JPH0458570B2 - - Google Patents

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JPH0458570B2
JPH0458570B2 JP59082688A JP8268884A JPH0458570B2 JP H0458570 B2 JPH0458570 B2 JP H0458570B2 JP 59082688 A JP59082688 A JP 59082688A JP 8268884 A JP8268884 A JP 8268884A JP H0458570 B2 JPH0458570 B2 JP H0458570B2
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optical fiber
optical
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housing
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Yasuyuki Watanabe
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は、測定対象物からの光を受光して伝送
する為の光学式プローブに関するものである。 従来の技術 近年、温度やその他の各種物理量を光学的に測
定する技術が開発されている。この様な測定に於
いて光パワーメータ等で光パワー等を測定する為
には、測定対象物からの光を受光すると共にこの
受光した光を光パワーメータ等にまで伝送する光
学式プローブが必要である。 第4図は、光学式温度計で使用されている光学
式プローブの一従来例を示している。この従来例
では、測定対象物からの光を球面レンズ1によつ
て光フアイバ2の端面に集光し、この集光した光
を光フアイバ2によつて光パワーメータ3にまで
伝送している。 光フアイバ2の材質は石英ガラスであるが、石
英ガラス光フアイバは開口数が0.25〜0.27と小さ
い。この為に、必要な光量を得られる様に、光フ
アイバ2は複数の心線を束ねて樹脂で固定した複
心光フアイバとなつている。しかしこの様な樹脂
は耐熱性がないので、特に高い温度を測定する場
合でもこの樹脂が保護される様に、遮熱部材とし
ての光ロツド4が光フアイバ2の端面に接続され
ている。 レンズ1、光ロツド4及び光フアイバ2の端部
はハウジング(図示せず)に収納されており、レ
ンズ1がこのハウジングの外部に臨んでいる。こ
のハウジングにはレンズ1の近傍に開口を有する
通気路が形成されており、この通気路からの気流
によつてレンズ1に塵芥が付着するのを防止して
いる。 発明が解決しようとする問題点 ところが、球面レンズ1と光フアイバ2の端面
とは密接させることができないので、この従来例
では光学式プローブが大型になつてしまう。 また、光フアイバ2が複心光フアイバであるの
で、この光フアイバ2をコネクタ等によつて他の
光フアイバに接続することができない。この為
に、光フアイバ2は測定対象物の近傍から光パワ
ーメータ3までの長さを有する必要があり、光学
式プローブの操作性がよくない。 また、光フアイバ2が複心光フアイバであるの
で、光ロツド4と光フアイバ2との接続損失が大
きく、温度を高感度で測定することができない。 また、球面レンズ1を使用すると、この球面レ
ンズ1に塵芥が付着するのを防止する為の気流が
乱流になる。この為に、この気流が測定対象物に
対する外乱になつたり雰囲気の揺らぎを生じたり
して、温度を高精度で測定することができない。 本発明は、上述の問題点に鑑み、小型で且つ操
作性がよくしかも高感度高精度の測定が可能な光
学式プローブを提供することを目的としている。 問題点を解決するための手段 本発明による光学式プローブは、ハウジングに
収納されて一端面がこのハウジングの外部に臨ん
でいる屈折率分布型レンズと、この屈折率分布型
レンズの他端面に接続されている多成分ガラス光
フアイバと、前記ハウジング内に形成されており
前記一端面を横断する気流を形成する様に前記一
端面の近傍に開口を有している通気路とを夫々具
備している。 作 用 本発明による光学式プローブは、測定対象物か
らの光を屈折率分布型レンズによつて集光し、こ
の集光した光を多成分ガラス光フアイバによつて
伝送する。 実施例 以下、光学式温度計に適用した本発明の一実施
例を第1図〜第3図を参照しながら説明する。 第1図に示す様に、本実施例では、セラミツク
製のスリーブ11内に固定されている屈折率分布
型レンズ12が、略円筒状のハウジング13内に
収納されている。レンズ12の一端面12Aはハ
ウジング13の外部に臨んでおり、他端面12B
には光フアイバ14の端面が密接している。 光フアイバ14は、多成分ガラスから成る単心
光フアイバである。多成分ガラス光フアイバは大
きな開口数を有することができるので、単心光フ
アイバでも多くの光量を伝送することができる
が、その為には開口数が0.4以上に設定されてい
ることが望ましい。 ハウジング13はセラミツクス製の前半部13
Aと金属製の後半部13Bとが接合されたもので
あり、レンズ12はセラミツクス製の前半部13
Aに格納されている。金属製の後半部13Bの外
周面には、フランジ13Cが一体に成形されると
共に、袋ナツト15がはめ込まれている。またハ
ウジング13には通気路16が形成されており、
この通気路16はレンズ12の一端面12Aの近
傍に開口16Aを有してしる。 この様な実施例で温度を測定するには、第1図
に示す様に、測定対象物(図示せず)の近傍に設
けられている壁面17の開口17Aへハウジング
13を挿入して袋ナツト15で固定する。する
と、測定対象物からの光がレンズ12へ入射し、
この入射した光は光フアイバ14の端面に集光さ
れて光パワーメータ(図示せず)まで伝送され
る。 このとき、通気路16へ空気18を供給する。
この空気18は、開口16Aから排出され、レン
ズ12の一端面12Aを横断する気流となつて、
一端面12Aに塵芥が付着するのを防止する。 第1表は、本実施例の光学素子の諸元を示して
いる。また、第2図は、本実施例によつて温度を
測定したときの、レンズ12の一端面12Aから
測定対象物までの距離Lと測定スポツト径Dとの
関係を示しており、第3図はそのときの測定対象
物の温度と受光パワーとの関係を示している。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an optical probe for receiving and transmitting light from an object to be measured. BACKGROUND ART In recent years, technologies for optically measuring temperature and various other physical quantities have been developed. In order to measure optical power etc. with an optical power meter etc. in such measurements, an optical probe is required to receive the light from the object to be measured and transmit the received light to the optical power meter etc. It is. FIG. 4 shows a conventional example of an optical probe used in an optical thermometer. In this conventional example, light from an object to be measured is focused on the end face of an optical fiber 2 by a spherical lens 1, and this focused light is transmitted through the optical fiber 2 to an optical power meter 3. . The material of the optical fiber 2 is quartz glass, and the quartz glass optical fiber has a small numerical aperture of 0.25 to 0.27. For this purpose, the optical fiber 2 is a multi-core optical fiber in which a plurality of core wires are bundled and fixed with resin so that the necessary amount of light can be obtained. However, since such a resin is not heat resistant, an optical rod 4 as a heat shielding member is connected to the end face of the optical fiber 2 so that the resin is protected even when measuring particularly high temperatures. The ends of the lens 1, the optical rod 4, and the optical fiber 2 are housed in a housing (not shown), and the lens 1 faces the outside of this housing. A