CN101165459A - 光学式检测传感器 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个方式，提供一种光学式检测传感器，其将从光源输出的出射光照射到距第一光纤的端面相对距离而配置的被测定物上，并由第二及第三光纤接收该反射光，并计算出被测定物的变位量。在该传感器中，以使第一光纤的长度方向和被测定物相对于照射面的法线呈角度θ的方式进行配置，第二及第三光纤被平行配置，且被配置为该第二及第三光纤的长度方向和被测定物相对于照射面的法线呈角度θ，第一光纤和、第二及第三光纤隔着法线相对配置，第一至第三光纤，具有相对于光源的输出波长，dNA/dλ为4×10^－5以下的特性。

Description

光学式检测传感器

技术领域

本发明涉及到一种通过测定光强度的变化检测出压力、温度等物理量的光学式检测传感器，特别涉及到一种可高精度检测出变位量的光学式检测传感器。

背景技术

在现有技术中，作为测定被测定物的变位、温度、压力等物理量的传感器，公知的是电气式传感器。但这种情况下，测定信号(电信号)通过电线远距离传输，因此易于受到电磁杂音的影响，成为导致测定误差的主要原因。与之相对，在光学式传感器中，将测定信号变换为光信号，通过光纤进行远距离传输，因此可不受电磁杂音影响地进行信号传输，测定误差也较小，具有可进行非常高精度的测定的优点。

作为这种光学式物理量传感器包括如下装置：根据压力不同使用具有应变机构的弹性体(例如波登管等)，其将压力变化变换为应变变化，用光纤光栅(FBG)检测。并且包括以下装置：在光纤端面将因压力不同而变动位置的反射板(膜片等)相对固定配置，通过测定来自光纤端面的出射光由反射板反射的反射光，检测位置变动，并根据其位置检测压力。

作为该位置变动量的检测方法，包括检测多个反射光引起的干扰状态、拍频的方法(例如参照专利第3304696号公报(第15页、图2))，将振子固定到反射板上并检测出该振子的谐振频率的方法(例如参照特开2003-214966号公报(第4页、图1-4)等，但其信号处理较为困难，需要进行复杂的运算处理。

与之相对，作为可以简单的结构进行测定的方法，存在反射光强度变化测定法。通过该方法，可用廉价的材料、配件构成测定装置，并可非常容易地处理获得的信号。另一方面，由于测定光强度，反射板的位置变动以外的原因、例如传送损失等引起的强度变化成为测定误差，出现测定值重叠的问题，但通过使传送损失变化最小化、或取得多个反射光强度的比来进行补偿，，可提高测定精度。

例如在特公平6-8724号公报(第3-4页、图1-2)中，其构成是：将芯径、芯部折射率分布、数值孔径(NA)等中的任意一个参数不同的二种第一及第二光纤并列固定，使光纤端面与反射板的反射面相对，光纤长度方向和反射面的法线平行配置。这样一来，使从第一光纤端面射出并由反射板反射的光由第二光纤接收，且使从第二光纤射出并由反射板反射的光由第一光纤接收，并使各自接收的反射光由分光器分光，通过取得由光电变换器测定的二个光强度的比，可补偿传送损失的影响。

并且，除了上述测定方法外，还包括以下方法：测定从各个光纤射出并由反射板反射的光的返回光的方法；同种光纤使用射出用二条和受光用二共条四条，不使用分光器，取得各自的强度比的方法等(参照美国专利第6433350号说明书、美国专利第4479717号说明书、法国专利发明第2399000号说明书、及特开平10-9813号公报等)。

并且，在美国专利第4996418号说明书(图1、15、16)、及美国专利第4996418号说明书(图1、15、16)中，公开了以下技术：使用与发光二极管光源易于耦合、且由于芯径较大可增大光强度的多模光纤，对作为测定对象的液面的法线以角度Φ(0°≤Φ≤5°)固定多条光纤，检测出液面的变位。

