(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定個所のそれぞれに設置され、反射構造に従って、測定対象の物理量と非測定対象の物理量とに応じて入力光に光路差を発生させる第１のセンサと、反射構造に従って、その非測定対象の物理量に応じて入力光に光路差を発生させる第２のセンサとの組み合わせで構成されて、入力光に対してその２つの光路差を発生させる複数の測定用センサと、
最前段の測定用センサに対応付けて設けられて、その測定用センサに光源の発光する光を伝送する光ファイバ手段と、
最前段の測定用センサ以外の各測定用センサに対応付けて設けられ、前段の測定用センサに対応付けて設けられる光ファイバ手段を逆伝送する光路差の発生された光を入力として、その光を対となる測定用センサに伝送する光ファイバ手段と、
最後段の測定用センサに対応付けて設けられる光ファイバ手段を逆伝送する光路差の発生された光を入力として、その光を２つに分波する光学手段と、
上記２つに分波された光により生成されて、２つの測定用センサの持つ上記第１のセンサの発生する光路差の差分値の大きさに応じて縞位置が決められることになるとともに、その２つの測定用センサの持つ上記第２のセンサの発生する光路差の差分値の大きさに応じて縞位置が決められることになる干渉縞を検知する検知手段と、
上記干渉縞の縞位置の移動量を検出して、その検出結果に基づいて、非測定対象の物理量の影響を受けずに、２つの測定用センサの設置される測定個所に存在する測定対象の物理量の差分値を算出する算出手段とを備えることを、
特徴とする物理量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物理量測定装置において、
上記第１のセンサの一部又は全てが、同一構造を持つ複数のセンサの並列接続されるもので構成されることを、
特徴とする物理量測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の物理量測定装置において、
上記第２のセンサの一部又は全てが、同一構造を持つ複数のセンサの並列接続されるもので構成されることを、
特徴とする物理量測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量測定装置において、
上記第１及び第２のセンサとして、反射構造を実現するギャップ長が対となる上記光ファイバ手段のコア径から規定される長さ以内に入るものを用いることを、
特徴とする物理量測定装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量測定装置において、
上記第１のセンサの組み合わせとして、測定対象の物理量の差分値がゼロであるときに同一の光路差を発生させないものを用いることを、
特徴とする物理量測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量測定装置において、
上記第２のセンサの組み合わせとして、非測定対象の物理量の差分値がゼロであるときに同一の光路差を発生させないものを用いることを、
特徴とする物理量測定装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量測定装置において、
上記光学手段により２つに分波された光を入力とする光学手段であって、入力光を２つに分波する光学手段単位の集まりで構成されて、後段の光学手段単位が前段の光学手段単位の出力光を入力光とする階層構造の形で接続され、さらに、上記検知手段に光を出射する最終段の光学手段単位の出射間隔がそれぞれ異なるものとなる光学手段を備えることを、
特徴とする物理量測定装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の物理量測定装置において、
上記光ファイバ手段の一部又は全てが１つの基板上に形成されるように構成されることを、
特徴とする物理量測定装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量測定装置において、
上記算出手段は、非測定対象の物理量の差分値の指す干渉縞の移動量がマージされた形で検出される、測定対象の物理量の差分値の指す干渉縞の移動量を検出するとともに、非測定対象の物理量の差分値のみの指す干渉縞の移動量を検出して、それらの検出した移動量に従って、非測定対象の物理量の影響を受けずに測定対象の物理量の差分値を算出することを、
特徴とする物理量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力などのような物理量の差分値を測定する物理量測定装置に関し、特に、距離的に離れた位置で発生する物理量の差分値を周囲環境などに影響されずに正確に測定できるようにするとともに、非測定対象の物理量に影響されずに正確に測定できるようにする物理量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油プラントなどのようなプラントを制御する場合、距離的に離れた位置に存在するプロセス流体の圧力の差分値を測定することが要求されることがある。
【０００３】
従来では、このような場合、図３６（ａ）に示すように、２か所の測定位置のそれぞれに圧力計を用意する構成を採って、その２台の圧力計の測定値（電気信号）を演算回路へ伝送して差分処理することで、２か所の測定位置で発生する圧力の差分値を測定するようにしている。
【０００４】
その他に、図３６（ｂ）に示すように、圧力の差分値を測定する差圧計を用意する構成を採って、導圧管を使って、２か所の測定位置のそれぞれから差圧計へプロセス流体を導き入れることで、２か所の測定位置で発生する圧力の差分値を測定するようにしている。
【０００５】
このような導圧管を用いる方法では、導圧管が詰まって測定できなくなったり、導圧管が破損するとプロセス流体が外部に流れ出てしまうという問題点がある。
【０００６】
そこで、図３６（ｃ）に示すように、シリコンオイルなどの封入液を封入するリモートシールを使って、２か所の測定位置のそれぞれから差圧計へプロセス流体の圧力を伝搬させることで、２か所の測定位置で発生する圧力の差分値を測定するようにすることもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２か所の測定位置のそれぞれに圧力計を用意する構成を採って、その２台の圧力計の測定値を演算回路で差分処理するという方法を用いていると、高価な圧力計を２台用意しなければならず、コストが高くなるという問題点がある。
【０００８】
一方、導圧管を使って、２か所の測定位置のそれぞれから差圧計へプロセス流体を導き入れるという方法を用いていると、導圧管が詰まって測定できなくなるという問題点や、導圧管が破損するとプロセス流体が外部に流れ出るという問題点がある。
【０００９】
一方、リモートシールを使って、２か所の測定位置のそれぞれから差圧計へプロセス流体の圧力を伝搬させるという方法を用いていると、導圧管の詰まりやプロセス流体が外部に流れ出てしまうという危険性はないものの、２本のリモートシールが異なる環境下に配置されるために、温度などの影響を受けることで測定精度が低下するという問題点がある。しかも、この方法では、リモートシールが破損するときに封入液が外部に漏れるという問題点がある。
【００１０】
このような問題点の解決を図る物理量測定技術の構築が叫ばれているが、この物理量測定技術の構築にあたっては、非測定対象の物理量に影響されずに正確に測定できるようにしていく必要がある。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、距離的に離れた位置で発生する物理量の差分値を周囲環境などに影響されずに正確に測定できるようにするとともに、非測定対象の物理量に影響されずに正確に測定できるようにする新たな物理量測定技術の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明では、（１）複数の測定個所のそれぞれに設置され、反射構造に従って、測定対象の物理量と非測定対象の物理量とに応じて入力光に光路差を発生させる第１のセンサと、反射構造に従って、その非測定対象の物理量に応じて入力光に光路差を発生させる第２のセンサとの組み合わせで構成されて、入力光に対してその２つの光路差を発生させる複数の測定用センサと、（２）最前段の測定用センサに対応付けて設けられて、その測定用センサに光源の発光する光を伝送する光ファイバ手段と、（３）最前段の測定用センサ以外の各測定用センサに対応付けて設けられ、前段の測定用センサに対応付けて設けられる光ファイバ手段を逆伝送する光路差の発生された光を入力として、その光を対となる測定用センサに伝送する光ファイバ手段と、（４）最後段の測定用センサに対応付けて設けられる光ファイバ手段を逆伝送する光路差の発生された光を入力として、その光を２つに分波する光学手段と、（５）光学手段から出射される２つに分波された光により生成されて、２つの測定用センサの持つ第１のセンサの発生する光路差の差分値の大きさに応じて縞位置が決められることになるとともに、その２つの測定用センサの持つ第２のセンサの発生する光路差の差分値の大きさに応じて縞位置が決められることになる干渉縞を検知する検知手段と、（６）検知手段により検知される干渉縞の縞位置の移動量を検出して、その検出結果に基づいて、非測定対象の物理量の影響を受けずに、２つの測定用センサの設置される測定個所に存在する測定対象の物理量の差分値を算出する算出手段とを備えるように構成する。
ここで、上記の光学手段により２つに分波された光を入力とする光学手段であって、入力光を２つに分波する光学手段単位の集まりで構成されて、後段の光学手段単位が前段の光学手段単位の出力光を入力光とする階層構造の形で接続され、さらに、検知手段に光を出射する最終段の光学手段単位の出射間隔がそれぞれ異なるものとなる光学手段を備えることがある。
【００１３】
また、測定用センサは、第１のセンサと第２のセンサとが並列接続されることでその組み合わせが構成されたり、第１のセンサと第２のセンサとが直列接続されることでその組み合わせが構成される。
【００１６】
このように構成される本発明では、測定対象の物理量と非測定対象の物理量とに応じて入力光に光路差を発生させる第１のセンサと、その非測定対象の物理量に応じて入力光に光路差を発生させる第２のセンサとの組み合わせで構成される少なくとも２つの測定用センサが用意されていて、最前段の測定用センサの１つのセンサ（第１のセンサや第２のセンサ）が光路差２×ｎ1 ×Ｌ1(ｎ1 は屈折率、Ｌ1 は長さ）の発生機能を有し、次段の測定用センサのそれに対応付けられる１つのセンサ（第１のセンサや第２のセンサ）が光路差２×ｎ2 ×Ｌ2(ｎ2 は屈折率、Ｌ2 は長さ）の発生機能を有する場合の例で説明するならば、最前段の測定用センサに対応付けて設けられる光ファイバを介して、その最前段のセンサに光源の発光する光が入力されると、その最前段のセンサの光路差２×ｎ1 ×Ｌ1 の発生機能により、光路長が変化をしない光と、光路長が２×ｎ1 ×Ｌ1 変化する光とが発生する。
【００１７】
この２つの光は、次段の測定用センサに対応付けて設けられる光ファイバを介して、その次段のセンサに入力され、その次段のセンサの光路差２×ｎ2 ×Ｌ2 の発生機能により、この入力光を起点にして、光路長が変化しない光と、光路長が２×ｎ2 ×Ｌ2 変化する光とが発生する。
