(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心を中心に回転し周方向に配置された複数の凸部の通過を検出する凸部通過検出装置であって、
前記凸部の外側の複数の検出位置において、前記凸部の通過を非接触で検出して時間経過と共に出力レベルが変化する複数の検出信号を出力する複数の非接触センサと、
複数の前記検出信号の交点からタイミング信号を生成する信号生成器と、を備え、
前記複数の非接触センサは、
複数の前記検出位置の周方向の検出間隔と、前記検出位置から前記凸部の先端までの半径方向の検出距離とが、同一の前記凸部の前記先端の一部を検出できるように設定されており、
複数の前記非接触センサは、第１非接触センサと第２非接触センサであり、
複数の前記検出位置は、前記第１非接触センサの第１検出位置と、前記第２非接触センサの第２検出位置であり、
複数の前記検出信号は、前記第１非接触センサの第１検出信号と、前記第２非接触センサの第２検出信号であり、
前記第１非接触センサは、第１波長領域の第１入射光を出力する第１投光部と、前記第１入射光の反射光を選択的に検出する第１受光部と、前記第１投光部及び前記第１受光部と前記第１検出位置との間で前記第１入射光とその反射光を伝送する第１光ファイバケーブルと、を有し、
前記第２非接触センサは、前記第１波長領域と相違する第２波長領域の第２入射光を出力する第２投光部と、前記第２入射光の反射光を選択的に検出する第２受光部と、前記第２投光部及び前記第２受光部と前記第２検出位置との間で前記第２入射光とその反射光を伝送する第２光ファイバケーブルと、を有する、凸部通過検出装置。
【請求項２】
前記第１光ファイバケーブルは、前記第１入射光を前記第１投光部から前記第１検出位置まで伝送し、前記第１検出位置から前記凸部に向けて投光し、その反射光を前記第１検出位置から伝送し前記第１受光部に出力し、
前記第２光ファイバケーブルは、前記第２入射光を前記第２投光部から前記第２検出位置まで伝送し、前記第２検出位置から前記凸部に向けて投光し、その反射光を前記第２検出位置から伝送し前記第２受光部に出力する、請求項１に記載の凸部通過検出装置。
【請求項３】
前記第１光ファイバケーブルと前記第２光ファイバケーブルは、それぞれ検出端、入力端及び出力端を有しており、
前記検出端において、ケーブル中心に位置する投光用光ファイバと、前記投光用光ファイバの周囲に位置する複数の受光用光ファイバと、を有し、
前記入力端において、前記投光用光ファイバのみを有し、
前記出力端において、前記受光用光ファイバのみを有する、請求項１に記載の凸部通過検出装置。
【請求項４】
前記第１光ファイバケーブルと前記第２光ファイバケーブルは、前記検出端において前記検出間隔を隔てて一体的に連結されている、請求項３に記載の凸部通過検出装置。
【請求項５】
前記検出間隔は、０．１〜０．２ｍｍであり、
前記第１光ファイバケーブルと前記第２光ファイバケーブルの直径は、前記検出間隔より小さく、
前記投光用光ファイバと前記受光用光ファイバの直径は、前記検出間隔の３分の１未満である、請求項３に記載の凸部通過検出装置。
【請求項６】
前記第２検出位置から周方向に検出間隔を隔てた第３検出位置において、前記凸部の通過を非接触で検出して時間経過と共に出力レベルが変化する第３検出信号を出力する第３非接触センサを備え、
前記信号生成器は、前記第１検出信号、前記第２検出信号、及び前記第３検出信号のいずれか２つの交点から、タイミング信号を生成する、請求項１に記載の凸部通過検出装置。
【請求項７】
請求項１に記載の凸部通過検出装置を用い、軸心を中心に回転し周方向に配置された複数の前記凸部の通過を検出する凸部通過検出方法であって、
（Ａ）前記凸部の外側の前記検出位置において、前記凸部の通過を非接触で検出して時間経過と共に出力レベルが変化する前記検出信号を出力する複数の前記非接触センサを準備する準備ステップと、
（Ｂ）複数の前記検出位置の周方向の検出間隔と、前記検出位置から前記凸部の前記先端までの半径方向の検出距離とを、同一の前記凸部の前記先端の一部を検出できるように設定する間隔設定ステップと、
（Ｃ）複数の前記検出位置に、複数の前記非接触センサを設置する設置ステップと、
