JP4248115B2

JP4248115B2 - Head part of optical fiber sensor device, optical fiber unit, and optical fiber sensor device

Info

Publication number: JP4248115B2
Application number: JP2000031595A
Authority: JP
Inventors: 昭典吉村
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: JP2001221918A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバケーブル（以下、単に光ファイバという）を用いた光電スイッチである光ファイバセンサ装置に関し、特に、光ファイバの投光端部又は受光端部に装着されるヘッド部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバセンサ装置は、光源（例えば発光ダイオード）及び光検出器（例えばフォトダイオード）を有する装置本体と光ファイバユニットからなる。光ファイバユニットは、１本又は２本の光ファイバの先端部、つまり投光端部又は受光端部にヘッド部を装着してなる。光ファイバの基端部は光ファイバセンサ装置の装置本体に接続される。
【０００３】
装置本体内の光源から発した光は光ファイバ内を伝播し、光ファイバの先端面から投光される。反射型の光ファイバセンサ装置では、投光された光が検出対象の物体によって反射されると、その反射光が光ファイバの先端面から入射して光ファイバ内を伝播し、光検出器に達する。透過型の光ファイバセンサ装置では、投光用の光ファイバの先端面（投光面）と受光用の光ファイバの先端面（受光面）とが所定の間隔で互いに向き合うように配置される。そして、投光面から受光面への光路を検出用の物体が遮らない状態では、投光面から投光された光が受光面から光ファイバに入射し、光ファイバ内を伝播して光検出器に達する。
【０００４】
光ファイバの先端部（投光端部又は受光端部）には、金属等の硬い材料で作られたヘッド部が装着され、このヘッド部を種々の方法で固定することによって、光ファイバの先端部を所定の位置及び向きに固定することができる。このようなヘッド部として、光ファイバの先端部が挿入される金属筒体、外周に螺子が形成された金属筒体、固定ねじ貫通孔を有する板状体又はブロック体等、用途に応じて種々の形状及び構造を有するヘッド部が使用されている。
【０００５】
光ファイバの先端部に装着されたヘッド部を所定の位置に固定し、光ファイバを所定の配線経路に沿って固定する際に、光ファイバのヘッド部との接続部を無理に折り曲げないように注意する必要がある。光ファイバは折れやすく、また、小さな曲率半径で湾曲させると、その湾曲部で光の損失が大きくなる。つまり、光ファイバを所定の曲率半径より小さな曲率半径で湾曲させると、その湾曲部で光ファイバ内を伝播する光の全反射の条件が満たされなくなり、光の損失が大きくなる。
【０００６】
そこで、光ファイバをヘッド部との接続部で直角方向に曲げるように引き回して配線するような場合に、従来は、光ファイバとヘッド部との接続部から十分離れた個所で光ファイバを固定し、光ファイバとヘッド部との接続部近傍において光ファイバが自らの弾性によって十分大きい曲率半径で湾曲するようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、光ファイバとヘッド部との接続部から十分離れた個所で光ファイバを固定するだけでは、光ファイバとヘッド部との接続部近傍において光ファイバがフリーの状態で自らの弾性によって湾曲した状態を維持しているに過ぎないので、その曲率半径を均一に維持することが難しい。したがって、光ファイバ内を伝播する光の全反射条件を満たす最小曲率半径に比べて十分大きい曲率半径で湾曲するように光ファイバを固定する必要がある。この場合、光ファイバの湾曲部のための空間が余分に必要となる。
【０００８】
また、光ファイバの湾曲部は内部応力が常時加えられているので、この部分に金属等の硬い物体が接触すると光ファイバの被覆に亀裂が生じやすい。また、上記のように、光ファイバとヘッド部との接続部近傍において光ファイバを十分大きい曲率半径で湾曲させて固定する場合は、この湾曲部が光ファイバを這わせるテーブル面等から空間に突出することになるので、他の物体との接触が生じやすくなる。
【０００９】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、光ファイバとヘッド部との接続部近傍において光ファイバを湾曲させて配線する場合に、できるだけ小さい曲率半径の湾曲状態を適切に維持することができ、更には、その湾曲部を他の物体との接触から保護することができるヘッド部の構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバセンサ装置のヘッド部の第１の構成は、光ファイバセンサ装置の装置本体に接続される光ファイバの投光端部又は受光端部である先端部に装着される略直方体形状のヘッド部であって、光ファイバの先端部を挿入し固定する光ファイバ挿入孔と、光ファイバの引き出し方向を選択可能とするために、光ファイバ挿入孔と連通し、且つ投光面又は受光面である先端面と対向する基端面において長手方向一端から他端まで延びる矩形開口部が形成された溝部と、溝部内で露出し、光ファイバ内を伝播する光の全反射条件が満たされる最小曲率半径を維持するように光ファイバを湾曲させる屈曲制限部を備え、溝部は、光ファイバを屈曲制限部に沿って上方又は下方に湾曲させた状態で当該光ファイバが溝部内に収容するように、光ファイバ挿入孔への光ファイバ挿入方向に所定の深さを有しており、当該溝部から光ファイバを上方又は下方の直角方向に引き出し可能であることを特徴とする。
【００１１】
本発明による光ファイバセンサ装置のヘッド部の第２の構成は、更に前記光ファイバ挿入孔は、前記溝部の長手方向中央部から前記先端面に貫通する位置に形成されており、前記屈曲制限部は、前記溝部の長手方向において前記光ファイバ挿入孔の両側に２個設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明による光ファイバセンサ装置のヘッド部の第３の構成は、光ファイバ挿入孔は、先端面側に小径部、基端面側に大径部が形成されており、小径部は光ファイバの先端部の被覆を剥がした部分の外径よりわずかに大きく、大径部は光ファイバの被覆を含む外径よりわずかに大きく、且つ溝部における基端面の長手方向と直交する方向の幅とほぼ等しく形成されていることを特徴とする。
【００１４】
具体的な構成例として、本発明による光ファイバセンサ装置のヘッド部の第４の構成は、ヘッド部は、光ファイバ挿入孔及び溝部を有する第１部材と、屈曲制限部である略円柱状の第２部材とからなり、第１部材に溝部を横切る方向に設けた孔に第２部材が嵌入されていることを特徴とする。
【００１５】
例えば金属ブロックの切削加工によって上記の第１部材と第２部材とを作製し、両部材を組み合わせることにより、容易に第４の構成のヘッド部を作ることができる。もちろん、樹脂成形等によって上記の第１部材と第２部材とが一体になった構造を製造することも可能である。第４の構成においても、ヘッド部を他の部材に取り付けるための取付面を備え、更には該取付面に略垂直に設けられた固定ねじ貫通孔を備えていることが好ましい。
【００１６】
