JPH04238267A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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JPH04238267A
JPH04238267A JP535091A JP535091A JPH04238267A JP H04238267 A JPH04238267 A JP H04238267A JP 535091 A JP535091 A JP 535091A JP 535091 A JP535091 A JP 535091A JP H04238267 A JPH04238267 A JP H04238267A
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JP
Japan
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light
optical waveguide
multimode optical
measured
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP535091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Aizawa
茂樹 相澤
Kazuhiro Noguchi
一博 野口
Takao Matsumoto
松本 隆男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP535091A priority Critical patent/JPH04238267A/en
Publication of JPH04238267A publication Critical patent/JPH04238267A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an acceleration sensor with a simple structure and a wide frequency band of the detectable acceleration. CONSTITUTION:The coherent light outputted from a coherent light source 21 is inputted to a multi-mode light guide path 25 to concurrently propagate multiple modes, the light with the preset light intensity distribution is outputted from the multi-mode light guide path 25, and the light intensity distribution is changed in response to the displacement of a measured object 24 arranged in an optical path. The light intensity distribution is detected by a light detector array 26, thereby the position of the measured object is obtained by a neural network 27, and the acceleration applied to the measured object 24 is obtained from the relation between the position and time of the measured object 24 by an arithmetic section 28.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は加速度センサの改良に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvements in acceleration sensors.

【0002】0002

【従来の技術】図2は従来の加速度センサの一例を示す
もので、ここでは田井  他著「光弾性効果を用いた加
速度センサ」(電子情報通信学会光量子エレクトロニク
ス研究会資料、OQE81−110(1981)pp.
55)に記載されたものを示す。光送信器1から出力さ
れた光は光ファイバ2を通り、ロッドレンズ3によりコ
リメートされた後、偏光子4に入力され、特定の直線偏
光の光が取出される。偏光子4から出力された光は光弾
性素子5に入力される。 ここで、矢印6の方向に加速度が加わったとすると、お
もり7により光弾性素子5に応力がかかる。光弾性素子
5は応力によって複屈折性を示す素子であり、加速度が
加わった場合には該光弾性素子5中で偏光が回転する。 光弾性素子5から出力された光は1/4波長板8を通り
、検光子9に入力され、特定の直線偏光の光のみが取出
される。検光子9から出力された光はロッドレンズ10
により光ファイバ11に入力され、光受信器12に導か
れる。ここで、1/4波長板8及び検光子9の組合せに
より、応力による偏光回転角が光受信器12に到達する
光強度に変換される。従って、該光強度から偏光回転角
が求められ、応力が得られる。応力は重さと加速度との
積で与えられるから、おもり7の重さが分かれば加速度
が求められる。
[Prior Art] Fig. 2 shows an example of a conventional acceleration sensor, and here it is shown in "Acceleration sensor using photoelastic effect" by Tai et al. )pp.
55) is shown. Light output from the optical transmitter 1 passes through an optical fiber 2, is collimated by a rod lens 3, and then input to a polarizer 4, where a specific linearly polarized light is extracted. The light output from the polarizer 4 is input to the photoelastic element 5. Here, if acceleration is applied in the direction of arrow 6, stress is applied to photoelastic element 5 by weight 7. The photoelastic element 5 is an element that exhibits birefringence due to stress, and when acceleration is applied, polarized light rotates in the photoelastic element 5. The light output from the photoelastic element 5 passes through a quarter-wave plate 8 and is input to an analyzer 9, where only a specific linearly polarized light is extracted. The light output from the analyzer 9 passes through the rod lens 10
The signal is input into the optical fiber 11 and guided to the optical receiver 12. Here, the combination of the quarter-wave plate 8 and the analyzer 9 converts the polarization rotation angle due to the stress into the light intensity that reaches the optical receiver 12. Therefore, the polarization rotation angle is determined from the light intensity, and the stress is obtained. Since stress is given by the product of weight and acceleration, if the weight of the weight 7 is known, the acceleration can be found.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記加
速度センサは偏光子、光弾性素子、1/4波長板、検光
子等の数多くの光学部品を必要とし、構成が複雑になる
という問題点があり、また、感度を上げるにはおもりの
重さを大きくすれば良いが、逆にあまり重さを大きくす
ると応力の変化に追随できなくなり、動作可能、即ち加
速度を検出可能な周波数帯域が狭く(500Hz 程度
)なるという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned acceleration sensor requires a large number of optical parts such as a polarizer, a photoelastic element, a quarter-wave plate, an analyzer, etc., and there is a problem that the configuration becomes complicated. Also, in order to increase the sensitivity, it is possible to increase the weight of the weight, but on the other hand, if the weight is increased too much, it will not be able to follow changes in stress, and the frequency band in which it can operate, that is, detect acceleration, will be narrow (500 Hz). There was a problem that the degree of

