JPS58113812A - 光センサ - Google Patents
光センサInfo
- Publication number
- JPS58113812A JPS58113812A JP21117281A JP21117281A JPS58113812A JP S58113812 A JPS58113812 A JP S58113812A JP 21117281 A JP21117281 A JP 21117281A JP 21117281 A JP21117281 A JP 21117281A JP S58113812 A JPS58113812 A JP S58113812A
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- Japan
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- light
- reflecting
- reflector
- reflecting plate
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- Pending
Links
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/28—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 with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
- G01D5/30—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 with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明は光計測システムに用いられる光センサに関する
ものである。
ものである。
（２）技術の背景
光ファイバを用、また信号伝送系は電磁誘導等による外
界の影響を受けず、理想的な情報伝達媒体である。この
ため光信号として捕える光センサは情報の入力信号とし
て好ましい。しかし一方一般物理晋としての外界情報は
一旦光信号に変換し、伝送する方法を要する。この変換
部を用いることにより光信号の応用領域が拡大される。
界の影響を受けず、理想的な情報伝達媒体である。この
ため光信号として捕える光センサは情報の入力信号とし
て好ましい。しかし一方一般物理晋としての外界情報は
一旦光信号に変換し、伝送する方法を要する。この変換
部を用いることにより光信号の応用領域が拡大される。
この一つの手段として、又応用の広い領域としてバネの
力、変位のフックの法則の物理的関係を光信号に変換す
ることが求められる。例えば流体の圧力、流量、速度等
があり、この＋６用としては気象観測、医療計測、自動
車エンジン制御、等の領域がある。
力、変位のフックの法則の物理的関係を光信号に変換す
ることが求められる。例えば流体の圧力、流量、速度等
があり、この＋６用としては気象観測、医療計測、自動
車エンジン制御、等の領域がある。
（３）従来技術と問題点
第１図は従来の光センサの一例の構成図である。
発光素子１と受光素子２との間にマノメータが置かれて
いる。液面３ａは圧力を受けて上下し、この液面変化に
伴い透過光量が変化する。この方法の場合は液面の変化
を直読するため光量の１１度、感度において十分なもの
でない。
いる。液面３ａは圧力を受けて上下し、この液面変化に
伴い透過光量が変化する。この方法の場合は液面の変化
を直読するため光量の１１度、感度において十分なもの
でない。
（４）発明の目的
本発明は微小なフックの法則による物理的変化曾を捕捉
し高感度、高精度の識別を可能ならしめることにある。
し高感度、高精度の識別を可能ならしめることにある。
（５）発明の構成
固定した基準反射板と、該基準反射板と平行し、かつ固
定した軸を具備し、圧力に比例した変位を有する弾性体
をもって掛止され、該軸を中心に回転自在な反射板と、
該基準反射板と平行に配置固定された干渉膜フィルタを
具え、該反射板に加わる外力による角度変化を利用し、
一定波長の光を複数同核基準反射板と該反射板の間にお
いて反射せしめて反射角度の増幅をさせ、該外力を該干
渉膜フィルタの反射光量として捕えることを特徴とする
光センサにより前記目的を達成するものである。
定した軸を具備し、圧力に比例した変位を有する弾性体
をもって掛止され、該軸を中心に回転自在な反射板と、
該基準反射板と平行に配置固定された干渉膜フィルタを
具え、該反射板に加わる外力による角度変化を利用し、
一定波長の光を複数同核基準反射板と該反射板の間にお
いて反射せしめて反射角度の増幅をさせ、該外力を該干
渉膜フィルタの反射光量として捕えることを特徴とする
光センサにより前記目的を達成するものである。
（６）発明の実施例
第２図は本発明に係る光センサの原理の構成図である。
基準反射板１１に対して反射板１２がその反射面１２ａ
を基準反射板１１の反射面１１ａとが対向してとりつけ
られ、反射板１１は基準反射板１１の反射面１１ａに平
行に設けられた軸１３に軸支され、且っ回動自在である
。反射板１２は軸１３と反対側にバネ１４により固定部
１５に掛止されている。
を基準反射板１１の反射面１１ａとが対向してとりつけ
られ、反射板１１は基準反射板１１の反射面１１ａに平
