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JPS62299702A - 位置検出装置及び方法 - Google Patents

位置検出装置及び方法

Info

Publication number
JPS62299702A
JPS62299702A JP62131057A JP13105787A JPS62299702A JP S62299702 A JPS62299702 A JP S62299702A JP 62131057 A JP62131057 A JP 62131057A JP 13105787 A JP13105787 A JP 13105787A JP S62299702 A JPS62299702 A JP S62299702A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
frequency
optical
input light
optical resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62131057A
Other languages
English (en)
Inventor
グレゴリー　ジョン　マクブライアン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RTX Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of JPS62299702A publication Critical patent/JPS62299702A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2861—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using fibre optic delay lines and optical elements associated with them, e.g. for use in signal processing, e.g. filtering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は光を使用した位置検出装置に係り、特に長さが
変化する光共振器を使用した直線位置の測定に関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点光を使用
する位置センサは軒昂であること及び干渉に強いことが
要求される航空櫻等の制御装置において電磁干渉及びス
ペースの問題を受動的かつ非導電的方法で解決すること
ができる。しかし、これらのセンサは現状では１ｉｉＩ
ｉ１′８が高く複雑である問題点を有する。
光ファイバを使用した電気的に受動的な位置検出装置が
いくつか開発されている。これらの装置のうち最も実用
化が進んでいるのは光ファイバ信号チ１７ンネルヘ２進
光パターンを印加するのに表面板を使用するものである
。しかし、この方法では２進チセンネルの一つ一つに並
列に光ファイバを設けなければならず、所望の分解能と
測定範囲を達成するためには多くの光ファイバが必要に
なる問題点を右する。一方、この方法はデジタル処理り
式を採用しているため雑音干渉に対して強く、性能の低
下が生じない利点を有する。別の方法では−又は複数の
ヂャンネルで振幅を符号化して使用するが、この方法で
はコネクタやリンクの特性にばらつきがあると問題が生
じる。さらに別の方法では時分割及び周波数分割多重化
法が採用される。光エンコーダの例は米国特許第４．５
４６゜４６６号に記載されている。
光学系のハードウェアが簡ＩＰでブレンネル中での損失
のばらつきが装置性能に重大な影響を及ぼすことのない
別の位置検出方法及び装置が望まれている。そこで、本
発明の目的は町営に曲中な光学系ハードウェアを使いま
たチャンネル中での損失のばらつきが性能に重大な影響
を及ぼすことのない特長を有する位置検出装置及び方法
を提供することにある。
問題点を解決するための手段 本発明では入力光は長さが可変な光共振器の光入力ポー
トに供給される。入力光は光３４振器中を光共振器の可
変な長さに対応する距離伝播した後光共系器の出力ポー
トで検出される。この検出された光にもとづいて長さが
可変な光共振器の各時点での長さが求められる。
上記方法による位置検出装置は入力光を供給するための
、また長さが可変な先具撤器中を伝播した光を検出する
ための様々な手段を有する。
本発明による位置検出装置の−の実施例は光ファイバ入
力ポートと、前記光ファイバ入力ポートが挿入される長
さが可変な光共振器と、光共振器中に入力光を受信する
ように設けられた光ファイバ出力ポートとよりなり、光
共振器は入力及び出力ポートの光ファイバの屈折率と適
合した屈折率を有する流体で充填される。入力光として
光パルスが供給され、この光パルスが長さの可変な光共
振器中を横切って伝播するに要する時間が出力ポートに
設けられた検出器で測定される。この光が光共振器中を
通過する時間より光共振器の長さが求められる。位置を
測定したい物体は光共振器に機械的に結合されているた
め物体の位置の変化に直接に対応して光共振器の長さが
変化される。
本発明になる位置検出装置の伯の実施例では先具１Ｊｊ
ｔ器の長さが変化するにつれ変位するーの端部に鏡が設
けられまた対向する他端に第２の鏡が設けられてこれら
２つの鏡の間で入力光がくりがえし反射される。また供
給される入力光は強度が時間と共に所定周波数で周期的
に変化させられ、さらにこの光強度変化の周波数も時間
と共に変化される。この鏡を用いた位置検出装置では先
に記載した光パルスすなわち非連続的な光波を使用する
ことも可能である。本実施例は出力光の検出強度を最大
化する周波数においては対応する波長が鏡と鏡の間の距
離の整数倍になることをその８１作原理とする。換言す
れば、反射波が強め合うように干渉する結果入力光が持
続し、これに伴って出力光の検出強度が最大になる。鏡
と鏡の間の距離は検出強度を最大にする周波数に対応す
る波長より求められる。従って、本実施例装首はさらに
入力光の強度変化周波数を変化させながら出力光の検出
強度が最大になる周波数を求める手段を右する。
この手段は所定の周波数領域にわたり入力光の平均的な
強度を周波数の関数として求める過程を実行する。
