JPH1130503A - 媒体までの距離および／または媒体の物理的特性を測定するためのセンサ並びに方法 - Google Patents
媒体までの距離および／または媒体の物理的特性を測定するためのセンサ並びに方法Info
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- JPH1130503A JPH1130503A JP10066743A JP6674398A JPH1130503A JP H1130503 A JPH1130503 A JP H1130503A JP 10066743 A JP10066743 A JP 10066743A JP 6674398 A JP6674398 A JP 6674398A JP H1130503 A JPH1130503 A JP H1130503A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定される位置がセンサに非常に近接す
る場合でも精密かつ広範囲な測定が可能な、固体光ガイ
ドを用いた光ベースのセンサを提供する。 【解決手段】 媒体までの距離および／または媒体の変
位および物理的特性を感知するためのセンサ１は、ハウ
ジング２と、入力端面および出力端面をそれぞれ有する
少なくとも１対の固体光ガイド８、１０と、少なくとも
１つの光源１２および少なくとも１つの光強度測定手段
１８とを備え、第１の光ガイド８の入力端面には光源１
２が光学的に連結され、第２の光ガイド１０の出力端面
には光強度測定手段１８が光学的に連結され、光ガイド
８、１０は互いに光学的に絶縁されるものの光ガイド
８、１０のそれぞれの面１４、１６が少なくとも互いに
隣接して配され、面１４、１６がその導波路８、１０の
光軸に対してそれぞれ角度θにて切断され、それにより
導波路８、１０の軸の間に角度αが形成される。
る場合でも精密かつ広範囲な測定が可能な、固体光ガイ
ドを用いた光ベースのセンサを提供する。 【解決手段】 媒体までの距離および／または媒体の変
位および物理的特性を感知するためのセンサ１は、ハウ
ジング２と、入力端面および出力端面をそれぞれ有する
少なくとも１対の固体光ガイド８、１０と、少なくとも
１つの光源１２および少なくとも１つの光強度測定手段
１８とを備え、第１の光ガイド８の入力端面には光源１
２が光学的に連結され、第２の光ガイド１０の出力端面
には光強度測定手段１８が光学的に連結され、光ガイド
８、１０は互いに光学的に絶縁されるものの光ガイド
８、１０のそれぞれの面１４、１６が少なくとも互いに
隣接して配され、面１４、１６がその導波路８、１０の
光軸に対してそれぞれ角度θにて切断され、それにより
導波路８、１０の軸の間に角度αが形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、媒体（計測対象）
までの距離、媒体の位置、および／または変位、および
物理的特性を測定するためのセンサ並びに方法に関し、
特に広範囲の測定のための、光センサおよびかかるセン
サを利用した方法に関する。
までの距離、媒体の位置、および／または変位、および
物理的特性を測定するためのセンサ並びに方法に関し、
特に広範囲の測定のための、光センサおよびかかるセン
サを利用した方法に関する。
【０００２】本明細書中で用いる「媒体までの距離、媒
体の位置、および／または変位、および物理的特性の測
定」という用語には、ミクロおよび／またはマクロな動
作の測定または感知の実施が含まれることが意図されて
おり、かかる測定または感知はマイクロフォン、ハイド
ロフォン、加速度計、圧力／真空計、温度センサ、変位
計の構成、シリコンウェハのマイクロ・コーティングの
厚さや表面特性を測定するためのセンサの構成、さまざ
まな種類のシャフト、計器、バルブ、すべりテーブルな
どの動作の高精密測定および位置決めなどに利用するこ
とができる。
体の位置、および／または変位、および物理的特性の測
定」という用語には、ミクロおよび／またはマクロな動
作の測定または感知の実施が含まれることが意図されて
おり、かかる測定または感知はマイクロフォン、ハイド
ロフォン、加速度計、圧力／真空計、温度センサ、変位
計の構成、シリコンウェハのマイクロ・コーティングの
厚さや表面特性を測定するためのセンサの構成、さまざ
まな種類のシャフト、計器、バルブ、すべりテーブルな
どの動作の高精密測定および位置決めなどに利用するこ
とができる。
【０００３】
【従来の技術】本発明のセンサの一般的タイプ及び本発
明の測定方法はイスラエル国特許出願第１１１，９１３
号から知られ、それをここに引用により示す。しかしな
がら、測定される位置がセンサに非常に近接する場合に
は、光ガイドとして光ファイバーを使用することは、光
ファイバーが非常に微細（例えば、数ｍｍ以下）である
ため技術上問題がある。このように微細にして繊細なガ
イドの処理は特別な方法で行われる必要がある。
明の測定方法はイスラエル国特許出願第１１１，９１３
