(57)【要約】      （修正有）【課題】調整機構が簡単で、光学的にも効率を向上せしめ、信頼性に富み安定した品質で音圧、風圧、水圧、振動などの変化検出を行う。【解決手段】受圧面と反射面を有する変位体１の反射面と対向する位置に発光部と受光部とを配置し、該発光部及び受光部が軸芯からその外周に向かい屈折率分布を有するガラスまたは光透過性樹脂からなる棒状導光路５、６の端部であり、前記変位体１反射面に前記発光部から光を放射し、前記変位体１反射面からの反射光を前記受光部で受光して前記変位体の変位を検出する光電式変位検出装置において、反射面が所望の半径寸法を有したドーム形状をなし、該ドーム形状の反射面に対して、前記一対の棒状導光路５、６が所望の間隔で互いの軸芯を平行に配置されてなり、前記捧状導光路５、６はその先端部から前記反射面と反対方向に向かって外周部全体が固定されていることを特徴とした光電式変位検出装置。【選択図】        図１
2004264072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受圧面と反射面を有する変位体の反射面と対向する位置に発光部と受光部とを配置し、該発光部および受光部が軸芯からその外周に向かい屈折率分布を有するガラスまたは光透過性樹脂からなる棒状導光路の端部であり、前記変位体反射面に前記発光部から光を放射し、前記変位体反射面からの反射光を前記受光部で受光して前記変位体の変位を検出する光電式変位検出装置において、前記反射面が所望の半径寸法を有したドーム形状をなし、該ドーム形状の反射面に対して、前記一対の棒状導光路が所望の間隔で互いの軸芯を平行に配置されてなり、前記捧状導光路はその先端部から前記反射面と反対方向に向かって外周部全体が固定されていることを特徴とした光電式変位検出装置。
【請求項２】
前記捧状導光路を保持するためのフォルダを有し、該フォルダに、棒状導光路の外径に対応した孔を所定の間隔にて設け、該孔に棒状導光路を通し、前記捧状導光路ま外周部および前記フォルダ孔内壁部を接着用樹脂等にて充填せしめて棒状導光路をフォルダに接着固定した後、前記フォルダごと棒状導光路先端部を研磨してなることを特徴とした請求項１の光電式変位検出装置。
【請求項３】
前記捧状導光路を保持するためのフォルダを有し、該フォルダに一対の棒状導光路全体の外径に対応した孔を設け、該孔に前記棒状導光路を２本同時に通し、該棒状導光路外周部および前記フォルダ孔内壁部を接着用樹脂にて充填せしめて該棒状導光路をフォルダに接着固定した後、該フォルダごと棒状導光路先端部を研磨してなることを特徴とした請求項１の光電式変位検出装置。
【請求項４】
前記フォルダの材質がセラミック、金属またはプラスチックであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載した光電式変位検出装置。
【請求項５】
前記フォルダが光ファイバ用フェルールであることを特徴とした請求項２または請求項３に記載した光電式変位検出装置。
【請求項６】
前記一対の棒状導光路において、２つの棒状導光路の直径が異なることを特徴とする請求項１の光電式変位検出装置。
【請求項７】
前記ドーム型反射面を有する変位体および一対の捧状導光路を筐体に固定し、該筐体に固定装着された一対の棒状導光路、またはドーム型反射面を有する変位体が該筐体から容易に脱着可能ならしめた構造を有することを特徴とする請求項１の光電式変位検出装置。
【請求項８】
前記発光側および受光側の棒状導光路の端面および、該棒状導光路を固定したフォルダ、若しくはフェルールを含め、研磨面が単一面で、尚且つ平面であることを特徴とした請求項１の光電式変位検出装置。
【請求項９】
前記発光側および受光側の棒状導光路の端面および、該棒状導光路を固定したフォルダ、若しくはフェルールを含め、研磨面が連続した単一面で且つ球面であることを特徴とした請求項２または３に記載した光電式変位検出装置。
【請求項１０】
前記発光側および受光側の棒状導光路の端面および、該棒状導光路を固定したフォルダの研磨面が連続した単一面で向且つ非球面であることを特徴とした請求項２または３に記載した光電式変位検出装置。
