(57)【要約】【課題】汚れと傷を正確に判別し、検査の時間を短縮することができる端面検査装置を提供すること。【解決手段】レンズ２１と撮像素子３との間にレンズ２１の光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイ２５を有し、所定の距離の像を撮像素子３の位置に結像させる光学系２と、フェルール１１の端面１１ａにピントが合っている状態で、端面１１ａに縞状の影ができる光を照射して撮像素子３が出力する画像データから、影の境界線と直交する方向に視点をずらせた画像データを作成し、この画像データの影の境界の形状で端面１１ａの汚れと傷の判別を行なう制御部５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ（２１）と撮像素子（３）との間に前記レンズの光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイ（２５）を有し、所定の距離の像を前記撮像素子の位置に結像させる光学系（２）と、
検査対象の部材の端面にピントが合っている状態で、前記端面に縞状の影ができる光を照射させて前記撮像素子に画像データを取得させ、該画像データから前記影の境界線と直交する方向に視点をずらせた画像データを作成し、該視点をずらせた画像データの前記影の境界の形状で前記端面の汚れと傷の判別を行なう制御部（５）と、を備える端面検査装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記端面にピントが合っている画像データから汚れまたは傷を検出し、検出した汚れまたは傷の箇所に前記影の境界が重なるように前記端面に縞状の影ができる光を照射させて前記撮像素子に画像データを取得させ、該画像データから前記影の境界線と直交する方向に視点をずらせた画像データを作成し、該視点をずらせた画像データの前記影の境界の形状で前記端面の汚れと傷の判別を行なう請求項１に記載の端面検査装置。
【請求項３】
レンズ（２１）と撮像素子（３）との間に前記レンズの光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイ（２５）を有し、所定の距離の像を前記撮像素子の位置に結像させる光学系（２）を備えた端面検査装置の汚れと傷の判別方法であって、
検査対象の部材の端面にピントを合わせるステップと、
前記端面に縞状の影ができる光を照射して前記撮像素子により画像データを取得するステップと、
前記画像データから、前記影の境界線と直交する方向に視点をずらせた画像データを作成するステップと、
該視点をずらせた画像データの前記影の境界の形状で前記端面の汚れと傷の判別を行なうステップと、を備える端面検査装置の汚れと傷の判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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光コネクタ端面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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を接続する際には、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。
【０００４】
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。
【０００５】
特許文献１では、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が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７７３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のように単一視点から汚れと傷を判別する場合、その物理的サイズで汚れと傷を判別していた。
【０００８】
このような場合、汚れと傷を誤って判別する場合があり、傷を汚れと判別し、傷であるにもかかわらず汚れの清掃を何度も繰り返してしまい、検査に時間がかかるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、汚れと傷を正確に判別し、検査の時間を短縮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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の端面検査装置は、レンズと撮像素子との間に前記レンズの光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイを有し、所定の距離の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にピントが合っている状態で、前記端面に縞状の影ができる光を照射させて前記撮像素子に画像データを取得させ、該画像データから前記影の境界線と直交する方向に視点をずらせた画像データを作成し、該視点をずらせた画像データの前記影の境界の形状で前記端面の汚れと傷の判別を行なう制御部と、を備えるものである。
