JP2018155593A - 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

Abstract

【課題】チップを交換することなく、異なる端面形状のものを検査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。
【解決手段】レンズ２１と撮像素子３との間にレンズ２１の光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイ２５を有し、所定の距離の像を撮像素子３の位置に結像させる光学系２と、フェルール１１の端面１１ａが傾斜していると判定したとき、撮像素子３が出力する画像データから、それぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データを作成し、この複数の画像データそれぞれのピントの合った部分を合成して端面１１ａにピントの合った合焦画像データとし、この合焦画像データに基づいて端面１１ａの良否判定を行なう制御部５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、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光コネクタ端面検査装置が使われている。

この光コネクタ端面検査装置は、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。

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

光コネクタのフェルールの端面の形状としては、端面がわずかに湾曲または凸球面状に研磨されたＵＰＣ(Ultra Physical Contact)や、端面が斜めに凸球面状に研磨されたＡＰＣ（Angled Physical Contact)などがある。

端面が斜めになっているＡＰＣの場合、ＵＰＣと同じ角度で撮影したのでは、端面全体にピントが合わず、端面の検査が困難となる。

このため、光コネクタのフェルールの端面形状に対応したチップを使って光コネクタと光コネクタ端面検査装置を接続し、カメラのレンズの光軸と端面が直交するようにして検査を行っていた。

このような光コネクタ端面検査装置を使った場合、端面の形状が変わる度にチップを交換しなければならず、検査に時間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、チップを交換することなく、異なる端面形状のものを検査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、レンズと撮像素子との間に前記レンズの光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイを有し、所定の距離の像を前記撮像素子の位置に結像させる光学系と、検査対象の部材の端面が傾斜していると判定したとき、前記撮像素子が出力する画像データから、それぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データを作成し、該複数の画像データそれぞれのピントの合った部分を合成して前記部材の端面にピントの合った合焦画像データとし、該合焦画像データに基づいて前記部材の端面の良否判定を行なう制御部と、を備えるものである。

この構成により、検査対象の部材の端面が傾斜している場合、一つの画像データからそれぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データが作成され、この複数の画像データそれぞれのピントの合った部分が合成されて合焦画像データを得る。このため、チップを交換することなく、異なる端面形状のものを検査することができる。

また、本発明の光コネクタ端面検査装置において、前記制御部は、前記複数の画像データを合成した合焦画像データが、前記端面全体にピントが合っていない場合、前記光学系の焦点距離を変えて画像データを取得し、該画像データから、それぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データを作成し、該複数の画像データのピントの合った部分を合成して前記端面全体にピントの合った合焦画像データを得るものである。

この構成により、端面全体にピントが合っていない場合、光学系の焦点距離を変えて画像データが取得され、この画像データからそれぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データが作成され、この複数の画像データそれぞれのピントの合った部分が合成されて端面全体にピントの合った合焦画像データを得る。このため、チップを交換することなく、異なる端面形状のものを検査することができる。

また、本発明の光コネクタ端面検査装置の合焦画像データ取得方法は、レンズと撮像素子との間に前記レンズの光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイを有し、所定の距離の像を前記撮像素子の位置に結像させる光学系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、検査対象の部材の端面が傾斜しているか否かを判定するステップと、前記部材の端面が傾斜していると判定した場合、前記撮像素子により画像データを取得するステップと、前記画像データから、それぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データを作成するステップと、該複数の画像データそれぞれのピントの合った部分を合成して合焦画像データとするステップと、を備えるものである。

この構成により、検査対象の部材の端面が傾斜している場合、一つの画像データからそれぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データが作成され、この複数の画像データそれぞれのピントの合った部分が合成されて合焦画像データを得る。このため、チップを交換することなく、異なる端面形状のものを検査することができる。

本発明は、チップを交換することなく、異なる端面形状のものを検査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光コネクタ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光コネクタ端面検査装置の合焦画像データの作成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光コネクタ端面検査装置１は、光学系２と、撮像素子３と、画像メモリ４と、制御部５と、表示部６と、コネクタ保持部７とを含んで構成される。

