JP2007113925A - 被測定線状体の外径測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来法におけるテレビカメラを用いて光ファイバ等の線状体の線径を測定する方法は、テレビカメラの前に設けられた対物レンズの焦点調整により、その値が変化し、正確に線径を測定することが出来なかった。
【解決手段】
被測定線状体の軸線と直交する特定ライン上における各画素の輝度の総計値Ｋ１を計測し、予め計測された被測定線状体が存在しない時の特定ライン上における各画素の輝度の総計値Ｋ２と前記計測された総計値Ｋ１との差を求め、この差により、光ファイバの外径を求めることを特徴とする。これにより、焦点が一定でなくとも正確に且つ簡単に線状体の線径を測定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明はテレビカメラを用いて光ファイバ等の被測定線状体の外径を測定する被測定線状体の外径測定方法に関する。

光ファイバの相互を接続する方法として種々の方法が実施されているが、その内の１つに光ファイバの相互端部を加熱軟化して接続する融着接続方法がある。
図７はその光ファイバ融着接続装置１の一例を図示したものである。図７において、２は互いに接続される光ファイバ、３はＶ溝台、４はクランプ、５はＶ溝台３とクランプ４等からなる光ファイバ把持機構、６はテレビカメラ、７はＴＶ信号モニタ装置、８はＣＰＵからなる演算処理装置、９は放電電極、１０は投光器である。

左右の光ファイバ２は、それぞれＶ溝台３のＶ溝部に載置され、クランプ４、Ｖ溝台３で押えられる。２個のテレビカメラ６・６はそれぞれ互いに直角な画像観察光軸ＸＹの２方向から２本の光ファイバ２の突き合わせ部２'を撮像する。テレビカメラ６により得られた信号はＴＶ信号モニタ装置７に送られ画像表示がなされる。またテレビカメラ６で得られた画像信号は演算処理装置８に送られる。演算処理装置８が演算した信号は図示しない左右の光ファイバ移動機構に伝達されて前記Ｘ及びＹ方向に光ファイバ把持機構５を移動させて互いの光ファイバの軸心を一致させる。これにより、両光ファイバ２の軸心が一致した状態で前記突き合わせ部２'の放電電極９・９間に配置される。両光ファイバ２は、この後、その端部がクリーニング用放電により清掃化され、その後に両光ファイバ２の軸心Ｚ方向に前進されて、放電電極に発生する放電アークにより融着接続がなされる。

図８は一般的な融着接続装置における各処理の流れを示したものである。前記クリーニング用放電は、図８中の処理Ｓ６で行われ、また融着のための放電アークは処理Ｓ１３で行われる。

一般に用いられる光ファイバは、クラッド外径が80μmから300μm程度であり、これらの光ファイバが融着接続される。
この時、光ファイバ２・２を良好にクリーニング放電及び融着接続するためには、光ファイバ２・２に与える熱量を適切にして行うことが重要である。この際、光ファイバ２・２を加熱溶融するのに最適な熱量は、光ファイバ２・２の直径に依存することが知られている。（例えば特許文献１）

即ち、光ファイバ２が細ければ放電アーク電流を小さくし、また光ファイバ２が太ければ放電アーク電流を大きくするように、接続しようとする光ファイバの径に適切な値となるようにしなければならない。例えば、前記特許文献１によれば、放電アーク電流（ｍＡ）を、直径１２５μｍφの最適放電アーク放電＋２．１５４×（光ファイバの直径(μｍ）−１２５）で補正することが必要であるとされている。

このため、この放電アーク電流の補正をする際には、接続しようとする光ファイバ２の直径がどれ程であるかを予め知る必要がある。
従来、光ファイバの直径を測定するには、例えば、融着接続するに先立ち、前記一方のテレビカメラ６で光ファイバ２を撮像して、光ファイバ２外郭を求め、光ファイバ２の径を測定していた。

特開２００２−２７７６７１号公報

しかしながら、従来の光ファイバの外郭を求める方法は、拡大レンズ６'の焦点調整により、その値が変化し、正確に光ファイバの外径を測定することが出来なかった。

本願は、かかる点に鑑みなされたもので、第１発明は、被測定線状体をＴＶカメラにより撮像し、前記被測定線状体の軸線と直交する特定ライン上における被測定線状体を含む各画素の輝度の総計値Ｋ１を計測し、予め計測された被測定線状体が存在しない時の前記特定ライン上における各画素の輝度の総計値Ｋ２と前記計測された総計値Ｋ１との差を求め、この差により、光ファイバの外径を求めることを特徴とする。
また、第２発明は予め背景輝度を一定にセットされたＴＶカメラによって被測定線状体の軸線と直交する特定ライン上における被測定線状体を含む各画素の輝度の総計値Ｋ１に基づいて光ファイバの外径を求めることを特徴とする。

本願は、上記いずれの発明によっても、焦点調整が適切でなくとも、正確に光ファイバの外径を測定できる効果を有する。

以下、本発明を更に詳しく説明する。図１は融着接続時におけるＴＶ信号モニタ装置の画像の一例を示したものである。図１の中央付近には、画像観察光軸Ｘ方向から光ファイバ２・２を撮像したテレビカメラからの画像が表示され、右下方向には、画像観察光軸Ｙ方向から光ファイバ２・２を撮像したテレビカメラからの画像が表示されている。テレビカメラからの画像信号を処理する演算処理装置は、光ファイバ２が存在しない画像の背景輝度が予め中間付近となるように調整されている。例えば、最大に暗い輝度を０、最大に明るい輝度を２５５とし、光ファイバが存在しな箇所の背景輝度を１１０となるように輝度及びコントラスト等が調整されている。

