JP2005292599A

JP2005292599A - 融着接続機、接続損失推定プログラムおよび接続損失推定方法

Info

Publication number: JP2005292599A
Application number: JP2004109340A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Uchida; 隆章内田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: JP4629994B2

Abstract

【課題】簡易な構成で、光ファイバの融着接続を容易かつ迅速に行うこと。
【解決手段】融着接続の際、Ｖ溝２に配置されてクランプされた光ファイバ１のＹ軸方向から光ファイバ１に光を照射し、受光系６の撮像素子７が光ファイバ１の位置画像を取得し、画像処理部８がこの位置画像をもとに軸ズレ量Ｌｏを求め、損失推定部９は、この軸ズレ量をＶ溝２のテーパ面に沿う軸ズレ量Ｌｒに変換し、この軸ズレ量Ｌｒをもとに接続損失を推定する。推定結果は、入出力部１０に表示出力され、操作者は、この表示結果をみて再クランプするか、融着接続を実行するかを判断する。
【選択図】図３

Description

この発明は、光ファイバをクランプして融着接続を行う際、該融着接続後における接続損失を推定することができる融着接続機、接続損失推定プログラムおよび接続損失推定方法に関するものである。

従来、光ファイバの融着接続機は、接続損失を小さく抑えるために、左右に配置された融着対象の光ファイバの軸ズレ量を測定するようにしている。この従来の融着接続機では、光ファイバの長手方向に垂直な異なる２方向から光を照射して空間的な軸ズレ量を測定するようにしている。いわゆる２軸観察によって空間的な軸ズレ量を測定している。そして、従来の融着接続機は、この軸ズレ量をもとに融着接続後の接続損失を推定し、推定結果を表示出力する。

特開平９−１２７３５８号公報

ところで、近年のＦＴＴＨ（Fiber To The Home）の普及に伴い、各家庭に光ファイバを敷設する場合が増大している。一方、この家庭に対する光ファイバの敷設には、接続損失の規格がかなり緩和されている。このため、高精度かつ高機能よりも小型軽量かつ低コストの簡易型の融着接続機の出現が要望されている。

この場合、目視によって光ファイバの軸ズレ量を認識し、これによって光ファイバの再クランプなどを行うようにしていたが、接続損失との関係が経験によって得られるのみであり、無駄な光ファイバの再クランプを行うことはもちろん、融着接続後に、ＯＴＤＲ（Optical Time Delay Reflectometer）などを用いた試験結果によって接続損失を測定していたため、光ファイバ接続に伴う作業に多大な労力と時間とがかかるという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、光ファイバの融着接続を容易かつ迅速に行うことができる融着接続機、接続損失推定プログラムおよび接続損失推定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる融着接続機は、融着接続の際、Ｖ溝に配置されてクランプされた光ファイバの長手方向に垂直な一固定方向から該光ファイバに光を照射し、該光ファイバの軸ズレを検出する軸ズレ検出手段と、前記軸ズレ検出手段が検出した軸ズレをもとに融着接続後の接続損失を推定する推定手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２にかかる融着接続機は、上記の発明において、前記軸ズレ検出手段は、前記Ｖ溝の溝底部に向かう軸ズレ量を検出し、前記推定手段は、前記軸ズレ量を前記Ｖ溝のテーパ面に沿う軸ズレ量に変換し、この変換した軸ズレ量をもとに前記融着接続後の接続損失を推定することを特徴とする。

また、請求項３にかかる融着接続機は、上記の発明において、前記推定手段が推定した接続損失と実接続損失との相関関係をもとに、前記融着接続後の推定接続損失が所定の実接続損失以下であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果を表示および／または音を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項４にかかる融着接続機は、上記の発明において、前記出力手段は、前記判断手段の判断結果が所定の接続損失を超える場合には該判断結果とともに前記光ファイバの前記Ｖ溝への再設置あるいはＶ溝の清掃を促す指示を表示および／または音を出力することを特徴とする。

