(57)【要約】【課題】投光用ファイバの透過光量を簡易な構成によってモニタできるファイバセンサを提供すること。【解決手段】ファイバセンサ１は、投光素子１３と、投光素子からの光を導き、被検出物Ｗに向けて光を投光する投光用ファイバ２１と、被検出物からの光を受け取る受光用ファイバ２３と、受光用ファイバからの光を受光する受光素子１８と、受光素子の受光量に基づいて被検出物を検出する検出手段１１とを備える。さらに、投光用ファイバの先端に配置され、導かれた光の一部を投光用ファイバに向けて反射し、反射しない残りの光を透過する反射手段２２と、投光素子と投光用ファイバとの間に配置され、反射手段２２によって反射された光を反射するビームスプリッタ１５と、ビームスプリッタによって反射された光を受光可能に配置されるモニタ用受光素子１６と、モニタ用受光素子の受光量に基づいて投光素子からの投光量を制御する投光量制御手段１１とを備える。【選択図】図１
2009210294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光素子と、
前記投光素子からの光を導き、被検出物に向けて前記光を投光する投光用ファイバと、
前記被検出物からの光を受け取る受光用ファイバと、
前記受光用ファイバからの光を受光する受光素子と、
前記受光素子の受光量に基づいて前記被検出物を検出する検出手段とを備えたファイバセンサにおいて、
前記投光用ファイバの、前記被検出物に対向する側の先端に配置され、前記導かれた光の一部を前記投光用ファイバへ向けて反射し、反射しない残りの光を透過する反射手段と、
前記投光素子と前記投光用ファイバとの間に配置され、前記投光素子からの光を透過し、前記反射手段によって反射された光を反射するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタによって反射された光を受光可能に配置されるモニタ用受光素子と、
前記モニタ用受光素子の受光量に基づいて前記投光素子からの投光量を制御する投光量制御手段と
を備えることを特徴とするファイバセンサ。
【請求項２】
前記反射手段は、前記投光用ファイバに対して着脱可能に取り付けられてなることを特徴とする請求項１に記載のファイバセンサ。
【請求項３】
前記投光素子は、複数の波長を含む光を投光するように構成されてなり、
前記反射手段は、前記導かれた光のうちの一部の波長の光を反射し、他の波長の光を透過する第１フィルタによって構成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のファイバセンサ。
【請求項４】
前記モニタ用受光素子には、前記第１フィルタが反射する一部の波長の光のみを透過する第２フィルタが取り付けられてなることを特徴とする請求項３に記載のファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバセンサに関し、詳しくは、その投光量の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ファイバセンサの投光素子の劣化等に伴う投光量の低減を補償するために、モニタ用受光素子を用いて投光量を制御する、いわゆるＡＰＣ(Auto Power Control)制御が広く知られている。
【０００３】
しかしながら、投光素子とは別に、ファイバにおいても周囲温度等の変化に応じてその伝送特性等が変化することによって、被検出物に対する投光量に変化が生じる。場合によっては、ファイバに起因する投光量の変化も補償する必要がある。そのため、例えば特許文献１においては、ファイバに起因する投光量の変化を測定するために、専用の測定用ファイバを設ける例が示されている。そこでは、測定用ファイバを介した光をモニタ用受光素子によって受光して、投光量を所定のレベルに制御するようにしている。
【特許文献１】特開平１−２８３７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、測定用ファイバが投光用ファイバとは別途に設けられるため、必ずしも投光用ファイバの透過光量を正確に反映している結果が得られない虞があった。また、製造コストおよび配置空間が増加するという不具合があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、投光用ファイバの透過光量を簡易な構成によってモニタできるファイバセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、第１の発明は、投光素子と、前記投光素子からの光を導き、被検出物に向けて前記光を投光する投光用ファイバと、前記被検出物からの光を受け取る受光用ファイバと、前記受光用ファイバからの光を受光する受光素子と、前記受光素子の受光量に基づいて前記被検出物を検出する検出手段とを備えたファイバセンサにおいて、前記投光用ファイバの、前記被検出物に対向する側の先端に配置され、前記導かれた光の一部を前記投光用ファイバへ向けて反射し、反射しない残りの光を透過する反射手段と、前記投光素子と前記投光用ファイバとの間に配置され、前記投光素子からの光を透過し、前記反射手段によって反射された光を反射するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタによって反射された光を受光可能に配置されるモニタ用受光素子と、前記モニタ用受光素子の受光量に基づいて前記投光素子からの投光量を制御する投光量制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本構成では、投光用ファイバの、被検出物に対向する側の先端に、投光用ファイバ内に導かれた光の一部を反射する反射手段が配置されている。