JPS61204577A - 反射型光センサ - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は光ファイバを用いた反射型光センサに係り、
特に反射体から受光用ファイバに入射する反射光と送光
用ファイバに入射する反射光との出力比から、圧力等に
起因する反射体の変位量を計測する反射型光センサに関
する。

［従来の技術］ 従来の反射型光センサを第１図に基づき説明する。発光
素子１から出射した光は送光用ファイバ２に導かれて反
射板３へと出射され、反射板３で反射される。反射板３
からの反射光は受光用ファイバ４により受光され受光用
ファイバ４を通って受光素子５に入射され光電変換され
る。なお、６は発光素子１を駆動する駆動回路、７は発
光素子１の光出力を一定に保つための温度補償回路であ
り、また８は受光素子５の電気出力を増幅する増幅回路
、９は増幅された電気信号レベルを表示する表示回路で
ある。

圧力、振動、温度などにより反射板３が変位すると、受
光用ファイバ４に入射する反射光の強度が変化する。従
って、この反射光の強度変化を検出することにより、計
測対象物理量（圧力、振動、変位、温度など）を計測す
ることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、光源としての発光素子１から出射される光の
強度は周囲湯度等により変動し、この光源の出射光の強
度変動は測定誤差となって現われる。このため、精密な
測定を行なう場合には、光源から出射される光の強度を
常に一定に保つために、温度補償回路７などの補償回路
が必要になり複雑化する。

［発明の目的］ この発明は以上の従来技術の問題点を解消すべく創案さ
れたものであり、この発明の目的は、簡単な構成にて高
精度の計測ができる反射型光センサを提供することにあ
る。

［発明の概要］ 上記の目的を達成するために、この発明は、光源と、光
分岐部を有し光源から出射された光を導く送光用ファイ
バと、送光用ファイバから出射された光を反射する反射
体と、反射体から反射された光を受光する受光ファイバ
と、受光ファイバから出射された光を光電変換する第１
の受光素子と、反射体で反射され再び送光用ファイバに
入射され光分岐部で分岐されて出射された光を充電変換
する第２の受光素子と、第１の受光素子と第２の受光素
子の電気出力の比から反射体の変位量を算出する演算回
路とを備えてなるものである。

［実施例１ 以下に、この発明の実施例を添付図面に従って詳述する
。

第１図において、１０は光源としての発光素子であり、
発光素子１ｏは駆動回路１１により駆動される。また、
１２は発光素子１０から出射された光を反射体としての
反射板１３に導く送光用ファイバであり、送光用ファイ
バ１２の入射端は発光素子１０に、出射端は反射板１３
にそれぞれ臨ませて設けられている。反射板１３は送光
用ファイバ１２から出射された光を反射するが、この反
射光を受光するために、受光用ファイバ１４の入射端が
反射板１３に臨ませて設けられている。更に、受光用フ
ァイバ１４の出射端は第１の受光素子１５に臨ませて設
けらている。また、送光用フフイバ１２にはこれを伝播
する光を分岐する光分岐部１６が設けられており、分岐
された光を第２の受光素子１７に導くために光分岐用フ
ァイバ１８が接続されている。第１、第２の受光素子１
５゜１７には光電変換された電気出力を増幅するための
増幅回路１９．２０がそれぞれ接続されている。

更に、増幅回路１９．２０で増幅された電気信号は演算
回路２１に入力されるようになっており、演算回路２１
には演算処理された結果を表示する表示回路２２が接続
されている。なお、送光用ファイバ１２、受光用ファイ
バ１４、光分岐用ファイバ１８には１本ではなく複数本
の光ファイバを束ねたものを用いてもよい。

次に本実施例の作用について述べる。

発光素子１０から出射された光は、送光用ファイバ１２
に導かれその出射端より反射板１３側に出射される。送
光用ファイバ１２から出射された光は反射板１３により
反射され、その反射光の一部は受光用ファイバ１４に入
射し、残りは送光用ファイバ１２に再び入射する。受光
用ファイバ１４に入射した光は、第１の受光素子１５へ
と導かれて光電変換された後、増幅回路１９で増幅され
る。一方、送光用ファイバ１２に入射した光は、送光用
ファイバ１２を受光素子１０側へと戻り、光分岐部１６
で分岐され光分岐用ファイバ１８に導かれて第２の受光
素子１７で光電変換され、更に増幅回路２０で増幅され
る。