【0004】本発明は前記従来の問題点に鑑み、簡単な
構成で、検出可能な加速度の周波数帯域を広くなし得る
加速度センサを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described conventional problems, it is an object of the present invention to provide an acceleration sensor that has a simple configuration and can widen the frequency band of detectable acceleration.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、請求項1として、コヒーレント光を発生す
るコヒーレント光源と、複数のモードを同時に伝搬可能
な多モード光導波路と、入射された光の光強度分布を検
出する光検出器アレイと、前記コヒーレント光源から出
力される光を前記多モード光導波路の一端に入力し、該
多モード光導波路の他端から出力される光を前記光検出
器アレイに導く光学系と、前記コヒーレント光源と前記
多モード光導波路の一端との間に配置され、外部より加
わる加速度に応じて変位する被測定物体と、前記光検出
器アレイで検出される光強度分布から前記被測定物体の
位置を求めるニューラルネットワークと、前記ニューラ
ルネットワークで求められる前記被測定物体の位置と時
間との関係から該被測定物体に加わる加速度を求める演
算手段とを備えた加速度センサ、また、請求項2として
、コヒーレント光源から出力される光を多モード光導波
路の一端に入力する光学系の少くとも一部に光ファイバ
を用い、該光ファイバの多モード光導波路側の端部を自
由端にするとともに被測定物体を取付けた請求項1記載
の加速度センサ、また、請求項3として、被測定物体を
多モード光導波路の一端の近傍に配置するとともに、コ
ヒーレント光源から出力される光を多モード光導波路の
他端に入力し、該多モード光導波路の他端から出力され
る光を光検出器アレイに導く光学系を備えた請求項1記
載の加速度センサを提案する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a coherent light source that generates coherent light, a multimode optical waveguide that can propagate a plurality of modes simultaneously, a photodetector array that detects the light intensity distribution of light; and a photodetector array that inputs the light output from the coherent light source to one end of the multimode optical waveguide, and inputs the light output from the other end of the multimode optical waveguide to the optical an optical system that guides the light to the detector array; an object to be measured that is disposed between the coherent light source and one end of the multimode optical waveguide and is displaced in response to acceleration applied from the outside; and an object that is detected by the photodetector array. Acceleration comprising: a neural network for determining the position of the object to be measured from the light intensity distribution; and a calculation means for calculating the acceleration applied to the object from the relationship between the position of the object to be measured and time determined by the neural network. In addition, as a second aspect of the sensor, an optical fiber is used for at least a part of an optical system that inputs light output from a coherent light source into one end of a multimode optical waveguide, and an end of the optical fiber on the side of the multimode optical waveguide. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the part is a free end and the object to be measured is attached, and the object to be measured is disposed near one end of the multimode optical waveguide, and the acceleration sensor is provided with an The present invention proposes an acceleration sensor according to claim 1, further comprising an optical system that inputs light from the other end of the multimode optical waveguide to the other end of the multimode optical waveguide and guides the light output from the other end of the multimode optical waveguide to a photodetector array.

【0006】[0006]

【作用】本発明の請求項1によれば、コヒーレント光源
の出力光は光学系を介して多モード光導波路に入力され
、多数のモードを励振して伝搬する。被測定物体に加速
度が加わってその位置が変位すると多モード光導波路の
励振条件が変化し、モード分布が変化するが、その出力
光は光検出器アレイに導かれ、光強度分布が検出される
。該光強度分布はニューラルネットワークによって処理
され、被測定物体の位置が求められ、さらに演算手段に
より被測定物体に加わった加速度が求められる。
According to claim 1 of the present invention, the output light from the coherent light source is input to the multimode optical waveguide via the optical system, and propagates while exciting a large number of modes. When acceleration is applied to the object to be measured and its position is displaced, the excitation conditions of the multimode optical waveguide change and the mode distribution changes, but the output light is guided to a photodetector array and the light intensity distribution is detected. . The light intensity distribution is processed by a neural network to determine the position of the object to be measured, and further the acceleration applied to the object to be measured is determined by the calculation means.

