JPH01121806A - 光コネクタの構造パラメータ測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光コネクタの構造パラメータの測定方法および
測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

光フアイバ伝送網は、大量の情報を少ない損失で伝送で
きるので、公衆通信網やローカルエリアネットワーク（
ＬＡＮ）などとして広く用いられている。そして、これ
らの伝送網には、従来のグレイデッド型光ファイバに代
わって、大容量情報伝送に適したコア径１０μｍ程度の
細芯なシングルモード光ファイバが用いられつつあり、
それに従って、伝送網の構成に不可欠な光コネクタの高
精度化、高性能化が進められている。

ところで、光コネクタの性能は、一般に接続端面でのコ
ア形状やコア位置などの構造パラメータにより良否が判
断される。そこで従来から、光コネクタの構造パラメー
タを簡便、かつ正確に測定できる構造パラメータの測定
方法や測定装置の開発が要請されていた。

第３図は、従来の構造パラメータ測定装置の構成を示す
ブロック図である。光コネクタ１は被測定端面１０を上
向きにしてステージ２に固定される。ステージ２はｘｙ
平面上で移動可能に構成され、ステージ２に付設された
リニアスケール３により、ｘｙ平面内でのステージ２の
位置が表示される。ステージ２の直上には、ステージ２
を見下す撮像手段としてのテレビカメラ４が取付けられ
、テレビカメラ４の光軸４１（光軸方向をｙ方向とする
）は、ステージ２の移動により光コネクタ１の被ＤＩ定
端面１０上の所定の位置に位置決めされるように構成さ
れている。

また、テレビカメラ４の出力端子にはコントローラ５経
由でモニターテレビ６が接続され、テレビカメラ４によ
り撮像された撮像情報がモニターテレビ６に再生される
。さらに、コントローラ５には演算装置（ＣＰＵ）７が
接続され、テレビカメラ４の撮像信号が画像処理される
。

測定方法について第３図で参照して説明すれば、以下の
通りである。上記の従来の測定装置により、例えば光コ
ネクタの外径寸法を測定する。なお、以下の説明におい
て同一要素には同一符号を付して、その説明の重複をさ
けている。

まず、モニターテレビ６の再生画像を監視しつつステー
ジ２を移動することにより、光コネクタ１の外縁上での
一点Ａにテレビカメラ４の光軸４１を位置決めし、リニ
アスケール３によって、その位置での位置情報（ｘ、ｙ
）を読み取る。

ａ　　　　　　ａ 同図中において、上記操作により位置決めされた光コネ
クタと、そのモニターテレビ上での再生画像は実線によ
り示されている。

次いで、上記と同様の操作によりステージ２を移動し、
光コネクターの外縁上での点Ａに対称な点Ｂにテレビカ
メラ４の光軸４１を位置決めし、位置情報（ｘ、ｙ）を
読み取る。同図中におりｂ いて、上記により位置決めされた光コネクタと、そのモ
ニターテレビ上での再生画像は破線により示されている
。

上記によれば、テレビカメラ４の光軸４１が光学的なプ
ローブとして利用され、リニアスケール３により各測定
点についての位置情報（ｘ　　。

ｙ　）、（ｘ　　、ｙｂ）が得られる。そして、構ａ　
　　　　　　　　ｂ 造パラメータの一例としての光コネクタの外径は、各測
定点間での位置情報の差から（ｘ　ｂ〜Ｘ　ａ　＋ｙｂ
−ｙａ）として・求められていた。さらに、ベストフィ
ツトサークル法等にもとづいて、上記操作を数回繰返し
、それにより構造パラメータの測定精度を高めることも
試みられている。

