(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出部と、この検出部からの光信号を導出して出力する端末部とからなり、
検出部は、表面にｍ（ｍは２以上の整数である。）条のＶ溝が平行かつ隣接して刻設されたＶ溝列を有する基板を複数板、そのＶ溝列が対峙するように積み重ね、Ｖ溝が対峙して形成された断面菱形のトンネル状の空隙にｍ本の光ファイバを収容してファイバ列を形成し、このファイバ列がｎ（ｎは２以上の整数である。）段積層された構造を有し、かつ隣接するが対峙しないＶ溝列間でのＶ溝の位置ずれ量をａ／ｎ（ａは光ファイバの外径、ｎはファイバ列の積層段数である）とし、
各ファイバ列の位置がファイバ列毎に順次ずれており、そのずれ量がａ／ｎである積層型光ファイバアレイであり、
端末部は、この積層型光ファイバアレイの各光ファイバに対応する出力ファイバが一列に並べられた光出力端を有し、
積層型光ファイバアレイにおける第１段目のファイバ列の光ファイバを第１行目から（１，１），（１，２），…（１，ｍ）と表し、第２段目のファイバ列の光ファイバを第１行目から（２，１），（２，２），…（２，ｍ）と表し、以下同様にして第ｎ段目のファイバ列の光ファイバを第１行目から（ｎ，１），（ｎ，２）…（ｎ，ｍ）と表すと、
光出力端の出力ファイバの配置を、その一方から（１，１），（２，１），（３，１），…（ｎ，１），（１，２），（２，２），…（ｎ，２），（１，３），（２，３），…（ｎ，３），…（１，ｍ），（２，ｍ，）…（ｎ，ｍ）の順としたことを特徴とする光位置センサ。
【請求項２】
請求項１記載の光位置センサにおいて、光出力端の出力ファイバの配置を、その一方から（ｎ，１），（ｎ−１，１）．…（２，１），（１，１），（ｎ，２），（ｎ−１，２）．…（２，２），（１，２），…（ｎ，ｍ），（ｎ−１，ｍ），…（２，ｍ），（１，ｍ）の順としたことを特徴とする光位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検知物体の位置を検知する光センサに関し、その位置検出分解能を向上させたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光位置センサには、図６に示すような積層型光ファイバアレイが用いられることがある。
図６において、符号１は石英ガラスなどからなる第１の基板、２は同じく第２の基板、３は同じく第３の基板である。第１および第３の基板１，３には、その一方の面に３条のＶ溝が互いに離間して平行に刻設され、第２の基板２にはその両面にそれぞれ３条のＶ溝が互いに離間して平行に刻設されている。
【０００３】
そして、第１の基板１上に第２の基板２が、さらにその上に第３の基板３が、それぞれの面に形成されたＶ溝が一致するように重ね合せられ、相対峙したＶ溝によって形成された断面菱形の溝に光ファイバ４，４…が収められ、各基板１，２，３間およびＶ溝の空隙にはこれらを接着，一体化する接着剤５が注入，固化されている。
【０００４】
このようなアレイを光位置センサとして使用する際には、アレイ前方に光源を配置し、アレイと光源との間に被検出体を移動させるようにして使用される。この場合、被検出体の位置検出の最大分解能は、光ファイバ４，４…間の中心距離となり、分解能が劣り、被検知物体の位置検出分解能が低い欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、位置検出分解能が高く、高精度の光位置センサを得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は検出部と、この検出部からの光信号を導出して出力する端末部とからなり、
検出部は、表面にｍ（ｍは２以上の整数である。）条のＶ溝が平行かつ隣接して刻設されたＶ溝列を有する基板を複数板、そのＶ溝列が対峙するように積み重ね、Ｖ溝が対峙して形成された断面菱形のトンネル状の空隙にｍ本の光ファイバを収容してファイバ列を形成し、このファイバ列がｎ（ｎは２以上の整数である。）段積層された構造を有し、かつ隣接するが対峙しないＶ溝列間でのＶ溝の位置ずれ量をａ／ｎ（ａは光ファイバの外径、ｎはファイバ列の積層段数である）とし、
