(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ内に直列に配置された複数のＦＢＧセンサからの複数の戻り光の波長をそれぞれ検出するための検出装置であって、
前記複数の戻り光を複数の光線に分割するビームスプリッタと、
前記複数の光線の各々を透過光と反射光に分離する光分離面、及び前記透過光又は前記反射光を反射して前記透過光と前記反射光とを略平行とする反射面を各々有する複数のプリズムと、
前記複数のプリズムからの前記透過光をそれぞれ受光する複数の透過光受光部と、
前記複数のプリズムからの前記反射光をそれぞれ受光する複数の反射光受光部とを備え、
前記複数のプリズムの前記光分離面の透過率は、互いに異なる波長幅の領域で変化しており、
前記複数の透過光受光部及び前記複数の反射光受光部のうち、前記複数のプリズムの各々からの一対の前記透過光及び前記反射光を受光する一対の透過光受光部及び反射光受光部は、それぞれ同一平面上に配置されている検出装置。
【請求項２】
前記一対の透過光受光部及び反射光受光部は、単一の光検出器の単一の受光面上に画成されている請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記複数の戻り光をＰ偏光とＳ偏光に分離し、前記Ｐ偏光を前記ビームスプリッタへ入射する偏光分離面を更に備える請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項４】
光ファイバ内に直列に配置された複数のＦＢＧセンサからの複数の戻り光の波長をそれぞれ検出するための検出装置であって、
前記複数の戻り光を複数の光線に分割するビームスプリッタと、
前記複数の光線の各々を透過光と反射光に分離する光分離面、及び前記透過光又は前記反射光を反射して前記透過光と前記反射光とを略平行とする反射面を各々有する複数のプリズムと、
前記複数のプリズムからの前記透過光をそれぞれ受光する複数の透過光受光部と、
前記複数のプリズムからの前記反射光をそれぞれ受光する複数の反射光受光部とを備え、
前記複数のプリズムの前記光分離面の透過率は、互いに異なる波長幅の領域で変化しており、
前記複数の戻り光をＰ偏光とＳ偏光に分離し、前記Ｐ偏光を前記ビームスプリッタへ入射する偏光分離面を更に備える検出装置。
【請求項５】
前記偏光分離面はプリズム内に形成されており、前記ビームスプリッタはプリズムとして形成されており、前記ビームスプリッタと、前記偏光分離面が形成されたプリズムと、前記複数のプリズムと、前記複数の透過光受光部と、前記複数の反射光受光部とが一体に接合されている請求項３又は４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記複数のプリズムの光分離面にはそれぞれ誘電体多層膜が設けられており、前記光分離面の各々の透過率の変化は直線的である請求項１〜５のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記複数のプリズムが一体に接合されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記ビームスプリッタは波長分割面を含み、前記複数の戻り光を複数の光線に波長分割する請求項１〜７のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項９】
ＦＢＧセンサに広帯域光を照射する光源と、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の検出装置と、
前記複数の透過光受光部と前記複数の反射光受光部からの検出信号に基づいて前記複数の戻り光の波長をそれぞれ算出する算出部とを備えるインテロゲータ。
【請求項１０】
ＦＢＧセンサからの戻り光の波長を検出するための検出装置であって、
前記戻り光を透過光と反射光とに分離する光分離面と、
前記透過光又は前記反射光の一方を反射して前記透過光と前記反射光とを略平行とする反射面と、
前記光分離面からの前記透過光を受光する透過光受光部と、
前記光分離面からの前記反射光を受光する反射光受光部とを備え、
前記光分離面の透過率が所定の波長幅の領域で変化しており、
前記透過光受光部と前記反射光受光部とが同一平面上に配置されている検出装置。
【請求項１１】
ＦＢＧセンサからの戻り光の波長を検出するための検出装置であって、
前記戻り光を透過光と反射光とに分離する光分離面と、
前記透過光又は前記反射光の一方を反射して前記透過光と前記反射光とを略平行とする反射面と、
前記光分離面からの前記透過光を受光する透過光受光部と、
前記光分離面からの前記反射光を受光する反射光受光部とを備え、
前記光分離面の透過率が所定の波長幅の領域で変化しており、
前記戻り光をＰ偏光とＳ偏光に分離し、前記Ｐ偏光を前記光分離面へ入射する偏光分離面を更に備える検出装置。
【請求項１２】
前記透過光受光部と前記反射光受光部とが同一平面上に配置されている請求項１１に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記透過光受光部及び前記反射光受光部は、単一の光検出器の単一の受光面上に画成されている請求項１０又は１２に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記光分離面と前記反射面とが同一のプリズム内に画成されている請求項１３に記載の検出装置。
【請求項１５】
ＦＢＧセンサに広帯域光を照射する光源と、
請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の検出装置と、
前記透過光受光部と前記反射光受光部からの検出信号に基づいて前記戻り光の波長を算出する算出部とを備えるインテロゲータ。
【請求項１６】
前記算出部は、前記算出結果に基づいて前記ＦＧＢセンサのひずみ量を求める請求項９又は１５に記載のインテロゲータ
【請求項１７】
ＦＢＧセンサと、
請求項９、１５、１６のいずれか一項に記載のインテロゲータとを備えるひずみ検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）センサ用の検出装置及びインテロゲータ、並びにＦＢＧセンサを含むひずみ検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
温度やひずみの変化を光を用いて検出する光ファイバセンサの一つとして、ＦＢＧセンサが知られている。ＦＢＧセンサは、円筒状のコアと、コアの一部に形成されたファイバブラッググレーティングとを有する。ファイバブラッググレーティングにおいては、コアの屈折率はコアの軸方向に周期的に変化している。
【０００３】
ＦＢＧセンサのコアに軸方向の一方から入射した光のうち、所定の波長（中心波長）を有する光はファイバブラッググレーティングにより反射されて戻り光となり、その他の波長成分を有する光はファイバブラッググレーティングを通過する。そして、ＦＢＧセンサにひずみや温度変化が生じると、ファイバブラッググレーティングの周期が変化し、ファイバブラッググレーティングによって反射される戻り光の波長は中心波長からシフトする。したがってＦＢＧセンサに広帯域光を入射し、戻り光の波長の中心波長からのシフト量を計測することでＦＢＧセンサに生じた温度やひずみの変化を検知することができる。
【０００４】