【００１８】
これから、最前段のセンサで２×ｎ1 ×Ｌ1 の光路長の変化を受けて次段のセンサに入力され、そこでは２×ｎ2 ×Ｌ2 の光路長の変化を受けないで伝送する光と、最前段のセンサで２×ｎ1 ×Ｌ1 の光路長の変化を受けないで次段のセンサに入力され、そこでは２×ｎ2 ×Ｌ2 の光路長の変化を受けて伝送する光とが存在することで、２×（ｎ1 ×Ｌ1 −ｎ2 ×Ｌ2 ）という因子を持つ位相差が発生し、これにより、光路差２×（ｎ1 ×Ｌ1 −ｎ2 ×Ｌ2 ）に応じた干渉縞がセンサの上に生成される。
【００１９】
この光路差２×（ｎ1 ×Ｌ1 −ｎ2 ×Ｌ2 ）に応じた干渉縞の縞位置は、測定対象の物理量と非測定対象の物理量とに応じて入力光に光路差を発生させる第１のセンサである場合には、測定対象の物理量の差分値と非測定対象の物理量の差分値とに応じたものとなり、一方、非測定対象の物理量に応じて入力光に光路差を発生させる第２のセンサである場合には、非測定対象の物理量の差分値に応じたものとなる。
【００２０】
これから、測定対象の物理量が圧力で、非測定対象の物理量が温度である場合で説明するならば、前者の干渉縞の位置Ｄ12a と、後者の干渉縞の位置Ｄ12b とは、
Ｄ12a ＝Ｄ12a （Ｐ，Ｔ）
Ｄ12b ＝Ｄ12b （Ｔ）
但し、Ｐ＝Ｐ1 −Ｐ2     Ｐ1 ：最前段のセンサ位置で発生する圧力
Ｐ2 ：次段のセンサ位置で発生する圧力
Ｔ＝Ｔ1 −Ｔ2     Ｔ1 ：最前段のセンサ位置における温度
Ｔ2 ：次段のセンサ位置における温度
で表される。
【００２１】
したがって、測定用センサの持つ第１のセンサにより生成される干渉縞位置Ｄ12a は、差圧と温度差とが変化すると、
ΔＤ12a ＝Ｃ12a (P) ×ΔＰ＋Ｃ12a (T) ×ΔＴ
と変化する。
【００２２】
ここで、Ｃ12a (P) は、差圧に関する感度を示しており、温度差一定の条件下で求められる単位差圧量当たりの干渉縞の移動量として、予め実験により求めることができる。また、Ｃ12a (T) は、温度差に関する感度を示しており、差圧一定の条件下で求められる単位温度差あたりの干渉縞の移動量として、予め実験により求めることができる。
【００２３】
一方、測定用センサの持つ第２のセンサにより生成される干渉縞位置Ｄ12b は、温度差が変化すると、
ΔＤ12b ＝Ｃ12b (T) ×ΔＴ
と変化する。
【００２４】
ここで、Ｃ12b (T) は、温度差に関する感度を示しており、差圧一定の条件下で求められる単位温度差あたりの干渉縞の移動量として、予め実験により求めることができる。
【００２５】
これから、本発明では、先ず最初に、測定用センサの持つ温度にのみ反応する第２のセンサにより生成される干渉縞位置Ｄ12b の移動量を求めて、これを予め求めてある感度Ｃ12b (T) で割り算することで温度差ΔＴを求める。
【００２６】
続いて、測定用センサの持つ圧力及び温度の両方に反応する第１のセンサにより生成される干渉縞位置Ｄ12a の移動量を求めて、この求めた移動量ΔＤ12a と、先に求めた温度差ΔＴと、予め求めてある感度Ｃ12a (P) ，Ｃ12a (T) とを、
ΔＤ12a ＝Ｃ12a (P) ×ΔＰ＋Ｃ12a (T) ×ΔＴ
から導出される
ΔＰ＝（ΔＤ12a −Ｃ12a (T) ×ΔＴ）／Ｃ12a (P) 
に代入することで差圧ΔＰを測定する。
【００２７】
このように、本発明では、距離的に離れた位置で測定される物理量の差分値を測定するにあたって、導圧管やリモートシールなどの代わりに光ファイバを用いて、光干渉を使ってその差分値を測定するという構成を採るとともに、そのときに、非測定対象の物理量の影響をキャンセルする形で物理量の差分値を測定するという構成を採ることから、距離的に離れた位置で発生する物理量の差分値を周囲環境などに影響されずに正確に測定できるようになるとともに、非測定対象の物理量に影響されずに正確に測定できるようになる。
【００２８】
すなわち、光ファイバ中を伝送する全ての光波は同じ位相変動を受けることで、外乱による干渉はキャンセルし合うことになるので、本発明によれば、距離的に離れた位置で発生する物理量の差分値を周囲環境などに影響されずに正確に測定できるようになるとともに、非測定対象の物理量に影響されずに正確に測定できるようになるのである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、距離的に離れた測定点で発生する圧力の差分値を測定する実施の形態に従って、本発明を詳細に説明する。
【００３０】
図１に、本発明の一実施形態例を図示する。
【００３１】
この実施形態例は、第１の測定点に設置される第１のセンサ対１００と、第２の測定点に設置される第２のセンサ対２００とを使って、第１の測定点で発生する圧力と第２の測定点で発生する圧力との差分値を測定するという構成を採っている。
【００３２】
この第１のセンサ対１００は、第１の測定点における温度の影響を受けつつ、第１の測定点で発生する圧力に応じて入力光に光路差を発生させる第１の圧力温度センサ１００ａと、第１の測定点における温度のみに応じて入力光に光路差を発生させる第１の温度センサ１００ｂとで構成される。
【００３３】
一方、第２のセンサ対２００は、第２の測定点における温度の影響を受けつつ、第２の測定点で発生する圧力に応じて入力光に光路差を発生させる第２の圧力温度センサ２００ａと、第２の測定点における温度のみに応じて入力光に光路差を発生させる第２の温度センサ２００ｂとで構成される。
【００３４】
この第１の圧力温度センサ１００ａは、ダイアフラムなどの受圧部材にセットされる全反射鏡１０１ａと、全反射鏡１０１ａに対向して設けられて、入力光の一部を反射するとともに、残りの一部を透過する半透過鏡１０２ａと、半透過鏡１０２ａを透過する光を平行化して全反射鏡１０１ａに照射するレンズ１０３ａとで構成されており、半透過鏡１０２ａと全反射鏡１０１ａとの間の距離をＬ1aで表すならば、入力光に対して、半透過鏡１０２ａで反射される場合と全反射鏡１０１ａで反射される場合とで、２ｎ1aＬ1a( ｎ1aは半透過鏡１０２ａと全反射鏡１０１ａとの間にある物質の屈折率）という光路差を発生させる。
【００３５】
また、第１の温度センサ１００ｂは、ダイアフラムなどの受圧部材にセットされる全反射鏡１０１ｂと、全反射鏡１０１ｂに対向して設けられて、入力光の一部を反射するとともに、残りの一部を透過する半透過鏡１０２ｂと、半透過鏡１０２ｂを透過する光を平行化して全反射鏡１０１ｂに照射するレンズ１０３ｂとで構成されており、半透過鏡１０２ｂと全反射鏡１０１ｂとの間の距離をＬ1bで表すならば、入力光に対して、半透過鏡１０２ｂで反射される場合と全反射鏡１０１ｂで反射される場合とで、２ｎ1bＬ1b( ｎ1bは半透過鏡１０２ｂと全反射鏡１０１ｂとの間にある物質の屈折率）という光路差を発生させる。
【００３６】
一方、第２の圧力温度センサ２００ａは、第１の圧力温度センサ１００ａと同一の構造を有して、ダイアフラムなどの受圧部材にセットされる全反射鏡２０１ａと、全反射鏡２０１ａに対向して設けられて、入力光の一部を反射するとともに、残りの一部を透過する半透過鏡２０２ａと、半透過鏡２０２ａを透過する光を平行化して全反射鏡２０１ａに照射するレンズ２０３ａとで構成されており、半透過鏡２０２ａと全反射鏡２０１ａとの間の距離をＬ2aで表すならば、入力光に対して、半透過鏡２０２ａで反射される場合と全反射鏡２０１ａで反射される場合とで、２ｎ2aＬ2a( ｎ2aは半透過鏡２０２ａと全反射鏡２０１ａとの間にある物質の屈折率）という光路差を発生させる。
【００３７】
また、第２の温度センサ２００ｂは、第１の温度センサ１００ｂと同一の構造を有して、ダイアフラムなどの受圧部材にセットされる全反射鏡２０１ｂと、全反射鏡２０１ｂに対向して設けられて、入力光の一部を反射するとともに、残りの一部を透過する半透過鏡２０２ｂと、半透過鏡２０２ｂを透過する光を平行化して全反射鏡２０１ｂに照射するレンズ２０３ｂとで構成されており、半透過鏡２０２ｂと全反射鏡２０１ｂとの間の距離をＬ2bで表すならば、入力光に対して、半透過鏡２０２ｂで反射される場合と全反射鏡２０１ｂで反射される場合とで、２ｎ2bＬ2b( ｎ2bは半透過鏡２０２ｂと全反射鏡２０１ｂとの間にある物質の屈折率）という光路差を発生させる。
【００３８】
以下、説明の便宜上、「ｎ1a＝ｎ2a」を想定するとともに、第１の測定点と第２の測定点との間に圧力差及び温度差がない場合に「Ｌ1a＝Ｌ2a」となる第１の圧力温度センサ１００ａ及び第２の圧力温度センサ２００ａを用いることを想定する。
【００３９】
そして、説明の便宜上、「ｎ1b＝ｎ2b」を想定するとともに、第１の測定点と第２の測定点との間に温度差がない場合に「Ｌ1b＝Ｌ2b」となる第１の温度センサ１００ｂ及び第２の温度センサ２００ｂを用いることを想定する。
【００４０】
このように構成されるときにあって、第１の測定点で発生する圧力及び温度と第２の測定点で発生する圧力及び温度との間に圧力差及び温度差がない場合には、「Ｌ1a＝Ｌ2a」となり、半透過鏡１０２ａと全反射鏡１０１ａとの間にある物質と、半透過鏡２０２ａと全反射鏡２０１ａとの間にある物質とが同じであることで「ｎ1a＝ｎ2a」となることから、第１の圧力温度センサ１００ａにより発生する光路差２ｎ1aＬ1aと、第２の圧力温度センサ２００ａにより発生する光路差２ｎ2aＬ2aとは一致することになる。
【００４１】
これに対して、第１の測定点で発生する圧力と第２の測定点で発生する圧力との間に圧力差がある場合には、この２つの光路差に違いがでる。しかも、この光路差は、温度の影響を受けることになる。
【００４２】
一方、第１の測定点における温度と第２の測定点における温度との間に温度差がない場合には、「Ｌ1b＝Ｌ2b」となり、半透過鏡１０２ｂと全反射鏡１０１ｂとの間にある物質と、半透過鏡２０２ｂと全反射鏡２０１ｂとの間にある物質とが同じであることで「ｎ1b＝ｎ2b」となることから、第１の温度センサ１００ｂにより発生する光路差２ｎ1bＬ1bと、第２の温度センサ２００ｂにより発生する光路差２ｎ2bＬ2bとは一致することになる。
【００４３】
これに対して、第１の測定点における温度と第２の測定点における温度との間に温度差がある場合には、この２つの光路差に違いがでる。
【００４４】
図１の実施形態例は、これらの光路差の違いを検出することで、第１の測定点で発生する圧力と第２の測定点で発生する圧力との差分値を、第１及び第２の測定点における温度の影響を受けることなく測定するという構成を採るものである。
【００４５】