各ファイバ列の位置がファイバ列毎に順次ずれており、そのずれ量がａ／ｎである積層型光ファイバアレイであり、
端末部は、この積層型光ファイバアレイの各光ファイバに対応する出力ファイバが一列に並べられた光出力端を有し、
積層型光ファイバアレイにおける第１段目のファイバ列の光ファイバを第１行目から（１，１），（１，２），…（１，ｍ）と表し、第２段目のファイバ列の光ファイバを第１行目から（２，１），（２，２），…（２，ｍ）と表し、以下同様にして第ｎ段目のファイバ列の光ファイバを第１行目から（ｎ，１），（ｎ，２）…（ｎ，ｍ）と表すと、
光出力端の出力ファイバの配置を、その一方から（１，１），（２，１），（３，１），…（ｎ，１），（１，２），（２，２），…（ｎ，２），（１，３），（２，３），…（ｎ，３），…（１，ｍ），（２，ｍ，）…（ｎ，ｍ）の順としたことを特徴とする光位置センサである。
請求項２にかかる発明は、請求項１記載の光位置センサにおいて、光出力端の出力ファイバの配置を、その一方から（ｎ，１），（ｎ−１，１）．…（２，１），（１，１），（ｎ，２），（ｎ−１，２）．…（２，２），（１，２），…（ｎ，ｍ），（ｎ−１，ｍ），…（２，ｍ），（１，ｍ）の順としたことを特徴とする光位置センサである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
まず、本発明の光位置センサの検知部について説明する。
図１ないし図３は、この検知部の例を示すものである。図中符号１１は第１の片面基板、１２は第１の両面基板、１３は第２の両面基板、１４は第３の両面基板、１５は第２の片面基板である。
第１および第２の片面基板１１，１５は、いずれも石英などからなる平面形状が矩形の板状物であり、その長手方向の後半部の片面には段差が形成されて薄肉となっている。また、その一方の表面には、基板の長手方向に沿って複数条のＶ溝１６，１６…が平行にかつ相隣接して刻設され、Ｖ溝列１７が形成されている。
【０００８】
第１ないし第３の両面基板１２，１３，１４は、いずれも石英などからなる平面形状が矩形の板状物であり、その長手方向の後半部の両面には段差が形成されて薄肉となっている。また、その両方の表面には、基板の長手方向に沿って複数条のＶ溝１６，１６…が平行にかつ相隣接して刻設され、Ｖ溝列１７，１７が形成されている。
また、図２に示すように、これら両面基板１２，１３，１４の一方の面に形成されたＶ溝１６，１６…と他方の面に形成されたＶ溝１６，１６…とは、その溝の位置が基板の短手方向に微かにずれている。
さらに、第１および第２の片面基板１１，１５と第１ないし第３の両面基板１２，１３，１４とは、その寸法がほぼ等しいものとなっている。
【０００９】
そして、これら基板は、図１に示すように、第１の片面基板１１のＶ溝列１７が形成された面に、第１の両面基板１２を重ね、この上に第２，第３の両面基板１３，１４を重ね、さらに第３の両面基板１３上に第２の片面基板１５のＶ溝列１７が形成された面を重ね、これら基板１１，１２，１３，１４，１５の各Ｖ溝列１７，１７…が互いに対峙するように各基板が重ね合せられている。
【００１０】
このようにして各基板１１〜１５を重ね合せることにより、各基板の各Ｖ溝列１７，１７…が相対峙して、断面形状が菱形の多数のトンネル状の空間が形成され、これら空間にはすべて光ファイバ裸線１８，１８…がそれぞれ収容され、光学用接着剤により該空間に固定されているとともに、各基板もこれにより接合，一体化され、アレイとされている。
また、各光ファイバ裸線１８，１８…の先端は、基板の先端面と面一に揃えられている。
このようなアレイは、したがって、各基板の積層方向に４列の光ファイバ列１９，１９…が形成されることになる。この光ファイバ列１９は、光ファイバ裸線１８，１８…がほぼ相隣接して位置した状態のものである。
【００１１】
また、各基板１１〜１５に形成されたＶ溝１６の溝幅は、Ｖ溝１６に収められる光ファイバ裸線１８の外径よりも約１〜２μｍ大きく、通常１２６〜１２７μｍとされ、溝深さは８５μｍ程度となっている。
