JPS6217610A - 距離の変化を監視する方法およびそのための装置 - 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】 （発明が属する技術分野） 本発明は、変位量、例えば２つの物体の相対位置の変化
を監視するため用いる光学系により−ｔじる如き光点の
幾何学的特性即ち位置の特性の監視に関する。

〔従来の技術およびその問題点〕

カス・タービン機関の設計および運転の分野においては
、タービンまたはコンプレッサのロータ・ブレードの先
端部とその周囲のケーシングとの間の間隙を正確に監視
することが特に望ましいが、これは間隙が大き過ぎると
機関の効率を低下させるがブレードとケーシング間の接
触は破損の原因となるためである。このような監視は、
ガス・タービン産業における研究および開発の用具とし
て重要性か増しており、適当な監視装置もまた、あらゆ
る運転条件下においてこの間隙を最適値に維持するため
のフィードバック制御信号を生じるため、公知の色々な
形式の活用される間隙制御装置において構成要素として
用いることができる。

無論、測定および制御の目的のため、他の多くの技術領
域において変位量の監視に対する必要がある。これらの
領域において、またガス・タービンの分野においては、
装置からのその距離か監視される物体に対して光線を当
てる装置を用いて変位量の監視を行なうことを可能にす
る多数の提案が存在する。物体から散乱される光がセン
サの表面に対して光の点として収束され、この光点の形
状、大きさまたはずれを複数のフォトダイオードまたは
フォトダイオード・アレイを用いて監視する。フォトダ
イオードからの信号は、次いで処理されてモニター信号
を生じ、これを較正して変位量の測定値として使用する
ことができる。

ある目的、例えばサーボ・システムに対するフィードバ
ック信号に対しては、「量的」ではなく「質的」な変位
量の決定が充分であり、即ち、例えば間隙がその理想値
にあるかどうかに加えてこの理想値からの変動の方向の
明瞭な表示を行なうが、間隙の正確な値に照した監視／
サーボ・システムの初期較正を維持することは必要とし
ない信号を生じることで充分である。一方、変位量の量
的な決定は間隙の正確な測定の如きある目的のため必要
であり、これはしばしば、監視装置の出力から最終的に
生じる信号か、監視／サーボ・システムの組合せの初め
の較正の妥当性を許容限度内に維持するため、輝度の変
化の結果を最小限度に抑えるようにその入力の比率が定
めらねることを要求する。

（問題を解決する手段） 従って、本発明の一目的は、変位量に関する正確な質的
および（または）量的な情報に容易に処理することが可
能な出力信号を生しることができる変位量の光学的な監
視手段の提供にある。

ある環境においては、光のレベルが低いことが問題とな
る。このため、ガス・タービン機関においては、投影／
像形成システムにおけるレンズの［１径は、検査中のガ
ス・タービンまたはコンプレッサのケーシングにおいて
はできるだけ小さな口径となるように最小にされる。こ
の事実は、その間隙が監視されつつあるプレート先端部
の反射度が低いこと、および機関の環境内のレンズの汚
染の可能性と共に、光学系において非常に小さな光束を
もたらし、その結果の低い光電信号レベルをもたらす。

例えば、フォトダイオードの特性は、低い光電流レベル
においては高い光電流レベルにおけるよりもそれ自体の
比率として更に広く変動する、即ち低い発光レベルにお
いてはその出力は「ノイズが多い」状態となる如きもの
である。更に、ある場合には、低い光レベルに対応する
ためにアバランシ・フォトダイオードの検出素子または
光倍増素子を必要とするが、このような検出素子は比較
的長い周期にわたって変動を生し易く、従っである場合
には真の発光量のイ８頼し得る表示ではない出力信号を
生じることがある。

低い光レベルにおけるこのような出力の変動は、フォト
ダイオードの出力の差分を見出すことにより得ら九る要
素を監視信号が含む問題を生じるか、この場合もし出力
が類似の大きさとなるならば、差の要素の値はそれ自体
の比率として出力の比較的小さな変動に対する出力の比
率として大きな変動を呈することになる。従って、この
監視信号の精度は犠牲となる。

本発明は、監視信号が光学系における光束の値から得ら
れる方法を修正することにより、上記の諸問題を克服す
る上で宵与するものである。

従って、本発明は、相互に固定された位置関係で配列さ
れた少なくとも第１と第２の受光装置に対する光点の幾
何学的特性即ち位置の特性を監視する方法を提供し、こ
の光点は光信号を生じる受光装置に対して入射する光に
よって形成され、各受光装置における光点の大きさは前
記光点の特性に依存している。本方法は、 （ａ）予め定めた周波数における入射光を変調し、 （ｂ）予め定めた周波数の１サイクルの予め定めた部分
だけ第１の受光装置における光信号に対して第２の受光
装置における光信号を遅延させ、（ｃ）第１と第２の受
光装置の出力を合成して、第１と第２の受光装置におけ
る光信号間の差の大きさに依存する予め定めた周波数に
おける振幅をイ１する複合光信号を生じ、 （ｄ）前記の複合光信号から、予め定めた周波数におけ
る複合光信号の振幅、従って第１と第２の受光装置にお
ける光（３号の娠幅間の前記の差を表わす監視信号を得
ることからなり、これにより前記監視信号が前記光点の
特性を表わす。

本方法は、例えば、光点の形状または位置を表わす差の
要素が実際に、フォトダイオードの出力を組合せること
によらずに光学的に生成され、以降の信号の処理は複合
光信号における差の成分を分離することにのみ作用する
点で、従来の構成に勝る利点を有する。従って、フォト
ダイオードの出力からの差の要素の導出中の光電流の変
動の大きさの問題は著しく低減する。

更に関連する利点は、本発明が、複合光信号に相当する
電気信号を生じるトランスジューサとして唯１つのフォ
トダイオードの使用を可能にすることである。複合光信
号は個々の受光装置からの光信号より強力であるため、
その結果の光電流は従来の技術におけるよりも大きくな
り、その結果光電流における小さな変動はより小さな影
響しか及ぼさない。１つのフォトダイオードの使用は、
異なるフォトダイオード出力間の相互の不安定性の問題
を回避し、またコストを節減しかつ装置を全体として簡
素化するものである。

変位型の量的な決定のための最も有効な監視信号を生じ
ることか要求される場合は、上記の方法が更に下記のス
テップを含むことが望ましい。即ち、 （ａ）複合光信号から受光装置に当たる全光束を表わす
別の信号を得ること、および （ｂ）別の信号に対するその比率を得ることにより各監
視信号を正規化することである。

