JPS6079203A - 反射型センサ - Google Patents
反射型センサInfo
- Publication number
- JPS6079203A JPS6079203A JP58188140A JP18814083A JPS6079203A JP S6079203 A JPS6079203 A JP S6079203A JP 58188140 A JP58188140 A JP 58188140A JP 18814083 A JP18814083 A JP 18814083A JP S6079203 A JPS6079203 A JP S6079203A
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- JP
- Japan
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- light
- polarized light
- linearly polarized
- signal
- phase
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-
- 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
- G01D5/32—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、工業計測分野において、湿度、変位等の測定
に応用される反射型センサに囲するものである。
に応用される反射型センサに囲するものである。
従来、反射型センサは第１図に示すような構成から成っ
ている。
ている。
光源１から出射した光は、反射光の取り出しのために、
光軸と垂直にならないよう外角度に固定されたハーフミ
ラ−４を通過し、光フアイバー３を介して反射体５に到
達する。この反射体５は、被測定物理量の変化により反
射光量あるいは位相の変化に変換する機構を含んでおり
、例えばバイメタルの湾曲により光路の遮断面積を可変
できるような温度センサと、通過光を信号として反射す
る反射鏡との組み合わせによる反射体である。このよう
にして反射体５によって反射された光は、被測定物理量
に対応した光量、あるいは位相差の信号として、再び光
ファイバー３を介して前記ハーフミラ−４に戻り、検出
器２側に取り出されて測定される。
光軸と垂直にならないよう外角度に固定されたハーフミ
ラ−４を通過し、光フアイバー３を介して反射体５に到
達する。この反射体５は、被測定物理量の変化により反
射光量あるいは位相の変化に変換する機構を含んでおり
、例えばバイメタルの湾曲により光路の遮断面積を可変
できるような温度センサと、通過光を信号として反射す
る反射鏡との組み合わせによる反射体である。このよう
にして反射体５によって反射された光は、被測定物理量
に対応した光量、あるいは位相差の信号として、再び光
ファイバー３を介して前記ハーフミラ−４に戻り、検出
器２側に取り出されて測定される。
しかしながら、以上の測定系において、光源からの光が
検出器に到達するまでに、各所で不要反射を起こしうる
。例えば光フ ァバーを光伝送路に用いる場合、光の入出力端にはレン
ズを取り付け、集光を効率的に行っている。ところがこ
のレンズ面や、レンズと光ファイバーの接合面、あるい
は光フアイバー同志を結合する場合にも、その結合面に
おいて信号光と同方向への反射が存在する。このような
反射光を以下不要反射光と呼ぶ。そしてこの不要反射光
が信号光に混入してＳＮ比を低下させる原因となってい
た。
検出器に到達するまでに、各所で不要反射を起こしうる
。例えば光フ ァバーを光伝送路に用いる場合、光の入出力端にはレン
ズを取り付け、集光を効率的に行っている。ところがこ
のレンズ面や、レンズと光ファイバーの接合面、あるい
は光フアイバー同志を結合する場合にも、その結合面に
おいて信号光と同方向への反射が存在する。このような
反射光を以下不要反射光と呼ぶ。そしてこの不要反射光
が信号光に混入してＳＮ比を低下させる原因となってい
た。
本発明は、以上の問題点を鑑みて成されたもので、各所
に発生する不要反射光に影響されずに信号成分のみを検
出し、ＳＮ比のすぐれた反射型センサの提供を目的とす
る。
に発生する不要反射光に影響されずに信号成分のみを検
