JPS6055206A - 光干渉計 - Google Patents

光干渉計

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Publication number
JPS6055206A
JPS6055206A JP58163815A JP16381583A JPS6055206A JP S6055206 A JPS6055206 A JP S6055206A JP 58163815 A JP58163815 A JP 58163815A JP 16381583 A JP16381583 A JP 16381583A JP S6055206 A JPS6055206 A JP S6055206A
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JP
Japan
Prior art keywords
end surface
measured
optical
incident light
optical fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP58163815A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Mitsuma
高志 三津間
Chigusa Oouchi
千種 大内
Shigenori Ito
伊藤 茂憲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
Application filed by Japan Aviation Electronics Industry Ltd filed Critical Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority to JP58163815A priority Critical patent/JPS6055206A/ja
Publication of JPS6055206A publication Critical patent/JPS6055206A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/268Mechanical 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 using optical fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/264Mechanical constructional elements therefor ; Mechanical adjustment thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光干渉計に関するものである。
被測定面に照射された光の反射光と参照光とを光学的に
干渉させて干渉縞を作成し、被測定面の移動によって生
ずる干渉縞の半径方向における外側或は内側への移動に
よシ被測定面の微小な変位量を検出する光干渉計が使用
されている。
従来使用されている光干渉計は、第1図に示すような構
造を有し、ハーフミラ−11に対して入射光Liを入射
させると、この入射光Liの一部がハーフミラ−11を
透過して被測定面12に照射される。
又入射光L1の一部はノ・−フミラー11で反射して被
測定面12に対して直角方向に設けられている固定ミラ
ー13に照射される。
被測定面12からの反射光Lrと固定ミラー13よりの
反射光Lr /はノ・−フミラー11で光学的に結合さ
れる。このようにして入射光LiO内ノ・−フミラー1
1から被測定面12マでの往復光と、ノ・−フミラー1
1から固定ミラー13までの往復光がノ・−ノミラー1
1で光学的に結合され、・・−フミラー11を挾んで固
定ミラー13と対向した位置に配設されるスクリーン1
4上に干渉縞15を形成する。
被測定面12が第1図に矢印×で示す方向に僅かに移動
すると、スクリーン14上の干渉縞15が半径方向にお
いて内側もしくは外側に移動するので、この干渉縞15
の変化を監視することにより被測定面12の基準面に対
する変位量を検出することができる。
しかしこの従来使用されている光干渉計では、雰囲気温
度の変化によってノ・−7ミラー11から固定ミラー1
3までの光路長、即ち参照光路長が変化し易く、この参
照光路長の変化が直接被測定面12の変位測定に誤差を
生ずる。又センサ部分がハーフミラ−11や固定ミラー
13などの光学部品で構成されているために、全体の形
状が大型化すると共に、その製作に際しては各部に微細
な光学的調整が必要となってその製造費用も増大するこ
とになる。
この発明の光干渉計はこの従来使用されている光干渉計
における欠点を解決し、雰囲気温度の変動による参照光
路長の変動を補正して誤差のない測定が可能であると共
に、センサ部がレンズなどのガラス体のみで構成され、
光学的調整個所も少なく、全体を小型化することができ
ると共に、その構造も堅固なものとすることができる。
さらにこの発明の光干渉計はその製造費用を低減させる
ことができると共に、広い測定範囲にゎたって高精度の
測定が可能である。
この発明の光干渉計ではガラス体の一端面に1本の入射
光用光ファイバと2本の干渉縞検出用光ファイバが取υ