また、異なる中心波長を持つ複数のＦＢＧセンサを１本の光ファイバ内に直列に組み込んで、複数の位置における温度やひずみの変化を１本の光ファイバを介して検知することも行われている。ＦＢＧセンサは、具体的には例えば、空港や港湾、プラント等のフェンスの乗り越えや不法侵入を検知する侵入検知システムや、ダム、河川、下水道などの水位をリアルタイムに監視する水位監視システム、航空・宇宙用の圧力計測システム等に活用されている。
【０００５】
特許文献１は、ＦＢＧセンサからの反射光をファイバ状のひずみ計測用光学フィルタで透過光と反射光に分離し、透過光の強度と反射光の強度との和及び差に基づいて戻り光の波長を求めるＦＢＧセンシング装置を開示している。特許文献２は、直列に接続された複数のＦＢＧセンサを用いた多点計測の例を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２６３２６号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＦＢＧセンサからの戻り光を分析する検出装置はコンパクトであることが望ましい。特に、複数のＦＢＧセンサからの戻り光を分析する検出装置は構成が複雑となり大型化する傾向があるため、これをコンパクトな構成とすることが望まれる。
【０００８】
本発明の目的の一つは、ＦＢＧセンサからの戻り光の波長を検出するためのコンパクトな検出装置、並びに該検出装置を備えるインテロゲータ及びひずみ検出システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に従えば、
光ファイバ内に直列に配置された複数のＦＢＧセンサからの複数の戻り光の波長をそれぞれ検出するための検出装置であって、
前記複数の戻り光を複数の光線に分割するビームスプリッタと、
前記複数の光線の各々を透過光と反射光に分離する光分離面、及び前記透過光又は前記反射光を反射して前記透過光と前記反射光とを略平行とする反射面を各々有する複数のプリズムと、
前記複数のプリズムからの前記透過光をそれぞれ受光する複数の透過光受光部と、
前記複数のプリズムからの前記反射光をそれぞれ受光する複数の反射光受光部とを備え、
前記複数のプリズムの前記光分離面の透過率は、互いに異なる波長幅の領域で変化している検出装置が提供される。
【００１０】
第１の態様の検出装置において、前記複数の透過光受光部及び前記複数の反射光受光部のうち、前記複数のプリズムの各々からの一対の前記透過光及び前記反射光を受光する一対の透過光受光部及び反射光受光部は、それぞれ同一平面上に配置されていてもよい。
【００１１】
第１の態様の検出装置において、前記一対の透過光受光部及び反射光受光部は、単一の光検出器の単一の受光面上に画成されていてもよい。
【００１２】
第１の態様の検出装置において、前記複数のプリズムの光分離面にはそれぞれ誘電体多層膜が設けられていてもよく、前記光分離面の各々の透過率の変化は直線的であってもよい。
【００１３】
第１の態様の検出装置において、前記複数のプリズムが一体に接合されていてもよい。
【００１４】
第１の態様の検出装置において、前記ビームスプリッタは波長分割面を含んでもよく、前記複数の戻り光を複数の光線に波長分割してもよい。
【００１５】
第１の態様の検出装置は、前記複数の戻り光をＰ偏光とＳ偏光に分離し、前記Ｐ偏光を前記ビームスプリッタへ入射する偏光分離面を更に備えても良い。
【００１６】
第１の態様の検出装置において、前記偏光分離面はプリズム内に形成されていてもよく、前記ビームスプリッタはプリズムとして形成されていてもよく、前記ビームスプリッタと、前記偏光分離面が形成されたプリズムと、前記複数のプリズムと、前記複数の透過光受光部と、前記複数の反射光受光部とが一体に接合されていてもよい。
【００１７】
本発明の第２の態様に従えば、
ＦＢＧセンサに広帯域光を照射する光源と、
第１の態様の検出装置と、
前記複数の透過光受光部と前記複数の反射光受光部からの検出信号に基づいて前記複数の戻り光の波長をそれぞれ算出する算出部とを備えるインテロゲータが提供される。
【００１８】
本発明の第３の態様に従えば、
ＦＢＧセンサからの戻り光の波長を検出するための検出装置であって、
前記戻り光を透過光と反射光とに分離する光分離面と、
前記透過光又は前記反射光の一方を反射して前記透過光と前記反射光とを略平行とする反射面と、
前記光分離面からの前記透過光を受光する透過光受光部と、
前記光分離面からの前記反射光を受光する反射光受光部とを備え、
前記光分離面の透過率が所定の波長幅の領域で変化している検出装置が提供される。
【００１９】
第３の態様の検出装置において、前記透過光受光部と前記反射光受光部とが同一平面上に配置されていてもよい。
【００２０】
第３の態様の検出装置において、前記透過光受光部及び前記反射光受光部は、単一の光検出器の単一の受光面上に画成されていてもよい。
【００２１】
第３の態様の検出装置において、前記光分離面と前記反射面とが同一のプリズム内に画成されていてもよい。
【００２２】
本発明の第４の態様に従えば、
ＦＢＧセンサに広帯域光を照射する光源と、
第３の態様の検出装置と、
前記透過光受光部と前記反射光受光部からの検出信号に基づいて前記戻り光の波長を算出する算出部とを備えるインテロゲータが提供される。
【００２３】
第２の態様又は第４の態様のインテロゲータにおいて、前記算出部は、前記算出結果に基づいて前記ＦＧＢセンサのひずみ量を求めてもよい。
【００２４】
本発明の第５の態様に従えば、
ＦＢＧセンサと、
第２の態様又は第４の態様のインテロゲータとを備えるひずみ検出システムが提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＦＢＧセンサからの戻り光の波長を検出するためのコンパクトな検出装置、並びに該検出装置を備えるインテロゲータ及びひずみ検出システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るインテロゲータの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るＦＢＧセンサ用の検出装置の構成を示す概略的な斜視図である。
【図３】図３は、図２の検出装置の側面図である。
【図４】図４は、図２の検出装置の平面図である。
【図５】図５は、ＦＢＧセンサの動作を説明するための説明図である。
【図６】図６は、ＦＢＧセンサからの戻り光の中心波長からのシフトの様子を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、Ｐ偏光の広帯域光に対する光フィルタの透過率の変化を示すグラフである。
【図８】図８は、非偏光の広帯域光に対する光フィルタの透過率の変化を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の変形例のＦＢＧセンサ用の検出装置の構成を示す概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜実施形態＞
本発明の実施形態のインテロゲータについて、図１〜図８を参照して説明する。
【００２８】
図１に示す通り、本実施形態のインテロゲータ１００は、光源１０と、カプラ２０と、検出部（検出装置）３０と、算出部４０とを主に有する。
【００２９】
光源１０は、掃引型レーザや、掃引型レーザの波長範囲をカバーするような広帯域光源であり、限定はされないが、本実施形態では約１５２０ｎｍ〜約１５８０ｎｍ程度の波長の光を照射する。
【００３０】
