JPH0514859U - 光フアイバ用検出ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバの検出端面に研磨処理を施す必要
がなく、かつ比較的小さな出射ＮＡで検出光を出射でき
る光ファイバ用検出ヘッドを得る。 【構成】 筒体１１の挿入される光ファイバ８と被検出
体との間に、一端が検出端面８ｃと対接し、該一端側よ
り他端側に向かって軸芯から離れる方向に形成される外
周面１２ａを備えた透明キャップ１２を設け、該外周面
１２ａの周囲に、透明キャップ１２の屈折率より小さな
屈折率を有するクラッド部材１３を設け、透明キャップ
１２の他端より検出光を出射するようにしたことを特徴
とする。 【効果】 作業コストの低減化が図れるともに、長距離
検出を簡単に実施できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、光ファイバ用検出ヘッドに係り、特に、光ファイバの検出端部で保 持固定する光ファイバ用検出ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】

光ファイバの検出端から出射光を被検出体で反射あるいは透過させ、これを光 センサで受光するようにしたファイバ式光電センサが広く使用されている。

【０００３】 図１０はこの種のファイバ式光電センサに備えられる光ファイバ用検出ヘッド の従来例を示す断面図で、この図１０において、筒体１はＮｉメッキを施した黄 銅材からなり、軸芯を中心に２段状の孔２が形成され、この孔２には筒体１の先 端側に段部１ａが形成されている。また筒体１の外周には外径の異なる２種類の ねじ部３、４が形成されていて、筒体１を取付部材５の挿通孔５ａに挿通した状 態で、後側ねじ部４と螺合し、取付部材５を挟圧する一対のナット６、７を介し て保持される。

【０００４】 この筒体１の孔２には光ファイバ８が挿入され、孔２の内面に接着剤９が塗布 されて光ファイバ８を固着するようになっており、すなわち、該接着剤９により 筒体１に光ファイバ８を固定する固定手段を構成している。光ファイバ８の先端 部分で黒色ポリエチレン製の被覆部８ａが除去されてファイバ部８ｂが露出され 、被覆部８ａの除去端部を孔２の段部２ａに当接させて、光ファイバ８は筒体１ に固定されている。そして、光ファイバ８のファイバ部８ｂの一端、つまり検出 端面８ｃが、接着剤９の硬化乾燥後に研磨され、検出端面８ｃに塵埃などが付着 しにくく汚れ難い状態に処理されている。

【０００５】 また、光ファイバ８のファイバ部８ｂがプラスチック製の場合、該ファイバ部 ８ｂの検出端面８ｃからは軸芯に対して３０度程度の開き角度、これをθ₁とす ると、いわゆる出射ＮＡつまりＮＡ＝Ｓｉｎθ₁で光が出射されるので、この光 を長距離位置まで伝送して検出を行なう場合には筒体１の前側ねじ部３に長距離 検出用レンズアタッチメントをねじ込んで使用するようになっている。このアタ ッチメントは筒状に形成され、その先端には凸レンズがかしめ固定されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで上述した従来の光ファイバ用検出ヘッドでは、光ファイバ８のファイ バ部８ｂの検出端面８ｃの研磨には数種類のサンドペーパーやバフを用いて研磨 処理を繰り返す煩雑な工程が必要で、作業コストが高くなるという問題があった 。また、長距離検出を行なう場合には、前側ねじ部３に長距離検出用レンズアタ ッチメントを取付けることが必要であることから、その取扱いに手間を要すると いう問題があった。

【０００７】 本考案はこのような従来技術における実情に鑑みてなされたもので、その目的 は、光ファイバのファイバ部の検出端面に研磨処理を施すことなく、該検出端面 に塵埃等が付着することを防止できるとともに、比較的小さな出射ＮＡで検出光 を出射することのできる光ファイバ用検出ヘッドを提供することにある。

【０００８】

【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考案は、光ファイバの検出端部が挿入される筒体 と、この筒体に該光ファイバを固定する固定手段とを有し、前記光ファイバを介 して導かれた検出光を被検出体に向けて出射する光ファイバ用検出ヘッドにおい て、前記光ファイバと前記被検出体との間に、一端が前記検出端面と対接し、該 一端側より他端側に向かって軸芯から離れる方向に形成される外周面を備えた透 明キャップを設けるとともに、該外周面の周囲に、この透明キャップの屈折率よ り小さな屈折率を有するクラッド部材を設け、前記透明キャップの他端より前記 検出光を出射する構成にしてある。

