JP2014052398A - 光ファイバ基準位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 光ファイバケーブル接続装置３を構成する位置認識手段１３（光ファイバ基準位置検出装置）は、中心に形成されたコア部４ａとクラッド部４ｂとからなる光ファイバ４の端面を撮像する第１カメラ２１（撮像手段）と、光ファイバに照明光Ｌを照射する照明手段２３と、上記撮像手段が撮像した画像から光ファイバの端面の基準位置を検出する画像処理手段２４とを備えている。
上記照明手段は、上記照明光が外部からクラッド部の外周面より内部に入射し、かつ当該照明光が上記クラッド部とコア部との境界面およびクラッド部と外部との境界面の間で反射して、クラッド部の内部を導光されるような傾斜角度で当該照明光を照射する。
上記画像処理手段は、上記撮像手段が撮像した画像に基づき上記光ファイバの端面における基準位置を検出する。
【効果】 光ファイバの端面の基準位置を高精度かつ容易に検出できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は光ファイバ基準位置検出装置に関し、詳しくは撮像手段が撮像した画像から光ファイバの端面の基準位置を検出する光ファイバ基準位置検出装置に関する。

光ファイバは中心に形成されたコア部と当該コア部を囲繞するクラッド部とから構成されており、この光ファイバの端面にコネクタ等のワークを接続する際には、光ファイバの端面の中心位置等の基準位置を検出する必要がある。
このような光ファイバの基準位置を検出する光ファイバ基準位置検出装置として、光ファイバの端面を撮像する撮像手段と、光ファイバに照明光を照射する照明手段と、上記撮像手段が撮像した画像から光ファイバの端面の基準位置を検出する画像処理手段とを備えたものが知られている（特許文献１、２）。
特許文献１の光ファイバ基準位置検出装置は、照明光を撮像手段の撮像方向に重畳させて照射し、光ファイバの端面で反射した照明光を撮像手段によって撮像するようになっている。
特許文献２の光ファイバ基準位置検出装置は、光ファイバの他端部より照明光を入射させ、光ファイバを通過してその端面より出射した照明光を撮像手段によって撮像するようになっている。

特開２００２−２６７４３１号公報 特公平４−１６０８３号公報

しかしながら特許文献１の場合、光ファイバの端面に割れや欠けがあると、光ファイバの端面で照明光が乱反射してしまい、撮像手段において端面の鮮明な画像を得ることができず、光ファイバの正確な基準位置を算出できないという問題がある。
また特許文献２の場合、光ファイバが長い場合には上記撮像手段と照明手段とを離隔させて配置しなければならず、また照明手段に光ファイバを位置決めして接続する必要があるなど、操作が煩雑であるという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は高精度かつ容易に光ファイバの端面の基準位置を検出することが可能な光ファイバ基準位置検出装置を提供するものである。

すなわち請求項１にかかる光ファイバ基準位置検出装置は、中心に形成されたコア部と当該コア部を囲繞するクラッド部とからなる光ファイバの端面を撮像する撮像手段と、光ファイバに照明光を照射する照明手段と、上記撮像手段が撮像した画像から光ファイバの端面の基準位置を検出する画像処理手段とを備えた光ファイバ基準位置検出装置において、
上記照明手段は、上記照明光が外部からクラッド部の外周面より内部に入射し、かつ当該照明光が上記クラッド部とコア部との境界面およびクラッド部と外部との境界面の間で反射して、クラッド部の内部を導光されるような傾斜角度で当該照明光を照射し、
上記撮像手段は、上記クラッド部より照明光が出射した状態の光ファイバの端面を撮像し、上記画像処理手段は、上記撮像手段が撮像した画像に基づき上記光ファイバの端面における基準位置を検出することを特徴としている。

上記発明によれば、上記照明手段の照明光は光ファイバのクラッド部を通過して当該光ファイバの端面より出射するため、特許文献１のように照明光が反射して端面の形状が不鮮明になるという問題がなく、安定した画像の取得が可能となっている。
また、上記照明光は光ファイバにおけるクラッド部の外周面より入射させるようになっているため、特許文献２のように光ファイバの他端部を照明手段に接続する必要はなく、また光ファイバの長さにかかわらず照明光を照射することが可能となっている。

