特開 2023-12824 センサー用光部品およびセンシングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023012824

(43)【公開日】2023-01-26

(54)【発明の名称】センサー用光部品およびセンシングシステム

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/42 20060101AFI20230119BHJP

【ＦＩ】

G02B6/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021116535

(22)【出願日】2021-07-14

(71)【出願人】

【識別番号】000002141

【氏名又は名称】住友ベークライト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】寺田 信介

【テーマコード（参考）】

2H137

【Ｆターム（参考）】

2H137AA14

2H137AB09

2H137AB12

2H137AC05

2H137BA02

2H137BA46

2H137BA55

2H137BB02

2H137BB12

2H137BB25

2H137BC51

2H137CC02

2H137CC03

2H137CD33

2H137DA07

2H137DA39

(57)【要約】

【課題】被着体の表面の変化を検出するセンシングシステムを実現可能であり、被着体に取り付ける作業が容易で安価なセンサー用光部品、および、かかるセンサー用光部品を備えるセンシングシステムを提供すること。
【解決手段】本発明のセンサー用光部品は、長尺状のセンシングコア部を含むコア層を有するとともに、互いに表裏の関係を有する第１面および第２面を有し、前記第１面が被着体に取り付けられる光導波路と、前記センシングコア部に設けられ、前記センシングコア部を伝搬する光を反射する光反射部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺状のセンシングコア部を含むコア層を有するとともに、互いに表裏の関係を有する第１面および第２面を有し、前記第１面が被着体に取り付けられる光導波路と、
前記センシングコア部に設けられ、前記センシングコア部を伝搬する光を反射する光反射部と、
を備えることを特徴とするセンサー用光部品。

【請求項2】

前記光反射部は、前記センシングコア部に隣接する金属体を含む請求項１に記載のセンサー用光部品。

【請求項3】

前記光導波路を覆う被覆部を備える請求項１または２に記載のセンサー用光部品。

【請求項4】

前記被覆部の一部は、前記光反射部を構成する請求項３に記載のセンサー用光部品。

【請求項5】

前記光導波路と前記被覆部とを接着する被覆部接着層を備える請求項３または４に記載のセンサー用光部品。

【請求項6】

前記第１面に設けられている未硬化の被着体接着層を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセンサー用光部品。

【請求項7】

前記コア層は、さらに、
入射端を有する入射コア部と、
出射端を有する出射コア部と、
前記センシングコア部を前記入射コア部と前記出射コア部とに分岐させつつ接続する分岐部と、
を含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサー用光部品。

【請求項8】

前記入射端は、光を反射する機能を有し、
前記入射コア部は、前記入射端を介して、前記第２面と光学的に接続されている請求項７に記載のセンサー用光部品。

【請求項9】

前記出射端は、光を反射する機能を有し、
前記出射コア部は、前記出射端を介して、前記第２面と光学的に接続されている請求項７または８に記載のセンサー用光部品。

【請求項10】

前記第２面に設けられているソケットを備える請求項８または９に記載のセンサー用光部品。

【請求項11】

前記光導波路を貫通する貫通孔と、
前記ソケットに開口し、前記貫通孔に対応する形状を持つ開口部と、
を有し、
前記第２面を平面視したとき、前記貫通孔と前記開口部とが重なっている請求項１０に記載のセンサー用光部品。

【請求項12】

請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のセンサー用光部品と、
前記光導波路と光学的に接続されている光電変換モジュールと、
を備えることを特徴とするセンシングシステム。

【請求項13】

前記センサー用光部品は、前記光電変換モジュールが嵌る嵌合部を有する請求項１２に記載のセンシングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサー用光部品およびセンシングシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、監視対象物の変位や変形を光により監視する光ファイバーセンサーが開示されている。この光ファイバーセンサーは、一対の連結部材と、各連結部材に設けられた光ファイバー保持部と、光ファイバー保持部で保持された光ファイバーと、を備えている。

【0003】

このような光ファイバーセンサーでは、正常時、フレネル反射光や損失増大は観測されない。しかし、連結部材間に相対変位が発生すると、光ファイバー保持部が変形し、光ファイバーに変形や破断が生じるため、フレネル反射光や損失増大が観測される。光ファイバーセンサーの使用者は、このような観測結果に基づいて、監視対象物の異常を把握することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－９９７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の発明では、光ファイバーの両端が監視ユニットに接続されている。したがって、光ファイバーを環状に敷設する必要があることから、敷設経路に制約が生じるとともに、敷設作業に手間がかかる。また、光ファイバーは、断面が円形をなす線状体であるため、監視対象物に貼り付ける作業の難易度が高い。さらに、光ファイバーの長さは、監視対象物と監視ユニットとの距離の２倍以上必要になり、低コスト化が難しいという課題もある。

【0006】

本発明の目的は、被着体の異常を検出するセンシングシステムを実現可能であり、被着体に対する敷設作業が容易で安価なセンサー用光部品、および、かかるセンサー用光部品を備えるセンシングシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

このような目的は、下記（１）～（１３）の本発明により達成される。
（１） 長尺状のセンシングコア部を含むコア層を有するとともに、互いに表裏の関係を有する第１面および第２面を有し、前記第１面が被着体に取り付けられる光導波路と、
前記センシングコア部に設けられ、前記センシングコア部を伝搬する光を反射する光反射部と、
を備えることを特徴とするセンサー用光部品。

【0008】

（２） 前記光反射部は、前記センシングコア部に隣接する金属体を含む上記（１）に記載のセンサー用光部品。

【0009】

（３） 前記光導波路を覆う被覆部を備える上記（１）または（２）に記載のセンサー用光部品。

【0010】

（４） 前記被覆部の一部は、前記光反射部を構成する上記（３）に記載のセンサー用光部品。

【0011】

（５） 前記光導波路と前記被覆部とを接着する被覆部接着層を備える上記（３）または（４）に記載のセンサー用光部品。

【0012】

（６） 前記第１面に設けられている未硬化の被着体接着層を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のセンサー用光部品。

【0013】

（７） 前記コア層は、さらに、
入射端を有する入射コア部と、
出射端を有する出射コア部と、
前記センシングコア部を前記入射コア部と前記出射コア部とに分岐させつつ接続する分岐部と、
を含む上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のセンサー用光部品。

【0014】

（８） 前記入射端は、光を反射する機能を有し、
前記入射コア部は、前記入射端を介して、前記第２面と光学的に接続されている上記（７）に記載のセンサー用光部品。

【0015】

（９） 前記出射端は、光を反射する機能を有し、
前記出射コア部は、前記出射端を介して、前記第２面と光学的に接続されている上記（７）または（８）に記載のセンサー用光部品。

【0016】

（１０） 前記第２面に設けられているソケットを備える上記（８）または（９）に記載のセンサー用光部品。

【0017】

（１１） 前記光導波路を貫通する貫通孔と、
前記ソケットに開口し、前記貫通孔に対応する形状を持つ開口部と、
を有し、
前記第２面を平面視したとき、前記貫通孔と前記開口部とが重なっている上記（１０）に記載のセンサー用光部品。