また、請求項５にかかる融着接続機は、上記の発明において、前記光ファイバの固定方向は、前記Ｖ溝を形成する２つの面がなす角度の中線と略平行であることを特徴とする。

また、請求項６にかかる融着接続機は、上記の発明において、前記軸ズレ検出手段は、前記光ファイバを観察する観察手段を備え、該観察手段による観察方向は、前記Ｖ溝を形成する斜面に略平行な方向であることを特徴とする。

また、請求項７にかかる融着接続機は、上記の発明において、前記観察手段は、１つの撮像装置であることを特徴とする。

また、請求項８にかかる接続損失推定プログラムは、融着接続の際に、Ｖ溝に配置されてクランプされた前記光ファイバの長手方向に垂直な一固定方向から該光ファイバに光を照射し、該光ファイバの軸ズレを検出する軸ズレ検出手順と、前記軸ズレ検出手順が検出した軸ズレをもとに融着接続後の接続損失を推定する推定手順と、を含むことを特徴とする。

また、請求項９にかかる接続損失推定プログラムは、上記の発明において、前記軸ズレ検出手順は、前記Ｖ溝の溝底部に向かう軸ズレ量を検出し、前記推定手順は、前記軸ズレ量を前記Ｖ溝のテーパ面に沿う軸ズレ量に変換し、この変換した軸ズレ量をもとに前記融着接続後の接続損失を推定することを特徴とする。

また、請求項１０にかかる接続損失推定方法は、融着接続の際に、Ｖ溝に配置されてクランプされた前記光ファイバの長手方向に垂直な一固定方向から該光ファイバに光を照射し、該光ファイバの軸ズレを検出する軸ズレ検出ステップと、前記軸ズレ検出ステップが検出した軸ズレをもとに融着接続後の接続損失を推定する推定ステップと、を含むことを特徴とする。

また、請求項１１にかかる接続損失推定方法は、上記の発明において、前記軸ズレ検出ステップは、前記Ｖ溝の溝底部に向かう軸ズレ量を検出し、前記推定ステップは、前記軸ズレ量を前記Ｖ溝のテーパ面に沿う軸ズレ量に変換し、この変換した軸ズレ量をもとに前記融着接続後の接続損失を推定することを特徴とする。

この発明によれば、軸ズレ検出手段が、融着接続の際、Ｖ溝に配置されてクランプされた光ファイバの長手方向に垂直な一固定方向から該光ファイバに光を照射し、該光ファイバの軸ズレを検出し、推定手段が、前記軸ズレ検出手段が検出した軸ズレをもとに融着接続後の接続損失を推定するようにしているので、簡易な構成で、光ファイバの融着接続を容易かつ迅速に行うことができるという効果を奏する。

以下に、図面を参照してこの発明にかかる融着接続機、接続損失推定プログラムおよび接続損失推定方法の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である融着接続機における融着接続時の接続損失推定にかかわる構成を示す図である。図１において、この融着接続機は、融着接続対象の光ファイバ１をＶ溝２に配置し、この配置された状態でクランプ３によって光ファイバ１がクランプされる。このＶ溝２にクランプされた１対の光ファイバ１は、Ｖ溝２をＺ軸方向に移動し、各光ファイバ１の先端を所定位置で突き合わせた状態で、放電させることによって融着接続される。この場合、Ｖ溝２内に存在するゴミ４などによって各光ファイバ１にＸＹ面内の軸ズレが生じ、この軸ズレの大きさによって接続損失が増大する。

クランプされた光ファイバ１の長手方向に垂直なＹ軸方向の一方には光源５が配置され、他方には受光系６が配置される。すなわち、いわゆる１軸観察の構成をとっている。受光系６には、ＣＣＤなどの撮像素子７を有した光学系であり、この撮像素子７は、光源５から出力された光によって映し出される光ファイバ１を撮像する。光源５および撮像素子７は、制御部Ｃに接続され、制御部Ｃの制御によって駆動される。制御部Ｃは、画像処理部８および損失推定部９を有し、画像処理部８は、撮像素子７によって撮像された光ファイバの画像を画像処理することによって、Ｘ軸方向の軸ズレ量Ｌｏを測定する。また、損失推定部９は、この軸ズレ量Ｌｏと実接続損失との相関関係をもとに接続損失を推定する。この推定結果は、制御部Ｃに接続される入出力部１０に表示出力される。

