JP3645520B2 - 光ファイバ付き単心フェルールの偏心量測定の参照光入射方法とその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光ファイバ付き単心フェルールについて、フェルールの外径に対するファイバ素線のコア中心位置のずれ、すなわちフェルールのコアの偏心量を測定する光ファイバ付き単心フェルールの偏心量測定方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェルールの偏心量の測定は、フェルール単体でのフェルール外径と穴径の偏心を測定し、フェルールの偏心ランク選別を行うことがよく行われている。
従来の単心フェルールの偏心量測定装置の概略は、フェルールを載せて回転させる検出部とコンピュータを中心とした操作部とから構成されているものであり、第８図に示されるような装置が実用に供されている。
検出部は、除振台の下部に投光器を置き、その上部に置かれた石定盤（いしじょうばん）の上に固定された光学顕微鏡・カメラと、同様に固定された投光部との光路途中に、Ｖ溝を形成したサンプル台（以下、Ｖブロックという。）を固定し、Ｖ溝上のフェルールを回転させるローラからなるフェルール回転機構とを固定したものである。
なお、除振台の除振装置は、サーボ式エアーバネ除振方式によるものである。
操作部は、パソコンディスクに、パーソナルコンピュータ（ＤＯＳ／Ｖ、ＰｅｎｔｉｕｍＩＩＩ）、コントローラ、１７インチＣＲＴモニタ、標準キーボード、マウス、ジョイスティック、プリンタを設置したものである。
画像処理系は、パーソナルコンピュータの拡張スロットに組み込み、検出部の顕微鏡・カメラと接続する。フェルール回転機構は、コントローラを介してパーソナルコンピュータに接続する。
測定するには、検出部のジルコニア製のＶ溝に載せたフェルールを操作部から自動的に回転させ、各回転位置でのファイバー穴の変位量を画像処理により捉えて、演算ソフトウエアにより、フェルールの外径基準に対する偏心量を測定する。測定結果は、モニタ画面上に偏心量が表示され、プリンタによる印字およびデータファイルとして出力される。
【０００３】
前記の偏心量測定装置は、投光部も石定盤上に固定したために、測定するたびに光学顕微鏡・カメラの光軸線に対して、投光部の光軸線を合わせなければならないという欠点があった。この欠点を解決するために、第９図に示すように、投光部を石定盤上に固定しないで、光学顕微鏡・カメラの光軸線に対して投光部の光軸線を一致するように連結棒で結合・固定したフェルールの偏心量測定装置も実用に供されている。
【０００４】
これに対して、コネクタとしての特性は、フェルール内に接着固定された光ファイバ素線のコアがフェルール外径に対して中心がどれだけずれているかが損失特性に現れるので、用途によってこのずれ量を測定し、光ファイバ、フェルールの選別、組立に役立てる必要がある。
このように、光ファイバ付き単心フェルールにおいては、光ファイバの取り扱いをしなければならないために、従来の光ファイバ付き単心フェルール偏心量測定装置は、第７図にその概略を示めす。
この従来の装置は、一方の光ファイバ付き単心フェルールを固定治具上に置いてスプリングバネで固定し、外部の投光部から光を入射し、他方のフェルールをサンプル台に載せ、ローラで回転させて、そこから導出される光を光学顕微鏡により測定するものである。
【０００５】
具体的には、石定盤上に固定されたＸＹＺ軸調整台（第９図参照）の上に対物レンズ１を有する顕微鏡・ＣＣＤカメラ２を固定する。
ＸＹＺ軸調整台は手動方式によるものであり、Ｘ軸ステージストローク ±１２．５ｍｍ、Ｙ軸ステージストローク ±３．７５ｍｍ、Ｚ軸ステージストローク±１２．５ｍｍのものである。
光学顕微鏡は、無限遠補正系対物レンズ付き顕微鏡であって、測定視野は約２２０×１６５μｍのものであり、検出カメラは１／３インチＣＣＤカメラである。対物レンズ１の前にＶブロック３を固定し、その横に、フェルール回転機構を設ける。Ｖブロック３には、ジルコニア製のＶ溝が設けられ、フェルールは、ストッパ（図示せず）に突き当てて機械的に位置決めされる。
フェルール回転機構は、石定盤上に固定された固定支柱に回転軸を設け、その回転軸にＬ型アームを回転可能に設け、Ｌ型アームの一方の長いアームの側面にフェルールを回転させるロ−ラ４を設け、他方の側面にプーリを設け、このプーリの回転軸を貫通させてローラ４を回転させる歯車を設け、他方の上に向いた短いアームの側面にモータ５を設け、モータの回転軸を他方の側面に設けたプーリに結合させ、前記２個のプーリにベルトを掛けて連結したものである。
【０００６】
測定されるフェルールは、このアームリトラクト形ロ−ラドライブ方式によって、自動回転される。
投光部６は、石定盤上に固定されており、除振台下部の投光器からファイバーライトガイド方式により光を入射するものであって、測定時にフェルールを挟んで顕微鏡光軸の反対側から照明する。
投光部６の前に、フェルール固定台７を固定し、固定台７にはフェルールを固定するスプリングバネ８を設ける。
光ファイバ付き単心フェルールの偏心量を測定するに際しては、光ファイバ９を石定盤上に置き、一方のフェルール１０をフェルール固定治具７のスプリングバネ８で固定し、他方のフェルール１０はサンプル台３のＶ溝に載せる。
モータ４の回転によりローラ５を回転させ、Ｌ型アームを降ろしてローラ５によりフェルール１０を回転させ、投光部６からの光を対物レンズ１で受けて、各回転位置でのファイバー穴の変位量を画像処理により捉えてフェルールの外径基準に対する偏心量を測定する。
【０００７】
前記した従来の光ファイバ付き単心フェルールの偏心量測定装置は、一方のフェルールを固定し、他方のフェルールのみを回転させるために、光ファイバが捩れてしまうが、何回転もさせて測定するものではないので実用上十分であった。
しかし、精密に測定しようとして、繰り返し何回転もさせると、光ファイバの捩れが大きくなり、（１）捩れの応力が光ファイバに蓄積し、それが負荷となり、測定するフェルールの位置がずれる、（２）光ファイバは、一定半径以下に曲げてはならないと規定されているが、その曲率半径以下の捩れが生じる、などの問題があった。
また、一方のフェルールを固定治具上に置いてスプリングバネで固定しなければならないので、作業に手間が掛かる。さらに、外部の投光部から光を入射するために、フェルール固定位置の調整も煩雑になる。
【０００８】
ところで、現在、光ファイバ通信網の拡充で光ファイバ付きコネクタの使用量は増大している。
また、光ファイバもシングルモードファイバ、マルチモードファイバと用途により使い分けられている。
これら通信網で使われる光ファイバ付きコネクタは接続損失を小さくすることが要求され、コネクタの性能を決定付けるフェルールと光ファイバ素線のコア中心のずれが問題となっている。
この中心ずれを測定するには、固定したＶブロックの上に測定用光ファイバ付きフェルールを載せ、他端から参照光を入射させ、コアを光らせることによりコア位置を明確にしておく必要がある。
これにより、Ｖブロックの上でフェルールを回転させ、フェルールに固定接着された光ファイバのコアとクラッドの境界位置から中心を計算で求める。
【０００９】
具体的には、固定Ｖブロックとフェルール位置決め板により、フェルールの測定位置が決定し、固定Ｖブロック面に接したフェルールの外周面を基準にフェルールが回転することになる。
フェルールの端面方向から顕微鏡付ＣＣＤカメラで光ファイバのコアを撮影観察する。
コアの外周円から中心位置を求める。次いでフェルールを１／４回転又は１／８回転させ同様に撮影観察し中心位置を求める。これを繰り返して中心位置を４ないし８個もとめる。
得られた中心位置からフェルールの外径に対するコアのずれを計算して、ずれ量（偏心量）とする。
このとき光ファイバに入れる参照光は、通常白色光源を用い、参照光入射側フェルールをフェルールホルダに差込固定している。
【００１０】
光ファイバ付きフェルールの長さは用途により異なり、長い物は数十メートルから短いものは数センチメートルのものもある。ファイバの構造も剛性の高いコード型や、ファイバ素線だけのＵＶ被覆のものまである。
被測定フェルールから参照光入射端までの長さが１ｍ程度あるものは、被測定フェルールを測定のために回転させても、ファイバの長さが長いため剛性の高いコードでも捩れても測定することができる。
【００１１】
測定時の問題になる捩れの発生は，測定フェルールを回転させることにより生じている。光ファイバは通常石英ガラスや多成分ガラス等で作られ外周にプラスチック樹脂等で保護被覆が施されている。光ファイバ素線といわれるＵＶ被覆を施したものでも外径は０．３ｍｍ程度である。ハンドリングを良くするためにナイロンを被覆したものは０．９ｍｍであり、コードと呼ばれる被覆を施したものは２〜３ｍｍもある。これらの光ファイバは測定側フェルールを回転させファイバのみで捩れを吸収させるには１ｍ程度の長さが必要になっている。
【００１２】
本出願人は、前記した長い光ファイバ付きフェルールを測定する際に生じる種々の問題を解決するために、特願２００１−２４４５４７号を出願した。
該発明は、光源系の投光部と測定系の顕微鏡の対物レンズとの光路途中に
Ｖブロックとサンプル台上のフェルールを回転させるモータを有するフェルール回転機構と、回転可能なカセットホルダとカセットホルダを回転させるモータを有するカセットホルダ回転機構とを設け、該カセットホルダ回転機構の回転軸にはその内部を光ファイバ付き単心フェルールが通る空洞を設け、さらにその回転軸の両端には固定具を設け、一方、両側端に開口を有するカセットに、両端にフェルールを有する光ファイバ付き単心フェルールの光ファイバ部分を格納し、このカセットをカセットホルダーに装着して、一方のフェルールはカセットホルダ回転機構の回転軸から引き出してＶブロックに載せ、光ファイバ部分を回転軸の固定具で固定し、他方のフェルールは回転軸の他方の固定具で固定し、Ｖ溝上のフェルールの回転とカセットホルダ回転機構の回転軸に固定された他方のフェル−ルの回転とを同期するように２台のモータを制御することにより、光ファイバの捩れが無い状態で、光ファイバ付き単心フェルールのコアの偏心量を測定することを特徴とする光ファイバ付き単心フェルールの偏心量測定装置である。
【００１３】
しかし、基板間、ユニット間を結ぶ短い光ファイバ付きフェルールは、光ファイバが短いために、前記したカセットに格納することができない。
しかも、短い光ファイバの場合は、測定側フェルールの軸回転で光ファイバが捩れると、光ファイバの剛性による捩れの力が発生し、他方の参照光入射側フェルールが固定されているために、この光ファイバの剛性による捩れの力の反作用により、被測定側フェルールがＶブロックから浮きあがり、測定が出来ないことがある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、光ファイバ付きフェルールの測定の際、被測定側フェルールの回転が、光ファイバの捩れとなり測定の悪影響とならないように、参照光入射端を回転できるような構造をもった参照光入射方法とその装置を提供しようとすることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光ファイバ付きフェルールの偏心量測定の参照光入射装置は、参照光入射側フェルールの挿入口を回転軸の中心に設置し、その外周にファイバの剛性でも回転できるようにベアリングを配置してある。
また光ファイバ付きフェルールに参照光を照射する投光部は、参照光入射側フェルールに対向して配置し、回転による参照光のばらつきを極力少なくしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
具体的には、本発明は、現在良く使われているフェルールとして、ＦＣ、ＳＣ型の２．５ｍｍフェルールとＭＵ型の１．２５ｍｍフェルールを対象としている。なお、参照光入射端にフェルールが接着固定されていない場合は、素線用裸ファイバアダプタを取り付けることにより２．５ｍｍフェルールと同様に扱える。参照光入射側フェルールの挿入口は、フェルールの抜き差しのみで光源と結合できるように、２．５ｍｍフェルールはＣ型割ホルダとしている。１．２５ｍｍフェルールはフェルールの金属部を同様にＣ型ホルダで固定する。
参照光の光源としては、具体的には、従来のフェルールのみを測定する光ファイバライトガイド付光源を利用することができ、これにより参照光を導き、光ファイバ付きフェルール挿入口の反対側に設置して、参照光入射端に投光する構造をもっている。
【００１７】
第１の発明は、光ファイバ付き単心フェルールを載置するＶブロックの上でフェルールを軸回りに回転させ、偏心量を測定する方法において、光ファイバ付きフェルールに参照光を入射する際に、参照光入射側ファイバが測定側フェルールの軸回転で捩れないように、光ファイバの剛性力により参照光入射側フェルールが回転できるようにしたことを特徴とする参照光入射方法である。
【００１８】
