JP2006250603A - 光センサによるセンシング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】清浄で且つ高温環境下となる検出領域にて被検出体の有無を精度よく検出できるようにする。
【解決手段】石英ボックス１の側壁１ａに開口部２を設け、パイプ状の結合用部材６を貫通するよう取り付ける。結合用部材６内にて、細長い円柱形状として、先端部が石英ボックス１内の検出領域４の近傍まで達するよう配置した石英ガラス部材３ｃの基端部と、反射型光ファイバセンサ８の平行型光ファイバ１７の先端部を取り付ける。平行型光ファイバ１７の投光用光ファイバ素線１０を通して導かれる光１３を、石英ガラス部材３ｃを通して損失が少ない状態で検出領域４の近傍まで導いてから、検出領域４に向けて投光させる。検出領域４に被検出体５が存在する場合に生じる反射光１３ａは、検出領域近傍にて石英ガラス部材３ｃの先端面で受けた後、石英ガラス部材３ｃ内を損失が少ない状態で導いてから、受光用光ファイバ素線１２へ受光させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、光センサの投光部より所要の検出領域へ投光を行い、該検出領域より上記光センサの受光部へ受光される光量の変化を基に、上記検出領域における被検出体の有無や挙動を検出する光センサによるセンシング方法及び装置に関するものである。

一般に、各種製造現場等において、ワークが所定位置に配置されているか否かを検出したり、あるいは、ワークが何処に位置しているかを検出する場合のように、所要の検出領域における被検出体の有無の検出を行う技術として、被検出体の検出を光を媒体として行うようにしたセンシング技術があり、この種のセンシング技術に用いられる装置としては、たとえば、発光ダイオード等の光源より出力される光を所要の検出領域へ向けて投光するための投光部と、上記検出領域からの光を受光してフォトダイオード等の光検出器へ入力させるための受光部とを備えて、上記投光部より検出領域へ投光を行う状態にて、該検出領域より受光部へ受光される光量の変化を基に、上記検出領域における被検出体の有無を検出できるようにした光センサ（光電スイッチ）が広く知られている。かかる光センサとしては、被検出体の検出を行うべく上記受光部にて受光させる光の種類に応じて反射型、透過型、反射回帰型の３つの形式のものがある。

すなわち、上記反射型の光センサは、投光部と受光部を、所要の検出領域に臨むよう並べて設置した構成としてある。これにより、光源より出力される光を上記投光部から検出領域へ向けて投光させると、該投光された光は、上記検出領域に被検出体が存在していないときには、単に散逸されてしまい、上記受光部へはほとんど入射されることがないようにしてある。一方、上記検出領域に被検出体が存在しているときには、上記投光部より検出領域へ向けて投光された光は、上記検出領域に存在している被検出体により正反射あるいは散乱反射され、これらの反射光が上記受光部にて受光されて光検出器により検出されることから、受光量が増加させられることとなるようにしてある。したがって、この受光部にて受光される光量が、初期状態より増加するか否かに基づいて、上記検出領域における被検出体の有無を検出できるようにしてある。

上記透過型の光センサは、投光部と受光部とを、所要の検出領域を挟んで互いに向き合うように設置した構成としてある。これにより、光源より出力される光を、投光部より、上記検出領域を挟んで対向する受光部へ向けて投光させると、上記検出領域に被検出体が存在していないときには、上記投光部より投光される光は、遮られることなく検出領域を通過（透過）して、上記受光部にて受光されて光検出器により検出される。一方、上記検出領域に被検出体が存在しているときには、上記投光部より投光された光は、上記被検出体が光を通さないものである場合は該被検出体により遮られて受光部に到達できなくなり、又、上記被検出体が半透明や光を散乱させるものである場合には、受光部にて受光される光量が減少させられるようになる。したがって、この受光部にて受光される光量が初期状態より減少するか否かに基づいて、上記検出領域における被検出体の有無を検出できるようにしてある。

上記反射回帰型の光センサは、投光部と受光部を、所要の検出領域に臨むよう並べて設置し、更に、ミラー状の反射板を、上記検出領域を挟んで投光部及び受光部と対向するよう設けた構成としてある。これにより、光源より出力される光を、上記投光部より検出領域へ向けて投光させると、検出領域に被検出体が存在しない場合には、上記投光部より投光された光が検出領域を通過して反射板に達し、該反射板にて反射された光が再び検出領域を通過して受光部に受光されて、光検出器にて検出される。一方、上記検出領域に被検出体が存在しているときには、上記投光部より投光された光が反射板にて反射されて受光部に達する光路が、被検出体により遮られるようになるため、上述した透過型の光センサと同様の原理により上記検出領域における被検出体の有無を検出できるようにしてある。

又、上記反射型、透過型、反射回帰型の各形式の光センサの一種として、上記したと同様の光源の出力側と、光検出器の入力側に、それぞれ光導波路となる光ファイバの基端側を接続して、該光ファイバの先端面を、投光部や受光部として機能させることができるようにした構成とし、これにより、狭い場所等においても投光部と受光部を自在に設置できるようにしてなる光ファイバセンサも広く知られている。

すなわち、透過型の光ファイバセンサとしては、たとえば、発光ダイオード等の光源と、フォトダイオード等の光検出器を備えてなるセンサ本体を有し、該センサ本体における光源の出力側と光検出器の入力側に、投光用と受光用の２本の光ファイバの基端側をそれぞれ接続し、上記投光用光ファイバの先端部に、金属製あるいは樹脂製として光ファイバ素線の先端部を保持できるようにしてある投光側センサヘッドを取り付けると共に、上記受光用光ファイバの先端部に、上記投光側と同様の受光側センサヘッドを取り付けて、該投光側センサヘッドと受光側センサヘッドとを、所要の検出領域を挟んで互いに向き合うように設置した構成としたものが一般的に知られている。かかる構成により、上記センサ本体の光源より投光用光ファイバを経て導かれる光を、上記投光側センサヘッドに保持されている投光部としての投光用光ファイバの先端面（投光面）より、上記検出領域を挟んで対向する受光側センサヘッドへ向けて投光させると、上記検出領域に被検出体が存在していないときには、上記投光用光ファイバの投光面より投光される光は、遮られることなく検出領域を通過して、上記受光側センサヘッドに保持されている受光部としての受光用光ファイバの先端面（受光面）にて受光され、この受光された光が受光用光ファイバを経てセンサ本体の光検出器へ伝えられて検出される。一方、上記検出領域に被検出体が存在しているときには、上記投光用光ファイバの投光面より投光された光が上記被検出体によって遮られるようになる。したがって、上述した透過型の光センサと同様の原理により、受光部としての上記受光用光ファイバの受光面にて受光される光量が初期状態より減少するか否かに基づいて、上記検出領域における被検出体の有無を検出できるようにしてある。

又、反射型の光ファイバセンサとしては、上記と同様にセンサ本体に基端側をそれぞれ接続してある投光用光ファイバと受光用光ファイバの先端部に、金属製あるいは樹脂製として、上記投光用と受光用の各光ファイバの先端部を近接させてほぼ平行に保持できるようにしてある投受光一体式のセンサヘッドを取り付けて、この投受光一体式センサヘッドを、所要の検出領域の前後、左右、上下いずれかの方向の片側位置に、該検出領域に臨むように設置した構成のものがある。かかる構成により、上記センサ本体の光源より投光用光ファイバを経て導かれる光を、上記投受光一体式のセンサヘッドに保持されている投光部としての投光用光ファイバの先端面（投光面）より、上記検出領域へ向けて投光させると、該投光された光は、上記検出領域に被検出体が存在していないときには、単に散逸されることにより、上記投受光一体式のセンサヘッドに保持されている受光部としての受光用光ファイバの先端面（受光面）へはほとんど入射されることがないようにしてある。一方、上記検出領域に被検出体が存在しているときには、上記投光用光ファイバの投光面より検出領域へ向けて投光された光は、上記検出領域に存在している被検出体により正反射あるいは散乱反射され、これらの反射光が上記受光用光ファイバの受光面にて受光され、この受光された光が受光用光ファイバを経てセンサ本体の光検出器へ伝えられて検出されるようになる。したがって、上述した反射型の光センサと同様の原理により、受光部としての受光用光ファイバの受光面にて受光される光量が初期状態より増加するか否かに基づいて、上記検出領域における被検出体の有無を検出できるようにしたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

更に、反射型の光ファイバセンサの別の形式のものとしては、センサ本体に投光用と受光用の２本の光ファイバを介して投受光一体式のセンサヘッドを取り付ける構成に代えて、投光用の光ファイバ素線の周囲に、複数本の受光用の光ファイバ素線を同軸状に配置して、該投光用光ファイバ素線と受光用光ファイバ素線を纏めて同軸型の１本のケーブルとした投受光共用の光ファイバの先端側に、投受光一体式のセンサヘッドを取り付けるようにしたものも提案されている（たとえば、特許文献２参照）。なお、上記投光用光ファイバ素線と受光用光ファイバ素線とを纏めて１本のケーブルとする投受光共用の光ファイバとしては、上記同軸型の他に、投光用と受光用の２本の光ファイバ素線を平行に配置して一緒に纏めて被覆した平行型や、円形の断面を分割した２つの半円形状の領域に、多数の投光用光ファイバ素線と受光用光ファイバ素線がそれぞれ分けて配置されるようにしてある分割型のものも広く知られている。

更に又、反射回帰型の光ファイバセンサとしては、上記反射型の光ファイバセンサの投受光一体式のセンサヘッドと同様の投光部と受光部を備えてなるセンサヘッドと、ミラー状の反射板を、所要の検出領域を挟んで互いに対向するよう設けた構成として、検出領域に被検出体が存在しない場合には、上記センサヘッドの投光部より投光された光が検出領域を通過して反射板に達し、該反射板にて反射された光が再び検出領域を通過して受光部に受光されるようにしたものが一般的に知られている。この構成のものによれば、検出領域に被検出体が存在するときには、上記センサヘッドの投光部より投光された光が反射板にて反射されて受光部に達する光路が、被検出体により遮られるようになるため、上述した反射回帰型の光センサと同様の原理により、受光部としての受光用光ファイバの受光面にて受光される光量が初期状態より増加するか否かに基づいて、上記検出領域における被検出体の有無を検出できるようにしてある。

ところで、高温炉におけるワークの加熱処理を行う場合等に、該高温炉内部のような高温環境下の検出領域にて、ワーク等の被検出体の有無の検出を行うことが必要とされることがある。この場合、上記高温炉内部の如き高温環境下における披検出体を光学的に検出するための手段の一つとしては、高温炉の炉体に窓を設け、炉体外部で通常環境下となる上記窓の外側に、たとえば、上述した反射型の光センサの投光部と受光部を設置したり、反射型の光ファイバセンサの投受光一体式センサヘッドを設置して、炉体内の検出領域に対して窓越しに投受光を行わせることにより、高温環境下となる炉体内部の被検出体からの反射光の有無を窓越しに検出して、上記高温環境下における被検出体の有無の検出を行う手法が考えられる。

又、高温環境下となる所要の検出領域にて被検出体を光学的に検出するための別の手法としては、図１１に示す如く、反射型の光ファイバセンサにて、センサ本体ａに投受光一体式センサヘッドｂを接続している投光用と受光用の各光ファイバｃにおける上記投受光一体式センサヘッドｂ寄りの所要の長さの領域を、ガラスで形成されたファイバ素線（ファイバ芯線）をシリコン製等のジャケットで被覆してなる耐熱用光ファイバｄとすると共に、該投光用と受光用の各耐熱用光ファイバｄの先端部に取り付ける投受光一体式センサヘッドｂを、検出領域の高温環境に耐え得るような耐熱性を備えてなるものとして、該耐熱性を備えた投受光一体式センサヘッドｂを、上記高温環境下にある所要の検出領域の近傍位置に、該検出領域へ臨むよう設置すると共に、該センサヘッドｂの設置位置から、高温環境と通常環境との境界壁ｅ部分に至るまでは、上記投光用と受光用の耐熱用光ファイバｄがそれぞれ配置されるようにしてなる構成として、上記投受光一体式センサヘッドｂより高温環境下にある検出領域に対し直接投受光を行って、被検出体の検出を直接的に行うようにすることも考えられてきている（たとえば、特許文献３参照）。

なお、耐熱性を付与した光ファイバとしては、図１２に示す如く、コアｇとクラッドｈとからなる光ファイバ素線ｉの外周に、カーボン被膜ｊ、下地金属層ｋ、該下地金属層ｋよりも厚い金属層ｌを順に被覆してなる金属被覆光ファイバｆも提案されている（たとえば、特許文献４参照）。符号ｍは上記金属被覆光ファイバｆの外周に所要のスペースｎが形成されるよう設けた金属シースである。

