(57)【要約】未知の光ファイバ（１、１’）が所属する種類を決定する場合に、自動ファイバ融着型スプライサが使用される。このスプライサは、移動可能なクランプ（２１）、電極（３）、カメラ装置（９）及び背景照明（１１）を有していて、全て、制御手段（３３）と駆動回路・インタフェース回路（２９、２７、３１、２８）を含む電子回路に接続されている。光ファイバの一部は、高解像度レンズ系を介してカメラの光検出領域に投影され、光ファイバがコールドの時、及び、例えば光を発するために融着スプライスの場合に使用される温度まで加熱される時の両方の場合、撮られた画像で光ファイバのコアは識別することができる。加熱状態で撮られた光ファイバの画像から、第１の光強度プロフィールは、その光ファイバの長手方向にほぼ直角な線に沿う画像処理・解析モジュール（１５）で決定される。このプロフィールは、更に、このプロフィールの導関数を計算し、この導関数を公知の互いに異なる種類の光ファイバについて、以前決定した光強度プロフィールの導関数と比較することによって解析される。また、第２の光強度プロフィールを決定することができる第２の画像が撮られる。次に、このプロフィールは、公知の光ファイバについて以前決定された対応プロフィールと比較される。最終的に、この比較の結果は、試験されたファイバの種類を決定するために評価される。
2004506177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察可能な量の光が発せられるような温度まで光ファイバの領域を加熱するステップと、
加熱中に発せられた光を第１の画像として記録するステップと、
前記光ファイバの長手方向にほぼ直角な線に沿う位置の関数として観察方向に見た前記線の全ての点から発せられた光の強度の値を含む第１の光強度プロフィールを前記第１の画像から決定するステップと、
この決定された第１の光強度プロフィールを解析するステップと、
を有する光ファイバの種類を決定する方法において、
前記決定された第１の光強度プロフィールを解析するステップにおいて、前記決定された第１の光強度のプロフィールの導関数が計算され、この導関数が公知の異なる種類の複数の光ファイバについて以前決定された第１の光強度プロフィールの導関数と比較されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の光強度プロフィールを決定するステップにおいて、円滑な画像を生成するために前記第１の画像の各点について局部平均（ｌｏｃａｌ　ｍｅａｎ）を計算することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記決定された第１の光強度のプロフィールを解析するステップにおいて、前記決定された第１の光強度プロフィールは、前記導関数の計算前に低域フィルタを通されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記決定された第１の光強度プロフィールを解析するステップにおいて、前記決定された第１の光強度プロフィールの中央部のみの導関数が計算され、この導関数が前記公知の異なる種類の複数の光ファイバについて以前決定された第１の光強度プロフィールの対応中心部の導関数と比較されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記画像内において前記光ファイバのコアの画像を生成するために高解像度光学系を使用して未加熱状態にある前記光ファイバの領域の第２の画像を撮るステップと、
前記光ファイバの長手方向にほぼ直角な線に沿う位置の関数として観察方向に見た前記線の全ての点から発せられた光の強度の値を含む第２の光強度プロフィールを前記第２の画像から決定するステップと、
前記決定された第２の光強度プロフィールを前記公知の異なる種類の複数の光ファイバについて以前決定された第２の光強度プロフィールと比較するステップと、
前記画像が撮られた光ファイバに最も類似している公知の光ファイバの種類を発見するために前記第１と第２の光強度プロフィールの比較の結果を評価するステップと、
を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記第２の光強度プロフィールを決定するステップにおいて、この決定の直後、次に比較される円滑な第２の光強度プロフィールを生成するために前記決定された第２の光強度プロフィールの各点について局部平均（ｌｏｃａｌ　ｍｅａｎ）を計算することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第２の光強度プロフィールを決定するステップにおいて、この決定の直後、前記決定された第２の光強度プロフィールは、比較前に低域フィルタを通されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
２本の光ファイバの内の第１の光ファイバの一端を前記２本の光ファイバの内の第２の光ファイバの一端と一直線上に整列するステップと、
前記第１の光ファイバの前記一端の端面を前記第２の光ファイバの端の端面に配置するために、前記第１の光ファイバの前記一端を移動するステップと、
前記２本の光ファイバの前記一端を互いに溶融するためにこれら２本の光ファイバの前記一端の領域を前記端面において加熱するステップと、
その領域の冷却を可能にするステップと、
を有する２本の光ファイバを互いに端部で継ぐ方法において、
請求項１から７までのいずれかの方法により前記２本の光ファイバが属する種類を決定するステップと、
前記決定された種類の光ファイバの継ぎ合わせのために前もって決定された前記第１の光ファイバの前記一端を移動するステップ及び（または）前記加熱するステップで使用される少なくとも１つの物理的パラメータを設定するステップと、
