(57)【要約】      （修正有）【課題】傾斜面の傾斜角度を容易かつ正確に測定可能な傾斜角度測定方法および傾斜角度測定装置を提供する。【解決手段】傾斜角度測定方法は、コア部９４と、コア部９４の光軸上に設けられた傾斜面からなるミラー９７と、を備える光導波路９について、ミラー９７の傾斜角度θを測定する方法であって、コア部９４に光を入射し、ミラー９７で反射されて出射した反射光を、ミラー９７から撮像素子１２２（検出面）までの離間距離を多段階に変更しつつ撮像素子１２２で検出し、多段階における反射光の検出位置の移動量を求める工程と、多段階における離間距離の変化量と、多段階における移動量の変化量と、に基づき、ミラー９７の傾斜角度θを求める工程と、を有する。【選択図】図４
2014199229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と、前記コア部の光軸上に設けられた傾斜面からなるミラーと、を備える導光路について、前記傾斜面の傾斜角度を測定する方法であって、
前記コア部に光を入射し、前記ミラーで反射されて出射した出射光を、前記ミラーから検出面までの離間距離を多段階に変更しつつ前記検出面で検出し、前記多段階における前記出射光の検出位置の移動量を求める工程と、
前記多段階における前記離間距離の変化量と、前記多段階における前記移動量と、に基づき、前記傾斜角度を求める工程と、を有することを特徴とする傾斜角度測定方法。
【請求項２】
前記出射光の強度分布から強度の最大値を求め、前記最大値の移動量に基づいて前記出射光の検出位置の移動量を求める請求項１に記載の傾斜角度測定方法。
【請求項３】
前記離間距離の変化量に対する前記移動量の割合が、前記傾斜角度との間で相関関係を有することを利用して、前記傾斜角度を求める請求項１または２に記載の傾斜角度測定方法。
【請求項４】
さらに、前記出射光の検出結果に基づき、前記導光路と他の光学部品との光結合効率を推定する工程を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の傾斜角度測定方法。
【請求項５】
コア部と、前記コア部の光軸上に設けられた傾斜面からなるミラーと、を備える導光路について、前記傾斜面の傾斜角度を測定する装置であって、
前記コア部に光を入射させる光源と、
前記コア部を伝搬し前記ミラーで反射され出射した出射光を検出する検出面を備える検出手段と、
前記ミラーから前記検出面までの離間距離を多段階に変更させるよう前記導光路および前記検出手段の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
前記多段階における前記離間距離の変化量と、前記検出面で検出される前記出射光の検出位置が前記多段階において移動するときの移動量と、に基づき、前記傾斜角度を算出する演算手段と、を有することを特徴とする傾斜角度測定装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記検出面における前記出射光の受光位置と強度とを検出するものである請求項５に記載の傾斜角度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜角度測定方法および傾斜角度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部と、を有している。コア部は、実質的に透明な材料で構成され、クラッド部は、コア部より低屈折率の材料で構成されている。近年では、実装容易性や製造容易性を高めるという観点から、シート状の光導波路が開発されている。
【０００３】
このような光導波路は、光信号を伝送することによって通信を行う部材であり、光通信を行うためには光を入射する発光素子や光を受光する受光素子と光導波路とを光学的に結合、すなわち双方の光軸を合わせる必要がある。しかしながら、シート状の光導波路の光軸とこれらの光素子の光軸とを合わせるためには、例えば光素子の厚さを光導波路と同程度まで薄くしたり、反対に、光素子の厚さと同程度になるまで光導波路を厚くしたりする必要がある。このため、光導波路の実装には多くの制約を伴うことが避けられない。
【０００４】
そこで、光導波路のコア部の途中あるいは延長線上に、コア部の光軸に対して傾斜する面からなるミラーを設けることにより、実装容易性の改善が図られている。ミラーを設けることにより、コア部の光軸が曲げられ、シート状の光導波路の表面上に光素子を実装することが可能になる。
【０００５】
このような実装に際しては、ミラーで曲げられたコア部の光軸と光素子の光軸とを正確に合わせる必要がある。仮に光軸がずれると、結合損失が発生し、通信品質の低下を招くこととなるからである。光軸合わせにおいて重要なのは、ミラーを構成する傾斜面の傾斜角度を正確に測定することにあるが、この傾斜角度を非破壊で測定することが求められている。
