JP3283646B2 - 光ファイバの調心装置およびその調心方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバの調心装置お
よび調心方法に係り、特に小型、構成簡単で、かつ多心
一括融着接続機への応用や、光ファイバと光源や光導波
路との結合に応用が容易な光ファイバの調心装置および
その調心方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多心一括融着接続機等により多心光ファ
イバテープを融着することがある。この場合、図７に示
すように多心光ファイバテープ１は被覆材１ａの内部に
複数本の光ファイバ２が埋設されているが、各光ファイ
バ２のコア部２ａはクラッド２ｂの中心からずれている
ことがあり、このため図８に示すように、融着する左右
の光ファイバ２をその光軸と直交する断面の半径方向に
移動させながら調心する必要がある。

【０００３】このような多心一括融着接続機や、光ファ
イバと光源や光導波路との結合に応用できる従来の調心
装置として、特開平２−２７３７０５号が知られている
（以下従来例１という）。この従来例１では、図９に示
されるようにマイクロメータギヤ等の小さな駆動源３で
スライド軸４に設けたバネ受け５を押し、スライド軸４
に嵌合したバネ６で駆動レバー７の下部側面を押して、
これを支軸８を支点として回動させ、駆動レバー７の先
端側面で固定部９から伸びる可撓アーム１０の側面を押
し、可撓アーム１０の先端のＶ溝部１１を矢印Ｍ，Ｍ´
方向に回動させ調心を行なうものである。

【０００４】従来例１の光ファイバ調心装置では，スラ
イド軸４と駆動レバー７等による回動−直線変換機構を
介して大型のＶ溝部１１を調心動作させるものである。
しかし、この装置では駆動効率が悪く、駆動源の消費電
力が大きいうえ、装置の小型化が難しく、例えば光ファ
イバの心線間のピッチが０．２ｍｍ程度の多心テープ心
線用の一括融着接続機等に応用することが困難であっ
た。

【０００５】多心個別調心装置の他の従来例としてS. A
OSHIMA 他の公表した個別調心装置(3rd INTERNATIONAL
SYMPOSIUM ON MICRO MACHINE AND HUMAN SCIENCE,199
2) が知られている（以下従来例２という）。また、特
開平４−２２９１０８号（以下従知例３という）に開示
された個別調心装置がある。

【０００６】従来例２では、図１０に示すように上端に
４５度の傾斜面１４ａを有する昇降部材１４が２個１組
として、各傾斜面１４ａを対向させて複数組配設されて
おり、各昇降部材１４の下端に直列して圧電素子１５が
結合されていて、この圧電素子１５がベース１６に固定
されている。各昇降部材１４は取付台１７に設けられた
固定ガイド部材１８のガイド孔１８ａを昇降自在に挿通
している。

【０００７】従来２によると、２個の昇降部材１４の各
対向する傾斜面１４ａによって形成されるＶ溝１４ｂに
光ファイバ２を支持したうえ、各圧電素子１５に通電し
これを駆動することにより各昇降部材１４を昇降させ、
各組の２つの昇降部材１４の昇降動作を調整することに
より各光ファイバ２を図１０において矢印ａ，ｂ，ｃ，
ｄの方向に微動させ調心を行なうことができる。

【０００８】従来例３では図１１に示すように、ベース
２０の一端から支持板２１が立上がっており、支持板２
１の上部に固定Ｖ溝部２２を有するＶ溝部材２３が固着
されている。また、支持板２１の上部で、Ｖ溝部材２３
の下側に複数のマイクロアーム（回動アーム）２４（但
し、図では１つのマイクロアームのみが示されている）
の基端部２４ａが支軸２８で枢支されている。マイクロ
アーム２４の先端部は直角に立上げられていて、その先
端に可動Ｖ溝部２５が形成されている。また、各マイク
ロアーム２４は、側面に圧電素子２６が貼着された昇降
部材２７の上部で支持されていて、圧電素子２６を駆動
することにより、この圧電素子２６が伸縮し、圧電素子
２６と一体に昇降部材２７が伸縮し、それによりマイク
ロアーム２４の先端部が支軸２８を支点として回動し、
２次元移動する。

【０００９】このとき、固定Ｖ溝部２２と可動Ｖ溝部２
５に挿入された光ファイバ２は、可動Ｖ溝部２５の微動
によって光ファイバ２の断面の半径方向に移動し、調心
が行なわれる。この従来例２では、小さいスペースによ
り多くの圧電素子２６と昇降部材２７を配設するため、
図１１に示されるように各マイクロアーム２４毎に、そ
の前後方向に圧電素子２６と昇降部材２７が位置をずら
して設けられている。それにより各昇降部材２７は互い
に重なり合わず、デッドスペースを少なくして小さいス
ペースに効率的に配設することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】

