フェルールプローブ
【課題】光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中するのを抑制し、折れやクラックが発生するのを防止したフェルールプローブを提供する。
【解決手段】筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブである。前記スリーブの前記光ファイバが引き出された側の端部と、該端部から引き出された前記光ファイバとの間に、該光ファイバが前記端部に対して曲がるのに追従して弾性変形する弾性部材が設けられていることを特徴とするフェルールプローブ。
【解決手段】筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブである。前記スリーブの前記光ファイバが引き出された側の端部と、該端部から引き出された前記光ファイバとの間に、該光ファイバが前記端部に対して曲がるのに追従して弾性変形する弾性部材が設けられていることを特徴とするフェルールプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射温度計等に好適に用いられるフェルールプローブに関する。
【０００２】
従来、計測対象から発せられる光の波長や強度を検出し、検出した光を受光素子等によって電気信号に変換することにより、計測対象の温度を計測する放射温度計（パイロメータ、赤外放射温度計等）が知られている。
このような放射温度計では、計測対象の温度が高く受光素子等を計測対象の近傍に設置できない場合、計測対象から発せられた光を受光素子まで伝送するフェルールプローブが用いられている。
【０００３】
このフェルールプローブには、光ファイバが用いられている（例えば、非特許文献１及び２参照）。光ファイバは、円筒状のスリーブ内に挿通され、さらに該スリーブから一端側が引き出されており、引き出された部位はコンジット（外装材）で覆われている。コンジットは、屈曲自在な管状の部材であって、光ファイバを保護するためのものである。
【０００４】
また、スリーブの外側には、コネクタなどのインターフェイスやフェルール等からなる外筒部材が設けられている。すなわち、スリーブには外筒部材が外挿されている。そして、前記コンジットはこの外筒部材に接続されている。
さらに、光ファイバはスリーブに対してセラミック接着剤等の無機質系接着剤で固定されており、同様にスリーブは外筒部材に対して無機質系接着剤で固定されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】一ノ瀬昇、小林哲二、「センサとその応用」、総合電子出版社、１９８０年、Ｐ４７
【非特許文献２】高橋清、「センサ技術入門」、工業調査会、１９７８年、Ｐ３９
【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、前記従来のフェルールプローブには以下に述べる改善すべき課題がある。
フェルールプローブの取り扱い時など、フェルールプローブに対して力が加えられ、外筒部材側（スリーブ側）に対してコンジット側に相対的に曲げや引っ張り、圧縮、ねじり等の力が働くと、光ファイバにはスリーブに接着剤で固定された部位と、スリーブから引き出されてコンジットで覆われた部位との間に応力が集中する。すなわち、光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中する。すると、この応力が集中した部位で光ファイバに折れやクラックが発生するおそれが生じる。
また、特に光ファイバに対して軸方向の圧縮の力が働くと、接着剤のはがれ等が生じて光ファイバの先端がスリーブから突出してしまい、例えば集光レンズの焦点と光ファイバの入射端面とがずれてしまうことで、光ファイバに入射される光の強度が低下するおそれがあった。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中するのを抑制し、折れやクラックが発生するのを防止したフェルールプローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る第１のフェルールプローブは、筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブであって、
前記スリーブの前記光ファイバが引き出された側の端部と、該端部から引き出された前記光ファイバとの間に、該光ファイバが前記端部に対して曲がるのに追従して弾性変形する弾性部材が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
このフェルールプローブによれば、スリーブ側に対して引き出された光ファイバ側に相対的に曲げ力が働き、スリーブに対して前記光ファイバが相対的に曲がると、この曲がりに追従する弾性部材が、その弾性復帰力によって光ファイバの曲がりを抑制するように働く。したがって、前記曲げ力に起因して光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中するのが抑制される。
【００１０】
また、前記第１のフェルールプローブにおいて、前記弾性部材は、一端側が前記スリーブの前記端部に固定され、他端側が前記光ファイバに保持されるコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは前記光ファイバを外挿して配設されているのが好ましい。
このようにすれば、光ファイバを外挿してコイルスプリングを配設していることにより、光ファイバに対する曲げ力が半径方向のどの方向に働いても、コイルスプリングはこの曲げ力に抗して曲がりを抑制するように弾性復帰力を発揮する。
【００１１】
また、本発明に係る第２のフェルールプローブは、筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブであって、
前記スリーブに外筒部材が外挿され、該外筒部材の一方の端部に、前記スリーブから引き出された光ファイバの一端側を覆う外装材が接続され、
前記スリーブと前記外筒部材との間には、前記外筒部材を前記スリーブに対してその軸方向及び周方向に変位可能にする、可動機構が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
この第２のフェルールプローブによれば、スリーブと外筒部材との間に可動機構を設け、外筒部材をスリーブに対してその軸方向及び周方向に変位可能にしたので、例えばスリーブ側に対して外装材側に相対的に引っ張りや圧縮、ねじり等の力が働いても、外装材に接続する外筒部材がスリーブに対して変位することにより、前記力が吸収される。したがって、前記引っ張りや圧縮、ねじり等の力に起因して光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中するのが抑制される。
【００１３】
また、前記第２のフェルールプローブにおいて、前記可動機構は、回転可能に配置された複数の球を備えてなるのが好ましい。
このようにすれば、球の全方向に対する転がり作用により、外筒部材はスリーブに対してその軸方向及び周方向に容易に変位可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフェルールプローブによれば、前記曲げや引っ張り、圧縮、ねじり等の力に起因して光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中するのが抑制されているので、応力集中によって光ファイバに折れやクラックが発生するのを防止することができる。
また、特に第２のフェルールプローブによれば、スリーブ側に対して外装材側に相対的に圧縮の力が働いても、外装材に接続する外筒部材がスリーブに対して変位するようにしたので、光ファイバに直接圧縮の力が伝わることがなく、したがってその先端がスリーブから突出することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るフェルールプローブの概略構成図である。
【図２】（ａ）はフェルールプローブの第１実施形態を示す図であって、入射部とケーブル部の一部の概略構成を示す側断面図、（ｂ）はフェルールプローブの作用を説明するための図である。
【図３】フェルールプローブの第２実施形態を示す図であって、入射部とケーブル部との要部の概略構成を示す側断面図である。