を更に有することを特徴とする方法。
【請求項９】
前記加熱するステップで電弧が使用される時、前記物理的パラメータを設定するステップにおいて電極間を流れる電流の強度を設定されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記物理的パラメータを設定するステップにおいて、
前記領域の加熱期間を設定するステップと、
前記領域の加熱強度を設定するステップと、
オーバラップ距離を移動するステップを設定するステップと、
の少なくとも１つが行われることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
観察可能な量の光が発せられるような温度まで光ファイバの領域を加熱する加熱手段と、
前記光ファイバの領域を投影する光学系と、
前記領域の加熱時に発せられて第１の画像として前記光学系により投影された光を記録する光検出手段と、
前記光ファイバの長手方向にほぼ直角な線に沿う位置の関数として観察方向に見た前記線の全ての点から発せられた光の強度の値を含む第１の光強度プロフィールを前記第１の画像から決定するための前記光検出手段に接続された決定手段と、
この決定された光強度のプロフィールを解析するために前記決定手段に接続された解析手段と、
を有する光ファイバの種類を決定する装置において、
前記決定された第１の光強度のプロフィールの導関数を計算する計算手段と、
前記第１の光強度のプロフィールの前記計算された導関数と公知の異なる種類の複数の光ファイバについて以前決定された光強度プロフィールの導関数とを比較するために前記計算手段に接続された比較手段と、
前記公知の異なる種類の複数の光ファイバの１本について前記計算された導関数は前記光ファイバの前記１本の光強度プロフィールの導関数からのずれが最も少ないということを前記比較手段により提供された信号が示す場合に、前記光ファイバは前記複数の光ファイバの前記１本の光ファイバと同一の種類であると決定するための前記比較手段に接続された決定手段と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記比較手段は、前記公知の異なる種類の複数の光ファイバについての前記光強度プロフィールの導関数と、前記第１の光強度プロフィールの前記計算された導関数との差を表す値を計算するように構成され、
前記決定手段は、前記公知の異なる種類の複数の光ファイバの前記１本についての前記光強度プロフィールの導関数と前記第１の光強度プロフィールの前記計算された導関数との差を表す計算値を閾値に比較するように構成され、前記計算値が前記閾値より大きくない場合には前記光ファイバが前記光ファイバの前記１本と同一の種類であると決定するだけであることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記光学系は高解像度で、前記生成された第２の画像内において前記光ファイバのコアの画像を生成するために、正しい設定の場合、未加熱状態にある前記光ファイバの領域の投影を可能にし、前記光検出手段は前記第２の画像をも記録し、
前記決定手段は、前記光ファイバの長手方向にほぼ直角な線に沿う位置の関数として観察方向に見た前記線の全ての点から発せられた光の強度の値を含む第２の光強度プロフィールを前記第２の画像から決定するように構成され、
前記比較手段は、前記決定された第２の光強度プロフィールを前記公知の異なる種類の複数の光ファイバについて以前決定された第２の光強度プロフィールと比較するように構成され、
前記決定手段は、前記第１と第２の画像が記録された光ファイバに最も類似している公知の光ファイバの種類を発見するために前記第１と第２の光強度のプロフィールの比較の結果を評価するように構成され、
ていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
２本の光ファイバの内の第１の光ファイバの一端を前記２本の光ファイバの内の第２の光ファイバの一端と一直線上に整列する整列手段と、
前記第１の光ファイバの前記一端の端面を前記第２の光ファイバの端の端面に配置するために、前記第１の光ファイバの前記一端を移動する移動手段と、
前記２本の光ファイバの前記一端を互いに溶融するためにこれら２本の光ファイバの前記一端の領域を前記端面において加熱する加熱手段と、
を有する２本の光ファイバを互いに端部で継ぐスプライサにおいて、
請求項１１から１３までのいずれかによる前記２本の光ファイバが属する種類を決定する装置と、
この種類を決定する装置に接続されて継ぎ前に継がれる光ファイバの種類を決定し、この決定された種類に合う物理的パラメータの値の少なくとも１つの値を見つけ、この見つけられた値を使用するために前記整列手段、移動手段、加熱手段のそれぞれを制御するよう前記決定手段に命令する制御手段と、
を有することを特徴とするスプライサ。
【請求項１５】
画像を与えるために光ファイバと光学系との間の距離を変えるステップと、
前記光ファイバの長手方向にほぼ直角な線に沿う位置の関数として観察方向に見た前記線上の全ての点から発せられる光の強度の値を包含する光強度プロフィールを前記画像の各々から決定するステップと、
前記光ファイバの視直径（ａｐｐａｒｅｎｔ　ｄｉａｍｅｔｅｒ）の大きさと中心ピークの幅の大きさとを前記画像内で発見するために前記決定された光強度プロフィールを解析するステップと、
前記大きさの比を計算して、それを所定値と比較するステップと、
前記比が前記所定値とほぼ一致するように正しい投影のための距離を設定するステップと、