ところで、液晶・半導体業界におけるガラス基板やウェハの加熱に用いる炉、たとえば、液晶パネル製造におけるシリコン膜付ガラス基板のアニール（焼成）用の炉（以下、単にアニール炉という）においては、炉内が６００〜７００℃という非常に高温の環境になる。更に、上記アニール炉では、炉内部に、金属イオンによる汚染や耐熱樹脂等からの発塵等による汚染が生じると、製品の品質に影響を及ぼすようになるため、このような金属汚染や耐熱樹脂の発塵等の汚染が生じることは好ましくない。そのために、上記アニール炉では、通常、炉内部の表面は、石英ガラスに代表される金属汚染や発塵の虞がない材質の部材により構成されている。すなわち、炉内部を、たとえば、石英ガラスにより内面が全面的に覆われた石英ボックス（石英チャンバ）とし、更に、該石英ボックス内にて、加熱処理の対象である上記シリコン膜付ガラス基板を、所要高さ位置に保持する必要がある場合には、炉底部より、直径数ｍｍ程度の石英ガラス製のピンを、上記保持すべきシリコン膜付ガラス基板の四隅部と対応する配置や四隅部及び中央部と対応する配置等、所要の配置となるように多数本立設し、該各ピンの上側に、上記シリコン膜付ガラス基板を載置するようにして、炉内部を、上記のような金属汚染や耐熱樹脂の発塵等の汚染が生じない清浄環境とすることができるようにしている。

特開２００１−２２１９１８号公報 特開平８−４３６２９号公報 特開２００２−１６２３１２号公報 特開平６−３００９４４号公報

ところが、高温炉内部のような高温環境下にある検出領域における被検出体の有無を、上記高温炉の炉体に設けた窓の外側に設置した反射型光センサの投光部及び受光部や、反射型の光ファイバセンサの投受光一体式センサヘッドより、窓越しに投受光を行わせることで検出する手法では、センサ投光部より投光された光が、検出領域に存在する被検出体により反射され、この反射光がセンサ受光部へ受光されるようになるときの光の経路が、投光時と受光時に窓を２回通るようになる。そのため、上記センサ投光部より検出領域へ向けて投光される光が窓を炉外側より炉内側へ透過する際、及び、受光すべき上記被検出体による反射光が窓を炉内側より炉外側へ透過する際に、それぞれ散乱が生じるようになる。このために、上記センサ受光部にて最終的に受光される光は、上記窓を透過するときの光の散乱を２回受けた光となることから、窓透過時の光の散乱によって生じる光量の減少の影響が相乗されるため、上記反射型の光センサや光ファイバセンサの光検出器にて検出される光量の低下が問題になる。

又、上記反射型の光センサ又は光ファイバセンサのいずれを用いる場合であっても、投光部及び受光部は共に炉外に設置されるため、上記検出領域へ向けて投光される光、及び、受光すべき上記被検出体による反射光は、いずれも高温炉内部では上記炉体の窓と上記検出領域の間の長い空間を通過しなければならず、このために、上記投光される光が炉体の窓を透過した後、検出領域までの空間部を通過する際、及び、受光すべき上記被検出体による反射光が検出領域から上記窓に達するまでの空間部を通過する際に、それぞれ外乱による影響を受けてノイズが混入される虞がある。したがって、上記光センサや光ファイバセンサの受光部にて最終的に受光される光では、上記高温炉内部にて窓から検出領域までの往路（投光時の光路）と復路（受光時の光路）でそれぞれ混入するノイズの影響が相乗されるため、上記反射型の光センサや光ファイバセンサの光検出器にて検出される光のＳ／Ｎ比が低くなり、このため、被検出体の検出精度が低いという問題がある。

一方、高温環境下となる検出領域にて被検出体の有無を検出するために、特許文献３及び特許文献４に示された如き耐熱用の光ファイバｄ，ｆや、特許文献３に示された如き高温環境下に配置できるようにしてある投受光一体式センサヘッドｂを採用して、該センサヘッドｂを炉内における検出領域の近傍位置に設置する形式のものでは、検出領域に近接させて投受光用のセンサヘッドｂを設置できるため、上記検出領域に存在する被検出体と投受光用のセンサヘッドｂとの間を往復する光路を短くすることができることから、光量の低下を抑えることができる。又、外乱によるノイズも少なく抑制できて、検出光のＳ／Ｎ比を高めることができ、これにより、検出領域における被検出体の有無の検出精度を向上させることができると考えられる。しかし、上記従来の投受光一体式センサヘッドｂや耐熱用の光ファイバｄ，ｆは、その表面を、金属や耐熱樹脂で覆うことで耐熱性を得るようにしてあるため、上述したシリコン膜付ガラス基板のアニール炉のように、炉内に金属イオンによる汚染や耐熱樹脂の発塵等の汚染がない清浄性が要求される、液晶・半導体業界におけるガラス基板やウェハを加熱するための装置内には、採用できないという問題がある。

更に、従来提案されている耐熱性を備えた投受光一体式センサヘッドｂでは、上記したアニール炉のような６００〜７００℃という高温環境においては高温耐性が不十分になる虞もある。

そこで、本発明は、清浄性が要求され且つ高温環境下となる検出領域における被検出体の有無の検出や挙動の検出を光を媒体として行う際の光量の低下を抑制できると共に、検出精度を向上させることができる光センサによるセンシング方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に係る発明及び請求項８に係る発明に対応して、清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に設けた光センサの投光部より出力される光を、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対し投光し、該投光された光の上記検出領域における反射光を、上記光センサの受光部にて受光するときに、上記投光される光と反射光の一方又は双方を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下における検出領域又は該検出領域の近傍位置との間で光導波部材を通して導くようにし、上記光センサの受光部にて受光される光量の変化に基づき、上記検出領域における被検出体の有無や挙動を検出する光センサによるセンシング方法及び装置とする。

又、請求項２に係る発明及び請求項９に係る発明に対応して、清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に設けた投光部と受光部を備えた光センサの上記投光部より出力される光を、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対し投光し、上記検出領域を挟んで上記光センサの投光部及び受光部と反対側に設けてある反射板により反射される上記投光された光の反射光を、上記光センサの受光部にて受光するときに、上記投光される光と反射光の一方又は双方を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下の検出領域又は該検出領域の近傍位置との間で光導波部材を通して導くようにし、上記光センサの受光部にて受光される光量の変化に基づき、上記検出領域における被検出体の有無を検出する光センサによるセンシング方法及び装置とする。

更に、請求項３に係る発明及び請求項１０に係る発明に対応して、清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に設けた光センサの投光部より出力される光を、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対し投光し、上記検出領域を通過する光を、上記外部環境側に設けた光センサの受光部にて受光するときに、上記投光される光と検出領域を通過して受光される光の一方又は双方を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下における検出領域又は該検出領域の近傍位置との間で光導波部材を通して導くようにし、上記光センサの受光部にて受光される光量の変化に基づき、上記検出領域における被検出体の有無を検出する光センサによるセンシング方法及び装置とする。

上述した各構成における光センサとして、投光部と受光部の一方又は双方を光導波部材の外部環境側の端部に臨むよう配してなる光ファイバセンサを用いるようにする。

又、上記各構成における光導波部材を、検出領域の下側に配設して、該光導波部材の上側に、検出領域に配置する被検出体を載置して支持できるようにした構成とする。

更に、上記各構成における光導波部材として、光センサの投光部より投光される光に対し高い透過率を有する材質製のもの、高温耐性を有する材質製及び又は発塵性の低い材質製のものを用いるようにする。

又、上記各構成における光導波部材として、石英ガラス製のものを用いるようにしたり、細長い円柱形状又は細長い円筒形状とした構成のものとしたり、光ファイバの被覆を剥離して露出させた光ファイバ素線を用いるようにした構成とする。

本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。

（１）清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に設けた光センサの投光部より出力される光を、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対し投光し、該投光された光の上記検出領域における反射光を、上記光センサの受光部にて受光するときに、上記投光される光と反射光の一方又は双方を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下における検出領域又は該検出領域の近傍位置との間で光導波部材を通して導くようにしたり、上記検出領域を挟んで上記光センサの投光部及び受光部と反対側に設けてある反射板により反射される上記投光された光の反射光を、上記光センサの受光部にて受光するときに、上記投光される光と反射光の一方又は双方を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下の検出領域又は該検出領域の近傍位置との間で光導波部材を通して導くようにしたり、あるいは、光センサの投光部より出力される光を、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対し投光し、上記検出領域を通過する光を、上記外部環境側に設けた光センサの受光部にて受光するときに、上記投光される光と検出領域を通過して受光される光の一方又は双方を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下における検出領域又は該検出領域の近傍位置との間で光導波部材を通して導くようにし、上記光センサの受光部にて受光される光量の変化に基づき、上記検出領域における被検出体の有無を検出する光センサによるセンシング方法及び装置としてあるので、上記清浄及び又は高温となる内部環境に設定してある検出領域における被検出体の有無を、上記清浄及び又は高温となる内部環境に何ら影響を与えることなく検出することができる。
（２）しかも、光センサの投光部より投光された光が検出領域に達するまでの光の経路と、検出領域より上記光センサの受光部に達する光の経路の一方又は双方を、光導波部材を通すことによって光の損失を抑えることができるため、上記検出領域に被検出体が存在するときと、存在しないときの光量の増減のレンジを拡大することができ、上記清浄及び又は高温環境に設定された検出領域での被検出体の有無の検出精度の向上化を図ることができる。
（３）更に、光センサの投光部より投光された光が検出領域に達するまでの光の経路と、検出領域より上記光センサの受光部に達する光の経路の一方又は双方を、光導波部材を通すことによって光が空間を通過するときの光路を短くできるため、外乱の影響を抑えることができて、検出する光のＳ／Ｎ比を高いものとすることができる。したがって、上記の如き清浄及び又は高温環境に設定された検出領域での被検出体の有無の検出を、精度よく行うことができる。
（４）光センサとして、投光部と受光部の一方又は双方を光導波部材の外部環境側の端部に臨むよう配してなる光ファイバセンサを用いるようにすると、投光部や受光部となる光ファイバ素線の先端部を、光導波部材の外部環境側の端部に容易に近接配置できるようになるため、光センサの投光部や受光部と光導波部材の外部環境側の端部との間における光の伝搬を効率よく行わせるのに有利なものとすることができる。
（５）光導波部材を、検出領域の下側に配設して、該光導波部材の上側に、検出領域に配置する被検出体を載置して支持できるようにした構成とすることにより、上記光導波部材を、被検出体を支持する支持用の部材として利用することができると共に、このように、被検出体を支持することにより、該光導波部材と被検出体を接触状態とさせることができることから、光センサより投光、受光する光が空間部を通過するときの光路を更に短縮させることが可能になる。
（６）光導波部材として、光センサの投光部より投光される光に対し高い透過率を有する材質製のものを用いるようにすることにより、光センサの投光部より投光された光が検出領域に達するまでの光の経路と、検出領域より上記光センサの受光部に達する光の経路の一方又は双方を、光導波部材を通すときの光の損失の抑制に有利なものとすることができて、検出領域での被検出体の有無の検出精度の向上化に有利なものとすることができる。
（７）光導波部材として、高温耐性を有する材質製及び又は発塵性の低い材質製のものを用いるようにすることにより、検出領域の設定される内部環境が高温環境である場合や、金属汚染や発塵を防止すべき清浄環境である場合、又は、高温環境で且つ清浄環境である場合に容易に適用することができる。
（８）光導波部材として、石英ガラス製のものを用いるようにすることにより、光センサの投光部より出力される光に対する高い透過率と、高温耐性と、発塵を生じない性状を備えた光導波部材を容易に得ることができる。
（９）光導波部材を、細長い円柱形状又は細長い円筒形状とした構成とすることにより、該光導波部材内における光の伝搬方向を、軸心方向に絞ることができる。更に、細長い円柱形状とするときには、円柱壁面を利用した全反射を生じさせ易くすることができる。一方、細長い円筒形状とするときには、内壁面を利用した光の反射を生じさせやすくすることができる。したがって、光導波部材を細長い円柱形状と円筒形状のいずれとする場合においても、該光導波部材内を伝搬される光の損失を抑えるのに有利なものとすることができる。
（１０）光導波部材として、光ファイバの被覆を剥離して露出させた光ファイバ素線を用いるようにした構成とすることにより、光導波部材を別途設ける必要をなくすことができて、コストの削減化を図る上で有利なものとすることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の光センサによるセンシング方法及び装置の実施の一形態を示すもので、光センサとして投光部と受光部が別体式としてある反射型の光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合を示す。

