JP7620405B2 - 物体検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体検出装置に関する。

従来、光ファイバを有した物体検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の物体検出装置では、試験光は光ファイバの長手方向の端面に結合する。しかしながら、当該端面は狭い。このため、より広い検出範囲からの光が当該光ファイバの端面に結合するよう、集光レンズが設けられている。

特開平７－０６３９２０号公報

この種の物体検出装置では、例えば、より簡素な構成によってより広い検出範囲を設定することが可能となるような、改善された新規な物体検出装置が得られれば、有益である。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、より改善された新規な物体検出装置を得ること、である。

本発明の物体検出装置は、例えば、０．３［ｄＢ／ｍ］以上の損失で光を伝送するセンサ光ファイバを少なくとも部分的に含む光ファイバと、前記センサ光ファイバで受光された光を前記光ファイバから受光する受光部と、を備え、前記受光部により受光された光の強度に基づいて物体を検出する。

前記物体検出装置にあっては、前記センサ光ファイバは、外周の少なくとも一部が露出したコアを有してもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記外周に、前記受光部で受光される光の波長の１／１００以上かつ１／１０以下の大きさの凹凸構造が設けられてもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記センサ光ファイバの長さが、前記受光部で受光される光の波長の１０倍以上であってもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記センサ光ファイバは、湾曲部を有してもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記センサ光ファイバは、前記湾曲部として複数の湾曲部を有してもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記センサ光ファイバのコアは、長手方向と交差した露出端面を有してもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記センサ光ファイバは、それぞれ前記センサ光ファイバの長手方向に垂直な断面における断面直径が１００［ｎｍ］以下である複数のナノ構造を含んでもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記ナノ構造は、微粒子、チューブ、または空隙であってもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記センサ光ファイバは、プラスチックファイバであってもよい。

前記物体検出装置は、前記光ファイバの一端に試験光を入力する光源を備え、前記受光部は、前記光ファイバの他端から出力された試験光を受光してもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記光ファイバは、前記センサ光ファイバと、当該センサ光ファイバと接続され当該センサ光ファイバより伝送損失が小さいデリバリ光ファイバと、を有してもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記デリバリ光ファイバの実効的な比屈折率差は、前記センサ光ファイバの実効的な比屈折率差より大きくてもよい。

前記物体検出装置は、前記光ファイバに試験光を入力する光源を備え、前記受光部で受光される光の波長において、前記センサ光ファイバはシングルモード光ファイバであり、前記光源と前記センサ光ファイバとの間に介在する前記デリバリ光ファイバはマルチモード光ファイバであってもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記受光部により受光された光の強度に基づいて前記センサ光ファイバに作用した圧力を検出してもよい。

また、本発明の物体検出装置は、例えば、外周から光が入力されるセンサ部を含む光ファイバと、前記センサ部に入力された光を前記光ファイバから受光する受光部と、を備え、前記受光部により受光された光の強度に基づいて物体を検出する。

前記物体検出装置にあっては、前記センサ部では、少なくとも部分的にコアの外周が露出してもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記光ファイバは、前記センサ部より伝送損失が低い区間を有してもよい。

前記物体検出装置にあっては、前記光ファイバは、実効的な比屈折率差が前記センサ部より大きい区間を有してもよい。

また、本発明の物体検出装置は、例えば、部分的にコアの外周が露出した光ファイバと、前記外周から入力された光を前記光ファイバから受光する受光部と、を備え、前記受光部により受光された光の強度に基づいて物体を検出する。