【０００９】

【作用】 本考案は上記のように構成したので、光ファイバのファイバ部を介して導かれ た検出光は、ファイバ部の検出端面から出射されると、該検出端面と一端が対接 する透明キャップに入射して該透明キャップを透過した後、この透明キャップの 他端から被検出体に向けて出射される。このとき、前記ファイバ部の検出端面か らは比較的大きな出射ＮＡで検出光が出射されるが、前記透明キャップを透過す る過程で、外周面の周囲に設けられたクラッド部材が透明キャップより小さな屈 折率を有することから、その境界面すなわち透明キャップ外周面で前記検出光が 全反射される。しかも、透明キャップの外周面は一端側より他端側に向かって軸 芯から離れる方向に形成されているので、該外周面が軸芯と平行に形成される場 合よりも、軸芯に対して比較的小さな角度で前記検出光が全反射される。これに よって、透明キャップの他端から被検出体に向けて比較的小さな出射ＮＡで検出 光を出射することができる。また、上記のように光ファイバのファイバ部の検出 端面には透明キャップの一端が対接し、この透明キャップの外周面の周囲にはク ラッド部材を設けたので、これらの透明キャップおよびクラッド部材によって前 記検出端面の部分に塵埃等が侵入することが阻止されており、これによって、研 磨処理を施すことなく該検出端面に塵埃等が付着することを防止できる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の光ファイバ用検出ヘッドの実施例を図に基づいて説明する。 図１は本考案の光ファイバ用検出ヘッドの第１の実施例を示す断面図、図２は 図１の検出ヘッドに備えられる透明キャップを説明する図である。なお、図１、 図２において前述した図１０に示すものと同等のものには同一符号を付してある 。すなわち、８は光ファイバ、８ａは被覆部、８ｂはファイバ部、８ｃは検出端 面、９は接着剤である。

【００１１】 図１に示す本実施例の光ファイバ用検出ヘッドは、光ファイバ８の検出端部が 挿入される筒体１１を有しており、光ファイバ８と図示しない被検出体との間に 透明キャップ１２が設けられ、この透明キャップ１２の外周面１２ａの周囲にク ラッド部材１３が設けられている。

【００１２】 前記筒体１１は、表面にＮｉメッキが施された黄銅材からなり、軸芯を中心に 段付き貫通孔１４が設けられている。この貫通孔１４の後側部分により光ファイ バ８が挿入される挿入部１４ａが形成され、該貫通孔１４の前側部分により透明 キャップ１２およびクラッド部材１３を収納する収納部１４ｂが形成され、該挿 入部１４ａおよび収納部１４ｂ間の中間部分により光ファイバ８のファイバ部８ ｂが挿入される小径部１４ｃが形成されている。また、筒体１１の外周にはねじ 部１７が形成され、図１０の取付部材５に取付けられるようになっている。前記 透明キャップ１２は、例えば１．５８程度の屈折率ｎを有するポリカーボネート 樹脂からなり、検出端面８ｃと対接する一端側より他端側に向かって軸芯から離 れる方向に形成される外周面１２ａを有し、該透明キャップ１２は円錐状に形成 されている。この透明キャップ１２の他端側には、筒体１１の先端部１１ａに保 持されるつば部１２ｂが設けられ、該他端の端面は滑らかな平面状に成形されて いる。前記クラッド部材１３は、例えば１．４６程度の屈折率を有するグリース からなり、該透明キャップ１２の外周面１２ａの周囲に設けられ、貫通孔１４の 収納部１４ｂ内に封入されている。

【００１３】 この第１の実施例にあっては、図２の（ａ）に示すように、光ファイバ８のフ ァイバ部８ｂの検出端面８ｃから出射された検出光１８は、該検出端面８ｃと一 端が対接する透明キャップ１２に入射して該透明キャップ１２を透過した後、こ の透明キャップ１２の他端から被検出体に向けて出射される。このとき、前記検 出端面８ｃからは比較的大きな第１の出射角度“θ₀”（例えばファイバ部８ｂ がプラスチック製の場合、θ₀≒２０度）で検出光１８が出射され、次いで、透 明キャップ１２を透過する過程で、この透明キャップ１２の外周面１２ａの周囲 に設けられたクラッド部材１３が透明キャップ１２より小さな屈折率を有するこ とから、その境界面、すなわち透明キャップ１２の外周面１２ａで検出光１８が 全反射される。しかも、透明キャップ１２の外周面１２ａは一端側より他端側に 向かって軸芯から離れる方向に形成され、軸芯に対して所定の角度ψで傾斜して いるので、該外周面１２ａが軸芯と平行に形成される場合よりも、軸芯に対して 比較的小さな角度で検出光１８が全反射され、したがって、透明キャップ１２の 他端から被検出体に向けて比較的小さな第２の出射角度“θ”で出射される。こ こで、透明キャップ１２の屈折率をｎ、透明キャップ１２内での反射回数をＮと すると、第２の出射角度θは図２の（ｂ）に示す式により求められる。ただし、 キャップより光が出射する周囲の媒質は空気とする。

