(57)【要約】【課題】再現性の良い荷重の検出を行うことができる荷重センサを提供する。【解決手段】静止体に固定される固定部１１、及び荷重が加えられると当該荷重に応じて固定部１１に対して相対的に移動する可動部１４を有する起歪体１０と、固定部１１に固定される第一光ファイバ２０と、その一端が第一光ファイバ２０の一端と対向するように配置された状態で可動部１４に固定される第二光ファイバ３０と、第一光ファイバ２０の他端に設けられ、光を照射する光源部４０と、第二光ファイバ３０の他端に設けられ、光源部４０から照射されて第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０を介して伝搬された光の強度（特性）を検出する光検出部５０と、を具備し、光検出部５０において検出される光の強度の変化に基づいて、可動部１４に加えられた荷重を検出するものとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止体に固定される固定部、及び荷重が加えられると当該荷重に応じて前記固定部に対して相対的に移動する可動部を有する弾性体と、
前記固定部に固定される第一光ファイバと、
その一端が前記第一光ファイバの一端と対向するように配置された状態で前記可動部に固定される第二光ファイバと、
前記第一光ファイバ又は前記第二光ファイバのいずれか一方の他端に設けられ、光を照射する光源部と、
前記第一光ファイバ又は前記第二光ファイバの他方の他端に設けられ、前記光源部から照射されて前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバを介して伝搬された光の特性を検出する光検出部と、
を具備し、
前記光検出部において検出される光の特性の変化に基づいて、前記可動部に加えられた荷重を検出する荷重センサ。
【請求項２】
前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバは、
前記第一光ファイバの軸線と前記第二光ファイバの軸線とが少なくとも所定距離だけ離間するように配置される、
請求項１に記載の荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いて、荷重を検出することができる荷重センサの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバを用いて、荷重を検出することができる荷重センサの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載のセンサは、光ファイバと、当該光ファイバの一端に設けられた光源と、当該光ファイバの他端に設けられた受光体と、を具備している。
【０００４】
このように構成されたセンサにおいて、光ファイバに荷重が加わると、当該光ファイバが変形し、その変形量に応じて当該光ファイバ内を伝搬する光の透過量が変化する。従って、光源から照射された光の強度（光強度）の変化を受光体で検出することで、光ファイバに加えられた荷重の大きさを検出することができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、光ファイバ自体を変形させる必要があるため、当該光ファイバを長時間変形させた場合等には当該光ファイバの粘弾性等の影響によって当該光ファイバの変形がすぐに元に戻らず、荷重の検出の再現性が悪化するおそれがあった。
また、光ファイバ自体を変形させる必要があるため、コア径の大きな光ファイバ（例えば、プラスチック光ファイバ）を用いることが困難であった。従って、比較的コストの高いコア径の小さな光ファイバ（例えば、ガラス光ファイバ）を用いる必要があり、コストの削減を図ることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２９８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、再現性の良い荷重の検出を行うことができる荷重センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、静止体に固定される固定部、及び荷重が加えられると当該荷重に応じて前記固定部に対して相対的に移動する可動部を有する弾性体と、前記固定部に固定される第一光ファイバと、その一端が前記第一光ファイバの一端と対向するように配置された