JPH0122882B2 - - Google Patents
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- JPH0122882B2 JPH0122882B2 JP55183681A JP18368180A JPH0122882B2 JP H0122882 B2 JPH0122882 B2 JP H0122882B2 JP 55183681 A JP55183681 A JP 55183681A JP 18368180 A JP18368180 A JP 18368180A JP H0122882 B2 JPH0122882 B2 JP H0122882B2
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- fiber
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/58—Photometry, e.g. photographic exposure meter using luminescence generated by light
-
- 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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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電子装置Ｅと変換器Ｇとの間に光を
伝導する為の光学フアイバーを少く共１つ有して
いて、位置、速力、加速度、力、圧力、伸長度、
温度等の様な物理的な量を測定する光学フアイバ
ー測定装置に関するものである。
伝導する為の光学フアイバーを少く共１つ有して
いて、位置、速力、加速度、力、圧力、伸長度、
温度等の様な物理的な量を測定する光学フアイバ
ー測定装置に関するものである。
米国特許出願第43031号に於て、位置、力、圧
力、温度等の様な物理的な量を、之等の量に応じ
てフアイバー端面に対する相対位置を決めて設け
られた１つ乃至それ以上の干渉フイルターを通過
した光線を利用する光学フアイバー法で測定する
についての幾つかの可能性が示唆されている。
力、温度等の様な物理的な量を、之等の量に応じ
てフアイバー端面に対する相対位置を決めて設け
られた１つ乃至それ以上の干渉フイルターを通過
した光線を利用する光学フアイバー法で測定する
についての幾つかの可能性が示唆されている。
本発明は前記米国出願による装置の改善を目的
とし、その特徴は、変換器には少く共１つの発光
材料を有する部材が設けられ、フアイバー端に対
する部材の相対位置を、測定される量に応じて定
め、該変換器からの光学的出力信号が測定される
量によつて変化するようにしたことである。換言
すれば、発光効果はこの様にフアイバーの端面に
対する１つ乃至多数の物体の相対位置を測定する
ために利用されているし、この方法により外乱に
対して比較的に感受性がなく、物理的な量の各種
の異つた型（位置、速力、加速度、力、圧力、伸
長度、温度等）に適用するのに大変融通性を有し
ている正確な測定装置が得られる。好ましい実施
例においては、測定信号がある特定の比率、例え
ば商をもつた２つの信号からなるようにシステム
を構成することによつて、フアイバーの屈曲や、
変動、老化等によつて生ずるフアイバー装置によ
る減衰や、その他の種々の外乱要因に影響される
ことのなく測定を行うことができる。このシステ
ムは、システム中の光源の光学的、温度上の安定
性について高度の要求を受けずに設計することが
でき、しかもそれにも拘らず測定についてすぐれ
た正確さが得られる。
とし、その特徴は、変換器には少く共１つの発光
材料を有する部材が設けられ、フアイバー端に対
する部材の相対位置を、測定される量に応じて定
め、該変換器からの光学的出力信号が測定される
量によつて変化するようにしたことである。換言
すれば、発光効果はこの様にフアイバーの端面に
対する１つ乃至多数の物体の相対位置を測定する
ために利用されているし、この方法により外乱に
対して比較的に感受性がなく、物理的な量の各種
の異つた型（位置、速力、加速度、力、圧力、伸
長度、温度等）に適用するのに大変融通性を有し
ている正確な測定装置が得られる。好ましい実施
例においては、測定信号がある特定の比率、例え
ば商をもつた２つの信号からなるようにシステム
を構成することによつて、フアイバーの屈曲や、
変動、老化等によつて生ずるフアイバー装置によ
る減衰や、その他の種々の外乱要因に影響される
ことのなく測定を行うことができる。このシステ
ムは、システム中の光源の光学的、温度上の安定
性について高度の要求を受けずに設計することが
でき、しかもそれにも拘らず測定についてすぐれ
た正確さが得られる。
第１図は、本発明の測定装置を図示している。
Ｇは変換器であり、Ｅは電子装置である。発光装
置１から出た光はフアイバー装置（光学フアイバ
ー４からフアイバー分岐５を経てフアイバー６を
通り変換器Ｇに至る）を通過する。変換器Ｇは、
感知器２を有し、感知器２は感知器本体または感
知器に積層した少く共１つの層を形成する光励起
発光材料（以下単に発光材料と云う）を備えてい
る。該発光材料層の数は複数でもよい。感知器２
