JP2004012335A - 被検体の傾き誤差調整支援方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】クランプ装置に保持されたフェルールを自転して得られた、各回転位置における干渉縞の中心位置の移動軌跡に基づき、フェルールの軸の傾き誤差を簡易かつ低コストで認識し、その調整に役立てる。
【解決手段】フェルール５０１が傾いており、しかもその先端面５０３の形状が頂偏芯を有している場合には、先端面５０３の干渉縞の中心は、投影面座標上において先端面５０３の頂点位置に対応した位置Ｐとなり、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして回転させると、各回転位置における干渉縞の中心の軌跡Ｔは、点Ｃ（０，０）から距離ｄだけ離れた点Ｏを中心にした所定半径の円となる。この円の中心の座標Ｘ、Ｙを所定の演算により求め、この中心位置と、フェルール５０１の球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報およびその相対方向情報に基づきフェルール５０１の傾き調整を行なう。
【選択図】 図１
【解決手段】フェルール５０１が傾いており、しかもその先端面５０３の形状が頂偏芯を有している場合には、先端面５０３の干渉縞の中心は、投影面座標上において先端面５０３の頂点位置に対応した位置Ｐとなり、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして回転させると、各回転位置における干渉縞の中心の軌跡Ｔは、点Ｃ（０，０）から距離ｄだけ離れた点Ｏを中心にした所定半径の円となる。この円の中心の座標Ｘ、Ｙを所定の演算により求め、この中心位置と、フェルール５０１の球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報およびその相対方向情報に基づきフェルール５０１の傾き調整を行なう。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば顕微干渉計装置（「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解析する際に、クランプ装置に保持されてなる該フェルールの軸の傾き誤差調整を支援する被検体の傾き誤差調整支援方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信に用いられる光ファイバの研究開発が盛んに進められている。
この種の光ファイバは、例えば外径１０μｍ程度のコアと、その外周に設けた例えば外径１２５μｍ程度のクラッド層からなり、光ファイバ同士を接続するためにその接続端部にフェルールを備えたものが知られている。
【０００３】
フェルールとは、光ファイバを接続するための光コネクタを構成する一組のプラグの各々において、光ファイバの一端を保持固定する円筒状の部品である。フェルールは、その外径の中心部に光ファイバが挿入され接着剤等で固定された後、その先端を鏡面状に研磨されており、２つのフェルールの先端面を突き合わせることによって、それぞれに保持された２つの光ファイバを接続できるように構成されている。
【０００４】
このフェルールの先端面は、光軸に対して直交する平面に研磨されたものや、光軸に対して斜交する平面に研磨されたものが知られているが、最近、フェルールの先端面を突き合わせる際の押圧力により先端面が弾性変形して、フェルール先端面同士の密着性を高め得るように、先端面を球面凸形状にするＰＣ（ｐｈｉｓｉｃａｌ ｃｏｎｔａｃｔ）研磨が施されたものが注目されている。
【０００５】
ところで、光ファイバ接続に伴う光損失を低減するため、フェルールには高精度な種々の規格がＪＩＳにより定められており、上記ＰＣ研磨が施されたフェルールに対しては、先端面の曲率半径の寸法誤差、フェルールの球状先端面の頂点と光ファイバのコアの中心（ファイバの外形中心）との位置ずれ誤差など、６項目に及ぶμｍオーダの規格が定められている。
【０００６】
また、作製されたフェルールが、上述した規格に適合しているかどうかを検査するために、顕微干渉計装置が用いられることがある。顕微干渉計装置は、微小な被検体の表面形状や屈折率分布などの位相情報を担持した物体光と、所定の基準板から反射された参照光とを干渉させて得られる干渉縞を観察し、この干渉縞の形状や変化を測定解析することにより、被検体の位相情報を得るように構成されている。
【０００７】
このような顕微干渉計装置を用いて、作製されたフェルールの検査を行なう場合、顕微干渉計装置の基準板の前方の所定位置にクランプ装置を配し、このクランプ装置により、検査するフェルールを保持するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したようにフェルール先端面の形状規格はμｍオーダとされているため、その測定は極めて高精度であることが要求され、前述したクランプ装置により保持されたフェルールが若干傾いていても、この検査に適合した測定精度を得ることは困難である。特に、前述したフェルールの球状先端面の頂点と光ファイバのコアの中心（ファイバの外形中心）との位置ずれ誤差を検査する際には、顕微干渉計装置の基準面の法線とフェルールの軸との傾き誤差を１０秒以下の角度としなければ検査に適合した測定精度を得ることは困難である。
【０００９】
上記傾き誤差は、プラグを保持する部材、プラグの位置調整手段さらにはプラグの傾き調整手段などの誤差の累積によるところも大きく、結局、セットした当初の状態において上記傾き誤差を１０秒以内の角度に収めることは事実上極めて困難である。
【００１０】
また、上記フェルールの傾きを直接測定しながら、クランプ装置の傾きを調整する手法も考えられるが、その測定および調整が極めて複雑で精度を要するため容易に傾き誤差を調整することができない。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、クランプ装置に保持されたフェルールの軸の傾き誤差を、簡易かつ低コストで調整することを可能とする被検体の傾き誤差調整支援方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の被検体の傾き誤差調整支援方法は、フェルールをクランプ装置により保持し、被検体である該フェルールの球状先端部を顕微干渉計装置により観察する際に、該フェルールの軸の傾き誤差調整を支援する方法において、
前記フェルールが前記クランプ装置に保持された状態で、前記フェルールを該クランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、少なくとも３つの回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、
得られた少なくとも３つの前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、
求められた干渉縞中心位置に基づき、演算により、各々の該干渉縞中心位置の近傍を通過する円の中心位置を求めて測定中心位置とし、
該測定中心位置と前記フェルールの球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報、または該相対距離情報およびその相対方向情報を前記フェルールの軸の傾き誤差調整値として出力することを特徴とするものである。
【００１３】
この場合において、前記フェルールが前記クランプ装置に保持された状態で、前記フェルールを該クランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、３つの回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、
得られた３つの前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、
求められた３つの干渉縞中心位置を各々頂点とする三角形の外接円の中心位置を求めて前記測定中心位置とすることが可能である。
【００１４】
また、前記フェルールが前記クランプ装置に保持された状態で、前記フェルールを該クランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、４つ以上の回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、
得られた４つ以上の前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、
求められた４つ以上の前記干渉縞中心位置の中から任意の３つの干渉縞中心位置を少なくとも２組選択し、この選択された３つの干渉縞中心位置を各々頂点とする三角形の外接円毎にその中心位置を求め、
