JP2010230858A - 融着接続機及び融着接続機の設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃によって撮像素子の位置がずれたとしても、接続部の位置合わせを良好に行うことができる融着接続機及び融着接続機の設定方法を提供する。
【解決手段】光ファイバ１６ａの軸端部を突き合わせて融着するための放電電極３ｃと、光ファイバ１６ａの接続部を表示部２ａでモニタリングするための撮像素子８とを備えた融着接続機において、撮像素子８を制御するための画像処理部９を有し、この画像処理部９は、撮像素子８の撮像領域８０，９０を切り替え可能な領域切り替え部９ａと、撮像素子８によって撮像された画像に基づいて、放電電極３ｃの位置を認識する認識部９ｂと、認識部９ｂからの情報に基づいて、放電電極３ｃで融着する部分が表示部２ａの中央に位置するように撮像領域８０を表示させる表示位置制御部９ｃとを備えた。
【選択図】図６

Description

本発明は、２本の光ファイバの両端部を融着して接合するための融着接続機及びその設定方法に係り、特に、互いの軸端の位置を合わせて精度よく融着することのできる融着接続機及びその設定方法に関するものである。

従来、２本の光ファイバの軸端の位置を合わせて融着するための融着接続機が知られている。この融着接続機は、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）工事等の増加に伴い、現地での光ファイバの接続作業に使用できるように、運搬が可能なハンディタイプのものが製品化されている。

この融着接続機は、２本の光ファイバの軸端部を突き合わせて加熱するための２つの放電電極と、２本の光ファイバの接続部をモニタするための撮像素子とを備えている。この放電電極は、融着接続機の本体側に固定されている。また、撮像素子についても、接続部に観察レンズを向けた状態で精密に位置合わせされ、融着接続機の本体側に固定されている。

また、撮像素子は、接続部の状態を目視で確認することで融着が良好に行われているか否かをモニタリングするためのものであり、サブミクロンのオーダーまで観察可能な高い分解能が必要とされている。そのため、撮像素子で撮られる映像は、接続部（融着部）の拡大画像であって、分解能の高い映像が望まれる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２６４５２６号公報

しかしながら、上述したハンディタイプの融着接続機は、現地で使用されることから、機器の落下等による衝撃を受けることがある。この衝撃を受けた場合、放電電極と光ファイバの位置がずれることはないが、精密に位置合わせされた撮像素子の位置がずれてしまうことがある。

一方、作業者は、撮像素子が映し出す接続部の拡大画像を見て光ファイバの心出しを行うが、この画像を見ても撮像素子がずれたことを認識することができない。そのため、作業者は、光ファイバの軸端が画像の中心になるようにセットするので、融着すべき部分（光ファイバのそれぞれの軸端部）と放電電極との位置がずれてしまうことがある。その結果、片側の光ファイバが強く加熱され、最適な融着がなされず、接続損失が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、衝撃によって撮像素子の位置がずれたとしても、接続部の位置合わせを良好に行うことができる融着接続機及び融着接続機の設定方法を提供するためのものである。

上述課題を解決するため、本発明は、光ファイバの軸端部を突き合わせて融着するための放電電極と、光ファイバの接続部を表示部でモニタリングするための撮像素子とを備えた融着接続機において、前記撮像素子を制御するための画像処理部を有し、この画像処理部は、前記撮像素子の撮像領域を切り替え可能な領域切り替え部と、前記撮像素子によって撮像された画像に基づいて、前記放電電極の位置を認識する認識部と、前記認識部からの情報に基づいて、前記放電電極で融着する部分が前記表示部の中央に位置するように前記撮像領域を表示させる表示位置制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、光ファイバの軸端部を突き合わせて融着するための放電電極と、光ファイバの接続部を表示部でモニタリングするための撮像素子と、前記撮像素子を制御するための画像処理部とを有し、この画像処理部が、前記撮像素子の撮像領域を切り替え可能な領域切り替え部と、前記撮像素子によって撮像された画像に基づいて、前記放電電極の位置を認識する認識部と、前記認識部からの情報に基づいて、前記放電電極で融着する部分が前記表示部の中央に位置するように前記撮像領域を表示させる表示位置制御部と、を備えた融着接続機の設定方法であって、前記領域切り替え部によって前記撮像素子の撮像領域を大きくし、前記放電電極の位置を前記認識部で認識するステップと、前記放電電極の位置から前記放電電極で融着する部分を特定し、前記領域切り替え部によってこの融着する部分が拡大されて表示されるように前記撮像領域を切り替えるステップと、切り替えられた撮像領域を前記表示位置制御部によって前記表示部の中央に表示させるステップとを含むことを特徴とする。

