JPS62203083A

JPS62203083A - 光フアイバマツト

Info

Publication number: JPS62203083A
Application number: JP61045172A
Authority: JP
Inventors: Tadamori Honda; 本田　忠盛
Original assignee: Honda Electron Co Ltd
Current assignee: Honda Electron Co Ltd
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1987-09-07
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH0723910B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光ファイバマットに関し、より詳しくは、光フ
ァイバを内部に備えた光ファイバマットに関するもので
ある。

（従来の技術）従来、侵入感知器や自動ドアなどに用いられるセンサと
して、遠赤外線センサ、超音波センサ、レーダ、ゴムマ
ットなどが多く用いられている。

遠赤外線センサは人体などから発する遠赤外線を光学系
で焦電素子に集中し、差動効果を利用して感知するもの
であり、超音波センサは超音波を移動物体に向けて送波
し、その反射波とのドプラ効果を利用し、または、かえ
ってくる時間を測定して床上の距離の変化により、移動
物体を感知するものである。

また、レーダはギガヘルツ級の電波を発射し、移動物体
から反射される反射波とのドプラ効果を利用したもので
あり、ゴムマットセンサは、ゴムマット内に電気接点を
有し、平常はブレーク状態であるが人がその上を歩（と
その圧力で接点がメーク状態となり、電気回路が構成さ
れるようにしたものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、遠赤外線センサは、気温が高い夏や、太陽光や
、夜間自動車のヘッドライトの影響で誤動作しやすり、
超音波センサは、指向性があまり先鋭でないので感知エ
リヤと不感知エリヤとの境界が明確でなく、機器設定時
の調整がわずられしいという点や、外乱要因が多いとい
う問題を有する。

レーダセンサもドプラ効果を有するものであるがこれも
先鋭度が悪く、感知エリヤと他との境界がぼけて調整が
わずられしい。

ゴムマットセンサは前記境界が明確であるが、くりかえ
し使用によってマット内の接点のオン・オフ機能が劣化
し、また、マントの中に電気が流れていることから、床
上に水などを打ったとき、漏電や感電のおそれがある。

本発明は、上記のような侵入感知器や自動ドアとして用
いられる従来のセンサにおける外乱要因による誤動作、
感知エリヤとの境界の不明確性を排除するとともに、く
りかえし使用による機能の劣化、漏電や感電のおそれな
どの問題点を解決するとともに感動のより高いセンサを
開発することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）以上の問題点を解決するため本発明は次のような光ファ
イバマットを提供する。

すなわち、本発明は、下面保護部材の上に、蛇行状に形
成してなる２本の光ファイバを固着し、その上を上面保
護部材で覆うとともに、該上面保護部材を前記下面保護
部材にとりつけてなる光ファイバマットにおいて、前記
２本の光ファイバは外径Ｄ１の感圧用光ファイバと、外
形Ｄ２の温度補償用光ファイバとからなり、ＤｌとＤ２
との大きさの関係がＤＩ　＞Ｄ２であるとともに感圧用光ファイバは一定間隔毎にリング
を装着したことを特徴とする光ファイバマットである。

（作　用）このように構成された光ファイバマットの上から圧力が
かかると、２本の光ファイバのうち、外径が大きく、か
つ、リングを装着されたＤｌの方の光ファイバに強い圧
力がかかり、外径の小さいＤ２の方は圧力が全くかから
ないかまたはかかっても小さくて無視できる程度に設定
されている。

そのため、圧力を大きく受ける外径ＤＩの方の光ファイ
バは断面形状の偏平化と長手方向の不均一な曲げ変形と
による歪が大きく、入射光に対し錯乱光を発生し、出射
光の振幅が小さくなるが、外径の小さいＤ２の方の光フ
ァイバは歪が殆ど発生せず、出射光は変化しない。した
がって両者の差を差動効果としてとりだすことができる
。

また、周囲の温度の変化は、２本の光ファイバに同等に
、または比例的に影響を及ぼすので電気回路処理により
相殺することができ、従って温度の変化は外部には電圧
として現われない。

