(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールの孔を撮影する撮像工程と、
上記撮影した孔の画像データにハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出する仮想中心算出工程と、
上記ハフ変換を用いて算出した孔の仮想中心から、上記孔の半径設計値に微小幅を持たせた一定幅の円環領域以外の領域をマスク領域とし、上記孔の画像データにマスク処理を行う画像処理工程と、
上記孔の画像データのうち上記一定幅の円環領域に入る画像データを対象に最小自乗法を用いて上記孔の孔径と中心を算出する内径算出工程とを含み、
上記円環領域の一定幅として、上記ハフ変換の精度の値を採用した
ことを特徴とするフェルール孔の内径測定方法。
【請求項２】
上記仮想中心算出工程において、
上記撮影した孔の画像データを複数の画素単位に分割し、
上記分割した複数の画素単位の中から上記孔の画像データの線分が存在する全ての画素単位について各線分の法線を算出し、
上記算出した各線分の法線を対象にハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のフェルール孔の内径測定方法。
【請求項３】
小径の孔を撮影する撮像工程と、
上記撮影した孔の画像データにハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出する仮想中心算出工程と、
上記ハフ変換を用いて算出した孔の仮想中心から、上記孔の半径設計値に微小幅を持たせた一定幅の円環領域以外の領域をマスク領域とし、上記孔の画像データにマスク処理を行う画像処理工程と、
上記孔の画像データのうち上記一定幅の円環領域に入る画像データを対象に最小自乗法を用いて上記孔の孔径と中心を算出する内径算出工程とを含み、
上記円環領域の一定幅として、上記ハフ変換の精度の値を採用した
ことを特徴とする小径の孔の内径測定方法。
【請求項４】
上記仮想中心算出工程において、
上記撮影した孔の画像データを複数の画素単位に分割し、
上記分割した複数の画素単位の中から上記孔の画像データの線分が存在する全ての画素単位について各線分の法線を算出し、
上記算出した各線分の法線を対象にハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出する
ことを特徴とする請求項３に記載の小径の孔の内径測定方法。
【請求項５】
フェルールの孔を撮影する撮像手段と、
上記撮像手段により撮影した孔の画像データにハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出する仮想中心算出手段と、
上記仮想中心算出手段により算出した孔の仮想中心から上記孔の半径設計値に微小幅を持たせた一定幅の円環データを算出する円環データ算出手段と、
上記円環データ算出手段により算出した円環データ以外の領域をマスク領域として上記孔の画像データにマスク処理を行うマスク処理手段と、
上記孔の画像データのうち上記一定幅の円環データに含まれる画像データを対象に最小自乗法を用いて上記孔の孔径と中心を算出する内径算出手段とを具備し、
上記円環データの一定幅として、上記ハフ変換の精度の値を採用した
ことを特徴とするフェルール孔の内径測定装置。
【請求項６】
上記仮想中心算出手段は、
上記撮影した孔の画像データを複数の画素単位に分割し、
上記分割した複数の画素単位の中から上記孔の画像データの線分が存在する全ての画素単位について各線分の法線を算出し、
上記算出した各線分の法線を対象にハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載のフェルール孔の内径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバーコネクタ等に使用されるフェルールのファイバー挿通孔に代表される、微小な孔の内径測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図４に示すように、ＺｒＯ2 等の材料からなるフェルール１００には、光ファイバーを組み込むために、中心に直径１２５μｍ程の微小な孔２００が開いている。この孔２００の精度が光ファイバーコネクタの性能を決定する。そのため、孔２００の高精度加工技術とともに、孔径の高精度測定技術が求められている。
【０００３】
孔径の測定は、通常、次の方法が用いられている。
【０００４】
そのひとつの方法は、フェルール１００を正面から撮影し、撮像したフェルールの孔２００の画像データを得、この画像データから最小自乗法を用いて円形の孔の中心と半径を算出して、これを孔径の測定値とする方法である。撮像した孔画像に特別の欠陥がなく、設計値に近い形状の孔画像である場合は、この最小自乗法による孔径測定は精度がよく、±０．０２μｍ程度のばらつきで測定が可能である。
【０００５】
ところで、フェルール１００の孔加工工程では、孔の縁の欠け（図３（ａ）の１０−２）等による孔ビツやゴミの付着（図３（ａ）の１０−３）が発生することがある。
【０００６】
このような孔ビツ１０−２やゴミの付着１０−３がある場合は、撮像した画像に、図３（ａ）に示すように、孔ビツやゴミの付着の像が加わり、いわゆる雑音情報となって、正確な孔径の測定はできなくなるという問題がある。
【０００７】
一方、雑音情報が含まれる画像から円を抽出する方法として、一般に、ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換を用いる方法が知られている。この方法では、上記のような孔ビツ１０−２やゴミの付着１０−３がある孔２００の画像１０−１から、孔ビツ１０−２やゴミの付着１０−３による雑音情報を取り除いて、孔の中心、半径を求めることができる。しかし、この方法では、画像となる孔の全エッジ情報から孔の中心を求めることになるため、測定精度は測定装置の能力（分解能）に左右され、最小自乗法による測定と同じ環境において、真円に近いフェルールの孔を測定した場合でも、±０．５μｍ程度のばらつきがでる、という問題がある。
