JPS63226604A - 光フアイバセンサヘツド - Google Patents

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〕 本発明は光量後の少ないラインポイントセンサーや図面
読取り用光ファイバセンサヘッドとして利用できるプラ
スチック製マルチ光ファイバを用いた元ファイバセンサ
ヘッドに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、元ファイバの一端をライン状に並べ、他端を円又
は矩形状に乗積したライトガイド用ラインポイントセン
サが開発され、複写機をはじめとする各稲の０＾機器に
用いられている。

これらの光フアイバラインポイントセンサは極めて有用
なものであるが各党ファイバを通過してくる光量に斑が
あり、この光量後を解消するため光ファイバセンサヘッ
ドの先端に透明な樹脂体で作られた光ミキシング部材が
取付けられて使用されており、このミキシング部材が元
ファイバセンサヘッド先熾の光量低減の大きな原因とな
っている。また、ライン部に並べられる元ファイバの断
面形状は円形であるため、ライン状の光源として利用し
うる光の利用効率はやはシ低いものとならざるを得ない
。

ま九、光学繊維の−ｙＩＡをラインポイント状に並べ、
他端を、ライン側順番に対応した番地の確定し次地区に
集積した光学式標識読取り用光ファイバセンサヘッドも
やはりＯＡ機器分野會中心にその利用が図られている。

この光学式センサヘッドは数千率から数万本の元ファイ
バをその一端を一定の間隔でライン状に正確に並べると
共に他ａｔ正確にライン側光学１１１Ｍの配列位置に対
応するように確定した位置に配列集積する必要があシ、
この配列順序に少しでも狂いが生ずると正確な標識読取
り機能を発揮できずその配列作業が極めて難しく不良品
の発生率も極めて高い作業となっている。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明者等は、上述した如き不都合のない光フア
イバセンサーであり、かつ、標識読取ｐ月光ファイバセ
ンサを開発することを目的として検討した結果本発明を
完成した。

本発明の要旨とするところは直径５〜２００μなる光伝
送性の島成分を海部に１００〜１ｏｏｏ。

なる割合で密集配置し、かつ、外周形状が略矩形のプラ
スチ゛ツク表マルチ元ファイバを多数本、一端が一列な
いし複数列のライン状に配置され、他ｍｔ−矩形状又は
略円形状に集積したことｔ−特徴とする光ファイバセン
サヘッドにあり、と〈Ｋ１光学式標識読取り用センサヘ
ッドとして利用する場合にはマルチ光ファイバの矩形状
集積端面のマルチ光ファイバの配列順位がライン状に配
列されたマルチ光ファイバの配列順に対応した確定番地
のエリア内に集積したものでおることｔ特徴とする光フ
ァイバセンサヘッドにある。

以下図面により本発明で用いるプラスチック系マルチ光
ファイバについて説明する。

第２図は本発明で用いるプラスチック系マルチ光ファイ
バの一例の断面図でアシ、同図中２１は本発明で用いる
プラスチック系マルチ光ファイバであり、２２は画像伝
送を担う画素となる島成分であシ、２３は海成分である
。

第２図に示す如く、本発明で用いるプラスチック系マル
チ光ファイバは島成分の断面形状が六角形以上の多角形
もしくは略円形でアシ、かつ、この島成分は海中に密集
配置されていることが必賛であり、籍に好ましい配列は
俵積み構造をとっていると共に１１本のマルチ光ファイ
バ湖面に配置された島成分の配列位置が１対１の対応を
しているものである。

マルチ光ファイバの外周断面形状は矩形断面形状のもの
が用いられる。外周断面が円形形状のものは例えば島成
分の配列状態を俵積みとして密集配置する場合に、断面
中央部近傍では俵積み配列構造となし得るが、その外周
部ではその配列構造が乱れると共に、その端部をライン
状に配置する本願発明においては、各ファイバー間に海
部のない部分が生じ、かつ、各島成分の断面積斑も激し
くなり、鮮明な画像伝送を行い得るセンサーヘッドとす
ることができない。

また、島成分は光伝送を行わしめる芯とそれを良好にす
るための鞘とよりなる芯−鞘構造を形成していることが
好ましい。海成分中に存在する島成分の構造が芯−鞘構
造を形成していない場合には白色光を伝送した場合の白
黒の１組のラインｔ−１ラインペアとするものの、１Ｊ
ＩＩ１１当りの数を増してゆくと白黒ラインの境界が判
読しにくくな夕、解像度の良好なマルチ光ファイバとす
ることができず、これを用いたセンサヘッドもまた充分
な性能のものを得ることが困難となる。

