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特開2024-48644光ファイバケーブル、それに接続されるコントローラ及びそれらを用いた光干渉測距センサ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024048644
(43)【公開日】2024-04-09
(54)【発明の名称】光ファイバケーブル、それに接続されるコントローラ及びそれらを用いた光干渉測距センサ
(51)【国際特許分類】
G01S 17/34 20200101AFI20240402BHJP
G01C 3/06 20060101ALN20240402BHJP
【ＦＩ】
G01S17/34
G01C3/06 120Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022154669
(22)【出願日】2022-09-28
(71)【出願人】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100108213
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 豊隆
(72)【発明者】
【氏名】早川 雅之
【テーマコード（参考）】
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD10
2F112BA12
2F112BA15
2F112CA12
2F112DA15
2F112DA22
2F112DA24
2F112EA00
2F112FA03
2F112FA07
2F112FA21
2F112FA45
5J084AA05
5J084BA04
5J084BA22
5J084BA51
5J084BB01
5J084BB14
5J084BB21
5J084BB31
5J084BB38
5J084BB40
5J084CA31
5J084CA32
5J084CA33
5J084CA48
5J084CA49
5J084CA70
5J084DA01
5J084DA05
5J084DA06
5J084DA07
5J084DA08
5J084DA09
5J084EA34
(57)【要約】
【課題】測定環境に応じて容易に光ファイバケーブルの長さを調整する。
【解決手段】本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、波長を一定の周期で掃引させながら光を供給する光源ユニットと、該光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、該測定対象からの反射光と参照光とを合波する合波手段と、該合波手段により合波された干渉光を検出する干渉光検出手段と、干渉光を周波数解析することにより測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有する光干渉測距センサに用いられ、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバと、を有する。
【選択図】図５Ａ
【解決手段】本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、波長を一定の周期で掃引させながら光を供給する光源ユニットと、該光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、該測定対象からの反射光と参照光とを合波する合波手段と、該合波手段により合波された干渉光を検出する干渉光検出手段と、干渉光を周波数解析することにより測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有する光干渉測距センサに用いられ、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバと、を有する。
【選択図】図５Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
波長を一定の周期で掃引させながら光を供給する光源ユニットと、
該光源ユニットから供給された前記光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された前記測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉光を周波数解析することにより前記測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有する光干渉測距センサに用いられる光ファイバケーブルであって、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバと、
を有する光ファイバケーブル。
該光源ユニットから供給された前記光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された前記測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉光を周波数解析することにより前記測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有する光干渉測距センサに用いられる光ファイバケーブルであって、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバと、
を有する光ファイバケーブル。
【請求項2】
前記第１光ファイバは、前記測定光の光路を含み、
前記第２光ファイバは、前記参照光の光路を含む、
請求項１に記載の光ファイバケーブル。
前記第２光ファイバは、前記参照光の光路を含む、
請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項3】
前記第２光ファイバは、前記第１光ファイバである、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項4】
前記光分割手段を更に含む、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項5】
前記参照光を反射させる参照面を更に含む、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項6】
波長を一定の周期で掃引させながら光を供給する光源ユニットと、
該光源ユニットから供給された前記光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された前記測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉光を周波数解析することにより前記測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有するコントローラであって、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバに接続される第１接続部と、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバに接続される第２接続部と、
を有するコントローラ。
該光源ユニットから供給された前記光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された前記測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉光を周波数解析することにより前記測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有するコントローラであって、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバに接続される第１接続部と、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバに接続される第２接続部と、
を有するコントローラ。
【請求項7】
光ファイバケーブルと、コントローラと、を有する光干渉測距センサであって、
前記コントローラは、
波長を一定の周期で掃引させながら光を供給する光源ユニットと、
該光源ユニットから供給された前記光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された前記測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉光を周波数解析することにより前記測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有し、
前記光ファイバケーブルは、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバと、を有する、
光干渉測距センサ。
前記コントローラは、
波長を一定の周期で掃引させながら光を供給する光源ユニットと、
該光源ユニットから供給された前記光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された前記測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉光を周波数解析することにより前記測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有し、
前記光ファイバケーブルは、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、
前記光源ユニットから供給された前記光と前記分割手段により分割された前記参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバと、を有する、