出し、ＳＮ比のすぐれた反射型センサの提供を目的とす
る。
本発明は、光の伝送路として光ファイバーを用いたセン
サにおいて、光源より照射された光を、偏光分離要素を
透過することにより光波の振動方向を１方向に特定する
いわゆる直線偏光に偏光し、続て４分の１波長板を透過
して円偏光または楕円偏光に偏光させ、さらに、この透
過光の光量または位相を温度などの被測定物理より変化
させる手段を通し、これを例えば反射鏡のような反射手
段により光源方向に同光路上を戻した上、前記偏光分離
要素まで戻った光を分離し、この分離光を検出器により
光量を測定するように構成された反射型センサである。
サにおいて、光源より照射された光を、偏光分離要素を
透過することにより光波の振動方向を１方向に特定する
いわゆる直線偏光に偏光し、続て４分の１波長板を透過
して円偏光または楕円偏光に偏光させ、さらに、この透
過光の光量または位相を温度などの被測定物理より変化
させる手段を通し、これを例えば反射鏡のような反射手
段により光源方向に同光路上を戻した上、前記偏光分離
要素まで戻った光を分離し、この分離光を検出器により
光量を測定するように構成された反射型センサである。
〔実施列１〕
第２図、第３図において、レーザ、ＬＥＤ等の光源６よ
り出た光は、偏光ビームスプリッタ７により、１５のよ
うな方向の直線偏光に偏光される。
り出た光は、偏光ビームスプリッタ７により、１５のよ
うな方向の直線偏光に偏光される。
この光は集束レンズ１３を介して、測定箇所まで延長さ
れた偏光面保存性を持つ光ファイバー８に入射され、出
射端にもうけられたコリメーションレンズ１４１Ｃよシ
平行光となりて出射し、４分の１波長板９を通過する。
れた偏光面保存性を持つ光ファイバー８に入射され、出
射端にもうけられたコリメーションレンズ１４１Ｃよシ
平行光となりて出射し、４分の１波長板９を通過する。
第３図に示すように、この４分の１波長板９の直交する
２つの光学軸９（ａ）。
２つの光学軸９（ａ）。
９（ｂ）と、前記直線偏光の偏光方向１５が、互いに一
致しない角度に４分の１波長板９を固定するが、効率的
には４５℃で効率が最大となるので、以下４５に設定し
た状態について説明する。
致しない角度に４分の１波長板９を固定するが、効率的
には４５℃で効率が最大となるので、以下４５に設定し
た状態について説明する。
４分の１波長板９を通過した直線偏光光は、光学軸９（
Ａ）、９（Ｂ）方向に分解され、各光学軸の位相が４分
の１波長だけずれた右施性（あるいは左施性）の円偏光
となる。ここで、例えばバイメタルの曲は変化によって
光路を遮断するようにした温度センサ１１を用いた場合
、熱によるバイメタルの湾曲により、１１′のように晃
路の遮断量が変化により反射されることによって位相が
ずれ、同じく右旋性（あるいは左施性）の円偏光になる
。
Ａ）、９（Ｂ）方向に分解され、各光学軸の位相が４分
の１波長だけずれた右施性（あるいは左施性）の円偏光
となる。ここで、例えばバイメタルの曲は変化によって
光路を遮断するようにした温度センサ１１を用いた場合
、熱によるバイメタルの湾曲により、１１′のように晃
路の遮断量が変化により反射されることによって位相が
ずれ、同じく右旋性（あるいは左施性）の円偏光になる
。
つまり、前記光学軸９（ａ） 、 ９ （ｂ）のうち位
相の進む光学軸の成分の光は、完全反射によって位相が
４分の１波長進んだまま再び４分の１波長板９に逆射さ
れるので、位相はさらに４分の１波長進み、２分の１波
長の位相差が生ずることになる。したがって再び直線偏
光に戻るが、入射光の偏光方向１５と垂直な１６の方向
にでる。この信号光は、入射光とは逆にコリメーション
レンズ１４．光フぁいばー８．集束レンズ１３の順で往
路と逆経路を通り、偏光ビームスプリッタ７に戻る。偏
光ビームスプリッタ７は、１５に示される偏光方向のみ
透過し、それ以外は反射するので、１６のような直線偏
光となった信号光は反射され、フォトダイオード等の検
品器１２により検出される。
相の進む光学軸の成分の光は、完全反射によって位相が
４分の１波長進んだまま再び４分の１波長板９に逆射さ
れるので、位相はさらに４分の１波長進み、２分の１波
長の位相差が生ずることになる。したがって再び直線偏
光に戻るが、入射光の偏光方向１５と垂直な１６の方向
にでる。この信号光は、入射光とは逆にコリメーション
