JP5525237B2 - 光ファイバセンサ及び圧力センサ - Google Patents

Description

本発明は、特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバを有する光ファイバセンサと、シート体に前記光ファイバセンサを配置した圧力センサとに関する。

従来より、光ファイバをセンサとしてシートに配置し、物体から前記シートに圧力（応力）が付与されたときの前記光ファイバの歪みを検出することにより、前記光ファイバが配置された箇所の圧力を検出する圧力センサが知られている（特許文献１及び２参照）。

一方、垂直方向及び水平方向に付与される圧力（垂直応力、水平応力）を電気信号として検出するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用した圧力センサも知られている（特許文献３参照）。

特許第３８７１８７４号公報 特開２００２−７１３２３号公報 特開２００９−６８９８８号公報

特許文献１〜３に開示されている圧力センサを、複雑な組立を行うＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用工作機械のエンドエフェクタに適用して、該エンドエフェクタでの物体の把持状態を検出すると共に、前記圧力センサが検出した圧力に基づいて前記エンドエフェクタに対するフィードバック制御を行う場合に、下記の課題が惹起されるおそれがある。

特許文献１及び２の圧力センサをエンドエフェクタに適用した場合、シートに付与される圧力（応力）の大きさ及び方向を検出することは可能であるが、該応力を複数の方向の成分に分離して検出することは困難である。これにより、前記エンドエフェクタが把持した物体の状態が分からないため、該物体が前記エンドエフェクタから脱落してしまい、組立が完了したか否かを確認することができない。

また、特許文献３の圧力センサをエンドエフェクタに適用する場合、該圧力センサを構成する基板がＳｉウェーハからなるので、曲面を持つエンドエフェクタへの前記圧力センサの付設が困難である。さらに、過度の応力から前記Ｓｉウェーハを保護すると共に、応力から変換された電気信号を電磁波ノイズや各種サージ（例えば、人体や各種機械の静電気に起因した静電サージ）から電気的に保護するために、該Ｓｉウェーハをモールドする必要がある。さらにまた、応力を複数の方向の成分に分離して検出しようとすると、圧力センサの構造が複雑なものになると共に、前記電気信号に対する信号処理が煩雑になる。

従って、特許文献３の圧力センサは、その構造が複雑且つ大型化して、高価なものとなるので、エンドエフェクタに容易に付設することができない。仮に、前記エンドエフェクタに前記圧力センサを付設すると、該エンドエフェクタが全体的に大型化するおそれがある。

本発明は、前記の問題に鑑みなされたものであり、比較的簡単な構造で、物体から付与される応力を複数の方向（垂直方向、水平方向）に分離して検出することが可能となる光ファイバセンサ及び圧力センサを提供することを目的とする。

本発明に係る光ファイバセンサは、特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部と、外部から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記光ファイバに伝達する応力方向変換部とを備え、
前記応力方向変換部は、外部から応力が付与される平坦部と該平坦部から前記光ファイバに橋架された応力伝達部とを有し、前記グレーティングで反射した前記特定波長の光が通過する前記光ファイバの一端部を前記応力伝達部に沿って配置することを特徴としている。

また、本発明に係る圧力センサは、可撓性を有するシート体と、特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部、及び、前記シート体に接触した物体から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記光ファイバに伝達する応力方向変換部を備える光ファイバセンサとを有し、
前記応力方向変換部は、前記物体から応力が付与される平坦部と該平坦部から前記光ファイバに橋架された応力伝達部とを有し、前記グレーティングで反射した前記特定波長の光が通過する前記光ファイバの一端部を前記応力伝達部に沿って配置することを特徴としている。

これらの発明によれば、物体から平坦部に対して垂直応力が付与されたときに、応力方向変換部は、前記垂直応力をグレーティングが配列される方向の応力に変換し、変換後の応力を応力伝達部を介して前記光ファイバに伝達する。これにより、変換後の応力によって前記グレーティングに歪みが発生し、該グレーティングで反射する光の波長（反射波長）が変化する。従って、前記グレーティングでの前記反射波長のシフト量を検出することにより、前記垂直応力を検出することが可能となる。

一方、前記物体から前記平坦部に対して水平応力が付与されたときに、前記平坦部は、前記水平応力によって該平坦部に沿った方向（前記グレーティングが配列された方向）に変位する。前述のように、前記応力伝達部は、前記平坦部と前記光ファイバとを橋架しているので、少なくとも前記応力伝達部の前記平坦部側は、該平坦部に対する前記水平応力の付与によって前記平坦部と共に変位する。

ここで、外部から前記光ファイバに光を入射して、この入射光を前記応力伝達部に沿って配置された前記光ファイバの一端部に通過させて前記グレーティングに導く一方、特定波長の光（反射光）を前記グレーティングから前記光ファイバの一端部を通過させて外部に出射させる場合に、前記平坦部に対する前記水平応力の付与によって前記応力伝達部の一部が前記平坦部と共に一体的に変位すれば、前記光ファイバの一端部が前記変位に伴い湾曲（又は屈曲）し、前記光ファイバに曲げ損失が発生する。この曲げ損失の発生によって、前記光ファイバの一端部を通過して外部に出射される前記反射光の強度（反射波強度）が変化する。

そこで、本発明では、前記曲げ損失に起因した前記反射波強度の変化量を検出することにより、前記反射波強度に応じた前記水平応力を検出するようにしている。

従って、本発明によれば、比較的簡単な構造で、物体から付与される応力（垂直応力、水平応力）を複数の方向（垂直方向、水平方向）に分離して検出することが可能となる。すなわち、本発明では、１本の光ファイバから出力された反射光（１つの出力信号）を利用して前記垂直応力及び前記水平応力を容易に検出することができる。

また、前記光ファイバセンサをマニピュレータ等のエンドエフェクタに搭載し、該エンドエフェクタが物体を把持する場合に、前記光ファイバセンサは、前記物体から前記エンドエフェクタに加えられる外力（垂直応力、水平応力）を、複数の方向の成分に分離して検出することができるので、前記エンドエフェクタの空間座標内において前記外力がどのように作用しているのかを容易に把握することが可能となる。

これにより、前記エンドエフェクタが前記物体を把持している最中に、該物体が滑り落ちることを確実に回避することが可能になる。また、前記光ファイバセンサを前記エンドエフェクタに付設することにより、従来は困難であった、組立作業の自動化を実現することが可能となる。

