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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Beobachtungsgerät zur Beobachtung
der Positionen von optischen Fasern sowie ein Gerät zum Verschmelzungsspleissen
für optische
Fasern unter Verwendung desselbigen.
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Zugehöriger Stand
der Technik
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Ein
herkömmliches
Beobachtungsgerät
für optische
Fasern ist in der veröffentlichten
Japanischen Patentanmeldung Nr. 1-107218 offenbart. Das herkömmliche
Beobachtungsgerät
für optische
Fasern, das in dieser Anmeldung beschrieben ist, ist ein Gerät zum Illuminieren
von Licht von schräg
oberhalb einer Vielzahl von optischen Fasern, die in einer Reihe
an einem Halterahmen befestigt sind, und zum Aufnehmen eines Bildes von
der Umgebung der Endflächen
an gespleissten Bereichen der optischen Fasern, die durch das Licht
illuminiert werden, mittels einer TV-Kamera, die schräg darüber angeordnet
ist.
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9 ist
eine Zeichnung, um ein optisches System gemäß einem herkömmlichen
Beobachtungsgerät für optische
Fasern zu zeigen. Wie in 9 gezeigt, liegt eine Bildaufnahme-Ebene 100 von
einer TV-Kamera senkrecht zur optischen Achse 102 einer
optischen Linse 101, und das Optiksystem ist so eingestellt,
dass der Brennpunkt auf der Bildaufnahme-Ebene 100 erreicht
wird, die sich mit der optischen Achse 102 schneidet. Folglich
verschlechtert sich der Brennpunkt mit zunehmenden Distanzen von
dieser Position, wodurch eine Unschärfe des Bildes bewirkt wird;
daher war die Anzahl der optischen Fasern, für die das Bild auf einem Bildschirm
angezeigt werden konnte, auf vier Paare beschränkt, wenn deren Außendurchmesserbereiche
mit einer Genauigkeit von wenigen μm oder weniger gemessen werden
sollte.
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Außerdem war
das Beobachtungsgerät
für optische
Fasern häufig
in dem Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern integriert. In diesem Fall wurde die Beobachtung
vor dem Verschmelzungsspleissen durchgeführt, um so zu überprüfen, ob
ein Versatz der Achsen oder ähnliches
zwischen optischen Fasern aufgetreten ist, die geschmolzen und miteinander
verspleisst werden sollten. In neuerer Zeit ist die Anzahl der Paare
von optischen Fasern, die mit Hilfe eines Gerätes zum Verschmelzungsspleissen
für optische Fasern
gleichzeitig verspleisst werden sollen, angestiegen, um die Effizienz
des Verspleissens von optischen Fasern zu erhöhen. Derzeit hat die Technologie
zum Verschmelzungsspleissen eine Anzahl von gleichzeitig zwölf Faserpaaren
erreicht, und die Technologie zum gleichzeitigen Verschmelzungsspleissen
von sechzehn Faserpaaren oder vierundzwanzig Faserpaaren wird derzeit
erforscht und entwickelt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Bei
dem vorstehend erläuterten
Beobachtungsgerät
für optische
Fasern können
jedoch nur vier Faserpaare auf einem Bildschirm beobachtet werden;
und, da der Versatz der Achsen gemessen werden musste, wobei jede
optische Faser senkrecht dazu beobachtet wird, die Zeit zum Verspleissen
ist mit dem Anstieg der Anzahl von Paaren von optischen Fasern,
die gleichzeitig durch Verschmelzen verspleisst werden sollen, stark angestiegen,
wie in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt ist.
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Innerhalb
der Zeit zum Verspleissen war die Zeit, die für das tatsächliche Verschmelzungsspleissen erforderlich
war, konstant, und zwar unabhängig
von der Anzahl an Fasern, und der größte Teil des Anstiegs hinsichtlich
der Zeit zum Verspleissen ergab sich aus der Zeit, die zum Beobachten
der Positionen und Endflächen-Zustände der
optischen Fasern durch das Beobachtungsgerät für optische Fasern erforderlich
war. Da die Beobachtungszeit von optischen Fasern mit Zunahme der
Anzahl an optischen Faserpaaren anstieg, wie beschrieben wurde,
hat der Anstieg der Anzahl an Paaren von optischen Fasern, die gleichzeitig
verspleisst werden sollen, folglich nicht zu einem Anstieg der Effizienz
des Verspleissens von optischen Fasern geführt.
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Die
veröffentlichte
Japanische Patentanmeldung Nr. 2-304403 offenbart ein herkömmliches
Beobachtungsgerät
für optische
Fasern. Das in dieser Anmeldung beschriebene herkömmliche
Beobachtungsgerät
für optische
Fasern war dazu ausgestaltet, einen Versuch zu unternehmen, eine
größere Anzahl
von optischen Fasern in den Brennpunkt zu bringen, indem die Bildaufnahme-Ebene
der Bildaufnahmevorrichtung relativ zu der optischen Achse geneigt
wurde. Dieses Beobachtungsgerät
für optische
Fasern benötigte
jedoch eine Vorrichtung zum Antreiben eines Spiegels, da sie den
Spiegel als eine Einrichtung zur Beobachtung in zwei Richtungen
verwendete. Es war außerdem
schwierig, eine geeignete Position und einen geeigneten Winkel der Bildaufnahme-Ebene
zu bestimmen, da sich die Position des virtuellen Bildes (Spiegelbild)
abhängig
von der Einstellung bei der Montage des Spiegels veränderte.
Außerdem
beschreibt die vorstehend genannte Anmeldung, dass bei der praktischen
Anwendung des Gerätes
mehrere Paare von optischen Fasern in Abschnitten beobachtet werden
müssen.
Es war daher möglicherweise
unmöglich,
alle der mehreren Paare von optischen Fasern in den Brennpunkt zu
bringen.
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Außerdem waren
bei beiden der obigen Beobachtungsgeräte für optische Fasern Vergrößerungen
der erhaltenen Bilder nicht konstant, sondern veränderten
sich abhängig
von den Positionen der optischen Fasern, so dass ein arithmetisches
Verfahren beziehungsweise eine Bildverarbeitung zur Korrektur der
Vergrößerungen
der Bilder auf eine gemeinsame Vergrößerung notwendig war. Die Zeit
zum Beobachten der optischen Fasern wurde durch diese Verarbeitung
ebenfalls verlängert,
und es entstand weiterhin ein Problem hinsichtlich der Größe und der
Kosten dieses Gerätes.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt eine Aufgabe zugrunde, die vorstehend
beschriebenen Probleme zu lösen,
und zwar durch Bereitstellen eines Beobachtungsgerätes für optische
Fasern und eines Gerätes
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern, die dazu ausgestaltet sind, um Positionen und Endflächen-Zustände von
allen von sogar noch mehr optischen Fasern innerhalb einer kurzen
Zeit genau zu beobachten. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Beobachtungseinheit zur Verfügung zu stellen,
die für
die Verwendung in diesen Geräten
geeignet ist.
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Ein
Beobachtungsgerät
für optische
Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet ein bildgebendes Optiksystem, welches sich
gegenüberliegend
einer Mehrzahl an Paaren von optischen Fasern befindet, sowie eine
Bildaufnahmevorrichtung, welche Bilder der optischen Fasern aufnimmt,
welche durch das bildgebende Optiksystem gebildet werden, wobei
das bildgebende Optiksystem der Reihe nach von der Seite der optischen
Fasern ein Vorlinsen-System, eine Aperturblende, welche eine Apertur
an einer Position eines hinteren Brennpunktes des Vorlinsen-Systems
enthält,
und ein Nachlinsen-System aufweist, welches einen vorderen Brennpunkt
an der Position des hinteren Brennpunktes des Vorlinsen-Systems hat.