に発光体から出た光が当ると、発光材料により光
信号が発生し、光信号はフアイバー６、フアイバ
ー分岐５及びフアイバー７を経て分岐８に至るフ
アイバー装置を逆に戻り、そこから電子装置Ｅの
中にある２つのフオトダイオード９，１０へ入
る。電子装置Ｅにある検出装置３は、信号処理装
置、例えば第１図に示されるような商発生部１１
とに接続されている。
Ｇは変換器であり、Ｅは電子装置である。発光装
置１から出た光はフアイバー装置（光学フアイバ
ー４からフアイバー分岐５を経てフアイバー６を
通り変換器Ｇに至る）を通過する。変換器Ｇは、
感知器２を有し、感知器２は感知器本体または感
知器に積層した少く共１つの層を形成する光励起
発光材料（以下単に発光材料と云う）を備えてい
る。該発光材料層の数は複数でもよい。感知器２
に発光体から出た光が当ると、発光材料により光
信号が発生し、光信号はフアイバー６、フアイバ
ー分岐５及びフアイバー７を経て分岐８に至るフ
アイバー装置を逆に戻り、そこから電子装置Ｅの
中にある２つのフオトダイオード９，１０へ入
る。電子装置Ｅにある検出装置３は、信号処理装
置、例えば第１図に示されるような商発生部１１
とに接続されている。
発光装置１は、例えばタングステンランプ、ハ
ロゲンランプ、ガスレーザー、発光ダイオード
（LED）、半導体レーザー或はSchottkyダイオー
ド等任意の種類のものが用いられるが、そのスペ
クトル分布は、感知器２の発光材料を励起させる
スペクトルでなければならない。
ロゲンランプ、ガスレーザー、発光ダイオード
（LED）、半導体レーザー或はSchottkyダイオー
ド等任意の種類のものが用いられるが、そのスペ
クトル分布は、感知器２の発光材料を励起させる
スペクトルでなければならない。
光検出装置３は、少く共２つの異つた波長帯か
らの信号が分離されて信号処理装置１１に供給さ
れる様に作られている。このため、一般的には検
出装置は、異なるスペクトル応答曲線を有する２
つのフオトダイオード９と１０から成つている。
フオトダイオードは、互に異なるスペクトルを有
するフイルター１２，１３と組合されている。
らの信号が分離されて信号処理装置１１に供給さ
れる様に作られている。このため、一般的には検
出装置は、異なるスペクトル応答曲線を有する２
つのフオトダイオード９と１０から成つている。
フオトダイオードは、互に異なるスペクトルを有
するフイルター１２，１３と組合されている。
第２ａ図乃至第２ｆ図には異つた他の形式の検
出装置を図示している。例えば、第２ａ図には信
号がフアイバー端６から２つの光学検出器１４と
１５とに供給される型式を示している。１つの検
出器１５にはフイルター１６が付いていてある波
長の信号を阻示するが、検出器１４への信号は阻
止されない。
出装置を図示している。例えば、第２ａ図には信
号がフアイバー端６から２つの光学検出器１４と
１５とに供給される型式を示している。１つの検
出器１５にはフイルター１６が付いていてある波
長の信号を阻示するが、検出器１４への信号は阻
止されない。
第２ｂ図は似た様な装置であるが、さらにレン
ズ１７によつて、フアイバー６の端面１８に、フ
オトダイオード１４と１５とのピントを合わせる
様にしている。
ズ１７によつて、フアイバー６の端面１８に、フ
オトダイオード１４と１５とのピントを合わせる
様にしている。
第２ｃ図、第２ｄ図及び第２ｅ図には異なつた
型の所謂光束分離装置を示している。第２ｃ図は
半透明ミラー１９を設け、フアイバー６からの信
号が、１部は反射してフオトダイオード２０へ向
い、１部は透過してフオトダイオード２２へフイ
ルター２１を介して到達する。したがつて、第２
ａ図や第２ｂ図の場合と同様に、２つの異なる信
号が得られ、第１図で１１で示したものと同様な
商発生部によつて処理される。
型の所謂光束分離装置を示している。第２ｃ図は
半透明ミラー１９を設け、フアイバー６からの信
号が、１部は反射してフオトダイオード２０へ向
い、１部は透過してフオトダイオード２２へフイ
ルター２１を介して到達する。したがつて、第２
ａ図や第２ｂ図の場合と同様に、２つの異なる信
号が得られ、第１図で１１で示したものと同様な
商発生部によつて処理される。
第２ｄ図の装置では格子２３を設け、フアイバ
ー端６から来る信号を、フオトダイオード２４と
２５とに夫々異つた方向へ反射させる。更に、フ
アイバー６の光信号を分割するのにプリズムやフ
アイバー分岐（第２ｅ図参照）を使ふことも可能
である。例えば、分岐２７と２つのフアイバー端
２８と２９とを夫々経由してフアイバー６の信号
を２つの部分信号に分ける。フオトダイオードの
１つにはフイルター３０が設けられている。
ー端６から来る信号を、フオトダイオード２４と
２５とに夫々異つた方向へ反射させる。更に、フ
アイバー６の光信号を分割するのにプリズムやフ
アイバー分岐（第２ｅ図参照）を使ふことも可能
である。例えば、分岐２７と２つのフアイバー端
２８と２９とを夫々経由してフアイバー６の信号
を２つの部分信号に分ける。フオトダイオードの
１つにはフイルター３０が設けられている。
光信号を分割するのに検知装置の前で光の通路
上に、発光材料で生じた光は通すが、励起光は通
さないようなフイルターを追加的に配置するのが
好ましいこともある。これは前記の全てのフイル
ターに対して適用される。