これを実現するために、図１の実施形態例では、低コヒーレント光を発光するＬＥＤなどで構成される光源１（いわゆる白色光源で構成される光源１）と、光源１の発光する光を取り出すシングルモードの光ファイバ２と、第１のセンサ対１００に対応付けて設けられて、光ファイバ２の取り出す光を第１のセンサ対１００に伝送するシングルモードの光ファイバ３ａと、光ファイバ３ａを伝送してくる光を２つに分波して第１のセンサ対１００に入力する光分波結合器５０ａと、光ファイバ２と光ファイバ３ａとを結合するとともに、光ファイバ３ａを逆伝送してくる光を分波する光分波結合器４ａと、光分波結合器４ａの分波する光を取り出すシングルモードの光ファイバ５と、第２のセンサ対２００に対応付けて設けられて、光ファイバ５の取り出す光を第２のセンサ対２００に伝送するシングルモードの光ファイバ３ｂと、光ファイバ３ｂを伝送してくる光を２つに分波して第２のセンサ対２００に入力する光分波結合器５０ｂと、光ファイバ５と光ファイバ３ｂとを結合するとともに、光ファイバ３ｂを逆伝送してくる光を分波する光分波結合器４ｂと、光分波結合器４ｂの分波する光を取り出すシングルモードの光ファイバ６と、光ファイバ６の取り出す光を２つに分波する光分波結合器７と、光分波結合器７の分波する一方の光を取り出すシングルモードの光ファイバ８ａと、光分波結合器７の分波するもう一方の光を取り出すシングルモードの光ファイバ８ｂと、光ファイバ８ａ及び光ファイバ８ｂから出射される光により生成される干渉縞を検出するラインイメージセンサ９と、ラインイメージセンサ９の検出する干渉縞の縞位置から、第１の測定点で発生する圧力と第２の測定点で発生する圧力との間の圧力差を算出する演算装置１０とを備える。
【００４６】
なお、後述するように、光ファイバ３ａ，３ｂについては、シングルモードのものに限られる必要はなくマルチモードのものを用いることも可能であり、これに対応して、光ファイバ２，５，６，８ａ，８ｂについても、シングルモードのものに限られる必要はなくマルチモードのものを用いることも可能である。
【００４７】
このように構成される本発明では、第１の圧力温度センサ１００ａと第２の圧力温度センサ２００ａとの関係で説明するならば、図２（ａ）に示すように、全反射鏡１０１ａで反射してから全反射鏡２０１ａで反射して伝送する光の伝送パターン（第１の伝送パターン）と、図２（ｂ）に示すように、半透過鏡１０２ａで反射してから半透過鏡２０２ａで反射して伝送する光の伝送パターン（第２の伝送パターン）と、図２（ｃ）に示すように、半透過鏡１０２ａで反射してから全反射鏡２０１ａで反射して伝送する光の伝送パターン（第３の伝送パターン）と、図２（ｄ）に示すように、全反射鏡１０１ａで反射してから半透過鏡２０２ａで反射して伝送する光の伝送パターン（第４の伝送パターン）という、４種類の光の伝送パターンが存在することになる。
【００４８】
したがって、ラインイメージセンサ９に向けて出射される光の位相差としては、（イ）図３に示すように、第１の伝送パターンと第２の伝送パターンとの組み合わせにより発生する位相差＝ｋ×２（ｎ1aＬ1a＋ｎ2aＬ2a）と、（ロ）図４に示すように、第２の伝送パターンと第４の伝送パターンとの組み合わせ（図中の（ａ))と、第１の伝送パターンと第３の伝送パターンとの組み合わせ（図中の（ｂ))により発生する位相差＝ｋ×２ｎ1aＬ1aと、（ハ）図５に示すように、第２の伝送パターンと第３の伝送パターンとの組み合わせ（図中の（ａ))と、第１の伝送パターンと第４の伝送パターンとの組み合わせ（図中の（ｂ))により発生する位相差＝ｋ×２ｎ2aＬ2aと、（ニ）図６に示すように、第３の伝送パターンと第４の伝送パターンとの組み合わせにより発生する位相差＝ｋ×２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という、４種類の位相差が存在することになる。
【００４９】
これと同様して、第１の温度センサ１００ｂと第２の温度センサ２００ｂとの関係においても、図２に示した４種類の光の伝送パターンが存在し、これにより、図３ないし図６に示したものに対応する４種類の位相差ｋ×２（ｎ1bＬ1b＋ｎ2bＬ2b），ｋ×２ｎ1bＬ1b，ｋ×２ｎ2bＬ2b，ｋ×２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）が存在することになる。
【００５０】
一方、ラインイメージセンサ９上の任意の点（ｚ，０）に到達する光ファイバ８ａから出射される光と光ファイバ８ｂから出射される光との間には、図７に示す式（ヤングの干渉計の式）に従って算出される光路差Δが存在する。ここで、“ｈ”は、ラインイメージセンサ９と光ファイバ８ａ，８ｂの先端との間の距離を示し、“２ａ”は、光ファイバ８ａ，８ｂの先端同士の間の距離を示している。
【００５１】
これから、第１の圧力温度センサ１００ａと第２の圧力温度センサ２００ａとの関係で説明するならば、ラインイメージセンサ９上に生成される干渉縞は、光源１の発光する光のコヒーレンス長をｌc で表すならば、
ｌc ≧Δ−２（ｎ1aＬ1a＋ｎ2aＬ2a)
ｌc ≧Δ−２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）
ｌc ≧Δ−２ｎ1aＬ1a
ｌc ≧Δ−２ｎ2aＬ2a
ｌc ≧Δ＋２（ｎ1aＬ1a＋ｎ2aＬ2a）
ｌc ≧Δ＋２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）
ｌc ≧Δ＋２ｎ1aＬ1a
ｌc ≧Δ＋２ｎ2aＬ2a
という条件が成立するときに、
Δ＝２（ｎ1aＬ1a＋ｎ2aＬ2a）
Δ＝２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）
Δ＝２ｎ1aＬ1a
Δ＝２ｎ2aＬ2a
となる場所で強い干渉強度を示すことになる。
【００５２】
このラインイメージセンサ９上に生成される干渉縞の強度は、ガウシアン分布のビーム強度を持つビームを想定するならば、図８に示すようなモデル式に従ってシミュレーションすることができる。
【００５３】
ここで、このモデル式は、第１の圧力温度センサ１００ａと第２の圧力温度センサ２００ａとにより生成される干渉縞を示しており、式中に含まれるｎ1aＬ1a、ｎ2aＬ2aが圧力及び温度により変化することになる。
【００５４】
なお、第１の温度センサ１００ｂと第２の温度センサ２００ｂとにより生成される干渉縞については、このモデル式の持つｎ1aＬ1a、ｎ2aＬ2aを、それぞれｎ1bＬ1b，ｎ2bＬ2b（これが温度のみにより変化する）に代えたモデル式で強度が計算されることになる。
【００５５】
図９に、そのシミュレーションの一例を図示する。
【００５６】
ここで、図９に示すシミュレーションは、図７中に示すｈを１００ｍｍ、図７中に示すａを１０ｍｍ、ｎ1aを空気の屈折率である１、ｎ2aを空気の屈折率である１として、（イ）Ｌ1a＝１５０μｍ、Ｌ2a＝１５０μｍのときに生成される干渉縞と、（ロ）Ｌ1a＝１５０μｍ、Ｌ2a＝２００μｍのときに生成される干渉縞と、（ハ）Ｌ1a＝１５０μｍ、Ｌ2a＝２５０μｍのときに生成される干渉縞とをシミュレーションすることで行った。
【００５７】
図中に示す▲１▼は中央部の固定位置に出現する中央干渉縞、▲２▼は２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞、▲３▼は２ｎ1aＬ1aという光路差因子に基づく干渉縞、▲４▼は２ｎ2aＬ2aという光路差因子に基づく干渉縞、▲５▼は２（ｎ1aＬ1a＋ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞である。
【００５８】
このシミュレーションから分かるように、干渉縞は左右対称に出現し、Ｌ2aの増大に合わせて互いに逆方向に移動する。
【００５９】
２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子は、第１の圧力温度センサ１００ａの置かれる第１の測定点で発生する圧力と、第２の圧力温度センサ２００ａの置かれる第２の測定点で発生する圧力との差圧を示しており、これから、この２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出することで、その差圧を測定することができる。
【００６０】
但し、第１の圧力温度センサ１００ａと第２の圧力温度センサ２００ａとは温度の影響を受けるので、この２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出して、それに基づいて差圧を算出したのでは、温度の影響を受けた差圧測定になる。
【００６１】
一方、これと同様にして、第１の温度センサ１００ｂと第２の温度センサ２００ｂとの関係においても、同じ条件下で、
Δ＝２（ｎ1bＬ1b＋ｎ2bＬ2b）
Δ＝２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）
Δ＝２ｎ1bＬ1b
Δ＝２ｎ2bＬ2b
となる場所で強い干渉強度を示すことになる。
【００６２】
そして、この２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子は、第１の温度センサ１００ｂの置かれる第１の測定点における温度と、第２の温度センサ２００ｂの置かれる第２の測定点における温度との温度差を示しており、これから、この２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出することで、その温度差を測定することができる。
【００６３】
なお、第１の圧力温度センサ１００ａと第１の温度センサ１００ｂとが干渉しないようにするための次の条件
ｌc ≦Δ−２（ｎ1aＬ1a−ｎ1bＬ1b)
ｌc ≦Δ＋２（ｎ1aＬ1a−ｎ1bＬ1b)
が成立するように構成するとともに、第２の圧力温度センサ２００ａと第２の温度センサ２００ｂとが干渉しないようにするための次の条件
ｌc ≦Δ−２（ｎ2aＬ2a−ｎ2bＬ2b)
ｌc ≦Δ＋２（ｎ2aＬ2a−ｎ2bＬ2b)
が成立するように構成することになる。
【００６４】
演算装置１０は、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出するとともに、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出して、それらに基づいて、温度の影響を受けない形で、第１の測定点で発生する圧力と第２の測定点で発生する圧力との差圧を算出する処理を行う。
【００６５】
図１０及び図１１に、演算装置１０の処理内容をフローチャートの形で図示する。
【００６６】
演算装置１０は、実際の測定に入る前には、図１０に示すフローチャートの処理を行うことで、実際の測定で必要となる演算パラメータを算出してメモリに保存する処理を行う。
【００６７】
すなわち、演算装置１０は、実際の測定に入る前に、図１０に示すフローチャートに示すように、先ず最初に、ステップ１で、測定の基準となる差圧条件を決定して、それをメモリに保存する。
【００６８】
続いて、ステップ２で、その決定した基準の差圧条件下で、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の位置を実際に検出するとともに、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の位置を実際に検出して、それらを干渉縞位置の初期値としてメモリに保存する。
【００６９】
ここで、図９のシミュレーション結果から分かるように、第１の測定点と第２の測定点との間に圧力差及び温度差がない場合に「ｎ1aＬ1a＝ｎ2aＬ2a」となる第１の圧力温度センサ１００ａ及び第２の圧力温度センサ２００ａを用いる場合には、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞位置は、２（ｎ1aＬ1a＋ｎ2aＬ2a）や２ｎ1aＬ1aや２ｎ2aＬ2aという光路差因子に基づく干渉縞の位置よりも中央干渉縞に近い位置になる。そして、第１の測定点と第２の測定点との間に温度差がない場合に「ｎ1bＬ1b＝ｎ2bＬ2b」となる第１の温度センサ１００ｂ及び第２の温度センサ２００ｂを用いる場合には、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞位置は、２（ｎ1bＬ1b＋ｎ2bＬ2b）や２ｎ1bＬ1bや２ｎ2bＬ2bという光路差因子に基づく干渉縞の位置よりも中央干渉縞に近い位置になる。
