(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、
前記光ファイバの長さ方向に沿って前記光ファイバの外周に密接し、互いに面接触して撚り合され、硬度がそれぞれ異なる複数の線条体と
を備える光ファイバ荷重センサ。
【請求項２】
前記複数の線条体が、矩形の断面形状を有する請求項１に記載の光ファイバ荷重センサ。
【請求項３】
前記複数の線条体が、台形の断面形状を有する請求項１に記載の光ファイバ荷重センサ。
【請求項４】
前記矩形又は前記台形の前記複数の線条体が、角部に所定の曲率を有する円弧を含む請求項２又は３に記載の光ファイバ荷重センサ。
【請求項５】
前記複数の線条体が、それぞれテンションメンバを有する請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ荷重センサ。
【請求項６】
前記複数の線条体が、第１の硬度を有する第１の線条体と、前記第１の硬度と異なる第２の硬度を有する第２の線条体とを有し、
前記第１の硬度及び前記第２の硬度はそれぞれゴム硬度であり、前記第１の硬度と前記第２の硬度との硬度差が、１０°以上である
請求項１から５のいずれか１項に記載の光ファイバ荷重センサ。
【請求項７】
前記複数の線条体が、一体として形成される請求項１から６のいずれか１項に記載の光ファイバ荷重センサ。
【請求項８】
光ファイバと、
前記光ファイバの外周に密接し、互いに面接触して螺旋状に設けられた第１の硬度を有する第１の線条体及び前記第１の硬度と異なる第２の硬度を有する第２の線条体と、
前記第１の線条体及び前記第２の線条体に密接して前記第１の線条体及び前記第２の線条体を被覆するシースと
を備える光ファイバ荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ荷重センサに関する。特に、本発明は、光ファイバの所定の位置に印加された荷重を検知する光ファイバ荷重センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ファイバ荷重センサとして、プラスチック光ファイバの外周に螺旋状に巻き付けられた断面円形のワイヤと、プラスチック光ファイバ及び断面円形のワイヤを被覆するゴム等の保護体とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の光ファイバ荷重センサによれば、プラスチック光ファイバに保護体及びワイヤを介して外力が加わると、プラスチック光ファイバに曲げ歪が生じる。光ファイバに曲げ歪が生じると、その歪みが存在する部分において光の散乱、拡散等が生じて伝送光量が減少する。この伝送光量の減少に基づいて、光ファイバに加わった荷重を検知する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の光ファイバ荷重センサによると、保護体とプラスチック光ファイバとの間に設けられたワイヤとワイヤとの間に空隙が形成されることがあるので、ワイヤの弾性限界を超えてワイヤが変形することがある。弾性限界を超えてワイヤが変形すると、変形したワイヤは元の形状に完全には復元しない場合がある。このような、光ファイバ荷重センサに衝撃を与えると、センサ感度が低下又は変動する。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、弾性限界以上の荷重が印加された場合であっても、荷重を検出する感度の低下又は変動を抑制することができる光ファイバ荷重センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、光ファイバと、光ファイバの長さ方向に沿って光ファイバの外周に密接し、互いに面接触して撚り合され、硬度がそれぞれ異なる複数の線条体とを備える光ファイバ荷重センサが提供される。
【０００８】
また、上記光ファイバ荷重センサは、複数の線条体が、矩形の断面形状を有していてもよく、あるいは、複数の線条体が、台形の断面形状を有していてもよい。また、矩形又は台形の複数の線条体が、角部に所定の曲率を有する円弧を含んでいてもよい。更には、複数の線条体が、それぞれテンションメンバを有していてもよい。
【０００９】
また、上記光ファイバ荷重センサは、複数の線条体が、第１の硬度を有する第１の線条体と、第１の硬度と異なる第２の硬度を有する第２の線条体とを有し、第１の硬度及び第２の硬度はそれぞれゴム硬度であり、第１の硬度と第２の硬度との硬度差が、１０°以上であってもよい。また、上記光ファイバ荷重センサは、複数の線条体が、一体として形成されていてもよい。
【００１０】
また、本発明は、上記目的を達成するため、光ファイバと、光ファイバの外周に密接し、互いに面接触して螺旋状に設けられた第１の硬度を有する第１の線条体及び第１の硬度と異なる第２の硬度を有する第２の線条体と、第１の線条体及び第２の線条体に密接して第１の線条体及び第２の線条体を被覆するシースとを備える光ファイバ荷重センサが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光ファイバ荷重センサによれば、荷重が繰り返し印加された場合であっても、荷重を検出する感度の低下又は変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサの概要を示す。すなわち、図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサの断面図を示しており、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサの側面図を示す。
【００１３】
（光ファイバ荷重センサ１の構成）
図１（ａ）を参照すると、第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１は、光を伝播するコア１２及びコア１２の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド１４から形成される光ファイバ１０と、光ファイバ１０の長さ方向に沿って光ファイバ１０の外周に撚り合わされて光ファイバ１０に密接して配設される２本の線条体と、線条体の外部を被覆するシース３０とを備える。ここで２本の線条体は、第１の線条体２０と第１の線条体２０が示す硬度と異なる硬度の第２の線条体２１とから構成される。そして、本実施の形態に係る第１の線条体２０及び第２の線条体２１の断面形状はそれぞれ矩形である。なお、各線条体の断面形状は多角形であってもよい。
【００１４】
（光ファイバ１０）
