(57)【要約】【課題】  高精度で再現性の高いピント合わせを操作性よく実施でき、クラッド径の測定誤差を０，１２μｍ以下に抑えた高精度な測定を実現できるクラッド外径方法を得る。【解決手段】  撮影装置１１には、撮影する光ファイバ１３を軸方向に移動させる撮影位置調整手段２１を設けておき、予め、所定の撮影位置で撮影したピント補正用の端面映像における輪郭線ｆ１の線幅ｗ２が所定の規定値以下となるように、撮影位置調整手段２１により光ファイバ１３の端面１３ａと対物レンズ２ａとの間の距離を微調整するピント補正処理をした後、クラッド外径を算出するための正規の端面１３ａ撮影を実施する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの端面を撮影装置の対物レンズを介して撮影し、その映像を解析して前記光ファイバのクラッド外径を算出するクラッド外径測定方法であって、
前記撮影装置は、前記光ファイバを所定の位置からその軸方向に移動させることで、前記対物レンズと前記光ファイバの端面との間の距離を調整する撮影位置調整手段を有し、
撮影時には、前記所定の位置で光ファイバの端面を撮影し、撮影された端面映像における光ファイバ端面の輪郭線の幅が所定の規定値以下となるように、前記撮影位置調整手段により光ファイバの端面と前記対物レンズとの間の距離を微調整する微調整工程と、
微調整後の光ファイバの端面の画像より、クラッド外径を算出するクラッド外径算出工程とを有することを特徴とするクラッド外径測定方法。
【請求項２】
前記規定値は０．１２μｍであることを特徴とする請求項１に記載のクラッド外径測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの端面を撮影し、その映像を解析して光ファイバのクラッド外径を算出するクラッド外径測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産した光ファイバは、クラッド外径，クラッド非円率，コア偏心量などの構造パラメータが測定され、測定された構造パラメータが品質管理あるいは商品管理に利用される。
このような構造パラメータを測定する方法として、所謂、ビデオアナライザー法が、知られている。
この測定方法は、測定対象の光ファイバの端面を撮影し、その映像を解析することで光ファイバのクラッド外径を算出するものである。
【０００３】
図４は、光ファイバの端面を撮影する撮影装置の構成例を示したものである。
この撮影装置１は、ＣＣＤカメラ２の対物レンズ２ａの光軸上前方に配置されたサファイアガラス４を介して被写体である光ファイバの端面を撮影する。サファイアガラス４の周囲には、光ファイバの端面を照射するＬＥＤ光源６が装着されている。
【０００４】
ＣＣＤカメラ２において、対物レンズ２ａはあおり調整機構２ｂにより縦横比が調整可能に支持されており、また、ＣＣＤ撮像素子や制御回路等を内蔵したカメラ本体２ｃとあおり調整機構２ｂとの間は遮光筒２ｄにより接続されている。
【０００５】
これまで、上記のような撮影装置１におけるピント合わせは、所定の撮影位置Ｈに表面に格子目を刻んだ校正板７を設置し、校正板７上の格子目が鮮明に写るように、オートフォーカス、又はマニュアルフォーカスを実施することにより行われていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年の光ファイバ網の急速な普及に伴い、客先からメーカへ要求される光ファイバの品質仕様は、年々、高品位化されてきている。クラッド外径の要求値も厳しくなってきており、実際に要求を満たすような光ファイバが製作されても、測定の段階で、十分な測定が実施されていないと、良品であっても不良品として扱われる。測定の再現性（バラツキ）といった観点で、クラッド外径測定には限界が存在する。測定を多数回繰り返せば、本来の値に収束するが、それでは、測定の作業負荷が大きくなり、ファイバのコスト増にもつながる。一方、測定回数を増やさないと、本来は要求に適合する光ファイバであっても、不適合という測定結果となる。そして、このような測定結果は、今後要求値がさらに厳しくなると、益々、増加することが予測される。
【０００７】
本発明者等が実際に測定器の再現性を調査したところ、測定器は一般的に再現性を上げられる性能を有しているにもかかわらず、再現性が出ない設定となっていることが判明した。しかし、測定器は撮影装置本体がブラックボックス化した精密機器であり、測定器ユーザ側では、測定精度の保証の観点から、その改造を自由にできない状況にある。
なお、今回の再現性の調査において、ブラックボックス化された部分以外の事項として光ファイバの撮影画像の輪郭線の幅を所定の規定値以下となるように光ファイバの端面と対物レンズとの距離を調整して、測定誤差の影響を調査したところ、クラッド径、クラッド非円率，コア偏心率のうち、クラッド径に対してのみ顕著な影響がでることが判明した。したがって、以下に述べる本発明では、クラッド径において測定誤差が所定の規定値以下となるように調整を行うものとした。
