JPS6049220A - 波長多重式光位置センサ - 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】 この発明はθ（長り；Φ式の光位置センサ；／（−関す
るもし・）である。

ｉル’　１ｔｔｌ定ｉ＋Ｊ動体の位置を本−ＩＩ・←：
　Ｋ　ｉｌｌ’ｌ定づ−る２１こ、め（′こ尤・・１）
及１、！を便ＩＩ　した、いわゆる７１＊　Ｊミ多屯式
の光位置（′ンナが従来っ・らイ・）・川されている。

第１堅ｌ　’１ｌＪｉφ７１ぐ１・Ｊ・；１１されてい
るこの神の先位：１゛１センナの（１作成金示ず）県浬
）゛ス１て、入射光１，１か；ｒす（）・目・こ人１′
１・１さｊ＋、、ブリズ、＝１．１において入射光Ｌｉ
＋寸ぞれ〜、（−れ（’Ｄ　’、伎１＜”１〜７（ｎの
尤に各屈４１１泣置にうす光さＪ［、こ：？’Ｌら＋’
ｒ　（”−Ｌ　’ｉ＜の光かそバーεｎ対し１５する屈
ｉ’ｌ＋’　ｉ−）“１・置（（二配、１悶、＼Ｊ１て
いるファイバ２−１．２−２・・・・２−　ｎ　（・Ｑ
］（射ｔ５７する。ファイバ２−１〜２−ｎのが１０′
ｌ−１へはＬ〉、１４．パ・・７）１゛３に取イー１け
られ、との送ｆへ−＼ット３に（ｒｉ　−＋＝　ン−ｊ
　−タブレート４が図の矢印Ａ、　ｉｌＣ示−Ｊ″よ５
　Ｋ　３　；ツノ′−ｆバ２−１．２−２・・・・２−
１１に中ｌ白Ｕ′こ桟１：□ｂ　１１白に取付けられる
。エン−１−ダブｌ／−１・・ｌ＆こ（，１，各１１↓
こ１、λ、〜λ１．（℃対１−Ｃ１し７てＪＬに３１・
１Ｊ（ｌ仁配設され７Ｋ、フープ’　・ｆバ２　１．２
　２・・・・２・−！］の１台間シ（’−：Ｉ’−７’
Ｉ　−９ブレート４の移動方向にＬ１′に中ｉＮこ、ソ
アイノ・２１．２−２・・・・２−！〕よジ（１、」′
１さ、１１ろ尤か−でれそれＩｌｉ’ｊ　１ｌＪ）Ｉ−
する。ｌ二うてｌ！Ｉｉ’ｔ＋二の長さのスリットか耳
、６Ｉ戊されている５、 又エンコータプレー　１・４の移動（＋ン；１゛・’Ｉ
：　ｌ’ｔＺえ・１１心して各、・ノジ長２１〜，１１
．にｘ・Ｊむして形成ｚＮれ、らこね、らスリットの組
合せ７つ・異なる。ｌ：うにぞれそ、１１−のスリノ１
長う・設定さＦしている。従−ｐでエンニＪ−り一ル−
１−４の移動位置（ｌこ７４応して、エンコーダプレー
ト４かしその位置での各スリットをユｍじて取り出され
ろ光の波長の組合せが対応付けられる。このよう（℃し
てエンコーダプレー１・４からその位置に対応付けて取
り出された各波長の受１言光は受信ヘッド５に供給され
る。この受信ヘッド５にはそれぞれの波長に対応する位
置にそれぞれ光ファイバ６−１〜６−ｔ〕が取付けられ
ている。

図示していないが彼測定町動体の移動に対応して工／コ
ーダプレ−１・４が移動し、彼４（す’；ｊｌ　”Ｊ動
体の位置に対応してエンコーダプレー１・４の位置が、
’ｌＪ応付けられるような構成となっている。従って１
７−ｊ’イバ６−１〜６−１］には、エンコーダプレー
　１・４の移動位置に対むした位置におけゐ０支１しの
６１１合せの光信号が得られる。この光信号によってｊ
−ンローダプレート４の位置、即し彼測定用動体の位置
を測定することができる。

