JPH11223574A - 散乱光の測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバに点在する輝点からの散乱光の特
性を分解能高く、高い集光効率で迅速に測定する方法お
よびその装置を提供する。 【解決手段】 光ファイバ１の一部を直線状に保持した
状態で光ファイバ移動装置１００により走行させ、光源
２０１を含む光入射手段２００により光ファイバ１内に
端面から光を入射させ、光ファイバ１内に光を伝播させ
る。光ファイバの直線状走行部分２が楕円面反射鏡３２
０の第一焦点３２３を通過するように楕円面反射鏡３２
０を設置し、楕円面反射鏡３２０の第一焦点３２３に位
置する光ファイバ１から漏れる散乱光を、楕円面反射鏡
３２０と平面反射鏡３１０とを用いて、光ファイバ１の
走行路と異なる位置に集光し、その光量分布を光量分布
測定手段４００により測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的測定技術に
属するものであり、特に光ファイバの側面からの散乱光
の測定方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ例えばプラスチック光ファイ
バでは、端面から強い光を入射させて側面から漏れる散
乱光を観察すると、所々に明るく輝く輝点が肉眼でも見
える場合がある。このような輝点は、光ファイバのコア
に含まれる異物や気泡が散乱源である場合と、コアとシ
ースとの界面に生じた傷が散乱源である場合とが多い。
このような輝点からの散乱光は、一般に指向性があるた
め、観察角度によって強さが急激に変化する。このた
め、特に暗がりで観察すると、きらきらして非常に目立
ち、用途によっては商品価値を低下させる一因になる。
そこで、光ファイバにおいては、有害な輝点を低減させ
ることが要求されており、そのような要求に応える光フ
ァイバを得るために、輝点の散乱光の強さ、輝点の数、
輝点の位置、散乱光の方向などを解析して、その原因を
究明することが肝要である。

【０００３】このような目的で光ファイバの散乱光を測
定するための測定方法としては、従来、積分球を用いる
方法や、光ファイバを中心軸の周りに回転させながら散
乱光の全立体角分布を測定する方法（特開昭６０−１７
３４３８号公報）が知られている。

【０００４】積分球を用いる第１の従来法では、光ファ
イバを積分球の中に通し、該光ファイバの一方の端面よ
り光を入射させ、積分球内で光ファイバ側面から散乱す
る光を集光し、積分球の一箇所にあけた穴よりその散乱
光を取り出し、これを光検出器によって検出して、散乱
光量を測定する。

【０００５】散乱光の全立体角分布を測定する第２の従
来法では、適当な間隔をおいて配置された１対のホルダ
ーにより光ファイバをその中心軸を軸として回転可能な
状態で直線状に把持する。そして、光ファイバの中心軸
と直交する１つの直線を軸として回転可能な回転台上
に、回転台の回転軸と光ファイバ中心軸との交点に向け
て、レンズ系と光検出器とから成る狭い受光角の集光筒
を固定する。前記回転台の回転軸の周囲には屈折率マッ
チングオイルが満たされたマッチングオイル入りのバス
を配置しておき、光ファイバ直線部分を該マッチングオ
イル入りバスに浸す。光ファイバの一方の端面より光を
入射させて、前記バスの外から集光筒を用いて、ある一
つの方向の散乱光を測定する。ここで光ファイバをその
中心軸を軸として回転させると、光ファイバ中心軸に対
して一定の角度で出射する散乱光を測定できる。そし
て、この集光筒を前記回転台の回転軸の周りで回転させ
ることにより、光ファイバ中心軸に対して別の角度で出
射する散乱光を測定できる。これにより、光ファイバの
１点の散乱光を全立体角に亘り測定することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来法の問題点
は、光ファイバの散乱光の指向性に関して全く情報が得
られないことである。その上、積分球により乱反射を繰
り返して光量を検出するものであるところ、該積分球の
反射面として反射率１００％のものは現実には存在しな
いので、光検出効率が低く、高価な高感度光検出器が必
要となることも難点である。

【０００７】また、第２の従来法の問題点は、輝点の特
性に関して詳細なデータが得られるが、１箇所の測定を
するにも多大な時間と労力を要することである。また、
同期回転する１対のホルダー間の光ファイバ長はそれほ
ど長くできないし、同期回転させるために光ファイバを
掴む必要があるので光ファイバを連続的に移動させなが
ら測定することができないことも問題である。このた
め、長い光ファイバについて散乱光を測定するのは容易
ではない。しかし、光ファイバの輝点のような所々にあ
る欠陥を十分に解析するには、長い光ファイバについて
非常に多くのデータが必要であるので、第２の従来法
は、輝点等の欠陥の解析には不向きである。

【０００８】本発明の目的は、光ファイバに点在する輝
点からの散乱光の特性を分解能高く、高い集光効率で迅
速に測定する方法およびその装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、少なくとも一部が直線
状に保持された状態で走行する光ファイバ内に光を伝播
させ、光ファイバの側面から漏れる散乱光を測定する方
法において、前記光ファイバの直線状走行部分が凹面反
射鏡の焦点を通過するように設置された凹面反射鏡を用
いて、凹面反射鏡の焦点に位置する光ファイバから漏れ
る散乱光を、光ファイバの走行路と異なる位置に集光
し、その光量分布を測定することを特徴とする散乱光の
測定方法、が提供される。

【００１０】本発明の一態様においては、前記光ファイ
バの直線状走行部分の光ファイバの中心軸と凹面反射鏡
の光軸とを一致させた状態で測定する。

【００１１】本発明の一態様においては、前記光ファイ
バの直線状走行部分に連なる部分を、その直線の延長線
上から離れた走行路を走行させた状態で、光ファイバが
走行していない前記延長線上に散乱光を集光する。