光干渉測距センサ。
【請求項8】
前記光ファイバケーブルは、前記参照光を反射させる参照面を更に含む、請求項７に記載の光干渉測距センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイバケーブル、それに接続されるコントローラ及びそれらを用いた光干渉測距センサに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、非接触で計測対象物までの距離を計測する光測距センサが普及している。例えば、光測距センサとして、波長掃引光源から投光される光から、参照光と測定光とに基づく干渉光を生成し、当該干渉光に基づいて計測対象物までの距離を計測する光干渉測距センサが知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、光ビーム制御器と、光ビーム制御器からの複数の光ビームを物体光と参照光に分岐する分岐手段と、複数の物体光ビームを測定対象物に照射する照射手段と、測定対象物から散乱された物体光と参照光とを干渉させ受光器に導く干渉手段と、を備える光干渉断層撮像器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１９／１３１２９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のような測定光と参照光との干渉光を利用した装置において、例えば、コントローラとセンサヘッドとを繋ぐ光ファイバケーブル内を測定光が導光される構成が採用される場合がある。しかしながら、光ファイバケーブルを交換した場合、測定光と参照光との光路長差が当初の設定からズレてしまうことがあるため、測定環境に応じて光ファイバケーブルの長さを調整することが困難であった。
【0006】
そこで、本発明は、測定環境に応じて容易に光ファイバケーブルの長さを調整することが可能な光ファイバケーブル、それに接続されるコントローラ及びそれらを用いた光干渉測距センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る光ファイバケーブルは、波長を一定の周期で掃引させながら光を供給する光源ユニットと、該光源ユニットから供給された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、光分割手段により分割された測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と参照光とを合波する合波手段と、該合波手段により合波された反射光と参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、該干渉光検出手段により検出された干渉光を周波数解析することにより測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有する光干渉測距センサに用いられる光ファイバケーブルであって、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバと、を有する。
【0008】
この態様によれば、光ファイバケーブルは、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバとを有する。そのため、光ファイバケーブル内において、測定光と参照光とのいずれもが導光され、又は測定光と参照光とに分割される前の光が導光されるため、光ファイバケーブルの交換によっても測定光と参照光との光路長差の設定は変わらない。したがって、測定環境に応じて容易に光ファイバケーブルの長さを調整することが可能となる。
【0009】
上記態様において、第１光ファイバは、測定光の光路を含み、第２光ファイバは、参照光の光路を含んでもよい。
【0010】
この態様によれば、そのため、光ファイバケーブル内において、測定光と参照光とのいずれもが導光されるため、光ファイバケーブルの交換によっても測定光と参照光との光路長差の設定は変わらず、したがって、測定環境に応じて容易に光ファイバケーブルの長さを調整することが可能となる。
【0011】
上記態様において、第２光ファイバは、第１光ファイバであってもよい。
【0012】
この態様によれば、光ファイバケーブルの構成が簡素化される。
【0013】
上記態様において、光分割手段を更に含んでもよい。
【0014】
この態様によれば、光ファイバケーブルの設計の自由度が向上する。
【0015】
上記態様において、参照光を反射させる参照面を更に含んでもよい。
【0016】
この態様によれば、光ファイバケーブルの設計の自由度が向上する。
【0017】
本発明の一態様に係るコントローラは、波長を一定の周期で掃引させながら光を供給する光源ユニットと、該光源ユニットから供給された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、光分割手段により分割された測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と参照光とを合波する合波手段と、該合波手段により合波された反射光と参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、該干渉光検出手段により検出された干渉光を周波数解析することにより測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有するコントローラであって、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバに接続される第１接続部と、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバに接続される第２接続部と、を有する。
【0018】
この態様によれば、光ファイバケーブルは、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバとを有する。そのため、光ファイバケーブル内において、測定光と参照光とのいずれもが導光され、又は測定光と参照光とに分割される前の光が導光されるため、光ファイバケーブルの交換によっても測定光と参照光との光路長差の設定は変わらない。したがって、測定環境に応じて容易に光ファイバケーブルの長さを調整することが可能となる。
【0019】
本発明の一態様に係る光干渉測距センサは、光ファイバケーブルと、コントローラと、を有する光干渉測距センサであって、コントローラは、波長を一定の周期で掃引させながら光を供給する光源ユニットと、該光源ユニットから供給された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、光分割手段により分割された測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と参照光とを合波する合波手段と、該合波手段により合波された反射光と参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、該干渉光検出手段により検出された干渉光を周波数解析することにより測定対象までの距離を算出する距離算出手段と、を有し、光ファイバケーブルは、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバと、を有する、光干渉測距センサ。
【0020】
この態様によれば、光ファイバケーブルは、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された測定光とのうち少なくとも一部を導光する第１光ファイバと、光源ユニットから供給された光と分割手段により分割された参照光とのうち少なくとも一部が導光する第２光ファイバとを有する。そのため、光ファイバケーブル内において、測定光と参照光とのいずれもが導光され、又は測定光と参照光とに分割される前の光が導光されるため、光ファイバケーブルの交換によっても測定光と参照光との光路長差の設定は変わらない。したがって、測定環境に応じて容易に光ファイバケーブルの長さを調整することが可能となる。
【0021】
上記態様において、光ファイバケーブルは、参照光を反射させる参照面を更に含んでもよい。
【0022】
この態様によれば、光ファイバケーブルの設計の自由度が向上する。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、主干渉計に接続される第１光ファイバに対応して、適切な第２光ファイバを副干渉計に接続可能な光ファイバケーブル、それに接続されるコントローラ及びそれらを用いた光干渉測距センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本開示に係る変位センサ１０の概要を示す外観模式図である。
【図2】本開示に係る変位センサ１０によって計測対象物Ｔが計測される手順を示すフローチャートである。
【図3】本開示に係る変位センサ１０が用いられるセンサシステム１の概要を示す機能ブロック図である。
【図4】本開示に係る変位センサ１０が用いられるセンサシステム１によって計測対象物Ｔが計測される手順を示すフローチャートである。
【図5A】本開示に係る変位センサ１０によって計測対象物Ｔが計測される原理を説明するための図である。
【図5B】本開示に係る変位センサ１０によって計測対象物Ｔが計測される別の原理を説明するための図である。
【図6A】センサヘッド２０の概略構成を示す斜視図である。
【図6B】センサヘッド２０の内部構造を示す模式図である。
【図7】コントローラ３０における信号処理について説明するためのブロック図である。
