JP6553581B2 - 光コネクタ端面検査装置とその合焦画像データ取得方法 - Google Patents

Description

本発明は、端面検査装置に関し、例えば、光コネクタの端面の検査を行なう光コネクタ端面検査装置に関する。

各種の通信に用いられる光ファイバケーブルの末端には、中継用あるいは他機器との接続用の光コネクタが設けられている。光コネクタは、円筒状に形成されたフェルールの内周部に光ファイバが挿通され、フェルールを保持して他機器や中継用のアダプタに接続して固定させるプラグハウジングが装着されて構成されている。

この光コネクタは、接続部であるフェルール（光ファイバを含む）の端面に傷や汚れがあると光ファイバの通信品質が低下する。このため、光ファイバケーブルを接続する際には、形成した光コネクタのフェルールの端面の状態を検査する端面検査装置が使われている。

この端面検査装置は、光コネクタのフェルールの端面をカメラで撮像し、撮像した画像を拡大して観察し、傷や汚れを発見していた。

非特許文献１には、カメラで撮像した画像のピントを操作者が手動で微調整し、ピントの合った画像を取得することが開示されている。

しかしながら、このような端面検査装置では、操作者は、ピントが合うように手動で微調整しなければならず、微調整に時間がかかっていた。また、操作者は、さらに端面検査装置の表示部に表示される画像を見ながらピントが合った画像の取得の操作をしなければならず、ピントの合った画像の取得に時間がかかっていた。

このような課題に対応するため、特許文献１では、オートフォーカスで光コネクタのフェルールの端面にピントを合わせて撮像した画像データを画像処理することが提案されている。

特開２００４−７７３７６号公報

村上太一、牧 達幸、福嶋大輝、山崎智英、「ＭＴ９０８３ アクセスマスタ Ｆｉｂｅｒ Ｖｉｓｕａｌｉｚｅｒおよび光コネクタ端面検査機能の開発」、アンリツテクニカル、Ｎｏ．８９、２０１４年３月ｈｔｔｐ：／／ｄｏｗｎｌｏａｄｆｉｌｅ．ａｎｒｉｔｓｕ．ｃｏｍ／ＲｅｆＦｉｌｅｓ／ｊａ−ＪＰ／Ａｂｏｕｔ−Ａｎｒｉｔｓｕ／Ｒ＿Ｄ／Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ／８９／８９＿０１１．ｐｄｆ

しかしながら、このような端面検査装置にあっては、例えば、測距センサの測距情報に基づきレンズユニットのピント位置をモータで調整するようなオートフォーカス機構を使っているため、価格が高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、簡素で安価な構成で光コネクタの端面の合焦画像データを取得することができる光コネクタ端面検査装置を提供することを目的としている。

本発明の光コネクタ端面検査装置は、所定の位置に固定された光コネクタの端面の像を画像センサの位置に結像させる光学系と、操作者の手動操作により前記光学系のピント位置を動かす光学系駆動機構と、操作者が前記光学系駆動機構を前記手動操作して前記光コネクタの端面にピントが合う位置を１回通過させるのと並行して予め設定された時間間隔で前記画像センサの出力する画像データを取得し、前記画像データのピントが合っているか否かを判定し、ピントが合った画像データを検出すると当該ピントが合った画像データを画像解析部に出力して前記光コネクタの端面の良否判定を行なわせる焦点検出部と、を備えるものである。

この構成により、操作者が光学系駆動機構を手動操作して光コネクタの端面にピントが合う位置を１回通過させるのと並行して予め設定された時間間隔で画像データが取得され、ピントが合っているか否かが判定され、ピントが合った画像データが検出されると当該ピントが合った画像データが画像解析部に出力されて光コネクタの端面の良否判定が行なわれる。このため、光学系駆動機構が手動操作されピント位置が光コネクタの端面付近に移動されると、ピント位置付近での画像データを取得することができ、簡素で安価な構成で光コネクタの端面の合焦画像データを取得することができる。

また、本発明の光コネクタ端面検査装置において、焦点検出部は、前記画像データの一部分によりピントが合っているか否かを判定するものである。

この構成により、画像データの一部分を参照してピントが合っているか否かが判定される。このため、画像データの全体を参照して合焦の判定をするよりも、処理負荷を軽減させることができる。

