JP2903748B2 - レーザ顕微鏡による形状測定方法 - Google Patents

レーザ顕微鏡による形状測定方法

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JP2903748B2 JP3066220A JP6622091A JP2903748B2 JP 2903748 B2 JP2903748 B2 JP 2903748B2 JP 3066220 A JP3066220 A JP 3066220A JP 6622091 A JP6622091 A JP 6622091A JP 2903748 B2 JP2903748 B2 JP 2903748B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバコネクタの
結合端面などの形状をレーザ顕微鏡によって測定するた
めの方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバにて伝送路を構築する場合、
光ファイバを低損失で接続する技術が必要であり、この
低損失の接続のためには、光ファイバ自体の構造パラメ
ータ(外径、モードフィールド径、モードフィールド偏
心量)を安定高精度化させるのみならず、光ファイバを
位置決め固定する光コネクタの構造パラメータ(コアピ
ッチ、コア/ガイドピン穴の寸法、コア/内外径の偏心
量)を安定化することが必要である。すなわち、光コネ
クタの構造パラメータの高精度測定が必要となってく
る。
【0003】かかる高精度測定にあって、図5に示すよ
うな光ファイバコネクタ1の結合端面の寸法を測定する
際には、図6にも示すように光ファイバコネクタ1の光
ファイバテープ2に可視光源3より照明光を励振し、光
ファイバ端面4でのコア端面位置に、照明光を励振した
状態で、光学顕微鏡5の顕微鏡焦点を合わせて観察して
いる。この場合、コアの端面位置以外に、コア端面と同
一平面に含まれる他の部分(例えば位置決め用ガイドピ
ン穴6)の測定をあわせて行なうことにより、光ファイ
バコネクタの寸法を測定することができる。なお、7は
光ファイバコネクタ1の固定用のステージである。
【0004】また、図7に示すように円柱状構造を有す
る光コネクタフェルール10の構造パラメータ(内外径
偏心量)の測定、あるいはフェルールに光ファイバを固
定した場合におけるコア/外径偏心量の測定等におい
て、内径11のコア12と外縁体13の外周それぞれを
観測できる位置が同一平面上に存在せず、光学的顕微鏡
の焦点を両方位置に同時に合わせて観察できない。この
ため、従来においては、内径11やコア12の位置は、
透過照明を行ないつつ撮像素子にてその透過画像を得
て、画像上方を処理して求めており、他方外縁体12
は、接触式測長プローブ(図示省略)により測定してい
るのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバにおいて、
例えばシングルモードファイバにおいて、光は直径10
μm程度のコア部分を通って伝送される。従って、光コ
ネクタ1どうしを結合させた際の結合損失を小さくする
ためには、光ファイバコネクタ1の結合端面上におい
て、コア或いはガイドピン穴6等が0.1μm単位の精
度で配置されている必要がある。このため、光ファイバ
コネクタの評価・検査には、このコア位置を0.1μm
以上の精度で測定する手段が必要である。しかし、図5
のような光ファイバコネクタの寸法測定を、従来の光学
式顕微鏡を用いて行った場合、図8のようにガイドピン
用穴6の断面のエッジ6aが丸まっている場合があるた
め、ガイドピン穴6の中央位置を0.1μmの精度で測
定することはできない。従って、それらを基準としたコ
ア位置の測定精度も0.1μmよりも悪くなる。また、
図7のようなフェルール10の寸法測定においては、内
径11やコア12と、外縁体13の外周それぞれを観測
できる位置が同一平面上に存在しないために、光学顕微
鏡の焦点を両方に同時に合わせて観察することができな
い。そこで、内径11やコア12の位置と、外径とを別
々の手段で測定する方法が行われているが、異なる測定
手段の相互調整が難しく、十分な精度を確保することは
困難である。
【0006】本発明は、上述の問題に鑑み測定精度が高
くしかも別々の測定手段を用いることなく被検体の形状
を測定可能としたレーザ顕微鏡による形状測定方法の提
供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、レーザ顕微鏡を用いた被検体の形状測定方法に
おいて、上記被検体の下部より照明光を照射し、上記被
検体の測定面上での上記照明光の光強度を、上記レーザ
顕微鏡によるレーザ光の走査によりその内部検出器が上
記被検体の像を検出する場合の光強度と同様なレベルに
調整した後、レーザ光による像と照明光による像との合
成画像をレーザ顕微鏡によって求め、上記被検体の測定
面での光学的組成を含めた形状を測定すること、を特徴
とする。
【0008】
【作用】レーザ顕微鏡において、レーザ光の反射光強度
の差だけでは形状の識別ができない場合にあっては、本
来のレーザ顕微鏡のレーザ走査による像において反射光
強度差によって識別可能な形状情報に加えて、例えば光
ファイバコアでは照明光により励振することによりその
コアの像をレーザ顕微鏡の内部検出器で前者の像と同時
に撮像し、これら両者の画像を処理すれば被検体の高精
度測定ならびに3次元測定が可能となる。
【0009】より詳細に述べるに、コネクタ端部の寸法
測定を行う際には、通常の光学顕微鏡の替わりにレーザ
顕微鏡を用いて観察を行う。このレーザ顕微鏡は、0.
