JPH0423201B2 - - Google Patents
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- 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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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ホログラフイを利用し、ダイヤフ
ラムの変形量を測定し、圧力、温度などの計測す
る光学的センサにかかる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical sensor that uses holography to measure the amount of deformation of a diaphragm to measure pressure, temperature, and the like.
ホログラフイは、コヒーレントな光を２つに分
け、１方は物体に照射し、他方はそのまま記録材
料に入射させる。記録材料に物体光と参照光の干
渉縞が記録される。参照光を同一方向から当てる
と、もとの物体の虚像を復元できる。 In holography, coherent light is divided into two parts, one of which is irradiated onto an object, and the other which is directly incident on a recording material. Interference fringes between the object beam and the reference beam are recorded on the recording material. By applying reference light from the same direction, the virtual image of the original object can be restored.
光を２本にわけるためにハーフミラー、光を反
射するためにミラーを必要とする。光線の光路長
の差によつて干渉縞を作るのであるから、光路長
やミラーの角度が厳密に固定されていなければな
らない。しかも、振動の影響を受けてはならな
い。 A half mirror is required to split the light into two, and a mirror is required to reflect the light. Since interference fringes are created by differences in the optical path lengths of light rays, the optical path lengths and mirror angles must be strictly fixed. Moreover, it must not be affected by vibration.
この為、ホログラフイ装置は必ず、重く、広い
定盤の上に構成しなければならなかつた。定盤
は、例えば縦1500mm、横700mm、厚さ数百mmの鉄
の塊りで、スプリング、タイヤ等で弾性支持され
ている。重量は100Kg程度あるものが多い。重い
程、振動の遮断周波数が下るので、振動除去効果
が高い。 For this reason, holographic devices always had to be constructed on a heavy and wide surface plate. The surface plate is, for example, a block of iron with a length of 1500 mm, a width of 700 mm, and a thickness of several hundred mm, and is supported elastically by springs, tires, etc. Most weigh around 100Kg. The heavier it is, the lower the vibration cutoff frequency is, so the vibration removal effect is higher.
レンズ、ミラー、ビームスプリツターなどの光
学機器、およびレーザー、被測定物（この場合ダ
イヤフラムをさす）などは全て定盤の上に固定さ
れる。光学機器は、マグネツトスタンド等で、定
盤の上へ厳格に、静止状態で保持しなければなら
ない。 Optical equipment such as lenses, mirrors, and beam splitters, lasers, and objects to be measured (in this case, diaphragms) are all fixed on the surface plate. Optical equipment must be held rigidly and stationary on a surface plate using a magnetic stand or the like.
ホログラフイの原理はよく知られている。二重
露光法、位相共役法により、物体の変形をホログ
ラフイを使つて測定できる。圧力、温度によつて
変位するダイヤフラムの変形をホログラフイによ
つて検出することもできる。こうすれば、圧力
（水圧、気圧）、温度（温度上昇に比例して変位す
るバイメタルとダイヤフラムを一体化したものを
使う。）などを間接的に測定できる。 The principle of holography is well known. The double exposure method and phase conjugation method allow the deformation of objects to be measured using holography. It is also possible to detect deformation of the diaphragm due to pressure and temperature using holography. In this way, it is possible to indirectly measure pressure (water pressure, atmospheric pressure), temperature (using an integrated bimetal and diaphragm that moves in proportion to the rise in temperature), etc.
しかし、これらのホログラフイ測定技術は、未
だ実験室内の試みにとどまつている。重くて、広
い重盤を必要とし、測定対象が定盤上に固定され
なければならないからである。 However, these holographic measurement techniques are still limited to laboratory experiments. This is because a heavy and wide platform is required, and the object to be measured must be fixed on the surface plate.
未だ、実験室内の試みにすぎないのは、ホログ
ラフイ技術全般についていえる事である。 The same can be said about holographic technology in general, as it is still only a laboratory experiment.
本発明者は、ホログラフイを実用的な測定技術
に高めるために、様々な検討を重ねた。 The present inventor has conducted various studies in order to improve holography into a practical measurement technique.
広くて重い定盤を除くには次の３つの要件が満
たされなければならない。ミラーや記録材料自体
が小さいこと、しかも相対距離角度を一定に保持
できなければならないことである。次に、レーザ
からのコヒーレント光束を、多数のミラーを使わ
ず所望の位置へ導くこと、さらにホログラフイ再
生像が容易に観察できることが必要である。 To eliminate wide and heavy surface plates, the following three requirements must be met: The mirror and the recording material themselves must be small, and the relative distance and angle must be kept constant. Next, it is necessary to guide the coherent light beam from the laser to a desired position without using a large number of mirrors, and to be able to easily observe the holographically reconstructed image.
これらの要件を満すには、ミラー、ハーフミラ
ー、記録材料、レンズ等は、ひとつの塊りにまと
めてしまえばよい。レーザ光を導くには光フアイ
バを使えばよいし、イメージフアイバにより再生
像を伝送する事とすれば良い。 In order to meet these requirements, mirrors, half mirrors, recording materials, lenses, etc. may be combined into one block. An optical fiber may be used to guide the laser beam, and a reconstructed image may be transmitted using an image fiber.