本発明に係る融着接続機では、撮像素子を制御するための画像処理部を有し、この画像処理部が、前記撮像素子の撮像領域を切り替え可能な領域切り替え部と、前記撮像素子によって撮像された画像に基づいて、前記放電電極の位置を認識する認識部と、前記認識部からの情報に基づいて、前記放電電極で融着する部分が前記表示部の中央に位置するように前記撮像領域を表示させる表示位置制御部とを備えているので、撮像素子から得た画像を基にして放電電極の位置を把握し、放電電極で融着する部分を認識することができる。そのため、振動や衝撃によって撮像素子のセット状態がずれていたとしても、画像処理部が的確に融着する部分を認識することができる。また、上記画像の中から融着する部分を拡大して表示部に表示することができるので、作業者は、常に、表示部の中央に光ファイバの端部をセットすればよくなる。その結果、光ファイバの一方のみが強く加熱される等の問題が無くなるので、光ファイバを最適に融着させることができ、接続損失が大きくなるおそれがなくなる。

融着接続機の風防カバーを開き、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。 融着接続機の一部をブロック図と共に示す模式図である。 図１に示す融着接続機の風防カバーを閉じた外観を示す斜視図である。 （ａ）は接続部と放電電極及び撮像素子との位置を示す概要図、（ｂ）は撮像素子の撮像領域を示す概要図である。 画像処理部のブロック図である。 切り替えられる撮像領域を示す概要図である。

以下、本発明の実施の形態に係る融着接続機及び融着接続機の設定方法について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、融着接続機の風防カバーを開き、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。図２は、融着接続機の一部をブロック図と共に示す模式図である。図３は、本発明の融着接続機の風防カバーを閉じた外観を示す斜視図である。

融着接続機１は、図１〜図３に示すように、本体２と、融着接続部３と、保持機構５と、制御部７と、撮像素子８と、画像処理部９と、熱源制御部１１とを備えている。

融着接続機１は、作業者が手に持って接続操作を行うことができるハンディタイプの小型接続機であり、図１及び図３に示すように、本体２と融着接続部３とがＴ字形に配置され、本体２に表示部２ａ及び入力部２ｂが設けられている。表示部２ａは、たとえば、液晶ディスプレイであり、接続損失の設定値、推定損失、軸ずれエラーに関する警告などの文字を表示することができると共に、詳細は後述する光ファイバ１６ａ（図２参照）の接続部（放電電極３ｃで融着する部分）の映像を表示できるようになっている。なお、表示部２ａ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。また、入力部２ｂは、光ファイバの種類を選択できるようにしてもよい。

入力部２ｂは、電源のオン／オフ操作を行う電源キーＫp、表示部２ａ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操作するカーソルキー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などが設けられている。なお、入力部２ｂは、光ファイバの種類を入力することによって光ファイバの種類を選択できるようにしてもよい。

