ファイバセンサ
【課題】汎用性が高く長尺化が可能であり、長手方向のどの位置においても曲げを検出でき、かつ、曲げ方向を検出することが可能なファイバセンサを提供する。
【解決手段】少なくとも１本の光ファイバ５を有するセンサケーブル２を有し、光ファイバ５は、コア７と、コア７の周囲を覆うクラッド８と、コア７の中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するようにクラッド８に形成された複数の空孔９と、を有し、隣り合う空孔９の同軸円に沿った間隔が、少なくとも１箇所、他の同軸円に沿った間隔よりも広く且つ光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部１０であり、センサケーブル２を光漏洩部１０が外側にくる方向に曲げた際に、光漏洩部１０が外側にこない方向に曲げたときと比較して光ファイバ５の曲げ損失が大きくなるようにしたものである。
【解決手段】少なくとも１本の光ファイバ５を有するセンサケーブル２を有し、光ファイバ５は、コア７と、コア７の周囲を覆うクラッド８と、コア７の中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するようにクラッド８に形成された複数の空孔９と、を有し、隣り合う空孔９の同軸円に沿った間隔が、少なくとも１箇所、他の同軸円に沿った間隔よりも広く且つ光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部１０であり、センサケーブル２を光漏洩部１０が外側にくる方向に曲げた際に、光漏洩部１０が外側にこない方向に曲げたときと比較して光ファイバ５の曲げ損失が大きくなるようにしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサケーブルに加えられた曲げを検出するファイバセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
曲げを検出するセンサとして、例えば、可とう性を有する板状の部材で金属薄膜を挟み、曲げが加えられた際の金属薄膜の抵抗値の変化により、曲げを検知するセンサがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、可とう性を有する板状の部材に圧電フィルムを設け、曲げが加えられた際の圧電フィルムの起電力から、曲げを検知するセンサもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、光ファイバにコア径の異なる短い光ファイバを挿入してセンサ部を形成したセンサケーブルを用い、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）法により光ファイバの光損失を測定することで、センサ部に曲げ変形が加わった際の曲げ損失を検出して、センサケーブルの曲げを検出するものもある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１９８０６号公報
【特許文献２】特開２００６−３８７１０号公報
【特許文献３】特許第３１８０９５９号公報
【特許文献４】特開２００５−２４６２３号公報
【特許文献５】特開２００６−３０８８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２のセンサでは、センサ部が板状に形成されるため、その表面側への曲げか、あるいは裏面側への曲げの２方向の曲げのみしか検出できず、また、他の部材に取り付ける場合、その表面か裏面を部材に接するように取り付ける必要があるので、検出できる曲げ方向が限定され、汎用性が低いという問題がある。さらに、特許文献１，２のセンサは、長尺化が困難であり、長尺な部材の曲げを検出することは困難であるという問題もある。
【０００７】
特許文献３のセンサでは、長尺化は可能であるものの、曲げを検出できる位置がセンサ部のみでピンポイントであるため、センサ部以外の部分で曲げが加わった場合には、その曲げを精度良く検出することができないという問題がある。また、特許文献３のセンサでは、センサ部に曲げが加わった場合であっても、その曲げ方向を特定することはできない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、汎用性が高く長尺化が可能であり、長手方向のどの位置においても曲げを検出でき、かつ、曲げ方向を検出することが可能なファイバセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、前記光ファイバは、コアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、前記コアの中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するように前記クラッドに形成された複数の空孔と、を有し、隣り合う前記空孔の前記同軸円に沿った間隔が、少なくとも１箇所、他の前記同軸円に沿った間隔よりも広く且つ光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部であり、前記センサケーブルを前記光漏洩部が外側にくる方向に曲げた際に、前記光漏洩部が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が大きくなるようにしたファイバセンサである。
【００１０】
また本発明は、少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、前記光ファイバは、コアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、該クラッドに形成された１つの空孔と、を有し、前記センサケーブルを前記空孔が外側にくる方向に曲げた際に、前記空孔が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしたファイバセンサである。
【００１１】
また本発明は、少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、前記光ファイバは、コアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、前記コアの中心を軸とした軸対称の位置となるように前記クラッドに形成された２つの空孔と、前記センサケーブルを前記空孔が外側にくる方向に曲げた際に、前記空孔が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしたファイバセンサである。
【００１２】
前記センサケーブルは、前記光ファイバを複数備えると共に、その複数の光ファイバを、曲げ損失が大きく又は小さくなる方向を異ならせて配置してなってもよい。
【００１３】
前記光ファイバの光損失を測定するセンサ本体をさらに有し、前記センサ本体は、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）からなり、前記光ファイバの全長に亘る光損失の分布を測定するようにされてもよい。
【００１４】
