(57)【要約】【課題】接続対象の２本の光ファイバの各端面角度、または相対端面角度が大きい値を有する場合でも、接続作業を中止することなく、接続損失を低減させて、ファイバの融着接続を実行する。【解決手段】接続対象の２本の光ファイバの接続端面を互いに突き合せて、一対の放電電極棒の軸が、２本の光ファイバの接続端面間の中心に位置するように調節される（ステップＳ１）。清掃アーク放電が照射されて、各光ファイバの接続端面がクリーニングされ（ステップＳ２）、各光ファイバの接続端面と光ファイバの軸に垂直な面がなす端面角度と、それらの端面角度の差を表す相対端面角度がそれぞれ検出される（ステップＳ３）。検出された相対端面角度に対応した放電エネルギー量を有する準備アーク放電が照射されて、各光ファイバの接続端面を溶融させて整形し（ステップＳ４）た後、融着アーク放電を照射して融着接続する（ステップＳ５）。【選択図】図４
2005031439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置される２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得て、前記透過光画像の輝度分布を利用して、互いに接続される前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出し、
あらかじめ記憶手段に記憶した複数の放電条件の中から、前記端面情報に対応する放電条件を選択し、
選択された放電条件にしたがって、前記２本の光ファイバの接続端面を融解させて整形することを特徴とする光ファイバ端面処理方法。
【請求項２】
前記端面情報は、光ファイバの軸心に垂直な面と光ファイバの接続端面がなす端面角度であり、前記放電条件は、前記光ファイバの接続端面を融解して前記端面角度による接続損失を低減するために必要な放電エネルギー量であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項３】
前記放電エネルギー量は、前記端面角度の大きさに相関して連続的または段階的に変化することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項４】
前記端面情報は、前記２本の光ファイバにおいて、一方の光ファイバの軸心に垂直な面と一方の光ファイバの接続端面がなす第１端面角度と、他方の光ファイバの軸心に垂直な面と他方の光ファイバの接続端面がなす第２端面角度との差を表す相対端面角度であり、前記放電条件は、前記一方の光ファイバの接続端面及び前記他方の光ファイバの接続端面を融解して前記相対端面角度による接続損失を低減するために必要な放電エネルギー量であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項５】
前記放電エネルギー量は、前記相対端面角度の大きさに相関して連続的または段階的に変化することを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項６】
前記端面情報は、光ファイバの接続端面に生じる欠けの量であり、前記放電条件は、前記光ファイバの接続端面を融解して前記欠けの量による接続損失を低減するために必要な放電エネルギー量であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項７】
前記放電エネルギー量は、前記欠けの量の大きさに相関して連続的または段階的に変化することを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項８】
２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得るための撮像手段と、
前記透過光画像の輝度分布を利用して、前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出する情報抽出手段と、
あらかじめ複数の放電条件を記憶するための記憶手段と、
前記複数の放電条件の中から、前記端面情報に対応した放電条件を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された放電条件にしたがって、前記２本の光ファイバの接続端面を融解させて整形するための処理手段と、
を備えることを特徴とする光ファイバ端面処理装置。
【請求項９】
２本の光ファイバを互いに融着接続するための接続方法であって、
互いに対向して配置される２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得て、前記透過光画像の輝度分布を利用して、互いに接続される前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出し、
あらかじめ記憶手段に記憶した複数の接続条件の中から、前記端面情報に対応する接続条件を選択し、
選択された接続条件にしたがって、準備アーク放電を発生させて前記２本の光ファイバの接続端面を融解整形することを特徴とする光ファイバ融着接続方法。
【請求項１０】
２本の光ファイバを互いに融着接続するための接続方法であって、
互いに対向して配置される２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得て、前記透過光画像の輝度分布を利用して、互いに接続される前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出し、
あらかじめ記憶手段に記憶した複数の接続条件の中から、前記端面情報に対応する接続条件を選択し、
選択された接続条件にしたがって、清掃アーク放電を発生させて前記２本の光ファイバの接続端面を融解整形することを特徴とする光ファイバ融着接続方法。
【請求項１１】
２本の光ファイバを互いに融着接続するための接続装置であって、
前記２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得るための撮像手段と、
前記透過光画像の輝度分布を利用して、前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出する情報抽出手段と、
あらかじめ複数の接続条件を記憶するための記憶手段と、
前記複数の接続条件の中から、前記端面情報に対応した接続条件を選択する選択手段と、
前記２本の光ファイバの接続端面に照射されるアーク放電を発生する放電手段と、
前記選択手段により選択された接続条件にしたがって、前記アーク放電の放電エネルギー量を制御する制御手段と、