（Ｄ）複数の前記非接触センサにより、前記凸部の通過を非接触で検出して前記出力レベルが変化する複数の前記検出信号を出力する検出ステップと、
（Ｅ）複数の前記検出信号の交点からタイミング信号を生成する信号生成ステップと、を有する、凸部通過検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凸部の通過を検出する凸部通過検出装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用過給機、ジェットエンジン、等の凸部を有する回転機械では、凸部を囲むケーシングに例えば非接触センサを取り付けて、凸部の通過を検出し、タイミング信号を生成することがある。
このタイミング信号は、例えば凸部の振動や振動振幅を算出するために用いられる。
【０００３】
従来の凸部通過検出手段として、例えば、ＬＥ方式（Ｌｅａｄｉｎｇ  Ｅｄｇｅ  Ｍｅｔｈｏｄ）、ＣＦＤ方式（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ  Ｍｅｔｈｏｄ）、及びダブルコイル方式（仮称）が知られている。
【０００４】
ＬＥ方式とＣＦＤ方式の手段は、例えば特許文献１に開示されている。また、ダブルコイル方式の手段は、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１８１７３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０１１２７６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、従来方式の説明図である。
ＬＥ方式の手段は、凸部の通過を検出し、その検出信号（以下、「入力信号Ａ」）が閾値を超えた時点のタイミング信号を生成するものである。この方式は、図１（Ａ）に示すように、入力信号Ａの出力レベルＰ１，Ｐ２（信号強度）が変動すると閾値を超える検出時間Ｔ１，Ｔ２が変動し、特に低出力ではタイミング信号が生成できないことがある。
【０００７】
ＣＦＤ方式の手段は、図１（Ｂ）に示すように、入力信号Ａの減衰波形Ａ１と遅延波形Ｂ１の交点を検出するものである。この方式は、凸部の回転速度が変化すると、検出時間Ｔ１，Ｔ２が変動し、特に低速回転では、適切なパラメータ（減衰率と遅延時間）が設定できず、タイミング信号が生成できないことがある。
言い換えれば、ＣＦＤ方式のパラメータは、入力信号Ａの波形や凸部２の回転速度に依存するため、最適な調整が困難であった。
また、減衰波形Ａ１と遅延波形Ｂ１が最適位置（立ち上がり部）で正しく交差していることは、オシロスコープ等で波形を確認する必要があり、調整に時間がかかっていた。
なお、ＣＦＤ方式は、入力信号Ａを減衰かつ遅延させた減衰遅延波形（図示せず）と入力信号Ａの交点を検出する場合もある。
【０００８】
ダブルコイル方式の手段は、凸部の通過方向に間隔を隔てて配置した２つのコイルを渦電流センサとして作動させ、２つの検出信号の交点を検出するものである。この方式は、２つのコイルの中心間距離をコイル径よりも小さくできず、かつ凸部の先端幅がコイルの直径以上である必要がある。
【０００９】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、凸部の回転速度が低速から高速まで広範囲に変動し、検出信号の出力レベルが大きく変動する場合でも、パラメータ調整なしで、先端幅の狭い凸部の通過を確実かつ容易に検出してタイミング信号を生成できる凸部通過検出装置と方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、軸心を中心に回転し周方向に配置された複数の凸部の通過を検出する凸部通過検出装置であって、
前記凸部の外側の複数の検出位置において、前記凸部の通過を非接触で検出して時間経過と共に出力レベルが変化する複数の検出信号を出力する複数の非接触センサと、
複数の前記検出信号の交点からタイミング信号を生成する信号生成器と、を備え、
前記複数の非接触センサは、
複数の前記検出位置の周方向の検出間隔と、前記検出位置から前記凸部の先端までの半径方向の検出距離とが、同一の前記凸部の前記先端の一部を検出できるように設定されており、
