JPS6095506A - 光フアイバ軸調心装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高精度な」ｊ′核検出ｌア＠合わけを１１う光
フアイバ軸調心装置に関りるものである。

コア径の小さい光ファイバ、例えは、！１−　ｔ−ド光
ファイバの１８続にあたってでの損失を低減りるために
は、接続される２木の光ノｉ？イバの一１ツノの中心間
のずれ（軸ずれ…）を最小にりる心間があり、これを軸
合わけ、ま／、：ｌ；Ｌ軸調心どいつ（いる。

従来の光ファイバのコア軸合せ方法を第１図に示す。接
続すべぎ光ファイバの片方１を支持台３にに固定し、他
の光ファイバ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に連結した支持箱４１こ固定し、
光′ｔＡ６の光を光ファイバ１に入０＝Ｉさせ、光ファ
イバ１お」、び２を透過して受光器７に到達する光のパ
ワが最大どなるように支持台４を移動装置５によって動
かし、］アの軸合わぜを行う。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、七二り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どし
て、ファイバ中のコアを視覚的に観察し、被接続ファイ
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。光ファイバ１
，２の軸に直交する×。

ｙ軸の延長線上に光源１１．１２を置き、ｙ軸方向につ
い゛て【よ光フＦ　４バを通１ノでミラー１３で原註・
１ざ１！、Ｘ軸方向に″）いては光ファイバを通してｉ
Ｉ！ｌｌＲ１−ぞれ６のＷ、ツノ・イバ像を顕微鏡１４
で拡大Ｊ−るど、第ζ１図に承り影像が得られ、光ファ
イバの中心（・１近にや亡黒・）ば＜−」ア像２０が観
察される。ｌ、／、：が−）（、被接続ノアイバ両方の
コア像のずれを１１祝（゛検出し、手動ぐ光ノアイバ支
持台４を移動装置α！’ｉ　ｌＬ：　、１、り動かリ−
か、または顕微鏡１４に取すイ・口Ｊ７ご１最像具ｉｅ
’ｌ　’Ｉ　！］τ゛得た画像信号をテレビ１６　’Ｃ
’ＥニタＪ−るどとも１．二、この信号から画像処即装
置１７に、１、リ−１ツノの位］ｄを検出し、その結果
求められた軸ずれ泪分を無くずように移動装置５を駆動
させること（Ｊ。１、っ（対向り−る光ファイバの軸合
わせを行うことができる。

このＪ、うな方法で二１アを観察り−る場合には、光〕
７／イバが円柱であるために、そのレンズ効果によって
コアの人さくきが一般に実際の大きざより大きくなり、
観察される位置１）実際の位置とは異なってくる。第４
図に承りようｉこ観察方向に対して直交Ｊる面内で、］
　７７の軸がファ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ｌノく焦点を合わせた時（第４図
（ａ））には、コアの中心はファイバの中心に対してフ
ァイバの屈折率ｘｄ＝　Ｄ　ｏ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ＩＤはり。

と異なってくる。第５図は焦点位置を移動させた時のＤ
の変化を示す。数＋７１　ＩＩＩの焦点位置の変化によ
ってコアの観察位置には大きな変化が一トしる。

また、同様の現象は、第６図に示すようＩこ顕微鏡１４
、光ファイバ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図の光軸ずれど観察される
コア位置との関係を示すもので、やはり敬白ｆ１ｍの光
軸ずれで観察位置には大きな変化を生じる。

このに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どが極めて困難であり、その
、（、ま軸合わせの誤差となる５− ことがわかる。

−１）、通常の光ノアイバの軸合わＵｔこおいては、第
８図（ａ　）に承りように光ファイバのセラ１〜におい
て４：ｌ　Ｆｊ　１”れが牛し、本来２１にあるべき光
ファイバが２２の斜線部に１Ｎかれたり、第８図（１１
）に示１−ようにｌｒ　ｌこミラー１３を介して像を観
測する際、ミラーの超電に八〇の狂いが生じると光ファ
イバや光ｌＩｇ＋のミラー・による虚像位置が本来の位
置２３，２４から２り、２６にそれぞれ変化し、何れに
１ノても焦点イ）７買のり“や光軸ずれはどうしても避
ｌＪられイｒい、。

また、第３３図（（））に承りように直接のファイバ像
（！ｌｉ−直１）向）とミラーを介するファイバ像（水
平方向）を同時に観察−リ−る場合にも、両方の像Ｊ、
での距離が異な６１、二め両りの焦点を合わせることは
不可ｒ＋ｒである１゜ 以上述べたように、被接続光ファイバのコアを直接観察
りる２：とに１Ｊ、−）でＥ−７軸合わｌを行う場合に
は、児ノｊ！イバと顕微鏡、光源との位置関係に誤差変
動があるどｌ　）ｊの観察位置外大きく影響＝６＝ を受り、正確なコア軸合わせができないという欠点があ
った。

