JPS62151717A - Light applied sensor - Google Patents

Light applied sensor

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JPS62151717A
JPS62151717A JP29740785A JP29740785A JPS62151717A JP S62151717 A JPS62151717 A JP S62151717A JP 29740785 A JP29740785 A JP 29740785A JP 29740785 A JP29740785 A JP 29740785A JP S62151717 A JPS62151717 A JP S62151717A
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JP
Japan
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light
incident
optical
splitter
beam splitter
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Pending
Application number
JP29740785A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Watanabe
昌規 渡辺
Masaya Hijikigawa
正也 枅川
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce the cost of a light applied sensor, to increase its accuracy, and to improve the easiness in use by obtaining two light outputs required to remove light intensity and loss variations by using a polarization beam splitter, etc. CONSTITUTION:Light emitted by a light emitting element 1 is incident on an opto-elastic material 51 through the polarization beam splitter 41, etc. The light passed through the material 51 has its optical path bent by 80 deg. through a right-angled prism 61, but its two orthogonal polarized components become out of phase. The light passed through this prism 61 is incident on the splitter 41 again through the material 51. This splitter 41 operates as an analyzer. The incident on the splitter 41 is separated into two polarized components; one component is guided to an optical fiber 10 through a microlens 8 and the other polarized component is guided to an optical fiber 11 through a right-angled prism 61 and a microlens 9. The light components incident on the fibers 10 and 11 reach photodetecting elements 12 and 13 respectively, whose outputs are processed electrically to obtain an accurate pressure measured value.

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、光学的な手法により物理量を検知するいわゆ
る光応用センサに関するものである。更【詳しくは、外
界の物理量に応じて複屈折の値が変化する光弾性材料を
用いた光応用センサに関する0 〈従来技術〉 複屈折を利用した光応用センサは、偏光を利用すること
により検出すべき物理量を直交する2方向の微少な光の
屈折率差に変換して高感度に検出することができるとい
う特徴を有する。中でも光弾性効果に基く一時的複屈折
を利用した光応用センサは、種々の力学量、例えば圧力
、荷重、加速度、歪み、音響などを検出することが可能
なものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a so-called optical sensor that detects a physical quantity using an optical method. [For more details, see 0 regarding optical sensors using photoelastic materials whose birefringence value changes according to physical quantities in the outside world. <Prior art> Optical sensors using birefringence detect by using polarized light. It has the characteristic of being able to detect with high sensitivity by converting the physical quantity to be detected into a minute difference in the refractive index of light in two orthogonal directions. Among them, optical sensors that utilize temporary birefringence based on the photoelastic effect are capable of detecting various mechanical quantities, such as pressure, load, acceleration, strain, and sound.

光応用センサの作製において重要な点け、受光素子等の
光検知器に達する光強度が外乱によって変化しても、検
出誤差を生じない様に構成することである。ここで外乱
としては、発光素子の出力強度変動あるいは発光素子と
光ファイバー、光ファイバーと各種光学部品、その他の
結合損失が考えられる。
An important consideration in the production of optical sensors is to configure the sensor so that detection errors do not occur even if the intensity of light reaching a photodetector such as a light receiving element changes due to disturbance. Here, the disturbance may be a fluctuation in the output intensity of the light emitting element, a coupling loss between the light emitting element and an optical fiber, an optical fiber and various optical components, or other factors.

以上の様な外乱に対して誤差を低く抑える光応用センサ
の構成として、従来より使用されているものを第4図に
示す。発光素子1より出力された光は、光ファイバー2
、マイクロレンズ3を通って第1の偏光ビームスプリッ
タ4に入る。ここで単一の偏光成分をもつ光だけが光弾
性材料5 、l/4波長板6を通り、第2の偏光ビーム
スプリッタ7に達する。ここで、光弾性材料5は、その
内部応力に応じて2つの直交する偏光成分の割合を変化
させる作用を有し、偏光ビームスプリッタ7は、その2
つの偏光成分を、別々の光路に分離する作用を有する。
FIG. 4 shows a conventionally used configuration of an optical sensor that suppresses errors against the above-mentioned disturbances. The light output from the light emitting element 1 is transmitted through the optical fiber 2.
, and enters the first polarizing beam splitter 4 through the microlens 3. Here, only light having a single polarization component passes through the photoelastic material 5 and the 1/4 wavelength plate 6, and reaches the second polarization beam splitter 7. Here, the photoelastic material 5 has the effect of changing the ratio of two orthogonal polarization components according to its internal stress, and the polarization beam splitter 7
It has the effect of separating two polarized light components into separate optical paths.

分離された2つの偏光は、一方がマイクロレンズ8、光
ファイバー10を経て一方の受光素子12に達し、他方
がマイクロレンズ9、光ファイバー11を経て他方の受
光素子13に達する。受光素子12及び13の出力は、
偏光ビームスプリッタ7以前での外乱に対して同一の割
合で増減するため、この2つの出力の比をとることによ
り外乱による検出誤差を低く抑えることが可能となる。
One of the two separated polarized lights passes through the microlens 8 and the optical fiber 10 and reaches one of the light receiving elements 12, and the other passes through the microlens 9 and the optical fiber 11 and reaches the other light receiving element 13. The outputs of the light receiving elements 12 and 13 are
Since the output increases or decreases at the same rate with respect to the disturbance before the polarizing beam splitter 7, by taking the ratio of these two outputs, it is possible to suppress the detection error due to the disturbance to a low level.

ここで、出力は、光弾性材料5の複屈折に比例し、直交
する2つの偏光成分間の位相差θに依存する。光弾性材
料5に固有複屈折がない場合、外界の物理量がOから変
化するのに応じてθは00から変化する。ところで、θ
の一定変化て対する光量の変化が最大になるのは、θ=
90°の時であるので、感武を最適にするために、通常
、センサ材料2とは別個に90°の位相バイアスを与え
る光学素子を挿入している。この目的のために使われる
ものとして、1/4波長板6が一般的に利用される0 1/4波長板6としては、固有複屈折をもつ材料を所定
の厚さにしたものが用いられる。具体的な材質としては
、高精度なものとして水晶板、雲母板、方解石板、ルチ
ル板等が、安価なものとして延伸プラスチック板が良く
用いられている。
Here, the output is proportional to the birefringence of the photoelastic material 5 and depends on the phase difference θ between two orthogonal polarization components. When the photoelastic material 5 has no intrinsic birefringence, θ changes from 00 as the physical quantity in the outside world changes from 0. By the way, θ
The change in the amount of light for a constant change in is maximum when θ=
Since the angle is 90°, an optical element that provides a 90° phase bias is usually inserted separately from the sensor material 2 in order to optimize the sensitivity. A quarter-wave plate 6 is generally used for this purpose.The quarter-wave plate 6 is made of a material with inherent birefringence and has a predetermined thickness. . As specific materials, quartz plates, mica plates, calcite plates, rutile plates, etc. are often used as high-precision ones, and stretched plastic plates are often used as inexpensive ones.

さて、以上の例の様な1/4波長板6については次の様
な難点がある。すなわち、水晶板、雲母板等は単結晶で
あって、素材が極めて高価であるばかりか厚さを正確に
定める必要があり、加工費も高価なものとなる。延伸プ
ラスチック板は安価ではあるがばらつきが大きく、精密
な用途には適していない。
Now, the quarter wavelength plate 6 as in the above example has the following drawbacks. That is, quartz plates, mica plates, etc. are single-crystal, and not only are the materials extremely expensive, but the thickness must be determined accurately, and the processing cost is also high. Stretched plastic plates are inexpensive, but have large variations and are not suitable for precision applications.

