JPH095028A - 光学式センサ - Google Patents

光学式センサ

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JPH095028A
JPH095028A JP7181765A JP18176595A JPH095028A JP H095028 A JPH095028 A JP H095028A JP 7181765 A JP7181765 A JP 7181765A JP 18176595 A JP18176595 A JP 18176595A JP H095028 A JPH095028 A JP H095028A
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SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENEREETA KENKYUSHO KK
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SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENE
SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENEREETA KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単であって小型軽量で、しかも広い
温度範囲において高精度な絶対距離測定をすることがで
き、さらに、変位や圧力等の測定をも可能な光学式セン
サを得ること。 【解決手段】 この発明の光学式センサは、駆動制御回
路２と、レーザダイオード１からのレーザ光を分岐する
光ファイバカプラ４と、分岐された一方のレーザ光を光
ファイバ１０へ導くととともに、光ファイバ１０の端面
１０ａに反射される参照光と、ダイアフラム１２の周縁
部１３に反射され上記端面１０ａに入射した再反射光と
の干渉光を分岐する光ファイバカプラ７と、上記光ファ
イバカプラ７と同様にして、光ファイバ１６を伝搬する
干渉光を分岐する光ファイバカプラ８と、両干渉光を電
気信号に変換する光電変換器２２と、上記電気信号に基
づいて距離Ｌ1、Ｌ2を求め、該距離Ｌ1、Ｌ2に基づいて
圧力Ｐを求める演算処理回路２３とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、距離測定に用い
られ、例えば、ダイアフラムのたわみ量を光学式に測定
して圧力を検出する光学式センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、圧力、変位、絶対距離等を測
定するセンサ（計測装置）としてさまざまなものが知ら
れている。はじめに、従来の電気式圧力センサとして
は、ひずみゲージ式等種々の方式があるが下記の欠点が
ある。 電気式であるため信号伝達に電線を必要とし、電磁
干渉の影響を受け、測定誤差の要因になったり、これを
防止するための対策部品の追加で、重量が重くなったり
回路や構造が複雑になる。 電気式であるため信号線は最低２本以上の電線が必
要であり、しかも単位長さ当たりの電線の重量は光ファ
イバに比べはるかに重いので信号伝送路の重量が重くな
る。
【０００３】また、光学式の変位測定センサとしては、
干渉計式等種々の方式、さらに光学式の絶対距離計に
は、一般に知られている三角計量法によるものが知られ
ている。
【０００４】
【発明が解しようとする課題】上述した従来の電気式圧
力センサの問題点を解決するものとして光ファイバ式圧
力センサが開発された。その一例としてマイクロベント
型圧力センサがあるが下記のような欠点がある。 光ファイバにマイクロベンドを与えるための一対の
鋸歯状のマイクロベンド付与部（マイクロベンダ、また
はトランスデューサと称されている）が必要でありこの
機構のため次の問題が生じる。 ａ）センサ外形が大きくなり、重くなる。 ｂ）マイクロベンダと光ファイバ間のくい込みや摩耗の
ため、耐久性に問題があり、測定誤差の増加の恐れが大
きい。 ｃ）環境温度変化に対しては、主にマイクロベンダ部の
熱膨張により光ファイバへのマイクロベンド力が変わ
り、温度誤差の原因となる。また、これを完全に補償す
るのは容易ではない。 ｄ）上記ｂ），ｃ）等の要因もあり、あまり高精度の圧
力測定はできず精度はせいぜい±１％クラスである。 光源や伝送路の光強度の変動の影響を少なくするため
ディレイラインを用いて光強度比で測定する方法もある
が、トランスデューサにディレイラインを付加する分、
センサの外形が大きくなり重くなる。
【０００５】また、上述した従来の干渉計式の変位測定
センサには、以下の欠点がある。 高精度であるが、一般にλ／２（λは、光の波長であ
り、たとえば、λ＝８５０ｎｍであれば、λ／２＝４２
５ｎｍとなる。）以下の範囲しか測定できず、このλ／
２より大きい変位を計測するためには、複雑な演算をす
る必要がある。 上記で説明したλ／２より大きい変位の計測が可能
であっても、絶対距離を測定するためには、非常に高度
でかつ複雑な演算が必要であり、高価なものとなる。し
たがって、一般工業用ではない。 上記は基本的には変位計であることから、演算系の
電源がオフとされている間における被測定物で変位量が
わからず、電源が再投入後の相対変位しか判らない。な
お、上記でも、電源オフによる同様の影響がある方式
のものが多い。また、上述した従来の光学式の三角計量
法による絶対距離計には、以下の欠点がある。 精度があまり良くない（レンジ方式により異なるが、
±１０-1ｍｍオーダである）。 光学系が複雑であるため、大型で重量がある。
【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、構造が簡単であって小型軽量で、しか
も広い温度範囲において高精度な絶対距離測定をするこ
とができ、さらに、変位や圧力等の測定をも可能な光学
式センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】請求項１に記載の発明は、被測定圧力等に
応じて変位する第１の部分と、前記被測定圧力等に応じ
て変位しない第２の部分とを有し、レーザ光等を反射す
るターゲットと、レーザ光を発生するレーザ光発生手段
と、前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有す
る光分岐合流器と、その内部を伝搬するレーザ光を前記
ターゲットの第１の部分へ導き、該第１の部分へ向けて
放射する第１の光ファイバと、その内部を伝搬するレー
ザ光を前記ターゲットの第２の部分へ導き、該第２の部
分へ向けて放射する第２の光ファイバと、前記光分岐合
流器により分岐された一方のレーザ光を前記第１の光フ
ァイバへ導くとともに、前記第１の光ファイバの端部に
おいて反射された第１の反射レーザ光と、前記第１の光
ファイバの端部から放射され、前記ターゲットの第１の
部分で反射され、前記第１の光ファイバの端部へ入射さ
れた第２の反射レーザ光との干渉波を分岐し、少なくと
も分岐機能を有する第１の光分岐合流器と、前記第１の
光分岐合流器から分岐される前記干渉波から、前記第１
の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光との干渉状態
を検出して前記第１の光ファイバの端部と前記ターゲッ
トの第１の部分との間の距離または変位を測定する第１
の測定回路と、前記光分岐合流器により分岐された他方
のレーザ光を前記第２の光ファイバへ導くとともに、前
記第２の光ファイバの端部において反射された第１の反
射レーザ光と、前記第２の光ファイバの端部から放射さ
れ、前記ターゲットの第２の部分で反射され、前記第２
の光ファイバの端部へ入射された第２の反射レーザ光と
の干渉波を分岐し、少なくとも分岐機能を有する第２の
光分岐合流器と、前記第２の光分岐合流器から分岐され
る前記干渉波から、前記第１の反射レーザ光と前記第２
の反射レーザ光との干渉状態を検出して前記第２の光フ
ァイバの端部と前記ターゲットの第２の部分との間の距
離または変位を測定する第２の測定回路と、前記第１お
よび第２の測定回路の測定結果の差を求める演算回路と
を具備することを特徴とする。
【０００８】請求項２に記載の発明は、被測定圧力等に
応じて変位する第１の部分と、前記被測定圧力等に応じ
て変位しない第２の部分とを有し、レーザ光等を反射す
るターゲットと、レーザ光を発生するレーザ光発生手段
と、前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有す
る光分岐合流器と、前記レーザ光に周波数変調をかける
レーザ駆動手段と、その内部を伝搬するレーザ光を前記
ターゲットの第１の部分へ導き、該第１の分へ向けて放
射する第１の光ファイバと、その内部を伝搬するレーザ
光を前記ターゲットの第２の部分へ導き、該第２の部分
へ向けて放射する第２の光ファイバと、前記光分岐合流
器により分岐された一方のレーザ光を前記第１の光ファ
イバへ導くとともに、前記第１の光ファイバの端部にお
いて反射された第１の反射レーザ光と、前記第１の光フ
ァイバの端部から放射され、前記ターゲットの第１の部
分で反射され、前記第１の光ファイバの端部へ入射され
た第２の反射レーザ光との干渉波を分岐し、少なくとも
分岐機能を有する第１の光分岐合流器と、前記第１の光
分岐合流器から分岐される前記干渉波から、前記第１の
反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光とのビート周波
数を検出し、その検出結果から前記第１の光ファイバの
端部と前記ターゲットの第１の部分との間の距離または
変位を測定する第１の測定回路と、前記光分岐合流器に
より分岐された他方のレーザ光を前記第２の光ファイバ
へ導くとともに、前記第２の光ファイバの端部において
反射された第１の反射レーザ光と、前記第２の光ファイ
バの端部から放射され、前記ターゲットの第２の部分で
反射され、前記第２の光ファイバの端部へ入射された第
２の反射レーザ光との干渉波を分岐し、少なくとも分岐
機能を有する第２の光分岐合流器と、前記第２の光分岐
合流器から分岐される前記干渉波から、前記第１の反射
レーザ光と前記第２の反射レーザ光とのビート周波数を
検出し、その検出結果から前記第２の光ファイバの端部
と前記ターゲットの第２の部分との間の距離または変位
を測定する第２の測定回路と、前記第１および第２の測
定回路の測定結果の差を求める演算回路とを具備するこ
とを特徴とする。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の光学式センサにおいて、前記ターゲットと前
記第１および第２の光ファイバの端部との間に各々挿入
され、前記レーザ光を平行光に変換する複数のレンズを
具備することを特徴とする。
【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前記第１
および第２の光ファイバの各端部には、単層または多層
のコーティングが施されており、前記コーティングは、
前記第１および第２の光ファイバ内を伝搬する前記レー
ザ光の一部を前記第１の反射レーザ光として反射させ、
その反射率が調整可能であって、かつ前記ターゲットの
第１および第２の部分に反射された前記レーザ光が入射
する際の入射損失を低減させることを特徴とする。
【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項１または
２に記載の光学式センサにおいて、前記第１および第２
の光ファイバの各端部には、その先端が略球状に形成さ
れたコリメート機能を有する光ファイバの端部が、レー
ザ光の一部を反射するコーティング材等の反射面を介し
て結合されていることを特徴とする。
【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項１または
２に記載の光学式センサにおいて、前記第１および第２
の光ファイバの各端部には、屈折率分布形光ファイバの
端部が、レーザ光の一部を反射するコーティング材等の
反射面を介して、または該反射面を介さずに直接、結合
されていることを特徴とする。
【００１３】請求項７に記載の発明は、請求項１ないし
６のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前記第２
の測定回路により測定される前記第２の光ファイバの端
部と前記ターゲットの第２の部分との間の距離または変
位の変化から求められる温度変化情報が、各温度毎に補
正係数として予め記憶された記憶手段と、前記第２の測
定回路により測定された前記第２の光ファイバの端部と
前記ターゲットの第２の部分との距離または変位から求
められる温度情報に基づいて、前記記憶手段から前記補
正係数を読みだし、前記演算回路により求められた前記
第１および第２の測定回路の測定結果の差に前記補正係
数を考慮して、温度補償された前記差を求める温度補償
手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】請求項８に記載の発明は、被測定圧力等に
応じて変位する第１の部分と、前記被測定圧力等に応じ
て変位しない第２の部分とを有し、レーザ光等を反射す
る複数の第１のターゲットと、被測定圧力等に応じて変
位する第１の部分と、前記被測定圧力等に応じて変位し
ない第２の部分とを有し、レーザ光等を反射する複数の
第２のターゲットと、レーザ光を発生するレーザ光発生
手段と、前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を
有する光分岐合流器と、その内部を伝搬するレーザ光を
前記複数の第１および第２のターゲットの第１の部分へ
各々導き、該第１の部分へ向けて放射する複数の第１の
光ファイバと、その内部を伝搬するレーザ光を前記複数
の第１のターゲットの第２の部分へ各々導き、該第２の
部分へ向けて放射する複数の第２の光ファイバと、前記
光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記複数の第
１の光ファイバへ各々導くとともに、前記複数の第１の
光ファイバの端部において反射された各々の第１の反射
レーザ光と、前記複数の第１の光ファイバの端部から各
々放射され、前記複数の第１および第２のターゲットの
第１の部分で反射され、前記複数の第１の光ファイバの
端部へ入射された各々の第２の反射レーザ光との各々の
干渉波を分岐し、少なくとも分岐機能を有する複数の第
１の光分岐合流器と、前記複数の第１の光分岐合流器か
ら各々分岐される前記干渉波から、前記第１の反射レー
ザ光と前記第２の反射レーザ光との干渉状態を検出して
前記複数の第１の光ファイバの端部と前記複数の第１お
よび第２のターゲットの第１の部分との間の各々の距離
または変位を測定する少なくとも１つの第１の測定回路
と、前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記
複数の第２の光ファイバへ各々導くとともに、前記複数
の第２の光ファイバの端部において反射された各々の第
１の反射レーザ光と、前記複数の第２の光ファイバの端
部から各々放射され、前記複数の第１のターゲットの第
２の部分で反射され、前記複数の第２の光ファイバの端
部へ入射された各々の第２の反射レーザ光との干渉波を
分岐し、少なくとも分岐機能を有する複数の第２の光分
岐合流器と、前記複数の第２の光分岐合流器から各々分
岐される前記干渉波から、前記第１の反射レーザ光と前
記第２の反射レーザ光との干渉状態を検出して、少なく
とも１本の前記第２の光ファイバの端部と、該第２の光
ファイバに対応する前記第１のターゲットの第２の部分
との間の距離または変位を測定する少なくとも１つの第
２の測定回路と、前記第１および第２の測定回路の測定
結果の差を求める少なくとも１つの演算回路とを具備す
ることを特徴とする。
【００１５】請求項９に記載の発明は、被測定圧力等に
応じて変位する第１の部分と、前記被測定圧力等に応じ
て変位しない第２の部分とを有し、レーザ光等を反射す
る複数の第１のターゲットと、被測定圧力等に応じて変
位する第１の部分と、前記被測定圧力等に応じて変位し
ない第２の部分とを有し、レーザ光等を反射する複数の
第２のターゲットと、レーザ光を発生するレーザ光発生
手段と、前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を
有する光分岐合流器と、前記レーザ光に周波数変調をか
けるレーザ駆動手段と、その内部を伝搬するレーザ光を
前記複数の第１および第２のターゲットの第１の部分へ
各々導き、該第１の部分へ向けて放射する複数の第１の
光ファイバと、その内部を伝搬するレーザ光を前記複数
の第１のターゲットの第２の部分へ各々導き、該第２の
部分へ向けて放射する複数の第２の光ファイバと、前記
光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記複数の第
１の光ファイバへ各々導くとともに、前記複数の第１の
光ファイバの端部において反射された各々の第１の反射
レーザ光と、前記複数の第１の光ファイバの端部から各
々放射され、前記複数の第１および第２のターゲットの
第１の部分で反射され、前記複数の第１の光ファイバの
端部へ入射された各々の第２の反射レーザ光との各々の