(1) 図１０，図１１に示される従来例２，３では、多心
のＶ溝部と駆動源を含めた駆動機構全体が大きく、多心
光ファイバの心数が増すにつれて、調心装置が大型化
し、実用が困難になる。

【００１１】(2) 図１１に示される従来例３では出力位
置つまり、可動Ｖ溝部２５と、駆動源つまり、圧電素子
２６の位置との距離が大きく、マイクロアーム２４の変
形等によって入力移動量と作用点での移動量が個々のマ
イクロアーム２４により異なるとき、これが異拡大率と
なって拡大され、コア移動量を制御しにくい。また、マ
イクロアーム２４の変形以外にも、個々のマイクロアー
ム２４毎に昇降部材２７の配置の位置ずれが生じやす
く、この場合も入力移動量と作用点での移動量が個々の
マイクロアーム２４により異なり、コア移動量を制御し
にくい。

【００１２】本発明は上記(1),(2) の欠点を改良したも
のである。

【００１３】すなわち、構成が簡潔で、多心光ファイバ
テープなどファイバの心数に応じて必要な数のＶ溝、駆
動源を増結して拡張が容易な調心装置を提供することを
第１の目的とする。

【００１４】また、個々の微動支持台（光ファイバ接触
子）とその駆動源との距離が近接可能な調心装置を提供
することを第２の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は複数の光ファイバを配列し、各光ファイバ
を光軸と略直交する平面で２次元に移動させてコア基準
で調心を行なう光ファイバの調心装置において、光ファ
イバごとに対をなすと共に、対ごとに、光ファイバとの
接触部として互いに向き合う斜面を有していて、この向
き合う斜面によりＶ溝を構成する複数対の微動支持台
と、各微動支持台を各光ファイバの軸を含む平面で、か
つ各光ファイバの軸と略直交する方向に移動可能に支持
する平行板バネ機構と、アレイ状に配設され、その長手
方向を微動支持台の長手方向と直交させて、各微動支持
台の下部に個別に結合された複数の圧電素子と、各微動
支持台の間隙に挿入された複数の櫛歯状部を有するガイ
ド部材とを備えることを特徴とする。

【００１６】また、１枚の金属板を加工することによ
り、平行板バネ機構をはさんでその両端に微動支持台と
固定部を一体的に形成し、複数並設された各微動支持台
と一体の上記固定部の間を固定手段を用いて固定すると
よい。

【００１７】また、上記固定手段は、固定部に開設され
た孔と、この孔に挿通される連結軸と、連結軸に沿って
固定部を締付ける締付部材とから構成するとよい。

【００１８】また、複数の微動支持台の下部には、その
一端側の微動支持台から他端側の微動支持台にかけて、
順次微動支持台の長手方向に位置をずらして突起部を設
け、各突起部を介して圧電素子を微動支持台の下部に結
合するとよい。

【００１９】さらに、本発明は複数の光ファイバを配列
し、各光ファイバを光軸と略直交する平面で２次元に移
動させてコア基準で調心を行なう光ファイバの調心方法
において、光ファイバごとに対をなすと共に、対ごとに
前記光ファイバとの接触部として互いに向き合う斜面を
有していて、この向き合う斜面によりＶ溝を構成する複
数対の微動支持台が、それぞれ平行板バネ機構により支
持されていて、各微動支持台の間隙にガイド部材の櫛歯
状部が挿入された状態で、微動支持台の下部に個別に結
合されたアレイ状配置の圧電素子により微動支持台を、
光ファイバの軸を含む平面で、かつ光ファイバの軸と略
直交する方向に移動させてＶ溝に挿入された光ファイバ
の調心を行なうことを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明によると、光ファイバをその断面の半径
方向に移動できるように支持する１対の微動支持台は平
行板バネ機構に支持されていて、この平行板バネ機構の
作用点は基準面に対して平行移動するので、各微動支持
台は光ファイバの軸線に対し、平行を保ってスムーズに
微動し、光ファイバの端面同士を移動させたとき、各光
ファイバの端面に角度が生じない。また、１対の微動支
持台は、その並設数を単純に増減することができ、多心
光ファイバの心数の増減に容易に対応させることができ
る。

【００２１】

【実施例】以下本発明の実施例を図を参照して説明す
る。

【００２２】図１は第１実施例に係る光ファイバ調心装
置の分解斜視図、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正
面図、図３は微動支持台の正面図と右側面図、図６は図
５の平面図である。

【００２３】各図について説明すると、それぞれ上面に
斜面３１ａを有する微動支持台３１が２枚１組として複
数組並設されている。又、１対をなす微動支持台３０の
左右側でそれぞれの斜面３１ａが向い合うように形成さ
れていて、この向い合う斜面３１ａにより可動Ｖ溝部３
４が形成される。

【００２４】微動支持台３１の側方には固定部３２が設
けられていて、固定部３２と微動支持台３１との間は上
下に間隔を離して設けられたバネ片３３ａが設けられ、
この上下一対のバネ片３３ａにより平行板バネ機構３３
が構成されている。各バネ片３３ａの両端部を回転中心
として、微動支持台３１は固定部３２に対して平行に上
下動することができる。また、微動支持台３１と固定部
３２と平行板バネ機構３３とは、対向する斜面３１ａに
よって形成される可動Ｖ溝３４に嵌合される多心光ファ
イバのピッチと略等しい板厚の金属板を放電加工するこ
とにより一体的に形成される。

【００２５】対向する斜面３１ａを有する２枚１組の微
動支持台３１は、調心すべき光ファイバの数に合わせて
１組ないし複数組横方向に並べて配設され、その両端の
微動支持台３１の両外側に固定枠３５を当てがう。そし
て、固定枠３５と各固定部３２に形成されたネジ孔３
６，３７に固定ボルト（図示せず）を挿通し、ナット
（図示せず）を用いて両側の固定枠３５を適当な圧力で
締付けて複数組の各微動支持台３１を結合し移動手段３
８を構成する。

【００２６】また、本実施例では上枠部４１ａに複数の
固定Ｖ溝４０を有するＬ形の枠部材４１が設けられてお
り、この枠部材４１が両側の固定枠３５の間に配設され
る。すなわち、微動支持台３１の上端は、固定部３２の
上端よりも高く設けられており、枠部材４１を両側の固
定枠３５の間に配設するとき、その上枠部４１ａは固定
部３２の上端面と接して配置され、それにより、可動Ｖ
溝３４と固定Ｖ溝４０とが長手方向に合致するように配
設されている。

【００２７】そして、固定枠３５のネジ孔４２と枠部材
４１のネジ孔４３とを合致させて、各ネジ孔に固定用ボ
ルト（図示せず）を挿通し、ナット（図示せず）を締付
けて枠部材４１と固定枠３５とを結合できる。

【００２８】この枠部材４１はスペーサを兼用してい
て、その幅寸法を適正に設定したうえ、固定枠３５を枠
部材４１に固定することにより、各微動支持台３１がス
ムーズに微動できるよう、相互間に適正な間隙を有して
配設することが容易となる。

【００２９】微動支持台３１の間隙を適正に設定するこ
とは、各微動支持台３１を個別に、かつスムーズに上動
させるうえで重要である。このため本実施例では枠部材
４１と共に、これと対向する位置にガイド部材４３が配
設される。このガイド部材４３はその板面４３ａから突
出する複数の櫛歯状部４３ｂを有しており、各櫛歯状部
４３ｂが各微動支持台３１の間隙４４に挿入されてい
る。ガイド部材４３は表面が平滑かつ硬質で、摩擦係数
の低い材料で構成される。したがって、櫛歯状部４３ｂ
を介して各微動支持台４３ｂは個別に、かつスムーズに
上下動できる。

【００３０】各微動支持台３１の下側にはその駆動源と
して、複数の可動Ｖ溝３４の数と同数の圧電素子４５ａ
を共通の基台部４５ｂに取付けてなる圧電素子配列（ア
レイ）部材４５が配設されている。各圧電素子４５ａは
その長手方向を可動Ｖ溝３４の長手方向と直交する方向
に配置されている。

【００３１】また、各微動支持台３１下端面には、その
一側に位置する微動支持台３１から他側に位置する微動
支持台３１にかけて、順次各微動支持台の長手方向に位
置をずらして突起部４６が設けられていて、この突起部
４６が各圧電素子４５ａに接触している。

【００３２】図１の場合について具体的に説明すると、
突起部４６は左側の微動支持台３１から右側の微動支持
台３１に移るにつれて、各微動支持台３１の先端側から
他端側に所定の間隔位置をずらして設けられている。こ
の突起部４６の位置ずれの間隔寸法は、圧電素子配列部
材４５の各圧電素子４５ａの間隔と等しく設けられてい
る。