ここで、図２に示すフローチャートを参照して、制御部Ｃによる損失推定処理手順について説明する。図２において、まず制御部Ｃは、光ファイバ１がクランプされた状態で光源５から光を照射するとともに、撮像素子７による撮像を行う（ステップＳ１０１）。その後、画像処理部８に対して、撮像結果をもとに画像処理を行わせ、軸ズレ量Ｌｏを算出させる（ステップＳ１０２）。その後、算出した軸ズレ量Ｌｏと実接続損失との相関関係をもとに接続損失を推定する（ステップＳ１０３）。

その後、この推定した接続損失（推定損失）が所定値以下か否かを判断する（ステップＳ１０４）。この所定値とは、規格で示される接続損失であり、この接続損失を超える場合には、正常な融着接続が行われていないことを意味する。その後、推定損失が所定値以下である場合（ステップＳ１０４，ＹＥＳ）には、規定値内の損失であると判定し（ステップＳ１０５）、推定損失が所定値以下でない場合（ステップＳ１０４，ＮＯ）には、規定値外の損失と判定する（ステップＳ１０６）。その後、各判定結果を入出力部１０によって表示出力し（ステップＳ１０７）、本処理を終了する。なお、判定結果の表示出力内容は、規定値内の接続損失であるか否かの旨を表示する他、光ファイバの再クランプを依頼する表示を行ったり、このまま融着接続を続行してもよい旨などを併せて表示するようにしてもよい。また、表示出力のみならず、音出力するようにしてもよい。

この実施の形態１では、１軸観察という簡易な構成で、接続損失をＸ方向の軸ズレ量をもとに推定し、その結果をもとに融着接続の接続損失が規定値内となるか否かを判定し、表示するようにしているので、光ファイバの融着接続による接続損失が規定値内とならない融着接続数を激減させることができ、融着接続にかかる時間と労力とを大幅に削減することができる。特にＯＴＤＲなどのよる接続損失測定後に再接続を行うなどによる時間の浪費を極力抑えることができ、光ファイバ接続を迅速に行うことができる。また、簡易で小型軽量であるため、ＦＴＴＨなどが導入される家庭内あるいはその近傍における光ファイバの融着接続を容易に行うことができる。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、Ｘ方向の軸ズレ量Ｌｏをもとに接続損失を推定するようにしていたが、この実施の形態２では、ＸＹ平面内における軸ズレ量Ｌｒをもとに接続損失を推定するようにしている。

図３は、この発明の実施の形態２である融着接続機における融着接続時の接続損失推定にかかわる構成を示す図である。図３において、損失推定部９に対応する損失推定部１９は、画像処理部８で算出した軸ズレ量Ｌｏを、Ｖ溝２のテーパ面に沿う軸ズレ量Ｌｒに変換し、この変換した軸ズレ量Ｌｒをもとに接続損失を推定するようにしている。この場合における軸ズレ量Ｌｒは、ＸＹ平面内における空間的な実際の軸ズレ量とほぼ同じ値である。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

図４に示すフローチャートは、制御部Ｃに対応する制御部Ｃ２による損失推定処理手順を示している。図２に示した処理手順と異なるのは、ステップＳ２０１に対応するステップＳ２０２の処理である。すなわち、ステップＳ２０２では、軸ズレ量Ｌｏの変わりに軸ズレ量Ｌｒを算出している。その他の処理は実施の形態１と同じである。

ここで、軸ズレ量Ｌｏと軸ズレ量Ｌｒとの関係について説明する。軸ズレ量Ｌｒは、軸ズレ量ＬｏとＶ溝２のテーパ面の角度θとを用いて次式で表すことができる。すなわち、
Ｌｒ＝Ｌｏ／（sin（θ／２））
である。この変換を行うことによって、ＸＹ面内における実際の軸ズレ量Ｌｒを求めることができる。

