特許 7487602 センサー用光導波路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】センサー用光導波路

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/26 20060101AFI20240514BHJP

   G01B 11/16 20060101ALI20240514BHJP

   G02B 6/125 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

G01D5/26 D

G01B11/16 Z

G02B6/125 301

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020133317

(22)【出願日】2020-08-05

(65)【公開番号】P2022029807

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-07-04

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】兼田 幹也

(72)【発明者】

【氏名】今井 洋武

(72)【発明者】

【氏名】木下 遼太

(72)【発明者】

【氏名】藤原 誠

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２２１６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－７００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１９６１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－８２２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２９１３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／２６－５／３８

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

Ｇ０２Ｂ ６／１２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被着体に取り付けられ、前記被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムに用いられるセンサー用光導波路であって、
入射コア部と、
出射コア部と、
互いに並列する第１センシングコア部および第２センシングコア部と、
前記入射コア部を分岐して前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とに接続する分岐部と、
前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とを合流させて前記出射コア部に接続する結合部と、
を備える単位コア部を少なくとも１つ有し、
前記第１センシングコア部および前記第２センシングコア部は、互いに径が異なることを特徴とするセンサー用光導波路。

【請求項2】

前記単位コア部は、
前記第１センシングコア部および前記第２センシングコア部と並列する第３センシングコア部を有し、
前記第３センシングコア部の径は、前記第１センシングコア部の径と前記第２センシングコア部の径との和より大きい請求項１に記載のセンサー用光導波路。

【請求項3】

被着体に取り付けられ、前記被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムに用いられるセンサー用光導波路であって、
入射コア部と、
出射コア部と、
互いに並列する第１センシングコア部および第２センシングコア部と、
前記入射コア部を分岐して前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とに接続する分岐部と、
前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とを合流させて前記出射コア部に接続する結合部と、
前記第１センシングコア部に設けられ、前記第１センシングコア部を伝搬する光の光量を減少させる第１減光部と、
を備える単位コア部を少なくとも１つ有することを特徴とするセンサー用光導波路。

【請求項4】

前記単位コア部は、
前記第２センシングコア部と並列する第３センシングコア部および第４センシングコア部と、
前記第２センシングコア部に設けられ、前記第２センシングコア部を伝搬する光の光量を減少させる第２減光部と、
前記第３センシングコア部に設けられ、前記第３センシングコア部を伝搬する光の光量を減少させる第３減光部と、
を有し、
前記結合部は、前記第１減光部による減光後の光量と、前記第２減光部による減光後の光量と、前記第３減光部による減光後の光量と、前記第４センシングコア部を伝搬する光の光量と、を合わせて前記出射コア部に結合させるように構成されている請求項３に記載のセンサー用光導波路。

【請求項5】

被着体に取り付けられ、前記被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムに用いられるセンサー用光導波路であって、
入射コア部と、
出射コア部と、
互いに並列する第１センシングコア部および第２センシングコア部と、
前記入射コア部を分岐して前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とに接続する分岐部と、
前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とを合流させて前記出射コア部に接続する結合部と、
を備える第１単位コア部、第２単位コア部および第３単位コア部を有し、
前記第１単位コア部、前記第２単位コア部および前記第３単位コア部は、この順で並んでおり、
前記第２単位コア部は、前記第２単位コア部の前記第１センシングコア部を分岐して、分岐後の一方を前記第１単位コア部の前記第２センシングコア部に結合させ、分岐後の他方を前記第２単位コア部の前記第２センシングコア部に結合させる構造を有し、
前記第３単位コア部は、前記第３単位コア部の前記第１センシングコア部を分岐して、分岐後の一方を前記第２単位コア部の前記第２センシングコア部に結合させ、分岐後の他方を前記第３単位コア部の前記第２センシングコア部に結合させる構造を有することを特徴とするセンサー用光導波路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサー用光導波路に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、建築物のような構造物の健全性を評価するため、構造物の歪を計測するセンシングシステムが開示されている。このセンシングシステムは、光源と、受光部と、光分岐器と、光学フィルターと、センサーと、を備えている。このようなセンシングシステムでは、センサーを構造物に取り付け、センサーにおける透過光の損失量に基づいて、構造物の歪を計測する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－０１０４４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のセンシングシステムでは、センサーが光ファイバーで構成されている。このため、センサーで歪を計測することができるのは、センサー周辺の線状の領域に限られる。このような制約に鑑み、より広い範囲で歪を計測することへの要請がある。

【0005】

また、センサー同士を並列させることにより、センサーを並べた方向において歪の位置情報を取得することができる。しかしながら、位置情報の分解能を十分に高めるためには、多数のセンサーが必要になる。

【0006】

本発明の目的は、より広い範囲で、または、より高い分解能で、被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムを実現可能なセンサー用光導波路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）～（５）の本発明により達成される。
（１） 被着体に取り付けられ、前記被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムに用いられるセンサー用光導波路であって、
入射コア部と、
出射コア部と、
互いに並列する第１センシングコア部および第２センシングコア部と、
前記入射コア部を分岐して前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とに接続する分岐部と、
前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とを合流させて前記出射コア部に接続する結合部と、
を備える単位コア部を少なくとも１つ有し、
前記第１センシングコア部および前記第２センシングコア部は、互いに径が異なることを特徴とするセンサー用光導波路。

【0009】

（２） 前記単位コア部は、
前記第１センシングコア部および前記第２センシングコア部と並列する第３センシングコア部を有し、
前記第３センシングコア部の径は、前記第１センシングコア部の径と前記第２センシングコア部の径との和より大きい上記（１）に記載のセンサー用光導波路。

【0010】

（３） 被着体に取り付けられ、前記被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムに用いられるセンサー用光導波路であって、
入射コア部と、
出射コア部と、
互いに並列する第１センシングコア部および第２センシングコア部と、
前記入射コア部を分岐して前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とに接続する分岐部と、
前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とを合流させて前記出射コア部に接続する結合部と、
前記第１センシングコア部に設けられ、前記第１センシングコア部を伝搬する光の光量を減少させる第１減光部と、
を備える単位コア部を少なくとも１つ有することを特徴とするセンサー用光導波路。