本実施の形態に係る光ファイバ１０は、プラスチック光ファイバ（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ：ＰＯＦ）である。光ファイバ１０は、コア１２と、コア１２の周囲を包囲して設けられ、コア１２を形成する材料が呈する屈折率よりも小さな屈折率を呈するクラッド１４とを有する。光ファイバ１０は、光ファイバ１０を形成する材料の低損失波長帯に含まれる波長の光を伝搬する。一例として、光ファイバ１０は、波長６５０ｎｍの光を伝播する。この光ファイバ１０は、例えば、ポリメチルメタクリレート等の汎用プラスチック樹脂とフッ素系樹脂とから形成することができる。
【００１５】
具体的に光ファイバ１０のコア１２は、ポリメチルメタクリレートに代表されるアクリル系樹脂から形成される。また、コア１２は、ポリスチレン又はポリカーボネート等の芳香族系樹脂、若しくは脂環式透明樹脂から形成することもできる。更に、コア１２は、耐熱性及び耐久性の向上を目的として、芳香族系樹脂又は脂環式透明樹脂に所定の架橋剤を添加した後に、所定の架橋処理を施した架橋ポリマから形成することもできる。なお、架橋ポリマとしては、架橋アクリル樹脂（熱硬化アクリル樹脂）、又はシリコーン樹脂等が挙げられる。
【００１６】
また、クラッド１４は、フッ素化アクリレート樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、又はフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン三元共重合体等のフッ素系樹脂から形成することができる。また、クラッド１４は、シリコーンゴムから形成することもできる。
【００１７】
ここで、クラッド１４は、コア１２を伝播する光をコア１２中に閉じ込める。すなわち、本実施形態に係る光ファイバ１０は、クラッド１４の屈折率がコア１２の屈折率よりも低いステップインデックス型構造を形成することにより、コア１２を伝播する光をコア１２中に閉じ込める。なお、光ファイバ１０は、コア１２の屈折率をコア１２の外周から中心に向かって漸次高くして形成されるグレーデットインデックス型として形成することもできる。
【００１８】
本実施形態に係る光ファイバ１０は、一例として、外径２．２ｍｍのプラスチック製光ファイバを用いることができる。すなわち、光ファイバ１０は、架橋ポリメチルメタクリレート樹脂から形成され外径が１．５ｍｍのコア１２と、フッ素樹脂から形成されるクラッド１４とを有する。なお、一例として、コア１２は、弾性率が３×１０９Ｐａである架橋ポリメチルメタクリレート樹脂から形成され、クラッド１４は、弾性率が５×１０８Ｐａであるフッ素系樹脂から形成される。
【００１９】
なお、クラッド１４の外側に傷が生じることを防止することを目的として、クラッド１４の外周を包囲するジャケット層を、光ファイバ１０は更に有していてもよい。ジャケット層は、例えば、ポリエチレン、ポリアミド系合成樹脂（例えば、ナイロン（登録商標））、エチレン４フッ化エチレン共重合体樹脂等のフッ素系樹脂、軟質塩ビ樹脂、又は弾性材料としてのゴム材料等から形成することができる。
【００２０】
（第１の線条体２０及び第２の線条体２１）
本実施の形態に係る第１の線条体２０及び第２の線条体２１は、長手方向（長さ方向）に対する垂直面、すなわち断面が矩形である線状（紐状）に形成される。第１の線条体２０及び第２の線条体２１の断面形状は、一例として、所定の幅及び所定の厚さ寸法を有する四角形である。したがって、第１の線条体２０及び第２の線条体２１の断面の角（矩形の角）は、直角に形成される。また、第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ、その外面に複数の平坦面を有することとなる。具体的に、第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ、４つの平坦面を外面に含んで形成される。
【００２１】
そして、第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ、互いに異なる硬度を有して形成されると共に、弾性を有する弾性体から形成される。第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ、一例として、硬度が互いに異なるシリコーンゴムから形成することができる。また、第１の線条体２０及び第２の線条体２１を形成する弾性体としては、低温から高温までの所定の温度範囲における弾性率（硬度）の変化が少ない特性を有すると共に、光ファイバ荷重センサ１に印加された荷重が解放された時点で、光ファイバ１０の変形を復元できる材料から形成することができる。なお、硬度は、一例として、ＪＩＳ規格「Ｋ６２５３」のデュロメータタイプＡによるゴム硬度である。
【００２２】
例えば、第１の線条体２０及び第２の線条体２１は、ゴム又は熱可塑性エラストマー（スチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレタン系、エステル系、又はアミド系の熱可塑性エラストマー）等から形成することができる。また、発泡を有する熱可塑性エラストマー（例えば、発泡シリコーンゴム）から一方の線条体を形成すると共に、非発泡の熱可塑性エラストマー（例えば、シリコーンゴム）から他方の線条体を形成することもできる。
【００２３】
（シース３０）
外皮としてのシース３０は、第１の線条体２０及び第２の線条体２１の外周を覆って形成される。シース３０は、一例として、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）テープを用いることができる。そして、シース３０の厚さは、一例として、２５μｍである。また、シース３０を構成する材料として、加熱等によって接着又は融着する材料を用いることもできる。この場合、シース３０を構成する材料を適宜選択して、防水機能等を有する光ファイバ１０を形成することができる。
【００２４】
（光ファイバ荷重センサ１の製造方法）
図１（ｂ）に示すように、光ファイバ荷重センサ１は、第１の線条体２０及び第２の線条体２１を、光ファイバ１０の外周に同一の巻きつけピッチで光ファイバ１０に密接させて巻きつけた構成を有する。このような光ファイバ荷重センサ１は、以下のように製造できる。まず、光ファイバ１０と、第１の線条体２０及び第２の線条体２１と、シース３０とを準備する。
【００２５】
そして、所定の巻きつけピッチで第１の線条体２０及び第２の線条体２１を光ファイバ１０の外周に光ファイバ１０の長さ方向に沿って撚り合せて螺旋状に巻き付ける。次に、第１の線条体２０及び第２の線条体２１の外周にシース３０を巻きつけることにより、第１の線条体２０及び第２の線条体２１を被覆する。これにより、光ファイバ荷重センサ１が製造される。なお、第１の線条体２０及び第２の線条体２１の巻きつけピッチは、一例として、約１６ｍｍである。また、シース３０は、一例として、１／２ラップで巻きつけることができる。
