JPH09166475A - 液面検出器 - Google Patents

液面検出器

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JPH09166475A
JPH09166475A JP32484795A JP32484795A JPH09166475A JP H09166475 A JPH09166475 A JP H09166475A JP 32484795 A JP32484795 A JP 32484795A JP 32484795 A JP32484795 A JP 32484795A JP H09166475 A JPH09166475 A JP H09166475A
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light
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optical
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projecting
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久種 松野
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祥典 簑島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 投光用光ファイバー1の出射光と受光用光フ
ァイバー2の入射光の光軸を互いに反対方向に折り曲げ
るには、保持部材13に円弧の穴加工を施すことが必要
であるが、この円弧状の穴加工が大変面倒である。そこ
で、その円弧状の穴を直線状の穴とすると加工は容易と
なるが、その加工された光ファイバー挿入穴の途中に鋭
角な曲がり部ができ、この曲がり部に挿入する光ファイ
バーの先端部が突き当たり、その挿入を阻害し、光ファ
イバー先端部を傷つけたりするという課題があった。 【解決手段】 投光用光ファイバー1および受光用光フ
ァイバー2を併設し、両光ファイバーの先端部前方に
は、投光用光ファイバーから出射された光を受光用光フ
ァイバーへ入射させるための内面反射面を有するプリズ
ム部6bを設けた液面検出器において、前記両光ファイ
バーの先端部に集光機能を有する光学素子4,5を配設
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は液体中に浸漬され
ることにより、液面の存在を検出する液面検出器に関す
るものである。
【0002】図10は、例えば特開平5−99729号
公報に示された従来の液面検出器の断面図であり、図に
おいて、11は投光用光ファイバー、12は受光用光フ
ァイバー、13は両光ファイバー11、12の先端部を
一定の間隔および姿勢に保持するために該先端部に接着
剤14で固定した保持部材、15は両光ファイバー1
1、12および保持部材を収容する空間15aを有し、
先端部に円錐プリズム15bが一体に形成された保護部
材、16は保護部材15の内周面に圧着固定して両光フ
ァイバーの抜止めを防止する抜止め防止部材である。
【0003】図11は光ファイバー挿入穴13aの先端
部13a−1を鋭角に折り曲げた例を示す拡大図であ
り、この挿入穴に挿入された投光用光ファイバー11と
受光用光ファイバー12の先端部は、傾斜角度αに鋭角
に折り曲げられている。従って、円錐プリズム15bが
液中にあるとき該円錐プリズムに対する投光用光ファイ
バー11からの光は出射角βとなり、頂点角度θの円錐
プリズム15bの頂点に接する水平面における両光ファ
イバー11、12の投光対象スポットS11および受光対
象スポットS12は互いに重ならず、離間することにな
り、対象スポットS11、S12の重なりに起因する不都合
が生じない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の液面検出器は以
上のように構成されているので、図10に示すように、
投光用光ファイバー11と受光用光ファイバー12の先
端部を傾斜角度αで円弧状に折り曲げるために、保持部
材13に加工する光ファイバー挿入穴13aも円弧状に
加工を施すことが必要であるが、この円弧状の穴加工が
大変面倒である。
【0005】また、図11に示すように、光ファイバー
挿入穴13aの先端部13a−1を鋭角に折り曲げて直
線状に形成すれば、保持部材13に対する穴加工は直線
であるから容易となる。しかし、光ファイバー挿入穴1
3aと先端部13a−1との交差部において、挿入する
