JPH0540180A - 多芯光フアイバセンサーユニツト - Google Patents
多芯光フアイバセンサーユニツトInfo
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- JPH0540180A JPH0540180A JP19903391A JP19903391A JPH0540180A JP H0540180 A JPH0540180 A JP H0540180A JP 19903391 A JP19903391 A JP 19903391A JP 19903391 A JP19903391 A JP 19903391A JP H0540180 A JPH0540180 A JP H0540180A
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- Japan
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- optical fiber
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- resin
- fiber sensor
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Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 出射光角度に対する光強度分布が単純な強度
分布を持つ光ファイバセンサの提供と、小さな曲率で曲
げ加工をしたサイドビュータイプの光ファイバセンサー
の提供。 【構成】 個々の芯径を５０ミクロン以下とし、少なく
とも５００個の芯からなる芯を島、芯を取り巻く樹脂層
の鞘を海とする二樹脂からなる多芯プラスチック光ファ
イバを導光材とした光ファイバセンサーユニットで、小
さな曲率での曲げも可能。
分布を持つ光ファイバセンサの提供と、小さな曲率で曲
げ加工をしたサイドビュータイプの光ファイバセンサー
の提供。 【構成】 個々の芯径を５０ミクロン以下とし、少なく
とも５００個の芯からなる芯を島、芯を取り巻く樹脂層
の鞘を海とする二樹脂からなる多芯プラスチック光ファ
イバを導光材とした光ファイバセンサーユニットで、小
さな曲率での曲げも可能。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は物体の有無や大きさなど
を検出する光ファイバ式の光電スイッチなどに使用する
光ファイバセンサーユニットに関するものである。
を検出する光ファイバ式の光電スイッチなどに使用する
光ファイバセンサーユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバセンサーユニットは光ファイ
バ式の光電スイッチなどに使用されているものであり、
物体が光を遮ることで物体を検知する透過型と物体から
反射する光を捕らえて物体を検知する反射型とがある。
用途は、ＦＡやＯＡなどにおける物体検出や位置検出に
使用する。
バ式の光電スイッチなどに使用されているものであり、
物体が光を遮ることで物体を検知する透過型と物体から
反射する光を捕らえて物体を検知する反射型とがある。
用途は、ＦＡやＯＡなどにおける物体検出や位置検出に
使用する。
【０００３】従来の光ファイバセンサーに使用されてい
たプラスチック光ファイバは、芯の周りに同心円状に鞘
を被覆した光ファイバであり、芯の直径は通常０．５〜
１．５ｍｍで、特別な場合でも０．２５ｍｍ程度であ
る。このようなプラスチック光ファイバは一本ずつ使用
されるのが一般的で、場合によっては複数本の束にして
使用することもある。その場合でも、ファイバの芯径は
０．１ｍｍ程度を最低としている。光を出射、または受
光する方式は、光ファイバの軸方向に行うストレートタ
イプが一般的である。用途に応じては、ファイバの軸と
直角に出射、または受光するサイドビュータイプもあ
り、アダプターをストレートタイプの透過型や反射型の
光ファイバセンサーユニットに取り付けるか、光ファイ
バコードの先端を約４５°に切断して反射面をコーティ
ングして使用している。また複数本の光ファイバを束ね
て最外層にのみ被覆が施されたバンドルファイバも使用
されているが、本発明の多芯光ファイバとは異なる。
たプラスチック光ファイバは、芯の周りに同心円状に鞘
を被覆した光ファイバであり、芯の直径は通常０．５〜
１．５ｍｍで、特別な場合でも０．２５ｍｍ程度であ
る。このようなプラスチック光ファイバは一本ずつ使用
されるのが一般的で、場合によっては複数本の束にして
使用することもある。その場合でも、ファイバの芯径は
０．１ｍｍ程度を最低としている。光を出射、または受
光する方式は、光ファイバの軸方向に行うストレートタ
イプが一般的である。用途に応じては、ファイバの軸と
直角に出射、または受光するサイドビュータイプもあ
り、アダプターをストレートタイプの透過型や反射型の
光ファイバセンサーユニットに取り付けるか、光ファイ
バコードの先端を約４５°に切断して反射面をコーティ
ングして使用している。また複数本の光ファイバを束ね
て最外層にのみ被覆が施されたバンドルファイバも使用
されているが、本発明の多芯光ファイバとは異なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバセンサーユ
ニットのストレートタイプでは出射光の出射角に対する
強度分布は、光ファイバセンサーユニットの端面と接続
する発光ダイオードとの相対位置のずれや端面の形状あ
るいは光入射角度などによって複雑な挙動を示し、その
ために光ファイバセンサーユニットの使用範囲を小さく
限定していた。また、受発光素子を含むアンプユニット
を変更すると光強度分布が変わるという問題、即ち再現
性に欠けるという問題があった。
ニットのストレートタイプでは出射光の出射角に対する
強度分布は、光ファイバセンサーユニットの端面と接続
する発光ダイオードとの相対位置のずれや端面の形状あ
るいは光入射角度などによって複雑な挙動を示し、その
ために光ファイバセンサーユニットの使用範囲を小さく
限定していた。また、受発光素子を含むアンプユニット
を変更すると光強度分布が変わるという問題、即ち再現
性に欠けるという問題があった。
【０００５】更に、サイドビュータイプを得るために
は、小さな曲率半径で光ファイバ端を曲げると曲げによ
る損失が大きくなり、曲率半径を大きくすると小型化が
出来ない事から、別に加工された専用アダプターの取り
付けや光ファイバ端面に反射面をつけるなどの処理が必
要であり、問題であった。
は、小さな曲率半径で光ファイバ端を曲げると曲げによ
る損失が大きくなり、曲率半径を大きくすると小型化が
出来ない事から、別に加工された専用アダプターの取り
付けや光ファイバ端面に反射面をつけるなどの処理が必
要であり、問題であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】これを解決するために検
討した結果、本発明の多芯光ファイバユニットに到達し
た。即ち、本発明は屈折率の高い透明な芯樹脂からな
る、個々の芯の直径が５ミクロン乃至５０ミクロンであ
り、少なくとも５００個以上多数の芯樹脂の島とそれを
取り囲む屈折率の低い鞘樹脂からなる海島構造体、ある
いは芯樹脂とそれを取り囲む屈折率の低い鞘樹脂が同心
円構造の島とし、その周りを第３の樹脂で充満した海島
構造体として一纏めにした、断面が円状の多芯光ファイ
バから、光を出射、又は受光させる光ファイバセンサー
ユニットである。
討した結果、本発明の多芯光ファイバユニットに到達し
た。即ち、本発明は屈折率の高い透明な芯樹脂からな
る、個々の芯の直径が５ミクロン乃至５０ミクロンであ
り、少なくとも５００個以上多数の芯樹脂の島とそれを
取り囲む屈折率の低い鞘樹脂からなる海島構造体、ある
いは芯樹脂とそれを取り囲む屈折率の低い鞘樹脂が同心
円構造の島とし、その周りを第３の樹脂で充満した海島
構造体として一纏めにした、断面が円状の多芯光ファイ
バから、光を出射、又は受光させる光ファイバセンサー
ユニットである。
【０００７】本発明に使用される多芯光ファイバの断面
の直径は、０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、通常は０．
３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。芯材としてはＰＭＭＡ
系の樹脂或はポリカーボネート系の樹脂、或はポリスチ
レン系の樹脂などであり、鞘樹脂はそれらの芯樹脂を用
いた通常のプラスチック光ファイバの鞘樹脂として公知
のものを使用することが出来る。芯と鞘の二つの樹脂か
らなる多芯ファイバに対し、場合によっては、第３の樹
脂を充満したものを使用することもできるが、その効果
はファイバの耐熱性や、耐薬品性をあげることが中心で
あり、通常の使用の場合には芯を島とし鞘を海とする構
造体からなる光ファイバの方が有効光路面積が大きく、
光ロスも低いので好ましい。
の直径は、０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、通常は０．
３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。芯材としてはＰＭＭＡ
系の樹脂或はポリカーボネート系の樹脂、或はポリスチ
レン系の樹脂などであり、鞘樹脂はそれらの芯樹脂を用
いた通常のプラスチック光ファイバの鞘樹脂として公知
のものを使用することが出来る。芯と鞘の二つの樹脂か
らなる多芯ファイバに対し、場合によっては、第３の樹
脂を充満したものを使用することもできるが、その効果
はファイバの耐熱性や、耐薬品性をあげることが中心で
あり、通常の使用の場合には芯を島とし鞘を海とする構
造体からなる光ファイバの方が有効光路面積が大きく、
光ロスも低いので好ましい。
【０００８】ここで、芯の直径が５０ミクロンより大き
いと、ファイバの曲げに対する光ロスが大きいので出来
るだけ小さい方が良い。芯の数も５００以上にして、出
来るだけ断面の均一化をはかる必要がある。この様に小
口径の多数の芯の束からなる多芯光ファイバセンサーユ
ニットから出射された出射光の強度分布は、同等の口径
を有する光ファイバセンサーユニットのものに比べて、
単純であり、センサーとしての実用性に優れたものであ
る。
いと、ファイバの曲げに対する光ロスが大きいので出来
るだけ小さい方が良い。芯の数も５００以上にして、出
来るだけ断面の均一化をはかる必要がある。この様に小
口径の多数の芯の束からなる多芯光ファイバセンサーユ
ニットから出射された出射光の強度分布は、同等の口径
を有する光ファイバセンサーユニットのものに比べて、
単純であり、センサーとしての実用性に優れたものであ
る。
【０００９】また、本発明の多芯光ファイバセンサーユ
ニットでは、先端を１ｍｍ以下の曲率半径で曲げ加工し
ても、そのロスはセンサーとしての実用特性上殆ど問題
ない程度のものである。これを利用して、図１、Ｂ）に
示すようなセンサーユニットの軸に対して、直角方向に
小さな曲率で約９０°折り曲げ、センサーユニットの軸
径から、殆ど、はみ出さない程度に先端面を加工するだ
けでサイドビュー方式の光ファイバセンサーを形成する
事が出来る。
ニットでは、先端を１ｍｍ以下の曲率半径で曲げ加工し
ても、そのロスはセンサーとしての実用特性上殆ど問題
ない程度のものである。これを利用して、図１、Ｂ）に
示すようなセンサーユニットの軸に対して、直角方向に
小さな曲率で約９０°折り曲げ、センサーユニットの軸
径から、殆ど、はみ出さない程度に先端面を加工するだ
けでサイドビュー方式の光ファイバセンサーを形成する
事が出来る。
【００１０】
【実施例】次に、実施例および比較例によって本発明を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１１】
【実施例１】芯をＰＭＭＡ樹脂、鞘をフッ素樹脂とす
る、芯の数が１０００ケ、芯の平均直径２５ミクロン、
断面の直径が１．０ｍｍの多芯光ファイバについて発光
ダイオードと光ファイバの光軸のずれに対する出射光の
光強度分布の試験を行った。光ファイバセンサーユニッ
トの形状は図１、Ａ）に示すようなストレートタイプ
で、該試験方法を図３に示す。
る、芯の数が１０００ケ、芯の平均直径２５ミクロン、
断面の直径が１．０ｍｍの多芯光ファイバについて発光
ダイオードと光ファイバの光軸のずれに対する出射光の
光強度分布の試験を行った。光ファイバセンサーユニッ
トの形状は図１、Ａ）に示すようなストレートタイプ
で、該試験方法を図３に示す。
【００１２】光ファイバユニット端面の出射光量の分布
を図４に示す。この様に、本発明の多芯光ファイバユニ
ットから出射された出射光の光強度分布は光軸延長上の
点をピークとした左右対称な単純な光強度分布を示して
いる。
を図４に示す。この様に、本発明の多芯光ファイバユニ
ットから出射された出射光の光強度分布は光軸延長上の
点をピークとした左右対称な単純な光強度分布を示して
いる。
【００１３】
【比較例１】直径１．０ｍｍの単芯のＰＭＭＡ系プラス
チック光ファイバについて発光ダイオードと光ファイバ
の光軸のずれに対する出射光の光強度分布の比較試験を
行った。該試験方法は実施例１に同じ。光ファイバユニ
ット端面の出射光量の分布を図５に示す。
チック光ファイバについて発光ダイオードと光ファイバ
の光軸のずれに対する出射光の光強度分布の比較試験を
行った。該試験方法は実施例１に同じ。光ファイバユニ
ット端面の出射光量の分布を図５に示す。
【００１４】このように、単芯のＰＭＭＡ系プラスチッ
ク光ファイバを使用した場合は、複雑な光強度分布を示
している。
ク光ファイバを使用した場合は、複雑な光強度分布を示
している。
【００１５】
【実施例２】芯をＰＭＭＡ樹脂、鞘をフッ素樹脂とす
る、芯の数が１０００ケ、芯の平均直径２５ミクロン、
断面の直径が１．０ｍｍの多芯光ファイバを、図１、
Ｂ）のようにサイドビュータイプとしたときの出射光の
光強度分布の試験を行った。光ファイバセンサーユニッ
トの形状は、直径１ｍｍの鉄棒を支持棒として９０°に
折り曲げ加工し、そのまま、エポキシ接着剤で曲げを固
定したものを、かみそりで切断し、端面を研磨したもの
である。
る、芯の数が１０００ケ、芯の平均直径２５ミクロン、
