JPH0476564B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は台形プリズムを光スキヤナとして用
いた光学式多点計測装置に関する。

［従来の技術］ 第４図に本出願人が特願昭60−116498号におい
て出願したこの種の光学式多点計測装置を示す。
同図に示すように、各測定点には入射された光を
計測対象物理量に応じて変調するセンサ部１が設
けられ、各センサ部１には計測系からの光をセン
サ部１に送光するための送光フアイバ２とセンサ
部１からの変調光を計測系へと送るための受光フ
アイバ３とが結合されている。一方、計測系とし
ては光源４及び受光素子５が備えられており、光
源４にはこれを駆動する駆動回路６と出射光を伝
送する送光フアイバ７とが接続され、受光素子５
にはこれに光を入射するための受光フアイバ８と
信号を処理するための信号処理回路９とが接続さ
れている。またセンサ部１側の各送・受光フアイ
バ２，３と計測系側の各送・受光フアイバ７，８
との間には、これらを光学的に順次接続するため
の光スキヤナが設けられている。光スキヤナは台
形プリズム１０とこれをその光軸（光学的中心
軸）１１のまわりに回転駆動する駆動装置１２と
ロツド状の光学レンズ１３，１４及び１５とから
構成されている。台形プリズム１０は光軸１１に
対して入射像と出射像との間に鏡映倒立（左右の
位置関係はそのままで上下の位置関係を反転させ
る）の関係を生じさせる。光学レンズ１３，１４
は台形プリズム１０の一方の側面１０ａに臨むと
共に光軸１１を中心とする円周１６上であつて光
軸１１に関して対称な１対の位置にそれぞれ配置
される。さらに、光学レンズ１３，１４にはそれ
ぞれ計測系の送・受光フアイバ７，８が結合され
ている。また、光学レンズ１５は台形プリズム１
０の側面１０ａに対向する側面１０ｂに臨むと共
に台形プリズム１０に関し側面１０ａ側の円周１
６に対して光学的に対応する側面１０ｂ側の円周
１７上で且つ光軸１１に関して対称な１対の位置
に設置された複数のペアからなる。これらペアは
センサ部１と同数だけ設けられ、各ペアをなす各
光学レンズ１５には各センサ部１の２本の送・受
光フアイバ２，３が結合されている。

このような構成において、光源４から光が出射
されると、出射光は送光フアイバ７を通り光学レ
ンズ１３により平行光線とされて台形プリズム１
０の側面１０ａに入射し、側面１０ａの入射点に
対して鏡映倒立の関係にある側面１０ｂの点から
出射する。一方、台形プリズム１０は駆動装置１
２により光軸１１のまわりに回転駆動される。こ
の回転により、光学レンズ１３の台形プリズム１
０の鏡映倒立の位置に光学レンズ１５……のいず
れかが位置したとき、台形プリズム１０の出射光
は、当該光学レンズ１５よりその送光フアイバ２
に入射する。送光フアイバ２に入射した光はこれ
を通つて測定点のセンサ部１へと送られ、センサ
部１で計測対象物理量により変調される。変調光
はセンサ部１に結合された受光フアイバ３に入射
しこれに導かれて光学レンズ１５により平行光と
されて台形プリズム１０に入射する。台形プリズ
ム１０より出射した光は光学レンズ１４により集
光されて受光フアイバ８に入射し、受光素子５へ
と導かれてここで光電変換される。受光素子５に
より光電変換された信号は信号処理回路９に入力
され、信号処理回路９によりセンサ部１の物理量
が算出される。

同様にして、台形プリズム１０の回転に伴つて
光源４および受光素子５は順次他の光学レンズ１
５のペアに接続され、これにより多チヤンネルの
逐次切換がなされる。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、台形プリズム１０を光スキヤナと
して用いることにより高精度で且つ高速の計測を
行なうことが可能となつた。