なお、ステージ２の移動とリニアスケール３の位置表示
による機械的操作のみによっては、一般にテレビカメラ
４の光軸４１を微妙に位置決めすることが困難であり、
高度の熟練と長い測定時間を要する。そこで、テレビカ
メラ４からの画像情報を入力するコントローラ５とＣＰ
Ｕ７とにより信号処理を行い、モニターテレビ６の再生
画像上で擬似的に光軸４１を移動し、上記による機械的
操作を電気的に保管する位置決め操作の方法も併用され
ている。すなわち、光コネクタ１の被測定端面１０上で
の目標位置近傍にテレビカメラ４の光軸４１を位置決め
した後、コントローラ５経由でＣＰＵ７に供給される撮
像情報を演算し、ステージ２を移動させずにモニターテ
レビ６の画像でのみ擬似的に画像を移動させて位置決め
する。そして、この間の情報操作量をＣＰＵ７によりス
テージ２上での機械的な移動量に換算させ、電気的な情
報操作による移動量を得る。その後、先にリニアスケー
ル３により求められた機械的な移動量に、上記による電
気的な移動量を加算するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記の従来技術によれば、光コネクタの被測
定端面は必ずしも撮像手段の光軸に対して直交する面上
には取付けられず、そのため、撮像手段は往々にして光
軸との直交面に対して斜めに取付けられた被測定端面を
撮像することになり、構造パラメータの測定結果には光
軸との直交面に対する被測定端面の傾きによる大きな測
定誤差が含まれてしまうという問題点があった。

すなわち、構造パラメータの測定のたびごとに、光軸に
対して被測定端面を正確に直交させる面合わせ操作は極
めて煩瑣であり、しかも被測定端面は必ずしも平担とは
限らない。このため、撮像手段は被測定端面を斜めから
撮像することになり、被測定端面の傾きにもかかわらず
構造パラメータを光軸との直交面に投影して計測するこ
とになる。

その結果、撮像情報と位置情報のみにもとづいて計測さ
れた構造パラメータには、多大の測定誤差が生じてしま
う。

この誤差発生原理の説明図が第４図に示されている。同
図中において、光軸（２方向）４１との直交面ｘｙ平面
として示され、光コネクタ１の被測定端面１０がｘｙ平
面に対して傾きθをもつＸＹ平面として示されている。

上記の測定誤差は、高精度を要する多芯コネクタの構造
パラメータの測定においては、特に著るしいものとなる
。第５図は多芯光ファイバを一括接続する多芯コネクタ
の構成例を示す斜視図である。被測定端面１０には５芯
の光フアイバ用同定穴１１と、その両側に配置されたフ
ェルール位置決め用ガイドビン穴１２が開設されている
。

そこで、本発明は上記の問題点を解決し、光コネクタの
構造パラメータを簡便かつ高精度に測定できる測定方法
、および測定装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光コネクタの構造パラメータ７１１１Ｊ定方法
は、撮像手段の光軸が位置決めされる光コネクタの被測
定端面上での各々の被撮像面について、個々の被撮像面
が区々に偏倚する撮像手段の光軸方向での相対的な面偏
倚量を検出し、被測定端面内の面偏倚情報を得て、撮像
手段からの撮像情報と位置決め手段からの位置情報とに
より求められる構造パラメータの計＆ｌｌＪ値を上記の
面偏倚情報にもとづいて補正することを特徴とする。

また、本発明の光コネクタの構造パラメータｎ１定装置
は、光コネクタの被測定端面の撮像情報を得る撮像手段
と、撮像手段の光軸を被測定端面の所定の位置に位置決
めする位置決め手段と、被測定端面上の各々の被撮像面
についての区々の相対的な面偏倚量を検出し、面偏倚情
報を出力する面偏倚検出手段と、位置決め手段からの位
置情報と面偏倚情報により被測定端面での面の傾きを演
算し、撮像情報と位置情報により求められる構造パラメ
ータの計測値を上記面の傾きに応じて補正演算して出力
する構造パラメータ演算手段とを有することを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明の光コネクタの構造パラメータ測定方法は、以上
のように先コネクタの被測定端面にこの撮像情報と位置
情報による構造パラメータの計測値を面偏倚情報により
補正するように構成したので、撮像手段の光軸との直交
面に対する彼測定端面の傾きにかかわらず、直交面に投
影されたものとして計測される構造パラメータの計測誤
差を排除し、被測定端面の傾きに応じて補正された構造
パラメータを測定できるように作用する。

本発明の光コネクタの構造パラメータ測定装置は、以上
のように構成したので、面偏倚検出手段は光コネクタの
被測定端面での各々の被撮像面について、撮像手段の光
軸方向での相対的な面偏倚量を光学的に検出し、被測定
端面に面偏倚情報として出力する作用をなし、構造パラ
メータ演算手段は面偏倚情報にもとづいて撮像手段の光
軸との直交面に対する被測定端面の傾きを求め、撮像情
報と位置情報のみによれば被測定端面の傾きにもかかわ
らず、光軸との直交面に投影されたものとして計測され
る構造パラメータ値を上記傾きに応じて補正するように
作用する。

〔実施例〕

以下、第１図を参照して、本発明の一実施例としての光
コネクタの構造パラメータ測定方法について説明する。

第１図は本発明の測定方法の手順例を示した流れ図であ
る。なお、以下の説明においては、第３図の測定装置の
構成と第４図の座標系を参照する。

構造パラメータ測定装置のステージ２上には光コネクタ
１が被測定端面１０を上に向けて取付けられる。

まず、テレビカメラ４により撮像されてモニターテレビ
６上に再生される再生画像を監視しながら、リニアスケ
ール３を操作して被測定端面１０上の所望の位置にテレ
ビカメラ４の光軸４１を位置決めする（第１図（ａ）参
照）。次いで、テレビカメラ４を光軸４１方向に上下動
するなどにより、再生画像の合焦操作を行う（第１図（
ｂ）参照）。その後、合焦状態において、モニターテレ
ビ６上に被撮像面の再生画像を得る（第１図（ｃ）参照
）。上記操作によっても、被測定端面１０上の所望の位
置での最適な再生画像が得られない場合には、上記位置
決め操作、合焦操作、撮像操作を繰り返す（第１図（ｄ
）参照）。

上記により最適な再生画像が得られた場合には、リニア
スケール３に表示される位置情報を（Ｘ。

ｙ）情報として記録する（第１図（ｅ）参照）。

また、テレビカメラ４゛からの撮像情報をｐ情報として
記録する（第１図（ｆ）参照）。ｐ情報は再生画像を写
真撮影することによっても、あるいは、例えば再生画像
におけるコア端部での明暗差を記録することなどによっ
てもよい。次いで、被測定°端面１０上で光軸４１が位
置決めされた被撮像面について面偏倚量を検出し、２情
報として記録する（第１図（ｇ）参照）。面偏倚情報は
テレビカメラ４に付設される通常の焦点調整手段により
得ることができる。

上記により、被測定端面１０上の第１の測定点について
位置情報、撮像情報、面偏倚情報を得たのち、被測定端
面１０上での他の測定点にテレビカメラ４の光軸４１を
移動して上記操作を繰り返し、各測定点での位置情報と
撮像情報、および各測定点での相対的な面偏倚量にもと
づいて面偏倚情報を得る（第１図（ｈ）参照）。

被測定端面１０上での測定点数が所望の値に至った場合
には、上記により得られた（ｘ、ｙ）情報と２情報にも
とづいて、被測定端面（第４図に図示されるＸＹ平面）
の直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）に光軸４１の直交座標系（
第４図に図示されるＸ。

ｙ、ｚ）を座標変換する（第１図（ｉ）参照）。

その後、座標変換された被ｉ’ｉＦＪ定端面の直交座標
系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にリニアスケール３からの位置情報（
ｘｙ情報）を投影し、被測定端面１０上での構造パラメ
ータを得る（第１図（ｊ）参照）。

上記座標変換について詳述すれば以下の通りである。

すなわち、光コネクターの被ａｌｌｌ定端面１０上のＡ
点において得られた位置情報をＸ　、ｙ　とし、Ａ Ａ点における面偏倚情報をｚＡとする。同様に、Ｂ点に
おける位置情報をｘ　　、ｙ　　とし、面偏倚Ｂ 情報をｚＢとし、０点における位置情報をＸ。。

ｙ　とし、面偏倚情報を２゜とする。なお、この点Ａ、
Ｂ、Ｃの一例は後述の第２図中に示しである。

解析幾何におけるヘッセの標学型を適用し、Ｘ。

ｙ、ｚ座標に対応する方向余弦を各々Ω、　ｍ、　　ｎ
とすれば、上記Ａ点、Ｂ点、０点を含む被測定端面１０
としての而Ｐは、（１）式により表わされる。

さらに、被測定端面１０の法線（Ｚ軸）とテレビカメラ
４の光軸４１（ｚ軸）とのなす角ψ（第４図参照）は、
下記の（２）式により表わされる。

ψ−ｃｏｓ−’　（ｎ　）　　　　　　　　　　　（２
＞そこで、上記（１）　、　（２）式にもとづいて、通
常の演算によりＸ＋Ｙ＋Ｚ座標をｘ、ｙ、ｚ座標に座標
変換する。これにより、テレビカメラ４の光軸４１を光
学的なプローブとして位置情報により計測され、ｘｙ平
面に投影されたものとして測定される構造パラメータは
、被１ｊＦＪ定端面１０に平行なＸＹ平面上に座標変換
されて投影される。

