CN101706611B - 光纤熔接机的显微成像光路的调节结构及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明解决了现有的光路和调节结构等设计上的缺陷，提供了一种易于调节和装配的光纤熔接机的显微成像光路的调节结构及其调节方法，所述调节结构包括机座和安装在机座上的显微镜头及C-MOS或CCD，所述C-MOS或CCD位于显微镜头的光学轴方向上，其特征在于：①所述显微镜头与机座之间以下述方式连接：使显微镜头只具有相对机座沿显微镜头的光学轴方向一维轴向移动的对焦调节功能；②所述C-MOS或CCD与机座之间设有用来调节成像在C-MOS或CCD靶面上的X、Y位置和旋转位置的调节装置。

Description

光纤熔接机的显微成像光路的调节结构及其调节方法

技术领域

本发明涉及一种光纤熔接机的显微成像光路的调节结构及其调节方法。

背景技术

光纤熔接机在熔接前都要对光纤端面质量判定，光纤对直，推进然后放电熔接。这些过程都是要对光纤在X、Y两个方向进行成像，然后软件系统对像进行分析后控制以上操作。一般的光纤熔接机，其光纤显微成像的质量不高，这就造成光纤熔接时误差较大，熔接后光在熔接点的损耗大。随着通信的发展，其对光纤熔接的质量要求越来越高，这使得光纤熔接机对光纤的显微成像要求提高。这个要求的提高，除了对显微镜头的成像质量、解晰度要求提高外，还对整个光路系统、调焦、对中等提出更高要求。高清晰度、高成像质量的显微镜头不难设计，但是，光有好的镜头，整个系统的光路不好，调整机构不理想、不精确，最后的成像效果也不好。特别是光纤熔接机对光纤成像在C-MOS(或CCD)上的位置有要求，还要调节。目前，国内生产这种高精度光纤熔接机的厂家不多，主要靠进口。而国内这种高精度光纤熔接机的光路设计都不好，将所有的调节因素，包括镜头与光纤位置的对焦，成像在C-MOS(或CCD)上X、Y方向的位置，及其他所有系统定位误差引起的偏离全部集中在调节镜头与机座的相对位置，包括：镜头与机座的左右、前后、上下、俯仰等全方位的多维调节。这种调节各因素互相关联，互相影响，非常难调节，难操作。同时，这种设计中，镜头轴向对光纤位置的聚焦调节是通过一个偏心杆转动来实现。而实际上，偏心杆转动时在使镜头在轴向移的同时，也使镜头有一个俯仰的摆动，这个摆动又会影响成像位置和清晰度。所以目前这种设计，虽然理论上能达到成像质量要求，但是在实际操作，调节装配时非常困难，使得高精度的光纤熔接机无法批量生产，因而成本高，没有竞争力。

发明内容

本发明解决了现有的光路和调节结构等设计上的缺陷，提供一种易于调节和装配的光纤熔接机的显微成像光路的调节结构及其调节方法。

本发明所采用的技术方案如下：

(一)方案一：一种光纤熔接机的显微成像光路的调节结构，它包括机座和安装在机座上的显微镜头及C-MOS或CCD，所述C-MOS或CCD位于显微镜头的光学轴方向上，其特征在于：①所述显微镜头与机座之间以下述方式连接：使显微镜头只具有相对机座沿显微镜头的光学轴方向一维轴向移动的对焦调节功能；②所述C-MOS或CCD与机座之间设有用来调节成像在C-MOS或CCD靶面上的X、Y位置和旋转位置的调节装置。

所述显微镜头与机座之间通过螺纹连接来实现：使显微镜头只具有相对机座沿显微镜头的光学轴方向一维轴向移动的对焦调节功能。

或者，所述机座上设有用来带动显微镜头相对机座沿显微镜头的光学轴方向一维轴向移动的电机及其传动机构。

所述调节装置可包括连接于机座上的旋转调节动片以及连接于旋转调节动片与C-MOS或CCD之间的X、Y调节动片；所述旋转调节动片能相对机座以显微镜头的光学轴为中心旋转，且机座上设有用来固定旋转调节动片的旋转位置的紧固装置；所述旋转调节动片上设有用来调节并固定X、Y调节动片相对于旋转调节动片的X、Y位置的二维调整装置。具体的，所述旋转调节动片套置于机座的旋转孔中，所述紧固装置由用来锁紧旋转孔以防止旋转调节动片继续转动的锁紧螺钉构成；所述X、Y调节动片套置于旋转调节动片的管套内腔，所述二维调整装置由分别设于X、Y调节动片的X方向两侧、Y方向两侧的X向调节螺钉、X向弹簧片、Y向调节螺钉、Y向弹簧片构成，其中X向调节螺钉和Y向调节螺钉设于旋转调节动片的管套壁的径向螺纹孔内，X向弹簧片和Y向弹簧片设在X、Y调节动片和旋转调节动片的管套内壁之间。