【0007】また、請求項2によれば、被測定物体に加
速度が加わってその位置が変位すると、光ファイバの多
モード光導波路側の端部の位置が変化し、これによって
多モード光導波路の励振条件が変化する。
According to claim 2, when acceleration is applied to the object to be measured and its position is displaced, the position of the end of the optical fiber on the multimode optical waveguide side changes, thereby changing the position of the multimode optical waveguide. Excitation conditions change.

【0008】また、請求項3によれば、コヒーレント光
源の出力光は光学系を介して多モード光導波路の他端に
入力され、多数のモードを励振して伝搬し、その一端よ
り出力される。該出力された光は被測定物体で反射され
、再び多モード光導波路の一端に入力され、これを伝搬
し、その他端から光学系を介して光検出器アレイに入力
される。
According to claim 3, the output light of the coherent light source is input to the other end of the multimode optical waveguide via the optical system, excites and propagates a large number of modes, and is output from one end. . The output light is reflected by the object to be measured, inputted again into one end of the multimode optical waveguide, propagated through this, and inputted into the photodetector array from the other end via the optical system.

【0009】[0009]

【実施例】図1は本発明の加速度センサの第1の実施例
を示すもので、図中、21はコヒーレント光源、22,
23はレンズ、24は被測定物体、25は多モード光導
波路、26は光検出器アレイ、27はニューラルネット
ワーク、28は演算部、29はクロック発生部である。
[Embodiment] FIG. 1 shows a first embodiment of the acceleration sensor of the present invention. In the figure, 21 is a coherent light source, 22,
23 is a lens, 24 is an object to be measured, 25 is a multimode optical waveguide, 26 is a photodetector array, 27 is a neural network, 28 is a calculation section, and 29 is a clock generation section.

【0010】コヒーレント光源21は例えば半導体レー
ザ等からなり、コヒーレントな光を発生する。レンズ2
2はコヒーレント光源21の出力光を多モード光導波路
25に結合し、また、レンズ23は多モード光導波路2
5の出力光を光検出器アレイ26に結合する如くなって
いる。被測定物体24はレンズ22で集束された光を全
て遮断することのない大きさを備えた任意の固体からな
っている。多モード光導波路25は複数のモードを同時
に伝送する。光検出器アレイ26は光検出素子をマトリ
クス状に多数配列してなるもので、入射された光の光強
度分布を検出し、電気信号に変換する。ニューラルネッ
トワーク27は光検出器アレイ26で検出された光強度
分布から被測定物体24の位置を求める如くなっている
。演算部28はニューラルネットワーク26からの位置
情報とクロック発生部29からの時間情報とから加速度
(方向を含む。)を求める如くなっている。
The coherent light source 21 is composed of, for example, a semiconductor laser, and generates coherent light. lens 2
2 couples the output light of the coherent light source 21 to the multimode optical waveguide 25, and the lens 23 couples the output light of the coherent light source 21 to the multimode optical waveguide 25.
The output light of 5 is coupled to a photodetector array 26. The object to be measured 24 is made of any solid material having a size that does not block all of the light focused by the lens 22. The multimode optical waveguide 25 transmits multiple modes simultaneously. The photodetector array 26 is formed by arranging a large number of photodetecting elements in a matrix, and detects the light intensity distribution of incident light and converts it into an electrical signal. The neural network 27 is configured to determine the position of the object to be measured 24 from the light intensity distribution detected by the photodetector array 26. The calculation section 28 calculates acceleration (including direction) from the position information from the neural network 26 and the time information from the clock generation section 29.