状態で前記可動部に固定される第二光ファイバと、前記第一光ファイバ又は前記第二光ファイバのいずれか一方の他端に設けられ、光を照射する光源部と、前記第一光ファイバ又は前記第二光ファイバの他方の他端に設けられ、前記光源部から照射されて前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバを介して伝搬された光の特性を検出する光検出部と、を具備し、前記光検出部において検出される光の特性の変化に基づいて、前記可動部に加えられた荷重を検出するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバは、前記第一光ファイバの軸線と前記第二光ファイバの軸線とが少なくとも所定距離だけ離間するように配置されるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、光ファイバ（第一光ファイバ及び第二光ファイバ）自体を変形させる必要がないため、光の特性の検出結果に当該光ファイバの影響（当該光ファイバの粘弾性等の影響）がなく、ひいては再現性の良い荷重の検出を行うことができる。また、光ファイバ自体を変形させる必要がないため、コア径の大きなプラスチック光ファイバを用いることができる。これによって、コストの削減を図ることができ、また光源部や光検出部への接続が容易となる。さらに、コア径が大きいと、より強度の高い光を伝搬することができるため、荷重の検出精度を高めることが可能となる。
【００１３】
請求項２においては、第一光ファイバの軸線と第二光ファイバの軸線とが離間する距離（所定距離）を予め適切な値に設定することで、荷重の検出精度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る荷重センサを示した分解斜視図。
【図２】（ａ）起歪体を示した平面図。（ｂ）同じく、左側面図。（ｃ）同じく、正面図。（ｄ）同じく、右側面図。
【図３】（ａ）荷重センサを示した正面図。（ｂ）（ａ）におけるＡ部分の拡大断面図。
【図４】（ａ）荷重を加える前の２つの光ファイバが対向する部分の様子を示した拡大断面図。（ｂ）荷重を加えた後の２つの光ファイバが対向する部分の様子を示した拡大断面図。
【図５】光強度と２つの光ファイバ間の軸ずれとの関係を示した図。
【図６】（ａ）他の実施形態に係る起歪体を示した正面図。（ｂ）同じく、右側面図。（ｃ）同じく、底面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、図中に示した矢印に従って、前後方向、上下方向及び左右方向をそれぞれ定義する。
【００１６】
以下では、図１から図５までを用いて、本発明に係る荷重センサの実施の一形態に係る荷重センサ１００について説明する。
【００１７】
まず、図１から図４までを用いて、荷重センサ１００の構成について説明する。
【００１８】
図１から図３までに示す荷重センサ１００は、光ファイバを用いて荷重を検出するものである。荷重センサ１００は、主として起歪体１０、第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０、光源部４０、光検出部５０、固定側挟持板６０及び可動側挟持板７０を具備する。
【００１９】
図１及び図２に示す起歪体１０は、本発明に係る弾性体の実施の一形態であり、荷重センサ１００の主たる構造体となるものである。起歪体１０は、金属材料により形成される弾性体である。起歪体１０は、主として固定部１１、上側ビーム部１２、下側ビーム部１３、可動部１４、切欠部１５・１５・・・、固定側取付部１６及び可動側取付部１７を具備する。
【００２０】
固定部１１は、起歪体１０の左側部を構成する部分である。固定部１１は、長手方向を上下方向に向けた略直方体形状に形成される。固定部１１の左側面には、ねじ穴１１ａ・１１ａが形成される。固定部１１は、静止体（不図示）に挿通したボルト（不図示）をねじ穴１１ａ・１１ａに締結することで、当該静止体に固定される。
ここで静止体とは、後述する可動部１４に加えられる荷重によって起歪体１０が弾性変形しても、移動したり変形したりしない固定物である。
【００２１】
上側ビーム部１２は、固定部１１の上端部近傍から右方に向けて延設される略直方体形状の部分である。上側ビーム部１２の左端部は、固定部１１の上端部近傍に一体的に連結される。
【００２２】