【００２６】
（第１の線条体２０及び第２の線条体２１の詳細）
図２は、（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る第１の線条体の斜視図であり、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る第２の線条体の斜視図である。
【００２７】
図２（ａ）を参照すると、第１の線条体２０は、断面が幅ｗ１及び厚さｔ１を有する矩形状に形成される。本実施の形態において、第１の線条体２０は、一例として、ｗ１が５ｍｍ、ｔ１が１．５ｍｍの四角形の断面を有する線状に形成される。また、図２（ｂ）を参照すると、第２の線条体２１は、断面が幅ｗ２及び厚さｔ２を有する矩形状に形成される。本実施の形態において、第２の線条体２１は、一例として、ｗ２が５ｍｍ、ｔ２が１．５ｍｍの四角形の断面を有する線状に形成される。また、第１の線条体２０の硬度は、一例として、８０°であり、第２の線条体２１の硬度は、一例として４０°である。すなわち、本実施の形態において、第１の線条体２０と第２の線条体２１とは同一形状に形成される。
【００２８】
なお、第１の線条体２０の硬度及び第２の線条体２１の硬度はそれぞれ、４０°から８０°の範囲から選定される。ここで、線条体を形成する弾性体の硬度が所定値未満であると、弾性体は外力に対して変形しやすい。弾性体が外力に対して変形しやすいと、例えば、光ファイバ１０に線条体を撚り合わせる時の張力により弾性体は伸長して、線条体の外径は減少する。この線条体の外径の減少に起因して、光ファイバ荷重センサの長手方向に引っ張り応力が生じる。そして、この引っ張り応力により、撚り合わせ後の線条体の硬度が、所定の硬度とは異なる硬度に変化し、また、線条体の厚さ（ｔ１、ｔ２）が薄くなるため、光ファイバ荷重センサに印加される荷重の検出精度が低下する場合がある。したがって、検出精度の低下を抑制することを目的として、第１の線条体２０及び第２の線条体２１は、硬度が４０°以上の弾性体から形成される。
【００２９】
また、線条体を形成する弾性体の硬度が所定値より大きいと、弾性体に外力が加わった後、当該外力が解放された時に、元の形状に回復する復元性が低下する。したがって、復元性の低下を抑制することを目的として、第１の線条体２０及び第２の線条体２１は、硬度が８０°以下の弾性体から形成される。更に、光ファイバ荷重センサ１としての良好な感度を確保することを目的として、第１の線条体２０の硬度と第２の線条体２１の硬度との差である硬度差（ゴム硬度差）が１０°以上として第１の線条体２０及び第２の線条体２１は形成される。なお、硬度差が１５°より小さい場合であっても、光ファイバ荷重センサ１として機能するが、荷重の検出精度を更に向上させることを目的とする場合、硬度差を１５°以上とすることが好ましい。また、ゴム硬度差は、４０°以下である。
【００３０】
図２（ａ）及び（ｂ）を参照すると分かるように、第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ、長手方向に垂直な方向にそれぞれ法線を有する４つの平坦面（２つの平坦面２０ａ及び２つの平坦面２０ｂ）を外周に含む。具体的に、第１の線条体２０は、短辺がｗ１の平坦面２０ａと短辺がｔ１の平坦面２０ｂとを含む。また、第２の線条体２１は、短辺がｗ２の平坦面２１ａと短辺がｔ２の平坦面２１ｂとを含む。光ファイバ１０の外周に第１の線条体２０と第２の線条体２１とを巻き付けた場合に、第１の線条体２０の短辺がｔ１の平坦面２０ｂと第２の線条体２１の短辺がｔ２の平坦面２１ｂとが互いに接触することとなる。
【００３１】
すなわち、第１の線条体２０と第２の線条体２１とは、その端部において、互いに面接触することとなる。これにより、第１の線条体２０と第２の線条体２１との間には隙間及び／又は空隙が生じることがない。したがって、第１の線条体２０及び第２の線条体２１は、各線条体の弾性限界を超えない範囲において、外部から加わる圧力に対する形状の変化が抑制される。更には、第１の線条体２０と第２の線条体２１とが、その端部において互いに面接触することにより、第１の線条体２０と第２の線条体２１とに外部から加わった圧力が、当該面接触している領域において分散されるので、第１の線条体２０及び／又は第２の線条体２１が弾性限界を超えて変形することが抑制される。
【００３２】
（第１の線条体２０及び第２の線条体２１の製造方法）
第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ、所定の硬度を有するシート状の弾性体から切り出すことにより製造される。シート状の弾性体を所定の間隔をおいて切断することにより、断面の角部としての角が直角である線条体が製造される。また、第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ、低コスト化を目的として、所定の弾性体を所定の型から押し出すことにより製造することもできる。この場合、線条体の断面形状は、線条体の角に所定の曲率を有する円弧を含むこととなる。すなわち、線条体の断面の角が丸みを帯びることとなる。この断面の角に丸みを帯びた線条体を光ファイバ１０の外周に巻き付けた場合、多少の隙間が生じるが、本実施の形態に係る第１の線条体２０及び第２の線条体２１は、各線条体の弾性限界を許容する隙間を有して互いに接触することができる。
【００３３】
（光ファイバ荷重センサ１の動作）
図３は、光ファイバ荷重センサの使用例を示す。また、図４は、光ファイバ荷重センサに荷重が加わった時の状態を示す。
【００３４】
図３を参照すると、光ファイバ荷重センサ１は、光ファイバ１０の一端に光源５０が接続され、他端に受光器５５が接続される。更に、光ファイバ１０の長さ方向における所定の位置に、光ファイバ荷重センサ１の外部から光ファイバ荷重センサ１を挟む圧子４０が設けられる。圧子４０は、光ファイバ荷重センサ１の一部、一例として、約３２ｍｍの長さにわたる光ファイバ荷重センサ１の部分を挟んで設けられる。
【００３５】
光源５０は、一例として、ピーク波長が６５０ｎｍの光を発する発光ダイオードを有する発光装置である。なお、光源５０は、波長６５０ｎｍのレーザ光を発する半導体レーザダイオードから構成することもできる。また、受光器５５は、光源５０が発する光に対して所定の感度を有するフォトダイオードから構成される。一例として、受光器５５を構成するフォトダイオードは、４００ｎｍから１１００ｎｍの波長の光に感度を有するシリコンから形成されるフォトダイオードである。
【００３６】
光ファイバ荷重センサ１の動作原理は以下の通りである。すなわち、図３に示すように、まず、光源５０から光ファイバ１０を介して、受光器５５に所定の光信号を送信する。ここで、光ファイバ１０の側面に圧子４０を介して所定の荷重が加わると、コア１２には、第１の線条体２０及び第２の線条体２１それぞれの硬度に応じた圧力が圧子４０を介して加わる。一例として、光ファイバ荷重センサ１の一部の約３２ｍｍ長において、光ファイバ荷重センサ１の上下に圧子４０から荷重が印加されることにより、光ファイバ荷重センサ１に圧力が加わる。すると、圧子４０に加わった荷重に応じて光ファイバ１０内には応力が発生する。そして、光ファイバ１０の圧子４０が設けられている領域に、発生した応力に応じた微小な曲げ変形１０ａが生じる。
【００３７】
ここで、第１の線条体２０と第２の線条体２１とはそれぞれ圧縮されるが、硬度の高い線条体（例えば、第１の線条体２０）と硬度の低い線条体（例えば、第２の線条体２１）とが光ファイバ荷重センサ１の断面で相対する位置に配置されているため、光ファイバ１０は硬度の高い線条体に押されて硬度の低い線条体側に変位する。すなわち、ゴム硬度の低い第２の線条体２１の方がゴム硬度の高い第１の線条体２０よりも圧縮量が大きくなる一方で、光ファイバ１０は剛性を有するので、荷重を印加した部分（圧子４０が接触している部分）の第１の線条体２０、及び第２の線条体２１、並びにこれらの線条体に挟まれている領域に位置する光ファイバ１０は、図４のように変形する。
【００３８】
すなわち、第１の線条体２０及び第２の線条体２１は、光ファイバ１０の側面に圧力を加える部材としての機能を有し、それぞれの硬度に応じて光ファイバ１０の側面に異なる圧力を加える。これにより、光ファイバ１０には、光ファイバ１０の外周に撚り合されて設けられている第１の線条体２０及び第２の線条体２１それぞれの硬度に応じて周期的に変形する立体的な曲げ変形１０ａが生じる。そして、生じた曲げ変形１０ａにより、光ファイバ１０を伝播する光の光伝送特性が変化する。
【００３９】
本実施形態に係る光ファイバ荷重センサ１は、光ファイバ１０に加わった荷重又は衝撃を、光伝送特性の変化として検知する。ここで、光伝送特性は、一例として、光源５０が発する光の光量である。圧子４０に力が加わると、受光器５５が受光する光源５０が発した光の光量は、圧子４０に力が加わる前に比べて減少する。すなわち、曲げ変形１０ａが生じることによって、光透過損失が発生して、光源５０から受光器５５に到達する光が減少する。
【００４０】
そして、受光器５５に到達する光の変化を測定することにより光透過損失を算出して、算出した光透過損失の大きさを荷重に換算することで光ファイバ１０に加わった荷重を検出することができる。したがって、光ファイバ荷重センサ１によれば、受光器５５が受光する光量の増減に基づいて、光ファイバ１０に荷重が加わったか否かを判断できる。
【００４１】
次に、圧子４０から荷重が取り除かれると、第１の線条体２０及び第２の線条体２１のそれぞれが有する弾性力の働きによって、光ファイバ１０に生じていた曲げ変形１０ａが消滅する。そして、光ファイバ１０の形状は、圧子４０を介して光ファイバ１０に力が加わる前の状態の形状に回復する。これにより、光伝送特性も元の状態に復元する。なお、図４は光ファイバ荷重センサ１の断面を示しているが、第１の線条体２０及び第２の線条体２１は、光ファイバ１０の外周に螺旋状に巻き付けてあるので、荷重の印加により光ファイバ１０に生じる変形は、螺旋状の立体的なものとなる。これにより、１軸方向の変形のみと比べて光ファイバ１０の変形量を大きくできる。
【００４２】
ここで、本実施の形態に係る第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ、断面が矩形状であり、光ファイバ１０の周囲に撚り合された場合に、第１の線条体２０の端面である平坦面２０ｂと第２の線条体２１の端面である平坦面２１ｂとが接触する。したがって、光ファイバ１０の周囲に撚り合された第１の線条体２０及び第２の線条体２１の周囲には、隙間が生じない。これにより、本実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１に荷重が印加された場合に、第１の線条体２０及び第２の線条体２１が変形することが抑制される。その結果、本実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１に荷重が繰り返し印加された場合であっても、第１の線条体２０及び第２の線条体２１は元の形状（製造時における断面形状）を保っているので、荷重を検出する感度の変化を抑制できる。
【００４３】
より詳細には、第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ弾性体から形成されているので、第１の線条体２０及び第２の線条体２１に荷重が印加されて外径が変形した場合であっても、本来的には、荷重が除去されると元の形状に復元する。ここで、線条体の断面形状が仮に円形である場合、複数の線条体間には隙間が生じる。所定値以上の荷重がこれら断面円形の線条体に印加された場合、線条体を形成する弾性体の弾性限界を超える変形が線条体に生じ得る。そうすると、印加した荷重を除去しても、線条体は元の形状に完全には復元しない場合がある。
【００４４】
しかしながら、本実施の形態に係る第１の線条体２０及び第２の線条体２１はそれぞれ、断面形状が矩形であり、第１の線条体２０と第２の線条体２１とはそれぞれ互いに平坦面で接する。したがって、第１の線条体２０及び第２の線条体２１それぞれの弾性限界を超える荷重を光ファイバ荷重センサ１に印加した場合であっても、第１の線条体２０と第２の線条体２１とは平坦面で接触しており、印加された荷重によって第１の線条体２０及び第２の線条体２１の形状が変化することが抑制される。これにより、第１の線条体２０及び第２の線条体２１のそれぞれを形成する弾性体の弾性限界を超える荷重が光ファイバ荷重センサ１に印加された場合であっても、第１の線条体２０及び第２の線条体２１の変形は弾性限界未満で抑制される。したがって、本実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１は、繰り返し荷重を印加した場合であっても、荷重を検知する感度の低減が抑制される。
【００４５】
また、仮に、断面円形の線条体を、外径が本実施の形態に係る光ファイバ１０と同一の光ファイバ１０にセンサ仕上がり外径が同一となるように巻き付けた場合の線条体の断面積を考える。断面形状が矩形である本実施の形態に係る第１の線条体２０及び第２の線条体２１を光ファイバ１０に巻き付けた場合の線条体（第１の線条体２０及び第２の線条体２１）の断面積は、断面円形の線条体の場合と比べて大きい。このため、同一荷重が印加された時の線条体に加わる圧力が、断面形状が矩形の線条体の場合、断面形状が円形の線条体に比べて分散される。これにより、荷重が印加された光ファイバ荷重センサ１の第１の線条体２０及び第２の線条体２１の変形量が、弾性限界を超えない範囲に留めることに資することができる。