【図４】フェルールプローブの第３実施形態を示す図であって、入射部とケーブル部との要部の概略構成を示す側断面図である。
【図５】本発明に係るフェルールプローブの第４実施形態を示す図であって、（ａ）は入射部とケーブル部との要部の概略構成を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、図５に示したフェルールプローブの作用を説明するための図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図５に示したフェルールプローブの使用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るフェルールプローブを、図面を参照して詳しく説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
図１は、本発明に係るフェルールプローブの概略構成を示す図であり、図１中符号１はフェルールプローブである。このフェルールプローブ１は、放射温度計の一種であるパイロメータ（図示せず）において用いられるものである。パイロメータは、不図示の計測対象から発せられる光の波長を測定して、計測対象の温度を計測する計測機器である。前記計測対象は、赤熱・白熱して可視光線を発する程度の高温（例えば７５０℃〜１０００℃程度）となっているため、光を電気信号に変換する受光素子を計測対象から離れた位置に設置する必要がある。そこで、計測対象からの光を受光素子まで伝送するフェルールプローブ１が用いられる。
【００１８】
フェルールプローブ１は、可撓性を有するケーブル状のもので、入射部２と、ケーブル部３と、コネクタ部４とを有している。
入射部２は、フェルールプローブ１の一端部に設けられ、計測対象から発せられる光が入射される部分である。
【００１９】
図２（ａ）は、本発明に係るフェルールプローブの第１実施形態を示す図であって、入射部２とケーブル部３の一部の概略構成を示す側断面図である。図２（ａ）に示すように入射部２は、光ファイバ５と、円筒状のスリーブ６と、該スリーブ６に外挿された円筒状の外筒部材７とを有したものである。
【００２０】
光ファイバ５は、スリーブ６の内部孔内に挿通されたもので、計測対象から発せられた光をコネクタ部４のフォトダイオードまで伝送するためのものである。すなわち、光ファイバ５は、スリーブ６から一端側が引き出され、この引き出された側がケーブル部３におけるコンジット３１の内部に配設され、さらにコネクタ部４のフォトダイオードの近傍まで延在して設置されている。
【００２１】
光ファイバ５は、石英によって形成されたもので、約７００℃の耐熱性を有し、そのコア径が例えば４００μｍに形成されたものである。ただし、光ファイバ５の材料は石英に限定されることなく、計測対象近傍の温度に耐え得る耐熱性を有したものであればよく、例えば耐熱性の高いガラスによって形成されたガラスファイバであってもよい。なお、光ファイバ体５の入射側の端面となるファイバ端面５ａ、すなわちスリーブ６から引き出された一端側と反対の側の端面は、光ファイバ５の延在方向と直交する平面状に形成されている。
【００２２】
また、光ファイバ５には、その表面に被覆材（図示せず）が被覆されている。この被覆材は、光ファイバ５の屈曲等による破損を防ぐためのもので、延性が高く、所定の耐熱性（計測対象近傍の温度に耐えうるもの）を有する材料からなっている。このような材料としては例えば金が好ましく、したがって本実施形態では金が用いられている。
【００２３】
スリーブ６は、ステンレス系の金属材料からなる円筒状のもので、その内部孔内にセラミック接着剤Ｃを介して光ファイバ５を挿通したものである。このような構成によって光ファイバ５は、スリーブ６の中心軸に沿って該スリーブ６内に挿通され、その状態でセラミック接着剤Ｃによって固定されたものとなっている。セラミック接着剤Ｃは、粒径が１μｍ程度の無機系粒子からなるものである。
【００２４】
また、このスリーブ６には、その一端部、すなわち光ファイバ５がスリーブ６から引き出された側の端部６ａに、鋼製のコイルスプリング（弾性部材）８が接続されている。このコイルスプリング８は、スリーブ６から引き出された光ファイバ５の一端側を外挿した状態に設けられたものである。また、このコイルスプリング８は、そのスリーブ６側（一端側）の端部が、スリーブ６の端部６ａに対してセラミック接着剤Ｃによる接着やロウ付け等によって固定されている。一方、スリーブ６と反対の側（他端側）の端部は、連結板９を介して光ファイバ５に保持されている。
【００２５】
連結板９は、コイルスプリング８と略同径の円板状のもので、コイルスプリング８に対してセラミック接着剤Ｃによる接着やロウ付け等によって固定されたものである。また、この連結板９には、光ファイバ５を挿通するための貫通孔（図示せず）が形成されており、これによって連結板９は、光ファイバ５に保持されたものとなっている。
【００２６】
ここで、この連結板９は、その貫通孔が光ファイバ５の外径より僅かに大径に形成されており、したがって光ファイバ５に曲げ力が働き、図２（ｂ）に示すように光ファイバ５が側方に曲がった際、該光ファイバ５に押圧されてその曲げ力をコイルスプリング８に伝えるようになっている。すると、コイルスプリング８は、その半径方向に弾性変形可能になっているため、前記曲げ力を受けると光ファイバ５の曲げに追従して弾性変形するものの、この曲げ力に抗する弾性復帰力を発揮することにより、光ファイバ５の曲がりを抑制するように働く。
【００２７】
なお、前記連結板９は、その貫通孔が光ファイバ５の外径にほぼ一致することで、この光ファイバ５に実質的に固定されていてもよく、また、貫通孔が光ファイバ５の外径よりある程度大径に形成されていることで、光ファイバ５に対して非固定となっていてもよい。ただし、貫通孔が光ファイバ５の外径よりある程度大径に形成されている場合でも、光ファイバ５がある程度曲がると、これに押圧されてその曲げ力をコイルスプリング８に伝えるように構成されている。したがって、この場合にも、コイルスプリング８は連結板９を介して光ファイバ５に保持されたものとなって。
【００２８】
外筒部材７は、ステンレス系の金属材料からなる円筒状のもので、コネクタなどのインターフェイスやフェルール等からなるものである。この外筒部材７は、例えば入射部２を計測対象の近傍に取り付けるのに用いられ、また、入射部２の前方に配置される集光レンズ（図示せず）を光ファイバ５のファイバ端面５ａに対して適宜な位置となるように位置決めするのに用いられるものである。なお、本実施形態では、この外筒部材７もその内部孔内にセラミック接着剤Ｃを介してスリーブ６を挿通しており、したがって外筒部材７は、スリーブ６に対して固定されたものとなっている。
【００２９】
図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにケーブル部３は、入射部２とコネクタ部４とを連結するケーブル部分であって、コンジット（外装材）３１の内部に、スリーブ６から引き出された光ファイバ５、及び前記コイルスプリング８を配した構成のものである。
コンジット３１は、光ファイバ５を覆ってこれを保護するために設けられたもので、耐熱性（例えば２００℃程度）及び可撓性を有する管状のものであり、図２（ａ）、（ｂ）に示すように外筒部材７の一方の端部（光ファイバ５がスリーブ６から引き出された側の端部）に接続されたものである。なお、このコンジット３１内の、前記コイルスプリング８に干渉しない位置には、例えばチューブ状に形成されたセラミックス繊維からなる充填物（図示せず）が配置されており、これによって光ファイバ５は二重に保護されている。
【００３０】
図１に示すようにコネクタ部４は、フェルールプローブ１の他端部に設けられ、計測対象からの光を電気信号に変換し外部に出力する部分である。コネクタ部４の内部には、計測対象からの光を電気信号に変換する受光素子として、フォトダイオード（図示せず）が設けられている。光ファイバ５によって伝送された光は、フォトダイオードに入射され、電気信号に変換されるようになっている。変換により得られた電気信号は、コネクタ部４に設けられた出力用電極を介して、外部に出力されるようになっている。パイロメータは、この電気信号を用いて、計測対象の温度を計測するようになっている。
【００３１】