【０００８】
すなわち、部分的孔ビツやゴミの付着による雑音情報がある場合、フェルールの孔の内径を±０．０２μｍ程度の高精度で測定することは不可能であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、以上の課題を解決するものであって、その目的は、孔ビツやゴミの付着のあるフェルール孔等の小径孔の内径を高精度で測定可能なフェルール孔等の内径測定方法および装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明のフェルール孔の内径測定方法は、フェルールの孔を撮影する撮像工程と、上記撮影した孔の画像データにハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出する仮想中心算出工程と、上記ハフ変換を用いて算出した孔の仮想中心から、上記孔の半径設計値に微小幅を持たせた一定幅の円環領域以外の領域をマスク領域とし、上記孔の画像データにマスク処理を行う画像処理工程と、上記孔の画像データのうち上記一定幅の円環領域に入る画像データを対象に最小自乗法を用いて上記孔の孔径と中心を算出する内径算出工程とを含み、上記円環領域の一定幅として、上記ハフ変換の精度の値を採用したことを特徴とするものである。
また、上記仮想中心算出工程において、上記撮影した孔の画像データを複数の画素単位に分割し、上記分割した複数の画素単位の中から上記孔の画像データの線分が存在する全ての画素単位について各線分の法線を算出し、上記算出した各線分の法線を対象にハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出しても良い。
【００１１】
また、この発明の小径の孔の内径測定方法は、小径の孔を撮影する撮像工程と、上記撮影した孔の画像データにハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出する仮想中心算出工程と、上記ハフ変換を用いて算出した孔の仮想中心から、上記孔の半径設計値に微小幅を持たせた一定幅の円環領域以外の領域をマスク領域とし、上記孔の画像データにマスク処理を行う画像処理工程と、上記孔の画像データのうち上記一定幅の円環領域に入る画像データを対象に最小自乗法を用いて上記孔の孔径と中心を算出する内径算出工程とを含み、上記円環領域の一定幅として、上記ハフ変換の精度の値を採用したことを特徴とするものである。
また、上記仮想中心算出工程において、上記撮影した孔の画像データを複数の画素単位に分割し、上記分割した複数の画素単位の中から上記孔の画像データの線分が存在する全ての画素単位について各線分の法線を算出し、上記算出した各線分の法線を対象にハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出しても良い。
【００１２】
また、この発明のフェルール孔の内径測定装置は、フェルールの孔を撮影する撮像手段と、上記撮像手段により撮影した孔の画像データにハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出する仮想中心算出手段と、上記仮想中心算出手段により算出した孔の仮想中心から上記孔の半径設計値に微小幅を持たせた一定幅の円環データを算出する円環データ算出手段と、上記円環データ算出手段により算出した円環データ以外の領域をマスク領域として上記孔の画像データにマスク処理を行うマスク処理手段と、上記孔の画像データのうち上記一定幅の円環データに含まれる画像データを対象に最小自乗法を用いて上記孔の孔径と中心を算出する内径算出手段とを具備し、上記円環データの一定幅として、上記ハフ変換の精度の値を採用したことを特徴とするものである。
また、上記仮想中心算出手段は、上記撮影した孔の画像データを複数の画素単位に分割し、上記分割した複数の画素単位の中から上記孔の画像データの線分が存在する全ての画素単位について各線分の法線を算出し、上記算出した各線分の法線を対象にハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を算出しても良い。
【００１３】
この発明においては、画像処理による孔の内径測定において、ゴミや、部分的欠損等の雑音情報を受けずに高精度の内径が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明のフェルール孔の内径測定に実施した一実施形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、この発明のフェルール孔の内径測定方法を示すフローチャート、図２は、この発明のフェルール孔の内径測定装置の構成を示すブロック図、図３は、この発明のフェルール孔の内径測定方法による測定プロセスを説明する説明図である。
【００１６】
フェルール孔２００の内径測定を行うには、先ず、フェルールを測定台上に載置し、その正面から孔２００のエッジ１０−１をＣＣＤカメラ等の撮像手段１により撮影する（ステップ１０１、孔の画像撮像）。
【００１７】
次に、ステップ１０２で、孔仮想中心算出手段２により、この撮影した孔２００の画像データにハフ変換を用いて孔の仮想中心を求める。すなわち、ステップ１０２では、この実施形態では、５画素×５画素を単位としたメッシュで、撮影した孔の画像を分割し、孔の画像の線分が存在する全てのメッシュｍijについて、その線分の法線を算出し、予め設定した設計上の孔の中心付近の仮想中心サーチ領域内のひとつひとつのメッシュについて、そこを通過する上記法線の数（法線通過頻度）ｋxyを計数する。