融着接続部３は、図１に示すように、１組のホルダ台と、放電電極３ｃと、これらを覆う風防カバー４とを有している。ここで、１組のホルダ台と放電電極３ｃとは、内部の支持基板３ａ上に設置されている。ホルダ台は、ホルダ１５を設置する台であり、放電電極３ｃの左右両側に１つずつ配置される。１組のホルダ台は、アクチュエータによって一方のホルダ台が他方のホルダ台に向かって前進及び後退するように構成されている。ホルダ１５は、テープファイバ１６を端部から所定長さ突出させて把持し、ホルダ台に設置される。ここで、テープファイバ１６は４心の光ファイバ１６ａを有している。放電電極３ｃは、ホルダ１５が把持してテープファイバ１６の光ファイバ１６ａ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１６ａの端部を放電によって融着接続する。

保持機構５は、図１及び図２に示すように、放電電極３ｃの近傍の左右両側に１つずつ対向配置され、Ｖ溝ブロック５１と押圧部材５２とを有している。

Ｖ溝ブロック５１の上面には、図２に示すように、４本のＶ溝５１ａが形成されている。このＶ溝５１ａは、光ファイバ１６ａを位置決めするためのものであり、光ファイバ１６ａの軸が延在する方向と並行に延びている。

押圧部材５２は、風防カバー４の内面に取り付けられ、風防カバー４を閉じた際に光ファイバ１６ａをＶ溝ブロック５１に押圧して保持する。押圧部材５２は、図２に示すように、押圧ブロック５２ａと保持ブロック５２ｂとを有している。押圧ブロック５２ａは、風防カバー４を閉じた際、光ファイバ１６ａがＶ溝５１ａに沿って移動しうる程度の押圧力で光ファイバ１６ａをＶ溝ブロック５１のＶ溝５１ａに押圧するように風防カバー４の内面に取り付ける。保持ブロック５２ｂは、押圧ブロック５２ａを保持している。

撮像素子８は、図２及び図４（ａ）に示すように、光ファイバ１６ａの軸に直交する面内において互いに直交する方向にそれぞれ配置され、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラが使用される。各撮像素子８は、対向配置された光ファイバ１６ａを撮像し、撮像データを画像処理部９へ出力する他、表示部２ｂに映像を表示する。画像処理部９は、それぞれの撮像素子８から入力された撮像データを画像処理し、各光ファイバ１６ａのＸ軸方向とＹ軸方向における軸ずれ量、Ｚ軸方向における互いに対向する光ファイバ１６ａ相互の端面間隔を測定する。画像処理部９は、これらの測定結果を制御部７へ出力すると共に、接続した光ファイバ１６ａの接続部の太り，細り，ダストや気泡の混入等に関する外観映像を制御部７へ出力する。そのため、画像処理部９が表示部２ｂに表示する画像は、図４（ｂ）に示すように、接続部が拡大された映像であることが好ましい。すなわち、この画像は、放電電極３ｃが映し出されないくらいまで拡大した撮像領域とし、精度よく端面間隔や接続部の状態を検出できるようにすることが好ましい。

また、この撮像素子８は、上述した接続部を撮像する他に、この撮像領域よりも広範囲な領域が撮像可能なように、撮像倍率を切り替えられるようになっている。詳細には、図５に示すように、撮像領域が狭い範囲になるように切り替えられたときには、光ファイバ１６ａの接続部分を拡大し、接続部の端面間隔や状態がモニタリングできるようになっており（以下、撮像領域８０という）、撮像領域が広い範囲になるように切り替えられたときには、その接続部を含んだ放電電極３ｃの位置までもが撮像できるようになっている（以下、撮像領域９０という）。
すなわち、近年の撮像素子の技術の進歩によって、従来の２倍以上の画素数を有するカメラが安価に入手できるようになったため、このように広範囲の撮像領域を確保しつつ、接続部分を拡大して映し出すようにしても、従来と同等であり、かつ必要十分な解像度で接続部を撮像することができる。

制御部７は、熱源制御部１１の駆動を制御すると共に、対向配置された光ファイバ１６ａが所定間隔をおいて突き合わされるように一方のホルダ台３ｂの前進及び後退させるアクチュエータの作動を制御する制御手段であり、例えば、ＣＰＵ等が使用される。

熱源制御部１１は、放電電極３ｃに給電される電流量を変化させることによって一組の放電電極３ｃ間で生ずるアーク放電による発熱量を制御する。

また、制御部７は、画像処理部９と配線によって電気的に接続されており、相互に信号の送受信ができるようになっている。この画像処理部９には、図６に示すように、撮像素子８の撮像領域を切り替え可能な領域切り替え部９ａと、撮像素子８の画像に基づいて、放電電極３ｃの位置を認識する認識部９ｂと、この認識部９ｂからの情報に基づいて、放電電極３ｃで融着する部分が表示部２ｃの中央に位置するように撮像領域を表示させる表示位置制御部９ｃとを備えている。

領域切り替え部９ａは、制御部７から送信される制御信号に基づいて、撮像素子８の撮像領域８０，９０を切り替える機能を有している。すなわち、領域切り替え部９ａは、撮像素子８へと制御信号（切り替え信号）を送信することで、撮像素子８の撮像領域８０，９０が切り替えられることになる。

認識部９ｂは、領域切り替え部９ａと制御信号用の配線によって接続されている。また、認識部９ｂは、広い撮像領域９０で撮像された領域中から、テープファイバ１６の接続部（融着部）を認識する機能を有している。この接続部を認識する方法としては、撮像領域９０の中から対向する２つの放電電極３ｃの位置を把握することで行なわれる。すなわち、工場出荷時等には、撮像領域９０の中央部に接続部が位置するように撮像素子８の向きが調整されており、拡大した撮像領域８０もこの中央部を中心に拡大されることになる。
一方、衝撃等の要因で撮像素子８の位置又は向きが調整された状態からずれてしまった場合には、撮像領域９０が当初の調整された領域からずれてしまう。そうすると、撮像領域９０の中央部には、接続部が位置しなくなってしまう。しかしながら、撮像領域９０の領域内に接続部及び２つの放電電極３ｃが写されている場合には、認識部９ｃが撮像領域９０の領域内で２つの放電電極３ｃの位置を把握して、この電極位置から電極３ｃと対向する位置にある接続部を認識することができる。

表示位置制御部９ｃは、認識部９ｂ及び表示部２ａと電気的に接続されている。また、表示位置制御部９ｃは、認識部９ｂからの制御信号に基づいて、認識部９ｂで認識した接続部を中心にした狭い撮像領域８０を決定する。さらに、表示位置制御部９ｃは、この狭い撮像領域８０で撮像された映像を、表示部２ａに表示させる機能を有している。

次に、本発明の実施の形態に係る融着接続機の設定方法について説明する。
上述のように構成される融着接続機１は、テープファイバ１６の４本の光ファイバ１６ａを一括して融着接続する。先ず、前処理としてホルダ１５に把持したテープファイバ１６を所定長さ突出させて切断し、先端部分の被覆を除去して４本の光ファイバ１６ａを露出させる端末処理を施す。次に、入力部２ｂの電源キーＫpを押して電源をオンした後、前処理を施したテープファイバ１６を把持したホルダ１５を、それぞれホルダ台３ｂにセットする。これにより、４本の光ファイバ１６ａは、それぞれＶ溝ブロック５１のＶ溝５１ａに位置決めされると共に、互いに先端を向い合わせて対向配置される。

次いで、風防カバー４を閉じると、融着接続機１は、各保持機構５の押圧部材５２がＶ溝ブロック５１に押圧され、各光ファイバ１６ａが各保持機構５によって保持される。

ここで、画像素子８は、領域切り替え部９ａによって撮像素子８の撮像領域が大きくなるように設定される。そして、大きな撮像領域９０で撮像されたデータは、認識部９ｂへと送信され、この認識部９ｂで放電電極３ｃの位置が認識される。また、認識部９ｂは、それぞれの放電電極３ｃと対向する位置にある接続部を認識する。

