(57)【要約】【課題】光ファイバに光を導入して、ファイバの先端から出射する光の強度分布をグラフ化することにより、簡易な方法で確実に且つ安価な装置により光ファイバの先端形状の良否を判定することができる加工端面検査装置を提供する。【解決手段】この光電変換装置１００は、堅牢な構造体で構成され平面度が所定の精度で形成されたベースマウント１と、Ｘ軸若しくはＹ軸方向に進退自在に移動するＸＹステージ２と、ＸＹステージ２の上面に対して垂直に立ち上がったアーム３と、光ファイバ４を保持するフェルールを固定するフェルールホルダ５と、Ｘ軸方向に進退自在に移動するＸステージ６と、Ｘステージ６の上面に対して垂直に立ち上がったアーム７と、スリットを保持するスリットホルダ８と、ベースマウント１の上面に対して垂直に立ち上がったＬ型金具９と、このＬ型金具９に固定されてベースマウント１の上面に対して垂直に立ち上がった受光部取り付け板１０と、スリットホルダ８と対向する面にスチロール１１を介して固定されたＰＤ受光部１２とを備えて構成される。【選択図】      図１
2005010084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールの中心孔に光ファイバを貫通させて固定した状態で光ファイバの先端を研磨加工した場合に、光ファイバの加工端面の形状を検査する装置であって、
前記光ファイバの加工端面からの散乱光を光電変換する光電変換装置と、該光電変換装置により変換された２次元の光強度信号を解析して前記光ファイバの加工端面の形状の良否を判定する良否判定部と、を備え、
前記良否判定部は、前記光電変換装置により変換された２次元の光強度信号の特性が、予め設定した良品の特性ゲージ内に収まっているか否かにより良否を判定することを特徴とする光ファイバ加工端面検査装置。
【請求項２】
前記光電変換装置は、前記光ファイバの加工端面の反対側から光を導入する光導入部と、前記フェルールを固定するフェルールホルダと、前記光ファイバの加工端面から出射する散乱光を収束するスリット部と、該スリット部を搭載して光軸方向に前記スリット部を移動するスリット移動部と、前記フェルールホルダ及び前記スリット移動部をＸ軸及びＹ軸方向に移動するＸＹステージと、前記スリット移動部により収束された加工端面からの光を光電変換する受光部と、を備え、
前記ＸＹステージにより前記スリット部からの光を前記受光部の略中心に設定し、前記スリット移動部により前記スリット部を光軸方向に移動することにより、前記受光部に光の強度分布を投影することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ加工端面検査装置。
【請求項３】
前記光電変換装置は、前記光ファイバの加工端面に光を照射する光照射部と、前記フェルールを固定するフェルールホルダと、前記光ファイバの加工端面から反射する散乱光を集光する光学系と、該光学系を搭載して光軸方向に前記光学系を移動する光学系移動部と、前記フェルールホルダ及び前記光学系移動部をＸ軸及びＹ軸方向に移動するＸＹステージと、前記光学系移動部により集光された加工端面からの光を光電変換する受光部と、を備え、
前記ＸＹステージにより前記光学系からの光を前記受光部の略中心に設定し、前記光学系移動部により前記光学系を光軸方向に移動することにより、前記受光部に光の強度分布を投影することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ加工端面検査装置。
【請求項４】
前記良否判定部は、前記光電変換装置により変換された２次元の光強度信号の特性から、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度特性の両方が前記良品の特性ゲージ内に収まっている場合に限り、前記光ファイバの加工端面の形状を良品として判定することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光ファイバ加工端面検査装置。
【請求項５】
前記良否判定部は、前記受光部により光電変換された各軸方向の受光素子の信号レベルを加算することにより、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度を求め、該光強度の包絡線の形状により前記光ファイバの加工端面の良否を判定することを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ加工端面検査装置。
【請求項６】
前記受光部は、電荷蓄積素子若しくはフォトダイオードの受光素子を等間隔に２次元に配置して構成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光ファイバ加工端面検査装置。
【請求項７】
フェルールの中心孔に光ファイバを貫通させて固定した状態で光ファイバの先端を研磨加工した場合に、光ファイバの加工端面の形状を検査する方法であって、
前記光ファイバの加工端面からの散乱光を光電変換し、該光電変換された２次元の光強度信号を解析して、前記光ファイバの加工端面の形状の良否を判定するようにして、光電変換された２次元の光強度信号の特性が、予め設定した良品の特性ゲージ内に収まっているか否かにより良否を判定することを特徴とする光ファイバ加工端面検査方法。
