JP4683982B2 - 接続状態判別器 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの接続に用いられる光接続器の接続状態を判別することに適用される接続状態判別器に関する。

従来より光ファイバを簡易に接続する手段として光接続器（メカニカルスプライス）が使用されている。しかしながら光接続器を用いることに伴う問題点として、光ファイバの端面間に生じる隙間や、あるいは欠けやバリといった光ファイバの端面形状不良などが知られており、これらの接続状態の異常により接続損失が発生してしまうことも知られている。

さらに、このような接続損失を有する光接続器には、周囲環境の温度湿度変化による影響のため経年的に光接続損失が増加変動するということも確認されている。

これらの光接続器は一般に不透明な部材を用いて構成されており、こうした光接続器で接続された光ファイバの接続状態の良否を外部から目視で直接に判別することは難しいことから、その接続状態の判別に光パルス試験器を用いている。

一方で、不透明な部材を用いた光接続器の接続状態の判別をより簡易にする手段として、光接続器を透明な部材による構成へ変更することも提案されている（特許文献１参照）。
特開平９−１９７１５７号公報

しかしながら、上述した従来の光パルス試験器を用いた接続状態の判別方法はパルス試験器が高価であるとともに、パルス波形の解析に専門的な知識が必要であり、光接続器の接続状態を判別する方法としては簡便かつ容易なものではなかった。

また、光ファイバについて数十ｃｍといった短い区間に光接続器が隣接して配置され、そのいずれかの光接続器の接続状態が異常となっている場合にはパルス試験器の分解能に起因した判別の制約があるので、パルス波形から接続状態を判断することは難しかった。

一方、透明な部材による光接続器を用いる判別方法では、透明な部材を用いて光ファイバの接続に求められる高精度なＶ溝や平滑面を形成することが技術的に難しく、コストの観点からも実用化することは難しかった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光接続器で接続された光ファイバの接続状態の良否を容易かつ確実に判別することができる光接続器の接続状態判別器を提供することにある。

請求項１に記載の本発明は、２つの基盤により光ファイバを挟持して当該光ファイバの端面同士を接続する光接続器に接触させて、前記２つの基盤間の隙間からの漏洩光を検知し電気信号に変換して出力する光検知器と、光検知器から出力された電気信号に基づいて漏洩光の有無を判別する判別装置と、前記判別の結果を出力する出力装置と、を備える。

本発明においては、光接続器の隙間からの漏洩光を光検知器で検出し、この検出結果による漏洩光の有無に基づいて光ファイバの接続部の状態の良否を判断している。

また、請求項２に記載の本発明は、請求項１において、前記光検知器は、光接続器に点接する尖端部を備える。

本発明においては、光接続器に光検知器の一部を点接させることで、漏洩光を正確に検出することが可能となる。

また、請求項３に記載の本発明は、請求項１において、前記光検知器は、光接続器に密接する平面部を備える。

本発明においては、光接続器に光検知器を密接させることで、漏洩光を正確に検出することが可能となる。

また、請求項４に記載の本発明は、請求項３において、前記光検知器は、光接続器の楔受け部に嵌着するための嵌着突起を備える。

本発明においては、楔受け部に光検知器を嵌着させることで、光検知器を光接続器へ良好に装着して隙間からの漏洩光を正確に検出することが可能となる。

また、請求項５に記載の本発明は、請求項１、３、４のいずれか１項において、前記光検知器は、光接続器の全体を収納して外部からの光を遮光する遮光ケースを備える。

本発明においては、光接続器の全体を外光から遮光する遮光ケースに収納することで、この遮光ケース内部に備わる光検知器でもって漏洩光を正確に検出することが可能となる。

また、請求項６に記載の本発明は、請求項１〜５のうちのいずれか１項において、前記光検知器を複数備える。

本発明においては、光検知器を複数備えることにより異なる箇所同士の漏洩光の検出結果を比較することで、複数の光接続器のうちのいずれに漏洩光が生じているのかを検出することが可能となる。

本発明の接続状態判別器によれば、光接続器で接続された光ファイバの接続状態を容易かつ確実に判別することができる。

また、本発明の接続状態判別器によれば、光接続器の形状に合わせた形状によって容易かつ確実に光ファイバの接続状態の判別ができる。

また、本発明の接続状態判別器によれば、光接続器の全体を収納して外部からの入射光を遮光することによって容易かつ確実に光ファイバの接続状態が判別できる。

また、本発明の接続状態判別器によれば、短い区間に隣接して配置された複数の光接続器の接続状態の良否を判別できる。

図１は第１〜３の実施の形態の接続状態判別器を用いて漏洩光の有無から接続状態の良否を判別する対象の光接続器を示している。第１〜３の実施の形態を説明する前に前提となる光接続器の構成を以下に詳細に説明する。

この光接続器１００は高精度なＶ溝を有する１枚の把持基盤１０２と、高精度な平滑面を有する１枚の押さえ基盤１０３と、およびそれらの基盤を挟み込む押さえバネ１０１から構成されている。把持基盤１０２と押さえ基盤１０３との合わせ面には隙間１０７が生じており、楔受け部１０６が設けられている。そして、光１０５を導光する光ファイバケーブル１０４は光ファイバ挿入孔１５から挿入されて把持基盤１０２のＶ溝内に案内され、押さえ基盤１０３により挟持されている。

図２は光ファイバケーブル１０４が挟持されている状態を光接続器１００の長手方向への略断面図で示している。２本の光ファイバケーブル１０４はそれぞれ内部に光ファイバ１０９を有していて、この光ファイバ１０９の端面同士が向き合って接続部１０８を形成している。光１０５は光ファイバケーブル１０４内部の光ファイバ１０９内にて導光されて接続部１０８を透過して再び対面する光ファイバ１０９へ入射する。

なお、接続部１０８にて良好な光伝送特性を得るために、この接続部１０８における光ファイバ１０９の端面は光ファイバカッタ等により鏡面状に処理されているとともに、把持基盤１０２のＶ溝内と押さえ基盤１０３との合わせ部には光ファイバ１０９のコアとほぼ同等な屈折率を有する屈折率整合材が内含されており、接続された光ファイバ１０９同士の接続部１０８は屈折率整合材で満たされている。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すのは光ファイバ１０９を把持基盤１０２と押さえ基盤１０３で挟持する手順の説明図である。図３（ａ）に示すように、把持基盤１０２と押さえ基盤１０３とが合わさり、その上から押さえバネ１０１で把持されている。把持基盤１０２には高精度に加工されたＶ溝１１２が設けられ、このＶ溝１１２の開口部には押さえ基盤１０３の高精度に加工された平滑面１１１が合わさっている。楔受け部１０６は把持基盤１０２と押さえ基盤１０３との合わせ面の端部に設けられており、楔１１０が嵌挿される。

図３（ｂ）には光ファイバ１０９をＶ溝１１２に配置する途中過程を示している。楔受け部１０６に図示しない工具等により楔１１０をはめ込み、把持基盤１０２と押さえ基盤１０３に隙間を生じさせた状態に保持する。

そして、図２に示した左右の光ファイバ挿入穴１５から光ファイバ１０９を挿入していき、光接続器１００の内部のＶ溝１１２のほぼ中央でつき合わせ、その状態を保ちつつ楔１１０を抜去する。そして図３（ｃ）に示すように光ファイバ１０９をＶ溝１１２と平滑面１１１で把持し、ついで押さえバネ１０１で把持基盤１０２と押さえ基盤１０３とを挟み込んで固定することにより光ファイバ１０９の接続ならびに固定が完了する。

なお、この固定後に楔受け部１０６の底部にはわずかな隙間１１３が生じている。この隙間１１３は光ファイバ１０９を所定の圧でもって把持するが故に生じている。光ファイバ１０９の断面積に比してＶ溝１１２と平滑面１１１とで形成される空間の断面積が若干小さいので、結果として光ファイバ１０９がＶ溝１１２と平滑面１１１にて把持されるとともに若干の隙間１１３が生じる。

