JP6447986B1 - 反射光測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光ファイバに対して断線検査を効率的に行う反射光測定装置を提供する。
【解決手段】反射光測定装置１は、接続部６に接続した被測定コネクタＣ１内の断線等の不良個所Ｄ１１〜Ｄ１ｎにおいて反射した測定レーザー光Ｌ１’及び参照ミラー４で反射した参照レーザー光Ｌ２’を、ビームスプリッタ３を介して受光する光測定器５とを備えており、ビームスプリッタ３と接続部６との間には前記測定レーザー光Ｌ１の光路を切り換える光路切換部７と、測定レーザー光Ｌ１の光路長を調整する光路長調整部８が配置されている。光路切換部７及び光路長調整部８を用いることで、各チャネルの光路長は同一となり、光路切換部７によって反射光測定装置１に接続される光ファイバを順次に切り換えることで、断線検査を効率的に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ等の透光性素材から成る被測定材の亀裂、断線等の不良個所を特定すると共に、不良個所で発生する反射光を測定して、不良状態を数値化できる反射光測定装置に関するものである。

光ファイバは主材料にガラスを用いているために、断線や亀裂が生じ易いという問題点がある。特に、光コネクタ内への加工時に、光ファイバに応力が加わり、光コネクタ内で断線が発生することが度々ある。

そして、この光コネクタ内での断線発生直後の状態では、断線個所の光ファイバ同士が密着しているため、光量は殆ど変化することなく光ファイバ内を伝達される。また、光ファイバの断線面に筋状の凹凸がなく鏡面状であって、断線面が斜面状の場合には反射光が極めて微弱となる。このような断線個所による反射光が殆どない断線、所謂隠れ断線の場合には、使用開始当初に問題が発生することは殆どない。

しかし、この隠れ断線は長時間経過すると、光コネクタに用いている接着剤の温度変化に伴う膨張収縮の繰り返しや、光コネクタに加わる振動等により、隠れ断線している部分の光ファイバ同士が徐々に離間し、光ファイバの伝達性能を劣化させ、通信障害等を引き起こす虞れがある。

そこで、光ファイバの光コネクタへの組付直後には、断線個所で発生する光反射を利用した断線検査が行われている。特許文献１には、光干渉方式を用いて、光ファイバ全長における欠陥の位置と大きさとを測定する光ファイバ測定装置が記載されている。

特開平７−８３７９０号公報

光コネクタに光ファイバを組込んで販売する光ファイバケーブルのメーカーは、例えば特許文献１の測定装置等を用いて、製品ごとに断線の状態を検査してから、良品のみを出荷している。そして、出荷後に隠れ断線が発見された場合には、メーカー側では出荷の際に断線に伴う反射光をどの程度のレベルまで検査したかについて、証明できることが好ましい。

しかし、上述の特許文献１に記載の測定装置では、光ファイバの反射光の強弱に基づいて、大まかな断線状態を測定することはできるが、隠れ断線のような微弱な反射光しか得られない場合には、断線個所における反射光を数値で提示するほどに精度の良い測定を行うことができない。従って、どの程度の反射光レベルまで測定装置の出荷時に検査したかについて、ユーザー側に説明できないという問題がある。

また、光ファイバケーブルは、一般的に数本から４千本程度の芯線を有する光ファイバ束から構成されており、光ファイバケーブルに接続される光コネクタも、例えばＭＰＯ（Multi-fiber Push-On）コネクタのように、光ファイバの芯線の本数分を同時に接続可能な構成となっている。このような複数本の光ファイバが接続された光コネクタの断線検査を行う場合には、測定装置と光コネクタを接続する作業を、光ファイバの本数分だけの回数を繰り返して行う必要がある。

測定装置の光コネクタ接続部に、例えば光スイッチのような光路切換手段を設けて、光コネクタとの接続を順次に切り換えて、光ファイバの本数分の検査を行う方法もある。しかし、市販品である光スイッチは、各チャネルの光路長が個々に異なるため、光路を切換る度に測定装置内の参照光の光路長を調整して、光干渉を発生させなければならない。そして、光スイッチのチャネル毎の光路長の差が例えば数ｃｍある場合には、測定装置に光路長調整機構を設ける必要がある。

このように、複数本の光ファイバで構成される光ファイバケーブルが接続された光コネクタの断線検査では、測定装置と光コネクタとの煩雑な接続作業に多大な手間と時間を要する。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、光コネクタ内の亀裂や断線等の不良個所の発生位置を求め、信頼性が高い反射光の数値化を行うと共に、複数本の光ファイバで構成される光ファイバケーブルの接続された光コネクタに対して断線検査を効率的に行うことが可能な反射光測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る反射光測定装置は、レーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光を透過する測定レーザー光及び反射する参照レーザー光に分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタを透過した前記測定レーザー光の光路上に配置した接続部と、前記参照レーザー光の光路長を調整可能な光路長可変機構を有する参照ミラーと、透光性素材から成る被測定材の不良個所において反射した前記測定レーザー光及び前記参照ミラーで反射した前記参照レーザー光とを前記ビームスプリッタを介して受光する光測定器とを備え、該光測定器で受光する前記参照レーザー光及び前記測定レーザー光による干渉光に基づいて、前記不良個所を検出する反射光測定装置であって、前記ビームスプリッタと前記接続部との間に、前記測定レーザー光の光路を切り換える光路切換部と、該光路切換部と接続され、該光路切換部の光路長を調整する光路長調整部とが配置されていることを特徴とする。