【請求項８】
前記光電変換の方法は、前記光ファイバの加工端面の反対側から光を導入する光導入部と、前記フェルールを固定するフェルールホルダと、前記光ファイバの加工端面から出射する散乱光を収束するスリット部と、該スリット部を搭載して光軸方向に前記スリット部を移動するスリット移動部と、前記フェルールホルダ及び前記スリット移動部をＸ軸及びＹ軸方向に移動するＸＹステージと、前記スリット移動部により収束された加工端面からの光を光電変換する受光部と、を備え、
前記ＸＹステージにより前記スリット部からの光を前記受光部の略中心に設定し、前記スリット移動部により前記スリット部を光軸方向に移動することにより、前記受光部に光の強度分布を投影することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ加工端面検査方法。
【請求項９】
前記光電変換の方法は、前記光ファイバの加工端面に光を照射する光照射部と、前記フェルールを固定するフェルールホルダと、前記光ファイバの加工端面から反射する散乱光を集光する光学系と、該光学系を搭載して光軸方向に前記光学系を移動する光学系移動部と、前記フェルールホルダ及び前記光学系移動部をＸ軸及びＹ軸方向に移動するＸＹステージと、前記光学系移動部により集光された加工端面からの光を光電変換する受光部と、を備え、
前記ＸＹステージにより前記光学系からの光を前記受光部の略中心に設定し、前記光学系移動部により前記光学系を光軸方向に移動することにより、前記受光部に光の強度分布を投影することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ加工端面検査方法。
【請求項１０】
前記良否判定の方法では、前記光電変換された２次元の光強度信号の特性から、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度特性の両方が前記良品の特性ゲージ内に収まっている場合に限り、前記光ファイバの加工端面の形状を良品として判定することを特徴とする請求項７、８又は９に記載の光ファイバ加工端面検査方法。
【請求項１１】
前記良否判定の方法では、前記受光部により光電変換された各軸方向の受光素子の信号レベルを加算することにより、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度を求め、該光強度の包絡線の形状により前記光ファイバの加工端面の良否を判定することを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバ加工端面検査方法。
【請求項１２】
前記受光部は、電荷蓄積素子若しくはフォトダイオードの受光素子を等間隔に２次元に配置して構成することを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一項に記載の光ファイバ加工端面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ加工端面検査装置に関し、さらに詳しくは、光ファイバに光を導入して加工端面から出射する光の強度分布から、加工端面形状の良否を判定する検査装置及び検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から通信システムにおける通信媒体として、同軸ケーブル、マイクロ波導波管および光ファイバが用いられている。特に、昨今のマルチメディア時代の到来に伴って、大量の情報を運ぶ媒体としての光ファイバを利用する光通信システムが注目を集めている。この光通信システムを構成する主要な部品である光ファイバコネクタ、発光、受光モジュール、光導波路モジュールについては、更なる高性能化、高品質化が強く求められている。また、光通信システムにおいては、保守や運用の際に光ファイバの接続や切り離しが必要であるために、光ファイバコネクタが用いられる。さらに光ファイバは極細のガラスで出来ているために、単体で取り扱うことは機械強度上、無理があるため、光ファイバをフェルールの中に挿入して接着剤で固定し、これを光コネクタ部品の中に組み込むことにより光コネクタにより接続を行うのが一般的である。この光コネクタでは、接続のロスを低減し、高信頼に接続するために光ファイバのコア同士を正確に位置決めし、適当なばね圧力で光ファイバの端面同士を接触させている。
【０００３】
図９は、光ファイバの接続構造を説明する模式図である。２つの光ファイバ１０１ａと１０１ｂは、セラミックフェルール１０４ａと１０４ｂにより固定され、各光ファイバのコア１０３ａと１０３ｂの各先端が同軸状に合致するように固定され、周囲をスリーブ１００により覆われている。例えば、光ファイバのコア１０３ａ、１０３ｂの径は１０μｍであり、外径は１２５μｍであるため、極めて精密な位置合わせが必要とされることが理解される。実際には２つの光ファイバ１０１ａと１０１ｂの接続部は、スリーブ１００で覆われただけでは安定性が劣るので後述する光コネクタにより接続される。この光コネクタとして、ＦＣ（Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）型コネクタ、ＳＣ（Ｓｉｍｐｌｅ  ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）型コネクタなどが開発されている。そして光ファイバ端面を凸球面状に形成したＳＣ型光コネクタでは、光ファイバ相互を直接突き合わせたフィジカルコンタクト（ＰＣ）で接続している。