上記の方法における遅延のステップは複合光信号の成分
間に逆相の関係を生じ、このため相当する複合電気信号
を生じる光電トランスジューサ素子に対し送られた後の
複合光信号の容易な電子的処理を可能にする。例えば、
受光装置の１つからの光束は予め定めた周波数の半波長
だけ、他方の受光装置からの光束に対して送出を遅らせ
ることができ、次いで前記複合電気信号を予め定めた周
波数に対して同期させた位相検出器等に入力することに
より監視信号が生成される。

本発明の他の特質については、以降の記述および頭ｉ４
の特許請求の範囲を照合すれば明らかになるであろう。

本発明の実ｈｈ態様については、単なる例示として図面
に関して以下に記述する。

〔実施例〕

先ず第１図においては、タービンのプレート９の先端部
７と簡単にするため単に一枚の壁として示されるタービ
ンのケーシング５との間の間隙Ｘを監視するため、ガス
・タービン機関のタービン・ケーシング５における開口
３に対し正確に定置することができる公知の光学的プロ
ーブ１が示されている。

このプローブ１は、非点収差レンズ系により収束される
光線が焦点を通過するに従って形状か変化する原理に基
いて作動する。焦点付近に置かれたタービン・ブレード
９の先端部７の如き中実の物体がこれに投射される光の
点を有し、この点の形状はレンズ系の対物レンズ端部か
らの物体の正確な距１ｓに依存し、このレンズ系は値Ｓ
が測定される基準面を定義するため用いられる。もし点
の形状に従って出力を生じる検出装置が内蔵されるなら
ば、この出力は距１ｓ従って間隙Ｘの測定値を与える。

プローブ１においては、１本の光ファイバ１１の端部１
３が一次光源として作用する。光ファイバ１１は、適当
な投光ランプ、発光ダイオードまたはレーザー光ダイオ
ード１２からプローブ１から遠いその他端部に対して指
向される光を有する。光ファイバ１１の端部１３から発
射される光１５はレンズ１７によって平行にされ、軽度
の円柱状レンズ１９により非点収差を生じ、光ファイバ
Ｉｔの端部１３の非点収差像が凹面レンズ２１によって
ブレード先端部に対して投射される。

軽度の円柱レンズ１９は、平坦面Ｐと、その長手方向軸
心が紙面に対して直角をなす円柱状の凸面Ｃとを有する
。従って、紙面内のこのレンズ系１７．１９．２１の焦
点距離は、紙面に対して直角をなす面内におけるその焦
点距離とは異なる。実際に、紙面に対し直角をなす面内
の焦点距離が短く、紙面内の焦点距離はレンズＩ９によ
ってほとんど影響を受けないが、これはこの面内ではこ
のレンズが実質的にガラスの平板であるためである。

ブレード先端部７の如き１つの物体がプローブ１に向っ
て長い焦点距離と対応する第１の焦点位置から比較的短
い焦点距離に対応する第２の焦点位置へ運動させられる
時、レンズ系がこれに投射する映像はそれぞれ紙面内の
線からこの紙面と直角をなす面内の線に対して形状が変
化することになる。２つの焦点位置間のある位置におい
ては、光源１３の像は両方の面内で焦点から等しく外れ
、従って像は円形となる。この後者の位置が最適の間隙
Ｘと対応するように構成される。この円形の光点に対す
る適当な大きさは０．２５〜０．５　ｍｍである。比較
のため、１本のブレードの線端部の肉厚は１ｍｍ乃至１
ｃｍでよい。

ブレード先端部における像はそれ自体光源として見做す
ことができ、またレンズ系１７．１９．２１はそれを逆
方向に通って光源１３およびその周囲の領域に対し像の
光２３を投射（点線の方向線）することを許容する。別
の非点収差かレンズ系を再び通るように再び投射される
時導入されるため、線と円の変形が依然として光ｒＡ１
３の周囲に生じるが、レンズ１７．２１の焦点距離の比
率に従う量たけ増加する効果を生じる。

距１１［ｘの変化により光点の形状の変化を検出するた
めに、その端部が光源の光ファイバ１１の発光端部１３
のすぐ周囲に等間隔に隔てられた光ファイバ即ち繊維の
東ａ、ｂ、ｃおよびＣからなる４つの受光装置の各々の
端部に光束が当たる（第２図参照）。フォトダイオード
２９〜３２は、４本の光ファイバａ、ｂ、ｃ、ｄから光
の信号を受取り、更に処理される電気信号を生じる。第
１図および第２図に示されるように、光ファイバａ、ｂ
、ｃ、ｄにより形成される像の形状検出装置および光源
の光ファイバ１１は共に複合型の光学ヘッド要メ二５７
内に内蔵されている。

無１Ａ、プローブの胴部から離れた位置にレーザー・ダ
イオード１２を取付けることおよび光を投射する光ファ
イバ１１を使用することは、ガス・タービンの真近の環
境における熱および振動の効果の故に望ましいが、何等
かの理由から望ましければ、レーサー・ダイオードを光
学ヘッド５７内に直接取付けることもまた可能である。

　・光学的プローブおよびその構成要素の構造の二わ以
上の細部については、英国特許第２０６６４４９８号お
よび米国特許第４，３５７，１０４号特許明細書を照覧
されたい。しかし、タービンの高温の環境におけるプロ
ーブの使用は焦域実際には第４図においてＪで示され輻
射熱の高温技術において公知の如き冷却空気ジャケット
をプローブに設ける必要があることを更に留意すべきで
ある。この空気の一部は、レンズ２１を燃焼生成物によ
る汚染から保護するパージ空気として使用されるが、こ
のパージ空気は開口Ｈを経てレンズ２１の前方の室内に
噴射されタービンの通路内に排気される。

以下において更に述べるように、本発明の作用の実質に
影響を与えることなく上記の光学的プローブ１の光学的
配置については種々の変更が可能であることを理解すべ
きである。例えば、単一の円柱レンズ１９を１対の交差
させた円柱レンズと置換することもできる。更にまた、
一体の光学ヘッド５７内に光を送受する光ファイバを内
蔵することで特にコンパクトなプローブを構成すること
かできるが、その全ての光学素子が１つの共通の光軸を
共有するため、発光用ファーｒバＩＩもしくは同様に配
置されたレーザー・ダイオードを通さずに他の方法で光
１５を投射することも可能である。