本発明に係る反射光測定装置によれば、反射光が極めて微弱な光コネクタ内の断線や亀裂等の不良個所について、その位置を検出すると共に、出射光に対してどの程度のレベルまで反射光を検査したかを数値化して出力することができる。

また、光路切換部及び光路長調整部を用いることで、各チャネルの光路長は同一となり、光路切換部によって反射光測定装置に接続される光ファイバを順次に切り換えることで、断線検査を効率的に行うことができる。

実施例１の反射光測定装置の構成図である。 断線不良検出方法のフローチャート図である。 不良個所の距離と干渉光の反射レベルとの関係のグラフ図である。 光路切換部の光路長ばらつきを検出する際の構成図である。 実施例２の反射光測定装置の構成図である。 光測定器を用いて基準となる光減衰器の特性データを得るための構成図である。 光減衰器の特性データのグラフ図である。 基準設定処理を行う場合の構成図である。 校正線を得るための構成図である。 反射光測定装置で使用する校正線のグラフ図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例１の反射光測定装置１の構成図であり、この反射光測定装置１には接続部を介して、光ファイバケーブルＦＣを備えた被測定コネクタＣ１が接続されている。この反射光測定装置１による被測定コネクタＣ１に対する断線等の不良個所の検査は、マイケルソン干渉計の原理を基本としている。

反射光測定装置１は、レーザー光Ｌを出射するレーザー光源２と、このレーザー光Ｌを透過する測定レーザー光Ｌ１と反射する参照レーザー光Ｌ２とに光量を等分に分岐するビームスプリッタ３と、参照レーザー光Ｌ２の光路長を調整可能な光路長可変機構を有する参照ミラー４と、被測定コネクタＣ１内の断線等の不良個所Ｄ１１〜Ｄ１ｎにおいて反射した測定レーザー光Ｌ１’及び参照ミラー４で反射した参照レーザー光Ｌ２’を、ビームスプリッタ３を介して受光する光測定器５と、ビームスプリッタ３を透過した測定レーザー光Ｌ１の光路上に配置した接続部６と、ビームスプリッタ３と接続部６との間に順次に配置されている光路切換部７及び光路長調整部８とから構成されている。

光ファイバケーブルＦＣは例えば数本から４千本程度の光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎの束とされ、被測定コネクタＣ１は例えばＭＰＯ（Multi-fiber Push-On）コネクタのように、光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎを同時に接続可能な形態とされている。また、このような被測定コネクタＣ１は、接続部６に接続可能とされている。

光路切換部７は例えば市販の光スイッチであって、スイッチング処理を行う光スイッチ部７０と、この光スイッチ部７０と接続可能な切換光路７１〜７ｎとを備えている。切換光路７１〜７ｎは光ファイバケーブルＦＣの各光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎと対応しており、同数が配置されている。

光スイッチ部７０は図示しない演算制御部からの切換指令に基づくスイッチング制御によって、測定レーザー光Ｌ１及びＬ１’の光路を、切換光路７１〜７ｎの何れか１つに切換えることが可能である。切換光路７１〜７ｎの光路長のばらつきは、例えば数ｍｍ〜数ｃｍとされる。

また、断線検査を行う際には、光スイッチ部７０に対して測定レーザー光Ｌ１が入射するように光路切換部７を配置しているが、後述する光路長調整部８の光路長を構成する際には、光路切換部７は左右逆とする切換光路７１〜７ｎに対して測定レーザー光Ｌ１が入射するように変更する。つまり、測定レーザー光Ｌ１に対して、入出射を逆にするように取り付けが可能とされている。

切換光路７１〜７ｎに対して、測定レーザー光Ｌ１を入射するように取り付けた際の光路切換部７の切換光路７１〜７ｎ側の光軸調整には、光路切換部７を光軸と直交する方向に移動可能とする摺動手段を設けて、容易に各切換光路７１〜７ｎと光軸を合致できるようにしてもよい。または、ビームスプリッタ３から光路切換部７に至る光路を光ファイバで構成し、この光ファイバ端部に設けた光コネクタで光路切換部７と接続してもよい。