光ファイバーの先端部が突き当たり、その挿入が困難で
あり、光ファイバー先端部に傷をつけたりするという課
題があった。
【0006】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、光ファイバーの保持部材に対する
穴加工が容易で、検出感度の良い液面検出器を得ること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る液面検出器は、併設した投光用光ファイバーおよび受
光用光ファイバーの先端部に集光機能を有する光学素子
を配設したものである。
【0008】請求項2記載の発明に係る液面検出器は、
併設した投光用光ファイバーおよび受光用光ファイバー
の先端部に互いに光軸を反対方向に折り曲げる光軸折り
曲げ機能を有する光学素子を配設したものである。
【0009】請求項3記載の発明に係る液面検出器は、
光学素子として、併設した投光用光ファイバーおよび受
光用光ファイバーの光軸に対し光軸を外側に平行にずら
して円柱状レンズを配設したものである。
【0010】請求項4記載の発明に係る液面検出器は、
光学素子として、併設した投光用光ファイバーおよび受
光用光ファイバ用ーの光軸に対し光軸を交差させて円柱
状レンズを配設したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1は実施の形態1による液面検出器を
示す断面図、図2はその先端部の拡大断面図である。図
において、1は投光用光ファイバー、2は受光用光ファ
イバー、3は両光ファイバー1、2を併設して保持する
保持部材であり、例えばポリアセタール等の合成樹脂製
である。4、5は両光ファイバー1、2の先端部に配設
した光学素子としての円柱状レンズであり、例えばセル
フォックマイクロレンズ(日本板硝子株式会社の商標,
以下、SMLと略称する)を用いる。6は両光ファイバ
ー1、2および保持部材3を収容する空間6aを有し、
先端部にプリズム部としての円錐プリズム6bが一体に
形成された保護部材であり、例えばテフロン等の合成樹
脂製である。
【0012】上記SML4、5は、屈折率が中心軸から
外周面に向かって放物線状に分布している円柱状の光学
ガラス体であり、両端面が平坦な状態でも曲面レンズと
等価な性質を持っている。このSML4、5は、ガラス
棒を溶融塩に長時間浸漬して、あらかじめガラス中にド
ープした電子分極率が大きく、高温でガラス中を移動し
やすい一価イオンを溶融塩中のアルカリイオンと交換
し、その結果生じるイオン拡散分布の放物線近似性を利
用して、レンズ状媒質に必要な屈曲率分布を形成してい
る。
【0013】そして、SML4、5のレンズ状媒質は、
光結合機能、平行ビーム形成機能、集光機能等を有す
る。特に長さLを選ぶことにより、任意の焦点距離のレ
ンズを製作することができる。従って、図1に示すよう
に円錐プリズム6b面上に焦点を作るように長さLを選
択すれば、光線を集光させることができる。この結果、
円錐プリズム6b面の頂点に接する水平面における両光
ファイバー1、2の投光対象スポットS1 および受光対
象スポットS2 は互いに重ならず、離間することにな
り、対象スポットS1 、S2 の重なりに起因する不都合
が生じない。
【0014】次に動作について説明する。図2に示すよ
うに、液面レベル7が円錐プリズム6bに接触しない下
位レベルにあるとき、投光用光ファイバー1からの出射
光Aは円錐プリズム6bの一点に集光して反射され、こ
の反射光Bが受光用光ファイバー2に入射して検知され
る。
【0015】一方、液面レベル7が円錐プリズム6bに
接触する上位レベルにあるとき、投光用光ファイバー1
からの出射光Aの一部A1 、A2 は、円錐プリズム6b
を透過して受光用光ファイバー2に対する入射光量が低
下する。従って、この光量の低下を検出することによっ
て、液面レベル7が所定の位置にあることを検出するこ
とができる。
【0016】以上のように、この実施の形態によれば、
投光用光ファイバー1からの出射光Aを円錐プリズム上
に集光させるように構成したので、投光対象スポットS
1 および受光対象スポットS2 の重なりをなくし、誤動
作を防止することができるとともに、光の損失を少なく
してS/N比の向上を図ることができる効果が得られ
る。なお、円柱状レンズの代わりに集光レンズを用いて
も同様の効果が得られる。
【0017】実施の形態2.図3は実施の形態1による
液面検出器を示す断面図、図4はその先端部の拡大断面
図である。図において、4a、5aは光軸を光ファイバ
ー1、2の光軸に対して平行に、かつ互いに反対方向に