図４〜図６は図２に示した接続部１０８を更に詳しく説明するための詳細図を示しており、最初の図４にはそれぞれの端面１１５が対向する２本の光ファイバ１０９が理想的に接続された状態を示している。光ファイバ１０９の端面１１５はそれぞれ鏡面を保ったまま、互いに並行に位置している。さらに光ファイバ１０９の中心には光１０５を導光するコア１１４を有しており、このコア１１４同士の中心も互いに合致している。そして、光１０５はコア１１４内を進行し屈折率整合材が充満する接続部１０８を透過した後に再び対向するコア１０５に入射する。こうした光１０５の進行においては光１０５の意図しない散乱などに起因する光１０５の漏洩は生じない。

しかしながら、光ファイバ１０９の端面１１５にカット不良が存在すると、例えば図５に示すようにカット不良部分で光１０５が散乱する。この散乱によって意図した進行方向以外のあらゆる方向へ光が進行する散乱光１１６やクラッドモード光１１７が生じる。そして図３（ｃ）に示すように接続部１０８には僅かな隙間１１３が楔受け部１０６側に生じているので、接続部１０８で発生した散乱光１１６やクラッドモード光１１７はこの隙間１１３から外部へ漏洩する漏洩光となる。

あるいは、図６に示すように接続部１０８に過大な隙間１２０が生じていると、カット不良の場合と同様に散乱光１１６やクラッドモード光１１７が発生し、光１０５の所定の進行方向へ進みつつ光ファイバ１０９の外部へ放射されて光損失となる。外部へ放射された散乱光１１６やクラッドモード光１１７は図２に示した光ファイバ挿入穴１５付近や図３（ｃ）に示した隙間１１３から外部へ漏洩し漏洩光となる。

＜第１の実施の形態＞
前述のように光接続器１００の接続部１０８に不具合があることにより、光接続器１００の側面の隙間１１３や光ファイバ挿入穴１５からの漏洩光が発生するが、その漏洩光の有無を接続状態判別器でもって検出することにより接続部１０８の良否を判別することができる。この第１の実施の形態では漏洩光を検出するための光検知器にフォトダイオードやフォトトランジスタ、フォトＩＣといった光起電力効果型の光センサを用いている。

図７は光センサを用いた第１の実施の形態の構成図を示している。この接続状態判別器１の構成図には、光１０を受光して電気信号へ変換する光センサ２（２’）と、光センサ２（２’）から出力された電気信号を損失なく後段へ伝送するためのアンプ３（３’）と、アンプ３（３’）から出力されたアナログ信号である電気信号をデジタル信号へ変換するためのＡ／Ｄコンバータ４（４’）と、Ａ／Ｄコンバータ４（４’）から出力されたデジタル信号を演算処理する演算処理装置５と、演算処理装置５での演算結果を表示するための表示装置６と、が示されている。

図８は図７に示した構成の接続状態判別器１の外観を示している。筐体７の先端部に光センサ２が配置され、この光センサ２で光１０を検出して検出結果を表示装置６に表示する。筐体７の内部にはアンプ３と、Ａ／Ｄコンバータ４と、演算処理装置５と、図示しない電池などの電源を備えている。

そして、光１０は光センサ２に入射して光から電気信号へ変換される。電気信号に変換された後、アナログ信号である前記電気信号をＡ／Ｄコンバータ４によりデジタル信号へ変換する。デジタル信号に変換された電気信号は演算処理装置５に入力される。

そして、演算処理装置５では入力されたデジタル信号に基づいた所定の演算処理による漏洩光の有無に基づく接続箇所の良否の判別が実行され、その判別結果が表示装置６へ出力され判別結果が表示あるいは出力される。ここで実行される所定の演算処理は漏洩光の有無に基づく接続部の良否を判別するために予め設定された閾値と電気信号との比較や、その比較結果を表示装置６へ出力するためのデータ形式を生成する。