下側ビーム部１３は、固定部１１の加担部から右方に向けて延設される略直方体形状の部分である。下側ビーム部１３の左端部は、固定部１１の下端部に一体的に連結される。
【００２３】
可動部１４は、起歪体１０の右側部を構成する部分である。可動部１４は、長手方向を上下方向に向けた略直方体形状に形成される。可動部１４の上端部近傍は上側ビーム部１２の右端部に、可動部１４の下端部は下側ビーム部１３の右端部に、それぞれ一体的に連結される。可動部１４の右側面には、ねじ穴１４ａ・１４ａが形成される。当該ねじ穴１４ａ・１４ａは、可動部１４に荷重を加えるための計量台等を固定する際に使用される。
【００２４】
切欠部１５・１５・・・は、上側ビーム部１２及び下側ビーム部１３と、固定部１１及び可動部１４と、の連結部分を正面視略円形状に切り欠くものである。切欠部１５・１５・・・を形成することによって、上側ビーム部１２の左右両端部の上下方向厚さが、他の部分に比べて薄くなる。同様に、切欠部１５・１５・・・を形成することによって、下側ビーム部１３の左右両端部の上下方向厚さが、他の部分に比べて薄くなる。これによって、起歪体１０は、上側ビーム部１２及び下側ビーム部１３の当該上下方向厚さが薄くなった部分において弾性変形し易くなる。
【００２５】
固定側取付部１６は、後述する第一光ファイバ２０を固定部１１に取り付けるための部分である。固定側取付部１６は、長手方向を左右方向に向けた略直方体形状に形成される。固定側取付部１６の左端部は、固定部１１の上端部に一体的に連結される。固定側取付部１６の右端部は、起歪体１０の左右中央部まで延設される。
また、固定側取付部１６には、固定側案内溝１６ａ及びねじ穴１６ｂ・１６ｂ・・・が形成される。
【００２６】
固定側案内溝１６ａは、後述する第一光ファイバ２０を案内し、所定の位置に保持するためのものである。固定側案内溝１６ａは、固定側取付部１６の上面に、長手方向を左右方向に向けて一直線に形成される。固定側案内溝１６ａは、側面断面視（図２（ａ）及び（ｂ）参照）三角形状となるように形成される。
【００２７】
ねじ穴１６ｂ・１６ｂ・・・は、固定側取付部１６の上面の四隅にそれぞれ形成される。
【００２８】
可動側取付部１７は、後述する第二光ファイバ３０を可動部１４に取り付けるための部分である。可動側取付部１７は、長手方向を左右方向に向けた略直方体形状に形成される。可動側取付部１７の右端部は、可動部１４の上端部に一体的に連結される。可動側取付部１７の左端部は、起歪体１０の左右中央部（固定側取付部１６の右端部と近接対向する位置）まで延設される。この際、図２（ｃ）に示すように、可動側取付部１７の上面は、高さｈだけ固定側取付部１６の上面より低くなるように形成される。
また、可動側取付部１７には、可動側案内溝１７ａ及びねじ穴１７ｂ・１７ｂ・・・が形成される。
【００２９】
可動側案内溝１７ａは、後述する第二光ファイバ３０を案内し、所定の位置に保持するためのものである。可動側案内溝１７ａは、可動側取付部１７の上面に、長手方向を左右方向に向けて一直線に形成される。可動側案内溝１７ａは、側面断面視（図２（ａ）及び（ｄ）参照）三角形状となるように形成される。可動側案内溝１７ａの形状（幅、深さ等）は、固定側案内溝１６ａの形状と同一となるように形成される。
【００３０】
ねじ穴１７ｂ・１７ｂ・・・は、可動側取付部１７の上面の四隅にそれぞれ形成される。
【００３１】
図１及び図３に示す第一光ファイバ２０は、プラスチック製の光ファイバ（プラスチック光ファイバ）である。第一光ファイバ２０は、固定側取付部１６に形成された固定側案内溝１６ａの長手方向（左右方向）に沿うようにして、当該固定側案内溝１６ａ内に配置される。第一光ファイバ２０の右端部は、左右方向において固定側取付部１６の右端部と同一位置となるように配置される。第一光ファイバ２０の左端部は、所定の位置まで延設される。
【００３２】
第二光ファイバ３０は、プラスチック製の光ファイバ（プラスチック光ファイバ）である。第二光ファイバ３０は、第一光ファイバ２０と同じ（コア及びクラッドの径、並びに材質が同じ）プラスチック光ファイバである。第二光ファイバ３０は、可動側取付部１７に形成された可動側案内溝１７ａの長手方向（左右方向）に沿うようにして、当該可動側案内溝１７ａ内に配置される。第二光ファイバ３０の左端部は、左右方向において可動側取付部１７の左端部と同一位置となるように配置される。第二光ファイバ３０の右端部は、所定の位置まで延設される。