また、本発明の光コネクタ端面検査装置において、前記焦点検出部は、前記画像データから前記光コネクタの端面に存在する形状を検出し、当該形状が検出された場合に当該形状の周辺部分によりピントが合っているか否かを判定するものである。

この構成により、画像データから光コネクタの端面に存在する形状が検出され、その形状が検出された場合にその形状の周辺部分を参照してピントが合っているか否かが判定される。このため、画像データの全体を参照して合焦の判定をするよりも、ノイズの影響を低減させることができ、また、検査対象の光コネクタが存在する場合のみ合焦の判定を行なうことができる。

また、本発明の光コネクタ端面検査装置において、前記焦点検出部は、前記光学系駆動機構が操作されている間のみ、予め設定された時間間隔で前記画像センサの出力する画像データのピントが合っているか否かを判定するものである。

この構成により、光学系駆動機構が操作されている間のみ、予め設定された時間間隔で画像データのピントが合っているか否かが判定される。このため、合焦の判定を行なう時間を制限することができ、処理負荷を軽減させることができる。

また、本発明の光コネクタ端面検査装置の合焦画像データ取得方法は、所定の位置に固定された光コネクタの端面の像を画像センサの位置に結像させる光学系と、操作者の手動操作により前記光学系のピント位置を動かす光学系駆動機構と、を備えた光コネクタ端面検査装置の合焦画像データ取得方法であって、操作者が前記光学系駆動機構を前記手動操作して前記光コネクタの端面にピントが合う位置を１回通過させるのと並行して予め設定された時間間隔で前記画像センサにより画像データを取得するステップと、前記画像データのピントが合っているか否かを判定するステップと、前記画像データのピントが合っていると判定したことを条件に、当該ピントが合っている画像データを用いて前記光コネクタの端面の良否判定を行なうステップと、を有するものである。

この構成により、操作者が光学系駆動機構を手動操作して光コネクタの端面にピントが合う位置を１回通過させるのと並行して予め設定された時間間隔で画像データが取得され、ピントが合っているか否かが判定され、ピントが合った画像データが検出されると当該ピントが合った画像データが画像解析部に出力されて光コネクタの端面の良否判定が行なわれる。このため、光学系駆動機構が手動操作されピント位置が光コネクタの端面付近に移動されると、ピント位置付近での画像データを取得することができ、簡素で安価な構成で光コネクタの端面の合焦画像データを取得することができる。

本発明は、簡素で安価な構成で光コネクタの端面の合焦画像データを取得することができる光コネクタ端面検査装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る端面検査装置の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る端面検査装置の合焦度合判定方法を示す図である。 図３は、従来の端面検査装置の合焦度合判定方法を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る光コネクタ端面検査装置（以下、単に「端面検査装置」という）について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施形態に係る端面検査装置１は、光学系２と、光学系駆動機構３と、画像センサ４と、画像取り込み部５と、画像メモリ６と、焦点検出部７と、画像解析部８と、表示部９とを含んで構成される。

本実施形態の端面検査装置１は、不図示のコネクタ保持部に保持された光コネクタ付きの光ファイバケーブル１０の、フェルール１１及びフェルール１１に内包された光ファイバ１２の端面を、光学系２で拡大して画像センサ４で撮像するようになっている。

光学系２は、レンズ２１と、ハーフミラー２２と、照明用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）２３と、を備えている。

レンズ２１は、コネクタ保持部に保持された光ファイバケーブル１０のフェルール１１及び光ファイバ１２の端面に対向するように設置され、その光軸がフェルール１１及び光ファイバ１２の中心軸と略同軸上に位置するように設置される。

レンズ２１は、光学系駆動機構３が操作者に操作されることにより、その光軸と平行な方向に移動して、画像センサ４に結像する像のピントを調節できるようになっている。

ハーフミラー２２は、レンズ２１の後方に配置され、レンズ２１を通して照明用ＬＥＤ２３からの照明光をフェルール１１及び光ファイバ１２の端面に照射する。フェルール１１及び光ファイバ１２の端面に照射された照明光は、フェルール１１及び光ファイバ１２の端面で反射し、その反射光は、レンズ２１、ハーフミラー２２を通って画像センサ４に照射される。画像センサ４は、照射された反射光を画像データに変換して出力する。

