JPH07151615A - 光ファイバーセンサ - Google Patents
光ファイバーセンサInfo
- Publication number
- JPH07151615A JPH07151615A JP32597493A JP32597493A JPH07151615A JP H07151615 A JPH07151615 A JP H07151615A JP 32597493 A JP32597493 A JP 32597493A JP 32597493 A JP32597493 A JP 32597493A JP H07151615 A JPH07151615 A JP H07151615A
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- JP
- Japan
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- fiber
- optical fiber
- core
- light
- external force
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Push-Button Switches (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水による性能低下、絶縁不良の心配がなく、
しかもあらゆる方向からの外力を検出できる光ファイバ
ーセンサを提供する。 【構成】 コア２がシリコーンゴム、クラッド３が該シ
リコーンゴムよりも屈折率の低いエラストマーからな
り、コア２の一端に反射部材４を設けた検出用光ファイ
バー１の他端に、光源７に接続する入光用光ファイバー
５と受光体８に接続する受光用光ファイバー６とを設け
る。
しかもあらゆる方向からの外力を検出できる光ファイバ
ーセンサを提供する。 【構成】 コア２がシリコーンゴム、クラッド３が該シ
リコーンゴムよりも屈折率の低いエラストマーからな
り、コア２の一端に反射部材４を設けた検出用光ファイ
バー１の他端に、光源７に接続する入光用光ファイバー
５と受光体８に接続する受光用光ファイバー６とを設け
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧スイッチなどとし
て利用することのできる光ファイバーセンサに関するも
のである。
て利用することのできる光ファイバーセンサに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種機械装置、自動車などにおい
ては、マイクロスイッチ、テープ状スイッチなどの機械
的可動接点構造のスイッチが広く用いられている。
ては、マイクロスイッチ、テープ状スイッチなどの機械
的可動接点構造のスイッチが広く用いられている。
【０００３】また、一対の電極間に導電ゴムを介装せし
めた加圧導電スイッチも提案されている（特開昭６１−
１４３９１３号公報）。
めた加圧導電スイッチも提案されている（特開昭６１−
１４３９１３号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の圧力スイ
ッチでは、屋外、水中で使用する場合、あるいは水がか
かった場合に、電極、接点が酸化して性能が低下するう
え、絶縁不良が生じるという問題があった。
ッチでは、屋外、水中で使用する場合、あるいは水がか
かった場合に、電極、接点が酸化して性能が低下するう
え、絶縁不良が生じるという問題があった。
【０００５】また、水の影響を防ぐために、防水加工を
施すと、スイッチの構造が複雑になり大型化してしま
う。
施すと、スイッチの構造が複雑になり大型化してしま
う。
【０００６】更に、従来の圧力スイッチでは，一定方向
の圧力によってしか作動せず、あらゆる方向からの外力
を検出して、スイッチを作動させることはできなかっ
た。
の圧力によってしか作動せず、あらゆる方向からの外力
を検出して、スイッチを作動させることはできなかっ
た。
【０００７】本発明の目的は、このような従来の圧力ス
イッチの問題点を解消し、水による性能低下、絶縁不良
の心配がなく、しかもあらゆる方向からの外力を検出す
ることができる光ファイバーセンサを提供することにあ
る。
イッチの問題点を解消し、水による性能低下、絶縁不良
の心配がなく、しかもあらゆる方向からの外力を検出す
ることができる光ファイバーセンサを提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意検討を重ねた結果、弾性を有する光
ファイバーに変形を与えると光透過量が変化することに
着目し、これを加圧センサとして使用することを考え、
本発明を完成するに至った。
達成するために鋭意検討を重ねた結果、弾性を有する光
ファイバーに変形を与えると光透過量が変化することに
着目し、これを加圧センサとして使用することを考え、
本発明を完成するに至った。
【０００９】即ち、本発明は、コアがシリコーンゴム、
クラッドが該シリコーンゴムよりも屈折率の低いエラス
トマーからなり、該コアの一端に反射部材を設けた検出
用光ファイバーの他端に、光源に接続する入光用光ファ
イバーと受光体に接続する受光用光ファイバーとを設け
たことを特徴とする光ファイバーセンサである。
クラッドが該シリコーンゴムよりも屈折率の低いエラス
