(57)【要約】【課題】伝送距離が長くなっても検出結果に誤差を生じず、正確に振動を検出する振動検出装置を提供する。【解決手段】本体部１から光伝送路３を介してセンサ部２へ第１の光信号が伝送され、センサ部２において外部から受けた振動に応じて、第１の光信号が第２の光信号に変換される。そして、変換された第２の光信号は、光伝送路４を介して本体部１へ伝送され、本体部１で電気信号に変換された後、検出信号として出力される。ここで、光源２０から射出される第１の光信号は、所定の波長帯域の波長を含むのに対して、光フィルタ部２４から射出される第２の光信号は、その波長スペクトルが振動子３４における振動の変位に対応付けられた波長をもつ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光伝送路と、
前記第１の光伝送路を介して第１の光信号を与える光信号供給手段と、
前記光信号供給手段により与えられた前記第１の光信号を受け、外部から受けた振動の変位に対応付けられた波長をもつ第２の光信号を生成するセンサ部と、
前記センサ部において生成される前記第２の光信号を伝送する第２の光伝送路と、
前記第２の光伝送路を介して前記第２の光信号を受け、前記第２の光信号の波長変化に基づいて、前記センサ部が受けた振動の変位に応じた検出信号を出力する信号出力部とからなる、振動検出装置。
【請求項２】
前記光信号供給手段は、前記第１の光信号として、その波長スペクトルが所定の波長帯域幅を含むような光信号を発生する光源からなり、
前記センサ部は、
外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、
前記第１の光伝送路と前記第２の光伝送路との間に配置され、前記変位発生部において発生した変位に応じて、透過させる光の波長を変化させる光フィルタ部とからなる、請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項３】
前記光信号供給手段は、前記第１の光信号として、その波長スペクトルが所定の波長帯域幅を含むような光信号を発生する光源からなり、
前記センサ部は、
外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、
前記変位発生部において発生した変位に応じて、反射する光の波長を変化させる波長選択性光反射部と、
前記第１の光伝送路を介して伝送される前記第１の光信号を前記第１の光反射部へ導き、かつ、前記第１の光反射部において反射されて生じる前記第２の光信号を前記第２の光伝送路へ導く光循環部とからなる、請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項４】
前記光信号供給手段は、前記第１の光信号として、励起光を発生する励起光光源からなり、
前記センサ部は、
外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、
光活性物質が添加された第３の光伝送路と、
前記第３の光伝送路の一端に接続され、所定の光強度をもつ光信号を透過させる第１の光反射部と、
前記第３の光伝送路の他端に接続される第２の光反射部と、
前記第３の光伝送路において誘起光が生じるように、前記第１の光伝送路を介して伝送される前記励起光を前記第３の光伝送路に注入する光結合部と、
前記第３の光伝送路と前記第１の光反射部との間、または、前記第３の光伝送路と前記第２の光反射部との間に配置され、前記変位発生部において発生した変位に応じて、透過させる光の波長を変化させる光フィルタ部とからなる、請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項５】
前記光信号供給手段は、前記第１の光信号として、励起光を発生する励起光光源からなり、
前記センサ部は、
外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、
光活性物質が添加された第３の光伝送路と、
前記第３の光伝送路の一端に接続され、所定の光強度をもつ光信号を透過させる第１の反射部と、
前記第３の光伝送路の他端に接続され、前記変位発生部において発生した変位に応じて、反射する光の波長を変化させる波長選択性光反射部と、
前記第３の光伝送路において誘起光が生じるように、前記第１の光伝送路を介して伝送される前記励起光を前記第３の光伝送路に注入する光結合部とからなる、請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項６】
前記光信号供給手段は、前記センサ部から前記第２の光伝送路を介して伝送される前記第２の光信号を増幅した後、前記第１の光信号として射出する光増幅部からなり、
前記センサ部は、
外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、
前記第１の光伝送路と前記第２の光伝送路との間に配置され、前記変位発生部において発生した変位に応じて、透過させる光の波長を変化させる光フィルタ部とからなる、請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項７】
前記光信号供給手段は、前記センサ部から前記第２の光伝送路を介して伝送される前記第２の光信号を増幅した後、前記第１の光信号として射出する光増幅部からなり、
前記センサ部は、
外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、
前記変位発生部において発生した変位に応じて、反射する光の波長を変化させる波長選択性光反射部と、
前記第１の光伝送路を介して伝送される前記第１の光信号を前記波長選択性光反射部へ導き、かつ、前記波長選択性光反射部において反射されて生じる前記第２の光信号を前記第２の光伝送路へ導く光循環部とからなる、請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項８】
前記変位発生部は、前記光フィルタ部と連結され、自身の発生する変位を直接的に前記光フィルタ部へ与える、請求項２、４、６のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【請求項９】
前記センサ部は、
前記変位発生部と連結され、前記変位発生部において発生する変位に応じた電力を発生する変位電気変換部と、
前記光フィルタ部と連結され、前記変位電気変換部において発生する電力に応じた変位を前記光フィルタ部へ与える圧電素子とをさらに含む、請求項２、４、６のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【請求項１０】
前記変位発生部は、前記波長選択性光反射部と連結され、自身の発生する変位を直接的に前記波長選択性光反射部へ与える、請求項３、５、７のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【請求項１１】
前記センサ部は、
前記変位発生部と連結され、前記変位発生部において発生する変位に応じた電力を発生する変位電気変換部と、
前記波長選択性光反射部と連結され、前記変位電気変換部において発生する電力に応じた変位を前記波長選択性光反射部へ与える圧電素子とをさらに含む、請求項３、５、７のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【請求項１２】
前記センサ部は、前記波長選択性光反射部と前記光循環部とが接続される端と反対側の端において、前記波長選択性光反射部と接続され、かつ、前記波長選択性光反射部を透過した光信号を電力に変換する、第１の光電気変換部をさらに含む、請求項３、５、７、１０、１１のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【請求項１３】
前記第３の光伝送路は、光活性物質添加光ファイバまたは光活性物質光導波路である、請求項３または４に記載の振動検出装置。
【請求項１４】
前記信号出力部は、
前記第２の光信号を受け、当該第２の光信号における光強度を所定の値に変換して出力する波長強度変換部と、
前記波長強度変換部における変換後の第２の光信号を受け、その光強度に応じた電気信号を出力する第２の光電気変換部とからなり、
前記波長強度変換部は、変換後の光強度が前記第２の光信号の波長と一意に対応付けられるように前記第２の光信号の光強度を変換する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【請求項１５】
前記信号出力部は、
前記波長強度変換部に与えられる前記第２の光信号の一部を抽出する光分岐部と、
前記光分岐部において抽出された第２の光信号を受け、その光強度に応じた電気信号を出力する第３の光電気変換部と、
前記第３の光電気変換部から出力される電気信号を基準として、前記第２の光電気変換部から出力される電気信号を補正して検出信号を生成する演算部とをさらに含む、請求項１４に記載の振動検出装置。
【請求項１６】
前記センサ部は、外部から受けた音波による振動を検出する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は遠隔地における振動を検出する振動検出装置に関し、特に光ファイバを用いて伝送を行なう振動検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、遠隔地に配置されたさまざま設備に対して、状態監視を行ないたいというニーズが存在する。たとえば、プラントに配置された複数の設備について、温度、振動、動作音などを集中監視することで、設備に生じ得る異常や故障などの早期発見や事前予測を実現できる。このようなニーズに対して、遠隔監視システムや保全監視システムと称されるシステムが実現されている。
【０００３】
このようなシステムにおいては、各設備において検出された状態情報を監視場所まで伝送する必要がある。また、各設備において状態情報を検出するためには、電力などの動作駆動源を必要とする。そのため、多くのシステムにおいては、監視場所と各設備に配置されたセンサなどとを電線を介して接続し、信号伝送および電力供給を実現する構成が採用されていた。
【０００４】
しかしながら、プラント内にはさまざまな設備が配置されているため、電線が敷設されたルート上に強力な電磁界が存在する場合もあり、伝送される電気信号にノイズが混入するなどの問題が生じることがあった。そのため、伝送距離が制限されてしまうという問題があった。また、可燃性ガスなどの存在により電気的な配線が敷設できないという場合もあった。