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、顕微鏡、光源
が常に同一の位置関係となるように、顕微鏡および光源
を微動させる位置調整を設（）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づい−Ｃ詳細に説
明する。

第９図は本発明の実施例を示す図であり、この図におい
て第１図、第２図と同一の構成要素には同一符号を付し
である。この図に示す装置は、顕微鏡１．４をファイバ
軸に直交するＸ軸、Ｖ軸方向へ微動さＩ！る位置調整装
置３１ど、光源１１，１２をそれぞれｙ軸、ｘ軸方向／
＼微動さける位置調整装置３２．３３どを具備して構成
されている。

第９図は装置を光フン・イバ１，２の軸方向から見た図
であり、光ファイバ１．２の支持部分の構造を省略しで
ある。この装置においても、光ファイバ１．２は、第２
図と同様支持台３およびｘ、ｙ。

ｌ軸方向に微動可能な支持台４にそれぞれ保持されてい
る。

上記の装置により光ファイバ軸の調心を行うには、まず
、垂直方向の観察を行うべく、光源１１、光ファイバ１
および顕微鏡１４とが垂直に一直線上に配置されるよう
光源１１および顕微鏡１４をＶＴｊ向に微動さけ、位置
を合わける。モして、顕微鏡とノア！イバ中心点間距離
を焦点距離できまる［。になるよう顕微鏡をＸ方向に微
動し位置を合わせる。被接続光）１イバは、１，２と２
本あるが、それらの相対的な軸ずれは、通常数ミクロン
程度であるため、上記調整はいずれか一方の光ファイバ
についてのみ行なえばよい。この状態で、２本のファイ
バのそれぞれのコア位置の観察を行い、」アの軸ずれ川
を検出し、ぞの軸ずれをなくづように光フアイバ支持台
４を移動させて軸合せを行う。

次に、光源１２により光ファイバを水平方向に通る光を
ミラー１３で直角方向に観察づる場合には、ミラーにに
る光ファイバの虚像３４および光源の虚像３５が垂直に
一直線上に配置されるよう、光源１２をＸ方向に、また
顕噂鏡１４をＸ方向に位置調整し、また顕微鏡と光ファ
イバの虚像３４間の距離が［０になるように顕微鏡をＸ
方向に位置調整し、２本の光ファイバのコア位置の観察
を行い、垂直方向の場合と同様に軸ずれ量の検出と軸合
せを行う。

このような手順により垂直方向および水平方向について
、それぞれ焦点位置および光軸を一致させれば、焦点ず
れや、光軸ずれによる誤差のない正確なコア位置および
軸ずれの検出が可能となり、正確な軸合せができる。

第１０図は、第９図の説明で述べたような位置調整を正
確に行うための実施例であり、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
請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を駆動して光源１１．１２および顕微鏡１
４を移９− 勅ざｌるＪ、うに構成さｔしτいる。

光ノアイバ像を軸と曲角ｌｉ向に走査した時の信号の代
表例は第１１図のにうになり、ファイバの上部縁と下部
縁近傍に１Ｂレベルのバンド５１，５２があり、コア部
に相当づる位置に若干のレベルの落ら込みが存在する。

光ファイバと光源間の光軸にずれがある場合には暗１ノ
ベルバンド５１，５２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
にファイバ像がこない。ざらに、焦点位置に対しては、
暗１ノベルの両件側の明レベルから暗レベルへの落り込
みが画像のシ１ｒ−プさによってその傾斜が異なってく
るため、この傾斜５３．５４をモニタすれば焦点位置を
知ることがぐきる。

第１２図は、４１１１図にお【）る光軸ずれΔｙと昭レ
ベルバンド！ｌｉ　１　、５２の幅Ｗ１．Ｗ２の化Ｗ１
／Ｗ２との関係を示しＩ、：４）ので、ΔｙがＯの時に
１の値となり、それからはり゛れるとＷｌ／Ｗ２の値は
その方向に３１、す１より人きくなるか１より小（＼く
なる。

−１０− したがって、画像信号の入力とその演算を行う画像処理
装置４１によって前記明レベルバンドの幅を検出１ノ、
その比を１とするように、また画面中心にファイバ中心
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。Ｗｌ／Ｗ２が１±０．
０５であれば光軸ずれは±５０μｍ以内に抑えられる。

第１３図は、焦点ずれ△ｆ、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、ファイバの
中心に焦点を合わせた時を八ｆ。

