JP3753138B2 - 光ファイバセンサ用コネクタ - Google Patents

Description

この発明は、例えば消音ピアノや自動演奏ピアノなどの鍵の位置検出に用いて好適な光ファイバセンサに用いられるコネクタに関する。

従来より、消音演奏が可能な消音ピアノが知られている。このような消音ピアノは、押鍵してもハンマシャンクによる打弦を阻止する機構を備えており、打弦による演奏の代わりに、鍵やハンマの動作をセンサにより検出して、押鍵に対応した音高、発音タイミングおよび音量を有する楽音を電子的に発生する。そして、演奏者は、このようにして発生した楽音を、例えばヘッドホン等により聴くことによって、近隣者に迷惑を掛けずに演奏の練習を行うことができる。

このような鍵やハンマを検出するセンサとして、光ファイバセンサが使用されている。光ファイバセンサは、発光側の光ファイバと受光側の光ファイバとを備え、発光側の光ファイバの先端から出射したビームを受光側の光ファイバの先端で受光させる光路を有している。発光側の光ファイバには、発光ダイオード等の発光素子によってビームが入射され、受光側の光ファイバからの出射光は、フォトダイオード等の受光素子に受光され、この受光素子が受光側の光ファイバを伝播する光の強度に対応した大きさの電圧を出力するようになっている。これにより、鍵等に取り付けたシャッタが光路を横断してビームを遮るとき、このシャッタの変位を検出することが可能である。消音ピアノにおいては、多数の鍵やハンマの動作を検出するため、複数の発光側および受光側の光ファイバが用いられている。

従来、上記のビームの授受を行わせるため、発光側の光ファイバと発光素子は、発光側のコネクタで接続され、受光側の光ファイバと受光素子は、受光側のコネクタで接続されていた。各コネクタは、光ファイバが固定されるプラグと、素子が固定されるソケットとを備え、プラグをソケットに装着すると、光ファイバの端面が、これに対応する素子に対向するようにされている。そして、複数の発光素子および複数の受光素子を設け、各素子に各々複数の光ファイバを対向させると共に、１つの発光素子に対向する複数の発光側光ファイバを複数の異なる受光素子に対向する受光側光ファイバに対向させることにより、マトリクスを構成し、部品数の削減を図っている。

このとき光ファイバのプラグへの取付けは、プラグに設けられた複数のファイバ貫通孔のそれぞれに数本の光ファイバを結束して挿入し、光ファイバの端部をファイバ貫通孔から突出させ、それから接着剤で固定することにより行っている。

しかしながら、上記のように、発光側と受光側とで別個のコネクタを使用する場合にあっては、部品点数が多いという問題があった。また、プラグとソケットとの取付け工程や、コネクタを基板へ取り付ける工程に時間がかかっていた。これらの問題は、光ファイバセンサの製造費用を上昇させる要因となっていた。

また、複数の光ファイバを結束して一つのファイバ貫通孔に挿入し、ここから突出させた場合、結束した光ファイバの端部が分離しやすく、端部を揃えて切断しにくい。このままでは、ファイバの光軸と素子とがずれて、ファイバと素子との間のビームの損失が増加してしまうため、一旦、光ファイバを接着した後、光ファイバの端部の周囲の壁部を光ファイバごと凹状にえぐって、光ファイバの端部をプラグの内部に保持持するようにしている。しかしながら、そのような加工を光ファイバに施すと、光ファイバの切断面が滑らかになりにくい上に、切断面と受発光素子との間に隙間が生じる。加えて、そのような切断作業を高い精度で行うのは難しい。したがって、この切断面を光ファイバの出射面または入射面として利用すると、光の透過率が低下してしまい、やはりビームの損失が増加してしまっていた。

この発明は前記の事情を考慮してなされたものであり、部品点数を削減し、製造費用を低減することのできる光ファイバセンサ用コネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、この発明に係る光ファイバセンサ用コネクタにあっては、光ファイバセンサを構成する複数の光ファイバの基端部が固定されるプラグと、前記プラグが嵌合される嵌合空間が形成されていると共に、前記光ファイバとのビームの授受を行う光学素子が固定されるソケットとを設け、前記プラグに、複数の光ファイバの基端を一括して挿入するファイバ貫通孔を形成すると共に、前記ファイバ貫通孔の光ファイバ端面側に、このファイバ貫通孔の周縁部をなす凸部を突設したことを特徴とする。

さらに、この構成において、前記プラグを、前記光ファイバを固定するために使用される光硬化型接着剤を硬化させる光に対して透明または半透明とし、前記ソケットは遮光性を有し、さらに、前記ソケットに、前記プラグを前記嵌合空間に嵌合すると前記凸部が嵌合される凹部と、この凹部に連通しその断面積が前記ファイバ貫通孔の断面積とほぼ同一の連通孔を形成し、この連通孔を通じて、前記光ファイバと前記素子との間をビームが伝達されるようにするとよい。
この構成では、ファイバ貫通孔とほぼ同一の大きさの連通孔を通じて、前記光ファイバと前記素子との間をビームが伝達されるから、たとえば受光側の光ファイバから出射したビームが受光素子側に到達した後、受光素子側で乱反射した光が前記凸部を通じてプラグ側に漏れるのを防ぐことができるので、受光素子側で乱反射してプラグ側に戻る光量がほとんどなくなる。したがって、戻った光が透明または半透明なプラグ内でさらに乱反射して、他の受光側の光ファイバに影響を与えるのがほとんどなくなる。また、発光素子からは、一旦連通孔を通じて、発光側の光ファイバにビームを伝達することになるので、発光素子から出射されるビームが、前記凸部を通じてプラグ側に漏れるのを防ぐことができ、発光側の光ファイバの端面にのみ入射させることができる。

