JPH0360087B2

JPH0360087B2 -

Info

Publication number: JPH0360087B2
Application number: JP58204427A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawada; Koichi Hoshino; Hiroshi Ishihara; Takeshi Yamada; Ko Watanabe
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1983-10-31
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1991-09-12
Also published as: JPS6095506A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高精度なコア検出とコア軸合わせを行
う光フアイバ軸調心装置に関するものである。

コア径の小さい光フアイバ、例えば、単一モー
ド光フアイバの接続にあたつてその損失を低減す
るためには、接続される２本の光フアイバのコア
の中心間のずれ（軸ずれ量）を最小にする必要が
あり、これを軸合わせ、または軸調心といつてい
る。

従来の光フアイバのコア軸合せ方法を第１図に
示す。接続すべき光フアイバの一方１を支持台３
に固定し、他方の光フアイバ２を同図に示すよう
なｘ，ｙ，ｚの各方向に微動可能な移動装置５に
連結した支持台４に固定し、光源６の光を光フア
イバ１に入射させ、光フアイバ１および２を透過
して受光器７に到達する光のパワが最大となるよ
うに支持台４を移動装置５によつて動かし、コア
の軸合わせを行う。しかし、この方法では、一般
に光を入射させる場所、接続場所、光パワをモニ
タする場所が異なるため、互いに連絡する装置を
必要としたり、それぞれの場所に作業員を配置す
る必要があり、特に光源場所、モニタ場所と接続
場所が遠隔の場合、作業上大変不便である。

一方、接続場所のみで容易に軸合わせの出来る
方法として、フアイバ中のコアを視覚的に観察
し、被接続フアイバの軸ずれがないように調心す
ることが考えられている。第２図はそのような方
法の一例を示す。光フアイバ１，２の軸に直交す
るｘ，ｙ軸の延長線上に光源１１，１２を置き、
ｙ軸方向については光フアイバを通してミラー１
３で反射させ、ｘ軸方向については光フアイバを
通して直接、それらの光フアイバ像を顕微鏡１４
で拡大すると、第３図に示す影像が得られ、光フ
アイバの中心付近にやや黒つぽくコア像２０が観
察される。したがつて、被接続フアイバ両方のコ
ア像のずれを目視で検出し、手動で光フアイバ支
持台４を移動装置５により動かすか、または顕微
鏡１４に取り付けた撮像装置１５で得た画像信号
をテレビ１６でモニタするとともに、この信号か
ら画像処理装置１７によりコアの位置を検出し、
その結果求められた軸ずれ量分を無くすように移
動装置５を駆動させることによつて対向する光フ
アイバの軸合わせを行うことができる。

このような方法でコアを観察する場合には、光
フアイバが円柱であるために、そのレンズ効果に
よつてコアの大きさが一般に実際の大きさより大
きくなり、観察される位置も実際の位置とは異な
つてくる。第４図に示すように観察方向に対して
直交する面内で、コアの軸がフアイバの中心に対
してｄだけ離れている場合、コア結像面に正しく
焦点を合わせた時（第４図ａ）には、コアの中心
はフアイバの中心に対してフアイバの屈折率nd
＝D₀だけ離れた位置に観察されることになる。
しかし、顕微鏡の焦点がそれ以外の位置に置かれ
た時（第４図ｂ）には、観察されるコアの偏心量
ＤはD₀と異なつてくる。第５図は焦点位置を移
動させた時のＤの変化を示す。数十μmの焦点位
置の変化によつてコアの観察位置には大きな変化
が生じる。

また、同様の現象は、第６図に示すように顕微
鏡１４、光フアイバ１を結ぶ線に対して光源１１
がずれた場合にも生ずる。第７図は、第６図の光
軸ずれと観察されるコア位置との関係を示すもの
で、やはり数百μmの光軸ずれで観察位置には大
きな変化を生じる。

このように顕微鏡の焦点位置のずれや光源の光
軸ずれが発生すると観察されるコア位置に大きな
影響を受け、真のコア位置を推定することとが極
めて困難であり、そのまま軸合わせの誤差となる
ことがわかる。

一方、通常の光フアイバの軸合わせにおいて
は、第８図ａに示すように光フアイバのセツトに
おいて位置ずれが生じ、本来位置２１にあるべき
光フアイバが位置２２（斜線部で表示）に置かれ
たり、第８図ｂに示すように特にミラー１３を介
して像を観測する際、ミラーーの角度にΔθの狂
いが生じると光フアイバや光源のミラーによる虚
像位置が本来の位置２３，２４から位置２５，２
６にそれぞれ変化し、何れにしても焦点位置のず
れや光軸ずれはどうしても避けられない。