第２の発明は、光ファイバ付き単心フェルールを載置するＶブロック上でフェルールを軸回りさせ偏心量を測定する装置において、回転軸の中心に参照光入射側フェルールの挿入口を設け、前記回転軸をベアリングで保持し、その参照光入射側フェルールに対向して参照光入射用投光部を設けたことことを特徴とする光ファイバ付き単心フェルールの偏心量測定の参照光入射装置である。
【００１９】
本発明は、光ファイバ付き単心フェルールを載置するＶブロック上でフェルールを軸回りさせ偏心量を測定する方法および装置において、光ファイバが測定側フェルールの軸回転で捩れないように、参照光入射側フェルールを回転できるようにして、光ファイバの捩れが無い状態で、光ファイバ付き単心フェルールの偏心量を測定することを特徴とするものである。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明を図面に基づき実施の形態例を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係る光ファイバ付きフェルール偏心測定の参照光入射装置の一実施例を示す斜視図であって、１〜７、および９、１０は、図７と同様である。６ａは参照光源である投光器、６ｂは参照光ライトガイド系である導光ファイバーケーブルである。
本発明の主要部を第２図に示す。
１１はフェルール固定台上に設けた参照光ライトガイド固定具、１２は参照光ライトガイド固定用止めねじである。光ファイバ付きフェルールの大きさに対応した参照光入射側フェルール固定具１３をフェルール固定台７上に設置し、１４は軸受けホルダ、１５は軸受けベアリング、１６ａは参照光入射側フェルール（２．５ｍｍ）１０ａ用のフェルール挿入口（２．５ｍｍ）、１６ｂは参照光入射側フェルール（１．２５ｍｍ）１０ｂ用のフェルール挿入口（１．２５ｍｍ）、１７は裸ファイバ素線９用の参照光入射素線用裸ファイバアダプタである。
【００２１】
次に、本発明に係る光ファイバ付き単心フェルールの偏心量測定装置を用いたフェルールの偏心量を測定する方法の概略を説明する。
先ず、測定対象の単心フェルールは、光コネクタの種類に応じて、その外径は１．２５ｍｍ、および２．５ｍｍのものがある。
測定項目は、フェルールのファイバー穴偏心量であって、フェルール穴の内径は、１２５μｍであり、その外径基準に対する偏心の程度を測定する（内径値そのものは測定しない。）。
フェルール１０は、第３図に示すように、フェルール本体１０とＳＵＳ鋼製のフランジ１０ｆとからなるものであり、光ケーブルはフランジ１０ｆ側から伸びている。
【００２２】
光ファイバ付き単心フェルールの偏心量を測定する手順の概略を述べると、
（１）フェルールのセット
フェルールをＶブロックに載せ、ストッパ（図示せず）に突き当てて、機械的に位置決めする。（正確に位置決めする必要はない）
図４の１ａに示す。
（２）条件設定（一度合わせておけば毎回設定する必要はない。）
（ａ）フォーカスの調整
光ファイバの導光路をカメラで捕らえ、モニタに写し出される。モニタに写った測定面を見ながらフォーカスを合わせる。
図４の１ｂに示す。
（ｂ）パラメータ設定
測定点の数（通常は４点）など必要に応じたパラメータ設定する。
（３）回転駆動アームをセットする。
図４の１ａに示す。
（４）計測指令
通常の場合の４点（９０°毎）の例で説明する。
計測開始のアイコンボタンを押すと、最初にフェルールの位置を決定するための予備回転をした後、そこに映し出された内径の中心が計測される。
映し出された内径は画像処理により、そのエッジから回帰円演算により中心座標が算出される。第５図に示す。
なお、回帰円演算の代わりに内接円、外接円の演算モードを選択することもできる。
任意の回転位置において、中心座標を測定し、この座標を０°位置とする。
次に９０°回転させて同様に内径の中心を求め、さらに１８０°、２７０°での中心座標を求める。その中心座標の軌跡を描くと第６図のようになる。
４点の位置での中心の測定が終了すると、偏心量が算出される。
４つの中心点から回帰円を演算し、その中心と半径を求める。偏心量はその半径の長さである。
その結果をＣＲＴモニタ画面上に表示する。
測定結果は、プリンタによる印字やファイルに出力される。
【００２３】
