JP4828194B2 - 光コネクタプラグ用クランプ装置およびこれを具備した顕微干渉計装置 - Google Patents

Description

本発明は、顕微干渉計装置（「干渉顕微鏡装置」とも称される）を用いて、フェルールの先端部の形状等を測定解析する際に、フェルールを保持してなる光コネクタプラグを、測定系に対し位置決めして保持する技術に関し、特に、フェルールを保持するプラグ部材が内筒と外筒とからなる場合に好適な光コネクタプラグ用クランプ装置およびこれを具備した顕微干渉計装置に関する。

従来、フェルール先端面における球面偏心量等の測定を顕微干渉計により行なう際に、測定対象となるフェルールを保持してなる光コネクタプラグを、顕微干渉計装置に対し位置決めして保持するためのクランプ装置が、本願出願人により提案されている（下記特許文献１、２参照）。

一般に、光コネクタプラグには、相手側と接続される際の位置合わせの指標となるキー（またはキー溝）が形成されており、フェルール先端面の球面偏心量等は、このキー位置を基準として測定される。しかし、光コネクタプラグにおいては、フェルールを収容する筒状のプラグ部材とフェルールとの間に、製造公差による所定量のガタ（特に、光コネクタプラグの中心軸周りに、フェルールがプラグ部材に対して相対的に回転する誤差）が許容されているため、プラグ部材側のキー位置に対するフェルールの位置が一意に定まらないという問題がある（下記特許文献３参照）。

そこで、下記特許文献１に開示されたクランプ装置は、測定時中にフェルールとプラグ部材とが相対的な回転ずれを起こさないように、クランプ装置がフェルールを保持している間、プラグ部材の回転を規制する回転規制部を備えている。また、下記特許文献２に開示されたクランプ装置は、回転規制部とプラグ装置との間にガタがある場合でも、光コネクタプラグを再現性良く保持し得るように、プラグ部材を押圧する押圧部を回転規制部に備えている。

特開２００４−１２９３１号公報 特開２００５−７０１０４号公報 特開２００５−６９６９７号公報

しかし、上記特許文献１、２に記載されたクランプ装置は、フェルールの位置決めをするガイド筒内にフェルールを挿入しながら光コネクタプラグを装着していき、最終段階で回転規制部にプラグ部材を係合してプラグ部材の回転を規制するように構成されているため、次のような問題がある。

すなわち、上述のクランプ装置におけるガイド筒は、本来的には、フェルールが中心軸と直角な方向に移動することを規制するためのものであるが、ガイド筒に挿入された状態においては、ガイド筒の内周面にフェルールが接触するため、その摩擦抵抗によりフェルールの中心軸周りの回転も若干規制されることになる。このため、装着の仕方によっては、回転規制部にプラグ部材を係合する際に、ガイド筒内に挿入されたフェルールに対しプラグ部材を中心軸周りに捻る力が作用してしまい、フェルールとプラグ部材とが相対的な回転ずれを起こすことがある。このような不適正な状態で保持された光コネクタプラグは、フェルールとプラグ部材との相対位置が、測定時と使用時とで互いに異なったりするなど再現性が低いため、信頼性の高い測定結果を得られない虞があった。

また、光コネクタプラグには、プラグ部材が内筒と外筒とで構成されるものがあり（上記特許文献３参照）、このような光コネクタプラグにおいては、内筒と外筒との間にも製造公差による所定量のガタが許容されているが、上述のクランプ装置においては、このような構成の光コネクタプラグを、再現性の高い状態で保持することに対して、十分な配慮がなされていなかった。

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、光コネクタプラグの装着の仕方に左右されることなく、また、プラグ部材が内筒と外筒とで構成される光コネクタプラグであっても、これを、再現性の高い状態で保持することが可能な光コネクタプラグ用クランプ装置、およびこのようなクランプ装置を具備した顕微干渉計装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明では、外筒の回転が規制された状態においてフェルール移動を規制するとともに、フェルールの移動が規制された状態において内筒の位置決めをするようにしている。

