JPH0364815B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光フアイバ特性の測定装置に関する
ものであり、更に詳述するならば、光フアイバの
多項目にわたる特性測定を順次高精度かつ能率的
に実施する光フアイバ特性の測定装置に関する。

従来技術 光フアイバの検査に必要な測定項目としてはフ
アイバの外径、コア径やその非円率、偏心率ある
いはモードフイールド径などの機何学的構造、ま
た屈折率分布などのフアイバパラメータ、さらに
光損失、伝送帯域などで代表される伝送特性があ
る。この中でたとえば特に光損失と伝送帯域は伝
送路を設計する上で重要である。

光損失については被測定光フアイバ中を伝搬す
る光の減衰量を直接測定する透過法や、フアイバ
中で発生するレイリー後方散乱光の減衰量を測定
する後方散乱法があり、また伝送帯域については
周波数領域で評価する掃引法や時間領域で評価す
るパルス法が代表的である。いずれの場合も測定
にあたつては被測定光フアイバ端と、測定器側の
光源からの光を伝える出射口および光検出器への
光を伝える入射口との接続を行わなくてはならな
い。

第２図は、透過法を使用した従来の光フアイバ
特性測定装置の構成を例示する概略構成図であ
る。

第２図において、調心台１Ａ〜１Ｃおよび２Ａ
〜２Ｃは、被測定光フアイバの両方の端部３，４
をそれぞれ保持し、該両端を測定器側光フアイバ
５Ａ〜５Ｃ及び６Ａ〜６Ｃの端面と突き合わせ、
かつ調心する。それら測定器側光フアイバ５Ａ〜
５Ｃおよび６Ａ〜６Ｃの一方の端は、ホルダ７Ａ
〜７Ｃおよび８Ａ〜８Ｃに保持されており、ま
た、測定器側光フアイバ５Ａ〜５Ｃの他端は、光
検出器７′Ａ〜７′Ｃに接続され、測定器側光フア
イバ６Ａ〜６Ｃの他端は光源８′Ａ〜８′Ｃに接続
されている。これらは普通、定盤（図示されてい
ない）に組込まれ一つの装置を形成している。な
お、参照番号９は被測定光フアイバを巻いたボビ
ンを示している。

以上に説明した従来の装置は、次のように使用
して測定が行われる。

すなわち、まず、被測定光フアイバの両端を処
理（被覆除去およびフアイバ切断）した後に、調
心台１Ａ及び２Ａにセツトする。次いで、被測定
光フアイバの両端３及び４の端面を、ホルダ７Ａ
及び８Ａにセツトされている測定側光フアイバ５
Ａ及び６Ａの端面に突き合わせ、軸心を調節す
る。この調節は、調心台１Ａ及び２Ａに備えられ
ている調心装置（図示されていない）により、被
測定光フアイバをその軸方向すなわちＺ方向に微
小変位させ、また、被測定光フアイバをその軸方
向と直角な互いに直交した２方向すなわちXY方
向に微小変位させることにより行う、この調節
は、例えば、市販のXYZ3方向微動台で行う場合
と、これを自動的に行う場合がある。そして、そ
の調節が完了したら、光源８′Ａからの光を被測
定光フアイバに入力させて、光検出器７′Ａによ
り被測定光フアイバを伝播した光を測定させる。
かくして、１つの測定項目、例えば伝送損失をス
テーシヨンで測定し、次いで、ボビン９を人手
で移し替えて、ステーシヨン、ステーシヨン
で同様な操作を操作者が行つて、別の項目を順次
測定していく。

上記従来の装置においては、１回すなわち１項
目の測定が終るたびに被測定光フアイバをとりか
え、接続をやり直さなくてはならず、さらに光フ
アイバどうしの接続は高精度であることを要する
ので、非常に労力がかかるという問題があつた。

また、幾何学的構造については、計測用テレビ
による観察によつて測定するのが普通であるが、
テレビの光学系に対して被測定フアイバの位置決
め高精度に行う必要がある。光フアイバは、直径
100μm前後と非常に細いもので、この幾何学的構
造を精度良く測定するには高倍率で拡大をする必
要があるため、各ステーシヨンにおいて焦点深度
の非常に浅い光学系に対してフアイバ端面を狭い
視野内に位置決めしなくてはならない。