さらに、ダイヤフラムの変形を実時間的に測定
するには、ホログラフイ記録材料として、
Bi12SiO20（BSO素子）やB12GeO20（BGO素子）
など実時間特性を有する材料を使用すればよいわ
けである。 Furthermore, in order to measure the deformation of the diaphragm in real time, as a holographic recording material,
Bi 12 SiO 20 (BSO element) and B 12 GeO 20 (BGO element)
It is sufficient to use a material that has real-time characteristics such as the following.
本発明はこのような思想にもとづく。本発明の
光学的センサーは、ミラーや記録材料をひとつの
ガラス塊の中にまとめる。ミラー面を蒸着したガ
ラスブロツクや記録材料を互にはり合わせて塊り
としたものである。 The present invention is based on this idea. The optical sensor of the present invention combines mirrors and recording material into a single glass block. A glass block with a mirror surface deposited on it and a recording material are glued together to form a mass.
以下、実施例を示す図面によつて、本発明の構
成、作用および効果を説明する。 Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the present invention will be explained with reference to drawings showing examples.
第１図は本発明の光学的センサーの１例を示す
構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing one example of the optical sensor of the present invention.
この実施例では、書込み用光源としてのAr（ア
ルゴン）レーザ１と、読み出し用光源としての
He−Ne（ヘリウムネオン）レーザ２と、TV（テ
レビ）カメラ３及びテレビ受像機４と、光学的セ
ンサ５及びダイヤフラムＯとよりなる。 In this example, an Ar (argon) laser 1 is used as a writing light source, and an Argon laser 1 is used as a reading light source.
It consists of a He-Ne (helium neon) laser 2, a TV camera 3, a TV receiver 4, an optical sensor 5, and a diaphragm O.
Arレーザ１と光学的センサ５、He−Neレー
ザ２と光学的センサ５とはシングルモードフアイ
バによつて接続される。 The Ar laser 1 and the optical sensor 5, and the He-Ne laser 2 and the optical sensor 5 are connected by a single mode fiber.
光学的センサ５とTVカメラ３とは、イメージ
フアイバ８によつて連結されている。 The optical sensor 5 and the TV camera 3 are connected by an image fiber 8.
第２図は光学的センサの内部の光学系構成図で
ある。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the optical system inside the optical sensor.
Arレーザ１から出た光は、シングルモードフ
アイバ６を通るａ光束となつて、光学的センサ５
内部の第１ミラー９に入射する。 The light emitted from the Ar laser 1 becomes an a light flux that passes through a single mode fiber 6, and is turned into an optical sensor 5.
The light enters the first mirror 9 inside.
第１ミラー９で反射され、直角に進路を変えた
ｂ光束は、ハーフミラー１０に入射する。ここで
反射し、ダイヤフラムＯへ向うｃ光束と、ハーフ
ミラー１０を抜けて直進するｄ光束に分かれる。 The b light beam reflected by the first mirror 9 and changed its course at right angles enters the half mirror 10. The light is reflected here and is divided into a light flux c, which heads toward the diaphragm O, and a light flux d, which passes through the half mirror 10 and travels straight.
ｃ光束は、光学的センサ５の外部に固定された
ダイヤフラムＯに当る。ここでダイヤフラムＯに
よつて反射されたｅ光束（物体光）は、ハーフミ
ラー１０を直進してゆく。 The light beam c strikes a diaphragm O fixed on the outside of the optical sensor 5. Here, the e-light beam (object light) reflected by the diaphragm O travels straight through the half mirror 10.
ｄ光束は、第２ミラー１１によつて反射され、
ｆ光束となり、参照光として機能する。 The d light flux is reflected by the second mirror 11,
It becomes f light flux and functions as a reference light.
物体光たるｅ光束は、ダイクロイツクミラー１
２を通つて、記録材料１３に入射する。参照光と
してのｆ光束は、ｅ光束と適当な角度をなして、
記録材料１３に入射する。 The light beam e, which is the object light, is dichroic mirror 1.
2 and enters the recording material 13. The light flux f as a reference light forms an appropriate angle with the light flux e,
incident on the recording material 13.
記録材料１３は、Bi12SiO20結晶（BSO素子）、
又はBi12GeO20結晶（BGO素子）等、実時間性の
ある材料を使う。 Recording material 13 is Bi 12 SiO 20 crystal (BSO element),
Or use real-time materials such as Bi 12 GeO 20 crystal (BGO element).
BSO素子等には、直流電圧を光束と垂直な方
向に印加しておく。この中へ光が入射すると、光
伝導性があるので、空間電荷が結晶中の局在準位
間で遷移する。すると、物体光と参照光を照射す
ると、両者が作る干渉縞に応じて電子の密度変化
が生じる。光の照射がない時、局在準位間の電子
遷移は殆んどない。この状態での緩和時間は20〜
30時間である。 A DC voltage is applied to the BSO element etc. in a direction perpendicular to the luminous flux. When light enters the crystal, space charges shift between localized levels in the crystal due to its photoconductivity. Then, when the object beam and the reference beam are irradiated, the density of electrons changes depending on the interference fringes created by the two. When there is no light irradiation, there are almost no electronic transitions between localized levels. The relaxation time in this state is 20~
It is 30 hours.
