KR100342481B1 - 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치는, 선형 물체와; 상기 선형 물체에 광을 조사하는 광원과; 상기 선형 물체를 지난 광을 광섬유의 외주면으로 입사시키며, 상기 광섬유를 관통하도록 상기 선형 물체의 1차 이미지를 형성하는 제1 수렴 렌즈와; 상기 광섬유를 통과한 광을 수렴시켜서 상기 선형 물체의 2차 이미지를 형성하는 제2 수렴 렌즈와; 상기 2차 이미지를 검출하는 이미지 센서와; 상기 검출된 2차 이미지의 왜곡 정도로부터 상기 1차 이미지와 상기 광섬유 중심 간의 거리를 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치 및 방법{IMAGE TRACKING DEVICE AND METHOD FOR TRANSVERSE MEASUREMENT OF AN OPTICAL FIBER}

본 발명은 광섬유의 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 광섬유의 횡단 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 광섬유 또는 모재의 굴절률이나 잔여 응력(residual stress)을 측정하고자 할 때 사용되는 횡단 측정 방법(transverse method)을 완전 자동화시키는데 필요한 이미지 추적(image tracking) 장치 및 방법에 관한 것이다.

이하 기술되는 광섬유 또는 모재의 "횡단면" 및 "종단면"이란 용어는 각각 상기 "광섬유 또는 모재의 길이 방향에 평행한 단면"과 상기 "광섬유 또는 모재의 길이방향에 수직한 단면"을 지칭한다. 또한, 광섬유 또는 모재의 이미지를 이용한 측정 방법으로는 횡단 측정 방법과 종단 측정 방법을 들 수가 있고, 상기 횡단 측정 방법은 상기 광섬유 또는 모재의 횡단면을 측정하는 방법이며 상기 종단 측정 방법은 상기 광섬유 또는 모재의 종단면을 측정하는 방법이다.

횡단 측정 방법은 광섬유 또는 모재의 잔여 응력과 굴절률을 측정하기 위한 기술에 사용된다. 횡단 측정 방법은 그 이미지의 분해능이 다른 측정 방법보다 다소 떨어지는 단점을 갖고 있음에도 불구하고, 비파괴 검사가 가능하다는 이점이 있다. 또한, 종단 측정 방법은 편광 효과의 분포를 측정할 수 없는 반면에, 횡단 측정 방법은 가능하다는 이유로 대표적인 광섬유 또는 모재 측정 방법으로 사용되어져 왔다.

도 1은 종래의 광섬유의 종단 측정 장치를 나타내는 도면이다. z축을 따라 정렬된 광섬유(14)가 도시되어 있으며, 상기 광섬유(14)의 길이방향은 z축과 평행하다. 또한, x-y 평면을 따라 절단된 상기 광섬유의 종단면(15)이 도시되어 있다. 광원(11)에서 출사된 평행광(13)은 제1 수렴 렌즈(12)에 의해 상기 광섬유(14)의 종단면(15) 상에 수렴한다. 상기 광섬유(14)의 종단면(15) 상으로 입사하는 광(13)은 그 일부가 상기 광섬유(14)의 내부로 투과되며 그 나머지는 반사된다. 상기 반사된 광(13)은 제2 수렴 렌즈(16)에 의해 다시 평행광(13)이 되어 광검출기(17)로 입사된다. 상기 광검출기(17)에서 측정된 상기 반사광(13)의 세기는 상기 종단면(15) 상의 입사광(13) 수렴 위치의 굴절률 정보를 가지고 있다. 상술한 반사광(13) 검출 과정을 상기 종단면(15) 전체에 대해 적용함으로써, 상기 광검출기(17)에서 측정된 상기 반사광(13)의 세기로부터 상기 광섬유(14) 종단면(15)의 굴절률 분포를 도출할 수가 있다.

도 2는 종래의 광섬유의 횡단 측정 장치를 나타내는 도면이다. z축을 따라 정렬된 광섬유(23)가 도시되어 있으며, 상기 광섬유(23)의 길이방향은 z축과 평행하다. 또한, x-z 평면에 팽행한 상기 광섬유(23)의 횡단면(24)이 도시되어 있다. 광원(21)에서 출사된 광(22)은 상기 광섬유(23)의 외주면 및 횡단면(24)을 투과하여 이미지 센서(25)로 입사된다. 이러한 간단한 장치에서, 상기 횡단면(24)의 이미지를 측정한다는 것은 불가능하며 단지 상기 광섬유(23) 내부의 결함, 즉 불순물의 함유 여부 등을 측정할 수가 있다. 이 때, 상기 이미지 센서(25)로는 CCD와 같이 입사된 광의 세기 분포를 측정할 수 있는 소자를 이용한다.

