JPS62150117A - 光変換装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、第１波長帯域に放射する光放射源、および光
源から受光する光検出器を含む光変換装置に関し、特に
、光学的手段を用いて変位を感知する変換装置に関する
。

（従来技術およびその問題点） 光変位変換装置は公知であるが、これは、一般に、光源
と受光器（光ファイバケーブルの両端等に相当）、およ
び変位に応じて受光側に入る光量を変える手段から成っ
ている。前記手段は、可変寸法孔付可動マスク、または
変位方向に沿って濃度を変える濃度フィルタで構成され
ている。

これらの変換装置は、受光側の光度が変化しない限り、
充分に機能するが１例えば、光源への給電量の変化等に
より発光量が変わると、変位の読みに誤りが生じる。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、上記問題点を軽減しうる光変換装置を
提供することにある。

本発明の実施態様によると、全域にわたって実質的に一
定であり、第１波長帯域内で実質的に変化する透過特性
を有するフィルタから成り、前記フィルタを、放射光路
と相対的に移動するように光源と検出器との間に装着す
ることにより、フィルタの位置に応じて、検出器に直か
に入射する放射光に対するフィルタを介して、検出器に
入る放射光の割合を変え、かつ前記検出器が、第１帯域
内の２つの異なる波長で光量に応じて出力し、比較器が
、前記出力を比較して、放射光路に対するフィルタの相
対位置を決定するようになっていることを特徴とする光
変換装置が提供される。

フィルタの透過特性が実質的に変化する波長は、好適に
は、第１帯域の中間の両側に位置している。

フィルタは、中立透過性基板の領域の一部で構成できる
が、該基板は、中立透過領域とフィルタ形成領域との境
界が、光源と検出器との間の光路に対して出入りできる
ように、変位自在に装着されている。また、前記境界は
、直線にすることができる。

検出器については、異なる波長の放射光を検出する２つ
の検出器で構成できる。

また光変換装置は、光源からフィルタに光伝送する第１
光ファイバケーブルと、フィルタから検出器に光伝送す
る第２光ファイバケーブルを備えている。第２ケーブル
は、検出器の近接部で分岐して、各検出器に延入してい
る。

光変換装置は、さらに、通常高出力を出す波長の検出器
の出力が所定値以下に低下した場合、光源の故障を知ら
せる表示を出す表示器を備えている。

光源は、好適には、低電力で作動する発光ダイオード等
の単一源で構成されている。

（実施例） 次に、添付図面を参照して、本発明による光変換装置の
実施例の詳細を説明する。

第１図に示すように９本変換装置は、放射光（可視光線
、赤外線または紫外線等）を、光ファイバケーブル（２
）の一端に伝送する光源（１）を備えている。

ケーブル（２）の他端は、第２光ファイバケーブル（５
）の端の手前に位置する規準レンズ（４）に入射する実
質的に平行な放射ビームを出す規準レンズ（３）の手前
で終結している。フィルタアセンブリ（２０）は、２レ
ンズ（３）（４）間のビニム内に配設されている。

第２ケーブル（５）他端から出された放射光は、２つの
検出器（７）（８）に送られるが、これは、図示のよう
に、ケーブルを分岐するか、または別の光学的手段を設
けることにより達成される。

検出器（７）　（８）は、それぞれ別の波長（λ７）お
よび（λ９）に感応し、比較器（９）に電気信号を出力
する。比較器（９）は、表示器その他年段（１０）に出
力する。

第２図の連続線は、光源（１）の出力レスポンスである
が、相対的に広域の発光特性を有している。

同じく、破線は、アセンブリ（２０）のフィルタ部の透
過特性であるが、光源（１）のレスポンス曲線のピーク
領域を見ると、伝送特性が急変していることがわかる。

光検出器（７）　（８）のピークレスポンスは、横軸の
矢印で示されているが、光源（１）の発光ピーク、およ
びフィルタ（２０）の透過特性スロープの両側に離間さ
れている。

フィルタアセンブリ（２０）は、第３図に示すように１
円形（その細形状にすることもできる）であり、−半部
をフィルタ被膜（２３）で被覆したガラス板（２１）ま
たはその他透明基板で構成されている。

