JPS62200211A - 光フアイバ端面角度測定方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は切断された光ファイバ端面の角度を測定する方
法に関する。

（従来の技術） 光ファイバを融着接続する際の接続損失の要因は種々考
えられるが、ファイバの端面角度もその要因の一つであ
る。光ファイバ切断器を用いてファイバを切断する場合
の端面角度は、約１．５°〜０°の範囲にばらつく。光
ファイバ端面角度は従来から倍率が１００倍程度の顕微
鏡を用いて、光ファイバ端面を肉眼で観察することによ
り、１°程度の誤差で良否を判定していた。また、より
精密な測定方法として、光ファイバの端面に垂直なガラ
ス板を押し当て、そこに生ずる干渉縞と波長から端面角
を図る方法が用いられてきた。しかしこのような方法は
煩雑で測定に時間がかかり、光ファイバ接続時のように
、端面角度の良否を数秒程度で行うには、不適当であっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は切断された光ファイバの端面に光を当てて、そ
の反射光を測定することにより光ファイバの端面角度を
測定する方法において、光ファイバの端面角度を電気的
に表示して、高精度に、しかも短時間に測定することの
できる方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 光ファイバの端面を照明する手段と、該照明する手段と
光ファイバ端面との間に、光パワを分離する手段を置き
、照明する手段から出た光を該光ファイバの長手方向の
軸と平行になるように調整して該分離する手段を通過さ
せた後、光ファイバ端面で反射させ、この反射させた光
を再び該分離する手段に導き、該分離する手段によって
、該反射させた光の一部を分離し、この分離した光を撮
像手段に導いて撮像手段上に結像させ、撮像手段上の該
反射させた光の結像位置Ｐ、を検出し、光ファイバ端面
の角度０６の場合に、該撮像手段上に該反射させた光が
結像する位置Ｐ０とＰｌとの距離ｄを画像処理によって
計測し、光ファイバの端面から撮像手段上の位置Ｐ。ま
での光路長りを用いて、の演算を行うことにより、光フ
ァイバの端面角度θを測定する。

第２図は本発明の詳細な説明図であって、■は被測定光
ファイバ、２は照明用光源、３は照明光、４は反射光、
５は撮像素子、１０はハーフミラ−である。被測定光フ
ァイバｌの長手方向の軸をＸ軸とし、光ファイバの端面
とＸ軸と垂直なｙ軸のなす角度をθとするとき、Ｘ軸に
置かれた照明用光源２からの照明光３をハーフミラ−１
０を通して光ファイバ１の端面に照射すると、Ｘ軸に対
して２θなる角度で反射光４がもどる。反射光４はハー
フミラ−１０により一部分が反射され、Ｘ軸と平行なＸ
′軸に置かれた撮像素子５に達する。ハーフミラ−１０
がＸ軸と交わる点Ｏ′を通り、Ｘ′軸に垂直なＸ′軸と
Ｘ′軸との交点をＰｏとする。０とＰｏの距離を００　
　十〇′Ｐｏ　＝Ｌとすると、反射光４はＸ′軸上に距
離ｄ　＝Ｌｔａｎ　２θだけＰｏから離れた位置Ｐ１に
入射する。

撮像素子上の任意の直交座標系Ｘ、Ｙに対し、Ｐａ　、
Ｐ＋　の座標をＰａ（Ｘａ　、Ｙｏ）、Ｐ＋（Ｘ＋　、
　Ｙ＋）とするとき、ＰｏとＰｌ　の距離■五・ｄは、
ｄ　＝　（（Ｌ　−Ｘｏ）２＋　　（Ｙ＋　−Ｙｏ）２
）”　　　　＋２１で与えられ、これを画像処理によっ
て求める。そこで、これらｄ、Ｌを用いて光ファイバ端
面角度θを次式から求める。

測定可能な光ファイバ端面角度の最大角度θｍは、撮像
素子の大きさおよび光路長しにより定まり、撮像素子の
面の一辺の大きさをａとすると、で与えられる。このよ
うに本発明は、光ファイバ端面からの反射光を撮像素子
５で受け、その受光点と端面角度“ゼロ”の点との距離
を画像処理によって求め、この距離から光ファイバの端
面角度を測定する。

