JPH08304203A - 光式圧力検出方法とそのセンサ及び光式圧力センサの波長板、偏光選択装置とビーム分配器、並びに、かかる方法による多点計測光式圧力センサシステムとそのセンシングプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別な防爆構造なしで使用可能な光式圧力セ
ンサで、製作が容易で信頼性の高い光式圧力検出方法や
圧力センサや多点計測光式圧力センサシステムを提供す
る。 【構成】 光源１からの光を光分配器６で分配し、偏波
面保存ファイバ１６でセンシングプロ−ブ２０へ入射し
た光は、基準ビ−ムと測定ビ−ムの２本の光ビームに分
割されて、前者は基準媒体である気密容器２６内を通過
させ、後者は、感圧媒質である気体内を通過させた後、
再び、偏波面保存ファイバ１６及び光分配器６を介して
受光部３４へ導いて検出し、さらに、信号処理部４２に
おいて、前記基準ビ−ムと測定ビ−ムのそれぞれの媒質
内を通過後の光路長差を求め、当該光路長差から前記感
圧媒質の圧力を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体の圧力を検知するた
めの光式圧力検出に関し、特に、化学プラント等におい
て必要とされる防爆型センサとして、あるいは、雷など
の高電圧や高電流の存在する環境下での測定に好都合な
光式圧力検出方法とそのセンサ、さらには、かかる光式
圧力センサの波長板、偏光選択装置、ビーム分配器、並
びに、かかる方法による多点計測光式圧力センサシステ
ムとそのセンシングプローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】化学プラント等において気体や液体など
の流体の圧力を検知するため、通常、圧力センサが使用
されているが、かかる圧力センサとしての電気式の圧力
センサは、従来、例えばＪＩＳＣ０９０３の防爆規格を
満たすような防爆構造をとったものが、既に知られてい
る。また、その他の従来技術としては、「光集積回路」
（オ−ム社１９８５年）Ｐ３７１に記載されているもの
が既に知られており、ここに記載されている圧力センサ
は光を利用したものであり、その検出原理から、特別な
防爆構造を必要としないものである。

【０００３】ところで、上記の圧力センサのうち、前者
の圧力センサは電気式センサであり、そのため、化学プ
ラントで使用するには、いわゆる防爆型にする必要があ
る。また、かかる圧力センサを高圧や高電流の環境下で
使用するためには、高電圧やノイズを含む悪環境に対す
る対策（対悪環境）のための特別な構造が必要とされて
いる。

【０００４】一方、後者の圧力センサは光を利用したも
のであり、上述の電気式センサのような防爆や対悪環境
のための特別な構造は不要である。この光を利用したセ
ンサは、ファイバの一部のクラッド層を除き、光の波長
程度の微小ギャップを介してアルミニウムなどでコ−テ
ィングしたダイアフラムを対向させ、これにより、セン
シングプローブとしている。そして、このダイアフラム
に圧力が加わって曲がることにより、センシングプロー
ブに伝搬ロスが発生することを利用するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術においては、特に後者の光を利用した圧力セン
サでは、ダイアフラムとファイバの間の微小ギャップを
安定に製作するのは困難であり、そのため、センサとし
ての信頼性に乏しいという欠点があった。また、上記の
従来技術になる光式センサは、一般に、光源の光量変動
や光路途中での光損失の変動の影響を受けやすいという
欠点があった。

【０００６】そこで、本発明では、上記の従来技術にお
ける問題点に鑑み、まず、その第１の目的としては、特
別な防爆構造なしで化学プラント等において使用可能な
光式圧力センサであって、その製作が容易で且つ信頼性
の高い光式圧力検出方法及び光式圧力センサ、並びに、
かかる方法による多点計測光式圧力センサシステムを提
供することにある。

【０００７】また、本発明の第２の目的としては、その
取り扱いが容易な光式圧力センサ及び多点計測光式圧力
センサシステムを提供することであり、さらに、本発明
の第３の目的としては、一つの信号処理部で複数の点で
の圧力を検出することの可能な多点計測光式圧力センサ
システムを提供することにある。

【０００８】また、本発明の第４の目的は測定範囲の広
い光式圧力センサを提供することであり、加えて、本発
明の第５の目的は周囲温度の変化の影響を受けにくい光
式圧力センサを提供することでありそして、本発明の第
６の目的は光源の光量変動や光路途中の光損失変動の影
響を受けにくい光式圧力センサを提供することである。

【０００９】さらには、かかる光式圧力検出方法や光式
圧力センサに使用するに好適な波長板、偏光選択装置、
ビーム分配器、さらには、かかる多点計測光式圧力セン
サシステムにおいて好適なセンシングプローブを提供す
ることをも目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によれば、第一に、光源からの光を少なくと
も２本の光ビームに分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムと
し、前記分割された基準ビ−ムを基準媒体内を通過さ
せ、前記分割された測定ビ−ムは圧力に応じて屈折率が
変化する感圧媒質内を通過させ、前記基準ビ−ムと測定
ビ−ムのそれぞれの媒質内を通過後の光路長差を求め、
当該光路長差から前記感圧媒質の圧力を検出する光式圧
力検出方法が提案される。

【００１１】また、上記の目的を達成するため、本発明
によれば、光源と、前記光源からの光を少なくとも２本
の光ビームに分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムを生成す
る手段と、基準媒体を内部に封止し、前記分割された光
ビームのうちの前記基準ビ−ムがその内部を通過する光
路を構成するための手段と、前記分割された光ビームの
うちの前記測定ビ−ムが、圧力に応じて屈折率が変化す
る被検出感圧媒質内を通過する光路を構成するための手
段と、前記基準媒体及び被検出感圧媒質を通過後の前記
基準ビ−ムと測定ビ−ムの光を検出する手段と、前記光
路長差検出手段で検出された光により得られる前記基準
媒体及び被検出感圧媒質を通過後の前記基準ビ−ムと測
定ビ−ムとの光路長差に基づいて前記被検出感圧媒質の
圧力を算出する信号処理手段とを備えている光式圧力セ
ンサが提案される。

【００１２】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明によれば、光源と、信号処理部と、センシングプロ−
ブと、光源とセンシングプロ−ブを結ぶ第１のファイバ
と、センシングプロ−ブと信号処理部を結ぶ第２のファ
イバからなる光式圧力センサにおいて、前記センシング
プロ−ブは、光源の光を測定ビ−ムと基準ビ−ムに２分
割するビ−ム分割手段と基準ビ−ムと測定ビ−ムのいづ
れか一方の光路途中に挿入された波長板と、基準ビ−ム
を反射する第１のミラ−と、測定ビ−ムを反射する第２
のミラ−と基準ビ−ムの光路に設置された基準光路部材
と測定ビ−ム光路中に満たされた圧力に応じて屈折率が
変化する感圧媒質とを有し、前記第１のファイバは前記
光源の光を互いに偏波面が９０度異なる２つの光として
伝搬させる偏波面保存型ファイバで、前記第２のファイ
バは前記第１のファイバが兼ね、前記信号処理部は前記
偏波面保存ファイバの出力光（センシングプロ−ブから
の戻り光）を偏光により２分割する偏光分割手段と、前
記偏光分割手段の出力光から測定ビ−ムと、基準ビ−ム
の光路長差を求める信号処理回路と、前記信号処理回路
の出力を互いに加算する加算回路を有する光式圧力セン
サが提案されている。

【００１３】また、本発明によれば、やはり上記の目的
を達成するため、光源と、信号処理部と、センシングプ
ロ−ブと、光源とセンシングプロ−ブを結ぶ第１のファ
イバと、センシングプロ−ブと信号処理部を結ぶ第２の
ファイバからなる光式圧力センサにおいて、前記センシ
ングプロ−ブは、光源の光を測定ビ−ムと基準ビ−ムに
２分割するビ−ム分割手段と基準ビ−ムと測定ビ−ムの
いづれか一方の光路途中に挿入された波長板と、基準ビ
−ムを反射する第１のミラ−と、測定ビ−ムを反射する
第２のミラ−と基準ビ−ムの光路に設置された基準光路
部材と測定ビ−ム光路中に満たされた圧力に応じて屈折
率が変化する感圧媒質と、前記測定ビ−ムおよび基準ビ
−ム反射光を偏光により２分割する偏光分割手段を有
し、前記第１のファイバは前記光源の光を互いに偏波面
が９０度異なる２つの光として伝搬させる偏波面保存型
ファイバで、前記第２のファイバは、前記偏光分割手段
の２種の出力光それぞれを測定ビ−ムと基準ビ−ムの光
路長差を求める信号処理回路に導く２本のファイバで、
前記信号処理部は前記信号処理回路の出力を互いに加算
する加算回路を有する光式圧力センサが提案される。

【００１４】本発明によれば、さらに、やはり上記の目
的を達成するため、光源と、信号処理部と、センシング
プロ−ブと、光源とセンシングプロ−ブを結ぶ第１のフ
ァイバと、センシングプロ−ブと信号処理部を結ぶ第２
のファイバからなる光式圧力センサにおいて、前記セン
シングプロ−ブは、光源の光を２分割するビ−ム分割手
段と、偏光によって測定ビ−ムと基準ビ−ムに２分割し
再度統合する偏光ビ−ム分割統合手段と、基準ビ−ムの
光路に設置された基準光路部材と、測定ビ−ム光路中に
満たされた圧力に応じて屈折率が変化する感圧媒質とか
らなり、前記第１のファイバは前記光源の光を互いに偏
波面が９０度異なる２つの光として伝搬させる偏波面保
存型ファイバで、前記第２のファイバは、前記ビ−ム分
割統合手段の出力と前記偏光ビ−ム分割手段の出力光
を、それぞれ偏光の異なる光ビ−ム間の光路長差を求め
る信号処理回路に導く２本のファイバで、前記信号処理
部は前記信号処理回路の出力を互いに加算する加算回路
を有することを特徴とする光式圧力センサが提案されて
いる。

【００１５】本発明によれば、また、やはり上記の目的
を達成するため、光源と、信号処理部と、センシングプ
ロ−ブと、光源とセンシングプロ−ブを結ぶ第１のファ
イバと、センシングプロ−ブと信号処理部を結ぶ第２の
ファイバからなる光式圧力センサにおいて、前記センシ
ングプロ−ブは、光源の光を測定ビ−ムと基準ビ−ムに
２分割するビ−ム分割手段と基準ビ−ムと測定ビ−ム両
方の光路途中に挿入された偏光を選択する偏光選択回転
手段と、前記偏光選択回転手段後方に設置したミラ−
と、測定ビ−ム光路中に満たされた圧力に応じて屈折率
が変化する感圧媒質とを有し、前記第１のファイバは前
記光源の光を互いに偏波面が９０度異なる２つの光とし
て伝搬させる偏波面保存型ファイバで、前記第２のファ
イバは前記第１のファイバが兼ね、前記基準ビ−ム光路
中に挿入された偏光選択回転手段は前記第１のファイバ
を伝搬した異なる２偏光の光の一方をのみを透過させ、
その偏光面を９０度回転させる機能を有し、前記測定ビ
−ム光路中に挿入された前記偏光選択回転手段は前記第
１のファイバを伝搬した異なる２偏光の光のうち基準ビ
−ム光路中に挿入された偏光手段で選択されたものとは
異なる偏光を透過させ、その偏光面を９０度回転させる
機能を有し、前記信号処理部は前記偏波面保存ファイバ
の出力光（センシングプロ−ブからの戻り光）を偏光に
より２分割する偏光分割手段と、前記偏光分割手段の出
力光から測定ビ−ムと、基準ビ−ムの光路長差を求める
信号処理回路とを有する光式圧力センサが提案されてい
る。