【図8】コントローラ３０における処理部５９によって実行される、計測対象物Ｔまでの距離を算出する方法を示すフローチャートである。
【図9A】波形信号（電圧ｖｓ時間）がスペクトル（電圧ｖｓ周波数）に周波数変換される様子を示す図である。
【図9B】スペクトル（電圧ｖｓ周波数）がスペクトル（電圧ｖｓ距離）に距離変換される様子を示す図である。
【図9C】スペクトル（電圧ｖｓ距離）に基づいてピークを検出し、それに対応する距離値が算出される様子を示す図である。
【図10】光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。
【図11A】光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。
【図11B】光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。
【図12】光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。
【図13A】光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。
【図13B】光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。
【図14】光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。
【図15】光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。
【図16】光ファイバケーブルの変形例について説明するための図である。
【図17】光ファイバケーブルの変形例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明の好適な各実施形態について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する各実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する場合がある。
【0026】
［変位センサの概要］
先ず、本開示に係る変位センサの概要について説明する。
図１は、本開示に係る変位センサ１０の概要を示す外観模式図である。図１に示されるように、変位センサ１０は、センサヘッド２０とコントローラ３０とを備え、計測対象物Ｔの変位（計測対象物Ｔまでの距離）を計測する。
先ず、本開示に係る変位センサの概要について説明する。
図１は、本開示に係る変位センサ１０の概要を示す外観模式図である。図１に示されるように、変位センサ１０は、センサヘッド２０とコントローラ３０とを備え、計測対象物Ｔの変位（計測対象物Ｔまでの距離）を計測する。
【0027】
センサヘッド２０とコントローラ３０とは、光ファイバケーブル４０で接続されており、センサヘッド２０には対物レンズ２１が取り付けられている。また、コントローラ３０は、表示部３１と、設定部３２と、外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３３と、光ファイバ接続部３４と、外部記憶部３５とを含み、さらに、内部には、計測処理部３６を有する。
【0028】
センサヘッド２０は、コントローラ３０から出力される光を計測対象物Ｔに照射し、当該計測対象物Ｔからの反射光を受光する。センサヘッド２０は、コントローラ３０から出力されて光ファイバケーブル４０を介して受光した光を反射させ、上述した計測対象物Ｔからの反射光と干渉させるための参照面を、内部に有している。
【0029】
なお、センサヘッド２０には対物レンズ２１が取り付けられているが、当該対物レンズ２１は着脱可能な構成となっている。対物レンズ２１は、センサヘッド２０と計測対象物Ｔとの距離に応じて、適切な焦点距離を有する対物レンズに交換可能であって、又は可変焦点の対物レンズを適用してもよい。
【0030】
さらに、センサヘッド２０を設置する際には、ガイド光（可視光）を計測対象物Ｔに照射して、当該変位センサ１０の計測領域内に計測対象物Ｔが適切に位置するようにセンサヘッド２０及び／又は計測対象物Ｔを設置してもよい。
【0031】
光ファイバケーブル４０は、コントローラ３０に配置される光ファイバケーブル接続部３４に接続されて延伸し、当該コントローラ３０とセンサヘッド２０とを接続する。光ファイバケーブル４０は、参照光を導光する少なくとも１つの光ファイバ４１Ｐと、測定光を導光する少なくとも１つの光ファイバ４２Ｐとを含んでもよい。これにより、光ファイバケーブル４０は、コントローラ３０から投光される光を、光ファイバ４２Ｐを介してセンサヘッド２０に導き、さらに、センサヘッド２０からの戻り光を、光ファイバ４２Ｐを介してコントローラ３０へ導くように構成されている。なお、光ファイバケーブル４０は、センサヘッド２０及びコントローラ３０に着脱可能であって、長さ、太さ及び特性等において種々の光ファイバケーブルを適用することができる。また、光ファイバケーブル４０は、１つのクラッド内に１つのコアが形成されたシングルコアとして構成されてもよいし、１つのクラッド内に複数のコアが形成されたマルチコアとして構成されてもよい。マルチコアの場合、複数の光路の距離が近くなるため、光ファイバケーブル４０に加わる曲げや温度変動による測定光路と参照光路との変動を抑制することが可能となる。
【0032】
表示部３１は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等で構成される。表示部３１には、変位センサ１０の設定値、センサヘッド２０からの戻り光の受光量、及び変位センサ１０によって計測された計測対象物Ｔの変位（計測対象物Ｔまでの距離）等の計測結果が表示される。
【0033】
設定部３２は、例えば、機械式ボタンやタッチパネル等をユーザが操作することによって、計測対象物Ｔを計測するために必要な設定が行われる。これらの必要な設定の全部又は一部は、予め設定されていてもよいし、外部Ｉ／Ｆ部３３に接続された外部接続機器（図示せず）から設定されてもよい。また、外部接続機器は、ネットワークを介して有線又は無線で接続されていてもよい。
【0034】
ここで、外部Ｉ／Ｆ部３３は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＲＳ２３２Ｃ、及びアナログ出力等で構成される。外部Ｉ／Ｆ部３３には、他の接続機器に接続されて当該外部接続機器から必要な設定が行われたり、変位センサ１０によって計測された計測結果等を外部接続機器に出力したりしてもよい。
【0035】
また、コントローラ３０が外部記憶部３５に記憶されたデータを取り込むことにより、計測対象物Ｔを計測するために必要な設定が行われてもよい。外部記憶部３５は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の補助記憶装置であって、計測対象物Ｔを計測するために必要な設定等が予め記憶されている。
【0036】
コントローラ３０における計測処理部３６は、例えば、連続的に波長を変化させながら光を投光する波長掃引光源、センサヘッド２０からの戻り光を受光して電気信号に変換する受光素子、及び電気信号を処理する信号処理回路等を含む。計測処理部３６では、センサヘッド２０からの戻り光に基づいて、最終的には、計測対象物Ｔの変位（計測対象物Ｔまでの距離）が算出されるように制御部及び記憶部等を用いて様々な処理がなされている。これらの処理についての詳細は後述する。
【0037】
【0038】
ステップＳ１１では、センサヘッド２０を設置する。例えば、センサヘッド２０から計測対象物Ｔにガイド光を照射して、それを参考にして、センサヘッド２０を適切な位置に設置する。
【0039】
具体的には、コントローラ３０における表示部３１に、センサヘッド２０からの戻り光の受光量を表示し、ユーザは、当該受光量を確認しながら、センサヘッド２０の向き及び計測対象物Ｔとの距離（高さ位置）等を調整してもよい。基本的には、センサヘッド２０からの光を計測対象物Ｔに対して垂直に（より垂直に近い角度で）照射できれば、当該計測対象物Ｔからの反射光の光量が大きく、センサヘッド２０からの戻り光の受光量も大きくなる。
【0040】
また、センサヘッド２０と計測対象物Ｔとの距離に応じて、適切な焦点距離を有する対物レンズ２１に交換してもよい。
【0041】
さらに、計測対象物Ｔを計測するに際して適切な設定ができない場合（例えば、計測に必要な受光量を得られない、又は対物レンズ２１の焦点距離が不適切である等）には、エラー又は設定未完了等を、表示部３１に表示したり、外部接続機器に出力したりして、ユーザに通知するようにしてもよい。
【0042】
ステップＳ１２では、計測対象物Ｔを計測するに際して種々の計測条件を設定する。例えば、センサヘッド２０が有する固有の校正データ（線形性を補正する関数等）を、ユーザがコントローラ３０における設定部３２を操作することによって設定する。
【0043】
また、各種パラメータを設定してもよい。例えば、サンプリング時間、計測範囲、及び計測結果を正常とするか異常とするかの閾値等が設定される。さらに、計測対象物Ｔの反射率及び材質等の計測対象物Ｔの特性に応じて測定周期が設定され、及び計測対象物Ｔの材質に応じた測定モード等が設定されるようにしてもよい。
【0044】
なお、これらの計測条件及び各種パラメータの設定は、コントローラ３０における設定部３２を操作することによって設定されるが、外部接続機器から設定されてもよいし、外部記憶部３５からデータを取り込むことによって設定されてもよい。
【0045】
ステップＳ１３では、ステップＳ１１で設置されたセンサヘッド２０で、ステップＳ１２で設定された計測条件及び各種パラメータに従って、計測対象物Ｔを計測する。
【0046】