ventilation passage having an opening near the lens 1 is formed in this housing, and the airflow from this ventilation passage prevents dust from adhering to the lens 1. Problems to be Solved by the Invention However, since the spherical lens 1 and the end face of the optical fiber 2 cannot be brought into close contact with each other, the optical probe becomes large in this conventional example. Further, since the optical fiber 2 is a multi-core optical fiber, it is not possible to connect the optical fiber 2 to another optical fiber using a connector or the like. For this reason, the optical fiber 2 must have a length from the vicinity of the object to be measured to the optical power meter 3, which impairs the operability of the optical probe. Furthermore, since the optical fiber 2 is a multi-core optical fiber, the connection loss between the optical rod 4 and the optical fiber 2 is large, making it impossible to measure temperature with high sensitivity. Furthermore, when the spherical lens 1 is used, the airflow to prevent dust from adhering to the spherical lens 1 becomes turbulent. For this reason, this airflow causes a disturbance to the object to be measured or causes fluctuations in the atmosphere, making it impossible to measure the temperature with high accuracy. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an optical probe that is small, has good operability, and is capable of highly sensitive and highly accurate measurements. Means for Solving the Problems The optical probe according to the present invention includes a gradient index lens housed in a housing and having one end surface facing the outside of the housing, and a gradient index lens connected to the other end surface of the gradient index lens. a multi-component glass optical fiber formed in the housing, and an air passageway formed in the housing and having an opening near the one end surface so as to form an airflow across the one end surface. There is. Function The optical probe according to the present invention focuses light from an object to be measured using a gradient index lens, and transmits the focused light through a multicomponent glass optical fiber. Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention applied to an optical thermometer will be described with reference to FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a gradient index lens 12 fixed within a ceramic sleeve 11 is housed within a substantially cylindrical housing 13. As shown in FIG. One end surface 12A of the lens 12 faces the outside of the housing 13, and the other end surface 12B
The end faces of the optical fibers 14 are in close contact with each other. Optical fiber 14 is a single-core optical fiber made of multicomponent glass. Since a multi-component glass optical fiber can have a large numerical aperture, even a single-core optical fiber can transmit a large amount of light, but for this purpose it is desirable that the numerical aperture is set to 0.4 or more. The housing 13 is a front half 13 made of ceramics.
A and a metal rear part 13B are joined together, and the lens 12 is a ceramic front part 13.
It is stored in A. A flange 13C is integrally formed on the outer peripheral surface of the metal rear half 13B, and a cap nut 15 is fitted therein. Further, a ventilation passage 16 is formed in the housing 13.
This ventilation passage 16 has an opening 16A near one end surface 12A of the lens 12. To measure the temperature in such an embodiment, as shown in FIG. Fixed at 15. Then, light from the object to be measured enters the lens 12,
This incident light is focused on the end face of the optical fiber 14 and transmitted to an optical power meter (not shown). At this time, air 18 is supplied to the ventilation path 16.
This air 18 is discharged from the opening 16A and becomes an airflow that crosses one end surface 12A of the lens 12.
Prevents dust from adhering to one end surface 12A. Table 1 shows the specifications of the optical element of this example. Furthermore, FIG. 2 shows the relationship between the distance L from one end surface 12A of the lens 12 to the object to be measured and the measurement spot diameter D when temperature is measured according to this embodiment, and FIG. indicates the relationship between the temperature of the object to be measured and the received light power at that time.