清浄環境で且つ高温環境とされる内部環境と、外部環境との境界部として、たとえば、液晶パネル製造過程のシリコン膜付ガラス基板のアニール炉における石英ボックス（石英チャンバ）１を構成している天井壁、側壁、床のいずれか、たとえば、一側壁１ａの所要個所に、内外方向に貫通する所要口径の開口部２を設け、該開口部２の炉内側に、光導波部材を、その先端部（一端部）が、上記シリコン膜付ガラス基板の如き被検出体５の検出を行うべき所要の検出領域４の近傍位置、あるいは、該検出領域４に被検出体５が配置されるときに該被検出体５の表面に接するようになる位置に達するようにすると共に、基端部（他端部）が、上記開口部２に位置して外部へ露出されるよう配置して、後述する結合用部材６により保持させるようにする。ここで、光導波部材とは、光を高い透過率で伝搬可能な単一の材料による部材、又は、光を高い透過率で伝搬するコア部と、該コア部の外周に設けた上記コア部よりも低い屈折率の材料によるクラッド部とからなる二重構造の部材、又は、中空の筒状として、内壁面を光の反射面として機能させることにより、片方の端部より内部空間へ入射した光を該内部空間を通して他方の端部まで低損失で導くことができる部材をいい、本実施の形態では、たとえば、単一の石英ガラスにより製作した柱状の石英ガラス部材３としてある。

上記光導波部材を石英ガラス部材３、すなわち、石英ガラス製としたのは、石英ガラスが、後述する光ファイバセンサ８の投光部より出力される光に対して高い透過率を有する材質であると共に、高温耐性を備えた材質であり、更には、金属汚染の虞がなく且つ発塵性の低い材質であるためである。なお、本明細書において、高い透過率とは、上記光ファイバセンサ８で用いる光に関して、一般に透明とみなせるような透過率、あるいは、通常、透過光学材料として使用されている部材に要求される程度の透過率を意味するものとする。又、高温耐性とは、２５０℃以上、好ましくは７００℃以上の高温環境の下で使用可能な特性を意味するものとする。更に、発塵性が低い材質とは、一般に、クリーンルームで用いる部材に要求されるような低発塵性の材質を意味するものとする。

又、上記石英ボックス１の一側壁１ａに設けた開口部２近傍の所要位置に、図１に示すように窓ガラス７ａを備えてなる所要サイズの窓７を設ける。上記窓ガラス７ａは、上記石英ガラス部材３と同様に、光ファイバセンサ８の投光部より出力される光に対して高い透過率を有すると共に、高温耐性を備え、且つ金属汚染の虞がなくて発塵性の低い材質製としてあり、たとえば、石英ガラス製としてある。

更に、石英ボックス１外部の所要個所には、光源及び光検出器を備えてなるセンサ本体（図示せず）と、該センサ本体における光源の出力側及び光検出器の入力側にそれぞれ個別に基端部を接続してある投光用光ファイバ９及び受光用光ファイバ１１とからなる光センサとしての反射型光ファイバセンサ８を設ける。上記反射型光ファイバセンサ８の投光用光ファイバ９の先端部は、上記石英ボックス側壁１ａの開口部２の位置にて結合用部材６により保持させ、該投光用光ファイバ９の先端部を上記石英ガラス部材３の外部環境側の端部となる基端部に光学的に接続して、該投光用光ファイバ９の投光部としての投光用光ファイバ素線１０の先端部から上記石英ガラス部材３の基端部へ光の伝搬を行うことができるようにする。一方、上記反射型光ファイバセンサ８の受光用光ファイバ１１は、その先端部を、上記石英ボックス側壁１ａに設けた窓７の外側近傍に位置させると共に、該受光用光ファイバ１１の受光部としての受光用光ファイバ素線１２の先端部（先端面）を、上記窓７越しに石英ボックス１内部の検出領域４に臨むように配置して図示しない支持機構により支持、固定させる。これにより、上記投光用光ファイバ９の投光用光ファイバ素線１０を経てセンサ本体より導かれた光１３を、上記石英ガラス部材３を通して石英ボックス１内における検出領域４の近傍位置まで導いてから、該検出領域４へ向けて投光できるようにしてある。この投光の際、上記検出領域４に被検出体５が存在する場合には、上記投光された光１３が被検出体５によって正反射あるいは散乱反射されるので、その反射光１３ａを、上記石英ボックス側壁１ａの窓７を通して上記受光用光ファイバ１１の受光用光ファイバ素線１２の先端面へ受光させることができるようにしてある。

詳述すると、先ず、上記石英ボックス１の側壁１ａの開口部２には、外径を上記開口部２の内径と同じ大きさとし且つ内径を上記投光用光ファイバ９の外径と同じ寸法として所要の長さのパイプ形状に形成したセラミックやガラス等、金属汚染や発塵を生じない耐熱材料製の結合用部材６を挿入して、該結合用部材６の軸心方向両端部が炉内外方向にそれぞれ所要寸法ずつ突出するよう配置し、更に、該結合用部材６の外周面所要個所を、上記開口部２に固定させるようにする。

次に、上記結合用部材６における炉内側への突出部分の内側には、上記投光用光ファイバ９と同様の外径を有する細長い円柱形状とし、且つ両端面を軸心方向に直角な平面となるよう研摩してある石英ガラス部材３の基端部を挿入して、該石英ガラス部材３を保持させるようにする。又、上記結合用部材６における炉外側への突出部分には、上記投光用光ファイバ９の先端部を、投光用光ファイバ素線１０が先端に露出し、且つ該露出された投光用光ファイバ素線１０の先端面が軸心方向に直角な平面となるよう研摩した状態にて挿入して、該投光用光ファイバ９の先端部を結合用部材６に保持させ、上記結合用部材６の中間部内側にて、上記投光用光ファイバ９の光ファイバ素線１０の先端面と、上記石英ガラス部材３における外部環境側の端部となる基端面が面接触するようにする。なお、上記投光用光ファイバ７の先端部と石英ガラス部材３の基端部とは、結合用部材６の内側に固定するようにしてある。図１中、９ａは上記投光用光ファイバ９における被覆、１１ａは上記受光用光ファイバ１１における被覆である。

上記石英ガラス部材３を細長い円柱形状としたのは、該石英ガラス部材３に上記投光用光ファイバ９の投光用光ファイバ素線１０より入射する光１３の通過する方向を、円柱軸方向に絞り、これにより、石英ガラス部材３の円柱側面において、該石英ガラス部材３と、石英ボックス１内の雰囲気ガスとの屈折率の差に基づく全反射を起こし易くさせて、上記石英ガラス部材３の基端面へ投光用光ファイバ素線１０より入射する光１３を、該石英ガラス部材３内部での損失を抑えた状態にて先端面まで伝搬させることができるようにするためである。したがって、上記石英ガラス部材３の径は、形状が維持できる等、必要な強度が得られる範囲内においてできるだけ細くするほうが好ましい。

上記の構成としてあるので、清浄で且つ高温環境下となる上記アニール炉の石英ボックス１内に設定された所要の検出領域４にて、本発明のセンシング装置を用いて被検出体５の有無の検出を行う場合は、反射型光ファイバセンサ８の本体の光源より投光用光ファイバ９の投光用光ファイバ素線１０を経て導いた光１３を、該投光用光ファイバ素線１０の先端面（投光面）より出力（投光）させるようにする。次に、この投光用光ファイバ素線１０の先端面から投光される光１３を、石英ガラス部材３へ基端面側より入射させた後、高い透過率を有する該石英ガラス部材３内を、全反射を利用して光の損失を抑えた状態で石英ガラス部材３の先端面位置、すなわち、上記検出領域４の近傍位置まで導いてから、該石英ガラス部材３の先端面より検出領域４へ向けて投光させるようにする。

上記検出領域４に被検出体５が存在していない場合には、上記石英ガラス部材３の先端面より検出領域４へ投光された光１３は、該検出領域４にて散逸されてしまい、反射光はほとんど生じることはない。そのため、上記石英ボックス側壁１ａに設けた窓７の外側に配置してある上記反射型光ファイバセンサ８の受光用光ファイバ１１の受光用光ファイバ素線１２の先端面（受光面）にて受光される光は、該受光用光ファイバ素線１２の受光面に到達するバックグラウンドの光に限られることから、該受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量は小さいものとなる。

一方、図１に二点鎖線で示す如く、上記検出領域４に被検出体５が存在している場合には、上記石英ガラス部材３の先端面より検出領域４へ向けて投光された光１３は、該検出領域４に存在する上記被検出体５により正反射あるいは散乱反射され、この正反射あるいは散乱反射もしくは正反射と散乱反射の双方によって生じる反射光１３ａのうち、石英ボックス側壁１ａに設けた窓７を通った（窓ガラス７ａを透過した）反射光１３ａが、該窓７の外側近傍位置に配設してある上記受光用光ファイバ１１の受光用光ファイバ素線１２の受光面へ受光されるようになる。この場合にも、上記したバックグラウンドの光は、受光用光ファイバ素線１２の受光面へ入射されているため、該受光用光ファイバ素線１２に受光される光量としては、上記検出領域４に被検出体５が存在していない場合に比して、上記受光用光ファイバ素線１２の受光面へ到達する被検出体５による反射光１３ａの分が加算されることとなる。

したがって、該受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量が、初期状態より増加しているか否かに基づいて、上記石英ボックス１内の検出領域４に、被検出体５が存在しているか否かを、従来の反射型の光ファイバセンサと同様に検出することができるようになる。

このように、本発明においては、上記石英ボックス１内には、石英ガラス部材３と、石英ガラス製の窓ガラス７ａと、金属汚染や発塵を生じない耐熱材料製としてある結合用部材６のみが露出されているだけであるため、従来の光ファイバセンサにおけるセンサヘッドや光ファイバの耐熱用被覆等に由来する金属汚染や耐熱樹脂の発塵が生じる虞を未然に防止することができる。このため、清浄で且つ高温環境となるアニール炉の石英ボックス１内に設定された検出領域４における被検出体５の有無を、上記清浄で且つ高温環境に何ら影響を与えることなく検出することができる。

しかも、上記石英ガラス部材３や石英ガラス製の窓ガラス７ａは、優れた高温耐性を備えているため、炉内が６００〜７００℃となるようなアニール炉の石英ボックス１内の如き高温条件、更には、石英ガラスの軟化点付近に至るまでの更なる高温条件下にある検出領域４であっても被検出体５の有無を検出することが可能になる。

石英ガラス部材３内では、基端面より入射する光１３を、石英ガラス部材３が有する高い光透過性と、全反射を利用して光の損失を抑えた状態で先端面へ伝えることができるようにしてあるため、上記反射型光ファイバセンサ８における投光用光ファイバ９の投光用光ファイバ素線１０より出力する光１３を、効率よく検出領域４の近傍まで導いて、該石英ガラス部材３の先端面より検出領域４へ向けて投光できる。

そのため、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端より検出領域４へ達するまでの間における光量の減少を防ぐことができる。これにより、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部より投光された光１３が、検出領域４に存在する被検出体５により反射され、この反射光１３ａが上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部へ受光されるようになるときの光の経路上で、石英ボックス側壁１ａに設けた窓７を通る光を、上記検出領域４の被検出体５による反射光１３ａのみとすることができる。したがって、たとえ、上記被検出体５による反射光１３ａが上記窓７を透過する際に散乱を生じるとしても、反射型の光センサや光ファイバセンサの投光部及び受光部を共に窓の外部に設けて窓越しに投受光を行わせる場合のように、投光する光と受光すべき被検出体の反射光の双方が窓を透過することによって該窓における光の散乱による光量の減少が相乗されていた場合に比して、光検出器にて検出される光量の低下を抑制することができる。よって、上記検出領域４に被検出体５が存在するときと、存在しないときの光量の増減のレンジを拡大することができる。

又、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部より投光された光１３が、検出領域４に存在する被検出体５により反射され、この反射光１３ａが上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部へ受光されるようになるときの光の経路上で、上記検出領域４と窓７との間の空間を通過する光を、上記検出領域４の被検出体５による反射光１３ａのみとすることができる。したがって、たとえ、上記被検出体５による反射光１３ａが、上記検出領域４から上記窓７に達するまでの空間部を通過する際に、外乱による影響を受けてノイズが混入されるとしても、反射型の光センサや光ファイバセンサの投光部及び受光部を共に窓の外部に設けて窓越しに投受光を行わせる場合、すなわち、窓から検出領域までの光の往路と復路でそれぞれ混入するノイズ量が相乗されていた場合に比して、混入されるノイズを低減させることができる。これにより、上記反射型光ファイバセンサ８における検出光のＳ／Ｎ比を高めることができる。よって、上記石英ボックス１内のような清浄環境で且つ高温環境にある検出領域４での被検出体５の有無の検出を、精度よく行うことができる。