このような構成からなるフェルールプローブ１は、使用に際して、例えば図２中二点鎖線で示すように光ファイバ５のファイバ端面５ａの前方に集光レンズ１０が配置される。集光レンズ１０は、光ファイバ５のファイバ端面５ａとの間隔Ｄが、集光レンズ１０の焦点距離となるように設定されている。したがって、集光レンズ１０から光ファイバ５に入射される光Ｌの強度が、最も高い状態に維持されるようになっている。
よって、計測対象から発せられ、さらに集光レンズ１０で集光されて光ファイバ５に入射された光は、前述したように光ファイバ５を伝ってフォトダイオードに入射し、電気信号に変換された後、コネクタ部４から外部に出力される。したがって、この出力をパイロメータで読み取ることにより、計測対象の温度を計測することができる。
【００３２】
その際、フェルールプローブ１の設置や位置決めなどの取り扱い時などに、例えばフェルールプローブ１のケーブル部３に力が加えられ、外筒部材７側（スリーブ６側）に対してコンジット３１側に相対的に曲げ力が働くと、光ファイバ５にはスリーブ６にセラミック接着剤Ｃで固定された部位と、スリーブ６から引き出されてコンジット３１で覆われた部位との間に応力が集中してしまうおそれがある。すなわち、光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中してしまうおそれがある。
【００３３】
しかしながら、本実施形態のフェルールプローブ１にあっては、図２（ｂ）に示したように光ファイバ５に曲げ力が働いて該光ファイバ５が側方に曲がった際に、コイルスプリング８が連結板９を介して前記曲げ力を受け、光ファイバ５の曲げに追従しつつこの曲げ力に抗する弾性復帰力を発揮し、光ファイバ５の曲がりを抑制するように働く。
したがって、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのを防止することができる。
【００３４】
また、光ファイバ５を外挿してコイルスプリング８を配設しているので、光ファイバ５に対する曲げ力が該光ファイバ５の半径方向のどの方向に働いても、コイルスプリング８はこの曲げ力に抗して曲がりを抑制するように弾性復帰力を発揮する。したがって、光ファイバ５に対する応力集中を確実に抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのをより確実に防止することができる。
また、コイルスプリング８として鋼製のものを用いているので、高温環境下においても支障なく機能させることができる。
【００３５】
図３は、本発明に係るフェルールプローブの第２実施形態を示す図であって、入射部２とケーブル部３との要部の概略構成を示す側断面図である。図３に示すフェルールプローブが図２に示したフェルールプローブ１と異なるところは、コイルスプリングの形状が異なる点である。
【００３６】
すなわち、この第２実施形態のフェルールプローブにおいてコイルスプリング１１は、スリーブ６の端部６ａに固定された側（一端側）と反対の側（他端側）が、スリーブ６側に比べて漸次縮径した形状となっている。そして、図２に示した連結板９を介することなく、図３に示すようにその他端側（縮径した側）１１ａが直接光ファイバ５を巻装し、これによって光ファイバ５に直接保持されたものとなっている。
【００３７】
ここで、コイルスプリング１１の他端側１１ａは、その内径が光ファイバ５の外径より僅かに大径に形成されており、したがって光ファイバ５に曲げ力が働き、光ファイバ５が側方に曲がった際、コイルスプリング１１は該光ファイバ５に直接押圧されるようになっている。
なお、この他端側１１ａの内径は、前記連結板９の貫通孔と同様、光ファイバ５の外径にほぼ一致することで、この光ファイバ５に実質的に固定されていてもよく、また、光ファイバ５の外径よりある程度大径に形成されていることで、光ファイバ５に対して非固定となっていてもよい。ただし、他端側１１ａの内径が光ファイバ５の外径よりある程度大径に形成されている場合でも、光ファイバ５がある程度曲がると、これに押圧されてその曲げ力がコイルスプリング１１に伝えられるようになっている。したがって、この場合にも、コイルスプリング１１は光ファイバ５に保持されたものとなって。
【００３８】
このような構成からなるフェルールプローブにあっても、図２に示したフェルールプローブ１と同様にして用いられる。その際、フェルールプローブの設置や位置決めなどの取り扱い時などに、例えばフェルールプローブのケーブル部３に力が加えられ、外筒部材７側（スリーブ６側）に対してコンジット３１側に相対的に曲げ力が働くと、光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中してしまうおそれがある。
【００３９】
しかしながら、本実施形態のフェルールプローブにあっても、前記したように光ファイバ５に曲げ力が働いて該光ファイバ５が側方に曲がった際に、コイルスプリング１１が前記曲げ力を受け、光ファイバ５の曲げに追従しつつこの曲げ力に抗する弾性復帰力を発揮し、光ファイバ５の曲がりを抑制するように働く。
したがって、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのを防止することができる。
【００４０】
また、光ファイバ５を外挿してコイルスプリング１１を配設しているので、光ファイバ５に対する曲げ力が該光ファイバ５の半径方向のどの方向に働いても、コイルスプリング１１はこの曲げ力に抗して曲がりを抑制するように弾性復帰力を発揮する。したがって、光ファイバ５に対する応力集中を確実に抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのをより確実に防止することができる。
【００４１】
さらに、コイルスプリング１１の他端側１１ａを漸次縮径させているので、このコイルスプリング１１はその軸方向でばね定数が変化し、他端側１１ａで曲がり易く、一端側（スルーブ６側）で曲がり難くなっている。よって、このコイルスプリング１１は、スリーブ６から離れた側での光ファイバ５の曲げに対しては比較的容易に追従して曲がるものの、スリーブ６に近い位置での光ファイバ５の曲げに対してこれに抗する力が大きくなっている。これにより、コイルスプリング１１は、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを、より確実に抑制することができる。
【００４２】
図４は、本発明に係るフェルールプローブの第３実施形態を示す図であって、入射部２とケーブル部３との要部の概略構成を示す側断面図である。図４に示すフェルールプローブが図２に示したフェルールプローブ１と異なるところは、コイルスプリングの形状が異なる点である。
【００４３】
すなわち、この第３実施形態のフェルールプローブにおいてコイルスプリング１２は、スリーブ６の端部６ａに固定された側（一端側）から反対の側（他端側）に行くに連れて、その巻きピッチが漸次粗になっている（大きくなっている）。したがって、このコイルスプリング１２にあっても、図３に示したコイルスプリング１１と同様に、その軸方向でばね定数が変化し、他端側１２ａで曲がり易く、一端側（スルーブ６側）で曲がり難くなっている。
【００４４】
よって、この第３実施形態のフェルールプローブのコイルスプリング１２は、スリーブ６から離れた側での光ファイバ５の曲げに対しては比較的容易に追従して曲がるものの、スリーブ６に近い位置での光ファイバ５の曲げに対してこれに抗する力が大きくなっている。これにより、コイルスプリング１２は、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを、より確実に抑制することができる。
【００４５】
なお、図３に示したコイルスプリング１１や図４に示したコイルスプリング１２については、さらにこれら図３に示した形状と図４に示した形状とを組み合わせた形状としてもよい。すなわち、図３に示したようにコイルスプリングの他端側（スリーブ６と反対の側）に行くに連れて漸次縮径するとともに、その巻きピッチを漸次粗にしても（大きくしても）よい。このように形成すれば、軸方向でのばね定数をより大きく変化させ、他端側１２ａでより曲がり易く、一端側（スルーブ６側）でより曲がり難く形成することができる。よって、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを、さらに確実に抑制することができる。