【００３３】したがって、複数の各微動支持台３１に対
して、突起部４６を介して接触される各圧電素子４５ａ
は、可動Ｖ溝３４の配列方向に重なり合わない。つま
り、圧電素子４５ａは、可動Ｖ溝３４の長手方向に所定
の間隔をおいて配列されているので、少ないスペースを
有効に使用できる構成とされている。なお、圧電素子配
列部材４５の基台部４５ｂにはネジ孔４７が開設されて
いて、このネジ孔４７を一方の固定枠３５の下面に形成
されるネジ穴（図示せず）に合わせ、取付けネジ（図示
せず）を螺合することにより、圧電素子配列部材４５を
各微動支持台３１の下面に固定できる。

【００３４】第１実施例は上記の構成からなり、可動Ｖ
溝３４と固定Ｖ溝４０に嵌合されている光ファイバ（図
２で、は対向する光ファイバの片側のみを図示する。）
２を調心するには、圧電素子４５ａに通電し、これを上
下方向に伸縮させる。それにより、対をなす各微動支持
台３１は突起部４６を介してそれぞれ個別かつ相対的に
上下動し、これにより４５度傾斜の斜面３１ａが昇降
し、複数の光ファイバ２を上下、斜めに個別に移動さ
せ、調心を行なうことができる。

【００３５】微動支持台３１が昇降するときは、平行板
バネ機構３３が働き２枚１組のバネ片３３ａの両端部を
回転中心として、微動支持台３１は固定部３２に対して
平行を保ってスムーズに上下動でき、かつ微動支持台３
１には必要な復帰力が蓄勢される。本実施例では、平行
板バネ機構３３に支持された微動支持台３１に駆動源と
して圧電素子４５を組合わせて使用しているので、この
微動支持台３１に圧電素子４５ａに予圧をかけ易く、よ
って圧電素子４５ａの電圧−駆動量の直線性を確保する
ことができる。すなわち圧電素子４５ａが圧縮する方向
に平行板バネ機構３３を付勢することで、電圧ゼロの状
態からヒステリシスやロストモーションのない直線性に
優れた駆動機構とすることができる。

【００３６】また、第１実施例の可動Ｖ溝３４と固定Ｖ
溝４０は、微動支持台３１と固定部３２に設けられる斜
め４５°の斜面３１ａで形成されているが、これに限ら
ず、斜め３０度と６０度の組合わせ、斜め２０度と７０
度との組合わせなどによりＶ溝を形成してもよい。

【００３７】図５（ａ）は第２実施例の正面図、（ｂ）
は平面図、（ｃ）は背面図である。この第２実施例で
は、第１実施例における櫛歯状部４３ｂを有するガイド
部材４３が省略されている。

【００３８】すなわち、本発明では１組又は複数組の微
動支持台３１が、個別に上下動自在に適当な支持手段に
より支持されていれば所期の目的を達成できる。そし
て、ガイド部材４３は、各微動支持台３１の適正な間隙
を容易に設定するための手段であるから、第２実施例で
は、このガイド部材４３を省略する構成とした。なお、
この第２実施例では、上面に固定Ｖ溝４０を有し、スペ
ーサを兼ねるＬ字形の枠部材４１が配設され、両側の固
定枠３５に固定される点は第１実施例と同じである。

【００３９】図６（ａ）は第３実施例の正面図、（ｂ）
は平面図、（ｃ）は背面図である。この第３実施例で
は、第２実施例における上面に固定Ｖ溝４０を有するＬ
字形の枠部材４１に代えて、上面に固定Ｖ溝を有しない
Ｌ字形の枠部材５１を使用している構成が第２実施例と
相異し、他の構成は第２実施例と同じである。

【００４０】この第３実施例においても、可動Ｖ溝３４
に多心の光ファイバ２を嵌合し、圧電素子を駆動するこ
とにより、微動支持台３１を個別に上下動させ、各光フ
ァイバ２の調心を行なうことができる。

【００４１】なお、本発明の光ファイバ調心装置は、多
心光ファイバ融着接続機における調心に使用できると共
に、光ファイバと光源や光導波路との光結合のための調
心に使用できる。また、本発明は実施例の構成に限定さ
れず、例えば平行板バネ機構３３のバネ片３３ａの数や
形状、微動支持台３１の数や側面形状等は適当に変更し
て構わない。

