(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバを整列固定したブロックの接続端面とこの複数の光ファイバの接続端面を面一とさせたファイバアレイを、１本の光ファイバを持つ光部品の接続端面に対し対向配置し、前記ファイバアレイに整列固定された複数の光ファイバ、前記光部品の１本の光ファイバのどちらか一方を光量測定手段に接続し、他方を光投光手段に接続し、前記ファイバアレイを前記光部品の対向方向である左右方向に対して上下方向に移動させ、前記ファイバアレイの複数の光ファイバの各光ファイバの測定光量が最大となる位置を求めることにより、ファイバアレイの複数の光ファイバのコアの位置を測定するファイバアレイの測定装置であって、
光部品が固定され、この光部品の後部に設けられ、面合わせ調整自在に前記光部品を保持すると共に後部にロードセルを備えた面合わせ機構と、
前記光部品に対して前記ファイバアレイを上下方向、前後方向および左右方向へ移動してファイバアレイを大体一致するように位置決めすると共に前記光部品に対して前記ファイバアレイを左右方向に移動させて接続面同士の平行出しを行い、接続面同士を僅かに離す移動機構と、
前記光部品と前記ファイバアレイの接続面の微少な隙間に、空気を追い出し前記各接合面において光が屈折することなく真っ直ぐに透過すべく、光ファイバのコアと同じ屈折率を有する補正液を自動供給するため、前記接合面の上方位置に設けられた補正液供給手段と、
前記面合わせ機構、移動機構および補正液供給手段を制御せしめる制御装置と、備えてなることを特徴とするファイバアレイの測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源から出た光の光導波路への導入あるいはファイバアレイ同士の接続や、マイクロアレイレンズとの接合等に使用されるファイバアレイの光ファイバの測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５を参照するに、光源の一例であるＬＤ光源１からの光を導波路３で分岐して、ファイバアレイ５に取り付けられている測定側光ファイバ７に導入する装置９が示されている。この装置９においては、導波路３は光を分岐するだけなので、半導体技術を用いてガラス基盤にイオンをドープして屈折率を変える等して製作される。このため高精度で加工することができる。
【０００３】
一方、図６に示されているファイバアレイ５は、基台１１に複数の溝の一例としてのＶ溝１３を機械加工により設けて、押え板１５により測定側光ファイバ７を押圧・固定するものであるため、組立てした光ファイバ７の間隔からファイバアレイ５の精度を知る必要がある。
【０００４】
ここでは光ファイバ７の間隔としたが実際には光ファイバ７のコア間隔のことであり、以下「光ファイバ７の間隔」と呼ぶ。
【０００５】
なお、本発明のファイバアレイ５の精度測定はほとんど行われていないため、実現しようとすると次の方法が考えられる。
【０００６】
すなわち、図７を参照するに、用途の判定等を行うべくファイバアレイ５の光ファイバ７の間隔Ｐを測定するには、固定台１７に光部品１９を取り付け、固定台１７に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向へ移動位置決め自在の可動台２１にファイバアレイ５を取り付けて可動台２１を移動させる。そして、光部品１９に設けられている光源２３から、可動台２１のファイバアレイ５に取り付けられている測定側光ファイバ７を介して受光手段２５に投光し、目視あるいはカメラを用いた画像により補助軸等を用いて合せ面２７Ａ、２７Ｂを密着させてから測定側光ファイバ７の間隔Ｐを測定するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の技術における構成にあっては、以下のような問題がある。
【０００８】
すなわち、図８を参照するに、光部品１９とファイバアレイ５の合せ面２７Ａ、２７Ｂの平行がでていないと位置が狂うため測定ができない。また、図９に示されているように、合せ面２７Ａ、２７Ｂの間に空気が入っているとガラスと空気との接触面で屈折（図９中Ｂ）が起こり、本来の光路（図９中Ａ）からずれるため照射角が不安定となって正確な測定ができないという問題がある。
【０００９】
また、目視あるいはカメラを用いた画像モニタにより平行出しを行う場合には、位置決めに不正確要素が多く、多大な時間を要するという問題がある。
【００１０】
さらに、通常の光学系の測定精度から、送り系の位置測定に精度の低いマイクロメータを用いる場合が多いため高精度の測定ができないという問題がある。
【００１１】
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、ファイバアレイを高精度で測定することのできるファイバアレイの測定装置を提供することにある。
