JPH01156610A - 光学式角度検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学式角度検出器に関する。

（従来の技術） 光ファイバの軸に対して端面が直角でなく傾斜をもって
切断されると端面が鏡面状態にあっても接続損失が大き
くなる。端面傾斜角を小さくし接続後の接続損失を小さ
くかつ安定化させて接続損失のバラツキを小さくするた
めに、光ファイバを融着接続する前に光ファイバの軸と
直角方向に対して端面のなす角度である端面傾斜角を検
出することが必要とされる。端面傾斜角を検出すること
によりカッタの調整状態あるいは劣化もチェックできる
、光ファイバは外径が極めて小さく、検出すべき端面傾
斜角が１〜２度と小さいために顕微鏡等を用いて目視で
端面傾斜角を測定することは難かしい。

従来は、第４図に示すように、光ｆＡｌから出射された
光を集光レンズ２で集束し、ハーフミラ−３を通過させ
て被測定光ファイバ４の端面４ａに入射し、この端面４
ａからの反射光をハーフミラ−３の反射面３ａで反射さ
せて測定用受光素子７の円形受光窓７ａに入射していた
。被測定光ファイバ４の端面傾斜角に応じて反射光の向
きが変動するので測定用受光素子７の円形受光窓７ａに
入射する反射光の入射パワ量が相違する。端面傾斜角が
小さければ入射パワ量が大きく、端面傾斜角が大きけれ
ば円形受光窓７ａからはみ出す反射光が多くなり入射パ
ワ量が小さい、従って、入射パワ量を測定すれば端面傾
斜角が検出できる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この従来の光学式角度検出器では、光源
の出力レベル変動、被測定面の表面状態の変動等に対し
て何ら対策がなされておらず、そのため測定用受光素子
７への反射光の入射パワ量の変動が被測定面の角度の変
動によるものでなく光源の出力レベル変動等によるもの
であってもこれを判定できず、検出誤差の原因となって
いるという問題点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被測
定物の被測定面の角度に起因する受光素子への反射光の
入射パワ量の変動以外の入射パワ量の変動を補償して検
出誤差の少ない安定した角度検出を行うことができ、ま
た被測定面の表面状態を判定できる光学式角度検出器を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明によれば、角度検出用
の光を発生し集束して被測定物の被測定面に入射する集
光光学系と、入射した光の光軸に対し前記被測定面がな
す角度に対応して変化する前記被測定面からの反射光の
うちハーフミラ−による反射光の入射パワ量を受光する
所定位置に配置された測定用受光素子と、前記被測定面
からの反射光のうちハーフミラ−の透過光を受光し前記
被測定面からの反射光の入射パワ量の変動を検出するリ
ファレンス用受光素子とからなる光学式角度検出器、及
び角度検出用の光を発生し集束して被測定物の被測定面
に入射する集光光学系と、入射した光の光軸に対し前記
被測定面がなす角度に対応して変化する前記被測定面か
らの反射光のうちハーフミラ−による反射光の入射パワ
量を受光する所定位置に配置された測定用受光素子と、
前記被測定面からの反射光のうちハーフミラ−の透過光
を受光し前記被測定面からの反射光の入射パワ量の変動
を検出するリファレンス用受光素子と、前記測定用受光
素子の受光パワ量と前記リファレンス用受光素子の受光
パワ量との比を演算し、前記リファレンス用受光素子の
受光パワ量を監視する演算装置とから成る光学式角度検
出器が提供される。

（作用） 光源から放射された光は集光レン、ズによって集束され
た後被測定物の被測定面に入射され、被測定面からの反
射光が第１のハーフミラ−に入射しこれから反射され第
２のハーフミラ−に達する。

第２のハーフミラ−の反射光は測定用受光素子に入射し
、透過光はリファレンス用受光素子に入射する。リファ
レンス用受光素子はこの透過光の全入射パワ量を受光す
るので、この全入射パワ量で測定用受光素子への入射パ
ワ量を規準化してやれば光源の出力レベル変動、被測定
面の表面状態の変動等の影響を排除できる。また全入射
パワ量から被測定面の表面状態の判定ができる。被測定
面への入射光の光軸に対する傾斜角度に応じて測定用受
光素子への入射パワ量が変化するのでこの入射パワ量か
ら被測定面の角度が検出できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の光学式角度検出器の一実施例を示す概
略構成図である。レーザダイオード等の光、！ＬＩＸ１
、集光レンズ２及び被測定物である被測定光ファイバ４
は各中心軸が同一直線上にあるように配置されている。

被測定光ファイバ４は芯出し用治具（図示せず）を用い
てその軸が光源１及び集光レンズ２から成る集光光学系
の中心軸と一致するように位置決めされる。ハーフミラ
−３（第１のハーフミラ−）は被測定光ファイバ４の端
面４ａと集光レンズ２との間で端面４ａに近接して光軸
に対して傾斜して配置され、ハーフミラ−５（第２のハ
ーフミラ−）は反射面５ａをハーフミラ−３の反射面３
ａに向かい合せてかつ平行に配置されている。つまり、
ハーフミラ−３とハーフミラ−５は平行ミラー系を構成
している。ハーフミラ−は入射光を透過光と反射光に分
離するものであり、ガラス基板上に金属膜あるいは屈折
率の異なる誘電体多層膜をコーティングして構成される
。測定用受光素子７はハーフミラ−３とハーフミラ−５
の間隔と一致した間隔をもって光ｆＡ１に平行に配置さ
れ、ハーフミラ−５からの反射光を受光する。リファレ
ンス用受光素子６はハーフミラ−５に近接して配置され
、ハーフミラ−５からの透過光の全光量を受光するよう
に測定用受光素子７の円形受光窓７ａに比べて大径の円
形受光窓を有している。このリファレンス用受光素子６
はできるだけ被測定物からの距離が短い位置に配置され
る。測定用受光素子７及びリファレンス用受光素子６は
ピンホトダイオード、アバランシェホトダイオード等か
ら成っている。

演算袋Ｗ８は、光電変換素子である測定用受光素子７及
びリファレンス用受光素子６に接続され、後述するよう
に、リファレンス用受光素子６へ入射パワ量によって測
定用受光素子７への反射光の入射パワ量を規準化し、ま
たリファレンス用受光素子６への入射パワ量を直接監視
する。

次に、第１図ないし第３図を参照して本発明の光学式角
度検出器の作用について説明する。

光源１から出射された光は集光レンズ２で集束されハー
フミラ−３を透過して被測定光ファイバ４の端面４ａに
入射される。端面４ａに入射した光は、第２図に示すよ
うに、端面の角度が被測定光ファイバ４の軸４ｂに対し
て直角θだけ傾いている場合つまり端面傾斜角がθであ
る場合に入射光に対して２θの角度をもって反射され、
ハーフミラ−３の反射面３ａで反射された後にハーフミ
ラ−５で反射光と透過光に分離される。ハーフミラ−５
からの反射光は、ハーフミラ−３とハーフミラ−５が平
行であるために、ハーフミラ−３への入射方向と同じ方
向にハーフミラ−３とハーフミラ−５０間隔だけ光路が
ずれて進み、測定用受光素子７で受光される。透過光は
リファレンス用受光素子６で受光される。

被測定物に対してハーフミラ−３，５及び測定用受光素
子７の距離を適宜選択することによって、反射光が端面
傾斜角θに応じて振られ、第３図に示すように、端面傾
斜角θが小さいと反射光のビームパターン１０ａが測定
用受光素子７の所定直径の円形受光窓７ａ内に形成され
るが、端面傾斜角θが大きくなるに従って反射光はビー
ムパターン１０ｂのように円形受光窓７ａをはずれる度
合が大きくなる。このため、測定用受光素子７への光の
入射パワ量つまり単位時間に円形受光窓７ａに入射する
放射エネルギ（ワット）が端面傾斜角θによって変化す
る。従って、測定用受光素子７の受光パワ量を測定すれ
ば被測定光ファイバ４の端面傾斜角θが検出できる。

