JPS61284627A - 光フアイバセンサ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一端から入射した光を他端に伝達する光フ
ァイバ（ガラス、またはプラスチック等の透明な繊維、
またはこれを束ねて光の像を伝送するもので、細径、軽
量、可とり性、無誘導、無漏話などの特性を有し、大容
量光通信方式に用いられている。）を用いた光フアイバ
センナに関するもので、特にこの発明は、外部からの荷
重に対し光量変化によってこれに敏感忙反応し、この荷
重に対し充分なヌピードで応答することができる光ファ
イバセンサに関するものである。

〔従来の技術〕

第５回国は従来のこの程光ファイバを長手方向に切断し
て示す断面図、第５図（Ｂ）はその縦断面図、第６図は
所定自立半径に曲げられ次光ファイバの断面図、第７図
は光ファイバと、この光ファイバを曲げる一対の治具と
によって構成された従来の光ファイバセンサを示す側面
図、第８図は光フアイバ中の光の伝達原理の説明図であ
る。まず第５図（Ａ）ω）において、（１）は光屈折率
（ｎｔ）で、かつ断面円形のコア（１ａ）と、このコア
を包囲し光屈折率（ｎ、）のクラッド（１ｂ）と、この
クラッドの表面を保護する保護層（１ｃ）とによって構
成された光ファイバ、（３）はコア（１ａ）内を伝達す
る光、（６′）はコア（１ａ）と、クラッド（１ｂ）と
の境界面（２）において反射した光である。

次に、第６図において、（３”）はコア（１ａ）とクラ
ッド（１ｂ）との境界面（２）を透過した光、また、第
８図において、（Ｃ１）はコア（１ａ）内を伝達する光
（３）と、コア（１ａ）と、クラッド（１ｂ）の境界面
（２）とが構成する入射角、（θ鵞）は境界面（２）を
透過した光（３”）の屈折角、（θ。）は入射角（Ｃ１
）が一定値以上になった場合の臨界角である０次に、第
７図において、（７）は対向面に凹凸部（４ｍ）、（４
ｂ）を形成し次一対の治具（４Ａ）。

（４Ｂ）と、との両治具間に挿入され、凹凸部（４ｍ）
、（４ｂ）の抑圧より波形状に曲げられた光ファイバ（
１）とによって構成された従来の光ファイバセンサであ
る。

一般にこの穂元ファイバにおいては、第６図に示すよう
に１コア（１ａ）内を伝達する光（３）の入射角（θｌ
）が臨界角（θｅ）未満の場合には、第５図（４）に示
すように、クラッド（１ｂ）内に透過する光（３”）と
、境界面（２）において反射してコア（１ａ）内を伝達
する光（３′）とに分かれ、また、コア（１ａ）内を伝
達する光（３）の入射角（θりが臨界角（θｅ）以上の
場合には、全反射となってコア（１ａ）内を伝達する光
（３′）となる。し念がって、第５図（４）に示す直線
状の光ファイバ（１）の場合には上述した全反射作用に
よって光（３）の損失は比較的少ない。

しかしながら、第６図に示すように光ファイバ（１）が
所定半径に曲げられた場合、その曲げがゆるやかなとき
には、上述した全反射の状態の光伝達が行なわれるが、
その曲げが急峻なときには、光（３）が境界面（２）に
接する角度が臨界角（θり未満となシ、クラッド（１ｂ
）内に透過する光（３”）が増加して光伝達効率が著し
く低下し、光ファイバ（１）の曲げが極端に大きいとき
には光伝達が行なわれなくなる。