【0011】

（４） 前記単位コア部は、
前記第２センシングコア部と並列する第３センシングコア部および第４センシングコア部と、
前記第２センシングコア部に設けられ、前記第２センシングコア部を伝搬する光の光量を減少させる第２減光部と、
前記第３センシングコア部に設けられ、前記第３センシングコア部を伝搬する光の光量を減少させる第３減光部と、
を有し、
前記結合部は、前記第１減光部による減光後の光量と、前記第２減光部による減光後の光量と、前記第３減光部による減光後の光量と、前記第４センシングコア部を伝搬する光の光量と、を合わせて前記出射コア部に結合させるように構成されている上記（３）に記載のセンサー用光導波路。

【0012】

（５） 被着体に取り付けられ、前記被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムに用いられるセンサー用光導波路であって、
入射コア部と、
出射コア部と、
互いに並列する第１センシングコア部および第２センシングコア部と、
前記入射コア部を分岐して前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とに接続する分岐部と、
前記第１センシングコア部と前記第２センシングコア部とを合流させて前記出射コア部に接続する結合部と、
を備える第１単位コア部、第２単位コア部および第３単位コア部を有し、
前記第１単位コア部、前記第２単位コア部および前記第３単位コア部は、この順で並んでおり、
前記第２単位コア部は、前記第２単位コア部の前記第１センシングコア部を分岐して、分岐後の一方を前記第１単位コア部の前記第２センシングコア部に結合させ、分岐後の他方を前記第２単位コア部の前記第２センシングコア部に結合させる構造を有し、
前記第３単位コア部は、前記第３単位コア部の前記第１センシングコア部を分岐して、分岐後の一方を前記第２単位コア部の前記第２センシングコア部に結合させ、分岐後の他方を前記第３単位コア部の前記第２センシングコア部に結合させる構造を有することを特徴とするセンサー用光導波路。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、より広い範囲で、または、より高い位置分解能で、被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムを実現可能なセンサー用光導波路が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【図2】図１に示すセンサー用光導波路の部分拡大斜視図である。

【図3】図１に示すセンサー用光導波路の使用方法を説明するための断面図である。

【図4】図１に示すセンサー用導波路の使用方法を説明するための平面図である。

【図5】第２実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【図6】第３実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【図7】第４実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【図8】図７に示すセンサー用光導波路の使用方法を説明するための平面図である。

【図9】図７に示すセンサー用光導波路の使用方法を説明するための平面図である。

【図10】第５実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【図11】第５実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【図12】第６実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【図13】図１２に示すセンサー用光導波路の使用方法を説明するための平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のセンサー用光導波路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。

【0016】

１．第１実施形態
まず、第１実施形態に係るセンサー用光導波路について説明する。

【0017】

図１は、第１実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。図２は、図１に示すセンサー用光導波路の部分拡大斜視図である。図３は、図１に示すセンサー用光導波路の使用方法を説明するための断面図である。図４は、図１に示すセンサー用導波路の使用方法を説明するための平面図である。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、Ｚ軸を表す矢印の先端側を「上」といい、基端側を「下」という。

【0018】

本実施形態に係るセンサー用光導波路１は、図２の下方から、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たシート状をなす積層体である。各層は、Ｘ－Ｙ面と平行に広がっている。コア層１３中には、図１に示すように、長尺状のコア部１４と、コア部１４の側面に隣接する複数の側面クラッド部１５と、が形成されている。長尺状のコア部１４は、３つの単位コア部１０に分かれている。各単位コア部１０は、Ｙ軸に沿って延在するとともに、Ｘ軸に沿って並んでいる。

【0019】

センサー用光導波路１の外縁の形状は、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が、図１では長方形である。そして、前述したコア層１３のうち、Ｙ軸と直交する２つの端面に、コア部１４の両端が露出している。

【0020】

このようなセンサー用光導波路１は、図３に示すように、第１カバー層１８の下面を接着面１０１として、被着体９に接着するように用いられる。接着面１０１と被着体９との間には、必要に応じて図３に示す接着層２を介在させてもよい。接着層２の接着性を利用して、センサー用光導波路１を被着体９に固定することができる。

【0021】

センサー用光導波路１は、被着体９に貼り付けられることにより、被着体９の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムを実現する。具体的には、このセンシングシステムでは、被着体９にセンサー用光導波路１を貼り付けた状態で、センサー用光導波路１のコア部１４に光を連続的または断続的に入射する。光を入射している状態で、被着体９に機械的または熱的な変化があると、コア部１４から出射する光量、すなわち出射光量が変化する。機械的または熱的な変化は、被着体９の異常に伴って発生することが多い。したがって、コア部１４から出射する光量の変化を捉えることにより、被着体９の異常を検出し得るセンシングシステムを実現することができる。

【0022】

以下、センサー用光導波路１の各部についてさらに詳述する。
１．１．コア層
コア部１４は、図２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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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、コア部１４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。

【0026】

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。

【0027】

１．２．クラッド層
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。

【0028】

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。

【0029】

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。このとき、例えばコア層１３が外気（空気）に曝されていれば、その外気がクラッド層１１、１２として機能する。

【0030】

本実施形態に係るセンサー用光導波路１は、コア層１３と第１カバー層１８との間に設けられているクラッド層１１と、コア層１３と第２カバー層１９との間に設けられているクラッド層１２と、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。

【0031】

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。

【0032】

１．３．カバー層
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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

１．４．接着層
図３に示す接着層２は、センサー用光導波路１を被着体９に貼り付けるとき、双方の間を接着する。接着層２は、被着体９に設けられていてもよいが、図３に示すように、あらかじめセンサー用光導波路１側に設けておくようにしてもよい。すなわち、センサー用光導波路１は、第１カバー層１８の下面に設けられた、未硬化の接着層２を備えていてもよい。これにより、センサー用光導波路１を被着体９に貼り付ける作業を効率よく行うことができる。

【0039】

接着層２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。

【0040】

未硬化の接着層２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、接着層２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、未硬化の接着層２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。硬化後の接着層２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。

【0041】

１．５．単位コア部
前述したように、図１に示すコア層１３は、３つの単位コア部１０を有している。図１では、３つの単位コア部１０を、単位コア部１０ａ、１０ｂ、１０ｃとする。以下、単位コア部１０ａについて代表に説明するが、この説明は、単位コア部１０ｂ、１０ｃでも同様であるため、その説明を省略する。

