１）　　光学式−−クリエンコーダは、光ファイバを
使用していないため電線で各部を結合している。ビット
数に比例したＥｌｏ（電気／光）変し、光源は一連続党
である。

（２）光学式風向計、信号伝送装置は、光ファイバを用
いて各部を結合している。また、ビット数に比例した０
／Ｅ変換素子を必要とし、さらに、光源を分岐して用い
る場合は高パワーのＥ１０変換素子を必要とする。光源
としては連続光である。

（３）　　信号伝送装置は、光ファイバを用いて各部を
結合するとともに党の波長差（色）を用いるため、光フ
ァイバで光のコード信号の波長多重化伝送ができる。し
かし、光分岐装置（プリズム）、光フィルタおよびビッ
ト数に比例した０／Ｅ変換素子を必要とする。光源とし
ては連続光である。

（４）光学パルス式ディジタルトランスデユーサは、時
間遅れのある光パルスを用いるため、光、のコード信号
を容易に時分割多重化伝送かできる。したがって、Ｏ／
Ｅ変換素子はビット数に関係なく１個であるし、光源は
連続光でなくパルスを用いるため高効率である。しかし
１遍鷺パルスを電気回路で発生するため、ビット数に対
応する発光素子数と光フネクタを必要とした。

上述のように、従来のディジタルトランスデユーサは、
いずれも種々の問題点があり、経済性および装置の小形
化に対して難点があった。

この発明は上記の点Ｋかんがみなされたもので。

原理的に高効率な光パルスを用いて上記各問題を全て解
消したものである。以下、この発明について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図で。

所定周期の光パルスを送出する光源部１０．光を導波す
る送光用光７フイバ部２ｏ、トランスデユーサ部３０、
受信用光フアイバ部４０．および受信部５０とで構成さ
れている。トランスデユーサ部３０は透過型を一例とし
て示しであるが１反射型も同様に構成される。

光源部１Ｇは、パルスを送出する発振素子１１゜ゲーＦ
を開けてビット数に対応した周期でパルス１個を送出す
るゲート回路１２、電気パルスを光パルスに変換し、送
出するに１０変換素子１３で構成されている。

送光用光フアイバ部２０は光源部１０からの光パルスを
ビット数に対応する数の光遅延パルスとするため、光路
長に差を設けたビット数に対応する本数の光ファイバ９
２０　ａ〜２０ｎから構成される。

トランスデユーサ部３０は、送光用元ファイバ部２０か
ら光を受は発光する所要ビット数に対応した数（図示で
は８ビツト）だけ設けられた発光部３１１発光部３１の
それぞれの発光なしぼるスリット板３２．このスリット
板３２Ｖ通過した光をコードに応じ通過、適所させ光パ
ルスコード信号に変換して出力する光学コード板３３．
機械的入力変位量を光学コード板３３に伝える機械的入
力軸３４．光パルスコード信号を受光し、受信用光フア
イバ部４０へ送出する受光部３５で構成されている。な
お、光学コード板３３は透明板にコードに応じ光を適所
する膜が設けられている。

受信朋党ファイバ部４０は受光部３５からの光パルスコ
ード信号を党ファイバ自身で混合するか。

または光結合器を用いて混合し、光のシリアルパルスコ
ード信号として送信するため１機能的に１本の光７フイ
パ線から構成される。

受信部ｓＯは、受信用光フアイバ部４ｏから党パルスコ
ード信号を受信するＯ／Ｅ変換素子５１゜同期パルスを
検出し、ゲートを開く同期パルス検出およびゲート回路
（以下単にゲート回路という）５２．シリアルパルスコ
ード信号をパラレルに配分する８／Ｐ　（直列／並列）
変換素子または回路（以下単に素子という）５３．出力
信号を送出する受信部出力回路５４とで構成されてぃて
・。

