JP3613210B2 - 光コネクタ測定方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光コネクタを測定するための技術に関わり、特に、光コネクタにおいて光ファイバが挿入される穴の角度ずれを測定するための光コネクタ測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特許第3096870号公報がある。この公報に記載された光コネクタ測定装置は、プラグゲージを多心フェルール(光コネクタ)のファイバ穴に挿入した後、プラグゲージ先端の位置を測定することによってファイバ穴の角度ずれを測定するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の光コネクタ測定装置には、次のような課題が存在している。すなわち、プラグゲージを用いるため、プラグゲージの精度が角度ずれの測定値に影響を与えてしまうという問題があった。特に、ファイバ穴が複数列の光コネクタ、いわゆる多次元コネクタの測定が困難であった。また、光コネクタの端面を削り込むことにより、ファイバ穴の中心位置の変化から角度ずれを検出することも可能であるが、精度よく角度ずれを検出するためには、製品として使用できない程度まで削り込む必要があり、製品検査としては不適切であった。
【0004】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、光コネクタに形成された穴の角度ずれを高精度で非破壊的に測定できるようにした光コネクタ測定方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光コネクタ測定方法は、ファイバ穴が形成された光コネクタを搭載させる載置台と、光コネクタの後方からファイバ穴に光を導入する光源と、載置台に搭載された光コネクタの端面に対向する撮像手段と、撮像手段の撮像軸線の延在方向に沿う方向(X方向)に、ファイバ穴が延在するように光コネクタを搭載させた載置台と撮像手段とを相対的に移動させる移動手段とを備えた光コネクタ測定装置であって、撮像手段は、移動手段によって相対的に移動されることにより、撮像軸線上の少なくとも2つの異なる位置において、ファイバ穴の端部から撮像手段に向けて出射されるファイバ穴出射光を撮像し、ファイバ穴出射光の輝度を、撮像軸線に対して直交する方向(Y方向)とX方向及びY方向に直交する方向(Z方向)とにおいて測定することを特徴とする。
【0006】
この光コネクタ測定方法においては、ファイバ穴の端部から撮像手段に向けてファイバ穴出射光が出射される。また、載置台と撮像手段とは、移動手段によって相対的に移動され、移動の方向は、撮像手段の撮像軸線の延在方向に沿う方向である。そして、撮像手段は、撮像軸線上のある位置でファイバ穴出射光を撮像した後、移動手段によって相対的に移動されて、撮像軸上の別の位置でファイバ穴出射光を撮像する。このように、撮像軸線上の少なくとも2つの異なる位置においてファイバ穴出射光を撮像することにより、撮像されるファイバ穴出射光の撮像位置が変化し、その結果、出射方向の延在方向に形成されているファイバ穴の角度の測定を可能にしている。よって、プラグゲージを用いたり光コネクタの端面を削り込んだりする必要がなく、ファイバ穴の直接的な撮像によって、高精度で非破壊的にファイバ穴の角度ずれを測定することが可能になる。
【0007】
また、撮像軸線上の少なくとも2つの異なる位置で撮像されたファイバ穴出射光の光像の変化量から、ファイバ穴出射光の出射方向を検出することが好ましい。この場合、撮像軸線上における撮像手段の位置の移動量と、ファイバ穴出射光の光像の変化量とにより、ファイバ穴出射光の出射方向を幾何学的に算出し、出射方向の延在方向に形成されているファイバ穴の角度を求める。
【0008】