例えば、第１Ｂ図においては、光１５°は光軸Ｘ゛の片
側に位置された適当な光ｉｌ　１２’からプローブの主
光軸Ｘ“に対し直角に投射することができ、この光＋５
’はレンズ７０により平行にされてビーム・スプリッタ
７２により光軸Ｘ′に沿って指向され、プローブの他の
レンズ構成は第１Ａ図に示されるものと同しままである
。焦域、図示の如くレンズ１７と２１間の代りにレンズ
７０とビーム・スプリッタ７２との間に円柱レンズ（単
数または複数）う−内蔵させることもまた可能であるが
、この場合レンズ１９°によって物体９から戻る光２３
に生じる別の非点収差の利点は失われることになる。

次に第１Ａ図および第１Ｂ図における５７の機能の考察
に戻って、像の光２３が光ファイバａ乃至ｄ（従って、
これらが接続されるフォトダイオード２９〜３２）に当
たる３つの基本的モードが照合番号３３．３４および３
５によって第２図に示される。プローブ１は、距ｒａＳ
従って間隙Ｘが大きいと、ブレード先端部７が光軸Ｘ−
Ｘを通過する時長い光点３３（点鎖線）が生じる。光点
３３は主として光ファイバａおよびＣの光を受取る端部
に当たって、セル２９および３１において比較的大きな
光ＴＬ流を生じるがセル３２．３０においては小さな光
電流しか生じない。

間隙Ｘがその公称で最適な値にある時、円形の光点３４
（点線の円）が生じて全象限において等しく当たって４
つの全てのセルに瞬間的に等しい光電流を生じる。間隙
が小さな時、これにより生じた長い光点３５（点線）は
主として象限すおよびｄに当たり、セル３０および３２
において比較的大きな光電流を生じるが、セル２９およ
び３１においては小さな光電流しか生じない。

もし象限の照合番号ａ乃至Ｃがその各々が受取る光量を
表わすものとすれば、これらがそ打に入射する光束と比
例するため、こわらはまた対応するセル２９乃至３２の
出力電圧を表わすものとすることができる。その大きさ
が光点の形状の尺度となる間隙の監視信号を生じること
が要求される。もるフォトセルの出力電圧か、便利のた
め（Ａ−Ｂ）／　（Ａ＋Ｂ）として表わすこともできる
関係式［（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）コ／［（ａ＋ｃ）＋　
（ｂ＋ｄ）コにおいて組合せられるならば、このような
監視信号を得ることができる。

第３図は、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋８）の値が距離Ｓと共に
変化する状態を示している。ブレードの先端部がプロー
ブ１の長い焦点位置Ｓ、にある時は光点３３か主として
光ファイバａおよびＣに当たり、従って値（Ａ−Ｂ）／
　（Ａ＋Ｂ）を調べることにより値＋１に近づく。短い
焦点位置Ｓｓにおいては光点３５が主として光ファイバ
ｂおよびｄに当だ’）、（７￥　（Ａ−Ｂ）／　（Ａ＋
Ｂ）カ（Ｉｆｆ−１ニ近づく。・Ｙ均焦点位置Ｓ。にお
いては尤【１１３・１はｒ（＝Ｉ　Ｕく光ファイバａ、
ｂ、ｃおよびｄに当たって、値（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）
は零（最適の間隙）となる。

このような信号の生成は航に述へた問題から免わ得ず、
また本発明がその解決に寄与する状態については特に第
４図および第５図に関して次に記述する。

第４図においては、点線により示される光ファイバのチ
ャネルａ、ｂ、Ｃ，ｄは第１図における如き個々の対応
するフォトダイオードに送るため使用されず、その代り
これらのチャネルはその光束を１つの光ファイバ・ケー
ブル＋０１に対して多重人力光コネクタ１０３により送
って合成された光信号を生じ、この信号は更に任意の光
コネクタ１０４を介して１つのフォトダイオード検出器
／面置増巾器＋０５に対して送られる。光ファイバ・ケ
ーブル１０１は、検出器／＠装増巾３１０５のモジュー
ルを監視されるガス・タービン機関における好適な位置
、もしくは試験セルにおける他の構造物または航空機に
配置することを可能にするに充分な長さにすることがで
きる。あるいはまた、光ファイバａ、ｂ、ｃ、ｄの端部
をコネクタ！０３の如き多重人力光コネクタを介して検
出器／前置増巾器１０５に対して接続することも可能で
ある。

こわはまた、光ファイバからの光信号を組合せてフォト
ダイオードに対し合成された光信号入力を生じることに
なる。

光ファイバａ、ｂ、ｃ、ｄから１つの光チャネルのフォ
トダイオード人力１０１へ進む光をフォトダイオード／
前置増巾器１０５からの対応する複合電気信号出力１０
７と組合せたため、出力１０７からの所要の信号（Ａ−
Ｂ）または（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を得るためには、単
一の光チャネルにおいては他の方法では相互の識別がで
きない光信号（ａ＋ｃ）および（ｂ＋ｄ）間の差を求め
るある手段を提供することが必要となることが明らかで
ある。これを可能にするため、プローブの光を発するフ
ァイバ１１に対して送出するレーザー・ダイオード光源
１２（第１図も参照）が制御回路１０８によって高い周
波数（例えば、２０Ｍｌ１ｚの如き）において変調（例
えば、０Ｎ１０ＦＦ切換え）され、また１対の受光ファ
イバ例えばｂおよびｄにおける信号が、光信号すおよび
ｄが光信号ａおよびｄに対して２０ＭＨｚの変調周波数
の半サイクルたけ位相がずれて多重コネクタ＋０３に達
することを保証する量だけ他の対より光ファイバｂおよ
びｄを長くする遅延線Ｌｂ、Ｌｄによって他の対におけ
る信号に関して遅延されるように構成されている。その
結果、組合された光信号は実際に複合光信号となる。こ
のため、フォトダイオード／前置増巾器！０５の出力は
複合電気信号となり、２０Ｍｔｌｚの周波数におけるそ
の振幅は、ブレードの先端部がプローブ１の光軸Ｘ−Ｘ
（第１図）を通過する時は常に値（Ａ−Ｂ）を表わすこ
とになる。

この状況は第５図においてグラフにより表わされる。第
５（ｉ）図においては、矩形波として現われる強さと時
間に関してプロットされた人力光ファイバ１１に対する
変調された光入力が示される。この人力光信号は、プレ
ート先端部かプローブの光経路に存在する時ｔＴ１．に
ブレード先端部から受光ファイバａ、ｂ、ｃ、ｄに対し
戻るように反射され、ブレードがプローブを通過する状
態は第５（ｉｉ）図に示さね、こわにおいてはプローブ
の尤経路内のブレード先端部の存在が第５（ｉ）図の２
０Ｍ１！ｚの光大カパルスのいくつかと一致することか
判る。従って、ブレードにより遮断される光のパルスか
光ファイバａ、ｂ、ｃ、ｄに対して送られることになる
。ブレートが通過する時各ファイバにより受取られる光
の量は、ブレード先端部における非点収差像の収束状態
に依存する。