測定時に発生する捩れを参照光入射端で逃がすことを目的としたのが今回発明の入射方法である。測定装置の回転と同期を持たせて、入射端をモーターで回転させる先の出願も有用であるが、本発明は、ファイバの捩れの吸収をも利用し、ファイバの剛性による捩れ力が大きくなったときのみ回転し捩れを解消することで充分目的を達することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、測定装置と同期回転させるカセットホルダ回転機構、カセット等を使わずに、光ファイバ付きフェルールの測定中に起こるファイバの捩れを参照光入射端で逃がすことによって、光ファイバの捩れを吸収し、また、ファイバの剛性による捩れ力が大きくなったときでも回転して捩れを解消することができる。そして、光ファイバ付きフェルールの偏心量測定の参照光入射装置は構造も単純で経済的である。また参照光入射側フェルールの挿入も差し込むだけでよく作業性も良い。
以上説明したように，本発明によれば光ファイバ付きフェルールの測定時に発生する捩れを簡単な構造で、しかも経済的な方法で解決した。
このような参照光入射方式の採用でフェルールの偏心量測定装置の活用分野が広がり、光コネクタの特性向上、開発に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ付き単心フェルールの偏心量測定装置の概略を示す斜視図
【図２】本発明の主要部を示した切り欠き斜視図である（実施例）。
【図３】フェルールの計測時のＸＹＺ軸定義を示す説明図である。
【図４】偏心量測定の手順１を示す説明図である。１ａ）フェルールは、Ｖ溝上に載せられ、ローラにより回転させられる、１ｂ）フェルールの内径全体がカメラで捕らえられ、モニタに写し出される。
【図５】偏心量測定の手順２を示す説明図である。写し出された内径は画像処理により中心座標を算出される。
【図６】偏心量測定の手順３を示す説明図である。中心点の軌跡から偏心量を求める。
【図７】一方の光ファイバ付きフェルールをスプリングで固定した従来例の概略斜視図
【図８】従来の単心フェルール偏心量測定装置の全体を示す概略正面図
【図９】従来の単心フェルール偏心量測定装置の改良部分を示す斜視図
【符号の説明】
１ 対物レンズ
２ 顕微鏡・ＣＣＤカメラ
３ Ｖブロック
４ ローラ
５ ローラ４を回転させるモータ
６ 投光部
６ａ 参照光源である投光器
６ｂ 参照光ライトガイド系である導光ファイバーケーブル
７ フェルール固定台
８ フェル−ル固定用スプリングバネ
９ 光ファイバ
１０ フェルール
１０ａ 参照光入射側フェルール
１０ｂ 細い参照光入射側フェルール
１０ｆ フェルールのフランジ
１１ 参照光ライトガイド固定具
１２ 参照光ライトガイド固定用止めねじ
１３ 参照光入射側フェルール固定具
１４ 軸受けホルダ
１５ 軸受けベアリング
１６ａ フェルール挿入口
１６ｂ 細いフェルール挿入口
１７ 参照光入射素線用裸ファイバアダプタ

Claims (2)

1. 光ファイバ付き単心フェルールを載置するＶブロックの上でフェルールを軸回りに回転させて偏心量を測定する方法において、
   光ファイバ付きフェルールに参照光を入射して測定する際に、光ファイバが測定側フェルールの軸回転で捩れないように、光ファイバの剛性による捩れの力により参照光入射側フェルールが回転できるようにしたことを特徴とする光ファイバ付き単心フェルールの偏心量測定の参照光入射方法。
2. 光ファイバ付き単心フェルールを載置するＶブロックの上でフェルールを軸回りに回転させて偏心量を測定する装置において、
   光源系の投光部と、
   測定系の顕微鏡の対物レンズの前面に形成したＶブロックと、
   参照光入射側光ファイバ付きフェルールを保持する保持具とを設置し、
   該保持具は、フェルール固定台上に、
   回転軸の中心に参照光入射側フェルールの挿入口を設け、前記回転軸をベアリングで保持した参照光入射側フェルール固定具を設け、
   さらに、その参照光入射側フェルールに対向して参照光入射用光源からの投光部を固定する参照光ライトガイド固定具を設けたことにより、
   光ファイバの剛性による捩れの力によって参照光入射側フェルールが回転できるようにしたことを特徴とする光ファイバ付き単心フェルールの偏心量測定の参照光入射装置。

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