(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状に並列配置した複数本の光ファイバを部分的に所要の狭いピッチに集束させる集束装置において、
外周面に連続した一本の螺旋溝を備えた円筒状の集束部材と、該集束部材をその軸心を中心として一方向へ回転駆動する回転駆動手段と、複数本の光ファイバを所定ピッチのシート状態で前記集束部材の外周面に供給する光ファイバ供給手段と、集束部材を間に挟んで光ファイバ供給手段と反対側に配置されて各光ファイバの他端部を所定ピッチにて保持する光ファイバ保持手段と、を備え、
光ファイバ供給手段と光ファイバ保持手段との間に張設された各光ファイバを、集束部材外周面の各溝部内に夫々嵌合させた状態で、集束部材を一方向に回転させて各光ファイバを各溝部内に沿って軸方向一方へ移動させることにより、各光ファイバ間のピッチを各溝部間の軸方向ピッチと一致させつつ集束させたことを特徴とする光ファイバの集束装置。
【請求項２】
シート状に並列配置した複数本の光ファイバを部分的に所要の狭いピッチに集束させる装置において、
連続した一本の螺旋溝を設けた螺旋溝領域及び該螺旋溝が存在しない平坦領域を軸方向位置を異ならせて外周面に備えた円筒状の集束部材と、該集束部材をその軸心を中心として一方向へ回転させながら軸方向へ移動させる並進駆動手段と、複数本の光ファイバを所定ピッチのシート状態で前記集束部材の外周面に供給する光ファイバ供給手段と、集束部材を間に挟んで光ファイバ供給手段と反対側に配置されて各光ファイバの他端部を所定ピッチにて保持する光ファイバ保持手段と、を備え、
光ファイバ供給手段と光ファイバ保持手段との間に張設された各光ファイバを、集束部材外周面の平坦領域に当接させた状態で、前記並進駆動手段により集束部材を所要ピッチずつ軸方向移動させながら回転させることにより、各溝部内に各光ファイバを順次嵌合移行させて、各光ファイバ間のピッチを各溝部間の軸方向ピッチと一致させつつ集束させたことを特徴とする光ファイバの集束装置。
【請求項３】
前記集束部材の外周面の螺旋溝の軸方向ピッチは、軸方向位置によって一定ではないことを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の光ファイバの集束装置。
【請求項４】
前記螺旋溝の軸方向ピッチが異なる領域が複数箇所存在し、各領域内では螺旋溝のピッチは一定であることを特徴とする請求項１、２、又は３の何れか一項に記載の光ファイバの集束装置。
【請求項５】
前記各溝部は、各光ファイバを、集束部材の外周面よりも内径側に埋没させて支持することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光ファイバの集束装置。
【請求項６】
前記光ファイバを嵌合支持する各溝部の開口を着脱自在に閉止する光ファイバの脱落防止部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光ファイバの集束装置。
【請求項７】
前記集束部材が一回転する際の軸方向への移動距離は、前記供給手段から導出された光ファイバシートを前記平坦領域上に一定ピッチで配置した際の光ファイバ間の中心間隔とほぼ一致していることを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載の光ファイバの集束装置。
【請求項８】
前記光ファイバを嵌合支持する各溝部の開口を着脱自在に閉止する光ファイバの脱落防止部材を備え、該脱落防止部材は前記平坦領域に最も近い位置にある溝部を除いた他の溝部の開口を閉止することを特徴とする請求項２、３、４、５、又は７の何れか一項に記載の光ファイバの集束装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光ファイバの集束装置を用いて光ファイバシートを部分的に集束させることを特徴とする光ファイバの集束方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ファイバをシート状に構成した光ファイバシートを製造する際に使用する光ファイバ集束装置、及び集束方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画面上に各種情報を表示する表示装置には、フラットパネルディプレイと称されるパソコン用液晶モニター等の等倍型表示装置、背面投影型液晶テレビ等の拡大投影型表示装置（図９）、更にはスキャナーデバイス等の縮小光学系がある。
ところで、入力した光情報を拡大または縮小して出力する光学系として、多数の光ファイバを集束固定した光情報伝達デバイスが知られている。この光情報伝達デバイスは、光ファイバ束の両端面側に夫々位置する各光ファイバ間の相対的位置関係が均等になるように間隔調整して整列させる一方で、光ファイバ束の一方の端面を構成する各光ファイバ間隔を疎に、他方の端面を構成する各光ファイバ間隔を密に束ねた構成を備えている。
このような光情報伝達デバイスとしての拡大光学系は、シート状に固定した光ファイバ（光ファイバシート）を多層状に積層して光ファイバ束とし、該光ファイバ束の一端面を密に集束させてプロジェクターからの光の結像面とし、且つ光ファイバ間の間隔を広く配置した他端面を出力側とした構成を備え、これは薄型の大画面ディスプレイを実現した製品として商品化されている。また、縮小光学系は、複数の光ファイバを一定の比較的広い間隔をおいて束ねた光ファイバ束の一端面を画像を取り込む入力側とする一方で、光ファイバを密に並べた他端面を出力側としてＣＣＤに対向配置した構成を備え、これはスキャナーデバイス等に用いられている。