なお、この発明に係るコネクタは、光ファイバセンサの各種部品を取り付けるブラケットに接着されるようにすると好ましい。これによれば、たとえば、ネジによってブラケットに取り付ける場合に比べて、取付作業の効率を向上させることが可能であると同時に、取付作業に伴う費用も低減することが可能である。

以上説明したように、この発明によれば、光ファイバセンサ用コネクタの部品点数を削減し、製造費用を低減することが可能となる。

１：実施形態の構成
以下、図面を参照してこの発明の一実施形態について説明する。本実施形態の光ファイバセンサは、消音ピアノの鍵の動作タイミングおよび速度を求めるために用いられる。ただし、後述のように、鍵により作動されるハンマの動作タイミングおよび速度を求めるために用いてもよい。

１−１：キーの構成
まず、図１は実施形態に係る光ファイバセンサを備えた消音ピアノの一つの鍵の構成を示す側面図である。この図に示すように、鍵３２１は、押鍵により中筬２９のバランスピン２９ａを中心にして、ピン２８ａをガイドとして、図の二点鎖線で示すエンド位置まで反時計回りに回動するようになっている。そして、離鍵すると、鍵３２１は、実線で示されるレスト位置まで復帰するようになっている。このような構成は、ピアノの８８鍵のそれぞれに対して同一である。

一方、鍵３２１の前筬２８と中筬２９の間の自由端付近の下（裏面）側には、鍵３２１の長手方向と平行に、矩形板のシャッタ３０が取り付けられている。シャッタ３０の近傍には、光ファイバセンサ３１が配置されている。光ファイバセンサ３１は、棚板３３に取り付けられた箱状のブラケット４０上に固定されている。

１−２：光ファイバセンサの構成
図２は、光ファイバセンサ３１の構成を拡大して示す側面図であり、図３は、その下面図である。これらの図を参照し、まず、光ファイバセンサ３１の構成を説明する。図３には、隣接する３つの鍵の動作を検出する３組の光ファイバセンサ３１が示されている。符号４１は、ブラケット４０に形成された長孔であり、長孔４１内では、前記のシャッタ３０が上下（紙面の垂直方向）に移動可能になされている。各光ファイバセンサ３１は、発光側の光ファイバ４２から、長孔４１付近つまりシャッタ３０が横断可能な区域を通過して、受光側の光ファイバ４７に至る光路５０を有している。

発光側の光ファイバ４２および受光側の光ファイバ４７は、共にアクリルにフッ素樹脂をコーティングして形成された同質のものである。発光側の光ファイバ４２の図示しない端部には、発光ダイオードが接続され、これにより一定輝度のビームが光ファイバ４２内を伝播させられる。また、受光側の光ファイバ４７の図示しない端部には、フォトダイオードが接続され、光ファイバ４７から出射した光の強度に対応した大きさの電圧を出力するようになっている。これらの発光ダイオードおよびフォトダイオードは、ブラケット４０の外面に取り付けられたコネクタに取り付けられている。コネクタの詳細については後述する。

符号４３，４８は、ファイバサポートである。ファイバサポート４３，４８は、発光側の光ファイバ４２または受光側の光ファイバ４７をブラケット４０上に固定するものであり、光ファイバ４２，４７と同質のアクリルからなる。各ファイバサポート４３または４８には、嵌合孔が形成され、ここに光ファイバ４２または４７が挿入されて接着されている。なお、図３において、符号４３ａは、ファイバサポート４３の底面に一体成形され、ブラケット４０に嵌合される凸部である。同様の凸部は、受光側のファイバサポート４８にも形成されている。

また、長孔４１，４１の間には、センサヘッド４５，４６が配置されている。センサヘッド４５，４６は、共にアクリルから形成された同形、同大のものであり、斜面を反射面４５ｂ，４６ｂとする直角二等辺三角形柱状をなすプリズム体をその反射面４５ｂ，４６ｂが互いに直角をなすように一体化し、これらプリズム体どうしが連続する面に凸面をなすレンズ４５ａ，４６ａが形成されて構成されている。

発光側の光ファイバ４２から出射して発光側レンズ４４から放射状に出射されるビームは、センサヘッド４５で側方に向けて反射される。この場合において、一つのビームがセンサヘッド４５の前記の二つの反射面４５ｂによって二つに分割され、センサヘッド４５の両側に向けて出射させられる。なお、センサヘッド４５には、発光側レンズ４４から出射するビームを平行光にして、反射面４５ｂに向かわせるレンズ４５ａが一体に形成されている。これにより、センサヘッド４５から出射するビームも平行光となる。