光路長調整部８は、接続部６を介して被測定コネクタＣ１に接続された光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎと光路切換部７の切換光路７１〜７ｎとの間を、それぞれ１対１に接続する調整光路８１〜８ｎを有している。調整光路８１〜８ｎは、切換光路７１〜７ｎの光路長のばらつきを排除し、光路切換部７と光路長調整部８の合計光路長７１＋８１〜７ｎ＋８ｎを等長になるように、調整されている。また、レーザー光の温度特性に対する安定性を維持するために、レーザー光源２はペルチェ素子等による温度制御を行っている。

なお、反射光測定装置１は図示しない演算制御部を備えており、この演算制御部は前記各部材の動作等を制御し、また光測定器５の測定値等を演算し、不良個所の位置とその程度を数値化して出力している。特に、演算制御部は後述する校正線を記憶し、光測定器５による測定値からこの校正線を基に反射率を算出する機能を有している。

レーザー光源２から出射されたレーザー光Ｌは、ビームスプリッタ３において分岐され、ビームスプリッタ３を透過して直進した測定レーザー光Ｌ１は、光路切換部７、光路長調整部８、接続部６を介して被測定コネクタＣ１に送光される。ビームスプリッタ３から光路切換部７に至る光路は例えば光ファイバとされ、この光ファイバの端部に光路切換部７の光スイッチ部７０が接続されている。測定レーザー光Ｌ１は、光路切換部７の光スイッチ部７０によって、切換光路７１〜７ｎのうちの１つに選択的に接続して送光され、更に光路長調整部８の対応する調整光路８１〜８ｎを通って、接続部６を介して被測定コネクタＣ１に到達する。

被測定コネクタＣ１内に断線等の不良個所があると、不良個所Ｄ１１〜Ｄ１ｎで反射した測定レーザー光Ｌ１’は、接続部６、光路長調整部８、光路切換部７を通って、ビームスプリッタ３で反射され光測定器５に受光される。

一方、レーザー光Ｌの一部は、ビームスプリッタ３で反射されて参照レーザー光Ｌ２となり、参照ミラー４に送光される。参照ミラー４は参照レーザー光Ｌ２の光軸に沿って任意の位置に移動が可能な光路長可変機構を備えており、参照レーザー光Ｌ２の光路長に微調整が加えられる。

なお、この参照ミラー４の光路長可変機構は、回転リフレクタを用いることもできる。この回転リフレクタは計測長である２０ｍｍの可変範囲を確保するために、半径２０ｍｍ、回転速度を１．１回転／秒程度の機構が採用されている。

参照レーザー光Ｌ２は、参照ミラー４で反射されて参照レーザー光Ｌ２’となり、ビームスプリッタ３を透過して光測定器５に受光される。

なお、各光路に光ファイバを用い、ビームスプリッタ３の代りにファイバカプラを用いて測定レーザー光Ｌを直進、分岐させることもできる。また、実際の干渉計の光路にはレンズ光学系が用いられ、更に偏光ビームスプリッタ、１／４波長板を使用することもできる。なお、これらは公知の手段であるので、その説明は省略する。

レーザー光源２からは、例えば波長１３１０ｎｍのレーザー光が出射され、被測定コネクタＣ１内の光ファイバ近傍の不良測定範囲は例えば０〜２０ｍｍであり、測定分解長は例えば１．２５μｍとされている。このため、参照レーザー光Ｌ２の光路長可変機構の可変範囲も２０ｍｍ相当とされている。なお、光路長可変範囲は、被測定コネクタＣ１の持つ光路長と同程度とされ、コネクタのサイズに応じて変更されるべきものであり、２０ｍｍに限定されるものではない。

次に、反射光測定装置１による光コネクタ不良個所の位置の検出方法を、図２のフローチャート図に示す。まず、ステップＳ１０１では、コネクタ形状をした接続部６に、不良検査を行うべき光ファイバケーブルＦＣの一端の光コネクタである被測定コネクタＣ１を接続する。光路切換部７の光スイッチ部７０のスイッチング制御によって、測定レーザー光Ｌ１の光路として切換光路７１を選択した状態とする。切換光路７１を選択することによって、測定レーザー光Ｌ１の光路は、調整光路８１、接続部６を介して被測定コネクタＣ１の不良個所Ｄ１１、光ファイバＦＭ１となる。

続いて、ステップＳ１０２では、レーザー光源２からレーザー光Ｌを出射し、ビームスプリッタ３によって、レーザー光Ｌを被測定コネクタＣ１への測定レーザー光Ｌ１と、参照ミラー４側への参照レーザー光Ｌ２とに分岐する。

ステップＳ１０３では、参照ミラー４を光軸に沿って可変範囲内で移動させて、参照レーザー光Ｌ２による参照光路長を調整する。光路長の調整範囲は、接続部６から被測定コネクタＣ１までの光学的な距離に相当する程度である。この参照ミラー４の移動により、測定レーザー光Ｌ１による被測定コネクタＣ１内の不良個所Ｄ１１までの測定光路長と、参照レーザー光Ｌ２による参照ミラー４までの参照光路長とが一致したときに、図３に示すように光測定器５において受光する干渉光によるピーク状のビート信号ｅが得られる。

