JP2001050975A

JP2001050975A - 光ファイバ加速度センサ

Info

Publication number: JP2001050975A
Application number: JP22716999A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Tsuchida; 典裕土田; Yugo Shindo; 雄吾新藤; Hidenori Obata; 秀則小畑; Takayuki Mori; 孝之森
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】雑音の小さい光ファイバ加速度センサを提供
する。【解決手段】光ファイバコイル２がそれぞれ逆の方向
に伸縮するように取り付けられた振動板１、振動板１を
支持する支持台４及び振動板１に取り付けられた錘３か
らなる加速度検出部と、光ファイバコイル２に接続さ
れ、光ファイバコイルに光を入力させ、光ファイバコイ
ル中を伝搬した光を干渉させて干渉光を出力する光カプ
ラ８及びＦＲＭ９からなる光部品とを備え、加速度検出
部の周辺に光部品を収納する空間を設け、その空間にポ
ッティング樹脂７を充填し光部品を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動加速度による
光ファイバの長さ変化を光の位相変化として干渉計で検
出する光ファイバ加速度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバ加速度センサとして
は、図７に示すようなものがあった。図７は、従来の光
ファイバ加速度センサの外観を示す図である。図におい
て、８０は光ファイバ加速度センサの筐体、８１は筐体
８０に固定された振動板、８２は振動板８１の表面に取
り付けられた光ファイバコイルであり、振動板８１の裏
面にも光ファイバコイルが取り付けられている。また、
各振動板８１にはそれぞれ、筐体８０の内側に錘（図示
せず）が取り付けられており、光ファイバ加速度センサ
に振動が加わると、各面の錘が振動し各振動板８１がた
わみ振動をするようになっている。

【０００３】そして、従来の光ファイバ加速度センサ
は、その各振動板８１のたわみ振動により、振動板８１
の表裏面に取り付けられた光ファイバコイル８２が互い
に逆方向に伸縮し、振動板８１の表裏面に取り付けられ
た光ファイバコイル８２に長さの差が生じることを利用
し、レーザ光を光カプラを介して、光ファイバコイルに
伝搬させ、振動板８１の表裏面に取り付けられた光ファ
イバコイル８２を伝搬してきたレーザ光を干渉させるこ
とにより、各方向の振動加速度を検出できるようにした
ものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ファイバ加速度センサは、光ファイバ加速度センサの
構成は考えられていたが、センサを構成するために必要
な光カプラなどの光部品の収納方法は考案されていなか
った。ところが、光部品等が動いてしまうと雑音等が生
じセンサとして成り立たないので動かないように収納す
る必要があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光ファイバ
加速度センサは、光ファイバコイルがそれぞれ逆の方向
に伸縮するように取り付けられた振動板、振動板を支持
する支持台及び振動板に取り付けられた錘からなる加速
度検出部と、光ファイバコイルに接続され、光ファイバ
コイルに光を入力させ、光ファイバコイル中を伝搬した
光を干渉させて干渉光を出力する光部品とを備え、加速
度検出部の周辺に光部品を収納する空間を設け、その空
間に樹脂を充填し光部品を固定するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の一
実施の形態に係る光ファイバ加速度センサの構成を説明
するための説明図であり、図１の（ａ）は光ファイバ加
速度センサの各部品の配置を説明するための上面概念
図、図１の（ｂ）は光ファイバ加速度センサの内部構造
を説明するための断面概念図である。なお、この実施の
形態では、マイケルソン方式の光ファイバ加速度センサ
の例で説明する。

【０００７】マイケルソン方式とは、光コネクタから光
が入力され光カプラで２つに分岐され、分岐された各光
は光ファイバコイルを通過しＦＲＭ（Faraday Rotator
Mirror）でそれぞれ反射されて同じ経路を逆に戻り光カ
プラで干渉されて光コネクタから出力される方式であ
り、その干渉された光を検出することにより、加速度を
求めるものである。

【０００８】図において、１は振動板、２は光ファイバ
コイル、３は錘、４は支持台、５は押さえ、６は収納ケ
ース、７はポッティング樹脂、８は光カプラ、９はＦＲ
Ｍ、１０は融着部補強材、１１はスペーサ、１２は底
板、１３は光コネクタである。この実施の形態では、光
ファイバコイル２は振動板１の表裏面に２個設けられ、
ＦＲＭ９はぞれぞれの光ファイバコイル２に接続され、
光ファイバコイル２を伝搬してきた光を反射させるため
に２個設けられている。また、光ファイバコイル２、光
カプラ８、ＦＲＭ９及び光コネクタ１３間はそれぞれ光
ファイバで接続されており、各光ファイバの融着部が、
融着部補強材１０で補強されており、ここでは、光ファ
イバの融着部が５箇所あるので、５個の融着部補強材１
０を使用している。

【０００９】ここで、この実施の形態の光ファイバの接
続について説明する。なお、図１の（ａ）においては、
各部品の配置を説明するため、各部品間の光ファイバに
よる接続状態は省略して記載している。まず、光コネク
タ１３は光ファイバにより光カプラ８に接続され、その
光コネクタ１３と光カプラ８を接続する光ファイバの融
着部が融着部補強材１０で補強されている。

【００１０】そして、光カプラ８から２本の光ファイバ
が分岐されて出力されており、それぞれ光ファイバコイ
ル２の一方に接続され、その光カプラ８と各光ファイバ
コイル２を接続する光ファイバの融着部が融着部補強材
１０で補強されている。そして、各光ファイバコイル２
の他方にそれぞれＦＲＭ９が接続され、その光ファイバ
コイル２とＦＲＭ９を接続する光ファイバの融着部が融
着部補強材１０で補強されている。

【００１１】そして、光カプラ８、ＦＲＭ９及び融着部
補強材１０などの光部品は収納ケース６内に格納され、
収納ケース内にポッティング樹脂７を充填して、各光部
品を固定するようになっている。なお、図１の（ａ）に
示した光カプラ８、ＦＲＭ９及び融着部補強材１０など
の光部品の配置は、図１の（ａ）に限らず、収納ケース
６内に格納されていれば、どこの場所に格納されるよう
になっていてもよい。