【００１２】本発明の一態様においては、凹面反射鏡と
して楕円面反射鏡を用い、前記光ファイバの直線状走行
部分が楕円面反射鏡の第一焦点を通過するように配置し
て行う。

【００１３】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、少なくとも一部が直線状に保持さ
れた状態で走行する光ファイバ内に光を伝播させ、光フ
ァイバの側面から漏れる散乱光を測定する方法におい
て、前記光ファイバの直線状走行部分が楕円面反射鏡の
第一焦点を通過するように設置された楕円面反射鏡、及
び楕円面反射鏡の第一焦点と第二焦点との間に配置され
た光路変更素子を用いて、楕円面反射鏡の第一焦点に位
置する光ファイバから漏れる散乱光を、光ファイバの走
行路と異なる位置に集光し、その光量分布を測定するこ
とを特徴とする散乱光の測定方法、が提供される。

【００１４】本発明の一態様においては、楕円面反射鏡
の光軸と前記光ファイバの直線状走行部分の光ファイバ
の中心軸とを一致させた状態で測定する。

【００１５】本発明の一態様においては、光路変更素子
として、光ファイバの走行用の開口部が設けられた平面
反射鏡またはプリズムを用いる。

【００１６】本発明の一態様においては、凹面反射鏡ま
たは楕円面反射鏡として、その光軸部分に光ファイバの
走行用の開口部が設けられた楕円面反射鏡を用いる。

【００１７】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、少なくとも一部が直線状に保持さ
れた状態で走行する光ファイバ内に光を伝播させ、光フ
ァイバの側面から漏れる散乱光を測定する方法におい
て、前記光ファイバの直線状走行部分の光ファイバの中
心軸が放物面反射鏡の焦点を通過するように設置された
放物面反射鏡を用いて、放物面反射鏡の焦点に位置する
光ファイバから漏れる散乱光を平行光線群とし、集光素
子を用いて前記平行光線群を光ファイバの走行路と異な
る位置に集光し、その光量分布を測定することを特徴と
する散乱光の測定方法、が提供される。

【００１８】本発明の一態様においては、放物面反射鏡
の光軸と前記光ファイバの中心軸とを一致させた状態で
測定する。

【００１９】本発明の一態様においては、集光素子とし
て凸レンズを用い、前記光ファイバの直線状走行部分に
連なる部分を、前記光ファイバの中心軸の延長線から離
れた走行路を走行させた状態で、光ファイバが走行して
いない前記延長線上に前記平行光線群とされた光を集光
する。

【００２０】本発明の一態様においては、集光素子とし
て凸レンズを用い、更に光路変更素子を用いて、前記光
ファイバの中心軸を含む直線から離れた位置に前記平行
光線群とされた光を集光する。

【００２１】本発明の一態様においては、光路変更素子
として、光ファイバの走行用の開口部が設けられた平面
反射鏡またはプリズムを用いる。

【００２２】本発明の一態様においては、放物面反射鏡
として、その光軸部分に光ファイバの走行用の開口部が
設けられた放物面反射鏡を用いる。

【００２３】本発明の一態様においては、走行する光フ
ァイバの側面から光を照射し、光ファイバ内に光を伝播
させる。

【００２４】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、光ファイバの少なくとも一部を直
線状に保持した状態で走行させるための光ファイバ移動
装置、光ファイバ内に光を入射させるための光源、直線
状に保持されて走行する光ファイバの中心軸上の一点を
焦点とするように配置された凹面反射鏡、及び光ファイ
バの走行路と異なる位置に配置され、凹面反射鏡によっ
て集光された光の光量分布を測定する光量分布測定装置
からなる散乱光の測定装置、が提供される。

【００２５】本発明の一態様においては、凹面反射鏡と
して楕円面反射鏡を用い、直線状に保持されて走行する
光ファイバの中心軸が楕円面反射鏡の第一焦点を通過す
るように配置している。

【００２６】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、光ファイバの少なくとも一部を直
線状に保持した状態で走行させるための光ファイバ移動
装置、光ファイバ内に光を入射させるための光源、直線
状に保持されて走行する光ファイバの中心軸上の一点を
第一焦点とし、光軸が前記光ファイバの中心軸と一致す
るように配置された楕円面反射鏡、楕円面反射鏡の第一
焦点と第二焦点との間に配置された光路変更素子、及び
光ファイバの走行路と異なる位置に配置され、集光素子
によって集光された光の光量分布を測定する光量分布測
定装置からなる散乱光の測定装置、が提供される。

【００２７】本発明の一態様においては、光路変更素子
として、光ファイバの走行用の開口部が設けられた平面
反射鏡またはプリズムを用いる。

【００２８】本発明の一態様においては、凹面反射鏡ま
たは楕円面反射鏡として、その光軸部分に光ファイバの
走行用の開口部が設けられた楕円面反射鏡を用いる。

【００２９】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、光ファイバの少なくとも一部を直
線状に保持した状態で走行させるための光ファイバ移動
装置、光ファイバ内に光を入射させるための光源、直線
状に保持されて走行する光ファイバの中心軸上の一点を
焦点とするように配置された放物面反射鏡、放物面反射
鏡の焦点に位置する光ファイバから漏れる散乱光であっ
て、放物面反射鏡によって平行光線群とされた光を光フ
ァイバの走行路と異なる位置に集光させるための集光素
子、及び集光素子によって集光された光の光量分布を測
定する光量分布測定装置からなる散乱光の測定装置、が
提供される。