上に、発光材料で生じた光は通すが、励起光は通
さないようなフイルターを追加的に配置するのが
好ましいこともある。これは前記の全てのフイル
ターに対して適用される。
第２ｆ図には従来型のPn−接合をもつた複合
集積構造が示されている。これは第２ａ図の２つ
のフオトダイオード１４と１５の代り又は同様の
接続で使用することができる。この装置は変換器
から出る光に照らされるもので、電子装置Ｅの中
に配置される。
集積構造が示されている。これは第２ａ図の２つ
のフオトダイオード１４と１５の代り又は同様の
接続で使用することができる。この装置は変換器
から出る光に照らされるもので、電子装置Ｅの中
に配置される。
電気的信号は、端子V1とV2との間に得られる。
各層の材料は図から明らかであるが、InP、と
Inx2Ga1-x2ASy2P1-y2と構成してもよい。中間層
はInPを含み、次の層はInx1Ga1-x1ASy1P1-y1、外
層はInPである。２つの第４層は、x1、y1とx2、
y2を適当に選んで、夫々に異つた波長帯域をもつ
ようにする。
各層の材料は図から明らかであるが、InP、と
Inx2Ga1-x2ASy2P1-y2と構成してもよい。中間層
はInPを含み、次の層はInx1Ga1-x1ASy1P1-y1、外
層はInPである。２つの第４層は、x1、y1とx2、
y2を適当に選んで、夫々に異つた波長帯域をもつ
ようにする。
感知器２には例えば半導体の発光材料を用い
る。第１図の感知器２の具体例の１つを第３図に
示す。フアイバー６の端面を被覆している材料３
１は、照らされるとI1（hν）なるスペクトルを有
する光を発する。この材料に対する励起スペクト
ルはE1（hν）である。光源から発する光信号Ｌ
（hν）は、一部分材料３１を通過し、またフアイ
バー端面に対して相対的に矢印×で示す方向に可
動に配置された外側材料３２を励起する。この材
料３２は発光によりスペクトルI2（hν）を有する
光を出し、フアイバー６に入る。その程度は材料
３２のフアイバー６および材料３１に対する相対
位置によつて変る。検出装置から出る出力信号Ｕ
は次の様に表わせる。
る。第１図の感知器２の具体例の１つを第３図に
示す。フアイバー６の端面を被覆している材料３
１は、照らされるとI1（hν）なるスペクトルを有
する光を発する。この材料に対する励起スペクト
ルはE1（hν）である。光源から発する光信号Ｌ
（hν）は、一部分材料３１を通過し、またフアイ
バー端面に対して相対的に矢印×で示す方向に可
動に配置された外側材料３２を励起する。この材
料３２は発光によりスペクトルI2（hν）を有する
光を出し、フアイバー６に入る。その程度は材料
３２のフアイバー６および材料３１に対する相対
位置によつて変る。検出装置から出る出力信号Ｕ
は次の様に表わせる。
Ｕ＝∫I2（hν）dhν／∫I1（hν）α（hν）dhν(
1) こゝにα（hν）は検出器の前に配置しているフ
イルター、すなわち第２ａ図の１６や第２ｅ図の
３０の、伝達係数である。検出器は此の場合、グ
レー（Grey）応答を持つものと仮定する。した
がつて、装置からの出力信号は、第３図の材料３
２のｘ方向の位置に左右される。測定装置は、装
置内の光信号が、フアイバーの屈曲や、光源の変
動等々により減衰してもそれに影響されないよう
につくることが出来る。異なる信号のスペクトル
は、第３ａ図に示される。第３ａ図でＹ軸は光度
及び吸収度を、Ｘ軸は光子エネルギーを表わして
いる。材料３１の放射はE1（hν）、材料３２の放
射はE2（hν）であり、Ｌ（hν）、I1（hν）、I2（hν
）や
α（hν）も第３ａ図により明かである。この様に
第３ａ図は出力信号のスペクトル分布および阻止
状態を示しており、２つの信号I2（hν）とI1（hν）
との関係により対象物３２の位置Ｘの測定ができ
る。
1) こゝにα（hν）は検出器の前に配置しているフ
イルター、すなわち第２ａ図の１６や第２ｅ図の
３０の、伝達係数である。検出器は此の場合、グ
レー（Grey）応答を持つものと仮定する。した
がつて、装置からの出力信号は、第３図の材料３
２のｘ方向の位置に左右される。測定装置は、装
置内の光信号が、フアイバーの屈曲や、光源の変
動等々により減衰してもそれに影響されないよう
につくることが出来る。異なる信号のスペクトル
は、第３ａ図に示される。第３ａ図でＹ軸は光度
及び吸収度を、Ｘ軸は光子エネルギーを表わして
いる。材料３１の放射はE1（hν）、材料３２の放
射はE2（hν）であり、Ｌ（hν）、I1（hν）、I2（hν
）や
α（hν）も第３ａ図により明かである。この様に
第３ａ図は出力信号のスペクトル分布および阻止
状態を示しており、２つの信号I2（hν）とI1（hν）
との関係により対象物３２の位置Ｘの測定ができ
る。
第３図から第１１図にかけて、１次元、２次元
或は３次元で位置を測定できる色々の検知器の構
成を図示している。限界位置変換器の実施例につ
いて説明する。感知器の材料としては、極めて多
くの材料の組合せが可能である。GaAsxP1-xシス
テムはｘを変えることにより種々の波長帯域した
がつて励起スペクトルを可能とする。窒素、亜鉛
及び酸素をドープすることにより、２つの異つた
発光スペクトルが得られる。感知器用半導体材料
の好適例としては、亜鉛と酸素、またはカドミウ