【００１８】
図３（ａ）の加工された正規のエッジ部分１０−１の法線は、仮想中心サーチ領域内の中央付近に集まる。また、欠損部分１０−２の大部分の法線は、仮想中心サーチ領域を通過せず、図のゴミ付着部分１０−３の法線は、図に示した形状のゴミの場合は、互いに平行線に近くなり、仮想中心サーチ領域内を通過しても、その中で１点に集中することがない。従って、法線通過頻度ｋxyは、エッジ部分１０−１の法線が集中する部分で最大値を示すことになる。欠損部分１０−２やゴミ付着部分１０−３の形状によっては、これらの法線が仮想中心サーチ領域内で別の場所に集中して法線通過頻度ｋxyの極大値を示すことはあるが、最大値はエッジ部分１０−１の法線が集中する部分となる。
【００１９】
そこで、法線通過頻度ｋxyが最大値となったメッシュの中心をハフ変換による仮想中心３０（図３（ｂ））とする。
【００２０】
この仮想中心３０は、孔２００の実際の中心に近いけれども、従来の技術で説明したように、±０．５μｍ程度のばらつきがでて、正確な中心とはずれていることが多い。そこで、次のプロセスを経て、より精度の高い内径測定を行う。
【００２１】
加工された孔２００の半径は、設計半径に近似しているはずである。そこで、この発明では、孔の画像データのうち、上記仮想中心から設計半径に近い画像データのみを採用して、この設計半径に近い画像データから最小自乗法で孔２００の中心と半径を求めるのである。その方法を、以下に詳細に説明する。
【００２２】
一般に、撮像による内径測定装置の測定精度の限界は、その撮像装置の分解能により定まり、被測定物のセッティングの再現性等によっても影響を受ける。フェルール内径測定の場合、現在の測定レベルでは、最小自乗法を用いた場合で、±０．０２μｍ程度が限界となっている。
【００２３】
上記の最小自乗法処理の対象とする画像データは、設計半径に極く近い範囲のものに絞るのが、精度向上のためには好ましいものであるけれども、ハフ変換で求められる精度が±０．５μｍであり、±０．５μｍ程度のばらつきが生じるので、これよりも狭い範囲にまで絞っても、上記した測定精度の限界から、実際上無意味となる。
【００２４】
そこで、この発明では、使用する測定装置の精度限界、すなわち、測定精度を確認しておき、この測定精度よりもやや大きい値、例えば、±０．５〜０．７μｍ（±Ｒ）を予め設定しておく。そして、図２の円環データ算出手段３において、孔仮想中心算出手段２により求められた仮想中心３０と、上記±Ｒと、孔２００の半径設計値４とから、孔２００の半径設計値４に微小幅２Ｒを持たせた円環データを算出する（図１のステップ１０３、マスクパターン算出）。
【００２５】
この円環データを使用して、孔画像マスク処理手段６では、図３（ｃ）のように、円環４０以外の領域をマスク領域５０、６０として上記画像の画像データにマスク処理を行う。これにより、マスクされない円環領域４０内に、設計上の円２０に近い部分の円弧で構成される孔１０−４の画像データが得られる。
【００２６】
この円環４０に入る画像データは、ゴミ等の雑音情報を取り除いたことにより一部欠けていることが多いが、孔算出手段（内径算出手段）７において、これを対象に最小自乗法を用いて±０．０２μｍ程の精度のよい孔径と中心を求めることができる（図１のステップ１０５、マスクされずに残った孔の画像から最小自乗法で孔を算出）。
【００２７】
上述の実施の形態では、フェルールの孔の内径測定について説明したが、この発明は、その他の直径０．１〜１ｍｍ程度の小径の孔の内径測定にも適用して、ゴミ等による画像データの雑音情報を除去して高精度の測定を行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、この発明は、フェルールの孔等の微小な孔を撮影し、この撮影した孔の画像データにハフ変換を用いて上記孔の仮想中心を求め、上記孔の仮想中心から上記孔の半径設計値に微小幅を持たせた円環以外の領域をマスク領域として上記画像の画像データにマスク処理を行い、上記画像データのうち上記円環に入る画像データを対象に最小自乗法を用いて孔径と中心を求めるようにしたから、ゴミの付着などによる雑音情報を除去して、微小孔の高精度な内径測定が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のフェルール孔の内径測定方法を示すフローチャート。
【図２】この発明のフェルール孔の内径測定装置の構成を示すブロック図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、この発明のフェルール孔の内径測定方法による測定プロセスを説明する説明図。
【図４】一般的なフェルールを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は正面図。
【符号の説明】
１  撮像手段
２  孔過疎中心算出手段
３  円環データ算出手段
６  孔画像マスク処理手段
７  孔算出手段
１０  孔画像
１０−１  加工された孔のエッジ画像
１０−２  欠損部の画像
１０−３  ゴミ付着部の画像
１０−４  マスクされない領域内の孔画像
２０  設計上の円（内径）
３０  仮想中心
４０  マスクされない円環領域
５０、６０  マスク領域
７０  （最小自乗法により）算出された孔
１００  フェルール
２００  孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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