上記のような各構成のヘッド部に所定の光ファイバを挿入して固定し、好ましくは光ファイバの先端とヘッド部の先端面とを略面一に加工することによって光ファイバユニットが得られる。更に、発光部及び光検出部を有する装置本体にこの光ファイバユニットを接続することによって光ファイバセンサ装置が構成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る透過型の光ファイバセンサ装置を示す外観図である。光ファイバセンサ装置１は、装置本体１１と投光側の光ファイバユニット１２と受光側の光ファイバユニット１３とからなる。
【００１９】
装置本体１１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた光源とフォトダイオードを用いた光検出部を内蔵し、上面に受光レベルを表示する表示器、感度調節用の押釦スイッチ等を備えている（図示は省略）。
【００２０】
投光側の光ファイバユニット１２と受光側の光ファイバユニット１３は同じ構成であり、光ファイバ１４，１５の先端部にヘッド部１６，１７を装着したものである。光ファイバ１４，１５の基端部は装置本体１１に接続される。投光側の光ファイバ１４の基端部は装置本体１１の光源からの出力ポートに接続され、受光側の光ファイバ１５の基端部は装置本体１１の光検出部への入力ポートに接続される。
【００２１】
詳しくは後述するが、光ファイバ１４，１５はヘッド部１６，１７内を貫通し、光ファイバ１４，１５の先端面（投光端面又は受光端面）がヘッド部１６，１７の先端面１６ａ，１７ａと面一になるように構成されている。図１では投光側のヘッド部１６の先端面１６ａと受光側のヘッド部１７の先端面１７ａとが同じ方向を向いているが、実際の使用状態では投光側のヘッド部１６の先端面１６ａと受光側のヘッド部１７の先端面１７ａとが所定の間隔で互いに向き合うように配置される。
【００２２】
装置本体１１の光源から発した光は投光側の光ファイバ１４内を伝播して光ファイバ１４の先端面から投光され、空中を伝播して受光側の光ファイバ１５に先端面から入射する。そして光ファイバ１５内を伝播して装置本体１１の光検出部に到達する。光ファイバ１４の先端面（投光面）から光ファイバ１５の先端面（受光面）までの光路が検出対象の物体で遮られると、装置本体１１の光検出部に到達する光が無くなる。検出対象が半透明物体の場合は、光検出部に到達する光強度が低下する。装置本体１１は、光検出部によって検出された光強度を所定のしきい値と比較することにより、上記の光路上に検出対象の物体が存在するか否かを識別することができる。
【００２３】
図２は、ヘッド部１６，１７の構造を示す四面図であり、（ａ）は先端面、（ｂ）は第１側面、（ｃ）は基端面、（ｄ）は第２側面をそれぞれ示している。このヘッド部は、金属（アルミニウム）ブロックの切削加工によって形成した略直方体状の第１部材２と、２個の円柱状の第２部材３とを組み合わせて構成されている。
【００２４】
第１部材２の基端面（図２（ｃ））には、幅方向中央部に沿って幅ｗで深さｄの溝部２１が一端から他端まで形成されている。また、この溝の長手方向中央部から先端面（図２（ａ））に貫通する光ファイバ挿入孔２２が形成されている。光ファイバ挿入孔２２は途中で内径が変化しており、先端面側が小径部、基端面側が大径部となっている。小径部は光ファイバ先端部の被覆を剥がした部分の外径（コア及びクラッドからなる素線の径）よりわずかに大きい。大径部は光ファイバの被覆を含む外径よりわずかに大きく、上記の溝部２１の幅ｗにほぼ等しい。
【００２５】
ちなみに、光ファイバ先端部をヘッド部（第１部材２）の光ファイバ挿入孔２２に挿入して固定する際には、光ファイバ先端部の被覆を光ファイバ挿入孔２２の小径部の長さより少し長めに剥がす。そして、光ファイバ挿入孔２２の大径部側から光ファイバ先端部を挿入し、被覆の端部が光ファイバ挿入孔２２の小径部と大径部との境の段部に突き当たるまで押し込む。このとき、ヘッド部（第１部材２）の先端面２ａから光ファイバ先端部の素線が少し突出した状態となる。接着剤によって光ファイバ先端部と第１部材２とが固定された後、光ファイバ先端部の素線の突出部分を切断し、第１部材２の先端面２ａを光ファイバの先端面と一緒に研磨する。こうして、ヘッド部の先端面（第１部材２の先端面２ａ）と光ファイバの先端面とが面一になる。
【００２６】
図２に示すように、２個の円柱状の第２部材３は、第１部材２の基端面に近い側面部分に溝部２１を横切る方向に設けられた２個の丸孔２３に嵌入される。この２個の丸孔２３は、その中心が溝部２１の底面に沿って光ファイバ挿入孔２２の両側（図２（ｂ）では上下）に配置され、２個の丸孔２３の間に溝部２１の幅ｗと同等の間隔が設けられている。
【００２７】
したがって、２個の丸孔２３に円柱状の第２部材３を嵌入した状態では、それぞれの第２部材３の曲面のほぼ半周が溝部２１の内側に露出し、２個の第２部材３の間に、基端面から見て１辺の長さがｗの矩形開口部が形成される。この開口部は、光ファイバ挿入孔２２の大径部側の開口に連通している。
【００２８】
図３は、先端部が光ファイバ挿入孔２２に挿入され固定された光ファイバ１４をヘッド部（第１部材２）の外部へ引き出す場合の一例を示している。この例では、光ファイバ１４の光ファイバ挿入孔２２から右方へ出た部分（光ファイバとヘッド部との接続部近傍における光ファイバに相当する）が下側の第２部材３の曲面に沿って湾曲し、下方に引き出されている。そして、光ファイバ１４の湾曲部は溝部２１内に収容され、外部の物体との接触から保護される。つまり、溝部２１が光ファイバ収容部及び保護部を構成し、溝部２１に露出した第２部材３の曲面が光ファイバの屈曲制限部を構成している。
【００２９】
図３において、光ファイバ１４の光ファイバ挿入孔２２から右方へ出た部分を上側の第２部材３の曲面に沿って湾曲させ、上方に引き出すことも勿論可能である。このように、本実施形態のヘッド部は、光ファイバ１４を２方向のうちのいずれかに曲げて引き出すことができる。その際、光ファイバ１４の湾曲部を所定の曲率半径に維持することが容易であり、かつ、湾曲部を溝部２１内に収容して外部の物体との接触から保護することができる。
【００３０】
光ファイバ１４の湾曲部の曲率半径を規制する第２部材３の曲面の曲率半径、つまり円柱の径は、前述のように、光ファイバ１４内を伝播する光の全反射条件が満たされる最小曲率半径を考慮して決定する必要がある。この最小曲率半径は、光ファイバの素線径、屈折率等によって決まる。一例として、素線径が０．５ｍｍの光ファイバを用いた実施例において、第２部材３の円柱の直径を３．９ｍｍとした。
【００３１】
図２において、第１部材２の先端面に近い側面部分に設けられた２個の貫通孔２４は、ヘッド部（第１部材２）を物体検出用テーブル等の他の部材に固定するための固定ねじの貫通孔である。固定ねじの頭部が貫通孔２４の中に隠れるように、貫通孔２４は段部を有する。つまり、第１部材２の他の部材と接触する取付面２ｂ側は貫通孔２４の小径部が形成され、反対側は固定ねじの頭部を収容する大径部が形成されている。図９に、ヘッド部１６を物体検出用テーブルＴＢに取り付けた状態の例を示す。光ファイバ１４の湾曲部がヘッド部１６（の溝部）内に収容されて外部の物体からの衝撃から保護されると共に、固定ねじの頭部ＳＨが貫通孔２４の中に隠れてヘッド部１６の表面から突出しない。
【００３２】
また、図１０（ａ）から（ｃ）に示すように、光ファイバ１４の引き出し角度を変えれば光ファイバ１４の湾曲部、すなわち第２部材３に接触する部分（図中、ハッチングを付した部分）の長さが変化する。このハッチング部分が第２部材３（屈曲制限部）によって屈曲が制限される部分に相当する。
