JPH04225306A - 光ファイバケーブルの光軸変換装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバケーブルの光
軸変換装置に関し、光ファイバケーブルから出た光をほ
ぼ直角に方向変換するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光センサにより光学的に位置検
出などを行う場合、光センサを検出箇所に設置せずにこ
こから離して設け、光センサと検出箇所との間に光ファ
イバケーブルを這わせて光を導くことが行われる。その
場合、検出箇所が狭い場所であると、光ファイバケーブ
ルの先端を折り曲げて使用することがある。しかし、光
ファイバケーブルを小さく折り曲げると、光の伝達ロス
が増加するなどの不都合が生じるので、曲げ径には限界
がある。

【０００３】そこで従来、例えば実公昭６２−３５２３
７号公報には、第１５図に示すように、樹脂等の光導体
を棒状に一体成形した変換器（イ）を設け、この変換器
（イ）の一端に光ファイバケーブル（ロ）を取り付け、
他端にプリズム（ハ）を設けて、矢印で示すように光フ
ァイバケーブル（ロ）から出た光をほぼ直角に方向変換
するようにしたものが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
して光学的検出を行う場合、プリズム（ハ）から検出ポ
イントまでの距離を大きくとって長距離検出ができるこ
と、強い検出信号が得られること、などの理由からプリ
ズム（ハ）から出る光は、光軸を中心として平行ないし
は先に向かって収束する収束光であることが望ましい。 そこで、上記公報記載のものでは、光ファイバケーブル
（ロ）とプリズム（ハ）との間に凸レンズ（ニ）を設け
、この凸レンズ（ニ）で光ファイバケーブル（ロ）から
出た光を集光して収束光に修正しようとしている。

【０００５】しかし、この場合、コアの物性上、光ファ
イバケーブル（ロ）から出た光は光軸を中心として先に
向かって拡散する拡散光になるので、凸レンズ（ニ）を
通過しても収束光に修正しきれず、結局プリズム（ハ）
から出た光には種々の方向に向かう光が含まれて光学的
検出への利用価値が低くなる。

【０００６】本発明はこのような点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、プリズムから出
て検出ポイントに向かう段階の光を凸レンズで集光する
ことにより、検出ポイントに向かう収束光を確実に得る
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、請求項１記載の発明では、光ファイバケーブルの端部
に設けられた光ファイバケーブルの光軸変換装置を対象
とし、これに対して、光をほぼ直角に方向変換するプリ
ズムを、光ファイバケーブルの端面に対峙させて設け、
上記プリズムのファイバケーブル側と反対の入出射面に
凸レンズを一体に形成する構成としている。

【０００８】さらに請求項２では、この光軸変換装置に
おいて、凸レンズまわりに塵が溜まらず掃除がし易いも
のを提案している。すなわち、プリズムを筒形のキャッ
プに収納し、このキャップに光ファイバケーブルを嵌入
すると共に、キャップの側壁にプリズムからの光を通す
円穴を形成し、凸レンズをこの円穴が塞がるように形成
する構成としている。

【０００９】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
光ファイバケーブルから出た光はプリズムでほぼ直角に
方向変換して検出ポイントに向かい、光学的検出に利用
される。

【００１０】その場合、プリズムを出た光は凸レンズで
集光されて収束光に修正され、そのまま検出ポイントに
向かうので、長距離検出ができると共に強い検出信号が
得られる。

【００１１】また、請求項２記載の発明では、凸レンズ
を円穴が塞がるように形成したので、凸レンズのまわり
に窪みができず、凸レンズまわりに塵が溜らず、また掃
除がし易い。

【００１２】

【実施例】以下、実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図は実施例の光軸変換装置を取り付けた光ファ
イバケーブル１０を示す。この光ファイバケーブル１０
は、図示するように光軸変換装置を取り付けた先端を検
出箇所に臨ませて固定部材５０を貫通し、この貫通部分
がネジ６０によって固定部材５０に固定されている。ま
た図示していないが、別の場所には透過形光センサの投
光素子が設置され、上記光ファイバケーブル１０はこの
場所まで這わされて投光素子に接続している。したがっ
て投光素子から出た光は光ファイバケーブル１０を通過
して先端に至り、さらに光軸変換装置で光軸を約９０度
だけ方向変換して検出ポイントに向かう。

【００１３】次に光軸変換装置を第２図ないし第４図に
より説明する。まず光ファイバケーブル１０は光を通過
させるコアと、これを覆うクラッドとを備えた公知のも
のである。