但是，在特公平6-8724号公报所述的技术中，光纤长度方向和相对于反射面的法线平行，因此当变更相对于光纤和反射板的距离变化的反射光强度变化量(测定灵敏度)时，需要制造参数不同的特殊光纤，难于轻易选择测定灵敏度。并且，光纤端面相对于长度方向为直角，因此在光纤端面和空气层的边界产生菲涅耳反射，因受光强度的变动、出射光的强度损失增加等，导致测定精度恶化。进一步，光纤端面和反射板之间易于产生多重反射，从而导致测定精度恶化。

并且，在以前利用光强度变化的方法中，使光强度较大是非常重要的，如美国专利第4996418号说明书及美国专利第5068527号说明书等所示，使用多模光纤是有利的。但是，多模光纤存在弯曲性差的问题，随着弯曲，模式的传送状态会发生变化，因此NA易于变化，且损失也发生变化。并且，作为光源使用发光二极管(LED：light-emittingdiode)，从价格及偏波依赖性的角度而言是较为有利的，但LED具有随着温度变化而强度光谱发生变化的温度依赖性，当温度上升时光强度衰减，峰值波长向长波侧偏移。因此当使用波长依赖性的光耦合器、光滤波器时，测定值发生变动，测定误差变大。并且，当使用NA的波长依赖性大的光纤时，因LED的波长变动，NA变化较大，出射光的光束形状、反射光的受光量发生变化，因此反射面的耦合效率发生变化。这种耦合效率的变动无法补偿，因此导致测定精度的恶化。并且，在光通信等数字应用中，弯曲损失不太受影响，但当用于模拟传送时，弯曲造成的损失的影响变得非常大，测定精度恶化。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而产生的，其目的在于提供一种光学式检测传感器，其不受传送路径弯曲的影响，可抑制因光源的波长光谱变化引起的光纤NA变化而变动的测定值，可高精度进行测定。

为了实现上述目的，本发明的第一方式提供一种光学式检测传感器，具有：光源；第一光纤，对从光源输出的出射光进行导光；第二光纤及第三光纤，将出射光照射到距第一光纤的端面相对距离而配置的被测定物上，接收由该被测定物反射的反射光；第一受光元件及第二受光元件，分别接收在第二光纤及第三光纤内导光的反射光，并变换为电信号；和运算处理单元，根据由第一受光元件及第二受光元件变换的电信号的比率，计算出被测定物的变位量。在该光学式检测传感器中，第一光纤被配置为：该第一光纤的长度方向和被测定物相对于照射面的法线呈角度θ，第二光纤及第三光纤被平行配置，且被配置为：该第二光纤及该第三光纤的长度方向和被测定物相对于照射面的法线呈角度θ，第一光纤和、第二光纤及第三光纤，隔着法线相对配置，第一至第三光纤，具有相对于光源的输出波长，dNA/dλ为4×10^-5以下的特性。

本发明的第二方式提供一种光学式检测传感器，在第一方式的光学式检测传感器中，具有V槽阵列基板，其具有以将第一至第三光纤的芯配置在同一平面上的方式形成的第一至第三V槽，固定配置在上述V槽中的上述第一至第三光纤的端面、及上述V槽阵列基板的端面位于同一平面上，且该端面在相对于上述法线垂直的方向上形成。

本发明的第三方式提供一种光学式检测传感器，在第一方式或第二方式的光学式检测传感器中，第一光纤和法线所呈的角度θ、以及第二光纤及第三光纤和法线所呈的角度θ，为5°＜θ≤10°。

本发明的第四方式提供一种光学式检测传感器，在第一至第三方式的任意一种光学式检测传感器中，当作为上述光源适用发光二极管时，在上述光源和上述第一光纤之间设置带通滤波器，其透过中心波长与该发光二极管在0℃时的光强度光谱的峰值波长相比位于长波处，且具有1nm以上20nm以下的频带宽度。

本发明的第五方式提供一种光学式检测传感器，在第一至第四方式的任意一种光学式检测传感器中，第一至第三光纤，在上述光源的输出波长下的数值孔径NA为0.1以上0.15以上。

本发明的第六方式提供一种光学式检测传感器，在第一至第五方式的任意一种光学式检测传感器中，第一至第三光纤，在上述光源的输出波长下的模场直径为7.9μm以上9.3μm以下。