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Ein
bevorzugteres Ausführungsbeispiel
des Beobachtungsgerätes
für optische
Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Beobachtungsgerät für optische Fasern zum Beobachten
einer Mehrzahl an optischen Fasern, bei dem ein bildgebendes Optiksystem
und eine Bildaufnahmeeinrichtung (eine Bildaufnahmevorrichtung)
der Reihe nach von der Seite der Mehrzahl an optischen Fasern an
jeder von zwei verschiedenen optischen Achsen angeordnet sind, die
senkrecht zu den optischen Achsen der Mehrzahl an optischen Fasern verlaufen,
die parallel und in einer flachen Anordnung angeordnet sind, und
die verschieden sind von einer Richtung von einer senkrechten Linie
zu einer Anordnungsfläche
der Mehrzahl an optischen Fasern, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung
Bilder von der Mehrzahl an optischen Fasern aufnimmt, die durch
das bildgebende Optiksystem gebildet werden, wobei das bildgebende
Optiksystem der Reihe nach von der Seite der Mehrzahl an optischen
Fasern ein Vorlinsen-System, eine Aperturblende, welche eine Apertur
an einer Position eines hinteren Brennpunktes des Vorlinsen-Systems
enthält,
und ein Nachlinsen-System aufweist, welches einen vorderen Brennpunkt
an der Position des hinteren Brennpunktes des Vorlinsen-Systems enthält, wobei
die Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung relativ zu der
optischen Achse des bildgebenden Optiksystems so geneigt ist, dass,
je länger
der Objektabstand von einer optischen Faser ist, desto kürzer deren
Bildabstand wird, und wobei die Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung
parallel zu den optischen Achsen der Mehrzahl an optischen Fasern
verläuft.
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Mit
diesem Beobachtungsgerät
für optische
Fasern wird Licht, das von der Mehrzahl an optischen Fasern stammt,
wenn beobachtete Objekte durch eine Lichtquelle illuminiert werden,
auf der Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert
und durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen.
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In
diesem Gerät
ist das bildgebende Optiksystem an jeder der beiden verschiedenen
optischen Achsen angeordnet, die nahezu senkrecht zu den optischen
Achsen der Mehrzahl an optischen Fasern verlaufen und die nicht
senkrecht zu der Anordnungsfläche
der Mehrzahl an optischen Fasern verlaufen, und die Bildaufnahme-Ebene
der Bildaufnahmeeinrichtung ist im wesentlichen parallel zu den
optischen Achsen der optischen Fasern angeordnet und relativ zu
der optischen Achse des bildgebenden Optiksystems geneigt, so dass,
je länger
der Objektabstand ist, desto kürzer
der Bildabstand wird. Folglich wird der im Brennpunkt liegende Bereich
auf der Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung aufgeweitet,
so dass für
alle der mehreren Paare (beispielsweise zwölf Paare) an optischen Fasern
ein Brennpunkt erreicht wird, wodurch von allen optischen Fasern
gleichzeitig scharfe Bilder erreicht werden können. Da das bildgebende Optiksystem, das
wie vorstehend beschrieben konstruiert ist, das Vorlinsen-System,
die Aperturblende und das Nachlinsen-System beinhaltet, sind die Vergrößerungen
der Bilder, die durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen werden,
unabhängig
von den Positionen der optischen Fasern konstant und gleichmäßig.
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In
dem Beobachtungsgerät
für optische
Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung können
das Vorlinsen-System und das Nachlinsen-System zueinander äquivalent
sein und sind hinsichtlich der Position der Apertur der Aperturblende
symmetrisch zueinander angeordnet. In diesem Fall werden Asymmetrie-Fehler
der durch das bildgebende Optiksystem erzeugten Bilder vermieden,
und in den Bildern der durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen
optischen Fasern wird eine sehr gute Qualität erreicht.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
enthält
das Beobachtungsgerät
für optische
Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung außerdem
ein Mittel zum Korrigieren einer Differenz hinsichtlich des Objektabstands von
jeder optischen Faser der Mehrzahl an optischen Fasern, wobei das
Objektabstand-Differenzkorrekturmittel
zwischen der Mehrzahl an optischen Fasern und dem bildgebenden Optiksystem
angeordnet ist. In diesem Fall werden Differenzen hinsichtlich des
Objektabstands infolge der unterschiedlichen Positionen der jeweiligen
optischen Fasern so korrigiert, dass Differenzen des Bildabstands
kleiner werden und sich dadurch der Winkel, der durch die Bildaufnahme-Ebene
der Bildaufnahmeeinrichtung und der optischen Achse des bildgebenden
Optiksystems gebildet ist, dem rechten Winkel annähert. Daher
kann die Bildaufnahmeeinrichtung in einer kompakten Größe konstruiert
werden, was es möglich
macht, die Größe des Beobachtungsgerätes insgesamt
zu reduzieren. Das Objektabstand-Differenzkorrekturmittel ist vorzugsweise
ein Prisma mit einem Querschnitt in Keilform.
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Das
Gerät zum
Verschmelzungsspleissen von optischen Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung ist
ein Gerät
zum Verschmelzungsspleissen der Endflächen von mehreren Paaren von
optischen Fasern, die gegenüberliegend
zueinander angeordnet sind. Es beinhaltet (1) das Beobachtungsgerät für optische
Fasern, das vorstehend beschrieben wurde, um Bilder der mehreren
Paare von optischen Fasern aufzunehmen, (2) ein Untersuchungsmittel,
um zu bestimmen, ob sich die mehreren Paare an optischen Fasern
in einem Zustand befinden, in dem sie verschmolzen und verspleisst
werden können,
und zwar basierend auf dem Bildern der mehreren Paare an optischen
Fasern, die durch das Beobachtungsgerät für optische Fasern aufgenommen
sind, und (3) ein Mittel zum Verschmelzungsspleissen, um die Endflächen der
mehreren Paare an optischen Fasern zu schmelzen und miteinander
zu verspleissen, und zwar basierend auf einem Bestimmungsergebnis,
das durch das Untersuchungsmittel erhalten wird.
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Wenn
Geräte
zum Verschmelzungsspleissen verwendet werden, müssen axiale Verschiebungen
und Winkelverschiebungen von optischen Fasern überwacht werden, um Verluste
beim Verspleissen zu vermindern, indem die Bilder der Fasern aufgenommen
werden.
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Gemäß dem vorliegenden
Gerät zum
Verschmelzungsspleissen nimmt das Beobachtungsgerät für optische
Fasern, das vorstehend beschrieben wurde, die Bilder von den mehreren
Paaren an optischen Fasern auf, wobei deren Endflächen gegenüberliegend
zueinander angeordnet sind, wobei das Untersuchungsmittel bestimmt,
ob ein Verschmelzungsspleissen möglich
ist, und zwar basierend auf den Bildern, und durch das Mittel zum
Verschmelzungsspleissen werden die optischen Fasern geschmolzen
und verspleisst, wenn das Untersuchungsmittel bestimmt, dass ein
Verschmelzungsspleissen möglich
ist. Folglich kann das Beobachten und Untersuchen der mehreren Paare
an optischen Fasern zusammen innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden,
so dass die Verarbeitungszeit für
das Verschmelzungsspleissen von optischen Fasern verkürzt wird.
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Eine
Beobachtungseinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet ein bildgebendes Optiksystem und eine Bildaufnahmeeinrichtung,
die in dieser Reihenfolge von der Seite des Objekts an der optischen Achse
angeordnet sind. Die Bildaufnahmeeinrichtung nimmt ein Bild von
dem Objekt auf, das durch das bildgebende Optiksystem gebildet ist.