【請求項１１】
前記発光側および受光側の棒状導光路の端面および該棒状導光路を固定したフォルダの２つの研磨面のいずれか一方が所望の角度を有して研磨されてなることを特徴とした請求項２または３に記載した光電式変位検出装置。
【請求項１２】
前記受圧面と反射面を有する変位体が厚さ５０ミクロン以下の薄膜からなり反射面側も反射面でない側もともに一体の受圧面であることを特徴とする請求項１の光電式変位検出装置。
【請求項１３】
前記捧状導光路外周部全体を固定してなる筐体に固定されたドーム型反射面を有する変位体が該変位体にかかる音圧によって変位する振動板であることを特徴とする請求項７の光電式変位検出装置。
【請求項１４】
前記捧状導光路外周部全体を固定してなる筐体に固定されたドーム型反射面を有する変位体が該変位体にかかる風圧によって変位する振動板であることを特徴とする請求項７の光電式変位検出装置。
【請求項１５】
前記棒状導光路外周部全体を固定してなる筐体に固定されたドーム型反射面を有する変位体が該変位体にかかる水圧で変位する振動板であることを特徴とする請求項７の光電式変位検出装置。
【請求項１６】
前記棒状導光路外周部全体を固定してなる筐体に固定されたドーム型反射面を有する変位体が該変位体にかかる外部振動を伝えられて変位する振勤体であることを特徴とする請求項７の光電式変位検出装。
【請求項１７】
前記棒状導光路が半径方向に連続的に屈折率分布を有するガラスまたは光透過性樹脂の棒状レンズであることを特徴とする請求１の光電式変位検出装。
【請求項１８】
前記棒状導光路がガラスまたは光透過性樹脂の光ファイバであることを特徴とする請求項１の光電式変位検出装置。
【請求項１９】
前記変位体に設けられたドーム状反射面の光学有効面が球面であることを特徴とする請求項１の光電式変位検出装置。
【請求項２０】
前記変位体に設けられたドーム状反射面の光学有効面が非球面の２次曲面であることを特徴とする請求項１の光電式変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気体、液体または固体の移動または振動を観測する光電式変位検出装置に係わり、特に光学的検出部において観測対象と媒質と触れ合う変位部の反射面、および光源および受光素子への伝送を行う棒状光導路の支持並びに筐体の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の実用化された光電式変位検出装置の例として特開２０００−８８５２０に開示された光学式音響電気信号変換装置の構成を図１６に示す。図１６に示すごとく平面状の測定媒体面１００を用いており、該平面状の測定媒体面１００の受音側と反対側の面を光反射面として用い、図１６に示すごとく光源、例えば、発光ダイオード等発光素子から放射された光は、投光側の光ファイバ１０１の一方の端面から入光し、更に、光ファイバ１０１内を通過し、他方の端面１０１ａより放射され、測定媒体面１００の反射面の所定箇所、すなわち、略中央部に投光される。
【０００３】
投光された光は、前記測定媒体面１００の反射面により反射され、受光側の光ファイバ１０２の端面１０２ａに到り、該端面１０２ａより入光しさらに光ファイバ１０２内を通過し、他方の端面より放射され、受光素子の所定面に投光される。尚、測定媒体面１００の反射面側に設置される前記投光側の光ファイバ１０１の端面１０１ａおよび受光側の光ファイバ１０２の端面１０２ａは光ファイバ光軸に対して所定の角度θに設定し、尚且つ光ファイバ１０１および光ファイバ１０２の夫々の光軸が所定の角度αをなすように光ファイバ１０１および光ファイバ１０２は保持具１０３の夫々の貫通１０３ａおよび１０３ｂに挿通されて接合面１０４で接合されるように保持されている。また、光ファイバ１０１および１０２の端面と測定媒体面１００とのクリアランスが所定の寸法に設定装着されている。
【０００４】
