(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振開始電流以下で駆動された半導体レーザから導入された検出用の光を第１の端面から射出する光ファイバと、
前記第１端面から射出された光を対象面に照射するとともに、その反射光を前記第１端面に照射する第１の集光素子と、
前記第１端面から前記光ファイバに入射した前記反射光に基づき、前記対象面の変位を示す信号を出力する検出信号出力手段とを具備することを特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
前記対象面は、音圧に応じて変位する振動板の面であることを特徴とする請求項１項に記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記光ファイバはシングルモードファイバ又はグレーデッドインデックスファイバであることを特徴とする請求項１又は２に記載の変位検出装置。
【請求項４】
前記検出用の光を発する前記半導体レーザと、
前記半導体レーザからの光を前記光ファイバの第２の端面に照射して前記検出用光の導入を行う第２の集光素子とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変位検出装置。
【請求項５】
前記第２集光素子は、前記発光部側のＮＡが前記発光部の放射角以上で、前記光ファイバ側のＮＡが、前記光ファイバにおける前記第２端面のＮＡ以下であることを特徴とする請求項４に記載の変位検出装置。
【請求項６】
前記検出信号出力手段は、
前記第２端面及び第２集光素子間に設けられ、前記第２端面から射出される前記反射光を分岐させる分岐素子と、
分岐された反射光を集光させる第３の集光素子と、
集光された反射光を電気信号に変換する光電変換手段とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の変位検出装置。
【請求項７】
前記光ファイバは分岐されており、これにより前記第１端面から入射する反射光の一部は分岐された光ファイバ部分の第３の端面から射出されるようになっており、
前記検出信号出力手段は、
前記第３端面から射出される光を集光させる第４の集光素子と、
前記第４集光素子により集光された光を電気信号に変換する光電変換手段とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変位検出装置。
【請求項８】
前記第１集光素子における前記光ファイバ側のＮＡをｋ、前記対象面側のＮＡをｍとすれば、ｍ≧ｋであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出用の光を光ファイバを用いて対象面へ導き、その反射光を該光ファイバを介して観測することにより、対象面の変位を光信号を介して検出するようにした変位検出装置に関する。この変位検出装置は、対象物の機械的振動、特に音圧による振動板の振動を電気信号に変換するのに適している。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光部からの放射光を対象物へ導き、対象物からの反射光を受光部へ導く光ファイバを備え、対象物の機械的振動を光信号に変換して検出する変位検出装置として、少なくとも一対の光ファイバを対象物に対して所定の角度で配置したものが知られている（たとえば特許文献１参照）。また、複数の光ファイバを有する投光用光ファイバ群の外周を受光用光ファイバ群で覆うように構成し、これを対象物に対向させて配置したものが知られている（たとえば特許文献２参照）。
【０００３】
これらの変位検出装置によれば、対象物は発光部及び受光部から離れた任意の場所に設定することができる。また、光ファイバの発光部側端面から対象物を経て受光部側端面に至るまでの間には電気的に動作する部分が無いので、電気的に動作する部分が電磁環境下や防爆環境下等の周囲の環境から影響を受けたり、周囲の環境に影響を与えたりしかねない場所においても、対象物の変位を正確に検出することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９７０１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２０３９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光ファイバを対象物に対して所定の角度で配置した変位検出装置によれば、投光用の光ファイバから照射された光を受光用の光ファイバによって良好に受光し得るように、投光用の光ファイバ及び受光用の光ファイバを対象物に対して精度よく配置する必要がある。このため、装置の組立が大変複雑であるという問題点がある。
【０００６】