【００３０】本発明の一態様においては、放物面反射鏡
を、その光軸が前記光ファイバの中心軸と一致するよう
に配置している。

【００３１】本発明の一態様においては、前記光ファイ
バの直線状走行部分に連なる部分を、その直線の延長線
上から離れた走行路を走行させるように構成した光ファ
イバ移動装置、集光素子としての凸レンズ、及び光ファ
イバが走行していない前記延長線上を前記平行光線群と
された光の集光位置とするように配置した集光素子を用
いる。

【００３２】本発明の一態様においては、集光素子とし
て凸レンズを用い、更に光路変更素子を用いて、前記光
ファイバの中心軸を含む直線から離れた位置を前記平行
光線群とされた光の集光位置とするように配置した集光
素子及び光路変更素子を用いる。

【００３３】本発明の一態様においては、光路変更素子
として、光ファイバの走行用の開口部が設けられた平面
反射鏡またはプリズムを用いている。

【００３４】本発明の一態様においては、放物面反射鏡
として、その光軸部分に光ファイバの走行用の開口部が
設けられた放物面反射鏡を用いている。

【００３５】本発明の一態様においては、光量分布測定
装置が光点位置検出素子である。

【００３６】本発明の一態様においては、光量分布測定
装置がイメージセンサである。

【００３７】本発明の一態様においては、光源が光ファ
イバ走行路の側方に配置され、光ファイバの側面から光
ファイバ内に伝播光を入射可能な光源である。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。図１〜図９において同様の
機能を有する部分または部材には同一の符号が付されて
いる。

【００３９】図１は、本発明の光ファイバの散乱光の測
定方法および測定装置の第一の実施形態を模式的に示す
図である。本実施形態においては、装置を構成する主要
部分として、光ファイバ移動装置１００、光入射手段２
００、楕円面反射鏡３２０や放物面反射鏡３２０’で代
表される凹面反射鏡、光路変更素子３１０及び光量分布
測定手段４００が用いられている。以下、各手段を順に
説明する。

【００４０】光ファイバ移動装置１００は、光ファイバ
１を定張力繰り出し機構１１０に取り付けたボビン１１
１から引き出し、ガイドプーリー１２１に掛けて、光路
変更素子としての平面反射鏡３１０の通し穴３１１と凹
面反射鏡としての楕円面反射鏡３２０のアクセスホール
３２１を通して、ガイドプーリー１２２に掛け、ニップ
ローラー１３０に把持させて、先端部をホルダー２１０
に固定する。そして、ニップローラー１３０をその駆動
機構（図示されていない）により矢印１３１の方向に回
転させることにより、２つのガイドプーリー１２１，１
２２の間にて、光ファイバの直線状部分２を生じせしめ
た状態で連続的または間欠的に光ファイバの直線状部分
をその中心軸方向に沿って移動させることができる。光
ファイバ１の直線状部分２と先端部との間には曲線状部
分３が形成される。

【００４１】次に、光入射手段２００について説明す
る。光源ランプ２０１の出力光２０２を、レンズ２０３
で集光し、ホルダー２１０に固定されている光ファイバ
１の端面５から該光ファイバ１に入射させ、光ファイバ
１内に光を伝播させる。光ファイバ１への入射光として
は、光ファイバの伝送損失が小さい波長で、光ファイバ
の開口数以下の入射開口数を有する光が好適である。

【００４２】続いて、凹面反射鏡の代表例である楕円面
反射鏡３２０及び光路変更素子３１０について説明す
る。楕円面反射鏡３２０をその光軸３２２が光ファイバ
１の直線状部分２の中心軸４に一致するようにして設置
し、平面反射鏡３１０をその反射鏡面３１２が光ファイ
バ中心軸４に対して４５度の角度に傾くようにして設置
する。この際、平面反射鏡３１０の鏡面３１２と楕円面
反射鏡３２０の光軸３２２との交点３２８が楕円面反射
鏡３２０の第一焦点３２３と第二焦点（楕円面反射鏡面
３２５から遠い方の焦点：図示せず）との間に位置する
ようにする。また、平面反射鏡３１０および楕円面反射
鏡３２０は、いずれも３次元位置調整機構付きの保持具
（図示せず）と光ファイバ１のための通路（通し穴３１
１及びアクセスホール３２１）を備えており、所望の位
置に精度良く設置することが可能である。このような配
置において、仮に第一焦点３２３に点光源を置いたと
き、該点光源から発せられる光は、代表的光線３２６，
３２７で示すように、楕円面反射鏡３２０の反射鏡面３
２５により反射され、更に平面反射鏡３１０の作用で光
路を変更され、集光点３２４に集光する。第一焦点３２
３と交点３２８との間の距離および該交点３２８と集光
点３２４との間の距離の和は、楕円面反射鏡３２０の２
つの焦点間の距離に等しい。

【００４３】続いて、光量分布測定手段４００について
説明する。反射光軸３３０（光軸３２２と直交し、平面
反射鏡３１０の鏡面３１２と４５度の角度をなす）に垂
直で集光点３２４を含む集光面３２９に虹彩絞り４０２
を設置し、該虹彩絞りを通過した散乱光線を光点位置検
出素子４０１で受けて、光量と光量分布の集光面上にお
ける重心の座標とを検出する。図示していないが、光点
位置検出素子４０１への迷光の進入を防止するために、
楕円面反射鏡３２０、平面反射鏡３１０及び光量分布測
定手段４００の部分は光ファイバ１の出入り口を備えた
暗箱により囲まれている。この暗箱は、外部からの光の
影響を防止するために必要に応じて設置すればよく、装
置全体を暗室内で作動させる場合には、簡略化または省
略可能である。