トマーからなり、該コアの一端に反射部材を設けた検出
用光ファイバーの他端に、光源に接続する入光用光ファ
イバーと受光体に接続する受光用光ファイバーとを設け
たことを特徴とする光ファイバーセンサである。
【００１０】
【作用】本発明は、弾性を有する光ファイバーが変形し
た場合、光ファイバー内の光透過量が変化する現象を利
用したものである。
た場合、光ファイバー内の光透過量が変化する現象を利
用したものである。
【００１１】本発明で用いる検出用光ファイバーは、コ
アがシリコーンゴム、クラッドが該シリコーンゴムより
も屈折率の低いエラストマーからなっているため、極め
て弾性に富み、外部からの力により容易に変形する。
アがシリコーンゴム、クラッドが該シリコーンゴムより
も屈折率の低いエラストマーからなっているため、極め
て弾性に富み、外部からの力により容易に変形する。
【００１２】この変形により光ファイバー内を通過する
光の透過量、即ち、光束の出力が低下する。従って、光
ファイバーの一端に設けた光源から検出用ファイバー内
の反射板を経由して光源と同じ側に位置する別の受光体
に光を送っていると、検出用光ファイバーの変形により
受光体の受光量が変化し、光ファイバーに外力が加わっ
たことを検知する。この受光体の受光量変化により、ス
イッチを作動させればよい。
光の透過量、即ち、光束の出力が低下する。従って、光
ファイバーの一端に設けた光源から検出用ファイバー内
の反射板を経由して光源と同じ側に位置する別の受光体
に光を送っていると、検出用光ファイバーの変形により
受光体の受光量が変化し、光ファイバーに外力が加わっ
たことを検知する。この受光体の受光量変化により、ス
イッチを作動させればよい。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の光ファイバーセンサの一例を示
す概略構成図、図２は、本発明で用いる検出用光ファイ
バーの一例を示す横断面図である。
する。図１は、本発明の光ファイバーセンサの一例を示
す概略構成図、図２は、本発明で用いる検出用光ファイ
バーの一例を示す横断面図である。
【００１４】図１において、１は検出用光ファイバー、
２はコア、３はクラッド、４は反射部材、５は入光用光
ファイバー、６は受光用光ファイバー、７はＬＥＤ、Ｌ
Ｄなどの光源、８はフォトダイオード、フォトトランジ
スタなどの受光体、９は検出回路、１０はコネクタであ
る。
２はコア、３はクラッド、４は反射部材、５は入光用光
ファイバー、６は受光用光ファイバー、７はＬＥＤ、Ｌ
Ｄなどの光源、８はフォトダイオード、フォトトランジ
スタなどの受光体、９は検出回路、１０はコネクタであ
る。
【００１５】検出用光ファイバー１は、図１あるいは図
２に示すように、コア２とクラッド３とで構成されてい
る。コア２は、シリコーンゴムからなり、クラッド３
は、コア２のシリコーンゴムよりも屈折率の低いエラス
トマーからなっている。コア２に使用するシリコーンゴ
ムとしては、ジメチルシロキサンポリマー、フェニル基
又はナフチル基含有シロキサンポリマー、メチルビニル
シロキサンポリマー等を挙げることができる。
２に示すように、コア２とクラッド３とで構成されてい
る。コア２は、シリコーンゴムからなり、クラッド３
は、コア２のシリコーンゴムよりも屈折率の低いエラス
トマーからなっている。コア２に使用するシリコーンゴ
ムとしては、ジメチルシロキサンポリマー、フェニル基
又はナフチル基含有シロキサンポリマー、メチルビニル
シロキサンポリマー等を挙げることができる。
【００１６】クラッド３には、コア２に使用したシリコ
ーンゴムよりも屈折率の低いフッ素エラストマー等のエ
ラストマーが用いられる。
ーンゴムよりも屈折率の低いフッ素エラストマー等のエ
ラストマーが用いられる。
【００１７】クラッド３に使用するフッ素エラストマー
としては、例えば、フッ素樹脂熱可塑性エラストマーな
どを挙げることができるが、特に、フッ素樹脂部分（ハ
ードセグメント、例えば、エチレン−テトラフルオロエ
チレン共重合体）とフッ素ゴム部分（ソフトセグメン
ト、例えば、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピ
レン−テトラフルオロエチレン共重合体）とからなるフ
ッ素エラストマーが好ましく用いられる。反射部材４に
は、アルミ板、ステンレス棒等が用いられる。
としては、例えば、フッ素樹脂熱可塑性エラストマーな
どを挙げることができるが、特に、フッ素樹脂部分（ハ
ードセグメント、例えば、エチレン−テトラフルオロエ
チレン共重合体）とフッ素ゴム部分（ソフトセグメン
ト、例えば、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピ
レン−テトラフルオロエチレン共重合体）とからなるフ
ッ素エラストマーが好ましく用いられる。反射部材４に
は、アルミ板、ステンレス棒等が用いられる。
【００１８】本発明で用いる検出用光ファイバー１を製
造するには、まず、クラッド成分となるエラストマー
で、直径１〜５０ｍｍ、厚さ０．２〜２．５ｍｍ程度の
チューブを成形しておき、次いで上記チューブの内径よ
り若干大きい径の反射部材としてのアルミ板あるいはス
テンレス棒（厚さ０．２ｍｍ〜２．５ｍｍ程度）を挿入
する。
造するには、まず、クラッド成分となるエラストマー