求められた複数の該中心位置の平均値を求めて前記測定中心位置とすることを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記フェルールの軸の傾き誤差調整値に基づき、前記測定中心位置と前記フェルールの球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報、または該相対距離情報およびその相対方向情報をモニタ上に表示して前記フェルールの軸の傾き誤差調整の便宜を図るようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明の実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明する前に、被検体であるフェルールを保持するクランプ装置を搭載するとともに、所定の干渉光学系により該フェルールの球状先端部を観察する顕微干渉計装置について図１１を参照しながら説明する。
【００１７】
＜顕微干渉計装置＞
図１１は、顕微干渉計装置の一部を破断して示す斜視図である。
図１１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）からなる本体筐体内に、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。
【００１８】
この干渉計本体部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を備えている。これらのうち、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は、隔壁板５に固定された固定台１７に取り付けられており、対物レンズユニット１１、ピエゾユニット１２およびハーフミラー・光源ユニット１３は、フォーカス台１８（一部破断して図示）に取り付けられている。
【００１９】
このフォーカス台１８は、前板３と固定台１７との間において前後方向（図中の矢印ＦおよびＢ方向）に互いに平行な状態で延設された上下２本のガイド軸１９Ａ，１９Ｂ（一部破断して図示）に、前後方向にスライド移動可能に支持されている。また、上記固定台１７と上記フォーカス台１８との間には、コイルバネ９が配されており、上記フォーカス台１８は、このコイルバネ９の弾性により前方（図中の矢印Ｆ方向）に向けて付勢されている。
【００２０】
また、上記前板３には、上記フォーカス台１８を移動させて干渉計本体部１０のフォーカス調整を行なうためのフォーカス調整ネジ２０が設けられている。このフォーカス調整ネジ２０は、前板３に形成された不図示のネジ孔に、自身の軸周りの回転により前後方向に移動可能に螺合するネジ軸部２１と、このネジ軸部２１を回転させるためのツマミ部２２とを備えてなる。このネジ軸部２１の先端面はフォーカス台１８の前面部に設けられた半球状の凸部１８ａに当接している。このためフォーカス調整ネジ２０は、ツマミ部２２を回転させてネジ軸部２１の前板３からの突出長を変えることにより、フォーカス台１８をガイド軸１９Ａ，１９Ｂに沿って前後方向に移動させることが可能となっており、これによりフォーカス調整を行なえるようになっている。
【００２１】
上述したような構成を有する干渉計本体部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照明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、その干渉光を結像レンズユニット１４内の結像レンズ系（不図示）を通した後、不図示のＣＣＤ上に干渉縞を結像させる。そして、得られた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三次元計測や物性の測定を行なえるようになっている。なお、干渉計本体部１０としては、ミロー型やマイケルソン型、リニーク型など種々のタイプのものを用いることが可能である。
【００２２】
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、前板３に固定されたＬ字状の第１の基部材１１０と、この第１の基部材１１０と同様のＬ字状をなし、第１の基部材１１０に対向配置された第２の基部材１２０を備えている。第２の基部材１２０は、支点部１３０を中心に第１の基部材１１０に対して傾動可能に支持されており、第１の傾斜調整ネジ１４０および第２の傾斜調整ネジ１５０により、支点部１３０から略鉛直方向に延びる軸線周りと、支点部１３０から略水平方向に延びる軸線周りとにそれぞれ傾動して、第１の基部材１１０に対する傾きを調整できるようになっている。
【００２３】
この傾斜調整装置１００の第２の基部材１２０には、クランプ装置保持具２００が取り付けられている。クランプ装置保持具２００は、上段部２１０と下段部２２０とそれらを繋ぐ連結部２３０とを有してなり、その下段部２２０を３個の取付ネジ２４０により固定されている。クランプ装置保持具２００の上段部２１０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２１１が形成されており、この保持用凹部２１１内に、クランプ装置３００を保持している。なお、この他に前板３には、顕微干渉計装置１の電源をオンオフする電源スイッチ３０が設けられている。
【００２４】
＜クランプ装置の構成＞
以下、上記クランプ装置３００について、図７〜図１０を用いて詳細に説明する。図７は本発明の一実施形態に係るフェルールのクランプ装置の断面図、図８はその斜視図、図９はその部分正面図、図１０はその一部を取り出して示す斜視図である。なお、図７においては、フェルールを保持した状態を示している。
【００２５】
図示したクランプ装置３００は、図７に示す筒状部材４１０の内部に収容されたフェルール４２０を、図１１に示す顕微干渉計装置１の対物レンズユニット１１前方の所定位置に保持するためのものである。
【００２６】
上記筒状部材４１０は、不図示の相手側プラグと不図示のスリーブを介して接合される光コネクタ用プラグ４００（以下、「プラグ４００」と略称することがある）を構成するものであり、内筒４１２とこの内筒４１２に対し前後方向にスライド可能に配された外筒４１１とを備えてなり、その内部にフェルール４２０を収容している。
【００２７】
このフェルール４２０は、フェルール本体４２１の外径中心にシングルモードタイプの光ファイバ４３０の一端部を保持しており、このフェルール本体４２１の後端部には、円筒部４２２と鍔部４２３とからなる保持具が取り付けられている。フェルール本体４２１は、ジルコニアセラミックからなり、その先端面４２４は凸球面状にＰＣ研磨されている。
【００２８】
フェルール４２０は、上記円筒部４２２にコイルバネ４２５が取り付けられた状態で筒状部材４１０内に収容され、バネ押え環４１３により後方への脱抜が規制されている。また、フェルール４２０は、コイルバネ４２５の弾性によって、前方（図７の右方）に向けて定圧付勢されており、これによって、その先端面４２４が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構成されている。
【００２９】
一方、上記クランプ装置３００は、図７および図８に示すように、略円環状に形成された基部３１０と、この基部３１０よりも肉厚の円板状に形成された支持部３２０と、この支持部３２０に対して上下移動可能に配された変位部３３０と、この変位部３３０を上方から押圧する押圧部材３４０とを備えてなる。
【００３０】
図８に示すように上記基部３１０は、３個のネジ孔３１１と位置決め用の切欠部３１２とを備えている。ネジ孔３１１は、クランプ装置３００を上記クランプ装置保持具２００（図１１参照）に取り付けるためのネジ用のものであり、切欠部３１２は、クランプ装置保持具２００に設けられた位置決め用のピン（不図示）が、この切欠部３１２に入るようにクランプ装置３００をセットすれば、クランプ装置３００のクランプ装置保持具２００に対する位置決めが行なえるように設けられている。また、基部３１０の頂部には、凹陥部３１３が設けられている。
【００３１】
上記支持部３２０は、上記基部３１０と一体に形成されており、その中央部やや上方寄りには矩形状の窓部３２１が設けられている。また、支持部３２０の前面には、上記窓部３２１の下辺に隣接した半円状の凹部３２２が設けられ、この凹部３２２内には、上記クランプ装置３００の軸線Ｌに沿って前方に延びる第１の支持片３２３が設けられている。図８に示すように、この第１の支持片３２３の外周面は半円筒面状に、内周面は断面Ｖ字型の溝状にそれぞれ形成されている。なお、図７において図示された第１の支持片３２３の断面は、第１の支持片３２３とフェルール４２０とが当接する位置に沿って示されたものである。
【００３２】
上記変位部３３０は、上記基部３１０とは別体に形成され、上記支持部３２０の窓部３２１内に配されている。また、変位部３３０の前面には、上記支持部３２０の凹部３２２と対称的に形成された半円状の凹部３３２が設けられ、この凹部３３２内には、上記クランプ装置３００の軸線Ｌを挟んで、上記第１の支持片３２３と対向した状態で前方に延びる第２の支持片３３３が設けられている。図８に示すように、この第２の支持片３３３の外周面は半円筒面状に、内周面は断面台形型の溝状にそれぞれ形成されている。
