JPWO2015093470A1 - 端面観察装置 - Google Patents

Abstract

本発明に係る端面観察装置（１０１）は、光軸方向に貫通する欠落部（１２０）を有する第１レンズ（１２）と、第１レンズを介して観察対象物の端面（２００Ａ）に照射する光を発生させる光源（１４）と、第１レンズを介して観察対象物の端面の像を受像する撮像素子（１５）とを備えることを特徴とする。これによれば、観察対象物の端面を操作するための構造体を第１レンズの欠落部に挿入することにより、観察対象物の端面を操作するための構造体とその端面を観察するための観察装置とを一体化した端面観察装置を実現することができる。

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る。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清掃作業と観察作業とを行っていた。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、光軸方向に貫通する欠落部を有する第１レンズと、第１レンズを介して観察対象物の端面に照射する光を発生させる光源と、第１レンズを介して観察対象物の端面の像を受像する撮像素子とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、観察対象物の端面を操作するための構造体を第１レンズの欠落部に挿入することにより、観察対象物の端面を操作するための構造体とその端面を観察するための観察装置とを一体化した端面観察装置を実現することができる。これにより、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。

図１は、実施形態１に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図２Ａは、実施の形態１に係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例を示す図である。 図２Ｂは、実施の形態１に係る端面観察装置における光源の構成例を示す図である。 図２Ｃは、実施の形態１に係る端面観察装置における光源の別の構成例を示す図である。 図３Ａは、実施の形態１に係る端面観察装置の使用方法を説明するための図である。 図３Ｂは、実施の形態１に係る端面観察装置の別の使用方法を説明するための図である。 図４は、実施の形態２に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図５は、実施の形態２に係る端面観察装置の別の構成を示す図である。 図６は、実施の形態３に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図７は、実施の形態４に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図８は、実施の形態５に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図９Ａは、実施の形態６に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図９Ｂは、実施の形態６に係る端面観察装置の別の構成を示す図である。 図９Ｃは、実施の形態６に係る端面観察装置の別の構成を示す図である。 図９Ｄは、実施の形態６に係る端面観察装置の別の構成を示す図である。 図９Ｅは、実施の形態６に係る端面観察装置の別の構成を示す図である。 図１０は、実施の形態７に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図１１は、実施の形態８に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図１２は、実施の形態９に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図１３は、実施の形態１０に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図１４は、実施の形態１１に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図１５は、実施の形態１２に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図１６は、実施の形態１３に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図１７は、実施の形態１４に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図１８は、実施の形態１５に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図１９は、実施の形態１６に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図２０は、実施の形態１７に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図２１は、実施の形態１８に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図２２は、実施の形態１９に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図２３は、実施の形態２０に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図２４は、実施の形態２１に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図２５は、実施の形態２２に係る端面観察装置の別の構成を示す図である。 図２６は、実施の形態２３に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図２７は、実施の形態２４に係る端面観察装置の構成を示す図である。 図２８Ａは、本発明に係る端面観察装置の本体の構成を示す図である。 図２８Ｂは、本発明に係る端面観察装置に挿入される構造体の構成を示す図である。

１．本発明に係る端面観察装置の概要
本発明に係る端面観察装置の概要を説明する。

（１）（端面観察装置の本体）
本発明に係る端面観察装置（１００〜１２４）は、光軸方向に貫通する欠落部を有する第１レンズ（１２）と、第１レンズを介して観察対象物（２００）の端面（２００Ａ）に照射する光を発生させる光源（９、１４）と、第１レンズを介して観察対象物の端面の像を受像する撮像素子（１５）とを備えることを特徴とする。

（２）（レンズの欠落部に構造体を挿入した端面観察装置）
上記（１）に記載の端面観察装置（１０１）は、第１レンズの欠落部内に挿入され、観察対象物の端面を操作するための構造体（１３）を更に備えてもよい。

（３）（クリーニング機構）
上記（２）の端面観察装置において、構造体は、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んでもよい。

（４）（第１レンズが光軸と同軸）
上記（１）〜（３）の何れか一つの端面観察装置（１０１、１０２）において、光源と第１レンズとは、同軸となるように配置されている。

（５）（リング状のレンズ）
上記（１）〜（４）の何れか一つの端面観察装置において、第１レンズは、リング形状を有していてもよい。

（６）（リング状の光源）
上記（１）〜（５）の何れか一つの端面観察装置（１０１、１０２）において、光源は、リング形状を有していてもよい。

（７）（反射光と照明光が同一媒体内を共通に伝搬する）
上記（１）〜（６）の何れか一つの端面観察装置（１０１、１０２）において、筒状の筐体を更に備え、第１レンズおよび構造体は、筒状の筐体の一端に配置され、光源および撮像素子は、筒状の筐体の他端に配置され、光源からの照明光と観察対象物の端面からの反射光とが筐体内の共通の空間を伝搬するようにしてもよい。

（８）（第２レンズ）
上記（１）〜（７）の何れか一つの端面観察装置（１０２）は、第１レンズと撮像素子との間の光軸上に設けられた第２レンズ（１６）を更に備えてもよい。

（９）（透明部材）
上記（８）に記載の端面観察装置は、第１レンズと第２レンズとの間の光軸上に設けられた透明部材（１７）を更に備えてもよい。

（１０）（光学素子）
上記（１）〜（３）の何れか一つの端面観察装置（１０５〜１２４）は、第１レンズと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（２２、３０、３４、３５）を更に備えてもよい。

（１１）（光学素子：ビームスプリッタｏｒハーフミラー）
上記（１０）の端面観察装置において、光学素子は、ビームスプリッタまたはハーフミラーであってもよい。

（１２）（光学素子：非平行のハーフミラー）
上記（１０）の端面観察装置（１２１）において、光学素子は、反射面と透過面とが非平行のハーフミラー（３４）であってもよい。

（１３）（光学素子：相対角度が４５度ではないビームスプリッタ）
上記（１０）の端面観察装置（１２２）において、光学素子は、ビームスプリッタ（３５）であり、ビームスプリッタは、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度ではなくてもよい。

（１４）（撮像素子側の第２レンズ）
上記（１０）乃至（１３）の何れか一つの端面観察装置（１０５）は、光学素子と撮像素子との間の光軸上に設けられた第２レンズ（１６）を更に備えていてもよい。

（１５）（第１レンズ側の第２レンズ）
上記（１０）乃至（１３）の何れか一つの端面観察装置（１０６〜１２４）は、第１レンズと光学素子との間の光軸上に設けられた第２レンズ（１６、３１）を更に備えていてもよい。

（１６）（第１レンズ側の第３レンズ）
上記（１５）の端面観察装置（１０６、１２３、１２４）は、第１レンズと第２レンズとの間の光軸上に設けられた第３レンズ（１７、３２）を更に備えていてもよい。

（１７）（光源側の第４レンズ）
上記（１５）の端面観察装置（１０６）は、光源と光学素子との間の光軸上に設けられた第４レンズ（２３）を更に備えていてもよい。

（１８）（第２レンズ＋撮像素子側の光学部品）
上記（１０）〜（１７）の何れか一つの端面観察装置（１０７、１０９、１１１、１１４〜１２２）において、撮像素子と光学素子との間の光軸上に、アイリス（２４）、波長フィルタ（２６）、および偏波フィルタ（２８）の少なくとも一つを更に備えていてもよい。

（１９）（第２レンズ＋光源側の光学部品）
上記（１０）〜（１８）の何れか一つの端面観察装置（１０８、１１０、１１２、１１５〜１２２）において、光源と光学素子との間の光軸上に、アイリス（２５）、波長フィルタ（２７）、および偏波フィルタ（２９）の少なくとも一つを更に備えていてもよい。

