JP2893014B1 - 光パルス試験器及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 障害点を精度よく検出でき、さらには損失の
小さな，例えばノイズと同程度の出力の障害点をも検出
できる。 【解決手段】 検査対象に入射された光パルスに対する
後方散乱光の対数データを微分し、検査対象位置に対す
る散乱光強度の一次差波形を算出する一次差波形算出手
段（１１）と、一次差波形の各微分値を度数とする度数
分布を算出する度数分布算出手段（１５）と、度数分布
より得られる微分値中心点及び広がりに基づいて、障害
点検出の基準値を決定する基準値決定手段（１６）と、
一次差波形に基準値を適用することで得られた検査対象
位置を障害点として出力する障害点検出手段（１７，１
８）とを備えた光パルス試験器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えば光ファイバ
の障害点等を検出するのに適した光パルス試験器及び記
録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年光ファイバは情報伝達用の媒体等と
して至る所で使用されるようになっている。このファイ
バ自体は製造時の１本の長さが１ｋｍあるいは１０ｋｍ
といった所定の長さであるため、長距離の光ファイバと
するためにはこれを融着やコネクタ等によって接続する
必要がある。

【０００３】光ファイバ内を信号が伝送する場合、上記
接続点においては信号強度がある程度低下することにな
る。したがって、このような接続点は障害点とも呼ば
れ、予めその位置を特定しておく必要がある。また、光
ファイバの接続点でない場合でもファイバの劣化や製造
時の欠陥等により信号低下する点があれば、その位置も
一般に障害点と呼ばれる。

【０００４】このような障害点を検出する必要があるの
は、まず、システムの故障や異常時の断線位置検出や劣
化位置検出のための保守管理のためであり、次に、光フ
ァイバ全体のロスや光損失の範囲が規格内に入っている
か等のファイバ敷設管理のためである。

【０００５】この光ファイバの障害点を検出する方法と
してＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometory）
がある。このＯＴＤＲでは光ファイバに光パルスを入射
し、光ファイバの各距離位置から戻ってくるその後方散
乱光を測定することによって障害点を検出するものであ
り、この方法を用いる測定器を光パルス試験器という。

【０００６】光パルス試験器において得られる後方散乱
光はその強度（レベル）が対数データに変換されるが、
そのグラフ上ではファイバの接続点において光強度が大
きく低下する。この対数データを微分し一次差波形を得
れば、その一次差波形上においては接続点での強度低下
に対応してピークが生じるために、障害点を特定するこ
とができる。

【０００７】ここで微分とは、距離（又は戻ってくる時
間）対上記対数データを微分するのであるが、微分する
に当たっては例えば距離軸５００ポイントのデータをと
ったとき、隣り合うポイントで微分するのではなく、微
分の分母に相当する値は所定数ポイント（距離）をとっ
ている。このような微分値を一定区間並べたもを差波形
としている。

【０００８】しかしながら、ファイバ上での光損失はそ
の提供メーカや製造ロッドによってその大きさが異なる
ために、上記対数グラフ上での傾きが接続された各ファ
イバで異なる。したがって、この傾きによりその微分値
も異なるため、一次差波形において、上記傾きから生じ
るオフセットがファイバ毎に異なることとなり、障害点
の検出が困難となる場合がある。

【０００９】これに対し、上記対数グラフの二次微分
（その波形を以下、二次差波形という）を求めて障害点
（接続点）を検出する技術が特公平７−９２４２１号公
報に記載されている。特公平７−９２４２１号に開示さ
れる発明は、接続点での信号がなまる（つまり、上記微
分の仕方で微分の際の分母に相当する値を大きくすれば
するほど、微分して求めた波形がなまる）場合に二次微
分を求める方法を利用して接続点を検出するものである
が、同公報により、二次微分を利用して接続点を検出す
る技術が一般に示されるものである。二次差波形を取っ
た場合には、一次差波形におけるファイバ毎のオフセッ
トが消失し、接続点におけるピークがより強調されると
いう利点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、一次
差波形ではファイバ毎のオフセットにより障害点のうち
の接続点を確実に検出しがたい場合があるという問題点
を有している。一方、このオフセットを消失させるため
に、二次差波形を得ることが従来技術で示されたが、二
次微分を行うことで新たな問題も生じる。

