(57)【要約】【課題】複数のパワーメータを必要とせず、かつ、すべての２次元光学アレイに対して完全にスケール可能なシステムおよびプロセスを提供すること。【解決手段】装置は、第１の端部と第２の端部とを有する光ファイバアレイを、光ファイバアレイの第１の端部で光ファイバ光源に整合させる。これは、光ファイバアレイの第１の端部が光ファイバ光源に対して移動している間にＣＣＤカメラによって捕獲された光ファイバアレイの第２の端部の画像を用いて行われる。装置は、光ファイバアレイの第１の端部を移動させる整合ステージに接続されたコントローラと、光ファイバアレイの第２の端部とカメラとの間に位置する可変減衰器とを含む。コントローラは、電子カメラによって提供される信号に応答して光ファイバ整合デバイスを制御する。粗い整合のためにカメラが用いられ、精密な整合のために、整合ステージに接続された光パワーメータが用いられる。【選択図】　図１
2004054262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部と第２の端部とを有する光ファイバアレイを該光ファイバアレイの該第１の端部で光ファイバ光源と整合させる装置であって、
該光ファイバアレイの第１の端部を、該光ファイバ光源に近接する位置に、移動させるように動作可能な光ファイバ整合デバイスと、
該光ファイバアレイの該第２の端部から、電子画像を捕獲するように動作可能な電子カメラと、
該光ファイバアレイの該第２の端部と該電子カメラとの間に位置する可変光学減衰器と、
該電子カメラによって提供された信号に応答して該光ファイバ整合デバイスを制御するコントローラと
を備えた装置。
【請求項２】
前記電子カメラによって捕獲された前記光ファイバアレイの前記画像を表示する表示デバイスをさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光ファイバアレイが複数の光ファイバを含み、
該光ファイバアレイの前記表示された画像が、該複数の光ファイバのうちの選択された光ファイバの画像を含み、
該選択された光ファイバの各々の画像が、複数の画素からなり、
該複数の画素の各々が、少なくとも１つの注目の領域を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの注目の領域が、２０より多い画素を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラが、前記少なくとも１つの注目の領域のパワーを測定するように動作可能であり、該測定されたパワーに応答して前記光ファイバ光源に対する前記光ファイバアレイの整合を制御するように動作可能である、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記電子カメラが、前記光ファイバアレイと前記光ファイバ光源との間の粗い整合を提供するように動作可能であり、該粗い整合においては該ファイバアレイと該光ファイバ光源とが３０ミクロンより大きい空間によって分離されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記光ファイバアレイと前記電子カメラとの間に光学パワー測定デバイスをさらに備え、該光学パワー測定デバイスは、前記光ファイバアレイと前記光ファイバ光源との間の精密な整合を提供するように動作可能であり、該精密な整合においては該光ファイバアレイと該光ファイバ光源とが３０ミクロンより小さい空間によって分離されている、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
第１の端部と、第２の端部と、複数の光ファイバとを有する光ファイバアレイを、各々光源を有する複数の光ファイバ光源と整合させる装置であって、
該光ファイバアレイの該第１の端部を、該光ファイバ光源に対して、該光ファイバアレイの該第１の端部に平行な平面上の少なくとも第１の方向および第２の方向に移動させるように構成された光ファイバ整合デバイスと、
該光ファイバアレイの該第２の端部から、電子画像を捕獲するように動作可能な電子カメラと、
該光ファイバアレイの該第２の端部と該電子カメラとの間に位置する可変光学減衰器と、
該電子カメラによって提供された信号に応答して該光ファイバ整合デバイスと該可変光学減衰器とを制御するコントローラであって、該制御により、該光ファイバ整合デバイスが該光ファイバアレイを移動させて、該可変光学減衰器によって提供される減衰が増加するにつれて該電子カメラに提供される該電子画像の光量が増加するようにするコントローラと
を備えた装置。
【請求項９】