を備え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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２本の光ファイバを融着接続する作業において、光ファイバの各端面状態に対応付けられた放電エネルギー量を有するアーク放電を光ファイバの接続端面に照射することにより、接続端面を融解整形して、端面状態に起因した接続損失を低減させる光ファイバ端面処理方法及びその装置並びに光ファイバ融着接続方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２本の光ファイバを融着接続する作業の前段階において、光ファイバの接続端面を均すために、各光ファイバの端部に切断処理が施される。その際、作業者の技術不足、または光ファイバカッタの調整ずれにより、各光ファイバの軸心に対して切断面が垂直にならないことがある。
図１２は、各光ファイバの軸心と切断面とがなす角度、すなわち、端面角度θＬ，θＲを表している。このような状態で、アーク放電中に、両方の光ファイバを押し込んで互いに融着させると、接続損失の小さい良好な接続性能を得れないといった問題が生じる。具体的には、一方の光ファイバの接続端面と他方の光ファイバの接続端面との間隔が各部分で異なるため、端面間隔が狭い部分では、放電加熱が過剰になるとともに押し込まれる量が多くなり、また、端面間隔が広い部分では、放電加熱が不足するとともに押し込まれる量が少なくなる。それゆえ、光ファイバの接続端面の各部分で接続状態が異なるため、２本の光ファイバを接続させた部分に変形が生じてしまう。
【０００３】
そこで、前述の問題を解決するために、次の方法が従来から使用されている。２本の光ファイバを融着接続する前に、突き合わされた２本の光ファイバの接続端面を撮像装置で撮像した後、撮像された接続端面に画像処理を施して端面角度θＬ，θＲを求める。そして、求めた端面角度θＬ，θＲのそれぞれが所定のしきい値を超える場合、または、端面角度θＬ，θＲの差の絶対値、すなわち、相対端面角度｜θＬ−θＲ｜が所定のしきい値（通常、２〜５°）を超える場合には、警告表示を行って接続中止を促したり、接続を強制終了させる。
【０００４】
また、前述の問題を解決するために、特許文献１に記載された方法も従来から使用されている。図１３は、特許文献１に記載された、接続損失に対する相対端面角度の影響を小さくする方法を示している。この方法では、光ファイバの相対端面角度｜θＬ−θＲ｜が所定のしきい値を超える場合、一方の光ファイバを固定して、他方の光ファイバを回転調心機構を用いて回転させて、相対端面角度｜θＬ−θＲ｜の値を最小にする。この方法を使用すれば、端面角度θＬ，θＲが大きい値を有する場合でも、一方の光ファイバの接続端面と他方の光ファイバの接続端面が互いに平行に近い状態になるので接続損失を低減できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３２７８５１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、警告表示を行って接続中止を促したり、接続を強制終了させる方法では、再び切断処理を施して接続作業をやり直す必要がある。また、光ファイバの端部が、切断処理を行うために必要な長さを有していない場合には、各光ファイバの端面角度が大きくても、接続作業を続けなければならないことがある。しかし、この方法では、各光ファイバの端面角度が所定のしきい値を超えると、接続作業が強制終了される可能性がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載された方法では、回転調心機構を有する接続装置でないと、相対端面角度を小さくすることができない。また、他方の光ファイバを回転させて相対端面角度を最小にするには、かなり時間がかかる。そのため、光ファイバの接続作業に対して、多くの時間が費やされる。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、接続対象の２本の光ファイバの各端面角度、または相対端面角度が大きい値を有する場合でも、接続作業を中止することなく、接続端面を融解整形して接続損失を簡易に低減させる光ファイバ端面処理方法及びその装置を提供し、さらに上記の処理を実行した後、短時間で融着接続を行うための光ファイバの融着接続方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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の発明は、互いに対向して配置される２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得て、前記透過光画像の輝度分布を利用して、互いに接続される前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出し、あらかじめ記憶手段に記憶した複数の放電条件の中から、前記端面情報に対応する放電条件を選択し、選択された放電条件にしたがって、前記２本の光ファイバの接続端面を融解させて整形することを特徴とする。
【００１０】
この光ファイバ端面処理方法では、互いに対向して配置される２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を撮像した後、この透過光画像の輝度分布を利用して、互いに接続される２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出する。それから、あらかじめ記憶手段に記憶した複数の放電条件の中から、抽出された端面情報に対応する放電条件を選択し、その放電条件にしたがって、２本の光ファイバの接続端面を融解させて整形する。それゆえ、接続損失に影響を及ぼす光ファイバの端面状態を自動抽出し、その状態に対応して最適な放電条件が選択されるので、簡易に接続損失を低減させることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光ファイバ端面処理方法であって、前記端面情報は、光ファイバの軸心に垂直な面と光ファイバの接続端面がなす端面角度であり、前記放電条件は，前記光ファイバの接続端面を融解して前記端面角度による接続損失を低減するために必要な放電エネルギー量であることを特徴とする。
【００１２】