前記センサ本体が測定した光損失の分布を基に、前記センサケーブルに曲げが加わった位置と前記センサケーブルの曲げ形状とを推定する演算手段をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、汎用性が高く長尺化が可能であり、長手方向のどの位置においても曲げを検出でき、かつ、曲げ方向を検出することが可能なファイバセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るファイバセンサを示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【図２】（ａ）はホーリーファイバの等価屈折率分布を示す図であり、（ｂ）は、ホーリーファイバを曲げた際の等価屈折率分布、および曲げ部分での光のパワー分布を示す図である。
【図３】図１のファイバセンサを曲げた際の等価屈折率分布、および曲げ部分での光のパワー分布を示す図であり、（ａ）は光漏洩部が曲げの外側にくる場合、（ｂ）は光漏洩部が曲げの内側にくる場合を示す。
【図４】本発明において、センサ本体で測定する後方散乱光の光強度のグラフ図であり、（ａ）はセンサケーブルを曲げない状態、（ｂ）はセンサケーブルを鋭く曲げた状態、（ｃ）はセンサケーブルを緩やかに曲げた状態を示す。
【図５】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係るファイバセンサを示す図であり、（ｂ），（ｃ）は、そのセンサケーブルの横断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るファイバセンサに用いるセンサケーブルの横断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るファイバセンサに用いるセンサケーブルの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１（ａ）は、本実施の形態に係るファイバセンサの概略構成図であり、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、ファイバセンサ１は、センサケーブル２と、センサ本体３と、パーソナルコンピュータなどの演算手段４とを備えている。
【００２０】
センサケーブル２は、少なくとも１本の光ファイバ５を有している。本実施の形態では、センサケーブル２として、１本の光ファイバ５の周囲に保護用の被覆６を形成したものを用いる場合を説明する。センサケーブル２の一端は、センサ本体３に接続される。
【００２１】
光ファイバ５は、コア７と、コア７の周囲を覆うクラッド８と、コア７の中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するようにクラッド８に形成された複数の空孔９と、を有しており、隣り合う空孔９の同軸円に沿った間隔が、少なくとも一箇所、他の同軸円に沿った間隔よりも広くされ、光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部１０とされている。
【００２２】
本実施の形態では、コア７の周縁近傍のクラッド８に６個の空孔９が等間隔に形成されたホーリーファイバを用い、そのホーリーファイバの少なくとも１つの空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋めることで、光ファイバ５を形成した。ここでは、光ファイバ５として、１つの空孔９（図１（ｂ）では下側）をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋めたものを用いる場合を説明する。つまり、本実施の形態で用いる光ファイバ５は、隣り合う空孔９の同軸円に沿った間隔が、一箇所、他の同軸円に沿った間隔よりも広くされ、他の同軸円に沿った間隔は等しくされている。空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋めた部分を挟んで隣り合う空孔９の間が、光漏洩部１０となる。
【００２３】
光ファイバ５を形成する方法については、特に限定するものではないが、例えば、光ファイバ５となるホーリーファイバを製造する際に、空孔９を最初から形成しないようにする（つまり、予め空孔９の数を減らしたものを製造する）か、あるいは、ホーリーファイバの空孔９に、クラッド８と同等の屈折率を有する屈折率整合材を注入し固化させるようにすればよい。
【００２４】
本実施の形態では、センサケーブル２の全長に亘って光漏洩部１０を形成する場合を説明するが、例えば、センサケーブル２の長手方向における一部分のみで曲げを検出すれば足りるような場合は、その曲げの検出を行う部分のみに光漏洩部１０を形成するようにしてもよい。
【００２５】
センサ本体３は、光ファイバ５の光損失を測定するものである。本実施の形態では、センサ本体３として、光ファイバ５にパルス状の光を入射し、その後方散乱光の光強度と、後方散乱光を受光した時間とを測定することにより、光ファイバ５の全長に亘る光損失の分布を測定するＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）を用いる。センサ本体３は、測定した光損失の分布を演算手段４に出力するようにされる。
【００２６】
演算手段４は、センサ本体３が測定した光損失の分布を基に、センサケーブル２に曲げが加わった位置とセンサケーブル２の曲げ形状とを推定するようにされる。また、演算手段４は、ディスプレイなどの表示器４ａを有しており、推定したセンサケーブル２に曲げが加わった位置とセンサケーブル２の曲げ形状とを表示器４ａに表示するようにされる。本実施の形態では、視覚的に判断しやすいよう、センサケーブル２の立体形状を表示器４ａに表示するようにした。但し、表示器４ａに表示する表示形式については、これに限定されず、任意の表示形式としてよい。
【００２７】
ここで、ファイバセンサ１の原理を説明する。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、通常のホーリーファイバ２１では、空孔９の部分の屈折率（等価屈折率）が低くなっており、コア７が空孔９による低屈折率領域で囲まれている。よって、図２（ｂ）に示すように、ホーリーファイバ２１を曲げても、コア７が低屈折率領域で囲まれているため、コア７を伝搬する光が放射モードに結合しにくく、曲げ損失（曲げによる光損失）が小さくなる。なお、ホーリーファイバ２１を曲げると、等価屈折率分布は、曲げの外側が大きく、曲げの内側が小さくなり、その結果、曲げ部分における光のパワー分布（光強度の分布）は、そのピークが若干曲げの外側に移動することになる。
【００２９】
これに対して、ファイバセンサ１で用いる光ファイバ５では、図３（ａ）に示すように、光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向にセンサケーブル２を曲げると、コア７の外側（曲げの外側）の部分に空孔９、すなわち低屈折率領域が存在しないこととなり、曲げ部分における光のパワー分布のピークがより曲げの外側に移動し、コア７を伝搬する光が放射モードに結合し易くなる。つまり、光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向にセンサケーブル２を曲げると、光漏洩部１０から光が漏れて、曲げ部分での光損失（曲げ損失）が大きくなる。
