JPS61202105A - 光センサ装置 - Google Patents
光センサ装置Info
- Publication number
- JPS61202105A JPS61202105A JP60043135A JP4313585A JPS61202105A JP S61202105 A JPS61202105 A JP S61202105A JP 60043135 A JP60043135 A JP 60043135A JP 4313585 A JP4313585 A JP 4313585A JP S61202105 A JPS61202105 A JP S61202105A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- waveguide
- output
- lens
- 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
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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
- G01D5/268—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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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (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】
産業上の利用分野
本発明は光学現象を利用して物理量を光の強度変化に置
換して検出する光センサ装置に関するものである。
換して検出する光センサ装置に関するものである。
従来の技術
近年、半導体レーザや光ファイバが実用期に入っ／ζこ
とにより、光学現象を利用した種々の光セ２ ベーン ンサ装置が開発されつつある。
とにより、光学現象を利用した種々の光セ２ ベーン ンサ装置が開発されつつある。
以下図面を参照しながら、上述したような光センサ装置
について説明する。
について説明する。
第２図は従来の光センサ装置の構成を示すブロック図を
示すものである。第２図において、２゜はＨｅ −Ｎ
ｅガスレーザ、２１はレーザ出力光ｋを参照光２と計測
光ｍとに２分割する第１の光分岐器、２２は第１の光分
岐器２１によって分割された参照光ｌの出射側に配置さ
れたグレイフィルタ、２３はグレイフィルタ２２を透過
した光を検出する参照光用光電子増倍管、２４は第１の
光分岐器の計測光ｍの出射側に配置された偏光板、２５
はは７波長板２６の出射側に配置された第２の光分岐器
、２７は第２の光分岐器２６の透過光軸上に配置された
レンズ、２８はレンズ２７に光学的ニ結合された光ファ
イバ、２９は光センサヘッド、３０は第２の光分岐器２
６の、センサヘッドから信号光０すなわち信号光ｐの出
射側に配置されたマスク、３１はマスク３０を透過した
光を検出す３べ一／ る信号光用光電子増倍管、３２は参照光用光電子増倍管
２３と信号光用光電子増倍管３１に電気的に接続された
差動増幅器、３３は差動増幅器３２の出力端子である。
示すものである。第２図において、２゜はＨｅ −Ｎ
ｅガスレーザ、２１はレーザ出力光ｋを参照光２と計測
光ｍとに２分割する第１の光分岐器、２２は第１の光分
岐器２１によって分割された参照光ｌの出射側に配置さ
れたグレイフィルタ、２３はグレイフィルタ２２を透過
した光を検出する参照光用光電子増倍管、２４は第１の
光分岐器の計測光ｍの出射側に配置された偏光板、２５
はは７波長板２６の出射側に配置された第２の光分岐器
、２７は第２の光分岐器２６の透過光軸上に配置された
レンズ、２８はレンズ２７に光学的ニ結合された光ファ
イバ、２９は光センサヘッド、３０は第２の光分岐器２
６の、センサヘッドから信号光０すなわち信号光ｐの出
射側に配置されたマスク、３１はマスク３０を透過した
光を検出す３べ一／ る信号光用光電子増倍管、３２は参照光用光電子増倍管
２３と信号光用光電子増倍管３１に電気的に接続された
差動増幅器、３３は差動増幅器３２の出力端子である。
以上のように構成された従来の光センサ装置について以
下その動作について説明する。
下その動作について説明する。
まず、Ｈｅ −Ｎ ｅガスレーザ２０から出射しだレー
ザ出力光には、第１の光分岐器２１により参照光２と計