画像取り込み部５は、画像センサ４が出力する画像データを取得し、画像メモリ６に記憶させる。画像メモリ６は、画像データを一時的に記憶しておく。

焦点検出部７は、画像メモリ６から画像データを読み出して、焦点が合っているか否かを検出する。焦点検出部７は、画像取り込み部５に画像取り込み命令を送信し、画像メモリ６に画像データを記憶させる。

焦点検出部７は、予め設定された時間間隔（例えば、３３ｍｓ間隔）で画像取り込み部５に画像データを画像メモリ６に記憶させ、記憶させた画像データそれぞれについて焦点が合っているか否かを判定する合焦度合判定処理を行なう。

焦点検出部７は、図２に示すような画像データをフィルタ処理によりエッジ変換する。焦点検出部７は、エッジ変換した画像データから、検査対象となる光ファイバ１２の端面形状である円を、パターンマッチングなどの処理により検出する。

焦点検出部７は、検査対象となる光ファイバ１２の端面形状である円を検出した場合は、図２の枠Ａのように、検出した円の周辺部分に限定して、図２の矢印のように、元の画像データに対し隣接ピクセルとの輝度差を算出し、輝度差が閾値を超えた画像データを焦点が合った合焦画像データとする。なお、図２の升目の１升が１ピクセルを表している。

従来の合焦度合判定処理では、図３に示すように、取得した画像データの横軸方向に、図３の矢印のように隣り合うピクセル間の輝度差を算出していた。焦点が合っている場合は、隣り合うピクセル間の輝度値の変化が大きくなる。焦点がずれている場合は、像がぼやけることから、隣り合うピクセルの輝度差が小さくなる。従来は、取得した画像データの全てのピクセルについて隣接ピクセルとの輝度差を算出し、輝度差が閾値を超えていれば合焦したと判定していた。

このような処理では、周辺雑音（ノイズ）や、画像データのファイル形式に依存した圧縮画像を展開する際に生じるブロックノイズなどの影響で誤検出する場合があった。

また、端面検査装置１に光ファイバケーブル１０が挿入されているか否かを検出できない構成の場合、光ファイバケーブル１０が挿入されていないのにも関わらず合焦度合判定処理を行ない、誤検出してしまう。

本実施形態の合焦度合判定処理では、ノイズの影響を受けずに、また確実に光ファイバケーブル１０が挿入されているときのみ判定を行なうことができる。

焦点検出部７は、焦点の合った合焦画像データを検出すると、その画像データを画像解析部８に出力する。

画像解析部８は、焦点検出部７が検出した合焦画像データに基づき、フェルール１１や光ファイバ１２に傷や汚れ、ゴミ等の要素がどの程度含まれるかを調べ、端面の良否判定を行なう。

表示部９は、画像解析部８の出力するフェルール１１や光ファイバ１２の端面の画像や、端面の良否判定の結果などを表示する。表示部９は、液晶ディスプレイ等の画像表示機器で構成される。

ここで、端面検査装置１は、図示しないコンピュータ装置によって構成される。このコンピュータ装置は、それぞれ図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ハードディスク装置と、入出力ポートと、操作入力装置（ハードキー、タッチパネルなど）とを有する。

このコンピュータ装置のＲＯＭ及びハードディスク装置には、コンピュータ装置を端面検査装置１として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータ装置は、端面検査装置１として機能する。

このように、本実施の形態において、焦点検出部７、画像解析部８は、ＣＰＵによって構成される。

このような構成の端面検査装置１において、光ファイバケーブル１０のフェルール１１及び光ファイバ１２の端面を検査する場合、端面検査装置１の電源が投入されると（検査対象は未取付）、焦点検出部７は、予め設定された時間間隔で画像取り込み部５に画像データを画像メモリ６に記憶させ、記憶させた画像データそれぞれについて合焦度合判定処理を開始する。この場合、焦点検出部７は、画像データ中に検査対象となる光ファイバ１２の端面形状である円を検出できないため、輝度差の算出などの処理は行なわない一方、画像解析部８に画像データを出力する。なお、順次取り込まれる当該画像データは、後述の判定結果と合焦画像データとが一緒に表示されているときを除き、そのまま表示部９に送られて表示されるようになっている。

