(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【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
【図１】
0003552950.tif 000002
【図２】
0003552950.tif 000003
【図３】
0003552950.tif 000004
【図４】
0003552950.tif 000005