JPH0781928B2 - 構造測定装置 - Google Patents
構造測定装置Info
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- JPH0781928B2 JPH0781928B2 JP61210730A JP21073086A JPH0781928B2 JP H0781928 B2 JPH0781928 B2 JP H0781928B2 JP 61210730 A JP61210730 A JP 61210730A JP 21073086 A JP21073086 A JP 21073086A JP H0781928 B2 JPH0781928 B2 JP H0781928B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 13
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は例えば石英系光ファイバ母材のコア中心位置と
クラッド中心位置との差、すなわち偏心量を、該母材を
側方から観測することにより測定する構造測定装置に関
する。
クラッド中心位置との差、すなわち偏心量を、該母材を
側方から観測することにより測定する構造測定装置に関
する。
〈従来の技術と問題点〉 光ファイバの偏心量を精度良く測定するということは、
特にコア径が小さいシングルモード光ファイバにおいて
は接続損失を低減するという観点から重要である。
特にコア径が小さいシングルモード光ファイバにおいて
は接続損失を低減するという観点から重要である。
従来における光ファイバの偏心量を測定する方法として
は、光ファイバの端面を鏡面に切断し、その切断面を顕
微鏡、ITV等で観測するというものであった。しかしな
がら、光ファイバの外径は標準的なもので125μｍと小
さいことから、接続損失への影響を考慮して偏心量を測
定するためには0.1μｍ程度以下の測定精度が要求され
るが、観測に用いる波長（通常0.5μｍ程度の可視域の
波長を用いる）に比較して小さな値であるため所要精度
を満足する測定を行うことは非常に困難であった。
は、光ファイバの端面を鏡面に切断し、その切断面を顕
微鏡、ITV等で観測するというものであった。しかしな
がら、光ファイバの外径は標準的なもので125μｍと小
さいことから、接続損失への影響を考慮して偏心量を測
定するためには0.1μｍ程度以下の測定精度が要求され
るが、観測に用いる波長（通常0.5μｍ程度の可視域の
波長を用いる）に比較して小さな値であるため所要精度
を満足する測定を行うことは非常に困難であった。
因に、石英系光ファイバは通常プリフォームと呼ばれる
光ファイバと相似な構造を有する母材を高温溶融線引し
て得られるが、このことより母材の構造パラメータを測
定し、それによって光ファイバの構造パラメータを推定
することが可能と考えられる。従来より、母材の測定と
しては母材の側方から測定光を照射し、コア部の屈折率
分布の変化により生じる光線の屈折角を求め、これによ
ってコア部の屈折率分布を推定する方法は知られている
が、コア中心位置とクラッド中心位置との差（偏心量）
を精度良く測定することは行われていなかった。
光ファイバと相似な構造を有する母材を高温溶融線引し
て得られるが、このことより母材の構造パラメータを測
定し、それによって光ファイバの構造パラメータを推定
することが可能と考えられる。従来より、母材の測定と
しては母材の側方から測定光を照射し、コア部の屈折率
分布の変化により生じる光線の屈折角を求め、これによ
ってコア部の屈折率分布を推定する方法は知られている
が、コア中心位置とクラッド中心位置との差（偏心量）
を精度良く測定することは行われていなかった。
本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、光ファ
イバ母材の偏心量の測定を高精度に達成することができ
る構造測定装置を提供することを目的とする。
イバ母材の偏心量の測定を高精度に達成することができ
る構造測定装置を提供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明の構造測定装置は、円筒状透明体より屈折率が高
い円柱状透明体を中心にして該円筒状透明体により取囲
み、該円柱状透明体と該円筒状透明体とを一体化して構
成した円柱状の被検体の構造を測定する装置において、
前記被検体を側方から照射する点光源と、前記被検体に
対し前記点光源の反対側に配設されて該被検体の中心よ
り近く且つ光軸に直交する観測面における当該被検体の
境界情報を含んだ部分像を取込む撮像光学系と、前記被
検体を長手方向及び光軸方向のいずれにも直交する方向
に移動させる被検体保持ステージと、前記撮像光学系の
境界情報及び前記被検体保持ステージの移動量情報から
各境界の相対位置を求めて前記被検体の偏心量を求める
