WO2013118553A1 - 光学式センサ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an optical sensor.
- Patent Document 1 discloses an optical fiber. As shown in FIG. 7A, the optical fiber 101 includes a core 101a, a clad 101b that covers the core 101a, and a light absorbing portion 101c disposed in the clad 101b.
- the light traveling through the optical fiber 101 will be described.
- FIG. 7A when the optical fiber 101 is in a straight state, all the light 103a traveling along the axial direction of the optical fiber 101 is guided.
- the light 103b traveling at a first angle with respect to the axial direction is absorbed by the light absorbing portion 101c.
- the light 103c traveling at a second angle with respect to the axial direction is not absorbed by the light absorbing portion 101c but is totally reflected and guided by the clad 101b.
- FIG. 7B when the optical fiber 101 is bent around the light absorbing portion 101c, the light 103, 103b, 103c travels toward the light absorbing portion 101c. As a result, the light 103, 103b, 103c is absorbed by the light absorbing portion 101c and does not travel. In this way, the amount of light guided is controlled.
- Such an optical fiber 101 is used in the curvature measuring apparatus 110 shown in FIG. 7C, which is a typical example of an optical sensor that detects the amount of displacement of the optical fiber 101.
- the curvature measuring apparatus 110 shown in FIG. 7C is shown in FIG. 7A.
- the optical fiber 101 disposed along the rail 111, the laser light source 113 connected to one end of the optical fiber 101, and the optical fiber 101 And a photoelectric conversion device 115 connected to the other end.
- the optical fiber 101 is bent according to the curve of the rail 111. Along with this bending, the amount of light traveling from the laser light source 113 to the photoelectric conversion device 115 via the optical fiber 101 decreases.
- the photoelectric conversion device 115 measures the amount of light that decreases according to the curvature. Thereby, the curvature of the rail 111 and the degree of sinking of the rail 111 when the train passes are measured.
- the optical fiber 101 is disposed so that, for example, the light absorbing portion 101c is positioned on the outer peripheral surface side of the rail 111 that is curved.
- the optical fiber 101 including the light absorbing portion 101 c is arranged according to the bending direction of the rail 111.
- the precision instrument is freely twisted and further bent, so that the optical fiber 101 is twisted. As a result, the arrangement position of the characteristic changing portion is shifted, and it is difficult to detect the state of the precision instrument.
- the present invention has been made in view of these circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical sensor that can reliably position the characteristic change portion and can accurately and easily detect the state of the member.
- One aspect of the optical sensor of the present invention is disposed in a light source that emits light, a light guide member for characteristics that guides the light emitted from the light source, and the light guide member for characteristics.
- a characteristic changing unit that changes an optical characteristic of the light according to a bending amount of the light guide member, and the optical characteristic is changed by the characteristic change unit, and the light guided by the characteristic light guide member
- an optical sensor capable of reliably positioning the characteristic change portion and detecting the state of the member accurately and easily.
- FIG. 1A is a schematic diagram of an optical system according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 1B is a cross-sectional view of the characteristic light guide member including the characteristic change portion.
- FIG. 1C is a cross-sectional view of the characteristic light guide member including the characteristic change portion.
- 1D is a cross-sectional view taken along line 1D-1D shown in FIG. 1A.
- 1E is a cross-sectional view taken along line 1E-1E shown in FIG. 1A.
- 1F is a cross-sectional view taken along line 1F-1F shown in FIG. 1A.
- 1G is a cross-sectional view taken along line 1G-1G shown in FIG. 1A.
- 1H is a cross-sectional view taken along line 1H-1H shown in FIG. 1A.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a first modification of the first embodiment.
- FIG. 3 is a diagram illustrating a second modification of the first embodiment.
- FIG. 4A is a diagram illustrating a third modification of the first embodiment.
- FIG. 4B is a diagram illustrating a third modification of the first embodiment.
- FIG. 4C is a diagram illustrating a third modification of the first embodiment.
- FIG. 4D is a diagram illustrating a third modification of the first embodiment.
- FIG. 5A is a schematic diagram of an optical system according to the second embodiment.
- 5B is a cross-sectional view taken along line 5B-5B shown in FIG. 5A.
- 5C is a cross-sectional view taken along line 5C-5C shown in FIG. 5A.
- FIG. 5D is a cross-sectional view taken along line 5D-5D shown in FIG. 5A.
- FIG. 6A is a schematic diagram of an optical system according to the third embodiment.
- 6B is a cross-sectional view taken along line 6B-6B shown in FIG. 6A.
- 6C is a cross-sectional view taken along line 6C-6C shown in FIG. 6A.
- FIG. 6D is a modification of the cross-sectional view taken along line 6B-6B shown in FIG. 6A.
- FIG. 7A is a diagram showing a general linear optical fiber.
- FIG. 7B is a diagram illustrating a state in which the optical fiber illustrated in FIG. 7A is curved.
- FIG. 7C is a diagram showing a curvature measuring device which is an optical sensor having the optical fiber shown in FIG. 7A.
- the optical sensor 10 includes a light source 20 that emits light, a light guide member 30 that guides light emitted from the light source 20 to supply light, and a light guide for supply.
- a light guide member for characteristics 40 that further guides the light guided by the member 30;
- the optical sensor 10 is disposed in the characteristic light guide member 40 and changes the optical characteristics of the light guided by the characteristic light guide member 40 in accordance with the bending amount of the characteristic light guide member 40.
- a detection unit 60 that detects the light whose optical characteristics are changed by the characteristic changing unit 50 and guided by the characteristic light guide member 40.
- the optical sensor 10 shown in FIG. 1A is disposed inside a small precision device (not shown).
- This small precision device is, for example, an elongated member such as a medical endoscope insertion portion, an industrial endoscope insertion portion, a manipulator, or a catheter.
- the light source 20 is optically connected to the supply light guide member 30 via a connector 21.
- the light emitted from the light source 20 enters the supply light guide member 30.
- the light source 20 includes, for example, a laser light source that emits laser light and an LED light source that emits LED light.
- the supply light guide member 30 is optically connected to a light source 20 (connector 21) and one end 31a optically connected to a reflection mechanism 70 described later, and guided from the one end 31a. And the other end portion 31 b that emits the emitted light to the reflection mechanism 70.
- the light guide member 30 for supply has flexibility, for example.
- the supply light guide member 30 includes, for example, an optical fiber.
- the light guide member 30 for supply is disposed, for example, along the longitudinal direction of the optical sensor 10. One supply light guide member 30 is provided.
- the characteristic light guide member 40 is optically connected to the reflection mechanism 70, one end 41 a on which light reflected by the reflection mechanism 70 is incident, and the detection unit 60 via the connector 61.
- the other end portion 41b is optically connected and guides the light guided from the one end portion 41a to the detection portion 60.
- the characteristic light guide member 40 is disposed, for example, along the longitudinal direction of the optical sensor 10, and is disposed in parallel to the supply light guide member 30.
- a plurality of characteristic light guide members 40 are disposed, and the characteristic light guide members 40 are disposed so as to surround the light guide member 30 for supply.
- the characteristic light guide member 40 has flexibility, for example.
- the characteristic light guide member 40 includes, for example, an optical fiber. As shown in FIGS. 1B and 1C, the characteristic light guide member 40 includes a core 43a, a clad 43b covering the core 43a, and a jacket 43c covering the clad 43b and protecting the clad 43b. A part of the clad 43b and a part of the jacket 43c are notched, and the characteristic changing part 50 is disposed in the notch. In this way, the characteristic changing unit 50 is embedded in the characteristic light guide member 40.
- the inner peripheral surface of the characteristic changing portion 50 is in contact with the core 43a, and the outer peripheral surface of the characteristic changing portion 50 does not protrude from the outer peripheral surface of the jacket 43c in the radial direction of the characteristic light guide member 40. Are arranged on the same plane. Further, the side surface of the characteristic changing portion 50 is in contact with the side surface of the clad 43b and the side surface of the jacket 43c. It should be noted that the characteristic change portion 50 does not need to be disposed in the entire notch, and may be formed according to the hardness of the characteristic change portion 50 and the thickness of the characteristic change portion 50. In this case, the characteristic change unit 50 has a thickness corresponding to the light reaction of the characteristic change unit 50.
- the characteristic changing unit 50 includes, for example, a light absorbing unit that absorbs light.
- the characteristic change unit 50 includes a light absorption unit
- the amount of light absorbed by the characteristic change unit 50 varies depending on the amount of bending of the characteristic light guide member 40. For example, when the characteristic light guide member 40 is curved upward so that the characteristic change unit 50 is positioned inside the curved characteristic light guide member 40, the amount of light absorbed by the characteristic change unit 50 is the characteristic guide. Compared to when the optical member 40 is in a straight line state, it decreases.
- the characteristic light guide member 40 is bent downward so that the characteristic change part 50 is positioned outside the curved characteristic light guide member 40, the amount of light absorbed by the characteristic change part 50 is the characteristic light guide member.
- the characteristic changing unit 50 changes the optical characteristic according to, for example, the amount of bending of the characteristic light guide member 40.
- the characteristic changing unit 50 is disposed at a desired location in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40.
- the characteristic light guide member 40 including the characteristic change unit 50 is covered with a protective member 43d and protected by the protective member 43d.
- the protective member 43d may cover only the characteristic changing portion 50 as shown in FIG. 1C. Further, the protective member 43d may be omitted.
- the characteristic light guide member 40 may be the same member as the supply light guide member 30 or may be a separate member. Although the characteristic light guide member 40 is thinner than the supply light guide member 30, a plurality of the characteristic light guide members 40 are provided.
- the reflection mechanism 70 is optically connected to the other end portion 31b of the supply light guide member 30 and the one end portion 41a of the characteristic light guide member 40.
- One end of the transmission member 71 is optically connected to the other end 31 b and one end 41 a, and the entire other end of the transmission member 71 has a reflection portion 73.
- the light reflected by the reflecting portion 73 passes through the transmissive member 71 again and enters the one end portion 41 a of the characteristic light guide member 40.
- the detection unit 60 detects the amount of bending of the characteristic light guide member 40 by detecting the amount of light changed by the characteristic change unit 50 when the characteristic change unit 50 includes a light absorption unit.
- the optical sensor 10 is disposed along the characteristic light guide member 40, suppresses at least twisting of the characteristic light guide member 40, and changes the curved state of the characteristic light guide member 40.
- a regulating member 80 that regulates, and a positioning mechanism 90 that holds the characteristic light guide member 40 and the regulating member 80 and positions the characteristic changing unit 50 at least in the circumferential direction of the characteristic light guide member 40 along with the holding. Have.
- the regulating member 80 functions as an axis of the optical sensor 10. Therefore, the restriction member 80 restricts the state of the optical sensor 10 including the characteristic light guide member 40 as desired. Specifically, the restricting member 80 suppresses twisting of the characteristic light guide member 40 that is curved. Further, the regulating member 80 is fixed to a support member 93 and a fixing member 95 described later in order to position the characteristic light guide member 40 in the axial direction and the circumferential direction of the characteristic light guide member 40. The regulating member 80 has flexibility with respect to bending.