断面の直径が１．０ｍｍの多芯光ファイバを、図１、
Ｂ）のようにサイドビュータイプとしたときの出射光の
光強度分布の試験を行った。光ファイバセンサーユニッ
トの形状は、直径１ｍｍの鉄棒を支持棒として９０°に
折り曲げ加工し、そのまま、エポキシ接着剤で曲げを固
定したものを、かみそりで切断し、端面を研磨したもの
である。
【００１６】この先端から出射される光強度分布を図６
に示す。このように、本発明の多芯光ファイバユニット
はサイドビュータイプとしたときも光ファイバの光軸の
直角方向の延長上の点をピークとした左右対称な単純な
光強度分布を示している。
に示す。このように、本発明の多芯光ファイバユニット
はサイドビュータイプとしたときも光ファイバの光軸の
直角方向の延長上の点をピークとした左右対称な単純な
光強度分布を示している。
【００１７】
【比較例２】直径１．０ｍｍの単芯のＰＭＭＡ系プラス
チック光ファイバについてサイドビュータイプとしたと
きの出射光の光強度分布の比較試験を行った。光ファイ
バセンサーユニットの形状は、直径１ｍｍの鉄棒を支持
棒として９０°に折り曲げ加工し、そのまま、エポキシ
接着剤で曲げを固定したものを、かみそりで切断し、端
面を研磨したものである。
チック光ファイバについてサイドビュータイプとしたと
きの出射光の光強度分布の比較試験を行った。光ファイ
バセンサーユニットの形状は、直径１ｍｍの鉄棒を支持
棒として９０°に折り曲げ加工し、そのまま、エポキシ
接着剤で曲げを固定したものを、かみそりで切断し、端
面を研磨したものである。
【００１８】この先端から出射される光強度分布を図７
に示す。この様に、単芯のＰＭＭＡ系プラスチック光フ
ァイバを使用した場合はサイドビュータイプとしたとき
もピークが２つある複雑な光強度分布を示している。
に示す。この様に、単芯のＰＭＭＡ系プラスチック光フ
ァイバを使用した場合はサイドビュータイプとしたとき
もピークが２つある複雑な光強度分布を示している。
【００１９】
【比較例３】直径１．０ｍｍの単芯のＰＭＭＡ系プラス
チック光ファイバについてサイドビュータイプとしたと
きの出射光の光強度分布の比較試験を行った。光ファイ
バセンサーユニットの形状は、先端部を約４５°の角度
でかみそりで切断し、端面を研磨したものである。
チック光ファイバについてサイドビュータイプとしたと
きの出射光の光強度分布の比較試験を行った。光ファイ
バセンサーユニットの形状は、先端部を約４５°の角度
でかみそりで切断し、端面を研磨したものである。
【００２０】この先端から出射される光強度分布を図８
に示す。この場合も、比較例２と同様な光強度分布を示
している。
に示す。この場合も、比較例２と同様な光強度分布を示
している。
【００２１】
【発明の効果】多芯光ファイバを用いたセンサーユニッ
トであり、出射光角度と光強度の関係や受光角度と受光
強度の関係が単純な強度分布を持つものが得られる。更
に、曲率半径を著しく小さくして曲げても光ロスが少な
いので、サイドビュータイプとして真横から光を発光、
受光することが可能である。
トであり、出射光角度と光強度の関係や受光角度と受光
強度の関係が単純な強度分布を持つものが得られる。更
に、曲率半径を著しく小さくして曲げても光ロスが少な
いので、サイドビュータイプとして真横から光を発光、
受光することが可能である。
【図１】本発明の多芯光ファイバセンサーユニットの概
略を示したものである。 Ａ）直線タイプの例 Ｂ）曲率半径５ｍｍ以下のサイドビューセンサー
略を示したものである。 Ａ）直線タイプの例 Ｂ）曲率半径５ｍｍ以下のサイドビューセンサー
【図２】多芯光ファイバ断面の構造を示したものであ
る。 Ａ）芯を島とし、鞘を海とする構造のもの。 Ｂ）芯特許鞘を島とし、第三の樹脂を海とする構造のも
の。
る。 Ａ）芯を島とし、鞘を海とする構造のもの。 Ｂ）芯特許鞘を島とし、第三の樹脂を海とする構造のも
の。
【図３】実施例１、比較例１の概略試験方法を示す。
【図４】実施例１の結果を示したものである。横軸の角
度は光ファイバの軸を基準とした角度を表し、縦軸は軸
ずれが０ｍｍでの光強度を１とした相対強度を表す。
度は光ファイバの軸を基準とした角度を表し、縦軸は軸
ずれが０ｍｍでの光強度を１とした相対強度を表す。
【図５】比較例１の結果を示したものである。横軸及び
縦軸は図４と同じである。
縦軸は図４と同じである。
【図６】実施例２の結果を示したものである。横軸は光
ファイバの光軸に直角な端面の軸を基準とした角度を表
し、縦軸は実施例１の軸ずれ０ｍｍでの光強度を１とし
た相対強度を表す。
ファイバの光軸に直角な端面の軸を基準とした角度を表
し、縦軸は実施例１の軸ずれ０ｍｍでの光強度を１とし
た相対強度を表す。
【図７】比較例２の結果を示したものである。横軸は図
６と同じであり、縦軸は比較例１の軸ずれ０ｍｍでの光