寸法cだけずらせて配置したSMLである。このよう
に、光ファイバー1、2とSML4a、5aの光軸が平
行にずれていると、投光用光ファイバー1からSML4
aに入射した光は、SML4aの内面で反射して折り曲
げられ出射角度βで出射する。また、SML5aに対し
ては出射角度βと同じ入射角度γで入射する。この結
果、実施の形態1と同様に円錐プリズム6b面の頂点に
接する水平面における両光ファイバー1、2の投光対象
スポットS1 および受光対象スポットS2 は互いに重な
らず、離間することになり、対象スポットS1 、S2
重なりに起因する不都合が生じない。
【0018】図5は実施の形態2における保持部材3に
組み付ける各部品の寸法の一例を示すもので、保持部材
3の長さl=15mm、直径D=5mmとし、受光用光
ファイバー1と投光用光ファイバー2との挿入間隔g1
=2.2mm、光ファイバー挿入穴の直径d1=1.1
5mm、SML4a、5aの挿入間隔g2=2.8m
m、SML4a、5aの挿入長さl=5mmとし、使用
する光の波長は0.66〜0.68μmとする。
【0019】以上のように、この実施の形態によれば、
投光用光ファイバー1からの出射光Aおよび受光用光フ
ァイバーへの入射光Bの光軸を互いに反対方向に折り曲
げて構成したので、投光対象スポットS1 および受光対
象スポットS2 の重なりをなくすることができ、誤動作
を確実に防止できる効果が得られる。
【0020】実施の形態3.図6は実施の形態3による
液面検出器を示す断面図である。図において、光ファイ
バー1、2の先端部に径を異にするSML4b−1、5
b−1と4b−2、5b−2を互いに光軸を寸法c1、
c2ずつずらせて設けたもので、投光用光ファイバー1
からの出射光Aおよび受光用光ファイバーへの入射光B
の光軸はそれぞれ2度折り曲げられることになる。
【0021】以上のように、この実施の形態によれば、
投光用光ファイバー1からの出射光Aおよび受光用光フ
ァイバーへの入射光Bの光軸を2つのSMLで折り曲げ
るように構成したので、その光軸を所望の角度に円滑に
折り曲げることができる効果が得られる。
【0022】実施の形態4.図7は実施の形態4による
液面検出器を示す断面図である。図において、光ファイ
バー1、2の先端部に径を同じにするSML4c、5c
を光軸が該光ファイバーの光軸と交差するように拡開し
て配設したものである。
【0023】以上のように、この実施の形態によれば、
投光用光ファイバー1および受光用光ファイバーへの光
軸に対しSML4c、5cを交差させて配置構成したの
で、その交差角度を選定することによって、出射光Aお
よび入射光Bの光軸を所望の角度に折り曲げることがで
きる効果が得られる。
【0024】実施の形態5.図8は実施の形態5による
液面検出器を示す断面図、図9はこの実施の形態5で用
いるSMLの斜視図である。図において、光ファイバー
1、2の先端部に径を同じにするSML4d、5dを光
軸が該光ファイバーの光軸と交差するように拡開して配
設したもので、図9に示すように各SML4d(5d)
の両端部4d−1(5d−1)は、光ファイバー1、2
および保持部材3との面合わせが良好となるように斜面
に形成されている。
【0025】以上のように、この実施の形態によれば、
両端部を斜面に形成したSMLを用い、投光用光ファイ
バー1および受光用光ファイバー2とSML4dおよび
5dとの対向部を極めて近接させるように構成したの
で、光ファイバーとSML間での光損失を少なくするこ
とができる効果が得られる。
【0026】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、併設した
投光用光ファイバーおよび受光用光ファイバーの先端部
に集光機能を有する光学素子を配設して構成したので、
投光用光ファイバーが形成する投光スポットと受光用光
ファイバーの受光対象スポットとが重なり合うことがな
く、誤動作を生ずることがない。また、光学素子は光フ
ァイバーと同一軸線上に配設するので、保持部材に対す
るこれら組みつけ用の穴加工は一本の穴加工を施せばよ
く、加工が簡単容易にできる効果がある。
【0027】請求項2記載の発明によれば、併設した投
光用光ファイバーおよび受光用光ファイバーの先端部に
互いに光軸を反対方向に折り曲げる機能を有する光学素
子を配設して構成したので、投光用光ファイバーが形成
する投光スポットと受光用光ファイバーの受光対象スポ
ットとが重なり合うことがなく、誤動作を生ずることが
ない。また、光学素子および光ファイバーを組みつける
穴は直線であるから、保持部材に対する穴加工が簡単容
易にできる効果がある。
【0028】請求項3記載の発明によれば、光学素子と
して、併設した投光用光ファイバーおよび受光用光ファ
イバーの光軸に対し光軸を外側に平行にずらして円柱状
レンズを配設して構成したので、この円柱状レンズによ
って出射光Aおよび入射光Bの光軸を互いに反対方向に
折り曲げ、誤動作を確実に防止できる。しかも保持部材
に対する光ファイバー組みつけ用の穴加工は直線穴加工
であるから簡単容易にできる効果がある。
【0029】請求項4記載の発明によれば、光学素子と
して、併設した投光用光ファイバーおよび受光用光ファ
イバーの光軸に対し光軸を交差させて円柱状レンズ配設
して構成したので、その交差角度を選定することによっ
て、出射光Aおよび入射光Bの光軸を所望の角度に折り
曲げることができる。しかも保持部材に対する光ファイ
バー組みつけ用の穴加工は直線穴加工であるから簡単容
易にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による液面検出器を示
す断面図である。
【図2】この発明の実施の形態1による液面検出器の先
端部を示す拡大断面図である。
【図3】この発明の実施の形態2による液面検出器を示
す断面図である。
【図4】この発明の実施の形態2による液面検出器の先
端部を示す拡大断面図である。
【図5】この発明の実施の形態2による液面検出器の各
部の寸法説明図である。
【図6】この発明の実施の形態3による液面検出器を示
す断面図である。
【図7】この発明の実施の形態4による液面検出器を示
す断面図である。
【図8】この発明の実施の形態5による液面検出器を示
す断面図である。
【図9】この発明の実施の形態5に用いられるSMLを
示す斜視図である。
【図10】従来の液面検出器を示す断面図である。
【図11】従来の液面検出器の保護部材の先端部の拡大
断面図である。
【符号の説明】
1 投光用光ファイバー 2 受光用光ファイバー 4,4a,4b−1,4b−2,4c,4d,5,5
a,5b−1,5b−2,5c,5d SML(光学素
子,円柱状レンズ) 6b 円錐プリズム(プリズム部)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投光用光ファイバーおよび受光用光ファ
    イバーを併設し、両光ファイバーの先端部前方には、投
    光用光ファイバーから出射された光を受光用光ファイバ
    ーへ入射させるための内面反射面を有するプリズム部を
    設けた液面検出器において、前記両光ファイバーの先端
    部に集光機能を有する光学素子を配設したことを特徴と
    する液面検出器。
  2. 【請求項2】 投光用光ファイバーおよび受光用光ファ
    イバーを併設し、両光ファイバーの先端部前方には、投
    光用光ファイバーから出射された光を受光用光ファイバ
    ーへ入射させるための内面反射面を有するプリズム部を
    設けた液面検出器において、前記両光ファイバーの先端
    部に互いに光軸を反対方向に折り曲げる光軸折り曲げ機
    能を有する光学素子を配設したことを特徴とする液面検
    出器。
  3. 【請求項3】 光学素子は、併設した投光用光ファイバ
    ーおよび受光用光ファイバーの光軸に対し光軸を外側に
    平行にずらして配設した円柱状レンズであることを特徴
    とする請求項2記載の液面検出器。
  4. 【請求項4】 光学素子は、併設した投光用光ファイバ
    ーおよび受光用光ファイバーの光軸に対し光軸を交差さ
    せて配設した円柱状レンズであることを特徴とする請求
    項2記載の液面検出器。
JP32484795A 1995-12-13 1995-12-13 液面検出器 Expired - Lifetime JP3447452B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012529034A (ja) * 2009-06-04 2012-11-15 デパートメント オブ スペース,インディアン スペース リサーチ オーガニゼーション(アイエスアールオー) 光ファイバー式液体レベル検出器

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JP2012529034A (ja) * 2009-06-04 2012-11-15 デパートメント オブ スペース,インディアン スペース リサーチ オーガニゼーション(アイエスアールオー) 光ファイバー式液体レベル検出器

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