測光ｍに２分割され、参照光Ｕはグレイフィルタ２２を
経て、参照光用光電子増倍管２３によって検出され光電
変換されて差動増幅器３２に入力する。一方、計測光ｍ
は偏光板２４、−波長板２６、第２の光分岐器２６、レ
ンズ２７、光ファイバ２８を経て光センサヘッド２９に
導かれる。光センサヘッド２９で物理量に対応した反射
光が生成され、信号光となり再び光ファイバ２８、レン
ズ２７を逆方向に伝播し、第２の光分岐器２６で回折さ
れ、マスク３０を経て信号光用光電子増倍管３１に導か
れ光電変換されて差動増幅器３２に入力する。差動増幅
器３２において、参照光用光電子増倍管２３の出力と信
号光用光電子増倍管３．１の出力とが差動増幅されて、
出力端子３３から最終出力が取り出される。したがって
光源の光出力変動は差動増幅器３２によって相殺される
（例えば、「電子通信学会論文誌ｊ”８１’″２゜Ｖｏ
ｌ、 Ｔ ６４ ＣＡ ２ 、 Ｐ＋１４２ ）。
ザ出力光には、第１の光分岐器２１により参照光２と計
測光ｍに２分割され、参照光Ｕはグレイフィルタ２２を
経て、参照光用光電子増倍管２３によって検出され光電
変換されて差動増幅器３２に入力する。一方、計測光ｍ
は偏光板２４、−波長板２６、第２の光分岐器２６、レ
ンズ２７、光ファイバ２８を経て光センサヘッド２９に
導かれる。光センサヘッド２９で物理量に対応した反射
光が生成され、信号光となり再び光ファイバ２８、レン
ズ２７を逆方向に伝播し、第２の光分岐器２６で回折さ
れ、マスク３０を経て信号光用光電子増倍管３１に導か
れ光電変換されて差動増幅器３２に入力する。差動増幅
器３２において、参照光用光電子増倍管２３の出力と信
号光用光電子増倍管３．１の出力とが差動増幅されて、
出力端子３３から最終出力が取り出される。したがって
光源の光出力変動は差動増幅器３２によって相殺される
（例えば、「電子通信学会論文誌ｊ”８１’″２゜Ｖｏ
ｌ、 Ｔ ６４ ＣＡ ２ 、 Ｐ＋１４２ ）。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、参照光を光源から
直接取り出しているため、振動などの外乱によって生じ
る光フアイバ内での光出力変動は相殺することができな
いという問題点を有していた。
直接取り出しているため、振動などの外乱によって生じ
る光フアイバ内での光出力変動は相殺することができな
いという問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、光源の光出力変動を相殺す
ると同時に、振動ガどの外乱によって生じる光フアイバ
内での光出力変動も相殺できる低雑音の光センサ装置を
提供するものである。
ると同時に、振動ガどの外乱によって生じる光フアイバ
内での光出力変動も相殺できる低雑音の光センサ装置を
提供するものである。
問題点を解決するだめの手段
上記問題点を解決するために本発明の光センサ装置は、
物理量を光の強度変化に置換する光センサヘッドの内部
の光導波路の途中に分岐光導波路を設け、その分岐導波
路の端面に反射鏡を形成し、光の伝播径路の切り換えを
上記光センサへ１．ドへの光導波路と上記反射鏡への分
岐光導波路との間でおこない、それぞれの反射光を交互
に取り出し電気変換した両者の信号を差動増幅するもの
である。
物理量を光の強度変化に置換する光センサヘッドの内部
の光導波路の途中に分岐光導波路を設け、その分岐導波
路の端面に反射鏡を形成し、光の伝播径路の切り換えを
上記光センサへ１．ドへの光導波路と上記反射鏡への分
岐光導波路との間でおこない、それぞれの反射光を交互
に取り出し電気変換した両者の信号を差動増幅するもの
である。
作 用
本発明は上記した構成によって、参照光と信号光とがと
もに同一光ファイバ内を伝播した後、検出され差動増幅
されるため、光源の光出力変動のみならず、外乱によっ
て生じた光ファイノ（内での光出力変動も相殺でき低雑
音化ができることとなる。
もに同一光ファイバ内を伝播した後、検出され差動増幅
されるため、光源の光出力変動のみならず、外乱によっ
て生じた光ファイノ（内での光出力変動も相殺でき低雑
音化ができることとなる。
実施例
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図は本発明の一実施例における光センサ装置の構成
を示すものである。第１図において、１は半導体レーザ
、２は平行光線形成用の第１のレンズ、３は偏光ビーム
スプリッタ、４は一波長板、６は光ファイバとの結合用
の第２のレンズで、半導体レーザ１、第１のレンジ２、
偏光ビームスプＩＪ ンタ３、−波長板４は同一光軸上
に接近して配置されである。６は光ファイバ、７は光フ
ァイノ（６とセンサヘッド８との結合用の第３のレンズ
、９はセンサヘッド８に内蔵されたＰＬＺＴ薄膜の光ス
ィッチ、９ａは光スイ、ンチ９内に形成された入射光導
波路、９ｂは光スイッチ９内に形成された第１の出射光
導波路、９Ｃは同じく光スイ、ンチ９内に形成された第
２の出射光導波路、１ｏは第１の出射導波路９ｂの出射
端に形成された反射鏡、１１は第２の出射導波路９Ｃの
出射端と光学的に結合された光センサ部、１２は偏光ビ
ームスプリッタ３のセンサヘッド８からの反射光の出射
側に配置された光検出器、１３は光検出器１２と電気的
に接続された差動増幅器、１４は光スィッチ９および差
動増幅器１３０入力信号のゲートをそれぞれ連動させて
切り換えをおこなうタイミング制御回路、１６は差動増
幅器１３の出力端子である。
を示すものである。第１図において、１は半導体レーザ
、２は平行光線形成用の第１のレンズ、３は偏光ビーム
スプリッタ、４は一波長板、６は光ファイバとの結合用
の第２のレンズで、半導体レーザ１、第１のレンジ２、
偏光ビームスプＩＪ ンタ３、−波長板４は同一光軸上
に接近して配置されである。６は光ファイバ、７は光フ
ァイノ（６とセンサヘッド８との結合用の第３のレンズ
、９はセンサヘッド８に内蔵されたＰＬＺＴ薄膜の光ス
ィッチ、９ａは光スイ、ンチ９内に形成された入射光導
波路、９ｂは光スイッチ９内に形成された第１の出射光
導波路、９Ｃは同じく光スイ、ンチ９内に形成された第
２の出射光導波路、１ｏは第１の出射導波路９ｂの出射
端に形成された反射鏡、１１は第２の出射導波路９Ｃの
出射端と光学的に結合された光センサ部、１２は偏光ビ
ームスプリッタ３のセンサヘッド８からの反射光の出射
側に配置された光検出器、１３は光検出器１２と電気的
に接続された差動増幅器、１４は光スィッチ９および差
動増幅器１３０入力信号のゲートをそれぞれ連動させて
切り換えをおこなうタイミング制御回路、１６は差動増
幅器１３の出力端子である。
ａは半導体レーザ１の出力光、ｂおよびＣはセン７１、
７ サヘノドに向かう計測光、ｄは光センサ部１１からの信
号光、ｅは反射鏡１０からの参照光、ｆ。
７ サヘノドに向かう計測光、ｄは光センサ部１１からの信
号光、ｅは反射鏡１０からの参照光、ｆ。
ｑおよびｈは信号光ｄと参照光ｅとの時分割合成光であ
る。
る。
以上のように構成された光センサ装置について、以下そ
の動作について説明する。
の動作について説明する。
捷ず、半導体レーザ１から出射した直線偏光した出力光
ａは、第１のレンズ２によって平行光線に整形され、偏
光ビームスプリッタ３に導かれる。
ａは、第１のレンズ２によって平行光線に整形され、偏
光ビームスプリッタ３に導かれる。
偏光ビームスプリッタ３では、入射光が最大透過するよ
うに半導体レーザ１の偏光面と偏光ビームスプリッタ３
の偏光面を形成しであるので、出力光ａの１００％近い
光が偏光ビームスプリッタ３を透過する。その透過光す
々わち計測光は一波長板４によって円偏光に変えられ、
第２のレンズ５によって光フアイバ６内に導かれる。光
ファイバ６を伝播した計測光は、第３のレンズ７によっ
て光スィッチ９の入射導波路９ａ内に導かれる。入射光
導波路９ａ内に導かれた計測光は、光スィッチ９の状態
によって、第１の出射光導波路９ｂもしくは第２の出射
光導波路９Ｃに導かれる。第１の出射光導波路９ｂに導
かれた計測光は反射鏡１０によって反射し再び第１の出
射光導波路９ｂおよげ入射光導波路９ａを逆方向に進み
参照光となる。
うに半導体レーザ１の偏光面と偏光ビームスプリッタ３
の偏光面を形成しであるので、出力光ａの１００％近い
光が偏光ビームスプリッタ３を透過する。その透過光す
々わち計測光は一波長板４によって円偏光に変えられ、
第２のレンズ５によって光フアイバ６内に導かれる。光
ファイバ６を伝播した計測光は、第３のレンズ７によっ
て光スィッチ９の入射導波路９ａ内に導かれる。入射光
導波路９ａ内に導かれた計測光は、光スィッチ９の状態
によって、第１の出射光導波路９ｂもしくは第２の出射
光導波路９Ｃに導かれる。第１の出射光導波路９ｂに導
かれた計測光は反射鏡１０によって反射し再び第１の出
射光導波路９ｂおよげ入射光導波路９ａを逆方向に進み
参照光となる。
同様に、第２の出射光導波路９Ｃに導かれた計測光は光
センサ部で物理量に対応した光強度をもった反射光とし
て再び第２の出射光導波路９Ｃおよび入射光導波路９ａ
を逆方向に進み信号光となる。
センサ部で物理量に対応した光強度をもった反射光とし
て再び第２の出射光導波路９Ｃおよび入射光導波路９ａ
を逆方向に進み信号光となる。
光スィッチ９が、タイミング制御回着１４によって、そ
の計測光の出射方向が交互に切換えられているため、光
センサヘッド８からの反射光は、信号光ｄと参照光ｅと
が時分割的に合成された時分割合成光となる。その時分
割合成光は、第３のレンズ７、光ファイバ６、第２のレ
ンズ６を伝播し、ユ波長板４で半導体レーザ１の出力光
ａと直交する偏光面を有する直線偏光した光に変換され
、偏光ビームスプリッタ３で回折して光検出器１２に導
かれる。光検出器１２の電気出力は、タイミング制御回
路１４で制御され切換え可能な入力端子を有する差動増
幅器１３によって参照光による電９へ−２ 気信号と信号光による電気信号が交互に切換えて入力さ
れ差動増幅される。その出力は出力端子１６から取り出
される。
の計測光の出射方向が交互に切換えられているため、光
センサヘッド８からの反射光は、信号光ｄと参照光ｅと
が時分割的に合成された時分割合成光となる。その時分
割合成光は、第３のレンズ７、光ファイバ６、第２のレ
ンズ６を伝播し、ユ波長板４で半導体レーザ１の出力光
ａと直交する偏光面を有する直線偏光した光に変換され
、偏光ビームスプリッタ３で回折して光検出器１２に導
かれる。光検出器１２の電気出力は、タイミング制御回
路１４で制御され切換え可能な入力端子を有する差動増
幅器１３によって参照光による電９へ−２ 気信号と信号光による電気信号が交互に切換えて入力さ
れ差動増幅される。その出力は出力端子１６から取り出
される。
以上のように本実施例によれば、物理量を光の強度変化
に置換する光センサヘッドの内部に光導波路の途中に分
岐光導波路を設け、その分岐光導波路の端面に反射鏡を
形成し、光の伝播径路の切り換えを上記光センサヘッド
への光導波路と上記反射鏡１０への分岐光導波路との間
でおこない、それぞれの反射光を取り出し電気変換され
た両者の信号を差動増幅することにより、光源の光出力
変動のみならず、外乱によって生じた光フアイバ内での
光出力変動も相殺でき低雑音の光センサ装置を提供する
ことができる。
に置換する光センサヘッドの内部に光導波路の途中に分
岐光導波路を設け、その分岐光導波路の端面に反射鏡を
形成し、光の伝播径路の切り換えを上記光センサヘッド
への光導波路と上記反射鏡１０への分岐光導波路との間
でおこない、それぞれの反射光を取り出し電気変換され
た両者の信号を差動増幅することにより、光源の光出力
変動のみならず、外乱によって生じた光フアイバ内での
光出力変動も相殺でき低雑音の光センサ装置を提供する
ことができる。
なお、本実施例において、光スィッチ９は電気制御型の
光スィッチとしたが、光制御型の光スィッチでもよい。
光スィッチとしたが、光制御型の光スィッチでもよい。
その場合は、高速性、耐電磁誘導性の点で電気制御型の
光スィッチよりもよい結果が得られる。
光スィッチよりもよい結果が得られる。
発明の効果
１０、−ノ
以上のように本発明は、物理量を光の強度変化に置換す
る光センサヘッドの内部の光導波路の途中に分岐光導波
路を設け、その分岐光導波路の端面に反射鏡を形成し、
光の伝播径路の切り換えを上記光センサヘッドへの光導
波路と上記反射鏡への分岐光分岐導波路との間でおこな
い、それぞれの反射光、すなわち信号光と参照光を交互
に取り出し電気変換した後、両者の信号を差動増幅する
ことにより、光源の光出力変動のみならず、外乱によっ
て生じた光フアイバ内部での光出力変動も相殺でき、低
雑音の光センサ装置を提供することができる。
る光センサヘッドの内部の光導波路の途中に分岐光導波
路を設け、その分岐光導波路の端面に反射鏡を形成し、
光の伝播径路の切り換えを上記光センサヘッドへの光導
波路と上記反射鏡への分岐光分岐導波路との間でおこな
い、それぞれの反射光、すなわち信号光と参照光を交互
に取り出し電気変換した後、両者の信号を差動増幅する
ことにより、光源の光出力変動のみならず、外乱によっ
て生じた光フアイバ内部での光出力変動も相殺でき、低
雑音の光センサ装置を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例における光センサ装置の構成
を示すブロック図、第２図は従来の光センサ装置の構成
を示すブロック図である。 ６・・・・・・光ファイバ、８・・・・・・光センサヘ
ッド、９・・・・・・光スィッチ、９ａ・・・・・・入
射光導波路、９ｂ・・・・・・第１の出射光導波路、９
ｃ・・・・・・第２の出射光導波路、１ｏ・・・・反射