増幅回路１９．２０でそれぞれ増幅された第１、第２の
受光素子１５．１７の電気信号は演算回路２１に入力さ
れ、演算回路２１の割算部にてそれら電気信号の出力比
ｅ６が求められる。受光用ファイバ１４に入射する反射
光と送光用ファイバ１２に入射する反射光とは同一の発
光素子１０からのものなので、発光素子１０の出射光の
強度が変動しても、両反射光の比をとることにより光源
たる発光素子１０の光強度の変動の影響がなくなる。即
ち、今、発光素子１０から送光用ファイバ１２に入射す
る光の強度をＰ　ＯＸ光分岐部１６の結合係数をＣａ、
送光用ファイバ１２と反射板１３との間の光の結合係数
をＣｒ　（ｇ）、受光用ファイバ１４と反射板１３との
間の光の結合係数をＣ５（ｇ）、送光用ファイバ１２で
生じる光の伝送損失をｌｒ、受光用ファイバ１４で生じ
る光の伝送損失をＬｓとすると、演算回路２１で得られ
る上記の出力比ｅｏは、 子１０の光強度の変動分はキャンセルされる。このよう
に、この発明では、光源の光強度の変動の影響を受けな
いので、光源の温度補償回路等が不要となり構造の簡素
化が図れると共に、安定した精度のよい計測ができる。

また、圧力・撮動・変位・温度等の計測対象となる物理
量の変動により、反射板１３が歪み・移動・回転などを
起して変位すると、受光用ファイバ１４と送光用フフイ
バ１２に入射する反射光の強度が変化するが、両反射光
の強度は、送・受光用ファイバ１２．１４の端部と反射
板１３との距離Ｑに対して互いに逆の変化をする。即ら
、距離Ｑが大きくなるにつれて、第２図に示す如く、測
定範囲ｇ１〜ｇ２において送光用ファイバ１２に入射す
る反射光の強度Ａは減少し、逆に受光用ファイバ１４に
入射する反射光の強度Ｂは増加する。

このように、反射板１３の変位に対して受光用ファイバ
１４に入射する反射光と送光用ファイバ１２に入射する
反射光とが逆の増減変化を示すので、それら反射光の出
力比ｅｏは反射板１３の変位により大きく変化する。従
って、出力比ｅｏより反射板１３の位置９を高精度に決
定することができ、センサの感度を向上することができ
る。

［発明の効果］ 以上要するに、この発明によれば次のような優れた効果
を奏する。

（１）　　同一光源の強度変動を含む受光用ファイバへ
の反射光と送光用ファイバへの反射光との比をとること
により、光源の強度変動の影響を受けることがなく、光
源の温度補償回路等が不要となり構造を簡素化し得ると
共に、安定した精度のよい計測ができる。

（乙　送光用ファイバへの反射光量と受光用ファイバへ
の反射光量とが反射体の変位に対して互いに逆の増減変
化を示すので、これら反射光の出力比より反射体の変位
を鋭敏に検出でき、高感度な計測ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る反射型光センサの一実施例を示
す概略構成図、第２図は同センサの送・受光用ファイバ
に入射する反射光の強度と反射板の変位との関係を示す
グラフ、第３図は従来の反射型光センナを示す概略構成
図である。 図中、１０は発光素子、１１は駆動回路、１２は送光用
ファイバ、１３は反射板、１４は受光用ファイバ、１５
は第１の受光素子、１６は光分岐部、１７は第２の受光
素子、１８は光分岐用ファイバ、１９．２０は増幅回路
、２１は演算回路、２２は表示回路、９は光フアイバ端
部と反射板との距離である。 特許出願人　　　日立電線株式会社 代理人弁理士　　絹　　谷　　信　　雄￥蔵製Ｃ報〜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と、光分岐部を有し光源から出射された光を導くた
   めの送光用ファイバと、送光用ファイバから出射された
   光を反射するための反射体と、反射体から反射された光
   を受光するための受光用ファイバと、受光用ファイバか
   ら出射された光を光電変換するための第１の受光素子と
   、反射体で反射され再び送光用ファイバに入射され光分
   岐部で分岐されて出射された光を光電変換するための第
   ２の受光素子と、第１の受光素子と第２の受光素子の電
   気出力の比から反射体の変位量を算出するための演算回
   路とを備えたことを特徴とする反射型光センサ。