JPH09105610A

JPH09105610A - 対象物の中心特徴部の偏りを非接触で測定する検査装置用の対象物を整列して照明する整列及び照明装置と方法

Info

Publication number: JPH09105610A
Application number: JP8200893A
Authority: JP
Inventors: Andrei Csipkes; シプクスアンドレイ; John Mark Palmquist; マークパルムクイストジョン
Original assignee: AT&T Corp; AT&T IPM Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1997-04-22
Also published as: CA2179078A1; EP0757227A2; US5657131A

Abstract

(57)【要約】【課題】非接触の検査装置において、検査精度を向上
させる。【解決手段】検査装置は、１台の特徴部映像器と１台
以上であるが好適には４台の境界切片映像器とからなる
映像装置と、終端を映像装置と整列させると共に、その
中に光を放射することなく終端を照明する整列及び照明
装置とを備えている。特徴部映像器はファイバコア端面
の映像を捕らえるように配置され、１台以上の境界切片
映像器は終端端面の対応する境界切片の映像を捕らえる
ように配置される。機械視覚装置は、特徴部映像と１つ
以上の境界切片映像とに基づいて偏りまたは偏心を決定
する。整列及び照明装置は、整列装置と独特な照明方式
を含む。整列装置は、終端端面と係合される十字状開口
部を形成する複数の整列アームを備えている。光は、フ
ァイバコアに関連する光受入れ角外の光投射角で露出領
域の方へ投射される。その結果、光は、一般にコアに入
らず、ファイバクラッディングと該クラッディングを囲
む終端支持材内で散乱して反射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、測定、検
査及び品質管理装置に関し、特に、対象物の中心特徴部
の偏り程度を非接触で測定する自動検査装置用の対象物
を整列して照明する整列及び照明装置と方法に関する。
この整列及び照明装置は、光ファイバのコアが終端の整
列面より非常にサイズが小さい場合に、検査装置が終端
の整列面の理論的な理想中心に対する光ファイバコアの
偏りの程度、すなわち偏心率、を決定することができる
ように、光ファイバ終端の端面を固定して照明するのに
特に適しているがそれに限らない。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】通信に
使用される光ファイバケーブルは光ファイバを含んでい
る。光ファイバは、光を伝えるコアと、コアを囲んで保
護するクラッディングを有する。クラッディングは、ケ
ーブルを完成させるために１つ以上の被覆、絶縁、遮蔽
及び／または支持層で順次覆われている。典型的な光フ
ァイバコアは直径が約８乃至５０ミクロンにすぎないこ
とを考慮すると、コアが正確に整列されるように２本の
光ファイバケーブルを接続するのは手ごわい仕事であ
る。

【０００３】連結されるべき光ファイバのこのように正
確な接続を確立するために、いくつかの異なる接続形態
が技術上開発された。光ファイバの接続を確立するため
の知られている形態の１つは、フェルール接続と呼ばれ
ている。フェルール接続の例は知られており、パームク
ィスト(Palmquist) の米国特許第４，７３８，５０８号
及び第４，７３８，５０７号の両方に開示されている。
他の知られている形態は双円錐接続と呼ばれている。双
円錐接続の例は知られており、リヨン(Lyons)等の米国
特許第４，７８７，６９８号に開示されている。

【０００４】上述の接続形態の両方において、連結され
るべき光ファイバケーブルの端部は終端され、終端には
周囲支持具すなわちプラグが備えられる。最高性能を可
能にしかつ光エネルギー損失及び反射をできるだけ少な
くするために、別々の光ファイバ終端の終端端面は、各
端面のコアが正確に整列されるように連結しなければな
らない。この結果を得るために、終端端面は、対応する
終端プラグの各整列面を合わせて整列させる連結構造で
連結される。フェルール終端の場合には、整列面は、直
径が約２５００ミクロンあるプラグの一般的に円筒状の
最外部の境界面である。

【０００５】さらに、双円錐終端の場合には、整列面
は、約４４００ミクロンの端面を有する斜角面である。
上述の接続のうちの一方のためにファイバ終端のアセン
ブリを成功させるには、コアの端面が終端端面の中心に
非常に近く配置されるべきことが要求される。コア端面
（直径が約８乃至５０ミクロン）は、終端整列面（フェ
ルール終端の場合の約２５００ミクロンや双円錐終端の
場合の約４４００ミクロン）より直径が非常に小さい。
さらに、整列面に対するコアの偏りまたは偏心は、２つ
の合わせられる終端の各々において１ミクロンを越える
べきでない。上記の精度を達成するためには、偏心を約
０．１ミクロンの精度にするのが望ましい。以下、偏心
を測定する従来技術をいくつか説明する。

【０００６】第１の方法は、工具製作者の顕微鏡の観測
軸に平行に位置する終端軸で終端端面を工具製作者の顕
微鏡に対して動かすことによって、コア端面と終端端面
の境界の地点をデジタル化することを含む。次いで、コ
ア及び終端の中心を決定するために、デジタル化された
地点に数式が当てはめられる。これらの２つの中心点間
の距離が偏心と定義される。

【０００７】偏心を測定する第２の方法は、終端がＶ状
支持ブロックのような取付具内で回転している間、高出
力顕微鏡でコアを観測することを含む。コアの運動は、
終端がその長手軸の回りを回転するにつれて測定され
る。コアの中心を定義する点の軌跡は、一般に、終端が
回転するにつれて円形となり、この軌跡の半径は偏心に
等しくなる。上述の技術は、双円錐接続に関するリヨン
(Lyons) 等の米国特許第４，７８７，６９８号やフェル
ール接続に関するパームクィスト(Palmquist) の米国特
許第４，７３８，５０８号に、より詳細に開示されてい
る。

【０００８】偏心を測定する第３の方法は、偏心の影響
を測定することに焦点を合わせており、無視できる偏心
を持っていることが知られている“ゴールデンコネク
タ”と呼ばれることがある基準コネクタに対する検査の
下に、終端を相互接続することを含む。連結構造で接続
を確立した後、その中を通る光伝送が測定される。偏心
は、光損失と、該光損失を偏心の関数として定義する１
つ以上の数式とに基づいて決定される。

【０００９】第４の方法は、基本的に明白であるが以下
に示される理由で時代後れになったためにうまく説明さ
れなかった方法であり、終端端面全体の映像を得て、コ
アと終端の境界にポイントを合わせることを含む。上記
の映像の発生後、偏りは、知られている数学的手法を用
いて直接計算することができる。例えば、偏りは、まず
境界ピクセル及びコアピクセルに円を適合させ、次に円
の中心を決定することによって、決定することができ、
最後に、円の中心間の偏位として偏りを計算することが
できる。

【００１０】しかしながら、現在、上記の方法は、コア
端面（直径が約８ミクロン）と終端端面（直径が２５０
０ミクロン）間の極端なサイズ不均衡のため、実際には
実行することができない。不幸にして、従来の機械視覚
装置は、典型的に５１２×５１２画素（ピクセル）の標
準的な分解能を有し、望ましい分解能でコアを正確に配
置するには不十分な分解能を有していることになるだろ
う。より詳細には、直径が２５００ミクロンの終端端面
に対して、各ピクセルは約５ミクロンに相当するだろ
う。例えば約８ミクロンの直径を有するコアはほんの１
乃至２ピクセルに及び、その結果、０．１ミクロンの必
要な精度にコアを配置するという工程は不可能になるだ
ろう。０．１ミクロンの必要な精度に終端を配置するに
は、１ピクセルの約１／５０のサブピクセル分解能が必
要だろうが、これは、一般に、機械視覚技術では日常的
に達成可能な実施方法であるとは考えられない。さら
に、コアが適切な数のピクセルに相当する程度に、終端
端面の映像が拡大された場合、終端境界はもはや映像内
に存在せず、その位置は正確に確かめることができな
い。その上、映像化をさらに面倒にしているのは、終端
境界とコア境界は一般に同平面になっていないことであ
る。

【００１１】このように、少なくとも０．１ミクロン内
の精度で、余り労力が増大せず、余り材料が増大せず、
現在知られている方法より費用がかからない、光ファイ
バ終端の偏心を非接触で測定する装置と方法について、
これまで取り組まれなかった要求が当該産業において存
在する。より詳細には、工具製作者の顕微鏡等の座標測
定装置で終端を移動させたり、終端をその長手軸の回り
で回転させて相対的コア運動を観測したり、終端を伝送
測定検査セットに接続して誤整列で生じる光損失を測定
したりする必要がなく、少なくとも０．１ミクロンの精
度まで光ファイバ終端の偏心を非接触で測定する装置と
方法が要求されている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、自動検査装置
が対象物の中心特徴部の偏り程度を非接触で測定するこ
とができるように、対象物を整列して照明するための整
列及び照明装置と方法を提供する。この整列及び照明装
置は、コアが終端の整列面よりサイズが極めて小さい場
合に、検査装置が、終端部の整列面の理論的な理想中心
に対する光ファイバコアの偏りの程度、すなわち偏心
率、を測定することができるように、光ファイバ終端の
端面を固定して照明するのに特に適しているが、それに
限らない。これに関連して、コアは終端の整列面よりサ
イズが極めて小さい（典型的には、フェルール接続では
約５０倍と３００倍の間、双円錐接続では約８０倍と５
５０倍の間になる）ことに注目すべきである。

【００１３】検査装置は、一般に、（ａ）特徴部映像器
と、１台以上であるが好適には４台の境界切片映像器と
を有する映像装置と、（ｂ）前記映像装置の映像器に接
続された機械視覚装置とからなる。特徴部映像器は、特
徴部（例えばファイバコア）の映像を捕えるように配置
され、１台以上の境界切片映像器は対象物（例えば終端
端面）の境界切片の映像を捕えるように配置される。対
象物が終端の場合には、特徴部はコアであり、境界切片
は整列面の端面境界である。この整列面は、フェルール
終端の場合にはプラグの一般的に円筒状の最外部の境界
面であり、双円錐終端の場合には斜角面である。最後
に、機械視覚装置は、特徴部映像と１つ以上の境界切片
映像に基づいて偏り（例えば、終端端面の場合には偏心
率）を決定する。

【００１４】整列及び照明装置は、映像装置と終端の正
確な整列を可能にすると共に、ファイバ中に光を放射す
る必要なしに終端及びファイバコアの映像化を可能にす
る。整列装置は、間隔を置いて配置されている複数の整
列アームを有する。各アームは末端部と取付端部を有す
る。末端部は一点に集まって開口部を限定する。開口部
は、端面の直径より小さくかつ特徴部の直径より大きな
直径を有する。したがって、終端が整列装置内に固定さ
れた場合、境界切片とコア端面が露出される。

【００１５】さらに、光源は、光を露出領域の方へファ
イバコアと関連する光受入れ角外の光投射角で投射する
ように配置される。その結果、光源からの光は、一般に
コアには入らず、クラッディングと該クラッデイングを
囲む終端支持材内で散乱して反射する。さらに、コアと
クラッディングの間及び終端支持材とその背景の間に
は、明確な境界線が存在する。

【００１６】本発明の整列及び照明装置と方法は多くの
利点を有し、そのうちのいくつかの例は以下に示され
る。

【００１７】１つの利点は、終端端面が検査装置に対し
て３次元空間の予め決められた位置に向けられることで
ある。

【００１８】他の利点は、終端端面が光ファイバ端面と
まったく接触することなく検査装置と整列されることで
ある。

【００１９】他の利点は、終端の整列面の端面境界がフ
ァイバ端面と同じ焦平面にある必要がなく、さらに同時
の映像化を行なうことができることである。

【００２０】他の利点は、ファイバコアが、検査を受け
る終端の他方の端部から照明される必要がないことであ
る。

【００２１】本発明の他の特徴及び利点は、添付図面と
詳細な説明の考察に基づき当業者に明らかになるだろ
う。このような追加の特徴及び利点は全て、請求の範囲
で定義される通り、ここでは本発明の範囲内に含められ
るべきものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は添付図面を参照してより
良く理解することができる。図面は必ずしも一定の尺度
になっておらず、代わりに本発明の原理を明確に示すこ
とに重きが置かれている。さらに、図面において、同じ
参照数字はいくつかの図にわたって同じ部品を示す。