次に、図２は図１に示した実施の形態と同様に、光センサとして投光部と受光部が別体式としてある反射型の光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合の別の例を示すもので、図１に示したと同様の構成において、反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部を、アニール炉の石英ボックス１の側壁１ａの炉内側にて先端部が所要の検出領域４の近傍まで突出するように配設してなる石英ガラス部材３の基端部に光学的に接続し、一方、上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部を、上記石英ボックス側壁１ａに設けた窓７の外側近傍位置に、上記窓７越しに石英ボックス１内部の上記検出領域４に臨むよう配設した構成に代えて、反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部を、石英ボックス１の側壁１ａに設けた窓７の外側近傍位置に、上記窓７越しに石英ボックス１内部の所要の検出領域４に臨むよう配設し、一方、上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部を、アニール炉の石英ボックス１の側壁１ａの炉内側にて先端部が上記検出領域４の近傍まで突出するように配設してなる石英ガラス部材３の基端部に、光学的に接続する構成としたものである。

具体的には、図１の実施の形態と同様に、石英ボックス１の側壁１ａに開口部２を設け、該開口部２に、上記石英ガラス部材３の基端部を、パイプ状の結合用部材６を介し取り付けると共に、石英ボックス側壁１ａにおける上記開口部２近傍の所要位置に、石英ガラス製の窓ガラス７ａを備えた窓７を設ける。

更に、図１の実施の形態における石英ガラス部材３の基端部と反射型光ファイバセンサ８の投光用光ファイバ９の先端部との光学的な接続方法と同様にして、上記結合用部材６の炉外側の突出部分に、反射型光ファイバセンサ８の受光用光ファイバ１１の先端部を挿入して取り付けて、上記石英ガラス部材３の基端部から上記受光用光ファイバ１１の受光部としての受光用光ファイバ素線１２の先端部へ光の伝搬を行なうことができるようにする。又、上記石英ボックス側壁１ａの窓７の外側近傍位置に、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部を、図１の実施の形態における石英ボックス側壁１ａの窓７の外側近傍位置への受光用光ファイバ１１の配設方法と同様にして配設する。その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態のセンシング装置を用いて上記石英ボックス１内に設定された所要の検出領域４にて、被検出体５の有無の検出を行う場合は、反射型光ファイバセンサ８のセンサ本体の光源より投光用光ファイバ９の投光用光ファイバ素線１０を経て導いた光１３を、投光部としての該投光用光ファイバ素線１０の先端面（投光面）より出力（投光）させ、この出力された光１３を、窓７を通して上記検出領域４へ投光させる。この状態において、上記検出領域４に被検出体５が存在していない場合には、上記投光用光ファイバ素線１０の先端面より窓７を通して検出領域４へ投光された光１３は、該検出領域４にて散逸されてしまうため、検出領域４の近傍位置に配されている石英ガラス部材３の先端面へ入射することはない。そのため、上記石英ガラス部材３の基端面に光学的に接続してある上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の受光用光ファイバ素線１２の先端面（受光面）にて受光される光は、バックグラウンドの光に限られることから、該受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量は小さいものとなる。

一方、図２に二点鎖線で示す如く、上記検出領域４に被検出体５が存在している場合には、上記投光用光ファイバ９の投光用光ファイバ素線１０の先端面より検出領域４へ向けて窓７越しに投光された光１３は、該検出領域４に存在する上記被検出体５により正反射あるいは散乱反射され、この正反射あるいは散乱反射もしくは正反射と散乱反射の双方によって生じる反射光１３ａが、上記検出領域４の近傍に配されている石英ガラス部材３の先端面へ入射されるようになる。この石英ガラス部材３へ先端面より入射した反射光１３ａは、高い透過率を有する該石英ガラス部材３内を、全反射を利用して光の損失を抑えた状態で石英ガラス部材３の基端部まで導かれ、該石英ガラス部材３の基端面より受光用光ファイバ１１の受光用光ファイバ素線１２の先端面（受光面）へ受光されるようになる。この場合にも、上記したバックグラウンドの光は、受光用光ファイバ素線１２の受光面へ入射されているため、該受光用光ファイバ素線１２に受光される光量としては、上記検出領域４に被検出体５が存在していない場合に比して、上記受光用光ファイバ素線１２の受光面へ到達する被検出体５による反射光１３ａの分が加算されることとなる。

したがって、図１の実施の形態と同様に、受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量が、初期状態より増加しているか否かに基づいて、上記石英ボックス１内の検出領域４に、被検出体５が存在しているか否かを検出することができるようになる。

更に、石英ガラス部材３内では、先端面より入射する被検出体５の反射光１３を、石英ガラス部材３が有する高い光透過性と、全反射を利用して光の損失を抑えた状態で基端面へ伝えることができるようにしてあるため、上記検出領域４に被検出体５が存在するときの該被検出体５による反射光１３ａを、検出領域４の近傍位置より石英ボックス側壁部１ａまで効率よく導いて、反射型光ファイバセンサ８における受光用光ファイバ１１の受光用光ファイバ素線１２ヘ受光させることができる。このため、検出領域４より上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の先端に達するまでの間における光量の減少を防ぐことができる。

これにより、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部より投光された光１３が、検出領域４に存在する被検出体５により反射され、この反射光１３ａが上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部へ受光されるようになるときの光の経路上で、石英ボックス側壁１ａに設けた窓７及び該窓７と検出領域４との間の空間を通過する光を、上記投光用光ファイバ９より投光された光１３のみとすることができる。

したがって、本実施の形態においても、上記反射型光ファイバセンサ８における光検出器にて検出される光量の低下を抑制することができて、上記検出領域４に被検出体５が存在するときと、存在しないときの光量の増減のレンジを拡大することができる。又、上記反射型光ファイバセンサ８における検出光のＳ／Ｎ比を高めることができて、上記石英ボックス１内のような清浄環境で且つ高温環境にある検出領域４での被検出体５の有無の検出精度を向上させることが可能になる等、図１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、本実施の形態では、被検出体５からの反射光１３ａの受光側の経路上に石英ガラス部材３を設けて、検出領域４における被検出体５の有無の検出に直接的に関与する上記反射光１３ａの損失を抑えた状態で反射型光ファイバセンサ８の受光部へ受光させることができるようにしてあるため、検出領域４における被検出体５の有無の検出感度の向上化が期待できる。

次いで、図３は図１に示した実施の形態と同様に、光センサとして投光部と受光部が別体式としてある反射型の光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合の更に別の例を示すもので、図１に示したと同様の構成において、反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部と、受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部のうち、上記投光用光ファイバ９の先端部のみを、アニール炉の石英ボックス１の側壁１ａの炉内側にて先端部が所要の検出領域４の近傍まで突出するように配設してなる石英ガラス部材３の基端部に光学的に接続した構成に代えて、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部と、受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部の双方を、アニール炉の石英ボックス側壁１ａの炉内側にて先端部が所要の検出領域４の近傍まで突出するように配設してなる個別の石英ガラス部材３の基端部に、それぞれ光学的に接続するようにしたものである。

具体的に説明すると、図３に示すものは、上記石英ボックス側壁１ａの所要位置に、近接する２つの開口部２を設け、該各開口部２に、それぞれ図１に示した石英ガラス部材３と同様の石英ガラス部材３ａと３ｂの基端部を、結合用部材６ａと６ｂを介して個別に取り付ける。更に、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部を、一方の石英ガラス部材３ａの基端部に、又、受光用光ファイバ１１の先端部を、他方の石英ガラス部材３ｂの基端部に、それぞれ光学的に接続するようにしてある。

なお、上記石英ボックス側壁１ａの各開口部２への結合用部材６を介した投光側及び受光側の各石英ガラス部材３ａ及び３ｂの取付方法は、いずれも図１の実施の形態に示した石英ガラス部材３の開口部２への取付方法と同様としてある。又、上記各石英ガラス部材３ａと３ｂの基端部と、投光用と受光用の各光ファイバ９と１１の先端部との光学的な接続方法は、いずれも図１の実施の形態における石英ガラス部材３の基端部と反射型光ファイバセンサ８の投光用光ファイバ９の先端部との光学的な接続方法と同様としてある。その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態によれば、清浄で且つ高温環境下となる上記石英ボックス１内に設定された所要の検出領域４にて、被検出体５の有無の検出を行う場合、反射型光ファイバセンサ８のセンサ本体の光源より投光用光ファイバ９の投光用光ファイバ素線１０を経て導いた光１３を、投光部としての該投光用光ファイバ素線１０の先端面（投光面）より出力（投光）させると、図１の場合と同様に、この投光用光ファイバ９の先端部より出力された光１３は、投光側の石英ガラス部材３ａの基端面より入射されるようになるため、高い光透過性を有する該投光側の石英ガラス部材３ａ内にて、全反射を利用して光の損失を抑えた状態で効率よく検出領域４近傍の先端面まで導かれ、該投光側の石英ガラス部材３ａの先端面より検出領域４へ向けて投光できる。

この投光された光１３は、上記検出領域４に被検出体５が存在しないときには散逸される。一方、図３に二点鎖線で示す如く、検出領域４に被検出体５が存在するときに、上記投光された光１３の被検出体５による反射光１３ａが生じると、この反射光１３ａが、検出領域の近傍位置にて上記受光用光ファイバ１１の先端部に光学的に接続してある受光側の石英ガラス部材３ｂの先端面へ入射されるようになるため、高い光透過性を有する該受光側の石英ガラス部材３ｂ内にて、全反射を利用して光の損失を抑えた状態で効率よく基端面まで導かれ、該受光側の石英ガラス部材３の基端面より、上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の受光用光ファイバ素線１２の先端面へ受光させることができ、この受光された反射光１３ａが、該受光用光ファイバ素線１２を経て光検出器へ導かれるようになる。

したがって、本実施の形態によっても、石英ボックス１内の検出領域４における被検出体５の有無を、受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量の変化に基づいて検出することができる。しかも、本実施の形態では、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部より投光された光１３が、検出領域４に存在する被検出体５により反射され、この反射光１３ａが上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部へ受光されるようになるときの光の経路上で、投光される光１３及び被検出体５による反射光１３ａのいずれも窓を通ることがなくなると共に、検出領域４と窓の間の空間部を通過することもなくなる。このため、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部から被検出体５まで、及び、該被検出体５より上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部まで光１３，１３ａが往来するときの光量の減少を更に抑制することができて、上記検出領域４に被検出体５が存在するときと、存在しないときの光量の増減のレンジを更に拡大することができる。又、上記光ファイバセンサ８における検出光のＳ／Ｎ比を更に高めることができて、上記石英ボックス１内のような清浄環境で且つ高温環境にある検出領域４での被検出体５の有無の検出精度を更に向上させることができる。

図４（イ）（ロ）は図３に示した実施の形態の変形例を示すもので、図３に示したと同様の構成において、反射型光ファイバセンサ８の投光用光ファイバ９の先端部と受光用光ファイバ１１の先端部を、個別に対応する石英ガラス部材３ａと３ｂの基端部に、それぞれ光学的に接続するようにした構成に代えて、アニール炉の石英ボックス１の側壁１ａの炉内側にて先端部が所要の検出領域４の近傍位置、あるいは、該検出領域４に被検出体５が配置されるときに該被検出体５の表面に接するようになる位置に達するように配置してある投受光共用の１つの光導波部材としての石英ガラス部材３ｃの他端部に、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部と、受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部とを一緒に光学的に接続するようにしたものである。

詳述すると、図４（イ）（ロ）に示すものは、先ず、上記石英ボックス１の一側壁１ａに、上記投光用光ファイバ９と受光用光ファイバ１１の外径の和よりもやや大きい内径の開口部２を設ける。更に、図３に示した結合用部材６と同様のセラミックやガラス等、金属汚染や発塵を生じない耐熱材料製として、外径を上記開口部２の内径と同じ大きさとすると共に一端側に光導波部材取付用凹部１６を形成し且つ他端側にファイバ取付孔１５ａ，１５ｂを貫通させて有する所要の長さ寸法の結合用部材１４を凹部１６側が内側となるように上記開口部２に挿入し、該結合用部材１４の軸心方向両端部が炉内外方向にそれぞれ所要寸法ずつ突出するように配置して、該結合用部材１４の外周面所要個所を、上記開口部２に固定させるようにする。

