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光ファイバセンサ及びこれを備えた検出装置

国内特許コード P120007497
掲載日 2012年5月9日
出願番号 特願2010-088129
公開番号 特開2010-261937
登録番号 特許第5433883号
出願日 平成22年4月6日(2010.4.6)
公開日 平成22年11月18日(2010.11.18)
登録日 平成25年12月20日(2013.12.20)
優先権データ
  • 特願2009-092115 (2009.4.6) JP
発明者
  • 西山 道子
  • 佐々木 博幸
  • 渡辺 一弘
出願人
  • 学校法人 創価大学
発明の名称 光ファイバセンサ及びこれを備えた検出装置
発明の概要

【課題】所定の経路に沿った2点間の変位を再現性良く検出可能な光ファイバセンサを提供する。
【解決手段】光ファイバセンサ1は、ヘテロコア部HPが第1点と第2点との間に位置するよう、第1点と第2点とに固定された光ファイバ3と、光ファイバ3のヘテロコア部HPと第2点との間の一部が固定され、摺動可能な光ファイバ固定部材4bと、光ファイバ固定部材4bを第1点に向けて付勢する付勢手段5と、光ファイバ固定部材4bに固定された部分と第1点との間における光ファイバの変形3を、所定の薄厚空間S内に規制する規制部材6とを備える。光ファイバセンサ1は、所定の経路に沿った第1点と第2点との間の変位が検出可能である。
【選択図】図3

従来技術、競合技術の概要


近年、主として関節動作を検出して、コンピュータ、ロボット、ゲーム機等の情報処理装置に入力するためのデータグローブやデータスーツなどと呼ばれる装着具が提案されている。



例えば、ゴルフスイングを解析するために、マーカを設けた衣装を装着させて複数の撮影装置で撮影し、撮影データの画像処理を行い、装着者の動作を検出することが汎用化されている。しかし、複数の撮影装置を所定の位置や角度に設置する必要があるため、設定や設置が複雑であり、且つ装置全体が大がかりとなり高価になるという問題がある。さらに、画像処理が複雑であるため、リアルタイム性に劣り、適用分野が限定されるという問題がある。



また、圧電素子を配した装着具も提案されている。例えば、特許文献1には、屈曲部位に圧電素子を配した指サックを装着し、屈曲時に生じる圧電素子の電位変化により人差指の関節動作を検出することが開示されている。しかしながら、屈曲部位に圧電素子を正確に配する必要があるが、屈曲部位には個人差があるため、多くの圧電素子が配され、配線が煩雑になるという問題がある。さらに、電磁環境の影響を受ける懸念があるため、適用分野が限定されるという問題がある。



そこで、光ファイバを配した装着具も提案されている。この場合、屈曲部位に光ファイバを通し、屈曲によって生じる光ファイバの伸縮量変化による干渉縞や曲げ変化による光損失を測定することによって、装着者の動作を検出している。



しかしながら、屈曲による光ファイバの伸縮量は微小であり、干渉波を計測する高性能な測定器が必要であり、高価になるという問題がある。一方、屈曲による光ファイバの曲げ変化に基づく光損失の変化は、一般的な光ファイバを用いた場合、微小であり、また、屈曲部位以外の光ファイバの曲げによっても光損失が変化するので、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、補償用の光ファイバを配する必要もある。



そこで、特許文献2(図6)には、ヘテロコア部を有する光ファイバを配したグローブが開示されている。ヘテロコア部を有する光ファイバは、ヘテロコア部及びその近傍の曲げに応じて伝送される光が界面でリークして光損失が発生するので、リークによる光損失及びその曲げ変化による変化は、通常の光ファイバと比べて、非常に大きい。そのため、指関節の動作に応じて生じるヘテロコア部及びその近傍の曲率変化により、指関節の動作を精度良く検出することができる。

産業上の利用分野


本発明は、所定の経路に沿った2点間の変位を検出可能な光ファイバセンサ、及びこれを備えた変位検出装置、関節動作検出装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
所定の経路に沿った第1点と第2点との間の変位が検出可能な光ファイバセンサであって、
異なる径のコア及び該コアの外周に設けられたクラッドで構成され、伝送する光の一部を漏洩するヘテロコア部を有し、該へテロコア部が前記第1点と第2点との間に位置するよう、該第1点と第2点とに固定された光ファイバと、
前記光ファイバの前記ヘテロコア部と前記第2点との間の一部が固定され、摺動可能な光ファイバ固定部材と、
前記光ファイバ固定部材を前記第1点に向けて付勢する付勢手段と、
前記光ファイバ固定部材に固定された部分と前記第1点との間における前記光ファイバの変形を、所定の薄厚空間内に規制する規制部材とを備えることを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項2】
前記光ファイバ固定部材を摺動可能にガイドするガイド部を、前記規制部材が有することを特徴とする請求項1に記載の光ファイバセンサ。
【請求項3】
前記光ファイバ固定部材に固定された部分と前記第2点との間における前記光ファイバの経路を規定する経路規定部材を備えることを特徴する請求項1又は2に記載の光ファイバセンサ。
【請求項4】
前記光ファイバ固定部材の前記第1点側に前記光ファイバの固定角度を変更する固定角度調整部材を備えることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の光ファイバセンサ。
【請求項5】
所定の経路に沿った第1点と第2点との間の変位が検出可能な光ファイバセンサであって、
異なる径のコア及び該コアの外周に設けられたクラッドで構成され、伝送する光の一部を漏洩するヘテロコア部を有し、該へテロコア部が前記第1点と第2点との間に位置するよう、該第1点に対して前記ヘテロコア部を間に有する2点が固定された光ファイバと、
一端が前記第2点に固定された糸状部材と、
該糸状部材の他端に連結され、前記2点間において前記光ファイバと接し、摺動可能な摺動部材と、
前記摺動部材を前記第1点側に向けて付勢する付勢手段と、
前記2点間における前記光ファイバの変形を、所定の薄厚空間内に規制する規制部材とを備えることを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項6】
請求項1から5の何れか1項に記載の光ファイバセンサと、
前記光ファイバの入射端に設けられた光源と、
前記光ファイバの出射端に設けられた受光部とを備え、
前記光源から前記入射端に入射された光が前記光ファイバを伝送して前記受光部にて受光されるまでの損失に応じて、前記第1点と第2点との間の変位を検出することを特徴とする変位検出装置。
【請求項7】
請求項1から5の何れか1項に記載の光ファイバセンサと、
前記光ファイバの入射端に設けられた光源と、
前記光ファイバの出射端に設けられた受光部と、
人体に装着され、前記第1点と第2点とが関節を跨ぐようにして表面に設けられた装着具とを備え、
前記光源から前記入射端に入射された光が前記光ファイバを伝送して前記受光部にて受光されるまでの損失に応じて、前記関節の動作を検出することを特徴とする関節動作検出装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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