この光ファイバ端面処理方法では、請求項１の発明の作用に加えて次の作用を有する。すなわち、端面情報は、光ファイバの軸心に垂直な面と光ファイバの接続端面がなす端面角度に対応する。また、放電条件は、光ファイバの接続端面を融解して端面角度による接続損失を低減するために必要な放電エネルギー量に対応する。それゆえ、アーク放電を用いて光ファイバの接続端面を融解させて整形することにより、端面角度による接続損失を簡易に低減できる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光ファイバ端面処理方法であって、前記放電エネルギー量は、前記端面角度の大きさに相関して連続的または段階的に変化することを特徴とする。
【００１４】
この光ファイバ端面処理方法では、請求項２の発明の作用に加えて次の作用を有する。すなわち、放電エネルギー量は、端面角度の大きさに相関して連続的または段階的に変化するので、接続損失に対する端面角度の影響をなくすのに必要な放電エネルギー量を一意に決定することができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１に記載の光ファイバ端面処理方法であって、前記端面情報は、前記２本の光ファイバにおいて、一方の光ファイバの軸心に垂直な面と一方の光ファイバの接続端面がなす第１端面角度と、他方の光ファイバの軸心に垂直な面と他方の光ファイバの接続端面がなす第２端面角度との差を表す相対端面角度であり、前記放電条件は、前記一方の光ファイバの接続端面及び前記他方の光ファイバの接続端面を融解して前記相対端面角度による接続損失を低減するために必要な放電エネルギー量であることを特徴とする。
【００１６】
この光ファイバ端面処理方法では、請求項１の発明の作用に加えて次の作用を有する。すなわち、端面情報は、２本の光ファイバにおいて、一方の光ファイバの軸心に垂直な面と一方の光ファイバの接続端面がなす第１端面角度と、他方の光ファイバの軸心に垂直な面と他方の光ファイバの接続端面がなす第２端面角度との差を表す相対端面角度に対応する。また、放電条件は、一方の光ファイバの接続端面及び他方の光ファイバの接続端面を融解して相対端面角度による接続損失を低減するために必要な放電エネルギー量に対応する。それゆえ、アーク放電を用いて２本の光ファイバの接続端面を融解させて整形することにより、相対端面角度による接続損失を簡易に低減できる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４に記載の光ファイバ端面処理方法であって、前記放電エネルギー量は、前記相対端面角度の大きさに相関して連続的または段階的に変化することを特徴とする。
【００１８】
この光ファイバ端面処理方法では、請求項４の発明の作用に加えて次の作用を有する。すなわち、放電エネルギー量は、相対端面角度の大きさに相関して連続的または段階的に変化するので、接続損失に対する相対端面角度の影響をなくすのに必要な放電エネルギー量を一意に決定することができる。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１に記載の光ファイバ端面処理方法であって、前記端面情報は光ファイバの接続端面に生じる欠けの量であり、前記放電条件は前記光ファイバの接続端面を融解して前記欠けの量による接続損失を低減するために必要な放電エネルギー量であることを特徴とする。
【００２０】
この光ファイバ端面処理方法では、請求項１の発明の作用に加えて次の作用を有する。すなわち、端面情報は欠けの量に対応し、放電条件は光ファイバの接続端面を融解して欠けの量による接続損失を低減するために必要な放電エネルギー量に対応する。それゆえ、アーク放電を用いて光ファイバの接続端面を融解させて整形することにより、欠けの量による接続損失を簡易に低減できる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６に記載の光ファイバ端面処理方法であって、前記放電エネルギー量は、前記欠けの量の大きさに相関して連続的または段階的に変化することを特徴とする。
【００２２】
この光ファイバ端面処理方法では、請求項６の発明の作用に加えて次の作用を有する。すなわち、放電エネルギー量は、欠けの量の大きさに相関して連続的または段階的に変化するので、接続損失に対する欠けの量の影響をなくすのに必要な放電エネルギー量を一意に決定できる。
【００２３】
上記の目的を達成するために、請求項８の発明は、２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得るための撮像手段と、前記透過光画像の輝度分布を利用して、前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出する情報抽出手段と、あらかじめ複数の放電条件を記憶するための記憶手段と、前記複数の放電条件の中から、前記端面情報に対応した放電条件を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された放電条件にしたがって、前記２本の光ファイバの接続端面を融解させて整形するための処理手段と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
この光ファイバ端面処理装置では、撮像手段により撮像された２本の光ファイバの端部の透過光画像から、情報抽出手段を用いて２本の光ファイバの端面情報を抽出する。その後、記憶手段にあらかじめ記憶された複数の放電条件の中から、選択手段を用いて抽出された端面情報に対応する放電条件を選択し、選択された放電条件にしたがって、処理手段が２本の光ファイバの接続端面を融解させて整形する。それゆえ、接続損失に影響を及ぼす光ファイバの端面状態を自動抽出し、その状態に対応して最適な放電条件が選択されるので、簡易に接続損失を低減させることができる。
【００２５】
上記の目的を達成するために、請求項９の発明は、２本の光ファイバを互いに融着接続するための接続方法であって、互いに対向して配置される２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得て、前記透過光画像の輝度分布を利用して、互いに接続される前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出し、あらかじめ記憶手段に記憶した複数の接続条件の中から、前記端面情報に対応する接続条件を選択し、選択された接続条件にしたがって、準備アーク放電を発生させて前記２本の光ファイバの接続端面を融解整形することを特徴とする。