【０００４】
図１０は、ＳＣ型コネクタの製作工程を示す図である。まず、スリーブ１１６の先端をカットしてファイバ１１０の一部を剥き出しにしたケーブルとフェルール１１１を用意し（工程１）、大径のスリーブ１１６をフェルール１１１の嵌合用筒状部内に挿入するとともに、ファイバ１１０をフェルールの細径穴内に差込み、ファイバ１１０の先端を接着剤１１２によりフェルール先端部に接着する（工程２）。次に、フェルール１１１の先端から露出したファイバ１１０の先端を研磨して研磨面１１３を形成する（詳細は後述）（工程３）。次に先端が研磨されたフェルールの外周にコネクタを固定するための部品１１４をアセンブリする（工程４）。同様の工程を経てフェルールの組付け、先端研磨、及び部品アセンブリを受けたファイバ同士を工程５では接続する。即ち、工程５では、各ファイバに組み付けた部品１１４と１１４ｂにコネクタ１１５ａと１１５ｂを取り付けてから両光ファイバを接続する（工程５）。
このように、製造工程は大別して、フェルールヘの光ファイバの挿入と接着、ファイバの端面研磨、コネクタとしての組み立て、性能検査とから構成される。この従来工程では、特に、研磨、検査工程でコストが高くなっている。
【０００５】
図１１は、研磨前後の状況を示す図である。図９及び図１０と同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。図１０の工程２において、フェルール１１１とファイバ１１０を接着剤１１２により接着し（図１１（ａ））、図１０の工程３により先端を研磨して研磨面１１３を形成する（図１１（ｂ））。このときの具体的な実例として、形状精度は曲率半径：１０〜２５μｍ、球面頂点の偏芯：５０μｍ以下、光学特性は反射減衰量：４０ｄＢ以下が得られる。これにより、光ファイバ端面を一定の曲率に研磨した光ファイバ同士を接触させることにより反射減衰量の少ない良好な接続が行われる。
【０００６】
図１２は、一般的に行われている研磨の方法を示す図である。剛性を有した研磨盤１２０の平坦面上に弾性板１２１を固着し、更にその上にフィルムポリシャ層１２２を形成する。フェルール１１１とファイバ１１０を接着剤１１２により接着して固着した後に、その先端を所定の圧力でフィルムポリシャ１２２に押圧して弾性板１２１と共に弾性変形させ、研磨盤１２０を回転させながら研磨液１２３を注入して先端を研磨する。そして最終的に、前述のように加工した光ファイバの先端曲率や偏芯が、規定値の中に入っているか否かが検査される。
この光ファイバの端面形状の測定方法として、特開平５−１１８８３０号公報には、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技術について開示されている。この公報には、撮像手段によって光コネクタの端面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、干渉縞判別手段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で求める技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１１８８３０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来の測定装置は、研磨後の光ファイバ先端形状を顕微鏡でとらえ、ＣＣＤカメラで映像化し、画像処理ソフトにより処理している。そのために高価な検査装置となっているばかりでなく、検査に手間がかかり、多大な検査時間を要していた。
そこで、本発明者は、図１３に示した如く、ニュートンリングの干渉縞にＥＥＤ（Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｅｕｃｌｉｄ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）法を適用し、（１）ファイバの先端の光の濃淡を走査して干渉縞を取得し、（２）その濃淡データを時系列データに変換して、干渉縞に対する周波数スペクトルを取得し、（３）この特性を基にしてユークリッドの距離を算出し、ユークリッドの距離が１．０よりどの位離れているかにより不良の度合いを判別する従来の方法と、本発明の概念を示す図１４に示す如く、光ファイバ１３０の先端からの散乱光１３１を複数のＰＤ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｄｉｏｄｅ）１３２で受光し形状を測定する方法との比較検討を行った。その結果、図１４の散乱光による本発明方法が実現の可能性及び実用性が高く、しかも低価格で実現可能であり、更に容易に取り扱えることが分かった。