（２０）（透明部材）
上記（１０）〜（１９）の何れか一項に記載の端面観察装置（１０６Ａ、１０６Ｅ）において、第１レンズと光学素子との間の光軸上に設けられた透明材料（１７）を更に備えていてもよい。

（２１）（構造体の操作部）
上記（１０）〜（１９）の何れか一つの端面観察装置（１２４）は、第１レンズと光学素子との間の光軸上に設けられ、透明材料から成る操作部（３６）を有し、操作部は、構造体と連結され、光軸方向に移動可能にされていてもよい。

（２２）（非共焦点光学系）
上記（１０）〜（２０）の何れか一つの端面観察装置（１０５〜１１２）において、光源と撮像素子とは、夫々光学素子からの光学的距離が異なる位置に配置されていてもよい。

（２３）（共焦点光学系）
上記（１０）〜（２０）の何れか一つの端面観察装置（１１３〜１２２）において、光源と撮像素子とは、夫々光学素子からの光学的距離が等しい位置に配置されていてもよい。

（２４）（光源と撮像素子とが光学的に共役な関係を有する）
上記（１０）〜（２０）の何れか一つの端面観察装置（１１３〜１２２）において、光源と撮像素子とは、第１レンズに対して光学的に共役の位置にあってもよい。

（２５）（ライトバルブ）
上記（１）〜（４）の何れか一つの端面観察装置（１０３、１０４）において、構造体（２０）は、空気以外の透明材料から成り、光源からの照明光を観察対象物の端面に導く光学部材（１３３）を更に含んでもよい。

２．実施の形態
以下、本発明に係る端面観察装置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は、本発明の実施の形態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１０１は、観察対象物としての光コネクタ２００の端面（光コネクタ端面の中央部に露出した光ファイバの端面）２００Ａを観察するための観察機構と光コネクタ２００の端面２００Ａを操作するための構造体とが一体化した構造を有する。なお、図１において、光コネクタ２００は二点鎖線で示されている。
以下では、上記構造体が光コネクタ２００の端面２００Ａ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１０１は、図１に示されるように、対物レンズ１２、クリーニング機構１３、光源９、および撮像素子１５を備える。端面観察装置１０１は、例えば筒状の筐体１１内に、上述の対物レンズ１２、光源９、撮像素子１５等の機能素子が配置された構造を有している。また、筐体１１内は、例えば空気で満たされている。この空気は、光が伝搬する媒体である。

なお、以下の説明では、図１において端面観察装置１０１における対物レンズ１２が配置される側を“前方”と称し、端面観察装置１０１における光源９および撮像素子１５が配置される側を“後方”と称する。

対物レンズ１２は、光軸方向に貫通する欠落部を有している。具体的には、対物レンズ１２は、その中央部に光軸方向に貫通する貫通孔１２００を有している。換言すれば、対物レンズ１２は、リング形状を有している。対物レンズ１２は、例えば、その光軸が筒状の筐体１１と同軸となるように筐体１１の一端に配置されている。

クリーニング機構１３は、その一部が対物レンズ１２の上記の貫通孔１２００から光コネクタ２００に向かって突き出ることが可能なように配置されている。クリーニング機構１３としては、特許文献１に示されるような光コネクタ２００の中央にある光ファイバの端面にクリーニングテープを押し付け、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２Ａは、クリーニング機構１３の具体的な構成例を示す図である。図２Ａには、端面観察装置１０１の先端部を図１における方向Ａから見たときの正面図が模式的に示されている。

図１および図２Ａに示されるように、クリーニング機構１３は、例えば、対物レンズ１２の貫通孔１２００内に設けられたクリーナチップ１３２と、クリーナチップ１３２の端面の一部を覆うように配置されたクリーニングテープ１３１とから構成されている。クリーニングテープ１３１は、例えば、図示されない摺動機構によって、クリーナチップ１３２の端面内を所定の方向、例えば図２Ａの矢印の方向に移動する。なお、図１および図２Ａには、クリーニングテープ１３１とクリーナチップ１３２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２００の端面２００Ａをクリーニングする場合には、例えば、光コネクタ２００の端面２００Ａの中央に対向するように、クリーナチップ１３２を対物レンズ１２の貫通孔１２００から光コネクタ２００に向かって突出させ、クリーニングテープ１３１を端面２００Ａに押し付ける。この状態でクリーニングテープ１３１を移動させて、端面２００Ａに付着した異物を除去する。

撮像素子１５は、光学系、すなわち対物レンズ１２を介して光コネクタ２００の端面２００Ａの像を撮像し、端面２００Ａの画像を生成するものである。撮像素子１５は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラなどを用いて構成することができる。撮像素子１５は、端面観察装置１０１の後方に配置されている。より具体的には、撮像素子１５は、例えば、筐体１１の長手方向に垂直な断面形状に合わせて形成された円形状の板状部材（例えば基板等）の表面に搭載され、その板状部材が筐体１１の他端に配置される。

光源９は、対物レンズ１２を介して端面２００Ａに照射する照明光を発生する。光源９は、その中心を通る軸（中心軸）に対して対称な光の強度分布（輝度）を有する光源であり、例えば、ＬＥＤや半導体レーザから構成されている。
光源９は、対物レンズ１２と同軸となるように配置されている。具体的には、光源９の中心軸が対物レンズ１２の光軸１０と同軸となっている。以下、光源９の具体的な構成例を示す。

図２Ｂは、光源９の構成例を示す図である。図２Ｃは、光源９の別の構成例を示す図である。図２Ｂ、２Ｃには、端面観察装置１０１の先端部を図１における方向Ｂから見たときの正面図が模式的に示されている。
図２Ｂに示されるように、光源９はリング形状を有する。光源９は、対物レンズ１２の光軸１０と同軸となるように、筒状の筐体１１の他端に配置されている。すなわち、光源９は、筐体１１の対物レンズ１２が配置される端部と反対側の端部に、その光源の中心軸の方向と垂直な断面が光軸１０と垂直となるように配置される。これによれば、光源９から照射される照明光は、光軸１０に対して軸対称の強度分布を持つことになる。

また、光源９の別の構成例として、図２Ｃに示されるように、対物レンズ１２の光軸１０に対して対称となるように一対の光源９＿１、９＿２を配置してもよい。例えば、光軸１０を介して対向する位置、すなわちリングの径上に、一対の光源９＿１、９＿２を夫々配置する。これによれば、図２Ｂの場合と同様に、光源９＿１、９＿２から照射される照明光は、光軸１０に対して軸対称の強度分布を持つことになる。
なお、図２Ｃには、光源９＿１、９＿２を一組配置する場合が図示されているが、これに限られず、円周上に等間隔で光源を複数配置してもよい。

上記のように、光源９、対物レンズ１２、および撮像素子１５を配置することにより、光源９からの照明光と端面２００Ａからの反射光とは、筐体１１内の共通の空間を伝搬する。換言すれば、照明光と反射光とは、筐体１１内の同一の媒体中（例えば空気中）を、略同じ経路で伝搬する。例えば、光源９からの照明光の少なくとも一部は、筐体１１内を伝搬し、対物レンズ１２の円環部１２０１を通して光コネクタ２００の端面２００Ａに導かれる。一方、光コネクタ２００の端面２００Ａからの反射光の少なくとも一部は、対物レンズ１２の円環部１２０１を通って筐体１１内を伝搬し、撮像素子１５に結像する。