また、光コネクタは、ガイド穴を有するMTコネクタであり、光源は、光コネクタの後方からガイド穴に光を導光し、撮像手段は、さらにガイド穴の端部から撮像手段に向けて出射されるガイド穴出射光を撮像し、ガイド穴出射光の輝度を、撮像軸線に対して直交する方向(Y方向)とX方向及びY方向に直交する方向(Z方向)とにおいて測定することが好ましい。この場合、ファイバ穴出射光と同様に、撮像軸線上の少なくとも2つの異なる位置においてガイド穴出射光を撮像することによって、撮像されたガイド穴出射光の変化から出射方向が求められる。これは、出射方向の延在方向に形成されているガイド穴の角度の測定を可能にするものである。よって、プラグゲージを用いたり光コネクタの端面を削り込んだりする必要がなく、ガイド穴の直接的な撮像によって、高精度で非破壊的に光コネクタに形成されたガイド穴の角度ずれを測定することが可能になる。
【0009】
また、撮像軸線上の少なくとも2つの異なる位置で撮像されたガイド穴出射光の光像の変化量から、ガイド穴出射光の出射方向を検出することが好ましい。この場合、撮像軸線上における撮像手段の位置の移動量と、ガイド穴出射光の光像の変化量とにより、ガイド穴出射光の出射方向を幾何学的に算出し、出射方向の延在方向に形成されているガイド穴の角度を求める。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る光コネクタ測定方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【0011】
図1の平面図、図2の正面図及び図3の左側面図に示すように、光コネクタ測定装置1は、床面2上に置かれた除振台3を介した石定盤4を有している。除振台3によって床面2からの振動が吸収されるため、石定盤4の上面は振動せず、常に水平面に保たれる。石定盤4上には、図中に示した方向をX−Y軸としたX−Yテーブル5が設置されている。Xテーブル5a、Yテーブル5bは、各々のテーブル5a,5bに対応したX軸モータ6a,Y軸モータ6bによって駆動され、各々のテーブル5a,5bの移動量は、レーザホロスケール等のスケール(図示せず)によって検出される。X−Yテーブル5上には傾斜調整機構7としての傾斜テーブルが搭載され、固定されている。
【0012】
傾斜テーブル7は、半円柱状のステージ7aと、支持面がステージ7aの曲面とほぼ合致する形状であるステージ支持部7bと、ステージ7aをY軸方向に駆動させる傾斜調整モータ7cとにより構成されている。そして、傾斜テーブル7は、半円形であるステージ7aの端面がX軸方向を向くように、X−Yテーブル5上に搭載されている。また、ステージ7aに設けられたラックと、傾斜調整モータ7cの回転軸に設けられたピニオンとの協働によって、ステージ7aをステージ支持部7bの支持面に沿って揺動させ、その結果として、ステージ7aの上面が傾動する(図3の二点鎖線参照)。なお、X軸モータ6a、Y軸モータ6b及び傾斜調整モータ7cは、テーブル制御装置(図示せず)によって制御される。さらに、傾斜テーブル7のステージ7aの上面には、直方体形状の載置台8が固定されている。そして、その載置台8上には、後述するMTコネクタ9が搭載される。
【0013】
また、石定盤4上においてX−Yテーブル5の隣には、カメラ支持部10が固定されており、カメラ支持部10上には、撮像手段である低倍カメラ11(170〜200倍)及び高倍カメラ12(2500〜3000倍)が並列して搭載されている。なお、低倍カメラ11及び高倍カメラ12はともにCCDカメラである。カメラ支持部10は、X軸方向、Y軸方向及び上下方向(Z軸方向)に低倍カメラ11及び高倍カメラ12を移動可能な機構を有する。低倍カメラ11の撮像軸線11a及び高倍カメラ12の撮像軸線12aは、ともに水平なX軸に対して平行である。ここで、X軸方向は、低倍カメラ11の撮像軸線11aの延在方向に沿った方向であり、Y軸方向は、低倍カメラ11の撮像軸線11aと高倍カメラ12の撮像軸線12aの並設方向に沿った方向である。また、低倍カメラ11及び高倍カメラ12は、同じ高さ位置に配置されると共に、載置台8に対向している。