本発明は、かかる課題に鑑み、光ファイバに光を導入して、ファイバの先端から出射する光の強度分布をグラフ化することにより、簡易な方法で確実に且つ安価な装置により光ファイバの先端形状の良否を判定することができる加工端面検査装置を提供することを目的する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、フェルールの中心孔に光ファイバを貫通させて固定した状態で光ファイバの先端を研磨加工した場合に、光ファイバの加工端面の形状を検査する装置であって、前記光ファイバの加工端面からの散乱光を光電変換する光電変換装置と、該光電変換装置により変換された２次元の光強度信号を解析して前記光ファイバの加工端面の形状の良否を判定する良否判定部と、を備え、前記良否判定部は、前記光電変換装置により変換された２次元の光強度信号の特性が、予め設定した良品の特性ゲージ内に収まっているか否かにより良否を判定することを特徴とする。
本発明の加工端面の形状を検査する装置は、ファイバの加工端面からの散乱光を光電変換装置により電気信号に変換する。この電気信号は加工端面の２次元光強度に比例した信号を出力する。従って、加工端面の形状に応じて２次元光強度の分布が異なり、その分布特性を解析して良品の特性ゲージと比較することにより、加工端面の良否を判定するものである。
かかる発明によれば、加工端面の２次元光強度の分布特性を解析して良品の特性ゲージと比較することにより良品、不良品の判定をするので、判定基準が簡単であり、検査結果を迅速に得ることができる。
請求項２は、前記光電変換装置は、前記光ファイバの加工端面の反対側から光を導入する光導入部と、前記フェルールを固定するフェルールホルダと、前記光ファイバの加工端面から出射する散乱光を収束するスリット部と、該スリット部を搭載して光軸方向に前記スリット部を移動するスリット移動部と、前記フェルールホルダ及び前記スリット移動部をＸ軸及びＹ軸方向に移動するＸＹステージと、前記スリット移動部により収束された加工端面からの光を光電変換する受光部と、を備え、前記ＸＹステージにより前記スリット部からの光を前記受光部の略中心に設定し、前記スリット移動部により前記スリット部を光軸方向に移動することにより、前記受光部に光の強度分布を投影することを特徴とする。
光ファイバの加工端面の形状を非接触で光学的に測定するためには、光を測定端面に供給する必要がある。その点、光ファイバは反対側から光を照射すると、その光が端面から出射するので、その光の強度分布をスリット等により収束して受光部で光電変換することにより電気信号として扱うことができる。また、スリット等によりる収束や受光部の位置合わせのためのＸＹステージも必要である。このＸＹステージは一度所定の位置に設定すれば、以後は、Ｘ軸方向のみの調整でよい。
かかる発明によれば、光電変換装置は、被検査光ファイバを固定する手段と、端面からの光強度分布を受光部に収束するスリット部と、それらをＸＹ方向に調整するステージとを備えているので、一度被検査光ファイバを固定してＹ軸方向を設定すれば、以後、Ｘ軸方向の微調整のみで簡易に光ファイバを検査することができ、検査時間を短縮することができる。
【０００９】
請求項３は、前記光電変換装置は、前記光ファイバの加工端面に光を照射する光照射部と、前記フェルールを固定するフェルールホルダと、前記光ファイバの加工端面から反射する散乱光を集光する光学系と、該光学系を搭載して光軸方向に前記光学系を移動する光学系移動部と、前記フェルールホルダ及び前記光学系移動部をＸ軸及びＹ軸方向に移動するＸＹステージと、前記光学系移動部により集光された加工端面からの光を光電変換する受光部と、を備え、前記ＸＹステージにより前記光学系からの光を前記受光部の略中心に設定し、前記光学系移動部により前記光学系を光軸方向に移動することにより、前記受光部に光の強度分布を投影することを特徴とする。
本発明の光電変換装置が請求項２と異なる点は、光ファイバの加工端面に外部から光を照射して、その反射光により加工端面の形状を判定する点である。
かかる発明によれば、光ファイバの加工端面に外部から光を照射するので、光ファイバに光を導入する必要がなく、フェルールをフェルールホルダにセットするだけで検査が開始できるので、検査時間を更に短縮することができる。
請求項４は、前記良否判定部は、前記光電変換装置により変換された２次元の光強度信号の特性から、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度特性の両方が前記良品の特性ゲージ内に収まっている場合に限り、前記光ファイバの加工端面の形状を良品として判定することを特徴とする。
光ファイバの加工端面の形状は理想的には真円形である。しかし、実際には研磨の過程で真円が崩れてしまう。最も悪いのが、Ｘ軸方向とＹ軸方向のバランスが崩れてどちらか一方に偏ることである。そこで本発明では、良否判定の基準をＸ軸方向とＹ軸方向のバランスが所定の範囲内であるか否かを判定の基準とするものである。
かかる発明によれば、加工端面の良否判定の基準を、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度特性の両方が良品の特性ゲージ内に収まっている場合に限り良品と判定するので、加工端面の偏りを検出することができる。
【００１０】
請求項５は、前記良否判定部は、前記受光部により光電変換された各軸方向の受光素子の信号レベルを加算することにより、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度を求め、該光強度の包絡線の形状により前記光ファイバの加工端面の良否を判定することを特徴とする。
