JP2012242601A - 光ファイバ端部観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１個の撮像手段で高倍率から低倍率まで連続的に無段階で倍率切替が行えると共にフォーカスを正確に合わせることのできる光ファイバ端部観察装置を提供する。
【解決手段】同一光軸上に光ファイバ１と、対物レンズ３と、カメラ４とを設け、位置決めされた光ファイバ１に対して、対物レンズ３とカメラ４とをそれぞれ独立して接近離反方向に移動可能とする移動手段を備える。移動手段は、基台６上を移動自在とされ且つカメラ４を固定するカメラ固定台７及びこのカメラ固定台７を動かすカメラ駆動装置８と、カメラ固定台７上を移動自在とされ且つ対物レンズ３を固定する対物レンズ固定台９及びこの対物レンズ固定台９を動かす対物レンズ駆動装置１０とからなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバの端部同士を融着接続する光ファイバ融着機に使用される光ファイバ端部観察装置に関する。

例えば、光ファイバ融着機で光ファイバの端部同士を融着接続するに際しては、両光ファイバの軸ずれ、端面角度、ハックルや欠け等の端部状態を顕微鏡で拡大して検査する観察装置が使用されている。この観察装置には、口径の小さい光ファイバと大口径の光ファイバの端部状態を観察する場合や、単心ファイバと多心ファイバを観察する場合に観察倍率を切り替える機構が設けられている。

特許文献１では、２つのハーフミラーと高倍率用及び低倍率用の２個のカメラを使用し、ハーフミラーを透過した光路長よりもハーフミラーを反射した光路長を長くして倍率切替を行っている。また、特許文献２では、２つの光学レンズと、ハーフミラーと、２個のＣＣＤカメラを用いて倍率切替を行っている。

特許第３１４２７５１号公報 特許第３１９２９３４号公報

特許文献１及び２の観察装置では、何れも高倍率及び低倍率の２段切替であるため、連続的に観察倍率を切り替えることができない。また、これらの観察装置では、２個のカメラを使用するのでコストが掛かりすぎる。

また、特許文献１の観察装置では、カメラ位置だけを後方に移動する構造であるため、フォーカスが合わず光ファイバの端部状態を正確に観察することができない。

そこで、本発明は、１個の撮像手段で高倍率から低倍率まで連続的に無段階で倍率切替が行えると共にフォーカスを正確に合わせることのできる光ファイバ端部観察装置を提供することを目的とする。

第１の本発明は、光ファイバの端部同士を融着接続する光ファイバ融着機に使用される光ファイバ端部観察装置において、同一光軸上に光ファイバと、対物レンズと、撮像手段とを設け、位置決めされた前記光ファイバに対して、前記対物レンズと前記撮像手段とをそれぞれ独立して接近離反方向に移動可能とする移動手段を備えたことを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、前記移動手段は、前記光ファイバを位置決めするファイバ位置決め台を載せた基台上を移動自在とされ且つ前記撮像手段を固定する撮像手段固定台及びこの撮像手段固定台を動かす撮像手段駆動装置と、前記撮像手段固定台上を移動自在とされ且つ前記対物レンズを固定する対物レンズ固定台及びこの対物レンズ固定台を動かす対物レンズ駆動装置とからなることを特徴としている。

第３の発明は、第１の発明において、前記移動手段は、前記光ファイバを位置決めするファイバ位置決め台を載せた基台上を移動自在とされ且つ前記対物レンズを固定する対物レンズ固定台及びこの対物レンズ固定台を動かす対物レンズ駆動装置と、前記対物レンズ固定台上を移動自在とされ且つ前記撮像手段を固定する撮像手段固定台及びこの撮像手段固定台を動かす撮像手段駆動装置とからなることを特徴としている。

第４の発明は、第１の発明において、前記移動手段は、前記光ファイバを位置決めするファイバ位置決め台を載せた基台上を移動自在とされ且つ前記対物レンズを固定する対物レンズ固定台及びこの対物レンズ固定台を動かす対物レンズ駆動装置と、同じく前記基台上を移動自在とされ且つ前記撮像手段を固定する撮像手段固定台及びこの撮像手段固定台を動かす撮像手段駆動手段とからなることを特徴としている。

