JP3012726B2 - フェルール偏芯検査装置 - Google Patents

フェルール偏芯検査装置

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JP3012726B2
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幹男 下川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバーを相互に
接続するためのファイバー接続用治具(フェルール)の
偏芯を検査するためのフェルール偏芯検査装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、細径の光ファイバーを相互に接
続するために、図8に示す如く、フェルールと呼ばれる
ファイバー接続用治具101が知られている。
【0003】上記フェルール101は、上記光ファイバ
ーを通すための細径の穴103をその軸方向に有してお
り、図9に示す如くに、相互に接続される2本の光ファ
イバー105、107をそれぞれのフェルール101の
穴103に入れ、それぞれのフェルール101の一端面
105まで挿入し、それぞれのフェルール101の一端
面同志を図示しない接合機具で接触させるとともに、か
しめを行ない、上記フェルール101および光ファイバ
ー105、107同志を接続させるようになっている。
【0004】従って、上述の如き使用目的を有するフェ
ルール101は、その軸方向の穴103が、フェルール
の外周に対して常に中心でなければならないものであっ
た。すなわち、2つのフェルールの穴が中心から大きく
ずれている場合、言い換えるならある一定量以上に偏芯
している場合、その2つのフェルールを使って2本のフ
ァイバーを接続すると、ファイバーの接続面も大きくず
れるため、その接続面を通して情報が十分に伝達されな
くなってしまうものであった。
【0005】例えば、フェルールの外径が2.5mm
で、穴の外径すなわちフェルールの内径が125μmと
した場合、上記偏芯量は0.7μm以下でなければなら
ないものであった。
【0006】そのため、上記フェルールの製造工程等に
おいて上記フェルールの穴の偏芯を検査することが必要
となるものであり、従来においては以下に説明する如く
のフェルール偏芯検査システムが提案されている。
【0007】従来のフェルール偏芯検査システムとして
は、特殊な把持回転機構によってフェルールを把持し、
その後、180°回転させ、1台の光学顕微鏡によって
フェルールの穴の位置を検査し、上記穴のフェルール外
周に対する偏芯量を検出するものであった。すなわち、
図10(a)の表示画面に示す如くに、上記光学顕微鏡
上におけるフェルールの穴の仮想原点(Xo、Yo)を
設定し、その後上記把持回転機構によって把持されたフ
ェルールの上記光学顕微鏡上における穴の中心点位置
(X1 、Y1 )を測定する(図10(b))。その後、
上記把持回転機構によってフェルールを180°回転さ
せ、回転させた後の上記光学顕微鏡上における穴の中心
点位置(X2 、Y2 )を測定する(図10(c))。そ
して、上記回転前の中心点位置(X1 、Y1 )および回
転後の中心点位置(X2 、Y2 )を式l3 =(X1 −X
22 +(Y1 −Y22 /2に代入して、偏芯量l3
を検出しているものであった。
【0008】しかしながら、上述の如く従来のフェルー
ル検査偏芯システムでは、特殊な把持回転機構によって
精度良くフェルールを把持回転させなければならず、そ
のため上記把持回転機構が非常に大型かすると共に高価
なものとなってしまうものであった。すなわち、上記高
精度の機械的回転を実現するためには必然的に高いコス
トがかかってしまうものであった。また、回転工程を有
しているため、測定時間が長くなってしまうという欠点
を有していた。
【0009】また、上記従来のフェルール検査システム
では、回転動作を伴うため、前記0.7μm前後の偏芯
量を精度良く検出することが困難であった。
【0010】
【発明の目的】本発明は、上述の如き従来の問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、フェルールの回
