JP5303618B2 - 融着接続機及び光ファイバ判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの融着接続機及び光ファイバ判別方法に関する。

光ファイバの融着接続の放電加熱条件は、光ファイバの種類によって異なる。それぞれの光ファイバに対する最適な放電加熱条件は、予め融着接続機のメモリに登録されている。融着接続する光ファイバの種類が既知であれば、操作者は、融着接続作業に際して、光ファイバの種類に応じて登録された放電加熱条件を選択すればよい。

しかし、対象となる光ファイバの種類が不明の場合もある。光ファイバの直径は約１２５μｍで、コア径も１０μｍ以下と細い。肉眼で細い光ファイバの種類を特定するのは困難である。通常、融着接続機により対象の光ファイバの種類が自動で判別される。

定偏波光ファイバにおいて、対象の光ファイバを回転させながら測定した側方の撮像画像を測定し、回転角に対する光透過量の関係から種類を判別する方法が提案されている（特許文献１参照）。定偏波光ファイバではコアに非軸対称な応力が与えられているため、透過像の輝度特性が光の入射方向に依存することを利用したものである。そのため、特許文献１で提案された方法は、定偏波光ファイバにしか適用できない。

一般的な光ファイバにおいて、対象の光ファイバの側方の撮像画像から得られる輝度分布波形を参照波形との間で照合することにより種類を判別する方法が提案されている（特許文献２参照）。参照波形として、予め参照光ファイバで測定された輝度分布波形が融着接続機に内蔵されたメモリに記憶されている。

特開２００４−３４１４５２号公報 特許第４３６７５９７号公報

しかしながら、光ファイバは非円形であり、偏心を持つ。したがって、光ファイバの輝度分布波形は測定方向により変化する。融着接続機に記憶された参照波形は、通常、一方向から測定された輝度分布が用いられる。また、対象の光ファイバも、一方向から輝度分布が測定される。測定方向により、側方透過光の輝度分布が異なるため、判別に失敗する虞がある。

また、対象の光ファイバが未登録である場合、判別ができないという問題が生じる。あるいは、輝度分布が似ている光ファイバに誤判別される可能性もある。

上記問題点を鑑み、本発明の目的は、光ファイバの種類判別の精度を向上させることが可能な融着接続機及び光ファイバ判別方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、対象光ファイバの側方から対象光ファイバに光を照射して側方透過像を撮像する撮像ユニットと、側方透過像から対象光ファイバの光軸に直交する方向の対象輝度分布を作成し、予め登録された参照光ファイバの参照輝度分布のデータと比較して対象光ファイバの種類を判別する判別部と、対象輝度分布が、参照輝度分布のデータの許容範囲内でないと判別された場合、対象光ファイバの輝度分布を新たな参照輝度分布として登録するかを作業者に確認するメッセージを作成する登録部とを備えることを要旨とする融着接続機が提供される。

本発明の他の態様によれば、対象光ファイバの側方から対象光ファイバに光を照射して側方透過像を撮像するステップと、側方透過像から対象光ファイバの光軸に直交する方向の輝度分布作成し、予め登録された参照光ファイバの参照輝度分布のデータと比較して対象光ファイバの種類を判定するステップと、対象輝度分布が、参照輝度分布のデータの許容範囲内でないと判定された場合、対象光ファイバの輝度分布を新たな参照輝度分布として登録するかを作業者に確認するメッセージを作成するステップとを含むことを要旨とする光ファイバ判別方法が提供される。

本発明によれば、光ファイバの種類判別の精度を向上させることが可能な融着接続機及び光ファイバ判別方法を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る融着接続機の一例を示す概略図である。 光ファイバの輝度分布の撮像方向依存性を説明する概略図である。 図２に示した撮像方向での輝度分布の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る融着接続機により得られる補正輝度分布の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光ファイバの融着接続方法の一例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る光ファイバの判別結果の一例を示す表である。 比較例による光ファイバの判別結果の一例を示す表である。 本発明の実施の形態に係る融着接続機の他の例を示す概略図である。