認識部９ｂで認識された接続部の位置のデータは、表示位置制御部９ｃへと送信される。表示位置制御部９ｃは、領域切り替え部９ａに対して、この接続部が中央に位置するように部分的に拡大された狭い撮像領域８０に切り替えるように信号を送信する。また、表示位置制御部９ｃは、この狭い撮像領域８０で接続部の拡大映像を表示部２ａに表示させる。

なお、認識部９ｂが撮像領域９０内で放電電極３ｃの位置を認識することができない場合（例えば、衝撃による撮像素子８のずれが撮像領域９０の範囲を超えて発生した場合や、放電電極３ｃを取り付け忘れていた場合など）には、認識部９ｂは、表示部２ｂに警告メッセージを出すようにすることもできる。これにより、融着接続機１を安全に使用することができると共に、作業者の安全性を確保することができる。

その後、操作キーＫopを押して動作開始を入力すると、融着接続機１は、制御部７の制御の下に、前記アクチュエータが駆動され、一方のホルダ台３ｂが前進する。これにより、光ファイバ１６ａは、表示部２ａの映像を基にして、所定間隔をおいて突き合わされるように接続位置が調整される。

その後、融着接続機１の放電電極３ｃには、制御部７の制御の下に、熱源制御部１１から給電される。この結果、一組の放電電極３ｃ間に発生するアーク放電に伴う放電熱によって、所定間隔をおいて突き合わされた光ファイバ１６ａは均等に溶解して融着接続される。

本発明の実施の形態に係る融着接続機１によれば、撮像素子８を制御するための画像処理部９を有し、この画像処理部９は、撮像素子８の撮像領域８０，９０を切り替え可能な領域切り替え部９ａと、撮像素子８によって撮像された画像に基づいて、放電電極３ｃの位置を認識する認識部９ｂと、認識部９ｂからの情報に基づいて、放電電極３ｃで融着する部分が表示部２ａの中央に位置するように撮像領域８０を表示させる表示位置制御部９ｃとを備えているので、撮像素子８から得た画像を基にして放電電極３ｃの位置を把握し、放電電極３ｃで融着する部分を認識することができる。そのため、振動や衝撃によって撮像素子８のセット状態がずれていたとしても、画像処理部９が的確に融着する部分（接続部）を認識することができる。また、上記画像の中から融着する部分を拡大して表示部に表示することができるので、作業者は、常に、表示部２ａの中央に光ファイバ１６ａの端部をセットすればよくなる。その結果、突き合わせた２本の光ファイバ１６ａの端部が接続部と一致するので、一方の光ファイバ１６ａのみが強く加熱される等の問題が無くなるので、光ファイバ１６ａを最適に融着させることができ、接続損失が大きくなるおそれがなくなる。

また、本発明の実施の形態に係る融着接続機１の設定方法によれば、領域切り替え部９ａによって撮像素子８の撮像領域８０，９０を大きくし、放電電極３ｃの位置を認識部９ｂで認識するステップと、放電電極３ｃの位置から放電電極３ｃで融着する部分を特定し、領域切り替え部９ａによってこの融着する部分が拡大されて表示されるように撮像領域８０，９０を切り替えるステップと、切り替えられた撮像領域８０を表示位置制御部９ｃによって表示部２ａに表示させるステップとを含んでいるので、拡大された撮像領域９０内で放電電極３ｃを認識部９ｂが認識することができたならば、この認識部９ｂが放電電極の対向する位置を接合部分と認識することができる。そして、この認識部９ｂからの信号によって、接合部を狭い撮像領域で撮像するように領域切り替え部９ａに信号を送り、この狭い撮像領域８０を表示部２ａに映し出させることができる。これにより、作業者は、常に、表示部２ａの中央に光ファイバ１６ａの端部をセットすればよくなる。その結果、突き合わせた２本の光ファイバ１６ａの端部が接続部と一致するので、一方の光ファイバ１６ａのみが強く加熱される等の問題が無くなるので、光ファイバ１６ａを最適に融着させることができ、接続損失が大きくなるおそれがなくなる。

