JP2519775B2 - 屈折角測定装置 - Google Patents
屈折角測定装置Info
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- 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
- G01M11/37—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides in which light is projected perpendicularly to the axis of the fibre or waveguide for monitoring a section thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/412—Index profiling of optical fibres
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は長手方向にほぼ均一な特性を有する円柱状透
明体の側面より長手方向に沿う一断面をレーザ収束光に
より走査し、透過光の屈折角を測定することより当該円
柱状透明体の内部屈折率分布を求める屈折角測定装置に
て、レーザ集光位置の位置決め部を備えたものに関す
る。
明体の側面より長手方向に沿う一断面をレーザ収束光に
より走査し、透過光の屈折角を測定することより当該円
柱状透明体の内部屈折率分布を求める屈折角測定装置に
て、レーザ集光位置の位置決め部を備えたものに関す
る。
〈従来の技術とその課題〉 光ファイバ母材の内部屈折率分布を求めるには、屈折
率が変化している媒質中を光線が進む時この媒質中の各
点でnsinθ＝一定（ｎは媒質の屈折率、θは光線の進行
方向を示す角度）が成立する様に光線が屈折されるの
で、この屈折角を被検体である光ファイバ母材の各々の
入射点（初期条件）に対し求め、これら屈折角を用いて
積分計算を行うことによっている。
率が変化している媒質中を光線が進む時この媒質中の各
点でnsinθ＝一定（ｎは媒質の屈折率、θは光線の進行
方向を示す角度）が成立する様に光線が屈折されるの
で、この屈折角を被検体である光ファイバ母材の各々の
入射点（初期条件）に対し求め、これら屈折角を用いて
積分計算を行うことによっている。
かかる原理により屈折角を求める具体的装置として
は、第２図に示す構成が知られている。この第２図にお
いて、He-Neレーザ１による光は、集光レンズ２により
光ファイバ母材である被検体５の軸中心を含む長手方向
に沿う断面上に収束され、第３図に示すクラッド15とコ
ア14とからなる母材５のPl面上に収束するようになって
いる。光ファイバ母材５は屈折角の測定精度を向上させ
るためクラッド15と屈折率が略等しいマッチングオイル
４を充てんしたマッチングセル３内に保持機構13にて保
持される。光ファイバ母材５を通過した屈折光は、レン
ズ６及び７を介して二次元の撮像素子８に入射する。こ
の場合、レンズ６及び７は屈折角が二次元撮像素子８上
で位置情報（光軸中心からの変位情報）に変換されるよ
う選択され配置される。また、ビームによる走査は、コ
ントローラ10によりマッチングセル３を搭載したステー
ジ９を図面の表裏方向に往復移動させることにより行な
っている。
は、第２図に示す構成が知られている。この第２図にお
いて、He-Neレーザ１による光は、集光レンズ２により
光ファイバ母材である被検体５の軸中心を含む長手方向
に沿う断面上に収束され、第３図に示すクラッド15とコ
ア14とからなる母材５のPl面上に収束するようになって
いる。光ファイバ母材５は屈折角の測定精度を向上させ
るためクラッド15と屈折率が略等しいマッチングオイル
４を充てんしたマッチングセル３内に保持機構13にて保
持される。光ファイバ母材５を通過した屈折光は、レン
ズ６及び７を介して二次元の撮像素子８に入射する。こ
の場合、レンズ６及び７は屈折角が二次元撮像素子８上
で位置情報（光軸中心からの変位情報）に変換されるよ
う選択され配置される。また、ビームによる走査は、コ
ントローラ10によりマッチングセル３を搭載したステー
ジ９を図面の表裏方向に往復移動させることにより行な
っている。
こうして、レーザビームの位置情報はカメラコントロ
ーラ12を介してCPU11にとり込まれる。
ーラ12を介してCPU11にとり込まれる。
ところが、このような母材の測定装置にあっては、次
のような問題が生じている。すなわち、レーザ光源１の
光は、レンズ２を介して第３図に示す軸中心を通るPl面
上に集光されるようになっているが、母材５が大型化し
た場合等にはその母材５の保持点とレーザ光の走査位置