１つの可能性か第５（ｉｉｉ）図乃至第５　（ｖｉ）図
に示されているが、これにおいては、ブレード先端部か
プローブを通過する時の各光フアイバ毎の共通の時間基
準に対する光の強さの関係が、ブレード先端部が小さな
間隙で存在する状態、従って尤ファイバに当たる光点が
長い形状３５（第２図うとなる状態について示されてい
る。この場合、光ファイバａおよびＣにおける光のレベ
ルは−［に等しくかつ低いが、光）７１バｂおよびｄに
おいてはこれらレベルは一般に等しくかつ高い。第５（
■）図および第５　（ｖｉ）図に示すように、光信号か
比較的長い光ファイバｂおよびｄに達する時まで、これ
ら信号は比較的短い光ファイバａおよびＣの端部におけ
る光信号に関して２０Ｍ１ｌｚの変調周波数の半サイク
ル（即ち、半波長）だけｄらされる。４本の全ての光フ
ァイバからの光信号は、コネクタ１０３および光ファイ
バ・ケーブル＋０＋　　（第４図）において加算され、
従って検出器に対する複合光信号入力は　１８０°だけ
位相がずれた成分ＡおよびＢを有する第５　（ｖｉｉ）
図に示される如くである。この位相差および光点３５（
第２図）が主として光ファイバｂおよびｄに当たり、そ
の結果ＢはＡより大きくなり、２０ＭＨｚの変調周波数
における複合光信号の振幅は（Ｂ−Ａ）即ち−（Ｂ−Ｂ
）となり、これは複合光信号の第３の成分であり、従っ
てまたフォトダイオード１０５の複合電気信号出力とな
る。

光点が円形である（第２図の３４）最適な間隙において
は、光信号ａ、ｂ、ｃ、ｄは全て等しい値となり、また
２０ＭＨｚにおける出力はフォトタイオート／面置増巾
器１０５からは得られないことになる。ＡまたはＢのい
ずれかが増加するに伴って、２０Ｍ１ｌｚが得られ、そ
の位相はＡまたはＢの一方か増加したことを示し、従っ
て間隙が増加もしくは減少したことを示すことになる。

（Ａ−Ｂ）成分を隔離するため、フォトダイオード／＠
置増巾器１０５の出力１０７が電子的なアナログ信号処
理装置の第１の分岐路１０９に送られる。この分岐路は
、主として、２０ＭＨｚの変調周波数への同期を可能に
するよう変調器１０８に対しリンクされる同期復調器即
ち位相検出器Ｉｌｌからなっている。この位相検出器Ｉ
１１の出力は、光点の形状従って間隙のモニター信号と
見做すことができ、第５　（ｖｉｉｉ）図に示される如
く、即ちもしＢ＞Ａならば値−（Ａ−Ｂ）、Ａ＞Ｂなら
ば（Ａ−Ｂ）の循環する差の信号であり、この循環はブ
レードの通過頻度による。明らかに、もし最適の間隙の
場合であるＡ＝Ｂならば、位相検出器からの信号は生じ
ない。

位相検出器Ｉｌｌから出力されるモニター信号（Ａ−Ｂ
）は、本発明の一部を形成しないいくつかの周知の方法
のいずれかにおいてタービン・ブレードを調整すること
ができるサーボ・システム１１３に対するフィードバッ
ク信号として用いることができる。このような場合には
、第１図に示される光学的プローブは単に下点検出器と
して作用し、ブレードの先端部と機関のケーシング間の
理想的な間隙からの偏差を信号する。サーボ１１３がそ
れ自体に低域フィルタを有効に内蔵しなければ、位相検
出器Ｉｌｌとサーボ１１３間に低域フィルタ＋２３を内
蔵することが必要となる。

もしタービン・ブレード先端部の零点′からの実際の変
位の値が正確に間隙を評価するために必要であるならば
、位相検出器Ｉ１１のモニター信号出力を正規化するた
めには加算信号（Ａ＋Ｂ）もまた必要とされ、このよう
な正規化の目的は光源の強さの変動、レンズの汚染およ
びブレードの反射度の変動の如き事項の信号に対する影
響を除去することである。正規化は、信号処理装置から
の出力信号を比率（Ａ−８）／（Ａ＋８）を得やことに
より行なわれるが、（Ａ＋Ｂ）項は位相差を表わす２つ
の量ＡおよびＢの振幅の加算の結果であり、これは低域
フィルタ＋１７か増巾されたフォトダイオード信号＋０
７を受取って第５　（ｖｉｉｉ）図に示される如き出力
信号（Ａ＋８）／２を生じる処理装置の′ｆＩＪ２の分
岐路１１５において行なわれる。

これは、除算器＋１９において処理装置の他の分岐路か
らの監視信号（Ａ−Ｂ）で比率が計算されて、処理装置
に対し式２　（Ａ−Ｂ）／　（Ａ＋Ｂ）の出力信号を与
える。係数２およびシステムの他の定数は、焦域システ
ム全体が組立てられる時その初期の較正によって補償さ
れる。

以上は複合電気信号を電子的に処理するためのシステム
の２つの簡単な変更例の記述であり、当業者にとっては
多くの変更が明らかであろう。

例えば、これまでの論議は望ましくない反射および屈折
の故に光学系内のグレアの影響は考慮の対象から外して
いる。フォトダイオード／前置増巾器１０５からの信号
のグレア成分は、実際に処理装置の分岐路１０９の（Ａ
−Ｂ）項において打消されるか、低域フィルタ１１７の
出力（Ａ＋Ｂ）／２においては依然として存在する。も
しこのグレア成分が（Ａ＋Ｂ）７２項の有、α義な部分
であるならば、これを補償すべきであり、また実際に必
要に応じて、ブレードの通過頻度における信号成分のみ
を通すことによりグレアを除去するための別のフィルタ
１２１（点線）を通るよう低域フィルタ１１７の出力を
送ることにより、容易に除去することもできる。これは
、焦域、機関における回転計から得られる回転速度信号
Ｔによって制御される追尾形帯域フィルタである必要が
ある。

別の問題が、検出器／前置増巾器１０７からの出力信号
に対し重畳される信号の強さに変動か生し得るという事
実から生じるが、このような変動はプローブにより走査
されつつあるプレート先端部の各部の表面組織の変化に
よって生じる。このような変動は迅速であるが２（１Ｍ
Ｈｚよりは遥かに小さな周波数を有し、従って低域フィ
ルタにより−Ｖ滑化される。その結果、電子的な処理装
置の分岐路１１５からの出力は低域フィルタ１１７の存
在の故にこの点において是正されるが、分岐＋０９はサ
ーボ＋１３を助けるため低域フィルタが既に内蔵されて
いるならば、信号の平滑化のため位相検出器Ｉ１１の後
に低域フィルタ１２３の追加を要求することもある。