図３Ａは、実施の形態１に係る端面観察装置の使用方法を説明するための図である。同図は、レセプタクル形状の光コネクタの端面を端面観察装置１０１で観察している状態を示している。レセプタクル形状の光コネクタでは、光コネクタ本体２００が、割スリーブ２０１と呼ばれる筒状の部材の中に配置されている。

図３Ａに示すように、端面観察装置１０１の先端部の最外径Ｌ１が、コネクタ内径Ｌ２以下となるように、端面観察装置１０１は設計されている。これにより、ユーザは、割スリーブ２０１内に端面観察装置１０１を挿入することができるので、光コネクタ２００の端面２００Ａの清掃および観察が可能となる。このように、端面観察装置１０１の先端部の最外径をコネクタ内径以下にすることで、レセプタクル形状やプラグ形状等の何れの光コネクタに対しても、一つの端面観察装置による清掃と観察が可能となる。

図３Ｂは、実施の形態１に係る端面観察装置の別の使用方法を説明するための図である。同図は、レセプタクル形状の光コネクタの端面を端面観察装置１０１で観察している状態を示している。図３Ｂに示すように、端面観察装置は割スリーブ２０１の外側に配置された状態で端面観察を行う。クリーニング機構１３の先端部の最外径Ｌ３が、コネクタ内径Ｌ２以下となるように、端面観察装置１０１は設計されている。
これにより、ユーザは、割スリーブ２０１内にクリーニング機構１３を挿入することができるので、光コネクタ２００の端面２００Ａの清掃および観察が可能となる。
また、対物レンズ１２の開口がレセプタクル形状の光コネクタの端面位置と割スリーブ２０１の長さで決まる開口（図３Ｂにおける一点鎖線２１０）より大きくなるよう、対物レンズの形状を設計することで、観察像が欠けたり、観察像の周辺部が暗くなったりすることなく高精細の像を観察することができる。

以上、実施の形態１に係る端面観察装置によれば、対物レンズの欠落部にクリーニング機構の一部を配置することにより、光コネクタの端面の清掃装置と観察装置とを一体化することができる。これにより、光コネクタの接続時等において、端面に対する清掃前後の像の観察が可能となるので、清掃装置と観察装置を別個に用意する必要がない。したがって、実施の形態１に係る端面観察装置によれば、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、実施の形態１に係る端面観察装置１０１によれば、光源９と対物レンズ１２とを、光軸１０と同軸となるように配置しているので、光源９から発生した照明光の強度分布と光コネクタ２００の端面２００Ａからの反射光の強度分布とが共に光軸に対して軸対称となる同軸光学系を、構成することができる。換言すれば、照明光の強度の中心と端面からの反射光の強度の中心とが光軸の近傍に位置する同軸光学系を構成することができる。これにより、光コネクタ２００の端面２００Ａに対する照明のムラを抑えることができ、端面２００Ａのムラの少ない均一な画像を得ることが可能となる。

また、実施の形態１に係る端面観察装置１０１によれば、照明光の光伝搬路と反射光の光伝搬路とを互いに分離しないので、光伝搬路毎に異なる媒体を設けたりする必要がなく、部品の増加や製造コストの増大を抑えることが可能となる。

なお、対物レンズ１２に欠落部を設けることにより、像の明るさやコントラストが低下するおそれがあるが、例えば対物レンズ１２の欠落部の面積と対物レンズ１２のレンズ開口を適切に設計することで、画像の分解能の劣化を抑えた観察画像を撮像素子１５上に結像することが可能である。

≪実施の形態２≫
図４は、実施の形態２に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１０２は、対物レンズ１２と撮像素子１５との間にレンズ１６を更に設ける点で実施の形態１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１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。

対物レンズ１２と撮像素子１５との間に設けられたレンズ１６は、対物レンズ１２と焦点距離が異なるレンズである。これにより、レンズ１６の焦点距離と対物レンズ１２の焦点距離の比を調整することで、撮像素子１５に結像する像の倍率を調整することができる。

以上、実施の形態２に係る端面観察装置によれば、対物レンズ１２と撮像素子１５との間にレンズ１６を備えているので、レンズ１６の焦点距離と対物レンズ１２の焦点距離の比を調整することにより、撮像素子に結像する像の倍率を調節することができる。これにより、撮像素子１５に撮像面に結像する像の解像度を向上させることができる。また、像の倍率が調整可能であることから、筒状の筐体１１の長さを延長することができ、端面観察装置の設計の自由度が増す。

更に、実施の形態２に係る端面観察装置によれば、光コネクタ２００の端面２００Ａを対物レンズ１２の焦点位置に配置することにより、光コネクタ２００の端面２００Ａからの反射光（端面２００Ａの像）は、筐体１１内の対物レンズ１２とレンズ１６との間で略平行な光として伝搬するので、対物レンズ１２の中心部分にクリーニング機構１３等の障害物があったとしても、撮像素子１５の撮像面に高精細に結像することが可能となる。これにより、光コネクタ端面に付着した異物のサイズ等を検知することが容易となる。

なお、端面観察装置１０２において、図５に示すように、対物レンズ１２とレンズ１６との間に透明部材１７を設け、上記と同様に、クリーニング機構等の障害物を回避するような光学系を構成してもよい。例えば、透明部材１７として、レンズを設けることにより、対物レンズ１２およびレンズ１６の２枚レンズを設けた光学系に比べて、光学設計の自由度が更に増し、障害物の回避がより容易になる。これにより、色収差やコマ収差を抑制する等の光学性能を向上させることが可能になり、より高画質な像を得ることができる。

≪実施の形態３≫
図６は、実施の形態３に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１０３は、光源からの照明光を反射する折り曲げミラー１８と、対物レンズ１２の貫通孔１２００内に設けられ、折り曲げミラー１８によって反射された光を主に伝搬させて光コネクタ２００の端面２００Ａを照明するライトバルブ１３３を有する点で実施の形態２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２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。

具体的に、端面観察装置１０３は、図６に示されるように、例えば筒状の筐体１１の一部に開口部を設け、その開口部の外側に光源１４を設ける。光源１４は、単一の光源であり、例えば、ＬＥＤや半導体レーザから構成されている。また、端面観察装置１０３は、折り曲げミラー１８および遮光板１９を更に有する。折り曲げミラー１８は、光源１４から照射された照明光の伝搬方向を変えるための光学部品である。遮光板１９は、光を遮蔽する光学部品であり、ライトバルブ１３１内を伝搬する端面２００Ａからの反射光が撮像素子１５まで伝搬しないように、ライトバルブ１３１および折り曲げミラー１８の一部を覆うように設置されている。

また、端面観察装置１０３は、クリーニング機構１３に代えて、クリーニングチップの一部がライトバルブ１３３で構成されたクリーニング機構２０を有している。ここで、ライトバルブ１３３とは、空気以外の透明な材料から成り、光源１４からの照明光を光コネクタ２００の端面２００Ａに導く部材である。

端面観察装置１０３において、光源１４からの照明光は、折り曲げミラー１８で曲げた後に、対物レンズ１２の貫通孔１２００内に設けられたライトバルブ１３３内を主に伝搬し、光コネクタ２００の端面２００Ａに導かれる。一方、光コネクタ２００の端面２００Ａからの反射光は、対物レンズ１２の円環部１２０１およびライトバルブ１３３を通って筐体１１内を伝搬する。このとき、ライトバルブ１３３を通った端面２００Ａからの反射光は、遮光板１９によって遮蔽され、撮像素子１５まで伝搬しないため、主に、対物レンズ１２の円環部１２０１を通った端面２００Ａからの反射光がレンズ１６を介して、撮像素子１５の撮像面に結像する。