ムと酸素でドープしたGaPや、銅またはマンガン
でドープしたZnSeがある。半導体材料としては
AlP、AlAs、GaAs、InP、InAs、In1-xAlxＰ、
In1-xGaxＰ、Ga1-xAlxＰ、In1-xAlxAs、In1-xGax
As、Ga1-xAlxAs、InAs1-yPy、GaAs1-yPy、等
でｘ、ｙを０〜１としたもの或いは、ZnTe、
ZnSe、ZnS、ZnO、CdTe、CdSe、CdS等があ
る。第３図から第１１図に示す種々の構成は更に
幾多の変更が可能である。たとえば第３図にある
鏡を材料３２の後で光線の進路上に設けたり、材
料または材料３２を他の材料に代えても感知器と
して同じ様な効果を得ることができる。
或は３次元で位置を測定できる色々の検知器の構
成を図示している。限界位置変換器の実施例につ
いて説明する。感知器の材料としては、極めて多
くの材料の組合せが可能である。GaAsxP1-xシス
テムはｘを変えることにより種々の波長帯域した
がつて励起スペクトルを可能とする。窒素、亜鉛
及び酸素をドープすることにより、２つの異つた
発光スペクトルが得られる。感知器用半導体材料
の好適例としては、亜鉛と酸素、またはカドミウ
ムと酸素でドープしたGaPや、銅またはマンガン
でドープしたZnSeがある。半導体材料としては
AlP、AlAs、GaAs、InP、InAs、In1-xAlxＰ、
In1-xGaxＰ、Ga1-xAlxＰ、In1-xAlxAs、In1-xGax
As、Ga1-xAlxAs、InAs1-yPy、GaAs1-yPy、等
でｘ、ｙを０〜１としたもの或いは、ZnTe、
ZnSe、ZnS、ZnO、CdTe、CdSe、CdS等があ
る。第３図から第１１図に示す種々の構成は更に
幾多の変更が可能である。たとえば第３図にある
鏡を材料３２の後で光線の進路上に設けたり、材
料または材料３２を他の材料に代えても感知器と
して同じ様な効果を得ることができる。
第４図は、信号Ｕ＝ｆ（ｚ）を得るために第３
図の実施例を変形したものである。ここでＺは材
料３３を移動する矢印の方向Ｚに対応している。
出力信号Ｕは、フアイバー端６の材料３３と３１
の各々から発した信号I1（hν）とI2（hν）の間の関
係によつて(1)式で与へられる。励起光はフアイバ
ー６の中を通り、第１図や第３図について説明し
たと同様の方法で、このフアイバー６かからの光
の照射によつて発光材料が励起されて上述の信号
が生じる。
図の実施例を変形したものである。ここでＺは材
料３３を移動する矢印の方向Ｚに対応している。
出力信号Ｕは、フアイバー端６の材料３３と３１
の各々から発した信号I1（hν）とI2（hν）の間の関
係によつて(1)式で与へられる。励起光はフアイバ
ー６の中を通り、第１図や第３図について説明し
たと同様の方法で、このフアイバー６かからの光
の照射によつて発光材料が励起されて上述の信号
が生じる。
第５ａ図は第３図や第４図の実施例の変形で２
つの部分よりなる感知器又は材料３４が設けられ
る。感知器の上方部分から発光により信号I2（hν）
が出てフアイバー６に入り、感知器３４の下方部
分からは信号I1（hν）が出る。感知器３４は矢印
ｘの方向に移動して出力信号、即ち２つの出力信
号間の比率から位置ｘが測定される。第５ｂ図の
例では、フアイバー６の端面の上に励起光の焦点
を合わせるためにレンズ３５が附加的に用いられ
る。フアイバー６を通つて来た励起光はレンズ３
５を通て感知器３４に当り、光発光によつて２つ
の信号I2（hν）とI1（hν）が発生しフアイバーに入
り続いて電子装置の中で分離される。このように
して、(1)式による出力信号Ｕ＝ｆ（ｚ）が位置ｘ
の函数として得られる。
つの部分よりなる感知器又は材料３４が設けられ
る。感知器の上方部分から発光により信号I2（hν）
が出てフアイバー６に入り、感知器３４の下方部
分からは信号I1（hν）が出る。感知器３４は矢印
ｘの方向に移動して出力信号、即ち２つの出力信
号間の比率から位置ｘが測定される。第５ｂ図の
例では、フアイバー６の端面の上に励起光の焦点
を合わせるためにレンズ３５が附加的に用いられ
る。フアイバー６を通つて来た励起光はレンズ３
５を通て感知器３４に当り、光発光によつて２つ
の信号I2（hν）とI1（hν）が発生しフアイバーに入
り続いて電子装置の中で分離される。このように
して、(1)式による出力信号Ｕ＝ｆ（ｚ）が位置ｘ
の函数として得られる。
第６図では、感知器３６と光発光材３７をもつ
たフアイバー端との間に、ｘ、ｙ方向に可動な可
動部材３８が配置される。部材３８は材料３６か
ら光発光によつて生じる光には影響を与えるが、
フアイバー端３７から出る光I1には影響を与えな
い。部材３８は、全表面に渉つて可変伝導度をも
つたグレーフイルターで、ｘ−ｙ方向に可動であ
る。
たフアイバー端との間に、ｘ、ｙ方向に可動な可
動部材３８が配置される。部材３８は材料３６か
ら光発光によつて生じる光には影響を与えるが、
フアイバー端３７から出る光I1には影響を与えな
い。部材３８は、全表面に渉つて可変伝導度をも
つたグレーフイルターで、ｘ−ｙ方向に可動であ
る。
第７図は、夫々に光発光材料をもつた、または
発光材料の積層体の相互に可動の２つの可動体３
９，４０を示している。可動体３９は、矢印ｘ、
即ち紙面と直角方向に移動可能で、可動体４０は