複数の前記非接触センサは、第１非接触センサと第２非接触センサであり、
複数の前記検出位置は、前記第１非接触センサの第１検出位置と、前記第２非接触センサの第２検出位置であり、
複数の前記検出信号は、前記第１非接触センサの第１検出信号と、前記第２非接触センサの第２検出信号であり、
前記第１非接触センサは、第１波長領域の第１入射光を出力する第１投光部と、前記第１入射光の反射光を選択的に検出する第１受光部と、前記第１投光部及び前記第１受光部と前記第１検出位置との間で前記第１入射光とその反射光を伝送する第１光ファイバケーブルと、を有し、
前記第２非接触センサは、前記第１波長領域と相違する第２波長領域の第２入射光を出力する第２投光部と、前記第２入射光の反射光を選択的に検出する第２受光部と、前記第２投光部及び前記第２受光部と前記第２検出位置との間で前記第２入射光とその反射光を伝送する第２光ファイバケーブルと、を有する、凸部通過検出装置が提供される。
【００１１】
また本発明によれば、上記の凸部通過検出装置を用い、軸心を中心に回転し周方向に配置された複数の凸部の通過を検出する凸部通過検出方法であって、
（Ａ）前記凸部の外側の検出位置において、前記凸部の通過を非接触で検出して時間経過と共に出力レベルが変化する検出信号を出力する複数の非接触センサを準備する準備ステップと、
（Ｂ）複数の前記検出位置の周方向の検出間隔と、前記検出位置から前記凸部の先端までの半径方向の検出距離とを、同一の前記凸部の先端の一部を検出できるように設定する間隔設定ステップと、
（Ｃ）複数の前記検出位置に、複数の前記非接触センサを設置する設置ステップと、
（Ｄ）複数の前記非接触センサにより、前記凸部の通過を非接触で検出して前記出力レベルが変化する複数の検出信号を出力する検出ステップと、
（Ｅ）複数の前記検出信号の交点からタイミング信号を生成する信号生成ステップと、を有する、凸部通過検出方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、前記複数の非接触センサは、複数の検出位置の周方向の検出間隔と、検出位置から凸部の先端までの半径方向の検出距離とが、同一の凸部の先端の一部を検出できるように設定されている。また、信号生成器により、複数の検出信号の交点から、複数の検出信号の中間にタイミング信号を生成する。
従って、複数の検出信号が検出できる限り、凸部の回転速度が低速から高速まで広範囲に変動し、検出信号の出力レベル（信号強度）が大きく変動する場合でも、パラメータ調整なしで、複数の検出位置の中間で、凸部の通過を確実かつ容易に検出できる。
【００１３】
さらに、複数の非接触センサは、検出間隔と検出距離が、同一の凸部の先端の一部を検出できるように設定されているので、凸部の先端幅が狭い場合でも、先端幅の狭い凸部の通過を確実かつ容易に検出でき、安定したタイミング信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来方式の説明図である。
【図２】本発明による凸部通過検出装置の第１実施形態図である。
【図３】第１光ファイバケーブルと第２光ファイバケーブルの構成図である。
【図４】図３の検出端の拡大図である。
【図５】検出端における第１入射光と第２入射光の照射範囲を示す模式図である。
【図６】第１投光部、第１受光部、第２投光部、第２受光部、及び信号生成器の構成図である。
【図７】本発明の凸部通過検出装置の作動説明図である。
【図８】本発明の凸部通過検出装置の特性説明図である。
【図９】本発明による凸部通過検出装置の第２実施形態の全体構成図である。
【図１０】本発明の凸部通過検出方法の全体フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
図２は、本発明による凸部通過検出装置１００の第１実施形態図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は部分説明図である。
本発明の凸部通過検出装置１００は、軸心１を中心に回転し周方向に配置された複数の凸部２の通過を検出する装置である。この図において、凸部２は、車両用過給機の凸部であるが、その他のターボ機械（例えば、ジェットエンジン、等）の凸部であってもよい。