具体的には、コントローラ３０の計測処理部３６において、波長掃引光源から光が投光され、センサヘッド２０からの戻り光を受光素子で受光し、信号処理回路によって周波数解析、距離変換及びピーク検出等がなされて、計測対象物Ｔの変位（計測対象物Ｔまでの距離）が算出される。具体的な計測処理についての詳細は、後述する。
【0047】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３で計測された計測結果を出力する。例えば、ステップＳ１３で計測された計測対象物Ｔの変位（計測対象物Ｔまでの距離）等を、コントローラ３０における表示部３１に表示したり、外部接続機器に出力したりする。
【0048】
また、ステップＳ１３で計測された計測対象物Ｔの変位（計測対象物Ｔまでの距離）が、ステップＳ１２で設定された閾値に基づいて、正常の範囲内であるか異常かについても計測結果として表示又は出力されてもよい。さらに、ステップＳ１２で設定された計測条件、各種パラメータ及び測定モード等も共に表示又は出力されてもよい。
【0049】
［変位センサを含むシステムの概要］
図３は、本開示に係る変位センサ１０が用いられるセンサシステム１の概要を示す機能ブロック図である。図３に示されるように、センサシステム１は、変位センサ１０と、制御機器１１と、制御信号入力用センサ１２と、外部接続機器１３とを備える。なお、変位センサ１０は、制御機器１１及び外部接続機器１３とは、例えば、通信ケーブル又は外部接続コード（例えば、外部入力線、外部出力線及び電源線等を含む）で接続され、制御機器１１と制御信号入力用センサ１２とは信号線で接続される。
図３は、本開示に係る変位センサ１０が用いられるセンサシステム１の概要を示す機能ブロック図である。図３に示されるように、センサシステム１は、変位センサ１０と、制御機器１１と、制御信号入力用センサ１２と、外部接続機器１３とを備える。なお、変位センサ１０は、制御機器１１及び外部接続機器１３とは、例えば、通信ケーブル又は外部接続コード（例えば、外部入力線、外部出力線及び電源線等を含む）で接続され、制御機器１１と制御信号入力用センサ１２とは信号線で接続される。
【0050】
変位センサ１０は、図１及び図２を用いて説明したように、計測対象物Ｔの変位（計測対象物Ｔまでの距離）を計測する。そして、変位センサ１０は、その計測結果等を制御機器１１及び外部接続機器１３に出力してもよい。
【0051】
制御機器１１は、例えば、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であって、変位センサ１０が計測対象物Ｔを計測するに際して、当該変位センサ１０に対して各種の指示を与える。
【0052】
例えば、制御機器１１は、制御機器１１に接続された制御信号入力用センサ１２からの入力信号に基づいて、測定タイミング信号を変位センサ１０に出力してもよいし、ゼロリセット命令信号（現在の計測値を０に設定するための信号）等を変位センサ１０に出力してもよい。
【0053】
制御信号入力用センサ１２は、変位センサ１０が計測対象物Ｔを計測するタイミングを指示するオン／オフ信号を、制御機器１１に出力する。例えば、制御信号入力用センサ１２は、計測対象物Ｔが移動する生産ラインの近傍に設置され、計測対象物Ｔが所定の位置に移動してきたことを検知して、制御機器１１にオン／オフ信号を出力すればよい。
【0054】
外部接続機器１３は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であって、ユーザが操作することによって、変位センサ１０に対して様々な設定を行うことができる。
【0055】
具体例としては、測定モード、動作モード、測定周期、及び計測対象物Ｔの材質等が設定される。
【0056】
測定モードの設定として、制御機器１１内部で周期的に計測開始する「内部同期計測モード」、又は制御機器１１外部からの入力信号に応じて計測開始する「外部同期計測モード」等が選択される。
【0057】
動作モードの設定として、実際に計測対象物Ｔを計測する「運転モード」、又は計測対象物Ｔを計測するための計測条件を設定する「調整モード」等が選択される。
【0058】
測定周期は、計測対象物Ｔを測定する周期であり、計測対象物Ｔの反射率に応じて設定すればよいが、仮に、計測対象物Ｔの反射率が低い場合であっても、測定周期を長くして適切に測定周期を設定すれば、計測対象物Ｔを適切に測定することができる。
【0059】
計測対象物Ｔについて、反射光の成分として拡散反射が比較的多い場合に適した「粗面モード」、反射光の成分として鏡面反射が比較的多い場合に適した「鏡面モード」、又はこれらの中間的な「標準モード」等が選択される。
【0060】
このように、計測対象物Ｔの反射率及び材質に応じて、適切な設定を行うことによって、より高精度に計測対象物Ｔを計測することができる。
【0061】
図４は、本開示に係る変位センサ１０が用いられるセンサシステム１によって計測対象物Ｔが計測される手順を示すフローチャートである。図４に示されるように、当該手順は、上述した外部同期計測モードの場合の手順であって、ステップＳ２１～Ｓ２４を含む。
【0062】
ステップＳ２１では、センサシステム１は、計測される対象である計測対象物Ｔを検知する。具体的には、制御信号入力用センサ１２は、生産ライン上において、計測対象物Ｔが所定の位置に移動してきたことを検知する。
【0063】
ステップＳ２２では、センサシステム１は、ステップＳ２１で検知された計測対象物Ｔを変位センサ１０によって計測するように計測指示する。具体的には、制御信号入力用センサ１２は、制御機器１１にオン／オフ信号を出力することにより、ステップＳ２１で検知された計測対象物Ｔを測定するタイミングを指示し、制御機器１１は、当該オン／オフ信号に基づいて、変位センサ１０に測定タイミング信号を出力して、計測対象物Ｔを計測するように計測指示する。
【0064】
ステップＳ２３では、変位センサ１０によって計測対象物Ｔが計測される。具体的には、変位センサ１０は、ステップＳ２２で受け取った計測指示に基づいて、計測対象物Ｔを計測する。
【0065】
ステップＳ２４では、センサシステム１は、ステップＳ２３で計測された計測結果を出力する。具体的には、変位センサ１０は、計測処理の結果を、表示部３１に表示したり、外部Ｉ／Ｆ部３３を経由して制御機器１１又は外部接続機器１３等に出力したりする。
【0066】
なお、ここでは、図４を用いて、制御信号入力用センサ１２によって計測対象物Ｔが検知されることにより計測対象物Ｔを計測する外部同期計測モードの場合についての手順を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、内部同期計測モードの場合は、ステップＳ２１及びＳ２２に代わって、予め設定された周期に基づいて測定タイミング信号が生成されることにより、計測対象物Ｔを計測するように変位センサ１０に指示する。
【0067】
次に、本開示に係る変位センサ１０によって計測対象物Ｔが計測される原理を説明する。
図５Ａは、本開示に係る変位センサ１０によって計測対象物Ｔが計測される原理を説明するための図である。図５Ａに示されるように、変位センサ１０は、センサヘッド２０、光ファイバケーブル４０、及びコントローラ３０を備える。センサヘッド２０は、対物レンズ２１と、複数のコリメートレンズ２２ａ～２２ｃとを含み、コントローラ３０は、波長掃引光源５１と、光増幅器５２と、複数のアイソレータ５３及び５３ａ～５３ｂと、複数の光カプラ５４及び５４ａ～５４ｅと、減衰器５５と、複数の受光素子（例えば、フォトディテクタ（ＰＤ））５６ａ～５６ｃと、複数の増幅回路５７ａ～５７ｃと、複数のアナログデジタル（ＡＤ）変換部（例えば、アナログデジタルコンバータ）５８ａ～５８ｃと、処理部（例えば、プロセッサ）５９と、バランスディテクタ６０と、補正信号生成部６１とを含む。光ファイバケーブル４０は、光ファイバ４１Ｐａ～４１Ｐｃと、光ファイバ４２Ｐａ～４２Ｐｃとを含む。
図５Ａは、本開示に係る変位センサ１０によって計測対象物Ｔが計測される原理を説明するための図である。図５Ａに示されるように、変位センサ１０は、センサヘッド２０、光ファイバケーブル４０、及びコントローラ３０を備える。センサヘッド２０は、対物レンズ２１と、複数のコリメートレンズ２２ａ～２２ｃとを含み、コントローラ３０は、波長掃引光源５１と、光増幅器５２と、複数のアイソレータ５３及び５３ａ～５３ｂと、複数の光カプラ５４及び５４ａ～５４ｅと、減衰器５５と、複数の受光素子（例えば、フォトディテクタ（ＰＤ））５６ａ～５６ｃと、複数の増幅回路５７ａ～５７ｃと、複数のアナログデジタル（ＡＤ）変換部（例えば、アナログデジタルコンバータ）５８ａ～５８ｃと、処理部（例えば、プロセッサ）５９と、バランスディテクタ６０と、補正信号生成部６１とを含む。光ファイバケーブル４０は、光ファイバ４１Ｐａ～４１Ｐｃと、光ファイバ４２Ｐａ～４２Ｐｃとを含む。
【0068】
波長掃引光源５１は、波長を掃引したレーザ光を投光する。波長掃引光源５１としては、例えば、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）を電流で変調する方式を適用すれば、共振器長が短いためにモードホップを起こしにくく、波長を変化させることが容易であり、低コストで実現することができる。
【0069】
光増幅器５２は、波長掃引光源５１から投光される光を増幅する。光増幅器５２は、例えば、ＥＤＦＡ（ｅｒｂｉｕｍ－ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を適用し、例えば、１５５０ｎｍ専用の光増幅器であってもよい。
【0070】
アイソレータ５３は、入射した光を一方向に透過させる光学素子であって、戻り光によって発生するノイズの影響を防ぐために、波長掃引光源５１の直後に配置されてもよい。
【0071】
このように、波長掃引光源５１から投光された光は、光増幅器５２によって増幅され、アイソレータ５３を介して、光カプラ５４によって主干渉計と副干渉計とに分岐される。例えば、光カプラ５４では、主干渉計と副干渉計とに分岐する光の割合は、主干渉計側に９０％以上分岐させるようにしてもよい。
【0072】
主干渉計に分岐された光は、さらに、１段目の光カプラ５４ａによって、センサヘッド２０の方向と２段目の光カプラ５４ｂの方向とに分岐される。
【0073】
１段目の光カプラ５４ａによってセンサヘッド２０の方向に分岐された光は、光カプラ６２ａによって、光ファイバケーブル４０の１段目の光ファイバ４１Ｐａ及び光ファイバ４２Ｐａの方向に分岐される。光ファイバ４１Ｐａの方向に分岐された光は参照光となり、光ファイバ４２Ｐａの方向に分岐された光は測定光となる。すなわち、端部４１Ｉａから光ファイバ４１Ｐａに入射した参照光は、光ファイバ４１Ｐａ内を導光され、参照面４１Ｒａで反射されて、端部４１Ｉａに向かって光ファイバ４１Ｐａ内を導光され、端部４１Ｉａから光カプラ６２ａへと供給される。一方、端部４２Ｉａから光ファイバ４２Ｐａに入射した測定光は、光ファイバ４２Ｐａ内を導光され、端部４２Ｏａからセンサヘッド２０内の光ファイバに入射し、センサヘッド２０において、コリメートレンズ２２ａ及び対物レンズ２１を通過して計測対象物Ｔに照射される。そして、計測対象物Ｔによって反射された測定光は、センサヘッド２０を介して光ファイバ４２Ｐａの端部４２Ｏａに入射し、光ファイバ４２Ｐａを導光されて、端部４２Ｉａから光カプラ６２ａへと供給される。そして、光ファイバケーブル４０の端部４１Ｉａから供給された参照光と、光ファイバケーブル４０の端部４２Ｉａから供給された測定光とは、光カプラ６２ａにおいて干渉し、干渉光が生成されて、当該干渉光の少なくとも一部が受光素子５６ａに供給される。受光素子５６ａで受光された干渉光は、電気信号に変換される。
【0074】
１段目の光カプラ５４ａによって２段目の光カプラ５４ｂの方向に分岐された光は、アイソレータ５３ａを介して２段目の光カプラ５４ｂに向かい、当該２段目の光カプラ５４ｂによって、さらにセンサヘッド２０の方向と３段目の光カプラ５４ｃの方向とに分岐される。光カプラ５４ｂからセンサヘッド２０の方向に分岐された光は、１段目と同様に、光カプラ６２ｂによって、光ファイバケーブル４０の２段目の光ファイバ４１Ｐｂ及び光ファイバ４２Ｐｂの方向に分岐される。光ファイバ４１Ｐｂの方向に分岐された光は参照光となり、光ファイバ４２Ｐｂの方向に分岐された光は測定光となる。すなわち、端部４１Ｉｂから光ファイバ４１Ｐｂに入射した参照光は、光ファイバ４１Ｐｂ内を導光され、参照面４１Ｒｂで反射されて、端部４１Ｉｂに向かって光ファイバ４１Ｐｂ内を導光され、端部４１Ｉｂから光カプラ６２ｂへと供給される。一方、端部４２Ｉｂから光ファイバ４２Ｐｂに入射した測定光は、光ファイバ４２Ｐｂ内を導光され、端部４２Ｏｂからセンサヘッド２０内の光ファイバに入射し、センサヘッド２０において、コリメートレンズ２２ｂ及び対物レンズ２１を通過して計測対象物Ｔに照射される。そして、計測対象物Ｔによって反射された測定光は、センサヘッド２０を介して光ファイバ４２Ｐｂの端部４２Ｏｂに入射し、光ファイバ４２Ｐｂを導光されて、端部４２Ｉｂから光カプラ６２ｂへと供給される。そして、光ファイバケーブル４０の端部４１Ｉｂから供給された参照光と、光ファイバケーブル４０の端部４２Ｉｂから供給された測定光とは、光カプラ６２ｂにおいて干渉し、干渉光が生成されて、当該干渉光の少なくとも一部が受光素子５６ｂに供給される。受光素子５６ｂで受光された干渉光は、電気信号に変換される。
【0075】
２段目の光カプラ５４ｂによって３段目の光カプラ５４ｃの方向に分岐された光は、アイソレータ５３ｂを介して３段目の光カプラ５４ｃに向かい、当該３段目の光カプラ５４ｃによって、さらにセンサヘッド２０の方向と減衰器５５の方向とに分岐される。光カプラ５４ｃからセンサヘッド２０の方向に分岐された光は、１段目及び２段目と同様に、光カプラ６２ｃによって、光ファイバケーブル４０の３段目の光ファイバ４１Ｐｃ及び光ファイバ４２Ｐｃの方向に分岐される。光ファイバ４１Ｐｃの方向に分岐された光は参照光となり、光ファイバ４２Ｐｃの方向に分岐された光は測定光となる。すなわち、端部４１Ｉｃから光ファイバ４１Ｐｃに入射した参照光は、光ファイバ４１Ｐｃ内を導光され、参照面４１Ｒｃで反射されて、端部４１Ｉｃに向かって光ファイバ４１Ｐｃ内を導光され、端部４１Ｉｃから光カプラ６２ｃへと供給される。一方、端部４２Ｉｃから光ファイバ４２Ｐｃに入射した測定光は、光ファイバ４２Ｐｃ内を導光され、端部４２Ｏｃからセンサヘッド２０内の光ファイバに入射し、センサヘッド２０において、コリメートレンズ２２ｃ及び対物レンズ２１を通過して計測対象物Ｔに照射される。そして、計測対象物Ｔによって反射された測定光は、センサヘッド２０を介して光ファイバ４２Ｐｃの端部４２Ｏｃに入射し、光ファイバ４２Ｐｃを導光されて、端部４２Ｉｃから光カプラ６２ｃへと供給される。そして、光ファイバケーブル４０の端部４１Ｉｃから供給された参照光と、光ファイバケーブル４０の端部４２Ｉｃから供給された測定光とは、光カプラ６２ｃにおいて干渉し、干渉光が生成されて、当該干渉光の少なくとも一部が受光素子５６ｃに供給される。受光素子５６ｃで受光された干渉光は、電気信号に変換される。
【0076】
なお、３段目の光カプラ５４ｃによってセンサヘッド２０でない方向に分岐された光は、計測対象物Ｔの計測に用いられないため、反射して戻ってこないように、例えば、ターミネータ等の減衰器５５によって減衰されるとよい。
【0077】
このように、主干渉計では、３段の光路（３チャネル）を有し、それぞれセンサヘッド２０の光ファイバの先端（端面）から計測対象物Ｔまでの距離の２倍（往復）を光路長差とした干渉計であり、それぞれ光路長差に応じた３つの干渉光を生成している。
【0078】
受光素子５６ａ～５６ｃは、上述したように主干渉計からの干渉光を受光し、当該受光した受光量に応じた電気信号を生成する。
【0079】
増幅回路５７ａ～５７ｃは、それぞれ受光素子５６ａ～５６ｃから出力される電気信号を増幅する。
【0080】
ＡＤ変換部５８ａ～５８ｃは、それぞれ増幅回路５７ａ～５７ｃによって増幅された電気信号を受信して、当該電気信号に関してアナログ信号からデジタル信号に変換する（ＡＤ変換）。ここで、ＡＤ変換部５８ａ～５８ｃは、副干渉計における補正信号生成部６１からの補正信号に基づいて、ＡＤ変換する。
【0081】
副干渉計では、波長掃引光源５１の掃引時における波長の非線形性を補正するために、副干渉計にて干渉信号を取得し、Ｋクロックと呼ばれる補正信号を生成する。
【0082】
具体的には、光カプラ５４によって副干渉計に分岐された光は、光カプラ５４ｄによって、さらに分岐される。ここで、分岐された各光の光路は、例えば、光カプラ５４ｄと光カプラ５４ｅとの間において異なる長さの光ファイバを用いて光路長差を有するように構成されて、当該光路長差に応じた干渉光が光カプラ５４ｅから出力される。そして、バランスディテクタ６０は、光カプラ５４ｅからの干渉光を受光し、その逆位相の信号との差分を取ることによってノイズを除去しつつ、光信号を増幅して電気信号に変換する。
【0083】
なお、光カプラ５４ｄ及び光カプラ５４ｅは、いずれも５０：５０の割合で光を分岐すればよい。
【0084】
補正信号生成部６１は、バランスディテクタ６０からの電気信号に基づいて、波長掃引光源５１の掃引時における波長の非線形性を把握し、当該非線形に応じたＫクロックを生成し、ＡＤ変換部５８ａ～５８ｃに出力する。
【0085】
波長掃引光源５１の掃引時における波長の非線形性から、主干渉計においてそれぞれＡＤ変換部５８ａ～５８ｃに入力されるアナログ信号の波の間隔は等間隔ではない。ＡＤ変換部５８ａ～５８ｃでは、波の間隔が等間隔になるように、上述したＫクロックに基づいてサンプリング時間を補正してＡＤ変換（サンプリング）される。
【0086】
なお、Ｋクロックは、上述したように、主干渉計のアナログ信号をサンプリングするために用いられる補正信号であるため、主干渉計のアナログ信号よりも高周波に生成される必要がある。具体的には、副干渉計における光カプラ５４ｄと光カプラ５４ｅとの間で設けられた光路長差を、主干渉計における光ファイバの先端（端面）と計測対象物Ｔとの間で設けられた光路長差よりも長くしてもよいし、補正信号生成部６１で周波数を逓倍（例えば、８倍等）して高周波化してもよい。
【0087】
処理部５９は、それぞれＡＤ変換部５８ａ～５８ｃによって非線形性が補正されつつＡＤ変換されたデジタル信号を取得し、当該デジタル信号に基づいて、計測対象物Ｔの変位（計測対象物Ｔまでの距離）を算出する。具体的には、処理部５９では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いてデジタル信号を周波数変換し、それらを解析することによって距離が算出される。処理部５９における詳細な処理については後述する。
【0088】
なお、処理部５９では、高速処理が要求されることから、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）等の集積回路で実現される場合が多い。
【0089】
また、ここでは、主干渉計において３段の光路を設けて、センサヘッド２０によってそれぞれの光路から計測対象物Ｔに対して測定光が照射され、それぞれから得られる干渉光（戻り光）に基づいて、計測対象物Ｔまでの距離等が計測される（マルチチャネル）。主干渉計におけるチャネルは、３段に限定されるものではなく、１段又は２段であってもよいし、４段以上であってもよい。
【0090】
図５Ｂは、本開示に係る変位センサ１０によって計測対象物Ｔが計測される別の原理を説明するための図である。図５Ｂに示されるように、変位センサ１０は、センサヘッド２０、光ファイバケーブル４０、及びコントローラ３０を備える。センサヘッド２０は、対物レンズ２１と、複数のコリメートレンズ２２ａ～２２ｃとを含み、コントローラ３０は、波長掃引光源５１と、光増幅器５２と、複数のアイソレータ５３及び５３ａ～５３ｂと、複数の光カプラ５４及び５４ａ～５４ｊと、減衰器５５と、複数の受光素子（例えば、フォトディテクタ（ＰＤ））５６ａ～５６ｃと、複数の増幅回路５７ａ～５７ｃと、複数のアナログデジタル（ＡＤ）変換部（例えば、アナログデジタルコンバータ）５８ａ～５８ｃと、処理部（例えば、プロセッサ）５９と、バランスディテクタ６０と、補正信号生成部６１とを含む。光ファイバケーブル４０は、光ファイバ４２Ｐａ～４２Ｐｃと、光ファイバ４３Ｐａ～４３Ｐｃとを含む。
【0091】
波長掃引光源５１から投光された光は、光増幅器５２によって増幅され、アイソレータ５３を介して、光カプラ５４によって主干渉計側と副干渉計側とに分岐されるが、主干渉計側に分岐された光は、さらに、光カプラ５４ｆによって測定光と参照光とに分岐される。
【0092】
測定光は、１段目の光カプラ５４ａを介して、光ファイバケーブル４０の光ファイバ４２Ｐａ、センサヘッド２０のコリメートレンズ２２ａ及び対物レンズ２１を順次に通過して計測対象物Ｔに照射され、当該計測対象物Ｔで反射する。計測対象物Ｔによって反射された測定光は、センサヘッド２０を介して光ファイバ４２Ｐａの端部４２Ｏａに入射し、光ファイバ４２Ｐａを導光されて、端部４２Ｉａから光カプラ５４ａを介して光カプラ５４ｈへと供給される。
【0093】
同様に、１段目の光カプラ５４ａから２段目の光カプラ５４ｂの方向に分岐された光は、当該２段目の光カプラ５４ｂを介して、光ファイバケーブル４０の光ファイバ４２Ｐｂ、センサヘッド２０のコリメートレンズ２２ｂ及び対物レンズ２１を順次に通過して計測対象物Ｔに照射され、当該計測対象物Ｔで反射した上で、２段目の光カプラ５４ｂに戻り、光カプラ５４ｂを介して光カプラ５４ｉへと供給される。２段目の光カプラ５４ｂから３段目の光カプラ５４ｃの方向に分岐された光は、当該３段目の光カプラ５４ｃを介して、光ファイバケーブル４０の光ファイバ４２Ｐｃ、センサヘッド２０のコリメートレンズ２２ｃ及び対物レンズ２１を順次に通過して計測対象物Ｔに照射され、当該計測対象物Ｔで反射した上で、３段目の光カプラ５４ｃに戻り、光カプラ５４ｃを介して光カプラ５４ｊへと供給される。
【0094】
一方、光カプラ５４ｆによって分岐された参照光は、さらに、光カプラ５４ｇによって光ファイバケーブル４０の端部４３Ｉａ～４３Ｉｃのそれぞれの方向に分岐される。光ファイバケーブル４０の端部４３Ｉａ～４３Ｉｃのそれぞれに入射した参照光は、光ファイバケーブル４０の光ファイバ４３Ｐａ～４３Ｐｃ内をそれぞれ導光される。光ファイバ４３Ｐａ～４３Ｐｃの端部４３Ｉａ～４３Ｉｃとは反対側には、端部４３Ｏａ～４３Ｏｃが設けられている。光ファイバ４３Ｐａ～４３Ｐｃ内を導光された参照光は、端部４３Ｏａ～４３Ｏｃから光カプラ５４ｈ、５４ｉ及び５４ｊのそれぞれに供給される。
【0095】
光カプラ５４ｈでは、光カプラ５４ａから出力される計測対象物Ｔで反射された測定光と、光カプラ５４ｇから出力され光ファイバケーブル４０内の光ファイバ４３Ｐａを導光された参照光とが干渉し、干渉光が生成されて、受光素子５６ａで受光されて電気信号に変換される。換言すれば、光カプラ５４ｆによって測定光と参照光とに分岐され、当該測定光の光路（光カプラ５４ｆから、光カプラ５４ａ、光ファイバ４２Ｐａ、コリメートレンズ２２ａ、対物レンズ２１を介して計測対象物Ｔで反射し、光カプラ５４ｈまで到達する光路）と、当該参照光の光路（光カプラ５４ｆから、光カプラ５４ｇを介して光ファイバ４３Ｐａを導光された上で光カプラ５４ｈまで到達する光路）との光路長差に応じた干渉光が生成されて、当該干渉光が受光素子５６ａで受光されて電気信号に変換される。
【0096】
光カプラ５４ｉでは、測定光の光路（光カプラ５４ｆから、光カプラ５４ａ、５４ｂ、光ファイバ４２Ｐｂ、コリメートレンズ２２ｂ、対物レンズ２１を介して計測対象物Ｔで反射し、光カプラ５４ｉまで到達する光路）と、参照光の光路（光カプラ５４ｆから、光カプラ５４ｇを介して光ファイバ４３Ｐｂを導光された上で光カプラ５４ｉまで到達する光路）との光路長差に応じた干渉光が生成されて、当該干渉光が受光素子５６ｂで受光されて電気信号に変換される。
【0097】
光カプラ５４ｊでは、測定光の光路（光カプラ５４ｆから、光カプラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、光ファイバ４２Ｐｃ、コリメートレンズ２２ｃ、対物レンズ２１を介して計測対象物Ｔで反射し、光カプラ５４ｊまで到達する光路）と、参照光の光路（光カプラ５４ｆから、光カプラ５４ｇを介して光ファイバ４３Ｐｃを導光された上で光カプラ５４ｊまで到達する光路）との光路長差に応じた干渉光が生成されて、当該干渉光が受光素子５６ｃで受光されて電気信号に変換される。なお、受光素子５６ａ～５６ｃは、例えば、バランスフォトディテクタであってもよい。
【0098】
このように、主干渉計では、３段の光路（３チャネル）を有し、それぞれ計測対象物Ｔで反射されて光カプラ５４ｈ、５４ｉ及び５４ｊに入力される測定光と、光カプラ５４ｆ及び５４ｇを介して光ファイバケーブル４０を経由してそれぞれ光カプラ５４ｈ、５４ｉ及び５４ｊに入力される参照光との光路長差に応じた３つの干渉光を生成している。
【0099】
なお、測定光と参照光との光路長差は、３チャネルにおいてそれぞれ異なるように、例えば、光カプラ５４ｇと、各光カプラ５４ｈ、５４ｉ及び５４ｊとの光路長を異なるように設定してもよい。
【0100】
そして、それぞれから得られる干渉光に基づいて、計測対象物Ｔまでの距離等が計測される（マルチチャネル）。
【0101】
［センサヘッドの構造］
ここで、変位センサ１０に用いられるセンサヘッドの構造について説明する。
図６Ａは、センサヘッド２０の概略構成を示す斜視図であり、図６Ｂは、センサヘッドの内部構造を示す模式図である。
ここで、変位センサ１０に用いられるセンサヘッドの構造について説明する。
図６Ａは、センサヘッド２０の概略構成を示す斜視図であり、図６Ｂは、センサヘッドの内部構造を示す模式図である。
【0102】
図６Ａに示されるように、センサヘッド２０は、レンズホルダ２３に対物レンズ２１及びコリメートレンズが格納されている。例えば、レンズホルダ２３のサイズは、対物レンズ２１を囲う一辺の長さが２０ｍｍ程度であり、光軸方向への長さが４０ｍｍ程度である。センサヘッド２０には、光ファイバケーブル４０が接続される。
【0103】
図６Ｂに示されるように、レンズホルダ２３には、１つの対物レンズ２１及び３つのコリメートレンズ２２ａ～２２ｃが格納されている。光ファイバケーブル４０に含まれる測定光を導光する光ファイバからの光は、それぞれがコリメートレンズ２２ａ～２２ｃに導かれるように構成されており、さらに、３つのコリメートレンズ２２ａ～２２ｃを通過した光は、対物レンズ２１を介して計測対象物Ｔに照射される。なお、図６Ｂに示す例では、コリメートレンズの数は３つを示したが、コリメートレンズの数は、光ファイバケーブル４０が含む測定光を導光する光ファイバの数に応じた数であってよい。
【0104】
このように、これらの光ファイバケーブル４０、及びコリメートレンズ２２ａ～２２ｃは、対物レンズ２１とともに、レンズホルダ２３によって保持されて、センサヘッド２０を構成している。
【0105】
また、センサヘッド２０を構成するレンズホルダ２３は、高強度で、また高精度に加工できる金属（例えば、Ａ２０１７）で作製されていてもよい。
【0106】
図７は、コントローラ３０における信号処理について説明するためのブロック図である。図７に示されるように、コントローラ３０は、複数の受光素子７１ａ～７１ｅと、複数の増幅回路７２ａ～７２ｃと、複数のＡＤ変換部７４ａ～７４ｃと、処理部７５と、差動増幅回路７６と、補正信号生成部７７とを備える。
【0107】
コントローラ３０では、図５Ａで示されたように、波長掃引光源５１から投光された光を光カプラ５４によって主干渉計と副干渉計とに分岐し、それぞれより得られる主干渉信号及び副干渉信号を処理することによって、計測対象物Ｔまでの距離値を算出している。
【0108】
複数の受光素子７１ａ～７１ｃは、図５Ａに示された受光素子５６ａ～５６ｃに相当し、主干渉計からの主干渉信号をそれぞれ受光して、電流信号としてそれぞれ増幅回路７２ａ～７２ｃに出力する。
【0109】
複数の増幅回路７２ａ～７２ｃは、電流信号を電圧信号に変換（Ｉ－Ｖ変換）して増幅する。
【0110】
複数のＡＤ変換部７４ａ～７４ｃは、図５Ａに示されたＡＤ変換部５８ａ～５８ｃに相当し、後述する補正信号生成部７７からのＫクロックに基づいて、電圧信号をデジタル信号に変換する（ＡＤ変換）。
【0111】
処理部７５は、図５Ａに示された処理部５９に相当し、ＡＤ変換部７４ａ～７４ｃからのデジタル信号をＦＦＴを用いて周波数に変換し、それらを解析して、計測対象物Ｔまでの距離値を算出する。
【0112】
複数の受光素子７１ｄ～７１ｅ及び差動増幅回路７６は、図５Ａに示されたバランスディテクタ６０に相当し、副干渉計における干渉光をそれぞれ受光して、一方は位相の反転した干渉信号を出力し、２つの信号の差分を取ることによってノイズを除去しつつ、干渉信号を増幅して電圧信号に変換する。
【0113】
補正信号生成部７７は、図５Ａに示された補正信号生成部６１に相当し、電圧信号をコンパレータで２値化し、Ｋクロックを生成し、ＡＤ変換部７４ａ～７４ｃに出力する。Ｋクロックは、主干渉計のアナログ信号よりも高周波に生成される必要があるため、補正信号生成部７７で周波数を逓倍（例えば、８倍等）して高周波化してもよい。
【0114】
【0115】
ステップＳ３１では、処理部５９は、下記ＦＦＴを用いて、波形信号（電圧ｖｓ時間）をスペクトル（電圧ｖｓ周波数）に周波数変換する。図９Ａは、波形信号（電圧ｖｓ時間）がスペクトル（電圧ｖｓ周波数）に周波数変換される様子を示す図である。
【数1】
【0116】
ステップＳ３２では、処理部５９は、スペクトル（電圧ｖｓ周波数）をスペクトル（電圧ｖｓ距離）に距離変換する。図９Ｂは、スペクトル（電圧ｖｓ周波数）がスペクトル（電圧ｖｓ距離）に距離変換される様子を示す図である。
【0117】
ステップＳ３３では、処理部５９は、スペクトル（電圧ｖｓ距離）に基づいてピークに対応する距離値を算出する。図９Ｃは、スペクトル（電圧ｖｓ距離）に基づいてピークを検出し、それに対応する距離値が算出される様子を示す図である。図９Ｃに示されるように、ここでは、３チャネルにおいて、それぞれスペクトル（電圧ｖｓ距離）に基づいてピークが検出され、それぞれピークに対応する距離値が算出される。
【0118】
ステップＳ３４では、処理部５９は、ステップＳ３３で算出された距離値を平均化する。具体的には、処理部５９は、ステップＳ３３で３チャネルにおいてそれぞれスペクトル（電圧ｖｓ距離）に基づいてピークが検出され、それに対応する距離値が算出されているため、それらを平均化して、当該平均化した算出結果を計測対象物Ｔまでの距離として出力する。
【0119】
なお、ステップＳ３４では、処理部５９は、ステップＳ３３で算出された距離値を平均化する際に、ＳＮＲが閾値以上である距離値平均化することが好ましい。例えば、３チャンネルのうち、いずれかのチャンネルにおいて、そのスペクトル（電圧ｖｓ距離）に基づいてピークが検出されたものの、ＳＮＲが閾値未満の場合には、当該スペクトルに基づいて算出される距離値は、信頼性が低いと判断し、採用しない。
【0120】
次に、本開示に関して、より特徴的な構成、機能及び性質を中心に、具体的な実施形態として詳細に説明する。なお、以下に示される光干渉測距センサは、図１～図９を用いて説明した変位センサ１０に相当し、当該光干渉測距センサに含まれる基本的な構成、機能及び性質の全部又は一部は、図１～図９を用いて説明した変位センサ１０に含まれる構成、機能及び性質と共通している。
【0121】
【0122】
図１０は、光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。光ファイバケーブル１１０は、３本の測定光用の光ファイバ１１０Ｆｓと、３本の参照光用の光ファイバ１１０Ｆｒと、光ファイバ１１０Ｆｓ、１１０Ｆｒに接続されたコネクタ部１１０Ｃとを有する。コネクタ部１１０Ｃの内部には、３本の光導波路１１１ｐと、３本の光導波路１１２ｐとが形成されている。光導波路１１１ｐ及び１１２ｐは、クラッドとなる周囲よりも屈折率の大きいコアとして、光を導光することが可能に構成される。
【0123】
光導波路１１１ｐは、光ファイバ１１０Ｆｒと光学的に接続されており、光ファイバ１１０Ｆｒ内を伝搬してきた参照光を端部１１１ｒに向けて導光する。端部１１１ｒは、アルミニウム等の金属によるコートが施されており、参照面となっている。このため、光導波路１１１ｐ内を導光され端部１１１ｒに到達した参照光は、端部１１１ｒによって反射され、光導波路１１１ｐ内を光ファイバ１１０Ｆｒに向かって導光される。
【0124】
光導波路１１２ｐは、光ファイバ１１０Ｆｓと光学的に接続されており、光ファイバ１１０Ｆｓ内を伝搬してきた測定光を端部１１２ｏに向けて導光する。端部１１２ｏに到達した測定光は、センサヘッド２０内に供給され、光導波路や光ファイバ等の内部を導光され、計測対象物Ｔに照射される。計測対象物Ｔによって反射された測定光は再びセンサヘッド２０内に入射され、当該測定光は１１２ｏを介して光導波路１１２ｐ内に導光された上で、光ファイバ１２０Ｆｓ内を伝搬していく。
【0125】
コネクタ部１１０Ｃ及び光導波路１１１ｐ、１１２ｐの作成方法は特に限定されないが、例えば、ガラスを用いた火炎堆積法によって作成されてもよい。或いは、光導波路１１１ｐ、１１２ｐは、光ファイバとして形成され、コネクタ部１１０Ｃの基部を形成するガラスによって当該光ファイバが挟持されて構成されてもよい。
【0126】
図１１Ａは、光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。光ファイバケーブル１２０は、３本の測定光用の光ファイバ１２０Ｆｓと、３本の参照光用の光ファイバ１２０Ｆｒと、光ファイバ１２０Ｆｓ、１２０Ｆｒに接続されたコネクタ部１２０Ｃと、ミラー１２３とを有する。コネクタ部１２０Ｃの内部には、３本の光導波路１２１ｐと、３本の光導波路１２２ｐとが形成されている。光導波路１２１ｐ及び１２２ｐは、クラッドとなる周囲よりも屈折率の大きいコアとして、光を導光することが可能に構成される。
【0127】
光導波路１２１ｐは、光ファイバ１２０Ｆｒと光学的に接続されており、光ファイバ１２０Ｆｒ内を伝搬してきた参照光を端部１２１ｏに向けて導光する。端部１２１ｏに到達した参照光は、端部１２１ｏから出射され、端部１２１ｏの前方に設けられたミラー１２３によって反射される。ミラー１２３によって反射された参照光は、端部１２１ｏに入射し、光導波路１２１ｐ内を光ファイバ１２０Ｆｒに向かって導光される。
【0128】
ここで、図１１Ｂは、光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。図１１Ｂに示す様に、コネクタ部１２０Ｃの端部１２１ｏから出射された参照光は、レトロリフレクタ１２５とミラー１２４とに順次に反射され、更に再びレトロリフレクタ１２５に反射された上で、端部１２１ｏに入射し、光導波路１２１ｐ内を光ファイバ１２０Ｆｒに向かって導光されてもよい。
【0129】
図１１Ａに戻り、光導波路１２２ｐは、光ファイバ１２０Ｆｓと光学的に接続されており、光ファイバ１２０Ｆｓ内を伝搬してきた測定光を端部１２２ｏに向けて導光する。端部１２２ｏに到達した測定光は、センサヘッド２０内に供給され、光導波路や光ファイバ等の内部を導光され、計測対象物Ｔに照射される。計測対象物Ｔによって反射された測定光は再びセンサヘッド２０内に入射され、当該測定光は１２２ｏを介して光導波路１２２ｐ内に導光された上で、光ファイバ１２０Ｆｓ内を伝搬していく。
【0130】
コネクタ部１２０Ｃ及び光導波路１２１ｐ、１２２ｐの作成方法は特に限定されないが、例えば、ガラスを用いた火炎堆積法によって作成されてもよい。或いは、光導波路１２１ｐ、１２２ｐは、光ファイバとして形成され、コネクタ部１２０Ｃの基部を形成するガラスによって当該光ファイバが挟持されて構成されてもよい。
【0131】
図１２は、光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。光ファイバケーブル１３０は、３本の測定光用の光ファイバ１３０Ｆｓと、３本の参照光用の光ファイバ１３０Ｆｒとを有する。３本の測定光用の光ファイバ１３０Ｆｓと、３本の参照光用の光ファイバ１３０Ｆｒとは、不図示の樹脂等により互いに固定されている。光ファイバ１３０Ｆｓ及び光ファイバ１３０Ｆｒはそれぞれ、光ファイバの先端がフェルールに固定してハウジングに装着されている。
【0132】
光ファイバ１３０Ｆｒの端部１３１ｒは、アルミニウム等の金属によるコートが施されており、参照面となっている。このため、光ファイバ１３０Ｆｒ内を導光され端部１３１ｒに到達した参照光は、端部１３１ｒによって反射され、光ファイバ１３０Ｆｒ内を反対方向に向かって導光される。
【0133】
光ファイバ１３０Ｆｓの端部１３２ｏに到達した測定光は、センサヘッド２０内に供給され、光導波路や光ファイバ等の内部を導光され、計測対象物Ｔに照射される。計測対象物Ｔによって反射された測定光は再びセンサヘッド２０内に入射され、当該測定光は１３２ｏを介して光ファイバ１３０Ｆｓ内に導光された上で、光ファイバ１３０Ｆｓ内を伝搬していく。
【0134】
【0135】
図１３Ａは、光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。光ファイバケーブル２１０は、３本の測定光用の光ファイバ２１０Ｆｓと、３本の参照光用の光ファイバ２１０Ｆｒと、光ファイバ２１０Ｆｓ、２１０Ｆｒに接続されたコネクタ部２１０Ｃとを有する。コネクタ部２１０Ｃの内部には、３本の光導波路２１１ｐと、３本の光導波路２１２ｐとが形成されている。光導波路２１１ｐ及び２１２ｐは、クラッドとなる周囲よりも屈折率の大きいコアとして、光を導光することが可能に構成される。
【0136】
光導波路２１１ｐは、光ファイバ２１０Ｆｒと光学的に接続されており、光ファイバ２１０Ｆｒの一端から光ファイバ２１０Ｆｒ内を伝搬してきた参照光を導光し、略Ｕ字状に形成された折り返し部２１１ｍを介して、光ファイバ２１０Ｆｒの他端へと導光する。折り返し部２１１ｍの形状は特に限定されず、測定光と参照光との光路長差の設定値に基づいて任意に構成可能であってよい。
【0137】
光導波路２１２ｐは、光ファイバ２１０Ｆｓと光学的に接続されており、光ファイバ２１０Ｆｓ内を伝搬してきた測定光を端部２１２ｏに向けて導光する。端部２１２ｏに到達した測定光は、センサヘッド２０内に供給され、光導波路や光ファイバ等の内部を導光され、計測対象物Ｔに照射される。計測対象物Ｔによって反射された測定光は再びセンサヘッド２０内に入射され、当該測定光は２１２ｏを介して光導波路２１２ｐ内に導光された上で、光ファイバ２１０Ｆｓ内を伝搬していく。
【0138】
コネクタ部２１０Ｃ及び光導波路２１１ｐ、２１２ｐの作成方法は特に限定されないが、例えば、ガラスを用いた火炎堆積法によって作成されてもよい。或いは、光導波路２１１ｐ、２１２ｐは、光ファイバとして形成され、コネクタ部２１０Ｃの基部を形成するガラスによって当該光ファイバが挟持されて構成されてもよい。
【0139】
