(57)【要約】【課題】融着接続の加熱初期時に、光ファイバ端部の溶解状態を加熱開始からリアルタイムで観察して適正な放電強さを検出することができ、放電テストを本接続と別に行なうことなく実施でき、テスト回数の少なくてすむ光ファイバ加熱強さ検出方法、及び融着接続方法並び融着接続装置を提供する。【解決手段】所定の間隔を開けて突き合せた光ファイバ１の端部１ａを加熱溶融し、加熱溶融部位Ｆの画像を撮像装置で観察し、加熱溶融部位の発光輝度又は発光輝度の変化量を計測することにより融着接続のための加熱強さを検出する。また、加熱溶融部位の発光幅Ｇ又は発光幅の変化量を計測することにより融着接続のための加熱強さを検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を開けて突き合せた光ファイバの端部を加熱溶融し、加熱溶融部位の画像を撮像装置で観察し、前記加熱溶融部位の発光輝度又は発光輝度の変化量を計測することにより、融着接続のための加熱強さを検出することを特徴とする光ファイバ加熱強さ検出方法。
【請求項２】
所定の間隔を開けて突き合せた光ファイバの端部を加熱溶融し、加熱溶融部位の画像を撮像装置で観察し、前記加熱溶融部位の発光幅又は発光幅の変化量を計測することにより、融着接続のための加熱強さを検出することを特徴とする光ファイバ加熱強さ検出方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光ファイバ加熱強さ検出方法により融着接続のための加熱強さを検出した後、前記検出に引続いて光ファイバの端部を互いに押し込み、融着させることを特徴とする光ファイバ融着接続方法。
【請求項４】
所定の間隔を開けて突き合せた光ファイバの端部を加熱溶融する放電加熱手段、放電加熱による放電パワーを計測する加熱量計測手段、光ファイバの加熱溶融部位の画像を撮像し観察する画像観察手段、前記画像観察手段により取得した発光輝度又は発光幅を計測する画像処理手段を有し、融着接続に適した加熱強さを検出して放電加熱量を制御する制御装置を備えていることを特徴とする光ファイバ融着接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの端部を突き合わせて融着接続するのに適した加熱強さを検出する方法、及びそれを用いた融着接続方法と融着接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの融着接続において、光ファイバの突き合わせ端部を加熱溶融する加熱強さの設定は、低損失接続を実現する上で重要な要素となる。光ファイバの融着に対する加熱強さは、光ファイバの種別により異なり（例えば、クラッド材にフッ素等の添加物が添加されていると溶融しやすい）、使用環境（例えば、温度、湿度、気圧、風等）によっても異なる。また、光ファイバの加熱溶融に、一般的に、気中放電を用いる場合が多くなっているが、放電電極の使用回数によっても放電加熱温度が変化することが知られている。
【０００３】
このため、融着接続に際して、通常、テスト放電等で加熱強さの調整設定が行なわれている。融着接続装置は、一般に、光ファイバの接続端部を画像観察するための撮像装置と画像処理手段を備えているが、この画像処理手段を用いて加熱強さの調整設定を行なうことが知られている。
【０００４】
特許文献１には、図４に示すように、光ファイバの接続端部を画像観測して、放電加熱前の光ファイバ端部間の突き合わせ間隔Ｌ１と、放電加熱後に光ファイバ端部が溶融後退した状態の突き合わせ間隔Ｌ２を測定することが記載されている。測定されたＬ２とＬ１差を、すなわち、ファイバ後退量をファイバ溶融量として定義し、このファイバ溶融量が適正範囲にあるか否かを判定し、ファイバ溶融量が適正範囲から外れたときに放電パワー（加熱強さ）を増減する制御を行なうことが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、光ファイバの融着接続部を画像観察系で画像処理し、放電加熱中に光ファイバの融着部で発せられる明るく輝いている部分の面積を計測することが記載されている。この明るく輝いている部分を２値化処理し、放電加熱温度の強弱を判断し、この結果を制御部にフィードバックし、放電加熱温度が一定範囲に入るように放電電流を制御している。
【特許文献１】特開平５−１５０１３２号公報
【特許文献２】特許２６８５１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ファイバの融着接続で、光ファイバの種類が異なったり、使用環境が異なったり、時間が経過したりする度に放電テスト等を行ない、適正な加熱強さの再設定は、比較的頻繁に行なわれている。したがって、この放電テストはできるだけ少ない回数で、簡単、且つ精度よく行なわれることが望まれている。しかしながら、例えば、マンホール内のような工事現場で、これらの計測を精度よく行なうことは、実際上困難なことが多い。