で、直径１〜５０ｍｍ、厚さ０．２〜２．５ｍｍ程度の
チューブを成形しておき、次いで上記チューブの内径よ
り若干大きい径の反射部材としてのアルミ板あるいはス
テンレス棒（厚さ０．２ｍｍ〜２．５ｍｍ程度）を挿入
する。
【００１９】次に、液状のシリコーンゴム前駆体をその
中へ注入し、加熱、紫外線、放射線などの任意の手段で
シリコーンゴム前駆体を重合硬化させてコア成分とすれ
ばよい。また、コア成分とクラッド成分とを同時押出し
により、押し出し成形することも可能である。
中へ注入し、加熱、紫外線、放射線などの任意の手段で
シリコーンゴム前駆体を重合硬化させてコア成分とすれ
ばよい。また、コア成分とクラッド成分とを同時押出し
により、押し出し成形することも可能である。
【００２０】本発明においては、検出用光ファイバー１
のコア２とクラッド３とは完全に密着せずに、界面が剥
離している方が、変形した際に光透過量の変化が大きく
なるので好ましい。
のコア２とクラッド３とは完全に密着せずに、界面が剥
離している方が、変形した際に光透過量の変化が大きく
なるので好ましい。
【００２１】次に、本発明のセンサの動作説明を行な
う。まず、最初に、検出用光ファイバー１に外力が加わ
っていない図１の場合について説明する。
う。まず、最初に、検出用光ファイバー１に外力が加わ
っていない図１の場合について説明する。
【００２２】図１の光源（ＬＥＤ）７より出た光は、入
光用光ファイバー５によって、検出用光ファイバー１の
コア２へ導かれ、このコア内部で屈折しながら反射部材
４で反射される。更に、反射された光はコア内部で屈折
しながら、受光用光ファイバー６へ入射したのち、受光
体（フォトダイオード）８へ導かれる。
光用光ファイバー５によって、検出用光ファイバー１の
コア２へ導かれ、このコア内部で屈折しながら反射部材
４で反射される。更に、反射された光はコア内部で屈折
しながら、受光用光ファイバー６へ入射したのち、受光
体（フォトダイオード）８へ導かれる。
【００２３】次に、検出用光ファイバー１に外力が加わ
った図３の場合について説明する。この場合には、外力
によって検出部のコア２、クラッド３が変形しており、
コア内部で光の漏れが生じている。この結果、受光体
（フォトダイオード）８で検出される光の量が図１の場
合と比較して減少する。
った図３の場合について説明する。この場合には、外力
によって検出部のコア２、クラッド３が変形しており、
コア内部で光の漏れが生じている。この結果、受光体
（フォトダイオード）８で検出される光の量が図１の場
合と比較して減少する。
【００２４】検出回路９は、検出用光ファイバー１に外
力が加わっていない図１の場合と、外力が加わって検出
用光ファイバー１が変形した図３の場合の光量の差を比
較することによって、外力の検出を行なっている。
力が加わっていない図１の場合と、外力が加わって検出
用光ファイバー１が変形した図３の場合の光量の差を比
較することによって、外力の検出を行なっている。
【００２５】更に、図３では、検出用光ファイバー１に
一方向から外力が加わった場合を表したが、図４のよう
に、両側から外力が加わった場合も同様に検出が可能で
ある。
一方向から外力が加わった場合を表したが、図４のよう
に、両側から外力が加わった場合も同様に検出が可能で
ある。
【００２６】なお、本発明においては、例えば入光用光
ファイバー５、受光用光ファイバー６の直径を各々０．
５ｍｍ、コア２の直径を１ｍｍ、クラッド部厚さを０．
５ｍｍ、反射部材を直径１ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円筒
状の物とすることができる。
ファイバー５、受光用光ファイバー６の直径を各々０．
５ｍｍ、コア２の直径を１ｍｍ、クラッド部厚さを０．
５ｍｍ、反射部材を直径１ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円筒
状の物とすることができる。
【００２７】更に、ここでは、検出用光ファイバー１の
コア２と、入光用光ファイバー５、受光用光ファイバー
６とは、コネクタ１０により接合させたが、円筒状のキ
ャップ等の手段によって接合させることができる。
コア２と、入光用光ファイバー５、受光用光ファイバー
６とは、コネクタ１０により接合させたが、円筒状のキ
ャップ等の手段によって接合させることができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の光ファイバーセンサによれば、
信号媒体が電気ではなく光であるため、屋外、水中ある
いは水がかかるような場所での外力検出を、水の影響な
しに行うことができる。しかも、光ファイバーは、いず
れの方向から加わる外力によっても変形するため、あら
ゆる方向からの外力を検出することができる。
信号媒体が電気ではなく光であるため、屋外、水中ある
いは水がかかるような場所での外力検出を、水の影響な
しに行うことができる。しかも、光ファイバーは、いず
れの方向から加わる外力によっても変形するため、あら
ゆる方向からの外力を検出することができる。
【００２９】更に、弾性、可撓性に優れているため、複
雑な設置場所でも容易に使用することができる。
雑な設置場所でも容易に使用することができる。
【図１】本発明の光ファイバーセンサの一例を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明で用いる検出用光ファイバーの一例を示
