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技術 光ファイバ観察装置と光ファイバ融着接続装置

出願人 古河電気工業株式会社
発明者 田邊明夫
出願日 2001年2月28日 (19年10ヶ月経過) 出願番号 2001-055806
公開日 2002年9月11日 (18年3ヶ月経過) 公開番号 2002-258094
状態 特許登録済
技術分野 光学装置、光ファイバーの試験 ライトガイドの機械的結合
主要キーワード 放電電極棒 放電熱 透過光像 径方向中心 円柱面 軸ずれ量 両ファイバ 移動パターン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年9月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

形状認識によって光ファイバ軸中心を代表する直線を求める場合、その精度が低い。

解決手段

光ファイバ観察装置は、観察対象である光ファイバ1,2を挟んでその径方向一方側に光源3を、他方側にレンズ4及び撮像カメラ5を配置して、光ファイバ1,2を透過した光をレンズ4を通して撮像カメラ5で撮像可能としたものであり、前記レンズは縦横拡大倍率が異なり、その拡大倍率の大きな方向が光ファイバ1,2の径方向に沿う向きで配置されている。光ファイバ融着接続装置は、前記光ファイバ観察装置の観察結果に基づいて接続対象である一対の光ファイバの軸合わせを行う。

概要

背景

従来の光ファイバ観察装置は図4に示すように、観察対象である光ファイバAを挟んで、その径方向一方側に光源Bを配置し、他方側に対物レンズC及び撮像カメラDを配置して、光ファイバAにその側方から光を照射し、光ファイバAを透過した光を対物レンズCを通して撮像カメラDで撮影し、得られたファイバ透過光像画像処理装置Eで処理可能としたものである。

この種の光ファイバ観察装置は例えば光ファイバ融着接続装置と組み合わされて使用される。具体的には、光ファイバ融着接続装置によって接続される一対の光ファイバの軸合わせを行うために必要な両光ファイバ軸ずれ量の測定に使用される。この際、光ファイバ観察装置は図5に示すように、前記ファイバ透過光像を画像処理装置E(図4)によって処理し、接続対象である一対の光ファイバAの軸中心を代表する直線(図5に一点鎖線で示す)を形状認識によって求め、それら直線のずれ量を両光ファイバAの軸ずれ量として出力する。

概要

形状認識によって光ファイバの軸中心を代表する直線を求める場合、その精度が低い。

光ファイバ観察装置は、観察対象である光ファイバ1,2を挟んでその径方向一方側に光源3を、他方側にレンズ4及び撮像カメラ5を配置して、光ファイバ1,2を透過した光をレンズ4を通して撮像カメラ5で撮像可能としたものであり、前記レンズは縦横拡大倍率が異なり、その拡大倍率の大きな方向が光ファイバ1,2の径方向に沿う向きで配置されている。光ファイバ融着接続装置は、前記光ファイバ観察装置の観察結果に基づいて接続対象である一対の光ファイバの軸合わせを行う。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

観察対象である光ファイバを挟んでその径方向一方側に光源を、他方側にレンズ及び撮像カメラを配置して、光ファイバを透過した光をレンズを通して撮像カメラで撮像可能とした光ファイバ観察装置において、前記レンズは縦横拡大倍率が異なり、その拡大倍率の大きな方向が光ファイバの径方向に沿う向きで配置されていることを特徴とする光ファイバ観察装置。

請求項2

レンズがシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ観察装置。

請求項3

一対の光ファイバを軸合わせし、軸合わせされた両光ファイバの端面同士を突き合せ、突き合された端面同士を融着接続させる光ファイバ融着接続装置であって、請求項1又は請求項2記載の光ファイバ観察装置を備え、同観察装置の観察結果に基づいて一対の光ファイバの軸合わせを行うことを特徴する光ファイバ融着接続装置。

技術分野

(1)接続対象である光ファイバを高精度で軸合わせして接続することができるので、軸ずれに起因する接続損失を可及的に少ない融着接続を実現することができる。

背景技術

0001

本発明の一つは、光ファイバを観察する光ファイバ観察装置に関するものである。本発明の他の一つは、光ファイバ融着接続装置に関するものである。

0002

従来の光ファイバ観察装置は図4に示すように、観察対象である光ファイバAを挟んで、その径方向一方側に光源Bを配置し、他方側に対物レンズC及び撮像カメラDを配置して、光ファイバAにその側方から光を照射し、光ファイバAを透過した光を対物レンズCを通して撮像カメラDで撮影し、得られたファイバ透過光像画像処理装置Eで処理可能としたものである。