【００１１】
この構成により、検査対象の部材の端面の汚れと傷を正確に判別し、検査の時間を短縮することができる。
【００１２】
また、本発明の端面検査装置において、前記制御部は、前記端面にピントが合っている画像データから汚れまたは傷を検出し、検出した汚れまたは傷の箇所に前記影の境界が重なるように前記端面に縞状の影ができる光を照射させて前記撮像素子に画像データを取得させ、該画像データから前記影の境界線と直交する方向に視点をずらせた画像データを作成し、該視点をずらせた画像データの前記影の境界の形状で前記端面の汚れと傷の判別を行なうものである。
【００１３】
この構成により、検査対象の部材の端面の汚れと傷を精度良く検出し、汚れと傷を正確に判別することができる。
【００１４】
また、本発明の端面検査装置の汚れと傷の判別方法は、レンズと撮像素子との間に前記レンズの光軸に対して垂直な面に二次元に配置されて光を出射するマイクロレンズアレイを有し、所定の距離の像を前記撮像素子の位置に結像させる光学系を備えた端面検査装置の汚れと傷の判別方法であって、検査対象の部材の端面にピントを合わせるステップと、前記端面に縞状の影ができる光を照射して前記撮像素子により画像データを取得するステップと、前記画像データから、前記影の境界線と直交する方向に視点をずらせた画像データを作成するステップと、該視点をずらせた画像データの前記影の境界の形状で前記端面の汚れと傷の判別を行なうステップと、を備えるものである。
【００１５】
この構成により、検査対象の部材の端面の汚れと傷を正確に判別し、検査の時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、汚れと傷を正確に判別し、検査の時間を短縮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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】図２は、本発明の一実施形態に係る端面検査装置の視点の異なる画像データの作成方法を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る端面検査装置のフィルタを示す図である。
【図４】図４は、端面の状態を示す断面拡大図であり、図４（ａ）は、端面に汚れがついている状態の断面拡大図、図４（ｂ）は、端面に傷がついている状態の断面拡大図である。
【図５】図５は、フィルタを通した照明光が照射された端面の状態を示す拡大図であり、図５（ａ）は、表面に対象物が存在する端面を正面から見た図、図５（ｂ）は、対象物が汚れであった場合の影の境界線と直交する方向にずれた位置から見たイメージ図、図５（ｃ）は、対象物が傷であった場合の影の境界線と直交する方向にずれた位置から見たイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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、光学系２と、撮像素子３と、画像メモリ４と、制御部５と、表示部６と、コネクタ保持部７とを含んで構成される。
【００２０】
本実施形態の端面検査装置１は、コネクタ保持部７に保持された光コネクタ１０の、フェルール１１及びフェルール１１に内包された光ファイバの端面１１ａを、光学系２で拡大して撮像素子３で撮像するようになっている。
【００２１】
光学系２は、レンズ２１と、ハーフミラー２２と、照明用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）２３と、コリメータレンズ２４と、マイクロレンズアレイ２５と、ズームレンズ群２６と、フィルタ２７とを備えている。
【００２２】
レンズ２１は、コネクタ保持部７に保持されたフェルール１１の端面１１ａに対向するように設置され、その光軸がフェルール１１及び光ファイバの中心軸と略同軸上に位置するように設置される。
【００２３】
ハーフミラー２２は、レンズ２１のフェルール１１とは反対側に配置され、レンズ２１を通して照明用ＬＥＤ２３からの照明光をフェルール１１の端面１１ａに照射する。コリメータレンズ２４は、照明用ＬＥＤ２３の光を平行光に変える。
【００２４】
フェルール１１の端面１１ａに照射された照明光は、フェルール１１の端面１１ａで反射し、その反射光は、レンズ２１、ハーフミラー２２、ズームレンズ群２６、マイクロレンズアレイ２５を通って撮像素子３に照射される。撮像素子３は、照射された反射光を画像データに変換して出力する。
【００２５】
マイクロレンズアレイ２５は、レンズ２１の光軸に垂直な方向において平面的に配列された複数の同一形状のマイクロレンズから構成される。マイクロレンズアレイ２５は、フェルール１１の端面１１ａの同一点からの複数の光線を、該複数の光線がレンズ２１の瞳面を通過する位置に応じて撮像素子３における異なる画素に入射させるように配置されている。
【００２６】
フェルール１１の端面１１ａ上での光線の位置と角度に応じて、それぞれの光線が撮像素子３の異なる複数の画素に入射するため、撮像視点と撮像範囲の異なる複数の小画像が並んだ画像を取得することができる。
【００２７】
このような構成で取得された画像データは、画素データの選択方法により、視点の異なる画像データを取得することができる。図２に示すように、選択する画素を変えることにより、例えば、右側から見た画像データや、左側から見た画像データなどを取得することができる。
【００２８】
ズームレンズ群２６は、所定の範囲内で焦点距離を変えることにより、撮像範囲を変えることができる。ズームレンズ群２６は、制御部５の制御により、撮像範囲の変更やピント調整ができるようになっている。
【００２９】
フィルタ２７は、図３に示すように、例えば、板状のガラスに縞状に遮光部が埋め込まれている。フィルタ２７は、その平面の平行方向に移動可能に構成されている。フィルタ２７は、平面の平行方向に移動することで、例えば、コリメータレンズ２４とハーフミラー２２との間の光路中に入り、照明用ＬＥＤ２３の照明光をフィルタする。照明用ＬＥＤ２３の照明光は、フィルタ２７の遮光部では遮られ、遮光部以外の部分を透過した光がハーフミラー２２により端面１１ａに照射される。すなわち、フィルタ２７がコリメータレンズ２４とハーフミラー２２との間の光路中に入ることで、フェルール１１の端面１１ａには、縞状の影のある光が照射される。なお、フィルタ２７は、レンズ２１とハーフミラー２２の間や、照明用ＬＥＤ２３とコリメータレンズ２４との間に入るようにしてもよい。フィルタ２７により、フェルール１１の端面１１ａに縞状の影のある光が照射されるようになればよい。
【００３０】
撮像素子３は、制御部５からの指示により撮影した画像データを画像メモリ４に記憶させる。画像メモリ４は、撮像素子３で撮影した画像データを記憶する。
【００３１】
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、記憶装置と、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。
【００３２】
このコンピュータユニットのＲＯＭ及び記憶装置には、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及び記憶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、撮像素子３、画像メモリ４、表示部６、ズームレンズ群２６、フィルタ２７が接続されている。
【００３３】
制御部５は、ズームレンズ群２６を制御して、フェルール１１の端面１１ａにピントの合った合焦画像データを取得する。制御部５は、例えば、撮像素子３が撮影した画像データの隣接する画素の輝度差に基づいてピントが合っているか否かを判定する。
【００３４】
制御部５は、検査対象であるフェルール１１の端面１１ａにピントが合った画像データを取得すると、端面１１ａの汚れと傷を判別する。
【００３５】
制御部５は、フィルタ２７をコリメータレンズ２４とハーフミラー２２との間の光路中に移動させて合焦画像データを取得し、上述の選択する画素を変える方法で、視点の異なる画像データを作成して端面１１ａの汚れと傷を判別する。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、フェルール１１の端面１１ａに汚れが付着している場合、汚れは、端面１１ａから盛り上がっている。図４（ｂ）に示すように、フェルール１１の端面１１ａに傷が付いている場合、傷は、端面１１ａより凹んでいる。
【００３７】
このような汚れと傷の違いにより、上述のフィルタ２７を通した縞状の影のある光を端面１１ａに照射した場合、視点を影と光の当たった部分の境界線と直交する方向にずらせることにより影の部分と光の当たっている部分の境界に違いが現れる。
【００３８】
端面１１ａに汚れが付着している場合、端面１１ａの正面から影の境界線と直交する方向にずれた位置から見ると、盛り上がった汚れに影がかかり、影の部分と光の当たっている部分の境界で影の部分が突出して見える。
【００３９】
端面１１ａに傷が付いている場合、端面１１ａの正面から影の境界線と直交する方向にずれた位置から見ると、凹んだ傷に光が入り込み、影の部分と光の当たっている部分の境界で影の部分が凹んで見える。
【００４０】
図５（ａ）は、フィルタ２７を通した照明光が照射された端面１１ａを正面から見た状態であり、表面に対象物（汚れまたは傷）が存在する状態を示している。図５（ｂ）は、対象物が汚れであった場合の影の境界線と直交する方向にずれた位置から見たイメージ図、図５（ｃ）は、対象物が傷であった場合の影の境界線と直交する方向にずれた位置から見たイメージ図である。
【００４１】
制御部５は、例えば、フィルタ２７をかけて撮像した画像データから作成した、影と光の当たった部分の境界線と直交する方向に視点をずらせた画像データを参照し、影の部分と光の当たっている部分の境界が直線になっていない部分を汚れまたは傷と判定する。
【００４２】
また、制御部５は、影の部分と光の当たっている部分の境界の影の部分が突出している箇所は、汚れと判定する。制御部５は、影の部分と光の当たっている部分の境界の影の部分が凹んでいる箇所は、傷と判定する。
【００４３】
フィルタ２７の影を作る部分と光を透過する部分の比率や幅は、想定される汚れや傷の大きさによって設定される。
【００４４】