【００１２】次に、この実施の形態の光ファイバ加速度
センサの構成について説明する。まず、渦巻き状に巻か
れた光ファイバコイル２は、振動板１の表裏面にそれぞ
れ取り付けられており、その振動板１に錘３がスペーサ
１１を介して取り付けられ、錘３が取り付けられた振動
板１は支持台４及び押さえ５で挟むことにより支持台４
に固定されている。そして、支持台４の周辺部に収納ケ
ース６及び底板１２により空間が形成されており、その
空間に光カプラ８、ＦＲＭ９及び融着部補強材１０など
の光部品と光ファイバコイル２の余長部分が収納され、
ポッティング樹脂７が充填されて、光カプラ８、ＦＲＭ
９及び融着部補強材１０などの光部品や光ファイバコイ
ル２の余長部分、各光部品を接続している光ファイバが
固定されている。

【００１３】なお、図１の（ｂ）で示した光カプラ８、
ＦＲＭ９及び融着部補強材１０などの光部品の配置は、
各光部品の個数を説明するためのもので、収納ケース６
内に格納されていれば、どこの場所に格納されるように
なっていてもよい。

【００１４】また、収納ケース６、支持台４及び押さえ
５にはぞれぞれ、光ファイバの通る貫通孔（図示せず）
が設けられており、収納ケース６に設けられた貫通孔に
は、光コネクタ１３と光カプラ８との間の光ファイバが
通り、支持台４に設けられた貫通孔には、振動板１の裏
面に取り付けられた光ファイバコイル２とその光ファイ
バコイル２に接続された光カプラ８及びＦＲＭ９との間
の光ファイバが通り、押さえ５に設けられた貫通孔に
は、振動板１の表面に取り付けられた光ファイバコイル
２とその光ファイバコイル２に接続された光カプラ８及
びＦＲＭ９との間の光ファイバが通っている。

【００１５】次に、この実施の形態の加速度検出の動作
について説明する。まず、光ファイバ加速度センサにＸ
方向の振動が加わると、錘３がＸ方向に振動する。そし
て、振動板１の表裏面にそれぞれ取り付けられた光ファ
イバコイル２は、振動板１のたわみ振動により互いに逆
方向に伸縮し、２つの光ファイバコイル２の間に長さの
差が生じ、２本の光ファイバコイル２の間に長さの差が
あると、光ファイバコイル２の光ファイバ中を伝搬する
レーザ光に位相差が生じ、ＦＲＭ９で反射されたそれぞ
れの反射光が光カプラ８を介して干渉光として光コネク
タ１３に出力され、その干渉光をＯ／Ｅ変換し復調処理
を施せば、Ｘ方向の振動加速度を検出することができ
る。

【００１６】この実施の形態では、支持台４の周辺部に
収納ケース６及び底板１２により空間を形成し、その空
間に光カプラ８、ＦＲＭ９、融着部補強材１０などの光
部品、光ファイバコイル２の余長部分、各光部品を接続
している光ファイバを収納し、それらをポッティング樹
脂７で固定するようにしたので、各光部品や光ファイバ
が動くことがなくなり、雑音の小さい光ファイバ加速度
センサを作ることが可能となる。

【００１７】実施の形態２．この実施の形態は、実施の
形態１において、１枚の振動板で構成していたものを２
枚の振動板を使用して構成するようにしたものである。
図２は本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ加速度
センサの構成を説明するための説明図であり、図１の
（ａ）は光ファイバ加速度センサの各部品の配置を説明
するための上面概念図、図１の（ｂ）は光ファイバ加速
度センサの内部構造を説明するための断面概念図であ
る。なお、この実施の形態では、マイケルソン方式の光
ファイバ加速度センサの例で説明する。

【００１８】図において、１４は振動板、１５は光ファ
イバコイル、１６は錘、１７は支持台、１８は押さえ、
１９は収納ケース、２０はポッティング樹脂、２１は光
カプラ、２２はＦＲＭ、２３は融着部補強材、２４はス
ペーサ、２５は光コネクタである。この実施の形態で
は、光ファイバコイル１５は振動板１４の表面にそれぞ
れ設けられ、ＦＲＭ２２はぞれぞれの光ファイバコイル
１５に接続され、光ファイバコイル１５を伝搬してきた
光を反射させるために２個設けられている。また、光フ
ァイバコイル１５、光カプラ２１、ＦＲＭ２２及び光コ
ネクタ２５間はそれぞれ光ファイバで接続されており、
各光ファイバの融着部が、融着部補強材２３で補強され
ており、ここでは、光ファイバの融着部が５箇所あるの
で、５個の融着部補強材２３を使用している。

【００１９】ここで、この実施の形態の光ファイバの接
続について説明する。なお、図２の（ａ）においては、
各部品の配置を説明するため、各部品間の光ファイバに
よる接続状態は省略して記載している。まず、光コネク
タ２５は光ファイバにより光カプラ２１に接続され、そ
の光コネクタ２５と光カプラ２１を接続する光ファイバ
の融着部が融着部補強材２３で補強されている。

【００２０】そして、光カプラ２１から２本の光ファイ
バが分岐されて出力されており、それぞれ光ファイバコ
イル１５の一方に接続され、その光カプラ２１と各光フ
ァイバコイル１５を接続する光ファイバの融着部が融着
部補強材２３で補強されている。そして、各光ファイバ
コイル１５の他方にそれぞれＦＲＭ２２が接続され、そ
の光ファイバコイル１５とＦＲＭ２２を接続する光ファ
イバの融着部が融着部補強材２３で補強されている。

【００２１】そして、光カプラ２１、ＦＲＭ２２及び融
着部補強材２３などの光部品は収納ケース１９内に格納
され、収納ケース内にポッティング樹脂２０を充填し
て、各光部品を固定するようになっている。なお、図２
の（ａ）に示した光カプラ２１、ＦＲＭ２２及び融着部
補強材２３などの光部品の配置は、図２の（ａ）に限ら
ず、収納ケース１９内に格納されていれば、どこの場所
に格納されるようになっていてもよい。