【０００６】
特許文献１には、光導波路の一端からレーザー光を入射するとともに、傾斜面からなるミラーが形成された他端から出射した放射光を受光し、所定の方向に対する放射光の出射角度（放射角度）を求めることにより、傾斜面の傾斜角度を算出する方法が開示されている。この方法では、光導波路（光線伝送体）の屈折率から臨界反射角度を求め、測定した放射角度と臨界反射角度との大小関係によっていくつかの場合分けを行いながら傾斜角度を算出する。このため、場合分けの基準となる臨界反射角度の正確性が傾斜角度の精度に大きな影響を及ぼすこととなる。換言すれば、臨界反射角度の算出に用いられた光導波路の屈折率の正確性が傾斜角度の精度に大きな影響を及ぼすといえる。ところが、光導波路の屈折率を正確に測定するのは容易ではないため、結果的に傾斜角度を容易に測定することができないという問題を抱えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２３４１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、傾斜面の傾斜角度を容易かつ正確に測定可能な傾斜角度測定方法および傾斜角度測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、下記（１）〜（６）の本発明により達成される。
（１）  コア部と、前記コア部の光軸上に設けられた傾斜面からなるミラーと、を備える導光路について、前記傾斜面の傾斜角度を測定する方法であって、
前記コア部に光を入射し、前記ミラーで反射されて出射した出射光を、前記ミラーから検出面までの離間距離を多段階に変更しつつ前記検出面で検出し、前記多段階における前記出射光の検出位置の移動量を求める工程と、
前記多段階における前記離間距離の変化量と、前記多段階における前記移動量と、に基づき、前記傾斜角度を求める工程と、を有することを特徴とする傾斜角度測定方法。
【００１０】
（２）  前記出射光の強度分布から強度の最大値を求め、前記最大値の移動量に基づいて前記出射光の検出位置の移動量を求める上記（１）に記載の傾斜角度測定方法。
【００１１】
（３）  前記離間距離の変化量に対する前記移動量の割合が、前記傾斜角度との間で相関関係を有することを利用して、前記傾斜角度を求める上記（１）または（２）に記載の傾斜角度測定方法。
【００１２】
（４）  さらに、前記出射光の検出結果に基づき、前記導光路と他の光学部品との光結合効率を推定する工程を有する上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の傾斜角度測定方法。
【００１３】
（５）  コア部と、前記コア部の光軸上に設けられた傾斜面からなるミラーと、を備える導光路について、前記傾斜面の傾斜角度を測定する装置であって、
前記コア部に光を入射させる光源と、
前記コア部を伝搬し前記ミラーで反射され出射した出射光を検出する検出面を備える検出手段と、
前記ミラーから前記検出面までの離間距離を多段階に変更させるよう前記導光路および前記検出手段の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
前記多段階における前記離間距離の変化量と、前記検出面で検出される前記出射光の検出位置が前記多段階において移動するときの移動量と、に基づき、前記傾斜角度を算出する演算手段と、を有することを特徴とする傾斜角度測定装置。
【００１４】
（６）  前記検出手段は、前記検出面における前記出射光の受光位置と強度とを検出するものである上記（５）に記載の傾斜角度測定装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、傾斜面の傾斜角度を容易かつ正確に測定することができる。また、このような測定が可能な傾斜角度測定装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の傾斜角度測定装置の実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す傾斜角度測定装置による傾斜面の傾斜角度測定に供される光導波路の傾斜面近傍を部分的に拡大して示す斜視図である。
【図３】図１に示す傾斜角度測定装置において傾斜面の傾斜角度が互いに異なる場合の反射光の挙動を示す断面図である。
【図４】傾斜面の傾斜角度が４５°未満である場合、すなわち図３（ｃ）の場合において、傾斜面と検出面との離間距離を変更した場合の反射光の挙動を示す断面図である。
【図５】傾斜面と検出面との離間距離を横軸に、ずれ量の変化量（移動量）を縦軸にして測定値をプロットしたグラフである。
【図６】傾斜面と検出面との離間距離を３段階に変えたとき、反射光の像の強度分布が移動する様子を示す図である。