【００２３】この特定の応用に限らないが、本発明の検
査装置と方法は、光ファイバ終端の端面において、終端
の中心に対する光ファイバコアの偏りの程度、すなわち
偏心率、を非接触かつ非破壊的に測定するのに特に適し
ている。この応用において、光ファイバコアは最外部の
終端境界よりサイズが極めて小さい（典型的には約５０
倍と３００倍の間にある）。明快にするため、フェルー
ル接続用の光ファイバ終端が図１Ａ及び１Ｂの図面に示
されており、この検査装置と方法は、上述の特定タイプ
の終端を映像化することに関連して説明される。後で説
明される双円錐接続は、パームクィスト(Palmquist) の
米国特許第４，７３８，５０８号及び第４，７３８，５
０７号に、より詳細に開示されていることに注意された
い。さらに、この検査装置と方法は、リヨン(Lyons) 等
の米国特許第４，７８７，６９８号に開示されているよ
うに、特に双円錐接続に用いられている終端を含む、他
のタイプの終端の偏心を測定するのに用いることができ
ることに注意されたい。

【００２４】Ｉ．光ファイバ終端と偏心の測定図１Ａはフェルール終端２１を示す。フェルール終端２
１は、一般的に円筒状の内側光ファイバ２４を囲む一般
的に円筒状の外側支持層すなわちプラグ２２を含む。終
端２１の端面２１′は、光ファイバ端面２４′のまわり
にあるプラグ端面２２′を含む。端面２２′，２４′は
全体で、ファイバ２４の長手方向のｚ軸に対して横方向
に一般的に連続した球状湾曲（典型的には約１８ｍｍの
半径）を形成する。終端端面２１′は、さらに、プラグ
端面２２′と円筒状の最外部プラグ境界面２２′′′の
間に位置する斜角面２２″を含む。最外部プラグ境界面
２２′′′は、接続時に連結構造により係合されて案内
されることにより独立した終端２１の整列を保証するの
で、整列面と呼ばれる。斜角面２２″は、細長い光ファ
イバ２４の周囲で一般的に円錐的に環状になりかつ光フ
ァイバに対して対称的になっている。さらに、整列面２
２′′′は、典型的には、好適な実施例のフェルール終
端２１では約２５００ミクロンの寸法をとる。

【００２５】光ファイバ２４は、図１Ｂ及び１Ｃに示さ
れるように、外側の細長いクラッディング層２７と、コ
ア端面２８′を有する内側の細長い円筒状コア２８とを
含む。コアは一般にほぼ８ミクロンと５０ミクロン間の
寸法をとる。したがって、コアは、プラグ２２の整列面
２２′′′より非常に細く（典型的には、フェルール終
端では約５０倍と３００倍の間に、また双円錐終端では
約８０倍と５５０倍の間に）なっている。

【００２６】２つの独立した終端２１の接続時、最高性
能を可能にしかつ光エネルギー損失及び反射をできるだ
け少なくするために、独立した終端２１の終端端面２
１′は、各端面２１′が正確に整列されるように連結し
なければならない。この結果を得るために、終端端面２
１′は、図１Ｄの断面に示される連結構造２６で連結さ
れる。この連結構造２６は、対応する終端プラグの各整
列面２２′′′と係合して整列させる。通常、連結構造
２６は、一般的に円筒状のスリーブ２９またはその同等
物を含む。スリーブ２９を有する連結構造２６の例はパ
ームクィスト(Palmquist) の米国特許第４，７３８，５
０８号に開示されている。フェルール終端の場合には、
終端は、連結構造２６で整列されて案内される、直径が
約２５００ミクロンの外側整列面２２′′′を有する。

【００２７】光ファイバ終端接続において終端２１のコ
ア端面２８′の正確な整列をさらに保証するために、各
終端２１のコア端面２８′は終端端面２１′の中心に非
常に近く配置すべきである。終端の偏心は、一般に、終
端整列面の中心からのコア端面２８′の偏位量である。
偏心の概念は図１Ｂに関連して以下により十分に説明さ
れる。明快かつ理解の目的で、終端２１と関連する偏心
は目に見えるように誇張されている。ここでは、偏心
は、検査終端２１に対応しかつ中心Ｃ_testを有するコア
端面２８′の、整列面２２′′′で限定された端面の理
論的理想中心Ｃ_id _eal からの偏位または変位として定義
される。前述したように、整列面２２′′′に対するコ
ア端面２８′の偏心は、最高性能を得るためには２つの
合わせられる終端２１の各々において１ミクロンを越え
るべきではない。前記の精度を得るためには、偏心を約
０．１ミクロンの精度内にするのが望ましい。

【００２８】フェルール終端における偏心の測定は、双
円錐終端における偏心の測定と少しばかり違っているこ
とに注意すべきである。より詳細には、双円錐終端で
は、整列面は、それ自体がフェルール終端における斜角
面より非常に大きな領域の斜角面になっており、偏心を
測定するのに重要な境界は、プラグ端面が斜角面と接触
する境界である。さらに、前記の境界の直径は典型的に
は約４４００ミクロンである。

【００２９】ＩＩ．自動検査装置Ａ．基本構成本発明による自動検査装置３０は図２にブロック図とし
て示されている。自動検査装置３０は、対象物（例えば
光ファイバ終端）の理論的理想中心Ｃ_ideal からの対象
物の特徴部（例えばファイバコア）の偏りを、対象物を
破壊せずかつ対象物と接触せずに正確に測定するために
用いることができる。検査装置３０に関する以下の説明
は、この文書において後で説明される装置３０の特定の
実行（すなわち、検査装置３０ａ，３０ａ′，３０ｂ，
３０ｃ，３０ｄ）にも適用することができることに注意
されたい。

【００３０】基本構成において、検査装置３０は映像装
置３２を備えている。映像装置３２は、１台以上の境界
切片映像器３６（好適には、整列面２２′′′のまわり
に等間隔を置いて４台配置されているが、簡単にするた
め図２及び特定の実行では１台だけになっている）と、
１台の特徴部映像器３８を備えている。各境界切片映像
器３６は、図２の点線で示されるように、整列面２
２′′′の各境界切片の映像を捕らえるように配列され
ている。さらに、特徴部映像器３８は、整列面２
２′′′からの偏りを示すことがある、問題の特徴部の
映像を捕らえるように配列されている。映像器３６，３
８は、説明されるように光学的映像を受け入れて処理用
電気信号に変換するのに適するいかなる装置でも良く、
例えば従来品や注文品でも良い。さらに、映像器３６，
３８は、特定の実行の説明後にさらに明確になるよう
に、ハードウェアを共有することができる。

【００３１】検査装置３０がフェルール終端端面２１′
を映像化するのに用いられる場合、終端端面２１′の特
徴部（終端コア）と境界切片間の焦平面の差異に適応す
るために、終端端面２１′から境界切片映像器３６の少
し後ろに特徴部映像器３８を（ほぼ０．５ｍｍだけ）奥
まって置くのが望ましい。この配列は、終端端面２１′
の最適な焦点合わせと、偏心のより正確な決定を可能に
する。

【００３２】機械視覚装置３４は、上述の映像情報を処
理するために光学装置３２と相互接続される。機械視覚
装置３４は、各映像器３６，３８からの電気信号４２，
４４を処理するように構成された従来品や注文品の適切
な論理装置、プロセッサまたはコンピュータのいずれで
も良い。好適な実施例では、機械視覚装置３４は、好適
には実行可能なソフトウェアプログラムの形で、検査方
法１４０（図１０Ａ−１０Ｂ）により実行し駆動され
る。

【００３３】映像装置３２は、参照矢印４１で示される
ように機械視覚装置３４で制御される自動焦点調節メカ
ニズム（ＦＡＭ）３９に相互接続されて選択的に移動さ
れる。ＦＡＭ３９は、映像器３６，３８が、個別的また
は全体的に終端端面２１′で映像化されるべき各領域へ
またはそこから移動して、機械視覚装置３４による正確
な映像化及び正確な分析のために各領域に焦点を合わせ
ることができるように、光学装置３２とインターフェー
スされている。

【００３４】任意的に、出力装置４６を用いて、参照矢
印４７で示されるように機械視覚装置３４に接続するこ
とができる。出力装置４６は、使用者に情報を供給する
のに適するメカニズムなら何でも良い。例えば、出力装
置４６は普通のディスプレイやプリンタでも良い。診断
及び動作パラメータあるいは使用者からの開始信号を受
けるほかに、検査装置３０ばかりでなくその特定の実行
も完全に自動になっている。実際には、ここに説明され
る検査装置は、他の自動装置と完全に自動的に通信する
ように設定することができる。

【００３５】入力装置４８は、同様に任意的なものであ
り、使用者からの催促すなわち情報を受け取って、参照
矢印４９に示されるように機械視覚装置３４に伝達する
のに適するメカニズムなら何でも良い。例として、入力
装置４８は普通のコンピュータキーボード、マウス、ト
ラックボール等でも良い。

【００３６】検査を受ける対象物のまわりの照明状況に
より、対象物は光源で断定的に照明されることを要する
ことがある。好適な実施例では、光ファイバ終端２１
は、映像器３６、３８が映像を捕らえることができるよ
うに、何か適当な光源で照明される。いくつかの照明実
施例（例えば図７Ｂ）を以下に説明する。

【００３７】検査装置３０は、商業規模光ファイバ製造
設備や光ファイバ終端２１の品質管理を監視するための
他の設備に搭載することができる。さらに、検査を受け
る終端２１は、人間の手動操作またはかけがえとして自
動メカニズムによって映像装置３２から見える所に配置
することができる。例として、終端２１は、たぶん連続
している多くの他の終端２１と共にコンベア上に置き、
検査装置３０で自動的に測定を行なうことができるよう
に、映像装置３２の前に移動することができる。

【００３８】Ｂ．動作検査装置３０が動作中の時、終端端面２１′は、映像装
置３２の境界切片映像器３６及び特徴部映像器３８に露
出される。境界切片映像器３６は、整列面２２′′′の
境界切片を表わす境界切片映像を発生する。また、特徴
部映像器３８は、重要な特徴部を表わす特徴部映像を発
生する。図２に参照数字４２，４４，４５で示されるよ
うに、好適な実施例では、これらの映像は合成されて１
つの映像にされ、合成映像を表わす電気信号が分析のた
めに機械視覚装置３４に送られる。かけがえとして、映
像器３６，３８は各々、その重要な各領域を表わす別個
の電気信号を発生しても良く、別個の電気信号が機械視
覚装置３４に送られる。この場合、電気信号は、分析の
ためにソフトウェアまたはファームウェアで合成映像を
構成するのに用いられる。

【００３９】合成信号から、機械視覚装置３４は、次の
ように、整列面２２′′′に対する特徴部の偏りまたは
偏心を決定する。まず、各境界切片映像器３６で捕らえ
られた各境界切片に、曲線（例えば、直径がわかってい
る円）が適合される。終端端面中心Ｔ_testは１つ以上の
適応曲線に基づいて数学的に確認される。一般に、用い
られる曲線が多ければ多いほど、理論的終端端面中心Ｔ
_testの決定がより正確になる。好適な実施例では、４台
の境界切片映像器３６があり、その結果、整列面２
２′′′に適応される４つの円がある。さらに、検査を
受ける対象物の実際のコア端面中心Ｃ_testは合成映像の
何か適切な分析、例えば勾配分析があるがこれに限らな
い、を用いて決定される。

【００４０】偏心は、この文書でより詳細に説明される
２つの実施例（図１１−１３の校正及び偏心決定の第１
の実施例と、図１４−１６の校正及び偏心決定の第２の
実施例）の一方を用いて決定される。第１の実施例で
は、偏心ベクトルｅは、距離ベクトルｄ_test（ベクトル
はここでは肉太で示される。ｄ_testはある大きさとある
距離を有する。）を距離ベクトルｄ_ideal と比較して決
定される。距離ベクトルｄ_testは、共に検査終端と関連
して生じるコア端面中心Ｃ_testと終端端面中心Ｔ_testの
間の変位に相当する。距離ベクトルｄ_ideal は、共に理
想終端（すなわち、de minimis偏心で特徴づけられる）
に付随し、検査装置の初期化中に記憶された理想コア端
面中心Ｃ_ideal と理想終端端面中心Ｔ_ideal の間の変位
に相当する。偏心ベクトルｅの大きさは望ましい偏心値
であり、偏心ベクトルｅの角度は偏心の角度を表わす。

