光ファイバの調心装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、多心光ファイバの融着接続機などにおいて、各光ファイバを個別に調心する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３（ａ）に、調心装置のうちの一方の側のＶ溝ブロック１０を模型的に示し、そのＢ方向矢視図を（ｂ）に示した。もう一方の側のＶ溝ブロックは図示を省いているが、後記の点を除いて同じ構造である。なお、説明都合上、ｘｙｚの方向を各図に付けた矢印のように定める。本明細書の図面におけるｙ方向は、すべて上下方向を示しているが、ｙ方向が鉛直方向と一致しない場合も考えられる。本発明は、そのような場合も包含する。
【０００３】１４はＶ溝で、その片方の斜面１６は、Ｖ溝ブロック１０に対して固定した状態である（Ｖ溝ブロック１０の本体１２自体を加工して形成したもの）。Ｖ溝１４の他方の斜面１８は、可動プレート２０のｙ方向端面に形成されている。可動プレート２０は、Ｖ溝ブロック１０に形成した溝２２内に納まっていて、ｙ方向に変位可能である。２４は光ファイバである。
【０００４】図４のように、可動プレート２０が上下する（ｙ方向に進退する）と、Ｖ溝１４の形状が変化し、光ファイバが変位する。すなわち、可動プレート２０が下がると（ｂ）光ファイバ２４は右下に動き、可動プレート２０が上がると（ｃ）、光ファイバ２４は左上に動く。結局、（ｄ）の矢印２６のように、光ファイバ２４の位置を調節できる。そこで、もう一方のＶ溝ブロック（図３で図示していない）において、図４（ｅ）のように、Ｖ溝１４の片方の斜面１６と他方の斜面１８の位置を逆にすると、光ファイバ２４の位置を矢印２８（矢印２６とクロスする方向）のように調節できる。よって接続しようとする光ファイバ２４同士の調心が可能になる。なお、図３，図４は模型的に描いている。実際には、可動プレート２０の厚さは百μm単位であり、可動プレート２０を上下させる（ｙ方向に進退させる）距離はμm単位（あるいはそれ以下）である。
【０００５】［可動プレート２０の駆動機構］図５に一例を示す。３０は、ｚ方向に細長いアームである。アーム３０は、一端をＶ溝ブロック１０の本体１２（図示省略）に、ｘ方向のピン３２で止められて（３４はリーマ孔）、揺動自在になっている。アーム３０の自由端に可動プレート２０を連結する。３６は微動アクチュエータである。たとえばピエゾ素子の圧電アクチュエータなどを用いる。圧電アクチュエータは、印加電圧に応じて±ｙ方向における数十μmまでの変位を、0.10μmオーダーの精度で制御できる。圧電アクチュエータの伸縮方向は、可動プレートの変位方向と一致している。３８はバネ力を模型的に示したものである。
【０００６】微動アクチュエータ３６によりアーム３０をｙ方向に回動させると、テコの原理で、可動プレート２０がｙ方向に変位する。そしてその結果、上記のように光ファイバの位置が変わる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】（１）可動プレート２０の変位精度は1.0μm以下が要求される。ところがアーム３０のテコの支点となる部分にピン３２，リーマ孔３４を用いているため、それらの嵌合状態（隙間）により、支点が5〜10μm程度ずれることがある。この遊びのために安定した動作が得られない。
（２）微動アクチュエータ３６の取付スペースの都合上（ｘ方向の厚みが、アクチュエータ３６＞アーム３０）、アーム３０に対する取付け位置を、1本ずつ、ｚ方向にずらす必要がある。そのため、支点（ピン３２）から力点（アクチュエータ３６）までの距離ａ（図５）が変わる。ａが変わると、微動アクチュエータ３６の変位ストロークが同じであっても、アーム３０の先端に連結してある可動プレート２０の変位量に大きな違いが生じる。実際の調心プロセスにおいて、各可動プレート２０の変位量に大差は無い。そのため、微動アクチュエータ３６に印加する電圧制御が複雑になり、その結果、光ファイバの正確な調心が難しくなる。
【０００８】（３）各アーム３０は互いに隣接している（図５ではわざと離して描いてある）。そのため、微小動作を1本の光ファイバにかけようとした場合、隣接するアーム３０との間に摩擦が生じて、個別の調心動作が正確にできない場合がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１に例示するように、（１）アーム３０は一端が固定端、他端が自由端をなし、固定端は、ボルト４０などにより相互に連結固定する。さらにこれらを、Ｖ溝ブロック本体に固定する。そしてアーム３０の自由端に可動プレート２０を連結する。
