JPH06160668A

JPH06160668A - 光ファイバ装置及び光ファイバ式光センサ

Info

Publication number: JPH06160668A
Application number: JP33239292A
Authority: JP
Inventors: Norisada Horie; 教禎堀江; Arata Nakamura; 新中村; 潤一 ▲高▼木; Junichi Takagi
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 1994-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】出射される光ビームの拡がりや受光視野角を
容易に調整でき、また、光ビームの出射方向のばらつき
の小さい投光用もしくは受光用の光ファイバ装置を提供
する。【構成】略円筒状をしたスリーブ４内に一方から絞り
板２と分布屈折率レンズ３を圧入する。絞り板２の中央
にはピンホール状やスリット状等の開口絞り２ａがあけ
られている。スリーブ４の他方からは光ファイバ１を挿
入し、光ファイバ１をスリーブ４に接着剤５で固定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ装置及びそれ
を用いた光ファイバ式光センサに関する。具体的にいう
と、本発明は、光ファイバの端面から出射された光ビー
ムをレンズによってコリメートもしくは集光等させるよ
うにし、あるいは、レンズによって集光させた光ビーム
を光ファイバ内に導くようにした光ファイバ装置と、当
該光ファイバ装置を用いた光ファイバ式光センサに関す
る。

【０００２】

【背景技術】従来、光ファイバをから出射される光ビー
ムを細く絞る場合には、レンズを１個使用してコリメー
ト光にする方式が採られている。

【０００３】図１８に示すものは、このような方式の従
来の光ファイバ装置３０の断面図である。この光ファイ
バ装置３０は、光ファイバ３１と分布屈折率レンズ３２
と筒状をしたスリーブ３３とからなり、スリーブ３３の
一方の開口部から分布屈折率レンズ３２を圧入した後、
スリーブ３３の他方の開口部から光ファイバ３１を挿入
して光ファイバ３１の端面を分布屈折率レンズ３２の端
面に接触させ、光ファイバ３１の外周面とスリーブ３３
の内周面との間を接着剤３４によって固定したものであ
る。

【０００４】しかして、光ファイバ３１内を伝搬してき
た光は、コア３１ａの端面から光ファイバ３１の外へ出
て分布屈折率レンズ３２によってコリメート化され、外
部へ出射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ファイバ装置３０にあっては、光ビームγの拡がりが
光ファイバ３１のコア径と分布屈折率レンズ３２の焦点
距離で決まるので、光ビームγの拡がりを変えてユーザ
の様々な使用条件に合致させることは容易でなかった。
すなわち、光ビームγの拡がりを変えるためには、コア
径の異なる光ファイバ３１を使用するか、焦点距離の異
なる分布屈折率レンズ３２を使用するしかないが、どち
らも大幅なコストアップを伴い現実的でなかった。

【０００６】また、このような光ファイバ装置３０にお
いては、光ファイバ３１の外周面を接着剤３４によって
スリーブ３３に接着しなければならないので、スリーブ
３３の内周面と光ファイバ３１の外周面との間に接着剤
３４を存在させるためのある程度の隙間が必要になる。
このため、光ファイバ装置３０の量産時に、接着剤３４
の膜厚に偏りができるとコア３１ａの中心がスリーブ３
３の中心からずれ、光ファイバ３１と分布屈折率レンズ
３２とが光軸ずれを起こす。この結果、光ビームγの進
行方向が基準軸（分布屈折率レンズ３２の光軸）から数
度程度ずれた光ファイバ装置３０が供給されることにな
り、ユーザサイドにおいては光ファイバ装置３０毎に取
付角度などを微調整しなければならず、取り扱いが不便
であった。

【０００７】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、光ビーム
の拡がりを容易に調整でき、かつ、光ビームの進行方向
が基準軸からずれる恐れのない光ファイバ装置及びそれ
を用いた光ファイバ式光センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ装置
は、光ファイバの端面に対向させてレンズを配置した光
ファイバ装置において、前記光ファイバとレンズとの間
に、光ファイバのコア径よりも小さな開口絞りを設けた
ことを特徴としている。