干渉波を分岐し、少なくとも分岐機能を有する複数の第
１の光分岐合流器と、前記複数の第１の光分岐合流器か
ら各々分岐される前記干渉波から、前記第１の反射レー
ザ光と前記第２の反射レーザ光とのビート周波数を検出
し、その検出結果から前記複数の第１の光ファイバの端
部と前記複数の第１および第２のターゲットの第１の部
分との間の各々の距離または変位を測定する少なくとも
１つの第１の測定回路と、前記光分岐合流器により分岐
されたレーザ光を前記複数の第２の光ファイバへ各々導
くとともに、前記複数の第２の光ファイバの端部におい
て反射された各々の第１の反射レーザ光と、前記複数の
第２の光ファイバの端部から各々放射され、前記複数の
第１のターゲットの第２の部分で反射され、前記複数の
第２の光ファイバの端部へ入射された各々の第２の反射
レーザ光との干渉波を分岐し、少なくとも分岐機能を有
する複数の第２の光分岐合流器と、前記複数の第２の光
分岐合流器から各々分岐される前記干渉波から、前記第
１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光とのビート
周波数を検出し、その検出結果から、少なくとも１本の
前記第２の光ファイバの端部と、該第２の光ファイバに
対応する前記第１のターゲットの第２の部分との間の距
離または変位を測定する少なくとも１つの第２の測定回
路と、前記第１および第２の測定回路の測定結果の差を
求める少なくとも１つの演算回路とを具備することを特
徴とする。
【００１６】請求項１０に記載の発明は、請求項８また
は９に記載の光学式センサにおいて、前記複数の第１お
よび第２のターゲットと前記複数の第１の光ファイバの
端部と、前記複数の第１のターゲットと前記複数の第２
の光ファイバの端部との間に各々挿入され、前記レーザ
光を平行光に変換する複数のレンズを具備することを特
徴とする。
【００１７】請求項１１に記載の発明は、請求項８ない
し１０のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前記
複数の第１および第２の光ファイバの各端部には、単層
または多層のコーティングが施されており、前記コーテ
ィングは、前記複数の第１および第２の光ファイバ内を
伝搬する前記レーザ光の一部を前記第１の反射レーザ光
として反射させ、その反射率が調整可能であって、かつ
前記複数の第１および第２のターゲットの第１および第
２の部分に反射された前記レーザ光が入射する際の入射
損失を低減させることを特徴とする。
【００１８】請求項１２に記載の発明は、請求項８また
は９に記載の光学式センサにおいて、前記複数の第１お
よび第２の光ファイバの各端部には、その先端が略球状
に形成されたコリメート機能を有する光ファイバの端部
が、レーザ光の一部を反射するコーティング材等の反射
面を介して結合されていることを特徴とする。
【００１９】請求項１３に記載の発明は、請求項８また
は９に記載の光学式センサにおいて、前記複数の第１お
よび第２の光ファイバの各端部には、屈折率分布形光フ
ァイバの端部が、レーザ光の一部を反射するコーティン
グ材等の反射面を介して、または該反射面を介さずに直
接、結合されていることを特徴とする。
【００２０】請求項１４に記載の発明は、請求項８ない
し１３のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前記
第２の測定回路により測定される、すくなくとも１本の
前記第２の光ファイバの端部と、該第２の光ファイバに
対応する前記第１のターゲットの第２の部分との間の距
離または変位の変化から求められる温度変化情報が、各
温度毎に補正係数として予め記憶された記憶手段と、前
記第２の測定回路により測定された前記第２の光ファイ
バの端部と前記第１のターゲットの第２の部分との距離
または変位から求められる温度情報に基づいて、前記記
憶手段から前記補正係数を読みだし、前記演算回路によ
り求められた前記第１および第２の測定回路の測定結果
の差に前記補正係数を考慮して、温度補償された前記差
を求める温度補償手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】請求項１５に記載の発明は、被測定圧力等
に応じて変位する第１の部分と、前記被測定圧力等に応
じて変位しない第２の部分とを有し、レーザ光等を反射
する第１のターゲットと、レーザ光を反射する第２のタ
ーゲットと、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有する光
分岐合流器と、前記レーザ光に周波数変調をかけるレー
ザ駆動手段と、その内部を伝搬するレーザ光を前記第１
のターゲットの第１の部分へ導き、該第１の部分へ向け
て放射する第１の光ファイバと、その内部を伝搬するレ
ーザ光を前記第１のターゲットの第２の部分へ導き、該
第２の部分へ向けて放射する第２の光ファイバと、その
内部を伝搬するレーザ光を前記第２のターゲットの表面
へ導き、該表面へ向けて放射する第３の光ファイバと、
前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記第１
の光ファイバへ導くとともに、前記第１の光ファイバの
端部において反射された第１の反射レーザ光と、前記第
１の光ファイバの端部から放射され、前記第１のターゲ
ットの第１の部分で反射され、前記第１の光ファイバの
端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
し、少なくとも分岐機能を有する第１の光分岐合流器
と、前記第１の光分岐合流器から分岐される前記干渉波
から、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ
光とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記第
１の光ファイバの端部と前記第１のターゲットの第１の
部分との間の距離または変位を測定する第１の測定回路
と、前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記
第２の光ファイバへ導くとともに、前記第２の光ファイ
バの端部において反射された第１の反射レーザ光と、前
記第２の光ファイバの端部から放射され、前記第１のタ
ーゲットの第２の部分で反射され、前記第２の光ファイ
バの端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を
分岐し、少なくとも分岐機能を有する第２の光分岐合流
器と、前記第２の光分岐合流器から分岐される前記干渉
波から、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レー
ザ光とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記
第２の光ファイバの端部と前記第１のターゲットの第２
の部分との間の距離または変位を測定する第２の測定回
路と、前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前
記第３の光ファイバへ導くとともに、前記第３の光ファ
イバの端部において反射された第１の反射レーザ光と、
前記第３の光ファイバの端部から放射され、前記第２の
ターゲットの表面で反射され、前記第３の光ファイバの
端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
し、少なくとも分岐機能を有する第３の光分岐合流器
と、前記第３の光分岐合流器から分岐される前記干渉波
から、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ
光とのビート周波数を検出する第３の測定回路と、前記
第３の測定回路で検出された前記ビート周波数が一定と
なるように前記レーザ光駆動手段を制御する制御手段
と、前記第１および第２の測定回路の測定結果の差を求
める演算回路とを具備することを特徴とする。
【００２２】請求項１６に記載の発明は、被測定圧力等
に応じて変位する第１の部分と、前記被測定圧力等に応
じて変位しない第２の部分とを有し、レーザ光等を反射
する第１のターゲットと、レーザ光を反射する第２のタ
ーゲットと、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有する光
分岐合流器と、前記レーザ光に周波数変調をかけるレー
ザ駆動手段と、その内部を伝搬するレーザ光を前記第１
のターゲットの第１の部分へ導き、該第１の部分へ向け
て放射する第１の光ファイバと、その内部を伝搬するレ
ーザ光を前記第１のターゲットの第２の部分へ導き、該
第２の部分へ向けて放射する第２の光ファイバと、その
内部を伝搬するレーザ光を前記第２のターゲットの表面
へ導き、該表面へ向けて放射する第３の光ファイバと、
前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記第１
の光ファイバへ導くとともに、前記第１の光ファイバの
端部において反射された第１の反射レーザ光と、前記第
１の光ファイバの端部から放射され、前記第１のターゲ
ットの第１の部分で反射され、前記第１の光ファイバの
端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
し、少なくとも分岐機能を有する第１の光分岐合流器
と、前記第１の光分岐合流器から分岐される前記干渉波
から、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ
光とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記第
１の光ファイバの端部と前記第１のターゲットの第１の
部分との間の距離または変位を測定する第１の測定回路
と、前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記
第２の光ファイバへ導くとともに、前記第２の光ファイ
バの端部において反射された第１の反射レーザ光と、前
記第２の光ファイバの端部から放射され、前記第１のタ
ーゲットの第２の部分で反射され、前記第２の光ファイ
バの端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を
分岐し、少なくとも分岐機能を有する第２の光分岐合流
器と、前記第２の光分岐合流器から分岐される前記干渉
波から、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レー
ザ光とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記
第２の光ファイバの端部と前記第１のターゲットの第２
の部分との間の距離または変位を測定する第２の測定回
路と、前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前
記第３の光ファイバへ導くとともに、前記第３の光ファ
イバの端部において反射された第１の反射レーザ光と、
前記第３の光ファイバの端部から放射され、前記第２の
ターゲットの表面で反射され、前記第３の光ファイバの
端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
し、少なくとも分岐機能を有する第３の光分岐合流器
と、前記第３の測定回路で検出された前記ビート周波数
に関する情報を基準にして、前記第１および第２の測定
回路の測定結果の差と、前記第２の測定回路の測定結果
との双方またはいずれか一方を補正演算する補正演算回
路とを具備することを特徴とする。
【００２３】請求項１７に記載の発明は、請求項１６に
記載の光学式センサにおいて、前記第３の測定回路で検
出された前記ビート周波数が一定となるように前記レー
ザ光駆動手段を制御する制御手段を具備することを特徴
とする。
【００２４】請求項１８に記載の発明は、請求項１５な
いし１７のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前
記第３の光ファイバの端部近傍と前記第２のターゲット
とは、真空構造物内に設けられ、前記第３の光ファイバ
の端部と前記第２のターゲットの表面との間の光路長が
大気のゆらぎによる屈折率の変化の影響を一切受けない
ことを特徴とする。
【００２５】請求項１９に記載の発明は、請求項１５な
いし１７のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前
記第３の光ファイバの端部近傍と前記第２のターゲット
とは低熱膨張構造物で支持され、前記第３の光ファイバ
の端部と前記第２のターゲットの表面との距離が、周囲
温度の影響をほとんど受けることなく略一定とされてい
ることを特徴とする。
【００２６】請求項２０に記載の発明は、請求項１９に
記載の光学式センサにおいて、前記低熱膨張構造物は、
一定温度に維持されている恒温装置内に設けられ、前記
第３の光ファイバの端部と前記第２のターゲットの表面
との距離が、周囲の温度の影響をほとんど受けることが
なく略一定とされていることを特徴とする。
【００２７】請求項２１に記載の発明は、請求項２０に
記載の光学式センサにおいて、前記低熱膨張構造物は、
自身により前記第３の光ファイバの端部と前記第２のタ
ーゲットの表面との間の空間を真空とし、または真空構
造物内に設けられ、前記第３の光ファイバの端部と前記
第２のターゲットの表面との距離が、周囲の温度の影響
をほとんど受けることなく略一定とされ、かつ前記第３
の光ファイバの端部と前記第２のターゲットの表面との
間の光路長が大気のゆらぎによる屈折率の変化の影響を
一切受けないことを特徴とする。
【００２８】請求項２２に記載の発明は、請求項１９に
記載の光学式センサにおいて、前記低熱膨張構造物は、
自身により前記第３の光ファイバの端部と前記第２のタ
ーゲットの表面との間の空間を真空とし、または真空構
造物内に設けられ、前記第３の光ファイバの端部と前記
第２のターゲットの表面との距離が、周囲の温度の影響
をほとんど受けることなく略一定とされ、かつ前記第３
の光ファイバの端部と前記第２のターゲットの表面との
間の光路長が大気のゆらぎによる屈折率の変化の影響を
一切受けないことを特徴とする。
【００２９】請求項２３に記載の発明は、請求項１５な
いし１７のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前
記第３の光ファイバの端部近傍と前記第２のターゲット
とは、一定温度に維持されている恒温装置内に設けられ
ており、前記第３の光ファイバの端部と前記第２のター
ゲットとの間の光路長が、大気圧変動分以外の大気のゆ
らぎによる屈折率の変化の影響をほとんど受けないこと
を特徴とする。
【００３０】請求項２４に記載の発明は、請求項２３に
記載の光学式センサにおいて、前記第３の光ファイバの
端部近傍と前記第２のターゲットとは、真空構造物内に
設けられ、さらに前記真空構造物は一定温度に維持する
恒温装置内に設けられており、前記第３の光ファイバの
端部と前記第２のターゲットの表面との間の光路長が大
気のゆらぎによる屈折率の変化の影響を一切受ることな
く、かつ前記第３の光ファイバの端部と前記第２のター
ゲットの表面との間に距離が、周囲温度の影響をほとん
ど受けることなく略一定とされていることを特徴とす
る。
【００３１】請求項２５に記載の発明は、請求項１５な
いし２４のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前
記第１および第２のターゲットと前記第１、第２および
第３の光ファイバの端部との間に各々挿入され、前記レ
ーザ光を平行光に変換する複数のレンズを具備すること
を特徴とする。
【００３２】請求項２６に記載の発明は、請求項１５な
いし２５のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前
記第１、第２および第３の光ファイバの各端部には、単
層または多層のコーティングが施されており、前記コー
ティングは、前記第１、第２および第３の光ファイバ内
を伝搬する前記レーザ光の一部を前記第１の反射レーザ
光として反射させ、その反射率が調整可能であって、か
つ前記第１および第２のターゲットの第１および第２の
部分に反射された前記レーザ光が入射する際の入射損失
を低減させることを特徴とする。
【００３３】請求項２７に記載の発明は、請求項１５な
いし２４のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前
記第１、第２および第３の光ファイバの各端部には、そ
の先端が略球状に形成されたコリメート機能を有する光
ファイバの端部が、レーザ光の一部を反射するコーティ
ング材等の反射面を介して結合されていることを特徴と
する。
【００３４】請求項２８に記載の発明は、請求項１５な
いし２４のいずれかに記載の光学式センサにおいて、前
記第１、第２および第３の光ファイバの各端部には、屈
折率分布形光ファイバの端部が、レーザ光の一部を反射
するコーティング材等の反射面を介して、または該反射
面を介さずに直接、結合されていることを特徴とする。
【００３５】
【作用】請求項１に記載の発明によれば、レーザ光発生
手段が駆動されると、発生したレーザ光は、光分岐合流
器により分岐される。分岐されたレーザ光は、一方のレ
