JPH06229716A - 光コネクタ間の位置ずれ推定方法及び光コネクタのガイドピン穴特性検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接続損失値から結合時の光コネクタ間の相対
的な位置ずれを推定する方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 コネクタ結合時に突き合わされる各対の光フ
ァイバ（７，８）間の接続損失値を求め、その接続損失
値から各対の光ファイバのコア間のコア軸ずれを求め
る。また、各光コネクタ（１，２）における各光ファイ
バのコアの偏心を測定すると共に、一方の光コネクタに
対して他方の光コネクタの位置を仮想的にずらし、その
際の各対の光ファイバのコア間のコア軸ずれを、前記コ
ア偏心測定値から求める。そして、接続損失値から求め
られたコア軸ずれと、前記の仮想的なコア軸ずれとが最
も一致する場合における仮想的位置ずれを求める。本発
明は、このようにして求められた仮想的位置ずれを実際
の光コネクタ間の相対的な位置ずれと推定することを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信等の分野におい
て複数本の光ファイバを結合するために用いられる多心
光コネクタに関し、特に、結合された光コネクタ間の相
対的な位置ずれを推定する方法、及び、光コネクタのガ
イドピン穴の特性を検査する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光コネクタにおける接続損失の要因とし
ては、光ファイバのコア相互の軸ずれ、光ファイバ相互
の角度ずれ、光コネクタ間の端面間隙、光ファイバ相互
の構造不一致等があるが、通常の単一モード光ファイバ
用コネクタでは、光ファイバのコア間の軸ずれ（以下、
「コア軸ずれ」と称する）が主要因である。一般に、コ
ア軸ずれΔ（μｍ）により生ずる接続損失値α（ｄＢ）
は、以下の式で表すことができる。

【０００３】

【数１】

【０００４】ここで、Ｃは光ファイバの構造により定ま
る定数であり、通常の単一モード光ファイバでは約０．
１９の値をとる。このように、接続損失値とコア軸ずれ
との間には明確な相関があり、接続損失値が分かれば、
コア軸ずれを求めることができる。

【０００５】コア軸ずれの主要因は、光コネクタのファ
イバ穴の加工精度である。しかし、通常の単一モード光
ファイバ用コネクタで要求される偏心量約２μｍ以下の
領域では、ファイバ穴の偏心測定値と実際の接続損失値
との間には殆ど相関は認められない。これは、光ファイ
バのコアの偏心とファイバ穴の偏心とは必ずしも一致し
ないためである。即ち、光コネクタのファイバ穴と、当
該ファイバ穴に挿入される光ファイバとの間には必ず１
μｍ程度のクリアランスが必要であり、更に、光ファイ
バ自身も外径中心に対してコアが０．５μｍ程度偏心し
ているため、ファイバ穴に偏心がない場合であっても、
コア軸ずれが生ずることがある。

【０００６】近年、光ファイバを光コネクタに取り付け
た後に光ファイバのコアの偏心を測定する技術が開発さ
れ、このコア偏心測定値と接続損失値との関係を評価す
ることができるようになった。

【０００７】しかしながら、依然として、コア偏心測定
と接続損失値との間には良い相関が得られていない。

【０００８】このため、従来においては、接続損失値か
ら結合時の光コネクタ間の相対的位置ずれを求めるとい
うことは行われていなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】光コネクタ同士を結合
する場合、各光コネクタの結合端面に形成された２つの
ガイドピン穴のそれぞれにガイドピンを挿入すること
で、両者の位置決めを行うのが一般的である。

【００１０】しかしながら、現実には、コネクタ結合時
に互いに対向するガイドピン穴の間隔には１〜２μｍの
不一致が存在することが多く、また、ガイドピン穴とガ
イドピンとの間のクリアランスも１μｍ程度あり、更
に、ガイドピン穴及びガイドピンの形状も必ずしも真円
ではない。

【００１１】このような状況を考えると、光コネクタは
設計通りの位置関係で正確に結合されることは少なく、
光コネクタ結合時におけるコア軸ずれをコア偏心測定値
から推定するには、必ず１〜２μｍの誤差を伴う危険が
あると云える。

