JP3552950B2 - 光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ファイバとその光ファイバを案内する光ファイバガイドは、予め光ファイバを光ファイバガイドに挿入・接着し、光ファイバと光ファイバガイドの接続面を一体で研磨している。
【0003】
そして、光ファイバと光ファイバガイドを接続するときには、光ファイバガイドの接続面と光ファイバを接続する光ファイバガイドの接続面とを平行にすることで、接続部における光接続損失を小さくしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、光ファイバと光ファイバガイドを接続するときに、光ファイバの接続面を光ファイバガイドの接続面に直接押し当てて接続するPC(Physical Contact)接続が行われるようになってきた。この場合、光ファイバの接続面を光ファイバガイドの接続面に直接押し当てるために、光ファイバと光ファイバガイドとを予め接着することができず、光ファイバガイドに対して光ファイバを位置決めする必要がある。
【0005】
また、光ファイバと光ファイバガイドの接続面は、光軸に対して垂直よりある角度傾けた方が接続部での光損失が小さいことが知られている。そこで、PC接続のため、光ファイバと光ファイバガイドとを別々にして、光ファイバと光ファイバガイドの接続面を光軸に対する垂直面からある角度だけ傾けて各々研磨する。
【0006】
そして、光ファイバと光ファイバガイドの光軸回りの回転角がずれていると、光ファイバを光ファイバガイドに挿入したときに従来の方法により光ファイバガイドと光ファイバの両接続面を平行にしても、光ファイバの接続面が接続する光ファイバガイドの接続面と平行になっていないため、接続部での光損失が大きくなってしまうという問題がある。
【0007】
この発明の目的は、以上のような従来の技術に着目してなされたものであり、光ファイバの接続面の角度と、光ファイバガイドの接続面の角度を所望の角度に位置決めすることにより、光ファイバと光ファイバガイドの接続面における光損失を小さくすることのできる光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法およびその装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1による発明の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法は、光軸に対して垂直面から垂直方向に所定角度傾いた光ファイバの接続面と、この光ファイバを回転自在に案内する光ファイバガイドの前記光軸に対して所定角度傾いた接続面が平行となる光ファイバの光軸回りの角度を基準とし、光ファイバおよび/または光ファイバガイドを光軸を中心にして所望の角度回転した状態に設定する光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法において、前記光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面に対向して設けた変位計を、前記光ファイバおよび光ファイバガイドに対して前記光軸に対して垂直面内で任意の垂直方向へ相対的に移動させて変位計と前記光ファイバの接続面上の異なる少くとも2点との距離を測定すると共に変位計と前記光ファイバガイドの接続面上の異なる少くとも2点との距離を各々測定し、測定された各点の距離の差から任意の3次元座標系における各接続面の角度を各々求め、これから光ファイバと光ファイバガイドの光軸回りの相対的な回転角度に算出し、前記光ファイバおよび/または光ファイバガイドを光軸を中心として回転させて所望の角度に位置決めすること、を特徴とするものである。
【0009】
従って、光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面に対向して設けられている変位計を相対的に光軸に対して垂直面内で任意の垂直方向へ移動させて、光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面について各々少くとも2点で変位計までの距離を測定し、各接続面上の各点の距離の差から各接続面上の各点を結ぶ直線の角度を求め、そして光軸回りの回転角度に算出する。
【0010】
そして、光ファイバおよび/または光ファイバガイドを光軸回りに回転させることにより、所望の角度に位置決めする。
【0011】
請求項2による発明の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法は、請求項1記載の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法において、前記光ファイバの接続面の任意の3次元座標系における角度と、前記光ファイバガイドの接続面の角度を同一にして、前記両接続面を平行にすること、を特徴とするものである。
【0012】
従って、光軸を中心として光ファイバを光ファイバガイドに対して相対的に回転させることにより、光ファイバの接続面上の直線の角度と光ファイバガイドの接続面上の直線の角度を同一にして両接続面を平行に位置決めする。