前記コントローラが、前記光ファイバ整合デバイスを、前記第１の方向、前記第２の方向、および該第１の方向と該第２の方向とによって規定される平面に直交する平面上の第３の方向に移動させるように動作可能な、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記光ファイバ整合デバイスが、少なくとも第４の方向、第５の方向および第６の方向に移動可能であり、
該第４の方向は該第１の方向に平行な軸周りの回転であり、
該第５の方向は該第２の方向に平行な軸周りの回転であり、
該第６の方向は該第３の方向に平行な軸周りの回転であり、
前記光ファイバアレイと前記電子カメラとの間に位置する光パワー測定デバイスをさらに備え、
該コントローラが、該光ファイバ整合デバイスを、該光パワー測定デバイスによって提供される信号に応答して、該第４の方向、該第５の方向および該第６の方向のうちの少なくとも１つで制御するように動作可能であり、該制御によって、該光ファイバ整合デバイスが該光ファイバアレイを移動させて、該光パワー測定デバイスによって提供される光パワーの測定値を増加させる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記光パワー測定デバイスが、前記第４の方向、前記第５の方向および前記第６の方向のうちの少なくとも１つで精密な整合を行うように、前記光ファイバ整合デバイスと共に動作可能である、請求項１０に記載の装置、
【請求項１２】
前記可変光学減衰器が、前記電子カメラに接続された、該電子カメラが光を集積する時間を制御する電子シャッタを備えた、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記電子カメラが、前記第１の方向と前記第２の方向のうちの少なくとも１つで粗い整合を行うように、前記コントローラおよび前記光ファイバ整合デバイスと共に動作可能である、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
第１の端部と第２の端部とを有する光ファイバアレイを該光ファイバアレイの該第１の端部で光ファイバ光源と整合させる方法であって、該光ファイバアレイの該第１の端部を光ファイバ整合デバイスと共に、該光ファイバ光源に近接する位置に、該光ファイバ光源に対して移動させる工程と、
該光ファイバアレイの該第２の端部の電子画像を捕獲する工程であって、該電子画像が該光ファイバアレイ内の各光ファイバの画像を含む、工程と、
該電子カメラからの信号に応答して、光ファイバ整合デバイスによって該光ファイバアレイの該第１の端部の移動を制御する工程と
を包含する方法。
【請求項１５】
前記光ファイバアレイの前記光ファイバのうちの少なくとも１つに対応する少なくとも１つの注目の領域を規定するように、前記電子カメラによって捕獲された該光ファイバアレイの前記画像を表示する工程をさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光ファイバ整合デバイスを制御する工程が、
前記少なくとも１つの注目の領域内の光パワーを測定する工程と、
該測定されたパワーに応答して整合を制御する工程と
を包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
第１の端部と、第２の端部と、複数の光ファイバとを有する光ファイバアレイを、各々光源を有する複数の光ファイバ光源と整合させる方法であって、
該光ファイバアレイの該第１の端部を光ファイバ整合デバイスと共に、該光ファイバ光源に対して、該光ファイバアレイの該第１の端部に平行な平面上で少なくとも第１の方向および第２の方向に移動させる工程と、
該光ファイバアレイの該第２の端部の、電子カメラの電子画像を捕獲する工程と、
該光ファイバアレイの該第２の端部と該電子カメラとの間に位置する可変光学減衰器を調整して、該光ファイバアレイの該第２の端部によって提供される光を減衰する工程と、
該電子カメラによって提供された信号に応答して該光ファイバ整合デバイスと該可変光学減衰器とを制御する工程であって、該光ファイバアレイを該光ファイバ整合デバイスと共に移動させることによって、該可変光学減衰器によって提供される減衰が増加するにつれて該電子カメラからの該電子画像の光量が増加するようにする工程を含む工程と
を包含する方法。
【請求項１８】