図２および図３に示すように、センサヘッド４５は、縦長であり、発光側レンズ４４から放射状に出射されたビームのうち、発光側センサヘッド４５の正面断面より外側の部分はカットされて、反射面４５ｂには到達せず、両側の出射面４５ｃから出射するビームは、それぞれ片方の反射面４５ｂを正面に投影したのと断面形状および大きさが等しくなる。図２においてドットを付した部分が、ビームの出射する区域に相当する。すなわち、センサヘッド４５から出射したビームの断面形状は矩形となる。

センサヘッド４５から出射したビームは、長孔４１の真下を通過しセンサヘッド４６に到達する。このビームは、センサヘッド４６の反射面４６ｂによって内面反射され、受光側レンズ４９に向けて出射させられる。この場合において、センサヘッド４６は、隣接する両側のセンサヘッド４５から二つのビームを二つの反射面４６ｂによって受光側レンズ４９に向けて出射する。

ただし、本実施形態では、発光側の光ファイバ４２を短い周期で繰り返し発光させると共に、隣り合う発光側の光ファイバ４２では、発光タイミングが異なるように制御する。これにより、受光側の光ファイバ４７に接続されたフォトダイオードでは、どのタイミングで受光したかによって、どちらの光ファイバ４２からのビームを検出しているのかが明確に区別されるようになっている。したがって、隣接するシャッタ３０のどちらの変位を検出しているのか混同することはない。

なお、センサヘッド４６には、平行光であるセンサヘッド４５からのビームを受光側レンズ４９に向けて収束させるレンズ４６ａが一体に形成されている。受光側のファイバサポート４８には、さらにこのビームを収束し、受光側の光ファイバ４７で入射させる受光側レンズ４９が一体に突設されている。

このように、光ファイバセンサ３１は、発光側の光ファイバ４２から出射したビームを発光側センサヘッド４５で分岐し、受光側センサヘッド４６で反射させて、受光側の光ファイバ４７に入射させる光路５０を有している。そして、発光側センサヘッド４５と受光側センサヘッド４６との間の光路５０をシャッタ３０が横断すると、受光側の光ファイバ４７に入射する光の量が変化し、受光側の光ファイバ４７に接続されたフォトダイオードにより、この変化を検出することが可能になっている。

なお、図２において、符号４５ｄは、センサヘッド４５に一体成形されたベースであり、このベース４５ｄはブラケット４０に嵌合される凸部４５ｅを有する。図３では、簡略化のため、ベース４５ｄは省略されている。同様のベースは、受光側センサヘッド４６にも形成されている。

１−３：コネクタの概略構成
図４は、光ファイバセンサ３１が設けられたブラケット４０およびこの発明に係る光ファイバセンサ用コネクタ（以下、「コネクタ」と称する）５１を示す平面図である。図１および図４に示すように、ブラケット４０は開口部を有し、コネクタ５１は、ブラケット４０の開口部に支持されている。図４において、符号５５は、前記の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する）およびフォトダイオード（「ＰＤＩ」と称する）に接続される電気回路を設けた基板を示す。なお、図４では、多数ある光ファイバ４２，４７、ファイバサポート４３，４８等のうち、一部のみを示す。

図５は、コネクタ５１の下面図であり、図６は側面図である。これらの図に示すように、コネクタ５１は、プラグ５２と、ソケット５３と、ソケットベース５４とを備える。プラグ５２には、消音ピアノの多数の鍵３２１の検出用に多数設けられた発光側の光ファイバ４２および受光側の光ファイバ４７の基端部の全てが固定される。このプラグ５２は、ブラケット４０に固定されている。

ソケット５３には、発光側の光ファイバ４２の基端に向けビームを発する全てのＬＥＤおよび受光側の光ファイバ４７の基端から出射されるビームを受光するＰＤＩが装着されている。このソケット５３には、プラグ５２が嵌合され、これらが嵌合されると、光ファイバ４２とＬＥＤ、および光ファイバ４７とＰＤＩとが対向させられるようになっている。
ソケットベース５４には、前記の基板５５が固定されている。

１−４：プラグの構成
次に、図７はプラグ５２の下面図、図８は図７のVIII-VIII線矢視断面図、図９はプラグ５２の側面図である。これらの図を参照して、プラグ５２の構成を説明する。
プラグ５２は、透明な樹脂製の薄い長板状の部材であって、発光側の光ファイバ４２が固定される第１の固定部５６と、受光側の光ファイバ４７が固定される第２の固定部５７とが設けられている。プラグ５２のほぼ中央には、プラグ５２の幅方向に沿って溝５８が形成され、この溝５８により第１の固定部５６と第２の固定部５７とが区切られている。

プラグ５２の一側縁部には、断面コ字状のフランジ５９が形成されている。図７および図９に示すように、このフランジ５９の溝５９ａは、プラグ５２の両端部にまで回り込むように形成されている。この溝５９ａには、ブラケット４０の一側壁が嵌入されており、両者の間は接着剤によって固定されている。
なお、前記の溝５８は、プラグ５２のほぼ全幅にわたって形成されており、第１の固定部５６と第２の固定部５７とは、フランジ５９だけによって結合されている。

