特許 6350275 光ファイバの構造測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6350275

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】光ファイバの構造測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/00 20060101AFI20180625BHJP

   G01M 11/02 20060101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   G01M11/00 G

   G01M11/00 U

   G01M11/00 Q

   G01M11/02 H

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-266131(P2014-266131)

(22)【出願日】2014年12月26日

(65)【公開番号】特開2016-125885(P2016-125885A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2017年7月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】特許業務法人 信栄特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 慎

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１５５９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０６７８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２６９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１４４０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１１２９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１１３３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４７７９９７８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６６２７４３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １１／００−１１／０８

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｇ０２Ｂ ６／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバの一方側端面からコア測定用の光を入射して、前記光ファイバのコアを透過して前記光ファイバの他方側端面から出射した出射光を検出する第一工程と、前記他方側端面にクラッド測定用の光を照射して、前記他方側端面によって反射された反射光を検出する第二工程と、を同時に行って、前記出射光および前記反射光を一括して画像処理し、前記コアおよびクラッドの構造を測定する光ファイバの構造測定方法であって、
前記光ファイバの他方側端面側の被覆を除去して被覆端面を露出しておき、残った前記被覆端面に遮光手段を設けた状態で、前記第一工程および前記第二工程を行う、光ファイバの構造測定方法。

【請求項2】

前記遮光手段は、前記クラッド測定用の光の波長に対して黒色の吸光材である、請求項１に記載の光ファイバの構造測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバの構造測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバのコアおよびクラッドの構造（例えば、コア径、コア非円率、クラッド径、クラッド非円率、コアとクラッドの偏心量など）を測定する方法として、ＮＦＰ（Near Field Pattern）法を用いた画像処理によって測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

一般的な構造測定装置では、コアの構造は、被測定ファイバの一端からコアの内部へ光を入射し、他端から出射されるコアの内部の光（透過光）を検出することで測定される。クラッドの寸法は、被覆材（プライマリ層およびセカンダリ層で構成される）を除去した状態の被測定ファイバの端部に対して別の光を照らし、その反射光を検出することで測定される。また、コアの構造とクラッドの構造は、同時に測定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６１−１５５９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

光ファイバの被覆材が紫外線硬化型樹脂である場合は、上記の測定方法で特に問題なく同時測定可能である。しかし、光ファイバの被覆材が例えばシリコン系樹脂である場合は、クラッドの外周に位置するプライマリ層の屈折率がクラッドとほぼ同等となる。その場合、光ファイバの構造を測定する際にコアおよびクラッドの画像処理において十分なコントラストが得られず、構造の寸法を正しく同時測定できなくなってしまう場合がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、クラッドとほぼ同等の屈折率を有する被覆が設けられた光ファイバにおいても、コアおよびクラッドの構造を同時に測定することが可能な光ファイバの構造測定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る光ファイバの構造測定方法は、光ファイバの一方側端面からコア測定用の光を入射して、前記光ファイバのコアを透過して前記光ファイバの他方側端面から出射した出射光を検出する第一工程と、前記他方側端面にクラッド測定用の光を照射して、前記他方側端面によって反射された反射光を検出する第二工程と、を同時に行って、前記出射光および前記反射光を一括して画像処理し、前記コアおよびクラッドの構造を測定する光ファイバの構造測定方法であって、
前記光ファイバの他方側端面側の被覆を除去して被覆端面を露出しておき、残った前記被覆端面に遮光手段を設けた状態で、前記第一工程および前記第二工程を行う。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、クラッドと同等の屈折率を有する被覆が設けられた光ファイバにおいても、コアおよびクラッドの構造を同時に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る光ファイバの構造測定方法で使用する構造測定装置の概略構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係る光ファイバの構造測定方法の測定対象である光ファイバの構造を示す図である。

