JPH09288223A - ファイバ光学プレート - Google Patents
ファイバ光学プレートInfo
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- JPH09288223A JPH09288223A JP8100158A JP10015896A JPH09288223A JP H09288223 A JPH09288223 A JP H09288223A JP 8100158 A JP8100158 A JP 8100158A JP 10015896 A JP10015896 A JP 10015896A JP H09288223 A JPH09288223 A JP H09288223A
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- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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- G02B6/06—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres the relative position of the fibres being the same at both ends, e.g. for transporting images
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光の出射特性に優れたファイバ光学プレート
を提供すること。 【解決手段】 複数の光ファイバ２１を束ねて一体化し
たものであって、その光ファイバ２１の光軸に対して斜
めに形成され互いに平行とした入射面２２および出射面
２３を有する第一プレート２と、複数の光ファイバ３１
を束ねて一体化したものであって、その光ファイバ３１
の光軸に対して斜めに形成され互いに平行とされた入射
面３２および出射面３３を有し、第一プレート２に対し
大きな開口数とされ、その入射面３２が第一プレート２
の出射面２３と接合されている第二プレート３とを備え
て構成されている。
を提供すること。 【解決手段】 複数の光ファイバ２１を束ねて一体化し
たものであって、その光ファイバ２１の光軸に対して斜
めに形成され互いに平行とした入射面２２および出射面
２３を有する第一プレート２と、複数の光ファイバ３１
を束ねて一体化したものであって、その光ファイバ３１
の光軸に対して斜めに形成され互いに平行とされた入射
面３２および出射面３３を有し、第一プレート２に対し
大きな開口数とされ、その入射面３２が第一プレート２
の出射面２３と接合されている第二プレート３とを備え
て構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、指紋検出などに用
いられるファイバ光学プレートに関するものである。
いられるファイバ光学プレートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】指紋検出装置などにおいて、検出対象の
表面凹凸形状を光の像に変換する手段としてファイバ光
学プレートが用いられている。このファイバ光学プレー
トを具体的に指紋検出装置に用いた例としては、特開平
７−１７４９４７号公報に記載されたものが知られてい
る。この公報におけるファイバ光学プレートは、その図
１１に示されるように、ファイバ光学プレートを構成す
る光ファイバの光軸方向が入射面および出射面に対し傾
斜角θだけ傾斜しているものであって、その出射面側に
はＣＣＤが取り付けられている。このファイバ光学プレ
ートは、光軸方向に対し入射面および出射面を傾斜して
形成されることにより、外部の空気中から直接その内部
へ光が入射するのを防止し、また、検出対象となる指を
接触させる面（ファイバ光学プレートの入射面）からＣ
ＣＤまでの寸法を小さくして指紋検出装置の小型化を図
ろうとしたものである。
表面凹凸形状を光の像に変換する手段としてファイバ光
学プレートが用いられている。このファイバ光学プレー
トを具体的に指紋検出装置に用いた例としては、特開平
７−１７４９４７号公報に記載されたものが知られてい
る。この公報におけるファイバ光学プレートは、その図
１１に示されるように、ファイバ光学プレートを構成す
る光ファイバの光軸方向が入射面および出射面に対し傾
斜角θだけ傾斜しているものであって、その出射面側に
はＣＣＤが取り付けられている。このファイバ光学プレ
ートは、光軸方向に対し入射面および出射面を傾斜して
形成されることにより、外部の空気中から直接その内部
へ光が入射するのを防止し、また、検出対象となる指を
接触させる面（ファイバ光学プレートの入射面）からＣ
ＣＤまでの寸法を小さくして指紋検出装置の小型化を図
ろうとしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ファイバ光学プレートにあっては、次のような問題点が
ある。すなわち、そのファイバ光学プレートは、光ファ
イバの光軸方向に対し出射面も傾斜しているので、入射
面に接触した指を通じて指紋の像がプレート内へ入射さ
れたとしても、その出射面側でその光が外部の空気中へ
出射されない。また、その出射面にＣＣＤを取り付けて
出射特性を変えたとしても、出射面から出射される光量
は非常に小さく、検出すべき指紋の像は暗いものとなっ
てしまう。
ファイバ光学プレートにあっては、次のような問題点が
ある。すなわち、そのファイバ光学プレートは、光ファ
イバの光軸方向に対し出射面も傾斜しているので、入射
面に接触した指を通じて指紋の像がプレート内へ入射さ
れたとしても、その出射面側でその光が外部の空気中へ
出射されない。また、その出射面にＣＣＤを取り付けて
出射特性を変えたとしても、出射面から出射される光量
は非常に小さく、検出すべき指紋の像は暗いものとなっ
てしまう。
【０００４】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するためになされたものであって、光の出射特性に優
れたファイバ光学プレートを提供することを目的とす
る。
決するためになされたものであって、光の出射特性に優
れたファイバ光学プレートを提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、複数
の光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光
ファイバの光軸に対して斜めに形成され互いに平行とし
た入射面および出射面を有する第一プレートと、複数の
光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光フ
ァイバの光軸に対して斜めに形成され互いに平行とされ
た入射面および出射面を有し、第一プレートに対し大き
な開口数とされ、その入射面が第一プレートの出射面と
接合されている第二プレートと、を備えたことを特徴と
する。
の光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光
ファイバの光軸に対して斜めに形成され互いに平行とし
た入射面および出射面を有する第一プレートと、複数の
光ファイバを束ねて一体化したものであって、その光フ
ァイバの光軸に対して斜めに形成され互いに平行とされ
た入射面および出射面を有し、第一プレートに対し大き
な開口数とされ、その入射面が第一プレートの出射面と
接合されている第二プレートと、を備えたことを特徴と
する。
【０００６】このような発明によれば、第一プレートに
入射された光はその第一プレート内を伝搬して第二プレ
ートへ向けて出射される。その際、第二プレートが第一
プレートに対し大きい開口数とされているから、第一プ
レートから第二プレートへ光が入射しやすく、また、第
二プレートの出射面から出射する光の出射角度が広いも
のとなる。
入射された光はその第一プレート内を伝搬して第二プレ
ートへ向けて出射される。その際、第二プレートが第一
プレートに対し大きい開口数とされているから、第一プ
レートから第二プレートへ光が入射しやすく、また、第
二プレートの出射面から出射する光の出射角度が広いも
のとなる。
【０００７】また本発明は、前述の第二プレートの光フ
ァイバにおけるコアの屈折率が第一プレートの光ファイ
バにおけるコアの屈折率に対して大きい値とされている
ことを特徴とする。
ァイバにおけるコアの屈折率が第一プレートの光ファイ
バにおけるコアの屈折率に対して大きい値とされている
ことを特徴とする。
【０００８】このような発明によれば、第一プレートか
ら第二プレートへ光が伝搬する際に、その接合部分でそ
の光が反射することなく第二プレート内へ入射されるの
で、その接合部分における光損失が防止される。
ら第二プレートへ光が伝搬する際に、その接合部分でそ
の光が反射することなく第二プレート内へ入射されるの
で、その接合部分における光損失が防止される。
【０００９】更に本発明は、前述の第二プレートにおけ
る光軸と出射面のなす傾斜角が、第一プレートから第二
プレートへ最大入射角で入射した光が第二プレートのコ
ア内にてほぼ臨界角で進行する角度とされていることを
特徴とする。
る光軸と出射面のなす傾斜角が、第一プレートから第二
プレートへ最大入射角で入射した光が第二プレートのコ
ア内にてほぼ臨界角で進行する角度とされていることを
特徴とする。
【００１０】このような発明によれば、第一プレートへ
入射された光が全てその第二プレートに沿って伝搬され
る。また、第二プレートにおける光軸と出射面のなす角
が直角に近くなるから出射面における光の出射特性が向
上することとなる。
入射された光が全てその第二プレートに沿って伝搬され
る。また、第二プレートにおける光軸と出射面のなす角
が直角に近くなるから出射面における光の出射特性が向
上することとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
に係るファイバ光学プレートにおける種々の実施形態に
ついて説明する。なお、各図において同一要素には同一
符号を付して説明を省略する。
に係るファイバ光学プレートにおける種々の実施形態に
ついて説明する。なお、各図において同一要素には同一
符号を付して説明を省略する。
【００１２】（実施形態１）図１はファイバ光学プレー
ト１の全体概要図である。図１において、ファイバ光学
プレート１は、第一プレート２と第二プレート３とより
構成されており、それら第一プレート２および第二プレ
ート３が層状に重ねられ接合された構造とされている。
第一プレート２は、同一方向へ向けた複数の光ファイバ
２１を束ねて一体化したものであって、その光ファイバ
２１の光軸方向に対して斜めに形成された入射面２２お
よび出射面２３を有している。すなわち、第一プレート
２の入射面２２と出射面２３が互いに平行して対面して
おり、それらの入射面２２および出射面２３が光ファイ
バ２１の光軸方向に対して垂直でなく、かつ、平行でな
い所定の傾斜角θ2 で形成されている。また、この第一
プレート２を構成している光ファイバ２１は、コア２４
の周囲にクラッド２５を設けた構造とされており、クラ
ッド２５の屈折率に対しコア２４の屈折率が大きくなる
ように設定され、コア２４に沿って光が伝搬できるよう
になっている。更に、それぞれの光ファイバ２１、２１
間には吸収体２６が配設されており、任意の光ファイバ
２１により入射された光は、クラッド２５の外部へ進行
すると吸収体２６により吸収されて消滅してしまい、隣
接する光ファイバ２１へ導光されないようになってい
る。
ト１の全体概要図である。図１において、ファイバ光学
プレート１は、第一プレート２と第二プレート３とより
構成されており、それら第一プレート２および第二プレ
ート３が層状に重ねられ接合された構造とされている。
第一プレート２は、同一方向へ向けた複数の光ファイバ
２１を束ねて一体化したものであって、その光ファイバ
２１の光軸方向に対して斜めに形成された入射面２２お
よび出射面２３を有している。すなわち、第一プレート
２の入射面２２と出射面２３が互いに平行して対面して
おり、それらの入射面２２および出射面２３が光ファイ
バ２１の光軸方向に対して垂直でなく、かつ、平行でな
い所定の傾斜角θ2 で形成されている。また、この第一
プレート２を構成している光ファイバ２１は、コア２４
の周囲にクラッド２５を設けた構造とされており、クラ
ッド２５の屈折率に対しコア２４の屈折率が大きくなる
ように設定され、コア２４に沿って光が伝搬できるよう
になっている。更に、それぞれの光ファイバ２１、２１