【０００５】
そこで、たとえば、特開２００２−２３２９９９号公報（特許文献１）には、光源と受光素子とループ状光ファイバの開放部の両端とが分岐結合素子に接続されて構成された光ファイバループ干渉計型センサが開示されている。この光ファイバループ干渉計型センサによれば、電気信号に代えて光信号を用いるため、周囲環境からのノイズの影響を受けにくく、伝送距離の延長が容易となる。また、センサ部分の電源を不要にできる。
【特許文献１】特開２００２−２３２９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光ファイバの伝送距離が長くなるほど、光ファイバ自体に与えられる振動や偏波ゆらぎなどにより、光信号の光強度には時間的な変動が生じる。上述した特開２００２−２３２９９９号公報（特許文献１）に開示される光ファイバループ干渉計型センサにおいては、時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相差による干渉光の強度変化に基づいて、振動を検出する構成であるため、伝送距離が長くなれば、上述のような要因により干渉光に時間的な強度変化が生じる。そのため、誤差が大きくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、伝送距離が長くなっても検出結果に誤差を生じず、正確に振動を検出する振動検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る振動検出装置は、第１の光伝送路と、第１の光伝送路を介して第１の光信号を与える光信号供給手段と、光信号供給手段により与えられた第１の光信号を受け、外部から受けた振動の変位に対応付けられた波長をもつ第２の光信号を生成するセンサ部と、センサ部において生成される第２の光信号を伝送する第２の光伝送路と、第２の光伝送路を介して第２の光信号を受け、第２の光信号の波長変化に基づいて、センサ部が受けた振動の変位に応じた検出信号を出力する信号出力部とからなる。
【０００９】
好ましくは、光信号供給手段は、第１の光信号として、その波長スペクトルが所定の波長帯域幅を含むような光信号を発生する光源からなり、センサ部は、外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、第１の光伝送路と第２の光伝送路との間に配置され、変位発生部において発生した変位に応じて、透過させる光の波長を変化させる光フィルタ部とからなる。
【００１０】
また、好ましくは、光信号供給手段は、第１の光信号として、その波長スペクトルが所定の波長帯域幅を含むような光信号を発生する光源からなり、センサ部は、外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、変位発生部において発生した変位に応じて、反射する光の波長を変化させる波長選択性光反射部と、第１の光伝送路を介して伝送される第１の光信号を第１の光反射部へ導き、かつ、第１の光反射部において反射されて生じる第２の光信号を第２の光伝送路へ導く光循環部とからなる。
【００１１】
また、好ましくは、光信号供給手段は、第１の光信号として、励起光を発生する励起光光源からなり、センサ部は、外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、光活性物質が添加された第３の光伝送路と、第３の光伝送路の一端に接続され、所定の光強度をもつ光信号を透過させる第１の光反射部と、第３の光伝送路の他端に接続される第２の光反射部と、第３の光伝送路において誘起光が生じるように、第１の光伝送路を介して伝送される励起光を第３の光伝送路に注入する光結合部と、第３の光伝送路と第１の光反射部との間、または、第３の光伝送路と第２の光反射部との間に配置され、変位発生部において発生した変位に応じて、透過させる光の波長を変化させる光フィルタ部とからなる。
【００１２】
また、好ましくは、光信号供給手段は、第１の光信号として、励起光を発生する励起光光源からなり、センサ部は、外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、光活性物質が添加された第３の光伝送路と、第３の光伝送路の一端に接続され、所定の光強度をもつ光信号を透過させる第１の反射部と、第３の光伝送路の他端に接続され、変位発生部において発生した変位に応じて、反射する光の波長を変化させる波長選択性光反射部と、第３の光伝送路において誘起光が生じるように、第１の光伝送路を介して伝送される励起光を第３の光伝送路に注入する光結合部とからなる。
【００１３】
また、好ましくは、光信号供給手段は、センサ部から第２の光伝送路を介して伝送される第２の光信号を増幅した後、第１の光信号として射出する光増幅部からなり、センサ部は、外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、第１の光伝送路と第２の光伝送路との間に配置され、変位発生部において発生した変位に応じて、透過させる光の波長を変化させる光フィルタ部とからなる。
【００１４】
また、好ましくは、光信号供給手段は、センサ部から第２の光伝送路を介して伝送される第２の光信号を増幅した後、第１の光信号として射出する光増幅部からなり、センサ部は、外部から受けた振動に応じて変位を発生する変位発生部と、変位発生部において発生した変位に応じて、反射する光の波長を変化させる波長選択性光反射部と、第１の光伝送路を介して伝送される第１の光信号を波長選択性光反射部へ導き、かつ、波長選択性光反射部において反射されて生じる第２の光信号を第２の光伝送路へ導く光循環部とからなる。
【００１５】
さらに好ましくは、変位発生部は、光フィルタ部と連結され、自身の発生する変位を直接的に光フィルタ部へ与える。
【００１６】
また、さらに好ましくは、センサ部は、変位発生部と連結され、変位発生部において発生する変位に応じた電力を発生する変位電気変換部と、光フィルタ部と連結され、変位電気変換部において発生する電力に応じた変位を光フィルタ部へ与える圧電素子とをさらに含む。
【００１７】
また、さらに好ましくは、変位発生部は、波長選択性光反射部と連結され、自身の発生する変位を直接的に波長選択性光反射部へ与える。
【００１８】
また、さらに好ましくは、センサ部は、変位発生部と連結され、変位発生部において発生する変位に応じた電力を発生する変位電気変換部と、波長選択性光反射部と連結され、変位電気変換部において発生する電力に応じた変位を波長選択性光反射部へ与える圧電素子とをさらに含む。
【００１９】
また、さらに好ましくは、センサ部は、波長選択性光反射部と光循環部とが接続される端と反対側の端において、波長選択性光反射部と接続され、かつ、波長選択性光反射部を透過した光信号を電力に変換する、第１の光電気変換部をさらに含む。
【００２０】
好ましくは、第３の光伝送路は、光活性物質添加光ファイバまたは光活性物質光導波路である。
【００２１】
また、好ましくは、信号出力部は、第２の光信号を受け、当該第２の光信号における光強度を所定の値に変換して出力する波長強度変換部と、波長強度変換部における変換後の第２の光信号を受け、その光強度に応じた電気信号を出力する第２の光電気変換部とからなり、波長強度変換部は、変換後の光強度が第２の光信号の波長と一意に対応付けられるように第２の光信号の光強度を変換する。
【００２２】
さらに好ましくは、信号出力部は、波長強度変換部に与えられる第２の光信号の一部を抽出する光分岐部と、光分岐部において抽出された第２の光信号を受け、その光強度に応じた電気信号を出力する第３の光電気変換部と、第３の光電気変換部から出力される電気信号を基準として、第２の光電気変換部から出力される電気信号を補正して検出信号を生成する演算部とをさらに含む。
【００２３】
好ましくは、センサ部は、外部から受けた音波による振動を検出する。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、センサ部は、外部から受けた振動の変位に対応付けられた波長をもつ第２の光信号を生成し、第２の光伝送路を介して信号出力部へ伝送する。また、信号出力部は、第２の光信号の波長変化に基づいてセンサ部が受けた振動の変位に応じた信号を出力する。そのため、第１および第２の光伝送路において、光強度を変化させるような外乱が生じても、信号出力部から出力される信号には誤差を生じない。よって、伝送距離が長くなっても検出結果に誤差を生じず、正確に振動を検出する振動検出装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２６】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う振動検出装置１０１の概略構成図である。
【００２７】
図１を参照して、振動検出装置１０１は、光伝送路３および４と、本体部１と、センサ部２とからなる。振動検出装置１０１では、本体部１から光伝送路３を介してセンサ部２へ第１の光信号が伝送され、センサ部２において外部から受けた振動に応じて、第１の光信号が第２の光信号に変換される。そして、変換された第２の光信号は、光伝送路４を介して本体部１へ伝送され、本体部１で電気信号に変換された後、検出信号として出力される。一例として、振動検出装置１０１は、音源から発生する音波による振動を検出する。
【００２８】
光伝送路３および４は、いずれも光ファイバからなる。光伝送路３は、光源２０と本体部１とを接続し、光源２０から射出される第１の光信号を伝搬させる。一方、光伝送路４は、センサ部２と本体部１とを接続し、センサ部２から射出される第２の光信号を伝搬させる。なお、光伝送路３および４は、それぞれ第１の光信号および第２の光信号の波長帯域において、損失および分散（波長分散、モード分散、偏波モード分散など）が小さいことが望ましい。
【００２９】
本体部１は、光源２０と、信号出力部１０とからなる。
光源２０は、光伝送路３の一端と接続され、その波長スペクトルが所定の波長帯域を含むような第１の光信号を発生して、光伝送路３へ射出する。後述するように、センサ部２において変位に応じた波長成分が第１の光信号から抽出されるので、センサ部２におけるダイナミックレンジを広くするため、第１の光信号に含まれる波長帯域は広いことが望ましい。なお、第１の光信号における各波長成分の光強度が略同一、すなわち波長スペクトルが平坦である必要はなく、少なくとも各波長の光強度は、光源２０からセンサ部２を経て信号出力部１０に至るまでの経路における光損失に比較して、十分大きければよい。