本実施例にかかる光ファイバケーブル接続装置の側面図。 光ファイバケーブルおよび照明光を説明する図。 撮像手段が撮像した画像を示す図。

以下図示実施例について説明すると、図１は光ファイバケーブル１にコネクタやフェルール等のワーク２を接続する光ファイバケーブル接続装置３の側面図を示している。
上記光ファイバケーブル１は、図２に示すように軸方向に直交する方向に整列した２本の光ファイバ４と、これら２本の光ファイバ４を一体的に被覆する被覆材料５とから構成されている。
上記光ファイバ４は、中心に形成された断面円形のコア部４ａと、当該コア部４ａを囲繞する断面リング状のクラッド部４ｂとから構成され、従来公知のようにこれらコア部４ａおよびクラッド部４ｂはそれぞれ光を透過させるとともに異なる屈折率を有した素材からなっている。
上記ワーク２には被覆材料５より露出した光ファイバ２が接続されるようになっており、その際光ファイバ２の端面の中心位置をワーク２における所要の接続位置に当接させ、これらを接着剤等で固定するようになっている。

上記光ファイバケーブル接続装置３は、光ファイバケーブル１を保持するケーブル保持手段１１と、ワーク２を保持するワーク保持手段１２と、上記光ファイバケーブル１における光ファイバ４の端面および上記ワーク２の位置を認識する位置認識手段１３と、上記光ファイバケーブル１とワーク２とを接続する接続手段１４とを備えている。
上記ケーブル保持手段１１は図示しない搬送手段によって図示しない被覆除去装置から供給された光ファイバケーブル１を保持するようになっており、光ファイバケーブル１の先端部近傍の被覆材料５を保持して、露出した光ファイバ４の先端が下方を向くようにしている。
上記ワーク保持手段１２は、上記ワーク２を保持するチャック１５と、当該チャック１５を水平方向および垂直方向に移動させるＸ−Ｙ−Ｚ−θテーブル１６とから構成されており、上記Ｘ−Ｙ−Ｚ−θテーブル１６によってチャック１５に保持されたワーク２を光ファイバ４の端面に当接あるいは近接するように移動させる。

上記位置認識手段１３は、光ファイバ４の端面およびワーク２を撮像する撮像手段としての第１カメラ２１および第２カメラ２２と、光ファイバケーブル１に照明光Ｌを照射する照明手段２３と、上記第１、第２カメラ２１、２２が撮像した画像から光ファイバ４の端面の基準位置およびワーク２における光ファイバ４の接続位置を検出する画像処理手段２４とを備えており、本発明にかかる光ファイバ基準位置検出装置を包含するものとなっている。
上記第１、第２カメラ２１、２２はステー２５に一体的に固定されるとともに図示しない移動手段によって移動し、当該移動手段によって上記光ファイバケーブル１とワーク２との間に位置すると、第１カメラ２１は上方の光ファイバ４を撮像し、第２カメラ２２は下方のワーク２を撮像するようになっている。

