JPS60502172A - 光変調センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は光学センサに関し、特にパラメータに応答して光を変調するための光学 センサに関する。

発明の要約 パラメータを表わす出力光信号を提供するセンサは、反射装置、導波管手段、レ ンズ手段、および変位手段を含んでいる。導波管手段は、反射手段に向って光を 発射し、また、光出力信号を生ずるため（こ、反射手段から反射された光を受光 する。レンズ手段は導波管手段と反射手段との間に置かれている。レンズ手段は 導波管手段から反射装置に向けて光を伝送し、該反射手段によって反射された光 を、前記導波管手段の近くｆこ、光スポットとして集束する。導波管手段によっ て受信された光は、導波管手段、反射手段およびレンズ手段の相対位置の関数で ある。

変位手段は、導波管手段に対する反射手段又はレンズ手段、又はその両方の相対 運動が、パラメータの関数として発生するように作用する。これは、導波管によ って受光された光の童がパラメータの関数として変化するようにしている。

好ましい実施例においては、センサは、ハウジングの固定位置ｉこ、少くとも導 波管手段、反射手段およびレンズ手段の一つを支持するセンサハウジングを含ん でいる。変位手段はハウジングに結合されており、ハウジングに固定的ｆこ支持 されている手段Ｉこ対して、少くとも、反射手段、レンズ手段、および導波管手 段の一つがパラメータに応答して物理的な動きをするようにする。その結果、導 波管手段に対する反射手段又はレンズ手段の少くとも一方の相対運動はパラメー タの関数となる。

好ましい実施例において、導波管手段は一本以上の光ファイバを含んでいる。該 導波管は、光源から光を受け、その光を、伝送面へ導く。光は、この伝送面から 反射手段に向って、伝送される。導波管は反射手段から反射された光を受光する 受光面を有している。（光ファイバが導波管の中に１本又はそれ以上含まれてい るかどうかに依存して、受光面が、伝送面と同じものであるかどうか決まる。） 受信された光は、導波管によって光検出器へ導かれる。この光検出器は、電気出 力信号を光出力信号の強度の関数として発生する。

レンズ手段は導波管手段と反射手段との間の通路に平行な光軸を有している。光 軸に対する半径方向の光スポットの位置は、伝送面の中心と光軸との間の半径方 向の距離の関数である。好ましい実施例Ｅこおいては、変位手段は、導波管に対 して、レンズ手段が半径方向の相対運動をするように作用する。そのため、集束 された光によって形成された光スポットの受光面に対する位置（および、該受光 面で受光される光の強度）はパラメータの関数として変化する。

さらに他の好ましい実施例では、ハウジングは流体中１こ渦を誘起するために、 渦の離脱（又は発生）棒（Ｖｏｒｔｅｘ　ｓｈｅｄｄｉｎｇｂａｒ　）を有ｊ− ている。変位手段は該渦の離脱棒によって渦の中に支持され、該渦イこ応答して 、物理的に反覆して変位される運動伝達構体を有している。レンズ手段は、その 光軸からの半径方向の距離の関数として変化する屈折率をもつ約１／４ピツチの 勾配を有する屈折率（ｇｒａｄｅｄ　１ｎｄｅｘ）レンズから構成されている。

１／４　ピッチの勾配を有する屈折率レンズを通る光の通路は、サイン波信号の １／４波長の形を有している。このレンズは、運動伝達構体ｆこよって支持され 、渦によって発生された運動に応答して、光軸に垂直な半径方向に動く。導波管 は、パラメータが予め定められた値をもっとき、レンズの光軸に対して反対で等 距離の所に配設された第１および第２の光ファイバを含んでいろ。第１のファイ バは光をレンズの第１の端部へ伝送する。レンズは光を屈折し、レンズの第２の 端部の位置ｌこある反射体はこのレンズを通って元の道へ光を反射し、少くとも 反射された光スポットの一部が第２のファイバｆこよって受光されるような位置 に、光を集束する。光スポットの位置および第２の光ファイバによって受光され た光の強度は、レンズの光軸と第１のファイバ間の半径方向の距離の関数である 。半径方向の距離が変化する時、レンズの半径方向の変位の結果として光スポッ トの第２のファイバに対する位置は変化する。（そして、第２のファイバによっ て受信される光の強度は変化する。）第２のファイバに入射する反射光の量は、 好ましくは、レンズの光軸と第１のファイバ間の半径方向の変位の２倍に比例し て変化する。