この軸ズレ量Ｌｒは、実際の空間的な軸ズレ量であるから、光ファイバ接続時の軸ズレ量に対応する損失式を用いることができる。図５は、損失式を求める際のパラメータを説明する図である。光ファイバ１１，１２を接続する場合であって、軸ズレ量ｄで、光ファイバ１１のモードフィールド径がＲａ、光ファイバ１２のモードフィールド径がＲｂである場合、損失Ｌ（ｄＢ）は、次式で示される。すなわち、
Ｌ＝10log₁₀((2・Ｒａ・Ｒｂ/(Ｒａ²＋Ｒｂ²))²ＥＸＰ(−2ｄ²/(Ｒａ²＋Ｒｂ²)))
である。モードフィールド径Ｒａ，Ｒｂは既知であるので、損失Ｌは、軸ズレ量ｄすなわち軸ズレ量Ｌｒのみの関数となり、軸ズレ量Ｌｒが求まれば一意に接続損失が求まることになる。なお、接続損失の推定方法はこれに限られない。

図６は、軸ズレ量Ｌｏによる推定損失と軸ズレ量Ｌｒによる推定損失とを用いたそれぞれの場合における実接続損失との関係を測定した結果を示した図である。図６（ａ），（ｂ）はそれぞれ１００個の融着接続結果を示したものである。図６（ａ）は、軸ズレ量Ｌｏと実接続損失との関係をもとに推定損失を得たものであり、実施の形態１に対応する。この場合、軸ズレ量Ｌｒと異なり、軸ズレ量Ｌｏと推定損失との間の関係がリニアではないため、推定損失と実接続損失との間の相関関係はやや低く、ややばらつきがある。

一方、この実施の形態２では、軸ズレ量Ｌｒと推定損失との関係がリニアであるため、精度の高い推定損失を算出でき、この結果、推定損失と実接続損失との間の相関関係は高い。この場合におけるばらつきは、融着接続時における放電などによる接続処理のばらつきが大きな要因になるものと考えられる。

ここで、推定損失ＬＡth，ＬＡ’thによって推定した接続損失によって規定値内である判定した場合に、実際の実接続損失が規定値ＬＢht外となる場合を比較すると、軸ズレ量Ｌｏを用いた場合には、１２個の推定失敗があるが、軸ズレ量Ｌｒを用いた場合には、６個の推定失敗があり、軸ズレ量Ｌｒを用いた推定を行う場合の方が高い精度で推定を行うことができることがわかる。

この実施の形態２では、実施の形態１と同様に、光ファイバの融着接続による接続損失が規定値内とならない融着接続数を激減させることができ、融着接続にかかる時間と労力とを大幅に削減することができる。特にＯＴＤＲなどのよる接続損失測定後に再接続を行うなどによる時間の浪費を極力抑えることができ、光ファイバ接続を迅速に行うことができる。また、簡易で小型軽量であるため、ＦＴＴＨなどが導入される家庭内あるいはその近傍における光ファイバの融着接続を容易に行うことができる。特に、この実施の形態２では、推定損失と軸ズレ量Ｌｒとの相関関係がリニアであるため、推定ばらつきが少なく、損失の推定失敗を小さくすることができる。

なお、上述した実施の形態１，２では、単芯の光ファイバについて説明したが、これに限らず、図７に示したような多芯の光ファイバ２１についても同様に適用することができる。この場合、図８に示したように、多芯数に対応したＶ溝が形成されるが、各Ｖ溝に対応する光ファイバ２１ａ〜２１ｄに対する画像が一度に撮像され、この撮像結果から４つの光ファイバ２１ａ〜２１ｄの軸ズレ量を求め、一つでも推定損失が規定値を超えた場合には、光ファイバ２１ａ〜２１ｄをセットし直しや再接続、清掃などを促す表示や音の出力を行うようにするとよい。

