JP2577031B2 - 光ファイバの軸ずれ検出装置 - Google Patents

光ファイバの軸ずれ検出装置

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JP2577031B2
JP2577031B2 JP63043026A JP4302688A JP2577031B2 JP 2577031 B2 JP2577031 B2 JP 2577031B2 JP 63043026 A JP63043026 A JP 63043026A JP 4302688 A JP4302688 A JP 4302688A JP 2577031 B2 JP2577031 B2 JP 2577031B2
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貴史 井出
真弘 浜田
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/255Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野) この発明は、光軸方向に突き合わせた一対の光ファイ
バの軸ずれ状態を、当該光軸と直交する方向に光ファイ
バを介在して配置した光源と撮像手段で検出する装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
光ファイバの軸ずれ検出は、数ミクロン〜数十ミクロ
ンのコア部を正確に接続する融着接続などで重要であ
り、ミクロンオーダの高精度が要求される。
そのため、従来は以下に示すような検出装置で光ファ
イバの軸ずれ状態を検出していた。以下、第3図乃至第
8図に基づき、従来技術(特開昭62−103608)を説明す
る。
第3図は、ミラーと撮像装置を使用する従来技術の基
本構成を示すものである。光ファイバ1に対し、当該光
軸と直交する水平方向に光源2が置かれ、光ファイバ1
をX方向から照射できるように構成されている。ミラー
3は、この照射光を受光すると共に、Y方向へ反射しつ
つ光ファイバ1に透過させるように配設されている。撮
像装置4は、このY方向の透過光を受光できる位置に置
かれている。
光ファイバ1をX方向から透過し、ミラー3で反射し
た反射光によって光ファイバ1のX方向の画像が撮像装
置4で得られる。Y方向の画像は、ミラー3で反射し光
ファイバ1をY方向から透過した透過光によって得られ
る。
第4図は、撮像装置で得られる画像を示すものであ
る。X方向の軸ずれ量をd、Y方向の軸ずれ量をgとす
れば、一対の光ファイバの軸ずれ量Dは、D=(d×d
+g×g)1/2であり、この軸ずれ量Dから接続損失を
推定評価するものである。
しかし、光ファイバがテープ状光ファイバのように多
心で構成されている場合には、ミラーを設置する余裕が
ない。そのため、第5図で示すように、ミラーを使用し
ないで端面状態を検出できる装置が主流になりつつあ
る。この装置は、テープ状光ファイバ5の接続部をはさ
んで光源2と撮像装置4とを配置し、接続する一対のテ
ープ状光ファイバ5のY方向の画像に基づきX方向の軸
ずれを測定する。一方、Y方向の軸ずれ量は当該画像中
に撮し出されたファイバ中央部の明部の幅(ピント幅)
W1、W2(第6図参照)を測定することにより検出するこ
とができる。撮像装置4の撮像素子4bに撮し出される画
像には、第6図で示すように、光ファイバ内における光
の屈折により中央に明部a、その両側に暗部b、bがで
きる。この明部aの幅W1、W2は、対物レンズ4aのピント
の位置とテープ状光ファイバ5のY方向における位置と
の関係で変化する。ところが、この明部の幅とY方向に
おける軸ずれ量との間には一定の関係(第7図参照)が
あるので、明部の幅を測定することによりY方向におけ
る軸ずれ量を検出することができる。たとえば、W1が12
0ラインでW2が110ラインであったとすれば、軸ずれ量は
6μmである(第7図参照)。なお、上記数値は走査線
の数であり、撮像装置の走査線数と、画面が実際に示す
部分の長さから、1ラインに相当する長さがわかる。こ
のように、両方向における軸ずれ量がわかると、前述し
たように軸ずれ量を計算することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来技術によればY方向における精度が悪い
ので、ファイバの端面状態を正確に検出できないという
欠点があった。これは、従来の明部の幅Wの変化の割合
がファイバの位置ずれに対し非常に小さいため、通常の
撮像装置に用いられるCCDなどの撮像素子の分解能で
は、この変化分を十分に検出することができないからで
ある。
さらに、第8図で示すように、明部の幅Wはファイバ
径Dにより変化するので、一対の光ファイバの外径Dが
それぞれ異なれば、位置が同じでも軸ずれがあったよう
に(第6図参照)観察される。そのため、外径が異なる
と位置計測精度に誤差が生じるという欠点があった。
そこでこの発明は、光ファイバの端面状態の検出精度
を高め、信頼性の向上を図ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を達成するため、この発明では光軸方向に接
続端部を突き合わせて配設された一対の多心光ファイバ
の接続部を挟んで、当該配列面と直交する方向に対物レ
ンズを備えた撮像手段と光源を配置し、撮像手段の画像
に基づき配列面上の軸ずれを検出すると共に、画像に撮
し出される明部および暗部に基づき配列面と直交する方
向の軸ずれを検出する光ファイバの軸ずれ検出装置にお
いて、撮像手段の対物レンズが少なくとも0.25以上の開
口数を有しており、この撮像手段の画像における明部お
よび暗部の比に基づいて、配列面と直交する軸ずれを検
出することを特徴とする。
〔作用〕
この発明は、以上のように構成されているので、光フ
ァイバの外径が変化しても位置計測精度に誤差が生じな
い。
〔実施例〕
以下、この発明に係る光ファイバの軸ずれ検出装置の
一実施例を添付図面に基づき説明する。なお、説明にお
いて同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略
する。
まず、この発明が利用する原理を説明する。ファイバ
の観察像に表れる明部と暗部は、ファイバのレンズ効果
によるものである。したがって、明部の幅Wは、外径D
が大きくなったり小さくなったりしても、光の経路は相
似的に変化するものである。よって、これらの比(W/
D)をとれば、外径の大きさと関係なく正確にファイバ
の位置検出ができる。通常、W/Dが20%程度の範囲で観
察がなされていた。従来は、開口数:NA(Numerical Ap
erture)が0.1程度の対物レンズを使用していたが、NA
を大きくすると、Y方向(撮像装置における対物レンズ
の光軸方向)に移動させたときW/Dの変化率(Δ(W/D)
/ΔY)が大きくなることが計算機シミュレーションの
結果確認された。
第1図は、この実験結果を示すものである。これは、
光ファイバをY方向に移動したときのW/Dの数値を表し
たものである。この実験結果によれば、従来の開口数0.
1では変化率が低く、十分な精度を得ることができない
ことがわかる。そのため、この発明は開口数が少なくと
も0.25以上の対物レンズを使用している。開口数をこの
ように設定することにより変化率が大きくなり、等価的
に観察系の感度が上昇し精度の向上が図れる。
Y方向の計測精度の誤差は、従来1.5nmであったもの
が、NAを0.25とした一実施例によれば1nmに向上し、NA
を0.40としたものでは0.8nm程度まで向上することが実
験的に確認された。この軸ずれ計測結果を使用すること
により、接続損失を推定する場合の精度の向上が図れ
る。この計測値を利用して、ファイバホルダを微動させ
て軸ずれを修正するような融着機に利用することができ
る。
第2図は、この発明に係る光ファイバの軸ずれ検出装
置が適用される多心光ファイバの融着接続装置を示すも
のである。多心光ファイバ6、7は、それぞれファイバ
保持手段10、11で保持されている。このファイバ保持手
段10、11は、ファイバの光軸方向に移動できるように、
当該光軸方向にねじ軸を有するボールねじ12にその下端
部で結合されている。このボールねじ12は、融着接続が
なされる接続部の両側で、反対の螺旋方向を有するねじ
溝12a、12bが形設されている。したがって、このボール
ねじ12が回転すると、多心光ファイバ6、7は互いに近
づく方向(あるいは、遠ざかる方向)へ移動する。さら
に、このボールねじ12はモータ13に接続されているの
で、所定の速度でモータ13が回転することにより、多心
光ファイバ6、7は所定の量だけ互いに押し込まれる。
なお、多心光ファイバ6、7の先端部は、一部被覆が
除去された状態で多条V溝台16に固定されている。この
場合、この実施例では示されていないが、位置ずれを防
止するため上部からクランプ部材(図示せず)で固定し
てもよい。この多条V溝台16は、断面凹形で構成されて
おり、上部に多条V溝、底部に四角形の穴が形成されて
いる。この多条V溝の両側には、電極8、9が配設され
ており、多心光ファイバ6、7の端部を融着接続できる
ように構成されている。なお、この多条V溝上方には光
源17が設けられており、多心光ファイバ6、7の端部を
介して四角形の穴に照射光を投じることができる。一
方、撮像装置18aと画像処理部18bを含んで構成される検
出手段18は、この多条V溝台16の下部に設置されてい
る。撮像装置18aは、光源17からの照射光を受光できる
ように、上述した四角形の穴の下方向に取り付けられて
おり、画像処理部18bへ電気的に接続されている。多心
光ファイバ6、7の端部を通過した透過光は、対物レン
ズなどで拡大され撮像装置18aに結像する。ここで重要
なことは、この対物レンズとして、開口数が0.25以上の
ものが使用されている点であり、高精度な軸ずれを検出
することができる。
この画像情報(アナログ値)は、画像処理部18bによ
りA/D変換される。上述したプロセッサ15は、画像処理
部18bでA/D変換された2値化情報に基づき、W/Dの値や
ファイバ間隔を検知し、軸ずれ量や押し込み量を算出す
る。この軸ずれ量に基づきファイバ保持手段10、11を微
動させ、軸ずれを修正する。さらに、この押し込み量に
基づきモータ制御手段14を作動させ、モータ13の回転量
を電気的あるいは機械的に制御する。
なお、この実施例では一つのモータ13を使用している
が、2つのモータを使用し、一方の多心光ファイバ(た
とえば、多心光ファイバ7)を他方の多心光ファイバに
向かって移動させてもよい。
さらに、撮像装置の代わりに顕微鏡を使用してもよ
い。
なお、この実施例では多心光ファイバとしてテープ状
光ファイバを使用しているが、単心光ファイバに使用で
きる他、テープ状でない光ファイバにも適用できること
はいうまでもない。
〔発明の効果〕
この発明は、以上説明したように構成されているの
で、光ファイバの軸ずれ状態を高精度に検出することが
できる。
また、外径が異なっても誤差が生じないので、信頼性
が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、Y方向の移動量とW/Dの関係を示す図、第2
図は、この発明に係る光ファイバの軸ずれ検出装置が適
用される多心光ファイバの融着接続装置を示す斜視図、
第3図は、従来技術の基本構成を示す図、第4図は、そ
の撮像装置に撮し出される画像を示す図、第5図は、他
の従来技術の基本構成を示す図、第6図は、その撮像装
置に撮し出される画像を示す図、第7図は、明部の幅と
軸ずれの関係を示す図、第8図は、外径と明部の幅との
関係を示す図である。 1……光ファイバ 2……光源 3……ミラー 4……撮像装置 5……テープ状光ファイバ 6、7……多心光ファイバ 8、9……電極 10、11……ファイバ保持手段 12……ボールねじ 13……モータ 14……モータ制御手段 15……プロセッサ 16……多条V溝台

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光軸方向に接続端部を突き合わせて配設さ
    れた一対の多心光ファイバの接続部を挟んで、当該配列
    面と直交する方向に対物レンズを備えた撮像手段と光源
    を配置し、前記撮像手段の画像に基づき前記配列面上の
    軸すれを検出すると共に、前記画像に撮し出される明部
    および暗部に基づき前記配列面と直交する方向の軸ずれ
    を検出する光ファイバの軸ずれ検出装置において、 前記撮像手段の対物レンズが少なくとも0.25以上の開口
    数を有しており、この撮像手段の画像における明部およ
    び暗部の比に基づいて、前記配列面と直交する軸ずれを
    検出することを特徴とする光ファイバの軸ずれ検出装
    置。
JP63043026A 1988-02-25 1988-02-25 光ファイバの軸ずれ検出装置 Expired - Lifetime JP2577031B2 (ja)

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