【０００７】
光ファイバの種類が異なったり、使用環境が大きく変わるような場合は、放電テストを何度も繰り返すこととなる。しかし、上述した特許文献１では、溶融量の計測のたびにファイバカットして放電加熱をし直す必要があり、手間を要する作業である。また、溶融量の測定は、放電加熱終了後に行なうため、リアルタイムでの調整、測定ができず、計測に要する労力、時間も多くなる。
【０００８】
特許文献２のように、融着状態の発光部面積を計測しながら加熱強さを調整する場合は、加熱が強すぎると接続部が既に細ってしまい、弱すぎるとファイバ押し込み時の衝撃でコア軸ずれが生じてしまうことがある。このような場合は、加熱強さを変えても元に戻すのが難しく、結局やり直すことになる。これを放電テストとして行なう場合は、特許文献１の場合と同様に、計測のたびにファイバカットをして放電加熱をし直すこととなり、その計測に労力、時間を要することとなる。
【０００９】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、融着接続、又はこれに先立つ放電テストの加熱初期時に、光ファイバ端部の溶解状態を加熱開始からリアルタイムで観察して適正な放電強さを検出することができ、放電テストを本接続と別に行なうことなく実施でき、また、テスト回数の少なくてすむ光ファイバ加熱強さ検出方法、及び融着接続方法並び融着接続装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による加熱強さ検出方法は、所定の間隔を開けて突き合せた光ファイバの端部を加熱溶融し、加熱溶融部位の画像を撮像装置で観察し、加熱溶融部位の発光輝度又は発光輝度の変化量を計測することにより融着接続のための加熱強さを検出する。また、加熱溶融部位の発光幅又は発光幅の変化量を計測することにより融着接続のための加熱強さを検出するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明による融着接続方法は、光ファイバ端部の加熱溶融部位の発光輝度又は発光輝度の変化量、或いは、発光幅又は発光幅の変化量を計測することにより融着接続のための加熱強さを検出した後、前記検出に引続いて光ファイバの端部を互いに押し込み融着させる。
さらに、本発明による融着接続装置は、所定の間隔を開けて突き合せた光ファイバの端部を加熱溶融する放電加熱手段、放電加熱による放電パワーを計測する加熱量計測手段、光ファイバの加熱溶融部位の画像を撮像し観察する画像観察手段、前記画像観察手段により取得した発光輝度又は発光幅を計測する画像処理手段を有し、融着接続に適した加熱強さを検出して放電加熱を制御する制御装置を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、融着接続のための適正な加熱強さの設定を、放電加熱のプロセスの中で加熱強さを変更しながら迅速に行なうことができ、放電テスト回数も少なくて短時間で行なうことができる。また、融着接続の際の工程内に組込むことにより、加熱設定の設定忘れにおいても、接続失敗を回避することができる。さらに、本発明による融着接続装置においては、従来の放電加熱手段、画像観察手段を利用し、画像処理方法と制御方法を変更するのみであるので、コスト的な増加を伴なうことなく実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の概略を説明する図、図２は光ファイバ端部の放電加熱による発光状態を説明する図である。図中、１は光ファイバ、１ａはファイバ端部、１ｂはファイバ被覆、２はＶ溝クランプ、３は被覆クランプ、４は放電電極、５は撮像カメラ、６は投光器、１１は放電加熱手段、１２は画像観察手段、１３は駆動手段、１４は加熱量計測手段、１５は画像処理手段、１６はコア／外径計測手段、１７は制御装置、１８はモニタ装置を示す。
【００１４】
本発明における光ファイバの融着接続は、例えば、図１に一例として示す単心接続用の融着接続装置を用いて行なわれる。互いに接続される１対の光ファイバ１は、その接続端部分のファイバ被覆１ｂを除去して、ガラスファイバの露出部分をＶ溝クランプ２に支持させ、ファイバ被覆１ｂの端部分を被覆クランプ３で把持してセットされる。光ファイバ端部１ａは、その端面が所定の間隙を開けて突き合わせられ、その突き合わせ状態は、撮像カメラ５と投光器６による照明で画像観察手段１２により観察される。
【００１５】
観察画像は、コア／外径計測手段１６により光ファイバの端面間隔、コア軸ずれ等が計測される。この計測結果は、制御装置１７により入力されて、駆動手段１３によりファイバ端面の間隔調整、及びコア調心等が行なわれ、モニタ装置１８等で表示される。ファイバ端部１ａが所定の状態にセットされた後、放電電極４を用いた放電加熱手段１１により放電加熱が行なわれる。融着のための放電加熱では、駆動手段１３により光ファイバ１の一方のファイバ端部１ａを相手側に押し込む操作を行なって融着させる。
【００１６】
撮像カメラ５を用いた画像観察手段１２により撮像された画像データを、画像処理手段１５に入力して２値化して制御データとして扱うことができる。本発明においては、図２に示すように、放電加熱時のファイバ端部１ａの溶融による発光状態を観察し、これを画像処理することにより数値データとし、融着接続に適切な加熱強さ（以下、放電パワーという）を加熱量計測手段１４により検出する。なお、発光状態は、モニタ装置１８で視覚的にも観察することができる。
【００１７】
光ファイバを図１に示した状態に突き合わせてセットし、投光器６の照明を消して放電加熱すると、光ファイバ１は、放電電流の電子の衝突により微弱に発光し、その輪郭部がやや強めに光る。放電電流が弱い場合には、光ファイバの輪郭とファイバ全体が弱い発光状態で観察され、この状態が維持される。放電電流を次第に強くしていくと、図２（Ａ）に示すように、先ず、突き合わせている先端部のみが溶融状態となって、先端部に発光輝度が強い領域Ｆが生じる。
【００１８】
先端部の発光輝度の強い領域Ｆは、放電電流の増加又は放電時間の増加で、例えば、図２（Ｂ）に示すように発光輝度の強い領域Ｆが広がるとともに、その発光輝度の強さも大きくなる。そして、放電パワーの増加がさらにすすむと、図２（Ｃ）に示すように、光ファイバの端部全体に亘るかなりの広い範囲で発光輝度の強い領域Ｆが生じるようになる。なお、加熱が弱すぎる場合は放電電流を増加させ、強すぎる場合は放電電流を弱くするが、放電を即座に停止したり、一旦ファイバを後退させてリトライさせてもよい。また、放電加熱は、連続でなく短い放電時間で複数回行なうようにしてもよい。
【００１９】
上記の放電加熱を開始した時点からの、光ファイバ端部の溶融による発光状態を観察することにより、加熱溶融状態と、その状態を得るための放電パワーを検出することができる。ちなみに、図２（Ａ）の発光状態は溶融不足で融着接続には至らない状態であるとし、図２（Ｂ）の発光状態（数十μｍ程度）で光ファイバの押し込み操作（通常は、一方の光ファイバを他方の光ファイバに押し込む）を行なえば、良好な融着接続が得られるとする。そして、図２（Ｃ）の発光状態（百μｍ超）では、放電パワーが過剰で、光ファイバの押し込み操作を行なうと、融着部分に変形を起こし接続損失が高くなるとする。すなわち、光ファイバ端部の溶融による発光状態を観察して融着接続に最適な発光状態を求め、そのときの放電パワーを検出し、その検出値を融着接続に最適な設定値として本接続の融着を実施することにより、損失の少ない接続が得られる。
【００２０】
融着接続に最適な溶融状態としての発光状態を知るには、観測画像から所定の部位における発光輝度の強さを計測する方法、所定のレベルに達している発光輝度の面積を計測する方法、並びにこれらの変化量を計測する方法がある。これらの計測を行なう具体的な方法としては、先ず、互いに接続しようとする光ファイバ、或いは、この光ファイバと同種の放電テスト用の光ファイバを用いて、図１で示したような融着接続装置にセットする。放電加熱手段１１により放電開始から放電パワーを徐々に増加させながら、所定のタイミングで随時光ファイバの発光部位の発光状態を撮像し、この撮像された画像を順次画像観察手段１２に取り込む。
【００２１】
次いで、撮像された画像を、画像処理手段１５に入力し、ファイバの先端部から所定の位置でファイバ軸を横切るようにしてスキャンして、そのスキャン位置の発光輝度を計測する。スキャン位置（ａ〜ｆ）は、軸方向に任意の間隔（例えば、１０μｍ）で任意の数を設定することができ、また、発光輝度の計測には、閾値を設定して、所定レベル以上の輝度を計測する。
【００２２】
計測の結果、図２（Ａ）に示すように、ファイバの先端部から所定の位置（例えば、スキャンラインｂ）における発光輝度が所定レベルに達していなければ溶融不足であり、さらに放電電流を上げるか、又は、放電を継続させて放電パワーを増加させる。計測は、リアルタイムで継続して行なわれ、図２（Ｂ）に示すように所定の位置（例えば、スキャンラインｂ）における発光輝度が所定レベルに達した時点で、そのときの放電パワーを計測し、最適値とする。この時点で放電加熱を停止し計測を終了させてもよいが、さらに、放電パワーを増加させたときの発光輝度での、放電パワーを計測しておいてもよい。また、所定のタイミングで撮像することで、画像変化の状態、すなわち、所定位置の発光輝度の時間的変化を計測することができ、この変化量が所定値に達したときの放電パワーを計測するようにしてもよい。
【００２３】