例えば、外力の付加によって形状が変化しやすい柔軟性のある物体をエンドエフェクタが把持しながら組み付ける工程に本発明を適用した場合、前記エンドエフェクタにおける前記物体の把持面（接触面）にかかる垂直応力や水平応力を光ファイバセンサで検出することにより、把持中での前記物体の変形の認識や、該認識に応じたエンドエフェクタに対する制御を自動的に行うことが可能となる。また、柔軟性のある前記物体を組み付けるときの引っ掛かりや引張りのテンションを確認する際に、前記把持面における垂直応力及び水平応力を検出し、検出した各応力に基づいて、前記エンドエフェクタが前記物体を把持する力を制御することも可能となる。

さらに、光ファイバを利用して応力を検出するので、前記光ファイバセンサが電磁波ノイズや各種サージ等に曝されても何ら影響を受けることがない。そのため、大型の設備が多数稼働している工場等の環境下で使用しても、上記の各ノイズの影響を回避しつつ、比較的安定して応力を計測することが可能である。

ここで、前記平坦部は、前記グレーティングを配列した方向に沿って配置され、前記応力伝達部は、前記平坦部の一端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第１の傾斜部と、前記第１の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの一端部側の近傍を囲曉する第１の接合部と、前記平坦部の他端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第２の傾斜部と、前記第２の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの他端部側の近傍を囲曉する第２の接合部とから構成される。

これにより、前記垂直応力を効率よく前記グレーティングに沿った方向の応力に変換して、前記光ファイバ（前記グレーティング）に伝達することが可能となる。また、前記平坦部に前記水平応力が付与された場合には、前記水平応力を効率よく前記光ファイバの一端部に伝達することが可能となる。

この場合、前記光ファイバの一端部を前記第１の傾斜部又は前記第２の傾斜部に沿って配置すれば、前記平坦部に前記水平応力が付与されたときに、前記第１の傾斜部又は前記第２の傾斜部に配置された前記光ファイバの一端部を確実に湾曲（又は屈曲）させて曲げ損失を発生させることが可能となる。

前記光ファイバの一端部の配置に関しては、下記の構成に代替してもよい。

すなわち、前記応力伝達部は、前記第１の傾斜部及び前記第２の傾斜部と離間した状態で前記第１の接合部又は前記第２の接合部に連なる第３の傾斜部をさらに有し、前記光ファイバの一端部を前記第３の傾斜部に沿って配置する。

このように、前記第１の傾斜部又は前記第２の傾斜部に対して前記第３の傾斜部を二重に配置することにより、前記垂直応力から変換された応力の伝達を前記第１の傾斜部及び前記第２の傾斜部が担う一方で、前記水平応力に起因した前記光ファイバの一端部の湾曲（又は屈曲）を前記第３の傾斜部が担うことになる。これにより、前記光ファイバから外部に出射された前記反射波強度に占める前記垂直応力に応じた反射波強度の変化量の割合が抑制されるので、前記水平応力に応じた反射波強度の変化量を比較的独立性よく検出することが可能となる。

本発明によれば、比較的簡単な構造で、物体から付与される応力（垂直応力、水平応力）を複数の方向（垂直方向、水平方向）に分離して検出することが可能となる。すなわち、本発明では、１本の光ファイバから出力された反射光（１つの出力信号）を利用して前記垂直応力及び前記水平応力を容易に検出することができる。

図１Ａは、ＦＢＧセンサの概略説明図であり、図１Ｂは、ＦＢＧセンサに入射される光の波長と強度との関係を示す説明図であり、図１Ｃは、グレーティングによって反射される光（反射光）の波長と強度との関係を示す説明図であり、図１Ｄは、グレーティングが伸張されたＦＢＧセンサの概略説明図である。 第１実施形態に係るＦＢＧセンサをシート体に配置した圧力センサの斜視図である。 図２の圧力センサの平面図である。 図２のＦＢＧセンサの概略説明図である。 図２〜図４のＦＢＧセンサによる垂直応力の検出原理の説明図である。 図５の応力伝達部及び光ファイバを一部拡大した説明図である。 垂直応力の検出時における反射光の波長と強度との関係を示す説明図である。 図２〜図４のＦＢＧセンサによる水平応力の検出原理の説明図である。 水平応力の検出原理を説明するための模式的説明図である。 水平応力の検出原理を説明するための模式的説明図である。 水平応力の検出原理を説明するための模式的説明図である。 水平応力の検出時における反射光の波長と強度との関係を示す説明図である。 図２及び図３の圧力センサが適用されるロボットシステムの構成図である。 図１３のロボットシステムのブロック図である。 第２実施形態に係るＦＢＧセンサをシート体に配置した圧力センサの斜視図である。 図１５の圧力センサの平面図である。 図１５のＦＢＧセンサの概略説明図である。 第３実施形態に係るＦＢＧセンサをシート体に配置した圧力センサの斜視図である。 図１８の圧力センサの平面図である。 図１８のＦＢＧセンサの概略説明図である。 図２１Ａは、第１実施形態を適用したときの垂直応力の大きさと検出信号の大きさとの関係を示す説明図であり、図２１Ｂは、第２実施形態及び第３実施形態を適用したときの垂直応力の大きさと検出信号の大きさとの関係を示す説明図である。

本発明に係る光ファイバセンサ、及び、該光ファイバセンサを有する圧力センサの好適な実施形態（第１〜第３実施形態）について、図１Ａ〜図２１Ｂを参照しながら説明する。

第１〜第３実施形態の説明に先立ち、光ファイバセンサとしてのＦＢＧセンサ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｅｎｓｏｒ）を利用した応力検出の概要について、図１Ａ〜図１Ｄを参照しながら説明する。

ＦＢＧセンサは、光ファイバ１０において、Ｇｅが添加されたコア１２の一部に紫外線を照射してグレーティング１４を形成することにより構成される。図１Ａにおいて、グレーティング１４の周期（格子間隔）をΔ_Aとする。

光ファイバ１０に応力が付与されていない状態で、図１Ｂに示す波長及び強度の光（入射光）がコア１２に入射された場合、グレーティング１４は、図１Ｂの波長λのうち、特定波長λ_Aの光（反射光）を反射する（図１Ｃ参照）。

一方、光ファイバ１０に応力が付与されて、図１Ｄに示すように、格子間隔がΔ_AからΔ_B（Δ_A＜Δ_B）に変化すると、反射光の波長（反射波長）はλ_Aからλ_Bにシフトする（図１Ｃ参照）。