本発明によれば、例えば、改善された新規な物体検出装置を得ることができる。

図１は、第１実施形態の物体検出装置の例示的な概略構成図である。 図２は、実施形態の光ファイバの例示的な概略構成図である。 図３は、実施形態のセンサ部の一部の長手方向に沿った例示的かつ模式的な断面図である。 図４は、実施形態のセンサ部の長手方向と垂直な例示的かつ模式的な断面図である。 図５は、第１実施形態の物体検出装置のセンサ部の例示的な概略構成図であって、検出対象となる物体が存在していない状態を示す図である。 図６は、第１実施形態の物体検出装置のセンサ部の例示的な概略構成図であって、検出対象となる物体が存在している状態を示す図である。 図７は、第１実施形態の物体検出装置の受光部における受光強度の経時変化を示す例示的なグラフであって、センサ部に対する検出対象が存在している状態から存在していない状態に切り替わった場合を示すグラフである。 図８は、第１実施形態の物体検出装置のセンサ部の例示的な概略構成図であって、検出対象となる物体がセンサ部から図６より離れた位置に存在している状態を示す図である。 図９は、第２実施形態の物体検出装置の例示的な概略構成図である。 図１０は、第１変形例の光ファイバの一部の例示的かつ模式的な断面図である。 図１１は、第２変形例の光ファイバの一部の例示的かつ模式的な断面図である。 図１２は、第３変形例の光ファイバの一部の例示的かつ模式的な断面図である。 図１３は、第４変形例の光ファイバの一部の例示的な概略構成図である。 図１４は、第５変形例の光ファイバの一部の例示的かつ模式的な斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

以下に示される実施形態および変形例は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態および変形例の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。

また、本明細書において、序数は、部品や、部材、部位等を区別するために便宜上付与されており、優先度や順番を示すものではない。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の物体検出装置１０Ａの概略構成図である。物体検出装置１０Ａは、試験光を出力し、当該出力した試験光の受光状態によって物体を検出する能動型の検出装置である。

図１に示されるように、物体検出装置１０Ａは、光ファイバ１１Ａと、光源２１と、受光部２２と、制御部３０と、を備えている。

光ファイバ１１Ａの長手方向の端部１１ｅ１は、光源２１と光学的に接続され、光ファイバ１１Ａの長手方向の端部１１ｅ２は、受光部２２と光学的に接続されている。光源２１から出力された試験光は、端部１１ｅ１から光ファイバ１１Ａ内へ入力され、センサ部１１ａを含む光ファイバ１１Ａ内を伝送され、端部１１ｅ２から光ファイバ１１Ａ外へ出力され、受光部２２で受光される。端部１１ｅ１は、一端の一例であり、端部１１ｅ２は、他端の一例である。

光源２１は、例えば、レーザダイオードを有し、例えば、波長が４００［ｎｍ］以上でありかつ５００［ｎｍ］以下である光を、出力する。また、光源２１は、所定の時間間隔で断続的にパルス光を出力してもよい。

受光部２２は、例えば、フォトダイオードを有し、光ファイバ１１Ａから入力された光の強度、すなわち、センサ部１１ａを通過した光の強度を検出する。受光部２２は、検出部とも称されうる。

制御部３０は、受光部２２における受光強度を取得することができる。また、制御部３０は、光源２１における試験光の出力および出力停止を切り替えたり、試験光の出力状態を変更したりすることができる。制御部３０は、演算処理部とも称されうる。

図２は、光ファイバ１１Ａの概略構成図である。図２に示されるように、光ファイバ１１Ａは、センサ部１１ａと、二つのデリバリ光ファイバ１１ｄと、を有している。センサ部１１ａは、二つのデリバリ光ファイバ１１ｄの間に介在した光ファイバである。言い換えると、一のデリバリ光ファイバ１１ｄと、光ファイバであるセンサ部１１ａと、他のデリバリ光ファイバ１１ｄとが、直列に機械的かつ光学的に接続されている。デリバリ光ファイバ１１ｄの伝送損失は、センサ部１１ａの伝送損失より低い。デリバリ光ファイバ１１ｄの実効的な比屈折率差は、センサ部１１ａの実効的な比屈折率差より大きい。実質的な比屈折率差は、径方向における屈折率分布に依存して定まる。また、センサ部１１ａとデリバリ光ファイバ１１ｄとの境界１１ｆにおいて、当該センサ部１１ａとデリバリ光ファイバ１１ｄとは、融着接続されている。センサ部１１ａは、センサ光ファイバの一例である。また、デリバリ光ファイバ１１ｄは、光ファイバ１１Ａのうち、他の区間（この場合はセンサ部１１ａ）よりも伝送損失が低くかつ実効的な比屈折率差が大きい区間の一例である。言い換えると、センサ部１１ａは、光ファイバ１１Ａのうち、他の区間（この場合はデリバリ光ファイバ１１ｄ）よりも伝送損失が高くかつ実効的な比屈折率差が小さい区間である。