根据本发明，可提供一种光学式检测传感器，其不受传送路径弯曲的影响，可抑制因光源的波长光谱变化引起的光纤NA变化而变动的测定值，可高精度进行测定。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的光学式检测传感器的结构图。

图2是图1所示测定部A的放大图。

图3是表示本发明的实施方式涉及的与光学式检测传感器的相对距离D的变化对应的光强度及强度比的变化特性的图表。

图4是用于说明将本发明的实施方式涉及的光学式检测传感器的角度θ变化为θL(θ＜θL)时的距离依赖性的变化的图表。

图5是本发明的其他实施方式涉及的光学式检测传感器的测定部A的放大图。

图6是图5所示的V槽阵列石英基板11的A-A线截面图。

图7是表示本发明的第一实施例涉及的与相对距离D的变化对应的光强度比F的测定结果的图表。

图8是表示本发明的第一实施例涉及的角度θ和测定范围的关系的图表。

图9是表示本发明的第二实施例涉及的不在LED中插入BPF时的与温度对应的强度光谱的变化的图表。

图10是表示本发明的第二实施例涉及的插入BPF 13、BPF 14时的与温度变化对应的强度变动的图表。

图11是本发明的第三实施例涉及的四种光纤在波长1300nm时的NA和模场直径的汇总表。

图12是表示本发明的第三实施例涉及的光纤中的NA的波长依赖性的测定结果的图表。

图13是表示本发明的第四实施例涉及的与波长变化对应的强度比的变动量的关系的图表。

图14是表示本发明的第四实施例涉及的与波长λ的变化对应的NA变化(dNA/dλ)和dF(P1、P2)/dλ的关系的图表。

图15是表示本发明的第五实施例涉及的光纤的弯曲损失的测定结果的图表。

具体实施方式

以下参照附图说明用于实施本发明的最佳实施方式。

图1是本发明的实施方式涉及的光学式检测传感器的结构图。图2是图1所示的测定部A的放大图。

如图1所示，本发明的光学式检测传感器1由以下各部构成：反射板(被测定物)2，其具有反射面2a，与光纤端面的相对距离D根据压力、温度等物理量而变化；将来自光源3的光传送到反射板2的第一光纤4(作为射出端口发挥作用)；将在反射面2a反射的光分别传送到第一受光部5及第二受光部6的第二光纤7及第三光纤8(均作为反射端口发挥作用)；放大器9，与第一受光部5及第二受光部6分别对应设置，对来自它们的电信号进行放大；和运算处理部(运算处理电路)10，取得放大的电信号的比，计算出物理量。在该光学式检测传感器1中，从第一光纤4的端部射出的光由反射面2a反射，在第二光纤7中光学耦合的反射光被传送到第一受光部5，在第三光纤8中耦合的反射光被传送到第二受光部6，在运算处理电路10中，计算出反射板2的变位量。以下将第一光纤4、第二光纤5、第三光纤6的各个端部及与之相对配置的反射板2的周边部称为测定部A。

具体而言，如图2的放大图所示，三条光纤4、7、8被配置为其长度方向和反射面2a的法线所呈的角为θ。因此在测定部A中，光纤4、7、8的端面相对于反射面2a倾斜。并且，第二光纤7和第三光纤8互相平行配置。第一光纤4和第二光纤7或第三光纤8以反射面的法线为中心对称配置。

作为第一至第三光纤4、7、8，选择对数值孔径(NA)的波长的依赖性小的光纤。具体而言，这些光纤4、7、8优选NA相对于波长λ的变化量(dNA/dλ)为4×10^-5以下。当NA的波长依赖性较小时，可抑制弯曲、波长变化引起的NA变化的影响，从而可提高变位量测定的测定精度。

并且，第一至第三光纤4、7、8，除了NA的波长依赖性小之外，优选允许单一模式下的光的传送。这种情况下也可使NA的波长依赖性较小，因此可提高测定精度。并且考虑到使用波长、弯曲损失，与使用多模式光纤时相比，可进一步提高测定精度。