しかしながら、一般に光信号が変調を受けると
信号のエネルギー密度が大幅に低下してしまう。
そこで、センサ部１へ光を送るための送光フアイ
バ２及び７としては光信号のエネルギー密度を高
めるために細径のものが望ましいが、センサ部１
からの変調光を受光素子５に導く受光フアイバ３
及び８は太径とした方が効率よく変調光を伝送す
ることができる。ところが、太径の光フアイバを
用いるとこの光フアイバに結合される光学レンズ
も太径とする必要があり、その結果特に多数の光
学レンズが結集されているセンサ部１側の円周１
７が大きくなり、台形プリズム１０が大型化せざ
るを得ない。さらに、台形プリズム１０が大型と
なることによつて、台形プリズム１０の回転精度
の維持が困難となると共に回転の設定速度を低下
しなければならない。

かくして本発明の目的は、上記従来技術の問題
点を解消し、光スキヤナを大型化することなく太
径の光フアイバを用いて変調光を高効率で伝送す
ることができる光学式多点計測装置を提供するこ
とにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の光学式多点計測装置は上記目的を達成
するために、各測定点にそれぞれ設けられると共
に該測定点の物理量に応じて入射光を変調しこれ
を出射する複数のセンサ部と、その光軸を中心と
して回転駆動される台形プリズムと、該台形プリ
ズムの一側面側に上記光軸を中心とする２つの同
心円の内側円周上及び外側円周上で且つ上記一側
面に光学的に臨ませてそれぞれ設けられた光源及
び受光素子と、上記台形プリズムの上記一側面に
対向する他側面側に上記内側円周及び上記外側円
周に対応する各円周上で且つその一端が上記他側
面に臨んでそれぞれ設けられると共に他端が上記
の各センサ部に結合された１対の組からなる複数
の送光用フアイバ及び受光用フアイバと、上記受
光素子に接続され受光素子からの信号に基づき各
測定点の物理量を求める信号処理回路とを備えた
ものである。

［作用］ 以上のように、台形プリズムの光軸を中心とす
る２つの同心円上に送光用フアイバ及び受光用フ
アイバを設けることにより、台形プリズムを大型
化することなく受光用フアイバに太径のフアイバ
を用いることができるようになる。すなわち、よ
り高精度の多点計測が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に従つて説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係る光学式多点計
測装置の構成図である。本実施例は上述した第４
図の装置において、センサ部側及び計測系側の各
送光フアイバ２及び７を細径フアイバから、各受
光フアイバ３及び８を太径フアイバから構成した
ものであり、これに伴つて各光学レンズは次のよ
うに配置される。

台形プリズム１０の側面１０ａ側には送光用の
細径光学レンズ１８及び受光用の太径光学レンズ
１９がそれぞれ側面１０ａを臨むように設けられ
ている。第２図に示す如く、光学レンズ１８は台
形プリズム１０の光軸１１を中心とする２つの同
心円のうち内側円周２０上に位置すると共に送光
フアイバ７に結合し、光学レンズ１９は外側円周
２１上に位置すると共に受光フアイバ８に結合し
ている。

一方、台形プリズム１０の側面１０ｂ側にはセ
ンサ部１の個数と同数の送光用細径光学レンズ２
２及び受光用太径光学レンズ２３がそれぞれ側面
１０ｂを臨むように設けられている。第３図に示
す如く、各光学レンズ２２は台形プリズム１０に
関し側面１０ａ側の内側円周２０に対して光学的
に対応する側面１０ｂ側の内側円周２４上に位置
すると共にセンサ部１に接続されている各送光フ
アイバ２に結合し、各光学レンズ２３は側面１０
ａ側の外側円周２１に対応する側面１０ｂ側の外
側円周２５上に位置すると共に各受光フアイバ３
に結合している。さらに、各センサ部１に対応す
る送光用光学レンズ２２及び受光用光学レンズ２
３の各ペアは互いに台形プリズム１０の光軸１１
を中心とする回転対象の位置で且つ台形プリズム
１０の回転に伴つて順次計測系側の一対の光学レ
ンズ１８及び１９に光学的に対応するように配置
されている。

また、台形プリズム１０には台形プリズム１０
の回転角度を検出する回転角検出器２６が接続さ
れており、この回転角検出器２６で検出された回
転角度により信号処理回路９において受光素子５
がどのセンサ部１からの変調光を入射したかが判
断されるように構成されている。