上記結合用部材１４の炉外側に開口する２つのファイバ取付孔１５ａ，１５ｂは、図４（ロ）に示す如く、上記投光用光ファイバ９及び受光用光ファイバ１１のそれぞれの径とほぼ同様の直径とし、且つ上記石英ボックス側壁１ａとほぼ対応する位置まで達するようにして、隣接させて設けてある。一方、該結合用部材１４の炉内側の端面に形成した凹部１６は、上記ファイバ取付孔１５ａ，１５ｂにそれぞれ投光用光ファイバ９と受光用光ファイバ１１を挿入するときに、上記投光用光ファイバ９の投光用光ファイバ素線１０と、受光用光ファイバ１１の受光用光ファイバ素線１２が配置される径方向位置よりも大きな内径としてあり、上記各ファイバ取付孔１５ａ及び１５ｂと連通するように設けてある。

上記投受光共用の石英ガラス部材３ｃは、上記結合用部材１４の光導波部材取付用凹部１６の内径と対応した外径を有する細長い円柱形状とすると共に、両端面を軸心方向に直角な平面となるように研摩しておく。

次に、上記石英ガラス部材３ｃの基端部を上記結合用部材１４の光導波部材取付用凹部１６の内側に挿入して固定する。又、上記結合用部材１４における炉外側の各ファイバ取付孔１５ａ，１５ｂの内側には、上記反射型光ファイバセンサ８の投光用光ファイバ９の先端部と受光用光ファイバ１１の先端部を、それぞれ投光用光ファイバ素線１０と受光用光ファイバ素線１２を先端に露出させ且つ該露出された各光ファイバ素線１０，１２の先端面が軸心方向に直角な平面となるよう研摩した状態にて挿入して、それぞれ固定し、上記結合用部材１４の中間部内側にて、上記投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２の先端面と、上記石英ガラス部材３ｃの基端面が面接触するようにする。これにより、上記投光用光ファイバ９の投光部としての投光用光ファイバ素線１０の先端部から上記石英ガラス部材３ｃの基端部へ、又、該石英ガラス部材３ｃの基端部から上記受光用光ファイバ１１の受光部としての受光用光ファイバ素線１２の先端部へ、それぞれ光の伝搬を行なうことができるようにしてある。

その他の構成は図３に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態によれば、清浄で且つ高温環境下となる上記石英ボックス１内に設定された所要の検出領域４にて、被検出体５の有無の検出を行う場合、反射型光ファイバセンサ８のセンサ本体の光源より投光用光ファイバ９の投光用光ファイバ素線１０を経て導いた光１３を、投光部としての該投光用光ファイバ素線１０の先端面（投光面）より出力（投光）させると、この投光用光ファイバ９の先端部より出力された光１３は、上記石英ガラス部材３ｃの基端面より入射され、該石英ガラス部材３ｃ内にて、光の損失を抑えた状態で効率よく検出領域４近傍の先端面まで導かれて、該投光側の石英ガラス部材３ａの先端面より検出領域４へ向けて投光できる。又、図４に二点鎖線で示す如く、検出領域４に被検出体５が存在するときに生じる、上記投光された光１３の被検出体５による反射光１３ａは、検出領域の近傍位置にて上記石英ガラス部材３ｃの先端面へ入射されるようになり、この反射光１３ａは、該石英ガラス部材３ｃ内にて、光の損失を抑えた状態で効率よく基端面まで導かれて、該基端面より上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の受光用光ファイバ素線１２の先端面へ受光させることができる。

なお、本実施の形態では、上記石英ガラス部材３ｃを投受光共用としてあるため、上記検出領域４に被検出体５が存在しないときに受光用光ファイバ素線１２の先端面にて受光されるバックグラウンドの光に対し、投光する光１３が上記石英ガラス部材３ｃの先端面等で内部反射されることによって生じる内部反射光が加わるようになる。しかし、上記石英ガラス部材３ｃにおける内部反射光は、検出領域４に被検出体５が存在することで生じる反射光１３ａに比して小さい光量に限られる。したがって、受光用光ファイバ素線１２の先端面に受光される光が、上記検出領域４に被検出体５が存在しないときのバックグラウンドの光のみである場合と、このバックグラウンドの光に検出領域４に被検出体５が存在することによって生じる反射光１３ａが加算された光となる場合との受光量の変化を、センサ本体の光検出器で十分検出可能な変化量で生じさせることができる。

したがって、本実施の形態によっても、図３に示した実施の形態と同様に、清浄環境で且つ高温環境下となる石英ボックス１内の検出領域４における被検出体５の有無を、受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量の変化に基づいて検出することができる。又、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての投光用光ファイバ９の先端部より投光された光１３が、検出領域４に存在する被検出体５により反射され、この反射光１３ａが上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての受光用光ファイバ１１の先端部へ受光されるようになるときの光の経路は、いずれも投受光共用の石英ガラス部材３ｃを経るようになるため、投光される光１３及び被検出体５による反射光１３ａのいずれも窓を通ることがなくなると共に、検出領域４と窓の間の空間部を通過することもなくなることから、図３に示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、本実施の形態では、投受光共用の石英ガラス部材３ｃを１つ設けるのみでよいため、図３に示した実施の形態に比して、部材点数を削減できて、製造の手間及びコストの削減化が期待できる。

又、図５は本発明の実施の他の形態として、光センサとして投受光部を一体式としてある反射型光ファイバセンサによる光センシングを行うものについて適用する場合を示すもので、以下のような構成としてある。

すなわち、図４に示したと同様の構成において、石英ボックス１外部の所要個所に設ける反射型光ファイバセンサ８を、図示しないセンサ本体と、該センサ本体における光源の出力側と光検出器の入力側に基端部をそれぞれ個別に接続してなる投光用光ファイバ９及び受光用光ファイバ１１とからなる構成とすることに代えて、反射型光ファイバセンサ８を、図示しないセンサ本体と、該センサ本体における光源の出力側及び光検出器の入力側に、それぞれ基端部が接続してある投光用光ファイバ素線１０及び受光用光ファイバ素線１２を纏めて１本のケーブルとしてなる投受光共用の光ファイバ、たとえば、平行型光ファイバ１７とからなる構成として、該反射型光ファイバセンサ８の投光部となる上記投光用光ファイバ素線１０の先端部と、受光部となる上記受光用光ファイバ素線１２の先端部が、一本の平行型光ファイバ１７の先端部にて一体となるようにする。更に、上記平行型光ファイバ１７の先端部を、図４に示したと同様にアニール炉の石英ボックス１の側壁１ａの炉内側にて先端部が所要の検出領域４の近傍まで突出するように配設してなる投受光共用の石英ガラス部材３ｃの基端部に、光学的に接続するようにする。

具体的には、上記石英ボックス側壁１ａの所要個所に、開口部２を設け、該開口部２に、外径を上記開口部２の内径と同じ大きさとし且つ内径を上記平行型光ファイバ１７の外径と同じ寸法として所要の長さのパイプ形状に形成したセラミックやガラス等、金属汚染や発塵を生じない耐熱材料製の結合用部材６を挿入して、該結合用部材６の軸心方向両端部が炉内外方向にそれぞれ所要寸法ずつ突出するよう配置し、更に、該結合用部材６の外周面所要個所を、上記開口部２に固定させるようにする。

次に、上記結合用部材６における炉内側への突出部分の内側には、上記平行型光ファイバ１７と同様の外径を有する細長い円柱形状として両端面を軸心方向に直角な平面となるよう研摩してある投受光共用の石英ガラス部材３ｃの基端部を挿入して、該石英ガラス部材３ｃを保持させるようにする。又、上記結合用部材６における炉外側への突出部分には、上記平行型光ファイバ１７の先端部を挿入するが、この際、投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２を共に先端に露出させて、該露出された各光ファイバ素線１０，１２の先端面を軸心方向に直角な平面となるよう研摩した状態として挿入し、該平行型光ファイバ１７の先端部を結合用部材６に保持させるようにする。更に、上記結合用部材６の中間部内側にて、上記投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２の先端面と、上記石英ガラス部材３ｃの基端面が面接触するようにして、上記結合用部材６の内側に、上記石英ガラス部材３ｃの基端部と上記平行型光ファイバ１７の先端部とを固定するようにしてある。

なお、図５中、１７ａは上記投受光共用の平行型光ファイバ１７における被覆である。その他の構成は図４に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態によれば、清浄で且つ高温環境下となる上記石英ボックス１内に設定された所要の検出領域４にて、被検出体５の有無の検出を行う場合には、反射型光ファイバセンサ８のセンサ本体の光源より上記平行型光ファイバ１７の投光用光ファイバ素線１０を経て導いた光１３を、投光部としての該投光用光ファイバ素線１０の先端面（投光面）より出力（投光）させるようにする。この出力された光１３は、図４に示した実施の形態と同様に、上記石英ガラス部材３ｃの基端面より入射され、該石英ガラス部材３ｃ内にて、光の損失を抑えた状態で効率よく検出領域４近傍の先端面まで導かれて、該投光側の石英ガラス部材３ａの先端面より検出領域４へ向けて投光させられる。又、図５に二点鎖線で示す如く、検出領域４に被検出体５が存在するときに生じる、上記投光された光１３の被検出体５による反射光１３ａは、検出領域の近傍位置にて上記石英ガラス部材３ｃの先端面へ入射されるようになる。これにより、この反射光１３ａは、該石英ガラス部材３ｃ内にて、光の損失を抑えた状態で効率よく基端面まで導かれるようになり、該基端面より上記平行型光ファイバ１７の受光部としての受光用光ファイバ素線１２の先端面へ受光させることができる。

したがって、本実施の形態によっても、清浄環境で且つ高温環境下となる石英ボックス１内の検出領域４における被検出体５の有無を、受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量の変化に基づいて検出することができる。この際、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部としての平行型光ファイバ１７における投光用光ファイバ素線１０の先端部より投光された光１３が、検出領域４に存在する被検出体５により反射され、この反射光１３ａが上記反射型光ファイバセンサ８の受光部としての平行型光ファイバ１７における受光用光ファイバ素線１２の先端部へ受光されるようになるときの光の経路上で、投光される光１３及び被検出体５による反射光１３ａのいずれも窓を通ることがなくなると共に、検出領域４と窓の間の空間部を通過することもなくなる。このため、図４に示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次に、図６は図５に示した実施の形態の応用例を示すもので、図５に示したと同様の構成において、投受光共用の石英ガラス部材３ｃを、アニール炉の石英ボックス１の一側壁１ａの炉内側に、所要の検出領域４の近傍まで突出するように配設してなる構成に代えて、上記石英ボックス１内にて加熱処理すべきシリコン膜付ガラス基板のような被検出体５を所要高さ位置に保持するために、炉底部に立設するようにしてあるワーク支持用の石英ピン１８のうちの１本を石英ガラス部材として利用できるようにしたものである。

すなわち、石英ボックス１の底板１ｂの所要位置、すなわち、該底板１ｂ上に、被検出体５の四隅部や、四隅部と中央部等に対応するよう所要の配置で立設するようにしてあるワーク支持用の石英ピン１８の配列に合わせた、たとえば、被検出体５の中央部と対応する位置に、開口部２を設け、該開口部２に、図５に示したと同様に、炉内外方向に貫通するようパイプ状の結合用部材６を取り付ける。該結合用部材６の炉内側となる上端側には、上端が他の石英ピン１８と同様の高さ位置に達する細長い円柱状として、上下両端面を円柱軸方向に直角な平面に研摩してある石英ガラス部材３ｄの下端部を挿入して、該石英ガラス部材３ｄを保持させるようにすると共に、上記結合用部材６の炉外側となる下端側に、図５に示したと同様に、投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２の先端面が軸心方向と直角な平面となるよう研摩してある平行型光ファイバ１７の先端部を挿入配置して、上記結合用部材６の上下方向の中間部の内側にて、上記石英ガラス部材３ｄの下端面に、上記平行型光ファイバ１７の投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２の先端面（上端面）を面接触させた状態にて、上記結合用部材６の内側に、上記石英ガラス部材３ｄの下端部と上記平行型光ファイバ１７の先端部とを固定するようにしたものである。

本実施の形態では、被検出体５は、石英ガラス部材３ｄの上側に載置されて支持されることとなるため、上記被検出体５の有無を検出すべき検出領域４は、上記石英ガラス部材３ｄの直上位置となる。その他の構成は図５に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態においても上記実施の形態と同様な効果を得ることができ、更に、上記石英ガラス部材３ｄを、他の石英ピン１８と同様に、石英ボックス１内にて加熱処理すべき被検出体５を支持するための支持用の部材として利用することができる。このように、石英ガラス部材３ｄの上側に被検出体５を支持させる場合には、該石英ガラス部材３ｄの上端面（先端面）と被検出体５を接触状態とさせることができるため、石英ガラス部材３ｄの先端面より検出領域４へ投光される光１３、及び、該検出領域４に存在する被検出体５により反射されて石英ガラス部材３ｄの上端面に受光されることとなる反射光１３ａが空間部を通過するときの光路を更に短縮させることが可能になる。