这里的使用波长是指使用的光源中的强度光谱的峰值波长。在本实施方式中，使用波长1300nm的LED光源。当使用单一模式光纤时，由于芯径较小，因此难于使光强度变大，但通过在A/D变换后进行数字快速傅利叶变换(FFT)，可高精度地进行测定。用于进行这种计算处理的运算处理电路、LED、及作为受光元件的光电二极管等较为廉价，因此有望降低材料成本。

接着参照图3来说明与第一至第三光纤4、7、8和反射面2a之间的相对距离D的变化对应的光强度及强度比的变化特性。图3是表示相对于相对距离D的变化，分别在第二、第三光纤7、8导光的反射光的强度P1、P2及强度比F(P1、P2)是如何变化的图表。强度比F通过下式定义：F(P1、P2)＝(P2-P1)/(P1+P2)。并且在该图中横轴表示相对距离D，纵左轴表示光强度(mW)，纵右轴表示强度比。以下将这种变化特性称为距离依赖性。

如该距离依赖性所示，第二光纤7的反射光强度P1和第三光纤8的反射光强度P2分别是具有峰值的曲线。并且强度比F(P1、P2)，与曲线P1和曲线P2交叉，为具有大致线形的倾斜的曲线。在进行物理量测定时，使用该倾斜部。当该倾斜部接近线形时，将距离变化变换为物理量的校正函数变得简单，易于进行运算处理，误差较小。另一方面，测定灵敏度以倾斜度Δ＝Df(P1、P2)/dD来表示，Δ越大测定灵敏度越高。

在此参照图4说明将角度θ变化为θL(θ＜θL)时的距离依赖性的变化。当扩大角度θ时，第二光纤7的反射光强度P1和第三光纤8的反射光强度P2，用曲线P11及曲线P21表示。即，与曲线P1及曲线P2相比，峰值位置向相对距离D较小的一方、即靠近反射面2a的一方偏移。并且，倾斜部的倾斜度Δ变大。另一方面，当减小角度θ时，峰值位置远离反射面，倾斜度Δ变小(未图示)。

这样改变角度θ后倾斜度Δ改变，因此通过利用这一点可易于选择测定灵敏度。并且可测定的光强度也可通过选择角度θ来进行调整。即，当角度θ变大、峰值位置向相对距离D较短的一方偏移时，光强度变大，当角度变小、峰值位置向相对距离D较长的一方偏移时，光强度变小。

此时，测定范围，即在距离依赖性上存在线形的倾斜的相对距离范围，与测定灵敏度为交替换位(trade off)的关系。当测定灵敏度变大(倾斜度Δ变大)时测定范围变小，相反当测定灵敏度变小时测定范围变大。并且，当角度θ为10°以上时，测定范围为60μm，基本饱和。并且当作为光纤使用单一模式光纤时，当角度θ为小于5°的角度时，可测定的光强度变得非常小，测定精度恶化。因此角度θ优选为5°＜θ≤10°。

接着参照图5及图6表示使用V槽阵列石英基板11时的测定部A。图5是本发明的其他实施方式涉及的光学式检测传感器的测定部A的放大图。图6是V槽阵列石英基板11的A-A线截面图。

如图5及图6所示，第一至第三光纤4、7、8以角度θ固定时，通过使用预先设置了V槽的阵列石英基板11，可高精度地固定光纤。即，沿V槽放置光纤，在从上部用未进行V槽加工的光纤压盖12夹持的状态下通过树脂固定，从而使三条第一至第三光纤芯部4a、7a、8a在同一平面上高精度地固定，可抑制高度偏差引起的强度变动，并防止测定精度的恶化。其中V槽阵列基板所使用的材料不限于石英，只要是可形成V槽的材料均可。特别优选可高精度形成V槽的材料。

并且如图6所示，在V槽阵列石英基板11的端面部的各光纤的间隔，为了获得较大的光强度，优选尽量靠近。但是，需要考虑使相对于反射面2a的法线倾斜配置的第一光纤4和第二光纤7互相离开，当考虑到V槽的加工精度和光纤的制造精度时，在V槽阵列石英基板11的端面部中，第一光纤4的芯部和第二光纤7的芯部之间的间隔L1优选为140μm以上265μm以下。并且，由于第二光纤7和第三光纤8平行配置，因此芯间隔L2优选为127μm以上252μm以下。