センサ部１１ａにおいて、光（本実施形態では反射光Ｌｒ）は、その外周から入力される。

また、センサ部１１ａは、Ｕ字状に折り返した湾曲部１１ａ１を有している。湾曲部１１ａ１は、曲がり部や、折り返し部とも称されうる。

図３は、センサ部１１ａの一部の長手方向に沿った断面図であり、図４は、センサ部１１ａの長手方向と垂直な断面図である。

図３，４から明らかとなるように、センサ部１１ａは、コア１１ｂと、当該コア１１ｂを取り囲みコア１１ｂより屈折率が低いクラッド１１ｃと、を有している。

コア１１ｂの直径や、当該コア１１ｂのクラッド１１ｃに対する比屈折率差は、センサ部１１ａが試験光をシングルモードで伝送することができるよう設定される。また、クラッド１１ｃは、被覆（不図示）で取り囲まれてもよい。この場合の被覆は、試験光に対する透過性を有している。

また、一例として、センサ部１１ａとデリバリ光ファイバ１１ｄとで、クラッドの直径、すなわち芯線の外径は、同じである。また、センサ部１１ａとデリバリ光ファイバ１１ｄとで、コアの直径（外径）は同じであってもよいし、異なってもよい。一例として、デリバリ光ファイバ１１ｄのコアの直径は、センサ部１１ａのコア１１ｂの直径より大きくてもよい。また、デリバリ光ファイバ１１ｄは、試験光をマルチモードで伝送するマルチモード光ファイバであってもよい。

センサ部１１ａおよびデリバリ光ファイバ１１ｄは、例えば、メタクリル樹脂やフッ素樹脂のような試験光に対して透明な合成樹脂材料で作られた、いわゆるプラスチックファイバである。ただし、これには限定されず、センサ部１１ａおよびデリバリ光ファイバ１１ｄは、石英系ガラス材料で作られたガラス光ファイバであってもよい。また、センサ部１１ａおよびデリバリ光ファイバ１１ｄは、相異なる材料で作られてもよい。

また、図３，４に示されるように、センサ部１１ａは、コア１１ｂとクラッド１１ｃのとの界面付近に、複数のナノ構造１１ｐを含んでもよい。ただし、このようなナノ構造１１ｐの分布は一例であって、ナノ構造１１ｐは、センサ部１１ａ内で、クラッド１１ｃの径方向の全体にわたって存在してもよい。ナノ構造１１ｐは、それぞれ、フィラー（例えば、微粒子や筒状のチューブのようなパーティクル）や、ボイド（例えば、チューブ、微粒子以外の空気の微少空間）が含まれてもよく、これら例示のうちの少なくとも２種が含まれてもよい。ナノ構造１１ｐは、例えば、センサ部１１ａの長手方向と垂直な断面における断面直径が１００［ｎｍ］以下である。この場合、フィラーやボイドが含まれない場合に比べて、センサ部１１ａの損失が増大しやすい。なお、フィラーやボイドは、センサ部１１ａのコア１１ｂよりクラッド１１ｃにより多く含まれてもよい。

発明者らの鋭意研究により、このような構成のセンサ部１１ａにあっては、試験光がナノ構造１１ｐによって散乱される分、当該ナノ構造１１ｐが存在しない構成より、コア１１ｂ中に試験光が閉じ込められ難い、言い換えるとコア１１ｂから試験光が漏洩しやすい、という知見が得られた。コア１１ｂから試験光が漏洩しやすいということは、外からコア１１ｂ内に光が入力されやすいことを意味する。一例として、センサ部１１ａにおける試験光に対する伝送損失が、０．３［ｄＢ／ｍ］以上であると、このような特性が顕著となることが判明した。