次いで、図７は本発明の実施の更に他の形態として、図５に示した実施の形態の変形例を示すもので、図５に示したアニール炉の石英ボックス１の側壁１ａの内側における光導波部材を石英ガラス部材３ｃとする構成に代えて、図５に示したと同様の投受光共用の平行型光ファイバ１７の被覆１７ａを剥離して露出させた投光用及び受光用の光ファイバ素線１０，１２を光導波部材として用いるようにしたものである。

具体的には、上記石英ボックス１の側壁面に、図５に示したと同様に開口部２を設け、該開口部２に、たとえば、セラミックやガラス等、金属汚染や発塵を生じない耐熱材料により形成した取付部材１９を嵌合して取り付けるようにする。該取付部材１９の炉外側となる一側面には、上記平行型光ファイバ１７の径とほぼ同様の直径とし、且つ所要の深さ寸法を有するファイバ取付用凹部２０を設け、該ファイバ取付用凹部２０の内底面に、上記平行型光ファイバ１７の投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２を挿通させるようにするファイバ素線挿通孔２１ａ，２１ｂを穿設する。

上記平行型光ファイバ１７は、投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２を石英ガラス製としてあり、先端部の被覆１７ａを除去することにより、上記投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２を所要の長さ寸法に亘り露出させるようにしてある。該平行型光ファイバ１７の各光ファイバ素線１０，１２の先端部の被覆１７ａを除去した部分は、それぞれ上記取付部材１９のファイバ素線挿通孔２１ａ，２１ｂに挿通させて石英ボックス１の内部に挿入して位置させ、上記平行型光ファイバ１７の被覆１７ａの先端部を、取付部材１９のファイバ取付用凹部２０に嵌合させて固定させるようにしてある。更に、上記平行型光ファイバ１７の被覆１７ａの先端部が取り付けてある上記取付部材１９を、上記石英ボックス１の一側壁１ａの開口部２に嵌合させて取り付けることにより、上記取付部材１９のファイバ素線挿通孔２１ａ，２１ｂを通して炉内側へ突出する上記投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２の先端面が、石英ボックス１の内部の所要の検出領域４の近傍位置に達すると共に、該検出領域４に臨んで配置されるようにしてある。

その他の構成は図５に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態によれば、センサ本体の光源より投光用光ファイバ素線１０を経て石英ボックス１の一側壁１ａ位置まで導かれる光１３は、石英ボックス１内に被覆１７ａを除去された状態で配置されている上記投光用光ファイバ素線１０によりそのまま継続して該投光用光ファイバ素線１０の先端面が位置している検出領域４の近傍まで伝搬された後、該投光用光ファイバ素線１０の先端面（投光面）より上記検出領域４へ向けて投光される。上記検出領域４に被検出体５が存在して該被検出体５により反射光１３ａが生じるときには、該反射光１３ａは、石英ボックス１内に被覆１７ａを除去された状態で配置されている受光用光ファイバ素線１２の先端面（受光面）に、上記検出領域４の近傍位置にて受光され、該受光用光ファイバ素線１２を通して、石英ボックス１の外方へ導かれた後、そのまま、センサ本体の光検出部へ導かれるようになる。

したがって、本実施の形態によっても、図５に示した実施の形態と同様に、清浄環境で且つ高温環境下となる石英ボックス１内の検出領域４における被検出体５の有無を、受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量の変化に基づいて検出することができる。

しかも、取付部材１９に、ファイバ素線挿通孔２１ａ，２１ｂを設けて、投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２のみを挿通させるようにしてあるため、石英ボックス１内に、上記平行型光ファイバ１７の被覆１７ａが露出されることはない。このために、本実施の形態によっても、図５に示した実施の形態と同様に、清浄環境で且つ高温環境下の検出領域４における被検出体５の有無の検出を精度よく行うことができる。更には、図５に示した如き光導波部材としての石英ガラス部材３ｃを、別途用意する必要をなくすことができて、コストの削減化を図る上で有利なものとすることが可能になる。

なお、上記においては、石英ボックス１の一側壁１ａに、開口部２を設けて、該開口部２に、ファイバ取付用凹部２０と光ファイバ素線挿通孔２１ａ，２１ｂを備えた取付部材１９を介して平行型光ファイバ１７の先端部を取り付けるものとして示したが、上記石英ボックス１の一側壁１ａの外面に、上記取付部材１９に設けたと同様に内底面にファイバ素線挿通孔２１ａ，２１ｂを備えてなるファイバ取付用凹部２０を直接設けて、該ファイバ取付用凹部２０に、先端部の被覆１７ａを除去して投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２を所要長さに亘り露出させてなる平行型光ファイバ１７の先端部を、直接取り付けるようにしてもよい。

図８は本発明の実施の更に他の形態として、図５に示した実施の形態の別の変形例を示すもので、図５に示したアニール炉の石英ボックス１の一側壁１ａの内側における光導波部材を、細長い円柱形状の石英ガラス部材３ｃとする構成に代えて、細長い円筒形状の中空導波部材２２を光導波部材として用いるようにしたものである。

すなわち、図５に示したと同様に、上記石英ボックス側壁１ａの所要個所に、開口部２を設け、該開口部２に、外径を上記開口部２の内径と同じ大きさとし且つ内径を上記平行型光ファイバ１７の外径と同じ寸法として所要の長さのパイプ形状に形成した結合用部材６を挿入して、該結合用部材６の軸心方向両端部が炉内外方向にそれぞれ所要寸法ずつ突出するようにして、上記開口部２に固定させるようにする。

上記中空導波部材２２は、上記石英ガラス部材３ｃと同様に、高温耐性を備え、且つ金属汚染の虞がなくて発塵性の低い材質製、たとえば、石英ガラス製としてあり、更に、上記平行型光ファイバ１７と同様の外径を有する細長い円筒形状としてあり、内壁面を光の反射面として機能させることにより、片方の端部より内部空間へ入射した光を、内壁面における反射を利用しながら該内部空間を通して他方の端部まで低損失で導くことができるようにしてある。更に、上記中空導波部材２２は、先端の開口部が、石英ボックス１の内部の所要の検出領域４の近傍位置に達すると共に、該検出領域４に臨むよう配置させた状態にて、該中空導波部材２２の基端部を、上記結合用部材６における炉内側への突出部分の内側に挿入して保持させるようにする。

上記平行型光ファイバ１７は、上記のように投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２を石英ガラス製としてあり、上記中空導波部材２２の基端側の開口部に被覆１７ａが露出されないようにするために、先端部分の被覆１７ａを所要寸法に亘り除去して、上記投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２の先端部をそれぞれ短く露出（突出）させ、該光ファイバ素線１０，１２の先端部露出部に遮蔽部材２３を配置するようにする。該遮蔽部材２３は、たとえば、石英ガラスやセラミックス等、高温耐性を備え、且つ金属汚染の虞がなくて発塵性の低い材質により形成した上記平行型光ファイバ１７と同様の外径を有する円盤状の上記各光ファイバ素線１０，１２と対応する個所に、それぞれファイバ素線挿通孔２４ａ，２４ｂを穿設してなる構成としてあり、該遮蔽部材２３に設けてある各ファイバ素線挿通孔２４ａ，２４ｂに、上記平行型光ファイバ１７の先端部の被覆１７ａが除去されている上記各光ファイバ素線１０，１２の突出部分をそれぞれ嵌合させるようにする。これにより、上記平行型光ファイバ１７の先端部における被覆１７ａの先端面側を、上記遮蔽部材２３によって覆うことができるようにすると共に、上記各光ファイバ素線１０，１２の先端部は、上記遮蔽部材２３の各ファイバ素線挿通孔２４ａ，２４ｂを通して露出させることができるようにしてある。

上記構成としてあるので、上記結合用部材６における炉外側への突出部分に、先端側に上記遮蔽部材２３を取り付けた状態の上記平行型光ファイバ１７の先端部を挿入して、該平行型光ファイバ１７の先端部を結合用部材６に保持させるようにすると共に、上記結合用部材６の中間部内側にて、上記投光用及び受光用の各光ファイバ素線１０，１２の先端面が、上記中空導波部材２２の基端側の開口部の内側に露出されるようにし、上記結合用部材６の内側に、上記中空導波部材２２の基端部と上記平行型光ファイバ１７の先端部とを固定するようにしてある。

その他の構成は図５に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態によれば、センサ本体の光源より投光用光ファイバ素線１０を経て石英ボックス１の側壁１ａ位置まで導かれる光１３は、上記投光用光ファイバ素線１０の先端部より投光されて、上記中空導波部材２２の内部空間へ基端側開口部を通して入射される。この中空導波部材２２の内部空間へ入射された光１３は、該中空導波部材２２の内壁面における反射を利用して、上記内部空間内を軸心方向の先端側へ低損失で伝搬された後、該内部空間の先端側の開口部より、上記検出領域４へ向けて投光される。上記検出領域４に被検出体５が存在して該被検出体５により反射光１３ａが生じるときには、該反射光１３ａは、上記検出領域４の近傍位置にて上記中空導波部材２２の内部空間へ、先端側開口部を通して入射される。この中空導波部材２２の内部空間へ先端側より入射された上記披検出体５による反射光１３ａは、該中空導波部材２２の内壁面における反射を利用して、上記内部空間内を軸心方向の基端側へ低損失で伝搬された後、該内部空間の基端側の開口部に露出されている平行型光ファイバ１７の受光用光ファイバ素線１２の先端面へ受光され、該受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出部へ導かれて検出されるようになる。

したがって、本実施の形態によっても、図５に示した実施の形態と同様に、清浄環境で且つ高温環境下となる石英ボックス１内の検出領域４における被検出体５の有無を、受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量の変化に基づいて検出することができて、図５に示したと同様の効果を得ることができる。

ところで、上記図１、図２、図３、図４（イ）（ロ）、図５、図６、図７、図８にそれぞれ示した実施の形態は、いずれも、反射型光ファイバセンサ８を用いて、受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される光量が、検出領域４に被検出体５が存在しないときには、バックグラウンドの光のみの受光量であるのに対し、検出領域４に被検出体５が存在するときには、上記バックグラウンドの光に上記被検出体５による反射光１３ａが加算された受光量になる、という原理に基づいて、上記検出領域４における被検出体５の有無を、受光用光ファイバ素線１２を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量の変化に基づいて検出するものとして示したが、上記被検出体５による反射光１３ａの光量は、該被検出体５に対し近接している個所では大きな光量として受光でき、上記被検出体５より離隔するにしたがって受光可能な光量が小さくなる、ということに鑑みて、上記センサ本体の光検出器にて検出される受光量の増減に基づいて、上記検出領域４にて、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部及び受光部を設置した個所に対する被検出体５の近接、離反方向の挙動を検出させるようにしてもよい。

すなわち、たとえば、アニール炉の石英ボックス１内の検出領域４に、被検出体５が一方より搬入、搬出されるようにしてある場合、該検出領域４を挟んで上記被検出体５の搬入、搬出側と対向する側となる他方側に、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部及び受光部を、いずれか一方又は双方に光導波部材を介在させた状態で配設してなる構成として、上記被検出体５が検出領域４へ搬入されるときには、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部及び受光部に対し被検出体５が次第に近接する一方、上記被検出体５が検出領域４より搬出されるときには、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部及び受光部より被検出体５が次第に離隔するようにした状態において、上記受光部にて受光される検出領域４の被検出体５による反射光１３ａの光量が、所定のしきい値を上回ると、上記被検出体５が受光部に対し或る距離よりも近接した位置に存在すると判断し、又、上記所定のしきい値を下回ると、上記被検出体５が受光部に対し上記した或る距離よりも離隔した位置に存在すると判断することによって、上記被検出体５が受光部に対し上記或る距離よりも近接したか否かを判定することによって、上記被検出体５の挙動の検出に用いるようにしてもよい。更には、予め、大小異なる複数のしきい値を設定しておくことにより、被検出体５の受光部との位置関係を、上記と同様にして或る距離を基準として該距離よりも近接しているか又は離隔しているかを判断するときの基準となる距離を複数設定して、被検出体５の反射光１３ａの光量を、上記複数設定してある各しきい値ごとに上回っているか否かをそれぞれ判定することによって、被検出体５と受光部との位置関係を、複数の距離レベルを基準として検出できるようにし、この検出される距離レベルの変化に基づいて、上記被検出体５の受光部に対する近接、離隔方向の挙動を検出するようにしてもよい。