このような状態から、光コネクタ付きの光ファイバケーブル１０がコネクタ保持部に保持され、光学系駆動機構３が操作者に操作される。例えば、レンズ２１の可動範囲の端から端までを光学系駆動機構３により移動される。この間、焦点検出部７は、画像データ中に検査対象となる光ファイバ１２の端面形状である円の検出を行ない、光ファイバケーブル１０のフェルール１１及び光ファイバ１２の端面にピントが合うレンズ２１の位置付近では、画像データ中に円が検出される。

焦点検出部７は、画像データ中に検査対象となる光ファイバ１２の端面形状である円が検出され、合焦度合判定処理で焦点が合っていると判定すると、画像データを画像解析部８に出力するとともに、画像解析部８に画像解析命令を送信する。画像解析部８は、焦点検出部７から画像解析命令を受信すると、焦点検出部７が入力した画像データに基づいて端面の合否判定を行ない、結果とともに合焦画像データを表示部９に表示させる。

このように、予め設定された時間間隔で取り込んだ画像データそれぞれについて焦点が合っているか否かを判定する合焦度合判定処理を行なっているため、光学系駆動機構３により検査対象の端面にピントが合う付近でレンズ２１を移動させるだけで、検査対象の端面にピントの合った画像データを取得し、合否判定結果を得ることができる。

なお、上述の例では、レンズ２１の可動範囲の端から端までを移動させたが、画像センサ４で取り込んだ画像データを表示部９で参照しながらピントの合っている近傍を移動させるようにしてもよい。

また、上述の例では、端面検査装置１の電源投入時から焦点検出部７は、画像データを取得し、合焦判定処理を行なうようにしたが、合焦判定処理を行なわせるスイッチ等を設け、スイッチがオンになっているときのみ画像データの取得や合焦判定処理などを行なうようにしてもよい。また、光学系駆動機構３が操作されているか否かを検出するセンサを設け、光学系駆動機構３が操作されている間だけ画像データの取得や合焦判定処理などを行なうようにしてもよい。

また、本実施形態においては、フェルール１１及び光ファイバ１２端面を検査する場合について示したが、これに限定されるものではなく、例えば、固形部材の端面を検査する場合にも用いることができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 端面検査装置（光コネクタ端面検査装置）
２ 光学系
３ 光学系駆動機構
４ 画像センサ
７ 焦点検出部
２１ レンズ
２２ ハーフミラー
２３ 照明用ＬＥＤ

Claims (5)

1. 所定の位置に固定された光コネクタの端面の像を画像センサ（４）の位置に結像させる光学系（２）と、
   操作者の手動操作により前記光学系のピント位置を動かす光学系駆動機構（３）と、
   操作者が前記光学系駆動機構を前記手動操作して前記光コネクタの端面にピントが合う位置を１回通過させるのと並行して予め設定された時間間隔で前記画像センサの出力する画像データを取得し、前記画像データのピントが合っているか否かを判定し、ピントが合った画像データを検出すると当該ピントが合った画像データを画像解析部（８）に出力して前記光コネクタの端面の良否判定を行なわせる焦点検出部（７）と、を備える光コネクタ端面検査装置。
2. 前記焦点検出部は、前記画像データの一部分によりピントが合っているか否かを判定する請求項１に記載の光コネクタ端面検査装置。
3. 前記焦点検出部は、前記画像データから前記光コネクタの端面に存在する形状を検出し、当該形状が検出された場合に当該形状の周辺部分によりピントが合っているか否かを判定する請求項２に記載の光コネクタ端面検査装置。
4. 前記焦点検出部は、前記光学系駆動機構が操作されている間のみ、予め設定された時間間隔で前記画像センサの出力する画像データのピントが合っているか否かを判定する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光コネクタ端面検査装置。
5. 所定の位置に固定された光コネクタの端面の像を画像センサ（４）の位置に結像させる光学系（２）と、
   操作者の手動操作により前記光学系のピント位置を動かす光学系駆動機構（３）と、
   を備えた光コネクタ端面検査装置の合焦画像データ取得方法であって、
   操作者が前記光学系駆動機構を前記手動操作して前記光コネクタの端面にピントが合う位置を１回通過させるのと並行して予め設定された時間間隔で前記画像センサにより画像データを取得するステップと、
   前記画像データのピントが合っているか否かを判定するステップと、
   前記画像データのピントが合っていると判定したことを条件に、当該ピントが合っている画像データを用いて前記光コネクタの端面の良否判定を行なうステップと、を有する光コネクタ端面検査装置の合焦画像データ取得方法。

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