紙面に沿つてｚ方向に移動可能である。発光作用
により光信号I1（hν）は端層３１から、信号I2
（hν）は可動体３９から、そして信号I3（hν）は可
動体４０から励起され、之等の３つの異なる信号
がフアイバー６に与えられる。これによつて次に
示すU0，U′の２つの信号が光発光により得られ
る。すなわち U0＝∫I2（hν）dhν／∫I1（hν）α（hν）dhν＝
ｆ（ｘ） 信号U0は位置ｘの関数である。
発光材料の積層体の相互に可動の２つの可動体３
９，４０を示している。可動体３９は、矢印ｘ、
即ち紙面と直角方向に移動可能で、可動体４０は
紙面に沿つてｚ方向に移動可能である。発光作用
により光信号I1（hν）は端層３１から、信号I2
（hν）は可動体３９から、そして信号I3（hν）は可
動体４０から励起され、之等の３つの異なる信号
がフアイバー６に与えられる。これによつて次に
示すU0，U′の２つの信号が光発光により得られ
る。すなわち U0＝∫I2（hν）dhν／∫I1（hν）α（hν）dhν＝
ｆ（ｘ） 信号U0は位置ｘの関数である。
U′＝∫I3（hν）dhν／∫I1（hν）α（hν）dhν＝
ｆ（ｚ） 信号U′は位置ｚの関数である。
ｆ（ｚ） 信号U′は位置ｚの関数である。
第８図は、スクリーンパターン４１により動き
を増巾する例を示す。感知器は多数の筋すなわち
縞状に発光材料を被覆した板から構成される。縞
４２を持つた材料は、矢印ｘの方向に動きフアイ
バー６の出力信号は関数Ｕ＝ｆ（ｘ）で与えられ
る。周波数は縞４２の間隔に対応している。
を増巾する例を示す。感知器は多数の筋すなわち
縞状に発光材料を被覆した板から構成される。縞
４２を持つた材料は、矢印ｘの方向に動きフアイ
バー６の出力信号は関数Ｕ＝ｆ（ｘ）で与えられ
る。周波数は縞４２の間隔に対応している。
第９ａ図は、発光材料で被覆された板４３の型
状の感知器を示している。第９ｂ図の曲線に於
て、放射エネルギＥをｙ軸に、移動距離ｘをｘ軸
に示している。前述の如く、励起光はフアイバー
６に達して部材４３に当る。そこで部材４３から
２つの異なつた信号、すなわちI1（hν）とI2（hν）
が光発光によつて発生し、之等は共にｘの関数で
あり、出力信号は次の様に表わせる。
状の感知器を示している。第９ｂ図の曲線に於
て、放射エネルギＥをｙ軸に、移動距離ｘをｘ軸
に示している。前述の如く、励起光はフアイバー
６に達して部材４３に当る。そこで部材４３から
２つの異なつた信号、すなわちI1（hν）とI2（hν）
が光発光によつて発生し、之等は共にｘの関数で
あり、出力信号は次の様に表わせる。
Ｕ＝∫I2（hν）・dhν／∫I1（hν）・α（hν）dh
ν＝ｆ（ｘ） 又２つの曲線I1とI2との差により、動きｘの関
数としての出力信号が得られるかが判る（第９ｂ
図参照のこと）。
ν＝ｆ（ｘ） 又２つの曲線I1とI2との差により、動きｘの関
数としての出力信号が得られるかが判る（第９ｂ
図参照のこと）。
第１０ａ図は、ｘ、とＹ方向に移動可能でフア
イバー端６に対して３つの異つたスペクトルI1、
I2、I3を有する光信号を発生する様、励起する感
知器４４を示す。励起の強さＥは、第１０ｂ図の
グラフに於てはｘ方向への変位の関数として、第
１０ｃ図のグラフではｙ方向への変位の関数とし
て表わされている。次の２つの信号が、夫々ｘと
ｙ方向の変位の関数として得られる。
イバー端６に対して３つの異つたスペクトルI1、
I2、I3を有する光信号を発生する様、励起する感
知器４４を示す。励起の強さＥは、第１０ｂ図の
グラフに於てはｘ方向への変位の関数として、第
１０ｃ図のグラフではｙ方向への変位の関数とし
て表わされている。次の２つの信号が、夫々ｘと
ｙ方向の変位の関数として得られる。
Ｕ＝∫I3（hν）・dhν／∫I1（hν）・α（hν）・d
hν＝ｆ（ｘ） U′＝∫I2（hν）・dhν／∫I1（hν）・α（hν）・
dhν＝ｆ（ｙ） 第１１図は振動可能なフアイバー端４５を示
し、測定される量に応じて位置Ａと位置Ｂとの間
を振動する。振動の周波数は速さの関数である。
フアイバー端は磁場内で振動させるようにしても
よく、その場合夫々の端の位置ＡとＢにて感知器
４６と４７の位置の測定が得られる。
hν＝ｆ（ｘ） U′＝∫I2（hν）・dhν／∫I1（hν）・α（hν）・
dhν＝ｆ（ｙ） 第１１図は振動可能なフアイバー端４５を示
し、測定される量に応じて位置Ａと位置Ｂとの間
を振動する。振動の周波数は速さの関数である。
フアイバー端は磁場内で振動させるようにしても
よく、その場合夫々の端の位置ＡとＢにて感知器
４６と４７の位置の測定が得られる。
Ａの位置に於ける信号は、
UA＝∫AI2（hν）・dhν／∫I1（hν）・α（hν）・
dhν Ｂの位置に於ける信号は UB＝∫BI2（hν）・dhν／∫I1（hν）・α（hν）・
dhν 感知器４６と４７のドーピング濃度を変えてＡ
≠Ｂとすると、UA≠UBとなる。UA＝UBと云うこ
とは、両端位置で同じ様な光信号が発生する事を
意味している。このようにしてフアイバーが両端
の位置の１方に来たとき光パルスがフアイバ中に
励起する（ここで“光”と言うのは波長範囲0.1
〜10μの電磁放射を云う）。
dhν Ｂの位置に於ける信号は UB＝∫BI2（hν）・dhν／∫I1（hν）・α（hν）・
dhν 感知器４６と４７のドーピング濃度を変えてＡ