また、第８図ｃに示すように直接のフアイバ像
（垂直方向）とミラーを介するフアイバ像（水平
方向）を同時に観察する場合にも、両方の像まで
の距離が異なるため両方の焦点を合わせることは
不可能である。

以上述べたように、被接続光フアイバのコアを
直接観察することによつてコア軸合わせを行う場
合には、光フアイバと顕微鏡、光源との位置関係
に誤差変動があるとコアの観察位置が大きく影響
を受け、正確なコア軸合わせができないという欠
点があつた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
正確なコアの軸合わせを行うことのできる光フア
イバ軸調心装置を提供することを目的とするもの
であり、光源、光フアイバおよび顕微鏡もしくは
光源、光フアイバ、ミラーおよび顕微鏡を一直線
上もしくはミラーの反射角を考慮した直線上に配
置せしめ、かつ光フアイバの所定の位置に顕微鏡
の焦点位置を合致せしめるよう光源および顕微鏡
を微動させる位置調整装置と、顕微鏡によつて得
たフアイバ像を撮像する撮像装置と、この撮像装
置で得たフアイバ像の軸直角方向に走査した画像
信号に現われるフアイバ上部縁および下部縁にお
ける明レベルから暗レベルへ落ち込む傾斜度とフ
アイバ上部縁近傍の二つの暗レベルバンドの幅の
比を検出する画像処理装置と、前記傾斜度を予め
定めた一定値にかつ前記暗バンドの幅の比を１に
なるように前記位置調整装置を制御する制御装置
を設けたことを特徴とするものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基いて詳細
に説明する。

第９図は本発明の実施例を示すものであり、こ
の図において第１図および第２図と同一構成要素
には同一符号を付してある。この図に示す装置
は、顕微鏡１４をフアイバ軸に直交するＸ軸、Ｙ
軸方向へ微動させる位置調整装置３１と、光源１
１，１２をそれぞれＹ軸，Ｘ軸方向へ微動させる
位置調整装置３２，３３を有し、第２図と同様顕
微鏡１４にとりつけた撮像装置１５で得た画像信
号を画像処理装置４１により焦点状態の情報と光
軸ずれの情報を抽出し、求めたデータに応じて制
御装置４２により位置調整装置３１〜３３を駆動
して源１１，１２および顕微鏡１４を移動させる
ように構成されている。

光フアイバ像を軸と直角方向に走査した時の信
号の代表例は第１０図のようになり、フアイバの
上部縁と下部縁近傍に暗レベルのバンド５１，５
２があり、コア部に相当する位置に若干のレベル
の落ち込みが存在する。光フアイバと光源間の光
軸にずれがある場合には暗レベルバンド５１，５
２の幅が上下で異なる。また、顕微鏡と光フアイ
バ間の光軸ずれがある場合は全画面の中心にフア
イバ像がこない。さらに、焦点位置に対しては、
暗レベルの両外側の明レベルから暗レベルへの落
ち込みが画像のシヤープさによつてその傾斜が異
なつてくるため、この傾斜５３，５４をモニタす
れば焦点位置を知ることができる。

第１１図は、第１０図における光軸ずれΔyと
暗レベルバンド５１，５２の幅W₁，W₂の比
W₁／W₂との関係を示したもので、Δyが０の時
に１の値となり、それからはずれるとW₁／W₂の
値はその方向により１より大きくなるか１より小
さくなる。

したがつて、画像信号の入力とその演算を行う
画像処理装置４１によつて前記明レベルバンドの
幅を検出し、その比を１とするように、また画面
中心にフアイバ中心が来るように制御装置４２に
より光源および顕微鏡の各位置調整装置を制御す
ればよい。W₁／W₂が１±0.05であれば光軸ずれ
は±50μm以内に抑えられる。

第１２図は、焦点ずれΔf₀と明レベルから暗レ
ベルへの傾斜（微係数）との関係を示したもの
で、フアイバの中心に焦点を合わせた時をΔf₀＝
０とするとフアイバの手前側に焦点がずれると
（Δf₀＞０）傾斜が急になり微係数が増加し、フ
アイバの奥側に焦点がずれると（Δf₀＜０）傾斜
が緩かになり顕微鏡は減少する。したがつて、微
係数を例えば0.065±0.01程度に設定すると、少
なくとも焦点位置ずれは±15μm以内に抑えられ
る。こうして微係数を一定値になるように制御装
置により、顕微鏡の位置調整装置を制御すれば、
焦点位置は常に一定に保たれることになる。