횡단 측정 방법은 광섬유 내의 측정하고자 하는 횡단면 상에 광섬유의 중심을 포함하는 단면의 이미지를 검출하여 상기 광섬유의 여러 성질들에 대한 단면 분포도들을 찾아낸다. 이 때, 상기 2차 이미지는 상기 광섬유의 횡단면 정보를 가지게 된다. 따라서, 상기 광섬유 내에서의 1차 이미지의 위치를 얼마나 정확히 찾아내느냐가 이 측정 방법의 분해능을 높일 수 있는 중요한 기술이다. 그러나, 광섬유의 횡단면 이미지는 일반 샘플의 이미지처럼 샘플에 광을 조사하고 그 산란된 광을 검출하는 것이 아니라, 광을 광섬유의 측면으로 조사(transverse illumination)하고 굴절되어 투과된 광을 검출하기 때문에 상기 횡단면의 이미지, 즉 1차 이미지의 위치를 찾는 일반화된 방법이 개발되어 있지 않다.

종래의 이미지 추적 방법으로 두 가지 방법이 공지되어 있다. 첫째는 광섬유 모재 측정에 쓰이는 방법으로서, 마운트(mount)를 실장한 셀(cell)을 미리 이미징 위치에 고정시켜 놓고, 광섬유 모재를 상기 마운트에 고정시켜서 상기 광섬유 모재의 중심을 포함하는 횡단면의 이미지를 만드는 방법이다. 이 때, 상기 광섬유 모재는 굴절률 매칭유(refractive index matching liquid)에 담가져 있다. 이 방법은 광섬유 모재의 직경이 수 cm 정도가 되는 점을 고려할 때 그 분해능이 10 ㎛ 이하의 범위에서 측정 가능한 위치 정확도를 가질 수 있다고 판단되나, 통상적으로 광섬유 모재 제조시 발생하는 굴곡이나 휨(deflection)이 존재하기 때문에 광섬유 모재를 미리 조절된 마운트에 고정시킨다고 하더라도 굴곡과 휨 때문에 수십 ㎛∼수 ㎜의 위치 오차가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

두 번째 방법은 광섬유 이미지의 회절 현상을 이용한 것이다. 광섬유는 서로 다른 굴절률을 가지는 코어(core)와 클래딩(cldding)으로 구성되며, 통상적으로 원통형 대칭 구조를 갖고 있다. 상기 광섬유의 외주면으로 광을 조사하는 경우, 원통형 구조의 코어가 렌즈(lens) 역할을 하여 코어의 중심을 기준으로 앞쪽과 뒤쪽에서는 각각 광의 초점 효과와 회절 효과가 크게 일어나며 오직 코어의 중심에서만 이러한 효과들이 최소화된다. 따라서, 광섬유의 코어나 코어의 딥(dip) 구조를 주시하여 이미지의 위치를 밀고 당기는 방법으로 그 효과들이 최소화되는 위치를 찾아내는 방법이다. 이 방법은 첫 번째 방법이 갖고 있던 위치 오차의 문제점을 해결할 수 있으나 광의 초점 효과와 회절 효과를 이미지 센서로부터 수치적으로 분석해낼 수 있는 방법이 없기 때문에 실험하는 사람의 기술에 의존하며 자동화되기 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 측정 오차를 최소화하며 자동화가 가능한 이미지 추적 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치는,

선형 물체와;

상기 선형 물체에 광을 조사하는 광원과;

상기 선형 물체를 지난 광을 광섬유의 외주면으로 입사시키며, 상기 광섬유를 관통하도록 상기 선형 물체의 1차 이미지를 형성하는 제1 수렴 렌즈와;

상기 광섬유를 통과한 광을 수렴시켜서 상기 선형 물체의 2차 이미지를 형성하는 제2 수렴 렌즈와;

상기 2차 이미지를 검출하는 이미지 센서와;

상기 검출된 2차 이미지의 왜곡 정도로부터 상기 1차 이미지와 상기 광섬유 중심 간의 거리를 산출하는 제어부를 포함한다.