第２図（ｌこ同一部分に対して同一イで１号を伺してそ
の構成を示したのは、従来使用されているこの神の元位
置センサの（１口の構成例を示すもので、プリズム１で
分光された入射光Ｌｉか直接エンコーダプレート４に供
給される。エフ′Ｊ−ダゾレ−１・４の各波長位置に対
応する位置に形成さｊｔたスリットからの出力光は集光
レンズ７で（１−尤さ１１７、−ｅの（ｆ、点位置に受
光側の光ファイバ８が設けらｔ’ｌ−；＜）、、この構
成のものにおいても、ｒル測定τＩＪ動トドのムシ置に
対応するエンコーダプレー１・４の位置Ｑこ鴫、（−２
だ波長の組合せの受射光が光ファイバｓ　ｖｃ　貨しシ
れ、彼ｒ則定弓動体の位置を測定することができる。

このように１π来使用されでいる光位置−し・ンザ（：
［プリズムコード板、集光レンズがそれぞれ独立ｊｌｉ
ｒｉ造を有し、これらが組合されてｔｆ’；　Ｉ或され
るためＶこ全体が大型化するという欠点がある１、又動
作−４−５も外部振動などの影響全受は易く、光位置七
ン−すとして必要な重粘度動作が実現されないことか５
ちる１゜この発明は従来のこの神の光位置センダーに、
１・・ＩｒＪる欠点を解決し、分光手段、コード板、集
光レンズを一体に組イ」けた構成として全体を太幅しこ
小）１１す化すると共に、光ファイバ；を使用した構成
として光位置センサを電気部分からげ絶保し、夕ｉ部卸
旨の影響を受けることのない構造としたρＵ長多Ｉ式光
位置センサを提供するものである。

この発明ではロッドレンズの一嬬ａｉ１の第１の領域に
人力用光ファイバがｅ、伺けられ、このロッドレンズの
池端面近傍には一体Ｋ例えばグし／−テングなどの分光
手段が設けられる。一方「ロッドレンズの一端而、！ｊ
傍にロッドレンズの光軸に直角に移動自在にコード板が
取付けられ、第１領域以外のロッドレンズの一端面に集
光レンズが設けられ、この集光レンズの焦点位置に出力
用光ファイバが取付けられている。

す、ドこの発明の波長多重式光位置センサ２その実施例
に、１１１づき図１Ｔｉｉを使用して詳和１に説明する
。

第：３図ｔまこの発明の波長多重式光位置センサの実施
例の構成を示す図でロッドレンズ１１が設けられ、この
Ｌ７ツドレンズ１１の一☆；ｌ＋ｉ面の第１の１ｉｌｌ
ｌ」・・（にＺＪ　Ｌで人力用光ファイバ１３が＋＋ｙ
伺けらｆｌ−る。

人力１１１元ノアイバ１３全通して１′辷送される入射
光を１２、この第１の領域１２からロッドレンズ１１内
ε′ＣＩ攻射すれる。ロッドレンズ１１の曲偏１而ｈ　
ｂｔに分光手段として実施例では回折！’ｉ’ｉ　ｊ’
　Ｌ　４が−イトに設けられている。

従ってロッドレンズ１１内Ｖこ放１１・ｊさｊ）だＩＪ
（射尾はロッドレンズ１１内で屈折され、はぼ十ｆｌ　
）ＹＬ　、１：してこの回折格子１４に入射する。即ち
ＩＪツドレ・ンズ１１の光軸方向においてロット゛レン
ズの焦点距離ノ。の近傍（／こ回折格子１４が設けられ
た構成とされている。回折格子１４による回４八光に１
、ＩＪソドレンズ１１の光軸に直角な方向においてそれ
・されの波長に対Ｅして所定部！４（ｌ：１７ｉ＋ｆ位
した荀ｉｌ′・Ｉ″に回イ）１する。

ロン１゛レンズ１１の回析格イｌ　４１ｌｔｌｌと対向
する側の一端面近１帝に、ロッドレンズの光＋Ｉｑ１＋
　ｉｒ＋二的角Ｖこその１戊板側から切１７ｆ）１．５
が形成される。このＬ７す’ｈ’（＋１５に対して切溝
１５に沿ってロッドレンズ１１の光軸に直角に移動自在
にコード板１ＧがＩＢ！　（１けられる。コード４反１
６は’ＪＪ　１７１１ｉ　１５ＶＣｌｉｄイ：１けられ
／（−状態で板面の長手方向に直角な方向が回イｉｉ′
格−ｒｉ４による回折光の１１，１位方向に一致するＪ
二うに（（ＩＪ　ｉｌ’１“ｊ１５位置でロッドレンズ
１１にズ・１して数個けられろ、。