【００３０】
他方、図３（ｂ）に示すように、光漏洩部１０が曲げの内側にくる方向（光漏洩部１０が曲げの外側にこない方向）にセンサケーブル２を曲げると、コア７の外側（曲げの外側）の部分に空孔９、すなわち低屈折率領域が存在するため、上述の通常のホーリーファイバ２１と同様に、コア７を伝搬する光が放射モードに結合しにくい。よって、曲げ部分での光損失（曲げ損失）が小さくなる。
【００３１】
このように、ファイバセンサ１では、センサケーブル２を特定の方向（光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向）に曲げた際に、特定の方向以外の方向（光漏洩部１０が曲げの外側にこない方向）に曲げたときと比較して光ファイバ５の曲げ損失が大きくなる。よって、ファイバセンサ１によれば、曲げ損失の大小により、センサケーブル２を曲げた方向を検出することが可能になる。
【００３２】
また、図４（ａ）〜（ｃ）に、センサ本体３で測定する後方散乱光の光強度のグラフの一例を示す。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、センサケーブル２を曲げない状態では、後方散乱光の光強度は時間とともに緩やかに小さくなる。センサケーブル２を、光漏洩部１０が曲げの外側にこない方向に緩やかまたは鋭く曲げた場合（図３（ｂ）に示す場合）も、同様の特性となる。なお、図４（ａ）における横軸の時間は、後方散乱光を受光した時間であり、すなわち光ファイバ５の長手方向における位置（センサ本体３からの距離）を表すことになる。また、縦軸の後方散乱光の光強度は、光損失が大きくなると徐々に小さくなることから、図４（ａ）のグラフは光ファイバ５における光損失の分布を表すことになる。
【００３４】
これに対して、光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向（図３（ａ）に示す場合）にセンサケーブル２を鋭く曲げた場合（つまり曲率半径が小さくなるように曲げた場合）、図４（ｂ）に示すように、曲げ部分Ａにおいて曲げ損失が大きくなり、曲げ部分Ａにおけるグラフの傾きが小さく（絶対値でいえば大きく）なる。
【００３５】
また、光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向（図３（ａ）に示す場合）にセンサケーブル２を緩やかに曲げた場合（つまり曲率半径が大きくなるように曲げた場合）、図４（ｃ）に示すように、曲げ部分Ｂにおいてグラフの傾きが小さく（絶対値でいえば大きく）なるが、センサケーブル２を鋭く曲げた場合と比較すると、曲げ部分Ｂにおけるグラフの傾きは大きく（絶対値でいえば小さく）なる。また、図４（ｃ）では、センサケーブル２を図４（ｂ）と同じ角度曲げた場合を示しているが、センサケーブル２を緩やかに曲げると、その分傾きが変化している時間（つまり曲げ部分の長さ）が長くなる。
【００３６】
演算手段４は、グラフの傾きが変化している部分の時間から、センサケーブル２に曲げが加わった位置（センサ本体３からの距離）を推定し、かつ、予め曲げ半径とグラフの傾きとの関係から求めておいた近似式を用いてグラフの傾きからセンサケーブル２の曲げ半径を求めると共に、傾きが変化している時間から曲げ部分の長さを求め、求めた曲げ半径と曲げ部分の長さとから、センサケーブル２の曲げ形状を推定して、表示器４ａに出力するようにされる。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態に係るファイバセンサ１では、センサケーブル２が、コア７の中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するようにクラッド８に形成された複数の空孔９を有し、隣り合う空孔９の同軸円に沿った間隔を、少なくとも１箇所、他の同軸円に沿った間隔よりも広くして光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部１０とした光ファイバ５を有しており、センサケーブル２を光漏洩部１０が外側にくる方向に曲げた際に、光漏洩部１０が外側にこない方向に曲げたときと比較して光ファイバ５の曲げ損失が大きくなるようにしている。
【００３８】
これにより、センサケーブル２に加えられた曲げの方向を検出することが可能となり、また、センサケーブル２のどの位置に曲げが加わった場合であっても曲げを検出することが可能となる。
【００３９】
また、ファイバセンサ１では、特許文献１，２のような板状のセンサ部を用いていないため、他の部材に取り付ける際の取り付け方向が限定されず、汎用性が高い。
【００４０】
さらに、ファイバセンサ１では、センサケーブル２に光ファイバ５を用いているため、長尺化が容易である。
【００４１】
さらにまた、ファイバセンサ１では、ホーリーファイバの空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋めるという簡易な手段でセンサケーブル２（光ファイバ５）を形成できるため、低コストなファイバセンサ１を実現できる。
【００４２】
また、ファイバセンサ１では、センサ本体３がＯＴＤＲからなり、センサ本体３にて、光ファイバ５の全長に亘る光損失の分布を測定するようにしているため、得られた光損失の分布を基に、演算手段４にて、センサケーブル２に曲げが加わった位置とセンサケーブル２の曲げ形状とを推定することが可能となる。
【００４３】
本発明の他の実施の形態を説明する。
【００４４】
図５（ａ）に示すファイバセンサ５１は、基本的に図１のファイバセンサ１と同じ構成であり、光ファイバ５を複数備えると共に、その複数の光ファイバ５を、曲げ損失が大きくなる方向（光漏洩部１０の方向）を異ならせて配置したセンサケーブル５２を用い、かつ、センサ本体３にて複数の光ファイバ５それぞれの光損失を測定するようにした点が異なる。
【００４５】
センサケーブル５２としては、図５（ｂ）に示すセンサケーブル５２ａや、図５（ｃ）に示すセンサケーブル５２ｂを用いることができる。
【００４６】
図５（ｂ）に示すセンサケーブル５２ａは、光漏洩部１０を形成しない通常のホーリーファイバからなるリファレンス用光ファイバ５３を中央に配置し、そのリファレンス用光ファイバ５３を挟むように、光漏洩部１０が図示上側に来るように配置した光ファイバ５と、光漏洩部１０が図示下側に来るように配置した光ファイバ５を配置し、さらに、これら３本の光ファイバ５３，５を挟むように、光ファイバ５３，５と並列に、光漏洩部１０が外側（隣り合う光ファイバ５と反対側）になるように配置した２本の光ファイバ５を配置し、これら５本の光ファイバ５３，５の周囲を、保護用の被覆５４で一括被覆したものである。センサケーブル５２ａは、断面視で長円形状（２本の直線と該２本の直線の端部同士を接続する２本の曲線とからなる形状）に形成される。
【００４７】
図５（ｃ）に示すセンサケーブル５２ｂは、リファレンス用光ファイバ５３を中央に配置し、そのリファレンス用光ファイバ５３の周囲に、周方向に等間隔に４本の光ファイバ５を配置すると共に、それら４本の光ファイバ５を光漏洩部１０が外側（リファレンス用光ファイバ５３と反対側）になるように配置し、これら５本の光ファイバ５３，５の周囲を保護用の被覆５５で一括被覆して、断面視で円形状に形成したものである。被覆５５の周方向の一部分（図５（ｃ）では上側の部分）には、センサケーブル５２ｂの方向を特定するためのマーカー（目印）５６が形成される。