さて、プラグ５２には、幅方向に沿って、光ファイバ４２または４７が挿入されるファイバ貫通孔６０が形成されている。ここで、第１の固定部５６には、ファイバ貫通孔６０が１２本形成され、第２の固定部５７にはファイバ貫通孔６０が８本形成されている。各ファイバ貫通孔６０のフランジ５９側には、ほぼＶ字形の案内溝６１が形成されている。案内溝６１は、プラグ５２の側縁部側ほど広くされており、これによって、光ファイバ４２または４７のファイバ貫通孔６０への挿入が容易になされている。

また、プラグ５２の厚さ方向には、各ファイバ貫通孔６０の中央位置にまで達する注入孔６３が形成されている。光ファイバ４２または４７をファイバ貫通孔６０に挿入した後、注入孔６３を通して接着剤を注入する。この接着剤が硬化すると、光ファイバ４２，４７は、プラグ５２に固定される。ここで使用される接着剤は、光硬化型接着剤であり、プラグ５２が透明にされているのは、接着作業を効率よく行うためである。

また、プラグ５２には、フランジ５９と反対側の側縁部に、凸部６２が形成されている。ファイバ貫通孔６０は、それぞれ凸部６２を貫通している。すなわち、凸部６２は、ファイバ貫通孔６０の周縁部をなしている。この実施形態において、一つのファイバ貫通孔６０には、複数の光ファイバ４２または４７の基端が結束された状態で一括して挿入固定される。そして、凸部６２の先端ごと光ファイバ４２，４７の端部を切断してしまう。これにより、切断された凸部６２の先端と光ファイバ４２，４７の端面とは、面一になされている。
なお、図７において、符号６４は、プラグ５２をソケット５３にネジ止めするための貫通孔を示す。

１−５：ソケットの構成
次に、図１０はソケット５３の平面図、図１１は下面図、図１２は図１０のXIIーXII矢視図である。ソケット５３は、黒色の樹脂製であって、薄く長い箱状の部材である。これにより、ソケット５３は遮光性を有している。これらの図に示すように、ソケット５３は、プラグ５２が装着される嵌合壁部６５ａと、ＬＥＤが装着されるＬＥＤ装着部７０と、ＰＤＩが装着されるＰＤＩ装着部７１とから構成されている。

１−５−１：嵌合壁部の構成
嵌合壁部６５ａには、一側縁部に向けて開口した細長い断面矩形の空間である嵌合空間６５が形成されている。嵌合空間６５のほぼ中央には、遮光性を有する黒色の樹脂製の仕切板６６が配置され、これが嵌合壁部６５ａに一体形成されている。これにより嵌合空間６５は、第１の嵌合部６７と第２の嵌合部６８に区分されている。

図５に示すように、ソケット５３の第１の嵌合部６７には、プラグ５２の第１の固定部５６が挿入され、第２の嵌合部６８には、第２の固定部５７が挿入される。これにより、第１の固定部５６に挿入固定された発光側の光ファイバ４２の束（図７参照）が、第１の嵌合部６７内で整列され、第２の固定部５７に固定された受光側の光ファイバ４７の束が、第２の嵌合部６８内で整列される。

また、プラグ５２を嵌合空間６５に嵌合する際、嵌合空間６５に設けられた仕切板６６が、第１の固定部５６と第２の固定部５７を二分する溝５８に差し込まれるようになっている。この仕切板６６によって、プラグ５２の第１の固定部５６と第２の固定部５７の間が遮断され、両者の間のクロストークが防止される。

図１３は図１２のXIII-XIII線矢視断面図、図１５は図１２のXV-XV線矢視断面図である。これらの図に示すように、嵌合空間６５の奥には、座ぐり孔６５ｂが形成されている。プラグ５２をソケット５３に装着すると、これらの座ぐり孔６５ｂに、プラグ５２の凸部６２が嵌入されるようになっている。これにより、発光側の光ファイバ４２の束の端面は、第１の嵌合部６７にある座ぐり孔６５ｂに位置させられ、受光側の光ファイバ４７の束の端面は、第２の嵌合部６８にある座ぐり孔６５ｂに位置させられる。

また、嵌合壁部６５ａの外側面には、ソケットベース５４への取付用の円筒部７９が突設されている。これらの円筒部７９は、プラグ５２の貫通孔６４に合致する位置に設けられ、各円筒部７９には、ネジ孔６９が形成されている。図１２に示すように、各ネジ孔６９は、嵌合空間６５に連通している。ネジ孔６９とプラグ５２の貫通孔６４には、ネジが挿通され、これによってプラグ５２とソケット５３は固定されるようになっている。また、円筒部７９とは反対側の外側面には、そのネジの頭が嵌入する皿もみ孔６９ａが形成されている。