制御部５は、傷と判定した箇所がどの程度含まれるかを調べ、端面１１ａの良否判定を行なう。制御部５は、汚れがあると判定した場合に、汚れがあることをユーザに報知するようにしてもよい。
【００４５】
表示部６は、制御部５の出力するフェルール１１や光ファイバの端面１１ａの画像や、端面の良否判定の結果などを表示する。表示部６は、液晶ディスプレイ等の画像表示機器で構成される。コネクタ保持部７は、光コネクタ１０を所定の位置に保持する。
【００４６】
このような構成の端面検査装置１において、光コネクタ１０のフェルール１１及び光ファイバの端面１１ａを検査する場合、端面検査装置１の電源が投入されると（検査対象は未取付）、制御部５は、ズームレンズ群２６を制御して光学系２のピント位置を変えながら、撮像素子３により予め設定された時間間隔で画像データを画像メモリ４に記憶させ、記憶させた画像データ中にピントの合った部分があるか否かの判定を行なう。この場合、制御部５は、画像データ中にピントの合った部分があるものを検出できないため、良否判定の処理は行なわない。なお、順次取り込まれる当該画像データは、後述の判定結果と合焦画像データとが一緒に表示されているときを除き、そのまま表示部６に送られて表示されるようになっている。操作者は、表示部６を見ながら光コネクタ１０の挿入作業を行ない、そのまま表示されることで操作者は現状況を把握することができる。
【００４７】
このような状態から、光コネクタ１０がコネクタ保持部７に保持されると、制御部５は、フェルール１１の端面１１ａをピントが合った部分として検出する。制御部５は、ピントが合った部分が端面１１ａの全体になっている場合、その画像データをピントの合った合焦画像データとしてＲＡＭに記憶しておく。
【００４８】
制御部５は、ズームレンズ群２６を固定して光学系２のピント位置を端面１１ａにピントが合った状態にしておき、フィルタ２７をコリメータレンズ２４とハーフミラー２２との間の光路中に移動させて、撮像素子３により撮像させ、良否判定用画像データを取得する。
【００４９】
制御部５は、良否判定用画像データから、上述の選択する画素を変える方法で、視点を影と光の当たった部分の境界線と直交する方向にずらせた画像データを作成する。
【００５０】
制御部５は、作成した画像データの端面１１ａの影の部分と光の当たっている部分の境界を参照し、影の部分が突出している箇所は、汚れと判定し、影の部分が凹んでいる箇所は、傷と判定する。
【００５１】
制御部５は、傷と判定した箇所について良否判定を行ない、判定結果とＲＡＭに記憶している合焦画像データを表示部６に表示させる。
【００５２】
制御部５は、汚れと判定した要素があった場合、「汚れがあるのでクリーニングしてください」などのメッセージとＲＡＭに記憶している合焦画像データを表示部６に表示させる。
【００５３】
このように、フェルール１１の端面１１ａにピントが合った状態のまま、照明光にフィルタ２７をかけて縞状の影のある光を端面１１ａに照射して画像データを取得し、その画像データから視点を影と光の当たった部分の境界線と直交する方向にずらせた画像データを作成し、その画像データのフィルタ２７でできた影の部分と光の当たった部分の境界を参照して端面１１ａの汚れや傷を判定しているので、汚れと傷を正確に判別し、検査の時間を短縮することができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、視点をずらせた画像データのみにより汚れと傷の判別を行なったが、正面で撮像した合焦画像データにより汚れや傷のある箇所を判別し、それらの部分に影と光の当たった部分の境界線がかかるようにフィルタ２７の位置を調整して画像データを取得し、視点をずらせた画像データにより汚れと傷の判別を行なうようにしてもよい。
【００５５】
このようにすることで、汚れと傷を判別する処理負荷を軽減させることができるとともに、精度良く汚れと傷を判別することができる。
【００５６】
また、本実施形態においては、視点をずらせた画像データを１枚のみ作成したが、それぞれ視点が異なる複数の画像データを作成し、それらを比較して汚れと傷の判別をしてもよい。このようにすることで、精度良く汚れと傷を判別することができる。
【００５７】
また、本実施形態においては、縞状の影のある光を端面１１ａに照射した画像データを１回だけ撮像したが、フィルタ２７の位置を影の境界線と直交する方向にずらして複数回撮像し、それら複数の画像データそれぞれから視点をずらせた画像データを作成して汚れと傷の判別をしてもよい。このようにすることで、精度良く汚れと傷を判別することができる。
【００５８】
この場合、フィルタ２７をずらす量は、影の部分と光の当たった部分との比率や幅により設定される。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
１  端面検査装置
２  光学系
３  撮像素子
５  制御部
１１  フェルール
１１ａ  端面
２１  レンズ
２５  マイクロレンズアレイ
２６  ズームレンズ群
２７  フィルタ
【図１】
2018155594.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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