【００２６】
この光ファイバ融着接続方法では、互いに対向して配置される２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を撮像した後、この透過光画像の輝度分布を利用して、互いに接続される２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出する。それから、あらかじめ記憶手段に記憶した複数の接続条件の中から、抽出された端面情報に対応する接続条件を選択し、その選択された接続条件にしたがって、準備アーク放電を発生させて、２本の光ファイバの接続端面を融解整形する。それゆえ、接続損失に影響を及ぼす光ファイバの端面状態を自動抽出し、その状態に対応して選択された最適な接続条件に基づいて準備アーク放電が照射され、光ファイバの接続端面を融解整形するので、簡易に接続損失を低減させて２本の光ファイバの融着接続を行うことができる。
【００２７】
上記の目的を達成するために、請求項１０の発明は、２本の光ファイバを互いに融着接続するための接続方法であって、互いに対向して配置される２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得て、前記透過光画像の輝度分布を利用して、互いに接続される前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出し、あらかじめ記憶手段に記憶した複数の接続条件の中から、前記端面情報に対応する接続条件を選択し、選択された接続条件にしたがって、清掃アーク放電を発生させて前記２本の光ファイバの接続端面を融解整形することを特徴とする。
【００２８】
この光ファイバ融着接続方法では、互いに対向して配置される２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を撮像した後、この透過光画像の輝度分布を利用して、互いに接続される２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出する。それから、あらかじめ記憶手段に記憶した複数の接続条件の中から、抽出された端面情報に対応する接続条件を選択し、その選択された接続条件にしたがって、清掃アーク放電を発生させて、２本の光ファイバの接続端面を融解整形する。それゆえ、接続損失に影響を及ぼす光ファイバの端面状態を自動抽出し、その状態に対応して選択された最適な接続条件に基づいて清掃アーク放電が照射され、光ファイバの接続端面を融解整形するので、簡易に接続損失を低減させて２本の光ファイバの融着接続を行うことができる。また、清掃アーク放電が準備アーク放電の役割を同時に担うので、短時間で２本の光ファイバの融着接続を行うことができる。
【００２９】
上記の目的を達成するために、請求項１１の発明は、２本の光ファイバを互いに融着接続するための接続装置であって、前記２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得るための撮像手段と、前記透過光画像の輝度分布を利用して、前記２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出する情報抽出手段と、あらかじめ複数の接続条件を記憶するための記憶手段と、前記複数の接続条件の中から、前記端面情報に対応した接続条件を選択する選択手段と、前記２本の光ファイバの接続端面に照射されるアーク放電を発生する放電手段と、前記選択手段により選択された接続条件にしたがって、前記アーク放電の放電エネルギー量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
この光ファイバ融着接続装置では、撮像手段により撮像された２本の光ファイバの端部の透過光画像から、情報抽出手段を用いて２本の光ファイバの端面情報を抽出する。その後、記憶手段にあらかじめ記憶された複数の接続条件の中から、選択手段を用いて抽出された端面情報に対応する接続条件を選択し、その選択された接続条件にしたがって、放電手段からアーク放電が前記２本の光ファイバの接続端面に照射され、制御手段がアーク放電の放電エネルギー量を制御して、２本の光ファイバの融着接続させる。それゆえ、接続損失に影響を及ぼす光ファイバの端面状態を自動抽出し、その状態に対応して選択された最適な接続条件に基づいてアーク放電が光ファイバの接続端面に照射され、光ファイバの接続端面を融解整形するので、簡易に接続損失を低減させる２本の光ファイバの融着接続を行うことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバ接続装置１の側面図である。図２は、本発明の実施形態に係る光ファイバ接続装置１の平面図である。図１及び図２に示す光ファイバ接続装置１は、光ファイバ１０，２０、光源３０、ＣＣＤカメラ３２、放電電極棒４０ａ，４０ｂ、放電電源装置４２、支持体４４、Ｖ溝５０ａ，５０ｂ、ホルダ５２ａ，５２ｂ、移動ステージ６０ａ，６０ｂ、Ｚ軸モータ６２ａ，６２ｂ、リダクション（減速機構）６４ａ，６４ｂ、送りねじ６６ａ，６６ｂ、ベース７０、及び制御装置８０から構成される。
【００３３】
光ファイバ１０，２０は、裸ファイバ１０ａ，２０ａをシース１０ｂ，２０ｂで被覆したファイバである。
【００３４】
移動ステージ６０ａ，６０ｂは、ベース７０の上面に設けてあり、互いに独立してＺ軸方向に移動可能である。なお、本実施形態では、光ファイバ１０，２０の軸方向をＺ軸、Ｚ軸と直交する水平方向をＸ軸、及びＺ軸と直交する垂直方向をＹ軸としている。移動ステージ６０ａ，６０ｂの移動機構について、簡単に説明すると、ベース７０の上面に設けられたＺ軸モータ６２ａ，６２ｂが回転すると、リダクション６４ａ，６４ｂを介して、回転運動が直線運動に変換されて送りねじ６６ａ，６６ｂが光ファイバ１０，２０の軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能となる。
【００３５】
ホルダ５２ａ，５２ｂは、光ファイバ１０，２０を把持するためのものであり、移動ステージ６０ａ，６０ｂの上面に設けられている。
【００３６】
Ｖ溝５０ａ，５０ｂは、接続しようとする、ホルダ５２ａ，５２ｂに把持された光ファイバ１０，２０の裸ファイバ１０ａ，２０ａがそれぞれセットされるものであり、ベース７０の上面に設けられている。また、Ｖ溝５０ａ，５０ｂは、あらかじめ裸ファイバ１０ａ，２０ａの軸が互いに合うように位置決めされている。