【００３３】
図４は、図２に示したヘッド部の第１変形例を示す図であり、（ａ）は第１側面、（ｂ）は第２側面をそれぞれ示している。このヘッド部では、円柱状ではなく、四角柱状の第２部材３’が用いられている。図４（ａ）に示すように、光ファイバ１４の光ファイバ挿入孔２２から右方へ出た部分が下方に湾曲するように引き出される場合、その湾曲部の内側２箇所に下側の第２部材３’のコーナ部が当接することにより、湾曲部の屈曲を制限している。この場合も、光ファイバ１４の湾曲部は所定の曲率半径に維持され、かつ、溝部２１内に収容されることにより外部の物体との接触から保護される。
【００３４】
更に、四角柱状の第２部材３’に代えて、六角柱又は八角柱のような多角柱状の第２部材を用いて、光ファイバ１４の湾曲部の内側３箇所以上で第２部材が当接するようにしてもよい。逆に、１箇所のみの当接であっても、湾曲部の屈曲を制限することは可能である。
【００３５】
また、図４（ｂ）に示すように、第２部材３’は第１部材２’の取付面２ｂ’と反対側の面から嵌入され、取付面２ｂ’側へは貫通していない。もちろん、図２に示したヘッド部でも同様に、円柱状の第２部材３が第１部材２の取付面２ｂへ貫通しないように構成することができる。
【００３６】
図２又は図４に示したヘッド部は、第１部材と第２部材を組み合わせることにより、金属の切削加工によって容易にヘッド部を作製することができる。但し、本発明のヘッド部はそのような構造に限るわけではなく、第１部材と第２部材とが一体になったヘッド部を例えば樹脂の射出成形によって製造してもよい。この場合は、以下に述べるような構造のヘッド部を作ることが容易になる。
【００３７】
図５及び図６は、図２に示したヘッド部の第２変形例を示す図であり、図５はヘッド部の基端面を示し、図６は図５のＶＩ−ＶＩ断面を示している。この変形例のヘッド部は、基端面からみて十字に交差する溝部２１’を有する。つまり、中央に設けられた光ファイバ挿入孔２２の大径部から上下左右の４方向に延びるように溝部２１’が形成されている。そして、それぞれの溝部２１’の底面は、図６に示すように断面半円状の曲面２５を形成している。
【００３８】
したがって、この第２変形例のヘッド部は、光ファイバ挿入孔２２に先端部が挿入された光ファイバを図５の上下左右の４方向に湾曲させて引き出すことができる。そして、溝部２１’の曲面２５に沿って光ファイバを所定の曲率半径で湾曲させることができると共に、その湾曲部を溝部２１’内に収容し、外部の物体との接触から保護することができる。
【００３９】
溝部２１’の底面は、必ずしも図６に示すような曲面２５に形成する必要はない。例えば図４に示した変形例のように、溝部２１’の底面を断面多角形状に形成し、光ファイバの湾曲部の内側の１又は複数箇所が溝部２１’の底面に接触するようにしてもよい。
【００４０】
更なる変形例として、ヘッド部の基端面の全体を図６の曲面２５のように形成してもよい。つまり、中央に設けられた光ファイバ挿入孔２２の大径部から３６０度全方向にラッパ状に広がる曲面を形成する。こうすれば、光ファイバ挿入孔２２に先端部が挿入された光ファイバを３６０度任意の方向に湾曲させて引き出すことができる。この場合も、光ファイバとヘッド部との接続部近傍において光ファイバをできるだけ小さい曲率半径の湾曲状態に維持する効果が得られる。
【００４１】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る反射型の光ファイバセンサ装置を示す外観図である。光ファイバセンサ装置７は、装置本体１１と光ファイバユニット１８とからなる。装置本体１１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた光源とフォトダイオードを用いた光検出部を内蔵し、上面に受光レベルを表示する表示器、感度調節用の押釦スイッチ等を備えている（図示は省略）。
【００４２】
光ファイバユニット１８は、投光側の光ファイバ１４、受光側の光ファイバ１５、及び、これらの光ファイバ１４，１５の先端部が挿入され固定されたヘッド部１９からなる。光ファイバ１４，１５の基端部は装置本体１１に接続される。この点は実施形態１の透過型の光ファイバセンサ装置と同様である。
【００４３】
投光側の光ファイバ１４及び受光側の光ファイバ１５は単一のヘッド部１９に基端面から先端面１９ａへ貫通するように挿入され、ヘッド部１９の先端面１９ａと光ファイバ１４，１５の先端面（投光端面又は受光端面）とが面一になるように構成されている。
【００４４】
装置本体１１の光源から発した光は投光側の光ファイバ１４内を伝播して光ファイバ１４の先端面から投光され、検出対象の物体で反射した光が受光側の光ファイバ１５に先端面から入射する。そして光ファイバ１５内を伝播して装置本体１１の光検出部に到達する。装置本体１１は、光検出部によって検出された光強度を所定のしきい値と比較することにより、検出対象の物体の存否等を識別することができる。
【００４５】
図８は、ヘッド部１９の構造を示す四面図であり、（ａ）は先端面、（ｂ）は第１側面、（ｃ）は基端面、（ｄ）は第２側面をそれぞれ示している。このヘッド部は、金属ブロックの切削加工又は樹脂成形によって作製することができる。
【００４６】
基端面（図８（ｃ））には、幅方向中央部に沿って幅ｗの溝部３１が一端から他端まで形成されている。また、この溝の長手方向に沿って所定の間隔で２箇所に先端面（図８（ａ））まで貫通する光ファイバ挿入孔３２が形成されている。図２を用いて説明した第１実施例と同様に、光ファイバ挿入孔３２は途中で内径が変化しており、先端面側が小径部、基端面側が大径部となっている。
【００４７】
溝部３１の底面は、図８（ｂ）に示すように、３つの断面円弧状の曲面を有する。２つの光ファイバ挿入孔３２の間には曲面３５が形成され、２つの光ファイバ挿入孔３２の外側には曲面３６がそれぞれ形成されている。中央の曲面３５は両側の曲面３６より突出している。つまり、溝部３１は中央の曲面（底面）３５で両側の曲面（底面）３６より浅くなっている。
【００４８】
上記のような構成により、例えば図８（ｂ）に示すように、投光側の光ファイバ１４及び受光側の光ファイバ１５を下方に湾曲させて引き出す際に、光ファイバ１４は曲面３５に沿って湾曲し、光ファイバ１５は下側の曲面３６に沿って湾曲する。このようにして、光ファイバ１４，１５の湾曲部が、所定の曲率半径に維持された状態で溝部３１内に収容され、外部の物体との接触から保護される。
【００４９】
図８（ｂ）において、光ファイバ１４，１５を上方に湾曲させて引き出すことも可能である。このように、本実施形態のヘッド部は、光ファイバ１４，１５を２方向のうちのいずれかに所定の曲率半径で湾曲させて引き出すことができる。また、光ファイバ１４を上方へ、光ファイバ１５を下方へ互いに別方向に引き出すこともできる。
【００５０】
図８において、ヘッド部１９の第１側面（図８（ｂ））から反対側の面１９ｂへ貫通する２個の孔３４は、図２に示した第１実施形態のヘッド部と同様の固定ねじの貫通孔である。そして、面１９ｂが他の部材との接触する取付面となる。
【００５１】
図８ではヘッド部１９を単一の部材で構成しているが、図２に示した第１実施形態のヘッド部と同様に、曲面３５及び曲面３６を円柱状の第２及び第３の部材で構成し、第２及び第３の部材を主たる第１部材に嵌入することによってヘッド部１９を作製してもよい。また、この実施形態においても、図４から図６を用いて説明した第１実施形態の種々の変形例を同様に適用することが可能である。