【００３０】
信号出力部１０は、光伝送路４の一端と接続され、光伝送路４を介して伝送される第２の光信号を受け、その波長変化に対応付けてそのレベルが変化するような検出信号を生成する。そして、信号出力部１０は、光分岐部２２と、光フィルタ部２４と、光電気変換部２６および３０と、演算部２８とからなる。
【００３１】
光分岐部２２は、光伝送路４の一端と接続され、光伝送路４を介して伝送される第２の光信号を２つに分割して、その分割した第２の光信号をそれぞれ光フィルタ部２４および光電気変換部３０へ導く。
【００３２】
光フィルタ部２４は、光分岐部２２から受けた第２の光信号の光強度を所定のレベルに減衰して光電気変換部２６へ出力する。具体的には、光フィルタ部２４は、入力する光信号の波長と対応付けられるような透過特性を有し、第２の光信号の波長と一意に対応付けられるように、第２の光信号の光強度を変換する。すなわち、光フィルタ部２４は、第２の光信号の波長に対応した光強度となるように第２の光信号を減衰させる。
【００３３】
光電気変換部２６は、光フィルタ部２４から出力される光信号を受け、その光強度に応じた電気信号を出力する。同様に、光電気変換部３０は、光分岐部２２から受けた第２の光信号を受け、その光強度に応じた電気信号を出力する。なお、光電気変換部２６および３０から出力される電気信号は、アナログ信号またはデジタル信号のいずれでもよいが、互いに同一の種類であることが望ましい。
【００３４】
演算部２８は、それぞれ光電気変換部２６および３０から出力される電気信号を受け、光電気変換部２６から受けた値を光電気変換部３０から受けた値で除算し、その除算結果を検出信号として出力する。なお、必要に応じて、除算結果に所定の換算定数を乗じて検出信号としてもよく、また、所定のバイアス定数を加算または減算してもよい。
【００３５】
そのため、演算部２８が出力する検出信号は、信号出力部１０に到達する第２の光信号の光強度に関わらず、光フィルタ部２４の透過率に応じた値となる。すなわち、演算部２８は、光伝送路３または４における振動や偏波ゆらぎなどで生じる第２の光信号の時間的な光強度変動による誤差を抑制するため、信号出力部１０に到達した第２の光信号の光強度を基準として、光フィルタ部２４から出力される光信号を補正（規格化）する。
【００３６】
センサ部２は、振動子３４と、光フィルタ部３２とからなる。
振動子３４は、外部の音源から音波を受け、その音波振動に応じた変位を発生する。そして、振動子３４は、発生した変位を機械的に連結された光フィルタ部３２へ与える。
【００３７】
光フィルタ部３２は、光伝送路３の一端と光伝送路４の一端との間に配置され、振動子３４から受けた変位に応じて、光伝送路３を介して伝送された第１の光信号のうち、所定の波長成分だけを透過させる。そして、光フィルタ部３２は、透過させた光信号を第２の光信号として、光伝送路４へ射出する。すなわち、光フィルタ部３２は、振動子３４から与えられた振動の変位に対応付けられた波長をもつ第２の光信号を出力する。したがって、光源２０から射出される第１の光信号は、所定の波長帯域の波長を含むのに対して、光フィルタ部２４から射出される第２の光信号は、その波長スペクトルが振動子３４における振動の変位に対応付けられた波長をもつ。
【００３８】
この発明の実施の形態１においては、「光信号供給手段」は、光源２０により実現され、振動子３４が「変位発生部」に相当し、光フィルタ部２４が「波長強度変換部」に相当する。
【００３９】
図２は、光フィルタ部３２を実現するための構成の一例である。
図２（ａ）は、光フィルタ部３２の概略構成図である。
【００４０】
図２（ｂ）は、光フィルタ部３２の動作状態を示す図である。
図２（ｃ）は、光フィルタ部３２の別の動作状態を示す図である。
【００４１】
図２（ａ）を参照して、光フィルタ部３２は、振動子３４と連結され、その垂直断面が台形状の可動誘電体膜３６を含む。そして、可動誘電体膜３６は、振動子３４から紙面横方向の変位を受けて紙面左側または紙面右側に駆動される。一方、光伝送路３を伝搬する第１の光信号は、紙面縦方向に沿って、可動誘電体膜３６の可動方向と直交する向きに可動誘電体膜３６へ入射する。さらに、可動誘電体膜３６を透過した光信号は、第２の光信号として光伝送路４へ射出され、信号出力部１０へ伝送される。すなわち、第１の光信号から変換される第２の光信号の波長は、第１の光信号が透過する可動誘電体膜３６の膜厚に依存することになる。
【００４２】
具体的には、図２（ｂ）を参照して、図示しない振動子３４が紙面左側への変位を生じると、それに伴い可動誘電体膜３６も紙面左側に移動する。この場合において、第１の光信号が透過する膜厚をｄ１とする。次に、図２（ｃ）を参照して、図示しない振動子３４が紙面右側への変位を生じると、それに伴い可動誘電体膜３６も紙面右側に移動する。この場合において、第１の光信号が透過する膜厚をｄ２とする。
【００４３】
ここで、可動誘電体膜３６を透過する波長は膜厚に略比例するので、第１の光信号が透過する可動誘電体膜３６の膜厚がｄ１からｄ２（＜ｄ１）に変化すれば、それに応じて、第２の光信号の波長も変化する。
【００４４】
このように、光フィルタ部３２は、外部から受けた音波振動の変位に対応付けられた波長をもつ第２の光信号を生成する。なお、可動誘電体膜３６の形状は、振動子３４の変位に応じて実質的にその膜厚を変化させるような形状であればいずれの形状でもよいが、処理を簡素化するため、変位と波長変化との間に比例関係があることが望ましく、一例として、この発明の実施の形態１においては、可動誘電体膜３６は、その垂直断面が台形となるように構成される。
【００４５】
上述したように、センサ部２において振動子３４の変位に対応付けられた波長をもつ第２の光信号が生成される。次に、第２の光信号の波長変化に基づいて、振動子３４の変位に応じた検出信号を生成する構成について説明する。
【００４６】
図３は、光フィルタ部２４の透過特性を説明するための図である。
図１および図３を参照して、信号出力部１０を構成する光フィルタ部２４は、入力される光信号の波長と一意に対応付けられる透過率を有する。一例として、光フィルタ部２４は、センサ部２において生成される第２の光信号の波長変動幅において、その透過率が波長に比例するような透過特性をもつ。
【００４７】
具体的には、光フィルタ部２４は、波長λ２をもつ第２の光信号に対して透過率ｔ２を発揮する。そして、光フィルタ部２４は、波長λ１（＜λ２）をもつ光信号に対して透過率ｔ１（＜ｔ２）を発揮し、波長λ３（＞λ２）をもつ光信号に対して透過率ｔ３（＞ｔ２）を発揮する。そのため、光フィルタ部２４に入力する第２の光信号の光強度が一定であれば、光フィルタ部２４を透過して出力される光信号は、その透過率に応じた光強度をもつことになる。すなわち、光フィルタ部２４は、第２の光信号における波長変化を光強度変化に変換する。
【００４８】
このように、第２の光信号の波長変化が光強度変化に変換されるので、信号出力部１０は、振動子３４の変位に応じた振幅変動をもつ検出信号を出力する。
【００４９】
再度、図１を参照して、光源２０から射出される第１の光信号、光伝送路３および４、ならびに光フィルタ部３２の損失が時間的に変化しなければ、理想的には、光フィルタ部２４へ入射する第２の光信号の光強度は一定であり、光フィルタ部２４から出力される光信号の光強度に基づいて検出信号を生成できる。しかしながら、光伝送路３および４が長距離化すると、光ファイバ自体に与えられる振動や偏波ゆらぎなどの影響を受け、第２の光信号の光強度が時間的に変化してしまう。そのため、検出信号に誤差が生じる場合もある。そこで、光分岐部２２が光伝送路４を介して伝送された第２の光信号を２つに分割し、その一方を光フィルタ部２４へ与えるとともに、他方を光電気変換部３０へ与える。すなわち、第２の光信号がそれぞれ光フィルタ部２４および光電気変換部３０へ与えられる。
【００５０】
したがって、光電気変換部３０は、光フィルタ部２４に入力される光信号の光強度に応じた電気信号を生成し、一方、光電気変換部２６は、光フィルタ部２４から出力される光強度に応じた電気信号を生成する。そして、演算部２８が光電気変換部３０から出力される値で光電気変換部２６から出力される値を除算して検出信号を生成するので、演算部２８から出力される検出信号は、第２の光信号における光強度の時間的変動に関わらず、光フィルタ部２４の透過率に対応した値となる。すなわち、演算部２８は、光フィルタ部２４に入力される光信号の光強度により光フィルタ部２４から出力される光信号の光強度を規格化する。
【００５１】
ここで、光分岐部２２における分割比率が同一であれば、演算部２８において除算を行なうことで検出信号を生成できるが、光分岐部２２における分割比率が異なる場合には、その分割比率を補正するための定数でさらに補正する必要がある。
【００５２】
なお、光伝送路３および４の伝送距離が短い場合などであって、第２の光信号における光強度の時間的変動が無視できる場合には、規格化する必要はなく、光分岐部２２、光電気変換部３０および演算部２８を省略してもよい。
【００５３】
（変形例１）
上述のこの発明の実施の形態１においては、光フィルタ部３２の可動誘電体膜３６が振動子３４と機械的に連結される構成について説明したが、振動子３４における変位に応じて電力を発生させ、その電力に応じて可動誘電体膜３６を駆動してもよい。
【００５４】
図４は、この発明の実施の形態１の変形例１に従うセンサ部２’の概略構成図である。
図４を参照して、上述のこの発明の実施の形態１におけるセンサ部２に代えて、この発明の実施の形態１の変形例１に従うセンサ部２’を用いることができる。
【００５５】
センサ部２’は、光フィルタ部３２と、振動子３４と、磁石４０と、コイル４２と、圧電素子３８とからなる。
【００５６】
光フィルタ部３２および振動子３４については、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００５７】
磁石４０は、振動子３４と連結され、振動子３４が発生する変位に応じて、その位置を変化させる。
【００５８】
コイル４２は、磁石４０が振動子３４の変位に応じて位置を変化する軸に沿って、磁石４０の周囲に配置され、磁石４０の移動によって生じる鎖交磁界の時間的変化に応じて、電力を発生する。
【００５９】
圧電素子３８は、コイル４２で発生した電力を受け、その電力に応じた圧電歪みを発生する。そして、圧電素子３８は、その圧電歪みを連結された可動誘電体膜３６に与える。すなわち、圧電素子３８は、コイル４２が発生する電力に応じた変位を可動誘電体膜３６へ与える。一例として、圧電素子３８は、チタン酸バリウムなどからなる。