データ処理装置とを備えたことを特徴とする。
い円柱状透明体を中心にして該円筒状透明体により取囲
み、該円柱状透明体と該円筒状透明体とを一体化して構
成した円柱状の被検体の構造を測定する装置において、
前記被検体を側方から照射する点光源と、前記被検体に
対し前記点光源の反対側に配設されて該被検体の中心よ
り近く且つ光軸に直交する観測面における当該被検体の
境界情報を含んだ部分像を取込む撮像光学系と、前記被
検体を長手方向及び光軸方向のいずれにも直交する方向
に移動させる被検体保持ステージと、前記撮像光学系の
境界情報及び前記被検体保持ステージの移動量情報から
各境界の相対位置を求めて前記被検体の偏心量を求める
データ処理装置とを備えたことを特徴とする。
〈実施例〉 本発明の一実施例に係る構造測定装置をその全体構成を
表す第１図を参照して説明する。
表す第１図を参照して説明する。
図示のように、本装置により偏心量を測定する被検体は
プリフォームと呼ばれる円柱状の光ファイバ母材１であ
り、この母材１は円筒状透明体２より屈折率の高い円柱
状透明体３を中心にして該円筒状透明体２により取囲
み、これら透明体2,3を一体化して構成されている。
プリフォームと呼ばれる円柱状の光ファイバ母材１であ
り、この母材１は円筒状透明体２より屈折率の高い円柱
状透明体３を中心にして該円筒状透明体２により取囲
み、これら透明体2,3を一体化して構成されている。
この母材１は被検体保持ステージ４のＶブロック上に載
置保持されており、モータ５を作動してステージ４を図
中矢印ａ方向へ移動させると母材１も同方向へ移動す
る。母材１の一側部には点光源６が配設され、母材１の
他側部には撮像レンズ７を備えた撮像素子８が配設され
ており、母材１は点光源６から撮像レンズ７への光軸上
に直交して位置している。従って、ステージ４を移動さ
せることにより、母材１を長手方向及び光軸方向のいず
れにも直交する方向に移動させることができる。
置保持されており、モータ５を作動してステージ４を図
中矢印ａ方向へ移動させると母材１も同方向へ移動す
る。母材１の一側部には点光源６が配設され、母材１の
他側部には撮像レンズ７を備えた撮像素子８が配設され
ており、母材１は点光源６から撮像レンズ７への光軸上
に直交して位置している。従って、ステージ４を移動さ
せることにより、母材１を長手方向及び光軸方向のいず
れにも直交する方向に移動させることができる。
上記撮像レンズ７は母材１の一部を観測するようにその
倍率が設定されており、例えば円筒状透明体（クラッ
ド）２の外縁部、円筒状透明体（クラッド）２と円柱状
透明体（コア）３との境界部というように母材１の部分
像を撮像素子８に取込むようになっている。従って、例
えばクラッド２の外縁部の境界線2aは撮像素子８に接続
したモニタテレビ10に図示の如く観測され、上記ステー
ジ４の移動に伴って得られる走査線10aに沿った輝度デ
ータはコントローラ11を介してデータ処理装置であるCP
U12に送られる。尚、観測面は光軸に直交した面である
が、撮像レンズ７の焦点調整を行うことにより、この観
測面は母材１の中心を通る面Ｐより撮像レンズ７に近い
側の面Ｐ′に設定されている。これは、コア３とクラッ
ド２との境界面における光線の屈折を考慮した場合に、
この境界面が面Ｐより面Ｐ′において明瞭に識別される
ためである。
倍率が設定されており、例えば円筒状透明体（クラッ
ド）２の外縁部、円筒状透明体（クラッド）２と円柱状
透明体（コア）３との境界部というように母材１の部分
像を撮像素子８に取込むようになっている。従って、例
えばクラッド２の外縁部の境界線2aは撮像素子８に接続
したモニタテレビ10に図示の如く観測され、上記ステー
ジ４の移動に伴って得られる走査線10aに沿った輝度デ
ータはコントローラ11を介してデータ処理装置であるCP
U12に送られる。尚、観測面は光軸に直交した面である
が、撮像レンズ７の焦点調整を行うことにより、この観
測面は母材１の中心を通る面Ｐより撮像レンズ７に近い
側の面Ｐ′に設定されている。これは、コア３とクラッ
ド２との境界面における光線の屈折を考慮した場合に、
この境界面が面Ｐより面Ｐ′において明瞭に識別される
ためである。
また、上記ステージ４にはスケール14が付設されてお
り、ステージ４の移動量（位置）はスケール14により読
取られて表示器15を介してCPU12に送られる。従って、
モニタテレビ10上での絶対スケールを予め求めておくこ
とにより、ステージ４の位置データ及びモニタテレビ10
からの輝度データにより境界の位置データが求まる。す
なわち、これら位置データ及び輝度データをCPU12で処
理し、面Ｐ′におけるクラッド２の外縁部境界Ｐ′1,
P′4の位置座標をそれぞれＺ′1,Z′4，コア３とクラッ
ド２との境界面Ｐ′2,P′3の位置座標をそれぞれＺ′2,
Z′3とすると、コア３の中心Z5，クラッド２の中心Z6，
偏心量ΔＺはそれぞれ ΔＺ＝Z5−Z6により求まる。更に、図示していない回転
