(57)【要約】【課題】３次元干渉縞測定装置によるフェルール６０の頂点ズレ測定において、測定精度が非常に高く、正しい測定が行われる測定方法を提供する。【解決手段】先端面が球面のフェルール先端面に光源から光を照射して反射させた光と光源から光路長を異ならせた光とをそれぞれ受光することで干渉縞を形成するとともに、干渉縞の中心位置Ｑから干渉縞を利用して前記フェルール先端面に照射する光軸中心位置Ｌまでの仮想距離をフェルールの頂点ズレの距離として測定する光ファイバ用フェルールの頂点ズレ測定方法において、フェルールの中心軸に基づき回転させることで干渉縞中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒと前記光軸中心位置Ｌとの距離を１２μｍ以下となるように調整することを特徴とする光ファイバー用フェルールの頂点ズレ測定方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端面が球面に形成され、かつ、略中央に光ファイバが貫通したフェルールを配置し、該フェルールの先端面に光源から光を照射して反射させた光と前記光源から光路長を異ならせた光とをそれぞれ受光することで干渉縞を形成するとともに、該干渉縞の中心位置Ｑから干渉縞を利用して前記フェルール先端面に照射する光軸中心位置Ｌまでの仮想距離をフェルールの頂点ズレの距離として測定する光ファイバ用フェルールの頂点ズレ測定方法において、
前記フェルールの中心軸に基づき回転させることで前記干渉縞中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒと前記光軸中心位置Ｌとの距離を１２μｍ以下となるように調整することを特徴とする光ファイバー用フェルールの頂点ズレ測定方法。
【請求項２】
前記仮想距離を測定した後、前記フェルールの中心軸に基づき略１８０°回転させて更に前記仮想距離を測定することにより仮想距離の平均値を求め、該平均値をフェルールの頂点ズレ量として算出することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用フェルールの頂点ズレ測定方法。
【請求項３】
前記フェルール先端面の頂点から前記光ファイバ外周に対する中央位置までのズレ量の実測値が８０μｍ以下のものを測定することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用フェルールの頂点ズレ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信技術において、伝送線路である光ファイバーの接続部に用いられる光ファイバー用フェルールの頂点ズレ測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信分野においては、その伝送路である光ファイバーの接続部にフェルールが用いられている。図６に示すようにフェルール６０はジルコニアセラミックスで形成され、この細孔６０ａに、光ファイバー６１が挿通され、球面加工した先端面６０ｂ同士を当接するコネクタが形成されている。
【０００３】
このフェルール６０の先端面６０ｂは、図７に示すように、その先端面６０ｂの頂点７１から光ファイバ６１の中心軸である光軸１３０までの頂点ズレの距離ｄの値がＴｅｌｃｏｒｄｉａ  ＧＲ−３２６の規格（Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ社が定めた信頼性規格で、光通信用の分野では標準的な規格として流布しており、以後、単に、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａと称する。）で５０ｎｍよりも小さいことと定められている。
【０００４】
このように規格が定められている理由は、頂点ズレが発生していると、例えば、２つのフェルール６０同士を当接して繋げる場合、ファイバー６１同士の物理的コンタクトが阻害され、それによりコネクタに要求される挿入損失を劣化させる為である。
【０００５】
本パラメータの測定方法として、一般的にＤＯＲＣ社（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｅｒｃｈ  Ｃｏｍｐａｎｙ）製の３次元干渉縞測定装置が普及している。
【０００６】
かかる干渉縞測定装置の構造及び動作原理について図８を用いて説明する。