実施の形態３に係る端面観察装置によれば、光源からの照明光を対物レンズ１２の貫通孔内に設けられたライトバルブ１３３を介して光コネクタ２００の端面２００Ａに導くので、空気中を伝搬させる場合に比べて、照明光を、より広範囲、且つ均一に端面２００Ａに照射することができる。

また、単一の光源を用いた場合であっても均一な照明光分布が得られるので、複数の光源を設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。

また、ライトバルブ１３３内を伝搬する端面からの反射光が撮像素子まで伝搬しないように遮光板１９を設けることにより、ライトバルブ１３３内を伝搬した反射光が撮像素子１５まで到達することによる解像度の劣化を防止することができるので、より高解像度の像を撮像素子１５で得ることができる。

なお、実施の形態３に係る端面観察装置１０３では、ライトバルブを用いたが、これに替えて、例えばファイババンドルや拡散板を介することで同様の効果を得ることができる。また、照明光を対物レンズ１２の貫通孔内の空間を伝搬させることにより、より高効率の伝搬が可能になる。

≪実施の形態４≫
図７は、実施の形態４に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１０４は、単一の光源１４をライトバルブ１３３の近傍に配置する点で実施の形態３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３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。

図７に示されるように、端面観察装置１０４は、ライトバルブ１３３の対物レンズ１２に挿入される側と反対側の端部の近傍に光源１４を配置し、且つライトバルブ内を伝搬した反射光が撮像素子１５まで到達しないように、光源１４の周辺に遮光板２１を配置している。

以上、実施の形態４に係る端面観察装置によれば、実施の形態３に係る端面観察装置と同様に、光源からの照明光をより広範囲且つ均一に端面に照射することができ、且つより高解像度の像を撮像素子１５で得ることができる。

また、単一の光源を用いた場合であっても均一な照明光分布が得られるので、複数の光源を設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。

また、実施の形態４に係る端面観察装置によれば、光源からの照明光の伝搬方向を変化させる必要がないので、部品点数を減らすことができ、端面観察装置を小型化できる。

≪実施の形態５≫
図８は、実施の形態５に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１０５は、筒状の筐体１１の外部に配置した光源１４からの照明光をビームスプリッタ等の光学素子によって反射させ、且つ、光コネクタの端面からの反射光を上記光学素子を透過して撮像素子まで伝搬させる点で実施の形態２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２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。

具体的に、端面観察装置１０５は、光学素子２２を更に備える。
光学素子２２は、対物レンズ１２と撮像素子１５との間の光軸上に設けられる。光学素子２２は、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる光学部品であり、例えば、ビームスプリッタやハーフミラーである。なお、以下の説明では、一例として光学素子２２がビームスプリッタであるものとし、光学素子２２をビームスプリッタ２２と表記する。

光源１４は、例えば、筒状の筐体１１の外部に配置する。具体的には、図８に示されるように、例えば筒状の筐体１１の一部に開口部を設け、その開口部の外側に光源１４を配置する。
ここで、光源１４は、観察対象物の端面の共焦点からずれた場所に配置してもよい。例えば、光源１４の像が対物レンズ１２の欠落部に結像するように、光源１４と撮像素子１５とを、夫々ビームスプリッタ２２からの光学的距離が異なる位置に配置してもよい。また、光源の像が光コネクタ２００の端面２００Ａよりも前方に結像するように、光源１４と撮像素子１５とを、夫々ビームスプリッタ２２からの光学的距離が異なる位置に配置してもよい。

上記のように端面観察装置１０５を構成することにより、光は以下のように伝搬する。例えば、光源１４から発生した光は、ビームスプリッタ２２で反射し、対物レンズ１２を透過して光コネクタ２００の端面２００Ａに照射される。一方、光コネクタ２００の端面２００Ａからの反射光は、対物レンズ１２、ビームスプリッタ２２、レンズ１６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５に係る端面観察装置によれば、ビームスプリッタを設けたことにより、光源からの照明光の強度分布と観察対象物の端面からの反射光の強度分布とが共に光軸に対して軸対称となる同軸光学系を、ビームスプリッタの前方の位置に容易に構成することができる。換言すれば、照明光の強度中心と端面からの反射光の強度の中心とが光軸の近傍に位置する同軸光学系を、対物レンズ１２とビームスプリッタ２２との間の位置に容易に構成することができる。これにより、単一の光源を用いた場合であっても均一な照明光分布が得られるので、複数の光源を設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。また、上記のように同軸光学系を構成することにより、実施の形態１に係る端面観察装置と同様に、照明光のムラを抑え、且つ観察対象物の端面のムラの少ない高解像な画像を得ることが可能となる。

また、実施の形態５に係る端面観察装置によれば、ビームスプリッタやハーフミラー等の光学素子を用いない場合に比べて、光源を配置する場所の制約が減り、レイアウト設計が容易になる。

また、実施の形態５に係る端面観察装置において、光源を観察対象物の端面の共焦点からずれた配置することにより、共焦点配置にした場合に比べて、より均一な照明光の分布や高解像度の画像を得ることが可能となる。例えば、光源を観察対象物の端面の共焦点に配置とした場合、光源の像と観察対象物の端面の像とが重なることによって照明光の均一性や端面の反射光（像光）の像質が劣化するおそれがあるが、光源を観察対象物の端面の共焦点からずれた配置にすることにより、そのような問題の発生を防ぐことができるので、より均一な照明光の分布や高解像度の画像を得ることが可能となる。
特に、光源の像が光コネクタ２００の端面２００Ａよりも前方に結像するように、光源１４と撮像素子１５とを、夫々ビームスプリッタ２２からの光学的距離が異なる位置に配置することにより、対物レンズ１２の欠落部に配置された構造体１３によって照明光が遮蔽される程度が低くなるため、より明るい照明光を得ることができる。

また、実施の形態５に係る端面観察装置において、撮像素子１５とビームスプリッタ２２の間にレンズ１６を配置することにより、光コネクタ２００の端面２００Ａからの反射光を結像するための光学系を、光源１４からの照明光のための光学系と別けて設計することが可能となり、光源１４の指向性の特性等を考慮した設計ができ、より高解像度の画像を得るための光学設計が容易となる。

≪実施の形態６≫
図９Ａは、実施の形態６に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１０６Ａは、実施の形態５に係る端面観察装置１０５の変形例である。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。

具体的に、端面観察装置１０６Ａは、ビームスプリッタ２２と光源１４の間にレンズ２３を備えている。また、端面観察装置１０６Ａは、ビームスプリッタ２２と対物レンズ１２の間に、光源１４からの照明光と端面２００Ａからの反射光（像光）とで共通のレンズ系を構成するレンズ１６、レンズ形状の透明部材１７を備えている。更に、端面観察装置１０６Ａは、撮像素子１５とビームスプリッタ２２の間にレンズ系を有していない。

実施の形態６に係る端面観察装置１０６Ａによれば、ビームスプリッタ２２と光源１４の間にレンズ２３を備えているので、光源１４からの照明光のための光学系を、光コネクタ２００の端面２００Ａからの反射光を結像するための光学系と別々に設計することが可能となり、光源１４の指向性の特性等を考慮した設計ができ、良質な照明光を提供することが可能となる。

また、実施の形態６に係る端面観察装置１０６Ａによれば、ビームスプリッタ２２と対物レンズ１２の間にレンズ１６、レンズ形状の透明部材１７を備えているので、照明光と反射光とでレンズ等の光学部品を共有することができる。これにより、部品点数を削減することができ、組立の容易さやコスト低減といった効果が得られる。