01μmの精度での3次元形状測定が可能であり、得ら
れる画像は測定面の全面に焦点があったものである。従
って、図5のような光ファイバコネクタ1の寸法測定に
おいて、ガイドピン穴6のエッジ6aが図8のように丸
まっていても、その影響を受けることなくその中心位置
を求めることができる。また、図7のような円柱状構造
を有する光ファイバコネクタのフェルールの偏心量(内
径11或いはコア12の中心と外縁体13の中心との
差)の測定において、内径11或いはコア12の位置、
外縁体13の外周それぞれを観測できる位置が同一平面
上に存在しなくても、レーザ顕微鏡の焦点が両方に合っ
た画像を得ることができるため、寸法測定が可能であ
る。
【0010】この場合、コア/クラッドの屈折率の差が
小さいため、レーザ顕微鏡の走査光の反射光強度の差か
ら、コネクタの結合端面上のコアの位置を識別できない
という現象があるので、コネクタ結合端面においてコア
の位置が識別できるようにするために、コネクタにつな
がる光ファイバに光源を接続し、コアを励振する。そし
て、コアからの光レーザ顕微鏡の検出器において、検出
可能な範囲にあるように光の強度を調整する。その状態
で、レーザ顕微鏡によってコネクタ端面の観察を行う
と、レーザ顕微鏡の走査光による像と、コアから発する
光の像とによる合成画像を得ることができる。この合成
画像を画像処理することによって、コネクタ結合端面
の、光学的構造(コア位置)を含めた3次元形状測定を
高精度に行うことができる。
【0011】
【実施例】ここで、図1〜図4を参照して本実施例を説
明する。まず、光ファイバコネクタ21の結合端面が図
2に示すように設計された8心光ファイバコネクタの形
状測定をレーザ顕微鏡で行なう場合を説明する。図2は
全体としてプラスチックで作られたコネクタ21にあっ
て、その端面両側にガイドピン穴6が形成され、このガ
イドピン穴6間にシリコンによる鏡面部6bが形成さ
れ、この鏡面部6b内には直線とV溝にて形成されて間
に接着剤が充填されたファイバ固定部6cが存在し、こ
のファイバ固定部6c内に例えば125μm、コア直径
10μmの光ファイバ4が固定される。そして、ここで
は例えばコアピッチ250μm、ガイドピン穴6aと端
部コアとの距離1425μmの構造パラメータが設定さ
れる。
【0012】図2に示す光ファイバコネクタの結合端面
をレーザ顕微鏡にて観察するに当り、図1に示す装置に
よって行なわれる。すなわち、ステージ20に8心光コ
ネクタ21を固定する。このステージ20、例えばX,
Y軸方向には0.01μm、Z軸方向には0.1μm単
位で移動可能なものを使用する。ステージ20に固定さ
れた8心光コネクタ21につながる光ファイバには、3
dBカプラ21、アッテネータ12、及びHe−Neレ
ーザ24(波長632.8nm,出力2mw)が接続され、
このレーザ24によってコネクタ結合端面上の各コアが
励振させられる。
【0013】観察する側においては、光学式顕微鏡25
及びレーザ顕微鏡26及びモニタ27を備え、50倍の
対物レンズを取付けてコネクタ結合端面上に焦点を合わ
せる。そして、コネクタ結合端面上の第1のファイバ
(例えば図2の左端ファイバ)の端面が、図3に示すよ
うにレーザ顕微鏡26による画像にてコアの位置が識別
できるよいうに、アッテネータ23を用いてコアから発
するHe−Neレーザ光の強度を調整する。
【0014】この状態の画像をコンピュータのフレーム
メモリに取り込み、適当な画像処理を行うことによって
第一のコアの中心位置を±0.01μmの精度で求める
ことができる次にステージをX軸方向に移動して、第二
