JPH02141629A - 光検出器 - Google Patents
光検出器Info
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- JPH02141629A JPH02141629A JP1248998A JP24899889A JPH02141629A JP H02141629 A JPH02141629 A JP H02141629A JP 1248998 A JP1248998 A JP 1248998A JP 24899889 A JP24899889 A JP 24899889A JP H02141629 A JPH02141629 A JP H02141629A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、透明な高分子フォイル及び繊維中に埋め込
んだ蛍光染料を基礎にしている光検出器に関する。
んだ蛍光染料を基礎にしている光検出器に関する。
光が蛍光染料を含有する光導体中に横から入射する場合
蛍光が生じ、この蛍光が光導体の端面で全反射して案内
されることは公知である（Ｔａｎａｋａｅｔ ａｌ、、
ＳＰＩε、 Ｖｏｌ、 ８４０“Ｆｉｂｅｒ ０ｐｔ
ｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｌａｔ
ｆｏｒｍｓ ＋ ｐ、 １９参照）。
蛍光が生じ、この蛍光が光導体の端面で全反射して案内
されることは公知である（Ｔａｎａｋａｅｔ ａｌ、、
ＳＰＩε、 Ｖｏｌ、 ８４０“Ｆｉｂｅｒ ０ｐｔ
ｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｌａｔ
ｆｏｒｍｓ ＋ ｐ、 １９参照）。
この目的は、検出面積が広いため、汚染に対して敏怒で
なく、受光位置で電気導線が不要である光検出器を見出
すことにある。
なく、受光位置で電気導線が不要である光検出器を見出
すことにある。
それ故、この発明は板状の光吸収本体とこの吸収本体に
接続する少なくとも一個の光導体とから構成される光検
出器に係わる。
接続する少なくとも一個の光導体とから構成される光検
出器に係わる。
板状の光吸収本体はどんな形状でもよいが、好ましくは
円形又は長方形で、特に円形である。光吸収本体は槻又
は膜であってもよ（、あるいは板に溶融させた光導体の
平らな束で構成してもよい。
円形又は長方形で、特に円形である。光吸収本体は槻又
は膜であってもよ（、あるいは板に溶融させた光導体の
平らな束で構成してもよい。
好ましくは、この吸収本体は板又は膜である。厚さは０
．１〜５−■、好ましくは０．２５〜１．０ ｎｕｎで
ある。板状の本体は透明な高分子、例えばポリカーボネ
ート、ポリビニール・クロライド、ボリスチレン又はポ
リメチール・メタアクリレートの高分子で構成されてい
る。
．１〜５−■、好ましくは０．２５〜１．０ ｎｕｎで
ある。板状の本体は透明な高分子、例えばポリカーボネ
ート、ポリビニール・クロライド、ボリスチレン又はポ
リメチール・メタアクリレートの高分子で構成されてい
る。
この光吸収本体には、特に縁に取り付けた少なくとも一
個の光導体がある。この光導体は上記縁で終わっている
か、あるいはこの縁に沿って取り付けである。好ましく
は、光導体をこの縁に沿って取り付ける。従って、この
導体は狭い側面で板状本体を取り囲む。
個の光導体がある。この光導体は上記縁で終わっている
か、あるいはこの縁に沿って取り付けである。好ましく
は、光導体をこの縁に沿って取り付ける。従って、この
導体は狭い側面で板状本体を取り囲む。
上記光導体は、市販の繊維であってよい。好ましくは、
この光導体は透明高分子、例えばポリカーボネート、ポ
リスチレン又はポリメチール・アクリレートのコアと、
屈折率の低い高分子、好ましくは弗化アクリレートのシ
ースとから構成されている。
この光導体は透明高分子、例えばポリカーボネート、ポ
リスチレン又はポリメチール・アクリレートのコアと、
屈折率の低い高分子、好ましくは弗化アクリレートのシ
ースとから構成されている。
光導体は板状本体と同程度の厚さであると有利である。
特に、０．２５〜１．Ｏａｎｍの厚さがよい。