【0011】図3は被測定物体24の保持方法を示すも
ので、図3(a) に示すように2つの固定部31及び
32の間にそれぞれバネやゴム等からなる2つの可動部
33及び34を介して保持され、あるいは図3(b) 
に示すように固定部35に可動部36を介して片持ち保
持され、任意の方向に変位し得る如くなっている。
FIG. 3 shows a method of holding the object to be measured 24. As shown in FIG. 3(a), two movable parts 33 and 33 made of springs, rubber, etc. are placed between two fixed parts 31 and 32, respectively. 34 or as shown in FIG. 3(b)
As shown in FIG. 3, it is held cantilevered by a fixed part 35 via a movable part 36, and can be displaced in any direction.

【0012】次に、前記装置の動作を説明する。Next, the operation of the device will be explained.

【0013】コヒーレント光源21から出力された光は
レンズ22により多モード光導波路25に入力される。 多モード光導波路25中ではいくつかのモードが励振さ
れ、出力端面には複雑な干渉パターン(スペックルパタ
ーン)が出力される。ここで、被測定物体24が変位し
たとすると、多モード光導波路25の励振条件が変化し
、励振されるモード分布が変化し、これによって多モー
ド光導波路25から出力される光の振幅及び位相が変化
し、スペックルパターン、即ち光強度分布も変化する。
Light output from the coherent light source 21 is input into a multimode optical waveguide 25 through a lens 22 . Several modes are excited in the multimode optical waveguide 25, and a complex interference pattern (speckle pattern) is output at the output end face. Here, if the object to be measured 24 is displaced, the excitation conditions of the multimode optical waveguide 25 change, the excited mode distribution changes, and the amplitude and phase of the light output from the multimode optical waveguide 25 change. changes, and the speckle pattern, that is, the light intensity distribution also changes.

【0014】従って、被測定物体24の変位を光に変換
した形態の光信号が多モード光導波路25から出力され
、レンズ23により光検出器アレイ26に入力される。 光検出器アレイ26では光−電気変換が行われ、電気信
号がニューラルネットワーク27に入力される。
Therefore, an optical signal in the form of converting the displacement of the object to be measured 24 into light is outputted from the multimode optical waveguide 25 and inputted to the photodetector array 26 through the lens 23. Photodetector array 26 performs optical-to-electrical conversion, and electrical signals are input to neural network 27 .

【0015】ここで、光強度分布と被測定物体24の位
置との関係は簡単な式で表すことができないため、前記
位置を計算で求めるには多くの時間を必要とする。そこ
で、本発明では被測定物体24の位置を求めるためにニ
ューラルネットワークを用いる。
Here, since the relationship between the light intensity distribution and the position of the object to be measured 24 cannot be expressed by a simple equation, it takes a lot of time to calculate the position. Therefore, in the present invention, a neural network is used to determine the position of the object to be measured 24.

【0016】周知のようにニューラルネットワークは、
内部のパラメータを適当に設定することにより、ニュー
ラルネットワークへの入力信号とニューラルネットワー
クからの出力信号との関係を自由に設定することができ
る。また、ニューラルネットワークは連想や認識のよう
な機能に見られるように、入力信号のわずかな変化に対
して出力信号を変化しないようにすることも可能であり
、逆に入力信号に対して敏感に出力信号を変化させるこ
ともできる。さらに、学習機能に見られるように、いく
つかの入力信号と出力信号との組合せをニューラルネッ
トワークに例示することにより、自動的に内部パラメー
タを変化させて、所望の入出力関係が得られるようにす
ることもできる。従って、多モード光導波路25の出力
光強度分布から被測定物体24の位置を求めることがで
きる。
[0016] As is well known, neural networks are
By appropriately setting internal parameters, the relationship between the input signal to the neural network and the output signal from the neural network can be freely set. Also, as seen in functions such as association and recognition, neural networks can make the output signal unchanged in response to slight changes in the input signal, and conversely, can be made sensitive to the input signal. It is also possible to vary the output signal. Furthermore, as seen in the learning function, by exemplifying several combinations of input and output signals to the neural network, internal parameters can be automatically changed to obtain the desired input-output relationship. You can also. Therefore, the position of the object to be measured 24 can be determined from the output light intensity distribution of the multimode optical waveguide 25.

