JP6162627B2 - 端面観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、光コネクタの端面状態を観察する端面観察装置に関する。

光通信において、光コネクタは各種ネットワーク装置や光ファイバ間を接続するための必要不可欠な部品であり、光コネクタでの損失を低減することは良好な光通信を実現する上で非常に重要である。光コネクタにおける損失要因は主に、コネクタ端面におけるゴミ、異物の付着や汚れである。そのため光コネクタの接続時にはコネクタ端面の清掃や観察が重要な作業になっている。

具体的に、光コネクタは、雄コネクタであるプラグと、雌コネクタでありネットワーク装置などでプラグの差し込み口となるレセプタクルとから構成されている。従来から、上記プラグと上記レセプタクルの夫々について、清掃や観察を行うためのクリーナや端面観察装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、レセプタクル内のコネクタ端面用のクリーナテープを備えたクリーナが開示されている。また、特許文献２には、レセプタクル内のコネクタ端面の観察装置が開示されている。コネクタ接続等を行う際には、このような装置を使用して光コネクタの清掃作業と観察作業が行われている。

特開２００４−２１９６０２号公報 特開平１０−１９７２８号公報

しかしながら、上述したような従来の清掃装置と観察装置とは別装置で提供されることが一般的であったため、夫々の装置を別箇に用意し、それらを適宜交換しながら使い分けて清掃作業と観察作業を行っていた。そのため作業の繁雑さが避けられないという課題があった。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、操作し易く、且つ作業時間を短縮することが可能な端面観察装置を提供することにある。

本発明に係る端面観察装置は、透明部材と、前記透明部材上に設けられ、観察対象物の端面を操作するための構造体と、前記透明部材を介して前記観察対象物の端面に照射する光を発生させる光源と、前記透明部材を介して前記観察対象物の端面の像を受像する撮像素子と、前記透明部材と前記撮像素子との間の光軸上に設けられ入射した光の一部を反射し、一部を透過させる光学素子と、前記透明部材と前記光学素子との間の光軸上に設けられたレンズとを有し、前記光源と前記撮像素子とは、夫々前記光学素子からの光学的距離が等しい位置に配置され、前記構造体は、前記観察対象物の端面を清掃するためのクリーニング機構を含むことを特徴とする。

上記端面観察装置において、前記透明部材に対して光学的に共役の位置にあることを特徴とする。

上記端面観察装置において、前記撮像素子と前記光学素子との間に、アイリス、波長フィルタ、および偏波フィルタの少なくとも一つを更に有してもよい。

上記端面観察装置において、前記光源と前記光学素子との間に、アイリス、波長フィルタ、および偏波フィルタの少なくとも一つを更に有してもよい。

上記端面観察装置において、前記光学素子は、ハーフミラーまたはビームスプリッタであってもよい。

上記端面観察装置において、前記光学素子は、反射面と透過面とが非平行のハーフミラーであってもよい。

上記端面観察装置において、前記光学素子はビームスプリッタであって、前記ビームスプリッタは、前記光源に対向する透過面と当該透過面を介して入射する光の一部を反射する反射面との相対角度が４５度ではないとしてもよい。

本発明によれば、例えば清掃装置と観察装置とを一体化することができるので、操作し易く、且つ作業時間を短縮することが可能な端面観察装置を実現することができる。

本発明の実施形態１に係る端面観察装置の構成を示す図である。 端面観察装置におけるクリーニング機構の具体的な構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る端面観察装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係る端面観察装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態４に係る端面観察装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態５に係る端面観察装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態６に係る端面観察装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態７に係る端面観察装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態８に係る端面観察装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態９に係る端面観察装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態１０に係る端面観察装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
≪実施の形態１≫
図１に、本発明の実施形態１に係る端面観察装置の構成を示す。
端面観察装置１００は、観察対象物としての光コネクタ１０の接続端面（コネクタ中央の光ファイバの端面）１０Ａを観察するための観察機構と光コネクタ１０の接続端面１０Ａを操作するための構造体とが一体化した構造を有する。以下では、上記構造体が、光コネクタ１０の接続端面１０Ａを清掃するためのクリーニング機構１３である場合を一例として、説明する。

具体的に、端面観察装置１００は、図１に示されるように、透明部材１２、クリーニング機構１３、結像用レンズ１４、撮像素子１５、光源１６、およびハーフミラー１７を備える。特に制限されないが、端面観察装置１００は、例えば筒状の筐体１１内に、上述の透明部材１２や撮像素子１５等の機能素子が配置された構造を有する。