- the regulating member 80 is disposed, for example, along the longitudinal direction of the optical sensor 10, and is further disposed in parallel to the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40.
- the restricting member 80 is disposed inside a support member 93 and a fixing member 95 described later.
- the regulating member 80 is formed by at least one of a cylindrical member as shown in FIG. 1E and a linear member.
- the cylindrical member is formed of at least one of, for example, an elastic member, a resin or metal tube, a spiral tube, and a spiral tube covered with a mesh tube.
- the spiral tube is formed in a substantially circular tube shape, for example, by forming a strip-shaped thin plate material made of stainless steel into a spiral shape.
- the spiral tube is, for example, a thin metal spiral tube.
- the spiral tube is formed by a spring coil, for example.
- the mesh tube is formed, for example, by knitting a strand bundle of a plurality of strands made of stainless steel into a substantially circular tube.
- the linear member is formed by a stranded wire member formed by bundling a plurality of linear members, for example.
- the positioning mechanism 90 includes an end fixing member 91 to which one end portion of the regulating member 80 is fixed, a light guide member 30 for supply, a part of the characteristic light guide member 40a, and the other part characteristic.
- a support member 93 that supports the light guide member 40b and the restricting member 80, and a fixing member 95 to which the other characteristic light guide member 40b and the restricting member 80 are fixed for positioning the characteristic changing portion 50 are provided. is doing.
- the one-end fixing member 91 has, for example, a cylindrical shape.
- the one end fixing member 91 has an insertion hole 91a into which one end portion of the regulating member 80 is inserted.
- the insertion hole 91a is disposed along the axial direction of the one-end fixing member 91, for example.
- the regulating member 80 is positioned in the axial direction and the circumferential direction of the regulating member 80.
- the outer peripheral surface of the one-end fixing member 91 is fixed to the inner peripheral surface of one end portion of a cylindrical member 99 described later, for example, by bonding.
- one end portion of the outer peripheral surface of the one-end fixing member 91 is exposed from the cylindrical member 99, and the exposed portion is fixed to a precision instrument.
- the optical sensor 10 is positioned in the axial direction and the circumferential direction of the optical sensor 10.
- the support member 93 is disposed, for example, between the one end fixing member 91 and the fixing member 95 and between the fixing member 95 and the light source 20 in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40. ing. As shown in FIG. 1E, the support member 93 has, for example, a cylindrical shape.
- the support member 93 includes an insertion hole 931 through which the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40 can be freely inserted along the axial direction of the support member 93, and a restriction member 80. And a fixing hole 933 inserted and fixed along the axial direction of the support member 93.
- the insertion hole 931 and the fixing hole 933 are disposed, for example, along the axial direction of the support member 93.
- the insertion hole 931 is separate from the fixing hole 933, for example.
- the insertion hole 931 communicates with the outside so that the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40 can be inserted into the insertion hole 931 from the outer peripheral surface side of the support member 93. It has an insertion communication portion 931a.
- the insertion hole 931 and the insertion communication part 931a are formed as a recessed part.
- the insertion hole 931 is an abutting surface to which the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40 abut when the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40 are inserted into the insertion hole 931. 931b.
- the fixed hole 933 has a fixed communication portion 933a that communicates with the outside so that the restriction member 80 can be inserted into the fixed hole 933 from the outer peripheral surface side of the support member 93. .
- the fixed hole 933 and the fixed communication portion 933a are formed as concave portions.
- the restriction member 80 is inserted into the fixing hole 933 from the fixed communication portion 933a, the restriction member 80 is fixed to the support member 93 by, for example, adhesion.
- the regulating member 80 is positioned in the axial direction and the circumferential direction of the regulating member 80.
- the regulating member 80 positions the support member 93 in the axial direction of the support member 93 and the circumferential direction of the support member 93 as shown in FIG. 1A. At the same time, the regulating member 80 is prevented from falling off from the support member 93 via the fixed communication portion 933a.
- the fixing hole 933 has an abutting surface 933b against which the restricting member 80 abuts when the restricting member 80 is inserted into the fixed hole 933.
- the fixed communication portion 933a is disposed away from the insertion communication portion 931a in the circumferential direction of the support member 93.
- the support member 93 includes a light guide member that shows the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40 by the insertion hole 931 and the fixing hole 933, and a support member for the restriction member 80. 93 is maintained as desired in the radial direction.
- the fixing member 95 is disposed, for example, between one support member 93 and the other support member 93 in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40.
- the fixing member 95 is disposed so as to sandwich the characteristic changing portion 50 in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40.
- the fixing member 95 has, for example, a cylindrical shape.
- the fixing member 95 includes an insertion hole 951 through which the supply light guide member 30 and a part of the characteristic light guide member 40a can be freely inserted along the axial direction of the fixing member 95, and the like.
- Characteristic fixing hole 953 in which the characteristic light guide member 40b is inserted and fixed along the axial direction of the fixing member 95
- restriction fixing hole in which the restriction member 80 is inserted and fixed along the axial direction of the fixing member 95 957.
- the insertion hole 951, the characteristic fixing hole 953, and the regulation fixing hole 957 are disposed along the axial direction of the fixing member 95, for example.
- the insertion hole 951 is larger than the characteristic fixing hole 953 and the restriction fixing hole 957.
- the restriction fixing hole 957 is larger than the characteristic fixing hole 953.
- the insertion hole 951, the characteristic fixing hole 953, and the regulation fixing hole 957 are separate from each other.
- the characteristic light guide members 40a have, for example, a characteristic changing portion 50 that does not need to be positioned, and the other characteristic light guide members 40b have, for example, a characteristic changing portion 50 that needs to be positioned.
- This positioning is a state in which the twist of the characteristic light guide member 40 is prevented, for example, the position of the characteristic change portion 50 in the longitudinal direction of the optical sensor 10 and the characteristic change portion in the circumferential direction of the characteristic light guide member 40.
- the position of 50 in other words, the direction of the characteristic changing unit 50 is shown.
- the insertion hole 951 is formed so that the supply light guide member 30 and a part of the characteristic light guide member 40a can be inserted into the insertion hole 951 from the outer peripheral surface side of the fixing member 95. It has the insertion communication part 951a which is connected with.
- the insertion hole 951 and the insertion communication portion 951a are formed as concave portions.
- the insertion hole 951 includes the supply light guide member 30 and the part of the characteristic light guide member 40a. Has an abutting surface 951b to which is applied.
- the characteristic fixing hole 953 communicates with the outside so that the other characteristic light guide member 40b can be inserted into the characteristic fixing hole 953 from the outer peripheral surface side of the fixing member 95.
- a communication portion 953a is provided.
- the characteristic fixing hole 953 and the characteristic communication part 953a are formed as concave parts.
- the other characteristic light guide member 40b is inserted into the characteristic fixing hole 953 from the characteristic communication portion 953a, the other characteristic light guide member 40b is fixed to the fixing member 95 by adhesion, for example.
- the other characteristic light guide member 40b and the characteristic changing portion 50 are positioned in the axial direction and the circumferential direction of the other characteristic light guide member 40b. In other words, as shown in FIG.
- the other characteristic light guide member 40 b positions the fixing member 95 in the axial direction of the fixing member 95 and the circumferential direction of the fixing member 95. At the same time, the other characteristic light guide member 40b is prevented from falling off the fixing member 95 via the characteristic communication portion 953a.
- Two characteristic fixing holes 953 are provided, for example, and are arranged symmetrically about the central axis of the fixing member 95.
- the other characteristic light guide member 40b is fixed to one fixing member 95 (for example, the left side shown in FIG. 1A) and is not fixed to the other fixing member 95 (for example, the right side shown in FIG. 1A). For this reason, the characteristic light guide member 40 b can be freely inserted through the characteristic fixing hole 953 provided in the other fixing member 95 along the axial direction of the other fixing member 95.
- the characteristic fixing hole 953 has an abutment surface 953b against which the other characteristic light guide member 40b is applied when the other characteristic light guide member 40b is inserted into the characteristic fixed hole 953. have.
- the regulation fixing hole 957 has a regulation communication portion 957 a that communicates with the outside so that the regulation member 80 can be inserted into the regulation fixing hole 957 from the outer peripheral surface side of the fixing member 95. ing.
- the regulation fixing hole 957 and the regulation communication part 957a are formed as concave parts.
- the regulating member 80 positions the fixing member 95 in the axial direction of the fixing member 95 and the circumferential direction of the fixing member 95, as shown in FIG. 1A. At the same time, the restricting member 80 is prevented from falling off the fixing member 95 via the restricting communication portion 957a.
- the regulation fixing hole 957 has an abutting surface 957b against which the regulation member 80 abuts when the regulation member 80 is inserted into the regulation fixing hole 957.
- the insertion communication portion 951a, the characteristic communication portion 953a, and the restriction communication portion 957a are arranged so as to be shifted from each other in the circumferential direction of the fixing member 95.
- the fixing member 95 includes a light guide member 30 for supply and a part of the characteristic light guide member 40a by an insertion hole 951, a characteristic fixing hole 953, and a regulation fixing hole 957. And the space
- the fixing member 95 is such that the other characteristic light guide member 40b and the regulating member 80 are securely fixed to the fixing member 95, and the characteristic changing portion 50 is positioned. Has a length.
- the insertion hole 931 is larger than the insertion hole 951 and the characteristic fixing hole 953.
- the insertion hole 931 is disposed so as to include the insertion hole 951 and the characteristic fixing hole 953 when viewed from the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40.
- the insertion hole 931 and the insertion hole 951 are arranged on substantially the same straight line in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40. Further, the insertion hole 931 is disposed on substantially the same straight line in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40 with respect to the insertion hole 951 and the characteristic fixing hole 953.
- the insertion communication part 931a has substantially the same size as the insertion communication part 951a, for example.
- the insertion communication portion 931 a and the insertion communication portion 951 a are disposed on substantially the same straight line in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40.
- the fixing hole 933 and the regulation fixing hole 957 are arranged on substantially the same straight line in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40.
- the fixing hole 933 and the regulation fixing hole 957 have substantially the same size.
- the fixed communication portion 933a and the restriction communication portion 957a are arranged on substantially the same straight line in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40.
- the positioning mechanism 90 includes a cover member 97 that covers the support member 93 and the fixing member 95, and FIGS. 1A, 1D, 1E, 1F, 1G, and 1H.
- the cylinder including the supply light guide member 30, the characteristic light guide member 40, the reflection mechanism 70, the regulating member 80, the one end fixing member 91, the support member 93, the fixing member 95, and the cover member 97 is integrally covered. And a member 99.
- the cover member 97 has a cylindrical shape and is in close contact with the support member 93 and the fixing member 95.
- the cover member 97 has an insertion communication portion 931a for preventing the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40 from dropping from the support member 93 via the insertion communication portion 931a.
- the support member 93 including is covered.
- the cover member 97 covers at least a part of the fixed communication portion 933a in order to prevent the regulating member 80 from dropping from the support member 93 via the fixed communication portion 933a.
- the cover member 97 presses the regulating member 80 toward the abutting surface 933b via the fixed communication portion 933a so that the regulating member 80 is fixed to the support member 93.
- the cover member 97 prevents the supply light guide member 30 and a part of the characteristic light guide member 40a from dropping from the fixing member 95 via the insertion communication portion 951a.
- the fixing member 95 including the insertion communication portion 951a and the characteristic communication portion 953a is covered.
- the cover member 97 covers at least a part of the restriction communication portion 957a in order to prevent the restriction member 80 from dropping from the fixing member 95 via the restriction communication portion 957a.
- the cover member 97 presses the restriction member 80 toward the abutting surface 957b via the restriction communication portion 957a so that the restriction member 80 is fixed to the fixing member 95.
- the supply light guide member 30, the characteristic light guide member 40, the regulating member 80, the reflection mechanism 70, the one-end fixing member 91, the support member 93, the fixing member 95, and the cover member 97. are inserted into the cylindrical member 99.
- the cylindrical member 99 has flexibility.
- the tubular member 99 is bonded to the one-end fixing member 91.
- the tubular member 99 includes one end fixing member 91 and a supporting member 93, between the supporting member 93 and the fixing member 95, and one fixing member 95. And the other fixing member 95 surround the light guide member 30 for supply, the light guide member 40 for characteristics, and the regulating member 80.
- the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40 are bundled between the one-end fixing member 91 and the support member 93. At this time, the supply light guide member 30 is surrounded by the characteristic light guide member 40.
- the characteristic light guide member 40 is formed of, for example, only the core 43a.
- the other characteristic light guide member 40b is fixed to the fixing member 95 and positioned in the axial direction and the circumferential direction of the characteristic light guide member 40.
- the characteristic changing portion 50 disposed between the one fixing member 95 and the other fixing member 95 is positioned in the axial direction and the circumferential direction of the characteristic light guide member 40.
- the characteristic changing unit 50 fixes the position of the optical sensor 10 in the longitudinal direction and the position of the characteristic changing unit 50 in the circumferential direction of the characteristic light guide member 40, in other words, the direction of the characteristic changing unit 50.
- the light source 20 emits light.
- the light enters the supply light guide member 30 via the connector 21 and is guided to the reflection mechanism 70 by the supply light guide member 30.
- the reflection mechanism 70 the light passes through the transmission member 71, is reflected by the reflection portion 73, passes through the transmission member 71 again, and enters the characteristic light guide member 40.
- the light is guided to the detection unit 60 by the characteristic light guide member 40.
- the optical characteristic of the light is changed by the characteristic changing unit 50 according to the bending amount of the characteristic light guide member 40.
- the light whose optical characteristics have changed enters the detection unit 60 via the connector 21 and is detected by the detection unit 60.
- the regulating member 80 is thicker than the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40, and is disposed along the characteristic light guide member 40.
- the regulating member 80 is fixed to the support member 93 and the fixing member 95, thereby suppressing twisting of the curved characteristic light guide member 40.
- the characteristic light guide member 40 is fixed to a fixing member 95, and is positioned in the axial direction and the circumferential direction of the characteristic light guide member 40.
- the detection unit 60 reliably detects the bending amount of the characteristic light guide member 40.
- the support member 93 maintains a desired distance between the characteristic light guide member 40 and the restriction member 80, and the fixing member 95 as shown in FIG. 1F is provided with the characteristic light guide member 40 and the restriction member 80. It is fixed to. Thereby, the characteristic change part 50 is more reliably positioned in the axial direction of the characteristic light guide member 40b of another part, the circumferential direction, and the radial direction.
- the characteristic light guide member 40 is only fixed to one fixing member 95.
- the regulating member 80 has flexibility with respect to bending. Therefore, the characteristic light guide member 40 is curved without being affected by the regulating member 80.
- the restriction member 80 When the optical sensor 10 is assembled, the restriction member 80 is disposed in the support member 93 (fixed hole 933) through the fixed communication portion 933a as shown in FIG. 1E, and through the restriction communication portion 957a as shown in FIG. 1F.
- the fixing member 95 (restriction fixing hole 957) is disposed. Since the fixed communication portion 933a and the restriction communication portion 957a are disposed on the same straight line, the restriction member 80 is easily disposed on the support member 93 and the fixed member 95.
- the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40a are disposed in the support member 93 (insertion hole 931) through the insertion communication portion 931a as shown in FIG. 1E, and the insertion communication portion as shown in FIG. 1F.
- the fixing member 95 (insertion hole 951) is disposed through 951a. Since the insertion communication portion 931a and the insertion communication portion 951a are arranged on the same straight line, the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40a can be easily connected to the support member 93 and the fixing member 95. Arranged.
- the characteristic light guide member 40b is disposed in the support member 93 (insertion hole 931) through the insertion communication portion 931a as shown in FIG. 1E, and the fixing member 95 (characteristic fixing) through the characteristic communication portion 953a as shown in FIG. 1F. Hole 953).
- the cover member 97 covers the insertion communication part 931a and the fixed communication part 933a in the support member 93 shown in FIG. 1E, and the supply light guide member 30, the characteristic light guide member 40, and the regulating member 80 are the support members. 93 is prevented from falling off. Further, the cover member 97 covers the insertion communication portion 951a, the characteristic communication portion 953a, and the restriction communication portion 957a in the fixing member 95 shown in FIG. 1F, and the supply light guide member 30 and a part of the characteristic light guide member 40a. The other characteristic light guide member 40 b and the regulating member 80 are prevented from falling off the fixing member 95.
- cover member 97 presses the restricting member 80 against the abutting surface 933b of the fixing hole 933 as shown in FIG. 1E, and presses the restricting member 80 against the abutting surface 957b of the restricting fixing hole 957 as shown in FIG. 1F.
- the characteristic changing part 50 is positioned reliably.
- the cylindrical member 99 includes a supply light guide member 30, a characteristic light guide member 40, a reflection mechanism 70, a regulating member 80, one end fixing member 91, a support member 93, a fixing member 95, and a cover member 97. And cover the whole including. Thereby, they are protected from external forces and protected from impacts and the like.
- the regulating member 80 suppresses the twisting of the curved characteristic light guide member 40
- the positioning mechanism 90 causes the characteristic light guide member 40 to move in the axial direction and the circumferential direction of the characteristic light guide member 40. Position at.
- the characteristic change part 50 can be positioned reliably, and the amount of curvature of the characteristic light guide member 40 can be accurately and easily detected by the detection part 60.
- the support member 93 maintains a desired distance between the characteristic light guide member 40 and the restriction member 80, and the characteristic light guide member 40 and the restriction member 80 are fixed to the fixing member 95.
- the characteristic change part 50 can be positioned in the axial direction of the light guide member 40b for characteristics of another part, the circumferential direction, and a radial direction.
- the optical sensor 10 when the regulating member 80 is formed by an elastic member including, for example, a densely wound coil, the optical sensor 10 can be reduced in diameter. Moreover, in this embodiment, when the regulating member 80 is formed of a spiral tube, the regulating member 80 can further suppress the twist of the characteristic light guide member 40 that is curved. In the present embodiment, when the regulating member 80 is formed of a stranded wire member, the optical sensor 10 can be reduced in diameter. In the present embodiment, when the optical sensor 10 is assembled, the regulating member 80 is disposed in the support member 93 (fixed hole 933) through the fixed communication portion 933a as shown in FIG. 1E, and as shown in FIG. 1F.
- the fixing member 95 (restriction fixing hole 957) is disposed through the restriction communication portion 957a.
- the effort which inserts the control member 80 in the support member 93 and the fixing member 95 can be saved.
- the restriction member 80 can be easily and simultaneously provided on the support member 93 and the fixed member 95.
- the optical sensor 10 can be assembled easily.
- the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40a are supported by the support member 93 (insertion hole 931) through the insertion communication portion 931a as shown in FIG. 1E.
- the fixing member 95 (insertion hole 951) is disposed through the insertion communication portion 951a.
- this embodiment can save the effort of inserting the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40a through the support member 93 and the fixing member 95.
- the insertion communication portion 931a and the insertion communication portion 951a are arranged on the same straight line, the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40a can be easily and simultaneously provided with the support member 93 and the fixing member 95. Can be arranged. Thereby, in this embodiment, the optical sensor 10 can be assembled easily.
- the characteristic light guide member 40b is disposed in the support member 93 (insertion hole 931) through the insertion communication portion 931a as shown in FIG. 1E.
- the fixing member 95 (characteristic insertion hole 953) is disposed through the characteristic communication portion 953a.
- the cover member 97 covers the insertion communication part 931a and the fixed communication part 933a in the support member 93 as shown in FIG. 1E.
- the cover light member 97 can prevent the supply light guide member 30, the characteristic light guide member 40, and the regulating member 80 from falling off the support member 93.
- the cover member 97 covers the insertion communication portion 951a, the characteristic communication portion 953a, and the restriction communication portion 957a in the fixing member 95 as shown in FIG. 1F.
- the supply light guide member 30, a part of the characteristic light guide member 40 a, the other characteristic light guide member 40 b, and the regulating member 80 are detached from the fixing member 95 by the cover member 97. Can be prevented.
- the cover member 97 presses the regulating member 80 against the abutting surface 933b of the fixing hole 933 as shown in FIG. 1E, and the abutting surface of the regulating fixing hole 957 as shown in FIG. 1F. Press against 957b.
- the regulating member 80 can be fixed to the support member 93 and the fixing member 95, and as a result, the characteristic changing portion 50 can be positioned reliably.
- the supply light guide member 30, the characteristic light guide member 40, and the regulating member 80 are applied to the application surfaces 931 b, 933 b, 951 b, 953 b, and 957 b, thereby
- the characteristic light guide member 40 and the regulating member 80 can be easily disposed on the support member 93 and the fixing member 95.
- the cylindrical member 99 is fixed to the supply light guide member 30, the characteristic light guide member 40, the reflection mechanism 70, the regulating member 80, the one end fixing member 91, and the support member 93.
- the whole including the member 95 and the cover member 97 is covered. Thereby, in this embodiment, these can be protected from an external force and can be protected from an impact or the like.
- the optical sensor 10 is arranged so that the light is folded from the light source 20 around the one end portion 41a of the characteristic light guide member 40 and proceeds to the detection unit 60.
- the reflection mechanism 70 does not need to be disposed.
- the characteristic change part 50 may have a wavelength conversion member (for example, fluorescent substance) which converts the wavelength of light, for example.
- a wavelength conversion member for example, fluorescent substance
- the amount of light that is converted by the characteristic changing unit 50 varies depending on the amount of bending of the characteristic light guide member 40. For example, when the characteristic light guide member 40 is curved upward so that the characteristic change unit 50 is positioned inside the curved characteristic light guide member 40, the amount of light that the characteristic change unit 50 performs wavelength conversion is Compared to when the characteristic light guide member 40 is in a straight line state, the characteristic light guide member 40 decreases.