【００３７】
ＣＣＤカメラ３２は、光ファイバ１０，２０の裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部を挟んで、ベース７０に設けられた光源３０に対向する位置に配置される。すなわち、光源３０，裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部、及びＣＣＤカメラ３２は、この順で＋Ｙ方向に配置される。それゆえ、Ｖ溝５０ａ，５０ｂにセットされた裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部に、光源３０から光を投射することによって、ＣＣＤカメラ３２は、裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部の透過光像を撮像することができる。
【００３８】
放電電源装置４２は、一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂを備えており、ベース７０に固定された支持体４４に支持される。放電電極棒４０ａ，４０ｂは、裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部を挟んで、互いに対向した位置に設けられる。この一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂには、制御装置８０によって制御される放電電源装置４２から高電圧が供給されて、放電電極棒４０ａ，４０ｂの間にアーク放電が発生する。このアーク放電の熱により、裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部がそれぞれ融解される。
【００３９】
図３は、本発明の実施形態に係る制御装置８０、制御装置８０に情報を付与する入力側装置（ＣＣＤカメラ３２、入力部９０）、制御装置８０から情報が付与される出力側装置（Ｚ軸モータ６２ａ，６２ｂ、放電電源装置４２）を示した制御系統ブロック図である。入力側装置である入力部９０は、中央処理部８２に対して手操作で直接指令を与えるものであり、例えば、光ファイバ接続装置１の動作開始及び緊急停止を指示することができる。制御装置８０は、中央処理部８２、ＲＡＭ８４、及びＲＯＭ８６から構成されている。ＲＯＭ８６は、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面の各状態に対応した放電エネルギー量、中央処理部８２のデータ処理動作に必要な処理プログラムやデータ、及び中央処理部８２の装置制御動作に必要な制御プログラムやデータを記憶している。なお、放電エネルギー量は電流値（ｍＡ）と放電時間（ｍｓｅｃ）の積で表せる。ＲＡＭ８４は、ＲＯＭ８６から読み出される放電エネルギー量、及びＣＣＤカメラから入力される撮像データなどを一時的に記憶する記憶領域、並びに裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面の状態を一意に決定するための演算などを行う作業領域を有している。中央処理部８２は、ＲＯＭ８６から読み出された処理プログラムに従ってデータ処理動作を行い、また、制御プログラムに従って装置制御動作を行い、光ファイバ接続装置１全体の動作を制御する。例えば、中央処理部８２は、ＣＣＤカメラ３２から出力された撮像データをＲＡＭ８４に書き込み、ＲＯＭ８６に記憶された処理プログラムを読み込みながら、撮像データに対して所望の処理を施す。この処理によって求められた情報に基づいて、中央処理部８２は、Ｚ軸モータ６２ａ，６２ｂの回転数を制御して、移動ステージ６０ａ，６０ｂを移動させ、また、放電電源装置４２を制御して、放電電極棒４０ａ，４０ｂから照射されるアーク放電の放電エネルギー量を調節する。
【００４０】
次に、このように構成された光ファイバ接続装置１を用いた、本実施形態に係る光ファイバの接続方法を説明する。一般に、対象物を空間の任意の位置に配置して、かつ任意の姿勢におくためには、直交座標軸Ｘ，Ｙ及びＺに沿う直進運動による調整と、各軸まわりの回転運動による調整が必要とされる。本実施形態に係る光ファイバ１０，２０の裸ファイバ１０ａ，２０ａの位置決めにおいて、Ｘ軸及びＹ軸に沿う直進運動による調整と、各軸まわりの回転運動による調整は、Ｖ溝５０ａ，５０ｂ及び移動ステージ６０ａ，６０ｂの配置によってあらかじめ行われている。そのため、光ファイバ１０，２０の裸ファイバ１０ａ，２０ａを互いに接続するには、Ｚ軸に沿う直線運動による調整だけ行えばよい。
【００４１】
図４は、本実施形態に係る接続方法を説明するためのフローチャートである。図２に示すように、接続対象の光ファイバ１０，２０をホルダ５２ａ，５２ｂに固定させるとともに、裸ファイバ１０ａ，２０ａをＶ溝５０ａ，５０ｂにそれぞれセットする。それから、入力部９０を介して光ファイバ接続装置１の動作が開始され、中央処理部８２がＺ軸モータ６２ａ，６２ｂを駆動して、移動ステージ６０ａ，６０ｂを互いに近づくように移動させる。これにより、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面が互いに突き合せられ、さらに、一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂの軸が、裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部間のほぼ中心に位置するように調節される（ステップＳ１）。
【００４２】
移動ステージ６０ａ，６０ｂの移動が終了すると、ＲＯＭ８６に記憶された清掃電流値と清掃放電時間に基づいて、中央処理部８２が放電電源装置４２を駆動する。放電電源装置４２の駆動により、一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂ間に微弱な清掃アーク放電が生じ、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面がクリーニングされる（ステップＳ２）。
【００４３】
