WO2020179927A1 - 光ファイバの融着接続機、及び、光ファイバの融着接続方法 - Google Patents

Abstract

光ファイバを互いに融着接続する融着接続機が開示される。融着接続機は、光ファイバに向けて第１波長及び第２波長の光を照射可能な照射部と、光ファイバを透過した第１波長及び第２波長の光を受光可能な受光部と、第１波長の光に基づく第１輝度情報から光ファイバの第１特徴点データを抽出可能で且つ第２波長の光に基づく第２輝度情報から光ファイバの第２特徴点データを抽出可能な処理部と、第１特徴点データ及び第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを判定する判定部と、第１特徴点データ又は第２特徴点データが所定の範囲内と判定された場合に、特徴点データが抽出された第１輝度情報または第２輝度情報に基づいて少なくとも一方の光ファイバを移動させて互いの軸が所定の位置関係となるように配置する駆動部と、を備える。処理部は、判定部によって第１特徴点データが所定の範囲内にないと判定された場合に、第２特徴点データを抽出する。

Description

光ファイバの融着接続機、及び、光ファイバの融着接続方法

　本開示は、光ファイバの融着接続機、及び、光ファイバの融着接続方法に関する。
　本出願は、２０１９年３月７日出願の日本出願第２０１９－０４１４００号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。

　特許文献１及び２は、光ファイバの融着接続機を開示する。これらの融着接続機では、融着接続する光ファイバの種類を判別し、判別された光ファイバの種類に適した接続条件で融着接続が行われる。

特開平８－２１９２３号公報 特開２００２－１６９０５０号公報 特開２０１０－２６１７３０号公報

　本開示の一態様は、一対の光ファイバを互いに融着接続するための融着接続機に関する。この融着接続機は、照射部、受光部、処理部、判定部、及び、駆動部を備える。照射部は、一対の光ファイバの少なくとも１本の光ファイバの側面に向けて第１波長の光及び第２波長の光を照射可能である。受光部は、少なくとも１本の光ファイバを透過した第１波長の光及び第２波長の光を受光可能である。処理部は、受光部で受光した第１波長の光に基づく第１輝度情報から少なくとも１本の光ファイバの第１特徴点データを抽出可能であると共に、受光部で受光した第２波長の光に基づく第２輝度情報から少なくとも１本の光ファイバの第２特徴点データを抽出可能である。判定部は、処理部で抽出した第１特徴点データ及び第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを判定する。駆動部は、第１特徴点データ又は第２特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合に、所定の範囲内にある特徴点データが抽出された第１輝度情報または第２輝度情報に基づいて一対の光ファイバの少なくとも一方を移動させて一対の光ファイバの互いの軸が所定の位置関係となるように配置する。この融着接続機では、処理部は、判定部によって第１特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合に、第１特徴点データを抽出し、判定部によって第１特徴点データが所定の範囲内にないと判定された場合に、第２特徴点データを抽出する。

　本開示の別態様は、異なる２つの波長の光を照射可能な照射部と異なる２つの波長の光を受光可能な受光部と制御部とを備えた融着接続機により、一対の光ファイバを互いに融着接続するための融着接続方法に関する。この光ファイバの融着接続方法は、一対の光ファイバの少なくとも１本の光ファイバの側面に向けて第１波長の光を照射部が照射する工程と、少なくとも１本の光ファイバを透過した第１波長の光を受光部が受光する工程と、受光部で受光した第１波長の光に基づく第１輝度情報から制御部が少なくとも１本の光ファイバの第１特徴点データを抽出する工程と、第１特徴点データが所定の範囲内であるか否かを制御部が判定する工程と、少なくとも１本の光ファイバの側面に向けて第２波長の光を照射部が照射する工程と、少なくとも１本の光ファイバを透過した第２波長の光を受光部が受光する工程と、少なくとも１本の光ファイバの第１特徴点データが所定の範囲内にないと判定された場合に、受光部で受光した第２波長の光に基づく少なくとも１本の光ファイバの第２輝度情報から制御部が少なくとも１本の光ファイバの第２特徴点データを抽出する工程と、第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを制御部が判定する工程と、第１特徴点データ又は第２特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合に、所定の範囲内にあると判定された特徴点データが抽出された第１輝度情報又は第２輝度情報に基づいて一対の光ファイバの少なくとも一方を移動させて一対の光ファイバの互いの軸が所定の位置関係となるように配置する工程と、軸が所定の位置関係に配置された一対の光ファイバ同士を融着接続する工程と、を備える。

図１は、本開示の一態様にかかる融着接続機の概要を説明するための図である。 図２は、融着接続機で取得する輝度プロファイルの一例を示す図である。 図３Ａは、従来の融着接続機での焦点調整方法を説明するための図である。 図３Ｂは、本開示の一態様にかかる融着接続機での焦点調整方法を説明するための図である。 図４Ａは、照射する光の波長を変更した場合の光ファイバの輝度プロファイルを示す図であって、照射する光の波長が５６０ｎｍ未満である場合の輝度プロファイルを示す。 図４Ｂは、照射する光の波長を変更した場合の光ファイバの輝度プロファイルを示す図であって、照射する光の波長が５６０ｎｍ以上である場合の輝度プロファイルを示す。 図５は、本開示の一態様に係る焦点調整方法での照射光波長と、特徴点データと設計値の比率との関係を示すグラフである。 図６は、図１に示す融着接続機の制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。

