JPH0942914A - 光ファイバセンサ - Google Patents
光ファイバセンサInfo
- Publication number
- JPH0942914A JPH0942914A JP19173595A JP19173595A JPH0942914A JP H0942914 A JPH0942914 A JP H0942914A JP 19173595 A JP19173595 A JP 19173595A JP 19173595 A JP19173595 A JP 19173595A JP H0942914 A JPH0942914 A JP H0942914A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical fiber
- optical
- photodetector
- fiber
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大面積の平面内の発光点の２次元的な位置を
検出する。 【構成】 任意の平面内でつづら折り状（ただし、屈曲
部は適正な曲率でファイバを曲げることとする）に張ら
れかつ側面から一定の割合で漏光する光ファイバ１２
と、光ファイバ１２と直行する方向につづら折り状（た
だし、屈曲部は適正な曲率でファイバを曲げることとす
る）に張られかつ側面から一定の割合で漏光する光ファ
イバ１３と、光ファイバ１２の両端から出射する光の強
度をそれぞれ検出する光検出器１４および光検出器１５
と、光ファイバ１３の両端から出射する光の強度をそれ
ぞれ検出する光検出器１６および光検出器１７とを含ん
で構成される。
検出する。 【構成】 任意の平面内でつづら折り状（ただし、屈曲
部は適正な曲率でファイバを曲げることとする）に張ら
れかつ側面から一定の割合で漏光する光ファイバ１２
と、光ファイバ１２と直行する方向につづら折り状（た
だし、屈曲部は適正な曲率でファイバを曲げることとす
る）に張られかつ側面から一定の割合で漏光する光ファ
イバ１３と、光ファイバ１２の両端から出射する光の強
度をそれぞれ検出する光検出器１４および光検出器１５
と、光ファイバ１３の両端から出射する光の強度をそれ
ぞれ検出する光検出器１６および光検出器１７とを含ん
で構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバセンサ、特
に、任意の大面積内の発光点の２次元的な位置の検出に
適用可能な光ファイバセンサに関する。
に、任意の大面積内の発光点の２次元的な位置の検出に
適用可能な光ファイバセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】漏洩光ファイバを用いて、光の位置を検
出する従来技術について、図面を参照して説明する。
出する従来技術について、図面を参照して説明する。
【０００３】図４（ａ）〜（ｄ）は第１の従来例を示す
側面図および断面図である。図４（ａ）は、コア４０１
の外周面にクラッド２が設けられ、硫酸や塩酸等の薬品
でクラッド２を除去してできた光漏洩部４０３が長手方
向に一定のピッチＰで形成されている。（例えば、特開
昭６０−１６５５０４号公報参照） コア４０１の一端に発光ダイオード等からの光を入射さ
せ、光漏洩部４０３で散乱波を発生し、この散乱波のう
ち入射角の小さい光線を漏洩させ、得られた漏洩光を移
動体４１０に搭載したセンサにより検出し、漏洩光の極
大値の数の積算値とピッチＰとを乗算して移動体４１０
の位置を知る。なお、特開昭５７−１７３７７１号公報
には、移動体に発光源を搭載し、コアの一方に光センサ
を設ける位置検知システムが記載されている。
側面図および断面図である。図４（ａ）は、コア４０１
の外周面にクラッド２が設けられ、硫酸や塩酸等の薬品
でクラッド２を除去してできた光漏洩部４０３が長手方
向に一定のピッチＰで形成されている。（例えば、特開
昭６０−１６５５０４号公報参照） コア４０１の一端に発光ダイオード等からの光を入射さ
せ、光漏洩部４０３で散乱波を発生し、この散乱波のう
ち入射角の小さい光線を漏洩させ、得られた漏洩光を移
動体４１０に搭載したセンサにより検出し、漏洩光の極
大値の数の積算値とピッチＰとを乗算して移動体４１０
の位置を知る。なお、特開昭５７−１７３７７１号公報
には、移動体に発光源を搭載し、コアの一方に光センサ
を設ける位置検知システムが記載されている。
【０００４】図４（ｂ）は光漏洩部４０３ａがピッチＰ
で螺旋状に形成されたもの、図４（ｃ）はクラッド４０
２ｂが広幅部４０３ｖと狭幅部４０３ｗとの間で、長手
方向に連続に除去されているので、移動体の位置を連続
的に検出できる。図４（ｄ）はコア４０４とクラッド４
０５を熱等により軟化させて半径方向に圧潰してくびら
せ光漏洩部４０６を形成している。
で螺旋状に形成されたもの、図４（ｃ）はクラッド４０
２ｂが広幅部４０３ｖと狭幅部４０３ｗとの間で、長手