ステップＳ１０４では、光測定器５で上述のようなピーク状のビート信号ｅが受光されたかどうかを判定する。被測定コネクタＣ１内に不良個所Ｄ１１が存在しなければ、測定レーザー光Ｌ１が反射されて光測定器５に戻って来ることはなく、光ファイバＦＭ１を透過することになる。ピーク状のビート信号ｅが検出されなければ、ステップＳ１０５に進んで参照ミラー４の移動を停止する。

ステップＳ１０６では、光スイッチ部７０によって選択する次の切換光路があるかどうかを判断し、次の切換光路がない場合にはステップＳ１０７に進んで、光ファイバケーブルＦＣを構成する全ての光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎの測定を完了する。検査対象の光ファイバケーブルＦＣに取り付けられている被測定コネクタＣ１は正常で、良品であると判定して検査を終了する。

ステップＳ１０６で光スイッチ部７０によって選択する次の切換光路がある場合には、ステップＳ１０８に移行して次の切換光路を選択する。即ち、現在選択されているのが切換光路７１であれば切換光路７２に切換える。切換光路７２を選択することによって、測定レーザー光Ｌ１の光路は、調整光路８２、接続部６を介して被測定コネクタＣ１の不良個所Ｄ１２、光ファイバＦＭ２となる。そして、ステップＳ１０３に戻って、上述した干渉光の検出処理を、光ファイバケーブルＦＣを構成する光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎの本数分だけ繰り返し実行する。

一方、ステップＳ１０４でピーク状のビート信号ｅが検出された場合には、被測定コネクタＣ１内には不良個所Ｄ１１による断線不良ありと判定する。図３は被測定コネクタＣ１内の不良個所Ｄ１１の距離と、測定光学系である測定レーザー光Ｌ１’と、参照光学系である参照レーザー光Ｌ２’との干渉光の反射レベルとを表したグラフ図である。例えば、被測定コネクタＣ１内の１０ｍｍの位置に断線等の不良が発生し、参照光学系が該当光路長の時に上述のビート信号ｅが現れた状態を示している。

このピーク状のビート信号ｅの大きさ、つまり反射レベルの大きさは、不良個所がない位置の反射レベルよりも際立って大きいために、ビート信号ｅが得られたときに、被測定コネクタＣ１内に断線等の不良が生じていると容易に判定することができると共に、上述のように不良個所を特定することが可能である。

なお、この測定は高感度な干渉法によるため、被測定コネクタＣ１内の微弱な反射光しか得られない隠れ断線であっても、ビート信号ｅの反射レベルは際立って大きくなり、この反射レベルとしてαｄＢを得ることができる。ステップＳ１０９に移行して参照ミラー４の移動を停止し、検査対象の光ファイバケーブルＦＣに取り付けられている被測定コネクタＣ１は不良品であると判定して検査を終了する。

次に、予め光路切換部７の切換光路７１〜７ｎの光路長ばらつきを排除し、光路切換部７と光路長調整部８との合計光路長７１＋８１〜７ｎ＋８ｎが同一になるように、光路長調整部８を構成する手順を示す。図４は切換光路７１〜７ｎの光路長ばらつきを検出する際の構成図であり、上述のビート信号ｅの検出処理を応用して切換光路７１〜７ｎの光路長ばらつきを検出する。検出した切換光路７１〜７ｎの光路長ばらつきを利用して、光路切換部７と光路長調整部８との合計光路長７１＋８１〜７ｎ＋８ｎが同一になるように、光路長調整部８の調整光路８１〜８ｎを構成する。

光路切換部７は、図１に示す光路切換部７の光スイッチ部７０側が、ビームスプリッタ３に対向した光軸上にある状態から、光路切換部７の切換光路７１〜７ｎ側が、ビームスプリッタ３に対向した光軸上にある状態に、取付方向を変更している。

そして、光スイッチ部７０が切換光路７１以外を選択した状態としてから、測定レーザー光Ｌ１を切換光路７１に入射させると、切換光路７１の先端で空気との屈折率の差から一部の測定レーザー光Ｌ１が測定レーザー光Ｌ１’として反射し、光測定器５で受光される。この時に参照ミラー４を移動して、参照レーザー光Ｌ２の光路長を測定レーザー光Ｌ１と合致させることによって、干渉光によるピーク状のビート信号が得られる。このときの参照ミラー４の位置を演算制御部に記憶しておく。以上の手順を切換光路７１〜７ｎについて、ｎ回繰り返して実行する。

このようにして、記憶された光路切換部７の切換光路７１〜７ｎに対する参照ミラー４の位置のばらつきは、切換光路７１〜７ｎの光路長のばらつきに相当するので、この光路長のばらつきを補正するように、光路長調整部８の調整光路８１〜８ｎを光路長調整部材で構成する。つまり、光路切換部７の切換光路７１〜７ｎと光路長調整部８の調整光路８１〜８ｎとの合計光路長７１＋８１〜７ｎ＋８ｎが同一になるように、光路長調整部８を光路長調整部材で構成する。なお、調整光路８１〜８ｎを構成する光路長調整部材には、光ファイバやミラー等の既存の適宜の光学部材を用いることができる。

このようにして、光路長調整部８の調整光路８１〜８ｎと、これらと接続する光路切換部７の切換光路７１〜７ｎとの合計光路長が同一になるように構成すれば、測定レーザー光Ｌ１の接続部６までの光路長は、どの切換光路７１〜７ｎを通っても一定となる。従って、参照レーザー光Ｌ２の光路長を、参照ミラー４を移動させて被測定コネクタＣ１の光路長程度だけ調整すれば、被測定コネクタＣ１内の全不良個所Ｄ１１〜Ｄ１ｎに対して、断線等の不良が発生した位置に対応した干渉光を得ることが可能となる。

なお、切換光路７１〜７ｎの光路長ばらつきが数ｃｍ以上に及ぶ場合には、図４に示す参照ミラー４の光路長可変機構として、例えばリトロリフレクタのように複数のミラーを配置して、数十ｃｍの光路長を調整可能とし、切換光路７１〜７ｎの光路長ばらつきを測定すればよい。

上述のように、実施例１の反射光測定装置１では、光路長調整部８によって光路切換部７の光路長ばらつきを排除しているので、参照ミラー４を被測定コネクタＣ１の光学的な距離に相当する程度しか移動させる必要がなく、光ファイバケーブルＦＣを構成する光ファイバが数千本と多い場合でも、迅速かつ確実に反射光を測定して、断線検査を完了することができる。

なお、光コネクタの検査を一例として説明したが、検査対象は光コネクタに限定されるものではない。光ファイバ自体の断線不良や多くの光学素子の不良検査にも使用できることは云うまでもない。

図５は実施例２の反射光測定装置１の構成図であり、光ファイバケーブルＦＣの両端に取り付けられている光コネクタを検査対象としている。

検査対象の光ファイバケーブルＦＣの両端には、ＭＰＯコネクタのような光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎを同時に接続する形態の被測定コネクタＣ１及びＣ２が取り付けられている。光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎの光路長は一定とされる。

そして、ビームスプリッタ３と参照ミラー４との間には、参照レーザー光Ｌ２の光路長を複数の固定長に切換える光路長切換部１０が配置されている。

光路長切換部１０は、両端に光スイッチ１１ａと１１ｂを備え、これらの光スイッチ１１ａ、１１ｂの図示しない接続端子には、予め所定の光路長とした複数の固定長光ファイバ１２、１３が接続されている。

これらの固定長光ファイバ１２、１３は、光ファイバケーブルＦＣの一端の被測定コネクタＣ１用の光路長を有する第１の固定長光ファイバ１２と、他端の被測定コネクタＣ２用の光路長を有する第２の固定長光ファイバ１３とから成り、並列に光スイッチ１１ａと１１ｂの間に接続されている。即ち、第１の固定長光ファイバ１２の光路長は、測定レーザー光Ｌ１の接続部６までの光路長とほぼ等しくなるように設定され、第２の固定長光ファイバ１３の光路長は、光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎの光路長に、第１の固定長光ファイバ１２の光路長を加えた値にほぼ等しく設定されている。

また、被測定コネクタＣ２が一体式でなく、光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎの光路長に応じて、個々に被測定コネクタが接続している場合には、それぞれに対応した２通り以上の光路長を有する複数本の第２の固定長光ファイバ１３を配置してもよい。或いは、前述の図示しない接続端子を反射光測定装置１の外表面に配置し、第２の固定長光ファイバ１３を、光ファイバＦＭ１〜ＦＭｎの光路長に対応して、測定中に付け換えてもよい。なお、第１の固定長光ファイバ１２についても、同様に接続端子を反射光測定装置１の外表面に配置し、検査対象や接続部６の変更に対応して、適宜に交換可能にするようにしてもよい。

また、図５の構成図では一対の光スイッチ１１ａ、１１ｂを配置しているが、ビームスプリッタ３側の光スイッチ１１ａのみを配置するようにしてもよい。このような場合には、参照ミラー４までの第１の固定長光ファイバ１２を含む光路及び第２の固定長光ファイバ１３を含む光路を並列に配列して、それぞれの光路に対して、実施例１で述べた参照ミラー４の光路長可変機構により光路長を変更することが可能である。

反射光測定装置１のその他の構成については、実施例１と同一構成なので、その説明は省略する。このように構成された実施例２では、実施例１による光コネクタ不良個所の位置の検出方法として示した図３のフローチャート図とほぼ同一の手順を、不良個所の位置の検出方法として採用することができる。実施例２の不良個所の位置の検出方法が、実施例１と異なる点は、被測定コネクタＣ１の検査完了後に被測定コネクタＣ２の検査を行うことである。

先ず、被測定コネクタＣ１を検査するときには、予め光路長切換部１０の光スイッチ１１ａ及び１１ｂをスイッチング動作させることにより、第１の固定長光ファイバ１２を選択した状態にしてから、図３のフローチャート図に示した検出方法を実行する。

次に、被測定コネクタＣ２を検査するときには、予め光路長切換部１０の光スイッチ１１ａ及び１１ｂをスイッチング動作させることにより、第２の固定長光ファイバ１３を選択した状態にしてから、図３に示すフローチャート図による検出方法を実行する。

このようにして、測定レーザー光Ｌ１’と参照レーザー光Ｌ２’との干渉光によるピーク状のビート信号ｅから、被測定コネクタＣ１及びＣ２の不良個所Ｄ１１〜Ｄ１ｎ及びＤ２１〜Ｄ２ｎの位置を検出することができる。

光ファイバケーブルＦＣは通常数ｍ以上と光路長が長いため、参照ミラー４の可変範囲内では、参照光路長を測定光路長に一致させることができない。しかし、光路長切換部１０を設けることによって、参照光路長を略測定光路長に一致させることができるようになる。また、光路長調整部８が、光路切換部７の切換光路７１〜７ｎの光路長ばらつき数ｍｍ〜数ｃｍを排除しているので、反射光測定装置１内の測定光路長は、何れの切換光路７１〜７ｎを選択しても一定となる。

従って、検査対象部位である被測定コネクタＣ１及びＣ２自体の光路長である数十ｍｍ程度の範囲内のみで参照ミラー４を移動させて、参照光路長の微調整を行えば、測定光路長に完全に一致させることができる。

このように、実施例２の反射光測定装置１には参照光路長と測定光路長を一致させる調整手段が備わっているので、一旦光ファイバケーブルＦＣを接続部６に接続してしまえば、特に接続状態を変更することなく、光ファイバケーブルＦＣの両端に取り付けられている被測定コネクタＣ１及びＣ２を、一連の操作で迅速に断線検査することができる。

また、実施例２の反射光測定装置１の測定対象として、被測定コネクタ内の光フィイバを例示して説明しているが、被測定コネクタ内の光ファイバ以外にも、ガラス板やコンタクトレンズ等の透光性素材から成る被測定材の不良個所を診断することもできる。このような場合には、被測定コネクタＣ２の先端にコリメータを取り付け、被測定コネクタＣ２の参照レーザー光Ｌ２’の光路長がコリメータ先に配置した被測定材を含むように、参照ミラー４の光路長可変機構を調整することで、透光性素材の不良個所を診断することも可能となる。

実施例１及び２で述べてきたように、この干渉法による不良位置検出によって、透光性素材から成る被測定材の不良個所が発見されない場合には、被測定コネクタＣ内には不良がないと判断できるが、不良個所が検出された場合には、更にその不良の程度を検査する必要がある。この場合に、光測定器５で得られた被測定コネクタＣの不良個所からの反射光である測定レーザー光Ｌ１’の大きさ、つまり反射レベルαｄＢを測定することにより、被測定コネクタＣ内の断線等の不良の状態を或る程度は推測することができる。

しかし、反射レベルαｄＢの大きさから、被測定コネクタＣの断線等の不良の程度を正確に数値化することはできない。つまり、不良の程度が同じであっても、光測定器５で得られたビート信号ｅの大きさは、光測定器５や使用する増幅回路等の個々の特性に大きく影響され、反射光測定装置１ごとに異なるためである。

そこで、反射光測定装置１において、被測定コネクタＣ内の断線等の不良に対する反射率を普遍的に数値化するために、反射光測定装置１の光測定器５の受光特性を、基準となる光学機器や光学系を用いて校正する。そして、その校正線を反射光測定装置１ごとに演算制御部に記憶させて、実際の反射光測定装置１による検査に際しては、光測定器５の出力を校正する必要がある。

この校正処理については、幾つかの方法が考えられるが、次の説明は１つの方法である。反射光測定装置１の校正処理には、先ず基準となる別個の光減衰器を用いて、光減衰器の設定値と測定した減衰量との直線性を評価する。

図６の構成図に示すようにこの評価処理は、反射光測定装置１に使用されているものと同等品のレーザー光源２と、市販のパワーメータである基準光測定器ＰＤとの間に、光減衰器Ｇを配置して行う。基準光測定器ＰＤについては、その性能上、或る程度の大きな光量については正確に測定できるが、−５０ｄＢ以下の極めて微弱な光量を測定することはできない。

最初に、光減衰器Ｇの減衰率を０ｄＢに設定して、測定レーザー光Ｌ１を基準光測定器ＰＤに入射させて光量ｒ０を測定し、この光量ｒ０を０ｄＢとし、ゼロ基準点とする。そして、光減衰器Ｇの設定値を変えて減衰率を変化させながら光量ｒを測定する。