マルチ光ファイバの解像度を規定するラインペア／ｍと
は次の如くして測定したものである。

分解能テストターゲット（Ｕ８ＡＦ　　１９’５１　）
をマルチ光ファイバの一端に設置し、これに光源から出
た光を当てて、テストパターンを伝送する。マルチ光フ
ァイバの他端に集光レンズおよび受像面を設置し、伝送
されたテストパターンを判別する。

又、受像面に、写真フィルムを設置して伝送されたテス
トパターンを記録することも出来る。

本発明で用いるマルチ光ファイバの配列密度は２ライン
ベア／ｗｍ以上であることが好しい。

このラインペア密度が２ラインペア／ＩＩＩＢ未満の場
合には解像度の良好な画像伝送を行なうことが難しく、
本考案においては通常５〜３０ラインペア／ｍの範囲と
するのがよい。ラインペアの１直が３０ラインペア／ｌ
！ｔ−越えて多くなると、海成分中での島成分の配列構
造に乱れを生じたりその断面形状に変形ｋｌ！にたすよ
うになり、解像度の低下がみられるようになるので好し
くない。かくの如き配列構造のプラスチック製マルチ光
ファイバとするには島成分の断面直径が５〜２００μの
範囲とすることがよい。

本発明で用いるマルチ光ファイバの芯成分及び鞘成分形
成用プラスチックの具体例としては次の如きものが挙げ
られる。

ポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４９）およびメチ
ルメタクリレート金主成分とするコポリ−ｒ−（ｎ＝１
．４７Ｓ１．５０　）、ポリスチレン（ｎ＝１．５８）
およびスチレンを主成分とするコポリマー（ｎ＝１．５
０〜１．５８）、スチレンアクリロニトリルコポリマー
（ｎ＝１．５６）、ポリ４−メチルペンテン１　（ｎ＝
＝１．４６　）、エチレン／酢ビコポリマー（ｎ＝１．
４６〜ｉ、ｓｏ）、ポリカーボネート（ｎ　＝　１．５
０　Ｓｌ、５７　）、ポリクロロスチレン（ｎ＝＋１ｊ
ｌ）、ポリ塩化ビニリデン（ｎ＝１．６３）、ポリ酢酸
ビニル（ｎ＝１．４７）、メチルメタクリレート／スチ
レン、ビニルトルエン又はα−メチルスチレン／ｌＲ１
水マレイン酸三元コポリマー又は四元コポリマー（ｎ＝
１．５０Ｓ１．５８　）、ポリジメチルシロキサン（ｎ
＝１．４０　）、ポリアセタール（ｎ＝１．４８）、ポ
リテトラフルオロエチレン（ｎ＝１．５５）、ポリフッ
化ビニリデン（ｎ＝１．４２）、ポリトリプルオロエチ
レン（ｎ　＝　１．４０　）、パープルオロプロピレン
（ｎ＝＋１ｊｌ）、およびこれらフッ化エチレンの二元
系又は三元系コポリ−ｒ　−（ｎ　＝ｌｊ　５　Ｓｌ、
４０　）　、ポリフッ化ビニリデン／ポリメチルメタク
リレート・ブレンドポリ？−（ｎ＝１．４２　Ｓｌ、４
６　）、一般式０Ｈ２＝　Ｃ（ＯＨ３）ＣＯＯＲｆで表
わされる７ツ化メタクリレートを主取分とするポリマー
、但しＲｆ：（ＯＨ２）ｍ（ＯＦ２）ｎＦ　（ｎ＝１．
３７　Ｓｌ　、４０　）、Ｒｆ：（ＣＨ２）ｍ　（ＯＦ
２　）ｎＨ（ｎ　＝１．３７〜１．４２）、Ｒｆ二〇Ｈ
（ＯＦ、）２（ｎ　＝　ｉｊ　８　）、Ｒｆ　：　Ｃ（
ＣＦ、）、−（ｎ＝１．３６　）、Ｒｆ　：　０Ｈ２０
Ｆ２０ＨＦＯＦ、　（ｎ　＝　１．４０　）、Ｒｆ　：
　０Ｈ２０Ｆ（ＯＦ、）２（ｎ　＝　１ｊ　７　）、お
よびこれらの７ツ化メタクリレートコポＩＪマー（ｎ＝
１．５６〜１．４０）、およびこれらのフッ化メタクリ
レートとメチルメタクリレートコポリマー（ｎ　＝　１
．３７＝１．４３　）、一般式０Ｈ２＝ＯＨ−００ＯＲ
’　ｆで表わされるフッ化アクリレートｔ−主成分とす
るポリマー、但しＲ’ｆ　：　（（Ｒ２八（ＣｊＦ２）
ｎＦ　（ｎ　＝１．３７−１．４０　）、Ｒ’ｆ　：　
（ＯＨ２）ｒｔｚ　（ＯＦ　２　）、Ｈ（ｎ　＝１．３
７−１．４１　）、Ｒ’　ｆ　：　Ｃ；　Ｈ２０Ｆ　２
０ＨＦＯＦ　ｓ　　（ｎ　＝１．４１）、Ｒ’ｆ　：　
０Ｈ（ＣＦ３）２（ｎ　＝　１．３８　）　、およびこ
れらフッ化アクリレートコポリマー（ｎ＝１．５６へ１
．４１）、およびこれら７ツ化アクリレートと前記フッ
化メタクリレートコポリマー（ｎ＝１ｊ６−−１．４１
）、およびこれら７ツ化アクリレートとフッ化メタクリ
レートとメチルメタクリレートコポリマー（ｎ＝１ｊ７
−１．４３）、一般式ＣＨ２＝　ＯＦ・ＧＯＯＲ”ｆで
表わされる２−フルオロアクリレートを主成分とするポ
リマーおよびコポリマー（ｎ＝１ｊ７へ１．４２）、但
しａ’ｒ　：　ＯＨ，、（ＯＨ２）＋ａ（”２）ｎ’　
％　（ＣＨ２）ｍ（”２）ｎＨｓＯＨ２０Ｆ２０ＨＦＯ
Ｆ、、ｃ（ａＦ、）２　　など、含フッ素アルキルフマ
ル酸エステルｙｔｉリマ−（ｎ＝１．３０Ａ−１，４２
）などを挙げることができる。