ここで、可動側取付部１７の左端部は、固定側取付部１６の右端部と近接対向する位置にあるので、第二光ファイバ３０の左端部も、第一光ファイバ２０の右端部と近接対向する位置に配置されることになる。また、可動側取付部１７の上面は、高さｈだけ固定側取付部１６の上面より低くなるように形成されているので（図２（ｃ）参照）、第二光ファイバ３０の軸線も、高さｈだけ第一光ファイバ２０の軸線から下方にずれた状態（「軸ずれ」した状態）になる（図４（ａ）参照）。
【００３３】
なお、荷重センサ１００は、後述するように、第一光ファイバ２０の右端部から第二光ファイバ３０内へと伝搬される光の光強度の変化を検出するものである。
このため、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との位置関係は、常に第一光ファイバ２０から第二光ファイバ３０へと光が伝搬され得る状態でなければならず、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０とが過度に軸ずれし、第一光ファイバ２０からの光が全く第二光ファイバ３０内へと伝搬されない状態となってはならない。
そこで、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との軸ずれ量（図４（ａ）中のｈ）は、当該第一光ファイバ２０の右端部から照射された光を第二光ファイバ３０内へと伝搬することが可能な範囲内において設定される。
【００３４】
図３（ａ）に示す光源部４０は、第一光ファイバ２０内へと光を照射するものである。光源部４０は、第一光ファイバ２０の左端部に接続される。光源部４０は、ＬＥＤやＬＤ等を有し、当該ＬＥＤ等が発する光を第一光ファイバ２０内（第一光ファイバ２０のコア）へと照射することができる。
【００３５】
光検出部５０は、光源部４０から照射されて第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０を介して伝搬された光の強度（光強度）を検出するものである。光検出部５０は、第二光ファイバ３０の右端部に接続される。光検出部５０は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等を有し、当該フォトダイオード等によって第二光ファイバ３０から当該光検出部５０へと伝搬された光強度を検出することができる。
【００３６】
図１及び図３に示す固定側挟持板６０は、第一光ファイバ２０を固定側取付部１６に固定するためのものである。固定側挟持板６０は、その板面を上下方向に向けた略矩形板状の部材である。固定側挟持板６０は、平面視において固定側取付部１６の上面と略同一形状に形成される。固定側挟持板６０の四隅には、当該固定側挟持板６０を上下方向に貫通する貫通孔６１・６１・・・がそれぞれ形成される。当該貫通孔６１・６１・・・は、平面視において、固定側取付部１６のねじ穴１６ｂ・１６ｂ・・・と対応する位置（重複する位置）に形成される。
【００３７】
第一光ファイバ２０を固定側取付部１６の固定側案内溝１６ａ内に配置した状態で、固定側挟持板６０の貫通孔６１・６１・・・に挿通したボルト（不図示）を固定側取付部１６のねじ穴１６ｂ・１６ｂ・・・に締結することで、当該固定側挟持板６０が固定側取付部１６の上面に固定される。この際、当該固定側挟持板６０と固定側取付部１６の固定側案内溝１６ａとによって第一光ファイバ２０が挟持されるため（図３（ｂ）参照）、当該第一光ファイバ２０を固定側取付部１６の所定の位置に固定することができる。
【００３８】
可動側挟持板７０は、第二光ファイバ３０を可動側取付部１７に固定するためのものである。可動側挟持板７０は、その板面を上下方向に向けた略矩形板状の部材である。可動側挟持板７０は、平面視において可動側取付部１７の上面と略同一形状に形成される。可動側挟持板７０の四隅には、当該可動側挟持板７０を上下方向に貫通する貫通孔７１・７１・・・がそれぞれ形成される。当該貫通孔７１・７１・・・は、平面視において、可動側取付部１７のねじ穴１７ｂ・１７ｂ・・・と対応する位置（重複する位置）に形成される。
【００３９】
第二光ファイバ３０を可動側取付部１７の可動側案内溝１７ａ内に配置した状態で、可動側挟持板７０の貫通孔７１・７１・・・に挿通したボルト（不図示）を可動側取付部１７のねじ穴１７ｂ・１７ｂ・・・に締結することで、当該可動側挟持板７０が可動側取付部１７の上面に固定される。この際、当該可動側挟持板７０と可動側取付部１７の可動側案内溝１７ａとによって第二光ファイバ３０が挟持されるため（図３（ｂ）参照）、当該第二光ファイバ３０を可動側取付部１７の所定の位置に固定することができる。
