JPH08101046A

JPH08101046A - エンコーダ装置及びそれを用いた超音波プローブ

Info

Publication number: JPH08101046A
Application number: JP6261377A
Authority: JP
Inventors: Toyomi Miyagawa; 川豊美宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】構成部品の部品点数を少なくして組み立て誤
差の低減を図り、全体小形化した場合でも測定精度の低
化が生じないようにするエンコーダ装置およびエンコー
ダ装置を用いた超音波プローブを提供する。【構成】反射部（１４ａ）と非反射部（１４ｂ）とが
交互に配列されて形成されたスケール部（１３）に、ス
ケール部（１４）に対向して配置した光照射手段（１
５）の所定面積を有する照射面（１５ａ）から光を照射
し、スケール部で反射した光信号を、照射面あるいはス
ケール部に対して照射面と対称の位置に配置した受光面
によって検出し、スケール部の移動量を検出するエンコ
ーダ装置において、照射面からスケール部までの距離を
Ｌ、反射部および非反射部に対する照射面の移動位置を
Ｓ、移動位置Ｓの変化に対して前記受光面によって受光
される光信号量が略一定となる２個の距離をＬ１，Ｌ２
（Ｌ１＜Ｌ２）とするときに、距離ＬをＬ≠Ｌ１，Ｌ≠
Ｌ２となるように設定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンコーダ装置および
エンコーダ装置を用いた超音波プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】回転運動あるいは直線運動する移動体の
変位量を計測する装置としてロータリエンコーダやリニ
アエンコーダ等のエンコーダ装置が広く知られている。
エンコーダ装置の一例として、図９に回転体の変位を計
測する光学式ロータリーエンコーダを示す。光学式ロー
タリーエンコーダは光学的スリットを備え、回転体の変
位を光センサにより検出する構成となっている。図９に
おいて、スケール１は回転スケール１ａと固定スケール
１ｂからなり、回転スケール１ａは軸２を中心に回転
し、回転スケール１ａの外周縁部には光学スリット５ａ
が形成されている。固定スケール１ｂは回転スケール１
ａと面を平行にして配置されており、回転スケール１ａ
の光学的スリット５ａと同じピッチの光学的スリット５
ｂが形成されている。回転スケール１ａは軸２に対して
リング３を用いて固定されている。

【０００３】光センサ４は、スケール１を挾むように投
光素子４ａと受光素子４ｂが配置されてなる。照射され
た光はまず回転スケール１ａのスリット５ａを通過し、
さらに固定スケール１ｂのスリットｂを通過して受光素
子４ｂに入る。回転スケール１ａのスリット５ａと固定
スケール１ｂのスリット５ｂの位置が一致している場合
には受光素子４ｂには光は最も多く入り、一致していな
い場合には受光素子４ｂに光が入りにくくなる。

【０００４】この受光量の変化を示したのが図１０およ
び図１１である。受光素子４ｂに受光される光量は、図
１０（ａ）のようにスリット５ａの位置とスリット５ｂ
の位置が一致している時に最大光量となり、（ｃ）のよ
うにスリット５ａの位置とスリット５ｂの位置が１ピッ
チ分ずれている場合はほとんど受光されず最小光量とな
る。固定スケール１ｂを用いることで回転スケール１ａ
に照射される光の範囲がスリット５ａの１ピッチ分より
大きくても図１１（Ａ）のように最小光量を理論的には
零にすることができる。よって、増減する光量の振幅が
大きくなり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。ま
た、投光素子４ａから照射される光の照射範囲を微調整
する必要がない。

【０００５】これに対して、固定スケールを使用しない
構成でもスリットの有無の検出は可能である。回転スケ
ール１ａに照射する光の照射範囲をスリット５ａの幅よ
り小さくするかまたは照射される領域に存在するスリッ
ト５ａの数を調整することで可能となる。この受光量の
変化を示したのが図１１（Ｂ）である。図１１（Ｂ）の
（ａ）は投光素子と受光素子との間にスリット５ａが３
本存在している場合で最大光量となり、（ｃ）は投光素
子と受光素子との間にスリット５ａが２本存在している
場合で最小光量となる。そして光量の増減分としてスリ
ット１ピッチ分を用いることにより、図１１（Ｂ）に示
されるような光量の変位を実現することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】エンコーダ装置では、
計測しようとする回転範囲あるいは長さ範囲を所望の分
解能あるいはパルス数で計測しようとする場合、分解能
あるいはパルス数と同数のスリットが配列されているこ
とが必要である。このため、高い分解能で計測しようと
するには計測範囲に含まれるスリットの数を多くする必
要があり、スリットの数を多くすればするほど１スリッ
ト幅が小さくなってしまう。そしてその結果として、ス
リットを通過する光量は減少してしまう。