本発明で用いるマルチ光ファイバの島成分を形成してい
る芯成分ポリマーの屈折″４ｎ、と鞘成分又は海成分ポ
リマーの屈折″４ｎ２　との差が０．０１以上となるよ
うにすることが、島成分中を伝送する光の伝送損失を増
大させないためＫも必要である。ｎ、−ｎ２値が０．０
１よりも小さい組合せくより作られたマルチ光ファイバ
の場合には芯成分中に導入された光が鞘層へ漏光する現
象が認められ、本発明の如きマルチ光ファイバにおいて
は伝送画像の鮮明性が著しく低下するようＫなる。

本発明で用いる多画素数のプラスチックマルチ光フアイ
バ全効率よく作るに際し、有効に用いうる紡糸口金の断
面図を第３図に示した。同図中３１は芯形成用口金であ
シ、３２は鞘形成用口金、３５は海成分形成用口金、３
４は各成分分配用口金、５５．３６．５７は芯成分ポリ
マー供給口、鞘成分供給口、海成分供給口であり、３８
はマルチ光フアイバ形成用集合口金である。３１ａは芯
形成用ノズル、５２ａは鞘形成用ノズル、３３ａは海形
成用ノズルであシ、その下端部はラッパ状開孔となって
いる点に特徴を有している。３９は集合ノズルであり、
５６ｂ及び３７ｂは夫々口金内での鞘成分ポリマー流及
び海成分ポリマー流の流れを規制するスリットである。

上記の如くして製造したグラスチック製ｉルチ光ファイ
バは、その外周形状が第２図に示す如く矩形の形状を有
しているため、従来開発されてきたラインポイントセン
サーに使われてきた円形断面の光ファイバに比べ、その
断面形状を均一なものとすることができると共にそのラ
イン状への配列性並びに他端部の集積配列性は極めて良
好である。

本発明の元ファイバセンサヘッドを作るには予め所定長
に切断したマルチ元ファイバ全うイン状配列外板上に配
列すると共に他端を矩形状に組上げるか或いはマルチ光
フアイバ捲取シトラム上に整然と捲取り、捲取り部を接
合しながら横断面状に切開することによってマルチ光フ
ァイバのライン状配列端を形成でき、他端は所定の形状
となるように集積すればよい。

本発明によると、ライン状に配列するマルチ光ファイバ
の本数は従来開発されてきたラインセンサーの引揃え法
に比ベマルチ光ファイバを用いているため著るしく少な
いものとすることができると共に逆に画素数を数倍以上
のものとすることができ、各党伝送系金通る光量斑も解
消できると共に明るい高画質の画像を伝送できるマルチ
光ファイバを用いたラインセンサとす、ることかできる
。

本発明のセンサーヘッドにおいてライン側集合部ではマ
ルチ光ファイバが平面上に一列に配列したシート状集合
体ないしはこれを複数列に積層配列したシート状集合部
とな夛、他端部の集積部（２！（エリア側集合部）は該
マルチ光学ファイバの断面を長方形、正方形のような一
定面積の形状の中に所定の順序に従って積層配列し丸薬
合体又は略円形の集合体となる。

本発明のマルチ光フアイバセンサーヘッドを用いること
によって、例えば、大型図面の読み覗シ装蓋を組立てる
と高速で安定な操作性に優れ、しかも解像度の高い性能
が達成される。