間には吸収体２６が配設されており、任意の光ファイバ
２１により入射された光は、クラッド２５の外部へ進行
すると吸収体２６により吸収されて消滅してしまい、隣
接する光ファイバ２１へ導光されないようになってい
る。
【００１３】前述の第一プレート２の傾斜角θ2 は、空
気中から第一プレート２の光ファイバ２１へ入射された
光がその光ファイバ２１内で伝搬されないような角度に
設定されている。たとえば、図２に示すように、入射面
２１とほぼ平行となる向きから光ファイバ２１内へ光が
入射するときの光ファイバ２１内における屈折角をβ、
その光がコア２４、クラッド２５の境界面で全反射を繰
り返して進行するときの境界面への臨界入射角をα、空
気の屈折率をｎ0 、コア２４の屈折率をｎ24、クラッド
の屈折率をｎ25とすると、次に示す式（１）、（２）を
満たすα、βを式（３）に代入することにより、設定す
べき傾斜角θ2 の角度が求められる。
気中から第一プレート２の光ファイバ２１へ入射された
光がその光ファイバ２１内で伝搬されないような角度に
設定されている。たとえば、図２に示すように、入射面
２１とほぼ平行となる向きから光ファイバ２１内へ光が
入射するときの光ファイバ２１内における屈折角をβ、
その光がコア２４、クラッド２５の境界面で全反射を繰
り返して進行するときの境界面への臨界入射角をα、空
気の屈折率をｎ0 、コア２４の屈折率をｎ24、クラッド
の屈折率をｎ25とすると、次に示す式（１）、（２）を
満たすα、βを式（３）に代入することにより、設定す
べき傾斜角θ2 の角度が求められる。
【００１４】 ｎ24ｓｉｎβ＝ｎ0 ｓｉｎ９０° （入射角９０°の条件）…（１） ｎ24ｓｉｎα＝ｎ25ｓｉｎ９０° （全反射の条件） …（２） θ2 ＋（９０°＋β）＋（９０°−α）＝１８０° …（３） ｎ0 ＝１、ｎ24＝１.５６、ｎ25＝１.５２とすると、こ
れらの式（１）、（２）、（３）により、傾斜角θ2 ＝
３７°が算出される。このため、傾斜角θ2 を３７°よ
り小さい角度に設定することにより、空気中から第一プ
レート２の光ファイバ２１へ光が入射されても、その光
ファイバ２１内で伝搬されないようになる。つまり、こ
のように傾斜角θ2 を設定すれば、空気中から第一プレ
ート２へ入射した光が第一プレート２から出射されるこ
とがなく、入射面２２に接触した物を通じて第一プレー
ト２内へ入射された光のみが出射されることとなる。
れらの式（１）、（２）、（３）により、傾斜角θ2 ＝
３７°が算出される。このため、傾斜角θ2 を３７°よ
り小さい角度に設定することにより、空気中から第一プ
レート２の光ファイバ２１へ光が入射されても、その光
ファイバ２１内で伝搬されないようになる。つまり、こ
のように傾斜角θ2 を設定すれば、空気中から第一プレ
ート２へ入射した光が第一プレート２から出射されるこ
とがなく、入射面２２に接触した物を通じて第一プレー
ト２内へ入射された光のみが出射されることとなる。
【００１５】一方、図１に示すように、第二プレート３
は、第一プレート２と同様に、同一方向へ向けた複数の
光ファイバ３１を束ねて一体化したものであって、その
光ファイバ３１の光軸方向に対して斜めに形成された入
射面３２および出射面３３を有している。すなわち、第
二プレート３の入射面３２と出射面３３が互いに平行に
対面して形成され、それらの入射面３２および出射面３
３が光ファイバ３１の光軸方向に対して垂直でなく、か
つ、平行でない所定の傾斜角θ3 で形成されている。ま
た、この第二プレート３を構成している光ファイバ３１
は、コア３４の周囲にクラッド３５を設けた構造とされ
ており、クラッド３５の屈折率に対しコア３４の屈折率
が大きくなるように設定され、コア３４に沿って光が伝
搬できるようになっている。更に、それぞれの光ファイ
バ３１、３１間には吸収体３６が配設されており、任意
の光ファイバ３１により入射された光は隣接する光ファ
イバ３１へ導光されないようになっている。
は、第一プレート２と同様に、同一方向へ向けた複数の
光ファイバ３１を束ねて一体化したものであって、その
光ファイバ３１の光軸方向に対して斜めに形成された入
射面３２および出射面３３を有している。すなわち、第
二プレート３の入射面３２と出射面３３が互いに平行に
対面して形成され、それらの入射面３２および出射面３
３が光ファイバ３１の光軸方向に対して垂直でなく、か
つ、平行でない所定の傾斜角θ3 で形成されている。ま
た、この第二プレート３を構成している光ファイバ３１
は、コア３４の周囲にクラッド３５を設けた構造とされ
ており、クラッド３５の屈折率に対しコア３４の屈折率
が大きくなるように設定され、コア３４に沿って光が伝
搬できるようになっている。更に、それぞれの光ファイ
バ３１、３１間には吸収体３６が配設されており、任意
の光ファイバ３１により入射された光は隣接する光ファ
イバ３１へ導光されないようになっている。
【００１６】また、第二プレート３は、図１のように、
その入射面３２が第一プレート２の出射面２３と接合さ
れており、第一プレート２から出射される光を入射面３
２から入射できるようになっている。また、この第二プ
レート３は、第一プレート２に対し大きな開口数を有し
ている。すなわち、第二プレート３の光ファイバ３１
は、第一プレート２の光ファイバ２１に対し開口数の大
きなものが用いられている。この第二プレート３の開口
数は、光ファイバ３１のコア３４の屈折率ｎ34とクラッ
ド３５の屈折率ｎ35の値により設定されるものである。
具体的には、次の式（４）により開口数ＮＡが与えられ
る。
その入射面３２が第一プレート２の出射面２３と接合さ
れており、第一プレート２から出射される光を入射面３
２から入射できるようになっている。また、この第二プ
レート３は、第一プレート２に対し大きな開口数を有し
ている。すなわち、第二プレート３の光ファイバ３１
は、第一プレート２の光ファイバ２１に対し開口数の大
きなものが用いられている。この第二プレート３の開口
数は、光ファイバ３１のコア３４の屈折率ｎ34とクラッ
ド３５の屈折率ｎ35の値により設定されるものである。
具体的には、次の式（４）により開口数ＮＡが与えられ
る。
【００１７】 ＮＡ＝（ｎ34 2−ｎ35 2）1/2 ‥‥‥ （４） また、この開口数ＮＡが大きくなるに連れて光ファイバ
３１における光伝搬損失が増加する傾向があるのである