号から知られ、それをここに引用により示す。しかしな
がら、測定される位置がセンサに非常に近接する場合に
は、光ガイドとして光ファイバーを使用することは、光
ファイバーが非常に微細（例えば、数ｍｍ以下）である
ため技術上問題がある。このように微細にして繊細なガ
イドの処理は特別な方法で行われる必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記の問題点を解決すること、及び固体光ガイドを用いた
光ベースのセンサを提供することを広義の目標としてい
る。
記の問題点を解決すること、及び固体光ガイドを用いた
光ベースのセンサを提供することを広義の目標としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、本発明による
と、ハウジングと、入力端面および出力端面をそれぞれ
有する少なくとも１対の固体光ガイドと、少なくとも１
つの光源および少なくとも１つの光強度測定手段とを備
える、媒体までの距離および／または媒体の変位および
物理的特性を感知するためのセンサであって、第１の光
ガイドの入力端面には光源が光学的に連結され、第２の
光ガイドの出力端面には光強度測定手段が光学的に連結
され、これらの光ガイドは互いに光学的に絶縁されるも
のの、少なくともこれらの光ガイドそれぞれの面が互い
に隣接して配され、かかる面のそれぞれがその光ガイド
の光軸に対して角度θにて切断され、それにより導波路
の軸の間に角度αが形成され、このような配置の結果、
第１の光ガイドの出力端部から射出される光は操作時に
β＝ｆ（α，θ）である入射角度βにて媒体の表面に入
射するセンサが提供される。
と、ハウジングと、入力端面および出力端面をそれぞれ
有する少なくとも１対の固体光ガイドと、少なくとも１
つの光源および少なくとも１つの光強度測定手段とを備
える、媒体までの距離および／または媒体の変位および
物理的特性を感知するためのセンサであって、第１の光
ガイドの入力端面には光源が光学的に連結され、第２の
光ガイドの出力端面には光強度測定手段が光学的に連結
され、これらの光ガイドは互いに光学的に絶縁されるも
のの、少なくともこれらの光ガイドそれぞれの面が互い
に隣接して配され、かかる面のそれぞれがその光ガイド
の光軸に対して角度θにて切断され、それにより導波路
の軸の間に角度αが形成され、このような配置の結果、
第１の光ガイドの出力端部から射出される光は操作時に
β＝ｆ（α，θ）である入射角度βにて媒体の表面に入
射するセンサが提供される。
【０００６】また、前記光ガイドがロッド形固体ボディ
であってもよく、前記光ガイドが円錐形固体ボディであ
ってもよく、前記光ガイドがピラミッド形固体ボディで
あってもよく、前記光源が前記光ガイドの端部に少なく
とも部分的に埋め込まれたものでもよく、単一の光源お
よび２つの光強度測定手段が設けられるものでもよい。
さらに、前記単一の光源からの光が、前記光ガイドの一
つを通って、２つの離れた位置へと向けられるものでも
よく、前記固体光ガイドの一つが、前記センサハウジン
グ内部に位置し、光強度測定手段にそれぞれ連結された
２つの固体光ガイドの中間に位置するものでもよい。
であってもよく、前記光ガイドが円錐形固体ボディであ
ってもよく、前記光ガイドがピラミッド形固体ボディで
あってもよく、前記光源が前記光ガイドの端部に少なく
とも部分的に埋め込まれたものでもよく、単一の光源お
よび２つの光強度測定手段が設けられるものでもよい。
さらに、前記単一の光源からの光が、前記光ガイドの一
つを通って、２つの離れた位置へと向けられるものでも
よく、前記固体光ガイドの一つが、前記センサハウジン
グ内部に位置し、光強度測定手段にそれぞれ連結された
２つの固体光ガイドの中間に位置するものでもよい。
【０００７】さらに、本発明は、ボディの変位の測定方
法であって、ハウジングと、入力端面および出力端面を
それぞれに有する少なくとも１組の固体光ガイドと、少
なくとも１つの光源および少なくとも１つの光強度測定
手段とを含み、第１の光ガイドの入力端面には光源が光
学的に連結され、第２の光ガイドの出力端面には光強度
測定手段が光学的に連結され、これらの光ガイドは互い
に光学的に絶縁されるものの、少なくともこれらの光ガ
イドそれぞれの面が互いに隣接して配され、かかる面の
それぞれがその光ガイドの光軸に対して角度θにて切断
され、それにより導波路の軸の間に角度αが形成され、
このような配置の結果、第１の光ガイドの出力端部から
射出される光が操作時にβ＝ｆ（α，θ）である入射角
度βにて媒体の表面に入射するセンサを設け、変位が測
定されるボディを傾斜表面をつけて設置し、センサを傾
斜表面に隣接して位置させ、傾斜表面までの距離を測定
し、ボディを変位してかかる位置までの距離を測定し、
かかる測定に基づきボディの変位を計算することを特徴
とする測定方法を提供する。
法であって、ハウジングと、入力端面および出力端面を
それぞれに有する少なくとも１組の固体光ガイドと、少
なくとも１つの光源および少なくとも１つの光強度測定
手段とを含み、第１の光ガイドの入力端面には光源が光
学的に連結され、第２の光ガイドの出力端面には光強度
測定手段が光学的に連結され、これらの光ガイドは互い
に光学的に絶縁されるものの、少なくともこれらの光ガ
イドそれぞれの面が互いに隣接して配され、かかる面の
それぞれがその光ガイドの光軸に対して角度θにて切断
され、それにより導波路の軸の間に角度αが形成され、
このような配置の結果、第１の光ガイドの出力端部から
射出される光が操作時にβ＝ｆ（α，θ）である入射角
度βにて媒体の表面に入射するセンサを設け、変位が測
定されるボディを傾斜表面をつけて設置し、センサを傾
斜表面に隣接して位置させ、傾斜表面までの距離を測定
し、ボディを変位してかかる位置までの距離を測定し、
かかる測定に基づきボディの変位を計算することを特徴
とする測定方法を提供する。
【０００８】また、前記センサと前記ボディの傾斜表面
上の点との距離Ｌが、公式 Ｌ＝Ａ tg β／θ ln（Ｕ0／Ｕ） により計算され、Ａは比例係数を示し、βは入射角度を
示し、β＝ｆ（α，θ）であって、θは光ガイドのサイ
ズを示し、Ｕ0はセンサ作動時におけるＤＣ出力信号を
示し、ＵはセンサのＡＣ出力信号の瞬時値を示す、測定
方法でも良い。
上の点との距離Ｌが、公式 Ｌ＝Ａ tg β／θ ln（Ｕ0／Ｕ） により計算され、Ａは比例係数を示し、βは入射角度を
示し、β＝ｆ（α，θ）であって、θは光ガイドのサイ
ズを示し、Ｕ0はセンサ作動時におけるＤＣ出力信号を
示し、ＵはセンサのＡＣ出力信号の瞬時値を示す、測定
方法でも良い。
【０００９】また、前記測定距離の絶対値が、公式 Ｕ0／Ｕ／ΔＬ ＝δＵ／ΔＬ ＝［１−θ／Ａ tg β］exp［−Ｌ／Ａ tg β／θ］ により計算される、測定方法でも良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明がさらに充分に理解
されるよう、下記の例示的図面を参照しつつ、本発明を
特定の望ましい実施例に関連して説明する。
されるよう、下記の例示的図面を参照しつつ、本発明を
特定の望ましい実施例に関連して説明する。
【００１１】さて、これらの図面を詳しく特に参照する
が、示される詳細事項は一例であって本発明を例示的に
説明するためのものに過ぎないこと、またこれらの詳細
事項が本発明の原理および概念的側面の最も有益にして
即理解可能であると思われる説明を提供する目的で記述
されることが強調される。この点から、本発明の基礎的
理解を得る上で必要である範囲を超えて本発明の構造的
な詳細事項を詳しく示す試みはなされておらず、本説明
を図面とともに参照することにより、本発明のさまざま
な形態をどのように実際に実施し得るかが当業者には明
らかとなるであろう。
が、示される詳細事項は一例であって本発明を例示的に
説明するためのものに過ぎないこと、またこれらの詳細
事項が本発明の原理および概念的側面の最も有益にして
即理解可能であると思われる説明を提供する目的で記述
されることが強調される。この点から、本発明の基礎的
理解を得る上で必要である範囲を超えて本発明の構造的
な詳細事項を詳しく示す試みはなされておらず、本説明
を図面とともに参照することにより、本発明のさまざま
な形態をどのように実際に実施し得るかが当業者には明
らかとなるであろう。
【００１２】図１にはセンサ１が示され、かかるセンサ
１は、好適には不透明素材からなるカップ状ハウジング
２と、その開口面を横ぎって延び、光を実質的に通さな
い被覆を形成する、上記で述べられた媒体を構成する薄
膜４とを含む。ハウジング内部には、１組のロッド形固
体光ガイド８およびロッド形固体光ガイド１０を保持す
るように形成される本体６が取り付けられる。第１の光
ガイド８は、当該ガイド８の一方の端部で光学的に（透
光可能に）連結される光源１２（例えば、発光ダイオー
ド）を有する。光ガイド８は、他方の端部に光出力面１
４を有する。第２の光ガイド１０は、受光面１６を一方
の端部に有し、光学的に連結される光測定手段（例え
ば、光検出器１８）を他方の端部に有する。光源１２と
光検出器１８は、ハウジング２の外へと導くコンダクタ
２０およびコンダクタ２２により電気的に接続可能であ
る。
１は、好適には不透明素材からなるカップ状ハウジング
２と、その開口面を横ぎって延び、光を実質的に通さな
い被覆を形成する、上記で述べられた媒体を構成する薄
膜４とを含む。ハウジング内部には、１組のロッド形固
体光ガイド８およびロッド形固体光ガイド１０を保持す
るように形成される本体６が取り付けられる。第１の光
ガイド８は、当該ガイド８の一方の端部で光学的に（透
光可能に）連結される光源１２（例えば、発光ダイオー
ド）を有する。光ガイド８は、他方の端部に光出力面１
４を有する。第２の光ガイド１０は、受光面１６を一方
の端部に有し、光学的に連結される光測定手段（例え
ば、光検出器１８）を他方の端部に有する。光源１２と
光検出器１８は、ハウジング２の外へと導くコンダクタ
２０およびコンダクタ２２により電気的に接続可能であ
る。
【００１３】光ガイド８および光ガイド１０の面１４と
面１６は、光ガイドの光軸に対して角度θにて切断さ
れ、それにより両光ガイドの軸の間に角度αが形成され
る。操作時に、面１４から射出される光は、β＝ｆ
（α，θ）である入射角度βにて薄膜４のハウジング内
部側表面２４に入射する。
面１６は、光ガイドの光軸に対して角度θにて切断さ
れ、それにより両光ガイドの軸の間に角度αが形成され
る。操作時に、面１４から射出される光は、β＝ｆ
（α，θ）である入射角度βにて薄膜４のハウジング内
部側表面２４に入射する。
【００１４】図２には、固体光ガイド８および固体光ガ
イド１０が円錐形である本発明のさらなる実施例が示さ
れる。このような形状を有することにより、光源１２か
ら放射される光エネルギーをより高い比率で伝送すると
ともに受光することが容易になる。
イド１０が円錐形である本発明のさらなる実施例が示さ
れる。このような形状を有することにより、光源１２か
ら放射される光エネルギーをより高い比率で伝送すると
ともに受光することが容易になる。
【００１５】図３には、固体光ガイド８および固体光ガ
イド１０が不透明隔壁２６で分離されたピラミッド形状
体であるセンサ１が示される。光源１２および検出器１
８は、図示されるようにピラミッド形状体の基底部に埋
め込まれることが望ましく、厚さ数ミクロン以下でよい
隔壁２６は、ピラミッド形状体間の接触面の全面に亘っ
て延びる。
イド１０が不透明隔壁２６で分離されたピラミッド形状
体であるセンサ１が示される。光源１２および検出器１
８は、図示されるようにピラミッド形状体の基底部に埋
め込まれることが望ましく、厚さ数ミクロン以下でよい
隔壁２６は、ピラミッド形状体間の接触面の全面に亘っ
て延びる。
【００１６】光源の安定度に対するセンサの依存性を減
らすために、図４に示すとおり、単一の光源１２と２つ
の光検出器１８および１８’とを有するセンサを提供す
ることもできる。単一の光源１２は、固体光ガイド２８
の面１４および１４’の２つを通じて媒体（例えば、薄
膜４）上の２点へ光を伝送する。光ガイド２８は、傾斜
側面３０および３０’の下部にて交わる２つのピラミッ
ド形の光ガイド８および８’として形づくられる。固体
光ガイド１０および１０’はそれぞれ、固体光ガイド８
および８’を介して検出器１８および１８’へと反射光
を送る。固体光ガイド１０および１０’はそれぞれ、光
ガイド２８の側面に隣接し、隔壁２６および２６’によ
り光ガイド２８からそれぞれ光学的に分離される。
らすために、図４に示すとおり、単一の光源１２と２つ
の光検出器１８および１８’とを有するセンサを提供す
ることもできる。単一の光源１２は、固体光ガイド２８
の面１４および１４’の２つを通じて媒体（例えば、薄
膜４）上の２点へ光を伝送する。光ガイド２８は、傾斜
側面３０および３０’の下部にて交わる２つのピラミッ
ド形の光ガイド８および８’として形づくられる。固体
光ガイド１０および１０’はそれぞれ、固体光ガイド８
および８’を介して検出器１８および１８’へと反射光
を送る。固体光ガイド１０および１０’はそれぞれ、光
ガイド２８の側面に隣接し、隔壁２６および２６’によ
り光ガイド２８からそれぞれ光学的に分離される。
【００１７】このセンサを利用して得られた出力信号
を、Ｕ18およびＵ18'とする。ΔＵ＝Ｕ18−Ｕ18'（Ｕ＝
Ｕ18／ΔＵ＝定数、の関係式に従う）という差の値か
ら、あらゆる操作温度および条件変化の下での入力光強
度Ｉ0の変化に関する情報が得られる。
を、Ｕ18およびＵ18'とする。ΔＵ＝Ｕ18−Ｕ18'（Ｕ＝
Ｕ18／ΔＵ＝定数、の関係式に従う）という差の値か
ら、あらゆる操作温度および条件変化の下での入力光強
度Ｉ0の変化に関する情報が得られる。
【００１８】図５には、ボディの移動を高精密に測定す
る方法が示される。本発明のセンサを用いて測定可能で
ある距離の範囲は、数十ミクロンないし数百または数千
ミクロンであるが、図５による測定のダイナミックレン
ジは１０7ミクロンにも達し得る。多くの場合、距離、
位置および／または移動について必要とされる測定範囲
は、数十、数百、または１，０００ｍｍにさえ達し得
る。図５に示されるセンサは、１，０００ｍｍ以下の距
離について位置および／または移動距離を測定するのに
適している。
る方法が示される。本発明のセンサを用いて測定可能で
ある距離の範囲は、数十ミクロンないし数百または数千
ミクロンであるが、図５による測定のダイナミックレン
ジは１０7ミクロンにも達し得る。多くの場合、距離、
位置および／または移動について必要とされる測定範囲
は、数十、数百、または１，０００ｍｍにさえ達し得
る。図５に示されるセンサは、１，０００ｍｍ以下の距
離について位置および／または移動距離を測定するのに
適している。
【００１９】図５のセンサを用いた変位測定方法は以下
のとおりである。センサは、ある距離内（例えば、数十
ミリメートルないし１，０００ｍｍ）で図５の矢印Ｄ方