ところで、シート状（平面状）に並列配置された光ファイバ（光ファイバシート）の一端を密に束ねる方法として、特許第２９９６３０９号公報には、図１０に示したように多数本の光ファイバＦを円筒状に巻き回し保持した貯蔵装置１０１から引き出した複数本の光ファイバの先端部をホルダ１０２にて保持することによって張設支持し、貯蔵装置１０１とホルダ１０２との間に引き出された光ファイバシートＦＳの所定部分を幅方向へ進退可能な２つの滑動部材１０３によって挟み込んで集束させる方法が開示されている。しかし、この集束方法では、隣接する光ファイバ同士が直接密着するため、各光ファイバの中心間隔は光ファイバの太さで決まることとなる。このような集束部を備えた光ファイババンドル（束）を上記スキャナーとしての縮小光学系に適用する場合、ＣＣＤ側の各受光セルと各光ファイバの出力端面とを一対一で対応させるだけでなく、ＣＣＤの各受光セルの中心と対応する各光ファイバ中心とを正確に一致させて固定する必要がある。したがってＣＣＤ受光セルのピッチと光ファイバの外径とを精度良く同等に設定する必要があり、光ファイバ太さのばらつきに対する制限が大きくなる。
また、仮にＣＣＤ受光セルのピッチと同等の外径寸法を備えた光ファイバを使用できたとしても、光ファイバの太さには必ず数％程度のばらつきがあるため、個々の光ファイバが有する太さのばらつきの累積を考慮すると、光ファイバを密着させるだけの集束作業により、数百本の光ファイバと全てのＣＣＤ受光セルの中心位置とを完全一致させることは明らかに困難である。
【０００３】
次に、多数の光ファイバを一定間隔を空けて立体的に束ねる方法として、特開平６−３００９２８号公報には、図１１に示すように、光ファイバシートを制作する際に、各光ファイバＦの一端部間の間隔を円柱状のスペーサ１０５により規定する方法が開示されている。この集束方法においては各光ファイバ間の中心間隔は、光ファイバ自体の太さと円柱状スペーサ１０５の太さとの合計で決まるため、この光ファイバシートを積層、集束することによって形成した光ファイバ束を、前記縮小光学系に適用する場合には、ＣＣＤ受光セルのピッチと、光ファイバの太さを精密に同等に設定する必要が無く、光ファイバ径の自由度が広がる。
しかし、この方法では光ファイバ一本一本の間に円柱状のスペーサを供給する必要があり、スペーサの供給方法が難しく、生産性の低下が見込まれる。また、光ファイバの太さや円柱状スペーサの径のばらつきに起因して光ファイバ中心間隔がばらついてしまうという欠点は特許第２９９６３０９号公報の場合と同様である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、一方の端面が一定間隔で整列している光ファイバシートの他方の端面を一方の端面とは異なる間隔で束ねる際に、個々の光ファイバの外径のバラツキに影響されることなく、しかもスペーサ等を用いることによる生産性の低下を招くことなく、光ファイバ間隔を所望のピッチにて固定することを可能とした光ファイバ集束装置、及び集束方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、シート状に並列配置した複数本の光ファイバを部分的に所要の狭いピッチに集束させる集束装置において、外周面に連続した一本の螺旋溝を備えた円筒状の集束部材と、該集束部材をその軸心を中心として一方向へ回転駆動する回転駆動手段と、複数本の光ファイバを所定ピッチのシート状態で前記集束部材の外周面に供給する光ファイバ供給手段と、集束部材を間に挟んで光ファイバ供給手段と反対側に配置されて各光ファイバの他端部を所定ピッチにて保持する光ファイバ保持手段と、を備え、光ファイバ供給手段と光ファイバ保持手段との間に張設された各光ファイバを、集束部材外周面の各溝部内に夫々嵌合させた状態で、集束部材を一方向に回転させて各光ファイバを各溝部内に沿って軸方向一方へ移動させることにより、各光ファイバ間のピッチを各溝部間の軸方向ピッチと一致させつつ集束させたことを特徴とする。
光情報伝達デバイスとしての拡大光学系、或いは縮小光学系を構成する光ファイバ束を製造する際には、一端側のピッチを広くし、他端側のピッチを狭くした光ファイバシートを多数積層する手順が採用されることがある。その際に、一定の広いピッチの光ファイバシートを部分的に集束させて狭いピッチにする作業が必要となる。従来の集束装置、集束方法では、光ファイバ間を密着させたり、スペーサを介在させる等の方法を採っていたので、光ファイバ径やスペーサ径のバラツキによる影響によるピッチのズレ発生や、スペーサ供給工程の煩雑化という問題が起きていた。
本発明では、供給手段と保持手段との間で光ファイバ間のピッチを一定の広いピッチに保持しつつ一定のテンションにて保持し、この光ファイバシートの一部に相当する各光ファイバを集束部材外周の螺旋溝内に嵌合させ、集束部材を一方向に回転させることにより、最終的に各光ファイバを螺旋溝の溝ピッチに合致したピッチにて集束するようにした。集束完了後に接着テープ等によって保形のための固定を行い、更に所要箇所を切断することにより、集束を完了した個々の光ファイバシートを得ることができる。このため、光ファイバ径やスペーサ径のバラツキの影響によるピッチのズレ発生や、スペーサ供給工程の煩雑化という問題を解消することができる。
【０００６】
請求項２の発明は、シート状に並列配置した複数本の光ファイバを部分的に所要の狭いピッチに集束させる装置において、連続した一本の螺旋溝を設けた螺旋溝領域及び該螺旋溝が存在しない平坦領域を軸方向位置を異ならせて外周面に備えた円筒状の集束部材と、該集束部材をその軸心を中心として一方向へ回転させながら軸方向へ移動させる並進駆動手段と、複数本の光ファイバを所定ピッチのシート状態で前記集束部材の外周面に供給する光ファイバ供給手段と、集束部材を間に挟んで光ファイバ供給手段と反対側に配置されて各光ファイバの他端部を所定ピッチにて保持する光ファイバ保持手段と、を備え、光ファイバ供給手段と光ファイバ保持手段との間に張設された各光ファイバを、集束部材外周面の平坦領域に当接させた状態で、前記並進駆動手段により集束部材を所要ピッチずつ軸方向移動させながら回転させることにより、溝部内に各光ファイバを順次嵌合移行させて、各光ファイバ間のピッチを各溝部間の軸方向ピッチと一致させつつ集束させたことを特徴とする。
集束部材の螺旋溝は、供給手段から供給された当初の光ファイバシートのピッチよりも狭いピッチに設定されているため、個々の光ファイバを手作業等によって各溝部内に落し込むことは困難である。そこで、螺旋溝を設けた領域と隣接する他の軸方向領域に螺旋溝を設けない平坦領域を設け、供給当初の光ファイバシートを当接させるようにセットした上で、並進駆動手段を用いて集束部材を軸方向へ移動させつつ回転させるようにしたので、平坦領域上に位置していた光ファイバが順次溝側へ移動して溝部内に嵌合し、最終的に全ての光ファイバが全ての溝部内に入り込んで溝部のピッチに合致した狭いピッチに集束されることができる。集束後の光ファイバシートは、両面テープ等の接着手段によって保形し、所要形状に切断した後で、積層する等して所望形状の光ファイバ束に仕上げられる。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記集束部材の外周面の螺旋溝の軸方向ピッチは、軸方向位置によって一定ではないことを特徴とする。
螺旋溝は、光ファイバのピッチを最終的に所定の狭いピッチに集束するのが目的であるため、光ファイバが当初落ち込む溝部のピッチは比較的広く設定しても良い。広いピッチの溝部から順次狭いピッチの溝部内に移行するように構成すれば、光ファイバに対して無理な曲げ力が加わらず、光ファイバの溝部からの脱落や損傷が防止される。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１、２、又は３において、前記螺旋溝の軸方向ピッチが異なる領域が複数箇所存在し、各領域内では螺旋溝のピッチは一定であることを特徴とする。
請求項２においては、螺旋溝領域に隣接して平坦領域を設けて、供給手段から供給されてきた広いピッチの光ファイバシートを初期セットするようにしたが、請求項４では、初期セットのための領域としての平坦領域に代えて、光ファイバシートと同等の広いピッチの螺旋溝（狭いピッチの螺旋溝と連続している）を設けて、初期セットのための領域としている。つまり、同等の広いピッチを備えた螺旋溝内に光ファイバをセットすることは比較的容易であるからである。
請求項５の発明は、請求項１乃至４において、前記各溝部は、各光ファイバを、集束部材の外周面よりも内径側に埋没させて支持することを特徴とする。
光ファイバを溝部内に嵌合させたときに、溝部が浅すぎると、光ファイバを急角度で曲げる際に、溝部内から脱落する虞がある。そこで、光ファイバが埋没する程度に、光ファイバ径よりも深い溝を形成することが有効である。
請求項６の発明は、請求項１乃至５において、前記光ファイバを嵌合支持する各溝部の開口を着脱自在に閉止する光ファイバの脱落防止部材を備えたことを特徴とする。
溝部の深さを光ファイバが埋没する程度に深くしたとしても、作業中に光ファイバが溝部から脱落することはあり得る。そこで、光ファイバが入り込んだ溝部の開口を脱落防止部材により閉止することにより、脱落を防止して生産性を高めることが可能となる。脱落防止部材は、集束部材の回転を妨げないように、僅かに非接触、或いは軽く接触する程度に配置する。
請求項７の発明は、請求項２乃至６において、前記集束部材が一回転する際の軸方向への移動距離は、前記供給手段から導出された光ファイバシートを前記平坦領域上に一定ピッチで配置した際の光ファイバ間の中心間隔とほぼ一致していることを特徴とする。
並進駆動手段によって集束部材を軸方向へ所定ピッチずつ移動させながら回転させる集束作業においては、平坦領域上の光ファイバシートの内の一端部に位置する光ファイバから順次、直近に位置する溝部内に落し込んで行くことになる。
この際の落し込み作業が集束部材の一回転毎に規則正しく行われるようにするためには、集束部材が一回転する際の軸方向への移動距離を、平坦領域上の光ファイバ間の中心間隔とほぼ一致させることが有効である。つまり、既に溝部内に入っている光ファイバの軸方向への移動と、次の光ファイバの溝部内への落し込みが一致することとなる。
【０００８】
請求項８の発明は、請求項２、３、４、５、又は７において、前記光ファイバを嵌合支持する各溝部の開口を着脱自在に閉止する光ファイバの脱落防止部材を備え、該脱落防止部材は前記平坦領域に最も近い位置にある溝部を除いた他の溝部の開口を閉止することを特徴とする。
溝部からの光ファイバの脱落は、集束作業中、どの部位において何時発生するか不明である。しかも、並進駆動手段を用いた集束装置においては、集束作業中常時開放しておく必要があるのは平坦領域に最も近い位置にある溝部のみである。そこで、当該溝部を除いた溝部の開口を脱落防止部材で塞ぐことにより、脱落のない生産性の高い集束作業を保証することができる。
請求項９の発明方法は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光ファイバの集束装置を用いて光ファイバシートを部分的に集束させることを特徴とする光ファイバの集束方法。
各請求項に記載の集束装置を用いて光ファイバシートに対する集束作業を行うことにより、生産性の高い作業を保証することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の集束装置の全体構成を示す略図である。この集束装置１は、シート状に並列配置した複数本の光ファイバＦを部分的に所要の狭いピッチに集束させるための装置構成を備えている。
即ち、この集束装置１は、外周面に連続した一本の螺旋溝３を備えた円筒状の集束部材２と、集束部材２をその軸心２ａを中心として一方向へ回転駆動するモータ等の回転駆動手段５と、複数本の光ファイバＦを並列状態で集束部材２の外周面に供給する光ファイバ供給手段１０と、集束部材２を間に挟んで光ファイバ供給手段１０と反対側に配置されて各光ファイバの他端部を所定ピッチにて保持する光ファイバ保持手段１１と、を備えている。
集束部材２は、光ファイバ供給手段１０と光ファイバ保持手段１１との間に張設されたシート状の各光ファイバＦを、集束部材２の外周面の螺旋溝３の一部をなす各溝部３ａ内に夫々嵌合させた状態で、集束部材２を一方向に回転させて各光ファイバを各溝部３ａ内に沿って軸方向一方へ移動させることにより、各光ファイバ間のピッチを隣接する各溝部間の軸方向ピッチと一致させつつ集束させるための手段である。なお、光ファイバ間のピッチとは、隣接する光ファイバの中心間距離、或いは隣接する光ファイバの外周面間の間隔を意味する。
次に、図２（ａ）（ｂ）は本発明の一実施形態に係る集束部材の構成及び動作の原理を示す説明図である。
この集束部材２は、供給手段１０から所定のピッチにてシート状に供給されてきた複数本の光ファイバＦを、一本一本受入れる溝部３ａを備えた螺旋溝３を有している。この実施形態に係る螺旋溝３は、全長に渡って一定ピッチにて形成されている。また、この溝部３ａ間のピッチは、供給手段１０から供給されてきた光ファイバシートＦＳのピッチよりも狭く設定されている。図示した狭いピッチの螺旋溝３の左側には、後述する実施形態にて示すように広いピッチの螺旋溝、或いは螺旋溝が存在しない平坦領域が延在している。なお、ここで溝部３ａとは、各光ファイバが集束部材の外周面上部に当接した時に、各光ファイバが嵌合する螺旋溝３の各溝部分を示す。
集束部材２は、図１に示した回転駆動手段５によって、矢印方向へ一定速度にて回転駆動される。回転駆動手段５を制御するコントローラ等については図示説明しない。
【００１０】
次に、以上の構成を備えた集束部材２を用いて、供給手段１０から供給された光ファイバシートＦＳを所定の狭いピッチにて集束する手順を説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、供給手段１０と保持手段１１との間に張設された各光ファイバシートＦＳの集束箇所が、集束部材２の外周面上部に当接するように集束部材２の位置関係を確定する。この際、光ファイバシートを構成する光ファイバのピッチは図示した螺旋溝３のピッチよりも広いので、直ちには溝部内に嵌合させることができない。そこで、当初は、光ファイバシートを図示した狭いピッチの螺旋溝３の左方向に位置する広いピッチの螺旋溝、或いは平坦面（何れも、後述）上に当接させ、次いで集束部材２を回転、或いは軸方向移動させる過程で光ファイバを一本ずつ順次溝部内に落し込んでゆく。各光ファイバＦの一部が各溝部３ａ内に嵌合した状態で、更に図２（ｂ）に示すように集束部材２を矢印方向へ一定速度にて回転駆動させると、溝部内にある各光ファイバＦは、螺旋溝に沿って軸方向Ａへ等速で変位する。即ち、集束部材２が一回転する毎に、各光ファイバは一ピッチ隣の溝部３ａへ順次移動する。集束部材２の回転による集束作業を必要回数だけ順次繰り返した結果、図１にも示すように保持手段１１により保持された光ファイバシートＦＳの一端部の光ファイバピッチよりも狭いピッチにて集束させることができる。
【００１１】
なお、螺旋溝３の溝部３ａの深さ、形状は、少なくとも嵌合した光ファイバＦを軸方向へ位置ズレさせずに確実に保持できる程度の深さ、形状であれば良い。
このため、溝部３ａ内に嵌合した光ファイバの一部が集束部材２の外周面より外径側に突出する程度の浅い溝部であってもよいし、完全に溝部３ａ内に埋没する程度の深さとしてもよい。
なお、螺旋溝３に沿って光ファイバＦが軸方向移動する方向Ａ側の螺旋溝３の終端部３Ｔの位置を適切に設定しておくことにより、集束が終了したときの光ファイバシートＦＳの平面形状を左右対称形状とすることができる。或いは、左右非対称な任意の形状とすることもできる。