すなわち、本発明に係る光コネクタプラグ用クランプ装置は、
外筒と、該外筒内に少なくとも一部が緩挿された状態で該外筒に保持された内筒と、該内筒内に少なくとも一部が緩挿された状態で該内筒に保持されたフェルールとを有してなる光コネクタプラグを、測定系に対し位置決めして保持するクランプ装置であって、
当該クランプ装置に前記光コネクタプラグが装着される際に前記外筒と接触し、該外筒が前記光コネクタプラグの中心軸周りに回転することを規制する外筒回転規制部と、
該外筒回転規制部により前記外筒の回転が規制された状態において前記フェルールと接触し、該フェルールが前記中心軸と直角な方向へ移動することを規制するフェルール移動規制部と、
該フェルール移動規制部により前記フェルールの移動が規制された状態において挿入される前記内筒の挿入方向に各々が延ばされ、互いに対向する接触部相互間の初期幅が前記内筒の外径よりも狭くなるように設定された一対の弾性変形部と、
予め前記一対の弾性変形部に係合するように組み込まれ、前記接触部相互間の幅を前記内筒の外径を越えない範囲で前記初期幅よりも広げる弾性変位付与部とを備え、
前記内筒が前記一対の弾性変形部の間に挿入されることによって該一対の弾性変形部が該内筒から受ける力により互いに逆向きに変位して内筒を受け入れるとともに、その各々の弾性復元力により前記それぞれの接触部から該内筒の外周面に前記中心軸と直角な方向の押圧力を作用させて該内筒が位置決めされることを特徴とする。

また、本発明に係る顕微干渉計装置は、被検体の位相情報を担持した物体光と参照光とを干渉させて得られる干渉縞を観察する顕微干渉計装置であって、上述した本発明に係る光コネクタプラグ用クランプ装置を具備してなることを特徴とするものである。

本発明による光コネクタプラグ用クランプ装置においては、外筒の回転が規制された状態でフェルールの移動が規制され、その状態で、内筒の位置決めが行なわれる。また、内筒の位置決めは、内筒位置決め部により内筒に対し中心軸と直角な方向の押圧力が作用せしめられることによりなされる。

これにより、光コネクタプラグの装着時に外筒を中心軸周りに捻るということが防止され、また、フェルールおよび外筒に対して内筒が、適正な状態で位置決めされる。したがって、光コネクタプラグを再現性の高い状態で保持することが可能となる。

また、本発明による顕微干渉計装置によれば、上述した光コネクタプラグ用クランプ装置により、光コネクタプラグを再現性の高い状態で保持することができるので、高精度で信頼性の高い測定結果を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。まず、測定対象とされるフェルールを保持してなる光コネクタプラグの構成例について、図３および図４を参照しながら説明する。図３は光コネクタプラグの斜視図であり、図４はその断面図である。

＜光コネクタプラグの構成＞
図４に示す光コネクタプラグ（以下「プラグ」と略称することがある）４００は、筒状のプラグ部材４１０と、該プラグ部材４１０内に収容された垂直球面研磨型のフェルール４２０とを備えてなり、プラグ部材４１０は、外筒４０２と、該外筒４０２内に一部が収容、保持された内筒４０４とから構成されている。一方、フェルール４２０は、例えばジルコニアセラミックからなるフェルール本体４２１の外径中心に光ファイバ４３０の一端部を保持してなり、その先端面４２２は、不図示の相手側フェルールの先端面と密着し易いように凸球面状に研磨されている。

また、図４に示すように、フェルール本体４２１の後端部には、鍔部４２３と円筒部４２４とからなるフェルール保持具４２５が取り付けられている。フェルール４２０は、上記円筒部４２４にコイルバネ４２６が取り付けられた状態で上記内筒４０４内に収容され、内筒４０４の内面に形成された段部４１４と、外筒４０２の内面に形成された段部４１６とにより図中左右方向（プラグ４００の中心軸Ｗの延伸方向）への抜脱がそれぞれ規制されている。また、上記コイルバネ４２６の弾性によって、フェルール４２０は前方に向けて定圧付勢されており、その先端面４２２が不図示の相手側フェルールの先端面に対し押圧されるように構成されている。