【００４０】
次に、図３から図５までを用いて、荷重センサ１００による荷重の検出の様子について説明する。
なお、図４における二点鎖線は、光が伝搬する様子を例示したものである。
【００４１】
荷重センサ１００を用いて荷重を検出する場合、まず起歪体１０の固定部１１を静止体（不図示）に固定する。
【００４２】
この状態で、起歪体１０の可動部１４に荷重が加わっていない場合、前述の如く第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の軸線は高さｈだけ軸ずれしている（図４（ａ）参照）。この場合、光源部４０から照射されて第一光ファイバ２０内を左端部から右端部へと伝搬されてきた光は、さらに当該第一光ファイバ２０の右端部から第二光ファイバ３０内へと伝搬される。この際、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の軸線は高さｈだけ軸ずれしているため、第二光ファイバ３０内へと伝搬される光の光強度は、第一光ファイバ２０内の光強度に比べて若干弱まる。当該第二光ファイバ３０内へと伝搬された光は、光検出部５０まで伝搬され、当該光検出部５０によって光強度が検出される。
【００４３】
次に、検出したい荷重を起歪体１０の可動部１４に加える。この際、図３（ａ）に白抜き矢印で示すように、当該荷重は下向きに加える。
起歪体１０の可動部１４に荷重が加わると、当該起歪体１０が弾性変形し、固定部１１に対して可動部１４が相対的に下方に移動する。
起歪体１０が弾性変形すると、変形前には高さｈだけ軸ずれしていた第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の軸線（図４（ａ）参照）が、さらに大きく、高さＨ（ｈ＜Ｈ）まで軸ずれする（図４（ｂ）参照）。
【００４４】
起歪体１０が弾性変形することによって第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の軸線が高さｈから高さＨまで軸ずれすると、第一光ファイバ２０の右端部から第二光ファイバ３０内へと伝搬される光の光強度がさらに弱まる。当該第二光ファイバ３０内へと伝搬された光は、光検出部５０まで伝搬され、当該光検出部５０によって光強度が検出される。
【００４５】
このようにして、起歪体１０の可動部１４に荷重が加わっていない場合（起歪体１０の変形前）の光強度と、起歪体１０の可動部１４に荷重が加わった場合（起歪体１０の変形後）の光強度と、を光検出部５０によって検出し、当該光強度の変化を検出することができる。
また、図５に示すように、当該光強度と、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との軸ずれ（２つの光ファイバ間の軸線間の距離）と、の関係を予め実験や数値計算等により求めておくことで、当該関係及び光強度の変化に基づいて、起歪体１０の可動部１４に荷重が加わったことによって第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との軸線が相対的にどれだけずれた（軸ずれした）かを検出することができ、ひいては起歪体１０の可動部１４が固定部１１に対して相対的にどれだけ移動したかを検出することができる。
さらに、当該起歪体１０の可動部１４の固定部１１に対する相対的な移動量と、起歪体１０の可動部１４に加えられる荷重の大きさと、の関係を予め実験や数値計算等により求めておくことで、起歪体１０の可動部１４に加えられた荷重の大きさを検出することができる。
【００４６】
次に、図４及び図５を用いて、起歪体１０に荷重が加わる前（弾性変形前）の第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の軸線のずれ（軸ずれ）の意味について説明する。
【００４７】
２つの光ファイバ（第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０）間の軸ずれの量と光検出部５０において検出される光強度との関係は、概ね図５に示すような関係となる。このように、２つの光ファイバ間の軸ずれが小さい場合（図中のＸの領域）と大きい場合（図中のＹの領域）には、当該関係は曲線的になる。また、図中のＸとＹの間の領域（図中のＬの領域）では、当該関係は略直線的（線形）になる。