【００１７】
複数の凸部２は等間隔であることが好ましい。
ここで「等間隔」とは、回転体が軸対称で構成され、設計上、ぶれずに回転する構成となっている物体が、回転時に同一場所を通過する場合に、定期的な周期で通過を計測でき、通過するときの計測波形が同形となるものである。また、「等間隔」には、必ずしも全てが同一の形状の物体である必要はないが、周期的に同一形状が並んで配置されているものを含む。
【００１８】
この図において、本発明の凸部通過検出装置１００は、複数の非接触センサ１０と信号生成器３０とを備える。
複数の非接触センサ１０は、この例において、第１非接触センサ１０Ａ、と第２非接触センサ１０Ｂである。
なお、非接触センサ１０は３以上であってもよい。
【００１９】
複数の非接触センサ１０は、凸部２の外側の複数の検出位置Ｘにおいて、凸部２の通過を非接触で検出し、時間経過ｔ（図７参照）と共に変化する出力レベルＰ（図７参照）を複数の検出信号Ｅとして出力する。
この例において、複数の検出位置Ｘは、第１非接触センサ１０Ａの第１検出位置Ｘ１と、第２非接触センサ１０Ｂの第２検出位置Ｘ２である。
また、複数の検出信号Ｅは、第１非接触センサ１０Ａの第１検出信号Ｅ１と、第２非接触センサ１０Ｂの第２検出信号Ｅ２である。
【００２０】
すなわち、第１非接触センサ１０Ａは、凸部２の外側の第１検出位置Ｘ１において、凸部２の通過を非接触で検出して第１検出信号Ｅ１を出力する。
また、第２非接触センサ１０Ｂは、第１検出位置Ｘ１から周方向に検出間隔Ｌ（この例でＬ１）を隔てた第２検出位置Ｘ２において、同一の凸部２の通過を非接触で検出して第２検出信号Ｅ２を出力する。
第１検出信号Ｅ１と第２検出信号Ｅ２は、時間経過ｔと共に出力レベルＰが変化する波形の検出データである。
【００２１】
複数の検出位置Ｘ（Ｘ１，Ｘ２）の周方向の検出間隔Ｌ（この例でＬ１）と、検出位置Ｘから凸部２の先端までの半径方向の検出距離Ｈとが、同一の凸部２の先端の一部を検出できるように設定されている。
すなわちこの例において、検出間隔Ｌ１と検出距離Ｈは、第１検出信号Ｅ１と第２検出信号Ｅ２が凸部２の先端の一部を検出可能に設定されている。検出間隔Ｌ１の詳細は、後述する。
【００２２】
信号生成器３０は、複数の検出信号Ｅ（この例では、第１検出信号Ｅ１と第２検出信号Ｅ２）の交点Ｃ（図７参照）からタイミング信号Ｆを生成する。
【００２３】
非接触センサ１０は、この例では光の反射を利用するセンサである。
図２（Ａ）において、第１非接触センサ１０Ａは、第１投光部１２Ａ、第１受光部１４Ａ、及び第１光ファイバケーブル２４Ａを有する。
【００２４】
第１投光部１２Ａは、第１波長領域Ｒ１（例えば、波長約０．５５〜０．５９μｍ）の第１入射光１５ａ（例えば黄色光）を出力する。第１受光部１４Ａは、第１入射光１５ａの反射光１６ａ（以下、「第１反射光１６ａ」）を選択的に検出する。
【００２５】
第１光ファイバケーブル２４Ａは、第１投光部１２Ａ及び第１受光部１４Ａと第１検出位置Ｘ１との間で第１入射光１５ａとその反射光１６ａ（第１反射光１６ａ）を伝送する。
【００２６】
すなわち、第１光ファイバケーブル２４Ａは、第１入射光１５ａを第１投光部１２Ａから第１検出位置Ｘ１まで伝送し、第１検出位置Ｘ１から凸部２に向けて投光し、第１反射光１６ａを第１検出位置Ｘ１から伝送し第１受光部１４Ａに出力する。
【００２７】
同様に、図２（Ａ）において、第２非接触センサ１０Ｂは、第２投光部１２Ｂ、第２受光部１４Ｂ、及び第２光ファイバケーブル２４Ｂを有する。
【００２８】
第２投光部１２Ｂは、第１波長領域Ｒ１と相違する第２波長領域Ｒ２（例えば波長約０．６４〜０．７７μｍ）の第２入射光１５ｂ（例えば赤色光）を出力する。第２受光部１４Ｂは、第２入射光１５ｂの反射光１６ｂ（以下、「第２反射光１６ｂ」）を選択的に検出する。
【００２９】
第２光ファイバケーブル２４Ｂは、第２投光部１２Ｂ及び第２受光部１４Ｂと第２検出位置Ｘ２との間で第２入射光１５ｂとその反射光１６ｂ（第２反射光１６ｂ）を伝送する。
【００３０】
すなわち、第２光ファイバケーブル２４Ｂは、第２入射光１５ｂを第２投光部１２Ｂから第２検出位置Ｘ２まで伝送し、第２検出位置Ｘ２から凸部２に向けて投光し、第２反射光１６ｂを第２検出位置Ｘ２から伝送し第２受光部１４Ｂに出力する。