程度大きな値とされ、例えばＮＡ＝１.０程度に設定さ
れる。このように、第二プレート３の開口数を大きく設
定することにより、第二プレート３の光ファイバ３１に
おける集光能力、発散能力が大きいものとなるから、接
合される第一プレートとの光結合性が向上することとな
る。
３１における光伝搬損失が増加する傾向があるのである
程度大きな値とされ、例えばＮＡ＝１.０程度に設定さ
れる。このように、第二プレート３の開口数を大きく設
定することにより、第二プレート３の光ファイバ３１に
おける集光能力、発散能力が大きいものとなるから、接
合される第一プレートとの光結合性が向上することとな
る。
【００１８】また、第二プレート３のコア３４の屈折率
ｎ34は、第一プレート２のコア２４の屈折率ｎ24に対し
大きいものとされている。たとえば、第一プレート２の
コア２４の屈折率ｎ24が１.５６であるのに対し、第二
プレート３のコア３４の屈折率ｎ34は１.８２と大きな
ものとされる。このため、第一プレート２から第二プレ
ート３へ伝搬される光がそれらの接合部分（境界部分）
で反射することなく入射されることとなり、光の伝搬に
おける損失が防止されることとなる。
ｎ34は、第一プレート２のコア２４の屈折率ｎ24に対し
大きいものとされている。たとえば、第一プレート２の
コア２４の屈折率ｎ24が１.５６であるのに対し、第二
プレート３のコア３４の屈折率ｎ34は１.８２と大きな
ものとされる。このため、第一プレート２から第二プレ
ート３へ伝搬される光がそれらの接合部分（境界部分）
で反射することなく入射されることとなり、光の伝搬に
おける損失が防止されることとなる。
【００１９】また、前述の第二プレート３の傾斜角θ3
は、第一プレート２から第二プレート３へ最大入射角で
入射した光が第二プレート３のコア３４内にてほぼ臨界
角で進行するような角度に設定されることが望ましい。
すなわち、第一プレート２のコア２４内を伝搬可能な光
のうち第二プレート３へ最大角度で入射する光が第二プ
レート３のコア３４内にて伝搬可能な臨界角の近傍の角
度で進行するように、第二プレート３の傾斜角θ3 が設
定されていることが望ましい。この傾斜角θ3がそのよ
うな角度に設定されることが望ましい理由について説明
すると、まず第一に、第二プレート３の出射面３３から
垂直成分に近い光を出射する条件として、光ファイバ３
１の光軸方向（コア３４の長手方向）と出射面３３のな
す傾斜角θ3 が直角に近い角度にされていることが肝要
である。たとえば、図３に示すように、光ファイバ３１
のコア３４に沿って光が伝搬される場合、コア３４の屈
折率ｎ34を１.８２、クラッド３５の屈折率ｎ35を１.４
９５とすると、図３（ａ）のように光軸に対し出射面３
３の傾斜角θ3 が直角であるときにはその出射面３３か
ら１８０°の範囲に光が出射されることとなる。なお、
図３中におけるコア３４内の矢印は臨界角（約５５°）
で伝搬される光を示している。また、図３（ｂ）のよう
に光軸に対し出射面３３の傾斜角θ3 が７５°であると
きにはその出射面３３から１２８.５°の範囲に光が出
射されることとなる。また、図３（ｃ）のように光軸に
対し出射面３３の傾斜角θ3 が６０°であるときにはそ
の出射面３３から９９.１°の範囲に光が出射されるこ
ととなる。更に、図３（ｄ）のように光軸に対し出射面
３３の傾斜角θ3 が３０°であるときにはその出射面３
３から３９.３°の範囲に光が出射されることとなる。
このように、光ファイバ３１の光軸と出射面３３のなす
傾斜角θ3 が９０°から小さくなるに連れて、その出射
面３３から出射可能な光の角度範囲が狭くなることとな
る。従って、出射面３３の傾斜角θ3 は、この出射面３
３からの光の出射条件を考えると直角に近いことが好ま
しい。
は、第一プレート２から第二プレート３へ最大入射角で
入射した光が第二プレート３のコア３４内にてほぼ臨界
角で進行するような角度に設定されることが望ましい。
すなわち、第一プレート２のコア２４内を伝搬可能な光
のうち第二プレート３へ最大角度で入射する光が第二プ
レート３のコア３４内にて伝搬可能な臨界角の近傍の角
度で進行するように、第二プレート３の傾斜角θ3 が設
定されていることが望ましい。この傾斜角θ3がそのよ
うな角度に設定されることが望ましい理由について説明
すると、まず第一に、第二プレート３の出射面３３から
垂直成分に近い光を出射する条件として、光ファイバ３
１の光軸方向（コア３４の長手方向）と出射面３３のな
す傾斜角θ3 が直角に近い角度にされていることが肝要
である。たとえば、図３に示すように、光ファイバ３１
のコア３４に沿って光が伝搬される場合、コア３４の屈
折率ｎ34を１.８２、クラッド３５の屈折率ｎ35を１.４
９５とすると、図３（ａ）のように光軸に対し出射面３
３の傾斜角θ3 が直角であるときにはその出射面３３か
ら１８０°の範囲に光が出射されることとなる。なお、
図３中におけるコア３４内の矢印は臨界角（約５５°）
で伝搬される光を示している。また、図３（ｂ）のよう
に光軸に対し出射面３３の傾斜角θ3 が７５°であると
きにはその出射面３３から１２８.５°の範囲に光が出
射されることとなる。また、図３（ｃ）のように光軸に
対し出射面３３の傾斜角θ3 が６０°であるときにはそ
の出射面３３から９９.１°の範囲に光が出射されるこ
ととなる。更に、図３（ｄ）のように光軸に対し出射面
３３の傾斜角θ3 が３０°であるときにはその出射面３
３から３９.３°の範囲に光が出射されることとなる。
このように、光ファイバ３１の光軸と出射面３３のなす
傾斜角θ3 が９０°から小さくなるに連れて、その出射
面３３から出射可能な光の角度範囲が狭くなることとな
る。従って、出射面３３の傾斜角θ3 は、この出射面３
３からの光の出射条件を考えると直角に近いことが好ま
しい。
【００２０】しかしながら、出射面３３の傾斜角θ3 が
直角に近い角度であると、第一プレート２から第二プレ
ート３の光ファイバ３１内に入射される光が制限を受け
ることになる。たとえば、図４〜図７に、傾斜角θ2 を
３５°とした第一プレート２に傾斜角θ3 を６０°、７
２.４°、８０°、９０°とした第二プレート３をそれ
ぞれ接合したときにおける第二プレート３への光の入射
状態を示す。なお、図４〜図７において、第一プレート