【００１６】加えて、本発明によれば、やはり上記の目
的を達成するため、光源からの光を少なくとも２本の光
ビームに分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムとし、前記分
割された基準ビ−ムを基準媒体内を通過させ、前記分割
された測定ビ−ムは圧力に応じて屈折率が変化する感圧
媒質内を通過させ、前記基準ビ−ムと測定ビ−ムのそれ
ぞれの媒質通過後の光路長差を求め、当該光路長差から
前記感圧媒質の圧力を検出する光式圧力検出方法によ
り、前記光源から遠隔の複数の検出箇所における前記感
圧媒質の圧力をそれぞれ検出することのできる多点計測
光式圧力センサシステムであって、前記光源と、前記光
源からの光を前記複数の検出箇所に分配する光分配手段
と、前記光分配手段からの光を前記複数の検出箇所へ導
く光ファイバー網と、前記遠隔の複数の検出箇所に配置
され、前記光源から前記光分配手段及び前記光ファイバ
ー網を介して送出される光を少なくとも２本の光ビーム
に分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムとし、前記分割され
た基準ビ−ムを基準媒体内を通過させると共に、前記分
割された測定ビ−ムは圧力に応じて屈折率が変化する感
圧媒質内を通過させて送出するセンシングプローブと、
前記複数のセンシングプローブからの前記基準ビ−ムと
測定ビ−ムを受光して媒質通過後の前記基準ビ−ムと測
定ビ−ムとの光を検出する受光部と、前記受光部で検出
される前記基準ビ−ムと測定ビ−ムから得られる光路長
差に基づいて、前記複数の検出箇所における前記感圧媒
質の圧力をそれぞれ算出する信号処理部とを備えた多点
計測光式圧力センサシステムが提案されている。

【００１７】また、本発明によれば、前記の光式圧力セ
ンサにおいて使用される波長板であって、分割されて生
成された基準ビームと測定ビームの、少なくとも、その
いずれか一方の光路の途中に挿入されて使用される波長
板であって、第１の入射光波長に対応する１／４波長板
と、第１の波長の光は反射するが第２の波長の光は透過
する波長選択反射膜と、前記第１の波長板で発生する入
射光のＦ軸成分とＳ軸成分の位相差の１／４波長からの
誤差分のみを発生させる補償波長板と、反射膜とを貼り
合わせて構成された光式圧力センサの波長板が提案され
ている。

【００１８】本発明によれば、前記の光式圧力センサに
おいて使用される偏光選択回転装置であって、分割され
て生成された基準ビームと測定ビーム両方の光路の途中
に挿入され、それらビームの偏光面を選択するための偏
光選択回転装置であって、第１の波長の入射光の偏光面
を４５度回転させる１偏光回転手段と、第１の波長の光
は反射するが第２の波長の光は透過する波長選択手段
と、前記波長選択手段反射光の偏光を選択する第１偏光
選択手段と、前記第１偏光選択手段後方に設置されたミ
ラ−と、前記波長選択手段透過光に対し第１偏光回転手
段で発生する偏光面の回転の４５度からの誤差分のみを
発生させる第２偏光回転手段と、前記第１偏光選択手段
とは９０度偏光面の異なる光を選択する第２偏光選択手
段と、前記第２偏光選択手段後方に設置されたミラ−と
を有する光式圧力センサの偏光選択回転装置が提案され
ている。

【００１９】さらに、前記の光式圧力センサにおいて使
用されるビ−ム分配器であって、光源出力ビ−ムを複数
に分配するために使用されるビ−ム分配器であって、二
つの透明な部材を微小すきまを介して並べその距離を隙
間調節手段を用いて変化させることにより、そこに至っ
た光ビ−ムを反射、あるいは透過させる能動的ミラ−を
複数並べたビ−ム分配器が提案されている。

【００２０】最後に、前記の多点計測光式圧力センサシ
ステムに使用されるセンシングプローブであって、光源
から遠隔されて配置され、前記光源からの光ビームを分
割して基準ビ−ムと測定ビ−ムを生成する手段と、前記
基準媒体を内部に封止し、前記分割された基準ビ−ムが
その内部を通過する光路を構成する手段と、前記測定ビ
−ムが圧力に応じて屈折率が変化する前記感圧媒質内を
通過する光路を構成するための手段と、前記基準媒体及
び被検出感圧媒質を通過後の前記基準ビ−ムと測定ビ−
ムを、遠隔の光路長差を求めるための受光部へ送出する
手段とを備えている多点計測光式圧力センサのセンシン
グプローブが提案されている。

【００２１】

【作用】上記の本発明についてより具体的に説明する
と、まず、上記第１の目的を達成するために、特に、そ
のセンシングプローブにおいて、光源からの入射光を測
定ビ−ムと基準ビ−ムに２分割し、測定ビ−ムは測定対
象の圧力と等しい圧力をもつ気体を含む感圧媒質中を通
過させ、基準ビ−ムは被測定気体とは異なる密閉された
気体、あるいは、真空、あるいは個体を含む基準媒質中
を通過させ、これら測定ビ−ムと基準ビ−ムを干渉させ
て第１の気体に発生する圧力変化に応じた光路長変化を
検出することとしたものであり、これにより、光による
計測なので特別な防爆構造の必要がなく、また、センシ
ングプローブにおいても可動部がないので信頼性の高い
圧力検出が可能となる。

【００２２】また、第２の目的を達成するため、センシ
ングプローブに偏波面保存ファイバで光を導入し、ま
た、ファイバを用いてセンシングプローブから光を信号
処理部まで導く構造とした。このときファイバを通過す
るとき発生する振動等の外乱の影響は、第１の構成では
光をセンシングプローブに導いたと同一のファイバを用
いて測定信号を信号処理部まで導き、出射光を偏光の違
いで２分割しそれぞれから圧力を算出し、その後算出値
を加算することで相殺した。また、第２の構成ではセン
シングプローブで光を測定ビ−ムと基準ビ−ムに２分割
するまえにファイバを通過した異なる偏光を持つ光を干
渉させ補償信号を得、測定信号と補償信号の２つをファ
イバを用いて信号処理回路に導きその各々から得た値を
加算し相殺した。また、第３の構成では測定ビ−ムと基
準ビ−ムのうち同じ偏光成分を選択し干渉させ、これら
を２つのファイバを用いて信号処理回路に導きその各々
から得た値を加算し相殺した。また、第４の構成では測
定ビ−ム、基準ビ−ムの光路途中に偏光回転選択手段を
挿入し、基準ビ−ム、測定ビ−ムとして異なる偏光を選
択し、さらにその偏光面を９０度回転させて再び偏波面
保存ファイバで信号処理部に導くことで問題を解決し
た。

【００２３】このように、光源、信号処理部とセンシン
グプローブの間をファイバで結んだことにより取扱いが
容易になる。すなわち、第１の構成ではセンシングプロ
ーブからの戻り射光は偏光は異なるがそれぞれが同じ外
乱の影響を受けているので、互いに加算することにより
ファイバ通過時の外乱の影響は相殺する。第２の構成で
は、測定信号には外乱と圧力の情報が、補償信号には外
乱の情報が含まれるので２つを用いて圧力情報のみを得
ることができる。第３の構成では、偏光によって選択さ
れた互いに干渉する測定ビ−ムと基準ビ−ムはそれぞれ
偏波面保存ファイバの２つの伝搬モ−ドに分かれてセン
シングプロ−ブまで伝搬しているので２組の干渉信号か
ら得られた測定値を加算することによりファイバ通過時
の外乱の影響は相殺する。第４の構成では測定ビ−ム、
基準ビ−ムとも偏光を９０度回転させて偏波面保存ファ
イバを往復するので、外乱により偏波面保存ファイバの
２つのモ−ドに対する屈折率が変動しても相殺する。

【００２４】第３の目的は、多数の測定点へ光源からの
光を分配し、そこから戻ってきた光を光検出器で検出
し、その後で電気的手段で希望する測定点からの信号を
選択するようにしたセンサシステムにより達成される。
また、第３の目的を達成する他の手段としては、制御信
号によってある時は光を透過させ、ある時は反射させる
ことの出来るアクティブミラ−を設けることにより、こ
れにより測定点の信号を選択するようにしたものも提案
される。

【００２５】さらに、第４の目的を達成するため２波長
を用いた同時計測としたものであり、第５の目的を達成
するために、基準ビ−ムの光路途中に光路長の温度依存
性が測定ビ−ムの光路長の温度依存性と等しい媒質を配
置した。さらに、第６の目的を達成するため基準ビーム
と測定ビームの光路長差から圧力を求めるようにしたも
のである。

【００２６】加えて、その他の本発明になる光式圧力セ
ンサ波長板、偏光選択装置、ビーム分配器、さらには、
かかる多点計測光式圧力センサシステム、及び、以下に
詳述する本発明の実施態様をも加え、２波長による測定
結果を利用することにより、測定精度を犠牲にすること
なく等価的に光源の波長を大きくすることができる。ま
た、周囲温度の変化による測定ビ−ムの光路長変化と基
準ビ−ムの光路長の変化が相殺するので周囲温度の変化
に起因する誤差を除去できる。さらに、基準ビームと測
定ビームの光路長差は光量変動等の影響を受けないよう
にすることが可能になる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例の詳細について、添付
の図面を参照しながら説明を行う。まず、図１〜図６を
用いて、本発明の第１の実施例である光式圧力センサに
ついて説明する。なお、これらの図中、同じあるいは同
様の部位には同一の符号が付されている。

【００２８】図１には本発明の光式圧力センサの全体構
成が示されており、この図１において、符号１、２はレ
ーザダイオード（ＬＤ）から構成された光源を示してい
る。なお、これらＬＤ光源１、２は、それぞれ、波長λ
₁、λ₂の光を発する。また、図中の符号３はビ−ムスプ
リッタであり、上記ＬＤ光源１、２の光を合成し、符号
４は偏光板を示しており、入射光のうち紙面に対して４
５度の角度をなす偏光成分のみを透過させる働きを持
つ。さらに、符号５は位相変調器であり、入射光のうち
図の紙面に垂直な偏光面をもつ成分と紙面と平行な偏光
面をもつ成分の間の位相差を変調するものである。

【００２９】次に、図中の符号６は光分配器を示してお
り、この光分配器６は、ビ−ムスプリッタ７と複数のア
クティブミラ−８、９、１０、１１とからなる。なお、
これらのアクティブミラ−の詳細は後に説明するが（図
６）、その機能はスイッチング回路の出力を受け、そこ
に至った入射光を透過させたりあるいは反射させたりす
るものである。また、符号１２、１３、１４、１５はレ
ンズを、そして、符号１６、１７、１８、１９は偏波面
保存ファイバを示している。特に、偏波面保存ファイバ
１６、１７、１８、１９は、紙面に垂直な偏光面を持つ
光と紙面に平行な偏光面を持つ光とを、それぞれ、その
偏光面を維持しながら伝搬させるものであるが、しかし
ながら、その屈折率に関しては、紙面に垂直な偏光面を
持つ光に対する屈折率とそれに平行な偏光面を持つ光に
対しては、それぞれ、ｎ_s、ｎ_pと、異なる屈折率を示す
ものである。

【００３０】さらに、図中の符号２０、２１、２２、２
３は、センシングプロ−ブを示している。これら複数の
センシングプロ−ブのうち、まず、センシングプロ−ブ
２０は、ベ−ス１００、レンズ２４、ビ−ムスプリッタ
２５、温度補償部材１０１、気密容器２６、気密容器２
６に付けられた透明窓２７、２８、反射膜付き１／４波
長板２９、１／４波長板２９に付けられた反射膜３０、
そして、ミラ−３１、３２からなる。なお、気密容器２
６は、真空に保たれている。なお、このセンシングプロ
−ブを、例えば１０〜２０個、光源から遠隔された圧力
検出の場所に取り付けることにより、多点計測の可能な
システムを構成することが出来る。

【００３１】一方、符号３４は受光部であり、この受光
部３４は、波長選択型ビ−ムスプリッタ３５、偏光ビ−
ムスプリッタ３６、３７、光検出器３８、３９、４０、
４１などからなる。これらのうち、波長選択型ビ−ムス
プリッタ３５は、波長λ₁の光は通過させ、λ₂の光は反
射する機能を有する。

【００３２】また、符号４２は信号処理部であり、これ
は信号処理回路４３、４４、４５、４６、加算回路４
７、４８、そして演算回路４９からなる。これらの信号
処理回路４３、４４、４５、４６は、それぞれ、上記の
光変調器５に入射する光のうち、紙面に垂直な偏光面を
持つ光と紙面と平行な偏光面を持つ光の光路長差を求め
るものであり、これらは、例えば特開昭６２−２７６０
３号公報及び特開昭６１−２１９８０２号公報に開示さ
れているものである。なお、この装置は光路長差をλを
単位として測定し、その端数のみを出力するものであ
る。

【００３３】さらに、図中の符号５０はスイッチング回
路であり、このスイッチング回路５０は前記光分配器６
を駆動し、これにより、上記のファイバ１６〜１９のう
ちの１つに光を選択的に供給する。

【００３４】次に、上記にその構成を述べた光式圧力セ
ンサの動作を説明する。まず、上記のＬＤ光源１、２を
発した波長λ₁、λ₂の光は、ビ−ムスプリッタ３で合成
され、偏光板４を通過する。この偏光板４を通過した光
は紙面と４５度方向の偏光面を持つものとなる。そし
て、この平行な偏光成分と垂直な偏光成分の間の位相差
を、位相変調器５で変調する。この位相変調器５からの
出射光は光分配器６に入射し、そこでビ−ムスプリッタ
７を通過した後、アクティブミラ−８〜１１に至る。

【００３５】ここで、上記のアクティブミラ−８〜１１
のいずれか一つは、上記のスイッチング回路５０により
反射モ−ドに設定され、それ以外は透過モ−ドに設定さ
れる。いま、アクティブミラ−８が反射モ−ドに設定さ
れているとすると、光はここで反射され、レンズ１２を
介して偏波面保存ファイバ１６に入射する。この偏波面
保存ファイバ１６からの出射光は、センシングプロ−ブ
２０内のレンズ２４で平行光に変換された後にビ−ムス
プリッタ２５に至り、そこで透過光（基準ビ−ム）と反
射光（測定ビ−ム）とに２分割される。すなわち、基準
ビ−ムは気密容器２６の透明窓２７を通してその内部を
通過し、さらに、気密容器２６の透明窓２８を通過して
１／４波長板２９に至り、この１／４波長板２９の裏面
に設けられた反射膜３０により反射される。一方、測定
ビ−ムはミラ−３１で反射されてミラ−３２に至り、こ
こで反射されることとなる。

【００３６】このようにして反射した基準ビ−ムと測定
ビ−ムは、上記センシングプロ−ブ２０内でその光路を
逆行し、そして、レンズ２４、偏波面保存ファイバ１
６、そしてレンズ１２を通過してアクティブミラ−８に
至り、そこで反射される。このアクティブミラ−８で反
射された光は、さらに、ビ−ムスプリッタ７で反射さ
れ、これにより、受光部３４に至る。この受光部３４で
は、入射された光は、まず、波長選択型ビ−ムスプリッ
タ３５により波長別に分割される。すなわち、この波長
選択型ビ−ムスプリッタ３５を通過した波長λ１の光は
偏光ビ−ムスプリッタ３６へ、ここで反射したλ２の光
は偏光ビ−ムスプリッタ３７へ導かれる。そして、それ
ぞれの偏光ビ−ムスプリッタ３６、３７では、入射した
光をさらに２分割し、波長λ₁の光は光検出器３８、３
９へ、そして、λ₂の光は光検出器４０、４１へ至らし
める。

【００３７】これらの光検出器３８、３９と４０ 、４
１は、それぞれ、入射された光を電気信号に変換し、そ
の出力は信号処理部４２に入力される。この信号処理部
４２では、まず、信号処理回路４３、４４で測定ビ−ム
と基準ビ−ムとの光路長差を求め、加算回路４７に入力
する。これにより、偏波面保存ファイバ１６に温度変化
や振動等の外乱が加わっても、光路長差を正確に求める
ことができる。なお、測定ビ−ムの光路長は空気の気圧
が変化すると変わるが、基準ビ−ムの光路長はビ−ムが
真空中を通過しているので変化しない。そこで、この測
定ビ−ムと基準ビ−ムの光路長差を求めることにより、
気圧を正確に測定することが可能になる。

【００３８】次に、測定ビ−ムと基準ビ−ムとの光路長
差を考える。まず、各部で発生する光路長を考える。光
源１から偏波面保存ファイバ１６までの光路長をｌ₁、
偏波面保存ファイバ１６からビ−ムスプリッタ２５まで
の光路長をｌ₂、ビ−ムスプリッタ２５から１／４波長
板２９裏面の反射膜３０までの光路長をｌ₃、ビ−ムス
プリッタ２５からミラ−３２までの光路長をｌ₄とす
る。また、偏波面保存ファイバ１６の長さをｄ_fとする
と、紙面と垂直な偏光を持つ光に対する光路長はｄ_f×
ｎ_sで、また、平行な偏光を持つ光に対する光路長はｄ_f
×ｎ_pとなる。

【００３９】まず、光源１を発した波長λ１の光がセン
シングプロ−ブ２０に達し、そこで反射した後、受光部
３４の波長選択型ビ−ムスプリッタ３５に至るまでの光
路長について述べる。光源１を発した紙面と垂直な偏光
を持つ光は、ビ−ムスプリッタ７、アクティブミラ−
８、そして、偏波面保存ファイバ１６を通過してセンシ
ングプロ−ブ２０内のビ−ムスプリッタ２５に至り、こ
こで透過光（第１基準ビ−ム）と反射光（第１測定ビ−
ム）に分かれる。この第１基準ビ−ムは、１／４波長板
２９の裏面に設けられた反射膜３０で反射されてビ−ム
スプリッタ２５に戻り、偏波面保存ファイバ１６、アク
ティブミラ−８、そしてビ−ムスプリッタ７を経て波長
選択型ビ−ムスプリッタ３５に至る。その偏光面は、反
射膜３０で反射する際に９０度回転し、もって、紙面と
平行になっている。一方、第１測定ビ−ムの偏光面は変
化しない。したがって、第１基準ビ−ムの光路長Ｌ₁と
第１測定ビ−ムの光路長Ｌ₂とは、それぞれ、

【数１】 Ｌ₁＝ｌ₁＋２×ｌ₂＋２×ｌ₃＋ｄ_f×ｎ_s＋ｄ_f×ｎ_p

【数２】Ｌ₂＝ｌ₁＋２×ｌ₂＋２×ｌ₄＋２×ｄ_f×ｎ_S で与えられる。

【００４０】同様に、紙面と平行な偏光面を持つ光もビ
−ムスプリッタ２５に至り、ここで透過光（第２基準ビ
−ム）と反射光（第２測定ビ−ム）とに分かれる。この
場合も、第２基準ビ−ムの偏光面は９０度だけ回転する
が、しかし、第２測定ビ−ムの偏光面は回転しない。し
たがって、この第２基準ビ−ムの光路長Ｌ₃と第２測定
ビ−ムの光路長Ｌ₄も、それぞれ、

【数３】 Ｌ₃＝ｌ₁＋２×ｌ₂＋２×ｌ₃＋ｄ_f×ｎ_s＋ｄ_f×ｎ_p

【数４】Ｌ₄＝ｌ₁＋２×ｌ₂＋２×ｌ₄＋２×ｄ_f×ｎ_p で与えられる。

【００４１】続いて、受光部３４の波長選択型ビ−ムス
プリッタ３５に至った上記４つのビ−ム（第１、第２基
準ビ−ム、第１、第２測定ビ−ム）のうち、第１測定ビ
−ムと第２基準ビ−ムは紙面と垂直な偏光を持つため、
偏光ビ−ムスプリッタ３６により反射されて干渉する。
これらの光路長差ΔＬ₂₃は、

【数５】ΔＬ₂₃＝Ｌ₂−Ｌ₃＝−２×（ｌ₃−ｌ₄）＋ｄ_f
×ｎ_s−ｄ_f×ｎ_p で与えられる。一方、第１基準ビ−ムと第２測定ビ−ム
は紙面と平行な偏光を持つので、偏光ビ−ムスプリッタ
３６を透過し、干渉する。これらの光路長差ΔＬ₄₁は、

【数６】ΔＬ₄₁＝Ｌ₄−Ｌ₁＝−２×（ｌ₃−ｌ₄）−ｄ_f
×ｎ_s−ｄ_f×ｎ_p で与えられる。

【００４２】信号処理部４２では、上式の光路長差ΔＬ
₂₃、ΔＬ₄₁がそれぞれ信号処理回路４３、４４で測定さ
れるので、加算回路４７には、

【数７】ΔＬλ₁＝ΔＬ₄₁＋ΔＬ₂₃＝−４（ｌ₃−ｌ₄） で与えられる光路長差ΔＬλ₁が出力される。

【００４３】すなわち、温度変化や振動等の外乱が偏波
面保存ファイバ１６に加わって屈折率が変動しても、信
号処理部４２の加算回路４７の出力にはその影響はな
く、測定ビ−ムと基準ビ−ムの光路長差（実際には、そ
の−４倍）が測定される。また、光源２を発した波長λ
₂の光を用いた測定についても上記と同様のことが成立
する。すなわち、加算回路４８には、

【数８】ΔＬλ₂＝−４（ｌ₃−ｌ₄） で与えられる光路長差ΔＬλ₂が出力されることとな
る。

【００４４】次に、図２を用いながら、測定ビ−ムと基
準ビ−ムとの光路長差を異なる波長で求めることにより
測定可能な光路長差の範囲を拡大する原理について述べ
る。まず、この図２には、光路長差Ｘと、上記加算回路
４７、４８からの出力値との関係が示されている。すな
わち、加算回路４７、４８の出力は、光路長差がゼロ
（０）のときゼロ（０）であり、光路長差Ｘが増加する
につれ、それぞれ、λ₁、λ₂毎に同じ値を繰り返す。す
なわち、光路長差Ｘを波長単位で測定して、その端数分
のみが出力されることとなる。したがって、単一波長で
光路長差Ｘを測定すると、最初の測定と次の測定の間に
光路長差がλ以上変動すると、その変動量が分からなく
なる。この光路長差Ｘを波長λ₁，λ₂を単位として表し
た価をそれぞれｘ₁，ｘ₂とすると、

【数９】Ｘ＝ｘ₁λ₁

【数１０】Ｘ＝ｘ₂λ₂ である。

【００４５】これより、以下の式が成立する。

【数１１】ｘ₁λ₁＝ｘ₂λ_２ すなわち、上記の加算回路４７、４８の出力は、それぞ
れ、ｘ_１、ｘ₂の端数部α₁、α₂となり、これらはガウ
スの記号〔〕を用いて下記の式で表される。

【数１２】α₁＝ｘ₁−〔ｘ₁〕

【数１３】α₂＝ｘ₂−〔ｘ₂〕

【００４６】ここで、既知量λ₁、λ₂、α₁、α₂から上
記の（数１１）を満足する整数の組（〔ｘ₁〕，
〔ｘ₂〕）を求める。少なくとも１組は存在するが、複
数組求まったときには、測定ビ−ムと基準ビ−ムの光路
長差が最も小さくなる組をとる。（ここで、複数組求ま
った場合、そのいずれの組を採用しても問題ない。）次
の測定では、得られた上記の（数１１）を満たす整数の
組（ここで、複数の数値組が求まった場合は、前回の数
値組と最も近い数値の組を採用する）を用いる。これに
より、前回の測定時と今回の測定時で光路長差が変動し
て整数の組（〔ｘ₁〕，〔ｘ₂〕）の値が変動しても、正
確な値を求めることができる。

【００４７】さらに、ここでは、上記の方法による光路
長差の測定範囲がどのようになるかについて述べる。ま
づ、ｘ₁−ｘ₂平面で上記の（数１１）を満たす格子点が
複数個存在する場合、隣合う２つの格子点（ａ₁，ａ₂）
と（ａ₁’，ａ₂’）（ただし、ａ₁＜ａ₂）の間には、端
数部α₁とα₂が一致するような点はないことを証明す
る。

【００４８】格子点（ａ₁，ａ₂）と（ａ₁’，ａ₂’）の
間に端数部の一致する点が有るとする。そのうちの格子
点（ａ₁，ａ₂）に近い方を（ｘ₁，ｘ₂）、遠い方を（ｘ
₁’，ｘ₂’）とすると、点（ｘ₁’−ｘ₁＋ａ₁，ｘ₂’−
ｘ₂＋ａ₂）は格子点になるが、ａ₁’＞ｘ₁’−ｘ₁＋ａ₁
＞ａ₁そしてａ₂’＞ｘ₂’−ｘ₂＋ａ₂＞ａ₂であるから、
これは（ａ₁，ａ₂）と（ａ₁’，ａ₂’）が隣合う格子点
という仮定に反する。

【００４９】したがって、隣合う格子点を与える
〔ｘ₁〕の値の差Δ〔ｘ₁〕をλ₁倍した量が、端数部の
みから光路長差を一義的に決定できる範囲となる。い
ま、λ₁、λ₂の比を、

【数１４】λ₁／λ₂＝ｌ／ｋ で表す。ここで、ｋ，ｌは互いに素な正の整数である。

【００５０】これを上記の（数１１）に適用してλ₁、
λ₂を消去すると、下記の（数１５）が得られる。

【数１５】ｋｘ₁＝ｌｘ₂ ｋ，ｌは互いに素であるから、これを満たす他の組
（〔ｘ₁〕、〔ｘ₂〕）との差Δ〔ｘ₁〕，Δ〔ｘ₂〕の最
小値は、それぞれ、ｌ，ｋである。したがって、光路長
差の変化ΔＸが１Δ〔ｘ₁〕以内であれば、上記の（数
１１）を満たすＸは一義的に決まる。（λ₁、λ₂の比が
無理数で、上記の（数１４）では表されないときには、
原理的には全ての範囲でＸが定まる。）例えば、λ₁=７
８０nm、λ₂=８３０nmのとき、ｋ＝７８、ｌ＝８３であ
る。したがって、光路長差変化がΔＸ＝１Δ〔ｘ₁〕＝
８３×７８０＝６４７４０nm＝６４.７μｍ以内であれ
ば、一義的に、光路長差が求められる。

【００５１】次に、温度変化による誤差を補正する方法
を述べる。図３はセンシングプロ−ブ２０の説明図であ
り、この図において、ベ−ス１００、レンズ２４、ビ−
ムスプリッタ２５、温度補償部材１０１、気密容器２
６、透明窓２７、２８、そして、ミラ−３１は、全て石
英ガラスでできている。また、ミラ−３２は、後述する
が、上記の１／４波長板２９と同じ材質、及び、同じ温
度特性を持つものとする。ビ−ムスプリッタ２５とミラ
−３１は、一辺がｌ_aの正方体とする。また、温度補償
部材１０１の厚さをｄ_b’、透明窓２７、２８の厚さを
ｄ_b”、そして、ミラ−３２の厚さをｄ_cとする。

【００５２】さらに、上記のミラ−３２、及び、１／４
波長板２９の光路長をｌ_Qop、ビ−ムスプリッタ２５か
ら１／４波長板２９までの距離をＤ₁、そして、ミラ−
３１からミラ−３２までの距離をＤ₂とすると、基準ビ
−ムについてのビ−ムスプリッタ２５からミラ−３２で
反射されるまでの片道の光路長Ｄ_rと、そして、測定ビ
−ムについての片道の光路長Ｌ_mは、次式で与えられ
る。

【数１６】Ｌ_r＝（ｄ_a＋ｄ_b）ｎ_Q＋（Ｄ₁−ｄ_a−ｄ_b）
ｎ_vac＋ｌ_Qop

【数１７】Ｌ_m＝２ｄ_aｎ_Q＋（Ｄ₂−ｄ_a）ｎ_air＋ｌ_Qop ただし、上記の式においては、

【数１８】ｄ_b＝ｄ_b′＋２ｄ_b″ であり、また、上記の式において、ｎ_vac、ｎ_air、ｎ_Q
は、 ｎ_vac：真空の屈折率＝１、 ｎ_air：空気の屈折率、 ｎ_Q：石英ガラスの屈折率である。 したがって、測定ビ−ムと基準ビ−ムの光路長差はＬ_m
−Ｌ_rは、

【数１９】Ｌ_m−Ｌ_r＝２ｄ_aｎ_Q＋（Ｄ₂−ｄ_a）ｎ_air−
（ｄ_a＋ｄ_b）ｎ_Q＋Ｄ₁−ｄ_a−ｄ_b となる。

【００５３】ここでは、温度Ｔの変化に対する光路長変
化を求める。なお、長さ及び屈折率は、次式にしたがっ
て変化するものとする。

【数２０】ｄ_a＝ｄ_a0（１＋α_QＴ）

【数２１】ｄ_b＝ｄ_b0（１＋α_QＴ）

【数２２】Ｄ₁＝Ｄ₁₀（１＋α_QＴ）

【数２３】Ｄ₂＝Ｄ₂₀（１＋α_QＴ）

【数２４】ｎ_Q＝ｎ_Q0＋β_QＴ

【数２５】ｎ_air＝ｎ_air0＋β_airＴ ただし、上記の式において、ｄ_ao、ｄ_bo、Ｄ₁₀、Ｄ₂₀、
ｎ_Q0、ｎ_air0は、それぞれ、温度Ｔ＝０のときの長さ及
び屈折率を示している。

【００５４】次に、上記の式を上記の（数１９）に代入
し、さらに、温度係数α_Q，β_Q等の高次の項を無視して
整理すると、

【数２６】Ｌ_m−Ｌ_r＝（ｄ_a0＋ｄ_b0）ｎ_Q＋（Ｄ₂₀＋Ｄ
_a0）ｎ_air−Ｄ₁₀＋ｄ_a0＋ｄ_b0＋〔（ｄ_a0＋ｄ_b0）（β_Q
＋ｎ_Q0α_Q）＋（Ｄ₂₀＋ｄ_a0）（β_air＋ｎ_air0α_Q）−
（Ｄ₁₀−ｄ_a0−ｄ_b0）α_Q〕Ｔ を得る。

【００５５】（数２６）の右辺をＴの関数とみなし、そ
の０次の係数（定数項）をゼロ（０）と置くと、Ｔ＝０
において測定ビ−ムと基準ビ−ムとの光路長差Ｌ_m−Ｌ_r
が等しい条件が得られる。さらに、１次の係数をゼロ
（０）と置くと、温度Ｔが変化しても上記の測定ビ−ム
と基準ビ−ムとの光路長差Ｌ_m−Ｌ_rが変わらない条件が
得られる。これらの２つの条件を連立すると、温度Ｔが
変化しても上記の光路長差Ｌ_m−Ｌ_rがゼロ（０）である
条件を得ることができる。例えば、ｄ_a0＝１０mm、ｎ_Q0
＝１．４５８、Ｄ₁₀＝５０mm、α_Q＝５．５×１０^-7／
℃、β_Q＝９．６×１０^-6／℃、β_air＝１．０５×１０
^-6／℃、ｎ_air0＝１．０として、ｄ_b”＝７.０１７mm、
Ｄ₂₀＝３８.６３４mmを得る。これより、透明窓２７、
２８の厚さを２mmとすると、温度補償部材１０１の厚さ
は３．０１７mmとなる。

【００５６】続いて、図４は、上記の１／４波長板２９
の構造を示す図である。この図において、符号５１は波
長λ₁の光に対する１／４波長板を示し、一方、符号５
２は波長λ₁の光は反射するが波長λ₂の光は透過する波
長選択性反射膜を示している。また、符号５３は、波長
λ₂の光に対して、前記１／４波長板５１と合わせて１
／４波長板として機能するよう位相差を補償する補償板
を、そして、符号３０は反射膜を示している。ここで、
上記の１／４波長板５１自体もまた互いに結晶軸を９０
度ずらせた、厚さが数十μｍ異なる２枚の水晶板５１ａ
と５１ｂとからなる。（例えば、”Handbook of Optic
s”１９７８，McGrraw-Hill Book Company, １０-１１
２を参照）

【００５７】ここで、水晶板５１ａと５１ｂを合わせた
厚さをｄ_Q’とする。同様に、補償板５３も互いに結晶
軸を９０度ずらせた、厚さの異なる２枚の水晶板５３ａ
と５３ｂからなり、これら水晶板５３ａと５３ｂを合わ
せた厚さをｄ_Q”とする。この１／４波長板２９に入射
した波長λ₁の光は、上記の波長選択性反射膜５２で反
射されるので、その偏光面が９０度回転する。一方、波
長λ₂の光は上記１／４波長板５１と補償板５３との両
方を往復することになるので、やはり、偏光面が９０度
回転することとなる。また、上記１／４波長板５１と補
償板５３とは、例えば水晶からできている。