本発明による位置検出装置のさらに別の実施例では鏡を
有する前記位置検出装置へ入力される光が光パルスとさ
れる。この例では光パルスが入力ポートから出力ポート
へ伝播する時間を測定することによりポート間での光速
の値を用いてポート間の距離が求められる。このポート
間の距離１が光共振器のその時点での長さをあらわす。
本発明による位置検出装置のさらに別の実施例は強度が
時間と共に所定周波数で周期的に変化する入力光を内部
で強め合う干渉を生じることにより特定の周波数の振動
を持続するような任意の光共振器の入力ポートに供給す
る。共振器中には入力光を反射する少なくとも−の第１
の反射面と反射された入力光を前記第１の反射面へ向１
プでさらに反射する少なくとも−の第２の反射面とが設
けられる。この第１及び第２の反射面はいずれし動くこ
とができる。また入力光強度の周期的変化に対応する前
配所定周波数は時間と共に変化され出力光の平均強度を
最大化する周波数が求められる。
このために、出力ポートに共働して入力光の平均強度を
検出する手段が設けられる。共振器の各時点での長さは
検出された光の平均強度が最大になる周波数を求め、こ
の平均強度を最大化する周波数に対応する波長よりポー
ト間の距離を求め、さらにこのポート間の距離を共振器
の長さと関係づけることで求められる。
本発明による位置検出装置のさらに別の実施例は連続波
を使用し、強度が所定周波数で周期的に変化している光
の前記周波数をその上下の比較的狭い周波数範囲内で増
減させないし「ディザ−」を加え、この光を長さが可変
な共振器ヘラ９人し、共振器の周波数伝達特性を利用し
て反射光の振幅を変調する。この反射光の振幅変調は「
ディザ−」を加えられた結果前記光強度変化の振動周波
数が検出された出力光の強度が最大になる光強度変化の
振動周波数と相異することに関連して生じる。
光共振器はその長さに対応して異なった周波数伝達特性
を有する。さらに振幅変調された反射入力光を包絡線検
波して碧だ出力信号は同期復調器にゼロ平均包絡線信号
として供給され、同期復調器はこの包ｒ６線信号を「デ
ィザ−」周波数をあらわす信号に応じて復調する。復調
器は反射入力光の平均強度が最大になる周波数と１ディ
ザ−」を加えられている環時点の周波数との差をあらわ
す誤差信号を出力する。この誤差信号を積分することに
より前記所定周波数を前記反射入力光強度を最大化する
周波数に変化させる周波数コマンド信号が得られる。前
記所定周波数を前記反射入力光強度を最大化する周波数
に一致させることにより誤差信号はゼロになる。
本発明による位置検出装置のさらに別の実施例では入力
光が光共振器の入力光ポートに供給されるが、この光共
振器は管中に挿入された光ファイバ遅延線よりなり、光
ファイバ遅延線は管中の流体の屈折率と同じ屈折率を有
する。その結果光は遅延線と流体の境界面を境界面が存
在しない場合と全く同様に通過して伝播できる。光ファ
イバ遅延線は入力光ポートとして使用される端部に鏡面
が形成されており、また管は遅延線が挿入されている端
部と対向する側の端部に可動反射鏡を有し、入射光はこ
の反射光で反射されて遅延線の前記鏡面形成端部に戻さ
れる。この端部は従って出力ポートとしても使われる。
光共振器の長さは反射鏡の動きに応じて変化する。
本発明になる位置検出装置のさらに別の実施例では入力
光が光源から光ファイバを通って入力ポートに導かれ、
出力光が出力光ポートから光ファイバを通って検出器へ
導かれる。
以上説明したように、本発明は光パルスを用いて距離を
測定することよりなる新規な位置検出方法及び装置を提
供する。本発明はさらに、受動的光共振器の長さの変化
に対応する周波数を発生する方法及び装置を提供する。
この連続波を入力光として使用する方法は光パルスを使
用する方法Ｊ：りも電子制御系及び光学系が非常に簡単
になる利点を有する。またこの方法では位置情報は周波
数変化として検出されるのでチャンネル中の損失が装置
性能に大きな影響を与えることがない。
実施例 本発明の他の目的、特徴及び利点は図面を参照して行な
う以下の最良の実施例の詳細な説明より明らかとなろう
。
第１図は本発明による位置検出装置１０のブロック図を
示し、装置１０は入力光ポート１２と、長さが可変な先
具＠器１４と、出力光ポート１６とよりなる。図では光
共振器１４の長さが可変なことをアコーデオン状の記号
１８で示すが、これは光共振器１４が引伸ばしたり短縮
したりできることを示している。本発明の中心的教示は
かかる入力光ポート及び出力光ポートを有する光共振器
を非常に小形でかつ非常に簡単なハードウェアを用いて
構成できることにある。本発明による位置検出装置の様
々な実施例を第１図、第２図、第６図、第７図及び第１
０図に示す。第１図に示す装置１０は本発明装置の中心
的思想を第２図、第６図、第７図及び第１０図よりも簡
単に示す。勿論、第１図に示した装置１０の中心的思想
の範囲内で様々な変形が可能であり本明細書で説明する
実施例は単に本発明思想を実施するための様々な手段の
いくつかを例示するにすぎない。
第１図の装置１０では光源２２が制御装置２６から出力
されるライン２４上の制御信号により強度を制御され、
光源２２から放射された光が矢印２０で示すように光共
振器１４の入力光ポート１２に供給される。また光共振
器１４を通過した光は出力光ポート１６に達しさらに矢
印３２で示すように出力光検出器３０に導かれ、出力光
検出器３０は供給された出力光の強度をあらわす出力信
号をライン２８を介して制御装置２６に供給する。検出
器３０からライン２８へ出ツノされる出力信号は例えば
第２図、第６図及び第７図で説明する連続波を使用する
実施例では時間と共に強度を周期的に変化させる光源２
２の強度変化周波数を制御する制御ループへの帰還信号
である。このための制御回路を第８図に示すが、これに
ついては第７図にｒｇＪ連して後程詳しく説明する。第
１図における装４１０の実施例では光源２２は光パルス
を出力し、ライン２８上の信号は甲にこの光パルスが光
共振器１４を通過する時間を測定するのに使われるにす
ぎない。出力光ポート１６から出射する矢印３２で示し
た出力光は光共振器中を通過してそのまま出射する光で
もよいが、光共振器１４中に設けられた入射光を反則す
る鏡の間を数往復してから出射する光でもよい。かかる
鎖は第２図、第６図及び第７図の実施例で使用され、光
源からの入力光の強度が光共振器の共振周波数に等しい
