JPH0560876A - 光センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の検知方向を有する光センサを提供す
る。 【構成】 光ファイバ１の中間部１ａの２点をそれぞれ
係合自在な第１及び第２係合部１２，１３を有する回転
体１４が設けられる。この回転体１４のほぼ中央部に
は、本体１１に対し回転自在に支持された回転軸１５が
突設されている。 【効果】 回転軸と直交する２次元方向からの外力がそ
の回転軸に加わると、回転方向まわりに回転軸および回
転体が第１及び第２係合部とともに一体的に回転し、光
ファイバが変形され、その結果光量変化が生じて２次元
方向の検知を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバが変形す
るとその変形部分で光損失が生じるという光ファイバの
光学的特性を利用した光センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光センサとして、例えば特開昭
６１−３４４９３号公報や実開昭５８−１２５８３５号
公報に開示されたものがある。これらに開示された光セ
ンサは、可撓性に富んだ光ファイバの一方端に投光器
を、また他方端に受光器をそれぞれ接続するとともに、
光ファイバの中間部に一定方向に移動自在な物体を係合
させたものである。したがって、物体が光ファイバに変
形を加えていないときには投光器からの光は比較的高い
割合で受光器に伝搬するが、物体が移動し光ファイバを
変形させるとその変形部分で光損失が生じて、受光器に
伝搬される光量は変形がない場合に比べて減少する。こ
のように、この種の光センサでは光ファイバの変形にと
もなう光量変化によって、物体の移動などを検知してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の光センサは上記
のように構成されていたので、物体が一定方向に移動し
た場合のみ物体の移動等を検知することができ、それ以
外の方向、例えば上記方向に対しほぼ垂直な方向に物体
が移動した場合には、物体による光ファイバの変形はゼ
ロであり、その結果光量変化もゼロとなる。つまり、光
センサにより検知することができる方向（以下「検知方
向」という）は１つであった。そのため、２方向以上に
ついて検知する必要がある場合には、複数の光センサが
必要となる。

【０００４】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたもので、複数の検知方向を有する光センサを提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる光セン
サは、可撓性の光ファイバと、前記光ファイバの一方端
に接続された投光器と、前記光ファイバの他方端に接続
された受光器と、前記光ファイバの中間部に係合され、
外力に応じてその中間部に変形を加える変形印加機構部
とを備えた光センサであって、上記目的を達成するため
に、前記変形印加機構部が、前記光ファイバの中間部の
２点でそれぞれ前記光ファイバに係合する第１及び第２
係合部を有する回転体と、前記第１及び第２係合部によ
り係合された前記光ファイバの長手方向にほぼ直交する
方向に延びるように前記回転体に突設された回転軸と、
前記外力に応じて前記回転軸をその軸まわりに回転自在
に支持した本体とで構成されている。

【０００６】

【作用】この発明における光センサでは、回転軸と直交
する２次元方向からの外力がその回転軸に加わると、そ
の軸まわりに回転軸および第１及び第２係合部を有する
回転体が一体的に回転し、光ファイバの中間部が変形す
る。その結果、その変形量に応じて受光器に受光される
光量が変化して、２次元方向からの外力が検知される。

【０００７】

【実施例】図１はこの発明にかかる光センサの要部斜視
図である。図２及び図３は、それぞれ要部側面および要
部平面図である。この光センサは、投光器と、受光器
と、可撓性に富んだ光ファイバ１と、外力に応じて光フ
ァイバ１の中間部１ａに変形を与える変形印加機構部１
０とで構成されている。なお、図１ないし図３への図示
は省略されているが、投光器および受光器はそれぞれ光
ファイバ１の一方及び他方端に接続され、投光器からの
光は光ファイバ１を介して受光器に導かれる。

【０００８】次に、変形印加機構部１０の構成について
説明する。この変形印加機構部１０は本体１１を有して
おり、この本体１１の側面部に設けられた貫通穴１１
ａ，１１ｂに光ファイバ１が挿通されている。また、変
形印加機構部１０には、この光ファイバ１の中間部１ａ
を２本の円筒部材１２ａ，１２ａ（図２及び図３）で挟
み込むようにして、その中間部１ａの１点で光ファイバ
１と係合する第１係合部１２と、第１係合部１２と同様
に２本の円筒部材１３ａ，１３ａからなり光ファイバ１
の中間部１ａの他の１点で光ファイバ１と係合する第２
係合部１３とを有する回転体１４が設けられている。こ
の回転体１４の上面中央部には、第１および第２係合部
１２，１３により係合された光ファイバ１の長手方向に
直交する方向に延びるように回転軸１５が突設されてい
る。なお、この回転軸１５は本体１１に対し回転自在に
支持されており、回転軸１５と直交する２次元方向から
の外力がその回転軸１５に加わると、その軸を回転中心
として回転方向α（あるいは−α）に回転軸１５および
第１及び第２係合部１２，１３を有する回転体１４が一
体的に回転するように構成されている。