裸ファイバ１０ａ，２０ａの端面クリーニングが終了すると、裸ファイバ１０ａ，２０ａの端面角度及び相対端面角度がそれぞれ求められる（ステップＳ３）。図５は、ＣＣＤカメラ３２によって撮像された、光ファイバ１０，２０の裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部の透過光像であり、裸ファイバ１０ａ，２０ａの各軸心はＺ軸に対して平行に位置する。また、本実施形態では、裸ファイバ１０ａ，２０ａの軸に対して垂直な断面の直径は互いに等しいとする。斜線部分は低輝度部を表しており、低輝度部は裸ファイバ１０ａ，２０ａの軸方向に沿った両サイドに近い部分に生じるので、近似的に裸ファイバ１０ａ，２０ａの両サイドと見なせる。したがって、ＣＣＤカメラ３２で撮像した透過光像の低輝度部を利用して、裸ファイバ１０ａ，２０ａの各端面角度を求めるには、以下の作業を行えばよい。裸ファイバ１０ａの透過光像の上部低輝度線１００の端部座標（ｚ１１，ｘ１１）及び下部低輝度線１０２の端部座標（ｚ１２，ｘ１２）をＲＡＭ８４に記憶させて、同様に、裸ファイバ１０ｂの透過光像の上部低輝度線１１０の端部座標（ｚ２１，ｘ１１）及び下部低輝度線１１２の端部座標（ｚ２２，ｘ１２）をＲＡＭ８４に記憶させる。ここで、裸ファイバ１０ａ，２０ａのＸ軸方向の軸合わせは、Ｖ溝５０ａ，５０ｂの配置によりあらかじめ行われているので、裸ファイバ１０ａ，２０ａに関する上部低輝度線１００，１１０及び下部低輝度線１０２，１１２の端部座標の各ｘ成分は、それぞれ等しい値を有する。一般にθが微小角度ならば、θ≒ｔａｎθと近似できる。したがって、裸ファイバ１０ａの端面角度θ１は、（ｚ１１−ｚ１２）／（ｘ１１−ｘ１２）を計算することにより求められる。同様に、裸ファイバ２０ａの端面角度θ２は、（ｚ２１−ｚ２２）／（ｘ１１−ｘ１２）を計算することにより求められる。ここで、θ１，θ２の値の正負は、Ｘ軸に平行な線分Ａ１，Ａ２に対して、θ１，θ２が右側に形成される場合には正（＋）となり、Ａ１，Ａ２に対してθ１，θ２が左側に形成される場合には負（−）となる。最後に、裸ファイバ１０ａ，２０ａの相対端面角度θｒ＝｜θ１−θ２｜を求める。
【００４４】
裸ファイバ１０ａ，２０ａの端面角度及び相対端面角度がそれぞれ求められると、準備アーク放電による端面処理が行われる（ステップＳ４）。端面処理では、ＲＯＭ８６に記憶された各相対端面角度に対応した準備電流値と準備放電時間に基づいて、中央処理部８２が放電電源装置４２を駆動する。なお、本実施形態では、端面角度θ１，θ２がそれぞれ０でなくても、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面が互いに平行であれば接続損失をある程度低減できるので、２つの接続端面の平行の度合いを間接的に表す相対端面角度θｒを用いて端面処理を行う。放電電源装置４２の駆動により、一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂ間に準備アーク放電が生じると、裸ファイバ１０ａの接続端面と裸ファイバ２０ａ接続端面の間隔の狭い部分が融解される。そして、融解した部分は表面張力により丸みを帯びながら互いに引っ込む。この端面処理により、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面は互いにほぼ平行になり、裸ファイバ１０ａ，２０ａの端面角度θ１，θ２の差が消滅する。また、本実施形態では、準備電流値は１４ｍＡに固定して、相対端面角度の値に応じて準備放電時間のみを変化させる。
【００４５】
準備アーク放電による端面処理が終了すると、融着アーク放電による融着処理が行われる（ステップＳ５）。融着処理では、ＲＯＭ８６に記憶された各光ファイバの種類に対応した融着電流値と融着放電時間に基づいて、中央処理部８２が放電電源装置４２を駆動する。さらに、中央処理部８２はＺ軸モータ６２ａ，６２ｂを駆動して、移動ステージ６０ａ，６０ｂを互いに近づける。放電電源装置４２により、一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂ間に融着アーク放電が生じ、また、Ｚ軸モータ６２ａ，６２ｂの駆動により、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面が互いに押し込まれ、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面が互いに接続される。なお、本実施形態では、融着電流値はステップＳ４の準備電流値を維持したまま、ＲＯＭ８６に記憶された各光ファイバの種類に応じた融着放電時間（通常は約１．５秒間）だけ、融着アーク放電が生じる。
【００４６】
図６は、前述の接続方法における、放電電源装置４２から一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂに供給される電流値の変化、及び裸ファイバ１０ａの移動距離の変化を、時系列に沿って表した図である。ここで、０〜Ｔ１間はステップＳ１が実行され、Ｔ１〜Ｔ２間はステップＳ２が実行され、Ｔ２〜Ｔ３間はステップＳ３が実行され、Ｔ３〜Ｔ４間はステップＳ４が実行され、Ｔ４〜Ｔ５間はステップＳ５が実行される。図６（ａ）を参照して、時系列に沿って電流値の変化を説明する。ステップＳ２の清掃電流値、ステップＳ４の準備電流値、及びステップＳ５の融着電流値は、すべて１４ｍＡである。また、ステップＳ２の清掃放電時間、ステップＳ４の準備放電時間、及びステップＳ５の融着放電時間は、この順番で放電時間が長くなる。放電エネルギー量は電流値（ｍＡ）と放電時間（ｍｓｅｃ）の積で表せるので、清掃アーク放電では、接続端面をクリーニングするのに必要な微弱な放電エネルギー量が使用される。また、準備アーク放電では接続端面を融解するのに必要な放電エネルギー量が使用され、融着アーク放電では接続端面を互いに融着接続するのに必要な放電エネルギー量が使用される。また、準備アーク放電が終了した後、すぐに融着アーク放電が行われる。
【００４７】
また、図６（ｂ）を参照して、時系列に沿って裸ファイバ１０ａの移動距離の変化を説明する。なお、裸ファイバ２０ａの移動距離も同様な変化をする。裸ファイバ１０ａの移動は、ステップＳ１及びステップＳ５で行われる。ステップＳ１では、最初に裸ファイバ１０ａを大きく移動させて、一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂの軸が裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部間のほぼ中心に位置するように、裸ファイバ１０ａの位置を粗く調整する。その後、裸ファイバ２０ａとの関係から、裸ファイバ１０ａを小さく移動させて、一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂの軸が裸ファイバ１０ａ，２０ａの端部間の中心に位置するように、裸ファイバ１０ａの位置を微小に調整する。ステップＳ１において、このように移動しながら、裸ファイバ１０ａの接続端面は裸ファイバ２０ａの接続端面に突き合せられる。ステップＳ５では裸ファイバ１０ａの接続端面を裸ファイバ２０ａの接続端面に融着させるために、融着アーク放電中に、裸ファイバ１０ａを徐々に移動させて、裸ファイバ１０ａの接続端面を裸ファイバ２０ａの接続端面に押し込む。この際、裸ファイバ２０ａの接続端面も裸ファイバ１０ａの接続端面に押し込まれる。しばらく経つと、裸ファイバ１０ａの押し込みが終了し、その位置で所定時間停止して、裸ファイバ１０ａ，２０ａの融着状態を安定化させる。ステップＳ２の清掃アーク放電及びステップＳ４の準備アーク放電の間、裸ファイバ１０ａは移動せず、その位置に停止した状態で、端面クリーニング及び端面処理が行われる。