この測定方法は数秒程度の測定時間で、０．０２度程度
の精度で測定が可能であり、約１程度度の精度の肉眼で
の顕微鏡観察や、測定時間約３０秒、精度約０．１度の
干渉縞を用いた従来方法と比べて原理的に異なり、非常
に高精度な測定を短時間で行うことができる。

第１図は本発明の一実施例図であって、６は光ファイバ
固定用■溝、７は光ファイバの被覆、８は校正用ガラス
板、９はレンズ、１１はガラス板８の移動用溝である。

照明用光源２から出た光はレンス９て細い平行な照明光
３にする。照明光３は光パワーを分離するハーフミラ−
１０を通過した後、被測定光ファイバ１の端面に入射す
る。光ファイバ端面で反射された光４は照明光３と逆方
向に進行し、ハーフミラ−１０に再び到達する。ここで
反射光４は、ハーフミラ−１０により二つに分離され、
第１図の実施例では反射偏向された光が撮像素子５に導
かれる。

ここで、被測定光ファイバ１は通常のナイロンコート等
の光ファイバの被覆７を被覆除去器で除去し、光ファイ
バ１の表面をアルコール等で清掃した後、光ファイバ切
断器で切断される。このとき光ファイバ端面ば、被覆７
のむき際から±０．５鰭程度０精度で切断される。さら
に光ファイバＩの長手方向の軸がＶ溝６により照明光３
の軸に一致するように固定される。この時、被測定光フ
ァイバ１の軸が照明光３の軸から傾く角度は、再現性よ
＜０．１度以内になることが実験的に確認されている。

光ファイバ１の端面角度が０度のときの端面からの反射
光４の位置をＰ。とじ、今、端面角度θなる光ファイバ
１が光ファイバ固定用ｖｍ６に置かれたとする。このと
きの反射光４の撮像素子５上の位置をＰ、とすると、Ｐ
ｏとＰ、の距離ｄと、光ファイバ端面からハーフミラ−
１０を通り、撮像素子上のＰ。までの距離りを用いて、
θは次式より求まる。

ここでｄは、撮像素子５上の任意の直交座標系Ｘ。

Ｙに対し、Ｐｏ　、　Ｐ＋　の座標をｐｏ（χｏ、Ｙｏ
）　、　Ｐ＋（Ｘ＋、Ｖ＋）とするとき、 ｄ　＝　（（に＋　　−Ｘｏ）”　　＋　　（Ｙ＋　　
−Ｙｏ）”　　）”　　　　　　　ｆ２＞で与えられ、
これを画像処理によって求める。

次に実際の光学系の設計例を示す。撮像素子５として２
７３インチ角（約１．６ｃｍ角）のＣＣＤ素子（電荷結
合素子）を用い、最大測定角度を２度とすると第２図に
示した光学系において、「十〇Ｐ、＝Ｌの長さをＬ＝１
１４ｍｍとすればよい。また撮像素子５における１画素
の大きさは０．０４ｍ角程度程あることから、この設計
例によって得られる角度分解能は０．０１度となり、極
めて高精度な測定が実現できることがわかる。

実際の測定精度としては、光源のスポットサイズの大き
さが問題となるが、スポット径を０．５鰭以下にするこ
とは可能であり、また撮像面における結像光面の重心を
画像処理で常に求めることにより、測定精度を０．０２
度程度まで向上させることができる。

照明光源２としてレーザダイオードを用いて、これをレ
ンズで約０．５＋ｓｍφに絞り、光ファイバ端面角度を
変化させて、ＣＣＤ素子上での結像位置の変化′量を調
べた実験結果を第３図に示す。

これにより重心を求める画像処理を行わなくとも、ＣＣ
Ｄ素子上での光ファイバ端面からの反射光の結像位置を
検出することにより、光ファイバ端面角度を０．１度以
下の精度で測定できることがわかる。また光ファイバ端
面位置の変動による誤差は０．２５％程度であり、十分
な精度を確保することができる。