【0014】
上述の通り、載置台8は、移動手段の一つであるX−Yテーブル5によってX方向及びY方向の二方向に移動可能であり、さらに、低倍カメラ11及び高倍カメラ12は、載置台8に対し独立して、移動手段の一つであるカメラ支持部10によりX方向、Y方向及びZ方向の三方向に移動可能である。また、低倍カメラ11及び高倍カメラ12によって取得される画像は、別に設けられたモニタ25に表示され、出力画像は適宜切り替えられる。モニタ25上には、低倍カメラ11と高倍カメラ12の並設方向(Y軸方向)を示す水平基準線が表示される。また、低倍カメラ11と高倍カメラ12とは、近接させると共に、セラミック製の板で構成されたカメラ固定部13を介して連結される。これによって、温度変化による低倍カメラ11及び高倍カメラ12の位置関係を変化し難くし、MTコネクタ9の測定精度の維持を図っている。
【0015】
続いて、図4を参照しつつ、測定対象物である光コネクタ9を簡単に説明する。光コネクタ9は、ファイバ穴21及びガイド穴22が形成されたフェルールであり、MTコネクタの一部である。以下、光ファイバ挿入前のこのフェルールについては光コネクタと称する。光コネクタ9の内部には、光ファイバ(直径約125ミクロン)を配列させるファイバ穴21が8本貫通して形成されている。また、ファイバ穴21の配列の両端には、一対のガイド穴22(直径約700ミクロン)が貫通して形成されており、このガイド穴22には、光コネクタ9同士を突き合わせ接続する際にガイドピン23が挿入される。したがって、図5に示すように、光コネクタ9の端面9aには、円形である8つのファイバ穴21の端部が整列状態でほぼ一直線に並んでおり、並列するファイバ穴21の端部の両端には、円形である一対のガイド穴22の端部が位置している。以下、便宜上、光コネクタ端面9aに向かって、ファイバ穴21より右側のガイド穴22を右側G穴22A、ファイバ穴21より左側のガイド穴22を左側G穴22Bと称する。
【0016】
図1,図2及び図3に示した光コネクタ測定装置1においては、以上に説明した光コネクタ9が、光コネクタ端面9aをX軸方向に向けるようにして載置台8上に搭載され、固定されている。光コネクタ9の高さ位置は、低倍カメラ11の撮像軸線11a及び高倍カメラ12の撮像軸線12aの高さとほぼ同じになるように設定されている。また、光コネクタ9を介して低倍カメラ11及び高倍カメラ12と対向する位置には、ハロゲン若しくはメタルハライド光源である照射用光源24が配置されており、照射用光源24は光コネクタ9に向けて白色光を出射し、ファイバ穴21及びガイド穴22を通過させた光を前方に作り出す。
【0017】
次に、図6に示したフローチャートに従って、光コネクタ測定装置1を用いて光コネクタ9に形成されたファイバ穴21及びガイド穴22の角度ずれを測定する方法を説明する。
【0018】
まず、低倍カメラ11及び高倍カメラ12に光コネクタ端面9aが対向するように、光コネクタ9を載置台8上にセットする。そして、光コネクタ9の後方にある照射用光源24が光を点灯させる。それにより、光コネクタ端面9aのファイバ穴21の端部からは低倍カメラ11及び高倍カメラ12に向けて光(ファイバ穴出射光)が出射される。また、光コネクタ端面9aのガイド穴22の端部からも低倍カメラ11及び高倍カメラ12に向けて光(ガイド穴出射光)が出射される(S10)。
【0019】