【０００９】また、当該光ファイバ装置においては、前
記開口絞りが、光軸とほぼ垂直な面内に複数個設けられ
ていてもよい。また、前記開口絞りは、レンズの光ファ
イバ側の面に遮光材料を蒸着させることにより形成して
もよい。

【００１０】さらに、当該光ファイバ装置においては、
前記レンズを光軸方向に移動可能とするレンズ位置調整
手段を備えていてもよい。また、前記レンズの光ファイ
バと反対側に、前記開口絞りとは別な開口絞りを配置し
てもよい。

【００１１】また、上記光ファイバ装置を用いれば、良
好な光ファイバ式光センサを構成することができる。

【００１２】

【作用】本発明の光ファイバ装置にあっては、光ファイ
バとレンズとの間に光ファイバのコア径よりも小さな開
口絞りを設けているので、開口絞りの位置に等価的に点
光源を形成することができる。しかも、開口絞りの大き
さを変えるだけで、光ファイバ装置から出射される光ビ
ームの拡がりを簡単に調節することができる。

【００１３】さらに、開口絞りは光ファイバに比べて
（例えば、レンズの表面に開口絞りを形成することによ
り）レンズとの位置決めを容易に行なえるため、開口絞
りを位置決めしてその中心をレンズの光軸上に位置させ
れば、光ビームの進行方向を基準軸に一致させることが
できる。したがって、光ファイバ装置の量産により光フ
ァイバとレンズとの間に光軸ずれが発生しても、光ビー
ムの出射方向のずれの少ない光ファイバ装置を製作する
ことができる。

【００１４】また、光軸とほぼ垂直な面内に複数個の開
口絞りを設ければ、１つの光ファイバ装置から複数本の
例えばコリメート光を出射させることができる。

【００１５】また、レンズ位置調整手段によりレンズを
光軸方向に移動可能としておけば、光ファイバ装置にズ
ーム機能を付加することができ、開口絞りとレンズの間
隔を調整するだけで光ビームの拡がりを変えることがで
きる。

【００１６】また、レンズの光ファイバと反対側に別な
開口絞りを配置すれば、この開口絞りの開口形状を変え
ることによって光ビームの光強度分布を変化させること
ができる。

【００１７】

【実施例】図１（ａ）は本発明の一実施例による光ファ
イバ装置１０の構造を示す一部破断した断面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この光フ
ァイバ装置１０は、光ファイバ１と、中央にピンホール
状をした円形の開口絞り２ａをあけられた円板状の絞り
板２と、円柱状をした分布屈折率レンズ（セルフォック
レンズ）３と、これらを接続するための円筒状のスリー
ブ４とから構成されている。

【００１８】スリーブ４の内周面のレンズ挿入側には、
分布屈折率レンズ３の外径とほぼ等しく、比較的内径の
大きな大径孔４ａが開口されている。また、スリーブ４
の内周面の光ファイバ挿入側には、光ファイバの外形よ
りも若干大きく、比較的内径の小さな小径孔４ｂが開口
されている。従って、大径孔４ａと小径孔４ｂとの間に
は段部４ｃが形成されている。

【００１９】絞り板２の中心には、光ファイバ１のコア
径よりも小さな径のピンホール状の開口絞り２ａが開口
されており、絞り板２の外径は、スリーブ４の大径孔４
ａと同形状、同寸法（あるいは、圧入できる程度に、大
径孔４ａの内径より若干大きくてもよい。）としてい
る。また、分布屈折率レンズ３の外径もスリーブ４の大
径孔４ａと同寸法、あるいは圧入可能な程度に若干大き
な径となっている。

【００２０】絞り板２は分布屈折率レンズ３と共にスリ
ーブ４の大径孔４ａ内に圧入されており、絞り板２を段
部４ｃに当接させることによって絞り板２及び分布屈折
率レンズ３をスリーブ４内に位置決めしている。一方、
光ファイバ１は、スリーブ４の小径孔４ｂ内に挿入して
端面を絞り板２に当接させた状態で、接着剤５によって
クラッド層１ｂの外周面を小径孔４ｂの内周面に固定さ
れている。

【００２１】しかして、光ファイバ１のコア１ａ内を伝
搬してきた光は、大部分が絞り板２によって遮蔽され、
開口絞り２ａを通過した光だけが分布屈折率レンズ３に
入射し、分布屈折率レンズ３でレンズ作用を受ける。こ
の結果、光ビームαは、図２に示すように、コリメート
光に近い発散光、コリメート光、あるいは集束光として
外部へ出射される。

【００２２】この光ファイバ装置１０においては、光フ
ァイバ１と分布屈折率レンズ３の間に光ファイバ１のコ
ア径よりも小さな開口絞り２ａを開口された絞り板２を
設けたので、開口絞り２ａの大きさを変えることによっ
て光ビームαの拡がりを自由にコントロールすることが
できる。特に、開口絞り２ａを非常に小さくしてピンホ
ールとした場合は、光ファイバ１から伝搬してきた光は
大部分が絞り板２によって遮断され、僅かな光だけが開
口絞り２ａを通過し、分布屈折率レンズ３の焦点等に等
価的に点光源が形成されるので、光ビームαのコリメー
ト性が従来より著しく向上する。

【００２３】また、絞り板２と分布屈折率レンズ３を同
じようにスリーブ４の大径孔４ａに圧入しているので、
開口絞り２ａを分布屈折率レンズ３の光軸と確実に位置
合せすることができ、たとえ光ファイバ１と分布屈折率
レンズ３の光軸がずれていても、点光源とみなせる開口
絞り２ａの位置を分布屈折率レンズ３の光軸に合せるこ
とができ、光ビームαの進行方向を基準軸（分布屈折レ
ンズ３の光軸）に精度よく一致させることができる。よ
って、光ビームαの進行方向のばらつきのない光ファイ
バ装置１０を容易に量産することができる。

【００２４】なお、図１及び図２では、当該光ファイバ
装置１０を投光側に用いた場合を説明したが、この光フ
ァイバ装置１０は受光側に用いることもでき、その場合
には狭視野受光ヘッドとなる。特に、投光側と同じ光フ
ァイバ装置１０を受光側でも用いれば、投光側の光出射
角と同一の視野角で光を受光する狭い視野角受光ヘッド
となる。

【００２５】図３は上記のような光ファイバ装置１０を
投光側と受光側とに用い、半導体製造プロセスにおいて
使用されるウエハラック２０内のウエハ２３の有無を検
出するための光ファイバ式光センサＬに応用した例を示
す一部破断した斜視図である。この光センサＬにあって
は、投光側の光ファイバ装置１０ａと受光側の光ファイ
バ装置１０ｂを対向させて配置し、投光側の光ファイバ
装置１０ａの光ファイバ１を光源（図示せず）に接続
し、受光側の光ファイバ装置１０ｂの光ファイバ１を光
検出器（図示せず）に接続している。

【００２６】ウエハラック２０は複数枚のウエハ２３を
等間隔で平行に収納するものであって、ウエハラック２
０の側壁には一定間隔毎に窓２２が複数開口されてお
り、各窓２２の両側縁からはウエハラック２０の内側へ
向けてウエハ支持部２１が突設されている。各ウエハ２
３は、隣り合う窓２２と窓２２の間において一対のウエ
ハ支持部２１間に支持されている。投光側の光ファイバ
装置１０ａと受光側の光ファイバ装置１０ｂとは、ウエ
ハラック２０内に収納された１枚のウエハ２３のみを挟
む角度で、ウエハラック２０の両側の窓２２に臨ませて
配置されている。

【００２７】しかして、図４に示すように、ウエハ２３
の有無を検出しようとする位置で窓２２からウエハラッ
ク２０内に向けて投光側の光ファイバ装置１０ａから光
ビームαを出射させ、受光側の光ファイバ装置１０ｂが
受光しているか否かを判断する。すなわち、当該検出位
置にウエハ２３が無い場合には受光側の光ファイバ装置
１０ｂに光ビームαが入射し、光ファイバ装置１０ｂが
受光することによってウエハ２３が存在しないと判断す
る。また、当該検出位置にウエハ２３が存在する場合に
は、光ビームαがウエハ２３で遮られ、光ファイバ装置
１０ｂが受光しないことによってウエハ２３が存在して
いると判断する。