このため、変位に応答するセンサを提供することができる。

さらに好ましいセンサの実施例では、導波管は光を　１／２のピッチの勾配を有 する屈折率レンズに供給する１個のマルチモードの光ファイバで作られている。

このレンズは光を屈折し、レンズの第２の端部にある点へ集束する。可動ミは少 くとも集束された光の一部をレンズ中へ反射しイバノ力へ向けるために、レンズ の第２の端部に隣接して配置されている。このミラーは、反射された光の量がパ ラメータの関数となるように、レンズに関してパラメータに応答して変位される 。光は集束される。この時、この光はミラーの小さな変位が実質的に反射された 光量のフルレンジの変化をもたらすように、ミラーの位置において小さな断面を 有している。反射光はレンズを通る時に屈折され、ファイバ上に集束される。受 光された光は、ファイバによってビームスプリッタに伝送され、さらに、検出器 へ導かれる。検出器は、出力信号を、ファイバによって受光された光の強度の関 数として、すなわち、パラメータの関数として出力する。

本発明の一つの利点は、なめらかな勾配を有する屈折率レンズを使用すると、レ ンズと導波管との間の電気結合が有効になり、その結果、結合および伝送損失が 最小になるということである。さらに他の利点は、センサが一つの側にあるため 、ファイバがレンズの一方の側から光を伝送し、かつ受光できるということであ る。このことは、製造を容易にする。また、このことによって、該センサを渦セ ンサとして使用した場合に、両方のファイバを渦の離脱棒の堅固に支持された部 分に配設することができるようになる。そのため、（光伝送特性に悪影響を与え 、その結果、出力信号の強度に悪影響を与える）ファイバの動きが最小になる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従　って作られた導波管と光変調器とを有する光変調センサ の部分的に断面を含む上面図である。

第２図は、第１図を線２−２に沿って切断した時の光変調センサの断面図である 。

第３図は第２図を線３−３に沿って切断した時の光変調センサの断面図である。

第４図は・本発明に従って作られた光変調センサを使用した渦動流量計が配置さ れた流体運搬用導管の上面断面図である。

第５図は、第４図を線５−５に沿って切断した時の渦動流量計の断面図である。

第６図は、光を送受信するための１個の導波管を有する本発明に従って作られた 光変調センサの一実施例を、中心軸を通り、かつこれに平行な面で切断した時の 断面図である。

第７図は、第６図を線７−７に沿って切断したときの導波管の湖面と出力光のス ポットを衣わす図である。

第８図は本発明に従って作られた光変調センサの一実施例の断面図と部分的にブ ロックで表わされた図である。

実施例の詳細な説明 光変調センサは、好ましい実施例を異る方向から図示した第１．第２および第３ 図において、符号１０で示されている。

このセンサ１０は、光を送受信するために、その中に配置された第１の光フアイ バ導波管１２と第２の光フアイバ導波管１４を有する光導波手段（又は導管）１ １を含んでいる。ここに使用されている光は、スペクトルの可視部、赤外部およ び紫外部を含む全ての周波数を有する電磁的な光として定義される。導管１１は ステンレススチール又は他の適当な硬い材料から作られたセンサハウジング装置 １５の中に配置されている。ハウジング１５は、（好ましくは、孔をあける機械 によって穿孔された）貫通孔１５Ａを有している。第１および第２のダイアフラ ム１６Ａと１６Ｂのような形状を有する変位手段１６はハウジング１５から実質 的に突き出すことなく、孔１５Ａ（７）第１および第２の端部を覆うために、こ れらの端部に固定されている。第１のダイア７２ム１６Ａは、ハウジング１５の 一方の側にある孔１５Ａの第１の端部の周囲に形成された第１の環状溝１５Ｂの 中に位置している。第１のダイアフラム１６Ａはハウジング１５よりもはるかに 薄く、好ましくはステンレススチールから形成されている。このため、第１のダ イアフラム１６Ａの少くとも一部は、該第１のダイアクラム１６Ａの外面に垂直 な成分をもつ力に応答して、ハウジング１５から離れたり、これに向ったりする 運動をする。第２のダイアグラム１６Ｂは、同様に、／１ウジング１５の他の側 であって、孔１５Ａの第２の端部の周囲に形成された第２の環状の溝１５Ｃの中 に置かれ、孔１５Ａの第２の端部を虫っている。