或者，所述调节装置也可包括连接于机座与C-MOS或CCD之间的X、Y及旋转调节动片，所述机座上设有用来调节并固定X、Y及旋转调节动片相对于机座的X、Y及旋转位置的二维及旋转复合调整装置。具体的，所述X、Y及旋转调节动片设在机座的管套内腔，所述二维及旋转复合调整装置由分别设于X、Y及旋转调节动片的X方向两侧、Y方向两侧的一对X向调节螺钉、X向弹簧片、一对Y向调节螺钉、Y向弹簧片构成，其中X向调节螺钉和Y向调节螺钉设于机座的管套壁的径向螺纹孔内，X向弹簧片和Y向弹簧片设在X、Y调节动片和机座的管套内壁之间。

(二)方案二：上述光纤熔接机的显微成像光路的调节方法，其特征在于：将原来单一的显微镜头与机座间多维复杂调节，分离到多处进行单维精密调节。即，将光纤通过显微镜头在C-MOS或CCD上成像的对焦，以及成像在C-MOS或CCD靶面上的X，Y位置和旋转的调节从单一的显微镜头与机座间多维相对位置的调节分解为：①显微镜头与机座之间只保留沿显微镜头的光学轴方向一维轴向的对焦调节，②成像在C-MOS或CCD靶面上的X、Y位置和旋转位置的调节通过调节C-MOS或CCD与显微镜头的X、Y方向相对位置和相对旋转来实现。

显微镜头与机座之间沿显微镜头的光学轴方向一维轴向的对焦调节由常用的偏心轴调节改为采用精密配合螺纹手动调节或精密电机电动调节。

本发明为调节C-MOS或CCD与显微镜头的X、Y方向相对位置和相对旋转提供了以下两种具体的设计方案：①具体设计方案一：调节C-MOS或CCD与显微镜头的X、Y方向相对位置和相对旋转分开在两个相互独立的机构中，调节C-MOS或CCD和显微镜头的X、Y方向相对位置与调节C-MOS或CCD和显微镜头的相对旋转不同时，不相互干扰。②具体设计方案二：调节C-MOS或CCD与显微镜头的X、Y方向相对位置和相对旋转设计在同一个调节装置中.调节C-MOS或CCD和显微镜头的X、Y方向相对位置与调节C-MOS或CCD和显微镜头的相对旋转同时进行。

较之现有技术而言，本发明具有以下优点：本发明充分考虑了光学、光路设计中光、机、电的综合，设计出易于调节、安装的光、机、电系统.使得高精密、低插入损耗的光纤熔接机在生产过程中光学显微调节对焦、对中时更加方便、更加快捷，也使得高精密、低插入损耗的光纤熔接机的批量生产更加容易。

附图说明

图1是本发明提供的光纤熔接机的显微成像光路的调节结构的光路及结构的轴向剖面示意图。

图2是显微镜头与机座间的精密螺纹调节装置示意图，图2是图1的I部分放大示意图。

图3是显微镜头与机座间的精密电机电动调节装置示意图，图3是图1的B-B剖视图。

图4是调节C-MOS或CCD与显微镜头的X、Y方向相对位置和相对旋转分开在两个相互独立的机构中时，旋转调节部分示意图，图4是图1的A-A剖视图。

图5是图4的E-E剖视图。

图6是调节C-MOS或CCD与显微镜头的X、Y方向相对位置和相对旋转分开在两个相互独立的机构中时，调节X、Y方向相对位置的调节部分示意图，图6是图7的C-C剖视图。

图7是图6的右视图。

图8是调节C-MOS或CCD与显微镜头的X、Y方向相对位置和相对旋转位置设计在同一个调节装置中，X、Y与旋转是同时调节的调节部分示意图，图8是图9的D-D剖视图。

