JP2517741B2 - Optical fiber detector - Google Patents
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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撮像手段と光源で検出する装置に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] In the present invention, a pair of optical fibers abutted in the optical axis direction are arranged with their axes displaced from each other with an optical fiber interposed in a direction orthogonal to the optical axis. The present invention relates to a device for detecting with an imaging means and a light source.
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。The detection of the axis deviation of an optical fiber is important for fusion splicing for accurately connecting a core portion of several microns to several tens of microns, and high accuracy on the order of microns is required.
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、従来技術を説明する。For this reason, conventionally, an axis deviation state of an optical fiber has been detected by a detection device as described below. The conventional technique will be described below with reference to FIGS. 3 to 8.
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。FIG. 3 shows a basic configuration of a conventional technique using a mirror and an imaging device. The light source 2 is placed in a horizontal direction perpendicular to the optical axis with respect to the optical fiber 1,
Is irradiated from the X direction. The mirror 3 is arranged to receive the irradiation light and transmit the light to the optical fiber 1 while reflecting the light in the Y direction. The imaging device 4 is located at a position where the transmitted light in the Y direction can be received.
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。An image of the optical fiber 1 in the X direction is obtained by the image pickup device 4 by the reflected light that is transmitted through the optical fiber 1 from the X direction and reflected by the mirror 3. The image in the Y direction is obtained by transmitted light reflected by the mirror 3 and transmitted through the optical fiber 1 from the Y direction.
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。FIG. 4 shows an image obtained by the imaging device. Assuming that the amount of axial deviation in the X direction is d and the amount of axial deviation in the Y direction is g, the amount of axial deviation D of the pair of optical fibers is D = (d × d
+ G × g) 1/2 , and the connection loss is estimated and evaluated from the axis deviation amount D.
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。However, when the optical fiber is composed of multiple fibers like a tape-shaped optical fiber, there is no room for installing a mirror. For this reason, as shown in FIG. 5, a device that can detect an end face state without using a mirror is becoming mainstream. In this device, the light source 2 and the image pickup device 4 are arranged with the connecting portion of the tape-shaped optical fiber 5 interposed therebetween, and the axial displacement in the X-direction is measured based on the image in the Y-direction of the pair of tape-shaped optical fibers 5 to be connected. I do. On the other hand, the amount of axial deviation in the Y direction is the width of the bright portion (focus width) at the center of the fiber taken in the image.
It can be detected by measuring W 1 and W 2 (see FIG. 6). As shown in FIG. 6, the image picked up by the image pickup device 4b of the image pickup device 4 has a bright portion a at the center and dark portions b and b on both sides due to refraction of light in the optical fiber. The widths W 1 and W 2 of the bright portion a vary depending on the relationship between the focus position of the objective lens 4a and the position of the tape-shaped optical fiber 5 in the Y direction. However, since there is a certain relationship between the width of the bright portion and the amount of axial deviation in the Y direction (see FIG. 7), the amount of axial deviation in the Y direction is detected by measuring the width of the bright portion. be able to. For example, W 1 is 12
If 0 line and W 2 is a 110-line, axis deviation amount is 6 [mu] m (see Figure 7). Note that the above numerical value is the number of scanning lines, and the length corresponding to one line can be determined from the number of scanning lines of the imaging apparatus and the length of the portion actually displayed on the screen. Thus, if the amount of axis deviation in both directions is known, the amount of axis deviation can be calculated as described above.
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。However, according to the conventional technique, since the accuracy in the Y direction is poor, there is a drawback that the end face state of the fiber cannot be accurately detected. This is because the conventional rate of change in the width W of the bright portion is very small with respect to the displacement of the fiber, and the resolution of an image sensor such as a CCD used in a normal image pickup device sufficiently detects this change. Because they cannot do it.
Ｙ方向における精度を高めるためには、観察倍率を上
げればよいが、倍率を上げると観察視野が狭くなり、多
心光ファイバをセットしたとき全心のセット状態を一括
して観察できず、接続作業が困難になる。In order to increase the accuracy in the Y direction, the observation magnification should be increased. However, if the magnification is increased, the observation field of view becomes narrower, and when the multi-fiber optical fiber is set, the set state of all the fibers cannot be observed all at once, Work becomes difficult.
そのため、倍率切り換え型の軸ずれ検出装置が考えら
れており、このタイプの検出装置として対物レンズ移動
式とリレーレンズ挿入式のものがある。以下、第８図お
よび第９図に基づき説明する。Therefore, a magnification switching type axis deviation detecting device has been considered, and as this type of detecting device, there are an objective lens moving type and a relay lens inserting type. Hereinafter, description will be given with reference to FIGS. 8 and 9.
第８図は、対物レンズ移動式の原理を示すものであ
る。対物レンズ６は５倍の倍率を有し、対物レンズ７は
20倍の倍率を有している。これらの対物レンズ６、７
は、回転板８上に配置されており、回転板８を回転させ
ることにより撮像装置の対物レンズを切り換えることが
できる。この装置は、回転板上に対物レンズを並設する
ため、小型化できないという欠点がある。FIG. 8 shows the principle of moving the objective lens. The objective lens 6 has a magnification of 5 times, and the objective lens 7 has
It has a magnification of 20 times. These objective lenses 6, 7
Are arranged on the rotary plate 8, and the objective lens of the image pickup device can be switched by rotating the rotary plate 8. This device has a drawback that it cannot be miniaturized because the objective lenses are arranged in parallel on the rotating plate.
第９図は、リレーレンズ挿入式の原理を示すものであ
る。この場合、対物レンズ７として20倍の倍率のレンズ
を使用し、リレーレンズ９を介在することにより、撮像
素子10に写し出される画像の倍率を変化させるものであ
る。同図（ｂ）は、リレーレンズ９の挿入されたときの
光路の変化を示すものである。リレーレンズ９が挿入す
ることにより、光路の拡がり角が小さくなり、撮像素子
10に写し出される画像倍率が小さくなる。この装置は、
小型化には適しているが対物レンズ７と可動するリレー
レンズ９との光軸を一致させなければならず、軸合わせ
が困難である。さらに倍率の変換を４〜20倍としたと
き、レンズの屈折力を高める必要があり、それに従っ
て、光学的な収差、歪みなどが大きくなる。これを補正
することは、光学設計上困難である。FIG. 9 shows the principle of the relay lens insertion type. In this case, a lens having a magnification of 20 is used as the objective lens 7 and a relay lens 9 is interposed to change the magnification of an image projected on the image pickup device 10. FIG. 7B shows the change in the optical path when the relay lens 9 is inserted. By inserting the relay lens 9, the divergence angle of the optical path is reduced, and
The magnification of the image displayed in 10 becomes smaller. This device
Although it is suitable for downsizing, the optical axes of the objective lens 7 and the movable relay lens 9 must be aligned, which makes axis alignment difficult. Further, when the magnification is changed to 4 to 20 times, it is necessary to increase the refracting power of the lens, and accordingly, optical aberration, distortion, etc. increase. Correcting this is difficult in terms of optical design.
そこでこの発明は、光ファイバの軸ずれの検出精度を
高めると共に、作業能率の向上および信頼性の向上を図
ることを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to improve the detection accuracy of the optical axis deviation of the optical fiber and to improve the work efficiency and the reliability.
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
を挾んで、当該配列面と直交する方向に対物レンズおよ
び撮像素子を備えた撮像手段と光源とを配置し、撮像手
段の画像に基づき配列面上の軸ずれを検出する光ファイ
バの軸ずれ検出装置において、撮像手段が対物レンズと
撮像素子との相対位置関係を一定に固定し、対物レンズ
と撮像素子との間に光学的手段を挿入することにより光
路長を変化させ、拡大倍率を切り換えることができるよ
うに構成されていることを特徴とする。In order to achieve the above object, in the present invention, a pair of multi-fiber optical fibers arranged with their connecting ends abutted in the optical axis direction are sandwiched, and an objective lens and an imaging element are provided in a direction orthogonal to the array surface. In an optical fiber axis deviation detection device that arranges an imaging means and a light source and detects an axis deviation on an array surface based on an image of the imaging means, the imaging means fixes a relative positional relationship between an objective lens and an imaging element to a fixed value However, the optical path length is changed by inserting an optical means between the objective lens and the image pickup device, and the enlargement magnification can be switched.
この発明は、以上のように構成されているので、対物
レンズと撮像素子との間に挿入される光学手段の作用に
より、拡大倍率の切り換えが容易にできる。Since the present invention is configured as described above, it is possible to easily switch the enlargement magnification by the action of the optical means inserted between the objective lens and the image pickup device.
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。Hereinafter, an embodiment of an optical fiber axis deviation detecting apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
第１図は、この発明の一実施例に係る光ファイバの軸
ずれ検出装置の基本原理を示すものである。多心光ファ
イバ５を透過した光は、対物レンズ６に入射し、撮像素
子10に光ファイバの画像を結像する。この対物レンズ６
と撮像素子10との間には、光学手段収納部11が設けられ
ている。対物レンズ６としては、倍率から５倍のレンズ
を使用する。この光学手段収納部11内には、光学手段と
して２つのプリズムが収納されている。第１のプリズム
12は、透過光の光軸に対して直交する方向に移動可能で
あり、第２のプリズム13は第１のプリズムの移動する方
向の延長線上に固定されている。以下、その作用を説明
する。FIG. 1 shows the basic principle of an optical fiber axis deviation detecting device according to an embodiment of the present invention. The light transmitted through the multi-core optical fiber 5 enters the objective lens 6 and forms an image of the optical fiber on the image sensor 10. This objective lens 6
An optical means storage unit 11 is provided between the image pickup device 10 and the image pickup device 10. As the objective lens 6, a lens having a magnification of 5 times is used. Two prisms are housed in the optical means housing section 11 as optical means. First prism
The second prism 13 is movable in a direction orthogonal to the optical axis of the transmitted light, and the second prism 13 is fixed on an extension line of the moving direction of the first prism. The operation will be described below.