その結果、仮りに被測定端面１０がｘｙ平面に対して傾
きを有していても、被測定端面上での構造パラメータは
ＸＹ平面上で計測されることとなり、被測定端面の傾き
による計測誤差が補正されるので、光コネクタの構造パ
ラメータを正確に測定することができる。

次に、第２図を参照して本発明の構造パラメータ測定装
置の一実施例について説明する。

第２図は本発明の測定装置の構成例を示した斜視図であ
る。実施例の構成が第３図に図示される従来のａ′ｌ１
１定装置と異なる点は、リニアスケール３の出力端子に
は信号ケーブル３１を介してコントローラ５が接続され
、リニアスケール３が検出した位置情報は電気信号に変
換されてコントローラ５に供給され、テレビカメラ４に
は焦点調節機構４２が置設され、焦点調節機構４２には
面偏倚量検出手段としての偏位検出センサ４３が付設さ
れ、被撮像面の面偏倚量を検出する偏位検出センサ４３
の出力端子には信号ケーブル４４を介してコントローラ
５が接続され、テレビカメラ４の出力端子には信号ケー
ブル４４を介してコントローラ５が接続され、さらに、
ＣＰＵ７には構造パラメータ演算手段が含まれている点
にある。

上記実施例の構成により、光コネクタ１の構造パラメー
タの測定を行う動作を説明すれば、以下の通りである。

まず、モニターテレビ６の再生画像を監視しつつステー
ジ２を移動し、被測定端面１０上の所望の位置にテレビ
カメラ４の光軸４１を位置決めする。次で、焦点調節機
構４２を操作してテレビカメラ４の合焦調整を行う。目
的位置に正確な光軸合わせができない場合には、上記操
作を繰返す。

なお、収差のない範囲においては、上記位置決め操作に
加えて、従来技術と同様な電気的位置決め操作を併用す
ることができる。

次に、所望に位置決めが行われ、合焦調節が終了したの
ちは、位置情報がリニアスケール３からコントローラ５
に送出され、面偏倚情報が偏位検出センサ４３からコン
トローラ５に送出される。

コントローラ５はこれらの位置情報と面偏倚情報をＣＰ
Ｕ７に供給し、ＣＰＵ７は必要に応じて内蔵される記憶
装置にこれらの情報を記憶する。

その後、ステージを移動して被測定端面１０上の他のｍ
ｊ定点についても上記と同様の操作を行い、コントロー
ラ５経由でＣＰＵ７に、これらの各測定点での位置情報
と面偏倚情報を記憶する。これらにより、被測定端面か
らの情報の入力操作を終了する。

次いで、ＣＰＵ７はその内部の記憶装置に記憶されてい
る各測定点についての面偏倚情報と位置情報を読み出し
、所定の座標変換を行う。すなわち、読み出された面偏
倚情報にもとづいて、テレビカメラ４の光軸４１に直交
する面（ｘｙ面）上に投影された位置情報を被測定端面
と平行な面（ＸＹ面）上に投影する演算処理を行う。す
なわち、ＣＰＵ７は、各測定点間での１［］対的な面偏
倚量にもとづいて、逐次、被撮像面の局所的な傾きを求
め、当該傾きに応じて通常の座標変換プログラムにより
ｘｙ面をＸＹ面に座標変換する。この演算は、ＣＰＵ７
に記憶されている面偏倚情報にもとづいて、テレビカメ
ラ４により撮像した被測定端面］０の傾きを求め、読み
出された位置情報を該傾きにもとづいて被測定端面上平
行な面上に投影写像させることによってもよい。

上記による演算処理を行うことにより、ＣＰＵ７は、テ
レビカメラ４の光軸４１との直交面に投影されたものと
して計測された構造パラメータ値を被測定端面と平行な
面上に投影し、被測定端面の傾きに応じて補正された構
造パラメータ値を得る。コントローラ５はＣＰＵ７から
補正された構造パラメータ値を入力し、その値をモニタ
ーテレビ６に表示する。

なお、上記の焦点調整機構４２には、通常のオドフォー
カス機構を用いることもできる。あるいは、テレビカメ
ラ４の光軸４１に整合されて被測定端面１０に発射され
るレーザ光のもどり光により、被撮像面の相対的な偏倚
を計測する手段を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明の光コネクタの構造パラメータ測定
方法では、光コネクタの被測定端面について面偏倚情報
を得て、撮像手段からの撮像情報と位置決め手段からの
位置情報により、撮像手段の光軸との直交面に投影され
たものとして求められる構造パラメータの計ｎ１値を面
偏倚情報により′補正するようにしたので、被測定端面
が撮像手段の光軸に対して直交せず面偏倚を有する場合
にも、被測定端面の傾きに応じて構造パラメータの計測
値を修正し、被測定端面上での正確な構造パラメータを
ａｐＪ定できる。従って、構造パラメータの測定精度を
著るしく高める効果がある。

また、本発明の光コネクタの構造パラメータ？ｉｐ１定
装置では、被測定端面での面偏倚量を検出して面偏倚情
報を出力する面偏倚検出手段と、面偏倚情報にもとづい
て被測定端面の傾きを求め、計測される構造パラメータ
値を被ａ１１１定端面の傾きに応じて補正する構造パラ
メータ演算手段を備えるようにしたので、被測定端面が
光軸に対して直交に配置されていなくても、正確な構造
パラメータを測定できる効果を奏する。さらに、本発明
の測定装置によれば、光コネクタをステージに取付ける
作業が簡便となり、被測定端面が平坦でない光コネクタ
の構造パラメータも測定でき、大型な多芯コネクタの構
造パラメータを高精度に測定できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定方法の一実施例に係る測定手順を
示す流れ図、第２図は本発明の測定装置の一実施例に係
る構成例を示す斜視図、第３図は従来技術の構成を示す
ブロック図、第４図は従来技術の問題点を示す説明図、
第５図は多芯コネクタの構成を示す斜視図である。 １・・・光コネクタ、２・・・ステージ、３・・・リニ
アスケール、４・・・テレビカメラ、５・・・コントロ
ーラ、６・・・モニターテレビ、７・・・ＣＰＵ、１０
・・・被測定端面、４１・・・テレビカメラの光軸、４
２・・・焦点調整機構、４３・・・偏位検出センサ。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹第２図 第３図 従来技術の問題点 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光コネクタの被測定端面上に撮像手段の光軸を位置
   決めし、前記撮像手段が撮像する前記被測定端面上の所
   定の被撮像面からの撮像情報と、前記撮像手段の光軸が
   前記被測定端面上に位置決めされる位置情報とにもとづ
   いて、光コネクタの構造パラメータを測定する光コネク
   タの構造パラメータ測定方法において、 光コネクタの前記被測定端面での各々の被撮像面につい
   て、前記撮像手段の光軸方向での相対的な面偏倚量を検
   出し、被測定端面の面偏倚情報を得ること、 および、前記撮像情報と位置情報により前記撮像手段の
   光軸との直交面に投影された構造パラメータとして計測
   される構造パラメータの計測値を前記面偏倚情報により
   補正して面偏倚を有する被測定端面での構造パラメータ
   値を得ることを特徴とする光コネクタの構造パラメータ
   測定方法。 ２、光コネクタの被測定端面上で光軸が位置決めされて
   当該被測定端面上の被撮像面からの光を受け、前記被撮
   像面の撮像情報を出力する撮像手段と、前記被測定端面
   上の所望の位置に前記撮像手段の光軸を位置決めし、前
   記被測定端面上での光軸の位置を位置情報として出力す
   る位置決め手段とを備え、前記撮像情報と位置情報にも
   とづいて光コネクタの構造パラメータ値を演算して出力
   する光コネクタの構造パラメータ測定装置において、 前記撮像手段の光軸が位置決めされる前記被撮像面から
   の光を受けて、各々の被撮像面についての相対的な前記
   光軸方向での面偏倚量を光学的に検出し、これを前記被
   測定面内での面偏倚情報として出力する面偏倚検出手段
   と、 前記面偏倚情報と位置情報を入力して前記撮像手段の光
   軸との直交面に対する前記被測定端面の傾きを演算し、
   前記撮像情報を入力して前記被測定端面の傾きと位置情
   報、および撮像情報により光コネクタの被測定端面にお
   ける構造パラメータ値を演算して出力する構造パラメー
   タ演算手段とを含むことを特徴とする光コネクタの構造
   パラメータ測定装置。