JPS60200104A - 反射光測定用フアイバアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は対象物を観測する送光用ファイバと受光用ファ
イバからなる反射光測定用ファイバアレイに係る。

〈従来技術〉 単純な反射光測定用ファイバとして従来から第１図に示
す距離測定用のものが知られている。

第１図において、一対の送光用ファイバ１と受光用ファ
イバ２が平行して配置されている。送光用ファイバ１は
光源３と、受光用ファイバ２は受光素子４と結合されて
いる。光源３の光は送光用ファイバｌを伝搬し、送光用
ファイバｌの端面から対象物７に向って開口角２θで拡
散され、照明光５１　＋　ｓ、で限界される円錐状の照
明領域Ｓ１は対象物上では照明領域８．．８．となる。

また対象物７上の視野９ｍ、９．を臨む開口角２θの範
囲の反射光６□、６２で限界される円錐状の受光領域Ｒ
１が受光用ファイバ２の端面に結合される。

そこで、第１図では視野９１＋９２の内、照明領域Ｓ、
で照明されている部分９□、９３のみが観測できる。こ
の場合、対象物７と光ファイバ端の距離りによって受光
量が特定的に変化するので、受光量観測によって、対象
物７までの距離りを測定することができる。

第１図のものでは対象物までの距離を検出するだけであ
るが、対象物の凹凸の集合による情報、例えば自動車の
エンジンの製造番号のプレートに刻印された文字等を認
識しようとする場合は、第１図に示すような一対の送光
用ファイバと受光用ファイバを第２図に示すように一次
元的に複数組配列し、これを対象物の凹凸を覆うように
走査し、受光情報を処理して凹凸部のもつ情報を認識す
ることができる。あるいは第２図に示す一次元的配列の
送・受光用ファイバアレイを更に２次元的に配列して電
子走査でファイバアレイの情報を読取ることができる。

第２図において１．．１．は開口端で開口角２θを有す
る平行に配列された送光用ファイバ、２□。

２２は開口端で開口角２θを有するＤなる間隔で平行に
配列された受光用ファイバである。受光用ファイバ２．
．２２は送光用ファイバ”Ｉ＋”ｔの照明による対象物
７０反射光を受光する。送光用ファイバ１．と送光用フ
ァイバ１．は共に同一の開口角２θをもち、Ｄなる間隔
で平行に配列されている。対象物７と７アイバアレイの
間の距離りによって対象物７上での照明領域Ｓ、　、　
Ｓ、は変化し、距＃Ｌｏから照明領域Ｓ、　、　Ｓ、は
重畳し始める。又受光用ファイバ２．　、２ｔは共に同
一の開口角２θをもち、Ｄなる間隔で平行に配列されて
いて、それぞれ受光領域Ｒ，、Ｒ，をもつ。受光領域Ｉ
ｔ、、　、　Ｒ，もＬと共に変化し、距離Ｌ０以上にお
いて重畳する。

しかし、受光領域Ｒ８，Ｒ，が重なると、双方の受光用
ファイバは共に同一受光領域部分の情報をもつことにな
り、受光ファイバの配列のピッチに基づく原理的な分解
能を達成できなくなる。

また、距離り。において照明領域Ｓ、　、　Ｓ、と受光
領域Ｒ１，Ｒ，は共に重畳し始め、受光領域Ｒ，、Ｒ１
内で照明領域Ｓ、　、　Ｓ、が重畳した部分、重畳しな
い部分、ダークスペースが占める領域に区分され、これ
らの領域が距離りと共に変化する。従って受光領域Ｒ，
、Ｒ，の照明分布は均一でない。

このため受光用ファイバの受光量と距離の関係が単純で
なく対象物の凹凸の検出に不適である。

第３図は第２図と同一の配列の送・受光用ファイバアレ
イを示す。ただし送・受光用ファイバの開口角は共に２
θ′で狭い場合を示している。

この場合、ファイバアレイの端面からの距離ＬＫある対
象物上で照明領域Ｓ、　、　Ｓ、と受光領域ＲＩ。

Ｒ１は図示の如く配列され、隣接照明領域ＳＩとＳ。

の間にはダークスペースが存在し、受光領域ＲＩ。

Ｒ７内にダークスペースが存在する。またダークスペー
スの受光ファイバ２１．２□の対象物７上の受光領域内
に占める割合いが対象物７とファイバアレイ端までの距
離りとともに変化するため、受光パワーが受光用ファイ
バアレイと対象物の距離の自乗に逆比例するという単純
な受光量と距離の関係が成立せず、凹凸の検出において
支障が起る。