を有することを特徴とする光ファイバを投影する光学系を自動設定する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、光ファイバの評価、特に、正しい継ぎパラメータを自動選択する自動ファイバ・スプライサで使用される、考慮された光ファイバが所属する光ファイバの一般的な種類を決定する方法及びスプライサで使用される光学系を設定する方法にも関する。
【０００２】
（背景）
光ファイバに基づくシリカを一直線上に整列させ継ぐ装置及び方法は、多年の間開発され改善されている。０．２ミクロンより良好な精度で継ぐべき光ファイバの一直線上整列を行って、正確なスプライス損失評価を行う最も普通の方法は、光ファイバの実際の継ぎの前、その時及びその後に継ぎ位置のカメラ装置により生成の拡大画像の進歩したデジタル画像処理を含んでいる。多くの場合、溶融処理により行われる継ぎの前、継ぎ中及び継ぎ後に継いだファイバとそのコアの鮮明な画像を与えることができるコンパクトな光学系の設計は、高性能を有するファイバ継ぎ機の開発での重要な仕事であった。例えば、Ｔ．Ｈａｉｂａｒａ、Ｍ．Ｍａｔｕｍｏｔｏ、Ｔ．Ｔａｎｉｆｕｊｉ及びＭ．Ｔｏｋｕｄａによる「Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ａｘｉｓ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ　ｆｉｂｅｒ　ａｎｄ　ｓｐｌｉｃｅ　ｌｏｓｓ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」、Ｏｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ６、Ｎｏ．４、Ａｐｒｉｌ　１９８３、Ｏ．Ｋａｗａｔａ、Ｋ．Ｈｏｓｈｉｎｏ、Ｙ．Ｍｉｙａｊｉｍａ、Ｍ．Ｏｈｎｉｓｈｉ及びＫ．Ｉｓｈｉｈａｒａによる「Ａ　ｓｐｌｉｃｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ　ｆｉｂｅｒｓ　ｕｓｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔ　ｃｏｒｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ」、Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．ＬＴ−２、Ｎｏ．２、Ａｐｒｉｌ　１９８４、及びＴ．Ｋａｔａｇｉｒｉ、Ｍ．Ｔａｃｈｉｋｕｒａ及びＩ．Ｓａｎｋａｗａによる「Ｏｐｔｉｃａｌ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ａ　ｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　ｃｏｒｅ　ｆｏｒ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｃｏｒｅ−ａｘｉｓ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ」、Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．ＬＴ−２、Ｎｏ．３、Ｊｕｎｅ　１９８４参照。
【０００３】
デジタルカメラ装置を備えた融着スプライサにおいて、継ぐべき、または継がれた光ファイバは、レンズ系から見て光ファイバの後ろのある距離に配置された光源、通常はＬＥＤにより従来は照射された。レンズ系は、ファイバ・クラディングまたはファイバ・コアのある点に合焦され、ファイバの拡大画像はＣＣＤマトリックス（電荷結合装置）上に作成される。カメラからの電気信号はＡ／Ｄ変換され、そのデジタル画像はコンピュータ装置で処理される。次に、画像からの測定データは、その光ファイバを所望の正確な一直線上の整列状態に移動するために及び継ぎ損失を評価するために使用される。
【０００４】
融着スプライサの光学系は、溶融中ホット・ファイバを投影するようにも構成できる。例えば、１９９０年８月２４日出願のドイツ特許４０　０４　９０４とスエーデン特許出願９００２７２５−１を参照。融着処理で使用される電弧に存在する約２０００℃のような高温でのファイバ・クラディングとコアとの間の放射率の小さな差により従来ファイバの中央に配置されたコアの明るい画像を発生することが可能となる。加熱ファイバからの放射波の可視・近赤外部は、カメラ系により集められて検出される。ホット画像は、溶融中ファイバのリアル・タイム処理のために及び継ぎが完了した後の正確な継ぎ損失評価を行うために使用することができる。
【０００５】
コア／クラディングの偏心率、クリーブ角（ｃｌｅａｖｅ　ａｎｇｌｅ）、カール（ｃｕｒｌ）、ファイバ端部の汚染及びモード・フィールド径（ｍｏｄｅ　ｆｉｅｌｄ　ｄｉａｍｅｔｅｒ；ＭＦＤ）のミスマッチは、溶融スプライス損失の主な理由であるということは公知である。ＭＦＤのミスマッチは、特に、異なる種類のファイバが互いに継ながれる場合のスプライス損失に大いに影響を与えることがある。互いに異なるＭＦＤを有するファイバ間で低損失を有する継ぎを生成するためには、継ぎべきファイバの種類を特徴づけ、このファイバの種類に基づいて継ぎ処理で使用されるオーバラップ、溶融熱及び溶融時間のような適切なスプライス・パラメータを選択することが必要である。例えば、Ｗ．Ｚｈｅｎｇによる「Ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ｃｏｎｔｏｒｏｌ　ｏｆ　ａｒｃ　ｆｕｇｉｏｎ　ｆｏｒ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　ｓｐｌｉｃｉｎｇ」、Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．１１、ｐｐ．５４８−５５３、Ｍａｒｃｈ　９４とＷ．Ｚｈｅｎｇ、