【００４４】次に、以上のような第１の実施形態の装置
の動作を、光ファイバの輝点を測定する場合について、
説明する。

【００４５】光源ランプ２０１の出力光を、光ファイバ
１の端面５から該光ファイバ１に入射させ、該光ファイ
バ１内を伝播させた状態で、ニップローラー１３０を矢
印１３１の方向に一定速度で回転させ、光ファイバ１を
ゆっくり移動させると、第一焦点３２３の近傍の光ファ
イバ１の光散乱状態を反映して、集光面３２９上での光
量分布状態が様々に変化する。例えば、輝点がない正常
な光ファイバの場合は、散乱光が弱い上に光ファイバ全
体にわたって散乱光が生ずるので、集光面３２９では原
点（反射光軸３３０上）付近がぼんやりと明るい。輝点
が存在する不良光ファイバ１の場合は、輝点が第一焦点
３２３を通過するときに、輝点の光ファイバ断面内にお
ける座標と集光面３２９上の輝点像（光量分布の重心）
の座標とは一定の関係にあり、集光面上には光ファイバ
断面内における輝点位置を反映した鋭い像が生じる。
尚、散乱光の方向は輝点の光ファイバ断面内における位
置によって変化するので、輝点の光ファイバ断面内にお
ける位置を知ることにより、散乱光の方向をある程度知
ることができる。また、光ファイバ１の中心軸上にない
輝点が第一焦点３２３に近づき、通過するとき、その像
は集光面３２９をほぼ直線状に横切る。像が現れる方向
は光ファイバ断面内における輝点の位置の座標で決ま
り、集光面３２９上での像が最も鋭い像となったとき
が、輝点が第一焦点３２３を通過する瞬間である。輝点
が第一焦点を通過する瞬間を知ることにより、光ファイ
バ中心軸方向の輝点の位置を知ることができる。

【００４６】このような関係にあるので、集光面３２９
での光量分布を測定することにより、輝点の光ファイバ
断面内の座標と輝点の光ファイバ中心軸方向の位置と明
るさと散乱光の方向とを知ることができる。

【００４７】以上の本実施形態の装置を構成する主要部
分についての更なる説明及び種々の変形について、以下
に説明する。

【００４８】先ず、光ファイバ移動装置１００について
説明する。移動装置の最も重要な機能は、光ファイバ１
の中心軸を少なくとも凹面反射鏡の焦点位置のところで
直線状に保持することである。この目的のためにはガイ
ドと張力の保持とが特に重要であり、そのためには様々
な実施手段がある。ガイドに関しては、上記実施形態で
は、ガイドプーリーを使用しているが、これに限られる
ものではない。例えば、２対のニップローラーをそれら
の挟持方向が直交するように配置し、位置合わせと光フ
ァイバの移動とを受け持たせることにより、光ファイバ
の走行位置を正確に保つことができる。また、固定配置
のＶ溝形状またはＵ溝形状のガイドや光ファイバより若
干大きな円孔形状のガイド、工作用のチャックなどを使
用することができる。張力のかけ方についても、様々な
方法がある。例えば、２対のニップローラーで光ファイ
バを掴み、一方を一定速度または間欠的に駆動できるも
のとし、他方をトルクモーターで駆動させたりスリップ
機構を持たせて駆動するなどの方法がある。

【００４９】光入射手段２００については、散乱光測定
に十分な光量を入射させることが重要である。入射光量
が十分でないと、散乱光が弱すぎて測定が不正確となる
おそれがある。長い光ファイバを測定する場合には、光
ファイバの伝送損失が小さい波長を選ぶことが、特に重
要である。そうすることにより、測定位置（凹面反射鏡
の焦点）において十分に強い光を光ファイバから散乱さ
せることができる。また、測定対象の光ファイバが非常
に長い場合（たとえば光ファイバ製造中のように光ファ
イバがエンドレスに長い場合）には、光ファイバ側面か
ら強い光源で光照射することにより、光ファイバ内へと
光を導き、該光ファイバ内で伝播する光を僅かではある
が発生させることができる。この場合、高感度の光量分
布測定手段と組み合わせるのが好ましい。光源として
は、各種のランプ、半導体発光素子、レーザーを用いる
ことができ、これらを必要に応じて分光器あるいは光学
フィルターと組み合わせて使用することができる。集光
用のレンズ２０３としては、適宜の開口数となすべく適
宜の絞りと組み合わせて使用することができる。但し、
光源の種類によっては絞りが不要な場合もある。また、
光源は、継続発光の直流光を発するものに限定されるこ
とはなく、チョッパーなどにより断続発光の交流光を発
するものとすることができる。この場合は、例えば交流
光を外部からの光等のノイズ光と異なる周波数に設定
し、光量分布測定手段４００で得られる信号のうち、交
流光に用いる周波数の光による信号を選択するような処
理を実行することにより、外部からの光の影響を低減す
ることが可能である。