【００５２】
以上、いくつかの実施形態と変形例によって本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態及び変形例に限らず、種々の形態で実施することができる。
【００５３】
例えば、図１１に示すように、図２における溝部２１の内側にテーパ面（Ｃ面）２１ａを設けることにより、光ファイバを湾曲させて溝部２１内に収容する際に光ファイバの被覆が傷つくことを防止することができる。テーパ面（Ｃ面）に代えて、曲面（Ｒ面）を設けてもよい。
【００５４】
また、図１２に示すヘッド部２０は、図８に示したヘッド部１９と同様に、投光側の光ファイバ１４及び受光側の光ファイバ１５の両方の先端部（挿入部）が挿入され固定される。但し、図８に示したヘッド部１９では投光側の光ファイバ１４の先端部と受光側の光ファイバ１５の先端部が溝部３１の長手方向に並ぶように収容されるのに対して、図１２に示すヘッド部２０では投光側の光ファイバ１４の先端部と受光側の光ファイバ１５の先端部が溝部３１の幅方向に並ぶように収容される。
【００５５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の光ファイバセンサ装置のヘッド部及び光ファイバユニットによれば、光ファイバをヘッド部との接続部で直角方向に曲げるように引き回して配線するような場合に、光ファイバの湾曲部をできるだけ小さい曲率半径に維持することができる。また、その湾曲部を収容して外部の物体との接触から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る透過型の光ファイバセンサ装置を示す外観図である。
【図２】図１の光ファイバセンサ装置のヘッド部の構造を示す四面図である。
【図３】ヘッド部の光ファイバ挿入孔に先端部が挿入され固定された光ファイバをヘッド部から直角方向に曲げるように引き出す場合の一例を示す図である。
【図４】図２のヘッド部の第１変形例を示す図である。
【図５】図２のヘッド部の第２変形例を示す図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る反射型の光ファイバセンサ装置を示す外観図である。
【図８】図７の光ファイバセンサ装置のヘッド部の構造を示す四面図である。
【図９】図２のヘッド部を物体検出用テーブルに取り付けた状態の例を示す図である。
【図１０】図２のヘッド部において、光ファイバの引き出し角度を変えたときの光ファイバと屈曲制限部との接触状態を示す図である。
【図１１】図２のヘッド部において、溝部の内側にテーパ面を設けた変形例を示す図である。
【図１２】図８に示したヘッド部の変形例を示す三面図である。
【符号の説明】
１，７光ファイバセンサ装置
２，２’ 第１部材
２ｂ，２ｂ’，１９ｂ取付面
３，３’ 第２部材（屈曲制限部）
１１装置本体
１２，１３，１８光ファイバユニット
１４，１５光ファイバ
１６，１７，１９ヘッド部
１６ａ，１７ａ，１９ａヘッド部の先端面
２１，３１溝部（光ファイバ保護部、光ファイバ収容部）
２２光ファイバ挿入孔
２３孔
２５，３５，３６曲面（屈曲制限部）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber sensor device that is a photoelectric switch using an optical fiber cable (hereinafter simply referred to as an optical fiber), and more particularly, to a structure of a head portion attached to a light projecting end portion or a light receiving end portion of an optical fiber. .
[0002]
[Prior art]
The optical fiber sensor device includes a device main body having a light source (for example, a light emitting diode) and a photodetector (for example, a photodiode) and an optical fiber unit. The optical fiber unit is formed by attaching a head portion to the tip of one or two optical fibers, that is, the light projecting end or the light receiving end. The proximal end portion of the optical fiber is connected to the device main body of the optical fiber sensor device.
[0003]
The light emitted from the light source in the apparatus main body propagates through the optical fiber and is projected from the front end surface of the optical fiber. In the reflection type optical fiber sensor device, when the projected light is reflected by the object to be detected, the reflected light enters from the front end surface of the optical fiber and propagates through the optical fiber to reach the photodetector. . In the transmission type optical fiber sensor device, the front end surface (light projecting surface) of the light projecting optical fiber and the front end surface (light receiving surface) of the light receiving optical fiber are arranged to face each other at a predetermined interval. When the detection object does not block the optical path from the light projecting surface to the light receiving surface, the light projected from the light projecting surface enters the optical fiber from the light receiving surface and propagates through the optical fiber to detect light. Reach the vessel.