【００７０】
一方、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞位置と、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞位置のどちらが中央干渉縞に近い位置となるのかについては、基本的には、Ｌ1a（差圧及び温度差がないときにはＬ2aと一致する）と、Ｌ1b（温度差がないときにはＬ2bと一致する）との間の大小関係により決められる。
【００７１】
このことから分かるように、中央干渉縞を起点とする干渉縞の出現順序については設計的事項により一意に決めることが可能であり、これから、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の位置と、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の位置とについては、それを検出することが可能となるので、ステップ２では、決定した基準の差圧条件下で、これらの干渉縞の位置を実際に検出して、それらを干渉縞位置の初期値としてメモリに保存するように処理するのである。
【００７２】
このときにおける干渉縞位置の検出は、例えば、ラインイメージセンサ９の出力する画素値の微分値をとって、中央干渉縞から規定の順番に従って出現する微分極大値の位置を検出することで行う。また、分解能を上げるために、左右対称位置のものを検出することが好ましい。
【００７３】
ここで、基準の差圧条件がゼロ差圧であるときには、中央干渉縞が干渉縞位置の初期値となるので、このステップ２の処理を省略することが可能である。
【００７４】
続いて、ステップ３で、決定した基準の差圧条件下の近傍で、温度差一定の条件下で実際に差圧を変化させ、そのときの２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞位置の移動量に従って、単位差圧量当たりの干渉縞の移動量として求められる差圧に関する感度Ｃ12a (P) を求めて、それをメモリに保存する。
【００７５】
続いて、ステップ４で、決定した基準の差圧条件下の近傍で、差圧一定の条件下で実際に温度差を変化させ、そのときの２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞位置の移動量に従って、単位温度差当たりの干渉縞の移動量として求められる温度に関する感度Ｃ12a (T) を求めて、それをメモリに保存する。
【００７６】
続いて、ステップ５で、決定した基準の差圧条件下の近傍で、差圧一定の条件下で実際に温度差を変化させ、そのときの２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞位置の移動量に従って、単位温度差当たりの干渉縞の移動量として求められる温度に関する感度Ｃ12b (T) を求めて、それらの感度をメモリに保存する。
【００７７】
一方、演算装置１０は、実際の測定を行うときには、図１１に示すフローチャートの処理を行うことで、温度の影響を受けることなく差圧を測定する。
【００７８】
すなわち、演算装置１０は、実際の測定に入ると、図１１に示すフローチャートに示すように、先ず最初に、ステップ１で、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の位置を検出する。
【００７９】
このときにおける干渉縞位置の検出は、例えば、ラインイメージセンサ９の出力する画素値の微分値をとって、中央干渉縞から規定の順番に従って出現する微分極大値の位置を検出することで行う。また、分解能を上げるために、左右対称位置のものを検出することが好ましい。
【００８０】
続いて、ステップ２で、その検出した干渉縞位置と、メモリに保存してある対応の干渉縞位置の初期値との差分値を算出することで、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞位置の初期値からの移動量ΔＤ12b を算出する。
【００８１】
続いて、ステップ３で、その算出した移動量ΔＤ12b を、メモリに保存してある温度に関する感度Ｃ12b (T) で割り算することで、第１の測定点における温度と第２の測定点における温度との温度差ΔＴを算出する。
【００８２】
続いて、ステップ４で、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の位置を検出する。
【００８３】
このときにおける干渉縞位置の検出は、例えば、ラインイメージセンサ９の出力する画素値の微分値をとって、中央干渉縞から規定の順番に従って出現する微分極大値の位置を検出することで行う。また、分解能を上げるために、左右対称位置のものを検出することが好ましい。
【００８４】
続いて、ステップ５で、その検出した干渉縞位置と、メモリに保存してある対応の干渉縞位置の初期値との差分値を算出することで、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞位置の初期値からの移動量ΔＤ12a を算出する。
【００８５】
続いて、ステップ６で、その算出した移動量ΔＤ12a と、先に算出した温度差ΔＴと、メモリに保存してある圧力に関する感度Ｃ12a (P) と、メモリに保存してある温度に関する感度Ｃ12a (T) とから、上述した
ΔＰ＝（ΔＤ12a −Ｃ12a (T) ×ΔＴ）／Ｃ12a (P) 
という算出式に従って、メモリに保存してある基準の差圧条件からの差圧の変位を算出する。
【００８６】
続いて、ステップ７で、その算出した差圧の変位と、メモリに保存してある基準の差圧条件とを加算することで現在の差圧を算出して、それを測定結果として出力する。
【００８７】
このようにして、演算装置１０は、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出するとともに、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出して、それらに基づいて、温度の影響を受けない形で、第１の測定点で発生する圧力と第２の測定点で発生する圧力との差圧を算出して出力するように処理するのである。
【００８８】
以上に説明した実施形態例では、第１の測定点と第２の測定点との間に圧力差及び温度差がない場合に「ｎ1aＬ1a＝ｎ2aＬ2a」となる第１の圧力温度センサ１００ａ及び第２の圧力温度センサ２００ａを用いることを想定した。
【００８９】
この場合には、図９のシミュレーション結果から分かるように、第１の測定点と第２の測定点との間の圧力差及び温度差を示す２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞は、ヤングの干渉計に基づく中央干渉縞の位置を起点にして、その差圧の絶対値の大きさが大きくなるに従って中央干渉縞から離れる形態で移動することになる。
【００９０】
本発明は、このような構成の第１の圧力温度センサ１００ａ及び第２の圧力温度センサ２００ａを用いることに限られるものではなくて、第１の測定点と第２の測定点との間に圧力差及び温度差がない場合に「ｎ1aＬ1a≠ｎ2aＬ2a」となる第１の圧力温度センサ１００ａ及び第２の圧力温度センサ２００ａを用いることも可能であり、この場合には負圧を測定できるようになる。
【００９１】
すなわち、第１の測定点と第２の測定点との間に圧力差及び温度差がない場合に「ｎ1aＬ1a≠ｎ2aＬ2a」となる第１の圧力温度センサ１００ａ及び第２の圧力温度センサ２００ａを用いる場合には、図１２に示すように、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞が中央干渉縞以外の干渉縞位置を起点にして、その２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）の持つ符号の指定する向きに応じて移動するので、第１の測定点と第２の測定点との間の圧力差が逆転するような負圧についても測定できるようになるのである。
【００９２】
但し、第１の圧力温度センサ１００ａは、基本的には第１の測定点で発生する圧力に応答して光路差を変化させるとともに、第２の圧力温度センサ２００ａは、基本的には第２の測定点で発生する圧力に応答して光路差を変化させることから、温度差については考慮しないで、第１の測定点と第２の測定点との間に圧力差がない場合に「ｎ1aＬ1a≠ｎ2aＬ2a」となる第１の圧力温度センサ１００ａ及び第２の圧力温度センサ２００ａを用いることでも、第１の測定点と第２の測定点との間の圧力差が逆転するような負圧についても測定できることになる。
【００９３】
演算装置１０は、上述したように、基準の差圧条件を設定し、その基準の差圧条件下での干渉縞の初期値を検出して、それからの変位を検出することで、温度差を考慮しつつ圧力の差分値を測定するという構成を採っているので、図１２に示すような動きを示す干渉縞の移動についても、その移動を検出することで圧力の差圧値を測定できるのである。
【００９４】
同様に、以上に説明した実施形態例では、第１の測定点と第２の測定点との間に温度差がない場合に「ｎ1bＬ1b＝ｎ2bＬ2b」となる第１の温度センサ１００ｂ及び第２の温度センサ２００ｂを用いることを想定したが、本発明は、このような構成の第１の温度センサ１００ｂ及び第２の温度センサ２００ｂを用いることに限られるものではなくて、第１の測定点と第２の測定点との間に温度差がない場合に「ｎ1bＬ1b≠ｎ2bＬ2b」となる第１の温度センサ１００ｂ及び第２の温度センサ２００ｂを用いることも可能である。
【００９５】
また、以上に説明した実施形態例では、光ファイバ３ａ，３ｂとしてシングルモードのものを用いることを想定したが、マルチモードのものを用いることも可能である。
【００９６】
マルチモードの光ファイバのコア径は、シングルモードの光ファイバのコア径よりも大きいことから、光ファイバ３ａ，３ｂとしてマルチモードのものを用いると、ファブリペロ構造を持つ第１のセンサ対１００から戻される光が効率的に光ファイバ３ａのコア（正確には半透過鏡１０２ａ，１０２ｂに接続する光ファイバのコア）に戻されるとともに、ファブリペロ構造を持つ第２のセンサ対２００から戻される光が効率的に光ファイバ３ｂのコア（正確には半透過鏡２０２ａ，２０２ｂに接続する光ファイバのコア）に戻されるという利点が得られることになる。
【００９７】
すなわち、図１３に示すように、ファブリペロ構造を持つ第１のセンサ対１００や第２のセンサ対２００から戻される光の一部は、光ファイバ３ａや光ファイバ３ｂのクラッドに戻されることになるが、光ファイバ３ａや光ファイバ３ｂのコア径が大きいと、そのクラッドに戻される光の割合が小さくなることで、第１のセンサ対１００や第２のセンサ対２００から戻される光が効率的に光ファイバ３ａや光ファイバ３ｂのコアに戻されるという利点が得られるのである。
【００９８】