【００４１】第２の実施例（ベストモード）では、偏心
は、まずコア端面中心Ｃ_testから外向きに半径線を引
き、次に各半径線上の各適合円中心を位置決めすること
によって決定される。さらに、半径線が適合円を横切る
インターセプト点が確認され、理想終端端面中心Ｔ
_ideal に対応する理想インターセプト点と比較される。
理想インターセプト点を有する変換マップ（ルックアッ
プテーブルまたは式）が検査装置３０の初期化中に発生
し、理想インターセプト点はコア端面中Ｃ_testに基づい
て動作時に読み出される。最後に、理想インターセプト
点を実際のインターセプト点と比較することにより、偏
心が決定される。

【００４２】Ｃ．検査装置の第１の実施例検査装置３０の第１の実施例は図３Ａに示され、包括的
に参照数字３０ａで表わされている。構造的に、検査装
置３０ａは、図３Ａに断面で示され、（終端端面２１′
に垂直な）終端２１とだいたい整列した長手方向のｚ軸
に沿っている、細長くて好適には円筒状の顕微鏡５１を
備えた映像装置３２を含む。

【００４３】顕微鏡５１は、顕微鏡５１の第１の端部に
位置し、終端端面２１′の映像を捕らえるのに適応した
対物レンズ５２（１個以上のレンズまたは他の光学部
品）を含む。顕微鏡５１は、さらに、顕微鏡５１の長手
方向の中点近くに位置する第２レンズ群からなる配置５
４を含む。第２レンズ配置５４は、顕微鏡５１の内側周
囲近くに位置する境界切片レンズ５６と、顕微鏡５１の
長手軸に沿って配置されている中心位置特徴部レンズ５
８を含む。顕微鏡５１は、さらに、顕微鏡５１の第２の
端部に配置され、第２のレンズ配置５４から映像を受け
て、顕微鏡５１の第２の端部にある開口部６３を通して
合成映像を投影する集束レンズ６２（１個以上のレンズ
または他の光学部品）を含む。“合成映像”は、ここで
は、ハードウェア、ソフトウェアまたはその組み合わせ
により２つ以上の他の映像の重ね合わせすなわち合成か
ら得られた１つの映像を意味する。対物レンズ５２、特
徴部レンズ５８及び集束レンズ６２は、共通ｚ軸に沿っ
て位置して実質的に整列された焦点を有し、境界切片レ
ンズ５６は、共通ｚ軸と平行な他のｚ軸に沿って位置す
る焦点を有する。

【００４４】顕微鏡５１の上述したレンズ配置のため、
境界切片は合成映像に反転状態で現われるが、特徴部は
反転しない状態で現われる。換言すれば、対物レンズ５
２から取り出される境界切片映像は、実際上、合成映像
が集束レンズ６２で形成される時に特徴部の方へ内向き
に折り返される。さらに、特徴部映像は、対物レンズ５
２から中心位置特徴部レンズ５８で受けられて、集束レ
ンズ６２に非反転状態で送られ、その結果、特徴部は最
終の合成映像中に反転されずに現われる。

【００４５】カメラ６４は、顕微鏡５１の第２の端部に
接続され、集束レンズ６２からの合成映像を開口部６３
を介して受けるように配置される。カメラ６４は、光学
映像を電気信号に変換するのに適する映像装置なら何で
も良いが、好適には電荷結合素子（ＣＣＤ）である。Ｃ
ＣＤカメラ６４は、光を受けるピクセルアレイを含む。
また、ピクセルアレイは、技術上周知なように、ＣＣＤ
の各ピクセルにおける光の強度に比例するアナログ電圧
信号を発生することにより、映像をエンコードする。

【００４６】機械視覚装置３４は、参照矢印４５で示さ
れるように、ＣＣＤカメラ６４から合成映像をエンコー
ドするアナログ電気信号を受け取る。上述のように、機
械視覚装置３４は、適当な論理装置、プロセッサ、コン
ピュータまたはその組み合わせのいずれかで実行するこ
とができる。

【００４７】顕微鏡５１はＦＡＭ３９に搭載される。参
照矢印４１で示されるような機械視覚装置３４の制御の
下で、ＦＡＭ３９は顕微鏡５１をその長手方向のｚ軸に
沿って移動させることができ、その結果、顕微鏡５１内
のレンズ配列は終端端面２１′に対して可動になる。適
切なＦＡＭ３９は、クローズドループ制御電圧信号に基
づいた距離だけ顕微鏡５１を選択的に移動させることが
できる圧電トランスレータである。

【００４８】１．本発明のベストモード実施例図３Ｂは、本発明を実施するベストモード実施例、特
に、第１の実施例（図３Ａの検査装置３０ａ）を実施す
るベストモード実施例を示す。このベストモード実施例
は、図３Ｂにおいて参照数字３０ａ′で包括的に示され
ている。

【００４９】構造において、検査装置３０ａ′は、第２
レンズ配置５４を除いて、検査装置３０ａ（図３Ａ）と
だいたい同じように構成されている。したがって、装置
３０ａに関する前の説明は適用可能な程度、参照により
ここに含まれ、図３Ｂの装置３０ａ′に向けられる。

【００４９】図３Ｂのベストモード実施例の第２レンズ
配置５４を参照すると、配置５４は、中心位置特徴部レ
ンズのまわりに実質的に等間隔にかつ顕微鏡５１の内側
周囲に沿って配置された、衛星配列の４個の境界切片レ
ンズ５６ａ〜５６ｄを備えている。図３Ｃは、図３Ｂの
線３Ｃ′−３Ｃ′に沿ってとられた図３Ｂのベストモー
ド実施例に用いられる新規なレンズ配置の正面図であ
る。図３Ｃから、境界切片レンズ５６ａ〜５６ｄは中心
特徴部レンズ５８のまわりに約９０度間隔で配置されて
いるのがわかる。したがって、このベストモードでは、
４台の境界切片映像器と１台の特徴部映像器が備えられ
る。

【００５０】さらに、検査装置３０はフェルール終端端
面２１′を映像化するのに用いられるので、特徴部レン
ズ５８を、終端端面２１′から境界切片レンズ５６ａ〜
５６ｄの平面のわずか後ろに（ほぼ０．５ｍｍだけ）奥
まって配置し、終端端面２１′の終端コア端面２８′と
整列面２２′′′の焦平面の差に適応させるのが望まし
い。この配列により、終端端面２１′の最適焦点合わせ
と偏心の正確な決定が可能になる。

【００５１】図３Ｂのベストモード実施例では、対物レ
ンズ５２及び第２レンズ群５６ａ〜５６ｄ，５８と集束
レンズ６２は３０倍の有効倍率を有している。カメラ６
４はＣＣＤであり、例えば、日本国のヒタチから市販さ
れているモデルＫＰ−Ｍ１である。

【００５２】ＦＡＭ３９は、独国のPhysik Instrumente
で製造されているモデルＰ７２１．００圧電トランスレ
ータである。前記の圧電トランスレータは、約０と１０
０ボルト間のクローズドループ制御電圧信号に基づいて
（約３ナノメートルの分解能で）約１００ミクロンの距
離だけ顕微鏡５１を選択的に移動させることができる。
圧電トランスレータ７２に０ボルトが供給されると、対
物レンズ５２は、ｚ軸に沿ってその目標から（完全に引
っ込んだ）最大距離に維持されるが、圧電トランスレー
タ７２に１００ボルトが供給されると、対物レンズ５２
は、ｚ軸に沿って目標に最も近い距離（完全な伸長）に
なる。

【００５３】機械視覚装置３４は、米国のＡＴ＆Ｔから
市販されているモデルＧｌｏｂａｌｙｓｔ６００コン
ピュータ等の汎用コンピュータ７１を含む。このコンピ
ュータ７１には、機械視覚プロセッサ７２が装備されて
いる。この機械視覚プロセッサは、例えば、米国のマイ
クロディスク(Microdisk) から市販されているモデルＩ
ＴＩＩＴＥＯＦＧ（overlay frame grabber)映像処
理手段であるが、これに限らない。コンピュータ７１及
びプロセッサ７２は、図３Ｂの参照矢印７３で示される
ようにやり取りする。機械視覚装置３４は、さらに、コ
ンピュータの制御線とＦＡＭ３９の間に接続される増幅
器７５を含む。この増幅器７５は、参照矢印７４で示さ
れるように機械視覚装置３４からの制御信号を受けて増
幅し、０〜１００ボルトの電圧範囲に増幅した圧電制御
信号４１を参照矢印４１で示されるように圧電ＦＡＭ３
９に供給する。適切な増幅器は、独国のPhysik Instrum
enteで製造販売されているモデルＥ８６０．１０増幅器
である。

【００５４】Ｄ．検査装置の第２の実施例図２の自動検査装置３０の第２の実施例は図４Ａ及び４
Ｂに示され、参照数字３０ｂで包括的に表わされてい
る。自動検査装置３０ｂは、１台の特徴部映像器３８
と、少なくとも３台の境界切片映像器３６を含み、簡単
にするため境界切片映像器の１台のみが図４Ａに示され
ている。特徴部映像器３８及び境界切片映像器３６は、
ハードウェアにおける手動専用構成要素である。特徴部
映像器３８は、コア端面２８′（図１Ｂ参照）の上であ
って、終端２１の長手方向のｚ軸と整列した見通しのき
く位置に配置され、境界切片映像器３６は、終端２１の
長手方向のｚ軸に対して横方向でかつたぶん垂直な角度
で整列面２２′′′を観測するように配置される。

【００５５】以下にさらに説明されるように、曲線適合
目的のために、少なくとも３台の境界切片映像器３６が
必要とされる。さらに、境界切片映像器３６は、好適に
は、終端２１の長手方向のｚ軸に関して対称的に間隔を
置いて配置される。したがって、図４Ｂに示されるよう
に、３台の境界切片映像器３６がある場合には、隣接す
る境界切片映像器３６は、約１２０度に等しい角度θだ
け間隔を置いて配置される。

【００５６】特徴部映像器３８は、顕微鏡チューブ８２
に支持され、終端２１の終端端面２１′に露出されるよ
うに配置された対物レンズ８１を備えている。この対物
レンズ８２は、適切なレンズ配列なら何でも良いが、好
適には４０倍の倍率と０．６のＮＡを有する１個のレン
ズである。ＦＡＭ３９ａは顕微鏡チューブ８２に接続さ
れ、矢印４１，４１ａに示されるように機械視覚装置３
４の制御を受けて、終端２１の長手軸と整列したｚ軸に
沿ってチューブ８２とレンズ８１を動かす。ＦＡＭ３９
ａは圧電トランスレータとすることができ、例えば、独
国のPhysik Instrumenteで製造されているモデルＰ７２
１．００圧電トランスレータとするがこれに限らない。

【００５７】顕微鏡８６（１個以上のレンズまたは他の
光学部品を含む）は、対物レンズ８１から映像を受ける
ためにＦＡＭ３９ａに接続されている。顕微鏡８６は、
米国のマイクロエンタープライゼス(Micro Enterpris
es）社で製造されているモデルＭＥ−３０００とするこ
とができる。カメラ８８は、顕微鏡８６に取り付けら
れ、顕微鏡８６からの光学映像を受けて電気信号に変換
するように配置されている。カメラ８８は適切なＣＣＤ
なら何でも良く、例えば、日本国のヒタチから市販され
ているモデルＫＰ−Ｍ１でも良い。

【００５８】各境界切片映像器３６は次のように構成さ
れている。各境界切片映像器３６は、顕微鏡チューブ８
２に支持され、終端２１の終端端面２１′に露出される
ように配置された対物レンズ８１を備えている。この対
物レンズ８１は、適切なレンズ配列なら何でも良いが、
好適には２０倍の倍率と０．４のＮＡを有する１個のレ
ンズである。ＦＡＭ３９ｂは顕微鏡チューブ８２に接続
され、矢印４１，４１ｂに示されるように機械視覚装置
３４の制御を受けて、終端２１の長手軸と垂直にチュー
ブ８２とレンズ８１を動かす。ＦＡＭ３９ｂは圧電トラ
ンスレータとすることができ、例えば、独国のPhysik I
nstrumenteで製造されているモデルＰ７２１．００圧電
トランスレータとするがこれに限らない。