これまでは、位相検出器ＩＩ＋は如何なる場合も２０Ｍ
Ｈｚの変調を除去するため有効である低域フィルタをそ
の出力に組込んでいることを前提としているか、該フィ
ルタは表面の組織に起因する一層低い周波数の変動を除
去するためにはおそらくは有効でないことに注意された
い。

本発明についてはこれまで距離の変化の監視に対する応
用性に関連して記述してきたが、他の種類の変位量の監
視のためにも有効である。例えば、第１Ａ図および第１
Ｂ図における変調光源および光学ヘッド５７の如き光学
ヘッドは、水準、高さおよび三角法の測量を行なうため
、適当な遅延線と共に測量計器に内蔵することができる
。この種の用途の興味ある事例はトンネル掘削機械の案
内においてであり、これについては第６図に開１１して
次に述べることにする。

要求ざ九る所定の直線状の経路６０２からのトンネル機
械（図示せず）の偏差を検出することか光学装置６００
に対する要件であり、この経路６０２はレーザー・ビー
ム６０４によって便宜ト規定される。このレーザー・ビ
ームは高い周波数で変調され、適正に調査した基盤（図
示せず）からトンスル機械の後部に搭載される光学装置
６００に対して投射される。理想的な経路６０２からの
垂直方向（ｙ）および水平方向（ｘ）の両方の偏差を監
視することが必要であり、従って光学装置は、無１゛論
光源を内蔵しない点を除いて、第１図および第２図にお
ける光学ヘッド５７と類似する光学ヘット６０６を備え
ている。この光学ヘットは、レンズ６０８により表わさ
れる適当な光学系によりレーザー・ビームが収束される
４本の受光用ファイバ即ちファイバ束ａ’、ｂ’、ｃ’
、ｄ’からなっている。第６図の挿入図は、光ファイバ
ａ°、ｂ’、ｃ’、ｄ’の受光端部に対して光点とじて
レーザー・ビーム６０４が当たる光学ヘット６０６の端
面図を示している。

トンネル機械がレーザー・ビーム６０４に対し適正な位
置にある時、このレーザー・ビームは図に示されるよう
に４本の全ての受光ファイバを等しく照射する。こわら
光ファイバは入射された光束を多重光ファイバ・コネク
タ６１０に向って送り、ここで第４図の場合のように光
入力が合成されて１本の光ファイバ６１１を介して１個
のフォトダイオード検出器／前置増巾器６１２に対して
送り込まれる。

本装置にＸおよびｙ軸に対する正と負の偏差を検出する
能力を有する装置を与えるため、光ファイバｂ’、ｃ’
、ｄ’はそわぞれ遅延線６１４．６１６　、６１８を内
蔵している。このように、光ファイバｂ’、ｃ’、ｄ’
の長さは、それぞれ変調周波数の波長の四分の一１二分
の−および四分の三だけａ”より長く作られている。レ
ーザー・ビームにより４来会ての光ファイバを均等に照
射す之こと、およびレーザー・ビームの変調のための５
０％のデユーティ・サイクルを仮定すれば、その結果は
光入力ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’がフォトダイオードに対
する一定の光束入力まで多重コネクタ６１０内で合算さ
れることになり、光束の入力における変化はトンネル機
械がコースを反れて進みつつあることを示し、下記の如
く処理される。

即ち、 検出器／前置増巾器８１２の出力６２０は、Ｓにおいて
変調周波数に同期され、かつそれぞれが回線６２０上の
複合信号に存在する同相分および直角成分信号を表わす
２つの出力６２４．６２６を有する２相のロック・イン
増巾器６２２（位相検出器に相当する）に対して送られ
る。増巾器６２２の同相出力６２４は、第１の監視信号
として使用することができかつ値ａ’−ｃ”を表わし、
また直角成分出力は第２の監視信号として使用すること
ができかつｂ’−ｄ’を表わし、その結果トンネル機械
の公称位置決めが振幅ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’を等しく
させる時、監視信号出力６２４　、６２６がＴとなるこ
とが判る。

ｂｔ、トンネル機械が水平方向に偏位するならば、光点
はＸ軸上を移動し、その結果例えば光ファイバｂ゛がｄ
“よりも更に多量に照射されるが、光ファイバａ゛およ
びｂｏは相互に等しく照射された状態を維持することに
なる。増巾器６２２に対する基準信号Ｓが光信号ａ°と
同位相にあるものとすれば、増巾器６２２の直角成分出
力は左または右方の偏差を表わすｂ’　−ｄ’　と比例
する符号を有する大きさを有することになる。同様に、
増巾器６２２の同位相出力６２４は垂直軸即ちｙ軸にお
ける偏差を表わす。もしこの偏差がＸおよびｙの両軸に
おける成分を有するならば、この状態は偏差量のＸおよ
びｙの成分に比例する直角成分および同位相出力の双方
における信号生成を生じることになる。

上記のことから、出力６２４および６２６はトンネル機
械を正規の位置に戻すためトンネル機械に対する制御信
号人力として使用することができることが判るであろう
。

ある制御系に対する単なるフィードバック信号の代りに
偏差の量的な測定値を得ることが要求されるならば、検
出器／前置増巾器６１２の出力は、ロック“・イン増巾
器と並列の低域フィルタＳ３２を介して与えられなけれ
ばならない。この構成は第４図のそれと類似し、値（ａ
’　＋ｂ’　＋ｃ’　＋ｄ’）に比例する、従って光点
の平均強さに比例するフィルタ６３２からの出力を与え
る。このため、フィルタ６３２の出力は、除算器６３４
および６３６によって増巾器６２２の直角成分および同
位相信号出力を正規化するため使用することができる。

市販される１つのロック・イン増巾器は５０Ｍｔｌｚで
作動することが知られるが、多くのものは低周波用であ
り、遅延線を非常に長くさせる。

第７図は第６図の２相のロック・イン増巾器６２２を得
る１つの方法を示している。２個の単相の位相検出器７
００．７０２が相互に並列に配置され、その双方がそれ
ぞれ所要の高い周波数でレーザー・ビームを変調するレ
ーザー駆動回路７０８から同期信号７０４．７０６を受
取る。位相検出器７００により受取られる同期信号はレ
ーザー・ビームの変調と同位相にあるが、検出器７０２
により受取られる同期信号は変：Ａ信号に対して直角位
相関係にある。その結果、各低域フィルタ７１０　、７
１２を通った後、検出器７００．７０２の出力はそわぞ
れ同位相監視信号ａ’−Ｃ’および直角成分監視信号ｂ
’−ｃ’である。こわらは、第６図における如き低域フ
ィルタ６３２の出力によりこれらを除すことにより正規
化される。