一方、図８に示す干渉縞強度のモデル式から分かるように、ラインイメージセンサ９上に生成される干渉縞は、コヒーレンス長ｌc で規定される減衰係数を持つγ（Ａ）という減衰項に従って、コヒーレンス長ｌc で規定される幅を持つことになる。
【００９９】
したがって、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞がヤングの干渉計に基づく中央干渉縞の持つ幅から外れないと、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の移動を検出できないことになる。
【０１００】
そして、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞がヤングの干渉計に基づく中央干渉縞の持つ幅から外れないと、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の移動を検出できないことになる。
【０１０１】
これから、Ｌ1aやＬ2aやＬ1bやＬ2bの長さを大きくする必要があり、そのときにも、光ファイバ３ａや光ファイバ３ｂのコアに光を効率的に戻すことができるようにするために、光ファイバ３ａや光ファイバ３ｂのコア径を大きくする必要がある。
【０１０２】
このようにして、光ファイバ３ａ，３ｂとしてマルチモードのものを用いると、第１のセンサ対１００から戻される光が効率的に光ファイバ３ａのコアに戻されるようになるとともに、第２のセンサ対２００から戻される光が効率的に光ファイバ３ｂのコアに戻されるようになるという利点が得られ、それにより、Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ1b及びＬ2bの長さを大きくできるようになることで、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の移動を正確に測定できるようになるとともに、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の移動を正確に測定できるようになるという利点が得られることになる。
【０１０３】
次に、第１の圧力温度センサ１００ａや第２の圧力温度センサ２００ａや第１の温度センサ１００ｂや第２の温度センサ２００ｂのギャップ長Ｌに基づく光量ロスについて行ったシミュレーションの結果について説明する。
【０１０４】
このシミュレーションは、マクスウエルの電磁波方程式を解くビーム伝搬法(Beam Propagation Method) を実装した市販のソフトウェアパッケージを使い、光ファイバの外径を１００μｍ、光ファイバのコアの屈折率を１.4５、光ファイバのクラッドの屈折率を１.4４７、光の波長を０.8４μｍ、ギャップ長Ｌの間にある媒体を空気層、光ファイバのコア径φを１０／２０／４０／６０μｍ、第１のセンサ１００ａや第２のセンサ１００ｂのギャップ長Ｌを０.5／１／２.5／５／１０／２５／５０／１００μｍとして行った。
【０１０５】
図１４ないし図１６に、このシミュレーションの結果を図示する。ここで、図１５は、図１４のシミュレーション結果の一部拡大図を示し、図１６は、図１５のシミュレーション結果の一部拡大図を示している。
【０１０６】
図１４ないし図１６において、横軸はギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）を表し、縦軸は光ファイバ中を１ｍｍ逆伝搬した場所での、入射光量に対する反射光量との比で定義される光量ロス（％）を示している。
【０１０７】
図１５のシミュレーション結果から分かるように、０.1％の光量ロスを目安とした場合、コア径φが１０μｍの場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ０.5となることで、ギャップ長Ｌの上限値はおおよそ５μｍであることが分かる。また、コア径φが２０μｍの場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ０.8となることで、ギャップ長Ｌの上限値はおおよそ１６μｍであることが分かる。また、コア径φが４０μｍの場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ１.2となることで、ギャップ長Ｌの上限値はおおよそ４８μｍであることが分かる。また、コア径φが６０μｍの場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ１.5となることで、ギャップ長Ｌの上限値はおおよそ９０μｍであることが分かる。
【０１０８】
そして、図１６のシミュレーション結果から分かるように、０.0１％の光量ロスを目安とした場合、コア径φが１０μｍの場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ０.2となることで、ギャップ長Ｌの上限値はおおよそ２μｍであることが分かる。また、コア径φが２０μｍの場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ０.2となることで、ギャップ長Ｌの上限値はおおよそ４μｍであることが分かる。また、コア径φが４０μｍの場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ０.4となることで、ギャップ長Ｌの上限値はおおよそ１６μｍであることが分かる。また、コア径φが６０μｍの場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ０.5となることで、ギャップ長Ｌの上限値はおおよそ３０μｍであることが分かる。
【０１０９】
このように、光量ロスの観点から、光ファイバ３ａや光ファイバ３ｂのコア径が与えられるときに、第１の圧力温度センサ１００ａや第２の圧力温度センサ２００ａや第１の温度センサ１００ｂや第２の温度センサ２００ｂのギャップ長Ｌには上限値が存在することになる。
【０１１０】
例えば、コア径φが１２.5μｍとなる市販のシングルモードの光ファイバを用いる場合には、光量ロスを０.1％に抑える場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ０.6となることで、ギャップ長Ｌは７.5μｍ以下とする必要がある。また、コア径φが５０μｍとなる市販のマルチモードの光ファイバを用いる場合には、光量ロスを０.1％に抑える場合には、ギャップ長Ｌとコア径φとの比（Ｌ／φ）の上限値はおおよそ１.3５となることで、ギャップ長Ｌは６７μｍ以下とする必要がある。但し、光量ロスが大きくなることを許容する場合には、この上限値はこれよりも大きくなることは言うまでもない。
【０１１１】
なお、この条件は、あくまで、ファブリペロ構造を持つ第１の圧力温度センサ１００ａや第２の圧力温度センサ２００ａや第１の温度センサ１００ｂや第２の温度センサ２００ｂを想定したことによりでてきたものであり、受圧部が光導波路で構成されるような他の構造を持つ場合には、このような上限値に制限されるものでないことは言うまでもない。
【０１１２】
上述したように、第１の圧力温度センサ１００ａや第２の圧力温度センサ２００ａのギャップ長Ｌ（Ｌ1a ,Ｌ2a) を大きくすると、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞がヤングの干渉計に基づく中央干渉縞の持つ幅から大きく外れることで、その干渉縞の移動を正確に検出できるようになり有利である。
【０１１３】
そして、第１の温度センサ１００ｂや第２の温度センサ２００ｂのギャップ長Ｌ（Ｌ1b ,Ｌ2b) を大きくすると、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞がヤングの干渉計に基づく中央干渉縞の持つ幅から大きく外れることで、その干渉縞の移動を正確に検出できるようになり有利である。
【０１１４】
例えば、図１７（ａ）に示すシミュレーション結果は、シングルモードの光ファイバを想定することで「Ｌ1a＝６μｍ、Ｌ1b＝５μｍ」として、図８に示すモデル式に基づいて行ったシミュレーション結果を示しているが、この場合には、Ｌ1a ,Ｌ2aが小さいことで、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞がヤングの干渉計に基づく中央干渉縞の持つ幅に入ってしまい、実質的にその干渉縞の移動を検出することができない。
【０１１５】
これに対して、図１７（ｂ）に示すシミュレーション結果は、マルチモードの光ファイバを想定することで「Ｌ1a＝６０μｍ、Ｌ1b＝３５μｍ」として、図８に示すモデル式に基づいて行ったシミュレーション結果を示しているが、この場合には、Ｌ1a ,Ｌ2aを大きくとれることで、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞がヤングの干渉計に基づく中央干渉縞の持つ幅から外れることで、その干渉縞の移動を検出することができるのである。
【０１１６】
ここで、図１７（ａ)(ｂ）に示すシミュレーション結果は、ｈ＝１００ｍｍ、ａ＝１.0ｍｍ、中心波長λ0 ＝８５０ｎｍ、発光帯域半値全幅Δλ＝２２ｎｍ、コヒーレンス長ｌc （０.4４×λ02／Δλ）＝１４μｍ、センサ素子長＝８ｍｍを想定して行った。
【０１１７】
なお、図中に示すコヒーレンス長ｌc はセンサ素子長と対比されるべきものではなくて、コヒーレンス長ｌc で規定される干渉縞の持つ幅を示しているものに過ぎない。
【０１１８】
このシミュレーション結果を見る限り、シングルモードの光ファイバを使えないという結論になってしまうが、そのようなことはない。
【０１１９】
例えば、図１８に示すシミュレーション結果は、シングルモードの光ファイバを想定することで「Ｌ1a＝２０μｍ、Ｌ1b＝７μｍ」として、図８に示すモデル式に基づいて行ったシミュレーション結果を示しているが、この場合には、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞がヤングの干渉計に基づく中央干渉縞の持つ幅から外れることで、その干渉縞の移動を検出することができる。
【０１２０】
ここで、この図１８のシミュレーション結果は、Ｌ1a ,Ｌ2a以外の条件については、図１７（ａ)(ｂ）に示すシミュレーション結果と同じである。
【０１２１】
この図１８のシミュレーション結果から分かるように、光ファイバとしては、マルチモードのものでなければならないということはなく、シングルモードのものを用いることも可能である。
【０１２２】
次に、図１に示した本発明を構成する各構成要素について詳細に説明する。
【０１２３】
（イ）光源１の構成
光源１は、低コヒーレント光を発光する白色光源である。これは、高いコヒーレンシーの光を用いると、中央干渉縞がなかなか減衰しないことで、その幅が大きくなり、これにより、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の位置や、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の位置を正確に検出することが不可能になるからである。
【０１２４】
図１９ないし図２２に、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の位置を具体例にして、これを検証するために行ったシミュレーションの結果を図示する。