【0018】

（１２） 上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載のセンサー用光部品と、
前記光導波路と光学的に接続されている光電変換モジュールと、
を備えることを特徴とするセンシングシステム。

【0019】

（１３）
前記センサー用光部品は、前記光電変換モジュールが嵌る嵌合部を有する上記（１２）に記載のセンシングシステム。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、被着体の表面の変化を検出するセンシングシステムを実現可能であり、被着体に取り付ける作業が容易で安価なセンサー用光部品が得られる。

【0021】

また、本発明によれば、上記のようなセンサー用光部品を備えるため、被着体に対する取り付けが容易で安価なセンシングシステムが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】第１実施形態に係るセンシングシステムの概略を示す分解斜視図である。

【図2】図１に示すセンシングシステムの断面図である。

【図3】図２に示すセンシングシステムの動作を説明する平面図である。

【図4】図２に示すセンシングシステムの動作を説明する平面図である。

【図5】図２の部分拡大図である。

【図6】図５に示す光導波路の部分拡大斜視図である。

【図7】図１に示すセンサー用光部品が備える光導波路の平面図である。

【図8】図１に示す被覆部と光導波路を分解して示す斜視図である。

【図9】第２実施形態に係るセンサー用光部品を示す断面図である。

【図10】第３実施形態に係るセンサー用光部品を示す断面図である。

【図11】図２に示す被覆部が省略された状態のセンサー用光部品を、曲面を持つ被着体に取り付けた様子を示す断面図である。

【図12】第４実施形態に係るセンサー用光部品を示す平面図である。

【図13】第５実施形態に係るセンシングシステムを示す斜視図である。

【図14】図１に示すセンシングシステムの組み立て方法を説明するための斜視図である。

【図15】図１に示すセンシングシステムの組み立て方法を説明するための斜視図である。

【図16】図１に示すセンシングシステムの組み立て方法を説明するための斜視図である。

【図17】図１に示すセンシングシステムの組み立て方法を説明するための斜視図である。

【図18】図１に示すセンシングシステムの組み立て方法を説明するための斜視図である。

【図19】図１に示すセンシングシステムの組み立て方法を説明するための斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明のセンサー用光部品およびセンシングシステムについて添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0024】

１．第１実施形態
まず、第１実施形態に係るセンシングシステム１００について説明する。

【0025】

図１は、第１実施形態に係るセンシングシステム１００の概略を示す分解斜視図である。図２は、図１に示すセンシングシステム１００の断面図である。図３および図４は、それぞれ、図２に示すセンシングシステム１００の動作を説明する平面図である。

【0026】

なお、各図では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定し、矢印で示している。また、矢印の先端側を「プラス側」といい、基端側を「マイナス側」という。さらに、Ｚ軸を表す矢印の先端側を「上」といい、基端側を「下」という。

【0027】

図１に示すセンシングシステム１００は、センサー用光部品１と、光電変換モジュール５２と、制御部５４と、を備える。センサー用光部品１は、図１および図２に示すように、互いに表裏の関係を有する第１面１０９および第２面１１０を有する光導波路１０を備え、第１面１０９を被着体９に取り付けた状態で使用される。光電変換モジュール５２は、光導波路１０と光学的に接続され、光信号と電気信号を相互に変換する機能を有する。

【0028】

このようなセンシングシステム１００によれば、センサー用光部品１を被着体９に取り付けるだけで、被着体９の表面の変化を検出することができる。このため、安価で、取り付け作業が容易なセンシングシステム１００を実現することができる。また、後に詳述するが、異常の発生を見逃しにくいという利点を有するセンシングシステム１００を実現することができる。

【0029】

以下、センシングシステム１００の各部について詳述する。
１．１．センサー用光部品
センサー用光部品１は、図１および図２に示すように、光導波路１０と、ソケット３と、被覆部４と、を備える。ソケット３は、光導波路１０の第２面１１０に設けられ、光電変換モジュール５２と光導波路１０との光学的接続に介在する。被覆部４は、光導波路１０を覆うように設けられている。

【0030】

センサー用光部品１は、前述したように、被着体９に取り付けられた状態で使用される。「取り付ける」とは、センサー用光部品１のうち、少なくとも光導波路１０が、被着体９に密着している状態をいう。密着とは、外力を受けて被着体９に押し付けられている状態や、接着力により被着体９に接着している状態等を指す。

【0031】

本実施形態では、図２に示すように、センサー用光部品１が被着体接着層２１を介して被着体９に接着されている。これにより、被着体９に生じた変化を、センサー用光部品１を介して検出するセンシングシステム１００が実現される。被着体９に生じた変化としては、例えば、機械的、熱的、化学的な変化が挙げられる。

【0032】

センシングシステム１００では、センサー用光部品１に光を入射し、反射して戻ってくる光の強度の変化に基づいて、被着体９に生じたこれらの変化を検出する。具体的には、センサー用光部品１を被着体９に貼り付けた状態で、図２に示すように、光電変換モジュール５２からセンサー用光部品１に対して入射光Ｌ１を連続的または断続的に入射する。入射光Ｌ１は、センサー用光部品１の内部で反射し、図３に示すように、出射光Ｌ２として入射光Ｌ１と同じ経路を戻る。センシングシステム１００では、この出射光Ｌ２の強度をモニターする。

【0033】

入射光Ｌ１を入射している状態で、被着体９の表面に前述した変化、例えば図４に示す亀裂９１が発生すると、それに伴ってセンサー用光部品１が備える光導波路１０の一部も破断し、破断面８が生じる。そうすると、破断面８で入射光Ｌ１が反射し、図４に示す反射光Ｌ３が発生する。この反射光Ｌ３が発生すると、破断面８が生じる前に比べて、出射光Ｌ２の強度が低下する。センシングシステム１００では、この出射光Ｌ２の強度変化を検出することにより、破断面８の発生を検出する。これにより、センシングシステム１００では、亀裂９１の発生を推定することができる。なお、破断に至らなくても、例えば光導波路１０に伸びや曲げ、圧縮が加わっても、反射光Ｌ３や漏れ光が発生するため、出射光Ｌ２の強度が低下する。

【0034】

１．１．１．光導波路
図５は、図２の部分拡大図である。図６は、図５に示す光導波路１０の部分拡大斜視図である。図７は、図１に示すセンサー用光部品１が備える光導波路１０の平面図である。

【0035】

光導波路１０は、図５および図６に示すように、下方から、第１カバー層１８、クラッド層１１、コア層１３、クラッド層１２、および第２カバー層１９がこの順で積層されてなるシート体１６を備える。シート体１６の各層は、Ｘ－Ｙ面と平行に広がっている。コア層１３中には、図６に示すように、Ｙ軸に沿って延在する長尺状のコア部１４と、コア部１４の側面に隣接する側面クラッド部１５と、が形成されている。