【図3】光ファイバの他方側端面側を測定している状態を示す図であり、（ａ）は従来の光ファイバの構造測定方法により測定している状態、（ｂ）は本発明の実施形態に係る光ファイバの構造測定方法により測定している状態、（ｃ）は（ａ）で測定している光ファイバの端面部分を横から見たところ、（ｄ）は（ｂ）で測定している光ファイバの端面部分を横から見たところを示す図である。

【図4】光ファイバの構造測定の結果の画像の一例を示す図であり、（ａ）は従来の光ファイバの構造測定方法による結果を示す画像、（ｂ）は本発明の実施形態に係る光ファイバの構造測定による結果を示す画像である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態を列記して説明する。
本発明の実施形態に係る光ファイバの構造測定方法は、
（１） 光ファイバの一方側端面からコア測定用の光を入射して、前記光ファイバのコアを透過して前記光ファイバの他方側端面から出射した出射光を検出する第一工程と、前記他方側端面にクラッド測定用の光を照射して、前記他方側端面によって反射された反射光を検出する第二工程と、を同時に行って、前記出射光および前記反射光を一括して画像処理し、前記コアおよびクラッドの構造を測定する光ファイバの構造測定方法であって、
前記光ファイバの他方側端面側の被覆を除去して被覆端面を露出しておき、残った前記被覆端面に遮光手段を設けた状態で、前記第一工程および前記第二工程を行う。
本願発明者は、コアおよびクラッドの画像処理において十分なコントラストが得られない原因を調査した。その結果、他方側にあるクラッド測定用の光を意図的に遮断すると、コア径などの透過光を用いる測定は正常に測定できることから、このクラッド測定用の光が他方側の被覆内部に伝わり、さらにクラッド内部に伝わって、測定に影響している可能性が高いことを突き止めた。
そこで、本発明では、被覆除去した端面から被覆内部、およびクラッド内部へ光が伝わることを防止するために、残った被覆の端面に光が入射することを防ぐ遮光手段を予め設けている。これにより、クラッド測定用の光が被覆内部に入射することを防ぎ、コアおよびクラッドの画像処理におけるコントラストを正常に保つことができる。したがって、クラッドとほぼ同等の屈折率を有する被覆が設けられた光ファイバにおいても、コア及びクラッドの構造を同時測定することが可能となる。

【0011】

（２） 前記遮光手段は、前記クラッド測定用の光の波長に対して黒色の吸光材である。
被覆にクラッド測定用の光が入射することを、簡易な方法で確実に防ぐことができる。

【0012】

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光ファイバの構造測定方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバの構造測定方法で使用する光ファイバの構造測定装置の概略構成図である。
図１に示すように、光ファイバの構造測定装置１は、コア測定用光源２、光学レンズ３、クラッド測定用光源４、ハーフミラー５、ビデオカメラ６、画像処理装置７を備えている。光ファイバの構造測定時には、図１に示すように、測定対象である光ファイバ１０の長手方向の一方の端部をホルダ８で固定し、他方の端部をホルダ９で固定する。

【0014】

本実施形態の測定対象である光ファイバ１０は、図２に示すように、コア１１、クラッド１２からなる裸ファイバ１３が被覆材１４で被覆された光ファイバである。光ファイバ１０のコア１１およびクラッド１２は石英ガラスからなるものである。被覆材１４は、内側のプライマリ層１４ａと外側のセカンダリ層１４ｂの２層で構成されている。
また、図２では光ファイバ１０の各部分の屈折率もあわせて図示している。本実施形態の測定対象である光ファイバ１０の被覆は、例えばＵＶ硬化型樹脂（ウレタンアクリレートなど）でも良いが、ここではシリコン系樹脂など、図２に示すような、プライマリ層１４ａがクラッド１２とほぼ同等の屈折率を有する被覆材１４を例に説明する。

【0015】

本実施形態の光ファイバの構造測定方法は、ＪＩＳ Ｃ ６８２２に準じたＮＦＰ法による測定方法である（測定装置としては、例えば、Ｐｈｏｔｏｎ Ｋｉｎｎｅｔｉｃｓ社製 ２４００ を使用できる）。
本実施形態の光ファイバの構造測定方法では、図１で示した光ファイバの構造測定装置１を使用する。まず、測定対象である光ファイバ１０の一方の端部をホルダ８で固定し、他方の端部をホルダ９で固定する。そして、下記の第一工程によるコア１１の透過光（他方側端面からの出射光）の検出と、第二工程によるクラッド１２の反射光の検出とを同時に行う。

【0016】

（第一工程）
図１の状態で、コア測定用光源２から発せられた光を光ファイバ１０の一方の端部の先端面である一方側端面１０ａからコア１１へ入射させる。入射した光は、光ファイバ１０の長手方向に向かってコア１１を透過し、光ファイバ１０の他方の端部の先端面である他方側端面１０ｂから出射され、光学レンズ３およびハーフミラー５を介してビデオカメラ６で撮影される。この撮影された画像により、光ファイバ１０のコア１１を透過して他方側端面１０ｂから出射した出射光が画像処理装置７で検出される。

【0017】

（第二工程）
図１の状態で、クラッド測定用光源４から発せられた光をハーフミラー５および光学レンズ３を介して、被覆材１４を除去した状態の光ファイバ１０の他方側端面１０ｂのクラッド１２に対して照射させる。クラッド１２の反射光は上記コア１１を透過して他方側端面１０ｂから出射された出射光と同時に、ビデオカメラ６で撮影される。この撮影された画像により、クラッド１２の反射光が画像処理装置７で検出される。

【0018】

第一工程で検出されたコア１１の出射光と、第二工程で検出されたクラッド１２の反射光は、画像処理装置７によって、一括して画像処理される。この画像処理により、例えば、コア径、コア非円率、コア偏心量、クラッド径、クラッド非円率およびクラッド偏心量など、コア１１およびクラッド１２の構造が測定される。

【0019】

次に、図３、図４を参照して、光ファイバ１０の他方側端面１０ｂが接続される側（他端側）の光ファイバの構造測定装置１の構成および本実施形態の光ファイバの構造測定方法の詳細について説明する。図３は、光ファイバの他方側端面側を測定している状態を示す図であり、（ａ）は従来の光ファイバの構造測定方法により測定している状態、（ｂ）は本発明の実施形態に係る光ファイバの構造測定方法により測定している状態、（ｃ）は（ａ）で測定している光ファイバの端面部分を横から見たところ、（ｄ）は（ｂ）で測定している光ファイバの端面部分を横から見たところを示す図である。図４は、光ファイバの構造測定の結果の画像の一例を示す図であり、（ａ）は従来の光ファイバの構造測定方法による結果、（ｂ）は本発明の実施形態に係る光ファイバの構造測定による結果である。

【0020】

図３に示すように、被覆材１４が除去された光ファイバ１０の他方側端面１０ｂは、光ファイバ１０の他方の端部がホルダ９に固定され、構造測定装置１の内部に挿通されている。これにより、クラッド測定用光源４から発せられた光が、図１で示したハーフミラー５および光学レンズ３を介して、光ファイバ１０の他方側端面１０ｂに照射される構成となっている。

【0021】

図３の（ａ）〜（ｄ）に示すように、光ファイバの構造測定方法を行う際には、光ファイバ１０の他方側端面１０ｂの近傍では、ホルダ９から露出する部分は被覆材１４が除去され、クラッド１２は空気層１５にさらされた状態となっている。このため、クラッド測定用光源４からの光は、上記空気層１５からも伝搬され（図の光Ａ）、残った被覆材１４の（他方側端面１０ｂ側の）被覆端面１４ｃにも届く。そして、従来の測定方法を示す図３の（ａ）、（ｃ）では、空気層１５から伝搬されてきた光Ａは被覆端面１４ｃよりプライマリ層１４ａの内部にも浸透する。