−木の光導体を光導体の束に置き換えることもできる。
板状本体と光導体には、それぞれ少なくとも一つの蛍光
染料がある。この場合、仮染料の放出光の波長範囲は、
光導体の染料の光吸収の波長範囲に重ならなければなら
ない。光導体の場合には、染料はコア中、及びシース中
にも、又は両者中に存在する。適切な蛍光染料は、特に
有機化合物、例えばペリ、レン染料、ベンゾアキサン、
あるいは無機化合物、例えば硫化亜鉛である。
染料がある。この場合、仮染料の放出光の波長範囲は、
光導体の染料の光吸収の波長範囲に重ならなければなら
ない。光導体の場合には、染料はコア中、及びシース中
にも、又は両者中に存在する。適切な蛍光染料は、特に
有機化合物、例えばペリ、レン染料、ベンゾアキサン、
あるいは無機化合物、例えば硫化亜鉛である。
適当な波長の光、例えばランプ又は発光ダイオードから
出射する光が板状本体に入射すると、本体中で蛍光が放
出される。この光は全反射によって高能率を保って端部
に案内される。全反射は、板状本体と空気境界面の両方
で生じる。しかし、板状本体は低屈折率の透明高分子被
膜で被覆することもできる。板状本体の端部では、蛍光
が高い強度で光導体の繊維に入射する。本体の染料のス
ペクトル放出範囲が光導体繊維の染料のスペクトル吸収
範囲に一致するように、本体と繊維中の染料を調節した
場合、板状本体からの光は光導体中で蛍光を放出する。
出射する光が板状本体に入射すると、本体中で蛍光が放
出される。この光は全反射によって高能率を保って端部
に案内される。全反射は、板状本体と空気境界面の両方
で生じる。しかし、板状本体は低屈折率の透明高分子被
膜で被覆することもできる。板状本体の端部では、蛍光
が高い強度で光導体の繊維に入射する。本体の染料のス
ペクトル放出範囲が光導体繊維の染料のスペクトル吸収
範囲に一致するように、本体と繊維中の染料を調節した
場合、板状本体からの光は光導体中で蛍光を放出する。
この蛍光は部分的に全反射で案内され、光導体の端部か
ら出射する。この端部には、光を検出する受光半導体素
子、例えばシリコンダイオードが配設しである。このダ
イオードは面積が狭いので雑音が少ない。
ら出射する。この端部には、光を検出する受光半導体素
子、例えばシリコンダイオードが配設しである。このダ
イオードは面積が狭いので雑音が少ない。
外部の光で光導体がたまたま邪魔な光照射を受けること
防止するため、光導体の板状本体とは反対の側を吸収被
膜、例えば黒色金属被膜で取り囲める。機械的又は化学
的な応力を防止するため、又は全反射を制御するために
透明被膜を板状本体又は光導体に付加できる。光信号を
より長い距離にわたって半導体素子まで伝送するため、
高分子又はガラス製の低減衰光導体を蛍光導体の端部に
取り付けることができる。
防止するため、光導体の板状本体とは反対の側を吸収被
膜、例えば黒色金属被膜で取り囲める。機械的又は化学
的な応力を防止するため、又は全反射を制御するために
透明被膜を板状本体又は光導体に付加できる。光信号を
より長い距離にわたって半導体素子まで伝送するため、
高分子又はガラス製の低減衰光導体を蛍光導体の端部に
取り付けることができる。
この発明による光検出器の好適実施例を図面に示す。
第１図には、薄い円形板（１）が光導体（２）で端部を
挟持されている光検出器が示しある。前記光導体の両方
の端部は、受光半導体素子に繋がっている。
挟持されている光検出器が示しある。前記光導体の両方
の端部は、受光半導体素子に繋がっている。
第２図には、蛍光染料をドープした小さいプラスチック
板（１）が光導体（２）に接着されている光検出器が示
しである。
板（１）が光導体（２）に接着されている光検出器が示
しである。
第３図には、板状本体（１）が光導体の平坦な束からな
り、光導体の束（２）に合体している光検出器が示しで
ある。
り、光導体の束（２）に合体している光検出器が示しで
ある。
第４図には、第３図による検出器が示しあり、この検出
器は円形の束の光導体に直接繋がり、透明鋳造樹脂製の
ブロック（３）中に平行に置いて包埋されている光導体
の平坦な束から成る板状本体（１）で構成されいる。ブ
ロック（３）の側面（４）は紫外線に敏感である。
器は円形の束の光導体に直接繋がり、透明鋳造樹脂製の