[0004]
A head portion made of a hard material such as a metal is attached to the tip portion (light projecting end portion or light receiving end portion) of the optical fiber, and the head portion of the optical fiber is fixed by various methods. The part can be fixed at a predetermined position and orientation. As such a head portion, there are various types depending on applications such as a metal cylinder into which the tip of the optical fiber is inserted, a metal cylinder having a screw formed on the outer periphery, a plate-like body having a fixed screw through hole, or a block body. A head portion having the following shape and structure is used.
[0005]
When fixing the head part attached to the tip of the optical fiber at a predetermined position and fixing the optical fiber along a predetermined wiring path, do not forcibly bend the connection part with the head part of the optical fiber. You need to be careful. An optical fiber is easily broken, and if it is bent with a small radius of curvature, the loss of light increases at the bent portion. That is, if the optical fiber is bent with a radius of curvature smaller than a predetermined radius of curvature, the condition of total reflection of light propagating in the optical fiber at the bent portion is not satisfied, and the loss of light increases.
[0006]
Therefore, in the case where the optical fiber is routed so as to be bent at a right angle at the connection portion with the head portion, conventionally, the optical fiber is fixed at a location sufficiently away from the connection portion between the optical fiber and the head portion. In the vicinity of the connection portion between the optical fiber and the head portion, the optical fiber is bent with a sufficiently large radius of curvature due to its own elasticity.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, by simply fixing the optical fiber at a location sufficiently away from the connection portion between the optical fiber and the head portion, the elasticity of the optical fiber is free in the vicinity of the connection portion between the optical fiber and the head portion. Since only the curved state is maintained, it is difficult to keep the curvature radius uniform. Therefore, it is necessary to fix the optical fiber so that it bends with a radius of curvature sufficiently larger than the minimum radius of curvature that satisfies the condition of total reflection of light propagating in the optical fiber. In this case, an extra space for the curved portion of the optical fiber is required.
[0008]
Further, since an internal stress is constantly applied to the curved portion of the optical fiber, if a hard object such as a metal comes into contact with this portion, the coating of the optical fiber is likely to crack. In addition, as described above, when the optical fiber is bent and fixed with a sufficiently large radius of curvature in the vicinity of the connection portion between the optical fiber and the head portion, the curved portion protrudes into the space from the table surface or the like that holds the optical fiber. As a result, contact with other objects is likely to occur.
[0009]
In view of the above-described conventional problems, the present invention appropriately maintains a curved state with a radius of curvature as small as possible when the optical fiber is bent in the vicinity of the connection portion between the optical fiber and the head portion. Furthermore, it aims at providing the structure of the head part which can protect the curved part from contact with another object.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The first configuration of the head portion of the optical fiber sensor device according to the present invention is a substantially rectangular parallelepiped shape attached to the light emitting end portion or the light receiving end portion of the optical fiber connected to the device main body of the optical fiber sensor device. An optical fiber insertion hole for inserting and fixing the tip end of the optical fiber, and the optical fiber insertion hole to enable selection of the drawing direction of the optical fiber, and the light projecting surface or light receiving A groove formed with a rectangular opening extending from one end to the other in the longitudinal direction on the base end surface facing the distal end surface, and a minimum that satisfies the total reflection condition of light that is exposed in the groove and propagates in the optical fiber includes a bend limiting portion curving the optical fiber to maintain the radius of curvature, groove, the optical fiber in a state of being curved upward or downward along the optical fiber to the bend limiting portion is accommodated in the groove To have a predetermined depth in the optical fiber insertion direction into the optical fiber insertion hole, characterized in that it is a possible drawn from the grooves of the optical fiber upwards or perpendicularly downward.
[0011]
According to a second configuration of the head portion of the optical fiber sensor device according to the present invention, the optical fiber insertion hole is further formed at a position penetrating from the central portion in the longitudinal direction of the groove portion to the distal end surface. Are provided on both sides of the optical fiber insertion hole in the longitudinal direction of the groove .
[0012]
In the third configuration of the head portion of the optical fiber sensor device according to the present invention, the optical fiber insertion hole has a small diameter portion formed on the distal end surface side and a large diameter portion formed on the proximal end surface side, and the small diameter portion is the distal end of the optical fiber. Slightly larger than the outer diameter of the part where the coating of the part is peeled off, the large-diameter part is slightly larger than the outer diameter including the coating of the optical fiber, and is formed approximately equal to the width in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the base end face in the groove It is characterized by being.
[0014]
As a specific configuration example, the fourth configuration of the head portion of the optical fiber sensor device according to the present invention is such that the head portion is a first member having an optical fiber insertion hole and a groove portion, and a substantially cylindrical shape that is a bending limiting portion . It consists of a 2nd member, The 2nd member is inserted in the hole provided in the direction which crosses a groove part in the 1st member, It is characterized by the above-mentioned.
[0015]
For example, the first member and the second member described above are manufactured by cutting a metal block, and the head portion having the fourth configuration can be easily manufactured by combining both members. Of course, it is also possible to manufacture a structure in which the first member and the second member are integrated by resin molding or the like. Also in the fourth configuration, it is preferable that an attachment surface for attaching the head portion to another member is provided, and further a fixing screw through hole provided substantially perpendicularly to the attachment surface.
[0016]
An optical fiber unit can be obtained by inserting and fixing a predetermined optical fiber into the head portion of each configuration as described above, and preferably processing the tip of the optical fiber and the tip surface of the head portion to be substantially flush. Furthermore, an optical fiber sensor device is configured by connecting the optical fiber unit to an apparatus main body having a light emitting unit and a light detecting unit.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is an external view showing a transmissive optical fiber sensor device according to a first embodiment of the present invention. The optical fiber sensor device 1 includes an apparatus main body 11, a light projecting side optical fiber unit 12, and a light receiving side optical fiber unit 13.
[0019]
The apparatus main body 11 includes a light source using a light emitting diode (LED) and a light detection unit using a photodiode, and includes a display for displaying a light reception level on the upper surface, a push button switch for adjusting sensitivity, and the like (illustrated). Is omitted).
[0020]
The optical fiber unit 12 on the light emitting side and the optical fiber unit 13 on the light receiving side have the same configuration, and the head portions 16 and 17 are attached to the tip portions of the optical fibers 14 and 15. The base end portions of the optical fibers 14 and 15 are connected to the apparatus main body 11. The base end of the light-emitting optical fiber 14 is connected to the output port from the light source of the apparatus main body 11, and the base end of the light-receiving optical fiber 15 is connected to the input port to the light detection section of the apparatus main body 11. The
[0021]
As will be described in detail later, the optical fibers 14 and 15 pass through the head portions 16 and 17, and the tip surfaces (light projecting end surfaces or light receiving end surfaces) of the optical fibers 14 and 15 are the tip surfaces 16 a and 17 a of the head portions 16 and 17. It is configured to be flush with. In FIG. 1, the front end surface 16a of the light projecting side head unit 16 and the front end surface 17a of the light receiving side head unit 17 face the same direction, but in the actual use state, the front end surface of the light projecting side head unit 16 16a and the front end surface 17a of the light receiving side head portion 17 are arranged so as to face each other at a predetermined interval.