第５の発明は、第１の発明において、前記移動手段は、前記光ファイバを位置決めするファイバ位置決め台を載せた基台上を移動自在とされ且つ前記対物レンズを固定する対物レンズ固定台と、同じく前記基台上を移動自在とされ且つ前記撮像手段を固定する撮像手段固定台と、これら対物レンズ固定台と撮像手段固定台を連動させて動かす連動駆動手段とからなることを特徴としている。

第６の発明は、第５の発明において、前記連動駆動手段は、第１ねじ部及び第１ねじ部と逆ねじの関係にある第２ねじ部とが同一のシャフトに形成され、前記対物レンズ固定台が前記第１ねじ部と螺合すると共に前記撮像手段固定台が前記第２ねじ部と螺合しており、前記シャフトをモータで回転させて前記対物レンズ固定台と前記撮像手段固定台を互いに逆向きに移動させる構成としたことを特徴としている。

第７の発明は、第６の発明において、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部は、互いに異なるねじピッチとされて互いに異なる移動量で前記対物レンズ固定台と前記撮像手段固定台を移動させることを特徴としている。

本発明の光ファイバ端部観察装置によれば、対物レンズと撮像手段をそれぞれ独立して接近離反方向に移動可能としているので、これら対物レンズと撮像手段をそれぞれに移動させることにより、観察倍率を高倍率から低倍率まで連続的に無段階で切り替えることができる。また、本発明によれば、対物レンズと撮像手段をそれぞれ独立して接近離反方向に移動可能であるため、光ファイバの端部に対してフォーカスを正確に合わせることができ、前記光ファイバの端部状態を精密に観察することができる。また、本発明によれば、複数個の撮像手段を必要としないため、装置コストも低減できる。

図１は本発明に係る光ファイバ端部観察装置で倍率切替を行うときの光ファイバに対する対物レンズ位置とカメラ位置を表した光路図である。 図２は実施形態１における光ファイバ端部観察装置の側面図である。 図３は実施形態２における光ファイバ端部観察装置の側面図である。 図４は実施形態３における光ファイバ端部観察装置の側面図である。 図５は実施形態４における光ファイバ端部観察装置の側面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

［本発明装置の概要説明］
図１は、本発明に係る光ファイバ端部観察装置で倍率切替を行うときの光ファイバに対する対物レンズ位置とカメラ位置を表した光路図である。本発明の光ファイバ端部観察装置は、２本の光ファイバ１の端部同士を融着接続する光ファイバ融着機に使用されるもので、これら光ファイバ１の軸ずれ、端面角度、ハックルや欠け等の端部状態を拡大して検査する装置である。

光ファイバ端部観察装置では、図１に示すように、同一光軸２上に光ファイバ１と、対物レンズ３と、撮像手段であるカメラ４とが設けられている。光ファイバ１は、紙面に対して直交する方向を長手方向として配置される。この光ファイバ１は、２本とされ、お互いの端部同士を突き合わせる向きで所定距離を隔てて設けられている。対物レンズ３及びカメラ４は、何れもその数を１個としており、光ファイバ１に近い方から対物レンズ３、カメラ４の順に設けられている。

光ファイバ１は、その設置位置が固定となっている。この一方、対物レンズ３とカメラ４は、位置決めされた光ファイバ１に対してそれぞれ独立して接近離反方向に移動可能とされている。例えば、図１（Ｂ）の光ファイバ１と対物レンズ３とカメラ４の相対位置関係を標準倍率とした場合に、この標準倍率の状態から高倍率の状態とするには、図１（Ａ）に示すようにカメラ４を前記同一光軸２上で後退（Ｂ１の距離後退）させると共に対物レンズ３を同じく前記同一光軸２上で前進（Ａ１の距離前進）させる。また、標準倍率の状態から低倍率の状態とするには、図１（Ｃ）に示すようにカメラ４を前記同一光軸２上で前進（Ｂ２の距離前進）させると共に対物レンズ３を同じく前記同一光軸２上で後退（Ａ２の距離後退）させる。なお、前進とは、光ファイバ１に近づく動作を表し、後退とは、光ファイバ１から遠ざかる動作を表す。