【0017】ニューラルネットワーク27では入力電気
信号から被測定物体24の位置を求める。さらにクロッ
ク発生部29より生成されたクロックのタイミングで位
置情報をサンプリングして、演算部28に入力する。こ
の際、ある2つの時刻、例えばt1 ,t2 における
位置の変化量が分かれば、その2つの時刻の間の平均速
度が求められる。また、ある2つの時間、例えば時刻t
1 及びt2 間の時間T1 並びに時刻t2 及びt
3 間の時間T2 における速度の変化が分かれば、そ
の2つの時間の間の平均加速度が求められる。このよう
に3つの時刻における位置情報が与えられれば加速度を
求めることができる。
The neural network 27 determines the position of the object to be measured 24 from the input electrical signal. Further, position information is sampled at the timing of the clock generated by the clock generator 29 and input to the arithmetic unit 28 . At this time, if the amount of change in position at two certain times, for example t1 and t2, is known, the average speed between those two times can be found. Also, two times, for example, time t
The time T1 between 1 and t2 and the time t2 and t
3. If the change in speed during the time T2 is known, the average acceleration during those two times can be determined. In this way, if position information at three times is given, acceleration can be determined.

【0018】ニューラルネットワークは高速の素子を用
いることにより高速化が可能である。例えば、高速に動
作するニューラルネットワークLSIとして、古賀  
他著「ニューロ処理形光分波器用高速アナログニューラ
ルネットワークLSI」(電子情報通信学会ニューロコ
ンピューティング研究会、1990年11月)に記載さ
れたものがあり、これは150MHz で動作する。
[0018] The speed of neural networks can be increased by using high-speed elements. For example, as a neural network LSI that operates at high speed, Koga
There is one described in another book, ``High-speed analog neural network LSI for neuroprocessing type optical demultiplexer'' (IEICE Neurocomputing Study Group, November 1990), which operates at 150 MHz.

【0019】図4は本発明の第2の実施例を示すもので
、ここでは被測定物体24を光ファイバを用いて保持し
た例を示す。即ち、図中、40は多モード光ファイバで
あり、レンズ22と多モード光導波路25との間に配置
されている。該光ファイバ40の多モード光導波路25
側はその端部よりやや離れた部位において固定部41に
固定されており、該自由端となっている端部に被測定物
体24が固定的に取付けられている。前記構成において
、コヒーレント光源21からの光はレンズ22により光
ファイバ40の一端に入力され、被測定物体24が取付
けられた光ファイバ40の他端からの光は多モード光導
波路25に直接、入力される。被測定物体24の時間的
変位により光ファイバ40も同時に変位し、多モード光
導波路25の励振条件が変化し、該多モード光導波路2
5からの出力光強度分布が変化する。なお、その他の構
成及び動作は第1の実施例と同様である。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, in which the object to be measured 24 is held using an optical fiber. That is, in the figure, 40 is a multimode optical fiber, which is arranged between the lens 22 and the multimode optical waveguide 25. Multimode optical waveguide 25 of the optical fiber 40
The side is fixed to a fixed part 41 at a portion slightly apart from the end, and the object to be measured 24 is fixedly attached to the free end. In the above configuration, light from the coherent light source 21 is input to one end of the optical fiber 40 by the lens 22, and light from the other end of the optical fiber 40 to which the object to be measured 24 is attached is directly input to the multimode optical waveguide 25. be done. Due to the temporal displacement of the object to be measured 24, the optical fiber 40 is also displaced at the same time, and the excitation conditions of the multimode optical waveguide 25 change, and the multimode optical waveguide 2
The output light intensity distribution from 5 changes. Note that the other configurations and operations are the same as in the first embodiment.

【0020】図5は本発明の第3の実施例を示すもので
、ここでは被測定物体24を装置の端部に配置した例を
示す。即ち、図中、42は光方向性結合器であり、レン
ズ23と光検出器アレイ26との間に配置されている。 また、コヒーレント光源21及びレンズ22は光方向性
結合器42の一側に配置されている。前記構成において
、コヒーレント光源21からの出力光はレンズ22、光
方向性結合器42、レンズ23を通過後、多モード光導
波路25に入力される。多モード光導波路25からの出
力光は被測定物体24で反射され、再び多モード光導波
路25に入力される。多モード光導波路25からの出力
光はレンズ23、光方向性結合器42を通過後、光検出
器アレイ26に入力される。なお、その他の構成及び動
作は第1の実施例と同様である。また、本実施例によれ
ば、光源部分と検出・処理部分を一体化でき、より小型
化できる。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, in which the object to be measured 24 is placed at the end of the apparatus. That is, in the figure, 42 is an optical directional coupler, which is arranged between the lens 23 and the photodetector array 26. Further, the coherent light source 21 and the lens 22 are arranged on one side of the optical directional coupler 42. In the above configuration, the output light from the coherent light source 21 passes through the lens 22, the optical directional coupler 42, and the lens 23, and then enters the multimode optical waveguide 25. The output light from the multimode optical waveguide 25 is reflected by the object to be measured 24 and input into the multimode optical waveguide 25 again. The output light from the multimode optical waveguide 25 passes through the lens 23 and the optical directional coupler 42, and then enters the photodetector array 26. Note that the other configurations and operations are the same as in the first embodiment. Furthermore, according to this embodiment, the light source section and the detection/processing section can be integrated, allowing for further miniaturization.

