(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光センサアセンブリであって、
基板（１０２、２０２、３０２、４０２）、
基板（１０２、２０２、３０２、４０２）に接続され、第一の反射スペクトルに対応する入射光の第一の部分を反射するように構成された第一のフォトニック結晶センサ（１０６）であって、第一の反射スペクトルの第一の波長範囲は第一の検知パラメータの変化に応じて変化する、第一のフォトニック結晶センサ（１０６）、及び
基板（１０２、２０２、３０２、４０２）に接続され、第二の反射スペクトルに対応する入射光の第二の部分を反射するように構成された第二のフォトニック結晶センサ（１０７）であって、第二の反射スペクトルの第二の波長範囲は第一の検知パラメータとは異なる第二の検知パラメータの変化に応じて変化する、第二のフォトニック結晶センサ（１０７）を備え、 
第一の反射スペクトル及び第二の反射スペクトルは異なり、第一および第二の検知パラメータのパラメータ値は第一および第二の反射スペクトルのそれぞれから決定することができる、光センサアセンブリ。
【請求項２】
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）は、第一の屈折率を有する第一の材料及び第二の屈折率を有する第二の材料から形成された第一の構造を有し、かつ
第二のフォトニック結晶センサ（１０７）は、第一の材料及び第二の材料から形成された第二の構造を有し、第一の構造は第二の構造と異なる、請求項１に記載の光センサアセンブリ。
【請求項３】
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）は、二以上の異なる屈折率を有する二以上の材料で形成された第一の構造を有し、かつ
第二のフォトニック結晶センサ（１０７）は、第一の構造の二以上の材料とは異なる少なくとも一つの材料で形成された第二の構造を有する、請求項１または２に記載の光センサアセンブリ。
【請求項４】
第一の検知パラメータは、温度、圧力、加速度、及び振動のうちの一つを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の光センサアセンブリ。
【請求項５】
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）は基板（１０２、２０２、３０２、４０２）の第一の領域（１０４）に接続され、かつ第二のフォトニック結晶センサ（１０７）は基板（１０２、２０２、３０２、４０２）の第二の領域（１０５）に接続され、第一の領域（１０４）は第二の領域（１０５）とは異なる、請求項１から４のいずれか一項に記載の光センサアセンブリ。
【請求項６】
基板（１０２、２０２、３０２、４０２）が光ファイバ（１１０、２１０、３１０、４１０、５０６）の端部に接続されるときに、入射光は、光ファイバ（１１０、２１０、３１０、４１０、５０６）を介して第一のフォトニック結晶センサ（１０６）及び第二のフォトニック結晶センサ（１０７）に略同時に適合される、請求項１から５のいずれか一項に記載の光センサアセンブリ。
【請求項７】
光を光ファイバの第一端部に適合すること、
光ファイバの第二の端部に接続された第一のフォトニック結晶センサ（１０６）及び光ファイバの第二の端部に接続された第二のフォトニック結晶センサ（１０７）により反射された光を検出することであって、第一のフォトニック結晶センサ（１０６）は第一の検知パラメータに応じて変化する第一の反射スペクトルを表示し、第二のフォトニック結晶センサ（１０７）は第一の検知パラメータとは異なる第二の検知パラメータに応じて変化する第二の反射スペクトルを表示する、検出すること、及び
検出された光の第一および第二の反射スペクトルのそれぞれに基づき第一の検知パラメータ及び第二の検知パラメータのパラメータ値を決定することを含む方法。
【請求項８】
光ファイバ（１１０、２１０、３１０、４１０、５０６）に適合された光は、第一の反射スペクトルに対応する第一の波長範囲及び第二の反射スペクトルに対応する第二の波長範囲を含む波長範囲を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）の第一の反射スペクトルは、第二の検知パラメータの変化に応じて著しくは変化しない、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）の第一の反射スペクトルは、第二の検知パラメータの変化に応じて変化し、かつパラメータ値を決定することは、第一の検知パラメータに対応する値を決定するために、第一のフォトニック結晶センサ（１０６）により反射された光及び第二のフォトニック結晶センサ（１０７）により反射された光を使用することを含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）の第一の反射スペクトルは第二の検知パラメータの変化に応じて変化し、かつ方法は第三のセンサから情報を受信することをさらに含み、パラメータ値は第三のセンサからの情報に基づきかつ第一のフォトニック結晶センサ（１０６）により反射された光に基づき決定される、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して光センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのシステムにおいて、多数のパラメータは、例えば、作動温度、圧力、液体レベルなどの作動状況を監視するために検知される。センサ及び関連付けられた配線を設置すると、システムにかなりの重量及び費用が加わる。多数のセンサが特定のエリアで使用されると、センサから情報を収集する制御システムにセンサを接続するために多数のワイヤが使用される。多数のセンサを設置すると、多くのワイヤを構造に経路決めする必要があり、これはコストがかかり時間を浪費する工程となりうる。例えば、航空機燃料タンク検知システムは、燃料タンクの内部に多数のセンサを含む。各センサは、ワイヤを介して制御システムに接続される。さらに、各センサは、センサから制御システムまでワイヤの経路決めを行うために、タンク貫通に関連付けられる。制御システムは燃料タンクから離れているので、各ワイヤも、バルクヘッドなど、他の航空機の構造を介して経路決めされる。配線の経路を決定するのみならず、配線の貫通を（燃料タンク内及び他の航空機の構造に）提供することは、航空機の設計中及び航空機の製造及び保守の際に負荷となりうる。また、配線及びセンサ自体が、航空機にかなりのコストと重量を加えるかもしれない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