なお、表示装置６に出力される判別結果は、音や数値あるいは文字もしくは発光色の変化等といった、操作者（図示しない）が五感で容易に認識し得る表示手法を用いている。これらの出力方法のうちのいずれかの方法が選択され、あるいは適宜に組み合わされている。

図９は図８に示した接続判別器１の変形例を示しており、筐体７の内部に備わるアンプ３と、Ａ／Ｄコンバータ４と、演算処理装置５と、表示装置６を筐体７とは別の筐体にまとめている。この別の筐体からはリード線９が引出されて筐体７へ接続し光センサ２から出力された電気信号をアンプ３へ伝送している。

そして、筐体７の先端部には光センサ２が備わり、光接続器１８の楔受け部１６や隙間１７付近に光センサ２を当てて光ケーブル２０に導光される光１０の接続部からの漏洩光の有無を検出する。

また上述の図９に示した構成をさらに変形して図１０に示すように光センサ２と光センサ２’の２個を用いてもよい。その場合は図７の構成図に示したように光センサ２’と、アンプ３’と、Ａ／Ｄコンバータ４’とが追加され演算処理装置５へ接続されている。光センサを２個用いて漏洩光をそれぞれ別の箇所で検出できるので、例えば同時に検出した２箇所の漏洩光の比較を行うことができる。図１０に示すように光接続器１８の端部の光ファイバ挿入穴１５付近に光センサ２を当てて、楔受け部１６や隙間１７には光センサ２’を同時に当ててそれぞれの漏洩光の有無を検出し、その比較結果は表示装置６にて表示される。

なお、光センサ２と光センサ２’を備えることにより、例えば数十ｃｍといった比較的に短い区間に複数の光接続器が接続されている場合など、同時に２個の光接続器の漏洩光を検出できるので、それぞれの検出結果を比較することにより容易に漏洩光の生じている光接続器を特定し接続状態の良否を判別することができる。

以上に説明した第１の実施の形態によれば、光接続器で接続された光ファイバの接続状態を容易かつ確実に判別することができる光接続器の接続状態判別器を実現できる。

また、短い区間に隣接して配置された複数の光接続器の接続状態の良否を判別できる光検出器を備えた接続状態判別器を実現できる。

＜第２の実施の形態＞
図１１に示す第２の実施の形態では前述の第１の実施の形態に比べて光センサ２の形状が異なっていることを特徴としており、その他の構成については第１の実施の形態と同様である。光センサ２の外形形状が略板状に形成されている。こうした略板状の平坦面を光接続器１８の平坦な側面に当てることにより、良好な接触を保つことができ、安定した漏洩光の検出を行うことができる。

また、図１２に示す変形例のように２つの突起部８を備えてもよい。この突起部８は入射する漏洩光などの光１０を良好に透過して光センサ２で検出可能にとなるように楔受け部１６の穴寸法に挿入可能な大きさに形成されている。そして、図１３に示すように光接続器１８の側面の楔受け部１６に嵌挿し、安定した接触状態を容易に得ることによる漏洩光の検出が可能となる。

以上に説明した第２の実施の形態によれば、光接続器の形状に合わせた形状によって容易かつ確実に光ファイバの接続状態の判別が可能な光検出器を備えた接続状態判別器を実現できる。

＜第３の実施の形態＞
図１４に示す第３の実施の形態では前述の第１の実施の形態に比べて、光センサ２を内蔵した遮光箱２５を備える構成を特徴としており、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。一般に漏洩光を検出する作業環境においては、光接続器１８からの漏洩光以外に日光や室内灯などの外光が存在している。このため光センサ２が外光と漏洩光の区別なく検出してしまうことから、目的とする漏洩光の光量を正しく検出できない可能性もあった。そのため、光センサ２に入射する不要な外光を遮断する遮光箱２５を備えている。