并且，在固定光纤后如果研磨阵列石英基板11的端面，则所有光纤的端面被斜向切割，因此光纤端面引起的菲涅耳(Fresnel)反射降低，可改善测定精度。除此之外，可抑制光纤端面和反射板之间的多重反射的产生，因此可进一步改善测定精度。

此外，作为光源使用LED时存在温度引起的波长偏移的问题，但如图1中的虚线所示，在光源3和第一光纤4之间通过插入带通滤波器(BPF：Band Pass Filter)31，可抑制出射光的波长及强度变化。特别是可减小由具有波长依赖性的光纤的NA等产生的测定误差。作为插入的BPF的光学特性，优选透过中心波长大于0℃下的LED的峰值波长，且频带宽度为1nm以上20nm以下。并且，如果使用组合了LED和BPF的光源、及上述NA的波长依赖性小的光纤，并进一步考虑使用波长、弯曲损失，则可进一步提高测定精度。与波长λ的变化相对的强度比F(P1、P2)的变化、即dF(P1、P2)/dλ，通过光纤的NA变化而变动。该dF(P1、P2)/dλ的变动直接与测定误差相关，因此考虑到传感器整体的测定误差，优选dF(P1、P2)/dλ为2.5×10^-4以下，因此与波长λ的变化相对的NA变化、即dNA/dλ，需要是4×10^-5以下。

因此，作为第一至第三光纤4、7、8选择NA的波长依赖性小的光纤，并且优选使用波长依赖性为4×10^-5以下的光纤。作为NA的波长依赖性小的光纤的具体例子，使用单一模式光纤。这样一来，可抑制NA变动、弯曲损失变动，并可提高测定精度。

并且，利用V槽阵列石英基板11固定光纤，并进行端面研磨，使基板端面和光纤端面形成同一平面，可减小三条光纤的芯的高度偏差，且可抑制光纤端面下的菲涅耳反射、及与反射面的多重反射，因此可进一步改善测定精度。

进一步，通过调整光纤的角度θ，可易于选择测定范围、灵敏度，通过该调整可提高测定精度。

再进一步，当光源为LED时，通过组合LED和带通滤波器可抑制LED的温度依赖性。进一步也可抑制光纤NA的波长依赖性，因此通过两者的双重效果可进一步改善测定精度。

(实施例1)

接着说明本发明涉及的光学式检测传感器的第一实施例。

在本实施例中，使用第一～第三光纤4、7、8的角度θ分别为4°、5°、6°、8°、10°的V槽阵列石英基板11，构成上述其他实施方式下的光学式检测传感器。如图5所示，在各阵列石英基板的端面上使反射板2相对配置。并且将从第一光纤4输出的出射光照射到反射面2a上，并经由第二光纤7及第三光纤8接收反射的反射光，根据各个光强度P1和P2计算出强度比，测定相对距离D变化时的强度比的变化。其中光强度比F的计算式根据F(P1、P2)＝(P2-P1)/(P1+P2)来计算。

图7表示与相对距离D的变化对应的光强度比F的测定结果。在该图中，横轴表示相对距离D，纵轴表示强度比。

如图7所示，随着相对距离D变大，强度比也增加。随着角度θ变大，线形的倾斜部的倾斜度Δ变大，因此测定灵敏度增强，测定范围变小。并且，当角度θ变大时，强度比曲线以较小的相对距离上升。这是因为，角度θ越大，在相对距离小的位置上存在光强度的峰值，所以可测定的光强度的绝对值也变大。

根据这些结果，图8表示角度θ和测定范围的关系。在该图中，横轴表示相对距离D，纵轴表示测定范围。根据该图，当角度大于θ＝10°时，测定范围在60μm基本饱和。而角度比之更大时测定灵敏度基本不发生变化。并且，当角度θ＝4°时，可实现400μm的较大的测定范围，但光强度变得非常小，会导致测定精度恶化。因此在实际使用时，优选为大于5°的角度。总之，角度θ的优选范围为5°＜θ≤10°。

