JP5235393B2 - 顕微干渉計クランプ部の傾き較正方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバコネクタ用のフェルール、特に、先端面が球面となるように形成された球面研磨フェルールや斜め球面研磨フェルールの先端面の頂点偏心量（「球面偏心量」とも称される）を測定し得る顕微干渉計において、フェルールを保持するクランプ部の測定光軸に対する傾きを較正するための顕微干渉計クランプ部の傾き較正方法に関する。

球面研磨フェルールの頂点偏心量は、フェルール先端面の中心点（フェルール中心軸と先端面との交点）と、光軸に垂直な平面に対してのフェルール先端面の頂点（「球面頂上」や「曲率頂点」等とも称される）との距離を表すものであり、また、斜め球面研磨フェルールの球面偏心量は、フェルール先端面の中心点と、角度基準面に対するフェルール先端面の頂点との距離を表すものである。

従来、このようなフェルールの頂点偏心量を測定するために顕微干渉計が用いられている。顕微干渉計による測定によれば、フェルール先端面の位相情報を担持した物体光（先端面からの戻り光）と、参照基準面から反射された参照光とを干渉させて得られる干渉縞画像を解析することにより、フェルール先端面の中心点および頂点の位置を特定し、これにより頂点偏心量を求めることができる。

このような顕微干渉計は、測定対象となるフェルールを所定の測定位置に保持するためのクランプ部（具体的には、フェルールを高精度に把持するクランプ器具と、該クランプ器具を保持する保持台、および該保持台の傾きを調整するための２軸傾き調整ステージ等からなる）を備えており、測定対象となるフェルールの種類に応じて、顕微干渉計の測定光軸に対する該クランプ部の傾きを設定し得る（具体的には、２軸傾き調整ステージにより、保持台に保持されたクランプ器具の中心軸の傾きを設定する）ようになっている。

すなわち、顕微干渉計においては、測定対象となるフェルールの先端面の中心点において該先端面と接する平面が、顕微干渉計の測定光軸と略垂直となるように設置する必要があるため、球面研磨フェルールを測定する場合には、フェルールの中心軸と顕微干渉計装置の測定光軸とが互いに平行となるように、一方、斜め研磨フェルールを測定する場合には、斜め研磨フェルールの中心軸が顕微干渉計の測定光軸に対して所定の角度（斜め研磨角度に相当する角度）だけ相対的に傾斜するように、クランプ部の傾きを調整する必要がある。

このようなクランプ部の傾きの設定方法としては、先端面が極めて高精度に形成された基準フェルール（頂点偏芯量が０とされるもの）をクランプ部にセットし、該基準フェルールの先端面からの戻り光と参照光とにより形成される干渉縞が所定の縞状態（基準フェルール先端面の中心点を中心とした同心円状の縞状態）となるように、クランプ部の傾きを調整する方法が知られている（下記特許文献１参照）。

特開２００５−７０１０３号公報

上述のようなクランプ部の傾き調整は、これまでメーカ側において一元的になされていた。すなわち、ユーザ側に出荷される際の初期設定は勿論のこと、使用期間や使用回数等に応じて狂いが生じることを考慮して定期的にクランプ部の傾きを較正する場合にも、顕微干渉計をメーカ側に送り返して調整が行われているのが実情である。

その要因として、測定精度に係るトレーサビリティ体系の確立が挙げられる。すなわち、メーカとしては、製造した各々の顕微干渉計について同一レベルの測定精度を保証することが求められるため、測定精度に係るトレーサビリティ体系の大元の基準については、その数をなるべく限定することが好ましい。クランプ部の傾き調整に関しては、その大元の基準となるのが上述の基準フェルールである。

しかしながら、光学系のアライメント調整とは異なり、クランプ部の傾き調整は技術的にそれ程難しいものではなく、基準フェルールさえあれば、ユーザ側においても十分実施することが可能なものである。また、ユーザによっては、１つの顕微干渉計により、球面研磨フェルールと斜め研磨フェルールの両方を測定する場合もあり、球面研磨フェルールを測定する場合と斜め研磨フェルールを測定する場合とで、クランプ部の傾きを択一的に変更する必要がある。従来、このようなクランプ部の傾きの択一的な変更は、具体的には、上述のクランプ器具の保持台を交換することにより対応し得るようになっているが、交換を繰り返す度に、予め設定された傾き（具体的には、２軸傾き調整ステージの設定角度）に狂いが生じる虞も増すため、傾き較正もより頻繁に行う必要が生じる。このため、顕微干渉計が普及するに従って、クランプ部の傾きの較正については、ユーザ側で行えるようにしたいという要望が高まっている。