【００２２】次に、この実施の形態の光ファイバ加速度
センサの構成について説明する。まず、渦巻き状に巻か
れた光ファイバコイル１５は、２枚の振動板１４の表面
にそれぞれ取り付けられており、その２枚の振動板１４
に錘１６がスペーサ２４を介して取り付けられ、錘１６
が取り付けられた２枚の振動板１４は支持台１７及び押
さえ１８で挟むことにより支持台１７に固定されてい
る。そして、支持台１７の周辺部に収納ケース１９によ
り空間が形成されており、その空間に光カプラ２１、Ｆ
ＲＭ２２及び融着部補強材２３などの光部品と光ファイ
バコイル１５の余長部分が収納され、ポッティング樹脂
２０が充填されて、光カプラ２１、ＦＲＭ２２及び融着
部補強材２３などの光部品や光ファイバコイル１５の余
長部分、各光部品を接続している光ファイバが固定され
ている。

【００２３】なお、図２の（ｂ）で示した光カプラ２
１、ＦＲＭ２２及び融着部補強材２３などの光部品の配
置は、各光部品の個数を説明するためのもので、収納ケ
ース１９内に格納されていれば、どこの場所に格納され
るようになっていてもよい。

【００２４】また、収納ケース１９及び押さえ１８には
ぞれぞれ、光ファイバの通る貫通孔（図示せず）が設け
られており、収納ケース１９に設けられた貫通孔には、
光コネクタ２５と光カプラ２１との間の光ファイバが通
り、押さえ１８にに設けられた貫通孔には、光ファイバ
コイル１５とその光ファイバコイル１５に接続された光
カプラ２１及びＦＲＭ２２との間の光ファイバが通って
いる。

【００２５】なお、この実施の形態では、光ファイバコ
イル１５を２枚の振動板１５の表面のそれぞれに取り付
けるようにしているが、それぞれ裏面に取り付けるよう
にしてもよい。その場合は、押さえ１８ではなく、支持
台１７に光ファイバの通る貫通孔（図示せず）が設けら
れ、光ファイバコイル１５とその光ファイバコイル１５
に接続された光カプラ２１及びＦＲＭ２２との間の光フ
ァイバが通ることとなる。

【００２６】次に、この実施の形態の加速度検出の動作
について説明する。まず、光ファイバ加速度センサにＸ
方向の振動が加わると、錘１６がＸ方向に振動する。そ
して、２枚の振動板１４の表面にそれぞれ取り付けられ
た光ファイバコイル１５は、振動板１４のたわみ振動に
より互いに逆方向に伸縮し、２つの光ファイバコイル１
５の間に長さの差が生じ、２本の光ファイバコイル１５
の間に長さの差があると、光ファイバコイル１５の光フ
ァイバ中を伝搬するレーザ光に位相差が生じ、ＦＲＭ２
２で反射されたそれぞれの反射光が光カプラ２１を介し
て干渉光として光コネクタ２５に出力され、その干渉光
をＯ／Ｅ変換し復調処理を施せば、Ｘ方向の振動加速度
を検出することができる。

【００２７】この実施の形態では、支持台４の周辺部に
収納ケース１９により空間を形成し、その空間に光カプ
ラ２１、ＦＲＭ２２、融着部補強材２３などの光部品、
光ファイバコイル１５の余長部分、各光部品を接続して
いる光ファイバを収納し、それらをポッティング樹脂２
０で固定するようにしたので、各光部品や光ファイバが
動くことがなくなり、雑音の小さい光ファイバ加速度セ
ンサを作ることが可能となる。

【００２８】実施の形態３．この実施の形態は、実施の
形態１において、１方向の加速度検出を２方向の加速度
を検出できるようにしたものであり、ここでは、直方体
の接する２面に振動板を取り付け、例えばＸ、Ｙ方向の
加速度を検出するようになっている。

【００２９】図３は本発明の他の実施の形態に係る光フ
ァイバ加速度センサの構成を説明するための説明図であ
り、図３の（ａ）は光ファイバ加速度センサの各部品の
配置を説明するための上面概念図、図３の（ｂ）は光フ
ァイバ加速度センサの内部構造を説明するための断面概
念図である。なお、この実施の形態では、マイケルソン
方式の光ファイバ加速度センサの例で説明する。

【００３０】図において、２６は振動板、２７は光ファ
イバコイル、２８は錘、２９は支持台、３０は押さえ、
３１はポッティング樹脂、３２は光カプラ、３３はＦＲ
Ｍ、３４は融着部補強材、３５はスペーサ、３６は光コ
ネクタである。この実施の形態では、光ファイバコイル
２７は２枚の振動板２６の表裏面にそれぞれ２個ずつ設
けられ、ＦＲＭ３３はぞれぞれの光ファイバコイル２７
に接続され、光ファイバコイル２７を伝搬してきた光を
反射させるために４個設けられている。また、光ファイ
バコイル２７、光カプラ３２、ＦＲＭ３３及び光コネク
タ３６間はそれぞれ光ファイバで接続されており、各光
ファイバの融着部が、融着部補強材３４で補強されてお
り、ここでは、光ファイバの融着部が１０箇所あるの
で、１０個の融着部補強材３４を使用している。

【００３１】ここで、この実施の形態の光ファイバの接
続について説明する。なお、図３の（ａ）においては、
各部品の配置を説明するため、各部品間の光ファイバに
よる接続状態は省略して記載している。まず、２個の光
コネクタ３６は光ファイバにより２個の光カプラ３２に
接続され、その光コネクタ３６と光カプラ３２を接続す
る光ファイバの融着部が融着部補強材３４で補強されて
いる。

【００３２】そして、２個の光カプラ３２からそれぞれ
２本の光ファイバが分岐されて出力されており、それぞ
れ４個の光ファイバコイル２７の一方に接続され、その
光カプラ３２と各光ファイバコイル２７を接続する光フ
ァイバの融着部が融着部補強材３４で補強されている。
そして、各光ファイバコイル２７の他方にそれぞれＦＲ
Ｍ３３が接続され、その光ファイバコイル２７とＦＲＭ
３３を接続する光ファイバの融着部が融着部補強材３４
で補強されている。

【００３３】そして、光カプラ３２、ＦＲＭ３３及び融
着部補強材３４などの光部品は、図３の（ｂ）に示すよ
うに、振動板２６を固定している支持台２９の周辺部に
形成された空間に収納され、その空間内にポッティング
樹脂３１を充填して、各光部品を固定するようになって
いる。なお、ポッティング樹脂３１を充填する際は、支
持台２９の周辺部に形成された空間を覆うように型など
を使用してポッティング樹脂３１を充填し、ポッティン
グ樹脂３１が固まった後その型を外すことにより、各光
部品を固定している。

【００３４】なお、図３の（ａ）に示した光カプラ３
２、ＦＲＭ３３及び融着部補強材３４などの光部品の配
置は、図３の（ａ）に限らず、支持台２９の周辺部に形
成された空間に格納されていれば、どこの場所に格納さ
れるようになっていてもよい。

【００３５】次に、この実施の形態の光ファイバ加速度
センサの構成について説明する。まず、渦巻き状に巻か
れた光ファイバコイル２７は、２枚の振動板２６の表裏
面にそれぞれ取り付けられており、その２枚の振動板２
６に錘２８がスペーサ３５を介して取り付けられ、錘２
８が取り付けられた振動板２６は支持台２９及び押さえ
３０で挟むことにより支持台２９の接する２面に固定さ
れている。そして、支持台２９の周辺部に空間が形成さ
れており、その空間に光カプラ３２、ＦＲＭ３３及び融
着部補強材３４などの光部品と光ファイバコイル２７の
余長部分が収納され、ポッティング樹脂３１が充填され
て、光カプラ３２、ＦＲＭ３３及び融着部補強材３４な
どの光部品や光ファイバコイル２７の余長部分、各光部
品を接続している光ファイバが固定されている。

【００３６】なお、図３の（ｂ）で示した光カプラ３
２、ＦＲＭ３３及び融着部補強材３４などの光部品の配
置は、各光部品の個数を説明するためのもので、支持台
２９の周辺部に形成された空間に格納されていれば、ど
この場所に格納されるようになっていてもよい。

【００３７】また、支持台２９及び押さえ３０にはぞれ
ぞれ、光ファイバの通る貫通孔（図示せず）が設けられ
ており、支持台２９に設けられた貫通孔には、光コネク
タ２６と光カプラ３２との間の光ファイバ、及び振動板
２６の裏面に取り付けられた光ファイバコイル２７とそ
の光ファイバコイル２７に接続された光カプラ３２及び
ＦＲＭ３３との間の光ファイバが通り、押さえ３０に設
けられた貫通孔には、振動板２６の表面に取り付けられ
た光ファイバコイル２７とその光ファイバコイル２７に
接続された光カプラ３２及びＦＲＭ３３との間の光ファ
イバが通っている。

【００３８】次に、この実施の形態の加速度検出の動作
について説明する。まず、光ファイバ加速度センサにＸ
方向の振動が加わると、錘２８がＸ方向に振動する。そ
して、Ｘ方向の振動板２６の表裏面にそれぞれ取り付け
られた光ファイバコイル２７は、振動板２６のたわみ振
動により互いに逆方向に伸縮し、２つの光ファイバコイ
ル２７の間に長さの差が生じ、２本の光ファイバコイル
２７の間に長さの差があると、光ファイバコイル２７の
光ファイバ中を伝搬するレーザ光に位相差が生じ、一
方、Ｙ方向の振動板２６にたわみ振動は起きにくいの
で、２つの光ファイバコイル２７の間に長さの差は生じ
にくい。そして、ＦＲＭ３３で反射されたそれぞれの反
射光が光カプラ３２を介して干渉光として光コネクタ３
６に出力され、その干渉光をＯ／Ｅ変換し復調処理を施
せば、Ｘ方向の振動加速度を検出することができる。Ｙ
方向についても同様にして振動加速度を検出することが
できる。

【００３９】この実施の形態では、支持台２９の周辺部
に空間を形成し、その空間に光カプラ３２、ＦＲＭ３
３、融着部補強材３４などの光部品、光ファイバコイル
２７の余長部分、各光部品を接続している光ファイバを
収納し、それらをポッティング樹脂３１で固定するよう
にしたので、各光部品や光ファイバが動くことがなくな
り、雑音の小さい光ファイバ加速度センサを作ることが
可能となる。

【００４０】実施の形態４．この実施の形態は、実施の
形態２において、１方向の加速度検出を２方向の加速度
を検出できるようにしたものであり、ここでは、直方体
の接する２面とその２面に対向する位置に動板を取り付
け、例えばＸ、Ｙ方向の加速度を検出するようになって
いる。図４は本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ
加速度センサの構成を説明するための説明図であり、図
４の（ａ）は光ファイバ加速度センサの各部品の配置を
説明するための上面概念図、図４の（ｂ）は光ファイバ
加速度センサの内部構造を説明するための断面概念図で
ある。なお、この実施の形態では、マイケルソン方式の
光ファイバ加速度センサの例で説明する。

【００４１】図において、３７は振動板、３８は光ファ
イバコイル、３９は錘、４０は支持台、４１は押さえ、
４２はポッティング樹脂、４３は光カプラ、４４はＦＲ
Ｍ、４５は融着部補強材、４６はスペーサ、４７は光コ
ネクタである。この実施の形態では、光ファイバコイル
３８は４枚の振動板３７の表面にそれぞれ設けられ、Ｆ
ＲＭ４４はぞれぞれの光ファイバコイル１５に接続さ
れ、光ファイバコイル３８を伝搬してきた光を反射させ
るために４個設けられている。また、光ファイバコイル
３８、光カプラ４３、ＦＲＭ４４及び光コネクタ４７間
はそれぞれ光ファイバで接続されており、各光ファイバ
の融着部が、融着部補強材４５で補強されており、ここ
では、光ファイバの融着部が１０箇所あるので、１０個
の融着部補強材４５を使用している。

【００４２】ここで、この実施の形態の光ファイバの接
続について説明する。なお、図４の（ａ）においては、
各部品の配置を説明するため、各部品間の光ファイバに
よる接続状態は省略して記載している。まず、２本の光
コネクタ４７は光ファイバにより２個の光カプラ４３に
接続され、その光コネクタ４７と光カプラ４３を接続す
る光ファイバの融着部が融着部補強材４５で補強されて
いる。

【００４３】そして、２本の光カプラ４３からそれぞれ
２本の光ファイバが分岐されて出力されており、それぞ
れ４個の光ファイバコイル３８の一方に接続され、その
光カプラ４３と各光ファイバコイル３８を接続する光フ
ァイバの融着部が融着部補強材４５で補強されている。
そして、各光ファイバコイル３８の他方にそれぞれＦＲ
Ｍ４４が接続され、その光ファイバコイル３８とＦＲＭ
４４を接続する光ファイバの融着部が融着部補強材４５
で補強されている。

【００４４】そして、光カプラ４３、ＦＲＭ４４及び融
着部補強材４５などの光部品は、図４の（ｂ）に示すよ
うに、振動板３７を固定している支持台４０の周辺部に
形成された空間に収納され、その空間内にポッティング
樹脂４２を充填して、各光部品を固定するようになって
いる。なお、ポッティング樹脂４２を充填する際は、支
持台４０の周辺部に形成された空間を覆うように型など
を使用してポッティング樹脂４２を充填し、ポッティン
グ樹脂４２が固まった後その型を外すことにより、各光
部品を固定している。

【００４５】なお、図４の（ａ）に示した光カプラ４
３、ＦＲＭ４４及び融着部補強材４５などの光部品の配
置は、図４の（ａ）に限らず、支持台４０の周辺部に形
成された空間に格納されていれば、どこの場所に格納さ
れるようになっていてもよい。

【００４６】次に、この実施の形態の光ファイバ加速度
センサの構成について説明する。まず、渦巻き状に巻か
れた光ファイバコイル３８は、４枚の振動板３７の表面
にそれぞれ取り付けられており、その４枚の振動板３７
の対向する２枚の振動板３７に錘３９がスペーサ４６を
介してそれぞれ取り付けられ、錘３９が取り付けられた
４枚の振動板３７は支持台４０及び押さえ４１で挟むこ
とにより支持台４０の接する４面に固定されている。そ
して、支持台４０の周辺部に空間が形成されており、そ
の空間に光カプラ４３、ＦＲＭ４４及び融着部補強材４
５などの光部品と光ファイバコイル３８の余長部分が収
納され、ポッティング樹脂４２が充填されて、光カプラ
４３、ＦＲＭ４４及び融着部補強材４５などの光部品や
光ファイバコイル３８の余長部分、各光部品を接続して
いる光ファイバが固定されている。

【００４７】なお、図４の（ｂ）で示した光カプラ４
３、ＦＲＭ４４及び融着部補強材４５などの光部品の配
置は、各光部品の個数を説明するためのもので、支持台
４０の周辺部に形成された空間に格納されていれば、ど
この場所に格納されるようになっていてもよい。

【００４８】また、支持台４０及び押さえ４１にはぞれ
ぞれ、光ファイバの通る貫通孔（図示せず）が設けられ
ており、支持台４０に設けられた貫通孔には、光コネク
タ４７と光カプラ４３との間の光ファイバが通り、押さ
え４１に設けられた貫通孔には、光ファイバコイル３８
とその光ファイバコイル３８に接続された光カプラ４３
及びＦＲＭ４４との間の光ファイバが通っている。

【００４９】なお、この実施の形態では、光ファイバコ
イル３８を４枚の振動板３７の表面のそれぞれに取り付
けるようにしているが、それぞれ裏面に取り付けるよう
にしてもよい。その場合は、押さえ４１ではなく、支持
台４０に光ファイバの通る貫通孔（図示せず）が設けら
れ、光ファイバコイル３８とその光ファイバコイル３８
に接続された光カプラ４３及びＦＲＭ４４との間の光フ
ァイバが通ることとなる。

【００５０】次に、この実施の形態の加速度検出の動作
について説明する。まず、光ファイバ加速度センサにＸ
方向の振動が加わると、錘３９がＸ方向に振動する。そ
して、Ｘ方向の２枚の振動板３７の表面にそれぞれ取り
付けられた光ファイバコイル３８は、振動板３７のたわ
み振動により互いに逆方向に伸縮し、２つの光ファイバ
コイル３８の間に長さの差が生じ、２本の光ファイバコ
イル３８の間に長さの差があると、光ファイバコイル３
８の光ファイバ中を伝搬するレーザ光に位相差が生じ、
一方、Ｙ方向の２枚の振動板３７にたわみ振動は起きに
くいので、２つの光ファイバコイル３８の間に長さの差
は生じにくい。そして、ＦＲＭ４４で反射されたそれぞ
れの反射光が光カプラ４３を介して干渉光として光コネ
クタ４７に出力され、その干渉光をＯ／Ｅ変換し復調処
理を施せば、Ｘ方向の振動加速度を検出することができ
る。Ｙ方向についても同様にして振動加速度を検出する
ことができる。

【００５１】この実施の形態では、支持台４０の周辺部
に空間を形成し、その空間に光カプラ４３、ＦＲＭ４
４、融着部補強材４５などの光部品、光ファイバコイル
３８の余長部分、各光部品を接続している光ファイバを
収納し、それらをポッティング樹脂４２で固定するよう
にしたので、各光部品や光ファイバが動くことがなくな
り、雑音の小さい光ファイバ加速度センサを作ることが
可能となる。

【００５２】実施の形態５．この実施の形態は、実施の
形態１において、１方向の加速度検出を３方向の加速度
を検出できるようにしたものであり、ここでは、直方体
の接する３面に振動板を取り付け、例えばＸ、Ｙ、Ｚ方
向の加速度を検出するようになっている。

【００５３】図５は本発明の他の実施の形態に係る光フ
ァイバ加速度センサの構成を説明するための説明図であ
り、図５の（ａ）は光ファイバ加速度センサの各部品の
配置を説明するための上面概念図、図５の（ｂ）は光フ
ァイバ加速度センサの内部構造を説明するための断面概
念図である。なお、この実施の形態では、マイケルソン
方式の光ファイバ加速度センサの例で説明する。

【００５４】図において、４８は振動板、４９は光ファ
イバコイル、５０は錘、５１は支持台、５２は押さえ、
５３はポッティング樹脂、５４は光カプラ、５５はＦＲ
Ｍ、５６は融着部補強材、５７はスペーサ、５８は光コ
ネクタである。この実施の形態では、光ファイバコイル
４９は３枚の振動板４８の表裏面にそれぞれ２個ずつ設
けられ、ＦＲＭ５５はぞれぞれの光ファイバコイル４９
に接続され、光ファイバコイル４９を伝搬してきた光を
反射させるために６個設けられている。また、光ファイ
バコイル４９、光カプラ５４、ＦＲＭ５５及び光コネク
タ５８間はそれぞれ光ファイバで接続されており、各光
ファイバの融着部が、融着部補強材５６で補強されてお
り、ここでは、光ファイバの融着部が１５箇所あるの
で、１５個の融着部補強材５６を使用している。

【００５５】ここで、この実施の形態の光ファイバの接
続について説明する。なお、図５の（ａ）においては、
各部品の配置を説明するため、各部品間の光ファイバに
よる接続状態は省略して記載している。まず、３個の光
コネクタ５８は光ファイバにより３個の光カプラ５４に
接続され、その光コネクタ５８と光カプラ５４を接続す
る光ファイバの融着部が融着部補強材５６で補強されて
いる。

【００５６】そして、３個の光カプラ５４からそれぞれ
２本の光ファイバが分岐されて出力されており、それぞ
れ６個の光ファイバコイル４９の一方に接続され、その
光カプラ５４と各光ファイバコイル４９を接続する光フ
ァイバの融着部が融着部補強材５６で補強されている。
そして、各光ファイバコイル４９の他方にそれぞれＦＲ
Ｍ５５が接続され、その光ファイバコイル４９とＦＲＭ
５５を接続する光ファイバの融着部が融着部補強材５６
で補強されている。

【００５７】そして、光カプラ５４、ＦＲＭ５５及び融
着部補強材５６などの光部品は、図５の（ｂ）に示すよ
うに、振動板４８を固定している支持台５１の周辺部に
形成された空間に収納され、その空間内にポッティング
樹脂５３を充填して、各光部品を固定するようになって
いる。なお、ポッティング樹脂５３を充填する際は、支
持台５１の周辺部に形成された空間を覆うように型など
を使用してポッティング樹脂５３を充填し、ポッティン
グ樹脂５３が固まった後その型を外すことにより、各光
部品を固定している。

【００５８】なお、図５の（ａ）に示した光カプラ５
４、ＦＲＭ５５及び融着部補強材５６などの光部品の配
置は、図５の（ａ）に限らず、支持台５１の周辺部に形
成された空間に格納されていれば、どこの場所に格納さ
れるようになっていてもよい。

【００５９】次に、この実施の形態の光ファイバ加速度
センサの構成について説明する。まず、渦巻き状に巻か
れた光ファイバコイル４９は、３枚の振動板４８の表裏
面にそれぞれ取り付けられており、その３枚の振動板４
８に錘５０がスペーサ５７を介して取り付けられ、錘５
０が取り付けられた振動板４８は支持台５１及び押さえ
５２で挟むことにより支持台５１の接する３面に固定さ
れている。そして、支持台５１の周辺部に空間が形成さ
れており、その空間に光カプラ５４、ＦＲＭ５５及び融
着部補強材５６などの光部品と光ファイバコイル４９の
余長部分が収納され、ポッティング樹脂５３が充填され
て、光カプラ５４、ＦＲＭ５５及び融着部補強材５６な
どの光部品や光ファイバコイル４９の余長部分、各光部
品を接続している光ファイバが固定されている。

【００６０】なお、図５の（ｂ）で示した光カプラ５
４、ＦＲＭ５５及び融着部補強材５６などの光部品の配
置は、各光部品の個数を説明するためのもので、支持台
５１の周辺部に形成された空間に格納されていれば、ど
この場所に格納されるようになっていてもよい。

【００６１】また、支持台５１及び押さえ５２にはぞれ
ぞれ、光ファイバの通る貫通孔（図示せず）が設けられ
ており、支持台５１に設けられた貫通孔には、光コネク
タ５８と光カプラ５４との間の光ファイバ、及び振動板
４８の裏面に取り付けられた光ファイバコイル４９とそ
の光ファイバコイル４９に接続された光カプラ５４及び
ＦＲＭ５５との間の光ファイバが通り、押さえ５２に設
けられた貫通孔には、振動板４８の表面に取り付けられ
た光ファイバコイル４９とその光ファイバコイル４９に
接続された光カプラ５４及びＦＲＭ５５との間の光ファ
イバが通っている。

【００６２】次に、この実施の形態の加速度検出の動作
について説明する。まず、光ファイバ加速度センサにＸ
方向の振動が加わると、錘５０がＸ方向に振動する。そ
して、Ｘ方向の振動板４８の表裏面にそれぞれ取り付け
られた光ファイバコイル４９は、振動板４８のたわみ振
動により互いに逆方向に伸縮し、２つの光ファイバコイ
ル４９の間に長さの差が生じ、２本の光ファイバコイル
４９の間に長さの差があると、光ファイバコイル４９の
光ファイバ中を伝搬するレーザ光に位相差が生じ、一
方、Ｙ方向及びＺ方向の振動板４８にたわみ振動は起き
にくいので、２つの光ファイバコイル４９の間に長さの
差は生じにくい。そして、ＦＲＭ５５で反射されたそれ
ぞれの反射光が光カプラ５４を介して干渉光として光コ
ネクタ５８に出力され、その干渉光をＯ／Ｅ変換し復調
処理を施せば、Ｘ方向の振動加速度を検出することがで
きる。Ｙ方向、Ｚ方向についても同様にして振動加速度
を検出することができる。