また、図２に示されるように、センサ部１１ａは、Ｕ字状に折り返した湾曲部１１ａ１を有している。湾曲部１１ａ１は、曲がり部や、折り返し部とも称されうる。

このような構成の物体検出装置１０Ａにあっては、図１に示されるように、センサ部１１ａから試験光の一部が漏洩して出射光Ｌｅとなる。また、出射光Ｌｅの少なくとも一部が検出対象としての物体Ａで反射した反射光Ｌｒが、センサ部１１ａ内へ入力される。

図５は、センサ部１１ａと面した物体Ａが存在しない場合におけるセンサ部１１ａの側面図である。この場合、センサ部１１ａから出力された出射光Ｌｅは物体Ａでは反射されない。したがって、出射光Ｌｅの物体Ａでの反射光Ｌｒは、センサ部１１ａには入力されない。

図６は、センサ部１１ａと面した物体Ａが存在した場合におけるセンサ部１１ａの側面図である。この場合、センサ部１１ａから出力された出射光Ｌｅは物体Ａで反射される。出射光Ｌｅの物体Ａでの反射光Ｌｒの少なくとも一部は、センサ部１１ａに入力される。

図７は、受光部２２における受光強度の経時変化を示すグラフであって、太い実線は、時刻ｔ１において、図６の状態から図５の状態に遷移した場合を示している。図７から、時刻ｔ１以前の図６の状態では、受光部２２における受光強度が大きく、時刻ｔ１以降の図５の状態では、受光部２２における受光強度が小さくなることが、明らかである。なお、図７中の太い破線は、図６の状態のまま維持された場合の受光強度の経時変化を示している。

よって、制御部３０は、受光部２２における受光強度に基づいて、物体Ａの有無を検出することができる。一例として、制御部３０は、受光強度が所定値Ｔｈ（閾値）以上である場合には物体Ａが存在すると判定し、受光強度が所定値Ｔｈ未満である場合には、物体Ａが存在しないと判定することができる。

また、図８は、センサ部１１ａと面した物体Ａが当該センサ部１１ａから図６よりも離れて位置した場合におけるセンサ部１１ａの側面図である。この場合も、センサ部１１ａから出力された出射光Ｌｅは物体Ａで反射され、当該出射光Ｌｅの物体Ａでの反射光Ｌｒの少なくとも一部は、センサ部１１ａに入力される。ただし、センサ部１１ａにおける反射光Ｌｒの強度は図６の場合より小さくなる。したがって、受光部２２における試験光の受光強度も、図６の場合より小さくなる。

よって、制御部３０は、受光部２２における受光強度に基づいて、物体Ａがセンサ部１１ａに対して遠いか近いかを判定することができる。一例として、制御部３０は、受光強度に基づいて、受光強度が大きいほど物体Ａがセンサ部１１ａの近くに位置し、受光強度が小さいほど物体Ａがセンサ部１１ａから離れて位置していると、判定することができる。また、制御部３０は、物体Ａのセンサ部１１ａからの距離を検出することができる。一例として、対象となる物体Ａの位置と受光強度との相関関係が予め取得されているような場合には、制御部３０は、当該相関関係から、受光部２２における受光強度に対応した物体Ａの位置を推定することができる。さらに、制御部３０は、推定した物体Ａの位置の経時変化から、物体Ａの移動速度を推定することもできる。

また、発明者らの鋭意研究により、このような構成においては、センサ部１１ａに作用する外力が大きいほど、当該センサ部１１ａから試験光の漏洩が増える、言い換えると、当該センサ部１１ａにおける伝送損失が増大することが、判明した。さらに、このようなコア１１ｂから試験光が漏洩しやすいセンサ部１１ａにあっては、外力が作用した場合、当該外力に応じて伝送損失がより敏感に変化するという知見も得られた。

センサ部１１ａのこのような特性から、制御部３０は、予め実験的に取得された受光部２２における受光強度とセンサ部１１ａに作用した外力との相関関係に基づいて、受光部２２における受光強度に対応したセンサ部１１ａに作用した外力を、算出することができる。なお、外力は、力であってもよいし、圧力であってもよい。