【００５０】楕円面反射鏡３２０及び光路変更素子３１
０について重要なことは、光ファイバが楕円面反射鏡３
２０の第一焦点３２３またはその近傍を通過すること
と、光ファイバ散乱光を光ファイバの存在しない場所に
集光させることである。そして、光ファイバの散乱光を
中心軸に対して対称に検出するために、第一焦点の近傍
において、楕円面反射鏡の光軸と光ファイバ中心軸とを
一致させることが好ましい。第二焦点上に光ファイバが
存在しないように光ファイバを配置する場合は光路変更
素子は省略可能であるので、例えば、光路変更素子を省
略するために、中心軸と光軸とを第一焦点において角度
をつけて交叉させ、光ファイバのない場所に集光点（第
二焦点）を置くことも可能である。光路変更素子とし
て、平面反射鏡を４５度傾けて使用する場合を示した
が、角度は４５度に限られるものではない。また、光路
変更素子としては、反射式のものとしてはプリズムを使
用することができ、透過式のものとしてはくさび状プリ
ズムを使用することも可能である。また、光ファイバ入
射端面側から順に光路変更素子、楕円面反射鏡を配置す
ることも可能である。

【００５１】光量分布測定手段４００の重要部品は光セ
ンサである。上記実施形態において光センサとして用い
られる光点位置検出素子４０１としては、例えば、浜松
ホトニクス株式会社製の２次元半導体位置検出素子Ｓ１
３００が好適に使用できる。これは光量分布を測定でき
る検出素子であり、光量分布の重心の位置信号と光量信
号とを連続出力する。これ以外に、ＣＣＤや撮像管など
のイメージセンサが使用可能である。また、輝点の光量
だけを必要とする場合には、通常の単一受光面の光セン
サが使用できる。また、輝点位置を大雑把に知りたい場
合には、２分割または多分割の光センサが使用できる。
あるいは、光ファイバなどのライトガイドを集光面３２
９と光センサとの間に配置することも可能である。虹彩
絞りは光センサの寸法が小さいときは省くことができ
る。

【００５２】図２は、本発明の第二の実施形態を模式的
に示す図である。本実施形態は、インライン散乱光測定
を行うものである。

【００５３】本実施形態では、光入射手段２００は、光
ファイバ１の側面６から光を照射する。また、光ファイ
バ移動装置１００は、光ファイバ供給部１５１から光フ
ァイバ１を連続的に供給し、ガイドプーリー１２１，１
２２によりこの間の光ファイバを直線状に保持して光フ
ァイバ直線状部分２を形成し、光ファイバ引き取り部１
５２で引き取る。

【００５４】光入射手段２００は、光源ランプ２０１の
出力光２０２を集光レンズ２０３により光ファイバ上に
集光する。この照射光は殆どが光ファイバ１を通り抜
け、その側面から光ファイバ外に出ていってしまうが、
一部分がコア材のレーリー散乱などにより散乱され、光
ファイバ１内を伝播する光に変換される。

【００５５】光入射手段２００は、図２では光ファイバ
供給部１５１とガイドプーリー１２１との間に設置され
ているが、光ファイバ引き取り部１５２とガイドプーリ
ー１２２との間に設置してもよく、あるいは両方に設置
しても良い。また、図２では光ファイバの直線状部分に
光を照射しているが、プーリーで曲げた状態の光ファイ
バに光照射したり、光ファイバに対して斜めから光照射
したり、光ファイバを通り抜けた光を反射板などで反射
させて再び光ファイバに光を照射したりして、光ファイ
バ内を伝播する光を増加させることが可能である。

【００５６】次に、本実施形態の光ファイバ移動装置１
００について説明する。光ファイバ供給部１５１は、光
ファイバの製造装置またはボビンから光ファイバを供給
する装置であり、光ファイバ引き取り部１５２と連動し
て一定の張力と速度で光ファイバを移動させることがで
き、実質的にエンドレスの光ファイバを移動できる装置
である。図２において、光ファイバ供給部１５１と光フ
ァイバ引き取り部１５２とは位置を入れ替えても良い。

【００５７】図３は、本発明の第三の実施形態を部分的
及び模式的に示す図である。

【００５８】本実施形態は、第一及び第二の実施形態に
おいて光路変更素子として平面反射鏡の代わりに直角プ
リズム３５０を用いたものに相当する。

【００５９】直角プリズム３５０の鏡面３５２が第一及
び第二の実施形態における平面反射鏡の鏡面３１２と同
じ役割を果たしており、直角プリズムの鏡面３５２は第
一の実施形態において説明した平面反射鏡の鏡面３１２
と同じ位置に配置されている。第一焦点３２３に点光源
を配置した際の光の進路も第一の実施形態と同様に説明
される。また、直角プリズム３５０は、３次元位置調整
機構付きの保持具（図示せず）と光ファイバの通路（通
し穴３５１）を備えており、所望の位置に精度良く設置
することが可能である。

【００６０】プリズムは直角プリズムが好適であるが、
反射面が全反射条件を満たす範囲で他の角度のものを使
用することもできる。反射面に反射膜を形成してもよ
く、この場合には全反射条件は不要となる。

【００６１】図４は、本発明の第四の実施形態を模式的
に示す図である。

【００６２】本実施形態は、凹面反射鏡が第一の実施形
態のものと異なる。即ち、第四の実施形態では、凹面反
射鏡として放物面反射鏡３２０’を用いている。３２２
及び３２３’はそれぞれその光軸及び焦点である。放物
面反射鏡の光軸３２２は光ファイバ直線状部分４の中心
軸と一致している。また、集光素子として凸レンズ３６
０を用いており、凸レンズは平面反射鏡３１０と光量分
布測定手段４００との間に設置されている。凸レンズ３
６０の光軸は反射光軸３３０と一致している。集光素子
としてはその他球面反射鏡や楕円面反射鏡や放物面反射
鏡などを使用することができる。