光センサは、電気センサと比較してかなりの利点を有する。例えば、光センサは、概して電磁妨害に敏感ではない。また、光センサは、あるレガシセンサと比べると比較的小さい。ここで開示される特定の光センサアセンブリ及び光センサシステムは、比較的安価であり、精度の高い検知を提供することができる。たとえば、光センサシステムは、温度、圧力、又は他のパラメータを同時の測定するためにファイバチップセンサを有するカプセル型マルチモードファイバアレイを使用することができる。そのようなシステムは、構造が単純あり、フレキシブルであって、光源変動に対して耐性が高く、かつ安価である。また、システムは、悪環境で作動している間でも高い精度を実現することができる。例えば、開示された光センサは、熱問題や安全問題などの状況が電気検知システムを適用する際に困難を招く恐れのある航空機のエンジン及び燃料タンクで使用される。また、光センサは、電気センサよりもかなり小さく、使用電力も小さい。さらに、光センサは電磁妨害に敏感ではないので、金属遮蔽は必要とされず、かなりのコスト削減及び軽量化が実現される。
【０００４】
特定の実施形態では、光センサアセンブリは、基板、基板に接続された第一のフォトニック結晶センサ、及び基板に接続された第二のフォトニック結晶センサを含む。第一のフォトニック結晶センサは、第一の反射スペクトルに対応する入射光の第一の部分を反射するように構成される。第一の反射スペクトルの第一の波長範囲は、第一の検知パラメータの変化に応じて変化する。第二のフォトニック結晶センサは、第二の反射スペクトルに対応する入射光の第二の部分を反射するように構成される。第二の反射スペクトルの第二の波長範囲は、第二の検知パラメータの変化に応じて変化する。第一の反射スペクトル及び第二の反射スペクトルは異なる。
【０００５】
特定の実施形態では、光センサシステムは、光ファイバ及び光ファイバのチップに接続された光センサアセンブリを含む。光センサアセンブリは、第一の検知パラメータに応じて変化する第一の反射スペクトルを表示すように構成された第一のフォトニック結晶センサ、及び第二の検知パラメータに応じて変化する第二の反射スペクトルを表示すように構成された第二のフォトニック結晶センサを含む。第一の反射スペクトル及び第二の反射スペクトルは異なる。
【０００６】
特定の実施形態では、方法は、光ファイバの第一の端部に光を適合することを含む。光ファイバの第二の端部に接続された第一のフォトニック結晶センサ及び光ファイバの第二の端部に接続された第二のフォトニック結晶センサのうちの少なくとも一つにより反射された光が検出される。第一のフォトニック結晶センサは、第一の検知パラメータに応じて変化する第一の反射スペクトルを表示し、第二のフォトニック結晶センサは、第二の検知パラメータに応じて変化する第二の反射スペクトルを表示する。また、方法は、検出された光に基づき第一の検知パラメータ及び第二の検知パラメータのうちの少なくとも一つのパラメータ値を決定することを含む。
【０００７】
本明細書に記載された特性、機能及び利点は、様々な実施形態において独立して実現することが可能であるか、さらに別の実施形態において組み合わせることが可能である。これらの実施形態を、以下の説明及び添付図面を参照して開示する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】光センサシステムの第一の特定の実施形態のブロック図である。
【図２】光センサアセンブリの第一の特定の実施形態の簡略化された透視図である。
【図３】光センサアセンブリの第二の特定の実施形態の簡略化された透視図である。
【図４】光センサアセンブリの第三の特定の実施形態の簡略化された透視図である。
【図５】航空機で展開される光センサシステムの第二の特定の実施形態の図である。
【図６】光センサシステムを使用してパラメータ値を決定する方法の特定の実施形態のフローチャートである。
【図７】光センサシステムを使用してパラメータ値を決定するために応用されたコンピュータシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ある検知システムは、多数の、独立して対象とされる、電気又は電磁気のセンサパッケージを利用する。例えば、別個のセンサは、圧力、温度、加速度などを検知するために使用される。航空機の燃料タンクなどの適用において、検知パラメータごとに別個のセンサを使用することは、著しい複雑さを引き起こす可能性がある。たとえば、各センサは、制御システムへのワイヤにより接続され、電気信号を使用して制御システムへ検知パラメータについての情報を伝達する。各センサから制御システムまでの配線の経路決定は、構造的貫通及びタンク貫通を必要とし、かなりの設計課題となりうる。たとえば、構造的貫通及びタンク貫通の各々は、取り組まなければならない安全上の注意を引き起こすかもしれない。さらに、構造的貫通及びタンク貫通の各々は、関連する設置時間及びコストを要する。炭素繊維外板及び構造を利用する新たな航空機において、金属外板及び構造に関連付けられた遮蔽は、もはや利用できない。ゆえに、配線およびセンサに遮蔽を提供するために遮蔽及び分離システムを設計及び設置するので、さらなるコンパイル及びコストが生じるかもしれない。
【００１０】
光技術及び光センサは、電気センサシステムでこれらの懸案事項のうちのいくつかを回避するために使用される。たとえば、光フォトニック結晶センサデバイスは、対応する電気センサよりもかなり小さく軽量である。さらに、電磁妨害は光技術とって懸念事項ではないので、遮蔽及び分離の問題は著しく低減される。さらに、ここで開示される実施形態により、多数のセンサシステムを特定のエリアに設置するために任意の数の構造的貫通及びタンク貫通を削減する単一の光ファイバを介して多数の光センサからの検知が可能になる。多数の光ファイバ又は多数の電気接続ではなく単一の光ファイバを使用することにより、センサシステムの重量だけではなく設置及び修繕コストを著しく削減することができる。したがって、光センサシステム、特に、単一の光ファイバに取り付けられた多数のフォトニック結晶センサを含む光センサシステムを使用することにより、コスト、信頼性、設置時間、及び他の要因が改善される。
