JP2006317536A

JP2006317536A - 光ファイバー束の製造装置及びその製造方法

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Publication number: JP2006317536A
Application number: JP2005137467A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tanaka; 敏夫田中
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2006-11-24
Anticipated expiration: 2025-05-10
Also published as: JP4554430B2

Abstract

【課題】この発明は、簡易な構成で、且つ、簡便にして容易に高品質な製造を実現し得るようにすることにある。
【解決手段】ランプ１３で、光ファイバー束１の端面に光束を照射して加熱処理すると共に、この光ファイバー束１の他方の端部から出射される出射光量を積分球１５で積分し、この積分した光の光量に基づく融着カーブを求めて、この融着カーブの最小値から上昇した位置で上記ランプ１３を停止させて光ファイバー束１の端部を融着するように構成した。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば内視鏡に設けられるライトガイド、イメージガイドや、光ファイバーセンサ等に用いられる耐熱性を有する光ファイバー束に係り、特にその製造装置及びその製造方法に関する。

一般に、この種の光ファイバー束の製造方法としては、複数本の光ファイバー素線を束ねて形成され、その端部を口金管に挿入して、この口金管を、いわゆるコレクトチャックと称する工具を用いて光ファイバー素線にクラックが発生しない程度の充填率９０％前後まで縮径加工し、この口金管の端面で切断加工される（例えば、特許文献１参照。）。その後、この切断加工された光ファイバー束は、その口金の周囲が過熱ヒータを用いて光ファイバー素線の屈状点以上で、軟化温度近傍まで加熱され、その束と口金とを固定した融着部が形成される。

ここで、縮径処理する前の口金に対して光ファイバー束を挿入した時の充填率は、７５％〜７８％で、口金を縮径した状態で、７５％〜７８％以上となるように製作され、理想的には、口金を縮径した状態で、光ファイバー素線が折れたりせずに縮径できる充填率が９０％とされている。
特開平１１−２６４９１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される光ファイバー束の製造方法では、その光ファイバー素線の線径や口金の内外径のバラツキによりその融着部の充填率にバラツキが発生したり、融着するための出射温度の変動により、融着部の品質を均一に製作するのが困難となることで、その製造作業が非常に面倒であるという問題を有する。

係る出射温度（融着温度）の変動は、その他、ランプの使用による劣化も要因の一つとなる。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、且つ、簡便にして容易に高品質な製造を実現し得るようにした光ファイバー束の製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、端部が口金に挿入された光ファイバー束の端面に光束を照射して加熱処理するランプと、前記ランプから照射された光束の、前記光ファイバー束から出射される出射光量を積分して求めた光の光量に基づく融着カーブを求めて、該融着カーブの最小値から上昇した位置で前記ランプを停止させて前記光ファイバー束の端部を融着するランプ駆動手段とを備えて光ファイバー束の製造装置を構成した。

上記構成によれば、光ファイバー束の端部の端面よりランプの光束を照射し、その他端部からの出射される光を積分した光量より求めた融着カーブに基づいてランプに駆動を制御するようにしたことにより、簡便にして容易に高品質な端部溶着が可能となる。従って、ファイバー使用上限温度が、光ファイバー束の素線温度の耐熱温度まで使用可能な高品質な融着構造を安定して製造することが可能となる。

また、この発明は、端部が口金に挿入された光ファイバー束の端面にランプからの光束を照射して加熱処理する工程と、前記ランプから照射された光束の、前記光ファイバー束から出射される出射光量を積分して求めた積分値より融着カーブを求めて、該融着カーブの最小値から上昇した位置で前記ランプを停止させて前記光ファイバー束の端部を融着する工程とを備えて光ファイバー束の製造方法を構成した。

以上述べたように、この発明によれば、簡易な構成で、且つ、簡便にして容易に高品質な製造を実現し得るようにした光ファイバー束の製造装置及びその製造方法を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

先ず、この発明の一実施の形態に係る光ファイバー束の製造装置及びその製造方法を説明するに先立ち、図１を参照してこの発明の適用される光ファイバー束の端面前処理を含む製造手順について説明する。

