JPS62245939A - 軸対称屈折率分布レンズの検査法 - 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】 〔概　要〕 軸対称な屈折率分布を有する円柱状のレンズに対し、同
一の中心軸上に傾斜端面を持った光ファイバを対向させ
、距離を変えずに光ファイバを１回転させれば、光ファ
イバからの出射光ビームは、レンズを透過して軸に垂直
な平面に閉曲線を描く。

この閉曲線の基準真円との比較によりレンズの緒特性を
検査する軸対称屈折率分布レンズの検査法である。

これにより、焦点距離、像の歪、有効径等の測定、検査
が、簡単、正確、迅速に行える。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、屈折率が中心軸から外周方向に連続的に変っ
て軸対称に分布した円柱状のレンズの光学特性検査法に
関す。

最近のオプトエレクトロニクスの発展はすばらしい。特
にレーザ光技術や光フアイバ技術に目覚ましく、これら
を最大限に利用し、新たに光通信技術が登場し、実用に
供されるように迄なった。

光ファイバは、中心軸部と外周部で屈折率を変え（中心
軸部が大）、軸対称に分布したガラス若しくはプラスチ
ックの細線で、一度入った光は屈折率の関係で繊維外に
は散出すること無く、低損失に伝わるが波長による依存
性の高いもので、光通信の伝送路に用いられる。

この内、屈折率が中心軸から外周部に行くに従って連続
的に変わった光フアイバ状の比較的大径のものは、これ
を短く切断した円柱状のもので、従来の凸面レンズと同
等の光学特性を得ることが出来る。

また、屈折率を逆に変えたものは凹面レンズと同等にな
る。

即ち、軸対称な光学特性を有し、両端面が軸に垂直な平
面或いは軸に対称な曲面の円柱状のレンズ（以下円柱状
のレンズと略す）は、従来の屈折面を研磨して作るレン
ズと異なり、極めて小形、例えば２鶴直径、数龍長、且
つまた、一般に極めて短焦点、数龍以下のレンズであり
、光通信や内視医療等の光デバイスに不可欠なものとな
りつつある。

かくの如く波長依存性を持った小形、短焦点な円柱レン
ズの検査については、感度も良（透過像の歪も可能な検
査法が要望される。

〔従来の技術〕

第５図に従来の検査法原理図を示し、凸面レンズ特性を
持つ円柱状のレンズに対するものである。

円柱レンズ１と同軸線上に点光源８、例えば所定の波長
のレーザ光源を端面からＸの距離に置き、円柱状のレン
ズｌを透過した全部の光がＹの距離に集光され、これを
受光器９、例えば光ダイオードにて感知するようにした
ものである。

若しＸ＝（至）なら、円柱状のレンズｌへの入力光は軸
に対し凡て平行な光となり、Ｙ＝焦点相当距離となり受
光器９に集光される。

またＸ−焦点相当距離ならば出力光は軸に対し凡て平行
な光となり、Ｙ＝頭となる。

従ってＸ（！：Ｙは円柱状のレンズ１の設計値により検
査し易い所定の値が選ばれ、Ｘ−固定、Ｙ＝可変として
微細に移動させ、受光器９の電気的出力により、焦点距
離を始め緒特性を検査することが出来る。

ここで、この円柱状のレンズは、従来の光学ガラスの表
面を研磨して屈折面を得るものと本質的に異なり、表面
を化学的処理により屈折率分布を変えた棒状母材を熱間
曵出しにより長い棒状或いは線状に造られるもので、軸
対称屈折率の分布は極めて均一であり、個々の製品につ
いては殆ど検査する必要はない。

従って、この円柱状のレンズでは、両端面の垂直度、軸
対称性、均一性と長さが個々の製品検査の重要項目とな
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記の検査法では常に円柱状のレンズ１の全
透過光量を計測しているので両端面の状態検査には感度
が悪く、且つ受光数値とＹ数値により許容限界値を判定
する煩雑さがあり、また透過像の歪の検査は出来ない等
の問題点があった。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記の問題点は、第１図の原理図に示す如く、被検査物
の円柱状のレンズｌに対し、傾斜端面２１の光ファイバ
２を同一中心軸上に対向して配置させ、距離を変えずに
光ファイバ２を１回転させ、該光ファイバ２からの出射
光ビームが、円柱状のレンズｌを透過して描く軌跡を、
該中心軸に垂直な平面、スクリーン３に投影して描かれ
る閉曲線を以て検査する本発明の軸対称屈折率分布レン
ズの検査法によって解決される。

〔作　用〕

即ち、円柱状のレンズ１の軸層折率分布が正しく、両端
面が軸に垂直な平面或いは軸に対称な曲面であれば、ス
クリーン３に出来る投影軌跡は、第２図の投影軌跡図の
実線に示すような、所定の半径の真円となり、異常であ
れば点線のような実線から外れた閉曲線を示す。

