(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバプラグのフェルールが挿入される挿入孔と、前記挿入孔にフェルールが挿入された光ファイバプラグのロックナットが装着される装着部とを有する光ファイバアダプタ本体と、
前記挿入孔に設けられ、前記挿入孔に挿入されたフェルールを包囲する光透過性のスリーブと、
前記挿入孔に前記フェルールが挿入されたか否かを前記スリーブの外周側より光学的に検出する第１の検出部と、
を具備し、
前記スリーブは、軸方向に切り欠きを有し、
前記第１の検出部による光学的な検出のための光の光路上に設けられ、前記スリーブと同じ材料からなる部材
をさらに具備する光ファイバアダプタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバアダプタであって、
前記装着部に装着された前記ロックナットの位置を検出する第２の検出部
をさらに具備する光ファイバアダプタ。
【請求項３】
請求項２に記載の光ファイバアダプタであって、
前記第２の検出部は、前記装着部に装着されるロックナットによって撓むカンチレバーと、前記カンチレバーの撓み量を検出するセンサとを有する
光ファイバアダプタ。
【請求項４】
前記光ファイバプラグのフェルールが挿入される挿入孔と、前記挿入孔にフェルールが挿入された光ファイバプラグのロックナットが装着される装着部とを有する光ファイバアダプタ本体と、
前記挿入孔に設けられ、前記挿入孔に挿入されたフェルールを包囲する光透過性のスリーブと、
前記挿入孔を介して前記光ファイバプラグの光ファイバにレーザ光を出力する出力部と、
前記挿入孔に前記光ファイバプラグのフェルールが挿入されたか否かを前記スリーブの外周側より光学的に検出する第１の検出部と、
を具備し、
前記スリーブは、軸方向に切り欠きを有し、
前記第１の検出部による光学的な検出のための光の光路上に設けられ、前記スリーブと同じ材料からなる部材
をさらに具備するレーザ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザ装置であって、
前記装着部に装着された前記光ファイバプラグのロックナットの位置を検出する第２の検出部
をさらに具備するレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザ医療機器分野に用いられるレーザ装置及びそのレーザ装置に使われる光ファイバアダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバの応用が、光出力の小さい通信や計測分野から、大光出力の産業用レーザ加工機やレーザ医療機器分野へと急速に広がっている。光出力が大きく、人体への暴露の可能性が高い後者の応用分野では、これまで以上に安全性が求められている。特に、光ファイバケーブルを接続するコネクタ部は、光ファイバプラグの挿入忘れや不完全な固定によるファイバ抜けを起こしやすく、人体への暴露の危険性が高い。その安全対策性要求の１つとして、光ファイバのコネクタ部における光ファイバプラグの着脱検知機能が求められている。
【０００３】
特許文献１には、着脱検知機能としてアダプタ側にプラグの挿入を検出する一対の発光器と受光器とを設けた例が開示されている。特許文献２には、着脱検知機能として光アダプタと光コネクタとの挿入及び光アダプタと光コネクタとの結合完了を検出するスイッチを設けた例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９３５１号公報（段落[００１４]〜[００２７]、図２及び図３参照）
【特許文献２】特許第４０９５７１５号公報（段落[００１９]〜[００２６]、図１〜図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らの知見によれば、例えばレーザ医療機器分野において、プラグの着脱が頻繁に行われるばかりでなく、他の状態例えばアダプタにダストカバーを装着した状態やアダプタの清掃中に作業者の誤操作によって不用意にレーザ放射がされ、カバーや清掃具の過熱による発火やアウトガスの発生が生じる、という新たな課題に直面した。
【０００６】
本発明は、このような新規課題を解決するものであり、すなわち本発明の目的は、プラグの着脱以外の状態も判別が可能で、より安全性を高めることができる光ファイバアダプタ及びレーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態に係る光ファイバアダプタは、光ファイバアダプタ本体と、光透過性のスリーブと、第１及び第２の検出部とを有する。
【０００８】