集束を終了した後の光ファイバシートＦＳは、保持手段１１と集束部材２との間の部分を図示しない粘着テープ（両面テープ等）により接着されることにより保形性を確保しつつ固定され、所要長さにて切断される。このようにして製造された個々の光ファイバシートＦＳを積層しつつ両面テープ等により固定することによって、所望形状の光ファイバ束を完成する。
本発明の集束装置によれば、全く同形状の光ファイバシートを高い寸法精度で量産することができるため、最終的に得られる光ファイバ束の精度を高く維持することができる。特に、光ファイバ間のピッチについては、光ファイバの太さのバラツキに影響されることが無く、しかも格別のスペーサを用いることがないので、生産性を高め、且つスペーサの寸法バラツキに起因したピッチのバラツキも発生することがない。
上述したように当初から狭いピッチの各溝部３ａ内に各光ファイバを落し込むことは不可能であるため、狭いピッチの溝部と連続した広いピッチの溝部３ａを設けておき、当初はこの広いピッチの溝部内に各光ファイバを落し込んでから集束部材２を回転させてピッチの狭い溝部３ａ内に移動させることにより、ピッチを狭くする調整作業を終了させることができる。
【００１２】
即ち、図３（ａ）（ｂ）は、このように螺旋溝３の溝ピッチを変化させた集束部材の構成例を示している。
この実施形態に係る集束部材２は、一本の連続する螺旋溝３を有しているが、この螺旋溝３は、軸方向略中央部から左部分３Ｌの溝部３ａ間のピッチが広く、右部分３Ｒの溝部３ａ間のピッチが狭くなっている。つまり、集束部材２を回転させたときに溝部３ａ内の光ファイバＦが軸方向移動する方向側に位置する溝部３ａ間のピッチが狭くなるように構成されている。なお、この例では、左部分３Ｌに位置する各溝部３ａ間のピッチは同等であり、また右部分３Ｒに位置する各溝部３ａ間のピッチは同等である。また、この螺旋溝３の螺旋方向は、集束部材２を図３（ｂ）に示した矢印方向へ回転させたときに、溝部３ａ内に嵌合した光ファイバＦが軸方向右側へ移動してゆくように設定されている。
つまり、この実施形態では、集束部材２の外周面の螺旋溝３の軸方向ピッチは、軸方向位置によって一定でない。また、螺旋溝の軸方向ピッチが異なる領域が複数箇所（３Ｌ、３Ｒ）存在し、各領域内では螺旋溝のピッチが一定に設定されている。
このような構成を備えた集束部材２を用いて供給手段１０からシート状に引き出された光ファイバ列のピッチを狭いピッチに集束する際には、まず図３（ａ）に示した如く、ピッチが広い側３Ｌの溝部３ａ内に各光ファイバを落し込み、次いで図３（ｂ）に示すように軸芯２ａを中心として図示しない回転駆動手段５によって矢印方向へ回転させることにより、各光ファイバを順次ピッチの狭い側３Ｒの溝部３ａ内に導いていく。このため、当初、各光ファイバを各溝部内に落し込む作業を容易化することができ、その後は集束部材２を回転させるだけで、光ファイバ列のピッチを初期の広いピッチから、狙いとする狭いピッチに変化させることができ、集束すべき箇所を所望の狭いピッチにて集束した光ファイバシートＦＳを得ることができる。
【００１３】
次に、図４（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の他の実施形態に係る集束装置１を構成する集束部材２の構成を示す斜視図、要部断面図、及び光ファイバの屈曲状態を示す図である。
この実施形態に係る集束装置１の特徴的な構成は、集束部材２の外周面の螺旋溝３の溝部３ａのうち、光ファイバＦを嵌合した部分に、脱落防止部材２０としてのプレート等を着脱可能に添設配置して、溝部３ａ内に埋没状態で嵌合した光ファイバＦが溝部から抜け落ちることを防止している点にある。
供給手段１０から引き出された光ファイバシートＦＳの集束箇所を図示の如き集束部材２によって集束させる場合、図４（ｃ）に示すように光ファイバシートＦＳの幅方向外側に位置する光ファイバほど溝部３ａによって急角度で曲げられる。曲げられる角度が緩やかな場合には光ファイバは溝部から脱落しにくいが、図示のように急角度で曲げられると、光ファイバは溝を乗り越えて脱落し易くなり、集束作業のやり直しを行う必要が生じる。特に、集束しようとする光ファイバの本数が多く、しかも集束部材２と供給手段１０との間隔、或いは集束部材２と保持手段１１との間隔が短い場合には、光ファイバが溝部３ａにて急角度に曲げられるため、脱落が発生し易くなる。
そこで、本発明では、集束部材２の外周面と近接した非接触状態、或いは、軽く接触した状態で脱落防止部材２０を配置し、溝部３ａ内に埋没して集束部材の外周面よりも内径側に位置する光ファイバの脱落を防止するようにした。
なお、脱落防止部材２０は、図示しない支持部材により回転不能に支持されており、集束部材が回転しても回転しない。
また、脱落防止部材２０は、図４（ａ）の取付け位置に対して着脱可能（或いは、軸方向へスライド可能）であり、全ての光ファイバを溝部３ａ内に落し込んだ後で、光ファイバの脱落を防止するのに有効な箇所、即ち集束部材２の外周面上部に配置する。脱落防止部材２０を配置する個所は、（ｃ）に示した如く光ファイバが急激に屈曲される部分に相当する溝部上に限定してもよい。集束完了後に光ファイバシートを接着テープ等によって固定し、切断した後で、脱落防止部材を集束部材２から取り外して、次の集束作業に備える。
【００１４】
次に、図５（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る集束装置を構成する集束部材の構成例を示しており、この集束部材２は、一定の狭いピッチを備えた螺旋溝３を備えた螺旋溝領域をその軸方向一部に備えており、他の部分には螺旋溝を形成しない平坦領域２５が形成されている。
この実施形態の集束部材２では、集束作業を開始する当初に、供給手段１０から供給された光ファイバシートＦＳ（光ファイバ列）を一旦平坦領域２５上に接触（密着）させた状態とする。このため、図３の実施形態に係る集束部材２を使用する場合に必要とされる面倒な溝部内への光ファイバの落し込み作業が一切不要となる。そして、平坦領域２５上に光ファイバ列を等ピッチにて接触させた状態で、集束部材２の回転と、矢印Ｂ方向への軸方向移動を開始させることにより、螺旋溝に違い側の光ファイバから一本ずつ順次溝部内に嵌合させて行くようにしている。
この実施形態に係る集束装置１は、シート状に並列配置した複数本の光ファイバを部分的に所要の狭いピッチに集束させる装置である点では、上記実施形態と同様であるが、集束部材２を回転させる動作と同時に、軸方向一方へ所定ピッチにて移動させる動作を実施させるようにした点が異なっている。
つまり、この実施形態に係る集束装置１は、連続した一本の螺旋溝３を設けた螺旋溝領域及び該螺旋溝が存在しない平坦領域２５を軸方向位置を異ならせて外周面に備えた円筒状の集束部材２と、集束部材２をその軸心を中心として一方向へ回転させながら軸方向へ移動させる並進駆動手段３０と、複数本の光ファイバを並列状態で集束部材の外周面に供給する光ファイバ供給手段１０と、集束部材を間に挟んで光ファイバ供給手段と反対側に配置されて各光ファイバの他端部を所定ピッチにて保持する光ファイバ保持手段１１と、を備えている。更に、光ファイバ供給手段１０と光ファイバ保持手段１１との間に張設された各光ファイバＦを、集束部材外周面の平坦領域２５上に等ピッチ整列状態で当接させた状態で、並進駆動手段３０により集束部材２を所要ピッチずつ軸方向移動させながら回転させることにより、溝部３ａ−１内に各光ファイバを順次嵌合移行させて、各光ファイバ間のピッチを隣接する各溝部間の軸方向ピッチと一致させつつ集束させている。
【００１５】
本実施形態における集束過程を更に詳述すると、まず、並進駆動手段３０を駆動開始すると、螺旋溝３の一端部に１番近い位置にあった光ファイバＦ−１が最初に左端部に位置する溝部３ａ−１内に入る。引き続き集束部材２が一回転する間に隣接する各光ファイバ間の中心間隔と同じ距離だけ集束部材をＢ方向へ軸方向移動させると、既に溝部３ａ−１内に嵌合していた１番目の光ファイバＦ−１は螺旋溝が一回転することにより次の右隣の溝部３ａ−２内に移動する。この際、各光ファイバの中心間隔と同じ距離だけ集束部材が軸方向Ｂへ移動しているため、左端部に位置する溝部３ａ−１内に２番目に近い位置にあった光ファイバＦ−２が入る。この動作を繰り返すことにより順次全ての光ファイバが集束部材の溝部内に入り、光ファイバ間隔を初期に整列させた広い間隔から、螺旋溝のピッチで決まる狭い間隔に集束させることができる（図５（ｂ））。
なお、この実施形態における螺旋溝３のピッチは全て一定である必要はなく、平坦領域２５に近い側の溝ピッチを広くする一方で、平坦領域から離れた位置にある溝ピッチを狭くするように構成しても良い。
【００１６】
次に、図６は集束部材２を軸方向移動させながら回転させる並進駆動手段３０の他の構成例を示す略図である。
即ち、この並進駆動手段３０は、集束部材２の軸方向一端面に同軸状に一端部を固定された雄螺子部材３５と、この雄螺子部材３５の他端部に螺合する雌螺子部３６ａを有し且つ軸方向に移動しない雌螺子部材３６と、雌螺子部材３６を回転駆動する図示しないモータと、を備えている。そして、モータにより雌螺子部材３６を矢印方向へ回転させると、雄螺子部材３５は同方向に回転しながら雄螺子部３５ａのピッチに従って軸方向移動するため、雄螺子部材３５と一体の集束部材も同様の並進動作を行うことができる。
なお、雄螺子部材３５の外周の雄螺子部３５ａのピッチ、及び雌螺子部材３６内周の雌螺子部３６ａのピッチを、光ファイバシートＦＳが平坦領域２５上にある時の各光ファイバの中心間隔と同じピッチに設定しておくことにより、集束部材２が光ファイバ間のピッチに相当する距離だけ軸方向移動する度に、光ファイバが順次端部の溝部内に入り込むことが可能となる。
【００１７】
次に、図７は、脱落防止部材２０の取付け構造の変形例を示す断面図であり、図５に示した如く、平坦領域２５を有した集束部材２においては、光ファイバは当初は平坦領域２５上に位置し、溝部３ａ内には入り込んでいない。この初期状態から、端部に位置する光ファイバが端部に位置するガイド用の溝部３ａ−１内に入り込むことにより、順次螺旋溝３による集束が行われる。しかし、光ファイバが入り込む溝部は常に最端部に位置する特定の溝部３ａ−１だけであり、他の溝部内に光ファイバが直接落ち込む訳ではない。従って、この実施形態では、脱落防止部材２０を最端部に位置する溝部３ａ−１を除いた全ての溝部の開口を塞ぐように配置することによって、光ファイバが溝部内から脱落する事態の発生を防止している。集束作業を終了した光ファイバシートを切断した後には、次の工程への移行のために脱落防止部材２０を取り外すことは勿論である。
なお、脱落防止部材２０によって閉止しない溝部は、平坦領域２５に最も近い溝部３ａ−１だけでなく、該溝部３ａ−１を含む隣接したいくつかの溝部であってもよい。
【００１８】