このような要望に応えるべく、各ユーザに対し、クランプ部の傾き較正を実施するための基準フェルールを配布することも考えられる。しかしながら、先端面が極めて高精度に形成される基準フェルールは製造が困難なため高価であり、このような基準フェルールを各ユーザに配布することはコスト面から見て実現性が低い。また、クランプ部の傾き調整の大元の基準となるべき基準フェルールをユーザ毎に配布することは、クランプ部の傾き調整精度に係るトレーサビリティ体系の確立という観点からも問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、製造された各々の顕微干渉計においてクランプ部の傾き較正を容易に行うことができ、かつクランプ部の傾き調整精度に係るトレーサビリティ体系を確立し得る顕微干渉計クランプ部の傾き較正方法を提供することを目的とする。

本発明に係る顕微干渉計クランプ部の傾き較正方法は、光ファイバコネクタ用のフェルールを保持するクランプ部と、該クランプ部に保持された前記フェルールの先端面に測定光を照射し、該先端面からの戻り光と参照光との光干渉により、該先端面の位相情報を担持した干渉縞画像を得る干渉計測部と、を備えた較正対象としての被較正顕微干渉計において、測定光軸に対する前記クランプ部の傾きを較正するためのものであって、
まず、前記被較正顕微干渉計の基準となる標準顕微干渉計において、該被較正顕微干渉計により測定すべきフェルールの基準となる基準フェルールを用いて、該標準顕微干渉計の測定光軸に対する該標準顕微干渉計のクランプ部の傾きを較正し、
次に、前記測定すべきフェルールと同一タイプの副基準フェルールを、傾き較正後の前記標準顕微干渉計のクランプ部に保持せしめ、該標準顕微干渉計により、該保持状態における該副基準フェルールの先端面の位相情報を担持した基準干渉縞画像を得、該基準干渉縞画像に基づき該副基準フェルールの先端面の頂点偏心量を測定し、該測定された値を該副基準フェルールの固有頂点偏心量の値として該副基準フェルールに付し、
次いで、前記固有頂点偏心量の値が付された前記副基準フェルールを、前記被較正顕微干渉計の前記クランプ部に保持せしめ、該被較正顕微干渉計により、該保持状態における該副基準フェルールの先端面の位相情報を担持した較正用干渉縞画像を得、該較正用干渉縞画像に基づき該副基準フェルールの先端面の擬似頂点と該先端面の中心点との位置のずれ量を測定し、該ずれ量と前記固有頂点偏心量との差に基づき、該被較正顕微干渉計の前記測定光軸に対する前記クランプ部の傾き較正を行うことを特徴とする。

本発明において、前記固有頂点偏心量は、前記基準干渉縞画像上に設定した第１の２次元直交座標系における２つの座標軸の各方向別の頂点偏心量として把握し、
前記ずれ量は、前記較正用干渉縞画像上において前記第１の２次元直交座標系と対応するように設定した第２の２次元直交座標系における２つの座標軸の各方向別のずれ量として把握し、
前記被較正顕微干渉計における前記傾き較正は、前記各方向別のずれ量と前記各方向別の頂点偏心量との差に基づき、前記第２の２次元直交座標系における前記２つの座標軸の各方向別に順次行うことが好ましい。

本発明に係る顕微干渉計クランプ部の傾き較正方法では、較正対象となる被較正顕微干渉計の基準となる標準顕微干渉計のクランプ部の傾き較正は、基準フェルールを用いて行い、被較正顕微干渉計のクランプ部の傾き較正は、傾き較正後の標準顕微干渉計により固有頂点偏心量の値が付された副基準フェルールを用いて行うので、以下のような作用効果を奏する。

すなわち、副基準フェルールは、傾き較正後の標準顕微干渉計により固有頂点偏心量の値が付されることを前提として作製されるものなので、先端面の形状精度に対する要求レベルが低く、先端面の形状精度に対する要求レベルが極めて高い基準フェルールと比較して、作製コストを大幅に抑えることが可能となる。したがって、製造された各々の顕微干渉計に対して、それぞれ副基準フェルールを付属させることができ、この副基準フェルールを用いることにより、各々の顕微干渉計においてクランプ部の傾き較正を容易に行うことが可能となる。

また、各々の副基準フェルールは、基準フェルールを用いて傾き較正がなされた標準顕微干渉計により、固有頂点偏心量の値がそれぞれ付されたものであるので、各々の顕微干渉計におけるクランプ部の傾き調整精度に係るトレーサビリティ体系を確立することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は一実施形態に係る標準顕微干渉計の概略図（同図（ａ）は標準顕微干渉計のクランプ部の傾き較正をする際の状態を示し、同図（ｂ）は副基準フェルールの頂点偏心量の値が付される際の状態を示している）であり、図２は一実施形態に係る較正対象となる顕微干渉計（被較正顕微干渉計）の概略図（被較正顕微干渉計のクランプ部の傾き較正をする際の状態を示している）である。また、図３は基準フェルールを備えてなる傾き較正用標準体の概略図（同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図）であり、図４は副基準フェルールを備えてなる傾き較正用治具の概略図（同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図）である。

図１に示す標準顕微干渉計１０は、図２に示す被較正顕微干渉計１０Ａの基準（標準）となるものであり、光ファイバコネクタ用のフェルール（図３に示す基準フェルール４１および図４に示す副基準フェルール５１を含む）を保持するクランプ部２０と、該クランプ部２０に保持されたフェルールの先端面に測定光を照射し、該先端面からの戻り光と参照光との光干渉により、該先端面の位相情報を担持した干渉縞画像を得る干渉計測部３０とを備えてなる。

また、上記クランプ部２０は、フェルールの先端部分を高精度に把持し得るように構成されたクランプ器具２１と、該クランプ器具２１を保持する保持台２２と、該保持台２２が載置固定された２軸傾き調整ステージ２３とを備えてなり、該２軸傾き調整ステージ２３によりクランプ部２０の傾き（標準顕微干渉計１０の測定光軸３１に対するクランプ部２０の中心軸２４の傾き）を調整し得るように構成されている。

図２に示す被較正顕微干渉計１０Ａは、上記標準顕微干渉計１０と同様に構成されている。すなわち、フェルールを保持するクランプ部２０Ａと、該クランプ部２０Ａに保持されたフェルールの先端面に測定光を照射し、該先端面からの戻り光と参照光との光干渉により、該先端面の位相情報を担持した干渉縞画像を得る干渉計測部３０Ａとを備えてなり、上記クランプ部２０Ａは、フェルールの先端部分を高精度に把持し得るように構成されたクランプ器具２１Ａと、該クランプ器具２１Ａを保持する保持台２２Ａと、該保持台２２Ａが載置固定された２軸傾き調整ステージ２３Ａとを備えてなり、該２軸傾き調整ステージ２３Ａによりクランプ部２０Ａの傾き（被較正顕微干渉計１０Ａの測定光軸３１Ａに対するクランプ部２０Ａの中心軸２４Ａの傾き）を調整し得るように構成されている。

図３に示す傾き較正用標準体４０は、被較正顕微干渉計１０Ａにより測定すべきフェルール（図示略）の基準（標準）となる基準フェルール４１（その先端面４４が極めて高精度に形成され、頂点偏心量が無いとみなせるもの）を保持する保持部４２と、該保持部４２に形成された凹状の回転規制部４３（その中心軸４６が基準フェルール４１の中心軸４５と平行となるように形成されている）とを備えてなる。

上記回転規制部４３は、傾き較正用標準体４０を標準顕微干渉計１０にセットした際に、クランプ部２０に設けられた凸状の係合部（図示略）と係合することにより、基準フェルール４１がその中心軸４５回りに回転することを規制するとともに、基準フェルール４１の先端面４４が上記クランプ部２０の中心軸２４（図１参照）に対して所期の回転位置を取り得るように構成されている。

図４に示す傾き較正用治具５０は、基準フェルール４１が副基準フェルール５１となっている点を除き、上記傾き較正用標準体４０と同様に構成されている。すなわち、副基準フェルール５１を保持する保持部５２と、該保持部５２に形成された凹状の回転規制部５３（その中心軸５６が副基準フェルール５１の中心軸５５と平行となるように形成されている）とを備えてなり、上記回転規制部５３は、傾き較正用治具５０を標準顕微干渉計１０および被較正顕微干渉計１０Ａにセットした際に、これらの各クランプ部２０，２０Ａに設けられた凸状の係合部（図示略）と係合することにより、副基準フェルール５１がその中心軸５５回りに回転することを規制するとともに、副基準フェルール５１の先端面５４が各クランプ部２０，２０Ａの各中心軸２４，２４Ａに対して所期の回転位置を取り得るように構成されている。

なお、図１に示す標準顕微干渉計１０および図２に示す被較正顕微干渉計１０Ａは、前掲の特許文献１に記載された顕微干渉計装置と同様に構成されたものであり、クランプ部２０，２０Ａおよび干渉計測部３０，３０Ａのより詳細な構成については、特許文献１の記載を参照されたい。

以下、本発明の一実施形態に係る顕微干渉計クランプ部の傾き較正方法について説明する。図５は副基準フェルールの固有頂点偏心量を測定する際の干渉縞画像（基準干渉縞画像）の一例を示す図であり、図６は副基準フェルール先端面の擬似頂点と中心点との位置のずれ量を測定する際の干渉縞画像（較正用干渉縞画像）の一例を示す図である。

まず、図１（ａ）に示すように、標準顕微干渉計１０のクランプ部２０に傾き較正用標準体４０をセットし、該クランプ部２０の傾きを較正する。この傾き較正は、例えば、標準顕微干渉計１０により得られた、基準フェルール４１の先端面４４の位相情報を担持した干渉縞画像を観察しながら、上記先端面４４の中心点（得られた干渉縞画像から判断する）を中心とした同心円状の干渉縞が形成されるまで、２軸傾き調整ステージ２３を用いて行われる。

次に、図１（ｂ）に示すように、傾き較正用治具５０の副基準フェルール５１を傾き較正後の標準顕微干渉計１０のクランプ部２０に保持せしめ、標準顕微干渉計１０により、この保持状態における副基準フェルール５０の先端面５４の位相情報を担持した基準干渉縞画像６０（図５参照）を得る。そして、この基準干渉縞画像６０に基づき副基準フェルール５１の先端面５４の頂点偏心量を測定し、該測定された値を該副基準フェルール５１の固有頂点偏心量の値として該副基準フェルール５１に付す。

なお、上記頂点偏心量（固有頂点偏心量）は、副基準フェルール５１の先端面５４の頂点５７（基準干渉縞画像６０上に形成される同心状の干渉縞の中心として求められる）と該先端面５４の中心点５８との距離として表されるものであるが、本実施形態では、基準干渉縞画像６０上に第１の２次元直交座標系６１を設定し、該第１の２次元直交座標系６１における２つの座標軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の各方向別の頂点偏心量Ｌ_Ｘ１，Ｌ_Ｙ１（中心点５８を基準として頂点５７が２つの座標軸の正の向きに離れている場合を正の値とする）として把握する（２つの座標軸の各方向は、傾き較正用治具５０における副基準フェルール５１の中心軸５５と、回転規制部５３の中心軸５６との位置関係に基づき設定される）。

次いで、図２に示すように、固有頂点偏心量（各方向別の頂点偏心量Ｌ_Ｘ１，Ｌ_Ｙ１）の値が付された副基準フェルール５１を、被較正顕微干渉計１０Ａのクランプ部２０Ａに保持せしめ、該被較正顕微干渉計１０Ａにより、この保持状態における副基準フェルール５０の先端面５４の位相情報を担持した較正用干渉縞画像７０（図６参照）を得る。そして、この較正用干渉縞画像７０に基づき副基準フェルール５１の先端面５４の擬似頂点５９（較正用干渉縞画像７０上に形成される同心状の干渉縞の中心として求められる）と中心点５８との位置のずれ量を測定し、該ずれ量と上記固有頂点偏心量との差に基づき、被較正顕微干渉計１０Ａの測定光軸３１Ａに対するクランプ部２０Ａの傾きを較正する。

具体的には、本実施形態では、較正用干渉縞画像７０上に第２の２次元直交座標系７１を設定し、上記ずれ量を、この第２の２次元直交座標系７１における２つの座標軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の各方向別のずれ量Ｌ_Ｘ２，Ｌ_Ｙ２（中心点５８を基準として擬似頂点５９が２つの座標軸の正の向きに離れている場合を正の値とする）として把握する（２つの座標軸の各方向は、上記第１の２次元直交座標系６０における２つの座標軸の向きと一致するように設定される）。そして、上記各方向別の頂点偏心量Ｌ_Ｘ１，Ｌ_Ｙ１と、上記各方向別のずれ量Ｌ_Ｘ２，Ｌ_Ｙ２との差を求め、この差が、第２の２次元直交座標系７１における２つの座標軸の各方向別に順次無くなるように（例えば、Ｘ軸方向の差Ｌ_Ｘ１−Ｌ_Ｘ２を０とした後、Ｙ軸方向の差Ｌ_Ｙ１−Ｌ_Ｙ２を０とする）ように、クランプ部２０Ａの傾きを較正する。

なお、上記擬似頂点５９とは、傾き較正前のクランプ部２０Ａに保持された副基準フェルール５１の先端面５４において、測定光軸３１Ａに垂直な平面に対する頂点を意味するものであり、上記頂点５７とは異なる。すなわち、頂点５７とは、副基準フェルール５１の中心軸５５と測定光軸３１Ａ（３１）とが互いに平行となった状態における、測定光軸３１Ａに垂直な平面に対する先端面５４の頂点であり、１つの副基準フェルール５１において、中心点５８に対する相対位置が唯一つに確定されるものである。これに対し、擬似頂点５９は、副基準フェルール５１の中心軸５５と測定光軸３１Ａとの傾きが変化するのに従って、中心点５８に対する相対位置が変化するものである。ただし、測定光軸３１Ａに対する副基準フェルール５１の中心軸５５の傾き（方向および角度）が１つに決まれば中心点５８に対する相対位置（方向および距離）も１つに決まるものである。したがって、上記各方向別の頂点偏心量Ｌ_Ｘ１，Ｌ_Ｙ１と、上記各方向別のずれ量Ｌ_Ｘ２，Ｌ_Ｙ２との差が無くなるようにクランプ部２０Ａの傾きを較正することにより（このとき、擬似頂点５９は頂点５７と一致する）、クランプ部２０Ａの傾きを適正な状態（副基準フェルール５１の中心軸５５と測定光軸３１Ａとを互いに平行となる状態）に設定することが可能となる。

本実施形態によれば、先端面の形状精度に対する要求レベルが極めて高い基準フェルール４１と比較して、作製コストを大幅に抑えることが可能な副基準フェルール５１を用いて、被較正顕微干渉計１０Ａのクランプ部２０Ａの傾き較正を行うことができるので、製造された各被較正顕微干渉計１０Ａに対して固有頂点偏心量の値がそれぞれ付された副基準フェルール５１を備えた傾き較正用治具５０を付属させることができ、この傾き較正用治具５０を用いることにより、各ユーザ側において、各々の被較正顕微干渉計１０Ａのクランプ部２０Ａの傾き較正を容易に行うことが可能となる。

また、各々の副基準フェルール５１は、基準フェルール４１を用いて傾き較正がなされた標準顕微干渉計１０により、固有頂点偏心量の値がそれぞれ付されたものであるので、各々の被較正顕微干渉計１０Ａにおけるクランプ部２０Ａの傾き調整精度に係るトレーサビリティ体系を確立することも可能となる。

なお、上記実施形態は、球面研磨フェルールの測定に用いられる顕微干渉計への適用を前提としたもので、基準フェルール４１および副基準フェルール５１が共に球面研磨タイプのものであるが、本発明は斜め球面研磨フェルールを測定し得る顕微干渉計に対しても適用することが可能である。その場合は、基準フェルールおよび副基準フェルールを斜め球面研磨タイプのものとすればよい。

一実施形態に係る標準顕微干渉計の概略図 一実施形態に係る被較正顕微干渉計の概略図 基準フェルールを備えてなる傾き較正用標準体の概略図 副基準フェルールを備えてなる傾き較正用治具の概略図 基準干渉縞画像の一例を示す図 較正用干渉縞画像の一例を示す図

符号の説明

１０ 標準顕微干渉計
１０Ａ 被較正顕微干渉計
２０，２０Ａ クランプ部
２１，２１Ａ クランプ器具
２２，２２Ａ 保持台
２３，２３Ａ ２軸傾き調整ステージ
２４，２４Ａ （クランプ部の）中心軸
３０，３０Ａ 干渉計測部
３１，３１Ａ 測定光軸
４０ 傾き較正用標準体
４１ 基準フェルール
４２，５２ 保持部
４３，５３ 回転規制部
４４ （基準フェルールの）先端面
４５ （基準フェルールの）中心軸
４６，５６ （回転規制部の）中心軸
５０ 傾き較正用治具
５１ 副基準フェルール
５４ （副基準フェルールの）先端面
５５ （副基準フェルールの）中心軸
５７ 頂点
５８ 中心点
５９ 擬似頂点
６０ 基準干渉縞画像
６１ 第１の２次元直交座標系
７０ 較正用干渉縞画像
７１ 第２の２次元直交座標系
Ｌ_Ｘ１，Ｌ_Ｙ１ 各方向別の頂点偏心量
Ｌ_Ｘ２，Ｌ_Ｙ２ 各方向別のずれ量

Claims (2)

1. 光ファイバコネクタ用のフェルールを保持するクランプ部と、該クランプ部に保持された前記フェルールの先端面に測定光を照射し、該先端面からの戻り光と参照光との光干渉により、該先端面の位相情報を担持した干渉縞画像を得る干渉計測部と、を備えた較正対象としての被較正顕微干渉計において、測定光軸に対する前記クランプ部の傾きを較正するための顕微干渉計クランプ部の傾き較正方法であって、
   まず、前記被較正顕微干渉計の基準となる標準顕微干渉計において、該被較正顕微干渉計により測定すべきフェルールの基準となる基準フェルールを用いて、該標準顕微干渉計の測定光軸に対する該標準顕微干渉計のクランプ部の傾きを較正し、
   次に、前記測定すべきフェルールと同一タイプの副基準フェルールを、傾き較正後の前記標準顕微干渉計のクランプ部に保持せしめ、該標準顕微干渉計により、該保持状態における該副基準フェルールの先端面の位相情報を担持した基準干渉縞画像を得、該基準干渉縞画像に基づき該副基準フェルールの先端面の頂点偏心量を測定し、該測定された値を該副基準フェルールの固有頂点偏心量の値として該副基準フェルールに付し、
   次いで、前記固有頂点偏心量の値が付された前記副基準フェルールを、前記被較正顕微干渉計の前記クランプ部に保持せしめ、該被較正顕微干渉計により、該保持状態における該副基準フェルールの先端面の位相情報を担持した較正用干渉縞画像を得、該較正用干渉縞画像に基づき該副基準フェルールの先端面の擬似頂点と該先端面の中心点との位置のずれ量を測定し、該ずれ量と前記固有頂点偏心量との差に基づき、該被較正顕微干渉計の前記測定光軸に対する前記クランプ部の傾き較正を行うことを特徴とする顕微干渉計クランプ部の傾き較正方法。
2. 前記固有頂点偏心量は、前記基準干渉縞画像上に設定した第１の２次元直交座標系における２つの座標軸の各方向別の頂点偏心量として把握し、
   前記ずれ量は、前記較正用干渉縞画像上において前記第１の２次元直交座標系と対応するように設定した第２の２次元直交座標系における２つの座標軸の各方向別のずれ量として把握し、
   前記被較正顕微干渉計における前記傾き較正は、前記各方向別のずれ量と前記各方向別の頂点偏心量との差に基づき、前記第２の２次元直交座標系における前記２つの座標軸の各方向別に順次行うことを特徴とする請求項１記載の顕微干渉計クランプ部の傾き較正方法。

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