ブロック（３）中に平行に置いて包埋されている光導体
の平坦な束から成る板状本体（１）で構成されいる。ブ
ロック（３）の側面（４）は紫外線に敏感である。
この発明による検出器の利点は以下の通りである。
非常に広い受光面を得ることができる。しかも、フィル
ム面を適当にマスクすればどんな形にもできる。マスク
には、例えば不透明金属箔又は接着性膜を使用できる。
ム面を適当にマスクすればどんな形にもできる。マスク
には、例えば不透明金属箔又は接着性膜を使用できる。
一検出器の深さが非常に浅い、約０．１ｍｍまでになる
。
。
純粋に光学的使用できる。つまり、光検出位置には電気
導線が不要である。従って、Ｅｘ領領域使用することも
可能である。
導線が不要である。従って、Ｅｘ領領域使用することも
可能である。
−受光面が広いので、検出器は汚れに強い。従って、光
遮蔽と繊維光回転計数器に適用すると非常に有効である
。
遮蔽と繊維光回転計数器に適用すると非常に有効である
。
受光面が広いので、調節が不要であるか、殆ど必要ない
。
。
一検出面が広いので、発光源が広い面積でも良好な感度
が得られる。
が得られる。
一板状本体の両側から受光できる。光が一方の側のみか
ら入射するなら、他方の側を不透明被膜で被覆できる。
ら入射するなら、他方の側を不透明被膜で被覆できる。
検出器のスペクトル感度を板状本体の蛍光染料の吸収領
域に選択され、この染料を選択して測定課題に合わせる
ことができる。
域に選択され、この染料を選択して測定課題に合わせる
ことができる。
一種々の蛍光染料をドープした多数の板状本体を直列接
続して、種々のスペクトル範囲からの光を分離でき、選
択的に検出できる。その結果、光導体の種々の波長でデ
ジタル符号化した情゛報を伝送し、受信器で情報を解読
するために波長チャンネルを選別する必要のある装置中
にこの検出器を使用できる。
続して、種々のスペクトル範囲からの光を分離でき、選
択的に検出できる。その結果、光導体の種々の波長でデ
ジタル符号化した情゛報を伝送し、受信器で情報を解読
するために波長チャンネルを選別する必要のある装置中
にこの検出器を使用できる。
例 １
緑の有機蛍光染料をドープした円形ポリカーボネート（
厚さ０．４５ ＋ｕｎ、直径６０ ＩＩｍ）は、第１図
に従って、光導体で取り囲んである。光導体のポリカー
ボネート・コアには赤い蛍光染料がドープしである。フ
ォイルの放出範囲は４６０ ６２０ ｒ＋ｍ。
厚さ０．４５ ＋ｕｎ、直径６０ ＩＩｍ）は、第１図
に従って、光導体で取り囲んである。光導体のポリカー
ボネート・コアには赤い蛍光染料がドープしである。フ
ォイルの放出範囲は４６０ ６２０ ｒ＋ｍ。
で最大値は５００ ｎｍである。先導体染料の吸収範囲
は５００−７２０ ｎｍで最大値は５７０ ｎｍである
。
は５００−７２０ ｎｍで最大値は５７０ ｎｍである
。
放出は５９０ ７２０ ｒ＋＋＋＋で生じ、最大放出は
６１０ｎｍである。検出器は距ｆｉ２ｍのランプで照射
され、このようにして光遮蔽として使用できる。この光
遮蔽は人が通過した時、光線を遮断したことを示した。
６１０ｎｍである。検出器は距ｆｉ２ｍのランプで照射
され、このようにして光遮蔽として使用できる。この光
遮蔽は人が通過した時、光線を遮断したことを示した。
更に、検出器の相対感度はフォイルから光の照射位置の
関数として決定される。明らかになったことは、検出器
が非常に均質で、指示強度が全面積で５％以内でのみ変
動した点である。
関数として決定される。明らかになったことは、検出器
が非常に均質で、指示強度が全面積で５％以内でのみ変
動した点である。
例２
直径１１ＩｌｆｆｌのＰＭＭＡ光導体を、第２図に従い
狭い側で、高さ０．５ ｃｍ 、厚さ１ ｍｍの蛍光染
料をドープした小さいＰＭＭＡ板に適用した。この染料
は最大吸収を５６０ ｎｍで、最大放出を６０５ ｎｍ
で示した。絞り板を備えた回転円板の前に小さい板を設
置し、前記円板の反対側から緑の発光ダイオード（λ＝
５６５ ｒ＋Ｉｌ）でこの小さい板を照らした。この
配置は、光線を周期的に遮断する測定により円板の回転
速度を決定する光回転計数器を裏表している。
狭い側で、高さ０．５ ｃｍ 、厚さ１ ｍｍの蛍光染