また、実施の形態６に係る端面観察装置１０６Ａによれば、撮像素子１５とビームスプリッタ２２の間にレンズ系を有していないので、光源１４と撮像素子１５とをより近接させて配置することができる。これにより、撮像素子１５と光源１４の電源部（図示せず）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。

なお、図９Ａでは、ビームスプリッタ２２と光源１４の間にレンズ２３を備えること、ビームスプリッタ２２と対物レンズ１２の間にレンズ１６および透明部材１７の少なくとも一つを備えること、および撮像素子１５とビームスプリッタ２２の間にレンズ系を有しないこと、の以上３つの特徴的な構成を全て含む場合を例示したが、これに限られない。例えば、図９Ｂから図９Ｅに示す端面観察装置１０６Ｂ〜１０６Ｅのように、上記３つの特徴的な構成の夫々を必要に応じて適宜組み合わせることも可能である。

≪実施の形態７≫
図１０は、実施の形態７に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１０７は、レンズ１６を対物レンズ１２とビームスプリッタ２２との間に備え、且つ撮像素子１５の近傍に光量調整機構を備える点で実施の形態５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５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。

具体的に、レンズ１６は、ビームスプリッタ２２と撮像素子１５との間ではなく、対物レンズ１２とビームスプリッタ２２との間に配置される。レンズ１６は、対物レンズ１２と焦点距離が異なるレンズである。

また、端面観察装置１０７は、ビームスプリッタ２２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。）２４を備えている。ここで、アイリス２４は、例えば、開口を有する板状の部材である。アイリス２４は、その開口外から撮像素子１５への入射光を遮蔽して、撮像素子１５の受像領域を制限する。
アイリス２４を配置することにより、端面２００Ａからの反射光（像光）の想定される伝搬経路と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７に係る端面観察装置１０７によれば、上記のようにアイリス２４を設けることにより、迷光による画質劣化を低減することができ、画像の品質を向上させることができる。

≪実施の形態８≫
図１１は、実施の形態８に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１０８は、光源１４とビームスプリッタ２２の間にアイリス２５を備える点で実施の形態７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７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。

具体的に、端面観察装置１０８は、光源１４とビームスプリッタ２２の間に、アイリス２５を備える。これにより、ビームスプリッタ２２への入射光を制限することができるので、ビームスプリッタ２２の周辺における反射光や光源１４から撮像素子１５に直接入射光等の想定外の光に起因する迷光の発生を抑制し、撮像素子１５に入射される端面２００Ａからの反射光以外の不要な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１０８によれば、上記のようにアイリス２５を設けることにより、迷光による画質劣化を低減することができ、画像の品質を向上させることができる。

なお、実施の形態８に係る端面観察装置１０８において、実施の形態７に係る端面観察装置１０７と同様に、ビームスプリッタ２２と撮像素子１５との間にアイリス２４を更に設けてもよい。

≪実施の形態９≫
図１２は、実施の形態９に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１０９は、ビームスプリッタ２２と撮像素子１５との間に波長フィルタ２６を備える点で実施の形態７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７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。

具体的に、ビームスプリッタ２２と撮像素子１５との間に設けられた波長フィルタ２６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。これにより、撮像素子１５への入射光の波長範囲を制限し、色収差による像光のボケを低減することができる。

以上、実施の形態９に係る端面観察装置１０９によれば、上記のように波長フィルタ２６を設けることにより、撮像素子１５への入射光の波長範囲を制限し、色収差による像光のボケを低減することができるので、画質劣化を低減することができ、画像の品質を向上させることができる。

≪実施の形態１０≫
図１３は、実施の形態１０に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１０は、光源１４とビームスプリッタ２２の間に波長フィルタ２７を備える点で実施の形態９に係る端面観察装置１０９と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０９と同様である。以下の説明においては、実施の形態９に係る端面観察装置１０９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。

具体的に、光源１４とビームスプリッタ２２の間に設けられた波長フィルタ２７は、光源１４からの照明光の波長範囲を制限する。その結果、光学系の色収差の影響を抑制することができる。

以上、実施の形態１０に係る端面観察装置１１０によれば、上記のように波長フィルタ２７を設けることにより、光源１４からの照明光の波長範囲を制限し、光学系の色収差の影響を抑制することができるので、撮像素子１５に結像する像の品質を向上させることができる。

なお、実施の形態１０に係る端面観察装置１１０において、実施の形態９に係る端面観察装置１０９と同様に、ビームスプリッタ２２と撮像素子１５との間に波長フィルタ２６を更に設けてもよい。

≪実施の形態１１≫
図１４は、実施の形態１１に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１１は、ビームスプリッタ２２と撮像素子１５との間に偏波フィルタ２８を備える点で実施の形態９に係る端面観察装置１０９と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０９と同様である。以下の説明においては、実施の形態９に係る端面観察装置１０９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。

具体的に、ビームスプリッタ２２と撮像素子１５との間に設けられた偏波フィルタ２８は、所定の偏波方向の光を透過し、それ以外の偏波方向の光を吸収または反射する光学フィルタである。これにより、撮像素子１５への入射光の偏波方向を制限し、光学部品の偏波依存による像光のボケを低減することができる。

以上、実施の形態１１に係る端面観察装置１１１によれば、上記のように偏波フィルタ２８を設けることにより、撮像素子１５への入射光の偏波方向を制限し、光学部品の偏波依存による像光のボケを低減することができるので、画質劣化を低減することができ、画像の品質を向上させることができる。

≪実施の形態１２≫
図１５は、実施の形態１２に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１２は、光源１４とビームスプリッタ２２の間に偏波フィルタ２９を備える点で実施の形態１１に係る端面観察装置１１１と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１１１と同様である。以下の説明においては、実施の形態１１に係る端面観察装置１１１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。

具体的に、光源１４とビームスプリッタ２２の間に設けられた偏波フィルタ２９は、光源１４からの照明光の偏波方向を制限する。その結果、光学系の偏波依存の影響を抑制することができる。

以上、実施の形態１２に係る端面観察装置１１２によれば、上記のように偏波フィルタ２９を設けることにより、光源１４からの照明光の偏波方向を制限し、光学系の偏波依存の影響を抑制することができるので、撮像素子１５に結像する像の品質を向上させることができる。

なお、実施の形態１２に係る端面観察装置１１２において、実施の形態１１に係る端面観察装置１１１と同様に、ビームスプリッタ２２と撮像素子１５との間に偏波フィルタ２８を更に設けてもよい。

≪実施の形態１３≫
図１６は、実施の形態１３に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１３は、光源１４が観察対象物の端面の共焦点の位置に配置される点において実施の形態５〜１２に係る端面観察装置１０５〜１１２と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１０５〜１１２と同様である。以下の説明においては、実施の形態５〜１２に係る端面観察装置１０５〜１１２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。

具体的に、端面観察装置１１３は、図１６に示されるように、例えば筒状の筐体１１内に、対物レンズ１２、クリーニング機構１３、レンズ３１、撮像素子１５、光源１４、および光学素子３０を備える。

光学素子３０は、対物レンズ１２と撮像素子１５との間の光軸上に設けられる。光学素子３０は、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる光学部品であり、例えば、ビームスプリッタやハーフミラーである。なお、以下の説明では、一例として光学素子３０がハーフミラーであるものとし、光学素子３０をハーフミラー３０と表記する。ここで、ハーフミラー３０による反射光と透過光との割合は、例えば１対１である。