強度を１とした相対強度を表す。
６と同じであり、縦軸は比較例１の軸ずれ０ｍｍでの光
強度を１とした相対強度を表す。
【図８】比較例３の結果を示したものである。横軸及び
縦軸は図７と同じである。
縦軸は図７と同じである。
１ 芯樹脂 ２ 鞘樹脂 ３ 第３の樹脂 ４ 発光ダイオード ５ 光ファイバセンサーユニット ６ フォトダイオード
───────────────────────────────────────────────────── 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 6/06 Ａ 7820−2Ｋ Ｈ０１Ｈ 35/00 Ｒ 6969−5Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 屈折率の高い透明な芯樹脂からなる、個
々の芯の直径が５ミクロン乃至５０ミクロンであり、少
なくとも５００個以上多数の芯樹脂の島とそれを取り囲
む屈折率の低い鞘樹脂からなる海島構造体、あるいは芯
樹脂とそれを取り囲む屈折率の低い鞘樹脂が同心円構造
の島とし、その周りを第３の樹脂で充満した海島構造体
として一纏めにした、断面が円状の多芯光ファイバか
ら、光を出射、又は受光させる光ファイバセンサーユニ
ット。 - 【請求項２】 多芯光ファイバセンサーユニットの先端
部が直線状のもの乃至は曲率半径５ｍｍ以上に曲げられ
たものである請求項１の光ファイバセンサーユニット。 - 【請求項３】 多芯光ファイバセンサーユニットの先端
部が曲率半径５ｍｍ未満に曲げられた請求項１の光ファ
イバセンサーユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19903391A JP3114885B2 (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 多芯光ファイバユニットを用いた光電スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19903391A JP3114885B2 (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 多芯光ファイバユニットを用いた光電スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0540180A true JPH0540180A (ja) | 1993-02-19 |
| JP3114885B2 JP3114885B2 (ja) | 2000-12-04 |
Family
ID=16401000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19903391A Expired - Lifetime JP3114885B2 (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 多芯光ファイバユニットを用いた光電スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3114885B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009196064A (ja) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Disco Abrasive Syst Ltd | 切削ブレード検出機構 |
| CN107255486A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-10-17 | 中北大学 | 一种反射式强度调制型光纤传感器探头 |
-
1991
- 1991-08-08 JP JP19903391A patent/JP3114885B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009196064A (ja) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Disco Abrasive Syst Ltd | 切削ブレード検出機構 |
| CN107255486A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-10-17 | 中北大学 | 一种反射式强度调制型光纤传感器探头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3114885B2 (ja) | 2000-12-04 |
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