周波数で変調されている場合共振器内部で強め合う干渉
が生じて入力光の振動が持続される。
また光共振器の長さは可変であるため共振周波数は各時
点で光共振器の長さと共に変化する。換言すれば、光共
振器は各時点の長さに対応して様々に変化する共振周波
数を有する。光が第２図、第６図及び第７図に示す実施
例装置の入力光ポートに入力されると入力光の強度が共
振器の共振周波数で変調されている場合に光共振器内で
強め合う干渉が生じ入ノ〕光は共振器内の反射面間をく
りかえし反射・往復し、その結束入力光が強められる。
光パルスを使用する場合にも鏡を使用することができる
。この場合、入力光パルスは鏡の間を往復しながら減衰
していく。またこの減衰撮動の周波数を光パルスが減衰
していく間に測定することも可能である。このような装
置の測定精度は第一義的には戻ってきたパルスのくりか
えし周波数を測定する処理電子系の能力に依存する。戻
ってきたパルスのくりかえし周波数を徐々に捕捉してこ
れにロックするのにゲートされた電圧制御発振冨（ＶＣ
Ｏ）を使用することもできる。この場合はコネクタから
の反射パルスを除外するために１ランキングが必要にな
る。入力パルスと反射されて戻ってぎた信号との関係を
第２図の実施例の場合について第５図に示す。第２図実
施例は後で詳細に説明する。
第９図は入力光としてＭ続波を使用する場合の光共振器
の周波数応答曲線３４を示す。また光共振器の長さが変
化した場合の高周波数側に移動した同様な応答曲線を符
号３６で示す。さらに、曲線３６の場合と反対方向に光
共振器が変化した場合の周波数応答曲線を符号３８で示
す。換言すれば、曲線３６が光共振器の長さが曲ＦＡ３
４で示す応答に対応する長さよりも短い場合をあられし
ているとすると曲１３８は先具ｗｔ器の長さが曲線３４
で示す応答に対応する長さよりも長い場合をあらわす。
再び第１図を参照するに、ライン４０上の信号は長さ測
定を行なうのに必要な情報であり公知のプロセッサより
なる長さ測定手段４２へ供給される。またライン４４上
の出力信号は装置外へ出力される測定された長さに対応
する大ぎさの信号である。
本発明は第１図の装置１０に：ｆ！［１するのみならず
、良さが可変な光共振器中を伝播させるべく入力光ポー
トに光を供給する方法及び装置、またかかる光を光共振
器を通過少検出して光共振器の長さの測定に使用すべく
出力ポートより得る方法及び装置をも含む。
第１０図は本発明による位貿検出装置の実施例１０ａを
示す。長さが４変な光ファイバ共振器１４ａは光ファイ
バ入力ポート１２ａ及び出力ポート１６の屈折率に適合
した屈折率を有する流体で充填される。入力ポート及び
出力ポート１２ａ及び１６ａは光共振器に挿入されてシ
ールされる。
光共振器は第１図の揚台と同様なアコーデオン状の要素
１８ａにより長さが可変になっている。あるいは光共振
器１４ａは可撓性ブラダあるいはアコーデオン状の可撓
性金属部分を有する金属管であってもよい。光共振器１
４ａの一端５０は固定されこれに対して他端５２は可動
になっている。
この場合、端部５２に位置を測定したい物体片ないし軸
が取付けられている。先に説明したように入出力光ポー
ト１２ａ、１６ａは光ファイバであってもよい。この場
合前記流体の屈折率は約１．５である。勿論、光共振器
は中空のシリンダであってもよく、ポートをシリンダ中
に出入りさせることによりその長さを変化させてもよい
。この場合ブラダは第７図の実施例の場合と同じくシリ
ンダの外側に形成される。
第１０図の実施例では入力光２０は光ファイバ１２ａを
通って導かれる光パルスでもよく、この場合光ファイバ
１２ａと光共振器１４．　ａの屈折率が整合されている
ため光パルスｆ、に光ファイバ１２ａと共振器１４の中
の流体との境界面を反則されることなく通過し、さらに
共振器１４ａ中の流体中を通過した後光ファイバ１６ａ
へ同様に反射されることなく進み第１図に示した如き出
力光検出器３０に到達する。かかるパルスが光源と検出
器との間を通過するのに要する時間をもって第１０図の
位置検出装置１０ａの端部５０に対する端部５２の位置
が測定される。この測定は入力パルスが出力された瞬間
に計数器をトリガし検出器でパルスが検出された瞬間に
計数を停止することでなされる。光ファイバ１２ａ及び
１６ａが鏡面５３ａ。
５３ｂを有する場合は一連の減衰していく反射パルスが
形成され、位置測定は先に説明した公知のタイミング回
路を用いて第１図の制御装置２６中において実行される
。
長さが可変な第１図の光共振器１４の長さを変化させる
方法には様々なものが使用できる。例えば第１図及び第
１０図に示すアコーデオン状部分１８．１８８を使用す
るかわりに出力光ポート１６ａを光共振器１４ａ中で可
動にしてもよい。
この構成は第７図に示すような入力光ポートと出力光ポ
ートがいずれも光共振器の一端に設けられた単一の光遅
延線中に形成されていてまた第１図及び第１０図の光出
力ポート１６が光共振器中に挿入されている端部に鏡面
を有する可動ピストンで置換えられている実施例で特に
自効である。外側に設けられているブラダは流体がピス
トンの動きに伴って光共振器中へ入ったり出たりするこ
とを可能にする。
ところで測定回路をできるだけ簡単にしなければならな
いような場合上記の如き光共振器中を単一のパルスある
いはパルス列が通過するに要する時間をタイミング測定
回路を用いて測定するのは望ましくない場合がある。同
様に、光共振器中に光連続波を入射して特定波長で強度
が変調されている光波を持続的に撮動させるのが望まし
い場合がある。
第２図は光共振器１’ＩＣ，１４ｄ及び共用される入出
力ポート１２ｂ、１６ｂを有する位置検出装置１０ｂを
示す。光共振器１４Ｇ、１４ｄは入／出力端に鏡面を有
しまた長い中空シリング６２よりなる光共振器１４ｃ中
に含まれる流体の屈折率と同一屈折率を有する光ファイ
バ遅延線１４ｄを含む。鏡面６４は可動ディスク６５で
あり光共振器１４ｃの他端をシールする。さらに捧又は
ピストン６６が位置を測定される物体に取トｊけられる
。
第２Ａ図は入／出力端側から見た光遅延線１４ｄを示ず
。近延線喘面に形成された鏡面上の小さな円形部がエツ
チングにより除去され、さらに光ファイバ６８が衝合さ
れ加熱・溶融されて遅延線１４ｄに固定される。また光
ファイバ６８は遅延線１４ｄに光学接着剤により固定し
てもよい。この実施例では光ファイバ６８は位置検出装
置１０の入出カラインとして使われる。航空機では前通