さらに本発明の元ファイバセンサーヘッドは大型図面の
読みを９（電気信号化）にとどまらず、コンピュータ自
動設計、縫製型紙のグレイティング、造船鉄板のキャス
ティング、等の光学信号の電気信号への変換、入力デー
タの作成に利用可能である。

尚、本方式で用いるマルチ光ファイバとじては、石英系
、多成分ガラス系、グラスチック系の元ファイバが用い
られるが好ましくは、製造操作性からプラスチック系光
ファイバがよい。

以下詳細に図面により説明する。

第１図は、本発明の光７アイパ式センサーヘッドの概略
図であり、第４図は本発明の光ファイバセンサヘッドの
別の態様を示す斜視図であり、同図中（４１）及び（４
５）はマルチ光ファイ、＜　端であり％　　（４４）は
このマルチ光ファイバ端面をライン状に並べたライン部
を、（４２）はマルチ光ファイバ端面（４５）を略円形
状に集束したポイント部である。このような形状の元フ
ァイバセンサヘッドはその集束部を略円形としているた
めラインライトガイドとして用い九場合にはポイント部
の光源への接続が非常にやり易く、ラインライトガイド
として用いる場合に都合がよい。

また、第１図のセンサーによる光信号は、ライン側集合
部（ＩＩの端部よシ入射されマルチ光学ファイバ＋３１
　’ｉ　、伝達してエリア側集合部（２）よシ出射され
る。この際ライン側集合部（１）の集合状態は、第１図
Ａ部の拡大側面図第１人図に示すようにピンチ間隔ｌで
配列されている。エリア側集合部は第１図Ｂ部の拡大側
面図第１Ｂ図に示すように縦ピッチｌ′横ピッチｌで配
列されている。

また集合に際しては、ライン＠１番地は、エリア側曹番
地に４番地は４番地にそれぞれ第１人図、および第１Ｂ
図のように対応して配置させる。通常エリア側集合部（
２）より出射された光信号は、必要に応じンンズを介し
てｖａＤカメラ（固体撮像体）により電気信号に変換さ
れる。

実施例 第５図に示した如き断面構造の紡糸口金でちゃ％３ｇ１
表に示し次ホール数の紡糸口金を用い芯成分形成用ボリ
マムとして屈折率１．４９２メルトフローレート１．２
のポリメチルメタクリレート、鞘形成用ポリマーとして
屈折率１．４１５メルト７０−レート６のポリ７ツ化メ
タクリレート、海成分としてメルトフローレート１２の
フッ化ビニリデンコポリマーを用いて紡糸し、第１表に
示した如き特性を有する３種のマルチ光ファイバを得、
その断面を拡大観察したところ第２図の如き構造であり
、像解像性は極めて良好であった。

第　　１　　表 第富表に示した５種のマルチ光ファイバを回転ドラム上
に巻付けてマルチファイバシートを作り、接合し、接合
部を切開してライン部を形成し、他熾部を定番地に配列
集積してマルチ光フアイバセンナヘッドとじ九。

本光学式センサーヘッドを大型図面読取装置に実装した
ところ所期の性能を満足し、高速で操作性に優れた機能
を発揮した。

また、第１表実験番号３のマルチ元ファイバ１３０本を
第４図に示す如くその片側をライン状に並べ他端を略円
形状に集積してポイント部とし、このポイント部に光源
をつなぎラインライトとしたところ、ライン部よシ出射
され、有効に利用しうる元素は、従来開発されてきた断
面円形状光ファイバを用いたラインライトに比べ大巾に
向上していることを確め念。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第４図は光学ファイバ一式センサーヘッドの
説明図、第１Ａ図は第１図Ａ部の拡大側面図％ｌ！ＩＢ
図は第１図Ｂ部の拡大側面図であり、第２図は本発明に
用いるマルチ光ファイバの断面図であり、第３図はマル
チ光ファイバを製造するに際して使用する紡糸口金の断
面図である。 第１図 第１Ａ図 第１Ｂ図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直径５〜２００μなる光伝送性の島成分を海部に
   １００〜１００００なる割合で密集配置し、かつ、外周
   形状が略矩形のプラスチック製マルチ光ファイバを多数
   本、一端が一列ないし複数列のライン状に配置され、他
   端を略矩形状又は略円形状に集積したことを特徴とする
   光ファイバセンサヘッド。
2. （２）マルチ光ファイバの島部が俵積み配列で密集配置
   されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光ファイバセンサヘッド。
3. （３）矩形状集積端のマルチ光ファイバの配列がライン
   状配列順に対応した確定番地のエリアに集積されたもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   ファイバセンサヘッド。