【００６３】放物面反射鏡３２０’の焦点３２３’に点
光源を置いたときには、該点光源から発せられる光は、
その代表的光線３２６，３２７で示されているように、
放物面反射鏡の反射面３２５により反射され、平行光束
とされ、平面反射鏡３１０により反射され、凸レンズ３
６０によりその焦点位置３２４へと集光される。この集
光位置（焦点位置）３２４は光量測定手段４００の集光
面３２９上に位置する。

【００６４】尚、光ファイバ入射端面側から順に光路変
更素子、放物面反射鏡を配置することも可能である。

【００６５】本実施形態においては、第一の実施形態と
同様にして散乱光の測定を実行することができる。

【００６６】図５は、本発明の第五の実施形態を模式的
に示す図である。

【００６７】本実施形態は、第二の実施形態において凹
面反射鏡として放物面反射鏡を用い、更に凸レンズを集
光素子として用いたものに相当する。

【００６８】本実施形態においては、第二の実施形態と
同様にして散乱光の測定を実行することができる。

【００６９】図６は、本発明の第六の実施形態を部分的
及び模式的に示す図である。

【００７０】本実施形態は、第四及び第五の実施形態に
おいて光路変更素子として平面反射鏡の代わりに第三の
実施形態で用いたと同様な直角プリズム３５０を用いた
ものに相当する。直角プリズム３５０の鏡面３５２の配
置や光の進行方向は第三の実施形態と同様である。

【００７１】図７は、本発明の第七の実施形態を模式的
に示す図である。

【００７２】本実施形態は、第四の実施形態において、
平面反射鏡を用いず、光ファイバの配置を変更したもの
に相当する。即ち、放物面反射鏡３２０’及び凸レンズ
３６０は同軸状に配置されており、それに伴い光量分布
測定手段４００の位置も変更されている。また、光ファ
イバ移動装置１００のボビン１１１から引き出された光
ファイバ１の進行方向がガイドプーリー１２１により直
角方向に変えられている。光ファイバ１はガイドプーリ
ー１２１とガイドプーリー１２２との間にて直線状部分
２を形成する。

【００７３】放物面反射鏡３２０’の焦点３２３’に点
光源を置いたときには、該点光源から発せられる光は、
その代表的光線３２６，３２７で示されているように、
放物面反射鏡の反射面３２５により反射され、平行光束
とされ、凸レンズ３６０によりその焦点位置３２４へと
集光される。その際、前記平行光束の一部がガイドプー
リー１２１により遮られ影となるので、この影が極力小
さくなるような寸法及び形状のガイドプーリー１２１を
用いることが好ましい。

【００７４】本実施形態においては、第四の実施形態と
同様にして散乱光の測定を実行することができる。

【００７５】図８は、本発明の第八の実施形態を模式的
に示す図である。

【００７６】本実施形態は、光ファイバ移動装置１００
の構成及び光入射手段２００の構成が第七の実施形態の
ものと異なる。即ち、第八の実施形態では、光入射手段
２００は、第二の実施形態と同様に光ファイバ１の側面
６から光を照射する。また、光ファイバ移動装置１００
については、まず光ファイバ供給部１５１から光ファイ
バ１を連続的に供給し、ガイドプーリー１２１によりそ
の進行方向を直角方向に変え、ガイドプーリー１２１と
ガイドプーリー１２２との間にて光ファイバの直線状部
分２を形成し、ガイドプーリー１２２によりその進行方
向を直角方向に変え、光ファイバ引き取り部１５２で引
き取る。

【００７７】本実施形態においては、第七の実施形態と
同様にして散乱光の測定を実行することができる。

【００７８】図９は、本発明の第九の実施形態を部分的
及び模式的に示す図である。

【００７９】本実施形態は、第七及び第八の実施形態に
おいて集光素子（凸レンズ）を使用せず凹面反射鏡とし
て楕円面反射鏡３２０を使用したものに相当する。

【００８０】本実施形態では、第七及び第八の実施形態
における放物面反射鏡と凸レンズとの組合せに代えて、
第一及び第二の実施形態で用いたような楕円面反射鏡３
２０を用いている。該楕円面反射鏡３２０は、その光軸
３２２が光ファイバ１の直線状部分２の中心軸４に一致
するようにして設置されている。

【００８１】このような配置において、楕円面反射鏡３
２０の第一焦点３２３に点光源を置いたときには、該点
光源から発せられる光は、その代表的光線３２６，３２
７で示されているように、楕円面反射鏡の反射面３２５
により反射され、光量分布測定手段の集光面３２９上の
集光点３２４に集光する。

【００８２】以上、凹面反射鏡として楕円面反射鏡また
は放物面反射鏡を用いた場合について説明したが、凹面
反射鏡はこれらに限定されるものではなく、例えば球面
反射鏡などを用いても本発明の実施は可能である。

【００８３】

【発明の効果】本発明においては、長い光ファイバに点
在する欠陥である輝点の特性（３次元的位置、散乱光の
方向、明るさなど）を分解能高く、そして高い集光効率
で、迅速に測定することが可能である。次に、効果をよ
り詳しく説明する。

【００８４】先ず、第１の効果は、光ファイバの散乱光
を対称的に、且つ、散乱光の方向、輝点の位置の情報も
含めて同時に得ることが可能なことである。しかも、凹
面反射鏡は光ファイバ中心軸に垂直な方向を含む広い角
度範囲の散乱光を集光できるので、肉眼で観察した結果
と良く一致した情報を得ることができる。