また、最近のユーザの最も厳しい要求値は、クラッド径が１２５μｍの標準の光ファイバで、１２５±０．２μｍである。これを保証する場合には、精度として公差の１／３〜１／４の０．００６μｍ以下とすることが必要となる。従って、再現性として３σにて０．００６μｍ以下を達成するには、測定誤差σはその１／３の０．００２μｍ以下とする必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、高精度で再現性の高いピント合わせを、撮影装置本体のブラックボックス化した部分の改造を行うことなく実施でき、クラッド径の測定誤差を０．００２μｍ以下に抑えた高精度な測定を実現できるクラッド外径測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載のクラッド外径測定方法は、光ファイバの端面を撮影装置の対物レンズを介して撮影し、その映像を解析して前記光ファイバのクラッド外径を算出するクラッド外径測定方法であって、
前記撮影装置は、前記光ファイバを所定の位置からその軸方向に移動させることで、前記対物レンズと前記光ファイバの端面との間の距離を調整する撮影位置調整手段を有し、
撮影時には、前記所定の位置で光ファイバの端面を撮影し、撮影された端面映像における光ファイバ端面の輪郭線の幅が所定の規定値以下となるように、前記撮影位置調整手段により光ファイバの端面と前記対物レンズとの間の距離を微調整する微調整工程と、
微調整後の光ファイバの端面の画像より、クラッド外径を算出するクラッド外径算出工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る請求項２記載のクラッド外径測定方法は、請求項１記載のクラッド外径測定方法において、前記規定値は０．１２μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のクラッド外径測定方法によれば、ピント補正処理の実施により、撮影装置本体のブラックボックス化した部分の改造を行うことなく、再現性の高い高精度なピント合わせが可能になり、その結果、撮影した映像の解析により算出するクラッド径の測定誤差を０．００２μｍ以下に抑えた高精度な測定が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るクラッド外径測定方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係るクラッド外径測定方法により光ファイバの測定を行う測定装置の一実施形態の要部である撮影装置本体の概略構成図である。
【００１３】
図１に示した撮影装置１１は、ＣＣＤカメラ２の対物レンズ２ａの光軸上前方に配置されたサファイアガラス４を介して被写体である光ファイバ１３の端面１３ａを撮影する。サファイアガラス４の周囲には、光ファイバ１３の端面１３ａを照射するＬＥＤ光源６が装着されている。
【００１４】
ＣＣＤカメラ２において、対物レンズ２ａはあおり調整機構２ｂにより縦横比が調整可能に支持されており、また、ＣＣＤ撮像素子や制御回路等を内蔵したカメラ本体２ｃとあおり調整機構２ｂとの間は遮光筒２ｄにより接続されている。
【００１５】
撮影装置１１において、以上の基本構成は、図３に示した従来の撮影装置１と共通である。
しかし、図１に示した一実施形態の撮影装置１１の場合は、撮影装置１１のオートフォーカス機能やマニュアルフォーカス機能とは別に、単独でピント合わせを実現するピント補正手段１５が追加装備されている。
このピント補正手段１５は、撮影する光ファイバ１３を対物レンズ２ａの前方の定位置の撮影位置Ｈからファイバの軸方向（図中に矢印Ａで示す方向）に移動させることで対物レンズ２ａと光ファイバ１３の端面１３ａとの間の距離を調整する撮影位置調整手段２１と、カメラ本体２ｃの撮影した映像に基づいて撮影位置調整手段２１の動作を制御する映像処理・制御部２３とを具備している。
【００１６】
本実施の形態の場合、撮影位置調整手段２１は、光ファイバ１３を挟持する一対のローラ２１ａ，２１ｂを、図示せぬ回転駆動手段により回転駆動させることで、光ファイバ１３を矢印Ａ方向に進退させる。
撮影位置調整手段２１は、ローラ２１ａ，２１ｂの回転量を制御することで、光ファイバ１３の端面１３ａの位置を、微調整する。
【００１７】
映像処理・制御部２３は、ピント補正用にカメラ本体２ｃが撮影した光ファイバ１３の端面１３ａの映像（以下、ピント補正用の端面映像と呼ぶ）をカメラ本体２ｃから取得し、そのピント補正用の端面映像における光ファイバ端面１３ａの輪郭線の幅が所定の規定値以下となるように、撮影位置調整手段２１により光ファイバ１３の端面１３ａと対物レンズ２ａとの間の距離を微調整する。
本実施の形態の場合、規定値は０．１２μｍとしている。
映像処理・制御部２３には、当該映像処理・制御部２３が処理するピント補正用の端面映像を描写する表示部（ディスプレイ）２５と、該表示部２５に表示されたピント補正用の端面映像中の補正する輪郭線の指定や、補正する輪郭線の幅の所定の既定値を入力指示する操作入力部２６が接続されている。
【００１８】
上記撮影装置１１を有した測定装置は、ＣＣＤカメラ２で撮影した光ファイバ１３の端面１３ａの映像をカメラ本体２ｃに接続された不図示の解析処理装置で解析する所謂ビデオアナライザー法により、光ファイバ１３のクラッド外径を算出する。
【００１９】
次に、上記撮影装置１１を有した測定装置により実施される光ファイバのクラッド外径測定方法について、説明する。
