JPH10239576A

JPH10239576A - 光コネクタ偏心方向検出装置および検出方法

Info

Publication number: JPH10239576A
Application number: JP4808397A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoshizawa; 高志吉澤; Akira Nagayama; 昭永山
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2017-03-03
Also published as: JP3483186B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、校正も単純で、経済的であ
り、校正動作の後は１回の測定で偏心方向を決定でき、
作業能率が高く、コネクタ組立コストを低減できる光コ
ネクタ偏心方向検出装置および検出方法を提供すること
にある。【解決手段】本発明は、光コード５００の他端から参照
光を入射し、光コード５００の被検査端フェルール２ａ
からの出射光スポット画像をＣＣＤカメラ６で計測し、
得られた画像データから画像処理装置９で高輝度領域の
中心を検出し、該フェルール２ａを前記ＣＣＤカメラ６
に対して結合するフェルール固定部材７とから構成さ
れ、フェルール固定部材７が、フェルール２ａ外径より
わずかに小さい内径をもつ弾性材でできた円筒状部品
で、この円筒状部品の軸方向に適当な幅の割り部分を有
してフェルール２ａを挿入可能とし、かつフェルール２
ａの先端位置を規制することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバコード
の端部に対して光コネクタ組付けを行う際に、フェルー
ル中心孔にファイバ素線を挿入・接着し、該フェルール
外径に対する中心とファイバ素線のコア中心位置とのず
れ（以下では、偏心と呼ぶ）の方向を検出するための光
コネクタ偏心方向検出装置および検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】広帯域情報サービスを各家庭やオフイス
まで普及させるには、光コネクタ付きコードの抜本的経
済化が不可欠である。しかしながら、従来、光コード端
にコネクタを組付ける作業（以下、コネクタ組立と略
す）は人手依存度が極めて高く、光コネクタ付きコード
の経済化を困難にしていた。光コネクタ付きコードの経
済化をはかると同時に、将来予想される大規模な需要に
応えるには、コネクタ組立の自動化が必須となってい
る。

【０００３】光コネクタには種々の形状のものが考案さ
れているが、基本的には精密スリーブ内でフェルール同
士を押圧しつつ、フェルール外径基準で整列接続する。
しかし、フェルールの中心孔はその外径に対して若干の
偏心を有し、フェルールの中心孔の偏心方向が互いに１
８０度異なるコネクタ同士を接続した最悪ケースにおい
ては、中心孔に通したファイバのコア位置間偏差が最大
になるので、大きな接続損失が発生する。このような偏
心に起因する接続損失を避けるため、Ｆ０４形単心光フ
ァイバコネクタ（ＪＩＳＣ５９７３に記載、以下Ｓ
Ｃコネクタと呼ぶ）では、挿抜姿勢を一通りにするため
にツマミ断面を矩形とし、偏心方向がツマミ断面に対し
て略一定方向になるように組立てる（以下、この作業を
調心と呼ぶ）。調心を行なうＳＣコネクタでは、接続時
の偏心方向がほぼ一致するので偏心に起因する接続損失
が小さく、光通信用コネクタとして世界的規模で使用さ
れる状況にある。

【０００４】ＳＣコネクタの需要増大に伴って、その組
立の自動化も検討されつつあるが、部品点数の多さと、
人手組立を前提とした構造の複雑さが阻害要因となって
いる。ＳＣコネクタの従来の組立手順を図５〜図８を用
いて説明する。

【０００５】先ず、図５に示すように、光コード５００
を指定長に切断し、後で組付けるコイルばね５０ｂ、ス
トップリング５０ｃ、かしめリング５０ｄ、リング５０
ｅ、ブーツ５０ｆを光コードに通した後、コード先端の
被覆除去、ファイバ素線５２０のクリーニング、抗張力
体５１０の処理を行なう。

【０００６】続いて、図６に示すように、フェルール５
０ａの中心孔に接着剤を充填してファイバ素線５２０を
挿入・接着した後、フェルール５０ａの先端を研磨す
る。次いで、フェルール５０ａの偏心方向を検査し、偏
心方向に最も近いフランジキー溝２００ｅが、プラグフ
レーム１３０の点線矢印の方向に一致するようにフェル
ール５０ａを回転調整してプラグフレーム１３０に挿入
する。その後、コイルばね５０ｂとストップリング５０
ｃを戻し、ストップリングの突起部５０ｔがプラグフレ
ームの嵌合孔１３０ａに合うようにストップリング５０
ｃを回転調整して組み付ける。

【０００７】次に、図７に示すように、かしめリング５
０ｄを戻す。このとき、ストップリング５０ｃの後端部
とかしめリング５０ｄとの間に抗張力体５１０を挟み込
み、かしめる。さらに、リング５０ｅを戻して、コード
外皮を固定し、ブーツ５０ｆを戻してストップリング５
０ｃおよびかしめリング５０ｄを覆う。最後に図８に示
すように、プラグフレーム１３０の方向に合わせて前方
からツマミ１４０を挿入する。

【０００８】これらの工程のうち、コード被覆除去作
業、ファイバ素線のクリーニング作業などでは補助的な
自動機が使用されているが、その他の工程に関しては、
製造現場での組立自動化は進んでいないのが現状であ
る。特に、調心工程は現在以下のように行われている。

【０００９】まず、被検査フェルールをＶ溝内に固定し
て、端面を顕微鏡で観察する。このとき、コア部が白く
見えるので、フェルールをＶ溝内で回転させ、顕微鏡視
野の中でコア部の中心が最も変位した方向を偏芯方向と
してフェルールのフランジ部にマーキングし、これに最
も近いフェルールフランジのキー溝がプラグフレームの
所定の方向になるように人手で合わせて挿入しているの
が一般的である。また、調心作業を自動化する装置が特
開平８−５０２２０号に記載されているが、被検査フェ
ルールをＶ溝内に固定し、フェルールの長軸まわりの複
数回転位置でコア中心検査を行った結果を処理して偏心
方向を定める点で原理的には同様である。しかしなが
ら、フェルールをＶ溝内に固定する従来の方法は、フェ
ルール外径のばらつき（約１μｍ）やＶ溝と顕微鏡系の
位置ずれがコア中心位置に直接影響を及ぼすという重大
な欠点があった。この影響を除くため、従来方法では、
フェルールをＶ溝内で回転させ、コア中心の移動軌跡を
観測することが必須であった。すなわち、フェルールを
Ｖ溝内で回転させ、コア中心の移動軌跡からフェルール
外径のばらつき、Ｖ溝と顕微鏡系との位置ずれ等の誤差
を相殺し、偏心方向を決定する必要があった。この場
合、Ｖ溝内への異物混入やＶ溝の磨耗等により偏心方向
検出の高精度化が困難であり、所要時間も長く、生産性
を低下させ、生産コストを引き上げる一要因となってい
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、ＳＣコネクタ等の組立で特徴的
な、調心を行なってプラグフレームおよびツマミを組み
付ける組立工程中で必要とされる、簡便な光コネクタ偏
心方向検出装置および検出方法を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光コネクタ偏心方向検出装置は、光ファイバ
コードの端部に対して光コネクタ組付けを行う際に、フ
ェルール中心孔にファイバ素線を挿入・接着し、該フェ
ルール外径に対する中心とファイバ素線のコア中心位置
とのずれである偏心の方向を検出するための装置であっ
て、光ファイバコードの他端から参照光を入射する手段
と、光ファイバコードの被検査端フェルールからの出射
光スポット画像を計測するスポット画像計測手段と、該
スポット画像計測手段より得られた画像データから高輝
度領域の中心を検出するスポット中心検出手段と、該被
検査端フェルールを前記スポット画像計測手段に対して
結合する被検査端フェルール固定手段とから構成される
ことを特徴とするものである。

【００１２】また本発明の光コネクタ偏心方向検出装置
は、被検査端フェルール固定手段が、フェルール外径よ
りわずかに小さい内径をもつ弾性材でできた円筒状部品
で、この円筒状部品の軸方向に適当な幅の割り部分を有
してフェルールを挿入可能とし、かつフェルール先端位
置を規制する手段を有することを特徴とするものであ
る。

【００１３】また本発明の光コネクタ偏心方向検出装置
は、被検査端フェルールの回転手段を有し、スポット画
像計測手段によって求められた被検査端フェルールの偏
心方向が特定の回転位置にくるように、該回転手段を制
御可能なことを特徴とするものである。

【００１４】また本発明は、前記光コネクタ偏心方向検
出装置を用いた光コネクタ偏心方向検出方法において、
検出動作に先だって、適当な偏心量をもつ校正フェルー
ルを前記被検査端フェルール回転手段により少なくとも
３回、長軸まわりに回転角度を変えて位置決めし、その
度毎に前記被検査端フェルール固定手段に挿入位置決め
した後、前記のスポット画像計測手段とスポット中心検
出手段によってその回転角位置での校正フェルールの出
射光中心を求め、この操作を少なくとも３回行った結果
から被検査端フェルール固定手段で固定した場合のスポ
ット画像計測手段に対する真の中心位置を決定して記憶
し、その後、被検査フェルールが該被検査フェルール固
定手段に挿入された場合には、出射光スポット中心位置
と前記の校正動作で求めた真の中心位置との位置ずれか
ら偏心方向を求めることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。図１は本発明の光コネクタ
偏心方向検出装置の一実施形態例を示す図であり、１ａ
は参照光源、１ｂは参照光ガイド系、２ａは被検査フェ
ルール、２ｂは他端フェルール、３は被検査フェルール
２ａをその長軸回りに回転位置決め可能なフェルール回
転板、４はフェルール回転モータ、５は先端部がフェル
ール外径と略等しい直径を有するスポット画像計測用光
学系、６はスポット画像計測用ＣＣＤカメラ、７は一端
をスポット画像計測用光学系５に固定した弾性円筒状の
フェルール固定部材、７１は中心孔を有するスペーサ
ー、８はＣＣＤカメラ６、フェルール固定部材７、スペ
ーサー７１およびスポット画像計測用光学系５全体を被
検査フェルール２ａの長軸方向に移動させるアクチュエ
ータ、９はスポット画像からコア中心を検出する画像処
理装置である。

【００１６】図２は、フェルール回転部を被検査フェル
ールの後端（光コード）側から見た部分正面図である。
図２で、３は外周に歯車をもつフェルール回転板、３１
は手前側にフェルール２ａのフランジ部が挿入可能な直
径をもち、図の奥行き側にはフランジ径よりも小さくフ
ェルール径よりも大きい直径をもつ中心孔であり、被検
査フェルール２ａが一定位置よりも奥側に進めない構造
となっている。また、３２はフェルール２ａのフランジ
部のキー溝（４個）に嵌合可能な爪である。爪の数は少
なくとも１個あれば滑らずにフェルール２ａを回転可能
だが、本実施形態例では４個の爪を設けている。フェー
ルール回転板３において上記の各孔３１の径および爪３
２の寸法は被検査フェルール２ａが装着されたときに適
当な隙間を有するようにしてあり、フェルール固定部材
７に被検査フェルール２ａが挿入された場合に、その弾
性円筒部分の固定力によって被検査フェルール２ａがス
ポット画像計測用光学系５の先端部分と真直に整列され
るようになっている。フェルール回転板３は、回転軸３
３が支持板３４に回転自在に固定され、駆動歯車３５で
回転駆動される。回転軸３３は中空軸であり、空洞部に
フェルール固定部材７の先端が入り込める構造となって
いる。また、３６は被検査フェルール２ａを回転板３に
装着後、フェルール２ａのフランジ後端面を押えるよう
に回動して、フェルール２ａの先端が押されたときに回
転板３から外れないようにするためのフェルール押さえ
部材である。

【００１７】図３は、フェルール固定手段の一例を示
す。図３に示すように、本発明のフェルール固定部材７
はその軸方向（母線方向）に割り部分７２を有する円筒
状弾性部品であって、その内径はフェルール２ａの外径
（２．４９９〜２．５００ｍｍ）よりも小さく、割り部
分７２の弾性変形によってフェルール２ａが挿入可能
で、挿入時にフェルール２ａとスポット画像計測用光学
系５の先端部分とを整列可能な程度の厚みと弾性率を有
する。また、その長さは、被検査フェルール２ａとスポ
ット画像計測用光学系５を安定に結合できる程度に長く
してある。さらに、円筒の内面は粗さを極力小さくして
ある。本発明のフェルール固定部材７によれば、フェル
ール２ａの直径にばらつきがあってもフェルール外径を
基準とする中心位置は常にほぼ一定の位置に保持され
る。なお、図３のような要求を満たす標準部品の一例と
して、光コネクタのアダプタ内に一般的に使用されてい
るジルコニア製の割りスリーブが安価で入手容易であ
る。しかしながら、本発明のフェルール固定部材７は割
りスリーブに限定されない。

【００１８】次に、図１の実施形態例の動作を説明す
る。光コード５００の両端はフェルールが２ａ，２ｂ接
着され、先端研磨が完了した状態とする。また、図には
示していないが、必要に応じて図６に示したような各種
部品がコード側に装着されているものとする。他端フェ
ルール２ｂを参照光ガイド系１ｂに対して位置決めし、
参照光源１ａから参照光を入射する。この参照光が光コ
ード５００内を通過し、被検査フェルール２ａ先端のコ
ア部から出射する。次に、被検査フェルール２ａをフラ
ンジのキー溝が爪３２に一致するようにフェルール回転
板３に挿入し、フェルール押さえ部材３６を回動して外
れないようにする。その後、フェルール回転モータ４を
駆動してキー溝が一定回転位置にくるようにする。次い
で、アクチュエータ８を駆動して、先端にフェルール固
定部材７を有するスポット画像計測用光学系５を被検査
フェルール２ａに接近させ、被検査フェルール２ａをフ
ェルール固定部材７内に挿入・押圧する。フェルール固
定部材７内にはスペーサ７１が組み込まれており、被検
査フェルール２ａの先端面をスポット画像計測用光学系
５の焦点位置に保つ。この状態で、被検査フェルール２
ａのコア部分が高輝度に観測される。この高輝度領域を
含むフェルール２ａの先端面画像はＣＣＤカメラ６で画
像データに変換され、この画像データが画像処理装置９
に送られて高輝度領域の重心を求める。このような高輝
度領域の重心を求める画像処理技術については公知の技
術であり、ここではその詳細は省略する。

【００１９】本発明では、偏心量が０．５μｍ以上ある
校正用フェルールを用いて、フェルール固定部材７で固
定した場合の真の中心位置を最初に求める。すなわち、
校正動作としてはフェルール回転板３を９０°づつ回転
させ、高輝度領域の重心を求める動作を４回行なう。真
の中心位置を定めるには、このような重心検出動作回数
は３回でも原理的には可能であるが、偏心量は一般に微
小であるため、種々の偶発誤差を含む。この影響を低減
するには重心検出動作回数を増やすことが有効である。
図４を用いて、４回の重心検出結果から真の中心を定め
る一例を説明する。図４はＣＣＤカメラ６の視野を模式
化したもので、＃１〜＃４はフェルールの回転位置を変
えながら４回計測したコア中心に相当する高輝度領域の
重心位置を示す。この＃１〜＃４の４点のうち、任意の
３点の組み合わせに対して式（１）で示す１個の円が定
められる。

【００２０】

【数１】

【００２１】ただし、（Ｘ_i ，Ｙ_i ）、（Ｘ_j ，Ｙ
_j ）、（Ｘ_k ，Ｙ_k ）は互いに異なる３つの高輝度領域
の重心位置座標である。本例のように、４点から３点を
取り出して組み合わせる場合の数は４通り（ ₄Ｃ₃ ＝
４）あるので、一般には、中心座標および半径の異なる
４個の円（以下、このような３つの測定座標点から求め
られた円を測定円と呼ぶ）が定まることになる。図４の
Ｃ1 〜Ｃ4 は、＃１〜＃４の４点のうちの３点の組み合
わせから定めた測定円の中心位置を示す。

【００２２】本例では、自乗誤差の和を最小にする手法
（最小平均自乗推定）によって、先ず真の中心Ｐの位置
座標の推定を行なう。４個の測定円中心Ｃｎの座標を
（Ｘ_Cn，Ｙ_Cn）（ｎ＝１〜４）、推定される真の中心Ｐ
の座標を（Ｘ_p ，Ｙ_p ）とすれば、点ＰのＸ座標の自乗
誤差の和は

【００２３】

【数２】

【００２４】以上説明したように、最小平均自乗推定を
適用すれば、真の中心は測定円の中心座標を平均化処理
で求められる。ここで求めた中心（Ｘ_p ，Ｙ_p ）はフェ
ルール固定手段で固定した場合の真中心とみなせるの
で、それ以後の偏心方向測定動作時には、この真の中心
位置に対する１回の重心位置座標測定から偏心方向が直
ちに決定できる。さらに、本発明による偏心方向検出装
置はフェルール回転機能を有するため、求めた偏心方向
に最も近いフェルールフランジのキー溝が特定方向にな
るような後処理が容易で、その後のプラグ組み付け等が
容易に行えるという利点がある。

【００２５】コネクタ組立には偏心方向さえわかればよ
いが、偏心量を求めて規定量以上の偏心を有するフェル
ールを不良品として部品組み付けを実施しないで排除す
ることも可能である。

【００２６】以上のように、参照光の入射手段、スポッ
ト画像計測手段、コア中心検出手段、割り部分をもつ弾
性円筒状部材からなるフェルール固定手段、およびフェ
ルール回転手段を具備した偏心方向検出装置において、
まず適当な偏心量を有する校正用フェルールを用いて偏
心方向測定系の校正を行なう。すなわち、フェルール回
転手段を用いて校正用フェルールのフランジ部のキー溝
を基準として校正用フェルールを回転位置決めしてフェ
ルール固定手段に挿入し、他端のフェルールから参照光
を入射して被検査フェルール先端でのコア部分の輝度を
高め、被検査フェルールのコア中心位置をスポット画像
計測手段と画像処理を含むコア中心検出手段を用いて検
出する。上記のようなコア中心検出動作を長軸まわりの
回転角を変化させて少なくとも３箇所の位置で行ない、
これらの結果からフェルール固定手段で位置決めした場
合の中心位置（真の中心）を定め、画像処理装置内に記
憶させる。次に、被検査フェルールを、前記のフェルー
ル固定手段に挿入し、他端のフェルールから参照光を入
射して被検査フェルール端でのコア部分の輝度を高め、
被検査フェルールのコア中心位置を画像計測手段とスポ
ット中心検出手段を用いて１回だけ検出する。ここで求
めた中心位置と、校正時に求めた真の中心位置との偏差
から偏心量および偏心方向を決定する。また、偏心方向
の測定後、フェルール回転手段は、測定した偏心方向に
最も近いキー溝が特定の方向となるように被組立フェル
ールを回転調整する。

【００２７】本発明によれば、割り部分をもつ弾性円筒
状部材からなるフェルール固定手段に被検査フェルール
を挿入して画像計測手段に結合するためフェルール外径
のばらつきの影響を受けない。このため、校正動作の後
は、フェルールの偏心方向検出が１回の測定ですみ、フ
ェルール回転手段によって偏心方向を自動的に一定方向
に調整できるので、コネクタ組立が容易で効率的であ
る。また、本発明の偏心方向検出方法は、フェルール固
定手段として高精度で安価な割スリーブが使用でき、固
定手段の磨耗などによる保守が経済的に行える。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
偏心方向検出装置校正も単純で、経済的である。また、
校正動作の後は１回の測定で偏心方向を決定できるの
で、作業能率が高く、コネクタ組立コストを低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例を示す構成説明図であ
る。

【図２】本発明に係るフェルール回転部の一例を示す側
面図である。

【図３】本発明に係る被検査フェルール固定手段の一例
を示す斜視図である。

【図４】本発明のフェルール固定手段を用いた場合の真
の中心位置の推定法の一例を示す説明図である。

【図５】従来の光コネクタの組立手順を示す斜視図であ
る。

【図６】従来の光コネクタの組立手順を示す斜視図であ
る。

【図７】従来の光コネクタの組立手順を示す斜視図であ
る。

【図８】従来の光コネクタの組立手順を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ａ参照光源１ｂ参照光ガイド系２ａ被検査フェルール２ｂ他端フェルール３フェルール回転板４フェルール回転モータ５スポット画像計測用光学系６スポット画像計測用ＣＣＤカメラ７フェルール固定部材８アクチュエータ９画像処理装置３１中心孔３２爪３３回転軸３４支持板３５駆動歯車３６フェルール押さえ部材７１スペーサー７２割り部分５０ａフェルール５０ｂコイルばね５０ｃストップリング５０ｄかしめリング５０ｅリング５０ｆブーツ５０ｔストップリングの突起部１３０プラグフレーム１３０ａプラグフレームの嵌合孔１４０ツマミ２００ｅフランジキー溝２３０プラグフレーム５００光コード５１０抗張力体５２０ファイバ素線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバコードの端部に対して光コネ
クタ組付けを行う際に、フェルール中心孔にファイバ素
線を挿入・接着し、該フェルール外径に対する中心とフ
ァイバ素線のコア中心位置とのずれである偏心の方向を
検出するための装置であって、光ファイバコードの他端から参照光を入射する手段と、光ファイバコードの被検査端フェルールからの出射光ス
ポット画像を計測するスポット画像計測手段と、該スポット画像計測手段より得られた画像データから高
輝度領域の中心を検出するスポット中心検出手段と、該被検査端フェルールを前記スポット画像計測手段に対
して結合する被検査端フェルール固定手段とから構成さ
れることを特徴とする光コネクタ偏心方向検出装置。
【請求項２】被検査端フェルール固定手段が、フェル
ール外径よりわずかに小さい内径をもつ弾性材でできた
円筒状部品で、この円筒状部品の軸方向に適当な幅の割
り部分を有してフェルールを挿入可能とし、かつフェル
ール先端位置を規制する手段を有することを特徴とする
請求項１記載の光コネクタ偏心方向検出装置。
【請求項３】被検査端フェルールの回転手段を有し、
スポット画像計測手段によって求められた被検査端フェ
ルールの偏心方向が特定の回転位置にくるように、該回
転手段を制御可能なことを特徴とする請求項１又は２記
載の光コネクタ偏心方向検出装置。
【請求項４】請求項３記載の光コネクタ偏心方向検出
装置を用いた光コネクタ偏心方向検出方法において、検
出動作に先だって、適当な偏心量をもつ校正フェルール
を前記被検査端フェルール回転手段により少なくとも３
回、長軸まわりに回転角度を変えて位置決めし、その度
毎に前記被検査端フェルール固定手段に挿入位置決めし
た後、前記のスポット画像計測手段とスポット中心検出
手段によってその回転角位置での校正フェルールの出射
光中心を求め、この操作を少なくとも３回行った結果か
ら被検査端フェルール固定手段で固定した場合のスポッ
ト画像計測手段に対する真の中心位置を決定して記憶
し、その後、被検査フェルールが該被検査フェルール固
定手段に挿入された場合には、出射光スポット中心位置
と前記の校正動作で求めた真の中心位置との位置ずれか
ら偏心方向を求めることを特徴とする光コネクタ偏心方
向検出方法。