【0013】
請求項3による発明の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法は、請求項1記載の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法において、前記測定された各点の距離の差から、前記各接続面が同一となる位置を基準として求め、この基準に対する両者の光軸方向のずれ量をも算出して光軸方向の位置決めをも行うことを特徴とするものである。
【0014】
従って、両接続面を平行にして、かつ光軸方向の相対位置関係を所定の状態に位置決めする。
【0015】
請求項4による発明の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置は、光軸に対して垂直面から垂直方向に所定角度傾いた光ファイバの接続面と、この光ファイバを回転自在に案内する光ファイバガイドの前記光軸に対して所定角度傾いた接続面とが平行となる光ファイバの光軸回りの角度を基準とし、光ファイバおよび/または光ファイバガイドを光軸を中心にして所望の角度回転した状態に設定する光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置であって、前記光ファイバおよび/または前記光ファイバガイドを回転自在に支持する回転機構と、前記両接続面に対向して設けられこの両接続面との距離を測定する変位計と、各接続面上において異なる少くとも2点までの距離を測定すべく前記変位計を前記光ファイバおよび光ファイバガイドに対して前記光軸の垂直方向へ相対的に移動させる移動機構と、前記変位計からの各接続面上の異なる少くとも2点の測定信号に基づき各接続面の光軸に対して垂直となす角度を各々算出し、光軸回りの回転角度に換算する演算手段と、を備えてなることを特徴とするものである。
【0016】
従って、光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面に対向して設けられている変位計を、移動機構により相対的に光軸に対して垂直面内で任意の垂直方向へ移動させながら、光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面について各々少くとも2点で変位計までの距離を測定し、演算手段が求められた距離の差から各接続面上の各点を結ぶ直線の角度を算出する。
【0017】
そして、回転機構により光軸を中心として光ファイバを光ファイバガイドに対して相対的に回転させ、光ファイバの接続面上の直線の角度と光ファイバガイドの接続面上の直線の角度に基づいて両接続面を所望の角度に位置決めする。
【0018】
請求項5による発明の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置は、請求項4記載の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置において、前記演算手段は、前記各接続面上の異なる少くとも2点の測定信号に基づき各接続面が同一となる位置を基準として求め、この基準に対する両者の光軸方向の位置ずれ量をも算出するように構成され、前記光ファイバと光ファイバガイドは光軸方向へ相対的に移動可能に支持されるように構成されていることを特徴とするものである。
【0019】
従って、両接続面の角度の位置決めと共に、光軸方向の位置決めも行われる。
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0020】
図1および図2には、この発明に係る光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置1が示されている。この光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置1では、接続される光ファイバ3が光ファイバガイド5に挿入された状態で光ファイバ回転機構7により所望の角度だけ回転可能に支持されている。
【0021】
また、光ファイバ3の接続面3Aおよび光ファイバガイド5の接続面5Aは、光軸Lに対する垂直面9から所定の角度φで斜めに傾いている。また、この接続面3A、5Aに対向する方向に角度φだけ傾斜して変位計としての一例のレーザ変位計11が配置されており、接続面3A、5Aまでの距離を測定するようになっている。なお、レーザ変位計11は、X軸方向移動機構13(図2参照)により光ファイバ3および光ファイバガイド5に対して光軸直角方向であるX軸方向(図3参照)に相対的に移動自在となっている。
【0022】
図2には、前述の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置1を制御する制御装置15の構成が示されている。すなわち、制御装置15では、中央処理装置としてのCPU17を有しており、このCPU17には、必要なデータを入力するためのキーボードのごとき入力手段19と、情報を表示するためのCRTのごとき出力手段21が設けられている。また、CPU17にはレーザ変位計11が接続されており、接続面3A、5Aまでの距離を測定して測定信号を伝達する。