２のコア屈折率ｎ24は１.５６、クラッド屈折率ｎ25は
１.５２、第二プレート３のコア屈折率ｎ34は１.８２、
クラッド屈折率ｎ35は１.４９５とする。また、図４〜
図７におけるコア２４内の矢印は第一プレート２におけ
る臨界角で伝搬する光であり、コア３４内の矢印はその
光が屈折して入射したものである。
直角に近い角度であると、第一プレート２から第二プレ
ート３の光ファイバ３１内に入射される光が制限を受け
ることになる。たとえば、図４〜図７に、傾斜角θ2 を
３５°とした第一プレート２に傾斜角θ3 を６０°、７
２.４°、８０°、９０°とした第二プレート３をそれ
ぞれ接合したときにおける第二プレート３への光の入射
状態を示す。なお、図４〜図７において、第一プレート
２のコア屈折率ｎ24は１.５６、クラッド屈折率ｎ25は
１.５２、第二プレート３のコア屈折率ｎ34は１.８２、
クラッド屈折率ｎ35は１.４９５とする。また、図４〜
図７におけるコア２４内の矢印は第一プレート２におけ
る臨界角で伝搬する光であり、コア３４内の矢印はその
光が屈折して入射したものである。
【００２１】図４において、傾斜角θ3 を６０°とした
第二プレート３を用いたときには、第一プレート２から
最大入射角で入射された光Ｘは、第二プレート３のコア
３４内のクラッド３５の境界部分へ臨界角５５°より大
きな角度で入射することとなり、その境界部分で反射し
て伝搬していくこととなる。図５において、傾斜角θ3
を７２.４°とした第二プレート３を用いたときには、
第一プレート２から最大入射角で入射された光Ｘ１は、
第二プレート３のコア３４内のクラッド３５の境界部分
へ臨界角５５°で入射することとなり、そのクラッド３
５の境界部分で反射して伝搬していくこととなる。図６
において、傾斜角θ3 を８０°とした第二プレート３を
用いたときには、第一プレート２から最大入射角で入射
された光Ｘ１は、第二プレート３のコア３４内のクラッ
ド３５の境界部分へ臨界角５５°より小さい角度、即ち
４７.４°の角度でその境界部分へ入射されることとな
り、その境界部分で反射されることなくクラッド３５内
へ屈折して導光されてしまう。この場合、第一プレート
２から入射する光のうち第二プレートのコア３４、クラ
ッド３５の境界部分で臨界角５５°より小さい角度で入
射するものは、クラッド３５内へ導光されてしまい、第
二プレート３の出射面３３で出射されることはない。図
７において、傾斜角θ3 を９０°（直角）とした第二プ
レート３を用いたときには、第一プレート２から最大入
射角で入射された光Ｘ１は、第二プレート３のコア３４
内のクラッド３５の境界部分へ臨界角５５°より小さい
角度、即ち３７.４°の角度でその境界部分へ入射する
こととなり、その境界部分で反射されることなくクラッ
ド３５内へ屈折して導光されてしまう。この場合、第一
プレート２から入射する光のうちのほとんどがコア３４
におけるクラッド３５の境界部分へ臨界角５５°より小
さい角度で入射することとなり、わずか一部の光のみが
第二プレート３の出射面３３から出射されることとな
る。このように、第二プレート３の傾斜角θ3 が大きす
ぎると、第一プレート２から入射した光が第二プレート
３で伝搬されず、第二プレート３のクラッド３５内へ導
光されて吸収されてしまう。このため、第一プレート２
から第二プレート３へ入射される光をすべて有効に伝搬
させることを考えると、第一プレート２から入射する光
が第二プレート３のコア内のクラッド３５へ臨界角より
大きな角度で入射する必要がある。
第二プレート３を用いたときには、第一プレート２から
最大入射角で入射された光Ｘは、第二プレート３のコア
３４内のクラッド３５の境界部分へ臨界角５５°より大
きな角度で入射することとなり、その境界部分で反射し
て伝搬していくこととなる。図５において、傾斜角θ3
を７２.４°とした第二プレート３を用いたときには、
第一プレート２から最大入射角で入射された光Ｘ１は、
第二プレート３のコア３４内のクラッド３５の境界部分
へ臨界角５５°で入射することとなり、そのクラッド３
５の境界部分で反射して伝搬していくこととなる。図６
において、傾斜角θ3 を８０°とした第二プレート３を
用いたときには、第一プレート２から最大入射角で入射
された光Ｘ１は、第二プレート３のコア３４内のクラッ
ド３５の境界部分へ臨界角５５°より小さい角度、即ち
４７.４°の角度でその境界部分へ入射されることとな
り、その境界部分で反射されることなくクラッド３５内
へ屈折して導光されてしまう。この場合、第一プレート
２から入射する光のうち第二プレートのコア３４、クラ
ッド３５の境界部分で臨界角５５°より小さい角度で入
射するものは、クラッド３５内へ導光されてしまい、第
二プレート３の出射面３３で出射されることはない。図
７において、傾斜角θ3 を９０°（直角）とした第二プ
レート３を用いたときには、第一プレート２から最大入
射角で入射された光Ｘ１は、第二プレート３のコア３４
内のクラッド３５の境界部分へ臨界角５５°より小さい
角度、即ち３７.４°の角度でその境界部分へ入射する
こととなり、その境界部分で反射されることなくクラッ
ド３５内へ屈折して導光されてしまう。この場合、第一
プレート２から入射する光のうちのほとんどがコア３４
におけるクラッド３５の境界部分へ臨界角５５°より小
さい角度で入射することとなり、わずか一部の光のみが
第二プレート３の出射面３３から出射されることとな
る。このように、第二プレート３の傾斜角θ3 が大きす
ぎると、第一プレート２から入射した光が第二プレート
３で伝搬されず、第二プレート３のクラッド３５内へ導
光されて吸収されてしまう。このため、第一プレート２
から第二プレート３へ入射される光をすべて有効に伝搬
させることを考えると、第一プレート２から入射する光
が第二プレート３のコア内のクラッド３５へ臨界角より
大きな角度で入射する必要がある。
【００２２】以上のように、前述の出射面３３からの光
の出射条件と第二プレート３における伝搬条件を考慮す
ると、第一プレート２から第二プレート３へ最大角度で
入射する光が第二プレート３のコア３４内のクラッド３
５境界部分へ臨界角の近傍の角度で入射するように、第
二プレート３の傾斜角θ3 が設定されていることが望ま
しい。このように傾斜角θ3 が設定されることにより、
ファイバ光学プレート１へ入射した光が有効に出射面３
