(57)【要約】【課題】  光ファイバと発光手段および／または受光手段とのズレによる検知精度の低下が抑えられた光ファイバセンサを提供すること。【解決手段】  本発明の光ファイバセンサ１は、光ファイバと、発光手段と、受光手段と、を有する光ファイバセンサにおいて、発光部に対する光ファイバの一方の端部の位置および／または受光部に対する光ファイバの他方の端部の位置が固定されたことを特徴とする。本発明の光ファイバセンサは、光ファイバの各端部の発光部および／または受光部に対する位置が固定されたことで、接続部での光ファイバのズレ（相対的な位相の変化）による光の変化が抑えられた結果、高い精度で測定を行うことができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、
該光ファイバの一方の端部に照射される光を発する発光部をもつ発光手段と、
該光ファイバの他方の端部から発せられる光を受光する受光部をもつ受光手段と、
を有する光ファイバセンサにおいて、
該発光部に対する該光ファイバの該一方の端部の位置および／または該受光部に対する該光ファイバの該他方の端部の位置が固定されたことを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項２】
前記光ファイバの各前記端部、前記発光手段および前記受光手段が略箱状のケース内に収容固定された請求項１記載の光ファイバセンサ。
【請求項３】
前記光ファイバの前記一方の端部と前記発光手段および／または該光ファイバの他方の端部と前記受光手段とが樹脂モールドされた請求項１記載の光ファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバセンサに関し、詳しくは、車両の外周部に設置され車両への衝突を検知する衝突検知センサに用いられる光ファイバセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両においては事故時の安全性の向上が図られている。車両の安全性に関して、事故時に車両の搭乗者の安全性を確保するだけでなく、車両が衝突した歩行者に対する安全性の向上が求められている。
【０００３】
歩行者に車両が衝突したときに歩行者に対する保護手段としては、歩行者が車両と衝突したときに、歩行者が車両のボンネット等のフロント部分に衝突するときのダメージを低減して、出来る限り傷害値（歩行者が受ける衝撃）を下げる方法が考えられている。
【０００４】
このような歩行者用安全装置においては、歩行者の衝突を判定することが重要となってきている。そして、歩行者の衝突を検知する方法のひとつとして、車両のバンパ部に光ファイバセンサを衝突検知センサとして取り付ける方法がある。
【０００５】
光ファイバセンサは、光ファイバを透過する光の変化からセンシングを行うセンサである。具体的には、光ファイバに外部から応力が加えられると、光ファイバにひずみが発生し、ひずみの部分の光を透過する特性が変化する。そして、内部を光が透過している光ファイバの透光性が変化すると、光ファイバを透過した光の強度や位相が変化する。光ファイバセンサは、この透過光が変化する現象を利用してセンシングを行う。つまり、光ファイバセンサは、光ファイバと、光ファイバを透過する光を発する発光手段と、光ファイバを透過した光を受光する受光手段と、を有している。また、発光手段の入力光と受光手段の出力光から光ファイバに加えられた応力を算出する演算手段を有する。
【０００６】
一般的な光ファイバセンサは、たとえば、光ファイバ、発光手段、受光手段および演算手段がそれぞれモジュール化されて、それぞれのモジュールを接続して構成されている。それぞれのモジュールは、モジュールの接続部にもうけられたコネクタを用いて接続される。
【０００７】
コネクタによる接続は、コネクタ同士を完全に固定することが出来ないという問題があった。具体的には、コネクタには、着脱のために遊びと呼ばれるすき間が存在している。コネクタにより接続を行ったときに、このすき間の範囲で光ファイバの端面と各手段との位置にズレが発生していた。
【０００８】
従来の光ファイバでの光通信は光でオンとオフの信号の送信を行うだけであり、コネクタがずれてもオンとオフの判別が出来るため問題は発生しなかった。しかしながら、光ファイバセンサは、光の強度や位相を測定する必要があり、接続部にズレが発生すると測定精度が低下する。特に、車両に搭載される場合には、走行時の車両の振動により接続部のズレが発生しやすくなっている。
【０００９】