加工端面の良否判定の基準を電気信号により判定するために、本発明ではＸ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度を加算して光強度の包絡線を求め、その形が良品の特性ゲージ内に収まっているか否かにより判定している。
かかる発明によれば、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度を加算して光強度の包絡線を求めるので、光強度分布を２次元的に捉えることができ、加工端面の形状に比例した電気信号を得ることができる。
請求項６は、前記受光部は、電荷蓄積素子若しくはフォトダイオードの受光素子を等間隔に２次元に配置して構成することを特徴とする。
光電変換する受光素子はその密度が大きい程、正確に光強度分布を検出することができる。その点では電荷蓄積素子が優れている。しかし、回路構成や部品コストの点では、複数のフォトダイオードを配列して構成した方が安価となる。従って、検出精度によりどちらを使用するかを判断する必要がある。
かかる発明によれば、受光部に電荷蓄積素子若しくはフォトダイオードの受光素子を等間隔に２次元に配置するので、検出精度によりどちらを使用するかを選択することができ、且つ安定度が高い回路を構成することができる。
【００１１】
請求項７は、フェルールの中心孔に光ファイバを貫通させて固定した状態で光ファイバの先端を研磨加工した場合に、光ファイバの加工端面の形状を検査する方法であって、前記光ファイバの加工端面からの散乱光を光電変換し、該光電変換された２次元の光強度信号を解析して、前記光ファイバの加工端面の形状の良否を判定するようにして、光電変換された２次元の光強度信号の特性が、予め設定した良品の特性ゲージ内に収まっているか否かにより良否を判定することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項１と同様の作用効果を奏する。
請求項８は、前記光電変換の方法は、前記光ファイバの加工端面の反対側から光を導入する光導入部と、前記フェルールを固定するフェルールホルダと、前記光ファイバの加工端面から出射する散乱光を収束するスリット部と、該スリット部を搭載して光軸方向に前記スリット部を移動するスリット移動部と、前記フェルールホルダ及び前記スリット移動部をＸ軸及びＹ軸方向に移動するＸＹステージと、前記スリット移動部により収束された加工端面からの光を光電変換する受光部と、を備え、前記ＸＹステージにより前記スリット部からの光を前記受光部の略中心に設定し、前記スリット移動部により前記スリット部を光軸方向に移動することにより、前記受光部に光の強度分布を投影することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項２と同様の作用効果を奏する。
【００１２】
請求項９は、前記光電変換の方法は、前記光ファイバの加工端面に光を照射する光照射部と、前記フェルールを固定するフェルールホルダと、前記光ファイバの加工端面から反射する散乱光を集光する光学系と、該光学系を搭載して光軸方向に前記光学系を移動する光学系移動部と、前記フェルールホルダ及び前記光学系移動部をＸ軸及びＹ軸方向に移動するＸＹステージと、前記光学系移動部により集光された加工端面からの光を光電変換する受光部と、を備え、前記ＸＹステージにより前記光学系からの光を前記受光部の略中心に設定し、前記光学系移動部により前記光学系を光軸方向に移動することにより、前記受光部に光の強度分布を投影することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項３と同様の作用効果を奏する。
請求項１０は、前記良否判定の方法は、前記光電変換された２次元の光強度信号の特性から、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度特性の両方が前記良品の特性ゲージ内に収まっている場合に限り、前記光ファイバの加工端面の形状を良品として判定することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項４と同様の作用効果を奏する。
請求項１１は、前記良否判定の方法は、前記受光部により光電変換された各軸方向の受光素子の信号レベルを加算することにより、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度を求め、該光強度の包絡線の形状により前記光ファイバの加工端面の良否を判定することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項５と同様の作用効果を奏する。