【0023】
また、CPU17には演算部23が接続されており、後述する接続面角度位置決め方法に従って接続面3A、5Aの角度を算出するようになっている。さらに、前述のX軸方向移動機構13に指令するX軸方向移動指令部25および光ファイバ回転機構7に指令する光ファイバ回転指令部27を有している。
【0024】
次に、図1、図3および図4に基づいて、光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法について説明する。
【0025】
図3には光ファイバ3の接続面3Aおよび光ファイバガイド5の接続面5Aが示されている。なお、これらの接続面3A、5Aは、前述したように、光軸Lに対する垂直面9から所定の角度φで斜めに傾いており、この接続面3A、5Aに対向する方向に角度φだけ傾斜してレーザ変位計11が配置されている(図1参照)。
【0026】
まず、光ファイバガイドの接続面上の異なる少なくとも2点との距離を測定するる。つまり、レーザ変位計11により光ファイバガイド5の接続面5A上の第一測定点29とレーザ変位計11との距離を測定する。次いで、X軸方向移動機構13により光ファイバガイド5、光ファイバ3および光ファイバ回転機構7を一体でレーザ変位計11に対してX軸方向に相対的に移動させて、光ファイバガイド5の接続面5A上の第二測定点31を測定する。
【0027】
次いで、光ファイバ3の接続面上の異なる少なくとも2点との距離を測定するる。つま り、光ファイバ3の接続面3A上の第一測定点33とレーザ変位計11との距離をレーザ変位計11で測定し、さらに光ファイバガイド5、光ファイバ3および光ファイバ回転機構7を一体で変位計11に対してX軸方向に相対的に移動させ、光ファイバ3の接続面3A上の第二測定点35を測定する。
【0028】
図4には、図3に示されている測定部分の拡大図が示されている。図4を参照するに、光ファイバガイド5の接続面5A上の第一測定点29の測定結果および第二測定点31の測定結果より、演算部23が前記第一測定点29と第二測定点31とを結ぶ直線(図4中実線)がX軸となす角度αを計算する。
【0029】
同様に光ファイバ3の接続面3A上の第一測定点33の測定結果と第二測定点35の測定結果より、光ファイバ3の接続面3A上の第一測定点33と第二測定点35とを結ぶ直線(図4中点線)がX軸方向となる角度βを計算する。
【0030】
そして、光軸L回りの角度のずれにより生じる角度αから光ファイバガイド5の光軸Lに対する回転角度θ1を算出し、同様にβから光ファイバ3のθ方向の回転角度θ2を算出して、θ1とθ2の角度差(θ2−θ1)だけ光ファイバ回転機構7により光ファイバ3を光ファイバガイド5に対して相対的に回転させる。
【0031】
ここで、光ファイバガイド5の第一測定点29と第二測定点31の測定結果が等しい場合には、この第一測定点29と第二測定点31を結んだ直線はX軸方向と等しくなり、このときの光軸Lに対する回転角度θをゼロ度とする。また、光ファイバ3の第一測定点33と第二測定点35の測定結果が同じ場合には、同様にX軸方向と等しくなってこのときの光軸Lに対する回転角度θをゼロ度とする。
【0032】
次いで、再度レーザ変位計11により光ファイバ3の接続面3A上の第一測定点33と第二測定点35を測定し、この第一測定点33と第二測定点35とを結ぶ線がX軸方向となす角度βを計算し直し、このβが先に算出したαと異なる場合には、βから光ファイバ3の回転角度θ2を算出し、前述で算出したθ1と新たなθ2の角度差(θ2−θ1)だけ光ファイバ回転機構7により光ファイバ3を回転させる。この工程をβがαに等しくなるまで繰り返して、光ファイバ3の接続面3Aを光ファイバガイド5の接続面5Aに平行にする。
【0033】
このとき、レーザ変位計11の測定分解能が0.1μmのものを用いると、測定データは0.1μm以下の精度であり、光ファイバ3の接続面3A上の第一測定点33と第二測定点35の測定結果の差は0.2μm以下の精度である。
【0034】
従って、例えば光ファイバ3の外径が125μmの場合には、光ファイバ3の第一測定点33と第二測定点35のX軸方向の距離は100μm程度離すことが可能であり、光ファイバ3の第一測定点33と第二測定点35の測定結果の差は0.2μm以下の精度となるので、光ファイバ3の第一測定点33と光ファイバの第二測定点35とを結ぶ直線がX軸方向となす角度βは、tan-1(0.2/100)=0.115°の精度となる。
【0035】
角度βにおいて0.115°は光ファイバ3のθ方向の回転角度に換算すると、接続面3A,5Aの角度φ=25度のとき、Sinβ/Sinθ=tanφの関係があ るため、θ=Sin-1(Sinβ/tan25°)となり、β=0.115°からθ=0 .3°となる。つまり、外径125μmの光ファイバ3においては、光ファイバ 3の光軸Lを中心とした回転角度の測定分解能は約0.3°である。しかし、光ファイバガイド5の接続面5Aにおいては測定点の間隔を数mmと広くできるため、より高精度の測定が可能である。
【0036】