더욱이, 본 발명에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 방법은,

선형 물체를 상기 광섬유의 지름방향에 직각이 아닌 각도로 경사지게 정렬하는 과정과;

상기 선형 물체에 광을 조사하고, 상기 선형 물체를 지난 광을 수렴시키는 과정과;

상기 광섬유를 관통하도록 상기 선형 물체의 1차 이미지를 형성하는 과정과;

상기 광섬유를 통과한 광을 수렴시켜서 2차 이미지를 형성하는 과정과;

상기 2차 이미지를 검출하며, 상기 2차 이미지에 대한 미분 곡선을 도출하는 과정과;

상기 미분 곡선에 나타나는 왜곡 영역의 길이 및 왜곡 피크치로부터 상기 1차 이미지와 상기 광섬유 중심 간의 거리를 산출하는 과정을 포함한다.

도 1은 종래의 광섬유의 종단 측정 장치를 나타내는 도면,

도 2는 종래의 광섬유의 횡단 측정 장치를 나타내는 도면,

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 방법을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치를 나타내는 도면,

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 방법을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3 내지 도 5에 도시된 광섬유(31)의 길이방향은 z축과 평행하며, 상기 광섬유(31)는 x-z 평면을 따라 절단된 횡단면을 가진다. 도 3에 도시된 광섬유(31)의 횡단면은 상기 광섬유(31)의 중심과 소정 간격으로 이격되어 있으며, y축에 따른 상기 절단된 광섬유(31)의 높이는 상기 광섬유(31)의 반경보다 작다. 도 3에 도시된 바와는 다르게, 상기 횡단면을 직선(32)이 그려진 흰 종이 위에 상기 직선(32)에 겹쳐지도록 위치시키고, 상기 흰 종이는 x-z 평면과 평행하며 상기 직선(32)은 x축에 평행하도록 위치시킨다. 상기 광섬유(31)에 겹쳐진 직선(32)을 -y축 방향으로 보았을 때, 즉 상기 종이의 위쪽에서 수직한 방향으로 상기 광섬유(31)에 겹쳐진 직선(32)을 보았을 때 상기 직선(32)은 왜곡 없이 그대로 직선으로 보이게 된다. 즉, 상기 광섬유(31)에 의한 상기 직선(32)의 이미지는 직선형이다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 직선(32)을 x축과 90。가 아닌 각도로 경사지도록 위치시키고 상기 직선(32)을 -y축 방향으로 보았을 때, 상기 직선(32)은 왜곡되어 보이게 된다. 즉, 상기 광섬유(31)에 의한 상기 직선(32)의 이미지는 직선형이 아닌 곡선형이다. 상기 직선(32) 중 상기 광섬유(31)에 겹쳐지는 부분과 겹쳐지지 않는 부분의 경계 근처에서 그 왜곡 정도가 매우 심하게 된다. 즉, 상기 왜곡된 직선(32) 이미지는 그 중심을 기준으로 대칭성을 가지며, 양 가장자리에서 두 왜곡 피크치들을 갖는다. 도 3에는 상기 왜곡된 직선(32) 이미지에 대한 미분 곡선(33)이 도시되어 있으며, 상기 미분 곡선(33)은 그 중심을 기준으로 대칭성을 가지며, 왜곡 영역의 양 가장 자리에서 두 왜곡 피크치들을 갖는다. 또한, 상기 왜곡 영역의 길이는 상기 광섬유(31)의 직경보다 작다.

도 4에 도시된 광섬유(41)의 횡단면은 상기 광섬유(41)의 중심을 포함하며, y축에 따른 상기 절단된 광섬유(41)의 높이는 상기 광섬유(41)의 반경과 동일하다. 상기 횡단면을 직선(42)이 그려진 흰 종이 위에 상기 직선(42)에 겹쳐지도록 위치시키고, 상기 흰 종이는 x-z 평면과 평행하며, 상기 직선(42)은 x축과 90。가 아닌 각도로 경사지도록 위치되어 있다. 상기 직선(42)을 -y축 방향으로 보았을 때, 상기 직선(42)은 왜곡되어 보이게 된다. 상기 직선(42) 이미지의 왜곡 정도는 도 3에 도시된 직선(32) 이미지의 왜곡 정도에 비하여 더 심하며, 상기 왜곡된 직선(42) 이미지에 대한 미분 곡선(43)은 그 중심을 기준으로 대칭성을 가지며 왜곡 영역의 양 가장 자리에서 두 왜곡 피크치들을 갖는다. 이 때, 상기 왜곡 피크치는 도 3에 도시된 미분 곡선(33)의 왜곡 피크치보다 크며, 상기 왜곡 영역의 길이는 상기 광섬유(41)의 직경과 동일하다.

