JPH05118830A - 光コネクタの端面検査装置 - Google Patents

光コネクタの端面検査装置

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JPH05118830A
JPH05118830A JP30567591A JP30567591A JPH05118830A JP H05118830 A JPH05118830 A JP H05118830A JP 30567591 A JP30567591 A JP 30567591A JP 30567591 A JP30567591 A JP 30567591A JP H05118830 A JPH05118830 A JP H05118830A
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ring
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newton
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光コネクタのフェルールの凸球面・端面を傷
付けることなく容易に高精度で球面の曲率半径を測定で
きるようにする。 【構成】 撮像手段10によって光コネクタ1の端面凸
球面2上に生じたニュートンリングを画像情報として取
込み、干渉縞判別手段21で個々の干渉縞を判別すると
共に同一リングに属する干渉縞同士を組合せてリング直
径検出手段22でリングの直径を求め、このニュートン
リングのうちの2つのリングの直径の相対的な大きさの
比較から凸球面の曲率半径Rを曲率半径検出手段23で
求めるようにしている。また、単一のニュートンリング
から曲率半径を計算するのではなく2つのリングの相対
的な大きさの比較で計算をするので、干渉縞参照面とフ
ェルール端面との接触状態あるいは干渉レンズを用いた
場合には非接触参照面9とフェルール端面2との位置関
係等に左右されずに曲率半径が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ同士を接続
する際に使用される光コネクタの端面形状を検査する装
置に関する。更に詳述すると、本発明は、光ファイバと
これを中心に保持したフェルールとで構成される光コネ
クタの球面加工された先端面の曲率半径を測定する光コ
ネクタの端面検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバとこれを保持したフェルール
の先端面を凸球面に加工した光コネクタはコネクタ接続
点での反射光の軽減と接続損失の低減が可能である。し
かし、両者のうちの接続損失の低減を確実なものにする
ためにはフェルール中心の光ファイバに対する凸球面が
規格を満す曲率半径であるか否かを検出し評価する装置
も必要となる。
【0003】従来、球面フェルールの先端面の曲率半径
を測定する方法としては、触針式の粗さ計または形状測
定器で頂点の断面プロフィールを描かせ、それから計算
によって求めることが一般的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、曲率半
径の測定方法では触針でフェルール先端面を傷付ける虞
がある。また、測定に時間がかかったりあるいは計算点
が限定され測定結果の信頼度が低くなる等の問題があっ
た。また、別の用途を持った非常に大掛りのレーザ干渉
原理を用いてそのレーザ干渉計の一部の機能として球面
の曲率半径を計算させる方法も考えられるが、あまりに
も設備コストが高価になるため現実的ではない。
【0005】本発明は、フェルールの凸球面端面を傷付
けることなく容易に高精度で球面の曲率半径を測定して
評価することができる光ファイバの端面検査装置を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、フェルールの中心に光ファイバを貫通さ
せて固定し、それらの端面を凸球面に加工した光コネク
タの端面形状を検査する装置において、前記光コネクタ
の測定対象面に発生させたニュートンリングを画像情報
として取込む撮像手段と、この画像情報を解析し干渉縞
を判別する干渉縞判別手段と、各ニュートンリングの直
径を求めるリング直径検出手段と、前記ニュートンリン
グのうち任意の2つのニュートンリングの直径の相対的
な比較から前記凸球面の曲率半径を求める曲率半径検出