また、特開２００２−１８６０９９に開示された光学式音響電気信号変換装置の構成を図１７に示す。この光学式音響電気信号変換装置は、図１７に示すごとく、投光側の光ガイド１１１と受光側の光ガイド１１２各々を不透明部１１３を介して平行に隣接させ、夫々の光ファイバの光軸と垂直の最上面１１１ａおよび１１２ａを平面状の膜１１０の反射面に対して所望のクラクリアランスを保ち、尚且つ、前記光ファイバを垂直に配置せしめ、該光ファイバ１１１、１１２の先端部（最上面１１１ａおよび１１２ａ）のみならず、側面（上側面１１１ｂ、１１２ｂをも光軸に対して１５°の角度をなすように研磨し、膜１１０の変位を検出する構成となっている。これらの従来例においては、次のような重大な欠点が存在する。
【０００５】
以下、従来例の欠点を説明するが、従来例では２本の光ファイバを所定の角度で配置し、更に該光ファイバの先端部を隣接せしめ、しかも端部の投光面と受光面を反射面に対し所定の角度および平坦度を有した状態に加工せねばならず、工数が極めて多くなると共に、加工精度のバラツキが多いことは周知のところである。
【０００６】
しかも、前もってファイバ先端部を加工する場合はさらに加工工数が多くなり、加工精度がが得にくいことは勿論のところで、加工精度が得られたとしても左右対称に装着するにおいてもバラツキが発生することは当然のことである。
【０００７】
以上のことから、上記従来例は、量産には不向きな構造であるし、量産に対応するためには専用の工作設備等の導入が必要で、更には、前記精度を維持するために、組立て作業の練度向上が必須条件となる。従って、作業者の教育、および訓練等を計らねば、定められた品質の維持を保つことは困難である。すなわち、熟練作業者が常に必要であり、量産を前提とした工業生産を行う場合、大きな障害となることは明白である。
【０００８】
また、従来例は、一定の精度を得た光ファイバ先端部が振動板反射面に対向して設置され、尚且つ平面状の振動板を有する構造であるため、反射面は必然的に平面であり、該平面反射面に投光および受光し、その振動板の変異を検知する構造である。従って、実用的な感度を得るために光学構造上反射面および前記ファイバ先端部とのクリアランスは可能な限り狭い状態であることが好ましく、該構造上の特徴から、約１０μという極めて狭いクリアランスにて設置せざるを得ないことは周知のところである。
【０００９】
従って、従来例に於ける、現状のクリアランスでは、環境変化の大きい状況下において、例えば、湿度が多く、尚且つ温度変化が大きい環境下等では、結露等の現象が頻繁に起きる。このような場合、前記、振動板と光ファイバの間隙に水分が塊として入り込み、振動板の振幅に支障を来たすという検出装置の機能として致命的な事態を発生する等の極めて重大な欠点を有している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−８８５２０号公報（第２、３頁、図２）
【００１１】
【特許文献２】
特開２００２−１８６０９９号公報（第３頁、図２）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のような光学式音響電気信号変換装置を製作する場合、投光用光ファイバおよび、受光用の光ファイバを一定角度を持たせ尚且つ各々の光ファイバの先端部を一定角度に保ちつつ端面研磨が必要であるし、更には一対の光ファイバの取付中心線に直角になるように、夫々光ファイバ中心線の延長線上の交点に振動板が位置するように振動板を固定する必要がある。これらの手法は研磨加工のみならず組立て工程なおいても、所定の精度を要求されるために専用の調整装置および、熟練した作業が必要で調整工程に於ける工数が増加し、生産時に於ける大きなコストアップの要因となっていた。また、更に従来例に於ける、振動板と一対の光ファイバの先端部とのクリアランスでは、環境変化の大きい状況下において、光学式音響電気信号変換装置の機能として致命的な事態を発生させる等の極めて重大な欠点を有している。
【００１３】
更に従来例の平面状の反射面を有した光学式音響電気信号変換装置の場合、投光ファイバから出射された光が反射面に反射し、受光ファイバに受光されるまでの間、当然のことながら集光効果は得られない。従って、光学的効率に限度がある点は否めない構造であることは、明らかである。
【００１４】