[0022]
The light emitted from the light source of the apparatus main body 11 propagates through the optical fiber 14 on the light projecting side, is projected from the front end surface of the optical fiber 14, propagates in the air, and enters the optical fiber 15 on the light receiving side from the front end surface. . Then, it propagates through the optical fiber 15 and reaches the light detection unit of the apparatus main body 11. When the optical path from the front end surface (light projecting surface) of the optical fiber 14 to the front end surface (light receiving surface) of the optical fiber 15 is blocked by the object to be detected, no light reaches the light detection unit of the apparatus main body 11. When the detection target is a translucent object, the light intensity reaching the light detection unit decreases. The apparatus main body 11 can identify whether or not an object to be detected exists on the optical path by comparing the light intensity detected by the light detection unit with a predetermined threshold value.
[0023]
FIG. 2 is a four-sided view showing the structure of the head portions 16 and 17, wherein (a) shows the front end surface, (b) shows the first side surface, (c) shows the base end surface, and (d) shows the second side surface. ing. The head portion is configured by combining a substantially rectangular parallelepiped first member 2 formed by cutting a metal (aluminum) block and two cylindrical second members 3.
[0024]
A groove portion 21 having a width w and a depth d is formed from one end to the other end along the central portion in the width direction on the base end surface (FIG. 2C) of the first member 2. Further, an optical fiber insertion hole 22 penetrating from the central portion in the longitudinal direction of the groove to the distal end surface (FIG. 2A) is formed. The inner diameter of the optical fiber insertion hole 22 changes in the middle, and the distal end surface side is a small diameter portion and the proximal end surface side is a large diameter portion. The small-diameter portion is slightly larger than the outer diameter (the diameter of the strand consisting of the core and the clad) of the portion where the coating at the tip of the optical fiber is peeled off. The large diameter portion is slightly larger than the outer diameter including the coating of the optical fiber, and is substantially equal to the width w of the groove portion 21 described above.
[0025]
Incidentally, when the optical fiber tip is inserted and fixed in the optical fiber insertion hole 22 of the head portion (first member 2), the coating of the optical fiber tip is slightly smaller than the length of the small diameter portion of the optical fiber insertion hole 22. Remove long. Then, the tip of the optical fiber is inserted from the large diameter portion side of the optical fiber insertion hole 22 and pushed in until the end portion of the coating hits the step portion at the boundary between the small diameter portion and the large diameter portion of the optical fiber insertion hole 22. At this time, the strand of the optical fiber tip portion slightly protrudes from the tip surface 2a of the head portion (first member 2). After the optical fiber tip and the first member 2 are fixed by the adhesive, the protruding portion of the strand of the optical fiber tip is cut, and the tip surface 2a of the first member 2 is put together with the tip surface of the optical fiber. Grind. Thus, the tip surface of the head portion (tip surface 2a of the first member 2) and the tip surface of the optical fiber are flush with each other.
[0026]
As shown in FIG. 2, the two cylindrical second members 3 are fitted into two round holes 23 provided in a direction crossing the groove portion 21 on the side surface portion close to the base end surface of the first member 2. . The center of the two round holes 23 is arranged on both sides (up and down in FIG. 2B) of the optical fiber insertion hole 22 along the bottom surface of the groove portion 21, and the groove portion 21 is interposed between the two round holes 23. An interval equivalent to the width w is provided.
[0027]
Therefore, in a state where the cylindrical second member 3 is fitted in the two round holes 23, almost half of the curved surface of each second member 3 is exposed inside the groove portion 21, and the two second members 3 In the middle, a rectangular opening having a length of one side as viewed from the base end face is formed. The opening communicates with the opening on the large diameter portion side of the optical fiber insertion hole 22.
[0028]
FIG. 3 shows an example of the case where the optical fiber 14 whose tip is inserted and fixed in the optical fiber insertion hole 22 is pulled out of the head portion (first member 2). In this example, the portion of the optical fiber 14 that protrudes to the right from the optical fiber insertion hole 22 (corresponding to the optical fiber in the vicinity of the connection portion between the optical fiber and the head portion) is along the curved surface of the lower second member 3. Is curved and pulled down. The curved portion of the optical fiber 14 is accommodated in the groove 21 and is protected from contact with an external object. That is, the groove portion 21 constitutes an optical fiber housing portion and a protection portion, and the curved surface of the second member 3 exposed in the groove portion 21 constitutes an optical fiber bending limiting portion.
[0029]
In FIG. 3, it is of course possible to curve the portion of the optical fiber 14 that protrudes rightward from the optical fiber insertion hole 22 along the curved surface of the upper second member 3 and pull it upward. Thus, the head part of this embodiment can bend and pull out the optical fiber 14 in one of two directions. At this time, it is easy to maintain the curved portion of the optical fiber 14 at a predetermined radius of curvature, and the curved portion can be accommodated in the groove portion 21 and can be protected from contact with an external object.
[0030]
The radius of curvature of the curved surface of the second member 3 that regulates the radius of curvature of the curved portion of the optical fiber 14, that is, the diameter of the cylinder, is the minimum curvature that satisfies the total reflection condition of light propagating in the optical fiber 14, as described above. It is necessary to decide in consideration of the radius. This minimum radius of curvature is determined by the fiber diameter, refractive index, etc. of the optical fiber. As an example, in an example using an optical fiber having a strand diameter of 0.5 mm, the diameter of the column of the second member 3 was set to 3.9 mm.
[0031]
In FIG. 2, two through holes 24 provided in the side surface near the front end surface of the first member 2 are used for fixing the head portion (first member 2) to another member such as an object detection table. It is a through hole of a fixing screw. The through hole 24 has a stepped portion so that the head of the fixing screw is hidden in the through hole 24. That is, the small diameter portion of the through hole 24 is formed on the side of the mounting surface 2b that contacts the other members of the first member 2, and the large diameter portion that accommodates the head of the fixing screw is formed on the opposite side. FIG. 9 shows an example of a state in which the head unit 16 is attached to the object detection table TB. The curved portion of the optical fiber 14 is accommodated in the head portion 16 (groove portion thereof) and protected from an impact from an external object, and the head SH of the fixing screw is hidden in the through hole 24 so that the head portion 16 Does not protrude from the surface.