そして、この反射手段によって反射された光はビームスプリッタによってさらに反射されて、モニタ用受光素子によって受光される。すなわち、本構成によれば、投光用ファイバおよび被検出物を検出するための検出用の光の一部を用いて、投光用ファイバを透過する光量（投光量）を検出し、その検出結果に基づいて、投光素子からの投光量を制御することができる。そのため、投光用ファイバの透過光量（投光量）を簡易な構成によってモニタできるとともに、その検出のために、製造コストおよび配置空間が増加するという不具合も生ずることはない。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明のファイバセンサにおいて、前記反射手段は、前記投光用ファイバに対して着脱可能に取り付けられてなることを特徴とする。  
本構成によれば、投光用ファイバの透過光量をモニタする必要のない場合には、反射手段を取り外して、投光量の減少を伴わずに被検出物を検出することができる。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明のファイバセンサにおいて、前記投光素子は、複数の波長を含む光を投光するように構成されてなり、前記反射手段は、前記導かれた光のうちの一部の波長の光を反射し、他の波長の光を透過する第１フィルタによって構成されてなることを特徴とする。  
本構成によれば、反射手段を簡易かつ好適に構成することができる。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明のファイバセンサにおいて、前記モニタ用受光素子には、前記第１フィルタが反射する一部の波長の光のみを透過する第２フィルタが取り付けられてなることを特徴とする。
【００１０】
本構成によれば、被検出物が高い反射率を有して、その反射光が第１フィルタを介して投光用ファイバ内に戻される場合であっても、第２フィルタによって阻止されるため、被検出物による反射光がモニタ用受光素子によって受光されることはない。したがって、投光量制御手段によるモニタ用受光素子の受光量に基づく投光量の制御が、正確に行われる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のファイバセンサによれば、投光用ファイバの透過光量を簡易な構成によってモニタできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜実施形態＞
本発明に係るのファイバセンサの一実施形態について図１〜図２を参照して説明する。
１．ファイバセンサの構成
本実施形態のファイバセンサ１は、図１に示すように、大きくはアンプ部１０とファイバ部２０から構成され、ワークＷ（本発明の「被検出物」に相当）に投光した光のワークＷからの反射光の受光量に基づき、ワークＷの有無や状態を検出するものである。
【００１３】
アンプ部１０は、制御回路１１、投光回路１２、投光素子１３、コリメータレンズ１４ａ、収束レンズ１４ｂ、ハーフミラー（本発明の「ビームスプリッタ」に相当する）１５、モニタ用受光素子（ＭＰＤ）１６、受光素子１８、および受光回路１９等を含む。さらに、モニタ用受光素子１６には、フィルタ（本発明の「第２フィルタ」に相当する）１７が設けられている。ここで、フィルタ１７は、モニタ用受光素子１６によって受光されるモニタ用の波長（以下、「指定波長」という）を有する光Ｌｍを透過させ、その他の検出用に使用される波長（以下「検出波長」という）を有する光Ｌｄを反射させる特性を有する。
【００１４】
「指定波長」は、ここでは、例えば、図２に示されるように、投光素子１３から投光される光のスペクトル分布の内、約６３５ｎｍ〜約６４０ｎｍの間の波長とされる。なお、「指定波長」の選定はこれに限定されず、使用する光のスペクトル分布等に応じて適宜選定されればよい。また、フィルタ１７は、モニタ用受光素子１６に着脱可能に取り付けられており、必要に応じて、例えば、ワークＷからの反射光が無視できる場合には、取り外すことができる。なお、フィルタ１７を、モニタ用受光素子１６に着脱可能に取り付ける構成としては、例えば、フィルタ１７を所定のホルダー内に保持し、フィルタ１７が保持されたホルダーをモニタ用受光素子１６の前面に取り付けたり外したりする構成とすればよい。
【００１５】