以上で、記録材料にホログラフイが生ずる。 In this way, holography is produced in the recording material.
読み出しは、He−Neレーザ２で行う。波長が
異なり、出力も弱いので、いつたん記録された干
渉縞を消去しないためである。 Reading is performed using a He-Ne laser 2. This is because the wavelengths are different and the output is weak, so recorded interference fringes will not be erased any time soon.
He−Neレーザ２から出たコヒーレント光は、
シングルモードフアイバ７を通るｇ光束となり、
第３ミラー１４により反射され、進路を変えてｈ
光束となる。ｈ光束は、第４ミラー１５によつて
反射されｉ光束となる。 The coherent light emitted from the He-Ne laser 2 is
The g light flux passes through the single mode fiber 7,
It is reflected by the third mirror 14 and changes its course.
It becomes a luminous flux. The h light flux is reflected by the fourth mirror 15 and becomes the i light flux.
ｉ光束は、Arレーザからの参照光ｆと逆方向
に記録材料１３に入射し、記録されたダイヤフラ
ムＯの像を読み出す。 The light beam i enters the recording material 13 in the opposite direction to the reference light f from the Ar laser, and reads out the recorded image of the diaphragm O.
ｉ光束とｆ光束が厳密に反平行でないのは、両
レーザの波長の違いに基づく。記録材料の面に立
てた法線と、ｉ，ｆ光束のなす角の正弦の比が、
波長の比に等しいように設定しておく。 The reason why the i light flux and the f light flux are not strictly antiparallel is based on the difference in the wavelengths of both lasers. The ratio of the normal line to the surface of the recording material and the sine of the angle formed by the i, f luminous flux is
Set it equal to the ratio of wavelengths.
参照光（ｉ光束）を受けて、記録材料１３はｊ
光束を生ずる。ｊ光束は、ダイヤフラムＯの位置
に実像を生ずるような光束である。 Receiving the reference light (i light flux), the recording material 13
Produces a luminous flux. The light beam j is a light beam that produces a real image at the position of the diaphragm O.
ダイクロイツクミラー１２は、Arレーザの光
を透すが、He−Neレーザの光を反射する。 The dichroic mirror 12 transmits the light of the Ar laser, but reflects the light of the He--Ne laser.
He−Neレーザからの光であるｊ光束は、ダイ
クロイツクミラー１２によつて反射させられる。
反射されたｋ光束は第５ミラー１６によつて反射
されｌ光束となる。 The light beam j, which is the light from the He--Ne laser, is reflected by the dichroic mirror 12.
The reflected k light flux is reflected by the fifth mirror 16 and becomes l light flux.
ｌ光束はイメージフアイバ８によつて、TVカ
メラ３の撮像面（図示せず）に伝送される。 1 light flux is transmitted to an imaging plane (not shown) of the TV camera 3 by an image fiber 8.
ダイヤフラムＯの変形を測定するためには、第
２図の配置に於て、二重露光法を用いれば良い。 In order to measure the deformation of the diaphragm O, a double exposure method may be used in the arrangement shown in FIG.
ダイヤフラムＯの最初の状態について、Arレ
ーザ光を照射し、物体光、参照光による干渉縞を
記録材料１３に記録しておく。 The initial state of the diaphragm O is irradiated with an Ar laser beam, and interference fringes caused by the object beam and the reference beam are recorded on the recording material 13.
ダイヤフラムＯが変形した後、もういちどAr
レーザ光を照射し、変形後の状態を記録材料に書
き込む。 After the diaphragm O is deformed, the Ar
A laser beam is irradiated to write the deformed state onto the recording material.
記録材料１３には、２重にダイヤフラムＯの像
が記録される。 A double image of the diaphragm O is recorded on the recording material 13.
次にHe−Neレーザ光を、シングルモードフア
イバ７を通し、ミラー１４，１５で反射させ、記
録材料１３に当てると、前述のように、ダイヤフ
ラムＯの位置に２重の実像ができる。この実像は
ダイヤフラムの変形分だけ変位しているから、２
つの像の間で干渉縞の位置、形状、間隔により変
形量が分る。 Next, when the He--Ne laser beam is passed through the single mode fiber 7, reflected by the mirrors 14 and 15, and applied to the recording material 13, a double real image is created at the position of the diaphragm O, as described above. This real image is displaced by the deformation of the diaphragm, so 2
The amount of deformation can be determined by the position, shape, and spacing of the interference fringes between the two images.
以上の測定方法は公知である。 The above measurement method is publicly known.
本発明は、ここで用いられるミラー、記録材料
等から成るホログラフイ光学系をブロツクで構成
しさらに、圧力、温度などの物理量によつて変形
するダイヤフラムと一体化することにより、ホロ
グラフイ光学系を塊にまとめた点が特徴のひとつ
である。 The present invention consists of a holographic optical system consisting of mirrors, recording materials, etc. used here, and is further integrated with a diaphragm that deforms depending on physical quantities such as pressure and temperature. One of the features is that it is summarized.