従つて、伝送特性の測定におけるフアイバの接
続の労力と同等もしくはそれ以上の労力がかかる
という問題があつた。

そこで、本件出願人は、特開昭60−225044号等
において、各ステーシヨンでの光フアイバの位置
付けを不要にした連続的な光フアイバ特性測定装
置を提案した。

かかる光フアイバ特性の測定装置において特に
困難を伴うのは、いわゆるセツトステーシヨンに
おけるフアイバ端のフアイバ軸方向の位置決めで
ある。フアイバ軸に垂直な方向についてのキヤリ
ア上の固定に関しては、例えばフアイバ端近傍を
Ｖ溝上に固定する方法が既に公知であり、比較的
確実に位置決めが出来るため現在広く用いられて
いる。

そしてさらに、精密な位置決めに関していえ
ば、被測定フアイバに光を一端より入射し、他端
より出射する光パワーをモニタしながら出射光パ
ワーが最大になるように、フアイバ端と光学測定
系入出射口とのフアイバ軸に垂直な方向の位置関
係を相対的に微調整することにより精度良く位置
合わせを行なう方法がある。前記入出射口と被測
定フアイバが測定に最適となる最も軸心の合つた
状態の時に、前記光パワーが、極大値をとるから
である。

フアイバ軸方向についてのキヤリア上の固定に
関しては、フアイバ端面は光の入出射口であるた
め、これに直接機械的拘束を加えることは光の開
口をふさいでしまうことになりできない。またス
トツパ等につきあてて位置を決める方法も適切で
ない。

この理由としては、一つには、ストツパによる
位置決めでは、ストツパのガタやフアイバ自体及
びフアイバを支持する部品のガタや弾性変形によ
つて位置決め誤差が大となること、もう一つには
フアイバを測定に供するに充分清浄なフアイバ端
面が得られないことが挙げられる。ストツパとの
接触によりフアイバの端面にゴミが付着する可能
性が高いこと及び接触によりフアイバ端面が傷つ
いてしまうからである。

また、フアイバ軸方向の精密な位置決めに関し
ては、光学系入出射端に対するフアイバ端面の相
対距離を増減させれば、フアイバ中を通過する光
のパワーは増減するものの、その値はフアイバ端
が前記入出射口に接触するときに最大となるた
め、現実的に光パワーをモニタして位置決めを行
なうことは不可能であるといえる。

これを解決するために、非接触式によりフアイ
バ端を清浄に保つたまま、その位置を正確に検知
する光学式のセンサを用いてキヤリア上にセツト
された被測定フアイバ端の軸方向の位置を検出
し、その検出信号を用いて測定を行う方法が考案
されている。

これらのセンサは、レンズ系を用い撮像素子上
に被測定フアイバの像を結ばせ、その端面の像を
検出するいわゆるTVカメラ形式のものや、透過
形の光電スイツチの光ビームを細く絞り、微小な
フアイバの存在を検出するものなどである。

一般に、フアイバ位置を正確に検知するにはセ
ンサあるいはセンサを含む検出系の分解能を上げ
る必要が生じ視野がその分狭くなるため、フアイ
バ端位置を広い範囲から探し出して検出すること
は困難である。因みに光学レンズ系と撮像素子を
用いたセンサにおいて、0.5μm程度の分解能を有
するセンサで通常200μm程度の視野しかない。

前記光電スイツチを用いる方法においては、
1μm程度の精度でフアイバ端の位置を検出するた
めには、センサとフアイバ端との位置を0.5μm程
度の分解能でゆつくりと相対移動させて検出を行
う。時間的制約や相対移動の機械精度維持の観点
から良好な検出を行うには、センサの視野の中心
とフアイバ端の位置ズレは200μm程度以下である
ことが望ましい。

このような精度を満たすには、セツトステーシ
ヨンにおいてセツト位置を指示したマーキング等
に合わせ慎重にフアイバ端のセツテイングを行う
か、あるいは前記のようなフアイバ端位置検出の
ためのセンサと同等のものをセツトステーシヨン
においても重複してとりつけ、フアイバ端位置の
検出を行いながらフアイバ端のセツテイングを行
うしかなく、多大の労力及び時間がかかることに
なる。

発明が解決しようとする問題点 上記したように、従来の光フアイバ特性の測定
装置においては、被測定光フアイバを測定装置上
の所定の位置に固定し、これを光学測定系の入射
口に接続するのに、多大の労力と時間を要してい
た。

一般に、光フアイバの検査に必要な測定項目と
しては、フアイバの外径、コア径やその非円率、
偏心率あるいはモードフイールド径などの幾何学
的構造、また屈折率分布などのフアイバパラメー
タ、さらに光損失、伝送帯域などで代表される伝
送特性がある。