演算装置８は測定用受光素子７の受光パワ量Ａと、リフ
ァレンス用受光素子６の受光パワ量Ｂとの比Ａ／Ｂを演
算し、この演算結果を測定値として出力する。これによ
って、端面傾斜角θの検出結果への光源の出力レベル変
動、被測定面の表面状態の変動等の影響が排除される。

ハーフミラ−５の挿入損失は予め考慮しておくものとす
る。また、光源ｌの出力レベルに変動がなく光の強度が
一定の場合には、リファレンス用受光素子６の受光パワ
量Ｂは被測定面の状態に依存する。従って、演算装置８
はリファレンス用受光素子６への入射パワ量を監視する
ことにより被測定光ファイバ４の端面の不整、例えば端
面に欠けがある、端面がうねっている等を判定できる。

この判定により、カッティングツールの調整不良、歯こ
ぼれ等も検出できる。

この実施例では光ファイバを被測定物として説明したが
、本発明は他の微小物体の被測定面の角度の検出にも適
用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、角度検出用の光
を発生し集束して被測定測定物の被測定面に入射する集
光光学系と、入射した光の光軸に対し前記被測定面がな
す角度に対応して変化する前記被測定面からの反射光の
うちハーフミラ−による反射光の入射パワ量を受光する
所定位置に配置された測定用受光素子と、前記被測定面
からの反射光のうちハーフミラ−の透過光を受光し前記
被測定面からの反射光の入射パワ量の変動を検出するリ
ファレンス用受光素子とから成り、更に前記測定用受光
素子の受光パワ量と前記リファレンス用受光素子の受光
パワ量との比を演算し、前記リファレンス用受光素子の
受光パワ量を監視する演算装置とから成ることにより、
光源の出力レベル変動、被測定面の表面状態の変動等の
角度測定値への影響が排除でき、また被測定面の欠け、
うねり等の表面の不整を判定でき、更には被測定面を切
断するカッティグツールの不良も検出できるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学式角度検出器の一実施例を示す概
略構成図、第２図は端面傾斜角θと光の反射を説明する
図、第３図は測定用受光素子の受光窓と反射光のビーム
パターンを説明する図、第４図は従来の光学式角度検出
器を示す概略構成図である。 １・・・光源、２・・・集光レンズ、３．５・・・ハー
フミラ−１４・・・被測定光ファイバ、６・・・リファ
レンス用受光素子、７・・・測定用受光素子、８・・・
演算装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）角度検出用の光を発生し集束して被測定物の被測
   定面に入射する集光光学系と、入射した光の光軸に対し
   前記被測定面がなす角度に対応して変化する前記被測定
   面からの反射光のうちハーフミラーによる反射光の入射
   パワ量を受光する所定位置に配置された測定用受光素子
   と、前記被測定面からの反射光のうちハーフミラーの透
   過光を受光し前記被測定面からの反射光の入射パワ量の
   変動を検出するリファレンス用受光素子とからなること
   を特徴とする光学式角度検出器。
2. （２）角度検出用の光を発生し集束して被測定物の被測
   定面に入射する集光光学系と、入射した光の光軸に対し
   前記被測定面がなす角度に対応して変化する前記被測定
   面からの反射光のうちハーフミラーによる反射光の入射
   パワ量を受光する所定位置に配置された測定用受光素子
   と、前記被測定面からの反射光のうちハーフミラーの透
   過光を受光し前記被測定面からの反射光の入射パワ量の
   変動を検出するリファレンス用受光素子と、前記測定用
   受光素子の受光パワ量と前記リファレンス用受光素子の
   受光パワ量との比を演算し、前記リファレンス用受光素
   子の受光パワ量を監視する演算装置とから成ることを特
   徴とする光学式角度検出器。