手段とから構成している。
【0007】また、本発明の端面検査装置において、曲
率半径検出手段は任意の2つのニュートンリングの直径
の組合せを複数設定してそれぞれから凸球面の曲率半径
を求め、更にこれらを平均して曲率半径を求めるように
している。
【0008】
【作用】したがって、撮像手段によってXY座標上にと
り込まれたニュートンリングを利用して凸球面の曲率半
径Rを求めることができる。例えば、個々の干渉縞を判
別すると共に同一リングに属する干渉縞同士を組合せて
リングの直径を求め、このリング群のうちの2つのリン
グの直径の相対的な大きさと干渉光の波長から凸球面の
曲率半径Rを求める。
【0009】
【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。
【0010】図1に本発明に係る光コネクタの端面検査
装置の一実施例をブロック図で示す。この光コネクタ1
の端面検査装置は、測定対象面即ち光コネクタ1の端面
(凸球面)に対し参照面9を離して非接触に配置した干
渉対物レンズ5を用いた結像光学系10例えば顕微鏡に
よってニュートンリング28を発生させ観察するように
している。干渉対物レンズ5は、主に対物レンズ6とビ
ームスプリッタ7及び参照面9を形成する参照ミラー8
とから構成され、測定対象面2に対し非接触となる位置
例えば測定対象面2と参照面9とがビームスプリッタ7
からほぼ等距離でかつ測定対象面2のフェルール4の中
心の光ファイバ3を通る中心軸に対し中心線が直交し光
ファイバ3の軸と平行に参照面9が形成されるような位
置に参照ミラー8が設置されている。この参照面9と測
定対象面2との間に設けられたビームスプリッタ7によ
って、光の一部が測定対象面2に、残りの一部が参照面
9に夫々照射され、それぞれの反射光の光路差によって
干渉を起こしニュートンリング28を発生させる。参照
面9はビームスプリッタ7から測定対象面2までの距離
とほぼ同じ距離でかつ光ファイバ3の中心を通る中心軸
に対し直交させるように配置しなければならないため、
例えば図示していない微調整ねじ等にて参照面ミラー8
の傾き及び前後方向への位置調節が行な得るように設け
られている。結像光学系10と光ファイバ3の中心線と
は必しも一致していなくとも良く、顕微鏡の視野内に検
査面が入っていれば良い。また、顕微鏡10の結像部分
には撮像手段15としてのCCD(charge coupled dev
ice)カメラを設置してニュートンリング及び光ファイバ
3を撮像するようにしている。尚、画像入力は撮像手段
たるCCDカメラ15の各画素毎にA/D変換をし、干
渉縞を所望の階調例えば16階調の濃淡画像に変換す
る。
【0011】他方、顕微鏡対物部には、光コネクタ1を
顕微鏡10に取付け、測定対象面2を一定位置にセット
するための支持部材が設けられている。この支持部材
は、例えば図2に示すように、フェルール4の外周面と
接触するV溝17を有する固定ブロック18とこれにフ
ェルール4を押しつける可動ブロック19とから成る。
可動ブロック19は、固定ブロック18に対し固着され
たストッパピン19aをガイドとして、固定ブロック1
8に対し接近ないし離反移動可能に取付けられている。
この可動ブロック19は、ストッパピン19aと可動ブ
ロック19との間に装着されたコイルスプリング19b
によって、常時固定ブロック18に向けて付勢され、固
定ブロック18との間でフェルール4を挾持する。可動
ブロック19には、偏心カム16bが回転自在に取付け
られ、ノブ16aの操作によって偏心カム16bを回転
させるように設けられている。他方、固定ブロック18
には偏心カム16bの近傍にまで延出するブラケット1
6が固着されている。このブラケット16に可動ブロッ
ク19側の偏心カム16bが回転して当接することによ
って、可動ブロック19は固定ブロック18から離れ、
フェルール4を解放する。固定ブロック18は、例えば
測定対象面3と対物レンズ6との距離を調整する顕微鏡
10の微調整手段・上下ステージに取付けられ、上下ス
テージ調整のつまみ10aの操作によって上下動し、光
ファイバ3を対物レンズ6に対し接近ないし離反移動さ
せる。ここで、支持部材は、好ましくは、フェルール4
の全域を固定ブロック18で支持せずに、先端側と後端
側との2点の僅かな幅で支持するように設けられてい
る。尚、図1において符号11はハーフミラー、12は
集光レンズ、13は光源、14は結像レンズである。