また、発明者らの鋭意研究により、センサ部１１ａについては、センサ部１１ａの長さＬ（図２参照）は、検出範囲の大きさ（長さ）の観点から、試験光（受光部２２で受光される光）の波長の１０倍以上であるのが好適であり、具体的には、０．０１［ｃｍ］以上１００［ｃｍ］以下であるのが好適であることが判明した。また、湾曲部１１ａ１の曲率半径Ｒ（図２参照、センサ部１１ａの中心軸の半径）は、伝送損失の観点から、５０［μｍ］以上２００［μｍ］以下であるのが好適であることが判明した。

以上、説明したように、本実施形態では、受光部２２は、センサ部１１ａにおいて、その外周から入力された光を、光ファイバ１１Ａを介して受光する。制御部３０は、受光部２２における受光強度に基づいて、物体Ａを検出する。

このような構成によれば、例えば、物体検出装置１０Ａを、光ファイバをベースとした、よりコンパクトであるとともにより簡素な構成によって実現することができる。また、センサ部１１ａにおいて、光は、当該センサ部１１ａの外周からセンサ部１１ａ内へ入力する。よって、光ファイバの端面に光が入力される構成に比べて、より簡素な構成によってより広い検出範囲を確保することができる。

また、本実施形態のように、センサ部１１ａの長さＬは、受光部２２で受光される光の波長の１０倍以上であってもよい。

このような構成によれば、例えば、センサ部１１ａによる検出範囲をより大きく設定することができる。

また、本実施形態のように、センサ部１１ａは、試験光を０．３［ｄＢ／ｍ］以上の損失で伝送する光ファイバであってもよい。

また、本実施形態のように、センサ部１１ａは、湾曲部１１ａ１を有してもよい。

また、本実施形態のように、センサ部１１ａは、複数のナノ構造１１ｐを含んでもよい。

また、本実施形態のように、センサ部１１ａは、プラスチックファイバであってもよい。

また、本実施形態では、センサ部１１ａと光源２１との間のデリバリ光ファイバ１１ｄは、マルチモード光ファイバであり、センサ部１１ａは、シングルモード光ファイバであってもよい。

また、本実施形態では、センサ部１１ａは、デリバリ光ファイバ１１ｄより伝送損失が高い区間であってもよい。

また、本実施形態では、センサ部１１ａは、デリバリ光ファイバ１１ｄより実効的な比屈折率差が小さい区間であってもよい。

このような構成によれば、例えば、センサ部１１ａにおける伝送損失がより高くなる。これにより、センサ部１１ａには外部からの光が入力されやすくなり、センサ部１１ａによる検出感度がより高くなる。

また、本実施形態のように、デリバリ光ファイバ１１ｄの伝送損失は、センサ部１１ａの伝送損失より小さくてもよい。

また、本実施形態のように、デリバリ光ファイバ１１ｄの実効的な比屈折率差は、センサ部１１ａの実効的な比屈折率差より大きくてもよい。

このような構成によれば、例えば、デリバリ光ファイバ１１ｄは光を閉じ込めて伝送し、センサ部１１ａは光を漏洩または受光して検出を行うというそれぞれの機能を発揮することができる。

また、本実施形態のように、受光部２２は、光源２１から端部１１ｅ１（一端）を介して光ファイバ１１Ａに入力されセンサ部１１ａを経由し端部１１ｅ２（他端）から出力された試験光を、受光してもよい。

このような構成によれば、例えば、比較的簡素な構成によって、能動型の物体検出装置１０Ａを実現することができる。また、光ファイバ１１Ａとは別の位置に光源２１を設けずに済むため、物体検出装置１０Ａを全体的にコンパクトに構成しやすくなる。さらに、センサ部１１ａが湾曲部１１ａ１を有している構成にあっては、湾曲部１１ａ１の径方向外方に向けて出射光Ｌｅが出射されやすくなるため、当該湾曲の径方向外方において物体Ａを検出しやすくなる。

また、本実施形態のように、制御部３０は、受光部２２における受光強度に基づいて、センサ部１１ａに作用した外力を検出してもよい。

このような構成によれば、例えば、別途外力を検出する装置を設けた場合に比べて、構成をより簡素化することができる。

なお、本実施形態の物体検出装置１０Ａは、光源２１を有しない受動型の検出装置であってもよい。

［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の物体検出装置１０Ｂの側面図である。本実施形態でも、物体検出装置１０Ｂは、能動型の検出装置である。