【００４６】
図２に示した構造のフェルールプローブ１について、構造解析を行った。また、比較のため、コイルスプリング８を備えない従来の構造のフェルールプローブについても構造解析を行った。すなわち、それぞれのフェルールプローブに対して同じ曲げ力を与え、構造解析を行った。その結果、図２に示した本発明に係るフェルールプローブ１は、従来のフェルールプローブに比べてスリーブ６の端部近傍部での応力集中が大幅に軽減していることが確認された。
【００４７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るフェルールプローブの第４実施形態を示す図であって、（ａ）は入射部２とケーブル部３との要部の概略構成を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）の要部拡大図である。図５（ａ）〜（ｃ）に示すフェルールプローブ２０が図２に示したフェルールプローブ１と異なるところは、コイルスプリングを備えず、代わりに前記外筒部材７を前記スリーブ６に対してその軸方向及び周方向に変位可能にする、可動機構２１を備えた点である。
【００４８】
すなわち、図２に示したフェルールプローブ１ではスリーブ６と外筒部材７との間がセラミック接着剤Ｃによって固定されているのに対し、本実施形態ではスリーブ６と外筒部材７との間にセラミック接着剤Ｃを用いず、これらの間を可動機構２１によって相対的に変位可能にしている。
【００４９】
可動機構２１は、本実施形態では複数（例えば８個）の鋼球２２を有して構成されたもので、図５（ａ）、（ｂ）に示すようにこれら鋼球２２がスリーブ６と外筒部材７との間に回動（転動）可能に配置されて構成されたものである。すなわち、本実施形態では、図５（ｃ）に示すように外筒部材７の内面に鋼球２２を回動可能に保持する凹部２３が形成されており、スリーブ６の外面に鋼球２２の相対移動を所定範囲内で可能にする溝２４が、スリーブ６の中心軸方向に沿って形成されている。なお、本実施形態では、スリーブ６及び外筒部材７の先端側に４つの鋼球２２が、これらスリーブ６及び外筒部材７の周方向において等間隔で配置され、同じく後端側に４つの鋼球２２が周方向において等間隔で配置され、これによって可動機構２１が構成されている。
【００５０】
このような構成のもとに可動機構２１は、スリーブ６側に対してコンジット（外装材）３１側に相対的に引っ張りや圧縮、ねじり等の力が働き、したがってコンジット３１に接続する外筒部材７に引っ張りや圧縮、ねじり等の力が働いても、この外筒部材７をスリーブに対して変位させるようになっている。
【００５１】
例えば、図６（ａ）に示すようにスリーブ６に対して外筒部材７に引っ張り力Ｐ１が作用しても、可動機構２１が動作し、鋼球２２が回転（転動）することにより、外筒部材７はスリーブ６に対して変位する。換言すれば、スリーブ６は図６（ａ）中に矢印Ｒ１で示すように、外筒部材７に対して引っ張り力Ｐ１と反対の方向に相対的に変位する。
同様に、図６（ｂ）に示すようにスリーブ６に対して外筒部材７に圧縮力Ｐ２が作用しても、可動機構２１が動作し、鋼球２２が回転（転動）することにより、外筒部材７はスリーブ６に対して変位する。換言すれば、スリーブ６は図６（ｂ）中に矢印Ｒ２で示すように、外筒部材７に対して圧縮力Ｐ２と反対の方向に相対的に変位する。
【００５２】
また、図６（ｃ）に示すようにスリーブ６に対してその周方向に外筒部材７をねじる、ねじり力Ｐ３が作用しても、可動機構２１が動作し、鋼球２２が回転（転動）することにより、外筒部材７はスリーブ６に対してその周方向に変位する。換言すれば、スリーブ６は外筒部材７に対して前記ねじり力と反対の方向に相対的に変位する。
【００５３】
したがって、本実施形態のフェルールプローブ２０にあっては、スリーブ６と外筒部材７との間に可動機構２１を設け、外筒部材７をスリーブ６に対してその軸方向及び周方向に変位可能にしたので、例えばスリーブ６側に対してコンジット３１側に相対的に引っ張りや圧縮、ねじり等の力が働いても、コンジット３１に接続する外筒部材７がスリーブ６に対して変位することにより、前記力を吸収することができる。
よって、前記引っ張りや圧縮、ねじり等の力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのを防止することができる。
また、スリーブ６側に対してコンジット３１側に相対的に圧縮の力が働いても、コンジット３１に接続する外筒部材７がスリーブ６に対して変位するようにしたので、光ファイバ５に直接圧縮の力が伝わることがなく、したがってその先端（ファイバ端面）がスリーブ６から突出することを防止することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、スリーブ６に対して外筒部材７を変位可能に構成したので、図２に示したフェルールプローブ１のように、図２中二点鎖線で示した集光レンズ１０を外筒部材７に取り付けることが難しくなる。そこで、本実施形態では、例えば図７（ａ）に示すように、スリーブ６の前端面（ファイバ端面５ａ側の端面）にレンズホルダ２４を介して集光レンズ２５を取り付けるようにする。このように構成することで、スリーブ６に対して外筒部材７を変位させても、集光レンズ２５で集光した光を光ファイバ５のファイバ端面６ａに良好に集光させることができる。
また、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）における集光レンズ２５に代えて、フォトダイオード２６を配設するようにしてもよい。
【００５５】
なお、前記実施形態では、図５（ｃ）に示したように外筒部材７の内面に凹部２３を形成し、スリーブ６の外面に溝２４を形成したが、逆に、外筒部材７の内面に溝２４を形成し、スリーブ６の外面に凹部２３を形成してもよい。
また、このように鋼球２２と凹部２３及び溝２４とによって可動機構２１を形成するのに代えて、従来、軸受などとして一般に用いられるボールベアリングを、スリーブ６に外挿した状態で該スリーブ６の外面と外筒部材７の内面との間に配置し、スリーブ６に対して外筒部材７を変位可能に構成してもよい。その場合には、前記ボールベアリングが本発明における可動機構を構成するものとなる。
【００５６】
以上、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５７】
例えば、前記実施形態では、フェルールプローブ１はパイロメータに設けられているが、これに限定されるものではなく、放射温度計の一種である赤外放射温度計に設けられていてもよい。
また、可動機構２１を構成する球の数についても任意であり、さらにその材質についても、鋼以外の金属やセラミックス、樹脂等を用いることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…フェルールプローブ、５…光ファイバ、５ａ…ファイバ端面、６…スリーブ、７…外筒部材、８、１１、１２…コイルスプリング、１１ａ…他端側、２０…フェルールプローブ、２１…可動機構、２２…鋼球
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射温度計等に好適に用いられるフェルールプローブに関する。
【０００２】
従来、計測対象から発せられる光の波長や強度を検出し、検出した光を受光素子等によって電気信号に変換することにより、計測対象の温度を計測する放射温度計（パイロメータ、赤外放射温度計等）が知られている。
このような放射温度計では、計測対象の温度が高く受光素子等を計測対象の近傍に設置できない場合、計測対象から発せられた光を受光素子まで伝送するフェルールプローブが用いられている。
【０００３】
このフェルールプローブには、光ファイバが用いられている（例えば、非特許文献１及び２参照）。光ファイバは、円筒状のスリーブ内に挿通され、さらに該スリーブから一端側が引き出されており、引き出された部位はコンジット（外装材）で覆われている。コンジットは、屈曲自在な管状の部材であって、光ファイバを保護するためのものである。
【０００４】
また、スリーブの外側には、コネクタなどのインターフェイスやフェルール等からなる外筒部材が設けられている。すなわち、スリーブには外筒部材が外挿されている。そして、前記コンジットはこの外筒部材に接続されている。