第３図は、第２図の光学系構成図に対応する本
発明の実施例を示す斜視図である。 FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the present invention corresponding to the optical system configuration diagram of FIG. 2.
このガラス塊は、数多くの透明のガラスブロツ
クを接着して作られる。ミラー、ハーフミラー、
光束には第２図と同じ符号を付して対応させた。 This glass block is made by gluing together many transparent glass blocks. mirror, half mirror,
The same symbols as in FIG. 2 are attached to the luminous fluxes to correspond to each other.
Arレーザからのａ光束は、第３図に於て、右
上方から、向う側上方のガラスブロツク２１に入
射する。第１ガラスブロツク２１は単純な透明の
直方体である。 The a beam from the Ar laser enters the upper glass block 21 on the opposite side from the upper right in FIG. 3. The first glass block 21 is a simple transparent rectangular parallelepiped.
ａ光束に続いて、直角二等辺三角形を底面とす
る三角柱を横にした形状の第２ガラスブロツク２
２に入射する。同様な形状の第３ガラスブロツク
２３には、アルミニウム等の金属蒸着膜が斜面に
設けられている。この蒸着膜が第１ミラー９に該
当する。 Following the light beam a, a second glass block 2 shaped like a triangular prism with a right isosceles triangle as its base is placed on its side.
2. A third glass block 23 having a similar shape has a metal vapor deposited film such as aluminum on its slope. This vapor deposited film corresponds to the first mirror 9.
第１ガラスブロツク２１、第２ガラスブロツク
２２、第３ガラスブロツク２３、…等は、接着剤
（アクリル樹脂系、バルサム等）によつて互に面
同士が接着されている。 The surfaces of the first glass block 21, second glass block 22, third glass block 23, etc. are bonded to each other with an adhesive (acrylic resin, balsam, etc.).
第４ガラスブロツク２４、及び第５ガラスブロ
ツク２５には、同様に、斜め対角面に蒸着膜を挟
んで接着されている。この蒸着膜も、前記第１ミ
ラー９の一部である。 The fourth glass block 24 and the fifth glass block 25 are similarly bonded to diagonal surfaces with vapor deposited films in between. This vapor deposited film is also a part of the first mirror 9.
ａ光束は、これらミラー面で２度反射され、下
方前端中間のハーフミラー１０に至る。 The light beam a is reflected twice by these mirror surfaces and reaches the half mirror 10 located at the middle of the lower front end.
ハーフミラー１０は、やはり直角二等辺三角形
を底面とする２つの三角柱のガラスブロツク２
６，２７の対角面に蒸着膜を設け、これらを接着
したものである。 The half mirror 10 is made up of two triangular prism glass blocks 2 whose bases are right-angled isosceles triangles.
A vapor deposited film is provided on the diagonal surfaces of 6 and 27, and these are bonded together.
He−Neレーザからの読み出し光は、やはり第
３図の右上方から、ガラスブロツクへ入射する。 The readout light from the He--Ne laser also enters the glass block from the upper right of FIG.
第８ガラスブロツク２８と第９ガラスブロツク
２９とは、直方体を斜面で切断したような形状で
ある。第８ガラスブロツク２８又は第９ガラスブ
ロツク２９の切断面に該当するところに蒸着膜を
設けて、ｇ光束を反射し、記録材料１３へ導く。
これは、第２図中の第３ミラー１４、第４ミラー
１５を兼ねたミラーである。 The eighth glass block 28 and the ninth glass block 29 are shaped like a rectangular parallelepiped cut with a slope. A vapor deposited film is provided on the cut surface of the eighth glass block 28 or the ninth glass block 29 to reflect the g light flux and guide it to the recording material 13.
This is a mirror that also serves as the third mirror 14 and fourth mirror 15 in FIG.
ハーフミラー１０で反射されたｃ光束は、ガラ
スブロツク２６の外へ出て、ダイヤフラムＯを照
射する。 The light beam c reflected by the half mirror 10 exits the glass block 26 and illuminates the diaphragm O.
ハーフミラー１０を透過したｄ光束は、第２ミ
ラー１１で反射され、記録材料１３へ斜方から入
射する。 The d light beam transmitted through the half mirror 10 is reflected by the second mirror 11 and obliquely enters the recording material 13.
第10ガラスブロツク３０と第11ガラスブロツク
３１は、直方体を斜面で切断した形状で、いずれ
かのブロツクの斜面に蒸着膜をつけ、ミラーにし
た後、接着したものである。 The 10th glass block 30 and the 11th glass block 31 have the shape of a rectangular parallelepiped cut with a slope, and a vapor deposited film is applied to the slope of one of the blocks to form a mirror, which is then bonded.
ダイクロイツクミラー１２は、記録材料１３に
接する三角柱状の第12ガラスブロツク３２と、直
方体を斜めに切断した形状の第13ガラスブロツク
３３の間に形成される。 The dichroic mirror 12 is formed between a triangular prism-shaped twelfth glass block 32 in contact with the recording material 13 and a thirteenth glass block 33 shaped like a rectangular parallelepiped cut diagonally.