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る光ファイバの融着接続機は、図１に示すように、光ファイバ心線１、３、保持機構６ａ、６ｂ、制御ユニット１０、撮像ユニット１２、融着ユニット１６、データベース３０、入力装置３２、及び出力装置３４を備える。制御ユニット１０は、判別部２０、条件設定部２２、登録部２４、及び内部メモリ２６を備える。撮像ユニット１２は、光源１３及び撮像カメラ１４を備える。融着ユニット１６は、融着制御部１７及び放電電極１８ａ、１８ｂを備える。

光ファイバ心線１、３は、それぞれの端部の外被を除去して光ファイバ２、４が露出されている。光ファイバ２、４のそれぞれの光軸を同一線上に合わせて端面が互いに対向するように、光ファイバ心線１、３が保持機構６ａ、６ｂにそれぞれ保持される。

撮像ユニット１２の光源１３及び撮像カメラ１４は、光ファイバ２、４の側方、例えば光軸に直交する方向で光ファイバ２、４の対向する端面を挟んで互いに対向するように配置される。光源１３は、光ファイバ２、４の端部の側方から光を照射する。撮像カメラ１４は、光ファイバ２、４の側方透過像を撮影する。なお、光源１３と撮像カメラ１４の配置は、光ファイバ２、４の光軸に直交する方向に限らず、斜め方向であってもよい。撮像ユニット１２は、光ファイバ２、４の光軸に垂直に切った断面において互いに直交する方向に二つ設置してもよい。以下において、光ファイバ２を判別の対象光ファイバとして説明する。

融着ユニット１６の放電電極１８ａ、１８ｂは、光ファイバ２、４の光軸に直交する方向で光ファイバ２、４の対向する端面を挟んで互いに対向するように配置される。融着制御部１７は、対向して配置された光ファイバ２、４を融着するために、放電電極１８ａ、１８ｂの放電を制御する。

制御ユニット１０の判別部２０は、撮像ユニット１２で撮影された光ファイバ２の側方透過像から光ファイバ２の光軸に直交する方向の輝度分布を作成する。作成した輝度分布を、予め登録された参照光ファイバの参照輝度分布のデータと比較して光ファイバ２の種類が判別される。例えば、比較の結果、光ファイバ２の輝度分布が、参照輝度分布の許容範囲内であれば、光ファイバ２が参照光ファイバと同じ種類と判定される。

参照輝度分布は、予め参照光ファイバを回転させながら複数の側方透過像を撮像し、複数の側方透過像から作成した複数の輝度分布を平均化した輝度分布である。作成された参照輝度分布は、データベース３０に格納されている。参照輝度分布は、図１に示した融着接続機で作成してもよく、輝度分布が測定可能な装置を用いて作成してもよい。

例えば、図２に示すように、撮像ユニット１２により撮像方向Ａ、Ｂから参照光ファイバ２Ａの側方透過像が撮像される。撮像方向Ａ、Ｂのそれぞれの側方透過像から、判別部２０により作成された光軸に直交する方向の輝度分布の間には、図３に示すように、参照光ファイバ２Ａのコア及びクラッドの偏心に起因する変動が生じる。そこで、参照光ファイバ２Ａを回転させ、撮像ユニット１２により複数の撮像方向から参照光ファイバ２Ａの複数の側方透過像を撮像する。複数の側方透過像から、判別部２０で算出された複数の輝度分布に対し、コア及びクラッドの偏心補正及び輝度の平均化処理等を行い、図４に示すように、偏心が補正された参照輝度分布が得られる。

条件設定部２２は、判定された光ファイバ２の種類に応じて、データベース３０に予め格納された融着条件を読み出し、融着制御部１７に伝達する。融着条件としては、放電電極１８ａ、１８ｂ間距離、放電電力、放電時間等が定められる。

登録部２４は、補正輝度分布の特徴量が、判定部２４によりデータベース３０に格納された全ての参照特徴量の許容範囲内でないと判定された場合、光ファイバ２を新たな参照光ファイバとして登録するかを作業者に確認するメッセージを作成し、出力装置３４に表示させる。表示されたメッセージに従って、作業者が入力装置３２を操作して光ファイバ２の登録が選択された場合、登録部２４は、光ファイバ２を回転させながら撮像ユニット１２で複数の新たな側方透過像を撮像させる。複数の新たな側方透過像から前記判別部で作成させた複数の輝度分布が平均化され、新たな参照輝度分布としてデータベース３０に登録される。

内部メモリ２６は、 制御ユニット１０における処理や演算において、処理中や演算途中のデータを一時的に保存する。

なお、 制御ユニット１０は、通常のコンピュータシステムの中央処理装置（ＣＰＵ）の一部として構成すればよい。判別部２０、条件設定部２２、及び登録部２４は、それぞれ専用のハードウェアで構成しても良く、通常のコンピュータシステムのＣＰＵを用いて、ソフトウェアで実質的に等価な機能を有していても構わない。
データベース３０は、種類が既知の参照光ファイバの参照輝度分布のデータ、及び参照光ファイバに対する融着条件を格納する。参照光ファイバとして、シングルモード（ＳＭ）、分散シフト（ＤＳＦ）、比例分散シフト（ＮＺ−ＤＳＦ、以下ＮＺと記す）、マルチモード（ＭＭ）等の光ファイバが用いられる。

入力装置３２は、キーボード、マウス等の機器を指す。入力装置３２から入力操作が行われると対応するキー情報が制御ユニット１０に伝達される。出力装置３４は、モニタなどの画面を指し、液晶表示装置（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）パネル、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）パネル等が使用可能である。出力装置３４は、制御ユニット１０により処理される輝度分布等のデータや判別結果、あるいは未登録光ファイバの登録手順等を表示する。

実施の形態に係る融着接続機で用いる参照輝度分布は、複数の方向から参照光ファイバ２Ａの側方透過像を撮像し、コア及びクラッドの偏心に起因する輝度分布の変動を補正している。したがって、光ファイバ２の種類を高精度に判定することができる。

また、実施の形態に係る融着接続機では、対象の光ファイバ２の輝度分布が、参照輝度分布の許容範囲内ではないと判定された場合、作業者は出力装置３４の表示から、光ファイバ２の種類が判別不明であることを確認できる。作業者が異なる種類の光ファイバを間違って設置したと判断した場合は、光ファイバ２を新たな光ファイバと取り替えればよい。また、作業者が、光ファイバ２が未登録で要登録であると判断すれば、新たな参照光ファイバの輝度分布を作成して、データベース３０に登録することができる。

本発明の実施の形態に係る光ファイバ判別方法及び融着接続方法を、図５に示すフローチャートを用いて説明する。以下においては、判定対象を光ファイバ２として説明するが、光ファイバ４に対しても並列に処理することが可能である。

ステップＳ１００で、光ファイバ心線１、３の一端部の被覆を除去して光ファイバ２、４を露出させる。図１に示したように、融着接続機の保持機構６ａ、６ｂに光ファイバ心線１、３を、光ファイバ２、４の端面が互いに対向するように設置する。

ステップＳ１０１で、撮像ユニット１２により、光ファイバ２の側方透過像が撮影される。撮影された側方透過像は、制御ユニット１０に伝達される。

ステップＳ１０２で、制御ユニット１０の判別部２０により、側方透過像から光ファイバ２の光軸に直交する方向の輝度分布が作成される。ステップＳ１０３で、判別部２０により、作成された輝度分布が、予めデータベース３０に登録された参照光ファイバの輝度分布のデータと比較される。ステップＳ１０４で、光ファイバ２の輝度分布が、参照輝度分布の許容範囲以内であれば、光ファイバ２が参照光ファイバと同じ種類と判別され、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５で、条件設定部２２により、判定された光ファイバ２と光ファイバ４の種類に応じて、データベース３０に予め格納された融着条件が読み出される。読み出された融着条件は、融着制御部１７に伝達され、ステップＳ１０６で、融着ユニット１６により光ファイバ２、４の融着接続作業が実施される。

ステップＳ１０４で、光ファイバ２の輝度分布が、データベース３０に格納された全ての参照輝度分布の許容範囲内でないと判定された場合、出力装置３４に、例えば、「未登録光ファイバ」と表示させる。

ステップＳ１０７で、作業者により、登録が必要かどうか判断される。要登録と判断された場合、ステップＳ１０８で、光ファイバ２を回転させながら、撮像ユニット１２により複数の側方透過像が撮影される。

ステップＳ１０９で、判別部２０により、撮影された複数の側方透過像から、それぞれ複数の輝度分布が作成される。複数の輝度分布の間で平均化処理を行って、新たな参照輝度分布が作成される。

ステップＳ１１０で、判別部２０により作成された新たな参照輝度分布は、入力装置３２の走査により、データベース３０に登録される。

ステップＳ１０７で、作業者が、光ファイバ２が誤って設置されたもので登録不要と判断した場合、一旦作業を終了し、新たな光ファイバと取り替える。

なお、上述の説明では、光ファイバ２の種類判別に際して、光ファイバ２は一方向から側方透過像が撮影されている。しかし、光ファイバ２を複数の方向から撮影した側方透過像を用いて種類判別を行ってもよい。例えば、光ファイバ２を回転させながら、撮像ユニット１２により複数の側方透過像を撮影する。判別部２０により、撮影した複数の側方透過像から複数の輝度分布を作成し、複数の輝度分布の間で平均化処理を行って、参照輝度分布と比較するための光ファイバ２の対象輝度分布を作成する。したがって、対象輝度分布は、参照輝度分布と同様に、光ファイバ２のコアやクラッドの偏心に起因する変動が補正されている。その結果、光ファイバ２の種類を更に高精度に判定することができる。

実施の形態に係る光ファイバの判定方法による実施例として、図６に各種類の光ファイバの判定結果を示す。判別対象の光ファイバ（対象光ファイバ）は、回転させずに一方向から側方透過像が撮影されている。図６の表に示したＳＭ１及びＳＭ２は、異なる仕様のＳＭ光ファイバである。同様に、ＮＺ１、ＮＺ２及びＮＺ３は、異なる仕様のＮＺ光ファイバである。また、図７には、比較例として、図６に示した同じ光ファイバに対して、参照光ファイバ及び対象光ファイバ両方とも回転させずに一方向からの側方透過像を用いて作成した輝度分布を用いて判別した結果が示されている。

図６の表に示すように、実施例においては、ＳＭ及びＮＺ光ファイバに関しては正解判別率が９１％〜９４％であり、高精度で判定されている。また、ＭＭ光ファイバでは、正解判別率が１００％と正確に判定されている。

一方、図７の表に示すように、比較例においては、ＳＭ光ファイバに関して正解判別率が６９％〜７０％で、ＮＺ光ファイバに関しては正解判別率が４９％〜５５％であり、精度が低減する。ＭＭ光ファイバに関しても、正解判別率が７１％であり、誤判別されることが多いことがわかる。

このように、実施の形態に係る光ファイバの判別方法では、参照光ファイバの参照輝度分布は、複数の方向から撮像された側方透過像を用いてコア及びクラッドの偏心に起因する輝度分布の変動が補正されている。したがって、光ファイバの種類を高精度に判定することができる
また、実施の形態では、対象光ファイバが未登録と判別された場合、作業者が要登録と判断すれば、複数方向からの輝度分布から平均化された対象光ファイバの輝度分布を、新たな参照光ファイバとしてデータベース３０に登録することができる。

上述の説明に用いた融着接続機では、光ファイバ２、４は作業者が直接手動で回転させている。しかし、図８に示すように、保持機構６ａ、６ｂに設置された回転機構８ａ、８ｂにより光ファイバ２、４を回転させてもよい。例えば、回転機構８ａ、８ｂにより、光ファイバ２、４を自動で回転させながら、側方透過像を撮影することが可能である。あるいは、入力装置３２の操作により、作業者が被からファイバ２、４を任意の回転各で回転させることもできる。したがって、参照光ファイバや対象光ファイバを複数の方向から側方透過像を撮影する時間を低減することができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明は、光ファイバの種類を判定して融直接族を行う融着接続機に適用することができる。

１、３…光ファイバ心線
２、４…光ファイバ
８ａ、８ｂ…回転機構
１０…制御ユニット
１２…撮像ユニット
１３…光源
１４…撮像カメラ
１６…融着ユニット
１７…融着制御部
１８ａ、１８ｂ…放電電極
２０…判別部
２２…条件設定部
２４…登録部
２６…内部メモリ
３０…データベース

Claims (9)