光ファイバアダプタ本体は、光ファイバプラグのフェルールが挿入される挿入孔と、挿入孔にフェルールが挿入された光ファイバプラグのロックナットが装着される装着部とを有する。  
光透過性のスリーブは、例えばジルコニア製であり、挿入孔に設けられ、挿入孔に挿入されたフェルールを包囲する。  
第１の検出部は、挿入孔にフェルールが挿入されたか否かをスリーブの外周側より光学的に検出する。  
第２の検出部は、装着部に装着されたロックナットの位置を検出する。
【０００９】
本発明では、第１の検出部によりフェルールが挿入されていないと検出され、第２の検出部によりロックナットが締め込まれていないことが検出されたときには、プラグが未挿入でアダプタ露出と判別できる。第１の検出部によりフェルールが挿入されていると検出され、第２の検出部によりロックナットが締め込まれていないことが検出されたときには、フェルールの挿入中又はアダプタの清掃中と判別できる。第１の検出部によりフェルールが挿入されていないと検出され、第２の検出部によりロックナットが締め込まれていることが検出されたときには、ダストカバーを装着した状態と判別できる。第１の検出部によりフェルールが挿入されていると検出され、第２の検出部によりロックナットが締め込まれていることが検出されたときには、フェルールが正常に接続されたと判別できる。よって、本発明によれば、プラグの着脱以外の状態も判別が可能で、より安全性を高めることができる。
【００１０】
本発明の一形態に係る光ファイバアダプタでは、前記スリーブは、軸方向に切り欠きを有し、前記第１の検出部は、光学的な検出のための光の強さが、前記光の光軸上に前記切り欠きが存在したときに前記挿入孔に前記フェルールが挿入されたことが検出可能で、かつ、前記光の光軸と直交する方向に前記切り欠きが存在したときに前記挿入孔に前記フェルールが挿入されていないことが検出可能な、範囲であってもよい。
【００１１】
本発明では、スリーブの軸方向に切り欠きがある場合であっても、光学的な検出のための光の強さが上記範囲にあることで、第１の検出部による検出を確実に行うことができる。
【００１２】
本発明の一形態に係る光ファイバアダプタでは、前記スリーブは、軸方向に切り欠きを有し、前記第１の検出部による光学的な検出のための光の光路上に設けられ、前記スリーブと同じ材料からなる部材をさらに有するものであってもよい。
【００１３】
本発明では、スリーブの軸方向に切り欠きがある場合であっても、スリーブと同じ材料からなる部材を上記のように設けたことで、第１の検出部による光学的な検出のための透過光量の切り欠きに対する依存性を低減することができる。
【００１４】
本発明の一形態に係る光ファイバアダプタでは、前記第２の検出部は、前記装着部に装着されるロックナットによって撓むカンチレバーと、前記カンチレバーの撓み量を検出するセンサとを有するものであってもよい。
【００１５】
本発明では、第２の検出部として、カンチレバーとカンチレバーの撓み量を検出するセンサとを用いることで、第２の検出部による検出感度を向上させることができる。
本発明の一形態に係るレーザ装置では、光ファイバアダプタ本体と、光透過性のスリーブと、出力部と、第１及び第２の検出部とを有する。  
【００１６】
光ファイバアダプタ本体は、光ファイバプラグのフェルールが挿入される挿入孔と、挿入孔にフェルールが挿入された光ファイバプラグのロックナットが装着される装着部とを有する。  
光透過性のスリーブは、例えばジルコニア製であり、挿入孔に設けられ、挿入孔に挿入されたフェルールを包囲する。  
出力部は、挿入孔を介して光ファイバプラグの光ファイバにレーザ光を出力する。
第１の検出部は、挿入孔にフェルールが挿入されたか否かをスリーブの外周側より光学的に検出する。  
第２の検出部は、装着部に装着されたロックナットの位置を検出する。  
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スリーブの軸方向に切り欠きがある場合であっても、スリーブと同じ材料からなる部材を上記のように設けたことで、第１の検出部による光学的な検出のための透過光量の切り欠きに対する依存性を低減することができる。また、プラグの着脱以外の状態も判別が可能で、より安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ファイバアダプタの構成を示す断面図であり、光ファイバプラグが装着されていない状態を示している。
【図２】本発明の一実施形態に係る光ファイバアダプタの構成を示す断面図であり、光ファイバプラグが装着されている状態を示している。