図８は、３次元干渉測定装置の内部構造を説明する図であり、頂点ズレ測定用の光を出す光源８０、光源８０からの光を平行光に変換するための第１のレンズ８１，この平行光を２つの光路に分離するためのハーフミラー８２，ハーフミラー８２を通過した光の波長を補正するための波長補正板８３，波長補正板８３を通過した光を全反射させるためのミラー８４，ハーフミラー８２で反射した光をフェルール６０に集光するための対物レンズ８５，フェルール６０およびミラー８４からの光を結像するための第２のレンズ８６とから構成されている。フェルール６０は不図示であるが、測定用に載置部が配置されおり、載置部にフェルール６０を設置して測定する。
【０００７】
なお、光源８０は、インコヒーレントな光源で一般的には波長λが５００ｎｍのＬＥＤが用いられる。また、光源８０からの光は第１のレンズ８１により平行光に変換され上述の構成により２経路（光路ａおよび光路ｂ）に分離されて干渉縞を形成するものである。
【０００８】
ここで、光路ａは、光源８０より発生し第１のレンズ８１で平行に変換された光がハーフミラー８２に当たり（光路ａ−１）、この反射光がフェルール６０の先端面６０ｂに当たり（光路ａ−２）、この反射光がハーフミラー８２を通じて第２のレンズ８６で結像される（光路ａ−３）。一方、光路ｂは、光源８０より発生し第１のレンズ８１で平行に変換された光がハーフミラー８２を通過し波長補正版８３を通りミラー８４に当たり（光路ｂ−１）、この反射光がハーフミラー８２で反射され（光路ｂ−２）、この反射光がハーフミラー８２を通じて第２のレンズ８６で結像される（光路ａ−３）。ここで、第２のレンズ８６で結像された光路ａと光路ｂの波長差がλ／２であるとき干渉が起こり、図９に示すように明暗の像（干渉縞１１）が発生する。
【０００９】
ミラー８４を稼動させることにより、光路ｂの波長を調整し、光路ａと光路ｂの波長差を変化させることによりフェルール６０のｚ成分の位置情報が得られるため、この情報に基づいてフェルール６０の端面形状を求める方法が３次元干渉縞測定法である。
【００１０】
この干渉縞測定装置によれば、図７、９に示すように、干渉縞の中心位置Ｑがフェルール先端面６０ｂにおける頂点７１に相当するものと仮想し、また、光ファイバ６１の中心である光軸１３０の端面１３と光源８０からの光が光ファイバ先端面６０ｂに照射した光軸中心位置Ｌとが一致しているものと仮想し、λ／４毎に現れる干渉縞１１を利用して干渉縞の中心位置Ｑから光軸中心位置Ｌまでの距離を頂点ズレの仮想距離ｄとして測定が行われるものであった。
【００１１】
しかしながら、従来の測定において、頂点ズレ測定前には、レンズ８５は集光レンズであり、そのレンズに収差が存在するために、光ファイバ６０の端面１３に光源８０からの光を正確に当てることができず、頂点ズレ測定に先立ってフェルール６０と光源８０との入射位置を調整して光軸ズレを補正することが行われていた。
この点について図９を用いて詳しく説明する。まず、実測値で頂点ずれ値が２０〜５０６μｍ、曲率が１０〜２０ｍｍの測定用フェルール（不図示、以下同じ）を測定部位に設置して干渉縞中心位置Ｑを測定する。その後、測定用フェルールの中心軸に基づき回転させて上述と同様に複数回、干渉縞中心位置Ｑを測定する。この場合、干渉縞中心位置Ｑは円Ｓの軌跡を描くこととなり、この円の中心位置Ｒを算出する。この中心位置Ｒはフェルール６０の外周に対する中央位置であって、光ファイバ６１の中心軸である光軸１３０端面１３に相当するものである。従って、図９に示すように実際には光源８０からの光軸中心位置Ｌと中心位置Ｒとが距離ｅ（μｍ）だけズレており、これを光軸ズレと呼んでいる。この値はＤＯＲＣ社製の３次元干渉縞測定装置の場合、Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ値で示され上限は２０μｍである。
【００１２】
従って、光軸ズレｅの値が２０μｍよりも大きい値を示す場合には、ハーフミラー８２の位置を変化させることで、光を照射する位置を２０μｍ以下となるような補正が行われていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、干渉縞測定装置においては、光ファイバ６１の端面１３と光源８０からの光が照射した光軸中心位置Ｌとが一致しているものと仮想しているために、頂点ズレの測定に際して、実際、光源８０から照射した光軸中心位置Ｌから干渉縞の中心位置Ｒ（フェルール先端面６０ｂにおける頂点７１）までの距離を測っているだけであるため、各測定値は２０μｍ以下の光軸ズレ値ｅを含んだ値となり、測定値はフェルール６０の頂点７１の位置により大きく変動するため良好な繰り返し測定精度が得られないという問題が生じていた。
【００１４】
