PT1446979E - Elemento óptico de detecção de movimento - Google Patents

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PT1446979E
PT1446979E PT02780194T PT02780194T PT1446979E PT 1446979 E PT1446979 E PT 1446979E PT 02780194 T PT02780194 T PT 02780194T PT 02780194 T PT02780194 T PT 02780194T PT 1446979 E PT1446979 E PT 1446979E
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Hakon Sagberg
Dag Wang
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Description

4589
DESCRIÇÃO
ELEMENTO ÓPTICO DE DETECÇÃO DE MOVIMENTO O invento relaciona-se com um elemento óptico de detecção de movimento. Um exemplo pode ser um sensor de pressão ou um microfone, que compreende duas superfícies essencialmente planas que são separadas por uma cavidade que é definida por um espaçador, sendo variável a distância entre as superfícies em dependência com a flutuação de pressão no meio ambiente em relação à pressão na cavidade. A variação da distância entre as superfícies pode ser provocada pela deflexão de uma ou de ambas as superfícies, ou por compressão do espaçador.
Até recentemente os detectores de movimento, tais como microfones, passaram por estruturas de condensadores e medições de impedâncias. Isto tem um número de desvantagens relacionadas com sensibilidade, polarização de alta voltagem, isolamento entre camadas, alinhamento e posicionamento de membrana, relativamente ao eléctrodo posterior, elevados requisitos para pré-amplificadores, e resposta não linear, todas resultantes em soluções caras e complicadas.
Os microfones ópticos são aptos para resolver uma grande parte dos maiores problemas de que sofrem os detectores capacitivos. Não há problema com a polarização ou necessidade de isolamento eléctrico. Os detectores interferométricos são capazes de conseguir igual, ou melhor sensibilidade do que os detectores de movimento 1 4589 capacitivos, com menos exigências de electrónica, mas até agora estas soluções têm sido relativamente caras, dado que o problema com alinhamento e posicionamento ainda não foi resolvido.
Estes problemas são debatidos em Hall N.A. and Deterkin F.L. "Self-calibrating Micro machined Microphones with Integrated Optical Displacement Detection", Transducers '01, The llth International Conference on Solid-State Sensors and Actuators, Munich, Germany, June 10-14, 2001, e é sugerida uma solução alternativa que implementa grades ópticas de difracçâo para medição de movimento. O método descrito no artigo é parcialmente baseado no modulador óptico descrito na patente US 5.311.360 e fornece uma solução óptica fiável que utiliza electrónica simples para detecção de movimentos, dado que os circuitos electrónicos só medem a variação na intensidade dos sinais ópticos reflectidos. Contudo, a parte óptica ainda é muito complicada dado que exige a utilização de lentes para direccionar e focar a luz de e para as grades, que requerem assim partes ópticas cuidadosamente posicionadas para funcionamento correcto. A patente US 5.794.023 descreve uma utilização diferente de ópticas de difracçâo nas quais são posicionadas placas de zonas de duas fases adjacentes, uma à outra, de modo que a segunda placa cancela o efeito da primeira. Sem influências exteriores a luz transmitida não é alterada. 2 4589
Na patente US 4.636.076 é descrito um descodificador óptico para medição das variações de posição. É utilizada uma grade reflectora em adição a uma grade de transmissão gue também tem mudanças incrementais de posição. É obtido um efeito de Moiré que é utilizado para medir por quantos períodos a grade reflectora é movimentada em relação à grade de transmissão. A patente WO 99 291 139 divulga um elemento óptico de detecção de movimento (ver, por exemplo, fig. 3 e texto associado) que tem duas superfícies reflectoras, sendo móvel uma das ditas superfícies. A luz entra e sai do detector através de uma guia de onda de entrada e de saída. A segunda superfície reflectora é estacionária e coberta por um revestimento espelhado.