次に、カメラ支持部10を駆動させ、低倍カメラ11で撮像した右側G穴22Aのガイド穴出射光の光像をモニタ25(図2参照)に表示させる。照射用光源24によって、右側G穴22A内には後方から光を導入しているため、モニタ25上では、右側G穴22Aを透過したガイド穴出射光は円形の光像として取得される。なお、低倍カメラ11は、ガイド穴22を撮像可能な程度の倍率に設定している。そして、そのガイド穴出射光の円形の光像から中心点を求め、右側G穴22Aから出射されるガイド穴出射光の中心位置を求める。ここで、ガイド穴22のエッジ検出によって、ガイド穴22の中心位置を測定する方法について説明する。図7に示すように、ガイド穴22のモニタ25における輝度変化を、Y軸方向及びZ軸方向で調べ、その変化点をエッジとして推定する。そして、複数得られたエッジ位置の組み合わせにより円を特定し、円の方程式によって光像の中心位置を算出する。
【0020】
その後、カメラ支持部10を駆動させて、左側G穴22Bのガイド穴出射光の光像をモニタ25に表示させる。そして、右側G穴22Aと同様に、左側G穴22Bの円形の光像から中心点を求めて、左側G穴22Bから出射されるガイド穴出射光の光像の中心位置を求める。そして、右側G穴22Aと左側G穴22Bのガイド穴出射光の光像の中心位置がモニタ25の水平基準線上に位置するように、傾斜テーブル7を駆動させると共に、カメラ支持部10をZ軸方向に駆動させる(S12)。その後、測定精度を向上させるため、カメラ支持部10を固定し、低倍カメラ11及び高倍カメラ12の位置を固定する。
【0021】
次に、Yテーブル5bを駆動させ、高倍カメラ12で撮像したファイバ穴21の右端部をモニタ25に表示させる。そして、図5に示すように、Xテーブル5aを駆動させ、ファイバ穴21近傍の右側の特定位置(右側基準位置)で高倍カメラ12の焦点合わせを行う。同様に、ファイバ穴21の左端部をモニタ25に表示させ、ファイバ穴21近傍の左側の特定位置(左側基準位置)で、高倍カメラ12の焦点合わせを行う。そして、右側基準位置と左側基準位置との焦点合わせから、焦点距離の差を算出し、これに基づいてX軸方向のずれを求める。そして、右側基準位置と左側基準位置とを結ぶ直線のY軸方向に対する傾き、つまり、光コネクタ端面9aがY軸方向に対してどの程度前後に傾いているかを算出する(S14)。そして、この傾きの値が、許容範囲以上である場合は、光コネクタ9を再度セットし直し、許容範囲内に収まるまで前述と同様の動作を繰り返す(S16)。
【0022】
再び、低倍カメラ11によって、右側G穴22Aをモニタ25に表示させて、前述の方法によって右側G穴22Aのガイド穴出射光の光像の中心位置を求める。同様に、載置台8をY軸方向に移動させて、左側G穴22Bのガイド穴出射光の光像の中心位置を求める(S18)。中心位置を求める際は、予め算出された光コネクタ端面9aのX軸方法に対する傾きに基づいてXテーブル5aを駆動させることによって、低倍カメラ11の焦点合わせが行われる。
【0023】
その後、高倍カメラ12に切り替え、8つのファイバ穴21のファイバ穴出射光の光像の中心位置を一つずつ求める(S20)。中心位置を求める際は、Yテーブル5bを駆動させるだけで、それぞれのファイバ穴出射光の光像はモニタ25内に収められ、また、予め算出された光コネクタ端面9aのX軸方向に対する傾きに基づいてXテーブル5aを駆動させることで、高倍カメラ12の焦点合わせが行われる。なお、ファイバ穴出射光の光像の中心位置は、ガイド穴出射光の光像の中心位置検出と同様、エッジ検出により光像の円の方程式を算出することによって求める。
【0024】
次に、モニタ25を低倍カメラ11に切り替え、右側G穴22Aのガイド穴出射光の光像をモニタ25に表示させる。そして、低倍カメラ11の焦点合わせを行った後、Xテーブル5aを駆動させて、光コネクタ端面9aを低倍カメラ11から50ミクロン離間させる。この状態で、右側G穴22Aのガイド穴出射光の光像の中心位置を求める。また、予め算出された光コネクタ端面9aのX軸方向に対する傾きに基づいて、光コネクタ端面9aと低倍カメラ11とが同一距離に保たれるようにX−Yテーブル5を駆動させ、右側G穴22Bのガイド穴出射光の光像の中心位置を求める(S18)。
【0025】
続いて、モニタ25を高倍カメラ12に切り替え、光コネクタ端面9aとカメラ11,12との距離を保ったまま、右端のファイバ穴出射光の光像をモニタ25に表示させる。そして、右端のファイバ穴21のファイバ穴出射光の光像の中心位置を求める。また、光コネクタ端面9aのX軸方向に対する傾きに基づいて、光コネクタ端面9aと高倍カメラ12とが同一距離に保たれるようにX−Yテーブル5を駆動させ、8つのファイバ穴出射光の光像のそれぞれの中心位置を求める(S20)。
【0026】
以上のように、カメラ11,12と光コネクタ端面9aとの距離を、焦点距離から50ミクロンずつ増加させて、ガイド穴出射光及びファイバ穴出射光の光像の中心位置を指定回数(例えば、4回)だけ測定する(S22)。それにより、焦点距離において求められた光像の中心位置のY軸位置を基準としたY軸方向の変化量を、各ガイド穴出射光及び各ファイバ穴出射光について求める。同様に、焦点距離において求められた光像の中心位置のZ軸位置を基準としたZ軸方向の変化量についても求める。
【0027】
ここで、例えば、右側G穴22Aのガイド穴出射光の光像における、中心位置のY軸方向の変化量及びZ軸方向の変化量を図8に示す。図8(a)のグラフの横軸は、光コネクタ端面9aと低倍カメラ11との間の距離であり、縦軸は、光像の中心位置のY軸位置を基準とした中心位置のY軸方向の変化量である。ガイド穴22に角度ずれが生じている場合、図のように、それぞれの距離における中心位置のY軸位置を示す測定点Pyは、ほぼ比例的に増加(又は減少)する。従って、最小二乗法により、測定点Pyの近似直線を求めて、その近似直線の傾き(θy)を求める。
【0028】
同様に、縦軸が、光像の中心位置のZ軸位置を基準とした中心位置のZ軸方向の変化量であるグラフ(図8(b)参照)においても、最小二乗法により、測定点Pzの近似直線を求めて、その近似直線の傾き(θz)を求める。求められた傾きθyは、X−Y平面内におけるガイド穴出射光の傾きであり、傾きθzは、X−Z平面内におけるガイド穴出射光の傾きである(S24)。
【0029】
そして、以上のようにして求められたガイド穴出射光の傾き(出射方向)は、右側G穴22Aが形成されている方向(形成方向)と同一であると推定されるため、傾きθy及びθzを右側G穴22Aの形成方向として特定する。また、同様にして、左側G穴22B及び8本のファイバ穴21の形成方向を特定する。そして、設計時に設定されたガイド穴22及びファイバ穴21の形成方向と、上述のようにして特定された形成方向とを比較することによって、それぞれの角度ずれを測定する(S26)。
【0030】
以上に示したように、カメラ11,12の焦点距離において、ガイド穴出射光及びファイバ穴出射光を撮像し、その後、光コネクタ端面9aを50ミクロンずつ離間させて4回の撮像を行うことにより、ガイド穴22及びファイバ穴21の角度ずれが測定される。
【0031】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、光コネクタは、8心のMTコネクタに限定されず、4心や16心のMTコネクタの他、単心フェルールでもよい。また、出射光の中心位置測定の繰り返し回数は4回に限らず、2回や10回でもよい。さらに、カメラ11,12と載置台8との相対的な移動には、X−Yテーブル5のみによって移動される場合や、カメラ支持部10のみによって移動される場合や、X−Yテーブル5とカメラ支持部10を同時に移動させる場合がある。また、光ファイバを平面的に配列させた多心コネクタの場合、低倍カメラと高倍カメラの両方を具備しなくとも、高倍カメラだけで、ファイバ穴とガイド穴の両方の測定を行うことができる。また、ファイバ穴が一列の場合に限られず、ファイバ穴が複数列の光コネクタ、いわゆる多次元コネクタの測定も可能である。