【００３３】
この変位部３３０は、詳しくは図９に示すように、上記支持部３２０の窓部３２１内の左側端部および右側端部において上下方向に延びるガイド軸３３４Ａ，３３４Ｂに沿って、上下方向に移動できるようになっている。図１０に示すように、２本のガイド軸３３４Ａ，３３４Ｂには、変位部３３０を上方に付勢するコイルバネ３３５（ガイド軸３３４Ｂ側のみ図示）が取り付けられており、変位部３３０には、このコイルバネ３３５の上端部を保持するバネ座用凹部３３６が設けられている。このコイルバネ３３５の弾性により変位部３３０の第２の支持片３３３は、変位部３３０が押圧部材３４０により押圧を受けていない場合、支持部３２０の第１の支持片３２３に一側面側を支持された状態のフェルール４２０の他側面から離れるクランプ解除位置に位置している。なお、コイルバネ３３５は、ガイド軸３３４Ａ，３３４Ｂとは別の位置に設けるようにしてもよい。また、変位部３３０を上方に付勢する手段として、ゴム等の他の弾性部材を用いることも可能である。
【００３４】
上記押圧部材３４０は、図７に示すように、上記基部３１０の頂部に形成された上記凹陥部３１３の底面から上記支持部３２０に形成された上記窓部３２１まで貫通したネジ孔３２４と螺合するネジ軸部３４１と、このネジ軸部３４１よりも一回り大きい径を有するネジ基部３４２と、このネジ基部３４２に形成されたネジ孔３４３と螺合するネジ軸部３４４を先端部に有するレバー部材３４５とを備えてなる。このレバー部材３４５を、ネジ軸部３４１の軸線Ｃ´を中心に回動させることにより、押圧部材３４０は、そのネジ軸部３４１の球状先端面を変位部３３０に当接させた状態で、変位部３３０を下方に向けて押圧し、第２の支持片３３３を上記コイルバネ３３５に抗して、上記クランプ解除位置からフェルール４２０の上記他側面に当接するクランプ位置に変位させることができるようになっている。
【００３５】
なお、変位部３３０には、図７に示すように、クランプ装置３００に保持された状態の筒状部材４１０の一側壁部を挟んで、上記第２の支持片３３３と対向するように延びた被押圧片３３７が設けられている。上記押圧部材３４０は、その押圧点Ｐ′（ネジ軸部３４１の球状先端面と被押圧片３３７との接点）を通る力の作用線（上記軸線Ｃ´に一致する）が、上記筒状部材４１０の内部を通って上記被押圧片３３７と交わり、さらに上記第１の支持片３２３によるフェルール４２０の支持範囲（図７の点Ｓと点Ｔとの間の範囲）内を通るように配置されている。また、押圧部材３４０のレバー部材３４５は、図８に示すように、クランプ装置３００の基部３１０の頂部に設けられた凹陥部３１３の左右の壁部により構成されるストッパ部３１４により、その回動範囲が規制されるようになっている。
【００３６】
＜クランプ装置の作用＞
上述したように構成されたクランプ装置３００は、以下のようにして光コネクタ用プラグ４００を保持する。まず、フェルール４２０の先端部を、クランプ装置３００の支持部３２０の第１の支持片３２３と、変位部３３０の第２の支持片３３３との間に挿入するようにして、プラグ４００をクランプ装置３００の前面に押し当てる。次に、押圧部材３４０のレバー部材３４５を回動して、押圧部材３４０のネジ軸部３４１の先端面により変位部３３０の被押圧片３３７を押圧し、変位部３３０の第２の支持片３３３を上記クランプ解除位置から上記クランプ位置に変位させ、この第２の支持片３３３と上記第１の支持片３２３とによりフェルール４２０の先端部を把持する。これにより、プラグ４００は、フェルール４２０の軸線（不図示）がクランプ装置３００の軸線Ｌと一致した状態で、クランプ装置３００により保持される。
【００３７】
この保持状態において、クランプ装置３００の第１の支持片３２３および第２の支持片３３３は、互いに対向した状態で筒状部材４１０の先端外方側から内方側に向かって延びている。このため、第１および第２の支持片３２３，３３３によるフェルール４２０のチャック代を長くとることが可能となっている。また、押圧部材３４０のネジ軸部３４１の球状先端面が、第２の支持片３３３の上に張り出して（オーバーハングして）延びる、変位部３３０の被押圧片３３７を押圧している。これにより、押圧部材３４０の上記力の作用線は、上記筒状部材４１０の内部を通って上記被押圧片３３７と交わり、さらに上記第１の支持片３２３によるフェルール４２０の支持範囲内を通る。このため、押圧部材３４０により変位部３３０を押圧しても、変位部３３０に捩れ（上記力の作用線が、第１の支持片３２３によるフェルール４２０の支持範囲外を通る場合に生ずる、図７において、変位部３３０を時計方向に回転させる方向の捩れ）を生じさせることがなく、フェルール４２０を確実に把持することが可能となっている。
【００３８】
プラグ４００をクランプ装置３００から取り外す場合には、押圧部材３４０のレバー部材３４５を逆方向に回動させ、ネジ軸部３４１の先端面による変位部３３０の押圧を解除し、これにより変位部３３０の第２の支持片３３３をクランプ解除位置に移動させて、第２の支持片３３３と第１の支持片３２３によるフェルール４２０の把持を解除することによって、フェルール４２０を解放すればよい。
【００３９】
＜被検体の傾き誤差調整支援方法＞
上述した如くして、フェルール４２０をクランプ装置３００に確実に保持させるようにしているが、前述したようにフェルール先端面の形状規格はμｍオーダとされており、その測定は極めて高精度であることが要求されるため、前述したクランプ装置により保持されたフェルールが微小角度傾いていても、この検査に適合した測定精度を得ることは困難である。
【００４０】
しかしながら、このような装置においては、上述したように各種の機構部品（傾斜調整装置１００、クランプ装置保持具２００等）を有しており、その機械公差がどうしても累積してしまい、それに応じてフェルールが微小角度傾いてしまう。特に、前述したフェルールの球状先端面の頂点と光ファイバのコアの中心（ファイバの外形中心に略一致）との位置ずれ誤差を検査する際には、顕微干渉計装置１の基準面の法線とフェルールの軸との傾き誤差を１０秒以下の角度としなければ検査に適合した測定精度を得ることは困難である。
【００４１】
そこで、この傾き誤差を調整することになるが、その精度を極めて高くする必要があることから、本実施形態方法においては、以下の如き手法により、その調整の支援を行なうようになっている。
【００４２】
ここで、顕微干渉計装置１によりフェルールの先端面の形状を観察する場合を考える。図２に示すように、フェルール５０１の外形中心軸（一点鎖線）と一致してファイバ５０２が配されていた場合に、その先端面５０３の投影面座標上において、ｘｙ座標の点Ｃ（０，０）と重なるようにコア５０２Ａが位置するように設定しておく。なお、この投影面座標上において、コア５０２Ａの周りにクラッド５０２Ｂが位置することになるが、クラッド５０２Ｂについては以下省略する。また、この先端面５０３に頂偏芯（頂点が中心からずれていること）がなく、また、フェルール５０１の中心軸が顕微干渉計装置１の基準面に垂直に配されている場合には、先端面５０３の干渉縞は、投影面座標上の点Ｃ（０，０）を中心として現れる。
【００４３】
しかしながら、このようなフェルール５０１の先端面５０３には、一般に頂偏芯が存在しており、その先端面５０３の形状は、例えば図３に示すように偏芯した形状とされている。先端面５０３がこのような形状とされた場合、この先端面５０３の干渉縞の中心位置は、投影面座標上において先端面５０３の頂点位置に対応した位置Ｐとなり、フェルール５０１の中心軸が顕微干渉計装置１の基準面に垂直に配されている場合には、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして回転させると、干渉縞の中心の軌跡Ｔは点Ｃ（０，０）を中心にした半径ｄの円となる。
【００４４】
次に、このようにフェルール５０１の中心軸が顕微干渉計装置１の基準面に垂直な軸に対して傾いている場合を考えてみる。まず、その先端面５０３の形状が図４に示すように、頂偏芯を有していないと仮定する。このとき先端面５０３の干渉縞の中心は、投影面座標上において先端面５０３の頂点位置に対応した位置Ｐとなり、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして回転させると、干渉縞の中心の軌跡Ｔは、図３の場合と同様に点Ｃ（０，０）を中心にした半径ｄの円となる。
【００４５】
しかしながら、図５に示すように、フェルール５０１が傾いており、しかもその先端面５０３の形状が頂偏芯を有している場合には、先端面５０３の干渉縞の中心は、投影面座標上において先端面５０３の頂点位置に対応した位置Ｐとなり、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして回転させても、干渉縞の中心は動かず、その軌跡Ｔは点となる。