方向に連続に除去されているので、移動体の位置を連続
的に検出できる。図４（ｄ）はコア４０４とクラッド４
０５を熱等により軟化させて半径方向に圧潰してくびら
せ光漏洩部４０６を形成している。
【０００５】これらの例は、光漏洩部を用いた一次元位
置検出器であり、光漏洩部を必要としない（一次元また
は）二次元位置検出器としては、蛍光ファイバを利用し
たものがある。この種の技術は、プリント配線パターン
検査装置に用いられる。
置検出器であり、光漏洩部を必要としない（一次元また
は）二次元位置検出器としては、蛍光ファイバを利用し
たものがある。この種の技術は、プリント配線パターン
検査装置に用いられる。
【０００６】図５（ａ）〜（ｃ）は第２の従来例を示す
斜視図およびグラフである。図５（ａ）に示す光位置・
光量検出装置は、蛍光ファイバ束４３２と光結合レンズ
３４Ａ，３４Ｂと一次元光センサ３６Ａ，３６Ｂとを含
んで構成される。（例えば、特開平６−３００５１８号
公報参照） 蛍光ファイバ束４３２は蛍光減衰率が無視できないもの
を使用し、一次元光センサ３６Ａ，３６ＢがＰＳＤであ
る場合、一次元光センサ３６Ａの一対の出力信号Ａ１と
Ｂ１との和である光量（Ａ１＋Ｂ１）と、一次元光セン
サ３７Ａの一対の出力信号Ａ２とＢ２との和である光量
（Ａ２＋Ｂ２）とは、光断面ＳＰの、蛍光ファイバ束４
３２の光軸方向位置Ｙにより、図５（ｃ）に示すごとく
変化する。光位置Ｙは、（Ａ２＋Ｂ２）／（Ａ１＋Ｂ
１）で与えられ、光位置Ｘは（Ａ１−Ｂ１）／（Ａ１＋
Ｂ１）と表すことができる。
斜視図およびグラフである。図５（ａ）に示す光位置・
光量検出装置は、蛍光ファイバ束４３２と光結合レンズ
３４Ａ，３４Ｂと一次元光センサ３６Ａ，３６Ｂとを含
んで構成される。（例えば、特開平６−３００５１８号
公報参照） 蛍光ファイバ束４３２は蛍光減衰率が無視できないもの
を使用し、一次元光センサ３６Ａ，３６ＢがＰＳＤであ
る場合、一次元光センサ３６Ａの一対の出力信号Ａ１と
Ｂ１との和である光量（Ａ１＋Ｂ１）と、一次元光セン
サ３７Ａの一対の出力信号Ａ２とＢ２との和である光量
（Ａ２＋Ｂ２）とは、光断面ＳＰの、蛍光ファイバ束４
３２の光軸方向位置Ｙにより、図５（ｃ）に示すごとく
変化する。光位置Ｙは、（Ａ２＋Ｂ２）／（Ａ１＋Ｂ
１）で与えられ、光位置Ｘは（Ａ１−Ｂ１）／（Ａ１＋
Ｂ１）と表すことができる。
【０００７】なお、検出感度を倍増させるため、蛍光フ
ァイバ束４３２を通過した入射光を再利用する第２の蛍
光ファイバ束を、蛍光ファイバ束４３２の上に直交また
は（４５度）させて置く技術も開示されているが、蛍光
ファイバの光透過率が小さい場合には、第２の蛍光ファ
イバ束に入射する光ビームの光量が低減するので、第２
の蛍光ファイバ束の出力信号のＳ／Ｎが低下することが
指摘されている。蛍光センサとして、光電子増倍管（分
解能のない高感度の面センサ）を用いた例も開示されて
いる。
ァイバ束４３２を通過した入射光を再利用する第２の蛍
光ファイバ束を、蛍光ファイバ束４３２の上に直交また
は（４５度）させて置く技術も開示されているが、蛍光
ファイバの光透過率が小さい場合には、第２の蛍光ファ
イバ束に入射する光ビームの光量が低減するので、第２
の蛍光ファイバ束の出力信号のＳ／Ｎが低下することが
指摘されている。蛍光センサとして、光電子増倍管（分
解能のない高感度の面センサ）を用いた例も開示されて
いる。
【０００８】図６は第３の従来例を示す模式図である。
図６に示す光位置・光量検出装置は、蛍光ファイバ束６
２２，６３３と光電子増倍管６６６Ａ，６６６Ｂ，６７
６Ａ，６７６Ｂとを含んで構成される。光電子増倍管６
６６Ａ，６６６Ｂの出力信号をＰＸ１，ＰＸ２とする
と、光断面ＳＰの位置が同一であっても、出力信号ＰＸ
１，ＰＸ２は受光量により異なるが、両者の比ＰＸ１／
ＰＸ２は受光量に依存せず、光断面ＳＰの位置により定
まる。そこで、この値を光位置Ｘして用いる。光電子増
倍管６７６Ａ，６７６Ｂの出力信号をＰＹ１，ＰＹ２と
すると、光断面ＳＰの位置が同一であっても、出力信号
ＰＹ１，ＰＹ２は受光量により異なるが、両者の比ＰＹ
１／ＰＹ２は受光量に依存せず、光断面ＳＰの位置によ
り定まる。そこで、この値を光位置Ｙして用いる。
図６に示す光位置・光量検出装置は、蛍光ファイバ束６
２２，６３３と光電子増倍管６６６Ａ，６６６Ｂ，６７
６Ａ，６７６Ｂとを含んで構成される。光電子増倍管６
６６Ａ，６６６Ｂの出力信号をＰＸ１，ＰＸ２とする
と、光断面ＳＰの位置が同一であっても、出力信号ＰＸ
１，ＰＸ２は受光量により異なるが、両者の比ＰＸ１／
ＰＸ２は受光量に依存せず、光断面ＳＰの位置により定
まる。そこで、この値を光位置Ｘして用いる。光電子増
倍管６７６Ａ，６７６Ｂの出力信号をＰＹ１，ＰＹ２と
すると、光断面ＳＰの位置が同一であっても、出力信号
ＰＹ１，ＰＹ２は受光量により異なるが、両者の比ＰＹ
１／ＰＹ２は受光量に依存せず、光断面ＳＰの位置によ
