JP6600292B2 - 端面検査装置とその合焦画像データ取得方法 - Google Patents

Description

本発明は、端面検査装置に関し、例えば、光コネクタの端面の検査を行なう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の末端処理を行なって光コネクタを形成する作業を行った場合、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端面検査装置が使われている。

この端面検査装置は、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には、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により、光コネクタのフェルールの端面の傷を検出し、その傷に基づいて光コネクタの合否を判定することが開示されている。

特開２００４−７７３７６号公報

しかしながら、このような端面検査装置にあっては、例えば、測距センサの測距情報に基づきレンズユニットのピント位置をモータで調整するようなオートフォーカス機構を使っているため、価格が高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、簡素で安価な構成で検査対象の端面の合焦画像データを取得することができる端面検査装置を提供することを目的としている。

本発明の端面検査装置は、撮像素子で変換された画像データを出力する画像取得部と、所定の距離離れたピント位置にピントの合った像を、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を、前記光学系の光軸上に前記光学系と対向させて保持するとともに弾性部材の弾性力により所定の速度で前記光軸の光軸方向に前記ピント位置を通過するように移動させる保持部と、ユーザの操作により前記弾性部材が押し込まれることによって前記端面が前記弾性部材の弾性力により前記所定の速度で前記ピント位置を通過して往復移動している間に、予め設定された時間間隔で前記画像取得部の出力する画像データのピントが合っているか否かを判定し、前記端面の合焦画像データを取得する制御部と、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所定の速度でピント位置を通過するように移動され、その間、予め設定された時間間隔で画像データが取得され、ピントが合っているか否かが判定される。このため、ピント位置付近での画像データを取得することができ、簡素で安価な構成で検査対象の端面の合焦画像データを取得することができる。

また、本発明の端面検査装置において、前記制御部は、前記端面が前記光学系から離れる方向に移動をしている間に、予め設定された時間間隔で前記画像取得部の出力する画像データのピントが合っているか否かを判定し、前記端面の合焦画像データを取得するものである。

この構成により、端面が光学系から離れる方向に移動している間に、予め設定された時間間隔で画像データが取得され、ピントが合っているか否かが判定される。このため、ピント位置付近での画像データを取得することができ、簡素で安価な構成で検査対象の端面の合焦画像データを得ることができる。

また、本発明の端面検査装置において、前記制御部は、前記端面が前記光学系に近づく方向に移動をしている間に、予め設定された時間間隔で前記画像取得部の出力する画像データのピントが合っているか否かを判定し、前記端面の合焦画像データを取得するものである。

この構成により、端面が光学系から近づく方向に移動している間に、予め設定された時間間隔で画像データが取得され、ピントが合っているか否かが判定される。このため、ピント位置付近での画像データを取得することができ、簡素で安価な構成で検査対象の端面の合焦画像データを得ることができる。

また、本発明の端面検査装置の合焦画像データ取得方法は、撮像素子で変換された画像データを出力する画像取得部と、所定の距離離れたピント位置にピントの合った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を前記光学系の光軸上に前記光学系と対向させて保持するとともに弾性部材の弾性力により所定の速度で前記光軸の光軸方向に前記ピント位置を通過するように移動させる保持部と、を備えた端面検査装置の合焦画像データ取得方法であって、ユーザの操作により前記弾性部材が押し込まれることによって前記端面が前記弾性部材の弾性力により前記所定の速度で前記ピント位置を通過して往復移動している間に、予め設定された時間間隔で前記画像取得部により画像データを取得するステップと、前記画像データのピントが合っているか否かを判定し、前記端面の合焦画像データを取得するステップと、を有するものである。

この構成により、検査対象の部材の端面が所定の速度でピント位置を通過するように移動され、その間、予め設定された時間間隔で画像データが取得され、ピントが合っているか否かが判定される。このため、ピント位置付近での画像データを取得することができ、簡素で安価な構成で検査対象の端面の合焦画像データを取得することができる。