【図７】離間距離の変化量に対するずれ量の変化量（移動量）の割合を横軸に、傾斜面の傾斜角度の実測値を縦軸にして測定値をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の傾斜角度測定方法および傾斜角度測定装置について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
また、撮像素子１２２は、光の受光位置に加え、強度を検出し得るものであるのが好ましい。このような撮像素子１２２を用いることで、
【００１９】
＜傾斜角度測定装置＞
まず、本発明の傾斜角度測定装置および傾斜角度測定方法の第１実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の傾斜角度測定装置の実施形態を示す側面図である。なお、図１中の左右方向をＸ方向、上下方向をＺ方向、紙面厚さ方向をＹ方向とする。
【００２１】
図１に示す傾斜角度測定装置１は、導光路内に設けられた傾斜面の傾斜角度を測定する装置である。ここで、傾斜角度測定装置１による傾斜面の傾斜角度測定に供される導光路としては、光ファイバーや光導波路等が挙げられ、その形態等は特に限定されないが、以下の説明では、説明の便宜上、光導波路内に設けられた傾斜面の傾斜角度を測定する場合について説明する。なお、後述する光導波路についての説明は、そのまま光ファイバーにも適用可能である。
【００２２】
図１に示す傾斜角度測定装置１は、光導波路９の光入射部に向けて光を照射する光源１１と、光導波路９のミラー（傾斜面）９７から出射した光を撮像するカメラ１２と、カメラ１２をＺ方向に駆動するアクチュエーター（駆動手段）１３と、カメラ（検出手段）１２で撮像された画像上において出射光の強度分布を求め、ミラー９７の傾斜角度を算出する制御部（演算手段）１４と、を備えている。
【００２３】
また、図１に示す傾斜角度測定装置１は、さらに光導波路９を保持するステージ１５を備えている。
【００２４】
（光導波路）
まず、傾斜角度測定装置１の説明に先立ち、傾斜角度測定装置１による、ミラー９７の傾斜角度測定に供される光導波路９について説明する
図２は、図１に示す傾斜角度測定装置１によるミラー９７の傾斜角度測定に供される光導波路９のミラー９７近傍を部分的に拡大して示す斜視図である。
【００２５】
図２に示す光導波路９は、層状をなし、光信号を伝送し得る部材であり、クラッド層９１、コア層９３およびクラッド層９２が下方からこの順で積層されてなるものである。
【００２６】
コア層９３は、図２に示すように、直線状に延伸するコア部９４と、各コア部９４にそれぞれ併設され（すなわち、コア層９３内においてコア部９４の両側に設けられ）、コア部９４より屈折率の低い側面クラッド部９５と、を有している。なお、図２では、クラッド層９２から透けて見えるコア層９３中のコア部９４や側面クラッド部９５についても点線等で図示している。
【００２７】
コア部９４の幅および高さ（コア層９３の厚さ）は、特に限定されないが、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。
【００２８】
なお、コア層９３に形成されているコア部９４の数は、特に限定されず、例えば２〜１００本程度の複数本のコア部９４が形成されていてもよい。
【００２９】
光導波路９には、図２に示すように、コア部９４の途中（または延長線上の側面クラッド部９５）にミラー９７が形成されている。このミラー９７により、コア部９４の光路が変換され、信号光を光導波路９の外部に取り出すことができる。そして、例えばミラー９７の位置に合わせて光ファイバーや光素子等の光学部品を設けることにより、光導波路９とこれらの光学部品とを光学的に接続することができる。
【００３０】
このミラー９７は、コア部９４の途中を凹没させるように加工し、これにより得られる凹部９７０の傾斜面の一部で構成されている。ミラー９７の傾斜角度が信号光の反射角に大きく影響し、ひいては光導波路９と光学部品との光結合効率に大きな影響を及ぼすため、ミラー９７の傾斜角度を容易かつ正確に測定することは重要である。
【００３１】
ミラー９７を構成する傾斜面は、図１、２に示すように、クラッド層９２からコア層９３（コア部９４）を経てクラッド層９１に至るまでの間に連続して形成された平坦面であり、この平坦面は、コア部９４の光軸に対して傾斜している。
【００３２】
また、光導波路９の平均厚さは、１００〜５０００μｍ程度とされ、好ましくは２００〜２０００μｍ程度とされる。このような薄い層状をなす光導波路９についても、傾斜角度測定装置１であれば、ミラー９７の傾斜角度を容易かつ正確に測定することができる。
【００３３】
さらに、測定に供される光導波路９の屈折率分布は、特に限定されず、例えば屈折率が不連続的に変化したいわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化したいわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。
