JP2009210294A - Fiber sensor - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a fiber sensor, and more particularly to control of the amount of light emitted.
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。 Conventionally, so-called APC (Auto Power Control) control for controlling the amount of light emitted by using a light receiving element for monitoring has been widely known in order to compensate for the reduction in the amount of light emitted due to deterioration of the light emitting element of the fiber sensor. Yes.
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。
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。
However, in the technique of
The present invention has been completed based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a fiber sensor that can monitor the amount of light transmitted through a light projecting fiber with a simple configuration.
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。 As means for achieving the above object, the first invention includes a light projecting element, a light projecting fiber for guiding light from the light projecting element and projecting the light toward a detection object, A light-receiving fiber that receives light from the detection object; a light-receiving element that receives light from the light-receiving fiber; and a detection unit that detects the detection object based on the amount of light received by the light-receiving element. In the fiber sensor, the remaining light which is disposed at a tip of the light projecting fiber on the side facing the object to be detected, reflects a part of the guided light toward the light projecting fiber and does not reflect the light. A beam splitter that is disposed between the light projecting element and the light projecting fiber, transmits light from the light projecting element, and reflects the light reflected by the reflecting means; Reflected by the beam splitter A monitor light-receiving element disposed so as to be able to receive the emitted light, and a light-projecting amount control unit that controls a light-projecting amount from the light-projecting element based on a light-receiving amount of the monitor light-receiving element .
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。 In this configuration, reflecting means for reflecting a part of the light guided into the light projecting fiber is disposed at the tip of the light projecting fiber on the side facing the object to be detected. The light reflected by the reflecting means is further reflected by the beam splitter and received by the monitor light receiving element. That is, according to this configuration, the amount of light (light quantity) transmitted through the light projecting fiber is detected using a part of the light for light detection and the detection light for detecting the object to be detected. Based on the result, the amount of light emitted from the light projecting element can be controlled. Therefore, the transmitted light amount (projected light amount) of the light projecting fiber can be monitored with a simple configuration, and there is no problem that the manufacturing cost and the arrangement space increase for the detection.
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。
According to a second invention, in the fiber sensor of the first invention, the reflecting means is detachably attached to the light projecting fiber.
According to this configuration, when it is not necessary to monitor the amount of light transmitted through the light projecting fiber, it is possible to remove the reflecting means and detect the object to be detected without reducing the amount of light projected.
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。
According to a third invention, in the fiber sensor according to the first or second invention, the light projecting element is configured to project light including a plurality of wavelengths, and the reflecting means is guided. It is characterized by comprising a first filter that reflects light of some wavelengths of light and transmits light of other wavelengths.
According to this structure, a reflection means can be comprised simply and suitably.
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。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fiber sensor according to the third aspect of the present invention, the monitor light-receiving element is attached with a second filter that transmits only a part of the wavelengths reflected by the first filter. Features.
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。 According to this configuration, even if the object to be detected has a high reflectance and the reflected light is returned to the light projecting fiber through the first filter, it is blocked by the second filter. The reflected light from the object to be detected is not received by the monitor light receiving element. Therefore, the control of the light projection amount based on the light reception amount of the monitor light receiving element by the light projection amount control means is accurately performed.
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。 According to the fiber sensor of the present invention, the amount of light transmitted through the light projecting fiber can be monitored with a simple configuration.
<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。
<Embodiment>
One embodiment of a fiber sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
1. Configuration of Fiber Sensor As shown in FIG. 1, the
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。
The
「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。
Here, for example, as shown in FIG. 2, the “designated wavelength” is a wavelength between about 635 nm and about 640 nm in the spectral distribution of the light projected from the
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。
The
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。
2. Action / Effect of Fiber Sensor In the
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。
The light Lm having the designated wavelength returned to the
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。
When a light amount variation is detected, for example, the drive signal to the
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。
As described above, in the present embodiment, in order to detect the fluctuation of the transmitted light amount in the
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。
On the other hand, the detection wavelength light Ld irradiated to the workpiece W through the
<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。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(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。
(1) In the above embodiment, the configuration in which the
(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。
(2) In the above-described embodiment, the example in which the reflecting means arranged at the tip of the
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
DESCRIPTION OF
13 ...
17 ... Filter (second filter)
18 ... light receiving
23: Fiber for receiving light W: Object to be detected
Claims (4)
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。 A light emitting element;
A light projecting fiber that guides light from the light projecting element and projects the light toward the object to be detected;
A light receiving fiber for receiving light from the detected object;
A light receiving element for receiving light from the light receiving fiber;
In a fiber sensor comprising detection means for detecting the object to be detected based on the amount of light received by the light receiving element,
Reflection that is disposed at the tip of the light projecting fiber on the side facing the object to be detected, reflects a part of the guided light toward the light projecting fiber, and transmits the remaining light that is not reflected. Means,
A beam splitter that is disposed between the light projecting element and the light projecting fiber, transmits light from the light projecting element, and reflects light reflected by the reflecting means;
A light-receiving element for monitoring arranged to receive light reflected by the beam splitter;
A fiber sensor comprising: a light projection amount control unit that controls a light projection amount from the light projecting element based on a light reception amount of the monitor light receiving element.
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。 The light projecting element is configured to project light including a plurality of wavelengths,
The said reflection means is comprised by the 1st filter which reflects the light of the one part wavelength of the said guided light, and permeate | transmits the light of another wavelength, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. The fiber sensor described.
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| JP2008051061A JP2009210294A (en) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Fiber sensor |
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| JP2008051061A JP2009210294A (en) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Fiber sensor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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2008
- 2008-02-29 JP JP2008051061A patent/JP2009210294A/en active Pending
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