【００４６】
図１は、このことを詳しく示すものであり、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして互いに１８０°回転させた場合の先端面５０３Ａ、５０３Ｂが示されている。この場合において、干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心（円心）であるＯ（ｘ，ｙ）と上記点Ｃ（０，０）との距離ｄは、ｄ＝（Ｒ２―δ２）１ ／ ２×ｓｉｎθと表される。ここで、Ｒは先端面の曲率半径、δは先端面の曲率中心とフェルール５０１の中心軸との距離、θはフェルールの傾き、φは上記Ｏ（ｘ，ｙ）と上記点Ｃ（０，０）とを結ぶ直線のＹ軸に対する傾きである。
【００４７】
また、一般に、この干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心（円心）であるＯ（ｘ，ｙ）を求めるためには、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして所定角度だけ回転させる毎（例えば１２０°毎）に干渉縞を測定することで３つの回転位置における干渉縞を得、図６に示すように投影面座標上において各々の干渉縞の回転中心Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を求め、これら３つの点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を頂点とする三角形の外接円を干渉縞の中心の軌跡Ｔとする。なお、厳密には、フェルール５０１が僅かに傾いているので、実際の干渉縞の中心の軌跡Ｔは完全な円ではないが、傾きが１°以内（通常はこの範囲に収まる）であれば、ｃｏｓ１°＝０．９９９８５となることから、近似的に円とみなしてよい。
【００４８】
このように、上記三角形の外接円を干渉縞の中心の軌跡Ｔとみなすことにより、その中心（円心）の座標Ｘ、Ｙは以下の計算により求めることができる。
【００４９】
【数１】
【００５０】
【数２】
【００５１】
【数３】
【００５２】
【数４】
【００５３】
【数５】
【００５４】
【数６】
【００５５】
このようにして、求められた干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心（円心）の座標Ｘ、Ｙに基づき、干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心位置Ｏから点Ｃ（０，０）までの距離ｄおよびその方向を知ることができるので、フェルール５０１の傾き誤差を調整することが可能となる。
この場合において、上記距離ｄおよびその方向はモニタ上に表示させるようにすれば、傾き誤差の調整が容易となり、好ましい。
【００５６】
なお、この傾き誤差の調整は、手動調整により行なっても良いし、上記距離ｄおよびその方向に応じた出力値に基づき自動調整を行なうように構成してもよい。
さらに、この距離およびその方法に応じた値を補正値として測定データを補正することにより、傾き誤差の調整を行なうことも可能である。
【００５７】
なお、本発明に係る被検体の傾き誤差調整支援方法としては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、３つの回転位置においてフェルールの球状先端部の干渉縞画像を得るようにしているが、４つ以上の回転位置においてフェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、得られた４つ以上の干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、求められた４つ以上の干渉縞中心位置の中から任意の３つの干渉縞中心位置を少なくとも２組選択し、この選択された３つの干渉縞中心位置を各々頂点とする三角形の外接円毎にその中心位置を求め、求められた複数の中心位置の平均値を求めて干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心位置とするようにしてもよい。
【００５８】
また、求められた３つ以上の干渉縞中心位置に基づき、最小二乗法を用いて干渉縞の中心の軌跡Ｔ、およびその中心位置を求めるようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の被検体の傾き誤差調整支援方法によれば、フェルールをそのクランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、少なくとも３つの回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、得られた少なくとも３つの前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、求められた干渉縞中心位置に基づき、演算により、各々の該干渉縞中心位置の近傍を通過する円の中心位置を求めて測定中心位置とし、該測定中心位置と前記フェルールの球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報、または該相対距離情報およびその相対方向情報を前記フェルールの軸の傾き誤差調整値として出力するようにしている。
【００６０】
したがって、測定を行なうための装置を用いて、高精度にフェルールの軸の傾き誤差を認識することができる。
これにより、クランプ装置に保持されたフェルールの軸の傾き誤差を、簡易かつ低コストで調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための概念図
【図２】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図
【図３】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図（傾きなし、頂偏芯ありの場合）
【図４】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図（傾きあり、頂偏芯なしの場合）
【図５】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図（傾きあり、頂偏芯ありの場合）
【図６】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図（干渉縞の中心の軌跡の中心位置を求める手法）
【図７】本発明の一実施形態に係るフェルールのクランプ装置の断面図
【図８】図７に示すクランプ装置の外観斜視図
【図９】図７に示すクランプ装置の部分正面図
【図１０】図７に示すクランプ装置の一部を取り出して示す斜視図
【図１１】図７に示すクランプ装置を具備した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
９ コイルバネ
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
１７ 固定台
１８ フォーカス台
１８ａ 凸部
１９Ａ，１９Ｂ ガイド軸
２０ フォーカス調整ネジ
２１ ネジ軸部
２２ ツマミ部
３０ 電源スイッチ
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 クランプ装置保持具
２１０ 上段部
２２０ 下段部
２２１ 保持用凹部
２３０ 連結部
２４０ 取付ネジ
３００ クランプ装置
３１０ 基部
３１１ ネジ孔
３１２ 切欠部
３１３ 凹陥部
３１４ ストッパ部
３２０ 支持部
３２１ 窓部
３２２ 凹部
３２３ 第１の支持片
３２４ ネジ孔
３２５ ネジ部
３３０ 変位部
３３２ 凹部
３３３ 第２の支持片
３３４Ａ，３３４Ｂ ガイド軸
３３５ コイルバネ
３３６ バネ座用凹部
３３７ 被押圧片
３４０ 押圧部材
３４１ ネジ軸部
３４２ ネジ基部
３４３ ネジ孔
３４４ ネジ軸部
３４５ レバー部材
４００ 光コネクタ用プラグ
４１０ プラグ本体
４１１ 外筒
４１２ 内筒
４１３ バネ押え環
４２０、５０１ フェルール
４２１ フェルール本体
４２２ 円筒部
４２３ 鍔部
４２４、５０３、５０３Ａ、５０３Ｂ 先端面
４２５ コイルバネ
４３０、５０２ 光ファイバ
５０２Ａ コア
５０２Ｂ クラッド（クラッド層）
Ｆ、Ｂ 方向を示す矢印
Ｃ´、Ｌ 軸線
Ｓ、Ｔ 第１の支持片の支持範囲
Ｐ′ 押圧点
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば顕微干渉計装置（「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解析する際に、クランプ装置に保持されてなる該フェルールの軸の傾き誤差調整を支援する被検体の傾き誤差調整支援方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信に用いられる光ファイバの研究開発が盛んに進められている。