カプラ２０は、２本の光ファイバを融着した１×２カプラであり、第１の端部が光ファイバＯＦ１を介して光源１０と、第３の端部が光ファイバＯＦ３を介して検出部３０と接続されている。また第２の端部から延びる光ファイバＯＦ２には、複数のＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３が直列に組み込まれている。
【００３１】
カプラ２０は、光源１０からの光をＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３に送ると共に、光ファイバＯＦ２内で重畳されたＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３の各々からの戻り光を検出部３０に送る。カプラ２０は市販の光ファイバカプラを使用することができる。
【００３２】
検出部３０は、図２、図３、図４に示す通り、光ファイバＯＦ３と検出部３０の光ファイバ３１ａを接続するフェルール３１と、フェルール３１及び光ファイバ３１ａを介して検出部３０に入射された光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する偏光プリズム３２と、偏光プリズム３２からのＰ偏光を、異なる波長帯域に属する３つの光に分離（分割）するビームスプリッタ３３と、ビームスプリッタ３３から出射される３つの光の各々を透過光と反射光に分離して平行に出射するフィルタプリズム３４を主に備える。検出部３０は更に、フィルタプリズム３４から出射される３対の平行光の各々を受光する第１光検出器ＰＤ１、第２光検出器ＰＤ２、第３光検出器ＰＤ３を備える。第１光検出器ＰＤ１、第２光検出器ＰＤ２、第３光検出器ＰＤ３は、この実施形態ではフォトダイオードが使われる。
【００３３】
以下では、光ファイバ３１ａから出射される光の進行方向を「検出部の光軸方向」又は単に「光軸方向」と呼ぶ。
【００３４】
偏光プリズム３２は光ファイバ３１ａからの出射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する偏光ビームスプリッタであり、本実施形態では、偏光フィルタとして機能する偏光膜３２ｆを挟んで直角プリズムを２つ組み合せたキューブ形のプリズムである。２つの直角プリズムの、偏光膜３２ｆが介在された接合面は偏光分離面である。
【００３５】
偏光プリズム３２の偏光膜３２ｆは、検出部３０の光軸方向に対して４５°の角度を有して位置するように、垂直方向に沿って設けられている。これにより、光ファイバ３１ａからの出射光は、偏光膜３２ｆに対して４５°の入射角で入射し、偏光膜３２ｆを透過して光軸方向に進むＰ偏光と、偏光膜３２ｆに反射されて光軸方向に直交する水平方向に進むＳ偏光とに分離される（図２、図４参照）。
【００３６】
ビームスプリッタ３３は、偏光プリズム３２から出射されるＰ偏光を、波長約１５４０ｎｍ未満の光、波長約１５４０ｎｍ以上、約１５６０ｎｍ未満の光、及び波長約１５６０ｎｍ以上の光に分離する。本実施形態では、ビームスプリッタ３３は１つの直角プリズムと２つの平行四辺形プリズムにより構成された複合プリズムであり、第１の平行四辺形プリズムＰＰＡＬ１の一対の側面の一方に直角プリズムＰＲＥＣの斜面が、他方に第２の平行四辺形プリズムＰＰＡＬ２の側面が接合されている。直角プリズムＰＲＥＣと第１の平行四辺形プリズムＰＰＡＬ１との接合面（波長分割面）には、波長約１５４０ｎｍ未満の光を透過するローパスフィルタとして機能する第１膜３３ｆ１が介在されている。第１の平行四辺形プリズムＰＰＡＬ１と第２の平行四辺形プリズムＰＰＡＬ２との接合面（波長分割面）には、波長約１５６０ｎｍ以上の光を透過するハイパスフィルタとして機能する第２膜３３ｆ２が介在されている。第２の平行四辺形プリズムＰＰＡＬ２の接合面と対向する面は反射面３３ｒである。
【００３７】
ビームスプリッタ３３の第１膜３３ｆ１は、検出部３０の光軸方向に対して４５°の角度を有して位置するように、水平方向に沿って設けられている。また、第２膜３３ｆ２及び反射面３３ｒは、第１膜３３ｆ１と平行に設けられている。
【００３８】
偏光プリズム３２から出射されたＰ偏光は、第１膜３３ｆ１に対して４５°の入射角で入射し、第１膜３３ｆ１を透過して光軸方向に進む透過光と、第１膜３３ｆ１に反射されて光軸方向に直交する垂直方向に進む反射光とに分離される。第１膜３３ｆ１は波長約１５４０ｎｍ未満の光を透過するため、透過光の波長帯域は約１５４０ｎｍ未満であり、反射光の波長帯域は約１５４０ｎｍ以上である。
【００３９】
第１膜３３ｆ１に反射された反射光は、第２膜３３ｆ２に対して４５°の入射角で入射し、第２膜３３ｆ２に反射されて光軸方向に進む反射光と、第２膜３３ｆ２を通過して垂直方向に進む透過光とに分離される。第２膜３３ｆ２は波長約１５６０ｎｍ以上の光を透過し、波長約１５６０ｎｍ未満の光を反射するため、反射光の波長帯域は約１５４０ｎｍ以上、約１５６０ｎｍ未満であり、透過光の波長帯域は約１５６０ｎｍ以上である。
【００４０】
第２膜３３ｆ２を通過した透過光は、反射面３３ｒにより全反射されて光軸方向に進む。
【００４１】
フィルタプリズム３４は、ビームスプリッタ３３から光軸方向に出射される互いに平行な３つのＰ偏光、即ち波長約１５４０ｎｍ未満のＰ偏光、波長約１５４０ｎｍ以上、波長約１５６０ｎｍ未満のＰ偏光、及び波長約１５６０ｎｍ以上のＰ偏光のそれぞれを、透過光と反射光とに分離する。
【００４２】
なお、後に詳述するが、本実施形態ではＦＢＧセンサ２０１からの戻り光は波長約１５４０ｎｍ未満のＰ偏光、ＦＢＧセンサ２０２からの戻り光は波長約１５４０ｎｍ以上、約１５６０ｎｍ未満のＰ偏光、ＦＢＧセンサ２０３からの戻り光は波長約１５６０ｎｍ以上のＰ偏光に属する。
【００４３】
フィルタプリズム３４は、１つの直角プリズムと１つの平行四辺形プリズムをそれぞれ含む３組のプリズム対ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３を接合した複合プリズムである。プリズム対ＰＰ１は、直角プリズムの斜面と、平行四辺形プリズムの一対の側面の一方とを接合した構造を有し、接合面には誘電体多層膜３４ｆ１が介在されている。また、平行四辺形プリズムの一対の側面の他方は反射面３４ｒ１である。
【００４４】
プリズム対ＰＰ２、ＰＰ３も同様に、直角プリズムの斜面と平行四辺形プリズムの一対の側面の一方とを接合した構造を有し、接合面には誘電体多層膜３４ｆ２、３４ｆ３が介在されている。また、平行四辺形プリズムの一対の側面の他方は反射面３４ｒ２、３４ｒ３である。プリズム対ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３は、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３が連続面となり、反射面３４ｒ１、３４ｒ２、３４ｒ３が連続面となるように一列に接合されている。
【００４５】
誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３はそれぞれ、例えばＳｉＯ２（ｎ＝１．４６）、ＴｉＯ２（ｎ＝２．４０）、ＭｇＦ２（ｎ＝１．３８）等の膜材料から形成されており、蒸着、スパッタリング等を用いて直角プリズムの斜面上にこれらの材料を積層させて形成されている。誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３はそれぞれ光分離フィルタとして機能する。誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３の光分離特性（フィルタ特性）については、後に詳述する。