【００４８】
次に、ステップＳ４における、相対端面角度と放電エネルギー量との対応付けついて、詳細に説明する。図７は、カップラなどに使用される、端面角度の影響が接続損失に出やすいファイバにおける、相対端面角度と接続損失の関係を、２種類の放電エネルギー量に関して表したグラフである。このファイバを用いた測定結果によれば、一般的な接続損失の許容範囲である０．１ｄＢ以下に接続損失を抑えるためには、放電エネルギー量＝１４ｍＡ×１８０ｍｓｅｃの場合には、相対端面角度を３°以下にする必要があり、また、放電エネルギー量＝１４ｍＡ×５００ｍｓｅｃの場合には、相対端面角度を７°以下にする必要がある。したがって、各放電エネルギー量に対して、相対端面角度が前述の値以下であれば、良好な接続性能を得ることが可能となった。
【００４９】
同様に、図８は、標準的なシングルモードファイバにおける、相対端面角度と接続損失の関係を、２種類の放電エネルギー量に関して表したグラフである。このファイバを用いた測定結果によれば、一般的な接続損失の許容範囲である０．１ｄＢ以下に接続損失を抑えるためには、放電エネルギー量＝１４ｍＡ×１８０ｍｓｅｃの場合には、相対端面角度を３°以下にする必要があり、また、放電エネルギー量＝１４ｍＡ×５００ｍｓｅｃの場合には、相対端面角度を７°以下にする必要がある。したがって、各放電エネルギー量に対して、相対端面角度が前述の値以下であれば、良好な接続性能を得ることが可能となった。
【００５０】
図７または図８に示したグラフより、放電エネルギー量を大きくするにつれて、接続損失を０．１ｄＢ以下に抑えることが可能な相対端面角度の上限値を引き上げられる。したがって、任意の相対端面角度でも良好な接続性能を得る方法として、ステップＳ３における端面角度及び相対端面角度の検出を行わずに、ステップＳ４の端面処理において、最初から大きな放電エネルギー量を有するアーク放電を発生させて、接続端面に照射する方法が考えられる。この方法によれば、端面角度及び相対端面角度の検出を行わないので、２本の光ファイバの接続作業をより短い時間で終わると期待される。しかしながら、端面角度が小さい光ファイバに対して、最初から大きな放電エネルギー量を有する準備アーク放電を照射すると、光ファイバの接続部の形状に歪みが生じてしまう。
【００５１】
図９は、前述の光ファイバの接続部の形状変形を示している。図９（ａ）に示すように、各光ファイバの端面角度が小さい場合に、大きな放電エネルギー量を有する準備アーク放電を照射すると、図９（ｂ）に示すように、光ファイバの端面が過剰に丸められてしまう。この状態で、２本の光ファイバの接続作業を行うと、図９（ｃ）に示すような接続部の形状変形を生じる。結果として、端面角度による接続損失は抑えられても、形状変形による接続損失を新たに招くことになる。
【００５２】
したがって、図７及び図８の測定結果を利用して端面角度による接続損失を抑えるとともに、接続部の形状変形による接続損失を新たに生じさせない方法として、以下の方法が考えられる。接続作業を行う前に、接続対象の光ファイバの種類に対する、相対端面角度と接続損失の関係を、各放電エネルギー量ごとに求めて、接続損失を０．１ｄＢ以下に抑えることが可能な相対端面角度の上限値、すなわち、許容相対端面角度を割り出す。例えば、図７を参照すると、放電エネルギー量＝１４ｍＡ×１８０ｍｓｅｃの許容相対端面角度は３°となり、放電エネルギー量＝１４ｍＡ×５０ｍｓｅｃの許容相対端面角度は７°となる。このように各放電エネルギー量に応じた許容相対端面角度を割り出し、放電エネルギー量と許容相対端面角度の関係をＲＯＭ８６にあらかじめ記憶させておく。図１０は、図７で使用したカップラなどに使用される、端面角度の影響が接続損失に出やすいファイバにおける、準備放電時間と許容端面相対角度の関係を表した関数Ｆのグラフである。一般的に、放電エネルギー量は電流値と放電時間との積で表すことができ、また、本実施形態では、各放電における電流値を１４ｍＡに固定しているので、放電エネルギー量は放電時間に比例して変化する。したがって、ＲＯＭ８６に記憶させる放電エネルギー量と許容相対端面角度の関係は、本実施形態では、図１０に示した、準備放電時間と許容相対端面角度の関数Ｆの形で表せる。
【００５３】
関数Ｆを利用した端面処理における、中央処理部８２の動作を詳細に説明する。図４に示したステップＳ４において、入力部９０を介してあらかじめ入力された接続対象の光ファイバの種類に対応する関数ＦをＲＯＭ８２からＲＡＭ８４の作業領域に書き込み、ステップＳ３で求めた相対端面角度を許容相対端面角度と見なし、関数Ｆを参照しながら準備放電時間を割り出す。それから、割り出した準備放電時間だけ、放電電源装置４２を駆動して準備アーク放電を発生させる。準備放電時間が経過すると、引き続き同じ電流値（１４ｍＡ）を維持しながら、さらに融着放電時間だけ融着アーク放電を発生させ、また、Ｚ軸モータ６２ａ，６２ｂを駆動して裸ファイバ１０ａ，２０ａを互いに相手の接続端面に押し込みながら接続作業を行う。なお、関数Ｆの形は、図１０に示すように、準備放電時間と許容相対端面角度の関係が連続的に変化する連続関数に限られず、許容相対端面角度が所定のしきい値を超えるまで同一の準備放電時間を有する、といったステップ関数であってもよい。
【００５４】