ーザ光が第１の光分岐合流器により第１の光ファイバ
へ、他方のレーザ光が第２の光分岐合流器により第２の
光ファイバへ各々導かれる。そして、一方のレーザ光
は、第１の光ファイバ内を伝搬して、第１の光ファイバ
の端部から放射される。このレーザ光の一部は、第１の
光ファイバの端部に第１の反射レーザ光として反射さ
れ、残りのレーザ光は、ターゲットの第１の部分で反射
されて第１の光ファイバの端部へ第２の反射レーザ光と
して入射し、再び第１の光ファイバ内を伝搬する。第１
の光分岐合流器は、第１の光ファイバ内を伝搬してきた
第１および第２の反射レーザ光の干渉波を第１の測定回
路へ分岐し、第１の測定回路は、該干渉波から、第１の
反射レーザ光と第２のレーザ反射光との干渉状態を検出
して、第１の光ファイバの端部とターゲットの第１の部
分との間の距離または変位を測定する。また、他方のレ
ーザ光は、第２の光ファイバ内を伝搬して、第２の光フ
ァイバの端部から放射される。このレーザ光の一部は、
第２の光ファイバの端部に第１の反射レーザ光として反
射され、残りのレーザ光は、ターゲットの第２の部分で
反射されて、第２の光ファイバの端部へ第２の反射レー
ザ光として入射し、再び第２の光ファイバ内を伝搬す
る。第２の光分岐合流器は、第２の光ファイバ内を伝搬
してきた第１および第２の反射レーザ光の干渉波を第２
の測定回路へ分岐し、第２の測定回路は、該干渉波か
ら、第１の反射レーザ光と第２の反射レーザ光との干渉
状態を検出して、第２の光ファイバの端部とターゲット
の第２の部分との間の距離または変位を測定する。そし
て、演算回路は、第１および第２の測定回路の測定結果
の差を求める。
【００３６】請求項２に記載の発明によれば、レーザ光
発生手段およびレーザ駆動手段が駆動されると、発生し
た周波数変調されたレーザ光は、光分岐合流器により分
岐される。分岐されたレーザ光は、一方のレーザ光が第
１の光分岐合流器により第１の光ファイバへ、他方のレ
ーザ光が第２の光分岐合流器により第２の光ファイバへ
各々導かれる。そして、一方のレーザ光は、第１の光フ
ァイバ内を伝搬して、第１の光ファイバの端部から放射
される。このレーザ光の一部は、第１の光ファイバの端
部に第１の反射レーザ光として反射され、残りのレーザ
光は、ターゲットの第１の部分で反射されて第１の光フ
ァイバの端部へ第２の反射レーザ光として入射し、再び
第１の光ファイバ内を伝搬する。第１の光分岐合流器
は、第１の光ファイバ内を伝搬してきた第１および第２
の反射レーザ光の干渉波を第１の測定回路へ分岐し、第
１の測定回路は、該干渉波から、第１の反射レーザ光と
第２のレーザ反射光とのビート周波数を検出して、この
検出結果から第１の光ファイバの端部とターゲットの第
１の部分との間の距離または変位を測定する。また、他
方のレーザ光は、第２の光ファイバ内を伝搬して、第２
の光ファイバの端部から放射される。このレーザ光の一
部は、第２の光ファイバの端部に第１の反射レーザ光と
して反射され、残りのレーザ光は、ターゲットの第２の
部分で反射されて、第２の光ファイバの端部へ第２の反
射レーザ光として入射し、再び第２の光ファイバ内を伝
搬する。第２の光分岐合流器は、第２の光ファイバ内を
伝搬してきた第１および第２の反射レーザ光の干渉波を
第２の測定回路へ分岐し、第２の測定回路は、該干渉波
から、第１の反射レーザ光と第２の反射レーザ光とのビ
ート周波数を検出して、この検出結果から第２の光ファ
イバの端部とターゲットの第２の部分との間の距離また
は変位を測定する。そして、演算回路は、第１および第
２の測定回路の測定結果の差を求める。
【００３７】請求項３、１０および２５に記載の発明に
よれば、第１、第２および第３の光ファイバの端部から
放射されたレーザ光は、レンズにより平行光に変換され
る。
【００３８】請求項４、１１および２６に記載の発明に
よれば、第１、第２および第３の光ファイバ内を伝搬し
てきたレーザ光は、その一部がコーティング面に第１の
レーザ光反射光として反射される。このときの反射率
は、任意に調節することができる。一方、残りのレーザ
光は、コーティング面から放射され、ターゲットの第１
および第２の部分、第１のターゲットの第１および第２
の部分、および第２のターゲットの表面に反射されコー
ティング面に第２のレーザ反射光として入射する。この
ときの入射損失は減反射効果により低い。
【００３９】請求項５、１２および２７に記載の発明に
よれば、第１、第２および第３の光ファイバ内を伝搬し
てきたレーザ光は、その一部が反射面に反射され、残り
のレーザ光がコリメート光として光ファイバの略球状の
先端から放射される。
【００４０】請求項６、１３および２８に記載の発明に
よれば、第１、第２および第３の光ファイバ内を伝搬し
てきたレーザ光は、その一部が反射面または屈折率分布
形光ファイバの端部に反射され、残りのレーザ光がコリ
メート光として屈折率分布形光ファイバの端部から放射
される。
【００４１】請求項７に記載の発明によれば、温度補償
手段は、第２の測定回路により測定された距離または変
位から求められる温度情報に基づいて、記憶手段から補
正係数を読みだす。そして、温度補償手段は、演算手段
により求められた測定結果の差に上記補正係数を考慮し
て、温度補償された測定結果を求める。
【００４２】請求項８に記載の発明によれば、レーザ光
発生手段が駆動されると、請求項１に記載の発明と同様
にして、レーザ光は、光分岐合流器により分岐される。
そして、分岐されたレーザ光が複数の第１の光分岐合流
器により、複数の第１の光ファイバへ各々導かれ、ま
た、分岐されたレーザ光が複数の第２の光分岐合流器に
より、複数の第２の光ファイバへ各々導かれる。そし
て、複数の第１の光分岐合流器は、各々、第１の反射レ
ーザ光と、第２の反射レーザ光との干渉波を少なくとも
１つの第１の測定回路へ分岐し、第１の測定回路は、各
々の該干渉波から、第１の反射レーザ光と第２の反射レ
ーザ光との干渉状態を検出して、複数の第１の光ファイ
バの各々の端部と、第１および第２のターゲットの第１
の部分との間の各々の距離または変位を測定する。ま
た、複数の第２の光分岐合流器は、各々、第１の反射レ
ーザ光と、第２の反射レーザ光との干渉波を少なくとも
１つの第２の測定回路へ分岐し、第２の測定回路は、各
々の該干渉波から、第１の反射レーザ光と第２の反射レ
ーザ光との干渉状態を検出して、少なくとも１本の第２
の光ファイバの端部と、第２の光ファイバに対応する第
１のターゲットの第２の部分との間の距離または変位を
測定する。少なくとも１つの演算回路は、第１および第
２の測定回路の測定結果の差を求める。これにより、多
点の測定をすることができる。
【００４３】請求項９に記載の発明によれば、レーザ光
発生手段およびレーザ光駆動手段が駆動されると、請求
項２に記載の発明と同様にして、周波数変調されたレー
ザ光が光分岐合流器により分岐される。そして、分岐さ
れたレーザ光が複数の第１の光分岐合流器により、複数
の第１の光ファイバへ各々導かれ、また、分岐されたレ
ーザ光が複数の第２の光分岐合流器により複数の第２の
光ファイバへ各々導かれる。そして、複数の第１の光分
岐合流器は、各々、第１の反射レーザ光と第２の反射レ
ーザ光との干渉波を少なくとも１つの第１の測定回路へ
分岐し、第１の測定回路は、各々の該干渉波からビート
周波数を検出し、その検出結果から複数の第１の光ファ
イバの各々の端部と第１および第２のターゲットの第１
の部分との間の各々の距離または変位を測定する。ま
た、複数の第２の光分岐合流器は、各々、第１の反射レ
ーザ光と第２の反射レーザ光との干渉波を少なくとも１
つの第２の測定回路へ分岐し、第２の測定回路は、各々
の該干渉波から、ビート周波数を検出し、その検出結果
から少なくとも１本の第２の光ファイバの端部と、第２
の光ファイバに対応する第１のターゲットの第２の部分
との間の距離または変位を測定する。少なくとも１つの
演算回路は、第１および第２の測定回路の測定結果の差
を求める。これにより、多点の測定が可能となる。
【００４４】請求項１４に記載の発明によれば、温度補
償手段は、第２の測定回路により測定された距離または
変位に基づいて、記憶手段から補正係数（距離または変
位の変化による温度変化情報）を読みだす。そして、温
度補償手段は、演算手段により求められた測定結果の差
に上記補正係数を考慮して、温度補償された測定結果の
差を求める。
【００４５】請求項１５に記載の発明によれば、レーザ
光発生手段およびレーザ駆動手段が駆動されると、レー
ザ光発生手段から周波数変調されたレーザ光が出光す
る。このレーザ光は、光分岐合流器により分岐され、第
１、第２および第３の光分岐合流器により、各々、第
１、第２および第３の光ファイバに導かれる。そして、
請求項２に記載の発明と同様にして、第１および第２の
光分岐合流器により、第１および第２の光ファイバを伝
搬してきた干渉波を各々分岐し、第１および第２の測定
回路により、各々の該干渉波からビート周波数を検出
し、この検出結果から第１の光ファイバの端部とターゲ
ットの第１の部分との距離または変位、および第２の光
ファイバの端部とターゲットの第２の部分との距離また
は変位を各々測定する。他方、第３の光ファイバ中を伝
搬してきたレーザ光は、その一部が第３の光ファイバの
端部に第１の反射レーザ光として反射され、残りのレー
ザ光が第３の光ファイバの端部から第２のターゲットの
表面に向けて放射され、該第２のターゲットの表面で反
射され、第３の光ファイバの端部に第２の反射レーザ光
として入射する。第３の光分岐合流器は、第３の光ファ
イバ中を伝搬してきた第１および第２の反射レーザ光の
干渉波を第３の測定回路へ分岐する。そして、第３の測
定回路は、該干渉波から、第１の反射レーザ光と第２の
反射レーザ光との干渉波のビート周波数を検出し、制御
手段は、該ビート周波数が一定となるようにレーザ光駆
動手段を制御する。これにより、安定したレーザ光が得
られる。演算回路は、第１および第２の測定回路の測定
結果を求める。この測定結果は、レーザ光が安定してい
るため、精度が高い。
【００４６】請求項１６に記載の発明によれば、演算補
正回路は、第３の演算回路で検出されたビート周波数に
関する情報を基準にして、第１および第２の測定回路の
測定結果の差と、第２の測定回路の測定結果との双方、
またはいずれか一方を補正演算する。これにより、高精
度の測定が可能となる。
【００４７】請求項１７に記載の発明によれば、制御手
段は、該ビート周波数が一定となるようにレーザ光駆動
手段を制御する。これにより、安定したレーザ光が得ら
れる。演算補正回路は、第３の演算回路で検出されたビ
ート周波数に関する情報を基準にして、第１および第２
の測定回路の測定結果の差と、第２の測定回路の測定結
果との双方、またはいずれか一方を補正演算する。この
ようにレーザ光が安定しており、かつ測定結果が補正演
算されるため、さらに高精度の測定をすることができ
る。
【００４８】請求項１８に記載の発明によれば、第３の
光ファイバの端部と第２のターゲットの表面との光路長
が大気のゆらぎによる屈折率の変化の影響を一切受ける
ことがないため、さらに高精度の測定が可能となる。
【００４９】請求項１９に記載の発明によれば、低熱膨
張構造物は周囲温度による伸縮が極めて小さいため、第
３の光ファイバの端部と第２のターゲットの表面との距
離が周囲温度の影響をほとんど受けることなく略一定と
されることから、恒温装置等を用いることなく安価でし
かも簡易な構成で、さらに、高精度の測定が可能とな
る。
【００５０】請求項２０に記載の発明によれば、低熱膨
張構造物がさらに一定温度に維持されている恒温装置内
に設けられているため、低熱膨張構造物は温度変化によ
る伸縮がほとんどない。これにより、第３の光ファイバ
の端部と第２のターゲットの表面との距離が周囲の温度
の影響をほとんど受けることがなく略一定とされること
から、さらに、高精度の測定が可能となる。
【００５１】請求項２１に記載の発明によれば、第３の
光ファイバの端部と第２の光ファイバの表面との間の空
間が真空とされ、かつ低熱膨張構造物が一定温度に維持
されている恒温装置内に設けられているため、第３の光
ファイバの端部と第２のターゲットの表面との間の光路
長が大気のゆらぎによる屈折率の変化の影響を一切受け
ることがなく、かつ第３の光ファイバの端部と第２のタ
ーゲットの表面との距離が周囲の温度の影響をほとんど
受けることなく略一定とされる。これにより、超高精度
の測定が可能となる。
【００５２】請求項２２に記載の発明によれば、第３の
光ファイバの端部と第２のターゲットの表面との間の空
間が真空とされ、かつ第３の光ファイバの端部と第２の
ターゲットとが低熱膨張構造物で支持されているため、
第３の光ファイバの端部と第２のターゲットの表面との
間の光路長が大気のゆらぎによる屈折率の変化の影響を
一切受けることがなく、かつ、第３の光ファイバの端部
と第２のターゲットの表面との距離が周囲の温度の影響
をほとんど受けることなく略一定とされる。これによ
り、比較的簡単に、さらに、高精度の測定が可能とな
る。
【００５３】請求項２３に記載の発明によれば、恒温装
置内が一定温度に維持されているため、第３の光ファイ
バの端部と第２のターゲットの表面との間の光路長が大
気圧変動分以外の大気のゆらぎによる屈折率の変化の影
響をほとんど受けないことから、より高精度の測定が可
能となる。
【００５４】請求項２４に記載の発明によれば、第３の
光ファイバの端部近傍と第２のターゲットとが、真空構
造物内に設けられ、かつ該真空構造物が一定温度に維持
された恒温装置内に設けられているため、第３の光ファ
イバの端部と第２のターゲットの表面との間の光路長
が、大気のゆらぎによる屈折率の変化の影響を一切受け
ない。また、一定温度に維持されていることから、真空
構造物がほとんど伸縮せず、第３の光ファイバの端部と
第２のターゲットの表面との距離が略一定とされる。こ
れにより、高価な低熱膨張材等を用いることなく、さら
に高精度の測定が可能となる。
【００５５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施形態について説明する。図１は、この発明の一
実施形態による光学式センサの構成を示すブロック図で
ある。この図において、符号１は、レーザダイオードで
ある。２は、レーザダイオード１を駆動する駆動制御回
路であり、電源回路、温度制御回路、周波数変調回路を
内部に有している。レーザダイオード１からの出力光
は、必要に応じ光アイソレータ３を通り、光ファイバカ
プラ４に効率よく入光する様に各々が接続されている。
（なお、このためのレーザ光のコリメート光学系は説明
を省略している。） 光ファイバカプラ４には、光ファイバ５、６が接続さ
れ、これらは各々光ファイバカプラ７、８に接続されて
いる。
【００５６】光ファイバカプラ（光分岐合流器）７に接
続された光ファイバ１０の他方の端面１０ａは、ダイア
フラム１２の周縁部１３、すなわち、圧力Ｐによるたわ
みのない部分に垂直に配置され、光ファイバ１０の端面
１０ａと周縁部１３との間には、コリメートレンズ１４
が挿入されている。
【００５７】一方、光ファイバカプラ（光分岐合流器）
８に接続された光ファイバ１６の他方の端面１６ａは、
ダイアフラム１２の中央部１２ａ、すなわち、圧力Ｐに
よるたわみの最も大きい部分に垂直に配置され、また、
光ファイバ１６の端面１６ａとダイアフラム１２の中央
部１２ａとの間には、コリメートレンズ１７が挿入され
ている。そして、必要に応じ、ダイアフラム１２の中央
部１２ａおよび周縁部１３には、最適な反射率を有する
反射膜（一例として金コート）がコーティングされてい
る。また、光ファイバ１０、１６の端面１０ａ、１６ａ
は、共に略平研磨されている。なお、上述したコリメー
トレンズ１４、１７および反射膜を設けない構成として
もよい。
【００５８】光ファイバカプラ７、８のレーザダイオー
ド１側の光ファイバ端子には、光ファイバ１９、２０の
各一端が接続され、これら光ファイバ１９、２０の各他
端が各々光電変換器２１、２２に接続されている。そし
て、光電変換器２１、２２が、共に演算処理回路２３に
電気的に接続されている。演算処理回路２３は、光電変
換器２１、２２から供給される電気信号に基づいて各々
のビート周波数を計測し、該ビート周波数を距離Ｌ1、
Ｌ2（図１参照）に変換演算し、さらに、距離Ｌ1と距離
Ｌ2との差からダイアフラム１２のたわみ量を計算して
圧力値に変換演算する機能を有する回路である。
【００５９】なお、上記距離Ｌ1、Ｌ2の光ファイバ１
０、１６の各端面１０ａ、１６ａの基点が必ずしも完全
に一致していなくてもよい。これは、上記基点の差が仮
にΔＬ12（図示略）があっても、測定前のキャリブレー
ションで予め、バイアス距離として処理すれば、測定結
果に何等影響がないためである。以下の説明において
は、上記キャリブレーション等については、その説明を
省略する。また、演算処理回路２３は、距離Ｌ1の値か
ら温度情報を得て、圧力・温度補償演算を行う機能等を
有する回路であり、上述した駆動制御回路２に電気的に
接続されている。なお、上述した、光ファイバ５、光フ
ァイバカプラ７、光ファイバ１０、コリメートレンズ１
４、および光電変換器２１で構成される光路を、以下、
基準光路と称し、一方、光ファイバ６、光ファイバカプ
ラ８、光ファイバ１６、コリメートレンズ１７、および
光電変換器２２で構成される光路を、以下、圧力検出光
路と称する。なお、上述した光ファイバカプラ７、８