1. 対象光ファイバの側方から前記対象光ファイバに光を照射して側方透過像を撮像する撮像ユニットと、
   前記側方透過像から前記対象光ファイバの光軸に直交する方向の対象輝度分布を作成し、予め登録された参照光ファイバの参照輝度分布のデータと比較して前記対象光ファイバの種類を判別する判別部と、
   前記対象輝度分布が、前記参照輝度分布のデータの許容範囲内でないと判別された場合、前記対象光ファイバの輝度分布を新たな参照輝度分布として登録するかを作業者に確認するメッセージを作成する登録部とを備え、
   前記メッセージに従って前記対象光ファイバの登録が選択された場合、前記登録部は、前記対象光ファイバを回転させながら前記撮像ユニットで複数の新たな側方透過像を撮像させ、前記複数の新たな側方透過像から前記判別部で作成させた複数の輝度分布を平均化して前記新たな参照輝度分布として登録することを特徴とする融着接続機。
2. 対象光ファイバの光軸に直交する側方から前記対象光ファイバに光を照射して側方透過像を撮像する撮像ユニットと、
   前記側方透過像から前記光軸に直交する方向の対象輝度分布を作成し、予め登録された参照光ファイバの参照輝度分布のデータと比較して前記対象光ファイバの種類を判別する判別部と、
   前記対象輝度分布が、前記参照輝度分布のデータの許容範囲内でないと判別された場合、前記対象光ファイバの輝度分布を新たな参照輝度分布として登録するかを作業者に確認するメッセージを作成する登録部とを備え、
   前記参照輝度分布は、前記参照光ファイバを回転させながら前記撮像ユニットで複数の側方透過像を撮像し、前記複数の側方透過像から作成した複数の輝度分布を平均化した輝度分布であり、
   前記メッセージに従って前記対象光ファイバの登録が選択された場合、前記登録部は、前記対象光ファイバを回転させながら前記撮像ユニットで複数の新たな側方透過像を撮像させ、前記複数の新たな側方透過像から前記判別部で作成させた複数の輝度分布を平均化して前記新たな参照輝度分布として登録することを特徴とする融着接続機。
3. 前記対象輝度分布が、前記対象光ファイバを回転させて撮像された複数の側方透過像から作成された複数の輝度分布を平均化して作成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の融着接続機。
4. 前記光軸まわりに前記対象光ファイバを回転させる回転機構を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の融着接続機。
5. 対象光ファイバの光軸に直交する側方から前記対象光ファイバに光を照射して側方透過像を撮像するステップと、
   前記側方透過像から前記対象光ファイバの光軸に直交する方向の輝度分布作成し、予め登録された参照光ファイバの参照輝度分布のデータと比較して前記対象光ファイバの種類を判定するステップと、
   前記対象輝度分布が、前記参照輝度分布のデータの許容範囲内でないと判定された場合、前記対象光ファイバの輝度分布を新たな参照輝度分布として登録するかを作業者に確認するメッセージを作成するステップ
   とを含み、
   前記メッセージに従って前記対象光ファイバの登録が選択された場合、前記対象光ファイバを回転させながら複数の新たな側方透過像を撮像し、前記新たな複数の側方透過像から作成された複数の輝度分布を平均化して前記新たな参照輝度分布として登録することを特徴とする光ファイバ判別方法。
6. 対象光ファイバの光軸に直交する側方から前記対象光ファイバに光を照射して側方透過像を撮像するステップと、
   前記側方透過像から前記光軸に直交する方向の輝度分布作成し、予め登録された参照光ファイバの参照輝度分布のデータと比較して前記対象光ファイバの種類を判定するステップとを含み、
   前記参照輝度分布は、前記参照光ファイバを回転させながら複数の側方透過像を撮像し、前記複数の側方透過像から作成した複数の輝度分布を平均化した輝度分布であることを特徴とする光ファイバ判別方法。
7. 前記対象輝度分布が、前記参照輝度分布のデータの許容範囲内でないと判定された場合、前記対象光ファイバの輝度分布を新たな参照輝度分布として登録するかを作業者に確認するメッセージを作成するステップを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ判別方法。
8. 前記メッセージに従って前記対象光ファイバの登録が選択された場合、前記対象光ファイバを回転させながら複数の新たな側方透過像を撮像し、前記新たな複数の側方透過像から作成された複数の輝度分布を平均化して前記新たな参照輝度分布として登録することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ判別方法。
9. 前記対象輝度分布が、前記対象光ファイバを回転させて撮像された複数の側方透過像から作成された複数の輝度分布を平均化して作成されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の光ファイバ判別方法。

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