向に変位可能であるボディ３２の側面に隣接して配され
る。センサに向けられたボディ３２の側面は傾斜表面３
４を有し、その結果ボディの変位中、センサとボディの
側面３４との距離は、センサの距離測定能力の通常の範
囲内（例えば、１００μｍから１５０μｍまで）で直線
的に変化する。かかる範囲内には、ボディの矢印Ｄ方向
の変位の全範囲（例えば、０ｍｍないし５００ｍｍま
で）が含まれる。例えば、図３および図４のセンサが用
いられる場合には、ボディの５００ｍｍの変位は、セン
サの傾斜面までの距離の変化が５０μｍと測定されるこ
とに相当する。ボディの位置は、約１０-7の誤差、１０
-7×５００ｍｍ＝０．０５（μｍ）もの正確度にて確定
可能であり、これはボディの直線移動の位置を正確に確
定するために必要とされる水準を上回る。
のとおりである。センサは、ある距離内（例えば、数十
ミリメートルないし１，０００ｍｍ）で図５の矢印Ｄ方
向に変位可能であるボディ３２の側面に隣接して配され
る。センサに向けられたボディ３２の側面は傾斜表面３
４を有し、その結果ボディの変位中、センサとボディの
側面３４との距離は、センサの距離測定能力の通常の範
囲内（例えば、１００μｍから１５０μｍまで）で直線
的に変化する。かかる範囲内には、ボディの矢印Ｄ方向
の変位の全範囲（例えば、０ｍｍないし５００ｍｍま
で）が含まれる。例えば、図３および図４のセンサが用
いられる場合には、ボディの５００ｍｍの変位は、セン
サの傾斜面までの距離の変化が５０μｍと測定されるこ
とに相当する。ボディの位置は、約１０-7の誤差、１０
-7×５００ｍｍ＝０．０５（μｍ）もの正確度にて確定
可能であり、これはボディの直線移動の位置を正確に確
定するために必要とされる水準を上回る。
【００２０】ボディ３２の変位を計算するために、固定
センサ１を用いて傾斜側面上の点まで第１の測定を行
い、ボディの変位後、傾斜表面３４上の変位点まで第２
の測定を行う。
センサ１を用いて傾斜側面上の点まで第１の測定を行
い、ボディの変位後、傾斜表面３４上の変位点まで第２
の測定を行う。
【００２１】そして、ボディ３２の表面３４までの距離
Ｌが以下の公式により計算される。
Ｌが以下の公式により計算される。
【００２２】
【数１】
【００２３】この場合、Ａは比例係数を示し、βは入射
角度を示し、β＝ｆ（α，θ）であり、θは光ガイドの
サイズを示し、Ｕ0はセンサ作動時におけるＤＣ出力信
号を示し、ＵはセンサのＡＣ出力信号の瞬時値を示す。
角度を示し、β＝ｆ（α，θ）であり、θは光ガイドの
サイズを示し、Ｕ0はセンサ作動時におけるＤＣ出力信
号を示し、ＵはセンサのＡＣ出力信号の瞬時値を示す。
【００２４】傾斜表面上の２点の測定距離の絶対値は、
以下の公式により計算される。
以下の公式により計算される。
【００２５】
【数２】
【００２６】２つの光検出器を有するセンサ（例えば、
図４および図５に示すセンサ）が使われる場合には、変
位ボディの傾斜表面上の点で測定した距離の絶対値は以
下の公式により計算される。
図４および図５に示すセンサ）が使われる場合には、変
位ボディの傾斜表面上の点で測定した距離の絶対値は以
下の公式により計算される。
【００２７】
【数３】
【００２８】この場合、Ｕ1は第１の光検出器１８から
の出力信号を示し、Ｕ2は第２の光検出器１８’からの
出力信号を示す。
の出力信号を示し、Ｕ2は第２の光検出器１８’からの
出力信号を示す。
【００２９】図６は、角度βのさまざまな値におけるセ
ンサの出力信号Ｕと測定距離Ｌとの関係を示す、センサ
の主要な特性を示す図である。グラフの縦軸は、出力信
号Ｕを示す。グラフの横軸は、μｍで表した測定距離Ｌ
を示す。Ｕ0はセンサのＤＣ出力信号であり、センサ作
動点にあたる。Ｕは、センサの瞬間出力信号、すなわち
ＡＣ出力信号を示す。グラフから明らかであるとおり、
角度βが大きくなるにつれセンサ特性の勾配は増し、セ
ンサは測定される距離の変化に対する感度を増す。
ンサの出力信号Ｕと測定距離Ｌとの関係を示す、センサ
の主要な特性を示す図である。グラフの縦軸は、出力信
号Ｕを示す。グラフの横軸は、μｍで表した測定距離Ｌ
を示す。Ｕ0はセンサのＤＣ出力信号であり、センサ作
動点にあたる。Ｕは、センサの瞬間出力信号、すなわち
ＡＣ出力信号を示す。グラフから明らかであるとおり、
角度βが大きくなるにつれセンサ特性の勾配は増し、セ
ンサは測定される距離の変化に対する感度を増す。
【００３０】当業者には、本発明が上記で例示する実施
例の詳細に制限されないこと、また本発明の精神または
本質的属性から離れることなしに本発明が他の特定の形
態で実施可能であることは明らかである。従って、本実
施例は、あらゆる面で例示的であって、限定的ではない
ものとして見做されるべきであり、本発明の範囲は、上
記の記述よりはむしろ添付の請求項によって示されるた
め、請求項の意味における、これと同等の範囲に含まれ
るすべての変更は当該請求項に包含される旨が意図され
る。
例の詳細に制限されないこと、また本発明の精神または
本質的属性から離れることなしに本発明が他の特定の形
態で実施可能であることは明らかである。従って、本実
施例は、あらゆる面で例示的であって、限定的ではない
ものとして見做されるべきであり、本発明の範囲は、上
記の記述よりはむしろ添付の請求項によって示されるた
め、請求項の意味における、これと同等の範囲に含まれ
るすべての変更は当該請求項に包含される旨が意図され
る。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、固体光ガイドを用いた
光ベースのセンサを提供し、測定される位置がセンサに
非常に近接する場合でも精密かつ広範囲な測定が可能な
センサを提供することができる。
光ベースのセンサを提供し、測定される位置がセンサに
非常に近接する場合でも精密かつ広範囲な測定が可能な
センサを提供することができる。
【図１】 ロッド形固体光ガイドを利用する本発明のセ
ンサの断面図である。
ンサの断面図である。
【図２】 円錐形固体光ガイドを利用するセンサの断面
図である。
図である。
【図３】 ピラミッド形固体光ガイドを利用するセンサ
の断面図である。
の断面図である。
【図４】 光測定手段を利用する本発明のセンサのさら
なる実施例の断面図である。
なる実施例の断面図である。
【図５】 本発明のセンサ及び変位が測定されるボディ
の断面図である。
の断面図である。
【図６】 測定距離Ｌに対する出力信号Ｕの特性を表し
たグラフである。
たグラフである。
１ センサ ２ ハウジング ４ 薄膜 ８、１０ 光ガイド １２ 光源 １４ 光出力面 １６ 受光面 １８ 光検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595172322 Ｐ．Ｏ．ＢＯＸ 2756 Ｙｅｈｕｄ 56216，ＩＳＲＡＥＬ.
Claims (11)
- 【請求項１】 ハウジングと、 入力端面および出力端面をそれぞれ有する少なくとも１
対の固体光ガイドと、 少なくとも１つの光源および少なくとも１つの光強度測
定手段とを備える、媒体までの距離および／または媒体
の変位および物理的特性を感知するためのセンサであっ
て、 第１の光ガイドの前記入力端面には光源が光学的に連結
され、第２の光ガイドの前記出力端面には光強度測定手
段が光学的に連結され、 該光ガイドは互いに光学的に絶縁されるものの、少なく
とも該光ガイドのそれぞれの面が互いに隣接して配さ
れ、 該面のそれぞれがその導波路の光軸に対して角度θにて
切断され、それにより導波路の軸の間に角度αが形成さ
れ、 このような配置の結果、第１の光ガイドの出力端部から
射出される光が、操作時にβ＝ｆ（α，θ）である入射
角度βにて媒体の表面に入射するセンサ。 - 【請求項２】 前記光ガイドがロッド形固体ボディであ
る請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項３】 前記光ガイドが円錐形固体ボディである
請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項４】 前記光ガイドがピラミッド形固体ボディ
である請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項５】 前記光源が前記光ガイドの端部に少なく
とも部分的に埋め込まれた請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項６】 単一の光源および２つの光強度測定手段
が設けられる請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項７】 前記単一の光源からの光が、前記光ガイ
ドの一つを通って、２つの離れた位置へと向けられる請
求項６に記載のセンサ。 - 【請求項８】 前記固体光ガイドの一つが、前記センサ
ハウジング内部に位置し、光強度測定手段にそれぞれ連
結された２つの固体光ガイドの中間に位置する、請求項
７に記載のセンサ。 - 【請求項９】 ボディの変位を測定する方法であって、
請求項１に記載のセンサを設け、変位の測定される該ボ
ディを、傾斜表面をつけて設置し、該センサを該表面に
隣接して位置させ、該表面までの距離を測定し、該ボデ
ィを変位させてかかるボディの位置までの距離を測定
し、該測定に基づき該ボディの変位を計算することを特
徴とする測定方法。 - 【請求項１０】 前記センサと前記ボディの傾斜表面上
の点との距離Ｌが、公式 Ｌ＝Ａ tg β／θ ln（Ｕ0／Ｕ） により計算され、Ａは比例係数を示し、βは入射角度を
示し、β＝ｆ（α，θ）であって、θは光ガイドのサイ
ズを示し、Ｕ0はセンサ作動時におけるＤＣ出力信号を
示し、ＵはセンサのＡＣ出力信号の瞬時値を示す、請求
項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記測定距離の絶対値が、公式 Ｕ0／Ｕ／ΔＬ ＝δＵ／ΔＬ ＝［１−θ／Ａ tg β］exp［−Ｌ／Ａ tg β／θ］ により計算される請求項９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IL120,464 | 1997-03-17 | ||
| IL12046497A IL120464A (en) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | Sensor and method for measuring distances to and/or physical properties of a medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1130503A true JPH1130503A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=11069931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10066743A Pending JPH1130503A (ja) | 1997-03-17 | 1998-03-17 | 媒体までの距離および／または媒体の物理的特性を測定するためのセンサ並びに方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6091497A (ja) |
| EP (1) | EP0866313A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1130503A (ja) |
| IL (1) | IL120464A (ja) |
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| IL128404A0 (en) * | 1999-02-07 | 2000-01-31 | Spector Avner | Device for transmission of shock waves on to large surfaces of human tissue |
| US6755796B2 (en) | 1999-02-07 | 2004-06-29 | Medispec Ltd. | Pressure-pulse therapy apparatus |
| IL135282A0 (en) * | 2000-03-27 | 2001-05-20 | Phone Or Ltd | Thin optical microphone/sensor |
| IL137069A0 (en) * | 2000-06-28 | 2001-06-14 | Phone Or Ltd | Optical microphone sensor |
| IL138460A0 (en) * | 2000-09-14 | 2001-10-31 | Phone Or Ltd | Directional optical microphones |
| IL138611A0 (en) | 2000-09-21 | 2001-10-31 | Phone Or Ltd | Optical microphone/ sensors |
| IL142347A0 (en) * | 2001-04-01 | 2002-03-10 | Phone Or Ltd | Optical microphone for communication and other devices |
| US6740862B2 (en) * | 2002-03-13 | 2004-05-25 | Phone-Or Ltd. | Optical transducers and methods of making same |
| US6822750B2 (en) | 2002-03-13 | 2004-11-23 | Phone-Or Ltd. | Optical transducers and methods of making same |
| US6831266B2 (en) * | 2002-03-13 | 2004-12-14 | Phone-Or Ltd. | Optical transducers of high sensitivity |
| US6906807B2 (en) * | 2002-03-22 | 2005-06-14 | Phone - Or Ltd. | Membrane type optical transducers particularly useful as optical microphones |
| JP2004006753A (ja) * | 2002-04-05 | 2004-01-08 | Canon Inc | 光半導体用パッケージ |
| US6924475B2 (en) * | 2002-05-10 | 2005-08-02 | Phone-Or Ltd. | Optical transducers and method of making same |