本発明はかかる上記従来例の欠点に鑑みてなされたものであって、その目的とするとするところは、調整機構が簡単であり、調整の工程を減少せしめ、量産性に的し、尚且つ基本的に変位する反射面と対向する導光路の先端部とのクリアランスを広げても差し支えない構造を有し、また、更に光学的効率を向上せしめ、結果的に信頼性に富み且つ品質の安定した音圧、風圧、水圧、振動などの変化検出を目的とした光電式変位検出装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の光電式変位検出装置は、変位部の一部をドーム形状に成型し、該ドーム内面を反射面として用いることにより集光効果をもたせ、一対の投光用および受光用棒状導光路の固定角度を平行に配置しても基本的に支障のない構造とし、更に、前記捧状導光路対の先端部と変位部反射面とのクリアランスを大幅に広げても差し支えない構造とした。
【００１６】
また、捧状導光路を固定するフォルダを設け、該フォルダに棒状導光路が平行に配置できる所定間隔の孔、若しくは棒状導光を２本まとめて平行に入る孔を設け、該フォルダに前記光ファイバを接着固定した後、フォルダごと投光および受光先端部を研磨する構造、並びに製造方法を採用し、更には、設計目的に応じて該フォルダとしてフェルールを用いることにした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例としてを棒状導光路として光ファイバを用い、音圧検出する例を以下図面によって説明する。図１の断面図に示すごとく、フォルダ３および、フォルダケース４および変位体を用いた本実施例の場合、音圧検出を事例とするため、以下変位体を振動板１と記す。該振動板１、および振動板ケース２、および光ファイバ５、６から構成されている。尚、前記フォルダ３に装着した光ファイバ５、６の他方の端部に装着する発光素子、および受光素子、並びに該素子の配置構造および該素子を駆動するための電気回路等は省略してある。
【００１８】
この実施例の場合、フォルダ３およびフォルダケース４はアルミニューム製であるが、フォルダ３にセラミックまたはプラスチックを用いることもできる。振動板１は、耐熱フィルムを熱圧成型し、形成されたドーム内面に金属蒸着および表面処理等を施し、所定の反射率および、所望の表面粗度を得ている。以下フォルダ３の詳細を説明する。フォルダ３は概ね棒状で、図４の断面図に示すような形状をしており、長さは１８ｍｍ、最大太さは図で示すところの底部３ｇは直径６．６ｍｍ部分の長さは５．１ｍｍである。
【００１９】
更に、該底部３ｇより左方にねじ部３ａ（Ｍ５細目）を設けてあり、該ねじ部３ａの長さは約６ｍｍである。ねじ部３ａの左部側には直径４ｍｍ、長さ３．８ｍｍのケースガイド部３ｅが設けられており、更にその上部に直径１．５５ｍｍ、長さ２．４ｍｍからなるファイバフォルダ部３ｆが設けられている。該ファイバフォルダ部３ｆにセンター振り分け０．３５ｍｍの位置で、左方に向かって垂直に直径０．２６ｍｍの孔（以下、ファイバ先端部保持孔３ｃと記す）を２箇所設けた。また、該フォルダ右端部より左端部に向けて、直径６．６ｍｍ垂直に深さ１４．９ｍｍの孔（以下、ファイバ通し孔３ｂと記す）を併せて設けた。
【００２０】
従って、２箇所のファイバ先端部保持孔３ｃは図のごとく、ファイバ通し孔３ｂと繋がつており、このファイバ先端部保持孔３ｃの長さは約２．８ｍｍである。更に、図４（ａ）の平面図、図４（ｂ）の正面図で示すごとく、ファイバフォルダ部３ｆおよび前記ケースガイド部３ｅを幅１．２ｍｍ残して、ファイバフォルダ部３ｆの先端部から左方に向って長さ５．９ｍｍにて切削加工を施している。従って、図４（ｃ）の断面図に示す如ぐ、前記ファイバ前記通し孔３ｂが露出し、ファイバホルダ３ｆの右側にはケースガイド部３ｅを貫通した窓部３ｄが設けられる構造となる。
【００２１】
以下、フォルダケース４の詳細を説明する。概ね筒状で、図２の断面図に示すような形状をしており、長さは１４ｍｍ、最大太さは図で示す略全域にて直径６．６ｍｍで、左方の振動板押え部４ａが振動板ケース２に装着する寸法となっており、直径６ｍｍで、長さが２．２ｍｍとなっている。また、下端部より上方に向かい、ねじ部４ｂ（Ｍ５細目）を設けてあり、該ねじ部４ｂの長さは約６．２ｍｍで、前記フォルダ３に対応したもので更に該ねじ部４ｂの左方は直径４ｍｍのフォルダケース内面となっており、この部分に前記フォルダのケースガイド部３ｅが嵌合挿入されるため、この部分の寸法は嵌め合い寸法となっている。
