(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を伝送する光ファイバ本体と、
前記光ファイバ本体の外周面を覆うように設けられた複数の導電性被覆層とを備え、
前記複数の導電性被覆層は絶縁性被覆層を介して積層され、前記各導電性被覆層は、前記光ファイバ本体の一方の終端部側で他の導電性被覆層と電気的に短絡されるとともに他方の終端部側で他の導電性被覆層と電気的に開放され、
前記複数の導電性被覆層として少なくとも３つの導電性被覆層を備え、前記少なくとも３つの導電性被覆層のうち隣り合った任意の組の導電性被覆層間での前記電気的な短絡の位置は、前記光ファイバ本体の長さ方向に関して互いに異なることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記複数の導電性被覆層のうちの最外層の導電性被覆層の外周面を覆うように設けられた絶縁性被覆層をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記導電性被覆層は熱によって溶融する材料から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記導電性被覆層は熱によってその電気抵抗が変化する材料から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記導電性被覆層は、熱によって、当該導電性被覆層に隣り合った他の導電性被覆層との間における静電容量が変化する材料から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記絶縁性被覆層は、熱によって、当該絶縁性被覆層に隣り合った一対の導電性被覆層の間における静電容量が変化する材料から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記導電性被覆層は前記光ファイバ本体内を伝送するレーザ光を吸収することによって溶融する材料から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記導電性被覆層は前記光ファイバ本体内を伝送するレーザ光を吸収することによってその電気抵抗が変化する材料から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記導電性被覆層は、前記光ファイバ本体内を伝送するレーザ光を吸収することによって、当該導電性被覆層に隣り合った他の導電性被覆層との間における静電容量が変化する材料から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記導電性被覆層および／または前記絶縁性被覆層は帯状物を貼付することにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記導電性被覆層および／または前記絶縁性被覆層は塗料を塗布することにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記光ファイバ本体の途中に設けられ、前記導電性被覆層を外部に露出させる露出部材をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記導電性被覆層および絶縁性被覆層は前記光ファイバ本体の屈曲に対応することが可能な伸縮性を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか記載の光ファイバ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか記載の光ファイバと、
前記光ファイバに対してレーザ光を出力するレーザ出力装置と、
前記光ファイバの前記導電性被覆層の導通状態、または隣り合った一対の前記導電性被覆層の間における静電容量の状態の変化を検出することにより前記光ファイバの状態を検知する検出装置とを備え、
前記検出装置により前記光ファイバが異常状態にあることが検知されたときに前記レーザ出力装置によるレーザ光の出力を停止することを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を伝送する光ファイバに係り、とりわけ、破断の有無や位置等を容易にかつ安価に検出することができる光ファイバおよびそれを備えたレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザ出力装置から出力されたレーザ光を伝送するための伝送路として、光ファイバが広く用いられている。このような光ファイバは、光通信等のための伝送路として長い距離に亘って敷設されることが多く、その場合には、光ファイバがその途中の位置で何らかの外力により機械的に破断される可能性が高くなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光ファイバでは、光ファイバが破断された場合に、その破断の有無を検出することが困難であり、また破断の位置を推定することも困難である、という問題がある。