【００１１】
また、フォトニック結晶は、略化学的にかつ電気的に不活性であり、耐久性がある。ゆえに、フォトニック結晶センサは、例えば、高温環境、化学的な浸食環境、及び高い衝撃環境、高い加速度環境又は高い振動環境など、過酷な環境においても確実に作動することができる。例えば、フォトニック結晶のガラス光ファイバ及び検知ノードは、摂氏９００度を上回る極端な温度で作動することができる。それほど極端でない環境では、低コストのポリマー材料が、コスト削減及び軽量化をもたらす光ファイバに使用される。
【００１２】
光フォトニック結晶センサは、材料の屈折率を修正する方法でそれの環境の変化に応じるように構成された材料を含む。この屈折率の変化は、光フォトニック結晶センサの反射スペクトルの周波数シフトをもたらす。ゆえに、光フォトニック結晶センサの反射スペクトルは、環境内で検知されるパラメータに応答する。例えば、光フォトニック結晶センサの構成次第では、光フォトニック結晶センサの屈折率は、温度変化、圧力変化、振動、加速度、磁力などに応じてシフトする。したがって、光フォトニック結晶センサに光を提供して光フォトニック結晶センサから反射スペクトルを検出することにより、光フォトニック結晶センサの環境の一又は複数の検知パラメータの値の表示が決定される。
【００１３】
図１は、光センサシステム１００の第一の特定の実施形態のブロック図である。光センサシステム１００は、光ファイバ１１０に接続された基板１０２を含む。基板１０２は、基板１０２上の別個の物理的な場所に対応する複数の領域１０４及び１０５を含む。第一のフォトニック結晶センサ１０６は、基板１０２の第一の領域１０４に接続され又はその内部に配置され、第二のフォトニック結晶センサ１０７は、基板１０２の第二の領域１０５に接続され又はその内部に配置される。特定の実施形態では、フォトニック結晶センサ１０６、１０７は、基板１０２の部分として形成される。たとえば、基板１０２は、第一のフォトニック結晶センサ１０６、第二のフォトニック結晶センサ１０７、又はその両方を形成するために、エッチングされ、切断され、又はそうでなければ処理される。別の特定の実施形態では、フォトニック結晶センサ１０６、１０７は、基板１０２とは別個に形成され、続いて（例えば、接着剤又は製造工程を使用して）基板１０２に機械的に貼り付けられる。
【００１４】
第一のフォトニック結晶センサ１０６は、第一のフォトニック結晶センサ１０６の第一の反射スペクトルに対応する入射光の第一の部分を反射するように構成される。第一の反射スペクトルの波長範囲は、第一の検知パラメータの変化に応じて変化する。例えば、第一のフォトニック結晶センサ１０６は、第一の屈折率を有する第一の材料及び第二の屈折率を有する第二の材料など、二以上の材料から形成された第一の構造を有する。（例えば、圧力、温度、加速度、振動、磁力若しくは他の物理的な影響又は力により）二以上の材料の位置又は方向付けの変化に応じて、第一のフォトニック結晶センサ１０６の屈折率（及び反射スペクトル）は変化する。例を示すと、第一のフォトニック結晶センサ１０６の第一の構造は、第二の材料で満たされる第一の材料内部に穴又は「欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）」（例えば、不規則性）を含む。例えば、第一の材料は、固体材料、ガラス材料又は結晶構造の材料であり、第二の材料は、気体、液体又は別の固体（例えば、空気、周囲の気体又は別の材料）である。二以上の材料は異なる屈折率を有するので、第一の材料の構造における変化は、第二の材料の相対的屈折率の変化を引き起こし、その結果、第一のフォトニック結晶センサ１０６の第一の反射スペクトルにおいて全体的なシフトが生じる。
【００１５】
同様に、第二のフォトニック結晶センサ１０７は、二以上の材料から形成された第二の構造を有する。第二のフォトニック結晶センサ１０７に使用される二以上の材料は、第一のフォトニック結晶センサ１０６に使用されるものと同一の材料としてもよく、又は第二のフォトニック結晶センサ１０７は、第一のフォトニック結晶センサ１０６の材料とは異なる一又は複数の材料を含んでもよい。第二のフォトニック結晶センサ１０７は、第二の反射スペクトルに対応する入射光の第二の部分を反射するように構成される。第二の反射スペクトルの波長範囲は、第二の検知パラメータ（例えば、圧力、温度、加速度、振動、磁力など）に応じて変化する。特定の実施形態では、第一のフォトニック結晶センサ１０６の第一の反射スペクトルは、第二のフォトニック結晶センサ１０７の第二の反射スペクトルとは異なる。すなわち、第一のフォトニック結晶センサ１０６及び第二のフォトニック結晶センサ１０７は、異なる波長の光を反射する。第一の検知パラメータ及び第二の検知パラメータは、同じパラメータでもよく、異なるパラメータでもよい。
【００１６】
光ファイバ１１０は、質問機システム１２０に接続される。質問機システム１２０は、一又は複数の光源１２２及び一又は複数の検出器１２４を含む。一又は複数の光源１２２は、光ファイバ１１０を介して第一のフォトニック結晶センサ１０６及び第二のフォトニック結晶センサ１０７に適合される入射光１１２を提供する。特定の実施形態では、入射光１１２は、略同時に第一のフォトニック結晶センサ１０６及び第二のフォトニック結晶センサ１０７に適合される。例えば、一又は複数の光源１２２は、第一のフォトニック結晶センサ１０６の第一の反射スペクトルに対応する波長の光、及び第二のフォトニック結晶センサ１０７の第二の反射スペクトルに対応する波長の光を同時に放射する。例えば、一又は複数の光源１２２は、広域スペクトル光源を含む。別の例では、一又は複数の光源１２２は、レーザ光源など、二以上の別個の比較的狭いスペクトル光源を含む。一又は複数の光源１２２、質問機システム１２０、光ファイバ１１０、又は基板１０２は、フォトニック結晶センサ１０６、１０７により使用されない又は必要とされない入射光１１２のスペクトルの部分をフィルタ除去するフィルタ（図示せず）を含む。
【００１７】
第一のフォトニック結晶センサ１０６は、第一の検知パラメータに応じた第一の反射光１１４を反射する。第一のフォトニック結晶センサ１０６の反射スペクトルは第一の検知パラメータに応じて変化するので、第一の反射光１１４は、第一の検知パラメータの値を示す波長を有する。第二のフォトニック結晶センサ１０７は、第二の反射光１１５を反射する。第二の反射光１１５は、第二の検知パラメータの値を示す第二の波長を有する。