【００５９】干渉計顕微鏡８７は、対物レンズ８１から
映像を受けるためにＦＡＭ３９ｂに接続されている。適
切な干渉計顕微鏡８７は、米国のマイクロエンタープ
ライゼス(Micro Enterprises）社で製造販売されている
モデルＭＥ−３０００ｃである。干渉計顕微鏡８７は内
部光源と内部光反射装置を備えている。干渉計顕微鏡８
７は、わかっている光波長を用いて非常に小さい距離と
厚さを測定するのに用いることができることが、技術上
知られている。一般に、干渉計顕微鏡８７では、光源か
らの光ビームは、反射装置の部分反射で２つの対向する
ビーム部分に分離される。一方のビーム部分は目標に投
射され、干渉計顕微鏡に戻り、反射装置で他方のビーム
と再結合される。ビームが異なる光路を横切ったため、
２つの成分は目標の映像に干渉を発生させる。さらに、
この干渉は、非常に小さい距離または厚さを測定するの
に用いることができる。

【００６０】カメラ８８は干渉計顕微鏡８７に取り付け
られ、顕微鏡８６からの光学映像（反射装置からの合成
映像）を受けて電気信号に変換するように配置されてい
る。カメラ８８は適切なＣＣＤなら何でも良く、例え
ば、日本国のヒタチから市販されているモデルＫＰ−Ｍ
１でも良い。

【００６１】機械視覚装置３４は、第１の実施例やベス
トモード実施例に関して前に説明したように、適切な論
理装置、プロセッサ、コンピュータまたはその組み合わ
せのいずれかで実行することができる。機械視覚装置３
４は、境界切片映像器３６及び特徴部映像器３８のカメ
ラ６４より供給される電気信号から合成映像を生成する
ように構成されている。この合成映像は、境界切片映像
器３６で捕らえられた境界切片と、特徴部映像器３８で
捕らえられた特徴部を含む。この映像から、前述のよう
に偏心を算出することができる。この実施例では、境界
切片映像器３６は絶対距離を提供することに注意された
い。さらに、境界切片映像器３６で測定された絶対距離
から境界ピクセルが確認され、この境界ピクセルに円ま
たは他の適当な曲線が適合されて、Ｔ_ideal ，Ｔ_testが
決定される。

【００６２】Ｅ．検査装置の第３の実施例図２の自動検査装置３０の第３の実施例は図５に示さ
れ、参照数字３０ｃで包括的に表わされている。

【００６３】自動検査装置３０ｃでは、１台以上の境界
切片映像器３６は各々、境界切片映像を捕らえるように
配置されたプリズム９１と、該プリズム９１と関連して
取り付けられ、境界切片映像を受ける対物レンズ９２
と、該対物レンズ９２から境界切片映像を受けるカメラ
６４とからなる。検査装置３０ｃの好適な実施例では、
各境界切片映像器３６と関連するプリズム９１は、対物
レンズ９２の方へ約９０度の角度で境界切片映像を伝達
するのに適応された銀メッキされた背面を有するミラー
プリズムである。換言すれば、入射光と対物レンズ軸間
の角度φは約９０度である。さらに、カメラ６４は好適
にはＣＣＤであり、例えば、ヒタチモデルＫＰ−Ｍ１
ＣＣＤであるがこれに限らない。

【００６４】検査装置３０ｃの特徴部映像器３８は、終
端２１と長手方向に整列した軸に沿って配置され、重要
な特徴部の映像を捕らえてカメラ６４に送る対物レンズ
９５を含む。このカメラ６４は、例えば、ヒタチモデ
ルＫＰ−Ｍ１ＣＣＤであるがこれに限らない。さら
に、映像装置３２は、ＦＡＭ３９により焦点合わせの目
的で終端２１に対して可動にされている。

【００６５】ＦＡＭ３９は、光学配置が維持されるが、
終端端面２１′に対する装置の焦点が変更されるよう
に、プリズム９１、対物レンズ９２、対物レンズ９５及
びカメラ６４を含む映像装置３２全体を動かすのに適応
されている。したがって、特徴部映像器３８及び境界切
片映像器の全部品は、終端端面２１′に対してＦＡＭ３
９で動かされる共通度量衡フレームの一部になる。適切
なＦＡＭ３９は圧電トランスレータであり、例えば、独
国のPhysik Instrumenteで製造されているモデルＰ７２
１．００圧電トランスレータとするがこれに限らない。

【００６６】機械視覚装置３４は、前に説明したよう
に、映像装置３２で発生する映像を分析することがで
き、かつＦＡＭ３９の制御により映像装置３２の焦点を
制御することができる、適切な論理装置、プロセッサ、
コンピュータまたはその組み合わせのいずれでも良い。
好適な実施例では、機械視覚装置３４は、境界切片映像
を特徴部映像と合成して、偏心分析のための合成映像を
発生する。

【００６７】Ｆ．検査装置の第４の実施例図２の自動検査装置の第４の実施例は図６に示され、参
照数字３０ｄで包括的に表わされている。

【００６８】検査装置３０ｄでは、１台以上の境界切片
映像器３６の各々と特徴部映像器３８はハードウェアを
共有している。詳細には、映像装置３２は、終端２１と
整列したｚ軸に関する中心にありかつそれに沿っていて
特徴部映像と１つ以上の境界切片映像を受ける対物レン
ズ１０１を含む。好適な実施例では、対物レンズ１０１
は約２．７ｍｍの視野が可能な最大ＮＡと約１０倍の倍
率を有する。

【００６９】カメラ６４ａは対物レンズ１０１から特徴
部映像を受けるように配置され、１台以上のカメラ６４
ｂは対物レンズ１０１から対応する境界切片映像を受け
るように配置される。次いで、各カメラ６４ａ，６４ｂ
は対応する映像を電気信号に変換する。この電気信号は
参照矢印４５で示されるように機械視覚装置３４に送ら
れる。カメラ６４ａ，６４ｂは本質的に注文品のＣＣＤ
装置であり、各々、基本的に同一サイズで、好適には４
８０×３２ピクセルの視野を有する。

【００７０】映像装置３２は、参照矢印７８で示される
ように機械視覚装置で制御されるＦＡＭ３９に固定され
ている。ＦＡＭ３９は、終端２１と整列したｚ軸に沿っ
て、対物レンズ１０１及びカメラ６４ａ，６４ｂを含む
映像装置３２を動かし、対物レンズ１０１の焦点を終端
端面２１′に合わせる。適切なＦＡＭ３９は圧電トラン
スレータであり、例えば、独国のPhysik Instrumenteで
製造されているモデルＰ７２１．００圧電トランスレー
タとするがこれに限らない。

【００７１】機械視覚装置３４は、前に説明したよう
に、映像装置３２で発生する合成映像を分析することが
でき、かつＦＡＭ３９の制御により映像装置３２の焦点
を制御することができる、適切な論理装置、プロセッ
サ、コンピュータまたはその組み合わせのいずれでも良
い。検査装置３０ｄでは、機械視覚装置３４は、あたか
もカメラ６４ａ，６４ｂの全部が４８０×４８０ピクセ
ルの合成映像を作り出す１第のＣＣＤ装置であったかの
ように、カメラ６４ａ，６４ｂの全部からデータ信号を
読み取る。換言すれば、各カメラ６４ａ，６４ｂからの
出力は合成映像の一部に相当する。

【００７２】ＩＩＩ．終端端面の整列機械視覚装置３４による分析に適する映像を捕らえるた
めに、終端端面２１′は、対応する検査装置（図２〜図
６）の映像装置３２と適切に整列されていなければなら
ない。終端端面２１′は、技術上周知の多数の可能な機
械的メカニズムのどれかを用いて映像装置３２と整列す
ることができる。整列に適するいくつかの実施例は例と
して以下に説明される。

【００７３】Ａ．整列のための第１の実施例整列のための第１の実施例では、終端端面２１′はＶ状
ブロックを用いて映像装置２と整列される。Ｖ状ブロッ
クの一例は、パームクィスト(Palmquist) の米国特許第
４，７３８，５０８号に図示され、説明されている。Ｖ
状ブロックは、ｘ，ｙ軸に沿って終端端面２１′を整列
するように配置される。さらに、ｚ軸に沿って終端端面
２１′を整列させるために、ブロックの端部にリムを配
置したり、Ｖ状ブロックの支持面から外向きに伸びるよ
うに突起を配置して、終端端面２１′のストップ装置と
して役立てたりすることができる。

【００７４】Ｂ．整列のための第２の実施例整列のための第２の実施例では、終端端面２１′は、終
端２１の整列面２２′′′を入れて案内する円筒状開口
部を有する整列本体、例えば円筒状スリーブを用いて映
像装置３２と整列される。開口部はｘ，ｙ軸に沿って終
端端面２１′を整列させる。さらに、さらに、ｚ軸に沿
って終端端面２１′を整列させるために、本体の端部に
リムを配置したり、開口部を限定する表面から外向きに
伸びるように突起を配置して、終端端面２１′のストッ
プ装置として役立てたりすることができる。

【００７５】Ｃ．整列のための第３の実施例終端端面２１′の整列のための第３の実施例は、本発明
を実施するために現在知られているベストモードであ
る。これは、ファイバ２４の中に光を放射する必要なし
に、終端端面２１′の照明を可能にする。さらに、これ
は、斜角面２２″に、すなわち境界切片及び特徴部が異
なる焦平面にある状態に、適応しているので、フェルー
ル終端２１に特に適している。さらに、この第３の実施
例は、以下の説明から明らかになるように、もっと少な
い台数を用いることもできるが、４台の境界切片映像器
３６と共に用いるのに特に適している。

【００７６】整列のための第３の実施例は、図７Ａ，７
Ｂ及び７Ｃに示されるように新規な整列装置１１０を用
いる。構造において、整列装置１１０は、複数の堅い整
列アーム、好適には４つの整列アーム１１１ａ〜１１１
ｄからなる。図７Ａの正面図から、整列アーム１１１ａ
〜１１１ｄは各々、４分の１円の領域にわたる本体とし
て現われる。整列アーム１１１ａ〜１１１ｄは、それぞ
れ末端部１１３ａ〜１１３ｄと、それぞれ取付端部１１
４ａ〜１１４ｄを有する。図７Ａにさらに示されるよう
に、整列アーム１１１ａ〜１１１ｄは間隔１１６を置い
て配置され、末端部１１３ａ〜１１３ｄは各々、互いの
方へ近寄って優先通路すなわち開口部１１８を限定す
る。開口部１１８は、ファイバ端面２４′の直径より大
きくかつプラグ端面２２′の直径より小さい直径を有
し、そのため、プラグ端面２２′は各整列アーム１１１
ａ〜１１１ｄの末端部１１３ａ〜１１３ｄと係合する
が、ファイバ端面２４′とそれらのまわりのプラグ端面
２２′の一部は完全に露出される。したがって、整列ア
ーム１１１ａ〜１１１ｄの末端部１１３ａ〜１１３ｄ
は、映像装置３２に対して終端２１の長手方向のｚ軸に
沿って終端端面２１′を位置決めする。

【００７７】好適な実施例では、整列アーム１１１ａ〜
１１１ｄの末端部１１３ａ〜１１３ｄの曲線の半径（典
型的には、公称１８ｍｍ）は、一般に、プラグ端面２
２′の半径と同じになっており、そのため、末端部１１
３ａ〜１１３ｄは、プラグ端面２２′へのダメージ（例
えば、損傷、へこみ等）なしに、表面が向かい合うよう
にプラグ端面２２′と堅く係合する。上述の構造は、図
７Ｂに参照数字１２６で示されている。