Das bildgebende Optiksystem enthält,
in der beschriebenen Reihenfolge von der Stelle beobachteten Objekts,
ein Vorlinsen-System, eine Aperturblende, welche eine Apertur an
einer Position eines hinteren Brennpunktes des Vorlinsen-Systems enthält, und
ein Nachlinsen-System, welches einen vorderen Brennpunkt an der
Position des hinteren Brennpunktes des Vorlinsen-Systems enthält. Eine
Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung ist so angeordnet,
dass sie relativ zu der optischen Achse des bildgebenden Optiksystems
geneigt ist.
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Die
Beobachtungseinheit kann auf geeignete Weise mit dem obigen Beobachtungsgerät für optische Fasern
und dem obigen Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern angewendet werden. Mit dieser Beobachtungseinheit
fokussiert das bildgebende Optiksystem das von dem beobachteten
Objekt (beispielsweise eine Mehrzahl an optischen Fasern, die parallel
und in flacher Anordnung angeordnet sind, oder ähnliches) ausgehende Licht
auf der Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung, und die
Bildaufnahmeeinrichtung nimmt das Bild von dem beobachteten Objekt
auf. In dem Fall, in dem das bildgebende Optiksystem auf der optischen
Achse angeordnet ist, die im wesentlichen senkrecht zu den optischen
Achsen der obigen optischen Fasern verläuft und verschieden ist von
der senkrechten Richtung bezüglich
der Anordnungsfläche
der optischen Fasern, und in dem die Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung
so angeordnet ist, um im wesentlichen parallel zu den optischen
Achsen der mehreren optischen Fasern und relativ zur optischen Achse
des bildgebenden Optiksystems geneigt zu verlaufen, gilt, je länger der
Objektabstand ist, desto kürzer
ist der Bildabstand. Folglich wird der Bereich innerhalb des Brennpunktes
auf der Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung aufgeweitet,
so dass für
alle der mehreren Paare (beispielsweise zwölf Paare) an optischen Fasern
eine Fokussierung erreicht wird, wodurch ermöglicht wird, gleichzeitig von allen
optischen Fasern scharfe Bilder zu erhalten. Da das bildgebende
Optiksystem so konstruiert ist, wie vorstehend beschrieben, indem
es das Vorlinsen-System, die Aperturblende und das Nachlinsen-System
aufweist, werden die Vergrößerungen
der durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bilder konstant und
gleichmäßig, und
zwar unabhängig
von den Positionen der optischen Fasern. Es ist bevorzugt, dass
der Winkel zwischen der optischen Achse des bildgebenden Optiksystems
und der Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung entsprechend
einem Winkel zwischen der optischen Achse des bildgebenden Optiksystems
und der senkrechten Linie bezüglich
der Anordnungsfläche
des beobachteten Objekts genau bestimmt wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden,
die lediglich ein Beispiel darstellen und somit nicht als die vorliegende
Erfindung begrenzend angesehen werden sollen.
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Der
weitere Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung verdeutlicht. Es soll jedoch
verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen
Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungen der Erfindung angeben,
lediglich der Darstellung dienen, und verschiedene Abwandlungen
und Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens und des Schutzbereichs
der Erfindung werden für
den Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
von dem Beobachtungsgerät
für optische Fasern
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
eine beispielhafte Darstellung, die ein bildgebendes Optiksystem
des Beobachtungsgerätes für optische
Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3A ist
eine Darstellung, die ein Bild zeigt, das von dem Beobachtungsgerät für optische
Fasern gemäß dem Vergleichsbeispiel
erhalten wird, und 3B ist eine Darstellung, die
ein Bild zeigt, das von dem Beobachtungsgerät für optische Fasern gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
erhalten wird;
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4 ist
ein Blockdiagramm, das ein erstes abgewandeltes Beispiel des optischen
Systems von einer Mehrzahl an optischen Fasern auf der Bildaufnahme-Ebene
zeigt;
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5 ist
ein Blockdiagramm, das ein zweites abgewandeltes Beispiel des optischen
Systems von einer Mehrzahl an optischen Fasern auf die Bildaufnahme-Ebene
zeigt;
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6 ist
ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
des Gerätes
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7A und 7B sind
Flussdiagramme, die jeweils Faser-Beobachtungsschritte in dem Gerät zum Verschmelzungsspleissen
für optische
Fasern gemäß dem Vergleichsbeispiel
und in dem Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zeigen;
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8 ist
ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel des Beobachtungsgerätes für optische
Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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9 ist
eine Darstellung, die das optische System des Beobachtungsgerätes für optische
Fasern gemäß dem Vergleichsbeispiel
zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
im Detail beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen werden
gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine
redundante Beschreibung wird weggelassen.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
von dem Beobachtungsgerät
für optische Fasern
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Diese Figur ist eine Ansicht in der Richtung entlang
der optischen Achsen von mehreren zu beobachtenden optischen Fasern 2.
Dieses Beobachtungsgerät 1 für optische Fasern
weist ein Paar Lichtquellen 3, 4, die schräg oberhalb
einer Anordnungsfläche 14 an
jeder Seite einer Mehrzahl (beispielsweise zwölf Paare) an optischen Fasern 2 angeordnet
sind, die parallel und in einer flachen Anordnung auf der Anordnungsfläche 14 angeordnet
sind, und ein Paar Mikroskop-Kameras (Beobachtungseinheiten) 5, 6 auf,
die schräg
oberhalb der Anordnungsfläche 14 angeordnet
sind. Jede Mikroskop-Kamera 5, 6 ist eine Kamera
zum Aufnehmen von Bildern der mehreren optischen Fasern 2,
die durch jede Lichtquelle 3, 4 zurück-illuminiert
werden. Die beiden Mikroskop-Kameras 5, 6 können zu
einer Einheit integriert sein.
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Das
Beobachtungsgerät 1 für optische
Fasern beinhaltet eine Bild-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 7 zum
Empfangen der Bilder der optischen Fasern 2, die von den
Mikroskop-Kameras 5, 6 ausgegeben werden, und
eine Anzeige 8 zum Anzeigen eines Bildes, das von der Bild-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 7 ausgegeben wird.
Das Beobachtungsgerät 1 ist
außerdem
mit einer Stromversorgung 9 ausgestattet, um jede von dem Paar
von Lichtquellen 3, 4, die Bild-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 7 und
die Anzeige 8 mit Strom zu versorgen.
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Jede
der Mikroskop-Kameras 5, 6 hat ein bildgebendes
Optiksystem 12, 13, um Licht von den optischen
Fasern 2 zu empfangen und um daraus Bilder zu erzeugen,
und ein CCD (Bildaufnahmevorrichtung) 10, 11 zur
Aufnahme der Bilder. Die bildgebenden Optiksysteme 12, 13 sind
Mikroskope mit der gleichen Vergrößerung. Jedes bildgebende Optiksystem 12, 13 ist
auf dem optischen Pfad zwischen der Lichtquelle 3, 4 und dem
CCD 10, 11 angeordnet. Die optischen Achsen 12a, 13a der
bildgebenden Optiksysteme 12, 13 sind in zwei
Richtungen eingestellt, die im wesentlichen senkrecht zu den optischen
Achsen der optischen Fasern 2 und verschieden von der senkrechten
Richtung bezüglich
der Anordnungsfläche 14 sind.
Beispielsweise ist jede optische Achse 12a, 13a mit
einem Neigungswinkel von 45° bezüglich der
Anordnungsfläche 14 eingestellt,
wobei die Mitte des Querschnitts der optischen Fasern 2 durchlaufen
wird. In diesem Fall, da die optische Achse 12a des bildgebenden
Optiksystems 12 senkrecht zu der optischen Achse 13a des
bildgebenden Optiksystems 13 verläuft, werden die optischen Fasern 2 in
zwei Richtungen senkrecht zueinander beobachtet (in der X-Richtung
and in der Y-Richtung).
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Das
bildgebende Optiksystem 12 ist aus einer Vorlinse 12A,
einer Aperturblende 12B und einer Nachlinse 12C zusammengesetzt,
die von der Seite der optischen Fasern 2 der Reihe nach
angeordnet sind, und auf ähnliche
Weise ist das bildgebende Optiksystem 13 aus einer Vorlinse 13A,
einer Aperturblende 13B und einer Nachlinse 13C zusammengesetzt,
die von der Seite der optischen Fasern 2 der Reihe nach
angeordnet sind. Hier kann jede der Vorlinsen 12A, 13A und
Nachlinsen 12C, 13C entweder eine einzelne konvexe
Linse oder eine Kombination von Linsen sein. Es wird ebenfalls angemerkt,
dass die optischen Achsen 12a und 13a nicht immer
senkrecht zueinander verlaufen müssen,
aber sie können
in zueinander verschiedenen Richtungen eingestellt sein.
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Das
bildgebende Optiksystem 12 wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Das bildgebende Optiksystem 13 hat außerdem die gleiche Struktur. 2 ist
eine beispielhafte Darstellung von dem bildgebenden Optiksystem 12.
Diese Figur ist außerdem
eine Ansicht in der Richtung entlang der optischen Achsen der optischen
Fasern 2. Wie in dieser Figur dargestellt, läuft die
optische Achse 12a von diesem bildgebenden Optiksystem 12 durch
die Mittelposition S der Reihe von optischen Fasern 2,
verläuft
nahezu senkrecht zu den optischen Achsen der optischen Fasern 2 und
ist mit einem Winkel von 45° bezüglich der
Anordnungsfläche 14 der
optischen Fasern 2 geneigt.
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In
dem bildgebenden Optiksystem 12 gibt es eine Vorlinse 12A,
eine Aperturblende 12B sowie eine Nachlinse 12C,
die der Reihe nach von der Seite der optischen Fasern 2 angeordnet
sind. Insbesondere ist die Aperturblende 12B so angeordnet,
um eine Apertur an der Position des hinteren Brennpunktes der Vorlinse 12A zu
haben, und die Nachlinse 12C ist so angeordnet, dass der
vordere Brennpunkt davon an der Position des hinteren Brennpunktes
der Vorlinse 12A angeordnet ist. Die Aperturblende 12B hat
ihre Apertur in ihrem sicheren Bereich, der die optische Achse 12a beinhaltet.
Insbesondere fällt
die hintere Brennpunkt-Position der Vorlinse 12A annähernd mit
der vorderen Brennpunkt-Position der Nachlinse 12C zusammen,
und sie befinden sich an der Apertur der Aperturblende 12B.
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In
dem bildgebenden Optiksystem 12, das wie vorstehend beschrieben
konstruiert ist, konvergieren die Hauptstrahlen, die parallel zu
der optischen Achse 12a von den optischen Fasern 2 ausgehen,
zurück-illuminiert
durch die Lichtquelle 3, an der hinteren Brennpunkt-Position
F durch die Vorlinse 12A, um durch die Apertur der Aperturblende 12B zu
laufen. Sie werden dann wieder in die Hauptstrahlen parallel zu
der optischen Achse 12a mittels der Nachlinse 12C umgewandelt,
um die Bildaufnahme-Ebene 10a von dem CCD 10 zu
erreichen. Daher sind die Vergrößerungen
der Bilder der optischen Fasern 2, die auf der Bildaufnahme-Ebene 10a von
dem CCD 10 gebildet werden, konstant und gleichmäßig, und
zwar unabhängig
von irgendeiner der optischen Fasern 2. Die Vergrößerungen
sind auch dann konstant, wenn die Positionen der optischen Fasern 2 in
der Richtung der optischen Achse 12a des bildgebenden Optiksystems 12 variieren,
oder sogar dann, wenn die Position der Bildaufnahme-Ebene 10a von
dem CCD 10 variiert. Die Vergrößerung von dem bildgebenden
Optiksystem 12 ist durch fC/fA dargestellt, und die Vergrößerung von
einem Bild, das durch das CCD 10 aufgenommen wird, wird
durch die Vergrößerung des
bildgebenden Optiksystems 12, dem Winkel zwischen der Anordnungsfläche 14 der
optischen Fasern 2 und der optischen Achse 12a und
durch den Winkel zwischen der Bildaufnahme-Ebene 10a von
dem CCD 10 und der optischen Achse 12a bestimmt.
Es sei angemerkt, dass die Brennpunkt-Abstände fC,
fA der Linsen 12A, 12C in
der Figur gezeigt sind.
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Hier
sind die Vorlinse 12A und die Nachlinse 12C vorzugsweise
Linsen, die die gleiche Struktur haben und bezüglich der Aperturblende 12B symmetrisch
zueinander angeordnet sind. Diese Konfiguration ermöglicht es,
die Vorlinse 12A, die Aperturblende 12B, die Nachlinse 12C und
das CCD 10 auf einfache Weise anzuordnen, um Asymmetrie-Fehler
zu verhindern und um durch das CCD 10 ein Bild mit guter
Qualität
zu erhalten.
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Die
mittlere Position S der optischen Fasern 2 befindet sich
vorzugsweise in der Position des vorderen Brennpunktes der Vorlinse 12A.
In diesem Fall wird durch das bildgebende Optiksystem 12 ein
Bild S' der mittleren
Position S an der Position des hinteren Brennpunktes der Nachlinse 12C gebildet,
wobei der Strahl, der von der mittleren Position S erzeugt wird,
in dem Abschlussraum parallel wird, und Aberration kann einfach korrigiert
werden, um gut ausgeglichen zu sein.
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Mit
diesem bildgebenden Optiksystem 12 ist jeder Objektabstand
(der optische Abstand zwischen einer optischer Faser und der Vorlinse 12A)
verschieden, und zwar abhängig
von jeder Position der optischen Fasern 2. Wenn die Bilder
von den optischen Fasern erhalten werden, wenn die Bildabstände (optische
Abstände
zwischen der Nachlinse 12C und den Positionen der Bilder)
konstant gehalten werden, das heißt, wenn die Bilder erhalten
werden, wobei die Bildaufnahme-Ebene senkrecht zu der optischen
Achse 12a gehalten wird, dann variiert das Ausmaß von Defokussierung
abhängig
von den Positionen der jeweiligen Fasern. Um dieses Problem infolge
der Differenzen hinsichtlich der Objektabstände zu lösen, ist die Bildaufnahme-Ebene 10a von
dem CCD 10 so angeordnet, um nahezu parallel zu den optischen
Achsen der optischen Fasern 2 und geneigt relativ zu der
optischen Achse 12a des bildgebenden Optiksystems 12 zu
verlaufen. Für
jede der optischen Fasern 2 ist die Bedingung der Bilderzeugung
erfüllt,
indem die Bildaufnahme-Ebene 10a so geneigt wird, dass,
je länger
deren Objektabstand ist, desto kürzer
wird deren Bildabstand. Durch diese Anordnung wird der Bereich innerhalb
des Brennpunktes auf der Bildaufnahme-Ebene 10a von dem
CCD 10 auf geweitet, und ein gewünschtes Fokussieren wird für jede der
optischen Fasern 2 erreicht. Daher werden von dem CCD 10 von
allen optischen Fasern 2 scharfe Bilder ausgegeben.
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Der
optimale Wert des Winkels θ zwischen
der Bildaufnahme-Ebene 10a von
dem CCD 10 und der optischen Achse 12a von dem
bildgebenden Optiksystem 12 kann annähernd durch die paraxiale Bilderzeugungsformel
gemäß dem sogenannten
Scheimpflug-Prinzip berechnet werden. Sie kann auch noch genauer erhalten
werden, indem eine Strahlenverlaufs-Simulation durchgeführt wird. Dementsprechend kann
der Winkel θ in
dem Bereich von 45° bis
27° eingestellt
werden, um die optischen Fasern 2 in den Vergrößerungen
von 1x bis 2x zu beobachten.
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In
dem Beobachtungsgerät
für optische
Fasern 1 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird der Winkel θ,
der durch die Bildaufnahme-Ebene 10a und die optische Achse 12a gebildet
ist, auf 45° eingestellt,
und die Vergrößerung beträgt x1. Wie
vorstehend beschrieben, beträgt
der Winkel zwischen der optischen Achse 12a und der Anordnungsfläche 14 der
optischen Fasern 2 ebenfalls 45°, wie vorstehend beschrieben.
Daher ist der Winkel zwischen der Anordnungsfläche 14 und der Bildaufnahme-Ebene 10a der rechte
Winkel, und somit sind Verzerrungen in den Bildern der optischen
Fasern 2, die auf der Bildaufnahme-Ebene 10a erzeugt
werden, sehr gering.
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Die
obige Beschreibung über
das bildgebende Optiksystem 12 unter Bezugnahme auf 2 ist
ebenfalls auf das bildgebende Optiksystem 13 anwendbar.
Folglich haben die Bilder der optischen Fasern 2, die durch
die CCDs 10, 11 aufgenommen und mit Hilfe der
Bild-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 7 auf
der Anzeige 8 angezeigt werden, die konstante Vergrößerung,
und zwar unabhängig
von den jeweiligen Positionen der optischen Fasern 2, und
sind scharf mit wenig Verschmierungen. Daher können Zustände von sogar der Mehrzahl
(beispielsweise zwölf
Paare) von optischen Fasern 2 gleichzeitig beobachtet werden,
so dass die Positionen und die Endflächen-Zustände der optischen Fasern 2 innerhalb
einer kurzen Zeit auf der Anzeige angezeigt werden können.
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3A und 3B sind
Darstellungen, die Beispiele von beobachteten Bildern der optischen
Fasern zeigen. Jede Figur zeigt ein Bild von mehreren Paaren von
optischen Fasern, deren Endflächen
nahe beieinander angeordnet sind. 3A ist
eine Darstellung, die ein Bild zeigt, das durch das Beobachtungsgerät für optische
Fasern gemäß dem Vergleichsbeispiel
erhalten wird, und 3B ist eine Darstellung, die
ein Bild zeigt, das durch das Beobachtungsgerät für optische Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten wird. Diese Figuren zeigen den Fall, in dem sechs
Paare von optischen Fasern beobachtet werden, deren Endflächen gegenüberliegend
zueinander angeordnet sind.
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In
dem Bild 15, das durch das Beobachtungsgerät für optische
Fasern gemäß dem Vergleichsbeispiel erhalten
wird, wie in 3A gezeigt, ist die Vergrößerung in
dem Fall von einem Bild 16 der optischen Faser, die von
der Mikroskop-Kamera am weitesten entfernt ist, die kleinste von
den Bildern der optischen Fasern, und die Vergrößerungen werden mit abnehmenden
Abständen
zwischen den optischen Fasern und der Mikroskop-Kamera graduell
größer, und
die Verstärkung
in dem Fall von einem Bild 17 der optischen Fasern, die der
Mikroskop-Kamera am nächsten
gelegen sind, wird die größte von
den Bildern der optischen Fasern. Dies ist der Fall, da der Objektabstand
und der Bildabstand abhängig
von jeder Position der optischen Faser 2 unterschiedlich
sind, und die reale Vergrößerung von
jedem Bild einer optischen Fasern, das auf der Bildaufnahme-Ebene
von der Mikroskop-Kamera erzeugt wird, variiert ebenfalls entsprechend.
Daher benötigt
das Beobachtungsgerät
für optische
Fasern gemäß dem Vergleichsbeispiel
die Bildbearbeitung, um diese Ungleichförmigkeit der Vergrößerungen
von Bildern zu korrigieren, was zu einem Anstieg hinsichtlich Größe und Kosten des
Gerätes
führt.
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Im
Gegensatz dazu hat das Beobachtungsgerät 1 für optische
Fasern gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die Struktur der bildgebenden Optiksysteme 12, 13,
die wie vorstehend beschrieben konstruiert sind, und folglich ist
in dem Bild 19, das dadurch erhalten wird, die Vergrößerung der
Bilder für
alle optischen Fasern 2 konstant, wie in 3B gezeigt
ist. Daher benötigt
das Beobachtungsgerät 1 für optische
Fasern gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
nicht die Bildverarbeitung, um die Vergrößerungen der Bilder gleichförmiger zu
machen, und daher ist die Zeit, die für die Bestimmung der Positionen
der optischen Fasern erforderlich ist, sehr kurz, und die Größe und die
Kosten des Gerätes
können
reduziert werden.
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Eine
Vielzahl von Modifikationen kann zusätzlich zu der in 2 gezeigten
Struktur angedacht werden, und zwar für das optische System von den
optischen Fasern 2 durch das bildgebende Optiksystem 12 zu der
Bildaufnahme-Ebene 10a von dem CCD 10. Zwei modifizierte
Beispiele werden nachfolgend beschrieben. Es sei angemerkt, dass
das Gleiche ebenfalls anwendbar ist auf das optische System von
den optischen Fasern 2 durch das bildgebende Optiksystem 13 zu
der Bildaufnahme-Ebene 11a von dem CCD 11. In 4 und in 5,
die nachstehend beschrieben werden, ist das bildgebende Optiksystem 12,
das aus der Vorlinse 12A, der Aperturblende 12B und
der Nachlinse 12C zusammengesetzt, als ein Block dargestellt,
und die Mehrzahl an optischen Fasern 2, die parallel und
in flacher Anordnung angeordnet sind, sind zwecks Vereinfachung
als ein Liniensegment dargestellt.
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4 ist
ein Blockdiagramm, das das erste modifizierte Beispiel des optischen
Systems von den optischen Fasern 2 auf der Bildaufnahme-Ebene 10a zeigt.
In diesem Beispiel ist ein Prisma 50, das ein Mittel zum
Korrigieren der Differenz hinsichtlich des Objektabstands abhängig von
den jeweiligen Positionen der mehreren optischen Fasern 2 ist,
auf der optischen Achse 12a zwischen den optischen Fasern 2 und
dem bildgebenden Optiksystem 12 vorgesehen. Das Prisma 50 hat
einen keilförmigen
Querschnitt und ist so angeordnet, dass die Kantenlinie davon parallel
zur Richtung der optischen Achse der optischen Fasern 2 verläuft, und befindet
sich auf der Seite der optischen Fasern mit kürzeren Objektabständen. Je
länger
nämlich
der Objektabstand ist, desto länger
ist ein Abstand von einem Hauptstrahldurchlauf durch das Prisma 50.
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Wenn
beispielsweise der Spitzenwinkel von diesem Prisma 50 als
25°, der
Brechungsindex als 1,5 und ein Einfallswinkel als 90° angenommen
wird, dann beträgt
der Ablenkungswinkel 14,34°.
Wenn die Vergrößerung des
bildgebenden Optiksystems 12 gleich x1 ist, dann beträgt der Winkel
zwischen der optischen Achse 12a und der Ebene, auf der
die Bildaufnahme-Ebene 10a angeordnet
werden muss, 54,4°,
was größer ist
als 45° in
dem Fall aus 2. Und dies bedeutet, dass die
Differenzen der Objektabstände
infolge der unterschiedlichen Positionen der jeweiligen optischen
Fasern 2 korrigiert werden, und folglich sinken die Differenzen von
ihrem Bildabständen,
die eingestellt werden müssen,
und zwar auch dann, wenn der Winkel, der durch die Anordnungsebene 14 der
optischen Fasern 2 und der optischen Achse 12a des
bildgebenden Optiksystems 12 der gleiche ist wie in 2,
nämlich
45°.
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Es
wird beispielsweise ein Fall betrachtet, bei dem der Abstand zwischen
den beiden äußersten
Fasern von den zwölf
Paaren von optischen Fasern 2, die in Intervallen von 0,25
mm angeordnet sind, 2,75 mm (= 0,25 mm × 11) beträgt. Ohne das Prisma 50 (d.h.
in dem Fall von 2), beträgt die Distanz zwischen den beiden
entsprechenden Endfasern in dem Bild auf der Bildaufnahme-Ebene 10a gleich
2,75 mm; wohingegen in dem Fall dieses modifizierten Beispiels die
Distanz lediglich 2,04 mm beträgt.
Da das Bild der optischen Fasern 2, das auf der Bildaufnahme-Ebene 10a erzeugt
wird, kleiner wird, wie beschrieben wurde, dann kann das CCD 10 eine
kompakte Größe haben.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das das zweite modifizierte Beispiel des Optiksystems
von den optischen Fasern 2 zu der Bildaufnahme-Ebene 10a zeigt.
In diesem Beispiel beträgt
die Vergrößerung (fC/fA) des bildgebenden
Optiksystems 12 gleich x1,5. In diesem Fall beträgt der Winkel
33,7° zwischen
der optischen Achse 12a und der Ebene, auf der sich die
Bildaufnahme-Ebene 10a befinden muss. Wenn der Abstand
zwischen den beiden Endfasern der zwölf optischen Fasern 2,
die in den Intervallen von 0,25 mm angeordnet sind, 2,75 mm beträgt, dann
beträgt
der Abstand 5,41 mm zwischen den entsprechenden beiden Endfasern
in dem Bild auf der Bildaufnahme-Ebene 10a. Wie beschrieben,
je größer die
Vergrößerung des
bildgebenden Optiksystems 12 ist, desto kleiner ist der
Winkel θ zwischen
der Bildaufnahme-Ebene 10a und der optischen Achse 12a,
und desto größer ist
das Bild. Daher muss das CCD 10 eine große Größe haben.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 6 ein Ausführungsbeispiel
von dem Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern beschrieben, welches das vorstehend beschriebene
Beobachtungsgerät
für optische
Fasern beinhaltet. Komponenten, die gleich oder ähnlich jenen in dem Beobachtungsgerät 1 für optische
Fasern sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren
Beschreibung ist hier weggelassen.
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Das
Gerät zum
Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern 20 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
beinhaltet: ein Paar Lichtquellen 3, 4 zum Ausstrahlen
von Licht von schräg
oberhalb der mehreren Paare von mehreren Fasern (beispielsweise
zwölf Paare),
optische Fasern 2a, 2b, die in einer flachen Anordnung
angeordnet sind, wobei deren Endflächen einander gegenüberliegen,
eine Mikroskop-Kamera 21 zum Aufnehmen von Bildern der
mehreren optischen Fasern 2a, 2b in zwei Richtungen,
angeordnet schräg oberhalb
der mehreren optischen Fasern 2a, 2b, eine Bild-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 7 zum
Empfangen eines Bildes, das von der Mikroskop-Kamera 21 ausgegeben
wird, eine Bildverarbeitungsvorrichtung 18, um eine Bildverarbeitung
des Bildes durchzuführen,
das von der Bild-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 7 ausgegeben
wird, eine Anzeige 8 zum Anzeigen eines Bildes, das von
der Bildverarbeitungsvorrichtung 18 ausgegeben ist, und
eine Stromversorgung 9, um jede Vorrichtung mit Strom zu
versorgen.
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Außerdem weist
das Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern 20 ein Paar Entladungselektroden 22, 23,
die an jeder Seite von dem Bereich angeordnet sind, wo die Endflächen der
mehreren optischen Fasern 22a, 22b einander gegenüberliegen,
eine Berechnungsvorrichtung (Untersuchungsmittel) 24 zum
Analysieren des Bildes, das von der Bildverarbeitungsvorrichtung 18 ausgegeben
wird, um zu bestimmen, ob Verschmelzungsspleissen hinsichtlich der
Positionen und Endflächenzustände der
mehreren optischen Fasern 2a, 2b möglich ist,
eine Entladungsvorrichtung 25, um den Entladungselektroden 22, 23 eine
hohe Spannung zuzuführen,
wenn die Berechnungsvorrichtung 24 bestimmt, dass Verschmelzungsspleissen
möglich
ist. Außerdem
ist das Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern 20 mit linken und rechten Faserzuführungen 26 versehen,
um die einander zugewandten optischen Fasern 2a, 2b in
jedem Paar miteinander in Kontakt zu bringen, wenn die Berechnungsvorrichtung 24 bestimmt,
das das Verschmelzungsspleissen möglich ist, und eine Speichervorrichtung 27 zum
Speichern von Bestimmungsdaten auf, die in dem Bestimmungsprozess
der Berechnungsvorrichtung 24 verwendet werden.
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Die
Berechnungsvorrichtung 24 empfängt die Bilder von den mehreren
optischen Fasern 2a, 2b, die von der Bildverarbeitungsvorrichtung 18 ausgegeben
werden, und analysiert sie, um Untersuchungen durchzuführen, basierend auf
den in der Speichervorrichtung 27 gespeicherten Bestimmungsdaten,
ob es einen Versatz der Achsen zwischen jedem Paar von jeweils gegenüberliegend
angeordneten optischen Fasern gibt, die durch Verschmelzung verspleisst
werden sollen, ob es eine Lücke
oder ähnliches
in der Anordnung der mehreren optischen Fasern 2a, 2b gibt,
ob es eine Bruchstelle oder ähnliches
in der Endfläche
von jeder optischen Faser gibt, und so weiter. Wenn diese Untersuchungen
zur Feststellung führen,
dass Verschmelzungsspleissen möglich
ist, dann sendet die Berechnungsvorrichtung 24 zunächst ein
Signal von Steuerbefehlen zu den linken und rechten Faserzuführungen 26.
Dieses Signal steuert die linken und rechten Faserzuführungen
26, um die beiden Endflächen
der gegenüberliegenden
mehreren optischen Fasern 2a, 2b enger zueinander
zu verlagern. Danach liefert die Berechnungsvorrichtung 24 ein
Signal von Steuerbefehlen zu der Entladungsvorrichtung 25.
Dieses Signal bewirkt, dass zwischen den Entladungselektroden 22, 23 die
hohe Spannung angelegt wird, wodurch die Endflächen der jeweiligen optischen
Fasern miteinander verschmolzen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird
eine von den linken oder rechten Faserzuführungen 26 angetrieben,
um eine Seite der mehreren optischen Fasern 2a, 2b ein
bisschen nach vorne zu drücken,
wodurch die mehreren optischen Fasern 2a, 2b,
die einander gegenüberliegen,
gleichzeitig durch Verschmelzen verspleisst werden.
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7A und 7B sind
Flussdiagramme, die die Faserüberwachungsschritte
in dem Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern gemäß einem
Vergleichsbeispiel bzw, in dem Gerät zum Verschmelzungsspleissen
für optische
Fasern gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zeigen.
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Wie
in der Figur gezeigt, werden die mehreren optischen Fasern alle
vier Fasern in dem Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern gemäß dem Vergleichsbeispiel
beobachtet. Zum Beobachten der optischen Fasern von zwölf Faserpaaren
muss das Gerät
zum Verschmelzungsspleissen gemäß dem Vergleichsbeispiel
drei Beobachtungen durchführen,
während
das Mikroskop bewegt wird, und daher nimmt die Messung eine lange
Zeit in Anspruch. Insbesondere, wenn die mehreren optischen Fasern
in den beiden Richtungen (in der X-Richtung und der Y-Richtung)
beobachtet werden, und zwar von schräg oberhalb der optischen Fasern,
wird das X-Richtungs-Mikroskop zuerst bewegt (Schritt 30),
und dann wird eine Beobachtung in X-Richtung für die optischen Fasern vom
ersten Faserpaar bis zum vierten Faserpaar durchgeführt (Schritt 31).
Dann wird das X-Richtungs-Mikroskop ein wenig bewegt (Schritt 32),
und es wird eine Beobachtung in X-Richtung für die optischen Fasern vom
fünften
Paar bis zum achten Faserpaar durchgeführt (Schritt 33). Dann
wird das X-Richtungs-Mikroskop ein bisschen weiter bewegt (Schritt 34),
und die X-Richtungs-Beobachtung
wird für
die optischen Fasern vom neunten Faserpaar bis zum zwölften Faserpaar
durchgeführt
(Schritt 35). Durch das Verfahren der obigen Schritte 30 bis 35 wird
ein Bild in X-Richtung von den optischen Fasern der zwölf Faserpaare
erhalten.
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Dann
wird das Y-Richtungs-Mikroskop bewegt (Schritt 36), und
eine Y-Richtungs-Beobachtung wird für die optischen Fasern des
neunten Faserpaares bis zum zwölften
Faserpaar durchgeführt
(Schritt 37). Dann wird das Y-Richtungs-Mikroskop ein wenig bewegt (Schritt 38),
und eine Y-Richtungs-Beobachtung wird für die optischen Fasern des
fünften
Faserpaares bis zum achten Faserpaar durchgeführt (Schritt 39).
Dann wird das Y-Richtungs-Mikroskop ein bisschen weiter bewegt (Schritt 40),
und eine Y-Richtungs-Beobachtung
wird für die
optischen Fasern des ersten Faserpaares bis zum vierten Faserpaar
durchgeführt
(Schritt 41). Durch das Verfahren der obigen Schritte 36 bis 41 wird
ein Y-Richtungs-Bild der optischen Fasern der zwölf Faserpaare erhalten.
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Im
Gegensatz dazu kann das Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern 20 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
durch das Beobachtungsgerät
für optische
Fasern die Fasern gleichzeitig beobachten und messen, sogar in dem
Fall der Beobachtung der optischen Fasern 2a, 2b von
zwölf Faserpaaren,
so dass die Messzeit sehr kurz ist. Insbesondere, wenn die mehreren
optischen Fasern 2a, 2b in den beiden Richtungen
(in der X-Richtung und in der Y-Richtung) von schräg oberhalb
der optischen Fasern beobachtet werden, dann werden die optischen
Fasern 2a, 2b von zwölf Faserpaaren zuerst gleichzeitig
in der X-Richtung mit dem CCD 10 gemessen (Schritt 42),
und dann werden die optischen Fasern 2a, 2b von
zwölf Faserpaaren
gleichzeitig in der Y-Richtung mit dem CCD 11 gemessen
(Schritt 43). Dadurch werden das X-Richtungs-Bild und das
Y-Richtungs-Bild von den optischen Fasern 2a, 2b der
zwölf Faserpaare
erhalten.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann das Gerät zum Verschmelzungsspleissen
für optische
Fasern 20 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die zwei-Richtungs-Bilder der optischen Fasern 2a, 2b der zwölf Faserpaare
durch das Verfahren aus lediglich zwei Schritten erhalten, so dass
die Anzahl an Verarbeitungsschritten im Vergleich mit dem Gerät zum Verschmelzungsspleissen
für optische
Fasern gemäß dem Vergleichsbeispiel
deutlich vermindert wird. Dadurch wird die Messzeit der mehreren
optischen Fasern 2a, 2b in dem Gerät zum Verschmelzungsspleissen
für optische
Fasern 20 reduziert.
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Da
jedes bildgebende Optiksystem 12, 13 konstruiert
ist, wie vorstehend beschrieben wurde, ist in dem Beobachtungsgerät für optische
Fasern, das ein Teil des Gerätes
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern 20 ist, die Vergrößerungen für die Bilder der mehreren optischen
Fasern 2a, 2b, die von jedem CCD 10, 11 aufgenommen
werden, gleichmäßig, so
dass in der Bildverarbeitungsvorrichtung 18 keine Bildverarbeitung
erforderlich ist, um die Vergrößerungen
gleichmäßig zu machen.
Die Messzeit der mehreren optischen Fasern 2a, 2b wird
auch hinsichtlich dieses Aspekts reduziert.
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Da
die Mikroskope in dem Beobachtungsprozess des Gerätes zum
Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern 20 nicht bewegt werden, ist für die Mikroskope
kein Antriebsmechanismus erforderlich. Daher kann die Struktur des
Gerätes
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern 20 vereinfacht werden, und die Größe und das
Gewicht des Gerätes
kann reduziert werden.
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8 ist
ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel des Beobachtungsgerätes für optische
Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Im Vergleich mit dem Gerät aus 1 ist das
vorliegende Gerät
ein Gerät,
das unter Weglassung der Lichtquelle 3 und der Mikroskop-Einheit 6 an
der linken Seite in der gleichen Zeichnung erhalten wird. Stattdessen
weist das vorliegende Gerät
einen Spiegel 99 auf, dessen senkrechte Linie senkrecht
zu den optischen Achsen der optischen Fasern 2 verläuft, was
zu einem Winkel von 45° bezüglich der
optischen Achse des bildgebenden Optiksystems 12 und einem
Winkel von 45° bezüglich der
optischen Achse der Lichtquelle 4 führt. Der Spiegel 99 ist
angeordnet, um entlang der Richtungen (V) senkrecht zu der senkrechten
Linie bewegbar zu sein, und die Mikroskop-Einheit 5 ist
entlang der senkrechten Richtung (H) bezüglich des Spiegels 99 bewegbar.
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Übertragungsbilder
der optischen Fasern, die beobachtet werden, wenn die optischen
Faserpaare 2 in der X-Richtung gesehen werden, werden in
einer solchen Weise erhalten, dass das Licht, das von der Lichtquelle 4 emittiert
wird, durch den Spiegel 99 reflektiert wird, wobei das
reflektierte Licht durch die optischen Faserpaare 2 strahlt,
und das Licht tritt in die Mikroskop-Einheit 5 ein.