도 5에 도시된 광섬유(51)의 횡단면은 상기 광섬유(51)의 중심과 이격되어 있으며, y축에 따른 상기 절단된 광섬유(51)의 높이는 상기 광섬유(51)의 반경보다 크다. 상기 횡단면을 직선(52)이 그려진 흰 종이 위에 상기 직선(52)에 겹쳐지도록 위치시키고, 상기 흰 종이는 x-z 평면과 평행하며, 상기 직선(52)은 x축과 90。가 아닌 각도로 경사지도록 위치되어 있다. 상기 직선(52)을 -y축 방향으로 보았을 때, 상기 직선(52)은 왜곡되어 보이게 된다. 상기 직선(52) 이미지의 왜곡 정도는 도 4에 도시된 직선(42) 이미지의 왜곡 정도에 비하여 더 심하며, 상기 왜곡된 직선(52) 이미지에 대한 미분 곡선(53)은 그 중심을 기준으로 대칭성을 가지며 왜곡 영역의 양 가장 자리에서 두 왜곡 피크치들을 갖는다. 이 때, 상기 왜곡 피크치는 도 4에 도시된 미분 곡선(43)의 왜곡 피크치보다 크며, 상기 왜곡 영역의 길이는 상기 광섬유(51)의 직경과 동일하다.

도 3 내지 도 5에서 알 수 있다시피, 직선 이미지는 광섬유 중심과의 거리에따라서, 그 왜곡 피크치 및 왜곡 영역의 길이가 달라진다.

본 발명은 상술한 바와 같은 원리를 이용하여 직선 이미지의 왜곡 정도로부터 광섬유 중심과 상기 직선 이미지와의 거리를 추적한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치를 나타내는 도면이다. 상기 이미지 추적 장치는 순차적으로 정렬된 광원(61), 확산기(63), 시준화 렌즈(64), 선형 물체(65)를 제공하는 칼날(65), 제1 수렴 렌즈(67), 광섬유(68), 제2 수렴 렌즈(70), 이미지 센서(71) 및 제어부(74) 로 구성된다. 도 6에서는 상기 제어부(74)를 제외하고 y축을 따라 정렬된 이미지 추적 장치의 y-z 평면도를 상단에 도시하고, y축을 따른 특정 위치들(화살표로 나타냄)에서의 x-z 평면도를 하단에 도시하고 있다.

상기 광원(61)에서 출사된 광(62)은 상기 확산기(63)로 입사되며, 상기 광원(61)으로는 LD(Laser Diode), LED(Light Emitting Diode) 등과 같은 반도체 발광 소자나, 헬륨-네온 레이저(He-Ne laser), 질소 레이저와 같은 레이저, 발광 램프(lamp) 등이 사용될 수 있다. 이 때, 상기 광(62)의 진행 방향은 y축과 평행하다.

상기 확산기(63)는 입사된 광(62)을 산란시켜서 상기 시준화 렌즈(64)로 출사하며, 상기 시준화 렌즈(64)는 입사된 광을 평행광으로 만들어 출사한다. 상기 시준화 렌즈(64)로는 양면이 구면인 볼록 렌즈가 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 시준화 렌즈(64)와 확산기(63) 간의 거리는 상기 시준화 렌즈(64)의 초점 거리와 동일하게 설정한다.

상기 선형 물체(66)로는 상기 칼날(65)의 모서리, 마스크(mask)의 슬릿(slit)을 구성하는 모서리와 같은 임의의 물체 모서리나, 철사, 실 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 광섬유를 관통하도록 형성되는 상기 선형 물체(66)의 1차 이미지(69)가 상기 광섬유(68)의 지름방향과 90。가 아닌 각도로 경사지도록 하기 위하여, 상기 선형 물체(66)도 상기 광섬유(68)의 지름방향과 90。가 아닌 각도를 이루는 것이 공정상 편리하다.

상기 제1 수렴 렌즈(67)는 상기 선형 물체(66)를 지난 광(62)을 상기 광섬유(68)의 외주면으로 입사시키며, 상기 광섬유(68)를 관통하도록 상기 선형 물체(66)의 1차 이미지(69)를 형성시킨다. 즉, 상기 선형 물체(66)의 1차 이미지(69)는 상기 광섬유(68)에 걸쳐져 있게 된다. 이를 도 3 내지 도 5를 참조하여 상술한 내용에 비추어보면, 상기 선형 물체(66)의 1차 이미지(69)는 이후 파악되는 상기 광섬유(68)의 횡단면 상에 위치하고 있는 것이다.