板（２１）の他半部は、好適には、中立透過性であり。

被覆領域（２３）だけが、第２図の透過特性を有してい
る。被覆領域と被膜なし領域との境界（２４）は直線状
である６ フィルタアセンブリ（２０）は、第３（Ａ）図および第
３（Ｂ）図に示す位置間を、光ビームおよび境界（２４
）に対して直角に移動する。図中の破線円（３０）は、
光ビーム域である。

第３（Ａ）図に示す最大変位状態では、光ビーム全体は
フィルタアセンブリ（２０）の透明領域を通過するが、
第３（Ｂ）図に示す他の最大変位状態では。

被覆領域（２３）を通過する。すなわち、これらの２つ
の最大変位位置間の各点を通過する際に、光ビームの可
変部分が、濾過されたり、されなかったりする。

第２図および第４図のグラフを見ると、検出器（７）の
ピークレスポンスが、フィルタの高透過領域にあるため
、フィルタアセンブリ（２０）の変位時に、検出器（７
）に到達する放射光の強さは、余り減衰されないことが
分かる。

しかし、検出器（８）のピークレスポンスは、フィルタ
の低透過領域にあるため、光ビームのどの部分がフィル
タ領域（２３）を通過するかに応じて、放射光の強さは
かなり変化する。

第４図は、フィルタアセンブリの位置変化に対する波長
（λ７）（λ８）の相違による受光の強さの相違を示し
ている６第３（Ａ）図に示す位置では、両検出器（７）
　（８）の出力は実質的に等しいが、第３（Ｂ）図の位
置では、実質的に相違する。

比較器（９）は、両検出器（７）　（８）の出力比に応
答し、適宜基準化またはモデル整合してから、フィルタ
アセンブリ（２０）の位置を表わす出力を表示器（１０
）に送る。

光源（１）は、発光ダイオードで構成され、好適には低
電流で駆動され、電流の限界変動で、出力の波長特性が
実質的に変化しないようにしである。

本発明では、２つの光源の出力変化の相違により、誤差
を生じ易い従来装置とは異なり、単一の光源しか必要と
しない。

また、異なる波長の放射光の相対的強度によって変位度
を測定するため、給電、光源動作または光ファイバケー
ブル伝送に変化が生じても、２波長間の光度が均等に変
わるだけで、出力比には余り影響しない。これは、例え
ば、目盛付濃度フィルタを変位させる装＠（その他理由
により、振幅が変動し易い）とは対照的である。

従来装置では、最大変位により検出器の出力がゼロにな
ると、それが、最大変位によるものか。

または光源の故障によるものかは区別できない。

しかし１本装置では、検出器（７）が受光する放射光の
強さは、実質的に変位に応じて変化しないため、その出
力は通常高い状態にあり、したがって、その出力が所定
値以下に低下した場合には、これをモニタし、表示器（
１０）に故障を表示することにより、光源の故障をモニ
タできる。

ギヤまたはリンクがけにより、フィルタアセンブリをあ
る物体に結合することにより、その変位または位置を直
かにａｌｌｌ定できる。また、その地変数の測定にも利
用できる。例えば、フィルタアセンブリを、ブルドン管
または振動板に結合することにより、圧力の測定ができ
る。バイメタル片等の膨張部材に取付ければ、温度測定
もできる。

第５図および第６図に示すように、フィルタアセンブリ
（２０）を、他の形状にすることができる。

第５図では、アセンブリ（１２０）の被覆領域（１２３
）と膜なし領域との境界（１２４）は、フィルタの変位
軸線に対して傾斜した直線であるため、２最大変位位置
間におけるアセンブリ（１２０）の道程を大きくするこ
とができる。また、面領域間の境界線の形状を、段形ま
たは曲線にすることにより、所望の出力比を得ることが
できる。

第６図は、回転フィルタアセンブリ（２２０）を示して
おり、この場合、光ビームは、アセンブリの角度に応じ
て減衰される。

２つの異なる波長の放射光の検出には、２個の検出器が
必要であるが、この代わりに１例えば２個のフォトダイ
オードを搭載した１個の検出器を使用できる。この場合
は、−ヒ部フォトダイオードは、一方の波長ピーク時の
光度の出力を出し、他の波長の放射光を、これに応答す
る下部フォトダイオードに伝送する。

比較器（９）の出力を、表示器以外のその他手段に送る
ことができる。例えば、フィルタアセンブリを温度に応
じて変位させる場合は、温度制御手段を用いる。

（効　果） 以上、本発明の詳細な説明したが、本発明装置は、単一
の光源しか必要としないため、従来装置に比べて誤差が
少ないばかりでなく、一方の検出器が１通常高出力を出
すように構成されているため、その低下から、光源の故
障を迅速に発見できる。また、２波長間の相対的強度に
よって変位測定するため、光量等が変化しても、その読
みに誤りが出ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の概略図である。 第２図は、本装置光源の出力特性、およびフィルタの透
過特性を示すグラフである。 第３図は、第１図の■−■線に沿ったフィルタ断面図で
ある。 第３（Ａ）図および第３（Ｂ）図は、最大変位位置にお
けるフィルタ断面図である。 第４図は、フィルタアセンブリの変位に対する検出器出
力の相対的変化を示すグラフである。 第５図および第６図は、代替形状のフィルタアセンブリ
の断面図である。 （１）光源　　　　　　　　　　（２）　（５）光ファ
イバケーブル（３）（４）レンズ　　　　　　　（７）
　（８）検出器（９）比較器　　　　　　　　（１０）
表示器（２０）　（１２０）　（２２０）フィルタアセ
ンブリ（２１）ガラス板（膜なし領域）　　（２２）（
１２３）被覆領域（２４）　（１，２４）Ｋｔ界

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１波長帯域で発光する光放射源、および前記光
   源から受光する光検出器を備える光変換装置であって、
   全域にわたって実質的に一定であり、かつ第１波長帯域
   で実質的に変化する透過特性を有するフィルタ（２３）
   を備え、前記フィルタ（２３）を、放射光路に対して変
   位するように、前記光源（１）と検出器（７）（８）と
   の間に配設することにより、検出器に直かに入射する放
   射光に対するフィルタを介して検出器に入射する放射光
   の比率を、フィルタの位置に応じて変化させ、かつ前記
   検出器が、第１帯域内の異なる２波長（λ＿７、λ＿８
   ）の放射線量に関する出力を出し、比較器（９）が、前
   記２波長の出力を比較することにより、光路に対するフ
   ィルタ（２３）の相対位置を決定することを特徴とする
   光変換装置。
2. （２）フィルタ（２３）の透過特性が、実質的に変化す
   る波長が、第１帯域のほぼ中間に位置し、２つの異なる
   波長（λ＿７、λ＿８）が、前記第１帯域の両側に位置
   することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載
   の光変換装置。
3. （３）フィルタ（２３）は、半透明領域とフィルタ形成
   領域との境界（２４）が、前記光源と検出器（７）（８
   ）との間の光路から出入りできるように、変位自在に配
   設された半透明基板（２１）の一部で形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（２
   ）項に記載の光変換装置。
4. （４）境界（２４）が、直線であることを特徴とする特
   許請求の範囲第（３）項に記載の光変換装置。
5. （５）検出器が、前記各波長（λ＿７およびλ＿８）の
   放射光に応答する２個の検出器（７）および（８）から
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第
   （４）項のいずれかに記載の光変換装置。
6. （６）第１光ファイバケーブル（２）が、光源（１）か
   らフィルタ（２３）に光伝送し、第２光ファイバケーブ
   ル（５）が、フィルタ（２３）から検出器（７）（８）
   に光伝送することを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項乃至第（５）項のいずれかに記載の光変換装置。
7. （７）第２光ファイバケーブル（５）が、検出器に近い
   端部で分岐され、各分岐部は、各検出器（７）（８）に
   延びていることを特徴とする特許請求の範囲第（５）項
   または第（６）項に記載の光変換装置。
8. （８）通常高出力を出す波長（λ＿７）検出器（７）の
   出力が、所定値以下に低下する際、光源（１）の故障を
   知らせる表示を行なう表示器（１０）を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第（７）項
   のいずれかに記載の光変換装置。
9. （９）光源（１）が、単一源からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項乃至第（８）項のいずれかに
   記載の光変換装置。
10. （１０）光源（１）が、低電力で駆動される発光ダイオ
    ードであることを特徴とする特許請求の範囲第（９）項
    に記載の光変換装置。