【0012】CCDカメラ15で得られた画像情報は画
像処理部20に送出され、同処理部においてニュートン
リング28を判別すると共に該リングの直径を求めてか
ら測定対象面即ちフェルール凸球面2の曲率半径Rを求
めるようにしている。画像処理部20は、撮像手段15
を介して入力された画像データを干渉縞を判別する干渉
縞判別手段21と、前記干渉縞のリング直径を求めるリ
ング直径検出手段22と、直径から光コネクタの凸球面
の曲率半径Rを求める曲率半径算出部23とから成り、
公知のコンピュータとこれを制御するプログラムソフト
とによって構成されている。コンピュータは特に図示し
ていないが、一般には制御用プログラム等を記憶するR
OMと、画像データや光ファイバ位置に関する入力デー
タなどを記憶するRAMと、少なくとも1つのCPU
(中央演算処理部)及びこのCPUを入力装置たるキー
ボード24や演算結果を出力する表示手段たるディスプ
レイ25あるいはプリンタ等に接続するためのI/Oイ
ンターフェースから構成されている。
【0013】干渉縞判別手段21は、画像データから明
縞若しくは暗縞をそれぞれ認識するもので、例えば図3
に示すように、ニュートンリング28と交わる或る直線
上で画像データを走査してリング群を濃度・明暗の連続
した変化即ち波として把握し、例えば、1画素隣りの濃
度が3階調以上の差を生じた場合は干渉縞による濃度変
化と判断し、それ以下の濃度変化はノイズと判断するこ
とによって干渉縞を判別している。また、1つの干渉縞
とその隣の干渉縞との区別については干渉縞による有効
な濃度変化が1つまたはそれ以上同一方向で(例えば濃
度の増加方向で)存在し、その後有効な濃度変化がない
部分を過ぎてから逆方向の(濃度減少方向の)有効な濃
度変化が1つまたはそれ以上同一方向で存在し、続いて
更に有効な濃度変化がなくなった時に1つの干渉縞が完
結したと判断し、これにより次にあらわれた増加方向の
有効な濃度変化は隣りの干渉縞によるものと、区別して
判断していく。
【0014】リング直径検出手段22は、リング群のな
かの1ないし2以上のリングの直径を求める。例えば、
干渉縞判別手段21において同じ縞と判断された領域内
において、同じ明るさの2点を選出すると共にその中央
を干渉縞の筋の中心として求め、更に同じリングに属す
る縞の中心同士を組合せ、それらの間の距離を求めるこ
とによって各リングの直径が得られる。例えば、本実施
例では干渉縞判別手段21において同じ縞と判断された
領域内において、或る直線上での同じ明るさの2点
1 ,t1 を選出すると共にその中央a1 を干渉縞の筋
の中心として求め、更に同様にして同じリングに属する
縞の他の中心b1 を求め、これら同士a1 ,b1 を多数
組合せ、それらの間の2点間距離(a1 ・b1 )の中心
点Q1 ,Q2 ,…,Qn から平均的中心Qを求め、更に
この中心点Qを通って先の直線とは直交する直線上で同
様にして同じリングに属する縞の2点の中心c1
1 ,c2とd2 ,…,cn とdn からそれら2点間の
中心点B1 ,B2 ,…,Bn を求めて平均化することに
よってリング中心が得られる。
【0015】また、曲率半径検出手段23は、リング群
のうちの任意の2本のリングの直径と反射光の波長とか
ら光コネクタ先端面の曲率半径Rを求めるものである。
曲率半径Rの計算は、ニュートンリング28を発生させ
る光の波長λがあらかじめわかっているため、リング半
径を求めることによって容易に求められる。例えば、複
数本のニュートンリング28の中から任意の2本のリン
グを抽出し、それらの相対的な半径の比較から曲率半径
Rを求めることができる。即ち、波長λの光のリング
は、球面上において段差λ/2毎にあらわれるので、例
えば隣り合う2本の縞を比較するときには、数式1によ
って求められる。
【0016】
【数1】R={(ri+1 2 −(ri 2 }/λ 1本縞を飛んで2本の縞を比較するときには、数式2に
よって求められる。
【0017】
【数2】R={(ri+2 2 −(ri 2 }/2λ 更にn本離れた2本の縞を比較するときには、数式3に
よって求められる。
【0018】
【数3】R={(ri+n 2 −(ri 2 }/nλ 2本のリングを組合せて数式1〜数式3のいずれかを用
いて求められた曲率半径Rはこれだけでも凸球面の曲率
半径を示しているが、好ましくは複数のリングの組合せ
を設定し、これらから夫々求められる曲率半径を平均す
ることによって誤差の少ない曲率半径を求めることがで
きる。
【0019】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では干渉対物レンズ5を用いて参
照面9を測定対象面2に接触させずにニュートンリング
28を発生させているが特にこれに限定されるものでは
なく、図示していないが測定対象面2に対しガラス板を
押しつけることによって発生させたニュートンリングを
利用するようにしても良い。
【0020】以上のように構成された本実施例の光コネ
クタの端面検査装置によると、凸球面曲率半径Rの計算
は、例えば図4及び図5に示すフローチャートに基づい
て実行される。
【0021】まず、準備段階として光コネクタ1を結像
光学系たる顕微鏡10の支持部材の固定ブロック18と
可動ブロック19との間に挾持させる。そして、上下ス
テージ調整つまみ10aを操作して光コネクタ1を固定
ブロック18及び可動ブロック19ごと光軸方向に移動
させながらニュートリング28を発生させ、例えば、暗
い縞あるいは明るい縞が2本以上発生するように調整す
る。
【0022】次に、ニュートンリング28の画像を入力
する(ステップ31)。画像入力は撮像手段たるCCD
カメラ15の各画素毎にA/D変換をし、干渉縞を例え
ば16階調の濃淡画像に変換してメモリする。次いで、
撮像画面をXY座標に見たててXY座標における光ファ
イバ3の中心位置Aを入力する(ステップ32)。例え
ば、ディスプレイを見ながらキーボード26を操作して
光ファイバ3の中心にカーソルを合せて座標を読み取り
メモリする。更に、入力された画像データが干渉縞かど
うかの判別を行う(ステップ33)。例えば、メモリ画
像をあらかじめ設定された或る直線上で走査し明暗の波
としてとらえる。例えば、1画素隣りの濃度が3階調以
上の差を生じた場合は干渉縞による濃度変化と判断し、
それ以下の濃度変化はノイズと判断することによって干
渉縞を判別している。また、1つの干渉縞とその隣の干
渉縞との区別については干渉縞による有効な濃度変化が
1つまたはそれ以上同一方向で(例えば濃度の増加方向
で)存在し、その後有効な濃度変化がない部分を過ぎて
から逆方向の(濃度減少方向の)有効な濃度変化が1つ
またはそれ以上同一方向で存在し、続いて更に有効な濃
度変化がなくなった時に1つの干渉縞が完結したと判断
し、これにより次にあらわれた増加方向の有効な濃度変
化は隣りの干渉縞によるものと、区別して判断してい
く。
【0023】次に、図3に示すようにして同一リングに
属する干渉縞の組合せを求める。まず、各干渉縞の中心
1 ,a2 ,…,P,b1 ,b2 …,bn を求める(ス
テップ34)。これは例えばステップ33において同じ
縞と判断された領域内において同じ明るさをもった2点
1 ,t1 の中心を干渉縞の中心a1 と定義することな
どで求まる。具体的には同じ縞の間で同じ濃淡階調の画
素を捜し、その画素の間の中央を干渉縞の中央とする。
同様にして他のニュートンリングを構成する干渉縞の各
々の中心点a2 ,a3 ,…,P,b1 ,b2 ,…を求め
る。次いで同じリングに属する干渉縞の組合せを求める
(ステップ35)。図3より明らかなように、各点の座
標値より隣なる中心点間同士の長さ(a2 ・a3 ),
(a1 ・a2 ),(P・a1 ),(P・b1 ),(b1
・b2 )を求めると、(P・a1 )=(P・b1 )=最
大で(P・a1 )>(a1 ・a2 )>(a2 ・a3 )と
なることがわかる。このことからa1 とb1 が同一リン
グ上にあると判断して組合せる。次に、任意のリング例
えば最も内側のリング間a1 ,b1 の中心点Q1 を求
め、同様にしてa2 ,b2 からQ2 ,a3 ,b3
3 ,…,Qn を求め、それらの座標値の平均から平均
的中心Qを求める(ステップ36)。ただし、QはPと
重なることもあるが常に一致するとは限らない。このと
きQを通りステップ33での走査方向と直角をなす直線
は平均的にリング群の中心を横切る位置にあることにな
る。Qを通りステップ33での走査方向と直角をなす方
向で再びニュートンリング28を走査する(ステップ3
7)。そして、ステップ34〜36と同様にして、各干
渉縞の中心(即ち波の山又は谷の中心)c1 ,c2
…,B0 ,d1 ,d2 ,…,dn を求め(ステップ3
8)、同一リング上にある中心点c1 とd1 、c2 とd
2 、…,Cn とdn の組合せを行い(ステップ39)、
同一リング上の干渉縞の中心間距離(c1 ・d1 ),
(c2 ・d2 ),…,(Cn ・dn )を求める(ステッ
プ40)。このとき、走査する直線はステップ33〜3
6で求められた点Q即ちニュートンリング28と交わる
弦の中心を通りかつ弦と直交しているためリング群の中
心を横切っていることから、各々の明リングの直径を求
めたことになる。
【0024】次いで、凸球面の曲率半径Rの計算を行
う。凸球面2の曲率半径Rの計算は、ニュートンリング
28を発生させる光の波長λがあらかじめわかっている
ため、リング半径を求めることによって求められる。ス
テップ40で求められた(c1 ・d1 ),(c2
2 ),…,(cn ・dn )の距離即ち各リングの直径
を2分して各リングの半径を求める(ステップ41)。
そして、各リング半径の値から任意の2本の半径を用い
て曲率半径Rを計算する(ステップ42)。この場合、
例えば隣なる任意の2本の明縞を抽出し、数式4による
それらの相対的な半径の比較から曲率半径Rを求める。
【0025】
【数4】R={(ri+1 2 −(ri 2 }/λ この曲率半径Rは、更に抽出する2本のリングの組合せ
を変えることによって複数求め、それを平均することに
よって求められる。次にステップ42で求められた曲率
半径Rをディスプレイに表示する(ステップ47)。そ
して、リターン(ステップ48)で終了する。
【0026】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の光コネクタの端面検査装置は撮像手段によって凸球面
上に生じたニュートンリングを画像情報として取込み、
個々の干渉縞を判別すると共に同一リングに属する干渉
縞同士を組合せてリングの直径を求め、このニュートン
リングのうちの2つのリングの直径の相対的な大きさの
比較から凸球面の曲率半径Rを求めるようにしたので、
触針でフェルール端面を傷付けることがない。また、単
一のニュートンリングから曲率半径を計算するのではな
く2つのリングの相対的な大きさの比較で計算をするの
で、干渉縞参照面とフェルール端面との接触状態あるい
は干渉レンズを用いた非接触参照面とフェルールとの位
置関係等に左右されずに曲率半径が求められる。更に、
視野中の複数のリングをすべて使って計算するので、信
頼性の高い測定結果が得られ、測定値の再現性も高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光コネクタの端面検査装置の一実施例
を示すシステム構成図である。
【図2】図1のシステム構成における顕微鏡対物部の概
略説明図で、(A)は干渉対物レンズを、(B)は支持
部材を示す。
【図3】ニュートンリングの直径及び中心を求める方法
の説明図である。
【図4】本発明の光コネクタの端面検査装置のフローチ
ャートの一部である。
【図5】本発明の光コネクタの端面検査装置のフローチ
ャートの続きである。
【符号の説明】
1 光コネクタ 2 測定対象面 3 光ファイバ 4 フェルール 10 結像光学系 15 撮像手段 18 支持部材を構成する固定ブロック 19 支持部材を構成する可動ブロック 21 干渉縞判別手段 22 リング直径検出手段 23 曲率半径検出手段 28 ニュートンリング

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェルールの中心に光ファイバを貫通さ
    せて固定し、それらの端面を凸球面に加工した光コネク
    タの端面形状を検査する装置において、前記光コネクタ
    の測定対象面に発生させたニュートンリングを画像情報
    として取込む撮像手段と、この画像情報を解析し干渉縞
    を判別する干渉縞判別手段と、各ニュートンリングの直
    径を求めるリング直径検出手段と、前記ニュートンリン
    グのうち任意の2つのニュートンリングの直径の相対的
    な比較から前記凸球面の曲率半径を求める曲率半径検出
    手段とから成ることを特徴とする光コネクタの端面検査
    装置。
  2. 【請求項2】 前記曲率半径検出手段は任意の2つのニ
    ュートンリングの直径の組合せを複数設定してそれぞれ
    から凸球面の曲率半径を求め、更にこれらを平均して曲
    率半径を求めることを特徴とする請求項1記載の光コネ
    クタの端面検査装置。
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