レンズ３１は、ハーフミラー３０と対物レンズ１２の間に配置され、光源１４からの照明光と端面２００Ａからの反射光（像光）とで共通のレンズ系を構成する。

撮像素子１５は、レンズ３１の光軸上に配置され、光源１４は、例えばハーフミラー３０から、レンズ３１の光軸に直交する方向に離間して配置される。

ここで、ハーフミラー３０と撮像素子１５との間の距離Ｄ１と、ハーフミラー３０と光源１４との間の距離Ｄ２とが光学的に等しい。また、対物レンズ１２を一端（前端部）とし、レンズ３１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１４は、ハーフミラー３０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１４およびハーフミラー３０は、撮像素子１５の近傍において、光源１４と撮像素子１５とが対物レンズ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２００の端面２００Ａを配置すれば、光コネクタ２００の端面２００Ａ、撮像素子１５、および光源１４が光学的に共役な位置関係となり、端面観察装置１１３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１４から発生した照明光は、ハーフミラー３０で反射し、レンズ３１および対物レンズ１２の円環部１２０１を透過して光コネクタ２００の端面２００Ａに照射される。一方、光コネクタ２００の端面２００Ａからの反射光（像光）は、対物レンズ１２の円環部１２０１、レンズ３１、ハーフミラー３０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１３に係る端面観察装置１１３によれば、光源１４および撮像素子１５を対物レンズ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１４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１４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。

≪実施の形態１４≫
図１７は、実施の形態１４に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１４は、ハーフミラー３０と撮像素子１５との間にアイリス２４を備える点で実施の形態１３に係る端面観察装置１１３と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１１３と同様である。以下の説明においては、実施の形態１３に係る端面観察装置１１３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。

具体的に、端面観察装置１１４は、ハーフミラー３０と撮像素子１５との間に設けられたアイリス２４は、実施の形態７に係る端面観察装置１０７と同様に、通常の経路とは異なる経路から撮像素子１５に入射する迷光を除去する。

以上、実施の形態１４に係る端面観察装置１１４によれば、実施の形態１３に係る端面観察装置１１３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２４を設けることにより、実施の形態７に係る端面観察装置１０７と同様に、迷光による画質劣化を低減することができ、画像の品質を向上させることができる。

≪実施の形態１５≫
図１８は、実施の形態１５に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１５は、ハーフミラー３０と光源１４との間にアイリス２５を備える点で実施の形態１４に係る端面観察装置１１４と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１１４と同様である。以下の説明においては、実施の形態１４に係る端面観察装置１１４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。

具体的に、ハーフミラー３０と光源１４との間に設けられたアイリス２５は、実施の形態８に係る端面観察装置１０８と同様に、ハーフミラー３０に入射される不要な光を除去する。これにより、撮像素子１５に入射される端面２００Ａからの反射光以外の不要な迷光（例えば、ハーフミラー３０の周辺での反射光や光源１４から撮像素子１５に直接入射する光等）を低減することができる。

以上、実施の形態１５に係る端面観察装置１１５によれば、上記のようにアイリス２５を設けることにより、画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態１６≫
図１９は、実施の形態１６に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１６は、アイリス２４と撮像素子１５との間に波長フィルタ２６を備える点で実施の形態１５に係る端面観察装置１１５と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１１５と同様である。以下の説明においては、実施の形態１５に係る端面観察装置１１５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。

具体的に、アイリス２４と撮像素子１５との間に設けられた波長フィルタ２６は、実施の形態９に係る端面観察装置１０９と同様に、撮像素子１５への入射光の波長範囲を制限する。その結果、対物レンズ１２とレンズ３１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、実施の形態９に係る端面観察装置１０９と同様に、画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態１７≫
図２０は、実施の形態１７に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１７は、アイリス２５と光源１４との間に波長フィルタ２７を備える点で実施の形態１６に係る端面観察装置１１６と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１１６と同様である。以下の説明においては、実施の形態１６に係る端面観察装置１１６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。

具体的に、アイリス２５と光源１４との間に設けられた波長フィルタ２７は、実施の形態１６に係る端面観察装置１１６と同様に、撮像素子１５への入射光の波長範囲を制限する。その結果、色収差によるボケを更に改善できる。

以上、実施の形態１７に係る端面観察装置によれば、実施の形態９に係る端面観察装置１０９と同様に、画像の品質を更に向上させることできる。

≪実施の形態１８≫
図２１は、実施の形態１８に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１８は、撮像素子１５の近傍に遮光壁３３を備える点で実施の形態１７に係る端面観察装置１１７と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１１７と同様である。以下の説明においては、実施の形態１７に係る端面観察装置１１７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。

具体的に、遮光壁３３は、アイリス２４と撮像素子１５との間に光軸１０を囲むように配置される。遮光壁３３は、非透明な材料から成る部材である。これによれば、不要な迷光が撮像素子１５に入射することを更に抑制できる。

以上、実施の形態１８に係る端面観察装置によれば、上記のように遮光壁３３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１９≫
図２２は、実施の形態１９に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１１９は、光源１４とアイリス２５との間に偏波（偏光）フィルタ２９を備える点で実施の形態１８に係る端面観察装置１１８と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１１８と同様である。以下の説明においては、実施の形態１８に係る端面観察装置１１８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３０の透過面からの反射率は偏波方向によって異なるため、偏波フィルタ２９を光源１４と波長フィルタ２７との間に設けることにより、光源１４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１９に係る端面観察装置によれば、実施の形態１２に係る端面観察装置１１２と同様に、画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態２０≫
図２３は、実施の形態２０に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１２０は、撮像素子１５とアイリス２４との間に偏波フィルタ２８を備える点で実施の形態１９に係る端面観察装置１１９と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１１９と同様である。以下の説明においては、実施の形態１９に係る端面観察装置１１９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２８は、例えば、アイリス２４と波長フィルタ２６との間の撮像素子１５の近傍に設けられる。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２０に係る端面観察装置によれば、実施の形態１１に係る端面観察装置１１１と同様に、画像の品質を更に向上させることができる。

≪実施の形態２１≫
図２４は、実施の形態２１に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１２１は、ハーフミラー３０の代わりに、反射面と透過面が非平行なハーフミラー３４を用いる点で実施の形態２０に係る端面観察装置１２０と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１２０と同様である。以下の説明においては、実施の形態２０に係る端面観察装置１２０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３４は、入射した光を反射する反射面３４Ａと入射した光を透過させる透過面３４Ｂとが非平行な構造を有する。例えば、図２４に示すように、ハーフミラー３４は、反射面３４Ａと透過面３４Ｂとの間の厚さが一方向に向かって薄くなる形状を有している。これによれば、ハーフミラー３４における反射を想定していない面で反射する反射光の光路をずらし撮像素子１５への入射光量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２１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３４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２２≫
図２５は、実施の形態２２に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１２２は、ハーフミラー３０の代わりに、ビームスプリッタ３５を用いる点で実施の形態２０に係る端面観察装置１２０と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１２０と同様である。以下の説明においては、実施の形態２２に係る端面観察装置１２０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３５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３５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３５は、例えば、非偏光型、無偏光型、および偏光型のうち何れの型であってもよい。ビームスプリッタ３５によれば、光源１４の光は光コネクタ２００に導かれ、光コネクタ２００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１４と撮像素子１５とは、ビームスプリッタ３５を介した共焦点光学系において、対物レンズ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３５の反射面３５Ａと撮像素子１５との間の距離Ｄ３と、ビームスプリッタ３５の反射面３５Ａと光源１４との間の距離Ｄ４が等しい。