この種の光ファイバは、例えば外径１０μｍ程度のコアと、その外周に設けた例えば外径１２５μｍ程度のクラッド層からなり、光ファイバ同士を接続するためにその接続端部にフェルールを備えたものが知られている。
【０００３】
フェルールとは、光ファイバを接続するための光コネクタを構成する一組のプラグの各々において、光ファイバの一端を保持固定する円筒状の部品である。フェルールは、その外径の中心部に光ファイバが挿入され接着剤等で固定された後、その先端を鏡面状に研磨されており、２つのフェルールの先端面を突き合わせることによって、それぞれに保持された２つの光ファイバを接続できるように構成されている。
【０００４】
このフェルールの先端面は、光軸に対して直交する平面に研磨されたものや、光軸に対して斜交する平面に研磨されたものが知られているが、最近、フェルールの先端面を突き合わせる際の押圧力により先端面が弾性変形して、フェルール先端面同士の密着性を高め得るように、先端面を球面凸形状にするＰＣ（ｐｈｉｓｉｃａｌ ｃｏｎｔａｃｔ）研磨が施されたものが注目されている。
【０００５】
ところで、光ファイバ接続に伴う光損失を低減するため、フェルールには高精度な種々の規格がＪＩＳにより定められており、上記ＰＣ研磨が施されたフェルールに対しては、先端面の曲率半径の寸法誤差、フェルールの球状先端面の頂点と光ファイバのコアの中心（ファイバの外形中心）との位置ずれ誤差など、６項目に及ぶμｍオーダの規格が定められている。
【０００６】
また、作製されたフェルールが、上述した規格に適合しているかどうかを検査するために、顕微干渉計装置が用いられることがある。顕微干渉計装置は、微小な被検体の表面形状や屈折率分布などの位相情報を担持した物体光と、所定の基準板から反射された参照光とを干渉させて得られる干渉縞を観察し、この干渉縞の形状や変化を測定解析することにより、被検体の位相情報を得るように構成されている。
【０００７】
このような顕微干渉計装置を用いて、作製されたフェルールの検査を行なう場合、顕微干渉計装置の基準板の前方の所定位置にクランプ装置を配し、このクランプ装置により、検査するフェルールを保持するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したようにフェルール先端面の形状規格はμｍオーダとされているため、その測定は極めて高精度であることが要求され、前述したクランプ装置により保持されたフェルールが若干傾いていても、この検査に適合した測定精度を得ることは困難である。特に、前述したフェルールの球状先端面の頂点と光ファイバのコアの中心（ファイバの外形中心）との位置ずれ誤差を検査する際には、顕微干渉計装置の基準面の法線とフェルールの軸との傾き誤差を１０秒以下の角度としなければ検査に適合した測定精度を得ることは困難である。
【０００９】
上記傾き誤差は、プラグを保持する部材、プラグの位置調整手段さらにはプラグの傾き調整手段などの誤差の累積によるところも大きく、結局、セットした当初の状態において上記傾き誤差を１０秒以内の角度に収めることは事実上極めて困難である。
【００１０】
また、上記フェルールの傾きを直接測定しながら、クランプ装置の傾きを調整する手法も考えられるが、その測定および調整が極めて複雑で精度を要するため容易に傾き誤差を調整することができない。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、クランプ装置に保持されたフェルールの軸の傾き誤差を、簡易かつ低コストで調整することを可能とする被検体の傾き誤差調整支援方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の被検体の傾き誤差調整支援方法は、フェルールをクランプ装置により保持し、被検体である該フェルールの球状先端部を顕微干渉計装置により観察する際に、該フェルールの軸の傾き誤差調整を支援する方法において、
前記フェルールが前記クランプ装置に保持された状態で、前記フェルールを該クランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、少なくとも３つの回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、
得られた少なくとも３つの前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、
求められた干渉縞中心位置に基づき、演算により、各々の該干渉縞中心位置の近傍を通過する円の中心位置を求めて測定中心位置とし、
該測定中心位置と前記フェルールの球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報、または該相対距離情報およびその相対方向情報を前記フェルールの軸の傾き誤差調整値として出力することを特徴とするものである。
【００１３】
この場合において、前記フェルールが前記クランプ装置に保持された状態で、前記フェルールを該クランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、３つの回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、
得られた３つの前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、
求められた３つの干渉縞中心位置を各々頂点とする三角形の外接円の中心位置を求めて前記測定中心位置とすることが可能である。
【００１４】
また、前記フェルールが前記クランプ装置に保持された状態で、前記フェルールを該クランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、４つ以上の回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、
得られた４つ以上の前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、
求められた４つ以上の前記干渉縞中心位置の中から任意の３つの干渉縞中心位置を少なくとも２組選択し、この選択された３つの干渉縞中心位置を各々頂点とする三角形の外接円毎にその中心位置を求め、
求められた複数の該中心位置の平均値を求めて前記測定中心位置とすることを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記フェルールの軸の傾き誤差調整値に基づき、前記測定中心位置と前記フェルールの球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報、または該相対距離情報およびその相対方向情報をモニタ上に表示して前記フェルールの軸の傾き誤差調整の便宜を図るようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明の実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明する前に、被検体であるフェルールを保持するクランプ装置を搭載するとともに、所定の干渉光学系により該フェルールの球状先端部を観察する顕微干渉計装置について図１１を参照しながら説明する。
【００１７】
＜顕微干渉計装置＞
図１１は、顕微干渉計装置の一部を破断して示す斜視図である。
図１１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）からなる本体筐体内に、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。
【００１８】
この干渉計本体部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を備えている。これらのうち、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は、隔壁板５に固定された固定台１７に取り付けられており、対物レンズユニット１１、ピエゾユニット１２およびハーフミラー・光源ユニット１３は、フォーカス台１８（一部破断して図示）に取り付けられている。
【００１９】
このフォーカス台１８は、前板３と固定台１７との間において前後方向（図中の矢印ＦおよびＢ方向）に互いに平行な状態で延設された上下２本のガイド軸１９Ａ，１９Ｂ（一部破断して図示）に、前後方向にスライド移動可能に支持されている。また、上記固定台１７と上記フォーカス台１８との間には、コイルバネ９が配されており、上記フォーカス台１８は、このコイルバネ９の弾性により前方（図中の矢印Ｆ方向）に向けて付勢されている。
【００２０】