【００１１】すなわち二次差波形では一次差波形に比
べ、波形ノイズ成分が大きいことである。このノイズは
損失が大きな接続点を検出するのみであれば大きな問題
はないが、損失が小さな接続点以外の障害点を検出した
い場合に問題となる。二次微分によりあらゆる信号が強
調されていることから、ノイズの大きさと同程度の大き
さの障害検出精度が劣化しているからである。したがっ
て、ファイバ接続点を確実に検出できるだけでなく、フ
ァイバ接続点以外の障害点をも精度よく検出できる手段
が従来から要望されていた。

【００１２】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、障害点を精度よく検出でき、さらには損失
の小さな，例えばノイズと同程度の出力の障害点をも検
出可能とした光パルス試験器及び記録媒体を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に対応する発明は、光パルス信号を検査対
象に送出し、その検査対象からの後方散乱光を受光し、
受光したレベルと対数データに変換しその対数データを
基に検査対象の障害位置を求める光パルス試験器におい
て、検査対象に入射された光パルスに対する後方散乱光
の対数データを微分し、検査対象区間に対する散乱光強
度の一次差波形を算出する一次差波形算出手段と、微分
値を度数とする度数分布を算出する度数分布算出手段
と、度数分布より得られる微分値中心点及び広がりに基
づいて、障害点検出の基準値を決定する基準値決定手段
と、一次差波形と基準値を基に障害点を検出する障害点
検出手段とを備えた光パルス試験器である。

【００１４】本発明はこのような手段を設けることによ
り、度数分布から一次差波形の正確なオフセットが得ら
れるとともに、このオフセットに度数分布の広がりを考
慮して障害点検出の基準値を決定している。したがっ
て、障害点における信号損失がたとえ小さなものであっ
ても、一次差波形からノイズ等を除いた障害点を確実に
検出することができる。

【００１５】次に、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する発明において、障害点検出手段は、一次差
波形における基準値を越えるひとまとまりの領域をそれ
ぞれ障害点の候補にするとともに、各領域の面積を求め
るように積分を行う障害点候補取出・積分手段と、候補
における積分値に第２の基準値を適用し、その積分値が
第２の基準値を越える候補のみを障害点とする検出手段
とからなる光パルス試験器である。

【００１６】本発明はこのような手段を設けたので、よ
り精度の高い障害点検出を行うことができる。次に、請
求項３に対応する発明は、請求項１又は２に対応する発
明において、検査対象は複数の光ファイバを接続した光
ファイバケーブルからなり、度数分布の算出、基準値の
決定、並びに障害点の検出は、光ファイバの接続点間毎
に行う光パルス試験装置である。

【００１７】本発明はこのような手段を設けることによ
り、光損失の大きな接続点における微分値を度数分布か
ら除くことが可能となって、ファイバ接続点間の小さな
損失部分のみを度数分布に反映させることができる。ま
た、同一のファイバ上では、その特性はほぼ均一である
と考えられるので、一のファイバのみを対象とした度数
分布では、より小さな光損失部分も大きく反映される。

【００１８】したがって、障害点をより高精度に検出す
ることが可能となり、さらには損失の小さな，例えばノ
イズと同程度の出力の障害点をも検出することができ
る。次に、請求項４に対応する発明は、請求項１に対応
する発明をコンピュータに実現させるためのプログラム
を格納した記録媒体である。次に、請求項５に対応する
発明は、請求項２に対応する発明をコンピュータに実現
させるためのプログラムを格納した記録媒体である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 （発明の第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施
の形態に係る光パルス試験器の全体構成例を示すブロッ
ク図である。

【００２０】この光パルス試験器１は、レーザ等を光源
とする発光部２から出力された光パルスを光ファイバ
（図示せず）に入射し、その光ファイバからの後方散乱
光を受光部３にて受光し、各種処理を施して測定結果を
表示出力するものである。