料をドープした小さいＰＭＭＡ板に適用した。この染料
は最大吸収を５６０ ｎｍで、最大放出を６０５ ｎｍ
で示した。絞り板を備えた回転円板の前に小さい板を設
置し、前記円板の反対側から緑の発光ダイオード（λ＝
５６５ ｒ＋Ｉｌ）でこの小さい板を照らした。この
配置は、光線を周期的に遮断する測定により円板の回転
速度を決定する光回転計数器を裏表している。
例３
直径１ｍｍのＰＭＭＡ光導体は、Ｃａ５ｉＯ＋ ： Ｍ
ｎ、 Ｐｂ又はＺｎＳ ： Ｃｕから成る蛍光顔料を有
するシースにドープされている。このシースは屈折率１
．４２の弗化メタアクリレートから成る。 Ｍｎ、 Ｐ
ｂ及びＣｕは波長範囲＜３２０ ｎｍ又は３２０−４０
０ ｎｍ Ｔ：顔料を最適励起させるため、増感剤とし
て添加されている。
ｎ、 Ｐｂ又はＺｎＳ ： Ｃｕから成る蛍光顔料を有
するシースにドープされている。このシースは屈折率１
．４２の弗化メタアクリレートから成る。 Ｍｎ、 Ｐ
ｂ及びＣｕは波長範囲＜３２０ ｎｍ又は３２０−４０
０ ｎｍ Ｔ：顔料を最適励起させるため、増感剤とし
て添加されている。
上記の波長を有する紫外光が照射されると、赤と緑の蛍
光がそれぞれ発生し、繊維の端部に運ばれる。赤色発光
繊維が照らされると、ＵＶ−Ｂ放射として知られている
＜３２０ ｎｍの紫外光が検出された。この光はかなり
長時間皮膚に照射する場合、悪性腫瘍が生じる。
光がそれぞれ発生し、繊維の端部に運ばれる。赤色発光
繊維が照らされると、ＵＶ−Ｂ放射として知られている
＜３２０ ｎｍの紫外光が検出された。この光はかなり
長時間皮膚に照射する場合、悪性腫瘍が生じる。
３２０−４００ ｎｍ 、の範囲で敏感な他の繊維を励
起して発光させると、無害なＵＶ−Ａ放射が生じた。
起して発光させると、無害なＵＶ−Ａ放射が生じた。
このことは繊維の端部の緑色の光によって分かった。上
記のことは、サンルームとサンヘットを監視する簡単な
紫外検出器を得ることになる。
記のことは、サンルームとサンヘットを監視する簡単な
紫外検出器を得ることになる。
この様な検出器を作製する実用的な原理は、第３図の赤
色発光検出器と緑色を出射する同じ様な検出器が平行に
配設され、透明な鋳造樹脂から成るブロック（この場合
ブロックの側面は紫外光に敏感である、第４図参照）に
包埋されている点にある。
色発光検出器と緑色を出射する同じ様な検出器が平行に
配設され、透明な鋳造樹脂から成るブロック（この場合
ブロックの側面は紫外光に敏感である、第４図参照）に
包埋されている点にある。
第１図、円形板を光導体で挟持したこの発明による光検
出器の模式図。 第２図、プラスチック板を光導体に接着したこの発明に
よる光検出器の模式図。 第３図、光導体の平坦な束の板状本体が光導体の束に直
接繋がるこの発明による光検出器の模式第４図、第３図
の光導体の束を透明樹脂のブロツクに包埋したこの発明
による光検出器の模式図。 図中引用記号： １・・・板状本体、 ２・・・光導体、 ３・・・検出器。
出器の模式図。 第２図、プラスチック板を光導体に接着したこの発明に
よる光検出器の模式図。 第３図、光導体の平坦な束の板状本体が光導体の束に直
接繋がるこの発明による光検出器の模式第４図、第３図
の光導体の束を透明樹脂のブロツクに包埋したこの発明
による光検出器の模式図。 図中引用記号： １・・・板状本体、 ２・・・光導体、 ３・・・検出器。
Claims (6)
- １． 板状の光吸収本体と、この吸収体に接続する少な
くも一個の光導体から成る光検出器。 - ２． 光導体は、板状本体の端部に取り付けられること
を特徴とする請求項１記載の光検出器。 - ３． 板状本体は、円形であることを特徴とする請求項
１記載の光検出器。 - ４． 板状本体は、厚さが０．１〜５ｍｍであることを
特徴とする請求項１記載の光検出器。 - ５． 板状本体と光導体は透明な高分子で構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の光検出器。 - ６． 特許請求の範囲第１項に規定した光検出器を光遮
蔽装置として使用すること。
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