一方、複屈折を利用したI/4波長板とは全く原理を異
にした同機能の素子として、フレネルの斜方体というも
のが知られている。これは第5図に示す様な構成を有し
、全反射の際に直交する2一つの偏光成分間に位相差が
生じることを利用するものである。ここで、斜方体65
のなす角度は、媒質の屈折率によって決まる極めて複雑
な値をとり、そのため加工が難しく、また、出射光が入
射光に対し平行移動するため、使用上不便である。以上
の様な難点のため、フレネルの斜方体が光応用センサに
使用されることはほとんどなかった。
On the other hand, a Fresnel rhomboid is known as an element that has the same function as the I/4 wavelength plate that uses birefringence and is completely different in principle. This has a configuration as shown in FIG. 5, and utilizes the fact that a phase difference occurs between two orthogonal polarized light components during total reflection. Here, the rhomboid 65
The angle formed by the laser beam has an extremely complicated value determined by the refractive index of the medium, making it difficult to process and inconvenient in use because the emitted light moves parallel to the incident light. Because of the above-mentioned difficulties, Fresnel rhomboids have rarely been used in optical sensors.

〈発明の目的〉 本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであり
、光応用センサの感度の最適化を図るための位相バイア
スを与える手段として、1/4波長板あるいはフレネル
の斜方体に代わって、直角プリズムにおける全反射を用
いることKより光応用センサの低価格化、高精度化、小
型化並びに使いやすさの向上を図ることを目的とするも
のである。
<Objective of the Invention> The present invention has been made in view of the above points, and uses a quarter-wave plate or Fresnel plate as a means for providing a phase bias to optimize the sensitivity of an optical sensor. By using total reflection in a right-angled prism instead of a rhomboid, the purpose is to reduce the cost, increase precision, reduce size, and improve ease of use of optical sensors.

〈実施例〉 以下第1図〜第3図に従って、本発明の詳細な説明する
<Example> The present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図は本発明の実施例を示す圧力センサの模式構成図
であって、発光素子Iを出射した光は、光ファイバー2
.ロッドレンズ3.偏光ビームスプリッタ41を経て、
光弾性材料51に入射する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a pressure sensor showing an embodiment of the present invention, in which light emitted from a light emitting element I is transmitted through an optical fiber 2.
.. Rod lens 3. After passing through the polarizing beam splitter 41,
The light is incident on the photoelastic material 51.

ここで光弾性材料51は、外部のダイヤフラムに印加さ
れた圧力によって第1図矢印に示す様に圧力Pが均一に
印加される様になっている。ただし第1図では外部のダ
イヤフラムは省略されている。
Here, a pressure P is uniformly applied to the photoelastic material 51 as shown by the arrow in FIG. 1 by pressure applied to an external diaphragm. However, the external diaphragm is omitted in FIG.

光弾性材料51を経由した光は、直角プリズム61によ
って光路が180°折り曲げられるが、その際直交する
2偏光成分間に位相差が生ずる。この位相差を得るため
偏光ビームスプリッタ41と直角プリズム6Iとの間に
後述する配置関係が設定されている。直角プリズム61
を経た光は再び光弾性材料51を経て偏光ビームスプリ
ッタ41に入射する。この偏光ビームスプリッタは検光
子として働く。偏光ビームスプリッタ41への入射光は
2つの偏光成分に分離され、その一方はマイクロレンズ
8を介して光ファイバー10に導かれ、他方の偏光成分
は、単に光路を変換するために配置された直角プリズム
62、マイクロレンズ9を経て光ファイバー11に導か
れる。光ファイバー10゜1!に導入された光は、それ
ぞれ受光素子12゜13に到達し、その出力を電気的に
処理することにより、正確に圧力測定値を得ることがで
きる。
The optical path of the light passing through the photoelastic material 51 is bent by 180 degrees by the right angle prism 61, but at this time a phase difference occurs between the two orthogonal polarized components. In order to obtain this phase difference, the arrangement relationship described later is set between the polarizing beam splitter 41 and the right angle prism 6I. right angle prism 61
The light passes through the photoelastic material 51 again and enters the polarizing beam splitter 41. This polarizing beam splitter acts as an analyzer. The light incident on the polarizing beam splitter 41 is separated into two polarized components, one of which is guided to the optical fiber 10 via the microlens 8, and the other polarized component is simply passed through a right-angle prism arranged to convert the optical path. 62, the light is guided to the optical fiber 11 through the microlens 9. Optical fiber 10°1! The light introduced into the sensor reaches the light receiving elements 12 and 13, respectively, and by electrically processing the output, an accurate pressure measurement value can be obtained.