また、フェルール保持具４２５の鍔部４２３には、中心軸Ｗを挟んで互いに対向する位置に、一対のキー溝部４２７（一方のみ図示）が形成されており、内筒４０４の内面には、この一対のキー溝部４２７と係合する一対のキー部（図示略）が形成されている。これら鍔部４２３側のキー溝部４２７と、内筒４０４側のキー部とが係合することにより、フェルール４２０の内筒４０４に対する中心軸Ｗ周りの回転が規制されるように構成されている。

また、外筒４０２の先端上部および先端下部には、中心軸Ｗを挟んで互いに対向する位置に、一対の孔部４１２が形成されており、内筒４０４の外面には、この一対の孔部４１２と係合する一対の凸部４１３が形成されている。これら外筒４０２側の孔部４１２と、内筒４０４側の凸部４１３とが係合することにより、内筒４０４の外筒４０２に対する図中左右方向への抜脱がそれぞれ規制されている。

さらに、図３に示すように、外筒４０２および内筒４０４は、外筒４０２内に収容された内筒４０４の中心軸Ｗ周りの回転を規制し得るような形状、大きさに形成されている。また、外筒４０２の先端側面部には、相手側プラグと係合される際の位置合わせの指標（ガイド）となる凸状のキー部４１８が設けられている
上述したように、外筒４０２に対する内筒４０４の中心軸Ｗ周りの回転、および内筒４０４に対するフェルール４２０の中心軸Ｗ周りの回転は規制されているが、上述した各部材間には、それぞれの製造公差により若干のガタがあり、このためプラグ部材４１０に対してフェルール４２０は、中心軸Ｗ周りに所定の角度範囲での角度ずれが生じることが許容されている。

＜光コネクタプラグ用クランプ装置の構成＞
次に、本発明による光コネクタプラグ用クランプ装置の実施形態について、図１および図２を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る光コネクタプラグ用クランプ装置の断面図、図２はその裏面側からの分解斜視図である。なお、図２においては、構成をかなり簡略化して示している。

図１、図２に示す光コネクタプラグ用クランプ装置（以下、単に「クランプ装置」と称することがある）３００は、上述したプラグ４００（図３、図４参照）を、測定系に対し位置決めして保持するものであり、クランプ体３１０、内筒位置決め部材３２０、弾性変位付与部材３３０、および外筒回転規制部材３４０を備えてなる。

上記クランプ体３１０は、図１に示すように、円環状の縁部３１１を有する円板状の部材で構成されており、図中上部から図中下部へ向かって延びる切欠部３１２によって、部分的に分割されている。また、クランプ体３１０は、クランプ装置３００の中心軸Ａの延伸方向に突出した円筒状のガイド筒３１３を備えている。このガイド筒３１３は、フェルール移動規制部を構成するものであり、その内径は、図３、図４に示すフェルール本体４２２の外径と略同寸法に構成されている。すなわち、このガイド筒３１３は、フェルール本体４２２が挿通された際に、その内周面がフェルール本体４２２の外周面と接触することにより、フェルール４２０が上記中心軸Ａと直角な方向へ移動することを規制するようになっている。

また、このクランプ体３１０には操作レバー３１４が設けられており、この操作レバー３１４を操作することにより、上記ガイド筒３１３内に挿通されたフェルール本体４２２を、プラグ４００およびクランプ装置３００の各中心軸Ｗ，Ａが互いに重なった状態で把持し得るように構成されている。なお、このクランプ体３１０の基本的な構成および作用は、前掲の特許文献２に開示されたものと同様であるので、より詳細な部分についてはそれを参照されたい。

上記内筒位置決め部材３２０は、図２に示すように、円環状の基部３２１と、該基部３２１から上記クランプ体３１０に向けて突出する左右一対の押圧部３２２とを備えてなる。この一対の押圧部３２２は、内筒位置決め部を構成するものであり、クランプ装置３００にプラグ４００が装着される際に、上記内筒４０４と接触し、該内筒４０４に対し上記中心軸Ｗと直角な方向に作用する押圧力を付与することにより、該内筒４０４を位置決めするように構成されている。より詳細には、一対の押圧部３２２は、中心軸Ａを挟んで互いに対向する接触部３２３と弾性変位部３２４とを備えている。それぞれの接触部３２３間の距離は、上記内筒４０４の左右の幅よりも若干短く構成されており、クランプ装置３００にプラグ４００が装着される際に、各接触部３２３が上記内筒４０４の左右両側面に両側から挟むように接触するようになっている。一方、弾性変位部３２４は、各接触部３２３が内筒４０４に接触する際に、内筒４０４から受ける力により弾性的に変位するようになっており、一対の押圧部３２２は、この弾性変位部３２４が復元しようとする力により上記押圧力を内筒４０４に作用せしめるように構成されている。