請求項１２は、前記受光部は、電荷蓄積素子若しくはフォトダイオードの受光素子を等間隔に２次元に配置して構成することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項６と同様の作用効果を奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の光ファイバ加工端面検査装置における光電変換装置の構成を示す側面図である。この光電変換装置１００は、堅牢な構造体で構成され平面度を所定の精度に設定されたベースマウント１と、このベースマウント１上に搭載され、Ｘ軸若しくはＹ軸方向に微小距離単位で進退自在に移動するＸＹステージ２と、このＸＹステージ２上に搭載されＸＹステージ２の上面に対して垂直に立ち上がったアーム３と、このアーム３に取り付けられ光ファイバ４を保持するフェルールを固定するフェルールホルダ５と、同じくＸＹステージ２上に搭載され、Ｘ軸方向に微小距離単位で進退自在に移動するＸステージ６と、このＸステージ６上に搭載されＸステージ６の上面に対して垂直に立ち上がったアーム７と、このアーム７に固定されてスリットを保持するスリットホルダ８と、ベースマウント１の適所に搭載されてベースマウント１の上面に対して垂直に立ち上がったＬ型金具９と、このＬ型金具９に固定されてベースマウント１の上面に対して垂直に立ち上がった受光部取り付け板１０と、この受光部取り付け板１０の上方に設置され、レンズホルダ８と対向する面にスチロール１１を介して固定されたＰＤ受光部１２とを備えて構成される。尚、光ファイバ４とフェルールホルダ５により光ファイバ発光部１３を構成している。また、ＸＹステージ２はマイクロゲージ１４（図では１つだけ図示しているが、Ｘ、Ｙ用に夫々存在する）を操作することによりＸＹ方向に進退自在に移動することができ、Ｘステージ６はマイクロゲージ１５を操作することによりＸ軸方向に進退自在に移動することができる。またフェルールホルダ５は上下方向に微調整が可能な構成を有する。また本実施形態ではＸＹステージ２の可動量を±１２．５ｍｍ、Ｘステージ６の可動量を±１０ｍｍ、レンズホルダ８とＰＤ受光部１２との距離を２００ｍｍとしているが、これに限定されるものではない。また、ベースマウント１の左右の側面方向をＸ方向、手前から奥側の方向をＹ方向とする。
【００１４】
次に本実施形態に係る光ファイバ加工端面検査装置を使用した光ファイバの検査方法の概略を説明する。まず、被検査光ファイバを保持したフェルールをフェルールホルダ５に固定する。図１では図示していないが、被検査光ファイバの加工端面と反対側から、例えば、発光ダイオード或いはレーザの光を導入する光導入部が存在する。そしてその光導入部から発光ダイオード或いはレーザを点灯して被検査光ファイバ内に光を導入する。その光は被検査光ファイバを伝播して加工端面から散乱光として出射される。出射された散乱光はスリットホルダ８に装着されたスリットにより収束されてＰＤ受光部１２に光の強度分布として投影される。このときＸＹステージ２をマイクロゲージ１４により移動して、光の強度分布がＰＤ受光部１２の略中心に位置するように調整すると共に、概略のピントも合わせておく。更にＸステージ６をマイクロゲージ１５により光軸方向（Ｘ軸方向）に移動して光の強度分布がＰＤ受光部１２に合焦するように微調整する。尚、ＸＹステージ２及びＸステージ６を調整して最適条件が見出せれば、これらのステージ類を不要として、固定的に各ポールを設置しても良い。
【００１５】
図２は図１の光電変換装置１００を使用した全体の検査システムのブロック図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。光ファイバ発光部１３の反対側に対して発光ダイオード２０により光が導入されることにより、光ファイバ発光部１３からＰＤ受光部１２に散乱光として照射される。ＰＤ受光部１２は例えば、２次元のＣＣＤ（電荷蓄積素子）、或いはフォトダイオードをマトリックス状に配置したものである。そしてＰＤ受光部１２により光電変換されたアナログ信号はＰＩＣ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）２１によりＰＤ受光部１２からの光強度を曲線補間して、パソコン２２により解析されて良否が判定される（良否の判定方法の詳細については後述する）。
本発明の加工端面検査装置は、光ファイバ４の加工端面からの散乱光を光電変換装置１００により電気信号に変換する。この電気信号は加工端面の２次元光強度に比例した信号を含んでいる。従って、加工端面の形状に応じて２次元光強度の分布が異なり、その分布特性と良品の特性ゲージと比較することにより、加工端面の良否を判定するものである。従って、本発明の最も特徴的な点は、光ファイバ４の加工端面からの散乱光をＰＤ受光部１２により受光し、その光の強度分布から加工端面の形状の良否を判定するところにある。
本発明者等はこの理論の正当性を実証するために、図３の構成によるシミュレーションを行った。図３では、光ファイバの代わりにグリーンレンズ３０を用い、グリーンレンズ３０の直前にスリット３１を設けることにより、形状の測定シミュレーションを行った。その結果、光ファイバ端面から散乱する光の強弱をＰＤ（受光ダイオード）で検出することにより、光ファイバ端面の加工形状の検出が可能であることが解った。
【００１６】