【０１２５】
ここで、このシミュレーションは、図７中に示すｈを１００ｍｍ、図７中に示すａを１０ｍｍ、ｎ1aを空気の屈折率である１、ｎ2aを空気の屈折率である１、光源１の発光波長を８５０ｎｍ、Ｌ1a＝５０μｍ、Ｌ2a＝１５０μｍ，２００μｍ，２５０μｍとし、（イ）光源１の発光帯域半値全幅が０.4４ｎｍのときに生成される干渉縞と、（ロ）光源１の発光帯域半値全幅が２.2ｎｍのときに生成される干渉縞と、（ハ）光源１の発光帯域半値全幅が２２ｎｍのときに生成される干渉縞と、（ニ）光源１の発光帯域半値全幅が４４ｎｍのときに生成される干渉縞とをシミュレーションすることで行った。
【０１２６】
図１９に示すシミュレーション結果が光源１の発光帯域半値全幅が０.4４ｎｍのときに生成される干渉縞であり、図２０に示すシミュレーション結果が光源１の発光帯域半値全幅が２.2ｎｍのときに生成される干渉縞であり、図２１に示すシミュレーション結果が光源１の発光帯域半値全幅が２２ｎｍのときに生成される干渉縞であり、図２２に示すシミュレーション結果が光源１の発光帯域半値全幅が４４ｎｍのときに生成される干渉縞である。
【０１２７】
ここで、光源１のコヒーレンス長ｌc は、発光波長λ0 と発光帯域半値全幅Δλとから、
ｌc ＝０.4４×（λ02／Δλ）
により求められるので、図１９に示すシミュレーション結果のコヒーレンス長ｌc は７２２μｍ、図２０に示すシミュレーション結果のコヒーレンス長ｌc は１４４μｍ、図２１に示すシミュレーション結果のコヒーレンス長ｌc は１４μｍ、図２２に示すシミュレーション結果のコヒーレンス長ｌc は７μｍとなる。
【０１２８】
このシミュレーション結果から、発光帯域半値全幅が２２ｎｍ程度の低いコヒーレンシーの光を発光する光源１を用意すれば、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の位置を検出することが可能になることが検証できた。したがって、２（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の位置を検出することが可能になることが検証できた。
【０１２９】
すなわち、コヒーレンス長ｌc が大きくなると、コヒーレンス長ｌc で規定される幅を持つ中央干渉縞の幅が大きくなることで、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞が中央干渉縞の内部に埋もれてしまうことになって、その干渉縞の位置を検出することが不可能になるので、低いコヒーレンシーの光を発光する光源１を用いる必要がある。
【０１３０】
このような低いコヒーレンシーの発光を実現するために、図２３に示すように、発光波長の異なる複数の光源１を用意して、それを光分波結合器４ａに伝送するという構成を採ってもよい。
【０１３１】
（ロ）第１のセンサ対１００／第２のセンサ対２００の構成
第１のセンサ対１００を構成する第１の圧力温度センサ１００ａとして、単一構成のものを用いる他に、同一構造を持つ複数のものを光ファイバを使って並列接続することで構成されるものを用いるようにしてもよい。
【０１３２】
第１の圧力温度センサ１００ａとして、このような複数並列接続構成のものを用いると、それぞれのセンサが入力光に対して同一の２ｎ1aＬ1aという光路差を発生することで、光学的に平均値を算出していることになり、第１の測定点で発生する圧力を高精度に検出できるようになる。
【０１３３】
また、第１のセンサ対１００を構成する第１の温度センサ１００ｂとして、単一構成のものを用いる他に、同一構造を持つ複数のものを光ファイバを使って並列接続することで構成されるものを用いるようにしてもよい。
【０１３４】
第１の温度センサ１００ｂとして、このような複数並列接続構成のものを用いると、それぞれのセンサが入力光に対して同一の２ｎ1bＬ1bという光路差を発生することで、光学的に平均値を算出していることになり、第１の測定点における温度を高精度に検出できるようになる。
【０１３５】
一方、第２のセンサ対２００を構成する第２の圧力温度センサ２００ａとして、単一構成のものを用いる他に、同一構造を持つ複数のものを光ファイバを使って並列接続することで構成されるものを用いるようにしてもよい。
【０１３６】
第２の圧力温度センサ２００ａとして、このような複数並列接続構成のものを用いると、それぞれのセンサが入力光に対して同一の２ｎ2aＬ2aという光路差を発生することで、光学的に平均値を算出していることになり、第２の測定点で発生する圧力を高精度に検出できるようになる。
【０１３７】
また、第２のセンサ対２００を構成する第２の温度センサ２００ｂとして、単一構成のものを用いる他に、同一構造を持つ複数のものを光ファイバを使って並列接続することで構成されるものを用いるようにしてもよい。
【０１３８】
第２の温度センサ２００ｂとして、このような複数並列接続構成のものを用いると、それぞれのセンサが入力光に対して同一の２ｎ2bＬ2bという光路差を発生することで、光学的に平均値を算出していることになり、第２の測定点における温度を高精度に検出できるようになる。
【０１３９】
（ハ）ヤングの干渉計の構成
図１に示す実施形態例では、光分波結合器７を使って、第２のセンサ対２００から逆伝送される光を光ファイバ８ａと光ファイバ８ｂとに分波することで、ヤングの干渉計を構成している。
【０１４０】
ヤングの干渉計の構成方法としては、このような構成方法に限られるものではなくて、図２４や図２５に示すような様々な構成方法を用いることが可能である。
【０１４１】
図２４に示すヤングの干渉計の構成方法では、光分波結合器７を介して光ファイバ６に接続される光ファイバ８ａ，８ｂに代えて、光ファイバ６の前面に、２つのスリット又はピンホールを持つ光遮蔽板１２を備えることで、ヤングの干渉計を構成している。
【０１４２】
また、図２５に示すヤングの干渉計の構成方法では、シングルモードの光ファイバ８ａ，８ｂに代えて、２モードの光ファイバ１３を接続することで、ヤングの干渉計を構成している。
【０１４３】
ここで、図２５中に示す１４は光ファイバ６と光ファイバ１３とを接続するコネクタ、１５ａ，１５ｂは２モードの光ファイバ１３から出射される光をラインイメージセンサ９に照射する全反射鏡である。
【０１４４】
（ニ）測定レンジの拡大を実現するヤングの干渉計の構成
図１に示す実施形態例では、光分波結合器７を使って、第２のセンサ対２００から逆伝送される光を光ファイバ８ａと光ファイバ８ｂとに分波することで、ヤングの干渉計を構成している。
【０１４５】
この場合、光ファイバ８ａ，８ｂの先端同士の間の距離（図７中に示す２ａ）により、干渉縞の位置が変化することになる。図９に示したシミュレーション結果は、ａ＝１０ｍｍとして行ったシミュレーションの結果である。
【０１４６】
図２６に、ａ＝２０ｍｍとし、その他の条件については図９に示したシミュレーションと変えずに行ったシミュレーションの結果を図示する。図中の上段に示すものがａ＝２０ｍｍとして行ったシミュレーションの結果であり、下段に示すものがａ＝１０ｍｍとして行ったシミュレーションの結果（図９に示したもの）である。
【０１４７】
このシミュレーション結果から分かるように、光ファイバ８ａ，８ｂの先端同士の間の距離を小さくすると、干渉縞位置の展開の広がりが大きくなることが分かる。
【０１４８】
このことから、分かるように、測定する圧力差が大きいときには、光ファイバ８ａ，８ｂの先端同士の間の距離を大きくした方がよい。この距離を小さくすると、測定する圧力差が大きいときに、ラインイメージセンサ９の画素範囲を外れることが起こるからである。一方、測定する圧力差が小さいときには、光ファイバ８ａ，８ｂの先端同士の間の距離を小さくした方がよい。この距離を小さくすると、分解能が上がるからである。
【０１４９】
そこで、図２７に示すように、光ファイバ８ａを起点として、入力される光を２つに分波する光ファイバの１つ又は複数段の階層構造により構成されるとともに、光ファイバ８ｂを起点として、入力される光を２つに分波する光ファイバの１つ又は複数段の階層構造により構成されて、ラインイメージセンサ９（１つで構成されることもあるし、複数で構成されることもある）に光を出射する最終段の光ファイバの出射間隔がそれぞれ異なるものとなるものを用いることで、測定レンジの拡大を図る構成を採ることが好ましい。
【０１５０】
この構成を用いる場合には、演算装置１０は、例えば、最初に、最も差圧測定レンジの大きなもので差圧を測定し、次に、その測定した差圧から、ラインイメージセンサ９の画素範囲に入る差圧測定レンジの内で、最も分解能の高い差圧測定レンジを選択して、それを使って差圧を再測定することで、最終的な差圧を測定するように処理することになる。
【０１５１】
（ホ）装置の小型化を実現する構成
図１に示す実施形態例を実装する装置の小型化を実現するには、図２８に示すように、光ファイバ２／光分波結合器４ａ／光ファイバ５／光分波結合器４ｂ／光ファイバ６／光分波結合器７／光ファイバ８ａ／光ファイバ８ｂを、１つのプラットホームに集積化する構成を採ることが好ましい。
【０１５２】
更に、図２７に示す測定レンジの拡大を実現する構成を用いる場合にも、図２９に示すように、１つのプラットホームに集積化する構成を採ることが好ましい。
【０１５３】
ここで、第１のセンサ対１００に接続される光ファイバ３ａや、第２のセンサ対２００に接続される光ファイバ３ｂについても、可能な範囲で、そのプラットホームに集積化することが好ましい。
【０１５４】
図１に示す実施形態例では、第１のセンサ対１００として、第１の圧力温度センサ１００ａと第１の温度センサ１００ｂとが光ファイバで並列接続されるものを用い、第２のセンサ対２００として、第２の圧力温度センサ２００ａと第２の温度センサ２００ｂとが光ファイバで並列接続されるものを用いるという構成を採ったが、図３０に示すように、第１のセンサ対１００として、第１の圧力温度センサ１００ａと第１の温度センサ１００ｂとが光ファイバで直列接続されるものを用い、第２のセンサ対２００として、第２の圧力温度センサ２００ａと第２の温度センサ２００ｂとが光ファイバで直列接続されるものを用いるという構成を採ることも可能である。
【０１５５】
この構成を採る場合には、その直列接続を実現するために、第１の圧力温度センサ１００ａ（第１の温度センサ１００ｂ）が前段となる場合には、それが持つ全反射鏡１０１ａ（全反射鏡１０１ｂ）を半透過鏡に置き換えたものを使用するとともに、第２の圧力温度センサ２００ａ（第２の温度センサ２００ｂ）が前段となる場合には、それが持つ全反射鏡２０１ａ（全反射鏡２０１ｂ）を半透過鏡に置き換えたものを使用することになる。
【０１５６】
この構成を採る場合にも、光学的な平均値を算出することで測定精度の向上を図るために、第１の圧力温度センサ１００ａや第２の圧力温度センサ２００ａや第１の温度センサ１００ｂや第２の温度センサ２００ｂについて、同一構造を持つ複数のものを光ファイバを使って並列接続することで構成されるものを用いるようにしてもよい。
【０１５７】
次に、本発明の他の実施形態例について説明する。図３１に本発明の他の実施形態例を図示する。
【０１５８】
図１に示した実施形態例では測定点が２か所であったが、この実施形態例では測定点が５か所となっている。
【０１５９】