本発明は、簡素で安価な構成で検査対象の端面の合焦画像データを取得することができる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端面検査装置のコネクタ受け部に光コネクタを挿入した状態の概略構成図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る端面検査装置のコネクタ受け部に光コネクタを挿入してバネが縮みきるまで押し込んだ状態の概略構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る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端面検査装置１は、保持部としてのコネクタ保持部２と、光学系としてのレンズユニット３と、画像取得部としてのカメラ４と、制御部５と、を含んで構成される。

本実施形態の端面検査装置１は、コネクタ保持部２に保持された光コネクタ１１付きの光ファイバケーブル１０のフェルール１２及びフェルール１２に内包された不図示の光ファイバの端面を、レンズユニット３で拡大してカメラ４で撮像するようになっている。なお、フェルール１２の周囲は接続・固定のためのプラグハウジング１３が装着されている。

このため、レンズユニット３は、コネクタ保持部２に保持された光コネクタ１１のフェルール１２の端面に対向するように設置され、その光軸がフェルール１２の中心軸と略同軸上に位置するように設置される。

また、カメラ４は、レンズユニット３のコネクタ保持部２と対向する側と反対側に設置され、レンズユニット３から所定距離だけ離れたコネクタ保持部２内の図中Ｐで示すピント位置のピント面にピントの合った像がカメラ４の撮像素子上に結像するようになっている。

コネクタ保持部２は、コネクタ受け部２１と、弾性部材としてのバネ２２と、ハウジング２３と、を備えている。

コネクタ受け部２１は、例えば、略円筒形状に形成され、コネクタ受け部２１の内周部は、光コネクタ１１を挿入できる大きさに形成されている。コネクタ受け部２１の内周面には、突起部２１ａが形成されている。突起部２１ａは、図２に示すように、光コネクタ１１の中心部分のフェルール１２は挿通させるが、フェルール１２の外側に装着されたプラグハウジング１３は挿通させない（止める）ように形成されている。コネクタ受け部２１は、プラグハウジング１３が突起部２１ａで止まるまで挿入された光コネクタ１１を、挿入される力が開放されてもそのままの位置に保持するようになっている。なお、コネクタ受け部２１は、光コネクタ１１の各種形状に対応可能なよう、形状種別毎に付け替えが可能に構成されている。

ハウジング２３は、例えば、略円筒形状に形成され、レンズユニット３と対向する側の内周部には内周側に向かって張り出した係止部２３ａが形成されている。係止部２３ａの内周部は、コネクタ保持部２に保持された光コネクタ１１のフェルール１２の端面の像がカメラ４の撮像素子上に結像するように穴が形成されている。

ハウジング２３の内周部の係止部２３ａのレンズユニット３と対向する面と反対側の面には圧縮バネ２２が設けられており、この圧縮バネ２２はレンズユニット３の光軸が延伸する方向に伸縮するように係止部２３ａのレンズユニット３と対向する面と反対側の面に固定されている。圧縮バネ２２の係止部２３ａの反対側にはコネクタ受け部２１が圧縮バネ２２の伸縮方向に移動可能にハウジング２３に嵌めこまれている。

すなわち、コネクタ受け部２１は、ハウジング２３内部でレンズユニット３側に配置された圧縮バネ２２によって、圧縮バネ２２の弾性力を受けながらレンズユニット３方向に移動することができる。また、コネクタ受け部２１は、例えば、圧縮バネ２２が圧縮されきってレンズユニット３方向に動かなくなってから押す力が開放されると、圧縮バネ２２の弾性力によって所定の速度でレンズユニット３と反対方向へ移動するようになっている。

また、コネクタ受け部２１の突起部２１ａに光コネクタ１１のフェルール１２を挿通させプラグハウジング１３を突起部２１ａで止めさせた状態から、レンズユニット３の方向にさらに押し込み、圧縮バネ２２が圧縮されきってレンズユニット３方向に動かなくなった状態では、図３に示すように、図中Ｐで示すレンズユニット３のピント位置は、フェルール１２の端面１２ａよりもレンズユニット３から遠くに位置するようになっている。