同期信号をロック・イン増巾器６２２に対して供給する
レーザー・ビームと光学装置６００間の物理的なリンク
の必要を軽減するため、要求される同相および直角成分
の同期信号は、光学ヘッドの中心部の受光装置によるレ
ーザー・ビームの変調周波数を監視するため、更に別の
フォトダイオードおよび＠買増ｒ７Ｊ器を内蔵すること
によって得ることができる。別の検出器／＠置増巾器の
組合せの変調出力は、２個の位相検出器７００　、７０
２に対して送られることになる同相および直角成分の同
期信号を与えるように条件付けされる。

第６図の実施態様と類似する更に別の実施態様として、
人工衛星または他の宇宙船の姿勢制御または誘導におい
て使用されることが考えられる。

本装置は、再び、太陽または適当な星の像を上記のもの
に類似する光学ヘットに対して合焦するための光学装置
からなり、同様な監視／制御信号を得ることができる。

しかし、入射する光はソースにおいて所要の方法では変
調されず、従って光チョッパを光学装置に挿入しなけれ
ばならないであろう。この手段もまた第６図の実施態様
に適合でき、ソースにおいてレーザー・ビームを変調す
る必要を軽減することになろう。

本発明の上記の実施態様は、光点の位置の二次元の変動
またはその形状における二次元の変化のいずれかにより
変位を監視することに関するものであった。しかし、変
位量は、存在の位置または形状における一次元の変化し
か生じない光学装置を用いて監視することもできる。こ
のような光学装置の事例は、一般に光学的三角法システ
ムとして知られるものである。これらにおいては、レー
ザー・ダイオードの如き光源が光点として物体に対して
収束され、その光学装置からの距離が測定される。光は
物体の表面から再び散乱され、光点の像が線形のフォト
ダイオード・アレイまたは他の半導体光点位置センサに
対して収束される。このシステムの光学素子の構成は、
物体と光学系間の距離が変化するに伴い、光点の位置が
センサ上で変化し、この運動はセンサの長手方向軸に沿
う如きものである。光学的三角法システムの事例は、米
国ノースカロライナ州ヴアルデーズの５ｅｌｅｃｔｉｖ
ｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社から市販されるセルコン
・オペレータ（Ｓｅｌｃｏｎ　０ｐｅｒａｔｏｒ）であ
り、本願の出願人によるヨーロッパ特許出願第０１１９
６７９Ａ号に記載されるものである。

本発明によれば、従来の光学的三角法システムにおいて
使用される半導体センサを光学ヘッドに並列に保持され
た１対の光ファイバおよび関連する光学的遅延線と置換
することが提案される。この構成は第８図に示される如
くであり、これにおいては２対の光ファイバａ”および
ｂ”が立面図で示される矩形状の断面の光学ヘッド８０
２に保持され、距離が測定される物体が光学系（図示せ
ず）から既知の中点’、ａｍにある時、光点８０４（点
線の円）が光ファイバの受光端部を等しく照射する。光
学ヘッド８０２の後部から出る光ファイバは点線で示さ
れている。光点８０４は、物体が中点位置よりも光学系
に近いかあるいはこれから更に離れているかに従って、
Ｘ軸方向に移動する。光点８（１４を形成する光線は前
の実施態様におけるように変調される。第８図に略図的
に示されるように、光ファイバｂ”は、変調周波数の半
波長（即ち、１サイクルの半分）に等しい量だけ光ファ
イバａ”に対して光ファイバｂ”を長くする遅延線８０
６が設けられている。その後、コネクタ８０８は光ファ
イバａ”およびｂ”を繋ぐことにより光信号を１本の光
ファイバ８１０に対して接続する。

信号処理装置の残部は第４図に示されるものと同じであ
り、位相検出器８１４からの質的な出力（ａ”−ｂ″）
の生成結果をフォトダイオード／前置増巾器８１２にお
ける電気信号に変換する。

これはおそらくは本発明の最も簡単な実施態様であり、
その他の実ｆｉ態様は複雑なものと考えられる。

第８図に示される如き線形のフォトダイオード・アレイ
または他の半導体のセンサの光ファイバ・ヘッドおよび
遅延線による上記の置換は、相対的な大きさの光点およ
び光ファイバの受光端部と関連するある制約を受けるこ
とを知るべきである。このため、感度の低下した領域お
よび光点の運動にも拘らず一方もしくは両方の受光端部
の照射が不活動状態のままである「不作用領域」を避け
るため、光点の直径は受光端部の直径よりも大きくては
ならず、少なくともその予期される運動の振幅と同じ大
きさでなければならない。

更に、非常に低い光レベルの検出のためには、第４図、
第６図、第７図および第８図の検出用フォトダイオード
は高い安定性を有する必要のないアバランシ・フォトダ
イオードまたは光倍増素子により置換できることを知る
べきである。

図面に関する本文の記述は円形の断面形状以外の形状に
形成された受光ファイバまたはファイバの束の使用の可
能性については記述していないが、他の有効な形状、例
えば第２図または第６図に示されるものと類似の光学ヘ
ッドの場合における四半円形状、または第８図に示され
るものの場合の矩形状を用いることも本発明の範囲内に
含まれよう。

上記の光学装置は、１対または２対の受光装置に対する
光点の形状または位置における変動を生じる相対的な変
位黴に関するものであった。当業者には判るように、も
し何等かの理由から望ましいと考えられる場合、例えば
、相互に直交する軸心に沿ってその寸法を変化すること
が保証され得ない光点の形状の変化を検出する場合、あ
るいは受光装置により規定されるその軸心に対する向き
が予め定められない場合には、２対以上の受光装置を使
用することも可能となろう。