本実施例においては、光弾性材料51として光学ガラス
を用いたが、それ以外にも石英ガラス等の各種ガラスG
aP、LiNbO3、LiTaO3その他の光学結晶あ
るいは光学セラミックス、フェノール樹脂、セルロイド
、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート重合体、スチレン
・ポリエステル共重合体、:) メチルメタクリレート重合体、ポリカーボネート、ゼラ
チン、ポリウレタンゴム、エポキシラバー、シリコン樹
脂、ポリシクロへキシルメタクリルレート、ポリアクリ
ロニトリル、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステル系感
光樹脂その他の高分子材料を用いることができる。
In this embodiment, optical glass was used as the photoelastic material 51, but other types of glass such as quartz glass may also be used.
aP, LiNbO3, LiTaO3 and other optical crystals or optical ceramics, phenolic resin, celluloid, epoxy resin, diallyl phthalate polymer, styrene polyester copolymer, :) Methyl methacrylate polymer, polycarbonate, gelatin, polyurethane rubber, epoxy rubber, Silicone resin, polycyclohexyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, unsaturated polyester photosensitive resin, and other polymeric materials can be used.

さて、光弾性材料51及び直角プリズム61は、いずれ
も直交する2つの偏光の間に位相差を与える働きをする
。また、偏光ビームスプリンタ41は入射時においては
直交する2つの偏光の位相を一致させる働きをし、出射
時においては光弾性材料51及び直角プリズム61によ
って与えられた位相差に応じた強さの光を出射する働き
をする。
Now, both the photoelastic material 51 and the right angle prism 61 function to provide a phase difference between two orthogonal polarized lights. In addition, the polarizing beam splinter 41 functions to match the phases of two orthogonal polarized lights at the time of incidence, and at the time of output, the light beam has an intensity corresponding to the phase difference given by the photoelastic material 51 and the right-angle prism 61. It works to emit .

以下、直角プリズム61の直交する2偏光の位相差に関
する効果及び光出力の与える効果について、第2図に基
いて説明する。第2図は各構成要素41.51.6]の
配置関係を示したものであるが、これは偏光と各要素と
の位置関係を配慮して決定されるものである。
The effect of the right angle prism 61 regarding the phase difference between two orthogonal polarized lights and the effect of the optical output will be described below with reference to FIG. 2. FIG. 2 shows the arrangement of the constituent elements 41, 51, 6], which is determined by taking into account the positional relationship between the polarized light and each element.

説明の便宜上光路の各点において光の進行方向をz、z
方向に直交し反射面に平行な方向をy、2とyとに直交
する方向をXとし、第2図の様に定める。光の反射に伴
い、2及びX方向の絶対空間に対する向きが変わること
になる。
For convenience of explanation, the traveling direction of light at each point on the optical path is expressed as z, z
The direction perpendicular to the direction and parallel to the reflecting surface is defined as y, and the direction perpendicular to 2 and y is defined as X, as shown in FIG. As the light is reflected, the orientation of the 2 and X directions with respect to absolute space will change.

また、簡単のため、第1図の受光素子13に導かれる光
線は、第2図では省略した。
Furthermore, for simplicity, the light beam guided to the light receiving element 13 in FIG. 1 is omitted in FIG. 2.

光弾性材料51には、第1図に示した様にy方向に応力
が印加されている。従って、光弾性材料51を通った光
は、X偏光とy偏光の間に応力に・比例する位相差θ0
が印加される。この効果が光弾性効果である。
A stress is applied to the photoelastic material 51 in the y direction as shown in FIG. Therefore, the light passing through the photoelastic material 51 has a phase difference θ0 proportional to the stress between the X-polarized light and the y-polarized light.
is applied. This effect is the photoelastic effect.