(实施例2)

接着说明本发明涉及的光学式检测传感器的第二实施例。

在本实施例中，光源使用LED，构成在光源和第一光纤之间具有BPF的光学式检测传感器。以下对LED的温度从0℃到80℃变化时的光强度的变动在插入/不插入BPF时进行比较的结果进行说明。

图9表示将未在LED插入BPF时的温度作为参数的强度光谱。在该图中横轴表示波长，纵左轴表示光强度，纵右轴表示透过率。

如图9所示，可知随着温度上升，强度光谱的强度整体下降。并且，当LED的温度从0℃上升到80℃时，可知峰值波长向长波一侧偏移40nm。

接着，如图9所示，对频带宽度为10nm左右、中心波长为1330nm的第一BPF 13、及频带宽度为10nm左右、中心波长为1280nm的第二BPF 14这二种分别插入到LED和第一光纤之间的情况进行说明。图10表示与插入了第一BPF 13、第二BPF 14时的温度变化对应的强度变动。在该图中横轴表示LED温度，纵轴表示光强度。与(1)没有BPF时最大强度和最小强度的差为10倍以上相比，(2)当插入第一BPF 13时，其差可抑制到2倍左右。但是，(3)当插入第二BPF 14时，强度变化量恶化为100倍以上。即，通过插入BPF可抑制因LED温度引起的波长偏移的影响，但其效果取决于BPF的中心波长。根据图10的结果，优选使用在比LED温度为0℃时的峰值波长大的波长一侧具有透过频带的BPF。并且，当频带宽度过窄时，光强度的绝对值变小，测定精度恶化，因此频带宽度优选为1nm以上。并且当频带宽度过宽时，会受到强度光谱变化的影响，因此频带宽度优选为20nm以下。

(实施例3)

接着说明本发明涉及的光学式检测传感器的第三实施例。

在本实施例中，使用以单一模式(SM)传送的光纤(1)、(2)、(3)、及以多模式(MM)传送的光纤(4)，测定各自的NA的波长依赖性。在本实验中使用的四种光纤在波长1300nm下的NA和模场(mode field)直径如图11所示。此外，光纤(4)是MM光纤，因此图11的模场直径以作为一般评估值使用的芯径表示。

图12表示各光纤中的NA的波长依赖性的测定结果。在该图中横轴表示波长λ，纵轴表示与波长λ的变化相对的NA变化、即dNA/dλ。与SM光纤(1)至(3)相比，MM光纤(4)的dNA/dλ波动较大，其值没有再现性。因此当使用MM光纤时，由于波长变化，NA也变动，测定精度恶化。并且，在SM光纤中，光纤(2)中的dNA/d的大小为4.8×10^-5，其较大，在光纤(1)和(3)中dNA/dλ的大小为1.5×10^-5以下，较小。因此，在SM光纤中，通过使用光纤(1)和(3)这样的dNA/dλ较小的光纤，可有效地抑制波长变化引起的NA变动，可进一步减小测定误差。当要使测定强度较大时，优选NA较小，因此优选使用光纤(1)。

(实施例4)

接着说明本发明涉及的光学式检测传感器的第四实施例。

在本实施例中，准备SM光纤(1)、(2)、(3)，在波长1200nm到1600nm的范围内，利用使用了图5的V槽阵列石英基板11的光学式检测传感器，测定强度比F(P1、P2)，研究其变动。在此作为一个例子说明光纤角度θ＝5°时的情况，在其他角度时也获得基本相同的结果。并且此次使用的光纤在波长1300nm中的NA和模场直径使用图11所示的内容。相对距离D为在波长1200nm下距离依赖性的倾斜最接近线形的距离。其中强度比F根据F(P1、P2)＝(P2-P1)/(P1+P2)计算。