より具体的には、光ファイバの端部がずれると、光ファイバの端面の位置もずれる。通常、光ファイバの端部は、光ファイバの中心軸が発光手段の発光部に対向した位置に配置されている。光ファイバの端面が配置される位置は、発光手段が発する光が最もよく当たる位置である。このため、接続部にズレが生じて光ファイバの端部がずれると、発光手段が発する光が十分に当たらなくなる。また、光ファイバの端部がずれると、光ファイバの端部の端面が発光手段の発光部に対して傾斜するようになる。つまり、この端面において光が反射するようになる。この結果、センシングを行うために十分な量の光が光ファイバの内部に供給されなくなり、センシングの精度が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、光ファイバと発光手段および／または受光手段とのズレによる検知精度の低下が抑えられた光ファイバセンサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明者らは光ファイバセンサについて検討を重ねた結果、光ファイバの発光手段や受光手段に対する位置を固定した光ファイバセンサとすることで上記課題を解決できることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明の光ファイバセンサは、光ファイバと、光ファイバの一方の端部に照射される光を発する発光部をもつ発光手段と、光ファイバの他方の端部から発せられる光を受光する受光部をもつ受光手段と、を有する光ファイバセンサにおいて、発光部に対する光ファイバの一方の端部の位置および／または受光部に対する光ファイバの他方の端部の位置が固定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光ファイバセンサは、光ファイバの各端部の発光部および／または受光部に対する位置が固定されている。つまり、接続部での光ファイバのズレ（相対的な位相の変化）が抑えられている。この結果、接続部での光の変化による測定誤差が発生しなくなった。つまり、本発明の光ファイバセンサは、高い精度で測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の光ファイバセンサは、光ファイバ、発光手段、受光手段を有する。
【００１５】
光ファイバセンサは、発光手段が光を発するとともに光ファイバの一方の端部に発せられた光を照射する。光ファイバの一方の端部に照射された光は、光ファイバ内を進行し、他方の端部から放射される。光ファイバセンサは、光ファイバを透過する光の変化から光ファイバに加えられた応力を算出する。より詳しくは、光ファイバセンサは、光ファイバに光を透過させる。そして、この光ファイバに応力が加えられると、光ファイバ自身にひずみが発生する。光ファイバにひずみが生じると、光ファイバの光の透過性が変化する。さらに、光ファイバが折れ曲がると、透過光の反射するコアとクラッドの界面の方向が変化する。この光の透過性の変化が生じると、光ファイバ内で透過光の進路が変化し、場合によっては光の強度が減少する。他方の端部から照射される光の強度や位相の変化から光ファイバに加えられた応力を検出する。
【００１６】
光ファイバセンサの光ファイバは、屈折率の異なる材質により形成されたコアとクラッドとをもつ光ファイバであれば、樹脂製であってもガラス製であってもどちらでもよい。また、コアとクラッドの屈折率の差についても特に限定されるものではない。さらに、光ファイバの太さや長さについても特に限定されるものではない。光ファイバは、従来の光ファイバセンサにおいて用いられている光ファイバを用いることができる。
【００１７】
発光手段は、光ファイバの一方の端部に照射される光を発する発光部をもつ。そして、発光手段は、光ファイバの一方の端部が接続される。発光部は、実際に光を発する部位を示す。発光手段は、発光部が光ファイバの一方の端部に光を照射できる位置に配置される。発光手段は発光部の中心が、光ファイバの中心軸と同軸状態で配置されることが好ましい。
【００１８】
発光手段の発光部から発せられた光は、光ファイバの一方の端部に照射される。ここで、発光手段は、発光部の表面が光ファイバの端面に対して垂直な状態で配置されることが好ましい。発光部から発せられる光は、光ファイバの一方の端部から他方の端部にその内部を透過し、他方の端部から照射できる光であれば限定されるものではない。発光手段が発する光は、単一の波長の光であることが好ましい。発光部は発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光部であることが好ましい。