【０００７】このために、従来はスケールと光センサと
の距離をできるだけ小さくすることでスリットを通過す
る光量の損失を減らして受光素子に入る光量を大きくす
るべく機械的に安全性が得られる範囲で、光センサをス
ケールに接近させて取り付けていた。

【０００８】しかしながら、固定スケールを使用しない
型のエンコーダ装置の場合には、光センサの受光領域と
スケールのスリット幅の関係を決めることによって光量
が増減する光信号を得ていたが、光センサとスケールの
距離についての詳細な検討はなされていなかった。

【０００９】そこで本発明の目的は、光センサとスケー
ルとの距離を望ましい値に設定し、信頼性の高いエンコ
ーダ装置およびそれを用いた超音波プローブを提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるエンコーダ装置は、反射部と非反射部
とが交互に配列されて形成されたスケール部に、前記ス
ケール部に対向して配置した光照射手段の所定面積を有
する照射面から光を照射し、前記スケール部で反射した
光信号を、前記照射面をあるいは前記スケール部に対し
て前記照射面と対称の位置に配置した受光面によって検
出し、前記スケール部の移動量を検出するエンコーダ装
置において、前記照射面から前記スケール部までの距離
をＬ、前記反射部および前記非反射部の配列方向に対す
る前記照射面の種々の移動位置をＳ、移動位置Ｓの変化
に対して前記照射面あるいは前記受光面によって受光さ
れる光信号量が略一定となる距離をＬ１，Ｌ２（Ｌ１＜
Ｌ２）とするときに、距離ＬをＬ≠Ｌ１，Ｌ≠Ｌ２とな
るように設定することを特徴とする。

【００１１】また、本発明による超音波プローブは、前
記距離ＬをＬ１＜Ｌ＜Ｌ２前に設定することを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明による超音波プローブは、前
記距離ＬをＬ＜Ｌ１に設定することを特徴とする。

【００１３】また、本発明による超音波プローブは、前
記距離ＬをＬ２＜Ｌに設定することを特徴とする。

【００１４】また、本発明による超音波プローブは、可
撓性を有し被検査物内に挿入されるチューブと、前記チ
ューブの内部に配置され前記チューブの軸回りに超音波
を照射する超音波振動子と、前記チューブの内部に配置
され超音波照射に係る回転情報を検出する回転情報検出
装置とを備える超音波プローブにおいて、前記回転情報
検出装置は反射部と非反射部とが交互に配列されて形成
されたスケール部と、前記スケール部へ投光される光ビ
ームおよび前記スケール部から反射する光信号を案内す
る光ファイバと、前記光ファイバで案内した光信号から
超音波照射に係る回転情報を検出する光検出手段とを有
し、前記光ファイバの端面から前記スケール部までの距
離をＬ、前記反射部および前記非反射部の配列方向に対
する前記照射面の移動位置をＳ、移動位置Ｓの変化に対
して前記光ファイバの端面によって受光される光信号量
が略一定となる距離をＬ１，Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）とする
ときに、距離ＬをＬ≠Ｌ１，Ｌ≠Ｌ２となるように設定
することを特徴とする。

【００１５】また、本発明による超音波プローブは、前
記光ファイバの端面の直径を２ｄ、前記光ファイバの端
面から前記スケール部を見込む開口数をＮＡとすると
き、距離Ｌを、Ｌ＞ｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）を満たすように設定することを特徴とする。

【００１６】

【作用】本願発明者は、反射部および非反射部に対する
照射面の種々の移動位置Ｓに対して、照射面からスケー
ル部までの距離Ｌを変化させても、受光面によって受光
される光信号量が略一定となる２個の距離Ｌ１，Ｌ２
（Ｌ１＜Ｌ２）が存在することを見いだした。本願はこ
れえらの知見に基づくものである。