【００４８】
そこで、予め起歪体１０に荷重が加わる前（弾性変形前）の２つの光ファイバ間の軸ずれの量を図中Ｌの領域内に設定するとともに、起歪体１０に荷重が加わった後（弾性変形後）の２つの光ファイバ間の軸ずれの量も図中Ｌの領域内に収まるように設定することで、当該図中Ｌの領域（２つの光ファイバ間の軸ずれの量と光検出部５０において検出される光強度との関係が略直線的になる領域）のみを使って起歪体１０の弾性変形量（起歪体１０の可動部１４が固定部１１に対して相対的にどれだけ移動したか）を検出することができる。
【００４９】
このように、できるだけ２つの光ファイバ間の軸ずれの量と光検出部５０において検出される光強度との関係が略直線的になる領域Ｌだけを使用するように予め２つの光ファイバ間の軸ずれの量（本実施形態における高さｈ（図４（ａ）参照））を設定することで、起歪体１０の弾性変形量を精度良く検出することができ、ひいては起歪体１０に加えられた荷重の検出精度を高めることが可能となる
【００５０】
以上の如く、本実施形態に係る荷重センサ１００は、静止体に固定される固定部１１、及び荷重が加えられると当該荷重に応じて固定部１１に対して相対的に移動する可動部１４を有する起歪体１０（弾性体）と、固定部１１に固定される第一光ファイバ２０と、その一端が第一光ファイバ２０の一端と対向するように配置された状態で可動部１４に固定される第二光ファイバ３０と、第一光ファイバ２０の他端に設けられ、光を照射する光源部４０と、第二光ファイバ３０の他端に設けられ、光源部４０から照射されて第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０を介して伝搬された光の強度（特性）を検出する光検出部５０と、を具備し、光検出部５０において検出される光の強度の変化に基づいて、可動部１４に加えられた荷重を検出するものである。
このように構成することにより、光ファイバ（第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０）自体を変形させる必要がないため、光の強度（特性）の検出結果に当該光ファイバの影響（当該光ファイバの粘弾性等の影響）がなく、ひいては再現性の良い荷重の検出を行うことができる。また、光ファイバ自体を変形させる必要がないため、コア径の大きなプラスチック光ファイバを用いることができる。これによって、ガラス製の光ファイバ（ガラス光ファイバ）を用いる場合に比べてコストの削減を図ることができ、またコア径が大きいため組立作業が容易となり、光源部４０や光検出部５０への接続が容易となる。さらに、コア径が大きいと、より強度の高い光を伝搬することができるため、荷重の検出精度を高めることが可能となる。さらに、光検出部５０において光の強度を検出する構成とすることで、その他の光の特性（例えば、周波数、位相、偏光等）を検出する場合に比べて容易に検出を行うことができるため、安価な光検出部（センサ）を用いることができる。
【００５１】
また、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０は、第一光ファイバ２０の軸線と第二光ファイバ３０の軸線とが少なくとも所定距離（高さｈ）だけ離間するように配置されるものである。
このように構成し、第一光ファイバ２０の軸線と第二光ファイバ３０の軸線とが離間する距離（所定距離）を予め適切な値、すなわち、予め起歪体１０に荷重が加わる前（弾性変形前）の２つの光ファイバ間の軸ずれの量を図５中のＬの領域内に設定するとともに、起歪体１０に荷重が加わった後（弾性変形後）の２つの光ファイバ間の軸ずれの量も図５中のＬの領域内に収まるように設定することで、荷重の検出精度を高めることが可能となる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、第一光ファイバ２０に光源部４０を、第二光ファイバ３０に光検出部５０を、それぞれ設けるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、第一光ファイバ２０に光検出部５０を、第二光ファイバ３０に光源部４０を、それぞれ設けることも可能である。
【００５３】