本実施形態の第１変形例として、清掃アーク放電によるクリーニング処理の段階で、端面処理を重ねて行うこともできる。図１１は、本実施形態の変形例に係る接続方法を説明するためのフローチャートである。最初に、入力部９０を介して光ファイバ接続装置１の動作が開始され、中央処理部８２がＺ軸モータ６２ａ，６２ｂを駆動して、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面を互いに突き合せて（ステップＳ１０）、裸ファイバ１０ａ，２０ａの端面角度及び相対端面角度をそれぞれ求める（ステップＳ１１）。なお、端面角度及び相対端面角度の求め方は、前述のステップＳ３と同じ方法である。裸ファイバ１０ａ，２０ａの端面角度及び相対端面角度がそれぞれ求められると、清掃アーク放電による端面クリーニング及び端面処理が行われる（ステップＳ１２）。ＲＯＭ８６に記憶された各相対端面角度に対応した清掃電流値と清掃放電時間に基づいて、中央処理部８２が放電電源装置４２を駆動する。放電電源装置４２の駆動により、一対の放電電極棒４０ａ，４０ｂ間に清掃アーク放電が生じ、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面をクリーニングすると同時に融解する。裸ファイバ１０ａの接続端面と裸ファイバ２０ａの接続端面の間隔の狭い部分は融解されて、表面張力により丸みを帯びながら互いに引っ込む。この端面処理により、裸ファイバ１０ａ，２０ａの接続端面は互いにほぼ平行になる。清掃アーク放電による端面処理が終了すると、融着アーク放電による融着処理が行われる（ステップＳ１３）。清掃アーク放電により、クリーニング処理と端面処理を重ねて行うことにより、光ファイバの接続作業をより短い時間で終わらすことができる。
本実施形態の第２変形例として、相対端面角度の代わりに、端面角度を利用して端面処理を行うための放電エネルギー量を決定しても良い。端面角度を利用して放電エネルギー量を決定する場合、裸ファイバ１０ａ，２０ａの端面角度θ１，θ２をそれぞれ０に調整できるので、更なる接続損失の減少を期待できる。
【００５５】
本実施形態の第３変形例として、相対端面角度の代わりに、裸ファイバの接続端面における裸ファイバの欠け量を利用して端面処理を行うための放電エネルギー量を決定しても良い。
【００５６】
本実施形態の第４変形例として、放電エネルギー量を制御するのに、電流値を固定して放電時間を変化させる代わりに、放電時間を固定して電流値を変化させてもよい。放電時間を固定して電流値を変化させて、放電エネルギー量を制御する場合、放電時間を短く時間に設定できるので、光ファイバの接続作業をより短い時間で終わらすことができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１に係る光ファイバ端面処理方法を使用する場合、各光ファイバの端面角度、２本の光ファイバの相対端面角度、または各光ファイバの接続断面における欠けの量が大きくても、簡易に接続損失を低減させることができる。
【００５８】
請求項２乃至３に係る光ファイバ端面処理方法を使用する場合、各光ファイバの端面角度が大きくても、簡易に、かつ、短時間で接続損失を低減させることができる。
【００５９】
請求項４乃至５に係る光ファイバ端面処理方法を使用する場合、２本の光ファイバの相対端面角度が大きくても、簡易に、かつ、短時間で接続損失を低減させることができる。
【００６０】
請求項６乃至７に係る光ファイバ端面処理方法を使用する場合、各光ファイバの接続断面における欠けの量が大きくても、簡易に、かつ、短時間で接続損失を低減させることができる。
【００６１】
請求項８に係る光ファイバ端面処理装置を使用する場合、各光ファイバの端面角度、２本の光ファイバの相対端面角度、または各光ファイバの接続断面における欠けの量が大きくても、簡易に接続損失を低減させることができる。
【００６２】
請求項９乃至１１に係る光ファイバ融着接続方法及びその装置を使用する場合、各光ファイバの端面角度、２本の光ファイバの相対端面角度、または各光ファイバの接続断面における欠けの量が大きくても、簡易に接続損失を低減させて、２本の光ファイバの融着接続を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバ接続装置の側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光ファイバ接続装置の平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る制御装置、入力装置、及び出力装置を示した制御系統ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る接続方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る光ファイバ端部の透過光像を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る接続作業における、放電電源装置から供給される電流値の変化、及び裸ファイバの移動距離の変化を示す図である。
【図７】端面角度の影響が接続損失に出やすいファイバにおける、相対端面角度と接続損失の関係を、２種類の放電エネルギー量に関して表したグラフである。
【図８】標準的なシングルモードファイバにおける、相対端面角度と接続損失の関係を、２種類の放電エネルギー量に関して表したグラフである。
【図９】過剰な放電エネルギー量を有するアーク放電の照射に起因する、光ファイバの接続部の形状変形を表した図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る準備放電時間と許容相対端面角度の関係を表すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態の変形例に係る接続方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】光ファイバの軸心に垂直な面と切断面とがなす角度を表した図である。
【図１３】従来の接続損失に対する相対端面角度の影響を小さくする方法を説明する図である。
【符号の説明】
１  光ファイバ接続装置
１０，２０  光ファイバ
１０ａ，２０ａ  裸ファイバ
３０  光源
３２  ＣＣＤカメラ
４０ａ，４０ｂ  放電電極棒
４２  放電電源装置
５０ａ，５０ｂ  Ｖ溝
５２ａ，５２ｂ  ホルダ
６０ａ，６０ｂ  移動ステージ
６２ａ，６２ｂ  Ｚ軸モータ
７０  ベース
８０  制御装置
８２  中央処理部
８４  ＲＡＭ
８６  ＲＯＭ
【図１】
2005031439.tif 000003
【図２】
2005031439.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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