2004506177.tif 000003
による「Ｅｒｂｉｕｍ　ｄｏｐｅｄ　ｆｉｂｅｒ　ｓｐｌｉｃｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｐｌｉｃｅ　ｌｏｓｓ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」、Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．１２、ｐｐ．４３０−４３５、Ｍａｒｃｈ　９４参照。これらのパラメータの適切な選択は、大いにコアのサイズ及びファイバの屈折率プロフィールと、コアとクラディングの間の屈折率差に依存する。それ故、継ぎパラメータの自動選択のために溶融前にファイバを識別する方法は、異なる種類のファイバの低損失継ぎを行うために大いに重要である。
【０００６】
Ｔｅｌｆｏｎｅｋｔｉｅｂｏｌａｇｅｔ　Ｌ　Ｍ　Ｅｒｉｃｓｓｏｎ、発明者
2004506177.tif 000004
についてのスエーデン特許出願９１００９７９−５では、光ファイバの特性を決定する方法が開示されている。この方法は、加熱ファイバの画像、特に、この光ファイバに直角な線に沿う光強度プロフィールを解析するステップを含む。その中心ピークの一般的な形、特にその幅及び高さは評価される。同一の基本的な解析プロセスを使用する数学的方法は、Ｔｅｌｆｏｎａｋｔｉｅｂｏｌａｇｅｔ　Ｌ　Ｍ　Ｅｒｉｃｓｓｏｎ、発明者Ｗｅｎｘｉｎ　Ｚｈａｎｇによるスエーデン特許出願９２０１８１７−５に開示されている。
【０００７】
何らかの光検出領域に光ファイバを投影する自動ファイバ・スプライサの光学系は、コアが可視状態であり、または特に例えば、コアの位置及び幅が検出可能であるコールド・ファイバの鮮明な画像を生成するための、または、光を発する加熱した光ファイバの鮮明な画像でコア領域が検出可能ともなるようにこの鮮明な画像を生成するための、互いに異なる投影条件の場合は容易に設定することができない。異なる投影条件の場合のこの合焦は、一般的には互いに異なる合焦条件、すなわち、対象物、光ファイバ及び投影装置、主にレンズ系間の互いに異なる距離について捕獲した画像を観察することによって一般的手動的になされる。
【０００８】
（要約）
本発明の目的は、光ファイバの種類を決定する信頼性ある方法の提供である。
本発明の他の目的は、光ファイバのコアが見える光ファイバの画像を提供する光学系を健全で自動的に設定する方法の提供である。
未知の光ファイバが属する種類を決定する場合に、溶接を用いる自動ファイバ・スプライサが使用される。このスプライサは、一直線上に整列する２本のファイバを位置決めする移動可能なクランプまたは保持具、付勢時に電弧を発生する電極、ＣＣＤマトリックスのようなカメラ装置及び背景照明を発生する光源を有している。これらの装置は全て制御手段（３３）と必要なドライバ回路及びインタフェース回路を含む電子回路に結合されている。光ファイバがコールドの時、及び融着スプライスで使用される大体の温度またはこの温度より幾分低い温度まで加熱されてどんな背景照明も使用せずに画像を捕獲する充分な光を発する時、クランプの内の光ファイバ保持クランプの一部は高解像度レンズ系を介してカメラの光検出領域に投影され、この光ファイバのコアは、捕獲画像中で識別することができる。加熱状態で撮られたファイバの第１の画像からは、このファイバの長手方向にほぼ直角な線に沿う第１の光強度プロフィールが画像処理・解析モジュールで決定される。この第１の光強度プロフィールは、このプロフィールの導関数を計算し、この導関数を公知の互いに異なる種類の光ファイバについて以前決定した光強度プロフィールの導関数と比較することによって更に解析される。第２の光強度プロフィールを同様に決定することができる低温ファイバの第２の画像が撮られる。次に、このプロフィールは、前記公知の光ファイバについて以前決定した対応のプロフィールと比較される。最終的に、この比較の結果は、前記の試験した光ファイバの種類を決定するために評価される。
【０００９】
自動ファイバ・スプライサで異なる投影条件についての正しい自動合焦は、次のステップを連続順に実行することにより得ることができる。光ファイバとスプライサの光学系との距離は変化され、異なる距離について画像が撮られる。この撮られた画像において、光ファイバの視直径の大きさと、これらのプロフィールで通常得られそしてその光ファイバの中心の高強度領域に対応すると共に少なくとも高解像度光学系の場合にその光ファイバのコアに対応する中心ピークの見かけの幅（ａｐｐａｒａｎｔ　ｗｉｄｔｈ）の大きさとを見つけるために解析される光強度プロフィールを決定する。これら２つの大きさの比は、計算され、所定値と比較される。大きさの値のこれらの比が所定値と一致または少なくともその値からできるだけずれない画像を与える距離が正しい投影を与える距離として採用される。互いに異なる種類のファイバ上での測定によって、コアの直径のようなコアの価値ある情報を得ることができるコールド画像の良好な画像を発生する所定値を決定することができ、加熱ファイバの対応する良好な画像を発生する別の所定値を決定することができるということが分かる。
【００１０】
本発明の他の目的及び利点は、続く記載において述べるが、一部は、記載から明らかとなり、または、本発明の実施により理解されよう。本発明の目的及び利点は、上記の請求項で特に指摘された方法、プロセス、手段及び組み合わせにより実現され、また得られよう。