【００６０】
この発明の実施の形態１の変形例１においては、磁石４０およびコイル４２が「変位電気変換部」に相当する。
【００６１】
なお、コイル４２から出力される電力が小さい場合には、コイル４２と圧電素子３８との間に増幅器を挿入してもよい。
【００６２】
上述のように、この発明の実施の形態１の変形例１においては、振動子３４が可動誘電体膜３６を直接駆動しないので、振動子３４の変位幅と可動誘電体膜３６の可動幅とを一致させる必要がない。そのため、振動子３４および光フィルタ部３２を互いに独立して最適な大きさで製作することができ、大きさの制約を受けない。したがって、検出対象とする振動（振幅・音圧）に応じて振動子３４を適切に選択することで、所望の感度を実現できる。さらに、増幅器を用いることで、微小な振動に対してもより高い感度の検出を実現できる。
【００６３】
（変形例２）
上述のこの発明の実施の形態１およびその変形例１においては、第１の光信号の伝搬経路上における可動誘電体膜３６の膜厚を変化させる構成について説明したが、干渉型のフィルタで構成してもよい。
【００６４】
図５は、この発明の実施の形態１の変形例２に従うセンサ部２”の概略構成図である。
図５を参照して、上述のこの発明の実施の形態１におけるセンサ部２に代えて、この発明の実施の形態１の変形例２に従うセンサ部２”を用いることができる。
【００６５】
センサ部２”は、光フィルタ部４４と、振動子３４とからなり、光フィルタ部４４は、反射膜４６ａおよび４６ｂを含む。
【００６６】
振動子３４については、変位を生じる方向が異なる点を除いて、上述したこの発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００６７】
反射膜４６ａおよび４６ｂは、互いにその面が平行するように対向して配置され、所定の光強度以下の光を反射する。そして、反射膜４６ａは、光フィルタ部４４内で固定され、一方、反射膜４６ｂは、振動子３４からの変位を受けて、紙面縦方向に沿って移動する。すなわち、反射膜４６ｂは、振動子３４からの変位を受け、反射膜４６ａとの距離を変化させる。
【００６８】
光フィルタ部４４における光信号の挙動について説明すると、光伝送路３を介して伝送される第１の光信号の一部は、反射膜４６ａを透過して反射膜４６ａと反射膜４６ｂとの間で多重反射を生じる。ここで、反射膜４６ａと反射膜４６ｂとの間隔をｄとすると、ｎを正の整数として、ｎλ＝２ｄが成立する波長のみが互いに強め合い、その他の波長は、互いに打消し合う。したがって、互いに干渉することによって強め合う波長の光信号だけが、反射膜４６ｂを透過でき、光伝送路４へ射出される。
【００６９】
そのため、反射膜４６ａと反射膜４６ｂとの間隔ｄを変化させることで、光フィルタ部３２を透過する波長を変化させることができる。よって、光フィルタ部３２は、第１の光信号を受け、振動子３４の振動による変位に応じた波長成分を抽出して、第２の光信号を生成できる。
【００７０】
上述のように、この発明の実施の形態１の変形例２においては、光フィルタ部４４を透過する波長が、互いに対向する反射膜４６ａと反射膜４６ｂとの間隔に比例するので、第２の光信号の変動波長幅に応じた光フィルタ部４４の設計が容易にできる。
【００７１】
この発明の実施の形態１によれば、センサ部は、その波長スペクトルが所定の波長帯域を含むような第１の光信号のうち、振動子から受けた変位に応じた所定の波長成分だけを透過させて、第２の光信号を生成する。一方、本体部は、伝送路を介して伝送される第２の光信号の波長変化に対応してそのレベルが変化するような検出信号を発生する。そのため、第１および第２の光伝送路において、光強度を変化させるような外乱が生じても、信号出力部から出力される信号には誤差を生じない。よって、伝送距離が長くなっても検出結果に誤差を生じず、正確に振動を検出する振動検出装置を実現できる。
【００７２】
また、この発明の実施の形態１によれば、信号出力部は、第２の光信号の波長に対応した光強度となるように、第２の光信号をその波長と一意に対応付けられる光強度に変換する光フィルタ部を含む。そのため、光学的な処理により、波長変化に基づいた振動の変位に応じた検出信号を容易に生成できる。
【００７３】
また、この発明の実施の形態１によれば、信号出力部において、光フィルタ部に入力する第２の光信号の光強度を基準として、光フィルタ部から出力される検出信号を規格化するので、第１および第２の伝送路などにおいて生じる外乱により光強度が時間的に変化しても、その変化した光強度を基準として、光フィルタ部の透過率を算出できるので、伝送距離が長くなっても検出結果に生じる誤差を抑制できる。
【００７４】
［実施の形態２］
上述のこの発明の実施の形態１においては、光源から射出された第１の光信号から所定の波長だけを透過させることで第２の光信号を生成する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態２においては、光源から射出された第１の光信号のうち所定の波長だけを反射することで第２の光信号を生成する構成について説明する。
【００７５】
図６は、この発明の実施の形態２に従う振動検出装置１０２の概略構成図である。
図６を参照して、振動検出装置１０２は、図１に示すこの発明の実施の形態１に従う振動検出装置１０１において、センサ部２をセンサ部５に代えたものと等価である。振動検出装置１０２では、本体部１から光伝送路３を介して伝送された第１の光信号のうち、センサ部５で所定の波長が選択的に反射され、第２の光信号が生成される。
【００７６】
センサ部５は、光サーキュレータ５０と、振動子３４と、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Gratings；以下、ＦＢＧと称す）５２とからなる。
【００７７】
光サーキュレータ５０は、３つのポートを備え、各ポートは、光伝送路３、ＦＢＧ５２、光伝送路４とそれぞれ接続される。また、光サーキュレータ５０は、１つのポートに入射された光を、入力されたポートと反時計回りで次に位置するポートから放射する。つまり、光サーキュレータ５０は、光伝送路３から入力された第１の光信号をＦＢＧ５２へ導き、ＦＢＧ５２で反射された第２の光信号を光伝送路４へ導く。
【００７８】
振動子３４は、光サーキュレータ５０がＦＢＧ５２と接続される一端と反対側の端において、ＦＢＧ５２と連結され、自己の変位をＦＢＧ５２へ与える。その他については、この発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００７９】
ＦＢＧ５２は、軸方向に周期的な屈折率変化が形成された光ファイバであり、特定の波長をもつ光を選択的に反射し、それ以外の波長をもつ光を透過させる性質をもつ。このＦＢＧ５２で反射される光の波長は、屈折率変化の周期によって定まるため、ＦＢＧ５２は、伸張されることによりその反射する光の波長をシフトさせる。また、ＦＢＧ５２は、振動子３４が生じる変位に応じて伸張されるように配置される。
【００８０】
その他については、この発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８１】
この発明の実施の形態２においては、「光信号供給手段」は、光源２０により実現され、振動子３４が「変位発生部」に相当し、ＦＢＧ５２が「波長選択性光反射部」に相当し、光サーキュレータ５０が「光循環部」に相当し、光フィルタ部２４が「波長強度変換部」に相当する。
【００８２】
以下、センサ部５についてより詳細に説明する。
光源２０から射出された第１の光信号は、光伝送路３を伝搬してセンサ部５へ到達すると、光サーキュレータ５０によりＦＢＧ５２へ導かれる。ここで、ＦＢＧ５２は、その伸縮量に応じて所定の波長を反射するので、光サーキュレータ５０から導かれた第１の光信号のうち、所定の波長成分だけが選択的に反射される。そして、ＦＢＧ５２で反射された所定の波長成分の光信号が第２の光信号として光サーキュレータ５０を介して、光伝送路４へ射出される。
【００８３】
ここで、ＦＢＧ５２は、振動子３４が発生する変位に応じて伸縮されるので、その反射する波長もその伸縮量、すなわち振動子３４が生じる変位に応じて変化する。したがって、ＦＢＧ５２は、振動子３４から与えられた振動の変位に対応付けられた波長をもつ第２の光信号を出力する。
【００８４】
なお、ＦＢＧ５２の反射特性は、屈折率変化の大きさ、屈折率変化の周期および光ファイバの長さに応じて決定されるので、振動子３４の変位幅および第１の光信号の波長スペクトルなどに応じて決定される。
【００８５】
（変形例１）
上述のこの発明の実施の形態２においては、ＦＢＧ５２が直接振動子３４と連結される構成について説明したが、振動子３４における変位に応じて電力を発生させ、その電力に応じてＦＢＧ５２を伸縮させてもよい。
【００８６】
図７は、この発明の実施の形態２の変形例１に従うセンサ部５’の概略構成図である。
図７を参照して、この発明の実施の形態２に従うセンサ部５に代えて、この発明の実施の形態２の変形例１に従うセンサ部５’を用いることができる。
【００８７】
センサ部５’は、図４に示すセンサ部２’において、光フィルタ部３２に代えてＦＢＧ５２および光サーキュレータ５０を用いたものと等価である。すなわち、この発明の実施の形態１の変形例１と同様に、振動子３４が変位を発生すると、その変位に応じて磁石４０がその位置を変化させ、コイル４２に電力が生じる。そして、圧電素子３８が、その電力に応じてＦＢＧ５２に歪みを生じさせて、ＦＢＧ５２を伸張させる。したがって、センサ部５’は、振動子３４が生じた振動の変位に対応付けられた波長をもつ第２の光信号を生成する。その他については、この発明の実施の形態１の変形例１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８８】
この発明の実施の形態２の変形例１においては、磁石４０およびコイル４２が「変位電気変換部」に相当する。
【００８９】
上述のように、この発明の実施の形態２の変形例１においては、振動子３４がＦＢＧ５２を機械的に伸張しないので、振動子３４の変位幅とＦＢＧ５２の伸張幅とを一致させる必要がない。そのため、振動子３４およびＦＢＧ５２を互いに独立して最適な大きさで製作することができ、大きさの制約を受けない。したがって、検出対象とする振動（振幅・音圧）に応じて振動子３４の大きさを自在に選択することで、所望の感度を実現できる。さらに、増幅器を用いることで、微小な振動に対しても高い感度で検出できる。