【００４６】
なお、第１の線条体２０及び第２の線条体２１の断面形状の角に円弧が含まれている場合であっても、断面円形の線条体の断面積に比べると、第１の線条体２０及び第２の線条体２１の断面積の方が大きい。したがって、第１の線条体２０及び第２の線条体２１の断面形状の角に円弧が含まれている場合であっても、荷重が印加された光ファイバ荷重センサ１の第１の線条体２０及び第２の線条体２１の変形量が、弾性限界を超えない範囲に留めることができる。
【００４７】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１によれば、光ファイバ１０に巻きつける第１の線条体２０及び第２の線条体２１の断面形状をいずれも矩形状にして、第１の線条体２０と第２の線条体２１とを互いに平坦面で接触させているので、第１の線条体２０と第２の線条体２１との間に隙間（空隙）が生じることを防止できる。これにより、第１の線条体２０と第２の線条体２１とがそれぞれ、弾性限界を超える変形をすることがなくなるので、繰り返し荷重が印加されても感度が低減することを抑制できる光ファイバ荷重センサ１を提供することができる。
【００４８】
また、外径が２ｍｍ程度の光ファイバに線状の線条体を巻き付けて外径が４ｍｍから５ｍｍ程度の仕上がり外径を有するセンサを製造する場合、センサのコストは材料費よりも加工費の方が大きい。ここで、断面円形の線条体を用いる場合では、光ファイバ１０の周りに６本から８本の線条体を撚り合せていたところ、第１の実施の形態によれば、線条体の断面形状が矩形なので、最低２本の線条体を光ファイバ１０の周りに撚り合わせることで光ファイバ荷重センサ１を構成することができる。これにより、線条体の加工本数を１／３から１／４にすることができ、低コスト化を実現できる。
【００４９】
なお、線条体の本数を減少させることにより、光ファイバ１０に線条体を巻きつける工程において線条体を巻きつける巻付け機構の数を減らすことができると共に、製造工程の段取り時間を短縮できる。これにより、光ファイバ１０に線条体を巻きつける工程のコストの低減により、光ファイバ荷重センサ１の製造コストを低減できる。
【００５０】
［第２の実施の形態］
図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサの断面図であり、（ｂ）は、第２の実施の形態の変形例に係る光ファイバ荷重センサの断面図である。
【００５１】
第２の実施の形態においては、光ファイバ１０の周りにゴム硬度の異なる３種類以上の線条体を巻き付ける。すなわち、第２の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１ａ及び１ｂはそれぞれ、光ファイバ１０の周りに巻きつける線条体の数が第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１と異なる点を除き、第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１と略同一の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００５２】
第２の実施の形態において、光ファイバ１０の周りに巻きつける複数の線条体のゴム硬度はそれぞれ、第１の実施の形態と同様に４０°から８０°の範囲であると共に、光ファイバ１０の外周方向に沿って、線条体の硬度が段階的又は連続的に変化する。また、光ファイバ１０の外周に沿って隣り合う線条体のゴム硬度差が等しくなるように、各線条体を形成する弾性体のゴム硬度が選定される。また、最も大きいゴム硬度を有する線条体の位置と最も小さいゴム硬度を有する線条体の位置とが、光ファイバ１０の中心に対して対称となる周期で、光ファイバ１０の外周に複数の線条体を撚り合わせる。
【００５３】
例えば、図５（ａ）に示す光ファイバ荷重センサ１ａは、光ファイバ１０の外周に１本の線条体Ａ２２と、２本の線条体Ｂ２３と、１本の線条体Ｃ２４とが撚り合されて構成される。この場合において、線条体Ａ２２と線条体Ｃ２４とが光ファイバ１０の中心に対して対称の位置となり、一方の線条体Ｂ２３と他方の線条体Ｂ２３とが光ファイバ１０の中心に対して対称の位置となるように、各線条体は光ファイバ１０の外周に撚り合される。
【００５４】
更に、線条体Ａ２２の硬度と線条体Ｂ２３の硬度とのゴム硬度差と、線条体Ｂ２３の硬度と線条体Ｃ２４の硬度とのゴム硬度差とが等しくなるように、線条体Ａ２２、線条体Ｂ２３、及び線条体Ｃ２４のそれぞれを形成する弾性体が選択される。更に、線条体Ａ２２、線条体Ｂ２３、線条体Ｃ２４の順にゴム硬度の値が大きくなるように各線条体を形成する弾性体が選択される。一例として、線条体Ａ２２のゴム硬度は４０°、線条体Ｂ２３のゴム硬度は６０°、線条体Ｃ２４のゴム硬度は８０°である。これにより、最も小さいゴム硬度を有する線条体Ａ２２と最も大きいゴム硬度を有する線条体Ｃ２４とが、光ファイバ１０の中心に対して対称の位置に配置されることとなる。
【００５５】
また、図５（ｂ）に示す光ファイバ荷重センサ１ｂは、光ファイバ１０の外周に１本の線条体Ｄ２５と、２本の線条体Ｅ２６と、２本の線条体Ｆ２７と、１本の線条体Ｇ２８とが撚り合されて構成される。この場合において、線条体Ｄ２５と線条体Ｇ２８とが光ファイバ１０の中心に対して対称の位置となり、一方の線条体Ｅ２６と一方の線条体Ｆ２７と、及び他方の線条体Ｅ２６と他方の線条体Ｆ２７とが光ファイバ１０の中心に対して対称の位置となるように、各線条体は光ファイバ１０の外周に撚り合される。
【００５６】
更に、線条体Ｄ２５の硬度と線条体Ｅ２６の硬度とのゴム硬度差と、線条体Ｅ２６の硬度と線条体Ｆ２７の硬度とのゴム硬度差と、線条体Ｆ２７の硬度と線条体Ｇ２８の硬度とのゴム硬度差とが等しくなるように、線条体Ｄ２５、線条体Ｅ２６、線条体Ｆ２７、及び線条体Ｇ２８のそれぞれを形成する弾性体が選択される。また、線条体Ｄ２５、線条体Ｅ２６、線条体Ｆ２７、線条体Ｇ２８の順にゴム硬度の値が大きくなるように各線条体を形成する弾性体が選択される。一例として、線条体Ｄ２５のゴム硬度は５０°、線条体Ｅ２６のゴム硬度は６０°、線条体Ｆ２７のゴム硬度は７０°、及び線条体Ｇ２８のゴム硬度は８０°である。
【００５７】
（第２の実施の形態の効果）
本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１ａ及び１ｂによれば、光ファイバ１０の周囲に断面矩形の複数の線条体を撚り合せることにより、光ファイバ荷重センサ１ａ及び１ｂに印加される荷重に対してセンサ感度が比例する範囲をより広くすることができ、精度の高いセンシングができる光ファイバ荷重センサ１ａ及び１ｂを提供できる。