本実施の形態におけるクラッド外径測定方法では、正規の測定処理を開始する前に、定位置Ｈに位置決めした光ファイバ１３の端面１３ａに対して、ＣＣＤカメラ２に装備されたオートフォーカス機能によるピント合わせを実施し、その後、ピント補正手段１５によるピント補正処理を実施して高精度なピント合わせを実現した後、クラッド径を測定する正規の測定処理に移行する。
【００２０】
ピント補正手段１５によるピント補正処理は、映像処理・制御部２３が、カメラ本体２ｃから受けるピント補正用の端面映像を表示部２５に表示し、そのピント補正用の端面映像における光ファイバ端面１３ａの輪郭線の幅が０．１２μｍ以下となるように、撮影位置調整手段２１により光ファイバ１３の端面１３ａと対物レンズ２ａとの間の距離を微調整するものである。
【００２１】
映像処理・制御部２３が、カメラ本体２ｃから受けるピント補正用の端面映像は、ＣＣＤカメラ２が、所定の撮影位置Ｈに位置決めされた光ファイバ１３の端面１３ａに対してオートフォーカスによるピント合わせをした状態で撮影した映像である。
ＣＣＤカメラ２のオートフォーカスによるピント合わせが甘いと、図２（ａ）に示すように、ピント補正用の端面映像における端面１３ａの輪郭線ｆ１は、太い線幅ｗ１で描画される。
このピント補正用の端面映像に対して、上記のピント補正処理を実施すると、撮影位置調整手段２１により光ファイバ１３の移動に伴い、ピントが補正され、図２（ｂ）に示すように、輪郭線ｆ１が規定値以下の線幅ｗ２になる。
そして、このようにピント補正処理を済ませた後、ＣＣＤカメラ２により光ファイバ１３の端面１３ａの映像を撮影し直して、その映像を不図示の解析処理装置で解析すると、再現性の高い安定した測定が可能になる。
【００２２】
ピント補正処理で、輪郭線ｆ１の線幅の規定値は、例えば、ＣＣＤカメラ２のマニュアルフォーカスで高精度にピント合わせした時の端面映像における輪郭線の線幅を参考にして、予め、設定しておく。
【００２３】
以上に説明した一実施形態の光ファイバ１３のクラッド径測定方法によれば、ピント補正処理の実施により、再現性の高い高精度なピント合わせが可能になり、その結果、撮影した映像の解析により算出するクラッド径の測定誤差を０．００２μｍ以下に抑えた高精度な測定が可能になる。
しかも、本発明の構造パラメータ測定方法で実施するピント補正処理は、一般の撮影装置１１におけるフォーカス動作とは異なり、撮影装置１１の対物レンズ２ａは移動させずに、測定対象の光ファイバ１３の端面１３ａを移動させることでピント合わせするものであるため、撮影装置１１のマニュアルフォーカスでピント合わせする場合と比較して、ピント合わせにそれほど手間がかからず、操作性が良い。
従って、再現性の高い高精度なピント合わせにより、構造パラメータの測定精度を向上させると同時に、ピント合わせに要する手間を軽減して、クラッド径の測定効率を向上させることができる。
【００２４】
図３は、クラッド外径の再現性３σに関し、その測定誤差と輪郭線の幅との関係を示した表（ａ）およびグラフ（ｂ）である。なお、測定バラツキσは、１０回連続測定した際のバラツキを示している。
図３（ａ）（ｂ）から判るように、クラッド径が１２５±０．２μｍの標準の光ファイバを用いたサンプル１およびサンプル２において、再現性３σを達成するための、測定誤差を０．００２μｍ以下とするには、輪郭線の幅を０，１２μｍ以下とする必要がある。
【００２５】
また、本実施の形態において、ピント補正処理は、ＣＣＤカメラ２とは別個のピント補正手段１５により行うもので、ＣＣＤカメラ２のフォーカス機構自体には改造等が必要とならないため、既存の測定装置でも、ピント補正手段１５を追加するだけで、本発明のクラッド外径測定方法の実施が可能になる。
なお、上記の実施の形態では、対物レンズと光ファイバの端面との間を事前にオートフォーカスしてピント合わせする場合について記載したが、勿論、マニュアルフォーカスによってピント合わせする構成でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るクラッド外径測定方法により光ファイバの測定を行う測定装置の一実施形態の要部の概略構成図である。
【図２】図１に示した測定装置におけるピント補正処理の説明図で、（ａ）はピントが甘い状態の輪郭線の映像、（ｂ）は光ファイバの移動によりピント補正をした状態の輪郭線の映像である。
【図３】クラッド外径の再現性３σに関し、（ａ）は測定誤差と輪郭線の幅との関係を示した表、（ｂ）は測定誤差と輪郭線の幅との関係を示したグラフである。
【図４】従来の測定装置における撮影装置のピント合わせの仕組みの説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
２  ＣＣＤカメラ
２ａ  対物レンズ
２ｂ  あおり調整機構
２ｃ  カメラ本体
２ｄ  遮光筒
１３  光ファイバ
１３ａ  端面
１５  ピント補正手段
２１  撮影位置調整手段
２３  映像処理・制御部
２５  表示部
２６  操作入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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