- the amount of light that the characteristic change part 50 performs wavelength conversion is Compared to when the light guide member 40 is in a straight line state, the number increases.
- the amount of light that travels to the detection unit 60 changes as the amount of light that is converted by the characteristic changing unit 50 changes.
- the characteristic changing unit 50 changes the optical characteristic according to, for example, the amount of bending of the characteristic light guide member 40, but it is not necessary to be limited to this.
- the characteristic changing unit 50 changes the optical characteristic according to at least one of the bending direction of the characteristic light guide member 40, the bending amount of the precision instrument, the bending direction of the precision instrument, and the operation amount of the precision instrument, for example. May be.
- cover member 97 only needs to cover at least one of the support member 93 and the fixing member 95 independently.
- the insertion communication portion 931 a and the insertion communication portion 951 a are disposed so as to be shifted in the circumferential direction of the characteristic light guide member 40.
- the edge 931c of the insertion hole 931 and the edge 951c of the insertion hole 951 are disposed so as to be offset, so that the light guide member 30 for supply from the support member 93 and the fixing member 95 is partially Can be prevented from falling off from the characteristic light guide member 40a.
- the insertion communication portion 931a in the support member 93 and the insertion communication portion 951a in the fixing member 95 have been described.
- the present invention is not limited to this. The same applies to the insertion communication portion 931a in one support member 93 and the insertion communication portion 931a in the other support member 93. This also applies to the fixing member 95.
- the insertion communication portions 931a, the insertion communication portions 931a, the insertion communication portions 951a, the insertion communication portions 951a, the insertion communication portions 931a, the characteristic communication portions 953a, and the characteristic communication portions 953a are disposed along the same straight line in the longitudinal direction of the characteristic light guide member 40. Or what is necessary is just to be arrange
- the supply light guide member 30 may be fixed to the fixing member 95 by being pressed by a regulating member 80 formed by, for example, a spring coil.
- a regulating member 80 formed by, for example, a spring coil.
- the cover member 97 can be made unnecessary and the optical sensor 10 can be reduced in diameter.
- the fixing member 95 is used for explanation.
- the present invention is not limited to this, and the same applies to the support member 93.
- the shape of the support member 93 is not limited to the above. As shown in FIG. 4A, for example, the support member 93 is disposed for a U-shaped insertion hole 931, a fixing hole 933 surrounded by the insertion hole 931, and the other characteristic light guide member 40b. The fixing hole 935 may be included. The fixing hole 933 is disposed at the center of the support member 93.
- the one insertion hole 931 and the other insertion hole 931 are arranged vertically symmetrically about the fixing hole 933, and the one fixing hole 935 and the other fixing hole 935 are fixed to the fixing hole 933. May be arranged symmetrically with respect to the center.
- the insertion hole 931 may be disposed along the fixing hole 933.
- the fixing hole 933 is surrounded by the insertion hole 931 and the fixing hole 935.
- the insertion hole 931 may have a substantially L shape so as to surround the fixing hole 933.
- One fixing hole 935 and the other fixing hole 935 are disposed 90 degrees apart.
- the regulating member 80 has a cylindrical shape so as to surround the characteristic light guide member 40 inserted into the regulating member 80, the reflection mechanism 70, the support member 93, and the fixing member 95. For this reason, the regulating member 80 is disposed outside the support member 93 and the fixing member 95. The regulating member 80 is inserted into the cylindrical member 99.
- the regulating member 80 is formed of a helical tube.
- the spiral tube is formed by, for example, a spring coil.
- the spiral tube may be covered with a mesh tube, or may be formed by overlapping members with different windings.
- the regulating member 80 is fixed to the supporting member 93 and the fixing member 95 by, for example, a fixing member 11 such as a screw or by bonding.
- the support member 93 inserted into the restriction member 80 is a planar member that is disposed on a part of the outer peripheral surface of the support member 93 and is formed for the orientation of the characteristic changing portion 50. It has an abutting surface 93a. That is, a part of the outer peripheral surface is notched.
- the fixing member 95 to be inserted into the regulating member 80 is a planar member that is disposed on a part of the outer peripheral surface of the fixing member 95 and is formed to face the characteristic changing portion 50.
- the abutting surface 95a is provided. That is, a part of the outer peripheral surface is notched.
- the regulation light member 80 can protect the supply light guide member 30 and the characteristic light guide member 40, position the characteristic change unit 50 more firmly, and improve the detection accuracy of the detection unit 60.
- the contact area between the support member 93 and the fixing member 95 with respect to the restriction member 80 by the contact surfaces 93 a and 95 a when the support member 93 and the fixing member 95 are fixed to the restriction member 80 by the fixing member 11, the contact area between the support member 93 and the fixing member 95 with respect to the restriction member 80 by the contact surfaces 93 a and 95 a.
- the supporting member 93 and the fixing member 95 can be easily positioned in the circumferential direction. Therefore, in this embodiment, since the characteristic change part 50 can be positioned more reliably and a contact area increases, the optical sensor 10 can be assembled more easily.
- the regulating member 80 also serves as the light guide member 30 for supply.
- the restriction member 80 only needs to be formed of at least one of a cylindrical member, a linear member, and an optical fiber.
- the one-end fixing member 91 can be omitted, the number of parts can be reduced, and the optical sensor 10 can be made thin. Moreover, by this, in this embodiment, the characteristic light guide member 40 can be increased, the characteristic change part 50 can be increased by this, and a detection precision can be improved.
- the characteristic light guide member 40a is individually disposed in the insertion hole 931 in the support member 93, and the characteristic light guide member 40b is individually provided in the fixing hole 935 in the support member 93 as shown in FIG. 6B. It is arranged. Further, as shown in FIG. 6C, the characteristic light guide member 40 a may be disposed in the insertion member 951 and the characteristic fixing hole 953, for example, two in the fixing member 95.
- the fixing accuracy of the light guide member 40b for other parts can be improved.
- the characteristic light guide member 40b can prevent interference of the characteristic light guide member 40a.
- some of the characteristic light guide members 40a may be disposed in the same insertion hole 931.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment.
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Abstract
光学式センサ(10)は、光源(20)と、光源(20)から出射された光を導光する特性用導光部材(40)と、特性用導光部材(40)に配設され、特性用導光部材(40)の湾曲量に応じて光の光学特性を変化させる特性変化部(50)と、特性変化部(50)によって光学特性が変化し、且つ特性用導光部材(40)によって導光された光を検出する検出部(60)とを有している。光学式センサ(10)は、特性用導光部材(40)に沿って配設され、少なくとも特性用導光部材(40)の捩れを抑制し、特性用導光部材(40)の湾曲状態を規制する規制部材(80)と、特性用導光部材(40)と規制部材(80)とを保持し、保持に伴い、少なくとも特性用導光部材(40)の周方向において特性変化部(50)を位置決めする位置決め機構(90)とをさらに有している。
Description
本発明は、光学式センサに関する。
例えば特許文献1は、光学ファイバを開示している。図7Aに示すように、光学ファイバ101は、コア101aと、コア101aを覆うクラッド101bと、クラッド101bに配設される光吸収部101cとを有している。
光学ファイバ101を進行する光について説明する。
図7Aに示すように、光学ファイバ101が直線状態である場合、光学ファイバ101の軸方向に沿って進行する光103aは全て導光される。軸方向に対して第1の角度で傾いて進行する光103bは、光吸収部101cに吸収される。軸方向に対して第2の角度で傾いて進行する光103cは、光吸収部101cに吸収されずクラッド101bによって全反射し導光される。
図7Bに示すように、光学ファイバ101が光吸収部101cを中心に湾曲すると、光103,103b,103cは光吸収部101cに向かって進行する。これにより光103,103b,103cは、光吸収部101cに吸収され、進行しない。
このように導光される光の量が制御される。
図7Aに示すように、光学ファイバ101が直線状態である場合、光学ファイバ101の軸方向に沿って進行する光103aは全て導光される。軸方向に対して第1の角度で傾いて進行する光103bは、光吸収部101cに吸収される。軸方向に対して第2の角度で傾いて進行する光103cは、光吸収部101cに吸収されずクラッド101bによって全反射し導光される。
図7Bに示すように、光学ファイバ101が光吸収部101cを中心に湾曲すると、光103,103b,103cは光吸収部101cに向かって進行する。これにより光103,103b,103cは、光吸収部101cに吸収され、進行しない。
このように導光される光の量が制御される。
このような光学ファイバ101は、光学ファイバ101の変位量を検出する光学式センサの代表例である図7Cに示す曲率測定装置110に用いられている。図7Cに示す曲率測定装置110は、図7Aに示し、レール111に沿って配設されている光学ファイバ101と、光学ファイバ101の一端部と接続しているレーザ光源113と、光学ファイバ101の他端部と接続している光電変換装置115とを有している。光学ファイバ101は、レール111の湾曲に応じて湾曲する。この湾曲に伴い、レーザ光源113から光学ファイバ101を介して光電変換装置115に進行する光の量は、減る。そして光電変換装置115は、湾曲に応じて減る光の量を測定する。これによりレール111の曲率と、列車が通過する際のレール111の沈み具合とが測定される。
図7Aに示すように特性変化部である光吸収部101cは、位置決めされている。よって、図7Cに示す光学式センサにおいて、例えば光吸収部101cが湾曲しているレール111の外周面側に位置するように、光学ファイバ101は配設される。このように、光吸収部101cを含む光学ファイバ101は、レール111の湾曲方向に応じて、配設される。
しかし、この光学ファイバ101が例えば細長く可撓性を有する小型な精密機器に配設される場合、精密機器は自在に捩れてさらに湾曲するため、光学ファイバ101は捩れる。これにより、特性変化部の配置位置がずれてしまい、精密機器の状態を検出することは困難となる。
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、特性変化部を確実に位置決めでき、部材の状態を正確且つ容易に検出できる光学式センサを提供することを目的とする。
本発明の光学式センサの一態様は、光を出射する光源と、前記光源から出射された前記光を導光する特性用導光部材と、前記特性用導光部材に配設され、前記特性用導光部材の湾曲量に応じて前記光の光学特性を変化させる特性変化部と、前記特性変化部によって前記光学特性が変化し、且つ前記特性用導光部材によって導光された前記光を検出する検出部と、前記特性用導光部材に沿って配設され、少なくとも前記特性用導光部材の捩れを抑制し、前記特性用導光部材の湾曲状態を規制する規制部材と、前記特性用導光部材と前記規制部材とを保持し、保持に伴い、少なくとも前記特性用導光部材の周方向において前記特性変化部を位置決めする位置決め機構とを具備する。
本発明によれば、特性変化部を確実に位置決めでき、部材の状態を正確且つ容易に検出できる光学式センサを提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお例えば図1Aにおいてカバー部材97の図示を省略するように、一部の図面では図示の明瞭化のために部材の一部の図示を省略している。
[第1の実施形態]
[構成]
図1Aと図1Bと図1Cと図1Dと図1Eと図1Fと図1Gと図1Hとを参照して第1の実施形態について説明する。
図1Aに示すように、光学式センサ10は、光を出射する光源20と、光を供給するために光源20から出射された光を導光する供給用導光部材30と、供給用導光部材30によって導光された光をさらに導光する特性用導光部材40とを有している。また光学式センサ10は、特性用導光部材40に配設され、特性用導光部材40によって導光された光の光学特性を特性用導光部材40の湾曲量に応じて変化させる特性変化部50と、特性変化部50によって光学特性が変化し、且つ特性用導光部材40によって導光された光を検出する検出部60とをさらに有している。
[第1の実施形態]
[構成]
図1Aと図1Bと図1Cと図1Dと図1Eと図1Fと図1Gと図1Hとを参照して第1の実施形態について説明する。
図1Aに示すように、光学式センサ10は、光を出射する光源20と、光を供給するために光源20から出射された光を導光する供給用導光部材30と、供給用導光部材30によって導光された光をさらに導光する特性用導光部材40とを有している。また光学式センサ10は、特性用導光部材40に配設され、特性用導光部材40によって導光された光の光学特性を特性用導光部材40の湾曲量に応じて変化させる特性変化部50と、特性変化部50によって光学特性が変化し、且つ特性用導光部材40によって導光された光を検出する検出部60とをさらに有している。
図1Aに示す光学式センサ10は、図示しない小型な精密機器の内部に配設される。この小型な精密機器は、例えば、医療用内視鏡の挿入部、工業用内視鏡の挿入部、マニュピレータ、カテーテルなどの細長い部材である。
図1Aに示すように、光源20は、コネクタ21を介して供給用導光部材30と光学的に接続している。光源20から出射された光は、供給用導光部材30に入射する。光源20は、例えばレーザ光を出射するレーザ光源やLED光を出射するLED光源を有する。
図1Aに示すように、供給用導光部材30は、光源20(コネクタ21)と光学的に接続する一端部31aと、後述する反射機構70と光学的に接続し、一端部31aから導光された光を反射機構70に出射する他端部31bとを有している。供給用導光部材30は、例えば可撓性を有している。供給用導光部材30は、例えば光ファイバを有する。供給用導光部材30は、例えば光学式センサ10の長手方向に沿って配設されている。供給用導光部材30は、1本配設されている。
図1Aに示すように、特性用導光部材40は、反射機構70と光学的に接続し、反射機構70によって反射された光が入射する一端部41aと、コネクタ61を介して検出部60と光学的に接続し、一端部41aから導光された光を検出部60に導光する他端部41bとを有している。特性用導光部材40は、例えば光学式センサ10の長手方向に沿って配設されており、供給用導光部材30に対して平行に配設されている。特性用導光部材40は複数配設されており、これら特性用導光部材40は供給用導光部材30を囲うように配設されている。
特性用導光部材40は、例えば可撓性を有している。特性用導光部材40は、例えば光ファイバを有する。図1Bと図1Cとに示すように、特性用導光部材40は、コア43aと、コア43aを覆うクラッド43bと、クラッド43bを覆い、クラッド43bを保護するジャケット43cとを有している。クラッド43bの一部分とジャケット43cの一部分とは切り欠かれており、この切り欠き部に特性変化部50が配設されている。このように特性変化部50は、特性用導光部材40に埋め込まれている。特性変化部50の内周面はコア43aと接しており、特性変化部50の外周面は特性用導光部材40の径方向においてジャケット43cの外周面よりも突出しておらずジャケット43cの外周面と同一平面上に配設されている。また特性変化部50の側面は、クラッド43bの側面とジャケット43cの側面とに接している。なお特性変化部50は、切り欠き部全体に配設される必要はなく、特性変化部50の硬さ、特性変化部50の厚みに応じて形成されていればよい。この場合、特性変化部50は、特性変化部50の光の反応に応じた厚みを有することとなる。
特性変化部50は、例えば光を吸収する光吸収部を有している。特性変化部50が光吸収部を有する場合、特性変化部50が吸収する光の量は、特性用導光部材40の湾曲量に応じて、異なる。例えば、湾曲する特性用導光部材40の内側に特性変化部50が位置するように特性用導光部材40が上方に向かって湾曲する際、特性変化部50が吸収する光量は、特性用導光部材40が直線状態の時と比べて、減る。湾曲する特性用導光部材40の外側に特性変化部50が位置するように特性用導光部材40が下方に向かって湾曲する際、特性変化部50が吸収する光量は、特性用導光部材40が直線状態の時と比べて、増える。特性変化部50が吸収する光量が増減することで、検出部60に進行する光の量が変化する。
このように、特性変化部50は、特性用導光部材40の例えば湾曲量に応じて、光学特性を変化させる。特性変化部50は、特性用導光部材40の長手方向において、所望する場所に配設されている。
このように、特性変化部50は、特性用導光部材40の例えば湾曲量に応じて、光学特性を変化させる。特性変化部50は、特性用導光部材40の長手方向において、所望する場所に配設されている。
図1Bに示すように特性変化部50を含む特性用導光部材40は、保護部材43dによって覆われており、保護部材43dによって保護されている。なお保護部材43dは、図1Cに示すように特性変化部50のみを覆っていても良い。また保護部材43dは、省略されていてもよい。