一方、後述する様に、直角プリズム61においては振動
方向が全反射面内にある偏光と、それに対し直交する振
動方向の偏光との間に、全反射に伴う位相差が印加され
る。第2図に示す配置の場合、全反射面内の偏光はy偏
光、それに直交する偏光はX偏光にあたる。
On the other hand, as will be described later, in the rectangular prism 61, a phase difference due to total reflection is applied between polarized light whose vibration direction lies within the total reflection plane and polarized light whose vibration direction is perpendicular to the polarized light. In the case of the arrangement shown in FIG. 2, the polarized light within the total reflection plane corresponds to y-polarized light, and the polarized light orthogonal thereto corresponds to X-polarized light.

以上の様に、光弾性材料51による位相差を00゜直角
プリズムにおける2回全反射による位相差を2δとする
と、側位相差はいずれもX偏光とy偏光との間の位相差
であるので加算することができる。すなわち加算された
位相差θは θ=θ0+2δ である。全反射による位相差は、I74波長板による位
相差と同様光弾性に伴う位相差に対し常に一定値を加え
ていることから、位相バイアスと呼ばれる。
As mentioned above, if the phase difference due to the photoelastic material 51 is 00°, and the phase difference due to two total reflections in the right angle prism is 2δ, then both side phase differences are the phase differences between the X-polarized light and the y-polarized light. Can be added. That is, the added phase difference θ is θ=θ0+2δ. The phase difference caused by total reflection is called a phase bias because a constant value is always added to the phase difference caused by photoelasticity, similar to the phase difference caused by the I74 wavelength plate.

さて、偏光子4Iを通過し、光弾性材料51に入る直前
の直線偏光の電界振幅をEo、そのX方向となす角度を
第2図に示すφとすると偏光子4!を出射した光強度I
Aは次式によって与えられる。
Now, if the electric field amplitude of the linearly polarized light just before it passes through the polarizer 4I and enters the photoelastic material 51 is Eo, and its angle with the X direction is φ shown in FIG. 2, then the polarizer 4! The emitted light intensity I
A is given by the following equation.

θ IA c(lEo l (cas22φ+s石22φ噛
2了)θの変化に対して、出力1outの変化量が最大
になるのは、偏光子+4の軸の向きφが45°または1
35°のときであって、このとき出力は次式で与えられ
る。
θ IA c(lEo l (cas22φ+s stone 22φ bit 2 completion) With respect to the change in θ, the amount of change in the output 1out becomes maximum when the direction φ of the axis of polarizer +4 is 45° or 1
35°, and the output at this time is given by the following equation.

IA glEo 12sin” この出力の形を第3図に示す。IA glEo 12sin” The form of this output is shown in FIG.

以上の考察により、本実施例においては、偏光子の軸方
向のX方向となす角度をφ=45°に設定した。なお、
φ=0°またばφ=90°のときは、出力はθによらず
一定であって、複屈折を利用するセンサとしては使えな
いことがわかる。
Based on the above considerations, in this example, the angle between the axial direction of the polarizer and the X direction was set to φ=45°. In addition,
It can be seen that when φ=0° or φ=90°, the output is constant regardless of θ, and it cannot be used as a sensor that utilizes birefringence.

ここで、全反射に伴う位相差について補足説明を行う。Here, a supplementary explanation will be given regarding the phase difference accompanying total reflection.

1回全反射によって生じる位相差δは次式によって表わ
される。
The phase difference δ caused by one total reflection is expressed by the following equation.

ただし、nは直角プリズムの屈折率、ψけ反射面に立て
た垂線に対する入射光のなす角度である。
Here, n is the refractive index of the right-angle prism, and ψ is the angle formed by the incident light with respect to the perpendicular to the reflective surface.

本実施例においてはψ=45°であって、この場合の位
相差δは次式の様になる。
In this embodiment, ψ=45°, and the phase difference δ in this case is expressed by the following equation.