【００１９】
受光手段は、光ファイバの他方の端部に接続される。そして、光ファイバの他方の端部から発せられる光を受光する受光部をもつ。受光部は、実際に光を受光する部位を示す。受光手段は、受光部が光ファイバの他方の端部からの光を受光できる位置に配置される。受光手段は受光部が、光ファイバの中心軸と同軸状態で配置されることが好ましい。
【００２０】
受光手段の受光部が光ファイバを透過した光を受光し、受光信号を発する。この受光信号から光ファイバに加えられた力を判定する。受光手段は、受光部の表面が光ファイバの端面に対して垂直な状態で配置されることが好ましい。受光部は、光ファイバの他方の端部からの照射光を受光してその変化を検出できる部材であれば限定されるものではない。受光手段の受光部はフォトダイオード（ＰＤ）の受光部であることが好ましい。
【００２１】
本発明の受光手段および発光手段は、別体であっても一体をなしていてもどちらでもよい。
【００２２】
そして、本発明の光ファイバセンサは、発光部に対する光ファイバの一方の端部の位置および／または受光部に対する光ファイバの他方の端部の位置が固定されている。発光部、受光部に対する光ファイバの端部の位置が固定されたことで、光ファイバの接続部での光の損失が生じなくなる。つまり、発光部あるいは受光部に対する光ファイバの端部の位置が固定されたことで、光ファイバの接続部に振動が加えられても両者の位置にズレが生じないため、光の変化が発生しない。つまり、接続部に振動が付与された状態においても、発光部あるいは受光部と光ファイバの端部の一方から発せられた光が変化することなく他方に当たる。光ファイバの接続部で光が変化することによる測定精度の低下が生じなくなっている。
【００２３】
本発明の光ファイバセンサにおいて、発光部に対する光ファイバの一方の端部の位置と受光部に対する光ファイバの他方の端部の位置は、どちらか一方が固定されていてもよいが、両者が固定されたことが好ましい。つまり、本発明の光ファイバセンサは、発光部に対する光ファイバの一方の端部の位置および受光部に対する光ファイバの他方の端部の位置が固定されたことが好ましい。
【００２４】
発光部に対する光ファイバの一方の端部の位置や受光部に対する光ファイバの他方の端部の位置を固定する方法は特に限定されるものではない。つまり、光ファイバの端部と受発光手段との間での受発光を妨げない方法であればよい。また、発光部に対する光ファイバの一方の端部の位置を固定する方法と、受光部に対する光ファイバの他方の端部の位置を固定する方法は同じ方法であっても異なる方法であってもいずれでもよい。
【００２５】
光ファイバの各端部、発光手段および受光手段が略箱状のケース内に収容固定されたことが好ましい。光ファイバの各端部、発光手段および受光手段をケース内に収容固定することで、光ファイバ、発光手段および受光手段を簡単に固定できる。具体的には、光ファイバ、受発光手段のそれぞれをケースに固定することでそれぞれを固定できる。さらに、光ファイバおよび受発光手段の組付けを簡単に行うことが可能となる。また、ケース内に収容固定することで、接続部が被覆され、接続部の耐候性が増す。光ファイバをケースに固定する方法は、特に限定されるものではない。
【００２６】
光ファイバの一方の端部と発光手段および／または光ファイバの他方の端部と受光手段とが樹脂モールドされたことが好ましい。樹脂モールドで固定することで、光ファイバの一方の端部と発光手段および／または光ファイバの他方の端部と受光手段とがより強固に固定でき、接続部での微少なズレも発生しなくなる。光ファイバの一方の端部と発光手段および／または光ファイバの他方の端部と受光手段を固定した樹脂モールドは、ケースもモールドしたことが好ましい。
【００２７】
また、光ファイバは、各端部の近傍がケースと接着されたことが好ましい。光ファイバの端部の近傍とは、光ファイバセンサを形成したときにセンシングに寄与しない光ファイバの端部を示す。より好ましくは、ケースとの接触部近傍を示す。
【００２８】
本発明の光ファイバセンサは、発光手段および受光手段と接続され光ファイバの前後の光から光ファイバに加えられた応力を算出する演算手段を有することが好ましい。演算手段をもつことで、発光手段および受光手段からの信号から、光ファイバのひずみ、光ファイバに加えられた応力を算出できる。
【００２９】