多数のコネクタ７０が必要とされ、これを光ファイバ８
０を２つのライン７４．７６に分岐させる光カブラ又は
光カプラ−スプリッタ７２の近傍に示す。
第２図の実施例では光源がパルス的にオン／オフされて
第５図中に時間軸上で示した如きパルス８０を出力する
。このパルス８０は光ファイバ７４を伝播して光カプラ
７２に達する。光カブラ７２に入射する光の大部分は光
ファイバ８ｏへ進む。ただし、少量の光は反射され光フ
ァイバ７４を通って光路７８へ戻りまた光ファイバ７６
を通って出力光検出器８２に達する。その結果反射パル
ス８４が出力光検出器８２によってピックアップされる
。同様に、光ファイバ８０を通って送られた光がコネク
タ７０で反射することによる反）１パルス８６が出力光
検出器８２によってピックアップされる。この場合も大
部分の光エネルギーは光ファイバ８８へ進むが一部は反
射されて出力光検出器８２に達しパルス８６として検出
される。
同様に反射はコネクタ７０でも生じパルス９０として検
出される。さらに入力ポート１２で６反射が生じパルス
９２として検出される。勿論これらの反射パルスの相対
位置はそれぞれの装置で変化し、図に示した波形は正し
いスケールにはなっていない。すなわち、これらのパル
スの位置は各光ファイバ伝送線の長さによって変化する
。
パルス８０は入力光ポート１２に達した後長さが可変な
光共振器の光遅延線１４ｄへ入る。パルスはさらに光遅
延線１４ｄ中を伝播してその端部に達する。室１４Ｃ中
の流体は光遅延線１４ｂの屈折率と同−又はほぼ同一の
屈折率を有するため流体と光遅延線１４ｂとの境界面は
透明になりパルス８０は反射されることなくこの境界面
を通って選む。パルスはさらに光共振器１４Ｃ中を伝播
した後鏡面６４に達して反射され、光共振器１４Ｃ中を
逆方向に伝播した後光共振Ｐ５１４ｃと光遅延線１４ｂ
との境界面を通過し、さらに光遅延線１４ｄ中を出力光
ポート１６ｂへ導かれる。この時点で一部の反射光は位
置検出装置１０ｂを出て光ファイバ６８．８８．８０．
７６を通って出力光検出器８２に達する。第５図に示す
第１の反射パルス９４は出力光検出器８２でピックアッ
プされる。パルス８０に対するこのパルス９４の相対的
な到達タイミングを使ってピストン６６の位置が測定さ
れる。
パルス８０は位置検出装置１０ｂ内でさらに内部反射を
し、その結果出力光検出器８２は一連の戻りパルス９６
．９８，１００，１０２．１０４等をこれらが減衰して
消滅するまでくりかえし検出する。増幅器１０５は検出
されたパルス９４〜１０４を増幅して第１図に示したの
と同様な長さ測定手段へ供給する。ざらに別のパルス１
０６がその後で位置検出Ｈｉ１０ｂへ送られ位置がその
間に変化している場合新たな位置を検出する。
第２図実施例では反射パルス間の時間間隔も測定される
。すなわち、一連の減衰反射パルスのくりかえし周波数
を例えばゲートＶＣＯを使って徐々に周波数同期するこ
とにより求め、さらに位相ロックループ１０７を使って
この周波数に■Ｃ○をロックする。ただし、この場合コ
ネクタ部からの反射を排除するためにブランキングが必
要である。
第６図は本発明による位置検出装置１０Ｃの別の実施例
を示す。長さが可変な光共振器１４ｆは光遅延線１４ｅ
が挿入された中空管１２０中に形成され１．光遅延線１
４ｅの屈折率と適合する屈折率を有する液体で充填され
ている。さらに管１２０中に鏡円板１２２が棒１２４に
より丁度シリンダ中のピストンのように可動な状態で保
持されている。この棒１２４はその位置を測定したい物
体に取付けられている。
第６図の位置検出装置１０ｃはさらに拡大収縮自在な可
撓性ブラダ１２４を含み、ブラダ１２４は鎮円板１２２
の位置如何により液体を吸入したり初出したりする。光
共振器１４ｆから流出する液体は鏡円板１２２の縁部を
通ってブラダ１２４へ流入し、ブラダ１２４はピストン
棒１２４の周囲でシール１２６でシールされまた中空管
１２０の周囲でシール１２９でシールされる。このブラ
ダ１２４が可撓性を右することをアコーデオン状の記号
１２８で示す。またブラダ１２４のかわりにこれと同様
な機能を果たす金属製のアコーデオン状器具を使用する
こともできる。第６図の位置検出装置１０　Ｇは入力光
ポート１２Ｇと出力光ポート１６ｃが分離しており、夫
々のポートに光ファイバ１３０及び１３２が協働する。
入力光光源１３４は光ファイバ１３６へ入力光を出力し
、この入力光はコネクタ１３８．光ファイバ１４０゜コ
ネクタ１４２及び光フフイバ１３０を経て入力光ポート
１２ｃへ導かれる。また出力ポート１６ｃから出力され
る出ツノ光は光ファイバ１３２を経てコネクタ１４６へ
導かれ、さらに］ネクタ１４６から光ファイバ１４４を
通って導かれる。光ファイバ１４４はコネクタ１５２に
接続され、］ネクタ１５２から延在する光ファイバ１５
０に出力光検出器１４８が接続される。別々に形成され
た入力光ポート及び出力光ポート１２０．１６Ｇは第４
図又は第３図に示したのと同様に光遅延線１４ｅの端部
からエツチングされている。勿論このような接続は種々
の方法で可能である。光ファイバ１３０．１３２の各々
は光遅延線１４．　ｅの端部に衝合された後加熱により
溶融されて融着される。
第２図の実施例に関連して説明したように光ファイバを
光学的接着剤で固定することも可能である。
第６図の位ｎ検出装置１０Ｃは第２図の装置の場合と同
様に光パルスを使用してもよい。この場合、光パルスは
第５図又は第１１図に示すように光源１３４から周ｍ的
にくりかえし供給される。
この場合第５図と似た出力波形が得られるが入力先光フ
ァイバと出力光光ファイバとが分離しているため反射光
が現れない。また第１１図において出力光パルスの入力
パルスに対する相対位置と第５図の波形の場合と異なっ
ている。これは光ファイバと光遅延線の長さが異なって
いるためである。
また第６図の位置検出装置１０ｃは光共振器を同調器と
して使って動作させることもできる。光共振器１４ｆが
可変な良さｒａＪを有し光遅延線が固定された長さＩｔ
）Ｊを有している場合光共振器の全長は（ａ＋ｂ）であ
り、光共振器中に導入された光は反射波の強度が強め合
う干渉の結果ｎを正整数としてｈ程式λ−２（ａ−１−
ｂ）／ｎを満足する波長λを有する周波数で変調される
。入り光は従ってＭ続波でありその強度は例えば位相ロ
ックループ１６０を使って変調される。この変調周波数
を変化させることにより共振周波数が求められる。この
共振周波数はｎを正の整数として２（ａ＋ｂ）／ｎで与
えられ測定したい物体の位置に比例する。
第７図は本発明による位置検出装置１０ｄの別の実施例
を示す。この実施例は第６図実施例１０ｃとよく似てい
るがブラダ１７０がピストン１７６の端部でなく光遅延
線上に設けられている点が異なっている。第７図中ブラ
ダ１７０の現在位置を実線でまたブラダ１７０が連続的
に膨張した位置１７２を破線で示す。この破線位置１７
２はブラダが連続的に膨張可能であることを概略的に示
ず。
ブラダの実際の機械的な構成の詳細及びシール方法その
他は公知であり特に図示しないが、本実施例は中空管１
７４中の光共振器１４Ｑが位置検出装置への位置入力軸
の位置にかかわらず常に流体で満たされていることが必
要である。この流体は中空管１７４の内壁面と光遅延線
１４ｈの外周面との間、あるいは第６図に示すように鎖
円板１２２と中空管１２０の内壁の間を流通するように
してもよい。
第７図を参照するに、中空管１７４の一端に挿入された
ピストン１７６は鏡面１７８を端部に右し、またピスト
ン１７６は位置を測定したい物体（図示せず）上に固定
されていて管１７４中を物体の位置変化に応じて動くこ
とができる。
光源１８０が光ファイバ１８２ａ、１８２ｂ。
１８０ｃを介して光遅延線１４ｈの一端に形成されてい
る入力光ポートへ入力光を供給する。光遅延線１４ｈは
単に光ファイバ１８２Ｃと同一の光学特性を有する大径
の光ファイバに過ぎず、ただ径が大きいため反射光のた
めの出力光ポート１８６を設けることが可能であり、反
射光は出力ポート１８６から光ファイバ１９０ａ、１９
０ｂ。
１９０Ｃを通って出力光検出器１８８へ尋かれる。
勿論実際の装置では第２図及び第６図に示す光ファイバ
コネクタ１９２，１９４，１９６．１９８が必要になる
ことがあり、この場合光源１８０゜出力光検出器１８８
及び位置検出装置１０ｄは別々の入手先から購入するこ
とが可能になる。勿論これらの部分を同一製造者から入
手できる場合は永久的な接続をするのが望ましくコネク
タは使用されない。
第４図は光遅延器１４ｈの端面を第７図かｈから見た図
である。図中、入力光ポート１８４と出力光ポート１８
６は光遅延線１４ｈの鏡面が形成された端部中にエツチ
ングにより形成された２つの小さな円形部分を形成する
。このため第７図の光遅延線１４ｈの左端の鏡面の反射
率は１よりも小である。一方、ピストン１７６上の鏡面
１７８の反射率はほぼ完全に１である。
第７図の位置検出装置１０ｄを連続的な入力光を使用し
て動作させる場合、光共振器中に供給される連続的入力
光ビームが艮ざがｎ７変な光共振器の良さの整数倍の波
長に対応する周波数で変調されている場合光共振答中に
強め合う干渉が生じ持続的な振動が光共振器中に生じる
。この振動は出力光検出器１８８により最大強度出力光
として検出される。
第７図の概略的光線図は入力光が光遅延！２１４ｈ内壁
及び中空管１７４内壁で反射されさらに鏡面１７８で反
射して出力光ポート１８６へ戻る様子を示す。第７図に
示す波の波長が適当であれば入力光ポート１８４から鏡
面１７８へ進む光と鏡面１７８から出力光ボー１−１８
６へ戻る光とが強め合う干渉をする。その結果出力検出
器１８８で検出された出力光強度が最大になる変調周波
数から測定したい物体の位置を推定する情報が１９られ
る。
すなわち光共振器の長さが既知であるとピストンの長さ
より物体の位置が推測される。
鏡面１７８の反射率を１としまた入力光ポート及び出力
光ポートが設けられた先兵振器他端の反射率をＲ（ただ
し１よりも小）とし、さらに光が入力光ポートに入って
中空管中を伝播し鏡面１７８で反射して出力光ポートへ
戻るまでの時間を１ｄとし、また入力光強度の変調周波
数をｆ、とすると入力光の強度はＡＳｉｎ（ω、１）で
あられされる。従って入力光ポートより光共振器へ入射
する光の強度は（１−Ｒ）Ａ　５ｉｎ（ω。ｔ）となる
。
この光が光共振器を１往復して戻ってくるとその強度は
（１−Ｒ）　　（１−Ｒ）Ａ　５ｉｎ（ω。（ｔ　−ｔ
ｄ））となる。また光が２往復するとその強度は（１−
Ｒ）　（１−Ｒ）ＲＡ　５ｉｎ（ω。（ｔ　−２ｔｄ）
）となる。さらに光がｎ往復するとその強度は（１−Ｒ
）２Ｒ”Ａ　５ｉｎ（ω。（ｔ−ｎｔｄ））となる。従
って出力光全体の強度Ｐ１は Ｐ■＝　（１−Ｒ）２ＡＸ　５ｉｎ（ωＣ（ｔ−ｎｔｄ
　））Ｒ”−’ｒ１＝１ となりこれより表現 Ｐ、　−（１−Ｒ）　２Ａ２：　ｓｉｎ　（ω。ｔ−ω
。ｎｔｄ）　Ｒη−１ｒ１＝１ ＝　（１−Ｒ）’　Ａ　［５ｉｎ（ωｏｔ）、１　ｃｏ
ｓ（ωＣｎｔｄ）Ｒ”−’−ｃｏｓ（ωｔ）Σｓｉｎ　
（ω。ｎ　ｔ、ｉ　）　Ｒ”］０ｎ・１ すなわち、 ＰＴ　＝　（１−Ｒ）　２Ａ、［ｃｏｓ　（ω。ｔ−π
／２）Σｃｏｓ　（ω。ｎ　ｔｄ）　ＲＴＩ−Ｉｎ＝１ −ｃｏｓ（ω。ｔ　）　、Ｕ　Ｓｉｎ　（ω。ｎｔｄ）
Ｒ７１月が得られる。この表現をフーリエ変換し慟等弐
Ｆ（ｃｏｓ（ωｔ＋φ））＝ｅｊφδ（ｆ−ｆ　　）Ｃ を使うと以下の表現が得られる。
−（ｆ−ｆｏ）、１５ｉｎ（ωＣｎｔ、１　）Ｐ’１−
（１−Ｒ）’Ａδ（ｆ−ｆＣ）　［［−ｊ　）否ｃｏｓ
　（ωｐ　ｔａ　）　ＲＴＩ４−Σ　ｓｉｎ（ω。　ｎ
　ｔ、１　　）Ｒ”］ｎ＝１ さらに６（ｆ−ｆＣ）項を瀘してＰＴ（ｆ）をＰＴ　　
（ωＣ）であられすと表現 Ｐ１（ω。）＝Ａ　（１−Ｒ）’　［（−ｊ）、１　ｃ
ｏｓ（ω。ｎ　ｔ、　）　Ｒ”−’−Σｓｌｎ　（ωｃ
　ｎ　ｔ：６　）　Ｒ”　］ｎ＝１ がｑられる。共賑状態では式 ％式％［１ が成立する。
第８図は第１図の制御回路２６と同様な制御回路２６ａ
を示す。この制御回路２６ａは連続波入力光を使って動
作する第７図の位置検出装置に対して使用されるが、勿
論第２図及び第６図の位置検出装置に対しても使用でき
る。
第７図の光共振器１４Ｑ、１４ｈから出力され出力光検
出器１８８で検出される光の強度を最大化する変調周波
数を手動で求める場合、光源１８０からの光が可変周波
数発振器を使って様々な周波数でその強度を変調されて
供給される。従って操作者は変調周波数を広い周波数域
で変化させながら出力光強度が最大になる周波数を探す
。この過程では操作者はまず比較的広い周波数範囲にわ
たり例えば低周波域から始めて徐々に周波数を上げなが
ら強度が最大になる周波数を探す。次いで操作者はこの
周波数を含む比較的狭い周波数帯域で変調周波数を増減
し変調周波数を出力光強度が最大になる周波数に正確に