即ち、光ファイバー束１は、複数の光ファイバー素線１ａを束ねて口金管２に挿通させ（図１（ａ）参照）、この口金管２の一部または全部をカシメ処理して仮固定し（同図（ｂ）参照）、口金管２の端部で切断されて端面形成が行われる（同図（ｃ）参照）。次に、光ファイバー束１は、詳細を後述するようにその端部の端面より光が照射して（同図（ｄ）参照），その端部の融着処理が行われ、その後、融着部が切断処理されて（同図（ｅ）参照）、研磨処理が施される（同図（ｆ）参照）。

図２は、この発明の一実施の形態に係る光ファイバー束の製造装置を示すもので、上記光ファイバー束１の端面より光を照射して、その端部の融着処理を実行する加熱方式が採用される。

即ち、ランプハウス１０には、ランプ駆動手段を構成するモニター１１１を有した制御操作部１１が接続される。この操作制御部１１は、例えばパーソナルコンピュータで構成され、安定化電源装置１２が電気的に接続され、該安定化電源装置１２を介して供給される所定電圧の電力を上記ランプハウス１０内に配されるハロゲンランプ等の光束照射用ランプ１３に供給する（図３参照）。

上記ランプハウス１０には、図３に示すように上記光束照射用ランプ１３に対向してファイバー装着用の固定台１４が設けられ、この固定台１４に対向して開閉扉１０１が開閉自在に設けられる。これにより、上記固定台１４には、ランプハウス１０の開閉扉１０１を開いた状態で、上記光ファイバー束１の縮径処理を施した端部側を挿入して装着される。ここで、光ファイバー束１は、その端面が上記光束照射用のランプ１３に対して予め設定した距離Ｌ（ランプ１３の集光位置であり、融着に最適な位置）、例えば１９ｍｍの間隔を有して対向された状態で（図４参照）、その他端部がランプハウス１０の開閉扉１０１から延出される（図３参照）。

そして、上記ランプハウス１０から延出された光ファイバー束１の他端部は、積分球１５に装着される。積分球１５には、光量計１６が接続され、入射した出力光量を積分処理して積分した光を光量計１６に出力する。この光量計１６は、上記操作制御部１１に接続され、上記積分球１５により積分した光が入力されると、該光の光量を表示すると共に、その光量情報を上記操作制御部１１に出力する。操作制御部１１は、入力した光量情報に基づいて図５に示す融着カーブを求めて、この融着カーブに基づいて上記安定化電源装置１２を制御して上記ランプ１３に供給する電力を停止制御し、上記光ファイバー束１の融着動作を終了する。

この融着カーブは、ランプ１３からの光が光ファイバー束１に照射されて該光ファイバー１の融着が開始されると、光が減少され、その融着が進むと、上昇する一定の曲線である。そこで、融着作業前に、ターゲットである光ファイバー束１の融着温度（ターゲット温度）の確認が行われる。このターゲット温度は、実験的に例えば６００〜９００℃の如く求められ、光ファイバー素線１ａの屈状点以上で、軟化温度付近温度まで加熱できる温度である。

上記操作制御部１１は、確認した融着カーブに基づいて、その最小値から５〜２０％の範囲、例えば５％上昇した位置で、上記安定化電源装置１２からの電力のランプ１３への供給を停止して発光を停止させる。このことは、実験的に融着カーブの最小値から５％〜２０％の範囲においてランプ１３からの発光を停止させることで、光ファイバー素線１ａのバラツキによる影響を受けることなく、安定した融着を得ることが確認されることによる。

また、操作制御部１１には、第２の停止手段として、融着完了時間を定める設定時間３０秒〜３６０秒の範囲、例えば１２０秒の如く設定され、上記融着カーブの５％の位置で融着が完了しないことが確認される光ファイバー束１の場合、その設定時間１２０秒で、上記安定化電源装置１２からの電力のランプ１３への電力供給を停止して発光を停止させ、光ファイバー束１の融着動作を終了する。

さらに、上記操作制御部１１には、温度計１７が接続される。温度計１７は、後述する融着温度（ターゲット温度）を確認する際、図６に示すように上記固定台１４に光束照射用ランプ１３に対向して熱電対１８が装着され、該熱電対１８が、ランプ１３から照射される光束の温度情報を検出すると、上記操作制御部１１を介して入力され、ターゲット温度として表示する。この熱電対１８は、固定台１４に装着されると、その検出点がランプ１３に対して光ファイバー束１の端面（融着位置）との上記距離Ｌと同様の間隔を有して対向配置される。