【００７８】整列アーム１１１ａ〜１１１ｄはどんな適
切な仕方でも取り付けることができるが、好適には、取
付端部１１４ａ〜１１４ｄで堅い固定プレート１２２に
取り付けられる。固定プレート１２２は、プラグ端面２
２′が整列アーム１１１ａ〜１１１ｄの末端部１１３ａ
〜１１３ｄによって係合されることができるように、終
端２１をその中を通過させるのに適する直径を有する実
質的に円形のオリフィス１２４を有する。プレートオリ
フィス１２４の中心は、実質的に開口部１１８の中心と
整列されている。好適な実施例では、プレートオリフィ
ス１２４は、直径が約２．５ｍｍであり、開口部１１８
でアーム１１１の内側表面から約２ｍｍ離れて配置され
ている。

【００７９】映像装置３２に関するｘ，ｙ軸に沿って終
端端面２１′を整列させるために、図７Ｃに示されるよ
うに、固定プレート１２２の裏面には、対向するスリー
ブハーフ１２７ａ，１２７ｂを有する細長い円筒状割り
スリーブ１２７が装備されている。スリーブ１２７は何
か固い材料から作られ、何か適切なメカニズムもしくは
接着剤でプレート１２２に固定されるかあるいはプレー
ト１２２の一体部分として作られる。プレートオリフィ
ス１２４はスリーブ１２７で限定される内部優先通路と
整列され、その結果、終端２１はスリーブ１２７内かつ
オリフィス１２４の中に挿入することができ、整列面２
２′′′は、ｘ，ｙ軸に沿ってスリーブハーフ１２７
ａ，１２７ｂ及びオリフィス１２４で案内される。

【００８０】この整列装置１１０の配置の結果、終端２
１が整列装置１１０と係合する時、ファイバ端面２４′
はアーム１１１でｚ軸に沿ってかつスリーブ１２７で
ｘ，ｙ軸に沿って整列され、さらに、ファイバ端面２
４′（同様に、そのまわりのプラグ端面２２′の一部と
コア端面２８′）と４つの境界切片１２５ａ〜１２５ｄ
は映像装置３２（図２）に完全に露出される。

【００８１】ＩＶ．終端端面の照明機械視覚装置３４（図２〜図６）による分析に適する映
像を捕らえるために、終端端面２１′は、自然なまたは
人工的な光源からの光で十分に照明しなければならな
い。実行可能な照明配置のいくつかの例を以下に説明す
る。

【００８２】Ａ．照明のための第１の実施例照明のための第１の実施例は、フェルール及び双円錐終
端２１の両方を含むどんなタイプの終端２１にも適して
いる。この第１の実施例では、光は、何か適切な光源を
用いて、光ファイバ２４の中に検査を受ける終端端面２
１′の方へ放射される。この光は、検査を受ける終端端
面２１′を有する光ファイバケーブルの他の終端２１ま
たは他のインターフェースから放射しても良い。この照
明配置では、コア端面２８′、ファイバ端面２４′、プ
ラグ端面２２′、整列面２２′′′及び、整列面２
２′′′を取り囲む背景の各領域は光強度の変化する度
合いを示し、前述の領域間にはくっきりした境界線が存
在する。これらのくっきりした境界線は、整列面２
２′′′に対するコア端面２８′の偏心の正確な決定を
可能にする。前述の照明配置は良好に働くが、時々、フ
ァイバ２４に沿って終端端面２１′の方へ光を放射する
のを実行できないことがある。

【００８３】Ｂ．照明のための第２の実施例照明のための第２の実施例は、不透明材料または感知で
きる光量を伝送しない材料から作られたプラグを有する
終端２１に適切かつ有用である。双円錐終端２１は、典
型的に、共にあまり光を伝えないエポキシ樹脂または合
成樹脂から作られたプラグを備えている。したがって、
この照明実施例は、実際上、双円錐終端２１と関連して
用いることができる。しかしながら、この照明実施例は
フェルール終端２１には望ましくない、なぜなら、フェ
ルール終端２１は典型的に、共に高い光反射性のジルコ
ニア（Ｚｒ₂ Ｏ₃ ）またはアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）から
作られたプラグを有するからである。Ｚｒ₂ Ｏ₃ または
Ａｌ₂ Ｏ₃ から反射される光の強度は、カメラＣＣＤエ
レメントを飽和させ、コア境界の識別を可能にする映像
を発生する能力を弱めるほど十分になることがある。

【００８４】一般に、照明のための第２の実施例では、
光は、終端２１の長手方向のｚ軸に対するいずれかのま
たは全ての角度から終端端面２１′に直接投射される。
この照明配置では、コア端面２８′、整列面２
２′′′、及び整列面２２′′′を取り囲む背景の領域
は、光強度の変化する度合いを示し、前述の領域間には
くっきりした境界線が存在する。これらのくっきりした
境界線は、背列面２２′′′に対するコア端面２８′の
偏心の正確な決定を可能にする。

【００８５】Ｃ．照明のための第３の実施例終端端面２１′の照明のための第３の実施例は、光ファ
イバ２３に沿って端面２１′の方への光の放射を要せ
ず、本発明を実施するための現在わかっているベストモ
ードである。この第３の実施例は、半透明材料またはあ
る程度の光伝送が可能な材料から作られたプラグを有す
る終端２１と関連して用いられる場合の、整列のための
第３の実施例、すなわち図７Ａ〜７Ｃの整列装置１１
０、に特に適している。フェルール終端２１は、典型的
に、共に光を伝えることができるジルコニア（Ｚｒ₂ Ｏ
₃ ）またはアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）から作られたプラグ
を有し、したがって、この照明実施例は、実際上、フェ
ルール終端２１と関連して用いることができる。

【００８６】照明のための第３の実施例は、光が間隔１
１６及び開口部１１８を通り、境界切片１２５ａ〜１２
５ｄ上と、プラグ端面２２′、ファイバ端面２４′及び
コア端面２８′上に当たるように、整列装置１１０の整
列アーム１１１ａ〜１１１ｄの上に位置した、複数の光
源１２８からなる。この光源１２８は、例えばファイバ
光束であるがこれに限らない。好適な実施例では、各間
隔１１６上に位置し、終端端面２１を通るｚ軸から角度
αで露出される光源がある。角度αは好適には約７０度
より大きく、ファイバ２４の受入れ角は典型的には５度
より小さくされる。

【００８７】前述の配置のため、ファイバ２４は実質的
には光を吸収せず、光源１２８から終端端面２１′上に
当たる光は、プラグ２４とファイバ２４のクラッディン
グ２７のいたるところに散乱する。散乱光は、斜角面２
２″及びプラグ端面２２′とクラッディング２７端面と
から出て戻るが、コア端面２８′からは散乱しない。光
がコア端面２８′から散乱しない理由は、コア２８の光
伝送特性がクラッディング２７及びプラグ２２の光伝送
特性と非常に異なっているからである。換言すれば、コ
ア端面２８′は、まわりのクラッディング及びプラグよ
り非常に暗く現われる。さらに、固定プレート１２２に
は、光がコア２８に入って検査を受ける終端２１の方へ
遠い方の端部から反射するのに足る低い角度でコア２８
に近づくのを防止するのに適するサイズを有するプレー
トオリフィス１２４が備えられている。

【００８８】新規な整列装置１１０とその間連光源１２
８の組み合わせは次の利点を有する。ファイバ端面２
４′は、検査装置（図２〜図６）に対して予め決められ
た位置に向けられる。整列装置１１０はファイバ端面２
４′といかなる物理的接触も行なわない。終端２１の整
列面２２′′′の端面境界は、ファイバ端面２４′と同
じ焦平面にある必要がないが、それでも同時映像化は行
なわれる。最後に、ファイバコア２４は検査を受ける終
端２１の他方の端部から照明する必要がない。

【００８９】Ｖ．合成映像次に、検査装置（図２〜図６）の映像装置３２（図２〜
図６）で捕らえられて生成される合成映像を説明する。
合成映像は、対象物の境界に対する対物特徴部の偏り、
特に、終端２１の場合には、整列面２２′′′がコア端
面２４′より非常に大きいという事実にもかかわらず、
整列面２２′′′に対するコア端面２４′の偏心、の正
確な計算を可能にする。実際に、整列面２２′′′が典
型的にフェルール終端２１では約２５００ミクロンであ
るのに対して、コア端面２４′が典型的に約８ミクロン
と約５０ミクロンの間にある。さらに、この後説明され
る映像は、もし望むならさらに映像が重ねられる、もし
望むなら機械視覚装置３４（図２乃至図６）で、出力装
置４６（図２）で表示することができることに注意され
たい。

【００９０】図８は、特徴部映像器３８（図２）で捕ら
えられる特徴部映像１３１が重ね合わされた終端端面２
１′を概略的に示す。図示のように、特徴部映像１３１
は、ファイバ端面２４′（コア端面２８′及びクラッデ
ィング端面２７′の両方）と周囲のプラグ端面２２′の
一部を包含するに足るだけ大きいが、終端端面２１′全
体、特に整列面２２′′′を捕らえるのに足るほど十分
には大きくない。１台以上の境界切片映像器３６は、各
境界切片１２５ａ〜１２５ｄを含む各境界切片映像１３
３ａ〜１３３ｄを捕らえるように配置される。１台以上
の境界切片映像器３６が用いられる場合には、境界切片
映像器３６は、コア端面２８′に関して対称的に間隔を
置かれる境界切片映像を捕らえるように位置決めしなけ
ればならない。好適な実施例では、４台の境界切片映像
器３６が用いられ、図８に示されるように境界切片映像
１３３ａ〜１３３ｄを捕らえるように配置される。

【００９１】図９Ａ〜９Ｄは、特定の実行（装置３０
ａ，３０ａ′，３０ｃ，３０ｄ）による検査装置３０で
復元することができる合成映像における変化を説明する
ための、非制限的例としての、多数の合成映像１３６ａ
〜１３６ｄを示す。映像１３６ａ〜１３６ｄのいずれ
も、偏りまたは偏心を決定するために機械視覚装置３４
で用いることができる。

【００９２】より詳細には、図９Ａ及び９Ｂは、それぞ
れ、１つの境界切片映像が特徴部映像の上に重ね合わさ
れた合成映像１３６ａ，１３６ｂを示す。上記の映像を
発生させるために、１台の境界切片映像器３６と特徴部
映像器３８（図２）が用いられる。図９Ａは、コア映像
１３１と反転された境界切片映像１３３から得られた合
成映像１３６ａを示し、図９Ｂは、コア映像１３１と反
転されていない境界切片映像１３３から得られた合成映
像１３６ｂを示す。

【００９３】図９Ｃ及び９Ｄは、好適な実施例にしたが
って、４つの境界切片映像１３３が特徴部映像１３１の
上に重ね合わせられた合成映像１３６ｃ，１３６ｄを示
す。図９Ｃは、本発明のベストモードを示し、コア映像
１３１と、反転された等間隔の４つの境界切片映像１３
３ａ〜１３３ｄから得られた合成映像１３６ｃを示す。
図９Ｄは、コア映像１３１と、反転されていない等間隔
の４つの境界切片映像１３３ａ〜１３３ｄから得られた
合成映像１３６ｃを示す。以上述べたように、１つ以上
の境界切片映像の使用は偏心計算の精度を増大させる。

【００９４】最後に、検査装置３０ａ，３０ａ′（それ
ぞれ図３Ａ，３Ｂ）は映像１３６ａ，１３６ｃ（それぞ
れ図６Ａ，６Ｃ）を捕らえて発生させるように配置され
ているのに対して、検査装置３０ｃ，３０ｄ（それぞれ
図５，６）は映像１３６ｂ，１３６ｄ（それぞれ図６
Ｂ，６Ｄ）を捕らえて発生させるように配置されている
ことに注意されたい。

【００９５】ＶＩ．検査方法機械視覚装置３４（図２〜図６）を構成して駆動するた
めの新規な検査方法は、図７Ａ乃至７Ｂに示される。本
質において、検査方法１４０は、検査装置３０に、検査
を受ける対象物に映像器３６，３８の焦点を合わせさ
せ、捕らえられた合成映像１３６を分析し、合成映像１
３６内のコア端面２８′に対する境界切片１２５の位置
に基づいて偏心を決定する。

【００９６】最初に、フローチャートブロック１４１に
示されるように、終端端面２１′が検査装置３０の映像
装置３２（図２〜図６）に提供される。フェルール終端
が検査されることになる場合は、整列装置１１０（図７
Ａ，７Ｂ）が終端端面２１′を整列させるために好適に
用いられる。また、終端端面２１′が理想終端２１（す
なわち、偏心が実質的にゼロの基準終端）に相当してい
るかまたは検査されるべき終端２１に相当しているかを
指示するための入力が、使用者より装置３０に与えられ
る。明らかに、検査装置３０は、さもなければ使用者に
より指定されない限り、検査終端と仮定するように構成
することができる。理想終端端面２１′が存在する場合
は、アルゴリズム１４０は、この後説明されるように校
正ルーチンを実行する。

【００９７】次に、フローチャートブロック１４２，１
４３，１４４ａに示されるように、機械視覚装置３４で
合成映像１３６が取得されて記憶される。最適焦点で映
像を取得するために、ＦＡＭ３９が終端端面２１′に対
して映像器３６，３８を漸増移動させるために用いら
れ、各々の漸増移動の後、合成映像の焦点は勾配分析に
よりチェックされる。この勾配は、特定方向に沿ったあ
るピクセル値と隣接ピクセル値の変化、すなわち値の差
分である。好適には、ＦＡＭ３９は、映像器３６，３８
が終端端面２１′から最も遠く離れて配置されるように
初期化され、次いで、映像器３６，３８は、合成映像１
３６の勾配変化を監視しながら、終端端面２１′の方へ
漸増移動する。

【００９８】次いで、フローチャートブロック１４３，
１４４ｂに示されるように、漸増移動後に焦点ピークを
通過したと決定された後、ＦＡＭ３９は、映像器３６、
３８を最適焦点位置に戻すように制御される。

【００９９】次いで、フローチャートブロック１４５に
示されるように、コア端面２８′のコア端面中心Ｃ（ｘ
₀ ，ｙ₀ ）（Ｃ_ideal またはＣ_testのいずれか）が計算
され、中心ｘ，ｙ座標が記憶される。中心Ｃ（ｘ₀ ，ｙ
₀ ）は、合成映像１３６の適当な分析のいずれか、例え
ば勾配分析、を用いて確認される。また、座標ｘ，ｙは
合成映像１３６の映像境界に基づいている。

【０１００】次いで、フローチャートブロック１４６に
示されるように、サーチエリア１３５（図９Ａ〜９Ｄ）
が、合成映像１３６中に存在する各境界切片１２５に関
して合成映像１３１に限定される。好適な実施例では、
各サーチエリア１３５は、円形の辺と直線の辺を有する
エリアであり、ファイバ端面２４′の境界内に位置す
る。各サーチエリア１３５がファイバ端面２４′の外側
境界内の領域に制限される理由の１つは、この位置が、
ファイバ境界の周囲にあるノイズから生じる悪影響の可
能性を最小限にするからである。また、ベストモードで
は、４つの境界切片１２５ａ〜１２５ｄをそれぞれサー
チする目的でコア端面２８′の映像のまわりに等距離に
限定される４つのサーチエリア１３５ａ〜１３５ｄがあ
る。

【０１０１】次いで、フローチャートブロック１４７に
示されるように、局部に制限された勾配サーチは、各サ
ーチエリア１３５内の境界切片１２５の位置を確認する
ために、各サーチエリアを横切る通常スキャンにより実
行される。より詳細には、境界切片１２５に対して横方
向の線がスキャンされ、隣接するピクセル値間の変化す
る勾配を調べることによって分析される。前記の分析か
ら、境界切片１２５の位置は各サーチエリア１３５内で
確認することができる。

【０１０２】境界切片位置の決定の完全さを保証するた
めに、この検査方法１４０は、外側境界切片１２５が最
適焦点にあることを確実にもたらす。最適焦点を保証す
るために、ＦＡＭ３９が映像装置３２をｚ軸に沿って移
動させるように調整された後、勾配サーチが反復的に実
行され、ＦＡＭ３９による各々の調整後、各サーチエリ
ア１３５の勾配は加算され、予め決められた値と比較さ
れてピーク値が決定される。このピーク値を通過するこ
とによってピーク値が確認されるやいなや、ＦＡＭ３９
は、外側境界切片１２５の最適焦点位置が得られるよう
に引っ込められる。前記の工程はフローチャートブロッ
ク１４８〜１５１に示される。

【０１０３】次いで、フローチャートブロック１５２に
示されるように、数回の適合操作により反復的に精査
し、面積エラーが最も少ないものを選ぶことによって、
曲線（例えば円、楕円等）が、２次元において（ｘ，ｙ
平面において）各境界切片１２５に合わせられる。好適
な実施例では、わかっている直径（ベストモードでは
２．５ｍｍ）を有する円が各境界切片に適合される。

【０１０４】各境界切片１２５に曲線が適合された後、
フローチャートブロック１５４に示されるように、終端
２２１が理想終端２１かそれとも検査終端２１かに関す
る決定が行なわれる。理想終端２１は、検査装置３０の
校正に用いられ、他の適切な工程のいずれか、例えばこ
の文書の背景部分に示されるもののいずれか、で決定さ
れるように、基本的に偏心が最小の終端２１である。理
想終端の存在は、フローチャートブロック１４１に示さ
れるように、検査装置３０の初期化中に使用者によって
検査装置３０に入力される。

【０１０５】理想終端２１が存在する場合は、フローチ
ャートブロック１５５に示されるように、検査方法１４
０は校正方法を実行し、次いで、フローチャートブロッ
ク１４１に戻るが、もし望むなら、検査終端２１の分析
の準備状態で待機する。かけがえとして、フローチャー
トブロック１５４で、検査終端２１が存在する場合は、
検査方法１４０は、フローチャートブロック１５６にし
たがって偏心決定方法を用いて偏心を決定し、そして検
査方法１４０は終了する。校正及び偏心決定手順のため
の第１及び第２の実施例は以下に説明される。

【０１０６】Ａ．校正及び偏心決定のための第１の実施
例偏心が決定される仕方は、検査方法１４０が校正される
仕方によって決まる。校正及び偏心決定のための第１の
実施例は図１１〜図１３を参照して説明される。これに
関しては、図１１に校正方法１５５′が示され、図１２
に対応する偏心決定方法１５６′が示されている。校正
及び偏心決定のための第２の実施例は図１４〜図１６を
参照して説明される。これに関しては、図１４に校正方
法１５５′が示され、図１５に偏心決定方法１５６′が
示されている。校正及び偏心決定のための第２の実施例
は、本発明を実施するための、現在わかっているベスト
モードを構成する。

【０１０７】１．校正方法第１の実施例の校正方法は図１１に示され、参照数字１
５５′で表わされている。図１１を参照すると、校正方
法１５５′は、フローチャートブロック１５５ａ′によ
り、理想終端２１の理想終端端面中心Ｔ_ideal （ｘ₁ ，
ｙ₁ ）を確定する。図１３には、この後言及される他の
図形的特徴ばかりでなく、（図１０Ａのフローチャート
ブロック１４５に示されるように前に決定された）理想
コア端面中心Ｃ_ideal （ｘ₀ ，ｙ₀ ）と理想終端端面中
心Ｔ_ideal （ｘ₁ ，ｙ₁ ）も図式的に示されている。理
想終端端面中心Ｔ_ideal （ｘ₁ ，ｙ₁ ）は次のように決
定される。

【０１０８】フローチャートブロック１５２（図１０
Ａ）で示された前工程から適合曲線が１つだけ（すなわ
ち境界切片映像が１つだけ）の場合、理想終端端面中心
Ｔ_idea _l （ｘ₁ ，ｙ₁ ）はその１つの適合曲線の中心に
なる。対照的に、適合曲線が１つ以上の場合は、適合曲
線の各々の中心が決定され、理想終端端面２１′の理想
終端端面中心Ｔ_ideal （ｘ₁ ，ｙ₁ ）は、適合曲線中心
の何か適切な数学的平均で決定される。次いで、図１２
のフローチャートブロック１５５ｂ′に示され、さらに
図１３に示されるように、図１０Ａのフローチャートブ
ロック１４５に示される通りに前に決定された理想コア
端面中心Ｃ_ideal （ｘ₀ ，ｙ₀ ）が復元され、この理想
コア端面中心Ｃ_ideal （ｘ₀ ，ｙ₀ ）と理想終端端面中
心Ｔ_ideal（ｘ₁ ，ｙ₁ ）間の距離ベクトルｄ_ideal が
計算される。フローチャートブロック１５５ｃ′に示さ
れるように、距離ベクトルｄ_ideal は、他の検査終端２
１の将来の偏心分析に用いられる理想基準として記憶さ
れる。最後に、検査方法１４０はフローチャートブロッ
ク１４１に戻るが、もし望むなら、検査終端２１の分析
の準備状態で待機する。

【０１０９】２．偏心決定方法第１の実施例の偏心決定方法は、図１２に詳細に示さ
れ、参照数字１５６′で表わされている。まず、図１２
のフローチャートブロック１５６ａ′によりかつ図１３
に示されるように、検査を受ける終端端面２１の終端端
面中心Ｔ_test（ｘ₁ ′，ｙ₁ ′）が確定される。適合曲
線が１つだけの場合、終端端面中心Ｔ_test（ｘ₁ ′，ｙ
₁ ′）はその適合曲線の中心になる。対照的に、適合曲
線が１つ以上の場合は、適合曲線の各々の中心が決定さ
れ、検査終端２１の終端端面中心Ｔ_test（ｘ₁ ′，ｙ
₁ ′）は、適合曲線中心の何か適切な数学的平均で決定
される。終端端面中心Ｔ_test（ｘ₁ ′，ｙ₁ ′）をつき
とめるための適合曲線が１つの場合には、境界点は、終
端境界のあり得る直径変化を許容するために、境界映像
に正確に適合されるべきであることに注意されたい。こ
の制限はベストモードには適用しない、なぜなら、ベス
トモードにおいては、曲線は多数の境界切片に適合され
るからである。この特徴は、あり得るどんな終端直径変
化からの平均化も可能にする。

【０１１０】次いで、図１２のフローチャートブロック
１５６ｂ′に示され、さらに図１３に示されるように、
実際のコア端面中心Ｃ_test（ｘ₀ ′，ｘ₀ ′）が復元さ
れ、このコア端面中心Ｃ_test（ｘ₀ ′，ｙ₀ ′）と終端
端面中心Ｔ_test（ｘ₁ ′，ｙ₁ ′）間の距離ベクトルｄ
_testが計算される。さらに、フローチャートブロック１
５６ｃ′に示されるように、この距離ベクトルｄ_testと
理想基準距離ベクトルｄ_ideal の差の絶対値を計算する
ことによって、偏心ベクトルｅが決定される。すなわ
ち、ｅ＝｜ｄ_test−ｄ_ideal ｜となる。次いで、偏心は
この偏心ベクトルｅからその大きさとして決定される。
この大きさがピクセルに関して決定された場合は、もし
望むなら、ピクセルから絶対距離（例えばミクロン）に
変換することができる。距離ベクトルｄ_ideal ，ｄ_test
は、偏心ベクトル決定が絶対距離に関する大きさを直接
生じるように、偏心ベクトル決定前に絶対直線距離（例
えばミクロン）の表現に表わしたり変換したりすること
ができる。

【０１１１】また、偏心ベクトルの角度は、これが、ピ
クセルＣ_test（ｘ₀ ′，ｙ₀ ′）とＣ_ideal （ｘ₀ ′，
ｙ₀ ′）の空間的関係を表わすという点で関連し、距離
ベクトルから確認することができ、もし望むなら出力装
置４６（図２）に表示することもできる。

【０１１２】Ｂ．校正及び偏心決定の第２の実施例次に、校正及び偏心決定の第２の実施例を図１４〜図１
６を参照して説明する。詳細には、校正方法１５５′は
図１４に示され、対応する偏心決定方法は図１５に示さ
れる。校正及び偏心決定のための第２の実施例は、本発
明を実施するためのわかっているベストモードを構成す
る。第１の実施例と違って、この第２の実施例は、合成
映像１３６が、別々の光学映像器３６，３８から集めら
れた情報を含み、したがって、コア端面２８′に対する
境界切片１２５の位置に最適に関連するという事実から
生じる、映像装置３２（図２）の非直線性を斟酌して補
正する。