特性用導光部材40は、供給用導光部材30と同一部材であってもよいし、別部材であってもよい。特性用導光部材40は、供給用導光部材30よりも細いが、複数配設されている。
図1Aに示すように、反射機構70は、供給用導光部材30の他端部31bと特性用導光部材40の一端部41aとに光学的に接続し、供給用導光部材30の他端部31bから出射された光が透過する透過部材71と、透過部材71によって透過された光が特性用導光部材40の一端部41aに入射するように、光を反射する反射部73とを有している。
透過部材71の一端部は他端部31bと一端部41aとに光学的に接続し、透過部材71の他端部全面は反射部73を有している。反射部73によって反射された光は、透過部材71を再び透過して、特性用導光部材40の一端部41aに入射する。
検出部60は、特性変化部50が光吸収部を有する場合、特性変化部50によって変化する光量を検出することで、特性用導光部材40の湾曲量を検出する。
また図1Aに示すように、光学式センサ10は、特性用導光部材40に沿って配設され、少なくとも特性用導光部材40の捩れを抑制し、特性用導光部材40の湾曲状態を規制する規制部材80と、特性用導光部材40と規制部材80とを保持し、保持に伴い、少なくとも特性用導光部材40の周方向において特性変化部50を位置決めする位置決め機構90とをさらに有している。
図1Aと図1Eとに示すように、規制部材80は、光学式センサ10の軸として機能する。このため規制部材80は、特性用導光部材40を含む光学式センサ10の状態を所望に規制する。詳細には、規制部材80は、湾曲する特性用導光部材40の捩れを抑制する。また規制部材80は、特性用導光部材40の軸方向と周方向とにおいて特性用導光部材40を位置決めするために、後述する支持部材93と固定部材95とに固定されている。規制部材80は、湾曲に対してフレキシブル性を有している。
規制部材80は、例えば光学式センサ10の長手方向に沿って配設されており、さらに供給用導光部材30と特性用導光部材40とに対して平行に配設されている。規制部材80は、後述する支持部材93と固定部材95との内部に配設されている。
規制部材80は、図1Eに示すような筒状部材と、線状部材との少なくとも一方によって形成されている。
筒状部材は、例えば弾性部材と、樹脂製または金属製のチューブと、螺旋管と、網状管によって覆われている螺旋管との少なくとも1つによって形成されている。
螺旋管は、例えばステンレス鋼材製の帯状の薄板素材が螺旋形状に成形されることで、略円管状に形成されている。螺旋管は、例えば薄肉金属螺旋管である。螺旋管は、例えばスプリングコイルによって形成される。網状管は、例えばステンレス鋼材製の複数の素線が束にされた素線束が略円管状に編み込まれることで、形成される。
線状部材は、例えば複数の線部材が束ねられることで形成される撚り線部材によって形成されている。
筒状部材は、例えば弾性部材と、樹脂製または金属製のチューブと、螺旋管と、網状管によって覆われている螺旋管との少なくとも1つによって形成されている。
螺旋管は、例えばステンレス鋼材製の帯状の薄板素材が螺旋形状に成形されることで、略円管状に形成されている。螺旋管は、例えば薄肉金属螺旋管である。螺旋管は、例えばスプリングコイルによって形成される。網状管は、例えばステンレス鋼材製の複数の素線が束にされた素線束が略円管状に編み込まれることで、形成される。
線状部材は、例えば複数の線部材が束ねられることで形成される撚り線部材によって形成されている。
図1Aに示すように、位置決め機構90は、規制部材80の一端部が固定される一端固定部材91と、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aと他部の特性用導光部材40bと規制部材80とを支持する支持部材93と、特性変化部50の位置決めのために他部の特性用導光部材40bと規制部材80とが固定される固定部材95とを有している。
図1Dに示すように一端固定部材91は、例えば円柱形状を有している。一端固定部材91は、規制部材80の一端部が挿入される挿入孔91aを有している。挿入孔91aは、例えば一端固定部材91の軸方向に沿って配設されている。規制部材80の一端部が挿入孔91aに挿入された際、規制部材80の一端部は例えば接着によって一端固定部材91に固定される。これにより規制部材80は、規制部材80の軸方向と周方向とにおいて位置決めされる。
図1Dに示すように一端固定部材91の外周面は、後述する筒部材99の一端部の内周面と例えば接着によって固定されている。図1Aに示すように一端固定部材91の外周面の一端部は筒部材99から露出しており、露出部分は精密機器に固定される。これにより光学式センサ10は、光学式センサ10の軸方向と周方向とにおいて位置決めされる。
図1Aに示すように支持部材93は、特性用導光部材40の長手方向において、例えば一端固定部材91と固定部材95との間と、固定部材95と光源20との間とに配設されている。図1Eに示すように、支持部材93は、例えば円柱形状を有している。
図1Eに示すように、支持部材93は、供給用導光部材30と特性用導光部材40とが支持部材93の軸方向に沿って自在に挿通可能な挿通孔931と、規制部材80が支持部材93の軸方向に沿って挿通され固定される固定孔933とを有している。挿通孔931と固定孔933とは、例えば支持部材93の軸方向に沿って配設されている。挿通孔931は、例えば固定孔933とは別体である。
図1Eに示すように、挿通孔931は、供給用導光部材30と特性用導光部材40とが支持部材93の外周面側から挿通孔931に挿入可能となるように、外部と連通している挿通連通部931aを有している。挿通孔931と挿通連通部931aとは、凹部として形成される。
挿通孔931は、供給用導光部材30と特性用導光部材40とが挿通孔931に挿入される際に、供給用導光部材30と特性用導光部材40とが当て付く当て付け面931bを有している。
図1Eに示すように、固定孔933は、規制部材80が支持部材93の外周面側から固定孔933に挿入可能となるように、外部と連通している固定連通部933aを有している。固定孔933と固定連通部933aとは、凹部として形成される。規制部材80が固定連通部933aから固定孔933に挿入された際、規制部材80は例えば接着によって支持部材93に固定される。これにより規制部材80は、規制部材80の軸方向と周方向とにおいて位置決めされる。言い換えると規制部材80は、図1Aに示すように支持部材93の軸方向と支持部材93の周方向とにおいて支持部材93を位置決めする。同時に規制部材80は、固定連通部933aを介して支持部材93からの脱落を防止されている。
固定孔933は、規制部材80が固定孔933に挿入される際に、規制部材80が当て付く当て付け面933bを有している。
図1Eに示すように、固定連通部933aは、支持部材93の周方向において、挿通連通部931aとはずれて配設されている。
図1Eに示すように、支持部材93は、挿通孔931と固定孔933とによって、供給用導光部材30と特性用導光部材40とを示す導光部材と、規制部材80との支持部材93の径方向における間隔を所望に保持している。
図1Aに示すように、固定部材95は、特性用導光部材40の長手方向において、例えば一方の支持部材93と他方の支持部材93との間に配設されている。固定部材95は、特性用導光部材40の長手方向において、特性変化部50を挟むように配設されている。図1Fに示すように、固定部材95は、例えば円柱形状を有している。
図1Fに示すように、固定部材95は、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aとが固定部材95の軸方向に沿って自在に挿通可能な挿通孔951と、他部の特性用導光部材40bが固定部材95の軸方向に沿って挿通され固定される特性固定孔953と、規制部材80が固定部材95の軸方向に沿って挿通され固定される規制固定孔957とを有している。挿通孔951と特性固定孔953と規制固定孔957とは、例えば固定部材95の軸方向に沿って配設されている。例えば挿通孔951は特性固定孔953と規制固定孔957とよりも大きく、例えば規制固定孔957は特性固定孔953よりも大きい。挿通孔951と特性固定孔953と規制固定孔957とは、それぞれ別体である。
一部の特性用導光部材40aは例えば位置決めする必要がない特性変化部50を有し、他部の特性用導光部材40bは、例えば位置決めする必要がある特性変化部50を有している。この位置決めとは、特性用導光部材40の捩れが防止された状態で、例えば光学式センサ10の長手方向における特性変化部50の位置と、特性用導光部材40の周方向における特性変化部50の位置、言い換えると特性変化部50の向きとを示す。
図1Fに示すように、挿通孔951は、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aとが固定部材95の外周面側から挿通孔951に挿入可能となるように、外部と連通している挿通連通部951aを有している。挿通孔951と挿通連通部951aとは、凹部として形成される。
挿通孔951は、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aとが挿通孔951に挿入される際に、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aとが当て付く当て付け面951bを有している。
図1Fに示すように、特性固定孔953は、他部の特性用導光部材40bが固定部材95の外周面側から特性固定孔953に挿入可能となるように、外部と連通している特性連通部953aを有している。特性固定孔953と特性連通部953aとは、凹部として形成される。他部の特性用導光部材40bが特性連通部953aから特性固定孔953に挿入された際、他部の特性用導光部材40bは例えば接着によって固定部材95に固定される。これにより他部の特性用導光部材40bと特性変化部50とは、他部の特性用導光部材40bの軸方向と周方向とにおいて位置決めされる。言い換えると図1Aに示すように意、他部の特性用導光部材40bは、固定部材95の軸方向と固定部材95の周方向とにおいて固定部材95を位置決めする。同時に他部の特性用導光部材40bは、特性連通部953aを介して固定部材95からの脱落を防止されている。
特性固定孔953は、例えば、2つ配設されており、固定部材95の中心軸を中心に対称に配設されている。
なお他部の特性用導光部材40bは、一方の固定部材95(例えば図1Aに示す左側)に固定されており、他方の固定部材95(例えば図1Aに示す右側)に固定されていない。このため特性用導光部材40bは、他方の固定部材95の軸方向に沿って他方の固定部材95に配設されている特性固定孔953を自在に挿通可能となっている。
図1Fに示すように、特性固定孔953は、他部の特性用導光部材40bが特性固定孔953に挿入される際に、他部の特性用導光部材40bが当て付く当て付け面953bを有している。
図1Fに示すように、規制固定孔957は、規制部材80が固定部材95の外周面側から規制固定孔957に挿入可能となるように、外部と連通している規制連通部957aを有している。規制固定孔957と規制連通部957aとは、凹部として形成される。規制部材80が規制連通部957aから規制固定孔957に挿入された際、規制部材80は例えば接着によって固定部材95に固定される。これにより規制部材80は、規制部材80の軸方向と周方向とにおいて位置決めされる。言い換えると規制部材80は、図1Aに示すように、固定部材95の軸方向と固定部材95の周方向とにおいて固定部材95を位置決めする。同時に規制部材80は、規制連通部957aを介して固定部材95からの脱落を防止されている。
規制固定孔957は、規制部材80が規制固定孔957に挿入される際に、規制部材80が当て付く当て付け面957bを有している。
図1Fに示すように、挿通連通部951aと特性連通部953aと規制連通部957aとは、固定部材95の周方向において互いにずれて配設されている。
図1Fに示すように、固定部材95は、挿通孔951と特性固定孔953と規制固定孔957とによって、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aとを示す導光部材と、他部の特性用導光部材40bと、規制部材80との固定部材95の径方向における間隔を所望に保持している。
図1Aに示すように固定部材95の軸方向において、固定部材95は、他部の特性用導光部材40bと規制部材80とが確実に固定部材95に固定され、特性変化部50が位置決めされる長さを有している。
図1Eと図1Fとに示すように支持部材93と固定部材95とにおいて、挿通孔931は、挿通孔951と特性固定孔953とよりも大きい。特性用導光部材40の長手方向から見た際に、挿通孔931は、挿通孔951と特性固定孔953とを含むように配設されている。挿通孔931と挿通孔951とは、特性用導光部材40の長手方向において、互いに略同一直線上に配設されている。また挿通孔931は、挿通孔951と特性固定孔953とに対して特性用導光部材40の長手方向において、略同一直線上に配設されている。
挿通連通部931aは、例えば挿通連通部951aと略同一の大きさを有している。挿通連通部931aと挿通連通部951aとは、特性用導光部材40の長手方向において、互いに略同一直線上に配設されている。
また固定孔933と規制固定孔957とは、特性用導光部材40の長手方向において、互いに略同一直線上に配設されている。固定孔933と規制固定孔957とは、互いに略同一の大きさを有している。また固定連通部933aと規制連通部957aとは、特性用導光部材40の長手方向において、互いに略同一直線上に配設されている。
また位置決め機構90は、図1Eと図1Fとに示すように支持部材93と固定部材95とを覆うカバー部材97と、図1Aと図1Dと図1Eと図1Fと図1Gと図1Hとに示すように供給用導光部材30と特性用導光部材40と反射機構70と規制部材80と一端固定部材91と支持部材93と固定部材95とカバー部材97と含む全体を一体的に覆う筒部材99とをさらに有している。