ここで、図９は、具体的な融着接続機３０の外観を示す斜視図であり、図１０は、この融着接続機３０の風防カバー３６を開き、光ファイバ４５を把持したホルダをホルダ台に設置した状態を示す図である。図９および図１０において、この融着接続機３０は、光ファイバの融着接続に必要な最小限の機能を備え、手持部３０ａと融着接続部３０ｂとがＴ字形に配置され、手持部３０ａに表示部３２および入出力部３１を有する。表示部３２は、たとえば、接続損失の設定値、推定損失、警告などの文字を表示することができる。なお、この場合、光ファイバ種類を選択できるようにしてもよい。さらに、表示部３２は、その画面から各種操作が可能なようにタッチパネル式としてもよい。

入出力部３１は、ランプ３２ａ，３２ｂおよび音出力部３３を有する。ランプ３２ａ，３２ｂは、推定損失結果を表示するＬＥＤであり、ランプ３２ａは、推定損失が所定値以下の場合に緑色を点灯し、ランプ３２ｂは、推定損失が所定値以下でない場合に赤色を点灯あるいは点滅させる。また、音出力部３３は、推定損失が所定値以下でない場合に、ブザー音を出力し、警告する。また、入出力部３１は、電源のオン／オフ操作を行う電源キーＫp、表示部３２におけるカーソルの上移動並びに接続操作を開始させるカーソルキーＫcu、カーソルの上移動を素須佐するカーソルキーＫcd、リセットキーＫr、選択決定キーＫe、動作開始あるいは位置停止を入力する操作キーＫopなどの各種操作キーの他、電源のオン／オフ状態を表示するモニタランプＬmなどを有する。

融着接続部３０ｂは、１組のホルダ台３４と、放電電極３５と、風防カバー３６とを有する。ここで、１組のホルダ台３４と放電電極３５とは、内部の支持基板４３上に設置され、支持基板４３は磁性金属によって形成される。ホルダ台３４は、光ファイバ４５を把持した磁性金属からなりホルダ４６をそれぞれ対向させて配置する台で、融着接続部３０ｂの中央に配置される支持部材３７の両側に１つずつ配置される。放電電極３５は、光ファイバ４５に対して直交させて対向配置され、対向配置された光ファイバ４５の端部を放電によって融着接続する。

なお、上述した実施の形態１，２では、光源５と、受光系６および撮像素子７が、Ｖ溝２を成す２つの面が形成する角度の中線に対して略平行に配置されていたが、これに限らず、たとえば図１１に示すように、観察手段としての受光系１６および撮像素子１７とが、Ｖ溝２の斜面と略平行、あるいはＶ溝２の斜面と略直交する方向から観察できるようにしてもよい。これによって、軸ズレ量Ｌｒを直接観察することができる。

さらに、Ｖ溝の斜面角度または／およびＶ溝の斜面や光ファイバを観察する観察手段を設ける位置は任意であってよい。この際、例えば、融着接続機に内蔵するＣＰＵ等によって、各位置や角度の情報に基づいて三次元的に位置計算を行って軸ズレ量Ｌｒ等を求めることができる。また、計算にあたっては、光学的（レンズの収差や、光の屈折他）な考慮がされていることが望ましい。

さらに、図１２に示すように、光源５に対応する光源１５の波長λを可変して観察するようにしてもよい。この場合、たとえば波長λ₁と波長λ₂とでは光ファイバ１を通過する際に光の経路が異なるので、それぞれ表示部１１には、表示領域１１ａ，１１ｂに示すように見え方が違うので、光ファイバ１がＶ溝２上で位置ズレしていた場合、それら画像を比較することによって、Ｖ溝２と光ファイバ１の幾何学的なズレを求めることができる。

さらに、音出力部３３は、音声を出すようにすることができる。例えば、光ファイバをセットし直すことを促す指示や、推定した接続損失が設定された接続損失以下であることを伝達するものである。