前記標準倍率から低倍率に切り替える場合、カメラ４を距離Ｂ２だけ前進させる。この時、光軸中心とレンズ主平面Ｈの交点を通る光路は、屈折せずに直進する。一方、光軸中心と平行な光路は、レンズ主平面Ｈで屈折し焦点位置Ｐを通り直進する。焦点距離Ｌ（レンズ主平面Ｈから焦点位置Ｐまでの距離）は変わらないので、この２個の光路がカメラ撮像面でちょうど交わり像を結ばせるために、対物レンズ３を距離Ａ２だけ後退させる。同様に、標準倍率から高倍率に切り替える場合は、カメラ４を距離Ｂ１だけ後退させ、対物レンズ３を距離Ａ１だけ前進させる。

［実施形態１］
図２は、実施形態１における光ファイバ端部観察装置の側面図である。実施形態１の光ファイバ端部観察装置は、位置決めされた光ファイバ１に対して対物レンズ３とカメラ４とをそれぞれ独立して接近離反方向に移動可能とする移動手段を備えている。

実施形態１の移動手段は、光ファイバ１を位置決めするファイバ位置決め台５を載せた基台６上を移動自在とされ且つカメラ４を固定するカメラ固定台（撮像手段固定台）７及びカメラ固定台７を動かすカメラ駆動装置（撮像手段駆動装置）８と、カメラ固定台７上を移動自在とされ且つ対物レンズ３を固定する対物レンズ固定台９及びこの対物レンズ固定台９を動かす対物レンズ駆動装置１０とからなる。

ファイバ位置決め台５は、光ファイバ１を載せる部位を断面略Ｖ字形状としている。このＶ字形状とされた部位に光ファイバ１が載せられることで、前記光ファイバ１が位置決めされている。基台６は、ファイバ位置決め台５を載せた一面６ａを平坦面とするプレートとして形成されている。

カメラ固定台７は、基台６の一面６ａ上に、例えばカメラ移動用リニアベアリング１１を介して前記光ファイバ１に対して接近離反方向Ｘに移動自在に載せられている。このカメラ固定台７は、カメラ４を固定するカメラ固定部７Ａと台座部７Ｂとからなり、全体形状を逆Ｔ字形状としている。カメラ駆動装置８は、カメラ固定台７を光ファイバ１に接近する方向に押すと共にカメラ固定台７を光ファイバ１から遠ざける方向に引っ張るようになっている。そのため、カメラ固定台７は、基台６上をカメラ移動用リニアベアリング１１を介して光ファイバ１に接近移動すると共に光ファイバ１から離れる方向に移動する。

対物レンズ固定台９は、前記カメラ固定台７の台座部７Ｂ上に、同じく対物レンズ移動用リニアベアリング１２を介して前記光ファイバ１に対して接近離反方向Ｘに移動自在に載せられている。この対物レンズ固定台９は、対物レンズ３を固定する対物レンズ固定部９Ａと台座部９Ｂとからなり、全体形状をＬ字形状としている。対物レンズ駆動装置１０は、対物レンズ固定台９を光ファイバ１に接近する方向に押すと共に対物レンズ固定台９を光ファイバ１から遠ざける方向に引っ張るようになっている。そのため、対物レンズ固定台９は、前記カメラ固定台７上を対物レンズ移動用リニアベアリング１２を介して光ファイバ１に接近移動すると共に光ファイバ１から離れる方向に移動する。

前記対物レンズ３及びカメラ４は、対物レンズ駆動装置１０及びカメラ駆動装置８にサーボモータを使用することで、それらの移動量を任意（無段階の任意移動量）に設定することができると共に細かく制御することが可能となる。なお、カメラ移動用リニアベアリング１１及び対物レンズ移動用リニアベアリング１２は、何れもリニアレールとこのリニアレールに摺動自在なリニアガイドからなる移動構造であっても構わない。