合わせる。
第８図にブロック図を示した回路はまさしくこれと同じ
過程を実行する。すなわちこの回路は第１２図に示すよ
うに光共振器用波数応答曲線の最大値を自動的に決定す
る。同様な動作を１肋で行なわせる場合は共振器に給電
する発振器の周波数を掃引変化させてオシロスコープ十
で応答のピークを見出すことを行なう。ピークを自動的
に見出すために中心周波数ｆＣに同調しているタンク回
路に供給される入力周波数に周波数ｆＩＩｌの「ｆイザ
ー」を加え、周波数偏移に比例する誤差を発生させる。
始動ないしスキャンモードではスイッチ２００が階段波
発生器２０４からライン２０２へ供給される階段状入力
信号を選択して積分器２０６に供給する。積分器２０６
はその出力信号をライン２０８に出力し、この出力信号
は加算接続点２１０を経て電圧制御発振器（ＶＣＯ）２
１２へ供給される。その結果■Ｃ○２１２の中心周波数
が積分器出力が低いレベルから階段状信号の最上段まで
変化するのに応じて掃引される。この動作は操作者が可
変周波数発生源のダイヤルを操作して周波数を低周波か
ら徐々に高周波へ上げていく動作に対応する。
ピーク検出器２１４と比較器２１６はライン２５０上の
入力信号を監視し最高強度を記録した後下時に移った瞬
間の入力信号強度を保持しまた比較器をトリガすること
によりｆＣのＩＲ略値を求める。この結果フリップフロ
ップ２１８がトリガされてスイッチ２００がトラックモ
ードに切換えられる。これは操作者がピークの概略位置
を見出しこれを正確に求めるための準備ｇ勢に入ったこ
とに対応する。
トラックモードでは包絡線検波′ｊ！Ａ２２０が各変調
周波数ｆ毎の振幅を求め、さらに同期復調回路２２２が
ＶＣＯ２１２の周波数がその帯域のピーク周波数と一致
していない場合にゼロでない信２）を発生する。この誤
差を積分することによりＶＣＯがピーク周波数と一致す
るように駆動される。
この動作は積分器出力信号に加算接続点２１０で局部発
振器２２４より出力される「ディザ−」信号を重畳する
ことでなされる。その結果、ＶＣＯ２１２へ供給される
積分信号２０８はディザ−信号Ｓ重畳され積分信号とデ
ィザ−信号が結合されたディザ−積分信号がライン２２
６を経てＶＣＯへ供給される。この動作は操作者が可変
周波数発振器のダイヤルを左右に回しながら強度が最大
になる周波数を正確に求める動作に対応する。ｖＣＯ出
力はさらに装置外部の周波数デジタル（Ｆ／Ｄ）変換器
へ供給され位置検出装置の位置データを形成すべく計数
される。
第１２図は第８図の局部発振器２２４から加弊接続点２
１０へ供給されるライン２２８上の信号に対応する変調
周波数をあらわす。ライン２２８上の「ディザ−」信号
は第１２図に示す如く中心周波数ｆＣ′を有する光共振
器中の入力光の周波数を増減させる。図では中心周波数
「。′は光共振器の実際の同調周波数ｆ。と異なってお
り、その差が第８図ライン２３０上に出力される誤差信
号として観測される。この誤差信号は積分器２０６へ入
力される。勿論、第８図の制御回路の機能はこの誤差信
号をゼロにし光源の周波数をこのピーク周波数に合わせ
て維持することにより位置検出装置の正しい位置を決定
するための情報を得ることにある。
第１３図は第８図中の信号の例を示す波形図である。第
１３図（ａ）は第８図中ライン２８上に出力される第１
図光源２２から出力される［ディザ−Ｊが加えられてい
ない出力光の強度を示す波形である。典型的な場合変調
周波数は５０メガヘルツ前後に選ばれる。この周波数で
変調された波の波長はガラス中では約４メートルである
。従って第７図の管１７４が数センチメートルの長さで
ある場合遅延線１４ｈの長さは１波艮分の長さに対応し
て４メートルよりもわずかに短くなる。勿論この遅延線
１４［１の長さは強め合う干渉を生じる１波艮の整数分
の−の長さでもよい。
第１３図（ｂ）に示す波形は第８図ライン２２８上に出
力される電圧信号の波形であるが本発明思想をわかりや
すく示すため周波数は正しい縮尺にはなっていない。実
際にはディザ−周波数を出力する第８図の局部発振２！
ｉ２４の周波数は数キ［１ヘルツの程度であり、例えば
３キロヘルツの場合その波長はｉｏＯ，ｏｏｏメートル
になる。従って第１３図（ａ）と第１３図（ｂ）の波形
では時間軸は同一で１１なく波形２４２の時間軸は例え
ば約２．０８３倍に圧縮されている。従って第１３図に
示される時間軸は必ずしも対応しておらず図示の都合で
縮尺の異なった時間軸が並置されているにすぎない。基
本変調周波数ｆｃ′の波に周波数ｆ、の「ディザ−１周
波数を加算することにより第１３図（Ｃ）に示す周波数
変調波が得られる。
例えば３キロヘルツのディザ−周波数を５０メガヘルツ
の「搬送波」と組合わゼた場合搬送波周波数は４８１／
２メガヘルツから５１１／２メガヘルツの間で変化させ
られる。第１３図（Ｃ）の波形２４４もまた正しい縮尺
で先かれてはおらず、時間軸は第１３図（ａ）の時間軸
と略同等になっている。波形２４４は第８図ライン２２
６上の信号に対応する。
波形１３（ｄ）は第７図の光共振器の周波数伝達特性に
より振幅変調された波形２４６を示す。
第１３図では第１３図（ａ）に示す波形２４０の搬送波
周波数はその時点では光共振器の長さで決まる先兵振器
周波数伝達特性の中心周波数には対応していない状態を
仮定している。その場合第１２図に示したのと同様な誤
差信号が発生する。
第１３図（ｅ）は第８図ライン２５０上に包絡線検波器
２２０から出力される信号の波形２４８を示ず。包絡線
検波器２２０は１ディザ−」によって生じた振幅変調波
を検波する。図の例ではディザ−によりディザ−周波数
の２次高調波の他に若干の１次高調波が生じているがこ
の１次高調波は包絡線検波器中でゼロ平均される。同期
Ｉ］＠調各２２２は検波された包絡線をディザ−周波数
と比較してライン２３０１．：第１３図（ｆ）に示す如
き波形２５０を有する信号を出力する。ｆ’ｕ１ｍ復調
器２２２は８８１ｉ発振器２２４からライン２２８上へ
出力される出力電圧信号の符号を感知してライン２５０
上の電圧信号に正又は負の符号を乗じる乗算器と考える
こともできる（第１３図（ｅ）の波形２４８を参照）。
同期復調器２２２はライン２３０上の信号を一波して（
図示せず）ライン２３０に第１３図（Ｑ）に波形２５２
として示す一波誤差信号を出力する。
第１４図（ａ）〜第１４図（Ｑ）は基本「搬送波」強度
の変調周波数がその時点での光共振器の長さにより決ま