図４はグリーンレンズ３０を使用したシミュレーションによる規格値内（合格品）の研磨形状を示す図であり、横軸をＸ、縦軸をＹとして表示している。図４（ａ）はグリーンレンズ３０を前面から見た光強度分布の図であり、中心ほど光の強度が強く、外に行くほど弱くなっている。そして同心円状に光の強度４０〜４５が表示されている。そしてそれらの明るさが右側の棒グラフにより表示され、明るいほど棒グラフが高く表示されている。従って、この図では最小が４０で最大が４５として表示されている。図４（ｂ）はＸ−Ｘ方向の断面を表している（断面の求め方は後述する）。図４（ｃ）はＹ−Ｙ方向の断面を表している。この図から明らかなように、図４（ｂ）と（ｃ）共に左右対称に光の強度が分布されており、これは被検査光ファイバの加工端面の形状が真円に近いことを表している。
図５はグリーンレンズ３０を使用したシミュレーションによる規格値外（不合格品）の研磨形状を示す図であり、横軸をＸ、縦軸をＹとして表示している。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。（ａ）〜（ｃ）の内容は図４と同様であるので説明を省略する。この図５から明らかなように、図５（ｂ）は左右対称に光の強度が分布されているが、図５（ｃ）は左右が非対称である。これは被検査光ファイバの加工端面の形状が歪んでいることを表している。
そして、最終的な良否の判定としては、各方向からみたグラフの良品の包絡線のゲージを用意しておき、各方向の包絡線がそのゲージ内であれば良品として判定する方法である。また、別な方法として図２のパソコン２２内のＲＯＭ内に判定用のプログラムを格納しておき、そのプログラムに従って信号を演算して判定してもよい。
【００１７】
図６は、図４、５の（ａ）、（ｂ）の断面を明るさの加算値から求める方法を説明するための図である。説明を簡略化するために、明るさＡ、Ｂは真円状に分布し、明るさのレベルをＡ（明るさ２）、Ｂ（明るさ１）として明るさは数字が大きい程明るいとする。また明るさのレベルを表す数字は明るさの単位を表している訳ではない。そして、図６（ａ）の１つの升目は受光素子１つを表し、各受光素子の感度は全て同一とする。例えば、ｘ１軸上の明るさは、受光素子▲１▼では明るさ１の４０％としてａ＝０．４となり、同じく▲２▼は明るさ１の８０％としてｂ＝０．８となり、同じく▲３▼は明るさ１の８０％としてｃ＝０．８となり、同じく▲４▼は明るさ１の４０％としてｃ＝０．４となる。従って、ｘ１の加算値は図６（ｃ）のように、ｘ１＝０．４＋０．８＋０．８＋０．４＝２．４となる。また、ｘ２軸上の明るさは、受光素子▲５▼では明るさ１の８０％としてｅ＝０．８となり、同じく▲６▼は明るさ１の４０％としてｆ＝０．４と、明るさ２の６０％としてｇ＝１．２の合計の１．６となり、同じく▲７▼は明るさ２の６０％としてｈ＝１．２と、明るさ１の４０％としてｉ＝０．４の合計の１．６となり、▲８▼は明るさ１の８０％としてｊ＝０．８とる。従って、ｘ２の加算値はｘ１＝０．８＋１．６＋１．６＋０．８＝４．８となる。このようにしてｘ３、ｘ４も計算するが、この場合は左右対称であるので、ｘ１＝ｘ４、ｘ２＝ｘ３となる。これをグラフ化したものが図６（ｂ）である。実際には、受光素子の数ははるかに多いので、図６（ｂ）のグラフの情報量も多くなり、更に滑らかなグラフとなる。
【００１８】
図７は本実施形態の光ファイバ加工端面検査装置の良否判定の処理を説明するフローチャートである。まず、フェルールをフェルールホルダ５にセットする。このときフェルールに挿入された光ファイバ４の先端が、スリットホルダ８の略中心に位置するように微調整する（Ｓ１）。次に発光ダイオード２０をＯＮして光ファイバ４の導入部から導入する（Ｓ２）。すると光ファイバ４の加工端面から散乱光が出射され、スリットにより収束されて光の強度として投影される。その状態でＸＹステージ２を調整して光の強度がＰＤ受光部１２の略中心にくるようにする（Ｓ３）。このときＸＹステージ２のＸ軸方向を調整して概略のピントを合わせておく。更に必要であればＸステージ６を調整して（Ｓ４）光の強度がＰＤ受光部１２に合焦するように微調整する（Ｓ５）。次にＰＤ受光部１２により光電変換されたアナログ信号は、ＰＩＣ２１により曲線補間されてパソコン２２に送られる。パソコン２２では、図４（ｂ）のようにＸ−Ｘ方向の明るさの加算値を演算してメモリに記憶する（Ｓ６）。そしてこの動作をＸ軸の光ファイバの幅方向の数だけ演算を繰り返して、順次その値をメモリに記憶する（Ｓ７）。Ｘ軸の幅方向の演算が完了すると、図４（ｃ）のようにＹ−Ｙ方向の明るさの加算値を演算してメモリに記憶する（Ｓ８）。そしてこの動作をＹ軸の光ファイバの幅方向の数だけ演算を繰り返して、順次その値をメモリに記憶する（Ｓ９）。そしてメモリに記憶されたこれらの値をパソコン２２の表示部に表示する（Ｓ１０）。その図が図４、５の（ｂ）、（ｃ）のグラフとして表示される。そして予め用意された良品のゲージを表示部に表示されたグラフの包絡線に合わせ（Ｓ１１）、表示されたグラフの包絡線がゲージ内に入っていれば合格として判定し（Ｓ１２）、表示されたグラフの包絡線がゲージ内に入っていなければ不合格として判定する（Ｓ１３）。尚、本フローチャートでは、良否の判定をゲージを使用した目視による方法について説明したが、パソコン２２内のＲＯＭ内に判定用のプログラムを格納しておき、そのプログラムに従って信号を演算して判定してもよい。
【００１９】