【００６３】この実施の形態では、支持台５１の周辺部
に空間を形成し、その空間に光カプラ５４、ＦＲＭ５
５、融着部補強材５６などの光部品、光ファイバコイル
４９の余長部分、各光部品を接続している光ファイバを
収納し、それらをポッティング樹脂５３で固定するよう
にしたので、各光部品や光ファイバが動くことがなくな
り、雑音の小さい光ファイバ加速度センサを作ることが
可能となる。

【００６４】実施の形態６．この実施の形態は、実施の
形態２において、１方向の加速度検出を３方向の加速度
を検出できるようにしたものであり、ここでは、直方体
の接する３面とその３面に対向する位置に動板を取り付
け、例えばＸ、Ｙ、Ｚ方向の加速度を検出するようにな
っている。図６は本発明の他の実施の形態に係る光ファ
イバ加速度センサの構成を説明するための説明図であ
り、図６の（ａ）は光ファイバ加速度センサの各部品の
配置を説明するための上面概念図、図６の（ｂ）は光フ
ァイバ加速度センサの内部構造を説明するための断面概
念図である。なお、この実施の形態では、マイケルソン
方式の光ファイバ加速度センサの例で説明する。

【００６５】図において、５９は振動板、６０は光ファ
イバコイル、６１は錘、６２は支持台、６３は押さえ、
６４はポッティング樹脂、６５は光カプラ、６６はＦＲ
Ｍ、６７は融着部補強材、６８はスペーサ、６９は光コ
ネクタである。この実施の形態では、光ファイバコイル
６０は６枚の振動板５９の表面にそれぞれ設けられ、Ｆ
ＲＭ６６はぞれぞれの光ファイバコイル６０に接続さ
れ、光ファイバコイル６０を伝搬してきた光を反射させ
るために６個設けられている。また、光ファイバコイル
６０、光カプラ６５、ＦＲＭ６６及び光コネクタ６９間
はそれぞれ光ファイバで接続されており、各光ファイバ
の融着部が、融着部補強材６７で補強されており、ここ
では、光ファイバの融着部が１５箇所あるので、１５個
の融着部補強材６７を使用している。

【００６６】ここで、この実施の形態の光ファイバの接
続について説明する。なお、図６の（ａ）においては、
各部品の配置を説明するため、各部品間の光ファイバに
よる接続状態は省略して記載している。まず、３個の光
コネクタ６９は光ファイバにより３個の光カプラ６５に
接続され、その光コネクタ６９と光カプラ６５を接続す
る光ファイバの融着部が融着部補強材６７で補強されて
いる。

【００６７】そして、３個の光カプラ６５からそれぞれ
２本の光ファイバが分岐されて出力されており、それぞ
れ６個の光ファイバコイル６０の一方に接続され、その
光カプラ６５と各光ファイバコイル６０を接続する光フ
ァイバの融着部が融着部補強材６７で補強されている。
そして、各光ファイバコイル６０の他方にそれぞれＦＲ
Ｍ６６が接続され、その光ファイバコイル６０とＦＲＭ
６６を接続する光ファイバの融着部が融着部補強材６７
で補強されている。

【００６８】そして、光カプラ６５、ＦＲＭ６６及び融
着部補強材６７などの光部品は、図６の（ｂ）に示すよ
うに、振動板５９を固定している支持台６２の周辺部に
形成された空間に収納され、その空間内にポッティング
樹脂６４を充填して、各光部品を固定するようになって
いる。なお、ポッティング樹脂６４を充填する際は、支
持台６２の周辺部に形成された空間を覆うように型など
を使用してポッティング樹脂６４を充填し、ポッティン
グ樹脂６４が固まった後その型を外すことにより、各光
部品を固定している。

【００６９】なお、図６の（ａ）に示した光カプラ６
５、ＦＲＭ６６及び融着部補強材６７などの光部品の配
置は、図６の（ａ）に限らず、支持台６２の周辺部に形
成された空間に格納されていれば、どこの場所に格納さ
れるようになっていてもよい。

【００７０】次に、この実施の形態の光ファイバ加速度
センサの構成について説明する。まず、渦巻き状に巻か
れた光ファイバコイル６０は、６枚の振動板５９の表面
にそれぞれ取り付けられており、その６枚の振動板５９
の対向する２枚の振動板５９に錘６１がスペーサ６８を
介してそれぞれ取り付けられ、錘６１が取り付けられた
６枚の振動板５９は支持台６２及び押さえ６３で挟むこ
とにより支持台６２の接する６面に固定されている。そ
して、支持台６２の周辺部に空間が形成されており、そ
の空間に光カプラ６５、ＦＲＭ６６及び融着部補強材６
７などの光部品と光ファイバコイル６０の余長部分が収
納され、ポッティング樹脂６４が充填されて、光カプラ
６５、ＦＲＭ６６及び融着部補強材６７などの光部品や
光ファイバコイル６０の余長部分、各光部品を接続して
いる光ファイバが固定されている。

【００７１】なお、図６の（ｂ）で示した光カプラ６
５、ＦＲＭ６６及び融着部補強材６７などの光部品の配
置は、各光部品の個数を説明するためのもので、支持台
６２の周辺部に形成された空間に格納されていれば、ど
この場所に格納されるようになっていてもよい。

【００７２】また、支持台６２及び押さえ６３にはぞれ
ぞれ、光ファイバの通る貫通孔（図示せず）が設けられ
ており、支持台６２に設けられた貫通孔には、光コネク
タ６９と光カプラ６５との間の光ファイバが通り、押さ
え６３に設けられた貫通孔には、光ファイバコイル６０
とその光ファイバコイル６０に接続された光カプラ６５
及びＦＲＭ６６との間の光ファイバが通っている。