2回全反射による位相差21を設定する理由は第3図に
示す出力曲線の傾きが最も大きな領域を使用するためで
ある。ここで傾きが最大の点は位相差2δが90°のと
きであって、これを満すセンサ材料の屈折率はn=1.
554である。位相差2δは必ずしも90°である必要
はないが、極力この値に近い屈折率の材料を用いること
が望ましい。また、ψも必ずしも45°である必要はな
い。
The reason for setting the phase difference 21 due to two total reflections is to use the region where the slope of the output curve shown in FIG. 3 is the largest. Here, the point where the slope is maximum is when the phase difference 2δ is 90°, and the refractive index of the sensor material that satisfies this is n=1.
It is 554. Although the phase difference 2δ does not necessarily have to be 90°, it is desirable to use a material with a refractive index as close to this value as possible. Further, ψ does not necessarily have to be 45°.

以上の考察においては、第1図の受光素子I3に達する
光量IBについて無視してきた。第1図におけるマイク
ロレンズ3、偏光ビームスプリッタ41を経て光弾性素
子51に入射する直前の光強度をIとし、すべての光損
失がないと仮定すると、エネルギー不変則よりI=IA
+IB  とならなければならない。このことより IB=I房2L ここで、出力として(IA−IB)/(IA+IB)を
とることにより、■の変動に対する影響が排除される。
In the above discussion, the amount of light IB reaching the light receiving element I3 in FIG. 1 has been ignored. Let I be the light intensity just before it enters the photoelastic element 51 through the microlens 3 and the polarizing beam splitter 41 in FIG. 1, and assuming that there is no optical loss, I = IA from the energy invariance
+IB. From this, IB=I chamber 2L Here, by taking (IA-IB)/(IA+IB) as the output, the influence on the fluctuation of ■ is eliminated.

すなわち ■は、発光強度、光ファイバーを使うことによる結合損
失、その他の吸収、散乱損失に対して変動するので、■
に依存しない出力を得ることは重要である。なお偏光ビ
ームスプリッタ41によってrAとIBが分離された後
は、それぞれの光は異なる損失変動を受けるため、この
方式によっても分離後の変動は除去できないが、この影
響は一般にさほど重大ではない。
In other words, ■ changes with the emission intensity, coupling loss due to the use of optical fibers, and other absorption and scattering losses, so ■
It is important to obtain an output that is independent of Note that after rA and IB are separated by the polarizing beam splitter 41, each light undergoes different loss fluctuations, so even with this method, the post-separation fluctuations cannot be removed, but this effect is generally not so serious.

なお、本発明は本実施例に対して次の置換を行う事がで
きる。直角プリズム6Iは、偏光子と検光子の間であれ
ば、光弾性材料51との前後関係は規定されない。直角
プリズム61は、2個の直角プリズムに分け、それぞれ
1回ずつ全反射させてもよい。すなわち直角プリズムは
形状が台形型等であってもよく、ただ2つの全反射面の
なす角度が90°でさえあればよい。偏光ビームスプリ
ッタはグラン・トムソンプリズム等へ置きかえてもよい
。光弾性材料51には均一な応力を印加したが、曲げモ
ーメントに伴う応力を加えてもよい。
Note that the present invention can perform the following substitutions to this embodiment. As long as the right-angle prism 6I is located between the polarizer and the analyzer, the front-and-back relationship with the photoelastic material 51 is not defined. The right-angle prism 61 may be divided into two right-angle prisms, each of which may be totally reflected once. That is, the right-angle prism may have a trapezoidal shape or the like, and it is sufficient that the angle formed by the two total reflection surfaces is 90°. The polarizing beam splitter may be replaced with a Glan-Thompson prism or the like. Although uniform stress was applied to the photoelastic material 51, stress associated with bending moment may be applied.

本発明による、光弾性材料5Iを使った光応用センサな
、圧力センサだけに留まらず、音響、歪み、変位センサ
とすることができる。さらに、光弾性材料51を熱膨張
率の違う材料と組合せて温度センサ、電歪材料と組合せ
て電圧センサ、磁歪材料と組合せて電流センサ、磁気セ
ンサにすることも可能である。
The optical application sensor using the photoelastic material 5I according to the present invention is not limited to a pressure sensor, but can also be used as an acoustic, strain, or displacement sensor. Further, the photoelastic material 51 can be combined with materials having different coefficients of thermal expansion to form a temperature sensor, combined with an electrostrictive material to form a voltage sensor, and combined with a magnetostrictive material to form a current sensor or magnetic sensor.

