JPS62172276A - 光応用測定装置 - 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】 〔童業上の利用分野〕 この発明は光学的に被測定物理量を測定する光応用測定
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の光応用測定装置のうち、例えば磁界を測
定する滋界測定ｇｔを示すブロック図で、１１＋け光源
、（２）　ｉｄ　−　端を光ｍ．（１＋に接続し、光（
ｌｉｐ　（ｏからの光を伝送する光ファイバよりなる伝
送路（以下光ファイバと称す）　、（３＋け光ファイバ
（２｝の別の一端に投げらね、光ファイバ（２１から出
射する光を平行ｆ．Ｉに矯正するセルフォックレンズ、
（４）はセルフォックレンズ（３１で矯正された光を：
Ｍ棉ｔａｐ光とする偏光子、（６１は被測定磁界中に設
けらねた磁気光学素子で、偏光子（４）からの；東線偏
光の偏光面を被測定借界に応じて回転させる。｛６｝は
敵気光学素子（５１からの光出力の測定磁界による偏光
面の変化分の出力を測定しやすい点（１直線性の高い点
）までシフトするλ／４波長板、（７）はλ／４波長板
（６１からの光出力を互いに直角な偏光成分に分岐する
検光子、（８ａ）（Ｂｂ）ｌ’を検光子（７）で分岐さ
れり光全集光して光ファイバ（９ａ）（９ｂ）に入射す
るレンズ、（１０ａ）ｌｏｂ）は光ファイバ（９ａ　）
（９ｂ）の一端に設けられ、光ファイバ（９ａ　）　（
９ｂ　）で伝送された光を電気信号１１．１２に変換す
る光受信器、αυは光受信器（ｌｏｇ　）（１０ｂ）で
変換された電気信号１１．，１２　ｆｔ加算する加算器
、０２け電気信号１１．１２を減算する減算器。

α３は加算器αυの出力と減算器α２の出力を割算する
割算器である。

次に動作について説明する。

光源ｆｉｌから出射された光は、光ファイバ（２１で伝
送さね、セルフォックレンズ（３＋で平行量線となり（
１光子（４）で直線偏光の光に変換される。この直線偏
光の光は磁気光学素子（５１に入射され被側定磁界に応
じて偏光面か回転する。この偏光面が回転した光は、偏
光子（４）の出力の直線偏光の光と４５″の角度で配侍
された検光子（７）により互いに直角な偏光２吸分ｐＰ
、ｐ、に分岐される。分岐されたそれぞれの光Ｐｐ、Ｐ
ｓｉレンズ（８ｇ）（８ｂ）で集光され、光ファイバー
ａ）（９ｂ）を通して光受信器（工□ａ　）（１０ｂ）
に入射し、光電変換される。分岐された光ＰＰ。

Ｐｓの出力光強度は、磁気光学素子（５）での偏光面の
回転角をθＦとすると、以下のように示される。

Ｐｐ　ｍ　−Ｐ　ｏ（ｌ　＋　ａｉｎ　２θＦ）ＰＢ　
−−Ｐ　ｏ　（１−ｓｉｎ　２０Ｆ）Ｐｏ：検光子（７
）への入射前の強度 上式から ＰＰ−ＰＳ−ｓｉｎ　２θ。

Ｐｐ　＋　ＦＢ となり、簡単な演算により光の強度によらない偏光面の
回転角を算出することかできる。このような演算を電気
信号１，１．１２を用いて、加算器α℃で１．１　＋　
１２を、減算器＠でｉｌ　−１２を、割算器α３で（ｉ
ｌ−１２）／（ｉｌ　＋　ｉ２　）をそれぞわ演算し、
偏光面の回転角を算出している。

以上は磁界測定装置の従来例であるが、磁気光学素子（
６１の代りに光弾性素子、ポッケルス素子を用い、同じ
構成でそれぞれ圧力、電界を測定することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光応用測定装置は以上のように構成されて１ハる
ので、検光子から分岐して出１ｔｔｆる光を光受信器に
入力するまでの間の光の伝送路を複数本設ける必要があ
り、そのためこの複枚の伝送路間での界なった光の損失
や、変動が測定誤差の原因となる問題点があった。この
発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、
光伝送中に生じる損失や変動に関係のない、正確な磁界
測定をすることができる光応用測定装＃を得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段） この発明に係る光応用測定装置け、所定の波長の第１の
光を透過し、所定の波長以外の第２の光を遮蔽する物質
で彫載され、被測定物理量に応じて第２の光を遮蔽する
割合が変化する遮蔽手段と、第１の光と！２０党を発生
し、これらの光を同一の伝送路を介して上記遮蔽手段へ
供給する少なぐとも２つの光源と、遮蔽手段により遮蔽
されずにこれを通過した第２の光と遮蔽手段を透過した
第１の光とｆ同一伝送路を介して受光する受光器と。

受光器の出力から第１の光と第２の党に対応する光出力
との比を演算する演算器とを備えてなる。

〔作用〕

この発明においては、遮蔽手段と演算器を備えたことに
より、従来と同様に光源又は受光器の変動による測定誤
差を防止し、かつ光源からＷ蔽手段を経て受光器に達す
るまでの光の伝送路を、光源の敗や波長の違いによらず
同一としたので、従来のような複数の伝送路ごとに生じ
るｐなる元の損失や変動を防止し、従来より正確な狙１
定を行なうことができる。

〔実唯例〕

第１咲けこの発明の一実梅例を示す光応用測定装置のブ
ロック図で、（２１＋３１　（８ａ　）（９ａ　”ｌけ
、上記従来装置と同一のものである。圓α５は異なる波
長λ１゜λ２の光源、ＯＱは光源α４）ＣＩＳを交互て
点灯させるための駆動回路、Ｃ１７）はｆ源（１４）（
至）からの光を合波する合波器、α鵠は波長λ１の光の
みを透過する性質を有する半導体片で、セルフォックレ
ンズ（３１とレンズ（８ａ）の間に挿入さね、その間を
通る波長λ１以外の平行光線を遮断するよう傾装置さね
ている。ｑｏは被測定物理量に応じてセルフォックレン
ズ（３：から出射する光の光軸と垂（頁に半導体片α樟
を変位させるセンサ部で、センサ部０９と半導体片αＱ
で遮蔽手段（１００）を構的している。（２ｏａ）（ｚ
ｏｂ）は光を受光して電気信号に変換する受光器であり
、受光器（２０ａ　）は半導体片（至）により遮蔽され
ずに通過した第２の光及び半導体片α９を透過した第１
の光を受光１７、受光器（ｚｏｂ）は合波器αηからの
出力光を直接受光する。＆ＩＮ−Ｉ受光器（２ｏａ　）
（２０ｂ　）からの出力をそれぞれディジタル値に変換
するＡ／Ｄ変換器、（イ）ＶｉＡ／Ｄ変換器２υで変換
された値より被測定物理量を演算するディジタル演算器
である。

次に動作について説明する。

駆動回路αＧによって交互に点灯される波長λ工。

λ２の光源０４Ｇ５からの光を合波器αηで合波し、光
ファイバ（２）　Ｋ入射させると共に、一部の光は受光
ｉ　（２０ｂ）に入る。光ファイバ（２）に入った光は
セルフォックレンズ（３：で平行光線に矯正され、その
平行光線は半導体片（至）の位＃する空隙部に入射する
。

この半導体片（至）の光の吸収端波長特性は第２図に示
されたスペクトル波形ａのように急峻な特性を持ち、吸
収端波長よりも短いスペクトル波形すで示される波長λ
２の光は透過せず、吸収端波長ａ１よりも長いスペクト
ル波ｆａで示される波長λｌの光はほぼ１００チ透過す
る。よってレンズ（８ａ）に入射する光量のうち長波長
λｌの光の光景は半導体片α＆の変位に関係な（一定と
々るが、短波長λ２の尤の光量は半導体片Ｑａの変位に
より変化する。

また、半導体片ＯＱ及び光源（１４）　０５の周囲温度
の変化により、そわそれの波長スペクトルが第２図で示
された破線と一点鎧線との範囲で変動するか、半導体片
；滴の吸収端波長のスペクトル波長ａと光源ａ４０５の
波長λ１．λ２のスペクトル波形す、ｏが交差しなけわ
ば瀞度変化の影響を受けることはない。

半導体装置する空隙部からレンズ（８ａ）で集光さねた
光は光ファイバ（９ａ）を介して受光器（２０ａ）に入
射する。受光器（２ｏｂ　）（２０ａ　）は入射された
光を電気量に変換し、その出力をそれぞれ処理が容易と
なるように、Ａ／Ｄ変喚器Ｑυに入力する。Ａ／Ｄ変換
器Ｃ１Ｊは駆動回路Ｏυと同期して入力をディジタル値
に変換する。この際、光源α４σ５か共に消灯している
時の受光器（２ｏａ）（２ｏｂ）の出力もディジタル値
に変換する。ディジタル演算器（イ）ではＡ／Ｄ変換器
ａｎで変換された出力のディジタル値のうち、光源α４
（ｕｓが点灯している時の出力値より共に消灯している
時の出力値を引算することで、受光器の暗雪流がせ１定
値に影響を及ぼすのを防ぎ、ヂに各各の受光器（ｚｏａ
）（２０ｂ）での＃波長λ１の出力値と短波長λ２の出
力値との比をとり、更に上述した各受光器（２０ａ　）
（２０ｂ　）毎の長波長λ１と短波長λ２の出力値の比
のディジタル値を互いに割算することにより伝送路での
光の損失、変動や光源ａ４）ｎｓの変動の影響を受ける
ことを防ぎ、正確な測定値を得ることを可能にしている
。

ここでセンサ部は被測定物理量（圧力、磁界。

電界等）Ｋ応じ半導体片ａ杓を変位することができるも
のならば、どんなものでもよい。

〔効果〕

以上のように、この発明によね、げ、遮蔽手段。

光源、受光器、演算器を備え、かつ資源から遮蔽手段を
経て受光器に達するまでの光の伝送路を同一とし、たの
で、従来より正確に測定を行なうことかでき、測定値の
信頼度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す光応用測定装置のブ
ロック図、第２図は実施例の＠作を説明するスペクトル
波形図、第３図は従来の實応用測定装青の１つである磁
界測定装置を示すブロック図である。 図において、０４０っけ光源部、（ｚｏａ）（２ｏｂ）
は受光器、■はディジタル演算器、（１００）は遮箭手
段である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第２図 ↑ 第：３′Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の波長の第１の光を透過し、上記所定の波長
   以外の第２の光を遮蔽する物質で形成され、被測定物理
   量に応じて上記第２の光を遮蔽する割合が変化する遮蔽
   手段と、上記第１の光と上記第２の光を発生し、これら
   の光を同一の伝送路を介して上記遮蔽手段へ供給する少
   なくとも２つの光源と、上記遮蔽手段により遮蔽されず
   にこれを通過した第２の光と、上記遮蔽手段を透過した
   第１の光とを同一伝送路を介して受光する受光器と、こ
   の受光器の出力から上記第１の光と第２の光に対応する
   光出力との比を演算し、上記被測定物理量を算出する演
   算器とを備えた光応用測定装置。
2. （２）遮蔽手段は半導体片を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光応用測定装置。
3. （３）少なくとも２つの光源を交互に駆動させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光応
   用測定装置。
4. （４）伝送路は光ファイバであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の光応
   用測定装置。