また、上記前板３には、上記フォーカス台１８を移動させて干渉計本体部１０のフォーカス調整を行なうためのフォーカス調整ネジ２０が設けられている。このフォーカス調整ネジ２０は、前板３に形成された不図示のネジ孔に、自身の軸周りの回転により前後方向に移動可能に螺合するネジ軸部２１と、このネジ軸部２１を回転させるためのツマミ部２２とを備えてなる。このネジ軸部２１の先端面はフォーカス台１８の前面部に設けられた半球状の凸部１８ａに当接している。このためフォーカス調整ネジ２０は、ツマミ部２２を回転させてネジ軸部２１の前板３からの突出長を変えることにより、フォーカス台１８をガイド軸１９Ａ，１９Ｂに沿って前後方向に移動させることが可能となっており、これによりフォーカス調整を行なえるようになっている。
【００２１】
上述したような構成を有する干渉計本体部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照明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、その干渉光を結像レンズユニット１４内の結像レンズ系（不図示）を通した後、不図示のＣＣＤ上に干渉縞を結像させる。そして、得られた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三次元計測や物性の測定を行なえるようになっている。なお、干渉計本体部１０としては、ミロー型やマイケルソン型、リニーク型など種々のタイプのものを用いることが可能である。
【００２２】
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、前板３に固定されたＬ字状の第１の基部材１１０と、この第１の基部材１１０と同様のＬ字状をなし、第１の基部材１１０に対向配置された第２の基部材１２０を備えている。第２の基部材１２０は、支点部１３０を中心に第１の基部材１１０に対して傾動可能に支持されており、第１の傾斜調整ネジ１４０および第２の傾斜調整ネジ１５０により、支点部１３０から略鉛直方向に延びる軸線周りと、支点部１３０から略水平方向に延びる軸線周りとにそれぞれ傾動して、第１の基部材１１０に対する傾きを調整できるようになっている。
【００２３】
この傾斜調整装置１００の第２の基部材１２０には、クランプ装置保持具２００が取り付けられている。クランプ装置保持具２００は、上段部２１０と下段部２２０とそれらを繋ぐ連結部２３０とを有してなり、その下段部２２０を３個の取付ネジ２４０により固定されている。クランプ装置保持具２００の上段部２１０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２１１が形成されており、この保持用凹部２１１内に、クランプ装置３００を保持している。なお、この他に前板３には、顕微干渉計装置１の電源をオンオフする電源スイッチ３０が設けられている。
【００２４】
＜クランプ装置の構成＞
以下、上記クランプ装置３００について、図７〜図１０を用いて詳細に説明する。図７は本発明の一実施形態に係るフェルールのクランプ装置の断面図、図８はその斜視図、図９はその部分正面図、図１０はその一部を取り出して示す斜視図である。なお、図７においては、フェルールを保持した状態を示している。
【００２５】
図示したクランプ装置３００は、図７に示す筒状部材４１０の内部に収容されたフェルール４２０を、図１１に示す顕微干渉計装置１の対物レンズユニット１１前方の所定位置に保持するためのものである。
【００２６】
上記筒状部材４１０は、不図示の相手側プラグと不図示のスリーブを介して接合される光コネクタ用プラグ４００（以下、「プラグ４００」と略称することがある）を構成するものであり、内筒４１２とこの内筒４１２に対し前後方向にスライド可能に配された外筒４１１とを備えてなり、その内部にフェルール４２０を収容している。
【００２７】
このフェルール４２０は、フェルール本体４２１の外径中心にシングルモードタイプの光ファイバ４３０の一端部を保持しており、このフェルール本体４２１の後端部には、円筒部４２２と鍔部４２３とからなる保持具が取り付けられている。フェルール本体４２１は、ジルコニアセラミックからなり、その先端面４２４は凸球面状にＰＣ研磨されている。
【００２８】
フェルール４２０は、上記円筒部４２２にコイルバネ４２５が取り付けられた状態で筒状部材４１０内に収容され、バネ押え環４１３により後方への脱抜が規制されている。また、フェルール４２０は、コイルバネ４２５の弾性によって、前方（図７の右方）に向けて定圧付勢されており、これによって、その先端面４２４が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構成されている。
【００２９】
一方、上記クランプ装置３００は、図７および図８に示すように、略円環状に形成された基部３１０と、この基部３１０よりも肉厚の円板状に形成された支持部３２０と、この支持部３２０に対して上下移動可能に配された変位部３３０と、この変位部３３０を上方から押圧する押圧部材３４０とを備えてなる。
【００３０】
図８に示すように上記基部３１０は、３個のネジ孔３１１と位置決め用の切欠部３１２とを備えている。ネジ孔３１１は、クランプ装置３００を上記クランプ装置保持具２００（図１１参照）に取り付けるためのネジ用のものであり、切欠部３１２は、クランプ装置保持具２００に設けられた位置決め用のピン（不図示）が、この切欠部３１２に入るようにクランプ装置３００をセットすれば、クランプ装置３００のクランプ装置保持具２００に対する位置決めが行なえるように設けられている。また、基部３１０の頂部には、凹陥部３１３が設けられている。
【００３１】
上記支持部３２０は、上記基部３１０と一体に形成されており、その中央部やや上方寄りには矩形状の窓部３２１が設けられている。また、支持部３２０の前面には、上記窓部３２１の下辺に隣接した半円状の凹部３２２が設けられ、この凹部３２２内には、上記クランプ装置３００の軸線Ｌに沿って前方に延びる第１の支持片３２３が設けられている。図８に示すように、この第１の支持片３２３の外周面は半円筒面状に、内周面は断面Ｖ字型の溝状にそれぞれ形成されている。なお、図７において図示された第１の支持片３２３の断面は、第１の支持片３２３とフェルール４２０とが当接する位置に沿って示されたものである。
【００３２】
上記変位部３３０は、上記基部３１０とは別体に形成され、上記支持部３２０の窓部３２１内に配されている。また、変位部３３０の前面には、上記支持部３２０の凹部３２２と対称的に形成された半円状の凹部３３２が設けられ、この凹部３３２内には、上記クランプ装置３００の軸線Ｌを挟んで、上記第１の支持片３２３と対向した状態で前方に延びる第２の支持片３３３が設けられている。図８に示すように、この第２の支持片３３３の外周面は半円筒面状に、内周面は断面台形型の溝状にそれぞれ形成されている。
【００３３】
この変位部３３０は、詳しくは図９に示すように、上記支持部３２０の窓部３２１内の左側端部および右側端部において上下方向に延びるガイド軸３３４Ａ，３３４Ｂに沿って、上下方向に移動できるようになっている。図１０に示すように、２本のガイド軸３３４Ａ，３３４Ｂには、変位部３３０を上方に付勢するコイルバネ３３５（ガイド軸３３４Ｂ側のみ図示）が取り付けられており、変位部３３０には、このコイルバネ３３５の上端部を保持するバネ座用凹部３３６が設けられている。このコイルバネ３３５の弾性により変位部３３０の第２の支持片３３３は、変位部３３０が押圧部材３４０により押圧を受けていない場合、支持部３２０の第１の支持片３２３に一側面側を支持された状態のフェルール４２０の他側面から離れるクランプ解除位置に位置している。なお、コイルバネ３３５は、ガイド軸３３４Ａ，３３４Ｂとは別の位置に設けるようにしてもよい。また、変位部３３０を上方に付勢する手段として、ゴム等の他の弾性部材を用いることも可能である。
【００３４】
上記押圧部材３４０は、図７に示すように、上記基部３１０の頂部に形成された上記凹陥部３１３の底面から上記支持部３２０に形成された上記窓部３２１まで貫通したネジ孔３２４と螺合するネジ軸部３４１と、このネジ軸部３４１よりも一回り大きい径を有するネジ基部３４２と、このネジ基部３４２に形成されたネジ孔３４３と螺合するネジ軸部３４４を先端部に有するレバー部材３４５とを備えてなる。このレバー部材３４５を、ネジ軸部３４１の軸線Ｃ´を中心に回動させることにより、押圧部材３４０は、そのネジ軸部３４１の球状先端面を変位部３３０に当接させた状態で、変位部３３０を下方に向けて押圧し、第２の支持片３３３を上記コイルバネ３３５に抗して、上記クランプ解除位置からフェルール４２０の上記他側面に当接するクランプ位置に変位させることができるようになっている。
【００３５】
なお、変位部３３０には、図７に示すように、クランプ装置３００に保持された状態の筒状部材４１０の一側壁部を挟んで、上記第２の支持片３３３と対向するように延びた被押圧片３３７が設けられている。上記押圧部材３４０は、その押圧点Ｐ′（ネジ軸部３４１の球状先端面と被押圧片３３７との接点）を通る力の作用線（上記軸線Ｃ´に一致する）が、上記筒状部材４１０の内部を通って上記被押圧片３３７と交わり、さらに上記第１の支持片３２３によるフェルール４２０の支持範囲（図７の点Ｓと点Ｔとの間の範囲）内を通るように配置されている。また、押圧部材３４０のレバー部材３４５は、図８に示すように、クランプ装置３００の基部３１０の頂部に設けられた凹陥部３１３の左右の壁部により構成されるストッパ部３１４により、その回動範囲が規制されるようになっている。
【００３６】
＜クランプ装置の作用＞
上述したように構成されたクランプ装置３００は、以下のようにして光コネクタ用プラグ４００を保持する。まず、フェルール４２０の先端部を、クランプ装置３００の支持部３２０の第１の支持片３２３と、変位部３３０の第２の支持片３３３との間に挿入するようにして、プラグ４００をクランプ装置３００の前面に押し当てる。次に、押圧部材３４０のレバー部材３４５を回動して、押圧部材３４０のネジ軸部３４１の先端面により変位部３３０の被押圧片３３７を押圧し、変位部３３０の第２の支持片３３３を上記クランプ解除位置から上記クランプ位置に変位させ、この第２の支持片３３３と上記第１の支持片３２３とによりフェルール４２０の先端部を把持する。これにより、プラグ４００は、フェルール４２０の軸線（不図示）がクランプ装置３００の軸線Ｌと一致した状態で、クランプ装置３００により保持される。
【００３７】
この保持状態において、クランプ装置３００の第１の支持片３２３および第２の支持片３３３は、互いに対向した状態で筒状部材４１０の先端外方側から内方側に向かって延びている。このため、第１および第２の支持片３２３，３３３によるフェルール４２０のチャック代を長くとることが可能となっている。また、押圧部材３４０のネジ軸部３４１の球状先端面が、第２の支持片３３３の上に張り出して（オーバーハングして）延びる、変位部３３０の被押圧片３３７を押圧している。これにより、押圧部材３４０の上記力の作用線は、上記筒状部材４１０の内部を通って上記被押圧片３３７と交わり、さらに上記第１の支持片３２３によるフェルール４２０の支持範囲内を通る。このため、押圧部材３４０により変位部３３０を押圧しても、変位部３３０に捩れ（上記力の作用線が、第１の支持片３２３によるフェルール４２０の支持範囲外を通る場合に生ずる、図７において、変位部３３０を時計方向に回転させる方向の捩れ）を生じさせることがなく、フェルール４２０を確実に把持することが可能となっている。
【００３８】
プラグ４００をクランプ装置３００から取り外す場合には、押圧部材３４０のレバー部材３４５を逆方向に回動させ、ネジ軸部３４１の先端面による変位部３３０の押圧を解除し、これにより変位部３３０の第２の支持片３３３をクランプ解除位置に移動させて、第２の支持片３３３と第１の支持片３２３によるフェルール４２０の把持を解除することによって、フェルール４２０を解放すればよい。
【００３９】
＜被検体の傾き誤差調整支援方法＞
上述した如くして、フェルール４２０をクランプ装置３００に確実に保持させるようにしているが、前述したようにフェルール先端面の形状規格はμｍオーダとされており、その測定は極めて高精度であることが要求されるため、前述したクランプ装置により保持されたフェルールが微小角度傾いていても、この検査に適合した測定精度を得ることは困難である。
【００４０】
しかしながら、このような装置においては、上述したように各種の機構部品（傾斜調整装置１００、クランプ装置保持具２００等）を有しており、その機械公差がどうしても累積してしまい、それに応じてフェルールが微小角度傾いてしまう。特に、前述したフェルールの球状先端面の頂点と光ファイバのコアの中心（ファイバの外形中心に略一致）との位置ずれ誤差を検査する際には、顕微干渉計装置１の基準面の法線とフェルールの軸との傾き誤差を１０秒以下の角度としなければ検査に適合した測定精度を得ることは困難である。
【００４１】
そこで、この傾き誤差を調整することになるが、その精度を極めて高くする必要があることから、本実施形態方法においては、以下の如き手法により、その調整の支援を行なうようになっている。
【００４２】
ここで、顕微干渉計装置１によりフェルールの先端面の形状を観察する場合を考える。図２に示すように、フェルール５０１の外形中心軸（一点鎖線）と一致してファイバ５０２が配されていた場合に、その先端面５０３の投影面座標上において、ｘｙ座標の点Ｃ（０，０）と重なるようにコア５０２Ａが位置するように設定しておく。なお、この投影面座標上において、コア５０２Ａの周りにクラッド５０２Ｂが位置することになるが、クラッド５０２Ｂについては以下省略する。また、この先端面５０３に頂偏芯（頂点が中心からずれていること）がなく、また、フェルール５０１の中心軸が顕微干渉計装置１の基準面に垂直に配されている場合には、先端面５０３の干渉縞は、投影面座標上の点Ｃ（０，０）を中心として現れる。
【００４３】
しかしながら、このようなフェルール５０１の先端面５０３には、一般に頂偏芯が存在しており、その先端面５０３の形状は、例えば図３に示すように偏芯した形状とされている。先端面５０３がこのような形状とされた場合、この先端面５０３の干渉縞の中心位置は、投影面座標上において先端面５０３の頂点位置に対応した位置Ｐとなり、フェルール５０１の中心軸が顕微干渉計装置１の基準面に垂直に配されている場合には、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして回転させると、干渉縞の中心の軌跡Ｔは点Ｃ（０，０）を中心にした半径ｄの円となる。
【００４４】
次に、このようにフェルール５０１の中心軸が顕微干渉計装置１の基準面に垂直な軸に対して傾いている場合を考えてみる。まず、その先端面５０３の形状が図４に示すように、頂偏芯を有していないと仮定する。このとき先端面５０３の干渉縞の中心は、投影面座標上において先端面５０３の頂点位置に対応した位置Ｐとなり、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして回転させると、干渉縞の中心の軌跡Ｔは、図３の場合と同様に点Ｃ（０，０）を中心にした半径ｄの円となる。
【００４５】
しかしながら、図５に示すように、フェルール５０１が傾いており、しかもその先端面５０３の形状が頂偏芯を有している場合には、先端面５０３の干渉縞の中心は、投影面座標上において先端面５０３の頂点位置に対応した位置Ｐとなり、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして回転させても、干渉縞の中心は動かず、その軌跡Ｔは点となる。
【００４６】
図１は、このことを詳しく示すものであり、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして互いに１８０°回転させた場合の先端面５０３Ａ、５０３Ｂが示されている。この場合において、干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心（円心）であるＯ（ｘ，ｙ）と上記点Ｃ（０，０）との距離ｄは、ｄ＝（Ｒ２―δ２）１ ／ ２×ｓｉｎθと表される。ここで、Ｒは先端面の曲率半径、δは先端面の曲率中心とフェルール５０１の中心軸との距離、θはフェルールの傾き、φは上記Ｏ（ｘ，ｙ）と上記点Ｃ（０，０）とを結ぶ直線のＹ軸に対する傾きである。
【００４７】
また、一般に、この干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心（円心）であるＯ（ｘ，ｙ）を求めるためには、フェルール５０１を、その中心軸（Ｓ−Ｓ´）を中心にして所定角度だけ回転させる毎（例えば１２０°毎）に干渉縞を測定することで３つの回転位置における干渉縞を得、図６に示すように投影面座標上において各々の干渉縞の回転中心Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を求め、これら３つの点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を頂点とする三角形の外接円を干渉縞の中心の軌跡Ｔとする。なお、厳密には、フェルール５０１が僅かに傾いているので、実際の干渉縞の中心の軌跡Ｔは完全な円ではないが、傾きが１°以内（通常はこの範囲に収まる）であれば、ｃｏｓ１°＝０．９９９８５となることから、近似的に円とみなしてよい。
【００４８】
このように、上記三角形の外接円を干渉縞の中心の軌跡Ｔとみなすことにより、その中心（円心）の座標Ｘ、Ｙは以下の計算により求めることができる。
【００４９】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
【数６】
このようにして、求められた干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心（円心）の座標Ｘ、Ｙに基づき、干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心位置Ｏから点Ｃ（０，０）までの距離ｄおよびその方向を知ることができるので、フェルール５０１の傾き誤差を調整することが可能となる。