【００２２】
以下、振動板ケース２の詳細を説明する。概ねキャップ筒状で図２の断面図に示すような形状をしており、長さは６．２ｍｍ、最大太さは図で示すところの全域において直径６．６ｍｍで、右側が振動板１の装着に対応した寸法となっており、直径６ｍｍで該部分（以下、ケース挿入部２ｃと記す）の長さが２ｍｍとなっている。該ケース挿入部２ｃに前記フォルダケース４の振動板押え部４ａが挿入されるので、該部分の寸法は嵌め合い寸法となっている。更にケース挿入部２ｃの図面左端部に振動板１が装着される。従って、該ケース挿入部２ｃの端部は振動板の外径に対応したガイド部を兼ねた構造となっており、ケース挿入部２ｃの端部は所定寸法の段部および、直径２．４ｍｍの口径を設け、更に該口径の一方は円錐面に拡げられ、最終的に直径５．４ｍｍの口径となり設け、図のようにホーン構造をした音道を設けてある。
【００２３】
以下、各部材の組み立て方法を説明する。振動板１を図７のごとく振動板ケース２に設置し、さらに、ケース挿入部２ｃにフォルダケース４の振動板押え部４ａを挿入し、所定の圧力で圧定し、図８のごとく相互の繋ぎ部に接着剤１１を塗布し、そのままの状態を保持し、振動板１装着済みの振動板ケース２をフォルダケース４に接着した。
【００２４】
また、フォルダ３には図３のように窓部３ｄよりファイバ先端保持孔３ｃ、３ｃ先端部近傍にファイバ固定用接着剤９（図５に示す）を塗布した後、ファイバ通し孔３ｂより２本の光ファイバ５、６を入れ、更に光ファイバ５、６夫々の先端部を各々のファイバ先端部保持孔３ｃ、３ｃに挿入し、更に押し込むと、光ファイバ先端部５ａ、６ａは、図５（ｂ）に示すようにファイバ先端部保持孔３ｃ、３ｃ頂部より出るが、この時点で、光ファイバ５、６頂部にも接着剤９を塗布し、光ファイバ５、６を前後に若干移動させると、光ファイバ５、６の周囲に付着した接着剤９がファイバ先端部保持孔３ｃ、３ｃに引き込まれ、該ファイバ先端部保持孔３ｃ、３ｃに存在する光ファイバ５、６の外周部および該ファイバ先端部保持孔３ｃ、３ｃ内の壁部を充満する。この充填状態で尚且つ図５（ｂ）に示すように２本の光ファイバ５、６の先端部５ａ、６ａが、ファイバ先端部保持孔３ｃ、３ｃより出た状態で、光ファイバ５、６先端部近傍、および窓部３ｄのファイバ先端保持孔下端部近傍に塗布されたファイバ固定用接着剤９を熱処理、或いはＵＶ光照射等にて硬化せしめた。
【００２５】
接着剤９硬化後のフォルダ３、すなわち光ファイバ５、６装着済みフォルダ３の先端部をフェルール先端研磨機に装着し、図５（ｃ）に示すようにフォルダ先端部を研磨したところ良好なファイバ先端部の研磨面３ｈを得た。そして、精度よく所定間隔に光ファイバ５、６をフォルダ３に極めて強固に装着した状態を得ることができた。図６（ａ）に示す研磨後のフォルダ３における２本の光ファイバ５、６を図６（ｂ）に示すように一本のチューブ７に納め、更に図６（ｃ）に示すようにファイバ通し孔３ｂに接着剤１０を充填し、フォルダ３右端部にファイバ曲がり防止用のゴム製のスリーブ８を装着した。
【００２６】
上記ファイバ装着済みフォルダ３の図６で示す底部３ｇを冶具に固定し、更に、図８に示すように前記振動板１装着済みフォルダケース４の右方からフォルダ３のファイバフォルダ部３ｆを挿入すると、フォルダケース４のねじ部４ｂの右端部およびフォルダ３のねじ部３ａの先端部が接触するので、図９に示すように振動板ケース２を軸中心回り回転させねじ込む。所定量ねじ込むと、ケースガイド部３ｅがフォルダケース４内面に接触し、更にねじ込んで行くと、相互の面がガイドされ、嵌め合い寸法範囲内で光ファイバ５、６先端部は振動板１の反射面に対して位置決めされる。
【００２７】