である測定点とが離間することになり、保持点すなわち
ステージ９の位置を基準としてPl面を決めている関係
上、母材５が真直でない場合には第３図の軸中心を含む
Pl面上にレーザ光源１による光が収束しないこととな
る。
のような問題が生じている。すなわち、レーザ光源１の
光は、レンズ２を介して第３図に示す軸中心を通るPl面
上に集光されるようになっているが、母材５が大型化し
た場合等にはその母材５の保持点とレーザ光の走査位置
である測定点とが離間することになり、保持点すなわち
ステージ９の位置を基準としてPl面を決めている関係
上、母材５が真直でない場合には第３図の軸中心を含む
Pl面上にレーザ光源１による光が収束しないこととな
る。
この場合、第３図に示すコア・クラッド境界点Ｐにお
いて走査ビーム光は拡がるため、例えばシングルモード
ファイバ用母材においては屈折光の方向が急激な屈折率
変化に起因して急変する特性を有するにもかかわらず、
屈折光の方向も拡がったものとなり、屈折光の強度分布
のうち最大強度位置にて屈折角の測定が行なわれるが、
この屈折角の測定分解能はこの収束面のずれにより低下
せざるを得ない。
いて走査ビーム光は拡がるため、例えばシングルモード
ファイバ用母材においては屈折光の方向が急激な屈折率
変化に起因して急変する特性を有するにもかかわらず、
屈折光の方向も拡がったものとなり、屈折光の強度分布
のうち最大強度位置にて屈折角の測定が行なわれるが、
この屈折角の測定分解能はこの収束面のずれにより低下
せざるを得ない。
そこで、本発明は、円柱状透明体の内部屈折率を求め
る装置にて、走査ビーム光の収束面を軸中心を含むPl面
と一致させるような位置決め部を備えた屈折角測定装置
を提供する。
る装置にて、走査ビーム光の収束面を軸中心を含むPl面
と一致させるような位置決め部を備えた屈折角測定装置
を提供する。
〈課題を解決するための手段と作用〉 上述の目的を達成する本発明は、長手方向に均一な特
性の円柱状透明体をこの長手方向に沿う一断面で収束す
る光線にて幅方向に走査し、この走査による透過光の屈
折角を測定することにより上記円柱状透明体の内部屈折
率分布を求める屈折角測定装置において、上記長手方向
及び上記走査光線入射方向のいずれにも直交する方向に
平行ビームを上記円柱状透明体をはさんで照射する照明
系と、この照明系により照明された円柱状透明体の屈折
光による輝度分布を検出する受像光学系と、この受像光
学系の受像素子により得られた輝度分布の対称性を用い
て上記円柱状透明体をその軸中心を通り上記走査光線入
射方向に直交する断面が上記走査光線の集光位置となる
ように上記円柱状透明体を移動させる移動系と、を有す
る位置決め部を備えたことを特徴とする。
性の円柱状透明体をこの長手方向に沿う一断面で収束す
る光線にて幅方向に走査し、この走査による透過光の屈
折角を測定することにより上記円柱状透明体の内部屈折
率分布を求める屈折角測定装置において、上記長手方向
及び上記走査光線入射方向のいずれにも直交する方向に
平行ビームを上記円柱状透明体をはさんで照射する照明
系と、この照明系により照明された円柱状透明体の屈折
光による輝度分布を検出する受像光学系と、この受像光
学系の受像素子により得られた輝度分布の対称性を用い
て上記円柱状透明体をその軸中心を通り上記走査光線入
射方向に直交する断面が上記走査光線の集光位置となる
ように上記円柱状透明体を移動させる移動系と、を有す
る位置決め部を備えたことを特徴とする。
かかる屈折角測定装置によれば測定に先立ち母材の位
置をモニターし、母材の中心を含むPl面が走査ビームの
集光点に一致するように母材を移動させることが可能と
なる為、レーザ収束光である小さなスポットで母材を走
査することが出来、屈折角測定における空間分解能を向
上させ、屈折角の高精度測定を可能とすることが出来
る。
置をモニターし、母材の中心を含むPl面が走査ビームの
集光点に一致するように母材を移動させることが可能と
なる為、レーザ収束光である小さなスポットで母材を走
査することが出来、屈折角測定における空間分解能を向
上させ、屈折角の高精度測定を可能とすることが出来
る。
〈実施例〉 ここで、第１図を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図において、第２図に示す部分は一部省略す
る。第１図において、16は定電流源、17はこの定電流源
16にて駆動される比較時点光源性の強い光源例えばレー
ザダイオード、LED等、18は光源17による光を平行光線
とするレンズ、19はレンズ18による平行光をマッチング
セル３内の光ファイバ母材５やマッチングオイル４を透
過後二次元撮像素子20（一次元ラインセンサでもよい）
に結像させるための結像レンズ、21は撮像素子20にて得
