JPH01217306A - 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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JPH01217306A
JPH01217306A JP4302688A JP4302688A JPH01217306A JP H01217306 A JPH01217306 A JP H01217306A JP 4302688 A JP4302688 A JP 4302688A JP 4302688 A JP4302688 A JP 4302688A JP H01217306 A JPH01217306 A JP H01217306A
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optical fibers
misalignment
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JP4302688A
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Takashi Ide
井出 貴史
Shinko Hamada
浜田 真弘
Tsutomu Watanabe
勤 渡邊
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • 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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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
の軸すれ状態を、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D1/2 は、D” (d’Xd+gXg)   であり、この軸
ずれ量り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)W 
SW2 (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4i)に撮し出さ
れる画像には、第6図で示すように、光フアイバ内にお
ける光の屈折により中央に明部a、その両側に暗部す、
bができる。
この明部aの幅W 1W2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、Wlが
120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
りにより変化するので、一対の光ファイバの外径りがそ
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
接続部を挾んで、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、外径りが
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
位置検出かできる。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(Nume
rical  Aperture)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がる。
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lnm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
か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で保持されでいる。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、遠さかる方
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、一部被覆か除
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■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溝の上方には光源1
7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■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
数か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かできる。
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て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■清白 特許出願人  住友電気工業株式会社 代理人弁理士   長谷用  芳  樹間      
    山    1)   行    −Y方向の移
動量 Y方向の移動とW/D 第1図 ■−−−−−−−− 外径と明部の幅 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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挾んで、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ずれを検出
    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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