本実施形態の光コネクタ端面検査装置１は、コネクタ保持部７に保持された光コネクタ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の端面１１ａを、光学系２で拡大して撮像素子３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、コリメータレンズ２４と、マイクロレンズアレイ２５と、ズームレンズ群２６とを備えている。

レンズ２１は、コネクタ保持部７に保持されたフェルール１１の端面１１ａに対向するように設置され、その光軸がフェルール１１及び光ファイバの中心軸と略同軸上に位置するように設置される。

ハーフミラー２２は、レンズ２１のフェルール１１とは反対側に配置され、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の端面１１ａに照射する。コリメータレンズ２４は、照明用ＬＥＤ２３の光を平行光に変える。

フェルール１１の端面１１ａに照射された照明光は、フェルール１１の端面１１ａで反射し、その反射光は、レンズ２１、ハーフミラー２２、ズームレンズ群２６、マイクロレンズアレイ２５を通って撮像素子３に照射される。撮像素子３は、照射された反射光を画像データに変換して出力する。

マイクロレンズアレイ２５は、レンズ２１の光軸に垂直な方向において平面的に配列された複数の同一形状のマイクロレンズから構成される。マイクロレンズアレイ２５は、フェルール１１の端面１１ａの同一点からの複数の光線を、該複数の光線がレンズ２１の瞳面を通過する位置に応じて撮像素子３における異なる画素に入射させるように配置されている。

フェルール１１の端面１１ａ上で反射された光線の位置と角度に応じて、それぞれの光線が撮像素子３の異なる複数の画素に入射するため、光線の位置と到来角度が撮像素子に記録される。

このような構成で取得された画像データは、対応する複数の画素のデータを加算することで、所定の距離に焦点の合った画像データを取得することができる。図２に示すように、加算する画素を変えることにより、例えば、ピント位置Ａに焦点の合った画像データから、ピント位置Ｂに焦点の合った画像データまでを取得することができる。

ズームレンズ群２６は、所定の範囲内で焦点距離を変えることにより、撮像範囲を変えることができる。ズームレンズ群２６は、制御部５の制御により、撮像範囲の変更やピント調整ができるようになっている。

撮像素子３は、制御部５からの指示により撮影した画像データを画像メモリ４に記憶させる。画像メモリ４は、撮像素子３で撮影した画像データを記憶する。

制御部５は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、記憶装置と、入出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

このコンピュータユニットのＲＯＭ及び記憶装置には、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部５として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭ及び記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部５として機能する。制御部５の入出力ポートには、撮像素子３、画像メモリ４、表示部６、ズームレンズ群２６が接続されている。

制御部５は、ズームレンズ群２６を制御して、フェルール１１の端面１１ａにピントの合った合焦画像データを取得する。制御部５は、例えば、撮像素子３が撮影した画像データの隣接する画素の輝度差に基づいてピントが合っているか否かを判定する。

制御部５は、検査対象であるフェルール１１の端面１１ａの一部にしかピントが合わないと判定した場合、フェルール１１の端面１１ａが傾斜しているＡＰＣコネクタと判断して、フェルール１１の端面１１ａ全体にピントの合った合焦画像データを作成する。

制御部５は、例えば、画像データの隣接する画素の輝度差が大きい部分の形状が、フェルール１１の端面１１ａの形状と異なる場合、端面１１ａの一部にしかピントが合っていないと判定する。

制御部５は、光コネクタ１０がＡＰＣコネクタであると判定した場合、ズームレンズ群２６を制御してフェルール１１の端面１１ａの中央にピントが合うレンズ位置を探す。制御部５は、例えば、フェルール１１の端面１１ａの中央にある光ファイバの円形形状により端面１１ａの中央を識別する。