鏡、１１・・・・・・光センサ部、１２１１ Ａ−７゜ ・・・・・・光検出器、１３・・・・差動増幅器、１４
・・・・・・タイミング制御回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 Ｇ−−−ヲ（ファイバ゛ ７−−−オ、？リンス゛ ８−−−蔓でン１１ソド Ｙｃ−−一才Ｚ４″ ｔｓ−−−８１！ｘｓ”＋
を示すブロック図、第２図は従来の光センサ装置の構成
を示すブロック図である。 ６・・・・・・光ファイバ、８・・・・・・光センサヘ
ッド、９・・・・・・光スィッチ、９ａ・・・・・・入
射光導波路、９ｂ・・・・・・第１の出射光導波路、９
ｃ・・・・・・第２の出射光導波路、１ｏ・・・・反射
鏡、１１・・・・・・光センサ部、１２１１ Ａ−７゜ ・・・・・・光検出器、１３・・・・差動増幅器、１４
・・・・・・タイミング制御回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 Ｇ−−−ヲ（ファイバ゛ ７−−−オ、？リンス゛ ８−−−蔓でン１１ソド Ｙｃ−−一才Ｚ４″ ｔｓ−−−８１！ｘｓ”＋
Claims (1)
- 物理量を光の強度変化に置換する光センサヘッドの内部
の光導波路の途中に設けられた分岐光導波路と、上記分
岐光導波路の端面に形成された反射鏡とを具備し、光の
伝播径路の切り換えを上記光センサヘッドへの光導波路
と上記反射鏡への分岐光導波路との間でおこない、それ
ぞれの反射光を交互に取り出し電気変換された両者の信
号を差動増幅してなる光センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60043135A JPS61202105A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 光センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60043135A JPS61202105A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 光センサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61202105A true JPS61202105A (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=12655399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60043135A Pending JPS61202105A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 光センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61202105A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2658603A1 (fr) * | 1990-02-20 | 1991-08-23 | Dassault Electronique | Procede et dispositif pour l'acquisition a distance de grandeurs physiques. |
| CN103090967A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-05-08 | 中国科学院半导体研究所 | 光电探测装置的强光保护模块 |
-
1985
- 1985-03-05 JP JP60043135A patent/JPS61202105A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2658603A1 (fr) * | 1990-02-20 | 1991-08-23 | Dassault Electronique | Procede et dispositif pour l'acquisition a distance de grandeurs physiques. |
| CN103090967A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-05-08 | 中国科学院半导体研究所 | 光电探测装置的强光保护模块 |
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