本発明は、各光学チャネル毎に高価で高利得の安定型光
倍増素子を必要とすることを１つの安価な低安定型光倍
増素子による置換を可能にすることにより避けるもので
あるから、さもなければ複数の光学チャネルからの光信
号の処理のため必要とされる別個の光検出器および増巾
器相互の安定性を維持することが難しいガス・タービン
の航空機用エンジンおよび人工衛星と関連するものの如
き過酷な環境における使用、さもなければ非常に高価な
光検出器および増巾器が必要とされる用途、および非常
に低い光レベルでありながら光検出器としてフォトダイ
オードまたは光倍増素その使用を要求する用途のための
装置において特に有効であると信じられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明が共に使用することができる光学的プ
ローブの配置および構成要素を略図的に示す先行の英国
特許第２，０６６．４４９Ｂ号および米国特許第４，３
５７，１０４号の第１図の修正図、第１Ｂ図は光学的プ
ローブに関する別の光学的構成を示す図、第２図は第１
図における線１１−　ＩＩに関する拡大断面図、第３図
はプローブにより測定される距離に関してプロットされ
たプローブから得ることが望ましい監視信号を示すグラ
フ、第４図は本発明による装置を盛込んだシステムを示
す概略図、第５図は第４図の装置における処理の諸段階
における信号を示すグラフ、第６図は本発明の別の態様
を示す概略図、第７図は本発明による信号処理装置の一
態様を示すブロック図、および第８図は本発明の更に別
の態様を示す概略図である。 １・・・光学的プローブ、５・・・ケーシング、７・・
・先端部、９・・・タービンのブレード、１１・・・光
ファイバ、１２・・・レーザー・ダイオード、１９・・
・軽度の円柱状レンズ、２１・・・凹面レンズ、３３−
３５・・・光点、＋０１・・・光ファイバ・ケーブル、
１０３・・・多重人力光コネクタ、１０４・・・光コネ
クタ、１０５・・・検出器／前置増１１器、１０７・・
・複合電気信号出力、１０８・・・制御回路、１０９　
、１１５・・・分岐路、ＩＩ＋・・・位相検出器、＋１
３・・・サーボ・システム、１１７・・・低域フィルタ
、１１９・・・除算器、１２３・・・低域フィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、相互にある固定された位置関係に配列された少なく
   とも第１と第２の受光装置に対してある光点の幾何学的
   特徴即ち位置の特徴を監視する方法であって、前記光点
   が各受光装置において光信号を生じる受光装置に対し入
   射する光によって形成され、各受光装置における前記光
   信号の強さが前記光点の特徴に依存する方法において、 （ａ）予め定めた周波数で入射光を変調し、（ｂ）予め
   定めた周波数の１つのサイクルの予め定めた部分だけ、
   前記第１の受光装置における光信号に対して前記第２の
   受光装置における光信号を遅延させ、 （ｃ）前記第１と第２の検出装置の出力を組合せて、前
   記第１と第２の検出装置における光信号間の振幅の差の
   大きさに依存する前記の周波数における振幅を有する複
   合光信号を生じ、 （ｄ）前記の予め定めた周波数における前記複合光信号
   の振幅を表わし、従って前記第１と第２の検出装置にお
   ける光信号間の前記の差を表わす監視信号を前記複合光
   信号から取出し、以て前記監視信号が前記光点の特徴を
   表わすことを特徴とする方法。 ２、前記第１と第２の受光装置がそれぞれ第１と第２の
   対の受光装置であり、該受光装置は中心点の周囲に等角
   度で配置され、各対の前記受光装置は、前記第１と第２
   の対の受光装置が相互に直角をなす第１と第２の軸心を
   画成するように相互に対向する角度をなし、以て前記監
   視信号が前記第１と第２の軸心に対する前記光点の特徴
   を表わすことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３、前記第１と第２の受光装置がそれぞれ第１の対の受
   光装置の第１と第２の受光装置でり、また第２の対の受
   光装置の第１と第２の受光装置が存在し、前記受光装置
   は中心点の周囲に等角度で配置され、各対の前記受光装
   置は、前記第１と第２の対の受光装置がそれぞれ相互に
   直角をなす第１と第２の軸心を画成し、各対の受光装置
   の第２の受光装置における光信号が、予め定めた周波数
   の１波長の予め定めた部分だけ各対の受光装置の第１の
   受光装置における光信号に対して遅延させられ、前記第
   ２の対の受光装置の第１の受光装置における光信号の遅
   れが、前記第１の対の受光装置の第２の受光装置におけ
   る光信号の遅れよりも実質的に大きく、前記受光装置の
   出力は、予め定めた周波数において前記第１の対の受光
   装置における光信号間の振幅の差の大きさに応じた第１
   の振幅と、前記第２の対の受光装置における光信号間の
   振幅の差の大きさに応じた第２の振幅とを有する複合光
   信号を生じるように組合され、第１と第２の監視信号が
   前記複合光信号から得られ、前記第１の監視信号は、前
   記複合光信号の第１の振幅を表わし従って前記第１の対
   の受光装置における光信号間の前記の差を表わし、前記
   第２の監視信号は、前記複合光信号の第２の振幅を表わ
   し従って前記第２の対の受光装置における光信号間の前
   記の差を表わし、以て前記第１と第２の監視信号がそれ
   ぞれ前記第１と第２の軸心に対する前記光点の特徴を表
   わすことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ４、前記第２の受光装置における光信号が、予め定めた
   周波数の１つのサイクルの半分だけ前記第１の受光装置
   における光信号に対して遅延させられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ５、前記第２の受光装置の各々における光信号が、前記
   の予め定めた周波数の１つのサイクルの半分だけ前記第
   １の各受光装置における光信号に対して遅延させられ、
   前記第２の対の受光装置の第１の受光装置の光信号が、
   前記の予め定めた周波数の１つのサイクルの四分の一だ
   け、前記第１の対の受光装置の第１の受光装置の光信号
   に対して遅延させられることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の方法。 ６、（ａ）前記複合光信号から前記受光装置に当たる全
   光束を表わす別の信号を取出し、 （ｂ）前記別の信号に対するその比率を得ることにより
   各監視信号を正規化するステップを更に含むことを特徴
   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
   載の方法。 ７、相互にある固定された位置関係に配列された少なく
   とも第１と第２の受光装置と、該受光装置に対して光点
   としての入射光を当てることにより、各受光装置におい
   てその大きさが前記光点の特徴に依存する光信号を生じ
   る光学装置とを含み、光点の幾何学的特徴即ち位置の特
   徴を監視する装置において、 （ａ）予め定めた周波数で入射光を変調する装置と、 （ｂ）予め定めた周波数の１つのサイクルの予め定めた
   部分だけ、前記第１の受光装置における光信号に対して
   前記第２の受光装置における光信号を遅延させる装置と
   、 （ｃ）前記第１と第２の検出装置の出力を組合せて、前
   記第１と第２の検出装置における光信号間の振幅の差の
   大きさに依存する前記の予め定めた周波数における振幅
   を有する複合光信号を生じる装置と、 （ｄ）前記の予め定めた周波数における前記複合光信号