更に、所定の寸法量をねじ込んだ後、フォルダ３の端部より外側に延びた光ファイバ５、６の端部を夫々発光素子、および受光素子のコネクタに接続し、発光および受光をさせると共に、受光素子からの信号を受信可能にし、この信号の出力を計測可能な状態を得た後、振動板に所定の音圧を加え、この音圧により振動板が振動し、振動板反射面からの光が受光素子に投入された信号波形を確認しながら更に振動板ケース２を前記同様に回転させ、最も振動波形が大きい箇所にてねじ込みを止め、フォルダケースのねじ部４ｂの端部およびフォルダ３のねじ部３ａの一部に接着剤１１（図１に図示）を塗布てし、硬化せしめ、ねじロックをし、相互を装着せしめ完成となる。本実施例の場合、前記のごとく、ねじ込みにて位置決めを行った。
【００２８】
図１０に本発明の第２の実施例を示す。この例では光ファイバ５、６を固定するフォルダとしてフェルール１２が用いられ、振動板１は振動板ケース２と振動板固定具１３の夫々のねじ部２ａ、１３ａにより締着されている。フェルール１２はフェルールホルダ１４に固定され、また、振動板固定具１３にガイドされて直進スライド可能となっている。
【００２９】
フェルールホルダ１４を介してフェルール１２を保持するフェルールホルダ固定具１５のねじ部１５ａは振動板固定具１３のねじ部１３ｂと螺合し、フェルールホルダ１４は光ファイバ５、６の固定されたフェルール１２を振動板１に対して直進スライドさせる。このようにフェルール１２と振動板１に適度なクリアランスを設けてへリコイド機構などで直進スライドさせ、振動波形が大きい箇所にて接着剤等で固定し、フェルールホルダ１４の端部をカバー１６で覆う。
【００３０】
上記実施例の完成品の場合、実用上差支えない信号レベルを得ることができた。また、ファイバ先端部および振動板との距離も、約１．５ｍｍ〜２ｍｍと従来例より１５０倍〜２００倍の距離をとることができたし、更にまた、前記実施例以外にフォルダに光通信用フェルールを用いて次のような実施例の変形例のようなファイバ固定方法、およびファイバ間隔位置、および先端研磨を行ったが、前記と同様、実用上差支えない信号レベルを得ることができ、ファイバ先端部および振動板との距離も、上記同様に約１．５ｍｍ〜２ｍｍの距離をとることが可能であった。
【００３１】
以下、実施例の変形例におけるフェルール装着の状態を説明する。基本的は前記フォルダの装着と同様でフェルールに設けてあるファイバ用孔に光ファイバを通し、更にファイバ挿入後の該孔に接着剤を充填し、接着剤を硬化し、ファイバをフェルールに固着せしめた後、フェルール先端部を研磨し、光ファイバ先端部が完成される。設計目的、或いは用途によって光ファイバの配置、および研磨形状等を自由に選ぶことが可能である。図１１（ａ）〜（ｈ）は光ファイバの配置を示す各種先端部の正面図である。
【００３２】
図１１（ａ）〜（ｄ）に示すものはフェルール１２が角状であり、図１１（ｅ）〜（ｈ）に示すものはフェルール１２が円筒形状である。また、図１１（ａ）（ｂ）（ｅ）および（ｆ）に示すものは光ファイバ５と６の径が異なり、図１１（ｃ）（ｄ）（ｇ）および（ｈ）に示すものは光ファイバ５と６の径が同じである。
【００３３】
さらに、図１１（ａ）（ｃ）（ｅ）および（ｇ）に示すものは光ファイバ５と６がフェルール１２の別々の孔に封入され、図１１（ｂ）（ｄ）（ｆ）および（ｈ）に示すものは光ファイバ５と６がフェルール１２の同一の孔に封入されている。
【００３４】
また、フェルール先端の研磨状態を図１２に示すように平面研磨とする以外にも光学的性能を考慮して、図１３〜１５のような各種の研磨面を選ぶことが可能である。図１３はフェルール１２先端を球面に研磨した状態を示し、図１４はフェルール１２先端を円錐面に研磨した状態を示し、図１５はフェルール１２の投光側の面を斜めとして、受光側の面を平面とした例を示しているが、目的に応じ反対にしても一向に構わない。また、先端形状を示す図１２〜１５は図１１（ｇ）のフェルールに於けるファイバ配置の一例により示しているが、各種先端面形状において前記ファイバ配置の全てを組み合わせることが可能であることは勿論のところである。
【００３５】
本実施例の場合、前記のごとく耐熱フィルムを熱圧成型したが、受圧面と反射面を有する変位体が変位部の厚さが５０ミクロン以下の薄膜であれば、材質は目的に選べばよいいことは勿論である。また、反射面側も反射面でない側も共に一体表裏の受圧面であることで、種々の特徴ある機能、例えば、双指向性等の機能を有することが可能で、更に、変位体の振動共振周波数を低く設定する、例えば、２０Ｈｚ前後にした変位体を作製することにより、風圧によって変位する変位体等を制作することも可能で、この変位体は炎の動き等を検知するセンサー機能を有するものである。