転動作を伴わずに、低コストでフェルールの穴の偏芯量
を精度良く検出することができるフェルール偏芯検査装
置を提供することである。
【0011】
【発明の概要】上記の目的を達成するために、本発明の
特徴は、フェルール偏芯検査装置において、フェルール
を非常に精度良く回転動作なしで固定把持するためのエ
アスライドチャックと、上記チャックに把持されたフェ
ルールの穴の横方向における中心位置(X1 )を測定す
るための横方向Xに対して分解能の高い第1の撮像手段
と、上記チャックに把持されたフェルールの穴の縦方向
における中心位置(Y1)を測定するため縦方向に対し
て分解能の高い第2の撮像手段と、上記第1の撮像手段
で撮像された横方向Yにおける中心位置(X1 )と上記
第2の撮像手段で撮像された縦方向Yにおける中心位置
(Y1 )とを合成し、測定中心座標値(X1 、Y1 )を
得るための計算手段とを具備していることである。
【0012】さらに、上記計算手段は、フェルールマス
ターゲージによる平均基準中心座標値と被測定フェルー
ルによる測定平均中心座標値とを比較し、その両者の差
Zすなわち偏芯量が前もって決められた許容値N内であ
るか否かを判定する様に構成されている。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を実施したフェ
ルール偏芯検査装置について説明する。図1に示す如く
に、本発明を実施したフェルール偏芯検査装置1は、フ
ェルール3を非常に精度良く回転なしで固定把持するた
めのワーククランプエアスライドチャック5と、上記チ
ャック5に把持されたフェルール3の穴の横方向Xにお
ける中心位置(X1 )を測定するための横方向Xに対し
ての分解能の高い第1の高解像度CCDカメラ7と、上
記チャック5に把持されたフェルール3の穴の縦方向Y
における中心位置(Y1 )を測定するための縦方向Yに
対しての分解能の高い第2の高解像度CCDカメラ9
と、上記第1および第2のCCDカメラ7、9にそれぞ
れ接続された第1および第2のCRTモニタ11、13
と、上記チャック5に把持されたフェルール3の下方向
からの光像を上記第1および第2のCCDカメラ7、9
に導くための第1および第2の対物レンズ15、17お
よび第1および第2のハーフプリズム19、21とを有
しており、さらに、上記第1のハーフプリズム19を通
して上記フェルールを下方向から照明する照明ランプ2
3および初期調節におけるチャック中心位置検出のため
の光学基準チャート25を照明するためのチャート灯光
ランプ27を有している。
【0014】すなわち、第1のCCDカメラ7の分解S
1 は、横方向Xにおいて、S1x=2048となってお
り、縦方向Yにおいて、S1Y=512となっており、第
2のCCDカメラ9の分解能S2 は、横方向Xにおい
て、S2X=512となっており、縦方向Yにおいて、S
2Y=2048となっている。ここで、上記第1及び第2
のCRTモニタ11、13は特別に設けなくても良いも
のである。
【0015】そして、上記フェルール偏芯検査装置1
は、さらに、図2に示す如くに、上記第1のCCDカメ
ラ7の分解能の高い横方向Xにおける中心位置(X)と
上記第2のCCDカメラ9の分解能の高い縦方向Yにお
ける中心位置(Y)とを後述する如くの方法で合成し、
第3のCRTモニタ31上に表示するとともに、後述す
るフェルールマスターゲージによる平均基準中心座標点
と被測定フェルールによる測定平均中心座標点とを比較
し、その両者の差Zが前もって決められた許容値N内で
あるか否かを判定するためのカメラコントローラ33、
コンピュータシステム35、およびボード類37を内部
回路として有している。
【0016】すなわち、上記合成方法としては、上記横
方向Xにおける中心位置(X)をX座標値とし、上記縦
方向における中心位置(Y)をY座標値として中心座標
点(X、Y)を得ているものである。
【0017】また、上記コンピュータシステム35は図
示の如くに専用のCRTを有しているものである。ま
た、図3に示す如くに、上記フェルールを非常に精度良
く回転なしで固定なしで固定把持するためのワーククラ
ンプエアスライドチャック5は、その内部に外部からの
空気圧によって可動する弾性部材41を有しており、そ