このように構成された実施形態１の光ファイバ端部観察装置における移動手段では、位置決めされた光ファイバ１に対して、対物レンズ３とカメラ４とがそれぞれ独立して接近離反方向Ｘに移動可能であるので、図１（Ａ）の高倍率、図１（Ｂ）の標準倍率、図１（Ｃ）の低倍率の各倍率状態に連続的に無段階で切り替えることができる。つまり、高倍率、標準倍率、低倍率の３つの状態への移行はもちろんのこと、これら各倍率状態間での細かな倍率調整も行うことができる。

このように、実施形態１によれば、対物レンズ３及びカメラ４の位置を任意に変更できるので、観察倍率を高倍率から低倍率まで連続的に無段階で切り替えが可能となり、口径の小さい光ファイバ１から大口径の光ファイバ１の端部状態まで観察することができる他、単心ファイバと多心ファイバに対しても観察することが可能となる。また、実施形態１によれば、対物レンズ３及びカメラ４の位置を任意に変更できるので、光ファイバ１の端部に対して正確にフォーカスを合わせることができる。

また、実施形態１によれば、一つの観察系で１個のカメラ４を使用して観察倍率を無段階に変更できるので、複数個のカメラが不要となり、装置コストも低減できる。また、実施形態１によれば、光学的に高倍率にできるので、光ファイバ１の端部を観察する分解能が悪くならない。

「実施形態２」
図３は実施形態２における光ファイバ端部観察装置の側面図である。実施形態２の移動手段は、光ファイバ１を位置決めするファイバ位置決め台５を載せた基台６上を移動自在とされ且つ対物レンズ３を固定する対物レンズ固定台９及びこの対物レンズ固定台９を動かす対物レンズ駆動装置１０と、対物レンズ固定台９上を移動自在とされ且つカメラ４を固定するカメラ固定台７及びこのカメラ固定台７を動かすカメラ駆動装置８とからなる。

実施形態２では、対物レンズ固定台９が、基台６の一面６ａ上に、対物レンズ移動用リニアベアリング１２を介して前記光ファイバ１に対して接近離反方向Ｘに移動自在に載せられている。この一方、カメラ固定台７は、対物レンズ固定台９の台座部９Ｂ上に、カメラ移動用リニアベアリング１１を介して前記光ファイバ１に対して接近離反方向Ｘに移動自在に載せられている。つまり、実施形態２では、実施形態１とは上下逆の構成で、対物レンズ固定台９の上にカメラ固定台７が載せられた構造となっている。

このように構成された実施形態２によれば、実施形態１と同様、位置決めされた光ファイバ１に対して、対物レンズ３とカメラ４とがそれぞれ独立して接近離反方向Ｘに移動可能であるので、観察倍率を高倍率から低倍率まで連続的に無段階で切り替えることができる。また、実施形態２によれば、対物レンズ３及びカメラ４の位置を任意に変更できるので、光ファイバ１の端部に対して正確にフォーカスを合わせることができる他、１個のカメラ４で観察倍率を変更できる等、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

「実施形態３」
図４は実施形態３における光ファイバ端部観察装置の側面図である。実施形態３の移動手段は、光ファイバ１を位置決めするファイバ位置決め台５を載せた基台６上を移動自在とされ且つ対物レンズ３を固定する対物レンズ固定台９及びこの対物レンズ固定台９を動かす対物レンズ駆動装置１０と、同じく基台６上を移動自在とされ且つカメラ４を固定するカメラ固定台７及びこのカメラ固定台７を動かすカメラ駆動装置８とからなる。

実施形態３では、対物レンズ固定台９及びカメラ固定台７は、何れも基台６の上に直接対物レンズ移動用リニアベアリング１２又はカメラ移動用リニアベアリング１１を介して前記光ファイバ１に対して接近離反方向Ｘに載せられている。したがって、対物レンズ固定台９及びカメラ固定台７は、それぞれ基台６上を移動することになる。