行に設けられた軸１３に軸支され、且っ回動自在である
。反射板１２は軸１３と反対側にバネ１４により固定部
１５に掛止されている。
基準反射板１１の軸１３と反対側には干渉膜フィルタ１
６が基準反射板１１と平行に干渉膜フィルタ膜面１６ａ
を基準反射板１１の反射面と対向して固定して取付けら
れ°Ｃいる。一方干渉膜フィルタ膜面１６ａの中心垂直
軸に対して、基準反射板１１と略対称位置に受光素子１
７が固定して取り付けられている。これらの精密な位置
関係は以下の説明に応じて定められている。
６が基準反射板１１と平行に干渉膜フィルタ膜面１６ａ
を基準反射板１１の反射面と対向して固定して取付けら
れ°Ｃいる。一方干渉膜フィルタ膜面１６ａの中心垂直
軸に対して、基準反射板１１と略対称位置に受光素子１
７が固定して取り付けられている。これらの精密な位置
関係は以下の説明に応じて定められている。
今入力光１８をλ１とする。この入力光１８が矢印Ａ方
向より基準反射板１１の反射面１１ａの垂直軸に対して
φの角度で入射したとする。又反射面１２は基準反射板
１１に対してθの角度で傾斜しているとする。
向より基準反射板１１の反射面１１ａの垂直軸に対して
φの角度で入射したとする。又反射面１２は基準反射板
１１に対してθの角度で傾斜しているとする。
入力光１日がまず納車反射板１１の反射点１１ｂで反射
するときは入射角度φと同じ角度で反射する。次に反射
板１２の反射点１２ｂで入射角度がθだけ加えられるた
め、αｌ−φ十〇の角度で反射する。同様にして次の基
準反射板１１の反射点１１ｃｄではα２−φ＋２θとな
る。同様にして反射点１２ｃではα３−φ＋３θとなり
、反射点ｌｉｄではα４−φ＋４０となる。即ちｎ回の
反射の結果はαｎ−φ十ｎθとなり、反射回数の増加と
共に反射角度は増大し、更に反射板１２の角度θが変化
するとその変化も又０倍される。
するときは入射角度φと同じ角度で反射する。次に反射
板１２の反射点１２ｂで入射角度がθだけ加えられるた
め、αｌ−φ十〇の角度で反射する。同様にして次の基
準反射板１１の反射点１１ｃｄではα２−φ＋２θとな
る。同様にして反射点１２ｃではα３−φ＋３θとなり
、反射点ｌｉｄではα４−φ＋４０となる。即ちｎ回の
反射の結果はαｎ−φ十ｎθとなり、反射回数の増加と
共に反射角度は増大し、更に反射板１２の角度θが変化
するとその変化も又０倍される。
最終の反射光は干渉膜フィルタ１６に入射する。
この干渉膜フィルタ１６は多層の酸化物の膜をもって構
成され、特定の波長に対して透過、反射の選択性を有す
る。この限界は急峻な変化を持つ。
成され、特定の波長に対して透過、反射の選択性を有す
る。この限界は急峻な変化を持つ。
第３図は波長と透過率の関係を示すグラフである。図上
遮断域Ｓは略直線的変化を示す部分である。
遮断域Ｓは略直線的変化を示す部分である。
人力光λ１はこの遮断域Ｓの略中心に設定しである。こ
の場合透過率は略５０％である。干渉膜フィルタの特性
上入射角度の変化は入力光の波長の変化のごとき見掛け
の変化を生ずる。
の場合透過率は略５０％である。干渉膜フィルタの特性
上入射角度の変化は入力光の波長の変化のごとき見掛け
の変化を生ずる。
第３図において曲線２１は波長λ１の場合を示ずが干渉
膜フィルタ１６の入射角度が変化するとあたかも波長が
変化したごとく曲線２２または２３に応じた透過率を示
す。これは波長λ１の中心点２１ａにたてた垂直線Ｂ−
Ｂ線上の変化のごとき様相を示し、透過率が急峻に変化
する。
膜フィルタ１６の入射角度が変化するとあたかも波長が
変化したごとく曲線２２または２３に応じた透過率を示
す。これは波長λ１の中心点２１ａにたてた垂直線Ｂ−
Ｂ線上の変化のごとき様相を示し、透過率が急峻に変化
する。
第２図においてもし反射板１２を掛止するバネ１４に抗
して外力が矢印Ｃ方向に働くと反射板１２は角度θを変
化させる。この変化は干渉膜フィルタ１６に対する入射
角度として前述のごとく増幅されるため、干渉膜フィル
タ１６はその透過率を第３図説明のＢ−Ｂ線上で変化さ
せて反射光を受光素子１７に送る。即ち外力の変化は受
光素子に対する入力光の変化として現れる。
して外力が矢印Ｃ方向に働くと反射板１２は角度θを変
化させる。この変化は干渉膜フィルタ１６に対する入射
角度として前述のごとく増幅されるため、干渉膜フィル
タ１６はその透過率を第３図説明のＢ−Ｂ線上で変化さ
せて反射光を受光素子１７に送る。即ち外力の変化は受
光素子に対する入力光の変化として現れる。
本発明では基準反射板１１と反射板１２との繰り返しの
反射回数ｎを固定として考えたが構造により反射回数ｎ
を増幅、分解能向上の手段として利用することも可能で
ある。
反射回数ｎを固定として考えたが構造により反射回数ｎ
を増幅、分解能向上の手段として利用することも可能で
ある。
本発明の干渉膜フィルタ１６には現在一般にはハードコ
ートとしてＳｉへとＴ ｉ Ｏ−＜用いられているが、
更に外囲条件に対する性能改善が得られるようなソフト
コーＩ・材例えばＭｇ町、ＺｎＳ。
ートとしてＳｉへとＴ ｉ Ｏ−＜用いられているが、
更に外囲条件に対する性能改善が得られるようなソフト
コーＩ・材例えばＭｇ町、ＺｎＳ。
ｐＪ ａｙＡ Ｉ Ｆ、のどとき材料によりＷＩ膜を構
成すれば、第３図説明の波長、透過率の選択曲線は急峻
なものを利用することが出来、本発明の光センサの増幅
性能を一層向上することが出来る。