−〇とするとファイバの手前側に焦点がずれるど（Δｆ
ｏ〉０）傾斜が急になり微係数が増加し、ファイバの東
側に焦点がずれると（Δ１０＜０＞傾斜が緩かになり微
係数は減少する。したがって、微係数を例えば０．０６
５±ｏ、ｏｉ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、微係数の舶の設定飴は、特に０．０６５にＪる必
要番、１イ「（、画像信号からコアの検出が容易に％る
Ｊ：うな焦点状態に対応する時の微係数にＪｏればＪ：
い。ｌＪだし、この場合は必ずしも前述した。１：うに
観察」ア偏心吊「）ど実際の」ア偏心（ｉｄとの関係は
第５図に示りＪ、うに単に屈折率倍でなくなる。ぞの１
＝め、ぞの１１１の焦点状態に応じた倍率Ｍ（１）・Ｍ
ｌｌ）に。１、−）で］アの真の位置を推定することが
必曹である。

こう【ノ（、画像信Ｖ」の光ファイバの縁にお（〕る暗
暗レベルパンの幅の化および明レベルから暗レベルへの
１…斜を１−タケることによって、容易に最適り光軸お
、Ｊ、び焦点状態を与λるような顕微鏡およ（Ｆ光源の
移動がｉ’ｉＴ　ｆｉｌ≦であり、：］ア位置の検出し
ｉＥ確になる。これらの操作は処理装置４１、制御装ｂ
’ｆ４２にＮＩ　ＩＩＩ　Ｗを用いることにより容易に
自動化することもｉｉｌ能となる。

また画像す１埋装ｆＲ４１は、第２図で説明した：］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、ぞの処理結果から正確な］ア位置を抽出
し、被接続光フアイバ間の軸ずれ口をめてそれを無くす
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によれば、光フアイバ中のコ
アを観察する系にお【プる焦点位置を一定化し、光源お
よび光ファイバ、顕微鏡を結ぶ光軸を一直線にするよう
顕微鏡および光源を微動させる位置調整＠置を設けたか
ら、常【こ］ア観察条件を一定にでき、正しいコア位置
の検出が行え、これによって被接続光フアイバ相互間の
軸ずれを正確にめることができ、それを無くするよう光
ファイバの固定台を移動させることによって極めて正確
なコアの軸合せを行うことができる。

【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ァイバの軸
調心装置の説明図、第２図はコア直接観察系を持った光
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１３− 化の説明図、第５図はぞの実４−結果を示す図、第６図
は軸調心時ｔＪお口る光軸ずれの説明図、第７図は光軸
ずれ１４二Ｊ、る：］ア観察位置の変化の実証図、第８
図は）に軸ずれ、焦点ずれの起こる場合の説明図、第９
図、り１１０図番、１いずれも本発明の実施例どしＣ承
した光フン・イバ軸調心装置の概略構成図、第１１図は
観察される光ノアイバ画像信号の１例を示り一波形図、
第１２図、第１３図はいずれも本発明の効Ｔを承り６タ
１明図である。 １．２・・・・・・光−ノノ・イバ、３，４・・・・・
・光フアイバ支持台、５・・・・・・移！’ＪＪ装跨、
１１．１２・・・・・・光源、１３・・・・・・ミラー
、１４・−・・−・顕微鏡、１５・・・・・・撮像装置
？！？、ｉｆ’ｉ・・・・・・−１＼１１１７・・・・
・・画像処理装置、２０・・・・・・１ノ１部、３１．
３２．３３・・・・・・位置調整装置＆　、　ｌｌ　’
１・・・・・・画像処理装置、４２・・・・・・制御装
置。 出願人　日本電信電話公社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直線状に突き合わせた２本の接続対象となる光フ
   ァイバの突き合わ１部近傍で光ファイバ軸に直交する位
   置に置いた顕微鏡ど光ファ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ァイバ軸の他の直交
   方向に置いた光源の何れか一方、もしくは両方により光
   ファイバを観察して光ファイバのコア位置を検出し、該
   被接続光ファイバを保持する光フアイバ固定台を移動す
   ることにより光ファイバのコア軸を合わせる装置におい
   て、該光源、光ファイバおよび顕微鏡もしくは光源、光
   ファイバ、ミラーおよび顕微鏡が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られ、かつ光ファ
   イバの所定の位置に顕微鏡の焦点位置が合致するよう光
   源および顕微鏡を微ｖＪさｌる位置調整装置を設【Ｊた
   ことを特徴とする光フアイバ軸調心装置。
2. （２）顕微鏡にＪ：って得たツノ・イバ像を搬像りる撮
   像装置と、この搬像）！ｉ置で１！１１こノｊ・イバ像
   の軸に直角方向に走査した画像信号のノｊ・イム土部縁
   および下部縁におりる明レベルから１１３レベルへ落ち
   込む傾斜角ど両部の明パンＦ幅の比を検出する画像処理
   装置と、前記傾斜１１を１；め定めｌこ一定１１ｒ１に
   かつ該暗バンド幅比を１になるように顕微鏡Ｊ３よび光
   咋を微動させるイ１”ｌ買調整装同を制御Ｉ　？ｌる制
   御装置をｆ１加したことを特徴とする特ｆ！’ｆ　請求
   の範囲第（１）項記載の光フアイバ軸調心装置、。