制御部５は、フェルール１１の端面１１ａの中央にピントが合った画像データから、上述の複数の画素のデータを加算する方法で、所定の距離にピントの合った画像データを作成する。制御部５は、予め設定された距離の範囲で、所定の距離の間隔で、それぞれの距離にピントの合った複数の画像データを作成し、その複数の画像データのそれぞれのピントの合った部分を合成して、端面１１ａの所定の範囲にピントの合った画像データを取得する。

制御部５は、合成した画像データのピントの合った部分が端面１１ａの全体になっていれば、合成した画像データを合焦画像データとし、合焦画像データに基づき、フェルール１１や光ファイバに傷や汚れ、ゴミ等の要素がどの程度含まれるかを調べ、端面１１ａの良否判定を行なう。

制御部５は、合成した画像データのピントの合った部分が端面１１ａの全体になっていなければ、ズームレンズ群２６を制御してピント位置を所定の距離だけ前後に（端面１１ａに近づく方向と遠ざかる方向に）ずらし、それぞれについて撮像素子３により画像データを得る。

制御部５は、それぞれの画像データから、上述の複数の画素のデータを加算する方法で、予め設定された距離の範囲で、所定の距離の間隔で、それぞれの距離にピントの合った複数の画像データを作成し、その複数の画像データのそれぞれのピントの合った部分を、端面１１ａの中央にピントの合った画像データから合成した画像データと合成する。

制御部５は、合成した画像データのピントの合った部分が端面１１ａの全体になっていれば、合成した画像データを合焦画像データとし、合焦画像データに基づき、フェルール１１や光ファイバに傷や汚れ、ゴミ等の要素がどの程度含まれるかを調べ、端面１１ａの良否判定を行なう。

制御部５は、合成した画像データのピントの合った部分が端面１１ａの全体になっていなければ、ズームレンズ群２６を制御してピント位置を所定の距離だけ前後にずらし、それぞれについて撮像素子３により画像データを得て、上述の処理を繰り返し、合焦画像データを得る。制御部５は、合焦画像データに基づき、フェルール１１や光ファイバに傷や汚れ、ゴミ等の要素がどの程度含まれるかを調べ、端面１１ａの良否判定を行なう。

所定の距離の間隔でピントの合った画像データを作成する際の所定の距離の間隔は、光学系２の被写界深度や端面１１ａの傾斜角度による。所定の距離の間隔でピントの合った画像データのピントの合った部分を合成してピントが合った状態になるよう所定の距離の間隔が設定される。

また、合成した画像データのピントの合った部分が端面１１ａの全体になっていない場合のピント位置をずらす距離は、上述の複数の画素のデータを加算する方法でピントが合う距離の範囲により、ピント位置をずらす前の画像データから作成した画像データのピントの合った部分と合成してピントが合った状態になるように設定される。

表示部６は、制御部５の出力するフェルール１１や光ファイバの端面１１ａの画像や、端面の良否判定の結果などを表示する。表示部６は、液晶ディスプレイ等の画像表示機器で構成される。
コネクタ保持部７は、光コネクタ１０を所定の位置に保持する。

このような構成の光コネクタ端面検査装置１において、光コネクタ１０のフェルール１１及び光ファイバの端面１１ａを検査する場合、光コネクタ端面検査装置１の電源が投入されると（検査対象は未取付）、制御部５は、ズームレンズ群２６を制御して光学系２のピント位置を変えながら、撮像素子３により予め設定された時間間隔で画像データを画像メモリ４に記憶させ、記憶させた画像データ中にピントの合った部分があるか否かの判定を行なう。この場合、制御部５は、画像データ中にピントの合った部分があるものを検出できないため、良否判定の処理は行なわない。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６に送られて表示されるようになっている。操作者は、表示部６を見ながら光コネクタ１０の挿入作業を行ない、そのまま表示されることで操作者は現状況を把握することができる。

このような状態から、光コネクタ１０がコネクタ保持部７に保持されると、制御部５は、フェルール１１の端面１１ａをピントが合った部分として検出する。制御部５は、ピントが合った部分が端面１１ａの全体になっている場合、その画像データを合焦画像データとして良否判定を行ない、判定結果と合焦画像データを表示部６に表示させる。