【0036】

光導波路１０の平面視形状は、図７に示すように、Ｙ軸と平行な長軸を有する帯状である。この形状は、特に限定されず、正方形、六角形のような多角形、真円、楕円、長円のような円形、その他の形状であってもよい。なお、本明細書において「平面視」とは、Ｚ軸上から見ることをいう。

【0037】

光導波路１０では、図５に示すように、第１カバー層１８の下面、すなわち第１面１０９を接着面として、被着体９の表面に取り付けられる。第１面１０９と被着体９との間には、必要に応じて、図５に示す被着体接着層２１を介在させてもよい。これにより、光導波路１０を被着体９に固定することができる。なお、本実施形態では、光導波路１０だけでなく、被覆部４も、被着体接着層２１を介して被着体９に接着されている。

【0038】

以下、光導波路１０の各部についてさらに詳述する。
コア部１４は、図６に示すように、その側面が、側面クラッド部１５およびクラッド層１１、１２で囲まれている。そして、コア部１４の屈折率は、側面クラッド部１５やクラッド層１１、１２の屈折率よりも高くなっている。これにより、コア部１４に光を閉じ込めて伝搬させることができる。

【0039】

コア層１３において、コア部１４の光路に直交する面内における屈折率分布は、いかなる分布であってもよく、例えば屈折率が不連続的に変化した、いわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化した、いわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。

【0040】

Ｙ－Ｚ面によるコア部１４の断面形状、つまりコア部１４の横断面形状は、特に限定されないが、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形、その他の異形状が挙げられる。

【0041】

コア層１３の平均厚さは、特に限定されないが、１～２００μｍ程度であるのが好ましく、５～１００μｍ程度であるのがより好ましく、１０～７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、コア層１３に必要とされる光学的特性および機械的強度が確保される。

【0042】

コア層１３の構成材料（主材料）としては、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料等が挙げられる。なお、樹脂材料には、異なる組成のものを組み合わせた複合材料も用いられる。また、本明細書において「主材料」とは、構成材料の５０質量％以上を占める材料のことをいい、好ましくは７０質量％以上を占める材料のことをいう。

【0043】

クラッド層１１、１２の平均厚さは、それぞれ１～２００μｍ程度であるのが好ましく、３～１００μｍ程度であるのがより好ましく、５～６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、クラッド層１１、１２に必要とされる光学的特性および機械的強度が確保される。

【0044】

また、クラッド層１１、１２の主材料は、例えば、前述したコア層１３の構成材料として挙げた材料から適宜選択して用いられる。
なお、クラッド層１１、１２は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。

【0045】

光導波路１０は、クラッド層１１、１２を有しているので、コア部１４とその外部との間で、安定した屈折率差を形成し、維持することができる。このため、コア部１４の伝送効率をより高めることができる。なお、クラッド層１１、１２のいずれか一方または双方は、側面クラッド部１５と一体になっていてもよい。

【0046】

第１カバー層１８は、クラッド層１１の下面に設けられている。第２カバー層１９は、クラッド層１２の上面に設けられている。このような第１カバー層１８および第２カバー層１９を設けることにより、コア層１３やクラッド層１１、１２を保護し、外部環境等に起因したコア部１４の伝送効率の低下を抑制することができる。

【0047】

第１カバー層１８および第２カバー層１９の平均厚さは、特に限定されないが、１～２００μｍ程度であるのが好ましく、３～１００μｍ程度であるのがより好ましく、５～５０μｍ程度であるのがさらに好ましい。

【0048】

第１カバー層１８および第２カバー層１９は、互いに同じ構成であっても互いに異なる構成であってもよい。例えば、第１カバー層１８および第２カバー層１９は、平均厚さが互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。第１カバー層１８および第２カバー層１９の少なくとも一方は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。

【0049】

第１カバー層１８および第２カバー層１９の主材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂を含む材料が挙げられる。

【0050】

このうち、第１カバー層１８および第２カバー層１９の主材料は、それぞれポリイミド系樹脂であるのが好ましい。ポリイミド系樹脂は、弾性率が比較的大きく、熱分解温度も高いことから、外力や外部環境に対する十分な耐久性を有している。

【0051】

なお、第１カバー層１８および第２カバー層１９の構成材料には、必要に応じて、フィラー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、劣化防止剤、帯電防止剤等が添加されていてもよい。このうち、フィラーを添加することにより、第１カバー層１８および第２カバー層１９の熱膨張係数を調整することができる。

【0052】

また、光導波路１０は、図７に示すように、光入射面１４１と、光反射面１４２と、光出射面１４３と、を有する。

【0053】

光導波路１０には、図２に示すように、下面（第１面１０９）に開口する２つの凹部が形成されている。凹部の内面は、コア部１４の光軸に対して斜めに交差しており、その一部が光入射面１４１および光出射面１４３になっている。また、光導波路１０のＹ軸プラス側の端面に、光反射面１４２が設けられている。

【0054】

光入射面１４１は、ミラーであり、光電変換モジュール５２から射出された入射光Ｌ１の光路を変換し、図２に示すように、コア部１４に導く。光反射面１４２は、コア部１４を伝搬してきた入射光Ｌ１をいったん外部に出射させ、外部で反射して戻ってきた光を再び入射させる機能を有する面である。具体的には、光反射面１４２から外部に出射した入射光Ｌ１は、被覆部４で反射し、出射光Ｌ２として、再び光反射面１４２からコア部１４に入射し、光出射面１４３に向かって伝搬する。光出射面１４３は、ミラーであり、コア部１４を伝搬してきた出射光Ｌ２の光路を変換し、図２に示すように、光電変換モジュール５２に導く。

【0055】

コア部１４は、入射コア部１４ａと、センシングコア部１４ｂと、出射コア部１４ｃと、分岐部１７と、を含む。分岐部１７は、入射コア部１４ａおよび出射コア部１４ｃとセンシングコア部１４ｂとの間に位置し、センシングコア部１４ｂを入射コア部１４ａと出射コア部１４ｃとに分岐している。

【0056】

入射コア部１４ａは、入射端である光入射面１４１を有し、光入射面１４１から分岐部１７まで延在している。センシングコア部１４ｂは、光反射面１４２を有し、光反射面１４２から分岐部１７まで延在している。出射コア部１４ｃは、出射端である光出射面１４３を有し、光出射面１４３から分岐部１７まで延在している。

【0057】

分岐部１７における分岐比は、特に限定されないが、分岐部１７に戻ってきた出射光Ｌ２が２つに分配されるとき、出射コア部１４ｃに分配される強度が入射コア部１４ａに分配される強度よりも大きくなるように設定されるのが好ましい。具体的には、分岐比を、出射コア部１４ｃに分配される強度／入射コア部１４ａに分配される強度の比とするとき、分岐部１７における分岐比は、６０／４０以上であるのが好ましく、７０／３０以上９５／５以下であるのがより好ましい。これにより、受光信号のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を高めることができ、被着体９に生じた変化に伴う受光信号の強度変化をより精度よく検出することができる。

