JP2002162292A - 光ファイバセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出側では径が小さく、それでいながら、セ
ンサ本体側では光軸のずれなく装着でき、しかもフリー
カット可能な光ファイバを備えた光ファイバセンサを提
供する。 【解決手段】 光ファイバＦは検出用ファイバＦ１と伝
送用ファイバＦ２とが光ファイバコネクタ６０を介して
直列接続された構造となっている。検出用ファイバＦ１
は、ジャケット４２の内径がファイバ芯線４１の外径よ
りも大きく設定されているとともに、ジャケット４２の
一端部には光ファイバコネクタ６０の検出側保持具６１
が嵌合されている。一方、伝送用ファイバＦ２は、検出
用ファイバＦ１のファイバ芯線４１より太いファイバ芯
線５１を、例えばポリエチレン樹脂製のジャケット５２
で固着して被覆したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサ本体の投光
部または受光部に、ジャケット内に光ファイバ芯線を通
してなる光ファイバを接続してその先端を検出部側に配
置するようにした光ファイバセンサ光に関し、特にその
光ファイバの構造を改良したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光ファイバセンサにおいて、検
出対象物が微小なものである場合、その微小な検出対象
物にあわせて光ファイバの径も小さくする必要がある。
さもないと、精度の高い検出が行えないからである。こ
のような細い光ファイバ芯線をジャケット（例えば、ポ
リエチレン等の樹脂）内に通してなる光ファイバでは、
光ファイバ芯線とジャケットとは密着状態で固着されて
いない。これは、ジャケットを剥いで光ファイバ芯線を
露出させる（いわゆるストリップを行う）際、光ファイ
バ芯線とジャケットが密着状態で固着されていると、ジ
ャケットを剥ぐ力が光ファイバ芯線にも直接加わって、
特に細い光ファイバ芯線の場合には破損するおそれがあ
るからである。従って、上記のような細い光ファイバ芯
線を備えた光ファイバにおいては、あえてジャケットの
内径を光ファイバ芯線の外径よりも大きくして、光ファ
イバ芯線とジャケットとが密着しない構造としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
とセンサ本体との接続は、例えば実公平５−２６５６４
号のように、光ファイバの先端をプラグに差し込んでそ
れをセンサ本体に固定するものが一般的である。ところ
が、上述したような光ファイバ芯線が細い光ファイバで
は、その光ファイバ芯線とジャケットとが密着していな
いため、プラグに差し込んでも光ファイバ芯線の位置が
固定されず、センサ本体の投光素子や受光素子に対して
位置ずれを起こすおそれがある。その結果、光の伝達損
失を招いて安定した検出が行えないという問題が生じ
る。このような問題に対して、図５に示すように、光フ
ァイバ１をプラグ４に差し込む際に、光ファイバ１の光
ファイバ芯線２をプラグ４に対して接着剤などで位置決
め固定する方法も考えられる。

【０００４】しかしながら、このような光ファイバ１で
は、使用目的等に応じて適宜所望の長さにカット（いわ
ゆるフリーカットタイプ）して使用したいというユーザ
側の要望に応えることができない。すなわち、カットす
ると、前記位置決め機能が失われ、再度ユーザー側でプ
ラグに接着固定するにしても正確な位置に設定できず、
結局上述したような光の伝達損失という問題が生じる。
従って、使用目的等に応じた様々な長さの光ファイバを
準備しておく必要があり、コスト高になる。

【０００５】本発明は上記のような事情に基づいて完成
されたものであって、その目的は、検出側では径が小さ
く、それでいながら、センサ本体側では光軸のずれなく
装着でき、しかもフリーカット可能な光ファイバを備え
た光ファイバセンサを提供するところにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明に係る光ファイバセンサは、センサ
本体の投光部または受光部に、ジャケット内に光ファイ
バ芯線を通してなる光ファイバを接続してその先端を検
出部側に配置するようにした光ファイバセンサにおい
て、光ファイバは、検出部側に位置しジャケットと、そ
の内径よりも小さい外径の光ファイバ芯線とが少なくと
も両端において固着された検出側ファイバと、この検出
側ファイバよりもセンサ本体側に位置し、検出部側ファ
イバの光ファイバ芯線よりも太い光ファイバ芯線及びそ
の外側を少なくとも両端及びそれ以外の所定範囲におい
て固着して覆うジャケットからなり、ジャケットと光フ
ァイバ芯線との固着範囲内で切断可能とされた伝送用フ
ァイバとを光学的に結合してなるところに特徴を有す
る。なお、上記の伝送用ファイバの光ファイバ芯線とジ
ャケットとの固着とは、例えば接着剤で接着固定されて
いることをいうのではなく、例えば検出側の光ファイバ
芯線の外径よりも小さい内径のジャケットの収縮力によ
り軸方向及び径方向のずれが生じないように密着固定さ
れていることをいう。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載のもの
において、検出部側ファイバと伝送用ファイバとは、コ
ネクタを介して着脱可能に結合されているところに特徴
を有する。