Um objecto do presente invento consiste em melhorar a solução divulgada no supracitado artigo ao proporcionar um elemento óptico detector para medição de movimento, pressão, sinais acústicos ou semelhantes sem requerer ópticas complicadas. Isto é conseguido ao proporcionar-se um detector de movimento como acima descrito, e sendo adicionalmente caracterizado como estabelecido nas reivindicações acompanhantes.
De acordo com o invento a grade é provida com capacidades de focalização de modo a remover ou reduzir a necessidade de ópticas complicadas. Isto é explicado abaixo com base em placas de zonas de Fresnel. Uma placa de zona de Fresnel é conhecida por fornecer uma lente plana baseada na difracção. 3 4589
Uma lente de difracção é composta por um número de zonas com um passo na fronteira de cada zona, tendo a fronteira uma distância rj do centro da lente, e j é o número do passo. Para uma lente de transmissão, a altura óptica hO do passo é frequentemente igual ao comprimento de onda λο de projecto da lente, portanto a altura fisica hp pode ser exprimida como: λ
Ri em que η(λο) é o índice de refracção a λο. A função de altura geral f (r) para uma lente de transmissão de difracção com comprimento focal f é: f(r) = hp· rj-!<r<rj em que N é o número de zonas e η o índice de refracção. A função de fase <D(r,X) quando iluminada por uma onda plana de comprimento de onda λ, é então definida como: 4 45892π φ(τ,λ) = ——· [η{λ)~ 1 ]· /(r) λ = 2π (λ > Λ0 κ λ J • f η(λ) - 1 ^ ί η{λο) - 1 rj-!<r<rj /
Esta lente de difracção não pode ser utilizada em aplicações de banda larga dado que o seu comprimento focal é altamente dependente do comprimento de onda, que pode ser expresso como: /.w mÀ em que fm é o comprimento focal da ordem de difracção m para λ ^ λ0.
Se uma lente de difracção é utilizada em reflexão, o passo iguala metade do comprimento de onda de projecto. No caso geral de ordem múltipla as equações correspondentes são como se segue: Φ(γ,Λ)
2π η . κλ ( r2 1 = — ·2·/(τ) = 2π -τ * λ [λ 1 2 Λ/J e mÁ 5 4589 A espessura activa da lente de difracção neste caso é então: desprezando a inclinação da trajectória do raio. É feita referência à figura 3 e 4 acompanhante para ilustração da teoria acima explanada.
Uma placa de reflexão de zona de fase de Fresnel tem uma altura fisica hp = λ/2 e um perfil continuo em cada zona, como ilustrado na figura 3A. Uma placa de zona de fase binária só tem dois níveis, e pode ser obtida por ensoleiramento da lente a meia altura como ilustrado na Figura 3B. A nova placa de zona de fase binária reflectora tem agora uma camada superior reflectora para todas as alturas acima da soleira, e uma camada reflectora inferior para todas as alturas abaixo da soleira, e as duas camadas estão agora separadas por apenas hp/2 ou λ/4, como ilustrado na Figura 3C. A Figura 3D ilustra a lente a partir de cima, onde os campos brancos são a camada reflectora inferior e os campos negros são a camada reflectora superior. Deve notar-se que uma placa de zona de fase binária tem menor eficiência que uma placa de zona de fase de Fresnel com perfil de altura contínuo (Figura 3A). 6 4589 A figura 4 ilustra o mesmo que a figura 3D, mas esta configuração é retirada de um projecto real e os ratios de aspecto são mais realistas. 0 invento é baseado na ideia de separação da camada reflectora superior e da camada reflectora inferior em duas estruturas separadas que permitem variar a distância entre as duas camadas. A variação em altura entre a camada reflectora superior e a inferior dará uma variação na intensidade como ilustrado na figura 5. Se a altura é 0, a lente trabalhará como um espelho, e se a altura é H do comprimento de onda, é obtido o máximo efeito de focalização. O invento será agora abaixo descrito mais detalhadamente, em referência aos desenhos acompanhantes que ilustram o invento por via de exemplo.
Figura 1 - ilustra a secção transversal de um detector de acordo com o invento.
Figura 2 - ilustra o principio da lente de difracção.
Figura 3 a) - ilustra uma secção transversal da placa de zona de fase de Fresnel. b) - ilustra uma secção transversal de uma placa de zona com uma soleira marcada. 7 4589 c) - ilustra uma secção transversal de uma placa de zona de fase binária. d) - ilustra uma placa de zona binária vista de cima.
Figura 4 - mostra outro exemplo de uma placa de fase binária.
Figura 5 - ilustra a intensidade no foco da lente como uma função da distância entre a superfície reflectora superior e inferior.
Figura 6 - como a figura 5, mas indicada a parte mais sensível quando utilizada como detector.
Figura 7 - ilustra uma forma de realização do invento com altura controlada da placa de zona.
Figura 8 - ilustra um sistema que utiliza um número de detectores de movimento de acordo com o invento para medições acústicas.
Figura 9 - ilustra um detector diferencial de difracção de acordo com o invento.
Figura 10 - os sinais de dois diferentes níveis de altura mostrados na Figura 9, são focados em dois detectores diferentes. 4589
Figura 11 - ilustra uma lente de fase de difracção 3-D a trabalhar em reflexão.
Figura 12 - ilustra a lente de fase mostrada na figura 11 quando as duas partes da lente reflectora adicionam a luz em fase.
Figura 13 - ilustra a produção de uma lente como mostrada nas figuras 11 e 12.
0 elemento óptico detector de movimento ilustrado na figura 1, compreende duas superfícies essencialmente planas 1, 2 separadas por uma distância escolhida. A primeira superfície 1, é constituída por uma grade óptica reflectora circular ou curva que disponibiliza uma lente reflectora de difracção como acima definido que é posicionada numa parte de elemento transparente 3, e.g., feito de plástico ou vidro. A segunda superfície 2 é constituída por uma superfície reflectora que é posicionada numa parte de elemento estável 4 de qualquer tipo adequado, e.g., vidro.
Nos desenhos, as duas partes de elemento 3, 4 são separadas por um espaçador 5 para disponibilizar a distância escolhida entre as superfícies 1, 2. A variação de distância entre superfícies pode ser causada por deflexão de uma ou ambas as superfícies. 9 4589
Em alternativa, o espaçador 5 pode ser de qualquer material adequado que permita fazer variar a distância entre as superfícies com pressões variáveis, e pode alternativamente ser fornecido como parte de uma das partes de elemento 3, 4. 0 elemento detector de acordo com o invento também pode incluir um canal de drenagem 8 entre a cavidade e o meio ambiente para equilíbrio lento de pressões entre ambos, bem como um filtro físico passa-baixo que depende do débito de ar do canal. 0 canal pode ser posicionado em qualquer parte adequada do elemento detector, dependendo da situação, sendo a posição exacta insignificante para este invento. A figura 2 ilustra o princípio do invento que ilustra esquematicamente como uma fonte de luz 6 emite luz para a placa de zona, sendo a referida luz então reflectida para um detector 7. Quando a distância d entre as superfícies 1, 2 é variada por uma distância Δχ e eficiência de focalização da lente é variada resultando numa redução da intensidade medida no detector 7. A figura 2 mostra um detector e uma fonte de luz que estão posicionados em diferentes locais. Como uma alternativa pode atribuir-se a estes elementos a mesma posição óptica, e.g., pela utilização de um separador de feixe. Isto requer um sistema ligeiramente mais complicado, mas também toma em consideração uma unidade fonte/detector, a qual pode ser mais conveniente em alguns casos. Um sistema mais compacto pode compreender 10 4589 uma fibra óptica única terminada no eixo óptico a duas vezes a distância focal da lente, sendo a fonte e detector posicionados no outro extremo da referida fibra óptica, sendo separados por um acoplador óptico.
Se for utilizada uma fonte colimada ou parcialmente colimada (i.e. um diodo de laser ou um LED) , a lente binária regulável pode ser utilizada para focar a luz na direcção do detector.
Também se pode conseguir uma precisão melhorada utilizando pelo menos dois detectores, ou possivelmente uma matriz de detectores, posicionada no foco ou ao longo da linha de pontos de foco das ordens de reflexão adicionais das lentes de difracção. 0 sensor de acordo com o invento tem uma membrana que é sensível ás variações de pressão. Uma pequena variação de pressão resulta num deslocamento Δχ da membrana. É localizada uma máscara (colada a um substrato de vidro) acima da membrana. A combinação da membrana de reflexão com a máscara trabalha como uma placa de zona de Fresnel. A lente binária é tal que conjuga a fonte na direcção do detector como mostrado na figura 2.
Como acima mencionado, para uma distância máscara para membrana d tal que d é um múltiplo ímpar de λ/4, o foco está no detector. Para uma distância máscara para membrana d tal que d é um multiplicador de λ/2, o atraso 11 4589 da fase torna-se 2π e o sistema trabalha como um espelho (ou noutras palavras, não foca).
Por medição da energia no detector, é possível deduzir como foca bem e o deslocamento Δχ da membrana.
Quando se utiliza esta lente regulável como detector de movimento, a distância da parte reflectora da configuração reflectora para a membrana de reflexão deve ser um múltiplo ímpar de λ/8.
As dimensões físicas de um detector utilizado como microfone, baseado na forma de realização ilustrada nas figuras 1 e 2 pode ser como segue: 0 diâmetro da superfície configurada pode ser cerca de 2 a 3 mm, a espessura do espaçador de 0,1 a 8 micrómetros, dependendo da gama de frequência acústica a cobrir. O diâmetro da membrana pode ser cerca de 5 mm. A distância das superfícies ao detector e fonte pode ser cerca de 5 a 10 mm. Se o detector e fonte estão muito perto, as zonas ficam mais próximas uma da outra, e os efeitos de sombreamento começam a dominar. Os efeitos de sombreamento são também um problema de o espaçador ficar muito espesso.
Como ilustrado na figura 4, a forma de realização preferida compreende uma configuração circular em franja na lente de difracção. Contudo, é possível utilizar outras soluções, sendo as mais intimamente relacionadas, 12 4589 secções circulares, e.g., por utilização de só a terceira mais à direita da configuração em franja na figura 4. As caracteristicas de focalização desta lente serão essencialmente as mesmas como as de uma configuração circular, mas dado que a luz focada chegará ao eixo óptico de uma direcção, pode ser posicionada uma matriz de detectores ao longo do eixo óptico. Neste caso, o detector que recebe a máxima intensidade luminosa pode indicar a localização do foco. Também, esta forma de realização pode proporcionar meios para medição da localização de vários modos de reflexão da grade, proporcionando assim medição inequívoca da distância entre as superfícies.
Nalguns casos podem ser utilizadas outras curvas que relacionam secções cónicas mais gerais, bem como matrizes bidimensionais de detectores posicionadas no ou perto do eixo óptico. A figura 5 ilustra a intensidade relativa R no foco e a lente reflectora de difracção como uma função das distâncias entre as superfícies 1, 2 medida em relação ao comprimento de onda λ. Como é claro da figura, a sensibilidade está no seu máximo quando a intensidade relativa é aproximadamente 50%, à distância 1/8λ e 3/8λ. Por conservação de distâncias perto de uma destas gamas é maximizada a sensibilidade. Contudo, a sensibilidade diminui a entradas maiores à medida que a distância se aproxima de 1/4λ. O elemento detector deve por isso ser preferencialmente dimensionado para manter a gama 13 4589 operativa na gama λ/8+ιηλ/4+ηλ, onde n, m=0,1,2,3,..., como ilustrado na figura 6. A figura 6 ilustra os pontos de máxima sensibilidade ao longo da curva na figura 5. Deve notar-se que os exemplos ilustrados mostram aqui uma situação ideal na qual os índices de refracção e assim os coeficientes de reflexão não são considerados. Os pontos operativos podem assim ser posicionados diferentemente em dependência destes factores, sendo as posições exactas dos pontos operativos possíveis de calcular por cálculo das posições que correspondem a sendo zero a variação da segunda derivada, do sinal reflectido R. A curva é periódica com períodos 1/2λ. Para evitar o assim chamado "efeito de filme comprimido" a pequenas distâncias entre superfícies, por causa do ar que é comprimido na entrada e na saída do espaço entre as superfícies, podem ser preferidas distâncias maiores do que as ilustradas nos desenhos. Contudo, o efeito de filme comprimido, pode ser utilizado como efeito amortecedor que evita a ressonância no sistema, fornecendo assim um parâmetro a ser considerado ao fabricar-se o elemento detector.
As grades reflectoras e superfícies 1, 2 podem ser dieléctricas ou metálicas em dependência da utilização das características do comprimento de onda. De acordo com uma forma de realização do invento ilustrada na figura 7, as superfícies são metálicas e são ligadas a uma fonte de 14 4589 energia eléctrica de modo a fornecer voltagem entre as duas superfícies. A figura 7 ilustra uma forma de realização na qual as superfícies reflectoras não são utilizadas para este fim, mas nas quais são fornecidas camadas metálicas adicionais 9 num número de posições para obtenção de superfícies paralelas.
Na forma de realização ilustrada na figura 7 o detector é acoplado a um amplificador 10, que fornece um sinal para controlar a unidade 11. A unidade de controlo 11 fornece uma voltagem ás camadas metálicas 9 para controlo da distância entre superfícies 1, 2.
Por ajuste da voltagem, a distância entre as superfícies pode ser ajustada e podem ser sempre obtidas características óptimas de focalização. A voltagem requerida para obter a distância escolhida é indicativa da pressão fornecida no elemento detector, fornecendo assim um método para obtenção de uma leitura de sinal do detector. Os circuitos eléctricos para obtenção disto são bem conhecidos e a natureza exacta destes não é importante para este invento. Assim não serão aqui descritos mais detalhadamente.
Pode ser aplicado um campo electrostático para regular a distância entre a configuração de difracção e a membrana reflectora para optimizar a sensibilidade dos detectores em concordância, ou para bloquear o movimento numa dada posição (como num detector com extremidade em efeito de túnel), que aumentará a gama dinâmica do detector. 15 4589 A configuração de difracção podia ser obviamente numa membrana, ou a configuração de difracção podia ser feita de uma camada fina onde as partes transmissoras que foram cauterizadas permitem ao ar percorrer a configuração de difracção. A figura 8 ilustra uma aplicação do invento na qual é utilizado um laser/LED 6 para iluminar uma matriz 2-D de microfones de difracção 13, e cada das configurações de difracção são projectadas para focarem numa parte previamente determinada de uma matriz a 1-D ou a 2-D de detectores ópticos 14.
Por exemplo, os microfones de difracção podem ser projectados de tal maneira que uma matriz de detectores de luz, ie, câmara CCD, pode detectá-los todos. É então possivel fazer um detector acústico que é apto para medir a fase do sinal acústico, e por esse meio por per se meios de cálculo electrónicos ou aplicação informática reconstruir a fase de um sinal acústico a partir de um ponto/direcção no compartimento. Assim é possivel fazer um detector acústico, que é apto para focar e apanhar o som de ie uma pessoa 12 e suprimir o barulho do resto do compartimento. A figura 9 ilustra um detector diferencial de difracção de acordo com o invento, sendo provido com duas configurações de focalização la, lb em duas alturas diferentes em relação à membrana reflectora inferior. As duas alturas diferentes podem ser facilmente produzidas ao fazer-se inicialmente uma configuração no substrato de 16 4589 vidro, depois crepitar ou evaporar uma fina camada de vidro, e então acrescentar a segunda configuração. Na figura 10 os sinais dos diferentes níveis de altura mostrados na figura 9 são focados em dois detectores diferentes 7a, 7b. A vantagem principal com um detector diferencial é que é possível compensar fontes de desvios e obter leituras precisas. Como ilustrado na figura 9 a diferença de distância entre as primeiras configurações de reflexão la, lb é adaptada para fornecer medições de diferentes partes da curva analisada em referência ás figuras 5 e 6. Assim, os sinais A, B medidos nos detectores 7a, 7b podem fornecer um sinal diferencial: A=I (1 — δ) , Β=Ι(1+δ), δ«1 Δ = (Α-Β) / (Α+Β) «2δ em que as contribuições da fonte estão perto de serem eliminadas, e onde A é o sinal detectado da primeira lente enquanto B é o sinal detectado da segunda grade. I é a intensidade recebida da fonte, δ é a variação na intensidade reflectida R da luz reflectida como resultado de um movimento relativo entre as superfícies e Δ é o sinal diferencial entre os detectores. A figura 11 ilustra uma lente de fase de difracção 3-D a trabalhar à reflexão. Se a lente é separada numa parte superior e inferior, pode ser feita uma lente regulável, a qual pode trabalhar como detector similar ao 17 4589 detector de focalização binária. As lentes estarão ligadas quando as camadas, superior e inferior, estão separadas com (m x λ/2) , m = 0,1,2,3..., e desligadas quando as camadas estão separada de (m x λ/2)± λ/4, m=0,1,2,3,... Entre ligadas e desligadas, a construção pode ser utilizada como um detector. A figura 12 ilustra a lente de fase mostrada na figura 11 quando as duas partes da lente de reflexão estão a adicionar a luz em fase, colocando assim a lente no modo operativo. A figura 13 ilustra a produção de uma lente como mostrada nas figuras 11 e 12. A produção de detectores de lente pode ser realizada, fazendo-se inicialmente uma forma moldada e então replicar a parte inferior da configuração 3-D, ie, a membrana, e então revesti-la com metal, ou só galvanoplastia da membrana directamente no molde com níquel. O metal nas regiões "sombra" não afectará o desempenho. A parte superior pode ser realizada, fazendo-se inicialmente uma forma moldada e então replicar a configuração 3-D em material transparente, ie, por moldagem em plástico ou por técnicas de replicação UV. Quando a parte superior da configuração 3-D está pronta, esta também deve ser revestida com metal. Como só queremos metal nos poços na parte superior 3-D, o metal na superfície planar deve ser removido, ie, por polimento. 18 4589 0 invento foi aqui descrito principalmente relacionado com microfones ou detectores de pressão. Pode, contudo, possivelmente com adaptações menores, também ser utilizado noutras situações tais como acelerómetros ou similares, nos quais uma superfície se move em relação à outra. No caso do acelerómetro, a superfície móvel pode, e.g. ser provida com um peso de modo a aumentar a sensibilidade.
Lisboa, 30 de Março de 2007 19

Claims (17)

  1. 4589 REIVINDICAÇÕES 1. Elemento óptico de detecção de movimento que compreende pelo menos duas superfícies essencialmente paralelas (1, 2) que são separadas por uma cavidade definida por um espaçador (5) e as superfícies (1, 2) sendo variável a distância entre as superfícies, no qual uma primeira das ditas superfícies (1) é posicionada num suporte pelo menos parcialmente transparente (3) e sendo munida com uma configuração reflectora, sendo a referida segunda superfície (2) uma superfície reflectora, caracterizado por a configuração reflectora ser conformada como uma lente de difracção.
  2. 2. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 1, no qual a configuração é uma configuração circular.
  3. 3. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 1, no qual a distância entre as superfícies é próxima de λ/8+Γηλ/4+ηλ, onde n,m=0,1,2,3,... e sendo λ o comprimento de onda óptica.
  4. 4. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 1, no qual as superfícies reflectoras do elemento são superfícies metálicas.
  5. 5. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 1, no qual o elemento inclui um canal de drenagem entre a cavidade e o meio ambiente para um equilíbrio lento de pressão entre ambos. l 4589
  6. 6. Elemento óptico que compreende um elemento óptico de acordo com a reivindicação 1, que também compreende uma fonte de luz dirigida para a lente de difracção e pelo menos um detector sendo disposto numa posição escolhida para medir as reflexões a partir da lente de difracção.
  7. 7. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 6, que compreende uma matriz de detectores que mede as posições de pelo menos uma ordem de reflexão da lente de difracção.
  8. 8. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 7, no qual a matriz de detectores tem uma orientação pelo menos parcialmente axial.
  9. 9. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 6, no qual cada superfície é munida com um condutor eléctrico, sendo os condutores acoplados a uma unidade de controlo eléctrico que aplica uma tensão nos condutores, sendo também a alimentação em energia acoplada ao referido pelo menos um detector de maneira a controlar a distância entre superfícies quando é detectada uma variação, sendo também a tensão de saída indicativa das variações da pressão do meio ambiente.
  10. 10. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 9, no qual a unidade de controlo é adaptada para ajustar a distância de trabalho entre a superfície para um valor pretendido. 2 4589
  11. 11. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 1, que compreende um canal para um débito de ar controlado entre o espaço entre as superfícies e o meio ambiente.
  12. 12. Elemento óptico de acordo com a reivindicação 1, no qual as superfícies, primeira e segunda, que definem uma estrutura em forma de anel, definem uma lente de fase reflectora, a referida configuração na referida primeira superfície define uma primeira parte da referida lente numa direcção perpendicular ás superfícies e a referida segunda parte define uma segunda parte da referida lente.
  13. 13. Sistema óptico para medição de sinais acústicos que compreende pelo menos dois elementos de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, no qual os elementos ópticos são posicionados numa matriz a 1 ou 2 dimensões compreendendo também o sistema uma matriz de detectores a 1 ou 2 dimensões para detectar flutuações na luz recebida que corresponde ao sinal acústico recebido, sendo a referida matriz de detectores acoplada a meios de cálculo para medição da fase do sinal acústico recebido em cada elemento óptico.
  14. 14.Sistema óptico de acordo com a reivindicação 13, no qual os ditos meios de cálculo também compreendem meios para calcular a posição da fonte acústica.
  15. 15.Sistema óptico de acordo com a reivindicação 14, no qual os ditos meios de cálculo compreendem meios de filtração para atenuação dos sinais acústicos na base das 3 4589 suas posições ou direcções, como provido pela fase calculada.
  16. 16. Utilização de um elemento de acordo com a reivindicação 1 como sensor de pressão.