このため、光軸ズレの値ｅを２０μｍ程度に抑えたとしても、その結果生じる測定誤差が大きくなると、繰り返し測定時のばらつきが大きく測定値の妥当性が十分得られていないという問題が発生していた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するもので、先端面が球面に形成され、かつ、略中央に光ファイバが貫通したフェルールを配置し、該フェルールの先端面に光源から光を照射して反射させた光と前記光源から光路長を異ならせた光とをそれぞれ受光することで干渉縞を形成するとともに、該干渉縞の中心位置Ｑから干渉縞を利用して前記フェルール先端面に照射する光軸中心位置Ｌまでの仮想距離をフェルールの頂点ズレの距離として測定する光ファイバ用フェルールの頂点ズレ測定方法において、前記フェルールの中心軸に基づき回転させることで前記干渉縞中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒと前記光軸中心位置Ｌとの距離を１２μｍ以下となるように調整することを特徴とする光ファイバー用フェルールの頂点ズレ測定方法を提供する。
【００１６】
また、前記仮想距離を測定した後、前記フェルールの中心軸に基づき略１８０°回転させて更に前記仮想距離を測定することにより仮想距離の平均値を求め、該平均値をフェルールの頂点ズレ量として算出することを特徴とする光ファイバ用フェルールの頂点ズレ測定方法を提供する。
【００１７】
さらに、前記フェルール先端面の頂点から前記光ファイバ外周に対する中央位置までのズレ量の実測値が８０μｍ以下のものを測定することを特徴とする光ファイバ用フェルールの頂点ズレ測定方法を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ズレ測定方法を説明するための図である。なお、本実施の形態では、図８の干渉縞測定装置の内部構造について従来技術で説明したため、説明を省略する。
【００２０】
本発明においては、図１に示すように光軸ズレの値ｅ（μｍ）を１２μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下となるように調整している。即ち、１２μｍよりも大きく調整すると、繰り返し測定時のばらつきが大きくなるからである。また１０μｍ以下となると測定に際して更にバラツキが小さくすることができる。
【００２１】
この光軸ズレの値ｅ（μｍ）は図８に示すように干渉縞測定装置に用いられる対物レンズ８６の収差により生じるものであり、干渉縞測定装置でフェルール６０の頂点を干渉縞１１にて測定しているが、その測定は、光線の光路長差による干渉の濃淡に基づいて測定を行なっているので、その精度は、干渉縞１１間の距離が長いほど各干渉縞間の距離の測定誤差が小さくなり、また対物レンズ８５の収差の少ない領域で測定する程、像の歪みが小さくなるため、測定精度が向上する。従って、干渉縞測定装置の光軸とフェルールの中心軸を出来る限り、あわせることが必要不可欠となる。
【００２２】
この場合、光軸ズレの値ｅ（μｍ）が１２μｍ以下とする調整方法としては、ハーフミラー８２の位置を変化させることで、光を照射する位置を移動させて光軸ズレの値ｅ（μｍ）が１２μｍ以下となるような補正が行われるが、これに限定されることがなく、フェルール６０の位置を変化させてフェルールに照射する光軸の中心位置Ｌと干渉縞中心位置Ｑの軌跡円Ｓの中心位置Ｒを１２μｍ以下にする補正を行っても構わない。
【００２３】
本発明の光軸ズレが生じる原因としては、フェルール６０の先端面６０ｂの成形誤差や、干渉縞測定装置に設置するフェルール６０が傾いているので測定された値にズレが生ずるからである。
【００２４】
また、本発明の干渉縞測定装置を用いて頂点ズレの測定をする場合、上述のように１２μｍ以下の光軸ズレの値ｅ（μｍ）に調整したとしても、光軸ズレの値ｅ（μｍ）が含まれた頂点ズレの値が出てくる為に、以下の方法を用いて光軸ズレの値ｅ（μｍ）を補正する。
【００２５】
補正をするには次のように測定することが行われる。即ち、まず、仮想距離の測定を行う。光軸ズレ値ｅに調整した干渉縞測定装置を図８に示すように、測定するフェルール６０を設置し、図７に示すように干渉縞１１の中心位置Ｑがフェルール先端面６０ｂにおける頂点７１に相当するものと仮想し、また、光ファイバ６１の中心である光軸１３０の端面１３と光源８０からの光が光ファイバ先端面６０ｂに照射した光軸中心位置Ｌとが一致しているものと仮想し、λ／４毎に現れる干渉縞１１を利用して干渉縞中心位置Ｑから光軸中心位置Ｌまでの距離を頂点ズレの仮想距離ｄｌ（但し、ｌは自然数）として測定が行われる。
【００２６】