更には、上記反射型光ファイバセンサ８の投光部より、所定周波数の単色光を投光させるようにし、この状態にて、受光部にて受光される被検出体５による反射光１３ａの上記投光した光からの周波数変化を検出することにより、上記反射型光ファイバセンサの投光部及び受光部の設置個所に対する上記被検出体５の近接方向もしくは離隔方向の挙動を検出させるようにすることも可能である。

図９は本発明の実施の更に他の形態として、光センサとして投光部と受光部を別体式としてある透過型の光ファイバセンサ８ａを用いてセンシングを行う場合を示すものである。

すなわち、アニール炉の石英ボックス１の前後方向又は左右方向に対向する側壁、あるいは、天井壁と床板（図では図上左右方向の側壁１ａとして示してある）における、石英ボックス１内に設定される所要の検出領域４を挟んで対向する２個所に、開口部２をそれぞれ設け、該各開口部２に、図３に示した結合用部材６ａ，６ｂと同様のパイプ状の結合用部材６ａ，６ｂをそれぞれ取り付けると共に、該各結合用部材６ａ，６ｂの炉内側の突出部に、先端部が上記検出領域４の近傍位置に達するようにしてある図３に示したと同様の石英ガラス部材３ａ，３ｂの基端側を、それぞれ個別に挿入して配置した構成とする。

更に、上記一方の結合用部材６ａの炉外側の突出部には、外部の所要位置に設置してある透過型光ファイバセンサ８ａにおけるセンサ本体（図示せず）の光源に基端側を接続してある投光用光ファイバ２５の先端部を挿入して保持し、軸心方向に直角な平面となるように研摩してある投光部としての投光用光ファイバ素線２６の先端面を上記結合用部材６ａの中間部の内側にて、上記石英ガラス部材３ａの基端面に面接触するようにしてあり、図３の場合と同様に、結合用部材６ａの内側に、上記石英ガラス部材３ａの基端部と、投光用光ファイバ２５の先端部を共に固定するようにしてある。

又、他方の結合用部材６ｂの炉外側の突出部には、上記センサ本体の光検出器に基端側を接続してある受光用光ファイバ２７の先端部を挿入して保持し、先端面が軸心方向に直角な平面となるように研摩してある受光部としての受光用光ファイバ素線２８の先端面を上記結合用部材６ｂの中間部の内側にて、上記石英ガラス部材３ｂの基端面に面接触するようにしてあり、上記と同様に結合用部材６ｂの内側に、上記石英ガラス部材３ｂの基端部と、受光用光ファイバ２７の先端部を共に固定するようにしてある。これにより、上記各結合用部材６ａと６ｂにそれぞれ取り付けられた各石英ガラス部材３ａと３ｂの先端面同士が、検出領域４を挟んで向き合うようにしてある。

なお、図９における符号２５ａは上記投光用光ファイバ２５の被覆を、又、２７ａは上記受光用光ファイバ２７の被覆をそれぞれ示す。その他、図３に示したものと同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態におけるセンシング装置により、石英ボックス１内の検出領域４における被検出体５の有無の検出を行う場合は、センサ本体の光源より投光用光ファイバ２５を経て導かれる光１３を、該投光用光ファイバ２５の先端側に接続してある投光側の石英ガラス部材３ａを通して石英ボックス１内へ導くと共に、該石英ガラス部材３ａの有する高い光透過性と全反射を利用して光の損失を抑えながら上記石英ボックス１内の検出領域４の近傍位置となる上記石英ガラス部材３ａの先端面（投光面）まで導いた後、該石英ガラス部材３ａの投光面より検出領域４へ向けて投光させる。これにより、上記検出領域４に被検出体５が存在していないときには、上記検出領域４へ向けて投光された光は、該検出領域４を通過した後、検出領域４を間に挟んで上記投光側の石英ガラス部材３ａと対向する位置で、且つ該検出領域４の近傍に配されている受光側の石英ガラス部材３ｂの先端面（受光面）にて受光され、この受光された光は、該石英ガラス部材３ｂの有する高い光透過性と全反射を利用して光の損失を抑えながら上記石英ボックス１の壁面に形成してある開口部２位置まで導かれた後、該受光側の石英ガラス部材３ｂの基端側に取り付けてある受光用光ファイバ２７へ伝えられ、該受光用光ファイバ２７を経てセンサ本体における光検出部へ伝えられて光量が検出されるようになる。

一方、上記検出領域４に、図９に二点鎖線で示す如く、被検出体５が存在しているときには、上記投光用光ファイバ２５より投光側の石英ガラス部材３ａを経て検出領域４の近傍位置まで導かれた後、該石英ガラス部材３ａの投光面より検出領域４へ向けて投光される光１３が、該検出領域４に存在する被検出体５により遮られたり、反射されたり、該被検出体５が半透明のものの場合には上記投光される光１３の一部が吸収される。このため、上記受光側の石英ガラス部材３ｂの先端面（受光面）にて受光される光量が減少し、該石英ガラス部材３ｂ、受光用光ファイバ２７を経てセンサ本体の光検出器にて検出される光量が減少されるようになる。

したがって、該受光用光ファイバ２７を経てセンサ本体の光検出器にて検出される受光量が、初期状態より減少しているか否かに基づいて、上記石英ボックス１内の検出領域４に、被検出体５が存在しているか否かを、従来の透過型光ファイバセンサと同様に検出することができるようになる。

又、本実施の形態によっても、図３の実施の形態と同様に、石英ボックス１内には、石英ガラス部材３ａ，３ｂと、金属汚染や発塵を生じない耐熱材料製の結合用部材６ａ，６ｂのみが露出されるため、清浄で且つ高温環境となるアニール炉の石英ボックス１内に設定された検出領域４における被検出体５の有無を、上記清浄で且つ高温環境に何ら影響を与えることなく検出することができる。

更に、上記投光用光ファイバ２５より出力する光１３を、投光側の石英ガラス部材３ａを通して効率よく検出領域４の近傍まで導いて、該石英ガラス部材３ａの先端面より検出領域４へ向けて投光できると共に、検出領域４を透過した光１３を、該検出領域４の近傍位置となる受光側の石英ガラス部材３ｂの先端面で受光した後、効率よく受光用光ファイバ２７の受光面まで導くことができるため、図３の実施の形態と同様に、投光側と受光側の光の経路上に窓が存在することはなく、したがって、上記検出領域４に被検出体５が存在するときと、存在しないときの光量の増減のレンジを拡大することができる。又、上記検出領域４に被検出体５が存在しているときには、受光側の石英ガラス部材３ｂの受光面となる先端面が、上記検出領域４の近傍に位置していることから、上記検出領域４にて光１３を遮る被検出体５と、上記受光面との距離を接近させることができて、外乱の影響を受ける虞を抑制できて、Ｓ／Ｎを高めることができる。したがって、上記石英ボックス１内のような清浄環境で且つ高温環境にある検出領域４での被検出体５の有無の検出を、精度よく行うことが可能となる。

図１０は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図５と同様の構成において、光センサとして、反射型光ファイバセンサ８を用いることに代えて、反射回帰型の光ファイバセンサ８ｂを用いてセンシングを行う場合を示すものである。

すなわち、図５に示したと同様に、石英ボックス１の側壁１ａに設けた開口部２に、石英ボックス１内の所要の検出領域へ向けて突出するよう配した投受光共用の石英ガラス部材３ｃの基端部と、該石英ガラス部材３ｃの基端部に対して投受光を行うための投受光共用の平行型光ファイバ１７の先端部とを、結合用部材６を介して取り付けてなる構成において、上記石英ボックス１内にて、上記検出領域４を挟んで上記石英ガラス部材３ｃの先端面（投光面）と対向する位置に、ミラー状の反射板２９を設ける。これにより、上記検出領域４に被検出体５が存在しないときには、上記図５の実施の形態で説明したと同様に、センサ本体の光源より上記平行型光ファイバ１７の投光用光ファイバ素線１０から、石英ガラス部材３ｃを経ることにより光の損失を抑えた状態にて上記検出領域４の近傍位置まで導いて、該石英ガラス部材３の投光面となる先端面より検出領域４へ向けて投光させる光１３を、該検出領域４を通過させた後、上記反射板２９にて反射させ、この反射光を再び検出領域４を通過させてから、上記石英ガラス部材３ｃの先端面に受光できるようにしてある。

その他の構成は図５に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

したがって、本実施の形態によれば、図１０に二点鎖線で示す如く、上記検出領域４に被検出体５が存在するようになると、上記検出領域４を通過していた光１３及び反射板２９による反射光が遮られて、受光量が減るようになるため、上記図９の透過型光ファイバセンサ８ａを用いた場合と同様に、センサ本体の光検出器にて検出される受光量が、初期状態より減少しているか否かに基づいて、上記石英ボックス１内の検出領域４に、被検出体５が存在しているか否かを検出することができるようになる。このため、本実施の形態によっても、図５に示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次に、被検出体５の有無を検出すべき検出領域４のおかれた内部環境が、光ファイバセンサによる外部からのセンシングでは光の損失が生じ易い環境、高温環境、清浄環境のうちのいずれか１つ、あるいは、２つの特徴を備えた環境である場合について説明する。この場合、図１、図２、図３、図４（イ）（ロ）、図５、図６、図７、図８、図９、図１０の各実施の形態と同様の構成において、光導波部材を、高い光透過率を有する材質製のものとすれば、光ファイバセンサより検出領域４へ投光、受光する過程における光の損失を抑えることが期待でき、又、光導波部材を高温耐性を有する材質製のものとすれば、検出領域４の設定される内部環境が高温環境である場合に容易に適用でき、更に、光導波部材を金属汚染の虞がなく且つ発塵性の低い材質製のものとすれば、検出領域４の設定される内部環境が金属汚染及び発塵を防止すべき清浄環境である場合に容易に適用できる、という効果がそれぞれ得られることから、上記検出領域４のおかれる内部環境の特徴に応じて、上記光の高い透過率、高温耐性、発塵性が低いという特性のうちのいずれか１つあるいは２つの特性を備えた材質製の光導波部材を適宜選択して用いるようにすればよい。

なお、本発明は上記した各実施の形態のみに限定されるものではない。たとえば、図１、図２、図３、図４（イ）（ロ）、図５、図６、図９、図１０に示した各実施の形態においては、石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの基端面と、光ファイバ９，１１，１７，２５，２７の光ファイバ素線１０，１２，２６，２８の先端面は、共に軸心方向に直角な平面となるように研摩して互いに面接触させるものとして説明したが、光ファイバ素線１０，１２，２６，２８と石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける外部環境側の端部との間で光を伝搬するときに、所望の伝搬効率が得られれば、上記石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける外部環境側の端部に、光ファイバ素線１０，１２，２６，２８の先端部を、多少の隙間が生じた状態で臨むように配置したり、あるいは、両者の接触面が多少平面となっていなくてもよい。又、図１、図２、図３、図５、図６、図８、図９、図１０では、石英ボックス１に設けた開口部２に、石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの基端部と、光ファイバ９，１１，１７，２５，２７の先端部とを、結合用部材６，６ａ，６ｂを介して一緒に取り付けるものとして示したが、石英ボックス１の内側に石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのみが露出されるようにすれば、たとえば、石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの外部環境側の端部となる基端部を、石英ボックス１の側壁１ａや底板１ｂ等の隔壁を貫通して多少外部に突出するように配置してもよく、更には、上記のように、石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの基端部を石英ボックス１の側壁１ａや底板１ｂ等の隔壁を貫通して多少外部に突出するように配置させて、該石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの基端部を、石英ボックス１の隔壁に直接取り付けるようにしてもよい。又、上記のように、石英ボックス１の側壁１ａや底板１ｂ等の隔壁を貫通して多少外部に突出するように配置させた石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの基端部に、結合用部材６，６ａ，６ｂを省略して、光ファイバ９，１１，１７，２５，２７の先端部を直接取り付けるようにしてもよい。この場合、石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの基端面に、光ファイバ９，１１，１７，２５，２７の光ファイバ素線１０，１２，２６，２８の先端面を、光ファイバ素線同士の接続に多く用いられている溶着により接続するようにしてもよい。更に、石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、単一の石英ガラス製のものとして、該石英ガラス部材３，３ａの屈折率と、石英ボックス１の内部雰囲気との屈折率の差に基づいて、円柱側面における全反射を生じさせるものとして説明したが、軸心部に透明な石英ガラスによるコア部を備えると共に、その外周に、より屈折率の低いクラッド部を備えてなる構成として、該コア部とクラッド部との境界面で全反射を生じさせるものとしてもよい。