さらに、光ファイバはスリーブに対してセラミック接着剤等の無機質系接着剤で固定されており、同様にスリーブは外筒部材に対して無機質系接着剤で固定されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】一ノ瀬昇、小林哲二、「センサとその応用」、総合電子出版社、１９８０年、Ｐ４７
【非特許文献２】高橋清、「センサ技術入門」、工業調査会、１９７８年、Ｐ３９
【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、前記従来のフェルールプローブには以下に述べる改善すべき課題がある。
フェルールプローブの取り扱い時など、フェルールプローブに対して力が加えられ、外筒部材側（スリーブ側）に対してコンジット側に相対的に曲げや引っ張り、圧縮、ねじり等の力が働くと、光ファイバにはスリーブに接着剤で固定された部位と、スリーブから引き出されてコンジットで覆われた部位との間に応力が集中する。すなわち、光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中する。すると、この応力が集中した部位で光ファイバに折れやクラックが発生するおそれが生じる。
また、特に光ファイバに対して軸方向の圧縮の力が働くと、接着剤のはがれ等が生じて光ファイバの先端がスリーブから突出してしまい、例えば集光レンズの焦点と光ファイバの入射端面とがずれてしまうことで、光ファイバに入射される光の強度が低下するおそれがあった。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中するのを抑制し、折れやクラックが発生するのを防止したフェルールプローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る第１のフェルールプローブは、筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブであって、
前記スリーブの前記光ファイバが引き出された側の端部と、該端部から引き出された前記光ファイバとの間に、該光ファイバが前記端部に対して曲がるのに追従して弾性変形する弾性部材が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
このフェルールプローブによれば、スリーブ側に対して引き出された光ファイバ側に相対的に曲げ力が働き、スリーブに対して前記光ファイバが相対的に曲がると、この曲がりに追従する弾性部材が、その弾性復帰力によって光ファイバの曲がりを抑制するように働く。したがって、前記曲げ力に起因して光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中するのが抑制される。
【００１０】
また、前記第１のフェルールプローブにおいて、前記弾性部材は、一端側が前記スリーブの前記端部に固定され、他端側が前記光ファイバに保持されるコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは前記光ファイバを外挿して配設されているのが好ましい。
このようにすれば、光ファイバを外挿してコイルスプリングを配設していることにより、光ファイバに対する曲げ力が半径方向のどの方向に働いても、コイルスプリングはこの曲げ力に抗して曲がりを抑制するように弾性復帰力を発揮する。
【００１１】
また、本発明に係る第２のフェルールプローブは、筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブであって、
前記スリーブに外筒部材が外挿され、該外筒部材の一方の端部に、前記スリーブから引き出された光ファイバの一端側を覆う外装材が接続され、
前記スリーブと前記外筒部材との間には、前記外筒部材を前記スリーブに対してその軸方向及び周方向に変位可能にする、可動機構が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
この第２のフェルールプローブによれば、スリーブと外筒部材との間に可動機構を設け、外筒部材をスリーブに対してその軸方向及び周方向に変位可能にしたので、例えばスリーブ側に対して外装材側に相対的に引っ張りや圧縮、ねじり等の力が働いても、外装材に接続する外筒部材がスリーブに対して変位することにより、前記力が吸収される。したがって、前記引っ張りや圧縮、ねじり等の力に起因して光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中するのが抑制される。
【００１３】
また、前記第２のフェルールプローブにおいて、前記可動機構は、回転可能に配置された複数の球を備えてなるのが好ましい。
このようにすれば、球の全方向に対する転がり作用により、外筒部材はスリーブに対してその軸方向及び周方向に容易に変位可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフェルールプローブによれば、前記曲げや引っ張り、圧縮、ねじり等の力に起因して光ファイバにおけるスリーブの端部近傍部に応力が集中するのが抑制されているので、応力集中によって光ファイバに折れやクラックが発生するのを防止することができる。
また、特に第２のフェルールプローブによれば、スリーブ側に対して外装材側に相対的に圧縮の力が働いても、外装材に接続する外筒部材がスリーブに対して変位するようにしたので、光ファイバに直接圧縮の力が伝わることがなく、したがってその先端がスリーブから突出することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るフェルールプローブの概略構成図である。
【図２】（ａ）はフェルールプローブの第１実施形態を示す図であって、入射部とケーブル部の一部の概略構成を示す側断面図、（ｂ）はフェルールプローブの作用を説明するための図である。
【図３】フェルールプローブの第２実施形態を示す図であって、入射部とケーブル部との要部の概略構成を示す側断面図である。
【図４】フェルールプローブの第３実施形態を示す図であって、入射部とケーブル部との要部の概略構成を示す側断面図である。
【図５】本発明に係るフェルールプローブの第４実施形態を示す図であって、（ａ）は入射部とケーブル部との要部の概略構成を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、図５に示したフェルールプローブの作用を説明するための図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図５に示したフェルールプローブの使用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るフェルールプローブを、図面を参照して詳しく説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
図１は、本発明に係るフェルールプローブの概略構成を示す図であり、図１中符号１はフェルールプローブである。このフェルールプローブ１は、放射温度計の一種であるパイロメータ（図示せず）において用いられるものである。パイロメータは、不図示の計測対象から発せられる光の波長を測定して、計測対象の温度を計測する計測機器である。前記計測対象は、赤熱・白熱して可視光線を発する程度の高温（例えば７５０℃〜１０００℃程度）となっているため、光を電気信号に変換する受光素子を計測対象から離れた位置に設置する必要がある。そこで、計測対象からの光を受光素子まで伝送するフェルールプローブ１が用いられる。
【００１８】
フェルールプローブ１は、可撓性を有するケーブル状のもので、入射部２と、ケーブル部３と、コネクタ部４とを有している。
入射部２は、フェルールプローブ１の一端部に設けられ、計測対象から発せられる光が入射される部分である。
【００１９】
図２（ａ）は、本発明に係るフェルールプローブの第１実施形態を示す図であって、入射部２とケーブル部３の一部の概略構成を示す側断面図である。図２（ａ）に示すように入射部２は、光ファイバ５と、円筒状のスリーブ６と、該スリーブ６に外挿された円筒状の外筒部材７とを有したものである。
【００２０】