【００１８】
一又は複数の検出器１２４は、第一の反射光１１４及び第二の反射光１１５を検出する。一又は複数の検出器１２４は、一又は複数のプロセッサ１２６に接続される。一又は複数のプロセッサ１２６は、第一の反射光１１４、第二の反射光１１５、又その両方の波長を示す情報を一又は複数の検出器１２４から受信する。検出器１２４により提供された情報に応答して、プロセッサ１２６は、第一の検知パラメータ及び第二の検知パラメータのうちの少なくとも一つのパラメータの値を決定する。 
【００１９】
特定の実施形態では、検知パラメータは、温度、圧力、加速度、振動、磁力、一又は複数の他のパラメータ、若しくはそれらの組み合わせを含む。二つのフォトニック結晶センサ１０６、１０７が図１に示されているが、光センサシステム１００は二以上のフォトニック結晶センサを含み、光センサシステム１００のフォトニック結晶センサは一又は複数の検知パラメータを検知するように構成される。特定の実施形態では、第一のフォトニック結晶センサ１０６は、第二のフォトニック結晶センサ１０７として同一の検知パラメータに応答する。 別の特定の実施形態では、第一のフォトニック結晶センサ１０６は、第二のフォトニック結晶センサ１０７とは異なる検知パラメータに応答する。二以上のフォトニック結晶センサが存在するときには、各フォトニック結晶センサは同一の検知パラメータに応答し、若しくは一又は複数のフォトニック結晶センサは一又は複数の他のフォトニック結晶センサとは異なる検知パラメータに応答する。さらに、光ファイバ１１０は、入射光１１２の波長、第一の反射光１１４の波長、第二の反射光１１５の波長、他の波長、又はそれらの組み合わせを含む多波長の光を伝送するように適用されるマルチモードの光ファイバを含む。
【００２０】
特定の実施形態では、第一のフォトニック結晶センサ１０６の第一の反射スペクトルは、第一の検知パラメータに応じ、かつ第二の検知パラメータに応じて変化する。例えば、第一のフォトニック結晶センサ１０６は、圧力センサである。圧力センサの反射スペクトルは、圧力の変化により引き起こされる第一のフォトニック結晶センサ１０６の構造の物理的寸法の変更の結果として変化する。第二のフォトニック結晶センサ１０７は、温度センサである。温度センサの反射スペクトルは、温度の変化により引き起こされる第二のフォトニック結晶センサ１０７の構造の物理的寸法の変更の結果として変化する。この例では、第一のフォトニック結晶センサ１０６の温度の変化は、第一のフォトニック結晶センサ１０６の構造の物理的寸法も変更する。これにより、第一のフォトニック結晶センサ１０６により検知される圧力にあるエラーが生じる。この実施形態では、プロセッサ１２６は、第一のフォトニック結晶センサ１０６からの第一の反射光１１４及び第二のフォトニック結晶センサ１０７からの第二の反射光１１５に基づき第一の検知パラメータの値を決定するためにプロセッサ１２６により使用される校正関係、及び第一の検知パラメータの変化及び第二の検知パラメータの変化に対する第一の反射スペクトルの変化に関する校正関係を入手することができる。例えば、第一の反射スペクトルの変化及び第二の反射スペクトルの変化についての情報を比較することにより、プロセッサ１２６は、決定された圧力値から温度変化の寄与を除去することができる。 
【００２１】
特定の実施形態では、光センサシステム１００の少なくとも一部分は、航空機の燃料タンク内部に配置される。この実施形態では、第一のフォトニック結晶センサ１０６及び第二のフォトニック結晶センサ１０７により反射された光は、燃料タンクの燃料の量を示す情報を提供するために使用される。例えば、センサ上の燃料の圧力を検知することにより、（例えば、燃料密度に基づき、又はルックアップテーブルなどの校正関係に基づき）燃料の量の概算が決定される。より正確な概算は、多数の圧力測定値を（潜在的に燃料タンク内部の様々な場所で）とることにより、燃料密度をより正確に概算するために圧力のみならず燃料の温度も検知することにより、又はその両方により、決定される。ゆえに、光センサシステム１００は、燃料タンクの電気センサシステムの使用に関連する懸念事項のいくつかを回避するために使用される。例えば、光センサシステム１００は、対応する電気センサシステムよりもかなり小さく軽い。単一の光ファイバ（例えば、光ファイバ１１０）は質問機システム１２０に多数のフォトニック結晶センサ（例えば、第一のフォトニック結晶センサ１０６及び第二のフォトニック結晶センサ１０７）を接続するために使用できるので、光センサシステム１００を設置するために使用される任意の数の構造的貫通及びタンク貫通は削減される。さらに、単一の光ファイバ１１０を使用することにより、電気センサシステムに対する光センサシステム１００の重量のみならず設置コスト及び修繕コストを削減することができる。ゆえに、信頼性、設置時間、及び他の要因が、光センサシステム１００を使用することにより改善される。また、光センサシステム１００は、電磁妨害からほぼ影響を受けない。ゆえに、光センサシステム１００は、例えば、高温環境、化学的な浸食環境、及び高衝撃環境、高加速度環境、又は高振動環境など、過酷な環境においても確実に作動することができる。
【００２２】
図２は、光センサアセンブリ２００の第一の特定の実施形態の簡略化された透視図である。光センサアセンブリ２００は、チップ又は端部２１２を有する光ファイバ２１０を含む。基板２０２は、光ファイバ２１０の端部２１２に接続される。基板２０２は、一又は複数のフォトニック結晶センサを含む。例えば、基板２０２は、各々が、例えば、第一のフォトニック結晶センサ２０６、第二のフォトニック結晶センサ２０７、第三のフォトニック結晶センサ２０８、及び第四のフォトニック結晶センサ２０９のような別個の光フォトニック結晶センサと関連付けられた象限（ｑｕａｄｒａｎｔ）（又は他の空間領域）に分割される。
【００２３】
フォトニック結晶センサ２０６〜２０９の各々は、異なる反射スペクトルと関連付けられる。フォトニック結晶センサ２０６〜２０９の各々の反射スペクトルは、一又は複数の検知パラメータに応じて変化する。例えば、第一のフォトニック結晶センサ２０６及び第二のフォトニック結晶センサ２０７の反射スペクトルは、温度など、同一の検知パラメータに応じてそれぞれ変化する。別の例では、第三のフォトニック結晶センサ２０８及び第四のフォトニック結晶センサ２０９の反射スペクトルは、圧力など、第二の検知パラメータに応じて変化する。検知されたパラメータの変化について記述した情報は、フォトニック結晶センサ２０６〜２０９の反射スペクトル経由で光ファイバ２１０を介して伝送される。フォトニック結晶センサ２０６〜２０９のうちの一つからの情報は、フォトニック結晶センサ２０６〜２０９からの反射スペクトルの異なる波長に基づき、フォトニック結晶センサ２０６〜２０９のうちの別の一つからの情報と区別される。ゆえに、光センサアセンブリ２００は、全体で一又は複数の検知パラメータを示す二以上のフォトニック結晶センサを含む。 