すなわち、コネクタ受け部２１の突起部２１ａに光コネクタ１１のフェルール１２を挿通させプラグハウジング１３を止めさせた状態から、レンズユニット３の方向にさらに押し込んでいったときに、フェルール１２の端面１２ａは、必ずレンズユニット３のピント位置（図中Ｐで示す）を通過するようになっている。

また、コネクタ受け部２１の突起部２１ａに光コネクタ１１のフェルール１２を挿通させプラグハウジング１３を止めさせた状態から、圧縮バネ２２が圧縮されきってレンズユニット３方向に動かなくなるまでさらに押し込んだ後、押す力を開放させてコネクタ受け部２１が元の位置に戻るまでの間に、フェルール１２の端面１２ａは、必ずレンズユニット３のピント位置（図中Ｐで示す）を通過するようになっている。

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、ハードディスク装置と、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及びハードディスク装置には、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及びハードディスク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、カメラ４が接続されている。

制御部５は、予め設定された時間間隔（例えば、３３ｍｓ間隔）でカメラ４の撮像した画像データを取得する。制御部５は、取得した画像データを順次解析してピントの合った画像データを端面１２ａの合焦画像データとして採用する。採用された画像データに基づいて端面１２ａの傷や汚れの有無の検査が行なわれる。画像データに基づく端面１２ａの検査は、制御部５が行なってもよいし、端面検査装置１の他の制御部で行なってもよいし、端面検査装置１の外部の装置で行なってもよい。

制御部５は、例えば、画像データのコントラストに基づいて、ピントが合っているか否かを判定する。制御部５は、画像データのコントラスト値が予め設定された閾値以上であればピントが合っていると判定してもよいし、順次取得する画像データのコントラスト値の変化を解析し、コントラスト値が最も大きい画像データをピントが合っていると判定してもよい。

制御部５は、画像データの取得とピントが合っているかの判定を、電源投入から開始し、ピントの合った画像データを検出するまで行なうようにしてもよいし、電源切断まで続けるようにしてもよい。また、スイッチ等を設け、スイッチ等の操作により開始したり終了したりしてもよい。また、コネクタ保持部２に光コネクタ１１が挿入されたことを検出するセンサを設け、センサがコネクタ保持部２に光コネクタ１１が挿入されたことを検出したときに開始し、コネクタ保持部２から光コネクタ１１が抜き取られたことを検出したときに終了するようにしてもよい。

このような端面検査装置１において、光コネクタ１１のフェルール１２の端面１２ａを検査する場合、図２に示すように、コネクタ保持部２に光コネクタ１１が挿入され、光コネクタ１１がレンズユニット３方向に押し込まれ、図３に示すように、圧縮バネ２２が圧縮されきってレンズユニット３方向に動かなくなるまで押し込まれる（往路）。

ここで、レンズユニット３方向への押しこむ値からが開放されると、コネクタ保持部２は、圧縮バネ２２の元に戻る力（弾性力）で、所定の速度でレンズユニット３から遠ざかる方向（図の左方向）に元の位置に戻るまで移動される（復路）。

この復路の際、制御部５は、予め設定された時間間隔でカメラ４の撮像した画像データを取得し、取得した画像データを順次解析してピントの合った画像データを端面１２ａの合焦画像データとして採用する。なお、復路を採用する理由は、復路の方が安定的にデータを取得できる可能性が高いためである（往路はユーザ毎に押し込み速度が異なり、対し復路は圧縮バネによる戻りなので戻り速度が比較的に安定する）。

このように、圧縮バネ２２によってコネクタ保持部２を所定の速度でピント位置を通るように移動させ、その間に予め設定された時間間隔でカメラ４の撮像した画像データのピントが合っているかを判定しているため、レンズユニット３のピント位置付近でのフェルール１２の端面１２ａの画像データを取得することができ、簡素で安価な構成でフェルール１２の端面１２ａの合焦画像データを取得することができる。

なお、圧縮バネ２２によるコネクタ受け部２１の移動速度と制御部５の画像データの取得時間間隔は、レンズユニット３のピント位置付近での画像データを取得できるように調節されて設定される。

また、制御部５は、光コネクタ１１がレンズユニット３方向へ押し込まれていくとき（往路）にも、予め設定された時間間隔でカメラ４の撮像した画像データのピントが合っているかを判定してもよい。

このようにすることで、レンズユニット３のピント位置付近でのフェルール１２の端面１２ａの画像データを得る機会が２回になり、フェルール１２の端面１２ａの合焦画像データを確実に得ることができる。

なお、本実施形態においては、弾性部材としてバネを使用したが、これに限定されるものではない。

また、本実施形態においては、圧縮バネ２２を圧縮させたときの弾性力によりコネクタ受け部２１を移動させたが、引張りバネによりコネクタ受け部２１を移動させるようにしてもよい。詳しくは、係止部２３ａを光コネクタ１１側にも設け（２３ｂという）、この係止部２３ｂとコネクタ受け部２１との間に引っ張りバネを設ける。

また、本実施形態においては、コネクタ保持部２やコネクタ受け部２１を円筒形状としたが、これに限定されるものではなく、角のある角筒状の形状でもよく、レンズユニット３の光軸方向に複数に分離した形状でもかまわない。

また、本実施形態においては、フェルール１２の端面１２ａを検査する場合について示したが、これに限定されるものではなく、例えば、固形部材の端面を検査する場合にも用いることができる。

なお、本願発明は、端面検査装置１と光コネクタ１１のどちら側を動かす構成としてもよい。つまり、据え置かれている端面検査装置１に対して光コネクタ１１を挿入していく構成、あるいは、備え付けられている光コネクタ１１に対して端面検査装置１を向かわせていく構成のどちらでもよい。

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 端面検査装置
２ コネクタ保持部（保持部）
３ レンズユニット（光学系）
４ カメラ（画像取得部）
５ 制御部
２１ コネクタ受け部
２１ａ 突起部
２２ 圧縮バネ（弾性部材）
２３ ハウジング
２３ａ 係止部

Claims (4)

1. 撮像素子で変換された画像データを出力する画像取得部（４）と、
   所定の距離離れたピント位置にピントの合った像を、前記撮像素子の位置に結像させる光学系（３）と、
   検査対象の部材の端面を、前記光学系の光軸上に前記光学系と対向させて保持するとともに弾性部材（２２）の弾性力により所定の速度で前記光軸の光軸方向に前記ピント位置を通過するように移動させる保持部（２）と、
   ユーザの操作により前記弾性部材が押し込まれることによって前記端面が前記弾性部材の弾性力により前記所定の速度で前記ピント位置を通過して往復移動している間に、予め設定された時間間隔で前記画像取得部の出力する画像データのピントが合っているか否かを判定し、前記端面の合焦画像データを取得する制御部（５）と、を備える端面検査装置。
2. 前記制御部は、前記端面が前記光学系から離れる方向に移動をしている間に、予め設定された時間間隔で前記画像取得部の出力する画像データのピントが合っているか否かを判定し、前記端面の合焦画像データを取得する請求項１に記載の端面検査装置。
3. 前記制御部は、前記端面が前記光学系に近づく方向に移動をしている間に、予め設定された時間間隔で前記画像取得部の出力する画像データのピントが合っているか否かを判定し、前記端面の合焦画像データを取得する請求項１または２に記載の端面検査装置。
4. 撮像素子で変換された画像データを出力する画像取得部（４）と、所定の距離離れたピント位置にピントの合った像を前記撮像素子の位置に結像させる光学系（３）と、検査対象の部材の端面を前記光学系の光軸上に前記光学系と対向させて保持するとともに弾性部材（２２）の弾性力により所定の速度で前記光軸の光軸方向に前記ピント位置を通過するように移動させる保持部（２）と、
   を備えた端面検査装置の合焦画像データ取得方法であって、
   ユーザの操作により前記弾性部材が押し込まれることによって前記端面が前記弾性部材の弾性力により前記所定の速度で前記ピント位置を通過して往復移動している間に、予め設定された時間間隔で前記画像取得部により画像データを取得するステップと、
   前記画像データのピントが合っているか否かを判定し、前記端面の合焦画像データを取得するステップと、を有する端面検査装置の合焦画像データ取得方法。

Images