り定まる。そこで、この値を光位置Ｙして用いる。
【０００９】一般の光ファイバでは、曲げ半径と光の損
失量とは、伝送損失が曲げ半径の−２乗に比例する関係
にあり（例えば、特開平２−１０８００８号公報参
照）、光ファイバに長期間にわたって微小な径の曲げを
強制的に加えると、機械的強度が劣化し、その曲げ部分
にて破断する（例えば、特開平３−６２０２１号公報参
照）。曲げ半径と光の損失量との関係については実測デ
ータがある。（例えば、特開昭５６−１０６１１０号公
報参照）。
失量とは、伝送損失が曲げ半径の−２乗に比例する関係
にあり（例えば、特開平２−１０８００８号公報参
照）、光ファイバに長期間にわたって微小な径の曲げを
強制的に加えると、機械的強度が劣化し、その曲げ部分
にて破断する（例えば、特開平３−６２０２１号公報参
照）。曲げ半径と光の損失量との関係については実測デ
ータがある。（例えば、特開昭５６−１０６１１０号公
報参照）。
【００１０】図７は光漏洩部を設けない一般の光ファイ
バの回折損失（つまり光の漏れ量）を示すグラフであ
る。測定した３種類の光ファイバＡ，Ｂ，Ｃは、曲率半
径を９０ｍｍ以下にすると漏れ量が非常に大きくなるこ
とがわかる。
バの回折損失（つまり光の漏れ量）を示すグラフであ
る。測定した３種類の光ファイバＡ，Ｂ，Ｃは、曲率半
径を９０ｍｍ以下にすると漏れ量が非常に大きくなるこ
とがわかる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光位置
検出装置は、大面積を検出するためには複数本の蛍光フ
ァイバと複数本の蛍光ファイバからの蛍光の位置を検出
するために必要な大きさの一次元センサを用意しなけれ
ばならないという欠点があった。
検出装置は、大面積を検出するためには複数本の蛍光フ
ァイバと複数本の蛍光ファイバからの蛍光の位置を検出
するために必要な大きさの一次元センサを用意しなけれ
ばならないという欠点があった。
【００１２】また従来の光位置検出装置は、検出すべき
光によって発生される蛍光を検出する構造になっている
ため、蛍光が発生しづらい赤外線の検出感度が低いとい
う欠点があった。
光によって発生される蛍光を検出する構造になっている
ため、蛍光が発生しづらい赤外線の検出感度が低いとい
う欠点があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバセン
サは、つづら折り状に張られかつ側面から一定の割合で
漏光する第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバの
上に前記第１の光ファイバと直交する方向につづら折り
状に張られかつ側面から一定の割合で漏光する第２の光
ファイバと、前記第１の光ファイバの片端から出射する
光の強度を検出する第１の光検出器と、前記第１の光フ
ァイバの前記第１の光検出器がない端部から出射する光
の強度を検出する第２の光検出器と、前記第２の光ファ
イバの片端から出射する光の強度を検出する第３の光検
出器と、前記第２の光ファイバの前記第３の光検出器が
ない端部から出射する光の強度を検出する第４の光検出
器とを含んで構成される。
サは、つづら折り状に張られかつ側面から一定の割合で
漏光する第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバの
上に前記第１の光ファイバと直交する方向につづら折り
状に張られかつ側面から一定の割合で漏光する第２の光
ファイバと、前記第１の光ファイバの片端から出射する
光の強度を検出する第１の光検出器と、前記第１の光フ
ァイバの前記第１の光検出器がない端部から出射する光
の強度を検出する第２の光検出器と、前記第２の光ファ
イバの片端から出射する光の強度を検出する第３の光検
出器と、前記第２の光ファイバの前記第３の光検出器が
ない端部から出射する光の強度を検出する第４の光検出
器とを含んで構成される。
【００１４】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【００１５】図１は、本発明の一実施例を示す斜視図で
ある。図１に示す光ファイバセンサは、任意のＸＹ平面
１１内でＸ軸に平行なつづら折り状（ただし、屈曲部は
適正な曲率でファイバを曲げることとする）に張られか
つ側面から一定の割合で漏光する光ファイバ１２と、前
記光ファイバ１２の上にＹ軸に平行なつづら折り状（た
だし、屈曲部は適正な曲率でファイバを曲げることとす
る）に張られかつ側面から一定の割合で漏光する光ファ
イバ１３と、前記光ファイバ１２の両端から出射する光
の強度をそれぞれ検出する光検出器１４および光検出器
１５と、光ファイバ１３の両端から出射する光の強度を
それぞれ検出する光検出器１６および光検出器１７とを
含んで構成される。
ある。図１に示す光ファイバセンサは、任意のＸＹ平面
１１内でＸ軸に平行なつづら折り状（ただし、屈曲部は
適正な曲率でファイバを曲げることとする）に張られか
つ側面から一定の割合で漏光する光ファイバ１２と、前
記光ファイバ１２の上にＹ軸に平行なつづら折り状（た
だし、屈曲部は適正な曲率でファイバを曲げることとす
る）に張られかつ側面から一定の割合で漏光する光ファ
イバ１３と、前記光ファイバ１２の両端から出射する光
の強度をそれぞれ検出する光検出器１４および光検出器
１５と、光ファイバ１３の両端から出射する光の強度を
それぞれ検出する光検出器１６および光検出器１７とを
含んで構成される。
【００１６】ここで、漏光する光ファイバ１２について
図２を用いて説明する。図２は光ファイバ１２を延長方
向に切断したときの断面図である。光ファイバ１２は高
い屈折率を有するコア２１とコア２１にまで達する特定
形状の傷２２を形成しかつコア２１より低い屈折率を有
するクラッド２３から構成される。光ファイバ１２の側
面にビーム２４が入射すると、傷２２を通してコア２１
内にビーム２４が入射する。ビーム２４はコア２１を通
って光ファイバ１２内を伝達されるが、このときビーム
２４の一部は傷２２から漏光２５として放出される。す
なわち入射したビーム２４はある割合で漏光しながらフ
ァイバ１２内を伝送されることになる。
図２を用いて説明する。図２は光ファイバ１２を延長方
向に切断したときの断面図である。光ファイバ１２は高
い屈折率を有するコア２１とコア２１にまで達する特定
形状の傷２２を形成しかつコア２１より低い屈折率を有
するクラッド２３から構成される。光ファイバ１２の側
面にビーム２４が入射すると、傷２２を通してコア２１
内にビーム２４が入射する。ビーム２４はコア２１を通
って光ファイバ１２内を伝達されるが、このときビーム
２４の一部は傷２２から漏光２５として放出される。す
なわち入射したビーム２４はある割合で漏光しながらフ
ァイバ１２内を伝送されることになる。
【００１７】ここで光ファイバ１２および１３に光ファ
イバ１２および１３の下方の任意の発光点３１から入射
ビーム３２が入射した場合について図面を用いて詳細に
説明する。
イバ１２および１３の下方の任意の発光点３１から入射
ビーム３２が入射した場合について図面を用いて詳細に
説明する。
【００１８】図３は図１の光ファイバセンサを真上から
見た場合の矢視図で、入射ビーム３２が光ファイバ１２
および光ファイバ１３の受光点３３に入射した時の様子
を模擬的に示す説明図である。光検出器１４から受光点
３３までの光ファイバ１２の長さをＸ2、光検出器１６
から受光点３３までの光ファイバ１３の長さをＸ3、光
ファイバ２の全長をＬ2、光ファイバ３の全長をＬ3、受
光点３３に入射した光の強度をＩ0、光検出器１４、１
５、１６および１７が検出する光の強度をそれぞれＩ
4、Ｉ5、Ｉ6、Ｉ7とすると、受光点３３に入射した光は
一定の割合ｋで漏光しながら光ファイバ１２および光フ
ァイバ１３内を通って光検出器に伝達されるため、光検
出器１４、１５、１６および１７が受光する入射ビーム
の強度から、入射ビーム３２の２次元的な位置を検出す
ることができる。
見た場合の矢視図で、入射ビーム３２が光ファイバ１２
および光ファイバ１３の受光点３３に入射した時の様子
を模擬的に示す説明図である。光検出器１４から受光点
３３までの光ファイバ１２の長さをＸ2、光検出器１６
から受光点３３までの光ファイバ１３の長さをＸ3、光
ファイバ２の全長をＬ2、光ファイバ３の全長をＬ3、受
光点３３に入射した光の強度をＩ0、光検出器１４、１
５、１６および１７が検出する光の強度をそれぞれＩ
4、Ｉ5、Ｉ6、Ｉ7とすると、受光点３３に入射した光は
一定の割合ｋで漏光しながら光ファイバ１２および光フ
ァイバ１３内を通って光検出器に伝達されるため、光検
出器１４、１５、１６および１７が受光する入射ビーム
の強度から、入射ビーム３２の２次元的な位置を検出す
ることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の光ファイバセンサは、漏光する
２本の光ファイバをつづら折り状に交差させて配置して
いるため、大面積内のビームの２次元的な位置を２本の
ファイバと４個の光検出器のみで簡単に検出することが
できるという効果がある。また、検出できるビームの波
長が特に限定されないという効果がある。
２本の光ファイバをつづら折り状に交差させて配置して
いるため、大面積内のビームの２次元的な位置を２本の
ファイバと４個の光検出器のみで簡単に検出することが
できるという効果がある。また、検出できるビームの波
長が特に限定されないという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した光ファイバ１２の延長方向の断面
図である。
図である。
【図３】図１に示した光ファイバセンサの真上からの矢
視図である。
視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は第１の従来例を示す側面図お