【0021】図6は本発明の第4の実施例を示すもので
、ここでは被測定物体24を装置の端部に配置した他の
例を示す。即ち、図中、43は光サーキュレータであり
、4つの入出力ポート43−1〜43−4を備えている
。前記入出力ポート43−1に入力した光は入出力ポー
ト43−2より出力され、また、入出力ポート43−2
に入力した光は入出力ポート43−3より出力される如
くなっている。前記構成において、コヒーレント光源2
1からの出力光はレンズ22、光サーキュレータ43、
レンズ23を通過後、多モード光導波路25に入力され
る。多モード光導波路25の出力光は被測定物体24で
反射され、再び多モード光導波路25に入力される。多
モード光導波路25からの出力光はレンズ23、光サー
キュレータ43を通過後、光検出器アレイ26に入力さ
れる。なお、その他の構成及び動作は第1の実施例と同
様である。また、本実施例によれば、第3の実施例と同
様に光源部分と検出・処理部分を一体化でき、より小型
化できる。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, in which another example is shown in which the object to be measured 24 is placed at the end of the apparatus. That is, in the figure, 43 is an optical circulator, which is provided with four input/output ports 43-1 to 43-4. The light input to the input/output port 43-1 is output from the input/output port 43-2;
The light input to the input/output port 43-3 is outputted from the input/output port 43-3. In the above configuration, the coherent light source 2
The output light from 1 is transmitted through a lens 22, an optical circulator 43,
After passing through the lens 23, it is input into the multimode optical waveguide 25. The output light from the multimode optical waveguide 25 is reflected by the object to be measured 24 and input into the multimode optical waveguide 25 again. The output light from the multimode optical waveguide 25 passes through the lens 23 and the optical circulator 43, and then enters the photodetector array 26. Note that the other configurations and operations are the same as in the first embodiment. Further, according to this embodiment, the light source section and the detection/processing section can be integrated as in the third embodiment, allowing for further miniaturization.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1に
よれば、従来のような偏光子、光弾性素子、1/4波長
板、検光子等が不要となり、構成が簡単になるとともに
、多モード光導波路より出力される光の光強度分布が該
多モード光導波路に入力される光のわずかな変化に対応
して変化することを利用するため、被測定物体は多モー
ド光導波路へ入力される光をわずかに変化させ得る大き
さがあれば良く、従って、重さの小さい被測定物体を用
いることができ、また、ニューラルネットワークにより
光強度分布から被測定物体の位置を求めてこれから加速
度を求めるため、感度を落とすことなく検出可能な加速
度の周波数帯域を広くすることができる。
As explained above, according to claim 1 of the present invention, conventional polarizers, photoelastic elements, quarter-wave plates, analyzers, etc. are not required, and the configuration is simplified. In order to take advantage of the fact that the light intensity distribution of light output from a multimode optical waveguide changes in response to slight changes in the light input to the multimode optical waveguide, the object to be measured is transferred to the multimode optical waveguide. It only needs to have a size that can slightly change the input light, so it is possible to use a light object to be measured, and a neural network can be used to determine the position of the object from the light intensity distribution. Since acceleration is determined, the frequency band of detectable acceleration can be widened without reducing sensitivity.

【0023】また、本発明の請求項2によれば、光学系
の一部である光ファイバを用いて被測定物体を保持する
ことができ、構成を簡単にすることができる。
Further, according to claim 2 of the present invention, the object to be measured can be held using an optical fiber that is a part of the optical system, and the configuration can be simplified.