【００４６】
プリズム対ＰＰ１の誘電体多層膜３４ｆ１は、検出部３０の光軸方向に対して４５°の角度を有して位置するように、垂直方向に沿って設けられている。ビームスプリッタ３３から出射された波長約１５４０ｎｍ未満のＰ偏光は、誘電体多層膜３４ｆ１に対して４５°の入射角で入射し、誘電体多層膜３４ｆ１を透過して光軸方向に進む透過光と、誘電体多層膜３４ｆ１に反射されて光軸方向に直交する水平方向に進む反射光とに分離される。また反射光は、誘電体多層膜３４ｆ１と平行な反射面３４ｒ１に全反射されて光軸方向に進む。即ち、透過光と反射光とは互いに平行な一対の光としてプリズム対ＰＰ１から出射される。
【００４７】
プリズム対ＰＰ２の誘電体多層膜３４ｆ２は、検出部３０の光軸方向に対して４５°の角度を有して位置するように、垂直方向に沿って設けられている。ビームスプリッタ３３から出射された波長約１５４０ｎｍ以上、約１５６０ｎｍ未満のＰ偏光は、誘電体多層膜３４ｆ２に対して４５°の入射角で入射し、誘電体多層膜３４ｆ２を透過して光軸方向に進む透過光と、誘電体多層膜３４ｆ２に反射されて光軸方向に直交する水平方向に進む反射光とに分離される。また反射光は、誘電体多層膜３４ｆ２と平行な反射面３４ｒ２に全反射されて光軸方向に進む。即ち、透過光と反射光とは互いに平行な一対の光としてプリズム対ＰＰ２から出射される。
【００４８】
プリズム対ＰＰ３の誘電体多層膜３４ｆ３は、検出部３０の光軸方向に対して４５°の角度を有して位置するように、垂直方向に沿って設けられている。ビームスプリッタ３３から出射された波長約１５６０ｎｍ以上のＰ偏光は、誘電体多層膜３４ｆ３に対して４５°の入射角で入射し、誘電体多層膜３４ｆ３を透過して光軸方向に進む透過光と、誘電体多層膜３４ｆ３に反射されて光軸方向に直交する水平方向に進む反射光とに分離される。また反射光は、誘電体多層膜３４ｆ３と平行な反射面３４ｒ３に全反射されて光軸方向に進む。即ち、透過光と反射光とは互いに平行な一対の光としてプリズム対ＰＰ３から出射される。
【００４９】
第１光検出器ＰＤ１は、受光面ＤＳ１（図３、図４）が光軸方向と直交するように配置されており、フィルタプリズム３４のプリズム対ＰＰ１から出射される光のうち、誘電体多層膜３４ｆ１を透過した透過光は受光面ＤＳ１の第１領域ＤＳ１１（透過光受光部）に、誘電体多層膜３４ｆ１及び反射面３４ｒ１で反射された反射光は受光面ＤＳ１の第２領域ＤＳ１２（反射光受光部）に入射する。なお、プリズム対ＰＰ１からの一対の光はそれぞれ、不図示の集光レンズによって集光されて受光面ＤＳ１に入射する。
【００５０】
第２光検出器ＰＤ２は、受光面ＤＳ２が光軸方向と直交するように配置されており、フィルタプリズム３４のプリズム対ＰＰ２から出射される光のうち、誘電体多層膜３４ｆ２を透過した透過光は受光面ＤＳ２の第１領域ＤＳ２１（透過光受光部）に、誘電体多層膜３４ｆ２及び反射面３４ｒ２で反射された反射光は受光面ＤＳ２の第２領域ＤＳ２２（反射光受光部）に入射する。なお、プリズム対ＰＰ２からの一対の光はそれぞれ、不図示の集光レンズによって集光されて受光面ＤＳ２に入射する。
【００５１】
第３光検出器ＰＤ３は、受光面ＤＳ３が光軸方向と直交するように配置されており、フィルタプリズム３４のプリズム対ＰＰ３から出射される光のうち、誘電体多層膜３４ｆ３を透過した透過光は受光面ＤＳ３の第１領域ＤＳ３１（透過光受光部）に、誘電体多層膜３４ｆ３及び反射面３４ｒ３で反射された反射光は受光面ＤＳ３の第２領域ＤＳ３２（反射光受光部）に入射する。なお、プリズム対ＰＰ３からの一対の光はそれぞれ、不図示の集光レンズによって集光されて受光面ＤＳ３に入射する。
【００５２】
第１光検出器ＰＤ１、第２光検出器ＰＤ２、第３光検出器ＰＤ３は、受光面ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３が同一平面上に広がるように配置されている。また、第１領域ＤＳ１１、ＤＳ２１、ＤＳ３１と第２領域ＤＳ１２、ＤＳ２２、ＤＳ３２とは、それぞれ同一の受光面上に画成されているため互いに同一平面上にある。
【００５３】
第１光検出器ＰＤ１、第２光検出器ＰＤ２、第３光検出器ＰＤ３は、それぞれ光エネルギーを電流に変換する光電変換部（不図示）及び、電流を電圧に変換するＩＶアンプ（不図示）を介して、算出部４０に接続されている。
【００５４】
算出部４０は、第１光検出器ＰＤ１の受光面ＤＳ１の第１領域ＤＳ１１から光電変換部及びＩＶアンプを介して入力される電圧信号の強度と、第２領域ＤＳ１２から光電変換部及びＩＶアンプを介して入力される電圧信号の強度とを比較することで、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長を算出する。算出部４０は同様に、第２光検出器ＰＤ２の受光面ＤＳ２の第１領域ＤＳ２１からの電圧信号の強度と第２領域ＤＳ２２からの電圧信号の強度とを比較してＦＢＧセンサ２０２からの戻り光の波長を算出し、第３光検出器ＰＤ３の受光面ＤＳ３の第１領域ＤＳ３１からの電圧信号の強度と第２領域ＤＳ３２からの電圧信号の強度とを比較してＦＢＧセンサ２０３からの戻り光の波長を算出する。ＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３からの戻り光の波長の算出については後に詳述する。
【００５５】
次に、インテロゲータ１００とＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３とを用いて、被計測物のひずみの多点計測を行う方法を説明する。
【００５６】
被計測物に生じるひずみを複数の点（本実施形態では３点）において計測する際には、まず被計測物に複数のＦＢＧセンサを取り付ける。本実施形態では、３つのＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３を取り付けるものとする。次いで光源１０から約１５２０ｎｍ〜約１５８０ｎｍの波長帯域を有する広帯域光を照射し、光ファイバＯＦ１、カプラ２０、光ファイバＯＦ２を介してＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３に入射させる。
【００５７】
ＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３はそれぞれ、図５に示す通り、屈折率がｎである光ファイバコアＣを有し、光ファイバコアＣの一部にはファイバブラッググレーティング部ｆｂｇが形成されている。ファイバブラッググレーティング部ｆｂｇにおいては、光ファイバコアＣの屈折率は、光ファイバコアＣの軸方向に周期長Λで周期的に変化している。
【００５８】
光ファイバコアＣに、光ファイバコアＣの軸方向の一方、例えば図５の左側から入射する入射光は、波長λｂ＝２ｎΛを満たす光のみがファイバブラッググレーティング部ｆｂｇで干渉により図５の左側に戻り光として戻され、その他の波長の光は、ファイバブラッググレーティング部ｆｂｇを通過して図５の右側に送られる。
【００５９】
本実施形態では、ＦＢＧセンサ２０１にひずみが生じていない場合には、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長はλｂ＝１５３０ｎｍである。また、ＦＢＧセンサ２０２にひずみが生じていない場合には、ＦＢＧセンサ２０２からの戻り光の波長はλｂ＝１５５０ｎｍであり、ＦＢＧセンサ２０３にひずみが生じていない場合には、ＦＢＧセンサ２０３からの戻り光の波長はλｂ＝１５７０ｎｍである。このような、ＦＢＧセンサにひずみが生じていない状態での戻り光の波長をＦＢＧセンサの中心波長と呼ぶ。