【０００４】
なお、特開平９−６６３８４号公報では、光ファイバを備えたレーザ加工装置において、光ファイバとともに破断検出用の電線や保護管等を付設する方法が提案されているが、この方法では、コスト等の面から見て、レーザ加工装置等で用いられるような長さの短い光ファイバには適用することができるものの、長さの長い光ファイバには適用することが困難である、という問題がある。また、破断の有無について検出することはできるものの、破断の位置については検出することができない、という問題がある。
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、破断の有無あるいは位置等を容易にかつ安価に検出することができる光ファイバおよびそれを備えたレーザ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その第１の解決手段として、レーザ光を伝送する光ファイバ本体と、前記光ファイバ本体の外周面を覆うように設けられた導電性被覆層とを備えたことを特徴とする光ファイバを提供する。
【０００７】
なお、上述した第１の解決手段においては、前記導電性被覆層の外周面を覆うように設けられた絶縁性被覆層をさらに備えることが好ましい。
【０００８】
本発明は、その第２の解決手段として、レーザ光を伝送する光ファイバ本体と、前記光ファイバ本体の外周面を覆うように設けられた複数の導電性被覆層とを備え、前記複数の導電性被覆層は絶縁性被覆層を介して積層され、前記各導電性被覆層は、前記光ファイバ本体の一方の終端部側で他の導電性被覆層と電気的に短絡されるとともに他方の終端部側で他の導電性被覆層と電気的に開放されていることを特徴とする光ファイバを提供する。
【０００９】
なお、上述した第２の解決手段においては、前記複数の導電性被覆層として少なくとも３つの導電性被覆層を備え、前記少なくとも３つの導電性被覆層のうち隣り合った任意の組の導電性被覆層間での電気的な接続位置は、前記光ファイバ本体の長さ方向に関して互いに異なることが好ましい。また、前記複数の導電性被覆層のうちの最外層の導電性被覆層の外周面を覆うように設けられた絶縁性被覆層をさらに備えることが好ましい。
【００１０】
なお、上述した第１および第２の解決手段において、前記導電性被覆層は、熱によって溶融する材料、または熱によってその物理特性が変化する材料から形成されていることが好ましい。また、前記導電性被覆層は、前記光ファイバ本体内を伝送するレーザ光を吸収することによって溶融する材料、または前記光ファイバ本体内を伝送するレーザ光を吸収することによってその物理特性が変化する材料から形成されていることが好ましい。さらに、前記導電性被覆層および／または前記絶縁性被覆層は、帯状物を貼付すること、または塗料を塗布することにより形成されていることが好ましい。さらに、前記光ファイバ本体の途中に設けられ、前記導電性被覆層を外部に露出させる露出部材をさらに備えることが好ましい。さらにまた、前記導電性被覆層および／または絶縁性被覆層は、前記光ファイバ本体の屈曲に対応することが可能な伸縮性を有することが好ましい。
【００１１】
本発明は、その第３の解決手段として、上述した第１および第２の解決手段に係る光ファイバと、前記光ファイバに対してレーザ光を出力するレーザ出力装置と、前記光ファイバの前記導電性被覆層の導通状態を検出することにより前記光ファイバの状態を検知する検出装置とを備え、前記検出装置により前記光ファイバが異常状態にあることが検知されたときに前記レーザ出力装置によるレーザ光の出力を停止することを特徴とするレーザ装置を提供する。
【００１２】
本発明の第１および第２の解決手段によれば、光ファイバ本体の外周面を覆うように導電性被覆層を設けたものであるため、破断の有無あるいは位置等を容易に検出することが可能な光ファイバを簡便かつ安価に製作することができる。
【００１３】
また、本発明の第３の解決手段によれば、光ファイバ本体の外周面を覆うように導電性被覆層を設け、導電性被覆層の導通状態を検出することにより光ファイバの状態を検出しているので、光ファイバ本体の破断の有無あるいは位置等を容易かつ安価に検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１(a)(b)は本発明による光ファイバの一実施の形態を示す図である。
【００１６】
まず、図６により、図１(a)(b)に示す光ファイバが組み込まれて用いられるレーザ装置について説明する。図６に示すように、光ファイバ１０の両端部には絶縁性のコネクタ２２，２３が取り付けられている。このうち、一方のコネクタ２２には、入射機構２４を介してレーザ出力装置２１が連結され、他方のコネクタ２３には、光ファイバ１０を介して伝送されたレーザ光を各種の応用に利用するためのレンズ等の出射機構２５が連結されている。なお、出射機構２５の代わりに、他の光ファイバを接続するための光ファイバ中継機構等が連結されていてもよい。
【００１７】
ここで、光ファイバ１０の両端部には検出装置２６が接続されており、検出装置２６において、光ファイバ１０の導電性被覆層（図１(a)(b)の符号１２参照）の導通状態を検出することにより光ファイバ１０の状態を検知し、光ファイバ１０が異常状態にあることが検知されたときにレーザ出力装置２１によるレーザ光の出力を停止することができるようになっている。
【００１８】
図１(a)(b)に示すように、光ファイバ１０は、レーザ光を伝送する光ファイバ本体１１と、光ファイバ本体１１の外周面を覆うように設けられた導電性被覆層１２とを備えている。このうち、光ファイバ本体１１は、コアおよびクラッドからなる単一の光ファイバ素線や、複数の光ファイバ素線の集合体からなっている。また、導電性被覆層１２は、金属微粉末含有塗料や導電性ポリマ含有塗料等からなる導電性塗料を光ファイバ本体１１の外周面に塗布することにより形成されている。なお、導電性被覆層１２は、光ファイバ本体１１の屈曲に対応することが可能な伸縮性を有し、熱によって溶融する材料から形成されていることが好ましい。
【００１９】
なお、図１(a)(b)に示す光ファイバ１０は、光ファイバ本体１１の外周面に導電性被覆層のみを設けているが、光ファイバ１０の設置場所によっては光ファイバ１０の途中部分が保持機構等により電気的に短絡されてしまうこともある。このため、図２(a)(b)に示すように、導電性被覆層１２の外周面を覆うように絶縁性被覆層１３をさらに設けるようにしてもよい。ここで、絶縁性被覆層１３はアクリル塗料やウレタン塗料等からなる絶縁性塗料を導電性被覆層１２の外周面に塗布することにより形成されている。なお、絶縁性被覆層１３は、光ファイバ本体１１の屈曲に対応することが可能な伸縮性を有することが好ましい。
【００２０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２１】
光ファイバ１０の両端部が接続された検出装置２６において、光ファイバ１０の導電性被覆層１２の導通状態が検出される。検出装置２６は、光ファイバ本体１１が機械的に破断されて導電性被覆層１２の導通がなくなったり、光ファイバ本体１１の発熱により導電性被覆層１２が溶融して導通がなくなったりした場合に、光ファイバ１０が異常状態にあることを検知し、その検知結果に基づいてレーザ出力装置２１に搭載された安全装置（図示せず）を介してレーザ出力装置２１によるレーザ光の出力を安全に停止する。
【００２２】
このように本実施の形態によれば、光ファイバ本体１１の外周面を覆うように導電性被覆層１２を設け、導電性被覆層１２の導通状態を検出することにより光ファイバ１０の状態を検知しているので、光ファイバ本体１１の破断の有無を容易に検出することができる。
【００２３】
また、本実施の形態によれば、光ファイバ本体１１の外周面に設けられる導電性被覆層１２を、塗料を塗布することにより形成しているので、破断の有無を容易に検出することが可能な光ファイバ１０をきわめて簡便かつ安価に製作することができる。
【００２４】
なお、上述した実施の形態においては、導電性被覆層１２および絶縁性被覆層１３を導電性塗料または絶縁性塗料を塗布することにより形成しているが、これに限らず、金属製や樹脂製の導電性テープ（帯状物）や、樹脂製の絶縁性テープ（帯状物）を貼付することにより形成するようにしてもよい。
【００２５】
また、上述した実施の形態においては、導電性被覆層１２を、熱によって溶融する材料から形成しているが、これに限らず、導電性被覆層１２を、光ファイバ本体１１内を伝送するレーザ光を吸収することによって溶融する材料から形成してもよい。なお、このような材料としては、炭素が添加された導電性樹脂等を用いることができる。
【００２６】
さらに、上述した実施の形態においては、導電性被覆層１２を、熱またはレーザ光の吸収によって溶融する材料から形成し、光ファイバ本体１１の破断に伴って漏れ出るレーザ光により導電性被覆層１２を完全に断線させるようにしているが、これに限らず、導電性被覆層１２または絶縁性被覆層１３を、熱に伴う温度変化やレーザ光の吸収に伴う化学変化等によってその物理特性（例えば電気抵抗や静電容量（図３(a)(b)に示すような複数の導電性被覆層１２，１４間の静電容量））が変化する材料から形成し、その状態の変化を検出することにより光ファイバ１０の状態を検知するようにしてもよい。また、導電性被覆層１２および絶縁性被覆層１３を、熱またはレーザ光の吸収によって溶融するとともに互いに混合することによってその物理特性（例えば電気抵抗）が変化する材料から形成し、その状態の変化を検出することにより光ファイバ１０の状態を検知するようにしてもよい。
【００２７】