次に、本実施例の動作を述べる。

光源４から光が出射されると、出射光は送光フ
アイバ７を通り光学レンズ１８により平行光線と
されて台形プリズム１０の側面１０ａに入射し側
面１０ｂから出射する。一方、台形プリズム１０
は駆動装置１２により光軸１１のまわりに回転駆
動され、この回転により側面１０ｂからの出射点
に送光用光学レンズ２２……のいずれかが位置し
たとき、出射光はその光学レンズ２２から送光フ
アイバ２に入射しセンサ部１へ送られる。このと
き、送光フアイバ７及び２は細径のフアイバから
なつているのでエネルギー密度の高い光伝送が行
なわれる。

センサ部１で計測対象物理量に基づいて変調さ
れた変調光は受光フアイバ３に導かれ、からに受
光用光学レンズ２３により平行光とされて台形プ
リズム１０に入射する。台形プリズム１０より出
射した変調光は受光用光学レンズ１９により集光
されて受光フアイバ８に入射し、受光素子５へと
導かれてここで光電変換される。このとき、受光
フアイバ３及び８は太径のフアイバからなつてい
るのでエネルギー密度の低下した変調光が効率よ
く伝送される。

受光素子５で光電変換された信号と共に回転角
検出器２６で検出された台形プリズム１０の回転
角度が信号処理回路９に入力され、ここでセンサ
部１の物理量が算出される。

台形プリズム１０の回転に伴つて計測系側の一
対の光学レンズ１８及び１９は順次センサ部側の
他の光学レンズ２２及び２３のペアに接続され、
これにより多チヤンネルの逐次切換が可能とな
る。

なお、上記実施例においては台形プリズムの両
側面に臨む各光学レンズが２つの同心円周上に配
置されているが、センサ部１の個数が多くなる場
合には３重以上の同心円周上に配することもでき
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、次の如き
優れた効果を発揮する。

(1) 台形プリズム側面に臨む送光用フアイバ及び
受光用フアイバを台形プリズムの光軸を中心と
する同心円上に配することにより、光スキヤナ
を大型化することなく太径の受光用フアイバの
使用が可能となる。

(2) 従つて、送光用フアイバとして細径のフアイ
バを、受光用フアイバとして太径のフアイバを
それぞれ用いることにより、エネルギー密度の
高い光信号をセンサ部に伝送すると共に変調光
を効率よく計測系に伝送することができるよう
になる。すなわち、雑音が少ない高精度の計測
が可能となる。

(3) 光スキヤナの大型化が回避されるので、走査
速度の低下や台形プリズムにおける光信号の減
衰が抑制され、さらに計測の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光学式多点計
測装置の構成図、第２図及び第３図はそれぞれ実
施例における台形プリズムの右側面及び左側面に
臨む光学レンズの配置を示す説明図、第４図は従
来例を示す構成図である。 図中、１はセンサ部、２は送光フアイバ、３は
受光フアイバ、４は光源、５は受光素子、９は信
号処理回路、１０は台形プリズム、１１は光軸、
１２は駆動装置、２０及び２４は内側円周、２１
及び２５は外側円周である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各測定点にそれぞれ設けられると共に該測定
   点の物理量に応じて入射光を変調しこれを出射す
   る複数のセンサ部と、その光軸を中心として回転
   駆動される台形プリズムと、該台形プリズムの一
   側面側に上記光軸を中心とする２つの同心円の内
   側円周上及び外側円周上で且つ上記一側面に光学
   的に臨ませてそれぞれ設けられた光源及び受光素
   子と、上記台形プリズムの上記一側面に対向する
   他側面側に上記内側円周及び上記外側円周に対応
   する各円周上で且つその一端が上記他側面に臨ん
   でそれぞれ設けられると共に他端が上記の各セン
   サ部に結合された１対の組からなる複数の送光用
   フアイバ及び受光用フアイバと、上記受光素子に
   接続され受光素子からの信号に基づき各測定点の
   物理量を求める信号処理回路とを備えたことを特
   徴とする光学式多点計測装置。 ２ 上記送光用フアイバが細径フアイバからなり
   且つ上記受光用フアイバが太径フアイバからなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   学式多点計測装置。