前記光ファイバアレイを、前記第１の方向および前記第２の方向によって規定される平面に直交する平面上の第３の方向に移動させる工程を包含する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記光ファイバアレイを、少なくとも第４の方向、第５の方向および第６の方向に移動する工程であって、該第４の方向は前記第１の方向に平行な軸周りの回転であり、該第５の方向は前記第２の方向に平行な軸周りの回転であり、該第６の方向は前記第３の方向に平行な軸周りの回転である工程を包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記光ファイバアレイが前記第１の方向および前記第２の方向に移動している間に、該光ファイバアレイと前記光ファイバ光源との間に３０ミクロンより大きい空間を提供する工程を包含する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記光ファイバ整合デバイスを制御して前記光ファイバアレイを前記第３の方向に移動させて、それにより該光ファイバアレイが前記第４の方向、前記第５の方向および前記第６の方向に移動している間に、該光ファイバアレイと前記光ファイバ光源との間に３０ミクロンより小さい空間を提供する工程を包含する、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概して光ファイバアレイの整合システムおよび方法に関し、特に、２次元アレイ用の、より高速かつより正確な整合を提供するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像の長距離送信のために光ファイバアレイまたは他の光学コンジットを用いる際には、複数のアレイまたはコンジットを用いることが必要であり得る。特定の決まった距離を横切る各アレイが、光ファイバ送信システム全体の１ステージである。あるステージの終点であり別のステージの開始点である点において、終了するステージの各ファイバがこれに続く新しいステージの対応するファイバまたはデバイスと正確に整合していることが望ましい。２つのアレイを正確に整合できない場合、パワーの損失および送信性能の損失という結果になり得る。
【０００３】
伝統的に、光ファイバを受動的に整合させるために、長い移動ステージを有するビジョンシステムが用いられていた。その後、多軸位置決めステージ上の精密モーションを用いた、ＩｎＧａＡｓまたはＳｉ検出器を有する複数の光パワーメータが、能動的整合のために用いられている。この方法の１つの問題点は、光パワーメータが、特に整合プロセスの初期段階において迅速な整合を達成するには感度が高くないかもしれないということである。その結果、伝統的な光パワーメータはより低パワーの送信に対して感度が高くなく、したがってアレイ内の異なるチャネルを分離させることができない。さらに従来のシステムは、非常に高パワーの送信を処理することができず、アレイを整合させるために長時間を要し、２次元アレイに対してスケール不可能である。そのため、従来のシステムを用いたアレイ整合は複数のパワーメータの使用を必要とすることがあり得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、複数のパワーメータを必要とせず、かつ、すべての２次元光学アレイに対して完全にスケール可能なシステムおよびプロセスを提供することが望まれる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の端部と第２の端部とを有する光ファイバアレイを、光ファイバアレイの第１の端部で光ファイバ光源に整合させる装置を提供する。装置は、光ファイバ整合デバイスと、電子カメラと、光ファイバアレイの第２の端部とカメラとの間に位置する可変光学減衰器と、コントローラとを有する。光ファイバ整合デバイスは、光ファイバアレイの第１の端部を、光ファイバ光源に近接する位置に移動させる。電子カメラは、光ファイバアレイの第２の端部から、電子画像を捕獲する。コントローラは、電子カメラによって提供される信号に応答して、光ファイバ整合デバイスを制御する。
【０００６】
本発明による装置は、第１の端部と第２の端部とを有する光ファイバアレイを該光ファイバアレイの該第１の端部で光ファイバ光源と整合させる装置であって、該光ファイバアレイの第１の端部を、該光ファイバ光源に近接する位置に、移動させるように動作可能な光ファイバ整合デバイスと、該光ファイバアレイの該第２の端部から、電子画像を捕獲するように動作可能な電子カメラと、該光ファイバアレイの該第２の端部と該電子カメラとの間に位置する可変光学減衰器と、該電子カメラによって提供された信号に応答して該光ファイバ整合デバイスを制御するコントローラとを備え、それにより上記目的が達成される。
【０００７】
前記電子カメラによって捕獲された前記光ファイバアレイの前記画像を表示する表示デバイスをさらに備えてもよい。
【０００８】
前記光ファイバアレイが複数の光ファイバを含み、該光ファイバアレイの前記表示された画像が、該複数の光ファイバのうちの選択された光ファイバの画像を含み、該選択された光ファイバの各々の画像が、複数の画素からなり、該複数の画素の各々が、少なくとも１つの注目の領域を含んでもよい。
【０００９】
前記少なくとも１つの注目の領域が、２０より多い画素を含んでもよい。
【００１０】
前記コントローラが、前記少なくとも１つの注目の領域のパワーを測定するように動作可能であり、該測定されたパワーに応答して前記光ファイバ光源に対する前記光ファイバアレイの整合を制御するように動作可能であってもよい。
【００１１】
前記電子カメラが、前記光ファイバアレイと前記光ファイバ光源との間の粗い整合を提供するように動作可能であり、該粗い整合においては該ファイバアレイと該光ファイバ光源とが３０ミクロンより大きい空間によって分離されていてもよい。
【００１２】
前記光ファイバアレイと前記電子カメラとの間に光学パワー測定デバイスをさらに備え、該光学パワー測定デバイスは、前記光ファイバアレイと前記光ファイバ光源との間の精密な整合を提供するように動作可能であり、該精密な整合においては該光ファイバアレイと該光ファイバ光源とが３０ミクロンより小さい空間によって分離されていてもよい。
【００１３】
本発明による装置は、第１の端部と、第２の端部と、複数の光ファイバとを有する光ファイバアレイを、各々光源を有する複数の光ファイバ光源と整合させる装置であって、該光ファイバアレイの該第１の端部を、該光ファイバ光源に対して、該光ファイバアレイの該第１の端部に平行な平面上の少なくとも第１の方向および第２の方向に移動させるように構成された光ファイバ整合デバイスと、該光ファイバアレイの該第２の端部から、電子画像を捕獲するように動作可能な電子カメラと、該光ファイバアレイの該第２の端部と該電子カメラとの間に位置する可変光学減衰器と、該電子カメラによって提供された信号に応答して該光ファイバ整合デバイスと該可変光学減衰器とを制御するコントローラであって、該制御により、該光ファイバ整合デバイスが該光ファイバアレイを移動させて、該可変光学減衰器によって提供される減衰が増加するにつれて該電子カメラに提供される該電子画像の光量が増加するようにするコントローラとを備え、それにより上記目的が達成される。
【００１４】
前記コントローラが、前記光ファイバ整合デバイスを、前記第１の方向、前記第２の方向、および該第１の方向と該第２の方向とによって規定される平面に直交する平面上の第３の方向に移動させるように動作可能であってもよい。
【００１５】
前記光ファイバ整合デバイスが、少なくとも第４の方向、第５の方向および第６の方向に移動可能であり、該第４の方向は該第１の方向に平行な軸周りの回転であり、該第５の方向は該第２の方向に平行な軸周りの回転であり、該第６の方向は該第３の方向に平行な軸周りの回転であり、前記光ファイバアレイと前記電子カメラとの間に位置する光パワー測定デバイスをさらに備え、該コントローラが、該光ファイバ整合デバイスを、該光パワー測定デバイスによって提供される信号に応答して、該第４の方向、該第５の方向および該第６の方向のうちの少なくとも１つで制御するように動作可能であり、該制御によって、該光ファイバ整合デバイスが該光ファイバアレイを移動させて、該光パワー測定デバイスによって提供される光パワーの測定値を増加させてもよい。
【００１６】
前記光パワー測定デバイスが、前記第４の方向、前記第５の方向および前記第６の方向のうちの少なくとも１つで精密な整合を行うように、前記光ファイバ整合デバイスと共に動作可能であってもよい、
前記可変光学減衰器が、前記電子カメラに接続された、該電子カメラが光を集積する時間を制御する電子シャッタを備えてもよい。
【００１７】
前記電子カメラが、前記第１の方向と前記第２の方向のうちの少なくとも１つで粗い整合を行うように、前記コントローラおよび前記光ファイバ整合デバイスと共に動作可能であってもよい。
【００１８】
本発明による方法は、第１の端部と第２の端部とを有する光ファイバアレイを該光ファイバアレイの該第１の端部で光ファイバ光源と整合させる方法であって、該光ファイバアレイの該第１の端部を光ファイバ整合デバイスと共に、該光ファイバ光源に近接する位置に、該光ファイバ光源に対して移動させる工程と、該光ファイバアレイの該第２の端部の電子画像を捕獲する工程であって、該電子画像が該光ファイバアレイ内の各光ファイバの画像を含む、工程と、該電子カメラからの信号に応答して、光ファイバ整合デバイスによって該光ファイバアレイの該第１の端部の移動を制御する工程とを包含し、それによる上記目的が達成される。
【００１９】
前記光ファイバアレイの前記光ファイバのうちの少なくとも１つに対応する少なくとも１つの注目の領域を規定するように、前記電子カメラによって捕獲された該光ファイバアレイの前記画像を表示する工程をさらに包含してもよい。
【００２０】
前記光ファイバ整合デバイスを制御する工程が、前記少なくとも１つの注目の領域内の光パワーを測定する工程と、該測定されたパワーに応答して整合を制御する工程とを包含してもよい。
【００２１】
本発明による方法は、第１の端部と、第２の端部と、複数の光ファイバとを有する光ファイバアレイを、各々光源を有する複数の光ファイバ光源と整合させる方法であって、該光ファイバアレイの該第１の端部を光ファイバ整合デバイスと共に、該光ファイバ光源に対して、該光ファイバアレイの該第１の端部に平行な平面上で少なくとも第１の方向および第２の方向に移動させる工程と、該光ファイバアレイの該第２の端部の、電子カメラの電子画像を捕獲する工程と、該光ファイバアレイの該第２の端部と該電子カメラとの間に位置する可変光学減衰器を調整して、該光ファイバアレイの該第２の端部によって提供される光を減衰する工程と、該電子カメラによって提供された信号に応答して該光ファイバ整合デバイスと該可変光学減衰器とを制御する工程であって、該光ファイバアレイを該光ファイバ整合デバイスと共に移動させることによって、該可変光学減衰器によって提供される減衰が増加するにつれて該電子カメラからの該電子画像の光量が増加するようにする工程を含む工程とを包含し、それにより上記目的が達成される。
【００２２】
前記光ファイバアレイを、前記第１の方向および前記第２の方向によって規定される平面に直交する平面上の第３の方向に移動させる工程を包含してもよい。
【００２３】
前記光ファイバアレイを、少なくとも第４の方向、第５の方向および第６の方向に移動する工程であって、該第４の方向は前記第１の方向に平行な軸周りの回転であり、該第５の方向は前記第２の方向に平行な軸周りの回転であり、該第６の方向は前記第３の方向に平行な軸周りの回転である工程を包含してもよい。
【００２４】
前記光ファイバアレイが前記第１の方向および前記第２の方向に移動している間に、該光ファイバアレイと前記光ファイバ光源との間に３０ミクロンより大きい空間を提供する工程を包含してもよい。
【００２５】
前記光ファイバ整合デバイスを制御して前記光ファイバアレイを前記第３の方向に移動させて、それにより該光ファイバアレイが前記第４の方向、前記第５の方向および前記第６の方向に移動している間に、該光ファイバアレイと前記光ファイバ光源との間に３０ミクロンより小さい空間を提供する工程を包含してもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下の詳細な説明および好適な実施形態に関する添付の図面を参照することにより、より完全に理解される。しかし本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、以下の詳細な説明および添付の図面は、本発明の説明および理解のためだけに提供される。
【００２７】
図１は、本発明によるシステムの一実施形態のブロック図である。光源２は、光ファイバアレイまたは他の光学デバイス４の１ステージに向けられている。当業者であれば、光源２が複数の光源を含み得ることを認識する。一実施形態において、光ファイバアレイ４は３×１２光ファイバまたは３×１２光チャネルからなる。当業者であれば、他の数のファイバまたはチャネルを用いたアレイもまた用いられ得ることを認識する。第２の光ファイバアレイまたは他の光学デバイス６は、光学デバイス４のファイバまたはチャネルと同一の数および同一の構成を有する。
【００２８】
第２の光学アレイ６は整合デバイス１０によって保持され、整合デバイス１０は自由度６（６ＤＯＦ）で操作され得る。６ＤＯＦ整合ステージ１０は、光学アレイ６の端部７を６方向、すなわち、線形軸Ｘ、ＹおよびＺ、ならびにそれぞれＸ、ＹおよびＺ回りの回転軸Ｕ、Ｖ、およびＷ、に移動させる。Ｘ軸はＵ軸回転を規定する。Ｙ軸はＶ軸回転を規定する。Ｚ軸はＷ軸回転を規定する。光学デバイス４の端部５は好適には、光学アレイ６の端部７と整合している。光学アレイ６の他端は端部９として示されている。
【００２９】
本発明の一実施形態によると、可変減衰器１４は、異なる密度を有する複数の中間密度フィルタを保持するデバイスである。フィルタの数は１〜８以上の範囲であり得る。一例では、フィルタは最低密度のものから最高密度のものまで順に配置される。一実施形態において、フィルタは１．０〜７．６の透過率を有する。一実施形態において、中間密度フィルタは、１、３、４．５、６、６．５、７、７．３および７．６の値を有する８つのファイバエレメントを採用する。本発明の実施形態では可変減衰器１４用の中間密度フィルタを用いているが、光学減衰を達成するために他の方法も用いられ得ることが考えられる。他の方法とは、たとえば、光源２によって提供される光信号のパワーを変化させる、カメラ１６の電子シャッタを用いてカメラ１６の画像アレイ集積時間を短縮する、などである。
【００３０】
ポップアップパワーメータ１２は一実施形態ではＮｅｗｐｏｒｔ　８１８−ＳＬであるが、これが光学アレイ６の他端９と可変減衰器１４との間に設けられている。しかし当業者であれば、パワーメータ１２は可変減衰器１４とカメラ１６との間に設けられてもよいことを認識する。本発明の一実施形態において、カメラ１６は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラである。以下に述べるようにカメラ１６を形成するために、任意の数のＣＣＤまたはＣＭＯＳフォトダイオードビデオ撮像アレイが、適切なカメラ光学系１７と共に用いられ得る。可変減衰器１４は、第２の光学アレイ６の端部９とカメラ１６のレンズとの間に設けられている。カメラ１６は、大径の光学レンズを有するカメラ光学系１７に取り付けられている。なぜなら、この構成は、より多くの光が光学系に入射することを可能にし、そのために、光学コンポーネント４と６との間に相対的に大きなギャップおよび／または不整合があってもカメラの感度を上昇させるからである。本発明の一実施形態において、カメラ光学系１７はたとえばＯｐｔｅｍ　Ｚｏｏｍ　７０レンズシステムである。
【００３１】
図２は、コントローラ１８を含むエレメントのブロック図である。コントローラ１８は、マイクロプロセッサ２０を含み、マイクロプロセッサ２０は、パワーメータ１２、カメラ１６、可変減衰器１４、および６ＤＯＦ整合ステージ１０に接続されている。マイクロプロセッサ２０によって、カメラ１６は可変減衰器１４を介して光学アレイ６によって提供され画像を提供する。さらにマイクロプロセッサ２０によって、可変減衰器１４がフィルタを交換し、６ＤＯＦ整合ステージ１０が光学アレイ６を操作して光学アレイ４とより良好に整合させる。マイクロプロセッサ２０はポップアップパワーメータ１２および６ＤＯＦ整合ステージ１０と協働して、最終の整合プロセス中にパワー測定を行う。これは後述する。
【００３２】
カメラ１６は、光信号を受け取ると、その光信号を、光ファイバアレイ６の端部の２次元画像を表す電気信号に変換し、その電気信号をフレーム把持器２２に送信する。可変減衰器１４によって光学アレイ６とカメラ１６との間の光路に特定のファイバが挿入されている状態で、フレーム把持器２２はカメラ１６からのビデオストリームの１フレームを捕獲し、バス２４を介して電子的に保存されたフレームをフレームメモリ３０に送る。保存されたフレームはその後、バス２４を介してビデオプロセッサ２６によってアクセスされる。ビデオプロセッサ２６は、モニタ３２上に表示するためにフレームをフォーマット化する。マイクロプロセッサ２０は、たとえば０〜２５５のグレースケールを規定する８ビット画素値を用いて、画素アレイ内の注目の領域の光を測定し、それにより画素アレイまたはチャネルアレイ全体を測定する。注目の領域は、たとえば、２０より多くの画素を含み、たとえば一実施形態においては、カメラ１６によって提供された４０×４０の画素領域である。あるいは注目の領域は、５０×５０、または他の任意のサイズを有する領域であり、その照度を統計的に有意に測定するに十分な数の画素が含まれる限り画素の数は問わない。
【００３３】
画像はたとえば、光学アレイ６内の各ファイバ毎に１つの注目の領域を含み得る。注目の領域は、光学アレイ６の端部９の画像を捕獲し表示することによって規定され得る。その後ユーザが、たとえばタッチスクリーンインターフェース、光ペン、または他のデバイスを用いて、表示された光学画像上の複数の注目の領域を示し、マイクロプロセッサ２０用の入力信号を生成し得る。あるいは、マイクロプロセッサが、たとえば、光学アレイ６が光源２によって直接照射されたときに明るいスポットの捕獲された画像を調べることにより、自動的に注目の領域を決定し得る。
【００３４】
各注目の領域内のパワー量を決定するために、本発明の一実施形態は、注目の領域内の、ノイズレベルを表す所定値よりも大きい値を有する全画素値を合計する。画素が０と２５５との間の値を有する実施形態では、４０のノイズ値が良好な結果を生み出すことが判明している。
【００３５】
本発明のプロセスは、図４を参照することによって理解され得る。図４は、光学アレイ４および６を整合させる工程を示すフローチャートである。まず、最低値の中間密度フィルタが可変減衰器１４によって挿入されると、工程４０で、光学アレイ４および６の端部５および７が、ほぼ整合するように手動で設置される。端部５および７は、図４を参照して以下に述べるように、６ＤＯＦ整合ステージ１０を用いて整合される。
【００３６】
工程４０に先だって、可変減衰器１４が、最低密度の（すなわち最も多くの光を通過させる）中間密度フィルタを、６ＤＯＦ整合ステージ１０とカメラ１６との間に載置し、カメラ１６が一連の「最初の光」を見つけることができるようにする。最低密度のフィルタが用いられるのは、光学アレイ４および６の端部５および７の関連画素またはチャネル間に比較的大きいギャップがある可能性が高く、さらに、端部５および７の整合が不十分で光学アレイ４から光学アレイ６への間で光がほとんど結合しないという結果になる可能性が高いからである。大きいギャップは、比較的広い整合範囲に亘って光が光学アレイ４から光学アレイ６に結合することを可能にするが、ファイバの端部５および７が近接している場合に比べてパワーは低い。