さらに、上述した実施の形態においては、導通がなくなったりした場合に、光ファイバが異常状態にあると検知するものであったが、正常な状態では導通がなく、異常状態になったときに導通状態となるように構成してもよい。これは例えば、絶縁性被覆層を熱溶融材料で形成するとともに、この絶縁性被覆層を介在させた状態で、少なくとも絶縁性被覆層よりは溶融温度の高い、２つの導電性被覆層をちょうど図３(b)の断面図に示されるように形成し、そして２つの導電性被覆層間での導通状態を検知するもので、光ファイバが正常な状態では導電性被覆層間での導通はないが、光ファイバが異常状態となって導電性被覆層間を絶縁していた絶縁性被覆層が熱溶融等して欠落し、その結果、それまで絶縁状態とされていた導電性被覆層間で導通が生じたことを検知するもので、この状態変化を検出することにより光ファイバの状態を検知することができる。
【００２８】
さらにまた、上述した実施の形態においては、光ファイバ１０の両端部で導電性被覆層１２の導通状態を検出するようにしているが、図１(a)(b)に示すように最外層の外周面が導電性被覆層１２であるような光ファイバ１０であれば、光ファイバ１０の途中の任意の部分の間で導電性被覆層１２の導通状態を検出することが可能となり、これにより破断の位置を容易かつ安価に検出することができる。なお、図２(a)(b)に示すように最外層の外周面が絶縁性被覆層１３であるような光ファイバ１０でも、光ファイバ本体１１の途中に導電性被覆層１２を外部に露出させるコネクタ（露出部材）をさらに設けることにより、光ファイバ１０の途中の任意の部分の間で導電性被覆層１２の導通状態を検出することが可能となり、これにより破断の位置を容易かつ安価に検出することができる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態においては、光ファイバ１０の両端部で導電性被覆層１２の導通状態を検出するようにしているが、図３(a)(b)に示すように、２つの導電性被覆層１２，１４を絶縁性被覆層１３を介して積層し、導電性被覆層１２，１４を光ファイバ本体１１の一方の終端部側で電気的に短絡するとともに他方の終端部側で電気的に開放するようにしてもよく、これにより光ファイバ本体１１の一方の端部側のみで導電性被覆層１２，１４の導通状態を検出することが可能となる。なお、図３(a)(b)に示す光ファイバ１０では、導電性被覆層１２，１４を絶縁性被覆層１３を介して同心状に配置しているが、これに限らず、図４(a)(b)に示すように、導電性被覆層１２，１４を絶縁性被覆層１３を介して同一の半径位置で配置するようにしてもよい。
【００３０】
また、上述した実施の形態においては、光ファイバ本体１１の外周面を覆うように１つまたは２つの導電性被覆層１２，１４を設けているが、図５に示すように、複数の導電性被覆層として少なくとも３つの導電性被覆層１２，１４，１６，１８を設け、これらの導電性被覆層１２，１４，１６，１８のうち隣り合った任意の組の導電性被覆層間での電気的な接続位置が、光ファイバ本体１１の長さ方向に関して互いに異なるようにしてもよい。これにより、導電性被覆層１２，１４，１６，１８のうちの任意の組の導電性被覆層間の導通状態を検出することが可能となり、これにより破断の位置を容易かつ安価に検出することができる。具体的には例えば、図５において、符号Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれの位置で破断が生じた場合を想定すると、導電性被覆層１２，１４間、導電性被覆層１４，１６間および導電性被覆層１６，１８間の導通状態は次表のとおりとなり、その導通状態のパターンから破断のおおよその位置を検出することができる。
【００３１】
【表１】
0004408589.tif 000002
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光ファイバ本体の破断の有無あるいは位置等を容易にかつ安価に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ファイバの一実施の形態を示す図。
【図２】本発明による光ファイバの他の実施の形態を示す図。
【図３】本発明による光ファイバのさらに他の実施の形態を示す図。
【図４】図３に示す光ファイバの変形例を示す図。
【図５】本発明による光ファイバのさらに他の実施の形態を示す図。
【図６】本発明による光ファイバが組み込まれて用いられるレーザ装置の一実施の形態を示す図。
【符号の説明】
１０  光ファイバ
１１  光ファイバ本体
１２，１４，１６，１８  導電性被覆層
１３，１５，１７，１９  絶縁性被覆層
２１  レーザ出力装置
２２，２３  コネクタ
２４  入射機構
２５  出射機構
２６  検出装置
【図１】
0004408589.tif 000003
【図２】
0004408589.tif 000004
【図３】
0004408589.tif 000005
【図４】
0004408589.tif 000006
【図５】
0004408589.tif 000007
【図６】
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