【００１４】 この図２の（ｂ）に示す式からわかるように、外周面１２ａの傾斜角度ψが大 きいほど、あるいは反射回数Ｎが大きいほど第２の出射角度θが小さくなる。ま た、透明キャップ１２の長さ寸法が大きいほど反射回数Ｎが多くなり、第２の出 射角度θが小さくなる。なお、外周面１２ａの傾斜角度ψがθ₀より大きいか、 あるいは等しい角度で設定された場合、透明キャップ１２の長さ寸法がいくら長 くても外周面１２ａで全反射することなく該透明キャップ１２の他端より検出光 が出射される。

【００１５】 このように構成した第１の実施例では、透明キャップ１２の他端から被検出体 に向けて比較的小さな第２の出射角度θで出射できるので、長距離検出用のアタ ッチメントを特別に要することなく長距離検出を行なうことができる。また、光 ファイバ８の検出端面８ｃを筒体１１の収納部１４ｂに収納するとともに、該検 出端面８ｃに透明キャップ１２の一端が対接し、この透明キャップ１２の外周面 １２ａの周囲にクラッド部材１３を設けたので、検出端面８ｃの部分に塵埃等が 侵入することが阻止されており、このことから、ファイバ部８ｂをカッタ等で切 断するのみで済み、検出端面８ｃに研磨処理を施す必要がない。そして、クラッ ド部材１３は筒体１１の収納部１４ｂに封入されたグリースからなることから、 水や油などの異物が検出端面８ｃの部分に侵入することを防止できるとともに、 ファイバ部８ｂと透明キャップ１２間に介在する前記グリースにより該ファイバ 部８ｂと透明キャップ１２間の結合効率を向上させることができる。さらに、透 明キャップ１２の外周面１２ａの傾斜角度ψや、透明キャップ１２の長さ寸法を 変えて設定することにより、異なった出射角度θを得ることができるので、種々 の光ファイバ用検出ヘッドを容易に製作することができる。

【００１６】 図３は本考案の光ファイバ用検出ヘッドの第２の実施例を示す断面図、図４は 図３の検出ヘッドに備えられる筒体の後端部を示す側面図、図５は図４に示す筒 体の後端部を光ファイバ側から見た図、図６は図４の筒体の後端部をかしめた状 態を示す側面図、図７は図６に示す筒体の後端部を光ファイバ側から見た図であ る。なお、図３〜図７において前述した図１、図２および図１０に示すものと同 等のものには同一符号を付してある。すなわち、８は光ファイバ、８ａは被覆部 、８ｂはファイバ部、８ｃは検出端面である。

【００１７】 図３に示す本実施例の光ファイバ用検出ヘッドは、前述した第１の実施例と同 様に、光ファイバ８の検出端部が挿入される筒体２１を有し、光ファイバ８と図 示しない被検出体との間に透明キャップ２２が設けられ、この透明キャップ２２ の外周面２２ａの周囲にクラッド部材２３が設けられている。

【００１８】 前記筒体２１は、表面にＮｉメッキが施された黄銅材からなり、軸芯を中心に 貫通孔２４が形成されており、この貫通孔２４の後側に光ファイバ８を挿入し、 前側に透明キャップ２２およびクラッド部材２３を収納するようになっている。 この筒体２１の後端部２１ａには、図４、図５に示すように、軸芯方向に沿って 形成される一対の割溝２５、２６が設けられている。該後端部２１ａは、筒体２ １に光ファイバ８を固定する固定手段を構成しており、すなわち図６、図７に示 すように、軸心に向かってかしめられた状態で被覆部８ａに食い込むようになっ ている。また筒体２１の外周にはねじ部２７が形成され、図１０の取付部材５に 取付けられるようになっている。前記透明キャップ２２は、例えば１．５８程度 の屈折率ｎを有するポリカーボネート樹脂からなり、検出端面８ｃと対接する一 端側より他端側に向かって軸芯から離れる方向に形成される外周面２２ａを有し 、すなわち該透明キャップ２２は円錐状に形成されている。この透明キャップ２ ２の他端側には、筒体２１の先端部２１ｂに保持されるつば部２２ｂが備えられ 、該他端の端面は、滑らかに成型された凸状のわん曲面２２ｃで形成されている 。前記クラッド部材２３は、第１の実施例と同様で、例えば１．４６程度の屈折 率を有するグリースからなり、該透明キャップ２２の外周面２２ａの周囲に設け られ、貫通孔２４内に封入されている。