【0058】

なお、図７に示す光導波路１０の平面視形状では、分岐部１７よりもＹ軸マイナス側の部分の幅が、分岐部１７よりもＹ軸プラス側の部分の幅よりも広くなっている。これにより、ソケット３の幅が広くても、ソケット３の幅と光導波路１０の幅とを近づけることができる。その結果、ソケット３を光導波路１０に対してより安定的に固定することができる。

【0059】

また、光入射面１４１および光出射面１４３がそれぞれミラーであれば、光電変換モジュール５２を光導波路１０の上方に配置することが可能になる。このため、光導波路１０の下面全体が平坦面となる。これにより、センサー用光部品１を被着体９に取り付ける作業が容易になるとともに、被着体９に対する密着性が向上する。その結果、被着体９に生じた変化を検出する感度に優れたセンシングシステム１００を実現することができる。

【0060】

なお、光入射面１４１および光出射面１４３は、上記のようなミラーに限定されず、例えば、屈曲した導波路等で代替されてもよく、コア層１３の端面に含まれていてもよい。また、光入射面１４１がミラーであって、光出射面１４３がミラー以外のものに代替されていてもよく、反対に、光出射面１４３がミラーであって、光入射面１４１がミラー以外のものに代替されていてもよい。

【0061】

また、光導波路１０は、２つの貫通孔１４４、１４４を有する。貫通孔１４４の平面視形状は、特に限定されないが、図７では円形である。貫通孔１４４、１４４は、センサー用光部品１を組み立てるとき、光導波路１０に対するソケット３の位置合わせに用いられる。図７に示す２つの貫通孔１４４、１４４は、光入射面１４１および光出射面１４３を挟んで互いに対向する位置に配置される。これにより、Ｘ－Ｙ面内において、光導波路１０に対するソケット３の位置と姿勢を１つに決めやすくなる。

【0062】

１．１．２．ソケット
ソケット３は、図１に示すように、光導波路１０と光電変換モジュール５２との間に設けられている。図１に示すソケット３は、枠状をなしており、Ｚ軸に沿って中央部を貫通する窓部３１と、Ｚ軸に沿って窓部３１の外側を貫通する２つの開口部３２、３２と、を有している。

【0063】

窓部３１は、光入射面１４１および光出射面１４３に対応する位置に設けられている。これにより、窓部３１を介して光導波路１０と光電変換モジュール５２とを光学的に接続することができる。

【0064】

２つの開口部３２、３２は、ソケット３と光電変換モジュール５２との位置合わせを容易にする。具体的には、図１に示す光電変換モジュール５２は、下方に向かって突出する２本のピン５３２、５３２を備えている。このピン５３２を開口部３２に挿入することにより、ソケット３に対する光電変換モジュール５２の位置合わせが完了する。これにより、光導波路１０と光電変換モジュール５２との光結合損失の低減を図ることができる。

【0065】

また、ソケット３は、光電変換モジュール５２を着脱可能に取り付けられる構造を有していてもよい。これにより、光電変換モジュール５２をソケット３に装着したり、取り外したりする作業が容易になる。その結果、センサー用光部品１を被着体９に取り付けた状態で、必要なときにのみ、光電変換モジュール５２を装着するという運用が可能になる。これにより、センシングシステム１００のランニングコストの低減を図ることができる。また、故障した光電変換モジュール５２を交換する、複数のセンサー用光部品１間で光電変換モジュール５２を使い回す、といった運用も可能になる。

【0066】

図１に示すソケット３の厚さｔ３は、特に限定されないが、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、ソケット３の機械的強度と、位置合わせに必要な厚さの確保と、を両立することができる。

【0067】

また、２つの開口部３２、３２は、光導波路１０が有する２つの貫通孔１４４、１４４と重なる位置に設けられている。つまり、ソケット３は、光導波路１０を貫通する貫通孔１４４に対応する形状を持つ開口部３２を有する。そして、光導波路１０の上面（第２面１１０）を平面視したとき、貫通孔１４４と開口部３２とが重なっている。

【0068】

これにより、光導波路１０にソケット３を固定するとき、貫通孔１４４から開口部３２まで連続して挿通可能な治具を用いることで、両者の位置合わせを容易に行うことができる。

【0069】

なお、治具を用いた位置合わせが不要な場合には、２つの開口部３２、３２は、ソケット３を貫通していなくてもよい。この場合、２つの開口部３２、３２は、上面に開口していればよい。

【0070】

また、開口部３２の数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。この場合、貫通孔１４４の数やピン５３２の数も、３つ以上であってもよい。

【0071】

ソケット３の構成材料としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられる。

【0072】

このうち、金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、鉄基合金、ニッケル基合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、真ちゅう等が挙げられる。
セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ等が挙げられる。

【0073】

樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ－（４－メチルペンテン－１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル－スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン－スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とするブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

【0074】

なお、樹脂材料には、剛性等の観点から、特に、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレートおよびＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１種が好ましく用いられる。これらは、比較的剛性が高いため、図１に示すような枠状をなすソケット３の構成材料、または、着脱操作に耐え得る機械的強度を持つソケット３の構成材料として有用である。

【0075】

１．１．３．被覆部
図８は、図１に示す被覆部４と光導波路１０を分解して示す斜視図である。

【0076】

被覆部４は、図８に示すように、光導波路１０を収容する凹部４１有している。凹部４１は、被覆部４の接着面４０に開口する。

【0077】

本実施形態では、光導波路１０のＹ軸プラス側の端部が被覆部４で覆われている。すなわち、センサー用光部品１は、光導波路１０の端部を覆う被覆部４を備える。具体的には、凹部４１に光導波路１０のＹ軸プラス側の端部が収容されている。

【0078】

凹部４１が開口している接着面４０は、被着体接着層２１を介して被着体９に接着される面である。したがって、凹部４１に光導波路１０を収容した状態で、接着面４０を被着体９に接着することにより、光導波路１０のセンシングコア部１４ｂは外部に露出しなくなる。このため、被覆部４を用いることにより、センシングコア部１４ｂを例えば異物の接触や外部環境等から効果的に保護することができる。

【0079】

被覆部４の構成材料としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられる。これらの材料の具体例は、ソケット３の構成材料と同様である。

【0080】

一方、被覆部４は、可撓性を有するものであってもよい。この場合、可撓性を有する被覆部４を、可撓性を有する光導波路１０に被せることで、センサー用光部品１を曲面にも取り付けやすくなる。フィルム状の被覆部４を用いた場合、被覆部４を被着体９に接着することで、光導波路１０を被着体９に密着させやすくなる。これにより、被着体接着層２１を省略しやすくなる。ただし、被着体９の変化を検出する感度や、耐久性の観点から、被覆部４は剛性を有することが好ましい。
なお、被覆部４は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。

【0081】

１．１．４．光反射部
本実施形態では、図８に示す被覆部４の凹部４１のうち、Ｙ軸に交差する面が光反射部７を構成している。光導波路１０の光反射面１４２から出射した入射光Ｌ１は、光反射部７で反射し、出射光Ｌ２として再び光反射面１４２からコア部１４に入射する。したがって、光反射部７は、センシングコア部１４ｂに隣り合って設けられている。

【0082】

光反射部７のこのような機能は、被覆部４の構成材料が持つ光反射性に基づくものであってもよく、凹部４１の内面に設けられた光反射材に基づくものであってもよい。

【0083】

前者の場合、凹部４１の内面を研磨することにより、光反射性を高めるようにしてもよい。後者の場合、光反射材としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料、シリコン材料、ガラス材料等が挙げられ、これらの複合材料も用いられる。

【0084】

１．１．５．接着層
図５に示すように、光導波路１０と凹部４１との間には、被覆部接着層２２が設けられている。

【0085】

被覆部接着層２２は、光導波路１０の光反射面１４２近傍と凹部４１との間を接着する。本実施形態では、一例として、光導波路１０の光反射面１４２および上面（第２面１１０）が、被覆部接着層２２により、凹部４１の内面と接着されている。

【0086】

被覆部接着層２２を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤の他、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。

【0087】

一方、本実施形態では、光導波路１０のうち、Ｙ軸方向の中央部１４５は、被覆部４と接着されていない。この中央部１４５は、センシングコア部１４ｂに対応する部位であり、被着体９の表面のうち、変化を検出したい位置に取り付けられる。したがって、中央部１４５は、前述した破断面８が発生することが想定された部位である。このため、中央部１４５と被覆部４とを接着しないことで、破断面８をより発生させやすくすることができる。その結果、センシングシステム１００において亀裂９１の検出感度を高めることができる。

【0088】

ここで、凹部４１のＹ軸方向の全長をＬ４１とし、凹部４１のうち被覆部接着層２２で接着されている長さをＬ２２とする。

【0089】

Ｌ２２／Ｌ４１の比は、特に限定されないが、それぞれ０．４以下であるのが好ましく、０．０１～０．３５であるのがより好ましく、０．０５～０．２５であるのがさらに好ましい。これにより、被覆部接着層２２による接着力と、中央部１４５に十分な長さを確保されることによる検出感度および検出範囲と、を両立させることができる。その結果、使いやすさと信頼性とを両立するセンシングシステム１００を実現することができる。

【0090】

また、センシングコア部１４ｂの全長は、センシングシステム１００における亀裂９１の検出感度および検出範囲、センサー用光部品１の取り扱い性等に応じて適宜設定されるが、一例として、２０ｍｍ以上１０００ｍ以下であるのが好ましく、５０ｍｍ以上５００ｍ以下であるのがより好ましく、１００ｍｍ以上１００ｍ以下であるのがさらに好ましい。

【0091】

また、本実施形態では、光反射面１４２と光反射部７との間に被覆部接着層２２が充填されている。このため、被覆部接着層２２も光透過性を有することが好ましい。

【0092】

なお、上記の構成は、必須ではなく、中央部１４５も接着剤で接着されていてもよい。この場合、中央部１４５を接着する接着剤は、被覆部接着層２２と同じものであってもよいが、硬化後の酸性率が被覆部接着層２２の硬化後の弾性率より低いもの、具体的には９０％以下のものが好ましく用いられる。これにより、中央部１４５において破断面８が発生しやすいという特性を確保しつつ、光導波路１０と被覆部４との一体化を図り、信頼性を高めることができる。

【0093】

また、被覆部接着層２２は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。この場合、例えば、光導波路１０および被覆部４を、個別に、後述する被着体接着層２１を介して被着体９に接着することで、これらの部材がそれぞれ固定されていればよい。

【0094】

光導波路１０と被着体９との間には、被着体接着層２１が設けられている。
図２および図５に示す被着体接着層２１は、光導波路１０と被着体９との間に介在する。被着体接着層２１は、あらかじめ光導波路１０側に設けられていてもよい。すなわち、センサー用光部品１は、第１カバー層１８の下面（第１面１０９）に設けられた、未硬化の被着体接着層２１を有していてもよい。これにより、センサー用光部品１を被着体９に取り付ける作業を効率よく行うことができる。

【0095】

被着体接着層２１を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤の他、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。

【0096】

未硬化の被着体接着層２１は、未硬化の状態が液状であっても、固形または半固形であってもよく、硬化反応が一部進行している状態であってもよい。また、被着体接着層２１を構成する接着剤が硬化性材料を含む場合の硬化原理は、熱硬化性であっても、光硬化性であってもよい。さらに、未硬化の被着体接着層２１は、第１カバー層１８の下面全体に設けられていてもよいし、一部のみに設けられていてもよい。硬化後の被着体接着層２１の厚さは、特に限定されないが、１～１００μｍであるのが好ましく、５～６０μｍであるのがより好ましい。

【0097】

１．１．６．第１実施形態が奏する効果
以上のように、本実施形態に係るセンサー用光部品１は、光導波路１０と、光反射部７と、を備える。光導波路１０は、長尺状のセンシングコア部１４ｂを含む含むコア層１３を有するとともに、互いに表裏の関係を有する第１面１０９および第２面１１０を有し、第１面１０９が被着体９に取り付けられる。光反射部７は、センシングコア部１４ｂに設けられ、センシングコア部１４ｂを伝搬する光を反射する。

【0098】

このような構成によれば、入射光Ｌ１を連続的または断続的に入射させたとき、センサー用光部品１の内部で入射光Ｌ１を反射し、出射光Ｌ２として出射させることができる。このため、被着体９の表面に何らかの変化が生じたとき、センサー用光部品１を備えるセンシングシステム１００では、出射光Ｌ２の強度変化に基づいて、被着体９の表面に生じた変化を検出することができる。

【0099】

また、センサー用光部品１では、入射光Ｌ１および出射光Ｌ２を、１本の光導波路１０内で往復させる。このため、センサー用光部品１は、構造が簡単であり、製造コストの低減が容易である。また、センサー用光部品１は、往復の光配線を敷設する必要がないため、被着体９に対する取り付け作業も容易である。

【0100】

さらに、光導波路１０がセンシング部に相当するため、光導波路１０の長さを変えるだけで監視したい被着体９の表面の大きさを変えることができる。このため、センサー用光部品１は、監視対象に応じたセンシング部の最適化を容易に図り得るものとなる。