第７図に示す従来の光フアイバセンナ（７）は、上述し
次光伝達の原理を応用したもので、一対の治具（４Ａ）
、（４Ｂ）の凹凸部（４ｍ）、Ｃ４ｂ）の押圧によシ光
ファイバ（１）を波形状に曲げると、上述した理由によ
って光の伝達量が変化し、図示していないが、光ファイ
バ（１）の両端に設けた発光素子と、受光素子の光量の
比を求めることによって両治具（４−Ａ）、（４Ｂ）の
物理的変位量を光量変化によって検出するセンナとして
用いることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の光ファイバセンサにおいては、一対の治
具（４Ａ）、（４Ｂ）の凹凸部（４ｍ）−（４ｂ）の押
圧により光ファイバ（１）を波形状に曲げることによっ
て光量変化として検出するようにしているため、両治具
（４Ａ）、（４Ｂ）を互いに離反させて元の位置に戻し
たとき、すなわち光量変化のない位置に戻したときＫは
、光ファイバ（１）は自体の弾性復元力によって元の状
態に戻らなければならないが、この穂元ファイバはその
構成材質の関係上、弾性復元力が弱く、治ＡＫ対する荷
重の変化に反応して充分なスピードで応答することがで
きない欠点がある。また、上述した従来の光フアイバセ
ンナにおいては、光ファイバ（１）に大きな曲げ応力が
加わらないようにするために、治具（４Ａ）。

（４Ｂ）の凹凸部（４ｍ　）　＝　（４ｂ　）の曲率半
径を大きくしなければならないという制限を受ける欠点
がある。

さらに、従来の光ファイバセンサにおいては、光量変化
を大きくとる九めに１曲率半径の小さい凹凸部（４ｍ）
、（４ｂ）−１治具（４Ａ）、（４Ｂ）の対向に多数設
ける必要があるが、この凹凸部（４ｍ　）　。

（４ｂ）によって光ファイバ（１）を頻繁に抑圧・解放
を繰シ返すと、凹凸部が接触する部分の光ファイバ（１
）が疲労し易く、長期使用に耐えない欠点もある。

この発明は、かかる点に着目してなされたもので、光フ
ァイバセンサの光量変化を大きくとる次めに、曲率半径
の小さな曲げを光ファイバに簡単に加えることができる
とともに、光ファイバセンサの物理的変位による光量変
化の応答のスピードアップを計った光ファイバセンサを
提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる光ファイバセンサは、優れた弾性力を
有する弾性パイプと、この弾性パイプ内に挿入された光
ファイバとによって光ファイバセンナを構成し、上記弾
性パイプを光ファイバと共に所定の曲率半径で少くとも
１／２ターン〜１ターンのループ状に形成するようにし
たものである。

〔作用〕

この発明においては、優れた弾性力を有する弾性パイプ
と、これに挿入された光ファイバとによって光ファイバ
センサを構成し、上記弾性パイプを光ファイバと共に所
定の曲率半径で少くとも１／２ターン〜１ターンのルー
プ状に形成するようにしたので、弾性パイプの両端に相
互変位を加えることによって、内部の光ファイバにも変
位を与えることができるので、光フアイバ内に入射し次
光は、伝達の途中でコア中からクラッドへ透過したシ、
コアとクラッドの境界面に反射して変位に応じて光量変
化を得ることができるものである。

〔発明の実施例〕

第１図および第２図は何れもこの発明の一実施例を示す
もので、第１図は光フアイバセンナの正面図、第２図は
第１図の（１）　−（１）線における拡大断面図である
。（６）は内部に光ファイバ（１）を挿゛大した　　　
：たとえばプラスチック等のように優れた弾性力を有す
る弾性パイプで、この弾性パイプ（６）と光ファイバ（
１）とによって光フアイバセンナ（８）ｔ−構成してお
シ、この光ファイバセンサ（８）は第１図に示すようＩ
ｃＩターンのループ状（６Ｂ）、あるいは第３図に示す
他の実施例のように１／２ターンのループ状（６Ｂ）に
形成されている。なお、弾性パイプ（６）の側壁には、
第２図の拡大断面図に示すように、との弾性パイプ内の
長手方向に光ファイバ（１）を挿入する次めに、長手方
向に延長するスリン）　（６１）が形成されているが、
とのスリン）　（６ｍ）の間隙寸法が太きいと、弾性パ
イプ（６）の曲げが内部の光ファイバ（１）に正確に伝
わらないので最小必要限度に設定する必要がある・ この発明の光フアイバセンナは上記のように構成されて
いるので、第１図および第３図に示すように光ファイバ
センサ（８）の両端部に矢印（Ｐｌ）−（Ｐ２）の方向
に外部から変位を加えると、弾性パイプ（６）と共に内
部の光ファイバ（１）も変位するが、この変位量を上述
した臨界角（θＣ）を多少上回る程度になるように設定
しておけば、第８図に示すように光（３）の一部がコア
（１ｍ）からクラッド（１ｂ）内に透過するようになる
。そして、この光フアイバセンナ（８）は少くとも１／
２ターン〜１ターンのループ状に形成されているので、
光の透過は第６図に示すように複数箇所で発生し、大き
な光量変化として検出することができる。なお、光ファ
イバセンサ（８）の両端部に矢印（Ｐｌ）−（Ｐｓ　）
と反対方向に外部から変位を加えると光の透過が生じな
いようになるので、光ファイバセンサ（８）の両端部に
矢印（ＰＩ　）　、（Ｐ２）の方向と、これと反対方向
に外部から往復の変位を繰返して加えると、これに対応
して光量が繰返し変化することはいうまでもない。