ダイクロイツクミラーは、Arレーザ光を透過
させ、He−Ne光を反射する。選択透過性をもつ
ミラーで、TiO2、CeO2、SiO等の酸化物を蒸着
して得られる。 The dichroic mirror transmits Ar laser light and reflects He-Ne light. A mirror with selective permeability, obtained by depositing oxides such as TiO 2 , CeO 2 , and SiO.
以下、同様にして、適当な寸法、形状のガラス
ブロツクを作り、これにミラー面等を蒸着、スパ
ツタリング等で形成し、各ブロツクを接着組立て
てゆく。 Thereafter, in the same manner, glass blocks of appropriate dimensions and shapes are made, mirror surfaces, etc. are formed thereon by vapor deposition, sputtering, etc., and each block is assembled by bonding.
第３図に示す塊の、おおまかな寸法は２cm×２
cm×５cm程度で、全重量は50ｇ程度である。小さ
く軽い。 The approximate dimensions of the lump shown in Figure 3 are 2cm x 2
The size is about cm x 5 cm, and the total weight is about 50 g. Small and light.
以上のホログラフイ計測方法は２重露光法によ
るものであつた。書き込みはArレーザ、読み出
しはHe−Neレーザが用いられた。 The holographic measurement method described above was based on a double exposure method. An Ar laser was used for writing, and a He-Ne laser was used for reading.
本発明は、ダイヤフラム変形を実時間的に測定
することを目的とするので、２重露光法にだけ適
用されるのではない。位相共役形のホログラフイ
にも応用できる。 Since the present invention aims to measure diaphragm deformation in real time, it is not only applicable to the double exposure method. It can also be applied to phase conjugate holography.
第４図は位相共役ホログラフイを利用する場合
の一例を示す概略構成図である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the use of phase conjugate holography.
Arレーザ１の光は、ビームスプリツタ３９に
より２つに分けられる。２つの光は、それぞれ、
シングルモードフアイバ４０，４１によつて、光
学的センサ５へと伝送される。 The light from the Ar laser 1 is split into two by a beam splitter 39. The two lights are each
It is transmitted to the optical sensor 5 by means of single mode fibers 40, 41.
Arレーザ１からのａ光束は、第５図の光学系
構成図に於て、第１ミラー４２により反射され、
ｂ光束となる。ｂ光束は第１ハーフミラー４３に
よつて反射され、進路を変えｃ光束となつてダイ
ヤフラムＯを照射する。 In the optical system configuration diagram of FIG. 5, the a light beam from the Ar laser 1 is reflected by the first mirror 42,
b luminous flux. The b light beam is reflected by the first half mirror 43, changes its course, becomes the c light beam, and irradiates the diaphragm O.
ダイヤフラムＯより反射された物体光であるｄ
光束は、第１ハーフミラー４３、第２ハーフミラ
ー４４を直進し、記録材料４５に到達する。 d is the object light reflected from the diaphragm O
The light beam travels straight through the first half mirror 43 and the second half mirror 44 and reaches the recording material 45.
一方、Arレーザ１から出た他方のｅ光束は、
コリメート光学系（図示せず）で平行光にし第３
ハーフミラー４６により反射され、ｆ光束となつ
て記録材料４５へ入射する。 On the other hand, the other e light flux emitted from the Ar laser 1 is
A collimating optical system (not shown) converts the light into parallel light.
It is reflected by the half mirror 46 and enters the recording material 45 as an f light beam.
物体光ｄと参照光ｆが、一定角度を成して記録
材料４５へ入射するから、干渉縞が生じ、これが
記録される。 Since the object beam d and the reference beam f enter the recording material 45 at a constant angle, interference fringes are generated and recorded.
読み出しの場合は、第３ミラー４８が、参照光
ｆを逆方向に反射し、読み出し光束ｇを作る。参
照光ｆと、読み出し光ｇは、全く反対方向に進ん
で記録材料４５に入射する。記録材料４５の中に
記録されている干渉縞は、物体光ｄと参照光ｆに
よつて生じたものであつたから、参照光ｆと読み
出し光ｇを同時に逆方向からあてると、物体光ｄ
と全く反対方向の波数ベクトルを有するｈ光束が
生ずる。 In the case of reading, the third mirror 48 reflects the reference light f in the opposite direction to create a readout light beam g. The reference light f and the read light g travel in completely opposite directions and enter the recording material 45. The interference fringes recorded in the recording material 45 were generated by the object beam d and the reference beam f, so when the reference beam f and the readout beam g are applied simultaneously from opposite directions, the object beam d
A beam of light h having a wave number vector in the completely opposite direction is generated.
ｈ光束は、ダイヤフラムＯのかつて存在した位
置にその共役な実像を作る。 The h beam of light creates its conjugate real image at the position where it once existed on the diaphragm O.
