JPS6055011B2 - 温度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光を用いた温度検出装置に関する。

いわゆる温度センサーとしては熱電対型のものが一般的
であるが、この種温度検出装置は、例え、ＩＷ ＾
ｃｔｃ漬１目 ＾Ｌ日Λ・一日ι１−呼゛、゛−気雑音
源が近傍にある場合には精密な温度測定を行うことが困
難であるという欠点を有していた。

この発明は、上記従来のものゝ欠点を除去する為になさ
れたもので、光学的異方性を備えた光学結晶を用い、そ
の温度によるリタデーシヨンの変化を利用して、温度変
化を光強度の変化として取り出すことにより、電気的雑
音の影響を受けることなく、精密な温度測定が可能な温
度検出装置を提供することを目的とする。以下、この発
明の一実施例を図について説明する。

第１図において、１は光源、２はこの光源からの光を通
過させる光ファイバー、３はこの光ファイバーを透過し
た光を平行光線に代える為のマイクロレンズ、４はこの
平行光線から直線偏光を取り出すポーラライザー（偏光
器）、５は温度センサーで、１軸性又は２軸性の光学結
晶から成る。

この光学結晶は、上記直線偏光の偏光面が光軸に対して
４５０の角度を有し光軸に対して垂直方向に光が通過す
るように配置される。６はアナライザ即ち偏光器である
。

７はマイクロレンズで、アナライザ６の出射光を光ファ
イバー８の開口端中心に逆光する。

９は光検知器で、光ファイバー８の出射光が入射され、
入射光量に応じた電気量を出力する。

以上の構成において、光学結晶５を通過した光は、被検
温体の温度変化に伴うリタデーシヨンの変化により、例
えば１軸性結晶である場合には、常光線と異常光線の位
相差の増大に伴つて、直線偏光（入射光と同一偏向面）
→楕円偏光→円偏光→楕円偏光→直線偏光（入射光に対
し９００位相が回転したもの）へと変化する。

従つて、アナライザ６からは、上記偏光状態に対応して
後述する式（２）の如く振巾の変化する１つの直線偏光
が取り出される。即ち、被検温体の温度変化に対応した
光強度１が取り出される。アナライザ６の出射光はマイ
クロレンズ７により集光され、光ファイバー８内を伝播
した後、光検知器９に入射され、入射光量即ち上記直線
偏光の振巾に対応した電気量に変換される。従つて、例
えば、単位時間当りの電気量を積算することにより、被
検温体の温度を知ることができる。即ち、１軸性結晶５
から出た光の常光線及び異常光線の屈曲率を、夫々Ｍ．
ｎｅとした場合、光の位相変化ψは次式で表わすことが
できる。

但し、λ：真空中の光の波長、１：光学結晶の長さ、Δ
ψ１ ：図示しない位相補償器による位相変化で、とな
るよう補償されたもの、Δψ２ ：リタデーシヨンの温
度による位相変化。

又、アナライザ６を通過した光の強度１は下式の如く表
わされる。

但し、ＩＯ：入射光の強度 従つて、（２）式から、温度変化による光の強度変化１
／１０は、下式の如く、光学結晶５のリタデーシヨンの
変化に対応して変化する。

以下に、この実施例よる効果を、 １軸性結晶として、ＬｌＴａＯ３単結晶を使用し、光源
として、波長０．６３μｍ（７）Ｔｅ−Ｎｅレーザ光を
用いた場合について説明する。

実験の結果、リタデーシヨンの温度による変化は下式の
如く表わされることが明らかとなつた。長さ１０のＬｉ
ＴａＯ３光学結晶の場合について、上記各式を用いて求
めた温度に対する光強度の変化１／１０を第２図に示す
が、この図から明らかな如く光強度は余弦波の形で変化
し、この場合、ピークとピークとの間隔は約１．３４℃
であつた。

従つて、測定精度が１℃前後でよい場合には、光検出器
９の出力から、例えばこのピークの数を計数す・ること
により被検温体の現在温度を知ることができる。又ピー
ク計数値と光強度のレベル値の両値を用いることにより
、測定精度を高めることができる。なお、温度センサー
５は光学的異方性を有しリタデーシヨンが温度によつて
変化する性質を有するものであれば、非晶質のものでも
よいことは前記記載から明らかである。

第３図は、この発明の他の実施例を示したもので、この
実施例では、光学結晶５の１つの面を反射面５ｂに形成
し、対向する他面５ａより光を入射させ上記反射面によ
る反射光を上記他面から取り出してアナライザ６に入射
させることにより、ポーラライザ４とアナライザ６、又
２つのマイクロレンズの並列配置を可能にして小型化を
図つたものである。

第４図は、この発明のさらに他の実施例を示したもので
、光源１として、レーザ光源を、又第３図において述べ
た反射面を形成した光学結晶を用いて、レーザ光線１０
を上記反射面で反射させ、光の伝播を大気を通して行い
、光ファイバー２、８を不要ならしめて、構成の簡素化
と使用自由度の拡大を図つたものである。

なお、１１，１２は夫々マイクロレンズ３及び７と等価
な作用をするレンズである。以上の如く、この発明は、
温度センサーとして、光学的に異方性を備えた物質の温
度によるリタデーシヨンの変化を光強度の変化として検
出し、この光強度の変化を被検温体の温度変化として取
り出す構成としたものであるから、電気的雑音の有無に
拘わらず常に一定した精度で被検温体の温度を測定する
ことができ、しかも高精度測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による温度検出装置の一実施例の基
本的構成を示すブロック構成図、第２図は温度一光強度
特性図、第３図及び第４図はこの発明の他の実施例を示
すブロック構成図である。 １は光源、５は光学的異方性物質、４及び６は偏光器、
２及び８は光ファイバーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源からの光が偏光器を通して入射される光学的異
   方性物質から成る温度センサー、及び該温度センサーの
   出射偏光が他の偏光器を通して入射され、光入射量に対
   応した電気量に変換する光検知器を備えたことを特徴と
   する温度検出装置。 ２ 光学的異方性物質の出射偏光が透過光であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温度検出装置。 ３ 光学的異方性物質の出射偏光が、該光学的異方性物
   質の光入射面とは異なる面により反射され上記光入射面
   から出射した光であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の温度検出装置。４ 光の伝播が光ファイバ
   ーを介して行われることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第３項記載の温度検出装置。 ５ 光の伝播が大気を通して行われることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の温度検出装置
   。