レンズ１４．光フぁいばー８．集束レンズ１３の順で往
路と逆経路を通り、偏光ビームスプリッタ７に戻る。偏
光ビームスプリッタ７は、１５に示される偏光方向のみ
透過し、それ以外は反射するので、１６のような直線偏
光となった信号光は反射され、フォトダイオード等の検
品器１２により検出される。
以上のシステムでは、測定に必要な光が直線偏光光とし
て与えられ、測定後の信号がこれとは垂直な直線偏光光
として分離して検出される。したがって、入射光系集束
レンズ面、集束レンズと光ファイバーの接合面、あるい
は光ファイバー同志の接合面等によって復路方向に反射
され、信号光と混入しても偏光ビームスプリッタ７によ
り信号元と不要反射光前分離されて、ＳＮ比の高い測定
が可能になる。
て与えられ、測定後の信号がこれとは垂直な直線偏光光
として分離して検出される。したがって、入射光系集束
レンズ面、集束レンズと光ファイバーの接合面、あるい
は光ファイバー同志の接合面等によって復路方向に反射
され、信号光と混入しても偏光ビームスプリッタ７によ
り信号元と不要反射光前分離されて、ＳＮ比の高い測定
が可能になる。
〔実施例２〕
第４図は他の実施列を示したものである。光源１７より
出た光は、レンズ２５を通り光ファイバ−１８に入射さ
れ，測定点まで伝送される。ただし偏光面に保存されな
くてもよい。この光は光フアイバーの出射端にもうけら
れたコリメーションレンズ２６を介して偏光ビームスプ
リッタ１９に入射し、直線偏光に偏光される。続いて４
分の１波長板２０を透過する。ここでも実施例１と同様
に、入則光の直ね偏光の偏光向と４分つの１波長板２０
の２つの光学軸となす角は４５°とする。４分の１波長
板２０によって４分の１波長の位相差を生じて円偏光に
偏光された光は、温度、磁界。
出た光は、レンズ２５を通り光ファイバ−１８に入射さ
れ，測定点まで伝送される。ただし偏光面に保存されな
くてもよい。この光は光フアイバーの出射端にもうけら
れたコリメーションレンズ２６を介して偏光ビームスプ
リッタ１９に入射し、直線偏光に偏光される。続いて４
分の１波長板２０を透過する。ここでも実施例１と同様
に、入則光の直ね偏光の偏光向と４分つの１波長板２０
の２つの光学軸となす角は４５°とする。４分の１波長
板２０によって４分の１波長の位相差を生じて円偏光に
偏光された光は、温度、磁界。
電圧等によって位相変化を生ずる物質による透過型のセ
ンサ２２を透過する。このセンサ２２によって被測定物
理量に対応した位相差を新たに生ずるので、円偏光はそ
の位相差によって、ほとんどの場合右旋性（あるいは左
旋性）の楕円偏光となる、続いて金属反射鏡等の反射手
段により反射されると、位相がずれるので同じく右旋性
（あるいは左施性）の楕円偏光となって逆方向からセン
サ２２を再び透過する。この時往路で受けた位相差と同
じ位相差を加えることになり、新たな楕円偏光となる。
ンサ２２を透過する。このセンサ２２によって被測定物
理量に対応した位相差を新たに生ずるので、円偏光はそ
の位相差によって、ほとんどの場合右旋性（あるいは左
旋性）の楕円偏光となる、続いて金属反射鏡等の反射手
段により反射されると、位相がずれるので同じく右旋性
（あるいは左施性）の楕円偏光となって逆方向からセン
サ２２を再び透過する。この時往路で受けた位相差と同
じ位相差を加えることになり、新たな楕円偏光となる。
ただしセンサによる位相差によっては円偏光または直線
偏光となる場合もある。位相差による信号に乗せた光は
、次に４分の１波長板２０に逆射されて４分の１波長の
位相差をさらに加える。ところが実施例１のように直線
偏光に戻ることはほとんどなく、４分の１波長を加えた
楕円偏光のまま偏光ビームスプリッタ１９に逆射される
。つ１す、偏光ピートスシリツタ１９に逆射された光は
、光源１７からの入射光が４分の１波長也板０を２回、
センタ２２を２回透過し、完全反射体２１で１回反射し
た光である。その間に４分の１波長板３０と反射後２１
によりπ／２の位相差は信号に関係なく生じる。これは
入射光の偏光と垂直な直線偏光を意味し、この偏光を基
準とした位相のずれはセンサ２２により位相変化と見る
ことができる。
偏光となる場合もある。位相差による信号に乗せた光は
、次に４分の１波長板２０に逆射されて４分の１波長の
位相差をさらに加える。ところが実施例１のように直線
偏光に戻ることはほとんどなく、４分の１波長を加えた
楕円偏光のまま偏光ビームスプリッタ１９に逆射される
。つ１す、偏光ピートスシリツタ１９に逆射された光は
、光源１７からの入射光が４分の１波長也板０を２回、
センタ２２を２回透過し、完全反射体２１で１回反射し
た光である。その間に４分の１波長板３０と反射後２１
によりπ／２の位相差は信号に関係なく生じる。これは
入射光の偏光と垂直な直線偏光を意味し、この偏光を基
準とした位相のずれはセンサ２２により位相変化と見る
ことができる。
以上のような位相差を生じた光は、偏光ビームスプリッ
タ１９により分光される際に、検出器側に反射される成
分が楕円偏波の形状により変動し、この変動がセンサ２
２の生じた位相差に対応している。例えばセンサ２２に
よる１回の透過による位相差がπ／４である時、このセ
ンサ２２を２度透過するのでπ／２の位相差を生ずる。
タ１９により分光される際に、検出器側に反射される成
分が楕円偏波の形状により変動し、この変動がセンサ２
２の生じた位相差に対応している。例えばセンサ２２に
よる１回の透過による位相差がπ／４である時、このセ
ンサ２２を２度透過するのでπ／２の位相差を生ずる。
これに信号に関係なく生ずる位相差π／２が加わると、
結局入射光と同じ偏光となり、検出器側には検出されな
い。
結局入射光と同じ偏光となり、検出器側には検出されな
い。
またセンサ２２による位相差がπ／２である時も、光が
センサ２２を往復して透過することによってπの位相差
を生ずる。これにπ／２が加わると、入射光とはπ／２
ずれた偏光になり、すべて検出器側に反射される。ただ
し、このシステムで一義的にセンサ２２の位相差を決定
できるのは、０からπ／４の位相差の範囲だけでちるの
で、これ以上の位相差はカウンター等の付加を必要とす
る。偏光ビームスプリッタ１９により検出された信号光
は、位相差に対応した光量信号として、両端にレンズ２
７．２８をそなえた光ファイバー２３により検出器２４
まで伝送され、測定される。
センサ２２を往復して透過することによってπの位相差
を生ずる。これにπ／２が加わると、入射光とはπ／２
ずれた偏光になり、すべて検出器側に反射される。ただ
し、このシステムで一義的にセンサ２２の位相差を決定
できるのは、０からπ／４の位相差の範囲だけでちるの
で、これ以上の位相差はカウンター等の付加を必要とす
る。偏光ビームスプリッタ１９により検出された信号光
は、位相差に対応した光量信号として、両端にレンズ２
７．２８をそなえた光ファイバー２３により検出器２４
まで伝送され、測定される。
以上のようにして成る反射型光センサは、入射光を直線
偏光で送り、この光に被測定物理量に対応した信号を与
え、反射によって４分の１波長板を２度透過させること
によって、入射光と垂直な偏光を基準としてこの偏光方
向のみを信号として測定する。したがって信号方向に混
入する不要反射光は入射光と同じ偏光面を持つので、信
号光とは分離して除去できる。よってＳＮ比の向上とい
う所期の目的をはたすほか、不要反射光の発生場所を気
にする必要がないので、例えば光ファイバーの接合等も
、接合面での反射に対して、反射防止膜による接合面の
処理などをする手間が省ける。
偏光で送り、この光に被測定物理量に対応した信号を与
え、反射によって４分の１波長板を２度透過させること
によって、入射光と垂直な偏光を基準としてこの偏光方
向のみを信号として測定する。したがって信号方向に混
入する不要反射光は入射光と同じ偏光面を持つので、信
号光とは分離して除去できる。よってＳＮ比の向上とい
う所期の目的をはたすほか、不要反射光の発生場所を気
にする必要がないので、例えば光ファイバーの接合等も
、接合面での反射に対して、反射防止膜による接合面の
処理などをする手間が省ける。
もちろん反射防止処理と併用すればＳＮ比はさらに向上
することはいうまでもない。
することはいうまでもない。
第１図は従来例の構成を示す図、第２図は本発明による
測定装置の構成を示す図。第３図は第２図における４分
の１波長板の光学軸と、光の偏光方向との関係を見やす
く示した図、第４図第５図は本発明による測定装置の他
の構成を示した図である。 １．６．１７・・・光量、 ２．１２．２４−検出器、 ３．８，１８．２３・・光ファイバー １９、２・・・４分の１波長板、 ９（ａ）、９（ｂ）・・・光学軸、 １５、１６・・・光の偏光、 １３，１４，２５，２６，２７，２８・・・レンズ、７