【００１９】 この第２の実施例にあっても、第１の実施例と同様に、光ファイバ８のファイ バ部８ｂの検出端面８ｃから出射された検出光は、該検出端面８ｃと一端が対接 する透明キャップ２２に入射して該透明キャップ２２を透過した後、この透明キ ャップ２２の他端から被検出体に向けて出射される。このとき、透明キャップ２ ２の外周面２２ａで検出光が全反射されるとともに、該透明キャップ２２の他端 に形成されるわん曲面２２ｃで光が収束され、より小さな出射ＮＡで被検出体に 向けて出射される。

【００２０】 このように構成した第２の実施例でも、第１の実施例の場合と同様の効果を得 ることができる。なお、クラッド材として用いたグリースの代りにｎ＝１．４５ 程度のシリカ薄膜をコーティングしても同様の効果が得られる。また、透明キャ ップ２２の他端に凸状のわん曲面２２ｃで形成されているので、被検出体に向け てさらに小さな出射ＮＡで出射することができ、より長い距離の検出を行なうこ とができる。さらに、光ファイバ８の被覆部８ａを除去することなく、筒体２１ の貫通孔２４に該光ファイバ８を挿入することができ、被覆部８ａの除去に要す る手間を省くことができるとともに、被覆部８ａの除去する際にカッタ等でファ イバ部８ｂを傷つけて光伝達効率を低下させることがない。また、筒体の２１の 後端部２１ａをかしめることによって筒体２１に光ファイバ８を固定するように なっているので、接着剤を用いる場合と比べて、貫通孔２４の内面に接着剤を塗 布する手間を省くことができるとともに、接着剤が乾燥硬化するまで待つ必要も ない。なお、本実施例では筒体２１の後端部２１ａに、軸芯方向に沿って形成さ れる一対の割溝２５、２６を設けたが、これらの割溝２５、２６の代わりに、図 ８、図９に示すように、軸芯方向に沿って形成され筒体８の円周方向に所定間隔 をあけて設けられる４本の割溝３１、３２、３３、３４を設けることもでき、さ らに、他の本数の割溝を設けることもできる。

【００２１】

【考案の効果】

本考案は以上のように構成したので、光ファイバのファイバ部の検出端面に研 磨処理を施すことなく、該検出端面に塵埃等が付着することを防止でき、したが って、作業コストを小さくすることができる。また、比較的小さな出射ＮＡで検 出光を被検出体に向けて出射することができ、したがって、長距離検出用アタッ チメントを特別に要することなく、長距離検出を行なうことができるとともに、 小形でかさばらない光ファイバ用検出ヘッドを得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の光ファイバ用検出ヘッドの第１の実施
例を示す断面図である。

【図２】図１の検出ヘッドに備えられる透明キャップを
説明する図である。

【図３】本考案の光ファイバ用検出ヘッドの第２の実施
例を示す断面図である。

【図４】図３の検出ヘッドに備えられる筒体の後端部を
示す側面図である。

【図５】図４に示す筒体の後端部を光ファイバ側から見
た図である。

【図６】図４の筒体の後端部をかしめた状態を示す側面
図である。

【図７】図６に示す筒体の後端部を光ファイバ側から見
た図である。

【図８】図３の検出ヘッドに備えられる筒体の後端部の
応用例を示す図である。

【図９】図８の筒体の後端部をかしめた状態を示す図で
ある。

【図１０】光ファイバ用検出ヘッドの従来例を示す断面
図である。

【符号の説明】

８ 光ファイバ ８ｃ 検出端面 ９ 接着剤（固定手段） １１ 筒体 １２ 透明キャップ １２ａ 外周面 １３ クラッド部材 １４ 貫通孔 ２１ 筒体 ２１ａ 後端部 ２２ 透明キャップ ２２ａ 外周面 ２３ クラッド部材 ２４ 貫通孔 ２５、２６ 割溝 ３１〜３４ 割溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/10 Ｄ 7036−2Ｋ 6/24

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバの検出端部が挿入される筒体
   と、この筒体に該光ファイバを固定する固定手段とを有
   し、前記光ファイバを介して導かれた検出光を被検出体
   に向けて出射する光ファイバ用検出ヘッドにおいて、前
   記光ファイバと前記被検出体との間に、一端が前記検出
   端面と対接し、該一端側より他端側に向かって軸芯から
   離れる方向に形成される外周面を備えた透明キャップを
   設けるとともに、該外周面の周囲に、この透明キャップ
   の屈折率より小さな屈折率を有するクラッド部材を設
   け、前記透明キャップの他端より前記検出光を出射する
   ようにしたことを特徴とする光ファイバ用検出ヘッド。