本発明の新規な特徴は、上記の請求項で特に述べたが、本発明の構成及び内容の両方及び上記及び他の特徴ついての本発明の完全な理解は今後添付図面に関して提供される非制限的な実施例の次の詳細な記載を考慮することにより得られ、更によく理解されよう。
【００１１】
（詳細な説明）
図１ａにおいて、自動光ファイバ・スプライサの基本的な構成が示されている。これは、従来技術のリボン・ファイバ・スプライサで使用された構成に類似である。米国特許５，９６１，８６５参照。継がれる光ファイバ１、１’の端部領域は、電極３の点間にあり、この電極３の間で光ファイバの端部を加熱するために電気放電５が発生される。電気放電の強度は、電極３間の電流の強度により制御される。光学レンズ系７は、２つの直交方向において光検出領域９、一般的には、ＣＣＤ要素のマトリックスを備えたプレート上のファイバ端部領域を描く。継ぎ位置は、必要な時に背景照明を提供するＬＥＤ１１のような適切配置の光源により照明することができる。デジタル投影処理装置１５は、ファイバ位置決め装置による使用光ファイバと継ぎ処理及び電極電流の強度を監視するために光検出領域９からの電気信号を処理する。該画像処理装置は、捕獲画像を示すためのモニタまたは表示要素１７に接続されている。
【００１２】
図１ｂの略図で、自動形式のファイバ・スプライス装置の幾分更に電気的な詳細が示してある。従って、このスプライス装置は、ファイバ１、１’の端部が配置されて位置決め及び継ぎ中に堅く保持される取付具または保持具２１を有している。この保持具は、光ファイバの長手方向にほぼ平行で、かつ、この方向に直角な２つの方向の３つの直交座標方向に移動可能である。従って、保持具２１は、制御モータ２３により適当な機械的なガイド（図示せず）に沿ってずらされる。電極３、光源１１及び制御モータ２３への電線は、電気回路モジュール２５から、この電気回路モジュール２５のそれぞれ駆動回路２７、２８、２９から延びている。光検出領域９から、電線は電気回路モジュールのビデオ・インタフェース３１まで配置され、この電気回路モジュール２５から適当な画像信号が画像処理・画像解析ユニット１５に送られる。種々の処理ステップは、電気回路モジュールの制御回路３３、例えば、適当なマイクロプロセッサにより制御される。制御回路３３は、上記の処理ステップを行うので、適当な変移方向にモータ２３を付勢することにより、互いに関してファイバ端部の変移を制御し、例えば、一直線上への整列処理の画像を捕獲する必要がある時に光源１１に対し電流を提供し、得られた画像の解析を開始するために画像処理・画像解析ユニット１５に対し信号を提供する。更に、制御回路３３は、溶融電流が電極５に提供され始めるべき時及びこの電流が供給されるべき時間期間及びこの溶融電流の強度を制御する。
【００１３】
コールド・ファイバのコアが見え、デジタル処理に適しているコールド・ファイバの画像を得るために、使用されるレンズ系７は、特別な性能特性及び特徴を有さなければならない。従って、レンズ系７は、光ファイバが加熱されず、横方向または背面から「コールド画像」を得るために別の光源により照明され、そして、このような画像が一般的な単一モード・ファイバの図２ａに見られる時、光ファイバのコアを投影することができなければならない。レンズ系７は、光ファイバがホットで、「ホット画像」を得るために熱放射物を放射する溶融処理中に光ファイバを投影することもできなければならない。図２ａの場合のように同一の光ファイバの図２ｂの画像参照。
【００１４】
ファイバ・スプライサの投影装置は、通常の画像を捕獲すると共に、ホット光ファイバにより発せられた放射物を検出することもできなければならないＣＣＤマトリックスまたはＣＣＤカメラ９をも含んでいる。図３は、約１９００℃の温度を有するホット・ファイバからの測定された放射スペクトルを示す図である。ＣＣＤカメラのスペクトル応答及びホット・ファイバ放射によるその生成物も図にプロットしてある。この後者は、ＣＣＤカメラがホット・ファイバにより発せられた光に十分感じるということを示す曲線を描いている。従って、色消しレンズ系７は、ＣＣＤ装置９により捕獲された鮮明な「ホット画像」を発生することができる。
【００１５】
図４は、近視野ファイバ幾何学的（ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ　ｆｉｂｅｒ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ）スキャナにより測定された分散シフト光ファイバの屈折率プロフィールのプロットを示す図である。この光ファイバの直径は、１２５μｍであり、コアの直径は約４μｍであった。コアとクラディングとの屈折率の差は、図においてほぼ０．０１を含むものと読むことができる。コアのこの幾分高い屈折率は、光ファイバの内側に配置した薄い円筒レンズとしてコアを動作させるに十分大きく、コアは、図５に見られるように光ファイバの後ろのある距離に配置した光源からの横方向の光線を屈折させる。焦点または更に正確に言えば、光ファイバのコアの焦点線上にほぼ合焦された高開口数の対物レンズを含むカメラ装置は、コアの画像を生成することができる。上記の引用文献参照。
【００１６】
良好なコールド画像及びホット画像を生成するに適したレンズ系のデータの要約は、表１に与えてある。
【表１】
表１
項目　　　　　　　　目標コールド画像　　　　　　　　目標ホット画像
光学倍率　　　　　　　＞８ｘ　　　　　　　　　　　　　＞８ｘ
共役長　　　　　　　　＜１２５ｍｍ　　　　　　　　　　＜１２５ｍｍ
対物距離　　　　　　　＞１１．０ｍｍ　　　　　　　　　＞１１．０ｍｍ
視野　　　　　　　　　０．２５ｍｍ　　　　　　　　　　０．２５ｍｍ
開口数　　　　　　　　＞０．３８　　　　　　　　　　　−