［本開示が解決しようとする課題］
 特許文献１及び２に記載された融着接続機では、光ファイバの側面に光を照射しその透過光から光ファイバの輝度プロファイルを取得し、これに基づいて光ファイバのコア部を検出している。融着接続機では、この輝度プロファイルを取得する際、透過光を受光する撮像装置の位置を駆動モータで調整し、透過光の焦点位置を調整する。しかしながら、駆動モータによる焦点位置の調整に時間がかかることがあり、光ファイバのコア部の検出を高速化することが望まれていた。

［本開示の効果］
　本開示によれば、光ファイバのコア部の検出を高速化することができる。

［本開示の実施形態の説明］
　最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。本開示の一実施形態に係る融着接続機は、一対の光ファイバを互いに融着接続するための融着接続機である。この融着接続機は、照射部、受光部、処理部、判定部、及び、駆動部を備える。照射部は、一対の光ファイバの少なくとも１本の光ファイバの側面に向けて第１波長の光及び第２波長の光を照射可能である。受光部は、少なくとも１本の光ファイバを透過した第１波長の光及び第２波長の光を受光可能である。処理部は、受光部で受光した第１波長の光に基づく第１輝度情報から少なくとも１本の光ファイバの第１特徴点データを抽出可能であると共に、受光部で受光した第２波長の光に基づく第２輝度情報から少なくとも１本の光ファイバの第２特徴点データを抽出可能である。判定部は、処理部で抽出した第１特徴点データ及び第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを判定する。駆動部は、第１特徴点データ又は第２特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合に、所定の範囲内にある特徴点データが抽出された第１輝度情報または第２輝度情報に基づいて一対の光ファイバの少なくとも一方を移動させて一対の光ファイバの互いの軸が所定の位置関係となるように配置する。この融着接続機では、処理部は、判定部によって第１特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合に、第１特徴点データを抽出し、判定部によって第１特徴点データが所定の範囲内にないと判定された場合に、第２特徴点データを抽出する。

　従来は、融着接続機の受光部のレンズ位置を変更することで接続対象の光ファイバの特徴点データ（例えば、光ファイバの外径中心位置など）を抽出し、これにより焦点位置が合っているか否かを判断していた。これに対し、上記実施形態に係る融着接続機は、接続対象の一対の光ファイバの少なくとも１本の光ファイバに対して第１波長の光及び第２波長の光を照射可能で且つ受光可能に構成されており、波長による屈折率差を利用し、接続対象の光ファイバに照射する光の波長を変化させることで焦点位置を変えられるようになっている。その結果、本実施形態に係る融着接続機によれば、照射する光や受光する光の波長を変更するだけで焦点調整が行えることになり、光ファイバの位置検出を高速化することが可能となる。更に、上述した実施形態によれば、焦点調整のために高精度な駆動モータを使用しなくてもよくなるため、融着接続機の長期信頼性を向上させることや、受光部における撮像装置等を簡素化してコスト低減を図ることも可能となる。光ファイバの位置検出の高速化に影響を与えないようであれば、レンズ位置調整用のモータと上述した波長変化による調整機構とを併存した融着接続機であってもよい。

　一実施形態として、照射部は、一対の光ファイバの側面に向けて第１波長の光及び第２波長の光を照射可能であってもよく、受光部は、一対の光ファイバを透過した第１波長の光及び第２波長の光を受光可能であってもよい。処理部は、受光部で受光した第１波長の光に基づく第１輝度情報から一対の光ファイバの第１特徴点データを抽出可能であると共に、受光部で受光した第２波長の光に基づく第２輝度情報から一対の光ファイバの第２特徴点データを抽出可能であってもよい。判定部は、処理部で抽出した、一対の光ファイバの少なくとも一方についての第１特徴点データ及び第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを判定してもよい。

　一実施形態として、照射部は、第１波長の光及び第２波長の光を含む光を一括して照射可能な光源であってもよい。この態様によれば、照射部の構成を簡素化することができる。この場合において、受光部は、第１波長の光及び第２波長の光を分離して受光可能であってもよい。また、一実施形態として、照射部は、第１波長の光を照射可能な第１光源と第２波長の光を照射可能な第２光源とを有してもよく、第１光源及び第２光源を切替え可能であってもよい。この態様によれば、各光源を簡易なものとすることで故障を減らし、長期信頼性を向上することができる。

　一実施形態として、第１特徴点データ及び第２特徴点データは、（ａ）光ファイバを透過した照射光が受光部の撮像素子に所定の輝度以上で投影される領域である明部の間隔である明部間隔、（ｂ）光ファイバを透過した照射光が受光部の撮像素子に所定の輝度以下で投影される、又は、投影されない領域である暗部の端同士の間隔である暗部端間隔、（ｃ）明部間隔に対する暗部端間隔の比、および、（ｄ）明部間隔、暗部端間隔及び上記の比に基づいて得られる判定用の特徴点データ、の少なくとも何れかを含んでもよい。この態様によれば、光ファイバへ照射した光の焦点調整の処理を迅速に行うことが可能となる。