上記弾性変位付与部材３３０は、図２に示すように、円環状の基部３３１と、該基部３３１から上記内筒位置決め部材３２０に向けて突出する上下一対の弾性変位付与片３３２とを備えてなる。この一対の弾性変位付与片３３２は、弾性変位付与部を構成するものであり、上記一対の押圧部３２２と接触することにより、上記弾性変位部３２４に予め所定の変位量を付与するように構成されている。より詳細には、一対の弾性変位付与片３３２の各先端部には、一対の押圧部３２２の各接触部３２３間に挿入される差込部３３３が設けられている。差込部３３３の幅は、各接触部３２３間の距離よりも若干長く、かつ上記内筒４０４の左右の幅よりも若干短く構成されており、差込部３３３が各接触部３２３間に挿入されることにより、一対の押圧部３２２を若干押し広げた状態（弾性変位部３２４に所定の変位量を付与した状態）に維持するようになっている。

上記外筒回転規制部材３４０は、図２に示すように、円板状の基部３４１と、該基部３４１から突出する円柱状のプラグ装着部３４２とを備えてなる。これら基部３４１およびプラグ装着部３４２には、中心軸Ａ方向に延びる外筒挿通孔３４３が形成されている。この外筒挿通孔３４３は、外筒回転規制部を構成するものである。すなわち、この外筒挿通孔３４３は、図３に示すキー部４１８と係合する溝部３４４を備えるとともに、外筒４０２内に挿入された際に外筒４０２と接触し、該外筒４０２の上記中心軸Ｗ周りの回転を規制し得るような形状、大きさに形成されている。

上述した内筒位置決め部材３２０、弾性変位付与部材３３０、および外筒回転規制部材３４０は、図１に示すように、それぞれの基部３２１，３３１，３４１がこの順に互いに重ねられた状態で、クランプ体３１０の縁部３１１内に組み込まれ、複数のネジ３０１（１つのみ例示）によりクランプ体３１０に固定される。

＜光コネクタプラグ用クランプ装置の作用＞
以下、上述したクランプ装置３００の作用について、図５を用いて説明する。図５は上記光コネクタプラグ用クランプ装置４００の作用を示す図であり、同図（ａ）は外筒４０２の回転を規制した状態を、同図（ｂ）はフェルール４２０の移動を規制した状態を、同図（ａ）は内筒４０４を位置決めした状態を、それぞれ示している。

図５（ａ）に示すようにプラグ４００は、クランプ装置３００に装着される際、まず、外筒４０２が外筒回転規制部材３４０の外筒挿通孔３４３内に挿入される。このとき、外筒挿通孔３４３の内面が外筒４０２の外面と接触し、外筒４０２が上記中心軸Ｗ周りに回転することが規制される。なお、この時点では、フェルール本体４２１はガイド筒３１３内に挿入されていない。このため、プラグ４００の装着時に外筒４０２が中心軸Ｗ周りに捻られ、フェルール４２０に対して相対的な回転ずれを起こすことがない。

次に、図５（ｂ）に示すようにプラグ４００は、外筒挿通孔３４３により外筒４０２の回転が規制された状態で、フェルール本体４２１がガイド筒３１３内に挿入される。このとき、ガイド筒３１３の内周面がフェルール本体４２１の外周面と接触し、これによりフェルール４２０が中心軸Ａと直角な方向へ移動することが規制される。

