JPS6238335A - 光フアイバ圧力・流速同時測定装置 - Google Patents
光フアイバ圧力・流速同時測定装置Info
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- JPS6238335A JPS6238335A JP60178436A JP17843685A JPS6238335A JP S6238335 A JPS6238335 A JP S6238335A JP 60178436 A JP60178436 A JP 60178436A JP 17843685 A JP17843685 A JP 17843685A JP S6238335 A JPS6238335 A JP S6238335A
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- pressure
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- polarization
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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。
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〕
本発明は血管等の微小な部分の圧力及びその部分の粒子
の流速を同時に測定するための圧力・流速同時測定装置
に関するものである。
の流速を同時に測定するための圧力・流速同時測定装置
に関するものである。
従来より微細な部分の圧力の測定は掻めて困難であり、
測定対象の検知部分にはある程度の大きさが必要であっ
た。この検知部分が数１程度の場合には半導体圧力セン
サを使用することができるが、例えば血管内の血圧を測
定したい場合等更に微細な部分を測定対象とする場合に
は更に微小なセンサを用いなければならず、従来からの
圧力センサでは計測が不可能であった。
測定対象の検知部分にはある程度の大きさが必要であっ
た。この検知部分が数１程度の場合には半導体圧力セン
サを使用することができるが、例えば血管内の血圧を測
定したい場合等更に微細な部分を測定対象とする場合に
は更に微小なセンサを用いなければならず、従来からの
圧力センサでは計測が不可能であった。
又光ファイバを用いて血管等の微小な部分の粒子の流速
を測定するための流速測定装置が既に提案されている。
を測定するための流速測定装置が既に提案されている。
このような従来の光ファイバ流速測定装置では光ファイ
バとしてマルチモード型光ファイバを用いることが多く
、光ファイバを通過する間にレーザ光の偏光面は保存さ
れないため、信号に無駄があり流速情報しか得ることが
できなかった。
バとしてマルチモード型光ファイバを用いることが多く
、光ファイバを通過する間にレーザ光の偏光面は保存さ
れないため、信号に無駄があり流速情報しか得ることが
できなかった。
本発明はこのような圧力センサ及び流速測定装置の実情
に鑑みてなされたもので、偏光面保存型の光ファイバを
用いることによって血管内等の微細な部分の圧力と流速
とを同時に測定することができる新規な光ファイバ圧力
・流速同時測定装置を提供することを目的とする。
に鑑みてなされたもので、偏光面保存型の光ファイバを
用いることによって血管内等の微細な部分の圧力と流速
とを同時に測定することができる新規な光ファイバ圧力
・流速同時測定装置を提供することを目的とする。
本願の第１の発明はレーザ光源と、レーザ光源より与え
られたレーザ光を第１．第２の偏光成分として伝搬し、
その先端部はレーザ光の第２の偏光方向に垂直にクラッ
ドを薄（シてセンサとして構成した偏光面保存型の単一
モード光ファイバと、光ファイバの先端センサ部を含み
前記光ファイノ°〈の薄く形成されたクラッド面に対向
する側に軸方向の開口を有する筒状のプローブと、プロ
ーブの開口部を覆い、内側に反射面を有する圧力振動膜
と、光ファイバの先端のセンサ部で反射されたレーザ光
を偏光方向の相違より分離する偏光ビームスプリッタと
、光ファイバ先端の端面反射光及び光ファイバのセンサ
前方の物体からの反射光であって、偏光ビームスプリッ
タで分離された第１の偏光面を有するレーザ光の光ビー
トによりそれらの差の周波数を有する電気信号を発生す
る第１の光電変換器と、第１の光電変換器の出力信号の
周波数に基づいて物体の速度を測定する信号処理部と、
偏光ビームスプリッタで分離された第２の偏光面を有す
るレーザ光を電気信号に変換する第２の光電変換器と、
第２の光電変換器より得られる信号強度に基づいてセン
サ部の圧力を測定する信号処理部と、を具備するもので
あり、本願の第２の発明は、センサ部分を、光ファイバ
の先端センサ部を含み側面に開口を有する筒状のプロー
ブと、プローブの開口部を覆う圧力振動膜と、プローブ
内に充填され圧力によって屈折率を変化させる光弾性定
数の大きい材料とを設けて構成したことを特徴とするも
のである。
られたレーザ光を第１．第２の偏光成分として伝搬し、
その先端部はレーザ光の第２の偏光方向に垂直にクラッ
ドを薄（シてセンサとして構成した偏光面保存型の単一