図１３Ｂは、光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。光ファイバケーブル２２０は、３本の測定光用の光ファイバ２２０Ｆｓと、６本の参照光用の光ファイバ２２０Ｆｒと、光ファイバ２２０Ｆｓ、２２０Ｆｒに接続されたコネクタ部２２０Ｃとを有する。コネクタ部２２０Ｃの内部には、６本の光導波路２２１ｐと、３本の光導波路２２２ｐとが形成されている。光導波路２２１ｐ及び２２２ｐは、クラッドとなる周囲よりも屈折率の大きいコアとして、光を導光することが可能に構成される。
【0140】
光導波路２２１ｐは、光導波路２２１ｐ１及び光導波路２２１ｐ２を含む。光導波路２２１ｐ１は、光ファイバ２２０Ｆｒと光学的に接続されており、光ファイバ２２０Ｆｒの一端から光ファイバ２２０Ｆｒ内を伝搬してきた参照光を導光し、光導波路２２１ｐ１の端部２２１ｓから出射する。端部２２１ｓから出射された参照光は、レトロリフレクタ２２４に反射された上で、端部２２１ｔに入射し、光導波路２２１ｐ２内を光ファイバ１２０Ｆｒに向かって導光される。
【0141】
光導波路２２２ｐは、光ファイバ２２０Ｆｓと光学的に接続されており、光ファイバ２２０Ｆｓ内を伝搬してきた測定光を端部２２２ｏに向けて導光する。端部２２２ｏに到達した測定光は、センサヘッド２０内に供給され、光導波路や光ファイバ等の内部を導光され、計測対象物Ｔに照射される。計測対象物Ｔによって反射された測定光は再びセンサヘッド２０内に入射され、当該測定光は２２２ｏを介して光導波路２２２ｐ内に導光された上で、光ファイバ２２０Ｆｓ内を伝搬していく。
【0142】
コネクタ部２２０Ｃ及び光導波路２２１ｐ、２２２ｐの作成方法は特に限定されないが、例えば、ガラスを用いた火炎堆積法によって作成されてもよい。或いは、光導波路２２１ｐ、２２２ｐは、光ファイバとして形成され、コネクタ部２２０Ｃの基部を形成するガラスによって当該光ファイバが挟持されて構成されてもよい。
【0143】
図１４は、光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。光ファイバケーブル２３０は、３本の測定光用の光ファイバ２３０Ｆｓと、３本の参照光用の光ファイバ２３０Ｆｒ１と、３本の参照光用の光ファイバ２３０Ｆｒ２とを有する。３本の測定光用の光ファイバ２３０Ｆｓと、３本の参照光用の光ファイバ２３０Ｆｒ１と、３本の参照光用の光ファイバ２３０Ｆｒ２とは、樹脂等で形成された固定部２３４により互いに固定されている。
【0144】
光ファイバ２３０Ｆｓの端部２３２ｏに到達した測定光は、センサヘッド２０内に供給され、光導波路や光ファイバ等の内部を導光され、計測対象物Ｔに照射される。計測対象物Ｔによって反射された測定光は再びセンサヘッド２０内に入射され、当該測定光は２３２ｏを介して光ファイバ２３０Ｆｓ内に導光された上で、光ファイバ２３０Ｆｓ内を伝搬していく。
【0145】
光ファイバ２３０Ｆｒ１は、光ファイバ２３０Ｆｒ１内を伝搬してきた参照光を導光し、光ファイバ２３０Ｆｒ１の端部２３１ｓから出射する。端部２３１ｓから出射された参照光は、レトロリフレクタ２３３に反射された上で、端部２３１ｔに入射し、光ファイバ２３０Ｆｒ２内を導光される。
【0146】
図１５は、光ファイバケーブルの構成の一例を示す模式図である。光ファイバケーブル２４０は、３本の測定光用の光ファイバ２４０Ｆｓと、３本の参照光用の光ファイバ２４０Ｆｒとを有する。３本の測定光用の光ファイバ２４０Ｆｓと、３本の参照光用の光ファイバ２４０Ｆｒとは、樹脂等で形成された固定部２４３により互いに固定されている。
【0147】
光ファイバ２４０Ｆｒは、光ファイバ２４０Ｆｒの一端から光ファイバ２４０Ｆｒ内を伝搬してきた参照光を導光し、略Ｕ字状に形成された折り返し部２４１ｍを介して、光ファイバ２４０Ｆｒの他端へと導光する。折り返し部２４１ｍの形状は特に限定されず、測定光と参照光との光路長差の設定値に基づいて任意に構成可能であってよい。
【0148】
光ファイバ２４０Ｆｓは、光ファイバ２４０Ｆｓ内を伝搬してきた測定光を端部２４２ｏに向けて導光する。端部２４２ｏに到達した測定光は、センサヘッド２０内に供給され、光導波路や光ファイバ等の内部を導光され、計測対象物Ｔに照射される。計測対象物Ｔによって反射された測定光は再びセンサヘッド２０内に入射され、当該測定光は２４２ｏを介して光ファイバ２４０Ｆｓ内に導光された上で、光ファイバ２４０Ｆｓ内を伝搬していく。
【0149】
［変形例］
図１６は、光ファイバケーブルの変形例について説明するための図である。
図１６は、光ファイバケーブルの変形例について説明するための図である。
【0150】
光ファイバケーブル４１は、光ファイバ４４Ｐａ～４４Ｐｃ、４５Ｐａ～４５Ｐｃ、４６Ｐａ～４６Ｐｃ、４７Ｐａ～４７Ｐｃ、及び光カプラ６３ａ～６３ｃを有する。波長掃引光源５１から投光された光は、光カプラ５４ａ～５４ｃのそれぞれから、端部４４Ｉａ～４４Ｉｃを介して光ファイバ４４Ｐａ～４４Ｐｃの各々に供給される。光ファイバ４４Ｐａ～４４Ｐｃは、当該光を光カプラ６３ａ～６３ｃまで導光させ、光カプラ６３ａ～６３ｃは、当該光を、光ファイバ４５Ｐａ～４５Ｐｃを経由する参照光と、光ファイバ４７Ｐａ～４７Ｐｃを経由する測定光とに分岐させる。
【0151】
光ファイバ４５Ｐａ～４５Ｐｃ内を導光された参照光は、光ファイバ４５Ｐａ～４５Ｐｃの端部に設けられた参照面４５Ｒａ～４５Ｒｃによって反射されると、光ファイバ４５Ｐａ～４５Ｐｃ内を導光されて再び光カプラ６３ａ～６３ｃへと供給される。光ファイバ４７Ｐａ～４７Ｐｃ内を導光された測定光は、光ファイバ４７Ｐａ～４７Ｐｃの端部４７Ｏａ～４７Ｏｃからセンサヘッド２０内に供給され、光導波路や光ファイバ等の内部を導光され、計測対象物Ｔに照射される。計測対象物Ｔによって反射された測定光は再びセンサヘッド２０内に入射され、当該測定光は端部４７Ｏａ～４７Ｏｃを介して光ファイバ４７Ｐａ～４７Ｐｃ内に導光された上で、光カプラ６３ａ～６３ｃに供給される。
【0152】
光ファイバ４５Ｐａ～４５Ｐｃから供給された参照光と、光ファイバ４７Ｐａ～４７Ｐｃから供給された測定光とは、光カプラ６２ａ～６２ｃにおいて干渉し、干渉光が生成されて、当該干渉光の少なくとも一部が光ファイバ４６Ｐａ～４６Ｐｃを介して受光素子５６ａ～５６ｃに供給される。受光素子５６ａ～５６ｃで受光された干渉光は、電気信号に変換される。
【0153】
図１７は、光ファイバケーブルの変形例について説明するための図である。
【0154】
光ファイバケーブル４２は、光ファイバ４８Ｐａ～４８Ｐｃ、及び４９Ｐａ～４９Ｐｃを有する。波長掃引光源５１から投光された光は、光カプラ５４ａ～５４ｃのそれぞれから、端部４８Ｉａ～４８Ｉｃを介して光ファイバ４８Ｐａ～４８Ｐｃの各々に供給される。光ファイバ４８Ｐａ～４８Ｐｃは、当該光を端部４８Ｏａ～４８Ｏｃまで導光させる。端部４８Ｏａ～４８Ｏｃからセンサヘッド２０に供給された光は、センサヘッド２０の光ファイバ２４Ｐａ～２４Ｐｃを介して光カプラ２３ａ～２３ｃに供給される。光カプラ２３ａ～２３ｃは、供給された光を、光ファイバ２５Ｐａ～２５Ｐｃを経由する参照光と、光ファイバ２７Ｐａ～２７Ｐｃを経由する測定光とに分岐させる。
【0155】
光ファイバ２５Ｐａ～２５Ｐｃ内を導光された参照光は、光ファイバ２５Ｐａ～２５Ｐｃの端部に設けられた参照面２５Ｒａ～２５Ｒｃによって反射されると、光ファイバ２５Ｐａ～２５Ｐｃ内を導光されて再び光カプラ２３ａ～２３ｃへと供給される。光ファイバ２７Ｐａ～２７Ｐｃ内を導光された測定光は、コリメートレンズ２２ａ～２２ｃ、及び対物レンズ２１を介して計測対象物Ｔに照射される。計測対象物Ｔによって反射された測定光は光ファイバ２７Ｐａ～２７Ｐｃ内に導光された上で、光カプラ２３ａ～２３ｃに供給される。
【0156】
光ファイバ２５Ｐａ～２５Ｐｃから供給された参照光と、光ファイバ２７Ｐａ～２７Ｐｃから供給された測定光とは、光カプラ２３ａ～２３ｃにおいて干渉し、干渉光が生成されて、当該干渉光の少なくとも一部が光ファイバ２６Ｐａ～２６Ｐｃ、及び光ファイバケーブル４２の光ファイバ４９Ｐａ～４９ｃを介して受光素子５６ａ～５６ｃに供給される。受光素子５６ａ～５６ｃで受光された干渉光は、電気信号に変換される。
【0157】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【0158】
１…センサシステム、１０…変位センサ、１１…制御機器、１２…制御信号入力用センサ、１３…外部接続機器、２０…センサヘッド、２１…対物レンズ、２２ａ～２２ｃ…コリメートレンズ、２３…レンズホルダ、３０…コントローラ、３１…表示部、３２…設定部、３３…外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）部、３４…光ファイバ接続部、３５…外部記憶部、３６…計測処理部、４０、４１、４２…光ファイバケーブル、５１…波長掃引光源、５２…光増幅器、５３，５３ａ～５３ｂ…アイソレータ、５４，５４ａ～５４ｅ…光カプラ、５５…減衰器、５６ａ～５６ｃ…受光素子、５８…ＡＤ変換部、５９…処理部、６０…バランスディテクタ、６１…補正信号生成部、６２ａ～６２ｃ…光カプラ、６３ａ～６３ｃ…光カプラ、７１ａ～７１ｅ…受光素子、７２ａ～７２ｃ…増幅回路、７４ａ～７４ｃ…ＡＤ変換部、７５…処理部、７６…差動増幅回路、７７…補正信号生成部、１００～１０５…光干渉測距センサ、１１０…コントローラ、１１１…波長掃引光源、１１２…主干渉計、１１２ａ～１１２ｃ…光カプラ、１１３，１１３ａ～１１３ｃ…第１フォトディテクタ（受光部）、１１４…副干渉計、１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｄ…光カプラ、１１４ｃ…サーキュレータ、１１５…第２フォトディテクタ（受光部）、１１６…処理部、Ｔ…計測対象物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】