機構により母材１を軸回りに所定の角度ステップΔθで
回転させてΔＺ（ｉ×Δθ）（ここにｉ＝1,2,……）を
求め、これを正弦波曲線Asin（ｉ×Δθ＋）にフィテ
ィングさせることにより振幅Ａから偏心量が求まる。
尚、観測される偏心量Ａから真の偏真量Ａ′を求めるに
はクラッド２外縁部におけるレンズ効果を補正する必要
があり、近似的にＡ′は Ａ′＝A/n（n:屈折率） で得ることができる。
り、ステージ４の移動量（位置）はスケール14により読
取られて表示器15を介してCPU12に送られる。従って、
モニタテレビ10上での絶対スケールを予め求めておくこ
とにより、ステージ４の位置データ及びモニタテレビ10
からの輝度データにより境界の位置データが求まる。す
なわち、これら位置データ及び輝度データをCPU12で処
理し、面Ｐ′におけるクラッド２の外縁部境界Ｐ′1,
P′4の位置座標をそれぞれＺ′1,Z′4，コア３とクラッ
ド２との境界面Ｐ′2,P′3の位置座標をそれぞれＺ′2,
Z′3とすると、コア３の中心Z5，クラッド２の中心Z6，
偏心量ΔＺはそれぞれ ΔＺ＝Z5−Z6により求まる。更に、図示していない回転
機構により母材１を軸回りに所定の角度ステップΔθで
回転させてΔＺ（ｉ×Δθ）（ここにｉ＝1,2,……）を
求め、これを正弦波曲線Asin（ｉ×Δθ＋）にフィテ
ィングさせることにより振幅Ａから偏心量が求まる。
尚、観測される偏心量Ａから真の偏真量Ａ′を求めるに
はクラッド２外縁部におけるレンズ効果を補正する必要
があり、近似的にＡ′は Ａ′＝A/n（n:屈折率） で得ることができる。
上記の観測において、光源に点光源６を用いているた
め、母材１内の観測面の各点を通過する光線の角度がほ
ぼ一義的に決定され、撮像レンズ７の観測面を面Ｐ′と
しても面Ｐにおけるクラッド２の外縁部の輪郭が明瞭に
観測される。これに対し、光源に拡散性光源を用いた場
合、撮像レンズ７の観測面を面Ｐ′としたときには面Ｐ
は撮像レンズ７の合焦範囲から外れるためクラッド２外
縁部の明瞭な観測が行えず、また観測面を面Ｐとしたと
きにはコア３とクラッド２との境界面を明瞭なダークラ
インとして観測することができず、いずれにしても境界
の認識精度が低下する。
め、母材１内の観測面の各点を通過する光線の角度がほ
ぼ一義的に決定され、撮像レンズ７の観測面を面Ｐ′と
しても面Ｐにおけるクラッド２の外縁部の輪郭が明瞭に
観測される。これに対し、光源に拡散性光源を用いた場
合、撮像レンズ７の観測面を面Ｐ′としたときには面Ｐ
は撮像レンズ７の合焦範囲から外れるためクラッド２外
縁部の明瞭な観測が行えず、また観測面を面Ｐとしたと
きにはコア３とクラッド２との境界面を明瞭なダークラ
インとして観測することができず、いずれにしても境界
の認識精度が低下する。
また、像の観測は対象物の全画像を撮像素子８に取込ん
で行うことも可能であるが、撮像素子８の分解能の制約
を考慮して対象物の部分像を観測するようにし、高い測
定精度を達成している。
で行うことも可能であるが、撮像素子８の分解能の制約
を考慮して対象物の部分像を観測するようにし、高い測
定精度を達成している。
また、母材１を軸回りに回転させて偏心量の測定を行
い、測定された各偏心量を正弦波曲線にフィッティング
させるようにしているため、更に精度の高い測定が達成
されている。
い、測定された各偏心量を正弦波曲線にフィッティング
させるようにしているため、更に精度の高い測定が達成
されている。
尚、母材１の軸回りへの回転機能に加えて母材１の軸方
向への移動機能を追加すれば、母材１の偏心量及び偏心
方向の長手方向への分布を測定することができる。
向への移動機能を追加すれば、母材１の偏心量及び偏心
方向の長手方向への分布を測定することができる。
（具体例） 点光源としてLEDを用い、外径φ20mmの単一モード光フ
ァイバプリフォームの偏心量ΔＺを測定し、第２図に示
すような結果を得た。撮像レンズとしては拡大率が４倍
となるものを用い、被検体保持ステージの位置読取用と
して0.1μｍ分解能のリニアスケールを用いた。母材の
同一断面に対して10回の測定を行ったところ、偏心量の
測定値の標準偏差は1.2μｍとなり、ほぼ0.01％の精度
で偏心率が測定可能であることが判った。
ァイバプリフォームの偏心量ΔＺを測定し、第２図に示
すような結果を得た。撮像レンズとしては拡大率が４倍
となるものを用い、被検体保持ステージの位置読取用と
して0.1μｍ分解能のリニアスケールを用いた。母材の
同一断面に対して10回の測定を行ったところ、偏心量の
測定値の標準偏差は1.2μｍとなり、ほぼ0.01％の精度
で偏心率が測定可能であることが判った。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変更を加え得るものであり、また母材以外の被検体の
構造測定にも応用し得るものである。
の変更を加え得るものであり、また母材以外の被検体の