本発明で重要な点は、第２図のＰｏの位置、すなわち光
ファイバ端面角度が０度の時の反射光が撮像素子上に結
像する位置を、あらかじめ知る必要があることである。

このために第１図に示すような校正用ガラス板８を用い
て、校正を行い、Ｐｏを検出する。校正時の様子を第４
図に示す。

校正用ガラス板８には、顕微鏡のカバーガラス等のよう
に面が十分平滑であるものを用いる。光ファイバ固定用
Ｖ溝６とハーフミラ−１０の間に、校正用ガラス板８の
面がちょうど光ファイバ１の端面の位置に移動できるよ
うに、照明光３の軸に対して垂直な溝１１をつけ、溝１
１に沿って校正用ガラス板８を動かし、照明光３が当た
るようにする。

撮像素子５上での反射光４の結像位置の検出は次のよう
に行う。

第５図に示すように、撮像素子５の画像情報をフレーム
メモリ１２に送る。撮像素子５としてＣＣＤ素子を用い
る場合は、その１画素の分解能が数十μｍであることか
ら、測定用の照明光３を０．５ｎ＋φに絞っても、ＣＣ
Ｄ素子上では十数画素に反射光が入射することになる。

従ってフレームメモリ１２の画像情報を汎用のマイクロ
プロセッサ１３を用いて処理し、反射光の画像の重心位
置を求めることにより、反射光４の入射位置を決定する
。そしてＰｏとＰ、の距離を測定した後、式（１）を用
いて角度に換算して表示器１４で表示する。これらの処
理は数秒程度の時間で処理することができる。

このように本発明は、短時間で非常に高精度な光ファイ
バ端面角度の計測を行うことができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光ファイバ端面角度測定
方法によれば、従来、肉眼で確認するか、または非常に
煩雑な方法を用いて測定していた光ファイバ端面の角度
を、０．１度以下の精度で、しかも短時間で角度表示す
ることができるので、端面角度の判定を必要とする光フ
ァイバの融着接続装置や光ファイバ自動切断装置等への
応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例図、 第２図は本発明の詳細な説明図、 第３図は本発明の実施例の実験結果の一例を示す図、 第４図は本発明の実施例で、撮像素子上での基単点を求
める校正手段の説明図、 第５図は本発明の実施例で撮像素子の画像情報を処理し
て表示する構成を示す図である。 １・・・被測定光ファイバ ２・・・照明用光源 ３・・・照明光 ４・・・光ファイバ端面からの反射光 ５・・・撮像素子 ６・・・光ファイバ固定用■溝 ７・・・光ファイバの被覆 ８・・・校正用ガラス板 ９・・・照明光を平行にするレンズ １０・・・ハーフミラ− １１・・・校正用ガラス板移動用溝 １２・・・フレームメモリ １３・・・マイクロプロセッサ １４・・・表示器 Ｐｏ・・・校正用ガラス板からの反射光が撮像素子上に
入射する位置 Ｐｌ・・・被測定光ファイバからの反射光が撮像素子上
に入射する位置 特許出願人　日本電信電話株式会社 第２図 ヂ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、切断された光ファイバの端面に光を当てて、その反
   射光を測定することにより光ファイバの端面角度を測定
   する方法において、光ファイバの端面を照明する手段と
   、該照明する手段と光ファイバ端面との間に、光パワを
   分離する手段を置き、照明する手段から出た光を該光フ
   ァイバの長手方向の軸と平行になるように調整して該分
   離する手段を通過させた後、光ファイバ端面で反射させ
   、この反射させた光を再び該分離する手段に導き、該分
   離する手段によって、該反射させた光の一部を分離し、
   この分離した光を撮像手段に導いて撮像手段上に結像さ
   せ、撮像手段上の該反射させた光の結像位置Ｐ＿１を検
   出し、光ファイバ端面の角度が０°の場合に、該撮像手
   段上に該反射させた光が結像する位置Ｐ＿０とＰ＿１と
   の距離ｄを画像処理によって計測し、光ファイバの端面
   から撮像手段上の位置Ｐ＿０までの光路長Ｌを用いて、 θ＝（１／２）ｔａｎ＾−＾１（ｄ／Ｌ） の演算を行うことにより、光ファイバの端面角度θを測
   定することを特徴とする光ファイバ端面角度測定方法。