【００７３】なお、この実施の形態では、光ファイバコ
イル６０を６枚の振動板５９の表面のそれぞれに取り付
けるようにしているが、それぞれ裏面に取り付けるよう
にしてもよい。その場合は、押さえ６３ではなく、支持
台６２に光ファイバの通る貫通孔（図示せず）が設けら
れ、光ファイバコイル６０とその光ファイバコイル６０
に接続された光カプラ６５及びＦＲＭ６６との間の光フ
ァイバが通ることとなる。

【００７４】次に、この実施の形態の加速度検出の動作
について説明する。まず、光ファイバ加速度センサにＸ
方向の振動が加わると、錘６１がＸ方向に振動する。そ
して、Ｘ方向の２枚の振動板５９の表面にそれぞれ取り
付けられた光ファイバコイル６０は、振動板５９のたわ
み振動により互いに逆方向に伸縮し、２つの光ファイバ
コイル６０の間に長さの差が生じ、２本の光ファイバコ
イル６０の間に長さの差があると、光ファイバコイル６
０の光ファイバ中を伝搬するレーザ光に位相差が生じ、
一方、Ｙ方向及びＺ方向の２枚の振動板５９にたわみ振
動は起きにくいので、２つの光ファイバコイル６０の間
に長さの差は生じにくい。そして、ＦＲＭ６６で反射さ
れたそれぞれの反射光が光カプラ６５を介して干渉光と
して光コネクタ６９に出力され、その干渉光をＯ／Ｅ変
換し復調処理を施せば、Ｘ方向の振動加速度を検出する
ことができる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様にして
振動加速度を検出することができる。

【００７５】この実施の形態では、支持台６２の周辺部
に空間を形成し、その空間に光カプラ６５、ＦＲＭ６
６、融着部補強材６７などの光部品、光ファイバコイル
６０の余長部分、各光部品を接続している光ファイバを
収納し、それらをポッティング樹脂６４で固定するよう
にしたので、各光部品や光ファイバが動くことがなくな
り、雑音の小さい光ファイバ加速度センサを作ることが
可能となる。

【００７６】なお、実施の形態１〜６では、光カプラ、
ＦＲＭ、融着部補強材などの光部品、光ファイバコイル
の余長部分、各光部品を接続している光ファイバをする
のにポッティング樹脂を使用しているが、ポッティング
樹脂に限らず、光ファイバとの相性のよい樹脂であれば
どのような樹脂を用いてもよい。また、実施の形態１〜
６では、マイケルソン方式の光ファイバ加速度センサの
例で説明したが、マッハ・ツェンダ方式の光ファイバ加
速度センサに適用することもできる。

【００７７】また、実施の形態１〜６では、ファイバコ
イルを渦巻き状に巻いたものとして説明したが、ファイ
バコイルの形状は渦巻き状に限ったものではなく、直線
など他の形状でもよく、振動板も円形ではなく他の形状
であってもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光ファイ
バコイルがそれぞれ逆の方向に伸縮するように取り付け
られた振動板、振動板を支持する支持台及び振動板に取
り付けられた錘からなる加速度検出部と、光ファイバコ
イルに接続され、光ファイバコイルに光を入力させ、光
ファイバコイル中を伝搬した光を干渉させて干渉光を出
力する光部品とを備え、加速度検出部の周辺に光部品を
収納する空間を設け、その空間に樹脂を充填し光部品を
固定するようにしたので、各光部品や光ファイバが動く
ことがなくなり、雑音の小さい光ファイバ加速度センサ
を作ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る光ファイバ加速度
センサの構成を説明するための説明図である。

【図２】本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ加速
度センサの構成を説明するための説明図である。

【図３】本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ加速
度センサの構成を説明するための説明図である。

【図４】本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ加速
度センサの構成を説明するための説明図である。

【図５】本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ加速
度センサの構成を説明するための説明図である。

【図６】本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ加速
度センサの構成を説明するための説明図である。

【図７】従来の光ファイバ加速度センサの外観を示す図
である。

【符号の説明】

１、１４、２６、３７、４８、５９振動板（加速度検
出部）２、１５、２７、３８、４９、６０光ファイバコイル
（加速度検出部）３、１６、２８、３９、５０、６１錘（加速度検出
部）４、１７、２９、４０、５１、６２支持台（加速度検
出部）５、１８、３０、４１、５２、６３押さえ６、１９収納ケース７、２０、３１、４２、５３、６４ポッティング樹脂８、２１、３２、４３、５４、６５光カプラ９、２２、３３、４４、５５、６６ＦＲＭ１０、２３、３４、４５、５６、６７融着部補強材１１、２４、３５、４６、５７、６８スペーサ１２底板１３、２５、３６、４７、５８、６９光コネクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小畑秀則東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (72)発明者森孝之東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H038 AA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバコイルがそれぞれ逆の方向に
伸縮するように取り付けられた振動板、前記振動板を支
持する支持台及び前記振動板に取り付けられた錘からな
る加速度検出部と、前記光ファイバコイルに接続され、前記光ファイバコイ
ルに光を入力させ、前記光ファイバコイル中を伝搬した
光を干渉させて干渉光を出力する光部品とを備え、前記加速度検出部の周辺に前記光部品を収納する空間を
設け、その空間に樹脂を充填し前記光部品を固定するこ
とを特徴とする光ファイバ加速度センサ。
【請求項２】前記加速度検出部は、前記錘を挟んで対
向する面にそれぞれ前記振動板を取り付けたことを特徴
とする請求項１記載の光ファイバ加速度センサ。
【請求項３】前記加速度検出部を直交する２面に配置
したことを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ
加速度センサ。
【請求項４】前記加速度検出部を直交する３面に配置
したことを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ
加速度センサ。
【請求項５】前記加速度検出部を直交する２面に配置
し、前記錘を２軸直交状態に嵌合させたことを特徴とす
る請求項２記載の光ファイバ加速度センサ。
【請求項６】前記加速度検出部を直交する３面に配置
し、前記錘を３軸直交状態に嵌合させたことを特徴とす
る請求項２記載の光ファイバ加速度センサ。