例えば、干渉縞中心位置Ｑ１とした場合、干渉縞中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒまでの距離ｄ（μｍ）と光軸ズレ値ｅ（μｍ）として、干渉縞中心位置Ｑ１における仮想距離ｄ１は、
ｄ１＝ｄ＋ｅ
で示される。
【００２７】
次に１回目の測定に対してフェルール６０の中心軸を基に１８０度回転させて２回目の測定を行う。このときの干渉縞中心位置Ｑ２とした場合、干渉縞中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒまでの距離ｄ（μｍ）と光軸ズレ値ｅ（μｍ）として、干渉縞中心位置Ｑ２における仮想距離ｄ２は、
ｄ２＝ｄ−ｅ
で示される。
ここで、１回目の測定と２回目の測定値の平均ｄｍを採ると
ｄｍ＝（ｄ１＋ｄ２）／２＝ｄ
となり、１８０°回転させて測定した場合には理論的には平均ｄｍは干渉縞中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒまでの距離ｄ（μｍ）となり光軸ズレ値ｅが補正されていることになる。頂点から実測値で距離ｄ（μｍ）離れた位置がこの方法で測定した距離ｄ（μｍ）と一致するため、簡単な方法でズレ量を測定することができ、測定バラツキを簡単に抑えることが可能となるものである。
【００２８】
また、干渉縞測定装置でフェルール６０の頂点ズレを測定する場合、実測値で、フェルール先端面の頂点７１から光ファイバ６０外周に対する中央位置までのズレ量を８０μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下のものを測定するとバラツキも抑えられた適正な頂点ズレを図ることができるものである。従って、上述の範囲内の頂点ズレ実測値を有するものであれば、上述の１８０°回転させて光軸ズレ値ｅを補正するものについても頂点ズレの更に好ましい測定が可能である。
【００２９】
この実測値の測定方法については、２次元表面形状測定計を用いられる。図１０（ａ）〜（ｃ）のように測定が行われ、図１１のようなグラフをプロットする。即ち、フェルール６０の外周に対する中心（光ファイバ６１の端面１３の中心）を通る走査線ａ、ｂ・・・間で測定し、縦軸に、その走査線における高さの最大値をそれぞれ抽出して、横軸にフェルールの位相（フェルールを回転させて走査させた角度）をとることで、頂点の最大値及びその位置を計算することができる。
【００３０】
なお、本発明のフェルールに用いる材質についてはジルコニア等のセラミック、プラスチック等の有機材、更に金属等材質によらず適用が可能である。
【００３１】
【実施例】
本発明の頂点ズレを測定するのにあたり、予め、その妥当性を調べる為、測定に使用するマスター１，２，３の頂点ズレを、精密な２次元表面形状測定計を用い実測値を図った。
【００３２】
この値を用いて干渉縞測定装置での値と比較し、妥当性の検討を行なった。その結果を次ぎの表１に示す。
比較サンプルは、マスター１，マスター２およびマスター３の３つのサンプルについて測定を行った。表１に得られたマスター１、２、３の実測値を示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
次に、マスター１，２，３の各々について、干渉縞測定計の光軸との傾き補正を行なう為、２回の測定（０゜、１８０゜）を行い、その平均値を測定値とし、その測定値と、フェルールの軸ずれ量をパラメータとした測定を行なった。
【００３５】
図２〜図４に、それぞれマスター１、２，３に対する頂点ズレ測定の結果を示す。ここで、それぞれの図について測定は同一のサンプルで測定を行った結果である。図２の測定で使用したマスターは頂点ズレ値の実測値が４．１μｍ、図３の測定で使用したマスター２は頂点ズレ値の実測値が５１．０μｍ、図４の測定で使用したマスター２は頂点ズレ値の実測値が１５２．５μｍのサンプルであった。それぞれの図において仮想距離のみによる値を測定値とし×で示し、平均値処理した値を平均値とし、○で示している。
【００３６】
これらの図より、光軸ズレ値ｅが１２μｍを越えると頂点ズレ値ｄばらつきは１〜８μｍと大きくなっていることがわかる。そこで光軸ずれ値ｅの値を１２μｍ以下に設定した場合、頂点ズレ値が４．１μｍのマスター１では仮想距離のみを測定すると頂点ズレ値が３〜６μｍの範囲でバラツクのみとなり、識位置バラツキを抑えることが理解できる。なお、マスター２、３についても同様のことがいえる。
【００３７】