３から出射されると共に、その出射面３３から垂直方向
成分を含む光が出射され、ファイバ光学プレート１にお
ける光の出射特性が向上することとなる。
の出射条件と第二プレート３における伝搬条件を考慮す
ると、第一プレート２から第二プレート３へ最大角度で
入射する光が第二プレート３のコア３４内のクラッド３
５境界部分へ臨界角の近傍の角度で入射するように、第
二プレート３の傾斜角θ3 が設定されていることが望ま
しい。このように傾斜角θ3 が設定されることにより、
ファイバ光学プレート１へ入射した光が有効に出射面３
３から出射されると共に、その出射面３３から垂直方向
成分を含む光が出射され、ファイバ光学プレート１にお
ける光の出射特性が向上することとなる。
【００２３】図１において、第一プレート２と第二プレ
ート３との接合は、たとえば、透光性を有する接着剤を
用いた接着により行えばよい。その際、接着剤として
は、第一プレート２のコア２４の屈折率と第二プレート
３のコア３４の屈折率との間の屈折率を有するものを用
いることが望ましい。このような屈折率を有する接着剤
を用いれば、第一プレート２からその接着剤へ光が入射
する際、またはその接着剤から第二プレート３へ光が入
射する際に、それぞれの入射面にて光の反射が防止され
ることとなる。
ート３との接合は、たとえば、透光性を有する接着剤を
用いた接着により行えばよい。その際、接着剤として
は、第一プレート２のコア２４の屈折率と第二プレート
３のコア３４の屈折率との間の屈折率を有するものを用
いることが望ましい。このような屈折率を有する接着剤
を用いれば、第一プレート２からその接着剤へ光が入射
する際、またはその接着剤から第二プレート３へ光が入
射する際に、それぞれの入射面にて光の反射が防止され
ることとなる。
【００２４】次に、ファイバ光学プレート１の使用方法
について説明する。
について説明する。
【００２５】図８に示すように、ファイバ光学プレート
１は、指紋検出装置の指紋の像の入射手段として用いる
ことができる。たとえば、ファイバ光学プレート１をＣ
ＣＤなどの撮像素子４に取り付けて、ファイバ光学プレ
ート１を介して指紋の像を撮像素子４へ受光できる構造
としておく。つまり、ファイバ光学プレート１の出射面
３３を撮像素子４の受光面４１へ接合して、入射面２２
に接触する指の指紋像を第一プレート２および第二プレ
ート３を通じて受光面４１へ伝達できるようにしてお
く。
１は、指紋検出装置の指紋の像の入射手段として用いる
ことができる。たとえば、ファイバ光学プレート１をＣ
ＣＤなどの撮像素子４に取り付けて、ファイバ光学プレ
ート１を介して指紋の像を撮像素子４へ受光できる構造
としておく。つまり、ファイバ光学プレート１の出射面
３３を撮像素子４の受光面４１へ接合して、入射面２２
に接触する指の指紋像を第一プレート２および第二プレ
ート３を通じて受光面４１へ伝達できるようにしてお
く。
【００２６】このような構造を有する指紋検出装置にお
いて、入射面２２に指を接触させると、その接触部分の
みから第一プレート２内へ光が入射される。その光の像
は、指紋の凹凸形状の像、即ち二次元的な指紋の像とな
って、第一プレート２の光ファイバ２１内を伝搬してい
く。そして、第一プレート２の出射面２３から出射さ
れ、第二プレート３の入射面３２へ入射される。その
際、第一プレート２の光ファイバ２１に対し第二プレー
ト３の光ファイバ３１の開口数は大きいものとされてい
るから、第一プレート２と第二プレート３との接合部分
で光損失がなく、第二プレート３内へ光の像が入射して
いくこととなる。
いて、入射面２２に指を接触させると、その接触部分の
みから第一プレート２内へ光が入射される。その光の像
は、指紋の凹凸形状の像、即ち二次元的な指紋の像とな
って、第一プレート２の光ファイバ２１内を伝搬してい
く。そして、第一プレート２の出射面２３から出射さ
れ、第二プレート３の入射面３２へ入射される。その
際、第一プレート２の光ファイバ２１に対し第二プレー
ト３の光ファイバ３１の開口数は大きいものとされてい
るから、第一プレート２と第二プレート３との接合部分
で光損失がなく、第二プレート３内へ光の像が入射して
いくこととなる。
【００２７】そして、その光の像は第二プレート３の出
射面３３に達し、その出射面３３から撮像素子４の受光
面４１へ入射される。このとき、第二プレート３の大き
な開口数に伴って、指紋の像を構成する各光は出射面３
３から広い範囲へ向けてそれぞれ出射される。このた
め、指紋の像は明瞭なものとなり、受光面４１に受光さ
れることとなる。従って、撮像素子４に明瞭な指紋の像
が入力され、精度の高い指紋検出が確実に行うことがで
きる。なお、このファイバ光学プレート１は、このよう
な指紋検出装置のみに使用されるものではなく、光の入
射を必要とする装置等であればその他のものに使用する
ことも勿論可能である。
射面３３に達し、その出射面３３から撮像素子４の受光
面４１へ入射される。このとき、第二プレート３の大き
な開口数に伴って、指紋の像を構成する各光は出射面３
３から広い範囲へ向けてそれぞれ出射される。このた
め、指紋の像は明瞭なものとなり、受光面４１に受光さ
れることとなる。従って、撮像素子４に明瞭な指紋の像
が入力され、精度の高い指紋検出が確実に行うことがで
きる。なお、このファイバ光学プレート１は、このよう
な指紋検出装置のみに使用されるものではなく、光の入
射を必要とする装置等であればその他のものに使用する
ことも勿論可能である。
【００２８】（実施形態２）前述のファイバ光学プレー
ト１において、第二プレート３の傾斜角θ3 は、第一プ
レート２から第二プレート３へ最大入射角で入射した光
が第二プレート３のコア３４内におけるクラッド３５境
界部分へ臨界角より大きい角度で入射されるような角度
に設定される場合もある。たとえば、第一プレート２の
傾斜角θ2 と第二プレート３の傾斜角θ3 が同じ角度に
設定されていてもよく、この場合、第一プレート２に対
し第二プレート３の開口数が大きくなっていれば、第二
プレート３からの光の出射特性の向上を図ることが可能
となる。
ト１において、第二プレート３の傾斜角θ3 は、第一プ
レート２から第二プレート３へ最大入射角で入射した光
が第二プレート３のコア３４内におけるクラッド３５境
界部分へ臨界角より大きい角度で入射されるような角度
に設定される場合もある。たとえば、第一プレート２の