【００４２】

【発明の効果】本発明によると、光ファイバに調心動作
を与える微動支持台は、平行板バネ機構に支持されて微
動し、この微動支持台は光ファイバに回転動作（光軸を
曲げる動作）を与えないので、光ファイバの先端を調心
した際、軸同士に角度ずれが生じず、接続損失を低減で
きる。また、構成が簡潔で、特にＶ溝を形成するための
斜面を有する微動支持台の並設数を簡単に増減でき、多
心光ファイバテープの心線の数に応じて拡張容易な微調
整機構を実現できる。さらに駆動源である圧電素子配列
部材は微動支持台の下部に配設されるので、圧電素子と
可動Ｖ溝部との距離を短くし、微動調整を容易かつ高精
度に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る光ファイバ調心装置
の分解斜視図である。

【図２】第１実施例の平面図と背面図である。

【図３】一方の微動支持台の正面図と、左側側面図と、
平面図である。

【図４】圧電素子配列部材の平面図と、左側側面図と、
正面図である。

【図５】第２実施例の正面図と、平面図と、背面図であ
る。

【図６】第３実施例の正面図と、平面図と、背面図であ
る。

【図７】多心光ファイバテープの端面図である。

【図８】コアが偏心した光ファイバとその調心状態を示
す説明図である。

【図９】従来の光ファイバ調心装置の第１例を示す側面
図である。

【図１０】従来の光ファイバ調心装置の第２例を示す断
面図である。

【図１１】従来の光ファイバ調心装置の第３例を示す断
面図である。

【符号の説明】

２…光ファイバ、２ａ…コア、３１…微動支持台、３１
ａ…斜面、３３…平行板バネ機構、３３ａ…バネ片、３
４…可動Ｖ溝、３５…固定枠、４０…固定Ｖ溝、４１…
枠部材、４３…ガイド部材、４５…圧電素子配列部材、
４５ａ…圧電素子、４６…突起部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 眞弘 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 藤田 勇 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 青島 伸一 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−277239（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−87110（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−127503（ＪＰ，Ｕ) 電子情報通信学会春季大会講演論文 集、1992〔４〕（1992−３−15）ｐ．４ −22 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/255 G02B 6/30 G02B 6/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光ファイバを配列し、各光ファイ
   バを光軸と略直交する平面で２次元に移動させてコア基
   準で調心を行なう光ファイバの調心装置において、前 記光ファイバごとに対をなすと共に、前記対ごとに、
   前記光ファイバとの接触部として互いに向き合う斜面を
   有していて、この向き合う斜面によりＶ溝を構成する複
   数対の微動支持台と、 前記各微動支持台を前記各光ファイバの軸を含む平面
   で、かつ前記各光ファイバの軸と略直交する方向に移動
   可能に支持する平行板バネ機構と、 アレイ状に配設され、その長手方向を前記微動支持台の
   長手方向と直交させて、前記各微動支持台の下部に個別
   に結合された複数の圧電素子と、 前記各微動支持台の間隙に挿入された複数の櫛歯状部を
   有するガイド部材とを備える ことを特徴とする光ファイ
   バの調心装置。
2. 【請求項２】 １枚の金属板を加工することにより、前
   記平行板バネ機構をはさんでその両端に前記微動支持台
   と固定部とが一体的に形成され、複数の前記固定部の間
   が固定手段を用いて固定されていることを特徴とする請
   求項１記載の光ファイバの調心装置。
3. 【請求項３】 前記固定手段は前記固定部に開設された
   孔と、前記孔に挿通される連結軸と、前記連結軸に沿っ
   て前記固定部を締付ける締付部材とから構成されること
   を特徴とする請求項２記載の光ファイバの調心装置。
4. 【請求項４】 前記複数対の微動支持台の下部には、そ
   の一側の微動支持台から他側の微動支持台にかけて、順
   次微動支持台の長手方向に位置をずらして突起部が設け
   られ、各突起部を介して前記圧電素子が前記各微動支持
   台の下部に結合されていることを特徴とする請求項１記
   載の光ファイバの調心装置。
5. 【請求項５】 複数の光ファイバを配列し、各光ファイ
   バを光軸と略直交する平面で２次元に移動させてコア基
   準で調心を行なう光ファイバの調心方法において、 前記光ファイバごとに対をなすと共に、前記対ごとに前
   記光ファイバとの接触部として互いに向き合う斜面を有
   していて、この向き合う斜面によりＶ溝を構成する複数
   対の微動支持台が、それぞれ平行板バネ機構により支持
   されていて、前記各微動支持台の間隙にガイド部材の櫛
   歯状部が挿入された状態で、前記微動支持台の下部に個
   別に結合されたアレイ状配置の圧電素子により前記微動
   支持台を、前記光ファイバの軸を含む平面で、かつ前記
   光ファイバの軸と略直交する方向に移動させて前記Ｖ溝
   に挿入された前記光ファイバの調心を行なうことを特徴
   とする光ファイバの調心方法。