このように多項目にわたる光フアイバ特性を順
次測定する特性測定装置では、セツトステーシヨ
ンでの光フアイバ位置精度が不十分であると、各
測定ステーシヨンごとに被測定光フアイバの位置
調整を繰り返されなければならず、その労力と時
間はさらに増大し、検査の高精度化及び高能率化
の要請に充分応えることはできなかつた。

そこで、本発明は、被測定光フアイバを測定装
置上に一度セツトするだけで、光フアイバの上記
多項目にわたる特性の測定を、順次高精度かつ能
率的に実施する光フアイバ特性の測定装置を提供
せんとするものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、第１図に示す
ようにキヤリア１８上に被測定光フアイバ１２，
１４，１６をセツトするセツトステーシヨンＡ
と、光学的測定系入出射端３０Ａ，３２Ａを有し
且つ前記キヤリア上の被測定光フアイバの特性測
定を行なう測定ステーシヨンＢ，Ｃとが、キヤリ
アの移動方向２８に沿つて順次設けられており、
前記キヤリア上にセツトされた被測定光フアイバ
をキヤリアごと順次各測定ステーシヨンに移動し
て、該各測定ステーシヨンにおいて前記光学的測
定系入出射端に対し被測定光フアイバ端を位置決
めして所定の特性測定を行なう光フアイバ特性の
測定装置において、 前記セツトステーシヨンＡに、被測定光フアイ
バ切断端面を監視する焦点深度の浅い監視装置８
０，８１を具備することを特徴とする光フアイバ
特性の測定装置が提供される。

作用 以上のような本発明による光フアイバ特性の測
定装置は、第１図に示すように、基本構成要素と
してセツトステーシヨンＡを具備する。

被測定光フアイバの両端１４及び１６は、キヤ
リア１８上の所定の位置にホルダ２０及び２２に
て保持される。セツトステーシヨンＡは、上記被
測定光フアイバ端面を監視する焦点深度の浅い監
視装置８０，８１を備えている。監視装置８０，
８１により被測定フアイバ両端１４，１６は、フ
アイバ軸に垂直な面内において所定の位置にセツ
トされる。

上記のようにセツトされた被測定光フアイバは
ホルダ２０及び２２にキヤリア１８上の位置を保
たれたまま各測定ステーシヨン（不図示）へ移動
して、各測定ステーシヨンにおいてそれぞれ測定
が行なわれる。

以上のように、本発明による光フアイバ特性の
測定装置においては、セツトステーシヨンＡで焦
点深度の浅い監視装置によつて、被測定光フアイ
バ端を観察しながら光フアイバ端を監視装置に対
して光フアイバ軸方向に移動させる。その結果、
ピントが合つて鮮明な光フアイバ端が観察できる
ようになれば、光フアイバ端は浅い焦点深度の範
囲に位置したことになり、結果として、軸方向の
位置決めができる。このように、セツトステーシ
ヨンＡにおいて、被測定光フアイバをキヤリア上
に一度セツトすれば、後はキヤリアを被測定光フ
アイバ端の軸方向位置情報ともに順次各測定ステ
ーシヨンに送るだけで、多項目にわたる光フアイ
バ特性の測定がなされることになる。

実施例 以下添付図面を参照して、本発明による光フア
イバ特性の測定装置の実施例を説明する。

第３図は、本発明を実施した光フアイバ特性の
測定装置の１実施例の構成を示した図である。特
性測定装置は、セツトステーシヨンＡとフアイバ
軸方向位置検出ステーシヨンA′と例えば４つの
測定ステーシヨンＢ〜Ｅとで構成され、被測定光
フアイバはセツトステーシヨンＡにおいて、移動
台１０にセツトされる。

移動台１０の後方には、被測定光フアイバのボ
ビン１２が、図示しない方法で台車に積み込まれ
ており、そのボビンに巻かれている被測定光フア
イバの両端部分１４及び１６は、移動台１０の前
部のキヤリア１８で延びており、キヤリア１８上
に設けられているホルダ２０及び２２に保持され
る。上記したホルダへの装着は、移動台がセツト
ステーシヨンＡにあるときになされる。

セツトステーシヨンＡは、光の入出射端である
被測定フアイバ端面を監視する監視装置８０，８
１をフアイバ端の軸方向前方に備えている。監視
装置８０，８１は、例えば焦点深度が極めて浅い
撮像用光学系と、撮像素子と、撮像素子の信号の
処理を行なう電気系から構成される。この場合
に、監視装置にモニタ用のデイスプレイを付属さ
せることが好ましい。