　一実施形態として、第２波長の光は、波長５６０ｎｍ以上で且つ波長６００ｎｍ以下又は波長７００ｎｍ以上で且つ波長８２０ｎｍ以下の何れかの範囲内の光であってもよい。本発明者らによれば、光ファイバの照射する光の波長が低波長（５６０ｎｍ未満）である場合、光ファイバの輝度プロファイルが乱れてしまい（図４Ａを参照）、光ファイバの輝度情報に基づく特徴点データ（例えば明部間隔）を正確に抽出することが難しくなることが分かってきている。このため、特徴点データをより正確に抽出するには、５６０ｎｍ以上の波長の光であることが好ましい（図４Ａ及び図４Ｂを参照）。また、波長を変更しても光ファイバの輝度情報に基づく特徴点データ（例えば明部間隔）の変化が少ない範囲（波長６００ｎｍを超えて波長７００ｎｍ未満）があることも分かってきている（例えば図５参照）。そこで、光ファイバに照射する光波長を上述した実施形態の範囲に設定することにより、光ファイバの透過光を観察する際の焦点調整をより確実に行え、これにより、光ファイバの位置検出をより一層高速化することが可能となる。

　本開示の別の一実施形態に係る融着接続方法は、異なる２つの波長の光を照射可能な照射部と異なる２つの波長の光を受光可能な受光部と制御部とを備えた融着接続機により、一対の光ファイバを互いに融着接続するための融着接続方法である。この融着接続方法は、一対の光ファイバの少なくとも１本の光ファイバの側面に向けて第１波長の光を照射部が照射する工程と、少なくとも１本の光ファイバを透過した第１波長の光を受光部が受光する工程と、受光部で受光した第１波長の光に基づく第１輝度情報から制御部が少なくとも１本の光ファイバの第１特徴点データを抽出する工程と、第１特徴点データが所定の範囲内であるか否かを制御部が判定する工程と、少なくとも１本の光ファイバの側面に向けて第２波長の光を照射部が照射する工程と、少なくとも１本の光ファイバを透過した第２波長の光を受光部が受光する工程と、少なくとも１本の光ファイバの第１特徴点データが所定の範囲内にないと判定された場合に、受光部で受光した第２波長の光に基づく少なくとも１本の光ファイバの第２輝度情報から制御部が少なくとも１本の光ファイバの第２特徴点データを抽出する工程と、第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを制御部が判定する工程と、第１特徴点データ又は第２特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合に、所定の範囲内にあると判定された特徴点データが抽出された第１輝度情報又は第２輝度情報に基づいて一対の光ファイバの少なくとも一方を移動させて一対の光ファイバの互いの軸が所定の位置関係となるように配置する工程と、軸が所定の位置関係に配置された一対の光ファイバ同士を融着接続する工程と、を備える。この方法によれば、上述した融着接続機と同様、複数の波長の光を用いて光ファイバの透過光の焦点調整を行うため、光ファイバの種類判別を高速化することができる。

　一実施形態として、上記の融着接続方法において、第１波長の光を照射する工程、第１波長の光を受光する工程、第１特徴点データを抽出する工程、第１特徴点データを判定する工程、第２波長の光を照射する工程、第２波長の光を受光する工程、第２特徴点データを抽出する工程、及び、第２特徴点データを判定する工程は、一対の光ファイバそれぞれに対して行われてもよい。

［本発明の実施形態の詳細］
　本開示の実施形態に係る融着接続機及び融着接続方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

　最初に、本実施形態に係る融着接続機の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本開示の一態様にかかる融着接続機の概要を説明するための図である。融着接続機１は、図１に示すように、一対の光ファイバＦを互いに融着接続するための融着接続機であり、Ｖ溝クランプ２、被覆クランプ３、一対の放電電極４、照射部５、受光部６、処理部７、判定部８、及び、駆動部９を備えている。処理部７、判定部８、及び駆動部９は、融着接続機１の制御を担う制御部１０を構成する。

　Ｖ溝クランプ２及び被覆クランプ３は、融着接続する一対の光ファイバＦをそれぞれ支持する部材である。各Ｖ溝クランプ２は、光ファイバＦから被覆を除去しガラス部分を露出させた裸ファイブの部分を支持する。各被覆クランプ３は、光ファイバＦのファイバ被覆のあるファイバ部分を保持する。これらのＶ溝クランプ２及び被覆クランプ３により、融着接続機１では、一対の光ファイバＦの先端Ｆａが互いに対向するように支持され、融着接続に供される。

　一対の放電電極４は、光ファイバが延びる方向と直交する方向に互いに対向して配置され、一対の光ファイバＦの先端Ｆａ同士を放電により融着接続させる装置である。融着接続機１では、後述する駆動部９を含む制御部１０等により一対の光ファイバＦの軸合わせを行った後、先端Ｆａ同士を放電電極４により融着接続させる。一対の光ファイバＦは、放電電極４の放電電流や放電時間等を制御することにより、光ファイバＦの種類に合った融着条件で融着接続される。