構造測定にも応用し得るものである。
〈発明の効果〉 本発明によれば被検体の偏心量を被破壊で極めて高精度
に測定することができる。また、光ファイバ母材の段階
で偏心量を測定できるため、中間工程においてその品質
を検査することができ、光ファイバ製造に多大なる利点
を供する。
に測定することができる。また、光ファイバ母材の段階
で偏心量を測定できるため、中間工程においてその品質
を検査することができ、光ファイバ製造に多大なる利点
を供する。
第１図は本発明の一実施例に係る構造測定装置を表す概
略構成図、第２図は実験結果を表すグラフである。 図面中、１は母材（被検体）、２は円筒状透明体（クラ
ッド）、３は円柱状透明体（コア）、４は被検体保持ス
テージ、６は点光源、８は撮像素子、12はCPU（データ
処理装置）である。
略構成図、第２図は実験結果を表すグラフである。 図面中、１は母材（被検体）、２は円筒状透明体（クラ
ッド）、３は円柱状透明体（コア）、４は被検体保持ス
テージ、６は点光源、８は撮像素子、12はCPU（データ
処理装置）である。
Claims (2)
- 【請求項１】円筒状透明体より屈折率が高い円柱状透明
体を中心にして該円筒状透明体により取囲み、該円柱状
透明体と該円筒状透明体とを一体化して構成した円柱状
の被検体の構造を測定する装置において、前記被検体を
側方から照射する点光源と、前記被検体に対し前記点光
源の反対側に配設されて該被検体の中心より近く且つ光
軸に直交する観測面における当該被検体の境界情報を含
んだ部分像を取込む撮像光学系と、前記被検体を長手方
向及び光軸方向のいずれにも直交する方向に移動させる
被検体保持ステージと、前記撮像光学系の境界情報及び
前記被検体保持ステージの移動量情報から各境界の相対
位置を求めて前記被検体の偏心量を求めるデータ処理装
置とを備えたことを特徴とする構造測定装置。 - 【請求項２】データ処理装置は被検体を軸回りに回転さ
せたときに順次得られる偏心量を正弦波曲線にフィッテ
ィングしてその振幅から偏心量を求めることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の構造測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61210730A JPH0781928B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 構造測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61210730A JPH0781928B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 構造測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6366435A JPS6366435A (ja) | 1988-03-25 |
| JPH0781928B2 true JPH0781928B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=16594157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61210730A Expired - Fee Related JPH0781928B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 構造測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781928B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02248835A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-04 | Fujikura Ltd | 光ファイバ母材のコア偏心量測定法 |
| WO2011052541A1 (ja) * | 2009-10-26 | 2011-05-05 | 株式会社フジクラ | 検査装置、及び、検査方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6353403A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 透光性を有する長尺体の偏心率測定方法 |
-
1986
- 1986-09-09 JP JP61210730A patent/JPH0781928B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6366435A (ja) | 1988-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |