JPS59206802A - 光フアイバセンサ - Google Patents
光フアイバセンサInfo
- Publication number
- JPS59206802A JPS59206802A JP58063746A JP6374683A JPS59206802A JP S59206802 A JPS59206802 A JP S59206802A JP 58063746 A JP58063746 A JP 58063746A JP 6374683 A JP6374683 A JP 6374683A JP S59206802 A JPS59206802 A JP S59206802A
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- light
- fibers
- area
- face
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Transform (AREA)
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。
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、光学式のロータリエンコーダや光学式のリ
ミットスイッチ等に使用する光フアイバセンサに関する
ものである。
ミットスイッチ等に使用する光フアイバセンサに関する
ものである。
従来、例えばロータリエンコーダに使用している光フア
イバセンサは、第１図に示すように、市販の直経］ ｎ
ｒｎのファイバ１，２を２本用いて構成されている。す
なわち、光ファイバ１，２の両ファイバ先端部をその周
面で接合し、これらの両ファイバ先端部の端面を検出ス
リット３に対し所定の距離２を隔てて対向配置すると共
に、これらの光ファイバ１，２に対する検出スリン１へ
３の相対的移動方向Ａに両端面を並設している。そして
、光ファイバ１はＬ Ｅ Ｉ〕等の発光素子（図示せず
。）に連結され、また光ファイバ２はフォト１〜ランジ
スタ等の受光素子（図示せず。）に連結されている。
イバセンサは、第１図に示すように、市販の直経］ ｎ
ｒｎのファイバ１，２を２本用いて構成されている。す
なわち、光ファイバ１，２の両ファイバ先端部をその周
面で接合し、これらの両ファイバ先端部の端面を検出ス
リット３に対し所定の距離２を隔てて対向配置すると共
に、これらの光ファイバ１，２に対する検出スリン１へ
３の相対的移動方向Ａに両端面を並設している。そして
、光ファイバ１はＬ Ｅ Ｉ〕等の発光素子（図示せず
。）に連結され、また光ファイバ２はフォト１〜ランジ
スタ等の受光素子（図示せず。）に連結されている。
斯る構成を有する従来の光フアイバセンサでは、発光素
子の発した光は光フアイバ１中を口方向に伝搬され、検
出スリン１へ３の反射面３ａと非反射面３ｂとを照射す
る。そして、反射面３ａで反射した光の一部は光フアイ
バ２内に入射され、光フアイバ２内をＣ方向に伝搬され
て受光素子に至る。このとき、検出スリン１−３はへ方
向へ移動しているから、受光素子は、検出スリン１−３
の反射面３ａと非反射面３ｂの光フアイバセンサに対す
る相対的位置関係の変化に基づいて、ハイレベルの光量
ｔ（ｏとロウレベルの光量Ｌ ｏとを交互に検知するこ
とができる。一般に、ハイレベルの光量Ｈｏとロウレベ
ルの光量Ｌ ｏとは距離２の変動に伴って変化する。第
３図は、光ファイバ１，２として直経０．７５ｍのファ
イバを使用し、検出スリット３としてエンコーダ用円盤
のスリットを使用した場合の距離２と受光素子の出力と
の関係を表オ）す特性線図である。そして、ハイレベル
の光１７１ Ｈｏとロウレベルの光量Ｌｏの光量差が大
きい程、光フアイバセンサの出力が安定し、より微小幅
のスリットの検出が可能になる。
子の発した光は光フアイバ１中を口方向に伝搬され、検
出スリン１へ３の反射面３ａと非反射面３ｂとを照射す
る。そして、反射面３ａで反射した光の一部は光フアイ
バ２内に入射され、光フアイバ２内をＣ方向に伝搬され
て受光素子に至る。このとき、検出スリン１−３はへ方
向へ移動しているから、受光素子は、検出スリン１−３
の反射面３ａと非反射面３ｂの光フアイバセンサに対す
る相対的位置関係の変化に基づいて、ハイレベルの光量
ｔ（ｏとロウレベルの光量Ｌ ｏとを交互に検知するこ
とができる。一般に、ハイレベルの光量Ｈｏとロウレベ
ルの光量Ｌ ｏとは距離２の変動に伴って変化する。第
３図は、光ファイバ１，２として直経０．７５ｍのファ
イバを使用し、検出スリット３としてエンコーダ用円盤
のスリットを使用した場合の距離２と受光素子の出力と
の関係を表オ）す特性線図である。そして、ハイレベル
の光１７１ Ｈｏとロウレベルの光量Ｌｏの光量差が大
きい程、光フアイバセンサの出力が安定し、より微小幅
のスリットの検出が可能になる。
さて、第３図から明らかなように、従来の光フアイバセ
ンサでは、距離２の増加に伴うハ、イレベルの光量Ｈｏ
の増加率はロウレベルの光量Ｌｏのそれよりも小さい。
ンサでは、距離２の増加に伴うハ、イレベルの光量Ｈｏ
の増加率はロウレベルの光量Ｌｏのそれよりも小さい。
一般に、断面円形の従来の光ファイバ１，２では、光フ
ァイバ１，２の光の最大出射角及び最大入射角はそれぞ
れ約３０度に設定されているため、第１図に示すような
ハイレベル検出時の反射有効面積は光ファイバｌの照射
領域Ｘ、 ｏと光ファイバ２の入射可能領域ＹＯとの重
合部分（第２図中の斜線部分）Ｐｏとなる。したがつて
、ハイレベルの光量Ｈｏが距離Ｚの増加にも拘らず十分
に増大しない理由は、反射有効面積が小さく反射面３ａ
の一部としか重合しないためであると考えられる。これ
に対し、ロウレベル検出時の光量Ｌｏが距離Ｚの増大に
伴って急激に増加する理由は、距離２が増加すると第２
図中の重合部分Ｐａの横幅も増大するため、重合部分Ｐ
ｏの左右端に非反射面３ｂの両側に位置する反射面３ａ
、３ａの一部がそれぞれ入り、この反射面３ａ、３ａで
の反射光が光ファイバ２に入射するからであると考えら
れる。
ァイバ１，２の光の最大出射角及び最大入射角はそれぞ
れ約３０度に設定されているため、第１図に示すような
ハイレベル検出時の反射有効面積は光ファイバｌの照射
領域Ｘ、 ｏと光ファイバ２の入射可能領域ＹＯとの重
合部分（第２図中の斜線部分）Ｐｏとなる。したがつて
、ハイレベルの光量Ｈｏが距離Ｚの増加にも拘らず十分
に増大しない理由は、反射有効面積が小さく反射面３ａ
の一部としか重合しないためであると考えられる。これ
に対し、ロウレベル検出時の光量Ｌｏが距離Ｚの増大に
伴って急激に増加する理由は、距離２が増加すると第２
図中の重合部分Ｐａの横幅も増大するため、重合部分Ｐ
ｏの左右端に非反射面３ｂの両側に位置する反射面３ａ
、３ａの一部がそれぞれ入り、この反射面３ａ、３ａで
の反射光が光ファイバ２に入射するからであると考えら
れる。
前述したように、２本の光ファイバを使用して微小幅の
検出スリットを読む場合には電気的処理の関係からハイ
レベルとロウレベルとの光量差が大きいことが必要であ
る。したがって、光ファイバの端面と検出スリットどの
距離を増大させても十分な光量差を得ることができない
従来の光フアイバセンサでは、未だ満足すべき解析能を
得ることができない。
検出スリットを読む場合には電気的処理の関係からハイ
レベルとロウレベルとの光量差が大きいことが必要であ
る。したがって、光ファイバの端面と検出スリットどの
距離を増大させても十分な光量差を得ることができない
従来の光フアイバセンサでは、未だ満足すべき解析能を
得ることができない。
この発明の目的は、ハイレベルとロウレベルと３−
の光量差が十分に大きく、安定した出力を有する光フア
イバセンサを提供することにある。
イバセンサを提供することにある。
この目的を達成するため、この発明の光フアイバセンサ
は次のような構成を有する。すなわち、発光素ｆに連結
した光ファイバと受光素子に連結した光ファイバの画先
端部をホットプレス等の方法によってそれぞれ扁平形状
に形成し、両ファイバ先端部をその周面で面接触させて
接合する。そして５このようにして形成した両ファイバ
ヘッドを検出スリン１へに対向して配置すると共に１両
ファイバ先端部の端面を検出スリットの相対的移動方向
に並設するのである。
は次のような構成を有する。すなわち、発光素ｆに連結
した光ファイバと受光素子に連結した光ファイバの画先
端部をホットプレス等の方法によってそれぞれ扁平形状
に形成し、両ファイバ先端部をその周面で面接触させて
接合する。そして５このようにして形成した両ファイバ
ヘッドを検出スリン１へに対向して配置すると共に１両
ファイバ先端部の端面を検出スリットの相対的移動方向
に並設するのである。
２本の光ファイバの反射有効面積は２本のファイバ先端
部の接合部を挟んでその両側に形成されるから、両ファ
イバの接合部を面接触させることによって反射有効面積
は増大する。したがって、この発明の光フアイバセンサ
のように、この反射有効面積を検出スリットの反射面の
伸長する方向に位置させれば、１−分に大きなハイレベ
ルの光量を得ることができる。また、ファイバ先端部を
扁４− 平形状としたから、たとえ反射有効面積の両端に、非反
射面の両側に位置する反射面の一部が入ることがあって
も、これらの反射面での反射光は受光素子に連結された
光フアイバ内には入射し難い。
部の接合部を挟んでその両側に形成されるから、両ファ
イバの接合部を面接触させることによって反射有効面積
は増大する。したがって、この発明の光フアイバセンサ
のように、この反射有効面積を検出スリットの反射面の
伸長する方向に位置させれば、１−分に大きなハイレベ
ルの光量を得ることができる。また、ファイバ先端部を
扁４− 平形状としたから、たとえ反射有効面積の両端に、非反
射面の両側に位置する反射面の一部が入ることがあって
も、これらの反射面での反射光は受光素子に連結された
光フアイバ内には入射し難い。
したがって、光フアイバセンサの端面と検出スリットの
距離を増加させてもロウレベルの光量の増加率は小さく
おさえられる。これによって、ハイレベルとロウレベル
の光量差を十分に大きくとることができるから、この発
明の光フアイバセンサによれば安定した出力を得ること
が可能となり、微小スリットの検出精度が大１１に向上
する。
距離を増加させてもロウレベルの光量の増加率は小さく
おさえられる。これによって、ハイレベルとロウレベル
の光量差を十分に大きくとることができるから、この発
明の光フアイバセンサによれば安定した出力を得ること
が可能となり、微小スリットの検出精度が大１１に向上
する。
以下、第４図ないし第８図を参照してこの発明の一実施
例を説明する。
例を説明する。
図示しないＬＥＤに連結された光ファイバのファイバ先
端部４と、同様に図示しないフォトトランジスタに連結
された光ファイバのファイバ先端部５とは、ホットプレ
ス等の手段によって、厚みｔの扁平形状に形成される。
端部４と、同様に図示しないフォトトランジスタに連結
された光ファイバのファイバ先端部５とは、ホットプレ
ス等の手段によって、厚みｔの扁平形状に形成される。
ここで、厚みｔは検出スリット３のピッチＳと、ファイ
バ端面と検出スリット３の反射面３ａとの距離２とを考
慮に入れて適当な大きさに決定される。そして、両ファ
イバ先端部４，５はその周面を互いに面接触させて一体
に束ねられる。これによって、ファイバ先端部４，５の
反射有効面積は第５図中Ｐで表わされる。
バ端面と検出スリット３の反射面３ａとの距離２とを考
慮に入れて適当な大きさに決定される。そして、両ファ
イバ先端部４，５はその周面を互いに面接触させて一体
に束ねられる。これによって、ファイバ先端部４，５の
反射有効面積は第５図中Ｐで表わされる。
そして、このようにして一体化されたファイバ先端部４
，５は検出スリン１−３に刺して距離２を隔てて対向配
置されると共に、ファイバ先端部４゜５を検出スリン１
へ３の移動方向Ａに並設して反射有効面積Ｐの伸長する
方向と反射面３ａの伸長する方向とを一致させる。なお
、図中、３ｂは非反射面を表わし、また、Ｏは最大出射
・入射角度、１゜２は従来の光ファイバである。
，５は検出スリン１−３に刺して距離２を隔てて対向配
置されると共に、ファイバ先端部４゜５を検出スリン１
へ３の移動方向Ａに並設して反射有効面積Ｐの伸長する
方向と反射面３ａの伸長する方向とを一致させる。なお
、図中、３ｂは非反射面を表わし、また、Ｏは最大出射
・入射角度、１゜２は従来の光ファイバである。
以１ζ、作用を説明する。
第４図はハイレベル検出時のファイバ先端部４゜５と検
出スリンｌ−３との相対位置関係を表わし、斯る場合に
は反射有効面積Ｐと反射面３ａとが重合している。した
がって、ファイバ先端部４内をＢ方向に伝搬されて、フ
ァイバ先端部４の端面から出射した光は反射面３ａで反
射し、ファイバ先端部５内に入射してその内部をＣ方向
に伝搬される。
出スリンｌ−３との相対位置関係を表わし、斯る場合に
は反射有効面積Ｐと反射面３ａとが重合している。した
がって、ファイバ先端部４内をＢ方向に伝搬されて、フ
ァイバ先端部４の端面から出射した光は反射面３ａで反
射し、ファイバ先端部５内に入射してその内部をＣ方向
に伝搬される。
これによって、フォトトランジスタ（図示せず。）が反
射光を検知してハイレベルの光量に相当する出力を発生
する。
射光を検知してハイレベルの光量に相当する出力を発生
する。
次に、第６図はロウレベル検出時のファイバ先端部４，
５と検出スリット３との相対的位置関係を表わし、斯る
場合には反射有効面積Ｐが非反射面３ｂと重合する結果
、原則としてフォトトランジスタ（図示せず。）は出力
を発しない。しかし、第６図に示すように、反射有効面
積Ｐの左右両端部Ｐ１．Ｐ２が非反射面３ｂの両側に位
置する反射面３ａ、３ａと一部重合する場合がある。こ
のような場合には、右端部Ｐ２で反射した光は従来の光
フアイバ２中には入射するが、扁平形状を有するこの発
明のファイバ先端部５中には入射できない。したがって
、距離Ｚを増大させて、反射面３ａ、３ａと反射有効面
積Ｐとの重合部分Ｐ１．Ｐ２の面積が増加した場合にも