付けられる。このガラス体の入射光用光ファイバ及び干
渉縞検出用光ファイバが取シ付けられる一端面に対向す
るガラス体の対向端面が入射光を参照光に変換する反射
面とされ、この対向端面が被測定面に対向して配設され
た構成となっている。
以下この発明の光干渉計をその実施例に基づき図面を使
用して詳細に説明する。
第2図はこの発明の光干渉計の実施例の構成を示す図で
、はぼ円柱状のガラス体21の一端面24に1本の入射
光用光ファイバ22と2本の干渉縞検出用光ファイバ2
3−1.23−2がそれぞれの端部を端面24に対接固
定して取り付けられる。一方これらの光ファイバが取シ
付けられた一端面24に対向する対向端面25が入射光
を参照光に変換する反射面とされる。又対向端面25が
その変位量が測定される被測定面26に対向して配設さ
れた構成とされる。
第2図では図示していない光源から入射光用光ファイバ
22を伝達されてガラス体21内に放射される入射光L
iの一部は、対向端面25を透過して被測定面26上に
投射され、被測定面26で反射されて反射光Lrとして
ガラス体21に対向端面25から入射する。他方、入射
光Liの一部は対向端面25で反射されて参照光LRと
なる。これらの反射光Lrと参照光LRとはガラス体2
1内で互に光学的に結合されて干渉を生じ、被測定面2
6と対向端面25間の距離tに対応した干渉縞28が入
射光用光ファイバ22の中心と、端面24との接点Cを
中心として同心円状に形成される。
この干渉縞28は第2図矢印×に示すように被測定面2
6が移動して距離tが僅かに変化することにより、点C
を中心にして半径方向において内側或は外側に移動する
。端面24には2本の干渉縞検出用光ファイバ23−1
 、23−2が互に中心Cからの距離を異ならせて取シ
付けられているので、干渉縞の移動による干渉縞検出用
光ファイバ23−1゜23−2の出力信号の検出ピーク
数及び位相差から被測定面26の変位量及び変位方向が
測定される。
この発明の光干渉計の全体は例えば第3図に示すように
構成され、入射光用光ファイバ22に対して例えばレー
ザなどの光源31かもの入射光を収束用レンズ32で収
束してその端部から入射させる。
又干渉縞検出用光ファイバ23−1 、23−2からの
出力光がそれぞれフォトデラクタ3:3−1 、33−
2に入射されて電気信号At 、 A2に変換される。
これらの電気信号AI 、 A2は被測定面26と対向
端面25間距離tの変化をΔtとして変化Δtの関数と
なシ、それぞれAI=fI(Δt ) 、 A2= 1
2 (Δt)で表わされる。
これらの電気信号A1 、 A2が信号処理回路35に
入力され、変化ΔtがAl # A2の関数として演算
され、Δt=fs (As r A2 )として被測定
面26の変位量が演算される。この変位量が表示部36
によシ例えばディジタル表示量としてディジタル表示さ
れる。干渉縞検出用光ファイバを2本使用すると被測定
面26の変位量とその変位方向の両方がまり、干渉縞検
出用光ファイバーを1本だけ使用するとその変位量のみ
が演算可能である。
第4図に第2図と同一部分に同一符号を付して示すのは
、この発明の光干渉計の他の実施例の構成であり、この
実施例ではガラス体に代えて屈折率分布レンズ38が使
用されている。この屈折率分布レンズ38は光軸方向の
長さが焦点距離即ち蛇行ピッチの1/4よりやや短かい
長さに設定されている。従って入射光用光ファイバ22
からの入射光は対向端面25でほぼ平行光とされて被測
定面26に対して照射される。
第2図で示した実施例と同様に、被測定面26がらの反
射光Lrと対向端面25で入射光Liの一部が反射して
生ずる参照光Laとの光学的干渉で干渉縞が屈折率分布
レンズ38の端面24上に生ずる。端面24上に配設さ
れた干渉縞検出用光ファイバ23−1゜23−2によシ
、第2図に示した実施例と全く同様にして被測定面26
の変位量が測定される。
第4図に示す実施例においては屈折率分布レンズ38の
光軸方向の長さを焦点距離、即ち蛇行ピッチの1/4よ
シやや短かく設定されているが、この長さは蛇行ピッチ
の1/4よシやや短かく或はやや長く設定することが可
能である。要はNを自然数としてN/2−1/4倍であ
ると、対向端面25の反射光が端面24で一点に焦光し
て干渉による縞が生じないのでこの条件をはずした長さ
、即ち蛇行ピッチの1/4の奇数倍よシやや短かく或は
やや長くすればよい。
この第4図に示す実施例では、屈折率分布レンズ38か
らの被測定面26に対する入射光が互にほぼ平行光と々
るために光損失が少なく、光減衰量が減少し、干渉縞の
明暗のコントラストを向上させることができる。従って
被測定面26と対向端面25との間隔を大きく設定する
ことが可能となる。しかしこの場合には干渉縞の間隔は
狭くなる。
第5図は各実施例における端面24上に配設される入射
光用光ファイバ22及び干渉縞検出用光ファイバ23−
1.23−2の他の配置状態を示すものである◇この配
置は入射光用光ファイバ22と干渉縞検出用光ファイバ
23−1 、23−2とが一直線上に配置されない例で
あり、各党ファイバは互に外周面を対接するようにして
配設されている。入射光用光ファイバ22とこれに接し
て配設される2本の干渉縞検出用光ファイバ23−1 
、23−2のコアー中心間の距離rl l r2は互に
異なシ、従って入射光用光ファイバ22の中心Cの廻D
K形成される干渉縞28の異なる半径位置に干渉縞検出