軸上の解像力　　　　　＞４００ｃ／ｍｍにおいて４０％　＞１００ｃ／ｍｍに
（ＭＴＦ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　おいて５０％
スペクトル帯域幅　　　６１０〜６９０ｎｍ　　５００〜７００ｎｍ
歪み　　　　　　　　　＜０．０１％　　　　　＜０．０１％
【００１７】
寸法の発生変化により生じた影響を最小にした少数のレンズ要素をもつ表１によるレンズは、最小にされてリトロフォーカス・カメラレンズに類似した基本形状を有するように選ばれた。図６参照。対物レンズは、長共役に配置された２つの正要素とその負のダブレットから作られた。共役長は、１１．１ｍｍの対物距離の場合、１２１ｍｍであった。
【００１８】
図７ａと図７ｂは、２つのスペクトル間隔について選択したレンズ系の場合、変調伝達関数（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）のプロットを示す。従って、図７ａは、６１０ｎｍ〜６９０ｎｍの光源からの背景照明を使用する「コールド画像」の場合の対物レンズの解像力を示し、図７ｂは、「ホット画像」の、すなわち、５００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲のＣＣＤカメラにより検出された発光光ファイバからの熱放射の場合の対物レンズの解像力を示す。
【００１９】
コールド画像及びホット画像の両方を捕獲することができる投影装置を備えた自動融着スプライサは、今後示すように、継ぐべき光ファイバの種類の信頼性ある決定を行うために使用することができる。それにより、継ぎ処理で使用される正しいパラメータは、低挿入損失のような改良になる特性を有するスプライスを与えるために選択することができる。この識別処理は、次に記載する。
【００２０】
従って、図８ａと図８ｂは、上記のごとく、レンズ系により撮られた一般的な分散シフト・ファイバのそれぞれのコールド画像及びホット画像を示す。コアは、ドープしたコア・ガラスのより高い放射率のためにホット画像で鮮明に見ることができる。コールド画像及びホット画像の強度（グレー・レベル）のプロフィールは、図９において、捕獲画像の画素位置の関数として与えられ、この画素位置は、ファイバの長手方向に直角に延びる図面上に描いた実線に沿って撮られた光ファイバの物理的位置に相当する。ファイバのコアの中心は、中心ピークとして見ることができ、コアの周りの薄いリングは、コールド画像プロフィールのコアの各側における２つの低いピークとして見ることができる。ファイバのコアは、ホット画像プロフィールの中心ピークとして見ることもできる。リングの画像は、コアの画像に一部重畳されて、ホット画像プロフィールのコアの周りのグレー・レベルの増加値として見ることができる。
【００２１】
コールド画像プロフィールとホット画像プロフィールは、ファイバ・コアの外形と形状に関する情報を含んでいる。この情報は、使用された光ファイバの種類を識別するために更に処理することができる。このような処理を、図１２の流れ図に関して以下に説明する。
第１のブロック８１において、カメラの焦点位置は、次に与える第１の値ｔ１に設定される：
【数１】
2004506177.tif 000005
【００２２】
Ｄはコールド画像で見られる光ファイバの直径であり、ｄｃは、図５と図９に示したコールド画像の最大値の半分における屈折照明光の幅である。このことは、合焦ステップにおいてレンズ系７の焦点位置を変える時に画像が撮られ、そして、値ｄｃとＤを決定するために解析されてついに撮られた画像において関係（１）が有効になり、すなわち、半幅値ｄｃに対する見かけ上の直径Ｄの比は所定値に等しくなるということを意味する。次に、その所望比を有するこのデジタルコールド画像は、処理回路３３のメモリに記憶される。次に、ブロック８３で、カメラの焦点位置は値ｔ２に変更される：
【数２】
2004506177.tif 000006
【００２３】
対応する方法でｄｈは、ホット画像の最大値の半分における屈折照明光の幅である。従って、この場合同一処理が行われるが、今や、背景照明は存在しない、すなわち、光源１１は付勢されず電極９間のアークは、この電極間を流れる適当な電流を提供することによって点火される。電極電流は、互いに光ファイバの端部を実際に融着するために使用されるよりも小さくすべきである。半幅値ｄｈと見かけの直径Ｄを発見するために焦点位置は変えられ、画像が捕獲され解析され、ついに条件（２）が満たされ、すなわち、前記量の比がコールド画像の焦点位置を設定するために使用される値よりも大きな所定値に等しい、例えば、その使用される値の約２倍に等しい
2004506177.tif 000007
に等しい画像を焦点位置は与える。次に、このデジタルホット画像はプロセッサに記憶される。
【００２４】
３×３平均フィルタは、正しい焦点位置の場合撮られ記憶されたホット画像の全部または一部の選択した領域のグレー・レベル値に次のブロック８５で適用される。ブロック８７で、光ファイバのホット画像の長手方向に直角な線上の点の画像の関数、更に正確に言うと、点の画像のグレー・レベル値を含む一次元アレイであるホット・ファイバ・プロフィールＦｈ（ｘ）はフィルタされた領域から選択され、従って、この線はＸ座標方向に延び、ｘはこの方向における位置を表す。値Ｆｈ（ｘ）は、光ファイバの対応点から発せられた光の強度を表す測定値である。次に、強調された空間振幅変化をもつ差アレイＧｈ（ｘ）は、同一ブロックで発生され、式（３）により与えられる：
【数３】
2004506177.tif 000008
【００２５】