【００５８】
また、第２の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１ａ及び１ｂによれば、光ファイバ１０の周囲に撚り合わせる線条体のゴム硬度の種類、本数が第１の実施の形態の場合に比べて多く、隣接する線条体間の硬度差を小さくすることができるので、隣接する線条体での荷重分担の差が小さくなり、光ファイバ１０の外周に撚り合わせる複数の線条体の破断が第１の実施の形態に比べて生じにくく、耐荷重性も第１の実施の形態より向上する。
【００５９】
［第３の実施の形態］
図６（ａ）及び（ｂ）、並びに図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る線条体の斜視図を示す。
【００６０】
第３の実施の形態に係る各線条体は、弾性体の他に、線条体に加わる張力を分担するテンションメンバが一体化されている。このテンションメンバが一体化された線条体の構成を除き、第３の実施の形態に係る各線条体は第１及び第２の実施の形態に係る線条体と略同一の構成を有するので、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００６１】
まず、図６（ａ）を参照すると、第３の実施の形態に係る第３の線条体２９ａは、弾性体からなり、断面が矩形状の弾性部材７０の中に、複数本（例えば、４本）の線状テンションメンバ６０を含んで形成される。線状テンションメンバ６０は、一例として、複数本のポリエステル系合成繊維（例えば、テトロン（登録商標））又はアラミド繊維等を撚り合せて形成される。なお、これらの繊維の外径は、例えば、外径０．８ｍｍである。第３の線条体２９ａは、一例として、以下のように形成される。まず、複数本の線状テンションメンバ６０を所定の型内に略平行にして並べる。次に、型内に所定の弾性体を流し込み、その後、加硫工程を経て製造される。
【００６２】
また、図６（ｂ）を参照すると、第３の実施の形態の他の例の第４の線条体２９ｂは、弾性体からなり、断面が矩形状の弾性部材７０の中に、多数の繊維状テンションメンバ６１を略均一に分散させて形成される。繊維状テンションメンバ６１は、一例として、ポリエステル系合成繊維（例えば、テトロン（登録商標））又はアラミド繊維である。第４の線条体２９ｂは、一例として、弾性体中に繊維状テンションメンバ６１を分散させた後、押し出し工程及び加硫工程を経ることにより製造される。第４の線条体２９ｂは、弾性部材７０中に繊維状テンションメンバ６１が分散しているので、弾性部材７０の断面全体にわたって、抗張力の効果が向上する。
【００６３】
また、図７（ａ）を参照すると、第３の実施の形態の他の例の第５の線条体２９ｃは、弾性体からなり、断面が矩形状の弾性部材７０の中にテープ状テンションメンバ６２を包含して形成される。テープ状テンションメンバ６２は、一例として、厚さが７０μｍ程度であり、幅が第５の線条体２９ｃの矩形状断面の幅より１ｍｍ程度狭い不織布である。第５の線条体２９ｃは、テープ状テンションメンバ６２に弾性体を押し出す工程と、加硫工程とを経ることにより製造される。
【００６４】
更に、図７（ｂ）を参照すると、第３の実施の形態の他の例の第６の線条体２９ｄは、弾性体からなり、断面が矩形状の弾性部材７０の表面にテープ状テンションメンバ６２が接着されて形成される。すなわち、第６の線条体２９ｄは、外周の一の平坦面であって、断面矩形外縁の長辺に対応する平坦面の表面に、テープ状テンションメンバ６２が接着されて形成される。このテープ状テンションメンバ６２は、第５の線条体２９ｃが有するテープ状テンションメンバ６２と略同一の形状を有する。なお、第６の線条体２９ｄが有するテープ状テンションメンバ６２は、第６の線条体２９ｄの表面に形成されることは必ずしも要せず、表面近傍に内蔵することもできる。
【００６５】
（テンションメンバの効果）
断面形状が矩形の線条体にテンションメンバを内蔵又は貼り付けることにより、光ファイバ１０の外周に線条体を巻き付けた時の張力管理が容易になると共に、光ファイバ荷重センサに繰り返し荷重が印加された場合でも、荷重検出の感度の低下が生じない荷重範囲を広くすることができる。以下、詳述する。
【００６６】
まず、テンションメンバを有さない線条体の場合には、光ファイバ１０の外周に断面形状が矩形の線条体を巻き付ける際、巻付け時の線条体の伸びの抑制、又は線条体が一定の範囲内の伸びを示すように、巻き付けの条件を精密に制御することを要する場合がある。一方、テンションメンバを有する線条体の場合には、光ファイバ１０に線条体を巻き付ける時の張力をテンションメンバが負担するので、巻付け時の張力に対して線条体を伸ばさずに光ファイバ１０に線条体を巻きつけることが容易となる。したがって、テンションメンバを有する線条体においては、線条体の伸びを一定の範囲内に収めるための張力管理が不要となる。
【００６７】
また、断面形状が矩形の線条体にテンションメンバが内蔵又は貼り付けられている場合、荷重印加時の線条体の伸びを抑制できる。これは、発明者が想到した以下の知見によるものである。すなわち、光ファイバ荷重センサに荷重が印加された時、断面形状が矩形の線条体には圧縮力と張力とが加わる。そして、この張力により、線条体に変形が生じる。そこで、荷重印加時の張力による線条体の伸びを抑制すると、圧縮方向を除く線条体の変形を抑制することができ、より広い荷重範囲において弾性限界を超えないで線条体を使用することができる結果、繰り返し荷重を印加した場合でも感度の低下が抑制できるとの技術的思想に発明者は想到した。したがって、光ファイバ荷重センサに荷重が印加された時の線条体の伸びを抑制することを目的とする場合、線条体にテンションメンバを内蔵又は貼り付けることが好ましい。
【００６８】
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサの断面を示す。
【００６９】
第３の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１ｃは、一例として、第６の線条体２９ｄ及び第７の線条体２９ｅを用いて形成される。第６の線条体２９ｄ及び第７の線条体２９ｅを用いてセンサを形成する点を除き、光ファイバ荷重センサ１ｃは、第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１と略同一の構成を備えるので、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００７０】