[0032]
Further, as shown in FIGS. 10A to 10C, if the pulling angle of the optical fiber 14 is changed, the curved portion of the optical fiber 14, that is, the portion that contacts the second member 3 (the hatched portion in the figure) ) Changes in length. This hatched portion corresponds to a portion where bending is restricted by the second member 3 (bending restriction portion).
[0033]
4A and 4B are diagrams showing a first modification of the head portion shown in FIG. 2, wherein FIG. 4A shows the first side surface, and FIG. 4B shows the second side surface. In the head portion, a second member 3 ′ having a quadrangular prism shape is used instead of a cylindrical shape. As shown in FIG. 4A, when the portion of the optical fiber 14 that protrudes rightward from the optical fiber insertion hole 22 is pulled out so as to bend downward, the second lower portion is placed at two locations inside the curved portion. The bending of the curved portion is restricted by the contact of the corner portion of the member 3 ′. Also in this case, the curved portion of the optical fiber 14 is maintained at a predetermined radius of curvature, and is protected from contact with an external object by being accommodated in the groove portion 21.
[0034]
Furthermore, instead of the quadrangular prism-shaped second member 3 ′, a second member having a polygonal column shape such as a hexagonal column or an octagonal column is used, and the second member abuts at three or more locations inside the curved portion of the optical fiber 14. You may do it. On the contrary, it is possible to limit the bending of the bending portion even with only one contact.
[0035]
Further, as shown in FIG. 4B, the second member 3 ′ is fitted from the surface opposite to the mounting surface 2b ′ of the first member 2 ′, and does not penetrate to the mounting surface 2b ′ side. Of course, in the head portion shown in FIG. 2, similarly, the cylindrical second member 3 can be configured not to penetrate the mounting surface 2 b of the first member 2.
[0036]
The head portion shown in FIG. 2 or 4 can be easily manufactured by metal cutting by combining the first member and the second member. However, the head portion of the present invention is not limited to such a structure, and a head portion in which the first member and the second member are integrated may be manufactured by, for example, resin injection molding. In this case, it becomes easy to make a head portion having a structure as described below.
[0037]
5 and 6 are views showing a second modification of the head portion shown in FIG. 2, FIG. 5 shows a base end face of the head portion, and FIG. 6 shows a VI-VI cross section of FIG. . The head portion of this modification has a groove portion 21 ′ that intersects with a cross when viewed from the base end face. That is, the groove portion 21 ′ is formed so as to extend from the large diameter portion of the optical fiber insertion hole 22 provided in the center in four directions, up, down, left and right. Then, the bottom surface of each groove 21 'forms a curved surface 25 having a semicircular cross section as shown in FIG.
[0038]
Therefore, the head portion of the second modification can be pulled out by bending the optical fiber having the tip portion inserted into the optical fiber insertion hole 22 in four directions, up, down, left and right in FIG. The optical fiber can be bent with a predetermined radius of curvature along the curved surface 25 of the groove portion 21 ′, and the bent portion can be accommodated in the groove portion 21 ′ and protected from contact with an external object. .
[0039]
The bottom surface of the groove 21 ′ is not necessarily formed on the curved surface 25 as shown in FIG. For example, as in the modification shown in FIG. 4, the bottom surface of the groove portion 21 ′ is formed in a polygonal cross section so that one or more locations inside the curved portion of the optical fiber are in contact with the bottom surface of the groove portion 21 ′. Good.
[0040]
As a further modification, the entire base end surface of the head portion may be formed as a curved surface 25 in FIG. That is, a curved surface that spreads in a trumpet shape in all directions from the large diameter portion of the optical fiber insertion hole 22 provided at the center is formed. By so doing, the optical fiber having the tip inserted into the optical fiber insertion hole 22 can be pulled out by being bent in an arbitrary direction by 360 degrees. Also in this case, an effect of maintaining the optical fiber in a curved state with a radius of curvature as small as possible in the vicinity of the connection portion between the optical fiber and the head portion can be obtained.
[0041]
FIG. 7 is an external view showing a reflective optical fiber sensor device according to the second embodiment of the present invention. The optical fiber sensor device 7 includes a device main body 11 and an optical fiber unit 18. The apparatus main body 11 includes a light source using a light emitting diode (LED) and a light detection unit using a photodiode, and includes a display for displaying a light reception level on the upper surface, a push button switch for adjusting sensitivity, and the like (illustrated). Is omitted).
[0042]
The optical fiber unit 18 includes an optical fiber 14 on the light projecting side, an optical fiber 15 on the light receiving side, and a head portion 19 into which the distal ends of these optical fibers 14 and 15 are inserted and fixed. The base end portions of the optical fibers 14 and 15 are connected to the apparatus main body 11. This is the same as the transmission type optical fiber sensor device of the first embodiment.
[0043]
The optical fiber 14 on the light projecting side and the optical fiber 15 on the light receiving side are inserted into a single head portion 19 so as to penetrate from the base end surface to the distal end surface 19 a, and the distal end surface 19 a of the head portion 19 and the optical fibers 14, 15 are inserted. The front end surface (light emitting end surface or light receiving end surface) is configured to be flush with each other.
[0044]
The light emitted from the light source of the apparatus main body 11 propagates in the optical fiber 14 on the light projecting side, is projected from the front end surface of the optical fiber 14, and the light reflected by the object to be detected reaches the optical fiber 15 on the light receiving side. Incident from the surface. Then, it propagates through the optical fiber 15 and reaches the light detection unit of the apparatus main body 11. The apparatus body 11 can identify the presence / absence of an object to be detected by comparing the light intensity detected by the light detection unit with a predetermined threshold value.
[0045]
FIG. 8 is a four-sided view showing the structure of the head portion 19, where (a) shows the front end surface, (b) shows the first side surface, (c) shows the base end surface, and (d) shows the second side surface. . This head part can be produced by cutting a metal block or resin molding.
[0046]
On the base end surface (FIG. 8C), a groove portion 31 having a width w is formed from one end to the other end along the central portion in the width direction. Further, optical fiber insertion holes 32 penetrating to the distal end surface (FIG. 8A) are formed at two positions along the longitudinal direction of the groove at a predetermined interval. Similar to the first embodiment described with reference to FIG. 2, the inner diameter of the optical fiber insertion hole 32 changes midway, and the distal end surface side is a small diameter portion and the proximal end surface side is a large diameter portion.
[0047]
As shown in FIG. 8B, the bottom surface of the groove 31 has a curved surface with three cross-section arcs. A curved surface 35 is formed between the two optical fiber insertion holes 32, and a curved surface 36 is formed outside the two optical fiber insertion holes 32. The central curved surface 35 protrudes from the curved surfaces 36 on both sides. That is, the groove 31 is shallower than the curved surfaces (bottom surfaces) 36 on both sides at the central curved surface (bottom surface) 35.