この場合において、上記距離ｄおよびその方向はモニタ上に表示させるようにすれば、傾き誤差の調整が容易となり、好ましい。
【００５６】
なお、この傾き誤差の調整は、手動調整により行なっても良いし、上記距離ｄおよびその方向に応じた出力値に基づき自動調整を行なうように構成してもよい。
さらに、この距離およびその方法に応じた値を補正値として測定データを補正することにより、傾き誤差の調整を行なうことも可能である。
【００５７】
なお、本発明に係る被検体の傾き誤差調整支援方法としては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、３つの回転位置においてフェルールの球状先端部の干渉縞画像を得るようにしているが、４つ以上の回転位置においてフェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、得られた４つ以上の干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、求められた４つ以上の干渉縞中心位置の中から任意の３つの干渉縞中心位置を少なくとも２組選択し、この選択された３つの干渉縞中心位置を各々頂点とする三角形の外接円毎にその中心位置を求め、求められた複数の中心位置の平均値を求めて干渉縞の中心の軌跡Ｔの中心位置とするようにしてもよい。
【００５８】
また、求められた３つ以上の干渉縞中心位置に基づき、最小二乗法を用いて干渉縞の中心の軌跡Ｔ、およびその中心位置を求めるようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の被検体の傾き誤差調整支援方法によれば、フェルールをそのクランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、少なくとも３つの回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、得られた少なくとも３つの前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、求められた干渉縞中心位置に基づき、演算により、各々の該干渉縞中心位置の近傍を通過する円の中心位置を求めて測定中心位置とし、該測定中心位置と前記フェルールの球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報、または該相対距離情報およびその相対方向情報を前記フェルールの軸の傾き誤差調整値として出力するようにしている。
【００６０】
したがって、測定を行なうための装置を用いて、高精度にフェルールの軸の傾き誤差を認識することができる。
これにより、クランプ装置に保持されたフェルールの軸の傾き誤差を、簡易かつ低コストで調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための概念図
【図２】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図
【図３】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図（傾きなし、頂偏芯ありの場合）
【図４】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図（傾きあり、頂偏芯なしの場合）
【図５】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図（傾きあり、頂偏芯ありの場合）
【図６】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き誤差調整支援方法を説明するための図（干渉縞の中心の軌跡の中心位置を求める手法）
【図７】本発明の一実施形態に係るフェルールのクランプ装置の断面図
【図８】図７に示すクランプ装置の外観斜視図
【図９】図７に示すクランプ装置の部分正面図
【図１０】図７に示すクランプ装置の一部を取り出して示す斜視図
【図１１】図７に示すクランプ装置を具備した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
９ コイルバネ
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
１７ 固定台
１８ フォーカス台
１８ａ 凸部
１９Ａ，１９Ｂ ガイド軸
２０ フォーカス調整ネジ
２１ ネジ軸部
２２ ツマミ部
３０ 電源スイッチ
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 クランプ装置保持具
２１０ 上段部
２２０ 下段部
２２１ 保持用凹部
２３０ 連結部
２４０ 取付ネジ
３００ クランプ装置
３１０ 基部
３１１ ネジ孔
３１２ 切欠部
３１３ 凹陥部
３１４ ストッパ部
３２０ 支持部
３２１ 窓部
３２２ 凹部
３２３ 第１の支持片
３２４ ネジ孔
３２５ ネジ部
３３０ 変位部
３３２ 凹部
３３３ 第２の支持片
３３４Ａ，３３４Ｂ ガイド軸
３３５ コイルバネ
３３６ バネ座用凹部
３３７ 被押圧片
３４０ 押圧部材
３４１ ネジ軸部
３４２ ネジ基部
３４３ ネジ孔
３４４ ネジ軸部
３４５ レバー部材
４００ 光コネクタ用プラグ
４１０ プラグ本体
４１１ 外筒
４１２ 内筒
４１３ バネ押え環
４２０、５０１ フェルール
４２１ フェルール本体
４２２ 円筒部
４２３ 鍔部
４２４、５０３、５０３Ａ、５０３Ｂ 先端面
４２５ コイルバネ
４３０、５０２ 光ファイバ
５０２Ａ コア
５０２Ｂ クラッド（クラッド層）
Ｆ、Ｂ 方向を示す矢印
Ｃ´、Ｌ 軸線
Ｓ、Ｔ 第１の支持片の支持範囲
Ｐ′ 押圧点
Claims (4)
- フェルールをクランプ装置により保持し、被検体である該フェルールの球状先端部を顕微干渉計装置により観察する際に、該フェルールの軸の傾き誤差調整を支援する方法において、
前記フェルールが前記クランプ装置に保持された状態で、前記フェルールを該クランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、少なくとも３つの回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、
得られた少なくとも３つの前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、
求められた干渉縞中心位置に基づき、演算により、各々の該干渉縞中心位置の近傍を通過する円の中心位置を求めて測定中心位置とし、
該測定中心位置と前記フェルールの球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報、または該相対距離情報およびその相対方向情報を前記フェルールの軸の傾き誤差調整値として出力することを特徴とする被検体の傾き誤差調整支援方法。 - 前記フェルールが前記クランプ装置に保持された状態で、前記フェルールを該クランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、３つの回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、
得られた３つの前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、
求められた３つの干渉縞中心位置を各々頂点とする三角形の外接円の中心位置を求めて前記測定中心位置とすることを特徴とする請求項１記載の被検体の傾き誤差調整支援方法。 - 前記フェルールが前記クランプ装置に保持された状態で、前記フェルールを該クランプ装置に対して所定角度だけ自転させ、４つ以上の回転位置において前記顕微干渉計装置により該フェルールの球状先端部の干渉縞画像を得、
得られた４つ以上の前記干渉縞画像において干渉縞中心位置を各々求め、
求められた４つ以上の前記干渉縞中心位置の中から任意の３つの干渉縞中心位置を少なくとも２組選択し、この選択された３つの干渉縞中心位置を各々頂点とする三角形の外接円毎にその中心位置を求め、
求められた複数の該中心位置の平均値を求めて前記測定中心位置とすることを特徴とする請求項１記載の被検体の傾き誤差調整支援方法。 - 前記フェルールの軸の傾き誤差調整値に基づき、前記測定中心位置と前記フェルールの球状先端部の回転中心位置に対応する位置との相対距離情報、または該相対距離情報およびその相対方向情報をモニタ上に表示することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の被検体の傾き誤差調整支援方法。
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