ス第・１区ｉｔ：点線で示すようにコード板１６のヒ’
Ｊ　ｒ、’η１５に／はっての移動は、彼ｉｉｉ！ｌ定
ｉｊＪ動体２０の矢印Ｘで示ず多動シζ対１＝、するよ
うな構成となっている。

丁Ｊ−１１反１Ｇに（は第５図に示すように長手移動方
向い二重−イ］にスリンｌ−２１−１，２１−２・・・
・・。

２２−１．２１−２・・・・、２５　１．２５−２・・
・・が形成されている。スリン）２１−１．２１−２　
・・（・よ回折格子１４での波長λ１の回折光位置に同
一間隔で形成される。スリンｌ−２２−１、２２−２・
・・・は回折格子１４での波長）２０回折光位置に同一
間隔−ご形成される。同様にしてスリット２３−１．２
３−２・・−・、　２４−１　、２４−２・・・・。

２５−１はそれぞれ回折格子１４での波長λ３．λ４及
びλ５、の回折光位置に形成される。

父波長ｖｒｃ対応するスリットのコード板１Ｇの１〉１
ツノ向の１．ｌＪり始め位置はそろえられる。波長λ２
のスリンｌ−２２−１，２２−２・・・・・はθシ畏λ
１のスリンｌ□２１−１．２１−２・・・−の連、涜す
る２個に対し１−１して１個か形成され、長手方向にお
いてそのＬ！Ｊすｂｆｉめ位置が連）・、“Ｌする２個
の波長λ、のスリットの最初のものと一致するように形
成され、７１＊　Ｊい７２・・′）スリットの切り７終
り位置は波長・ン、の７（リットの１９ぐに連続するも
のの切り始め位置と一致さ龜る。、同様に波長λ３のス
リット２３−１　．２３−２・・・・（１波長λ２のス
リット２２−１　．２２−２・・・・・の連続する２個
に対［１ｓシて１個が形成され、長「、方向においてそ
の（りり始め位置が連続する２個の波長λ２のスリット
の最初のものと一致するように形成され、波長λ３のス
リットの１υり終り位置は波ＪＱλ２のスリットの次に
連続するものの切り始め位置と一致される。波長λ４．
λ５のスリットについても全く同様にスリット２４−１
．２４−２・・・・・、２５−１・−・・の長さが設定
される。

なおこのコード板１６はＪ、（本的な一例であって、例
えばグレーコードを使＋１’ｌＪ　したコ−ド（段を用
いることもできる。

第１の領域１２以夕１のロッドレンズ１１の一端面に集
光レンズ３ｏが設けられている。１）ｌＪ述の、Ｊ二う
にコート′（及１６は［ｊッドレンズ１１の一台；へ１
曲）Ｊ１傍に設けられ、図示していない受光スリンｉ・
丁１２によりコード板１６上においてその移動方向の一
点に／］応する位置で移動方向に直角な線上の光のみが
集光レンズ３０に入光されるように構成されているので
、コード板１６により各波長に対応してスリットから取
り出されるコード板１６の位置に対応する各波長成分の
受信光の中心光軸ｔｉｔ、集光レンズ３０内には３平行
光として入射される。

す、光レンズ３０の光軸方向の長さＱまは′・焦点距：
ｊｊｌｊＪ１１（設定され、この焦点位置に出力用光フ
ァイバ：３１がｌ■付けられている。

従ってコード板１６のスリットを通４・いして集光レン
ズ３０内に入射する受１３光は、この出力用Ｊ）′Ｌツ
ノ′・イバ３１位置に集光することになり、出力用毘フ
ァイバ３１から出力受信光としてｌｊｌ、、り出さｈる
。

肢？則定弓動体２０の位置に対応してコード板１６」ゾ
Ｃ（＋１Ｊ弁」は第５図のＡ　−Ａ’　ｖｃ対応する位
置の光が１ｉ−丸レンズ３０に上り集光された場合（〆
（は、波長がλ１．λ４及びλ５の光の多重元が光ノア
ｒハ：３１すこ出］Ｊ受信元として得られるので、光位
置セー′ザの入射光（１）と出力受信光（２）と・すｌ
皮１〈閏（−ｊｌ、’Ｊ’、’Ｅ　；ｔ＞　６　ｊ（１
に示すような構成となり、この吃１合Ｑこ６−ｊ：　ｌ
：　）Ｊ　ｉ：、ニー　ｆ、、光に対応するデ・ｆジク
ル符刊は１．　ｌ　Ｏ（］１とな、・ａｏ、このように
して彼１ｉｉ１１定１１１動体のｌ＞’Ｉ置に灯１□１
゛１、して設定されるコード板１６の各イ装置しこ対［
７て、；５１シ：ＣＩｔ異なる彼畏の糺１合せの出力受
１．−８′尤か帽らＩし、この出力受信光にそれぞれデ
ィジタル１、ｉＹ′Ｊか利Ｌ５．．１・１けられるので
コード板１６の光検出位置ににｌ巳、して波測定用動体
の位置をれ１Ｊ密に測定することか一〇きる。