このように構成された実施形態３によれば、実施形態１、２と同様、位置決めされた光ファイバ１に対して、対物レンズ３とカメラ４とがそれぞれ独立して接近離反方向Ｘに移動可能であるので、観察倍率を高倍率から低倍率まで連続的に無段階で切り替えることができる。また、実施形態３によれば、対物レンズ３及びカメラ４の位置を任意に変更できるので、光ファイバ１の端部に対して正確にフォーカスを合わせることができる他、１個のカメラ４で観察倍率を変更できる等、実施形態１、２と同様の効果を得ることができる。

「実施形態４」
図５は実施形態４における光ファイバ端部観察装置の側面図である。実施形態４の移動手段は、光ファイバ１を位置決めするファイバ位置決め台５を載せた基台６上を移動自在とされ且つ対物レンズ３を固定する対物レンズ固定台９と、同じく基台６上を移動自在とされ且つカメラ４を固定するカメラ固定台７と、これら対物レンズ固定台９とカメラ固定台７を連動させて動かす連動駆動手段からなる。

連動駆動手段は、第１ねじ部１３及び第１ねじ部１３と逆ねじの関係にある第２ねじ部１４とが同一のシャフト１５に形成され、前記対物レンズ固定台９が第１ねじ部１３と螺合すると共にカメラ固定台７が第２ねじ部１４と螺合しており、前記シャフト１５をモータ１６で回転させて前記対物レンズ固定台９とカメラ固定台７を互いに逆向きに移動させる構成となっている。

対物レンズ固定台９には、第１ねじ部１３と螺合するねじ部（図示は省略する）が形成されている。カメラ固定台７には、同じく第２ねじ部１４と螺合するねじ部（図示は省略する）が形成されている。第１ねじ部１３は、シャフト長手方向の略中央位置から先端に至る領域に形成されている。これに対して、第２ねじ部１４は、シャフト長手方向の略中央位置から基端に至る領域に形成されている。

第１ねじ部１３と第２ねじ部１４は、互いに異なるねじピッチとされており、互いに異なる移動量で前記対物レンズ固定台９とカメラ固定台７を移動させる。必要に応じて、第１ねじ部１３と第２ねじ部１４は、同一のねじピッチでもよい。

モータ１６は、基台６の一面６ａに直立して設けられたモータ支持柱１７の先端側部に取り付けられている。このモータ１６は、対物レンズ固定台９及びカメラ固定台７を連動させて移動させるためのシャフト１５を回転させる。モータ１６が回転することで、シャフト１５が軸回りに回転し、逆ねじ関係とされた第１ねじ部１３と第２ねじ部１４とそれぞれ螺合する対物レンズ固定台９とカメラ固定台７とが互いに逆向きに移動する。なお、第１ねじ部１３と第２ねじ部１４が互いに異なるねじピッチである場合は、対物レンズ固定台９とカメラ固定台７はそれぞれ移動量を異にする。

このように構成された実施形態４によれば、実施形態１、２、３と同様、位置決めされた光ファイバ１に対して、対物レンズ３とカメラ４とがそれぞれ独立して接近離反方向Ｘに移動可能であるので、観察倍率を高倍率から低倍率まで連続的に無段階で切り替えることができる。また、実施形態４によれば、対物レンズ３及びカメラ４の位置を任意に変更できるので、光ファイバ１の端部に対して正確にフォーカスを合わせることができる他、１個のカメラ４で観察倍率を変更できる等、実施形態１、２、３と同様の効果を得ることができる。

特に、実施形態４によれば、同一のモータ１６によって対物レンズ３とカメラ４を光ファイバ１に対して接近離反方向Ｘに移動させることができるので、駆動装置を１つにすることができる。