（２）アーム３０に、アーム変位の起点をなすようにｙ方向の切欠き４２を設け、その切欠き４２と可動プレート２０との間に、微動アクチュエータ３６を設ける。
【００１０】（３）アームの固定端側において、アーム３０間が離隔するようにスペーサ４４を挿入してもよい。
【００１１】
【作 用】（１）アーム３０の一端を固定しても、切欠き４２があるため、切欠き４２の底Ａを支点（起点）として、アーム３０は弾性変形し、回動できる。
（２）切欠き４２の位置は自由に変えることができる。そのため、上記のように取付スペースの都合で、微動アクチュエータ３６の取付け位置をアーム３０ごとにｚ方向にずらせても、それに応じて切欠き４２の位置を変えることができる。そして、・テコの作用点（可動プレート２０）から力点（アクチュエータ３６）までの距離ｂと、・テコの作用点（可動プレート２０）から支点（切欠き４２）までの距離ｃ、との比を、全てのアーム３０について等しくすることができる。ｂ／ｃが一定であると、微動アクチュエータ３６の同一ストロークに対して、可動プレート２０の変位量は等しくなる。
【００１２】（３）アーム３０同士を離隔的に配置するために、固定部分においてアーム３０間にスペーサ４４を挿入すると、アーム３０の実際に動作する部分（切欠き４２から先）では、隣接するアーム３０同士の接触はなくなる。
【００１３】
【実施例】アーム３０は、少なくとも切欠き４２を起点として弾性変形する一体的、あるいは複合的な材質・構成とした。切欠き４２は、スリット状の＜細長いものとした。数値例を示せば、深さｅが3.5mmで、幅ｆが1.5mmである（アーム３０の幅ｄが5mmのとき）。ただし切欠き４２の形はスリット状だけでなく、その他の変形例として、たとえばＶ形などとすることもできる。要は、弾性変形が容易となるように、アームの幅を部分的に狭くすればよい。切欠き４２は、アーム３０の上辺からスタートして下向きに形成したが、これと反対方向（下辺からスタートして上向き）に形成してもよい。また、従来用いていたバネ３８を無くした。その代わりに、微動アクチュエータ３６により常時アーム３０を少しｙ方向に持ち上げておき、アーム３０自体の弾性により、戻りの力が働くようにした。微動アクチュエータ３６には、スタック型の圧電アクチュエータを用いた。なお、本実施例においては、横長アームを用いたが、アームの形状には種々の変形例が存在する。また、アーム同士を離隔配列するために板状のスペーサを採用したが、他構造で代用できることは勿論である。
【００１４】なおまた、図１では、発明を平易に説明する目的により、アーム３０の自由端側を簡略的に図示している。図３に、可動プレート２０を含んだアーム先端部の構成例を示す。可動プレート２０のピッチは心線ピッチに対応して非常に狭いが、アーム３０の形状はこれらに比較して大であり、アーム３０間の幅も広い。そこで、アーム３０の立上り３１の先端内側に、必要に応じて肉厚部３３を設け、この肉厚部３３の内側から可動プレート２０を延設することによって可動プレート２０同士を近接させる。アーム３０の積層時に、肉厚部３３が互いに重なり合わないようにするため、肉厚部３３の位置は上下にずらす。さらに、可動プレート２０は上下に変位するから、肉厚部３３の上下の端面が衝突するのを防止するために、隣り合った肉厚部３３の端面間には所定の隙間が設けられる。
【００１５】
【発明の効果】可動プレートは、一端を相互に連結固定したアームの自由端に連結されており、前記アームにアームの屈曲位置となる切欠きが設けられ、その切欠きと前記可動プレートとの間に、前記アームをｙ方向に駆動する微動アクチュエータが設けられているので、（１）切欠き４２の底Ａを支点として、アーム３０は回動できる。そのため、アーム３０の一端をピン止めして揺動自在としていた従来の場合のように、ピン止め部分の嵌合状態（隙間）により、テコ動作の支点がずれて（遊びができて）動作が不安定になることがない。
（２）上記のように取付スペースの都合で、微動アクチュエータ３６の取付け位置を各アーム３０ごとにｚ方向にずらす必要があつても、それに応じて切欠き４２の位置を変えることができる。そのため、微動アクチュエータ３６の同一ストロークに対して可動プレート２０の変位量は等しくすることができ、正確な調心が可能になる。
【００１６】（３）固定部分においてアーム３０間を離隔した場合は、アーム３０の実際に動作する切欠き４２から先の部分で、隣接するアーム３０同士の接触はなくなる。そのため、隣接するアーム３０が摩擦によって誤動作を起すことがなくなり、個々の光ファイバごとに、正確な調心ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における可動プレートの駆動機構の模型的説明図。
【図２】本発明の可動プレートの駆動機構におけるアーム先端部の構成をより具体的に示した一例の説明図。
【図３】本発明が適用されるＶ溝ブロックの模型的説明図（本発明と従来技術に共通）。
【図４】可動プレートの動きと光ファイバの動きの関係を示す説明図（本発明と従来技術に共通）。
【図５】可動プレートの従来の駆動機構の一例の模型的説明図。
【符号の説明】
１０ Ｖ溝ブロック
１２ Ｖ溝ブロック本体
１４ Ｖ溝
１６ Ｖ溝の片方の斜面
１８ Ｖ溝の他方の斜面
２０ 可動プレート
２２ 溝
２４ 光ファイバ
３０ アーム
３１ アーム立上り
３２ ピン
３３ 肉厚部
３４ リーマ孔
３６ 微動アクチュエータ
３８ バネ
４０ ボルト
４２ 切欠き（たとえばスリット状）
４４ スペーサ
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、多心光ファイバの融着接続機などにおいて、各光ファイバを個別に調心する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３（ａ）に、調心装置のうちの一方の側のＶ溝ブロック１０を模型的に示し、そのＢ方向矢視図を（ｂ）に示した。もう一方の側のＶ溝ブロックは図示を省いているが、後記の点を除いて同じ構造である。なお、説明都合上、ｘｙｚの方向を各図に付けた矢印のように定める。本明細書の図面におけるｙ方向は、すべて上下方向を示しているが、ｙ方向が鉛直方向と一致しない場合も考えられる。本発明は、そのような場合も包含する。
【０００３】１４はＶ溝で、その片方の斜面１６は、Ｖ溝ブロック１０に対して固定した状態である（Ｖ溝ブロック１０の本体１２自体を加工して形成したもの）。Ｖ溝１４の他方の斜面１８は、可動プレート２０のｙ方向端面に形成されている。可動プレート２０は、Ｖ溝ブロック１０に形成した溝２２内に納まっていて、ｙ方向に変位可能である。２４は光ファイバである。
【０００４】図４のように、可動プレート２０が上下する（ｙ方向に進退する）と、Ｖ溝１４の形状が変化し、光ファイバが変位する。すなわち、可動プレート２０が下がると（ｂ）光ファイバ２４は右下に動き、可動プレート２０が上がると（ｃ）、光ファイバ２４は左上に動く。結局、（ｄ）の矢印２６のように、光ファイバ２４の位置を調節できる。そこで、もう一方のＶ溝ブロック（図３で図示していない）において、図４（ｅ）のように、Ｖ溝１４の片方の斜面１６と他方の斜面１８の位置を逆にすると、光ファイバ２４の位置を矢印２８（矢印２６とクロスする方向）のように調節できる。よって接続しようとする光ファイバ２４同士の調心が可能になる。なお、図３，図４は模型的に描いている。実際には、可動プレート２０の厚さは百μm単位であり、可動プレート２０を上下させる（ｙ方向に進退させる）距離はμm単位（あるいはそれ以下）である。
【０００５】［可動プレート２０の駆動機構］図５に一例を示す。３０は、ｚ方向に細長いアームである。アーム３０は、一端をＶ溝ブロック１０の本体１２（図示省略）に、ｘ方向のピン３２で止められて（３４はリーマ孔）、揺動自在になっている。アーム３０の自由端に可動プレート２０を連結する。３６は微動アクチュエータである。たとえばピエゾ素子の圧電アクチュエータなどを用いる。圧電アクチュエータは、印加電圧に応じて±ｙ方向における数十μmまでの変位を、0.10μmオーダーの精度で制御できる。圧電アクチュエータの伸縮方向は、可動プレートの変位方向と一致している。３８はバネ力を模型的に示したものである。
【０００６】微動アクチュエータ３６によりアーム３０をｙ方向に回動させると、テコの原理で、可動プレート２０がｙ方向に変位する。そしてその結果、上記のように光ファイバの位置が変わる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】（１）可動プレート２０の変位精度は1.0μm以下が要求される。ところがアーム３０のテコの支点となる部分にピン３２，リーマ孔３４を用いているため、それらの嵌合状態（隙間）により、支点が5〜10μm程度ずれることがある。この遊びのために安定した動作が得られない。
（２）微動アクチュエータ３６の取付スペースの都合上（ｘ方向の厚みが、アクチュエータ３６＞アーム３０）、アーム３０に対する取付け位置を、1本ずつ、ｚ方向にずらす必要がある。そのため、支点（ピン３２）から力点（アクチュエータ３６）までの距離ａ（図５）が変わる。ａが変わると、微動アクチュエータ３６の変位ストロークが同じであっても、アーム３０の先端に連結してある可動プレート２０の変位量に大きな違いが生じる。実際の調心プロセスにおいて、各可動プレート２０の変位量に大差は無い。そのため、微動アクチュエータ３６に印加する電圧制御が複雑になり、その結果、光ファイバの正確な調心が難しくなる。
【０００８】（３）各アーム３０は互いに隣接している（図５ではわざと離して描いてある）。そのため、微小動作を1本の光ファイバにかけようとした場合、隣接するアーム３０との間に摩擦が生じて、個別の調心動作が正確にできない場合がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１に例示するように、（１）アーム３０は一端が固定端、他端が自由端をなし、固定端は、ボルト４０などにより相互に連結固定する。さらにこれらを、Ｖ溝ブロック本体に固定する。そしてアーム３０の自由端に可動プレート２０を連結する。
（２）アーム３０に、アーム変位の起点をなすようにｙ方向の切欠き４２を設け、その切欠き４２と可動プレート２０との間に、微動アクチュエータ３６を設ける。
【００１０】（３）アームの固定端側において、アーム３０間が離隔するようにスペーサ４４を挿入してもよい。
【００１１】
【作 用】（１）アーム３０の一端を固定しても、切欠き４２があるため、切欠き４２の底Ａを支点（起点）として、アーム３０は弾性変形し、回動できる。
（２）切欠き４２の位置は自由に変えることができる。そのため、上記のように取付スペースの都合で、微動アクチュエータ３６の取付け位置をアーム３０ごとにｚ方向にずらせても、それに応じて切欠き４２の位置を変えることができる。そして、・テコの作用点（可動プレート２０）から力点（アクチュエータ３６）までの距離ｂと、・テコの作用点（可動プレート２０）から支点（切欠き４２）までの距離ｃ、との比を、全てのアーム３０について等しくすることができる。ｂ／ｃが一定であると、微動アクチュエータ３６の同一ストロークに対して、可動プレート２０の変位量は等しくなる。
【００１２】（３）アーム３０同士を離隔的に配置するために、固定部分においてアーム３０間にスペーサ４４を挿入すると、アーム３０の実際に動作する部分（切欠き４２から先）では、隣接するアーム３０同士の接触はなくなる。
【００１３】
【実施例】アーム３０は、少なくとも切欠き４２を起点として弾性変形する一体的、あるいは複合的な材質・構成とした。切欠き４２は、スリット状の＜細長いものとした。数値例を示せば、深さｅが3.5mmで、幅ｆが1.5mmである（アーム３０の幅ｄが5mmのとき）。ただし切欠き４２の形はスリット状だけでなく、その他の変形例として、たとえばＶ形などとすることもできる。要は、弾性変形が容易となるように、アームの幅を部分的に狭くすればよい。切欠き４２は、アーム３０の上辺からスタートして下向きに形成したが、これと反対方向（下辺からスタートして上向き）に形成してもよい。また、従来用いていたバネ３８を無くした。その代わりに、微動アクチュエータ３６により常時アーム３０を少しｙ方向に持ち上げておき、アーム３０自体の弾性により、戻りの力が働くようにした。微動アクチュエータ３６には、スタック型の圧電アクチュエータを用いた。なお、本実施例においては、横長アームを用いたが、アームの形状には種々の変形例が存在する。また、アーム同士を離隔配列するために板状のスペーサを採用したが、他構造で代用できることは勿論である。
【００１４】なおまた、図１では、発明を平易に説明する目的により、アーム３０の自由端側を簡略的に図示している。図３に、可動プレート２０を含んだアーム先端部の構成例を示す。可動プレート２０のピッチは心線ピッチに対応して非常に狭いが、アーム３０の形状はこれらに比較して大であり、アーム３０間の幅も広い。そこで、アーム３０の立上り３１の先端内側に、必要に応じて肉厚部３３を設け、この肉厚部３３の内側から可動プレート２０を延設することによって可動プレート２０同士を近接させる。アーム３０の積層時に、肉厚部３３が互いに重なり合わないようにするため、肉厚部３３の位置は上下にずらす。さらに、可動プレート２０は上下に変位するから、肉厚部３３の上下の端面が衝突するのを防止するために、隣り合った肉厚部３３の端面間には所定の隙間が設けられる。
【００１５】
【発明の効果】可動プレートは、一端を相互に連結固定したアームの自由端に連結されており、前記アームにアームの屈曲位置となる切欠きが設けられ、その切欠きと前記可動プレートとの間に、前記アームをｙ方向に駆動する微動アクチュエータが設けられているので、（１）切欠き４２の底Ａを支点として、アーム３０は回動できる。そのため、アーム３０の一端をピン止めして揺動自在としていた従来の場合のように、ピン止め部分の嵌合状態（隙間）により、テコ動作の支点がずれて（遊びができて）動作が不安定になることがない。
（２）上記のように取付スペースの都合で、微動アクチュエータ３６の取付け位置を各アーム３０ごとにｚ方向にずらす必要があつても、それに応じて切欠き４２の位置を変えることができる。そのため、微動アクチュエータ３６の同一ストロークに対して可動プレート２０の変位量は等しくすることができ、正確な調心が可能になる。