なお、上述した弾性パイプ（６）の断面形状は第２図に
示すように必ずしも円形に限定されるものでなく、第４
図に示すように、正方形または矩形であっても同様の効
果が得られるばかシでなく、また弾性パイプ（６）の断
面の厚さは第２図に示すように全体に同一であってもよ
いし、また第４図に示すようにその一部（６ｂ）が他の
断面の厚さよシも薄くてもよいし、さらに弾性パイプ（
６）の全体の断面の厚さを適当に選択してこの弾性パイ
プ（６）の弾性力を変化させれば、センナとしての特性
を調製することも可能であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べ次ように、この発明は優れた弾性力を有する弾
性パイプと、この弾性パイプ内に挿入された光ファイバ
とによって光ファイバセンサを構成するとともに、上記
弾性パイプを光ファイバと共に所定の曲率半径で少くと
も１／２ターン〜１り−ンのループ状に形成するように
したので、外部からの荷重に対し、光量変化によってこ
れに敏感に反応し、この荷重に対し充分なスピードで応
答することができる優れた効果を有するばかりでなく、
光ファイバを優れた弾性力を有する弾性パイプ内に挿入
するようにしたので、この弾性パイプによって光ファイ
バを保護することができ、長期使用に耐え得る効果も有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図は正面図、第２図は第１図の（Ｉｆ）−（夏）
線における拡大断面図である。第３図はこの発明の他の
実施例を示す正面図、第４図はこの発明の更に他の実施
例を示す拡大断面図である。第５図（４）（Ｂ）〜第８
図は従来の光ファイバセンサおよび光ファイバを示すも
ので、第５図（４）は従来の光ファイバを長手方向に切
断して示す断面図、第５図（Ｂ）はその縦断面図、第６
図は所定曲率半径に曲げられた光ファイバの断面図、第
７図は光フアイバセンナを示す側面図、第８図は光フア
イバ中の光の伝達原理の説明図である。 図において、（１）は光ファイバ、（６）は弾性パイプ
、（６Ａ）は１ターンのループ状、（６Ｂ）は１／２タ
ーンのループ状、（６ａ）は弾性パイプのスリット、（
６ｂ）は弾性パイプの一部、（８）は光ファイバセンサ
である。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示
す。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第１図 第２図　　　第３図 Ｂ 第４図 第５図 第７図 ９＄８図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）優れた弾性力を有する弾性パイプと、この弾性パ
   イプ内に挿入された光ファイバとによつて構成され、上
   記弾性パイプを光ファイバとともに所定の曲率半径で少
   くとも１／２ターン〜１ターンのループ状に形成したこ
   とを特徴とする光ファイバセンサ。
2. （２）弾性パイプはプラスチック等で作られていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイバセ
   ンサ。
3. （３）弾性パイプの側壁に、この弾性パイプ内の長手方
   向に光ファイバを挿入するためのスリットを形成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ
   センサ。
4. （４）弾性パイプの断面形状は、円形または角形である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイ
   バセンサ。
5. （５）弾性パイプの断面の厚さは全体に同一であるか、
   または一部の厚さが相違していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光ファイバセンサ。