、フォト１−ランジスタが受光する光量は小さくおさえ
られる。
５と検出スリット３との相対的位置関係を表わし、斯る
場合には反射有効面積Ｐが非反射面３ｂと重合する結果
、原則としてフォトトランジスタ（図示せず。）は出力
を発しない。しかし、第６図に示すように、反射有効面
積Ｐの左右両端部Ｐ１．Ｐ２が非反射面３ｂの両側に位
置する反射面３ａ、３ａと一部重合する場合がある。こ
のような場合には、右端部Ｐ２で反射した光は従来の光
フアイバ２中には入射するが、扁平形状を有するこの発
明のファイバ先端部５中には入射できない。したがって
、距離Ｚを増大させて、反射面３ａ、３ａと反射有効面
積Ｐとの重合部分Ｐ１．Ｐ２の面積が増加した場合にも
、フォト１−ランジスタが受光する光量は小さくおさえ
られる。
これにより、ハイレベルとロウレベルの光量差＝７−
は十分に大きくなる。
なお、第７図はファイバ先端部へ、５の端面形状をｔ＝
０．５＋１Ｍ口、Ｑ ＝０．８８ｎ＋ｍ とし、また、
検出スリン１へ３をロータリエンコーダ用円盤としたど
きのハイレベルの光量Ｈ１とロウレベルの光ｆｉｔ Ｌ
１どの関係を表わす特性線図である。また、第８図は
ファイバ先端部４，５の端面形状をに〇、３岡、Ｑ ＝
１．２＋ｍ とし、検出スリット３をロータリエンコー
ダ用円盤とした場合のハイレベルの光量１−１２とロウ
レベルの光量Ｌ ２との関係を表わす特性線図である。
０．５＋１Ｍ口、Ｑ ＝０．８８ｎ＋ｍ とし、また、
検出スリン１へ３をロータリエンコーダ用円盤としたど
きのハイレベルの光量Ｈ１とロウレベルの光ｆｉｔ Ｌ
１どの関係を表わす特性線図である。また、第８図は
ファイバ先端部４，５の端面形状をに〇、３岡、Ｑ ＝
１．２＋ｍ とし、検出スリット３をロータリエンコー
ダ用円盤とした場合のハイレベルの光量１−１２とロウ
レベルの光量Ｌ ２との関係を表わす特性線図である。
第７図、第８図を第３図と比較すれば、この発明の光フ
アイバセンサの方がはるかに大きな光量差をとれること
がわかる。
アイバセンサの方がはるかに大きな光量差をとれること
がわかる。
以上説明したように、この発明の光フアイバセンサによ
れば、ハイレベルの光量を増大することができると共に
、光フアイバセンサと検出スリン１へとの距離を増大さ
せてもロウ１ノベルの光量の急激な増加をおさえること
ができるから、ハイレベルとロウレベルの光量差を大き
くすることができる。したがって、安定した出力を発生
し、微小ス８− リツ１〜の検出を行なうことができる光フアイバセンサ
を提供することができるという効果を得る。
れば、ハイレベルの光量を増大することができると共に
、光フアイバセンサと検出スリン１へとの距離を増大さ
せてもロウ１ノベルの光量の急激な増加をおさえること
ができるから、ハイレベルとロウレベルの光量差を大き
くすることができる。したがって、安定した出力を発生
し、微小ス８− リツ１〜の検出を行なうことができる光フアイバセンサ
を提供することができるという効果を得る。
第１図は従来の光フアイバセンサのファイバ先端部の正
面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿う矢視図、第３図
は従来の光フアイバセンサのハイレベルとロウレベルの
光量を表わす特性線図、第４図はこの発明の光フアイバ
センサのファイバ先端部の正面図、第５図は第４図の■
−■線に沿う矢視図、第６図はこの発明の光フアイバセ
ンサのロウレベル検出時における要部正面図、第７図は
この発明の光フアイバセンサのハイレベルとロウレベル
の光量を表わす特性線図、第８図はこの発明の光フアイ
バセンサのハイレベルとロウレベルの光量を表わす他の
特性線図である。 ３・・検出スリット、３ａ・・・反射面、３ｂ・・・非
反射面、４．５・・・ファイバ先端部。
面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿う矢視図、第３図
は従来の光フアイバセンサのハイレベルとロウレベルの
光量を表わす特性線図、第４図はこの発明の光フアイバ
センサのファイバ先端部の正面図、第５図は第４図の■
−■線に沿う矢視図、第６図はこの発明の光フアイバセ
ンサのロウレベル検出時における要部正面図、第７図は
この発明の光フアイバセンサのハイレベルとロウレベル
の光量を表わす特性線図、第８図はこの発明の光フアイ
バセンサのハイレベルとロウレベルの光量を表わす他の
特性線図である。 ３・・検出スリット、３ａ・・・反射面、３ｂ・・・非
反射面、４．５・・・ファイバ先端部。
Claims (1)
- 発光素子に連結した光ファイバと受光素子に連結した光
ファイバの画先端部をその周面で接合し、該両ファイバ