成すれば、第３図説明の波長、透過率の選択曲線は急峻
なものを利用することが出来、本発明の光センサの増幅
性能を一層向上することが出来る。
尚本発明の実施例では遮断域に帯域通過フィルタ（Ｂ
Ｐ Ｆ）を利用したがこれが最も急峻な遮断域が得られ
るためである。しかし遮断域傾斜のより緩やかな短波長
帯フィルタ（ＳＷＰＦ）、又長波長帯フィルタ（ＬＷＰ
Ｆ）を用いても何隻差支えない。
Ｐ Ｆ）を利用したがこれが最も急峻な遮断域が得られ
るためである。しかし遮断域傾斜のより緩やかな短波長
帯フィルタ（ＳＷＰＦ）、又長波長帯フィルタ（ＬＷＰ
Ｆ）を用いても何隻差支えない。
本発明の実施例における軸、バネの配置、構造は特に固
定されるものではなく、構造、使用条件に応じて選択す
べきものである。本実施例ではバネにコイルバネを使用
したが、板バネを用いてもよく、更にフックの法則に従
う一般弾性体を利用し°ζも同様の効果を得ることが可
能である。
定されるものではなく、構造、使用条件に応じて選択す
べきものである。本実施例ではバネにコイルバネを使用
したが、板バネを用いてもよく、更にフックの法則に従
う一般弾性体を利用し°ζも同様の効果を得ることが可
能である。
（７）発明の効果
本発明によれば力、バネの変位を利用する物理量は大１
１に増幅された光信号として捕えることが可能となり、
光信号の効果を十分に利用することと共に微小な物理的
変化、例えば人体内の血液流、血圧等の生体反応等を把
握することも可能と類推することも出来る。
１に増幅された光信号として捕えることが可能となり、
光信号の効果を十分に利用することと共に微小な物理的
変化、例えば人体内の血液流、血圧等の生体反応等を把
握することも可能と類推することも出来る。
第１図は従来の光センサの一例の構成図、第２図は本発
明に係る光センサの原理の構成図、第３図は波長と透過
率の関係を示すグラフである。 図においζ１１は基準反射板、１２は反射板、１３は軸
、１４はバネ、１６は干渉膜フィルタ、１７は受光素子
、１８は入力光である。 第 ３ 図 （）−、）
明に係る光センサの原理の構成図、第３図は波長と透過
率の関係を示すグラフである。 図においζ１１は基準反射板、１２は反射板、１３は軸
、１４はバネ、１６は干渉膜フィルタ、１７は受光素子
、１８は入力光である。 第 ３ 図 （）−、）
Claims (1)
- 固定した基準反射板と、該基準反射板と平行し、かつ固
定した軸を具備し、圧力に比例した変位を有する弾性体
をもって掛止され、該軸を中心に回転自在な反射板と、
該基準反射板と平行に配置固定された干渉膜フィルタを
具え、該反射板に加わる外力による角度変化を利用し、
一定波長の光を複数同核基準反射板と該反射板の間にお
いて反射ゼしめて反射角度の増幅をさせ、該外力を該干
渉膜フィルタの反射光量として捕えることを特徴とする
光センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21117281A JPS58113812A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 光センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21117281A JPS58113812A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 光センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58113812A true JPS58113812A (ja) | 1983-07-06 |
Family
ID=16601596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21117281A Pending JPS58113812A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 光センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58113812A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10018094B2 (en) | 2014-07-25 | 2018-07-10 | Man Diesel & Turbo Se | Catalyst unit, method for producing the same, and exhaust gas catalyst |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP21117281A patent/JPS58113812A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10018094B2 (en) | 2014-07-25 | 2018-07-10 | Man Diesel & Turbo Se | Catalyst unit, method for producing the same, and exhaust gas catalyst |
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