る光共振器周波数伝遠特性の中心周波数と正確に対応し
ている場合についてのものである。すなわち、包絡線検
波器は第１４図（ｅ）に示す波形２６０を出力するが、
この波形２６０はディザ−周波数の２次高調波しか含ま
ない。また同期復調器は第１４図（ｆ）及び（ｇ＞に示
すように正確にゼロに等しい出力を生じる。
以上、本発明を最も好ましい実ＩＭ！！様について説明
したが、本発明の思想及び範囲内で形状及び明部に関し
て様々な変形、省略、追加が可能である。
要約すると、本発明は長さが可変な光共振器の入力光ポ
ートに入力光を供給し、光共振器中を通過して光共振器
の出力ポートに出力された光を検出し、検出された光に
もとづいて良さが可変な光共振器の長さを求めることよ
りなる位置検出装置及び方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による光を使った位置検出￥ｉ７（の概
略的ブロック図、第２図は本発明による光を使った位置
検出装置の他の実施例の概略図、第２Δ図は第２図光遅
延線をその人／出力ポート側の端部から見た端面図、第
３図は第６図又は第７図の光遅延線と同様な光遅延線の
入／出ツノ端の端面図、第４図は第６図又は第７図の光
遅延線と同様な光遅延線の入／出力端の端面図、第５図
は入力パルス及び第２図中の検出器により検出された反
射パルスの波形図、第６図は本発明による光を使った位
置検出装置の他の実施例の概略図、第７図は本発明によ
る光を使った位置検出装置の他の実施例の概略図、第８
図は長さが可変な光共振おへ供給される入力光の周波数
を閉ループ制御するための制御回路を丞す図、第９図は
長さが可変な光共振器の周波数伝達特性を示す図、第１
０図は本発明による光を使った位置検出装置の伯の実施
例の概略図、第１１図は第６図及び第７図に示す装置へ
供給される入力パルス及び第５図に示す如きコネクタか
らの反射パルスを含まない光共振器から出力される反射
パルスを示す波形図、第１２図【は第８図回路が実行す
る動的にバイアスされた振幅リーチ動作を示す図、第１
３図は第８図回路において現れる光共振器の共振周波数
が未だ見出されていない状態における信号波形を示す図
、第１４図は光共振器の同調周波数が見出された状態に
おける第８図回路中に現れる信号波形を示す図である。 １０．１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、　１０ｄ−・・位賃検
出装置、１２．１２ａ、１２ｂ、１２Ｃ，１８４・・・
入力光ポート、１４．１４ａ、１４ｃ、ｌｌｆ。 １４　ＣＪ　・・・光共振器、１４ｄ、１４ｅ、、１４
ｈ・・・光遅延線、１６．１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１
８６・・−出力光ポート、１８．１８ａ・・・アコーデ
オン部分、２０・・・入力光、２２，１３４，１８０・
・・光源、２４．２８．４０．４４，２０２．２０８・
・・ライン、２６．２６ａ・・・制御装置、３０．８２
，１４８゜１８８・・・出力光検出器、３２・・・出力
光、３４゜３６．３８・・・周波数応答曲線、４２・・
・長さ測定手段、５０．５２・・・光共振器端部、５３
ａ、５３ｂ。 ６４．１７８・・・鏡面、６２・・・シリンダ、６５・
・・ディスク、６６．１７６・・・ビス１−ン、７０，
１３８゜１４２．１４６．１５２・・・コネクタ、７２
・・・光カブラ、７４．７６．１３０，１３２，１３６
゜１４０．１４４，１５０．１８２ａ、１８２ｂ。 １８２ｃ、１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃｍ・・光ファ
イバ、８０，１０６・・・入力パルス、８４，８６゜９
０．９２．９４，９６．９８，１００，１０２゜１０４
・・・反射パルス、１０７・・・ＰＬＬ、１２０゜１７
４・・・中空管、１２２・・・鏡円板、１２４・・・棒
、１２６．１２９・・・シール、１２８・・・アコーデ
オン状部、２００・・・スイッチ、１７０・・・ブラダ
、１７２・・・ブラダ膨張位置、２０４・・・階段波発
生器、２Ｈ・・・積分器、２１０・・・加算接続点、２
１２・・・ｖＣｏ、２１４・・・ピーク検出器、２１６
・・・比較器、２１８・・・フリップフロップ、２２０
・・・包絡線検波器、２２２・・・同期復調回路、２２
４・・・局部発掘器、２４０．２４２，２４４，２４６
，２４８，２５０゜２５２．２６０・・・波形。 特許出願人　コナイテツド　チクノロシーズコーポレー
ション ＦＩＧ、／ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ　　９ ＦＩＣ，１０

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）長さが可変な光共振器中に入力光を供給し；光共
    振器中を通過した光を検出し； 検出された光を使って長さが可変な光共振器の長さに関
    連した位置を求める段階よりなる位置検出方法。
  2. （２）該入力光を供給する段階は入力光パルスを供給す
    る段階よりなり、該位置を求める段階は長さが可変な光
    共振器の長さに関連した位置を該入力光パルスが通過す
    るに要する時間を測定し、該測定された時間と光速との
    関係を求め、該関係より光共振器の長さを求め、該求め
    られた光共振器の長さから位置を求める段階よりなる特
    許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. （３）該入力光を供給する段階は入力光パルスを入力光
    パルスを反射する第１の鏡面と反射された入力光パルス
    を該第１の鏡面へ反射して戻す第２の鏡面とを少なくと
    も有する光共振器へ供給する段階よりなり、該位置を求
    める段階は反射された該入力光パルスが検出される時間
    間隔を測定し、該測定された時間間隔を光速と関連づけ
    て第１の鏡面と第２の鏡面の間の距離を求め、該距離か
    ら光共振器の長さを求め、該長さより該位置を求める段
    階よりなる特許請求の範囲第１項記載の方法。
  4. （４）該入力光を供給する段階は強度が時間と共に変化
    する入力光を入力光を反射する第１の鏡面と反射された
    該入力光を該第１の鏡面へ反射して戻す第２の鏡面とを
    少なくとも有する光共振器へ供給する段階よりなり、該