は、必要に応じて光合分波器に代えてもよい。
【００６０】次に、上述した光学式センサの動作を説明
する。まず、駆動制御回路２は、レーザダイオード１か
ら出光されるレーザ光の中心周波数がν0（例えば、中
心波長：λ0＝８５０ｍｍ、光速：ｃ≒３×１０17ｎｍ
／ｓとすると、ν0＝ｃ／λ0＝３．５３×１０14Ｈ
Z）、レーザ光の周波数偏移幅が△ν（例えば、数十Ｇ
Ｈｚ〜数ＴＨｚ、通常は高精度化が必要な場合、できる
だけ大きくする）、また、この周波数偏移幅Δνでの三
角波によるレーザダイオード掃引周波数がｆm（得よう
とするビート周波数レンジをどの値にするかにより設定
は異なる）となる様にレーザダイオード１の周囲の温度
コントロール、および注入電流の変調を行う。すなわ
ち、駆動制御回路２は、レーザダイオード１に上記の中
心周波数ν0、周波数偏移幅△ν、およびレーザダイオ
ード掃引周波数ｆm（三角波）の条件で周波数変調をか
ける。このレーザダイオード１からのレーザ光は、通
常、戻り光防止のための光アイソレータ３を経て、光フ
ァイバカプラ４に入光する。そして、レーザ光は、光フ
ァイバカプラ４により分岐され、各々、光ファイバ５、
６により光ファイバカプラ７、８に導かれる。
【００６１】光ファイバカプラ７を通過したレーザ光
は、光ファイバ１０を介して端面１０ａから出射して空
間光となり、さらに、コリメートレンズ１４を経て平行
光となり、ダイアフラム１２のたわみのない周縁部１３
で反射されて戻る。この反射光は、コリメートレンズ１
４を経て光ファイバ１０の端面１０ａに、反射再入射光
として入射する。また、上記光ファイバ１０の端面１０
ａからレーザ光が出射する際、一部のレーザ光が端面１
０ａにおいて反射されて、参照光として光ファイバ１０
を介して光ファイバカプラ７側へ戻る。そして、この参
照光と上記反射再入射光とが干渉光として、光ファイバ
１０内を伝搬し、光ファイバカプラ７により光ファイバ
１９側に導かれ光電変換器２１へ入光する。
【００６２】光電変換器２１は、上記干渉光をビート周
波数ｆb1の電気信号に変換して、演算処理回路２３へ出
力する。演算処理回路２３は、入力された電気信号の周
波数、すなわち、上記ビート周波数ｆb1を計測する。
【００６３】ここで、上記ビート周波数ｆb1の計測方法
の一例について、図２を参照して説明する。図２（ａ）
において、Ｐnは、光ファイバ１０の端面１０ａに反射
された参照光を、Ｐsは、ダイアフラム１２の周縁部１
３に反射され、光ファイバ１０の端面１０ａに入射した
反射再入射光を、τは、参照光Ｐnと反射再入射光Ｐsと
の光路長差による時間遅れを各々表す。また、Ｓbは、
光電変換器２１から演算処理回路２３へ供給される電気
信号（ビート周波数ｆb1）を表す。演算処理回路２３
は、図２（ｂ）に示す電気信号Ｓbの波形のＮ周期（同
図ではＮ＝１）分、図２（ｃ）に示すゲート信号Ｓgを
オンとし、ゲート信号Ｓgがオンとなっている間、クロ
ック信号Ｓc（例えば、クロック周波数１００ＭＨｚ）
をカウントし、このカウント値の逆数から電気信号Ｓb
のビート周波数ｆb1を求める。この例では、ビート周波
数ｆb1（＝１／τ′）を１００×１０6の分解能で測定
することができる。
【００６４】そして、演算処理回路２３は、公知のＦＭ
（Frequency Modulation）ヘテロダイン測長法により、
距離Ｌ1を求める。すなわち、次の（１）式により距離
Ｌ1を演算する。 Ｌ1＝ｃｆb1／（４ｆm・△ν）・・・・・・・・・・・・・・（１） この（１）式において、ｃは光速を表す。
【００６５】一方、光ファイバカプラ８を通過したレー
ザ光は、光ファイバカプラ７を通過したレーザ光と同様
にして、光ファイバ１６、コリメートレンズ１７を経
て、ダイアフラム１２の中央部１２ａにおいて反射さ
れ、光ファイバ１６の端面１６ａに反射再入射光として
入射する。また、上記光ファイバ１６の端面１６ａから
レーザ光が出射する際、一部のレーザ光が端面１６ａに
反射されて、参照光として光ファイバ１６へ戻る。そし
て、この参照光と上記反射再入射光とが干渉光として、
光ファイバ１６内を伝搬し、光ファイバカプラ８により
光ファイバ２０側へ導かれて光電変換器２２へ入光す
る。
【００６６】光電変換器２２は、上記干渉光をビート周
波数ｆｂ2の電気信号に変換して、該電気信号を演算処
理回路２３へ出力する。演算処理回路２３は、入力され
た電気信号の周波数、すなわち上記ビート周波数ｆb2
を、上述したビート周波数ｆb1と同様にして計測した
後、（２）式により距離Ｌ2を演算する。 Ｌ2＝ｃｆｂ2／（４ｆm・△ν）・・・・・・・・・・・・・・（２） なお、上述した距離Ｌ1およびＬ2は、実際には光路長の
１／２の値であり、さらに、演算処理回路２３は、この
求めた距離Ｌ1およびＬ2に光路中の屈折率分布による補
正を行い絶対距離を求める（例えば、コリメートレンズ
１４、１７の屈折率ｎが１．８、厚さが３ｍｍであると
すると光路長は２×１．８×３＝１０．８ｍｍとな
る。）。以下、説明を簡略にするため、距離Ｌ1および
Ｌ2は上記補正された絶対距離を表すものとする。
【００６７】次に、演算処理回路２３は、（１）および
（２）式から求められた上記距離Ｌ1と距離Ｌ2との差を
求める。この差は、熱膨張の影響を受けないダイアフラ
ム１２の変位である。この熱膨張の影響等については、
後述する。続いて、演算処理回路２３は、以下に示す
（３）式により測定対象である圧力Ｐを求める。この
（３）式は、ダイアフラム１２が円板、周辺固定の場合
において圧力を求めるための式である。
【数１】 ただし、上記（３）式において、Ｄはダイアフラム１２
（板）の曲げ剛性を示す。また、この曲げ剛性Ｄは、次
の（４）式で表される。 Ｄ＝Ｅｈ3／１２（１−ｕ2）・・・・・・・・・・・・・・・・（４） この（４）式において、Ｅはヤング率（＝縦弾性係数）
を、ｈはダイアフラム１２の厚さを、ｕはダイアフラム
１２を構成している材質のポアソン比を各々示す。ま
た、（４）式において、ポアソン比ｕが０．３であると
きは、以下に示す（５）式を用いて圧力Ｐを求める。
【数２】
【００６８】ここで、上述した距離Ｌ1と距離Ｌ2との差
が、熱膨張の影響を受けないダイアフラム１２の変位で
あることについて、図３を参照して説明する。図３は、
図１に示す光ファイバ１０、１６、およびダイアフラム
１２の近傍の構成を示す図であり、図３（ａ）は、ダイ
アフラム１２の周囲温度が温度Ｔ1の時の状態を示し、
図３（ｂ）は、ダイアフラム１２の周囲温度が温度Ｔ1
から△Ｔだけ上昇した温度Ｔ２の時の状態を示してい
る。なお、図３（ｂ）においては、ボディ２５の軸方向
における熱膨張値（＝Ｌ4＋Ｌ5）がオーバに図示されて
いる。この図において、Ｌ1′は光ファイバ１０の端面
１０ａとダイアフラム１２の周縁部１３との間の距離、
Ｌ2′は光ファイバ１６の端面１６ａとダイアフラム１
２の中央部１２ａとの間の距離である。また、ダイアフ
ラム１２とボディ２５は、同一の材質で形成されてい
る。
【００６９】上記構成において、ダイアフラム１２とボ
ディ２５の材質が同一（または熱膨張率αが同等）であ
るとき、図３（ｂ）に示す温度Ｔ2における距離Ｌ1′お
よびＬ2′は、各々（６）および（７）式から求められ
る。 Ｌ1′＝Ｌ1（１＋△Ｔ・α）・・・・・・・・・・・・・・・・・（６） Ｌ2′＝Ｌ2（１＋△Ｔ・α）・・・・・・・・・・・・・・・・・（７） したがって、上記距離Ｌ1′と距離Ｌ2′との差、すなわ
ち、ダイアフラム１２のたわみ量は、（８）式から求め
られる。 Ｌ1′−Ｌ2′＝（Ｌ1−Ｌ2）＋△Ｔ（Ｌ1−Ｌ2）α・・・・・・・（８） ここで、上記（８）式における右辺第２項の（Ｌ1−Ｌ
2）αが非常に小さい値であることから無視することが
できるため、（８）式は（９）式に示す近似式で表すこ
とができる。 Ｌ1′−Ｌ2′≒Ｌ1−Ｌ2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９） すなわち、（９）式によれば、温度変化によって、ダイ
アフラム１２およびボディ２５が熱膨張（または収縮）
しても、ダイアフラム１２のたわみ量は温度変化の影響
を受けない（厳密には殆ど受けない）ことがわかる。
【００７０】一方、ボディ２５の半径方向の距離Ｌ3
（図３（ａ）参照）は、周囲温度の変化によりＬ3′＝
Ｌ3（１＋△Ｔα）（図３（ｂ）参照）に変化するが、
ダイアフラム１２も半径方向の距離が、ボディ２５の半
径方向と同様に変化する。これにより、周囲温度が変化
しても、測定しているダイアフラム１２の中央部１２ａ
の位置には変化はなく、熱膨張の影響を受けることはな
い。
【００７１】次に、基準光路（光ファイバ１０側の光
路）に基づく圧力・温度補償について説明する。まず、
図３（ａ）において、演算処理回路２３は、ある周囲温
度Ｔ1における距離Ｌ1を（１）式から求めた後、図３
（ｂ）において、任意の周囲温度Ｔ2における距離Ｌ1′
を（１）式から同様にして求める。そして、（６）式の
Ｌ1′＝Ｌ1（１＋△Ｔα）に上記距離Ｌ1およびＬ1′、
既知である熱膨張率αを代入することにより温度変化分
△Ｔが求められる。これにより、周囲温度Ｔ1に温度変
化分ΔＴを加えると周囲温度Ｔ2が求められる。
【００７２】そこで、各温度段階における、圧力・温度
の補正係数を予め、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の
記憶素子に記憶させておき、上記の基準光路の測定値か
らその時の周囲温度（温度情報）を求め、求めた温度時
の補正係数をＲＯＭから読み出して、（３）式（また
は、（５）式）により求めた圧力Ｐに該補正係数を掛け
たりする補償演算により温度補償を行うことができる。
これにより、広い温度範囲でも温度変化に伴う測定誤差
のない（または、極めて少ない）圧力測定を行うことが
できる。この場合の温度補償範囲は、例えば、約−６０
〜約１０００℃の範囲であり、また、測定精度は±０．
１％クラスまで可能である。ただし、高温上限側まで測
定する検出端の材質は、溶融石英やサファイヤ、および
耐熱鋼等の耐熱材を用いる必要がある。
【００７３】次に、上述したこの発明の一実施形態によ
る光学式センサの各種変形例について説明する。 ＜第１変形例＞この第１変形例は、圧力センサの種類等
に関するものである。 （１）上述した一実施形態によって、ゲージ圧、差圧お
よび絶対圧の計測が可能である。すなわち、図４におい
て、 ダイアフラム１２の受圧面とは反対側、すなわち、
光ファイバ１０、１６が接続されているボディ２５の一
方の端面からボディ２５内部に貫通する穴ｗを形成し
て、大気開放状態にすることにより、ゲージ圧式の圧力
センサとなる。 ダイアフラム１２の受圧面の反対側に２次圧力Ｐ′
を導びく様な構造とすることにより、差圧式の圧力セン
サとなる。 上記で述べた穴ｗを利用する等により、真空封止
を行なえばダイアフラム１２の裏面の空間を真空状態に
することができるため、絶対圧式の圧力センサとなる。
【００７４】（２）上述した一実施形態においては、説
明を簡略にするため、円形平板状のダイアフラム１２の
例を示したが、これに限定されることなく、どのような
形状でもよい。例えば、断面が波型の円板、または多角
形形状板のダイアフラムを用いてもよい。 （３）上述した一実施形態においては、受圧機構がダイ
アフラム１２で構成された例を示したが、これに限定さ
れることなく、圧力により弾性的にひずむ材質であれば
どのようなもでもよく、例えば、ベローズ等で受圧機構
を構成してもよい。 （４）上述した一実施形態においては、圧力センサ検出
端（ダイアフラム１２、およびボディ２５）の材質につ
いては、特に述べなかったが、以下に示す弾性材料であ
れば種類を問わない。例えば ステンレス鋼、ハステロイや、Ｎｉ-ＳＰＡＮ-Ｃ、Ｙ
ＮＩＣ等の恒弾性材料の金属材料全般 溶融石英、サファイア、ジルコニア等のガラス／セラ
ミック材料等 シリコン、二酸化シリコン、ニオブ酸リチウム等の半
導体／光ＩＣ用材料等 プラスチック材料等、が考えられる。
【００７５】＜第２変形例＞この第２変形例は、主に、
ＦＭヘテロダインおよび絶対測長に関するものである。 （１）上述した一実施形態においては、単にレーザダイ
オード１（図１参照）として、レーザダイオードの種類
を限定せずに説明したが、一般のレーザダイオード（周
波数偏移幅をあまり大きくとれず、モードホップが生じ
やすい単一モード発振のレーザダイオード）以外の下記
のレーザダイオードを用いてもよい。下記のレーザダイ
オードは、一般のレーザダイオードに比してモードホッ
プがなくレーザ光の周波数偏移幅Δνを大きくできるた
め、性能を重視する場合は、レーザダイオード１として
下記のレーザダイオードを用いることが望ましい。 ＤＦＢ−ＬＤ Distributed Feed back-Laser Diode（分布帰還形レー
ザダイオード） ＤＢＲ−ＬＤ Distributed Bragg Reflector-Laser Diode（分布反射
形レーザダイオード） （２）上述した一実施形態においては、ＦＭヘテロダイ
ン法を用いたが、これは、マイクロ波におけるＦＭＣＷ
（Frequency Modulated Continuous Wave）による距離
測定原理と同等のものである。このＦＭヘテロダイン法
に代えて、米国で特許化されているレーザ・レーダ方式
（Patent Number ５，２９４，０７５（ＵＳＡ．Boein
g社）参照）により、距離測定を行なってもよい。この
レーザ・レーダ方式を用いると、マルチモードファイバ
を使ったセンサの多重化等の効果が得られる。
【００７６】（３）上述した一実施形態においては、図
１に示す距離Ｌ1およびＬ2を絶対距離計測方法で求める
例について説明した。この絶対距離計測方法を用いる理
由は、光学式センサのシステムに供給されている電源
が、一旦切れたとしても、変位計測式センサとは異な
り、電源がオフとされている期間におけるダイアフラム
１２のたわみ量変化が不明という不都合がなく、電源が
オンとなった時点から再度計測可能であるという利点が
あるからである。もし、上記絶対距離計測方法に代え
て、変位計測モードでダイアフラム１２のたわみ量の計
測を行なえば、停電期間中にダイアフラム１２のたわみ
量変化が不明となるという影響を受けることになる。し
かしながら、無停電電源装置が設置されている等、停電
が発生しない条件の場合は、この変位計測モードにより
ダイアフラム１２のたわみ量を計測してもよい。この変
位計測モードによる計測を行う場合は、連続的な変位測
定からたわみ量を求めれば良く、この変位（たわみ量Δ
Ｌ）は、以下に示す（１０）式から求めることができ
る。
【数３】 ただし、上記（１０）式において、Θはθ（ｔ1）−θ
（ｔ2）：１／ｆm＝ｔ2−ｔ1間の時間変化を示し、上記
θ（ｔ）は、レーザ光の中心周波数ν0における、ビー
ト信号の位相を示す。この変位測定モードによる計測
は、絶対距離計測方法に比べ一般に高精度であることが
知られている。 （４）上述した一実施形態においては、周波数変調波形
を三角波、すなわち、レーザダイオード１に三角波によ
るレーザダイオード掃引周波数ｆmで周波数変調をかけ
た例を示したが、この三角波に代えてランプ波（鋸歯状
波）等、他の変調波で周波数変調してもよい。 （５）上記第２変形例（２）項で説明した変位計測によ
るたわみ量測定において、周波数変調波形は、三角波で
ある必要はなく正弦波であってもよい。周波数変調波形
を正弦波とした場合は、正弦波変調に関する下記文献に
記載されているフーリエ級数展開を用いた計算法等から
変位（たわみ量）を求める。この計算法を用いて、変位
を求める方法は、高速、高精度である等の特徴がある。 文献例： 小林,金：”半導体レーザによる変位・形状のＦＭ干
渉計測法”,ＯＱＥ８７−１５４,pp.73-77 Osami Sasaki and Hirokazu Okazaki：”Sinusoidal
phase modulating inーterferometry for surface profi
le measurement”,ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩーＣＳ Vo
l.25,No.18,pp.3137-3140(15 Sep.1986)
【００７７】＜第３変形例＞この第３変形例は、光ファ
イバ（マイケルソン）干渉計に関するものである。 （１）上述した一実施形態においては、図１に示す光フ
ァイバ５、６、１０、１６、１９および２０には、シン
グルモード光ファイバ、または偏波面保存光ファイバが
用いられているが、前述したレーザーレーダ方式等の場
合は、上記シングルモード光ファイバ、または偏波面保
存光ファイバに代えて、マルチモード光ファイバを用い
てもよい。 （２）上述した一実施形態において、光ファイバを用い
て特に効果のある部分は、図１に示す端面１０ａおよび
１６ａ付近の光ファイバ１０および１６である。このこ
とから、上記光ファイバ１０および１６以外の光路は、
光ファイバを用いずに空間光によるものでもよく、光フ
ァイバカプラ７および８に代えて、ビームスプリッタ等
を用いてもよい。すなわち、バルク光学系でもよい。
【００７８】（３）上述した一実施形態においては、デ
ィスクリート部品による光ファイバ光学系について述べ
たが、上記ディスクリート部品のすべて、または一部
を、ニオブ酸リチウム等の光ＩＣ材に代えて、光ＩＣ化
を図るとともに、電子回路のＩＣをも含めた光・電ＩＣ
化することにより、小形軽量化を図ってもよい。 （４）上述した一実施形態においては、マイケルソン干