【００２４】
図３は、光センサアセンブリ３００の第二の特定の実施形態の簡略化された透視図である。光センサアセンブリ３００は、チップ又は端部３１２を有する光ファイバ３１０を含む。基板３０２は、光ファイバ３１０の端部３１２に接続される。例えば、第一のフォトニック結晶センサ３０５、第二のフォトニック結晶センサ３０６、第三のフォトニック結晶センサ３０７、第四のフォトニック結晶センサ３０８、及び第五のフォトニック結晶センサ３０９などの二以上のフォトニック結晶センサが、基板３０２に接続される。光センサアセンブリ３００は、図２の光センサアセンブリ２００のフォトニック結晶センサ２０６〜２０９の配置に対してフォトニック結晶センサ３０５〜３０９の異なる物理的配置を示す。フォトニック結晶センサ３０５〜３０９の配置により、光センサアセンブリ３００は、図２の光センサアセンブリ２００の配置に基づく象限よりも多くのフォトニック結晶センサを含むことができる。他の実施形態では、光センサアセンブリは、図３に示される五つのフォトニック結晶センサ３０５〜３０９より多い又は少ないフォトニック結晶センサを含むことができる。 
【００２５】
図４は、光センサアセンブリ４００の第三の特定の実施形態の簡略化された透視図である。光センサアセンブリ４００は、チップ又は端部４１２を有する光ファイバ４１０を含む。基板４０２は、光ファイバ４１０の端部４１２に接続される。例えば、第一のフォトニック結晶センサ（例えば、基準フォトニック結晶センサ４０５）、第二のフォトニック結晶センサ４０６、第三のフォトニック結晶センサ４０７、第四のフォトニック結晶センサ４０８、及び第五のフォトニック結晶センサ４０９などの二以上のフォトニック結晶センサが、基板４０２に接続される。光センサアセンブリ４００は、図２の光センサアセンブリ２００のフォトニック結晶センサ２０６〜２０９の配置に対して、及び図３の光センサアセンブリ３００のフォトニック結晶センサ３０５〜３０９の配置に対して、フォトニック結晶センサ４０５〜４０９の異なる物理的配置を示す。例えば、光センサアセンブリ４００は、光センサアセンブリ４００の周囲環境から少なくとも部分的に分離された基準フォトニック結晶センサ４０５を含む。例えば、基準フォトニック結晶センサ４０５は、カプセル型でもよく、又は（例えば、被覆層４０４により）覆われていてもよい。
【００２６】
基準フォトニック結晶センサ４０５は、一又は複数の他のフォトニック結晶センサ４０６〜４０９に対する基準の役割を果たす。被覆層４０４は、種々の検知パラメータを区別できるように、周囲環境から基準フォトニック結晶センサ４０５を少なくとも部分的に遮蔽することができる。例えば、基準フォトニック結晶センサ４０５は、周囲環境において温度の支配を受けるが、周囲環境において圧力変化から少なくとも部分的に遮蔽される。ゆえに、基準フォトニック結晶センサ４０５からの情報は、一又は複数の他のフォトニック結晶センサ４０６〜４０９により検知される温度及び圧力の影響を分離するために使用される。例えば、第二のフォトニック結晶センサ４０６は、第一の検知パラメータに応じて変化し、第二の検知パラメータに応答する反射スペクトルを有する。同様に、第三のフォトニック結晶センサ４０７は、第一の検知パラメータに応じて変化し、第二の検知パラメータに応答する反射スペクトルを有する。基準フォトニック結晶センサ４０５は、第二の検知パラメータのみに応答して変化する反射スペクトルを有する。ゆえに、他の検知されたパラメータからの影響から一つの検知パラメータの影響を分離することにより、第二の検知パラメータから独立して第一の検知パラメータのパラメータ値を決定するために、第一の検知パラメータから独立して第二の検知パラメータのパラメータ値を決定するために、又はそれら両方のために、基準フォトニック結晶センサ４０５が使用される。
【００２７】
図５は、光センサシステム５００の第二の特定の実施形態のブロック図である。図５で示される実施形態では、光センサシステム５００は、航空機５０２の一部に配置される。光センサシステム５００は、光ファイバ５０６などの一又は複数の光ファイバに接続される質問機システム５０４を含む。光ファイバ５０６は、光センサアセンブリ５０８に接続されるチップを伴う第一の端部を有する。例えば、光センサアセンブリ５０８は、航空機５０２の燃料タンク５１２内部、航空機５０２のエンジン内部、航空機５０２の外部など、検知データが収集される場所に配置される。
【００２８】
光センサアセンブリ５０８は、第一のフォトニック結晶センサ５１０及び第二のフォトニック結晶センサ５１１を含む。第一のフォトニック結晶センサ５１０は、第一の検知パラメータに応じて変化する第一の反射スペクトルを表示するように構成される。第二のフォトニック結晶センサ５１１は、第二の検知パラメータに応じて変化する第二の反射スペクトルを表示するように構成される。第一の検知パラメータ及び第二の検知パラメータは、同一でもよく、異なっていてもよい。例えば、第一のフォトニック結晶センサ５１０及び第二のフォトニック結晶センサ５１１は、航空機燃料タンク５１２内部で圧力を検知する。別の例では、第一のフォトニック結晶センサ５１０は圧力を検知し、第二のフォトニック結晶センサ５１１は航空機燃料タンク５１２内部の温度を検知する。
【００２９】