この発明の実施の形態１である融着接続機における融着接続時の接続損失推定にかかわる構成を示す図である。図１に示した融着接続機における損失推定処理手順を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２である融着接続機における融着接続時の接続損失推定にかかわる構成を示す図である。図３に示した融着接続機における損失推定処理手順を示すフローチャートである。軸ズレ量と接続損失との関係式に用いるパラメータを説明する図である。推定損失と実接続損失との関係ならびに推定失敗の測定結果を示す図である。多芯光ファイバの一例を示す図である。多芯光ファイバのクランプ状態を示す図である。融着接続機の一例を示す斜視図である。図９に示した融着接続機であって、風防カバーを開き、光ファイバを把持したホルダをホルダ台に設置した状態を示す図である。受光系および撮像素子の観察方向をＶ溝に略平行あるいは略直交する方向に配置した構成を示す図である。複数の波長をもとに光ファイバの軸ズレ量を観察する場合の構成を示す図である。

符号の説明

１光ファイバ
２Ｖ溝
３クランプ
４ゴミ
５光源
６，１６受光系
７，１７撮像素子
８画像処理部
９，１９損失推定部
１０入出力部
１１表示部
Ｃ，Ｃ２制御部
Ｌｏ，Ｌｒ軸ズレ量

Claims

融着接続の際、Ｖ溝に配置されてクランプされた光ファイバの長手方向に垂直な一固定方向から該光ファイバに光を照射し、該光ファイバの軸ズレを検出する軸ズレ検出手段と、
前記軸ズレ検出手段が検出した軸ズレをもとに融着接続後の接続損失を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする融着接続機。
前記軸ズレ検出手段は、前記Ｖ溝の溝底部に向かう軸ズレ量を検出し、
前記推定手段は、前記軸ズレ量を前記Ｖ溝のテーパ面に沿う軸ズレ量に変換し、この変換した軸ズレ量をもとに前記融着接続後の接続損失を推定することを特徴とする請求項１に記載の融着接続機。
前記推定手段が推定した接続損失と実接続損失との相関関係をもとに、前記融着接続後の推定接続損失が所定の実接続損失以下であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果を表示および／または音を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の融着接続機。
前記出力手段は、前記判断手段の判断結果が所定の接続損失を超える場合には該判断結果とともに前記光ファイバの前記Ｖ溝への再設置あるいはＶ溝の清掃を促す指示を表示および／または音を出力することを特徴とする請求項３に記載の融着接続機。
前記光ファイバの固定方向は、前記Ｖ溝を形成する２つの面がなす角度の中線と略平行であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の融着接続機。
前記軸ズレ検出手段は、前記光ファイバを観察する観察手段を備え、該観察手段による観察方向は、前記Ｖ溝を形成する斜面に略平行な方向であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の融着接続機。
前記観察手段は、１つの撮像装置であることを特徴とする請求項６に記載の融着接続機。
融着接続の際に、Ｖ溝に配置されてクランプされた前記光ファイバの長手方向に垂直な一固定方向から該光ファイバに光を照射し、該光ファイバの軸ズレを検出する軸ズレ検出手順と、
前記軸ズレ検出手順が検出した軸ズレをもとに融着接続後の接続損失を推定する推定手順と、
を含むことを特徴とする接続損失推定プログラム。
前記軸ズレ検出手順は、前記Ｖ溝の溝底部に向かう軸ズレ量を検出し、
前記推定手順は、前記軸ズレ量を前記Ｖ溝のテーパ面に沿う軸ズレ量に変換し、この変換した軸ズレ量をもとに前記融着接続後の接続損失を推定することを特徴とする請求項８に記載の接続損失推定プログラム。
融着接続の際に、Ｖ溝に配置されてクランプされた前記光ファイバの長手方向に垂直な一固定方向から該光ファイバに光を照射し、該光ファイバの軸ズレを検出する軸ズレ検出ステップと、
前記軸ズレ検出ステップが検出した軸ズレをもとに融着接続後の接続損失を推定する推定ステップと、
を含むことを特徴とする接続損失推定方法。
前記軸ズレ検出ステップは、前記Ｖ溝の溝底部に向かう軸ズレ量を検出し、
前記推定ステップは、前記軸ズレ量を前記Ｖ溝のテーパ面に沿う軸ズレ量に変換し、この変換した軸ズレ量をもとに前記融着接続後の接続損失を推定することを特徴とする請求項１０に記載の接続損失推定方法。