渉計を基本とした計測方法について説明したが、これに
限定されることなく、マッハツエンダ干渉計等の参照光
と測定光との間の干渉を用いて、距離に比例したビート
信号が得られる方式であれば他の方式で良く、その名称
も問わない。 （５）上述した一実施形態においては、光ファイバ１０
および１６の各端面１０ａおよび１６ａに、コリメート
レンズ１４および１７を設けた例を示したが、該コリメ
ートレンズ１４および１７を用いない構成としてもよ
い。これにより、さらに、小型、軽量化を図ることがで
きる。ただし、コリメートレンズ１４および１７を用い
ない場合は、ダイアフラム１２の反射面（周縁部１３お
よび中央部１２ａ）に反射されたレーザ光のビームが広
がってしまうことから、光ファイバ１０および１６の各
端面１０ａおよび１６ａに入射する反射再入射光の光量
が少なくなる。この光量の減少を防ぐためには、適性な
範囲の反射再入射光の光量が得られる様に、光ファイバ
１０および１６の各端面１０ａおよび１６ａをダイアフ
ラム１２の周縁部１３および中央部１２ａに近づける必
要がある。さらに、上述したディスクリートなコリメー
トレンズ１４、１７（図１参照）に代えて、後述する光
ファイバ一体型コリメート機能の付与を行ってもよい。
これにより、小型、軽量な機構で容易に平行光を得るこ
とができる。
【００７９】＜第４変形例＞この第４変形例は、光ファ
イバの端面反射に関するものである。 （１）上述した一実施形態においては、光ファイバ１０
および１６の先端が略平研磨された各端面１０ａおよび
１６ａからの反射を参照光として利用する例を示した
が、これに限定されることなく、上記端面１０ａおよび
１６ａに単層または多層膜のコーティングを施し、この
コーティング面からの反射光を参照光として利用しても
よい。ここで、このような構成および効果について図５
を参照して説明する。図５（ａ）は、図１に示す光ファ
イバ１０の端面１０ａ近傍を示す側面図であり、この図
５（ａ）においては、図１に示すコリメートレンズ１４
の図示が省略されている。光ファイバ１０は、コア１０
ｃ、クラッド１０ｄから構成されている。また、図５
（ｂ）において、２６は、図５（ａ）に示す光ファイバ
１０の端面１０ａにコート層２６1、２６2および２６3
が積層された多層コートである。この多層コート２６
は、材質を変えることにより、その反射率を調整でき、
また入射時の入射損失を低減させるものである。なお、
光ファイバ１６の構成も同様である。
【００８０】図５（ａ）において、光ファイバ１０のコ
ア１０ｃ内を伝搬してきたレーザ光は、コア１０ｃの端
面１０ｃａから出射する。このとき、一部（例えば、４
％）のレーザ光は端面反射光（参照光）ｐ1として端面
１０ｃａに反射される。また、コア１０ｃの端面１０ｃ
ａから出射したレーザ光は、ダイアフラム１２の周縁部
１３に反射光ｐ２として反射され、さらに、この反射光
ｐ2は、コア１０ｃの端面１０ｃａにより再反射光ｐ3と
して反射される。一方、図５（ｂ）において、光ファイ
バ１０のコア１０ｃ内を伝搬してきたレーザ光は、コア
１０ｃの端面１０ｃａを経てコート層２６3の端面から
出射する。このとき、一部（例えば、８％）のレーザ光
はコート層２６1の端面に端面反射光（参照光）ｐ1′と
して反射される。また、コート層２６3の端面から出射
したレーザ光は、ダイアフラム１２の周縁部１３に反射
光ｐ2′として反射され、さらに、この反射光ｐ2′は、
コート層２６3の端面に再反射光ｐ3′として反射され
る。
【００８１】上述した図５（ｂ）に示す多層コート２６
は、下記のいずれか１つ、または双方の目的、および効
果を得るために形成されている。 光ファイバ１０のコア１０ｃへの戻り光、すなわち参
照光の割合を調節可能にする（上述した例では、４％→
８％）。 ダイアフラム１２の周縁部１３に反射された反射光ｐ
2′を、この多層コート２６により減反射（Anti Refrec
t）させることにより、光ファイバ１０のコア１０ｃへ
の反射光ｐ2′の入射の効率を高める。 光ファイバ１０の端面１０ｃまたは多層コート２６の
端面とダイアフラム１２との間が、ファブリ・ペロー共
振器となり、このファブリ・ペロー共振器の作用により
発生する共振干渉光が光ノイズとなるのを防止する。
【００８２】（２）上記第４変形例の（１）項で説明し
た、図５（ｂ）に示す構成以外に、以下に説明する、光
ファイバにおいて内部反射される構成としてもよい。 図６（ａ）において、１０Ａは、光ファイバであ
り、そのクラッド１０Ａｄがテーパ状に形成されてい
る。この光ファイバ１０Ａの一方の端面１０Ａｂは、ス
プライス（溶着）法により、ＴiＯ2等のコートを介して
光ファイバの端面１０ａに結合されている。そして、光
ファイバ１０のコア１０ｃを伝搬してきたレーザ光は、
その一部が反射面Ｆにより参照光として反射される。な
お、図６（ａ）においては、図示が省略されているが、
光ファイバ１０Ａに対向して、ダイアフラム１２（図１
参照）が設けられている。 また、上述した図６（ａ）に示す構成に加え、以下
に説明する構成としてもよい。
【００８３】（３）光ファイバ１０Ａの先端を下記とし
て、別置きのコリメートレンズ１４（図１参照）がなく
てもコリメートの機能を有する構成としてもよい。これ
により、構造簡単化、小型・軽量化を図ることができ
る。 図６（ａ）に示すように、光ファイバ１０Ａの先端
（コア１０Ａｃの端面１０Ａｃａ）形状を略球状にし
て、該先端からコリメート光ｐcが出射する構成とす
る。 図６（ｂ）において、１０Ｂは、例えば、屈折率分
布形光ファイバであり、光ファイバ１０のコア１０ｃの
径より大径のコア１０Ｂｃ、該コア１０Ｂｃをとりまく
クラッド１０Ｂｄから形成されている。この屈折率分布
形光ファイバ１０Ｂの端面１０Ｂｂは、上述したスプラ
イス法により、ＴｉＯ2等のコートを介して光ファイバ
１０の端面１０ａに結合されている。図６（ｃ）は、図
６（ｂ）に示すＡ−Ａ'線断面における、屈折率分布形
光ファイバ１０Ｂの屈折率ｎの特性を示す図である。な
お、図６（ｂ）においては、図示が省略されているが、
屈折率分布形光ファイバ１０Ｂに対向して、ダイアフラ
ム１２（図１参照）が設けられている。
【００８４】この図において、光ファイバ１０のコア１
０ｃを伝搬してきたレーザ光は、一部が反射面Ｆ′によ
り参照光として反射され、残りのレーザ光が屈折率分布
形光ファイバ１０Ｂのコア１０Ｂｃを伝搬して、コア１
０Ｂｃの端面１０Ｂｃａからコリメート光ｐc′として
出射する。このように、光ファイバ１０の端面１０ａに
屈折率分布形光ファイバ１０Ｂをスプライスした構成と
することにより、ロッドレンズを別置きにした場合と同
様にコリメート光ｐc′が出射される。なお、光ファイ
バ１０の端面１０ａに、ＴiＯ2のコートを介さずに直
接、屈折率分布形光ファイバ１０Ｂの端面１０Ｂｂをス
プライスして、反射面Ｆ′を設けない構成としてもよ
い。この場合、光ファイバ１０のコア１０ｃを伝搬して
きた光は、その一部が屈折率分布形光ファイバ１０Ｂの
コア１０Ｂｃの端面１０Ｂｃａに参照光として反射さ
れ、残りのレーザ光がコリメート光ｐc′として上記端
面１０Ｂｃａから出射する。なお、図６（ａ）および
（ｂ）を参照して説明した例においては、各コリメート
光ｐc、ｐc′が各ターゲットに反射されて、光ファイバ
１０Ａおよび屈折率分布形光ファイバ１０Ｂの各端面１
０Ａｃａ、１０Ｂｃａに反射再入射光として入射する旨
の説明を省略したが、これは、コリメート光ｐc、ｐc′
の出射とは逆の光路をたどる。
【００８５】＜第５変形例＞この第５変形例は、基準光
路、差動式、基準光路および温度補償に関するものであ
る。 （１）上述した一実施形態においては、測定結果に温度
補償をすることにより精度を向上させる例を示したが、
使用温度範囲があまり広くない場合や、さほど精度を必
要としない場合は、この温度補償をしなくてもよい。こ
れにより、電気回路構成の簡略化および軽量化を図るこ
とができる。 （２）上述した一実施形態においては、ファイバ干渉計
を２系統、すなわち基準光路系および圧力検出光路系を
用いて、熱膨張の影響を除去する構成例を示したが、熱
膨張の影響を考慮しなくても良い使用温度環境であれ
ば、図１に示す光ファイバカプラ４、および基準光路系
を用いずに、圧力検出光路系のみ構成としてもよい。こ
れにより、光学式センサのシステム全体の簡単化、およ
び小型軽量化を図ることができる。 （３）上述した一実施形態においては、測定結果に温度
補償を行う際、基準光路の測定値（距離Ｌ1）から求め
た、その時の周囲温度を用いた例を示したが、別置 、
または、光学式センサに内蔵させた他方式の温度センサ
により測定された周囲温度のデータを温度補償に用いて
もよい。
【００８６】＜第６変形例＞ （１）上述した一実施形態において説明した、圧力を求
めるための演算方法および順序は、光学式センサの動作
を解りやすくするための一例にすぎず、ビート周波数が
距離に比例し、距離が圧力に比例することから、ビート
周波数が圧力に比例することを原則とした演算であれ
ば、その方法および順序は問わない。例えば、上述した
一実施形態においては、距離Ｌ1、Ｌ2を各々（１）式お
よび（２）式から求めた後、圧力Ｐを（３）式または
（５）式から求めた例を示したが、これに限定されず、
距離Ｌ1、Ｌ2を（１）式および（２）式から求めずに、
ビート周波数の段階でビート周波数ｆb1とビート周波数
ｆb2との差を求め、（１）式および（２）式におけるｃ
／４ｆm・Δνを係数として（３）式または（５） 式の
演算の段階でかけてもよい。この場合、圧力Ｐは、以下
に示す（１１）式から求めることができる。また圧力・
温度補償もビート周波数の段階で行なってよい。
【数４】 ただし、上記（１１）式においてｋ(T)は温度Ｔにおけ
る補正係数を示す。
【００８７】また、ビート周波数の段階でビート周波数
ｆb1とビート周波数ｆb2との差を求める場合は、以下に
示す距離Ｌの一般式である（１２）式を、距離Ｌ1およ
びＬ2に適用して、該距離Ｌ1およびＬ2を（５）式に代
入して得られる（１３）式から圧力Ｐを求める。 Ｌ＝ｃＮ／２Δν（＝Ｎλe／2）・・・・・・・・・・・（１２） ただし、上記（１２）式において、Ｎは、ビート周波数
（＝Φ／２π）を示し、上記Φは、１／２ｆm（レーザ
ダイオード１（図１参照）の周波数掃引時間間隔）の中
で生じるビート波の位相偏位の積分値を示す。また、λ
e（＝ｃ／Δν）は、周波数変調された光波の等価波長
を示す。
【数５】 なお、上記、ビート周波数の測定はＦＦＴ（高速フーリ
エ変換）演算法等、いかなる方法を用いて行ってもよ
い。
【００８８】（２）上述した一実施形態においては、１
点のみの圧力を計測する光学式センサの構成例を示した
が、これに限定されることなく、図７に示すように多点
の圧力が計測できる構成としてもよい。図７において、
図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その
説明を省略する。この図に示す光学式センサにおいて
は、図１に示すコリメートレンズ１４、１７がない場
合、または図示を省略した構成を示している。また、各
光電変換器２１1、２２1、・・・、２１A、２２B、・・・は、
図示が省略されているが各々演算処理回路２３に電気的
に接続されている。図７において、圧力センサ部２７
1、２７2、・・・は、各々基準光路および圧力検出光路か
ら構成され、その動作は、図１を参照して説明した動作
と同様であるため、その説明を省略する。圧力センサ部
２７A、２７B、・・・は、基準光路が省略され、圧力検出
光路のみから構成されている。また、図７に示す光学式
センサの構成は、第５変形例（２）項および（３）項で
説明した構成を組み合わせることも可能である。なお、
図７に示す光学式センサの構成において、基準光路を有
する圧力センサ部２７1、２７2、・・・のみから構成する
ことにより多点化してもよく、また、基準光路のない圧
力センサ部２７A、２７B、・・・のみから構成することに
より多点化してもよい。
【００８９】次に、上述した圧力センサ部２７1、２７
2、・・・および圧力センサ部２７A、２７Bを組み合わせた
例について説明する。すなわち、理解しやすくするた
め、基準光路と圧力検出光路を有する３個の圧力センサ
部２７１、２７2および２７3と、圧力検出光路のみを有
する１１個の圧力センサ部２７A、２７B、・・・、２７Kと
の計１６個の圧力センサ部から構成された例について説
明する。
【００９０】上記構成において、前述した一実施形態で
説明した様に、圧力センサ部２７1〜 ２７3は、それぞ
れ熱膨張の影響を受けないダイアフラム１２1〜１２3の
たわみの計測、および基準光路による温度補償が可能で
ある。ここで、上記１６個の圧力センサ部２７1〜２７3
および２７A〜２７Kの周囲温度がほとんど同じであると
すると、圧力センサ部２７1〜２７3のいずれか１個、ま
たは２個（または、３個）の距離および温度情報（通常
は2out of3の多数決冗長として使われる）を基準光路か
ら得ることができる。この温度情報を基準光路のない圧
力センサ部２７A〜２７Kにも適用して温度補償を行なう
と、１６個全ての圧力センサ部２７A〜２７Kに対して温
度補償が可能となる。すなわち、基準光路の有る圧力セ
ンサ部２７1〜２７3と、基準光路の無い圧力センサ部２
７A〜２７Kとを併用することにより、全ての圧力センサ
部２７1〜２７3、２７A〜２７Kの温度補償が可能とな
り、かつ、基準光路のない圧力センサ部２７A〜２７Kの
個数（１１個）分だけシステムの簡略化および小形・軽
量化が可能となる。図７に示す構成の場合、全てのダイ
アフラム１２1〜１２3および１２A〜１２Kの圧力特性、
温度特性、および光路長が、誤差が許容される範囲で均
一に製作されていることが望ましい。なお、上述した多
点化を実現する場合、第３変形例の（３）項において説
明したように、光・電ＩＣ化を行なうことにより、小型
・軽量化を図ってもよい。
【００９１】（３）第２変形例（２）項で説明したレー
ザーレーダ方式を光路長測定に使い、複数の圧力センサ
を周波数多重で測定してもよい。 （４）上述した一実施形態においては、センサの種類を
圧力センサとした一例について説明したが、この一実施
形態による光学式センサは、基本的に距離または変位を
測定する方式の光センサであるから、下記の種類の光セ
ンサにも適用可能である。 ・距離および変位センサ ・ポジションセンサ ・温度センサ（圧力センサに於る基準光路系の利用） ・ギャップ（すき間の距離）センサ
【００９２】＜第７変形例＞図８は、この発明の一実施
形態による光学式センサの第７変形例の構成を示す図で
あり、この図において図１の各部に対応する部分には同
一の符号を付け、その説明を省略する。この図に示す光
学式センサにおいては、光ファイバ２８、光ファイバカ
プラ２９、光ファイバ３０、ターゲット３２、光電変換
器３３および光ファイバ３４が新たに設けられている。
【００９３】この図において、光ファイバカプラ４は、
光ファイバ２８を介して光ファイバカプラ２９に接続さ
れ、光ファイバカプラ２９の一端には、光ファイバ３０
の一端が接続されている。光ファイバ３０の他方の端面
３０ａは、所定距離をおいてターゲット３２に対向する
ように設けられている。このターゲット３２は、その表
面でレーザ光を反射させるためのものである。以下、光
ファイバ３０の端面３０ａとターゲット３２との間を標
準光路と称する。この標準光路は、レーザダイオード１
の周波数偏移Δν等のゆらぎの影響を低減して、測定精
度を向上させる目的で設けられている。
【００９４】上記構成において、まず、駆動制御回路２
により、前述した一実施形態と同様にしてレーザダイオ
ード１が駆動されると、レーザダイオード１からレーザ
光が出光する。このレーザダイオード１からのレーザ光
は、光アイソレータ３を経て、光ファイバカプラ４に入
光する。そして、レーザ光は、光ファイバカプラ４によ
り３分岐され、光ファイバ５、６および２８により各
々、光ファイバカプラ７、８および２９に導かれる。な
お、レーザ光が光ファイバカプラ７、８を通過した以降
の動作は、前述した一実施形態と同様であるため、その
説明を省略する。
【００９５】一方、光ファイバカプラ２９を通過したレ
ーザ光は、光ファイバ３０を介して端面３０ａから出射
して空間光となり、ターゲット３２の表面で反射され
る。この反射光は、光ファイバ３０の端面３０ａに、反
射再入射光として入射する。また、上記光ファイバ３０
の端面３０ａからレーザ光が出射する際、一部のレーザ
光が端面３０ａに反射されて、参照光として光ファイバ
３０へ戻る。そして、この参照光と上記反射再入射光と
が干渉光として、光ファイバ３０内を伝搬して、光ファ
イバカプラ２９により光ファイバ３４側へ導かれて光電
変換器３３へ入光する。
【００９６】光電変換器３３は、上記干渉光をビート周
波数ｆb0の電気信号に変換して該電気信号を演算処理回
路２３へ出力する。演算処理回路２３は、前述した計測
方法によりビート周波数ｆb0を計測して、このビート周
波数ｆb0を駆動制御回路２へフィードバックする。駆動
制御回路２は、フィードバックされたビート周波数ｆb0
が常に一定となるようにレーザダイオード１を駆動制御
する。これにより、レーザ光の中心周波数ν0および周
波数偏移幅Δνのゆらぎの影響のないレーザ光がレーザ
ダイオード１から出光されるため、光電変換器２１、２
２から供給される電気信号のビート周波数ｆb1およびｆ
b2の測定精度が向上する。すなわち、距離Ｌ1およびＬ2