【００９０】
（変形例２）
上述のこの発明の実施の形態２およびその変形例１においては、ＦＢＧ５２に入射する第１の光信号のうち、ＦＢＧ５２で反射されなかった波長成分は、ＦＢＧ５２に吸収されてしまうが、この吸収される波長成分から電力を取出すように構成してもよい。
【００９１】
図８は、この発明の実施の形態２の変形例２に従うセンサ部５”の概略構成図である。
図８を参照して、この発明の実施の形態２に従うセンサ部５に代えて、この発明の実施の形態２の変形例２に従うセンサ部５”を用いることができる。
【００９２】
センサ部５”は、図７に示すセンサ部５’において、振動子３４、磁石４０およびコイル４２に代えて、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）５４およびコンデンサマイク５６を備えたものと等価である。
【００９３】
光電気変換部５４は、ＦＢＧ５２と光サーキュレータ５０との接続端と反対側の端において、ＦＢＧ５２と接続され、ＦＢＧ５２を透過する光信号を受けて電力に変換する。そして、光電気変換部５４は、その変換した電力を駆動電力としてコンデンサマイク５６へ供給する。
【００９４】
コンデンサマイク５６は、コンデンサと同様に２枚の電極をもち、その一方の電極を振動子として機能させるマイクである。そして、外部からの音波振動に応じて振動子となる電極が変位し、電極間の距離を変化させる。電極間の距離変化に伴い、電極間の静電容量も変化するので、音波振動に応じた電気信号を出力できる。一般的なコンデンサマイクは、電極間に電荷を蓄えるための駆動電源を外部から供給する必要があり、そのような駆動電源は「ファンタム電源」などと称される。この発明の実施の形態２の変形例２においては、光電気変換部５４が変換する電力を駆動電源としてコンデンサマイク５６へ供給する。さらに、コンデンサマイク５６は、音波振動に応じて出力される電気信号を圧電素子３８へ与える。
【００９５】
圧電素子３８は、コンデンサマイク５６から与えられる電気信号に応じた圧電歪みを生じ、ＦＢＧ５２に連結された光電気変換部５４にその圧電歪みを与えることで、間接的にＦＢＧ５２を伸縮させる。
【００９６】
ＦＢＧ５２および光サーキュレータ５０の機能については、上述したこの発明の実施の形態２に従うセンサ部５と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００９７】
このようにして、この発明の実施の形態２の変形例２に従うセンサ部５”は、コンデンサマイク５６が受けた音波振動の変位に対応付けられた波長をもつ第２の光信号を生成する。
【００９８】
なお、光電気変換部５４において変換された電力をコンデンサマイクに供給する以外にも、他の周辺装置へ供給するように構成してもよい。たとえば、図４または図７に示すような、コイル４２と圧電素子３８とを含むセンサ部において、微小な振動に対する感度を向上させるためにコイル４２と圧電素子３８との間に挿入される増幅器に対して電力を供給してもよい。
【００９９】
また、電源を必要とするマイクロフォンの一例として、コンデンサマイクを用いる場合について説明したが、コンデンサマイク以外にも、電源を必要とするいずれもマイクロフォンを用いてもよい。
【０１００】
上述のように、この発明の実施の形態２の変形例２においては、光電気変換部５４がＦＢＧ５２で反射されなかった光信号から電力を取出す。すなわち、光源２０から射出される第１の光信号を、振動の変位を伝送する信号光および電源を供給する供給源として用いることができるため、本体部１の構成を変更することなく、センサ部５”の構成を比較的高い自由度で設計することができる。したがって、検出対象の音波に応じて、市販されているコンデンサマイクのうち所望の特性を有するものを比較的自由に選択でき、より汎用化および低価格化を実現できる。
【０１０１】
この発明の実施の形態２によれば、センサ部は、その波長スペクトルが所定の波長帯域を含むような第１の光信号のうち、振動子から受けた変位に応じた所定の波長成分だけを反射して第２の光信号を生成する。一方、本体部は、伝送路を介して伝送される第２の光信号の波長変化に対応してそのレベルが変化するような検出信号を発生する。そのため、第１および第２の光伝送路において、光強度を変化させるような外乱が生じても、信号出力部から出力される信号には誤差を生じない。よって、伝送距離が長くなっても検出結果に誤差を生じず、正確に振動を検出する振動検出装置を実現できる。
【０１０２】
また、この発明の実施の形態２によれば、信号出力部は、第２の光信号の波長に対応した光強度となるように、第２の光信号をその波長と一意に対応付けられる光強度に変換する光フィルタ部を含む。そのため、光学的な処理により、波長変化に基づいた振動の変位に応じた検出信号を容易に生成できる。さらに、この発明の実施の形態２によれば、信号出力部において、光フィルタ部に入力する第２の光信号の光強度を基準として、光フィルタ部から出力される検出信号を規格化するので、第１および第２の伝送路などにおいて生じる外乱により光強度が時間的に変化しても、その変化した光強度を基準として、光フィルタ部の透過率を算出できるので、伝送距離が長くなっても検出結果に生じる誤差を抑制できる。
【０１０３】
［実施の形態３］
上述のこの発明の実施の形態１および２においては、光源からその波長スペクトルが所定の波長帯域を含むような第１の信号光を射出する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態３においては、光源から波長スペクトルが狭い励起光を射出する構成について説明する。
【０１０４】
図９は、この発明の実施の形態３に従う振動検出装置１０３の概略構成図である。
図９を参照して、振動検出装置１０３は、光伝送路３および４と、本体部６と、センサ部７とからなる。振動検出装置１０３においては、本体部６からセンサ部７へ第１の光信号として励起光が射出され、その励起光を受けて、センサ部７において誘起光が生じる。そして、センサ部７において生じた誘起光は、センサ部７が外部から受けた振動に応じた波長でレーザ発振して、第２の光信号に変換される。さらに、センサ部７で生じた第２の光信号が本体部６へ射出され、信号出力部１０から検出信号として出力される。
【０１０５】
光伝送路３および４は、この発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１０６】
本体部６は、励起光光源５８と、信号出力部１０とからなる。
励起光光源５８は、光伝送路３の一端と接続され、センサ部７において誘起光を生じるような所定の波長をもつ励起光を発生して、光伝送路３へ射出する。後述するように、センサ部７における誘導放出を生じるために適した波長を用いることが望ましい。
【０１０７】
信号出力部１０は、この発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１０８】
センサ部７は、光反射部６４と、ハーフミラー６６と、光フィルタ部３２と、振動子３４と、光結合部６２と、光活性物質添加ファイバ６０とからなる。
【０１０９】
光反射部６４は、光活性物質添加ファイバ６０の一端と接続され、光活性物質添加ファイバ６０から入射する光信号を反射する。
【０１１０】
ハーフミラー６６は、光活性物質添加ファイバ６０の他端と接続され、光活性物質添加ファイバ６０から入射する光信号が所定の光強度以下であれば反射し、所定の光強度を超えればその光信号を透過させる。
【０１１１】
光フィルタ部３２は、光活性物質添加ファイバ６０とハーフミラー６６との間に配置され、光活性物質添加ファイバ６０からハーフミラー６６の方向へ伝搬する光信号およびその逆方向へ伝搬する光信号のうち、振動子３４から受けた変位に応じた所定の波長成分だけを透過させる。その他については、この発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１１２】
振動子３４については、この発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１１３】
光結合部６２は、光活性物質添加ファイバ６０と光フィルタ部３２との間に配置され、光伝送路３を介して伝搬される第１の光信号を光活性物質添加ファイバ６０へ注入する。
【０１１４】
光活性物質添加ファイバ６０は、一例として、光ファイバのコアに光活性物質として、希土類元素が添加された光ファイバである。光活性物質添加ファイバ６０に励起光を入射させると、添加されている希土類元素が励起光により励起される。一方、光活性物質添加ファイバ６０は、その両端にそれぞれ光反射部６４およびハーフミラー６６が接続されるので、光活性物質添加ファイバ６０で誘起された誘起光は、光反射部６４とハーフミラー６６との間を多重反射する。そのため、その多重反射する誘起光が光活性物質添加ファイバ６０を伝搬する過程において、励起状態となった希土類元素に誘導放出が生じ、誘起光が増幅される。すなわち、光反射部６４、光活性物質添加ファイバ６０およびハーフミラー６６で構成される系は、レーザ発振を生じる。
【０１１５】
この発明の実施の形態３では、一例として、光活性物質添加ファイバ６０は、エルビウムイオン添加ファイバとする。この場合において、励起光光源５８から射出される第１の光信号の波長は、９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍであり、誘起光の波長は、１５５０ｎｍとなる。なお、エルビニウムイオンの他にも、ネオジウムイオン、プラセオジウムイオンおよびツリウムイオンなどを添加した光活性物質添加ファイバを用いてもよい。
【０１１６】
さらに、このような誘起光の波長幅は比較的広く、１５５０ｎｍを中心として約３０ｎｍである。これは、光フィルタ部３２が透過させる波長を変化させたとしても、その変化がこの約３０ｎｍの波長幅内であれば、レーザ発振が可能であることを意味する。そこで、光フィルタ部３２は、振動子３４から変位を受け、その透過させる波長をこの約３０ｎｍの範囲で変化させて、センサ部７においてレーザ発振する波長を変化させる。多重反射により、ハーフミラー６６に入射する誘起光の強度が所定の値を超えると、誘起光は、ハーフミラー６６を透過して、光伝送路４へ射出される。この射出されたレーザ光が第２の光信号となる。
【０１１７】
このように、センサ部７においては、励起光光源５８から射出される第１の光信号である励起光を受け、振動子３４から与えられた振動の変位に対応付けられた波長においてレーザ発振を生じ、その生じたレーザ光を第２の光信号として信号出力部１０へ射出する。
【０１１８】
ここで、極めて短時間で見ると、振動子３４から与えられる振動の変位が変化する毎に、レーザ発振が一旦消滅し、再度レーザ発振を形成することになるが、誘起光が多重反射してレーザ発振を形成する時間に比較して、振動子３４が検出する振動の最小周期（検出対象の最大周波数の逆数）は十分長いため、実用上の問題はない。
【０１１９】
この発明の実施の形態３においては、「光信号供給手段」は、励起光光源５８により実現され、振動子３４が「変位発生部」に相当し、光活性物質添加ファイバ６０は、「第３の光伝送路」に相当し、光フィルタ部２４が「波長強度変換部」に相当する。
【０１２０】
なお、光フィルタ部３２は、光活性物質添加ファイバ６０と光反射部６４と間に配置されるようにしてもよい。すなわち、光フィルタ部３２は、光反射部６４とハーフミラー６６との間を多重反射する誘起光のうち、所定の波長成分だけを透過させるように配置すればよい。
【０１２１】
また、上述の説明においては、光活性物質が添加された光伝送路の一例として、光活性物質添加ファイバを用いる場合について説明したが、基板上に当該基板より高い屈折率をもつ媒質で薄膜を形成した光導波路に対して、さらに光活性物質を添加した光物質添加光導波路を用いてもよい。すなわち、薄膜状に形成された媒質に上述した光活性物質を添加することで、誘起光を発生させることができる。このように、光活性物質が添加された光導波路を用いることで、光物質添加光ファイバを用いる場合に比較して、より小型なセンサ部を実現することができる。
【０１２２】
（変形例）
上述のこの発明の実施の形態３においては、光活性物質添加ファイバ６０に入射する第１の光信号である励起光についても、光反射部６４とハーフミラー６６との間を多重反射するが、光活性物質添加ファイバ６０で生じる誘起光の波長と、励起光の波長とが大きく異なることを利用して、励起光から電力を取出すように構成してもよい。
【０１２３】
図１０は、この発明の実施の形態３の変形例に従うセンサ部７’の概略構成図である。
図１０を参照して、この発明の実施の形態３におけるセンサ部７に代えて、この発明の実施の形態３の変形例に従うセンサ部７’を用いることができる。
【０１２４】
センサ部７’は、光活性物質添加ファイバ６０と、光結合部６２と、光フィルタ部３２と、ハーフミラー６６と、波長選択性光反射部６８と、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）５４と、圧電素子３８と、コンデンサマイク５６とからなる。
【０１２５】
光活性物質添加ファイバ６０と、光結合部６２と、光フィルタ部３２と、ハーフミラー６６とについては、この発明の実施の形態３と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１２６】
波長選択性光反射部６８は、光活性物質添加ファイバ６０の一端と接続され、光活性物質添加ファイバ６０を伝搬した後の誘起光を反射し、かつ、励起光を透過させる。たとえば、上述したエルビニウムイオンを添加した光活性物質添加ファイバ６０においては、励起光の波長が９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍであり、誘起光の波長が１５５０ｎｍであるため、十分な波長差が存在し、このような波長選択性光反射部６８を容易に実現できる。
【０１２７】
光電気変換部５４は、波長選択性光反射部６８を介して、光活性物質添加ファイバ６０の一端と接続され、波長選択性光反射部６８を透過する励起光を受けて電力に変換する。そして、光電気変換部５４は、その変換した電力を駆動電力としてコンデンサマイク５６へ供給する。
【０１２８】
コンデンサマイク５６は、光電気変換部５４から駆動電源を受け、音波振動に応じて出力される電気信号を圧電素子３８へ与える。その他については、上述したこの発明の実施の形態２の変形例２と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１２９】
圧電素子３８は、コンデンサマイク５６で発生した電気信号を受け、その電気信号に応じた圧電歪みを発生する。そして、圧電素子３８は、その圧電歪みから生じる変位を連結された光フィルタ部３２に与える。その他については、この発明の実施の形態１の変形例１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１３０】
このようにして、この発明の実施の形態３の変形例に従うセンサ部７’は、コンデンサマイク５６が受けた音波振動の変位に対応付けられた波長においてレーザ発振を生じ、第２の光信号を生成する。
【０１３１】
なお、光電気変換部５４において変換された電力をコンデンサマイクに供給する以外にも、他の周辺装置へ供給するように構成してもよい。
【０１３２】
上述のように、この発明の実施の形態３の変形例においては、光電気変換部５４が誘起光の発生に使用されなかった励起光から電力を取出す。すなわち、励起光光源５８から射出される第１の光信号である励起光を、誘起光の発生および電源の供給源として用いることができるため、本体部６の構成を変更することなく、センサ部７’の構成を比較的高い自由度で設計することができる。したがって、検出対象の音波に応じて、市販されているコンデンサマイクのうち所望の特性を有するものを比較的自由に選択でき、より汎用化および低価格化を実現できる。
【０１３３】
さらに、上述の構成に代えて、図４に示すような磁石４０およびコイル４２を用いて光フィルタ部３２を駆動するように構成してもよい。
【０１３４】
この発明の実施の形態３によれば、センサ部は、励起光光源から出力される励起光を受けて生じる誘起光を多重反射させることでレーザ発振させる。また、センサ部は、誘起光が多重反射する経路に挿入された光フィルタ部により、振動子から受けた変位に応じた所定の波長成分だけを透過させて、レーザ発振する波長を変化させる。そして、センサ部は、発振させたレーザ光を第２の光信号として本体部へ伝送する。一方、本体部は、伝送路を介して伝送される第２の光信号の波長変化に対応してそのレベルが変化するような検出信号を発生する。そのため、第１および第２の光伝送路において、光強度を変化させるような外乱が生じても、信号出力部から出力される信号には誤差を生じない。よって、伝送距離が長くなっても検出結果に誤差を生じず、正確に振動を検出する振動検出装置を実現できる。
【０１３５】
また、この発明の実施の形態３によれば、センサ部に所定の波長成分を含む励起光だけを与えればよいので、上述したこの発明の実施の形態１および２と比較して、第１の光信号の波長スペクトルが狭くて済む。また、センサ部においてレーザ発振させるので、センサ部に与える光エネルギーの積算値が高ければよく、瞬間的な光強度は小さくてもよい。よって、より安価な光源で実現することができる。
【０１３６】
また、この発明の実施の形態３によれば、信号出力部は、第２の光信号の波長に対応した光強度となるように、第２の光信号をその波長と一意に対応付けられる光強度に変換する光フィルタ部を含む。そのため、光学的な処理により、波長変化に基づいた振動の変位に応じた検出信号を容易に生成できる。さらに、この発明の実施の形態３によれば、信号出力部において、光フィルタ部に入力する第２の光信号の光強度を基準として、光フィルタ部から出力される検出信号を規格化するので、第１および第２の伝送路などにおいて生じる外乱により光強度が時間的に変化しても、その変化した光強度を基準として、光フィルタ部の透過率を算出できるので、伝送距離が長くなっても検出結果に生じる誤差を抑制できる。
【０１３７】
［実施の形態４］
上述のこの発明の実施の形態３においては、励起光を受けて誘起された誘起光のうち所定の波長だけを透過させることでレーザ発振させる構成について説明した。一方、この発明の実施の形態４においては、励起光を受けて誘起された誘起光のうち所定の波長だけを反射することでレーザ発振させる構成について説明する。
【０１３８】
図１１は、この発明の実施の形態４に従う振動検出装置１０４の概略構成図である。
図１１を参照して、振動検出装置１０４は、図９に示すこの発明の実施の形態３に従う振動検出装置１０３において、センサ部７をセンサ部８に代えたものと等価である。
【０１３９】
センサ部８は、光活性物質添加ファイバ６０と、光結合部６２と、ハーフミラー６６と、振動子３４と、ＦＢＧ５２とからなる。
【０１４０】
光活性物質添加ファイバ６０と、光結合部６２と、ハーフミラー６６とについては、この発明の実施の形態３と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１４１】
振動子３４は、ＦＢＧ５２と光活性物質添加ファイバ６０とが接続される反対側の端において、ＦＢＧ５２と連結され、その変位をＦＢＧ５２へ与える。その他については、この発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１４２】
ＦＢＧ５２は、軸方向に周期的な屈折率変化が形成された光ファイバであり、特定の波長をもつ光を選択的に反射し、それ以外の波長をもつ光を透過させる。また、ＦＢＧ５０は、振動子３４が生じる変位に応じて伸張されるように連結される。そして、ＦＢＧ５２で反射される光の波長は、屈折率変化の周期によって定まるため、ＦＢＧ５２は、振動子３４からの変位を受けて伸張し、その反射する波長をシフトさせる。
【０１４３】
その他については、この発明の実施の形態３と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１４４】
この発明の実施の形態４においては、「光信号供給手段」は、励起光光源５８により実現され、光活性物質添加ファイバ６０は、「第３の光伝送路」に相当し、ＦＢＧ５２が「波長選択性光反射部」に相当し、光フィルタ部２４が「波長強度変換部」に相当する。
【０１４５】
この発明の実施の形態４に従うセンサ部８においては、上述したこの発明の実施の形態３に従うセンサ部７と同様に、励起光光源５８から射出される第１の光信号である励起光を受け、振動子３４から与えられる振動の変位に対応付けられた波長においてレーザ発振を生じ、その生じたレーザ光を第２の光信号として信号出力部１０へ射出するが、そのレーザ発振の構成が異なるので、以下に説明する。
【０１４６】