この様な組合せを行うことにより、はとんどすべての物
理量について応用することができる。
By performing such a combination, it can be applied to almost all physical quantities.

〈発明の効果〉 以上の様に、本発明の光応用センサは、偏光ビームスプ
リッタ等を用いて光強度、損失変動を除去するのに必要
な2つの光出力を得るにあたって直角プリズムにおける
全反射を利用して位相バイアスを設定するとともに、光
路をも反転させることを特徴としている。これによって
、ミラー、1/4波長板という異なる機能が1つの素子
で得られるため、構成が単純、コンパクトであり、取扱
いが簡便であるとともに、I/4波長板に比べて位相バ
イアスのばらつきが小さい全反射部材を用いるため、全
体に高精度、安価であるという利点を有する。この利点
は光応用センサを広く普及する上で非常に有益なもので
ある。
<Effects of the Invention> As described above, the optical sensor of the present invention eliminates total reflection in a right-angle prism in order to obtain the two optical outputs necessary to eliminate fluctuations in light intensity and loss using a polarizing beam splitter or the like. The feature is that it is used to set the phase bias and also reverse the optical path. As a result, different functions such as a mirror and a quarter-wave plate can be obtained with one element, so the structure is simple and compact, and it is easy to handle, and there is less variation in phase bias compared to a quarter-wave plate. Since a small total reflection member is used, it has the advantages of high precision and low cost. This advantage is extremely useful for widespread use of optical sensors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す光応用センナの構成図
、第2図は第1図の要部配置関係を説明するだめの斜視
図、第3図はセンサの出力を説明する説明図、第4図は
従来の光応用センサを示す構成図、第5図は従来の光応
用センサにおけるフ3・8・9・・・マイクロレンズ 
4・7・41・・・偏光ビームスプリッタ 6・・・1
/4波長板 5・51・・・光弾性材料 12・13・
・・受光素子 61・・・直角プリズム65・・・フレ
ネルの斜方体 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)ゴ
Fig. 1 is a configuration diagram of an optical sensor showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a perspective view for explaining the arrangement of the main parts in Fig. 1, and Fig. 3 is an explanation for explaining the output of the sensor. Figure 4 is a configuration diagram showing a conventional optical sensor, and Figure 5 is a conventional optical sensor with microlenses 3, 8, 9...
4・7・41...Polarizing beam splitter 6...1
/4 wavelength plate 5.51...Photoelastic material 12.13.
... Light receiving element 61 ... Right angle prism 65 ... Fresnel's rhomboid agent Patent attorney Yoshihiko Fukushi (and 2 others) Go

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、光源と、該光源の光進行経路上に配置された偏光子
と、外界の物理量に応じた応力が付与される光弾性材料
と、光路を反転するとともに前記偏光子に対して直交す
る2偏光成分間の位相バイアスを設定する位置に配置さ
れている直角プリズムと、2つの直交する偏光成分を分
離する検光子と、前記2つの偏光成分をそれぞれ検知す
る第1及び第2の光検知器と、を具備して成り、前記第
1及び第2の光検知器の出力を前記物理量に対応せしめ
たことを特徴とする光応用センサ。
1. A light source, a polarizer disposed on the light traveling path of the light source, a photoelastic material to which stress is applied according to the physical quantity of the external world, and 2. The light path is reversed and perpendicular to the polarizer. a rectangular prism disposed at a position to set a phase bias between polarized light components, an analyzer that separates two orthogonal polarized light components, and first and second photodetectors that respectively detect the two polarized light components. 1. An optical application sensor, characterized in that the outputs of the first and second photodetectors correspond to the physical quantities.
JP29740785A 1985-12-26 1985-12-26 Light applied sensor Pending JPS62151717A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008085163A (en) * 2006-09-28 2008-04-10 Hitachi Metals Ltd Ferrite core

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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