【０００９】したがって、上記のように２次元方向から
の外力が変形印加機構部１０に作用すると、光ファイバ
１の中間部１ａが変形され、その結果、その変形量に応
じて受光器（図示省略）に受光される光量が変化して、
２次元方向からの外力を検知することができる。例え
ば、図４に示すように回転軸１５の先端部に光ファイバ
１の長手方向Ｘおよびその方向Ｘに対しほぼ直交する方
向Ｙにそれぞれ伸びたバー１６，１７を設けた場合につ
いて考えてみる。この場合、バー１６に外力Ｆ1（ある
いはバー１７に外力Ｆ2 ）が作用すると、上記のように
回転軸１５および回転体１４が第１及び第２係合部１
２，１３とともに一体的に方向（−α）に角度θだけ回
転し（図５）、光ファイバ１の中間部１ａが変形する。
そのため、光ファイバ１の中間部１ａまで伝搬してきた
光の一部において光の伝搬モードが変更され、光ファイ
バ１から漏れてしまう。その結果、受光器側に伝搬され
る光量が減少する。

【００１０】図６は、回転角度θと光量変化ΔＰf との
関係を示すグラフである。同図において、丸印は、以下
の条件 光ファイバ１・・・・・・・・φ１mmのプラスチックフ
ァイバ 係合部１２，１３の間隔・・・２０mm 円筒部材の間隔・・・・・・・８mm 円筒部材の直径・・・・・・・６mm において、光ファイバ１に変形が加えられていない（角
度θ＝０゜）ときの受光器に受光された光量と角度θを
それぞれ１０゜，２０゜，３０゜，４０゜に設定したと
きの光量とから求めた光量変化をプロットしたものであ
る。

【００１１】同図からわかるように、回転角度θと光量
変化ΔＰf の間には、所定の関係が認められることか
ら、光量変化ΔＰf から単に回転軸１５に２次元方向の
外力が加わったことを検知することができるだけでな
く、回転軸１５の回転角度、さらにはその角度から外力
の大きさを求めることができる。

【００１２】上記光センサの利用例としては、例えば図
７に示すように、バー１６，１７の先端部に重り１８，
１９をそれぞれ取り付け、衝撃センサとして機能させる
ことができる。この場合、Ｘ方向に衝撃が加わると、慣
性力によって重り１８，１９が回転軸１５まわりに回転
移動し、上記と同様にしてその衝撃を検知することがで
きる。また、別の利用態様として、さらにバー１６，１
７にそれぞれバネ２０，２１を取り付ける（図８）こと
によって、加速度センサとして機能させることができ
る。すなわち、例えばＸ方向に加速度が生じると回転軸
１５がバネ力に逆らいながら回転する一方、加速度がな
くなるとバネ力に抗して元の状態（図８）に復帰する。

【００１３】なお、上記実施例では、回転軸１５に互い
に直交するバー１６，１７を設けたが、回転軸１５を方
向αに回転させる手段はこれに限定されるものではな
い。

【００１４】また、係合部１２，１３をそれぞれ２本の
円筒部材１２ａ，１２ａ，１３ａ，１３ａにより構成し
ているが、これ以外の手段、例えば光ファイバ１の外径
と同程度の大きさの貫通穴を有するプレート等を用意
し、その貫通穴に光ファイバ１を挿通することによって
光ファイバ１の中間部１ａと係合するように構成しても
よい。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
光センサによれば、光ファイバの中間部の２点をそれぞ
れ係合自在な第１，第２係合部を有する回転体を設け、
その回転体に突設された回転軸を本体に回転自在に支持
して変形印加機構部を形成したため、前記回転軸と直交
する２次元方向からの外力がその回転軸に加わると、そ
の軸まわりに回転軸および回転体が第１及び第２係合部
とともに一体的に回転して光ファイバの中間部が変形
し、これにより受光器での光量が変化するので、２次元
方向からの外力を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる光センサの要部斜視図であ
る。

【図２】図１の光センサの要部側面図である。

【図３】図１の光センサの要部平面図である。

【図４】光センサの一実施例を示す要部平面図である。

【図５】図４の光センサの動作を示す要部平面図であ
る。

【図６】回転角度と光量変化との関係を示すグラフであ
る。

【図７】図１の光センサの利用態様の一例を示す要部平
面図である。

【図８】図１の光センサの利用態様の他の例を示す要部
平面図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ １ａ 中間部 １０ 変形印加機構部 １１ 本体 １２ 第１係合部 １３ 第２係合部 １４ 回転体 １５ 回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性の光ファイバと、前記光ファイバ
   の一方端に接続された投光器と、前記光ファイバの他方
   端に接続された受光器と、前記光ファイバの中間部に係
   合され、外力に応じてその中間部に変形を加える変形印
   加機構部とを備えた光センサにおいて、 前記変形印加機構部が、前記光ファイバの中間部の２点
   でそれぞれ前記光ファイバに係合する第１及び第２係合
   部を有する回転体と、前記第１及び第２係合部により係
   合された前記光ファイバの長手方向にほぼ直交する方向
   に延びるように前記回転体に突設された回転軸と、前記
   外力に応じて前記回転軸をその軸まわりに回転自在に支
   持した本体とからなることを特徴とする光センサ。