【００２８】このような光センサＬにおいて、投光側及
び受光側に従来の光ファイバ装置３０を使用すると、投
光側の光ファイバ装置３０から出射された光ビームγが
大きく拡がり、また、受光側の光ファイバ装置３０の受
光視野角も大きいため、検出しようとするウエハ２３が
存在していない場合でも、隣接したウエハ２３から反射
した光ビームγが隣接する窓２２から受光側の光ファイ
バ装置３０に入射し、光センサＬが誤動作するという問
題がある。しかし、本発明に係る光ファイバ装置１０
ａ，１０ｂを用いれば、開口絞り２ａを適当な大きさに
設計することにより光ビームαの拡がり及び受光視野角
を狭く絞ることができ、光センサＬの誤動作を防止する
ことができる。

【００２９】なお、本実施例においては、ウエハラック
２０の両側に光ファイバ装置１０ａ，１０ｂを配置した
が、ウエハラック２０の下面に窓２２を開口し、光ファ
イバ装置１０ａ，１０ｂを上下に配置することも可能で
ある。

【００３０】図５は本発明の別な実施例による光ファイ
バ装置１１を示す断面図である。また、図６（ａ）
（ｂ）は当該光ファイバ装置１１から出射される光ビー
ムαを示す図であって、図６（ａ）は図５のＢ矢視図、
図６（ｂ）は図５のＣ矢視図である。この光ファイバ装
置１１は、図１の実施例による光ファイバ装置１０とほ
ぼ同様の構造であるが、図５に示すように開口絞り２ａ
の開口形状がスリット状となっている。

【００３１】図１の光ファイバ装置１０のように開口絞
り２ａの開口形状が円形である場合には、断面が円形の
光ビームαが出射されるが、本実施例の光ファイバ装置
１１のように開口絞り２ａの開口形状をスリット状にす
れば、光ビームαも断面がスリット状のビームにするこ
とができる。すなわち、開口絞り２ａの幅の狭い方向で
は、図６（ａ）のように光ビームαはコリメート光とな
っているが、開口絞り２ａの幅の広い方向では、図６
（ｂ）のように光ビームαは発散光となっている。

【００３２】また、この光ファイバ装置１１を受光側に
用いた場合は、スリット状の視野となる。特に、光セン
サにおいて投光側と受光側に同一の光ファイバ装置１１
を用いれば、出射側の光ビームαの広がりと、受光側の
視野とを同一にすることができる。そして、細長いワー
クのみを検出し、ワーク以外の背景等の影響を排除した
い光センサの場合には、このように開口絞り２ａの開口
形状をスリット状にした光ファイバ装置１１を使用する
のが最適である。

【００３３】なお、本実施例においては、開口絞り２ａ
の開口形状をスリット状としたが、これに限るものでは
なく、楕円形や長孔状、矩形等にしても良い。

【００３４】図７（ａ）は本発明のさらに別な実施例に
よる光ファイバ装置１２を示す断面図、図７（ｂ）は図
７（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。この光ファイバ装置
１２にあっては、スリーブ４の大径孔４ａ内に圧入され
た絞り板２に複数個（図では３個）の開口絞り２ａを１
列に開口している。この光ファイバ装置１２によれば、
絞り板２の各開口絞り２ａが等価的に点光源となるの
で、図８に示すように、各開口絞り２ａから光ビームα
１，α２，α３を出射させることができ、互いに傾きを
持った複数本の光ビームα１，α２，α３を得ることが
できる。

【００３５】図９に示すものは、このような光ファイバ
装置１２を用いた光ファイバ式光センサＭであって、ベ
ルトコンベヤ２７で搬送される高さの異なる第一、第二
及び第三のワーク２４，２５，２６（但し、第一のワー
ク２４の高さをｈ_L、第二のワーク２５の高さをｈ_M、第
三のワーク２６の高さをｈ_Hとし、ｈ_L＜ｈ_M＜ｈ_Hとす
る。）を識別する光センサＭである。この光センサＭに
あっては、光ファイバ装置１２を投光側に設置して３本
の光ビームα１，α２，α３を出射させ、各光ビームα
１，α２，α３に対向させて受光側に第一、第二及び第
三の光ファイバ装置１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ（例えば、
図１の光ファイバ装置１０と同じもの）を設置してい
る。