ファイバ部２０は、投光用ファイバ２１、投光用ファイバ２１の、ワークＷに対向する側の先端に配置され、投光素子１３から投光された光の一部を反射するフィルタ（本発明の「反射手段」、「第１フィルタ」に相当する）２２、および受光用ファイバ２３とを含む。ここでは、フィルタ２２は、指定波長の光（投光用ファイバ２１に導かれた光のうちの一部の波長の光）Ｌｍを反射し、検出波長の光（他の波長の光）Ｌｄを透過するように形成されている。また、フィルタ２２は、投光用ファイバ２１の先端部に着脱可能に取り付けられており、必要に応じて、例えば、投光用ファイバ２１の透過光量をモニタする必要がない場合には、取り外すことができる。なお、フィルタ２２を、投光用ファイバ２１の先端部に着脱可能に取り付ける構成としては、例えば、フィルタ１７の場合と同様に、フィルタ２２を所定のホルダー内に保持し、フィルタ２２が保持されたホルダーを投光用ファイバ２１の先端部に取り付けたり外したりする構成とすればよい。
【００１６】
２．ファイバセンサの作用・効果
上記のように構成れたファイバセンサ１において、作業者による、操作手段（図示せず）を介した操作指令に従って、制御回路１１から所定周期の駆動信号が投光回路１２に与えられると、投光回路１２は、駆動信号を増幅して、増幅された駆動信号を投光素子１３に供給する。投光素子１３は、駆動信号に従って、当該投光素子１３の前方に備えられたコリメータレンズ１４ａ、ハーフミラー１５および収束レンズ１４ｂを介して投光用ファイバ２１に所定光量の光を投光する。すると、投光用ファイバ２１内に投光された光の内、指定波長の光Ｌｍは、フィルタ２２によって反射され、投光用ファイバ２１内を通ってアンプ部１０に戻される。一方、検出波長の光Ｌｄはフィルタ２２を通過してワークＷに照射される。
【００１７】
アンプ部１０に戻された指定波長の光Ｌｍは、ハーフミラー１５によって反射されて、フィルタ１７を介してモニタ用受光素子１６によって受光される。そのモニタ受光信号は制御回路（本発明の「投光量制御手段」に相当する）１１に供給され、制御回路１１は、モニタ受光信号に基づいて、投光用ファイバ２１内での光量変動を検出する。この光量変動は、例えば、周囲温度の変化によって、投光用ファイバ２１の光透過（伝送）特性が変化することによって発生する。
【００１８】
そして、光量変動が検出された場合には、例えば投光量に所定の補正を行うために、投光回路１２への駆動信号を変更する。なお、投光用ファイバ２１内での光量変動（実際には、指定波長の光Ｌｍの光量変動）に対応した投光素子１３からの投光量の補正量は、例えば、実験等によって事前に決定され、参照テーブルとして制御回路１１内のメモリに格納されているものとする。
【００１９】
このように、本実施形態においては、投光用ファイバ２１内での透過光量の変動を検出するために、検出用のファイバを別途に設ける必要がなく、既存の投光用ファイバ２１を利用してその検出が行われる。そのため、部品数を増加させることなく、従来とほぼ同一の大きさのファイバセンサにおいて、投光用ファイバ２１に起因する投光量の変動を検出し、投光量を補正することができる。
【００２０】
一方、フィルタ２２を通過してワークＷに照射された検出波長の光Ｌｄは、ワークＷによって反射され、受光用ファイバ２３を介して、受光素子１８によって受光され受光信号に変換される。受光信号は受光回路１９によって所定の大きさに増幅され、制御回路１１に供給される。なお、ワークＷの反射率が大きい場合には、ワークＷによって反射された検出波長の光Ｌｄの一部が、再び投光用ファイバ２１内に戻され、ハーフミラー１５によって反射されて、モニタ用受光素子１６に向かう。しかしながら、上記したように、検出波長の光Ｌｄは、フィルタ１７によって反射されるため、モニタ用受光素子１６内には入らない。そのため、指定波長の光Ｌｍの検出に対する検出波長の光Ｌｄによる影響は、抑制される。
【００２１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００２２】
（１）上記実施形態では、投光用ファイバ２１を単芯ファイバとする構成を示したがこれに限定されない、投光用ファイバは、例えば、図３に示すような多芯ファイバ２１Ａであってもよい。その際、好ましくは、反射手段２２は多芯ファイバ２１Ａの内の少なくとも１つ（図３では２つ）のファイバの先端に配置される。また、その際の反射手段は、１つの投光用ファイバに導かれた光の全てを同ファイバに向けて反射するものであってもよい。
【００２３】
（２）上記実施形態では、投光用ファイバ２１の先端に配置される反射手段をフィルタ２２で構成する例を示したが、これに限定されない。反射手段として、例えば、指定波長の光Ｌｍを反射し、検出波長の光Ｌｄを透過するように形成されたミラーあるいはスプリッタ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるファイバセンサに係る一実施形態を示す概略的な構成図
【図２】指定波長を説明するグラフ
【図３】投光用ファイバの別の例を示す図
【符号の説明】
【００２５】
１…ファイバセンサ
１１…制御回路（検出手段、投光量制御手段）
１３…投光素子
１５…ハーフミラー（ビームスプリッタ）
１７…フィルタ（第２フィルタ）
１８…受光素子
２１…投光用ファイバ
２２…フィルタ（反射手段、第１フィルタ）
２３…受光用ファイバ
Ｗ…被検出物
【図１】
2009210294.tif 000003
【図２】
2009210294.tif 000004
【図３】
2009210294.tif 000005