よび断面図である。
よび断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は第２の従来例を示す斜視図お
よびグラフである。
よびグラフである。
【図６】第３の従来例を示す模式図である。
【図７】光漏洩部を設けない一般の光ファイバの回折損
失を示すグラフである。
失を示すグラフである。
１１ ＸＹ平面 １２，１３ 光ファイバ １４〜１７ 光検出器 ２１ コア ２２ 傷 ２３ クラッド ２４，３２ 入射ビーム ２５ 漏光 ３１ 発光点 ３３ 受光点
Claims (1)
- 【請求項１】 つづら折り状に張られかつ側面から一定
の割合で漏光する第１の光ファイバと、前記第１の光フ
ァイバの上に前記第１の光ファイバと直交する方向につ
づら折り状に張られかつ側面から一定の割合で漏光する
第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバの片端から
出射する光の強度を検出する第１の光検出器と、前記第
１の光ファイバの前記第１の光検出器がない端部から出
射する光の強度を検出する第２の光検出器と、前記第２
の光ファイバの片端から出射する光の強度を検出する第
３の光検出器と、前記第２の光ファイバの前記第３の光
検出器がない端部から出射する光の強度を検出する第４
の光検出器とを含んでいることを特徴とする光ファイバ
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19173595A JP2674575B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光ファイバセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19173595A JP2674575B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光ファイバセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0942914A true JPH0942914A (ja) | 1997-02-14 |
| JP2674575B2 JP2674575B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=16279632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19173595A Expired - Lifetime JP2674575B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光ファイバセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674575B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2013200213A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Fuji Heavy Ind Ltd | 発光位置特定システム |
| KR101694414B1 (ko) * | 2016-07-29 | 2017-01-09 | 한국광기술원 | 광섬유 전송손실을 이용한 아크발생 위치 산출방법 및 이를 적용한 아크 감지 광섬유 센서 |
| JP2017181332A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 光観測システム及び光観測方法 |
| US10466077B2 (en) | 2016-07-29 | 2019-11-05 | Seiko Epson Corporation | Optical connection device, optical communication device, displacement detection device, and robot |
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| WO2021229833A1 (ja) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | 日本電信電話株式会社 | 位置測定システム、位置測定装置、及び位置測定方法 |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP19173595A patent/JP2674575B2/ja not_active Expired - Lifetime
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