〈発明の目的〉 本発明は以上のような従来技術の不具合な点に鑑みてな
されたもので、ファイバアレイ配列に基づく分解能が阻
害されず、対象物の凹凸を正しく検出する反射光測定用
ファイバアレイを提供することを目的とするものである
。

〈問題点解決の手段〉 かかる目的を達成した本発明による反射光測定用ファイ
バアレイの構成は、対象物を照明する送光用ファイバと
特定な分解能を得る間隔で配列された受光用ファイバと
を交互に配列した反射光測定用ファイバアレイにおいて
、上記送光用ファイバの開口角２０Ｉを上記受光用ファ
イバの開口角２θ、よシ太きくシ、上記送光用ファイバ
による均一な照明領域でかつ上記受光用ファイバの受光
領域が重畳することなく、上記対象物を検出することを
特徴とするものである。

〈実施例〉 本発明による反射光測定用ファイバアレイの一実施例に
つき図面を参照しながら説明する。

第４図は本発明による反射光測定用ファイバアレイの一
実施例の構成図である。第４図において”ｌ＋１！・・
・は送光用ファイバ、２．．２．・・・は受光用ファイ
バ、７は観測対象物、Ｓ、　、　Ｓ、・・・は照明領域
、Ｒ，、Ｒ，・・・は受光領域、２θ、は送光用ファイ
バの開口角、２θ、は受光用ファイバの開口角である。

第４図に示す本発明の一実施例では、開口角２θ、をも
つ送光用ファイバ”Ｉ＋ｈ・・・と、開口角２θ、をも
つ受光用フアイバ２．，２．・・・とが所定の分解能を
得る間隔りで一次元的あるいは二次元的に、平行に配列
されている。

ここに、送元用ファイバの開口角２θ、と受光用ファイ
バの開口角２θ２とでは、 θ、〉０７、　・・・・・・・・（１）の関係がある。

従って実録で示す照明領域ＳＩ　＋　Ｓ２・・・と点め
で示す受光領域Ｒ，、１１２・・・は、第４図に示す如
く配列される。ファイバアレイの先端と対象物の距離り
がＬＭとＪＪＰの範囲において、照明領域は重畳されて
均一の照明が与えられ、受光領域は重畳することはない
。距離Ｌｐにおける照明領域Ｓ、。

Ｓ２・・・と、受ブＣ領域Ｒ，、Ｒ，・・・との関係を
第５図に示す。また距離ＬＭにおける照明領域８Ｂ　、
　Ｓ２・・・と、受光領域Ｒ，、ｌ（、・・・との関係
を第６図に示す。

従ってＬｐは、 ＬＭは、 従って対象物の検出範囲は以下に示される。

Ｌｐ　（Ｌ　＜　’ＬＭ　・・・・・・・・（４）第４
図に示す本発明による反射光測定用ファイバアレイの具
体的な数値例として、 送光用ファイバ１．．１．・・・はコア径１００μｍ１
外径１５０μ「ｎの多成分系光コアイノ（でその開口数
ｓｉｎθ冨は・ ｓｉｎθ、＝０．６、 受光用ファイバ２．．２．・・・は開口数ｓｉｎθ、＝
０．１５であってコア径５０μｍ１外径１５０μｍの純
粋石英コア、弗素ドープ石英のクラッドをもつファイバ
が所望の分解能を得る間隔Ｄ＝３００μｍで一次元的あ
るいは二次元的に配列されている。

またファイバアレイと凹凸をもった対象物７の距１？Ｉ
ＩＬは ０、４５　ｍｍ±０．０５ｍｍ 即ちＬは凹凸に対応してり、＝　０．４　ｍｍ％Ｌ、＝
０．５ｏ＋ｍとに変化をする。このとき、Ｌ、およびり
、の照明領域Ｓ、　、　Ｓ、・・・と受光領域ｒＬ、　
、　Ｒ，・・・は第５図と第６図に示されるＬｐとＬＭ
の範囲にある。また受光用ファイバアレイ２．．２．・
・・の他端にはそれぞれ受光素子が結合されておｐ１受
光鼠の変化から対象物との距離りの情報を得ることがで
きる。