【００６０】
光ファイバＯＦ２を介してＦＢＧセンサ２０１に入射した広帯域光は、ＦＢＧセンサ２０１にひずみが生じていない状態では、中心波長１５３０ｎｍの光のみがファイバブラッググレーティング部ｆｂｇによって反射され、戻り光として光ファイバＯＦ２に戻される。その他の波長の光はＦＢＧセンサ２０１のファイバブラッググレーティング部ｆｂｇを通過する。なお、戻り光の波長は厳密には１５３０ｎｍのみではなく、図６に実線で示すように、中心波長１５３０ｎｍをピークとして長波長側及び短波長側に所定の拡がりを有して分布している。
【００６１】
ＦＢＧセンサ２０１を通過した光は、光ファイバＯＦ２を介してＦＢＧセンサ２０２に入射する。ＦＢＧセンサ２０２に入射した広帯域光は、ＦＢＧセンサ２０２にひずみが生じていない状態では、中心波長１５５０ｎｍの光のみがＦＢＧセンサ２０２のファイバブラッググレーティング部ｆｂｇによって反射され、戻り光として光ファイバＯＦ２に戻される。その他の波長の光はＦＢＧセンサ２０２のファイバブラッググレーティング部ｆｂｇを通過する。なお、戻り光の波長は厳密には１５５０ｎｍのみではなく。中心波長１５５０ｎｍをピークとして長波長側及び短波長側に所定の拡がりを有して分布している。
【００６２】
ＦＢＧセンサ２０２を通過した光は、光ファイバＯＦ２を介してＦＢＧセンサ２０３に入射する。ＦＢＧセンサ２０３に入射した広帯域光は、ＦＢＧセンサ２０３にひずみが生じていない状態では、中心波長１５７０ｎｍの光のみがＦＢＧセンサ２０３のファイバブラッググレーティング部ｆｂｇによって反射され、戻り光として光ファイバＯＦ２に戻される。その他の波長の光はＦＢＧセンサ２０３のファイバブラッググレーティング部ｆｂｇを通過する。なお、戻り光の波長は厳密には１５７０ｎｍのみではなく。中心波長１５７０ｎｍをピークとして長波長側及び短波長側に所定の拡がりを有して分布している。
【００６３】
ＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３の各々から光ファイバＯＦ２に戻された戻り光は、光ファイバＯＦ２内で重畳された重畳光として、カプラ２０及び光ファイバＯＦ３を介して検出部３０に送られ、検出部３０の光ファイバ３１ａから光軸上を偏光プリズム３２に向けて出射される。次いで、偏光プリズム３２の偏光膜３２ｆによってＰ偏光とＳ偏光とに分離され、偏光膜３２ｆを透過したＰ偏光は、ビームスプリッタ３３のローパスフィルタとして機能する第１膜３３ｆ１に入射する。なお、偏光膜３２ｆで反射されたＳ偏光は、本実施形態のインテロゲータ１００及び検出部３０では使用されない。
【００６４】
偏光膜３２ｆを通過したＰ偏光は、第１膜３３ｆ１に入射し、透過光と反射光に分離される。ここで、第１膜３３ｆ１は、波長約１５４０ｎｍ未満の光を透過し、その他の光を反射する。従って、ＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３からの戻り光のうち、中心波長１５３０ｎｍ近傍の光であるＦＢＧセンサ２０１からの戻り光のみが第１膜３３ｆ１を通過して光軸方向に進み、ＦＢＧセンサ２０２、２０３からの戻り光は第１膜３３ｆ１に反射されて光軸方向に直交する垂直方向に進む。
【００６５】
第１膜３３ｆ１で反射されたＦＢＧセンサ２０２、２０３からの戻り光は、次いで第１膜３３ｆ１と平行な第２膜３３ｆ２に４５°の入射角を有して入射し、透過光と反射光に分離される。ここで、第２膜３３ｆ２は、波長約１５６０ｎｍ以上の光を透過し、その他の光を反射する。従って、ＦＢＧセンサ２０２、２０３からの戻り光のうち、中心波長１５５０ｎｍ近傍の光であるＦＢＧセンサ２０２からの戻り光は第２膜３３ｆ２に反射されて光軸方向に進み、中心波長１５７０ｎｍ近傍の光であるＦＢＧセンサ２０３からの戻り光は第２膜３３ｆ２を通過して光軸方向に直交する垂直方向に進む。
【００６６】
第２膜３３ｆ２を通過したＦＢＧセンサ２０３からの戻り光は、次いで第２膜３３ｆ２と平行な反射面３３ｒに反射されて光軸方向に進む。
【００６７】
ビームスプリッタ３３の第１膜３３ｆ１を透過したＦＢＧセンサ２０１からの戻り光は、フィルタプリズム３４のプリズム対ＰＰ１の誘電体多層膜３４ｆ１に入射し、誘電体多層膜３４ｆ１によって透過光と反射光とに分離される。ここで、誘電体多層膜３４ｆ１のフィルタ特性は図７（ａ）に示す通り、波長１５２５ｎｍ以下の光に対する透過率が約１０％、波長１５３５ｎｍ以上の光に対する透過率が約９０％である。また、波長１５２５ｎｍから波長１５３５ｎｍの区間では、光の波長が長くなるに従って透過率が高くなり、波長１５３０ｎｍの光に対する透過率がほぼ５０％である。誘電体多層膜３４ｆ１は、所定の波長幅の領域、例えば、少なくとも５ｎｍ、少なくとも８ｎｍ、又は少なくとも１０ｎｍの波長幅を有する領域で直線的に透過率が変化するフィルタ特性を有するのが望ましい。
【００６８】
ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光は、中心波長１５３０ｎｍをピークとする波長分布を有するため、誘電体多層膜３４ｆ１に入射するＰ偏光の波長も同様に、中心波長１５３０ｎｍ付近にピークを有し、短波長側と長波長側とに対称に分布している（図６）。従って、誘電体多層膜３４ｆ１に入射するＰ偏光は、その約５０％が誘電体多層膜３４ｆ１を透過し、残りの約５０％が誘電体多層膜３４ｆ１によって反射される。誘電体多層膜３４ｆ１によって反射された反射光は、次いで反射面３４ｒ１によって反射されて、誘電体多層膜３４ｆ１を透過した透過光と平行になる。
【００６９】
誘電体多層膜３４ｆ１を透過した透過光と、誘電体多層膜３４ｆ１及び反射面３４ｒ１によって反射された反射光は、それぞれ、第１光検出器ＰＤ１の受光面ＤＳ１の第１領域ＤＳ１１、第２領域ＤＳ１２によって検出され、光電変換部、ＩＶアンプを介して、受光した光量に応じた電圧信号に変換される。ここでは、透過光と反射光の光量がほぼ同一であるため、誘電体多層膜３４ｆ１の透過光の光量に応じた電圧信号と、反射光の光量に応じた電圧信号はほぼ等しくなる。
【００７０】
算出部４０は、透過光の光量に応じた電圧信号と、反射光の光量に応じた電圧信号との比に基づいて、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長を求める。ここでは、算出部４０は、透過光の光量に応じた電圧信号と反射光の光量に応じた電圧信号がほぼ同一であるとの結果に基づき、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長が中心波長１５３０ｎｍであると決定する。
【００７１】
ビームスプリッタ３３の第２膜３３ｆ２で反射されたＦＢＧセンサ２０２からの戻り光は、フィルタプリズム３４のプリズム対ＰＰ２の誘電体多層膜３４ｆ２に入射し、誘電体多層膜３４ｆ２によって透過光と反射光とに分離される。ここで、誘電体多層膜３４ｆ２のフィルタ特性は図７（ｂ）に示す通り、波長１５４５ｎｍ以下の光に対する透過率が約１０％、波長１５５５ｎｍ以上の光に対する透過率が約９０％である。また、波長１５４５ｎｍから波長１５５５ｎｍの区間では、光の波長が長くなるに従って透過率が高くなり、波長１５５０ｎｍの光に対する透過率がほぼ５０％である。誘電体多層膜３４ｆ２は、所定の波長幅の領域、例えば、少なくとも５ｎｍ、少なくとも８ｎｍ、又は少なくとも１０ｎｍの波長幅を有する領域で直線的に透過率が変化するフィルタ特性を有するのが望ましい。