ロッドレンズ１１に対１７て分光１没と（２ての回折！
ｈ子１４、コード板］６及び東）′（、レンズ３０かコ
ンパクトに一体化され／こ構成を（ｌ’Ｌ、、分光■ビ
ン、集光レンズを内蔵シ７、光ファイバも人力、帛力倶
（にそ江それ１本設けれはよく、センサ全１１・盆大幅
に小（１，す化することがｉｉＪ能である１、動イ’ｌ
十’ＩＬ：　”、：ｉ的１．１号（を便ＩＮせず、光信
号のみ☆−［ｌソ扱うのでプロ位置トノ−！７−に〉体
か電気的６・こ分離きれｉＬ　４７’ｊ成と々゛つてい
るので外部性）−１の影ｉ”ｌうを受けることか／Ｃく
、安′、ｉ−，−Ｃ且つ高精度動作が実現されろ。

わ、上、１−翁）１に説明したよう（・てこの究明によ
ると、１・体の４１４逓が堅固であり、Ｈつ太幅（・こ
その小型（ヒか月１（い］ｊｊであって、使用」−便利
で小１．（ｊｊ　、ンバクＥ　：’ｌ’、　ｊ＋４成と
することができ、さらに外部Ｊ％ｆ（；１の影ｉ’ｌ’
を受け４３、その倹１」寵１１１度が優れ、動作か友５
１Ｌまた（皮長多市式光位置センサを提供することがｊ
ｊ」能となる。

【図面の簡単な説明】

第」図及び第２図はそれぞれ従来使用されている成長多
・Ｒ式九位ｉｉ！＋′セノザの構成を示ず図、第；３Ｉ
イ１ｔまこの発明のｊＪＩ−長多市式光位置センザの実
施汐１１の構成を示す！仇面１↓；Ｌ卯図、第４図は（
−の発明の波１（多・１１式光位置センサの実施例の構
成を示す斜視１ハ１、第５図（はこの発明の波長多屯式
光代置センヅ゛に用いるコード板１６の構成を示す［ヌ
１、第６図はこの発明にも・ける人力光と出力光の関係
４〜示す図である。 １１　：　ＬＪツドンンズ、１３：入力用光ファイバ、
１４　：１リロＦ１格子、　１６　：コード板、　２０
　：被、’、１ｔ１ｊ定Ｉ＋■動体、２１−１．２１−
２・・・・、２２−１゜２２−２　・・　・・　、２：
３−１．２３−２　・・　、　２　・１−１．２４−１
　・　・・　、２５　＝　１．２５−２　・−・・：ス
ソツト、３０：束゛・１−レンズ゛、３１　：　＋ｂ　
１１月］光ファイバ。 特許出願人　日本航空ｉ［ｊ子丁業林式会ン１代　理　
人　＜、’１：　ζ：１：　、ｔｒｉ丼　１　図 弓 ７ １、し５、、 オ　３　口 １

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ロンドレンズの一端面の第１の１１′１域１・
   こ人力用遁Ｌ７ｊ′てバ、つ・ｔＨ又ベイ−ｊけられ、
   １１１Ｂ己［１ツＩＪレンズの（ｌ入Ｕ：ｆＡ　ＩＧＩ
   近（・力に一体に二分光手段か設けられ、前記１ゴツト
   レンズの−＜１ｉ１１ｆｔｌ近傍Ｋ　１ｊｉｊ記【Ｊツ
   １゛レンズの光・Ｉｂンこ【内角に１多動白イＪ：にコ
   ード４反がＩｆ！／　（Ｉけらノシ、１円１．己第１の
   １偵域り、夕）の１）す１□Ｑ、　ｌコツトレンズの−
   Ｑ：：、：　１ｆｌｌに（Ｊ、イ、レンズか没けられ、
   この集光レレズリ焦点位置（／こ１′１；力用光−・・
   ア１′バカ１取（１けられてなることを′（１ｆＩ′：
   ：’＜とするｌル長多小式光位置センサ。