次に、光軸ズレの値を１２μｍ以下の値とする場合、頂点ズレの値の実測値で４．１μｍのマスター１では、仮想距離の測定では１〜８μｍの範囲でばらついているのに対し、フェルール６０を１８０度回転させて２回測定した平均値を平均値とした場合、頂点ズレ値が３．８〜４．８μｍの範囲でばらつきを抑えられ、仮想距離の測定よりもバラツキを５分の１以下とすることができる。これは、他のマスター２、３についても同様のことがいえる。
【００３８】
なお、マスター３での実測値が１５２．５μｍに対し、平均値による値が１４６．５μｍと差異が生じているが、これは、光ファイバ先端面６０ｂに照射した光軸中心位置Ｌと干渉縞中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒとを一致させても測定点が収差の大きな領域に来てしまう為、収差による誤差が含まれてしまい、結果として２次元精密測定値と絶対値に差が生じてしまっているものと考える。このことから、頂点ズレの測定では、その値が８０μｍ以下が好ましく、より好ましいのは６０μｍ以下の実測値のものを用いると誤差が小さくなることを示している。
【００３９】
以上の結果より従来法と本発明法測定精度を図５にまとめて比較を行う。
従来の測定法では頂点ズレ値ｄｉに対して測定精度をＳ１とすると
Ｓ１＝±（ｄ）ＥＸＰ（０．５）で示される。
一方、本発明の測定法の適用により測定精度Ｓ２は
Ｓ２＝±（１／２．５）×（ｄｉ）ＥＸＰ（０．３３）
で示され、いずれの頂点ズレ範囲においても大幅に測定精度を向上させることができた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、先端面が球面に形成され、かつ、略中央に光ファイバが貫通したフェルールを配置し、該フェルールの先端面に光源から光を照射して反射させた光と前記光源から光路長を異ならせた光とをそれぞれ受光することで干渉縞を形成するとともに、該干渉縞の中心位置Ｑから干渉縞を利用して前記フェルール先端面に照射する光軸中心位置Ｌまでの仮想距離をフェルールの頂点ズレの距離として測定する光ファイバ用フェルールの頂点ズレ測定方法において、前記フェルールの中心軸に基づき回転させることで前記干渉縞中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒと前記光軸中心位置Ｌとの距離を１２μｍ以下となるように調整することにより、測定値のバラツキが少なくなり、測定精度を向上させることができる。
【００４１】
また、前記仮想距離を測定した後、前記フェルールの中心軸に基づき略１８０°回転させて更に前記仮想距離を測定することにより仮想距離の平均値を求め、該平均値をフェルールの頂点ズレ量として算出するために、光軸ズレの値が相殺されて実測値と略同じ値に近づけることができるため、頂点ズレの値の精度が簡単な測定の仕方で格段に上げることができ、光ファイバー用フェルールにおいて正しい形状の評価を行うことができる。
【００４２】
さらに、前記フェルール先端面の頂点から前記光ファイバ外周に対する中央位置までのズレ量の実測値が８０μｍ以下のものを測定することにより、更に測定誤差が無い高精度の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における測定法を示す図である。
【図２】頂点ズレ値と光軸ズレ値との関係を示す図である。
【図３】頂点ズレ値と光軸ズレ値との関係を示す図である。
【図４】頂点ズレ値と光軸ズレ値との関係を示す図である。
【図５】頂点ズレ値の繰り返し測定精度を示す図である。
【図６】一般的な光ファイバー用フェルールの断面図である。
【図７】頂点ズレの状態を示した図である。
【図８】干渉縞測定装置の内部構造を説明する図である。
【図９】光軸の調整を説明する図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は２次元測定装置において、実測値を測定するのを説明する図である。
【図１１】２次元測定装置において、頂点の最大値を実測したグラフである。
【符号の説明】
１３    光ファイバ端面
Ｌ    フェルールに照射する光軸の中心位置
１５    干渉縞
６０    フェルール
６１    光ファイバー
７１    フェルールの頂点
８０    光源
８１    第１のレンズ
８２    ハーフミラー
８３    波長補正板
８４    ミラー
８５    第２のレンズ
８６    対物レンズ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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