これに合わせて、図３１の実施形態例は、第１のセンサ対１００及び第２のセンサ対２００に加えて、第３の測定点に設置される第３のセンサ対３００と、第４の測定点に設置される第４のセンサ対４００と、第５の測定点に設置される第５のセンサ対５００とを備える構成を採る。
【０１６０】
この第３のセンサ対３００は、第１のセンサ対１００と同一構造を有して、入力光に対して、圧力及び温度に反応して、２ｎ3aＬ3aという光路差を発生させるとともに、温度のみに反応して、２ｎ3bＬ3bという光路差を発生させる。
【０１６１】
一方、第４のセンサ対４００は、第１のセンサ対１００と同一構造を有して、入力光に対して、圧力及び温度に反応して、２ｎ4aＬ4aという光路差を発生させるとともに、温度のみに反応して、２ｎ4bＬ4bという光路差を発生させる。
【０１６２】
一方、第５のセンサ対５００は、第１のセンサ対１００と同一構造を有して、入力光に対して、圧力及び温度に反応して、２ｎ5aＬ5aという光路差を発生させるとともに、温度のみに反応して、２ｎ5bＬ5bという光路差を発生させる。
【０１６３】
そして、第３のセンサ対３００／第４のセンサ対４００／第５のセンサ対５００を用意することに合わせて、図１に示した構成に加えて、光分波結合器４ｂの分波する光を取り出すシングルモードの光ファイバ５αと、第３のセンサ対３００に対応付けて設けられて、光ファイバ５αの取り出す光を第３のセンサ対３００に伝送するシングルモードの光ファイバ３ｃと、光ファイバ３ｃを伝送してくる光を２つに分波して第３のセンサ対３００に入力する光分波結合器５０ｃと、光ファイバ５αと光ファイバ３ｃとを結合するとともに、光ファイバ３ｃを逆伝送してくる光を分波する光分波結合器４ｃと、光分波結合器４ｃの分波する光を取り出すシングルモードの光ファイバ５βと、第４のセンサ対４００に対応付けて設けられて、光ファイバ５βの取り出す光を第４のセンサ対４００に伝送するシングルモードの光ファイバ３ｄと、光ファイバ３ｄを伝送してくる光を２つに分波して第４のセンサ対４００に入力する光分波結合器５０ｄと、光ファイバ５βと光ファイバ３ｄとを結合するとともに、光ファイバ３ｄを逆伝送してくる光を分波する光分波結合器４ｄと、光分波結合器４ｄの分波する光を取り出すシングルモードの光ファイバ５γと、第５のセンサ対５００に対応付けて設けられて、光ファイバ５γの取り出す光を第５のセンサ対５００に伝送するシングルモードの光ファイバ３ｅと、光ファイバ３ｅを伝送してくる光を２つに分波して第５のセンサ対５００に入力する光分波結合器５０ｅと、光ファイバ５γと光ファイバ３ｅとを結合するとともに、光ファイバ３ｅを逆伝送してくる光を分波する光分波結合器４ｅとを備えるとともに、図１に示した光ファイバ６が、その光分波結合器４ｅの分波する光を取り出して、光分波結合器７に伝送するという構成を採る。
【０１６４】
この構成に従って、ラインイメージセンサ９上には、２（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞や、２（ｎ1aＬ1a−ｎ3aＬ3a）という光路差因子に基づく干渉縞というように、任意の２つの測定点の圧力差に対応付けられる干渉縞位置を持つ干渉縞が生成されることになる。
【０１６５】
これから、この実施形態例の本発明を用いることで、図３２に示すように、複数の測定点の差圧を単一構成のセンサで一度に測定することが可能になる。
【０１６６】
なお、干渉縞の位置は、圧力差（光路差）の小さいものほど中央干渉縞に近い位置に生成されることになるので、干渉縞の出現順序が変動する可能性があるが、通常の測定対象では、圧力差の順番が変わるようなことは起こらないので、本発明によるこのような複数の測定点の差圧測定が可能になる。
【０１６７】
ここで、図３１の実施形態例の構成を用いる場合にあっても、光ファイバとして、シングルモードのものを用いることに限られる必要はなく、マルチモードのものを用いることも可能である。
【０１６８】
また、図３１の実施形態例の構成を用いる場合にあっても、２つの測定点の圧力差がないときに発生する干渉縞が中央干渉縞と一致しないようになる、図１２に示すような干渉縞を発生させるセンサを用いることができることは言うまでもない。
【０１６９】
以上に説明した実施形態例では、圧力に応答して全反射鏡１０１ａなどが動くことで入力光に与える光路差を変化させる機能を持つ第１の圧力温度センサ１００ａなどを用いることで、圧力差を測定するようにしている。
【０１７０】
全反射鏡１０１ａなどが磁界強度に応答して動けば、本発明を用いることで磁界強度差を測定できるようになるし、全反射鏡１０１ａなどが電界強度に応答して動けば、本発明を用いることで電界強度差を測定できるようになる。このように、本発明は、その適用が圧力差の測定に限られるものではない。
【０１７１】
一方、本発明では、全反射鏡１０１ａなどが動かなくても、全反射鏡１０１ａなどと半透過鏡１０２ａなどとの間にある物質の屈折率が変化することで、入力光に与える光路差を変化させる機能を持つセンサを用いることもできる。
【０１７２】
例えば、高分子ポリマーによっては、図３３に示すように、温度によって屈折率を変化させるものがある。全反射鏡１０１ａなどと半透過鏡１０２ａなどとの間に、このような特性を持つ高分子ポリマーを置いておけば、温度差を測定することができるようになる。
【０１７３】
一般に、物質は、温度が変化したり、圧力が変化したり、濃度が変化したり、磁界が変化したり、電界が変化したりすると、その屈折率や長さが変化し、これにより、通過する光の位相差を変化させる。
【０１７４】
これから、そのような外部要因に敏感に反応して屈折率や長さを変化させる物質を、全反射鏡１０１ａなどと半透過鏡１０２ａなどとの間に置くことで、全反射鏡１０１ａなどが動かなくても、本発明を用いることで、圧力差などを測定することが可能である。
【０１７５】
更に、このような外部要因に敏感に反応して屈折率や長さを変化させる物質を用いる場合には、本発明に関連する技術として、図１に示したような第１の圧力温度センサ１００ａなどのような反射型のセンサの代わりに、図３４に示すように、透明なガラス板を平行に配置して、その２つのガラス板の間に、そのような外部要因に敏感に反応して屈折率や長さを変化させる物質を置くことで入力光に光路長の変化を与える透過型のセンサが用意されることもある。
【０１７６】
図３５に、このような透過型のセンサを用いるのに好適な本発明に関連する技術を図示する。
【０１７７】
この本発明に関連する技術では、第１のセンサ対１００として、第１の測定点における温度の影響を受けつつ、第１の測定点で発生する圧力に応じて光路長を変化させる図３４に示すような構造を持つ透過型の第１の圧力温度センサ１００ａと、第１の測定点における温度のみに応じて光路長を変化させる図３４に示すような構造を持つ透過型の第１の温度センサ１００ｂと、それらのセンサをバイパスするシングルモードの光ファイバ６２ａとの並列接続で構成されるものを用いるという構成を採っている。
【０１７８】
そして、第２のセンサ対２００として、第２の測定点における温度の影響を受けつつ、第２の測定点で発生する圧力に応じて光路長を変化させる図３４に示すような構造を持つ透過型の第２の圧力温度センサ２００ａと、第２の測定点における温度のみに応じて光路長を変化させる図３４に示すような構造を持つ透過型の第２の温度センサ２００ｂと、それらのセンサをバイパスするシングルモードの光ファイバ６２ｂとの並列接続で構成されるものを用いるという構成を採っている。
【０１７９】
この場合には、第１の圧力温度センサ１００ａは、２つのガラス板の間の距離をＬ1aで表すならば、入力光に対して、通過する際に、ｎ1aＬ1a( ｎ1aは２つのガラス板の間にある物質の屈折率）という光路長を与え、第１の温度センサ１００ｂは、２つのガラス板の間の距離をＬ1bで表すならば、入力光に対して、通過する際に、ｎ1bＬ1b( ｎ1bは２つのガラス板の間にある物質の屈折率）という光路長を与える。
【０１８０】
一方、第２の圧力温度センサ２００ａは、２つのガラス板の間の距離をＬ2aで表すならば、入力光に対して、通過する際に、ｎ2aＬ2a( ｎ2aは２つのガラス板の間にある物質の屈折率）という光路長を与え、第２の温度センサ２００ｂは、２つのガラス板の間の距離をＬ2bで表すならば、入力光に対して、通過する際に、ｎ2bＬ2b( ｎ2bは２つのガラス板の間にある物質の屈折率）という光路長を与える。
【０１８１】
以下、説明の便宜上、「ｎ1a＝ｎ2a」を想定するとともに、第１の測定点と第２の測定点との間に圧力差及び温度差がない場合に「Ｌ1a＝Ｌ2a」となる第１の圧力温度センサ１００ａ及び第２の圧力温度センサ２００ａを用いることを想定する。そして、説明の便宜上、「ｎ1b＝ｎ2b」を想定するとともに、第１の測定点と第２の測定点との間に温度差がない場合に「Ｌ1b＝Ｌ2b」となる第１の温度センサ１００ｂ及び第２の温度センサ２００ｂを用いることを想定する。
【０１８２】
このように構成されるときにあって、第１の測定点で発生する圧力及び温度と第２の測定点で発生する圧力及び温度との間に圧力差及び温度差がない場合には、「Ｌ1a＝Ｌ2a」となり、第１の圧力温度センサ１００ａの持つ２つのガラス板の間にある物質と、第２の圧力温度センサ２００ａの持つ２つのガラス板の間にある物質とが同じであることで「ｎ1a＝ｎ2a」となることから、第１の圧力温度センサ１００ａにより与えられる光路長ｎ1aＬ1aと、第２の圧力温度センサ２００ａにより与えられる光路長ｎ2aＬ2aとは一致することになる。
【０１８３】
これに対して、第１の測定点で発生する圧力と、第２の測定点で発生する圧力との間に圧力差がある場合には、この２つの光路長に違いがでる。しかも、この光路長は、温度の影響を受けることになる。
【０１８４】
一方、第１の測定点で発生する温度と第２の測定点で発生する温度との間に温度差がない場合には、「Ｌ1b＝Ｌ2b」となり、第１の温度センサ１００ｂの持つ２つのガラス板の間にある物質と、第２の温度センサ２００ｂの持つ２つのガラス板の間にある物質とが同じであることで「ｎ1b＝ｎ2b」となることから、第１の温度センサ１００ｂにより与えられる光路長ｎ1bＬ1bと、第２の温度センサ２００ｂにより与えられる光路長ｎ2bＬ2bとは一致することになる。
【０１８５】
これに対して、第１の測定点で発生する温度と第２の測定点で発生する温度との間に温度差がある場合には、この２つの光路長には違いがでる。
【０１８６】
図３５に示す本発明に関連する技術は、これらの光路差の違いを検出することで、第１の測定点で発生する圧力と第２の測定点で発生する圧力との差分値を、第１及び第２の測定点における温度の影響を受けることなく測定するという構成を採るものである。
【０１８７】