第一のフォトニック結晶センサ５１０及び第二のフォトニック結晶センサ５１１の反射スペクトルは、異なってもよい。ゆえに、質問機システム５０４は、光検知アセンブリ５０８からの反射光の波長に基づきフォトニック結晶センサ５１０、５１１からの情報を識別し区別する。光検知システム５００により、質問機システム５０４の光検出器に対して反射された光に基づき燃料タンク５１２に存在する燃料の量の概算が可能になる。ゆえに、多数のセンサが単一の光ファイバ５０６を介して情報を提供するので、センサが検知情報を搭載システムに提供できるために必要とされる任意の数の貫通が削減されるのみならず、燃料タンク５１２内部の多数のセンサに関連付けられた光も削減される。光センサシステム５００は、電気センサシステムでこれらの懸案事項のうちのいくつかを回避するために使用される。例えば、光センサシステム５００は、対応する電気センサシステムよりもかなり小さく軽い。単一の光ファイバ（例えば、光ファイバ５０６）は質問機システム５０４に多数のフォトニック結晶センサ（例えば、第一のフォトニック結晶センサ５１０及び第二のフォトニック結晶センサ５１１）を接続するために使用できるので、光センサシステム５００を設置するための任意の数の構造的貫通及びタンク貫通は削減される。さらに、単一の光ファイバ５０６を使用することにより、電気センサシステムに対する光センサシステム５００の重量のみならず設置コスト及び修繕コストを削減することができる。ゆえに、信頼性、設置時間、及び他の要因が、光センサシステム５００を使用することにより改善される。また、光センサシステム５００は、電磁妨害からほぼ影響を受けない。さらに、光センサシステム５００は、例えば、高温環境、化学的な浸食環境、及び高衝撃環境、高加速度環境、又は高振動環境など、過酷な環境においても確実に作動することができる。
【００３０】
図６は、光センサシステムを使用してパラメータ値を決定する方法の特定の実施形態のフローチャートである。方法は、６０２において、光ファイバの第一の端部に光を適合することを含む。例えば、図１の質問機システム１２０の一又は複数の光源１２２など、質問機システムの一又は複数の光源は、入射光１１２として光ファイバ１１０に一又は複数の特定の波長を有する光を適合する。
【００３１】
光ファイバの第一の端部に適合された光に応じて、光は６０４で検出される。光ファイバの第二の端部に接続された第一のフォトニック結晶センサにより、光ファイバの第二の端部に接続された第二のフォトニック結晶センサにより、又は第一のフォトニック結晶センサ及び第二のフォトニック結晶センサの両方により、検出された光が反射される。先ほど述べられたように、二以上のフォトニック結晶センサは、例えば、図２の四つのフォトニック結晶センサ２０６〜２０９、図３の五つのフォトニック結晶センサ３０５〜３０９、又は図４の四つのフォトニック結晶センサ４０６〜４０９及び基準フォトニック結晶センサ４０５など、光ファイバの第二の端部に接続される。ゆえに、検出された光は、二以上のフォトニック結晶センサから反射される。
【００３２】
例のように二つのフォトニック結晶センサを使用して、第一のフォトニック結晶センサ５１０は、第一の検知パラメータに応じて変化する第一の反射スペクトルを表示するように構成される。第二のフォトニック結晶センサは、第二の検出されたパラメータに応じて変化する第二の反射スペクトルを表示するように構成される。第一の検知パラメータ及び第二の検知パラメータは、同一でもよく、異なっていてもよい。第一の反射スペクトルの波長及び第二の反射スペクトルの波長は異なってもよい。
【００３３】
また、方法は、６０６において、検出された光に基づき第一の検知パラメータ及び第二の検知パラメータのうちの少なくとも一つのパラメータ値を決定することを含む。例えば、パラメータ値は、第一のフォトニック結晶センサにより反射された光に基づき、第二のフォトニック結晶センサにより反射された光に基づき、又はその両方に基づき、決定される。例えば、第一のフォトニック結晶センサは、第一の検知パラメータに応じた、かつ第二の検知されたパラメータに応じた変化を表示する。第二のフォトニック結晶センサにより反射された光は、第二の検知されたパラメータの第一のフォトニック結晶センサへの影響についての情報を提供することにより第一の検知パラメータの値を決定するために使用される。別の例では、システムは、第三のセンサを含む。第三のセンサは、図４の基準フォトニック結晶システム４０５などの別のフォトニック結晶センサとすることができ、又は別の種類のセンサ（例えば、電気センサなど、非光センサのようなセンサ）としてもよい。第三のセンサは、第一の検知パラメータ、第二の検知パラメータ、又はその両方についての情報を提供する。ゆえに、パラメータ値は、第三のセンサからの情報に基づき、かつ第一のフォトニック結晶センサにより反射された光に基づき、決定される。さらに、第二のフォトニック結晶センサにより反射された光は、パラメータ値を決定する際に使用される。特定の実施形態では、第一のフォトニック結晶センサの第一の反射スペクトルは、第二の検知パラメータの変化に応じて著しくは変化しない。例えば、第一のフォトニック結晶センサは、第二の検知パラメータの影響について物理的に又は機械的に分離された基準センサである。ゆえに、第一の反射スペクトルは、第二の検知パラメータの変化から独立している。
【００３４】
図７は、例えば、図１のフォトニック結晶センサ１０６〜１０７、図２のフォトニック結晶センサ２０６〜２０９、図３のフォトニック結晶センサ３０５〜３０９、図４のフォトニック結晶センサ４０６〜４０９、図４の基準センサ４０５、図５のフォトニック結晶センサ５１０〜５１１、他のセンサ、又はそれらの任意の組み合わせなど、一又は複数のセンサからのデータを処理するためにコンピュータで実施される方法を実行するために、又はコンピュータで実行可能な命令を処理するために動作可能な汎用コンピュータのブロック図である。例えば、コンピュータシステム７００は、図１の質問機システム１２０又は図５の質問機システム５０４を含んでもよく、若しくはそれらの内部に含まれてもよい。
【００３５】
例示的実施形態では、コンピュータシステム７００のコンピュータデバイス７１０は、少なくとも一つのプロセッサ７２０を備える。プロセッサ７２０は、図６について述べられた方法のように、光センサシステムを使用してパラメータ値を決定する方法を実行するための命令を実行するように構成される。プロセッサ７２０は、システムメモリ７３０、一又は複数の記憶デバイス７４０、及び一又は複数の入出力デバイス７７０と、入出力インターフェース７５０を介して通信する。
【００３６】
システムメモリ７３０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイスのような揮発性メモリデバイス、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ、及びフラッシュメモリなどの非揮発性メモリデバイスを含む。システムメモリ７３０は、コンピュータデバイス７１０をブートするための基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を含むオペレーティングシステム７３２、並びにコンピュータデバイス７１０がユーザ、他のプログラム、他のデバイスと相互作用することを可能にするフルオペレーティングシステムを含む。また、システム７３０は、一又は複数のアプリケーションプログラム７３４を含む。