図1Eと図1Fとに示すように、カバー部材97は、筒形状を有しており、支持部材93と固定部材95とに密着している。
図1Eに示すようにカバー部材97は、供給用導光部材30と特性用導光部材40とが挿通連通部931aを介して支持部材93から脱落することを防止するために、挿通連通部931aを含む支持部材93を覆う。同時に、図1Eに示すようにカバー部材97は、規制部材80が固定連通部933aを介して支持部材93から脱落することを防止するために、固定連通部933aの少なくとも一部を覆う。同時に図1Eに示すようにカバー部材97は、規制部材80が支持部材93に固定されるように、固定連通部933aを介して規制部材80を当て付け面933bに向けて押し付ける。
また図1Fに示すようにカバー部材97は、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aとが挿通連通部951aを介して固定部材95から脱落することを防止し、他部の特性用導光部材40bが特性連通部953aを介して固定部材95から脱落することを防止するために、挿通連通部951aと特性連通部953aとを含む固定部材95を覆う。同時に、図1Fに示すようにカバー部材97は、規制部材80が規制連通部957aを介して固定部材95から脱落することを防止するために、規制連通部957aの少なくとも一部を覆う。同時に図1Fに示すようにカバー部材97は、規制部材80が固定部材95に固定されるように、規制連通部957aを介して規制部材80を当て付け面957bに向けて押し付ける。
図1Aに示すように、筒部材99において、供給用導光部材30と特性用導光部材40と規制部材80と反射機構70と一端固定部材91と支持部材93と固定部材95とカバー部材97とが筒部材99に挿入されている。筒部材99は、可撓性を有している。図1Dと図1Eと図1Fとに示すように、筒部材99は、一端固定部材91と接着している。
また図1Aと図1Gと図1Hとに示すように、筒部材99は、一端固定部材91と支持部材93との間と、支持部材93と固定部材95との間と、一方の固定部材95と他方の固定部材95との間とにおいて、供給用導光部材30と特性用導光部材40と規制部材80とを囲っている。
図1Gに示すように、一端固定部材91と支持部材93との間とにおいて、供給用導光部材30と特性用導光部材40とは、束ねられている。このとき供給用導光部材30は、特性用導光部材40によって囲まれている。なお特性用導光部材40は、例えばコア43aのみによって形成されている。
前記したように、他部の特性用導光部材40bは、固定部材95に固定され、特性用導光部材40の軸方向と周方向とにおいて位置決めされる。これにより図1Aに示すように、一方の固定部材95と他方の固定部材95との間に配設される特性変化部50は、特性用導光部材40の軸方向と周方向とにおいて位置決めされる。つまり特性変化部50は、光学式センサ10の長手方向における位置と、特性用導光部材40の周方向における特性変化部50の位置、言い換えると特性変化部50の向きとを固定される。
[作用]
光源20は、光を出射する。光は、コネクタ21を介して供給用導光部材30に入射し、供給用導光部材30によって反射機構70に導光される。反射機構70において、光は、透過部材71を透過し、反射部73によって反射され、透過部材71を再び透過し、特性用導光部材40に入射する。次に光は、特性用導光部材40によって検出部60に導光される。このとき光の光学特性は、特性用導光部材40の湾曲量に応じて、特性変化部50によって変化する。光学特性が変化した光は、コネクタ21を介して検出部60に入射し、検出部60によって検出される。
光源20は、光を出射する。光は、コネクタ21を介して供給用導光部材30に入射し、供給用導光部材30によって反射機構70に導光される。反射機構70において、光は、透過部材71を透過し、反射部73によって反射され、透過部材71を再び透過し、特性用導光部材40に入射する。次に光は、特性用導光部材40によって検出部60に導光される。このとき光の光学特性は、特性用導光部材40の湾曲量に応じて、特性変化部50によって変化する。光学特性が変化した光は、コネクタ21を介して検出部60に入射し、検出部60によって検出される。
なお図1Aに示すように、規制部材80は、供給用導光部材30と特性用導光部材40とよりも太く、特性用導光部材40に沿って配設されている。図1Eと図1Fとに示すように規制部材80は、支持部材93と固定部材95とに固定されることによって、湾曲する特性用導光部材40の捩れを抑制する。図1Fに示すように、特性用導光部材40は、固定部材95に固定されており、特性用導光部材40の軸方向と周方向とにおいて位置決めされている。
これにより光学式センサ10が精密機器の内部に配設された際、特性用導光部材40の捩れと位置ずれとが防止され、特性変化部50は確実に位置決めされる。よって検出部60は、特性用導光部材40の湾曲量を確実に検出する。
また図1Eに示すように支持部材93は特性用導光部材40と規制部材80との間隔を所望に維持し、図1Fに示すように固定部材95は特性用導光部材40と規制部材80とに固定されている。これにより特性変化部50は、他部の特性用導光部材40bの軸方向と周方向と径方向とにおいてより確実に位置決めされる。
なお特性用導光部材40は、一方の固定部材95に固定されているのみである。また規制部材80は、曲げに対してフレキシブル性を有している。よって特性用導光部材40は、規制部材80の影響を受けることなく湾曲する。
なお光学式センサ10が組立てられる際、規制部材80は、図1Eに示すように固定連通部933aを通じて支持部材93(固定孔933)に配設され、図1Fに示すように規制連通部957aを通じて固定部材95(規制固定孔957)に配設される。固定連通部933aと規制連通部957aとは互いに同一直線上に配設されているため、規制部材80は、容易に支持部材93と固定部材95とに配設される。
また供給用導光部材30と特性用導光部材40aとは、図1Eに示すように挿通連通部931aを通じて支持部材93(挿通孔931)に配設され、図1Fに示すように挿通連通部951aを通じて固定部材95(挿通孔951)に配設される。挿通連通部931aと挿通連通部951aとは互いに同一直線上に配設されているため、供給用導光部材30と特性用導光部材40aとは、容易に支持部材93と固定部材95とに配設される。
また特性用導光部材40bは、図1Eに示すように挿通連通部931aを通じて支持部材93(挿通孔931)に配設され、図1Fに示すように特性連通部953aを通じて固定部材95(特性固定孔953)に配設される。
このときカバー部材97は、図1Eに示す支持部材93において、挿通連通部931aと固定連通部933aとを覆い、供給用導光部材30と特性用導光部材40と規制部材80とが支持部材93から脱落することとを防止する。
またカバー部材97は、図1Fに示す固定部材95において、挿通連通部951aと特性連通部953aと規制連通部957aとを覆い、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aと他部の特性用導光部材40bと規制部材80とが固定部材95から脱落することを防止する。
またカバー部材97は、図1Eに示すように規制部材80を固定孔933の当て付け面933bに押し付け、図1Fに示すように規制部材80を規制固定孔957の当て付け面957bに押し付ける。
またカバー部材97は、図1Fに示す固定部材95において、挿通連通部951aと特性連通部953aと規制連通部957aとを覆い、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aと他部の特性用導光部材40bと規制部材80とが固定部材95から脱落することを防止する。
またカバー部材97は、図1Eに示すように規制部材80を固定孔933の当て付け面933bに押し付け、図1Fに示すように規制部材80を規制固定孔957の当て付け面957bに押し付ける。
これにより、特性変化部50は、確実に位置決めされる。
また図1Aに示すように筒部材99は、供給用導光部材30と特性用導光部材40と反射機構70と規制部材80と一端固定部材91と支持部材93と固定部材95とカバー部材97と含む全体を覆う。これにより、これらは、外力から保護され、衝撃などから保護される。
[効果]
このように本実施形態では、湾曲する特性用導光部材40の捩れを規制部材80が抑制し、位置決め機構90が特性用導光部材40を特性用導光部材40の軸方向と周方向とにおいて位置決めする。これにより本実施形態では、特性変化部50を確実に位置決めでき、検出部60によって特性用導光部材40の湾曲量を正確且つ容易に検出できる。
このように本実施形態では、湾曲する特性用導光部材40の捩れを規制部材80が抑制し、位置決め機構90が特性用導光部材40を特性用導光部材40の軸方向と周方向とにおいて位置決めする。これにより本実施形態では、特性変化部50を確実に位置決めでき、検出部60によって特性用導光部材40の湾曲量を正確且つ容易に検出できる。
また本実施形態では、支持部材93によって特性用導光部材40と規制部材80との間隔を所望に維持し、固定部材95に特性用導光部材40と規制部材80とを固定している。これにより本実施形態では、特性変化部50を、他部の特性用導光部材40bの軸方向と周方向と径方向とにおいて位置決めできる。
また本実施形態では、規制部材80が例えば密巻きコイルを含む弾性部材によって形成される場合、光学式センサ10を細径にできる。
また本実施形態では、規制部材80が螺旋管によって形成される場合、規制部材80は湾曲する特性用導光部材40の捩れをさらに抑制できる。
また本実施形態では、規制部材80が撚り線部材によって形成される場合、光学式センサ10を細径にできる。
また本実施形態では、光学式センサ10が組立てられる際、規制部材80は、図1Eに示すように固定連通部933aを通じて支持部材93(固定孔933)に配設され、図1Fに示すように規制連通部957aを通じて固定部材95(規制固定孔957)に配設される。これにより本実施形態では、規制部材80を支持部材93と固定部材95とに挿通させる手間を省くことができる。また固定連通部933aと規制連通部957aとは互いに同一直線上に配設されているため、規制部材80を容易且つ同時に支持部材93と固定部材95とに配設できる。これにより、本実施形態では、光学式センサ10を容易に組み立てられる。
また本実施形態では、規制部材80が螺旋管によって形成される場合、規制部材80は湾曲する特性用導光部材40の捩れをさらに抑制できる。
また本実施形態では、規制部材80が撚り線部材によって形成される場合、光学式センサ10を細径にできる。
また本実施形態では、光学式センサ10が組立てられる際、規制部材80は、図1Eに示すように固定連通部933aを通じて支持部材93(固定孔933)に配設され、図1Fに示すように規制連通部957aを通じて固定部材95(規制固定孔957)に配設される。これにより本実施形態では、規制部材80を支持部材93と固定部材95とに挿通させる手間を省くことができる。また固定連通部933aと規制連通部957aとは互いに同一直線上に配設されているため、規制部材80を容易且つ同時に支持部材93と固定部材95とに配設できる。これにより、本実施形態では、光学式センサ10を容易に組み立てられる。
また本実施形態では、光学式センサ10が組立てられる際、供給用導光部材30と特性用導光部材40aとは、図1Eに示すように挿通連通部931aを通じて支持部材93(挿通孔931)に配設され、図1Fに示すように挿通連通部951aを通じて固定部材95(挿通孔951)に配設される。これにより本実施形態は、供給用導光部材30と特性用導光部材40aとを支持部材93と固定部材95とに挿通させる手間を省くことができる。また挿通連通部931aと挿通連通部951aとは互いに同一直線上に配設されているため、供給用導光部材30と特性用導光部材40aとを容易且つ同時に支持部材93と固定部材95とに配設できる。これにより、本実施形態では、光学式センサ10を容易に組み立てられる。
また本実施形態では、光学式センサ10が組立てられる際、特性用導光部材40bは、図1Eに示すように挿通連通部931aを通じて支持部材93(挿通孔931)に配設され、図1Fに示すように特性連通部953aを通じて固定部材95(特性挿通孔953)に配設される。これにより本実施形態では、特性用導光部材40を支持部材93と固定部材95とに挿通させる手間を省くことができる。
また本実施形態では、カバー部材97は、支持部材93において、図1Eに示すように挿通連通部931aと固定連通部933aとを覆う。これにより本実施形態では、カバー部材97によって、供給用導光部材30と特性用導光部材40と規制部材80とが支持部材93から脱落することとを防止できる。
また本実施形態では、カバー部材97は、固定部材95において、図1Fに示すように挿通連通部951aと特性連通部953aと規制連通部957aとを覆う。これにより本実施形態では、カバー部材97によって、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aと他部の特性用導光部材40bと規制部材80とが固定部材95から脱落することを防止できる。
また本実施形態では、カバー部材97は、図1Eに示すように規制部材80を固定孔933の当て付け面933bに押し付け、図1Fに示すように規制部材80を規制固定孔957の当て付け面957bに押し付ける。
これらにより本実施形態では、規制部材80を支持部材93と固定部材95とに固定でき、結果的に特性変化部50を確実に位置決めできる。
また本実施形態では、カバー部材97は、固定部材95において、図1Fに示すように挿通連通部951aと特性連通部953aと規制連通部957aとを覆う。これにより本実施形態では、カバー部材97によって、供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aと他部の特性用導光部材40bと規制部材80とが固定部材95から脱落することを防止できる。