光ファイバ５は、スリーブ６の内部孔内に挿通されたもので、計測対象から発せられた光をコネクタ部４のフォトダイオードまで伝送するためのものである。すなわち、光ファイバ５は、スリーブ６から一端側が引き出され、この引き出された側がケーブル部３におけるコンジット３１の内部に配設され、さらにコネクタ部４のフォトダイオードの近傍まで延在して設置されている。
【００２１】
光ファイバ５は、石英によって形成されたもので、約７００℃の耐熱性を有し、そのコア径が例えば４００μｍに形成されたものである。ただし、光ファイバ５の材料は石英に限定されることなく、計測対象近傍の温度に耐え得る耐熱性を有したものであればよく、例えば耐熱性の高いガラスによって形成されたガラスファイバであってもよい。なお、光ファイバ体５の入射側の端面となるファイバ端面５ａ、すなわちスリーブ６から引き出された一端側と反対の側の端面は、光ファイバ５の延在方向と直交する平面状に形成されている。
【００２２】
また、光ファイバ５には、その表面に被覆材（図示せず）が被覆されている。この被覆材は、光ファイバ５の屈曲等による破損を防ぐためのもので、延性が高く、所定の耐熱性（計測対象近傍の温度に耐えうるもの）を有する材料からなっている。このような材料としては例えば金が好ましく、したがって本実施形態では金が用いられている。
【００２３】
スリーブ６は、ステンレス系の金属材料からなる円筒状のもので、その内部孔内にセラミック接着剤Ｃを介して光ファイバ５を挿通したものである。このような構成によって光ファイバ５は、スリーブ６の中心軸に沿って該スリーブ６内に挿通され、その状態でセラミック接着剤Ｃによって固定されたものとなっている。セラミック接着剤Ｃは、粒径が１μｍ程度の無機系粒子からなるものである。
【００２４】
また、このスリーブ６には、その一端部、すなわち光ファイバ５がスリーブ６から引き出された側の端部６ａに、鋼製のコイルスプリング（弾性部材）８が接続されている。このコイルスプリング８は、スリーブ６から引き出された光ファイバ５の一端側を外挿した状態に設けられたものである。また、このコイルスプリング８は、そのスリーブ６側（一端側）の端部が、スリーブ６の端部６ａに対してセラミック接着剤Ｃによる接着やロウ付け等によって固定されている。一方、スリーブ６と反対の側（他端側）の端部は、連結板９を介して光ファイバ５に保持されている。
【００２５】
連結板９は、コイルスプリング８と略同径の円板状のもので、コイルスプリング８に対してセラミック接着剤Ｃによる接着やロウ付け等によって固定されたものである。また、この連結板９には、光ファイバ５を挿通するための貫通孔（図示せず）が形成されており、これによって連結板９は、光ファイバ５に保持されたものとなっている。
【００２６】
ここで、この連結板９は、その貫通孔が光ファイバ５の外径より僅かに大径に形成されており、したがって光ファイバ５に曲げ力が働き、図２（ｂ）に示すように光ファイバ５が側方に曲がった際、該光ファイバ５に押圧されてその曲げ力をコイルスプリング８に伝えるようになっている。すると、コイルスプリング８は、その半径方向に弾性変形可能になっているため、前記曲げ力を受けると光ファイバ５の曲げに追従して弾性変形するものの、この曲げ力に抗する弾性復帰力を発揮することにより、光ファイバ５の曲がりを抑制するように働く。
【００２７】
なお、前記連結板９は、その貫通孔が光ファイバ５の外径にほぼ一致することで、この光ファイバ５に実質的に固定されていてもよく、また、貫通孔が光ファイバ５の外径よりある程度大径に形成されていることで、光ファイバ５に対して非固定となっていてもよい。ただし、貫通孔が光ファイバ５の外径よりある程度大径に形成されている場合でも、光ファイバ５がある程度曲がると、これに押圧されてその曲げ力をコイルスプリング８に伝えるように構成されている。したがって、この場合にも、コイルスプリング８は連結板９を介して光ファイバ５に保持されたものとなって。
【００２８】
外筒部材７は、ステンレス系の金属材料からなる円筒状のもので、コネクタなどのインターフェイスやフェルール等からなるものである。この外筒部材７は、例えば入射部２を計測対象の近傍に取り付けるのに用いられ、また、入射部２の前方に配置される集光レンズ（図示せず）を光ファイバ５のファイバ端面５ａに対して適宜な位置となるように位置決めするのに用いられるものである。なお、本実施形態では、この外筒部材７もその内部孔内にセラミック接着剤Ｃを介してスリーブ６を挿通しており、したがって外筒部材７は、スリーブ６に対して固定されたものとなっている。
【００２９】
図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにケーブル部３は、入射部２とコネクタ部４とを連結するケーブル部分であって、コンジット（外装材）３１の内部に、スリーブ６から引き出された光ファイバ５、及び前記コイルスプリング８を配した構成のものである。
コンジット３１は、光ファイバ５を覆ってこれを保護するために設けられたもので、耐熱性（例えば２００℃程度）及び可撓性を有する管状のものであり、図２（ａ）、（ｂ）に示すように外筒部材７の一方の端部（光ファイバ５がスリーブ６から引き出された側の端部）に接続されたものである。なお、このコンジット３１内の、前記コイルスプリング８に干渉しない位置には、例えばチューブ状に形成されたセラミックス繊維からなる充填物（図示せず）が配置されており、これによって光ファイバ５は二重に保護されている。
【００３０】
図１に示すようにコネクタ部４は、フェルールプローブ１の他端部に設けられ、計測対象からの光を電気信号に変換し外部に出力する部分である。コネクタ部４の内部には、計測対象からの光を電気信号に変換する受光素子として、フォトダイオード（図示せず）が設けられている。光ファイバ５によって伝送された光は、フォトダイオードに入射され、電気信号に変換されるようになっている。変換により得られた電気信号は、コネクタ部４に設けられた出力用電極を介して、外部に出力されるようになっている。パイロメータは、この電気信号を用いて、計測対象の温度を計測するようになっている。
【００３１】
このような構成からなるフェルールプローブ１は、使用に際して、例えば図２中二点鎖線で示すように光ファイバ５のファイバ端面５ａの前方に集光レンズ１０が配置される。集光レンズ１０は、光ファイバ５のファイバ端面５ａとの間隔Ｄが、集光レンズ１０の焦点距離となるように設定されている。したがって、集光レンズ１０から光ファイバ５に入射される光Ｌの強度が、最も高い状態に維持されるようになっている。
よって、計測対象から発せられ、さらに集光レンズ１０で集光されて光ファイバ５に入射された光は、前述したように光ファイバ５を伝ってフォトダイオードに入射し、電気信号に変換された後、コネクタ部４から外部に出力される。したがって、この出力をパイロメータで読み取ることにより、計測対象の温度を計測することができる。
【００３２】
その際、フェルールプローブ１の設置や位置決めなどの取り扱い時などに、例えばフェルールプローブ１のケーブル部３に力が加えられ、外筒部材７側（スリーブ６側）に対してコンジット３１側に相対的に曲げ力が働くと、光ファイバ５にはスリーブ６にセラミック接着剤Ｃで固定された部位と、スリーブ６から引き出されてコンジット３１で覆われた部位との間に応力が集中してしまうおそれがある。すなわち、光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中してしまうおそれがある。
【００３３】
しかしながら、本実施形態のフェルールプローブ１にあっては、図２（ｂ）に示したように光ファイバ５に曲げ力が働いて該光ファイバ５が側方に曲がった際に、コイルスプリング８が連結板９を介して前記曲げ力を受け、光ファイバ５の曲げに追従しつつこの曲げ力に抗する弾性復帰力を発揮し、光ファイバ５の曲がりを抑制するように働く。
したがって、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのを防止することができる。
【００３４】
また、光ファイバ５を外挿してコイルスプリング８を配設しているので、光ファイバ５に対する曲げ力が該光ファイバ５の半径方向のどの方向に働いても、コイルスプリング８はこの曲げ力に抗して曲がりを抑制するように弾性復帰力を発揮する。したがって、光ファイバ５に対する応力集中を確実に抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのをより確実に防止することができる。
また、コイルスプリング８として鋼製のものを用いているので、高温環境下においても支障なく機能させることができる。
【００３５】
図３は、本発明に係るフェルールプローブの第２実施形態を示す図であって、入射部２とケーブル部３との要部の概略構成を示す側断面図である。図３に示すフェルールプローブが図２に示したフェルールプローブ１と異なるところは、コイルスプリングの形状が異なる点である。
【００３６】
すなわち、この第２実施形態のフェルールプローブにおいてコイルスプリング１１は、スリーブ６の端部６ａに固定された側（一端側）と反対の側（他端側）が、スリーブ６側に比べて漸次縮径した形状となっている。そして、図２に示した連結板９を介することなく、図３に示すようにその他端側（縮径した側）１１ａが直接光ファイバ５を巻装し、これによって光ファイバ５に直接保持されたものとなっている。
【００３７】
ここで、コイルスプリング１１の他端側１１ａは、その内径が光ファイバ５の外径より僅かに大径に形成されており、したがって光ファイバ５に曲げ力が働き、光ファイバ５が側方に曲がった際、コイルスプリング１１は該光ファイバ５に直接押圧されるようになっている。
なお、この他端側１１ａの内径は、前記連結板９の貫通孔と同様、光ファイバ５の外径にほぼ一致することで、この光ファイバ５に実質的に固定されていてもよく、また、光ファイバ５の外径よりある程度大径に形成されていることで、光ファイバ５に対して非固定となっていてもよい。ただし、他端側１１ａの内径が光ファイバ５の外径よりある程度大径に形成されている場合でも、光ファイバ５がある程度曲がると、これに押圧されてその曲げ力がコイルスプリング１１に伝えられるようになっている。したがって、この場合にも、コイルスプリング１１は光ファイバ５に保持されたものとなって。
【００３８】
このような構成からなるフェルールプローブにあっても、図２に示したフェルールプローブ１と同様にして用いられる。その際、フェルールプローブの設置や位置決めなどの取り扱い時などに、例えばフェルールプローブのケーブル部３に力が加えられ、外筒部材７側（スリーブ６側）に対してコンジット３１側に相対的に曲げ力が働くと、光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中してしまうおそれがある。
【００３９】
しかしながら、本実施形態のフェルールプローブにあっても、前記したように光ファイバ５に曲げ力が働いて該光ファイバ５が側方に曲がった際に、コイルスプリング１１が前記曲げ力を受け、光ファイバ５の曲げに追従しつつこの曲げ力に抗する弾性復帰力を発揮し、光ファイバ５の曲がりを抑制するように働く。
したがって、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのを防止することができる。
【００４０】
また、光ファイバ５を外挿してコイルスプリング１１を配設しているので、光ファイバ５に対する曲げ力が該光ファイバ５の半径方向のどの方向に働いても、コイルスプリング１１はこの曲げ力に抗して曲がりを抑制するように弾性復帰力を発揮する。したがって、光ファイバ５に対する応力集中を確実に抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのをより確実に防止することができる。
【００４１】
さらに、コイルスプリング１１の他端側１１ａを漸次縮径させているので、このコイルスプリング１１はその軸方向でばね定数が変化し、他端側１１ａで曲がり易く、一端側（スルーブ６側）で曲がり難くなっている。よって、このコイルスプリング１１は、スリーブ６から離れた側での光ファイバ５の曲げに対しては比較的容易に追従して曲がるものの、スリーブ６に近い位置での光ファイバ５の曲げに対してこれに抗する力が大きくなっている。これにより、コイルスプリング１１は、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを、より確実に抑制することができる。
【００４２】
図４は、本発明に係るフェルールプローブの第３実施形態を示す図であって、入射部２とケーブル部３との要部の概略構成を示す側断面図である。図４に示すフェルールプローブが図２に示したフェルールプローブ１と異なるところは、コイルスプリングの形状が異なる点である。
【００４３】
すなわち、この第３実施形態のフェルールプローブにおいてコイルスプリング１２は、スリーブ６の端部６ａに固定された側（一端側）から反対の側（他端側）に行くに連れて、その巻きピッチが漸次粗になっている（大きくなっている）。したがって、このコイルスプリング１２にあっても、図３に示したコイルスプリング１１と同様に、その軸方向でばね定数が変化し、他端側１２ａで曲がり易く、一端側（スルーブ６側）で曲がり難くなっている。
【００４４】
よって、この第３実施形態のフェルールプローブのコイルスプリング１２は、スリーブ６から離れた側での光ファイバ５の曲げに対しては比較的容易に追従して曲がるものの、スリーブ６に近い位置での光ファイバ５の曲げに対してこれに抗する力が大きくなっている。これにより、コイルスプリング１２は、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを、より確実に抑制することができる。
【００４５】
なお、図３に示したコイルスプリング１１や図４に示したコイルスプリング１２については、さらにこれら図３に示した形状と図４に示した形状とを組み合わせた形状としてもよい。すなわち、図３に示したようにコイルスプリングの他端側（スリーブ６と反対の側）に行くに連れて漸次縮径するとともに、その巻きピッチを漸次粗にしても（大きくしても）よい。このように形成すれば、軸方向でのばね定数をより大きく変化させ、他端側１２ａでより曲がり易く、一端側（スルーブ６側）でより曲がり難く形成することができる。よって、前記曲げ力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを、さらに確実に抑制することができる。
【００４６】
図２に示した構造のフェルールプローブ１について、構造解析を行った。また、比較のため、コイルスプリング８を備えない従来の構造のフェルールプローブについても構造解析を行った。すなわち、それぞれのフェルールプローブに対して同じ曲げ力を与え、構造解析を行った。その結果、図２に示した本発明に係るフェルールプローブ１は、従来のフェルールプローブに比べてスリーブ６の端部近傍部での応力集中が大幅に軽減していることが確認された。
【００４７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るフェルールプローブの第４実施形態を示す図であって、（ａ）は入射部２とケーブル部３との要部の概略構成を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）の要部拡大図である。図５（ａ）〜（ｃ）に示すフェルールプローブ２０が図２に示したフェルールプローブ１と異なるところは、コイルスプリングを備えず、代わりに前記外筒部材７を前記スリーブ６に対してその軸方向及び周方向に変位可能にする、可動機構２１を備えた点である。
【００４８】
すなわち、図２に示したフェルールプローブ１ではスリーブ６と外筒部材７との間がセラミック接着剤Ｃによって固定されているのに対し、本実施形態ではスリーブ６と外筒部材７との間にセラミック接着剤Ｃを用いず、これらの間を可動機構２１によって相対的に変位可能にしている。
【００４９】
可動機構２１は、本実施形態では複数（例えば８個）の鋼球２２を有して構成されたもので、図５（ａ）、（ｂ）に示すようにこれら鋼球２２がスリーブ６と外筒部材７との間に回動（転動）可能に配置されて構成されたものである。すなわち、本実施形態では、図５（ｃ）に示すように外筒部材７の内面に鋼球２２を回動可能に保持する凹部２３が形成されており、スリーブ６の外面に鋼球２２の相対移動を所定範囲内で可能にする溝２４が、スリーブ６の中心軸方向に沿って形成されている。なお、本実施形態では、スリーブ６及び外筒部材７の先端側に４つの鋼球２２が、これらスリーブ６及び外筒部材７の周方向において等間隔で配置され、同じく後端側に４つの鋼球２２が周方向において等間隔で配置され、これによって可動機構２１が構成されている。
【００５０】