傾斜角θ2 と第二プレート３の傾斜角θ3 が同じ角度に
設定されていてもよく、この場合、第一プレート２に対
し第二プレート３の開口数が大きくなっていれば、第二
プレート３からの光の出射特性の向上を図ることが可能
となる。
【００２９】（実施形態３）前述のファイバ光学プレー
ト１において、その使用方法にて撮像素子４の受光面４
１とファイバ光学プレート１との間に、光結合性を図る
ためのその他のファイバ光学プレート５または６を介在
させる場合もある。たとえば、図９に示すように、ファ
イバ光学プレート１と受光面４１との間に、光ファイバ
の光軸に対して入射面および出射面が直交する向きに形
成されたファイバ光学プレート５を介在させることによ
り、ファイバ光学プレート１と撮像素子４との光結合性
を高めてもよい。また、図１０に示すように、ファイバ
光学プレート１と受光面４１との間に、入射面の面積に
対し出射面の面積を小さくしたファイバ光学プレート６
を介在させることにより、ファイバ光学プレート１の出
射面３３と受光面４１の面積が異なるときに損失なく光
の像の伝達が行えることとなる。
ト１において、その使用方法にて撮像素子４の受光面４
１とファイバ光学プレート１との間に、光結合性を図る
ためのその他のファイバ光学プレート５または６を介在
させる場合もある。たとえば、図９に示すように、ファ
イバ光学プレート１と受光面４１との間に、光ファイバ
の光軸に対して入射面および出射面が直交する向きに形
成されたファイバ光学プレート５を介在させることによ
り、ファイバ光学プレート１と撮像素子４との光結合性
を高めてもよい。また、図１０に示すように、ファイバ
光学プレート１と受光面４１との間に、入射面の面積に
対し出射面の面積を小さくしたファイバ光学プレート６
を介在させることにより、ファイバ光学プレート１の出
射面３３と受光面４１の面積が異なるときに損失なく光
の像の伝達が行えることとなる。
【００３０】（実施形態４）
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。
のような効果を得ることができる。
【００３２】すなわち、第一プレートに対し第二プレー
トの開口数が大きくされることにより、第一プレートか
ら第二プレートへ光が入射しやすく、また、第二プレー
トの出射面から光が広い角度で出射できる。
トの開口数が大きくされることにより、第一プレートか
ら第二プレートへ光が入射しやすく、また、第二プレー
トの出射面から光が広い角度で出射できる。
【００３３】また、第一プレートの光ファイバにおける
コアの屈折率に対し第二プレートの光ファイバにおける
コアの屈折率が大きい値とされることにより、第一プレ
ートから第二プレートへ光が伝搬する際に、その接合部
分でその光が反射することなく第二プレート内へ入射さ
れる。このため、その接合部分における光損失が防止さ
れ、出射面から明瞭な光の像が出射できる。
コアの屈折率に対し第二プレートの光ファイバにおける
コアの屈折率が大きい値とされることにより、第一プレ
ートから第二プレートへ光が伝搬する際に、その接合部
分でその光が反射することなく第二プレート内へ入射さ
れる。このため、その接合部分における光損失が防止さ
れ、出射面から明瞭な光の像が出射できる。
【００３４】更に、第一プレートから第二プレートへ最
大入射角で入射した光が第二プレートのコア内にてほぼ
臨界角で進行するように第二プレートの傾斜角が設定さ
れることにより、第一プレートから第二プレートへ入射
された光が第二プレートに沿って確実に伝搬され、か
つ、第二プレートの光ファイバの光軸と出射面とのなす
角が直角に近くなるから出射面における光の出射特性の
向上が図れる。
大入射角で入射した光が第二プレートのコア内にてほぼ
臨界角で進行するように第二プレートの傾斜角が設定さ
れることにより、第一プレートから第二プレートへ入射
された光が第二プレートに沿って確実に伝搬され、か
つ、第二プレートの光ファイバの光軸と出射面とのなす
角が直角に近くなるから出射面における光の出射特性の
向上が図れる。
【図１】ファイバ光学プレートの全体概要図である。
【図２】第一プレートにおける傾斜角の説明図である。
【図３】第二プレートにおける出射面の説明図である。
【図４】第二プレートにおける傾斜角の説明図である。
【図５】第二プレートにおける傾斜角の説明図である。
【図６】第二プレートにおける傾斜角の説明図である。
【図７】第二プレートにおける傾斜角の説明図である。
【図８】ファイバ光学プレートの使用状態の説明図であ
る。
る。
【図９】実施形態３におけるファイバ光学プレートの使
用状態の説明図である。
用状態の説明図である。
【図１０】実施形態３におけるファイバ光学プレートの
使用状態の説明図である。
使用状態の説明図である。
１…ファイバ光学プレート、２…第一プレート、２１…
光ファイバ、２２…入射面、２３…出射面、３…第二プ
レート、３１…光ファイバ、３２…入射面、３３…出射
面
光ファイバ、２２…入射面、２３…出射面、３…第二プ
レート、３１…光ファイバ、３２…入射面、３３…出射
面
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の光ファイバを束ねて一体化したも
のであって、その光ファイバの光軸に対して斜めに形成
され互いに平行とした入射面および出射面を有する第一
プレートと、 複数の光ファイバを束ねて一体化したものであって、そ
の光ファイバの光軸に対して斜めに形成され互いに平行
とされた入射面および出射面を有し、前記第一プレート
に対し大きな開口数とされ、その入射面が前記第一プレ
ートの前記出射面と接合されている第二プレートと、を
備えたファイバ光学プレート。 - 【請求項２】 前記第二プレートの前記光ファイバにお
けるコアの屈折率が前記第一プレートの前記光ファイバ
におけるコアの屈折率に対し大きい値とされていること
を特徴とする請求項１に記載のファイバ光学プレート。 - 【請求項３】 前記第二プレートにおける前記光軸と前
記出射面のなす傾斜角は、前記第一プレートから前記第
二プレートへ最大入射角で入射した光が前記第二プレー
トのコア内にてほぼ臨界角で進行する角度とされている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のファイバ光