【０１１３】第２の実施例を実施するためには、映像装
置３２は２台以上の境界切片映像器３６を備えるべきで
あるが、好適には数学的計算を簡単にするために偶数の
数にすべきである。さらに、この説明を簡単にする目的
で、この第２の実施例は、４台の境界切片映像器３６
と、好適な実施例である直交デカルト座標装置ｘ，ｙ，
ｚを参照して以下に説明される。

【０１１４】１．校正方法第２の実施例の校正手順は図１４に示され、参照数字１
５５″で表わされている。最初に、検査方法１４０にお
けるこの時点で、理想終端２１が映像装置３２に露出さ
れ、（ｚ軸に沿って整列装置１１０に対して決まった）
合焦点にある。

【０１１５】フローチャートブロック１５５ａ″に示さ
れるように、理想終端２１から変換マップが作り出さ
れ、将来の基準として記憶される。この変換マップは、
本質的に、理想終端２１の特性を検査されるべき他の終
端２１と比較する装置である。構造的に、変換マップ
は、ルックアップテーブル、または検査方法１４０で実
行される数式とすることができる。変換マップを作るた
めに、一連の測定が検査装置３０で行なわれ、ここで
は、終端２１は、調節メカニズムを備えた映像装置３２
の視野における多数のｘ，ｙ位置に順次動かされ、各境
界切片１２５及びコア端面２８′を含むデータが各位置
に関して記憶される。

【０１１６】終端端面２１′がｘ，ｙ平面において使用
者により計画的に動かされ、コア端面２８′をｘ，ｙ平
面における予め定められた映像領域のどこかに表わさせ
ることができるように、整列装置または映像装置３２の
どちらかを移動させるために、何か適当な調節メカニズ
ム（図示しない）を用いることができる。例えば、この
調節メカニズムは、簡単には、使用者による整列装置１
１０または映像装置３２の手動移動を可能にする取付ブ
ラケットでも良い。好適な実施例では、調節メカニズム
は整列装置１１０と共に用いられ、整列装置１１０は
ｘ，ｙ軸に沿って移動することができるが、終端端面２
１′はｚ軸に沿った合焦点にとどまる。

【０１１７】次いで、フローチャートブロック１５５
ｂ″〜１５５ｆ″に示されるように、変換マップが次の
通り得られる。フローチャートブロック１５５ｂ″に示
されるように、理想終端２１が調節メカニズムでｘ，ｙ
平面のある位置に動かされる。次いで、フローチャート
ブロック１５５″により、何か適当な勾配サーチ分析で
理想コア端面中心Ｃ_ideal （ｘ₀ ，ｙ₀ ）が確認され
る。理想コア端面中心Ｃ_id _eal （ｘ₀ ，ｙ₀ ）の確認
後、フローチャートブロック１５５ｄ″により、中心Ｃ
_ideal （ｘ₀ ，ｙ₀ ）から複数の半径線が引かれ、その
１本ずつが各境界切片１２５に対応している。半径線
は、好適にはＣ_ideal （ｘ₀ ，ｙ₀ ）のまわりに対称的
に間隔を置いて配置される。さらに、フローチャートブ
ロック１５５ｅ″に示されるように、各境界切片に対応
する適合曲線の中心の位置が、対応する半径線上の仮想
空間に定められる。さらに、フローチャートブロック１
５５ｆ″に示されるように、半径線が適合曲線をインタ
ーセプトするピクセル位置が確認され、これらのインタ
ーセプト位置が記憶され、同様に、特定の終端位置に関
するコア端面２８′のコア位置が記憶される。次いで、
新しい位置が選択され、十分に完成した変換マップが構
築されるまで上述の手順が繰り返される。

【０１１８】好適な実施例に関する変換マップの作成は
次のように行なわれる。図１６に図式的に示されるよう
に、４つの境界切片１２５ａ〜１２５ｄがＣ_ideal （ｘ
₀ ，ｙ₀ ）のまわりに対称的に間隔を置いて配置されて
いる好適な実施例では、半径線１５７ａ〜１５７ｄが映
像１３１内に限定される。事実上、好適には、１本の垂
直線（半径線１５７ｂ，１５７ｄからなる）と１本の水
平線（半径線１５７ａ，１５７ｃからなる）が、互いに
垂直になるようにかつそれらの交差点が理想端面中心Ｃ
_ideal （ｘ₀ ，ｙ₀ ）に位置するように、限定される。
次いで、４つの境界切片１２５に対応する適合曲線の中
心が、線の１つに位置するように仮想空間に位置決めさ
れる。したがって、境界切片１２５ｂ，１２５ｄと一致
する曲線の中心は垂直線１５７上に位置決めされ、境界
切片１２５ａ、１２５ｃと一致する曲線の中心は水平線
１５８上に位置決めされる。次に、各半径線１５７ｃ，
１５７ａ，１５７ｄ，１５７ｂが各境界切片曲線１２５
ｃ，１２５ａ，１２５ｄ，１２５ｂと交差するインター
セプト値ｘ₁ ′，ｘ₃ ′，ｙ₁ ′及びｙ₃ ′が確認され
る。最後に、コア端面２８′コア位置ばかりでなくイン
ターセプト値ｘ₁ ′，ｘ₃ ′，ｙ₁ ′及びｙ₃ ′も、特
定の終端位置に関して記憶される。次いで、新しい位置
が選択され、十分に完成した変換マップが構築されるま
で上述の手順が繰り返される。

【０１１９】いったん光学装置が変換マップでこのよう
に特徴づけられると、理想終端２１は調節メカニズムで
動かされ、その結果、そのコア端面２８′が映像空間の
中心に現われる。例えば、映像空間が４８０×５１２ピ
クセルの場合、理想コア端面中心Ｃ_ideal （ｘ₀ ，ｙ
₀ ）は、ｙ軸に沿った２４０番目のピクセルと、ｘ軸に
沿った２５６番目のピクセルに位置決めされる。次い
で、調節メカニズムが安定して、検査装置３０の将来の
動作のためにこの位置に固定され、その結果、フローチ
ャートブロック１５５ｇ′に示されるように、整列装置
１１０及び映像装置３２は、ｘ，ｙ軸に沿って固定され
る。

【０１２０】２．偏心決定方法第２の実施例による偏心決定方法は図１２に詳細に示さ
れ、参照数字１５６″で表わされている。この方法１５
６″は、図１６の点線で構成される図を参照して説明さ
れる。一般に、この方法１５６″では、知られていない
偏心を有する検査終端２１が、校正方法１５５″及び理
想終端２１を用いて構築された変換マップを用いて測定
される。

【０１２１】コア端面中心Ｃ_test（ｘ₀ ′，ｙ₀ ′）
は、フローチャートブロック１５６ａ″によりかつ図１
６に図式的に示されるように、何か適切な勾配サーチ分
析により確認される。理想コア端面中心Ｃ_test（ｘ
₀ ′，ｙ₀ ′）の確認後、フローチャートブロック１５
６ｂ″により、中心Ｃ_test（ｘ₀ ′，ｙ₀ ′）から外向
きに複数の半径線が引かれ、その１本ずつが各境界切片
１２５に対応している。半径線は、好適にはＣ_test（ｘ
₀ ′，ｙ₀ ′）のまわりに対称的に間隔を置いて配置さ
れる。さらに、フローチャートブロック１５６ｃ″に示
されるように、各境界切片に対応する適合曲線の中心の
位置が、対応する半径線上の仮想空間に定められる。さ
らに、フローチャートブロック１５６ｄ″に示されるよ
うに、半径線が適合曲線ヲインターセプトするピクセル
位置が確認される。これらのインターセプト位置は図１
６に（ｘ₁ ′，ｙ₂ ′），（ｘ₂ ′，ｙ₁ ′），（ｘ
₃ ′，ｙ₂′）及び（ｘ₂ ′，ｙ₃ ′）として示されて
いる。しかしながら、好適には、座標ｘ₁ ′，ｘ₃ ′，
ｙ₁ ′及びｙ₃ ′のみが確認される、なぜならこれらが
偏心を計算するのに十分だからである。

【０１２２】次いで、フローチャートブロック１５６
ｅ″により、偏心が計算される。まず、以下に記載され
た公式から量ε_x 及びε_y が計算される。

【数１】ここで、ｘ₁ ′，ｘ₃ ′，ｙ₁ ′及びｙ₃ ′は、コア端
面２８′が検査終端２１のコア端面２８′の現在位置と
一致する点で測定される、ゼロ偏心終端２１のインター
セプト位置である。さらに、次式より偏心が決定され
る。

【数２】

【０１２３】第２の実施例で計算された偏心は、第１の
実施例で計算されたものより事情に正確である。なぜな
ら、第２の実施例は、映像装置３２（図２）の非直線性
を補正し、境界切片１２５の位置をコア端面２８′に対
して最適に関連づけているからである。

【０１２４】ＶＩＩ．平衡式焦点方法平衡式焦点方法１６０は図１２Ａ〜１２Ｃに示される。
平衡式焦点方法１６０は、１台以上の境界切片映像器３
６を用いる検査装置３０（図２）に適用可能であり、本
発明のベストモードにおいて実行される。本質的に、平
衡式焦点方法１６０は、境界切片１２５（図８，９Ａ〜
９Ｄ）の計算及び位置の精度を増加させる最適技術であ
る。

【０１２５】一般に、機械視覚装置１３４（図２）を用
いて多数の切片１２５の位置をつきとめるのは、切片１
２５がシャープな合焦点にある時、すなわち、切片１２
５と背景の間の勾配が最大になる時に最も正確になる。
数台の境界切片映像器３６の最適焦点距離にはわずかな
差が存在することがある。この差は一般に、検査を受け
る対象物がＦＡＭ３９の異なる延長時に最大の勾配を得
ることを意味する。平衡式焦点方法１６０は上記の問題
を克服する。

【０１２６】平衡式焦点方法１６０は、フローチャート
ブロック１４７（図１０Ａ）に示された検査方法１４０
（図１０Ａ〜１０Ｂ）のステップ中に機械視覚装置３４
（図２〜図６）で実行される。前に説明したように、フ
ローチャートブロック１４７で示されたステップでは、
各境界切片１２５を確認するために、局部化された勾配
サーチが実行される。

【０１２７】平衡式焦点方法１６０により、図１７Ａの
フローチャートブロック１６１に示されるように、ＦＡ
Ｍ３９は始めに、境界切片映像器３６のいずれかの焦点
が境界切片１２５のいずれかの焦平面の前になるように
調節される。

【０１２８】次に、フローチャートブロック１６２に示
されるように、コア端面２８′の実際の位置に基づいて
各境界切片１２５に対するサーチエリア１３５が限定さ
れる。このサーチエリアは好適にはコア端面２８′のま
わりに対称的に間隔を置いて配置される。

【０１２９】次いで、フローチャートブロック１６３に
より、終端２１の長手軸と整列されたｚ軸に沿って映像
装置３２を漸増的に移動させて、一連の合成映像１３６
が発生し記憶される。映像１３６の取得中、各サーチエ
リア１３５の最適焦点ばかりでなく映像装置３２の漸増
最適焦点も通過される。各合成映像１３６の復元後、各
サーチエリア１３５に勾配サーチが実行され、各スキャ
ン線の最大勾配を示すピクセルが確認される。

【０１３０】次いで、フローチャートブロック１６４に
示されるように、各サーチエリア１３５の勾配サーチに
関して、スキャン線の最大勾配を有するピクセルが、最
小スレショールドを満足することを条件として記憶され
る。好適な実施例では、最小スレショールドＴ_min ＝Ｐ
_min ＋０．３（Ｐ_max −Ｐ_min ）となり、ここで、Ｐ
_max は最も明るいピクセルのグレイスケール値（０〜２
５５）であり、Ｐ_min は最も暗いピクセルのグレイスケ
ール値である。Ｐ_max 及びＰ_min は、何か適当な方法、
例えばヒストグラムを用いて決定することができる。さ
らに、スキャン線の最大勾配を有しかつ最小スレショー
ルドを満足するピクセル数が、各サーチエリア１３５に
関して加算される。好適な実施例では、４つのサーチエ
リア１３５があり、したがって、ピクセルの４つの和
ａ，ｂ，ｃ，ｄが上記の方法から生じる。