このような構成のもとに可動機構２１は、スリーブ６側に対してコンジット（外装材）３１側に相対的に引っ張りや圧縮、ねじり等の力が働き、したがってコンジット３１に接続する外筒部材７に引っ張りや圧縮、ねじり等の力が働いても、この外筒部材７をスリーブに対して変位させるようになっている。
【００５１】
例えば、図６（ａ）に示すようにスリーブ６に対して外筒部材７に引っ張り力Ｐ１が作用しても、可動機構２１が動作し、鋼球２２が回転（転動）することにより、外筒部材７はスリーブ６に対して変位する。換言すれば、スリーブ６は図６（ａ）中に矢印Ｒ１で示すように、外筒部材７に対して引っ張り力Ｐ１と反対の方向に相対的に変位する。
同様に、図６（ｂ）に示すようにスリーブ６に対して外筒部材７に圧縮力Ｐ２が作用しても、可動機構２１が動作し、鋼球２２が回転（転動）することにより、外筒部材７はスリーブ６に対して変位する。換言すれば、スリーブ６は図６（ｂ）中に矢印Ｒ２で示すように、外筒部材７に対して圧縮力Ｐ２と反対の方向に相対的に変位する。
【００５２】
また、図６（ｃ）に示すようにスリーブ６に対してその周方向に外筒部材７をねじる、ねじり力Ｐ３が作用しても、可動機構２１が動作し、鋼球２２が回転（転動）することにより、外筒部材７はスリーブ６に対してその周方向に変位する。換言すれば、スリーブ６は外筒部材７に対して前記ねじり力と反対の方向に相対的に変位する。
【００５３】
したがって、本実施形態のフェルールプローブ２０にあっては、スリーブ６と外筒部材７との間に可動機構２１を設け、外筒部材７をスリーブ６に対してその軸方向及び周方向に変位可能にしたので、例えばスリーブ６側に対してコンジット３１側に相対的に引っ張りや圧縮、ねじり等の力が働いても、コンジット３１に接続する外筒部材７がスリーブ６に対して変位することにより、前記力を吸収することができる。
よって、前記引っ張りや圧縮、ねじり等の力に起因して光ファイバ５におけるスリーブ６の端部近傍部に応力が集中するのを抑制し、応力集中によって光ファイバ５に折れやクラックが発生するのを防止することができる。
また、スリーブ６側に対してコンジット３１側に相対的に圧縮の力が働いても、コンジット３１に接続する外筒部材７がスリーブ６に対して変位するようにしたので、光ファイバ５に直接圧縮の力が伝わることがなく、したがってその先端（ファイバ端面）がスリーブ６から突出することを防止することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、スリーブ６に対して外筒部材７を変位可能に構成したので、図２に示したフェルールプローブ１のように、図２中二点鎖線で示した集光レンズ１０を外筒部材７に取り付けることが難しくなる。そこで、本実施形態では、例えば図７（ａ）に示すように、スリーブ６の前端面（ファイバ端面５ａ側の端面）にレンズホルダ２４を介して集光レンズ２５を取り付けるようにする。このように構成することで、スリーブ６に対して外筒部材７を変位させても、集光レンズ２５で集光した光を光ファイバ５のファイバ端面６ａに良好に集光させることができる。
また、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）における集光レンズ２５に代えて、フォトダイオード２６を配設するようにしてもよい。
【００５５】
なお、前記実施形態では、図５（ｃ）に示したように外筒部材７の内面に凹部２３を形成し、スリーブ６の外面に溝２４を形成したが、逆に、外筒部材７の内面に溝２４を形成し、スリーブ６の外面に凹部２３を形成してもよい。
また、このように鋼球２２と凹部２３及び溝２４とによって可動機構２１を形成するのに代えて、従来、軸受などとして一般に用いられるボールベアリングを、スリーブ６に外挿した状態で該スリーブ６の外面と外筒部材７の内面との間に配置し、スリーブ６に対して外筒部材７を変位可能に構成してもよい。その場合には、前記ボールベアリングが本発明における可動機構を構成するものとなる。
【００５６】
以上、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５７】
例えば、前記実施形態では、フェルールプローブ１はパイロメータに設けられているが、これに限定されるものではなく、放射温度計の一種である赤外放射温度計に設けられていてもよい。
また、可動機構２１を構成する球の数についても任意であり、さらにその材質についても、鋼以外の金属やセラミックス、樹脂等を用いることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…フェルールプローブ、５…光ファイバ、５ａ…ファイバ端面、６…スリーブ、７…外筒部材、８、１１、１２…コイルスプリング、１１ａ…他端側、２０…フェルールプローブ、２１…可動機構、２２…鋼球
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブであって、
前記スリーブの前記光ファイバが引き出された側の端部と、該端部から引き出された前記光ファイバとの間に、該光ファイバが前記端部に対して曲がるのに追従して弾性変形する弾性部材が設けられていることを特徴とするフェルールプローブ。
【請求項２】
前記弾性部材は、一端側が前記スリーブの前記端部に固定され、他端側が前記光ファイバに保持されるコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは前記光ファイバを外挿して配設されていることを特徴とする請求項１記載のフェルールプローブ。
【請求項３】
筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブであって、
前記スリーブに外筒部材が外挿され、該外筒部材の一方の端部に、前記スリーブから引き出された光ファイバの一端側を覆う外装材が接続され、
前記スリーブと前記外筒部材との間には、前記外筒部材を前記スリーブに対してその軸方向及び周方向に変位可能にする、可動機構が設けられていることを特徴とするフェルールプローブ。
【請求項４】
前記可動機構は、回転可能に配置された複数の球を備えてなることを特徴とする請求項３記載のフェルールプローブ。
【請求項１】
筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブであって、
前記スリーブの前記光ファイバが引き出された側の端部と、該端部から引き出された前記光ファイバとの間に、該光ファイバが前記端部に対して曲がるのに追従して弾性変形する弾性部材が設けられていることを特徴とするフェルールプローブ。
【請求項２】
前記弾性部材は、一端側が前記スリーブの前記端部に固定され、他端側が前記光ファイバに保持されるコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは前記光ファイバを外挿して配設されていることを特徴とする請求項１記載のフェルールプローブ。
【請求項３】
筒状のスリーブと、前記スリーブ内に挿通され、該スリーブから一端側が引き出されてなる光ファイバと、を備えてなるフェルールプローブであって、
前記スリーブに外筒部材が外挿され、該外筒部材の一方の端部に、前記スリーブから引き出された光ファイバの一端側を覆う外装材が接続され、
前記スリーブと前記外筒部材との間には、前記外筒部材を前記スリーブに対してその軸方向及び周方向に変位可能にする、可動機構が設けられていることを特徴とするフェルールプローブ。
【請求項４】
前記可動機構は、回転可能に配置された複数の球を備えてなることを特徴とする請求項３記載のフェルールプローブ。
【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２０１２−４７５２４（Ｐ２０１２−４７５２４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８２０７（Ｐ２０１０−１８８２０７）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２３２３５７）横河電子機器株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２３２３５７）横河電子機器株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
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