【００１７】すなわち、距離Ｌを距離Ｌ１または距離Ｌ
２に設定してしまうと、照射面をスケール部に対して移
動させても、受光量が変化しないので、スケール部の移
動量を計測することができないことになる。

【００１８】そこで、照射面からスケール部までの距離
Ｌを小さくすればするほど受光量が大きくなるので移動
量の検出に有利であると単純に考えることを止め、移動
位置Ｓの変化が受光量の変化量として鋭敏に反映される
ように、照射面からスケール部までの距離Ｌの値を設定
する。

【００１９】なお、距離Ｌ１，Ｌ２という量は、開口数
ＮＡ等に依存する量であるが開口数ＮＡ等の物理量によ
って直接表現することはできていない。しかしながら、
Ｌ２という量はｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）という式で
表される量より小さいということは、物理的考察によっ
て明かである。距離Ｌをｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）よ
り大きく設定することにより、以下のような効果を奏す
る。

【００２０】光検出手段に光ファイバを使用した場合に
おいて、光ファイバは曲がることにより開口数が増加す
るという特性がある。光ファイバが直線状のときの開口
数ＮＡに比べて開口数が増加すると、曲げられたときに
はｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）に相当する量は小さくな
る。そこで、光ファイバが直線状のときの開口数ＮＡに
対して距離Ｌをｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）より大きく
設定しておけば、光ファイバが曲がって開口数が変化し
ても、距離Ｌを距離Ｌ２の値をとることを避けるように
でき、光ファイバが曲げられて使用する場合でも検出信
号に与える影響を少なくてすむようにできる。

【００２１】超音波プローブの内部に光ファイバが配設
されている場合に光ファイバは湾曲された状態で使用さ
れることが多い。距離Ｌをｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）
距離より大きく設定することにより、光ファイバは曲げ
により開口数が増加しても、光ファイバが曲げられても
検出信号に与える影響は少なくなり、信頼性の高い回転
情報が得られる超音波プローブが得られる。

【００２２】また、固定スケールを使用せずに、スケー
ル部と光検出手段のみの単純な構成であるためエンコー
ダ装置を小形化する上で有利となる。この結果、例え
ば、外径を２〜３ｍｍ、全長を約２ｍのような長尺で細
径な超音波プローブに適用させることが容易なエンコー
ダ装置を提供することができる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１は本発明のエンコーダ装置の実施例を示す概略
構成図である。エンコーダ装置の回転体１１は、円柱状
の回転軸１２と、回転軸１２に固定されている円板状の
スケール部１３とからなる。スケール部１３には、外周
縁部近傍に反射部１４ａと非反射部１４ｂとが所定の間
隔をおいて交互にかつ回転軸１２の軸芯に対して同心円
状に配列されている。これら反射部１４ａと非反射部１
４ｂは光学的スリット１４を構成しており、光学的スリ
ット１４の表面に対向して光センサ１５が配設されてい
る。光センサ１５は、具体的には示さないが、投受光部
１５ａと光ファイバ１５ｂとから構成され、光源および
信号検出部などが収納された信号制御装置１６に接続さ
れている。

【００２４】このような構成のエンコーダ装置の光学的
スリット１４と投受光部１５ａは図２に示すような関係
に配置されている。スケール部１３に光ビームを照射す
る照射面とスケール部１３で反射された光信号を受光す
る受光面とは同一の面であり、ここでは領域１７で表さ
れている。領域１７の範囲内でのハンチングされている
部分では光は反射し、投受光部１５ａに受光されるた
め、ハンチング部の領域が広いほど検出される光信号の
出力は大きくなる。

【００２５】領域１７と光学的スリット１４との位置関
係が図３（ａ）に示すような位置関係にあるとき、出力
信号（反射光量）は最大となる。スケール部１３が回転
移動して光学的スリット１４が図３（ａ）に対して１／
２ｐ（Ｐはスリット間ピッチであり反射部１４ａと非反
射部１４ｂの長さの和）だけ移動した場合には図３
（ｃ）のような位置関係になり、出力信号は最小とな
る。光学的スリット１４が図３（ａ）に対して１／４ｐ
だけ移動した場合は図３（ｂ）のような位置関係にな
り、出力信号は図３（ａ）と図３（ｃ）のそれぞれの場
合に得られる出力信号の半分の値となる。さらに、図３
（ａ）に対して３／４ｐだけ移動した場合は図３（ｄ）
のような位置関係になり出力信号は図３（ｂ）の場合と
同じ値を示す。