图9是图8的右视图。

图中标号说明：1-光纤座，2-机座，3-显微镜头，4-旋转调节动片，5-X、Y调节动片，6-CMOS或CCD，7-锁紧螺钉，8-X向调节螺钉，8’-Y向调节螺钉，9-X向弹簧片，9’-Y向弹簧片，10-传动机构，11-电机，12-X、Y及旋转调节动片，13-旋转孔，14-LED灯，15-LED光束，16-反射镜。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明内容进行详细说明：

图1为本发明提供的一种光纤熔接机的显微成像光路的调节结构实施例示意图，图示为整体光机电结构的光路图，为了较好的体现显微镜头与机座之间沿显微镜头的光学轴方向一维轴向的对焦调节的两种不同调节方式，图1将采用精密配合螺纹手动调节和精密电机电动调节两种调节方式集中在一张图中表现(一左一右)，具体实施时，同一机构中可采用相同或不同的调节方式。

如图1中所示，包括机座2和安装在机座2上的显微镜头3及C-MOS或CCD6，所述C-MOS或CCD6位于显微镜头3的光学轴方向上，其特征在于：①所述显微镜头3与机座2之间以下述方式连接：使显微镜头只具有相对机座2沿显微镜头3的光学轴方向一维轴向移动的对焦调节功能；②所述C-MOS或CCD6与机座2之间设有用来调节成像在C-MOS或CCD6靶面上的X、Y位置和旋转位置的调节装置。

上述光纤熔接机的显微成像光路的调节方法，其特征在于：将原来单一的显微镜头与机座间多维复杂调节，分离到多处进行单维精密调节。即，将光纤通过显微镜头3在C-MOS或CCD上成像的对焦，以及成像在C-MOS或CCD靶面上的X，Y位置和旋转的调节从单一的显微镜头3与机座2间多维相对位置的调节分解为：①显微镜头3与机座2之间只保留沿显微镜头3的光学轴方向一维轴向的对焦调节，②成像在C-MOS或CCD靶面上的X、Y位置和旋转位置的调节通过调节C-MOS或CCD与显微镜头3的X、Y方向相对位置和相对旋转来实现。

所述C-MOS或CCD6为成像芯片及其电路板。

如图2所示，所述显微镜头3与机座2之间通过螺纹连接来实现：使显微镜头只具有相对机座2沿显微镜头3的光学轴方向一维轴向移动的对焦调节功能。显微镜头3与机座2之间沿显微镜头3的光学轴方向一维轴向的对焦调节由常用的偏心轴调节改为采用精密配合螺纹手动调节。转动显微镜头3即可调节显微镜头在显微镜头的光轴方向与机座的相对轴向移动，从而调节显微镜头与物(光纤)、像(C-MOS)之间的距离。

或者，如图3所示，所述机座2上设有用来带动显微镜头3相对机座2沿显微镜头3的光学轴方向一维轴向移动的电机11及其传动机构10。显微镜头3与机座2之间沿显微镜头3的光学轴方向一维轴向的对焦调节由常用的偏心轴调节改为采用精密电机电动调节。

本发明还为调节C-MOS或CCD与显微镜头3的X、Y方向相对位置和相对旋转提供了以下两种具体的设计方案：

①具体设计方案一：调节C-MOS或CCD6与显微镜头3的X、Y方向相对位置和相对旋转分开在两个相互独立的机构中，调节C-MOS或CCD6和显微镜头3的X、Y方向相对位置与调节C-MOS或CCD6和显微镜头3的相对旋转不同时，不相互干扰。

如图4-图7所示，所述调节装置包括连接于机座2上的旋转调节动片4以及连接于旋转调节动片4与C-MOS或CCD6之间的X、Y调节动片5；所述旋转调节动片4能相对机座2以显微镜头3的光学轴为中心旋转，且机座2上设有用来固定旋转调节动片4的旋转位置的紧固装置7；所述旋转调节动片4上设有用来调节并固定X、Y调节动片5相对于旋转调节动片4的X、Y位置的二维调整装置。所述旋转调节动片4同时也是X、Y调节动片的静片。