円筒形の管（５ｐｏｏｌ）　１７は第１と第２のダイアクラム１６Ａ　と１６Ｂ との間に結合されており、第１および第２のダイアフラム１６Ａと１６Ｂの動き に応じて変位する。（好ましくは、ゆるい勾配が付けられた屈折率レンズ２０で ある）レンズ手段は管１７の中に配置されており、第１光フアイノく導波管１２ と第２光フアイバ導波管１４に、電磁的に結合されている。導管１１は孔１５Ｄ を通ってハウジング１５中に延びており、孔１５Ａ中をレンズ２０の方へ延びて いる。レンズ２０は、第１の端部　２２．第２の端部２４および光軸２６を有し ている。レンズ２０は、好ましくは、シリカ（ｓｉｌｉｒで形成されており、円 筒形の形状であり、好ましくは、光軸２６からの半径方向の距離の関数として減 少する屈折率をもっている。レンズ２０中を通る光はその屈折率に依存して予め 定められに通りに屈折されろ。第１〜３図に示されている実施例では、レンズ２ ０は、光がサイン波の１／４波長だけ屈折されろように、約１／４ピツチのレン ズの形状をしている。さらｆこ、好ましい実施例のレンズ２０は、約　１／４ピ ツチの整数倍のレンズから構成されている。

第１の光学ファイバ導波管１２から出て第１の端部２２に入る光線は、該光線が レンズ２０の第２の端部２４で光学軸２６に平行になるように、レンズ２０によ って屈折される。

ミラーのような反射面３０は、光線が反射によって第１の端部２２に向って戻る ように第２の端部２４の所に置かれている。一実施例における反射面３０は、好 ましくは、スパッタリング、蒸着又は他のコーティング技術によって、第２の端 面２４上に形成されている。

反Ｊｕｌはレンズ２０ｉこよって屈折され、レンズ２０の第１の端部で光のスポ ットに集束される。第２の光フアイバ導波管】４に入る光点の量は、レンズ２０ と第１および第２の導波管１２と１４との間の変位（ずれの大きさ）に依存して いる。第２の導波管１４によって受けられた光の形態の出力信号は、第２の導波 管１４の端部に重なる光のスポットの面積の関数である強さを有している。