【００２６】このようなエンコーダ装置において、スケ
ール部１３と光センサ１５の投受光部１５ａの距離Ｌを
変化させると、領域１７から反射する反射光量が変化し
出力信号が大きく変化する。

【００２７】図４乃至図７は、図２のような構成のもと
でスケール部１３と投受光部１５ａとの距離Ｌを変化さ
せたときのスケール部１３で反射した光量の変化を示し
たものである。ここで横軸は距離Ｌであり、縦軸は受光
した光量の出力値Ｐと照射した光量の出力値Ｐｏとの比
率（Ｐ／Ｐｏ）である。

【００２８】図４は、投受光部１５ａの直径２ｄ（図４
乃至図７ではｆｄの記号で示されている。）が０．１ｍ
ｍ、開口数ＮＡが０．２、光学的スリットのピッチｐの
値ＳＰが０．０６ｍｍの場合の結果である。図４に示し
た線図２１は光学的スリット１４が図３（ａ）の位置に
ある状態で距離Ｌを変化させた場合のＰ／Ｐｏの関係
で、線図２２は図３（ｂ）、線図２３は図３（ｃ）の位
置にそれぞれ光学的スリット１４がある状態での関係で
ある。線図２１と線図２３の出力値に大きな差が生じて
いる距離Ｌの位置に投受光部１５ａを配置すれば、光学
的スリット１４の回転移動に同期して正弦波状の出力信
号が得られ、エンコーダ装置が構成される。

【００２９】これに対し、線図２１と線図２３の出力値
が一致している距離Ｌ１あるいはＬ２の位置に投受光部
１５ａを配置すると、光学的スリット１４が回転移動し
ても出力値が変化しないので光学的スリット１４の回転
移動に同期した正弦波状の出力信号が得られず、光学的
スリット１４の反射部１４ａと非反射部１４ｂを検出す
ることができず、スケール部１３の移動量を測定するこ
とができない。

【００３０】図５は、投受光部１５ａの直径２ｄが０．
１ｍｍ、開口数ＮＡが０．３、光学的スリット１４のピ
ッチｐの値ＳＰが０．０６ｍｍの場合の結果である。線
図３１は光学的スリット１４が図３（ａ）の位置にある
状態で距離Ｌを変化させた場合のＰ／Ｐｏの関係で、線
図３２は図３（ｂ）、線図３３は図３（ｃ）の位置にそ
れぞれ光学的スリット１４がある状態での関係である。

【００３１】図６は、投受光部１５ａの直径２ｄが０．
１ｍｍ、開口数ＮＡが０．２、光学的スリットのピッチ
ｐの値ＳＰが０．０５ｍｍの場合である。線図４１はス
リット１４が図３（ａ）の位置にある状態で距離Ｌを変
化させた場合のＰ／Ｐｏの関係で、線図４２は図３
（ｂ）線図４３は図３（ｃ）の位置にそれぞれ光学的ス
リット１４がある状態での関係である。

【００３２】図７に、投受光部１５ａの直径２ｄが０．
１ｍｍ、開口数ＮＡが０．３、光学的スリットのピッチ
ｐの値ＳＰが０．０５ｍｍの結果である。線図５１は光
学的スリット１４が図３（ａ）の位置にある状態での距
離Ｌを変化させた場合のＰ／Ｐｏの関係で、線図５２は
図３（ｂ）、線図５３は図３（ｃ）の位置にそれぞれ光
学的スリット１４がある状態での関係である。

【００３３】図４乃至図７に示した各条件では、全て同
じ傾向の結果が得られている。すなわち、光学的スリッ
ト１４の反射部１４ａと非反射部１４ｂを検出すること
ができず、スケール部１３の移動量を測定できないよう
な距離Ｌ１，Ｌ２が存在している。これは、光学的スリ
ット１４と投受光部１５ａとの距離により光学的スリッ
ト１４の検出ができずエンコーダとして機能しない個所
が存在するということを意味している。そのため、光学
的スリット１４に対向した位置に投受光部１５ａを配置
する工程において、光学的スリット１４と投受光部１５
ａとの距離Ｌを光ファイバのコア径・開口数とスケール
部１３のスリット幅により決定し、その位置に位置決め
を行うことにより、信頼性の高いエンコーダが製作でき
る。