すなわち、外径の大きさの異なる２本の光ファイバとリ
ングとを用いて圧力センサとしての機能と、温度補償機
能とを持たせたものである。

（実施例）本発明の実施例について、以下、図面に従って本発明の
構成が実際上どのように具体化されるかをその作用とと
もに説明する。

第１図は本発明の一実施例の平面説明図で一部切欠しで
ある。

１は光ファイバマット本体で、Ｐタイルまたはゴム板よ
りなる下面保護部材２と、この下面保護部材２上に固着
された２本の光ファイバ、すなわち外径り、の感圧用光
ファイバ３と外径Ｄ２の温度補償用光ファイバ４と、こ
れらの光ファイバを覆い且つ下面保護部材にマジックテ
ープでとりつけたじゅうたん等上面保護部材５とで構成
され、これにコントロールサーキットボックス６とがと
りつけである。なお、外ＩＤＩの感圧用光ファイバには
、樹脂系のリング１３を一定間隔毎に装着しである。

ここで、外径とは被覆をも含めた一番外側のものをいい
、被覆がない場合はクラッドの外径をいうこととする。

Ｄ、とＤ２の大きさの関係はＤｌ〉Ｄ２となっていて感圧用光ファイバ３の外径Ｄ１は、温度補
償用光ファイバ４の外径Ｄ２よりも大きく形成しである
。

感圧用光ファイバ３と温度？ｉｌｉ償用光ファイバ４は
、平行して蛇行状に配設されている。

この２本の光ファイバは光の伝送特性を良好に保つため
、急激な曲げを避け、蛇行状としである。

コントロールサーキットボックス６は、光と電気との相
互変換機能やその他の電気処理回路を内蔵している。

第２図は第１．図のＡ−Ａ線断面図で、下面保護部材２
の上に外形の大きい、すなわち外形Ｄ１の感圧用光ファ
イバ３と、外径の小さいＤ２の温度補償用光ファイバ４
とが接着材７で固定され、その上を上面保護部材５で覆
い、且つ、上面保護部材５はマジックテープなどの取付
部材８で下面保護部材２に取りつけられている。

取付部材８は、図では着脱可能なマジックテープである
が、これはチャックとしてもよく、また、接着材による
固定的なとりつけであってもよい。

この光ファイバマット本体１の上を人が歩くなどにより
圧力Ｐがかかると、上面保護部材５を通じて外径Ｄ１の
太く形成された感圧用光ファイバ３の方に圧力Ｐがかか
り、コアが変形して光伝送特性が変化する。

このとき、外形Ｄ２の細く形成された温度補償　、用光
ファイバ４は圧力が全くかからないかまたはかかっても
小さくて無視できる程度に設定しておく。そうすること
によって温度補償用光ファイバ４はマント上を歩いても
光伝送特性は変らない。

なお、図ではコアとクラッドを特に区別して表示するこ
とは便宜上省略し、リングについては後述のため、ここ
では省略する。

第３図は外径の大きい感圧用光ファイバ３と外径の小さ
い光ファイバ４との実施例を三例について示したもので
ある。

まず、第３図Ａは両光ファイバ３・４がともに被覆を有
しない場合を示している。外ＢＤ　１の方が感圧用光フ
ァイバ３であり、外径Ｄ２の方が温度補償用光ファイバ
４である。外径の大きい方が圧力Ｐの影響を受けやすい
ことを示している。

なお、周囲温度の変化に対しては双方の光ファイバは同
等の、または比例的なＫＷを受けるように平行して配列
される。

第３図Ｂは他の実施例で、外径Ｄ１の感圧用光ファイバ
が被ｒｉ３ａを有し、外径Ｄ２の温度補償用光ファイバ
４が被覆を有しない場合を示している。

第３図Ｃはさらに他の実施例を示すもので、外径Ｄ１の
感圧用光ファイバ３と温度補償用光ファイバ４とがそれ
ぞれ被ａ３ａ・４ａを有する場合を示している。いずれ
の場合も、感圧用光ファイバ３の外径Ｄ１は、温度補償
用光ファイバ４の外ｍＤ２より大きく形成されることに
よって、感圧用光ファイバ３の感圧度を大きく、温度補
償用光ファイバ４の感圧度を小さくしである。

第４図は、感圧用光ファイバの斜視図で、感圧用光ファ
イバ３の外周に一定間隔、たとえば、約１０センチメー
トル間隔で、幅広の、たとえば１センチメートルの幅の
、あまり厚くないビニールチューブを輪切りにしてなる
リング１３を装着したものである。

ここで、前記感圧用光ファイバ３は、被覆を有するもの
であってもよく、または被覆を有しないものであっても
よい。

このリング１３を装着した理由は、外圧によって、光フ
ァイバが受ける断面偏平化方向の歪力がリング部分に集
中し、不均一な歪を受けるほか、光ファイバの長手方向
に曲げることによって伝送損失の変化を増大し、圧力セ
ンサとしての効果をより高めようとするものである。