の測定精度が向上し、結果的に高精度の光学式センサを
実現することができる。
【００９７】さらに、高精度化を図る場合は、未だ若干
のゆらぎ等の誤差の影響を受けているビート周波数ｆb0
を基準として、ビート周波数ｆb1およびｆb2を比較測定
する。いいかえれば、標準の光路長（２Ｌ0）を基準と
してビート周波数ｆb1およびｆb2を測定することになる
ため、きわめて高精度の距離測定が可能となる。なお、
上述した第７変形例においては、ビート周波数ｆb0が常
に一定となるようにレーザダイオード１を駆動する方法
と、ビート周波数ｆb0を基準としてビート周波数ｆb1お
よびｆb2を測定する方法とを説明したが、必要に応じ
て、双方またはいずれか一方の方法を用いてもよい。
【００９８】なお、上述した第７変形例においては、標
準光路が、基準光路および圧力検出光路と同様の条件下
に置かれている例を示したが、これに限定されることな
く、高精度化を図る目的で以下に述べる構成としてもよ
い。
【００９９】例えば、上記標準光路、すなわち、光ファ
イバ３０の端面３０ａ近傍とターゲット３２を、図８に
一点鎖線で示す低熱膨張構造物３１ａで支持して、周囲
温度の変化に拘らず、光ファイバ３２の端面３２ａとタ
ーゲット３２の表面と間の物理的な距離がほぼ一定とな
る構成としてもよい。この低熱膨張構造物３１ａには、
ノビナイト（登録商標）や、メートル原器の材料として
用いられている白金が９０％、イリジウムが１０％の合
金等が用いられる。これにより、上記距離がほぼ一定と
されることから広範囲の温度において、より高精度の測
定をすることができる。
【０１００】また、低熱膨張構造物３１ａに代えて、一
定温度に維持されている恒温装置３１ｂを設けて、該恒
温装置３１ｂ内に標準光路を設けてもよい。これによ
り、標準光路が大気圧変動分以外の大気のゆらぎによる
屈折率の変化の影響をほとんど受ないため、光ファイバ
３０の端面３０ａとターゲット３２の表面との間の光学
的な標準光路長Ｌ0がほぼ一定とされる。また、図示は
省略しているが、光ファイバ３０の端面３０ａ近傍とタ
ーゲット３２とを支持している支持部材の伸縮がほとん
どなくなるため。光ファイバ３０の端面３０ａとターゲ
ット３２の表面との距離が略一定とされる。これによ
り、特別に低熱膨張構造物を用いなくても、さらに高精
度の測定をすることができる。
【０１０１】さらに、光ファイバ３０の端面３０ａ近傍
とターゲット３２とを、図示しない真空装置内に設け
て、標準光路を真空とする構成としてもよい。これによ
り、標準光路が大気のゆらぎによる屈折率の変化の影響
を一切受けないため、光学的な光路長Ｌ0が一定とされ
ることから、さらに高精度の測定をすることができる。
【０１０２】なお、標準光路のみの構成、低熱膨張構造
物３１ａを設けた構成、恒温装置３１ｂを設けた構成、
真空中に標準光路を設けた構成について説明したが、必
要とする測定精度に応じて、標準光路のみの構成と、低
熱膨張構造物３１ａ、恒温装置３１ｂ、および、真空中
に標準光路を設ける３つの構成のいずれかを組み合わせ
てもよい。たとえば、以下の構成としてもよい。 光ファイバ３０の端面３０ａの近傍とターゲット３２
とを低熱膨張構造物３１ａで支持し、かつ低熱膨張構造
物３１ａを恒温装置３１ｂ内に設ける構成とする。これ
により、光ファイバ３０の端面３０ａとターゲット３２
の表面との物理的な距離が温度にほとんど影響されるこ
となく略一定とされることから、さらに高精度の測定を
することができる。 光ファイバ３０の端面３０ａ近傍とターゲット３２と
を低熱膨張構造物３１ａで支持し、かつ該低熱膨張構造
物３１ａを恒温装置３１ｂ内に設ける構成とする。これ
により、光ファイバ３０の端面３０ａとターゲット３２
の表面との間の物理的な距離が温度にほとんど影響され
ることなく略一定とされることから、さらに高精度の測
定をすることができる。 光ファイバ３０の端面３０ａの近傍とターゲット３２
とを低熱膨張構造物３１ａで支持し、かつ該低熱膨張構
造物３１ａの内部が真空とされる構造にするか、または
該低熱膨張構造物３１ａを真空装置内に設ける構成とす
る。これにより、光ファイバ３０の端面３０ａとターゲ
ット３２の表面との間の物理的な距離が略一定とされ、
かつ大気のゆらぎによる屈折率の変化の影響を一切受け
ないことから光学的な光路長Ｌ０が一定とされる。これ
により、簡単な構成で、さらに、高精度の測定をするこ
とができる。 上記に記載した構成に加えて、低熱膨張構造物３１
ａを恒温装置３１ｂ内に設ける構成とする。これによ
り、光ファイバ３０の端面３０ａとターゲット３２の表
面との物理的な距離が温度のほとんど影響されることな
くほぼ一定とされ、かつ、大気のゆらぎによる屈折率の
変化の影響を一切受けないことから光学的な光路長Ｌ0
が一定とされることにより、極めて高精度の測定をする
ことができる。
【０１０３】以上、この発明の実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更があってもこの発明に含まれる。例えば、上
述した一実施形態、第１〜第７変形例のいずれかを組み
合わせるか、または複数を組み合わせて光学式センサを
構成してもよい。また、上述したこの発明の一実施形
態、第１〜第７変形例においては、被測定対象として圧
力の例を示したが、これに限定されることなく、距離測
定を基本とするものであれば、どのような被測定対象で
もよい。
【０１０４】上述したこの発明の一実施形態および、一
実施形態の変形例によれば、基準光路および圧力検出光
路には、レーザダイオード１で発生した同一のレーザ光
が伝搬するため、レーザ光の中心周波数ν0、周波数偏
移幅Δνおよびレーザダイオード 掃引周波数ｆm等の誤
差や変動が計測値に及ぼす影響が基準光路および圧力検
出光路ともに同条件となる、これにより、個別のレーザ
ダイオードで発生させたレーザ光を基準光路および圧力
検出光路に各々伝搬させる場合に比べて、測定誤差の要
因を少なくすることができる。さらに、標準光路を新た
に設けたことにより、周波数偏移幅Δν等のゆらぎの影
響を除去できるため、測定精度が向上する。なお、上記
レーザ光の中心周波数ν0、周波数偏移幅Δνおよびレ
ーザダイオード掃引周波数ｆmは、光学式センサの場
合、個々に絶対値の高精度を必要とせず、それぞれに絶
対値上の誤差があっても良く、以下に示す（１４）式の
様にビート周波数ｆbに掛かる係数ｋとして安定してい
ればよい。また、この係数ｋは、光学式センサの使用前
に必要精度に応じてキャリブレーションすればよい。
【数６】
【０１０５】
【発明の効果】この発明によれば、光ファイバ光学系で
構成されているため、電気式圧力センサに比べ、電磁干
渉の影響を受けず、伝送路の重量も大幅に低減できる。
【０１０６】請求項１および２に記載の発明によれば、
第１および第２の光ファイバの端部からの第１のレーザ
反射光と、ターゲットの第１および第２の部分からの第
２の反射光とを同一の第１および第２の光ファイバを各
々通る様にしたため、温度変動等の外乱による位相のゆ
らぎ等をキャンセルできる、また、温度変化等による光
ファイバ長の伸縮の影響を受けることがないため、外乱
の影響を受けにくくすることができる。また、周囲温度
の変化によりターゲットが熱膨張しても、この熱膨張の
影響を殆んど受けない、ターゲットのたわみ量等を求め
ることができる。したがって、高精度で計測をすること
ができる。加えて、第１および第２の光ファイバは、通
常、ほぼ同じ長さでほぼ同じ環境下に設けられている。
この条件下において、演算回路で第１および第２の測定
回路の測定結果の差を求めているため、キャンセルノイ
ズ成分も存在する。これにより、Ｓ／Ｎ比が向上する。
さらに、第１および第２の光ファイバには、同一のレー
ザ光発生手段で発生したレーザ光が伝搬するため、レー
ザ光の中心周波数、周波数偏移幅および掃引周波数等の
誤差や変動が測定値に及ぼす影響が、第１および第２の
光ファイバ等からなる測定系、共に同条件となる、これ
により、第１および第２の光ファイバ内に個別のレーザ
光発生手段で発生させたレーザ光を各々伝搬させる場合
に比べて、測定誤差の要因を少なくすることができる。
【０１０７】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
または２に記載の発明の効果に加えて、レンズによりレ
ーザ光が平行光化、および集光されるため、第１および
第２の光ファイバの端部とターゲットの第１および第２
の部分との距離を長くとることができ、比較的長い距離
であっても測定することができる。
【０１０８】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
ないし３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、第１
および第２の光ファイバの各端部に反射される第１の反
射レーザ光を用いずに、反射率を任意にできるコーティ
ング面に反射される第１の反射レーザ光を利用すること
ができる。また、減反射効果により、ターゲットの第２
の部分からの反射光の入射損失が低減される。
【０１０９】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
または２のいずれかに記載の発明の効果に加えて、第１
および第２の光ファイバとコリメート機能を有する光フ
ァイバとが一体とされているため、コリメート光を得る
ための比較的大きな形状のコリメートレンズを別途設け
る必要がない。これにより、光学式センサを小型および
軽量とすることができる。
【０１１０】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
または２のいずれかに記載の発明の効果に加えて、第１
および第２の光ファイバとコリメート光を出射する屈折
率分布形光ファイバとが一体とされているため、コリメ
ート光を得るための比較的大きな形状のコリメートレン
ズを別途設ける必要がないため、光学式センサを小型お
よび軽量とすることができる。
【０１１１】請求項７に記載の発明によれば、請求項１
ないし６のいずれかに記載の発明の効果に加えて、温度
補償手段により、第１の測定回路と第２の測定結果の
差、すなわちターゲットのたわみ等が温度補償されるた
め、高精度の測定をすることができる。また、第２の測
定回路により温度情報が得られるため、温度センサとし
ても用いることができる。
【０１１２】請求項８および９に記載の発明によれば、
請求項２に記載の発明の効果に加え、演算回路は、第２
の測定回路の測定結果（少なくとも、１本の第２の光フ
ァイバの端部と、これに対応する第１のターゲットの第
２の部分との距離または変位）と第１の測定回路の測定
結果の差を演算している。これは、第２の光ファイバの
本数が最低１本あれば測定が可能であることから、光学
式センサの構成の簡略化および小型、計量化を図ること
ができ、さらに、多点の測定をすることができる。
【０１１３】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
８または９に記載の発明の効果に加えて、レンズにより
レーザ光が平行光化、および集光されるため、第１およ
び第２の光ファイバの端部とターゲットの第１および第
２の部分との距離を長くとることができ、比較的長い距
離であっても測定することができる。
【０１１４】請求項１１に記載の発明によれば、請求項
８ないし１０のいずれかに記載の発明の効果に加えて、
第１および第２の光ファイバの各端部に反射される第１
の反射レーザ光を用いずに、反射率を任意にできるコー
ティング面に反射される第１の反射レーザ光を利用する
ことができる。また、減反射効果により、ターゲットの
第２の部分からの反射光の入射損失が低減される。
【０１１５】請求項１２に記載の発明によれば、請求項
８または９のいずれかに記載の発明の効果に加えて、第
１および第２の光ファイバとコリメート機能を有する光
ファイバとが一体とされているため、コリメート光を得
るための比較的大きな形状のコリメートレンズを別途設
ける必要がないため、光学式センサを小型および軽量と
することができる。
【０１１６】請求項１３に記載の発明によれば、請求項
８または９のいずれかに記載の発明の効果に加えて、第
１および第２の光ファイバとコリメート光を出射する屈
折率分布形光ファイバとが一体とされているため、コリ
メート光を得るための比較的大きな形状のコリメートレ
ンズを別途設ける必要がない。これにより、光学式セン
サを小型および軽量とすることができる。
【０１１７】請求項１４に記載の発明によれば、請求項
８ないし１３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、
温度補償手段により、少なくとも１本の第２の光ファイ
バの端部と、これに対応する第１のターゲットの第２の
部分との距離または変位から求められる温度情報に基づ
いて、演算回路により求められた多点の各差を温度補償
している。これは、最低１本の第２の光ファイバで多点
全ての温度補償ができることから、複数の簡略で小型か
つ軽量の光学式センサで、かつ広い温度範囲にわたって
高精度で測定することができる。また、第２の測定回路
で温度情報が得られるため、これを温度センサとして用
いることも可能である。
【０１１８】請求項１５に記載の発明によれば、制御手
段により、第３の測定回路で検出されたビート周波数が
一定となるようにレーザ発生光手段を制御しているため
安定したレーザ光が得られる。これにより、高精度の測
定をすることができる。
【０１１９】請求項１６に記載の発明によれば、補正演
算回路により、上記ビート周波数を基準として、第１お
よび第２の測定回路の測定結果の差と、第１の測定回路
の測定結果との双方、またはいずれか一方を補正演算し
て求めているため、より高精度の測定をすることができ
る。
【０１２０】請求項１７に記載の発明によれば、制御手
段によりレーザ光が安定し、かつ補正演算回路により補
正演算して求めているため、さらに、高精度の測定をす
ることができる。
【０１２１】請求項１８に記載の発明によれば、請求項
１５ないし１７のいずれかに記載の発明の効果に加え
て、第３の光ファイバの端部と第２のターゲットとの間
の空間が真空とされていることにより、第３の光ファイ
バの端部と第２のターゲットの表面との間の光路長が大
気のゆらぎによる屈折率の変化を一切受けない。これに
より、上記光路長が一定とされることから、さらに、高
精度の測定をすることができる。
【０１２２】請求項１９に記載の発明によれば、請求項
１５ないし１７のいずれかに記載の発明の効果に加え
て、第３の光ファイバの端部近傍と第２のターゲットと
が低熱膨張構造物で支持されているため、周囲の温度変
化により低熱膨張構造物がほとんど伸縮しないため、第
３の光ファイバの端部と第２のターゲットの表面との距
離が周囲温度の影響をほとんど受けることがない。これ
により、該距離が略一定とされることから、恒温装置等
を用いることなく、安価でしかも簡易な構成で、より高
精度の測定をすることができる。
【０１２３】請求項２０に記載の発明によれば、第３の
光ファイバの端部近傍と第２のターゲットとが低熱膨張
構造物で支持され、かつ該低熱膨張構造物が恒温装置内
に設けられているため、低熱膨張構造物が温度変化によ
ってほとんど伸縮しない。したがって、第３の光ファイ
バの端部と第２のターゲットの表面と間の距離が略一定
とされることにより、さらに、高精度の測定をすること
ができる。
【０１２４】請求項２１に記載の発明によれば、第３の
光ファイバの端部近傍と第２のターゲットとが低熱膨張
構造物で支持され、かつ低熱膨張構造物が恒温装置内に
設けられているため、第３の光ファイバの端部近傍と第
２のターゲットの表面との間の距離が温度にほとんど影
響されることなく略一定とされる。さらに、第３の光フ
ァイバの端部と第２のターゲットの表面との間の空間が
真空とされているため、該空間が大気のゆらぎによる屈
折率の変化の影響を一切受けることがないため、第３の
光ファイバの端部と第２のターゲットの表面との間の光
路長が一定とされる。これにより、さらに高精度の測定
をすることができる。
【０１２５】請求項２２に記載の発明によれば、第３の
光ファイバの端部近傍と第２のターゲットとが低熱膨張
構造物で支持されているため、第３の光ファイバの端部
と第２のターゲットの表面との距離が周囲温度にほとん
ど影響されることなく略一定とされる。また、第３の光
ファイバの端部と第２のターゲットの表面との間の空間
が真空とされていることにより、該空間が大気のゆらぎ
による屈折率の影響を一切受けることがないため、第３
の光ファイバの端部と第２のターゲットの表面との間の
光路長が一定とされる。これにより、比較的簡単に、さ
らに高精度の測定をすることができる。
【０１２６】請求項２３に記載の発明によれば、請求項
１５ないし１７のいずれかに記載の発明の効果に加え
て、第３の光ファイバの端部と第２のターゲットの表面
との間の空間が恒温装置により一定温度に保たれるた
め、該空間が大気圧変動分以外の大気のゆらぎによる屈
折率の変化の影響をほとんど受けない。これにより、第
３の光ファイバの端部と第２のターゲットの表面との間
の光路長が略一定とされる。これにより、さらに高精度
の測定が可能となる。
【０１２７】請求項２４に記載の発明によれば、第３の
光ファイバの端部と第２のターゲットの表面との間の空
間が真空とされ、かつ温度が一定とされているため、該