【0032】
【発明の効果】
本発明に係る光コネクタ測定方法は、ファイバ穴が形成された光コネクタを搭載させる載置台と、光コネクタの後方からファイバ穴に光を導入する光源と、載置台に搭載された光コネクタの端面に対向する撮像手段と、撮像手段の撮像軸線の延在方向に沿う方向(X方向)に、ファイバ穴が延在するように光コネクタを搭載させた載置台と撮像手段とを相対的に移動させる移動手段とを備えた光コネクタ測定装置であって、撮像手段は、移動手段によって相対的に移動されることにより、撮像軸線上の少なくとも2つの異なる位置において、ファイバ穴の端部から撮像手段に向けて出射されるファイバ穴出射光を撮像し、ファイバ穴出射光の輝度を、撮像軸線に対して直交する方向(Y方向)とX方向及びY方向に直交する方向(Z方向)とにおいて測定することにより、光コネクタに形成された穴の角度ずれを高精度で非破壊的に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光コネクタ測定方法に適用する光コネクタ測定装置の一実施形態を示す平面図である。
【図2】光コネクタ測定装置を示す正面図である。
【図3】光コネクタ測定装置を示す左側面図である。
【図4】光コネクタ(フェルール)を示す斜視図である。
【図5】図4の光コネクタを端面側から見た正面図である。
【図6】光コネクタのファイバ穴及びガイド穴の角度ずれを測定する方法を示すフローチャートである。
【図7】フェルールのガイドピン穴の中心検出方法を示した図である。
【図8】ガイド穴出射光の光像の中心位置のY軸方向及びZ軸方向の位置変化を示したグラフである。
Claims (4)
- ファイバ穴が形成された光コネクタを搭載させる載置台と、
前記光コネクタの後方から前記ファイバ穴に光を導入する光源と、
前記載置台に搭載された前記光コネクタの端面に対向する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像軸線の延在方向に沿う方向(X方向)に、前記ファイバ穴が延在するように前記光コネクタを搭載させた前記載置台と前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段とを備えた光コネクタ測定装置であって、
前記撮像手段は、前記移動手段によって相対的に移動されることにより、前記撮像軸線上の少なくとも2つの異なる位置において、前記ファイバ穴の端部から前記撮像手段に向けて出射されるファイバ穴出射光を撮像し、
前記ファイバ穴出射光の輝度を、前記撮像軸線に対して直交する方向(Y方向)と前記X方向及び前記Y方向に直交する方向(Z方向)とにおいて測定することを特徴とする光コネクタ測定方法。 - 前記撮像軸線上の少なくとも2つの異なる位置で撮像された前記ファイバ穴出射光の光像の変化量から、前記ファイバ穴出射光の出射方向を検出することを特徴とする請求項1記載の光コネクタ測定方法。
- 前記光コネクタは、ガイド穴を有するMTコネクタであり、前記光源は、前記光コネクタの後方から前記ガイド穴に光を導光し、前記撮像手段は、さらに前記ガイド穴の端部から前記撮像手段に向けて出射されるガイド穴出射光を撮像し、
前記ガイド穴出射光の輝度を、前記撮像軸線に対して直交する方向(Y方向)と前記X方向及び前記Y方向に直交する方向(Z方向)とにおいて測定することを特徴とする請求項1又は2記載の光コネクタ測定方法。 - 前記撮像軸線上の少なくとも2つの異なる位置で撮像された前記ガイド穴出射光の光像の変化量から、前記ガイド穴出射光の出射方向を検出することを特徴とする請求項3記載の光コネクタ測定方法。
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