ビニールを用いたのはそのフレキシブル性が光ファイバ
をいためないからであり、他の樹脂系リングでもよい。

厚くないとしたのは、厚くな（でも怒度が良好であり、
また、厚くない方が、光ファイバの疲労が少なく、くり
返し使用に耐え得るからである。

第５図は第１図のＢ−Ｂ線断面説明図である。

下面保護部け２の上に外径の大きい感圧用光ファイバ３
があり、その上に上面保護部材５があって光ファイバマ
ットを形成している。

感圧用光ファイバ３は前述のようにビニールのリング１
３が装着されている。

リングとリングの中間は、ファイバ３自身の重みと上面
保護部材５の重みで中だるみ形状となり、光ファイバ３
は長手方向においても上下に曲げられる。

そのため、光ファイバ３は曲げ変形に伴う光の伝送損失
が発生する。

この光ファイバマットを人が踏むなどにより、マント上
に大きな圧力がかかると、リング１３はその厚みにより
、上面保護部材５と下面保護部材２からの圧力を集中的
に光ファイバに伝えて、光ファイバの断面形状を偏平化
しようとする力を及ぼすだけでなく、光ファイバの前記
長手方向の上下への曲げはいっそう強い力をうける。

さらに、リング１３の両側１３ａ・１３ａ付近は、光フ
ァイバ３を支える高さが不連続的であることから不均一
な大きな歪力をうけるなど、伝送損失はこのリング１３
を設けたことによって大きく変化する。

第６図は、コントロールサーキットボックス６の説明図
である。

駆動源９により発光素子１０が一定の強さの光信号を発
する。図では発光素子１０は１個であるがこれは２１固
設けてそれぞれのファイバ３．４に対応させてもよい。

この光信号は感圧用光ファイバ３ならびに温度補償用光
ファイバ４の端面から入射し、光ファイバマット本体１
を経てそれぞれ光ファイバの他の端面から出て受光素子
１１・１２によって電気信号に変換される。

受光素子１１は感圧用光ファイバ３の出射光を受光し、
固定抵抗Ｒ１の両端ａ−ｃ間にＥｌの電圧を生ずる。

また、受光素子１２は温度補償用光ファイバ４の出射光
を受光して可変抵抗Ｒ２の両端ｂ−ｃ間に電圧Ｅ２を生
ずる。

受光素子１１と１２は極性を互いに反対方向になるよう
に結合しであるためＥｌとＥ２も極性方向が反対であり
、したがって端子ａ−ｂ間にとり出される電圧ＥＯはＥ
ｌとＥ２との差である。

かたがって可変抵抗Ｒ２で　Ｅ、＝Ｅ２となるように調
整しておくと、Ｅｏ　＝Ｅ１　Ｅ２　＝０となり、平常はａ−ｂ端子間に現われる電圧Ｅ。

はＯ２すなわち無電圧で平衡状態を保っている。

光ファイバマット本体１上に圧力がかかると前述の理由
により感圧用光ファイバ３の出射光が減少し、受光素子
１１の両端、すなわち抵抗Ｒ１の両端の電圧はＥｌから
Ｅｐｔだけ小さいＥｌ　　Ｅｐｔとなる。

このとき温度補償用光ファイバ４は圧力を殆ど受けず、
したがって出射光が減少しないから受光素子１２の両端
、すなわち可変抵抗Ｒ２の両端に現われる電圧の変化Ｅ
ｐ２はＥｐ２＃Ｏとなり変化量を無視することができ、電圧Ｅ２はＥ２　
　Ｅｌ）２　”Ｅ２　０＝Ｅ２となってかわらない。