【００３７】
また、プロセッサ７２０は、一又は複数の記憶デバイス７４０と通信する。記憶デバイス７４０は、磁気ディスク、光ディスク、又はフラッシュメモリデバイスといった非揮発性記憶デバイスを含む。別の実施形態では、記憶デバイス７４０は、オペレーティングシステム７３２、アプリケーション７３４、プログラムデータ７３６、又はそれらの任意の組み合わせを記憶するように構成される。プロセッサ７２０は、コンピュータデバイス７１０が他のコンピュータシステム７８０と通信できるように一又は複数の通信インターフェース７６０と通信する。特定の実施形態では、記憶デバイス７４０は、光センサシステムを使用してパラメータ値を決定するためにプロセッサにより使用される情報を記憶する。例えば、記憶デバイス７４０は、一又は複数の反射スペクトルの変化を検知パラメータの変化に関連付ける校正関係を含む。
【００３８】
図１〜７及びそれに付随する上の文書で述べられたように、光ファイバ１１０、５１０、及び光ファイバ１１０、２１０、３１０、４１０、５０６のチップに接続された光センサアセンブリ２００、３００、４００、５０８を含む、光センサシステム１００、５００が開示される。光センサアセンブリ２００、３００、４００、５０８は、第一の検知パラメータに応じて変化する第一の反射スペクトルを表示すように構成された第一のフォトニック結晶センサ、及び第二の検知パラメータに応じて変化する第二の反射スペクトルを表示すように構成された第二のフォトニック結晶センサ１０７を含み、第一の反射スペクトル及び第二の反射スペクトルは異なる。一つの変形例では、光ファイバ１１０、２１０、３１０、４１０、５０６は、マルチモードの光ファイバである。さらに別の変形例では、光源は光ファイバに接続され、光源は光ファイバ１１０、２１０、３１０、４１０、５０６を介して光センサアセンブリ２００、３００、４００、５０８に光を提供し、光源１２２により提供される光の少なくとも一部は、第一の反射スペクトル及び第二の反射スペクトルのうちの少なくとも一つの内部に波長を有する。さらに別の実施例では、光検出器１２４は、光ファイバ１１０、２１０、３１０、４１０、５０６に接続され、第一のフォトニック結晶センサ１０６及び第二のフォトニック結晶センサ１０７のうちの少なくとも一つにより反射された光を検出するように構成される。
【００３９】
一つの代替例では、プロセッサ１２６、７２０は、光検出器１２４に接続され、光検出器１２４により検出された光に基づき第一の検知パラメータの値及び第二の検知パラメータの値を決定するように構成される。さらに別の代替例では、第一のフォトニック結晶センサ１０６の第一の反射スペクトルは、第二の検知パラメータの変化に応じてさらに変化し、光センサシステム１００は、第一のフォトニック結晶センサ１０６により反射された光、第二のフォトニック結晶センサ１０７により反射された光、並びに第一の反射スペクトルの変化を第一の検知パラメータの変化及び第二の検知パラメータの変化に関連付ける校正関係に基づき、第一の検知されたパラメンータの値を決定するためのプロセッサ１２６、７２０をさらに備える。一つの例では、光センサアセンブリ２００、３００、４００、５０８は、航空機の燃料タンク５１２内部に配置され、燃料タンク５１２に存在する燃料の量を概算するために航空機上に搭載された光検出器１２４に光を反射するように構成される。
【００４０】
本明細書に記載の実施形態の説明は、種々の実施形態の構造の全般的な理解を提供することを意図するものである。この説明は、本明細書に記載の構造又は方法を利用する装置及びシステムの要素及び特性すべての完全な記述とすることを意図していない。本明細書を検討する当業者にとっては、他の多数の実施形態が明らかであろう。他の実施形態を利用すること及び本明細書から導くことが可能であり、例えば、本発明の範囲を逸脱することなく、構造的及び論理的置換及び変更を行うことができる。例えば、図で示された順序とは異なる順序で方法ステップが実行されてもよく、或いは一又は複数の方法ステップが省略されてもよい。したがって、本明細書及び添付図面は、限定的なものでなく、説明的なものと見なされるべきである。
【００４１】
さらに、本明細書では特定の実施形態を示して説明したが、同一の又は類似の結果を達成するために設計されたいかなる後に続くアレンジもが示された特定の実施形態と置換できると解されるべきである。本開示内容は、種々の実施形態のすべての及びいかなる後に続く応用をも含むことを意図している。本明細書を検討する当業者には、上記実施形態の組み合わせ及び本明細書には特に記載されていない他の実施形態が明らかであろう。
【００４２】
本出願の要約書は、請求項の範囲又はその意味を解釈し若しくは限定するために使用されるものではないことを考慮して提出される。加えて、上述の「発明を実施するための形態」において、開示内容を簡素化するために、種々の特性をまとめて、又は単一の実施形態において説明した。この開示は、請求項に係る実施形態が、各請求項に明示的に記載されたよりも多くの特性を必要とするという意図を反映するものと解されるべきではない。そうではなく、続く請求項に反映されているように、請求項に係る主題は、いかなる開示された実施形態の特性すべてを満たさないものに対しても向けられることがある。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
光センサアセンブリであって、
基板（１０２、２０２、３０２、４０２）、
基板（１０２、２０２、３０２、４０２）に接続され、第一の反射スペクトルに対応する入射光の第一の部分を反射するように構成された第一のフォトニック結晶センサ（１０６）であって、第一の反射スペクトルの第一の波長範囲は第一の検知パラメータの変化に応じて変化する、第一のフォトニック結晶センサ（１０６）、及び
基板（１０２、２０２、３０２、４０２）に接続され、第二の反射スペクトルに対応する入射光の第二の部分を反射するように構成された第二のフォトニック結晶センサ（１０７）であって、第二の反射スペクトルの第二の波長範囲は第二の検知パラメータの変化に応じて変化する、第二のフォトニック結晶センサ（１０７）を備え、 