【００３４】
（ステージ）
次いで、傾斜角度測定装置１の各部について説明する。
【００３５】
ステージ１５は、光導波路９を載置し得るものであり、例えば金属製、ガラス製、セラミックス製、樹脂製の平板等で構成される。
【００３６】
また、ステージ１５の上面には、必要に応じて粘着層１５１が設けられていてもよい（図１等参照）。この粘着層１５１により、ステージ１５上に光導波路９を容易に固定することができる。また、粘着層１５１と光導波路９とが密着したとき、粘着層１５１が光導波路９の下面の形状に追従することにより、仮に光導波路９の下面に凹凸が存在していたとしても、その凹凸が粘着剤によって埋められるため、撮像された画像において凹凸の光学的な影響を軽減することができる。したがって、粘着層１５１には、柔軟性を有するものが好ましく用いられる。
【００３７】
このような粘着層１５１の構成材料としては、例えば、シリコーン系粘着剤、ポリ塩化ビニル系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、エラストマー系粘着剤、ゴム系粘着剤、アクリル樹脂系粘着剤、ポリビニルエーテル樹脂系粘着剤等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。また、粘着層１５１として、例えばマジックレジン（大昌電子製）、ボンディングシート、ダイシングフィルム等を用いることもできる。
【００３８】
粘着層１５１の２５℃における硬度は、特に限定されないが、ショアＡ硬度が１０〜９０程度であるのが好ましく、１５〜７０程度であるのがより好ましく、２０〜４０程度であるのがさらに好ましい。このような硬度の粘着層１５１によれば、微小な凹凸も埋めることができるので、光導波路９の固定において特に有用である。
【００３９】
また、粘着層１５１の平均厚さは、特に限定されないが、３０〜５０００μｍ程度であるのが好ましく、５０〜３０００μｍ程度であるのがより好ましい。粘着層１５１の平均厚さを前記範囲内に設定することで、粘着層１５１の厚さのバラツキを抑えつつ、微小な凹凸を確実に埋めることができる。
【００４０】
なお、ステージ１５には、必要に応じて、光導波路９をＸ−Ｙ平面に沿って搬送したり、Ｚ方向に沿って搬送したりする機能を付してもよい。すなわち、ステージ１５は、いわゆるＸＹステージやＸＹＺステージであってもよい。これにより、光導波路９のミラー９７近傍をカメラ１２の視野に素早く導入することができる。
【００４１】
（光源）
光源１１は、光導波路９の上方に設置されている。光源１１と光導波路９との離間距離は、光源１１内の光学系の仕様（開口数）や光導波路９の寸法や開口数等に応じて適宜選択される。
【００４２】
図１に示す光源１１は、発光部１１１と、発光部１１１からの光を光導波路９の光入射部９６に入射させる出射部１１２と、発光部１１１と出射部１１２との間を光学的に接続するライトガイド１１３と、を備えている。
【００４３】
本発明に用いられる発光部１１１としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ハロゲンランプのような各種ランプ、各種レーザー光源等の発光素子等が挙げられる。このうち、各種レーザー光源が好ましく用いられる。
【００４４】
出射部１１２は、光導波路９のコア部９４の端面（光入射部９６）に対して光を入射するよう配置されている。出射部１１２と光導波路９との間には、必要に応じて、双方の隙間を埋めるとともに屈折率の整合を図るマッチングオイルが充填されていてもよい。
【００４５】
また、出射部１１２には、必要に応じて、出射部１１２と光導波路９との離間距離を調整するべく出射部１１２を駆動する駆動機構や、相対させるコア部９４を別のコア部９４に切り替えるべく出射部１１２を駆動する駆動機構等が付加されていてもよい。
【００４６】
光源１１が出射する光は、特に限定されないが、例えば、発光スペクトルの最大ピーク波長が３５０〜１４００ｎｍの光とされる。また、発光スペクトルの最大ピーク波長は、６００〜１１００ｎｍ程度であるのが好ましく、６２５〜９５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
【００４７】
（カメラ）
カメラ１２は、光導波路９の上方に設置されている。カメラ１２と光導波路９との離間距離は、カメラ１２内の光学系の仕様（例えば拡大倍率、必要照度等）に応じて適宜選択される。
【００４８】
図１に示すカメラ１２は、光導波路９に相対する対物レンズ１２１と、ミラー９７で反射された光を対物レンズ１２１を介して撮像する撮像素子（検出面）１２２と、対物レンズ１２１や撮像素子１２２を収納する筐体１２３と、を備えている。
【００４９】
対物レンズ１２１の拡大倍率は、特に限定されないが、２〜３００倍程度であるのが好ましく、５〜２００倍程度であるのがより好ましい。対物レンズ１２１の拡大倍率を前記範囲内に設定することで、ミラー９７の傾斜角度をより正確に測定することができる。
【００５０】
また、対物レンズ１２１の開口数（ＮＡ）は、０．０１〜０．４程度であるのが好ましく、０．０２〜０．３５程度であるのがより好ましい。開口数がこのような範囲内にあることにより、撮像素子１２２が散乱光等の影響を受け難くなる。このため、ミラー９７で反射された光の識別性をより高めることができる。
【００５１】
撮像素子１２２としては、光の受光位置を特定するものであればいかなるものでもよいが、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、イメージングプレート、フィルム等が挙げられる。
【００５２】
また、カメラ１２は、上述したような対物レンズ１２１、撮像素子１２２および筐体１２３の他に、他の光学要素を備えていてもよい。他の光学要素としては、例えばバンドパスフィルター、コリメートレンズ、偏光子等が挙げられる。
【００５３】
（アクチュエーター）
アクチュエーター（駆動手段）１３は、カメラ１２をＺ方向に駆動する駆動装置である。アクチュエーター１３では、その駆動量を精密に調整することができるので、ミラー９７と撮像素子１２２との離間距離を厳密に制御することができる。
【００５４】
アクチュエーター１３は、リニアアクチュエーターの他、油圧シリンダー、電動シリンダーのような動力シリンダー等であってもよい。
【００５５】
なお、アクチュエーター１３は、必要に応じて設けられればよく、例えばステージ１５に対して光導波路９をＺ方向に駆動させる駆動機構が付加されている場合には、省略されてもよい。
【００５６】
（制御部）
制御部１４は、光源１１、カメラ１２およびアクチュエーター１３とそれぞれ電気配線１９により電気的に接続され、これらの動作を制御する。具体的には、光源１１から出射する光量を調整するとともに、ミラー９７で反射された光をカメラ１２で撮像された画像を解析し、画像上における出射光の強度分布を求める。また、アクチュエーター１３によりミラー９７と撮像素子１２２との離間距離を変更するとともに、離間距離の変更動作に同期して撮像動作を行う。こうして得られた複数枚の画像から出射光の位置を特定し、この位置からミラー９７の傾斜角度を算出する。
【００５７】
制御部１４としては、例えば、画像解析やマッチング等の解析処理を行う解析部、解析により特定した出射光のピーク位置や光導波路９とカメラ１２との離間距離について複数枚の画像から得られた値に演算処理を行う演算部等を含むものが挙げられる。具体的には、ＬＳＩ、ＩＣ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、パーソナルコンピューター等が挙げられる。また、制御部１４は、必要に応じて、設定値等を入力する入力部（キーボード等）、設定値やプログラム等を記憶する記憶部（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）、演算結果を出力する出力部（ドライバーＩＣ、コネクター等）を備えていてもよい。
【００５８】
（傾斜角度測定方法）
次に、傾斜角度測定方法について説明する。
まず、ステージ１５上に光導波路９を固定する。
【００５９】
次いで、光源１１から光を出射し、光導波路９の光入射部９６に入射させる。
【００６０】
図３は、図１に示す傾斜角度測定装置１においてミラー９７の傾斜角度θが互いに異なる場合の反射光Ｌの挙動を示す断面図である。
【００６１】
図３（ａ）に示すミラー９７は、その傾斜角度θを４５°とした場合であるが、この場合、ミラー９７で反射された反射光Ｌが撮像素子１２２の中心点Ｏに到達する。この際、光源１１からコア部９４に入射した光は、その光路がミラー９７において上方に９０°変換される。したがって、コア部９４の延在方向がＸ方向と平行であるとき、反射光Ｌの光路はＺ方向と平行になる。なお、反射光Ｌの到達点は、説明の便宜上、撮像素子１２２の中心点Ｏとしたが、この位置は特に限定されない。
【００６２】
また、図３（ｂ）に示すミラー９７は、その傾斜角度θが４５°超である場合であるが、この場合、ミラー９７で反射された反射光Ｌは、撮像素子１２２のうち、中心点Ｏよりも−Ｘ側にずれた位置に到達する。
【００６３】
また、図３（ｃ）に示すミラー９７は、その傾斜角度θが４５°未満である場合であるが、この場合、ミラー９７で反射された反射光Ｌは、撮像素子１２２のうち、中心点Ｏよりも＋Ｘ側にずれた位置に到達する。
【００６４】
一方、図４は、ミラー９７の傾斜角度θが４５°未満である場合、すなわち図３（ｃ）の場合において、ミラー９７と撮像素子１２２との離間距離を３段階に変更（デフォーカス）した場合の反射光Ｌの挙動を示す断面図である。
【００６５】
図４（ａ）は、ミラー９７と撮像素子１２２との離間距離を比較的近くした場合を示している。このときの離間距離を離間距離ｆ１とする。この場合、ミラー９７で反射された反射光Ｌは、撮像素子１２２の中心点Ｏよりも＋Ｘ側にずれた位置に到達する。このときの中心点Ｏからのずれ量をずれ量ｓ１とする。
【００６６】
図４（ｂ）は、ミラー９７と撮像素子１２２との離間距離を図４（ａ）よりも遠くした場合を示している。このときの離間距離を離間距離ｆ２とする。この場合、ミラー９７で反射された反射光Ｌは、ずれ量ｓ１よりもさらに＋Ｘ側にずれた位置に到達する。このときの中心点Ｏからのずれ量をずれ量ｓ２とする。
【００６７】
図４（ｃ）は、ミラー９７と撮像素子１２２との離間距離を図４（ｂ）よりも遠くした場合を示している。このときの離間距離を離間距離ｆ３とする。この場合、ミラー９７で反射された反射光Ｌは、ずれ量ｓ２よりもさらに＋Ｘ側にずれた位置に到達する。このときの中心点Ｏからのずれ量をずれ量ｓ３とする。
【００６８】
本発明では、このようにしてミラー９７と撮像素子１２２との離間距離を変えながら（デフォーカスしながら）反射光Ｌを撮像し、撮像された画像上において反射光Ｌの像のずれ量を求める。そして、離間距離の変化量とずれ量の変化量（移動量）から、傾斜角度を算出する。
【００６９】
すなわち、本発明に係る傾斜角度測定方法は、コア部９４に光を入射し、ミラー９７で反射されて出射した反射光（出射光）Ｌを、ミラー９７から撮像素子１２２までの離間距離を多段階に変えつつ撮像素子１２２で検出し、多段階における反射光Ｌの検出位置のずれ量の変化量（移動量）を求める工程と、多段階における離間距離の変化量と、多段階におけるずれ量の変化量と、に基づき、傾斜角度θを求める工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
【００７０】
［１］
まず、ミラー９７の傾斜角度を測定しようとする光導波路９の被検物について、図４（ａ）から図４（ｃ）に示すように、ミラー９７と撮像素子１２２との離間距離を離間距離ｆ１、離間距離ｆ２、離間距離ｆ３の３段階に変えつつ、撮像素子１２２により反射光Ｌを撮像する。撮像された画像上において基準点を決め、この基準点から反射光Ｌの像までの距離（ずれ量）を測定する。なお、図４では、この基準点を中心点Ｏとしている。
【００７１】
この測定の結果、図４（ａ）の状態からは、離間距離ｆ１とずれ量ｓ１とが得られ、図４（ｂ）の状態からは、離間距離ｆ２とずれ量ｓ２とが得られ、図４（ｃ）の状態からは、離間距離ｆ３とずれ量ｓ３とが得られる。
【００７２】
［２］
［２−１］次に、離間距離の変化量に対するずれ量の変化量の割合（変化率）を求める。
【００７３】
図５は、工程［１］で求めた離間距離を横軸に、ずれ量を縦軸にして測定値をプロットしたグラフである。
【００７４】
図５（ａ）に示すグラフは、ミラー９７の傾斜角度θが４５°未満である場合の離間距離ｆとずれ量ｓとの関係を示すグラフであるが、この場合、離間距離ｆの値が大きくなるにつれてずれ量ｓも大きくなっている。したがって、離間距離ｆは、ずれ量ｓに対して正の相関関係、具体的には係数が正の比例関係を有している。そして、グラフの傾きから、離間距離ｆの変化量Δｆに対するずれ量ｓの変化量Δｓの割合（変化率Δｓ／Δｆ）が求められる。変化率Δｓ／Δｆは正の値である。
【００７５】
なお、必要に応じて、プロットした測定値について、最小二乗法による線形回帰を施し、得られた回帰直線の傾きを求めることで、上記変化率Δｓ／Δｆを求めるようにしてもよい。これにより、測定誤差を最小化して、より信頼性の高い変化率Δｓ／Δｆを求めることができる。
【００７６】
また、図４では、ミラー９７と撮像素子１２２との離間距離ｆを３段階に変えつつ、ずれ量ｓを測定しているが、測定誤差をより小さくするためには、離間距離ｆを変える段階の数をより多くすればよい。段階の数は、２以上で多ければ多いほどよいが、好ましくは３以上とされ、より好ましくは５以上とされる。
【００７７】
また、図５（ｂ）に示すグラフは、ミラー９７の傾斜角度θが４５°である場合の離間距離ｆとずれ量ｓとの関係を示すグラフであるが、この場合、離間距離ｆの値に関わらず、ずれ量ｓはゼロである。
【００７８】
また、図５（ｃ）に示すグラフは、ミラー９７の傾斜角度θが４５°超である場合の離間距離ｆとずれ量ｓとの関係を示すグラフであるが、この場合、離間距離ｆの値が大きくなるにつれてずれ量ｓは小さくなっている。したがって、離間距離ｆは、ずれ量ｓに対して負の相関関係、具体的には係数が負の比例関係を有している。そして、グラフの傾きから、離間距離ｆの変化量Δｆに対するずれ量ｓの変化量Δｓの割合（変化率Δｓ／Δｆ）が求められる。変化率Δｓ／Δｆは負の値である。
【００７９】