【0022】

被覆材１４がシリコン系樹脂である場合は、プライマリ層１４ａの屈折率がクラッド１２とほぼ同等である。このため、プライマリ層１４ａに浸透しその内部に伝搬された光が、プライマリ層１４ａに隣接するクラッド１２の方にも浸透する。この浸透した光はクラッド１２の内部を伝わり、その一部の光は他方側端面１０ｂからも出射されてしまう。このため、図４の（ａ）に示す画像のように、ビデオカメラ６で撮影されるコア１１とクラッド１２のコントラストが十分でなくなってしまう。すなわち、コア１１とクラッド１２の境界があいまいとなり、画像処理装置７によるコア１１の構造の測定が正確にできず、また、それに伴い、クラッド１２の構造の測定も、正確にできない。

【0023】

上記のようなコア１１およびクラッド１２の構造の測定が正確にできないという問題を防ぐ策として、被覆材１４を剥いた部分の先端をホルダ９の内部へ隠し、光にさらさない方法も考えられる。しかしながら、この場合、ホルダ９の内部にて被覆材１４が均等に満たされない（ホルダ９の内周と裸ファイバ１３との間を満たす被覆が一部に無いため、不均一な隙間ができてしまう）影響から、被覆除去した部分においてキンク・曲がりが生じ、構造の測定ばらつきを生じさせるため、適さない。

【0024】

そこで、本実施形態の光ファイバの構造測定方法では、図３の（ｂ）、（ｄ）に示すように、被覆材１４の被覆端面１４ｃおよびその近傍部分に、光が入射することを防ぐ遮光手段１６を予め設けている。この遮光手段１６は、例えば、クラッド測定用の光の波長に対して黒色となる吸光材を被覆端面１４ｃおよびその近傍部分の光ファイバ１０の表面に塗布したものなどであり、例えば油性マジックや、黒色塗料などである。本実施形態では遮光手段１６を予め設けて測定を行っているので、空気層１５を伝搬してきたクラッド測定用光源４からの光Ａは、遮光手段１６に遮られて被覆材１４の被覆端面１４ｃから被覆材１４の内部に浸透することはない。

【0025】

本実施形態の光ファイバの構造測定方法による測定の結果として、ビデオカメラ６で撮影される画像は、例えば図４の（ｂ）に示すようになる。図４の（ｂ）の画像では、クラッド１２が黒くなっており、明るいコア１１の部分とのコントラストが十分にとれている。このように、コア１１とクラッド１２のコントラストが十分にとれているので、画像処理装置７によるコア１１およびクラッド１２の構造の測定が正確にできる。

【0026】

以上のように、本実施形態の光ファイバの構造測定方法では、被覆除去した端面から被覆材１４の内部へ光が伝わることを防止するために、被覆材１４の被覆端面１４ｃに光が入射することを防ぐ遮光手段１６を予め設けている。これにより、空気層１５を伝搬してきたクラッド測定用光源４からの光Ａが、被覆材１４におけるプライマリ層１４ａの内部に入射することを防ぎ、画像処理装置７による画像処理におけるコントラストを正常に保つことができる。したがって、シリコン系樹脂などのクラッド１２と同等の屈折率を有する被覆材１４が設けられた光ファイバ１０においても、コア１１及びクラッド１２の構造を同時測定することが可能となる。
また、遮光手段１６として、クラッド測定用の光の波長に対して黒色の吸光材を用いることにより、被覆材１４にクラッド測定用光源４からの光Ａが入射することを、簡易な方法で確実に防ぐことができる。

【符号の説明】

【0027】

１ 光ファイバの構造測定装置
２ コア測定用光源
３ 光学レンズ
４ クラッド測定用光源
５ ハーフミラー
６ ビデオカメラ
７ 画像処理装置
８、９ ホルダ
１０ 光ファイバ
１０ａ 一方側端面
１０ｂ 他方側端面
１１ コア
１２ クラッド
１３ 裸ファイバ
１４ 被覆材
１４ａ プライマリ層
１４ｂ セカンダリ層
１４ｃ 被覆端面
１５ 空気層
１６ 遮光手段
Ａ 光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】