【００１２】しかし、従来においては、光コネクタは正
確に位置決めされているとの前提にたって接続損失解析
を行っていたため、接続損失値とコア偏心測定値との間
には相関が認められず、従って、接続損失値から光コネ
クタ間の相対的位置ずれを求めることはできなかった。
また、従来の考え方では、接続損失値の着脱変動に関し
ても何ら説明できなかった。

【００１３】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、接続損失値から結合時の光コネク
タ間の相対的な位置ずれを推定する方法を提供すること
にある。また、本発明は、推定された位置ずれからガイ
ドピン穴特性の検査をも可能とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、複数本の光ファイバが取
り付けられた光コネクタ同士を結合させた場合における
両光コネクタ間の相対的な位置ずれを推定する方法にお
いて、コネクタ結合時に突き合わされる各対の光ファイ
バ間の接続損失値を求める第１ステップと、前記接続損
失値から前記各対の光ファイバのコア間の軸ずれを求め
る第２ステップと、各光コネクタにおける各光ファイバ
のコアの偏心を測定する第３ステップと、一方の光コネ
クタに対して他方の光コネクタの位置を仮想的にずら
し、その際の前記各対の光ファイバのコア間の軸ずれ
を、第３ステップで測定されたコアの偏心から求める第
４ステップと、第２ステップで求められた軸ずれと第４
ステップで求められた軸ずれとが最も一致する場合にお
ける前記仮想的位置ずれを求める第５ステップとを備
え、第５ステップで求められた仮想的位置ずれを実際の
光コネクタ間の位置ずれと推定することを特徴としてい
る。

【００１５】上記第５ステップでは、第２ステップで求
められた軸ずれと第４ステップで求められた軸ずれとの
差の二乗和が最小となる場合における仮想的位置ずれを
求めるようにしたことを特徴としている。

【００１６】また、第２ステップで求められた軸ずれと
第４ステップで求められた軸ずれとの差の絶対値和が最
小となる場合における仮想的位置ずれを求めるようにし
ても良い。

【００１７】位置決め用のガイドピンが挿入されるガイ
ドピン穴が結合端面に形成されている光コネクタ同士を
結合させる場合においては、一方の光コネクタのガイド
ピン穴に対する他方の光コネクタのガイドピン穴の位置
ずれを光コネクタ間の位置ずれとするのが好適である。

【００１８】尚、請求項５に記載の発明はガイドピン穴
特性検査方法であり、検査対象となる光コネクタに光フ
ァイバを仮固定した後、上記の位置ずれ推定方法を実施
して、求められた位置ずれからガイドピン穴の特性を検
査するものである。

【００１９】

【作用】本発明の構成によれば、実際の接続損失値及び
コア偏心測定値から光コネクタ間の相対的な位置ずれを
求めることができる。即ち、接続損失値から得られる実
際のコア軸ずれと光コネクタ間の仮想的な位置ずれ及び
コア偏心測定値から得られる仮想的なコア軸ずれとが最
も一致した場合、その際の仮想的位置ずれが実際の位置
ずれと考えることができる。よって、接続損失値及びコ
ア偏心測定値を求めることで、光コネクタ間の相対的位
置ずれを定量的に評価することが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、図面に共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明が適用され得る光コネクタを
示しており、図１の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ見る方
向を変えての斜視図である。各光コネクタ１，２は、そ
の前端面（結合端面）３，４の両側部分に、互いに平行
に延びる２つのガイドピン穴５ａ，５ｂ；６ａ，６ｂを
有している。また、これらのガイドピン穴５ａ，５ｂ；
６ａ，６ｂの間には複数（図示実施例では１６）のファ
イバ穴が形成されている。各ファイバ穴には光ファイバ
７，８が挿入され、光コネクタ１，２の前端面３，４で
ファイバ穴の開口から光ファイバ７，８の端面が露出し
ている。

【００２２】このような光コネクタ１，２同士を結合す
る場合には、前端面３，４を互いに正対させ、対向する
ガイドピン穴５ａ，６ａ及びガイドピン穴５ｂ，６ｂに
それぞれガイドピン９ａ，９ｂを挿入することで位置決
めを行い、前端面３，４同士を突き合わせる。