【0101】

また、センシングシステム１００では、出射光Ｌ２の強度をモニターし、破断面８の発生に伴う出射光Ｌ２の強度低下を検出することによって、被着体９における異常の発生を推定する。つまり、センサー用光部品１を備えるセンシングシステム１００は、正常時に出射光Ｌ２が出射するように構成されたノーマルクローズなシステムである。このようなシステムでは、センサー用光部品１や光電変換モジュール５２に故障が発生した場合にも、出射光Ｌ２の強度低下が発生する。このため、被着体９の表面の変化を検出した場合の他、これらの故障が発生した場合にも、制御部５４では、強度低下に伴う異常の検出が可能である。したがって、制御部５４により、異常の発生を報知させることにより、ユーザーに何らかの対処を促すことができる。よって、このようなシステムでは、異常の発生を見逃す可能性は小さい。

【0102】

これに対し、正常時に出射光Ｌ２が出射しないシステムを、ここではノーマルオープンなシステムとする。このようなシステムでは、センサー用光部品１や光電変換モジュール５２に故障した場合にも、出射光Ｌ２が出射しないという事象が発生する。そうすると、ノーマルオープンなシステムでは、正常な場合と、故障が発生している場合とを、制御部５４において判別することができない。このため、ユーザーは故障の発生に気づけないおそれがある。その結果、例えば光電変換モジュール５２に故障が発生していたとしても、その故障が放置され、被着体９の表面に何らかの変化が発生したとしても、見逃されるおそれがある。

【0103】

したがって、ノーマルクローズなシステムは、異常の発生を見逃しにくいという観点で有用である。

【0104】

また、ノーマルオープンなシステムの場合、被着体９の表面に変化が発生したときに発生する反射光を検出するが、被着体９に発生する変化のモードによっては反射光の強度が著しく小さくなる場合がある。この場合、強度変化を十分に捉えることができず、検出感度が低下することがある。

【0105】

これに対し、ノーマルクローズなシステムの場合、被着体９の表面の変化に伴って発生する反射光Ｌ３を検出するのではなく、センサー用光部品１の内部で発生する出射光Ｌ２の強度変化を検出する。このため、ノーマルクローズなシステムでは、ノーマルオープンなシステムに比べて、強度変化が発生しやすく、検出感度に優れる。

【0106】

なお、被着体９の特性に応じてセンサー用光部品１の取り付け方を最適化するようにしてもよい。例えば、図４に示すように破断面８とコア部１４とがなす角度をθとしたとき、角度θは、検出感度の観点から１０～９０°であるのが好ましく、２０～９０°であるのがより好ましい。また、角度θは、この範囲内であっても、４０～５０°の範囲内ではないことが好ましい。４０～５０°では、図４に示す反射光Ｌ３が、コア層１３の側面（コア層１３のＸ軸と交差する面）で再び反射し、破断面８を介して戻り光を発生させるおそれがある。そうなると、破断面８が発生しているにもかかわらず、反射光Ｌ３が出射光Ｌ２のように振る舞う状況が発生する。これにより、出射光Ｌ２の強度低下を検出することができず、亀裂９１の発生を検出することができないおそれがある。

【0107】

そこで、被着体９において、特定の方向に亀裂９１が発生しやすい傾向がある場合には、その方向とコア部１４とがなす角度を、１０～９０°であり、かつ、４０～５０°ではない範囲の角度に設定することが好ましい。これにより、検出感度の低下を抑制することができる。

【0108】

なお、光導波路１０は、必要に応じて、機械的強度を部分的に低下させる構造を有していてもよい。このような構造を設けることにより、被着体９の表面に変化が発生した場合、その構造を起点とした破断面８が発生しやすくなる。つまり、かかる構造は、容易に破壊する易破壊構造であるといえる。このような易破壊構造を設けることにより、破断面８を発生させるのに必要な応力のしきい値を下げることができ、検出感度をより高めることができる。

【0109】

また、易破壊構造は、線状に延びているのが好ましい。これにより、破断面８の進展方向を制御することができる。このため、易破壊構造の延在方向とコア部１４とがなす角度は、１０～９０°であり、かつ、４０～５０°ではない範囲の角度であるのが好ましい。

【0110】

また、本実施形態では、前述したように、被覆部４の一部が光反射部７を構成している。具体的には、被覆部４の凹部４１の内面は、光反射性を有しているため、この内面に対向する光導波路１０から出射した入射光Ｌ１を反射する。このような構成によれば、光導波路１０に光反射膜等を設ける必要がなく、光導波路１０の製造容易性を高めることができる。

【0111】

また、本実施形態に係るセンサー用光部品１は、前述したように、光導波路１０と被覆部４とを接着する被覆部接着層２２を備える。このような被覆部接着層２２を備えることにより、光導波路１０と被覆部４とを一体化することができる。その結果、センサー用光部品１の取り扱いが容易になるとともに、センサー用光部品１の信頼性をより高めることができる。

【0112】

また、コア層１３は、入射コア部１４ａと、出射コア部１４ｃと、分岐部１７と、を含む。入射コア部１４ａは、入射端である光入射面１４１を有する。出射コア部１４ｃは、出射端である光出射面１４３を有する。分岐部１７は、センシングコア部１４ｂを入射コア部１４ａと出射コア部１４ｃとに分岐させつつ接続する。

【0113】

このような構成によれば、１つの光導波路１０に、１本のセンシングコア部１４ｂに対して、光入射面１４１と光出射面１４３とが個別に設けられているため、互いに干渉することなく発光素子５２１および受光素子５２２を光導波路１０に結合させることができる。つまり、光電変換モジュール５２において発光素子５２１および受光素子５２２を無理なく配置することができる。これにより、光電変換モジュール５２の構造の簡素化が可能になる。

【0114】

なお、上記の構成は、省略されていてもよい。この場合、光導波路１０の外部において出射光Ｌ２を分岐する機構が設けられていればよい。つまり、光電変換モジュール５２が、入射光Ｌ１と出射光Ｌ２を分離する機能を有していればよい。

【0115】

さらに、本実施形態では、入射端である光入射面１４１が、光を反射する機能を有している。つまり、光入射面１４１がミラーになっている。そして、入射コア部１４ａは、光入射面１４１を介して、光導波路１０の上面（第２面１１０）と光学的に接続されている。

【0116】

これにより、光導波路１０の上方に発光素子５２１を配置することが可能になる。その結果、光導波路１０の下面（第１面１０９）に発光素子を設ける必要がなくなるため、センサー用光部品１を被着体９に取り付ける操作が容易になる。また、センサー用光部品１と被着体９との間に隙間が生じにくくなるため、被着体９の表面の変化を検出する感度を高めることができる。

【0117】

また、本実施形態では、出射端である光出射面１４３が、光を反射する機能を有している。つまり、光出射面１４３がミラーになっている。そして、出射コア部１４ｃは、光出射面１４３を介して、光導波路１０の上面（第２面１１０）と光学的に接続されている。