    入力光供給段階はさらに時間と共に強度が変化する入力
    光の該強度変化の周波数を変化させる段階を含み、該検
    出段階は入力光の平均強度を検出する段階よりなり、該
    位置を求める段階は出力光の平均検出強度が最大になる
    周波数を求める段階を含み、さらに該位置を求める段階
    は該平均検出強度最大を与える周波数に対応した波長を
    求めこの波長を長さが可変な光共振器の長さと関連づけ
    、さらにこの光共振器の長さより位置を求める段階を含
    む特許請求の範囲第１項記載の方法。
  5. （５）該強度が時間と共に変化する入力光をその強度変
    化の周波数を変化させながら供給する段階はさらに該周
    波数を所定値の上下に所定周波数範囲内で周期的に増減
    させ、該長さが変化する光共振器の周波数伝達特性を利
    用して該反射光に該強度変化の周波数と出力光検出強度
    が最大になる周波数との差に応じた振幅変調を誘起する
    段階を含み；該位置を求める段階はさらに該振幅変調さ
    れた反射入力光を包絡線検波して該振幅変調をあらわす
    ゼロ平均包絡線信号を得； 該包絡線信号を該振幅変調周波数をあらわす信号につい
    て同期検波して出力光検出強度を最大にする該入力光強
    度の変化周波数と現在の入力光強度の変化周波数との差
    異をあらわす誤差信号を得； 該誤差信号を積分して該現在の入力光強度の変化周波数
    を検出強度が最大になる周波数に一致するように変化さ
    せる周波数コマンド信号を得； 入力光強度の時間変化周波数を該コマンド信号に応じて
    変化させて該検出強度を最大化する周波数に一致させ、
    これにより誤差信号の大きさをゼロにする段階を含む特
    許請求の範囲第４項記載の方法。
  6. （６）該入力光を供給する段階は入力光を管と、該管中
    に挿入され管中の流体の屈折率に適合した屈折率を有す
    る光ファイバ遅延線とよりなる光共振器へ供給する段階
    よりなり、該光ファイバ遅延線は入力端に鏡面を有し、
    該管は該光遅延線が挿入されるのと反対側の端に挿入さ
    れて入力光を該鏡面へ反射して戻す可動鏡を有し、該入
    力光は該可動鏡によって反射されて該光遅延線を介して
    出力され検出される特許請求の範囲第１項記載の方法。
  7. （７）該入力光を供給する段階は光源から光を光ファイ
    バを介して該光共振器へ導入する段階を含み、該検出段
    階は該光共振器からの反射光を光ファイバを介して検出
    器へ導く段階を含む特許請求の範囲第１項記載の方法。
  8. （８）長さが可変な光共振器と； 該光共振器に導入される入力光を供給される該光共振器
    と協働する入力光ポートと； 該光共振器から出力される出力光を出力するための該光
    共振器と協働する出力光ポートとよりなる位置検出装置
    。
  9. （９）さらに該光共振器を通過した光を使って光共振器
    の長さを求める手段を有する特許請求の範囲第８項記載
    の装置。
  10. （１０）該入力光ポートに入力光パルスを供給する手段
    をさらに有し、該光共振器の長さを求める手段は該パル
    スが該入力光ポートと該出力光ポートとの間の距離を含
    む所定の距離を通過するのに要する時間を測定し、該測
    定された時間と光速との関係から該所定距離を求め、該
    所定距離から共振器の長さを求める手段よりなる特許請
    求の範囲第９項記載の装置。
  11. （１１）該長さが可変な光共振器はさらにその一端及び
    他端に入力光をその間で反射する可動鏡及び第２の鏡と
    、時間と共に強度が変化する連続波入力光を供給する手
    段とを有し、該位置検出装置はさらに時間と共に強度が
    変化する該連続波入力光の強度変化周波数を変化させる
    手段と、該出力光の平均強度を検出して該出力光の平均
    検出強度が最大になる周波数を求める手段とを有する特
    許請求の範囲第８項記載の装置。
  12. （１２）該検出手段は入力光の強度変化周波数に該周波
    数の上下の所定範囲内でディザーを加えて該反射光に現
    在の該周波数と出力光検出強度が最大になる該周波数と
    の差に対応する振幅変調を誘起する手段と； 該振幅変調された該反射入力光を包絡線検波し振幅変調
    信号をあらわすゼロ平均包絡線信号を出力する手段と； 該包絡線信号を該ディザー周波数をあらわす信号に関し
    て同期復調する手段と、該出力光検出強度が最大になる
    周波数と現在の周波数の差をあらわす誤差信号を出力す
    る手段と； 該誤差信号を積分して現在の周波数を出力光検出強度が
    最大になる周波数に変化させるコマンド信号を出力する
    手段と； 入力光の強度を該コマンド信号により出力光検出強度が
    最大になる周波数で時間変化させ誤差信号をゼロにする
    手段とよりなる特許請求の範囲第１１項記載の装置。
  13. （１３）管と、該管中の流体の屈折率と適合した屈折率
    を有する該管中に挿入された光ファイバ遅延線よりなり
    、該遅延線はその入力光／出力光ポートとして使われる
    端部に鏡面を有し、該管は該遅延線が挿入されている端
    部と対向する端部に入力光を該入力光／出力光ポートに
    反射して戻す可動鏡を有する構成の位置検出装置。
  14. （１４）さらに光源からの入力光を光ファイバを介して
    該入力光／出力光ポートに供給する手段と； 該入力光／出力光ポートから光ファイバを介して供給さ
    れた反射光を検出する検出手段とを有する特許請求の範
    囲第１３項記載の装置。
  15. （１５）該管中の流体は該可動鏡の動きに応じて体積を
    変化させる体積が可変な容器中に移動可能である特許請
    求の範囲第１３項記載の装置。
  16. （１６）長さが可変な光共振器と； 該光共振器中に設けられ入力光を供給される入力光ポー
    トと； 該光共振器中に設けられ、該長さが変化する光共振器中
    を通過した反射光を該反射光による光共振器の長さの決
    定のため出力する出力光ポートとよりなる位置検出装置
    。
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