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光電センサ

光ファイバセンサとは

光電センサの光源に光ファイバを連結し、狭い場所などへ自由に入り込んで検出できるようにしたものです。

光ファイバの原理と種類

原理

光ファイバは図に示すように、中心のコアと屈折率の異なるクラッドから構成されています。コアに光が入射すると、クラッドとの境界面で全反射を繰返しながら光は進んでいきます。光ファイバ内を通って端面から出た光は約60°の角度で拡がり検出物体に照射されます。
光ファイバの構成
「光ファイバの原理と種類」の説明画像

種類

プラスチックタイプ
コアはアクリル系の樹脂で0.1〜1mm径の単一あるいは複数本で作られており、ポリエチレンなどで被覆されています。軽い、低コスト、折れにくいなどの特性から光ファイバセンサの主流となっています。
ガラスタイプ
10〜100μmのガラスファイバがより合わされており、ステンレスチューブでおおわれています。使用温度が高い(350℃)などの特長があります。

光ファイバセンサの特長

設置場所を選ばない自由度
フレキシブルな光ファイバを採用しているので、機械の隙間や小さなスペースにも容易に取り付けられます。
微小物体検出
センサヘッド先端が非常に小型化されているため、微小物体を容易に検出できます。
優れた耐環境性
光ファイバケーブル部には電流が流れていませんので、電気的ノイズに全く影響を受けません。
耐熱型ファイバユニットを使用すれば、高温場所でも検出が可能です。

光ファイバの形状

光ファイバセンサは、透過型と反射型の2つの検出方式に大別されます。透過型は投光部と受光部の2本の構成になっています。それに対し、反射型は外観上1本に見えますが、端面を見ると平行型、同軸型、分割型に分かれます。
種類 特長
平行型
「光ファイバの形状」の説明画像
プラスチックファイバに用いられる、一般的なタイプ。
同軸型
「光ファイバの形状」の説明画像
中央部(投光)と外周部(受光)に分割され、どの方向から検出体が通過しても動作位置が変わらない高精度タイプ。
分割型
「光ファイバの形状」の説明画像
ガラスファイバに用いられる、数10μmのガラスファイバが数多く入っており、投光部と受光部に分割されている。

光ファイバの許容曲げ半径

光ファイバを許容曲げ半径より小さく曲げると曲げたところから光の漏れが起こり、光の伝達効率(透過率)が低くなります。ファイバ素線径が細いほど許容曲げ半径も小さくできます。
曲げ半径一光量保持特性(代表例)
プラスチックファイバ
(一般タイプ)FU-6F:キーエンス製
  プラスチックファイバ
(折れないファイバ)FU-67:キーエンス製
「光ファイバの許容曲げ半径」の説明画像   「光ファイバの許容曲げ半径」の説明画像

光ファイバの長さと検出距離

光ファイバセンサは、光ファイバの長さにより検出距離が変化します。
ファイバ長一検出距離特性(代表例)
反射型・FU-6F:キーエンス製
  透過型・FU-7F:キーエンス製
「光ファイバの長さと検出距離」の説明画像   「光ファイバの長さと検出距離」の説明画像

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