所述旋转调节动片4套置于机座2的旋转孔13中，所述紧固装置7由用来锁紧旋转孔13以防止旋转调节动片4继续转动的锁紧螺钉构成；所述X、Y调节动片5套置于旋转调节动片4的管套内腔，所述二维调整装置由分别设于X、Y调节动片5的X方向两侧、Y方向两侧的X向调节螺钉8、X向弹簧片9、Y向调节螺钉8’、Y向弹簧片9’构成，其中X向调节螺钉8和Y向调节螺钉8’设于旋转调节动片4的管套壁的径向螺纹孔内，X向弹簧片9和Y向弹簧片9’设在X、Y调节动片5和旋转调节动片4的管套内壁之间。

调节时，先旋转显微镜头3，调节物、像距，使得光纤在C-MOS或CCD6产生清晰的像(通过显示屏幕看到成像结果)。接着旋转旋转调节动片4及调节X向调节螺钉8，使光纤在C-MOS或CCD6上的成像水平，即光纤的像在显示屏上与屏幕的上下边平行，同时光纤成像的显示屏上的X方向位置符合要求，之后通过紧固装置7将机座2的旋转孔13与旋转调节动片4锁死。最后调节Y向调节螺钉8’，即可调节光纤成像在显示屏幕的Y方向位置，使得光纤成像位置符合要求。如果有必要，还可能要再调节显微镜头3在显微镜头3的光轴方向与机座2的相对轴向移动使得显示屏上的像达到最清晰。在调节好以后，为了防止在运输，使用等过程中的振动影响，一般要将以上所有可动的调节部件用胶固定，粘牢。

②具体设计方案二：调节C-MOS或CCD6与显微镜头3的X、Y方向相对位置和相对旋转设计在同一个调节装置中.调节C-MOS或CCD6和显微镜头3的X、Y方向相对位置与调节C-MOS或CCD6和显微镜头3的相对旋转同时进行。

如图8-图9所示，所述调节装置包括连接于机座2与C-MOS或CCD6之间的X、Y及旋转调节动片12，所述机座2上设有用来调节并固定X、Y及旋转调节动片12相对于机座2的X、Y及旋转位置的二维及旋转复合调整装置。

所述X、Y及旋转调节动片12设在机座2的管套内腔(图8-图9中，将图4-图7中的旋转调节动片4通过紧固装置7固定死，旋转调节动片4的管套即等效于机座2上用来套置X、Y及旋转调节动片12的一个固定不动的管套，具体实施时，也可直接在机座2上设置一个用来套置X、Y及旋转调节动片12的管套)，所述二维及旋转复合调整装置由分别设于X、Y及旋转调节动片12的X方向两侧、Y方向两侧的一对X向调节螺钉8、X向弹簧片9、一对Y向调节螺钉8’、Y向弹簧片9’构成，其中X向调节螺钉8和Y向调节螺钉8’设于机座2的管套壁的径向螺纹孔内，X向弹簧片9和Y向弹簧片9’设在X、Y调节动片5和机座2的管套内壁之间。

调节时，先旋转显微镜头3，调节物、像距，使得光纤在C-MOS或CCD6产生清晰的像(通过显示屏幕看到成像结果)。接着分别调节一对X向调节螺钉8和一对Y向调节螺钉8’的位置，使X、Y及旋转调节动片12相对于机座2的旋转位置的调节和X、Y方向位置的调节同步进行，如果有必要，还可能要再调节显微镜头3在显微镜头3的光轴方向与机座2的相对轴向移动使得显示屏上的像达到最清晰。在调节好以后，为了防止在运输，使用等过程中的振动影响，一般要将以上所有可动的调节部件用胶固定，粘牢。

Claims (11)

1.一种光纤熔接机的显微成像光路的调节结构，它包括机座(2)和安装在机座(2)上的显微镜头(3)及C-MOS或CCD(6)，所述C-MOS或CCD(6)位于显微镜头(3)的光学轴方向上，其特征在于：①所述显微镜头(3)与机座(2)之间以下述方式连接：使显微镜头只具有相对机座(2)沿显微镜头(3)的光学轴方向一维轴向移动的对焦调节功能；②所述C-MOS或CCD(6)与机座(2)之间设有用来调节成像在C-MOS或CCD(6)靶面上的X、Y位置和旋转位置的调节装置。

2.根据权利要求1所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节结构，其特征在于：所述显微镜头(3)与机座(2)之间通过螺纹连接来实现：使显微镜头只具有相对机座(2)沿显微镜头(3)的光学轴方向一维轴向移动的对焦调节功能。

3.根据权利要求1所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节结构，其特征在于：所述机座(2)上设有用来带动显微镜头(3)相对机座(2)沿显微镜头(3)的光学轴方向一维轴向移动的电机(11)及其传动机构(10)。

4.根据权利要求1所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节结构，其特征在于：所述调节装置包括连接于机座(2)上的旋转调节动片(4)以及连接于旋转调节动片(4)与C-MOS或CCD(6)之间的X、Y调节动片(5)；所述旋转调节动片(4)能相对机座(2)以显微镜头(3)的光学轴为中心旋转，且机座(2)上设有用来固定旋转调节动片(4)的旋转位置的紧固装置(7)；所述旋转调节动片(4)上设有用来调节并固定X、Y调节动片(5)相对于旋转调节动片(4)的X、Y位置的二维调整装置。

5.根据权利要求4所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节结构，其特征在于：所述旋转调节动片(4)套置于机座(2)的旋转孔(13)中，所述紧固装置(7)由用来锁紧旋转孔(13)以防止旋转调节动片(4)继续转动的锁紧螺钉构成；所述X、Y调节动片(5)套置于旋转调节动片(4)的管套内腔，所述二维调整装置由分别设于X、Y调节动片(5)的X方向两侧、Y方向两侧的X向调节螺钉(8)、X向弹簧片(9)、Y向调节螺钉(8’)、Y向弹簧片(9’)构成，其中X向调节螺钉(8)和Y向调节螺钉(8’)设于旋转调节动片(4)的管套壁的径向螺纹孔内，X向弹簧片(9)和Y向弹簧片(9’)设在旋转调节动片(4)的管套内壁和X、Y调节动片(5)之间。

6.根据权利要求1所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节结构，其特征 在于：所述调节装置包括连接于机座(2)与C-MOS或CCD(6)之间的X、Y及旋转调节动片(12)，所述机座(2)上设有用来调节并固定X、Y及旋转调节动片(12)相对于机座(2)的X、Y及旋转位置的二维及旋转复合调整装置。

7.根据权利要求6所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节结构，其特征在于：所述X、Y及旋转调节动片(12)设在机座(2)的管套内腔，所述二维及旋转复合调整装置由分别设于X、Y及旋转调节动片(12)的X方向两侧、Y方向两侧的一对X向调节螺钉(8)、X向弹簧片(9)、一对Y向调节螺钉(8’)、Y向弹簧片(9’)构成，其中X向调节螺钉(8)和Y向调节螺钉(8’)设于机座(2)的管套壁的径向螺纹孔内，X向弹簧片(9)和Y向弹簧片(9’)设在机座(2)的管套内壁和X、Y调节动片(5)之间。

8.如权利要求1-7中任一项所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节方法，其特征在于：将光纤通过显微镜头(3)在C-MOS或CCD(6)上成像的对焦，以及成像在C-MOS或CCD(6)靶面上的X，Y位置和旋转位置的调节从单一的显微镜头(3)与机座(2)间多维相对位置的调节分解为：①显微镜头(3)与机座(2)之间只保留沿显微镜头(3)的光学轴方向一维轴向的对焦调节，②成像在C-MOS或CCD(6)靶面上的X、Y位置和旋转位置的调节通过调节C-MOS或CCD(6)与显微镜头(3)的X、Y方向相对位置和相对旋转来实现。

9.根据权利要求8所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节方法，其特征在于：显微镜头(3)与机座(2)之间沿显微镜头(3)的光学轴方向一维轴向的对焦调节采用精密配合螺纹手动调节或精密电机电动调节。

10.根据权利要求8所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节方法，其特征在于：调节C-MOS或CCD(6)与显微镜头(3)的X、Y方向相对位置和相对旋转分开在两个相互独立的机构中，调节C-MOS或CCD(6)和显微镜头(3)的X、Y方向相对位置与调节C-MOS或CCD(6)和显微镜头(3)的相对旋转不同时，不相互干扰。

11.根据权利要求8所述的光纤熔接机的显微成像光路的调节方法，其特征在于：调节C-MOS或CCD(6)与显微镜头(3)的X、Y方向相对位置和相对旋转设计在同一个调节装置中, 调节C-MOS或CCD(6)和显微镜头(3)的X、Y方向相对位置与调节C-MOS或CCD(6)和显微镜头(3)的相对旋转同时进行。 

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