【００３６】
或いは、構造を工夫することにより、変位体表裏にかる圧力が水圧であってもよく、更に、反射面を有する変位体を固定した筐体側からの振動を検出することも可能で、外部振動が筐体を介し変位体に伝えら、該変位体が前記外部振動に変位する振動体ならしめることにより、水中での振動を検出することも可能で、更に、筐体を所望の物体に固定することにより、固定した物体の振動を検出することも可能である。また、本発明における棒状導光路は単に光ファイバと記したが、この光ファイバとは世間一般に多用されているガラス、または光透過性樹脂等からなる光ファイバである。また、棒状導光路として半径方向に連続的に屈折率分布をもつことでレンズ作用を有するガラス細棒を受発光端として使うことによりさらに検出効率を高めることも可能であることは勿論である。
【００３７】
本発明の場合、変位体に設けられたドーム状反射面の光学有効面が球面であったが、使用目的に応じて、該ドーム形状を変えてよいことは勿論のことで、例えば、蒲鉾形状を用いても構わないし、更に、ドーム状反射面の光学有効面が非球面の２次曲面あっても、−向に構わないものである。
【００３８】
本変位検出装置は、気体、液体または固体を伝わる振動を伝えられた変位部にドーム形状反射面を設けたことで、その集光効果により、製造が容易な光拡散の中心軸が平行な導光路の光でも効率よく利用することが可能となり、簡易な装置構造で、従来の平面状の振動板を用いた検出装置よりも、更に高感度の検出装置を実現することが可能となった。
【００３９】
【発明の効果】
この発明の光電式変位検出装置によれば、変位体と光ファイバ先端部とのクリアランスを従来例のものより大幅に広げて設計しても、性能劣化が無い利点を有する。従って、環境変化の大きい状況下において、例えば、湿度が多く、尚且つ温度変化が大きい環境下等に於ける結露等の現象に対しても、露結水分が導光路端と反射面とにブリッジして自由な変位が妨げられることがなく、正常な変位の振幅を得ることが可能となり、検出装置の機能を維持発揮できるという効果を奏する。
【００４０】
また、本発明の変位検出装置は、既に世間一般に多用されて、広く頒布している光学用フェルールを流用できることで、安価な装置で生産実現が可能であるともに、用途に応じた脱着式の構造も、極めて容易に提供可能となる利点を有する。発光部および、受光部に於ける導光路先端径のバリエーションの効果は発光および受光端と反射ドームの反射面との間の距離と、導光路と反射ドームの光学的光軸とがなす正弦値の大きさを適宜選ぶことにより収束光の太さを調節できて、適切な変位検出の感度を設定できるものである。
【００４１】
フェルール先端の研磨状態を平面研磨、球面研磨以外、光ファイバなど導光路端部の断面が２次曲線となる非球面研磨等を選択することが可能で、これにより変位体に設けられた反射面の形状の選択と相俟って、検出対象の変位量の検出範囲と目的に合わせて、最適な信号変換を可能ならしめることにより、より一層高性能な検出感度を有した検出装置ができる利点を有する。
【００４２】
また、反射面については非球面を採用することで受光部に集光する光束の収差を押さえ込み、収束光を細くして変位検出の感度を高めることに寄与するものであり、検出すべき範囲により適切な反射面が選ばれる利点を有する。従って、これらの発明の各部の構成を目的に応じて組み合わせることにより、生産性、および保守性に優れ、しかも従来例より優れた性能の光電式変位検出装置を提供可能な利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施例である光電式変位検出装置を示す断面図、図１（ｂ）は同光電式変位検出装置を示す正面図である。
【図２】同光電式変位検出装置の組立て状態を説明するための断面図である。
【図３】同光電式変位検出装置の組立て状態を説明するための断面図である。