また、本実施形態においては、固定部１１に固定される第一光ファイバ２０及び可動部１４に固定される第二光ファイバ３０をそれぞれ１本の光ファイバにより構成するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０のうち少なくとも一方を、複数本の光ファイバで構成することも可能である。例えば、複数本の光ファイバを束にしたものを、固定部１１及び可動部１４にそれぞれ固定し、当該束になった光ファイバを用いて荷重を検出する構成や、複数本の光ファイバを所定の間隔をあけて配置（配列）したものを、固定部１１及び可動部１４にそれぞれ固定し、当該配列された光ファイバを用いて荷重を検出する構成とすることも可能である。
【００５４】
また、本実施形態においては、起歪体１０に荷重が加わる前（弾性変形前）において、第一光ファイバ２０の軸線と第二光ファイバ３０の軸線とが少なくとも所定距離（高さｈ）だけ離間するように（軸ずれするように）配置し、起歪体１０に荷重を加えることで当該第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との軸ずれが大きくなるように構成したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、起歪体１０に荷重が加わる前（弾性変形前）において、第一光ファイバ２０の軸線と第二光ファイバ３０の軸線とが一致するように（軸ずれしないように）配置し、起歪体１０に荷重を加えることで当該第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０とが軸ずれし、荷重が加わるにつれて当該軸ずれが大きくなるように構成することも可能である。
【００５５】
また、本実施形態においては、起歪体１０に荷重が加わると、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の軸線のずれ（軸ずれ）が大きくなり、これによって第一光ファイバ２０から第二光ファイバ３０へと伝搬される光の光強度が弱まり、当該光強度の変化（光強度の減少）に基づいて当該起歪体１０に加えられた荷重の大きさを検出するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、起歪体１０に荷重が加わると、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の軸ずれが小さくなり、これによって第一光ファイバ２０から第二光ファイバ３０へと伝搬される光の光強度が強まり、当該光強度の変化（光強度の増加）に基づいて当該起歪体１０に加えられた荷重の大きさを検出する構成することも可能である。
また、本実施形態においては、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との軸ずれ量（図４（ａ）中のｈ）は、当該第一光ファイバ２０の右端部から照射された光を第二光ファイバ３０内へと伝搬することが可能な範囲内において設定されるものとしたが、上記の如く光強度の増加に基づいて起歪体１０に加えられた荷重の大きさを検出する構成とする場合はこれに限るものではない。すなわち、光強度の増加に基づいて荷重の大きさを検出する場合、起歪体１０に荷重が加わる前の第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との軸ずれ量（図４（ａ）中のｈ）は、第一光ファイバ２０からの光が全く第二光ファイバ３０内へと伝搬されなくなる程大きく設定することも可能である。この場合、起歪体１０に荷重を加えて第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との軸ずれ量が小さくなり、第一光ファイバ２０からの光が第二光ファイバ３０内へと伝搬され始める際の当該荷重の大きさを予め実験や数値計算等により求めておくことで、当該荷重の大きさとその後の光強度の変化（光強度の増加）に基づいて、起歪体１０に加えられた荷重の大きさを検出することができる。なお、この場合は、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との軸ずれ量が小さくなり、第一光ファイバ２０からの光が第二光ファイバ３０内へと伝搬され始めるまでは、光強度の変化を検出することができないため、荷重の大きさを検出することはできない。
【００５６】