図５、図６、図８、図９、図１０の各実施の形態における投受光共用の光ファイバとしては、平行型の光ファイバ１７を示したが、同軸型や分割型の光ファイバを用いるようにしてもよい。又、図７の実施の形態における光ファイバは、投受光用の各光ファイバ素線が、被覆のない状態でも形状を保持できる強度を備えていれば、同軸型の光ファイバを用いるようにしてもよい。更に、図１、図２、図９、図１０の各実施の形態において、光導波部材を、石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃとする構成に代えて、図７に示した光ファイバ１７の光ファイバ素線１０，１２と同様に、光ファイバ９，１１，１７，２５，２７の先端部の被覆９ａ，１１ａ，１７ａ，２５ａ，２７ａを除去して所要の長さ寸法に亘り露出させた光ファイバ素線１０，１２，２６，２８を、光導波部材として利用するようにしてもよい。

図９の実施の形態では、投光側及び受光側の双方に、石英ボックス１内における検出領域４の近傍位置まで突出する石英ガラス部材３ａ，３ｂを設けるものとして示したが、投光側又は受光側の石英ガラス部材３ａ又は３ｂのいずれか一方を省略してもよい。この場合、投光側の石英ガラス部材３ａを省略する場合には、石英ボックス１における受光側の石英ガラス部材３ｂの先端面と対向する側壁１ａに、図１に示した実施の形態における窓７と同様の窓を設けて、該窓の外側に投光用光ファイバ２５の先端部を設置し、検出領域４を通過して受光側の石英ガラス部材３ｂの先端面（受光面）へ到達させるための光１３を、上記投光用光ファイバ２５の先端部から窓越しに投光させるようにすればよい。一方、受光側の石英ガラス部材３ｂを省略する場合には、石英ボックス１における投光側の石英ガラス部材３ａの先端面と対向する側壁１ａに、図１に示した実施の形態における窓７と同様の窓を設けて、該窓の外側に受光用光ファイバ２７の先端部を設置し、上記投光側の石英ガラス部材３ａの先端面より投光されて検出領域４を通過する光１３を、上記受光用光ファイバ２７の先端部へ窓越しに受光させるようにすればよい。このように、投光側又は受光側のいずれか一方の石英ガラス部材３ａ又は３ｂを省略する場合であっても、残る受光側又は投光側では、光の経路を石英ガラス部材３ｂ又は３ａを通すことにより、光量の損失を抑制できると共に、空間を通過する距離を短くしてノイズの混入を抑制できる。したがって、投光側及び受光側を共に石英ボックス１の外部に設ける場合に比して、検出領域に被検出体が存在するときと、存在しないときの光量の増減のレンジを拡大することができると共に、検出する光のＳ／Ｎ比を高いものとすることができて、上記検出領域での被検出体の有無の検出精度の向上化を図ることができる。

図９の実施の形態における透過型光ファイバセンサの投光側と受光側に設けてある石英ガラス部材３ａ又は３ｂのいずれか一方、及び、図１０の実施の形態における石英ガラス部材３ｃを、図６に示した石英ガラス部材３ｄと同様に、上端面が検出領域４に達するよう石英ボックス１の底板１ｂより立設して、検出領域の下側に配設してなる構成として、これらの石英ガラス部材３ａ，３ｂ，３ｃを、検出領域４に配置すべき被検出体５を上側に載置して支持するための支持用の部材として利用できるようにしてもよい。

図１０の反射回帰型の光ファイバセンサ８ｂにおける投光部及び受光部の構成を、図１、図２、図３、図４（イ）（ロ）、図７の各実施の形態における反射型光ファイバセンサ８における投光部及び受光部と同様の構成として、投光部と受光部の一方又は双方に石英ガラス部材を光学的に接続するようにしてもよい。

図１、図２、図３、図４（イ）（ロ）、図５、図６、図９、図１０の各実施の形態では光導波部材として、石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを示したが、高い光透過率と、高温耐性を備え、更に、金属汚染が許容値以下となると共に発塵性が低い材質であれば、アルカリガラスや透明セラミック、光学部品として使用される結晶等、石英ガラス以外の材質のものを使用してもよい。又、上記光導波部材の形状は、石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの形状として示したように、全反射を利用して光の損失を抑える点からすると、細長い円柱形状とすることが望ましいが、光の損失が許容値以下であれば、いかなる形状を採用するようにしてもよい。

図８の実施の形態における光導波部材としての筒型の中空導波部材２２は、内壁面における反射を利用して光の損失を抑える点からすると、細長い円筒形状とすることが望ましいが、光の損失が許容値以下であれば、いかなる形状を採用するようにしてもよい。

図１、図２、図３、図４（イ）（ロ）、図５、図６、図９、図１０の各実施の形態における光導波部材としては、細長い円柱形状の石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを示したが、図８に示したと同様の細長い中空導波部材２２を用いるようにしてもよい。

光センサとしては、投光部や受光部を、光導波部材としての石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの外部環境側の端部に容易に近接配置できるようにして、光センサの投光部や受光部と光導波部材の外部環境側の端部との間における光の伝搬を効率よく行わせるという観点からすると、反射型、透過型又は反射回帰型の光ファイバセンサ８，８ａ、８ｂを用いることが好ましいが、一般の反射型、透過型又は反射回帰型の光センサを用いて、該光センサの投光部や受光部を、対応する石英ガラス部材３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの外部環境側の端部に臨むように配設するようにしてもよい。

清浄環境及び又は高温環境となる環境に設定された所要の検出領域にて、被検出体の有無を光学的に検出することが望まれるものであれば、液晶パネル製造過程のシリコン膜付ガラス基板のアニール炉における石英ボックスの内部に設定される検出領域以外のいかなる検出領域における被検出体の検出にも適用できる。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の光センサによるセンシング方法及び装置の実施の一形態として、光センサとして投光部と受光部が別体式の反射型の光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合を示す概略切断平面図である。 本発明の実施の他の形態として、光センサとして投光部と受光部が別体式の反射型の光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合の別の例を示す概略切断平面図である。 本発明の実施の更に他の形態として、光センサとして投光部と受光部が別体式の反射型の光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合の更に別の例を示す概略切断平面図である。 本発明の実施の更に他の形態として、光センサとして投光部と受光部が別体式の反射型の光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合の変形例を示すもので、（イ）は概略切断平面図、（ロ）は結合用部材を炉外側より見た概略図である。 本発明の実施の更に他の形態として、光センサとして投受光部を一体式としてある反射型光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合を示す概略切断平面図である。 本発明の実施の更に他の形態として、光センサとして投受光部を一体式としてある反射型光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合の応用例を示す概略切断側面図である。 本発明の実施の更に他の形態として、光センサとして投受光部を一体式としてある反射型光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合の変形例を示す概略切断平面図である。 本発明の実施の更に他の形態として、光センサとして投受光部を一体式としてある反射型光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合の別の変形例を示す概略切断平面図である。 本発明の実施の更に他の形態として、光センサとして投光部と受光部を別体式としてある透過型の光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合を示す概略切断平面図である。 本発明の実施の更に他の形態として、光センサとして反射回帰型の光ファイバセンサによるセンシングを行うものについて適用する場合を示す概略切断平面図である。 従来提案されている高温環境で使用するための反射型光ファイバセンサの一例を示す概要図である。 従来提案されている耐熱用光ファイバの一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 石英ボックス
１ａ 側壁
１ｂ 底板
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 石英ガラス部材（光導波部材）
４ 検出領域
５ 被検出体
８，８ａ，８ｂ 光ファイバセンサ
９ 投光用光ファイバ
９ａ 被覆
１０ 投光用光ファイバ素線（投光部）
１１ 受光用光ファイバ
１１ａ 被覆
１２ 受光用光ファイバ素線（受光部）
１３ 光
１３ａ 反射光
１７ 平行型光ファイバ
１７ａ 被覆
２２ 中空導波部材（光導波部材）
２５ 投光用光ファイバ
２５ａ 被覆
２６ 投光用光ファイバ素線（投光部）
２７ 投光用光ファイバ
２７ａ 被覆
２８ 投光用光ファイバ素線（投光部）
２９ 反射板

Claims (17)

1. 清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に設けた光センサの投光部より出力される光を、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対し投光し、該投光された光の上記検出領域における反射光を、上記光センサの受光部にて受光するときに、上記投光される光と反射光の一方又は双方を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下における検出領域又は該検出領域の近傍位置との間で光導波部材を通して導くようにし、上記光センサの受光部にて受光される光量の変化に基づき、上記検出領域における被検出体の有無や挙動を検出することを特徴とする光センサによるセンシング方法。
2. 清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に設けた投光部と受光部を備えた光センサの上記投光部より出力される光を、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対し投光し、上記検出領域を挟んで上記光センサの投光部及び受光部と反対側に設けてある反射板により反射される上記投光された光の反射光を、上記光センサの受光部にて受光するときに、上記投光される光と反射光の一方又は双方を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下の検出領域又は該検出領域の近傍位置との間で光導波部材を通して導くようにし、上記光センサの受光部にて受光される光量の変化に基づき、上記検出領域における被検出体の有無を検出することを特徴とする光センサによるセンシング方法。
3. 清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に設けた光センサの投光部より出力される光を、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対し投光し、上記検出領域を通過する光を、上記外部環境側に設けた光センサの受光部にて受光するときに、上記投光される光と検出領域を通過して受光される光の一方又は双方を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下における検出領域又は該検出領域の近傍位置との間で光導波部材を通して導くようにし、上記光センサの受光部にて受光される光量の変化に基づき、上記検出領域における被検出体の有無を検出することを特徴とする光センサによるセンシング方法。
4. 光センサとして、投光部と受光部の一方又は双方を光導波部材の外部環境側の端部に臨むよう配してなる光ファイバセンサを用いるようにする請求項１、２又は３記載の光センサによるセンシング方法。
5. 光導波部材として、光センサの投光部より投光される光に対し高い透過率を有する材質製のものを用いるようにする請求項１、２、３又は４記載の光センサによるセンシング方法。
6. 光導波部材として、高温耐性を有する材質製及び又は発塵性の低い材質製のものを用いるようにする請求項１、２、３、４又は５記載の光センサによるセンシング方法。
7. 光導波部材として、石英ガラス製のものを用いるようにする請求項１、２、３、４、５又は６記載の光センサによるセンシング方法。
8. 清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対して投光部より投光し且つ該投光された光の上記検出領域における反射光を受光部にて受光できるようにしてある光センサを設け、更に、上記光センサの投光部より投光する光と上記光センサの受光部に受光させる反射光の一方又は双方を導くための光導波部材を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下の検出領域又は該検出領域の近傍位置との間に備えてなる構成を有することを特徴とする光センサによるセンシング装置。
9. 清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に、投光部と受光部を備えた光センサを設けて、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対して投光部より投光すると共に、上記検出領域を挟んで上記投光部及び受光部の反対側に設けてある反射板により反射される上記投光された光の反射光を受光部にて受光できるようにし、更に、上記光センサの投光部より投光する光と上記光センサの受光部に受光させる反射光の一方又は双方を導くための光導波部材を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下の検出領域又は該検出領域の近傍位置との間に備えてなる構成を有することを特徴とする光センサによるセンシング装置。
10. 清浄及び又は高温となる内部環境と外部環境との境界部よりも外部環境側の所要個所に、上記内部環境下に設定してある所要の検出領域に対して投光部より投光し且つ上記検出領域を通過する光を受光部にて受光できるようにしてある光センサを設け、更に、上記光センサの投光部より投光する光と上記光センサの受光部に受光させる上記検出領域の透過光の一方又は双方を導くための光導波部材を、上記境界部の近傍位置と上記内部環境下の検出領域又は該検出領域の近傍位置との間に備えてなる構成を有することを特徴とする光センサによるセンシング装置。
11. 光センサを、投光部と受光部の一方又は双方を光導波部材の外部環境側の端部に臨むよう配してなる光ファイバセンサとした請求項８、９又は１０記載の光センサによるセンシング装置。
12. 光導波部材を、検出領域の下側に配設して、該光導波部材の上側に、検出領域に配置する被検出体を載置して支持できるようにした請求項８、９、１０又は１１記載の光センサによるセンシング装置。
13. 光導波部材を、光センサの投光部より投光される光に対して高い透過率を有する材質製のものとした請求項８、９、１０、１１又は１２記載の光センサによるセンシング装置。
14. 光導波部材を、高温耐性を有する材質製及び又は発塵性の低い材質製のものとした請求項８、９、１０、１１、１２又は１３記載の光センサによるセンシング装置。
15. 光導波部材を、石英ガラス製のものとした請求項８、９、１０、１１、１２、１３又は１４記載の光センサによるセンシング装置。
16. 光導波部材を、細長い円柱形状又は細長い円筒形状とした請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５記載の光センサによるセンシング装置。
17. 光導波部材として、光ファイバの被覆を剥離して露出させた光ファイバ素線を用いるようにした請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６記載の光センサによるセンシング装置。

Images