次いで、図５（ｃ）に示すようにプラグ４００は、ガイド筒３１３によりフェルール４２０の移動が規制された状態で、内筒４０４の先端部が内筒位置決め部材３２０の各接触部３２３の間に挿入される。このとき、図２に示す弾性変位部３２４が、内筒４０４から受ける力により弾性的に変位し、この弾性変位部３２４が復元しようとする力により、一対の押圧部３２２は、内筒４０４に対し中心軸Ｗと直角な方向の押圧力を作用せしめて、該内筒４０４を位置決めする。なお、弾性変位付与部材３３０により、弾性変位部３２４には予め所定の変位量が付与されているので、内筒４０４が上記各接触部３２３と接触し始めた段階から適正な押圧力を内筒４０４に作用させ得る。このため、フェルール４２０および外筒４０２に対して内筒４０４を、再現性の高い適正な状態に位置決めすることが可能である。

さらに、操作レバー３１４を操作して、ガイド筒３１３内に挿通されたフェルール本体４２２を把持することにより、クランプ装置３００へのプラグ４００の装着が完了し、これにより、プラグ４００およびクランプ装置３００の各中心軸Ｗ，Ａが互いに重なった状態で、プラグ４００がクランプ装置３００により保持される。

＜顕微干渉計装置の構成＞
以下、本発明による顕微干渉計装置の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は本発明の一実施形態に係る顕微干渉計装置の一部を破断して示す斜視図である。

図６に示す顕微干渉計装置１は、底板２、前板３（一部破断して図示）、後板４、隔壁板５およびカバーケース６（一部破断して図示）からなる装置筐体の内部に、電源部７、コントロールボックス８および干渉計本体部１０を備えている。これらのうち、干渉計本体部１０は、対物レンズユニット１１、ピエゾユニット１２、ハーフミラー・光源ユニット１３、結像レンズユニット１４、ミラーボックス１５およびＣＣＤカメラユニット１６を備えてなる。また、上記前板３には、フォーカス調整ネジ２０が設けられており、このフォーカス調整ネジ２０のツマミ部２２を回転させることにより、干渉計本体部１０のフォーカス調整を行なえるようになっている。

この干渉計本体部１０は、対物レンズユニット１１の前方の所定位置に保持された微小な被検体（不図示）に、不図示の光源からの光を参照光と分割して照射し、被検体から反射してきた物体光を参照光と干渉させて得られる干渉縞の形状や変化を測定解析することにより、被検体の表面形状の３次元計測や物性の測定を行なえるようになっている。

また、上記前板３には、傾斜調整装置１００が配されている。この傾斜調整装置１００は、互いに対向配置された一対のＬ字状の第１および第２の基部材１１０，１２０を備え、第１および第２の傾斜調整ネジ１４０，１５０を操作することにより、支点部１３０を中心として、第１の基部材１１０に対する第２の基部材１２０の傾きを２軸調整できるようになっている。

この傾斜調整装置１００の第２の基部材１２０には、クランプ保持具２００が取り付けられている。クランプ保持具２００は、前段部２１０と後段部２２０とそれらを繋ぐ連結部２３０とを有してなり、その前段部２１０を３個の取付ネジ２４０により上記第２の基部材１２０に固定されている。クランプ保持具２００の後段部２２０は、対物レンズユニット１１の前面側に位置し、その中央部には、保持用凹部２２１が形成されており、この保持用凹部２２１内にクランプ装置３００´を保持している。このクランプ装置３００´は、上述したクランプ装置３００とは態様が異なる従来技術のものである。なお、この顕微干渉計装置１の基本的な構成および作用は、前掲の特許文献２に開示されたものと同様であるので、より詳細な部分についてはそれを参照されたい。

図６に示すクランプ装置３００´に替えて、上述したクランプ装置３００をクランプ保持具２００に取り付けることができる。このクランプ装置３００を具備した顕微干渉計装置１によれば、クランプ装置３００により上述したプラグ４００を再現性の高い状態で保持することができるので、高精度で信頼性の高い測定結果を得ることが可能となる。

なお、上記実施形態におけるクランプ装置３００および顕微干渉計装置１は、垂直球面研磨型のフェルール４２０の測定以外にも、斜め球面研磨型のフェルールや斜め平面研磨型のフェルール、あるいは垂直平面研磨型のフェルールの測定にも用いることが可能である。