フアイバ軸方向位置検出ステーシヨンA′はセ
ツトステーシヨンＡとほぼ同じ構成をとつている
が、監視装置８０，８１の代わりに測定範囲は狭
いが分解能の高い非接触式センサ２４，２６を備
えている。

各測定ステーシヨンＢ〜Ｅには、光源３０及び
光検知器３２が配置され、光源３０及び光検知器
３２から延びた光フアイバ３０Ａ及び３２Ａは、
ホルダ３０Ｂ及び３２Ｂに保持されている。ホル
ダ３０Ｂ及び３２Ｂは光フアイバ３０Ａ及び３２
Ａの間隔を、キヤリア１８のホルダ２０及び２２
に保持されている被測定光フアイバの両端部１４
及び１６の間隔と等しくなるように保持し、且
つ、光フアイバ３０Ａ及び３２Ａの端面を同一平
面内に位置づけている。

以上のように構成される光フアイバ特性の測定
装置は、次のように動作する。

まず、被測定光フアイバの両端１４及び１６
は、キヤリア１８上にホルダ２０及び２２にて保
持される 監視装置８０，８１により光フアイバ端は軸方
向前方から監視され、その切断角度や欠けの状
態、あるいはゴミの付着の有無等清浄度に関する
端面状態がチエツクされると共に、フアイバ軸に
垂直な方向の光フアイバ端の位置情報が得られ、
ホルダ２０，２２の上の所定の位置にセツトされ
ているか否か確認される。その際、光フアイバ端
にピントがあつていないとき、光フアイバ端をホ
ルダ上において軸方向に変位させて、ピントが合
つたときに静止させ、ホルダで固定する。このよ
うなピンボケ及びピントの一致は、モニタデイス
プレイにより十分に目視観察できる。

上記のようにセツトされた被測定光フアイバは
ホルダ２０及び２２にキヤリア１８上の位置を保
たれたまま、次のフアイバ軸方向位置検出ステー
シヨンA′に移動する。キヤリア１８は所定の位
置に位置決めされ、測定範囲は狭いが分解能の高
い非接触式センサ２４，２６により、フアイバ端
の軸方向位置を読みとる。例えば、測定範囲は□
200μm×200μmで分解能02μmの計測用テレビを
上記位置センサとして用いることができる。

位置測定がなされた被測定光フアイバは、ホル
ダ２０及び２２によりキヤリア１８上の位置を保
たれたまま矢印２８の方向に移動し、各測定ステ
ーシヨンＢ〜Ｅでとまる。

各測定ステージＢ〜Ｅでは、各移動台１０即ち
各キヤリア１８は一定位置に位置決めされて被測
定光フアイバの両端１４及び１６と測定器側光フ
アイバ３０Ａ及び３２Ａとの粗軸合せが行われ
る。次に、フアイバ軸方向位置検出ステーシヨン
A′において読みとられた位置情報により測定器
側光フアイバホルダ３０Ｂ及び３２Ｂを光フアイ
バ軸方向に移動させ、フアイバ両端１４，１６を
測定に必要な位置に位置決めする。

次いで、光源３０から被測定光フアイバを介し
て光検知器３２が受ける受光量が最大となるよう
に、測定器側の光フアイバのホルダ３０Ｂ及び３
２Ｂを、光フアイバの軸と垂直な面に位置する互
いに直行する二方向に微少量動かして調心を行
う。なお、このとき、ホルダ２０及び２２の方を
動かしてもよい。

調心が終了すると、各測定ステーシヨンにおい
て、その測定ステーシヨンに割当てられた特性の
測定が実施され、その特性の測定が終了すると次
の測定ステーシヨンに順次送られる。このように
して、すべての測定が終了すると、移動台１０か
ら被測定光フアイバは取り除かれ、その移動台１
０は、セツトステーシヨンＡに戻され、次の被測
定光フアイバがセツトされる。

上記監視装置は、浅い焦点深度をもつているの
で、上記端面状態やセツト状態を監視装置からの
信号によつて監視する際、光フアイバ端が最も鮮
明に見えるようにセツテイング動作を行つてやれ
ば、フアイバ端を監視装置に対し充分狭い範囲内
にセツトすることができる。