若し円柱状のレンズ１の端面１１が平面で傾いていれば
、傾度が増すに従い楕円となり、両端面１１が平行でな
く別々に傾いてれば２個の楕円の重畳外円となる。

端面１１が凸面ならば、半径が小さくなる。

また、円柱状のレンズ１の長さの大小に対しては、半径
が大小に変わる。

実際には、これらの組合わさった形となる。

更に、円柱状のレンズ１と光ファイバ２の傾斜端面２１
との距離を微少に動かし、夫々での軌跡の相似性から端
面１１の同心円状の細部面の凹凸による像の歪も検査出
来、また円柱状レンズ１の有効内径も見損めることも出
来る。

以上は凸面レンズ特性をもつ円柱状のレンズについてで
あったが、凹面特性の場合も同様に検査することができ
るのは自明のことである。

また、従来の点光源に比べ光ファイバを経た光ビームを
使用するため、極めて細いビームとなり、精度の向上も
図れる。

かくして、円柱状のレンズの焦点距離、像の歪。

有効内径等の実用上不可欠な特性を簡単、正確に測定、
検査することが出来る。

〔実施例〕

第３図に本発明の１実施例による検査法構成図を示す。

ホルダ５σを構成する超精密加工により造られたホルダ
Ａ５１とホルダＢ５３には、夫々傾斜端面２１をもった
光ファイバ２を固定したフェルール２２と、被検査物の
円柱状のレンズ１とが同一の中心軸上になるように嵌挿
され、夫々端部内孔に設けたストッパに当接させ、環状
のスペーサ５５により所定の距離に位置するようにしで
ある。更に光ファイバ２を固定したフェルール２２はス
トッパに当接のまま正逆１回転出来、またホルダ８５３
の外周にはねじ部を設け、ホルダＡ５１に螺入されてお
り、スペーサ５５に当接した位置が正規状態とし、この
位置からねし戻すことにより光ファイバ２と円柱状のレ
ンズｌの距離が離れ、これを読み取れるようにホルダＢ
５３の露出外周部に目盛を設けである。

光ファイバ２のもう一方端部（図示してない）は所定の
波長のレーザによるビーム光源に接続してあり、光ファ
イバ２はシングルモード光ファイバを使用して充分な光
量と極細のビーム光を得ている。

更にＴＶカメラ６が、ホルダ５に装着した光フアイバ２
１円柱状のレンズ１と同一中心軸上に光軸を合わせて円
柱状のレンズ１から所定の距離に配置されている。この
ＴＶ像はメモリ付きのディスプレイ７に表示されるよう
にしてあり、その表示に所定の許容上限値と下限値を示
す同心の真円を描かしである。

以上の構成により、被検査物の円柱状のレンズ１を嵌挿
し、光ファイバ２から光ビームを当てフェルール２２を
１回転させれば、被検査物を透過した投影軌跡がディス
プレイ７に重畳表示され、前記の第２図と同様な図が得
られ、第４図のディスプレイ図が描かれる。

上限値、下限値の２つの真円を実線で、被検査物を透過
した分を点線で書いである。　点線が２実線円内にあれ
ば良、はみ出た場合は不良判定となる。

またホルダＢ５３を微細にねし戻し、像の歪、使用有効
範囲の測定も出来る。

更に被検査物の仕様に合わせ、ホルダＢ５３の円柱状の
レンズｌの嵌挿孔径とかスペーサ５５の厚みの異なるも
のを各種用意しである。またＴＶカメラ６の対物レンズ
、アダプタ等も各種揃え、凹面レンズ特性にも対応可能
としである。

これにより、個々のレンズについて、簡単、正確、迅速
に必要項目を検査することが出来る。

〔発明の効果〕

本発明により、円柱状のレンズの焦点距離、像の歪、有
効内径等の実用上不可欠な特性を簡単。

正確且つ迅速に測定、検査することが出来、その実用的
効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は投影軌跡図、 第３図は本発明の１実施例による検査法構成図、第４図
はディスプレイ図、 第５図は従来の検査法原理図である。 図において、 ｌは円柱状のレンズ、２は光ファイバ、３はスクリーン
、　　　５はホルダ、 ６はＴＶ左カメラ　　　７はディスプレイ、８は点光源
、　　　　９は受光器、 ２２はフェルール、　　５１はホルダＡ。 第１回本発Ｂ月の刀便理困　　　　　　　窮２図毛と影
虞を蛋旧コ第、３１Ｚ本愈■の１突房Ｈ匁１１；ｒる市
柱Ｅ階損図　　　箭４］乙ＦＩ鑵従ｇＩｎ鋏査憩厭胸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸対称な光学特性を有し被検査物である円柱状のレンズ
   （１）に対し、傾斜端面（２１）の光ファイバ（２）を
   同一中心軸上に対向して配置させ、該光ファイバ（２）
   を１回転させて該光ファイバ（２）からの出射光ビーム
   が、上記レンズを透過して描く軌跡を、該中心軸に垂直
   な平面（３）に投影して描かれる閉曲線を以て検査する
   ことを特徴とする軸対称屈折率分布レンズの検査法。