   の振幅を表わし、従って前記第１と第２の検出装置にお
   ける光信号間の前記の差を表わす監視信号を前記複合光
   信号から取出し、以て前記監視信号が前記光点の特徴を
   表わす装置とを更に設けることを特徴とする監視装置。 ８、前記第１と第２の受光装置がそれぞれ第１と第２の
   対の受光器からなり、該受光器は中心点の周囲に等角度
   で配置されかつ各対の受光器は相互に対向する角度位置
   にあり、そのため前記第１と第２の対の受光器は相互に
   直交する第１と第２の軸心を画成し、以て前記監視信号
   が前記第１と第２の軸心に対する前記の光点の特徴を表
   わすことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の監視
   装置。 ９、前記第１と第２の受光装置がそれぞれ第１の対の受
   光器の第１と第２の受光器からなり、更に第２の対の受
   光器の第１と第２の受光器を設け、該受光器は中心点の
   周囲に等角度で配置されかつ各対の受光器は相互に対向
   する角度位置にあり、そのため前記第１と第２の対の受
   光器はそれぞれ相互に直交する第１と第２の軸心を画成
   し、予め定めた周波数の１つのサイクルのある予め定め
   た部分だけ各対の受光器の第１の受光器における光信号
   に対して各対の受光器の第２の受光器における光信号を
   遅延させる装置を設け、光信号を遅延させる該装置は前
   記第１の対の受光器の第２の受光器における光信号より
   も実質的に大きな量だけ前記第１の受光器における光信
   号を遅延させるようになっており、前記受光器の出力を
   組合せ、予め定めた周波数において、前記第１の対の受
   光器における光信号間の振幅の差の大きさに依存する第
   １の振幅と、前記第２の対の受光器における光信号間の
   振幅の差の大きさに依存する第２の振幅とを有する複合
   光信号を生じる装置と、前記の複合光信号の前記第１の
   振幅を表わし、従って前記第１の対の受光器における光
   信号間の前記の差を表わす第１の監視信号と、前記複合
   光信号の前記第２の振幅を表わし、従って前記第２の対
   の受光器における光信号間の前記の差を表わす第２の監
   視信号とを前記複合光信号から取出し、以て前記第１と
   第２の監視信号がそれぞれ前記第１と第２の軸心に対す
   る前記光点の特徴を表わすことを特徴とする特許請求の
   範囲第７項記載の監視装置。 １０、前記光信号を遅延させる前記装置が、前記の予め
   定めた周波数の１サイクルの半分だけ前記第１の受光装
   置における光信号に対して前記第２の受光装置における
   光信号を遅延させるようになっていることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項または第８項に記載の監視装置。 １１、前記光信号を遅延させる前記装置が、前記の予め
   定めた周波数の１サイクルの半分だけ前記第１の受光器
   の各々における光信号に対して前記第２の受光器の各々
   における光信号を遅延させるようになっており、また前
   記の予め定めた周波数の１サイクルの四分の一だけ前記
   第１の対の受光器の第１の受光器における光信号に対し
   て前記第２の対の受光器の第１の受光器における光信号
   を遅延させるようになっていることを特徴とする特許請
   求の範囲第９項記載の監視装置。 １２、（ａ）前記受光器に当たる全光束を表わす加算信
   号を前記複合光信号から取出す装置と、 （ｂ）前記加算信号により前記各監視信号を除すことに
   より該監視信号を正規化する除算装置を更に設けること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項乃至第１１項のいず
   れかに記載の監視装置。 １３、第１と第２の物体間の相対的な変位を監視する方
   法であって、前記第１の物体に取付けられた光学装置が
   第１の物体における受光装置上に前記第２の物体におけ
   る光源の像を形成し、これにより前記の相対的な変位に
   依存する幾何学的特徴即ち位置の特徴を有する光点を形
   成し、前記特徴が前記特許請求の範囲第１項乃至第６項
   のいずれかにおける方法によって監視することにより前
   記の相対的な変位を表わす信号を生じることを特徴とす
   る方法。 １４、前記第１の物体における主光源からの光を前記第
   ２の物体に対して投射して該第２の物体上に前記光源を
   再生することを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １３項記載の方法。 １５、前記主光源が前記第１の物体における光学装置と
   共働し、該主光源が前記光学装置を経て前記第２の物体
   上に投射されて該第２の物体上に前記主光源の像を生じ
   、前記第２の物体上の前記光源の像が前記光学装置を経
   て前記受光装置に対して更に投射されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １６、第１と第２の物体間の相対的な変位を監視する装
   置において、前記第１の物体上に取付けられた光学装置
   と受光装置とを含み、該光学装置は、前記の相対的変位
   に依存する幾何学的特徴即ち位置の特徴を有する光点と
   して前記受光装置に対して前記第２の物体における光源
   を投射するように配置され、前記特徴を監視することに
   より前記相対的変位を表わす信号を生じるため特許請求
   の範囲第７項乃至第１２項のいずれかにおける装置を更
   に設けることを特徴とする監視装置。 １７、前記第１の物体における主光源と、前記主光源か
   ら前記第２の物体に対して光を投射して該第２の物体上
   に光源を再生する装置とを設けることを特徴とする特許
   請求の範囲第１６項記載の監視装置。 １８、前記主光源が前記第１の物体上の光学装置と共働
   するように配置され、その構成は、前記光学装置が前記
   第２の物体に対して前記主光源を投射し、かつ前記受光
   装置に対して前記主光源の結果として得る像を再び投射
   する如くであることを特徴とする特許請求の範囲第１７
   項記載の監視装置。 １９、前記受光装置が、必要に応じて前記光信号の遅れ
   を生じる光学的遅延路線が適当に設けられた光ファイバ
   の光透過装置からなることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項乃至第１２項および第１６項乃至第１８項のいず
   れかに記載の監視装置。 ２０、前記光ファイバの光透過装置から入力される光信
   号を組合せて複合光信号を出力するため該光透過装置に
   対して接続される光ファイバ・コネクタ装置を設けるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の監視装置
   。 ２１、複合光信号を受取ることにより同様な複合電気信
   号を生じるように接続された光電トランスジューサ素子
   と、前記複合電気信号から前記監視信号を取出すため位
   相検出器等を含む電子信号処理装置とを設けることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項乃至第１２項、第１６項
   乃至第１９項、および第２０項のいずれかに記載の監視
   装置。 ２２、前記複合光信号から加算信号を得る前記装置が、
   前記複合光信号を受取ることにより対応する複合電気信
   号を生じる光電トランスジューサ素子と、前記複合電気
   信号から前記加算信号を得るための帯域フィルタとを含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の監視
   装置。