【００８５】第２の効果は集光効率が高く、比較的低価
格な光検出器でも十分に使用することができることであ
る。これは、輝点からの散乱光は、凹面反射鏡及び場合
により光路変更素子で各１回反射する（及び場合により
集光素子を透過する）だけで、光量測定手段に達するこ
とによる。

【００８６】第３の効果は長い光ファイバを移動させな
がら、凹面反射鏡の焦点面の光量分布を測定することが
できるので、輝点の３次元的位置を高分解能で且つ迅速
に測定できることである。

【００８７】第４の効果は、例えば光ファイバの製造工
程において光ファイバを切断しなくても測定が可能なこ
とである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態を模式的に示す図であ
る。

【図２】本発明の第二の実施形態を模式的に示す図であ
る。

【図３】本発明の第三の実施形態を部分的且つ模式的に
示す図である。

【図４】本発明の第四の実施形態を模式的に示す図であ
る。

【図５】本発明の第五の実施形態を模式的に示す図であ
る。

【図６】本発明の第六の実施形態を部分的且つ模式的に
示す図である。

【図７】本発明の第七の実施形態を模式的に示す図であ
る。

【図８】本発明の第八の実施形態を模式的に示す図であ
る。

【図９】本発明の第九の実施形態を部分的且つ模式的に
示す図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ ２ 光ファイバの直線状部分 ３ 光ファイバの曲線状部分 ４ 光ファイバ直線状部分の中心軸 ５ 光ファイバ端面 １００ 光ファイバ移動装置 １１０ 定張力繰り出し機構 １１１ 光ファイバのボビン １２１，１２２ ガイドプーリー １３０ ニップローラー １５１ 光ファイバ供給部 １５２ 光ファイバ引き取り部 ２００ 光入射手段 ２０１ 光源 ２０３ 集光レンズ ３１０ 平面反射鏡（光路変更素子） ３１１ 通し穴 ３１２ 鏡面 ３２０ 楕円面反射鏡（凹面反射鏡） ３２０’ 放物面反射鏡（凹面反射鏡） ３２１ アクセスホール ３２２ 光軸 ３２３ 第一焦点 ３２３’ 焦点 ３２４ 集光点 ３２５ 反射面 ３２６，３２７ 代表的光線 ３２８ 平面反射鏡の鏡面と楕円面反射鏡の光軸との
交点 ３２９ 集光面 ３３０ 反射光軸 ３５０ 直角プリズム ３５１ 通し穴 ３５２ 鏡面 ３６０ 凸レンズ ４００ 光量分布測定手段 ４０１ 光点位置検出素子 ４０２ 虹彩絞り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前原 修 広島県大竹市御幸町20番１号 三菱レイヨ ン株式会社中央技術研究所内