図８は本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ加工端面検査装置における光電変換装置の構成を示す図である。図８が図１と異なる点は、光ファイバの加工端面に外部から光を照射して、その反射光により加工端面の形状を判定する点である。この光電変換装置２００は、光ファイバを保持するフェルール４１を固定するフェルールホルダ４０と、フェルール４１の端面に光を集光するレンズ４２と、光源４５からの光を反射してレンズ４２に照射したり、フェルール４１からの反射光を透過するハーフミラー４３と、ハーフミラー４３を透過した反射光を受光する受光部４６と、光源４５と、光源４５からの光を集光するレンズ４４とを備えて構成される。
この構成によれば、光源４５からの光がレンズ４４により集光されて、ハーフミラー４３により反射されてレンズ４２により集光されてフェルール４１に照射する。フェルール４１に照射された光は、フェルール４１の加工端面の形状により反射角が異なった反射光としてレンズ４２により再び集光されて、ハーフミラー４３を透過して受光部４６に投影される。以下、それ以降の良否判定は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。この実施形態に係る構成の特徴は、光ファイバに光を導入する必要がなく、光ファイバを保持したフェルール４１をフェルールホルダ４０にセットするだけで検査が開始できるので、検査時間を更に短縮することができる。尚、フェルールホルダ４０はＸＹステージ２に搭載され、レンズ４２、ハーフミラー４３、レンズ４４及び光源４５はＸステージ６に搭載されている。
【００２０】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１、７の発明によれば、加工端面の２次元光強度の分布特性を解析して良品の特性ゲージと比較することにより良品、不良品の判定をするので、判断基準が簡単であり、検査結果を迅速に出すことができる。
また請求項２、８では、光電変換装置は、被検査光ファイバを固定する手段と、端面からの光強度分布を受光部に収束するスリット部と、それらをＸＹ方向に調整するステージとを備えているので、一度被検査光ファイバを固定してＹ軸方向を設定すれば、以後、Ｘ軸方向の微調整のみで簡易に光ファイバを検査することができ、検査時間を短縮することができる。
また請求項３、９では、光ファイバの加工端面に外部から光を照射するので、光ファイバに光を導入する必要がなく、フェルールをフェルールホルダにセットするだけで検査が開始できるので、検査時間を更に短縮することができる。
また請求項４、１０では、加工端面の良否判定の基準を、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度特性の双方が良品の特性ゲージ内に収まっている場合に限り良品と判定するので、加工端面の偏りを検出することができる。
また請求項５、１１では、Ｘ軸側及びＹ軸側からみた夫々の光強度を加算して光強度の包絡線を求めるので、光強度分布を２次元的に捉えることができ、加工端面の形状に比例した電気信号を得ることができる。
また請求項６、１２では、受光部に電荷蓄積素子若しくはフォトダイオードの受光素子を等間隔に２次元に配置するので、検出精度によりどちらを使用するかを選択することができ、且つ安定度が高い回路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ加工端面検査装置における光電変換装置の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の図１の光電変換装置を使用した全体の検査システムのブロック図である。
【図３】本発明のシミュレーションの方法を説明するための構成図である。
【図４】本発明のグリーンレンズ３０を使用したシミュレーションによる規格値内（合格品）の研磨形状を示す図である。
【図５】本発明のグリーンレンズ３０を使用したシミュレーションによるによる規格値外（不合格品）の研磨形状を示す図である。
【図６】本発明の図４、５の（ａ）、（ｂ）の断面を明るさの加算値から求める方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態の光ファイバ加工端面検査装置の良否判定の処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ加工端面検査装置における光電変換装置の構成を示す図である。
【図９】光ファイバの接続構造を説明する模式図である。
【図１０】ＳＣ型コネクタの製作工程を示す図である。
【図１１】フェルールの研磨前後の状況を示す図である。
【図１２】一般的に行われている研磨の方法を示す図である。
【図１３】ＥＥＤ法による測定の概念を説明する図である。
【図１４】散乱光による測定の概念を説明する図である。
【符号の説明】
１  ベースマウント、２  ＸＹステージ、３  アーム、４  光ファイバ、５  フェルールホルダ、６  Ｘステージ、７  アーム、８  スリットホルダ、９  Ｌ型金具、１０  受光部取り付け板、１１  スチロール、１２  ＰＤ受光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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