また、投光用光ファイバ群の外周を受光用光ファイバ群で覆うようにした変位検出装置によれば、組立は容易ではあるが、対象物の変位量と同程度以下の反射光量変化しか得られない。このため、所望の感度を得ることができないという問題点がある。
【０００７】
本発明は，上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、組立が容易で、感度の高い変位検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る変位検出装置は、発振開始電流以下で駆動された半導体レーザから導入された検出用の光を第１の端面から射出する光ファイバと、前記第１端面から射出された光を対象面に照射するとともに、その反射光を前記第１端面に照射する第１の集光素子と、前記第１端面から前記光ファイバに入射した前記反射光に基づき、前記対象面の変位を示す信号を出力する検出信号出力手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
ここで、変位検出装置としては、たとえば光マイクに使用されるものが該当する。「変位」とは位置の変化であるから、変位検出装置は、基準位置に対する対象面の変位を検出することによって対象面の位置を検出したり、対象面の変位を連続的に検出することによって対象面の振動を検出したりすることに応用することができる。集光素子としては、たとえば凸レンズが該当する。
【００１０】
この構成において、導入された検出用の光が光ファイバの第１端面から射出されると、射出された光は第１集光素子によって対象面に照射され、その反射光は第１集光素子によって第１端面に照射される。このとき、第１端面、第１集光素子、及び対象面が合焦位置にあるとすれば、第１端面における反射光の光束は最小であるため、第１端面に入射する反射光の光量は最大となる。対象面が合焦位置から一方向又は他方向に離れるに従い、第１端面における反射光の光束は大きくなり、第１端面に入射する反射光の光量は減少することになる。つまり、第１端面から入射する反射光の光量は対象面の変位又は位置を示すパラメータとして用いることができる。そこで、検出信号出力手段は、第１端面から光ファイバに入射した反射光に基づき、その光量の変化を示す信号として、対象面の変位を示す信号を出力することができる。
【００１１】
第２の発明に係る変位検出装置は、第１発明において、対象面は、音圧に応じて変位する振動板の面であることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明に係る変位検出装置は、第１又は第２発明において、光ファイバはシングルモードファイバ又はグレーデッドインデックスファイバであることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明に係る変位検出装置は、第１〜第３のいずれかの発明において、前記検出用の光を発する前記半導体レーザと、前記半導体レーザからの光を前記光ファイバの第２の端面に照射して前記検出用光の導入を行う第２の集光素子とを有することを特徴とする。
【００１４】
第５の発明に係る変位検出装置は、第４発明において、発光部は半導体レーザであることを特徴とする。
【００１５】
第６の発明に係る変位検出装置は、第５発明において、半導体レーザは発振開始電流以下で駆動されることを特徴とする。
【００１６】
第７の発明に係る変位検出装置は、第４〜第６のいずれかの発明において、第２集光素子は、発光部側のＮＡ（開口数）が発光部の放射角以上で、光ファイバ側のＮＡが、光ファイバにおける第２端面のＮＡ以下であることを特徴とする。
【００１７】
第８の発明に係る変位検出装置は、第４〜第７のいずれかの発明において、検出信号出力手段は、第２端面及び第２集光素子間に設けられ、第２端面から射出される反射光を分岐させる分岐素子と、分岐された反射光を集光させる第３の集光素子と、集光された反射光を電気信号に変換する光電変換手段とを有することを特徴とする。光電変換手段としては、たとえば光センサを用いることができる。
【００１８】
第９の発明に係る変位検出装置は、第１〜第７のいずれかの発明において、光ファイバは分岐されており、これにより第１端面から入射する反射光の一部は分岐された光ファイバ部分の第３の端面から射出されるようになっており、検出信号出力手段は、第３端面から射出される光を集光させる第４の集光素子と、第４集光素子により集光された光を電気信号に変換する光電変換手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