【０００８】請求項３の発明は、請求項２に記載のもの
において、コネクタは、検出側ファイバを挿通保持する
検出側保持具と、伝送用ファイバを挿通保持する伝送側
保持具と、検出側保持具及び伝送側保持具を両端からそ
れぞれ嵌合収容して両ファイバを突き合わせ状態で結合
する筒状結合具から構成されたところに特徴を有する。

【０００９】

【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞請求項１の
発明によれば、検出側に接続される検出側ファイバは、
径が小さいため検出対象物が微小なものであっても精度
の高い検出を行うことができる。一方、センサ本体に接
続される伝送用ファイバは、その光ファイバ芯線の外側
のうち少なくとも両端及びそれ以外の所定範囲において
ジャケットに固着して覆われている。従って、上述した
ようにプラグに位置決め固定する必要がない。また、そ
の伝送用ファイバが曲げられた状態でセンサ本体に差し
込む場合でも軸方向及び径方向のずれは生じない。そし
て、固着範囲内のどの部分で切断しても光ファイバ芯線
とジャケットとが固着されているから、その先端をセン
サ本体の投光素子等に対して径方向及び軸方向の位置ず
れなく差し込むことができる。これにより所望の長さに
カットできるフリーカットタイプを実現でき、必要な長
さのファイバを多種類用意する必要が無くなり、コスト
を抑えることができる。

【００１０】＜請求項２の発明＞請求項２の発明によれ
ば、検出部側ファイバと伝送用ファイバとは、コネクタ
を介して着脱可能に結合されているから、使用目的等に
応じて伝送用ファイバをカットしたい場合には、検出側
ファイバから取り外してその作業ができ、再度コネクタ
を介して検出側ファイバに接続することができる。

【００１１】＜請求項３の発明＞光ファイバコネクタと
しては、検出側ファイバを挿通保持する検出側保持具の
凸端と、伝送用ファイバを挿通保持する伝送側保持具の
凹端とを嵌合することにより、両ファイバを突き合わせ
状態で結合するものがある。両ファイバの先端同士が光
軸のずれなく結合するためには、各保持具によりその先
端部分をも保持する必要がある。従って、その挿通作業
の際に、ファイバ端面が粗悪な状態となっても、その端
面は前記伝送側保持具の凹所の奥側に位置するため、鏡
面研磨作業がし辛い。ここで、請求項３の発明によれ
ば、コネクタは、検出側保持具と伝送側保持具とは別
に、両保持具を嵌合収容して結合する筒状結合具を設け
たから、検出側保持具及び伝送側保持具のどちらにも従
来のような凹端を形成する必要がない。従って、挿通保
持作業の際にファイバ端面が粗悪な状態となっても、筒
状結合具に嵌める前に、各保持具と共にファイバ端面の
鏡面研磨作業が容易にできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１ないし図
４によって説明する。本実施形態の光ファイバセンサ１
０は、センサ本体２０内の、図示しない投光部又は受光
部に、光ファイバＦを接続してその先端を検出部３０に
配置して構成されたもので、例えば、図１に示すよう
に、コンデンサＣの足ピン検出など微小なものを被検出
対象物とする光ファイバセンサである。このような微小
な被検出対象物に対して精度の高い検出を行うために、
通常、検出部３０に配置される光ファイバＦのファイバ
芯線も細いものが使用される。本実施形態の光ファイバ
センサ１０も同様に、検出部３０に配置される光ファイ
バＦ（以下「検出用ファイバＦ１」という）のファイバ
芯線４１は細いもの（例えば、φ０．１２５ｍｍ）が使
用されている。なお、センサ本体２０側の光ファイバＦ
（以下「伝送用ファイバＦ２」という）は、その先端を
プラグＰに差し込んでセンサ本体２０にネジ止めするこ
とによって、伝送用ファイバＦ２のファイバ芯線５１を
投光部又は受光部にそれぞれ突き合わせ状態で接続され
ている。

【００１３】さて、本実施形態の光ファイバＦの芯線は
全長に渡って同一径のものが使用されているのでなく、
細い芯線の検出用ファイバＦ１と、それより太い芯線の
伝送用ファイバＦ２とが光ファイバコネクタ６０を介し
て直列接続された構造となっている。

【００１４】検出用ファイバＦ１は、図２に示すよう
に、屈折率の異なる例えばガラスで形成されたコアとク
ラッドとから構成されるファイバ芯線４１を例えばステ
ンレスパイプ製のジャケット４２に挿通したものであ
る。このジャケット４２の内径はファイバ芯線４１の外
径よりも大きく設定されているとともに、ジャケット４
２の一端部には後述する光ファイバコネクタ６０の検出
側保持具６１が嵌合され、ファイバ芯線４１をジャケッ
ト４２に通した後にその両端部分を接着剤でジャケット
４２に固定し、はみ出した部分を切断して、ファイバ芯
線４１の両端をジャケット４２及び検出側保持具６１と
共に鏡面研磨して仕上げられている。これにより、ファ
イバ芯線４１は、その先端が検出側保持具６１の端面６
１Ｓ（図４において右側）と面一となる位置でジャケッ
ト４２に固着されている。

【００１５】一方、伝送用ファイバＦ２は、上記検出用
ファイバＦ１のファイバ芯線４１より太いファイバ芯線
５１を、例えばポリエチレン樹脂製のジャケット５２で
固着して被覆したものである。すなわち、光ファイバ芯
線５１の外径よりもやや小さい内径のジャケット５２で
被覆して、そのジャケット５２の収縮力により軸方向及
び径方向のずれを生じないように密着固定されている。
このものは、ジャケット５２に被覆されたファイバ芯線
５１を、後述する光ファイバコネクタ６０の伝送側保持
具６２に挿通して接着剤で固定し、その端面を伝送側保
持具６２と共に鏡面研磨して仕上げられている。

【００１６】次に、検出用ファイバＦ１と伝送用ファイ
バＦ２とを接続する光ファイバコネクタ６０の構造及び
その接続手順について説明する。光ファイバコネクタ６
０は、図３に示すように、前記検出用ファイバＦ１を挿
通保持する円筒状の検出側保持具６１と、伝送用ファイ
バＦ２を挿通保持する伝送側保持具６２と、その両保持
具を両端から嵌合して、両ファイバ芯線４１，５１を突
き合わせ状態で結合する筒状の結合具６３とから構成さ
れる。なお、これらは例えば金属製の母材から削り出さ
れたものである。

【００１７】伝送側保持具６２は、互いに径の異なる柱
状部６２Ａ，６２Ｂが一体形成されるとともに、伝送用
ファイバＦ２が挿通される挿通孔が貫通形成された略円
筒体である。そのうち径の小さい柱状部６２Ａ（同図に
おいて左側）の外周面には、次述する結合具６３の一端
内に螺合されるネジ溝が切られて雄ネジとしての機能を
有している。なお、上記貫通孔のうち、柱状部６２Ｂ内
の孔は伝送用ファイバＦ２のジャケット５２の外径と同
一の径をなすが、柱状部６２Ａ内の孔はファイバ芯線５
１の外径と同一の径をなす。そして、伝送用ファイバＦ
２は、その先端部分のジャケット５２を剥いでファイバ
芯線５１の先端が伝送側保持具６２の柱状部６２Ａ内に
挿入されて接着剤で固定され、その突出端を柱状部６２
Ａとともに鏡面加工することにより、ファイバ芯線５１
の端面と柱状部６２Ａの端面と面一としている。

【００１８】一方、結合具６３は、その一端側が前記検
出側保持具６１を収容する検出側収容部６３Ａと、前記
伝送側保持具６２の柱状部６２Ａを収容する伝送側収容
部６３Ｂとからなる貫通孔を備えている。検出側収容部
６３Ａには、検出側保持具６１にジャケット４２及びフ
ァイバ芯線４１が挿通され鏡面研磨された検出側保持具
６１が嵌入されて接着剤で固着されている。また、伝送
側収容部６３Ｂの内側面にはネジ溝が切られて、伝送側
保持具６２の雄ネジ（柱状部６２Ａ）と螺合可能な雌ネ
ジとしての機能を有している。これらを螺合することに
よって、両ファイバ芯線４１，５１が突き合わせ状態で
光学的に結合できると共に、着脱可能となっている。

【００１９】このように構成された光ファイバＦを用い
た光ファイバセンサ１０であれば、検出用ファイバＦ１
は、径が小さいため被検出対象物が微小なものであって
も精度の高い検出を行うことができる。一方、伝送用フ
ァイバＦ２とセンサ本体２０とは、図１に示すように、
伝送用ファイバＦ２を貫通保持したプラグＰを、センサ
本体２０に嵌め込むことによって、センサ本体２０内の
投光部又は受光部に接続される。この際、ファイバ芯線
５１の外側がジャケット５２に固着して覆われているか
ら、従来のもののようにプラグＰに位置決め固定する必
要がない。また、伝送用ファイバＦ２が曲げられた状態
で投光部等に接続される場合であっても、軸方向及び径
方向のずれは生じない。そして、例えば使用者において
光ファイバＦをカットしたいときには、前記プラグＰを
センサ本体２０から取り外すと共に、伝送用ファイバＦ
２を抜き出して所望の長さにカットする。ここで、伝送
用ファイバＦ２は、どの部分の切断面でもファイバ芯線
５１とジャケット５２とが固着されているから、再びプ
ラグＰに挿通してセンサ本体２０に嵌め込めば上記と同
様に光軸のずれなく投光部等に接続することがででき
る。これにより所望の長さにカットできるフリーカット
タイプを実現でき、必要な長さのファイバを多種類用意
する必要が無くなり、コストを抑えることができる。

【００２０】また、光ファイバコネクタ６０は、上述し
たように、検出側保持具６１と結合具６３とを別パーツ
からなる構造としたので、検出用ファイバＦ１は検出側
保持具６１に挿通され、その先端が検出側保持具６１の
一端と面一状態で鏡面研磨作業ができ、その後検出側保
持具６１を結合具６３に嵌入して固着すればよく、製造
工程において鏡面研磨作業を容易にすることができる。
一方、伝送用ファイバＦ２の先端は、伝送側保持具６２
の端面６２Ｓと面一状態となっているから、光ファイバ
コネクタ６０の取り外し時に鏡面研磨作業ができる。な
お、光ファイバコネクタ６０は、結合具６３の検出側収
容部６３Ａの内周面に雌ネジを形成し、それに嵌入され
る検出側保持具６１の外周面に雄ネジを形成すると共
に、伝送側収容部６３Ｂには伝送側保持具６２を単に接
着剤で固着して構成されるものでも良い。どちらにせ
よ、結合具６３側を雌ネジとして、保持具側を雄ネジに
すれば、挿通されたファイバ芯線の鏡面研磨作業を容易
に行うことができる。

【００２１】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）上記実施形態では、着脱可能な光ファイバコネク
タ６０としたが、これに限られず、例えば、着脱不可能
なコネクタで半永久的に接続されたものであっても良
い。

【００２２】（２）上記実施形態では、伝送用ファイバ
Ｆ２は、光ファイバ芯線５１の外径よりもやや小さい内
径のジャケット５２で被覆して、そのジャケット５２の
収縮力により軸方向及び径方向のずれを生じないように
固着されているとしたが、ジャケット５２の内径が全長
に渡って光ファイバ芯線５１の外径より小さくする必要
はない。請求項１に記載のように「少なくとも両端及び
それ以外の所定範囲において固着」されているものであ
れば良い。使用者はその固着範囲内での切断により本発
明の目的を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバセンサの斜
視図

【図２】光ファイバコネクタによる結合時の光ファイバ
の断面図

【図３】分解した光ファイバコネクタの断面図

【図４】光ファイバ装着後の光ファイバコネクタの断面
図

【図５】従来の光ファイバセンサの断面図

【符号の説明】

１０…光ファイバセンサ ２０…センサ本体 ３０…検出部 ４１，５１…ファイバ芯線 ５２…保護シース（ジャケット） ６１…検出側保持具 ６２…伝送側保持具 ６３…結合具 Ｆ…光ファイバ Ｆ１…検出用ファイバ Ｆ２…伝送用ファイバ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサ本体の投光部または受光部に、ジ
   ャケット内に光ファイバ芯線を通してなる光ファイバを
   接続してその先端を検出部側に配置するようにした光フ
   ァイバセンサにおいて、 前記光ファイバは、前記検出部側に位置し前記ジャケッ
   トと、その内径よりも小さい外径の前記光ファイバ芯線
   とが少なくとも両端において固着された検出側ファイバ
   と、 この検出側ファイバよりも前記センサ本体側に位置し、
   前記検出部側ファイバの光ファイバ芯線よりも太い光フ
   ァイバ芯線及びその外側を少なくとも両端及びそれ以外
   の所定範囲において固着して覆うジャケットからなり、
   前記ジャケットと前記光ファイバ芯線との固着範囲内で
   切断可能とされた伝送用ファイバとを光学的に結合して
   なることを特徴とする光ファイバセンサ。
2. 【請求項２】 前記検出部側ファイバと前記伝送用ファ
   イバとは、コネクタを介して着脱可能に結合されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバセンサ。
3. 【請求項３】 前記コネクタは、前記検出側ファイバを
   挿通保持する検出側保持具と、前記伝送用ファイバを挿
   通保持する伝送側保持具と、前記検出側保持具及び前記
   伝送側保持具を両端からそれぞれ嵌合収容して両ファイ
   バを突き合わせ状態で結合する筒状結合具から構成され
   たことを特徴とする請求項２記載の光ファイバセンサ。