モード光ファイバと、光ファイバの先端センサ部を含み
前記光ファイノ°〈の薄く形成されたクラッド面に対向
する側に軸方向の開口を有する筒状のプローブと、プロ
ーブの開口部を覆い、内側に反射面を有する圧力振動膜
と、光ファイバの先端のセンサ部で反射されたレーザ光
を偏光方向の相違より分離する偏光ビームスプリッタと
、光ファイバ先端の端面反射光及び光ファイバのセンサ
前方の物体からの反射光であって、偏光ビームスプリッ
タで分離された第１の偏光面を有するレーザ光の光ビー
トによりそれらの差の周波数を有する電気信号を発生す
る第１の光電変換器と、第１の光電変換器の出力信号の
周波数に基づいて物体の速度を測定する信号処理部と、
偏光ビームスプリッタで分離された第２の偏光面を有す
るレーザ光を電気信号に変換する第２の光電変換器と、
第２の光電変換器より得られる信号強度に基づいてセン
サ部の圧力を測定する信号処理部と、を具備するもので
あり、本願の第２の発明は、センサ部分を、光ファイバ
の先端センサ部を含み側面に開口を有する筒状のプロー
ブと、プローブの開口部を覆う圧力振動膜と、プローブ
内に充填され圧力によって屈折率を変化させる光弾性定
数の大きい材料とを設けて構成したことを特徴とするも
のである。
このような特徴を有する本願の第１又は第２の発明によ
れば、光ファイバによってセンサ部を構成しており、第
１の偏光面を有するレーザ光から流速情報を得ることが
でき、それに垂直な第２の偏光面を有するレーザ光から
センサ部が含まれる部分の圧力を測定することが可能と
なる。そしてこのように圧力と流速を測定するセンサ部
分は、光ファイバ自体が用いられているため極めて微小
に構成することができる。従って空間分解能に優れ、血
管等の測定対象が微小な場合にも必要な部分の圧力や流
速を直接正確に測定することが可能となる。
れば、光ファイバによってセンサ部を構成しており、第
１の偏光面を有するレーザ光から流速情報を得ることが
でき、それに垂直な第２の偏光面を有するレーザ光から
センサ部が含まれる部分の圧力を測定することが可能と
なる。そしてこのように圧力と流速を測定するセンサ部
分は、光ファイバ自体が用いられているため極めて微小
に構成することができる。従って空間分解能に優れ、血
管等の測定対象が微小な場合にも必要な部分の圧力や流
速を直接正確に測定することが可能となる。
第２図は本件出願による圧力・流速同時測定装置のセン
サ部の圧力測定原理を示す原理図である。
サ部の圧力測定原理を示す原理図である。
本発明による圧力測定装置ではセンサとして光ファイイ
マ１を用いる。光ファイバは周知のように光を通過させ
るコア２をコア２より屈折率の低いクラッド３で覆った
構造となっている。本発明ではセンサとして用いる光フ
ァイバ１の先端部のクラッド３を図示のようにコア２に
できるだけ近いところまで切取ると共に、この光ファイ
バ１の先端面に図示のように光の一部を反射するハーフ
ミラ−４を設けている。そしてその切取ったクラッド３
の断面３ａに与えられる圧力によってコア２を透過する
光の光量が変化するように構成しておく。
マ１を用いる。光ファイバは周知のように光を通過させ
るコア２をコア２より屈折率の低いクラッド３で覆った
構造となっている。本発明ではセンサとして用いる光フ
ァイバ１の先端部のクラッド３を図示のようにコア２に
できるだけ近いところまで切取ると共に、この光ファイ
バ１の先端面に図示のように光の一部を反射するハーフ
ミラ−４を設けている。そしてその切取ったクラッド３
の断面３ａに与えられる圧力によってコア２を透過する
光の光量が変化するように構成しておく。
この光ファイバ１はレーザ光源によってドライブするも
のとし、その反射光の光強度を検出することができる検
出器を設けておくものとする。そうすればレーザ発振器
からコア２を透過するレーザ光の一部はハーフミラ−４
によって反射され、再びコア２を通過して反射光強度検
知器に与えられるが、その際クラッド３の断面３ａに加
えられる圧力によって反射光強度が変化する。従って反
射光強度によってクラッド３の断面３ａに与えられる圧
力を検出することが可能となる。又ハーフミラ−４の前
方を粒子が通過すれば、ハーフミラ−４を透過したレー
ザ光が粒子により反射されドツプラーシフトして再び光
ファイバに与えられるので、その反射光と出射光との周
波数差であるドツプラーシフト量を検出する装置を設け
ておけば粒子の流速を同時に測定することが可能となる
。
のとし、その反射光の光強度を検出することができる検
出器を設けておくものとする。そうすればレーザ発振器
からコア２を透過するレーザ光の一部はハーフミラ−４
によって反射され、再びコア２を通過して反射光強度検
知器に与えられるが、その際クラッド３の断面３ａに加
えられる圧力によって反射光強度が変化する。従って反
射光強度によってクラッド３の断面３ａに与えられる圧
力を検出することが可能となる。又ハーフミラ−４の前
方を粒子が通過すれば、ハーフミラ−４を透過したレー
ザ光が粒子により反射されドツプラーシフトして再び光
ファイバに与えられるので、その反射光と出射光との周
波数差であるドツプラーシフト量を検出する装置を設け
ておけば粒子の流速を同時に測定することが可能となる