ここで、応力が付与される前の反射波長λ_A、及び、応力が付与されたときの反射波長λ_Bは、コア１２の有効屈折率をｎ_effとすると、下記の（１）式及び（２）式で表わされる。
λ_A＝２×ｎ_eff×Δ_A （１）
λ_B＝２×ｎ_eff×Δ_B （２）

このように、反射波長λ_A、λ_Bは、格子間隔Δ_A、Δ_Bによって決定される。また、応力付与前の初期の格子間隔Δ_Aは、用途やシステムに応じて任意に設定される。

従って、ＦＢＧセンサを利用することにより、λ_Aからλ_Bへの反射波長のシフト量（λ_B−λ_A）に基づいて、光ファイバ１０に付与された応力を検出し、あるいは、応力の有無を判断することができる。

次に、第１実施形態に係る圧力センサ１６と、該圧力センサ１６に組み込まれたＦＢＧセンサ２２とについて、図２〜図１２を参照しながら説明する。

圧力センサ１６は、図２に示すように、可撓性を有するシート体１８の内部に、Ｘ方向を長手方向とした１本の光ファイバケーブル２０が埋設され、この光ファイバケーブル２０にＦＢＧセンサ２２を形成することにより構成される。すなわち、プラスチックや樹脂等の可撓性を有する材料でＦＢＧセンサ２２をモールドすることによりシート体１８が形成される。この場合、シート体１８は、ＦＢＧセンサ２２を該シート体１８の内部に固定すると共に、外部から付与される過度の応力や熱等からＦＢＧセンサ２２を保護するために形成される。

なお、図２は、シート体１８に１個のＦＢＧセンサ２２を配置した場合を図示しているが、シート体１８に埋設されるＦＢＧセンサ２２の個数は、１個に限定されることはない。例えば、ＦＢＧセンサ２２をＸ方向及びＹ方向（シート体１８の表面方向）に沿ってマトリックス状に複数配置してアドレス化してもよい。また、光ファイバケーブル２０の長手方向についても、Ｘ方向に限定されることはなく、Ｙ方向であってもよい。いずれにしても、シート体１８の内部において、少なくとも１個のＦＢＧセンサ２２が配置されていればよい。

次に、ＦＢＧセンサ２２について、図２〜図４を参照しながら詳細に説明する。

ＦＢＧセンサ２２は、シート体１８の内部における略中央部に配置され、グレーティング２６が形成された光ファイバケーブル２０を含む応力検出センサ部２８と、外部からシート体１８に付与された応力（垂直応力、水平応力）を該シート体１８を介して受け、受けた前記応力をグレーティング２６が配列された方向（光ファイバケーブル２０の長手方向であるＸ方向）に沿った方向の応力（成分）に変換して光ファイバケーブル２０に伝達する応力方向変換部３０とを備えている。

この場合、外部からの応力に対する受感部材としての応力方向変換部３０は、ゴムや樹脂等の弾性体からなり、Ｘ−Ｙ方向に沿ってグレーティング２６と略平行に延在する矩形状の平坦部３２と、該平坦部３２におけるＸ方向に沿った対向する二辺からグレーティング２６の各端部に向かって橋架された応力伝達部３４ａ、３４ｂとを有する。

応力方向変換部３０は、応力が付与されていない状態では、図３及び図４に示すグレーティング２６を中心にして、左右対称の構造とされている。すなわち、応力伝達部３４ａ、３４ｂは、平坦部３２に連なると共に光ファイバケーブル２０（におけるグレーティング２６の両端部側の近傍）に向かって傾斜した傾斜部３６ａ、３６ｂと、該傾斜部３６ａ、３６ｂに連なると共に光ファイバケーブル２０の外周面の一部を囲繞する接合部３８ａ、３８ｂとをそれぞれ有する。また、図４及び図５に示すように、平坦部３２と各傾斜部３６ａ、３６ｂとのなす角度は互いに等しく設定されていると共に、各傾斜部３６ａ、３６ｂと各接合部３８ａ、３８ｂとのなす角度も互いに等しく設定されている。

応力伝達部３４ｂの傾斜部（第１の傾斜部）３６ｂには、光ファイバケーブル２０の一部（一端部）が該傾斜部３６ｂに沿って配置されている。この場合、この光ファイバケーブル２０の一部は、接合部（第１の接合部）３８ｂから露出し且つ傾斜部３６ｂに向かって湾曲（又は屈曲）する湾曲部４０ａと、湾曲部４０ａに連なり且つ傾斜部３６ｂに沿って配置された傾斜部４０ｂと、傾斜部４０ｂに連なり且つＸ方向に向かって湾曲（又は屈曲）する湾曲部４０ｃとから構成される。また、可撓性を有する材料によってＦＢＧセンサ２２がモールドされることでシート体１８が形成されるので、傾斜部４０ｂは、シート体１８の内部において、傾斜部３６ｂに固着された状態で該傾斜部３６ｂに沿って配置されることになる。

図２及び図３に示すように、シート体１８においてＸ方向に沿って対向する２つの側面には、光の入射又は出射が可能な光ファイバケーブル２０の入出力端４２ａ、４２ｂが外部にそれぞれ露呈している。従って、光ファイバケーブル２０は、Ｘ方向を長手方向としてシート体１８の内部に埋設されているが、入出力端４２ａからグレーティング２６を経由した湾曲部４０ａまでの箇所と、湾曲部４０ｃから入出力端４２ｂまでの箇所とは、傾斜部３６ｂに沿って配置された傾斜部４０ｂの存在によって、互いに異なる高さに配置されることになる（図２及び図４参照）。

なお、図２〜図４では、応力伝達部３４ｂの傾斜部３６ｂ及び接合部３８ｂに湾曲部４０ａ、傾斜部４０ｂ及び湾曲部４０ｃが形成されているが、この構成に代えて、応力伝達部３４ａの傾斜部（第２の傾斜部）３６ａ及び接合部（第２の接合部）３８ａに湾曲部４０ａ、傾斜部４０ｂ及び湾曲部４０ｃを形成してもよい。

次に、ＦＢＧセンサ２２上方のシート体１８の表面に図示しない物体が接触し、該物体からグレーティング２６に垂直応力（Ｚ方向に沿った応力）が付与されたときの該垂直応力の検出について、図５〜図７を参照しながら説明する。

前述したように、応力付与前の応力方向変換部３０の形状は、グレーティング２６を中心として左右対称の構造であるため（図３及び図４参照）、前記物体からシート体１８にＺ方向に沿った垂直応力Ｆが付与されたときに、応力方向変換部３０の各応力伝達部３４ａ、３４ｂには、理想的に、Ｚ方向に沿った応力Ｆ／２が付与される。