この発明の特徴は、トランスデユーサ部３Ｇへ与える光
源として、ビット数に対応する本数の光ファイバ線にそ
れぞれ光路長差をもたせることにより１個の光パルスに
順次時間遅れを与えて発生させた光遅延パルスを用いる
こと、この元パルスを光学コード板３３で光パルスコー
ド信号に変調すること、この光パルスフード信号を受信
用元ファイバ部４０で光のシリアルパルスコード信号に
混合すること、このシリアルパルスコード＊今Ｖ１個の
Ｏ／Ｅ変換素子ｓ１で電気信号′に変換し、それを素子
５３でパラレルに配分し、ディジタル出力信号を得るこ
とである。また、他のディジタ第２図は送光用光フアイ
バ部２０の説明例である。この図で、■〜［有］はビッ
ト番号であり、ピット書号■の光ファイバー１２０　ｍ
は単位長７０３倍ｍ’ｉｏｂは同じ＜　−Ｔ　ｔ　、　
　ビット番号■の光ファイの光ファイバ線２０１１は同
じ＜、（２ｎ＋ｔ　）丁となっており、各光フアイバ線
２０息〜２０ｎの長さの差はいずれもｌの光路長差をも
たせている。

したがって、光源部１０ｆ）Ｉ１０変換素子１３で発生
した元パルスな同Ｗ＃に各光フアイバ線２０＆〜２０ｎ
Ｋ与えると、それぞれの光路長差ｌにより順次遅延した
光パルスが、第１図の発光部３１に加えられることにな
る。

次に第３図〜第５図の波形図を参照して第１図の実施例
の動作を説明する。

第３図（ａ）は１発振素子１１の出力波形であり。

第３図（ｂ）に示すように、ビツシ数に対応する周期Ｔ
、でパルス１個を送出できるように１時間Ｔ。

の幅を有するゲート波をゲージ回路１２で発生し。

Ｉ１０変換素子１３で第３図（・）ｋ示すよ５１Ｃ党パ
ルスに変換し、前述したように送光用光ファイバ郁１、
Ｏの光路長差のある各党ファイバ級で順次遅延パルスと
なり、第３図（ｄ）Ｋ示す同期パルスＰ＠　、　ＩＩＥ
Ｉ　）ラック入力光パルスＰ１．・・・・・・・・・。

第５トラック光パルスＰ、とじて、トランスデユーサ部
３０へ送出する。なお、この波形図は簡単のため第１〜
第５トラツクの場合としである。

この発明　　　　　　　　　　　　　　ｌ−１となり、
先に提案した光学パルス式トランスデユーサの１／１３
の消費電力ですむことになる。

送光用党ファイバ部２０では、光源部１０からの光パル
スをビット数に対応する数の光ファイバ線で職Ｉ）入れ
、各党パルスに対し次式による光路長ＩＫよる時間遅れ
ＴＩ−与え、光遅延パルスを発生させ、）ランスデュー
サ部３Ｇに伝送する。

ｆｉＴ、＋０．５Ｘ１０　　Ｘｌ た２Ｌ、　　ｅ：真空中の光速で、　３Ｘ１０’ｍ／ｍ
マ：物質中の光速で、　− ｎ：物質の屈折率で、　ガラスで１．５１：物質の長さ
　（ｍ） したがって、　ｌ＝２０ｍの場合は、０．１μ−〇Ｃ遅
れることになる。

トランスデユーサ部３０では、第４図（＊）Ｋ示すよう
に、トランスデユーサ部３０への光遅延・（ルスな、第
４図（ｂ）のような光学コード板３３の機械的入力で透
過または遮断等５の変調を加えて、第４図（ｅ）のＰｓ
　ｅ　Ｐｓ　＊　Ｐ４−　Ｐｓ　ｅ　（Ｐｔ　＊Ｐ、は
遮断）のように光パルスフード信号とし。