【０１３１】次いで、フローチャートブロック１６５に
より、各々の和を通じてサーチが行なわれ、ＦＡＭ３９
で指示された通り、各個別のサーチエリア１３５に関し
て、ｚ軸に沿って映像装置３２の最適焦点位置が確認さ
れる。この最適焦点位置は、特定のサーチエリア１３５
に関して（スレショールド必要条件を満足する）受入れ
可能なピクセルの最高数が達成される位置に相当する。

【０１３２】次に、フローチャートブロック１６６に示
されるように、各サーチエリアに関するピクセル和の全
組み合わせのペアリング間の差の絶対値を加算すること
によって、統計量Ｓが計算される。好適な実施例では、
４つの切片１２５と、４つのピクセル和ａ，ｂ，ｃ，ｄ
があり、したがって、統計量Ｓ＝｜ａ−ｂ｜＋｜ａ−ｃ
｜＋｜ａ−ｄ｜＋｜ｂ−ｃ｜＋｜ｂ−ｄ｜＋｜ｃ−ｄ｜
となる。

【０１３３】統計量Ｓは図１８に示されるようなグラフ
を示す。フローチャートブロック１６７により、統計量
Ｓが分析され、統計量Ｓの傾斜が最小になる焦点位置ｆ
₀ が確認される。次いで、統計量Ｓの傾斜が最小になる
時に、各サーチエリア１３５が十分なピクセルを含んで
いるか否かに関する決定が行なわれる。これは信頼でき
る適合を確実にもたらす。さらに、前記スレショールド
は任意の数であり、好適には経験的データに基づいてい
る。

【０１３４】上記の質問の答が否定的ならば、フローチ
ャートブロック１６８により、平衡式焦点方法１６０
は、統計量Ｓから最小ＦＡＭ漸増だけ、ピクセルの最大
累積数の方へ偏位する。次いで、フローチャートブロッ
ク１６９に示されるように、移動したＦＡＭ漸増の数に
基づいて最大偏位に達したか否かに関する決定が行なわ
れる。最大偏位に達していなかった場合は、方法１６０
はフローチャートブロック１６７に示されたステップに
戻り、十分な勾配点があるか否かが決定される。最大偏
位に達した場合には、方法１６０は終了し、適切なメッ
セージ、例えば「このサンプルに関する解答はない。サ
ンプルをきれいにして測定を再び試みよ。」、を出力装
置４６（図２）を介して使用者に転送することができ
る。前記のことはフローチャートブロック１７１に示さ
れている。

【０１３５】フローチャートブロック１６７で質問され
た際に、統計量Ｓに基づいて十分な勾配点があると決定
される場合は、方法１６０は、フローチャートブロック
１７２に示されるように、ＦＡＭ３９を最適最大統計量
Ｓのｚ座標まで移動させる。

【０１３６】ＦＡＭ３９が前記ｚ座標まで移動した後、
フローチャートブロック１７３に示されるように、検査
方法１４０（図１０Ａ〜１０Ｂ）の後続ステップによる
後続の分析に最適な映像１３６が取得される。

【０１３７】本発明の精神と範囲から実質的に逸脱する
ことなく、説明されたような実施例に多くの修正や変更
を行なうことができることは当業者に明らかである。こ
こでは、このような修正や変更は全て、付随の特許請求
の範囲に示される通り、本発明の範囲内に含められるべ
きものである。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明により分析されるべき対象物の一例と
して、普通のフェルールタイプの光ファイバ終端の斜視
図である。

【図１Ｂ】図１Ａの終端の端面図である。

【図１Ｃ】図１Ａの終端内にある光ファイバの断面図で
あり、中心の光ファイバコアと周囲のクラッディングを
示す。

【図１Ｄ】図１Ａ及び１Ｂの別々のフェルール終端を接
続するための連結構造の断面図である。

【図２】本発明の検査装置及び方法を示すブロック図で
ある。

【図３Ａ】図２の検査装置の第１の実施例を示すブロッ
ク図である。

【図３Ｂ】図３Ａの第１の実施例を実行するベストモー
ドのブロック図である。

【図３Ｃ】線３Ｃ′−３Ｃ′に沿ってとられた図３Ｂの
ベストモードに用いられた新規なレンズ配列の正面図で
ある。

【図４Ａ】図２の検査装置の第２の実施例を示すブロッ
ク図である。

【図４Ｂ】図４Ａの検査装置の第２の実施例における境
界切片映像器の配置を示すブロック図である。

【図５】図２の検査装置の第３の実施例を示すブロック
図である。

【図６】図２の検査装置の第４の実施例を示すブロック
図である。

【図７Ａ】図２の検査装置で分析されるべきフェルール
光ファイバ終端を整列させるための、本発明による整列
装置の正面図である。

【図７Ｂ】線７Ｂ′−７Ｂ′に沿ってとられた図７Ａの
整列装置の断面図である。

【図７Ｃ】図７Ａの整列装置の背面斜視図である。

【図８】図２の検査装置で映像化される終端端面と多数
の分離領域とを示す概略図である。

【図９Ａ】図２の検査装置で形成されて分析される合成
映像（及びたぶん表示映像）の概略図であり、特に、コ
ア映像と反転された１つの境界切片映像とから得られた
合成映像を示す。

【図９Ｂ】図２の検査装置で形成されて分析される合成
映像（及びたぶん表示映像）の概略図であり、特に、コ
ア映像と反転されていない１つの境界切片映像とから得
られた合成映像を示す。

【図９Ｃ】図２の検査装置で形成されて分析される合成
映像（及びたぶん表示映像）の概略図であり、特に、コ
ア映像と反転されかつ等間隔の４つの境界切片映像とか
ら得られた合成映像（ベストモード）を示す。

【図９Ｄ】図２の検査装置で形成されて分析される合成
映像（及びたぶん表示映像）の概略図であり、特に、コ
ア映像と反転されていないかつ等間隔の４つの境界切片
映像とから得られた合成映像を示す。

【図１０Ａ】図２の検査装置における機械視覚装置で用
いられてそれを駆動する本発明の検査方法を説明するフ
ローチャートを示す。

【図１０Ｂ】図２の検査装置における機械視覚装置で用
いられてそれを駆動する本発明の検査方法を説明するフ
ローチャートを示す。

【図１１】図１０Ａ及び１０Ｂの検査方法における校正
及び偏心決定のための第１の実施例を示し、特に、校正
方法を示す。

【図１２】図１０Ａ及び１０Ｂの検査方法における校正
及び偏心決定のための第１の実施例を示し、特に、対応
する偏心決定方法を示す。

【図１３】図１１及び１２の校正及び偏心決定のための
第１の実施例を示すグラフを示す。

【図１４】図１０Ａ及び１０Ｂの検査方法における校正
及び偏心決定のための第２の実施例（ベストモード）を
示し、特に、校正方法を示す。

【図１５】図１０Ａ及び１０Ｂの検査方法における校正
及び偏心決定のための第２の実施例（ベストモード）を
示し、特に、対応する偏心決定方法を示す。

【図１６】図９Ｃの合成映像（ベストモード）の概略図
であり、図１４及び１５の校正及び偏心決定のための第
２の実施例により、変換マップを作り出すために理想終
端の理論的理想中心Ｃ_ideal がどのように用いられるか
及び変換マップに基づいて検査終端の丘端面中心Ｃ_test
から偏心がどのように決定されるかを示す。

【図１７Ａ】偏心計算を最適にするために図１０Ａ及び
１０Ｂの検査方法と共に任意に用いることができる平衡
式焦点方法を説明するフローチャートを示す。

【図１７Ｂ】偏心計算を最適にするために図１０Ａ及び
１０Ｂの検査方法と共に任意に用いることができる平衡
式焦点方法を説明するフローチャートを示す。

【図１７Ｃ】偏心計算を最適にするために図１０Ａ及び
１０Ｂの検査方法と共に任意に用いることができる平衡
式焦点方法を説明するフローチャートを示す。

【図１８】図１７Ａ及び１７Ｂの平衡式焦点方法に用い
られる統計量Ｓを示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細長い対象物の端面内の特徴部の映像化
と前記細長い対象物の境界部分の映像化を可能にするた
めの装置であって、間隔を置いて配列された複数の整列アームからなり、前
記各アームが末端部と取付端部を有し、前記各末端部が
一点に集まって開口部を限定し、前記開口部は前記端面
の直径より小さくかつ前記特徴部の直径より大きな直径
を有し、それにより、前記対象物が前記アームと係合した時に、
前記アームの前記末端部が前記端面と係合し、前記特徴
部が前記開口部を介して露出されると共に、前記境界部
分が前記アーム間の前記間隔を介して露出されることを
特徴とする装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、前記特徴
部は光ファイバのコアであり、前記細長い対象物は光フ
ァイバ終端である装置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、さらに、
オリフィスを有し、前記アームに対して固定されたスリ
ーブを含み、前記オリフィスは、前記開口部に整列さ
れ、前記対象物が前記アームと係合した時にその中に前
記対象物を収容する装置。
【請求項４】請求項２記載の装置において、さらに、
前記開口部の中へ光を投射することにより前記ファイバ
を照明すると共に、前記アーム間の前記間隔を介して光
を投射することにより前記境界部分を照明するように配
置された光源を含む装置。
【請求項５】請求項２記載の装置において、前記複数
のアームは数が４つであり、前記間隔と前記開口部がひ
とまとめになって十字状の優先通路を限定するように配
列されている装置。
【請求項６】請求項３記載の装置において、前記スリ
ーブの前記オリフィスは直径が約２．５ミリメートルで
あり、前記オリフィスは前記開口部から約２ミリメート
ル離れて配置されている装置。
【請求項７】請求項４記載の装置において、前記光源
はファイバ管束照明器である装置。
【請求項８】請求項４記載の装置において、前記光源
は、前記アームに対して、光を前記終端の方へ前記コア
と関連する光受入れ角外の光投射角で投射するように取
り付けられている装置。
【請求項９】請求項８記載の装置において、前記光投
射角は７０度より大きい装置。
【請求項１０】光をファイバの中へ終端端面の方に放
射する必要なしに、光ファイバケーブルの終端端面にお
ける光ファイバコアと境界部分の映像化を可能にする方
法であって、前記ファイバはコアと該コアを囲むクラッ
ディングからなり、前記終端は前記ファイバを囲む支持
材を含む方法において、前記終端端面を固定すると共に前記特徴部及び前記境界
部分を露出する工程と、光が前記コアに通常入らず、かつ前記光が前記クラッデ
ィングと該クラッディングを囲む前記終端支持材内で散
乱して反射するように、前記端面の前記露出領域の方へ
光を投射する工程とからなることを特徴とする方法。
【請求項１１】光をファイバの中へ終端の方に放射す
る必要なしに、光ファイバケーブルの終端の光ファイバ
コアと境界部分の映像化を可能にする方法であって、前
記ファイバはコアと該コアを囲むクラッディングからな
り、前記終端は前記ファイバを囲む支持材を含む方法に
おいて、光を前記終端の方へ前記コアの光受入れ角外の光投射角
で投射する工程と、前記コアと前記クラッディング間及び前記終端支持材と
その背景間に境界線が存在するように、前記クラッディ
ングと該クラッディングを囲む前記終端支持材内で散乱
させて反射させる工程とからなることを特徴とする方
法。
【請求項１２】請求項１１記載の方法において、さら
に、前記コアが前記クラッディング及び前記終端支持材
より少ない光量を吸収するのを確実にもたらす工程を含
む方法。
【請求項１３】請求項１１記載の方法において、さら
に、間隔を置いて配置された複数の整列アームからなる
装置と前記終端とを整列させることにより、前記終端を
光源と整列させる工程を含み、前記各アームは末端部と
取付端部を有し、前記各末端部は一点に集まって開口部
を限定し、前記開口部は、前記ファイバのファイバ径よ
り大きくかつ前記終端の終端径より小さい直径を有する
方法。
【請求項１４】請求項１１記載の方法において、前記
光投射角は７０度より大きい方法。