られた光強度分布をモニタするためのモニタTV、22はモ
ニタTV21の影像信号を処理する画像処理装置、23は画像
処理結果に基づき光ファイバ母材５の保持ステージ13を
移動させるコントローラである。
る。第１図において、第２図に示す部分は一部省略す
る。第１図において、16は定電流源、17はこの定電流源
16にて駆動される比較時点光源性の強い光源例えばレー
ザダイオード、LED等、18は光源17による光を平行光線
とするレンズ、19はレンズ18による平行光をマッチング
セル３内の光ファイバ母材５やマッチングオイル４を透
過後二次元撮像素子20（一次元ラインセンサでもよい）
に結像させるための結像レンズ、21は撮像素子20にて得
られた光強度分布をモニタするためのモニタTV、22はモ
ニタTV21の影像信号を処理する画像処理装置、23は画像
処理結果に基づき光ファイバ母材５の保持ステージ13を
移動させるコントローラである。
かかる装置にて、光源17からの平行光は、走査光線と
直交して母材５を照明して、母材５の屈折率分布にて屈
折される。この屈折光は例えば第３図Pl′における強度
分布は結像レンズ19を介して撮像素子20に結像される。
この結像画像はモニタTV21にてコア・クラッド境界部の
屈折に対応して暗線（ロ）（ハ）が顕著に観測される。
また、同時にマッチングオイル４の屈折率がクラッド部
15の屈折率と一致しない場合クラッド外縁部の暗線
（イ）（ニ）も観測される。
直交して母材５を照明して、母材５の屈折率分布にて屈
折される。この屈折光は例えば第３図Pl′における強度
分布は結像レンズ19を介して撮像素子20に結像される。
この結像画像はモニタTV21にてコア・クラッド境界部の
屈折に対応して暗線（ロ）（ハ）が顕著に観測される。
また、同時にマッチングオイル４の屈折率がクラッド部
15の屈折率と一致しない場合クラッド外縁部の暗線
（イ）（ニ）も観測される。
こうして暗線（ロ）（ハ）が明瞭に観測されるシング
ルモードファイバ母材においては、その軸中心が予め求
められている走査光の収束面に一致するように光ファイ
バ母材を母材５から５′に移動させればよい。また、暗
線（ロ），（ハ）の境界線が明瞭でないグレーディッド
型母材においては（イ），（ニ）が観測可能な様にマッ
チングオイル４の屈折率、即ち液温をコントロールし、
しかる後同様な位置合せを行えば良い。
ルモードファイバ母材においては、その軸中心が予め求
められている走査光の収束面に一致するように光ファイ
バ母材を母材５から５′に移動させればよい。また、暗
線（ロ），（ハ）の境界線が明瞭でないグレーディッド
型母材においては（イ），（ニ）が観測可能な様にマッ
チングオイル４の屈折率、即ち液温をコントロールし、
しかる後同様な位置合せを行えば良い。
〈具体例〉 光源17として波長0.73μｍ、出力10mWのLEDを用い
た。直径100mmの平凸レンズ18で光束を平行化し母材を
照明した。母材としては直径50mmのシングルモードファ
イバ用母材を用いた。結像レンズ19を介して2048素子の
一次元ラインセンサ20で輝度分布を求め、（ロ），
（ハ）の中点が予めレーザ光の集光位置として求められ
た一次元ラインセンサの画素に一致するようにステージ
13を移動させた。ステージ13は１μｍステップのパルス
モータで駆動し、１μｍ読取りのリニアスケールで位置
再現性を求めたところＮ＝20での最大ばらつきは20μｍ
となった。
た。直径100mmの平凸レンズ18で光束を平行化し母材を
照明した。母材としては直径50mmのシングルモードファ
イバ用母材を用いた。結像レンズ19を介して2048素子の
一次元ラインセンサ20で輝度分布を求め、（ロ），
（ハ）の中点が予めレーザ光の集光位置として求められ
た一次元ラインセンサの画素に一致するようにステージ
13を移動させた。ステージ13は１μｍステップのパルス
モータで駆動し、１μｍ読取りのリニアスケールで位置
再現性を求めたところＮ＝20での最大ばらつきは20μｍ
となった。
この結果、走査ビームの集光点からの拡り角を１°と
した場合上記制御を行った場合のデフォーカスによる拡
りは次の値となる。
した場合上記制御を行った場合のデフォーカスによる拡
りは次の値となる。
20μｍ×π×1/180＝0.35μｍ ところが一方長さ0.5m、直径50mm程度の母材において
は、チャッキングによる曲がりも含めると通常2mm程度
の曲がりがある為、この場合のディフォーカスによるビ
ームの拡りは次の値となる。
は、チャッキングによる曲がりも含めると通常2mm程度
の曲がりがある為、この場合のディフォーカスによるビ
ームの拡りは次の値となる。
2,000μｍ×π×（1/180）＝35μｍ したがって、空間分解能は格段に向上する。