図９に示されるように、センサ部１１ａは湾曲部を有せず、直線状に延びていてもよい。また、センサ部１１ａは、上記第１実施形態と同様に、複数のナノ構造１１ｐを含んでもよい。

また、図９に示されるように、光源２１は、光ファイバ１１Ｂとは離れた位置に設けられてもよい。この場合、光源２１およびセンサ部１１ａは、光源２１から出力された出射光Ｌｅが試験光としてセンサ部１１ａにその外周から入力されるよう、配置される。

また、図９に示されるように、光ファイバ１１Ｂの長手方向の端部のそれぞれに、受光部２２が設けられてもよい。この場合、制御部３０は、二つの受光部２２における受光強度の合計や平均に基づいて物体Ａを検出してもよい。また、制御部３０は、二つの受光部２２における受光強度の差分から、物体Ａの、光ファイバ１１Ｂの長手方向に沿う方向（図９の左右方向）における位置を、推定してもよい。

なお、二つの受光部２２のうちの一の受光部２２に替えて、反射部やフィルタが設けられてもよい。反射部は、光を光ファイバ１１Ｂ内に留める。また、フィルタは、光ファイバ１１Ｂ外へ光が出るのを許容するとともに光ファイバ１１Ｂ内へ光が入るのを抑制する。

本実施形態によっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。なお、本実施形態でも、物体検出装置１０Ｂは、光源２１を有しない受動型の検出装置であってもよい。

［光ファイバの第１変形例］
図１０は、第１変形例の光ファイバ１１Ｃの一部の側面図である。光ファイバ１１Ｃは、上記実施形態の光ファイバに替えて物体検出装置に組み込まれうる。

図１０に示されるように、センサ部１１ａは、クラッドを有せず、コア１１ｂのみを有してもよい。言い換えると、センサ部１１ａでは、クラッドが除去されてもよい。このような構成により、センサ部１１ａでは、コア１１ｂの外周１１ｂ１が露出している。これにより、センサ部１１ａには外部からの光が入力されやすくなり、センサ部１１ａによる検出感度がより高くなる。なお、センサ部１１ａの全区間においてコア１１ｂが露出している必要はなく、センサ部１１ａの少なくとも一部においてコア１１ｂの外周１１ｂ１が露出していればよい。外周１１ｂ１は、外周面とも称されうる。

また、この場合、外周１１ｂ１には、凹部または凸部を含む凹凸構造（不図示）が設けられてもよい。当該凹凸構造の大きさ、例えば、長手方向における長さや間隔、径方向での高低差等が、外部から外周１１ｂ１を介してコア１１ｂ内に入る光の波長の１／１０以下であれば、界面となる外周１１ｂ１においてレイリー散乱が生じ、当該外部からの光がコア１１ｂ内に入りやすくなる。また、当該凹凸構造の大きさは、光の波長の１／１００より小さいと、外周１１ｂ１が平滑化されるため、当該外周１１ｂ１においてレイリー散乱は生じにくくなる。よって、当該凹凸構造の大きさは、外部から外周１１ｂ１を介してコア１１ｂ内に入る光、すなわち受光部２２で受光される光の波長の、１／１００以上かつ１／１０以下であるのが好適である。

デリバリ光ファイバ１１ｄは、コア１１ｄ１と当該コア１１ｄ１の周囲を取り囲むクラッド１１ｄ２とを有している。センサ部１１ａのコア１１ｂは、デリバリ光ファイバ１１ｄのコア１１ｄ１と光学的に接続されている。具体的に、コア１１ｂとコア１１ｄ１とは、例えば融着接続されている。

［光ファイバの第２変形例］
図１１は、第２変形例の光ファイバ１１Ｄの一部の側面図である。光ファイバ１１Ｄは、上記実施形態の光ファイバに替えて物体検出装置に組み込まれうる。