以上、本発明の実施の形態に係る融着接続機及び融着接続機の設定方法について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、本発明では、放電電極３ｃの位置で接続部の位置を認識するようにしているが、接続部の位置が認識できるものであれば、他の構成物品、或いは認識用のマークを基準にして接続部の位置を認識してもかまわない。これにより、衝撃によって撮像素子の位置がずれたとしても、接続部の位置合わせを良好に行うことができる。

また、本発明では、撮像領域９０を部分的に拡大した狭い範囲での撮像領域８０の解像度を従来と同等に確保した上で、撮像領域９０の範囲を決定するものである。そのため、撮像素子８の進歩により高解像度の製品が標準のものとなれば、撮像領域９０の範囲をさらに拡大することができる。

さらに、広い撮像領域９０から放電電極３ｃの先端部を拡大する態様で狭い範囲での撮像領域を新たに設けることもできる。これにより、放電電極３ｃの先端部の消耗度やゴミの堆積などが目視で確認できるようになり、放電電極３ｃの交換、或いは清掃を作業者に促すようにすることもできる。

１ 融着接続機
２ 本体
２ａ 表示部
２ｂ 入力部
３ 融着接続部
３ａ 支持基板
３ｃ 放電電極
４ カバー
５ 保持機構
６ 振動付与機構
７ 制御部
８ 撮像素子
９ 画像処理部
９ａ 領域切り替え部
９ｂ 認識部
９ｃ 表示位置制御部
１１ 熱源制御部
１３ 画像制御部
１４ カメラ
１５ ホルダ
１６ テープファイバ
１６ａ 光ファイバ
５１ ブロック
５１ａ 溝
５２ 押圧部材
５２ａ ブロック
５２ｂ ブロック
５２ｃ 凹部
６１ モータ
６２ 支持部材
６３ 振動伝達板
８０ 狭い撮像領域
９０ 広い撮像領域
Ｋe，Ｋp キー
Ｋr リセットキー
Ｌm モニタランプ
Ｋcd，Ｋcu カーソルキー
Ｋop キー

Claims (2)

1. 光ファイバの軸端部を突き合わせて融着するための放電電極と、光ファイバの接続部を表示部でモニタリングするための撮像素子とを備えた融着接続機において、
   前記撮像素子を制御するための画像処理部を有し、この画像処理部は、
   前記撮像素子の撮像領域を切り替え可能な領域切り替え部と、
   前記撮像素子によって撮像された画像に基づいて、前記放電電極の位置を認識する認識部と、
   前記認識部からの情報に基づいて、前記放電電極で融着する部分が前記表示部の中央に位置するように前記撮像領域を表示させる表示位置制御部と
   を備えたことを特徴とする融着接続機。
2. 光ファイバの軸端部を突き合わせて融着するための放電電極と、光ファイバの接続部を表示部でモニタリングするための撮像素子と、前記撮像素子を制御するための画像処理部とを有し、この画像処理部が、前記撮像素子の撮像領域を切り替え可能な領域切り替え部と、前記撮像素子によって撮像された画像に基づいて、前記放電電極の位置を認識する認識部と、前記認識部からの情報に基づいて、前記放電電極で融着する部分が前記表示部の中央に位置するように前記撮像領域を表示させる表示位置制御部とを備えた融着接続機の設定方法であって、
   前記領域切り替え部によって前記撮像素子の撮像領域を大きくし、前記放電電極の位置を前記認識部で認識するステップと、
   前記放電電極の位置から前記放電電極で融着する部分を特定し、前記領域切り替え部によってこの融着する部分が拡大されて表示されるように前記撮像領域を切り替えるステップと、
   切り替えられた撮像領域を前記表示位置制御部によって前記表示部に表示させるステップと
   を含むことを特徴とする融着接続機の設定方法。

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