空間が大気のゆらぎによる屈折率の影響を一切受けない
ため、第３の光ファイバの端部と第２のターゲットの表
面との間の光路長が一定とされる。さらに、恒温装置に
より真空構造物の伸縮がほとんどないため、第３の光フ
ァイバの端部と第２のターゲットの表面との間の距離が
略一定とされる、これにより、特別に低熱膨張材を用い
なくても、さらに、高精度の測定をすることができる。
【０１２８】請求項２５に記載の発明によれば、請求項
１５ないし２４のいずれかに記載の発明の効果に加え、
第１、第２および第３の光ファイバとコリメート機能を
有する光ファイバとが一体とされているため、コリメー
ト光を得るための比較的大きな形状のコリメートレンズ
を別途設ける必要がない。これにより、光学式センサを
小型および軽量とすることができる。
【０１２９】請求項２６に記載の発明によれば、請求項
１５ないし２５のいずれかに記載の発明の効果に加え
て、第１および第２の光ファイバの各端部に反射される
第１の反射レーザ光を用いずに、反射率を任意にできる
コーティング面に反射される第１の反射レーザ光を利用
することができる。また、減反射効果により、ターゲッ
トの第２の部分からの反射光の入射損失が低減される。
【０１３０】請求項２７に記載の発明によれば、請求項
１５ないし２４のいずれかに記載の発明の効果に加え
て、第１、第２および第３の光ファイバとコリメート機
能を有する光ファイバとが一体とされているため、コリ
メート光を得るための比較的大きな形状のコリメートレ
ンズを別途設ける必要がない。これにより、光学式セン
サを小型および軽量とすることができる。
【０１３１】請求項２８に記載の発明によれば、請求項
１５ないし２４のいずれかに記載の発明の効果に加え
て、第１、第２および第３の光ファイバとコリメート光
を出射する屈折率分布形光ファイバとが一体とされてい
るため、コリメート光を得るための比較的大きな形状の
コリメートレンズを別途設ける必要がない。これによ
り、光学式センサを小型および軽量とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による光学式センサの構
成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す演算処理回路２３における、ビート
周波数の計測方法を説明する図である。
【図３】図１に示す距離Ｌ1およびＬ2が、熱膨張の影響
を受けないダイアフラムの変位であることを説明する図
である。
【図４】この発明の一実施形態による光学式センサの第
１変形例の構成を示す断面図である。
【図５】この発明の一実施形態による光学式センサの第
４変形例の構成を示す図である。
【図６】この発明の一実施形態による光学式センサの第
４変形例の構成を示す図である。
【図７】この発明の一実施形態による光学式センサの第
６変形例の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の一実施形態による光学式センサの第
７変形例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ レーザダイオード ２ 駆動制御回路 ３ 光アイソレータ ４、４′、７、８、２９ 光ファイバカプラ ５、５1〜５3、６、６1〜６3、６A、６B、１０、１０1
〜１０3、１０Ａ、１６、１６1〜１６3、１９、１９1〜
１９3、２０、２０A、２０B、２０1〜２０3、２８、３
０、３４ 光ファイバ １０Ｂ 屈折率分布形光ファイバ １２、１２1〜１２3、１２A、１２B ダイアフラム １４、１７ コリメートレンズ ２１、２１1〜２１3、２２、２２1〜２２3、３３ 光電
変換器 ２５ ボディ ２６ 多層コート ２６1〜２６3 コート層 ２７1〜２７3、２７A、２７B 圧力センサ部 ３１ａ 低熱膨張構造物 ３１ｂ 恒温装置 ３２ ターゲット

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被測定圧力等に応じて変位する第１の部
    分と、前記被測定圧力等に応じて変位しない第２の部分
    とを有し、レーザ光等を反射するターゲットと、 レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有する光
    分岐合流器と、 その内部を伝搬するレーザ光を前記ターゲットの第１の
    部分へ導き、該第１の部分へ向けて放射する第１の光フ
    ァイバと、 その内部を伝搬するレーザ光を前記ターゲットの第２の
    部分へ導き、該第２の部分へ向けて放射する第２の光フ
    ァイバと、 前記光分岐合流器により分岐された一方のレーザ光を前
    記第１の光ファイバへ導くとともに、前記第１の光ファ
    イバの端部において反射された第１の反射レーザ光と、
    前記第１の光ファイバの端部から放射され、前記ターゲ
    ットの第１の部分で反射され、前記第１の光ファイバの
    端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する第１の光分岐合流器
    と、 前記第１の光分岐合流器から分岐される前記干渉波か
    ら、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光
    との干渉状態を検出して前記第１の光ファイバの端部と
    前記ターゲットの第１の部分との間の距離または変位を
    測定する第１の測定回路と、 前記光分岐合流器により分岐された他方のレーザ光を前
    記第２の光ファイバへ導くとともに、前記第２の光ファ
    イバの端部において反射された第１の反射レーザ光と、
    前記第２の光ファイバの端部から放射され、前記ターゲ
    ットの第２の部分で反射され、前記第２の光ファイバの
    端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する第２の光分岐合流器
    と、 前記第２の光分岐合流器から分岐される前記干渉波か
    ら、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光
    との干渉状態を検出して前記第２の光ファイバの端部と
    前記ターゲットの第２の部分との間の距離または変位を
    測定する第２の測定回路と、 前記第１および第２の測定回路の測定結果の差を求める
    演算回路と、 を具備することを特徴とする光学式センサ。
  2. 【請求項２】 被測定圧力等に応じて変位する第１の部
    分と、前記被測定圧力等に応じて変位しない第２の部分
    とを有し、レーザ光等を反射するターゲットと、 レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有する光
    分岐合流器と、 前記レーザ光に周波数変調をかけるレーザ駆動手段と、 その内部を伝搬するレーザ光を前記ターゲットの第１の
    部分へ導き、該第１の部分へ向けて放射する第１の光フ
    ァイバと、 その内部を伝搬するレーザ光を前記ターゲットの第２の
    部分へ導き、該第２の部分へ向けて放射する第２の光フ
    ァイバと、 前記光分岐合流器により分岐された一方のレーザ光を前
    記第１の光ファイバへ導くとともに、前記第１の光ファ
    イバの端部において反射された第１の反射レーザ光と、
    前記第１の光ファイバの端部から放射され、前記ターゲ
    ットの第１の部分で反射され、前記第１の光ファイバの
    端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する第１の光分岐合流器
    と、 前記第１の光分岐合流器から分岐される前記干渉波か
    ら、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光
    とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記第１
    の光ファイバの端部と前記ターゲットの第１の部分との
    間の距離または変位を測定する第１の測定回路と、 前記光分岐合流器により分岐された他方のレーザ光を前
    記第２の光ファイバへ導くとともに、前記第２の光ファ
    イバの端部において反射された第１の反射レーザ光と、
    前記第２の光ファイバの端部から放射され、前記ターゲ
    ットの第２の部分で反射され、前記第２の光ファイバの
    端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する第２の光分岐合流器
    と、 前記第２の光分岐合流器から分岐される前記干渉波か
    ら、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光
    とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記第２
    の光ファイバの端部と前記ターゲットの第２の部分との
    間の距離または変位を測定する第２の測定回路と、 前記第１および第２の測定回路の測定結果の差を求める
    演算回路と、 を具備することを特徴とする光学式センサ。
  3. 【請求項３】 前記ターゲットと前記第１および第２の
    光ファイバの端部との間に各々挿入され、前記レーザ光
    を平行光に変換する複数のレンズ、 を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の
    光学式センサ。
  4. 【請求項４】 前記第１および第２の光ファイバの各端
    部には、単層または多層のコーティングが施されてお
    り、 前記コーティングは、前記第１および第２の光ファイバ
    内を伝搬する前記レーザ光の一部を前記第１の反射レー
    ザ光として反射させ、その反射率が調整可能であって、
    かつ前記ターゲットの第１および第２の部分に反射され
    た前記レーザ光が入射する際の入射損失を低減させるこ
    とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光
    学式センサ。
  5. 【請求項５】 前記第１および第２の光ファイバの各端
    部には、その先端が略球状に形成されたコリメート機能
    を有する光ファイバの端部が、レーザ光の一部を反射す
    るコーティング材等の反射面を介して結合されているこ
    とを特徴とする請求項１または２に記載の光学式セン
    サ。
  6. 【請求項６】 前記第１および第２の光ファイバの各端
    部には、屈折率分布形光ファイバの端部が、レーザ光の
    一部を反射するコーティング材等の反射面を介して、ま
    たは該反射面を介さずに直接、結合されていることを特
    徴とする請求項１または２に記載の光学式センサ。
  7. 【請求項７】 前記第２の測定回路により測定される前
    記第２の光ファイバの端部と前記ターゲットの第２の部
    分との間の距離または変位の変化から求められる温度変
    化情報が、各温度毎に補正係数として予め記憶された記
    憶手段と、 前記第２の測定回路により測定された前記第２の光ファ
    イバの端部と前記ターゲットの第２の部分との距離また
    は変位から求められる温度情報に基づいて、前記記憶手
    段から前記補正係数を読みだし、前記演算回路により求
    められた前記第１および第２の測定回路の測定結果の差
    に前記補正係数を考慮して、温度補償された前記差を求
    める温度補償手段と、 を具備することを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
    かに記載の光学式センサ。
  8. 【請求項８】 被測定圧力等に応じて変位する第１の部
    分と、前記被測定圧力等に応じて変位しない第２の部分
    とを有し、レーザ光等を反射する複数の第１のターゲッ
    トと、 被測定圧力等に応じて変位する第１の部分と、前記被測
    定圧力等に応じて変位しない第２の部分とを有し、レー
    ザ光等を反射する複数の第２のターゲットと、 レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有する光
    分岐合流器と、 その内部を伝搬するレーザ光を前記複数の第１および第
    ２のターゲットの第１の部分へ各々導き、該第１の部分
    へ向けて放射する複数の第１の光ファイバと、 その内部を伝搬するレーザ光を前記複数の第１のターゲ
    ットの第２の部分へ各々導き、該第２の部分へ向けて放
    射する複数の第２の光ファイバと、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記複数
    の第１の光ファイバへ各々導くとともに、前記複数の第
    １の光ファイバの端部において反射された各々の第１の
    反射レーザ光と、前記複数の第１の光ファイバの端部か
    ら各々放射され、前記複数の第１および第２のターゲッ
    トの第１の部分で反射され、前記複数の第１の光ファイ
    バの端部へ入射された各々の第２の反射レーザ光との各
    々の干渉波を分岐し、少なくとも分岐機能を有する複数
    の第１の光分岐合流器と、 前記複数の第１の光分岐合流器から各々分岐される前記
    干渉波から、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射
    レーザ光との干渉状態を検出して前記複数の第１の光フ
    ァイバの端部と前記複数の第１および第２のターゲット
    の第１の部分との間の各々の距離または変位を測定する
    少なくとも１つの第１の測定回路と、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記複数
    の第２の光ファイバへ各々導くとともに、前記複数の第
    ２の光ファイバの端部において反射された各々の第１の
    反射レーザ光と、前記複数の第２の光ファイバの端部か
    ら各々放射され、前記複数の第１のターゲットの第２の
    部分で反射され、前記複数の第２の光ファイバの端部へ
    入射された各々の第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する複数の第２の光分岐合
    流器と、 前記複数の第２の光分岐合流器から各々分岐される前記
    干渉波から、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射
    レーザ光との干渉状態を検出して、少なくとも１本の前
    記第２の光ファイバの端部と、該第２の光ファイバに対
    応する前記第１のターゲットの第２の部分との間の距離
    または変位を測定する少なくとも１つの第２の測定回路
    と、 前記第１および第２の測定回路の測定結果の差を求める
    少なくとも１つの演算回路と、 を具備することを特徴とする光学式センサ。
  9. 【請求項９】 被測定圧力等に応じて変位する第１の部
    分と、前記被測定圧力等に応じて変位しない第２の部分
    とを有し、レーザ光等を反射する複数の第１のターゲッ
    トと、 被測定圧力等に応じて変位する第１の部分と、前記被測
    定圧力等に応じて変位しない第２の部分とを有し、レー
    ザ光等を反射する複数の第２のターゲットと、 レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有する光
    分岐合流器と、 前記レーザ光に周波数変調をかけるレーザ駆動手段と、 その内部を伝搬するレーザ光を前記複数の第１および第
    ２のターゲットの第１の部分へ各々導き、該第１の部分
    へ向けて放射する複数の第１の光ファイバと、 その内部を伝搬するレーザ光を前記複数の第１のターゲ
    ットの第２の部分へ各々導き、該第２の部分へ向けて放
    射する複数の第２の光ファイバと、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記複数
    の第１の光ファイバへ各々導くとともに、前記複数の第
    １の光ファイバの端部において反射された各々の第１の
    反射レーザ光と、前記複数の第１の光ファイバの端部か
    ら各々放射され、前記複数の第１および第２のターゲッ
    トの第１の部分で反射され、前記複数の第１の光ファイ
    バの端部へ入射された各々の第２の反射レーザ光との各
    々の干渉波を分岐し、少なくとも分岐機能を有する複数
    の第１の光分岐合流器と、 前記複数の第１の光分岐合流器から各々分岐される前記
    干渉波から、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射
    レーザ光とのビート周波数を検出し、その検出結果から
    前記複数の第１の光ファイバの端部と前記複数の第１お
    よび第２のターゲットの第１の部分との間の各々の距離
    または変位を測定する少なくとも１つの第１の測定回路
    と、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記複数