焦点深度は監視する対象にピントが合つた状態
が得られる光軸に対し垂直な方向の位置範囲をい
うものであり、レンズ系でいえば総合的には人間
の画像認識力等を含めた種々のパラメータで決ま
るものであるが、主としてレンズの開口数や倍率
などのパラメータで決まるものである。従つて、
レンズの上記パラメータを適宜に選ぶことにより
光フアイバ端の位置決めに必要な焦点深度を選ぶ
ことができる。

監視系における焦点深度を浅くすることは、監
視作業が行うことを考えれば作業上合理的である
といえる。

従つて、セツトステーシヨンＡにおいて各キヤ
リア１８を監視装置８０，８１に対して一定の位
置に位置決めするならば、各キヤリア１８上のフ
アイバ端の位置を各キヤリア１８に対して、その
焦点深度の範囲で一定に保つことができる。

本実施例においては、セツトステーシヨンＡで
ホルダ上の一定位置に被測定光フアイバ端を位置
決めした後にフアイバ軸方向位置検出ステーシヨ
ンA′で検出した被測定光フアイバ端の位置情報
により再度測定ステーシヨンで位置合わせする例
を示したが、監視装置の焦点深度を非常に浅くす
るとこれを省略することもできる。例えば、被測
定フアイバ及び測定器側フアイバをコア径50μm
として伝送特性の測定を行なう際、監視装置の総
合的な焦点深度を20μm以下とし、キヤリアの位
置決め精度を極めて高精度とした場合、フアイバ
軸方向位置検出ステーシヨンA′、測定ステーシ
ヨンＢ〜Ｅでの再検出、再位置決めは省略して
も、充分な精度の測定結果が得られた。

また本実施例においては、セツテイング作業は
人間が行うような表現としたが、ロボツト等の機
械を用いても同様の効果が得られる。この場合、
人間が行なうのと同様に、フアイバ端像のシヤー
プさなどの一般的なオートフオーカス装置に用い
られるような画像認識法によつて、光学系の焦点
深度を利用した位置決めを、画像認識して行えば
良い。

また本実施例においては、４つの測定ステーシ
ヨンＢ〜Ｅと限定して説明を行つたが、測定ステ
ーシヨンの数は、検査項目数と対応して随意に設
定することができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明による
光フアイバ特性の測定装置は、被測定光フアイバ
を測定装置上に一度セツトするだけで、光フアイ
バの多項目にわたる特性の測定を、順次高精度か
つ能率的に実施する。従つて本発明による光フア
イバ特性の測定装置は、広い範囲にわたつて活性
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光フアイバ特性の測定
装置の基本構成を示す概略図である。第２図は、
従来の透過法による光フアイバ特性の測定装置の
構成を説明する概略構成図である。第３図は、本
発明を実施する光フアイバ特性測定装置の構成を
示す概図である。 主な参照番号、Ａ……セツトステーシヨン、
A′……フアイバ軸方向位置検出ステーシヨン、
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ……測定ステーシヨン、１Ａ〜１
Ｃ，２Ａ〜２Ｃ……被測定光フアイバホルダ、
３，４……被測定光フアイバの端部、７Ａ〜７
Ｃ、８Ａ〜８Ｃ……測定器側フアイバホルダ、
７′Ａ〜７′Ｃ……光検出器、８′Ａ〜８′Ｃ……光
源、９……被測定光フアイバボビン、１０……移
動台、１２……ボビン、１４，１６……被測定光
フアイバ、１８……キヤリア、２０，２２，３０
Ｂ，３２Ｂ……ホルダ、２４，２６……非接触式
センサ、３０……光源、３２……光検出器、８
０，８１……監視装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キヤリヤ上に被測定光フアイバをセツトする
   セツトステーシヨンと、光学的測定系入出射端を
   有し且つ前記キヤリヤ上の被測定光フアイバの特
   性測定を行なう測定ステーシヨンとが、キヤリヤ
   の移動方向に沿つて順次設けられており、前記キ
   ヤリヤ上にセツトされた被測定光フアイバをキヤ
   リヤごと順次各測定ステーシヨンに移動して、該
   各測定ステーシヨンにおいて前記光学的測定系入
   出射端に対し被測定光フアイバ端を位置決めして
   所定の特性測定を行なう光フアイバ特性の測定装
   置において、 前記セツトステーシヨンに、被測定光フアイバ
   切断端面を監視する焦点深度の浅い監視装置を具
   備することを特徴とする光フアイバ特性の測定装
   置。 ２ 前記監視装置の光学系の焦点深度は、20μm
   以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光フアイバ特性の測定装置。