光活性物質添加ファイバ６０に入射された励起光により生じる誘起光は、直接またはハーフミラー６６で反射されてＦＢＧ５２に入射する。ＦＢＧ５２は、振動子３４から与えられた振動の変位に対応付けられた波長だけを反射するので、誘起光のうち、ＦＢＧ５２で反射される波長をもつ誘起光だけがハーフミラー６６との間で多重反射することになる。そして、多重反射により、ハーフミラー６６に入射する誘起光の強度が所定の値を超えると、誘起光は、ハーフミラー６６を透過して光伝送路４へ射出される。すなわち、センサ部８では、ＦＢＧ５２で反射される波長においてレーザ発振が生じて、第２の光信号が射出される。
【０１４７】
このように、センサ部８は、励起光光源５８から射出される第１の光信号である励起光を受け、振動子３４から与えられた振動の変位に対応付けられた波長においてレーザ発振を生じ、その生じたレーザ光を第２の光信号として信号出力部１０へ射出する。
【０１４８】
また、上述の説明においては、光活性物質が添加された光伝送路の一例として、光活性物質添加ファイバを用いる場合について説明したが、この発明の実施の形態３における場合と同様に、光導波路に対して光活性物質を添加した光物質添加光導波路を用いてもよい。
【０１４９】
（変形例）
上述したように、ＦＢＧ５２は、振動子３４から受けた振動の変位に対応付けられる波長だけを選択的に反射するので、誘起光の発生に使用されなかった励起光およびＦＢＧ５２を透過した誘起光から電力を取出してもよい。上述したように、図８に示すこの発明の実施の形態２の変形例２に従うセンサ部５”と同様に、ＦＢＧ５２の端に接続され、ＦＢＧ５２を透過する光信号を受けて電力に変換する光電気変換部をさらに備えるように構成してもよい。その他の動作や効果などについては、この発明の実施の形態２の変形例２と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１５０】
この発明の実施の形態４によれば、センサ部は、励起光光源から出力される励起光を受けて生じる誘起光を多重反射させることでレーザ発振させる。また、センサ部は、誘起光が多重反射する経路に挿入されたＦＢＧにより、振動子から受けた変位に応じた所定の波長成分だけを反射させて、レーザ発振する波長を変化させる。そして、センサ部は、発振させたレーザ光を第２の光信号として本体部へ伝送する。一方、本体部は、伝送路を介して伝送される第２の光信号の波長変化に対応してそのレベルが変化するような検出信号を発生する。そのため、第１および第２の光伝送路において、光強度を変化させるような外乱が生じても、信号出力部から出力される信号には誤差を生じない。よって、伝送距離が長くなっても検出結果に誤差を生じず、正確に振動を検出する振動検出装置を実現できる。
【０１５１】
また、この発明の実施の形態４によれば、センサ部に所定の波長成分を含む励起光だけを与えればよいので、上述したこの発明の実施の形態１および２と比較して、第１の光信号の波長スペクトルが狭くて済む。また、センサ部においてレーザ発振させるので、センサ部に与える光エネルギーの積算値が高ければよく、瞬間的な光強度は小さくてもよい。よって、より安価な光源で実現することができる。
【０１５２】
また、この発明の実施の形態４によれば、信号出力部は、第２の光信号の波長に対応した光強度となるように、第２の光信号をその波長と一意に対応付けられる光強度に変換する光フィルタ部を含む。そのため、光学的な処理により、波長変化に基づいた振動の変位に応じた検出信号を容易に生成できる。さらに、この発明の実施の形態４によれば、信号出力部において、光フィルタ部に入力する第２の光信号の光強度を基準として、光フィルタ部から出力される検出信号を規格化するので、第１および第２の伝送路などにおいて生じる外乱により光強度が時間的に変化しても、その変化した光強度を基準として、光フィルタ部の透過率を算出できるので、伝送距離が長くなっても検出結果に生じる誤差を抑制できる。
【０１５３】
［実施の形態５］
上述のこの発明の実施の形態３および４においては、センサ部においてレーザ発振する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態５においては、本体部およびセンサ部の全体でレーザ発振する構成について説明する。
【０１５４】
図１２は、この発明の実施の形態５に従う振動検出装置１０５の概略構成図である。
図１２を参照して、振動検出装置１０５は、本体部９と、センサ部２と、光伝送路３および４とからなる。振動検出装置１０５においては、本体部９およびセンサ部２が光伝送路３および４を介して、ループ状に接続される。そして、本体部９は、センサ部２から光伝送路４を介して伝送される第２の光信号を増幅した後、第１の光信号としてセンサ部２へ射出し、センサ部２は、本体部９から受けた第１の光信号のうち、外部から受けた振動の変位に応じた波長を選択的に透過させる。この動作が連続的に繰返されることで、センサ部２が外部から受けた変位に対応付けられる波長においてレーザ発振が生じる。さらに、生じたレーザ光の一部が本体部９において検出信号に変換された後、出力される。
【０１５５】
本体部９は、光増幅部７０と、光分岐部７２と、信号出力部１０とからなる。
光増幅部７０は、光伝送路３と光伝送路４との間に配置され、センサ部２から光伝送路４を介して伝送される第２の光信号を受け、その光強度を増幅した後、光伝送路４を介してセンサ部２へ射出する。
【０１５６】
光分岐部７２は、光伝送路４と光増幅部７０との間に配置され、光伝送路４を介して伝送される第２の光信号を２分割し、その一方を光増幅部７０へ与え、他方を信号出力部１０へ与える。なお、光分岐部７２の分割比は、均等である必要はなく、外乱に対する影響を抑制する目的において、信号出力部１０へ与える割合が高いことが望ましい。
【０１５７】
信号出力部１０は、この発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。また、センサ部２と、光伝送路３および４とについても、この発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１５８】
この発明の実施の形態５においては、「光信号供給手段」は、光増幅部７０により実現され、振動子３４が「変位発生部」に相当し、光フィルタ部２４が「波長強度変換部」に相当する。
【０１５９】
図１３は、光増幅部７０の一実現例についての概略構成図である。
図１３を参照して、光増幅部７０は、励起光光源８０と、光結合部７６と、光活性物質添加ファイバ７４と、波長選択性光フィルタ部７８とからなる。
【０１６０】
励起光光源８０は、光結合部７６と接続され、光活性物質添加ファイバ７４において誘起光を生じるような所定の波長をもつ励起光を発生して、光結合部７６へ射出する。
【０１６１】
光結合部７６は、光伝送路４と光活性物質添加ファイバ７４との間に配置され、光伝送路４を介して伝搬される第２の光信号、および、励起光光源８０から与えられる励起光を光活性物質添加ファイバ７４へ注入する。
【０１６２】
光活性物質添加ファイバ７４は、一例として、光ファイバのコアに光活性物質として、希土類元素が添加された光ファイバである。光活性物質添加ファイバ７４は、励起光が入射されると、添加されている希土類元素が励起光により励起され、その励起エネルギーが同時に入射される第２の光信号に転移して、第２の光信号を増幅する。一例として、光活性物質添加ファイバ７４は、エルビウムイオン添加ファイバとする。この場合において、第２の光信号の波長は、１５５０ｎｍであり、励起光光源８０から射出される励起光の波長は、９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍである。なお、エルビニウムイオンの他にも、ネオジウムイオン、プラセオジウムイオンおよびツリウムイオンなどを添加した光活性物質添加ファイバを用いてもよい。
【０１６３】
波長選択性光フィルタ部７８は、光活性物質添加ファイバ７４と光伝送路３との間に配置され、第２の光信号が光活性物質添加ファイバ７４において増幅されて生じる第１の光信号を透過させ、かつ、励起光光源８０から注入される励起光のうち、第２の光信号の増幅に使用されなかった励起光を吸収する。すなわち、波長選択性光フィルタ部７８は、光伝送路３を伝搬する第１の光信号に励起光が混入しないように、励起光を除去する。なお、上述したエルビニウムイオンを添加した光活性物質添加ファイバ７４においては、増幅される第２の光信号の波長が１５５０ｎｍであり、励起光の波長が９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍであるため、十分な波長差が存在し、このような波長選択性光フィルタ部７８を容易に実現できる。
【０１６４】
以下、この発明の実施の形態５に従う振動検出装置１０５におけるレーザ発振について説明する。
【０１６５】
図１２および図１３を参照して、光増幅部７０に含まれる光活性物質添加ファイバ７４で増幅された第１の光信号は、光伝送路３を伝搬して光フィルタ部３２へ入射する。そして、光フィルタ部３２において第１の光信号から抽出された第２の光信号は、光伝送路４を伝搬して光活性物質添加ファイバ７４に入射する。光活性物質添加ファイバ７４では、励起光光源８０からの励起光により第２の光信号は増幅される。さらに、光活性物質添加ファイバ７４で増幅された第２の光信号は、再度、第１の光信号として射出される。以下、この動作が繰返され、光増幅部７０、光伝送路３、センサ部２および光伝送路４の経路でレーザ発振が生じる。
【０１６６】
一方、この発明の実施の形態１において説明したように、センサ部２は、第１の光信号を受け、振動子３４の変位に応じた波長成分を抽出して、第２の光信号を生成する。そのため、振動検出装置１０５においてレーザ発振する波長は、振動子３４から与えられた振動の変位に対応付けられた波長となる。したがって、信号出力部１０は、第２の光信号の波長変化に基づいて、振動子３４の変位に応じた検出信号を出力できる。
【０１６７】
なお、例えば、エルビウムイオン添加ファイバにおける誘起光の波長幅は、１５５０ｎｍを中心として約３０ｎｍであるので、光フィルタ部３２における波長変動幅もその波長幅３０ｎｍ以内とする必要がある。
【０１６８】
また、極めて短時間で見ると、振動子３４から与えられる振動の変位が変化する毎に、レーザ発振が一旦消滅し、再度レーザ発振を形成することになるが、誘起光が光伝送路３および４を一周する時間に比較して、振動子３４が検出する振動の最小周期（検出対象の最大周波数の逆数）は十分長いため、実用上の問題はない。
【０１６９】