【図３】図１に示した光ファイバアダプタの正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】図４の拡大断面図である。
【図６】スリーブの切り欠きの位置に対するファイバセンサの透過光量を説明するための図である。
【図７】フェルール挿入検知とロックナット締込み検知による状態判別を示す表である。
【図８】スリーブの切り欠きの位置に対するファイバセンサの表示値を示すグラフである。
【図９】４種のＦＣ型光ファイバケーブルに対するロックナット締込み検知結果を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る変形例を示すである。
【図１１】本発明の一実施形態に係る光ファイバアダプタを備えたレーザ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
（光ファイバアダプタの構成）
図１〜図５は、本発明の一の実施形態に係るＦＣ型光ファイバアダプタの構成を示している。
【００２０】
これらの図に示すように、光ファイバアダプタ１は、コネクタプレート９と、光ファイバアダプタ本体２と、スリーブ３と、第１の検出部としての透過型ファイバセンサ５と、第２の検出部１０とを有している。第２の検出部１０は、カンチレバー６及びフォトマイクロセンサ７から構成されている。
【００２１】
光ファイバアダプタ本体２は、コネクタプレート９上に配置される。光ファイバアダプタ本体２は、光ファイバプラグ２０のフェルール２２が挿入される挿入孔４と、挿入孔４にフェルール２２が挿入されたときにロックナット２１が装着される雄ネジ状の装着部８とを有する。
【００２２】
スリーブ３は、挿入孔４内に、フェルール２２が挿入された際にフェルール２２を包囲するように設けられている。スリーブ３は、円筒状を有し、光透過性の部材で形成され、例えばジルコニアなどで形成されている。
【００２３】
透過型ファイバセンサ５は、光学近接センサの一種であり、スリーブ３の外側に配置され、挿入孔４にフェルール２２が挿入されたか否かをスリーブの外周側より光学的に検出する。透過型ファイバセンサ５は、出射部５ａと検出部５ｂとからなり、出射部５ａと検出部５ｂとは、スリーブ３を挟んで互いに対向するように配置される。本実施形態においては、透過型ファイバセンサ５として、（株）キーエンス製のＦＵ−５９（商品名）を使用した。
【００２４】
カンチレバー６は、例えばステンレススチールからなり、矩形の本体６２の一辺に突起部６１が接続された平板形状を有している。本体６２には、装着部８（雄ねじ）よりわずかに大きい径の孔６３が形成されており、その孔６３を貫通するように光ファイバアダプタ１のフェルール挿入部１２が配置される。突起部６１の先端は、フォトマイクロセンサ７側に曲がっている。カンチレバー６の本体６２の突起部６１が配置された辺と対向する辺側で、カンチレバー６の一端はコネクタプレート９に固定され、光ファイバプラグ２０のロックナット２１締付け時に、ロックナット２１によってカンチレバー６が角度変位するようになる。また、カンチレバー６には、平板の板バネ１１が取り付けられている。
【００２５】
カンチレバー６は、光ファイバプラグ２０が光ファイバアダプタ１に挿入され、装着部８に装着されるロックナット２１によって、フェルール２２の挿入方向に撓むようになっている。図５に示すように、光ファイバプラグ２０が未挿入の場合、カンチレバー６は、６ａの場所（初期位置）に位置する。光ファイバプラグ２０が挿入され、ロックナット２１の締付中は、カンチレバー６は撓み、６ｂの場所に位置する。ロックナット２１の締付が完了するとカンチレバー６は更に撓んで、６ｃの場所に位置する。板バネ１１は、フェルール２２の挿入によるカンチレバー６の移動を、フェルール２２未挿入時のカンチレバーの位置６ａに押し戻すように機能し、カンチレバー６に弾性を持たせている。
【００２６】
フォトマイクロセンサ７は、フェルール２２の挿入によるカンチレバー６の撓み量（変位量）を検出するセンサである。光ファイバプラグ２０挿入時におけるカンチレバー６の撓みをフォトマイクロセンサ７により検出することにより、装着部８に装着されたロックナット２１の位置を検出することができる。本実施形態において、フォトマイクロセンサ７として、オムロン（株）製ＥＥ−ＳＸ９１２−Ｒ（商品名）を使用した。
【００２７】
通常、ロックナットの締込み量は、ねじの噛み合わせから２ｍｍ程度であり、変位検出に十分ではないが、本実施形態においては、カンチレバー６を用いることにより締込みによる変位量をほぼ倍増することができ、検出感度が向上し、確実な検出をすることができる。
【００２８】