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一部が直線状に保持された状
   態で走行する光ファイバ内に光を伝播させ、光ファイバ
   の側面から漏れる散乱光を測定する方法において、 前記光ファイバの直線状走行部分が凹面反射鏡の焦点を
   通過するように設置された凹面反射鏡を用いて、凹面反
   射鏡の焦点に位置する光ファイバから漏れる散乱光を、
   光ファイバの走行路と異なる位置に集光し、その光量分
   布を測定することを特徴とする散乱光の測定方法。
2. 【請求項２】 前記光ファイバの直線状走行部分の光フ
   ァイバの中心軸と凹面反射鏡の光軸とを一致させた状態
   で測定する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記光ファイバの直線状走行部分に連な
   る部分を、その直線の延長線上から離れた走行路を走行
   させた状態で、光ファイバが走行していない前記延長線
   上に散乱光を集光することを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 凹面反射鏡として楕円面反射鏡を用い、
   前記光ファイバの直線状走行部分が楕円面反射鏡の第一
   焦点を通過するように配置して行うことを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 少なくとも一部が直線状に保持された状
   態で走行する光ファイバ内に光を伝播させ、光ファイバ
   の側面から漏れる散乱光を測定する方法において、 前記光ファイバの直線状走行部分が楕円面反射鏡の第一
   焦点を通過するように設置された楕円面反射鏡、及び楕
   円面反射鏡の第一焦点と第二焦点との間に配置された光
   路変更素子を用いて、楕円面反射鏡の第一焦点に位置す
   る光ファイバから漏れる散乱光を、光ファイバの走行路
   と異なる位置に集光し、その光量分布を測定することを
   特徴とする散乱光の測定方法。
6. 【請求項６】 楕円面反射鏡の光軸と前記光ファイバの
   直線状走行部分の光ファイバの中心軸とを一致させた状
   態で測定する請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 光路変更素子として、光ファイバの走行
   用の開口部が設けられた平面反射鏡またはプリズムを用
   いることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の
   方法。
8. 【請求項８】 凹面反射鏡または楕円面反射鏡として、
   その光軸部分に光ファイバの走行用の開口部が設けられ
   た楕円面反射鏡を用いることを特徴とする請求項１〜請
   求項７のいずれかに記載の方法。
9. 【請求項９】 少なくとも一部が直線状に保持された状
   態で走行する光ファイバ内に光を伝播させ、光ファイバ
   の側面から漏れる散乱光を測定する方法において、 前記光ファイバの直線状走行部分の光ファイバの中心軸
   が放物面反射鏡の焦点を通過するように設置された放物
   面反射鏡を用いて、放物面反射鏡の焦点に位置する光フ
   ァイバから漏れる散乱光を平行光線群とし、集光素子を
   用いて前記平行光線群を光ファイバの走行路と異なる位
   置に集光し、その光量分布を測定することを特徴とする
   散乱光の測定方法。
10. 【請求項１０】 放物面反射鏡の光軸と前記光ファイバ
    の中心軸とを一致させた状態で測定する請求項９に記載
    の方法。
11. 【請求項１１】 集光素子として凸レンズを用い、前記
    光ファイバの直線状走行部分に連なる部分を、前記光フ
    ァイバの中心軸の延長線から離れた走行路を走行させた
    状態で、光ファイバが走行していない前記延長線上に前
    記平行光線群とされた光を集光することを特徴とする請
    求項９または請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 集光素子として凸レンズを用い、更に
    光路変更素子を用いて、前記光ファイバの中心軸を含む
    直線から離れた位置に前記平行光線群とされた光を集光
    することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載
    の方法。
13. 【請求項１３】 光路変更素子として、光ファイバの走
    行用の開口部が設けられた平面反射鏡またはプリズムを
    用いることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 放物面反射鏡として、その光軸部分に
    光ファイバの走行用の開口部が設けられた放物面反射鏡
    を用いることを特徴とする請求項９〜請求項１３のいず
    れかに記載の方法。
15. 【請求項１５】 走行する光ファイバの側面から光を照
    射し、光ファイバ内に光を伝播させることを特徴とする
    請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の方法。
16. 【請求項１６】 光ファイバの少なくとも一部を直線状
    に保持した状態で走行させるための光ファイバ移動装
    置、 光ファイバ内に光を入射させるための光源、 直線状に保持されて走行する光ファイバの中心軸上の一
    点を焦点とするように配置された凹面反射鏡、及び光フ
    ァイバの走行路と異なる位置に配置され、凹面反射鏡に
    よって集光された光の光量分布を測定する光量分布測定
    装置からなる散乱光の測定装置。
17. 【請求項１７】 凹面反射鏡として楕円面反射鏡を用
    い、直線状に保持されて走行する光ファイバの中心軸が
    楕円面反射鏡の第一焦点を通過するように配置している
    ことを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
18. 【請求項１８】 光ファイバの少なくとも一部を直線状
    に保持した状態で走行させるための光ファイバ移動装
    置、 光ファイバ内に光を入射させるための光源、 直線状に保持されて走行する光ファイバの中心軸上の一
    点を第一焦点とし、光軸が前記光ファイバの中心軸と一
    致するように配置された楕円面反射鏡、 楕円面反射鏡の第一焦点と第二焦点との間に配置された
    光路変更素子、及び光ファイバの走行路と異なる位置に
    配置され、集光素子によって集光された光の光量分布を
    測定する光量分布測定装置からなる散乱光の測定装置。
19. 【請求項１９】 光路変更素子として、光ファイバの走
    行用の開口部が設けられた平面反射鏡またはプリズムを
    用いることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 【請求項２０】 凹面反射鏡または楕円面反射鏡とし
    て、その光軸部分に光ファイバの走行用の開口部が設け
    られた楕円面反射鏡を用いることを特徴とする請求項１
    ６〜請求項１９のいずれかに記載の装置。
21. 【請求項２１】 光ファイバの少なくとも一部を直線状
    に保持した状態で走行させるための光ファイバ移動装
    置、 光ファイバ内に光を入射させるための光源、 直線状に保持されて走行する光ファイバの中心軸上の一
    点を焦点とするように配置された放物面反射鏡、 放物面反射鏡の焦点に位置する光ファイバから漏れる散
    乱光であって、放物面反射鏡によって平行光線群とされ
    た光を光ファイバの走行路と異なる位置に集光させるた
    めの集光素子、及び集光素子によって集光された光の光
    量分布を測定する光量分布測定装置からなる散乱光の測
    定装置。
22. 【請求項２２】 放物面反射鏡を、その光軸が前記光フ
    ァイバの中心軸と一致するように配置していることを特
    徴とする、請求項２１に記載の装置。
23. 【請求項２３】 前記光ファイバの直線状走行部分に連
    なる部分を、その直線の延長線上から離れた走行路を走
    行させるように構成した光ファイバ移動装置、 集光素子としての凸レンズ、及び光ファイバが走行して
    いない前記延長線上を前記平行光線群とされた光の集光
    位置とするように配置した集光素子を用いることを特徴
    とする請求項２１または請求項２２に記載の装置。
24. 【請求項２４】 集光素子として凸レンズを用い、更に
    光路変更素子を用いて、前記光ファイバの中心軸を含む
    直線から離れた位置を前記平行光線群とされた光の集光
    位置とするように配置した集光素子及び光路変更素子を
    用いることを特徴とする請求項２１または請求項２２に
    記載の装置。
25. 【請求項２５】 光路変更素子として、光ファイバの走
    行用の開口部が設けられた平面反射鏡またはプリズムを
    用いていることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
26. 【請求項２６】 放物面反射鏡として、その光軸部分に
    光ファイバの走行用の開口部が設けられた放物面反射鏡
    を用いていることを特徴とする請求項２１〜請求項２５
    のいずれかに記載の装置。
27. 【請求項２７】 光量分布測定装置が光点位置検出素子
    であることを特徴とする請求項１６〜請求項２６のいず
    れかに記載の装置。
28. 【請求項２８】 光量分布測定装置がイメージセンサで
    あることを特徴とする請求項１６〜請求項２６のいずれ
    かに記載の装置。
29. 【請求項２９】 光源が光ファイバ走行路の側方に配置
    され、光ファイバの側面から光ファイバ内に伝播光を入
    射可能な光源であることを特徴とする請求項１６〜請求
    項２８のいずれかに記載の装置。