【００２３】尚、以下の説明において、区別のため、一
方の光コネクタ１をサンプル側光コネクタ１、他方の光
コネクタ２をマスタ側光コネクタ２と呼ぶ。また、本発
明に従って推定する光コネクタ１，２間の相対的位置ず
れは、サンプル側光コネクタ１の一方のガイドピン穴５
ａに対するマスタ側光コネクタ２の対応のガイドピン穴
６ａの軸ずれとして表すことができるが、更に、この軸
ずれを、以下の説明ではずれの大きさ及び方向性を明ら
かにするため、サンプル側光コネクタ１のガイドピン穴
５ａを基準として定めた直角座標系（ＸＹ座標系）に対
する、マスタ側光コネクタ２のガイドピン穴６ａを基準
として定めた直角座標系（Ｘ′Ｙ′座標系）のずれで表
すものとする。

【００２４】本発明の方法を実施する場合、まず、１対
の光コネクタ１，２を上述した如くガイドピン９ａ，９
ｂを介在させて結合し、突き合わされた各対の光ファイ
バ７，８間の接続損失値を測定する。

【００２５】前述したように、接続損失値とコア軸ずれ
との間には相関があり、式（１）から次式が導き出され
る。

【００２６】

【数２】

【００２７】式中、ｉはサンプル側光コネクタ１の基準
ガイドピン穴５ａからｉ番目の光ファイバを示し、Δ_oi
はｉ番目の光ファイバ７，８間のコア軸ずれ、α_i はｉ
番目の対の光ファイバ７，８間の接続損失値である。

【００２８】次いで、本願出願人により出願された特願
平４−２２６０６４号明細書に記載されているような適
当な測定方法により、各光コネクタ１，２における各光
ファイバ７，８のコアの実際の偏心を測定する。

【００２９】ここで、特願平４−２２６０６４号明細書
に記載されている測定方法をサンプル側光コネクタ１に
適用した例について簡単に説明する。この測定方法にお
いては、まず、ガイドピン穴５ａ，５ｂに後端面１０側
から照明光を入射し、前端面３側で透過照明光を撮像す
ることにより、ガイドピン穴５ａ，５ｂの中心位置を求
める。次に、ガイドピン穴５ａ，５ｂの中心位置と設計
データに基づき、ファイバ穴に挿入された光ファイバ７
のコア中心の設計位置を求める。そして、ファイバ穴に
挿入された光ファイバ７に後端から照明光を入射し、前
端面３側で光ファイバ７からの出射照明光を撮像するこ
とにより、光ファイバ７のコアの中心位置を求める。こ
れにより、光ファイバ７のコア中心位置の前記設計位置
からの偏心を測定するのである。マスタ側光コネクタ２
の場合も同様にしてコア偏心測定値を求めることができ
る。

【００３０】いま、このようにして求められたサンプル
側光コネクタ１の各光ファイバ７のコア偏心測定値を、
サンプル側光コネクタ１上の座標系を基準としたＸ方向
及びＹ方向のずれｘ_si，ｙ_siとして表すこととする。ま
た、マスタ側光コネクタ２の各光ファイバ８のコア偏心
測定値を、同様にサンプル側光コネクタ１上の座標系を
基準としたＸ方向及びＹ方向のずれｘ_mi，ｙ_miと表す。

【００３１】ところで、サンプル側光コネクタ１及びマ
スタ側光コネクタ２上の両座標系が一致したときが、両
光コネクタ１，２がガイドピン９ａ，９ｂにより正確に
位置合わせされた場合になる。しかしながら、実際に
は、光コネクタ１，２間には位置ずれが生じているのが
大多数である。

【００３２】そこで、本発明によれば、結合された光コ
ネクタ１，２間に若干の位置ずれがあるものと仮定す
る。即ち、図２に示すように、マスタ側光コネクタ２上
の座標系が、サンプル側光コネクタ１上の座標系に対し
て、Ｘ方向にずれｐ、Ｙ方向にずれｑ及び回転方向にず
れθを生じているものとする。

【００３３】このように光コネクタ１，２間に仮想的な
位置ずれを設定し、かつ、基準ガンドピン穴５ａの中心
と設計上のｉ番目の光ファイバ７のコア中心との間の距
離をｄ_i とすると、θが非常に小さな値として、ｉ番目
の光ファイバ７，８間における仮想的なコア軸ずれΔ_i
は次式で求められる。

【００３４】

【数３】

【００３５】上式において、Δ_xiはｉ番目の光ファイバ
７，８間のＸ方向の軸ずれを示し、Δ_yiはｉ番目の光フ
ァイバ７，８間のＹ方向の軸ずれを示している。

【００３６】この仮想的なコア軸ずれΔ_i と、測定され
た接続損失値から求められたコア軸ずれΔ_oiとが最も一
致する場合、その際の仮想的位置ずれが実際の位置ずれ
を再現していることになる。

【００３７】このコア軸ずれΔ_i ，Δ_oiとが最も一致す
る場合は最小二乗法を用いることで探索することができ
る。最小二乗法は、次式で示すように、コア軸ずれ
Δ_i ，Δ_oiの差の二乗和が最小となる最適解（ｐ，ｑ，
θ）を求めるものである。

【００３８】

【数４】

【００３９】上式（４）における最適解は、山登り法と
一般に呼ばれる探索法を用いることで求めることができ
る。この山登り法は、マイクロコンピュータに適用する
ことが可能であり、その処理手順は図３に示すフローチ
ャートの通りである。以下、このフローチャートに沿っ
て式（４）の最適解を求める。

【００４０】まず、ステップではｐ，ｑ，θの初期値
ｐ₀ ，ｑ₀ ，θ₀ を設定する。

【００４１】次に、ステップにおいて、上記の式
（４）をｐ，ｑ，θでそれぞれ微分した式に初期値
ｐ₀ ，ｑ₀ ，θ₀ 代入し、計算する。ここで、

【００４２】

【数５】

【００４３】である。

【００４４】この後、ステップにおいて算出された値
の絶対値が１よりも十分に小さいか否かを判断し（ステ
ップ）、否の場合は、ステップに移行して、ｐ，
ｑ，θの値を微小変化させる。そして、ステップに戻
り、式（５）、（６）、（７）に新たな各数値を代入す
る。

【００４５】以上のステップ、ステップ及びステッ
プを繰り返し、ステップにおいて、ステップで算
出された値の絶対値が１よりも十分に小さいと判断した
場合、ステップに移行し、その時のｐ，ｑ，θの値を
出力する。これらが求める最適解であり、この解におけ
るサンプル側光コネクタ１とマスタ側光コネクタ２の座
標系の仮想的なずれ状態を実際の光コネクタ１，２間の
位置ずれと考えることができる。

【００４６】図４は実際に本発明による推定方法を実施
した結果を示すグラフであり、図４の（ａ）と（ｂ）
は、それぞれ、全く同一の光コネクタを２回着脱した場
合の１回目と２回目における各心の接続損失値を示して
いる。尚、実線のデータは実際に測定して得られた接続
損失値を示し、点線のデータは本発明によって求められ
た位置ずれ状態における計算上の接続損失値である。図
４の（ａ）と（ｂ）を比較すると、それぞれ実際に測定
された接続損失値が変化しており着脱変動が生じている
が、かかる場合においても、本方法によって光コネクタ
間の相対的位置ずれを再現できていることが分かる。こ
のようなコネクタ着脱による接続損失の変動という現象
は、従来では全く定量的に説明することができなかった
ものである。

【００４７】上記実施例は、１６本の光ファイバ７，８
が接続された光コネクタ１，２についてであるが、２心
以上の多心光コネクタあれば本発明を適用することは可
能である。また、上記実施例では、式（４）を解くため
に山登り法を用いているが、その他の方法により解くこ
とも可能である。更に、上記実施例では、コア軸ずれΔ
_i 、Δ_oiの差の二乗和が最小となる場合の仮想的軸ずれ
を求めているが、二乗和ではなく、絶対値和が最小とな
る場合としても良い。