同一ブロック８７で、対応する方法では、光ファイバのコールド画像の長手方向に直角な線上の点の画像のグレー・レベル値を含む一次元アレイであるコールド・ファイバ・プロフィールＦｃ（ｘ）も選択される。従って、値Ｆｈ（ｘ）は、コールド・ファイバから来る光の強度を表す測定値である。
【００２６】
図８ａ、図８ｂの画像を撮る分散シフト・ファイバについての高温グレー・レベル・アレイまたはホット・ファイバ・プロフィールＦｈ（ｘ）は、図１０においてプロットされ、同図において、２２５個の画素を含むその一次導関数Ｇｈ（ｘ）もプロットされている。コアとリングの境界は、その導関数の曲線の中央において４つの局部的な最大点として明確に描いてある。それらは、コールド画像プロフィールの中央における４つの局部的な最小点に比較することができる、図９参照。
【００２７】
次に、導関数アレイＧｈ（ｘ）のコアを囲むｗ＝１００個の画素の範囲、図９参照、は、ブロック８９で選択される。次に、この導関数アレイの値は公知のファイバについての対応する導関数アレイＳｎ（ｘ）に比較される。この比較の前に、導関数アレイは比較が適切な方法で行うことができるように規格化及び（または）変移することができる。比較の場合、公知のファイバの種類の各々のアレイＳｎ（ｘ）の導関数と考えられる導関数アレイＧｈ（ｘ）の平均平方誤差Ｅｎは次に従って計算される：
【数４】
2004506177.tif 000009
【００２８】
その後、計算された誤差の最小値Ｅｍは、ブロック９１で決定され、従って、ｍは試験されたファイバに最も類似したファイバの種類を定義する。この最小値Ｅｍは、次のブロック９３で閾値ε１と比較される。最小値Ｅｍがこの閾値より小さくない場合、ファイバは未知の種類と考えられ、例えば、表示装置に何らかのメッセージを示すために何らかの制御装置へその信号がブロック９５で送られる。もしその最小値が閾値より小さい場合、コールド画像から得られた強度プロフィールも評価される。
【００２９】
従って、ブロック９７でコールド強度プロフィールＦｃ（ｘ）は３×１の中間フィルタに送ることにより低域フィルタリングされる。そこで、ブロック９９ではこのフィルタリングされた強度プロフィールは、規格化されて、前にブロック８９で実行されたようにある所定ｘ位置まで対応的な方法で変位され、平均平方誤差ＥＣは第ｍ番目の光ファイバの種類のコールド画像強度プロフィールＱｍに比較される、フィルタされ規格化された強度プロフィールについて計算される。この計算された平均平方誤差ＥＣはブロック１０１で閾値ε２に比較される。もしこの比較の結果、平均平方誤差がその閾値より小さい場合、この試験された光ファイバは、種類ｍであると決定され、その信号がブロック１０３で、例えば、融着パラメータを適切に設定し、及び（または）何らかのメッセージを表示するための何らかの制御装置に送られる。もし、ブロック１０１で平均平方誤差が第２の閾値より小さくないということが決定されると、その試験ファイバは、公知の種類のいずれもでもないと決定され、その信号は、ブロック１０５で何らかの制御装置に送られる。
【００３０】
図１２ａは、コアの屈折率プロフィールの図であり、図１２ｂは、それぞれコールド・ファイバ及びホット・ファイバの場合の測定された画素グレー・レベル値Ｑｍ（Ｘ）とＳｈ（ｘ）と、ホット・ファイバの屈折率プロフィールの導関数アレイＧｈ（ｘ）を示す図であり、図１２ｃと図１２ｄは、平たいクラディング、高ドープ分散シフト光ファイバのホット画像とコールド画像を示す。図１３ａ〜図１３ｄは、エルビューム・ドープのファイバの場合の対応する図及び画像であり、図１４ａ〜図１４ｄは、標準的な単一モード・ファイバＳＭＦ−２８の対応する図及び画像であり、図１５ａ〜図１５ｄは、大きな有効領域非ゼロ分散シフト・ファイバの場合の対応する図及び画像であり、図１６ａ〜図１６ｄは、多重モード・ファイバの場合の対応する図及び画像であり、図１７ａ〜図１７ｄは、純粋なシリカコアの単一モード・ファイバの場合の対応する図及び画像である。
【００３１】
本発明の特定実施例をここに図示し記載したが、数多くの追加の利点、変形例、及び変更は当業者に容易に想到されるであろう。従って、本発明はその広い対応においてここに図示し記載した特定の詳細、代表的な装置及び図示の例に限定されるものではない。従って、種々の変形例は、上記の請求項及びその均等物により明確化される一般的な発明思想の主旨及び範囲から逸脱せずに作成することができよう。従って、上記の請求項は、本発明の真の主旨及び範囲内に入るような全ての変形例及び変更を包含するものであると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
互いに２本の光ファイバを溶融継ぎするための構成の略図。
【図１ｂ】
電気制御回路の一部の要素も示す図１ａの略図に似た図。
【図２ａ】
光ファイバが光源により側方から照らされた時のこの光ファイバのコールド画像。
【図２ｂ】
光ファイバが輝き、光を発する時の溶融処理で撮られた光ファイバのホット画像。
【図３】
溶融状態の光ファイバの放射スペクトル、ＣＣＤカメラのスペクトル応答及び放射スペクトルと放射応答の積の図。
【図４】
ファイバ幾何的スキャナにより測定された分散シフト・ファイバの屈折率プロフィールの図。
【図５】
光ファイバにより光源からの平行側方光線の屈折を示す略図。
【図６】
高解像度レンズ系の設計を示す断面略図。
【図７ａ】
６１０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲内の３つの波長について図６のレンズ系の変調伝達関数のプロットであり、また理想的なＭＴＦ（有限の回折）も示す。
【図７ｂ】
５００ｎｍ〜７００ｎｍ範囲内の波長の場合の図７ａに類似のプロット。
【図８ａ】
ＣＣＤカメラにより撮られた図６のレンズ系により投影される一般的な分散シフト・ファイバの、ファイバが赤のＬＥＤ（λｃ　＝　６６０ｎｍ）により側方から照射された時に得られる低温。