【００１６】（３）固定部分においてアーム３０間を離隔した場合は、アーム３０の実際に動作する切欠き４２から先の部分で、隣接するアーム３０同士の接触はなくなる。そのため、隣接するアーム３０が摩擦によって誤動作を起すことがなくなり、個々の光ファイバごとに、正確な調心ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における可動プレートの駆動機構の模型的説明図。
【図２】本発明の可動プレートの駆動機構におけるアーム先端部の構成をより具体的に示した一例の説明図。
【図３】本発明が適用されるＶ溝ブロックの模型的説明図（本発明と従来技術に共通）。
【図４】可動プレートの動きと光ファイバの動きの関係を示す説明図（本発明と従来技術に共通）。
【図５】可動プレートの従来の駆動機構の一例の模型的説明図。
【符号の説明】
１０ Ｖ溝ブロック
１２ Ｖ溝ブロック本体
１４ Ｖ溝
１６ Ｖ溝の片方の斜面
１８ Ｖ溝の他方の斜面
２０ 可動プレート
２２ 溝
２４ 光ファイバ
３０ アーム
３１ アーム立上り
３２ ピン
３３ 肉厚部
３４ リーマ孔
３６ 微動アクチュエータ
３８ バネ
４０ ボルト
４２ 切欠き（たとえばスリット状）
４４ スペーサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｖ溝ブロックの本体内において可動プレートが変位可能になっていて、その可動プレートの変位によって、Ｖ溝ブロックに保持している光ファイバの調心が行われる、光ファイバの調心装置において、前記可動プレートは、一端を固定したアームの自由端に連結されており、前記アームにはアーム変位の起点をなす切欠きが設けられ、その切欠きと前記可動プレートとの間に、前記アームを駆動する微動アクチュエータが設けられている、光ファイバの調心装置。
【請求項２】 アームを固定している部分において、前記アーム間が離隔されている、請求項１記載の、光ファイバの調心装置。
【請求項１】 Ｖ溝ブロックの本体内において可動プレートが変位可能になっていて、その可動プレートの変位によって、Ｖ溝ブロックに保持している光ファイバの調心が行われる、光ファイバの調心装置において、前記可動プレートは、一端を固定したアームの自由端に連結されており、前記アームにはアーム変位の起点をなす切欠きが設けられ、その切欠きと前記可動プレートとの間に、前記アームを駆動する微動アクチュエータが設けられている、光ファイバの調心装置。
【請求項２】 アームを固定している部分において、前記アーム間が離隔されている、請求項１記載の、光ファイバの調心装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【特許番号】第２９１６０７４号
【登録日】平成１１年（１９９９）４月１６日
【発行日】平成１１年（１９９９）７月５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−３４８１５０
【出願日】平成５年（１９９３）１２月２５日
【公開番号】特開平７−１９１２２８
【公開日】平成７年（１９９５）７月２８日
【審査請求日】平成９年（１９９７）６月２６日
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【参考文献】
【文献】特開 平５−２７３４３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−１９４５３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−４３５４５（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１１年（１９９９）４月１６日
【発行日】平成１１年（１９９９）７月５日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）１２月２５日
【公開番号】特開平７−１９１２２８
【公開日】平成７年（１９９５）７月２８日
【審査請求日】平成９年（１９９７）６月２６日
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【参考文献】
【文献】特開 平５−２７３４３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−１９４５３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−４３５４５（ＪＰ，Ａ）
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