图13表示与波长变化相对的强度比的变动量的关系。在该图中横轴表示波长，纵轴表示强度比变动量。其中变动量以波长1200nm时的强度比为基准，表示相对于实际使用的强度比的满标(full scale)的变化的比例。图中的倾斜越大，表示波长依赖性越大。当使用光源为LED时，温度从0℃到80℃变化时，波长约偏移40nm。作为实际使用时的允许测定误差，该波长偏移量40nm下的强度比变动量需要为±1％以下，将其变换为与波长变化相对的强度比的变化dF(P1、P2)/dλ时，为2.5×10^-4以下。

图14表示与波长λ的变化相对的NA变化(dNA/dλ)和dF(P1、P2)/dλ的关系。根据该结果，当dF(P1、P2)/dλ≤2.5×10-4时，需要dNA/dλ≤4×10^-5，通过使用NA波长依赖性在该范围内的光纤，可提高测定精度。

(实施例5)

接着说明本发明涉及的光学式检测传感器的第五实施例。

在本实施例中，使用NA不同的二种光纤，测定各自的弯曲损失。本实施例中使用的光纤在波长1300nm中的NA和模场直径如图11所示。在20nm下测定弯曲直径，逐渐增加卷数的同时测定弯曲损失。并且测定光源使用了波长1300nm、1550nm二种。

图15表示各光纤中的弯曲损失的测定结果。在该图中横轴表示卷数，纵轴表示损失变化。根据其测定结果，当波长1300nm时，光纤(1)和(2)弯曲损失均较小，即使增大卷数损失也不增加。但是在波长1550nm时，光纤(2)基本无损失，但光纤(1)的弯曲损失非常大，卷数为6时强度减小过半。

根据上述测定结果可知，光纤的弯曲损失因使用的光源波长的不同而大为不同。因此需要根据使用波长选择最佳的光纤，通过适当选择光源和光纤的组合可减小测定误差。

以上述实施方式对本发明进行了说明，对本领域技术人员而言存在多种变形和变更。所述变形和变更包括在权利要求范围及其思想之内。

Claims (6)

1.一种光学式检测传感器，其中，

至少具有：光源；

第一光纤，对从上述光源输出的出射光进行导光；

第二光纤及第三光纤，将上述出射光照射到距上述第一光纤的端面相对距离而配置的被测定物上，接收由该被测定物反射的反射光；

第一受光元件及第二受光元件，分别接收在上述第二光纤及上述第三光纤内导光的反射光，并变换为电信号；和

运算处理单元，根据由上述第一受光元件及上述第二受光元件变换的电信号的比率，计算出上述被测定物的变位量，

上述第一光纤被配置为：该第一光纤的长度方向和上述被测定物相对于照射面的法线呈角度θ，

上述第二光纤及上述第三光纤被平行配置，且被配置为：该第二光纤及该第三光纤的长度方向和上述被测定物相对于照射面的法线呈角度θ，

上述第一光纤和、上述第二光纤及上述第三光纤，隔着上述法线相对配置，

上述第一至第三光纤，具有相对于上述光源的输出波长，dNA/dλ为4×10^-5以下的特性。

2.根据权利要求1所述的光学式检测传感器，其中，

具有V槽阵列基板，其具有以将第一至第三光纤的芯配置在同一平面上的方式形成的第一至第三V槽，

固定配置在上述V槽中的上述第一至第三光纤的端面、及上述V槽阵列基板的端面位于同一平面上，且该端面在相对于上述法线垂直的方向上形成。

3.根据权利要求1或2所述的光学式检测传感器，其中，上述第一光纤和上述法线所呈的角度θ、以及上述第二光纤及上述第三光纤和上述法线所呈的角度θ，为5°＜θ≤10°。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的光学式检测传感器，其中，

当作为上述光源适用发光二极管时，

在上述光源和上述第一光纤之间设置带通滤波器，其透过中心波长与该发光二极管在0℃时的光强度光谱的峰值波长相比位于长波处，且具有1nm以上20nm以下的频带宽度。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的光学式检测传感器，其中，上述第一至第三光纤，在上述光源的输出波长下的数值孔径NA为0.1以上0.15以上。

6.根据权利要求1至5的任意一项所述的光学式检测传感器，其中，上述第一至第三光纤，在上述光源的输出波长下的模场直径为7.9μm以上9.3μm以下。

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