【００３６】投光側の光ファイバ装置１２と受光側の光
ファイバ装置１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは、ベルトコンベ
ヤ２７で運ばれるワーク２４，２５，２６を挟むように
して設置され、最も低く出射する第一の光ビームα１を
ベルトコンベヤ２７の表面から高さｈ_L以下の範囲に出
射させてベルトコンベヤ２７で運ばれる３つのワーク２
４，２５，２６に照射され、中間に出射する第二の光ビ
ームα２を高さｈ_Lからｈ_Mの間の範囲に出射させて第二
及び第三のワーク２５，２６に照射され、最も高く出射
する第三の光ビームα３を高さｈ_Mからｈ_Hの間の範囲に
出射させて第三のワーク２６にのみ照射される。

【００３７】しかして、投光側の光ファイバ装置１２か
ら３本の光ビームα１，α２，α３を出射させ、受光側
の光ファイバ装置１０ｃ，１０ｄ，１０ｅに入射する光
ビームα１，α２，α３を光検出器で検出すると、各光
ファイバ装置１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの各受光状態によ
ってベルトコンベヤ２７によって搬送されてくる各ワー
ク２４，２５，２６を判別することができる。

【００３８】すなわち、全ての光ファイバ装置１０ｃ，
１０ｄ，１０ｅに光ビームα１，α２，α３が入射して
いるときには検出位置にいずれのワーク２４，２５，２
６も無く、いずれの光ファイバ装置１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅにも光ビームα１，α２，α３が入射していないと
きには検出位置を第三のワーク２６が通過しており、第
三の光ファイバ装置１０ｅのみに光ビームα３が入射し
ているときには第二のワーク２５が通過しており、第二
及び第三の光ファイバ装置１０ｄ，１０ｅに光ビームα
２，α３が入射しているときには第一のワーク２４が通
過中であると判断させることができる。

【００３９】このような光ファイバ装置１２において
は、１つの光ファイバ装置１２から複数本の光ビームを
出射させることができるので、例えば当該光センサＭの
ように、複数本の光ビームを必要とする応用分野に使用
すれば、従来に比べて光ファイバ装置の必要数を削減で
き、その分だけコストを下げることができ、光ファイバ
装置を設置する手間を省くことができる。

【００４０】図１０に本発明のさらに別な実施例による
光ファイバ装置１３を示す。上記各実施例においては、
開口絞り２ａを開口した絞り板２を分布屈折率レンズ３
と共にスリーブ４内に圧入したが、本実施例の光ファイ
バ装置１３にあっては、例えばスパッタ法や真空蒸着法
等によって分布屈折率レンズ３の端面に金属粒子を蒸着
させることにより金属膜からなる遮光膜２ｃを形成し、
分布屈折率レンズ３の光軸と一致する位置において遮光
膜２ｃに開口絞り２ａを開口させ、端面に開口絞り２ａ
を形成された分布屈折率レンズ３をスリーブ４内に圧入
している。もちろん、遮光膜２ｃはスパッタ法等に限ら
ず、分布屈折率レンズ３の端面に塗料等を印刷すること
によって形成しても差し支えない。

【００４１】この光ファイバ装置１３においては、分布
屈折率レンズ３の端面に開口絞り２ａを形成しているの
で、絞り板２を省略することができて部品点数の削減を
図れ、光ファイバ装置１３の組立工数を削減できる。ま
た、分布屈折率レンズ３の光軸と開口絞り２ａの位置と
を精度よく位置合せすることができる。

【００４２】図１１は本発明のさらに別な実施例による
光ファイバ装置１４を示す断面図である。この光ファイ
バ装置１４にあっては、分布屈折率レンズ３に代えて非
球面レンズ６を用いている。