撮像素子１２２で反射光Ｌを撮像すると、例えば、濃色で占められるバックグラウンドと、淡色で占められる反射光Ｌの像とからなる画像が得られる。この画像から、コア部９４の光軸に相当する軸線Ｃ上における反射光Ｌの像の強度分布（輝度分布）を求める。
【００８０】
また、図６（ａ）は、離間距離ｆを３段階に変えたとき、反射光Ｌの像の強度分布が移動する様子を示す図である。なお、図６は、ミラー９７の傾斜角度θが４５°未満である場合について示している。
【００８１】
図６（ａ）に示すように、離間距離ｆを変えつつ反射光Ｌを撮像したとき、反射光Ｌの像の強度分布は、ほぼ一定の形状を維持しながら＋Ｘ側にシフトする。したがって、各強度分布における特徴的な点の変遷を追うことによって、ずれ量ｓを正確に求めることができる。
【００８２】
また、反射光Ｌの像の強度分布は、それぞれ図６（ａ）に示すように、中心部の強度が大きく、中心部から離れるにつれて強度が徐々に低下する分布になっている。したがって、工程［１］において、画像上の基準点から反射光Ｌの像までの距離（ずれ量）を求める場合、例えばこの分布の最大値の位置に基づいて、正確にずれ量ｓを求めることができる。なお、最大値の位置に代えて、強度分布のすその位置に基づいて求めるようにしてもよい。
【００８３】
さらに、反射光Ｌの像の強度分布が測定誤差等に伴う揺らぎを含んでいる場合、必要に応じて、強度分布に非線形回帰を施し（非線形回帰モデルのフィッティング処理を施し）、得られた回帰曲線の最大値等の位置に基づいてずれ量ｓを求めるようにしてもよい。これにより、ずれ量ｓの特定をより高精度に行うことができる。その結果、測定誤差や最大値の特定誤差等が、傾斜角度θの測定精度に及ぼす影響を最小限に留めることができる。この場合、非線形回帰に用いるモデルは、二次曲線モデル、正規分布モデル等が挙げられる。図６（ｂ）は、二次曲線モデルによる非線形回帰を施して得られた回帰曲線であるが、このような回帰曲線を求めることで、最大値の特定が容易かつ正確に行える。
【００８４】
［２−２］次に、多段階における離間距離ｆの変化量Δｆと多段階におけるずれ量ｓの変化量Δｓとに基づき、傾斜角度θを求める。
【００８５】
傾斜角度θは、離間距離ｆの変化量Δｆに対するずれ量ｓの変化量Δｓの割合（変化率Δｓ／Δｆ）を用いて、以下の式（Ａ）で求めることができる。
θ［ｄｅｇ］＝｛９０−ｔａｎ−１（Δｓ／Δｆ）｝／２      （Ａ）
【００８６】
以上のようにすれば、離間距離ｆを多段階に変えつつ反射光Ｌを撮像し、得られた画像を解析することのみで、ミラー９７の傾斜角度θを容易かつ正確に求めることができる。すなわち、傾斜角度θは、変化率Δｓ／Δｆに対して上記式（Ａ）で示される相関関係を有していることから、反射光Ｌの撮像のみで容易に求められる。よって、光導波路９を破壊することなく、傾斜角度θの測定が可能になる（非破壊測定）。したがって、例えば光導波路９の出荷前検査のように、被検物を破壊することができない状況下においても傾斜角度θの正確な測定が可能になる。
【００８７】
また、このような方法によれば、光導波路９において光通信を行う際の光路と同じ光路を経た反射光Ｌに基づいて傾斜角度θを算出している。このため、反射光Ｌの挙動は、光導波路９において実際に光通信が行われる際の反射光の挙動と同じになる。したがって、反射光Ｌの挙動を特定することにより、光通信の特性評価を行うこともできる。例えば、反射光Ｌの像の大きさにより、反射光Ｌの広がり角を求めることができる。その結果、撮像した画像上における反射光Ｌの像に基づき、光導波路９とそれに光結合が図られる光学部品との光結合効率を推定することができる。すなわち、撮像素子１２２により取得した画像上における反射光Ｌの像の大きさや形状と、光学部品の受発光部の大きさや形状とを比較することにより、光結合に伴う損失量を推定することができるので、これに基づき、光結合効率を算出することができる。
【００８８】
また、この場合、撮像素子１２２としては、光の受光位置に加え、強度を定量的に検出し得るものが好ましく用いられる。このような撮像素子１２２を用いることで、反射光Ｌの像の強度分布の特定が可能になるので、上述したような光結合効率の推定が可能になる。
【００８９】
なお、光導波路９のコア層９３中に複数のコア部９４が形成されており、各コア部９４に同じ傾斜角度のミラー９７が形成された、いわゆるマルチチャンネルの光導波路９についても、本発明によってミラー９７の傾斜角度θを求めることができる。
【００９０】
また、上記のように三角関数を用いてミラー９７の傾斜角度θを算出した場合、反射光Ｌが通過する領域の屈折率分布によっては、反射光Ｌの通過経路が直線からわずかにずれるため、そのずれが傾斜角度θの算出結果に影響することもある。
【００９１】