　照射部５は、Ｖ溝クランプ２等に支持された光ファイバＦの側面に向けて、異なる波長の光を照射可能な光照射装置である。照射部５は、例えば、互いに異なる第１波長の光及び第２波長の光を光ファイバＦに対して照射する。照射部５は、波長可変部５ａを備えており、制御部１０等からの指示により、照射する光の波長をその都度、異ならせることができる。照射部５は、複数の異なる波長を含む光を一括して照射することができる光源（例えば、いわゆる白色光源）であってもよい。照射部５は、波長の異なる単体光源（例えばレーザやＬＥＤ光源）を２種類以上備え、照射する単体光源を制御部１０からの指示により切り替える構成であってもよい。照射部５から照射される第１波長の光としては、例えば波長５６０ｎｍ以上で且つ波長８２０ｎｍ以下の範囲内の光である。また、照射部５から照射される第２波長の光としては、好ましくは、波長５６０ｎｍ以上で且つ波長６００ｎｍ以下又は波長７００ｎｍ以上で且つ波長８２０ｎｍ以下の範囲内の、第１波長とは異なる波長の光である。

　受光部６は、照射部５から照射されて光ファイバＦを透過した光を撮像素子により受光可能な受光装置であり、照射部５から照射された異なる波長の光の何れも受光可能なように構成されている。受光部６は、撮像素子を含む撮像装置やレンズを備えて構成されており、光ファイバＦの透過光がレンズによって結像され、光ファイバＦの輝度プロファイル（輝度情報）として、撮像装置等により取得される。受光部６は、照射部５が複数の異なる波長を含む光を一括して照射することができる光源である場合には、波長選択フィルタを備えてもよく、このフィルタにより、波長毎に光を受光してもよい。受光部６は、この取得した輝度プロファイルを処理部７に出力する。輝度プロファイルＰの一例を図２に示す。輝度プロファイルＰでは、その中央部分に光ファイバを透過して集光された比較的輝度の高い領域（明部Ｂ）があり、その両側に輝度の低い（透過光量が少ない）暗部Ｄが生じる。受光部６では、受光した光の波長毎に微妙にその形状が異なる輝度プロファイルを取得する。

　処理部７は、受光部６で受光した所定の波長の光に基づく輝度プロファイルから当該光ファイバＦの特徴点データを抽出する。即ち、処理部７は、受光部６で受光した異なる波長の光（透過光）の輝度プロファイル毎に、光ファイバＦの特徴点データ（第１特徴点データ、第２特徴点データ等）を抽出する。ここで「抽出する」とは、輝度プロファイルデータから単に特徴点データを抜き出すことだけでなく、抜き出した特徴点データを更に加工して新たな特徴点データを作り出すことも含む。特徴点データとしては、例えば、明部間隔（ｄｂ）、暗部端間隔（ｄｄ）、又は、明部間隔（ｄｂ）と暗部端間隔（ｄｄ）の比（ｒｄ＝ｄｂ／ｄｄ）を例示することができる。明部間隔（ｄｂ）、暗部端間隔（ｄｄ）、明部間隔（ｄｂ）と暗部端間隔（ｄｄ）の比（ｒｄ＝ｄｂ／ｄｄ）は、それぞれ、その光ファイバにおける実構造である、コア直径、クラッド外径、コア直径とクラッド外径との比を反映するデータである。これら、明部間隔（ｄｂ）、暗部端間隔（ｄｄ）、明部間隔と暗部端間隔の比（ｒｄ）から、予め求めた関係に基づいて、コア直径、クラッド外径、コア直径とクラッド外径の比に換算し、それらを判定用の特徴点データとして用いることができる。処理部７は、抽出した光ファイバの特徴点データ（上記判定用の特徴点データを含む）を判定部８に受け渡す。明部間隔（ｄｂ）、暗部端間隔（ｄｄ）、明部間隔（ｄｂ）と暗部端間隔（ｄｄ）の比（ｒｄ＝ｄｂ／ｄｄ）は、直接、実構造のコア直径やクラッド外径等が正確に測定されるものではなく、光ファイバ観察時に使用している光学系部品の配置、材料、構造、観察対象の光ファイバによるレンズ効果による影響が加味されたものとなるが、予めこれらのデータと、実際の光ファイバの構造測定結果との対応を調べておくことで換算することができる。必要に応じてこれらの換算を処理部７で行い、換算した特徴点データを判定部８に受け渡してもよい。

　判定部８は、処理部７で抽出した光ファイバＦの各特徴点データが所定の範囲内であるか否かを判定する。判定部８では、例えば、光ファイバのコア直径観測値とクラッド外径観測値の比（ｒｄ）と、コア直径実測値とクラッド外径実測値から求めた比（ｒｄｒ）、との比率（Ｒ＝ｒｄ／ｒｄｒ）を特徴点データとした場合、一例として、上記比率（Ｒ）が９０％から１１０％の範囲を前記所定の範囲と設定することできる。この範囲は、光ファイバＦを透過した光の受光における焦点位置が適正な状態となったことを判別するための目安となる範囲であり、経験的に求めることが可能である。所定の範囲は、光ファイバの種類等によって適宜、異なる範囲を設定することができる。逆に、予め上記比率（Ｒ）が９０％から１１０％の範囲内となるような明部間隔（ｄｂ）と暗部端間隔（ｄｄ）の比（ｄｂ／ｄｄ）を求めておき、前記所定の範囲として、これらを直接設定してもよい。