上記構成において、光ファイバー束１の端部の融着を行う場合には、先ず、ターゲット温度の確認を行うために、温度確認用の熱電対１８をランプハウス１０の固定台１４に装着し（図６参照）、操作制御部１１を操作して、モニター１１１上に確認画面を表示させる（図７参照）。この確認画面において、そのランプ電圧、設定時間、ターゲット温度の入力画面に、製品条件に応じて例えば、ランプ電圧１４Ｖ、設定時間１２０秒、ターゲット温度８００℃の如く設定し、操作制御部１１を操作して安定化電源装置１２を駆動する。すると、安定化電源装置１２は、所望の電力をランプ１３に供給して駆動し、ランプ１３を発光させる。

そして、ランプ１３が設定条件に基づいて駆動されると、操作制御部１１のモニター１１１には、図８に示す画面が表示され、熱電対１８を介してランプ１３からの光束に応じた特性曲線が表示される。この特性曲線に基づいて例えば、ターゲット温度に達しないことを判定した場合には、ランプ電圧を高める操作が行われ、確認調整が完了される。また、ターゲット温度に達していない場合には、ランプ１３が劣化していることなどを考慮して、安定化電源装置１２の設定電圧を上げて、所望のターゲット温度を確保するように調整する。

次に、熱電対１８を固定台１４から取外して、上述したように端面前処理工程で、端面処理を施した光ファイバー束１の端部をランプハウス１０内に挿入して固定台１４に装着し、光ファイバー束１の融着工程に移行される。ここで、操作制御部１１には、そのモニター１１１に図９に示す設定画面が表示され、ランプ電圧、融着時間、ターゲット温度をそれぞれ、ランプ電圧１４Ｖ，融着時間１２０ｓｅｃ、ターゲット温度８００℃の如く設定し、融着動作が開始される。

上記固定台１４に装着された光ファイバー束１は、その他端部が積分球１５に装着され、上記操作制御部１１を介して安定電源装置１２が駆動されると、所定電圧の電力がランプ１３に供給されて発光駆動される。このランプ１３で発光した光束は、光ファイバー束１の端部の端面から入射されて融着を進行させると共に、その一部が他端部から光量が出射されて積分球１５に入射される。積分球１５は、入射した光量を積分処理して光量計１６に出力する。光量計１６は、入力した光の光量を検出して表示すると共に、上記操作制御部１１に出力する。

ここで、操作制御部１１は、設定値に基づいて光量計１６を介して入力される光ファイバー束１から出射される光量が、予め記憶される融着カーブの最小値から、例えば５％上昇した位置で、上記安定化電源装置１２からの電力のランプ１３への供給を停止して該ランプ１３の発光を停止させる。ここで、光ファイバー束１は、その端部の融着が終了される。

また、上記操作制御部１１は、上記融着カーブの最小値から５％の位置に到達しない場合、その設定時間、例えば１２０秒に達した状態で、ランプ１３の駆動を停止し、融着動作を終了する。

ここで、光ファイバー束１は、ランプハウス１０内の固定台１４から離脱されてランプハウス１０から取り出し、上述したように切断処理され（図１（ｅ）参照）、その後、研磨処理され（図１（ｆ）参照）、作業が完了される。

なお、上記設定画面で設定した設定値は、設定条件として、操作制御部１１に登録しておいて、以後のこの設定条件に基づいて融着操作を行うように構成してもよい。

このように、上記光ファイバー束の製造装置は、ランプ１３で、光ファイバー束１の端面に光束を照射して加熱処理すると共に、この光ファイバー束１の他方の端部から出射される出射光量を積分球１５で積分し、この積分した光の光量に基づく融着カーブを求めて、この融着カーブの最小値から上昇した位置で上記ランプ１３を停止させて光ファイバー束１の端部を融着するように構成した。