の弾性部材41に空気圧により直接均等な膜弾性変形を
生じさせ、その高精度な復元性を利用して、その複数の
把持爪43を動作させて上記フェルール3を把持するも
のである。すなわち、図3において点線で示す如くに、
弾性部材41に空気圧を加えて弾性変形させ、被把持状
態として、フェルールを把持爪43の間に挿入し、その
後、実線で示す如くに、空気圧を零として弾性部材41
を復元させ、把持爪43によってフェルール3を把持す
る様になっている。上記チャック5によれば、把持のく
り返り精度は0.25μm以下となるものである。
【0018】次に、上記フェルール偏芯検査装置におけ
るフェルール偏芯検査方法について説明する。
【0019】まず、初期調節として、上記チャック5の
中心位置を検出するとともに、その位置のアライメント
を行なう。すなわち、前記照明ランプ23およびチャー
ト灯光ランプ27を動作させ、光学基準チャート25に
よってアライメントを行ない、それと同時に、前記第3
のCRTモニタ31上のスケールによるキャリブレーシ
ョンを行ない、チャック中心位置の設定を行なう。
【0020】次に、実際の被測定フェルールの測定を行
なう前に、偏心の基準となるフェルールマスターゲージ
による平均基準中心座標点(Xo、Yo)の検出を行な
う。すなわち、チャック5によって、前もって用意され
た偏心のわかっているフェルールマスターゲージを把持
し、図4に示す如くに、上記フェルールマスターゲージ
の中心座標点を複数回(15回以内)測定する。ここで
上記夫々の測定値は第1のCCDカメラ7の分解能の高
い横方向Xにおける中心位置(Xo)と第2のCCDカ
メラ9の分解能の高い縦方向Yにおける中心位置(Y
o)とを合成したものである。そして、さらに前記第3
のCRTモニタ31上において観測しながら、その複数
個の測定結果の平均値が前記コンピュータシステム35
によって計算され、最終的な平均基準中心座標点(X
o、Yo)が得られる。これにより、0.09μm/d
ot分解による中心座標点が得られる。ここで、実際の
フェルールのスケールとモニタ11、13、31上のス
ケールとは比例関係にあるため、比例係数を得るために
図5に示す如くの撮像スケールをモニタ上に表示させ、
それを基準データとすれば上記中心位置座標点は容易に
求まるものである。
【0021】次に、実際の被測定フェルールの測定平均
中心座標点(X1、Y1 )の測定が行なわれる。すなわ
ち、チャック5によって、被測定フェルールが把持さ
れ、上記被測定フェルールの中心座標点が数回測定され
る。ここで、上記それぞれの測定値は、第1のCCDカ
メラ7の分解能の高い横方向Xにおける中心位置
(X1)と第2のCCDカメラ9の分解能の高い縦方向
Yにおける中心位置(Y1 )とが前記コンピュータシス
テム35によって合成されたものである。そして、さら
に、その複数個の測定結果の平均値がコンピュータシス
テム35によって計算され、最終的な測定平均座標点
(X1 、Y1 )が得られる。
【0022】次に、図6に示す如くに、前記コンピュー
タシステム35によって、上記平均基準中心座標点(X
o、Yo)と上記測定平均中心座標点(X1 、Y1 )と
の差Zが、図6に示す式に従って得られる。
【0023】次に、前記コンピュータシステム35によ
って上記差Zが前もって設定された許容値N内であるが
否かが判定され、Z≦Nの場合、コンピュータシステム
によって上記第3のCRTモニタ31上に”OK”の表
示がなされ、Z>Nの場合、上記第3のCRTモニタ3
1上に”NG”の表示がなされる。ここで、上記許容値
Nは、この実施例の場合、0.5μmあるいは0.7μ
mとなっている。許容値N=0.7とし、Z≦0.7と
した場合には、原理的には0.09μm/dotで判定
可能であり、図7に示す如くに、X1 、Y1 いずれかが
8以上となるが、いずれも6以上となるかによって判定
できるものである。
【0024】また、上記判定結果、すなわちフェルール
の良、不良および検査数量は、上記コンピュータシステ
ム35によって分類表示、保存できるものである。ま
た、上述した実施例においては、”OK”、”NG”の
判定表示をコンピュータシステム35によって行ってい
たが、他の実施例として使用者の目視によって判定を直