上述した振動検出装置１０５においては、第２の光信号における光強度の変動による影響を抑制するため、信号出力部１０が第２の光信号の光強度に基づいて規格化できる構成としたが、振動検出装置１０５におけるレーザ発振が安定していれば、第２の光信号の光強度に基づいて規格化する必要はなく、光分岐部２２、光電気変換部３０および演算部２８を省略してもよい。
【０１７０】
この発明の実施の形態５によれば、本体部に含まれる光増幅部が、センサ部を介してループ状に形成された第１および第２の光伝送路を伝搬する光信号を増幅してレーザ発振させる。一方、センサ部は、光増幅部により増幅された第１の光信号のうち、振動子から受けた変位に応じた所定の波長成分だけを透過させて、レーザ発振する波長を変化させる。さらに、本体部は、伝送路を介して伝送される第２の光信号の波長変化に対応してそのレベルが変化するような検出信号を発生する。そのため、第１および第２の光伝送路において、光強度を変化させるような外乱が生じても、信号出力部から出力される信号には誤差を生じない。よって、伝送距離が長くなっても検出結果に誤差を生じず、正確に振動を検出する振動検出装置を実現できる。
【０１７１】
また、この発明の実施の形態５によれば、ループ状に形成された第１および第２の光伝送路を循環する光信号を増幅することでレーザ発振が生じるので、上述したこの発明の実施の形態１〜４と異なり、センサ部へ伝送するための第１の光を生成するための光源を必要としない。また、循環する光信号を順次増幅することで、レーザ発振が生じるので、比較的小さな増幅作用で済む。よって、より安価な光増幅器で実現することができる。
【０１７２】
また、この発明の実施の形態５によれば、信号出力部は、第２の光信号の波長に対応した光強度となるように、第２の光信号をその波長と一意に対応付けられる光強度に変換する光フィルタ部を含む。そのため、光学的な処理により、波長変化に基づいた振動の変位に応じた検出信号を容易に生成できる。さらに、この発明の実施の形態５によれば、信号出力部において、光フィルタ部に入力する第２の光信号の光強度を基準として、光フィルタ部から出力される検出信号を規格化するので、第１および第２の伝送路などにおいて生じる外乱により光強度が時間的に変化しても、その変化した光強度を基準として、光フィルタ部の透過率を算出できるので、伝送距離が長くなっても検出結果に生じる誤差を抑制できる。
【０１７３】
［実施の形態６］
上述のこの発明の実施の形態５においては、光増幅部から射出された第１の光信号から所定の波長だけを透過させることで第２の光信号を生成する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態６においては、光増幅部から射出された第１の光信号のうち所定の波長だけを反射することで第２の光信号を生成する構成について説明する。
【０１７４】
図１４は、この発明の実施の形態６に従う振動検出装置１０６の概略構成図である。
図１４を参照して、振動検出装置１０６は、図１２に示すこの発明の実施の形態５に従う振動検出装置１０５において、センサ部２をセンサ部５に代えたものと等価である。振動検出装置１０６では、光増幅部７０から光伝送路３を介して伝送された第１の光信号のうち、センサ部５で所定の波長が選択的に反射され、第２の光信号が生成される。すなわち、振動検出装置１０６においては、光増幅部７０、光伝送路３、光サーキュレータ５０、ＦＢＧ５２、光サーキュレータ５０および光伝送路４の経路でレーザ発振が生じる。
【０１７５】
センサ部５については、図６に示すこの発明の実施の形態２に従う振動検出装置１０２と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１７６】
この発明の実施の形態６においては、「光信号供給手段」は、光増幅部７０により実現され、振動子３４が「変位発生部」に相当し、ＦＢＧ５２が「波長選択性光反射部」に相当し、光サーキュレータ５０が「光循環部」に相当し、光フィルタ部２４が「波長強度変換部」に相当する。
【０１７７】
(変形例)
さらに、センサ部５に含まれるＦＢＧ５２は、振動子３４から受けた振動の変位に対応付けられる波長だけを選択的に反射するので、センサ部２に入射された第１の光信号のうち、レーザ発振に用いられない波長の光信号から電力を取出してもよい。上述したように、図８に示すこの発明の実施の形態２の変形例２に従うセンサ部５”と同様に、ＦＢＧ５２の一端に接続され、ＦＢＧ５２を透過する光信号を受けて電力に変換する光電気変換部をさらに備えるように構成することもできる。
【０１７８】
その他の動作や効果などについては、この発明の実施の形態２の変形例２と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１７９】
この発明の実施の形態６によれば、本体部に含まれる光増幅部が、センサ部を介してループ状に形成された第１および第２の光伝送路を伝搬する光信号を増幅してレーザ発振させる。一方、センサ部は、光増幅部により増幅された第１の光信号のうち、振動子から受けた変位に応じた所定の波長成分だけを反射して、レーザ発振する波長を変化させる。さらに、本体部は、伝送路を介して伝送される第２の光信号の波長変化に対応してそのレベルが変化するような検出信号を発生する。そのため、第１および第２の光伝送路において、光強度を変化させるような外乱が生じても、信号出力部から出力される信号には誤差を生じない。よって、伝送距離が長くなっても検出結果に誤差を生じず、正確に振動を検出する振動検出装置を実現できる。
【０１８０】
また、この発明の実施の形態６によれば、ループ状に形成された第１および第２の光伝送路を循環する光信号を増幅することでレーザ発振が生じるので、上述したこの発明の実施の形態１〜４と異なり、センサ部へ伝送するための第１の光を生成するための光源を必要としない。また、循環する光信号を順次増幅することで、レーザ発振が生じるので、比較的小さな増幅作用で済む。よって、より安価な光増幅器で実現することができる。
【０１８１】
また、この発明の実施の形態６によれば、信号出力部は、第２の光信号の波長に対応した光強度となるように、第２の光信号をその波長と一意に対応付けられる光強度に変換する光フィルタ部を含む。そのため、光学的な処理により、波長変化に基づいた振動の変位に応じた検出信号を容易に生成できる。さらに、この発明の実施の形態６によれば、信号出力部において、光フィルタ部に入力する第２の光信号の光強度を基準として、光フィルタ部から出力される検出信号を規格化するので、第１および第２の伝送路などにおいて生じる外乱により光強度が時間的に変化しても、その変化した光強度を基準として、光フィルタ部の透過率を算出できるので、伝送距離が長くなっても検出結果に生じる誤差を抑制できる。
【０１８２】
なお、この発明の実施の形態１〜６においては、本体部が光源２０、励起光光源５８、または光増幅部７０を含む構成について説明したが、光源２０、励起光光源５８、光増幅部７０が本体部とは異なる場所に配置されてもよい。
【０１８３】
また、この発明の実施の形態１〜６においては、外部の音源から受けた音波の振動を検出する構成について説明したが、機械的・電気的に発生するさまざまな振動の検出に適応できることは言うまでもない。たとえば、発電機やモータなどの回転機の軸受部に生じる振動を検出することで、その寿命や劣化状態を判定することができる。
【０１８４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１】この発明の実施の形態１に従う振動検出装置の概略構成図である。
【図２】光フィルタ部を実現するための構成の一例である。
【図３】光フィルタ部の透過特性を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１の変形例１に従うセンサ部の概略構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１の変形例２に従うセンサ部の概略構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２に従う振動検出装置の概略構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２の変形例１に従うセンサ部の概略構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２の変形例２に従うセンサ部の概略構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３に従う振動検出装置の概略構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態３の変形例に従うセンサ部の概略構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態４に従う振動検出装置の概略構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に従う振動検出装置の概略構成図である。
【図１３】光増幅部の一実現例についての概略構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態６に従う振動検出装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１８６】
１  本体部、２，２’，２”，５，５’，５”，７，８  センサ部、３，４  光伝送路、６，９  本体部、１０  信号出力部、２０  光源、２２，７２  光分岐部、２４，３２，４４  光フィルタ部、２６，３０  光電気変換部、２８  演算部、３４  振動子、３６  可動誘電体膜、３８  圧電素子、４０  磁石、４２  コイル、４６ａ，４６ｂ  反射膜、５０  光サーキュレータ、５４  光電気変換部（Ｏ／Ｅ）、５６  コンデンサマイク、５８，８０  励起光光源、６０，７４  光活性物質添加ファイバ、６２，７６  光結合部、６４  光反射部、６６  ハーフミラー、６８  波長選択性光反射部、７０  光増幅部、７８  波長選択性光フィルタ部、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６  振動検出装置。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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