第１０の発明に係る変位検出装置は、第１〜第９のいずれかの発明において、第１集光素子における光ファイバ側のＮＡをｋ、対象面側のＮＡをｍとすれば、ｍ≧ｋであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光ファイバを、対象面へ検出用の光を導く投光用、及び対象面からの反射光を検出信号出力手段に導く受光用として共通に使用するようにしたため、組立てが容易な変位検出装置を提供することができる。また、光ファイバからの出射光を対象面に集光させ、対象面からの反射光を光ファイバへ入射させる第１集光素子として、光ファイバ側のＮＡをｋとし、対象面側のＮＡをｍとしたときにｍ≧ｋであるものを用いることによって、対象面の変位量をｍ／ｋ倍の感度で取得し、感度の高い変位検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の第１の実施形態に係る変位検出装置の構成を示すブロック図である。図中の１は検出用の光を発する発光部、２は発光部１からの光を集光する集光素子、３は発光部側端面３ａ及び対象物側端面３ｂを備え、発光部側端面３ａに入射する集光素子２からの光を対象物側端面３ｂから射出する光ファイバ、４は対象物側端面３ｂから射出される光を対象物５の面に照射するとともに、その反射光を対象物側端面３ｂに照射する集光素子、６は発光部側端面３ａ及び集光素子２間に設けられ、発光部側端面３ａから射出する前記反射光を分岐させる分岐素子、７は分岐された反射光を集光させる集光素子、８は集光された反射光を電気信号に変換する受光部である。
【００２２】
すなわち、発光部１から放射された発散光は集光素子２を介して光ファイバ３の発光部側端面３ａに入射する。光ファイバ３に入射した光は対象物側端面３ｂより放射され、その後、集光素子４を介して対象物５上に集光され、反射される。反射光は、再び集光素子４を経て光ファイバ３の対象物側端面３ｂに入射する。光ファイバ３に入射した反射光は発光部側端面３ａより放射され、その後、分岐素子６により進路を変えられ、集光素子７により受光素子８上に集光される。つまり、光ファイバ３は検出用の光のための往路及び復路として共通に使用される。
【００２３】
対象物５は光ファイバ３の対象物側端面３ｂからの出射光を反射して再び光ファイバ３の対象物側端面３ｂに入射させることが可能なものである。このようなものであれば、たとえば液面であってもかまわない。具体的には、対象物５として、音圧に応じて変位する振動板を用いることができる。この場合、発光部１および受光部８から離れた任意の場所においても音圧による振動板の変位を正確に検出することができる。また、光ファイバ３の発光部側端面３ａから振動板までの間は電気的に動作する部分は無いので、電気的に動作する部分が電磁環境下や防爆環境下等の周囲の環境から影響を受けたり、周囲の環境に影響を与えたりしかねない場所においても振動板の変位を正確に検出することができる。
【００２４】
光ファイバ３としてはシングルモードファイバやマルチモードファイバ、プラスチックファイバ等が使用可能である。ただし、マルチモードファイバの一部やプラスチックファイバは光ファイバ中を伝送する光の損失が大きく、長距離の伝送を困難なものとする。電磁環境下や防爆環境下等で使用する場合には、数百メートル以上離れた場所に設置された対象物５の変位を検出することも考えられる。このため光ファイバ３としては、シングルモードファイバ又はグレーデッドインデックスファイバを使用するのが望ましい。また、空孔構造を有して伝送損失が低く曲げに強いホーリーファイバを用いてもよい。
【００２５】
発光部１としてはＬＥＤや半導体レーザを使用することができる。しかし、ＬＥＤは光学的に面光源であるため、ＬＥＤによれば、集光素子２を介するようにはしていても、射出光を光ファイバ３へ効率的に入射させるのは難しい。この場合、光ファイバ３として、ファイバ径の大きいマルチモードファイバやプラスチックファイバを使用すれば、ある程度は効率化を図ることはできる。しかしこれらの光ファイバによれば、前述したように光ファイバにおける伝送中の損失が大きいため、長距離の伝送が不可能となる。また、数十ないし数百ミクロンメートルの開口を有するＬＥＤを使用することにより、幾分入射効率を上げることも可能ではある。しかし、半導体レーザの発光部は数ミクロンメートル程度であり、光学的に点光源として考えられるので、発光部１としては半導体レーザを使用するのが望ましい。
【００２６】
集光素子２としては、発光部１側のＮＡ（開口数）が発光部１の放射角以上で、光ファイバ３側のＮＡが光ファイバ３の発光部側端面３ａのＮＡ以下のものを用いるのが好ましい。発光部１からの放射光を損失無く取り込み、光ファイバ３の発光部側端面３ａに損失無く入射させることができるからである。具体的には、発光部１側のＮＡは０．２以上であるのが好ましく、０．３以上であればより好ましい。光ファイバ３側のＮＡは０．３以下であるのが好ましく、０．２以下であればより好ましい。
【００２７】
集光素子４の光ファイバ３側のＮＡをｋとし、対象物５側のＮＡをｍとすると、光ファイバ３の対象物側端面３ｂ上での光学倍率はｍ／ｋとなるので、対象物５の変位量はｍ／ｋ倍の感度で得ることができる。したがって、対象物５の変位量を高い感度で検出するためには、集光素子４として、ｍ≧ｋとなるような光ファイバ３側及び対象物５側のＮＡを有するものを用いるのが望ましい。
【００２８】
変位検出装置の動作を説明する。発光部１から放射された発散光は、発光部１の放射角以上の発光部１側ＮＡと、光ファイバ３の発光部側端面３ａのＮＡ以下の光ファイバ３側ＮＡとを有する集光素子２によって、収束する方向に屈折する。屈折した光は、分岐素子６によって一部は分岐されるが、他の一部は分岐素子６を透過し、光ファイバ３の発光部側端面３ａに入射する。
【００２９】
光ファイバ３に入射した光は、光ファイバ３がシングルモードファイバ又はグレーデッドインデックスファイバである場合、光の損失が最小限に抑えられ、少なくとも数百メートル以上伝送されて、光ファイバ３の対象物側端面３ｂから放射される。対象物側端面３ｂから放射された発散光は、光ファイバ３側のＮＡをｋとし、対象物５側のＮＡをｍとしたときにｍ≧ｋとなるＮＡを有する集光素子４により、対象物５上に集光される。
【００３０】
対象物５上に集光された光は対象物５で反射され、集光素子４により再び集光されて光ファイバ３の対象物側端面３ｂに入射する。対象物側端面３ｂに入射した反射光は、往路と同じ経路によって伝送され、光ファイバ３の発光部側端面３ａから放射される。発光部側端面３ａから放射された反射光の一部は分岐素子６を透過する。他の一部は分岐素子６によって分岐され、集光素子７により受光素子８上に集光される。
【００３１】
この状態において、対象物５が機械的振動により集光素子４の光軸に対して平行方向に変位すると、対象物５上における光束の径、及び光ファイバ３の対象物側端面３ｂ上における対象物５からの反射光の光束の径が変化し、対象物側端面３ｂに入射する光の光量が変化する。光量が変化した入射光は光ファイバ３により伝送され、受光素子８により検出される。これにより、対象物５の変位量を、受光素子８に入射する光信号の強度の変化として検出することができる。
【００３２】
このとき、集光素子４の光ファイバ３側のＮＡをｋとし、対象物５側のＮＡをｍとすると、対象物５上に対する光ファイバ３の対象物側端面３ｂ上での光学倍率は、ｍ／ｋとなる。したがって、対象物５上での光束径の変化量に対する対象物側端面３ｂ上での光束径の変化量をｍ／ｋ倍の感度で取得し、対象物５の変位量を高い感度で検出することができる。
【００３３】
なお、発光部１として半導体レーザを使用する場合、半導体レーザに帰還する戻り光によって複合共振が発生し、出力信号に歪みが発生する現象があることが確認されている。この現象は、半導体レーザに帰還する戻り光の光量が十分に少ない場合には問題にならないが、半導体レーザを発振開始電流以上で使用した場合に顕著に確認されている。したがって、半導体レーザを発振開始電流以下で駆動することにより、半導体レーザに帰還する戻り光の光量を低減し、複合共振で発生する出力信号の歪みの発生を回避することができる。なお、半導体レーザに帰還する戻り光の光量を、光アイソレータによって低減することによっても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、対象物側端面３ｂ、集光素子４、及び対象物５の表面が合焦位置にある場合に、対象物側端面３ｂに入射する反射光の光量が最大となり、対象物５がその位置から光軸方向において両側に離れるほど、減少してゆく。減少量は、両側における離れた距離が同一の点であれば同一となる。ただし、上記合焦位置の近傍では光量の変化がリニアではないので、対象物５の基準位置を合焦位置からいずれか一方の側にずらして設定し、対象物５の位置の変化に対する光量の変化が実質的に単調増加又は単調減少を示すような範囲において対象物５の変位を検出することができるように調整される。
【００３５】
本実施形態によれば、光ファイバ３を、検出用の光を対象物５へ導く投光用、及び対象物５からの反射光を受光部８に導く受光用として共通に使用するようにしたため、組立てが容易な変位検出装置を提供することができる。また、光ファイバ３からの出射光を対象物５に集光させ、対象物５からの反射光を光ファイバ３へ入射させる集光素子４として、光ファイバ３側のＮＡをｋとし、対象物５側のＮＡをｍとしたときにｍ≧ｋであるものを用いることによって、対象物５の変位量をｍ／ｋ倍の感度で取得し、感度の高い変位検出を行うことができる。
【００３６】