【００７２】
ＦＢＧセンサ２０２からの戻り光は、中心波長１５５０ｎｍをピークとする波長分布を有するため、誘電体多層膜３４ｆ２に入射するＰ偏光の波長も同様に、中心波長１５５０ｎｍ付近にピークを有し、短波長側と長波長側とに対称に分布している。従って、誘電体多層膜３４ｆ２に入射するＰ偏光は、その約５０％が誘電体多層膜３４ｆ２を透過し、残りの約５０％が誘電体多層膜３４ｆ２に反射される。誘電体多層膜３４ｆ２に反射された反射光は、次いで反射面３４ｒ２によって反射され、誘電体多層膜３４ｆ２を透過した透過光と平行になる。
【００７３】
算出部４０は、透過光の光量に応じた電圧信号と、反射光の光量に応じた電圧信号との比に基づいて、ＦＢＧセンサ２０２からの戻り光の波長を求める。ここでは、算出部４０は、透過光の光量に応じた電圧信号と反射光の光量に応じた電圧信号がほぼ同一であるとの結果に基づき、ＦＢＧセンサ２０２からの戻り光の波長が中心波長１５５０ｎｍであると決定する。
【００７４】
ビームスプリッタ３３の第２膜３３ｆ２を透過し、反射面３３ｒで反射されたＦＢＧセンサ２０３からの戻り光は、フィルタプリズム３４のプリズム対ＰＰ３の誘電体多層膜３４ｆ３に入射し、誘電体多層膜３４ｆ３によって透過光と反射光とに分離される。ここで、誘電体多層膜３４ｆ３のフィルタ特性は図７（ｃ）に示す通り、波長１５６５ｎｍ以下の光に対する透過率が約１０％、波長１５７５ｎｍ以上の光に対する透過率が約９０％である。また、波長１５６５ｎｍから波長１５７５ｎｍの区間では、光の波長が長くなるに従って透過率が高くなり、波長１５７０ｎｍの光に対する透過率がほぼ５０％である。誘電体多層膜３４ｆ３は、所定の波長幅の領域、例えば、少なくとも５ｎｍ、少なくとも８ｎｍ、又は少なくとも１０ｎｍの波長幅を有する領域で直線的に透過率が変化するフィルタ特性を有するのが望ましい。
【００７５】
ＦＢＧセンサ２０３からの戻り光は、中心波長１５７０ｎｍをピークとする波長分布を有するため、誘電体多層膜３４ｆ３に入射するＰ偏光の波長も同様に、中心波長１５７０ｎｍ付近にピークを有し、短波長側と長波長側とに対称に分布している。従って、誘電体多層膜３４ｆ３に入射するＰ偏光は、その約５０％が誘電体多層膜３４ｆ３を透過し、残りの約５０％が誘電体多層膜３４ｆ３に反射される。誘電体多層膜３４ｆ３に反射された反射光は、次いで反射面３４ｒ３によって反射され、誘電体多層膜３４ｆ３を透過した透過光と平行になる。
【００７６】
算出部４０は、透過光の光量に応じた電圧信号と、反射光の光量に応じた電圧信号との比に基づいて、ＦＢＧセンサ２０３からの戻り光の波長を求める。ここでは、算出部４０は、透過光の光量に応じた電圧信号と反射光の光量に応じた電圧信号がほぼ同一であるとの結果に基づき、ＦＢＧセンサ２０３からの戻り光の波長が中心波長１５７０ｎｍであると決定する。
【００７７】
被計測物にひずみが生じた場合、被計測物に取り付けられたＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３にもひずみが生じ、ＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３の各々のファイバブラッググレーティング部ｆｂｇの周期長Λが変化する。例えば被計測物にひずみが生じ、ＦＢＧセンサ２０１が長手方向に延ばされた場合には、ＦＢＧセンサ２０１のファイバブラッググレーティング部ｆｂｇの周期長Λも延びるため、ファイバブラッググレーティング部ｆｂｇでの干渉条件λｂ＝２ｎΛにより、生じる戻り光の波長λｂは中心波長よりも長波長側にシフトする。一例として、図６に破線で示す通り、ファイバブラッググレーティング部ｆｂｇからの戻り光の波長のピークは１５３１ｎｍとなる。反対に、被計測物に圧縮ひずみが生じ、ＦＢＧセンサ２０１が長手方向に圧縮された場合には、ファイバブラッググレーティング部ｆｂｇの周期長Λも縮むため、ファイバブラッググレーティング部ｆｂｇからの戻り光の波長λｂは短波長側にシフトする。一例として、図６に一点鎖線で示す通り、ＦＢＧセンサ２０１のファイバブラッググレーティング部ｆｂｇからの戻り光の波長のピークは１５２９ｎｍとなる。
【００７８】
誘電体多層膜３４ｆ１は、図７（ａ）に示す通り、波長が１５３１ｎｍの光に対して約６０％の透過率を有する。したがって、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長のピークが１５３１ｎｍにシフトしている場合には、誘電体多層膜３４ｆ１に入射するＰ偏光の約６０％が誘電体多層膜３４ｆ１を透過し、残りの約４０％が誘電体多層膜３４ｆ１により反射される。それゆえ、透過光の光量に応じた電圧信号と反射光の光量に応じた電圧信号との比は約６対４となる。算出部４０は、透過光の光量に応じた電圧信号と反射光の光量に応じた電圧信号との比が約６対４であるとの比較結果に基づいて、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長のピークが１５３１ｎｍであると求める。
【００７９】
同様に、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長のピークが１５２９ｎｍにシフトしている場合には、誘電体多層膜３４ｆ１に入射するＰ偏光の約４０％が誘電体多層膜３４ｆ１を透過し、残りの約６０％が誘電体多層膜３４ｆ１により反射される。したがって、透過光の光量に応じた電圧信号と反射光の光量に応じた電圧信号との比は約４対６となり、算出部４０は、この比較に基づいて、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長のピークが１５２９ｎｍであると求める。
【００８０】
算出部４０は、上記のように求めたＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長に基づいてＦＢＧセンサ２０１に生じたひずみの量を計測することができる。また、算出部４０は、ＦＢＧセンサ２０１を例に上記で説明したのと同様の方法によりＦＢＧセンサ２０２、２０３に生じたひずみの量も計測することができる。
【００８１】
上記のように、フィルタプリズム３４によりＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３からの戻り光を分別することでひずみ量を計測しているが、偏光プリズム３２によりフィルタプリズム３４への入射光の偏光方向を調整することでより高精度な計測を実現している。
【００８２】
図８は、本実施形態で用いた誘電体多層膜３４ｆ１の非偏光の入射光に対するフィルタ特性を示す。図８に示すフィルタ特性を、同一の誘電体多層膜３４ｆ１のＰ偏光の入射光に対するフィルタ特性（図７（ａ））と比較すると、Ｐ偏光の入射光に対する誘電体多層膜３４ｆ１のフィルタ特性は透過率が所定の波長幅（少なくとも５ｎｍ）で直線的に且つ急峻に変化するのに対し、非偏光の入射光に対する誘電体多層膜３４ｆ１のフィルタ特性は、透過率が曲線的に変化するだけである。
【００８３】