光ファイバ２をテレビカメラで撮像すると、光ファイバのクラッドや切断面は黒く（輝度値=0）表示される。このため、光ファイバ２の軸心と直交する特定ライン上において、光ファイバの有無により、輝度差が発生する。背景輝度が１１０で、光ファイバのクラッドの輝度値を0とすると、光ファイバ２が存在するラインでは、クラッドが存在する箇所で1画素当たり、１１０の輝度差を生じることになる。

テレビカメラからの画像信号を処理する演算処理装置は、予め、光ファイバが存在しないときの1ラインの総計値(積分値）を把握して置く。例えば、図１において、背景輝度が１１０で光ファイバ２に直交する方向の測定範囲内の画素数が４００であるとすると、１１０×４００により、背景輝度総計値Ｋ２は４４０００となる。

演算処理装置が光ファイバの外径を測定するには、演算処理装置が光ファイバ移動機構を駆動して光ファイバ把持機構を移動させ、光ファイバ２の端部が前記予め定められた特定ラインに移動させて、光ファイバが存在するときの特定ライン上の輝度の総計値Ｋ１を計算する。そこで、総計値Ｋ１の値により、又は総計値Ｋ２と総計値Ｋ１との差により、以下のようにして光ファイバの外径を求める。

図２〜図４はそれぞれ対物レンズの焦点距離が所定値のときの、光ファイバの外径が１２５μｍφのときの前記特定ライン上での輝度変化を示す特性図である。これらの特性図はテレビカメラの対物レンズの焦点調整を種々に変えて撮像したときの輝度変化を示したものであり、焦点の調整により輝度パターンが種々に変化することが示されている。ここで本発明では、中央付近の輝度の明るい領域をビーム径、その外側の暗い領域をクラッド外径とするとき、
（ビーム径／クラッド外径）×１００
をフォーカス幅と定義する。即ち、図２はフォーカス幅が１５％、図３はフォーカス幅が３０％、図４は５０％であることを示している。ここで、フォーカス幅が小さいときは、その値が大きいものに比較して、クラッド外径が小さく、クラッド外径の領域における輝度が小さく、ビーム径の領域における輝度が大きくなることが理解される。なお、図中の閾値は、判別分析法によって決定される。また他の決定方法として、pタイル法、モード法、微分ヒストグラム法など多数あるが、何れの方法を用いても求められる結果は略同じ値である。

ここで、上記特定ラインにおける測定範囲内の輝度の総計値を計算すると、いずれのフォーカス幅においても、総計値Ｋ１が３００００程度となっていた。
また、光ファイバの径を変化させて上記の輝度変化を調べてみると、図５に示すように、光ファイバの変化に応じてクラッド外径に対するフォーカス幅が種々に変化するが、得られた輝度の総計値は、図５中の○印で示されるように、略一致した点になる（○内の３点はそれぞれフォーカス幅が異なる場合の総計値Ｋ１を示す）。従って、特定ライン上での輝度の総計値Ｋ１は光ファイバの外径が同じであれば一致している。
従って、背景輝度を予め一定に調整しておくことにより、上記総計値Ｋ１を求めることにより、光ファイバの径を求めることができる。
また、上記予め計測された光ファイバが存在しない時の特定ライン上における各画素の輝度の総計値Ｋ２と前記計測された総計値Ｋ１との差を求め、この差の値によっても、総計値Ｋ２が一定なので同様にして、光ファイバの径を求めることができる。

なお、上記測定は対物レンズの焦点距離、即ちテレビカメラに結像される像の倍率が所定値の場合を示したものであり、この焦点距離が異なる場合は画素当たりの被写体（光ファイバ）の大きさが変化するので、ズームレンズのように焦点距離が変化する対物レンズを使用する場合は各焦点距離毎の上記輝度変化を把握しておく。

図６は背景輝度を１１０とし、光ファイバ径６０μｍφ、８０μｍφ、１２５μｍφ、１６０μｍφ、２００μｍφの各光ファイバの輝度総和を示したものである。この図から明らかなように、輝度総和又は背景輝度総和と輝度総和との差（Δn、 n＝整数）を求めることにより、その光ファイバのクラッド径を測定することができる。しかもこの測定は対物レンズの焦点調整が一定でなくとも、光ファイバのクラッド径が測定できるので、測定を簡単に行うことができる。

本発明の一実施例時におけるテレビ画像を示す説明図。 本発明の一実施形態における光ファイバの画像パターン。 本発明の他の実施形態における光ファイバの画像パターン。 本発明の更に他の実施形態における光ファイバの画像パターン。 本発明の実施形態における特性図。 本発明の他の実施形態における特性図。 従来の一例における融着接続器の概念図。 一般的な融着接続器の処理を示す処理工程図図。

符号の説明

２ 光ファイバ
Ｋ１ 総計値
Ｋ２ 総計値

Claims (3)

1. 被測定線状体をＴＶカメラにより撮像し、前記被測定線状体の軸線と直交する特定ライン上における被測定線状体を含む各画素の輝度の総計値Ｋ１を計測し、予め計測された被測定線状体が存在しない時の特定ライン上における各画素の輝度の総計値Ｋ２と前記計測された総計値Ｋ１との差を求め、この差により、光ファイバの外径を求めることを特徴とする光ファイバの外径測定方法。
2. クラッド外径領域の輝度変化の総和の変化量により、光ファイバの外径を求めることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの外径測定方法。
3. 予め背景輝度を一定にセットされたＴＶカメラによって被測定線状体の軸線と直交する特定ライン上における被測定線状体を含む各画素の輝度の総計値Ｋ１に基づいて光ファイバの外径を求めることを特徴とする光ファイバの外径測定方法。

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