伝送する。

受信部Ｓ（ｌでは、第５図（ｂ）　ｋ示すように光のシ
リアルパルスコード信号１０／ｇ変換素子Ｓ１で受信変
換し、第５図（ｄ）に示す同期信号Ｐ、を検出し、ゲー
ト回路５２で第５図（ｅ）Ｋ示すようなある定められた
時間Ｔ、の間ゲートを開き、シリアルパルスコード信号
を破り入れ、それを素子５３でパラレルパルスコード信
号に変換し、受信部出力回路５４で第５図（ｅ）に示す
ようなディジタル出力信号Ｐ′１〜Ｐ′、を得る。なお
、第５図（−）は第２図（ａ）と同じく発振素子１１の
出力波形である。

上記の実施例における伝送精度について考察すると、静
的伝送精度は、従来のデイジタルトランスジエーサと同
じくトランスデユーサ部Ｓｏの光学ブードａＳＳの分雫
能および光の；−ド信号化の正ｌＩさによって決まる。

光学コード板３３が静止しているのであるから、光源に
用いる光パルスＰ１〜Ｐ、の時間遅れは問題とならず、
従来の光源として連続光を用いたトランスデユーサ精度
と同じ精度が得られる。また、動的伝送精度は光学ブー
ド板３３の時間に対する機械的変位量から生ずる光のコ
ード信号の正確さとパルス検知能力から決まる以外に光
源部の党パルスレート（第３図（Ｃ））と光学コード板
３３の量下位（最小分５Ｉ１１！）のピッＦの変化レー
トとの関係で決まる。しかし、光学コードＩ［３３にグ
レーコード板を用いるなら、隣り合うコードバク−！−
／の切り換わりかいイジツトの差でおさえることができ
る。

なお、上記の実施例では発光素子であるＥ１０変換素子
１３は１個として説明したが、必ｌ！により１個以上を
用いることができる。

以上詳細に説明したように、この発明は光遅延パルスを
作るのに、各光ファ不バ＠ＶＣ光路長差を与えて行うよ
う和したので、光パルスの発光素子を最低１個にするこ
とができる。そのため発光素子と送光用光ファイバ郁と
の結合を最小限ｌＩＩの光コネクタですませることがで
き、装置の小形化を容易に実現することが可能である。

そして、光遅延パルスをトランスデユーサ部の光学コー
ド板で機械的変位量に応じ変調し、この変調された光パ
ルスコード信号を混合して光のシリアルパル入コード信
号として受信部に伝え、受信部で前記光のシリアルパル
スフード信号をディジタル信号に変換するようにしたの
で、受信部では１個の受光素子で受信でき、しかも光源
は１個のパルスを発生すればよいので、従来の各種ディ
ジタルトランスデユーサに比較して消費電力な大幅に低
減でき。

かつ、寿命を着るしく大きくすることができる。

かようにこの発明は、ディジタル信号系との結第２図 １１ １ １ １ １ ） Ｃ＝＝＝＝＝＝＝＝ 第３図 第４図 （ｄ） 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定周期の光パルスを発生する光源部と、この光源部か
   らの光パルスをビツシ数に対応する本数の光ファイバで
   受光し、これら各党ファイバの光路長差でそれぞれの光
   パルスに時間遅れを順次与え光遅延パルスとして伝送す
   る送光用光フアイバ部と、機械的入力変位量に対してそ
   の変位量に対応して変位してその位置により前配送光用
   光フアイバ部からの光遅凰パルスを個々に透過または連
   断して変調を加えて光パルスコード信号を出力する光学
   フード板を備えたトランスデユーサ部と、このトランス
   デユーサ部の光パルスブード信号を混合して光のシリア
   ルパルスフード信号として伝送する受信用光フアイバ部
   と、前記光のシリアルパルスフード信号を受信しディジ
   タル信号に右泡詣閑−、、、、＋−１−一＋＋−＋＋ｊ
   ｉＩ１１＋−−１’＃−−１−Δ−１トーＷＬ−ｒ％−
   −−蓼ｄｌ−一一一エーサー