【0024】また、本発明の請求項3によれば、光源部
分と検出・処理部分を一体化でき、より小型化できる。
Furthermore, according to claim 3 of the present invention, the light source section and the detection/processing section can be integrated, making it possible to further reduce the size.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】  本発明の加速度センサの第1の実施例を示
す構成図
FIG. 1 A configuration diagram showing a first embodiment of an acceleration sensor of the present invention.

【図2】  従来の加速度センサの一例を示す構成図[Figure 2] Block diagram showing an example of a conventional acceleration sensor


図3】  被測定物体の保持方法を示す構成図
[
Figure 3: Configuration diagram showing how to hold the object to be measured

【図4】
  本発明の加速度センサの第2の実施例を示す構成図
[Figure 4]
A configuration diagram showing a second embodiment of the acceleration sensor of the present invention

【図5】  本発明の加速度センサの第3の実施例を示
す構成図
[Fig. 5] A configuration diagram showing a third embodiment of the acceleration sensor of the present invention.

【図6】  本発明の加速度センサの第4の実施例を示
す構成図
[Fig. 6] A configuration diagram showing a fourth embodiment of the acceleration sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…コヒーレント光源、22,23…レンズ、24…
被測定物体、25…多モード光導波路、26…光検出器
アレイ、27…ニューラルネットワーク、28…演算部
、29…クロック発生部、40…光ファイバ、42…光
方向性結合器、43…光サーキュレータ。
21... Coherent light source, 22, 23... Lens, 24...
Measured object, 25... Multimode optical waveguide, 26... Photodetector array, 27... Neural network, 28... Arithmetic unit, 29... Clock generator, 40... Optical fiber, 42... Optical directional coupler, 43... Light circulator.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  コヒーレント光を発生するコヒーレン
ト光源と、複数のモードを同時に伝搬可能な多モード光
導波路と、入射された光の光強度分布を検出する光検出
器アレイと、前記コヒーレント光源から出力される光を
前記多モード光導波路の一端に入力し、該多モード光導
波路の他端から出力される光を前記光検出器アレイに導
く光学系と、前記コヒーレント光源と前記多モード光導
波路の一端との間に配置され、外部より加わる加速度に
応じて変位する被測定物体と、前記光検出器アレイで検
出される光強度分布から前記被測定物体の位置を求める
ニューラルネットワークと、前記ニューラルネットワー
クで求められる前記被測定物体の位置と時間との関係か
ら該被測定物体に加わる加速度を求める演算手段とを備
えたことを特徴とする加速度センサ。
1. A coherent light source that generates coherent light, a multimode optical waveguide capable of simultaneously propagating a plurality of modes, a photodetector array that detects a light intensity distribution of incident light, and an output from the coherent light source. an optical system that inputs light to one end of the multimode optical waveguide and guides light output from the other end of the multimode optical waveguide to the photodetector array; a neural network that determines the position of the object from the light intensity distribution detected by the photodetector array; An acceleration sensor comprising: calculation means for calculating acceleration applied to the object to be measured from the relationship between the position of the object to be measured and time determined by .
【請求項2】  コヒーレント光源から出力される光を
多モード光導波路の一端に入力する光学系の少くとも一
部に光ファイバを用い、該光ファイバの多モード光導波
路側の端部を自由端にするとともに被測定物体を取付け
たことを特徴とする請求項1記載の加速度センサ。
2. An optical fiber is used as at least a part of the optical system that inputs the light output from the coherent light source into one end of the multimode optical waveguide, and the end of the optical fiber on the multimode optical waveguide side is a free end. 2. The acceleration sensor according to claim 1, further comprising: an object to be measured;
【請求項3】  被測定物体を多モード光導波路の一端
の近傍に配置するとともに、コヒーレント光源から出力
される光を多モード光導波路の他端に入力し、該多モー
ド光導波路の他端から出力される光を光検出器アレイに
導く光学系を備えたことを特徴とする請求項1記載の加
速度センサ。
3. The object to be measured is placed near one end of the multimode optical waveguide, and the light output from the coherent light source is input to the other end of the multimode optical waveguide. The acceleration sensor according to claim 1, further comprising an optical system that guides the output light to a photodetector array.
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