上述のスリーブ３には、その軸方向に沿って切り欠きを有するタイプと切り欠きのないタイプの２種類がある。切り欠きが無いタイプはシングルモードファイバ用の高精度品であり、多くのマルチモードファイバ用のスリーブには切り欠きを有するタイプが用いられている。スリーブ３は、光ファイバアダプタ１内部で自由に回転できるため、スリーブの切り欠き位置は固定されていない。
【００２９】
図６は、スリーブ３の切り欠き３ａの位置に対する透過型ファイバセンサ５の透過光量（検出光量）を説明するための図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）はフェルール未挿入時を示し、図６（Ｅ）〜（Ｈ）はフェルール挿入時の状態を示す。
【００３０】
図８は、スリーブ３の切り欠き３ａの位置に対する透過型ファイバセンサ５の受光量を示すグラフであり、図６（Ａ）〜（Ｈ）の各状態における透過型ファイバセンサ５の検出光量をプロットしたものである。図８のグラフの横軸は、透過型ファイバセンサ５の光軸からみた切り欠きの位置を示す。図６（Ａ）及び（Ｅ）における透過型ファイバセンサ５の光軸からみた切り欠きの位置は０ｄｅｇ．である。図６（Ｂ）及び（Ｆ）における透過型ファイバセンサ５の光軸からみた切り欠きの位置は９０ｄｅｇ．である。図６（Ｃ）及び（Ｇ）における透過型ファイバセンサ５の光軸からみた切り欠きの位置は１８０ｄｅｇ．である。図６（Ｄ）及び（Ｈ）における透過型ファイバセンサ５の光軸からみた切り欠きの位置は２７０ｄｅｇ．である。
【００３１】
図６に示すように、切り欠き３ａを有するタイプのスリーブ３を用いる場合、透過型ファイバセンサ５の光軸と切り欠き３ａとの位置関係は、大きく３つの状態に分けることができる。すなわち、透過型ファイバセンサ５の光出射側に切り欠き３ａがある場合（図６（Ａ）及び（Ｅ））、透過型ファイバセンサ５の光検出側に切り欠き３ａがある場合（図６（Ｃ）及び（Ｇ））、透過型ファイバセンサ５の光軸と直角の位置に切り欠き３ａがある場合（図６（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）及び（Ｈ））である。
【００３２】
ジルコニア製フェルールとジルコニア製スリーブは、通常ジルコニア粉末を焼結、研磨して作成するため、光散乱の性質を強く持つ。そのため、フェルール未挿入時においては、透過型ファイバセンサ５での検出光量は、図８に示すように、透過型ファイバセンサ５の光検出側又は光出射側に切り欠き３ａがある場合は大きく、透過型ファイバセンサ５の光軸と直角の位置に切り欠き３ａがある場合は小さい。これは、スリーブの厚みを０．３５ｍｍとした場合、光が透過する散乱体の厚みが、前者の場合は０．３５ｍｍ、後者の場合は０．７０ｍｍとなり、倍異なることに起因する。これに対し、フェルール挿入時においては、図８に示すように、透過型ファイバセンサ５での検出光量は、フェルール未挿入時と比較して、切り欠き３ａの位置による依存性が小さくなっている。これは、フェルール挿入によって、透過型ファイバセンサ５の光検出側又は光出射側に切り欠き３ａがある場合と、透過型ファイバセンサ５の光軸と直角の位置に切り欠き３ａがある場合のそれぞれの、光が透過する散乱体の厚みの比が１に近づくためである。例えばフェルールの直径を２．５０ｍｍ、スリーブの厚みを０．３５ｍｍとした場合、光が透過する散乱体の厚みは、透過型ファイバセンサ５の光検出側又は光出射側に切り欠き３ａがある場合は２．８５ｍｍとなる。透過型ファイバセンサ５の光軸と直角の位置に切り欠き３ａがある場合は３．２０ｍｍとなる。したがって、前者の場合と後者の場合の比は、フェルール未挿入時と比較して１に近づくことになる。
【００３３】
図８に示すように、フェルール未挿入時の最小検出光量は、フェルール挿入時の最大検出光量より十分多いため、図上斜線で示す検出光量域を判別しきい値域に設定することにより、切り欠き３ａ位置によらず、フェルールの挿入の有無の検出を確実に行うことができる。すなわち、透過型ファイバセンサ５の光学的な検出のための光の強さを、その光の光軸上に切り欠き３ａが存在したときに挿入孔４にフェルール２２が挿入されたことが検出可能で、かつ、光の光軸と直交する方向に切り欠き３ａが存在したときに挿入孔４にフェルール２２が挿入されていないことが検出可能な範囲とする。これにより、透過型ファイバセンサ５による検出を確実に行うことができる。
【００３４】
図９は、第２の検出部１０を用いた、４種類のＦＣ光ファイバケーブルに対するロックナット締込み検知結果を示すグラフである。このテストでは、ロックナット２１の噛み合わせ状態から、ロックナット２１を回転させ、カンチレバー６のバネ１１による回転抵抗が発生する位置と、フォトマイクロセンサ７によって締込みが検出された位置、ロックナット２１が完全に締めこまれた位置を計測した。