【００３４】また、スケール部１３と投受光部１５ａと
の距離をＬ、投受光部１５ａのコア径を２ｄ，投受光部
１５の開口数をＮＡとした場合、Ｌ＞ｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）のような関係となるようにスケール１３と投受光部１５
ａとが配置されているエンコーダについて説明する。投
受光部１５ａを上式を満足する位置に配置させると、光
学的スリット１４に対してほぼ垂直に照射された光のみ
が投受光部１５ａで受光される。すなわち、投受光部１
５ａから照射された光の平行光線のみで光学的スリット
１４の検出が行われる。平行光線は、距離Ｌが変化して
もその受光量が一定であると考えられるため、、ｄ／ｔ
ａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）という関係は、図４乃至図７にお
いてＬ２よりも大きい距離が設定された場合に対応して
いる。

【００３５】光ファイバは、それ自身が曲げられるとＮ
Ａが大きくなる特性を持っている。ＮＡが大きくなると
ｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）に相当する量は小さくなる
ので、直線状の光ファイバの開口数ＮＡに対して、Ｌ＞
ｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）を満たすように距離Ｌを設
定すれば、光ファイバを曲げて使用する場合でも距離Ｌ
が距離Ｌ２より小さくなることはない。よって、光ファ
イバの曲げによる影響を受けにくい信頼性の高いエンコ
ーダが提供できる。

【００３６】次に図８を参照して、本発明による超音波
プローブの実施例を説明する。

【００３７】人体内部の体腔内６０に超音波プローブが
挿入されている。先端部分６１を構成する可撓性を有す
るチューブ６２の先端にはキャップ６３が固着されてい
る。キャップ６３は超音波を透過する性質を有する材料
から形成されている。このキャップ６３の内部には超音
波振動子６７を収納する収納室６４が配置されている。
収納室６４には超音波の伝播媒体が（例えばひまし油）
充填されている。また、収納室６４には超音波走査部材
６６が設置されている。

【００３８】超音波走査部材６６の側面には超音波振動
子６７が固着されている。超音波振動子６７は、数十Ｍ
Ｈｚの高周波の超音波を発生可能な発振部と体腔内で反
射した反射波を受信可能な受信部とから構成されてい
る。超音波振動子６７には電気ケーブル６８が接続され
ており、電気ケーブル６８によって超音波振動子６７を
駆動する駆動信号を反射波による受信信号とが伝送され
るようになっている。チューブ６２の内壁６２ａに装着
された筒状ライナ管６５には軸受６９が接続されてい
る。軸受６９にはチューブ６２の軸芯に位置する回転軸
７０が回転自在に支持されている。

【００３９】回転軸７０の一端は超音波走査部材６６に
固着されている。回転軸７０の他端は光ファイバ走査部
材７６の一端に接続されている。光ファイバ走査部材７
６の他端は可撓性を有する材料からなる可撓軸７７の内
側端部に装着されている。可撓軸７７の他端は超音波プ
ローブの口元まで延設され、図示しないモータ回転軸に
接続されている。

【００４０】光ファイバ走査部材７６は円筒状でその側
面の一部に図示しない切り欠きが設けられ、この切り欠
きに収まる状態で光ファイバ７８が固着されている。エ
ンコーダ装置を構成する円板７２はチューブ６２と同軸
となるように配置され、円板７２は光ファイバ走査部材
７６の端面に対向する軸受け６９の端部に、ソケット７
４に挟まれた状態で固着されている。したがって、円板
７２は回転軸７０には接続せず回転しない状態になって
いる。円板７２は図１に示すスケール１３とほぼ同一の
形状であり、反射部７３ａと非反射部７３ｂとが交互に
繰り返して形成される光学的スリット７５を有する。

【００４１】チューブ６２の軸芯の近傍にはこの軸心に
沿って光ファイバ７８が配設されている。光ファイバ７
８の一端は超音波プローブの口元で光結合器８１に接続
されている。光ファイバ７８は、可撓軸７７および回転
軸７０の内部を通り、さらに回転軸７０の外周部の一部
に設けられた孔を通って光ファイバ走査部材７８の端部
に至っている。すなわち光ファイバ８７はチューブ２２
の軸芯に近傍を通り先端付近が半径方向へ導かれ、端面
が光学的スリット７５に平行に対向するようになってい
る。光結合器８１は光ファイバ８２を介して信号制御装
置８０に接続されている。