ｈ光束は、ミラー４４で反射してｉ光束とな
り、ミラー４９で反射し、ハーフミラー５０を透
過してｊ光束となる。一方、ｅ光束の中で、ハー
フミラー４６を透過したｋ光束は、ミラー４７で
反射してｌ光束となり、ハーフミラー５０で反射
する。このｌ光束は、平面波であるため、ｌ光束
とｊ光束の干渉縞によつて得られた干渉縞は、ダ
イヤフラムの絶対変形量すなわち理想平面からの
変位に相当する。 The h light flux is reflected by the mirror 44 to become the i light flux, reflected by the mirror 49, and transmitted through the half mirror 50 to become the j light flux. On the other hand, among the e beams, the k beam that has passed through the half mirror 46 is reflected by the mirror 47 to become the l beam, which is reflected by the half mirror 50. Since this l beam is a plane wave, the interference fringes obtained by the interference fringes of the l and j beams correspond to the absolute deformation amount of the diaphragm, that is, the displacement from the ideal plane.
これを、テレビカメラ３で撮像し、テレビ受像
機４に写し出す。 This is imaged by a television camera 3 and displayed on a television receiver 4.
第６図は、第５図の構成に対応する光学系をブ
ロツクで作成した一例を示す斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing an example of an optical system corresponding to the configuration shown in FIG. 5 made of blocks.
前例と同じように、同一のミラー、ハーフミラ
ー、光束には同一の番号、符号を付けて示した。 As in the previous example, the same mirrors, half mirrors, and light beams are shown with the same numbers and symbols.
ブロツク体への分割の方法は任意である。酸化
物、金属を蒸着してミラー、ハーフミラーを作る
点も前例と同じである。第３図の実施例と同じよ
うにしてガラス塊を作るが、詳しい説明は繰り返
さない。 The method of dividing into blocks is arbitrary. It is also the same as the previous example in that mirrors and half mirrors are created by vapor depositing oxides and metals. A glass lump is made in the same manner as in the example of FIG. 3, but the detailed description will not be repeated.
このように、本発明によれば、従来、重く広い
定盤の上へ、個々の光学系を別々に固定していた
ものを、ひとつの軽く小さいガラス塊にまとめる
ことができる。 As described above, according to the present invention, the individual optical systems, which were conventionally fixed separately on a heavy and wide surface plate, can be combined into one light and small glass block.
ガラス塊にしてあるから、光学系相互の位置関
係は固定されている。ホログラフイ技術は、一般
に光の波長の1/8以上の位置のズレが起つてはな
らない、という厳しい条件がある。 Since it is made of glass, the relative positions of the optical systems are fixed. Generally speaking, holography technology has a strict condition that the position must not shift by more than 1/8 of the wavelength of the light.
本発明において、このような条件は容易に満足
する事ができる。 In the present invention, such conditions can be easily satisfied.
また、軽量で小さいから取扱いに極めて便利で
ある。ダイヤフラムは圧力、応力、重力によつて
変形するから、これら物理量を容易に測定するこ
とができる。 In addition, it is lightweight and small, making it extremely convenient to handle. Since the diaphragm deforms due to pressure, stress, and gravity, these physical quantities can be easily measured.
またガラス塊と光源とをシングルモードフアイ
バで結び、出力画像をイメージフアイバで伝送す
ることとしているから、この光学的センサーは任
意の場所へ取付けることができる。場所的な制約
を受けることが少い。 Furthermore, since the glass gob and the light source are connected through a single mode fiber and the output image is transmitted through an image fiber, this optical sensor can be installed at any location. There are fewer restrictions due to location.
ホログラフイ記録材料としてBSO素子、BGO
素子を用いるから、物体の変形を実時間で計測
し、圧力、応力、重力の大きさを直ちに知る事が
できる。 BSO element, BGO as holographic recording material
By using elements, we can measure the deformation of an object in real time and immediately know the magnitude of pressure, stress, and gravity.
なお、前述の実施例では、ガラスブロツクで構
成されたものは、ハーフミラー、ミラー、ダイク
ロイツクミラーだけであつたが、これに限らな
い。 In the above-described embodiments, only the half mirror, mirror, and dichroic mirror were constructed of glass blocks, but the invention is not limited thereto.
例えば、ダイヤフラムの変形量が大きい場合、
シングルモードフアイバからのレーザ光を拡大す
る必要がある。このためレンズ、球面鏡を組合わ
せて使用しなければならない。レンズや球面鏡も
ガラスブロツクに帖り合わせて固定すれば良い。
屈折率の違う材質を使えば、レンズをガラスブロ
ツクの中へ実効的に構成することができる。凹面
鏡、凸面鏡もガラスブロツクの中へ収納できるの
はもちろんである。 For example, if the amount of deformation of the diaphragm is large,
It is necessary to expand the laser light from a single mode fiber. For this reason, a combination of lenses and spherical mirrors must be used. Lenses and spherical mirrors can also be tied together and fixed to a glass block.
By using materials with different refractive indexes, lenses can be effectively constructed into glass blocks. Of course, concave and convex mirrors can also be stored inside glass blocks.