先端部の端面を検出スリン１へに対向して配設すると共
に、前記両端面を前記検出スリブ１への相λ・１的移動
方向に並設してなる光フアイバセンサにおいて、前記両
ファイバ先端部を扁平形状にすることにより前記両ファ
イバを互いに面接触させて接合したことを特徴とする光
フアイバセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58063746A JPS59206802A (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 光フアイバセンサ |
| US06/599,944 US4617460A (en) | 1983-04-13 | 1984-04-13 | Optical fiber sensor having shaped ends |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58063746A JPS59206802A (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 光フアイバセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59206802A true JPS59206802A (ja) | 1984-11-22 |
| JPH0143922B2 JPH0143922B2 (ja) | 1989-09-25 |
Family
ID=13238270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58063746A Granted JPS59206802A (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 光フアイバセンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4617460A (ja) |
| JP (1) | JPS59206802A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0726806B2 (ja) * | 1985-06-13 | 1995-03-29 | 株式会社日立製作所 | 距離測定装置 |
| US4800286A (en) * | 1987-08-10 | 1989-01-24 | Macmillan Bloedel Limited | Measurement of variation in flute profile height |
| ES2054406T3 (es) * | 1990-08-09 | 1994-08-01 | Hohner Elektrotechnik Kg | Dispositivo explorador optoelectronico. |
| US5250805A (en) * | 1991-06-12 | 1993-10-05 | Bei Electronics, Inc. | Optical sensing technique providing built in test |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4096383A (en) * | 1976-11-08 | 1978-06-20 | Gilbert & Barker Manufacturing Company | Pulse-generating apparatus responsive to shaft rotation |
| US4547668A (en) * | 1983-09-14 | 1985-10-15 | Siemens Corporate Research & Support, Inc. | Two-dimensional pressure sensor using retro-reflective tape and semi-transparent medium |
-
1983
- 1983-04-13 JP JP58063746A patent/JPS59206802A/ja active Granted
-
1984
- 1984-04-13 US US06/599,944 patent/US4617460A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0143922B2 (ja) | 1989-09-25 |
| US4617460A (en) | 1986-10-14 |
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