本発明は、光ファイバ融着機で使用する光ファイバ端部観察装置に利用することができる。

１…光ファイバ
２…光軸
３…対物レンズ
４…カメラ（撮像手段）
５…ファイバ位置決め台
６…基台
７…カメラ固定台（撮像手段固定台）
８…カメラ駆動装置（撮像手段駆動装置）
９…対物レンズ固定台
１０…対物レンズ駆動装置
１１…カメラ移動用リニアベアリング
１２…対物レンズ移動用リニアベアリング
１３…第１ねじ部（連動駆動手段）
１４…第２ねじ部（連動駆動手段）
１５…シャフト（連動駆動手段）
１６…モータ（連動駆動手段）

Claims (7)

1. 光ファイバの端部同士を融着接続する光ファイバ融着機に使用される光ファイバ端部観察装置において、
   同一光軸上に光ファイバと、対物レンズと、撮像手段とを設け、
   位置決めされた前記光ファイバに対して、前記対物レンズと前記撮像手段とをそれぞれ独立して接近離反方向に移動可能とする移動手段を備えた
   ことを特徴とする光ファイバ端部観察装置。
2. 請求項１に記載の光ファイバ端部観察装置であって、
   前記移動手段は、前記光ファイバを位置決めするファイバ位置決め台を載せた基台上を移動自在とされ且つ前記撮像手段を固定する撮像手段固定台及びこの撮像手段固定台を動かす撮像手段駆動装置と、前記撮像手段固定台上を移動自在とされ且つ前記対物レンズを固定する対物レンズ固定台及びこの対物レンズ固定台を動かす対物レンズ駆動装置とからなる
   ことを特徴とする光ファイバ端部観察装置。
3. 請求項１に記載の光ファイバ端部観察装置であって、
   前記移動手段は、前記光ファイバを位置決めするファイバ位置決め台を載せた基台上を移動自在とされ且つ前記対物レンズを固定する対物レンズ固定台及びこの対物レンズ固定台を動かす対物レンズ駆動装置と、前記対物レンズ固定台上を移動自在とされ且つ前記撮像手段を固定する撮像手段固定台及びこの撮像手段固定台を動かす撮像手段駆動装置とからなる
   ことを特徴とする光ファイバ端部観察装置。
4. 請求項１に記載の光ファイバ端部観察装置であって、
   前記移動手段は、前記光ファイバを位置決めするファイバ位置決め台を載せた基台上を移動自在とされ且つ前記対物レンズを固定する対物レンズ固定台及びこの対物レンズ固定台を動かす対物レンズ駆動装置と、同じく前記基台上を移動自在とされ且つ前記撮像手段を固定する撮像手段固定台及びこの撮像手段固定台を動かす撮像手段駆動手段とからなる
   ことを特徴とする光ファイバ端部観察装置。
5. 請求項１に記載の光ファイバ端部観察装置であって、
   前記移動手段は、前記光ファイバを位置決めするファイバ位置決め台を載せた基台上を移動自在とされ且つ前記対物レンズを固定する対物レンズ固定台と、同じく前記基台上を移動自在とされ且つ前記撮像手段を固定する撮像手段固定台と、これら対物レンズ固定台と撮像手段固定台を連動させて動かす連動駆動手段とからなる
   ことを特徴とする光ファイバ端部観察装置。
6. 請求項５に記載の光ファイバ端部観察装置であって、
   前記連動駆動手段は、第１ねじ部及び第１ねじ部と逆ねじの関係にある第２ねじ部とが同一のシャフトに形成され、前記対物レンズ固定台が前記第１ねじ部と螺合すると共に前記撮像手段固定台が前記第２ねじ部と螺合しており、前記シャフトをモータで回転させて前記対物レンズ固定台と前記撮像手段固定台を互いに逆向きに移動させる構成とした
   ことを特徴とする光ファイバ端部観察装置。
7. 請求項６に記載の光ファイバ端部観察装置であって、
   前記第１ねじ部と前記第２ねじ部は、互いに異なるねじピッチとされて互いに異なる移動量で前記対物レンズ固定台と前記撮像手段固定台を移動させる
   ことを特徴とする光ファイバ端部観察装置。

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