１−５−２：ＬＥＤ装着部の構成
図１２に示すように、ＬＥＤ装着部７０とＰＤＩ装着部７１は、嵌合壁部６５ａに連なるように形成され、嵌合壁部６５ａの全体厚さよりも肉厚になされている。図１０および図１１に示すように、ＬＥＤ装着部７０は、嵌合空間６５の第１の嵌合部６７に対応する位置に設けられている。そして、ＬＥＤ装着部７０において、第１の嵌合部６７とは反対側の側面７０ａから、第１の嵌合部６７と連通するＬＥＤ挿入孔７２が複数（実施形態では１２本）形成されている。各ＬＥＤ挿入孔７２には、一個ずつＬＥＤが挿入され、これにより各ＬＥＤは、プラグ５２の第１の固定部５６に固定されて、第１の嵌合部６７に配置された発光側の光ファイバ４２の束の端面を照射可能になっている。

図１３および図１４に示すように、ＬＥＤ挿入孔７２は、ＬＥＤの胴部が配置される断面の大きい胴部配置部７２ａと、その奥に形成されＬＥＤの頂部が配置される断面の小さい頂部配置部７２ｂとからなる。頂部配置部７２ｂは断面円形に形成されている一方、胴部配置部７２ａの断面はほぼ円形であるが、一部が平面状にされている。そして、この平面部分には、ＬＥＤ挿入孔７２の深さ方向に沿って突条７２ｃが延在させられている。突条７２ｃは、わずかな断面積を有するように形成されており、ＬＥＤをＬＥＤ挿入孔７２に挿入する際に、この突条７２ｃを押し潰すことによって、ＬＥＤが容易にぐらつかないように固定されるようになっている。

そして、頂部配置部７２ｂと、第１の嵌合部６７との間には、ファイバ貫通孔６０とほぼ同じかわずかに大きな直径の連通孔７４が形成され、これにより内部のＬＥＤの発する光が、ファイバ貫通孔６０の周縁部をなす凸部６２を通して、第１の固定部５６の内部に漏れることなく、座ぐり孔６５ｂにある発光側の光ファイバ４２の束の端面だけに届くようになっている。なお、第１の嵌合部６７に座ぐり孔６５ｂを設けて、ここに凸部６２が配置されるようにしたのは、発光側の光ファイバ４２の端面と、ＬＥＤの頂部との距離を短くし、ＬＥＤの発するビームが発光側の光ファイバ４２に入射するまでの損失を減少させるためである。

さらに、ＬＥＤ装着部７０の側面７０ａには、各ＬＥＤの有する二本の端子が配置される端子配置溝７５が形成されている。本実施形態では、胴部から端子が直角に折り曲げられたＬＥＤを使用し、ＬＥＤをＬＥＤ挿入孔７２に挿入する際に、二本の端子を端子配置溝７５に嵌め込むようにする。

１−５−３：ＰＤＩ装着部の構成
また、図１０および図１１に示すように、ＰＤＩ装着部７１は、嵌合空間６５の第２の嵌合部６８に対応する位置に設けられている。そして、ＰＤＩ装着部７１において、第２の嵌合部６８とは直交する方向に、ＰＤＩ挿入孔７３が複数（実施形態では８つ）形成されている。各ＰＤＩ挿入孔７３には、一個ずつＰＤＩが挿入される。

図１５に示すように、ＰＤＩ挿入孔７３は、第２の嵌合部６８の座ぐり孔６５ｂに同軸に形成され、ファイバ貫通孔６０とほぼ同じかわずかに大きな直径の連通孔７６によって、第２の嵌合部６８に連通している。これにより各ＰＤＩは、プラグ５２の第２の固定部５７に固定されて、ファイバ貫通孔６０の周縁部となる凸部６２を通して第２の固定部５７の内部にプラグ５２の外部から入り込んだ散乱光等を受光することなく、第２の嵌合部６８に配置された受光側の光ファイバ４７の束の端面からのビームだけを受光可能になっている。
なお、第２の嵌合部６８にも座ぐり孔６５ｂを設けて、ここに凸部６２が配置されるようにしたのは、受光側の光ファイバ４７の端面と、ＰＤＩの受光面との距離を短くし、受光側の光ファイバ４７の発するビームがＰＤＩに受光されるまでの損失を減少させるためである。

図１７は、図１５のXVII-XVII線矢視断面図である。同図に示すように、ＰＤＩ挿入孔７３は、ほぼ矩形状であり、連通孔７６と反対側の底面には、突条７７が形成されている。突条７７は、わずかな断面積に形成されており、ＰＤＩをＰＤＩ挿入孔７３に挿入する際に、この突条７７を押し潰すことによって、ＰＤＩが容易にぐらつかないように固定されるようになっている。

また、ＰＤＩ装着部７１の側面には、ソケットベース５４と共に基板５５へ取り付けるための円筒部８０が突設されている。
さらに、ソケット５３には、その長手方向に沿って、ＬＥＤ装着部７０およびＰＤＩ装着部７１にわたる突条７８が形成されている。各ＰＤＩ挿入孔７３は、突条７８の範囲内で外側に開口している。また、図１１に示すように、円筒部８０とＬＥＤ装着部７０において、突条７８には、ネジ孔８１が形成されている。