상기 2차 수렴 렌즈(70)는 상기 광섬유(68)를 통과한 광(62)을 수렴시켜서 상기 이미지 센서(71)의 수광면 상에 상기 선형 물체(66)의 2차 이미지(72)를 형성한다. 즉, 상기 이미지 센서(71)는 상기 선형 물체(66)의 2차 이미지(72)를 검출하게 되는 것이다.

상술한 과정에 비추어 보면, 상기 선형 물체(66)와 1차 이미지(69), 그리고 상기 1차 이미지(69)와 2차 이미지(72)는 서로 물체와 상의 관계, 즉 공액(conjugate) 관계에 있음을 알 수 있다.

상기 이미지 센서(71)에서 검출되는 상기 2차 이미지(72)는 왜곡되어 있으며, 상기 1차 이미지(69)와 상기 광섬유(68) 중심 간의 거리에 따라서 그 왜곡 정도가 달라지게 된다.

제어부(74)는 상기 이미지 센서(71)로부터 입력된 이미지 정보(73)가 나타내는 2차 이미지(72)를 미분한 미분 곡선을 도출하고, 상기 미분 곡선에 나타나는 왜곡 영역의 길이 및 왜곡 피크치로부터 상기 1차 이미지(69)와 상기 광섬유(68) 중심 간의 거리를 산출한다.

상술한 이미지 추적 과정을 마친 후, 상기 칼날(65)을 제거하면 상기 이미지 추적 장치를 상기 광섬유(68)의 잔여 응력 또는 굴절률 분포를 측정하기 위한 장치로 사용할 수가 있다.

상기 광섬유(68)의 잔여 응력 측정은 편광기(미도시)를 필요로 하므로, 상기 광원(61)과 확산기(63) 사이에 편광기를 위치시키고 상기 제2 수렴 렌즈(70)와 광섬유(68) 사이에 판파기(waveplate, 미도시)를 위치시킬 수 있다.

상기 광섬유(68)의 굴절률 측정에서는, 상기 제2 수렴 렌즈(70)와 광섬유(68) 사이에 쵸퍼(미도시) 또는 에지 필터(edge filter, 미도시)가 삽입될 수 있다 .

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 6을 함께 참조하여 설명하기로 한다. 상기 이미지 추적 방법은 선형 물체(66) 정렬 과정(81), 비왜곡된 2차 선형물체 이미지(미도시) 형성 과정(82), 왜곡된 2차 선형물체 이미지(72) 형성과정(83) 및 거리 산출 과정(84)으로 구성된다.

상기 선형 물체(66) 정렬 과정(81)은 선형 물체(66)와 상기 광섬유(68)의 지름방향이 직각 또는 0。가 아닌 각도를 이루도록 광축 상에서 정렬하는 과정이다. 이 때, 광축은 광원(61)에서 출사된 광(62)의 진행 방향과 평행하다. 또한, 상기 선형 물체 정렬 과정(81)에서 상기 광섬유(68)는 광축에서 벗어나 있어야하며, 상기 2차 비왜곡된 선형물체 이미지 형성 과정(82)이 끝난 후 상기 광섬유(68)가 삽입되어 왜곡된 2차 선형물체 이미지(72)를 형성하게 된다. 즉, 본 발명의 의도대로 상기 선형 물체(66)의 1차 이미지(69) 위치에 상기 광섬유(68)의 중심 부분을 위치시키기 위해서는, 먼저 상기 선형 물체(68)와 비왜곡된 2차 선형물체 이미지가 완전한 공액 관계를 형성하고 있어야 하기 때문이다.

상기 비왜곡된 2차 선형물체 이미지 형성 과정(82)은 상기 선형 물체(66)를 도 6에 도시된 제1 수렴 렌즈(67)와 제2 수렴렌즈(70)를 통하여 이미지 센서(71)의 수광면 상에 형성되는 비왜곡된 2차 선형물체 이미지와 완전한 공액관계로 형성시키는 과정이다. 이 과정은 상기 선형 물체(66)를 광축을 따라 조절함으로써 상기 제1 수렴렌즈(67)를 통해 상기 선형 물체(66)에 대한 1차 이미지(69)의 위치를 광축을 따라 조절함으로써 이루어질 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2 수렴렌즈(70)를 조절하거나 상기 이미지 센서(71)를 디포커싱(defocusing)함으로써 이루어질 수 있다.