学プレート。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10015896A JP3839519B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | ファイバ光学プレート |
| EP97302740A EP0803745B1 (en) | 1996-04-22 | 1997-04-22 | Fiber optics device |
| US08/838,047 US5903694A (en) | 1996-04-22 | 1997-04-22 | Fiber optics device |
| DE69729503T DE69729503T2 (de) | 1996-04-22 | 1997-04-22 | Faseroptisches Element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10015896A JP3839519B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | ファイバ光学プレート |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006140688A Division JP3971440B2 (ja) | 2006-05-19 | 2006-05-19 | 表面凹凸形状検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09288223A true JPH09288223A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3839519B2 JP3839519B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=14266517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10015896A Expired - Lifetime JP3839519B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | ファイバ光学プレート |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5903694A (ja) |
| EP (1) | EP0803745B1 (ja) |
| JP (1) | JP3839519B2 (ja) |
| DE (1) | DE69729503T2 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003068999A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-03-07 | Hamamatsu Photonics Kk | 撮像装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH11305082A (ja) * | 1998-02-23 | 1999-11-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光結合モジュール |
| US6891926B1 (en) | 2000-08-09 | 2005-05-10 | Dalsa, Inc. | Fiber bundles for x-ray imaging |
| US20040179722A1 (en) * | 2001-10-02 | 2004-09-16 | Katsunori Moritoki | Image sensing apparatus |
| JP2003240981A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-27 | Hamamatsu Photonics Kk | ファイバ光学プレート及び凹凸パターン検出装置 |
| US7313708B2 (en) * | 2004-04-28 | 2007-12-25 | Microsoft Corporation | Interlocked plug and play with power management for operating systems |
| US20070098326A1 (en) * | 2005-11-01 | 2007-05-03 | Kuo Huei P | Light guide screen with louver device |
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| US3874783A (en) * | 1972-08-02 | 1975-04-01 | American Optical Corp | Numerical aperture expansion in fiber optic devices |
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| JPH08334636A (ja) * | 1995-06-05 | 1996-12-17 | Hamamatsu Photonics Kk | ファイバー光学プレート |
| JPH0943439A (ja) * | 1995-07-26 | 1997-02-14 | Hamamatsu Photonics Kk | ファイバー光学プレート |
| EP0978715B1 (de) * | 1998-08-03 | 2003-03-26 | Avu Aktiengesellschaft Für Versorgungsunternehmen | Überwachung und Nachrichtenübermittlung in Rohren durch Verbundglasfaserkabel und deren Verlegung |
-
1996
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1997
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