第４図ないし第６図に示す如く、本発明による反射光測
定用ファイバアレイにおいては、Ｌｐ　＜　Ｌ　＜　Ｌ
Ｍの範囲において、送光用ファイバ１、．１．・・・は
対象物７上の受光領域１１．　、　Ｉｔ、・・・を均一
に照明し、かつ対象物７上で受光領域Ｉｔ、　、　Ｒ２
・・・は重畳することがない。したがって対象物の凹凸
に基づく距離の情報を正しく検出することができる。

また、第４図ないし第６図に示すように、本発明による
反射光測定用ファイバアレイにおいてはＤなる間隔で配
列されている受光用ファイバの受光領域Ｒ，、Ｒ，・・
・は重畳しないため、受光用ファイバの分解能を損なう
ことなく、Ｄなる分解能間隔で対象物の凹凸の情報を抽
出識別することができる。なお、通常開口数はｓｉｎθ
Ｉ”＋　２　ｓｉｎθ。

とすれば良い。

本発明による一次元配列した反射光測定用ファイバアレ
イの具体的栴造を第７出に示す。第７図において、−次
元配列された反射光測定用ファイバアレイの端末１０は
送光用ファイツクｌ、。

１２・・・と受光用ファイバ２．．２．・・・が交互に
かつ平行に所望の分解能を与える間隔りの半分の間隔を
２でＶ溝に配列され、端面１０ａは平坦に研磨されてい
る。

尚、■溝はシリコン基板にＶ溝をエツチングによって形
状、間隔共に精密に刻設される。ｉｏ。

μｍ程度の径の送・受光用ファイバｌＩ＋’４・・・、
２１゜２２・・・は顕微鏡で観察しながら交互に配列さ
れる。

送光用ファイバ１１＋１！＋・・・は一括して塩化ビニ
ル等で被覆した送光用ファイバ束のケーブル１１によっ
て端末１２に導出される。端末１２の端面１２ａは円形
に収束され端面は研磨され、キセノンランプや）１０ゲ
ンランプの光源に結合される。受光用ファイバ２１，２
．・・・は塩化ビニル等で被覆されたフラットケーブル
１３で端末１４に導出される。端末１４にはＶ溝が設け
られていて、端末１０の配列の順番に受光用ファイバ２
＋　＋　ｌｅｔ・・・が配列され、端面１４ａは平坦に
研磨されていて、これらの受光用ファイバはレンズ系を
介しであるいは直接にＣＣＤ等の一次元受光センサに個
々に結合される。第７図に示すものは一次元配列の場合
を説明したが二次元配列の場合も同様である。

〈発明の効果〉 本発明による一次元配列あるいは二次元配列された反射
光測定用ファイバアレイによれば、送光用ファイバの開
口角θ１を受光用ファイバの開口角θ２よシ大きくして
あシ、受光領域は照明領域によって均一に照明され、ダ
ークスペースが介在することなく、かつ受光領域が重畳
することのない範囲で、対象物の凹凸の情報を、ファイ
バアレイの分解能を損うことなく識別することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単純な送・受光用７アイバア等しい場合
の送・受光用ファイバアレイの構成図、第３図紘送・受
光用ファイバアレイの他の例の構成図、第４図は本発明
による反射光測定用ファイバアレイの構成図、第５図、
第６図は対象物が異る位置にあるときの照明領域と受光
領域の関係を示す図、第７図は本発明による反射光測定
用ファイバアレイの具体的溶成図である。 図面中、 ”Ｉ＋”！・・・は送光用ファイバ、２．．２．・・・
は受光用ファイバ、３は光源、４は受光素子、７は対象
物、ｌＯは端末、１１社送光用ファイバ束ケーブル、１
２は端末、１３は受光用ファイバ束の７ラツトケーブル
、１４は端末、２θ、は送光用ファイバの開口角、２θ
２は受光用ファイバの開口角、 ＳＩ、Ｓ、・・・は照明領域、Ｒ＋　、　馬・・・は受
光領域である。 第１図 第３図　（ 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対象物を照明する送光用ファイバと特定な分解能を得る
   間隔で配列された受光用ファイバとを交互に配列した反
   射光測定用７アイバアレイにおいて、上記送光用ファイ
   バの開口角２０．を上記受光用ファイバの開口角２θ、
   よシ大きくし、上記送光用ファイバによる均一な照明領
   域でかつ上記受光用ファイバの受光領域が重畳すること
   なく上記対象物を検出することを特徴とする反射光測定
   用ファイバアレイ。