【００４８】また、本発明による結合コネクタ間の位置
ずれ推定方法は、光コネクタのガンドピン穴特性を検査
するのにも適用することができる。即ち、光コネクタに
光ファイバを仮固定し、その状態にて上記方法を適用し
て結合時のコネクタ相互の位置ずれ、つまりガンドピン
穴の軸ずれを求めることで、ガンドピン穴特性を検査で
きるのである。これにより、光コネクタの品質向上を図
ることが可能となる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来で
は求めることができなかった結合時の光コネクタ間の位
置ずれ、或いは、ガンドピン穴間の軸ずれ（ガイドピン
穴特性）を接続損失値から推定することができ、定量的
な評価が可能となった。これは、光コネクタの品質保証
上重要な問題である着脱損失変動の解析に対して特に有
効であり、更に、着脱損失変動を現象解析することによ
り、品質向上面への適確な対策を採ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用され得る１対の光コネクタを示す
接続前の斜視図であり、（ａ）はマスタ側光コネクタの
側から見た図、（ｂ）はサンプル側光コネクタの側から
見た図である。

【図２】サンプル側光コネクタ上の直角座標系とマスタ
側光コネクタ上の直角座標系との間の位置関係を示す図
である。

【図３】実際のコア軸ずれと仮想的なコア軸ずれの差の
二乗和が最小となる場合の最適解を求めるための山登り
法を実行するためのフローチャートである。

【図４】本発明による推定方法を実施した結果を示すグ
ラフであり、（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、全く同一の
光コネクタを２回着脱した場合の１回目と２回目におけ
る各心の接続損失値を示すグラフである。

【符号の説明】

１…サンプル側光コネクタ、２…マスタ側光コネクタ、
３，４…前端面（結合端面）、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ
…ガイドピン穴、７，８…光ファイバ、９ａ，９ｂ…ガ
イドピン、１０…後端面。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の光ファイバが取り付けられた光
   コネクタ同士を結合させた場合における両光コネクタ間
   の相対的な位置ずれを推定する方法において、 コネクタ結合時に突き合わされる各対の光ファイバ間の
   接続損失値を求める第１ステップと、 前記接続損失値から前記各対の光ファイバのコア間の軸
   ずれを求める第２ステップと、 各光コネクタにおける各光ファイバのコアの偏心を測定
   する第３ステップと、 一方の光コネクタに対して他方の光コネクタの位置を仮
   想的にずらし、その際の前記各対の光ファイバのコア間
   の軸ずれを、前記第３ステップで測定されたコアの偏心
   から求める第４ステップと、 前記第２ステップで求められた軸ずれと前記第４ステッ
   プで求められた軸ずれとが最も一致する場合における前
   記仮想的位置ずれを求める第５ステップと、を備え、前
   記第５ステップで求められた前記仮想的位置ずれを実際
   の光コネクタ間の位置ずれと推定することを特徴とする
   光コネクタ間の位置ずれ推定方法。
2. 【請求項２】 前記第２ステップで求められた軸ずれと
   前記第４ステップで求められた軸ずれとの差の二乗和が
   最小となる場合における前記仮想的位置ずれを求めるよ
   うにしたことを特徴とする請求項１記載の光コネクタ間
   の位置ずれ推定方法。
3. 【請求項３】 前記第２ステップで求められた軸ずれと
   前記第４ステップで求められた軸ずれとの差の絶対値和
   が最小となる場合における前記仮想的位置ずれを求める
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載の光コネクタ
   間の位置ずれ推定方法。
4. 【請求項４】 位置決め用のガイドピンが挿入されるガ
   イドピン穴を結合端面に有している光コネクタ同士を結
   合させる場合において、一方の光コネクタのガイドピン
   穴に対する他方の光コネクタのガイドピン穴の位置ずれ
   を光コネクタ間の位置ずれとしたことを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項に記載の光コネクタ間の位置ず
   れ推定方法。
5. 【請求項５】 光コネクタのガイドピン穴の特性を検査
   する検査方法において、検査対象となる光コネクタに複
   数本の光ファイバを仮固定した後、請求項１〜４のいず
   れか１項に記載の光コネクタ間の位置ずれ推定方法を実
   施して光コネクタ間の位置ずれを推定することにより、
   ガイドピン穴の特性を検査することを特徴とする光コネ
   クタのガイドピン穴特性検査方法。