【0118】

これにより、光導波路１０の上方に受光素子５２２を配置することが可能になる。その結果、光導波路１０の下面（第１面１０９）に受光素子を設ける必要がなくなるため、センサー用光部品１を被着体９に取り付ける操作が容易になる。また、センサー用光部品１と被着体９との間に隙間が生じにくくなるため、被着体９の表面の変化を検出する感度を高めることができる。

【0119】

また、本実施形態に係るセンサー用光部品１は、光導波路１０の上面（第２面１１０）に設けられているソケット３を備える。

【0120】

これにより、例えばソケット３に光電変換モジュール５２との結合を可能にする構造を設けておけば、ソケット３を介して光導波路１０と光電変換モジュール５２とを容易に結合することができる。その結果、位置合わせを容易に行うことができ、光導波路１０と光電変換モジュール５２との光結合損失の低減を図ることができる。

【0121】

１．２．光電変換モジュール
光電変換モジュール５２は、発光素子５２１と、受光素子５２２と、アンプ５２３と、ＡＤコンバーター５２４と、基板５２５と、筐体５２６と、を備える。

【0122】

発光素子５２１は、センサー用光部品１の光導波路１０に入射させるための入射光Ｌ１を射出する。発光素子５２１としては、例えば、半導体レーザー、ガスレーザー、発光ダイオード等が挙げられる。

【0123】

受光素子５２２は、センサー用光部品１の光導波路１０から出射した出射光Ｌ２を受光する。そして、受光素子５２２は、出射光Ｌ２の強度に応じた電流信号等をアンプ５２３に向けて出力する。受光素子５２２としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスター等が挙げられる。

【0124】

アンプ５２３は、受光素子５２２から出力された電流信号を、電圧信号に変換する。アンプ５２３としては、例えば、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）等が挙げられる。

【0125】

ＡＤコンバーター５２４は、アンプ５２３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、制御部５４に向けて出力される。

【0126】

基板５２５は、発光素子５２１、受光素子５２２、アンプ５２３、ＡＤコンバーター５２４および図示しない外部インターフェースを搭載する配線基板である。基板５２５は、図示しない配線を有している。この配線は、発光素子５２１、受光素子５２２、アンプ５２３、ＡＤコンバーター５２４および外部インターフェースの間を電気的に接続している。

【0127】

発光素子５２１および受光素子５２２は、基板５２５の下面に搭載されている。これにより、発光素子５２１および受光素子５２２と光導波路１０とを光学的に接続することができる。

【0128】

筐体５２６は、上記の構造体を収容する。これにより、光電変換モジュール５２の耐候性を高める。

【0129】

なお、光電変換モジュール５２の電源は、外部電源であっても、内部電源であってもよい。内部電源としては、例えば、一次電池、二次電池が挙げられる。
また、光電変換モジュール５２の構成は、上記の構成に限定されない。

【0130】

１．３．制御部
制御部５４は、光電変換モジュール５２と有線または無線により通信可能になっている。制御部５４は、制御信号を出力し、光電変換モジュール５２の動作を制御する。また、制御部５４は、光電変換モジュール５２から出力された受光信号、具体的にはＡＤコンバーター５２４から出力されたデジタル信号を受信する。制御部５４は、必要に応じて、受光信号を解析し、解析結果を報知したり、解析結果に基づく信号を出力したりする機能を有する。

【0131】

受光信号の解析例として、例えば、出射光Ｌ２の強度変化を検出し、強度変化がしきい値を超えた場合に、被着体９に異常な変化が生じたと推定することが挙げられる。

【0132】

制御部５４は、例えば、内部バスで互いに接続されたプロセッサー、メモリーおよび外部インターフェース等を備えるハードウェアで構成される。メモリーに格納されているプログラムをプロセッサーが実行することにより、制御部５４の機能が実現される。

【0133】

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係るセンサー用光部品について説明する。
図９は、第２実施形態に係るセンサー用光部品１Ａを示す断面図である。

【0134】

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図９において、第１実施形態と同様の構成については、先に説明したのと同じ符号を付している。

【0135】

前述した第１実施形態では、光導波路１０と被覆部４との間に被覆部接着層２２が充填されているのに対し、本実施形態では、図９に示すように、光導波路１０の光反射面１４２と被覆部４の光反射部７との間が空洞になっている。

【0136】

このような構成では、光反射部７の光反射原理によっては、第１実施形態に比べて光反射部７の反射率を高くすることができる。このため、本実施形態は、光反射部７における反射損失を抑制するという観点で有用である。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0137】

３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係るセンサー用光部品について説明する。
図１０は、第３実施形態に係るセンサー用光部品１Ｂを示す断面図である。

【0138】

以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１０において、第１実施形態と同様の構成については、先に説明したのと同じ符号を付している。

【0139】

前述した第１実施形態では、被覆部４の一部が光反射部７を構成しているのに対し、本実施形態では、図１０に示すように、光反射部７が、光反射面１４２に設けられた金属体７０を含んでいる。金属体７０は、例えば金属膜や金属板であり、光反射面１４２を覆うように、つまり、センシングコア部１４ｂに隣接するように設けられている。

【0140】

このような構成の光反射部７を備えることにより、光反射部７の光反射率を高めることができる。これにより、出射光Ｌ２の強度を高められるため、破断面８が発生した場合の出射光Ｌ２の強度変化の幅を大きくすることができる。その結果、センシングシステム１００において被着体９の表面の変化を検出する感度を高めることができる。

【0141】

金属体７０としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ等の単体または合金等が挙げられる。金属体７０は、例えば、気相成膜法、液相成膜法、めっき法、転写法等により成膜される。また、用意した金属板を光反射面１４２に貼り付けることにより、金属体７０を作製するようにしてもよい。

【0142】

このような第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、図１０に示す金属体７０は、コア部１４の端面に設けられているが、コア部１４の途中に設けられた凹部内に設けられていてもよい。また、本実施形態においても、被覆部４は省略可能である。

【0143】

図１１は、図２に示す被覆部４が省略された状態のセンサー用光部品１Ｂを、曲面９２を持つ被着体９に取り付けた様子を示す断面図である。

【0144】

図１１に示すように、センサー用光部品１Ｂは、可撓性を有する光導波路１０を曲面９２に貼り付けるだけで、被着体９への取り付けが可能である。このため、表面が様々な形状になっている被着体９に対しても、取り付け性が良好なセンサー用光部品１Ｂを実現することができる。

【0145】

４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係るセンサー用光部品について説明する。
図１２は、第４実施形態に係るセンサー用光部品１Ｃを示す平面図である。

【0146】

以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１２において、第３実施形態と同様の構成については、先に説明したのと同じ符号を付している。

【0147】

第４実施形態は、前述した光導波路１０を、光導波路１０－１、１０－２の２つに分割するとともに、光ファイバー部品６を介してこれらを接続した以外、第３実施形態と同様である。