【００４２】光ファイバ７８はその端面を光学的スリッ
ト７５に平行に対向するように、距離７９をもって配置
されている。超音波プローブの寸法は、チューブ６２の
外径は２〜３ｍｍ、全長が約２ｍである。

【００４３】本実施例の構成によれば、光学的スリット
７５に対向した位置に光ファイバ７８の端面を配置する
工程において、光学的スリット７５と光ファイバ７８と
の距離７９は光ファイバのコア径・開口数と光学的スリ
ット７５に形成したスケール部の反射部と非反射部との
ピッチにより、適する位置に決定されるので、その位置
に正確に配置できるように位置決めを行うことにより、
信頼性の高く正確な回転情報を得ることができる。

【００４４】別の実施例として、光学的スリット７５に
対向した位置に、光ファイバ７８との距離２９をＬ、光
ファイバ７８のコア径を２ｄ，光ファイバ７８の開口数
をＮＡとした場合、Ｌ＞ｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）のような関係となるように光ファイバ７８が配置されて
いる超音波プローブについて説明する。

【００４５】光ファイバ７８を光学的スリット７５に対
向させ上記のような位置に配置すると、光学的スリット
７５に対してほぼ垂直に照射された光のみが光ファイバ
７８で受光される。すなわち、光ファイバ７８から照射
された光の平行光線のみで光学的スリット７５の検出が
行われる。一般的に光ファイバは曲げられるとＮＡが大
きくなる特性を持っている。上記の式よりＮＡが大きく
なると距離Ｌは短くなる傾向にあるので、光ファイバを
曲げて使用する場合でも、あらかじめ直線状態でのＮＡ
で設定しておけば、光ファイバが曲がった場合にも十分
に対応できる。超音波プローブは体腔内部や配管内部に
挿入されて使用されるものであり、超音波プローブの内
部に配設されている光ファイバは常に湾曲状態で使用さ
れている。したがって、本発明のエンコーダ装置は超音
波プローブに好適であり、常に正確な回転情報を得るこ
とができる信頼性の高く超音波プローブが提供できる。

【００４６】本実施例においては、外径は２〜３ｍｍ、
全長が約２ｍのような長尺で細径な超音波プローブに適
用させることが容易であり、常に正確な回転情報を得る
ことができ、超音波プローブの信頼性を向上させること
ができる。

【００４７】なお、上述のエンコーダ装置の実施例にお
いては、照射面を受光面とする場合について示したが、
本発明はこれに限らず、受光面はスケール部に対して照
射面と対称な位置にあってもよい。

【００４８】また、上述した実施例においては、光ファ
イバを回転駆動する構造となっているが、反射部が形成
された円板の方を回転駆動する構造であってもよい。光
ファイバと円板とが相対的に回転することにより同様の
動作が実現する。

【００４９】また、上述した実施例においては、超音波
振動子を回転駆動する構造となっているが、例えば超音
波振動子からの超音波照射方向をプローブ軸方向に固定
し、この照射された超音波を４５°の角度に設定された
反射ミラーにより体腔管内に照射してもよい。この場
合、反射ミラーを回転駆動する構造とすれば同様の動作
が実現する。

【００５０】また、上述した実施例においては、第１の
反射部に対して光反射量の小さな第２の反射部を設けた
が、この第２の反射部は円板にスリット状の孔を形成す
ることにより代用することもできる。この場合、照射さ
れた光ビームは透過することになる。もちろん、第２の
反射部を光の吸収率の高い状態に形成または処理しても
よい。

【００５１】また、上述した実施例においては体腔内に
挿入された超音波診断装置の例を挙げたが、配管内など
工業用に供される一般的な超音波検査装置として利用す
ることが可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、照射面からスケール部までの距離Ｌの値を距離Ｌ
１または距離Ｌ２を避けて設定するので、移動位置Ｓの
変化が受光量の変化量として鋭敏に反映されるようにで
き、信頼性の高いエンコーダ装置を構成することがで
き、また、このエンコーダ装置を用いて超音波プローブ
を構成することにより正確な回転情報を得ることがで
き、超音波プローブの信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエンコーダ装置の一実施例の概略
構成を示す斜視図。