  17. 17. Utilização de um elemento de acordo com a revindicação 1 como microfone. Lisboa, 30 de Março de 2007 4
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO315397B1 (no) * 2001-11-13 2003-08-25 Sinvent As Optisk forskyvnings-sensor
NO321281B1 (no) * 2004-09-15 2006-04-18 Sintef Infrarod kilde
US7355720B1 (en) 2005-12-20 2008-04-08 Sandia Corporation Optical displacement sensor
US7583390B2 (en) * 2006-03-02 2009-09-01 Symphony Acoustics, Inc. Accelerometer comprising an optically resonant cavity
US7355723B2 (en) * 2006-03-02 2008-04-08 Symphony Acoustics, Inc. Apparatus comprising a high-signal-to-noise displacement sensor and method therefore
US7359067B2 (en) * 2006-04-07 2008-04-15 Symphony Acoustics, Inc. Optical displacement sensor comprising a wavelength-tunable optical source
US7551295B2 (en) * 2006-06-01 2009-06-23 Symphony Acoustics, Inc. Displacement sensor
US7894618B2 (en) * 2006-07-28 2011-02-22 Symphony Acoustics, Inc. Apparatus comprising a directionality-enhanced acoustic sensor
US7626707B2 (en) * 2007-10-29 2009-12-01 Symphony Acoustics, Inc. Dual cavity displacement sensor
US8007609B2 (en) * 2007-10-31 2011-08-30 Symphony Acoustics, Inc. Parallel plate arrangement and method of formation
US8390916B2 (en) 2010-06-29 2013-03-05 Qualcomm Mems Technologies, Inc. System and method for false-color sensing and display
US8594507B2 (en) * 2011-06-16 2013-11-26 Honeywell International Inc. Method and apparatus for measuring gas concentrations
US20120321322A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Honeywell International Inc. Optical microphone
NO20130884A1 (no) 2013-06-21 2014-12-22 Sinvent As Sensorelement med optisk forskyvning
NO20140263A1 (no) * 2014-02-28 2015-08-31 Pgs Geophysical As Optisk bevegelsessensor
JP6839648B2 (ja) * 2014-07-15 2021-03-10 ルミレッズ ホールディング ベーフェー 車両照明モジュール
GB201506046D0 (en) 2015-04-09 2015-05-27 Sinvent As Speech recognition
NO343314B1 (no) 2015-11-29 2019-01-28 Tunable As Optisk trykksensor
GB201708100D0 (en) * 2017-05-19 2017-07-05 Sintef Input device
GB201807889D0 (en) 2018-05-15 2018-06-27 Sintef Tto As Microphone housing
CN112449295A (zh) 2019-08-30 2021-03-05 华为技术有限公司 麦克风芯片、麦克风及终端设备
GB202016827D0 (en) * 2020-10-23 2020-12-09 Ams Int Ag Acoustic sensor
CN114623918A (zh) * 2022-02-28 2022-06-14 浙江大学 一种采用抗拉涂层增敏的低通滤波光纤光栅水听器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8320629D0 (en) 1983-07-30 1983-09-01 Pa Consulting Services Displacement measuring apparatus
US4496425A (en) 1984-01-30 1985-01-29 At&T Technologies, Inc. Technique for determining the end point of an etching process
JP2862417B2 (ja) 1990-11-16 1999-03-03 キヤノン株式会社 変位測定装置及び方法
NL9400974A (nl) 1994-06-15 1996-01-02 Hollandse Signaalapparaten Bv Instelbare Fresnel zoneplaat.
DE19523526C2 (de) * 1995-06-28 1999-03-25 Fraunhofer Ges Forschung Mikrooptisches Bauelement
US5794023A (en) 1996-05-31 1998-08-11 International Business Machines Corporation Apparatus utilizing a variably diffractive radiation element
US5748564A (en) 1997-04-09 1998-05-05 General Electric Company Amplified acousto-optical vibration sensor and ultrasonic transducer array
WO1999029139A2 (de) * 1997-12-03 1999-06-10 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg Optischer schallsensor, insbesondere mikrofon, mit zusätzlicher spiegelungseinrichtung
IL137069A0 (en) * 2000-06-28 2001-06-14 Phone Or Ltd Optical microphone sensor
IL139065A0 (en) * 2000-10-16 2001-11-25 Phone Or Ltd Optical heads for optical microphone sensors
US6643025B2 (en) * 2001-03-29 2003-11-04 Georgia Tech Research Corporation Microinterferometer for distance measurements
NO315397B1 (no) * 2001-11-13 2003-08-25 Sinvent As Optisk forskyvnings-sensor
US7116430B2 (en) * 2002-03-29 2006-10-03 Georgia Technology Research Corporation Highly-sensitive displacement-measuring optical device

Also Published As

Publication number Publication date
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