【００４８】
センサケーブル５２ａ，５２ｂでは、４本の光ファイバ５により、４方向（図５（ｂ），（ｃ）における上下左右の４方向）の曲げを検出することが可能となる。なお、光ファイバ５の本数はこれに限定されるものではなく、３本以下、あるいは５本以上であってもよい。光ファイバ５の本数は、要求される曲げ方向の判定精度に応じて、適宜決定するとよい。
【００４９】
リファレンス用光ファイバ５３は、光ファイバ５に用いるホーリーファイバの光漏洩部１０を空孔部に変更しただけのもの（つまり、コア７の周囲のクラッド８に等間隔で空孔９が形成されたもの）であり、各部の寸法や空孔の位置関係などは同じものであり、センサ本体３は、リファレンス用に、リファレンス用光ファイバ５３の光損失の分布も測定するようにされる。なお、リファレンス用光ファイバ５３は必須ではなく、省略可能である。
【００５０】
演算手段４は、リファレンス用光ファイバ５３における光損失の分布をリファレンスとして用い、４本の光ファイバ５における光損失の分布から、４つの方向それぞれにおける「センサケーブル５２に曲げが加わった位置」と「センサケーブル５２の曲げ形状」とを推定し、これらを総合して、センサケーブル５２のどの位置で、どの方向に、どの程度曲げたかを推定し、センサケーブル５２の立体形状を表示器４ａに表示するようにされる。
【００５１】
ファイバセンサ５１によれば、複数方向の曲げを検出することが可能となり、センサケーブル５２をどの方向に曲げたかを検出し、センサケーブル５２の立体形状を検出することが可能になる。
【００５２】
ファイバセンサ５１は、例えば、センサケーブル５２を埋設管等の管路に通して管路の立体的な形状を検出するセンサ、あるいは、フェンスに沿ってセンサケーブル５２を配置し、人間がフェンスに登ることによるセンサケーブル５２の曲げ（フェンスの歪み）を検出して侵入検知を行う侵入検知センサ等に用いることができる。侵入検知センサでは、風などの自然現象によるフェンスの振動の影響が問題となるが、ファイバセンサ５１では、センサケーブル５２の曲げ形状から、フェンス全体が緩やかに歪む自然現象と、フェンスの一部のみが大きく歪む人間がフェンスに登っている状態とを、明確に区別することが可能である。
【００５３】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００５４】
例えば、上記実施の形態では、センサケーブル２，５２として、１つの空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋め、１箇所の光漏洩部１０を形成した光ファイバ５を用いる場合を説明したが、２つ以上の空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋め、２箇所以上の光漏洩部１０を形成するようにしてもよい。例えば、コア７を挟んで向かい合っている空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋め、２箇所の光漏洩部１０を形成してもよい。また、隣り合う複数の空孔９を埋め、埋めた複数の空孔９を挟む空孔９の間を光漏洩部１０としてもよい。埋める空孔９の数（つまり光漏洩部１０の同軸円に沿った長さ）は、要求される曲げ方向の判定精度に応じて、適宜決定するとよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、センサケーブル２，５２を特定の方向に曲げた際に、特定の方向以外の方向に曲げたときと比較して光ファイバ５の曲げ損失が大きくなる場合を説明したが、これに限らず、センサケーブル２，５２を特定の方向に曲げた際に、特定の方向以外の方向に曲げたときと比較して光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしてもよい。
【００５６】
例えば、図６に示すセンサケーブル６１のように、クラッド８に１つの空孔９を形成した光ファイバ６２を用い、センサケーブル６１を空孔９が外側にくる方向に曲げた際に、空孔９が外側にこない方向に曲げたときと比較して光ファイバ６２の曲げ損失が小さくなるようにしてもよい。
【００５７】
さらに、図７に示すセンサケーブル７１のように、コア７の中心を軸とした軸対称の位置となるようにクラッド８に形成された２つの空孔９を有する光ファイバ７２を用い、センサケーブル７１を空孔９が外側にくる方向に曲げた際に、空孔９が外側にこない方向に曲げたときと比較して光ファイバ７２の曲げ損失が小さくなるようにしてもよい。
【００５８】
光ファイバ６２，７２は、例えば、ホーリーファイバの空孔９を１つ、あるいはコア７を挟んで対向する２つの空孔９を残して、残りの空孔９をクラッド８と同等の樹脂で埋めることで形成してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１ ファイバセンサ
２ センサケーブル
３ センサ本体
４ 演算手段
５ 光ファイバ
６ 被覆
７ コア
８ クラッド
９ 空孔
１０ 光漏洩部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサケーブルに加えられた曲げを検出するファイバセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
曲げを検出するセンサとして、例えば、可とう性を有する板状の部材で金属薄膜を挟み、曲げが加えられた際の金属薄膜の抵抗値の変化により、曲げを検知するセンサがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、可とう性を有する板状の部材に圧電フィルムを設け、曲げが加えられた際の圧電フィルムの起電力から、曲げを検知するセンサもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、光ファイバにコア径の異なる短い光ファイバを挿入してセンサ部を形成したセンサケーブルを用い、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）法により光ファイバの光損失を測定することで、センサ部に曲げ変形が加わった際の曲げ損失を検出して、センサケーブルの曲げを検出するものもある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１９８０６号公報
【特許文献２】特開２００６−３８７１０号公報
【特許文献３】特許第３１８０９５９号公報
【特許文献４】特開２００５−２４６２３号公報
【特許文献５】特開２００６−３０８８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２のセンサでは、センサ部が板状に形成されるため、その表面側への曲げか、あるいは裏面側への曲げの２方向の曲げのみしか検出できず、また、他の部材に取り付ける場合、その表面か裏面を部材に接するように取り付ける必要があるので、検出できる曲げ方向が限定され、汎用性が低いという問題がある。さらに、特許文献１，２のセンサは、長尺化が困難であり、長尺な部材の曲げを検出することは困難であるという問題もある。