したがって、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長のピークが中心波長１５３０ｎｍからシフトした場合、入射光がＰ偏光であれば、透過光と反射光の量は入射光の波長のシフト量に比例して直線的に変化するが、入射光が非偏光であれば、透過光と反射光の量は、入射光の波長のシフト量には比例せずにランダムな変化を示す。よって、偏光プリズム３２を用いてＰ偏光の入射光をフィルタプリズム３４に入射することで、誘電体多層膜３４ｆ１のフィルタ特性において、スロープを直線的とすることができ、ひいては算出部４０による被計測物のひずみの計測を容易とすることができる。同様に、偏光プリズム３２を用いてＰ偏光の入射光をフィルタプリズム３４に入射することで、誘電体多層膜３４ｆ２、３４ｆ３のフィルタ特性において、スロープを直線的とすることができ、ひいては算出部４０による被計測物のひずみの計測を容易とすることができる。
【００８４】
本実施形態の検出部３０、及びこれを備えるインテロゲータの効果を以下にまとめる。
【００８５】
本実施形態の検出部３０においては、フィルタプリズム３４の誘電体多層膜３４ｆ１で反射された反射光を、反射面３４ｒ１により再度反射し、誘電体多層膜３４ｆ１を透過した透過光と平行としている。したがって、誘電体多層膜３４ｆ１を透過した透過光と誘電体多層膜３４ｆ１で反射された反射光とを単一の光検出器である第１光検出器ＰＤ１の検出面ＤＳ１のみを用いて検出することができる。本実施形態の検出部３０は、このように誘電体多層膜３４ｆ１からの透過光と反射光を２つの光検出器を用いて検出する必要がないためコンパクトな構成とすることができる。また、製造も容易となり、製造コストも抑制できる。
【００８６】
本実施形態の検出部３０においては、誘電体多層膜３４ｆ１からの透過光を受光する第１領域ＤＳ１１と、誘電体多層膜３４ｆ１からの反射光を受光する第２領域ＤＳ１２とが同一平面上に画成されている。したがって、本実施形態の検出部３０によれば、算出部４０における、ＦＢＧセンサ２０１からの戻り光の波長の算出を簡略化し、算出の精度を向上させることができる。また、第１領域ＤＳ１１の調整と第２領域ＤＳ１２の調整とを一括して行うことができるため、検出部３０の調整も簡素化され容易となる。
【００８７】
本実施形態の検出部３０においては、第１光検出器ＰＤ１〜第３光検出器ＰＤ３の検出面ＤＳ１〜ＤＳ３が同一平面上に配置されており、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３からの透過光及び反射光がすべて同一平面上で受光されている。したがって本実施形態の検出部３０によれば、コンパクトな構成が可能となり、かつＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３からの戻り光の波長の算出を簡略化し、算出の精度を向上させることができる。
【００８８】
本実施形態の検出部３０においては、プリズム対ＰＰ１を用いて、誘電体多層膜３４ｆ１と反射面３４ｒ１とを一体に形成している。同様に、プリズム対ＰＰ２を用いて誘電体多層膜３４ｆ２と反射面３４ｆ２とを一体に形成しており、プリズム対ＰＰ３を用いて誘電体多層膜３４ｆ３と反射面３４ｆ３とを一体に形成している。本実施形態の検出部３０は、このように光フィルタとして機能する誘電体多層膜と反射面を一体として形成し、全体の構成をコンパクトとしている。
【００８９】
本実施形態の検出部３０が有する誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３は、直角プリズムの斜面上に、スパッタリングや蒸着等により形成されている。従って、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３のフィルタ特性が温度変化によって変化することがなく、ＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３を用いたひずみ計測において温度変化による誤差の発生を抑制することができる。
【００９０】
本実施形態の検出部３０のビームスプリッタ３３は、複数のＦＢＧセンサからの複数の戻り光を含む偏光プリズム３２からのＰ偏光を、ローパスフィルタとして機能する第１膜３３ｆ１、ハイパスフィルタとして機能する第２膜３３ｆ２を用いて波長分割している。このように、異なる波長帯域に属する複数の戻り光を、各々のエネルギーを減衰させることなく波長分割するため、戻り光の波長を算出するのに十分なエネルギーを有する光をフィルタプリズム３４の複数の光フィルタ（誘電体多層膜）の各々に送ることができ、各々の戻り光について精度の高い検出を行うことができる。
【００９１】
本実施形態の検出部３０は、偏光プリズム３２を用いてＰ偏光のみをフィルタプリズム３４に入射させている。したがって、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３のフィルタ特性においてスロープが直線的になり、ひいては算出部４０におけるＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３からの戻り光の波長を求めるための演算が容易である。
【００９２】
本実施形態のインテロゲータは本実施形態の検出装置３０を含むため、本実施形態の検出装置３０と同様の効果を奏することができる。
【００９３】
上記の実施形態で具体的に説明した以外に、次の変形態様を採用することもできる。
【００９４】
上記の実施形態では、偏光プリズム３２、ビームスプリッタ３３、フィルタプリズム３４は互いに分離した３つの複合プリズムであったが、図９に示す通り、これらを一体化した単一の複合プリズムＣＰを用いてもよい。また、複合プリズムに、第１光検出器ＰＤ１、第２光検出器ＰＤ２、第３光検出器ＰＤ３を接合又は接触して配置してもよい。この構成によれば、検出器３０をよりコンパクトとすることができる。なお、偏光プリズム３２とビームスプリッタ３３のみを一体化して単一の複合プリズムとしてもよく、ビームスプリッタ３３とフィルタプリズム３４のみを一体化して単一の複合プリズムとしてもよい。
【００９５】
上記の実施形態では、３つのＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３を用いて被計測物上の３カ所においてひずみを計測するものとし、検出器３０も偏光プリズム３２からのＰ偏光を３つの光に波長分割するビームスプリッタ３３と３つのプリズム対ＰＰ１〜ＰＰ３を有するフィルタプリズム３４とを有するものとしたがこれには限られない。被計測物上の計測箇所の数ｙは１を含む任意の数であってよく、それぞれｙ個のＦＢＧセンサとこれに対応した検出器３０を用いて行うことができる。対応する検出器３０とは具体的には、偏光プリズム３２からのＰ偏光を少なくともｙ個の光に波長分割するビームスプリッタと、少なくともｙ個のプリズム対を有するフィルタプリズムとを有する検出器である。なお、ｙ＝１の場合にはビームスプリッタは不要である。
【００９６】
上記の実施形態では、偏光プリズム３２は、直角プリズムを２つ組合せたキューブ形の偏光ビームスプリッタであったが、これに代えて、平板状の偏光ビームスプリッタ等、任意の偏光ビームスプリッタを使用することもできる。また上記の実施形態及び変形例において、偏光プリズム３２を省略することもできる。
【００９７】
上記の実施形態では、ビームスプリッタ３３は、ローパスフィルタとして機能する第１膜３３ｆ１とハイパスフィルタとして機能する第２膜３３ｆ２とにより偏光プリズム３２からのＰ偏光を波長分割していたがこれには限られない。ビームスプリッタ３３はローパスフィルタのみを用いて波長分割を行ってもよく、ハイパスフィルタのみを用いて波長分割を行ってもよく、バンドパスフィルタを用いても良い。すなわち、ビームスプリッタ３３は、複数のＦＢＧセンサからの戻り光を適切に波長分割できる構成であればよい。
【００９８】