導管１１は、好ましくは、ハウジング１５の孔１５「を通って挿入された円筒形 の管であり、好ましくは、その中に固定的（こ配置された第１の光フアイバ導波 管１２と第２の光フアイバ導波管１４を含み、好ましくは光軸２６の両側に、こ れと平行（こかつ該光軸上を通って設置されている。第１の光フアイバ導波管１ ２は、（発光ダイオードのような）光源４０から発射された光を送信器の端部４ ２１こ向って伝送し、さらに、該送信器の端部４２から出た光はレンズ２０の第 １の端部２２に向って送り出される。一対の実線４６と４８はレンズ２０の中に 入る伝送されてきた光の一番外側の線を示している。線４６と４８で示された光 線はレンズ２０の第２の端部２４で反射面３０によって反射される。破線５２お よび５４で示されているような反射光線はレンズ２０によって屈折され、集束さ れた光のスポットが第２の光フアイバ導波管１４の端部５８に隣接した場所ｆこ 作られる。線４６．４８，５２および５４は、レンズ２０中における屈折した光 のサイン波の１／４　ｆこ等しい。レンズ２０は　ｌ／４ピツチのレンズである ので、反射光は、第１の導波管１２の端部４２から出力された光が第１の端部２ ２を通ってレンズ２０に入る時の開口と実質的に同一の開口をもって、レンズ２ ０の第１の端部２２から出力される。少くとも、光のスポットの一部は第２の導 波管１４の端部５８ｆこ入る。この第２の導波管１４の端部５８は、好ましくは 、感知されるパラメータが予め定められた値をもつとき、レンズ２０の＠２６に 対し、第１の導波管１２の端部４２と正反対でかつ等距離の所に配置されている 。集束された光のスポットの中心は、第１の導波管１２の端部４２の中心から光 軸２６までの半径方向の距離ｌこ等しい距離だけ光＠２６から半径方向に離れた 所ｆこつくられる。光検出器５９は、第２の導波管１４イこよって受信され伝送 されてくる光の強要を表わす電気的出力信号を提供するためｉｎ　、第２の導波 管１４に結合されている。

感知されるパラメータの関数であるレンズ２０の変位は、導波管の端部４２と５ ８の中心間に引かれた線に平行な、矢印６０ｉＣよって示されている半径方向ｆ こ生ずる。この変位は、レンズ２０の軸２６を１黄切り・かつダイアフラム１６ Ａと１６　Ｂに実質的に垂直な方向ｆこ発生する圧力差又は加速度差のような力 によって惹侵される。レンズ２０のそのような半径方向の変位が起ると、導波管 の端部４２と５８は、もはや光軸２６に関して等間隔でなくなる。しかし、反射 光の集束された光のスポットは、第１の導波管１２の端部４２に対して光軸２６ と正反対で、かつ光軸２６から等距離の位置にある。このように、光のスポット のこれより小さい一部分のスポットが、第２の導波管１４の端部５８に入射し、 出方信号の強度は変位に対応して減少する。光のスポットは、第２の導波管１４ の端部５８に対して相対的に、レンズ２ｏの半径方向の変位の２倍に等しい距離 動き、この結果、変位が２倍に増幅されるということは、注意すべきことである 。

パラメータの変化に対応するレンズ２ｏの変位が光軸２６に沿って起き、その結 果、第２の導波管１４によって受信された光の強度の変化が結合損失に応答して 発生するようにすることは、本発明の範囲内にある。また、パラメータの関数と して、導波管１２および１４の一方又は両方をレンズ２゜に関して動かす動作モ ードは、本発明の範囲内にある。

光変調センサの好ましい応用例が第４および第５図に示されている。ここでは・ 光変調センサは渦動センサとして用いられている。渦の離脱棒（ｖｏｒｔｅｘ　 ｓｈｅｄｄｉｎｇ　ｂａｒ）又はハウジング手段が符号１５で示されている。こ れは本出願と同じ出願人によって、１９８２年３月１２日に出願された米国特許 出願番号第３５７，４６５号のテーマである。離脱棒　１１５は、後面　１２５ Ａ　、　１２５　Ｂと流れに対向する面１２６とをもつ頭部　１２５、該頭部１ ２５と結合され該頭部１２５のすぐ下流にある中間部１２７、および該中間部１ ２７のすぐ下流にあり、該部分１２７と結合されている尾部１３０の三つの部分 から形成されている。棒１１５は第１および第２のダイアクラム１３２と１３３ の形をした変位手段をもっている。

第１のダイアフラム１３２は中間部１２７の一方の側の圧力に応答して動き、第 ２のダイアクラム１３３は中間部　１２７の他方の側の圧力に応答して動く。複 数個の渦が形成されると、これらの渦は左右に交代で生じるので、各々のダイア ７２ム上の圧力は変化する。渦が左から右あるいはこれと逆に切り替わる時、中 間部１２７の一方の側の圧力は、−個の渦が反対側に形成されるまで、他方の圧 力より高くなっている。