【０００７】
特許文献３のセンサでは、長尺化は可能であるものの、曲げを検出できる位置がセンサ部のみでピンポイントであるため、センサ部以外の部分で曲げが加わった場合には、その曲げを精度良く検出することができないという問題がある。また、特許文献３のセンサでは、センサ部に曲げが加わった場合であっても、その曲げ方向を特定することはできない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、汎用性が高く長尺化が可能であり、長手方向のどの位置においても曲げを検出でき、かつ、曲げ方向を検出することが可能なファイバセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、前記光ファイバは、コアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、前記コアの中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するように前記クラッドに形成された複数の空孔と、を有し、隣り合う前記空孔の前記同軸円に沿った間隔が、少なくとも１箇所、他の前記同軸円に沿った間隔よりも広く且つ光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部であり、前記センサケーブルを前記光漏洩部が外側にくる方向に曲げた際に、前記光漏洩部が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が大きくなるようにしたファイバセンサである。
【００１０】
また本発明は、少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、前記光ファイバは、コアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、該クラッドに形成された１つの空孔と、を有し、前記センサケーブルを前記空孔が外側にくる方向に曲げた際に、前記空孔が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしたファイバセンサである。
【００１１】
また本発明は、少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、前記光ファイバは、コアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、前記コアの中心を軸とした軸対称の位置となるように前記クラッドに形成された２つの空孔と、前記センサケーブルを前記空孔が外側にくる方向に曲げた際に、前記空孔が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしたファイバセンサである。
【００１２】
前記センサケーブルは、前記光ファイバを複数備えると共に、その複数の光ファイバを、曲げ損失が大きく又は小さくなる方向を異ならせて配置してなってもよい。
【００１３】
前記光ファイバの光損失を測定するセンサ本体をさらに有し、前記センサ本体は、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）からなり、前記光ファイバの全長に亘る光損失の分布を測定するようにされてもよい。
【００１４】
前記センサ本体が測定した光損失の分布を基に、前記センサケーブルに曲げが加わった位置と前記センサケーブルの曲げ形状とを推定する演算手段をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、汎用性が高く長尺化が可能であり、長手方向のどの位置においても曲げを検出でき、かつ、曲げ方向を検出することが可能なファイバセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るファイバセンサを示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【図２】（ａ）はホーリーファイバの等価屈折率分布を示す図であり、（ｂ）は、ホーリーファイバを曲げた際の等価屈折率分布、および曲げ部分での光のパワー分布を示す図である。
【図３】図１のファイバセンサを曲げた際の等価屈折率分布、および曲げ部分での光のパワー分布を示す図であり、（ａ）は光漏洩部が曲げの外側にくる場合、（ｂ）は光漏洩部が曲げの内側にくる場合を示す。
【図４】本発明において、センサ本体で測定する後方散乱光の光強度のグラフ図であり、（ａ）はセンサケーブルを曲げない状態、（ｂ）はセンサケーブルを鋭く曲げた状態、（ｃ）はセンサケーブルを緩やかに曲げた状態を示す。
【図５】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係るファイバセンサを示す図であり、（ｂ），（ｃ）は、そのセンサケーブルの横断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るファイバセンサに用いるセンサケーブルの横断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るファイバセンサに用いるセンサケーブルの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１（ａ）は、本実施の形態に係るファイバセンサの概略構成図であり、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、ファイバセンサ１は、センサケーブル２と、センサ本体３と、パーソナルコンピュータなどの演算手段４とを備えている。
【００２０】
センサケーブル２は、少なくとも１本の光ファイバ５を有している。本実施の形態では、センサケーブル２として、１本の光ファイバ５の周囲に保護用の被覆６を形成したものを用いる場合を説明する。センサケーブル２の一端は、センサ本体３に接続される。
【００２１】
光ファイバ５は、コア７と、コア７の周囲を覆うクラッド８と、コア７の中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するようにクラッド８に形成された複数の空孔９と、を有しており、隣り合う空孔９の同軸円に沿った間隔が、少なくとも一箇所、他の同軸円に沿った間隔よりも広くされ、光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部１０とされている。
【００２２】
本実施の形態では、コア７の周縁近傍のクラッド８に６個の空孔９が等間隔に形成されたホーリーファイバを用い、そのホーリーファイバの少なくとも１つの空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋めることで、光ファイバ５を形成した。ここでは、光ファイバ５として、１つの空孔９（図１（ｂ）では下側）をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋めたものを用いる場合を説明する。つまり、本実施の形態で用いる光ファイバ５は、隣り合う空孔９の同軸円に沿った間隔が、一箇所、他の同軸円に沿った間隔よりも広くされ、他の同軸円に沿った間隔は等しくされている。空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋めた部分を挟んで隣り合う空孔９の間が、光漏洩部１０となる。
【００２３】
光ファイバ５を形成する方法については、特に限定するものではないが、例えば、光ファイバ５となるホーリーファイバを製造する際に、空孔９を最初から形成しないようにする（つまり、予め空孔９の数を減らしたものを製造する）か、あるいは、ホーリーファイバの空孔９に、クラッド８と同等の屈折率を有する屈折率整合材を注入し固化させるようにすればよい。
【００２４】
本実施の形態では、センサケーブル２の全長に亘って光漏洩部１０を形成する場合を説明するが、例えば、センサケーブル２の長手方向における一部分のみで曲げを検出すれば足りるような場合は、その曲げの検出を行う部分のみに光漏洩部１０を形成するようにしてもよい。
【００２５】
センサ本体３は、光ファイバ５の光損失を測定するものである。本実施の形態では、センサ本体３として、光ファイバ５にパルス状の光を入射し、その後方散乱光の光強度と、後方散乱光を受光した時間とを測定することにより、光ファイバ５の全長に亘る光損失の分布を測定するＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）を用いる。センサ本体３は、測定した光損失の分布を演算手段４に出力するようにされる。
【００２６】
演算手段４は、センサ本体３が測定した光損失の分布を基に、センサケーブル２に曲げが加わった位置とセンサケーブル２の曲げ形状とを推定するようにされる。また、演算手段４は、ディスプレイなどの表示器４ａを有しており、推定したセンサケーブル２に曲げが加わった位置とセンサケーブル２の曲げ形状とを表示器４ａに表示するようにされる。本実施の形態では、視覚的に判断しやすいよう、センサケーブル２の立体形状を表示器４ａに表示するようにした。但し、表示器４ａに表示する表示形式については、これに限定されず、任意の表示形式としてよい。
【００２７】
ここで、ファイバセンサ１の原理を説明する。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、通常のホーリーファイバ２１では、空孔９の部分の屈折率（等価屈折率）が低くなっており、コア７が空孔９による低屈折率領域で囲まれている。よって、図２（ｂ）に示すように、ホーリーファイバ２１を曲げても、コア７が低屈折率領域で囲まれているため、コア７を伝搬する光が放射モードに結合しにくく、曲げ損失（曲げによる光損失）が小さくなる。なお、ホーリーファイバ２１を曲げると、等価屈折率分布は、曲げの外側が大きく、曲げの内側が小さくなり、その結果、曲げ部分における光のパワー分布（光強度の分布）は、そのピークが若干曲げの外側に移動することになる。
【００２９】
これに対して、ファイバセンサ１で用いる光ファイバ５では、図３（ａ）に示すように、光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向にセンサケーブル２を曲げると、コア７の外側（曲げの外側）の部分に空孔９、すなわち低屈折率領域が存在しないこととなり、曲げ部分における光のパワー分布のピークがより曲げの外側に移動し、コア７を伝搬する光が放射モードに結合し易くなる。つまり、光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向にセンサケーブル２を曲げると、光漏洩部１０から光が漏れて、曲げ部分での光損失（曲げ損失）が大きくなる。
【００３０】
他方、図３（ｂ）に示すように、光漏洩部１０が曲げの内側にくる方向（光漏洩部１０が曲げの外側にこない方向）にセンサケーブル２を曲げると、コア７の外側（曲げの外側）の部分に空孔９、すなわち低屈折率領域が存在するため、上述の通常のホーリーファイバ２１と同様に、コア７を伝搬する光が放射モードに結合しにくい。よって、曲げ部分での光損失（曲げ損失）が小さくなる。
【００３１】
このように、ファイバセンサ１では、センサケーブル２を特定の方向（光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向）に曲げた際に、特定の方向以外の方向（光漏洩部１０が曲げの外側にこない方向）に曲げたときと比較して光ファイバ５の曲げ損失が大きくなる。よって、ファイバセンサ１によれば、曲げ損失の大小により、センサケーブル２を曲げた方向を検出することが可能になる。
【００３２】
また、図４（ａ）〜（ｃ）に、センサ本体３で測定する後方散乱光の光強度のグラフの一例を示す。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、センサケーブル２を曲げない状態では、後方散乱光の光強度は時間とともに緩やかに小さくなる。センサケーブル２を、光漏洩部１０が曲げの外側にこない方向に緩やかまたは鋭く曲げた場合（図３（ｂ）に示す場合）も、同様の特性となる。なお、図４（ａ）における横軸の時間は、後方散乱光を受光した時間であり、すなわち光ファイバ５の長手方向における位置（センサ本体３からの距離）を表すことになる。また、縦軸の後方散乱光の光強度は、光損失が大きくなると徐々に小さくなることから、図４（ａ）のグラフは光ファイバ５における光損失の分布を表すことになる。
【００３４】
これに対して、光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向（図３（ａ）に示す場合）にセンサケーブル２を鋭く曲げた場合（つまり曲率半径が小さくなるように曲げた場合）、図４（ｂ）に示すように、曲げ部分Ａにおいて曲げ損失が大きくなり、曲げ部分Ａにおけるグラフの傾きが小さく（絶対値でいえば大きく）なる。
【００３５】
また、光漏洩部１０が曲げの外側にくる方向（図３（ａ）に示す場合）にセンサケーブル２を緩やかに曲げた場合（つまり曲率半径が大きくなるように曲げた場合）、図４（ｃ）に示すように、曲げ部分Ｂにおいてグラフの傾きが小さく（絶対値でいえば大きく）なるが、センサケーブル２を鋭く曲げた場合と比較すると、曲げ部分Ｂにおけるグラフの傾きは大きく（絶対値でいえば小さく）なる。また、図４（ｃ）では、センサケーブル２を図４（ｂ）と同じ角度曲げた場合を示しているが、センサケーブル２を緩やかに曲げると、その分傾きが変化している時間（つまり曲げ部分の長さ）が長くなる。
【００３６】
演算手段４は、グラフの傾きが変化している部分の時間から、センサケーブル２に曲げが加わった位置（センサ本体３からの距離）を推定し、かつ、予め曲げ半径とグラフの傾きとの関係から求めておいた近似式を用いてグラフの傾きからセンサケーブル２の曲げ半径を求めると共に、傾きが変化している時間から曲げ部分の長さを求め、求めた曲げ半径と曲げ部分の長さとから、センサケーブル２の曲げ形状を推定して、表示器４ａに出力するようにされる。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態に係るファイバセンサ１では、センサケーブル２が、コア７の中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するようにクラッド８に形成された複数の空孔９を有し、隣り合う空孔９の同軸円に沿った間隔を、少なくとも１箇所、他の同軸円に沿った間隔よりも広くして光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部１０とした光ファイバ５を有しており、センサケーブル２を光漏洩部１０が外側にくる方向に曲げた際に、光漏洩部１０が外側にこない方向に曲げたときと比較して光ファイバ５の曲げ損失が大きくなるようにしている。