光コネクタプラグ用クランプ装置の断面図 光コネクタプラグ用クランプ装置の裏面側からの分解斜視図 光コネクタプラグの斜視図 光コネクタプラグの断面図 光コネクタプラグ用クランプ装置の作用を示す図 顕微干渉計装置の斜視図

符号の説明

１ 顕微干渉計装置
２ 底板
３ 前板
４ 後板
５ 隔壁板
６ カバーケース
７ 電源部
８ コントロールボックス
１０ 干渉計本体部
１１ 対物レンズユニット
１２ ピエゾユニット
１３ ハーフミラー・光源ユニット
１４ 結像レンズユニット
１５ ミラーボックス
１６ ＣＣＤカメラユニット
２０ フォーカス調整ネジ
２２ ツマミ部
１００ 傾斜調整装置
１１０ 第１の基部材
１２０ 第２の基部材
１３０ 支点部
１４０ 第１の傾斜調整ネジ
１５０ 第２の傾斜調整ネジ
２００ クランプ保持具
２１０ 前段部
２２０ 後段部
２２１ 保持用凹部
２３０ 連結部
２４０ 取付ネジ
３００ 光コネクタプラグ用クランプ装置（クランプ装置）
３００´ 従来のクランプ装置
３０１ ネジ
３１０ クランプ体
３１１ 縁部
３１２ 切欠部
３１３ ガイド筒（フェルール移動規制部）
３１４ 操作レバー
３２０ 内筒位置決め部材
３２１ 基部
３２２ 押圧部（内筒位置決め部）
３２３ 接触部
３２４ 弾性変位部
３３０ 弾性変位付与部材
３３１ 基部
３３２ 弾性変位付与片（弾性変位付与部）
３３３ 差込部
３４０ 外筒回転規制部材
３４１ 基部
３４２ プラグ装着部
３４３ 外筒挿通孔（外筒回転規制部）
３４４ 溝部
４００ 光コネクタプラグ（プラグ）
４０２ 外筒
４０４ 内筒
４１０ プラグ部材
４１２ 孔部
４１３ 凸部
４１４，４１６ 段部
４１８ キー部
４２０ フェルール
４２１ フェルール本体
４２２ 先端面
４２３ 鍔部
４２４ 円筒部
４２５ フェルール保持具
４２６ コイルバネ
４２７ キー溝部
４３０ 光ファイバ
Ａ （光コネクタプラグの）中心軸
Ｗ （クランプ装置の）中心軸

Claims (2)

1. 外筒と、該外筒内に少なくとも一部が緩挿された状態で該外筒に保持された内筒と、該内筒内に少なくとも一部が緩挿された状態で該内筒に保持されたフェルールとを有してなる光コネクタプラグを、測定系に対し位置決めして保持するクランプ装置であって、
   当該クランプ装置に前記光コネクタプラグが装着される際に前記外筒と接触し、該外筒が前記光コネクタプラグの中心軸周りに回転することを規制する外筒回転規制部と、
   該外筒回転規制部により前記外筒の回転が規制された状態において前記フェルールと接触し、該フェルールが前記中心軸と直角な方向へ移動することを規制するフェルール移動規制部と、
   該フェルール移動規制部により前記フェルールの移動が規制された状態において挿入される前記内筒の挿入方向に各々が延ばされ、互いに対向する接触部相互間の初期幅が前記内筒の外径よりも狭くなるよう設定された一対の弾性変形部と、
   予め前記一対の弾性変形部に係合するように組み込まれ、前記接触部相互間の幅を前記内筒の外径を越えない範囲で前記初期幅よりも広げる弾性変位付与部とを備え、
   前記内筒が前記一対の弾性変形部の間に挿入されることによって該一対の弾性変形部が該内筒から受ける力により互いに逆向きに変位して内筒を受け入れるとともに、その各々の弾性復元力により前記それぞれの接触部から該内筒の外周面に前記中心軸と直角な方向の押圧力を作用させて該内筒が位置決めされることを特徴とする光コネクタプラグ用クランプ装置。
2. 被写体の位相情報を担持した物体光と参照光とを干渉させて得られる干渉縞を観察する顕微干渉計装置であって、
   請求項１記載の光コネクタプラグ用クランプ装置を具備してなることを特徴とする顕微干渉計装置。

Images