図２は本発明の第２の実施形態に係る変位検出装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１の場合と同一の符号を付した要素は、図１の場合と同様の要素を示す。図２中の９はその光路上において分岐点を有する光ファイバである。すなわち光ファイバ９は、発光部側端面９ａ、対象物側端面９ｂ、及び受光部側端面９ｃを備え、発光部側端面９ａに入射する集光素子２からの光を対象物側端面９ｂから射出するとともに、対象物側端面９ｂから入射した集光素子４からの光を、発光部側端面９ａ及び対象物側端面９ｂ間の分岐点において分岐させ、受光部側端面９ｃから集光素子８へ向けて射出するように構成されている。
【００３７】
図１の実施形態では、対象物５からの反射光を集光素子２及び光ファイバ３間で分岐させ、検出するようにしているのに対し、本実施形態においては、該反射光を光ファイバ９内で分岐させ、受光部側端面９ｃから射出させて検出するようにしている。他の点については図１の実施形態の場合と同様である。
【００３８】
すなわち、本実施形態の変位検出装置においては、発光部１から放射された発散光は集光素子２を介して光ファイバ９の発光部側端面９ａに入射する。入射した光は、対象物側端面９ｂより放射され、その後、集光素子４を介して対象物５上に集光し、対象物５によって反射される。反射光は、再び集光素子４を経て光ファイバ９の対象物側端面９ｂに入射する。入射した反射光は光ファイバ９の分岐点において分岐され、受光部側端面９ｃより放射され、その後、集光素子７により受光素子８上に集光される。
【００３９】
対象物５は光ファイバ９の対象物側端面９ｂからの出射光を反射して再び光ファイバ９の対象物側端面９ｂに入射させることが可能なものであれば、たとえば液面であってもかまわない。具体的には、対象物５として、音圧に応じて変位する振動板を用いることができる。この場合、発光部１および受光部８から離れた任意の場所においても音圧による振動板の変位を正確に検出することができる。また、光ファイバ９の発光部側端面９ａから入射した光が、振動板を経て光ファイバ９の受光部側端面９ｃに至るまでの経路上には電気的に動作する部分は無いので、電気的に動作する部分が電磁環境下や防爆環境下等の周囲の環境から影響を受けたり、周囲の環境に影響を与えたりしかねない場所においても、振動板の変位を正確に検出することができる。
【００４０】
光ファイバ９としてはシングルモードファイバやマルチモードファイバ、プラスチックファイバ等が使用可能である。ただし、マルチモードファイバの一部やプラスチックファイバは光ファイバ中を伝送する光の損失が大きく、長距離の伝送を困難なものとする。電磁環境下や防爆環境下等で使用する場合には、数百メートル以上離れた場所に設置された対象物５の変位を検出することも考えられる。このため、光ファイバ９としては、シングルモードファイバ又はグレーデッドインデックスファイバを使用することが望ましい。また、空孔構造を有して伝送損失が低くて曲げに強いホーリーファイバを用いてもよい。
【００４１】
発光部１としてはＬＥＤや半導体レーザを使用することができる。しかし、ＬＥＤは光学的に面光源であるため、ＬＥＤによれば、集光素子２を介するようにはしていても、射出光を光ファイバ９へ効率的に入射させるのは難しい。この場合、光ファイバ９として、ファイバ径の大きいマルチモードファイバやプラスチックファイバを使用すれば、ある程度は効率化を図ることはできる。しかしこれらの光ファイバによれば、前述したように伝送中の損失が大きいため、長距離の伝送が不可能となる。また、数十ないし数百ミクロンメートルの開口を有するＬＥＤを使用することにより、幾分入射効率を上げることも可能ではある。しかし半導体レーザの発光部は数ミクロンメートル程度であり、光学的に点光源として考えられるので、発光部１としては半導体レーザを使用するのが望ましい。
【００４２】
集光素子２としては、発光部１側のＮＡが発光部１の放射角以上で、光ファイバ９側のＮＡが光ファイバ９の発光部側端面９ａのＮＡ以下のものを用いるのが好ましい。発光部１からの放射光を損失無く取り込み、発光部側端面９ａに損失無く入射させることができるからである。具体的には、発光部１側のＮＡは０．２以上であるのが好ましく、０．３以上であればより好ましい。光ファイバ９側のＮＡは０．３以下であるのが好ましく、０．２以下であればより好ましい。
【００４３】
集光素子４の光ファイバ９側のＮＡをｋとし、対象物５側のＮＡをｍとすると、光ファイバ９の対象物側端面９ｂ上での光学倍率はｍ／ｋとなるので、対象物５の変位量はｍ／ｋ倍の感度で得ることができる。したがって、対象物５の変位量を高い感度で検出するためには、集光素子４として、ｍ≧ｋとなるような光ファイバ９側及び対象物５側のＮＡを有するものを用いるのが望ましい。
【００４４】
変位検出装置の動作を説明する。発光部１から放射された発散光は、発光部１の放射角以上の発光部側ＮＡと、光ファイバ９の発光部側端面９ａのＮＡ以下の光ファイバ９側ＮＡとを有する集光素子２により収束され、光ファイバ９の発光部側端面９ａに入射する。
【００４５】
光ファイバ９に入射した光は、光ファイバ９がシングルモードファイバもしくはグレーデッドインデックスファイバである場合、光の損失が最小限に抑えられ、少なくとも数百メートル以上伝送されて、光ファイバ９の対象物側端面９ｂから放射される。対象物側端面９ｂから放射された発散光は、光ファイバ９側のＮＡをｋとし、対象物５側のＮＡをｍとしたときにｍ≧ｋとなるＮＡを有する集光素子４により、対象物５上に集光される。
【００４６】
対象物５上に集光された光は対象物５で反射され、集光素子４により再び集光されて光ファイバ９の対象物側端面９ｂに入射する。対象物側端面９ｂに入射した反射光は光ファイバ９上の分岐点において分岐され、光ファイバ９の受光部側端面９ｃから放射される。受光部側端面９ｃから放射された反射光は集光素子７により受光素子８上に集光される。
【００４７】
この状態において、対象物５が機械的振動により集光素子４の光軸に対して平行方向に変位すると、対象物５上における光束の径、及び光ファイバ９の対象物側端面９ｂ上における対象物５からの反射光の光束の径が変化し、対象物側端面９ｂに入射する光の光量が変化する。光量が変化した入射光は光ファイバ９により伝送され，途中で経路を分岐されて受光素子８により検出される。これにより、対象物５の変位量を、受光素子８に入射する光信号の強度の変化として検出することができる。
【００４８】
このとき、集光素子４の光ファイバ９側のＮＡをｋとし、対象物５側のＮＡをｍとすると、対象物５上に対する光ファイバ９の対象物側端面９ｂ上での光学倍率は、ｍ／ｋとなる。したがって、対象物５上での光束径の変化量に対する対象物側端面９ｂ上での光束径の変化量をｍ／ｋ倍の感度で取得し、対象物５の変位量を高い感度で検出することができる。
【００４９】
なお、発光部１として半導体レーザを使用する場合、半導体レーザに帰還する戻り光によって複合共振が発生し、出力信号に歪みが発生する現象があることが確認されている。この現象は半導体レーザに帰還する戻り光の光量が十分に少ない場合には問題にならないが、半導体レーザを発振開始電流以上で使用した場合に顕著に確認されている。したがって半導体レーザを発振開始電流以下で駆動することによって、半導体レーザに帰還する戻り光の光量を低減し、複合共振で発生する出力信号の歪みの発生を回避することが可能となる。また、半導体レーザに帰還する戻り光の光量を、光アイソレータを用いて低減することによっても、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、対象物側端面９ｂ、集光素子４、及び対象物５の表面が合焦位置にある場合に、対象物側端面９ｂに入射する反射光の光量が最大となり、対象物５がその位置から光軸方向において両側に離れるほど、減少してゆく。減少量は、両側における離れた距離が同一の点であれば同一となる。ただし、上記合焦位置の近傍では光量の変化がリニアではないので、対象物５の基準位置を合焦位置からいずれか一方の側にずらして設定し、対象物５の位置の変化に対する光量の変化が実質的に単調増加又は単調減少を示すような範囲において対象物５の変位を検出することができるように調整される。
【００５１】
本実施形態によれば、光ファイバ９を、検出用の光を対象物５へ導く投光用、及び対象物５からの反射光を受光部８に導く受光用として共通に使用するようにしたため、組立てが容易な変位検出装置を提供することができる。また、光ファイバ９からの出射光を対象物５に集光させ、対象物５からの反射光を光ファイバ９へ入射させる集光素子４として、光ファイバ９側のＮＡをｋとし、対象物５側のＮＡをｍとしたときにｍ≧ｋであるものを用いることによって、対象物５の変位量をｍ／ｋ倍の感度で取得し、感度の高い変位検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る変位検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る変位検出装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：発光部、２：集光素子、３：光ファイバ、３ａ：発光部側端面、３ｂ：対象物側端面、４：集光素子、５：対象物、６：分岐素子、７：集光素子、８：受光部、９：２分岐の光ファイバ、９ａ：発光部側端面、９ｂ：対象物側端面、９ｃ：受光部側端面。
【図１】
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【図２】
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