【００１４】上記光ファイバケーブル１０の端部には、
樹脂等の光導体を円筒形に成形してなるシリンダレンズ
３０を同軸に接続している。すなわち、シリンダレンズ
３０を円筒形のキャップ２０の中に収納し、このキャッ
プ２０の一端から光ファイバケーブル１０を嵌入しシリ
ンダレンズ３０に突き合わせて固定している。キャップ
２０の側壁には面取りによって平面部２１を形成し、上
述した固定部材５０への固定時にネジ６０をこの平面部
２１に当ててキャップ２０の回転を防止するようにして
いる。

【００１５】上記シリンダレンズ３０における光ファイ
バケーブル１０から離れた方の端部は、光ファイバケー
ブル１０の端面に対峙するプリズム３１として機能する
。このプリズム３１は、シリンダレンズ３０の上記端部
をシリンダ軸に対して約４５度の傾斜でカットし、この
カット面にアルミニウムを蒸着させることによって設け
られており、光ファイバケーブル１０から出た光を約９
０度だけ方向変換するものである。そして、キャップ２
０にはプリズム側方の空間をうめるべく蓋部材４０を嵌
入している。

【００１６】プリズム３１のファイバケーブル側と反対
の入出射面には凸レンズ３２を一体に形成し、プリズム
３１を出た光を集光して収束光に修正するようにしてい
る。この凸レンズ３２はプリズム３１と屈折率がほぼ同
一の材料で形成している。またキャップ２０にはプリズ
ム３１からの光を通す所定半径の円穴２２を形成し、上
記凸レンズ３２を円穴２２の中に設けてこれを塞ぐよう
にしている。

【００１７】したがって、本実施例によれば、光ファイ
バケーブル１０から出た光をプリズム３１で約９０度だ
け方向変換して検出ポイントへ出すので、光ファイバケ
ーブル１０を小さく折り曲げることなく狭い検出箇所で
位置検出等をすることができる。

【００１８】その場合、プリズム３１を出た光は凸レン
ズ３２で集光されて収束光に修正され、そのまま検出ポ
イントに向かうので、長距離検出ができると共に強い検
出信号が得られる。

【００１９】また、比較のため、従来のようにプリズム
の出射面に凸レンズを設けていないものを仮定すると、
プリズムはシリンダレンズの端部をそのまま利用して形
成しているので、プリズムの出射面はシリンダ周方向に
湾曲しているがシリンダ軸方向には湾曲していない。そ
のため、このプリズムから出た光はシリンダ周方向には
曲率に応じてある程度集光されるものの、シリンダ軸方
向には全く集光されず、光学的検出への利用価値が低い
。これに対し、実施例では凸レンズ３２によりシリンダ
周方向にもシリンダ軸方向にもほぼ同じ程度に集光する
ので、光学的検出への利用価値が高くなる。

【００２０】これらの作用、効果を、第５図ないし第８
図によって説明する。第５図および第６図は凸レンズ３
２を設けないものについてプリズムからの光を示した図
であるが、第５図に示すようにシリンダ周方向において
はシリンダレンズ周壁の曲率に応じてある程度集光して
いるが、第６図に示すようにシリンダ軸方向においては
集光せず、拡散光になっている。一方、第７図および第
８図は本発明例についてプリズムからの光を示した図で
あるが、シリンダ周方向においてもシリンダ軸方向にお
いても凸レンズ３２の曲率に応じて光が良好に収束して
いる。

【００２１】また、凸レンズ３２を円穴２２が塞がるよ
うに形成したので、凸レンズ３２のまわりに窪みができ
ず、凸レンズまわりに塵が溜らず、また掃除がし易い。

【００２２】次に上記光軸変換装置を製造する方法を第
９図および第１０図により説明する。まず、キャップ２
０にシリンダレンズ３０を嵌入し、キャップ２０の一方
側から蓋部材４０を嵌入すると共に他方側から光ファイ
バケーブル１０を嵌入し、プリズム３１の調整を行う（
第９図の状態）。

【００２３】次いでキャップ２０を、円穴２２が上にな
るように固定しておき、この円穴２２の上からＵＶ樹脂
（紫外線硬化樹脂）を定量供給装置などで滴下してプリ
ズム３１の上に表面張力により盛り上げる（第１０図の
状態）。その滴下量は凸レンズ３２の体積に応じた適量
に設定する。この段階で凸レンズ３２の曲率を適宜に変
更することにより焦点距離Ｆを調整する。

【００２４】その後、ＵＶ樹脂に紫外線を照射して硬化
させ、凸レンズ３２の成形を完了する。一例を挙げると
、円穴２２の上方３０ｍｍないし５０ｍｍの位置から約
３秒間にわたって紫外線を照射することで硬化させる。 このように硬化すると、シリンダレンズ３０が移動して
も凸レンズ３２が円穴２２に引っ掛かるので、シリンダ
レンズ３０がキャップ２０から外れなくなる。