(図2の左側より2番目)のファイバ端面が視野の中心
付近にくるようにする。そして、同様の操作によって第
二のコアの中心位置を求める。このような測定をすべて
のコアについて行い、それらの中心位置を求める。
【0015】更に、ガイドピン穴6の中心位置を求める
ため、図4に示すような穴のエッジ位置(図4X印)を
測定する。測定はレーザ顕微鏡26の表面形状測定機能
を用いる。すなわち、顕微鏡26の視野の中心付近にエ
ッジ部分がくるようにステージ20を移動し、表面形状
測定によりエッジ位置6aを求める。合計10箇所のエ
ッジ位置6aを求め、それらを通る近似円を最小自乗法
により計算して求める。その近似円の中心位置がガイド
ピン穴6の中心位置とすることにより、ガイドピン穴6
の中心位置を±0.01μmの精度で求めることができ
る。以上のようにして、図2に示したような光コネクタ
の結合端面におけるガイドピン穴及びコアの配置を±
0.01μmの精度で求めることができる。
【0016】図7のようなフェルール10の寸法測定に
おいても、同様な方法を用いることにより、±0.01
μmの精度で測定できることが類推される。また、本発
明は他の光導波路の測定にも適用可能である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
従来の如く光学的顕微鏡のみの測定における低精度や円
筒状フェルールにおける別々の測定手段の使用を除き、
光ファイバコネクタの結合端面におけるガイドピン穴、
コア等の配置を±0.01μmの精度で求めることが可
能である。それによって、光ファイバコネクタの評価・
検査を十分な精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザ顕微鏡の測定方法のための構成図であ
る。
【図2】光コネクタ端面の構成図である。
【図3】モニタされたコネクタ端面の画像の説明図であ
る。
【図4】ガイドピン穴のエッジ測定位置の説明図であ
る。
【図5】光コネクタの一例の斜視図である。
【図6】顕微鏡による測定方法のための構成図である。
【図7】単心フェルールの斜視図である。
【図8】ガイドピン穴の断面構成図である。
【符号の説明】
1,21 光コネクタ 4 光ファイバ端面 6 ガイドピン穴 6a エッジ部 20 ステージ 23 アッテネータ 24 He−Ne レーザ 26 レーザ顕微鏡
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 9/04 G01B 11/00 - 11/30 G01M 11/00 G02B 21/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ顕微鏡を用いた被検体の形状測定
    方法において、上記被検体の下部より照明光を照射し、
    上記被検体の測定面上での上記照明光の光強度を、上記
    レーザ顕微鏡によるレーザ光の走査によりその内部検出
    器が上記被検体の像を検出する場合の光強度と同様なレ
    ベルに調整した後、レーザ光による像と照明光による像
    との合成画像をレーザ顕微鏡によって求め、上記被検体
    の測定面での光学的組成を含めた形状を測定すること、
    を特徴とするレーザ顕微鏡による形状測定方法。
JP3066220A 1991-03-29 1991-03-29 レーザ顕微鏡による形状測定方法 Expired - Fee Related JP2903748B2 (ja)

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