図９に示すように、いずれのＦＣ光ファイバケーブルにおいても、確実に締込みを検出することができた。
【００３５】
以上のように、本実施形態において、第１の検出部として透過型ファイバセンサを設けることによりフェルール２２の挿入を検出することができる。更に、第２の検出部としてカンチレバー６及びフォトマイクロセンサ７を設けることにより、光ファイブプラグ２０のロックナット２１の締込みを検出することができる。
【００３６】
（検出部による状態判別法）
上述の光ファイバアダプタ１を用いた状態判別法について説明する。
光ファイバアダプタ１は、フェルール挿入検出機構（第１の検出部）とロックナット締込み検出機構（第２の検出部）を併せ持つことにより、図７に示す４状態を区別することができる。
【００３７】
図７に示すように、第１の検出部（透過型ファイバセンサ５）によりフェルールが挿入されていないと検出され、第２の検出部によりロックナットが締め込まれていないことが検出されたときには、プラグが未挿入でアダプタ露出と判別できる。
【００３８】
第１の検出部によりフェルール２２が挿入されていると検出され、第２の検出部１０によりロックナット２１が締め込まれていないことが検出されたときには、フェルール２２の挿入中又は光ファイバアダプタ１の清掃中と判別できる。
【００３９】
第１の検出部によりフェルール２２が挿入されていないと検出され、第２の検出部によりロックナット２１が締め込まれていることが検出されたときには、ダストカバーを装着した状態と判別できる。
【００４０】
第１の検出部によりフェルール２２が挿入されていると検出され、第２の検出部によりロックナット２１が締め込まれていることが検出されたときには、光ファイバプラグ２０が正常に接続されたと判別できる。
よって、本実施形態によれば、プラグの着脱以外の状態も判別が可能で、光接続ミスを防止することができ、より安全性を高めることができる。
【００４１】
（変形例）
図１０は、光ファイバアダプタの変形例である。
図１０に示すように、切り欠き３ａを有するスリーブ３を用いる場合、透過型ファイバセンサ５の光学的な検出のための光の光路上に、スリーブ３と同じ材料からなる部材３０を設けても良い。これにより、スリーブ３の軸方向に切り欠き３ａがある場合であっても、スリーブと同じ材料からなる部材３０を設けたことで、透過型ファイバセンサ５による光学的な検出のための透過光量の切り欠き３ａに対する依存性を低減することができる。
【００４２】
（レーザ装置の構成）
図１１は、図１に示す光ファイバアダプタを備えたレーザ装置である。
図１１に示すように、レーザ装置１００は、筐体１０１と、光ファイバアダプタ１と、制御部１０２と、出力部１０３を有する。
出力部１０３は、レーザ光を発生する。光ファイバアダプタ１には、光ファイバプラグ２０が着脱可能となっている。
制御部１０２では、光ファイバアダプタ１の第１及び第２の検出部からの検出結果が入力され、その検出結果から上述したように状態判別が行われ、出力部１０３からのレーザ光の出射の有無が制御される。
【００４３】
このような２つの検出部を備えた光ファイバアダプタ１が組み込まれたレーザ装置１００では、ダストカバー装着状態や清掃状態での不用意なレーザ放射によるダメージ、例えば清掃具やカバーの過熱による発火やアウトガスの発生を防止することができる。また、一方の検出部が故障した場合でも、他方の検出部によってレーザの誤出射を防止することができ、安全性を高めることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  光ファイバアダプタ
２  光ファイバアダプタ本体
３  スリーブ
３ａ  切り欠き
４  挿入孔
５  透過型ファイバセンサ
６  カンチレバー
７  フォトマイクロセンサ
８  装着部
１０  第２の検出部
２０  光ファイバプラグ
２１  ロックナット
２２  フェルール
３０  部材
１００  レーザ装置
１０３  出力部
【図１】
0005594083.tif 000002
【図２】
0005594083.tif 000003
【図３】
0005594083.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005594083.tif 000006
【図６】
0005594083.tif 000007
【図７】
0005594083.tif 000008
【図８】
0005594083.tif 000009
【図９】
0005594083.tif 000010
【図１０】
0005594083.tif 000011
【図１１】
0005594083.tif 000012