第１図は本発明の略構成例図。第２図は二重露
光法によりホログラフイを作りこれを読み出す場
合の光学系構成例図。第３図は本発明の実施例に
かかるガラスブロツク構成斜視図で、二重露光法
による場合に対応する。第４図は位相共役法によ
る本発明の略構成例図。第５図は位相共役ホログ
ラム作成のための光学系構成例図。第６図は本発
明の他の実施例にかかるガラスブロツク構成斜視
図で、第５図の位相共役法の場合に対応する。
１……Arレーザ、２……He−Neレーザ、３
……TVカメラ、４……テレビ受像機、５……光
学的センサ、６……シングルモードフアイバ、７
……シングルモードフアイバ、８……イメージフ
アイバ、９……第１ミラー、１０……ハーフミラ
ー、１１……第２ミラー、１２……ダイクロイツ
クミラー、１３……記録材料、１４……第３ミラ
ー、１５……第４ミラー、１６……第５ミラー、
２１，２２……ガラスブロツク、４０，４１……
シングルモードフアイバ、４２……第１ミラー、
４３……第１ハーフミラー、４４……第２ハーフ
ミラー、４５……記録材料、４６……第３ハーフ
ミラー、４７，４８，４９……ミラー、Ｏ……ダ
イヤフラム。
FIG. 1 is a schematic structural example diagram of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an optical system when creating a hologram using the double exposure method and reading it out. FIG. 3 is a perspective view of the structure of a glass block according to an embodiment of the present invention, which corresponds to the double exposure method. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration example of the present invention using the phase conjugation method. FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of an optical system for creating a phase conjugate hologram. FIG. 6 is a perspective view of the structure of a glass block according to another embodiment of the present invention, which corresponds to the case of the phase conjugation method shown in FIG. 1...Ar laser, 2...He-Ne laser, 3
...TV camera, 4...TV receiver, 5...Optical sensor, 6...Single mode fiber, 7
... Single mode fiber, 8 ... Image fiber, 9 ... First mirror, 10 ... Half mirror, 11 ... Second mirror, 12 ... Dichroic mirror, 13 ... Recording material, 14 ... Third Mirror, 15...4th mirror, 16...5th mirror,
21, 22...Glass block, 40, 41...
Single mode fiber, 42...first mirror,
43...First half mirror, 44...Second half mirror, 45...Recording material, 46...Third half mirror, 47, 48, 49...Mirror, O...Diaphragm.
Claims (1)
ラムの変位量を光学的に求める光学的センサであ
つて、適当な形状、寸法のガラスブロツクと適当
な面に、ミラー、ハーフミラー、球面鏡等を設け
たガラスブロツクと、BSO素子或はBGO素子よ
りなる記録材料等を相互に接着し塊として構成し
たホログラフイ光学系と、ホログラフイ光学系の
前方に取り付けられた圧力、温度の変化によつて
変形するダイヤフラムとホログラフイ光学系に書
込み光を与える書込み光源とホログラフイ光学系
に読み出し光を与える読み出し光源と、ホログラ
フイ画像を撮像するためのテレビカメラと、画像
を表示するためのテレビ受像機と、ホログラフイ
光学系と書込み光源及び読み出し光源とを結合す
るシングルモードフアイバと、ホログラフイ光学
系の画像をテレビ受像機へ伝送するイメージフア
イバとよりなり、書込み光はホログラフイ光学系
内部のハーフミラーによつて物体光と参照光に分
けられ、参照光は塊状となつたホログラフイ光学
系から出ることなく記録材料に入射し、物体光は
ダイヤフラムに向かつて出射され反射されてホロ
グラフイ光学系に戻るようになつておりこれ以外
にホログラフイ光学系から外部に出ることなく記
録材料に入射するようにし、ダイヤフラムの変形
の前後において書込み光を照射して記録材料にダ
イヤフラムの像を二重に露光することによつて、
ダイヤフラムの変位を求める事を特徴とする光学
的センサ。 ２ 圧力、温度の変化によつて変形するダイヤフ
ラムの変位量を光学的に求める光学的センサであ
つて、適当な形状、寸法のガラスブロツクと、適
当な面に、ミラー、ハーフミラー、球面鏡等を設
けたガラスブロツクと、BSO素子或はBGO素子
よりなる記録材料を相互に接着し塊として構成し
たホログラフイ光学系と、ホログラフイ光学系の
前方に取り付けられた圧力、温度の変化によつて
変形するダイヤフラムと、ホログラフイ光学系に
書込み光と読み出し光とを与える光源と、ホログ
ラフイ光学系によつて生じる干渉縞を撮像するた
めのテレビカメラと、干渉縞画像を表示するテレ
ビ受像機と、光源より生じた光を物体光と参照光
に二分するためのハーフミラーと、物体光をホロ
グラフイ光学系に導くためのシングルモードフア
イバと、参照光をホログラフイ光学系に導くため
のシングルモードフアイバとホログラフイ光学系
の干渉縞画像をテレビ受像機へ伝送するイメージ
フアイバとよりなり、ホログラフイ光学系に入つ
た参照光は塊状となつたホログラフイ光学系から
出ることなく記録材料に入射し、ホログラフイ光
学系に入つた物体光はダイヤフラムに向かつて出
射され反射されてホログラフイ光学系に戻るよう
になつておりこれ以外にホログラフイ光学系から
外部に出ることなく記録材料に入射するように
し、変形後のダイヤフラムの任意の時刻における
像を記録材料に干渉縞として書き込み、読み出し
の場合は、参照光が記録材料を通り抜け背後のミ
ラーで反射されて同じ経路をたどつて記録材料を
通り抜けるようにし、この光を反射させたものと
参照光とをハーフミラーによつて合体させイメー
ジフアイバの中へ通してダイヤフラムの絶対変形
量に相当する干渉縞をテレビカメラで撮像しテレ
ビ受像機に写し出すようにした事を特徴とする光
学的センサ。[Claims] 1. An optical sensor that optically determines the amount of displacement of a diaphragm that deforms due to changes in pressure and temperature. A holographic optical system consisting of a glass block equipped with mirrors, spherical mirrors, etc. and a recording material such as a BSO or BGO element bonded together as a block, and a pressure and temperature change sensor installed in front of the holographic optical system. a diaphragm that is deformed by the holographic optical system, a writing light source that provides writing light to the holographic optical system, a readout light source that provides reading light to the holographic optical system, a television camera for capturing the holographic image, and a television receiver for displaying the image. , a single mode fiber that couples the holographic optical system with a writing light source and a reading light source, and an image fiber that transmits the image of the holographic optical system to a television receiver.The writing light is transmitted by a half mirror inside the holographic optical system. The beam is then divided into an object beam and a reference beam, and the reference beam is incident on the recording material without exiting the block-shaped holographic optical system, and the object beam is emitted toward the diaphragm, is reflected, and returns to the holographic optical system. In addition to this, the writing light is made incident on the recording material without exiting from the holographic optical system, and the writing light is irradiated before and after the deformation of the diaphragm to double expose the image of the diaphragm onto the recording material. ,