【００３７】
図５は、光学アレイ４および６の、ＹＺ平面の１２画素アレイ７０の実施形態を示す。各画素に例としての符号がつけられている。当業者であれば、異なる符号が用いられることを認識する。さらに当業者であれば、異なる数の行からなるアレイ、または各行の画素の数が異なるアレイを用いることが可能であることを認識する。一実施形態は、Ａ、ＢおよびＣで示す３つの画素行を含む。各行は１２の画素を含み、各行の最初の画素は０で示され、２番目の画素は１で示される。画素はこのような形式で示され、１２番目の画素は１１で示される。このように各画素は、文字および数字の２つの符号で示される。たとえば図５の最上列の左端の画素はＡ０であり、その下の画素はＢ０であり、最下列の左端の画素はＣ０である。同様に、行Ａの５番目の画素はＡ４である。図５の他のすべての画素の符号は当業者に明らかである。
【００３８】
工程４２において、光学アレイ６は手動でＹ方向に移動し、行Ａの比較的外側の画素またはチャネルに最初の光を獲得する。その後工程４４で、光学アレイ６は手動でＺ方向に移動し、行Ｃの最初の画素またはチャネルを介して送られた光を最大化する。この工程の後、端部５と端部７との間の距離が調整されて、その間のギャップが約１０〜３０ミクロンになる。このギャップにより、光学アレイ６によって送信されるパワーが、カメラ１６によって処理され得るレベルにまで低減する。
【００３９】
次に工程４８において、行Ａの５番目の画素を介した光が最大化されるまで、光学アレイ６が再び手動でＺ方向に移動する。この画素選択は一例であり、任意の行の画素であって光学アレイ６の側面から離れている画素であればいずれの画素も用いられ得る。次に工程４９において、可変減衰器１４がより高い密度の中間密度フィルタを挿入する。より高い密度の中間密度フィルタが端部９とカメラ１６との間に挿入されると、工程５０から自動ビジョン走査が用いられる。マイクロプロセッサ２０はＺ方向に沿って、いくつかの精密なステップでアレイをステップさせ、カメラ１６はＺ軸に沿ってパワーを測定する。カメラ１６はＺ０、Ｚ１、Ｚ２などで測定を行い、Ｚ軸に沿った全ステップからの異なるパワーレベルが測定されるまでこれを続ける。測定値はメモリ２８に格納される。Ｚ軸に沿った測定がすべて行われると、マイクロプロセッサ２０は保存されたエントリを調べて、アレイをＺ軸に沿って最大パワーの点まで移動させる。その後工程５２において、再びマイクロプロセッサ２０の制御下で、光学アレイ６がＹ軸に沿って小さい不連続なステップで移動するにつれて、カメラ１６が光学アレイ６からのパワーを測定する。再びマイクロプロセッサ２０の制御下で、カメラ１６がＹ軸に沿ってパワーを測定する。カメラ１６はＹ０、Ｙ１、Ｙ２などで測定を行い、Ｙ軸に沿った全ステップからの異なるパワーレベルが測定され、測定値がメモリ２８に格納されるまでこれを続ける。Ｙ軸に沿った測定がすべて行われると、マイクロプロセッサ２０はアレイをＹ軸に沿って最大パワーの点まで移動させる。
【００４０】
図４に示すプロセスの工程５０および５２において用いられるステップサイズは、アレイ内の光ファイバのサイズに依存する、および最大値を特定するために用いられる方法に依存する。本発明の一実施形態では、ステップサイズはファイバの直径の一部（たとえば＜１／１０ｔｈ）であり、最大値の光が透過する位置を見つけるためにカーブフィッティング法が用いられる。この方法は、２つの測定点間の位置を最大透過点として選択することを可能にする。あるいはこの方法は単に最大パワーレベルを示す位置を最大点として選択し得る。
【００４１】
パワーが工程５０および５２で最大化されると、工程５４においてマイクロプロセッサ２０によって可変減衰器１４がより高い密度の中間密度フィルタを端部９とカメラ１６との間に挿入し、上記プロセスがマイクロプロセッサ２０の制御下で繰り返される。すなわち、工程５６においてアレイがＺ軸にそって移動して最大光透過点を見つける。その後工程５８においてアレイがＹ軸にそって移動して再び最大光透過点を見つける。可変減衰器１４の全フィルタが光学アレイ６とカメラ１６との間に挿入されて、Ｚ軸方向およびＹ軸方向の両方で最高密度フィルタで最大パワーが達成されるまで、このプロセスが繰り返される。
【００４２】
本プロセスの工程５８で最大パワーが達成されると、マイクロプロセッサ２０は、工程６０でＸ軸回りの粗いＵ軸回転を引き起こして光を最大化する。
【００４３】