これによれば、光ファイバー束１の端部の端面よりランプ１３の光束を照射し、その他端部からの出射される光を積分した光量より求めた融着カーブに基づいてランプ１３に駆動を制御するようにしたことにより、光ファイバー素線１ａのバラツキ等に影響されることなく、高品質な端部溶着が可能となる。この結果、簡便にして容易な製造を実現したうえで、ファイバー使用上限温度が、光ファイバー束１の素線温度の耐熱温度まで使用可能な高品質な融着構造を安定して製造することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、融着カーブの最小値から５％〜２０％の範囲と、融着開始からの設定時間の双方によりランプ１３の駆動を停止させるように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、融着開始からの設定時間を併用することなく、ランプ１３の駆動を停止させるように構成してもよい。

よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

また、この発明は、上記各実施の形態によれば、次のような構成を得ることもできる。

（付記１）
光ファイバー束の端部を口金管に挿入して固定した光ファイバー束の製造装置において、
前記光ファイバー束の端部の端面より光束を照射して加熱・溶融するランプと、
前記ランプの光束を前記光ファイバー束の端部の端面に照射して、他方の端部から出射される光量を積分し、この積分した光より求めた融着カーブの最小値から上昇した位置で前記ランプの駆動を停止させるランプ駆動手段と、
を具備することを特徴とする光ファイバー束の製造装置。

（付記２）
前記ランプ駆動手段は、融着カーブの最小値から５〜２０％の範囲で前記ランプの駆動を停止させることを特徴とする付記１記載の光ファイバー束の製造装置。

（付記３）
前記ランプ駆動手段は、さらに、融着開始から３０秒から３６０秒で前記ランプの駆動を停止させる第２の停止手段を備えることを特徴とする付記１又は２記載の光ファイバー束の製造装置。

（付記４）
前記ランプ駆動手段は、前記光ファイバー束の出射光量を積分し、積分した出射光量を温度に変換して融着カーブを求めることを特徴とする付記１乃至４のいずれか記載の光ファイバー束の製造装置。

この発明の一実施の形態に係る光ファイバー束の製造装置及び製造方法の適用される光ファイバー束の製造手順を示した図である。この発明の一実施の形態に係る光ファイバー束の製造装置を示した構成図である。図２のランプハウスの詳細を説明するために示した構成図である。図２のランプハウスに装着した光ファイバー束とランプとの位置関係を示した配置図である。図２のランプ停止動作に供する融着カーブの例を示した特性図である。図２のランプハウス内に熱電対を装着した状態を示した構成図である。図２の操作制御部のモニターに表示される確認画面を示した図である。図２の操作制御部のモニターに表示される照射温度に基づく特性曲線画面を示した図である。図２の操作制御部のモニターに表示される設定画面を示した図である。

符号の説明

１…光ファイバー束、１ａ…光ファイバー素線、２…口金管、１０…ランプハウス、１０１…開閉扉、１１…操作制御部、１１１…モニター、１２…安定化電源装置、１３…ランプ、１４…固定台、１５…積分球、１６…光量計、１７…温度計、１８…熱電対。

Claims

端部が口金に挿入された光ファイバー束の端面に光束を照射して加熱処理するランプと、
前記ランプから照射された光束の、前記光ファイバー束から出射される出射光量を積分して求めた光の光量に基づく融着カーブを求めて、該融着カーブの最小値から上昇した位置で前記ランプを停止させて前記光ファイバー束の端部を融着するランプ駆動手段と、
を具備することを特徴とする光ファイバー束の製造装置。
前記ランプ駆動手段は、前記ランプを融着カーブの最小値より５％〜２０％上昇した位置において停止させることを特徴とする請求１記載の光ファイバー束の製造装置。
前記ランプ駆動手段は、前記光ファイバー束の出射光量を積分し、積分した出射光量を融着カーブとすることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバー束の製造装置。
端部が口金に挿入された光ファイバー束の端面にランプからの光束を照射して加熱処理する工程と、
前記ランプから照射された光束の、前記光ファイバー束から出射される出射光量を積分して求めた積分値より融着カーブを求めて、該融着カーブの最小値から上昇した位置で前記ランプを停止させて前記光ファイバー束の端部を融着する工程と、
を具備することを特徴とする光ファイバー束の製造方法。