レーザ変位計11には分解能が0.01μmのものがあるので、このレーザ変位計11を本方法に用いると、外径125μmの光ファイバ3において光ファイ バ3の光軸Lを中心とした回転角度の測定分解能は約0.03°となる。
【0037】
以上の結果から、光ファイバ3の接続面3Aおよび光ファイバガイド5の接続面5Aの光軸Lに対する回転角度を高精度で測定できるため、両接続面3A、5Aを高精度で平行にすることができる。この状態で光ファイバ3の接続面3Aと光ファイバガイド5の接続面5Aを、図示しない光ファイバガイドと光ファイバとの接続面に対向させて各接続面を押し当てて接続する。これにより、他の光ファイバと光ファイバガイドに光ファイバ3および光ファイバガイド5を接続したときの光損失を低減することができる。
【0038】
また、両接続面3A、5Aにおいて各々2点の測定を行うだけなので、容易に測定でき、短時間で光軸を中心とした接続面3A、5Aの角度位置決めを行うことができる。
【0039】
なお、この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の発明の実施の形態においては、光ファイバガイド5、光ファイバ3および光ファイバ回転機構7を一体で移動したが、レーザ変位計11の方を移動するようにしてもよい。
【0040】
また、前述の実施の形態においては、両接続面3A、5A上の2点を測定する例を示したが、数点を測定し、それらの点を結ぶ直線を近似により求めて、その面の角度とすることもできる。さらにまた、前述の実施の形態においては、光軸方向に光ファイバ3および/または光ファイバガイド5を回転させて、光ファイバ3の接続面3Aと光ファイバガイド5とを平行にし、光軸方向に光ファイバ3および/または光ファイバガイド5を移動させて、両者の接続面3A、5Aが同一となる位置を基準とし、これに対しての両者の光軸方向でのずれ量をつまり接続面5Aと両接続面3Aとの距離の差を演算部23で計算し、光ファイバ回転機構7を光軸方向へ移動させることなどにより、光軸方向の位置決めをも行うようにしてもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明による光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法では、光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面に対向して設けられている変位計を相対的に光軸直角方向であるX軸方向へ移動させて、光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面について各々少くとも2点で変位計までの距離を測定して、各接続面上の各点の距離の差から各接続面上の各点を結ぶ直線の角度を算出するので、両接続面の角度が高精度で求められる。また、両接続面において各々少くとも2点の測定を行うだけなので、容易に測定でき、光軸を中心として光ファイバを光ファイバガイドに対して相対的に回転させることにより短時間で光軸を中心とした接続面の角度位置決めを行うことができる。
【0042】
そして、各接続面の角度を光軸回りの回転角に変換するので、光ファイバおよび/または光ファイバガイドを光軸回りに回転させることにより、短時間で容易に所望の角度に位置決めすることができる。
【0043】
請求項2の発明による光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法では、光軸を中心として光ファイバを光ファイバガイドに対して相対的に回転させ、光ファイバの接続面上の直線の角度と光ファイバガイドの接続面上の直線の角度を同一にして両接続面を平行に位置決めするので、回転角度を高精度で測定でき、両接続面を高精度で平行にすることができる。これにより、他の光部品に光ファイバおよび光ファイバガイドを接続したときの損失を低減することができる。
【0044】
請求項3の発明による光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法では、測定された各点の距離の差から、各接続面の光軸方向のずれ量を算出して光軸方向にも位置決めするので、両接続面の相対的位置関係を所望の状態に定めることができる。
【0045】
請求項4の発明による光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置では、光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面に対向して設けられている変位計を、移動機構により相対的に光軸直角方向であるX軸方向へ移動させて、光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面について各々少くとも2点で変位計までの距離を測定し、演算手段が求められた距離の差から各接続面上の各点を結ぶ直線の角度を算出するので、両接続面の角度が高精度で求められる。また、回転機構により光軸を中心として光ファイバを光ファイバガイドに対して相対的に回転させることにより、両接続面の角度を同一として、高精度で平行にすることができる。これにより、他の光ファイバと光ファイバガイドに光ファイバおよび光ファイバガイドを接続したときの損失を低減することができる。
【0046】
請求項5の発明による光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置では、演算手段により光ファイバガイドと光ファイバとの各接続面の光軸方向の位置ずれ量をも算出し、光ファイバと光ファイバガイドを光軸方向へ相対的に移動させて両接続面の光軸方向位置を所定の関係に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法を示す斜視図である。
【図2】この発明に係る光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置の構成を示すブロック図である。
【図3】光ファイバの接続面上の2測定点および光ファイバガイドの接続面上の2測定点を示す斜視図である。
【図4】光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面の拡大図である。
【符号の説明】
1 接続面角度位置決め装置
3 光ファイバ
3A 光ファイバの接続面
5 光ファイバガイド
5A 光ファイバガイドの接続面
7 光ファイバ回転機構(回転機構)
11 レーザ変位計(変位計)
13 X軸方向移動機構(移動機構)
23 演算部(演算手段)
L 光軸
Claims (5)
- 光軸に対して垂直面から垂直方向に所定角度傾いた光ファイバの接続面と、この光ファイバを回転自在に案内する光ファイバガイドの前記光軸に対して所定角度傾いた接続面が平行となる光ファイバの光軸回りの角度を基準とし、光ファイバおよび/または光ファイバガイドを光軸を中心にして所望の角度回転した状態に設定する光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法において、
前記光ファイバの接続面および光ファイバガイドの接続面に対向して設けた変位計を、前記光ファイバおよび光ファイバガイドに対して前記光軸に対して垂直面内で任意の垂直方向へ相対的に移動させて変位計と前記光ファイバの接続面上の異なる少くとも2点との距離を測定すると共に変位計と前記光ファイバガイドの接続面上の異なる少くとも2点との距離を各々測定し、
測定された各点の距離の差から任意の3次元座標系における各接続面の角度を各々求め、これから光ファイバと光ファイバガイドの光軸回りの相対的な回転角度に算出し、
前記光ファイバおよび/または光ファイバガイドを光軸を中心として回転させて所望の角度に位置決めすること、を特徴とする光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法。 - 前記光ファイバの任意の3次元座標系における接続面の角度と、前記光ファイバガイドの接続面の角度を同一にして、前記両接続面を平行にすること、を特徴とする請求項1記載の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法。
- 前記測定された各点の距離の差から、前記各接続面が同一となる位置を基準として求め、この基準に対する両者の光軸方向のずれ量をも算出して光軸方向の位置決めをも行うことを特徴とする請求項1記載の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め方法。
- 光軸に対して垂直面から垂直方向に所定角度傾いた光ファイバの接続面と、この光ファイバを回転自在に案内する光ファイバガイドの前記光軸に対して所定角度傾いた接続面が平行となる光ファイバの光軸回りの角度を基準とし、光ファイバおよび/または光ファイバガイドを光軸を中心にして所望の角度回転した状態に設定する光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置であって、
前記光ファイバおよび/または前記光ファイバガイドを回転自在に支持する回転機構と、前記両接続面に対向して設けられこの両接続面との距離を測定する変位計と、
各接続面上において異なる少くとも2点までの距離を測定すべく前記変位計を前記光ファイバおよび光ファイバガイドに対して前記光軸の垂直方向へ相対的に移動させる移動機構と、
前記変位計からの各接続面上の異なる少くとも2点の測定信号に基づき各接続面の光軸に対して垂直となす角度を各々算出し、光軸回りの回転角度に換算する演算手段と、
を備えてなることを特徴とする光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置。 - 前記演算手段は、前記各接続面上の異なる少くとも2点の測定信号に基づき各接続面が同一となる位置を基準として求め、この基準に対する両者の光軸方向の位置ずれ量をも算出するように構成され、前記光ファイバと光ファイバガイドは光軸方向へ相対的に移動可能に支持されるように構成されていることを特徴とする請求項4記載の光ファイバガイドと光ファイバとの接続面角度位置決め装置。
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