このようにして、基準となるべき光減衰器Ｇに対して、基準となる基準光測定器ＰＤ及び反射光測定装置１と同等品のレーザー光源２を用いて、光減衰器Ｇの設定値と減衰量の関係の特性データを得る。

図７は、上述のようにして求めたＸ軸の光減衰器Ｇの設定値と、Ｙ軸の基準光測定器ＰＤの測定値との関係を示すグラフ図であり、直線性を有する特性データを持つ光減衰器Ｇを用いて、次の反射光量の基準設定処理を行うことになる。

図８に示すように光減衰器Ｇを、校正用反射測定装置Ｓと校正用被測定コネクタＣ’との間に配置して、反射光量の基準設定処理を行う。この校正用被測定コネクタＣ’には不良個所のないものを使用し、校正用被測定コネクタＣ’の背後には全反射を行う反射ミラーＭを配置する。

校正用反射測定装置Ｓは、図示しないレーザー光源と基準光測定器とを内在するものであり、測定レーザー光Ｌ１の光量に対する受光した測定レーザー光Ｌ１’の光量から、反射率を示す測定値を計測することができる。

測定レーザー光Ｌ１を、光減衰器Ｇ及び校正用被測定コネクタＣ’を通過させて、反射ミラーＭを全反射する測定レーザー光Ｌ１”を経て、基準反射光として測定レーザー光Ｌ１’を生成する。

なお、光減衰器Ｇの設定値は、図６においては一方方向であるのに対して、図８においては往復方向であるため、ｄＢ表記で２倍の減衰率となるが、分かり易くするために、光減衰器Ｇの最初の測定レーザー光Ｌ１と最後の測定レーザー光Ｌ１’の比率で減衰率を定義し、設定値として表現することにする。

反射光量の基準設定処理においては、校正用反射測定装置Ｓで受光される光量が、典型的な光ファイバの切断面と空気との反射率である−１４．７ｄＢになるように、光減衰器Ｇの設定値を調整する。そして、このときの光減衰器Ｇの設定値を、基準反射光量値−１４．７ｄＢが得られる設定値ｇとして記憶する。

つまり、校正用被測定コネクタＣ’や反射ミラーＭなどの測定光学系の損失により、光減衰器Ｇの設定値ｇを−１４．７ｄＢよりも高い値、例えばｇ＝−１３．７ｄＢに設定したとき、校正用反射測定装置Ｓで受光する反射光量が−１４．７ｄＢと計測されるので、この−１３．７ｄＢの設定値ｇを保持することになる。なお、光減衰器Ｇの設定値ｇと実際の反射光量の減衰率の差異は、測定光学系の損失に起因するため、測定レーザー光Ｌ１の光量が変化しても、常に一定値となることが分かっている。

このようにして、測定レーザー光Ｌ１に対する測定レーザー光Ｌ１’が−１４．７ｄＢとなるように反射光量の基準設定を行った光減衰器Ｇ、校正用被測定コネクタＣ’及び反射ミラーＭを用いて、反射光測定装置１の光測定器５の受光特性の校正を行う。

図９に示すように、光減衰器Ｇ、校正用被測定コネクタＣ’及び反射ミラーＭを、反射光測定装置１に接続して、個々の反射光測定装置１ごとに校正データを得る。校正を行う際には、測定レーザー光Ｌ１による反射ミラーＭまでの測定光路長と、参照レーザー光Ｌ２による参照ミラー４までの参照光路長とが一致する状態にしておく。

この状態で基準設定された−１４．７ｄＢの測定レーザー光Ｌ１’の反射光量を含む干渉光を、光測定器５で受光したときに得られた電圧値を用いて、校正線である仮想線Ｐを作成する。図１０のグラフ図では、横軸が基準となる反射光量の減衰率を示し、縦軸は光測定器５で受光した光量の電圧ｖを表している。

図９に示す構成図において、基準設定された−１４．７ｄＢの反射光量を含む干渉光を、光測定器５で受光したときに得られた電圧Ｖ１とし、この電圧Ｖ１を基準点β１として図１０に示すグラフ図上にプロットする。なお、図中の基準点β１の横軸の−１４．７ｄＢの括弧書は、減衰率に対応する光減衰器Ｇの設定値を表している。

そして、電圧Ｖ１から反射光量の減衰率が−１０ｄＢに相当する光測定器５の電圧Ｖ０を算出し、この電圧Ｖ０を縦軸の−１０ｄＢとする。この減衰率−１０ｄＢ、電圧Ｖ０の交点を起点β０とし、起点β０及び基準点β１を通過するように仮想線Ｐを引く。

このようにして得られた仮想線Ｐを演算制御部に記憶しておけば、反射光測定装置１の光測定器５で得られた出力電圧に対して、仮想線Ｐ上の反射光量の減衰率、つまり反射レベルを出力することが可能となる。