この遮光箱２５は光センサ２を内部に備えた収納ケース２７と、この収納ケース２７に蓋をして外光を侵入させないための遮光蓋２６との組み合わせにより構成され、収納ケース２７には光接続器１８を収納するための収納空間２８が設けられている。

図１５に示すように光接続器１８は収納ケース２７の収納空間２８内に配置される。そして図１６に示すように遮光蓋２６が閉じられて外光１６の侵入を阻止し、この状態でもって収納空間２８内に配置された光センサ２により漏洩光のみを正確に検出することができる。

なお、表示装置６は遮光蓋２６や収納ケース２７に配置されてもよく、さらにアンプ３やＡ／Ｄコンバータ４および演算処理装置５を遮光蓋２６や収納ケース２７に配置してもよい。光センサ２は第２の実施の形態に示した突起部８を備えて収納ケース２７内に配置してもよく、その他の第１、２の実施の形態に開示された構成と第３の実施の形態に開示された構成とを適宜に組み合わせてもよい。

以上に説明した第３の実施の形態によれば、光接続器の全体を収納して外部からの入射光を遮光することによって容易かつ確実に光ファイバの接続状態を判別可能な光検出器を備えた接続状態判別器を実現できる。

第１〜３の実施の形態が適用される光接続器の概観図を示す。 第１〜３の実施の形態が適用される光接続器の接続部を示す。 第１〜３の実施の形態が適用される光接続器の接続部の概略断面図を（ａ）〜（ｃ）に示す。 第１〜３の実施の形態が適用される接続部の詳細を説明するための説明図を示す。 第１〜３の実施の形態が適用される接続部の詳細を説明するための説明図を示す。 第１〜３の実施の形態が適用される接続部の詳細を説明するための説明図を示す。 第１の実施の形態の全体構成図を示す。 第１の実施の形態の光センサを用いた全体構成図を示す。 第１の実施の形態の光センサの変形例を示す。 第１の実施の形態の光センサの別の変形例を示す。 第２の実施の形態の光センサを用いた全体構成図を示す。 第２の実施の形態の光センサの変形例を示す。 第２の実施の形態の光センサを用いた漏洩光の検出状態を示す。 第３の実施の形態の全体構成図を示す。 第３の実施の形態の収納ケースと光接続器の関係の説明図を示す。 第３の実施の形態の遮光箱により漏洩光を検出している状態を示す。

符号の説明

１ 判別器
２、２’ フォトセンサ
３、３’ アンプ
４、４’ Ａ／Ｄコンバータ
５ 演算処理装置
６ 表示装置
７ 筐体
８ 受光突起
９ 接続ケーブル
１０ 光
１５ 光ファイバ挿入穴
１６ 楔受け部
１７ 隙間
１８ 光接続器
２０ 光ケーブル

Claims (6)

1. ２つの基盤により光ファイバを挟持して当該光ファイバの端面同士を接続する光接続器に接触させて、前記２つの基盤間の隙間からの漏洩光を検知し電気信号に変換して出力する光検知器と、
   光検知器から出力された電気信号に基づいて漏洩光の有無を判別する判別装置と、
   前記判別の結果を出力する出力装置と、
   を備えることを特徴とする接続状態判別器。
2. 前記光検知器は、
   光接続器に点接する尖端部を備えることを特徴とする請求項１に記載の接続状態判別器。
3. 前記光検知器は、
   光接続器に密接する平面部を備えることを特徴とする請求項１に記載の接続状態判別器。
4. 前記光検知器は、
   光接続器の楔受け部に嵌着する嵌着突起を備えることを特徴とする請求項１または３に記載の接続状態判別器。
5. 前記光検知器は、
   光接続器の全体を収納して外部からの光を遮光する遮光ケースを備えることを特徴とする請求項１、３、４のうちのいずれか１項に記載の接続状態判別器。
6. 前記光検知器を複数備えることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の接続状態判別器。

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