【００１２】
【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による発明のファイバアレイの測定装置は、複数の光ファイバを整列固定したブロックの接続端面とこの複数の光ファイバの接続端面を面一とさせたファイバアレイを、１本の光ファイバを持つ光部品の接続端面に対し対向配置し、前記ファイバアレイに整列固定された複数の光ファイバ、前記光部品の１本の光ファイバのどちらか一方を光量測定手段に接続し、他方を光投光手段に接続し、前記ファイバアレイを前記光部品の対向方向である左右方向に対して上下方向に移動させ、前記ファイバアレイの複数の光ファイバの各光ファイバの測定光量が最大となる位置を求めることにより、ファイバアレイの複数の光ファイバのコアの位置を測定するファイバアレイの測定装置であって、
光部品が固定され、この光部品の後部に設けられ、面合わせ調整自在に前記光部品を保持すると共に後部にロードセルを備えた面合わせ機構と、
前記光部品に対して前記ファイバアレイを上下方向、前後方向および左右方向へ移動してファイバアレイを大体一致するように位置決めすると共に前記光部品に対して前記ファイバアレイを左右方向に移動させて接続面同士の平行出しを行い、接続面同士を僅かに離す移動機構と、
前記光部品と前記ファイバアレイの接続面の微少な隙間に、空気を追い出し前記各接合面において光が屈折することなく真っ直ぐに透過すべく、光ファイバのコアと同じ屈折率を有する補正液を自動供給するため、前記接合面の上方位置に設けられた補正液供給手段と、
前記面合わせ機構、移動機構および補正液供給手段を制御せしめる制御装置と、備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
従って、ファイバアレイの光ファイバ位置すなわち光ファイバのコアの位置の測定を、光部品に対してファイバアレイを相対的に移動させて順次複数の測定側光ファイバの位置を測定して求める。この時の面の平行出しは、先に出願した特開平９−１３３８３２号公報において記載されている光部品を揺動自在に支持して面合せを可能にする面合せ機構を用いて行い、また、位置決めは、光源からの光が光部品から測定側光ファイバへ透過する量を検出して受光量が最大となるように行われる。
【００１４】
また、光部品の接合面と測定側光ファイバの接合面の間に設けられた隙間に、補正液供給手段により光ファイバのコアと同じ屈折率を有する補正液を上方から自動供給して、接合面間に空気が入らないようにする。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１には、この発明に係るファイバアレイの測定装置２９が示されている。このファイバアレイの測定装置２９では、図１中架台３１の上左側に固定側ステージ３３が設けられており、この固定側ステージ３３に対向して架台３１の中央部には可動側ステージ３５が設けられている。
【００１７】
前記固定側ステージ３３の上端部には、主軸３７がＺ軸方向に貫通して設けられており、この主軸３７の先端（図１中右側）には面合せ機構３９が設けられている。主軸３７はＺ軸方向に微少移動可能であり、後端部（図１中左側）にはこの主軸３７に対する押圧力を検知するロードセル４１が設けられている。
【００１８】
前記面合せ機構３９として先に出願した特開平９−１３３８３２号公報に詳細を示したものを使用することができるので、詳細な説明は省略して概略のみを説明する。
【００１９】
図３を参照するに、この面合せ機構３９では、内部に球面状の空間４３を有し、この空間４３の内部には可動ホルダ４５に図７に示したような光源２３を有する光部品１９を固定するための球面座４９を有している。この球面座４９は、スプリング５１により支持され、さらに球面座４９に対して空気ノズル５３Ｆ、５３Ｒにより前後および上下から空気が吹き付けられて空間４３に浮いた状態となっている。
【００２０】
これにより、可動ホルダ４５で支持された光部品１９の接合面２７Ａは、可動側ステージ３５の光部品固定ホルダ５７に取り付けられたファイバアレイ５の接合面２７Ｂに対向する。
【００２１】
再び図１を参照するに、可動側ステージ３５では、最下段にＺブロック６１がＺ軸モータ６３によりＺ軸ボールネジ６５等を介してＺ軸方向へ移動自在に設けられており、このＺブロック６１の移動量は、図２に示されているように、例えばレーザ測長器や差動トランス等の高分解能Ｚスケール６６により測定されるようになっている。例えばレーザ測長器を用いる場合には、移動体であるＺブロック６１にプリズムを設置し、移動に伴って発生する干渉縞パルスを用いて測長するものである。
【００２２】
このＺブロック６１の上にはＸブロック６７がＸ軸モータ６９によりＸ軸ボールネジ７１等を介してＸ軸方向へ移動自在に設けられており、このＸブロック６７の移動量は例えばレーザ測長器や作動トランス等の高分解能Ｘスケール７３により測定されるようになっている。
【００２３】
このＸブロック６７の上にはＹブロック７５がＹ軸モータ７７によりＹ軸ボールネジ７９等を介してＹ軸方向へ移動自在に設けられており、このＹブロック７５の移動量は例えばレーザ測長器や作動トランス等の高分解能Ｙスケール８１により測定されるようになっている。
【００２４】
図３を併せて参照するに、前記Ｙブロック７５の上には光部品固定ホルダ５７が設けられており、この光部品固定ホルダ５７にピッチを測定されるファイバアレイ５が取り付けられている。
【００２５】
前述した図６に示されているように、ファイバアレイ５には複数本の測定側光ファイバ７を所定の間隔で載置するためのＶ溝１３が形成されており、この各Ｖ溝１３に測定側光ファイバ７を載せて、上から押え板１５により固定されている。なお、測定側光ファイバ７は光量測定手段の一例であるＯ／Ｅ変換器８３に接続されている。
【００２６】
また、図１を参照するに、面合せされる光部品１９および測定側光ファイバ７の接合面２７Ａ、２７Ｂの上方位置には、接合面間にガラスと同じ屈折率を有する補正液（マッチングオイル）を供給するマッチングオイル用ディスペンサ８５が設けられている。
【００２７】
なお、面合せ機構３９の空気ノズル５３Ｆ、５３Ｒの制御およびＸ軸モータ６９、Ｙ軸モータ７７、Ｚ軸モータ６３の制御およびマッチングオイル用ディスペンサ８５等を制御すると共に、高分解能Ｘスケール７３および高分解能Ｙスケール８１、面合せ機構３９の主軸３７の押圧力を測定するロードセル４１、Ｏ／Ｅ変換器８３からの信号を受ける制御装置としてのパソコン８７が設けられている。
【００２８】
次に、ファイバアレイ５の測定動作について説明する。
【００２９】
図１〜図４を参照するに、まず、面合せ機構３９の可動ホルダ４５にＬＤ光源１に接続されている光ファイバ２３を有する光部品１９を取り付ける。一方、光部品固定ホルダ５７に、ピッチを測定するファイバアレイ５の各Ｖ溝１３に測定側光ファイバ７を一本づつ載せて押え板１５により上から固定したファイバアレイ５を取り付ける。
【００３０】
なお、ファイバアレイ５の接合面２７Ｂは、Ｖ溝１３に設けられた複数の光ファイバ端面をそろえた後、基台１１、押え板１５共面一に加工されている。
【００３１】
続いて、まず基準として例えばファイバアレイ５のＶ溝１３に取り付けられている図６中最も左に取り付けられている測定側光ファイバ７Ａの接合面２７Ｂを、面合せ機構３９の可動ホルダ４５に取り付けられている光部品１９の接合面２７Ａと対向するように、目視あるいは画像をみながらある程度の位置決めをする。
【００３２】
すなわち、可動側ステージ３５のＺ軸モータ６３を作動させてＺブロック６１をＺ軸方向へ移動させ、Ｘ軸モータ６９を作動させてＸブロック６７をＸ軸方向へ移動させ、さらにＹ軸モータ７７を作動させてＹブロック７５をＹ軸方向へ移動させて、接合面２７Ａ、２７Ｂが大体一致するように位置決めする。
【００３３】
大体の位置決めが完了したら、Ｚ軸モータ６３の作動によりＺブロック６１をＺ軸方向（図１中左方向）へ移動させて、測定側光ファイバ７の接合面２７Ｂを面合せ機構３９側の光部品１９の接合面２７Ａに押し付ける。この時の押圧力をロードセル４１により監視して、面合せ機構３９の球面座４９が自由に移動して適正な面合せが行われるようにする。
【００３４】
接合面２７Ａ、２７Ｂの面合せが完了したら、面合せ機構３９の後側の空気ノズル５３Ｒを止めて、前側の空気ノズル５３Ｆからの空気により球面座４９を後側（図３中左側）の内壁に押し付けて固定する。この後可動ステージ３５のＺ軸を移動させ、接合面２７Ａ、２７Ｂにわずかな隙間を設け、この後マッチングオイル用ディスペンサ８５により接合面２７Ａ、２７Ｂの間に光ファイバのコアのガラスと同じ屈折率を有するマッチングオイルを上方から注入して空気を追い出し、接合面２７Ａ、２７Ｂにおいて光が屈折することなく真っ直ぐに透過するようにする。続いて、ＬＤ光源１から光ファイバ２３を介して光部品１９に光りを投じ、測定側光ファイバ７により受光される光量をＯ／Ｅ変換器８３により電気的に検出して、受光量が最も多くなる位置に位置決めして、この位置の各軸座標を高分解能Ｘスケール７３等により測定してパソコン８７に記憶しておく。
【００３５】
このようにして、最初の測定側光ファイバ７の面合せおよび中心合せが完了したら、同様にしてファイバアレイ５の二番目のＶ溝１３に取り付けられている測定側光ファイバ７Ｂを介して受光量が最大となるようにＸブロック６７を移動させる。この時のＸブロック６７の位置を高分解能Ｘスケール７３により測定し、パソコン８７に伝達する。パソコン８７は、先に求めて記憶してある基準の測定側光ファイバ７Ａ位置と、二番目の測定側光ファイバ７Ｂ位置から、両者の間隔を算出する。
【００３６】
以後、次々に測定側光ファイバ７Ｃ、…の中心合せを行って位置測定を行うことにより、ファイバアレイ５の光ファイバ７の間隔を測定する。
【００３７】
以上の結果から、高分解能のスケールを用いてＸブロック６７の移動量を測定するので、ファイバアレイ５に取り付けられている測定側光ファイバ７のピッチを高精度で測定することができる。これにより、ファイバアレイ５の光ファイバ７のピッチを高精度で測定することができるので、光ファイバ７のピッチの精度に応じてファイバアレイ５の使用用途を適正に判定することができる。
【００３８】
また、面合せ機構３９により光部品１９の光ファイバ２３と測定側光ファイバ７間の面合せを行うと共に、これら両光ファイバ２３、７を透過してくる光量から面合せおよび中心合せを行うので、迅速且つ密着性の高い面合せを行うことができ、ファイバアレイ５の光ファイバ７の間隔を高精度で測定することができる。
【００３９】
また、接合面２７Ａ、２７Ｂの間に光ファイバのコアのガラスと屈折率が同じマッチングオイルを注入して空気を追い出すことにより、接合面２７Ａ、２７Ｂの間における屈折を防止して光りを真っ直ぐに透過させることができるので、安定した測定を行うことができる。
【００４０】
さらに、図４には、この発明の別の実施の形態として、光部品１９に光源１を有する光ファイバ２３を組み込んだものを示しているが、これに代わり、ＬＤやＬＥＤ等の光源としての発光素子を図７の光部品１９の形態で図４に組み込んでもよい。
【００４１】
なお、この発明は前述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、この発明の目的である光ファイバの間隔測定の実際は、前述の実施の形態においては、測定された光ファイバ７の間隔の精度により作業者がファイバアレイ５の使用の可否や使用用途を判定しているが、精度の基準を定めておいてパソコン８７により自動的に判定を行うようにすることも可能である。
【００４２】
また、図４において、光源１と光量測定手段２５を入れ替えてもまったく同様の作用効果を有する。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によるファイバアレイの測定装置では、ファイバアレイの光ファイバ位置の測定を、溝に取り付けた測定側光ファイバを用いて行うものであり、そのために光部品に対してファイバアレイを垂直方向に平行移動させ中心合せを行って、ファイバアレイの光ファイバ位置を高精度で測定することができる。この時、光部品を面合せ機構により移動自在に支持しているので、測定側光ファイバに押し付けるだけで正確に面合せを行い平行出しをすることができる。また、位置決めは、光源からの光が光部品から測定側光ファイバへ透過する量を検出して受光量が最大となるように行われので、高精度の測定を迅速に行うことができる。
【００４４】
また、面合せを行う光部品と測定側光ファイバの合せ面間に補正液供給手段により、ガラスと同じ屈折率を有する補正液を上方から自動供給して、合せ面間に空気が入らないようにするので、合せ面間において光の屈折が生じず、受光量の測定により行う面合せおよび位置決めを安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係るファイバアレイの測定装置を示す正面図である。
【図２】  図１中II方向から見た平面図である。
【図３】  面合せ機構を示す断面図である。
【図４】  面合せ機構へのこの発明にかかる光部品取付例を示す説明図、および光部品固定ホルダへの部品取付説明図である。
【図５】  光源からの光を導波路を介して光ファイバに導入する装置である。
【図６】  ファイバアレイに光ファイバを取り付ける状態を示す断面図である。
【図７】  従来におけるファイバアレイの測定装置の比較例である。
【図８】  合せ面が平行になっていない場合の不都合を示す説明図である。
【図９】  空気により光りが屈折する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ＬＤ光源（光源、光量測定手段）
５  ファイバアレイ
７  測定側光ファイバ
１３  溝
２７Ａ、２７Ｂ  溝
２９  ファイバアレイの測定装置
３９  面合せ機構
５５、５９  接合面
６３  Z軸モータ（移動機構）
６９  X軸モータ（移動機構）
７３  高分解能Ｘスケール（高分解能測定手段）
７７  Y軸モータ（移動機構）
８３  Ｏ／Ｅ変換器（光量測定手段）
８５  マッチングオイル用ディスペンサ（補正液供給手段）
８７  パソコン（制御装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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