したがってａ−ｂ端子間の電圧Ｅ。はバランスがくずれ
、Ｅｏ　＝　（Ｅｌ　　Ｅｐｔ　）　　Ｅ２　＝Ｅ＋　　
Ｅ２Ｅｐ＋　＝ｏ　　Ｅｌ）＋　＝−Ｅｐ。

となってＥ１側変化分の−Ｅｌ）＋だけが現われ、圧力
の変化を電圧の変化としてとりだすことができる。

次に、光ファイバマット本体１の周囲温度の変化による
各受光素子１１．１２の両端電圧の変化１ｔＥｔ＋　　
・Ｅｔ２については、両光ファイハハ平行して蛇行状に
配設されているから温度変化による影響をほぼ同等にま
たは比例的に受け、可変抵抗Ｒ２による調整も可能なこ
とから、Ｅ　ｔ　１　”　Ｅ　ｔ　２すなわち　Ｅｔ、−Ｅｔ２−０とすることができ、ａ−ｂ端子間の電圧ＥＯは（Ｅ＋　
　Ｅｔｌ）−（Ｅ２　Ｅｔ２）＝（Ｅ＋　−２２）　　
　（ＥｔＩ　Ｅｔ２　）となり、前途のＥ、　−Ｅ２−０と　　Ｅｔ、　　−Ｅ　ｔ２　　＝０とを代入すると（Ｅ＋　−Ｅ２）　　　（Ｅｔｌ　　Ｅｔ２）＝０−０
＝０となって、ａ−ｂ端子間の電圧ＥＯは周囲の温度の影響
を受けず、この構成による光ファイバマットは温度補償
機能を有することを示している。

以上、本発明の実施例についてその構成を説明してきた
が、本発明は外径Ｄ１の太く形成され、且つ、一定間隔
にリングを装着した感圧用光ファイバ３と、外径Ｄ２の
細く形成された温度補償用光ファイバ４とをマット内に
平行して備えたので、圧力に対しては主として感圧用光
ファイバ３のみの伝送特性の変化をとりだし、温度変化
に対しては双方の伝送特性の変化が同等にまたは比例的
に現われるのを利用し、電気回路で相殺させて、常に温
度の影響を排除してなる温度補償形の光ファイバマット
としたものである。

（発明の効果）本発明は外径Ｄ１の太（形成された且つ、リングを装着
された感圧用光ファイバと、外径Ｄ２の細く形成された
晃ファイバとをマント内に蛇行状に配しであるので、圧
力に対しては外径Ｄ１の太く、且つ、リングを装着した
方の感圧用光ファイバが鋭敏に感じ、外径Ｄ２の細い方
の温度補償用光ファイバは、圧力を殆どまたは全く感じ
ないので圧力の変化はそのアンバランス性によりとりだ
すことができ、圧力センサとすることができる。

また、温度の変化に対しては、前記双方の光ファイバに
常に同等に、あるいは比例的に伝送特性の変化として現
われるので、電気回路で相殺処理して温度変化の影響を
排除した温度補償形の光ファイバマットを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面説明図、第２図は第１
図のＡ−Ａ線断面図、第３図は本発明の感圧用光ファイ
バならびに温度補償用光ファイバの実施例を示す図で、
Ａはその一実施例、Ｂは他の実施例、Ｃはさらに他の実
施例を示す。第４図は感圧用光フアイバ斜視図、第５図
は第１図のＢ−Ｂ線断面説明図、第６図はサーキットコ
ントロールボックスの説明図である。（図中）２・・・・・・下面保護部材３・・・・・・感圧用光ファイバ４・・・・・・温度補償用光ファイバ５・・・・・・上面保護部材１３・・・・・・リング特許出願人　株式会社　本田電子技研第１図第２図第　　３　　図第６図第　　　４　　　図第　　　５　　　図手続補正書（方力昭和６１年　６月１７日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下面保護部材の上に蛇行状に形成してなる２本の
光ファイバを固着し、その上を上面保護部材で覆うとと
もに、該上面保護部材を前記下面保護部材にとりつけて
なる光ファイバマットにおいて前記２本の光ファイバは
外径Ｄ＿１の感圧用光ファイバと、外径Ｄ＿２の温度補
償用光ファイバとからなり、Ｄ＿１とＤ＿２との関係はＤ＿１＞Ｄ＿２であるとともに感圧用光ファイバは一定間隔毎にリング
で装着したことを特徴とする光ファイバマット。
（２）前記２本の光ファイバは、双方とも被覆を有しな
いものである特許請求の範囲第１項記載の光ファイバマ
ット。
（３）前記２本の光ファイバは、感圧用光ファイバが被
覆を有し、温度補償用光ファイバが被覆を有しないもの
である特許請求の範囲第１項記載の光ファイバマット。
（４）前記２本の光ファイバは、双方とも被覆を有する
ものである特許請求の範囲第１項記載の光ファイバマッ
ト。
（５）前記上面保護部材は、前記下面保護部材に着脱可
能にとりつけたものである特許請求の範囲第１項記載の
光ファイバマット。
（６）前記上面保護部材は、前記下面保護部材に固定的
にとりつけたものである特許請求の範囲第１項記載の光
ファイバマット。