プロセスの次のステージでは、カメラ１６がプロセスから取り除かれ、パワーメータ１２が代わりに用いられる。さらに６ＤＯＦ整合ステージ１０にロードされたＰｏｌｉｔｅｃ　ＰＩ　Ｆａｓｔ−Ｓｃａｎ−Ｍａｘ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍを用いて、Ｕ、ＶおよびＷ回転軸に沿ったさらなるパワー測定の制御とさらなる精密移動の制御が達成される。工程６２から、６ＤＯＦ整合ステージ１０がシステムの動作を制御する。すなわち６ＤＯＦ整合ステージ１０が、ＰＩ　Ｆａｓｔ−Ｓｃａｎ−Ｍａｘ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍの制御下において光学デバイスの最終整合を行い、最終整合の各ステージの終了時にマイクロプロセッサ２０に報告する。
【００４４】
したがって工程６２において、マイクロプロセッサ２０は６ＤＯＦ整合ステージ１０に、ＰＩ　Ｆａｓｔ−Ｓｃａｎ−Ｍａｘ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍを用いて精密なＵ軸走査を行うように指示する。アルゴリズムの制御下で、６ＤＯＦ整合ステージ１０は、０度で注目の領域でパワーを高速走査する。すなわち工程５６で、光学アレイ６が０度でＺ軸に沿って移動し測定が行われる。その後、工程５８で０度に戻って、アレイがＹ軸に沿って移動し測定が行われる。工程５８の後、光学アレイ６は工程６０でＵ軸に沿って１／４度まで回転し、工程５６および５８でＹ軸およびＺ軸に沿ったさらなる高速走査が行われる。これらの走査が行われた後、光学アレイ６はＵ軸に沿って１／２度まで回転し、同様の高速走査が行われる。その後光学アレイ６は逆方向に０度を越えて様々な量だけ回転し、高速走査が行われ、パワーの測定値が格納される。工程６２が完了すると、工程６４および６６で、プロセスがＶ軸およびＷ軸に関して繰り返される。各ステージにおいて、パワーメータ１２によってパワーが測定され、パワーメータ１２からの情報がマイクロプロセッサ２０を介して６ＤＯＦ整合ステージ１０に帰還される。
【００４５】
整合プロセスが開始される前に、パワーメータ１２は、光学アレイ６の介入なしに光ファイバ光学アレイ４からの光を測定していた。全整合プロセスが完了した後、光学アレイ６は最大パワーの位置に設置され、パワーメータ１２は最終のパワー測定を行う。パワーメータ１２は、最終のパワー測定値をプロセスの開始時に測定された光学アレイ４のパワー値と比較し、２つの測定値を比較することにより、古い測定値を分母とし新しい測定値を分子とする分数という形態でカップリング効率を表示する。
【００４６】
装置は、第１の端部と第２の端部とを有する光ファイバアレイを、光ファイバアレイの第１の端部で光ファイバ光源に整合させる。これは、光ファイバアレイの第１の端部が光ファイバ光源に対して移動している間にＣＣＤカメラによって捕獲された光ファイバアレイの第２の端部の画像を用いて行われる。装置は、光ファイバアレイの第１の端部を移動させる整合ステージに接続されたコントローラと、光ファイバアレイの第２の端部とカメラとの間に位置する可変減衰器とを含む。コントローラは、電子カメラによって提供される信号に応答して光ファイバ整合デバイスを制御する。粗い整合のためにカメラが用いられ、精密な整合のために、整合ステージに接続された光パワーメータが用いられる。
【００４７】
【発明の効果】
複数のパワーメータを必要とせず、かつ、すべての２次元光学アレイに対して完全にスケール可能なシステムおよびプロセスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、光ファイバアレイまたは他の光学デバイスを整合させるシステムのブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す整合システムが２次元光学アレイに対して完全にスケール可能になることを可能にするコントローラシステムの一例のブロック図である。
【図３】図３は、図１および図２に示す装置の主な特徴部を示す斜視図である。
【図４】図４は、図１〜図３に示す装置を用いたプロセスを示すフローチャートである。
【図５】図５は、符号がつけられた３×１２の画素アレイの実施形態を示す図である。
【符号の説明】
２　　光源
４　　光学アレイ
６　　光学アレイ
１０　６ＤＯＦ整合ステージ
１２　パワーメータ
１４　可変減衰器
１６　カメラ
１８　コントローラ
２０　マイクロプロセッサ
２２　フレーム把持部
２４　バス
２６　ビデオプロセッサ
２８　メモリ
３０　フレームメモリ
７０　画素アレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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