反対側に渦が発生すると、高圧側は低圧側になり、低圧側は高圧側になる。この ため、ダイアクラム　１３２と１３３は偏向し、ダイアフラム　１３２と１３３ との間に結合された、勾配をゆるく付けられた屈折率（１ｎｄｅｘ）レンズ１４ を差圧の関数として移動させる。レンズ１４０は、ダイアフラム１３２と１３３ の偏向に応答して・光軸１４４に垂直な半径方向に変位される。第１の光フアイ バ導波管１４８と第２の光フアイバ導波管１５０は、　該第１の導波管の端部１ ５２と第２の導波管の端部１５４が、第５図に見られるように、第１のレンズの 端部１５６と隣接するように、孔を通って中間部１２７　中へ挿入されている円 筒導管１５１内に固定的に支持されている。

第１の導波管の端部１５２と第２の導波管の端部１５４は・レンズ１４０が変位 されていないとき、好ましくは、レンズ１４０　の光軸と反対で該光軸から等距 離であり、かつ第１のレンズの端部１５６から等距離の位置に置かれている。

光は、第１の導波管の端部１５２から第１のレンズの端部１５６　の中へ伝送さ れ、屈折され、次いで、レンズ１４０の第２の端部１５８へ伝送される。ここで 、光は反射され、第１のレンズの端部１５６へ向かう。反射光は・少くともその 一部を第１のレンズの端部１５４上に集束するように、屈折される。渦によって 惹起されたレンズ１４０の半径方向の変位は、光変調の周波数と振幅が流れの速 度を表わすように、第２の導波管の端部１５４によって受光されろ光量を変調す る。

ダイアクラムの変位をレンズ１４０に伝達するために、符号１６０で示された運 動伝達機能を有するダイアクラム支持構体は、適当な粘着材料によって、第１お よび第２のダイアクラム　１３２，１３３の両方およびレンズ１４０に結合され ている。ダイアフラム１３２と１３３の運動は、ダイアフラム　１３２と　１３ ３の両方が同時に同一方向へ動くという１同調（ｕｎｉｓｏｎ　）”運動である ことに注意すべきである。運動伝達構体１６０は、このようにダイアフラム１３ ２と　１３３の両方に付けられているので、運動伝達構体１６０は、ダイアフラ ム１３２および１３３と共に、正確な動きをする。

第１の光フアイバ導波管１４８　と第２の光フアイバ導波管１５０　は中間部１ ２７の中にあるレンズ１４０から、パイプ１１０　の内壁の方へ延びている。中 間部１２７は、光の伝達に影響を与える伝達振動又は偏向が、第１および第２の 導波管１４８と１５０に伝わらないように、堅固に支持されている。第５図に示 されているように、導波管１４８と１５０　は、構造を簡単にするために、同一 の通路を通って中間部１２７に入り、かつ該中間部１２７から出ている。本発明 は、センサが一力にのみ側面（すなわち、光の入出力面）を有してい−るので、 第１および第２の導波管１４８と１５０を含む伝送手段および受信手段をレンズ １４０の同一の側に設けることができるという利点がある。

第６図のさらに好ましい実施例は、符号２１０で示される光変調センサから構成 されている。このセンサは、第１の端部　２１４と第２の反射端面２１６をもつ １／４ピツチのなだらかな勾配を有する屈折率レンズ２１２から構成されている 。

光は光ファイバのような導波管２２０からレンズ２１２の第１の端部２１４中に 伝達される。導波管２２０は、レンズ２１２　が変位されていないとき、（すな わち、パラメータが予め定められた値をもっている時）　実質的にレンズ　２１ ２の光軸２２２に沿う端部２２１から光を送り出す。光は、レンズ　２１２の第 １の端部２１４に入り、第２の端部２１６の方へ向い、進むにつれて屈折される 。光は第２の端面　２１６で逆方向に反射され、さらに屈折されて集束され、導 波管２２０　に入射する光スポットとなる。レンズ２１２がその静止位置から半 径方向に変位される時、導波管２２０は、もはや軸２２２と同軸でなく、端部２ ２１上に光スポットの全部を受け入れない。事実、光スポットは導波管２２０に 関して、レンズ２１２の半径方向の変位の２倍に等しい距離だけ動かされ、出力 信号の強度は変位に応答して減少した。導波管２２０　は、導波管２２０の入出 力光を分離し、出力光を、制御又はｒ示するための検出器又は他の処理手段に導 く合成（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　）手將結合され、いる。出方光、）や□よ、レン ズ２１２に作用する力を表わしている。