≠Ｂとすると、UA≠UBとなる。UA＝UBと云うこ
とは、両端位置で同じ様な光信号が発生する事を
意味している。このようにしてフアイバーが両端
の位置の１方に来たとき光パルスがフアイバ中に
励起する（ここで“光”と言うのは波長範囲0.1
〜10μの電磁放射を云う）。
（発明の効果）
以上説明したように、本願発明は、測定すべき
前記物理量に依存するスペクトル分布を有した光
励起発光信号が出力される光励起発光材料を少な
くとも１つ有した部材を変換器が備え、かつ前記
光学フアイバの端に対する前記部材の位置は前記
測定すべき物理量に影響される。これにより光学
フアイバ中における信号の減衰、光源の光学的変
動等による外乱の影響を受けにくいため前記部材
（変換器）の物理量を正確に測定できる。
前記物理量に依存するスペクトル分布を有した光
励起発光信号が出力される光励起発光材料を少な
くとも１つ有した部材を変換器が備え、かつ前記
光学フアイバの端に対する前記部材の位置は前記
測定すべき物理量に影響される。これにより光学
フアイバ中における信号の減衰、光源の光学的変
動等による外乱の影響を受けにくいため前記部材
（変換器）の物理量を正確に測定できる。
第１図は、本発明に関する測定装置の原理を示
す図面、第２ａ図から第２ｆ図までは、検出装置
の各種の異なる型を示す図面、第３図は、本発明
による半導体の変形図、第３ａ図はそのスペクト
ルを示す図面、第４図は、可動検知器をもつた装
置を示す図面、第５ａ図および第５ｂ図は、横方
向に分割された検知器をもつた装置を示す図面、
第６図は、フイルターを備えた実施例を示す図
面、第７図と第８図は、２つの異なる変換器を示
す図面、第９ａ図は、２つの異なる放射信号を有
する変換器を示す図面で、第９ｂ図はその信号強
度を示すグラフ、第１０ａ図、第１０ｂ図、第１
０ｃ図は、２つの自由度をもつて移動可能な変換
器、およびそれぞれの移動方向における信号強度
を示すグラフ、第１１図は、振動フアイバー端を
有する変換器を示す、図面である。 参照番号の説明、１……発光装置、２……感知
器（光励起発光材料）、９，１０……フオトダイ
オード、１６，２１，３０……フイルタ、１９…
…半透明ミラー、２３……光学格子、３１，３
２，３３，３４，３６，３７，３９，４０，４３
……光励起発光材料、４２……縞状発光材料。
す図面、第２ａ図から第２ｆ図までは、検出装置
の各種の異なる型を示す図面、第３図は、本発明
による半導体の変形図、第３ａ図はそのスペクト
ルを示す図面、第４図は、可動検知器をもつた装
置を示す図面、第５ａ図および第５ｂ図は、横方
向に分割された検知器をもつた装置を示す図面、
第６図は、フイルターを備えた実施例を示す図
面、第７図と第８図は、２つの異なる変換器を示
す図面、第９ａ図は、２つの異なる放射信号を有
する変換器を示す図面で、第９ｂ図はその信号強
度を示すグラフ、第１０ａ図、第１０ｂ図、第１
０ｃ図は、２つの自由度をもつて移動可能な変換
器、およびそれぞれの移動方向における信号強度
を示すグラフ、第１１図は、振動フアイバー端を
有する変換器を示す、図面である。 参照番号の説明、１……発光装置、２……感知
器（光励起発光材料）、９，１０……フオトダイ
オード、１６，２１，３０……フイルタ、１９…
…半透明ミラー、２３……光学格子、３１，３
２，３３，３４，３６，３７，３９，４０，４３
……光励起発光材料、４２……縞状発光材料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物理量を測定するために、電子装置Ｅと、変
換器Ｇとの間に光を伝達する少なくとも１つの光
学フアイバをもつた光学フアイバ測定装置におい
て、測定すべき前記物理量に依存するスペクトル
分布を有した光励起発光信号が出力される光励起
発光材料２を少なくとも１つ備えた部材を前記変
換器Ｇが備え、かつ前記光学フアイバの端３１に
対する前記部材の位置は測定すべき前記物理量に
影響されることを特徴とする光学フアイバ測定装
置。 ２ 特許請求の範囲第１項に於て、前記光励起発
光信号は、前記電子装置Ｅ内の検出装置３により
少くとも２つの部分信号に分割され、該部分信号
は、前記光学フアイバーの屈曲や、変動、老化等
の種々の外乱要因の影響を取除くために商発生部
１１の様な計算部に与えられることを特徴とする
光学フアイバー測定装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に於て、前記光学フア
イバー中の変換器からの信号は少くとも２つのフ
オトダイオード９，１０に与えられ、該フオトダ
イオードは異なるスペクトル応答特性を有する
か、或いは少くともその１つのフオトダイオード
はある波長帯域の信号を分離するフイルター１
２，１３を有し、また前記光学フアイバー６から
電子装置への信号は、前記フオトダイオードへ向
つて真直に、又は焦点１７を結ぶようになつてい
るか、または前記変換器から前記光学フアイバー
への信号を、異なる波長の範囲内の部分信号に分
割するために半透明ミラー、格子２３を設ける
か、または前記電子装置に向う前記フアイバー端
を複数の端部分に分割し、各端部分に隣接して１
つのフオトダイオードを設けたことを特徴とする
光学フアイバー測定装置。 ４ 特許請求の範囲第２項に於て、前記電子装置