多心光ファイバ５の全心を観察するときには、第１の
プリズム12は光軸上から離れた位置に置かれている。こ
の状態で、倍率５倍の画像が撮像素子10に結像される
（同図（ａ））。個々のファイバを観察するときには、
第１のプリズム12は光軸上に移動する（同図（ｂ））。
この場合、対物レンズ６を通過した光は、第１のプリズ
ム12で鏡面反射し第２のプリズム13に入射する。第２の
プリズム13に入射した光は、さらに全反射し第１のプリ
ズム12に戻り、撮像素子10に入射される。この場合、光
路長が長くなるので対物レンズ６と多心光ファイバ５の
距離を調整することにより倍率が大きくなる。このよう
にプリズムを使用することにより、レンズの屈折から像
の歪みや収差がなくなるので、容易に高精度の像を得る
ことができる。When observing the whole center of the multi-core optical fiber 5, the first prism 12 is placed at a position away from the optical axis. In this state, an image with a magnification of 5 is formed on the image sensor 10 ((a) in the figure). When observing individual fibers,
The first prism 12 moves on the optical axis ((b) in the figure).
In this case, the light that has passed through the objective lens 6 is specularly reflected by the first prism 12 and enters the second prism 13. The light incident on the second prism 13 is further totally reflected, returns to the first prism 12, and is incident on the image sensor 10. In this case, since the optical path length is long, the magnification is increased by adjusting the distance between the objective lens 6 and the multi-core optical fiber 5. By using the prism in this manner, distortion and aberration of the image due to the refraction of the lens are eliminated, so that a high-precision image can be easily obtained.
なお、光源として単色光を使用すれは、対物レンズが
有する色収差に対し有利になり、正規倍率より小さい倍
率で観察する場合でも像が鮮明になる。The use of monochromatic light as the light source is advantageous for the chromatic aberration of the objective lens, and the image becomes clear even when observed at a magnification smaller than the normal magnification.
第２図は、この発明に使用される他の光学手段とし
て、２つのミラーの組み合わせを示すものである。２つ
のミラー14、15は、直角に対向させて組み合わせられて
いる。このように２つのミラー14、15を配設すれば、入
射光の方向と出射光の方向が一致するので調整が容易に
なる。FIG. 2 shows a combination of two mirrors as another optical means used in the present invention. The two mirrors 14 and 15 are combined at right angles to each other. By disposing the two mirrors 14 and 15 in this way, the directions of the incident light and the emitted light coincide with each other, which facilitates the adjustment.
なお、この実施例においてミラー14、15の挿入は、た
とえば直線移動機構で行う。ミラー14、15は、位置決め
の再現性が良ければ十分なので、小型化が容易になる。In this embodiment, the mirrors 14 and 15 are inserted by, for example, a linear movement mechanism. The mirrors 14 and 15 only need to have good reproducibility of positioning, and thus can be easily downsized.
撮像素子やプリズム（あるいはミラー）の数、位置
は、この実施例のものに限定されるものではなく、多種
多様のものが考えられる。たとえば、撮像素子を別個に
プリズム13の代わりに設け、照射光をプリズム12で反射
することにより光路長を長くしてもよい。重要なこと
は、プリズムあるいはミラーにより光路の長さを変化さ
せる点である。The number and positions of the image pickup elements and prisms (or mirrors) are not limited to those in this embodiment, and various types can be considered. For example, an image sensor may be separately provided instead of the prism 13 and the irradiation light may be reflected by the prism 12 to increase the optical path length. What is important is that the prism or mirror changes the length of the optical path.
以下、この発明に係る実験結果を示す。この実験に使
用された装置は、ミラー駆動機構として小型のミラーを
使用し、このモータを制御装置で自動的に駆動すること
により20倍と５倍の倍率を切り換えるものである。５倍
のとき撮像されたファイバ像における視野は1300μｍ×
1700μｍであり、0.25mmピッチで配列された５心の光フ
ァイバ全心を鮮明に写し出すことができた。一方、20倍
のとき光ファイバのクラッドの中心位置を検出したとこ
ろ、識別誤差の平均は、0.2μｍであった。The experimental results according to the present invention will be shown below. The device used in this experiment uses a small mirror as a mirror driving mechanism, and automatically drives this motor by a control device to switch between a magnification of 20 times and a magnification of 5 times. The field of view in the fiber image taken at 5 times is 1300 μm ×
It was 1700 μm, and it was possible to clearly project all the five optical fibers arranged at a pitch of 0.25 mm. On the other hand, when the center position of the cladding of the optical fiber was detected at 20 times, the average of the identification errors was 0.2 μm.