【表】 以上の様に、本実施例では、光フアイバ14を
多成分ガラスで形成しているので単心光フアイバ
でも多くの光量を伝送することができ、光フアイ
バ同士を樹脂で束ねた複心光フアイバとする必要
がない。従つて、高温の対象物の温度を測定する
場合でも遮熱部材が不要であり、光学式プローブ
を小型にすることができる。 また、本実施例では、ハウジング13の前半部
13Aをセラミツクスで形成しているので、誘導
加熱炉の様な磁界中でもこの磁界に大きな影響を
与えることなく温度を測定することができる。 なお、上記の実施例は本発明による光学式プロ
ーブを光学式温度計に適用したものであるが、本
発明による光学式プローブは温度計以外の各種光
学式装置にも適用することができる。 発明の効果 本発明による光学式プローブは、集光レンズと
して屈折率分布型レンズを使用しているので、こ
の屈折率分布型レンズと光フアイバとを密接させ
て、光学式プローブを全体として小型にすること
ができる。 また、多成分ガラス光フアイバは大きな開口数
を有することができるので、単心光フアイバでも
多くの光量を伝送することができ、複心光フアイ
バにする必要がない。この為に、コネクタ等によ
つて他の光フアイバに接続することができ、長い
光フアイバを必要としないので、光学式プローブ
の操作性がよい。 また、光フアイバを複心にする必要がないの
で、光フアイバと屈折率分布型レンズとの接続損
失が少なく、高感度の測定が可能である。 また、屈折率分布型レンズは端面が平坦でもよ
いので、この端面に塵芥が付着するのを防止する
為の気流が乱流になりにくい。この為に、この気
流が測定対象物に対する外乱になつたり雰囲気の
揺らぎを生じたりすることが少なく、高精度の測
定が可能である。
[Table] As described above, in this example, since the optical fiber 14 is made of multi-component glass, a large amount of light can be transmitted even with a single optical fiber, and a composite optical fiber made of optical fibers bound together with resin can transmit a large amount of light. There is no need to use Shinko fiber. Therefore, even when measuring the temperature of a high-temperature object, a heat shield member is not required, and the optical probe can be made smaller. Furthermore, in this embodiment, since the front half 13A of the housing 13 is made of ceramics, the temperature can be measured even in a magnetic field such as in an induction heating furnace without significantly affecting the magnetic field. In addition, although the above-mentioned embodiment applies the optical probe according to the present invention to an optical thermometer, the optical probe according to the present invention can also be applied to various optical devices other than thermometers. Effects of the Invention Since the optical probe according to the present invention uses a gradient index lens as a condenser lens, the gradient index lens and the optical fiber can be brought into close contact to make the optical probe as a whole smaller. can do. Moreover, since the multi-component glass optical fiber can have a large numerical aperture, a large amount of light can be transmitted even with a single-core optical fiber, and there is no need to use a multi-core optical fiber. For this reason, the optical probe can be connected to other optical fibers using a connector or the like and does not require a long optical fiber, so the optical probe has good operability. Furthermore, since it is not necessary to make the optical fiber double-core, there is little connection loss between the optical fiber and the gradient index lens, and high-sensitivity measurement is possible. Further, since the gradient index lens may have a flat end face, the airflow for preventing dust from adhering to the end face is less likely to become turbulent. Therefore, this airflow is less likely to cause disturbance to the object to be measured or cause fluctuations in the atmosphere, allowing highly accurate measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す概略的な断面
図、第2図及び第3図は第1図に示した一実施例
による温度測定の夫々条件及び結果を示すグラフ
である。第4図は本発明の一従来例を示す概略的
な側面図である。 なお図面に用いらた符号において、12……屈
折率分布型レンズ、12A……一端面、12B…
…他端面、13……ハウジング、14……光フア
イバ、16……通気路、16A……開口である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are graphs showing the conditions and results of temperature measurement according to the embodiment shown in FIG. 1, respectively. FIG. 4 is a schematic side view showing a conventional example of the present invention. In addition, in the symbols used in the drawings, 12...gradient index lens, 12A...one end surface, 12B...
...Other end surface, 13...housing, 14...optical fiber, 16...ventilation path, 16A...opening.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ハウジングに収納されて一端面がこのハウジ
ングの外部に臨んでいる屈折率分布型レンズと、
この屈折率分布型レンズの他端面に接続されてい
る多成分ガラス光フアイバと、前記ハウジング内
に形成されており前記一端面を横断する気流を形
成する様に前記一端面の近傍に開口を有している
通気路とを夫々具備する光学式プローブ。
1. A gradient index lens that is housed in a housing and has one end surface facing the outside of the housing;
A multi-component glass optical fiber is connected to the other end surface of the gradient index lens, and an opening is formed in the housing in the vicinity of the one end surface so as to form an airflow that crosses the one end surface. Optical probe equipped with air passages and air passages.
JP59082688A 1984-04-24 1984-04-24 Optical probe Granted JPS60225034A (en)

Priority Applications (1)

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JPS60225034A JPS60225034A (en) 1985-11-09
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