An optical sensor characterized by determining the displacement of a diaphragm. 2. An optical sensor that optically measures the amount of displacement of a diaphragm that deforms due to changes in pressure and temperature, and consists of a glass block of an appropriate shape and size, and a mirror, half mirror, spherical mirror, etc. on an appropriate surface. A holographic optical system consisting of a glass block and a recording material made of a BSO element or BGO element bonded together as a block, and a diaphragm attached in front of the holographic optical system that deforms according to changes in pressure and temperature. , a light source that provides writing light and readout light to the holographic optical system, a television camera for imaging the interference fringes generated by the holographic optical system, a television receiver for displaying the interference fringe image, and a television receiver for displaying the interference fringe image; A half mirror to split the light into the object beam and the reference beam, a single mode fiber to guide the object beam to the holographic optical system, and interference between the single mode fiber and the holographic optical system to guide the reference beam to the holographic optical system. It consists of an image fiber that transmits the striped image to the television receiver, and the reference light that enters the holographic optical system enters the recording material without exiting the holographic optical system, which becomes a block, and the object light that enters the holographic optical system The light is emitted toward the diaphragm, reflected, and returned to the holographic optical system.In addition to this, the light is incident on the recording material without exiting the holographic optical system, and the image of the diaphragm at any time after deformation is recorded. It is written as interference fringes on the recording material, and in the case of reading, the reference light passes through the recording material, is reflected by a mirror behind it, and passes through the recording material following the same path, and the reflected light and the reference light are The optical sensor is characterized in that the two are combined by a half mirror, passed through an image fiber, and interference fringes corresponding to the absolute amount of deformation of the diaphragm are imaged by a television camera and displayed on a television receiver.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20677081A JPS58106406A (en) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | Optical sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20677081A JPS58106406A (en) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | Optical sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58106406A JPS58106406A (en) | 1983-06-24 |
| JPH0423201B2 true JPH0423201B2 (en) | 1992-04-21 |
Family
ID=16528796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20677081A Granted JPS58106406A (en) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | Optical sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58106406A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0273184A (en) * | 1988-09-08 | 1990-03-13 | Kowa Boseki Kk | Optical device |
| LU88187A1 (en) * | 1992-11-03 | 1994-09-09 | Europ Communities | Detector of variations of a physical quantity |
| NO20002724L (en) * | 1999-10-29 | 2001-04-30 | Holo Tech As | Method and equipment for non-destructive inspection of objects based on halographic interferometry |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50146358A (en) * | 1974-05-14 | 1975-11-25 | ||
| JPS514766A (en) * | 1974-06-29 | 1976-01-16 | Eidai Co Ltd | Itajobutsuo paretsutoni sekisaisuru hoho |
| JPS5430858A (en) * | 1977-08-11 | 1979-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | Hologram recorder-reproducer |
-
1981
- 1981-12-21 JP JP20677081A patent/JPS58106406A/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50146358A (en) * | 1974-05-14 | 1975-11-25 | ||
| JPS514766A (en) * | 1974-06-29 | 1976-01-16 | Eidai Co Ltd | Itajobutsuo paretsutoni sekisaisuru hoho |
| JPS5430858A (en) * | 1977-08-11 | 1979-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | Hologram recorder-reproducer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58106406A (en) | 1983-06-24 |
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