第７図において、符号は第６図と同一である。該第７図には、反射光の集束され た元スポット　２６０と、第６図の導波管２２０の端部２２１を表わす端面の相 互関係が示されている。光スポット２６０は、好ましくは、その中心２６２に最 大の強度をもつ光強度分布を有する直径ＤＦの円形の形をしている。導波管の端 部２２１は、好ましくは、直径ＤＷの円形の形をしている。光スポット　２６０ の中心２６２および導波管の端部２２１の中心２６４は、光軸２２２と導波管の 端部　２２１の中心２６２間の半径方向の変位の２倍に等しい工として定義され ている距離だけ離れている。距離Ｘは零から（好ましくは、光スポット２６０の 直径ＤＦに等しい）導波゛　管の端部２２１の直径ＤＷまで変化する。しかし、 □は、動作点として、すなわち、導波管　２２０とレンズ軸２２２間に変位がな いとき、直径ＤＷの０５倍〜１．０倍の間にあるのが好ましい。このようにする と、殆んど１個の導波管の直径の変位が高調波の発生を見ずして利用できるよう になる。

導波管２２０上の出力信号は、導波管の端部２２１とオーバラップする光スポラ ）　２６０の量の関数であり、該オーツくラップ領域Ａは影を付けて示されてい る。オーツくラッグ領域Ａは、次式によって与えられる。

ここに、Ａ＝ニオ−バラツブ域 Ｘ−光スポット２６０　の中心と導波管の端部２２１との間の距離 ｄ−導波管の端部２２１の直径（ＤＷ）および（又は）光スポット２６０　の直 径（ＤＦ）導波管２２０から出力される信号の強度は、オーバラップ領域Ａ内に ある光スポラ）　２６０の強度の関数である。このオーバラップ領域Ａは、変位 の量と方向に依存して、零から導波管の端部２２１の面積まで変化させることが できる。出力信号は、それから、感知されたパラメータを正確に表示するために 処理され、適当な較正（ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ　）出力手段の上１こ表示される 。

光変調センサのさらに他の好ましい実施例が第８図において、符号２７０で示さ れている。光源２７４は導波管２，７５を通って、合成器（ビームスグリツタ） ２７６へ伝送される光を発射する。この光は実質的に、合成器２７６を通り、導 波管　２７８へ伝送される。この導波管２７８の端部２８０は、１／２ビクチの なだらかな勾配を付けられた屈折率レンズ２８４　の第１の端部２８２ｆこ結合 されている。レンズ　２８４と導波管　２７８は、ハウジング２８６の中に配置 されており、レンズ２８４は好ましくは堅固に支持されている。ハウジング２８ ６は、さらにセンサハウジング２８７中に、孔２８７Ａによって支持されている 。レンズ２８４は、導波管２７８から光を受け、屈折し、光をレンズ２８４の第 ２の端部　２８８に集束する。最も外側の光線は、１／２波長のサイン波の形を している線２８９と２９１で示された通路に従って進行する。可動反射面２９０ は、レンズ２８４の第２の端部　２８８から放射された集束光の実質的な部分を 反射してレンズ２８４中へ戻すように、レンズ２８４の第２の端部２８８１ζ隣 接して置かれている。反射面２９０は、力が反射面２９０１こ作用しない時、好 ましくは、集束された光の約１／２だけ反射するような位置に置かれている。レ ンズ２８４は軸２９２を有しており、反射面２９０はこの軸２９２まで延びて静 止している。反射面２９０は、該反射面２９０の動きが軸２９２１こ対して実質 的に垂直になるように、および矢印　２９６で示されているような圧力又は加速 度の如きパラメータに応答する動きが発生するように、Ｕ形のピストン　２９４ のような変位手段に結合されている。ピストン２９４は、それぞれ、一対のダイ アフラム２９７と２９９との間に結合されている第１の％　２９４　Ａと第２の 脚２９４Ｂとを有している。ダイアフラム２９７と　２９９はセンサハウジング ２８７の対向する両側に設けられており、矢印２９６の方向の成分をもつ力ｌ仁 応答して変位する。反射面２９０はピストン脚２９４Ａの端部２９４Ｃに固着さ れているので、反射面２９０はレンズ２８４の第２の端部２８８に密接に隣接し て置かれ、光の損失は最小になる。また、反射面２９０は、力が反射面２９０の 動きによってレンズ２８４　に伝わらないように、レンズ２８４かられずかに離 して置かれている。