ここで、応力Ｆ／２の傾斜部３６ａ、３６ｂに沿った方向の成分（力）Ｆ´は、Ｚ方向（応力Ｆ／２）と傾斜部３６ａ、３６ｂとの成す角度をそれぞれφとすると、下記の（３）式で表わされる。
Ｆ´＝（Ｆ／２）×ｃｏｓφ （３）

また、力Ｆ´と光ファイバケーブル２０の長手方向（Ｘ方向）との成す角度は、（９０°−φ）であるので、光ファイバケーブル２０及び接合部３８ａ、３８ｂの各接合部分にそれぞれ付与される力（応力）Ｆ´´は、下記の（４）式で表わされる。
Ｆ´´＝Ｆ´ｃｏｓ（９０°−φ）＝Ｆ´ｓｉｎφ
＝（Ｆ／２）×ｃｏｓφ×ｓｉｎφ （４）

従って、前記各接合部分に付与される力Ｆ´´に起因してグレーティング２６にかかる力は、下記の（５）式で表わすことができる。
Ｆ´´＋Ｆ´´＝２Ｆ´´＝Ｆ×ｃｏｓφ×ｓｉｎφ （５）

この力２Ｆ´´がグレーティング２６に付与されることで、グレーティング２６がＸ方向に歪んで（伸張して）、該グレーティング２６の格子間隔が変化（増加）する。

ここで、力２Ｆ´´の付与によりＸ方向に沿って発生するグレーティング２６の歪みεは、光ファイバケーブル２０のコア２４のヤング率をＥとすれば、下記の（６）式で表わすことができる。
ε＝（１／Ｅ）×（Ｆ´´＋Ｆ´´）
＝（１／Ｅ）×Ｆｃｏｓφ×ｓｉｎφ （６）

また、グレーティング２６の格子数を仮にＮとしたときに、垂直応力Ｆの付与によるグレーティング２６の格子間隔の増加分Δは、下記の（７）式で表わされる。
Δ＝ε／（Ｎ−１）
＝（Ｆ×ｃｏｓφ×ｓｉｎφ）／｛Ｅ×（Ｎ−１）｝ （７）

従って、垂直応力Ｆの付与後のグレーティング２６における反射波長λは、（７）式の増加分Δを考慮すれば、（２）式に基づいて、下記の（８）式で表わされる。
λ＝２×ｎ_eff×Δ
＝２×ｎ_eff×（Ｆ×ｃｏｓφ×ｓｉｎφ）／｛Ｅ×（Ｎ−１）｝
（８）

図７は、入出力端４２ａ又は入出力端４２ｂ（図２及び図３参照）から入射光を入射する一方で、グレーティング２６からの反射光を入出力端４２ａ又は入出力端４２ｂから外部に出射する場合において、垂直応力Ｆの付与の前後における反射光の波長変化を示した説明図である。

垂直応力Ｆが付与されていない状態では、グレーティング２６は、入射光に対して反射波長λ₀の反射光を反射し、この反射光を入出力端４２ａ又は入出力端４２ｂから外部に出射させる。これに対して、垂直応力Ｆが付与された場合には、グレーティング２６の格子間隔が増加して反射波長がλにシフトするので、該グレーティング２６は、入射光に対して波長λの反射光を反射し、この反射光を入出力端４２ａ又は入出力端４２ｂから外部に出射させる。

従って、ＦＢＧセンサ２２及び圧力センサ１６では、λ₀からλへの反射波長のシフト量（λ−λ₀）に基づいて、シート体１８に付与された垂直応力Ｆを検出することができる。

次に、ＦＢＧセンサ２２上方のシート体１８の表面に図示しない物体が接触し、該物体からグレーティング２６に水平応力（例えば、Ｘ方向に沿った応力）が付与されたときの該水平応力の検出について、図８〜図１２を参照しながら説明する。

ここでは、入出力端４２ｂから入射された入射光が、湾曲部４０ｃ、傾斜部４０ｂ及び湾曲部４０ａを経由してグレーティング２６に導かれ、一方で、グレーティング２６で反射した光（反射光）が、湾曲部４０ａ、傾斜部４０ｂ及び湾曲部４０ｃを経由して入出力端４２ｂから外部に出射されるものとして説明する。

図８に示すように、例えば、＋Ｘ方向に沿った水平応力Ｆ_hがシート体１８に付与されると、この水平応力Ｆ_hは、シート体１８を介して平坦部３２に伝達され、平坦部３２は、該水平応力Ｆ_hによって＋Ｘ方向に変位する。

この場合、傾斜部３６ｂの一端部が平坦部３２に連結され、他端部が接合部３８ｂに連結されている。また、光ファイバケーブル２０の傾斜部４０ｂが傾斜部３６ｂに沿って該傾斜部３６ｂに固着された状態で配置され、接合部３８ｂが光ファイバケーブル２０の湾曲部４０ａと接合している。従って、水平応力Ｆ_hによる平坦部３２の＋Ｘ方向の変位に伴って、傾斜部３６ｂ及び傾斜部４０ｂも一体的に＋Ｘ方向に変位する。

図９〜図１１は、平坦部３２への水平応力Ｆ_hの付与に伴う傾斜部３６ｂ及び傾斜部４０ｂの変位を模式的に示す説明図である。図９は、水平応力Ｆ_hが付与される前の傾斜部３６ｂ及び傾斜部４０ｂの状態を図示し、図１０は、＋Ｘ方向（図１０の右方向）に水平応力Ｆ_hが付与されたときの傾斜部３６ｂ及び傾斜部４０ｂの状態を図示し、図１１は、−Ｘ方向（図１１の左方向）に水平応力Ｆ_hが付与されたときの傾斜部３６ｂ及び傾斜部４０ｂの状態を図示している。

ここでは、説明の容易化のために、図９に示すように、水平応力Ｆ_hが付与される前の状態において、湾曲部４０ａ、４０ｃが半径ｒの仮想的な円４４ａ、４４ｃの一部をそれぞれ構成し、そのときの湾曲部４０ａ、４０ｃ（円４４ａ、４４ｃを構成する円弧）の長さをＬ₀、長さＬ₀の円弧の成す角度をφ₀［ｒａｄ］とする。