．１９・・・偏光ビームスプリッタ、４・・・ハーフミ
ラ−１ ５・・反射体、 １１、１１′、２２・・手段、 １０、２１・・反射手段。 「ｊトノ°［＋１１自１（、瞥ｉ；−（ラｊＤ、−、）
１１Ｆ）（１１にり＜１２月ｂＩｊ １、νｒｉ’ｌ’Ｉｉ’、１．：□１１名０杉１旧人１
伐ｊ、Ｊｒ（ｌ内／〈小１１７＋４１１ｊ３＋ｌ（ｑｙ
、ｒｔｃｒｉ第７Ｆｉ／１１０ｐ；２ｋ明θ）名１＋＋
、仄躬型−（ｌレーリＩ有ｌｉ＋１ｇ４・・１イ・に 名（〕１、（（ｉｆｌｉ）１ｌｉ１’１．：ハイウ」ノ
（・利、］心交会１１（ｌ＜１１１′、゛ 沖信春男 １１代理ｋ
測定装置の構成を示す図。第３図は第２図における４分
の１波長板の光学軸と、光の偏光方向との関係を見やす
く示した図、第４図第５図は本発明による測定装置の他
の構成を示した図である。 １．６．１７・・・光量、 ２．１２．２４−検出器、 ３．８，１８．２３・・光ファイバー １９、２・・・４分の１波長板、 ９（ａ）、９（ｂ）・・・光学軸、 １５、１６・・・光の偏光、 １３，１４，２５，２６，２７，２８・・・レンズ、７
．１９・・・偏光ビームスプリッタ、４・・・ハーフミ
ラ−１ ５・・反射体、 １１、１１′、２２・・手段、 １０、２１・・反射手段。 「ｊトノ°［＋１１自１（、瞥ｉ；−（ラｊＤ、−、）
１１Ｆ）（１１にり＜１２月ｂＩｊ １、νｒｉ’ｌ’Ｉｉ’、１．：□１１名０杉１旧人１
伐ｊ、Ｊｒ（ｌ内／〈小１１７＋４１１ｊ３＋ｌ（ｑｙ
、ｒｔｃｒｉ第７Ｆｉ／１１０ｐ；２ｋ明θ）名１＋＋
、仄躬型−（ｌレーリＩ有ｌｉ＋１ｇ４・・１イ・に 名（〕１、（（ｉｆｌｉ）１ｌｉ１’１．：ハイウ」ノ
（・利、］心交会１１（ｌ＜１１１′、゛ 沖信春男 １１代理ｋ
Claims (1)
- 光源と、該光源から照射される光束の光量や位相を被測
定物理量により変化させる手段と、該主段を通過した光
を光源方向に戻す反射手段と、上記光源と手段との間の
光束の伝送を行う光ファイバーとよりなる反射型センサ
において、上記各要素間の光路上に、偏光分離要素と、
該偏向分離要素による直線偏光を円偏光または楕円偏光
に変換する４分の１波長板とを前記光源側から順に配設
すると共に前記偏光分離要素により分離された戻り光を
検出する検出器を備えたことを特徴とした反射型センサ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58188140A JPS6079203A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 反射型センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58188140A JPS6079203A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 反射型センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079203A true JPS6079203A (ja) | 1985-05-07 |
Family
ID=16218440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58188140A Pending JPS6079203A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 反射型センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079203A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4928363A (ja) * | 1972-07-05 | 1974-03-13 |
-
1983
- 1983-10-07 JP JP58188140A patent/JPS6079203A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4928363A (ja) * | 1972-07-05 | 1974-03-13 |
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