は複数のＰ−ｎ接合をもつた複合構造型式の検出
器を有していることを特徴とする光学フアイバー
測定装置。 ５ 特許請求の範囲第２項乃至第４項に於て、前
記変換器は、AlP、AlAs、GaP、GaAs、InP、
InAs、In1-xAlxＰ、In1-xGaxＰ、Ca1-xAlxＰ、
In1-xAlxAs、In1-xGaxAs、Ga1-xAlxAs、InAs1-y
Py、GaAs1-yPy、但しｘ、ｙは０と１の間の数
値、やZnTe、ZnSe、ZnS、ZnO、CdTe、CdSe、
CdS等の半導体装置を含むことを特徴とする光学
フアイバー測定装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に於て、GaPは亜鉛及
び酸素又はカドミウム及び酸素によりドープさ
れ、又ZnSeは銅またはマンガンによりドープさ
れていることを特徴とする光学フアイバー測定装
置。 ７ 特許請求の範囲第２項乃至第６項に於て、前
記変換器に隣接している前記光学フアイバーの端
面は光励起発光材料３１で被覆され、該光励起発
光材料は特定のスペクトル光を前記フアイバー内
に放射するとともに励起光を部分的に通過せしめ
てその後にある部材３２に伝達し、該部材３２は
異なるスペクトルの光を前記フアイバー内に放射
し、さらに前記部材３２は前記フアイバー端６，
３１に対して相対的に前記測定量に応じて移動
し、前記部材３２によつて発生する光が前記フア
イバー６内に伝達される割合が可変であることを
特徴とする光学フアイバー測定装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に於て、前記感知器に
は、前記部材で発生した光を、前記フアイバー端
に焦点を結ばせるための１つ乃至それ以上のレン
ズが設けられていることを特徴とする光学フアイ
バー測定装置。 ９ 特許請求の範囲第７項または第８項に於て、
前記部材は１つ乃至複数の光励起発光体３４を前
記移動方向に沿つて配列して構成され、かつ該光
励起発光体は異なる発光スペクトルを有している
ことを特徴とする光学フアイバー測定装置。 １０ 特許請求の範囲第２項乃至第６項に於て、
前記変換器に隣接するフアイバーの端面は光励起
発光材料３７で被覆され、該光励起発光材料は特
定のスペクトルを有する光を前記フアイバーに向
つて放射し、また励起光を部分的に透過して後続
の部材３６に伝達し、該部材３６は異なるスペク
トルの光を前記フアイバーに向つて放射し、さら
に、前記部材３６と前記フアイバー端との間に光
学フイルタ３８が設けられ、該フイルタ３８はそ
の表面に渉つて可変伝達係数を有し、かつ測定さ
れるべき量に応じて１つまたはそれ以上の方向に
移動可能に設けられ前記部材３６から放射される
光の強度を変化せしめるようにしたことを特徴と
する光学フアイバー測定装置。 １１ 特許請求の範囲第２項乃至第６項に於て、
前記変換器に隣接する前記フアイバーの端面は光
励起発光性材料で被覆され、該光励起発光性材料
は前記光学フアイバーへ特定のスペクトルを有す
る光を放射するとともに励起光を透過して後続の
部材に伝達し、該後続の部材は互いに平行な縞状
に形成された発光層を備えて前記フアイバーに異
なるスペクトルの光を放射し、また前記後続の部
材と前記フアイバーとの間には可動の格子４１が
設けられ、該可動格子４１は前記平行縞をもつた
部材に対して相対的に前記測定さるべき量に応じ
て移動するようになつていることを特徴とする光
学フアイバー測定装置。 １２ 特許請求の範囲第２項乃至第６項に於て、
前記感知器は、光励起発光材料で被覆された板４
３よりなり、該光励起発光材料の放射スペクトル
が測定される値に応じて前記感知器が異なる方向
に移動することによつて変化するようになつてい
ることを特徴とする光学フアイバー測定装置。 １３ 特許請求の範囲第２項乃至第６項に於て、
前記変換器に隣接する前記フアイバー端４５は２
つの端位置間を移動し、該端位置には部材４６，
４７が設けられ、各部材は異なるスペクトルを有
する光を放射し、前記電子装置は該スペクトルを
受けてこれを分析して前記端位置を決定すること
を特徴とする光学フアイバー測定装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7910715A SE418904B (sv) | 1979-12-28 | 1979-12-28 | Fiberoptiskt metdon for metning av fysikaliska storheter sasom lege, hastighet, acceleration, kraft, tryck, tojning och temperatur |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56101516A JPS56101516A (en) | 1981-08-14 |
| JPH0122882B2 true JPH0122882B2 (ja) | 1989-04-28 |
Family