なお、微係数の値の設定値は、特に0.065にす
る必要はなく、画像信号からコアの検出が容易に
なるような焦点状態に対応する時の微係数にすれ
ばよい。ただし、この場合は必ずしも前述したよ
うに観察コア偏心量Ｄと実際のコア偏心量ｄとの
関係は第５図に示すように単に屈折率倍でなくな
る。そのため、その時の焦点状態に応じた倍率Ｍ
（Ｄ＝Md）によつてコアの真の位置を推定する
ことが必要である。

こうして、画像信号の光フアイバの縁における
暗レベルバンドの幅の比および明レベルから暗レ
ベルへの傾斜をモニタすることによつて、容易に
最適な光軸および焦点状態を与えるような顕微鏡
および光源の移動が可能であり、コア位置の検出
も正確になる。これらの操作は処理装置４１、制
御装置４２に計算機等を用いることにより容易に
自動化することも可能となる。

また画像処理装置４１は、第２図で説明したコ
ア位置検出用の画像処理装置１７の機能も合わせ
持つことが出来るので、その処理結果から正確な
コア位置を抽出し、被接続光フアイバ間の軸ずれ
量を求めてそれを無くすように光フアイバ支持台
４を移動させる移動装置５を制御すれば高精度な
軸調心装置が実現できる。

以上説明したように本発明の光フアイバ軸調心
装置によれば、画像処理装置によつて検出された
フアイバ像画像信号の傾斜度を一定値となるよう
に、また２つの暗レベルバンドの幅の比を１とな
るように顕微鏡および光源を位置調整することに
より、顕微鏡の焦点位置ずれおよび光源の光軸ず
れが防止でき、これらずれに起因する誤差のない
正確な軸合せを容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光パワモニタ法を用いた光フア
イバの軸調心装置の説明図、第２図はコア直接観
察系を持つた光フアイバ軸調心装置の説明図、第
３図は光フアイバ像の一例を示す図、第４図ａ，
ｂは焦点位置ずれによるコア観察位置の変化の説
明図、第５図はその実証結果を示す図、第６図は
軸調心時における光軸ずれの説明図、第７図は光
軸ずれによるコア観察位置の変化の実証図、第８
図は光軸ずれ、焦点ずれの起こる場合の説明図、
第９図は本発明の光フアイバ軸調心装置の一例を
示す概略構成図、第１０図は観察される光フアイ
バ画像信号の一例を示す波形図、第１１図および
第１２図はいずれも本発明の効果を示す説明図で
ある。１，２……光フアイバ、３，４……光フアイバ
支持台、５……移動装置、１１，１２……光源、
１３……ミラー、１４……顕微鏡、１５……撮像
装置、１６……TV、１７……画像処理装置、２
０……コア部、３１，３２，３３……位置調整装
置、４１……画像処理装置、４２……制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】１直線状に突き合わせた２本の接続対象となる
光フアイバの突き合わせ部近傍で光フアイバ軸に
直交する位置に置いた顕微鏡と、光フアイバをは
さむ反対側に置いた光源およびミラーを介在させ
て光フアイバ軸の他の直交方向に置いた光源の何
れか一方、もしくは両方とにより光フアイバを観
察して光フアイバのコア位置を検出し、該被接続
光フアイバを保持する光フアイバ固定台を移動す
ることにより光フアイバのコア軸を合わせる装置
において、前記光源、光フアイバおよび顕微鏡を一直線上
に配置せしめるかもしくは光源、光フアイバ、ミ
ラーおよび顕微鏡をミラーの反射角を考慮した直
線上に配置せしめ、かつ光フアイバの所定の位置
に顕微鏡の焦点位置を合致せしめるよう光源およ
び顕微鏡を微動させる位置調整装置と、前記顕微鏡によつて得たフアイバ像を撮像する
撮像装置と、この撮像装置で得たフアイバ像の軸に直角方向
に走査した画像信号に現れるフアイバ上部縁およ
び下部縁における明レベルから暗レベルへ落ち込
む傾斜度とフアイバ上部縁および下部縁近傍の二
つの暗レベルバンドの幅の比を検出する画像処理
装置と、前記傾斜度を予め定めた一定値にかつ前記暗バ
ンドの幅の比を１になるように前記位置調整装置
を制御する制御装置を設けたことを特徴とする光
フアイバ軸調心装置。