光ファイバ荷重センサ１ｃは、第６の線条体２９ｄと、第６の線条体２９ｄとは異なるゴム硬度を有する第７の線条体２９ｅが光ファイバ１０の周囲に撚り合されて形成される。なお、第７の線条体２９ｅは、第６の線条体２９ｄと同様に形成され、第６の線条体２９ｄが有する弾性部材７０とは異なるゴム硬度を有する弾性部材７０ａを有して形成される。
【００７１】
光ファイバ荷重センサ１ｃにおいては、第６の線条体２９ｄ及び第７の線条体２９ｅを、テープ状テンションメンバ６２が光ファイバ１０の反対側、すなわち、光ファイバ荷重センサ１ｃの外周側になるように光ファイバ１０の周囲に巻きつける。これにより、光ファイバ荷重センサ１ｃに荷重が印加された時に、第６の線条体２９ｄ及び第７の線条体２９ｅの光ファイバ１０側よりも外周側が伸長することを抑制できる。
【００７２】
また、光ファイバ１０の表面と第６の線条体２９ｄ及び第７の線条体２９ｅとが接する面において、各線条体と光ファイバ１０の表面との間の摩擦により、各線条体は光ファイバ１０に拘束される。これにより、各線条体は光ファイバ１０に対して滑りにくくなると共に、荷重印加時にも伸長しにくくなる。したがって、各線条体のテープ状テンションメンバ６２の側をセンサの外側に向くようにして各線条体を光ファイバ１０に撚り合わせることにより、各線条体の光ファイバ１０と接している側とテープ状テンションメンバ６２との双方で線条体を拘束できる。これにより、荷重印加時のテンションメンバ効果が向上する。
【００７３】
なお、上述した各線条体は、他の線条体と接する平坦面に、所定形状の凸部又は凹部を有して形成することもできる。この場合、一の線条体の平坦面に形成された凸部が、他の線条体の平坦面に形成された凹部に嵌め合されることとなる。
【００７４】
［第４の実施の形態］
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る線条体の斜視図を示す。
【００７５】
第４の実施の形態に係る第８の線条体２９ｆは、断面形状が台形である点を除き、第１の実施の形態に係る線条体と略同一の構成を有するので、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００７６】
第４の実施の形態に係る第８の線条体２９ｆは、その断面形状が、上辺の長さがＬ１であり、底辺の長さがＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）であると共に高さがｔ３である台形となるように形成される。第８の線条体２９ｆを光ファイバ１０の外周に巻きつける際は、長さがより短いＬ２である底辺の側を光ファイバ１０の表面に接触させて巻きつける。これにより、第８の線条体２９ｆを用いて形成される光ファイバ荷重センサにおいては、その外周、すなわち、第８の線条体２９ｆを巻き付けた後の外部表面に隙間が生じないと共に、光ファイバ１０に接触している第８の線条体２９ｆの側が光ファイバ１０の外部表面において圧縮された状態となる。したがって、第８の線条体２９ｆを用いて形成された光ファイバ荷重センサは、荷重印加の検出感度の低下を抑制できると共に、精度良く荷重を検出できる。
【００７７】
［第５の実施の形態］
図１０（ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係る線条体の斜視図を示し、（ｂ）は、第５の実施の形態の光ファイバ荷重センサの断面を示し、（ｃ）は、第５の実施の形態の光ファイバ荷重センサの側面を示す。
【００７８】
第５の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１ｄにおいては、複数の硬度の矩形断面部を１つの矩形断面体に作り込んだ線条体、すなわち、一の硬度を有する部分と他の硬度を有する部分とが一体となった線条体を用いる点を除き、第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１と略同一の構成を有するので、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００７９】
図１０（ａ）を参照すると、第５の実施の形態に係る線条体は、第１の硬度としての第１のゴム硬度を有する第１の領域としての片端部８０ａと、第１のゴム硬度と異なる第２の硬度としての第２のゴム硬度を有する第２の領域としての片端部８０ｂとが一体として形成される複合線条体８０である。複合線条体８０は、一例として、幅Ｗ３が５ｍｍ、厚さｔ４が１．５ｍｍであると共に、硬度が８０°のシリコーンゴムから形成される片端部８０ａと、幅Ｗ４が５ｍｍ、厚さｔ４が１．５ｍｍであると共に、硬度が４０°のシリコーンゴムから形成される片端部８０ｂとを有する。
【００８０】
したがって、複合線条体８０は、幅が１０ｍｍであって、厚さが１．５ｍｍの断面形状が矩形であるテープ状の線条体である。なお、複合線条体８０は、硬度が８０°のシリコーンゴムと硬度が４０°のシリコーンゴムとを用いて、押し出し工程及び加硫工程を経ることにより、片端部８０ａと片端部８０ｂとが一体として構成されるテープ状に製造することができる。
【００８１】
図１０（ｂ）及び（ｃ）を参照すると、光ファイバ１０の外周に複合線条体８０を巻き付けた後、その外周にシース３０を巻きつけることにより、第５の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１ｄが形成される。
【００８２】
複合線条体８０を用いることにより、光ファイバ１０の外周に巻きつける線条体の本数を低減することができるので、使用材料数の低減及び線条体の巻付け機の構造の単純化により、光ファイバ荷重センサ１ｄの製造コストを低減できる。また、光ファイバ１０に巻きつける線条体の本数が低減されるので、巻付け機に線条体を設置する段取りの作業工程を低減できることによるコストの低減もできる。更に、複合線条体８０の中にゴム硬度の高い部分と低い部分とが存在しているので、ゴム硬度の低い部材とゴム硬度の高い部材とを別個独立に準備して光ファイバ１０の外周に巻きつける場合に比べて、ゴム硬度の高い部分とゴム硬度の低い部分との位置関係の管理を精密にすることができる。これにより、荷重検知の感度等の特性を安定化した光ファイバ荷重センサ１ｄを提供することができる。
【実施例】
【００８３】
本発明の実施例に係る光ファイバ荷重センサは、第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサ１が備える構成を有する。すなわち、実施例に係る光ファイバ荷重センサは、断面が矩形であり（幅ｗ１が５ｍｍ、厚さｔ１が１．５ｍｍ）、硬度が８０°の第１の線条体２０と、断面が矩形であり（幅ｗ２が５ｍｍ、厚さｔ２が１．５ｍｍ）、硬度が４０°の第２の線条体２１とを、外径が２．２ｍｍの光ファイバ１０の外周に沿って約１６ｍｍの巻きつけピッチで巻き付けた後、厚さ２５μｍのＰＥＴ製のシース３０を１／２ラップで巻き付けて形成した。