用光ファイバ23−1 、23−2のそれぞれの中心が
位置するように配置される。
この場合には例えばHFを使用してのエツチングの手段
によシム射光用光ファイバ22及び干渉縞検出用光ファ
イバ23−1 、23−2の直径を、それぞれ予め設定
した値に精密に設定することができる。このようにして
それぞれの直径を精密に設定した光ファイバを互に第5
図に示すように配置させ、入射光用光ファイバ22の中
心Cからの2本の干渉縞検出用光ファイバ23−1.2
3−2の中心までの距離をそれぞれ所定値に精密に設定
することができる。従って干渉縞の間隔が小さい場合で
、変位量の測定に際して高精度の距離を設定して光ファ
イバを配設しなければなら々い場合に使用して最適であ
る。
各実施例においては、対向端面25と被測定面26間の
距離の変化、即ち被測定面26の変位量を測定する場合
を説明したが、被測定面26をダイヤフラムとして圧力
計を構成することが可能である。又被測定面26をばね
で支持された重錘とすることにより加速度計を構成する
ことができるので、この発明は各種の物理量センサとし
て使用することができる。
すでに述べたように従来の光干渉計では、温度変化など
の外乱により参照光路長が変化してこの変化に基づく測
定誤差を生じ易い。しかしこの発明の光干渉計では参照
光路は測定光の光路の一部を構成しているため、温度変
化などの外乱が測定上は相殺されて原理的には誤差が発
生しない。特に屈折率分布レンズを使用し、1本の入射
光用光ファイバ22及び2本の干渉縞検出用光ファイバ
23−1.23−2を同一直線上にない配置の構成とす
ることによシ、憂位量の測定範囲が大幅に拡大されると
共に全体の形状も小型化され、且つ高精度の変位量が測
定可能な光干渉計を実現することができる。
以上詳細に説明したようにこの発明によると、温度変化
などの外乱の影響を受けずに広い範囲の変位量を精度よ
く測定可能であシ、全体の形状をも大幅に小型化するこ
とが可能で、且つ堅固な構造の光干渉計を提供すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来使用されている光干渉計の原理構成図、第
2図はこの発明の光干渉網の実施例の要部の構成を示す
原理図、第3図はこの発明の光干渉計の実施例の全体の
構成を示すブロック図、第4図はこの発明の他の実施例
の構成を示す原理図、第5図はこの発明における光ファ
イバの配設の他の例を示す図である。 21ニガラス体、22:入射光用光ファイバ、23−1
 、23−2 :干渉縞検出用光ファイバ、24:端面
、25:対向端面、26:被測定面、28:干渉縞、3
S:信号処理回路、36:表示部、38:屈折率分布レ
ンズ。 特許出願人 日本航空電子工業株式会社代理人 草野 
卓 第 5 図2 第 3 図 。 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ガラス体の一端面に1本の入射光用光ファイバと
    2本の干渉縞検出用光ファイバが取り付けられ、前記一
    端面に対向する前記ガラス体の対向端面が入射光を参照
    光に変換する反射面とされ、前記対向端面が被測定面に
    対向して配設されてなることを特徴とする光干渉計。
JP58163815A 1983-09-05 1983-09-05 光干渉計 Pending JPS6055206A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58163815A JPS6055206A (ja) 1983-09-05 1983-09-05 光干渉計

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58163815A JPS6055206A (ja) 1983-09-05 1983-09-05 光干渉計

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6055206A true JPS6055206A (ja) 1985-03-30

Family

ID=15781242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58163815A Pending JPS6055206A (ja) 1983-09-05 1983-09-05 光干渉計

Country Status (1)

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JP (1) JPS6055206A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61288102A (ja) * 1985-06-14 1986-12-18 Nippon Sheet Glass Co Ltd 平面導波路を用いた走査微分干渉装置
JP2011123037A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Canon Inc 干渉計
CN114739431A (zh) * 2022-04-07 2022-07-12 深圳太辰光通信股份有限公司 一种光纤传感器无胶封装方法和光纤传感器

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