接的に行うこともできる。
【0025】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、エ
アスライドチャックによってフェルールを精度良く回転
なしで固定把持し、その把持されたフェルールの穴の中
心位置を第1および第2のCCDカメラで撮像し、第1
のカメラの分解棒の高い横方向における中心位置(X)
と第2のカメラの分解能の高い縦方向における中心位置
(Y)とを合成し、その合成された結果を測定値として
いるため、フェルールの回転動作を伴わずに、低コスト
でしかも高速にフェルールの穴の偏芯量を精度良く検出
できるものである。
【0026】すなわち、本発明によれば、コスト的には
従来の装置では2000万円以上かかっていたものが、
1000万円程度となり、測定速度としては従来20秒
〜数分かかっていたのに対して2秒以下となり、精度と
しては従来は最高で0.2μm/dotであったのに対
して0.1μm/dotとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施したフェルール偏芯検査装置の概
略構成図である。
【図2】図1に示すフェルール偏芯検査装置の内部回路
を示す概略構成図である。
【図3】図1に示すエアスライドチャックの動作説明図
である。
【図4】偏芯の基準となるフェルールマスターゲージに
よる平均基準中心座標点の検出説明図である。
【図5】図1に示すモニタ上に表示される撮像スケール
を示す画面図である。
【図6】基準中心座標点(Xo、Yo)と測定平均中心
座標点との差Zに関する説明図である。
【図7】上記差Zが許容値N内であるか否かの例を示す
説明図である。
【図8】フェルールの構造を示す斜視図である。
【図9】図8に示すフェルールにより光ファイバーが接
続される様子を示す説明図である。
【図10】従来のフェルール偏芯検査システムの動作説
明図である。
【符号の説明】
1 フェルール偏芯検査装置 3、101 フェルール 5 チャック 7、9 第1および第2のCCDカメラ 11、13 第1および第2のCRTモニタ 15、17 第1および第2の対物レンズ 19、21 第1および第2のハーフプリズム 23 照明ランプ 25 チャート 27 チャート灯光ランプ 31 第3のCRTモニタ 33 カメラコントローラ 35 コンピュータシステム 37 ボード類
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01M 11/00 - 11/08 G01N 21/84 - 21/91

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェルール偏芯検査装置にして、フェル
    ールを非常に精度良く回転動作なしで固定把持するため
    のチャックと、上記チャックに把持されたフェルールの
    穴の第1の方向における中心位置を測定するための上記
    第1の方向に対して分解能の高い第1の撮像手段と、上
    記チャックに把持されたフェルールの穴の上記第1の方
    向と直交する第2の方向における中心位置を測定するた
    めの上記第2の方向に対して分解能の高い第2の撮像手
    段と、上記第1の撮像手段で測定された第1の方向にお
    ける中心位置と上記第2の撮像手段で測定された第2の
    方向における中心位置とを合成し、測定中心座標値を得
    るための計算手段とを具備することを特徴とするフェル
    ール偏芯検査装置。
  2. 【請求項2】 上記計算手段が、さらに、フェルールマ
    スターゲージによる平均基準中心座標値と被測定フェル
    ールによる測定平均中心座標値とを比較し、その両者の
    差としての偏芯量を得、その偏芯量が前もって決められ
    た許容値N内であるか否かを判定する様に構成されてい
    ることを特徴とする請求項1に記載のフェルール偏芯検
    査装置。
  3. 【請求項3】 上記第1の方向が横方向であり、上記第
    2の方向が縦方向であることを特徴とする請求項1に記
    載のフェルール偏芯検査装置。
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