　判定部８では、取得した光ファイバＦのある特徴点データがこれらの所定の範囲内であるか否かの判定を行い、範囲内である場合には、当該特徴点データの元となる輝度プロファイルを用いて、光ファイバのコア部を検出し、光ファイバＦの軸調整を行うように駆動部９に指示する。一方、判定部８は、取得した光ファイバＦのある特徴点データがこれらの所定の範囲内でないと判定した場合には、判定に供した特徴点データ用の波長とは異なる波長の透過光の特徴点データの抽出を処理部７に指示する。その後、判定部８は、取得した光ファイバＦの特徴点データが所定の範囲内となるまで、この処理を繰り返す。判定部８では、光ファイバＦの特徴点データが所定の範囲内となった場合には、上記と同様に、その特徴点データの元となる輝度プロファイルを用いて、光ファイバＦの位置検出を行い、光ファイバＦの軸調整を行うように駆動部９に指示する。

　駆動部９は、少なくとも一つの特徴点データが所定の範囲内にあると判定部８で判定された場合に、その特徴点データの元の輝度プロファイル、例えば明部領域の端部位置や、暗部領域の端部位置などに基づいて、光ファイバの中心位置を検出し、所定の駆動機構により、少なくとも一方の光ファイバＦを移動させて光ファイバの互いの軸を一致させる。駆動部９は、判定部８からの軸合わせ指示に基づいて、Ｖ溝クランプ２等に支持された光ファイバＦ同士の軸合わせを駆動機構に行わせる部分であり、より具体的には、光ファイバＦを指示するＶ溝クランプ２や被覆クランプ３（若しくはこれらが載置された土台）を、駆動機構である駆動モータ等により平面方向（Ｘ方向またはＹ方向）に移動させて軸合わせを行う。

　このような構成を有する融着接続機１では、駆動部９により所定の位置に軸合わせされた光ファイバＦの先端Ｆａ同士が、放電電極４により融着接続される。上記の処理部７、判定部８、及び、駆動部９を含む制御部１０は、物理的には、図６に示すように、ＣＰＵ１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ、キーボード等の入力装置１０ｄ、半導体メモリ又はハードディスク等の補助記憶装置１０ｅ、及び、ディスプレイ等の出力装置１０ｆ等のハードウェアを備えるコンピュータを含むものとして構成される。制御部１０は、ＲＡＭ１０ｂ等のハードウェア上に取り込まれたプログラム等により、ＣＰＵ１０ａの制御のもとでこれらハードウェアを動作させると共にＲＡＭ１０ｂ及び補助記憶装置１０ｅ等におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで、処理部７、判定部８及び駆動部９の上述した各機能を実現する。

　次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、本実施形態に係る融着接続機１と、従来の融着接続機１０１とでの焦点調整（コントラスト調整ともいう）の違いについて、説明する。まず、従来の融着接続機１０１での焦点調整について、図３Ａを参照して説明する。図３Ａに示すように、融着接続機１０１では、照射部１０５からの光Ｌ１００がレンズ１０６ａを介して、受光部１０６の撮像装置に入射する場合、不図示の駆動モータにより受光部１０６をレンズ１０６ａに近づけたり離したりして、移動させる。これにより、従来の融着接続機１０１では、照射部１０５からの光Ｌ１００の光ファイバＦの透過光の焦点を調整している。

　一方、本実施形態に係る融着接続機１では、図３Ｂに示すように、照射部５からの光Ｌ１（第１波長の光）がレンズ６ａを介して受光部６の撮像装置に入射した場合、上述した処理部７及び判定部８での特徴点データの抽出や当該特徴点データが所定の範囲内であるか否かの判定を行い、抽出された特徴点データが所定の範囲内にない場合、焦点が合っていないと判定する。その場合、融着接続機１では、光Ｌ１とは異なる波長の光Ｌ２（第２波長の光）をレンズ６ａを介して受光部６の撮像装置に入射させ、処理部７及び判定部８での特徴点データの抽出や当該特徴点データが所定の範囲内であるか否かの判定を行う。この特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合には、光ファイバＦを透過した光Ｌ２の焦点が受光部６の撮像装置に位置していると判断する。本実施形態に係る融着接続機１では、光Ｌ２の特徴点データが所定の範囲内にない場合、照射部５から光ファイバＦの側面に照射する光の波長を変えて、光（第３波長の光）を照射し、上述した抽出や判定の処理を、特徴点データが処置の範囲内になるまで、繰り返す。

　このように、照射する光の波長を変えることで焦点位置を変えられるのは、波長による屈折率差に基づく。これは、光ファイバＦを透過する光がレンズ６ａを透過して結像する際、レンズ材料の分散が原因で、中心軸上において、結像箇所がずれるものである。本実施形態では、この原理を利用して、高精度な駆動モータを使用することなく、光ファイバＦを透過した光の焦点位置を、照射光の波長を異ならせることにより調整できるようにしている。