上記照明手段２３は、上記ケーブル保持手段１１に保持された光ファイバケーブル１の側方に設けられており、照明光Ｌを照射する光源２６と、上記照明光Ｌを集光する集光レンズ２７とを備えている。
上記光源２６は例えば白色のＬＥＤ光を略水平方向に照射し、上記集光レンズ２７は上記光源２６が照射した照明光Ｌを直線状にして、図２に示すように光ファイバケーブル１の被覆材料５より露出している光ファイバ４に対して斜め上方から照射するようになっている。
具体的に説明すると、上記集光レンズ２７には例えばシリンドリカルレンズを用いることが可能となっており、上記光源２６が照射した照明光Ｌを光ファイバ４の整列方向と平行な直線状の光へと屈折させるようになっている。
このように照明光Ｌを直線状として光ファイバ４に照射することで、照明光Ｌが拡散して上記第１カメラ２１に入射してしまうことを防止し、より高精度に光ファイバ４の端面の基準位置を認識することが可能となる。
また、上記照明光Ｌの傾斜角度は、上記クラッド部４ｂおよびコア部４ａの屈折率によって設定され、上記照明光Ｌが外部から上記クラッド部４ｂの外周面（クラッド部４ｂと外部との境界面）よりクラッド部４ｂの内部に入射し、かつ入射した照明光Ｌが上記コア部４ａの表面（クラッド部４ｂとコア部４ａとの境界面）で反射して、コア部４ｂには入射しないような角度に設定されている。
このようにして上記光ファイバ４の外部からクラッド部４ｂの内部に入射した照明光Ｌは、コア部４ａの表面とクラッド部４ｂの外周面との間で反射を繰り返して、光ファイバ４の端面からはリング状の光となって出射する。
上記第１カメラ２１は、このクラッド部４ｂより照明光Ｌが出射した状態の光ファイバ４の端面を撮像し、その画像を上記画像処理手段２４へと送信する。

上記画像処理手段２４は、上記第１、第２カメラ２１、２２が撮像した画像を画像処理して、光ファイバ４の端面の基準位置および上記ワーク２における光ファイバ４の接続位置とを検出するものとなっている。なお上記第２カメラ２２が撮像したワーク２の画像から、光ファイバ４の接続位置を認識することについては、従来公知であるため詳細な説明を省略する。
図３は上記第１カメラ２１が撮像した光ファイバケーブル１の端面の画像を示した図となっており、撮像された画像には光ファイバケーブル１における光ファイバ４および被覆材料５が現れており、これらは所定のしきい値によって２値化され、白黒の画像となって表示されている。
本実施例では、上述したように上記光ファイバ４の端面からはクラッド部４ｂからリング状の照明光Ｌが出射するため、第１カメラ２１が撮像した画像は、クラッド部４ｂから出射した照明光Ｌを示す白色の画素からなるリング状の部分と、当該リング状の部分の外側および内側に位置するコア部４ａおよび被覆材料５を示す黒色の画素となって表示される。
このようにしてクラッド部４ｂを示すリング状の画像が得られると、画像処理手段２４は当該リング状の部分における外周側の円と内周側の円を認識し、さらに従来公知の方法でこれらの円の中心位置を算出して、これを光ファイバ４の端面の基準位置として認識する。
このように、リング状の画像の外周側および内周側の円の中心位置を認識することにより、光ファイバ４の外周側の円、すなわちクラッド部４ｂの外周側の円の中心位置だけを認識する場合に比べて、より高精度に光ファイバ４の端面の中心位置を認識することが可能となっている。
仮に、算出した円の中心位置に誤差が生じた場合には、例えばこれらの中央の位置を光ファイバ４の端面の中心位置として認識することができる。
このようにして上記画像処理手段２４が光ファイバ４の端面の基準位置およびワーク２における光ファイバ４の接続位置を検出すると、上記第１、第２カメラ２１、２２は光ファイバケーブル１とワーク２との間から退避する。
すると、この光ファイバ４の端面の基準位置に基づいて、上記ワーク保持手段１２のＸ−Ｙ−Ｚ−θテーブル１６がワーク２を水平方向に移動させるとともに上昇および回転させ、光ファイバ４の端面にワーク２の接続位置を当接させる。

上記接続手段１４は、上記光ファイバケーブル１の端部近傍に設けられて接着剤を収容した接着剤供給手段２８と、当該接着剤供給手段を移動させる移動手段２９とから構成されている。
上記ワーク保持手段１２によって光ファイバ４の端面にワーク２が当接すると、上記移動手段２９によって接着剤供給手段２８が移動し、上記光ファイバ４とワーク２とが当接あるいは近接した部分に接着剤を供給する。
上記接着剤が光硬化性接着剤の場合、接着剤供給手段２８に隣接して設けた図示しない照明手段が所要の光を照射し、上記接着剤を硬化させるようになっている。