発明が解決しようとする課題

0003

この種の光ファイバ観察装置は例えば光ファイバ融着接続装置と組み合わされて使用される。具体的には、光ファイバ融着接続装置によって接続される一対の光ファイバの軸合わせを行うために必要な両光ファイバ軸ずれ量の測定に使用される。この際、光ファイバ観察装置は図5に示すように、前記ファイバ透過光像を画像処理装置E(図4)によって処理し、接続対象である一対の光ファイバAの軸中心を代表する直線(図5に一点鎖線で示す)を形状認識によって求め、それら直線のずれ量を両光ファイバAの軸ずれ量として出力する。

0004

形状認識によって一対の光ファイバAの軸中心を代表する直線を求める場合、図6に示すように、夫々の光ファイバAの長手方向数ヶ所において同ファイバAの径方向中心に存在するポイント座標を求め(図6ではポイントAの座標X1、Y1及びポイントBの座標X2、Y2を求め)、それらポイントの座標を代表する直線を近似する。従って、近似される直線の測定精度を向上させるためには、各ポイントの座標の測定精度を向上させることと、可及的に多くのポイントの座標を測定することが必要である。

課題を解決するための手段

0005

しかし、各ポイントの座標の測定精度を向上させるために前記図4に示す対物レンズCの倍率を上げたり、高分解能の撮像カメラDを使用したりすると、図7に示すように観察視野が狭まり、測定可能ポイント数が減少してしまう。一方、ポイント数を増加させるために、前記対物レンズCの倍率を下げて観察視野を拡大すると、各ポイントの座標の測定精度が低下してしまう。

0006

本件出願の光ファイバ観察装置の一つは、観察対象である光ファイバを挟んでその径方向一方側に光源を、他方側にレンズ及び撮像カメラを配置して、光ファイバを透過した光をレンズを通して撮像カメラで撮像可能とした光ファイバ観察装置において、前記レンズは縦横拡大倍率が異なり、その拡大倍率の大きな方向が光ファイバの径方向に沿う向きで配置されているものである。

0007

本件出願の光ファイバ観察装置の他の一つは、レンズをシリンドリカルレンズとしたものである。

発明を実施するための最良の形態

0008

本件出願の光ファイバ融着接続装置は、一対の光ファイバを軸合わせし、軸合わせされた両光ファイバの端面同士を突き合せ、突き合された端面同士を融着接続させる光ファイバ融着接続装置であって、前記本発明の光ファイバ観察装置を備え、同観察装置の観察結果に基づいて一対の光ファイバの軸合わせを行うものである。

0009

(実施形態1)以下、観察対象の光ファイバが光ファイバ融着接続装置によって接続される一対の光ファイバである場合を例にとって、本発明の光ファイバ観察装置の実施形態を説明する。この光ファイバ観察装置は図1に示すように、光ファイバ融着接続装置(図示しない)によって接続される一対の光ファイバ1、2を挟んで、その径方向一方側に配置される光源3と、径方向反対側に配置されるレンズ4及び撮像カメラ5と、撮像カメラ5の撮影画像を処理する画像処理部6を備えている。

0010

図1に示す前記光源3は、夫々の光ファイバ1、2の突き合せ部10にその側方から光を照射するためのものであり、光ファイバ1、2の径方向一方側(側方)であって、同ファイバ1、2から所定距離だけ離れた位置に配置されている。

0011

図1に示す前記レンズ4は光源3から照射され、夫々の光ファイバ1、2を透過した光によって形成される像(ファイバ透過光像)を拡大するためのものであり、光ファイバ1、2を挟んで前記光源3と反対側であって、同ファイバ1、2から所定距離だけ離れた位置に配置されている。このレンズ4は縦横の拡大倍率が異なるレンズであり、本実施形態では、図2に示すように、円柱面12をもち一方向にのみレンズ作用を発揮するシリンドリカルレンズ(Cylindrical Lenses)を用いた。さらに、そのシリンドリカルレンズ4をレンズ作用が発揮される方向(拡大倍率が大きい方向)と光ファイバ1、2の径方向とが平行となる向きで配置した。以上によって、当該シリンドリカルレンズ4に入射したファイバ透過光像は、光ファイバ1、2の径方向及び長手方向に拡大されるが、径方向により大きく拡大される。尚、光ファイバ1、2の長手方向への拡大倍率は従来の光ファイバ観察装置におけるそれと同様に設定してある。

0012

図1に示す前記撮像カメラ5はシリンドリカルレンズ4を通過したファイバ透過光像を撮影するためのものであり、シリンドリカルレンズ4の後方に同レンズ4から所定距離だけ離れた位置に配置されている。本実施形態では当該撮像カメラ5としてCCDカメラ(Charge Coupled Device Camera)を用いた。以上によって、前記シリンドリカルレンズ4によって拡大されたファイバ透過光像がCCDカメラ5によって撮影され、その撮影画像が画像処理部6に入力される。

0013

図1に示す前記画像処理部6は入力されたファイバ透過光像から夫々の光ファイバ1、2の軸中心を代表する直線を形状認識によって求める。具体的には前記図6に示す場合と同様に、入力されたファイバ透過光像に基づき、夫々の光ファイバ1、2の長手方向数ヶ所において同ファイバ1、2の径方向中心に存在するポイントの座標を求め、それらポイントの座標を代表する直線を近似する。ここで、入力されるファイバ透過光像は前記シリンドリカルレンズ4によって光ファイバ1、2の径方向及び長手方向に拡大され、且つ径方向により大きく拡大されている。従って、従来に比べて測定されるポイント数が減少することはなく、各ポイントの座標の測定精度は向上する。この結果、コア径が4μm以下といった非常に細径の光ファイバについても、高精度でその軸中心を代表する直線を求めることができる。

0014

次に、夫々の光ファイバ1、2の軸中心を代表する直線のずれ量を求め、求められたずれ量を両光ファイバ1、2の軸ずれ量として出力する。このとき、双方の光ファイバ1、2が厳密に平行に配置されていない場合もあるため、その影響を回避するために、両光ファイバ1、2の突き合せ部10における直線のずれ量を求め、これを軸ずれ量とする。図示されていない光ファイバ融着接続装置は画像処理部6から出力された両光ファイバ1、2の軸ずれ量に基づいて、双方又は一方の光ファイバを移動させて、両光ファイバ1、2の軸合わせを行う。

0015

(実施形態2)前記実施形態1では、シリンドリカルレンズをその拡大倍率の大きな方向と観察対象の光ファイバの径方向とが平行となる向きで配置したが、入射したファイバ透過光像を光ファイバの長手方向よりも径方向へ大きく拡大可能な向きであれば、必ずしも前記向きに配置しなくてもよい。

0016

前記実施形態では1枚のシリンドリカルレンズを用いたが、シリンドリカルレンズとその他の通常のレンズ(縦横の拡大倍率が同一のレンズ)を組合せて用いたり、複数枚のシリンドリカルレンズを組合せて用いたり、あるいは縦横の拡大倍率が異なる非球面レンズトーリックレンズ)を用いたりすることもできる。要は、撮像カメラによって撮影されるファイバ透過光像を観察対象である光ファイバの長手方向よりも径方向へより高倍率で拡大可能であればよい。

0017

(実施形態3)本発明の光ファイバ融着接続装置の実施形態の一例を説明する。この光ファイバ融着接続装置は、融着接続装置、本発明の光ファイバ観察装置及びこれら装置を制御する制御装置を備え、本発明の光ファイバ観察装置の観察結果に基づいて接続対象である一対の光ファイバの軸合わせ及びその他の必要な工程を行うものである。本発明の光ファイバ観察装置に関しては既に説明済みであるため、ここでは融着接続装置について詳細に説明する。

0018

前記融着接続装置には図3に示すように、接続対象である一対の光ファイバ1、2を夫々把持して位置決めする2つのファイバホルダー20(図3では一方の光ファイバ1を把持する一方のファイバホルダー20のみ図示)と、両ファイバホルダー20の間に配置された放電電極棒22と、放電電極棒22に給電される放電電流量を変化させて発熱量を制御する熱源制御部24とからなる。このうち、ファイバホルダー20と放電電極棒22は図示されていない装置本体の上面に配置され、熱源制御部24は同装置本体の内部に配置されている。

0019

図3に示すファイバホルダー20及び図示されていないもう一方のファイバホルダー20は、共にその上面に光ファイバ1、2の先端部を配置可能なV溝26が形成されたブロックである。夫々のファイバホルダー20は前記制御装置28に制御されて、直交する3軸方向へ移動可能であり、これによって2本の光ファイバ1、2の軸合わせを行ったり、互いの光ファイバ1、2の端面同士を突き合せたりすることができるようにしてある。ここで、制御装置28は本発明の光ファイバ観察装置による観察結果(詳しくは画像処理部6から入力された両光ファイバ1、2の軸ずれ量)に基づいて、夫々のファイバホルダー20を直交する3軸方向へ移動させて、両光ファイバ1、2の軸合わせを行う。尚、2本の光ファイバ1、2の軸合わせ及び端面の突き合せが可能な移動パターンであれば、夫々のファイバホルダー20の移動パターンには特に制限はなく、一方のファイバホルダー20のみが移動してもよい。

0020

図3に示す2本の放電電極棒22は、前記ファイバホルダー20の対向方向と直交する方向に対向させて配置されている。対向する2本の放電電極棒22は熱源制御部24から放電電流が給電されると(電圧印加されると)、その先端間でアーク放電を発生し、その放電熱によって突き合された2本の光ファイバ1、2の端面を溶融させて、両光ファイバ1、2を融着接続させる。尚、熱源制御部24は前記制御装置28から出力されるトリガーに従って放電電極棒22に給電し、制御装置28は両光ファイバ1、2の軸合わせ及び端面の突き合せが終了した後に熱源制御部24にトリガーを出力することは勿論である。また、制御装置28は画像処理部6から入力された情報に基づいて、両光ファイバ1、2の相対的位置関係を求め、その位置関係に基づいて放電電極棒22に給電される放電電流量を変化させるように、熱源制御部24に指令を出すこともできる。

0021

前記融着接続機構の構成は一例であり、本発明の光ファイバ観察装置の観察結果に基づいて、接続対象である一対の光ファイバの軸合わせし、軸合わせされた一対の光ファイバの端面同士を突き合せ、突き合された端面同士を融着接続することが可能な構成であれば如何なる構成であってもよい。

0022

本件出願の光ファイバ観察装置は、縦横の拡大倍率が異なるレンズをその拡大倍率の大きな方向が光ファイバの径方向に沿う向きで配置したので、次のような効果を有する。
(1)撮像カメラによって撮影されるファイバ透過光像が観察対象である光ファイバの長手方向よりも径方向へより大きく拡大される。従って、撮影されたファイバ透過光像から形状認識によって光ファイバの軸中心を代表する直線を近似する際に、その測定精度が向上する。即ち、実際の軸中心とこれを代表する直線との誤差が小さくなる。従って、本発明の光ファイバ観察装置によって2本の光ファイバの軸中心を代表する直線を求め、求められた直線のずれ量が0になるように双方又は一方の光ファイバを移動させれば、両光ファイバを高精度で軸合わせすることができる。

図面の簡単な説明

0023

本件出願の光ファイバ融着接続装置は、前記効果を有する光ファイバ観察装置を備えているので、次のような効果を有する。

--

0024

図1本発明の光ファイバ観察装置の実施形態の一例を示すブロック図。
図2図1に示す光ファイバ観察装置に用いられるレンズの一例を示す説明図。
図3本発明の光ファイバ融着接続装置の実施形態の一例を示すブロック図。
図4従来の光ファイバ観察装置の一例を示すブロック図。
図5光ファイバの軸中心を代表する直線に基づいて2本の光ファイバを軸合わせする様子を示す説明図。
図6ファイバ透過光像から形状認識によって光ファイバの軸中心を代表する直線を求める様子を示す説明図。
図7ファイバ透過光像を縦横の拡大倍率が同一のレンズによって拡大した様子を示す説明図。

0025

1光ファイバ
2 光ファイバ
3光源
4レンズ
5撮像カメラ
6画像処理部

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