〈発明の効果〉 以上述べた様に本発明による屈折角測定装置を用いた
場合には母材の中心を通るPl面はレーザ走査光の集光点
に位置せしめられる為、走査時の空間分解能を向上させ
ることが出来る。
場合には母材の中心を通るPl面はレーザ走査光の集光点
に位置せしめられる為、走査時の空間分解能を向上させ
ることが出来る。
第１図は本発明の実施例に係る屈折角測定装置、第２図
は従来の屈折角測定装置、第３図は母材の断面を示す図
である。 図中、 5,5′は光ファイバ母材、16は定電流源、17は光源、18,
19はレンズ、20は撮像素子、21はモニタTV、22は画像処
理装置、23はコントローラである。
は従来の屈折角測定装置、第３図は母材の断面を示す図
である。 図中、 5,5′は光ファイバ母材、16は定電流源、17は光源、18,
19はレンズ、20は撮像素子、21はモニタTV、22は画像処
理装置、23はコントローラである。
Claims (1)
- 【請求項１】長手方向に均一な特性の円柱状透明体をこ
の長手方向に沿う一断面で収束する光線にて幅方向に走
査し、この走査による透過光の屈折角を測定することに
より上記円柱状透明体の内部屈折率分布を求める屈折角
測定装置において、上記長手方向及び上記走査光線入射
方向のいずれにも直交する方向に平行ビームを上記円柱
状透明体をはさんで照射する照明系と、この照明系によ
り照明された円柱状透明体の屈折光による輝度分布を検
出する受像光学系と、この受像光学系の受像素子により
得られた輝度分布の対称性を用いて上記円柱状透明体を
その軸中心を通り上記走査光線入射方向に直交する断面
が上記走査光線の集光位置となるように上記円柱状透明
体を移動させる移動系と、を有する位置決め部を備えた
屈折角測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13258688A JP2519775B2 (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | 屈折角測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13258688A JP2519775B2 (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | 屈折角測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01304339A JPH01304339A (ja) | 1989-12-07 |
| JP2519775B2 true JP2519775B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=15084803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13258688A Expired - Fee Related JP2519775B2 (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | 屈折角測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2519775B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2725487B2 (ja) * | 1991-07-31 | 1998-03-11 | 日本電気株式会社 | 光ファイバ端面の検査方法 |
| JP3735063B2 (ja) * | 2001-12-13 | 2006-01-11 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ母材の屈折率測定方法 |
| DK3213052T3 (da) * | 2014-10-31 | 2019-07-15 | Corning Inc | Højpræcisionsmåling af brydningsindeksprofil af cylindriske glaslegemer |
| CN105092219B (zh) * | 2015-09-21 | 2018-08-03 | 上海卫星工程研究所 | 整星级杂散光测试单元消光器 |
-
1988
- 1988-06-01 JP JP13258688A patent/JP2519775B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01304339A (ja) | 1989-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |