JP2927829B2 - 蛍光ファイバセンサ - Google Patents
蛍光ファイバセンサInfo
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- JP2927829B2 JP2927829B2 JP1213507A JP21350789A JP2927829B2 JP 2927829 B2 JP2927829 B2 JP 2927829B2 JP 1213507 A JP1213507 A JP 1213507A JP 21350789 A JP21350789 A JP 21350789A JP 2927829 B2 JP2927829 B2 JP 2927829B2
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- fluorescent
- fiber
- light
- fluorescent fiber
- input light
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 蛍光ファイバを用いた光センサに関し、 光源の位置および波長モードを精度良く、且つ簡単な
構成により検出することを目的とし、 蛍光ファイバの側面からの入力光により該ファイバ内
の蛍光体を励起してファイバ内を伝播する光を、該蛍光
ファイバのファイバ端部に設けた受光素子により検出し
光源の位置を決定する蛍光ファイバセンサにおいて、蛍
光ファイバを蛍光波長特性の異なる色素をドープした複
数のファイバで構成する。
構成により検出することを目的とし、 蛍光ファイバの側面からの入力光により該ファイバ内
の蛍光体を励起してファイバ内を伝播する光を、該蛍光
ファイバのファイバ端部に設けた受光素子により検出し
光源の位置を決定する蛍光ファイバセンサにおいて、蛍
光ファイバを蛍光波長特性の異なる色素をドープした複
数のファイバで構成する。
本発明は複数の蛍光ファイバを用い、光源の位置と波
長モードとを検出・測定するファイバセンサに関する。
長モードとを検出・測定するファイバセンサに関する。
有機蛍光色素を含有させた蛍光ファイバ内に、蛍光フ
ァイバ光軸側面から検出光を入射させ、蛍光ファイバ端
部に設けた受光素子により、蛍光体により波長変換され
た伝搬光強度を測定し、その強度から光の検出位置、お
よび、その波長モードを識別、測定する光ファイバセン
サに関するものである。
ァイバ光軸側面から検出光を入射させ、蛍光ファイバ端
部に設けた受光素子により、蛍光体により波長変換され
た伝搬光強度を測定し、その強度から光の検出位置、お
よび、その波長モードを識別、測定する光ファイバセン
サに関するものである。
従来、光ファイバを使用した分光センサとして光ファ
イバとカラーセンサ、またはカラーフイルタを用いた光
学モニタ装置やカラー識別装置がある。
イバとカラーセンサ、またはカラーフイルタを用いた光
学モニタ装置やカラー識別装置がある。
また、位置センサに関連する技術として、例えば光導
電体を用いた非接触型の可変抵抗器がある（特開昭52−
104887）。それは可変抵抗器ではあるが、第６図に示す
ように電圧が印加される抵抗体膜８と、一端が抵抗体膜
と接続された他端に出力電極端子11を備えた光導電膜９
とが設けられ、光導電膜に沿って光スリット７が移動す
ることにより、出力電極から光スリットの位置に応じた
出力電圧が得られるものである。すなわち、スポット光
の場合であれば、光源位置と光スリットとが一致した点
で出力電圧が発生したセンサとして用いることが可能で
ある。なお、スポット光でなくとも測定できることは容
易に類推可能である。
電体を用いた非接触型の可変抵抗器がある（特開昭52−
104887）。それは可変抵抗器ではあるが、第６図に示す
ように電圧が印加される抵抗体膜８と、一端が抵抗体膜
と接続された他端に出力電極端子11を備えた光導電膜９
とが設けられ、光導電膜に沿って光スリット７が移動す
ることにより、出力電極から光スリットの位置に応じた
出力電圧が得られるものである。すなわち、スポット光
の場合であれば、光源位置と光スリットとが一致した点
で出力電圧が発生したセンサとして用いることが可能で
ある。なお、スポット光でなくとも測定できることは容
易に類推可能である。
従来の光ファイバとカラーセンサ、またはカラーフイ
ルタにより構成された分光センサは、定まった位置の対
象物に対してのみ作用するものであり、広範囲の不確定
な位置の対象にたいしては作用させることができなかっ
た。
ルタにより構成された分光センサは、定まった位置の対
象物に対してのみ作用するものであり、広範囲の不確定
な位置の対象にたいしては作用させることができなかっ
た。
また、光電膜を用いたセンサでは、薄膜を用いるため
製造法が複雑であり、均一な特性を再現性良く得ること
や、比較的大きい長尺な形状のものを容易に得ることが
困難であり、電磁ノイズなどの影響を受け易く、応答性
にも問題があった。また、波長モードの測定も困難であ
った。
製造法が複雑であり、均一な特性を再現性良く得ること
や、比較的大きい長尺な形状のものを容易に得ることが
困難であり、電磁ノイズなどの影響を受け易く、応答性
にも問題があった。また、波長モードの測定も困難であ
った。
上記課題は、1.蛍光ファイバの側面からの入力光によ
り該ファイバ内の蛍光体を励起して発光させた発光がフ
ァイバ内を伝播し、該蛍光ファイバのファイバ端部に設
けた受光素子により該蛍光を検出する蛍光ファイバセン
サにおいて、前記蛍光ファイバを、蛍光波長特性の異な
る色素を各々にドープした複数のファイバとすると共に
該蛍光ファイバのそれぞれの両端部に前記受光素子を設
け、かつ前記入力光が該蛍光ファイバのそれぞれの側面
から該蛍光ファイバ内に入射するように構成し、前記入
力光の照射時に前記両端部の受光素子のそれぞれが検出
する前記蛍光の光ピーク強度により、前記入力光の照射
位置が特定されるように構成された蛍光ファイバセンサ
と、 2.蛍光ファイバの側面からの入力光により該ファイバ内
の蛍光体を励起して発光させた蛍光がファイバ内を伝播
し、該蛍光ファイバのファイバ端部に設けた受光素子に
より該蛍光を検出する蛍光ファイバセンサにおいて、前
記蛍光ファイバを、蛍光波長特性の異なる色素を各々に
ドープした複数のファイバとすると共に該蛍光ファイバ
のそれぞれの端部に前記受光素子を設け、かつ前記入力
光が該蛍光ファイバのそれぞれの側面から該蛍光ファイ
バ内に入射するように構成し、前記入力光の照射時に前
記受光素子のそれぞれが検出する前記蛍光により、前記
入力光の発光波長が特定されるように構成された蛍光フ
ァイバセンサとによって解決できる。
り該ファイバ内の蛍光体を励起して発光させた発光がフ
ァイバ内を伝播し、該蛍光ファイバのファイバ端部に設
けた受光素子により該蛍光を検出する蛍光ファイバセン
サにおいて、前記蛍光ファイバを、蛍光波長特性の異な
る色素を各々にドープした複数のファイバとすると共に
該蛍光ファイバのそれぞれの両端部に前記受光素子を設
け、かつ前記入力光が該蛍光ファイバのそれぞれの側面
から該蛍光ファイバ内に入射するように構成し、前記入
力光の照射時に前記両端部の受光素子のそれぞれが検出
する前記蛍光の光ピーク強度により、前記入力光の照射
位置が特定されるように構成された蛍光ファイバセンサ
と、 2.蛍光ファイバの側面からの入力光により該ファイバ内
の蛍光体を励起して発光させた蛍光がファイバ内を伝播
し、該蛍光ファイバのファイバ端部に設けた受光素子に
より該蛍光を検出する蛍光ファイバセンサにおいて、前
記蛍光ファイバを、蛍光波長特性の異なる色素を各々に
ドープした複数のファイバとすると共に該蛍光ファイバ
のそれぞれの端部に前記受光素子を設け、かつ前記入力
光が該蛍光ファイバのそれぞれの側面から該蛍光ファイ
バ内に入射するように構成し、前記入力光の照射時に前
記受光素子のそれぞれが検出する前記蛍光により、前記
入力光の発光波長が特定されるように構成された蛍光フ
ァイバセンサとによって解決できる。
独立した複数本の蛍光ファイバを用いるため、ファイ
バ自体に光源位置の測定や波長モードの識別機能を持た
せることができ、外部処理回路などを大幅に簡単化する
ことが可能となる。
バ自体に光源位置の測定や波長モードの識別機能を持た
せることができ、外部処理回路などを大幅に簡単化する
ことが可能となる。
以下添付図により本発明の実施例を説明する。
第２図は蛍光ファイバの原理を説明するものである。
外部からの入射光λ１は一旦蛍光体13に吸収され、一定
の波長をもった光が発光され、ファイバコア内を伝播光
λ２として伝播する。
外部からの入射光λ１は一旦蛍光体13に吸収され、一定
の波長をもった光が発光され、ファイバコア内を伝播光
λ２として伝播する。
この蛍光ファイバ16は例えばファイバ径1mmΦで、コ
ア14にはポリカーボネートを、クラッド15にはコア14よ
り屈折率の小さいポリメチルメタクリレートとポリフッ
化ビニリデンとの混合体を用い、コア14内にはペリレン
系蛍光色素を0.02wt％含有させたものである。
ア14にはポリカーボネートを、クラッド15にはコア14よ
り屈折率の小さいポリメチルメタクリレートとポリフッ
化ビニリデンとの混合体を用い、コア14内にはペリレン
系蛍光色素を0.02wt％含有させたものである。
このような複数本の蛍光ファイバを用い、光源位置と
波長モードとを測定する本発明の実施例を第１図に示
す。
波長モードとを測定する本発明の実施例を第１図に示
す。
第１図に示すように、蛍光波長特性の異なる色素をド
ープした複数の蛍光ファイバ６を用いて、各蛍光ファイ
バ内の蛍光体をファイバ光軸側面からの入射光２により
励起させ、得られた蛍光を各ファイバ端部に設けた受光
素子４により、その光強度を測定し、光源の波長モード
と位置を測定することが可能である。
ープした複数の蛍光ファイバ６を用いて、各蛍光ファイ
バ内の蛍光体をファイバ光軸側面からの入射光２により
励起させ、得られた蛍光を各ファイバ端部に設けた受光
素子４により、その光強度を測定し、光源の波長モード
と位置を測定することが可能である。
市販されている緑、黄、赤色のペリレン系蛍光色素の
蛍光スペクトルのピーク波長とその半値幅を表１に示
す。また、各蛍光色素が感応する光の波長域を表２に示
す。
蛍光スペクトルのピーク波長とその半値幅を表１に示
す。また、各蛍光色素が感応する光の波長域を表２に示
す。
これら表１および表２により、入力光２の波長が550n
mの場合、励起される蛍光ファイバ６は、黄色と赤色の
蛍光ファイバであることが受光素子４で検知され、入力
光の波長は、512〜584nmの間にあることが識別される。
波長検出域は蛍光色素の選択により、各種の範囲設定が
可能である。
mの場合、励起される蛍光ファイバ６は、黄色と赤色の
蛍光ファイバであることが受光素子４で検知され、入力
光の波長は、512〜584nmの間にあることが識別される。
波長検出域は蛍光色素の選択により、各種の範囲設定が
可能である。
第３図はHe−Cdレーザを、赤色蛍光色素を含有した1m
mΦの蛍光ファイバに照射した時の照射位置と出射スペ
クトルとの関係を示したものである。
mΦの蛍光ファイバに照射した時の照射位置と出射スペ
クトルとの関係を示したものである。
このスペクトルのピーク出射速度と検出距離３との関
係は第４図のようになる。
係は第４図のようになる。
すなわち、ピーク強度は検出距離に対して指数関数で
表され、ピーク強度の測定より位置検出が可能であるこ
とを示している。
表され、ピーク強度の測定より位置検出が可能であるこ
とを示している。
その関係は、次の式で表される。
すなわち、ファイバ両端部で光強度を測定すれば、そ
の各強度よりファイバ基準点からの位置決定ができる。
の各強度よりファイバ基準点からの位置決定ができる。
第５図は、本発明に用いた蛍光ファイバの発光スペク
トルの応答速度を示したもので、610nmのNd−YAGレーザ
光励起の色素レーザパルス光を5ns照射した時の出力光
の時間特性である。
トルの応答速度を示したもので、610nmのNd−YAGレーザ
光励起の色素レーザパルス光を5ns照射した時の出力光
の時間特性である。
すなわち、位置検出点の発光源が１μｓ以下のパルス
光でも応答することを示し、落雷や火花放電などの高速
現象の検出が可能である。
光でも応答することを示し、落雷や火花放電などの高速
現象の検出が可能である。
本発明による蛍光ファイバセンサは、非接触で発光点
の位置および波長モードを高速で検出できるとともに、
電磁ノイズ障害の影響も受け難く、構成を極めて簡易な
ものとすることができ広範囲の面積を測定する場合にも
有効である。
の位置および波長モードを高速で検出できるとともに、
電磁ノイズ障害の影響も受け難く、構成を極めて簡易な
ものとすることができ広範囲の面積を測定する場合にも
有効である。
第１図は、本発明の実施例を説明するための図であり、 第２図は、光ファイバ、または蛍光ファイバへの入射光
と伝播光との状態を示す図であり、 第３図は、赤色色素含有の蛍光ファイバからの出力光ス
ペクトルを示す図であり、 第４図は、出射光強度と検出距離との関係を示す図であ
り、 第５図は、蛍光ファイバの発光応答速度を示す図であ
り、 第６図は、従来例を説明する光導電型可変抵抗器を示す
図である。 図において、 1:光源 2:入力光 3:出力光 4:受光素子 5:透明光ファイバ 6:蛍光ファイバ 7:スリット 8:抵抗体膜 9:光導電膜 10:電圧端子 11:出力電圧端子 12:基板 を示す。
と伝播光との状態を示す図であり、 第３図は、赤色色素含有の蛍光ファイバからの出力光ス
ペクトルを示す図であり、 第４図は、出射光強度と検出距離との関係を示す図であ
り、 第５図は、蛍光ファイバの発光応答速度を示す図であ
り、 第６図は、従来例を説明する光導電型可変抵抗器を示す
図である。 図において、 1:光源 2:入力光 3:出力光 4:受光素子 5:透明光ファイバ 6:蛍光ファイバ 7:スリット 8:抵抗体膜 9:光導電膜 10:電圧端子 11:出力電圧端子 12:基板 を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 雄次 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 高橋 栄悦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 黒澤 潔 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１ 号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 沢 武司 東京都豊島区東池袋１丁目25番８号 東 京電力株式会社送変電建設所内 (56)参考文献 特開 昭58−70134（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01J 1/02 G02B 6/02 G01B 11/00
Claims (2)
- 【請求項１】蛍光ファイバの側面からの入力光により該
ファイバ内の蛍光体を励起して発光させた蛍光がファイ
バ内を伝播し、該蛍光ファイバのファイバ端部に設けた
受光素子により該蛍光を検出する蛍光ファイバセンサに
おいて、 前記蛍光ファイバを、蛍光波長特性の異なる色素を各々
にドープした複数のファイバとすると共に該蛍光ファイ
バのそれぞれの両端部に前記受光素子を設け、かつ前記
入力光が該蛍光ファイバのそれぞれの側面から該蛍光フ
ァイバ内に入射するように構成し、 前記入力光の照射時に前記両端部の受光素子のそれぞれ
が検出する前記蛍光の光ピーク強度により、前記入力光
の照射位置が特定されることを特徴とする蛍光ファイバ
センサ。 - 【請求項２】蛍光ファイバの側面からの入力光により該
ファイバ内の蛍光体を励起して発光させた蛍光がファイ
バ内を伝播し、該蛍光ファイバのファイバ端部に設けた
受光素子により該蛍光を検出する蛍光ファイバセンサに
おいて、 前記蛍光ファイバを、蛍光波長特性の異なる色素を各々
にドープした複数のファイバとすると共に該蛍光ファイ
バのそれぞれの端部に前記受光素子を設け、かつ前記入
力光が該蛍光ファイバのそれぞれの側面から該蛍光ファ
イバ内に入射するように構成し、 前記入力光の照射時に前記受光素子のそれぞれが検出す
る前記蛍光により、前記入力光の発光波長が特定される
ことを特徴とする蛍光ファイバセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1213507A JP2927829B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 蛍光ファイバセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1213507A JP2927829B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 蛍光ファイバセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0377026A JPH0377026A (ja) | 1991-04-02 |
| JP2927829B2 true JP2927829B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=16640340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1213507A Expired - Lifetime JP2927829B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 蛍光ファイバセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2927829B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103063295A (zh) * | 2011-10-24 | 2013-04-24 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 光源识别装置和光源识别方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3019274B2 (ja) * | 1991-09-04 | 2000-03-13 | 東京電力株式会社 | 光検出装置 |
| US6965709B1 (en) * | 2003-05-14 | 2005-11-15 | Sandia Corporation | Fluorescent optical position sensor |
| WO2006027735A1 (en) * | 2004-09-07 | 2006-03-16 | Forimtech Sa | Fluorescence probe with wavelength-shifting fibers |
| US9244046B2 (en) * | 2012-12-03 | 2016-01-26 | International Business Machines Corporation | System for preventing undue bending of cables |
-
1989
- 1989-08-18 JP JP1213507A patent/JP2927829B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103063295A (zh) * | 2011-10-24 | 2013-04-24 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 光源识别装置和光源识别方法 |
| CN103063295B (zh) * | 2011-10-24 | 2015-07-22 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 光源识别装置和光源识别方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0377026A (ja) | 1991-04-02 |
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