また本実施形態では、カバー部材97は、図1Eに示すように規制部材80を固定孔933の当て付け面933bに押し付け、図1Fに示すように規制部材80を規制固定孔957の当て付け面957bに押し付ける。
これらにより本実施形態では、規制部材80を支持部材93と固定部材95とに固定でき、結果的に特性変化部50を確実に位置決めできる。
また本実施形態では、供給用導光部材30と特性用導光部材40と規制部材80とを当て付け面931b,933b,951b,953b,957bに当て付けることで、供給用導光部材30と特性用導光部材40と規制部材80とを支持部材93と固定部材95とに容易に配設できる。
また本実施形態では、図1Aに示すように、筒部材99は、供給用導光部材30と特性用導光部材40と反射機構70と規制部材80と一端固定部材91と支持部材93と固定部材95とカバー部材97と含む全体を覆う。これにより本実施形態では、これらを外力から保護でき、衝撃などから保護できる。
なお本実施形態では、光学式センサ10は、光が光源20から特性用導光部材40の一端部41a周辺を中継地点として折り返されて検出部60に進行するように、配設されていれば、反射機構70が配設される必要は無い。
また特性変化部50は、例えば光の波長を変換する波長変換部材(例えば蛍光体)を有していてもよい。特性変化部50が波長変換部材を有する場合、特性変化部50が波長変換する光の量は、特性用導光部材40の湾曲量に応じて、異なる。例えば、湾曲する特性用導光部材40の内側に特性変化部50が位置するように特性用導光部材40が上方に向かって湾曲する際、特性変化部50が波長変換する光の量は、特性用導光部材40が直線状態の時と比べて、減る。湾曲する特性用導光部材40の外側に特性変化部50が位置するように特性用導光部材40が下方に向かって湾曲する際、特性変化部50が波長変換する光の量は、特性用導光部材40が直線状態の時と比べて、増える。特性変化部50が波長変換する光量が変化することで、検出部60に進行する光量が変化する。
また本実施形態では、特性変化部50は、特性用導光部材40の例えば湾曲量に応じて、光学特性を変化させているが、これに限定する必要は無い。特性変化部50は、例えば特性用導光部材40の湾曲方向と、精密機器の湾曲量と、精密機器の湾曲方向と、精密機器の操作量との少なくとも1つに応じて光学特性を変化させてもよい。
またカバー部材97は、支持部材93と固定部材95とをとの少なくとも一方を独立して覆っていればよい。
[変形例1]
図2に示すように、挿通連通部931aと挿通連通部951aとは、特性用導光部材40の周方向において、ずれて配設されている。これにより、本変形例では、挿通孔931の縁931cと挿通孔951の縁951cとがずれて配設されるため、支持部材93と固定部材95とからの供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aとの脱落を防止できる。
図2に示すように、挿通連通部931aと挿通連通部951aとは、特性用導光部材40の周方向において、ずれて配設されている。これにより、本変形例では、挿通孔931の縁931cと挿通孔951の縁951cとがずれて配設されるため、支持部材93と固定部材95とからの供給用導光部材30と一部の特性用導光部材40aとの脱落を防止できる。
なお本変形例では、支持部材93における挿通連通部931aと固定部材95における挿通連通部951aとを用いて説明したが、これに限定する必要は無い。一方の支持部材93における挿通連通部931aと他方の支持部材93における挿通連通部931aとについても同様である。この点は、固定部材95についても同様である。
このように本変形例では、挿通連通部931a同士と、挿通連通部931aと挿通連通部951aと、挿通連通部951a同士と、挿通連通部931aと特性連通部953aと、特性連通部953a同士と、固定連通部933a同士と、固定連通部933aと規制連通部957aと、規制連通部957a同士とは、特性用導光部材40の長手方向において互いに同一直線上に沿って配設されている、または特性用導光部材40の周方向にずれて配設されていればよい。
[変形例2]
図3に示すように、供給用導光部材30は、例えばスプリングコイルによって形成される規制部材80によって押圧されることで、固定部材95に固定されていても良い。これにより本変形例では、カバー部材97を不要にでき、光学式センサ10を細径にできる。なお本変形例では、固定部材95を用いて説明しているが、これに限定する必要は無く、支持部材93についても同様である。
図3に示すように、供給用導光部材30は、例えばスプリングコイルによって形成される規制部材80によって押圧されることで、固定部材95に固定されていても良い。これにより本変形例では、カバー部材97を不要にでき、光学式センサ10を細径にできる。なお本変形例では、固定部材95を用いて説明しているが、これに限定する必要は無く、支持部材93についても同様である。
[変形例3]
支持部材93の形状は、前記に限定されない。図4Aに示すように、例えば、支持部材93は、U字形状の挿通孔931と、挿通孔931によって囲まれる固定孔933と、他部の特性用導光部材40bのために配設されている固定孔935とを有していても良い。固定孔933は、支持部材93の中心に配設されている。
支持部材93の形状は、前記に限定されない。図4Aに示すように、例えば、支持部材93は、U字形状の挿通孔931と、挿通孔931によって囲まれる固定孔933と、他部の特性用導光部材40bのために配設されている固定孔935とを有していても良い。固定孔933は、支持部材93の中心に配設されている。
また図4Bに示すように、一方の挿通孔931と他方の挿通孔931とは固定孔933を中心に上下対称に配設され、一方の固定孔935と他方の固定孔935とは固定孔933を中心に左右対称に配設されてもよい。
また図4Cに示すように、挿通孔931は、固定孔933に沿って配設されていてもよい。固定孔933は、挿通孔931と固定孔935とによって囲まれる。
また図4Dに示すように、挿通孔931は、固定孔933を囲うように略L字形状を有してもよい。一方の固定孔935と他方の固定孔935とは90度ずれて配設されている。
なお前記において、支持部材93を用いて説明したが、固定部材95についても同様である。
[第2の実施形態]
図5Aに示すように、規制部材80は、規制部材80に挿入される特性用導光部材40と反射機構70と支持部材93と固定部材95と囲うように筒形状を有している。このため規制部材80は、支持部材93と固定部材95との外側に配設されている。規制部材80は、筒部材99に挿入される。
図5Aに示すように、規制部材80は、規制部材80に挿入される特性用導光部材40と反射機構70と支持部材93と固定部材95と囲うように筒形状を有している。このため規制部材80は、支持部材93と固定部材95との外側に配設されている。規制部材80は、筒部材99に挿入される。
例えば図5Aに示すように、規制部材80は、螺旋管によって形成されている。この場合、螺旋管は、例えばスプリングコイルなどによって形成されている。螺旋管は、網状管によって覆われていても良いし、巻きの異なる部材が重なることで形成されていてもよい。
図5Cと図5Dとに示すように、規制部材80は、例えばねじ等の固定部材11や、接着によって、支持部材93と固定部材95とに固定されている。
図5Cに示すように、規制部材80に挿入される支持部材93は、支持部材93の外周面の一部に配設され、特性変化部50の向き合わせのために形成されている平面状の当て付け面93aを有している。つまり外周面の一部は、切り欠かれている。
図5Dに示すように、規制部材80に挿入される固定部材95は、固定部材95の外周面の一部に配設され、特性変化部50の向き合わせのために形成されている平面状の当て付け面95aを有している。つまり外周面の一部は、切り欠かれている。
[効果]
本実施形態では、規制部材80によって、供給用導光部材30と特性用導光部材40とを保護でき、特性変化部50をより強固に位置決めでき、検出部60の検出精度を向上できる。
本実施形態では、規制部材80によって、供給用導光部材30と特性用導光部材40とを保護でき、特性変化部50をより強固に位置決めでき、検出部60の検出精度を向上できる。
また本実施形態では、支持部材93と固定部材95とが固定部材11によって規制部材80に固定される際、当て付け面93a,95aによって規制部材80に対する支持部材93と固定部材95との接触面積を増やすことができ、周方向において支持部材93と固定部材95とを容易に位置決めできる。よって本実施形態では、特性変化部50をより確実に位置決めでき、接触面積が増えるため、より容易に光学式センサ10を組立できる。
[第3の実施形態]
図6Aと図6Bと図6Cとに示すように、規制部材80は、供給用導光部材30を兼ねる。このように規制部材80は、筒状部材と線状部材と光ファイバとの少なくとも1つによって形成されていればよい。
図6Aと図6Bと図6Cとに示すように、規制部材80は、供給用導光部材30を兼ねる。このように規制部材80は、筒状部材と線状部材と光ファイバとの少なくとも1つによって形成されていればよい。
これにより本実施形態では、一端固定部材91を省くことができ、部品点数を削減でき、光学式センサ10を細くできる。またこれにより本実施形態では、特性用導光部材40を増やすことができ、これにより特性変化部50を増やすことができ、検出精度を向上できる。
なお図6Bに示すように特性用導光部材40aは支持部材93において個別に挿通孔931に配設され、図6Bに示すように特性用導光部材40bは支持部材93において個別に固定孔935に配設される。
また図6Cに示すように特性用導光部材40aは固定部材95において例えば2つずつ挿通孔951と特性固定孔953に配設されていてもよい。
また図6Cに示すように特性用導光部材40aは固定部材95において例えば2つずつ挿通孔951と特性固定孔953に配設されていてもよい。
これにより本実施形態では、他部の特性用導光部材40bの固定精度を向上できる。また本実施形態では、特性用導光部材40bは特性用導光部材40aの干渉を防止できる。
なお図6Dに示すように、一部の特性用導光部材40aは、同一の挿通孔931に配設されていてもよい。
また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
Claims (7)
- 光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記光を導光する特性用導光部材と、
前記特性用導光部材に配設され、前記特性用導光部材の湾曲量に応じて前記光の光学特性を変化させる特性変化部と、
前記特性変化部によって前記光学特性が変化し、且つ前記特性用導光部材によって導光された前記光を検出する検出部と、
前記特性用導光部材に沿って配設され、少なくとも前記特性用導光部材の捩れを抑制し、前記特性用導光部材の湾曲状態を規制する規制部材と、
前記特性用導光部材と前記規制部材とを保持し、保持に伴い、少なくとも前記特性用導光部材の周方向において前記特性変化部を位置決めする位置決め機構と、
を具備する光学式センサ。 - 前記位置決め機構は、
前記特性用導光部材と前記規制部材との間隔を所望に保持するために前記特性用導光部材と前記規制部材とを支持する支持部材と、
前記特性変化部の位置決めのために前記特性用導光部材と前記規制部材とが固定される固定部材と、
を有する請求項1に記載の光学式センサ。 - 前記規制部材は、筒状部材と線状部材と前記特性用導光部材からなる光ファイバとの少なくとも1つによって形成されている請求項2に記載の光学式センサ。
- 前記支持部材は、
前記特性用導光部材が前記支持部材の軸方向に沿って自在に挿通可能な挿通孔と、
前記規制部材が前記支持部材の軸方向に沿って挿通され固定される固定孔と、
を有し、
前記挿通孔は、前記特性用導光部材が前記支持部材の外周面側から前記挿通孔に挿入可能となるように、外部と連通している挿通連通部を有し、
前記固定孔は、前記規制部材が前記支持部材の外周面側から前記固定孔に挿入可能となるように、外部と連通している固定連通部を有し、
前記固定部材は、
前記特性用導光部材が前記固定部材の軸方向に沿って挿通され固定される特性固定孔と、
前記規制部材が前記固定部材の軸方向に沿って挿通され固定される規制固定孔と、 を有し、
前記特性固定孔は、前記特性用導光部材が前記固定部材の外周面側から前記特性固定孔に挿入可能となるように、外部と連通している特性連通部を有し、
前記規制固定孔は、前記規制部材が前記固定部材の外周面側から前記規制固定孔に挿入可能となるように、外部と連通している規制連通部を有している請求項3に記載の光学式センサ。 - 前記支持部材と前記固定部材とは、複数配設され、
前記挿通連通部同士と、前記挿通連通部と前記特性連通部と、前記特性連通部同士と、前記固定連通部同士と、前記固定連通部と前記規制連通部と、前記規制連通部同士とは、前記特性用導光部材の長手方向において互いに同一直線上に沿って配設されている、または前記特性用導光部材の周方向にずれて配設されている請求項4に記載の光学式センサ。 - 前記位置決め機構は、前記特性用導光部材が前記挿通連通部を介して前記支持部材から脱落することを防止するために前記挿通連通部を含む前記支持部材と、前記特性用導光部材が前記特性連通部を介して前記固定部材から脱落することを防止するために前記特性連通部を含む前記固定部材との少なくとも一方を独立して覆うカバー部材をさらに有し、
前記支持部材を覆う前記カバー部材は、前記規制部材が前記固定連通部を介して前記支持部材から脱落することを防止するために、前記固定連通部の少なくとも一部を覆い、
前記固定部材を覆う前記カバー部材は、前記規制部材が前記規制連通部を介して前記固定部材から脱落することを防止するために、前記規制連通部の少なくとも一部を覆う請求項4に記載の光学式センサ。 - 前記位置決め機構は、前記特性用導光部材と前記特性変化部と前記支持部材と前記固定部材とを一体的に覆う筒部材をさらに有する請求項4に記載の光学式センサ。
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