す横断面図である。
す横断面図である。
【図３】本発明で用いる検出用光ファイバーに外力が加
わった場合の状態図である。
わった場合の状態図である。
【図４】検出用光ファイバーに両側から外力が加わった
場合の状態図である。
場合の状態図である。
１ 検出用光ファイバー ２ コア ３ クラッド ４ 反射部材 ５ 入光用光ファイバー ６ 受光用光ファイバー ７ 光源 ８ 受光体 ９ 検出回路 １０ コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/12 6/42 7139−2Ｋ Ｈ０１Ｈ 13/20 9177−5Ｇ
Claims (1)
- 【請求項１】 コアがシリコーンゴム、クラッドが該シ
リコーンゴムよりも屈折率の低いエラストマーからな
り、該コアの一端に反射部材を設けた検出用光ファイバ
ーの他端に、光源に接続する入光用光ファイバーと受光
体に接続する受光用光ファイバーとを設けたことを特徴
とする光ファイバーセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32597493A JPH07151615A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 光ファイバーセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32597493A JPH07151615A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 光ファイバーセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151615A true JPH07151615A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=18182676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32597493A Pending JPH07151615A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 光ファイバーセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07151615A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1331345A3 (de) * | 2002-01-23 | 2005-12-07 | Jürgen Menz | Sicherheitsschalteinrichtung |
| US7098445B2 (en) | 2003-06-17 | 2006-08-29 | Asmo Co., Ltd. | Load detecting device |
| CN101858488A (zh) * | 2010-06-22 | 2010-10-13 | 天津大学 | 油气管道泄漏监测方法及监测*** |
| WO2011135941A1 (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-03 | オリンパス株式会社 | 光ポテンショメータ及びマニピュレータ |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP32597493A patent/JPH07151615A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1331345A3 (de) * | 2002-01-23 | 2005-12-07 | Jürgen Menz | Sicherheitsschalteinrichtung |
| US7098445B2 (en) | 2003-06-17 | 2006-08-29 | Asmo Co., Ltd. | Load detecting device |
| WO2011135941A1 (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-03 | オリンパス株式会社 | 光ポテンショメータ及びマニピュレータ |
| JP2011230278A (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Olympus Corp | 光ポテンショメータ及びマニピュレータ |
| CN102859329A (zh) * | 2010-04-30 | 2013-01-02 | 奥林巴斯株式会社 | 光位移传感器和机械手 |
| US8933387B2 (en) | 2010-04-30 | 2015-01-13 | Olympus Corporation | Optical potentiometer and manipulator |
| CN101858488A (zh) * | 2010-06-22 | 2010-10-13 | 天津大学 | 油气管道泄漏监测方法及监测*** |
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