そこで、光導波路９のミラー９７の傾斜角度θを算出する際に、あらかじめ光導波路９と同一構造の測定用サンプルを用意し、その測定用サンプルについて上記のように変化率Δｓ／Δｆを求めるとともに、その後、測定用サンプルを切断し、ミラー９７の傾斜角度θを実測するようにしてもよい。その上で、測定用サンプルで取得された変化率Δｓ／Δｆと傾斜角度θの実測値とが一定の相関関係を有することを利用し、被検物である光導波路９のミラー９７の傾斜角度θを高精度に推定することができる。このようなプロセスを経ることで、ミラー９７の傾斜角度θの実測値をより高精度に求めることができる。
【００９２】
具体的には、まず、測定用サンプルの製造に際し、形成しようとする傾斜角度（目的とする傾斜角度）が少しずつ異なるように凹部９７０の形成条件を異ならせることにより、ミラー９７の傾斜角度θが互いに異なる複数個の測定用サンプルを用意する。このようにして形成された複数個の測定用サンプルについて、上記のようにして離間距離ｆの変化量Δｆに対するずれ量ｓの変化量Δｓの割合（変化率Δｓ／Δｆ）を求める。
【００９３】
次いで、測定用サンプルを光軸に沿って切断し、凹部９７０の断面を観察する。そして、ミラー９７の傾斜角度θ（図３等参照）を実測する。傾斜角度θの実測は、社団法人日本電子回路工業会が発行するＪＰＣＡ規格「光導波路を用いた光配線板の寸法測定方法（ＪＰＣＡ−ＰＥ０２−０５−０２Ｓ）」により行うことができる。
【００９４】
次いで、離間距離ｆの変化量Δｆに対するずれ量ｓの変化量Δｓの割合（変化率Δｓ／Δｆ）を横軸に、傾斜角度θの実測値を縦軸にして測定値をプロットする。図７は、このプロットにより得られたグラフの一例である。図７から明らかなように、変化率Δｓ／Δｆと傾斜角度θの実測値の間には、相関性の強い相関関係が存在する。したがって、この相関関係を利用することで、ミラー９７の傾斜角度θを実測しなくても、変化率Δｓ／Δｆの値から傾斜角度θの実測値を高精度に推定することができる。
【００９５】
なお、この際、プロットした測定値について、最小二乗法による線形回帰を施し、回帰直線を求めるようにしてもよい。この回帰直線は、変化率Δｓ／Δｆから傾斜角度θの実測値をより高精度に推定することを可能にする「検量線ＳＣ」として用いられる。
【００９６】
以上のような準備工程を経た後、前記工程［１］および工程［２−１］を行う。すなわち、ミラー９７の傾斜角度θを測定しようとする光導波路９について、まず、変化率Δｓ／Δｆを求める。次いで、求めた変化率Δｓ／Δｆを準備工程において求めた検量線ＳＣに照らし合わせる。これにより、傾斜角度θの実測値を高精度に推定することができる。
【００９７】
以上、本発明の傾斜角度測定装置および傾斜角度測定方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、ミラーは、光導波路の端部に形成されたものであってもよい。
【００９８】
また、前記実施形態では、カメラをＺ方向に駆動させることにより、光導波路と撮像素子との離間距離を変更しているが、本発明はこれに限定されず、例えばカメラを固定した状態で、光導波路を保持するステージをＺ方向に駆動するようにしてもよく、双方を駆動するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１                傾斜角度測定装置
１１              光源
１１１            発光部
１１２            出射部
１１３            ライトガイド
１２              カメラ
１２１            対物レンズ
１２２            撮像素子
１２３            筐体
１３              アクチュエーター
１４              制御部
１５              ステージ
１５１            粘着層
１９              電気配線
９                光導波路
９１              クラッド層
９２              クラッド層
９３              コア層
９４              コア部
９５              側面クラッド部
９６              光入射部
９７              ミラー
９７０            凹部
Ｃ                軸線
Ｌ                反射光
Ｏ                中心点
ＳＣ              検量線
ｆ                離間距離
ｓ                ずれ量
Δｆ              離間距離の変化量
Δｓ              ずれ量の変化量
θ                傾斜角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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