[0048]
With the configuration as described above, for example, as shown in FIG. 8B, when the optical fiber 14 on the light projecting side and the optical fiber 15 on the light receiving side are bent downward and pulled out, the optical fiber 14 follows the curved surface 35. The optical fiber 15 is bent along the lower curved surface 36. In this manner, the curved portions of the optical fibers 14 and 15 are accommodated in the groove portion 31 while being maintained at a predetermined curvature radius, and are protected from contact with external objects.
[0049]
In FIG. 8 (b), the optical fibers 14 and 15 can be bent upward and pulled out. Thus, the head part of this embodiment can be pulled out by bending the optical fibers 14 and 15 in one of two directions with a predetermined radius of curvature. It is also possible to draw the optical fiber 14 upward and the optical fiber 15 downward in different directions.
[0050]
In FIG. 8, the two holes 34 penetrating from the first side surface (FIG. 8B) of the head portion 19 to the opposite surface 19b are fixed in the same manner as the head portion of the first embodiment shown in FIG. It is a through hole of a screw. And the surface 19b becomes an attachment surface which contacts another member.
[0051]
In FIG. 8, the head portion 19 is composed of a single member. However, similarly to the head portion of the first embodiment shown in FIG. 2, the curved surface 35 and the curved surface 36 are formed as cylindrical second and third members. The head portion 19 may be manufactured by inserting the second and third members into the main first member. Also in this embodiment, various modifications of the first embodiment described with reference to FIGS. 4 to 6 can be similarly applied.
[0052]
As mentioned above, although this invention was demonstrated with some embodiment and modification, this invention is not restricted to these embodiment and modification, It can implement with a various form.
[0053]
For example, as shown in FIG. 11, by providing a tapered surface (C surface) 21 a inside the groove portion 21 in FIG. 2, the coating of the optical fiber is damaged when the optical fiber is bent and accommodated in the groove portion 21. Can be prevented. Instead of the tapered surface (C surface), a curved surface (R surface) may be provided.
[0054]
Further, the head portion 20 shown in FIG. 12 is fixed by inserting the tip portions (insertion portions) of both the light-emitting side optical fiber 14 and the light-receiving side optical fiber 15 in the same manner as the head portion 19 shown in FIG. Is done. However, in the head portion 19 shown in FIG. 8, the distal end portion of the optical fiber 14 on the light emitting side and the distal end portion of the optical fiber 15 on the light receiving side are accommodated so as to be aligned in the longitudinal direction of the groove portion 31. 12, the light emitting side optical fiber 14 and the light receiving side optical fiber 15 are accommodated so that the front end portion of the light receiving side optical fiber 15 and the light receiving side optical fiber 15 are aligned in the width direction of the groove portion 31.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the head portion and the optical fiber unit of the optical fiber sensor device of the present invention, when the optical fiber is routed so as to be bent at a right angle at the connection portion with the head portion, The curved portion of the optical fiber can be maintained with a curvature radius as small as possible. Further, the curved portion can be accommodated and protected from contact with an external object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view showing a transmission type optical fiber sensor device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a four-sided view showing a structure of a head portion of the optical fiber sensor device of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which an optical fiber having a distal end inserted and fixed in an optical fiber insertion hole of a head portion is pulled out from the head portion so as to be bent in a right angle direction.
4 is a diagram showing a first modification of the head unit in FIG. 2; FIG.
FIG. 5 is a view showing a second modification of the head portion of FIG. 2;
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 7 is an external view showing a reflective optical fiber sensor device according to a second embodiment of the present invention.
8 is a four-sided view showing the structure of the head portion of the optical fiber sensor device of FIG. 7. FIG.
9 is a diagram illustrating an example of a state in which the head unit of FIG. 2 is attached to an object detection table.
10 is a diagram showing a contact state between the optical fiber and the bending limiting portion when the optical fiber pulling angle is changed in the head portion of FIG. 2. FIG.
11 is a view showing a modified example in which a tapered surface is provided inside the groove in the head portion of FIG.
12 is a trihedral view showing a modification of the head unit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1,7 Optical fiber sensor device 2, 2 '1st member 2b, 2b', 19b Mounting surface 3, 3 '2nd member (bending restriction | limiting part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Apparatus main body 12, 13, 18 Optical fiber unit 14, 15 Optical fiber 16, 17, 19 Head part 16a, 17a, 19a The front end surface 21, 31 groove part of a head part (an optical fiber protection part, an optical fiber accommodating part)
22 Optical fiber insertion hole 23 Holes 25, 35, 36 Curved surface (bend limiting part)

Claims

A substantially rectangular parallelepiped head portion attached to a light emitting end portion or a light receiving end portion of an optical fiber connected to the apparatus main body of the optical fiber sensor device,
An optical fiber insertion hole for inserting and fixing the tip of the optical fiber;
A rectangular opening that extends from one end to the other in the longitudinal direction on the base end face that communicates with the optical fiber insertion hole and faces the front end face that is a light projecting surface or a light receiving surface in order to make it possible to select the drawing direction of the optical fiber. A groove formed with a portion,
A bending limiting portion that curves the optical fiber so as to maintain a minimum radius of curvature that is exposed in the groove and satisfies a total reflection condition of light propagating in the optical fiber;
The groove is predetermined in the direction of optical fiber insertion into the optical fiber insertion hole so that the optical fiber is accommodated in the groove with the optical fiber bent upward or downward along the bending restriction portion. A head portion of an optical fiber sensor device, characterized in that the optical fiber can be pulled out upward or downward in a perpendicular direction from the groove portion.

The optical fiber insertion hole is formed at a position penetrating from the central portion in the longitudinal direction of the groove portion to the tip surface, and two bending limiting portions are provided on both sides of the optical fiber insertion hole in the longitudinal direction of the groove portion. The head portion of the optical fiber sensor device according to claim 1, wherein the head portion is provided.

The optical fiber insertion hole has a small-diameter portion on the distal end surface side and a large-diameter portion on the proximal end surface side, and the small-diameter portion is slightly smaller than the outer diameter of the portion where the coating of the distal end portion of the optical fiber is peeled off The large-diameter portion is slightly larger than an outer diameter including the coating of the optical fiber, and is formed to be substantially equal to a width in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the base end surface in the groove portion. Item 3. The head portion of the optical fiber sensor device according to Item 1 or 2.

The head portion includes a first member having the optical fiber insertion hole and a groove portion, and a substantially cylindrical second member as the bending limiting portion , and a hole provided in the first member in a direction crossing the groove portion. head portion of the optical fiber sensor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second member is characterized in that it is fitted into.

An optical fiber unit in which a predetermined optical fiber is inserted and fixed to a head portion of the optical fiber sensor device according to any one of claims 1 to 4.