上記実施例における光ファイバケーブル接続装置３によれば、上記位置認識手段１３において上記光ファイバ４の端面の基準位置を高精度に認識することが可能となっている。
すなわち、照明手段２３が照射した照明光Ｌは、光ファイバ４の外周面からクラッド部４ｂの内部に入射し、その後コア部４ａの外周とクラッド部の外周面との間を反射することで、光ファイバ４の端面からはリング状の光となって出射するようになっている。
その結果、上記画像処理手段は撮像手段としての第１カメラ２１が撮像した上記リング状の光の画像から、外周側の円と内周側の円のそれぞれの中心位置を算出することができ、この２つの中心位置に基づいて正確に光ファイバ４の端面の基準位置を認識することが可能となっている。
また、照明手段２３が直線状の照明光を照射することにより、軸方向に対して直交する方向に整列した複数の光ファイバ４であっても、これらの基準位置を認識することが可能となっている。

なお、上記実施例では被覆材料５より露出した光ファイバ４の外部より照明光Ｌを照射するようになっているが、被覆材料５の素材や厚さ等に応じて、被覆材料５の外部より照明光Ｌを照射して、照明光Ｌが被覆材料５を透過して上記クラッド部４ｂに入射するようにしてもよい。
これにより、被覆材料５から露出する光ファイバ４の長さが短い場合であっても、被覆材料５に照明光Ｌを照射することで光ファイバ４に入射させることができるため、照明手段２３の配置を容易に行うことができる。
また上記実施例では、上記画像処理手段２４はクラッド部４ｂより出射したリング状の光の外周側の円および内周側の円のそれぞれの中心位置を算出しているが、より中心位置に近い内周側の円の中心位置だけを算出して、これを光ファイバ４の端面の基準位置として検出するようにしてもよい。
さらには、撮像されたリング状の光の外周側の円や内周側の円における所要の円上の点を基準位置として検出することも可能であり、ワーク２との位置決めに用いることが可能な位置であれば、任意の位置を基準位置として採用することが可能である。

１ 光ファイバケーブル ２ ワーク
３ 光ファイバケーブル接続装置 ４ 光ファイバ
４ａ コア部 ４ｂ クラッド部
１３ 位置認識手段（光ファイバ基準位置検出装置）
２１ 第１カメラ ２３ 照明手段
２４ 画像処理手段 Ｌ 照明光

Claims (3)

1. 中心に形成されたコア部と当該コア部を囲繞するクラッド部とからなる光ファイバの端面を撮像する撮像手段と、光ファイバに照明光を照射する照明手段と、上記撮像手段が撮像した画像から光ファイバの端面の基準位置を検出する画像処理手段とを備えた光ファイバ基準位置検出装置において、
   上記照明手段は、上記照明光が外部からクラッド部の外周面より内部に入射し、かつ当該照明光が上記クラッド部とコア部との境界面およびクラッド部と外部との境界面の間で反射して、クラッド部の内部を導光されるような傾斜角度で当該照明光を照射し、
   上記撮像手段は、上記クラッド部より照明光が出射した状態の光ファイバの端面を撮像し、上記画像処理手段は、上記撮像手段が撮像した画像に基づき上記光ファイバの端面における基準位置を検出することを特徴とする光ファイバ基準位置検出装置。
2. 上記光ファイバは軸方向に直交する方向に一方向に並べられ、かつ被覆材料によって一体的に被覆された光ファイバケーブルを構成し、
   上記照明手段は、照明光を照射する光源と、当該光源と光ファイバとの間に設けた光学レンズとから構成され、
   上記光学レンズは、上記光源が照射した照明光を光ファイバの整列方向に沿って直線状に集光し、当該直線状の照明光を整列した複数の光ファイバの外周面に照射させることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ基準位置検出装置。
3. 上記照明手段は、上記光ファイバを被覆する被覆材料の外部より照明光を照射して、照明光が被覆材料を透過して上記クラッド部に入射するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の光ファイバ基準位置検出装置。