　ここで、このような原理に基づく融着接続機１による融着接続方法について、説明する。融着接続機１による融着接続方法では、まず、光ファイバＦの側面に向けて第１波長の光を照射部５から照射する。そして、光ファイバＦを透過した第１波長の光を受光部６により受光する。続いて、受光部６で受光した第１波長の光に基づく第１輝度プロファイルから処理部７により、光ファイバＦの第１特徴点データを抽出する。一例としては、まず明部間隔（ｄｂ）と暗部端間隔（ｄｄ）を求め、これら明部間隔（ｄｂ）と暗部端間隔（ｄｄ）をコア直径観測値とファイバ外径観測値に換算して、これらの比（ｒｄ）を求める。次に、これら明部間隔（ｄｂ）と暗部端間隔（ｄｄ）の比（ｒｄ）と、別途、測定しておいたコア直径実測値とファイバ外径実測値の比（ｒｄｒ）との比率（Ｒ１＝ｒｄ／ｒｄｒ）を計算する。この比率Ｒ１を第１特徴点データとする。このように抽出された第１特徴点データ（この場合は、比率Ｒ１）が所定の範囲内であるか否かを判定部８により判定する。例えば、所定の範囲としては、比率Ｒ１が０．９以上、１．１以下を設定する。制御部１０では、第１特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合、即ち０．９≦Ｒ１≦１．１の場合には、第１特徴点データが抽出された第１輝度情報に基づいて光ファイバの中心位置を検出し、これにより光ファイバの少なくとも一方を駆動部９により移動させて光ファイバの互いの軸を一致させる。

　一方、制御部１０では、第１特徴点データが所定の範囲内にないと判定された場合に、光ファイバＦの側面に向けて第１波長とは異なる第２波長の光を照射部５から照射する。そして、光ファイバＦを透過した第２波長の光を受光部６により受光する。続いて、受光部６で受光した第２波長の光に基づく第２輝度プロファイルから処理部７により、光ファイバＦの第２特徴点データを抽出する。例えば、前記した第１特徴点データを抽出する場合と同様の処理を第２輝度情報に基づいて行うことで、前記比率Ｒ１と同様に、第２波長の光に基づいた比率Ｒ２が抽出され、第２特徴点データとされる。このように抽出された第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを判定部８により判定する。ここでの所定の範囲としては、上記と同様、比率Ｒ２が０．９以上、１．１以下を設定する。抽出された第２特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合、即ち０．９≦Ｒ２≦１．１の場合には、第２特徴点データが抽出された第２輝度情報に基づいて光ファイバのコア中心位置或いは外径中心位置を検出し、これにより光ファイバの少なくとも一方を駆動部９により移動させて光ファイバの互いの軸を一致させる。第２特徴点データも所定の範囲内にないと判定された場合には、第１波長及び第２波長と異なる波長の光（第３波長の光）を照射部５から照射して、上述した受光、処理、判定を繰り返す。第１特徴点データ、第２特徴点データ、更には第３、第４特徴点データ等は互いに同じ特徴に基づくもの（例えば、何れもがコア直径を代表するもの）であってもよく、互いに異なる特徴に基づくものであってもよい。

　一対の光ファイバＦの軸が一致した後は、これら光ファイバＦ同士を放電電極４によって融着接続する。以上により、一対の光ファイバＦが接続される。照射部５から照射される光が複数の波長の光を含み、この複合波長の光を一括して照射する場合には、受光部６では、波長選択フィルタ等により、設定された波長毎の光を受光し、他の波長の輝度プロファイルは一時的に記憶部に格納しておき、最初の波長の輝度プロファイルでの処理で焦点調整ができなかった場合等、必要な場合に、上述した処理に使用されるようにしてもよい。

　以上、本実施形態に係る融着接続機１では、接続対象の光ファイバＦに対して異なる波長の光を照射可能で且つ受光可能に構成されており、波長による屈折率差を利用し、接続対象の光ファイバＦに照射する光の波長を変化させることで焦点位置を変化させることが可能になっている。このため、従来は、融着接続機の受光部のレンズ位置を移動することで接続対象の光ファイバの特徴点データが所定の範囲となるように調整して焦点を合わせていたのに対し、融着接続機１では、照射する光や受光する光の波長を変更するだけで焦点調整が行えることになり、光ファイバのコア部の検出を高速化することが可能となる。更に、融着接続機１によれば、焦点調整のために高精度な駆動モータを使用しなくてもよくなるため、融着接続機１の長期信頼性を向上させることや、受光部６における撮像装置等を簡素化してコスト低減を図ることも可能となる。

　融着接続機１では、照射部５は、複数の波長を含む光を一括して照射可能な光源であってもよい。この態様によれば、照射部５の構成を簡素化することができる。この場合、受光部６は、異なる波長の光を波長選択フィルタ等により分離して受光する。

　融着接続機１では、照射部５は、異なる波長の光を照射可能な単体光源を複数備えてもよく、これら複数の単体光源を切替え可能であってもよい。この態様によれば、各光源を簡易なものとすることで故障を減らし、融着接続機１の長期信頼性を向上することができる。

　以上、本開示の実施形態について詳細に説明してきたが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な実施形態に適用することができる。例えば上記の実施形態では、レンズ位置調整のための高精度な駆動モータを使用しない例を示したが、光ファイバＦのコア部検出の高速化に影響を与えないようであれば、レンズ位置調整用のモータと上述した波長変化による調整機構とを併存した融着接続機であってもよい。例えば、駆動モータによりレンズ位置の粗調整を行った後、波長変化による焦点位置の調整を行うような融着接続機であってもよい。

　上述した実施形態では、照射部５から照射される異なる波長の光について、より詳細に限定してはいなかったが、光ファイバＦを透過した光の輝度プロファイルに基づく特徴点データを明部間隔（ｂｄ）と暗部端間隔（ｄｄ）の比（ｒｄ）に基づく値とした場合に、２番目以降に照射する光（第２波長の光）が波長５６０ｎｍ以上で且つ波長６００ｎｍ以下又は波長７００ｎｍ以上で且つ波長８２０ｎｍ以下の何れかの範囲内の光であるように設定してもよい。これは、次のような理由による。まず、明部間隔（ｂｄ）と暗部端間隔（ｄｄ）の比（ｒｄ）が観測可能な波長領域として、低波長光源を使用すると、図４Ａに示すように、光ファイバＦを光が透過する際に輝度プロファイルである画像プロファイルの一部（図示、点線で示した領域Ａ内の輝度値）が乱れてしまい、その抽出（特に明部間隔（ｂｄ）の抽出）が困難若しくは正確にできなくなってしまうことがある。一方、図４Ｂに示すように、光ファイバＦを透過する光が波長５６０ｎｍ以上で且つ波長８２０ｎｍ以下の範囲内では、乱れることがなく、その抽出を行うことができるようになっている。

　波長６００ｎｍを超えて波長７００ｎｍ未満の間の光を除外する理由について、図５を参照して説明する。図５は、波長を変化させた際の、コア直径観測値とファイバ外径観測値の比（ｒｄ）と、コア直径実測値とファイバ外径実測値の比（ｒｄｒ）との比率（Ｒ＝ｒｄ／ｒｄｒ）の関係を示している。横軸は照射する光の波長を示し、縦軸は比率（Ｒ）を示したものである。図５には、四角で示す複数のプロットを含む実測値との比率Ｒを示すグラフと、その近似式によるグラフの両方が示されている。照射する光の波長を変更することでこの比率（Ｒ）は一般に変化するものの、図５に示すように、波長に対して比率（Ｒ）の値が略Ｕ字状のような軌跡を描くことがあり、波長を変更しても、波長６００ｎｍを超えて波長７００ｎｍ未満の間ではこの比率（Ｒ）があまり変化しない。そこで、この６００ｎｍを超えて波長７００ｎｍ未満の波長範囲の光の使用を第２番目以降の光の波長から予め外しておくことで、より高速な処理が可能となる。波長の上限値には特に限定はないものの、一般的に使用できる光源としての能力を考慮し、照射する光の波長の上限については、８２０ｎｍとしている。以上により、２番目以降に照射する光の波長は上述した範囲内であることが好ましい。

　上述した実施形態では、融着接続機１は、一対の光ファイバＦの中心位置を検出し、少なくとも一方の光ファイバＦを移動させて一対の光ファイバＦの互いの軸を一致させていたが、一対の光ファイバＦの中心軸を意図的にずらした状態で接続してもよい。つまり、融着接続機１は、一対の光ファイバＦの中心軸が所定の位置関係になるように配置して接続させればよい。

１…融着接続機
２…Ｖ溝クランプ
３…被覆クランプ
４…放電電極
５…照射部
６…受光部
６ａ…レンズ
７…処理部
８…判定部
９…駆動部
１０…制御部
Ｂ…明部
Ｄ…暗部
ｄｂ…明部間隔
ｄｄ…暗部端間隔
Ｆ…光ファイバ
Ｌ１…第１波長の光
Ｌ２…第２波長の光
Ｐ…輝度プロファイル

Claims (9)

1. 　一対の光ファイバを互いに融着接続するための融着接続機であって、
   　前記一対の光ファイバの少なくとも１本の光ファイバの側面に向けて第１波長の光及び第２波長の光を照射可能な照射部と、
   　前記少なくとも１本の光ファイバを透過した前記第１波長の光及び前記第２波長の光を受光可能な受光部と、
   　前記受光部で受光した前記第１波長の光に基づく第１輝度情報から前記少なくとも１本の光ファイバの第１特徴点データを抽出可能であると共に、前記受光部で受光した前記第２波長の光に基づく第２輝度情報から前記少なくとも１本の光ファイバの第２特徴点データを抽出可能である処理部と、
   　前記処理部で抽出した前記第１特徴点データ及び前記第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを判定する判定部と、
   　前記第１特徴点データ又は前記第２特徴点データが所定の範囲内であると判定された場合に、前記所定の範囲内にある特徴点データが抽出された前記第１輝度情報または前記第２輝度情報に基づいて前記一対の光ファイバの少なくとも一方を移動させて前記一対の光ファイバの互いの軸が所定の位置関係となるように配置する駆動部と、
   を備え、
   　前記処理部は、前記判定部によって前記第１特徴点データが前記所定の範囲内であると判定された場合に、前記第１特徴点データを抽出し、前記判定部によって前記第１特徴点データが前記所定の範囲内にないと判定された場合に、前記第２特徴点データを抽出する、光ファイバの融着接続機。
2. 　前記照射部は、前記一対の光ファイバの側面に向けて前記第１波長の光及び前記第２波長の光を照射可能であり、
   　前記受光部は、前記一対の光ファイバを透過した前記第１波長の光及び前記第２波長の光を受光可能であり、
   　前記処理部は、前記受光部で受光した前記第１波長の光に基づく第１輝度情報から前記一対の光ファイバの第１特徴点データを抽出可能であると共に、前記受光部で受光した前記第２波長の光に基づく第２輝度情報から前記一対の光ファイバの第２特徴点データを抽出可能であり、
   　前記判定部は、前記処理部で抽出した、前記一対の光ファイバの少なくとも一方についての前記第１特徴点データ及び前記第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを判定する、
   請求項１に記載の光ファイバの融着接続機。
3. 　前記照射部は、前記第１波長の光及び前記第２波長の光を含む光を一括して照射可能な光源である、
   請求項１または請求項２に記載の光ファイバの融着接続機。
4. 　前記受光部は、前記第１波長の光及び前記第２波長の光を分離して受光可能である、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
5. 　前記照射部は、前記第１波長の光を照射可能な第１光源と前記第２波長の光を照射可能な第２光源とを有し、前記第１光源及び第２光源を切替え可能である、
   請求項１または請求項２に記載の光ファイバの融着接続機。
6. 　前記第１特徴点データ及び前記第２特徴点データは、
   　光ファイバを透過した照射光が前記受光部の撮像素子に所定の輝度以上で投影される領域である明部の間隔である明部間隔と、
   　光ファイバを透過した照射光が前記受光部の撮像素子に所定の輝度以下で投影される、又は、投影されない領域である暗部の端同士の間隔である暗部端間隔と、
   　前記明部間隔に対する前記暗部端間隔の比と、
   　前記明部間隔、前記暗部端間隔及び前記比に基づいて得られる判定用の特徴点データと、の少なくとも何れかを含む、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
7. 　前記第２波長の光は、波長５６０ｎｍ以上で且つ波長６００ｎｍ以下又は波長７００ｎｍ以上で且つ波長８２０ｎｍ以下の何れかの範囲内の光である、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
8. 　異なる２つの波長の光を照射可能な照射部と前記異なる２つの波長の光を受光可能な受光部と制御部とを備えた融着接続機により、一対の光ファイバを互いに融着接続するための融着接続方法であって、
   　前記一対の光ファイバの少なくとも１本の光ファイバの側面に向けて第１波長の光を前記照射部が照射する工程と、
   　前記少なくとも１本の光ファイバを透過した前記第１波長の光を前記受光部が受光する工程と、
   　前記受光部で受光した前記第１波長の光に基づく第１輝度情報から前記制御部が前記少なくとも１本の光ファイバの第１特徴点データを抽出する工程と、
   　前記第１特徴点データが所定の範囲内であるか否かを前記制御部が判定する工程と、
   　前記少なくとも１本の光ファイバの側面に向けて第２波長の光を前記照射部が照射する工程と、
   　前記少なくとも１本の光ファイバを透過した前記第２波長の光を前記受光部が受光する工程と、
   　前記少なくとも１本の光ファイバの前記第１特徴点データが前記所定の範囲内にないと判定された場合に、前記受光部で受光した前記第２波長の光に基づく前記少なくとも１本の光ファイバの第２輝度情報から前記制御部が前記少なくとも１本の光ファイバの第２特徴点データを抽出する工程と、
   　前記第２特徴点データが所定の範囲内であるか否かを前記制御部が判定する工程と、
   　前記第１特徴点データ又は前記第２特徴点データが前記所定の範囲内であると判定された場合に、前記所定の範囲内にあると判定された特徴点データが抽出された前記第１輝度情報又は前記第２輝度情報に基づいて前記一対の光ファイバの少なくとも一方を移動させて前記一対の光ファイバの互いの軸が所定の位置関係となるように配置する工程と、
   　前記軸が所定の位置関係に配置された前記一対の光ファイバ同士を融着接続する工程と、
   を備える、光ファイバの融着接続方法。
9. 　前記第１波長の光を照射する工程、前記第１波長の光を受光する工程、前記第１特徴点データを抽出する工程、前記第１特徴点データを判定する工程、前記第２波長の光を照射する工程、前記第２波長の光を受光する工程、前記第２特徴点データを抽出する工程、前記第２特徴点データを判定する工程は、前記一対の光ファイバそれぞれに対して行われる、
   請求項８に記載の光ファイバの融着接続方法。

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