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Übertragungsbilder
der optischen Fasern, die beobachtet werden, wenn die optischen
Faserpaare 2 in der Y-Richtung gesehen werden, werden in
einer solchen Weise erhalten, dass das Licht, das von der Lichtquelle 4 emittiert
wird, durch die optischen Faserpaare 2 strahlt, wobei das
durchgelassene Licht durch den Spiegel 99 reflektiert wird,
und das Licht in die Mikroskop-Einheit 5 eintritt. Daher
werden X-Richtungs-Bilder und
Y-Richtungs-Bilder gleichzeitig mit einer Bildaufnahme-Ebene erhalten.
Bezugszeichen 2' bezeichnet
in diesem Fall ein Spiegelbild des Bildes der optischen Faser. Der
Spiegel 99 wird während
der Einstellung der optischen Faserpaare 2 nach unten bewegt.
Da das vorliegende Gerät
lediglich ein bildgebendes Optiksystem verwendet, können deren
Herstellungskosten reduziert werden.
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Wie
vorstehend detailliert beschrieben, ist das Beobachtungsgerät für optische
Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung so konstruiert, dass das Licht, das von den optischen
Fasern stammt, wenn beobachtete Objekte durch die Lichtquelle illuminiert
werden, durch das bildgebende Optiksystem auf der Bildaufnahme-Ebene
der Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert wird, und dass die Bilder
durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen werden. In dieser
Struktur ist das bildgebende Optiksystem an jeder der beiden voneinander
verschiedenen optischen Achsen angeordnet, die nahezu senkrecht
zu den optischen Achsen der optischen Fasern verlaufen und von der
senkrechten Richtung bezüglich
der Anordnungsfläche
der optischen Fasern verschieden ist, und die Bildaufnahme-Ebene
der Bildaufnahmeeinrichtung ist so angeordnet, um nahezu parallel
zu den optischen Achsen der optischen Fasern zu verlaufen, und so
angeordnet, um relativ zu der optischen Achse des bildgebenden Optiksystems
geneigt zu sein, so dass, je länger
der Objektabstand ist, desto kürzer
der Bildabstand ist; daher wird der Bereich innerhalb des Brennpunktes
auf der Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung aufgeweitet,
so dass für
alle optischen Fasern von mehreren Faserpaaren (beispielsweise zwölf Paare)
eine Fokussierung erreicht wird, wodurch von allen optischen Fasern
gleichzeitig scharfe Bilder erhalten werden. Da das bildgebende
Optiksystem konstruiert ist, wie vorstehend beschrieben ist, einschließlich des
Vorlinsen-Systems,
der Aperturblende und des Nachlinsen-Systems, sind die Vergrößerungen
der Bilder, die durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen werden,
konstant und gleichmäßig, und
zwar unabhängig
von den Positionen der optischen Fasern. Daher können sogar die optischen Fasern
von vielen Faserpaaren innerhalb von kurzer Zeit beobachtet werden,
und die Bildverarbeitung, um die Vergrößerungen der Bilder gleichmäßig zu machen,
ist nicht mehr erforderlich. Daher können die Größe und die Kosten reduziert
werden.
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Wenn
das Vorlinsen-System und das Nachlinsen-System äquivalent zueinander sind und
hinsichtlich der Position der Apertur der Aperturblende symmetrisch
zueinander angeordnet sind, können
Asymmetrie-Fehler in den durch die bildgebenden Optiksysteme erzeugten
Bilder vermieden werden, und folglich haben die Bilder der optischen
Fasern, die durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen werden,
eine gute Qualität.
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Wenn
das Gerät
außerdem
das Objektabstand-Differenzkorrekturmittel
zum Korrigieren der Differenz hinsichtlich des Objektabstandes von
jeder optischen Faser einer Vielzahl von optischen Fasern aufweist,
das zwischen den optischen Fasern und dem bildgebenden Optiksystem
angeordnet ist, korrigiert dieses Differenzen unter den Objektdistanzen
abhängig
von den Positionen der jeweiligen optischen Fasern, wodurch Differenzen
der einzustellenden Bildabstände
klein werden, und der Winkel zwischen der Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung
und der optischen Achse des bildgebenden Optiksystems nähert sich
dem rechten Winkel. Daher können
das Beobachtungsgerät
für optische
Fasern und auch die Bildaufnahmeeinrichtung in einer kompakten Größe konstruiert
werden. Das Objektabstand- Differenzkorrekturmittel
ist vorzugsweise ein Prisma mit einem keilförmigen Querschnitt.
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Mit
dem Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Bilder von mehreren Paaren von optischen Fasern,
deren Endflächen
einander gegenüberliegen, durch
das vorstehend beschriebene Beobachtungsgerät für optische Fasern aufgenommen,
wobei das Untersuchungsmittel bestimmt, ob Verschmelzungsspleissen
möglich
ist, und zwar basierend auf den Bildern, und die Einrichtung zum
Verschmelzungsspleissen führt
ein Verschmelzungsspleissen der Fasern durch, wenn das Untersuchungsmittel
bestimmt, dass Verschmelzungsspleissen möglich ist. Daher wird das Beobachten
und Untersuchen der mehreren Paare von optischen Fasern gleichzeitig
innerhalb einer kurzen Zeit durchgeführt, und die Verarbeitungszeit
des Verschmelzungsspleissens von optischen Fasern wird verkürzt. Die
Struktur wird einfacher, da der Verfahrensabschnitt, der vorher
erforderlich war, nicht mehr notwendig ist.
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Mit
der Beobachtungseinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Licht, das von dem beobachteten Objekt ausgeht
(beispielsweise eine Vielzahl von optischen Fasern, die parallel
und in flacher Ausgestaltung angeordnet sind, oder ähnliches)
durch das bildgebende Optiksystem auf der Bildaufnahme-Ebene von
der Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert, und das Bild des beobachteten
Objekts wird durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen. In dem
Fall, in dem das bildgebende Optiksystem auf der optischen Achse
angeordnet ist, die nahezu senkrecht zu den optischen Achsen der
oben genannten optischen Fasern verläuft und verschieden ist von
der senkrechten Richtung bezüglich
der Anordnungsfläche
der optischen Fasern, und in dem die Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung
so angeordnet ist, um nahezu parallel zu den optischen Achsen der
optischen Fasern zu verlaufen, und so, um relativ zu der optischen
Achse des bildgebenden Optiksystems geneigt zu sein, so dass, je
länger
der Objektabstand ist, desto kürzer
der Bildabstand ist, wird der Bereich innerhalb des Brennpunktes
auf der Bildaufnahme-Ebene der Bildaufnahmeeinrichtung aufgeweitet,
so dass eine Fokussierung für
alle optischen Fasern von mehreren optischen Fasern erreicht wird (beispielsweise
zwölf Faserpaare),
wodurch für
alle optischen Fasern gleichzeitig scharfe Bilder erhalten werden.
Da das bildgebende Optiksystem konstruiert ist, wie vorstehend beschrieben,
einschließlich
des Vorlinsen-Systems, der Aperturblende und des Nachlinsen-Systems,
werden die Vergrößerungen
der durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bilder konstant
und gleichmäßig, und
zwar unabhängig
von den Positionen der optischen Fasern. Diese Beobachtungseinheit
ist auf geeignete Weise auf das obige Beobachtungsgerät für optische
Fasern und das obige Gerät
zum Verschmelzungsspleissen für
optische Fasern anwendbar.
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Aus
der so beschriebenen Erfindung ist offensichtlich, dass Ausführungsbeispiele
der Erfindung auf verschiedene Art und weise variiert werden können. Solche
Variationen sollen nicht als Abweichung von dem Schutzbereich der
Erfindung angesehen werden, und all diese Modifikationen, wie sie
für den
Fachmann offensichtlich sind, sollen in den Schutzbereich der nachfolgenden
Ansprüche
fallen.