【0042】

単位コア部１０ａは、途中で４つに分岐した後、再び１つに結合するパターンを有している。具体的には、図１に示す単位コア部１０ａは、入射コア部１４１と、出射コア部１４２と、互いに並列する第１センシングコア部１４３、第２センシングコア部１４４、第３センシングコア部１４５および第４センシングコア部１４６と、を有している。なお、以下の説明では、これら４つをまとめて「第１センシングコア部１４３等」ということがある。

【0043】

第１センシングコア部１４３等の長さは、特に限定されないが、例えば１ｃｍ以上５００ｍ以下程度とされ、より好ましくは５ｃｍ以上１００ｍ以下程度とされる。

【0044】

また、単位コア部１０ａは、分岐部１６および結合部１７を有している。分岐部１６は、入射コア部１４１を分岐して第１センシングコア部１４３等に接続する。結合部１７は、第１センシングコア部１４３等を結合して出射コア部１４２に接続する。

【0045】

以上のような単位コア部１０ａでは、入射コア部１４１の入射面１４１０から光が入射すると、分岐部１６で４つに分配され、分配後の光は第１センシングコア部１４３等を伝搬する。その後、分配後の光は、結合部１７で再び１つに混合され、混合後の光は、出射コア部１４２の出射面１４２０から出射する。このような構成によれば、より広い範囲に光路を広げることができ、センシングシステムのセンシングエリアを容易に広げることができる。

【0046】

図４は、図３に示す被着体９に貼り付けられたセンサー用光導波路１を上方から見たときの平面図である。被着体９に貼り付けられることにより、センサー用光導波路１は、被着体９の表面の機械的または熱的な影響を敏感に受けることになる。被着体９の表面に例えば亀裂等が発生すると、それに伴ってセンサー用光導波路１には、伸び、歪み、曲がり、破断等の変形が発生する。以下、これらの変形を省略して単に「破断」という。図４では、一例として、被着体９の亀裂がセンサー用光導波路１に進展し、単位コア部１０ａの第１センシングコア部１４３の一部が破断している状態を示している。この破断部１４３０は、空隙であるため、第１センシングコア部１４３を伝搬する光が破断部１４３０で遮られる。その結果、第１センシングコア部１４３を伝搬する光は、結合部１７まで伝搬することができない。したがって、平常時に比べて、出射面１４２０から出射する光量（出射光量）が減少する。

【0047】

ここで、一例として、単位コア部１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対し、それぞれ１００の光量で光を入射し、各分岐部１６で、４つに等分配される場合について考える。以下、各種の損失は考慮していない。他の実施形態でも同様である。

【0048】

単位コア部１０ｂ、１０ｃでは、破断等が発生していないので、出射光量も１００となる。この出射光量は、単位コア部１０ｂ、１０ｃのみでなく、単位コア部１０ａでも、平常時の出射光量となる。各図では、光量の数値を四角で囲んで示している。単位コア部１０ａでは、第１センシングコア部１４３を伝搬する光が破断部１４３０によって遮られる。このため、光量２５が減少し、出射光量は７５となる。このため、単位コア部１０ｂ、１０ｃに比べて、単位コア部１０ａの光量が少ないことを検出することができる。これにより、被着体９のうち、単位コア部１０ａに対応する位置に、何らかの機械的または熱的な変化が発生したことを検出することができる。その結果、被着体９に例えば異常が発生したことを検出することができる。

【0049】

また、上記の例では、破断部１４３０で光量２５の全てが失われているが、被着体９の異常モードによっては、光量２５の一部のみが失われる場合もあり得る。したがって、事前に、出射光量の減少幅と異常モードとの関係を把握しておくことにより、異常の位置だけでなく、異常モードを推定することも可能になる。

【0050】

一方、破断部１４３０が第１センシングコア部１４３だけでなく、第２センシングコア部１４４にも及んでいた場合、出射光量は５０となる。このような出射光量の変化を捉えることにより、異常が発生している領域の大きさも推定することが可能になる。

【0051】

なお、センサー用光導波路１では、被着体９に生じた亀裂等の機械的変化だけでなく、発熱等の熱的変化も捉えることができる。つまり、被着体９において、センサー用光導波路１を伝搬する光量を変化させ得る事象が起これば、センシングシステムにおいてそれを検出することができる。機械的変化としては、例えば、亀裂、伸縮、隆起、陥没等が挙げられる。また、熱的変化としては、例えば、発熱、吸熱等が挙げられる。

【0052】

以上、単位コア部１０について説明したが、その構成は上記に限定されない。例えば、分岐部１６における分岐数は、４に限定されず、２または３であっても、５以上であってもよい。また、分岐部１６における分配比は、等分配に限定されず、互いに異なっていてもよい。さらにコア層１３が有する単位コア部１０の数は、３に限定されず、１または２であっても、４以上であってもよい。

【0053】

また、図示した第１センシングコア部１４３等は、いずれも直線状に延びているが、途中で曲がっていてもよいし、さらに分岐していてもよいし、互いに交差していてもよい。

【0054】

さらに、センサー用光導波路１のうち、第１センシングコア部１４３等に対応する部分のみを被着体９に接着し、残りの部分は接着されていなくてもよい。

【0055】

また、センサー用光導波路１は、入射コア部１４１の光路を変換するミラー等の光路変換部、出射コア部１４２の光路を変換するミラー等の光路変換部、入射コア部１４１や出射コア部１４２の近傍に取り付けられるコネクター等を備えていてもよい。

【0056】

さらに、センサー用光導波路１は、複数のコア層１３が積層されてなる多層構造を有していてもよい。

【0057】

以上のように、本実施形態に係るセンサー用光導波路１は、被着体９に取り付けられ、被着体９の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムに用いられる光導波路である。センサー用光導波路１は、単位コア部１０を少なくとも１つ有している。この単位コア部１０は、入射コア部１４１と、出射コア部１４２と、互いに並列する第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４と、分岐部１６と、結合部１７と、を備えている。そして、分岐部１６は、入射コア部１４１を分岐して第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４に接続する。また、結合部１７は、第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４を合流させて出射コア部１４２に接続する。

【0058】

このような構成によれば、単位コア部１０が分岐部１６を備え、広い範囲に広がっているため、第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４に破断が発生した場合、出射光量の変化によってそれを検出することができる。このため、センサー用光導波路１を被着体９に取り付けることにより、より広い範囲で、被着体９の機械的または熱的な変化を検出し得るセンシングシステムを実現することができる。特に分岐部１６を設けることにより、１セットの発光部および受光部であっても、より広い範囲で被着体９の異常を検出することができるので、センシングシステムの構造の簡素化および低コスト化に寄与することができる。

【0059】

１．６．センシングシステム
センシングシステムは、図示しないが、光を射出する発光部、光を受光する受光部、受光量に基づいて検出結果を出力する制御部等を備える。

【0060】

発光部としては、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。
受光部としては、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。

【0061】

制御部は、受光量に基づいて検出結果を出力する。このような制御部は、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デバイスで構成される。制御部は、メモリーに記憶されているプログラムをプロセッサーで実行することにより動作する。動作内容としては、例えば、メモリーに記憶しておいた、受光量の減少幅と被着体９に過去に発生した変化との関係に基づき、被着体９の異常の有無や内容を推定して報知する動作等が挙げられる。

【0062】

なお、センサー用光導波路１と発光部または受光部との間を光ファイバーで接続してもよい。その場合、発光部、受光部および制御部を収納した制御ユニットを、センサー用光導波路１からより遠方に設置することが可能になる。このため、制御ユニットを設置することが困難な場所、例えば非常に狭い場所にもセンサー用光導波路１を配置することが可能になる。この場合、センサー用光導波路１と光ファイバーとの接続には、光コネクターを用いてもよいし、接着剤等を用いて直接接続してもよい。

【0063】

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係るセンサー用光導波路について説明する。
図５は、第２実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【0064】

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５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。

【0065】

図５に示すセンサー用光導波路１Ａは、分岐部１６および結合部１７の構成が異なる以外、図１に示すセンサー用光導波路１と同様である。

【0066】

前述した図１に示す分岐部１６では、入射コア部１４１を伝搬してきた光が１つの分岐点を経て４つに分配されている。これに対し、図５に示す分岐部１６では、３つの分岐点１６ａ、１６ｂ、１６ｂを経て光が４つに分配されている。具体的には、入射コア部１４１は、分岐点１６ａで２つに分岐し、さらに、２つの分岐点１６ｂ、１６ｂで２つずつに分岐している。このように分岐点が複数になることで、第１実施形態に比べて分岐部１６における分岐損失を減らすことができる。そして、分岐損失を減らすことができれば、出射光量のレベル低下が抑制されるので、出射光量の減少幅をより精度よく検出することができる。

【0067】

また、図５に示す結合部１７では、３つの結合点１７ａ、１７ｂ、１７ｂを経て光が１つに混合されている。具体的には、第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４は、結合点１７ｂで１つに結合し、同様に、第３センシングコア部１４５および第４センシングコア部１４６は、結合点１７ｂで１つに結合している。そして、２つの結合点１７ｂ、１７ｂから延びるコア部１４、１４が、結合点１７ａで１つに結合している。このように結合点が複数になることで、結合部１７における結合損失を減らすことができる。そして、結合損失を減らすことができれば、出射光量のレベル低下が抑制されるので、出射光量の減少幅をより精度よく検出することができる。

【0068】

以上のような第２実施形態においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

【0069】

３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係るセンサー用光導波路について説明する。
図６は、第３実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【0070】

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６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。

【0071】

図６に示すセンサー用光導波路１Ｂは、第１センシングコア部１４３等、分岐部１６および結合部１７の構成が異なる以外、図１に示すセンサー用光導波路１と同様である。

【0072】

前述した図１に示すセンサー用光導波路１では、入射コア部１４１を伝搬してきた光が分岐部１６で４つに等分配されている。これに対し、図６に示すセンサー用光導波路１Ｂでは、分岐部１６における分配比が等分配ではなく、互いに異なっている。具体的には、第１センシングコア部１４３に対する分配比が１０、第２センシングコア部１４４に対する分配比が３０、第３センシングコア部１４５に対する分配比が６０、第４センシングコア部１４６に対する分配比が１２０、となるように、分岐部１６が構成されている。

【0073】

そして、このような分配比を実現するため、図６に示す分岐部１６では、第１センシングコア部１４３に接続されている第１分岐路１６０１、第２センシングコア部１４４に接続されている第２分岐路１６０２、第３センシングコア部１４５に接続されている第３分岐路１６０３、および、第４センシングコア部１４６に接続されている第４分岐路１６０４の各幅を、前述した分配比に応じた幅に設定している。また、第１分岐路１６０１に続く第１センシングコア部１４３、第２分岐路１６０２に続く第２センシングコア部１４４、第３分岐路１６０３に続く第３センシングコア部１４５、および、第４分岐路１６０４に続く第４センシングコア部１４６の各幅を、前述した分配比に応じた幅に設定している。つまり、第１センシングコア部１４３の幅、第２センシングコア部１４４の幅、第３センシングコア部１４５の幅、第４センシングコア部１４６の幅の比を、１０：３０：６０：１２０となるように設定している。

【0074】

このように幅を設定することで、第１センシングコア部１４３、第２センシングコア部１４４、第３センシングコア部１４５および第４センシングコア部１４６を伝搬する光量が、分配比に応じた差を持つことになる。このため、例えば、図４に示すように第１センシングコア部１４３に破断が発生した場合には、出射光量において、１０／（１０＋３０＋６０＋１２０）≒４．５に相当する光量が減少する。この出射光量の減少幅は、第２センシングコア部１４４に破断が発生した場合の減少幅、第３センシングコア部１４５に破断が発生した場合の減少幅、および、第４センシングコア部１４６に破断が発生した場合の減少幅、のいずれとも異なる。すなわち、図６に示すセンサー用光導波路１Ｂでは、第１センシングコア部１４３等が、それぞれ、固有の出射光量減少幅を有する。このため、出射光量減少幅を検出することによって、単位コア部１０ａに破断が発生したことのみでなく、単位コア部１０ａに含まれる第１センシングコア部１４３等のうち、いずれに破断が発生したのかを検出することが可能になる。したがって、本実施形態では、被着体９の異常が発生した位置を、より高い位置分解能で特定することが可能なセンサー用光導波路１Ｂを実現することができる。

【0075】

なお、上記のように、第１センシングコア部１４３等に固有の出射光量減少幅を持たせるためには、例えば、以下の３つの要素を満たすように、分配比を設定すればよい。

【0076】

（ａ）センシングコア部間で分配比を互いに異ならせる
（ｂ）任意に選択した２つ以上の分配比の和が、残る分配比のいずれとも一致しない
（ｃ）任意に選択した２つ以上の分配比の和が、残る２つ以上の分配比の和と一致しない

【0077】

一方、本実施形態では、第１センシングコア部１４３等の各幅も、前述した分配比に応じた幅に設定されている。これにより、第１センシングコア部１４３等の伝送損失が、前述した分配比に影響するのを抑制することができる。つまり、分岐部１６で設定した分配比が、第１センシングコア部１４３等の伝送損失によってずれてしまうのを抑制することができる。

【0078】

なお、本実施形態では、分配比に応じて前述した分岐路やセンシングコア部の幅を設定しているが、分岐路やセンシングコア部の横断面形状によっては、分配比に応じて、幅を含む概念である径を設定するようにしてもよい。

【0079】

以上のように、本実施形態に係るセンサー用光導波路１Ｂでは、少なくとも第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４の径が互いに異なっている。これにより、各センシングコア部に、固有の出射光量減少幅を与えることができる。その結果、出射光量減少幅を検出することによって、いずれのセンシングコア部に破断等が発生したのかを検出することが可能になる。したがって、センサー用光導波路１Ｂを用いることにより、被着体９の異常が発生した位置を、単位コア部１０よりも狭い領域で特定することが可能なセンシングシステムを実現することができる。つまり、センサー用光導波路１Ｂは、被着体９の異常を検出する位置分解能がより高いセンシングシステムの実現に寄与する。

【0080】

また、本実施形態に係るセンサー用光導波路１Ｂでは、第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４と並列する第３センシングコア部１４５を少なくとも有している。そして、第３センシングコア部１４５の径は、第１センシングコア部１４３の径と第２センシングコア部１４４の径との和より大きい。

【0081】

このような構成によれば、センシングコア部が３つである場合も、各センシングコア部に、固有の出射光量減少幅を与えることができる。その結果、センシングコア部が３つである場合でも、いずれのセンシングコア部に破断等が発生したのかを検出することが可能になる。つまり、被着体９の異常が発生した位置をより広い範囲で、かつ、より高い位置分解能で、特定可能なセンシングシステムを実現することができる。
以上のような第３実施形態においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

【0082】

４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係るセンサー用光導波路について説明する。

【0083】

図７は、第４実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。図８および図９は、それぞれ、図７に示すセンサー用光導波路の使用方法を説明するための平面図である。

【0084】

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７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。

【0085】

図７に示すセンサー用光導波路１Ｃは、単位コア部１０の数および分岐部１６における分配数がそれぞれ異なるとともに、第１減光部３１が追加されていること以外、図１に示すセンサー用光導波路１と同様である。

【0086】

図７に示すセンサー用光導波路１Ｃは、単位コア部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄという４つの単位コア部１０を有している。

【0087】

図７に示す分岐部１６では、光を２つに等分配する。また、センサー用光導波路１Ｃは、第１センシングコア部１４３に設けられた第１減光部３１を備えている。具体的には、図７に示す第１減光部３１は、第１センシングコア部１４３の終端部に設けられた減光分岐部３１１と、減光分岐部３１１から延在する減光コア部３１２と、を有している。減光分岐部３１１は、第１センシングコア部１４３の末端部を２つに分岐し、一方を結合部１７に接続し、他方を減光コア部３１２に接続する。図７に示す減光コア部３１２は、コア層１３の端面に至らず、途中で途切れている。なお、減光コア部３１２は、受光部に接続されていなければ、コア層１３の端面に至っていてもよい。また、図７に示す結合部１７は、減光分岐部３１１と出射コア部１４２とを連結する第１結合コア部１７１を有している。

【0088】

第１センシングコア部１４３を伝搬してきた光は、減光分岐部３１１で２つに等分配される。分配された光の一方は、第１結合コア部１７１に導かれ、他方は、減光コア部３１２に導かれる。第１結合コア部１７１に導かれた光は、第２センシングコア部１４４を伝搬してきた光と混合され、出射コア部１４２から出射する。減光コア部３１２に導かれた光は、末端で拡散する。したがって、第１減光部３１では、減光コア部３１２に分配された光量を減少させる機能を有する。

【0089】

図７では、単位コア部１０ａに対し、１００の光量で光を入射した場合について図示している。入射した光は、分岐部１６で２つに等分配されるため、第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４には、光量５０ずつが分配されることになる。そして、第１センシングコア部１４３に分配された光は、減光分岐部３１１でさらに２つに等分配されるため、第１結合コア部１７１および減光コア部３１２に光量２５ずつが分配されることになる。その結果、出射光量は７５になる。この光量が平常時の出射光量となる。

【0090】

図８は、図示しない被着体９に貼り付けられたセンサー用光導波路１Ｃを示す平面図である。被着体９の表面に変化が生じると、それに伴ってセンサー用光導波路１には、例えば図８に示す破断部１４３０が発生する。この破断部１４３０は、空隙であるため、第１センシングコア部１４３を伝搬する光が破断部１４３０で遮られる。その結果、単位コア部１０ａでは平常時に比べて出射光量が減少する。具体的には、光量２５が失われるため、出射光量は５０となる。このため、単位コア部１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに比べて、単位コア部１０ａの光量が少ないことを検出することができる。しかも、出射光量減少幅が２５であることから、第２センシングコア部１４４ではなく、第１センシングコア部１４３に破断部１４３０が発生したことを検出することができる。仮に、破断部１４３０が第２センシングコア部１４４に発生した場合、出射光量は２５となるため、出射光量減少幅は５０となるからである。したがって、センサー用光導波路１Ｃを用いることで、被着体９のうち、第１センシングコア部１４３に対応する位置に、何らかの機械的または熱的な変化が発生したことを検出することができる。

【0091】

図９は、破断部１４３０とは異なるモードの破断部１４３１が発生した場合について説明するための図である。図９に示す破断部１４３１は、単位コア部１０ａの第２センシングコア部１４４と、単位コア部１０ｂの第１センシングコア部１４３と、にまたがるように発生している。これにより、単位コア部１０ａの出射光量は２５となり、単位コア部１０ｂの出射光量は５０となる。したがって、出射光量に基づいて、単位コア部１０ａの第２センシングコア部１４４と、単位コア部１０ｂの第１センシングコア部１４３と、に破断部１４３１が発生していることを特定することが可能になる。

【0092】

以上のように、本実施形態に係るセンサー用光導波路１Ｃは、第１センシングコア部１４３に設けられ、第１センシングコア部１４３を伝搬する光の光量を減少させる第１減光部３１を有する。

【0093】

このような構成によれば、分岐部１６での分配比が等分配であっても、第１センシングコア部１４３と第２センシングコア部１４４とで、破断部１４３０が発生したときの出射光量減少幅を異ならせることができる。このため、出射光量に基づいて、第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４のいずれに破断部１４３０が発生したかを特定することが可能になる。

【0094】

また、分岐部１６の分配比を厳密に制御することは製造難易度が高い場合もあるため、分岐部１６の分配比が等分配でもよければ、製造難易度を下げることができる。

【0095】

したがって、このようなセンサー用光導波路１Ｃは、製造が容易であり、かつ、被着体９の異常が発生している位置、大きさ等を特定し得るセンシングシステムを実現可能なものである。
以上のような第４実施形態においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

【0096】

５．第５実施形態
次に、第５実施形態に係るセンサー用光導波路について説明する。

【0097】

図１０および図１１は、それぞれ、第５実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。

【0098】

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２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および図１１において、第２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。

【0099】

図１０および図１１に示すセンサー用光導波路１Ｄは、第１減光部３１、第２減光部３２、および第３減光部３３を有している。

【0100】

第１減光部３１は、前述したように、第１センシングコア部１４３の終端部に設けられた減光分岐部３１１と、減光分岐部３１１から延在する減光コア部３１２と、を有している。減光分岐部３１１は、第１センシングコア部１４３を２つに分岐し、一方を結合部１７に接続し、他方を減光コア部３１２に接続する。図１０および図１１に示す減光コア部３１２は、受光部に接続されない。なお、減光コア部３１２は、受光部に接続されていなければ、コア層１３の端面に至っていてもよい。

【0101】

第２減光部３２は、図１０および図１１に示すように、第２センシングコア部１４４の終端部に設けられた減光分岐部３２１と、減光分岐部３２１から延在する減光コア部３２２と、を有している。減光分岐部３２１は、第２センシングコア部１４４を２つに分岐し、一方を結合部１７に接続し、他方を減光コア部３２２に接続する。図１０および図１１に示す減光コア部３２２は、受光部に接続されない。なお、減光コア部３２２は、受光部に接続されていなければ、コア層１３の端面に至っていてもよい。

【0102】

第３減光部３３は、図１０および図１１に示すように、第３センシングコア部１４５の終端部に設けられた減光分岐部３３１と、減光分岐部３３１から延在する減光コア部３３２と、を有している。減光分岐部３３１は、第３センシングコア部１４５を２つに分岐し、一方を結合部１７に接続し、他方を減光コア部３３２に接続する。図１０および図１１に示す減光コア部３３２は、受光部に接続されない。なお、減光コア部３３２は、受光部に接続されていなければ、コア層１３の端面に至っていてもよい。

【0103】

また、図１０および図１１に示す結合部１７は、第１結合コア部１７１、第２結合コア部１７２、および第３結合コア部１７３を備えている。

【0104】

第１結合コア部１７１は、第１減光部３１を介して、第１センシングコア部１４３と第２センシングコア部１４４とを結合している。第２結合コア部１７２は、第２減光部３２を介して、第２センシングコア部１４４と第３センシングコア部１４５とを結合している。第３結合コア部１７３は、第３減光部３３を介して、第３センシングコア部１４５と第４センシングコア部１４６とを結合している。このようにして、結合部１７は、第１センシングコア部１４３等を結合し、出射コア部１４２に接続している。

【0105】

図１１では、単位コア部１０に対し、１００の光量で光を入射した場合について図示している。

【0106】

入射した光は、分岐部１６で４つに等分配されるため、第１センシングコア部１４３等には、光量２５ずつが分配されることになる。第１センシングコア部１４３に分配された光は、減光分岐部３１１で２つに等分配されるため、第１結合コア部１７１および減光コア部３１２に光量１２．５ずつが分配されることになる。

【0107】

第１結合コア部１７１に分配された光は、第２センシングコア部１４４に分配された光と混合される。このため、第２センシングコア部１４４のうち、第１結合コア部１７１と第２結合コア部１７２との間では、光量が２５＋１２．５＝３７．５となる。この光量は、減光分岐部３２１でさらに２つに等分配されるため、第２結合コア部１７２および減光コア部３２２に光量１８．７５ずつが分配されることになる。

【0108】

第２結合コア部１７２に分配された光は、第３センシングコア部１４５に分配された光と混合される。このため、第３センシングコア部１４５のうち、第２結合コア部１７２と第３結合コア部１７３との間では、光量が２５＋１８．７５＝４３．７５となる。この光量は、減光分岐部３３１でさらに２つに等分配されるため、第３結合コア部１７３および減光コア部３３２に光量２１．８７５ずつが分配されることになる。

【0109】

第３結合コア部１７３に分配された光は、第４センシングコア部１４６に分配された光と混合され、出射コア部１４２に導かれる。このため、出射光量は２５＋２１．８７５＝４６．８７５となる。この光量が平常時の出射光量となる。

【0110】

このようなセンサー用光導波路１Ｄでは、第１センシングコア部１４３、第２センシングコア部１４４、第３センシングコア部１４５、および、第４センシングコア部１４６の間で、光が出射するまでに通過する減光部の数が互いに異なる。このため、各センシングコア部に破断が発生したとき、出射光量減少幅がセンシングコア部間で互いに異なる。つまり、出射光量減少幅の固有値が与えられることになる。例えば、図１１の第１センシングコア部１４３に破断が発生した場合、出射光量減少幅は３．１２５である。同様に、第２センシングコア部１４４に破断が発生した場合の出射光量減少幅は６．２５、第３センシングコア部１４５に破断が発生した場合の出射光量減少幅は１２．５、第４センシングコア部１４６に破断が発生した場合の出射光量減少幅は２５となる。したがって、この出射光量減少幅を検出することにより、被着体９の異常が発生している位置、大きさ等を検出することができる。