【0148】

光導波路１０－１、１０－２の分割位置は、例えば、図１２に示すように、分岐部１７よりもＹ軸プラス側の位置とされる。この位置よりもＹ軸マイナス側の部位を「光導波路１０－１」とし、Ｙ軸プラス側の部位を「光導波路１０－２」とする。

【0149】

また、光導波路１０－１のＹ軸プラス側の端部には、光コネクター１４６が取り付けられ、光導波路１０－２のＹ軸マイナス側の端部には、光コネクター１４７が取り付けられている。

【0150】

光ファイバー部品６は、可撓性を有する光ファイバー６１と、光ファイバー６１の両端に取り付けられた光コネクター６２、６２と、を備える。一方の光コネクター６２と前述した光コネクター１４６とが接続され、他方の光コネクター６２と前述した光コネクター１４７とが接続される。

【0151】

以上のような構成によれば、光ファイバー部品６を介して、光導波路１０のセンシングコア部１４ｂを、分岐部１７から遠くまで離すことができる。これにより、監視対象と光電変換モジュール５２の位置を離したいときでも、光導波路１０の総延長の一部を光ファイバー部品６で置き換えることができる。その結果、総延長が長くてもセンサー用光部品１Ｃ全体の伝送損失を抑えることができる。
以上のような第４実施形態においても、第３実施形態と同様の効果が得られる。

【0152】

５．第５実施形態
次に、第５実施形態に係るセンシングシステムについて説明する。
図１３は、第５実施形態に係るセンシングシステム１００Ｄを示す斜視図である。

【0153】

以下、第５実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１３において、第１実施形態と同様の構成については、先に説明したのと同じ符号を付している。

【0154】

前述した第１実施形態に係るセンシングシステム１００では、図１に示すように、光電変換モジュール５２が備えるピン５３２を、ソケット３が有する開口部３２に挿入することで、両者の位置合わせを行う。これに対し、本実施形態に係るセンシングシステム１００Ｄでは、図１３に示すように、光電変換モジュール５２がソケット３の窓部３１に嵌っている。つまり、図１３に示すセンサー用光部品１Ｄでは、窓部３１が、入射光Ｌ１や出射光Ｌ２が通過する窓であるとともに、光電変換モジュール５２が嵌る嵌合部にもなっている。

【0155】

このような構成によれば、第１実施形態に比べて、ソケット３の構造および光電変換モジュール５２の構造が、より簡素化される。これにより、センシングシステム１００Ｄの製造コストのさらなる低減を図ることができる。
以上のような第５実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0156】

なお、位置合わせを行う構造は、前述したピン５３２や窓部３１以外のものであってもよい。

【0157】

６．センシングシステムの組み立て方法
次に、センシングシステムの組み立て方法の一例について説明する。

【0158】

図１４ないし図１９は、図１に示すセンシングシステムの組み立て方法を説明するための斜視図である。

【0159】

まず、図１４に示すように、光導波路１０と治具５６とを組み合わせる。治具５６は、基部５６２と、２つの挿入部５６４、５６４と、を有する。基部５６２は、Ｘ－Ｙ面に沿って広がる板状をなしている。挿入部５６４は、基部５６２からＺ軸プラス側に向かって突出する棒状をなしている。なお、治具５６の構造は、これに限定されない。

【0160】

図１４では、治具５６が有する２つの挿入部５６４、５６４を、光導波路１０が有する２つの貫通孔１４４、１４４に挿入する。これにより、図１５に示すように、治具５６に対して、Ｘ－Ｙ面内における光導波路１０の位置および姿勢が１つに決まる。

【0161】

次に、図１６に示すように、光導波路１０の上面（第２面１１０）側から、治具５６の挿入部５６４に対してソケット３を組み合わせる。具体的には、図１６に示すように、２つの挿入部５６４、５６４を、ソケット３が有する２つの開口部３２、３２に挿入する。これにより、図１７に示すように、治具５６に対して、Ｘ－Ｙ面内におけるソケット３の位置および姿勢が１つに決まる。また、光導波路１０に対してもソケット３の位置および姿勢が１つに決まる。

【0162】

その後、光導波路１０に対してソケット３を接着する。接着には、前述した各種の接着剤が用いられる。

【0163】

次に、図１８に示すように、治具５６を取り除く。これにより、センサー用光部品１が得られる。その後、図１９に示すように、ソケット３に対して光電変換モジュール５２を組み付ける。これにより、ソケット３に対して、Ｘ－Ｙ面内における光電変換モジュール５２の位置および姿勢が１つに決まる。また、光導波路１０に対しても光電変換モジュール５２の位置および姿勢が１つに決まる。以上のようにして、センシングシステム１００が得られる。

【0164】

以上、本発明のセンサー用光部品およびセンシングシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0165】

例えば、本発明のセンサー用光部品およびセンシングシステムは、前記実施形態の各部が同様の機能を有する任意の構成のものに置換されたものであってもよく、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

【0166】

また、本発明のセンサー用光部品は、被着体接着層を覆う保護層をさらに有していてもよい。この保護層は、センサー用光部品を被着体に接着する作業の直前に被着体接着層から剥がされることにより、清浄な接着面を容易に準備することを可能にする。これにより、異物の巻き込みを抑えることができ、より密着性の高い接着を行うことができる。

【符号の説明】

【0167】

１ センサー用光部品
１Ａ センサー用光部品
１Ｂ センサー用光部品
１Ｃ センサー用光部品
１Ｄ センサー用光部品
３ ソケット
４ 被覆部
６ 光ファイバー部品
７ 光反射部
８ 破断面
９ 被着体
１０ 光導波路
１０－１ 光導波路
１０－２ 光導波路
１１ クラッド層
１２ クラッド層
１３ コア層
１４ コア部
１４ａ 入射コア部
１４ｂ センシングコア部
１４ｃ 出射コア部
１５ 側面クラッド部
１６ シート体
１７ 分岐部
１８ 第１カバー層
１９ 第２カバー層
２１ 被着体接着層
２２ 被覆部接着層
３１ 窓部
３２ 開口部
４０ 接着面
４１ 凹部
５２ 光電変換モジュール
５４ 制御部
５６ 治具
６１ 光ファイバー
６２ 光コネクター
７０ 金属体
９１ 亀裂
９２ 曲面
１００ センシングシステム
１００Ｄ センシングシステム
１０９ 第１面
１１０ 第２面
１４１ 光入射面
１４２ 光反射面
１４３ 光出射面
１４４ 貫通孔
１４５ 中央部
１４６ 光コネクター
１４７ 光コネクター
５２１ 発光素子
５２２ 受光素子
５２３ アンプ
５２４ ＡＤコンバーター
５２５ 基板
５２６ 筐体
５３２ ピン
５６２ 基部
５６４ 挿入部
Ｌ１ 入射光
Ｌ２ 出射光
Ｌ３ 反射光
Ｌ２２ 長さ
Ｌ４１ 全長
ｔ３ 厚さ
θ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】