【００３１】
以下、区別が必要な場合を除き、第１入射光１５ａ、第２入射光１５ｂ、第１反射光１６ａ、及び第２反射光１６ｂを、単に「光」と呼ぶ。
【００３２】
図３は、第１光ファイバケーブル２４Ａと第２光ファイバケーブル２４Ｂの構成図である。
以下、区別が必要な場合を除き、第１光ファイバケーブル２４Ａと第２光ファイバケーブル２４Ｂを、単に「光ファイバケーブル」と呼ぶ。
【００３３】
この図において、光ファイバケーブル２４Ａ，２４Ｂは、それぞれ検出端Ｇ、入力端Ｋ１及び出力端Ｋ２を有する。
【００３４】
検出端Ｇにおいて、光ファイバケーブル２４Ａ，２４Ｂはそれぞれ、ケーブル中心に位置する投光用光ファイバ２５（ハッチングで示す）と、投光用光ファイバ２５の周囲に位置する複数（この図で６つ）の受光用光ファイバ２６と、を有する。
以下、区別が必要な場合を除き、投光用光ファイバ２５と受光用光ファイバ２６を、単に「光ファイバ」と呼ぶ。
【００３５】
また、入力端Ｋ１において、光ファイバケーブル２４Ａ，２４Ｂはそれぞれ、投光用光ファイバ２５のみを有する。投光用光ファイバ２５は、入力端Ｋ１から検出端Ｇまで光を伝送可能に構成されている。
この構成により、入力端Ｋ１において、受光用光ファイバ２６に第１入射光１５ａと第２入射光１５ｂが入射するのを回避し、投光用光ファイバ２５のみに第１入射光１５ａと第２入射光１５ｂを入射することができる。
【００３６】
さらに、出力端Ｋ２において、光ファイバケーブル２４Ａ，２４Ｂはそれぞれ、受光用光ファイバ２６のみを有する。受光用光ファイバ２６は検出端Ｇから出力端Ｋ２まで光を伝送可能に構成されている。
この構成により、出力端Ｋ２において、第１反射光１６ａと第２反射光１６ｂのみを出射することができる。
【００３７】
図３において、光ファイバケーブル２４Ａ，２４Ｂは、検出端Ｇにおいて検出間隔Ｌ１を隔てて一体的に連結されている。この一体的に連結された部分の直径は、例えば２ｍｍ以下であるのがよい。
この構成により、検出間隔Ｌ１を保持したまま、検出間隔Ｌ１を小さくすることができる。
【００３８】
図４は、図３の検出端Ｇの拡大図である。
この図において、検出間隔Ｌ１は、例えば０．１〜０．２ｍｍである。
また、光ファイバケーブル２４Ａ，２４Ｂの直径Ｄは、検出間隔Ｌ１より小さく、例えば０．１〜０．２ｍｍである。
さらに、光ファイバ２５，２６の直径ｄ（ファイバ径）は、検出間隔Ｌ１の３分の１未満であり、例えば０．０３〜０．０６ｍｍである。
この構成により、凸部２の先端幅が非常に狭い場合（例えば、０．１〜０．２ｍｍ）でも、先端幅の狭い凸部２の通過を確実かつ容易に検出でき、安定したタイミング信号Ｆを生成することができる。
【００３９】
なお、光ファイバケーブル２４Ａ，２４Ｂの直径Ｄは同一であるのが好ましいが相違してもよい。また、光ファイバ２５，２６のファイバ径ｄも同一であるのが好ましいが相違してもよい。
【００４０】
図５は、検出端Ｇにおける第１入射光１５ａと第２入射光１５ｂの照射範囲を示す模式図である。
【００４１】
この図において、第１入射光１５ａと第２入射光１５ｂの拡散角度をθとする。第１入射光１５ａと第２入射光１５ｂの中心光が交差する検出端Ｇからの距離Ｈ１（以下、「中心交差距離Ｈ１」）は、幾何学的に式（１）で示される。同様に、第１入射光１５ａと第２入射光１５ｂの外縁光が交差する検出端Ｇからの距離Ｈ０（以下、「外縁交差距離Ｈ０」）は、幾何学的に式（２）で示される。
【００４２】
Ｈ１・ｔａｎ（θ／２）＝Ｌ１・・・（１）
Ｈ０・ｔａｎ（θ／２）＝Ｌ１−ｄ・・・（２）
【００４３】
従って、式（１）又は式（２）を満たす中心交差距離Ｈ１又は外縁交差距離Ｈ０よりも離れた位置を凸部２の先端の一部が通過すれば、その部分を第１入射光１５ａと第２入射光１５ｂで照射することができる。
【００４４】
例えば、検出間隔Ｌ１＝０．２ｍｍ、ファイバ径ｄ＝０．０６ｍｍ、拡散角度θ＝３０°の場合、ｔａｎ（θ／２）＝０．２６８であり、Ｈ１＝０．２／０．２６８≒０．７５ｍｍ、Ｈ０＝（０．２−０．０６）／０．２６８≒０．５２ｍｍである。
【００４５】