なお、本実施形態では、１２個のＬＥＤで１２束の発光側の光ファイバ４２を照射し、８束の受光側の光ファイバ４７から８個のＰＤＩで受光するようにしているが、各束を構成する発光側の光ファイバ４２は消音ピアノの１オクターブおきの隣り合う鍵３２１の方向に光ビームを供給し、各束を構成する受光側の光ファイバ４７は消音ピアノの１オクターブ中の隣り合う２つの鍵３２１の方向から光ビームを供給される。そして、１２個あるＬＥＤの発光タイミングをずらしておくことにより、ＰＤＩが受光するタイミングによってどの鍵３２１の動作を検出したのかが把握されるようになっている。

１−６：ソケットベースの構成
図１８はソケットベース５４を示す平面図であり、図１９は図１８のXIX-XIX線矢視断面図である。ソケットベース５４は、黒色の樹脂製の薄板状の部材であり、遮光性を有している。ソケットベース５４の一面には、ソケット５３の突条７８に嵌合可能な溝８２が形成されている。

ソケットベース５４の他方の面には、係合具８５，８６，８７が突設されている（図５および図６参照）。図６および図１９に示すように、各係合具８５，８６，８７は、一対のくさび片から構成され、基板５５に形成された孔に差込まれると、抜き取ることができないようにされている。コネクタ５１を組み立てる際には、係合具８５，８６，８７によって、ソケットベース５４を基板５５上に固定し、ソケットベース５４の溝８２にソケット５３の突条７８を嵌合させる。

また、ソケットベース５４の側端には、ソケット５３を基板５５に固定する際に、傾かないように円板状の座部８３が形成されている。また、ソケットベース５４の反対側の側端には、貫通孔８８が形成された円環部８４が形成されている。さらに、溝８２の内側底面にも、貫通孔８８が形成されている。ソケットベース５４の溝８２にソケット５３の突条７８を嵌合させると、ソケット５３の円筒部８０は、円環部８４に当接され（図５および図１１参照）、ソケット５３の円筒部７９は、座部８３に当接され、ソケット５３のネジ孔８１は、貫通孔８８に合致する。この状態で、ソケット５３と基板５５は、中間にソケットベース５４を挟み込んだ状態でネジ止めを行うことが可能とされる。なお、ネジ孔６９にねじこまれるネジは、貫通孔６４を貫通し、プラグ５２とソケット５３とを固定する役割をも果たす。

さて、ソケットベース５４は、幅の広いＬＥＤベース部９０と、幅の狭いＰＤＩベース部９１とを有している。ＬＥＤベース部９０は、ソケット５３のＬＥＤ装着部７０に係合され、ＰＤＩベース部９１は、ＰＤＩ装着部７１に係合される部分である。ＬＥＤベース部９０には、ソケット５３に固定されたＬＥＤの端子が挿通される端子貫通孔９０ａが複数（実施形態では８対）形成されている。また、ＰＤＩベース部９１の溝８２の範囲内には、ソケット５３に固定されたＰＤＩの端子が挿通される端子貫通孔９１ａが複数（実施形態では１２対）形成されている。

各端子貫通孔９０ａ，９１ａは、ソケット５３に対面する面から奥に向けて狭くなるテーパ状にされており、これによって、ソケット５３をソケットベース５４に係合させる際、ソケット５３に固定されたＬＥＤおよびＰＤＩの端子が端子貫通孔９０ａ，９１ａに挿通されやすくなっている。また、ソケットベース５４のＰＤＩベース部９１は、ソケット５３にソケットベース５４が係合すると、全てのＰＤＩ挿入孔７３を閉じる蓋として機能する。

２：コネクタの組立手順
次に、このコネクタの組立手順について説明する。まず、プラグ５２のフランジ５９に形成された溝５９ａに、ファイバサポート４３，４７、センサヘッド４５，４６等が取り付けられたブラケット４０の一側壁を嵌入し、両者の間を接着剤によって固定する。次に、複数本の発光側の光ファイバ４２を結束した光ファイバ束を１２本準備すると共に、複数本の受光側の光ファイバ４７を結束した光ファイバ束を８本準備する。そして、発光側の光ファイバ４２の束をプラグ５２の第１の固定部５６側のファイバ貫通孔６０に挿通し、受光側の光ファイバ４７の束をプラグ５２の第２の固定部５７側のファイバ貫通孔６０に挿通する。この際には、案内溝６１側からファイバ束を挿通し、凸部６２からその先端をわずかに突出させておく。

次に、注入孔６３を通じて、光硬化型接着剤を注入し、これを硬化させて光ファイバ束とプラグ５２とを固定する。そして、凸部６２の先端ごと、プラグ５２の座ぐり孔６５ｂに嵌まり込む長さだけ残して、わずかに光ファイバ束の端部を切削し、光ファイバ束の端面を平滑化する。

また、ソケット５３に１２本形成されたＬＥＤ挿入孔７２には、それぞれＬＥＤを挿入し、ＬＥＤの端子を端子配置溝７５に嵌入する。この際に、ＬＥＤ挿入孔７２に形成された前記の突条７２ｃが押し潰されて、ＬＥＤはＬＥＤ挿入孔７２内で固定される。ソケット５３に８本形成されたＰＤＩ挿入孔７３には、それぞれＰＤＩを挿入する。この際に、ＰＤＩ挿入孔７３に形成された突条７７が押し潰されて、ＰＤＩはＰＤＩ挿入孔７３内で固定される。

他方、ソケットベース５４の係合具８５，８６，８７を基板５５に形成された孔に差込むことにより、ソケットベース５４を基板５５に固定する。
そして、ソケット５３に固定されたＬＥＤの端子およびＰＤＩの端子をソケットベース５４の端子貫通孔９０ａ，９１ａに挿通しながら、ソケットベース５４の溝８２にソケット５３の突条７８を嵌め込み、基板５５の裏側からソケット５３のネジ孔８１にネジをねじ込むことにより、ソケット５３とソケットベース５４を基板５５に固定する。このように、各端子が端子貫通孔９０ａ，９１ａに挿通されると、基板５５上に形成された電気回路に端子が接続され、ＬＥＤでの発光およびＰＤＩによる光の電圧変換が可能とされる。そして、溝８２に突条７８を嵌め込むことにより、ＰＤＩ挿入孔７３が塞がれ外部からの光の侵入が防止される。

次に、ソケット５３に形成された嵌合空間６５にプラグ５２を嵌合し、ソケット５３の皿もみ孔６９ａから貫通孔６４を通り、ソケット５３のネジ孔６９にネジを螺合させることにより、プラグ５２とソケット５３を固定する。これにより、コネクタ５１が完成する。

３：実施形態の作用・効果
上記の実施形態においては、複数のＬＥＤとＰＤＩが固定された一つのソケット５３に、発光側の光ファイバ４２と受光側の光ファイバ４７とが固定されたプラグ５２を嵌合することにより、一つのコネクタ５１で、ＬＥＤが発光側の光ファイバ４２の端面に対向し、ＰＤＩが受光側の光ファイバ４７の端面に対向し、光ファイバと素子との間のビームの授受が可能となる。したがって、部品点数を削減し、これに伴い製造費用を大幅に低減することが可能になる。

そして、プラグ５２をソケット５３に嵌合する際に、プラグ５２の第１の固定部５６と第２の固定部５７とを区切る溝５８に、ソケット５３の嵌合空間６５に設けた仕切板６６を差し込むことにより、プラグ５２が透明または半透明であっても、第１の固定部５６と第２の固定部５７との間のクロストークが防止される。すなわち、ＬＥＤから発光側の光ファイバ４２に与えるべき光が漏れても、受光側の光ファイバ４７にこれが伝達されて受光素子で受光されてしまうことがなく、検出精度の低下を防止することが可能となる。

さらに、仕切板６６は、プラグ５２をソケット５３に嵌合する際に、第１の固定部５６と第２の固定部５７との間に差し込まれるから、特別な作業が不要であり、コネクタ５１の組立作業を複雑化する必要は全くない。

また、プラグ５２に凸部６２を形成したことにより、前記のように、凸部６２の先端ごと、光ファイバ４２または４７の束の端部を切断するだけで、光ファイバの束の切断面を平滑にし、切断面での透過率を向上させることができる。この場合、プラグの切断部分が少なくなり、切断中に光ファイバ４２または４７にかかる力の変動を少なくすることができるからである。したがって、光ファイバの端面でビームの損失が低減され、ビームを高い効率で利用することが可能となる。加えて、切断作業も容易になる。さらに、凸部６２を設け、ソケット５３に形成した座ぐり孔６５ｂにこれらの凸部６２を嵌合させることにより、プラグ５２の他の部分よりも、光ファイバの束の端面をＬＥＤまたはＰＤＩに接近させ、両者の間を伝達されるビームの損失を低減させることができる。

さらに、ソケット５３に座ぐり孔６５ｂと連通する連通孔７４，７６を形成し、ＬＥＤからは連通孔７４を通じて発光側の光ファイバ４２のみにビームが伝達され、受光側の光ファイバ４７のみから連通孔７６を通じてＰＤＩにビームが伝達されるようにしている。そして、ソケットベース５４のＰＤＩベース部９１は、ソケット５３にソケットベース５４が係合すると、全てのＰＤＩ挿入孔７３を閉じる蓋として機能する。このため、たとえば受光側の光ファイバ４７から出射したビームがＰＤＩに到達した後、ＰＤＩ挿入孔７３内で乱反射しても、隣のＰＤＩに光が漏れることはない。さらに、連通孔７４，７６は、ファイバ貫通孔６０とほぼ同じ大きさになっているため、ＬＥＤから出射したビームが透明なプラグ５２の凸部６２を通じて、プラグ５２内に入り込むことはなく、受光側の光ファイバ４７から出射したビームがＰＤＩの表面で反射し、凸部６２を通して、受光側の光ファイバ４７側に戻る光量がほとんどなくなる。したがって、戻った光が透明なプラグ５２内でさらに乱反射して、他の受光側の光ファイバ４７に影響を与えることはない。

さらに、この実施形態では、組立の際に、ソケットベース５４を基板に固定し、ＬＥＤおよびＰＤＩをソケット５３に固定した状態で、これら素子の端子をソケットベース５４の端子貫通孔９０ａ，９１ａに貫通させながら、ソケット５３をソケットベース５４に係合させる。前記のように、端子貫通孔９０ａ，９１ａは、ソケット５３に対面する面から奥に向けて狭くなるテーパ状にされている。また、ソケット５３には端子配置溝７５が設けられており、端子が位置決めされる。これにより、多数のＬＥＤやＰＤＩの端子を手間取ることなく、容易に基板５５上の電気回路に接続させることが可能である。