透明部材１２は、光源１６からハーフミラー１７を介して照射された光を透過し、且つ接続端面１０Ａからの光を透過する材料から構成される。透明部材１２は、例えばレンズである。また、透明部材１２は、クリーニング機構１３を支持する機能も備えている。

クリーニング機構１３としては、例えば、特許文献１に示されるような、光コネクタ１０の中央にある光ファイバの端面１０Ａにクリーニングテープを押しつけ、端面内の所定の方向に摺動させる構造を有するものを例示することができる。

図２に、クリーニング機構１３の具体的な構成例を示す。図２の（Ａ）には、端面観察装置１００におけるクリーニング機構１３が設けられた先端部の断面が模式的に示されており、図２の（Ｂ）には、端面観察装置１００におけるクリーニング機構１３が設けられた先端部を正面（接続端面１０Ａ側）から見た図が模式的に示されている。

クリーニング機構１３は、例えば、透明部材１２上に設けられた摺動ガイド２０２を覆うように配置されたクリーニングテープ２０１と、クリーニングテープ２０１を摺動ガイド２０２に従って摺動させる摺動機構（図示せず）とから構成される。クリーニングテープ２０１は、例えば、端面内の所定の方向（例えば図２の（Ｂ）の矢印の方向）に摺動する。摺動ガイド２０２は、例えばコネクタ端部において光コネクタ１０の接続端面１０Ａの径より細径となるように透明部材１２上に形成されている。なお、図２には、クリーニングテープ２０１と摺動ガイド２０２の一部のみが図示されており、詳細は図示されていない。

光コネクタ１０の接続端面１０Ａをクリーニングする際には、クリーニングテープ２０１を透明部材１２と共に接続端面１０Ａに押し付け、クリーニングテープ２０１を摺動ガイド２０２に従って摺動させることで、接続端面１０Ａに付着した異物を除去する。

ハーフミラー１７は、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる光学素子である。ハーフミラー１７による反射光と透過光との割合は、例えば１対１である。

撮像素子１５は、光学系（透明部材１２、結像用レンズ１４、およびハーフミラー１７）を介して光コネクタ１０の接続端面１０Ａの像を撮像し、接続端面１０Ａの画像を生成するものである。撮像素子１５は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などを用いて構成することができる。

光源１６は、透明部材１２を介して接続端面１０Ａに照射する光を発生させる。光源１６としては、例えばＬＥＤや半導体レーザを例示することができる。

端面観察装置１００において、撮像素子１５は、結像用レンズ１４の光軸上に配置され、光源１６は、例えばハーフミラー１７から、結像用レンズ１４の光軸に直交する方向に離間して配置される。これにより、光源１６から発生した光は、ハーフミラー１７により光コネクタ１１に導かれ、光コネクタ１１からの光はハーフミラー１７により撮像素子１５に導かれる。

ここで、ハーフミラー１７と撮像素子１５との間の距離Ｄ１と、ハーフミラー１７と光源１６との間の距離Ｄ２とが光学的に等しい。また、透明部材１２を一端（前端部）とし、結像用レンズ１４を他端（後端部）とする光学系において、撮像素子１５は上記後端部の焦点位置に配置され、光源１６は、ハーフミラー１７を介した上記後端部の焦点位置に配置される。

すなわち、光源１６およびハーフミラー１７は、撮像素子１５の近傍において、光源１６と撮像素子１５とが透明部材１２に対して光学的に共役の位置関係となるように配置される。

したがって、上記光学系の前端部の焦点位置に光コネクタ１０の接続端面１０Ａを配置すれば、光コネクタ１０の端面１０Ａ、撮像素子１５、および光源１６が光学的に共役な位置関係となり、端面観察装置１００は共焦点光学系を実現する。

上記の光学系によれば、光は以下のように伝搬する。例えば、光源１６から発生した光は、ハーフミラー１７で反射し、結像用レンズ１４および透明部材１２を透過して光コネクタ１０の接続端面１０Ａに照射される。一方、光コネクタ１０の接続端面１０Ａからの光は、透明部材１２のクリーニングテープ２０１のない部分、結像用レンズ１４、ハーフミラー１７の順に透過し、撮像素子１５の撮像面に結像する。

以上、実施の形態１に係る端面観察装置によれば、清掃装置と観察装置とを一体化することができるので、光コネクタの接続時等において、操作し易く、且つ作業時間を短縮することが可能となる。

また、光源１６および撮像素子１５を透明部材１２に対して光学的に共役の位置に設けることにより、撮像素子１５の撮像面と光源１６とを近接させることができる。これにより、例えば撮像素子１５に電源を供給する電源部（図示せず）と光源１６とを集約化でき、端面観察装置の小型化を図ることができる。

更に、端面観察装置１００によれば、光コネクタ１０の端面１０Ａ、撮像素子１５、および光源１６を光学的に共役な位置関係に配置することにより、接続端面１０Ａのより鮮明な像を得ることができる。

≪実施の形態２≫
図３に、実施の形態２に係る端面観察装置の構成を示す。
同図に示される端面観察装置１０１は、ハーフミラー１７と撮像素子１５との間に光量調整機構を備える点で実施の形態１に係る端面観察装置１００と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１００と同様である。以下の説明においては、実施の形態１に係る端面観察装置１００と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。

端面観察装置１０１は、ハーフミラー１７と撮像素子１５との間に、光量調整機構（以下、「アイリス」と称する。）１８を備える。これにより、通常の経路（光路９）とは異なる経路から撮像素子１５に入射する光（迷光）を除去することができる。

以上、実施の形態２に係る端面観察装置によれば、実施の形態１に係る端面観察装置１００と同様に、小型化を図ることができる。また、上記のようにアイリス１８を設けることにより迷光を除去することができるので、撮像素子１５によって生成される画像の品質を向上させることができる。

≪実施の形態３≫
図４に、実施の形態３に係る端面観察装置の構成を示す。
同図に示される端面観察装置１０２は、ハーフミラー１７と光源１６との間に光量調整機構を備える点で実施の形態２に係る端面観察装置１０１と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０１と同様である。以下の説明においては、実施の形態２に係る端面観察装置１０１と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。

端面観察装置１０２は、ハーフミラー１７と光源１６との間に、アイリス１９を備える。これにより、ハーフミラー１７に入射される不要な光がアイリス１９によって除去されるので、ハーフミラー１７の裏面での反射によって撮像素子１５に入射する迷光を低減することができる。

以上、実施の形態３に係る端面観察装置によれば、撮像素子１５によって生成する画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態４≫
図５に、実施の形態４に係る端面観察装置の構成を示す。
同図に示される端面観察装置１０３は、アイリス１８と撮像素子１５との間に波長フィルタ２０を備える点で実施の形態３に係る端面観察装置１０２と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０２と同様である。以下の説明においては、実施の形態３に係る端面観察装置１０２と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。

端面観察装置１０３は、アイリス１８と撮像素子１５との間に、波長フィルタ２０を備える。波長フィルタ２０は、所定の波長範囲の光を透過し、それ以外の波長範囲の光を吸収または反射する光学フィルタである。これによれば、通常の経路とは異なる角度で撮像素子１５に入射する光線を除去することができるので、透明部材１２と結像用レンズ１４で生じる色収差によるボケを改善できる。

以上、実施の形態４に係る端面観察装置によれば、上記のように波長フィルタ２０を設けることにより色収差によるボケを改善することが可能となり、撮像素子１５によって生成する画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態５≫
図６に、実施の形態５に係る端面観察装置の構成を示す。
同図に示される端面観察装置１０４は、アイリス１９と光源１６との間に波長フィルタ２１を備える点で実施の形態４に係る端面観察装置１０３と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０３と同様である。以下の説明においては、実施の形態４に係る端面観察装置１０３と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。

端面観察装置１０４は、アイリス１９と光源１６との間に、波長フィルタ２１を備える。波長フィルタ２１は、波長フィルタ２０と同様に、所定の波長範囲の光を透過し、それ以外の波長範囲の光を吸収または反射する光学フィルタである。これによれば、通常の経路とは異なる角度で撮像素子１５に入射する光線を更に除去することが可能となり、色収差によるボケを更に改善できる。

以上、実施の形態５に係る端面観察装置によれば、上記のように波長フィルタ２０、２１を設けることにより、色収差によるボケをより一層改善することが可能となり、撮像素子１５によって生成される画像の品質を更に向上させることできる。

≪実施の形態６≫
図７に、実施の形態６に係る端面観察装置の構成を示す。
同図に示される端面観察装置１０５は、撮像素子１５の近傍に遮光壁２２を備える点で実施の形態５に係る端面観察装置１０４と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０５と同様である。以下の説明においては、実施の形態５に係る端面観察装置１０４と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。

遮光壁２２は、アイリス１８と撮像素子１５との間に、光路９を囲むように配置される。遮光壁２２は、非透明材料によって構成される。これによれば、不要な光が撮像素子１５に入射することを抑制することができる。

以上、実施の形態６に係る端面観察装置によれば、上記のように遮光壁２２を設けることにより、撮像素子１５によって生成する画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態７≫
図８に、実施の形態７に係る端面観察装置の構成を示す。
同図に示される端面観察装置１０６は、光源１６とアイリス１８との間に偏波フィルタ２３を備える点で実施の形態６に係る端面観察装置１０５と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０５と同様である。以下の説明においては、実施の形態６に係る端面観察装置１０５と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。

偏波（偏光）フィルタ２３は、例えば光源１６と波長フィルタ２１との間に、設けられる。ハーフミラー１７の透過面からの反射率は偏波方向によって異なるため、上記の位置に偏波フィルタ２３を設けることにより、光源１６から発生した光のうち反射率の低い偏波のみを使用することができるので、迷光を低減することができる。

以上、実施の形態７に係る端面観察装置によれば、上記のように偏波フィルタ２３を設けることにより、撮像素子１５によって生成する画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態８≫
図９に、実施の形態８に係る端面観察装置の構成を示す。
同図に示される端面観察装置１０７は、撮像素子１５とアイリス１８との間に偏波フィルタ２４を備える点で実施の形態７に係る端面観察装置１０６と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０６と同様である。以下の説明においては、実施の形態７に係る端面観察装置１０６と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。

偏波フィルタ２４は、例えば、撮像素子１５の近傍であって、アイリス１８と波長フィルタ２０との間に設けられる。これによれば、反射率の低い偏波のみを撮像素子１５に入射させることができるので、迷光を低減することができる。

以上、実施の形態８に係る端面観察装置によれば、上記のように偏波フィルタ２４を設けることにより、撮像素子１５によって生成する画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態９≫
図１０に、実施の形態９に係る端面観察装置の構成を示す。
同図に示される端面観察装置１０８は、ハーフミラー１７の代わりに、反射面と透過面が非平行なハーフミラー２５を用いる点で実施の形態８に係る端面観察装置１０７と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０７と同様である。以下の説明においては、実施の形態８に係る端面観察装置１０７と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。

ハーフミラー２５は、入射した光を反射する反射面２５Ａと入射した光を透過させる透過面２５Ｂとが非平行な構造を有する。これによれば、ハーフミラー２５における反射を想定していない面で反射する反射光が低減することができ、不要な迷光を除去することができる。

以上、実施の形態９に係る端面観察装置によれば、反射面と透過面が非平行なハーフミラー２５を用いることにより、撮像素子１５によって生成する画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態１０≫
図１１に、実施の形態１０に係る端面観察装置の構成を示す。
同図に示される端面観察装置１０９は、ハーフミラー１７の代わりに、ビームスプリッタ２６を用いる点で実施の形態８に係る端面観察装置１０７と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０７と同様である。以下の説明においては、実施の形態８に係る端面観察装置１０７と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。

ビームスプリッタ２６は、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる光学素子である。ビームスプリッタ２６は、入射した光を所定の割合で反射光と透過光に分割する。ビームスプリッタ２６は、例えば、非偏光型、無偏光型、および偏光型のうちいずれの型であってもよい。ビームスプリッタ２６によれば、光源１６の光は光コネクタ１１に導かれ、光コネクタ１１からの光は撮像素子１５に導かれる。

本実施の形態においても、光源１６と撮像素子１５とは、ビームスプリッタ２６を介した共焦点光学系において、透明部材１２に対して光学的に共役の位置に設けられる。すなわち、ビームスプリッタ２６の反射面２６Ａと撮像素子１５との間の距離Ｄ３と、ビームスプリッタ２６の反射面２６Ａと光源１６との間の距離Ｄ４が等しい。

ビームスプリッタ２６は、光源１６に対向する透過面２６Ｂと当該透過面２６Ｂを介して入射する光の一部を反射する反射面２６Ａとの相対角度が４５度ではなく、透過面２６Ｂに対向する透過面２６Ｃと反射面２６Ａとの相対角度が４５度ではない構造を有する。これによれば、ビームスプリッタ２６における反射を想定していない面で反射する反射光を低減することができ、不要な迷光を除去することができる。

以上、実施の形態１０に係る端面観察装置によれば、ハーフミラーを用いる場合と同様に、小型化を図ることができる。また、反射面と透過面との相対角度が４５度ではないビームスプリッタを適用することにより迷光を除去することができるので、撮像素子１５によって生成される画像の品質を更に向上させることできる。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、実施の形態２乃至１０において、撮像素子１５とハーフミラー１７との間に、アイリス１８、波長フィルタ２０、および偏波フィルタ２４を組み合わせて配置する種々の例を示したが、これに限られず、撮像素子１５とハーフミラー１７との間に、アイリス１８、波長フィルタ２０、および偏波フィルタ２４の少なくとも一つを設けることも可能である。同様に、光源１６とハーフミラー１７との間に、アイリス１９、波長フィルタ２１、および偏波フィルタ２３の少なくとも一つを設けることも可能である。

実施の形態１乃至１０において、透明部材１２上に設けられた光コネクタ１０の端面を操作するための構造体として、クリーニング機構１３を例示したが、これに限られず、プローバや触針装置、加工装置等を透明部材１２の前面に配置することも可能である。これによれば、クリーニング機構１３の場合と同様に、夫々の上記構造体の操作前後の像を観察することができるので、操作性の向上と操作時間の短縮を図ることができる。

クリーニング機構１３として、クリーニングテープを所定の方向に摺動させるものを例示したが、光コネクタ１０の接続端面１０Ａを清掃することができるものであれば、特に制限されなない。

１００〜１０９…端面観察装置、１０…光コネクタ、１０Ａ…接続端面、１１…筐体、１２…透明部材、９…光路、１３…クリーニング機構、２０１…クリーニングテープ、２０２…摺動ガイド、１４…結像用レンズ、１５…撮像素子、１６…光源、１７…ハーフミラー、１８、１９…アイリス、２０、２１…波長フィルタ、２２…遮光壁、２３、２４…偏波フィルタ、Ｄ１〜Ｄ４…距離、２５…ハーフミラー、２６…ビームスプリッタ、２５Ａ、２６Ａ…反射面、２５Ｂ、２６Ｂ、２６Ｃ…透過面。

Claims (7)

1. 透明部材と、
   前記透明部材上に設けられ、観察対象物の端面を操作するための構造体と、
   前記透明部材を介して前記観察対象物の端面に照射する光を発生させる光源と、
   前記透明部材を介して前記観察対象物の端面の像を受像する撮像素子と、
   前記透明部材と前記撮像素子との間の光路上に設けられ、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる光学素子と、
   前記透明部材と前記光学素子との間の光路上に設けられたレンズと、
   を有し、
   前記光源と前記撮像素子とは、夫々前記光学素子からの光学的距離が等しい位置に配置され、
   前記構造体は、前記観察対象物の端面を清掃するためのクリーニング機構を含む
   ことを特徴とする端面観察装置。
2. 請求項１に記載の端面観察装置において、
   前記光源と前記撮像素子とは、前記透明部材に対して光学的に共役の位置にある
   ことを特徴とする端面観察装置。
3. 請求項１または２に記載の端面観察装置において、
   前記撮像素子と前記光学素子との間に、アイリス、波長フィルタ、および偏波フィルタの少なくとも一つを更に有する
   ことを特徴とする端面観察装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の端面観察装置において、
   前記光源と前記光学素子との間に、アイリス、波長フィルタ、および偏波フィルタの少なくとも一つを更に有する
   ことを特徴とする端面観察装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の端面観察装置において、
   前記光学素子は、ハーフミラーまたはビームスプリッタである
   ことを特徴とする端面観察装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の端面観察装置において、
   前記光学素子は、反射面と透過面とが非平行のハーフミラーである
   ことを特徴とする端面観察装置。
7. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の端面観察装置において、
   前記光学素子は、ビームスプリッタであり、
   前記ビームスプリッタは、前記光源に対向する透過面と当該透過面を介して入射する光の一部を反射する反射面との相対角度が４５度ではない
   ことを特徴とする端面観察装置。

Images