【００２１】受光部３で受光された後方散乱光は、光／
電気変換部４により電気信号に変換され、アンプ部６に
て増幅された後、この電気信号はＡ／Ｄ変換部５により
Ａ／Ｄ変換されるようになっている。また、Ａ／Ｄ変換
された信号は、アベレージング部７でブロック単位で平
均化されてリニアデータとして表示部８に表示され、ま
た、対数変換部９に入力されるようになっている。

【００２２】対数変換部９は、平均化された後方散乱光
のデジタル電気信号を対数変換し、その対数データをグ
ラフの形で表示部８から表示させるとともに、障害点検
出処理部１０に当該対数データを入力する。

【００２３】障害点検出処理部１０は、この対数データ
を処理することにより、光ファイバの接続点やその他の
劣化部分，不良部分等の障害点を検出し、その結果を表
示部８に表示出力する。

【００２４】図２は本実施形態の光パルス試験器におけ
る障害点検出処理部の一例を示す構成図である。この障
害点検出部１０は、対数変換部７からの対数データを入
力して一次微分して一次差波形を算出出力する一次差波
形処理部１１と、この一次差波形をさらに微分して二次
差波形を算出出力する二次差波形処理部１２と、さら
に、接続位置検出部１３、イベント区間算出部１４、度
数分布算出部１５、スレッシュホールド決定部１６、イ
ベント候補取出・積分部１７及びイベント検出部１８と
からなっている。

【００２５】接続位置検出部１３は、二次差波形処理部
１２からの二次差波形に基づき、接続損失が大きな接続
点（障害点）を検出する。すなわちファイバ接続点を検
出し、その結果を表示部８及びイベント検出区間算出部
１４に出力する。

【００２６】イベント検出区間算出部１４は、検出され
た各ファイバ接続点間をイベント検出対象の区間として
取出し、各イベント検出区間を度数分布算出部１５及び
イベント候補取出・積分部１７に出力する。

【００２７】度数分布算出部１５は、一次差波形処理部
１１からの一次差波形のデータに基づき、イベント検出
区間内における一次微分光強度の度数分布を求めて区間
内の平均値（中心点）及び分布広がりを算出し、その結
果をスレッシュホールド決定部１６に出力する。

【００２８】スレッシュホールド決定部１６は、区間内
の平均値及び度数分布広がりを基にして、一次差波形か
ら当該区間内におけるイベント候補を取り出すためのス
レッシュホールドａを算出しイベント候補取出・積分部
１７に出力する。度数分布算出部１５から得た度数分布
広がりと差分間隔（空間分解能）の１倍〜３倍程度の値
の積を基準としてスレッシュホールドｂを算出し、イベ
ント検出部１８に出力する。

【００２９】イベント候補取出・積分部１７は、各イベ
ント検出区分毎に、一次差波形処理部１１からの一次差
波形にその対応するスレッシュホールドａを適用し、ス
レッシュホールドａから突出する位置をイベント（障害
点）の候補として取り出す。さらに、そのイベント候補
の突出高さｈ及び突出面積（積分値）ｓを求め、突出面
積ｓをイベント検出部１８に出力する。

【００３０】イベント検出部１８は、各イベント候補点
における突出面積ｓがスレッシュホールドｂを越えるか
否か調べ、越える場合にはその位置を障害点として表示
部８に表示出力する。

【００３１】次に、以上のように構成された本発明の実
施の形態に係る光パルス試験器の動作について説明す
る。図３は本実施形態の光パルス試験器により対数デー
タを取得するまでについて説明する図である。

【００３２】まず、検査対象として、図３（ａ）で、数
ｋｍ〜数十ｋｍの長さの光ファイバを接続して、光ファ
イバケーブルとして厚木から小田原まで敷設された場合
の例を示している。

【００３３】この光ファイバケーブルに対し、図３
（ｂ）に示すような光パルスが光パルス試験器１によっ
て入射される。一つのパルスはその幅が１０ｎｓｅｃか
ら１０００ｎｓｅｃ程度であり、この大きさは光ファイ
バケーブル全体の長さによって決定される。また、各光
パルスの間隔は、後方散乱光による測定において互いの
光パルスが各測定を邪魔しない程度の間隔である。

【００３４】こうして、入射された光パルスの後方散乱
光は、光パルス試験器１の受光部３で受光されて電気信
号に変換される。さらにこの電気信号が増幅された後に
Ａ／Ｄ変換され、多数のパルスにおける測定結果で平均
化がなされて対数変換部９に入力される。

【００３５】この対数変換部９にて対数データに変換さ
れた光強度と、対応する各位置との関係を示したのが図
３（ｃ）である。同図によれば、ファイバの各接続点で
信号強度が低下していることがわかる。また、ファイバ
の欠陥等の何らかの理由で信号強度低下した点もイベン
ト（障害点）として示されている。本実施形態の光パル
ス試験器１はこの接続点及びイベントを障害点として検
出する。

【００３６】図４は障害点検出処理部の処理を示す流れ
図である。図５は対数変換部からの出力を障害点検出処
理部により処理するときの各波形を示す図である。

【００３７】まず、対数データを微分して一次差波形処
理部１１により一次差波形が算出され（図４：ＳＴ
１）、引き続き、この一次差波形を微分して二次差波形
処理部１２により二次差波形が算出される（図４：ＳＴ
２）。

【００３８】この二次差波形の例が図５（ａ）に示され
るが、二次差波形では接続損失の大きい接続点（障害
点）の信号強度が強調されているので、接続位置検出部
１３において二次差波形を基にしたファイバ接続点検出
が行われる（図４：ＳＴ３）。この接続点検出結果は表
示部８から表示出力されるとともに、イベント検出区間
算出部１４に入力される。

【００３９】イベント検出区間算出部１４により、イベ
ントを検出するための基準的な区間として、各接続点間
が各イベント検出区間として決定される（図４：ＳＴ
４）。図５（ｂ）には、検出区間＃１，＃２，＃３が例
示されている。この決定された各区間の情報は度数分布
算出部１５及びイベント候補取出・積分部１７に通知さ
れる。

【００４０】度数分布算出部１５では、一次差波形が入
力され（図５（ｃ））、この一次差波形が検出区間毎に
分解されて、以降、検出区間毎に処理がなされる。図５
（ｄ）では検出区間＃１に対応する一次差波形が示され
ている。以下、この検出区間＃１に対応する部分の処理
を例にとって説明するが、他の区間＃２，＃３，．．に
ついても同様な処理がなされるものである。

【００４１】まず、度数分布算出部１５によって、図５
（ｄ）の縦軸である一次微分値を横軸とし、検出区間＃
１の間の各一次微分値の出現頻度（度数）を縦軸として
度数分布が算出される（図４：ＳＴ５，図５（ｅ））。
この度数分布からその中心点、すなわちその区間のオフ
セット値が算出されるとともに、そのオフセットを中心
とした一次微分値の広がりが統計的な手法によって算出
される。

【００４２】このオフセット値及び広がり値がスレッシ
ュホールド決定部１６に入力され、スレッシュホールド
決定部１６において、オフセット値に広がり値が加えら
れた（あるいは引いた）値が第１のスレッシュホールド
ａとして決定される（図４：ＳＴ６）。

【００４３】一方、イベント候補取出・積分部１７にお
いては、一次差波形の各検出区間部分について、その検
出区間に対応したスレッシュホールドａを基準としてイ
ベント候補点の取出しが行われる（図４：ＳＴ７，図５
（ｆ））。図５（ｆ）では三つの候補点が示されてい
る。このうち図３（ｃ）で示されたイベントに対応する
候補点はその真中のものである。

【００４４】この候補点に対応するスレッシュホールド
ａからの突出部分は、突出面積ｓが算出され、イベント
検出部１８に入力される。スレッシュホールド決定部１
６では、度数分布算出部１５で求めた広がりに差分間隔
（空間分解能）を掛け、この積の結果に所定の基準比率
ｘを掛けて第２のスレッシュホールドｂとして算出する
（図４：ＳＴ８）。つまり、一次微分のピーク部分が所
定の広がりを持っているか否かでノイズを排除しようと
するものである。ノイズの場合は、突出面積ｓが突出高
さｈに比して小さくなるので、イベント（障害点）と区
別される。

【００４５】次に、イベント検出部１８において、スレ
ッシュホールドｂと各候補点での突出面積ｓの値，すな
わち積分値とが比較され、当該積分値がスレッシュホー
ルドｂを越えていればイベント（障害点）として検出さ
れる（図４：ＳＴ９，図５（ｇ））。

【００４６】こうして得られたファイバ接続点以外の障
害点が接続点間のイベントとして表示部８から表示出力
される（図４：ＳＴ１０）。上述したように、本発明の
実施の形態に係る光パルス検出器は、接続損失の大きな
ファイバ接続点を検出してイベント検出区間を決定し、
各区分毎に一次差波形からの度数分布を求め、その度数
分布からの中心点及び広がりからスレッシュホールドａ
を決定するようにしたので、各検出区間がそれぞれの光
ファイバに対応し、個々のファイバの特性に対応した正
確なオフセットに基づく障害点検出がなされることか
ら、高精度な障害点検出を実現することができる。

【００４７】また、イベント候補の領域を積分した積分
値ｓにスレッシュホールドｂを適用することで、イベン
ト候補からノイズ点を除去するようにしたので、ノイズ
と同程度の大きさ（突出高さｈ）の損失の小さな障害点
であっても検出することができる。 （発明の第２の実施の形態）第１の実施形態ではファイ
バ接続点を検出し、その接続点間の区間をイベント検出
区間として、同区間における損失の大きな接続点以外の
障害点を別途検出するようにしていた。しかし、本発明
は、接続点間の区間で障害点を検出するというやり方に
限られるものではない。このイベント検出区間は、ファ
イバ接続点と無関係に適宜区切るようにしてよく、また
測定区間全体を一つのイベント検出区間としてもよい。
この場合には、ファイバ接続点も他の障害点と同様にイ
ベントとして検出されることになる。

【００４８】本実施形態は、測定区間全体を一つのイベ
ント検出区間とした場合の構成例を示す。図６は本発明
の第２の実施の形態に係る光パルス試験器の障害点検出
処理部の一例を示す構成図であり、図２と同一部分には
同一符号を付してその説明を省略する。

【００４９】この光パルス試験器の全体構成は第１の実
施形態と同様なものとなっている。また、その障害点検
出処理部１０は、二次差分波形処理部１２及び接続位置
検出部１３が設けられていない点及びイベント検出区間
算出部１４′に修正が加えられる点を除き、第１の実施
形態と同様に構成されている。

【００５０】イベント検出区間算出部１４′は、一次差
波形処理部１１からの一次差波形に基づき、その開始位
置及び終了位置における信号の乱れ部分を除いて測定区
間全体をイベント検出区間とする。

【００５１】このように構成された光パルス検出器にお
いては、イベント検出区間が測定区間全体とされる点を
除けば第１の実施形態と同様に動作し、イベント検出部
１８において接続点を含めた各障害点がイベントとして
検出され、表示部８に表示出力される。

【００５２】上述したように、本発明の実施の形態に係
る光パルス検出器は、第１の実施形態と同様な構成を設
けた他、イベント検出区間を適宜なものとしたので、損
失の大きな、つまりノイズより大きいファイバ接続点も
障害点として検出することができる。

【００５３】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に
変形することが可能である。また、実施形態に記載した
手法は、計算機（コンピュータ）に実行させることがで
きるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁
気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスク
等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体
メモリ等の記憶媒体に格納し、また通信媒体により伝送
して頒布することもできる。なお、媒体側に格納される
プログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段
（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含
む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含むも
のである。本装置を実現する計算機は、記憶媒体に記録
されたプログラムを読み込み、また場合により設定プロ
グラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウ
エア手段によって動作が制御されることにより上述した
処理を実行する。

【００５４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、一
次差波形に対する度数分布に基づいて障害点検出の基準
値を算出するようにしたので、障害点を精度よく検出で
き、さらには損失の小さな，例えばノイズと同程度の出
力の障害点をも検出可能とした光パルス試験器及び記録
媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光パルス試験
器の全体構成例を示すブロック図。

【図２】同実施形態の光パルス試験器における障害点検
出処理部の一例を示す構成図。

【図３】同実施形態の光パルス試験器により対数データ
を取得するまでについて説明する図。

【図４】障害点検出処理部の処理を示す流れ図。

【図５】対数変換部からの出力を障害点検出処理部によ
り処理するときの各波形を示す図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る光パルス試験
器の障害点検出処理部の一例を示す構成図。

【符号の説明】

１…光パルス試験器 ２…発光部 ３…受光部 ４…光／電気変換部 ５…Ａ／Ｄ変換部 ６…アンプ部 ７…アベレージング部 ８…表示部 ９…対数変換部 １０…障害点検出処理部 １１…一次差波形処理部 １２…二次差波形処理部 １３…接続位置検出部 １４，１４′…イベント区間算出部 １５…度数分布算出部 １６…スレッシュホールド決定部 １７…イベント候補取出・積分部 １８…イベント検出部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光パルス信号を検査対象に送出し、その
   検査対象からの後方散乱光を受光し、受光したレベルと
   対数データに変換しその対数データを基に検査対象の障
   害位置を求める光パルス試験器において、 検査対象に入射された光パルスに対する後方散乱光の対
   数データを微分し、検査対象区間に対する前記散乱光強
   度の一次差波形を算出する一次差波形算出手段（１１）
   と、 前記微分値を度数とする度数分布を算出する度数分布算
   出手段（１５）と、 前記度数分布より得られる微分値中心点及び広がりに基
   づいて、障害点検出の基準値を決定する基準値決定手段
   （１６）と、 前記一次差波形と前記基準値を基に障害点を検出する障
   害点検出手段（１７，１８）とを備えたことを特徴とす
   る光パルス試験器。
2. 【請求項２】 前記障害点検出手段は、 前記一次差波形における前記基準値を越えるひとまとま
   りの領域をそれぞれ障害点の候補にするとともに、各領
   域の面積を求めるように積分を行う障害点候補取出・積
   分手段（１７）と、 前記候補における積分値に第２の基準値を適用し、その
   積分値が前記第２の基準値を越える候補のみを障害点と
   する検出手段（１８）とからなることを特徴とする請求
   項１記載の光パルス試験器。
3. 【請求項３】 前記検査対象は複数の光ファイバを接続
   した光ファイバケーブルからなり、 前記度数分布の算出、前記基準値の決定、並びに前記障
   害点の検出は、前記光ファイバの接続点間毎に行うこと
   （１３，１４）を特徴とする請求項１又は２記載の光パ
   ルス試験装置。
4. 【請求項４】 検査対象に入射された光パルスに対する
   後方散乱光の対数データを受領して微分し、検査対象区
   間に対する前記散乱光強度の一次差波形を算出する一次
   差波形算出手段（１１）と、 前記微分値を度数とする度数分布を算出する度数分布算
   出手段（１５）と、 前記度数分布より得られる微分値中心点及び広がりに基
   づいて、障害点検出の基準値を決定する基準値決定手段
   （１６）と、 前記一次差波形と前記基準値を基に障害点を検出する障
   害点検出手段（１７，１８）としてコンピュータを機能
   させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取
   り可能な記録媒体。
5. 【請求項５】 前記障害点検出手段は、 前記一次差波形における前記基準値を越えるひとまとま
   りの領域をそれぞれ障害点の候補にするとともに、各領
   域の面積を求めるように積分を行う障害点候補取出・積
   分手段（１７）と、 前記候補における積分値に第２の基準値を適用し、その
   積分値が前記第２の基準値を越える候補のみを障害点と
   する検出手段（１８）とからなることを特徴とする請求
   項４記載の記録媒体。