図１１に示されるように、少なくとも部分的にコア１１ｂの外周１１ｂ１が露出したセンサ部１１ａは、湾曲部１１ａ１を有してもよい。このような構成によれば、コア１１ｂが湾曲していることにより、外部からの光がコア１１ｂ内により一層入りやすくなり、センサ部１１ａによる検出感度がより高くなる。

［光ファイバの第３変形例］
図１２は、第３変形例の光ファイバ１１Ｅの一部の側面図である。光ファイバ１１Ｅは、上記実施形態の光ファイバに替えて物体検出装置に組み込まれうる。

図１２に示されるように、少なくとも部分的にコア１１ｂの外周１１ｂ１が露出したセンサ部１１ａは、途中で分断され、長手方向（光軸方向）の端面１１ｂ２が露出してもよい。端面１１ｂ２は、長手方向と交差した面であり、露出端面の一例である。二つのコア１１ｂの端面１１ｂ２同士は、互いに面している。二つのコア１１ｂは、それらの間における伝送損失は高いものの、光学的に接続されている。このような構成によれば、コア１１ｂ内には、外周１１ｂ１に加えて端面１１ｂ２からも光が入ることができる。よって、外部からの光がコア１１ｂ内により一層入りやすくなり、センサ部１１ａによる検出感度がより高くなる。なお、本変形例のセンサ部１１ａは、コア１１ｂを切断することによって作られてもよいし、別途作られた二つの部位によって構成されてもよい。また、二つの端面１１ｂ２は、互いに接してもよい。また、コア１１ｂが部分的に接続されるとともに部分的に分離され、部分的に端面１１ｂ２が露出してもよい。

［光ファイバの第４変形例］
図１３は、第４変形例の光ファイバ１１Ｆの一部の側面図である。光ファイバ１１Ｆは、上記実施形態の光ファイバに替えて物体検出装置に組み込まれうる。

図１３に示されるように、センサ部１１ａは、複数の湾曲部１１ａ１を有してもよい。このような構成によれば、湾曲部１１ａ１の数が増える分、外部からの光がコア１１ｂ内により一層入りやすくなり、センサ部１１ａによる検出感度がより高くなる。

［光ファイバの第５変形例］
図１４は、第５変形例の光ファイバ１１Ｇの一部の側面図である。光ファイバ１１Ｇは、上記実施形態の光ファイバに替えて物体検出装置に組み込まれうる。

図１４に示されるように、センサ部１１ａは、コイル状に構成されてもよい。当該コイルは、コイルの巻回軸方向に見た場合に、楕円状や長円状であってもよい。また、コイルは、芯部材（不図示）に巻き付けられることにより構成されてもよい。その場合の芯部材は、丸められた縁を有した帯板状部材であってもよい。本変形例でも、センサ部１１ａは、複数の湾曲部１１ａ１を有している。よって、このような構成によれば、湾曲部１１ａ１の数が増える分、外部からの光がコア１１ｂ内により一層入りやすくなり、センサ部１１ａによる検出感度がより高くなる。

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

例えば、上記実施形態および変形例では、センサ部（センサ光ファイバ）とデリバリ光ファイバとが互いに接続されることにより光ファイバが構成されたが、これには限定されず、光ファイバにおいて局所的に処理が施されることにより、光ファイバの一部にセンサ部が作られてもよい。

また、例えば、センサ部（センサ光ファイバ）と、当該センサ部と光源との間のデリバリ光ファイバと、の接続箇所（境界）においてモード変換が生じるよう、当該センサ部およびデリバリ光ファイバに対して、モード伝送状態が互いに異なる光ファイバを適用してもよい。

１０Ａ，１０Ｂ…物体検出装置
１１Ａ～１１Ｇ…光ファイバ
１１ａ…センサ部（センサ光ファイバ）
１１ａ１…湾曲部
１１ｂ…コア
１１ｂ１…外周
１１ｂ２…端面（露出端面）
１１ｃ…クラッド
１１ｄ…デリバリ光ファイバ
１１ｄ１…コア
１１ｄ２…クラッド
１１ｅ１…端部（一端）
１１ｅ２…端部（他端）
１１ｆ…境界
１１ｐ…ナノ構造
２１…光源
２２…受光部
３０…制御部（演算処理部）
Ａ…物体
Ｌ…長さ
Ｌｅ…出射光
Ｌｒ…反射光
Ｒ…曲率半径
Ｔｈ…所定値（閾値）
ｔ１…時刻