次に、図８は、本発明の他の実施形態に係る集束部材に設けた螺旋溝の構成を説明するための軸方向断面図である。
上記各実施形態における螺旋溝３の断面形状は、図４（ｂ）、図７に示した如き矩形状の溝部であっても良いし、図８に示した如き楔形状（三角形状）であってもよい。楔形状の溝部のメリットは、集束部材の外周面に螺旋溝３を形成する加工工程において、楔形状の溝部の方が形成しやすいことにある。
なお、本発明の集束装置による集束対象物としての光ファイバとしては、石英光ファイバを含むガラス光ファイバ、プラスチック光ファイバ等を例示できるが、これは一例であり、光ファイバ材質は限定されない。
また、本発明に係る集束部材２の材質は、金属、プラスチックなど材料は限定されないが、光ファイバを損傷させる虞を回避する必要から、光ファイバに対して摩擦抵抗の小さな材料、または摩擦の小さな材料で表面処理を行っている材料であることが望ましい。
また、脱落防止部材２０の材質は、金属、プラスチックなど材料は限定されないが、光ファイバや集束部材を損傷させる虞を回避する必要から、光ファイバと集束部材に対して摩擦抵抗の小さな材料、または摩擦の小さな材料で表面処理を行っている材料であることが望ましい。
上記各実施形態にて示した集束装置を用いて光ファイバシートを所望の形状に集束させることが可能であり、集束後に固定、切断した光ファイバシートは、全て同一形状となり、これらを所要のスペーサを用いて所要ピッチにて積層し、固定することにより、所望形状の光ファイバ束から成る光情報伝達デバイスを得ることが可能となる。即ち、この光情報伝達デバイスは、その一端面が所定の広いピッチにて光ファイバを配置した構成を有し、その他端面が所定の狭いピッチにて光ファイバを配置した構成となっており、拡大光学系（図９参照）、或いは縮小光学系に適用することができる。
また、本発明の係る集束装置を用いて光ファイバシートの集束方法を実施することにより、より生産性の高い集束作業を実施することが可能となり、製品の質向上、製品コスト低減に貢献することができる。
なお、上記実施形態では、いずれも光ファイバ間ピッチを狭くする集束装置、方法について説明したが、集束部材上の螺旋ピッチを、供給当初の光ファイバピッチよりも広くしておくことにより、ピッチを拡大させる装置に変形させることも可能である。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例を説明する。
［実施例１］
直径１０ｍｍ、長さ３０ｃｍの真鍮製の集束部材外周面に旋盤を用いて０．３２ｍｍピッチの楔状の断面形状を備えた螺旋溝を、長さ１５０ｍｍに渡って、また０．３２ｍｍピッチの螺旋溝と連続させて０．２ｍｍピッチの楔状の螺旋溝を長さ８０ｍｍに渡って形成した。各溝の深さは、０．３２ｍｍピッチの溝は０．６ｍｍ、０．２ｍｍピッチの溝は０．４ｍｍとした。
次に各々の光ファイバに１０ｇの張力を与えた直径１５０μｍのプラスチック光ファイバ２００本を０．３２ｍｍ間隔で整列させ、集束部材の０．３２ｍｍの各溝内に配置し、集束部材を回転させた。
集束部材を回転させることにより、光ファイバは０．３２ｍｍピッチの溝から０．２ｍｍピッチの溝に移動することが確認できた。ただし光ファイバが１００本程度０．３２ｍｍピッチの溝から０．２ｍｍピッチの溝に移動した後に、一部の光ファイバが溝から外れてしまった。
［実施例２］
実施例１において光ファイバを集束部材の０．３２ｍｍの溝に配置した後で、集束部材外周面の光ファイバが溝内に埋め込まれている位置に表面にテフロン（登録商標）テープを貼ったＡｌ製の平面プレートを集束部材に密着させて配置した。その後、集束部材を回転させた。
集束部材を回転させることにより光ファイバは０．３２ｍｍピッチの溝から０．２ｍｍピッチの溝に移動することが確認できた。実施例１と異なり光ファイバ２００本すべてが０．２ｍｍピッチの溝に移動した後においても光ファイバが溝から外れることは無かった。
【００２０】
［実施例３］
直径１０ｍｍ、長さ３０ｃｍの真鍮製の集束部材周面に旋盤を用いて０．２ｍｍピッチの楔状の溝を長さ８０ｍｍに渡って形成した。溝の深さは０．４ｍｍとした。集束部材の一方の端面近傍に０．３２ｍｍピッチの雄螺子部を形成した。
集束部材の雄螺子部が形成されている側の一端は０．３２ｍｍピッチの雌螺子部内に挿入し、集束部材の他端はボールベアリングで保持し、回転可能な状態に設置した。
次に、各々の光ファイバに１０ｇの張力を与えた直径１５０μｍのプラスチック光ファイバ２００本を０．３２ｍｍ間隔で整列させ、集束部材の溝が形成されていない面に密着させ、その後集束部材を回転させた。
集束部材を回転および軸方向移動させることにより光ファイバは０．２ｍｍピッチの溝内に順次移動することが確認できた。ただし光ファイバが１００本程度０．２ｍｍピッチの溝に移動した後に、一部の光ファイバが溝から外れてしまった。
［実施例４］
実施例３において、０．２ｍｍピッチの楔状の溝の上に、最初の数ピッチを除いて表面にテフロン（登録商標）テープを貼ったＡｌ製の平面プレートを集束部材に密着させて配置した。その後、集束部材を回転させた。
集束部材を回転および並進させることにより光ファイバが集束部材の側面上から順次０．２ｍｍピッチの溝に移動することが確認できた。実施例１と異なり光ファイバ２００本すべてが０．２ｍｍピッチの溝に移動した後においても光ファイバが溝から外れることは無かった。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一方の端面が一定間隔で整列し、且つ他方の端面が一方の端面とは異なる間隔で整列した光情報伝達デバイスとしての光ファイバ束を製造する際に、個々の光ファイバの外径のバラツキに影響されることなく、しかもスペーサ等を用いることによる生産性の低下を招くことなく、光ファイバ間隔を所望のピッチにて固定する光ファイバ集束装置、集束方法、及び光情報伝達デバイスを提供することができる。
即ち、請求項１の発明は、供給手段と保持手段との間で光ファイバ間のピッチを一定の広いピッチにて保持し、この光ファイバシートの一部に相当する各光ファイバを集束部材外周の螺旋溝内に嵌合させ、集束部材を一方向に回転させることにより、最終的に各光ファイバを螺旋溝の溝ピッチに合致したピッチにて集束するようにした。このため、集束完了後に接着テープ等によって保形のための固定を行い、更に所要箇所を切断することにより、集束を完了した個々の光ファイバシートを得ることができる。従って、光ファイバ径やスペーサ径のバラツキの影響によるピッチのズレ発生や、スペーサ供給工程の煩雑化という問題を解消することができる。
請求項２の発明では、螺旋溝を設けた領域と隣接する他の軸方向領域に螺旋溝を設けない平坦領域を設け、供給当初の光ファイバシートを当接させるようにセットした上で、並進駆動手段を用いて集束部材を軸方向へ移動させつつ回転させるようにしたので、平坦領域上に位置していた光ファイバが順次溝側へ移動して溝部内に嵌合し、最終的に全ての光ファイバが全ての溝部内に入り込んで溝部のピッチに合致した狭いピッチに集束されることができる。
請求項３の発明では、集束部材の外周面の螺旋溝の軸方向ピッチは、軸方向位置によって一定ではない。例えば、広いピッチの溝部から順次狭いピッチの溝部内に移行するように構成すれば、光ファイバに対して無理な曲げ力が加わらず、光ファイバの溝部からの脱落や損傷が防止される。
【００２２】
請求項４の発明では、光ファイバシートを初期セットするための領域としての平坦領域に代えて、光ファイバシートと同等の広いピッチの螺旋溝（狭いピッチの螺旋溝と連続している）を設けて、初期セットのための領域としている。同等の広いピッチを備えた螺旋溝内に光ファイバをセットすることは比較的容易である。
請求項５の発明では、前記各溝部は、各光ファイバを、集束部材の外周面よりも内径側に埋没させて支持する。光ファイバを溝部内に嵌合させたときに、溝部が浅すぎると、光ファイバを急角度で曲げる際に、溝部内から脱落する虞がある。そこで、光ファイバが埋没する程度に、光ファイバ径よりも深い溝を形成した。
請求項６の発明では、光ファイバが入り込んだ溝部の開口を脱落防止部材により閉止することにより、脱落を防止して生産性を高めることが可能となる。
請求項７の発明によれば、溝部内に対する光ファイバの落し込み作業を、集束部材の一回転毎に規則正しく行われるようにすることができる。つまり、既に溝部内に入っている光ファイバの軸方向への移動と、次の光ファイバの溝部内への落し込みを一致させることができる。
請求項８の発明では、当該溝部を除いた溝部の開口を脱落防止部材で塞ぐことにより、脱落のない生産性の高い集束作業を保証することができる。
請求項９の発明方法では、請求項に記載の集束装置を用いて光ファイバシートに対する集束作業を行うことにより、生産性の高い作業を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集束装置の全体構成を示す略図。
【図２】本発明の原理を説明する図。
【図３】本発明の実施形態に係る集束部材の構成及び動作説明図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る集束部材の構成及び動作説明図。
【図５】本発明の他の実施形態に係る集束装置の構成及び動作説明図。
【図６】並進駆動手段の一例の構成を示す図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る集束装置の要部構成を示す断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る集束装置の要部構成を示す断面図。
【図９】本発明に係る集束装置、或いは集束方法によって製造した光ファイバシートを用いた光情報伝達デバイスの一例の構成図。
【図１０】従来の光ファイバシートの集束装置の一例を示す図。
【図１１】光ファイバ間のピッチを調整するための従来技術を示す図。
【符号の説明】
１  集束装置、Ｆ  光ファイバ、ＦＳ  光ファイバシート、２  集束部材、３  螺旋溝、３ａ、３ａ−１、３ａ−２  溝部、３Ｔ  螺旋溝の終端部、５  回転駆動手段、１０  光ファイバ供給手段、１１  光ファイバ保持手段、２０  脱落防止部材、２５  平坦領域、３０  並進駆動手段、３５  雄螺子部材、３５ａ  雄螺子部、３６  雌螺子部材、３６ａ  雌螺子部。
【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】
0003943967.tif 000009
【図９】
0003943967.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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