。
第１図は本願の第１の発明による光ファイバ圧力・流速
同時測定装置の構成図であり、第３図はセンサとして用
いる光ファイバの先端部端面図である。本実施例におい
ては光源として例えばＨｅ−Ｎｅレーザ１０を用い、そ
の出力をハーフミラ−１１に与える。ハーフミラ−１１
は与えられたレーザ光の一部を反射させ残りを透過させ
るものであって、透過したレーザ光は集光レンズ１２を
介して光ファイバ１３に与えられる。光ファイバ１３は
偏光面保存型の単一モード光ファイバ、例えば楕円のジ
ャケット型等の光ファイバを用いる。
同時測定装置の構成図であり、第３図はセンサとして用
いる光ファイバの先端部端面図である。本実施例におい
ては光源として例えばＨｅ−Ｎｅレーザ１０を用い、そ
の出力をハーフミラ−１１に与える。ハーフミラ−１１
は与えられたレーザ光の一部を反射させ残りを透過させ
るものであって、透過したレーザ光は集光レンズ１２を
介して光ファイバ１３に与えられる。光ファイバ１３は
偏光面保存型の単一モード光ファイバ、例えば楕円のジ
ャケット型等の光ファイバを用いる。
この偏光面保存型光ファイバはコア２とクラッド３が楕
円ジャケット５に覆われており、楕円ジャケット５の長
軸及び短軸は固有偏向軸であって互いに直交した長軸及
び短軸の偏光面の光を保存して伝達する。従ってこの固
有偏向軸のいずれか一方、例えば短軸側に平行に第３図
（ｂ）に示すように先端部の数ｍｍ、例えば２ｍｍ程度
を前述したように圧力センサとして楕円ジャケット５と
クラッド３に切削加工を行う。そしてその先端プローブ
部を後述するように圧力及び流速測定領域、例えば図示
のように血管中に挿入する。ここで光ファイバ１３の固
有偏向軸に対して所定の角度、例えば４５゜となるよう
にＨｅ−Ｎｅレーザ１０の偏光面を固定しておくものと
する。そうすればＨｅ−Ｎｅレーザ１０のレーザ光は直
交する二つの偏光成分、即ちＥχ酸成分Ｂｙ酸成分分け
られて光ファイバ１３を伝わり、光ファイバのセンサ領
域にレーザ光を伝えることが可能となる。これらの二つ
の偏光成分の強度は入射角をベクトル的に分解したもの
となり、４５°の場合は相等しい光強度を有することと
なる。そして光ファイバ１３の先端のセンサ部で反射し
た反射光は再び光ファイバ１３を通じてハーフミラ−１
１に与えられ、その一部が反射される。この反射光を受
光する位置に偏光ビームスプリッタ１４を設ける。ここ
でＥｘ酸成分偏光ビームスプリッタ１４に対してＳ成分
であり、ＥＶ酸成分偏光ビームスプリッタ１４に対して
ｐ成分となっている。偏光ビームスプリッタ１４は反射
光をその偏光面の相違に基づいて分離するものであって
、Ｅｘ酸成分反射させて光電変換器１５に与え、Ｅｙ酸
成分透過させて光電変換器１６に与える。光電変換器１
５は例えばアバランシェフォトダイオードからなり、与
えられた二つの反射波の周波数差を電気信号として出力
するものであって、その信号をバイパスフィルタ１７に
与える。バイパスフィルタ１７は測定すべき粒子の最低
速度に対応する周波数以上の周波数の信号を通過させて
信号処理部１８に与える。信号処理部１日は与えられた
信号の周波数に基づいてド・７プラー効果による粒子速
度を出力するものである。一方偏光ビームスプリンタ１
４を透過するＥｙ酸成分光電変換器１６によって電気信
号に変換される。
円ジャケット５に覆われており、楕円ジャケット５の長
軸及び短軸は固有偏向軸であって互いに直交した長軸及
び短軸の偏光面の光を保存して伝達する。従ってこの固
有偏向軸のいずれか一方、例えば短軸側に平行に第３図
（ｂ）に示すように先端部の数ｍｍ、例えば２ｍｍ程度
を前述したように圧力センサとして楕円ジャケット５と
クラッド３に切削加工を行う。そしてその先端プローブ
部を後述するように圧力及び流速測定領域、例えば図示
のように血管中に挿入する。ここで光ファイバ１３の固
有偏向軸に対して所定の角度、例えば４５゜となるよう
にＨｅ−Ｎｅレーザ１０の偏光面を固定しておくものと
する。そうすればＨｅ−Ｎｅレーザ１０のレーザ光は直
交する二つの偏光成分、即ちＥχ酸成分Ｂｙ酸成分分け
られて光ファイバ１３を伝わり、光ファイバのセンサ領
域にレーザ光を伝えることが可能となる。これらの二つ
の偏光成分の強度は入射角をベクトル的に分解したもの
となり、４５°の場合は相等しい光強度を有することと
なる。そして光ファイバ１３の先端のセンサ部で反射し
た反射光は再び光ファイバ１３を通じてハーフミラ−１
１に与えられ、その一部が反射される。この反射光を受
光する位置に偏光ビームスプリッタ１４を設ける。ここ
でＥｘ酸成分偏光ビームスプリッタ１４に対してＳ成分
であり、ＥＶ酸成分偏光ビームスプリッタ１４に対して
ｐ成分となっている。偏光ビームスプリッタ１４は反射
光をその偏光面の相違に基づいて分離するものであって
、Ｅｘ酸成分反射させて光電変換器１５に与え、Ｅｙ酸
成分透過させて光電変換器１６に与える。光電変換器１
５は例えばアバランシェフォトダイオードからなり、与
えられた二つの反射波の周波数差を電気信号として出力
するものであって、その信号をバイパスフィルタ１７に
与える。バイパスフィルタ１７は測定すべき粒子の最低
速度に対応する周波数以上の周波数の信号を通過させて
信号処理部１８に与える。信号処理部１日は与えられた
信号の周波数に基づいてド・７プラー効果による粒子速
度を出力するものである。一方偏光ビームスプリンタ１
４を透過するＥｙ酸成分光電変換器１６によって電気信
号に変換される。
光電変換器１６はフォトダイオードから成り反射光の強
度に対応したレベルの電気信号を出力するものであって
、その出力をローパスフィルタ１９を介して信号処理部
２０に与える。信号処理部２０は光強度に対応する入力
信号を圧力に対応した信号として取り出すように構成さ
れている。
度に対応したレベルの電気信号を出力するものであって
、その出力をローパスフィルタ１９を介して信号処理部
２０に与える。信号処理部２０は光強度に対応する入力
信号を圧力に対応した信号として取り出すように構成さ
れている。
ここで光ファイバ１３の先端のセンサ部は楕円ジャケッ
ト５とクラッド３が切削され、第３図（ａ）。
ト５とクラッド３が切削され、第３図（ａ）。
（ｂｌに端面図を示すように直径が約３００μｍφ程度
の円筒形状をした金属プローブ２１内に挿入される。金
属プローブ２１には第３図（ａ）に示すように光ファイ
バ１３のクラッドの切削面に対向する部分に軸に平行な
開口部２１ａが設けられる。そしてこの開口部２１ａを
覆い光ファイバ１３のクラッドの切断面に対向する側に
アルミニウム等の金属蒸着が施された圧力振動膜２２を
設ける。更に光ファイバ１３と金属プローブ２１との間
隙にクラッドよりやや屈折率の低い液体、例えばアルコ
ール２３等を微小量の気泡２４と共に充填し、金属プロ
ーブ２１の底部に設けた樹脂２５により金属プローブ２
１を密封する。そうして圧力振動膜２２は外部の圧力に
よってその裏面のアルミニウム蒸着膜と光ファイバ１３
のクラッドの切断面との間隔が容易に変化し得るように
構成しておくものとする。金属プローブ２１の先端面に
はハーフミラ−２６を設け、光ファイバ１３のコアを透
過する光を一部反射させると共に一部の光をハーフミラ
−２６を透過させ、更に物体により反射される反射光の
一部をハーフミラ−２６を透過させて光ファイバ１３に
導いている。
の円筒形状をした金属プローブ２１内に挿入される。金
属プローブ２１には第３図（ａ）に示すように光ファイ
バ１３のクラッドの切削面に対向する部分に軸に平行な
開口部２１ａが設けられる。そしてこの開口部２１ａを
覆い光ファイバ１３のクラッドの切断面に対向する側に
アルミニウム等の金属蒸着が施された圧力振動膜２２を
設ける。更に光ファイバ１３と金属プローブ２１との間
隙にクラッドよりやや屈折率の低い液体、例えばアルコ
ール２３等を微小量の気泡２４と共に充填し、金属プロ
ーブ２１の底部に設けた樹脂２５により金属プローブ２
１を密封する。そうして圧力振動膜２２は外部の圧力に
よってその裏面のアルミニウム蒸着膜と光ファイバ１３
のクラッドの切断面との間隔が容易に変化し得るように
構成しておくものとする。金属プローブ２１の先端面に
はハーフミラ−２６を設け、光ファイバ１３のコアを透
過する光を一部反射させると共に一部の光をハーフミラ
−２６を透過させ、更に物体により反射される反射光の
一部をハーフミラ−２６を透過させて光ファイバ１３に
導いている。
ここでＨｅ −Ｎ ｅレーザ１０により出射されたレー
ザ光は光ファイバ１３の固有偏洸軸の短軸のＥｘ酸成分
長軸のＥｙ酸成分して光ファイバ１３を伝搬する。そし
てＥｙ酸成分レーザ光は光ファイバ１３のクラッド３の
切削面と直角であるため圧力の影響を受け、反射光強度
が圧力によって変化する。又光ファイバ１３の先端のハ
ーフミラ−２６を透過する光は、血管内の血流によって
その粒子の速度に対応したドツプラー偏移を受けてハー
フミラ−２６を介して光ファイバ１３に与えられる。こ
のような二つのモードのレーザ光は光ファイバ１３によ
って偏光面がそのまま保存されてハーフミラ−１１に与
えられ、その一部が反射されて偏光ビームスプリッタ１
４に与えられる。そのためこれらの反射光は偏光ビーム
スプリンタ１４により偏光面の相違によって分離され、
Ｅｙ酸成分レーザ光は光電変換器１６によって電気信号
に変換され、ローパスフィルタ１９を介して信号処理部
２０に与えられる。ここで金属プローブ２１に設けられ
た開口２１ａを通してプローブの周囲の圧力、この場合
は血圧の変化によって圧力振動膜２２が振動し、その圧
力によって圧力振動膜２２と光ファイバ１３のクラッド
との間隙が気泡２４の収縮により変動する。この間隙が
広ければ圧力振動膜２２によってレーザ光はほとんど吸
収されないが、間隙が狭くなれば光吸収量もそれに伴っ
て多くなるので、光電変換器１６によって反射光の強度
を検出すれば血管内の圧力を検出することが可能となる
。又偏光ビームスプリンタ１４によって反射されたレー
ザ光のうちハーフミラ−２６でそのまま反射されドツプ
ラー偏移を受けない成分と、ハーフミラ−２６を透過し
血管内の粒子によってドツプラー偏移を受けた二種類の
反射光が同時に偏光ビームスプリッタ１４に与えられる
こととなり、いずれも偏光ビームスプリッタ１４によっ
て反射されるので、その光ビートにより光電変換器１５
にそのドツプラー偏移に対応する成分の周波数の信号が
得られる。これをバイパスフィルタ１７を介して信号処
理部１８に与えれば血流の速度を測定することが可能と
なる。
ザ光は光ファイバ１３の固有偏洸軸の短軸のＥｘ酸成分
長軸のＥｙ酸成分して光ファイバ１３を伝搬する。そし
てＥｙ酸成分レーザ光は光ファイバ１３のクラッド３の
切削面と直角であるため圧力の影響を受け、反射光強度
が圧力によって変化する。又光ファイバ１３の先端のハ
ーフミラ−２６を透過する光は、血管内の血流によって
その粒子の速度に対応したドツプラー偏移を受けてハー
フミラ−２６を介して光ファイバ１３に与えられる。こ
のような二つのモードのレーザ光は光ファイバ１３によ
って偏光面がそのまま保存されてハーフミラ−１１に与
えられ、その一部が反射されて偏光ビームスプリッタ１
４に与えられる。そのためこれらの反射光は偏光ビーム
スプリンタ１４により偏光面の相違によって分離され、
Ｅｙ酸成分レーザ光は光電変換器１６によって電気信号
に変換され、ローパスフィルタ１９を介して信号処理部
２０に与えられる。ここで金属プローブ２１に設けられ
た開口２１ａを通してプローブの周囲の圧力、この場合
は血圧の変化によって圧力振動膜２２が振動し、その圧
力によって圧力振動膜２２と光ファイバ１３のクラッド
との間隙が気泡２４の収縮により変動する。この間隙が
広ければ圧力振動膜２２によってレーザ光はほとんど吸
収されないが、間隙が狭くなれば光吸収量もそれに伴っ
て多くなるので、光電変換器１６によって反射光の強度
を検出すれば血管内の圧力を検出することが可能となる
。又偏光ビームスプリンタ１４によって反射されたレー
ザ光のうちハーフミラ−２６でそのまま反射されドツプ
ラー偏移を受けない成分と、ハーフミラ−２６を透過し
血管内の粒子によってドツプラー偏移を受けた二種類の
反射光が同時に偏光ビームスプリッタ１４に与えられる
こととなり、いずれも偏光ビームスプリッタ１４によっ
て反射されるので、その光ビートにより光電変換器１５
にそのドツプラー偏移に対応する成分の周波数の信号が
得られる。これをバイパスフィルタ１７を介して信号処
理部１８に与えれば血流の速度を測定することが可能と
なる。
尚本実施例は光ファイバ１３のセンサ部分の楕円ジャケ
ットとクラッドとを切削して光ファイバ１３のコアにで
きるだけ近づけるようにしているが、コアと接触するま
で切削するようにしてもよい。又エツチングによりクラ
ッド部を薄く形成することもできる。更に楕円ジャケッ
トや楕円コア型等他の形式の偏光面保存型単一モード光
ファイバを用いてセンサ部を構成することも可能である
。
ットとクラッドとを切削して光ファイバ１３のコアにで
きるだけ近づけるようにしているが、コアと接触するま
で切削するようにしてもよい。又エツチングによりクラ
ッド部を薄く形成することもできる。更に楕円ジャケッ
トや楕円コア型等他の形式の偏光面保存型単一モード光
ファイバを用いてセンサ部を構成することも可能である
。
第４図は本願の第２の発明の一実施例を示す光ファイバ
圧力・流速同時測定装置の先端プローブ部の端面図を示
すものである。本発明はクラッド層から漏れる光の吸収
量を変化させる代わりにクラフト層に接触する光弾性定
数の大きい材料を設け、その屈折率変化によって圧力を
検出するようにしたものである。この実施例において、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源１０を用いてハーフミラ−１１及
び集光レンズ１２を介してレーザ光を光ファイバ１３の
端面に与えるように構成する点は第１図に示した実施例
と同様であるので、全体の構成図を省略する。本実施例
では第３図＋ａ）に示す実施例と同じくセンサ用光ファ
イバ１３を金属プローブ３１内に収納すると共に、金属
プローブ３１内の圧力によって屈折率が変化する光弾性
定数の大きい材料、例えば液晶３２を充填する。光ファ
イバ１３の先端面には前述した実施例と同様にハーフミ
ラ−３３を設けるものとする。そしてこの場合も金属プ
ローブ３１の一面に図示のように開口部３１ａを設け、
液晶３２と外部とを分離すると共に圧力を伝達するため
の圧力振動膜３４を設け、更にこの金属プローブ３１の
後端を樹脂３５により密閉する。そして本実施例では図
示のように光ファイバ１３の固有偏光軸の短軸側を切削
している。
圧力・流速同時測定装置の先端プローブ部の端面図を示
すものである。本発明はクラッド層から漏れる光の吸収
量を変化させる代わりにクラフト層に接触する光弾性定
数の大きい材料を設け、その屈折率変化によって圧力を
検出するようにしたものである。この実施例において、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源１０を用いてハーフミラ−１１及
び集光レンズ１２を介してレーザ光を光ファイバ１３の
端面に与えるように構成する点は第１図に示した実施例
と同様であるので、全体の構成図を省略する。本実施例
では第３図＋ａ）に示す実施例と同じくセンサ用光ファ
イバ１３を金属プローブ３１内に収納すると共に、金属
プローブ３１内の圧力によって屈折率が変化する光弾性
定数の大きい材料、例えば液晶３２を充填する。光ファ
イバ１３の先端面には前述した実施例と同様にハーフミ
ラ−３３を設けるものとする。そしてこの場合も金属プ
ローブ３１の一面に図示のように開口部３１ａを設け、
液晶３２と外部とを分離すると共に圧力を伝達するため
の圧力振動膜３４を設け、更にこの金属プローブ３１の
後端を樹脂３５により密閉する。そして本実施例では図
示のように光ファイバ１３の固有偏光軸の短軸側を切削
している。
本実施例においてもＨｅ−Ｎｅレーザ１０からハーフミ
ラ−１１，集光レンズ１２を介してレーザ光を偏光面保
存型単一モード光ファイバ１３の端面に与えれば、セン
サ部端面に設けたノ・−フミラー３３によってその一部
が反射され残りは血流内に照射され、血流内の粒子に反
射された成分がハーフミラ−３３を透過する。これらの
成分が光ファイバ１３を介して集光レンズ１２により集
光されてハーフミラ−１１に戻り、その一部が偏光ビー
ムスプリッタ１４に与えられる。そしてＥｘ酸成分レー
ザ光でハーフミラ−３３によってそのまま反射されドツ
プラー偏移を受けていない成分と、血流内の粒子によっ
て反射されてドツプラー偏移を受けた成分との光ビート
が取られ、その差の周波数が光電変換器１６に得られる
。従ってその周波数を測定することによって流速データ
を得ることができる。一方光ファイバ１３を透過するレ
ーザ光は先端センサ部においてその一部がクラッド層を
介して液晶３２内に漏れる。ところで金属マ°ローブ３
１内の液晶３２は圧力振動膜３４を介して伝えられる外
部の圧力によってその屈折率が変動する。従って光ファ
イバ１３を往復する間に液晶３２に漏れる光量は圧力に
基づいて変動する。それ故光電変換器１６によって反射
光を電気信号に変換し、信号処理部２０により反射光の
強度を測定することによって金属プローブ３１が挿入さ
れている部分の圧力を測定することが可能となる。
ラ−１１，集光レンズ１２を介してレーザ光を偏光面保
存型単一モード光ファイバ１３の端面に与えれば、セン
サ部端面に設けたノ・−フミラー３３によってその一部
が反射され残りは血流内に照射され、血流内の粒子に反
射された成分がハーフミラ−３３を透過する。これらの
成分が光ファイバ１３を介して集光レンズ１２により集
光されてハーフミラ−１１に戻り、その一部が偏光ビー
ムスプリッタ１４に与えられる。そしてＥｘ酸成分レー
ザ光でハーフミラ−３３によってそのまま反射されドツ
プラー偏移を受けていない成分と、血流内の粒子によっ
て反射されてドツプラー偏移を受けた成分との光ビート
が取られ、その差の周波数が光電変換器１６に得られる
。従ってその周波数を測定することによって流速データ
を得ることができる。一方光ファイバ１３を透過するレ
ーザ光は先端センサ部においてその一部がクラッド層を
介して液晶３２内に漏れる。ところで金属マ°ローブ３
１内の液晶３２は圧力振動膜３４を介して伝えられる外
部の圧力によってその屈折率が変動する。従って光ファ
イバ１３を往復する間に液晶３２に漏れる光量は圧力に
基づいて変動する。それ故光電変換器１６によって反射
光を電気信号に変換し、信号処理部２０により反射光の
強度を測定することによって金属プローブ３１が挿入さ
れている部分の圧力を測定することが可能となる。
尚本実施例は単一モード型の光ファイバを用いセンサと
なる先端部の短軸側クラッド部を切削しているが、第１
の発明の実施例と同様に長軸側を切削したり、又はエツ
チングを施しその断面と液晶とを接触させるようにして
もよい。更に液晶３２の代わりに、グリセリンとゼラチ
ンの混合物やプラスチック等を用いることも可能である
。
なる先端部の短軸側クラッド部を切削しているが、第１
の発明の実施例と同様に長軸側を切削したり、又はエツ
チングを施しその断面と液晶とを接触させるようにして
もよい。更に液晶３２の代わりに、グリセリンとゼラチ
ンの混合物やプラスチック等を用いることも可能である
。
第１図は本願の第１発明による光ファイバ圧力・流速同
時測定装置の一実施例の構成を示すブロック図、第２図
は本願による光ファイバ圧力・流速同時測定装置に用い
る光ファイバセンサの原理的な構成を示す斜視図、第３
図（ａｌはセンサとして用いる光ファイバの先端部分を
示す断面図、第３図山）はそのｍ−ｍ線端面図、第４図
（ａ）は本願の第２の発明による光ファイバ圧力・流速
同時測定装置の一実施例のセンサ部の先端部を示す断面
図、第４図ｆｂｌはそのＩＶ−ｒＶ線端面図である。 ｌ、１３・・・−・−光ファイバ ２・−・−コア
３・・−一クラッド ３ ａ−−−一断面 ４，
１１，２６゜３３−・−−−ハーフミラ−１０・−・・
・・−Ｈｅ −Ｎ ｅレーザ １２−−−−−・・集
光レンズ １４・−一−−−−偏光ビームスプリッタ
１５．１６・−・−・−光電変換器１７・・・−・
・−バイパスフィルタ １８．２０・−・・−信号処
理部 １９・・・・・・・ローパスフィルタ ２１
゜３１−・・・−金属プローブ ２１ａ、３１ａ−・
−・−・・−開口部 ２２．３４−・−・圧力振動膜
２３−・−・−・・アルコール ２４−・−気泡
３２・−・一液晶特許出願人 日本科学工業株式会
社 代理人 弁理士 岡本宜喜（他１名） 第１図 １１−−−−−−バー７ミつ−１３・−−−−・化７Ｔ
イノぐ１２・−・−・東丸しシズ １４−・−−
−・偏光ビームスプリーＩプ第２図 第３図（ａ） 面 第３図（ｂ）
時測定装置の一実施例の構成を示すブロック図、第２図
は本願による光ファイバ圧力・流速同時測定装置に用い
る光ファイバセンサの原理的な構成を示す斜視図、第３
図（ａｌはセンサとして用いる光ファイバの先端部分を
示す断面図、第３図山）はそのｍ−ｍ線端面図、第４図
（ａ）は本願の第２の発明による光ファイバ圧力・流速
同時測定装置の一実施例のセンサ部の先端部を示す断面
図、第４図ｆｂｌはそのＩＶ−ｒＶ線端面図である。 ｌ、１３・・・−・−光ファイバ ２・−・−コア
３・・−一クラッド ３ ａ−−−一断面 ４，
１１，２６゜３３−・−−−ハーフミラ−１０・−・・
・・−Ｈｅ −Ｎ ｅレーザ １２−−−−−・・集
光レンズ １４・−一−−−−偏光ビームスプリッタ
１５．１６・−・−・−光電変換器１７・・・−・
・−バイパスフィルタ １８．２０・−・・−信号処
理部 １９・・・・・・・ローパスフィルタ ２１
゜３１−・・・−金属プローブ ２１ａ、３１ａ−・
−・−・・−開口部 ２２．３４−・−・圧力振動膜
２３−・−・−・・アルコール ２４−・−気泡
３２・−・一液晶特許出願人 日本科学工業株式会
社 代理人 弁理士 岡本宜喜（他１名） 第１図 １１−−−−−−バー７ミつ−１３・−−−−・化７Ｔ
イノぐ１２・−・−・東丸しシズ １４−・−−
−・偏光ビームスプリーＩプ第２図 第３図（ａ） 面 第３図（ｂ）
Claims (5)
- （１）レーザ光源と、 前記レーザ光源より与えられたレーザ光を第１、第２の
偏光成分として伝搬し、その先端部は前記レーザ光の第
２の偏光方向に垂直にクラッドを薄くしてセンサとして
構成した偏光面保存型の単一モード光ファイバと、 前記光ファイバの先端センサ部を含み前記光ファイバの
薄く形成されたクラッド面に対向する側に軸方向の開口
を有する筒状のプローブと、前記プローブの開口部を覆
い、内側に反射面を有する圧力振動膜と、 前記光ファイバの先端のセンサ部で反射されたレーザ光
を偏光方向の相違より分離する偏光ビームスプリッタと
、 前記光ファイバ先端の端面反射光及び前記光ファイバの
センサ前方の物体からの反射光であって、前記偏光ビー
ムスプリッタで分離された第１の偏光面を有するレーザ
光の光ビートによりそれらの差の周波数を有する電気信
号を発生する第１の光電変換器と、 前記第１の光電変換器の出力信号の周波数に基づいて前
記物体の速度を測定する信号処理部と、前記偏光ビーム
スプリッタで分離された第２の偏光面を有するレーザ光
を電気信号に変換する第２の光電変換器と、 前記第２の光電変換器より得られる信号強度に基づいて
センサ部の圧力を測定する信号処理部と、を具備するこ
とを特徴とする光ファイバ圧力・流速同時測定装置。 - （２）前記レーザ光源は直線偏光レーザ光を発振する光
源であり、前記単一モード光ファイバの互いに垂直な固
有偏向軸の双方の成分が伝搬されるように偏光方向が固
有偏向軸と異なる角度として光源系を配置したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ圧力・
流速同時測定装置。 - （３）レーザ光源と、 前記レーザ光源より与えられたレーザ光を第１、第２の
偏光成分として伝搬し、その先端部は前記レーザ光の第
２の偏光方向に垂直にクラッドを薄くしてセンサとして
構成した偏光面保存型の単一モード光ファイバと、 前記光ファイバの先端センサ部を含み側面に開口を有す
る筒状のプローブと、 前記プローブの開口部を覆う圧力振動膜と、前記プロー
ブ内に充填され圧力によって屈折率を変化させる光弾性
定数の大きい材料と、 前記光ファイバの先端のセンサ部で反射されたレーザ光
を偏光方向の相違より分離する偏光ビームスプリッタと
、 前記光ファイバ先端の端面反射光及び前記光ファイバの
センサ前方の物体からの反射光であって、前記偏光ビー
ムスプリッタで分離された第１の偏光面を有するレーザ
光の光ビートによりそれらの差の周波数を有する電気信
号を発生する第１の光電変換器と、 前記第１の光電変換器の出力信号の周波数に基づいて物
体の速度信号を測定する信号処理部と、前記偏光ビーム
スプリッタで分離された第２の偏光面を有するレーザ光
を電気信号に変換する第２の光電変換器と、 前記第２の光電変換器より得られる信号強度に基づいて
センサ部の圧力を測定する信号処理部と、を具備するこ
とを特徴とする光ファイバ圧力・流速同時測定装置。 - （４）前記レーザ光源は直線偏光レーザ光を発振する光
源であり、前記単一モード光ファイバの互いに垂直な固
有偏向軸の双方の成分が伝搬されるように偏光方向が固
有偏向軸と異なる角度として光源系を配置したことを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の光ファイバ圧力・
流速同時測定装置。 - （５）前記光弾性定数の大きい材料は、液晶であること
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光ファイバ圧
力・流速同時測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60178436A JPH0617841B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 光フアイバ圧力・流速同時測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60178436A JPH0617841B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 光フアイバ圧力・流速同時測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6238335A true JPS6238335A (ja) | 1987-02-19 |
| JPH0617841B2 JPH0617841B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=16048482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60178436A Expired - Lifetime JPH0617841B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 光フアイバ圧力・流速同時測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617841B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997012210A1 (en) * | 1995-09-29 | 1997-04-03 | Swee Chuan Tjin | Fiber optic catheter for accurate flow measurements |
| US9656931B2 (en) | 2012-12-20 | 2017-05-23 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Catalyst for alcohol synthesis, apparatus for producing alcohol and method for producing alcohol |
| WO2020129277A1 (ja) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | 日本電信電話株式会社 | 光センサプローブおよび該光センサプローブを用いた血液流量、血液粘度および血管弾性率の測定方法 |
| CN111638384A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-09-08 | 河海大学 | 一种观测井内地下水流向流速监测的光纤探测装置 |
| CN113624372A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-09 | 云南师范大学 | 一种基于光纤的压力探测装置 |
-
1985
- 1985-08-12 JP JP60178436A patent/JPH0617841B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997012210A1 (en) * | 1995-09-29 | 1997-04-03 | Swee Chuan Tjin | Fiber optic catheter for accurate flow measurements |
| US9656931B2 (en) | 2012-12-20 | 2017-05-23 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Catalyst for alcohol synthesis, apparatus for producing alcohol and method for producing alcohol |
| WO2020129277A1 (ja) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | 日本電信電話株式会社 | 光センサプローブおよび該光センサプローブを用いた血液流量、血液粘度および血管弾性率の測定方法 |
| JPWO2020129277A1 (ja) * | 2018-12-20 | 2021-10-21 | 日本電信電話株式会社 | 光センサプローブおよび該光センサプローブを用いた血液流量、血液粘度および血管弾性率の測定方法 |
| CN111638384A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-09-08 | 河海大学 | 一种观测井内地下水流向流速监测的光纤探测装置 |
| CN113624372A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-09 | 云南师范大学 | 一种基于光纤的压力探测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0617841B2 (ja) | 1994-03-09 |
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