従って、この例では、検出距離Ｈを少なくとも０．５２ｍｍ以上、好ましくは０．７５ｍｍ以上に設定することにより、第１検出信号Ｅ１と第２検出信号Ｅ２が凸部２の先端の一部を検出できることがわかる。
検出距離Ｈとは、この例では、凸部２の先端から検出位置Ｘ１，Ｘ２までの距離である。
【００４６】
図６は、第１投光部１２Ａ、第１受光部１４Ａ、第２投光部１２Ｂ、第２受光部１４Ｂ、及び信号生成器３０の構成図である。
【００４７】
この例において、第１投光部１２Ａは、第１レーザーダイオード１７ａを有し、第２投光部１２Ｂは第２レーザーダイオード１７ｂを有する。
第１レーザーダイオード１７ａと第２レーザーダイオード１７ｂは、半導体レーザーであり、半導体の再結合発光を行う。
【００４８】
第１レーザーダイオード１７ａは、第１波長領域Ｒ１の第１入射光１５ａを発光し、第２レーザーダイオード１７ｂは、第１波長領域Ｒ１と相違する第２波長領域Ｒ２の第２入射光１５ｂを発光する。
第１波長領域Ｒ１と第２波長領域Ｒ２はそれぞれ、例えば黄色光（波長約０．５５〜０．５９μｍ）と赤色光（波長約０．６４〜０．７７μｍ）である。なお、第１波長領域Ｒ１と第２波長領域Ｒ２は可視光に限定されず、赤外光であってもよい。
【００４９】
なお、本発明において、第１投光部１２Ａと第２投光部１２Ｂは、レーザーダイオード（ＬＤ）に限定されず、所定の波長領域の光を発光できる限りで、発光ダイオード（ＬＥＤ）でも、白色光源とフィルタの組合せでもよい。
【００５０】
図６において、第１受光部１４Ａは、第１干渉フィルタ１８ａ、第１受光素子１９ａ、及び第１変換素子２０ａを有する。また、第２受光部１４Ｂは、第２干渉フィルタ１８ｂ、第２受光素子１９ｂ、及び第２変換素子２０ｂを有する。
【００５１】
第１干渉フィルタ１８ａは、バンドパスフィルタであり、第１波長領域Ｒ１の反射光１６ａを選択的に通過させ、その他の波長の光をカットする。
この構成により、第１反射光１６ａ以外の光（例えば、第２反射光１６ｂ）の影響を回避することができる。
また第２干渉フィルタ１８ｂも、バンドパスフィルタであり、第２波長領域Ｒ２の反射光１６ｂを選択的に通過させ、その他の波長の光をカットする。
この構成により、第２反射光１６ｂ以外の光（例えば、第１反射光１６ａ）の影響を回避することができる。
【００５２】
第１受光素子１９ａと第２受光素子１９ｂは、光電変換素子であり、それぞれ反射光１６ａ，１６ｂから時間経過ｔと共に出力レベルＰが変化する電流信号Ｉを出力する。
【００５３】
第１変換素子２０ａと第２変換素子２０ｂは、Ｉ／Ｖ変換素子であり、それぞれ電流信号Ｉを時間経過ｔと共に出力レベルＰが変化する電圧信号Ｖに変換する。
【００５４】
図６において、信号生成器３０は、コンパレータ３１を有し、第１検出信号Ｅ１と第２検出信号Ｅ２の交点Ｃからタイミング信号Ｆを生成する。このタイミング信号Ｆは、交点Ｃで立ち上がるパルス信号であるのがよい。なお、このパルス信号の継続時間は、タイマー等で適宜設定するのがよい。
【００５５】
図７は、本発明の凸部通過検出装置１００の作動説明図である。
この図において、（Ａ）は凸部２の通過、（Ｂ）は検出された第１検出信号Ｅ１、第２検出信号Ｅ２、及びタイミング信号Ｆを示す模式図である。
【００５６】
上述した構成により、第１変換素子２０ａと第２変換素子２０ｂから、図７（Ｂ）に示すように、時間経過ｔと共に出力レベルＰが変化する第１検出信号Ｅ１と第２検出信号Ｅ２を出力することができる。
第１検出信号Ｅ１と第２検出信号Ｅ２の出力レベルＰは同一であるのが好ましいが、相違してもよい。
【００５７】
また、上述した構成により、信号生成器３０により、第１検出信号Ｅ１と第２検出信号Ｅ２の交点Ｃで立ち上がるタイミング信号Ｆ（パルス信号）を生成することができる。タイミング信号Ｆの継続時間は、一定であるのが好ましいが、適宜変更してもよい。
【００５８】
図８は、本発明の凸部通過検出装置１００の特性説明図である。この図において、（Ａ）は検出信号Ｅ１，Ｅ２が低出力である場合、（Ｂ）は凸部２が低速回転である場合を示している。
【００５９】
図８（Ａ）に示すように、検出信号Ｅ１，Ｅ２が低出力であっても、検出信号Ｅ１，Ｅ２が検出できる限り、交点Ｃの位置は同じである。
また図８（Ｂ）に示すように、凸部２が低速回転であっても、検出信号Ｅ１，Ｅ２の時間間隔は変化するが、交点Ｃの位置は同じである。
【００６０】
さらに、タイミング信号Ｆの継続時間は、タイマー等で設定するので、常に同一に設定することができる。
【００６１】
従って、本発明では、凸部２の回転速度が低速から高速まで広範囲に変動し、検出信号Ｅ１，Ｅ２の出力レベルＰ（信号強度）が大きく変動する場合でも、パラメータ調整なしで、凸部２の通過を確実かつ容易に検出できる。
【００６２】
さらに、本発明によれば、検出間隔Ｌ１が、第１検出信号Ｅ１と第２検出信号Ｅ２が凸部２の先端の一部を検出可能に設定されている。そのため、凸部２の先端幅が狭い場合でも、先端幅の狭い凸部２の通過を確実かつ容易に検出でき、安定したタイミング信号Ｆを生成することができる。
【００６３】
図２（Ｂ）において、凸部２の半径をｒとすると、検出間隔Ｌ１は、以下の式（１）が成り立つ。
Ｌ１≒２×（ｒ＋Ｈ）×π×（α／３６０）・・・（１）
ここでαは、検出位置Ｘ１，Ｘ２の中心角である。
【００６４】
検出間隔Ｌ１は、計測対象（凸部２）の軸の最高回転数のときを想定して設定する。
上述したように本発明では、検出位置Ｘ１，Ｘ２の中間位置で、タイミング信号Ｆを生成するので、その検出誤差を中心角αより小さくでき、高い検出精度を得ることができる。
【００６５】
タイミング信号Ｆは、解析装置（例えばＰＣ）に入力される。解析装置は、タイミング信号Ｆに基づき、凸部２の通過を検出し、凸部２の通過時点（ＴＯＡ：Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）、凸部２の振動振幅などを算出する。
【００６６】
図９は、本発明による凸部通過検出装置１００の第２実施形態の全体構成図である。この図において、本発明の凸部通過検出装置１００はさらに、第３非接触センサ１０Ｃを備える。
【００６７】
第３非接触センサ１０Ｃは、第２検出位置Ｘ２から周方向に検出間隔Ｌ２を隔てた第３検出位置Ｘ３において、凸部２の通過を非接触で検出して時間経過ｔと共に出力レベルＰが変化する第３検出信号Ｅ３を出力する。
検出間隔Ｌ２は、検出間隔Ｌ１と同一でも異なってもよい。
【００６８】
信号生成器３０は、この例ではコンパレータ３１と切替スイッチ３２を有し、第１検出信号Ｅ１、第２検出信号Ｅ２、及び第３検出信号Ｅ３のいずれか２つの交点Ｃから、タイミング信号Ｆを生成する。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６９】
上述した第２実施形態の構成により、図５に示した外縁交差距離Ｈ０及び中心交差距離Ｈ１をそれぞれ３通りに設定することができる。これにより、検出距離Ｈ（凸部２の先端から検出位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３までの距離）を容易に選択することができる。
また、この構成により、非接触センサ１０を二重化又は三重化して、センサの誤検知を予防できる。
【００７０】
図１０は、本発明の凸部通過検出方法の全体フロー図である。本発明の凸部通過検出方法は、軸心１を中心に回転し周方向に配置された複数の凸部２の通過を検出する方法である。
この図において、本発明の凸部通過検出方法は、Ｓ１〜Ｓ５の各ステップ（工程）からなる。
【００７１】
（Ａ）準備ステップＳ１では、凸部２の外側の検出位置Ｘにおいて、凸部２の通過を非接触で検出して時間経過ｔと共に出力レベルＰが変化する検出信号Ｅを出力する複数の非接触センサ１０を準備する。
（Ｂ）間隔設定ステップＳ２において、複数の検出位置Ｘの周方向の検出間隔Ｌと、検出位置Ｘから凸部２の先端までの半径方向の検出距離Ｈとを、凸部２の先端の一部を検出可能に設定する。
（Ｃ）設置ステップＳ３において、複数の検出位置Ｘに、複数の非接触センサ１０を設置する。
（Ｄ）検出ステップＳ４において、複数の非接触センサ１０により、凸部２の通過を非接触で検出して出力レベルＰが変化する複数の検出信号Ｅを出力する。
（Ｅ）信号生成ステップＳ５において、複数の検出信号Ｅの交点Ｃからタイミング信号Ｆを生成する。
【００７２】
上述した本発明によれば、複数の検出位置Ｘの周方向の検出間隔Ｌと、検出位置Ｘから凸部２の先端までの半径方向の検出距離Ｈとが、同一の凸部２の先端の一部を検出できるように設定される。また、信号生成器３０により、複数の検出信号Ｅの交点Ｃから、複数の検出信号Ｅの中間にタイミング信号Ｆを生成する。