| US7134343B2 (en) * | 2003-07-25 | 2006-11-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Opto-acoustoelectric device and methods for analyzing mechanical vibration and sound |
| DE102006059850B4 (de) * | 2006-12-15 | 2008-10-23 | Diehl Ako Stiftung & Co. Kg | Optischer Sensor |
| WO2013027357A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | 株式会社村田製作所 | 生体センサ |
| US10142671B2 (en) * | 2016-02-19 | 2018-11-27 | Lg Electronics Inc. | User interface apparatus for vehicles and vehicle having the same |
| BE1024666B1 (nl) * | 2016-10-19 | 2018-05-24 | Estl Nv | Trekkrachtmeetmethode |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2620914C3 (de) * | 1976-05-12 | 1979-05-10 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8000 Muenchen | Analoger Beschleunigungsmesser |
| FR2399000A1 (fr) * | 1977-07-27 | 1979-02-23 | Sagem | Capteur de proximite a guides dielectriques d'ondes optiques |
| US4576436A (en) * | 1983-01-31 | 1986-03-18 | Maurice Daniel | Light distribution and collection assemblies and methods |
| US5345076A (en) * | 1991-11-06 | 1994-09-06 | The Boeing Company | Optically trimmed sensor for reducing influence of differential node losses |
| DE4305195C1 (de) * | 1993-02-19 | 1994-06-30 | Schlueter Fotosensorik Gmbh & | Lichttaster |
| US5402508A (en) * | 1993-05-04 | 1995-03-28 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fiber optic probe having fibers with endfaces formed for improved coupling efficiency and method using same |
| IL111913A (en) * | 1994-12-07 | 1997-07-13 | Phone Or Ltd | Sensor and a method for measuring distances to, and/or physical properties of, a medium |
-
1997
- 1997-03-17 IL IL12046497A patent/IL120464A/xx not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-03-02 EP EP98301503A patent/EP0866313A1/en not_active Withdrawn
- 1998-03-09 US US09/037,137 patent/US6091497A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-03-17 JP JP10066743A patent/JPH1130503A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6091497A (en) | 2000-07-18 |
| IL120464A0 (en) | 1997-07-13 |
| EP0866313A1 (en) | 1998-09-23 |
| IL120464A (en) | 2000-01-31 |
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