これを実現するために、図３２に示す本発明に関連する技術では、低コヒーレント光を発光するＬＥＤなどで構成される光源１（いわゆる白色光源で構成される光源１）と、光源１の発光する光を取り出して第１のセンサ対１００に伝送するシングルモードの光ファイバ６０ａと、光ファイバ６０ａを伝送する光を３つに分波して、第１のセンサ対１００に入力する光分波結合器６１ａと、第１のセンサ対１００の出力する３つの光を結合する光分波結合器６３ａと、光分波結合器６３ａの結合する光を第２のセンサ対２００に伝送するシングルモードの光ファイバ６０ｂと、光ファイバ６０ｂを伝送する光を３つに分波して、第２のセンサ対２００に入力する光分波結合器６１ｂと、第２のセンサ対２００の出力する３つの光を結合する光分波結合器６３ｂと、光分波結合器６３ｂの結合する光を取り出すシングルモードの光ファイバ６と、光ファイバ６の取り出す光を２つに分波する光分波結合器７と、光分波結合器７の分波する一方の光を取り出すシングルモードの光ファイバ８ａと、光分波結合器７の分波するもう一方の光を取り出すシングルモードの光ファイバ８ｂと、光ファイバ８ａ及び光ファイバ８ｂから出射される光により生成される干渉縞を検出するラインイメージセンサ９と、ラインイメージセンサ９の検出する干渉縞の縞位置から、第１の測定点で発生する圧力と第２の測定点で発生する圧力との間に圧力差を算出する演算装置１０とを備える。
【０１８８】
この本発明に関連する技術に従う場合には、第１の圧力温度センサ１００ａと第２の圧力温度センサ２００ａとの関係で説明するならば、（１）第１の圧力温度センサ１００ａを透過してから、第２の圧力温度センサ２００ａを透過する光の伝送パターンと、（２）第１の圧力温度センサ１００ａをバイパスする光ファイバ６２ａを伝送してから、第２の圧力温度センサ２００ａをバイパスする光ファイバ６２ｂを伝送する光の伝送パターンと、（３）第１の圧力温度センサ１００ａをバイパスする光ファイバ６２ａを伝送してから、第２の圧力温度センサ２００ａを透過する光の伝送パターンと、（４）第１の圧力温度センサ１００ａを透過してから、第２の圧力温度センサ２００ａをバイパスする光ファイバ６２ｂを伝送する光の伝送パターンという、４種類の光の伝送パターンが存在することになる。
【０１８９】
光ファイバ６２ａ，６２ｂが与える光路長は固定であることを考慮すると、▲３▼の伝送パターンで伝送されると、入力光にはｎ2aＬ2aという光路長が与えられ、▲４▼の伝送パターンで伝送されると、入力光にはｎ1aＬ1aという光路長が与えられ、これにより、ラインイメージセンサ９に向けて出射される光の位相差の中に、位相差＝ｋ×（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という位相差が存在することになる。
【０１９０】
この（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子は、第１の圧力温度センサ１００ａの置かれる第１の測定点で発生する圧力と、第２の圧力温度センサ２００ａの置かれる第２の測定点で発生する圧力との差圧を示しており、これから、この（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出することで、その差圧を測定することができる。
【０１９１】
但し、第１の圧力温度センサ１００ａと第２の圧力温度センサ２００ａとは温度の影響を受けるので、この（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出して、それに基づいて差圧を算出したのでは、温度の影響を受けた差圧測定になる。
【０１９２】
一方、第１の温度センサ１００ｂと第２の温度センサ２００ｂとの関係においても、第１の温度センサ１００ｂを透過あるいはバイパスしてから、第２の温度センサ２００ｂを透過あるいはバイパスすることで、上述したような４種類の光の伝送パターンが存在し、これにより、位相差＝ｋ×（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という位相差が存在することになる。
【０１９３】
この（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子は、第１の温度センサ１００ｂの置かれる第１の測定点における温度と、第２の温度センサ２００ｂの置かれる第２の測定点における温度との温度差を示しており、これから、この（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出することで、その温度差を測定することができる。
【０１９４】
したがって、図３５に示す本発明に関連する技術でも、（ｎ1aＬ1a−ｎ2aＬ2a）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出するとともに、（ｎ1bＬ1b−ｎ2bＬ2b）という光路差因子に基づく干渉縞の移動量を検出して、それらに基づいて、温度の影響を受けない形で、第１の測定点で発生する圧力と第２の測定点で発生する圧力との差圧を測定できるようになる。
【０１９５】
ここで、図３５に示す本発明に関連する技術の構成を用いる場合にあっても、光ファイバとして、シングルモードのものを用いることに限られる必要はなく、マルチモードのものを用いることも可能である。
【０１９６】
また、図３５に示す本発明に関連する技術の構成を用いる場合にあっても、２つの測定点の圧力差がないときに発生する干渉縞が中央干渉縞と一致しないようになる、図１２に示すような干渉縞を発生させるセンサを用いることができることは言うまでもない。
【０１９７】
また、図３５に示す本発明に関連する技術の構成を採る場合にも、光学的な平均値を算出することで測定精度の向上を図るために、第１の圧力温度センサ１００ａや第２の圧力温度センサ２００ａや第１の温度センサ１００ｂや第２の温度センサ２００ｂについて、同一構造を持つ複数のものを光ファイバを使って並列接続することで構成されるものを用いるようにしてもよい。
【０１９８】
また、図３５に示す本発明に関連する技術では、測定点が２か所であったが、測定点が３か所以上である場合には、センサ対を直列的に接続する形態で光ファイバ及び光分波結合器を備えることになる。
【０１９９】
また、図３５に示す本発明に関連する技術の実現にあたっても、図２７に示したように、光ファイバ８ａを起点として、入力される光を２つに分波する光ファイバの１つ又は複数段の階層構造により構成されるとともに、光ファイバ８ｂを起点として、入力される光を２つに分波する光ファイバの１つ又は複数段の階層構造により構成されて、ラインイメージセンサ９（１つで構成されることもあるし、複数で構成されることもある）に光を出射する最終段の光ファイバの出射間隔がそれぞれ異なるものとなるものを用いることで、測定レンジの拡大を図る構成を採ることが好ましい。
【０２００】
そして、図３５に示す本発明に関連する技術の実現にあたっても、小型化を実現するために、図２８に示したように、可能な限りの光ファイバや光分波結合器を、１つのプラットホームに集積化するという構成を採ることが好ましい。
【０２０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、距離的に離れた位置で測定される物理量の差分値を測定するにあたって、導圧管やリモートシールなどの代わりに光ファイバを用いて、光干渉を使ってその差分値を測定するという構成を採るとともに、そのときに、非測定対象の物理量の影響をキャンセルする形で物理量の差分値を測定するという構成を採ることから、距離的に離れた位置で発生する物理量の差分値を周囲環境などに影響されずに正確に測定できるようになるとともに、非測定対象の物理量に影響されずに正確に測定できるようになる。
【０２０２】
すなわち、光ファイバ中を伝送する全ての光波は同じ位相変動を受けることで、外乱による干渉はキャンセルし合うことになるので、本発明によれば、距離的に離れた位置で発生する物理量の差分値を周囲環境などに影響されずに正確に測定できるようになるとともに、非測定対象の物理量に影響されずに正確に測定できるようになるのである。
【０２０３】
さらに、本発明では、距離的に離れた３か所以上の位置で測定される物理量の差分値についても、周囲環境などに影響されずに同時かつ正確に測定できるようになるとともに、非測定対象の物理量に影響されずに正確に測定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例である。
【図２】光の伝送パターンの説明図である。
【図３】光の伝送パターンの説明図である。
【図４】光の伝送パターンの説明図である。
【図５】光の伝送パターンの説明図である。
【図６】光の伝送パターンの説明図である。
【図７】ヤングの干渉計の説明図である。
【図８】干渉縞の強度のモデル式である。
【図９】干渉縞生成のシミュレーション結果の説明図である。
【図１０】演算装置の実行処理の説明図である。
【図１１】演算装置の実行処理の説明図である。
【図１２】干渉縞の移動の説明図である。
【図１３】ファブリペロ構造を持つセンサの説明図である。
【図１４】ファブリペロ構造を持つセンサの光量ロスのシミュレーション結果の説明図である。
【図１５】ファブリペロ構造を持つセンサの光量ロスのシミュレーション結果の説明図である。
【図１６】ファブリペロ構造を持つセンサの光量ロスのシミュレーション結果の説明図である。
【図１７】干渉縞生成のシミュレーション結果の説明図である。
【図１８】干渉縞生成のシミュレーション結果の説明図である。
【図１９】光源コヒーレンシーのシミュレーション結果の説明図である。
【図２０】光源コヒーレンシーのシミュレーション結果の説明図である。
【図２１】光源コヒーレンシーのシミュレーション結果の説明図である。
【図２２】光源コヒーレンシーのシミュレーション結果の説明図である。
【図２３】光源構成の一実施形態例である。
【図２４】ヤングの干渉計の構成方法の説明図である。
【図２５】ヤングの干渉計の構成方法の説明図である。
【図２６】干渉縞生成のシミュレーション結果の説明図である。
【図２７】測定レンジを拡大する構成の一実施形態例である。
【図２８】集積化構成の一実施形態例である。
【図２９】集積化構成の一実施形態例である。
【図３０】センサ対の他の構成例である。
【図３１】本発明の他の実施形態例である。
【図３２】本発明の使用形態の説明図である。
【図３３】高分子ポリマーの特性の説明図である。
【図３４】入力光に光路差を与える透過型のセンサの説明図である。
【図３５】  本発明に関連する技術の説明図である。
【図３６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１        光源
２        光ファイバ
３ａ      光ファイバ
３ｂ      光ファイバ
４ａ      光分波結合器
４ｂ      光分波結合器
５        光ファイバ
６        光ファイバ
７        光分波結合器
８ａ      光ファイバ
８ｂ      光ファイバ
９        ラインイメージセンサ
１０      演算装置
５０ａ    光分波結合器
５０ｂ    光分波結合器
１００    第１のセンサ対
１００ａ  第１の圧力温度センサ
１００ｂ  第１の温度センサ
１０１ａ  全反射鏡
１０１ｂ  全反射鏡
１０２ａ  半透過鏡
１０２ｂ  半透過鏡
１０３ａ  レンズ
１０３ｂ  レンズ
２００    第２のセンサ対
２００ａ  第２の圧力温度センサ
２００ｂ  第２の温度センサ
２０１ａ  全反射鏡
２０１ｂ  全反射鏡
２０２ａ  半透過鏡
２０２ｂ  半透過鏡
２０３ａ  レンズ
２０３ｂ  レンズ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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