【００５８】さらに、図５は、上記のミラ−３２の構造
を示す図である。図中の符号５４は、透明部材で互いに
結晶軸を９０度ずらせた厚さｄ_Q’／２の２枚の水晶板
５４ａと５４ｂからなる。したがって、水晶板５４ａと
５４ｂとを合わせた厚さは、上記の１／４波長板５１の
厚さと等しく、ｄ_Q’である。また、図中の符号５５
は、波長λ₁の光は反射するが波長λ₂の光は透過する、
いわゆる、波長選択性反射膜である。さらに、図中の符
号５６は透明部材を示しており、これは互いに結晶軸を
９０度ずらせた厚さｄ_Q”／２の水晶板５６ａと５６ｂ
とからなり、この透明部材５６の厚さはｄ_Q”である。
さらに、図中の符号５７は反射膜である。なお、上記の
１／４波長板２９とミラ−３２とについては、前者が入
射光の偏光面を９０度回転させる機能を有する点のみで
異なっており、その他の光学的性質については互いに等
しい。

【００５９】図６は、図１のアクティブミラ−８〜１１
の構造の一例を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）
は側面図である。符号５８はベ−スを、そして、符号５
９と６０はプリズムを示しており、これらは互いに密着
している。また、符号６１は圧電素子であり、電圧によ
り、ずれ変位を発生させるものである。この圧電素子６
１にはプリズム６０が取り付けられている。かかるアク
ティブミラ−の構造において、通常、プリズム５９と６
０とは密着しているので入射光は透過するが、しかしな
がら、この圧電素子６１に電圧を加えると、上記プリズ
ム６０が移動し離れるので、入射光は反射することとな
る。

【００６０】ここで、上記に詳細を説明した実施例で
は、図１や図３からも明らかなように、基準ビ−ムの光
路の途中に１／４波長板２９を、そして、測定ビ−ムの
光路中にミラ−３２を設置しているが、これらの配置関
係は逆でもよいことは言うまでもない。

【００６１】次に、添付の図７及び図８は、上記図３に
示したセンシングプロ−ブの、さらに他の構造例を示す
図である。まず、図７において、この他の構造になるセ
ンシングプロ−ブ６２は、ベ−ス６３、レンズ６４、ビ
−ムスプリッタ６５、石英ロッド６６、反射膜付１／４
波長板６７、ミラ−６８と６９、そして、補償用ガラス
部材７０とから構成されている。また、これらベ−ス６
３、ビ−ムスプリッタ６５、石英ロッド６６は石英ガラ
スで、他方、補償用ガラス部材７０は、上記石英ガラス
とは異なる光路長の温度依存性をもつ光学ガラス、例え
ばＢＫ７で構成されており、温度変化に起因する光路長
の変動を補償する。さらに、反射膜付の１／４波長板６
７、及び、ミラ−６９は、それぞれ、上記の第１の実施
例の１／４波長板２９、ミラ−３２と同じ構造をしてい
る。このセンシングプロ−ブは、上述の構造説明からも
明らかなように、気密容器が不要であり、そのため、構
造が比較的簡単であり、安価に制作することができると
いう利点がある。

【００６２】さらに、図８において、センシングプロ−
ブ７１は、ベ−ス７２、レンズ７３、ビ−ムスプリッタ
７４、容器７５と７６、透明窓７７、７８、７９、８
０、反射膜付１／４波長板８１、そして、ミラ−８２と
８３とからなる。このうち、ベ−ス７２、ビ−ムスプリ
ッタ７４、容器７５と７６は石英ガラスでできている。
また、２つの容器のうち、容器７５は、外部との間を孔
８４で、容器７６は小孔８５で結ばれている。また、そ
の反射膜付１／４波長板８１とミラ−８３は、それぞ
れ、上記の第１の実施例における１／４波長板２９やミ
ラ−３２と同じ構造をしている。なお、この他の実施例
になるセンシングプロ−ブでは、外気圧が変化すると、
まづ、孔８４を通して容器７５の圧力が外気の圧力と等
しくなり、その後、さらに小孔８５で結ばれた容器７６
の内圧が外気圧に等しくなる。そして、このセンシング
プロ−ブ７１は、この時の非平衡状態の圧力変化を光路
長差として検出するものである。

【００６３】さらに、図９には本発明の他の実施例が示
されおり、この他の実施例では、上記図１に示した第１
の実施例とは、センシングプロ−ブ、光分配部、及び、
受光部などの構成が異なっている。すなわち、この図９
において、符号１０２は光分配器であり、これはビ−ム
スプリッタ１０３、及び、２個のアクティブミラ−１０
４、１０５からなる。なお、これらのアクティブミラ−
１０４と１０５は、上記第１の実施例と同じ構造のもの
である。また、このさらに他の実施例において、符号１
０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１はレン
ズを、符号１１２、１１３は偏波面保存ファイバを、そ
して、符号１１４、１１５、１１６、１１７はマルチモ
−ドファイバを示している。また、図中の符号１１８、
１１９はセンシングプロ−ブであり、例えばセンシング
プロ−ブ１１８は、ベ−ス１２０、レンズ１２１、１２
２、１２３、ビ−ムスプリッタ１２４、偏光ビ−ムスプ
リッタ１２５、ミラ−１２６、１２７、１２８、温度補
償部材１２９、気密容器１３０、透明窓１３１、１３
２、そして、反射膜付１／４波長板１３３からなる。

【００６４】さらに、図９中の符号１３４は受光部であ
り、これは、波長選択型ビ−ムスプリッタ１３５、そし
て、複数の光検出器１３６、１３７、１３８、１３９か
らなる。また、符号１４０は信号処理部であり、複数の
信号処理回路１４１、１４２、１４３、１４４、加算回
路１４５、１４６、演算回路１４７とからなる。さら
に、図中の符号１４８はスイッチング回路である。

【００６５】いま、上記の光分配器１０２でセンシング
プロ−ブ１１８が選択されているとして、その動作を説
明する。まず、図示されない光源を発して光分配器１０
２に入射した光は、上記光分配器１０２のアクティブミ
ラ−１０４で反射され、レンズ１０７で偏波面保存ファ
イバ１１２に集光される。（一方、センシングプロ−ブ
１１９が選択されている時は、アクティブミラ−１０４
は透過モ−ドに、そして、アクティブミラ−１０５が反
射モ−ドになる。）そして、この偏波面保存ファイバ１
１２の出射光はレンズ１２３で平行ビ−ムに変換され、
ビ−ムスプリッタ１２４で基準ビ−ム（透過光）と測定
ビ−ム（反射光）とに２分割される。これらの２分割さ
れたビームのうち、基準ビ−ムは、温度補償部材１２
９、透明窓１３１、気密容器１３０の内部、そして透明
窓１３２を経て、反射膜付１／４波長板１３３で反射さ
れる。この反射膜付１／４波長板１３３による反射によ
り、基準ビ−ムは逆行し、再度ビ−ムスプリッタ１２４
に入射し、ここで反射される。

【００６６】一方、測定ビ−ムはミラ−１２７で反射さ
れてミラ−１２８に至り、ここで反射される。この反射
されたビームは、その後、逆行して再度ビ−ムスプリッ
タ１２４に入射し、ここで反射される。なお、このビ−
ムスプリッタ１２４に入射した上記基準ビ−ムと測定ビ
−ムのうち、紙面と垂直な偏光成分は偏光ビ−ムスプリ
ッタ１２５で反射され、レンズ１２２でファイバ１１４
に集光される。他方、紙面と平行な偏光成分は偏光ビ−
ムスプリッタ１２５を透過し、ミラ−１２６で反射され
てレンズ１２１でファイバ１１５に集光される。その
後、ファイバ１１４の出射光は、レンズ１０６、アクテ
ィブミラ−１０４、そしてビ−ムスプリッタ１０３を経
て受光部１３４に入射する。また、ファイバ１１５の出
射光も、同様に、レンズ１０８、アクティブミラ−１０
４、そしてビ−ムスプリッタ１０３を経て、受光部１３
４に入射する。

【００６７】さらに、受光部１３４において、これらの
光は、波長選択型ビ−ムスプリッタ１３５の働きによ
り、波長に応じて透過光あるいは反射光に分割される。
すなわち、この波長選択型ビ−ムスプリッタ１３５によ
り、波長λ₁の光は透過され、一方、波長λ₂の光は反射
され、これによって透過光と反射光とに分割されること
となる。

【００６８】まず、ファイバ１１４からの出射光は、波
長別に光検出器１３６（λ₁）と１３９（λ₂）に至る。
一方、ファイバ１１５からの出射光は、やはり波長別
に、光検出器１３７（λ₁）と１３８（λ₂）に至る。こ
の波長λ₁の光を使った測定ビ−ムと基準ビ−ムとの光
路長差の測定は、光検出器１３６と１３７の出力を、そ
れぞれ、信号処理回路１４１、１４２に入力し、もっ
て、偏波面保存ファイバ１１２、１１３への外乱による
誤差を含む光路長差を求め、その出力を加算回路１４５
で加算することにより行われる。なお、その原理につい
ては後述するが、このように加算回路１４５を用いるこ
とにより、外乱による誤差を除去することができる。ま
た、波長λ₂を使った測定ビ−ムと基準ビ−ムとの光路
長差の測定は、光検出器１３８と１３９の出力を、それ
ぞれ、信号処理回路１４３、１４４に入力して偏波面保
存ファイバ１１２、１１３への外乱による誤差を含む光
路長差を求め、その出力を加算回路１４６で加算するこ
とにより行われる。なお、２波長（λ₁とλ₂）の光によ
る測定結果から、演算回路１４７により測定範囲を広げ
る処理については、上記の第１の実施例と同様である。

【００６９】次に、上述した加算により外乱の影響を除
去する原理について、ここで簡単に述べる。まず、ファ
イバ１１４に集光された光は、測定ビ−ムで最初に紙面
と垂直な偏光面を持っていた成分と、基準ビ−ムで最初
に紙面と平行な偏光面を持っていた成分である。したが
って、測定ビームと基準ビームとの、ファイバ１１４に
入射する時点での光路長差Ｌは、偏波面保存ファイバの
長さをｄｆとして、

【数２７】Ｌ＝ｄ_f（ｎ_s−ｎ_p）＋（センシングプロー
ブで発生する測定ビームと基準ビームの光路長差） で与えられる。同様に、ファイバ１１５に入射する時点
での光路長差Ｌは、偏波面保存ファイバの長さをｄ_fと
して、下記の数２８で与えられる。

【数２８】Ｌ＝ｄ_f（−ｎ_s−ｎ_p）＋（センシングプロ
ーブで発生する測定ビームと基準ビームの光路長差） したがって、これらの値を加算することにより、外乱の
影響で偏波面保存ファイバ１１２、１１３の屈折率差が
変化することに起因する誤差を相殺することができる。

【００７０】図１０は、上記図９に示した本発明の他の
実施例になる光式圧力センサのセンシングプロ−ブの他
の変形構成例である。すなわち、この変形例になるセン
シングプロ−ブ１４９は、ベ−ス１５０、３個のレンズ
１５１、１５２、１５３、ビ−ムスプリッタ１５４、偏
光ビ−ムスプリッタ１５５、３個のミラ−１５６、１５
７、１５８、温度補償部材１５９、気密容器１６０、透
明窓１６１、１６２、反射膜付１／４波長板１６３、１
６４、偏波面保存ファイバ１６５、そして、マルチモ−
ドファイバ１６６、１６７からなる。

【００７１】この他の変形例になるセンシングプロ−ブ
の構成では、その偏波面保存ファイバ１６５からの出力
光は、最初に、ビ−ムスプリッタ１５４で２分割され
る。また、反射光はミラ−１５６で反射され、レンズ１
５３でマルチモ−ドファイバ１６６に集光される。この
マルチモ−ドファイバ１６６に集光された光の偏光面は
ランダムになるので、紙面に垂直な偏光面を持つ光と、
それに平行な偏光面を持つ光とが混合し、干渉する。し
たがって、マルチモ−ドファイバ１６６の出力光から、
（イ）「偏波面保存ファイバを伝搬中に発生する紙面に
垂直な偏光面を持つ光とこれに平行な偏光を持つ光との
光路長差」を測定することができる。

【００７２】また、ビ−ムスプリッタ１５４の透過光
は、偏光ビ−ムスプリッタ１５５に至る。ここで、紙面
と垂直な偏光成分は反射されて測定ビ−ムとなり、一
方、紙面に平行な偏光成分は透過して基準ビ−ムとな
る。これらのビームのうち、測定ビ−ムは、ミラ−１５
７、反射膜付１／４波長板１６４（ここで反射され
る）、そして、再び、ミラ−１５７の経路を取り、偏光
ビ−ムスプリッタ１５５に戻るが、この時、反射膜付１
／４波長板１６３で反射される際の偏光面が９０度回転
しているので、この偏光ビ−ムスプリッタ１５５を透過
することとなる。

【００７３】これに対し、基準ビ−ムは、温度補償部材
１５９、透明窓１６１、気密容器１６０の内部、透明窓
１６２、反射膜付１／４波長板１６３（ここで反射す
る）、そして、再び透明窓１６２、気密容器１６０の内
部、透明窓１６１、温度補償部材１５９の経路を通り、
偏光ビ−ムスプリッタ１５５に至る。ここで、基準ビ−
ムは、上記反射膜付１／４波長板１６３で反射される
際、その偏光面が９０度回転していることから、再びこ
の偏光ビ−ムスプリッタ１５５に至った時には反射され
ることとなる。結局、上記の測定ビ−ム及び基準ビ−ム
は、共に、ミラ−１５８に至り、ここで反射されてレン
ズ１５１でマルチモ−ドファイバ１６７に集光されるこ
ととなる。

【００７４】このマルチモ−ドファイバ１６７では、上
記の測定ビ−ムと基準ビ−ムとが相互に干渉するので、
このマルチモ−ドファイバ１６７の出力光から、（ロ）
「センシングプロ−ブ１４９で発生する上記測定ビ−ム
と基準ビ−ムとの光路長差」と、そして、上記（イ）の
「偏波面保存ファイバを伝搬中に発生する紙面に垂直な
偏光面を持つ光とこれに平行な偏光面を持つ光との光路
長差」との和を測定することができる。

【００７５】したがって、上記図９の信号処理部１４０
では、上記マルチモ−ドファイバ１６６の出力光から測
定した光路長差の測定値と、上記マルチモ−ドファイバ
１６７の出力光から測定した光路長差の測定値とを減算
することにより、上記センシングプロ−ブで発生する光
路長差を正確に求めることができる。

【００７６】図１１は、本発明のさらに他の実施例を示
している。この実施例になる光式圧力センサにおいて、
光分配回路１６８はビ−ムスプリッタ１６９、アクティ
ブミラ−１７０、１７１からなる。また、図中の符号１
７２、１７３はレンズ、符号１７４、１７５は偏波面保
存ファイバ、そして、符号１７６、１７７はセンシング
プロ−ブである。そして、上記センシングプロ−ブ１７
６は、レンズ１７８、ベ−ス１７９、ビ−ムスプリッタ
１８０、ミラ−１８１、温度補償部材１８２、気密容器
１８３、透明窓１８４、１８５、ファラデ−回転素子１
８６、１８７、１８８、１８９、波長選択型ビ−ムスプ
リッタ１９０、１９１、そして、反射膜付偏光板１９
２、１９３、１９４、１９５からなる。

【００７７】上記センシングプロ−ブ１７６を構成する
構成部品のうち、上記波長選択型ビ−ムスプリッタ１９
０、１９１は、波長λ₁の光は透過させるがλ₂の光は反
射する。上記ファラデ−回転素子１８６、１８７は、波
長λ₂の光の偏光面を進行方向に向かって右回りに４５
度回転させるるが、これに対して、波長λ₁の光の偏光
面は、一般に、正確には４５度回転しない機能を有す
る。上記反射膜付偏光板１９２、１９３は、紙面方向
と、反射膜のない方から光が入射したときの光の進行方
向に向かって右回りに４５度の方向の偏光成分とを透過
させる機能を有する。これに対して、反射膜付偏光板１
９４、１９５は、紙面方向と、反射膜のない方から光が
入射したときの光の進行方向に向かって左回りに４５度
の方向の偏光成分とを透過させる機能を有する。また、
ファラデ−回転素子１８８、１８９は、上記のファラデ
−回転素子１８６、１８７で偏光面を回転した波長λ₁
の光の偏光面を正確に４５度回転させる機能を有する。
すなわち、ファラデ−回転素子１８６と１８８、及び、
ファラデ−回転素子１８７と１８９は、波長λ₁の光の
偏光面を進行方向に向かって右回りに４５度回転させ
る。

【００７８】また、図中の符号１９６は受光部であり、
この受光部１９６は、波長選択型ビ−ムスプリッタ１９
７、偏光ビ−ムスプリッタ１９８、１９９（紙面と４５
゜方向に透過軸を持つように設置する）、そして、光検
出器２００、２０１からなっている。さらに、図中の符
号２０２は信号処理部であり、この信号処理部２０２
は、信号処理回路２０３、２０４及び演算回路２０５と
からなり、図中の符号２０６はスイッチング回路であ
る。

【００７９】かかる構成の実施例になる光式圧力センサ
において、まず、上記光分配回路１６８のアクティブミ
ラ−１７０からレンズ１７２、偏波面保存ファイバ１７
４、偏波面保存ファイバ１７４を介してセンシングプロ
−ブ１７６へ入射された光は、ビ−ムスプリッタ１８０
で基準ビ−ム（透過光）と測定ビ−ム（反射光）に分割
される。この基準ビ−ムのうち波長λ₁の光は、温度補
償部材１８２、透明窓１８４、気密容器１８３の内部、
透明窓１８５、ファラデ−回転素子１８６、波長選択型
ビ−ムスプリッタ１９０、そして、ファラデ−回転素子
１８８を経て、反射膜付偏光板１９３に至る。ここで、
紙面方向と右回りに４５度の方向に偏光面を持つ光が選
択され、これにより、光源からの光をセンシングプロ−
ブへ伝搬する偏波面保存ファイバ中では、紙面と水平方
向の偏光面を持っていた光のみが選択されることとな
る。この光は反射膜付偏光板１９３の反射膜で反射さ
れ、上記の入射して来た光路を逆行し、再び上記の偏波
面保存ファイバ１７４に至る。この時、その光の偏光面
は、ファラデ−回転素子１８８とファラデ−回転素子１
８６とにより、さらに４５度回転して、紙面と垂直とな
っている。

【００８０】また、波長λ₂の光は、温度補償部材１８
２、透明窓１８４、気密容器１８３の内部、透明窓１８
５、ファラデ−回転素子１８６、波長選択型ビ−ムスプ
リッタ１９０を経て、反射膜付偏光板１９２に至る。こ
こでも、紙面方向と右回りに４５度の方向の偏光面を持
つ光、すなわち、偏波面保存ファイバ中では紙面と水平
方向の偏光面を持っていた光のみが選択される。この光
は、反射膜付偏光板１９３の反射膜で反射され来た光路
を逆行し偏波面保存ファイバに至る。この時の光の偏光
面は、ファラデ−回転素子１８８とファラデ−回転素子
１８６とにより４５度回転して、紙面と垂直となってい
る。

【００８１】一方、測定ビ−ムについても上記と同様の
原理により、波長λ₁の光はファラデ−回転素子１８
７、波長選択型ビ−ムスプリッタ１９１、ファラデ−回
転素子１８９、反射膜付偏光板１９５の経路を往復する
ことにより、すなわち、反射膜付偏光板１９５は紙面水
平方向と進行方向に向かって左回りに４５度の方向の偏
光成分を透過させるので、上記偏波面保存ファイバ１７
４中では紙面と垂直方向の偏光面を持っていた光のみが
選択され、再度、上記偏波面保存ファイバ１７４に入射
する。また、波長λ₂の光は、やはり、ファラデ−回転
素子１８７、波長選択型ビ−ムスプリッタ１９１、反射
膜付偏光板１９４の経路を往復することにより、上記の
波長λ₁の光の場合と同じく、上記偏波面保存ファイバ
１７４中では紙面と垂直方向の偏光面を持っていた光の
みが選択され、再度、上記偏波面保存ファイバ１７４に
入射することとなる。

【００８２】このように、光の波長に係わらず、測定ビ
−ムは、その光源からセンシングプロ−ブ１７６に至る
場合には、紙面と平行な偏光面を持ち、センシングプロ
−ブ１７６から受光部１９６に至る場合には紙面と垂直
な偏光面を持つ。一方、基準ビ−ムは、光源からセンシ
ングプロ−ブ１７６に至る場合には、紙面と垂直な偏光
面を持ち、センシングプロ−ブ１７６から受光部１９６
に至る場合には、紙面と平行な偏光面を持つ。したがっ
て、測定ビ−ムと基準ビ−ムは、双方ともに、偏波面保
存ファイバ中を一回は紙面に垂直な偏光を持つ光とし
て、そして、一回は紙面と平行な偏光を持つ光として伝
搬しているので、偏波面保存ファイバ１７４に外乱が加
わって、紙面に垂直な偏光面を持つ光に対する屈折率ｎ
_sと、紙面に平行な偏光面を持つ光に対する屈折率ｎ_pが
変化しても、その影響は、測定ビ−ムと基準ビ−ムとも
に受けているので、相殺し、センシングプロ−ブ１７６
で発生する気圧変化に起因する光路長差のみを信号処理
部２０２で測定することができる。

【００８３】さらに、図１２は、前記図１に示した光分
配器を構成するアクティブミラ−８〜１１の他の変形例
になる構造を示す図であり、図１２（Ａ）は、この変形
例になるアクティブミラ−の上面図、そして、図１２
（Ｂ）は、その側面図を示している。この図において、
符号２０７はベ−スを、符号２０８、２０９はプリズム
を示しており、これらは互いに密着している。また、図
中の符号２１０は光歪素子であり、光により曲げを発生
させる機能を有する。さらに、図中の符号２１１は移動
ベ−ス、そして、符号２１２は板ばねであり、そして、
この移動ベ−ス２１１にはプリズム２０９が取り付けら
れている。

【００８４】上述の構造を有する変形例になるアクティ
ブミラ−では、通常は、板ばね２１２によりプリズム２
０９がプリズム２０８に押しつけられて密着しているの
で、入射光は透過するが、しかし、光歪素子２１０に光
を照射すると、この照射光によりプリズム２０９が移動
して離れるので、入射光は反射する。この変形例によれ
ば、電気を一切使わない光分配器を構成できるので、特
に電気的ノイズに強い圧力センシングシステムを構成す
ることができる。また、上記の光歪素子の代わりに、例
えば形状記憶合金を使用し、光照射によって加熱してプ
リズムを移動させることも可能である。

【００８５】

【発明の効果】以上の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明になる光式圧力検出方法とそのセンサ及び光
式圧力センサの波長板、偏光選択装置とビーム分配器、
並びに、かかる方法による多点計測光式圧力センサシス
テムとそのセンシングプローブによれば、特別な防爆構
造なしで化学プラント等において使用可能な光式圧力セ
ンサであって、その製作が容易で且つ信頼性の高い光式
圧力検出方法及び光式圧力センサを、並びにかかる方法
による多点計測光式圧力センサシステムを提供し、ま
た、その取り扱いが容易な光式圧力センサ及び多点計測
光式圧力センサシステムを提供すること、さらには、一
つの信号処理部で複数の点での圧力を検出することの可
能な多点計測光式圧力センサシステムを提供することが
可能になり、加えて、かかる本発明により提供される光
式圧力センサは測定範囲が広く、加えて、周囲温度の変
化の影響を受けにくく、光源の光量変動や光路途中の光
損失変動の影響を受けにくいという技術的にも優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光式圧力検出方法により気体の圧力を
検出する光式圧力センサにより構成された多点計測光式
圧力センサシステムの構成を示す図である。

【図２】本発明の光式圧力検出方法及び光式圧力センサ
による圧力検出における光路長差と加算回路の出力の関
係を示す図である。

【図３】本発明の光式圧力センサの圧力検出原理を示す
ための、前記図１に示した多点計測光式圧力センサシス
テムのセンシングプロ−ブの説明図である。

【図４】前記図１に示した多点計測光式圧力センサシス
テムの１／４波長板の一例を示す構造図である。

【図５】前記図１に示した多点計測光式圧力センサシス
テムのミラーの一例を示す構造図である。

【図６】前記図１に示した多点計測光式圧力センサシス
テムのアクティブミラーのの一例を示す構造図である。

【図７】前記図３に示した多点計測光式圧力センサシス
テムのセンシングプロ−ブの他の構造を示す図である。

【図８】前記図３に示した多点計測光式圧力センサシス
テムのセンシングプロ−ブのさらに他の構造を示す図で
ある。

【図９】本発明の他の実施例になる多点計測光式圧力セ
ンサシステムの構成を示す図である。

【図１０】前記図９に示した多点計測光式圧力センサシ
ステムのセンシングプロ−ブ他の実施例を示す図であ
る。

【図１１】本発明のさらに他の実施例になる多点計測光
式圧力センサシステムの構成を示す図である。

【図１２】前記図１に示した多点計測光式圧力センサシ
ステムのアクティブミラーの他の構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１、２ ＬＤ光源 ６ 光分配器 ７ ビームスプリッタ ８、９、１０、１１ アクティブミラー １６、１７、１８、１９ 偏波面保存ファイバ ２０、２１、２２、２３ センシングプロ−ブ ２５ ビームスプリッタ ２６ 気密容器 ２７、２８ 透明窓 ２９、３２ 反射膜付１／４波長板 ３０ 反射膜 ３４ 受光部 ４２ 信号処理部 ４３、４４、４５、４６ 信号処理回路 ４７、４８ 加算回路 ４９ 演算回路 ５１ １／４波長板 ５２ 波長選択性反射膜 ５３ 補償板 ５４ 透明部材 ５５ 波長選択性反射膜 ５６ 透明部材 ５７ 反射膜 ５９、６０ プリズム ６１ 圧電素子 ６２ センシングプロ−ブ ６５ ビームスプリッタ ６６ 石英ロッド ７０ 補償用ガラス部材 ７５、７６ 容器 ８４ 孔 ８５ 小孔 １０１ 温度補償部材 １０２ 光分配器 １２８ ミラー １２９ 温度補償部材 １３３ 反射膜付１／４波長板 １６３、１６４ 反射膜付１／４波長板 １８６、１８７、１８８、１８９ ファラデー回転素子 １９０、１９１ 波長選択型ビームスプリッタ １９２、１９３ 反射膜付偏光板 ２０８、２０９ プリズム ２１０ 光歪素子 ２１１ 移動ベース

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を少なくとも２本の光ビー
   ムに分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムとし、前記分割さ
   れた基準ビ−ムを基準媒体内を通過させ、前記分割され
   た測定ビ−ムは圧力に応じて屈折率が変化する感圧媒質
   内を通過させ、前記基準ビ−ムと測定ビ−ムのそれぞれ
   の媒質内を通過後の光路長差を求め、当該光路長差から
   前記感圧媒質の圧力を検出することを特徴とする光式圧
   力検出方法。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の光式圧力検出方法
   において、前記基準媒体及び感圧媒質は気体であること
   を特徴とする光式圧力検出方法。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の光式圧力検出方法
   において、前記光源からの光を、その偏光面によって少
   なくとも２本の光ビームに分割し、もって、前記基準ビ
   −ムと測定ビ−ムとに分割することを特徴とする光式圧
   力検出方法。
4. 【請求項４】 光源と、前記光源からの光を少なくとも
   ２本の光ビームに分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムを生
   成する手段と、基準媒体を内部に封止し、前記分割され
   た光ビームのうちの前記基準ビ−ムがその内部を通過す
   る光路を構成するための手段と、前記分割された光ビー
   ムのうちの前記測定ビ−ムが、圧力に応じて屈折率が変
   化する被検出感圧媒質内を通過する光路を構成するため
   の手段と、前記基準媒体及び被検出感圧媒質を通過後の
   前記基準ビ−ムと測定ビ−ムの光路長差を検出する手段
   と、前記光路長差検出手段で検出された光により得られ
   る前記基準媒体及び被検出感圧媒質を通過後の前記基準
   ビ−ムと測定ビ−ムとの光路長差に基づいて前記被検出
   感圧媒質の圧力を算出する信号処理手段とを備えている
   ことを特徴とする光式圧力センサ。
5. 【請求項５】 前記請求項４に記載の光式圧力センサに
   おいて、前記基準及び被検出感圧媒質は気体であること
   を特徴とする光式圧力センサ。
6. 【請求項６】 前記請求項４に記載の光式圧力センサに
   おいて、前記光ビームの分割手段は、前記光源からの光
   を、その偏光面によって少なくとも２本の光ビームに分
   割し、もって、前記基準ビ−ムと測定ビ−ムとに分割す
   るビームスプリッタから構成されることを特徴とする光
   式圧力センサ。
7. 【請求項７】 光源と、信号処理部と、センシングプロ
   −ブと、光源とセンシングプロ−ブを結ぶ第１のファイ
   バと、センシングプロ−ブと信号処理部を結ぶ第２のフ
   ァイバからなる光式圧力センサにおいて、前記センシン
   グプロ−ブは、光源の光を測定ビ−ムと基準ビ−ムに２
   分割するビ−ム分割手段と、基準ビ−ムと測定ビ−ムの
   いづれか一方の光路途中に挿入された波長板と、基準ビ
   −ムを反射する第１のミラ−と、測定ビ−ムを反射する
   第２のミラ−と、基準ビ−ムの光路に設置された基準光
   路部材と、測定ビ−ム光路中に満たされた圧力に応じて
   屈折率が変化する感圧媒質とを有し、前記第１のファイ
   バは前記光源の光を互いに偏波面が９０度異なる２つの
   光として伝搬させる偏波面保存型ファイバで、前記第２
   のファイバは前記第１のファイバが兼ね、前記信号処理
   部は前記偏波面保存ファイバの出力光（センシングプロ
   −ブからの戻り光）を偏光により２分割する偏光分割手
   段と、前記偏光分割手段の出力光から測定ビ−ムと、基
   準ビ−ムの光路長差を求める信号処理回路と、前記信号
   処理回路の出力を互いに加算する加算回路を有すること
   を特徴とする光式圧力センサ。
8. 【請求項８】 光源と、信号処理部と、センシングプロ
   −ブと、光源とセンシングプロ−ブを結ぶ第１のファイ
   バと、センシングプロ−ブと信号処理部を結ぶ第２のフ
   ァイバからなる光式圧力センサにおいて、前記センシン
   グプロ−ブは、光源の光を測定ビ−ムと基準ビ−ムに２
   分割するビ−ム分割手段と、基準ビ−ムと測定ビ−ムの
   いづれか一方の光路途中に挿入された波長板と、基準ビ
   −ムを反射する第１のミラ−と、測定ビ−ムを反射する
   第２のミラ−と、基準ビ−ムの光路に設置された基準光
   路部材と、測定ビ−ム光路中に満たされた圧力に応じて
   屈折率が変化する感圧媒質と、前記測定ビ−ムおよび基
   準ビ−ム反射光を偏光により２分割する偏光分割手段と
   を有し、前記第１のファイバは前記光源の光を互いに偏
   波面が９０度異なる２つの光として伝搬させる偏波面保
   存型ファイバで、前記第２のファイバは、前記偏光分割
   手段の２種の出力光それぞれを測定ビ−ムと基準ビ−ム
   の光路長差を求める信号処理回路に導く２本のファイバ
   で、前記信号処理部は前記信号処理回路の出力を互いに
   加算する加算回路を有することを特徴とする光式圧力セ
   ンサ。
9. 【請求項９】 光源と、信号処理部と、センシングプロ
   −ブと、光源とセンシングプロ−ブを結ぶ第１のファイ
   バと、センシングプロ−ブと信号処理部を結ぶ第２のフ
   ァイバからなる光式圧力センサにおいて、前記センシン
   グプロ−ブは、光源の光を２分割するビ−ム分割手段
   と、偏光によって測定ビ−ムと基準ビ−ムに２分割し再
   度統合する偏光ビ−ム分割統合手段と、基準ビ−ムの光
   路に設置された基準光路部材と、測定ビ−ム光路中に満
   たされた圧力に応じて屈折率が変化する感圧媒質とから
   なり、前記第１のファイバは前記光源の光を互いに偏波
   面が９０度異なる２つの光として伝搬させる偏波面保存
   型ファイバで、前記第２のファイバは、前記偏光ビ−ム
   分割統合手段の出力と前記ビ−ム分割手段の出力光を、
   それぞれ偏光の異なる光ビ−ム間の光路長差を求める信
   号処理回路に導く２本のファイバで、前記信号処理部は
   前記信号処理回路の出力を互いに減算する減算回路を有
   することを特徴とする光式圧力センサ。
10. 【請求項１０】 光源と、信号処理部と、センシングプ
    ロ−ブと、光源とセンシングプロ−ブを結ぶ第１のファ
    イバと、センシングプロ−ブと信号処理部を結ぶ第２の
    ファイバからなる光式圧力センサにおいて、前記センシ
    ングプロ−ブは、光源の光を測定ビ−ムと基準ビ−ムに
    ２分割するビ−ム分割手段と、基準ビ−ムと測定ビ−ム
    両方の光路途中に挿入され偏光を選択する偏光選択回転
    手段と、前記偏光選択回転手段後方に設置したミラ−
    と、測定ビ−ム光路中に満たされ、その屈折率が圧力に
    応じて変化する感圧媒質とを有し、前記第１のファイバ
    は前記光源の光を互いに偏波面が９０度異なる２つの光
    として伝搬させる偏波面保存型ファイバで、前記第２の
    ファイバは前記第１のファイバが兼ね、前記基準ビ−ム
    光路中に挿入された偏光選択回転手段は前記第１のファ
    イバを伝搬した異なる２偏光の光の一方をのみを透過さ
    せ、その偏光面を９０度回転させる機能を有し、前記測
    定ビ−ム光路中に挿入された前記偏光選択回転手段は前
    記第１のファイバを伝搬した異なる２偏光の光のうち基
    準ビ−ム光路中に挿入された偏光手段で選択されたもの
    とは異なる偏光を透過させ、その偏光面を９０度回転さ
    せる機能を有し、前記信号処理部は前記偏波面保存ファ
    イバの出力光（センシングプロ−ブからの戻り光）を偏
    光により２分割する偏光分割手段と、前記偏光分割手段
    の出力光から測定ビ−ムと基準ビ−ムの光路長差を求め
    る信号処理回路とを有することを特徴とする光式圧力セ
    ンサ。
11. 【請求項１１】 前記請求項１０に記載の光式圧力セン
    サにおいて、前記偏光選択回転手段は、ファラデ−回転
    素子と、前記ファラデ−回転素子後方に設置した偏光選
    択手段と、ミラ−を有したことを特徴とする光式圧力セ
    ンサ。
12. 【請求項１２】 前記請求項７から請求項１０のいずれ
    かに記載の光式圧力センサにおいて、前記基準ビ−ム光
    路は真空に保つことを特徴とする光式圧力センサ。
13. 【請求項１３】 前記請求項７から請求項１０のいずれ
    かに記載の光式圧力センサにおいて、前記基準ビ−ム光
    路長と前記測定ビ−ム光路長の温度依存性が揃うように
    前記基準ビ−ム光路中または前記測定ビ−ム光路中、あ
    るいは、それら両方に補償用透明部材を挿入したことを
    特徴とする光式圧力センサ。
14. 【請求項１４】 前記請求項７から請求項１０のいずれ
    かに記載の光式圧力センサにおいて、前記基準ビ−ム光
    路あるいは前記測定ビ−ム光路中に、一方に小孔のあい
    た透明の気密性容器を配したことを特徴とする光式圧力
    センサ。
15. 【請求項１５】 前記請求項７から請求項１０のいずれ
    かに記載の光式圧力センサにおいて、前記光源は波長の
    異なる光を発し、前記センシングプロ−ブからの戻り光
    を波長によって分離する波長分離手段と、その各々の波
    長信号から光路長差を算出する複数の信号処理回路およ
    び加算回路または減算回路とを備え、各波長に対応する
    前記加算回路の出力から光路長差を得て圧力を求めるよ
    うに構成されたことを特徴とする光式圧力センサ。
16. 【請求項１６】 前記請求項７から請求項１０のいずれ
    かに記載の光式圧力センサにおいて、さらに、前記光源
    出力ビ−ムを複数に分配するビ−ム分配手段と、前記ビ
    −ム分配手段からの出力光（センシングプロ−ブからの
    戻り光）を時分割して前記信号処理回路に導くスイッチ
    ング回路とを有することを特徴とする光式圧力センサ。
17. 【請求項１７】 前記請求項１６に記載の光式圧力セン
    サにおいて、前記ビ−ム分配手段は、二つの透明な部材
    を微小すきまを介して並べその距離を隙間調節手段を用
    いて変化させることにより、そこに至った光ビ−ムを反
    射、あるいは、透過させる能動的ミラ−を複数並べたこ
    とを特徴とする光式圧力センサ。
18. 【請求項１８】 前記請求項７または請求項８に記載の
    光式圧力センサにおいて、前記波長板は、第１の波長に
    対応する１／４波長板と、第１の波長の光は反射するが
    第２の波長の光は透過する波長選択反射膜と、前記第１
    の波長板で発生する入射光のＦ軸成分とＳ軸成分の位相
    差の誤差分のみを発生させる補償波長板とを有したこと
    を特徴とする光式圧力センサ。
19. 【請求項１９】 前記請求項７または請求項８に記載の
    光式圧力センサにおいて、分割されて生成された基準ビ
    ームと測定ビームの、少なくとも、そのいずれか一方の
    光路の途中に挿入されて使用される波長板であって、第
    １の入射光波長に対応する１／４波長板と、第１の波長
    の光は反射するが第２の波長の光は透過する波長選択反
    射膜と、前記第１の波長板で発生する入射光のＦ軸成分
    とＳ軸成分の位相差の１／４波長からの誤差分のみを発
    生させる補償波長板と、反射膜とを貼り合わせて構成さ
    れたことを特徴とする光式圧力センサの波長板。
20. 【請求項２０】 前記請求項１０に記載の光式圧力セン
    サにおいて、分割されて生成された基準ビームと測定ビ
    ーム両方の光路の途中に挿入され、それらビームの偏光
    面を選択するための偏光選択回転装置であって、第１の
    波長の入射光の偏光面を４５度回転させる１偏光回転手
    段と、第１の波長の光は反射するが第２の波長の光は透
    過する波長選択手段と、前記波長選択手段反射光の偏光
    を選択する第１偏光選択手段と、前記第１偏光選択手段
    後方に設置されたミラ−と、前記波長選択手段透過光に
    対し第１偏光回転手段で発生する偏光面の回転の４５度
    からの誤差分のみを発生させる第２偏光回転手段と、前
    記第１偏光選択手段と同じ偏光の光を選択する第２偏光
    選択手段と、前記第２偏光選択手段後方に設置されたミ
    ラ−とを有することを特徴とする光式圧力センサの偏光
    選択回転装置。
21. 【請求項２１】 前記請求項１６に記載の光式圧力セン
    サにおいて、光源出力ビ−ムを複数に分配するために使
    用されるビ−ム分配器であって、二つの透明な部材を微
    小すきまを介して並べその距離を隙間調節手段を用いて
    変化させることにより、そこに至った光ビ−ムを反射、
    あるいは透過させる能動的ミラ−を複数並べたことを特
    徴とするビ−ム分配器。
22. 【請求項２２】 光源からの光を少なくとも２本の光ビ
    ームに分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムとし、前記分割
    された基準ビ−ムを基準媒体内を通過させ、前記分割さ
    れた測定ビ−ムは圧力に応じて屈折率が変化する感圧媒
    質内を通過させ、前記基準ビ−ムと測定ビ−ムのそれぞ
    れの媒質通過後の光路長差を求め、当該光路長差から前
    記感圧媒質の圧力を検出する光式圧力検出方法により、
    前記光源から遠隔の複数の検出箇所における前記感圧媒
    質の圧力をそれぞれ検出することのできる多点計測光式
    圧力センサシステムであって、前記光源と、前記光源か
    らの光を前記複数の検出箇所に分配する光分配手段と、
    前記光分配手段からの光を前記複数の検出箇所へ導く光
    ファイバー網と、前記遠隔の複数の検出箇所に配置さ
    れ、前記光源から前記光分配手段及び前記光ファイバー
    網を介して送出される光を少なくとも２本の光ビームに
    分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムとし、前記分割された
    基準ビ−ムを基準媒体内を通過させると共に、前記分割
    された測定ビ−ムは圧力に応じて屈折率が変化する感圧
    媒質内を通過させて送出するセンシングプローブと、前
    記複数のセンシングプローブからの前記基準ビ−ムと測
    定ビ−ムを受光して媒質通過後の前記基準ビ−ムと測定
    ビ−ムとの光を検出する受光部と、前記受光部で検出さ
    れる前記基準ビ−ムと測定ビ−ムとの光路長差に基づい
    て、前記複数の検出箇所における前記感圧媒質の圧力を
    それぞれ算出する信号処理部とを備えたことを特徴とす
    る多点計測光式圧力センサシステム。
23. 【請求項２３】 前記請求項２２に記載の多点計測光式
    圧力センサシステムにおいて、前記光分配手段は、複数
    のアクティブミラーを備え、これらアクティブミラーを
    順次制御することにより、前記光源からの光を前記光フ
    ァイバー網を介して順次前記遠隔の複数の検出箇所に送
    るように構成されていることを特徴とする多点計測光式
    圧力センサシステム。
24. 【請求項２４】 前記請求項２３に記載の多点計測光式
    圧力センサシステムにおいて、前記光分配手段は、さら
    に、前記複数のセンシングプローブからの前記媒質通過
    後の前記基準ビ−ムと測定ビ−ムとを前記受光部へ転送
    するためのビームスプリッタを備えていることを特徴と
    する多点計測光式圧力センサシステム。
25. 【請求項２５】 前記請求項２２に記載の多点計測光式
    圧力センサシステムにいて、前記受光部は、受光する前
    記媒質通過後の前記基準ビ−ムと測定ビ−ムとを検出し
    て電気信号に変換する光検出器を有し、そして、前記信
    号処理部は、前記光検出器からの出力信号から前記基準
    ビ−ムと測定ビ−ムとの光路長差を算出する加算回路を
    含んでいることを特徴とする多点計測光式圧力センサシ
    ステム。
26. 【請求項２６】 光源からの光を少なくとも２本の光ビ
    ームに分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムとし、前記分割
    された基準ビ−ムを基準媒体内を通過させ、前記分割さ
    れた測定ビ−ムは圧力に応じて屈折率が変化する感圧媒
    質内を通過させ、前記基準ビ−ムと測定ビ−ムのそれぞ
    れの媒質通過後の光路長差を求め、当該光路長差から前
    記感圧媒質の圧力を検出する光式圧力検出方法により、
    前記光源から遠隔の複数の検出箇所における前記感圧媒
    質の圧力をそれぞれ検出することのできる多点計測光式
    圧力センサシステムのセンシングプローブであって、前
    記光源から遠隔されて配置され、前記光源からの光ビー
    ムを分割して基準ビ−ムと測定ビ−ムを生成する手段
    と、前記基準媒体を内部に封止し、前記分割された基準
    ビ−ムがその内部を通過する光路を構成する手段と、前
    記測定ビ−ムが圧力に応じて屈折率が変化する前記感圧
    媒質内を通過する光路を構成するための手段と、前記基
    準媒体及び被検出感圧媒質を通過後の前記基準ビ−ムと
    測定ビ−ムを、遠隔の光路長差を求めるための受光部へ
    送出する手段とを備えていることを特徴とする多点計測
    光式圧力センサのセンシングプローブ。