なお、本実施例ではファイバ同士の軸ずれを検出する
例を示したが、ファイバをＶ溝にのせる際のファイバに
対するＶ溝の位置決めなど、ファイバに対する他の対象
物の位置決めにも利用できる。In this embodiment, an example of detecting the axial deviation between fibers has been described, but it can also be used for positioning other objects with respect to the fiber such as positioning of the V groove with respect to the fiber when the fiber is placed in the V groove.
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。Since the present invention is configured as described above, it is possible to detect the misaligned state of the optical fiber with high accuracy.
また、倍率の異なる画像を容易に得ることができるの
で、作業能率が向上する。Further, since it is possible to easily obtain images with different magnifications, work efficiency is improved.
さらに、構造が簡単で部品点数が少ないので、装置の
小型化が容易である。Further, since the structure is simple and the number of parts is small, it is easy to downsize the device.
第１図は、光ファイバの軸ずれ検出装置を示す図、第２
図は、この発明に使用できる他の光学手段を示す図、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、明部の軸と軸
ずれの関係を示す図、第８図は、従来の倍率切り換え型
軸ずれ検出装置を示す図、第９図は、従来の他の倍率切
り換え型軸ずれ検出装置を示す図である。 １……光ファイバ ２……光軸 ３……ミラー ４……撮像装置 ５……テープ状光ファイバ ６、７……対物レンズ ８……回転板 ９……リレーレンズ 10……撮像素子 11……光学手段収納部 12……第１のプリズム 13……第２のプリズム 14、15……ミラーFIG. 1 is a diagram showing an optical fiber axis deviation detecting device, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing another optical means that can be used in the present invention, FIG. 3 is a diagram showing the basic configuration of the prior art, and FIG. 4 is a diagram showing an image taken by the image pickup device. FIG. 6 is a diagram showing the basic structure of another conventional technique, FIG. 6 is a diagram showing an image taken by the image pickup device, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the axis of the bright part and the axis deviation, FIG. 8 is a diagram showing a conventional magnification switching type axial deviation detecting device, and FIG. 9 is a diagram showing another conventional magnification switching type axial deviation detecting device. 1 ... Optical fiber 2 ... Optical axis 3 ... Mirror 4 ... Imaging device 5 ... Tape optical fiber 6, 7 ... Objective lens 8 ... Rotating plate 9 ... Relay lens 10 ... Imaging element 11 ... ... Optical means housing 12 ... First prism 13 ... Second prism 14,15 ... Mirror
Claims (1)
れた一対の光ファイバを挾んで、当該配列面と直交する
方向に対物レンズおよび撮像素子を備えた撮像手段と光
源とを配置し、前記撮像手段の画像に基づき前記配列面
上の軸ずれ等を検出する光ファイバの検査装置におい
て、 前記撮像手段が、前記対物レンズと前記撮像素子との相
対位置関係を一定に固定し、前記対物レンズと前記撮像
素子との間に光学的手段を挿入することにより光路長を
変化させ、拡大倍率を切り換えることができるように構
成されていることを特徴とする光ファイバの検査装置。1. A pair of optical fibers arranged with their connecting ends abutted in the optical axis direction, sandwiching a pair of optical fibers, and an image pickup means provided with an objective lens and an image pickup element and a light source are arranged in a direction orthogonal to the array plane. Then, in the optical fiber inspection device that detects the axis deviation or the like on the array surface based on the image of the image pickup unit, the image pickup unit fixedly fixes the relative positional relationship between the objective lens and the image pickup element, An optical fiber inspection apparatus characterized in that an optical means is inserted between the objective lens and the image pickup device to change the optical path length and switch the magnification.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4302788A JP2517741B2 (en) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | Optical fiber detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4302788A JP2517741B2 (en) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | Optical fiber detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01217307A JPH01217307A (en) | 1989-08-30 |
| JP2517741B2 true JP2517741B2 (en) | 1996-07-24 |
Family
ID=12652465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP4302788A Expired - Lifetime JP2517741B2 (en) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | Optical fiber detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107357031B (en) | 2017-09-02 | 2020-06-09 | 长沙傲图生物科技有限公司 | Automatic micro-operation needle posture calibration system and method |
-
1988
- 1988-02-25 JP JP4302788A patent/JP2517741B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH01217307A (en) | 1989-08-30 |
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