ビームスプリッタ３５は、光源１４に対向する透過面３５Ｂと当該透過面３５Ｂを介して入射する光の一部を反射する反射面３５Ａとの相対角度が４５度ではなく、透過面３５Ｂに対向する透過面３５Ｃと反射面３５Ａ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３５における反射を想定していない面で反射する反射光の光路をずらし撮像素子１５への入射光量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２２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。

≪実施の形態２３≫
図２６は、実施の形態２３に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１２３は、対物レンズ１２とレンズ３１との間に透明部材３２を更に有する点で実施の形態１３に係る端面観察装置１１３と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１１３と同様である。以下の説明においては、実施の形態１３に係る端面観察装置１１３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。

同図に示されるように、端面観察装置１２３は、対物レンズ１２とレンズ３１との間に、光源１４からの照明光と端面２００Ａからの反射光（像光）を共に伝搬させる透明部材３２を備えている。ここで、透明部材３２は、光軸に垂直でない平面あるいは曲面を持った形状を有している。例えば、図２６に示すように、透明部材３２は、目的とする光が伝搬する他の媒体（例えば空気）との境界面が曲面となる形状を有している。透明部材３２としては、例えば、光学的パワーを持つレンズでもよいし、光学的パワーを有していないレンズ以外のものであってもよい。

なお、端面観察装置１２３において、ハーフミラー３０と撮像素子１５との間の距離と、ハーフミラー３０と光源１４との間の距離は、光学的に等しくてもよいし、等しくなくてもよい。

以上、実施の形態２３に係る端面観察装置によれば、対物レンズ１２とレンズ３１との間に透明部材３２を更に設けることにより、対物レンズ１２およびレンズ３１の２枚レンズを設けた光学系に比べて、光学設計の自由度が更に増し、障害物の回避がより容易になるので、色収差やコマ収差を抑制する等の光学性能を向上させることが可能になり、より高画質な像を得ることができる。また、ハーフミラー３０と対物レンズ１２の間に２つのレンズ３１、３２を備えているので、照明光と反射光とでレンズ等の光学部品を共有することができる。これにより、部品点数を削減することができ、組立の容易さやコスト低減といった効果が得られる。

また、実施の形態２３に係る端面観察装置によれば、透明部材３２は目的の光が伝搬する境界面が光軸に垂直な平面ではないので、境界面が垂直な平面の場合に比べて、透明部材３２での反射光の撮像素子への入射パワーを低減させることができる。これにより、不要光が撮像素子１５へ入射されることによる画質劣化を抑制することができる。

また、透明部材３２として光パワーを有するレンズを採用した場合、光学系の設計自由度が増し、より高精細、高分解能の像が撮像素子１５に結像するような光学系を設計することが容易となる。

なお、レンズ３１、３２を平凸形状や平凹形状ではなく、両凸形状または凹凸形状のレンズを用いることにより、レンズ３１、３２での反射に起因する迷光を低減することができるので、更に画質劣化を抑制することができる。また、ハーフミラー３０も光源１４等と共に光軸に対して角度をつけて配置することにより、反射による迷光を更に低減することが可能となる。

≪実施の形態２４≫
図２７は、実施の形態２４に係る端面観察装置の構成を示す図である。
同図に示される端面観察装置１２４は、対物レンズ１２とレンズ３１との間に、複数の透明部材を有する点で実施の形態２３に係る端面観察装置１２３と相違する一方、その他の構成は、端面観察装置１２３と同様である。以下の説明においては、実施の形態２３に係る端面観察装置１２３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。

同図に示されるように、端面観察装置１２３は、対物レンズ１２とレンズ３１との間に、光源１４からの照明光と端面２００Ａからの反射光（像光）を共に伝搬させる透明部材３２、３６を備えている。透明部材３２、３６は、実施の形態２３と同様に、光軸に垂直でない平面あるいは曲面を持った形状を有している。また、透明部材３２、３６は、光学的パワーを持つレンズでもよいし、光学的パワーを有していないレンズ以外のものであってもよい。例えば、光パワーを有しない部品としては、例えば透明材料で形成された、レンズを保持するためのレンズホルダを例示することができる。一般的なレンズホルダは不透明な構造体で作成されているため、レンズホルダによりレンズ開口が制限され、像が暗くなるおそれがあるが、透明材料からなるレンズホルダを用いることにより、このようなおそれは解消される。

また、図２７に示すように、透明部材３６は、クリーニング機構１３と機械的に接続され、光軸方向に移動可能に構成していてもよい。これによれば、透明部材３６はクリーニング機構１３の操作部として機能させることが可能となり、光軸方向の押し出しやクリーニングテープ１３１の送り出し等の駆動力をクリーニング機構１３に対して伝達することができる。また、クリーニング機構１３の操作部を透明部材３６で構成することにより、上記操作部を不透明材料の部品で構成した場合に比べて、当該部品と光学系とが干渉することを防止できるので、光源１４からの照明光や端面２００Ａからの反射光（像光）が部品で遮蔽されることによる照明光の不均一性や画質劣化を抑えることができる。

以上、実施の形態２４に係る端面観察装置によれば、対物レンズ１２とレンズ３１との間に複数の透明部材を更に設けることにより、更なる高画質な像を得ることができる。

また、透明部材３６をクリーニング機構１３と機械的に接続し、光軸方向に移動可能に構成することにより、照明光の不均一性や画質劣化を抑えつつ、クリーニング機構１３を操作することが可能となる。これによれば、端面観察装置自体を動かすことなく観察対象物の操作（例えば、光コネクタ２００の端面２００Ａの清掃）が可能となるので、観察対象物に対する操作の前後の観察が容易となる。

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、上記実施の形態において、端面観察装置の本体と構造体（例えばクリーニング機構）とが一体となった端面観察装置を例示したが、これに限られない。例えば、端面観察装置の本体と上記構造体とが夫々別個に製造され、ユーザが使用する時に、端面観察装置の本体と構造体とを組み合わせることにより、本発明に係る端面観察装置を組み立ててもよい。例えば、図２８Ａおよび図２８Ｂに示すように、リング形状の対物レンズ１２を有する端面観察装置の本体部分１００と、クリーニング機構１３とを夫々別個に製造し、ユーザが使用するときに、対物レンズ１２の貫通孔１２００にクリーニング機構１３を挿入することによって清掃機能を備えた端面観察装置を組み立ててもよい。
なお、図２８Ａでは、端面観察装置の本体１００として、実施の形態１に係る端面観察装置１０１のクリーニング機構を除いた部分を例示したが、これに限られず、その他の実施の形態２乃至２４に係る端面観察装置１０２〜１２４の何れか一つのクリーニング機構を除いた部分であってもよい。

また、上記実施の形態において、撮像素子１５とビームスプリッタ２２（ハーフミラー３０）との間に、アイリス２４、波長フィルタ２６、および偏波フィルタ２８を配置する種々の例を示したが、これらの例に限定されるものではない。例えば、撮像素子１５とハーフミラー３０、３４（ビームスプリッタ２２、３５）との間に、アイリス２４、波長フィルタ２６、および偏波フィルタ２８の少なくとも一つを配置しても良いし、アイリス２４、波長フィルタ２６、および偏波フィルタ２８を夫々組み合わせて配置することも可能である。同様に、光源１４とハーフミラー３０、３４（ビームスプリッタ２２、３５）との間に、アイリス２５、波長フィルタ２７、および偏波フィルタ２９の少なくとも一つを配置しても良いし、アイリス２５、波長フィルタ２７、および偏波フィルタ２９を夫々組み合わせて配置することも可能である。
また、上記のアイリス、波長フィルタ、および偏波フィルタ等の光学部品の配置は、上記の例に限定されず、適宜入れ替えて配置してもよい。

また、上記実施の形態において、対物レンズ１２の貫通孔内に設けられた光コネクタ２００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、加工装置等を貫通孔１２００内に挿入し、光コネクタ２００に対して突出させるよう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、夫々の構造体による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。

また、上記実施の形態において、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構造を有する部品を例示したが、光コネクタ２００の端面２００Ａを清掃することができるものであれば、上記の部品に特に制限されない。

また、上記実施の形態において、対物レンズ１２の欠落部としての貫通孔１２００が、円形状である場合を例示したが、クリーニング機構１３等の構造体を光コネクタ２００に向かって突出させることができる構成であれば、その形状は、特に制限されない。例えば、対物レンズ１２の欠落部がＵ字形状であってもよい。

また、上記実施の形態において、光源１４からの照明光の伝搬を効率良く行うために、対物レンズ１２の円環部１２０１のみならず、貫通孔１２００内にも照明光を伝搬させてもよい。例えば、貫通孔１２００内に挿入されるクリーニングチップ１３２の一部を透明部材で形成することにより、貫通孔１２００内に照明光を伝搬させることが可能となる。

また、上記実施の形態に係る端面観察装置では、光源１４を筒状の筐体１１の外部に配置する場合を例示したが、これに限られない。例えば、照明光の光路を遮蔽する必要がない場合には、光源１４を筐体１１の内部に配置してもよい。この場合には、光源１４の周辺に配置するアイリスや波長フィルタ等の光学素子を筐体１１の内部に配置することは言うまでもない。

また、実施の形態８乃至２４に係る端面観察装置では、ビームスプリッタやハーフミラー等の光学素子によって光源からの照明光を折り曲げる構成を例示したが、これに限られない。例えば、光源からの照明光を折り曲げるのではなく、観察対象物の端面（像）からの反射光を折り曲げる構成としてもよい。この場合には、撮像素子１５を筒状の筐体１１の外部に配置してもよい。

また、実施の形態２４において、実施の形態２３に係る端面観察装置に、構造体（クリーニング機構１３）が機械的に接続された透明部材３６を設ける場合を例示したが、これに限られない。例えば、実施の形態１〜２２に係る端面観察装置の何れか一つに、上記透明部材３６を設けることも可能である。

また、透明部材が光軸に垂直でない平面あるいは曲面を持った形状とする構成を例示したが、対物レンズ１２、レンズ１６などの他の光学素子においても、同様の効果を持つことは明らかである。

本発明に係る端面観察装置は、例えば、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光コネクタに代表される各種部品に対する清掃や観察等に広く用いることができる。

１００…端面観察装置の本体、１０１〜１０５、１０６Ａ〜１０６Ｅ、１０７〜１２４…端面観察装置、２００…光コネクタ、２００Ａ…光コネクタの端面、１０…光軸、１１…筐体、１２…対物レンズ、１２００…貫通孔、１２０１…円環部、１３、２０…クリーニング機構、１３１…クリーニングテープ、１３２…クリーナチップ、１３３…ライトバルブ、９、９＿１、９＿２、１４…光源、１５…撮像素子、１６…レンズ、１７…透明部材、１８…折り曲げミラー、１９、２１…遮光板、２２、３５…ビームスプリッタ、２３…レンズ、２４、２５…アイリス、２６、２７…波長フィルタ、２８、２９…偏波フィルタ、３０、３４…ハーフミラー、３１…レンズ、３２…透明部材、３３…遮光壁、２３、２４…偏波フィルタ、３６…透明部材、Ｄ１〜Ｄ４…距離。

Claims (25)

1. 光軸方向に貫通する欠落部を有する第１レンズと、
   前記第１レンズ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、
   前記第１レンズ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、を備える
   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、
   前記第１レンズの前記欠落部内に挿入され、観察対象物の端面を操作するための構造体を更に備える、
   ことを特徴とする端面観察装置。
3. 請求項２に記載の端面観察装置において、
   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。
4. 請求項２に記載の端面観察装置において、
   前記光源と前記第１レンズとは、同軸に配置されている
   ことを特徴とする端面観察装置。
5. 請求項２に記載の端面観察装置において、
   前記第１レンズは、リング形状を有する
   ことを特徴とする端面観察装置。
6. 請求項４に記載の端面観察装置において、
   前記光源は、リング形状を有する
   ことを特徴とする端面観察装置。
7. 請求項４に記載の端面観察装置において、
   筒状の筐体を更に備え、
   前記第１レンズおよび前記構造体は、前記筒状の筐体の一端に配置され、
   前記光源および前記撮像素子は、前記筒状の筐体の他端に配置され、
   前記光源からの照明光と前記観察対象物の端面からの反射光とが前記筐体内の共通の空間を伝搬する
   ことを特徴とする端面観察装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の端面観察装置において、
   前記第１レンズと前記撮像素子との間の光軸上に設けられた第２レンズを更に備える、
   ことを特徴とする端面観察装置。
9. 請求項８に記載の端面観察装置において、
   前記第１レンズと前記第２レンズとの間の光軸上に設けられた透明部材を更に備える、
   ことを特徴とする端面観察装置。
10. 請求項２に記載の端面観察装置において、
    前記第１レンズ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を更に備える
    ことを特徴とする端面観察装置。
11. 請求項１０に記載の端面観察装置において、
    前記光学素子は、ビームスプリッタまたはハーフミラーである
    ことを特徴とする端面観察装置。
12. 請求項１０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。
13. 請求項１０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。
14. 請求項１０に記載の端面観察装置において、
    前記光学素子と前記撮像素子との間の光軸上に設けられた第２レンズを更に備える
    ことを特徴とする端面観察装置。
15. 請求項１０に記載の端面観察装置において、
    前記第１レンズと前記光学素子との間の光軸上に設けられた第２レンズを更に備える
    ことを特徴とする端面観察装置。
16. 請求項１５に記載の端面観察装置において、
    前記第１レンズと前記第２レンズとの間の光軸上に設けられた第３レンズを更に備える
    ことを特徴とする端面観察装置。
17. 請求項１０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の光軸上に設けられた第４レンズを更に備える
    ことを特徴とする端面観察装置。
18. 請求項１０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の光軸上に、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備える
    ことを特徴とする端面観察装置。
19. 請求項１０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の光軸上に、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備える
    ことを特徴とする端面観察装置。
20. 請求項１０乃至１９の何れか一項に記載の端面観察装置において、
    前記第１レンズと前記光学素子との間の光軸上に設けられた透明材料を更に備える
    ことを特徴とする端面観察装置。
21. 請求項１０乃至１９の何れか一項に記載の端面観察装置において、
    前記第１レンズと前記光学素子との間の光軸上に設けられ、透明材料から成る操作部を有し、
    前記操作部は、前記構造体と連結され、光軸方向に移動可能にされている
    ことを特徴とする端面観察装置。
22. 請求項１０乃至１９の何れか一項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、夫々前記光学素子からの光学的距離が異なる位置に配置されている
    ことを特徴とする端面観察装置。
23. 請求項１０乃至１９の何れか一項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、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ている
    ことを特徴とする端面観察装置。
24. 請求項１０乃至１９の何れか一項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、前記第１レンズ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。
25. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の端面観察装置において、
    前記構造体は、
    空気以外の透明部材から成り、前記光源からの照明光を前記観察対象物の端面に導く光学部材を、更に含む
    ことを特徴とする端面観察装置。

Images