【図８ｂ】
ＣＣＤカメラにより撮られた図６のレンズ系により投影される一般的な分散シフト・ファイバの、ファイバの温度が約１９００℃の時の溶融中に撮られたホット画像。
【図９】
図１０ａと図１０ｂの分散シフト・ファイバのグレースケール値のホット画像及びコールド画像のプロット。
【図１０】
図８ａと図８ｂの分散シフト・ファイバのホット画像プロフィールＦ（Ｘ）とその一次導関数Ｇ（ｘ）のプロット。
【図１１】
ファイバ識別プロセスを示す流れ図。
【図１２ａ】
平たいクラディング、高ドープ分散シフト・ファイバのコアの領域の屈折率プロフィールの図。
【図１２ｂ】
それぞれコールド・ファイバ及びホット・ファイバの場合の測定された画素グレー・スケール値Ｑｍ（ｘ）とＳｈ（ｘ）のそれぞれと、図１２ａのファイバの高温プロフィールの導関数アレイＧｈ（ｘ）を示す図。
【図１２ｃ】
図１２ａのファイバのコールド画像。
【図１２ｄ】
図１２ａのファイバのホット画像。
【図１３ａ】
図１２ａの図及び画像に対応するが、マッチングしたクラディング、エルビューム・ドープのファイバの場合の図及び画像。
【図１３ｂ】
図１２ｂの図及び画像に対応するが、マッチングしたクラディング、エルビューム・ドープのファイバの場合の図及び画像。
【図１３ｃ】
図１２ｃの図及び画像に対応するが、マッチングしたクラディング、エルビューム・ドープのファイバの場合の図及び画像。
【図１３ｄ】
図１２ｄの図及び画像に対応するが、マッチングしたクラディング、エルビューム・ドープのファイバの場合の図及び画像。
【図１４ａ】
図１２ａの図及び画像に対応するが、標準的な単一モード・ファイバＳＭＦ−２８の場合の図及び画像。
【図１４ｂ】
図１２ｂの図及び画像に対応するが、標準的な単一モード・ファイバＳＭＦ−２８の場合の図及び画像。
【図１４ｃ】
図１２ｃの図及び画像に対応するが、標準的な単一モード・ファイバＳＭＦ−２８の場合の図及び画像。
【図１４ｄ】
図１２ｄの図及び画像に対応するが、標準的な単一モード・ファイバＳＭＦ−２８の場合の図及び画像。
【図１５ａ】
図１２ａの図及び画像に対応するが、大きな有効面積非ゼロ分散シフト・ファイバの場合の図及び画像。
【図１５ｂ】
図１２ｂの図及び画像に対応するが、大きな有効面積非ゼロ分散シフト・ファイバの場合の図及び画像。
【図１５ｃ】
図１２ｃの図及び画像に対応するが、大きな有効面積非ゼロ分散シフト・ファイバの場合の図及び画像。
【図１５ｄ】
図１２ｄの図及び画像に対応するが、大きな有効面積非ゼロ分散シフト・ファイバの場合の図及び画像。
【図１６ａ】
図１２ａの図及び画像に対応するが、多重モード・ファイバの場合の図及び画像。
【図１６ｂ】
図１２ｂの図及び画像に対応するが、多重モード・ファイバの場合の図及び画像。
【図１６ｃ】
図１２ｃの図及び画像に対応するが、多重モード・ファイバの場合の図及び画像。
【図１６ｄ】
図１２ｄの図及び画像に対応するが、多重モード・ファイバの場合の図及び画像。
【図１７ａ】
図１２ａの図及び画像に対応するが、純粋シリカ・コアの単一モード・ファイバの場合の図及び画像。
【図１７ｂ】
図１２ｂの図及び画像に対応するが、純粋シリカ・コアの単一モード・ファイバの場合の図及び画像。
【図１７ｃ】
図１２ｃの図及び画像に対応するが、純粋シリカ・コアの単一モード・ファイバの場合の図及び画像。
【図１７ｄ】
図１２ｄの図及び画像に対応するが、純粋シリカ・コアの単一モード・ファイバの場合の図及び画像。
【図１ａ】
2004506177.tif 000010
【図１ｂ】
2004506177.tif 000011
【図３】
2004506177.tif 000012
【図４】
2004506177.tif 000013
【図５】
2004506177.tif 000014
【図６】
2004506177.tif 000015
【図７ａ】
2004506177.tif 000016
【図７ｂ】
2004506177.tif 000017
【図９】
2004506177.tif 000018
【図１０】
2004506177.tif 000019
【図１１】
2004506177.tif 000020
【図１２ａ】
2004506177.tif 000021
【図１２ｂ】
2004506177.tif 000022
【図１３ａ】
2004506177.tif 000023
【図１３ｂ】
2004506177.tif 000024
【図１４ａ】
2004506177.tif 000025
【図１４ｂ】
2004506177.tif 000026
【図１５ａ】
2004506177.tif 000027
【図１５ｂ】
2004506177.tif 000028
【図１６ａ】
2004506177.tif 000029
【図１６ｂ】
2004506177.tif 000030
【図１７ａ】
2004506177.tif 000031
【図１７ｂ】
2004506177.tif 000032
【国際公開パンフレット】
2004506177.tif 000033
2004506177.tif 000034
2004506177.tif 000035
2004506177.tif 000036
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2004506177.tif 000042
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004506177.tif 000065
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