従って、複数の検出信号Ｅが検出できる限り、凸部２の回転速度が低速から高速まで広範囲に変動し、検出信号Ｅの出力レベルＰ（信号強度）が大きく変動する場合でも、パラメータ調整なしで、複数の検出位置Ｘの中間で、凸部２の通過を確実かつ容易に検出できる。
【００７３】
さらに、検出間隔Ｌと検出距離Ｈが、同一の凸部２の先端の一部を検出できるように設定されているので、凸部２の先端幅が狭い場合でも、先端幅の狭い凸部２の通過を確実かつ容易に検出でき、安定したタイミング信号Ｆを生成することができる。
【００７４】
また上述したように本発明では、検出位置Ｘ１，Ｘ２の中間位置で、タイミング信号Ｆを生成するので、その検出誤差を中心角αより小さくでき、高い検出精度を得ることができる。
【００７５】
上述した例において、非接触センサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、光の反射を利用するセンサである。
なお、本発明はこの例に限定されず、非接触センサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、凸部２の半径方向外方端までの距離を非接触で検出可能なセンサである。例えば、非接触センサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとして、光の透過、マイクロ波の反射（又は透過）、静電容量、渦電流、又は磁気変化を利用する周知のセンサを用いることができる。
言い換えれば、非接触センサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、凸部２の半径方向外方端の変位を非接触で計測して変位計測信号を出力する非接触型変位計であればよい。
【００７６】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７７】
θ  拡散角度、α  中心角、Ａ  入力信号、Ａ１  減衰波形、
Ｂ１  遅延波形、Ｃ  交点、Ｄ  光ファイバケーブルの直径、
ｄ  光ファイバの直径（ファイバ径）、Ｅ  検出信号、
Ｅ１  第１検出信号、Ｅ２  第２検出信号、Ｅ３  第３検出信号、
Ｆ  タイミング信号、Ｇ  検出端、Ｈ  検出距離、Ｈ０  外縁交差距離、
Ｈ１  中心交差距離、Ｉ  電流信号、Ｋ１  入力端、Ｋ２  出力端、
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２  検出間隔、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２  出力レベル（信号強度）、
Ｒ１  第１波長領域、Ｒ２  第２波長領域、ｒ  凸部の半径、
Ｔ１，Ｔ２  検出時間、ｔ  時間経過、Ｖ  電圧信号、Ｘ  検出位置、
Ｘ１  第１検出位置、Ｘ２  第２検出位置、Ｘ３  第３検出位置、
１  軸心、２  凸部、１０  非接触センサ、１０Ａ  第１非接触センサ、
１０Ｂ  第２非接触センサ、１０Ｃ  第３非接触センサ、
１２Ａ  第１投光部、１２Ｂ  第２投光部、１４Ａ  第１受光部、
１４Ｂ  第２受光部、１５ａ  第１入射光、１５ｂ  第２入射光、
１６ａ  反射光（第１反射光）、１６ｂ  反射光（第２反射光）、
１７ａ  第１レーザーダイオード、１７ｂ  第２レーザーダイオード、
１８ａ  第１干渉フィルタ、１８ｂ  第２干渉フィルタ、
１９ａ  第１受光素子、１９ｂ  第２受光素子、
２０ａ  第１変換素子（Ｉ／Ｖ変換素子）、
２０ｂ  第２変換素子（Ｉ／Ｖ変換素子）、
２４Ａ  第１光ファイバケーブル、２４Ｂ  第２光ファイバケーブル、
２５  投光用光ファイバ、２６  受光用光ファイバ、３０  信号生成器、
３１  コンパレータ、３２  切替スイッチ、１００  凸部通過検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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