【0111】

以上のように、本実施形態に係るセンサー用光導波路１Ｄは、互いに並列する第１センシングコア部１４３、第２センシングコア部１４４、第３センシングコア部１４５、および、第４センシングコア部１４６を有する。また、センサー用光導波路１Ｄは、第１減光部３１、第２減光部３２、および第３減光部３３を有している。第１減光部３１は、第１センシングコア部１４３に設けられ、第１センシングコア部１４３を伝搬する光の光量を減少させる。第２減光部３２は、第２センシングコア部１４４に設けられ、第２センシングコア部１４４を伝搬する光の光量を減少させる。第３減光部３３は、第３センシングコア部１４５に設けられ、第３センシングコア部１４５を伝搬する光の光量を減少させる。そして、センサー用光導波路１Ｄが備える結合部１７は、第１減光部３１による減光後の光量と、第２減光部３２による減光後の光量と、第３減光部３３による減光後の光量と、第４センシングコア部１４６を伝搬する光の光量と、を合わせて、出射コア部１４２に結合させるように構成されている。

【0112】

このような構成によれば、センシングコア部が４つある場合でも、各センシングコア部に破断が発生したとき、出射光量減少幅をセンシングコア部間で互いに異ならせることができる。このため、出射光量減少幅を検出することにより、破断が発生しているセンシングコア部を特定することが可能になる。したがって、センサー用光導波路１Ｄを用いることにより、被着体９の異常等が発生している位置、大きさ等を特定可能なセンシングシステムを実現することができる。
以上のような第５実施形態においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

【0113】

６．第６実施形態
次に、第６実施形態に係るセンサー用光導波路について説明する。
図１２は、第６実施形態に係るセンサー用光導波路を示す平面図である。図１３は、図１２に示すセンサー用光導波路の使用方法を説明するための平面図である。

【0114】

以下、第６実施形態について説明するが、以下の説明では、第４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および図１３において、第４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。

【0115】

図１２に示すセンサー用光導波路１Ｅは、単位コア部１０の数が異なるとともに、光量調整部４Ｂ、４Ｃが追加されていること以外、図７に示すセンサー用光導波路１Ｃと同様である。

【0116】

図１２に示すセンサー用光導波路１Ｅは、第１単位コア部１０Ａ、第２単位コア部１０Ｂ、第３単位コア部１０Ｃ、第４単位コア部１０Ｄという４つの単位コア部１０を有している。なお、これらの第１単位コア部１０Ａ、第２単位コア部１０Ｂ、第３単位コア部１０Ｃ、および第４単位コア部１０Ｄは、図１２のＸ軸に沿って多数並んでいる単位コア部１０の列の一部を抜き出したものである。以下、このうちの第２単位コア部１０Ｂおよび第３単位コア部１０Ｃを代表に説明し、同様の構成を有する第１単位コア部１０Ａおよび第４単位コア部１０Ｄについては説明を省略する。

【0117】

第２単位コア部１０Ｂは、第１センシングコア部１４３に設けられた光量調整部４Ｂと、前述した結合部１７としての結合部１７Ｂと、を備えている。具体的には、図１２に示す光量調整部４Ｂは、第２単位コア部１０Ｂの第１センシングコア部１４３の終端部に設けられた光量調整分岐部４１Ｂと、光量調整分岐部４１Ｂから延在する光量調整コア部４２Ｂと、を有している。光量調整分岐部４１Ｂは、第２単位コア部１０Ｂの第１センシングコア部１４３を２つに分岐している。そして、光量調整コア部４２Ｂは、分岐後の一方を、第１単位コア部１０Ａの第２センシングコア部１４４に結合させている。また、結合部１７Ｂは、結合コア部１７１Ｂを有しており、結合コア部１７１Ｂは、分岐後の他方を、第２単位コア部１０Ｂの第２センシングコア部１４４に結合させている。

【0118】

第３単位コア部１０Ｃは、第１センシングコア部１４３に設けられた光量調整部４Ｃと、前述した結合部１７としての結合部１７Ｃと、を備えている。具体的には、図１２に示す光量調整部４Ｃは、第３単位コア部１０Ｃの第１センシングコア部１４３の終端部に設けられた光量調整分岐部４１Ｃと、光量調整分岐部４１Ｃから延在する光量調整コア部４２Ｃと、を有している。光量調整分岐部４１Ｃは、第３単位コア部１０Ｃの第１センシングコア部１４３を２つに分岐している。そして、光量調整コア部４２Ｃは、分岐後の一方を、第２単位コア部１０Ｂの第２センシングコア部１４４に結合させている。また、結合部１７Ｃは、結合コア部１７１Ｃを有しており、結合コア部１７１Ｃは、分岐後の他方を、第３単位コア部１０Ｃの第２センシングコア部１４４に結合させている。

【0119】

図１２では、第１単位コア部１０Ａ、第２単位コア部１０Ｂ、第３単位コア部１０Ｃ、第４単位コア部１０Ｄに対し、それぞれ１００の光量で光を入射した場合について図示している。入射した光は、分岐部１６でそれぞれ２つに等分配されるため、各第１センシングコア部１４３および各第２センシングコア部１４４には、光量５０ずつが分配されることになる。

【0120】

例えば、第２単位コア部１０Ｂでは、光量調整分岐部４１Ｂで光量５０がさらに２つに等分配されるため、結合コア部１７１Ｂおよび光量調整コア部４２Ｂに光量２５ずつが分配されることになる。

【0121】

また、第３単位コア部１０Ｃでは、光量調整分岐部４１Ｃで光量５０がさらに２つに等分配されるため、結合コア部１７１Ｃおよび光量調整コア部４２Ｃに光量２５ずつが分配されることになる。

【0122】

そうすると、第２単位コア部１０Ｂの第２センシングコア部１４４には、結合コア部１７１Ｂおよび光量調整コア部４２Ｃが合流し、その後、出射コア部１４２に接続される。つまり、第２単位コア部１０Ｂには、隣り合う第３単位コア部１０Ｃから光量が追加される。この追加分を含めて、第２単位コア部１０Ｂの出射光量は１００になる。そして、この光量が第２単位コア部１０Ｂの平常時の出射光量となる。これと同様に、第１単位コア部１０Ａ、第３単位コア部１０Ｃ、および第４単位コア部１０Ｄでも、隣り合う単位コア部から光量が追加され、平常時の出射光量はそれぞれ１００になる。

【0123】

図１３は、図示しない被着体９に貼り付けられたセンサー用光導波路１Ｅを示す平面図である。被着体９の表面に異常等が発生すると、それに伴ってセンサー用光導波路１Ｅには、例えば図１３に示す破断部１４３２が発生する。この破断部１４３２は、空隙であるため、第２単位コア部１０Ｂの第２センシングコア部１４４を伝搬する光、および、第３単位コア部１０Ｃの第１センシングコア部１４３を伝搬する光、がそれぞれ破断部１４３２で遮られる。その結果、それぞれの光量５０が失われる。

【0124】

一方、平常時には、前述したように、光量調整部４Ｃを介して、第３単位コア部１０Ｃの第１センシングコア部１４３から第２単位コア部１０Ｂの第２センシングコア部１４４へ、光量２５が追加されるようになっている。ところが、図１３では、破断部１４３２が第３単位コア部１０Ｃの第１センシングコア部１４３にかかっているため、この光量２５の追加が行われない。その結果、第２単位コア部１０Ｂの出射光量は、本来の１００から７５（＝５０＋２５）が差し引かれ、２５となる。

【0125】

また、第３単位コア部１０Ｃの第１センシングコア部１４３の光量は０となるため、結合コア部１７１Ｃの光量も、平常時の２５から０に減少する。その結果、第３単位コア部１０Ｃの出射光量は、本来の１００から２５が差し引かれ、７５となる。

【0126】

以上を踏まえると、図１３に示すセンサー用光導波路１Ｅでは、各単位コア部１０のうち、第１センシングコア部１４３が破断した場合と、第２センシングコア部１４４が破断した場合とで、出射光量減少幅が異なっている。このため、各単位コア部１０の出射光量減少幅に基づいて、各単位コア部１０のうち、第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４のいずれに破断部１４３２が発生したかを特定することが可能になる。

【0127】

また、特に、各単位コア部１０のうち、第１センシングコア部１４３側に破断部１４３２が発生した場合には、隣り合う２つの単位コア部１０の双方で、出射光量の減少を検出することができる。このため、例えば一方の単位コア部１０の出射光量を検出する受光部において何らかの異常が発生した場合でも、他方の単位コア部１０の出射光量を検出することで、破断部１４３２の発生を検出することができる。その結果、位置分解能は多少低下するものの、ロバスト性が高められるため、センシングシステムの信頼性を高めることができる。

【0128】

さらに、隣り合う単位コア部１０にまたがるように破断部１４３２が発生した場合には、他の実施形態に比べて、出射光量減少幅が大きくなる。このため、出射光量の変化をより確実に検出することが可能なセンシングシステムを実現することができる。

【0129】

以上のように、本実施形態に係るセンサー用光導波路１Ｅは、単位コア部１０として、少なくとも、第１単位コア部１０Ａ、第２単位コア部１０Ｂおよび第３単位コア部１０Ｃを有している。そして、第１単位コア部１０Ａ、第２単位コア部１０Ｂおよび第３単位コア部１０Ｃは、この順で並んでいる。また、第２単位コア部１０Ｂは、第２単位コア部１０Ｂの第１センシングコア部１４３を分岐して、分岐後の一方を、第１単位コア部１０Ａの第２センシングコア部１４４に結合させ、分岐後の他方を、第２単位コア部１０Ｂの第２センシングコア部１４４に結合させる構造（光量調整部４Ｂおよび結合部１７Ｂ）を有している。さらに、第３単位コア部１０Ｃは、第３単位コア部１０Ｃの第１センシングコア部１４３を分岐して、分岐後の一方を、第２単位コア部１０Ｂの第２センシングコア部１４４に結合させ、分岐後の他方を、第３単位コア部１０Ｃの第２センシングコア部１４４に結合させる構造（光量調整部４Ｃおよび結合部１７Ｃ）を有している。

【0130】

このような構成によれば、各単位コア部１０の出射光量減少幅に基づいて、各単位コア部１０のうち、第１センシングコア部１４３および第２センシングコア部１４４のいずれに破断部１４３２が発生したかを特定することが可能になる。特に、隣り合う単位コア部１０にまたがるように破断部１４３２が発生した場合には、他の実施形態に比べて、出射光量減少幅が大きくなるため、センサー用光導波路１Ｅは、信頼性の高いセンシングシステムの実現に寄与する。
以上のような第６実施形態においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

【0131】

以上、本発明のセンサー用光導波路を、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。

【0132】

例えば、センサー用光導波路は、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、センサー用光導波路を被着体に接着する作業の直前に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。その結果、被着体に発生する異常をより感度よく検出可能なセンサー用光導波路を実現することができる。

【符号の説明】

【0133】

１ センサー用光導波路
１Ａ センサー用光導波路
１Ｂ センサー用光導波路
１Ｃ センサー用光導波路
１Ｄ センサー用光導波路
１Ｅ センサー用光導波路
２ 接着層
４Ｂ 光量調整部
４Ｃ 光量調整部
９ 被着体
１０ 単位コア部
１０Ａ 第１単位コア部
１０Ｂ 第２単位コア部
１０Ｃ 第３単位コア部
１０Ｄ 第４単位コア部
１０ａ 単位コア部
１０ｂ 単位コア部
１０ｃ 単位コア部
１０ｄ 単位コア部
１１ クラッド層
１２ クラッド層
１３ コア層
１４ コア部
１５ 側面クラッド部
１６ 分岐部
１６ａ 分岐点
１６ｂ 分岐点
１７ 結合部
１７Ｂ 結合部
１７Ｃ 結合部
１７ａ 結合点
１７ｂ 結合点
１８ 第１カバー層
１９ 第２カバー層
３１ 第１減光部
３２ 第２減光部
３３ 第３減光部
４１Ｂ 光量調整分岐部
４１Ｃ 光量調整分岐部
４２Ｂ 光量調整コア部
４２Ｃ 光量調整コア部
１０１ 接着面
１４１ 入射コア部
１４２ 出射コア部
１４３ 第１センシングコア部
１４４ 第２センシングコア部
１４５ 第３センシングコア部
１４６ 第４センシングコア部
１７１ 第１結合コア部
１７１Ｂ 結合コア部
１７１Ｃ 結合コア部
１７２ 第２結合コア部
１７３ 第３結合コア部
３１１ 減光分岐部
３１２ 減光コア部
３２１ 減光分岐部
３２２ 減光コア部
３３１ 減光分岐部
３３２ 減光コア部
１４１０ 入射面
１４２０ 出射面
１４３０ 破断部
１４３１ 破断部
１４３２ 破断部
１６０１ 第１分岐路
１６０２ 第２分岐路
１６０３ 第３分岐路
１６０４ 第４分岐路

【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】