反射面２９０によって反射され、レンズ　２８４中に戻った光は、屈折され、導 波管の端部　２８０上に集束される。反射光はレンズ２８４の第２の端部２８８ に沿う反射面　２９０の相対変位の関数であり、光の１／２以上又は１／２以下 が反射される。導波管２７８は反射光をスプリッタ２７６に向けて伝送し、次い で、反射光は導波管２９８を経て、検出器３００　へ伝送される。検出器３００ は反射された光の強度を検出し、パラメータを表わす出力信号又は可視表示を提 供する。

第８図の好ましい実施例は、修正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　）を、その中心軸 の回りにハウジング２８６を回転することによって行うことができるという利点 を有している。導波管　２７８とハウジング２８６の中心にあるレンズ軸　２９ ２との正確な軸合せと一１反射面２９０のレンズ軸２９２　との軸合せは同じで ないので、組立て中に、反射面　２９０に関係なくその中心の回りにハウジング ２８６を回転すると、反射面２９０に接している第２のレンズの端部２８８に集 束される光の軸合せが変化し、光の所望量が反射面　２９０から反射されるよう にすることができる。導波管２７８をレンズ軸２９２と一線に並べる際の許容度 は大きく・ある場合には、第２のレンズの端部　２８８で集束される光と反射面 ２９０との軸合せを変えろことができるようになされていることが望まれる。こ のように、正確さを保持しながら、製造コストを低減できる。

ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　６ 国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　光を反射するための反射装置、 該反射装置に向けて光を発射し、光出力信号を提供するために、反射装置から反 射された光を受光する導波管装置、光を導波管手段から反射手段へ導き、反射手 段によって反射された光を導波管手段の近傍に集束するために導波管手段と反射 手段との間に置かれ、導波管手段によって受光された光が導波管手段、反射手段 およびレンズ手段の相対位置の関数となるようにするためのレンズ手段、および 少くとも反射手段とレンズ手段の一つの相対運動が導波管手段に関してパラメー タの関数となり、導波管手段によって受光された光がパラメータの関数となるよ うにするための変位手段とからなり、 パラメータの関数である光出力信号を提供するためのセンサ。 λ　前記レンズ手段が、レンズの光軸からの半径方向の距離の関数として変化す る屈折率をもつなめらかな勾配を有する屈折率レンズからなることを特徴とする 請求第１項記載のセンサ。 ３、　なめらかな勾配を有する屈折率レンズが導波管手段に隣接して置かれた第 １の端部と、反射手段に隣接して置かれた第２の端部とを有することを特徴とす る請求の範囲第２項記載のセンサ。 ４、　なめらかな勾配を有する屈折率レンズが、約１／４ピソチ又はその整数倍 のなめらかな勾配を有する屈折率レンズから構成されていることを特徴とする前 記請求の範囲第３項記載のセンサ。 ５、　変位手段は半径方向の相対運動をパラメータの関数として発生し、光出力 信号が、導波管手段と反射手段のレンズの光軸に対する半径方向の変位の関数で ある強度をもつことを特徴とする前記請求の範囲第２項記載のセンサ。 ６　導波管手段が第１および第２の光導波管から構成されていることを特徴とす る前記請求の範囲第１項記載のセンサ。 ７　導波管手段は、光入力をレンズに伝送し、レンズから出力された光出力を伝 送する光導波管からなり、合成器（スプリッテインク一手段は出力光を入力光か ら分離する定めに該光導波管に結合されていることを特徴とする前記請求の範囲 第１項記載のセンサ。 ８、変位手段がパラメータに応答して動く少くとも一個のダイア７ラム、および パラメータの関数として相対運動させるように、該ダイアフラムに反射手段、導 波管手段およびレンズ手段の少くとも一つを結合させるための結合手段とからな ることを特徴とする請求 ンサ。 ９、　変位手段が２枚の平行なダイアフラムを含み、結合手段が、ダイアクラム 同士を結合すると共に、反射手段、導波管手段およびレンズ手段の少くとも一つ を前記２枚のダイアフラムに接続して、一緒に動くようにしたことを特徴とする 前記請求の範囲第８項記載のセンサ。 １０、レンズ手段は光軸をもち、変位手段が、該光軸に対して半径方向に相対運 動を生ずることを特徴とする前記請求の範囲第１項記載のセンサ・ １１、センサは、さらに、導波管手段を支持するためのハウジング手段、反射手 段、レンズ手段および変位手段を含むことを特徴とする前記請求の範囲第１項記 載のセンサ、１ｚ導波管手段はセンサのハウジング手段に固定的に接続されてお り、変位手段はレンズ手段および反射手段の少《とも一つの運動をパラメータの 関数とすることを特徴とする前記請求の範囲第１１項記載のセンサ。 １３、レンズ手段および反射手段は互に固定的に接続され，変位手段はレンズ手 段と反射手段とを一緒にパラメータの関数として動かすことを特徴とする前記請 求の範囲第１２項記載のセンサ。 １４、レンズ手段は光軸を有し、変位手段は光軸に対して半径方向にレンズ手段 と反射手段とを動かすことを４？徴とする前記請求の範囲第１３項記載のセンサ ６１５、レンズ手段は導波管手段に対して固定的関係になるようにセンサハウジ ング（Ｃ接続されており、変位手段は反射手段の動きをパラメータの関数となる ようＣこすることを特徴とする前記請求の範囲第１２項記載のセンサ。 １６、レンズ手段は１／２ピツチのなめらかな勾配をＭする屈折率レンズである ことを特徴とする前記請求の範囲第１５項記載のセンサ。 １７、変位手段がセンサハウジングの両側に支持された第１および第２のダイア プラムと、少くとも反射手段、導波管手段およびレンズ手段の一つにダイアフラ ムの動きを伝えるため擾こ、ダイアプラム間に接続された結合手段とを含むこと を特徴とする前記請求の範囲第１１項記載のセンサ。 ｌ８　センサハウジング手段が、渦の離脱体の両側に、流体の流出量を表わす渦 を誘起するための渦離脱体を含み、第１および第２のダイアプラムは渦によって 作られる圧力差蚤こ応答する位置に位置していることを特徴とする前記請求の範 囲第１７項記載のセンサ。 １９、光を反射するための反射手段、 光を反射手段の方へ伝送するための伝送手段、光出力を作るために、反射手段か ら反射された光を受光するための受信手段、 伝送手段から反射手段に向って光を導き、反射手段によって反射された光を受信 手段に隣接した所に集束し、受信手段によって受光された光は伝送手段、受信手 段、反射手段およびレンズ手段の相対位置の関数である強度をもつよウニスるレ ンズ手段、および 伝送手段、受信手段、レンズ手段および反射手段の少なくとも一つの、伝送手段 、受信手段、レンズ手段、および反射手段の他の少くとも一つに対する相対運動 がノ゛クラメータの関数であり、受信手段によって受信された元の強度力Ｓパラ メータの関数（こ比例して変１しするようＩｌするための変位手段とからなる、 パラメータの関数である強度をもつ光出力を提供するた。 めのセンサ。