また、本実施形態においては、光検出部５０によって光強度を検出するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、光検出部５０においてその他の光の特性（周波数、位相、偏光等）を検出し、当該検出結果に基づいて荷重を検出することも可能である。
【００５７】
また、本実施形態においては、本発明に係る弾性体の実施の一形態として図２に示すような起歪体１０を例示したが、本発明の弾性体はこれに限るものではなく、例えば図６に示すような起歪体１１０であっても良い。以下、起歪体１１０の構成について簡単に説明する。
【００５８】
図６に示す起歪体１１０は、金属材料により形成される弾性体である。起歪体１１０は、主として固定部１１１、上側ビーム部１１２、下側ビーム部１１３、可動部１１４、切欠部１１５・１１５・・・、固定側取付部１１６及び可動側取付部１１７を具備する。
【００５９】
固定部１１１は起歪体１１０の左側部を構成する部分であり、可動部１１４は起歪体１１０の右側部を構成する部分である。固定部１１１及び可動部１１４の上端部同士は上側ビーム部１１２によって連結され、固定部１１１及び可動部１１４の下端部同士は下側ビーム部１１３によって連結される。固定部１１１、上側ビーム部１１２、下側ビーム部１１３及び可動部１１４は、一体的に形成される。上側ビーム部１１２及び下側ビーム部１１３と、固定部１１１及び可動部１１４と、の連結部分には、切欠部１１５・１１５・・・がそれぞれ形成される。
【００６０】
固定側取付部１１６は、長手方向を左右方向に向けた略直方体形状に形成される。固定側取付部１１６の左端部は、固定部１１１の前面にボルト等の締結具によって固定される。固定側取付部１１６の右端部は、起歪体１１０の左右中央部まで延設される。
【００６１】
可動側取付部１１７は、長手方向を左右方向に向けた略直方体形状に形成される。可動側取付部１１７の右端部は、可動部１１４の前面にボルト等の締結具によって固定される。可動側取付部１１７の左端部は、起歪体１１０の左右中央部（固定側取付部１１６の右端部と近接対向する位置）まで延設される。
【００６２】
固定側取付部１１６及び可動側取付部１１７の前面には、長手方向を左右方向に向けた固定側案内溝１１６ａ及び可動側案内溝１１７ａがそれぞれ形成される。
【００６３】
このように構成された起歪体１１０において、固定側取付部１１６の固定側案内溝１１６ａ及び可動側取付部１１７の可動側案内溝１１７ａに、それぞれ光ファイバ（第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０）が配置される。また、図示せぬ板状部材を当該固定側取付部１１６及び可動側取付部１１７の前面にボルト等の締結具によって固定することで、当該光ファイバを固定側取付部１１６及び可動側取付部１１７に固定することができる。
【００６４】
また、起歪体１１０の固定部１１１を静止体に固定し、可動部１１４に上下方向の荷重を加えることで、当該起歪体１１０が弾性変形し、２つの光ファイバ（第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０）の軸線がずれる（軸ずれする）。当該起歪体１１０が弾性変形する前後の光の特性（光強度等）を検出することで、可動部１１４に加えられた荷重の大きさを検出することができる。
【００６５】
この起歪体１１０のように、一体的に形成された固定部１１１、上側ビーム部１１２、下側ビーム部１１３及び可動部１１４（ロバーバル型の起歪体。以下、この部材を単に「本体部」と記す）と、固定側取付部１１６及び可動側取付部１１７と、を別部材で構成することで、他のセンサ（例えば、電気抵抗線（歪ゲージ）式や静電容量式の荷重センサ（ロードセル）等）で用いられていた前記本体部を当該起歪体１１０にも用いることができ、当該起歪体１１０のためだけに別途本体部の設計及び制作をする必要がなくなるため、コストの削減を図ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０    起歪体（弾性体）
１１    固定部
１４    可動部
２０    第一光ファイバ
３０    第二光ファイバ
４０    光源部
５０    光検出部
１００  荷重センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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