ID=20339658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18368180A Granted JPS56101516A (en) | 1979-12-28 | 1980-12-24 | Optical fiber measurement device for position* force* pressure* and temperature |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4880972A (ja) |
| JP (1) | JPS56101516A (ja) |
| DE (1) | DE3047343A1 (ja) |
| SE (1) | SE418904B (ja) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE8006827L (sv) * | 1980-09-30 | 1982-03-31 | Asea Ab | Fiberoptiskt metdon med kompensation for reflexioner i fiberoptiken och med mojlighet till samtidig metning av flera metstorheter |
| SE435966B (sv) * | 1982-02-02 | 1984-10-29 | Asea Ab | Fiberoptiskt metdon |
| FR2521081B1 (fr) * | 1982-02-09 | 1989-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | Dispositif de commande de vehicule automobile utilisant des capteurs optiques |
| SE435760B (sv) * | 1982-04-21 | 1984-10-15 | Asea Ab | Fiberoptisk legesgivare |
| DE3219877A1 (de) * | 1982-05-27 | 1983-12-01 | kabelmetal electro GmbH, 3000 Hannover | Schaltungsanordnung zur ueberwachung und anzeige der position eines geraets |
| SE430825B (sv) * | 1982-05-27 | 1983-12-12 | Asea Ab | Fiberoptisk givare for metning av dynamiska rorelser |
| US5222810A (en) * | 1982-08-06 | 1993-06-29 | Kleinerman Marcos Y | Fiber optic systems for sensing temperature and other physical variables |
| US5090818A (en) * | 1982-08-06 | 1992-02-25 | Kleinerman Marcos Y | Fiber optic systems for sensing temperature and other physical variables |
| US5004913A (en) * | 1982-08-06 | 1991-04-02 | Marcos Kleinerman | Remote measurement of physical variables with fiber optic systems - methods, materials and devices |
| SE434434B (sv) * | 1982-11-22 | 1984-07-23 | Asea Ab | Fiberoptisk luminiscensgivare med interferens i tunna skiktstrukturer |
| DE3247659A1 (de) * | 1982-12-23 | 1984-06-28 | Wolfgang Dr. 7000 Stuttgart Ruhrmann | Optischer sensor |
| DE3319526C2 (de) * | 1983-05-28 | 1994-10-20 | Max Planck Gesellschaft | Anordnung mit einem physikalischen Sensor |
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- 1979-12-28 SE SE7910715A patent/SE418904B/sv not_active IP Right Cessation
-
1980
- 1980-12-16 DE DE19803047343 patent/DE3047343A1/de active Granted
- 1980-12-24 JP JP18368180A patent/JPS56101516A/ja active Granted
-
1985
- 1985-03-04 US US06/708,095 patent/US4880972A/en not_active Expired - Fee Related
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