【００３８】
これにより、センサケーブル２に加えられた曲げの方向を検出することが可能となり、また、センサケーブル２のどの位置に曲げが加わった場合であっても曲げを検出することが可能となる。
【００３９】
また、ファイバセンサ１では、特許文献１，２のような板状のセンサ部を用いていないため、他の部材に取り付ける際の取り付け方向が限定されず、汎用性が高い。
【００４０】
さらに、ファイバセンサ１では、センサケーブル２に光ファイバ５を用いているため、長尺化が容易である。
【００４１】
さらにまた、ファイバセンサ１では、ホーリーファイバの空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋めるという簡易な手段でセンサケーブル２（光ファイバ５）を形成できるため、低コストなファイバセンサ１を実現できる。
【００４２】
また、ファイバセンサ１では、センサ本体３がＯＴＤＲからなり、センサ本体３にて、光ファイバ５の全長に亘る光損失の分布を測定するようにしているため、得られた光損失の分布を基に、演算手段４にて、センサケーブル２に曲げが加わった位置とセンサケーブル２の曲げ形状とを推定することが可能となる。
【００４３】
本発明の他の実施の形態を説明する。
【００４４】
図５（ａ）に示すファイバセンサ５１は、基本的に図１のファイバセンサ１と同じ構成であり、光ファイバ５を複数備えると共に、その複数の光ファイバ５を、曲げ損失が大きくなる方向（光漏洩部１０の方向）を異ならせて配置したセンサケーブル５２を用い、かつ、センサ本体３にて複数の光ファイバ５それぞれの光損失を測定するようにした点が異なる。
【００４５】
センサケーブル５２としては、図５（ｂ）に示すセンサケーブル５２ａや、図５（ｃ）に示すセンサケーブル５２ｂを用いることができる。
【００４６】
図５（ｂ）に示すセンサケーブル５２ａは、光漏洩部１０を形成しない通常のホーリーファイバからなるリファレンス用光ファイバ５３を中央に配置し、そのリファレンス用光ファイバ５３を挟むように、光漏洩部１０が図示上側に来るように配置した光ファイバ５と、光漏洩部１０が図示下側に来るように配置した光ファイバ５を配置し、さらに、これら３本の光ファイバ５３，５を挟むように、光ファイバ５３，５と並列に、光漏洩部１０が外側（隣り合う光ファイバ５と反対側）になるように配置した２本の光ファイバ５を配置し、これら５本の光ファイバ５３，５の周囲を、保護用の被覆５４で一括被覆したものである。センサケーブル５２ａは、断面視で長円形状（２本の直線と該２本の直線の端部同士を接続する２本の曲線とからなる形状）に形成される。
【００４７】
図５（ｃ）に示すセンサケーブル５２ｂは、リファレンス用光ファイバ５３を中央に配置し、そのリファレンス用光ファイバ５３の周囲に、周方向に等間隔に４本の光ファイバ５を配置すると共に、それら４本の光ファイバ５を光漏洩部１０が外側（リファレンス用光ファイバ５３と反対側）になるように配置し、これら５本の光ファイバ５３，５の周囲を保護用の被覆５５で一括被覆して、断面視で円形状に形成したものである。被覆５５の周方向の一部分（図５（ｃ）では上側の部分）には、センサケーブル５２ｂの方向を特定するためのマーカー（目印）５６が形成される。
【００４８】
センサケーブル５２ａ，５２ｂでは、４本の光ファイバ５により、４方向（図５（ｂ），（ｃ）における上下左右の４方向）の曲げを検出することが可能となる。なお、光ファイバ５の本数はこれに限定されるものではなく、３本以下、あるいは５本以上であってもよい。光ファイバ５の本数は、要求される曲げ方向の判定精度に応じて、適宜決定するとよい。
【００４９】
リファレンス用光ファイバ５３は、光ファイバ５に用いるホーリーファイバの光漏洩部１０を空孔部に変更しただけのもの（つまり、コア７の周囲のクラッド８に等間隔で空孔９が形成されたもの）であり、各部の寸法や空孔の位置関係などは同じものであり、センサ本体３は、リファレンス用に、リファレンス用光ファイバ５３の光損失の分布も測定するようにされる。なお、リファレンス用光ファイバ５３は必須ではなく、省略可能である。
【００５０】
演算手段４は、リファレンス用光ファイバ５３における光損失の分布をリファレンスとして用い、４本の光ファイバ５における光損失の分布から、４つの方向それぞれにおける「センサケーブル５２に曲げが加わった位置」と「センサケーブル５２の曲げ形状」とを推定し、これらを総合して、センサケーブル５２のどの位置で、どの方向に、どの程度曲げたかを推定し、センサケーブル５２の立体形状を表示器４ａに表示するようにされる。
【００５１】
ファイバセンサ５１によれば、複数方向の曲げを検出することが可能となり、センサケーブル５２をどの方向に曲げたかを検出し、センサケーブル５２の立体形状を検出することが可能になる。
【００５２】
ファイバセンサ５１は、例えば、センサケーブル５２を埋設管等の管路に通して管路の立体的な形状を検出するセンサ、あるいは、フェンスに沿ってセンサケーブル５２を配置し、人間がフェンスに登ることによるセンサケーブル５２の曲げ（フェンスの歪み）を検出して侵入検知を行う侵入検知センサ等に用いることができる。侵入検知センサでは、風などの自然現象によるフェンスの振動の影響が問題となるが、ファイバセンサ５１では、センサケーブル５２の曲げ形状から、フェンス全体が緩やかに歪む自然現象と、フェンスの一部のみが大きく歪む人間がフェンスに登っている状態とを、明確に区別することが可能である。
【００５３】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００５４】
例えば、上記実施の形態では、センサケーブル２，５２として、１つの空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋め、１箇所の光漏洩部１０を形成した光ファイバ５を用いる場合を説明したが、２つ以上の空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋め、２箇所以上の光漏洩部１０を形成するようにしてもよい。例えば、コア７を挟んで向かい合っている空孔９をクラッド８と同等の屈折率を有する樹脂で埋め、２箇所の光漏洩部１０を形成してもよい。また、隣り合う複数の空孔９を埋め、埋めた複数の空孔９を挟む空孔９の間を光漏洩部１０としてもよい。埋める空孔９の数（つまり光漏洩部１０の同軸円に沿った長さ）は、要求される曲げ方向の判定精度に応じて、適宜決定するとよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、センサケーブル２，５２を特定の方向に曲げた際に、特定の方向以外の方向に曲げたときと比較して光ファイバ５の曲げ損失が大きくなる場合を説明したが、これに限らず、センサケーブル２，５２を特定の方向に曲げた際に、特定の方向以外の方向に曲げたときと比較して光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしてもよい。
【００５６】
例えば、図６に示すセンサケーブル６１のように、クラッド８に１つの空孔９を形成した光ファイバ６２を用い、センサケーブル６１を空孔９が外側にくる方向に曲げた際に、空孔９が外側にこない方向に曲げたときと比較して光ファイバ６２の曲げ損失が小さくなるようにしてもよい。
【００５７】
さらに、図７に示すセンサケーブル７１のように、コア７の中心を軸とした軸対称の位置となるようにクラッド８に形成された２つの空孔９を有する光ファイバ７２を用い、センサケーブル７１を空孔９が外側にくる方向に曲げた際に、空孔９が外側にこない方向に曲げたときと比較して光ファイバ７２の曲げ損失が小さくなるようにしてもよい。
【００５８】
光ファイバ６２，７２は、例えば、ホーリーファイバの空孔９を１つ、あるいはコア７を挟んで対向する２つの空孔９を残して、残りの空孔９をクラッド８と同等の樹脂で埋めることで形成してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１ ファイバセンサ
２ センサケーブル
３ センサ本体
４ 演算手段
５ 光ファイバ
６ 被覆
７ コア
８ クラッド
９ 空孔
１０ 光漏洩部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、
前記光ファイバは、
コアと、
該コアの周囲を覆うクラッドと、
前記コアの中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するように前記クラッドに形成された複数の空孔と、
を有し、
隣り合う前記空孔の前記同軸円に沿った間隔が、少なくとも１箇所、他の前記同軸円に沿った間隔よりも広く且つ光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部であり、
前記センサケーブルを前記光漏洩部が外側にくる方向に曲げた際に、前記光漏洩部が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が大きくなるようにしたことを特徴とするファイバセンサ。
【請求項２】
少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、
前記光ファイバは、
コアと、
該コアの周囲を覆うクラッドと、
該クラッドに形成された１つの空孔と、
を有し、
前記センサケーブルを前記空孔が外側にくる方向に曲げた際に、前記空孔が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしたことを特徴とするファイバセンサ。
【請求項３】
少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、
前記光ファイバは、
コアと、
該コアの周囲を覆うクラッドと、
前記コアの中心を軸とした軸対称の位置となるように前記クラッドに形成された２つの空孔と、
前記センサケーブルを前記空孔が外側にくる方向に曲げた際に、前記空孔が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしたことを特徴とするファイバセンサ。
【請求項４】
前記センサケーブルは、前記光ファイバを複数備えると共に、その複数の光ファイバを、曲げ損失が大きく又は小さくなる方向を異ならせて配置してなる請求項１〜３いずれかに記載のファイバセンサ。
【請求項５】
前記光ファイバの光損失を測定するセンサ本体をさらに有し、
前記センサ本体は、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）からなり、前記光ファイバの全長に亘る光損失の分布を測定するようにされる請求項１〜４いずれかに記載のファイバセンサ。
【請求項６】
前記センサ本体が測定した光損失の分布を基に、前記センサケーブルに曲げが加わった位置と前記センサケーブルの曲げ形状とを推定する演算手段をさらに備える請求項５記載のファイバセンサ。
【請求項１】
少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、
前記光ファイバは、
コアと、
該コアの周囲を覆うクラッドと、
前記コアの中心を軸とする同軸円上にその中心が位置するように前記クラッドに形成された複数の空孔と、
を有し、
隣り合う前記空孔の前記同軸円に沿った間隔が、少なくとも１箇所、他の前記同軸円に沿った間隔よりも広く且つ光の閉じ込め効果が弱い光漏洩部であり、
前記センサケーブルを前記光漏洩部が外側にくる方向に曲げた際に、前記光漏洩部が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が大きくなるようにしたことを特徴とするファイバセンサ。
【請求項２】
少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、
前記光ファイバは、
コアと、
該コアの周囲を覆うクラッドと、
該クラッドに形成された１つの空孔と、
を有し、
前記センサケーブルを前記空孔が外側にくる方向に曲げた際に、前記空孔が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしたことを特徴とするファイバセンサ。
【請求項３】
少なくとも１本の光ファイバを有するセンサケーブルを有し、
前記光ファイバは、
コアと、
該コアの周囲を覆うクラッドと、
前記コアの中心を軸とした軸対称の位置となるように前記クラッドに形成された２つの空孔と、
前記センサケーブルを前記空孔が外側にくる方向に曲げた際に、前記空孔が外側にこない方向に曲げたときと比較して前記光ファイバの曲げ損失が小さくなるようにしたことを特徴とするファイバセンサ。
【請求項４】
前記センサケーブルは、前記光ファイバを複数備えると共に、その複数の光ファイバを、曲げ損失が大きく又は小さくなる方向を異ならせて配置してなる請求項１〜３いずれかに記載のファイバセンサ。
【請求項５】
前記光ファイバの光損失を測定するセンサ本体をさらに有し、
前記センサ本体は、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）からなり、前記光ファイバの全長に亘る光損失の分布を測定するようにされる請求項１〜４いずれかに記載のファイバセンサ。
【請求項６】
前記センサ本体が測定した光損失の分布を基に、前記センサケーブルに曲げが加わった位置と前記センサケーブルの曲げ形状とを推定する演算手段をさらに備える請求項５記載のファイバセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５７３１０（Ｐ２０１１−２５７３１０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３２５０（Ｐ２０１０−１３３２５０）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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