さらに、両面基板１２，１３，１４の両面のＶ溝１６，１６…の位置のずれ量（ずれ幅）Ｗは、収容される光ファイバ裸線１８の外径１２５μｍの１／４、すなわち３１．２５μｍとなっている。このずれ量ｗは、光ファイバ列１９，１９…の数をｎとし、光ファイバ裸線の外径をａとすると、ａ／ｎで決められ、図１のように４列の光ファイバ列１９，１９…があるときには光ファイバ裸線１８の外径の１／４とされる。
【００１２】
上記光ファイバ裸線１８には、図３に示すように、多心の光ファイバテープ心線２０，２０を光ファイバ素線２１，２１…に分割し、この素線の先端部分の被覆を取り除いて口出した光ファイバ裸線１８，１８…が用いられている。例えば、１列の光ファイバ列１９が１６本の光ファイバ裸線１８，１８…からなるものでは、８心の光ファイバテープ心線２０，２０を２枚用い、これを分割、口出したうえ２枚重ねた状態で、Ｖ溝１７，１７…に収めることにより、１つの光ファイバ列１９の幅よりも光ファイバ素線部分が拡がることがなく、好都合である。この際、アレイの各基板の後半部が薄肉となって空間が形成されており、この空間に光ファイバテープ心線２０，２０…が収められ、全体がコンパクトとなっている。
【００１３】
そして、上記光ファイバ裸線１８，１８…の他端は、図１に示すように光ファイバテープ心線２０，２０…としてアレイの後部からリード線として導出され、端末部に接続されている。
図４は、この端末部２２の一列を示すもので、この端末部２２は、多数の光ファイバ素線からなる出力ファイバ２３，２３…が一列に平行に相隣接して並べられ、この状態で一括被覆層２４により被覆された光出力端２５を有するもので、この例では、出力ファイバ２３をなす光ファイバ素線には、アレイから導出された光ファイバテープ心線２０，２０…の光ファイバ素線が用いられている。
【００１４】
図５は、検知部であるアレイＡの光ファイバ裸線１８，１８…の配置と、これに対応する端末部２２における出力ファイバ２３，２３…の配置との関係を示すもので、アレイにおける光ファイバ列１９，１９…が４段で、一列のファイバ列１９の光ファイバ裸線１８，１８…が１６本のものの例である。
今、アレイの第１段目の光ファイバ列１９をなす光ファイバ裸線１８をその一方の端（第１行と言う。）から順に（１，１），（１，２），（１，３），…（１，１５），（１，１６）と表す。第２段目の光ファイバ列１９をなす光ファイバ裸線１８を第１行目から順に（２，１），（２，２），（２，３），…（２，１５），（２，１６）と表す。
以下、同様に３段目については（３，１），（３，２），（３，３），…（３，１５），（３，１６）と表し、４段目については（４，１），（４，２），（４，３）…（４，１５），（４，１６）と表すことにする。
【００１５】
光出力端２５の出力ファイバの配列は、図示のように一列状となっており、その一方の端部から（１，１），（２，１），（３，１），（４，１），（１，２），（２，２），…（３，２），（４，２），（１，３），（２，３），…（３，３），（４，３），…（１，１６），（２，１６），（３，１６），（４，１６）の順となって合計６４本の出力ファイバが一列状に整列して並んだ状態となっている。  これは、アレイにおける第１行目に位置する４本の光ファイバ裸線１８，１８…が、光出力端２５では一方の端から並べられ、第２行目に位置する次の４本の光ファイバ裸線１８，１８…がこれについで並べられ、以下順次同様に並べられ、第１６行目に位置する４本の光ファイバ裸線１８，１８…が最後に並べられることになる。
【００１６】
この出力ファイバの配列は、アレイにおける配列で、第１段目のファイバ列１９の第１行の光ファイバ裸線（１，１）がアレイの一方の最端部（図において左側側端部）に位置し、第４段目のファイバ列の第１６行の光ファイバ裸線（４，１６）がアレイの他方の最端部（図において右側端部）に位置した場合のものである。
【００１７】
これに対して、アレイの第４段目のファイバ列の第１行の光ファイバ裸線（４，１）が一方の最端部（左側端部）に位置し、第１段目のファイバ列の第１６行の光ファイバ裸線（１，１６）が他方の最端部（右側端部）に位置した場合では、出力ファイバの配列は請求項２に記載のように以下のようになる。
すなわち、その一方の端部から、（４，１），（３，１），（２，１），（１，１），（４，２），（３，２），（２，２），（１，２）…（４，１６），（３，１６），（２，１６），（１，１６）となる。