상기 왜곡된 2차 선형물체 이미지 형성 과정(83)은 광축으로부터 벗어나 있던 상기 광섬유(68)를 상기 선형 물체(66)의 1차 이미지(69) 위치에 삽입시킨 상태에서 상기 광섬유(68)를 통과한 광(62)을 수렴시키며, 상기 선형 물체(66)에 대한왜곡된 2차 선형물체 이미지(72)를 형성하는 과정이다. 즉, 상기 제2 수렴렌즈(70)를 이용하여 상기 1차 이미지(69)를 물체로 하는 왜곡된 2차 선형물체 이미지(72)를 형성하는 것이다. 상기 왜곡된 2차 선형물체 이미지(72)를 분석한 결과를 상기 광섬유(68)의 광축 방향으로의 위치 이동에 되물림함으로써, 상기 광섬유(68)의 중심이 상기 1차 이미지(69)의 위치와 일치하도록 조절한다.

상기 거리 산출 과정(84)은 상기 이미지 센서(71)를 이용하여 상기 왜곡된 2차 선형물체 이미지(72)를 검출하고, 상기 검출된 상기 2차 선형물체 이미지(72)의 왜곡 정도로부터 상기 1차 이미지(69)와 상기 광섬유(68) 중심 간의 거리를 산출함으로써, 상기 광섬유(68)의 광축 방향의 위치를 조절할 수 있는 되물림값을 얻어내는 과정이다. 이 때, 상기 왜곡된 2차 선형물체 이미지(72)의 왜곡 정도는 상기 왜곡된 2차 선형물체 이미지(72)의 미분 곡선을 도출하고, 상기 미분 곡선에서 왜곡 영역의 길이와 그 왜곡 피크치를 구함으로써 파악될 수 있다. 즉, 상기 왜곡된 2차 선형물체 이미지(72)의 왜곡 정도를 나타내는 상기 왜곡 수치들로부터 상기 1차 이미지와 상기 광섬유(68) 중심 간의 거리를 산출하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치 및 방법은 선형 물체의 이미지를 이용하여 상기 광섬유의 정렬 상태를 수치화함으로써 측정 오차를 최소화하며 자동화가 가능하다는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치에 있어서,

   선형 물체와;

   상기 선형 물체에 광을 조사하는 광원과;

   상기 선형 물체를 지난 광을 광섬유의 외주면으로 입사시키며, 상기 광섬유를 관통하도록 상기 선형 물체의 1차 이미지를 형성하는 제1 수렴 렌즈와;

   상기 광섬유를 통과한 광을 수렴시켜서 상기 선형 물체의 2차 이미지를 형성하는 제2 수렴 렌즈와;

   상기 2차 이미지를 검출하는 이미지 센서와;

   상기 검출된 2차 이미지의 왜곡 정도로부터 상기 1차 이미지와 상기 광섬유 중심 간의 거리를 산출하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 선형 물체는 상기 광섬유의 지름방향에 직각이 아닌 각도로 경사지게 정렬됨을 특징으로 하는 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 광원에서 출사된 광을 산란시키는 확산기와;

   상기 산란된 광을 평행광으로 만들어 상기 선형 물체에 조사하는 시준화 렌즈를 더 구비함을 특징으로 하는 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 검출된 2차 이미지를 미분하여 미분 곡선을 도출하고, 상기 미분 곡선에 나타나는 왜곡 영역의 길이 및 왜곡 피크치로부터 상기 1차 이미지와 상기 광섬유 중심 간의 거리를 산출함을 특징으로 하는 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 장치.
5. 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 방법에 있어서,

   선형 물체를 상기 광섬유의 지름방향에 직각이 아닌 각도로 경사지게 정렬하는 과정과;

   상기 선형 물체에 광을 조사하고, 상기 선형 물체를 지난 광을 수렴시키는 과정과;

   상기 광섬유를 관통하도록 상기 선형 물체의 1차 이미지를 형성하는 과정과;

   상기 광섬유를 통과한 광을 수렴시켜서 2차 이미지를 형성하는 과정과;

   상기 2차 이미지를 검출하며, 상기 2차 이미지에 대한 미분 곡선을 도출하는 과정과;

   상기 미분 곡선에 나타나는 왜곡 영역의 길이 및 왜곡 피크치로부터 상기 1차 이미지와 상기 광섬유 중심 간의 거리를 산출하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 광섬유의 횡단 측정을 위한 이미지 추적 방법.