    の第２の光ファイバへ各々導くとともに、前記複数の第
    ２の光ファイバの端部において反射された各々の第１の
    反射レーザ光と、前記複数の第２の光ファイバの端部か
    ら各々放射され、前記複数の第１のターゲットの第２の
    部分で反射され、前記複数の第２の光ファイバの端部へ
    入射された各々の第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する複数の第２の光分岐合
    流器と、 前記複数の第２の光分岐合流器から各々分岐される前記
    干渉波から、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射
    レーザ光とのビート周波数を検出し、その検出結果か
    ら、少なくとも１本の前記第２の光ファイバの端部と、
    該第２の光ファイバに対応する前記第１のターゲットの
    第２の部分との間の距離または変位を測定する少なくと
    も１つの第２の測定回路と、 前記第１および第２の測定回路の測定結果の差を求める
    少なくとも１つの演算回路と、 を具備することを特徴とする光学式センサ。
  10. 【請求項１０】 前記複数の第１および第２のターゲッ
    トと前記複数の第１の光ファイバの端部と、前記複数の
    第１のターゲットと前記複数の第２の光ファイバの端部
    との間に各々挿入され、前記レーザ光を平行光に変換す
    る複数のレンズ、 を具備することを特徴とする請求項８または９に記載の
    光学式センサ。
  11. 【請求項１１】 前記複数の第１および第２の光ファイ
    バの各端部には、単層または多層のコーティングが施さ
    れており、 前記コーティングは、前記複数の第１および第２の光フ
    ァイバ内を伝搬する前記レーザ光の一部を前記第１の反
    射レーザ光として反射させ、その反射率が調整可能であ
    って、かつ前記複数の第１および第２のターゲットの第
    １および第２の部分に反射された前記レーザ光が入射す
    る際の入射損失を低減させることを特徴とする請求項８
    ないし１０のいずれかに記載の光学式センサ。
  12. 【請求項１２】 前記複数の第１および第２の光ファイ
    バの各端部には、その先端が略球状に形成されたコリメ
    ート機能を有する光ファイバの端部が、レーザ光の一部
    を反射するコーティング材等の反射面を介して結合され
    ていることを特徴とする請求項８または９に記載の光学
    式センサ。
  13. 【請求項１３】 前記複数の第１および第２の光ファイ
    バの各端部には、屈折率分布形光ファイバの端部が、レ
    ーザ光の一部を反射するコーティング材等の反射面を介
    して、または該反射面を介さずに直接、結合されている
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の光学式セン
    サ。
  14. 【請求項１４】 前記第２の測定回路により測定され
    る、すくなくとも１本の前記第２の光ファイバの端部
    と、該第２の光ファイバに対応する前記第１のターゲッ
    トの第２の部分との間の距離または変位の変化から求め
    られる温度変化情報が、各温度毎に補正係数として予め
    記憶された記憶手段と、 前記第２の測定回路により測定された前記第２の光ファ
    イバの端部と前記第１のターゲットの第２の部分との距
    離または変位から求められる温度情報に基づいて、前記
    記憶手段から前記補正係数を読みだし、前記演算回路に
    より求められた前記第１および第２の測定回路の測定結
    果の差に前記補正係数を考慮して、温度補償された前記
    差を求める温度補償手段と、 を具備することを特徴とする請求項８ないし１３のいず
    れかに記載の光学式センサ。
  15. 【請求項１５】 被測定圧力等に応じて変位する第１の
    部分と、前記被測定圧力等に応じて変位しない第２の部
    分とを有し、レーザ光等を反射する第１のターゲット
    と、 レーザ光を反射する第２のターゲットと、 レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有する光
    分岐合流器と、 前記レーザ光に周波数変調をかけるレーザ駆動手段と、 その内部を伝搬するレーザ光を前記第１のターゲットの
    第１の部分へ導き、該第１の部分へ向けて放射する第１
    の光ファイバと、 その内部を伝搬するレーザ光を前記第１のターゲットの
    第２の部分へ導き、該第２の部分へ向けて放射する第２
    の光ファイバと、 その内部を伝搬するレーザ光を前記第２のターゲットの
    表面へ導き、該表面へ向けて放射する第３の光ファイバ
    と、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記第１
    の光ファイバへ導くとともに、前記第１の光ファイバの
    端部において反射された第１の反射レーザ光と、前記第
    １の光ファイバの端部から放射され、前記第１のターゲ
    ットの第１の部分で反射され、前記第１の光ファイバの
    端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する第１の光分岐合流器
    と、 前記第１の光分岐合流器から分岐される前記干渉波か
    ら、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光
    とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記第１
    の光ファイバの端部と前記第１のターゲットの第１の部
    分との間の距離または変位を測定する第１の測定回路
    と、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記第２
    の光ファイバへ導くとともに、前記第２の光ファイバの
    端部において反射された第１の反射レーザ光と、前記第
    ２の光ファイバの端部から放射され、前記第１のターゲ
    ットの第２の部分で反射され、前記第２の光ファイバの
    端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する第２の光分岐合流器
    と、 前記第２の光分岐合流器から分岐される前記干渉波か
    ら、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光
    とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記第２
    の光ファイバの端部と前記第１のターゲットの第２の部
    分との間の距離または変位を測定する第２の測定回路
    と、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記第３
    の光ファイバへ導くとともに、前記第３の光ファイバの
    端部において反射された第１の反射レーザ光と、前記第
    ３の光ファイバの端部から放射され、前記第２のターゲ
    ットの表面で反射され、前記第３の光ファイバの端部へ
    入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐し、少
    なくとも分岐機能を有する第３の光分岐合流器と、 前記第３の光分岐合流器から分岐される前記干渉波か
    ら、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光
    とのビート周波数を検出する第３の測定回路と、 前記第３の測定回路で検出された前記ビート周波数が一
    定となるように前記レーザ光駆動手段を制御する制御手
    段と、 前記第１および第２の測定回路の測定結果の差を求める
    演算回路と、 を具備することを特徴とする光学式センサ。
  16. 【請求項１６】 被測定圧力等に応じて変位する第１の
    部分と、前記被測定圧力等に応じて変位しない第２の部
    分とを有し、レーザ光等を反射する第１のターゲット
    と、 レーザ光を反射する第２のターゲットと、 レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光を分岐し、少なくとも分岐機能を有する光
    分岐合流器と、 前記レーザ光に周波数変調をかけるレーザ駆動手段と、 その内部を伝搬するレーザ光を前記第１のターゲットの
    第１の部分へ導き、該第１の部分へ向けて放射する第１
    の光ファイバと、 その内部を伝搬するレーザ光を前記第１のターゲットの
    第２の部分へ導き、該第２の部分へ向けて放射する第２
    の光ファイバと、 その内部を伝搬するレーザ光を前記第２のターゲットの
    表面へ導き、該表面へ向けて放射する第３の光ファイバ
    と、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記第１
    の光ファイバへ導くとともに、前記第１の光ファイバの
    端部において反射された第１の反射レーザ光と、前記第
    １の光ファイバの端部から放射され、前記第１のターゲ
    ットの第１の部分で反射され、前記第１の光ファイバの
    端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する第１の光分岐合流器
    と、 前記第１の光分岐合流器から分岐される前記干渉波か
    ら、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光
    とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記第１
    の光ファイバの端部と前記第１のターゲットの第１の部
    分との間の距離または変位を測定する第１の測定回路
    と、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記第２
    の光ファイバへ導くとともに、前記第２の光ファイバの
    端部において反射された第１の反射レーザ光と、前記第
    ２の光ファイバの端部から放射され、前記第１のターゲ
    ットの第２の部分で反射され、前記第２の光ファイバの
    端部へ入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐
    し、少なくとも分岐機能を有する第２の光分岐合流器
    と、 前記第２の光分岐合流器から分岐される前記干渉波か
    ら、前記第１の反射レーザ光と前記第２の反射レーザ光
    とのビート周波数を検出し、その検出結果から前記第２
    の光ファイバの端部と前記第１のターゲットの第２の部
    分との間の距離または変位を測定する第２の測定回路
    と、 前記光分岐合流器により分岐されたレーザ光を前記第３
    の光ファイバへ導くとともに、前記第３の光ファイバの
    端部において反射された第１の反射レーザ光と、前記第
    ３の光ファイバの端部から放射され、前記第２のターゲ
    ットの表面で反射され、前記第３の光ファイバの端部へ
    入射された第２の反射レーザ光との干渉波を分岐し、少
    なくとも分岐機能を有する第３の光分岐合流器と、 前記第３の測定回路で検出された前記ビート周波数に関
    する情報を基準にして、前記第１および第２の測定回路
    の測定結果の差と、前記第２の測定回路の測定結果との
    双方またはいずれか一方を補正演算する補正演算回路
    と、 を具備することを特徴とする光学式センサ。
  17. 【請求項１７】 前記第３の測定回路で検出された前記
    ビート周波数が一定となるように前記レーザ光駆動手段
    を制御する制御手段、 を具備することを特徴とする請求項１６に記載の光学式
    センサ。
  18. 【請求項１８】 前記第３の光ファイバの端部近傍と前
    記第２のターゲットとは、真空構造物内に設けられ、 前記第３の光ファイバの端部と前記第２のターゲットの
    表面との間の光路長が大気のゆらぎによる屈折率の変化
    の影響を一切受けないことを特徴とする請求項１５ない
    し１７のいずれかに記載の光学式センサ。
  19. 【請求項１９】 前記第３の光ファイバの端部近傍と前
    記第２のターゲットとは低熱膨張構造物で支持され、 前記第３の光ファイバの端部と前記第２のターゲットの
    表面との距離が、周囲温度の影響をほとんど受けること
    なく略一定とされていることを特徴とする請求項１５な
    いし１７のいずれかに記載の光学式センサ。
  20. 【請求項２０】 前記低熱膨張構造物は、 一定温度に維持されている恒温装置内に設けられ、 前記第３の光ファイバの端部と前記第２のターゲットの
    表面との距離が、周囲の温度の影響をほとんど受けるこ
    とがなく略一定とされていることを特徴とする請求項１
    ９に記載の光学式センサ。
  21. 【請求項２１】 前記低熱膨張構造物は、 自身により前記第３の光ファイバの端部と前記第２のタ
    ーゲットの表面との間の空間を真空とし、または真空構
    造物内に設けられ、 前記第３の光ファイバの端部と前記第２のターゲットの
    表面との距離が、周囲の温度の影響をほとんど受けるこ
    となく略一定とされ、かつ前記第３の光ファイバの端部
    と前記第２のターゲットの表面との間の光路長が大気の
    ゆらぎによる屈折率の変化の影響を一切受けないことを
    特徴とする請求項２０に記載の光学式センサ。
  22. 【請求項２２】 前記低熱膨張構造物は、 自身により前記第３の光ファイバの端部と前記第２のタ
    ーゲットの表面との間の空間を真空とし、または真空構
    造物内に設けられ、 前記第３の光ファイバの端部と前記第２のターゲットの
    表面との距離が、周囲の温度の影響をほとんど受けるこ
    となく略一定とされ、かつ前記第３の光ファイバの端部
    と前記第２のターゲットの表面との間の光路長が大気の
    ゆらぎによる屈折率の変化の影響を一切受けないことを
    特徴とする請求項１９に記載の光学式センサ。
  23. 【請求項２３】 前記第３の光ファイバの端部近傍と前
    記第２のターゲットとは、一定温度に維持されている恒
    温装置内に設けられており、 前記第３の光ファイバの端部と前記第２のターゲットと
    の間の光路長が、大気圧変動分以外の大気のゆらぎによ
    る屈折率の変化の影響をほとんど受けないことを特徴と
    する請求項１５ないし１７のいずれかに記載の光学式セ
    ンサ。
  24. 【請求項２４】 前記第３の光ファイバの端部近傍と前
    記第２のターゲットとは、真空構造物内に設けられ、さ
    らに前記真空構造物は一定温度に維持する恒温装置内に
    設けられており、 前記第３の光ファイバの端部と前記第２のターゲットの
    表面との間の光路長が大気のゆらぎによる屈折率の変化
    の影響を一切受ることなく、かつ前記第３の光ファイバ
    の端部と前記第２のターゲットの表面との間に距離が、
    周囲温度の影響をほとんど受けることなく略一定とされ
    ていることを特徴とする請求項２３に記載の光学式セン
    サ。
  25. 【請求項２５】 前記第１および第２のターゲットと前
    記第１、第２および第３の光ファイバの端部との間に各
    々挿入され、前記レーザ光を平行光に変換する複数のレ
    ンズ、 を具備することを特徴とする請求項１５ないし２４のい
    ずれかに記載の光学式センサ。
  26. 【請求項２６】 前記第１、第２および第３の光ファイ
    バの各端部には、単層または多層のコーティングが施さ
    れており、 前記コーティングは、前記第１、第２および第３の光フ
    ァイバ内を伝搬する前記レーザ光の一部を前記第１の反
    射レーザ光として反射させ、その反射率が調整可能であ
    って、かつ前記第１および第２のターゲットの第１およ
    び第２の部分に反射された前記レーザ光が入射する際の
    入射損失を低減させることを特徴とする請求項１５ない
    し２５のいずれかに記載の光学式センサ。
  27. 【請求項２７】 前記第１、第２および第３の光ファイ
    バの各端部には、その先端が略球状に形成されたコリメ
    ート機能を有する光ファイバの端部が、レーザ光の一部
    を反射するコーティング材等の反射面を介して結合され
    ていることを特徴とする請求項１５ないし２４のいずれ
    かに記載の光学式センサ。
  28. 【請求項２８】 前記第１、第２および第３の光ファイ
    バの各端部には、屈折率分布形光ファイバの端部が、レ
    ーザ光の一部を反射するコーティング材等の反射面を介
    して、または該反射面を介さずに直接、結合されている
    ことを特徴とする請求項１５ないし２４のいずれかに記
    載の光学式センサ。
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