これは、アレイの各行目の順序が先のものとは逆転して、第１行目から第１６行目まで並んだものである。
なお、本発明では、アレイの１つの光ファイバ列１９をなす光ファイバ裸線の本数は、一定であり、光ファイバ列１９毎にその本数が変動するものではない。
【００１８】
端末部は、図示しない光検知装置に接続される。この光検知装置は、光出力端の各出力ファイバ２３，２３…からの光信号を個々に受光し、電気信号に変換する受光素子を有しており、受光素子からの電気信号は、図示しない演算処理装置に送られて、被検知物体の位置の検出が行われるようになっている。
【００１９】
具体的には、検出部となるアレイの前面に光源を配し、光源とアレイとの間に被検知物体を一方向から移動させる。この被検知物体によって光源からの光の一部が遮られ、アレイの一部の光ファイバ裸線１８，１８…には光の入射がなくなり、残部の光ファイバ裸線１８，１８…には光の入射がつづく。この光ファイバ裸線１８，１８…への光の入射の有無は端末部の出力ファイバ２３，２３…からの光の出射の有無となる。
例えば、出力ファイバ２３，２３…の（１，１）から（４，１）までが光出射ＯＦＦとなり、残りの出力ファイバ２３，２３…が光出射ＯＮとなると、光検出装置は、この変化を検出して、被検出物体は少なくともその端部がアレイの光ファイバ裸線（４，１）の位置に存在することが検知される。
【００２０】
このような光位置センサにあっては、その検出部が積層型光ファイバアレイからなり、このアレイは４列の光ファイバ列１９，１９…をなす個々の光ファイバ裸線１８，１８…の位置がアレイの積層方向から見て３１．２５μｍずつ横方向にずれて配置された構造となっているので、その最大分解能が３１．２５μｍと大きく向上し、位置検知精度が高いものとなる。また、光ファイバ列１９の積層段数をさらに増加すれば、これにつれて分解能が向上する。
また、端末部における出力ファイバ２３，２３…の配置を一列状にかつ上述のように並べたものとしたので、被検知物体の位置の変化が出力ファイバ２３，２３…の光出射に直接的に表示され、被検知物体の移動を視覚的に認知できるとともに光検知装置の構造や演算処理が簡便となる。
【００２１】
本発明では、その端末部の構造として、上述の例以外に例えば６４芯の光コネクタを用い、これにアレイから導出された光テープ心線２０，２０…を分割、口出した光ファイバ素線２３，２３…を先の配列にしたがって挿入、固定したコネクタ型のものであってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光位置センサにあっては、検出部に積層型光ファイバアレイを使用し、このアレイに形成される光ファイバ列を多段とすることで、その段数に比例して被検知物体の位置検出精度を向上させることができる。また、端末部の出力光ファイバの配列を一列状に規則的なものとしたので、被検知物体の位置の変化を直接的に視覚的に認知でき、光検出装置の構造を簡単にでき、かつ換算処理も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光位置センサの検出部となる積層型光ファイバアレイの一例を示す斜視図である。
【図２】  アレイを構成する両面基板の一例を示す斜視図である。
【図３】  アレイに用いられる光ファイバ裸線の形態例を示す斜視図である。
【図４】  端末部の一例を示す斜視図である。
【図５】  アレイの光ファイバ裸線の配列と端末部の出力ファイバの配列の対応を示す図面である。
【図６】  従来の光位置センサに用いられる積層型光ファイバアレイの正面図である。
【符号の説明】
１１…第１の片面基板、１２…第１の両面基板、１３…第２の両面基板、１４…第３の両面基板、１５…第２の片面基板、１６…Ｖ溝、１７…Ｖ溝列、１８…光ファイバ裸線、１９…光ファイバ列、２０…光ファイバテープ心線、２１…光ファイバ素線、２２…端末部、２３…出力ファイバ、２４…一括被覆層、２５…光出力端
【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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