【図４】図４（ａ）は同光電式変位検出装置の部材を示す平面図、図４（ｂ）は同部材を示す正面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】図５（ａ）は同光電式変位検出装置の一部組立て状態を示す断面図、図５（ｂ）および図５（ｃ）は同部分の加工状態を示す拡大断面図である。
【図６】同光電式変位検出装置の一部組立て状態を示す断面図である。
【図７】同光電式変位検出装置の組立て状態を説明するための断面図である。
【図８】同光電式変位検出装置の組立て状態を説明するための断面図である。
【図９】同光電式変位検出装置の組立て状態を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例である光電式変位検出装置を示す断面図である。
【図１１】各実施例の変形例における光ファイバ端面を示す正面図である。
【図１２】図１２（ａ）は各実施例の変形例における光ファイバ端面部を示す正面図、図１２（ｂ）は同光ファイバ端面部を示す側面図、図１２（ｃ）は同光ファイバ端面部を示す斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）は各実施例の他の変形例における光ファイバ端面部を示す正面図、図１３（ｂ）は同光ファイバ端面部を示す側面図、図１３（ｃ）は同光ファイバ端面部を示す斜視図である。
【図１４】図１４（ａ）は各実施例のさらに他の変形例における光ファイバ端面部を示す正面図、図１４（ｂ）は同光ファイバ端面部を示す側面図、図１４（ｃ）は同光ファイバ端面部を示す斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）は各実施例のさらに他の変形例における光ファイバ端面部を示す正面図、図１５（ｂ）は同光ファイバ端面部を示す側面図、図１５（ｃ）は同光ファイバ端面部を示す斜視図である。
【図１６】従来の例を示す断面図である。
【図１７】従来の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  振動板
２  振動板ケース、２ａ  ねじ部、２ｃ  ケース挿入部
３  フォルダ、３ａ  ねじ部、３ｂ  ファイバ通し穴、３ｃ  ファイバ先端部
保持孔、３ｄ  窓部、３ｅ  ケースガイド部、３ｆ  アァイバフォルダ部
３ｇ  底部、３ｈ  研磨面
４  フォルダケース、４ａ  振動板押え部、４ｂ  ねじ部
５  光ファイバ、５ａ  先端部
６  光ファイバ、６ａ  先端部
７  チューブ
８  スリーブ
９、１０、１１  接着剤
１２  フェルール
１３  振動板固定具、１３ａ、１３ｂ  ねじ部
１４  フェルールフォルダ
１５  フェルールフォルダ固定具、１５ａ  ねじ部
１６  カバー
１００  測定媒体面
１０１、１０２  光ファイバ、１０１ａ、１０２ａ  端面
１０３、保持部、１０３ａ、１０３ｂ  貫通穴
１０４  接合面
１１０  膜
１１１光ガイド、１１１ａ  最上面、１１１ｂ  上側面
１１２光ガイド、１１２ａ  最上面、１１２ｂ  上側面
１１３  不透明部
【図１】
2004264072.tif 000003
【図２】
2004264072.tif 000004
【図３】
2004264072.tif 000005
【図４】
2004264072.tif 000006
【図５】
2004264072.tif 000007
【図６】
2004264072.tif 000008
【図７】
2004264072.tif 000009
【図８】
2004264072.tif 000010
【図９】
2004264072.tif 000011
【図１０】
2004264072.tif 000012
【図１１】
2004264072.tif 000013
【図１２】
2004264072.tif 000014
【図１３】
2004264072.tif 000015
【図１４】
2004264072.tif 000016
【図１５】
2004264072.tif 000017
【図１６】
2004264072.tif 000018
【図１７】
2004264072.tif 000019