【図２】本発明によるエンコーダ装置の投受光部と光学
的スリットの位置関係を示す断面図および拡大平面図。

【図３】本発明によるエンコーダ装置の移動するスケー
ル部の移動量を検出する原理を説明するために、反射部
および非反射部に対する照射面の種々の移動位置Ｓを示
す図。

【図４】開口数ＮＡ等の所定の条件を設定したときの、
距離Ｌとエンコーダ装置における受光量との関係を示す
図。

【図５】開口数ＮＡ等の所定の条件を他の値に設定した
ときの、距離Ｌとエンコーダ装置における受光量との関
係を示す図。

【図６】開口数ＮＡ等の所定の条件を設定したときの、
距離Ｌとエンコーダ装置における受光量との関係を示す
図。

【図７】開口数ＮＡ等の所定の条件を他の値に設定した
ときの、距離Ｌとエンコーダ装置における受光量との関
係を示す図。

【図８】本発明による超音波プローブの実施例を示す概
略構成図。

【図９】従来例のエンコーダ装置を示す斜視図。

【図１０】従来例のエンコーダの検出原理を示す構成
図。

【図１１】従来例のエンコーダの検出原理を示す構成
図。

【符号の説明】

１１エンコーダ１２回転軸１３スケール部１４光学的スリット１４ａ反射部１４ｂ非反射部１５光センサ１５ａ光ファイバ１６信号制御装置６１超音波プローブの先端部分６２チューブ６３キャップ６４収納室６５ライナ管６６超音波走査部材６７超音波振動子６８信号ケーブル６９軸受７０回転軸７２スケール７５ソケット７６光ファイバ走査部材７７可撓軸７８光ファイバ７９距離８０信号制御装置８１光結合器８２光ファイバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射部と非反射部とが交互に配列されて形
成されたスケール部に、前記スケール部に対向して配置
した光照射手段の所定面積を有する照射面から光を照射
し、前記スケール部で反射した光信号を、前記照射面あ
るいは前記スケール部に対して前記照射面と対称の位置
に配置した受光面によって検出し、前記スケール部の移
動量を検出するエンコーダ装置において、前記照射面から前記スケール部までの距離をＬ、前記反
射部および前記非反射部の配列方向に対する前記照射面
の移動位置をＳ、移動位置Ｓの変化に対して前記照射面
あるいは前記受光面によって受光される光信号量が略一
定となる距離をＬ１，Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）とするとき
に、距離ＬをＬ≠Ｌ１，Ｌ≠Ｌ２となるように設定する
ことを特徴とするエンコーダ装置。
【請求項２】前記距離ＬをＬ１＜Ｌ＜Ｌ２に設定するこ
とを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項３】前記距離ＬをＬ＜Ｌ１に設定することを特
徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項４】前記距離ＬをＬ２＜Ｌに設定することを特
徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項５】可撓性を有し被検査物内に挿入されるチュ
ーブと、前記チューブの内部に配置され前記チューブの
軸回りに超音波を照射する超音波振動子と、前記チュー
ブの内部に配置され超音波照射に係る回転情報を検出す
る回転情報検出装置とを備える超音波プローブにおい
て、前記回転情報検出装置は反射部と非反射部とが交互に配
列されて形成されたスケール部と、前記スケール部へ投
光される光ビームおよび前記スケール部から反射する光
信号を案内する光ファイバと、前記光ファイバで案内し
た光信号から超音波照射に係る回転情報を検出する光検
出手段とを有し、前記光ファイバの端面から前記スケール部までの距離を
Ｌ、前記反射部および前記非反射部の配列方向に対する
前記照射面の移動位置をＳ、移動位置Ｓの変化に対して
前記光ファイバの端面によって受光される光信号量が略
一定となる距離をＬ１，Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）とするとき
に、距離ＬをＬ≠Ｌ１，Ｌ≠Ｌ２となるように設定する
ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項６】前記光ファイバの端面の直径を２ｄ、前記
光ファイバの端面から前記スケール部を見込む開口数を
ＮＡとするとき、距離Ｌを、Ｌ＞ｄ／ｔａｎ（ｓｉｎ^-1ＮＡ）を満たすように設定することを特徴とする請求項５に記
載の超音波プローブ。