制御部５は、ピントが合った部分が端面１１ａの全体になっていない場合、光コネクタ１０がＡＰＣコネクタであると判定し、ズームレンズ群２６を制御してフェルール１１の端面１１ａの中央にピントの合った画像データを取得する。制御部５は、この画像データに基づいて上述の予め設定された距離の範囲でのピントの合った複数の画像データの作成を行なう。

制御部５は、作成した複数の画像データのピントの合った部分を合成する。制御部５は、合成した画像データのピントの合った部分が端面１１ａの全体になっている場合、その画像データを合焦画像データとして良否判定を行ない、判定結果と合焦画像データを表示部６に表示させる。

制御部５は、合成した画像データのピントの合った部分が端面１１ａの全体になっていない場合、ズームレンズ群２６を制御して光学系２のピント位置を前後にずらし、画像データを取得し、その画像データから予め設定された距離の範囲でのピントの合った複数の画像データの作成を行なう。

制御部５は、作成した複数の画像データのピントの合った部分を上述の合成した画像データと合成する。制御部５は、合成した画像データのピントの合った部分が端面１１ａの全体になっている場合、その画像データを合焦画像データとして良否判定を行ない、判定結果と合焦画像データを表示部６に表示させる。

制御部５は、合成した画像データのピントの合った部分が端面１１ａの全体になっていない場合、ズームレンズ群２６を制御して光学系２のピント位置を前後にずらして画像データを取得し、その画像データから複数の画像データを作成し、複数の画像データのピントの合った部分を合成することを繰り返し、端面１１ａの全体にピントの合った合焦画像データを取得する。

制御部５は、その合焦画像データに基づいて良否判定を行ない、判定結果と合焦画像データを表示部６に表示させる。

このように、光コネクタ１０がＡＰＣコネクタであると判定した場合、１つの画像データから所定の距離にピントの合った複数の画像データを作成し、複数の画像データのピントの合った部分を合成してフェルール１１の端面１１ａにピントの合った合焦画像データを取得しているので、チップを交換することなく、異なる端面形状のものを検査することができる。

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 光コネクタ端面検査装置
２ 光学系
３ 撮像素子
５ 制御部
１１ フェルール
１１ａ 端面
２１ レンズ
２５ マイクロレンズアレイ
２６ ズームレンズ群

Claims (3)

1. レンズ（２１）と撮像素子（３）との間に前記レンズの光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイ（２５）を有し、所定の距離の像を前記撮像素子の位置に結像させる光学系（２）と、
   検査対象の部材の端面が傾斜していると判定したとき、前記撮像素子が出力する画像データから、それぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データを作成し、該複数の画像データそれぞれのピントの合った部分を合成して前記部材の端面にピントの合った合焦画像データとし、該合焦画像データに基づいて前記部材の端面の良否判定を行なう制御部（５）と、を備える光コネクタ端面検査装置。
2. 前記制御部は、前記複数の画像データを合成した合焦画像データが、前記端面全体にピントが合っていない場合、前記光学系の焦点距離を変えて画像データを取得し、該画像データから、それぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データを作成し、該複数の画像データのピントの合った部分を合成して前記端面全体にピントの合った合焦画像データを得る請求項１に記載の光コネクタ端面検査装置。
3. レンズ（２１）と撮像素子（３）との間に前記レンズの光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイ（２５）を有し、所定の距離の像を前記撮像素子の位置に結像させる光学系（２）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、
   検査対象の部材の端面が傾斜しているか否かを判定するステップと、
   前記部材の端面が傾斜していると判定した場合、前記撮像素子により画像データを取得するステップと、
   前記画像データから、それぞれ異なる距離にピントの合った複数の画像データを作成するステップと、
   該複数の画像データそれぞれのピントの合った部分を合成して合焦画像データとするステップと、を備える光コネクタ端面検査装置の合焦画像データ取得方法。