【００２５】最後に、凸レンズ３２が所定形状に成形さ
れたか否かを検査する。すなわち、光ファイバケーブル
１０に可視光線を入れて凸レンズ３２を正面から視る。 その際、第１１図のように光が大きく広がって視えれば
よいが、第１２図のように光が小さく点状になって視え
れば凸レンズ３２に凹状の部分が形成されていると判断
でき、その場合にはレンズ形状を修正すべくＵＶ樹脂の
滴下からやり直す。

【００２６】なお、上記実施例ではシリンダレンズを設
けたが、これに代えて角柱形など種々の形状のロッドレ
ンズを設けてもよい。

【００２７】次に変形例を第１３図および第１４図によ
って説明する。上記実施例はキャップ２０を固定部材５
０にネジ６０で固定したが、この変形例ではキャップ２
０の外壁に雄ネジ２３０を切り、この雄ネジ２３０に螺
合した２枚のナット２４０で固定部材５００を挟み込む
ことによりキャップ２００を固定している。また光ファ
イバケーブル１００のキャップ２００への取り付けにつ
いては、外壁に雄ネジを切った円筒形の取り付け部材１
３０を光ファイバケーブル１００の先端に嵌合し、この
取り付け部材１３０を円穴２２０を有するキャップ２０
０の内壁に切った雌ネジに螺合することによって行って
いる。

【００２８】また、この変形例ではシリンダレンズその
他のロッドレンズを設けずにプリズム３１０を独立して
設け、これに凸レンズ３２０を一体に形成している。な
お、上記実施例および変形例では、本発明の光軸変換装
置を、透過形センサの投光素子に接続した光ファイバケ
ーブルに取り付けたが、反射形センサに接続した光ファ
イバケーブルにも取り付けることができるのは勿論であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の光
ファイバケーブルの光軸変換装置によれば、光をほぼ直
角に方向変換するプリズムを、光ファイバケーブルの端
面に対峙させて設け、上記プリズムのファイバケーブル
側と反対の入出射面に凸レンズを一体に形成したので、
光ファイバケーブルから出た光をほぼ直角に方向変換で
きると共に、方向変換した光を収束光に修正してその光
学的検出への利用価値を高めることができる。

【００３０】また請求項２記載の光ファイバケーブルの
光軸変換装置によれば、プリズムを筒形のキャップに収
納し、このキャップに光ファイバケーブルを嵌入すると
共に、キャップの側壁にプリズムからの光を通す円穴を
形成し、凸レンズをこの円穴が塞がるように形成したの
で、凸レンズまわりに塵が溜まらず、掃除がし易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】光軸変換装置を取付けた光ファイバケーブルを
使用状態で示す斜視図である。

【図２】光軸変換装置を示す斜視図である。

【図３】光軸変換装置の縦断側面図である。

【図４】光軸変換装置の横断平面図である。

【図５】比較例におけるシリンダレンズ周方向の光の広
がりを示す説明図である。

【図６】比較例におけるシリンダレンズ軸方向の光の広
がりを示す説明図である。

【図７】本発明例におけるシリンダレンズ周方向の光の
広がりを示す説明図である。

【図８】本発明例におけるシリンダレンズ軸方向の光の
広がりを示す説明図である。

【図９】ＵＶ樹脂滴下前におけるキャップ付近の縦断側
面図である。

【図１０】ＵＶ樹脂滴下後におけるキャップ付近の縦断
側面図である。

【図１１】検査時において正常な状態を示す凸レンズの
正面図である。

【図１２】検査時において修正を要する状態を示す凸レ
ンズの正面図である。

【図１３】変形例の縦断側面図である。

【図１４】変形例におけるキャップおよび光ファイバケ
ーブルの斜視図である。

【図１５】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０　　光ファイバケーブル ２０　　キャップ ２２　　円穴 ３１　　プリズム ３２　　凸レンズ １００　　光ファイバケーブル ２００　　キャップ ２２０　　円穴 ３１０　　プリズム ３２０　　凸レンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光ファイバケーブルの端部に設けられ
   た光ファイバケーブルの光軸変換装置であって、光をほ
   ぼ直角に方向変換するプリズムを、光ファイバケーブル
   の端面に対峙させて設け、上記プリズムのファイバケー
   ブル側と反対の入出射面に凸レンズを一体に形成したこ
   とを特徴とする光ファイバケーブルの光軸変換装置。
2. 【請求項２】　　プリズムを筒形のキャップに収納し、
   このキャップに光ファイバケーブルを嵌入すると共に、
   キャップの側壁にプリズムからの光を通す円穴を形成し
   、凸レンズをこの円穴が塞がるように形成した請求項１
   記載の光ファイバケーブルの光軸変換装置。