また、プラグ５２の溝５９ａにブラケット４０の側壁を接着し、コネクタ５１をブラケット４０に固定するようにしたことにより、たとえば、ネジによってブラケット４０に取り付ける場合に比べて、取付作業の効率を向上させることが可能であると同時に、製造費用も削減することができる。

４：変更例
上記の実施形態では、プラグ５２は透明にされているが、半透明であってもよい。また、上記の実施形態は、消音ピアノの鍵３２１に取り付けたシャッタ３０を検出し、鍵３２１の挙動を把握するものであるが、これに限ることなく、楽器であるか否かを問わず、他の移動体の検出にも、この光ファイバセンサは応用可能であり、コネクタもまた応用可能である。たとえば、消音ピアノにあっては、鍵３２１で駆動されるハンマシャンクによる打弦が阻止されるようになっているが、ハンマシャンクを打弦途中まで移動可能にし、その挙動を把握することによって、鍵３２１の挙動データと併せて、より忠実な楽音の発生を行わせる場合があり、前記の光ファイバセンサおよびコネクタをこのハンマシャンクの動作検出に利用することも可能である。また、演奏時の演奏情報を採取して記憶し、この記憶した演奏情報に基づき自動演奏を行う自動演奏ピアノに対しても適用可能である。

この発明の一実施形態に係る光ファイバセンサを備えた消音ピアノの一つの鍵の構成を示す側面図である。 同光ファイバセンサの構成を示す側面図である。 同光ファイバセンサの構成を示す下面図である。 同光ファイバセンサが設けられたブラケットおよびこの発明の一実施形態に係る光ファイバセンサ用コネクタを示す平面図である。 同光ファイバセンサ用コネクタの下面図である。 同光ファイバセンサ用コネクタの側面図である。 同光ファイバセンサ用コネクタを構成するプラグの下面図である。 図７のVIII-VIII線矢視断面図である。 同プラグの側面図である。 同光ファイバセンサ用コネクタを構成するソケットの平面図である。 同ソケットの下面図である。 図１０のXIIーXII矢視図である。 図１２のXIII-XIII線矢視断面図である。 図１３のXIV-XIV線矢視断面図である。 図１２のXV-XV線矢視断面図である。 図１２のXVI-XVI線矢視断面図である。 図１５のXVII-XVII線矢視断面図である。 同光ファイバセンサ用コネクタを構成するソケットベースの平面図である。 図１８のXIX-XIX線矢視断面図である。

符号の説明

３０ シャッタ（移動体）、３１ 光ファイバセンサ、４０ ブラケット、４２ 発光側の光ファイバ、４３ ファイバサポート、４５ 発光側センサヘッド、４６ 受光側センサヘッド、４７ 受光側の光ファイバ、４８ 受光側のファイバサポート、５０ 光路、５１ 光ファイバセンサ用コネクタ（コネクタ）、５２ プラグ、５３ ソケット、５４ ソケットベース、５５ 基板、５６ 第１の固定部、５７ 第２の固定部、５８ 溝、６０ ファイバ貫通孔、６２ 凸部、６５ 嵌合空間、６５ａ 嵌合壁部、６５ｂ 座ぐり孔（凹部）、６６ 仕切板、６７ 第１の嵌合部、６８ 第２の嵌合部、７０ ＬＥＤ装着部、７１ＰＤＩ装着部、７２ ＬＥＤ挿入孔、７４，７６ 連通孔、７５ 端子配置溝、７３ ＰＤＩ挿入孔、８５，８６，８７ 係合具、９０ ＬＥＤベース部、９０ａ 端子貫通孔、９１ ＰＤＩベース部、９１ａ 端子貫通孔

Claims (3)

1. 光ファイバセンサを構成する複数の光ファイバの基端部が固定されるプラグと、
   前記プラグが嵌合される嵌合空間が形成されていると共に、前記光ファイバとのビームの授受を行う光学素子が固定されるソケットとを設け、
   前記プラグに、複数の光ファイバの基端を一括して挿入するファイバ貫通孔を形成すると共に、前記ファイバ貫通孔の光ファイバ端面側に、このファイバ貫通孔の周縁部をなす凸部を突設したことを特徴とする光ファイバセンサ用コネクタ。
2. 前記プラグは、前記光ファイバを固定するために使用される光硬化型接着剤を硬化させる光に対して透明または半透明であり、前記ソケットは遮光性を有し、さらに、前記ソケットに、前記プラグを前記嵌合空間に嵌合すると前記凸部が嵌合される凹部と、この凹部に連通しその断面積が前記ファイバ貫通孔の断面積とほぼ同一の連通孔を形成し、この連通孔を通じて、前記光ファイバと前記素子との間をビームが伝達されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ用コネクタ。
3. 光ファイバセンサの各種部品を取り付けるブラケットに接着されることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバセンサ用コネクタ。

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