本発明の光ファイバセンサは、車両の外周部に配設され、車両への衝突を検知する衝突検知センサとして用いることが好ましい。車両の外周部とは、物体が車両に衝突したときにその衝撃が検知できる位置である。本発明の光ファイバセンサは、車両のバンパに設置されることが好ましい。光ファイバセンサは、光ファイバ中を透過する光でセンシングを行うことから、電磁波による影響を受けない。このため、光ファイバセンサは電磁波対策が必要ないため、特にＥＭＣ（電磁両立性）対策が要求される車両用のセンサに用いることが好ましい。また、本発明の光ファイバセンサは、光の損失が抑えられたことで、センサ（光ファイバ）の長さを長くできることから、車両用のセンサのうち、車両バンパでセンシングを行う衝突検知用センサとして用いることがより好ましい。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００３１】
本発明の実施例として、光ファイバセンサを製造した。
【００３２】
（実施例）
本実施例の光ファイバセンサ１は、光ファイバ２と、受発光手段３と、ケース４と、樹脂モールド５と、を備えている。本実施例の光ファイバセンサを図１〜３に示した。図１は光ファイバセンサの横断面図であり、図２は図１中のＩ−Ｉ線での断面図である。
【００３３】
光ファイバ２は、線状のプラスチック光ファイバである。
【００３４】
受発光手段３は、基板３３上に組み付けられた光ファイバ２の一方の端部２０が接続されるＬＥＤ３０と、基板３３上に組み付けられた光ファイバ２の他方の端部２１が接続されるＰＤ３１と、基板３３上にＬＥＤ３０およびＰＤ３１と接続した状態でもうけられたＥＣＵ３２と、を備えている。
【００３５】
ＬＥＤ３０は、光ファイバ２の一方の端部２０の端面に光を照射する。ＰＤ３１は、光ファイバ２の他方の端部２１から発せられた光を受光する。ＬＥＤ３０およびＰＤ３１は、基板３３の広がる方向に発光部および受光部が向いている。つまり、基板３３に広がる方向の光を受発光する。ＬＥＤ３０およびＰＤ３１の発光部および受光部には、光ファイバ２の端部が挿入される筒状部材３００，３１０が配設されており、この筒状部材３００，３１０に光ファイバ２の端部２０，２１を挿入固定することで、受発光手段３と光ファイバ２とを接続する。筒状部材３００，３１０に挿入された光ファイバ２の端部２０，２１は、ＬＥＤ３０およびＰＤ３１の表面から小間隔を隔てた位置に固定された。これは、光ファイバ２の端部２０，２１がＬＥＤ３０およびＰＤ３１と接触すると、接触時の応力によりＬＥＤ３０およびＰＤ３１が損傷するためである。
【００３６】
ＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０およびＰＤ３１と接続している。ＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０が発する光を制御する。詳しくは、ＬＥＤ３０を流れる電流を制御することで、ＬＥＤ３０から発せられる光の強度や発光時間を制御する。また、ＰＤ３１からの出力信号を受信して、ＰＤ３１が受光した光の強度や発光時間をもとめる。そして、ＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０が発する光とＰＤ３１が受光した光とから光ファイバ２に加えられた応力を算出する。なお、実際のＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０を流れる電流とＰＤ３１が発する電流との比較から光ファイバ２への応力を算出する。
【００３７】
ケース４は、内部に光ファイバ２の両端部２０，２１および受発光手段３が収容される略箱状に形成されている。ケース４は、アッパーケース４０とロアーケース４１とから構成される。ロアーケース４１は、受発光手段３を固定する固定手段（図示せず）をもつ。ＬＥＤ３０およびＰＤ３１と対向するケース４の壁面には、光ファイバ２が貫通する貫通孔が開口している。貫通孔は、アッパーケース４０とロアーケース４１との接続部に開口している。
【００３８】
樹脂モールド５は、光ファイバ２を受発光手段３に接続しかつケース４に組み付けられた状態で、光ファイバ２と受発光手段３およびケース４をモールドしている。具体的には、光ファイバ２の一方の端部２０が筒状部材３００の内部に、他方の端部２１が筒状部材３１０の内部に挿入した状態でそれぞれの接続部の外周部に樹脂モールド５，５が形成されている。さらに、樹脂モールド５，５は、光ファイバ２がケース４を貫通する部分にまで形成されている。この樹脂モールド５，５により、光ファイバ２が受発光手段３に完全に固定された。さらに、樹脂モールド５は、ケース４に固定されている。これにより、光ファイバ２と受発光手段３との接続部が固定されただけでなく、この接続部がケース４に対して固定された。
【００３９】
（衝突検知センサ）
光ファイバセンサを衝突検知センサとして使用した例を用いてより詳しく本実施例を説明する。なお、衝突検知センサは、車両バンパに組み付けられ、車両バンパへの衝突の検知を行うセンサである。車両バンパに組み付けられた光ファイバセンサを図３〜４に示した。
【００４０】
車両バンパ６は、エンジンルームの前面にもうけられている。車両バンパ６は、車両にもうけられたフロントサイドメンバＶｍにバンパリンフォース６０が固定され、バンパリンフォース６０の前面に光ファイバ２が延設され、光ファイバ２の前面に略板状の荷重板６１が配設され、その前面に衝撃を緩和するための発泡樹脂等の弾性部材よりなるアブソーバー６２がもうけられ、さらに、バンパカバー６３がもうけられている。受発光手段３を収容したケース４は、バンパリンフォース６０の一方の端部（助手席側の端部）の近傍に配置された。
【００４１】
本実施例においてＥＣＵ３２は、車両バンパ６に歩行者が衝突したときに歩行者保護を行う衝突安全システムの演算手段も兼ねている。ＥＣＵ３２は、車両バンパ６へ衝突した物体が歩行者であると判定したときに、衝突安全システムを作動させることができる。衝突安全システムで歩行者保護を行う装置は特に限定されるものではない。
【００４２】
以下に、光ファイバセンサ１の動作を説明する。
【００４３】
光ファイバセンサ１は、ＥＣＵ３２からの指示によりＬＥＤ３０に電流が流れ、ＬＥＤ３０が発光する。ＬＥＤ３０から発せられた光は光ファイバ２の一方の端部２０の端面にあたり、光ファイバ２の内部を透過する。そして、光ファイバ２を透過した光は、光ファイバ２の他方の端部２１からＰＤ３１に照射される。ＰＤ３１は、光ファイバ２を透過した光を受けて受光信号をＥＣＵ３２に発する。
【００４４】
ＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０への指示と受光信号とを比較して車両のバンパ６への衝突物が人体か否かを判定する。そして、衝突物が人体であると判定したときには、衝突安全システムに信号を発し、衝突安全システムを作動させる。
【００４５】
光ファイバセンサ１は、車両バンパ６への衝突を検知するセンサであり、車両の作動中にセンシングを行う。走行中の車両には、さまざまな振動が生じるが、本実施例の光ファイバセンサ１は、光ファイバ２とＬＥＤ３０およびＰＤ３１との接続部が樹脂モールド５により固定されている。つまり、光ファイバ２の各端部２０，２１のＬＥＤ３０およびＰＤ３１に対する位置が固定されている。この固定により、接続部での光ファイバ２の端部２０，２１の位置のズレが生じなくなった。この結果、光ファイバ２の端部２０，２１がズレた時に生じていた光の損失が発生しなくなった。つまり、接続部における光の損失による測定効率の低下が抑えられたことで、実施例の光ファイバセンサ１は、高い精度で測定を行うことが出来る効果を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例の光ファイバセンサの構成を示した図である。
【図２】実施例の光ファイバセンサの構成を示した図である。
【図３】実施例の光ファイバセンサを車両バンパに組み付けたときの構成を示した図である。
【図４】実施例の光ファイバセンサを車両バンパに組み付けたときの構成を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：光ファイバセンサ
２：光ファイバ                    ２０：一方の端部
２１：他方の端部
３：受発光手段                    ３０：ＬＥＤ
３１：ＰＤ                        ３２：ＥＣＵ
３３：基板                        ３００，３１０：筒状部材
４：ケース                        ４０：アッパーケース
４１：ロアーケース
５：樹脂モールド
６：車両バンパ                    ６０：バンパリンフォース
６１：荷重板                      ６２：アブソーバー
６３：バンパカバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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