KR960024300A - 광 변조형 센서 및 이를 이용한 공정 계기화 장치 - Google Patents

광 변조형 센서 및 이를 이용한 공정 계기화 장치 Download PDF

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Abstract

광 변조형 센서는 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens); 입력 집광 렌즈로부터의 광을 직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며 상기 편광자로부터의 직선 편광이도입되는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator); 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer); 및 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 구비하고 있다.
상기한 구조의 센서를 사용하는 공정 계기화 장치는 광원으로부터의 광을 광 변조형 센서로 전달하는 광섬유; 동작상 광변조형 센서의 출력측에 접속되어 압전 발진기의 발진 주파수로 세기 변조된(intensity modulated) 투과광(transmittedlight)을 전기 신호를 변환하는 압전 변환기; 및 압전 변환기로부터의 출력 신호의 주파수에 근거하여 공정량(processquantity)을 획득하는 신호 처리 장치를 더 구비하고 있다.

Description

광 변조형 센서 및 이를 이용한 공정 계기화 장치
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명의 광 변조형 센서의 실시예 1을 도시한 블럭선도, 제4도는 본 발명의 광 변조형 센서의 실시예 2를 도시한 블럭선도, 제5도는 본 발명의 공정 계기화 장치의 실시예 1을 도시한 블럭선도, 제6도는 본 발명의 공정 계기화 장치의 실시예 2를 도시한 블럭선도, 제7도는 본 발명의 공정 계기화 장치의 실시예 3을 도시한 블럭선도.

Claims (28)

  1. 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens); 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer); 발진 회로를 가지고 있으며 상기 편광자로부터의 직선 편광이도입되는 투과성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator); 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는검광자(analyzer); 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 구비한 것을 특징으로 하는 광 변조형 센서(optical-modulation-type sensor).
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광자와 상기 검광자 사이에 배치된 서로 다른 발진 주파수를 갖는 복수의 압전 발진기(piezo-oscillator)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 변조형 센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 편광자와 상기 압전 발진기 사이에 배치되어 상기 편광자로부터의 직선 편광을 원편광시키는(circularly polarizing) 파장판(wavelenth plate)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 변조형 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광원은 편광면(polarization plane)을 보유하는 편광면 보유 광섬유를 통해 직선 편광된 레이저 광을 압전 발진기로 방출하는 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 광 변조형 센서.
  5. 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens); 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며 그의 한쪽에는 투과 표면(transmissive surface)을 가지고 다른쪽에는 반사 표면(reflective surface)을 갖는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator); 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer); 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 구비한 것을 특징으로 하는 광 변조형 센서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 압전 발진기의 광 입력측에 배치되고 서로 다른 발진 주파수를 갖는 복수의 투광성압전 발진기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 변조형 센서.
  7. 제6항에 있어서, 상기 편광자와 상기 압전 발진기 사이에 배치되어 상기 편광자로부터의 직선 편광을 원편광시키는 파장판을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 변조형 센서.
  8. 제4항에 있어서, 상기 광원은 편광면(polarization plane)을 보유하는 편광면 보유 광섬유를 통해 직선 편광된 레이저 광을 압전 발진기로 방출하는 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 광 변조형 센서.
  9. 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens); 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며 그의 한쪽에는 투과 표면(transmissive surface)을 가지고 다른쪽에는 반사 표면(reflective surface)을 갖는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer); 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 구비한 광 변조형 센서; 상기 광원으로부터의광을 상기 광 변조형 센서로 전달하는 광섬유; 동작상 상기 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 상기 압전 발진기의 발진 주파수로 세기 변조된(intensity modulated) 투과광(transmitted light)을 전기 신호를 변환하는 압전 변환기(piezoelectric converter); 및 상기 압전 변환기로부터의 출력 신호의 주파수에 근거하여 공정량(process quantity)을획득하는 신호 처리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치(process instrumentation apparatus).
  10. 제9항에 있어서, 상기 광섬유에 제공된 복수의 티형 결합기(tee coupler)를 더 구비하고 있으며, 복수의광 변조형 센서는 서로 평행하게 배치되어 있고 동작상 상기 티형 결합기에 접속되어 상기 광 변조형 센서로부터의 출력이 중첩하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  11. 제9항에 있어서, 서로 다른 발진 주파수를 갖는 복수의 광 변조형 센서는 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  12. 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens); 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며 그의 한쪽에는 투과 표면(transmissive surface)을 가지고 다른쪽에는 반사 표면(reflective surface)을 갖는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer); 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 구비한 광 변조형 센서; 상기 광원으로부터의광을 상기 광 변조형 센서로 전달하는 광섬유; 동작상 상기 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 상기 압전 발진기의 발진 주파수로 세기 변조된 투과광을 전기 신호를 변환하는 광전 변환기(photoelectric converter); 및 상기 압전 변환기로부터의 출력 신호의 주파수에 근거하여 공정량(process quantity)을 획득하는 신호 처리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광섬유에 제공된 복수의 티형 결합기(tee coupler)를 더 구비하고 있으며, 복수의 광 변조형 센서는 서로 평행하게 배치되어 있고 동작상 티형 결합기에 접속되어 광 변조형 센서로부터의 출력이 중첩하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  14. 제12항에 있어서, 서로 다른 발진 주파수를 갖는 복수의 광 변조형 센서를 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  15. 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens); 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며 상기 편광자로부터의 직선 편광이도입되는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer), 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 구비한 광변조형 센서; 상기 광원으로부터의 광을 상기 광 변조형 센서로 전달하는 광섬유; 동작상 상기 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 투과광 신호를 전기 신호로 변환하는 광전 변환기(photoelectric converter); 및 동작상 상기 광전 변환기에접속되어 상기 광전 변환기로부터 출력된 전기 신호를 상기 변환기로부터의 전기 신호의 주파수로부터 공정량을 환산하기위하여 환산 보정 데이타(conversion amendment data)에 응답하여 공정량으로 환산하는 데이타 변환 회로를 구비한 것을특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  16. 광원으로부터 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens); 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을 직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며, 그의 한쪽에는 투과 표면(transmissive surface)을 가지고 다른쪽에는 반사 표면(reflective surface)을 갖는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer); 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 구비한 광 변조형 센서; 상기 광원으로부터의광을 상기 광 변조형 센서로 전달하는 광섬유; 동작상 상기 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 투과광 신호를 전기 신호를 변환하는 광전 변환기(photoelectric converter); 및 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 상기 광전 변환기로부터출력된 전기 신호를 상기 변환기로부터의 전기 신호의 주파수로부터 공정량을 환산하기 위하여 환산 보정 데이타(conversion amendment data)에 응답하여 공정량으로 환산하는 데이타 변환 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  17. 광원으로부터 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens); 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을 직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며, 상기 편광자로부터의 직선 편광이도입되는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는검광자(analyzer), 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 각각이 구비한 복수의 광 변조형 센서; 상기 각각의 센서로부터의 출력 광신호를 다중화하여 전달하는(multiplexing andtransmitting)광섬유; 동작상 상기 광섬유를 통해 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 상기 투과광 신호를 서로 다른 주파수를 갖는 전기 신호로 변환하는 광전 변환기; 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 주파수의 차이에 따라 공정량을 분리하는 주파수 분리 회로(frequency separation circuit); 및 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 상기 광전 변환기로부터 출력된 전기 신호를 주파수로부터 공정량을 환산하기 위하여 환산 보정 데이타에 응답하여 공정량으로 환산하는 데이타 변환 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  18. 광원으로부터 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens); 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을 직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며, 그의 한쪽에는 투과 표면(transmissive surface)을 가지고 다른쪽에는 반사 표면(reflective surface)을 갖는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer), 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 각각이 구비한 복수의 광 변조형 센서; 상기각각의 센서로부터의 출력 광신호를 다중화하여 전달하는(multiplexing and transmitting)광섬유; 동작상 상기 광섬유를통해 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 상기 투과광 신호를 서로 다른 주파수를 갖는 전기 신호로 변환하는 광전 변환기; 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 주파수의 차이에 따라 공정량을 분리하는 주파수 분리 회로(frequencyseparation circuit); 및 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 상기 광전 변환기로부터 출력된 전기 신호를 주파수로부터공정량을 환산하기 위하여 환산 보정 데이타에 응답하여 공정량으로 환산하는 데이타 변환 회로를 구비한 것을 특징으로하는 공정 계기화 장치.
  19. 광을 방출하는 광원; 상기 광원에 접속된 광-피드 광섬유(light-feed optical fiber); 상기 광-피드 광섬유를 통해 상기 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens), 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을직선 편광시키는(linearly polarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며, 상기 편광자로부터의 직선 편광이 도입되는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer), 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 구비한광 변조형 센서; 상기 광 변조형 센서로부터의 광신호를 전달하는 광-수신 광섬유(light-receive optical fiber); 동작상상기 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 상기 광-수신 광섬유를 통해 투과광신호를 전기 신호로 변환하는 광전 변환기;및 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 상기 광전 변환기로부터 출력된 전기 신호를 상기 변환기로부터의 전기 신호의주파수로부터 공정량을 환산하기 위하여 환산 보정 데이타에 응답하여 공정량으로 환산하는 데이타 변환 회로를 구비한것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  20. 광을 방출하는 광원; 상기 광원에 접속된 광-피드 광섬유(light-feed optical fiber); 상기 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens), 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을 직선 편광시키는(linearlypolarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며, 그의 한쪽에는 투과 표면(transmissive surface)을 가지고다른쪽에는 반사 표면(reflective surface)을 갖는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer), 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 구비한 광 변조형 센서; 상기 광원으로부터의 광을 상기 광 변조형 센서로부터로전달하는 광-수신 광섬유(light-receive optical fiber); 동작상 상기 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 상기 광-수신광섬유를 통해 투과광신호를 전기 신호로 변환하는 광전 변환기; 및 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 상기 광전 변환기로부터 출력된 전기 신호를 상기 변환기로부터의 전기 신호의 주파수로부터 공정량을 환산하기 위하여 환산 보정 데이타에 응답하여 공정량으로 환산하는 데이타 변환 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  21. 광을 방출하는 광원; 상기 광원에 접속된 광-피드 광섬유(light-feed optical fiber); 상기 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens), 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을 직선 편광시키는(linearlypolarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며, 상기 편광자로부터의 직선 편광이 도입되는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer), 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광 렌즈(output condenser lens)를 각각이 구비한 복수의 광 변조형 센서; 상기 각각의 센서로부터의 출력 광신호를 다중화하여 전달하는(multiplexing and transmitting)광-수신 광섬유; 동작상 상기 광-수신 광섬유를 통해 상기 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 상기 투과광 신호를 서로 다른 주파수를 갖는 전기 신호로 변환하는 광전 변환기; 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 주파수의 차이에 따라 공정량을 분리하는 주파수 분리 회로(frequency separation circuit); 및 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 상기 광전 변환기로부터 출력된 전기 신호를주파수로부터 공정량을 환산하기 위하여 환산 보정 데이타에 응답하여 공정량으로 환산하는 데이타 변환 회로를 구비한것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 광 변조형 센서는 상기 광-피드 광섬유 및 광-수신 광섬유를 통해 서로 병렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 광 변조형 센서는 광 도파관 결합기(optical waveguide coupler)가 제공된 상기광-피드 광섬유를 통해 그 양단에서 서로 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  24. 광을 방출하는 광원; 상기 광원에 접속된 광-피드 광섬유(light-feed optical fiber); 상기 광원으로부터의 광을 모으는 입력 집광 렌즈(input condenser lens), 상기 입력 집광 렌즈로부터의 광을 직선 편광시키는(linearlypolarizing) 편광자(polarizer), 발진 회로를 가지고 있으며, 그의 한쪽에는 투과 표면(transmissive surface)을 가지고다른쪽에는 반사 표면(reflective surface)을 갖는 투광성 압전 발진기(light-transmissive piezo-oscillator), 상기 압전 발진기로부터의 광을 직선 편광시키는 검광자(analyzer), 및 상기 검광자로부터의 직선 편광을 집속시키는 출력 집광렌즈(output condenser lens)를 각각이 구비한 광 변조형 센서; 상기 각각의 센서로부터의 출력 광신호를 다중화하여 전달하는(multiplexing and transmitting)광-수신 광섬유; 동작상 상기 광-수신 광섬유를 통해 상기 광 변조형 센서의 출력측에 접속되어 상기 투과광 신호를 서로 다른 주파수를 갖는 전기 신호로 변환하는 광전 변환기; 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 주파수의 차이에 따라 공정량을 분리하는 주파수 분리 회로(frequency separation circuit); 및 동작상 상기 광전 변환기에 접속되어 상기 광전 변환기로부터 출력된 전기 신호를 주파수로부터 공정량을 환산하기 위하여 환산 보정 데이타에 응답하여 공정량으로 환산하는 데이타 변환 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 광 변조형 센서는 상기 광-피드 광섬유 및 광-수신 광섬유를 통해 서로 병렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  26. 제24항에 있어서, 상기 광 변조형 센서는 광 도파관 결합기(optical waveguide coupler)가 제공된 상기광-피드 광섬유를 통해 그 양단에서 서로 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  27. 외부 광원; 상기 광원으로부터의 광을 전달하는 광섬유를 구비하고; 복수의 반사 광 변조형 센서(reflection-optical-modulation-type sensor)를 구비하되, 그 각각의 센서에서는 광이 광섬유를 통해 입력된 다음에 공정량에 따라 소정의 범위로 세기 변조되고, 광신호가 상기 센서로부터 반사되어 발생되며; 동작상 상기 반사 광 변조형센서의 출력측에 접속되어 투과광신호를 서로 다른 주파수를 갖는 전기 신호로 변환하는 광전 변환기; 및 상기 광섬유에제공되어 있으며, 상기 반사 광 변조형 센서로부터의 광신호를 분기시켜 이들 광신호를 상기 광전 변환기로 안내하도록되어 있는 광 분기 회로(optical branching circuit)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 반사 광 변조형 센서는 광 도파관 결합기(optical waveguide coupler)가 제공된 상기 광섬유를 통해 그 양단에서 서로 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 계기화 장치.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019950057914A 1994-12-27 1995-12-27 광 변조형 센서 및 이를 이용한 공정 계기화 장치 KR0161789B1 (ko)

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