Claims (19)

1. コアとクラッドとを含むとともに、０．３［ｄＢ／ｍ］以上の損失で光を伝送するセンサ光ファイバを少なくとも部分的に含む光ファイバと、
   前記センサ光ファイバで受光された光を前記光ファイバから受光する受光部と、
   を備え、
   前記センサ光ファイバは、前記コアと前記クラッドとの間の界面付近に、それぞれ前記センサ光ファイバの長手方向に垂直な断面における断面直径が１００［ｎｍ］以下である複数のナノ構造を含み、
   前記受光部により受光された光の強度に基づいて物体を検出する物体検出装置。
2. 前記センサ光ファイバは、外周の少なくとも一部が露出したコアを有した、請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記外周に、前記受光部で受光される光の波長の１／１００以上かつ１／１０以下の大きさの凹凸構造が設けられた、請求項２に記載の物体検出装置。
4. 前記センサ光ファイバの長さが、前記受光部で受光される光の波長の１０倍以上である、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
5. 前記センサ光ファイバは、湾曲部を有した、請求項１～４のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
6. 前記センサ光ファイバは、前記湾曲部として複数の湾曲部を有した、請求項５に記載の物体検出装置。
7. 前記センサ光ファイバのコアは、長手方向と交差した露出端面を有した、請求項１～６のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
8. 前記ナノ構造は、微粒子、チューブ、または空隙である、請求項１～７のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
9. 前記センサ光ファイバは、プラスチックファイバである、請求項１～８のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
10. 前記光ファイバに試験光を入力する光源を備え、
    前記受光部は、前記光ファイバの他端から出力された試験光を受光する、請求項１～９のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
11. 前記光ファイバは、前記センサ光ファイバと、当該センサ光ファイバと接続され当該センサ光ファイバより伝送損失が小さいデリバリ光ファイバと、を有する、請求項１～１０のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
12. 前記デリバリ光ファイバの実効的な比屈折率差は、前記センサ光ファイバの実効的な比屈折率差より大きい、請求項１１に記載の物体検出装置。
13. 前記光ファイバに試験光を入力する光源を備え、
    前記受光部で受光される光の波長において、前記センサ光ファイバはシングルモード光ファイバであり、前記光源と前記センサ光ファイバとの間に介在する前記デリバリ光ファイバはマルチモード光ファイバである、請求項１１または１２に記載の物体検出装置。
14. 前記受光部により受光された光の強度に基づいて前記センサ光ファイバに作用した外力を検出する、請求項１～１３のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
15. コアとクラッドとを含むとともに、外周から光が入力されるセンサ部を含む光ファイバと、
    前記センサ部に入力された光を前記光ファイバから受光する受光部と、
    を備え、
    前記センサ部は、前記コアと前記クラッドとの間の界面付近に、それぞれ前記センサ部の長手方向に垂直な断面における断面直径が１００［ｎｍ］以下である複数のナノ構造を含み、
    前記受光部により受光された光の強度に基づいて物体を検出する物体検出装置。
16. 前記センサ部では、少なくとも部分的にコアの外周が露出した、請求項１５に記載の物体検出装置。
17. 前記光ファイバは、前記センサ部より伝送損失が低い区間を有した、請求項１５または１６に記載の物体検出装置。
18. 前記光ファイバは、実効的な比屈折率差が前記センサ部より大きい区間を有した、請求項１５～１７のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
19. コアとクラッドとを含むとともに、部分的に前記コアの外周が露出した光ファイバと、
    前記外周から入力された光を前記光ファイバから受光する受光部と、
    を備え、
    前記コアは、前記露出した外周の付近に、それぞれ前記光ファイバの長手方向に垂直な断面における断面直径が１００［ｎｍ］以下である複数のナノ構造を含み、
    前記受光部により受光された光の強度に基づいて物体を検出する物体検出装置。

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