また、図２で説明したように、放電パワーによって強い発光輝度で発光する領域Ｆが異なることから、所定レベル以上の発光輝度の断面積、すなわち、ファイバの先端部からの発光幅Ｇを計測することによっても、融着接続に最適な放電パワーを計測することができる。発光幅Ｇは、例えば、ファイバの先端部から所定の間隔で設定されている複数位置で、ファイバ軸に横切るようにスキャンし、所定のスキャン位置で所定レベル以上の発光輝度を検出することにより計測することができる。
【００２４】
この計測の結果、図２（Ａ）のように、ファイバの先端部からの発光幅Ｇが少なければ溶融不足であり、さらに放電電流を上げるか、又は、放電を継続させて放電パワーを増加させる。発行幅Ｇの計測は、リアルタイムで継続して行なわれ、図２（Ｂ）に示す所定の発光幅（最適値）に達した時点で、そのときの放電パワーを計測する。この時点で放電加熱を停止し計測を終了させてもよいが、さらに、放電パワーを増加させたときの発光幅での、放電パワーを計測しておいてもよい。また、所定のタイミングで撮像することで、画像変化の状態、すなわち、所定位置の発光幅の時間的変化を計測することができ、この変化量が所定値に達したときの放電パワーを計測するようにしてもよい。
【００２５】
なお、図２のようにファイバ軸を横切るようにスキャンして発光輝度を計測する代わりに、図３に示すようにファイバ軸と平行方向にスキャンして発光輝度を計測するようにしてもよい。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）が示す内容は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）のスキャンラインの方向を変えて示しただけで、図２と同様であるので、詳細な説明は省略する。
光ファイバの外径は、通常１２５μmであるので、図２の例と同様に１０μm程度の間隔でスキャン位置（ａ’〜ｆ’）を設定すると、１０ライン程度の計測ができる。スキャンは、双方の光ファイバ１の突き合わせ部の端部１ａを横切るようにしてスキャンされるので、図（Ａ）〜図（Ｃ）に変化していく状況が捕らえやすく、より精度の高い計測を行うことができる。
【００２６】
上述した方法で、融着接続に最適な放電パワーを検出した後、この検出した放電パワーを設定値として、光ファイバの融着接続時の放電加熱を制御する。この放電パワーの検出は、放電テストの際に実施する際の画像観察のプロセス中で実施することができる。また、放電加熱によるファイバの溶融状態をリアルタイムで処理して、そのときの放電パワーを逐次検出することができるので、融着接続に最適な放電パワーを精度よく計測することが可能となる。
【００２７】
また、上述した加熱強さの検出方法は、光ファイバを融着接続するたびに実施するようにしてもよい。これは、融着接続の数が少ないような場合、光ファイバ種別が多い場合、接続環境が変化しやすい状況下にある場合などは、予め放電テストを行なう場合と比べて時間短縮が図れて有利となる。また、放電テストを忘れている場合においても、接続失敗を防止することができる。
【００２８】
なお、融着接続の際には、放電加熱を開始してファイバの押し込み操作を行なう前に、通常、ファイバの端面整形のための予備放電時間と称される待ち時間が設けられている。この時間は、おおよそ０.１秒〜０.３秒であり、この予備放電時間を利用して、上述の融着に最適な放電パワーをリアルタイムで検出し、融着接続時に余分な時間をかけることなく実施させることができる。
【００２９】
以上、本発明の光ファイバの融着接続における加熱強さの検出について、単心の光ファイバで説明したが、複数本の光ファイバを平行一列に並べた多心の光ファイバについても同様な方法で実施することができる。この場合、多心光ファイバのうちの、少なくとも１本の光ファイバを選択し、この光ファイバの溶融状態の観察を行ないながら、多心ファイバ全体に対する最適な放電パワーを検出する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の概略を説明する図である。
【図２】本発明の光ファイバ端部の放電加熱による発光状態とその計測方法を説明する図である。
【図３】本発明の光ファイバ端部の他の計測方法を説明する図である。
【図４】従来技術の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…光ファイバ、１ａ…ファイバ端部、１ｂ…ファイバ被覆、２…Ｖ溝クランプ、３…被覆クランプ、４…放電電極、５…撮像カメラ、６…投光器、１１…放電加熱手段、１２…画像観察手段、１３…駆動手段、１４…加熱量計測手段、１５…画像処理手段、１６…コア／外径計測手段、１７…制御装置、１８…モニタ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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