この場合、円弧（湾曲部４０ａ、４０ｃ）の長さＬ₀は、下記の（９）式で表わされる。
Ｌ₀＝｛φ₀／（２×π）｝×２×π×ｒ＝φ₀×ｒ （９）

また、半径ｒの曲げにより生じる光ファイバケーブル２０の単位長あたりの曲げ損失をＰとすれば、各湾曲部４０ａ、４０ｃにおいて、長さＬ₀の２つの円弧によって発生する曲げ損失は、それぞれ、下記の（１０）式で表わすことができる。
Ｐ×Ｌ₀＝Ｐ×φ₀×ｒ （１０）

さらに、入出力端４２ｂから入射された入射光は、入出力端４２ｂ→湾曲部４０ｃ→傾斜部４０ｂ→湾曲部４０ａ→グレーティング２６の経路で導かれ、一方で、グレーティング２６で反射した反射光は、グレーティング２６→湾曲部４０ａ→傾斜部４０ｂ→湾曲部４０ｃ→入出力端４２ｂの経路で外部に出射される。つまり、入出力端４２ｂから光ファイバケーブル２０を見たときに、入射光及び反射光は、合計で４箇所の曲げ損失の発生箇所、すなわち、入射光については湾曲部４０ｃ及び湾曲部４０ａの２箇所、反射光については湾曲部４０ａ及び湾曲部４０ｃの２箇所を通過することになる。

従って、水平応力Ｆ_hが付与されていないときの光ファイバケーブル２０の曲げに関わる全損失は、下記の（１１）式で表わすことができる。
４×Ｐ×φ₀×ｒ （１１）

光ファイバケーブル２０に曲げがない状態における反射光の強度（反射波強度）をＰ_maxとし、水平応力Ｆ_hが付与されておらず且つ上述した湾曲部４０ａ及び湾曲部４０ｃ（曲げ）が存在するとき（図９参照）の反射波強度をＰ₀とすれば、反射波強度Ｐ₀は、下記の（１２）式で表わされる。
Ｐ₀＝Ｐ_max−４×Ｐ×φ₀×ｒ （１２）

次に、図１０に示すように、平坦部３２に対して＋Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付加された場合には、平坦部３２の＋Ｘ方向への変位に伴って傾斜部３６ｂ及び傾斜部４０ｂの平坦部３２側も＋Ｘ方向に一体的に変位する。この結果、湾曲部４０ａ、４０ｃは、図９の場合と比較して一層湾曲する。すなわち、湾曲部４０ａ、４０ｃの円弧の角度は、φ₀から（φ₀＋φ´）に増加し、円弧の長さは、Ｌ₀からＬ´に変化する。なお、φ´は、水平応力Ｆ_hの付加に起因した円弧の角度増加分である。

ここで、円弧の長さＬ´は、下記の（１３）式で表わされる。
Ｌ´＝｛（φ₀＋φ´）／（２×π）｝×２×π×ｒ
＝（φ₀＋φ´）×ｒ （１３）

この場合、各湾曲部４０ａ、４０ｃでの曲げ損失は、下記の（１４）式でそれぞれ表わすことができる。
Ｐ×Ｌ´＝Ｐ×（φ₀＋φ´）×ｒ （１４）

従って、＋Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与されたときの光ファイバケーブル２０の曲げに関わる全損失は、（１１）式と同様に、下記の（１５）式で表わすことができる。
４×Ｐ×（φ₀＋φ´）×ｒ （１５）

そして、＋Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与されたときの反射波強度をＰ´とすれば、反射波強度Ｐ´は、（１２）式と同様にして、下記の（１６）式で表わされる。
Ｐ´＝Ｐ_max−４×Ｐ×（φ₀＋φ´）×ｒ （１６）

従って、水平応力Ｆ_hの付与の前後における反射波強度の差分（Ｐ₀−Ｐ´）は、（１２）式及び（１６）式より、下記の（１７）式で表わされる。
Ｐ₀−Ｐ´＝４×Ｐ×φ´×ｒ （１７）

すなわち、（１７）式が図１０に示す＋Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与されたときの反射波強度の変化量を示すことになる。

次に、図１１に示すように、平坦部３２に対して−Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付加された場合には、平坦部３２の−Ｘ方向への変位に伴って傾斜部３６ｂ及び傾斜部４０ｂの平坦部３２側も−Ｘ方向に一体的に変位し、湾曲部４０ａ、４０ｃは、図９の場合と比較して湾曲の度合いが小さくなる。すなわち、湾曲部４０ａ、４０ｃの円弧の角度は、φ₀から（φ₀−φ´´）に減少し、円弧の長さは、Ｌ₀からＬ´´に変化する。なお、φ´´は、−Ｘ方向への水平応力Ｆ_hの付加に起因した円弧の角度減少分である。

ここで、円弧の長さＬ´´は、下記の（１８）式で表わされる。
Ｌ´´＝｛（φ₀−φ´´）／（２×π）｝×２×π×ｒ
＝（φ₀−φ´´）×ｒ （１８）

この場合、各湾曲部４０ａ、４０ｃでの曲げ損失は、（１４）式の場合と同様に、下記の（１９）式でそれぞれ表わすことができる。
Ｐ×Ｌ´´＝Ｐ×（φ₀−φ´´）×ｒ （１９）

従って、−Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与されたときの光ファイバケーブル２０の曲げに関わる全損失は、（１５）式と同様に、下記の（２０）式で表わすことができる。
４×Ｐ×（φ₀−φ´´）×ｒ （２０）

そして、−Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与されたときの反射波強度をＰ´´とすれば、反射波強度Ｐ´´は、（１６）式と同様にして、下記の（２１）式で表わされる。

従って、水平応力Ｆ_hの付与の前後における反射波強度の差分（Ｐ´´−Ｐ₀）は、（１２）式及び（２１）式より、下記の（２２）式で表わされる。
Ｐ´´−Ｐ₀＝４×Ｐ×φ´´×ｒ （２２）

すなわち、（２２）式が図１１に示す−Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与されたときの反射波強度の変化量を示すことになる。

以上のように、水平応力Ｆ_hが付与されない場合（図９参照）、＋Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与された場合（図１０参照）、−Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与された場合（図１１参照）での各反射波強度は、それぞれ、Ｐ₀、Ｐ´、Ｐ´´となり、水平応力Ｆ_hの大きさに応じて一意的に決まる。

すなわち、図１２に示すように、同一波長において、光ファイバケーブル２０に曲げが存在しない場合の反射波強度Ｐ_maxに対して、曲げ（湾曲部４０ａ、４０ｃ）が存在するときには、反射波強度はＰ_maxからＰ₀に変化する。また、湾曲部４０ａ、４０ｃが存在する状態で、＋Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与されたときには、反射波強度はＰ₀から４×Ｐ×φ´×ｒだけ増加したＰ´に変化する。さらに、湾曲部４０ａ、４０ｃが存在する状態で、−Ｘ方向に水平応力Ｆ_hが付与されたときには、反射波強度はＰ₀から４×Ｐ×φ´´×ｒだけ減少したＰ´´に変化する。

従って、Ｐ₀からＰ´、Ｐ´´への反射波強度の変化量（Ｐ₀−Ｐ´）、（Ｐ´´−Ｐ₀）に基づいて、シート体１８に付与された水平応力Ｆ_hを検出することができる。

次に、第１実施形態に係る圧力センサ１６が付設されるロボットシステム５０について、図１３及び図１４を参照しながら説明する。

このロボットシステム５０は、物体５２を把持して所定の処理を行うマニピュレータ５４と、マニピュレータ５４のハンド部５６ａ、５６ｂに配設され、物体５２に接触した状態で、ハンド部５６ａ、５６ｂによる物体５２の把持状態を検出する圧力センサ１６ａ、１６ｂと、該圧力センサ１６ａ、１６ｂを制御し、物体５２の把持状態に係る情報である垂直応力Ｆ及び／又は水平応力Ｆ_hを取得するセンサコントローラ５８と、センサコントローラ５８によって取得した垂直応力Ｆ及び／又は水平応力Ｆ_hに基づき、マニピュレータ５４を制御するマニピュレータコントローラ６０とを備える。

この場合、物体５２を把持する際に圧力センサ１６ａ、１６ｂが検出した水平応力Ｆ_hに基づき、ハンド部５６ａ、５６ｂに対する物体５２の滑り状態を検知することができる。また、物体５２を把持する際に圧力センサ１６ａ、１６ｂが検出した垂直応力Ｆに基づき、ハンド部５６ａ、５６ｂによる物体５２の把持力を検知することができる。従って、垂直応力Ｆ及び／又は水平応力Ｆ_hに従ってハンド部５６ａ、５６ｂを制御することにより、物体５２を脱落させることなく、適切な把持力で把持して所望の位置に移動させる等の作業を遂行することができる。

また、図１４に示すように、ロボットシステム５０において、光源６２から出力された光（入射光）は、光サーキュレータ６４により圧力センサ１６ａ、１６ｂの光ファイバケーブル２０（図２〜図６及び図８〜図１１参照）に供給される。

光ファイバケーブル２０の入出力端４２ｂから入射した入射光は、一部の光がグレーティング２６により反射される一方、残りの光がグレーティング２６を透過した後、入出力端４２ａから透過光終端器６６に導かれる。

グレーティング２６により反射された光（反射光）は、光サーキュレータ６４からセンサコントローラ５８の光検出器６８に導かれ、該光検出器６８は、反射波長及び反射波強度のピーク値を電気信号に変換して出力する。

センサコントローラ５８内の演算処理部７０は、コンピュータのＣＰＵによって構成され、水平応力演算部７２と、垂直応力演算部７４とを有する。

水平応力演算部７２は、前述の（２１）式及び／又は（２２）式を用いて、ＦＢＧセンサ２２に付与される水平応力Ｆ_hの値を算出する。また、垂直応力演算部７４は、（１６）式及び（１７）式を用いて、ＦＢＧセンサ２２に付与される垂直応力Ｆの値を算出する。

このように、水平応力Ｆ_hの値を算出することで、Ｘ−Ｙ平面における物体５２の滑り状態を検出することができる。また、垂直応力Ｆの値を算出することで、Ｚ方向に対する物体５２の把持力を検出することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係るＦＢＧセンサ２２及び圧力センサ１６、１６ａ、１６ｂによれば、物体５２からシート体１８を介して平坦部３２に垂直応力Ｆが付与されたときに、応力方向変換部３０は、垂直応力Ｆをグレーティング２６が配列される方向（Ｘ方向）の力Ｆ´´に変換し、変換後の力Ｆ´´を応力伝達部３４ａ、３４ｂを介してグレーティング２６に伝達する。これにより、変換後の力Ｆ´´によってグレーティング２６に歪みが発生し、該グレーティング２６で反射する光の波長（反射波長）が変化する。従って、グレーティング２６での反射波長のシフト量を検出することにより、垂直応力Ｆを検出することが可能となる。

一方、物体５２からシート体１８を介して平坦部３２に水平応力Ｆ_hが付与されたときに、平坦部３２は、水平応力Ｆ_hによって該平坦部３２に沿った方向（グレーティング２６が配列されたＸ方向）に変位する。応力伝達部３４ａ、３４ｂは、平坦部３２と光ファイバケーブル２０とを橋架しているので、少なくとも応力伝達部３４ａ、３４ｂの平坦部３２側は、該平坦部３２に対する水平応力Ｆ_hの付与によって平坦部３２と共に変位する。

ここで、外部から光ファイバケーブル２０の入出力端４２ｂに光を入射して、この入射光を応力伝達部３４ｂの傾斜部３６ｂに沿った光ファイバケーブル２０の湾曲部４０ｃ、傾斜部４０ｂ及び湾曲部４０ａに通過させてグレーティング２６に導く一方、特定波長の光（反射光）をグレーティング２６から光ファイバケーブル２０の湾曲部４０ａ、傾斜部４０ｂ及び湾曲部４０ｃを通過させて外部に出射させる場合に、平坦部３２に対する水平応力Ｆ_hの付与によって傾斜部３６ｂが平坦部３２と共に変位すれば、前記変位に伴って湾曲部４０ｃ及び湾曲部４０ａが湾曲（又は屈曲）すると共に傾斜部４０ｂも変位するので、光ファイバケーブル２０に曲げ損失が発生する。この曲げ損失の発生によって、湾曲部４０ａ、傾斜部４０ｂ及び湾曲部４０ｃを通過して外部に出射される反射光の強度（反射波強度）が変化する。

そこで、第１実施形態では、曲げ損失に起因した反射波強度の変化量（Ｐ₀−Ｐ´、Ｐ´´−Ｐ₀）を検出することにより、前記反射波強度に応じた水平応力Ｆ_hを検出するようにしている。

従って、第１実施形態によれば、比較的簡単な構造で、物体５２から付与される応力（垂直応力Ｆ、水平応力Ｆ_h）を複数の方向（Ｚ方向、Ｘ方向）に分離して検出することが可能となる。すなわち、第１実施形態では、１本の光ファイバケーブル２０から出力された反射光（１つの出力信号）を利用して垂直応力Ｆ及び水平応力Ｆ_hを容易に検出することができる。

また、ＦＢＧセンサ２２を含む圧力センサ１６、１６ａ、１６ｂをマニピュレータ５４等のエンドエフェクタ（ハンド部５６ａ、５６ｂ）に搭載し、該ハンド部５６ａ、５６ｂが物体５２を把持する場合に、ＦＢＧセンサ２２は、物体５２からハンド部５６ａ、５６ｂに加えられる外力（垂直応力Ｆ、水平応力Ｆ_h）を、複数の方向の成分に分離して検出するので、ハンド部５６ａ、５６ｂの空間座標内において外力がどのように作用しているのかを容易に把握することができる。

これにより、ハンド部５６ａ、５６ｂが物体５２を把持している最中に、該物体５２が滑り落ちることを確実に回避することが可能になる。また、圧力センサ１６、１６ａ、１６ｂをハンド部５６ａ、５６ｂに付設することにより、従来は困難であった、組立作業の自動化を実現することが可能となる。

例えば、外力の付加によって形状が変化しやすい柔軟性のある物体５２をハンド部５６ａ、５６ｂが把持しながら組み付ける工程に第１実施形態を適用した場合、ハンド部５６ａ、５６ｂにおける物体５２の把持面（接触面）にかかる垂直応力Ｆや水平応力Ｆ_hをＦＢＧセンサ２２（圧力センサ１６、１６ａ、１６ｂ）で検出することにより、把持中での物体５２の変形の認識や、該認識に応じたハンド部５６ａ、５６ｂに対する制御を自動的に行うことが可能となる。また、柔軟性のある物体５２を組み付けるときの引っ掛かりや引張りのテンションを確認する際に、把持面における垂直応力Ｆ及び水平応力Ｆ_hを検出し、検出した各応力Ｆ、Ｆ_hに基づいてハンド部５６ａ、５６ｂが物体５２を把持する力を制御することも可能となる。

さらに、光ファイバケーブル２０を利用して応力を検出するので、ＦＢＧセンサ２２が電磁波ノイズや各種サージ等に曝されても何ら影響を受けることがない。そのため、大型の設備が多数稼働している工場等の環境下で使用しても、上記の各ノイズの影響を回避しつつ、比較的安定して応力Ｆ、Ｆ_hを計測することが可能である。

また、平坦部３２をグレーティング２６を配列した方向（Ｘ方向）に沿って配置すると共に、傾斜部３６ａ、３６ｂと接合部３８ａ、３８ｂとによって応力伝達部３４ａ、３４ｂを構成することにより、垂直応力Ｆを効率よくグレーティング２６に沿った方向の力Ｆ´´に変換して、グレーティング２６に伝達することが可能となる。また、平坦部３２に水平応力Ｆ_hが付与された場合には、水平応力Ｆ_hを効率よく光ファイバケーブル２０の湾曲部４０ａ、４０ｃ及び傾斜部４０ｂに伝達することが可能となる。

さらに、光ファイバケーブル２０の傾斜部４０ｂが応力伝達部３４ｂの傾斜部３６ｂに沿って配置されているので、平坦部３２に水平応力Ｆ_hが付与されたときには、傾斜部３６ｂ及び傾斜部４０ｂを変位させると共に、湾曲部４０ａ、４０ｃも湾曲させて、曲げ損失を確実に発生させることが可能となる。

次に、第２実施形態に係るＦＢＧセンサ２２Ａ及び圧力センサ１６Ａについて、図１５〜図１７を参照しながら説明する。

第２実施形態において、第１実施形態に係るＦＢＧセンサ２２及び圧力センサ１６、１６ａ、１６ｂ（図２〜図１４参照）と同じ構成要素については、同じ参照数字を付けて、その詳細な説明を省略し、以下同様とする。

第２実施形態に係るＦＢＧセンサ２２Ａ及び圧力センサ１６Ａは、図１５〜図１７に示すように、光ファイバケーブル２０の傾斜部４０ｂが配置される傾斜部（第３の傾斜部）８０を、各傾斜部３６ａ、３６ｂと離間した状態で、接合部３８ｂの先端部に設けた点で、第１実施形態に係るＦＢＧセンサ２２及び圧力センサ１６、１６ａ、１６ｂとは異なる。従って、応力伝達部３４ｂの傾斜部３６ｂと光ファイバケーブル２０とは非接触状態にあると共に、シート体１８の内部において、傾斜部３６ｂと傾斜部８０とが二重に配置されている。

次に、第３実施形態に係るＦＢＧセンサ２２Ｂ及び圧力センサ１６Ｂについて、図１８〜図２０を参照しながら説明する。

第３実施形態に係るＦＢＧセンサ２２Ｂ及び圧力センサ１６Ｂは、接合部３８ｂの先端部に形成された傾斜部（第３の傾斜部）８２が、傾斜部３６ｂと平行するように設けられ、該傾斜部８２の先端部がＺ方向に沿って延在している点で、第２実施形態に係るＦＢＧセンサ２２Ａ及び圧力センサ１６Ａ（図１５〜図１７参照）とは異なる。

次に、各ＦＢＧセンサ２２Ａ、２２Ｂ及び圧力センサ１６Ａ、１６Ｂが奏する効果について、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照しながら説明する。

図２１Ａは、第１実施形態（図２〜図１４参照）において、平坦部３２に垂直応力Ｆを付与したときに、光検出器６８から出力される垂直応力Ｆの検出信号の大きさ（反射波強度のピーク値）と、光検出器６８から出力される水平応力Ｆ_hの検出信号の大きさとを比較したものである。

第１実施形態の場合には、応力伝達部３４ｂの傾斜部３６ｂに光ファイバケーブル２０の傾斜部４０ｂが配置されるので、平坦部３２に垂直応力Ｆを付与して、垂直応力Ｆに応じた力Ｆ´´を応力伝達部３４ｂからグレーティング２６に伝達して、該グレーティング２６の格子間隔を変化させたときに、傾斜部３６ｂの変位に応じて傾斜部４０ｂが変位すると共に湾曲部４０ａ、４０ｃも湾曲する。

この結果、水平応力Ｆ_hが平坦部３２に付与されていなくても、光検出器６８は、垂直応力Ｆに起因した曲げ損失に基づく信号を、水平応力Ｆ_hの検出信号として出力することになる（図２１Ａ中の破線のグラフ）。すなわち、光検出器６８は、垂直応力Ｆに起因した曲げ損失に基づく信号を、水平応力Ｆ_hの検出信号として誤検出する場合がある。

なお、図２１Ａにおいて、二点鎖線のグラフは、平坦部３２に垂直応力Ｆを付与したときの理想的な水平応力Ｆ_hの検出信号を示しており、垂直応力Ｆが平坦部３２に付与されても、光検出器６８から水平応力Ｆ_hの検出信号が出力されることはない。

これに対して、第２実施形態（図１５〜図１７参照）及び第３実施形態（図１８〜図２０参照）では、傾斜部３６ａ、３６ｂと傾斜部８０、８２とが離間した状態でそれぞれ配置されると共に、該傾斜部８０、８２に光ファイバケーブル２０の傾斜部４０ｂが配置されるので、垂直応力Ｆが平坦部３２に付与された場合でも、垂直応力Ｆに応じた力Ｆ´´が傾斜部８０、８２及び傾斜部４０ｂに及ぶことを回避することが可能となる。

従って、図２１Ｂに示すように、第２及び第３実施形態の場合には、平坦部３２に垂直応力Ｆが付与されても、垂直応力Ｆに応じた力Ｆ´´に起因する傾斜部８０、８２の変位や、湾曲部４０ａ、４０ｃの湾曲が回避される。この結果、光検出器６８から出力される、垂直応力Ｆに起因した曲げ損失に基づく信号を確実に低減して、理想的な水平応力Ｆ_hの検出信号のグラフ（図２１Ｂの二点鎖線のグラフ）に近づけることが可能となるので、光検出器６８での水平応力Ｆ_hの検出信号の誤検出を防止することが可能となる。

すなわち、第２及び第３実施形態では、光ファイバケーブル２０から出射された反射波強度に占める垂直応力Ｆに応じた反射波強度の変化量の割合が抑制されるので、水平応力Ｆ_hに応じた反射波強度の変化量を示す信号を比較的独立性よく検出することが可能となる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。

１６、１６ａ、１６ｂ…圧力センサ １８…シート体
２０…光ファイバケーブル ２２…ＦＢＧセンサ
２６…グレーティング ２８…応力検出センサ部
３０…応力方向変換部 ３２…平坦部
３４ａ、３４ｂ…応力伝達部 ３６ａ、３６ｂ、４０ｂ、８０、８２…傾斜部
３８ａ、３８ｂ…接合部 ４０ａ、４０ｃ…湾曲部

Claims (4)

1. 特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部と、
   外部から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記光ファイバに伝達する応力方向変換部と、
   を備え、
   前記応力方向変換部は、外部から応力が付与される平坦部と、該平坦部から前記光ファイバに橋架された応力伝達部とを有し、
   前記平坦部は、前記グレーティングを配列した方向に沿って配置され、
   前記応力伝達部は、前記平坦部の一端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第１の傾斜部と、前記第１の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの一端部側の近傍を囲繞する第１の接合部と、前記平坦部の他端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第２の傾斜部と、前記第２の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの他端部側の近傍を囲繞する第２の接合部と、から構成され、
   前記応力方向変換部は、前記グレーティングで反射した前記特定波長の光が通過する前記光ファイバの一端部を前記第１の傾斜部又は前記第２の傾斜部に沿って配置することを特徴とする光ファイバセンサ。
2. 特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部と、
   外部から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記光ファイバに伝達する応力方向変換部と、
   を備え、
   前記応力方向変換部は、外部から応力が付与される平坦部と、該平坦部から前記光ファイバに橋架された応力伝達部とを有し、
   前記平坦部は、前記グレーティングを配列した方向に沿って配置され、
   前記応力伝達部は、前記平坦部の一端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第１の傾斜部と、前記第１の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの一端部側の近傍を囲繞する第１の接合部と、前記平坦部の他端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第２の傾斜部と、前記第２の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの他端部側の近傍を囲繞する第２の接合部と、前記第１の傾斜部及び前記第２の傾斜部と離間した状態で前記第１の接合部又は前記第２の接合部に連なる第３の傾斜部と、から構成され、
   前記応力方向変換部は、前記グレーティングで反射した前記特定波長の光が通過する前記光ファイバの一端部を前記第３の傾斜部に沿って配置することを特徴とする光ファイバセンサ。
3. 可撓性を有するシート体と、
   特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部、及び、前記シート体に接触した物体から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記光ファイバに伝達する応力方向変換部を備える光ファイバセンサと、
   を有し、
   前記応力方向変換部は、前記物体から応力が付与される平坦部と、該平坦部から前記光ファイバに橋架された応力伝達部とを有し、
   前記平坦部は、前記グレーティングを配列した方向に沿って配置され、
   前記応力伝達部は、前記平坦部の一端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第１の傾斜部と、前記第１の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの一端部側の近傍を囲繞する第１の接合部と、前記平坦部の他端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第２の傾斜部と、前記第２の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの他端部側の近傍を囲繞する第２の接合部と、から構成され、
   前記応力方向変換部は、前記グレーティングで反射した前記特定波長の光が通過する前記光ファイバの一端部を前記第１の傾斜部又は前記第２の傾斜部に沿って配置することを特徴とする圧力センサ。
4. 可撓性を有するシート体と、
   特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部、及び、前記シート体に接触した物体から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記光ファイバに伝達する応力方向変換部を備える光ファイバセンサと、
   を有し、
   前記応力方向変換部は、前記物体から応力が付与される平坦部と、該平坦部から前記光ファイバに橋架された応力伝達部とを有し、
   前記平坦部は、前記グレーティングを配列した方向に沿って配置され、
   前記応力伝達部は、前記平坦部の一端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第１の傾斜部と、前記第１の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの一端部側の近傍を囲繞する第１の接合部と、前記平坦部の他端部から前記光ファイバに向かって傾斜した第２の傾斜部と、前記第２の傾斜部に連なると共に前記光ファイバの外周面のうち前記グレーティングの他端部側の近傍を囲繞する第２の接合部と、前記第１の傾斜部及び前記第２の傾斜部と離間した状態で前記第１の接合部又は前記第２の接合部に連なる第３の傾斜部と、から構成され、
   前記応力方向変換部は、前記グレーティングで反射した前記特定波長の光が通過する前記光ファイバの一端部を前記第３の傾斜部に沿って配置することを特徴とする圧力センサ。

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