【比較例】
【００８４】
図１１は、本発明の比較例に係る光ファイバ荷重センサの断面を示す。
【００８５】
比較例に係る光ファイバ荷重センサ２は、コア１２及びクラッド１４を有する光ファイバ１０と、光ファイバ１０の外周に撚り合され弾性を有する線条体３と、線条体３と共に光ファイバ１０の外周に撚り合されると共に線条体３とは異なる弾性を有する線条体４とを備える。また、線条体３及び線条体４はそれぞれ４本ずつ光ファイバ１０の外周に撚り合される。更に、線条体３及び線条体４はそれぞれ、その内部にテンションメンバ５を有する。なお、線条体３及び線条体４の光ファイバ１０と接している側の反対側には、厚さ２５μｍのＰＥＴテープ８が実施例と同様に巻かれている。
【００８６】
ここで、比較例に係る光ファイバ１０は実施例に係る光ファイバ１０と同一の材料から形成され、同一の形状を有する。また、線条体３は断面が円形であり、硬度が８０°のシリコーンゴムから形成される。一方、線条体４は断面が円形であり、硬度が４０°のシリコーンゴムから形成される。そして、４本の線条体３と４本の線条体４とを図１１に示すように光ファイバ１０の外周に１本ずつ交互に巻きつけることにより、比較例に係る光ファイバ荷重センサ２を形成した。
【００８７】
［実施例と比較例との比較］
図１２は、比較例に係る光ファイバ荷重センサの荷重‐感度特性を示し、図１３は、実施例に係る光ファイバ荷重センサの荷重‐感度特性を示す。
【００８８】
すなわち、図１２及び図１３に示す荷重‐感度特性は、比較例及び実施例に係る光ファイバ荷重センサに繰り返し所定の荷重を印加した後、荷重を検知する感度を測定した結果である。
【００８９】
図１２を参照すると分かるように、断面円形の線条体を用いた比較例に係る光ファイバ荷重センサ２においては、荷重を印加する毎に感度が低下した。特に、１回目から２回目の低下が非常に大きかった。ここで、荷重印加後、比較例に係る光ファイバ荷重センサの断面形状を観察した。観察した結果、ゴム硬度の低い線条体、すなわち、線条体４の断面形状が、荷重印加前の略円形から偏平形状に変化していた。これは、断面が円形の線条体の場合、光ファイバ１０の外周に線条体を巻き付けた後において、線条体の外部表面に隙間が生じる。そして、生じた隙間の存在により、荷重印加時に線条体が変形しやすい状態となっている。したがって、荷重の印加によって線条体が変形した場合において、線条体の変形量が弾性限界を超えるほど大きくなった場合、荷重を取り去っても元の形状に戻らない状態になったものと発明者は推測した。
【００９０】
一方、図１３を参照すると分かるように、実施例に係る光ファイバ荷重センサにおいては、繰り返し荷重を印加した場合（実施例では、繰り返し５回荷重を印加した）であっても感度はほとんど低下及び変動せず、正常に印加された荷重を検出することができた。これは、実施例に係る線条体の断面形状は矩形であり、光ファイバ１０の外周に実施例に係る線条体を密接させて巻き付けた後において、線条体の外部表面に隙間が生じないため、荷重印加時に線条体の変形が抑制されるためである。
【００９１】
なお、本発明の第１から第５の実施の形態及び実施例に係る光ファイバ荷重センサは、一例として、荷重測定用のセンサとして用いることができ、また、一例として、車両のバンパーに内蔵させた場合には、車両が車両外部の物体に衝突した際の衝撃波形及び衝撃力の測定に用いることができる。
【００９２】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】（ａ）は、第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサの断面図であり、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサの側面図である。
【図２】（ａ）は、第１の実施の形態に係る第１の線条体の斜視図であり、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る第２の線条体の斜視図である。
【図３】光ファイバ荷重センサの使用例を示す図である。
【図４】光ファイバ荷重センサに荷重が加わった時の状態を示す図である。
【図５】（ａ）は、第２の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサの断面図であり、（ｂ）は、第２の実施の形態の変形例に係る光ファイバ荷重センサの断面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、第３の実施の形態に係る線条体の斜視図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、第３の実施の形態に係る線条体の斜視図である。
【図８】第３の実施の形態に係る光ファイバ荷重センサの断面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る線条体の斜視図である。
【図１０】（ａ）は、第５の実施の形態に係る線条体の斜視図であり、（ｂ）は、第５の実施の形態の光ファイバ荷重センサの断面図であり、（ｃ）は、第５の実施の形態の光ファイバ荷重センサの側面図である。
【図１１】比較例に係る光ファイバ荷重センサの断面図である。
【図１２】比較例に係る光ファイバ荷重センサの荷重‐感度特性を示す図である。
【図１３】実施例に係る光ファイバ荷重センサの荷重‐感度特性を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  光ファイバ荷重センサ
２  光ファイバ荷重センサ
３、４  線条体
５  テンションメンバ
６、７  弾性体
８  ＰＥＴテープ
１０  光ファイバ
１０ａ  曲げ変形
１２  コア
１４  クラッド
２０  第１の線条体
２０ａ、２０ｂ  平坦面
２１  第２の線条体
２１ａ、２１ｂ  平坦面
２２  線条体Ａ
２３  線条体Ｂ
２４  線条体Ｃ
２５  線条体Ｄ
２６  線条体Ｅ
２７  線条体Ｆ
２８  線条体Ｇ
２９ａ  第３の線条体
２９ｂ  第４の線条体
２９ｃ  第５の線条体
２９ｄ  第６の線条体
２９ｅ  第７の線条体
２９ｆ  第８の線条体
３０  シース
４０  圧子
５０  光源
５５  受光器
６０  線状テンションメンバ
６１  繊維状テンションメンバ
６２  テープ状テンションメンバ
７０、７０ａ  弾性部材
８０  複合線条体
８０ａ、８０ｂ  片端部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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