校正方法は、先ず２個の増幅回路の連結に切換える場合は減衰率−３０ｄＢになるように光減衰器Ｇの設定値ｇを設定して、減衰率が−６０ｄＢまで適宜変更しながら光測定器５の電圧ｖを記録する。このようにして、複数の記録点をグラフ図内に表すことができる。

そして、記録点ごとに仮想線Ｐとの差分であるγ１ｄＢ、γ２ｄＢ、・・として記録し、平均差分値γｄＢを算出する。そして、例えば平均差分値γｄＢが＋１ｄＢとなった場合には、補正データとして仮想線Ｐよりも１ｄＢずれた校正線Ｑを得ることができる。

そして、演算制御部には仮想線Ｐと校正線Ｑとを記憶することになる。このようにして、演算制御部では測定された電圧ｖに対応する仮想線Ｐ又は校正線Ｑから反射光量の反射率、つまり反射レベルを出力することが可能となる。

このように本実施例では、反射光測定装置１の演算制御部に予め仮想線Ｐ及び校正線Ｑを記憶させておいて、図１に示すように被測定コネクタＣ１を接続し、前述のように参照光学系の参照光路長を変化させながら、被測定コネクタＣ１内の断線等の不良個所を探索する。

断線等の不良個所が発見されなければ良品とみなされ、もし不良個所が検出された場合には、光測定器５で測定した干渉光の出力電圧に対して、仮想線Ｐ又は校正線Ｑに基づいて反射光量の反射率を求めることで、不良個所における測定レーザー光Ｌ１に対する反射率を数値化して出力することができる。

更には、どの程度の不良状態の反射率まで検査したのかをユーザーに対して保証することができ、例えば販売するコネクタに対し、反射光測定装置１の限界測定値である例えば−８０ｄＢまでの断線等の不良状態については、発見されなかったことをメーカーとして保証できることになる。

従って、反射光測定装置に大掛かりな参照レーザー光の光路長調整機構を設けることなく、光路切換部によって接続される光ファイバを順次に切り換えることによって、複数本の光ファイバで構成される光ファイバケーブルの接続された光コネクタの断線状態を、連続的かつ効率的に短時間で検査することが可能である。

１ 反射光測定装置
２ レーザー光源
３ ビームスプリッタ
４ 参照ミラー
５ 光測定器
６ 接続部
７ 光路切換部
８ 光路長調整部
１０ 光路長切換部
１１ａ、１１ｂ 光スイッチ
１２ 第１の固定長光ファイバ
１３ 第２の固定長光ファイバ
７０ 光スイッチ部
７１〜７ｎ 切換光路
８１〜８ｎ 調整光路
Ｃ１、Ｃ２ 被測定コネクタ
ＦＣ 光ファイバケーブル
ＦＭ 光ファイバ
ＰＤ 基準光測定器
Ｇ 光減衰器
Ｓ 校正用反射測定装置
Ｍ 反射ミラー

Claims (6)

1. レーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光を透過する測定レーザー光と反射する参照レーザー光とに分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタを透過した前記測定レーザー光の光路上に配置した接続部と、前記参照レーザー光の光路長を調整可能な光路長可変機構を有する参照ミラーと、透光性素材から成る被測定材の不良個所において反射した前記測定レーザー光と前記参照ミラーで反射した前記参照レーザー光とを前記ビームスプリッタを介して受光する光測定器とを備え、
   該光測定器で受光する前記参照レーザー光と前記測定レーザー光とによる干渉光に基づいて、前記被測定材の不良個所を検出する反射光測定装置であって、
   前記ビームスプリッタと前記接続部との間に、前記測定レーザー光の光路を切り換える光路切換部と、該光路切換部と接続され、該光路切換部の光路長を調整する光路長調整部とが配置されていることを特徴とする反射光測定装置。
2. 前記光路切換部は、前記測定レーザー光に対して、入出射を逆にするように取り付けが可能であることを特徴とする請求項１に記載の反射光測定装置。
3. 前記光路切換部は、スイッチング処理を行う光スイッチ部と、該光スイッチ部と接続可能な複数の切換光路を備えており、
   前記光路長調整部は前記切換光路に対して１対１に接続する調整光路を備えており、
   前記切換光路と前記調整光路との合計光路長が、それぞれ同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射光測定装置。
4. 前記被測定材は、被測定コネクタ内の複数の光ファイバであり、前記被測定コネクタを前記接続部に接続することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の反射光測定装置。
5. 前記ビームスプリッタと前記参照ミラーとの間に、前記参照レーザー光の光路を切換える光路長切換部が配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の反射光測定装置。
6. 前記光路長切換部は、前記被測定材の一端側の光路長を有する第１の固定長光ファイバと、前記被測定材の他端側の光路長を有する第２の固定長光ファイバとを切換えることを特徴とする請求項５に記載の反射光測定装置。

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