第一の反射スペクトル及び第二の反射スペクトルは異なる、光センサアセンブリ。
（態様２）
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）は、第一の屈折率を有する第一の材料及び第二の屈折率を有する第二の材料から形成された第一の構造を有し、かつ
第二のフォトニック結晶センサ（１０７）は、第一の材料及び第二の材料から形成された第二の構造を有し、第一の構造は第二の構造と異なる、態様１に記載の光センサアセンブリ。
（態様３）
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）は、二以上の異なる屈折率を有する二以上の材料で形成された第一の構造を有し、かつ
第二のフォトニック結晶センサ（１０７）は、第一の構造の二以上の材料とは異なる少なくとも一つの材料で形成された第二の構造を有する、態様１に記載の光センサアセンブリ。
（態様４）
第一の検知パラメータは、温度、圧力、加速度、及び振動のうちの一つを含む、態様１〜３のいずれか一項に記載の光センサアセンブリ。
（態様５）
第一の検知パラメータは、第二の検知パラメータとは異なる、態様１〜３のいずれか一項に記載の光センサアセンブリ。
（態様６）
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）は基板（１０２、２０２、３０２、４０２）の第一の領域（１０４）に接続され、かつ第二のフォトニック結晶センサ（１０７）は基板（１０２、２０２、３０２、４０２）の第二の領域（１０５）に接続され、第一の領域（１０４）は第二の領域（１０５）とは異なる、態様１〜５のいずれか一項に記載の光センサアセンブリ。
（態様７）
基板（１０２、２０２、３０２、４０２）が光ファイバ（１１０、２１０、３１０、４１０、５０６）の端部に接続されるときに、入射光は、光ファイバ（１１０、２１０、３１０、４１０、５０６）を介して第一のフォトニック結晶センサ（１０６）及び第二のフォトニック結晶センサ（１０７）に略同時に適合される、態様１〜６のいずれか一項に記載の光センサアセンブリ。
（態様８）
光を光ファイバの第一端部に適合すること、
光ファイバの第二の端部に接続された第一のフォトニック結晶センサ（１０６）及び光ファイバの第二の端部に接続された第二のフォトニック結晶センサ（１０７）のうちの少なくとも一つにより反射された光を検出することであって、第一のフォトニック結晶センサ（１０６）は第一の検知パラメータに応じて変化する第一の反射スペクトルを表示し、第二のフォトニック結晶センサ（１０７）は第二の検知パラメータに応じて変化する第二の反射スペクトルを表示する、検出すること、及び
検出された光に基づき第一の検知パラメータ及び第二の検知パラメータのうちの少なくとも一つのパラメータ値を決定することを含む方法。
（態様９）
光ファイバ（１１０、２１０、３１０、４１０、５０６）に適合された光は、第一の反射スペクトルに対応する第一の波長範囲及び第二の反射スペクトルに対応する第二の波長範囲を含む波長範囲を有する、態様８に記載の方法。
（態様１０）
第一の検知パラメータ及び第二の検知パラメータは同一のパラメータであり、パラメータ値は第一のフォトニック結晶センサ（１０６）により反射された光に基づきかつ第二のフォトニック結晶センサ（１０７）により反射された光に基づき決定される、態様８又は９に記載の方法。
（態様１１）
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）の第一の反射スペクトルは、第二の検知パラメータの変化に応じて著しくは変化しない、態様８又は９に記載の方法。
（態様１２）
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）の第一の反射スペクトルは、第二の検知パラメータの変化に応じて変化し、かつパラメータ値を決定することは、第一の検知パラメータに対応する値を決定するために、第一のフォトニック結晶センサ（１０６）により反射された光及び第二のフォトニック結晶センサ（１０７）により反射された光を使用することを含む、態様８に記載の方法。
（態様１３）    
第一のフォトニック結晶センサ（１０６）の第一の反射スペクトルは第二の検知パラメータの変化に応じて変化し、かつ方法は第三のセンサから情報を受信することをさらに含み、パラメータ値は第三のセンサからの情報に基づきかつ第一のフォトニック結晶センサ（１０６）により反射された光に基づき決定される、態様８又は９に記載の方法。
（態様１４）
態様１〜７のいずれか一項及び方法の態様８〜１３のいずれか一項に記載の装置。
（態様１５）
態様８〜１３のいずれか一項及び装置の態様１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【符号の説明】
【００４３】
１００    光センサシステム
２００    光センサアセンブリ
２０２    基板
２０６    第一のフォトニック結晶センサ
２０７    第二のフォトニック結晶センサ
２０８    第三のフォトニック結晶センサ
２０９    第四のフォトニック結晶センサ
２１０    光ファイバ
２１２    端部
３００    光センサアセンブリ
３０２    基板
３０４    第一のフォトニック結晶センサ
３０６    第二のフォトニック結晶センサ
３０７    第三のフォトニック結晶センサ
３０８    第四のフォトニック結晶センサ
３０９    第五のフォトニック結晶センサ
３１０    光ファイバ
３１２    端部
４００    光センサアセンブリ
４０２    基板
４０４    被覆層
４０５    基準フォトニック結晶センサ
４０６    第二のフォトニック結晶センサ
４０７    第三のフォトニック結晶センサ
４０８    第四のフォトニック結晶センサ
４０９    第五のフォトニック結晶センサ
４１０    光ファイバ
４１２    端部
５００    光センサシステム
５０２    航空機
５０４    質問機システム
５０６    光ファイバ
５０８    光アセンブリ
５１０    第一のフォトニック結晶センサ
５１１    第二のフォトニック結晶センサ
５１２    燃料タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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