また、ビームスプリッタ３３は、ローパスフィルタやハイパスフィルタなどの波長分割フィルタではなく、ハーフミラーを用いて複数のＦＢＧセンサからの戻り光を分離してもよい。この場合、ハーフミラーを透過した光又はハーフミラーで反射された光のエネルギーは、透過又は反射の前に比べて半減するため、ハーフミラーを用いたビームスプリッタで戻り光を分離する場合には、限定はされないが、例えば第１光検出器ＰＤ１、第２光検出器ＰＤ２、第３光検出器ＰＤ３が光源１０からの光出力の１／１０程度のエネルギーの光を検出できる場合には、計測点の数（即ちＦＢＧセンサの数）を約３箇所以下とすることが望ましい。このように、複数のＦＢＧセンサからの戻り光をハーフミラーで分離した場合であっても、分離された各々の光にはすべての戻り光が含まれているため、フィルタプリズム３４の光フィルタで分離して透過光と反射光の光量を検出することで、所望の戻り光の波長を算出することができる。
【００９９】
上記の実施形態では、プリズム対ＰＰ１〜ＰＰ３は、それぞれ、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３で反射された反射光を反射面３４ｒ１、３４ｒ２、３４ｒ３で反射して透過光と反射光を平行としていたがこれには限られない。プリズム対ＰＰ１〜ＰＰ３はそれぞれ、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３を透過した透過光を反射面で反射して透過光と反射光とを平行とする構成であってもよい。この構成は、具体的には例えば、平行四辺形プリズムの対向する面のうち、一方に誘電体多層膜を設け、他方に反射面を設けることで実現することができる。
【０１００】
上記の実施形態では、３つのプリズム対ＰＰ１〜ＰＰ３が一体となった複合プリズムであるフィルタプリズム３４を用いていたが、これには限られない。フィルタプリズム３４に代えて、互いに分離した複数のプリズム対を用いることもできる。またこの場合、複数のプリズム対を、これらが有する誘電体多層膜が同一平面上に広がるように配置することは必須ではなく、これらが有する反射面が同一平面上に広がるように配置することも必須ではない。例えば図２においてプリズム対ＰＰ１〜ＰＰ３を互いに分離した構成が可能であり、更にプリズム対ＰＰ１〜ＰＰ３の各々を光軸方向を中心に９０°回転させた構成も可能である。このような構成によっても、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３からの透過光及び反射光を平行とできるため、検出部３０をコンパクトにすることができる。
【０１０１】
また、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３をそれぞれ平板状の光フィルタとし、反射面３４ｒ１、３４ｒ２、３４ｒ３をそれぞれ平板状のミラーとすることもできる。このようなプリズム対を用いない構成によっても、光フィルタからの透過光と反射光を平行とすることができる。この場合、プリズム対を用いる構成に比べて構成要素の点数が増えるため、検出部３０の大型化を防ぐため計測点の数（即ちＦＢＧセンサの数）を約２箇所以下とすることが望ましい。ただし、好ましい計測点の数は平板状の光フィルタやミラーの大きさにも依存して変化するため必ずしも２箇所以下には限定されない。
【０１０２】
上記の実施形態においては、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３からの透過光及び反射光をそれぞれ単一の光検出器で検出していたがこれには限られない。例えば、第１光検出器ＰＤ１に代えて、誘電体多層膜３４ｆ１からの透過光を受光する透過光検出器と、誘電体多層膜３４ｆ１からの反射光を受光する反射光検出器とを用いても良い。第２光検出器ＰＤ２、第３光検出器ＰＤ３についても同様である。この場合も、透過光検出器と反射光検出器とを同一基板上に配置できるため、検出部３０のコンパクト化が可能である。
【０１０３】
または、第１光検出器ＰＤ１〜第３光検出器ＰＤ３に代えて単一の光検出器を用い、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３からの透過光及び反射光を当該光検出器の単一の受光面上の異なる領域で受光してもよい。また、第１領域ＤＳ１１と第２領域ＤＳ１２とは互いに同一平面上になくても良い。第１領域ＤＳ２１と第２領域ＤＳ２２、第３、第１領域ＤＳ３１と第２領域ＤＳ３２についても同様である。
【０１０４】
上記の実施形態においては、ＦＢＧセンサ２０１、２０２、２０３の中心波長はそれぞれ１５３０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍであったがこれには限られない。計測に使用するＦＢＧセンサの波長は互いに異なっていれば任意である。
【０１０５】
上記の実施形態及び変形態様においては、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３を透過した透過光と、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３で反射された反射光とは平行とされていたが、これには限られず、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３を透過した透過光と、誘電体多層膜３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３で反射された反射光とは略平行とされてもよい。ここで略平行とは、例えば、透過光の進行方向と反射光の進行方向との間の角度が約５°以下である場合をいう。
【０１０６】
本明細書では、プリズムの、光フィルタとして機能する面を光分離面と呼ぶ。光フィルタの機能は、上記実施形態及び変形例のように誘電体多層膜を形成することにより付与されてもよく、その他回折格子などを光分離面として形成してもよい。
【０１０７】
本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の検出装置、インテロゲータ、及びひずみ検出システムはコンパクトであるため、使用者はこれらを容易に搬送、設置して、所望の計測を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  光源
２０  カプラ
３０  検出部
３２  偏光プリズム
３２ｆ  偏光膜
３３  ビームスプリッタ
３３ｆ１  第１膜
３３ｆ２  第２膜
３３ｒ  反射面
３４  フィルタプリズム
３４ｆ１、３４ｆ２、３４ｆ３  誘電体多層膜
３４ｒ１、３４ｒ２、３４ｒ３  反射面
４０  算出部
１００  インテロゲータ
２００  ＦＢＧセンサ
ＤＳ１  ＤＳ２、ＤＳ３  受光面
ＰＤ１  第１光検出器
ＰＤ２  第２光検出器
ＰＤ３  第３光検出器
ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３  プリズム対
【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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【図８】
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【図９】
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