【００４３】スリーブ４は、両端部に大径孔４ａ，４ａ
を開口され、両大径孔４ａ，４ａ間に小径孔４ｂを開口
されている。光ファイバ側の大径孔４ａには、絞り板２
が圧入されており、絞り板２は大径孔４ａと小径孔４ｂ
の間の段部４ｃによって位置決めされており、さらに、
絞り板２の後から光ファイバ１が挿入されており、光フ
ァイバ１の外周面はスリーブ４の内周面に接着剤５によ
って固定されている。また、他方の大径孔４ａには、非
球面レンズ６が圧入されており、非球面レンズ６は大径
孔４ａと小径孔４ｂとの間の段部４ｃによって位置決め
されている。従って、絞り板２と非球面レンズ６との間
の距離は、小径孔４ｂの長さによって予め決めることが
できる。

【００４４】このように非球面レンズ６を使用すれば、
分布屈折率レンズ３を使用した場合よりも光ファイバ装
置１４を小型化することができる。

【００４５】図１２に示すものは、本発明のさらに別な
実施例による光ファイバ装置１５であって、非球面レン
ズ６（分布屈折率レンズ３でもよい）が絞り板２に対し
て光軸方向にスライドするようにしてズーム機能を付加
させたものである。この光ファイバ装置１５にあって
は、スリーブ４に開口された大径孔４ａ内に絞り板２を
圧入すると共に光ファイバ１を挿入し、大径孔４ａと小
径孔４ｂとの間の段部４ｃによって絞り板２を位置決め
し、接着剤５によって光ファイバ１をスリーブ４に固定
している。一方、略円筒状をしたレンズホルダー７の先
端部内周には、非球面レンズ６を圧入し、非球面レンズ
６を凸部７ａに当接させることによって位置決めしてい
る。また、レンズホルダー７の後端部はスリーブ４の先
端部外周にスライド自在に嵌合されており、レンズホル
ダー７の後端部に螺合された固定ネジ８を緩めると、レ
ンズホルダー７とスリーブ４を互いにスライドさせるこ
とができ、固定ネジ８をスリーブ４の外周面に締め付け
るとレンズホルダー７とスリーブ４とを互いに動かない
よう固定できる。

【００４６】しかして、固定ネジ８を緩めた状態でレン
ズホルダー７を光軸方向にスライドさせると、図１２に
示すように光ビームαの拡がりが変化するので、レンズ
ホルダー７の位置を変化させ、最適な光ビームαの拡が
りが得られた位置でレンズホルダー７を静止させ、固定
ネジ８を締め付けてレンズホルダー７をスリーブ４に固
定する。

【００４７】この光ファイバ装置１５は光ビームαのズ
ーム機能を有しているので、例えば光センサとして用い
る場合、現場での設置時に検出ワークに応じて投光側に
用いた光ファイバ装置１５の光出射角度を微調整した
り、受光側に用いた光ファイバ装置１５の視野角度を微
調整したりでき、光センサとして非常に有効である。

【００４８】図１３に本発明のさらに別な実施例による
光ファイバ装置１６を示す。この光ファイバ装置１６に
あっては、スリーブ４の先端部外周面に雄ネジ４ｄを設
け、レンズホルダー７の後端部内周面に雌ネジ７ｂを設
け、スリーブ４の雄ネジ４ｄとレンズホルダー７の雌ネ
ジ７ｂを螺合させてある。従って、この光ファイバ装置
１６にあっては、レンズホルダー７を回すことによって
レンズホルダー７をスリーブ４に対して光軸方向に移動
させることができ、これによって開口絞り２ａと非球面
レンズ６の間の距離を微調整することができ、光ビーム
αの拡がり具合を調整できる。

【００４９】図１４は本発明のさらに別な実施例による
光ファイバ装置１７を示す断面図である。本実施例の光
ファイバ装置１７は、中央に開口絞り９ａを開口された
キャップ９を例えば図１のような構造の光ファイバ装置
１０のスリーブ４の先端に被せたものである。このキャ
ッップ９は、内径がスリーブ４の外径よりも若干大きな
円筒部９ｃの端面に絞り部９ｂを設け、絞り部９ｂの中
央にピンホール状やスリット状等の開口絞り９ａを開口
したものであり、円筒部９ｃによってスリーブ４に嵌着
されている。

【００５０】この光ファイバ装置１７のように、分布屈
折率レンズ３（非球面レンズ６でもよい）の外側にも開
口絞り２ａとは別な開口絞り９ａをさらに設ければ、内
側の開口絞り２ａの形状や寸法によって光ビームαの拡
がり角をコントロールすることができ、外側の開口絞り
９ａの形状や寸法によって光ビームαの光強度分布をコ
ントロールすることができる。

【００５１】例えば、図１５（ａ）に示すように円形の
開口絞り９ａを有するキャップ９を使用すれば、図１５
（ｂ）に示すように光軸を中心とする同心円状の光強度
分布が得られる。また、図１６（ａ）に示すようにスリ
ット状の開口絞り９ａを有するキャップ９を使用すれ
ば、図１６（ｂ）に示すように光軸を中心とする楕円状
の光強度分布が得られる。

【００５２】このように、本実施例の光ファイバ装置１
７においては、開口絞り９ａの形状や寸法の異なるキャ
ップ９と交換するだけで、光ファイバ装置１７の光ビー
ムαの光強度分布を変化させることができ、例えば光セ
ンサに用いる場合には検出するワークに最適な光強度分
布を得ることができる。

【００５３】図１７は、図１６（ａ）に示したようなス
リット状の開口絞り９ａを有するキャップ９を備えた光
ファイバ装置１７を用いた光ファイバ式光センサＮであ
る。この光センサＮは、平板状のワーク２８を側面から
検出するのに用いるものであって、ワーク２８が通過す
る領域を挟むようにして投光側の光ファイバ装置１７ａ
と受光側の光ファイバ装置１７ｂを対向させて配置し、
スリット状をした開口絞り９ａの長軸方向をワーク２８
の長さ方向と平行にしている。

【００５４】このような光センサＮにおいては、平板状
をしたワーク２８を側面から検出するのにスリット状の
光ビームαを照射することができるので、ワーク２８に
よって光ビームαが遮断されるとき、例えば円形の光ビ
ームαの場合よりも光ビームα全体に対する遮断される
領域の割合が非常に大きくなる。したがって、ワーク２
８の有無に対応する光量差を大きくとることができ、平
板状をしたワーク２８を安定に検出することができる。
また、従来よりも薄いワーク２８を安定に検出すること
ができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明の光ファイバ装置にあっては、開
口絞りの大きさを変えるだけで光ファイバ装置から出射
される光ビームの拡がりを簡単に調節することができる
から、ユーザーの要求に対して、開口絞りの変更だけで
対応することができ、柔軟性の高い光ファイバ装置を作
製することができる。さらに、開口絞りの形状を例えば
円、楕円、矩形等に変えることにより光ビームを所望の
ビーム形状に整形することができ、用途に応じたビーム
形状の光ファイバ装置を容易に提供することができる。

【００５６】さらに、開口絞りは光ファイバに比べてレ
ンズとの位置決めを容易に行なえるため、開口絞りを位
置決めしてその中心をレンズの光軸上に位置させれば、
光ビームの進行方向を基準軸に一致させることができ
る。したがって、光ファイバ装置の量産時においては、
光ファイバとレンズとの間の光軸ずれにかかわりなく、
特性ばらつきの少ない光ファイバ装置を供給することが
できる。しかも、用途別に光ファイバ装置を設計して
も、開口絞りを設けた部品以外は共通にすることがで
き、量産効果によってコストダウンを図ることができ
る。

【００５７】また、光軸とほぼ垂直な面内に複数個の開
口絞りを設ければ、１つの光ファイバ装置から複数本の
光ビームを出射させることができるので、複数の光ビー
ムを必要とする場合でも光ファイバ装置の数を減らすこ
とができる。したがって、光ファイバ装置を用いる設備
等のコストダウンを図ることができると共に、光ファイ
バ装置を組み込む手間を減らすことができる。

【００５８】また、レンズ位置調整手段によりレンズを
光軸方向に移動可能としておけば、光ファイバ装置にズ
ーム機能を付加することができ、開口絞りとレンズの間
隔を調整するだけで光ビームの拡がりを変えることがで
きる。従って、例えば光センサに用いる場合には、検出
するワークに応じて光ビームの拡がりを微調整すること
ができ、最適な検出状態を実現できる。

【００５９】また、遮光材料を蒸着させることによりレ
ンズの表面に開口絞りを形成すれば、レンズと開口絞り
の位置ずれが発生せず、また、開口絞りを有する絞り板
を無くして部品点数を削減でき、組立工数を減らすこと
ができる。

【００６０】また、レンズの光ファイバと反対側に別な
開口絞りを配置すれば、この開口絞りの開口形状を変え
ることによって光ビームの光強度分布を変化させること
ができる。従って、光センサとして使用する場合には、
検出するワークに最適なビーム強度分布を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例による光ファイバ装
置の構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面
図である。

【図２】同上の光ファイバ装置から出射される光ビーム
を示す側面図である。

【図３】同上の光ファイバ装置を用いた光ファイバ式光
センサを示す一部破断した斜視図である。

【図４】同上の作用説明図である。

【図５】本発明の別な実施例による光ファイバ装置の絞
り板の位置における断面を示す断面図である。

【図６】同上の光ファイバ装置から出射される光ビーム
の形状を示す図であって、（ａ）は図５のＢ矢視図、
（ｂ）は図５のＣ矢視図である。

【図７】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による光フ
ァイバ装置を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断
面図である。

【図８】同上の光ファイバ装置から出射される光ビーム
を示す側面図である。

【図９】同上の光ファイバ装置を用いた光ファイバ式光
センサを示す斜視図である。

【図１０】本発明のさらに別な実施例による光ファイバ
装置を示す断面図である。

【図１１】本発明のさらに別な実施例による光ファイバ
装置を示す断面図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施例による光ファイバ
装置を示す断面図である。

【図１３】本発明のさらに別な実施例による光ファイバ
装置を示す断面図である。

【図１４】本発明のさらに別な実施例による光ファイバ
装置を示す断面図である。

【図１５】（ａ）は同上の光ファイバ装置に用いられる
円形の開口絞りを有するキャップを示す正面図、（ｂ）
は当該光ファイバ装置から出射された光ビームの光強度
パターンを示す図である。

【図１６】（ａ）は同上の光ファイバ装置に用いられる
スリット状の開口絞りを有するキャップを示す正面図、
（ｂ）は当該光ファイバ装置から出射された光ビームの
光強度パターンを示す図である。

【図１７】同上の光ファイバ装置を用いた光ファイバ式
光センサを示す一部破断した側面図である。

【図１８】従来例による光ファイバ装置の構造を示す断
面図である。

【符号の説明】

１光ファイバ２絞り板２ａ開口絞り２ｃ遮光膜３分布屈折率レンズ４スリーブ６非球面レンズ７レンズホルダー９キャップ９ａ開口絞り１０〜１８光ファイバ装置Ｌ，Ｍ，Ｎ光ファイバ式光センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバの端面に対向させてレンズを
配置した光ファイバ装置において、前記光ファイバとレンズとの間に、光ファイバのコア径
よりも小さな開口絞りを設けたことを特徴とする光ファ
イバ装置。
【請求項２】前記開口絞りが、光軸とほぼ垂直な面内
に複数個設けられている請求項１に記載の光ファイバ装
置。
【請求項３】前記レンズの光ファイバ側の面に、遮光
材料を蒸着させることにより開口絞りを形成した請求項
１，２又は３に記載の光ファイバ装置。
【請求項４】前記レンズを光軸方向に移動可能とする
レンズ位置調整手段を備えた請求項１，２又は３に記載
の光ファイバ装置。
【請求項５】前記レンズの光ファイバと反対側に、前
記開口絞りとは別な開口絞りを配置した請求項１，２，
３又は４に記載の光ファイバ装置。
【請求項６】請求項１，２，３，４又は５に記載の光
ファイバ装置を備えたことを特徴とする光ファイバ式光
センサ。