JPH0746043B2 - 光フアイバの構造測定用画像処理装置 - Google Patents

光フアイバの構造測定用画像処理装置

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JPH0746043B2
JPH0746043B2 JP62056385A JP5638587A JPH0746043B2 JP H0746043 B2 JPH0746043 B2 JP H0746043B2 JP 62056385 A JP62056385 A JP 62056385A JP 5638587 A JP5638587 A JP 5638587A JP H0746043 B2 JPH0746043 B2 JP H0746043B2
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直志 袴田
裕一 臼井
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/255Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2555Alignment or adjustment devices for aligning prior to splicing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/37Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides in which light is projected perpendicularly to the axis of the fibre or waveguide for monitoring a section thereof
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ファイバの構造測定用画像処理装置に関す
るものであり、更に詳述するならば、信号伝送用の光フ
ァイバの外径寸法等の構造パラメータを高精度に測定
し、光ファイバ端面を位置決めして接続するための画像
処理装置に関するものである。
従来の技術 光ファイバの構造測定には、大別して2つの測定方法が
ある。1つは、光ファイバを切断及び研磨して端面を出
し、その端面方向からすなわち光ファイバの光軸方向か
ら観察することにより光ファイバの外径寸法、外径非円
率、コア偏心率等のパラメータを測定するものである。
もう1つは、光ファイバを切断し、その直角方向からす
なわち光ファイバの光軸と直交する方向から観察するこ
とにより光ファイバの上記パラメータを測定するもので
ある。後者は端面の精度(平面度、直角度)にかかわり
なく安定なデータが得られる。
上記観察手段としてテレビカメラを用い、光ファイバの
端面あるいは側面の2次元画像を画像処理することによ
り、上記構造パラメータの測定を自動化することができ
る。
第4図は、従来の光ファイバの構造測定用画像処理装置
を、光ファイバ端面の微小位置決め装置とともに示す。
図示の画像処理装置は、光源11により端面が照明され且
つ端面が対向する2つの光ファイバ11を撮影するため
に、顕微鏡1を先端部に装着したテレビカメラ2を備え
ている。このテレビカメラ2は、走査線が光ファイバの
軸と平行になるように配置され、その出力は、A/Dコン
バータ3の入力及び表示装置4の入力に接続されてい
る。A/Dコンバータ3の出力は、演算装置6の入力に接
続されている。演算装置6の出力は、駆動制御装置7の
入力に接続されている。テレビカメラ2、A/Dコンバー
タ3、表示装置4及び演算装置6は、画像処理装置を構
成する。
一方、図示の微小位置決め装置は、2つの位置決め用台
座9を備えている。台座9の上部にはV型の溝が形成さ
れており、各台座のV型溝に端面が対向するように光フ
ァイバ10が載置されている。台座9は、これを駆動する
ためのモータ8に連結されている。モータ8の入力に
は、上記駆動制御装置7の出力が接続されている。
以上のように構成される画像処理装置は、次のように動
作する。
台座9上に互いに端面が対向するように載置された2つ
の光ファイバ10の端部側面を、光源11で照明しながらテ
レビカメラ2で撮像する。撮像された光ファイバの側面
の二次元画像は、表示装置4にディスプレイされる。一
方、上記二次元画像の輝度分布アナログ情報をA/Dコン
バータ3でデジタル信号に変換する。変換されてデジタ
ル信号からなる画像の輝度分布情報を、演算装置6で演
算処理して光ファイバの構造を測定し、同時に位置修正
量を算出する。演算装置6が出力する修正用信号を受け
て、駆動制御装置7はモータ8を駆動して台座9をすな
わち光ファイバ10を所定量だけ位置修正する。
発明が解決しようとする問題点 こうした2次元画像の測定系では、画像分解能がどの方
向にも均等であることが望ましい。しかしながら、通常
のテレビ信号では走査線の本数が規定されているので、
走査線に平行な方向の分解能は処理次第で高めることは
できるが、走査線と直角な方向の分解能は上記一定値を
越えることができない。
光ファイバの側面測定では、光軸方向と光軸に直交する
方向の両方向について同時に画素高分解能が必要とされ
る場合は希であり、光ファイバの光軸に直交する特定の
1つの方向に高分解能を必要とする場合が多い。光ファ
イバの光軸に直交する方向には、ファイバ外径、コア位
置等光ファイバの主要構造パラメータを決定する輝度情
報が含まれているのに対し、光軸方向には光ファイバの
端面位置等の情報が含まれているに過ぎないからであ
る。通常、上記ファイバ外径、コア位置等の測定にはサ
ブミクロン(10-4mm)以下の分解能を必要とするが、上
記端面位置等の測定にはミクロン(10-3mm)程度の分解
能で十分である。
しかし、従来の装置のように、光ファイバの光軸をテレ
ビカメラの走査線と平行に配置しているので、光ファイ
バの外径等のパラメータの測定に際して、より高い精度
が要求される方向すなわち光ファイバの光軸と直交する
方向が、テレビカメラの比較的解像度の低い垂直方向と
一致し、十分に高い解像度を得ることができない。この
問題を解決する方法として、光ファイバの光軸をテレビ
カメラの走査線方向と直交する方向に配置することが考
えられる。
ところで、第5図(a)に示すように、光ファイバ10の
光軸をテレビカメラの走査方向に、すなわちサンプリン
グライン12がテレビカメラの走査方向と直交するように
配置した場合、第5図(b)に示すように、画面上では
サンプリング点15は画面の垂直方向に隣接して点在す
る。しかしながら、テレビ信号上では、第5図(c)に
示すように、サンプリングライン12上の隣接する2つの
サンプリング点15の間には約16ミリ秒の時間的差異があ
る。この時間的差異は、演算装置における個々のサンプ
リング点の演算処理時間より長いため、従来の装置にお
いては演算装置がA/Dコンバータの出力を直接受けて演
算処理することができた。
ところが、サンプリングラインを走査線に平行に設定し
ようとすれば、ライン上に隣接するサンプリング点の時
間的間隔は数10マイクロ秒となり、演算装置がA/Dコン
バータの出力を直接受けて演算処理することが困難とな
る。
そこで、本発明は、上記した問題を解決して、光ファイ
バの軸に対して直角な方向の分解能を高めた光ファイバ
の構造測定用画像処理装置を提供せんとするものであ
る。
問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、光ファイバを撮影する
ように設けられたテレビカメラと、該テレビカメラが撮
像した光ファイバの端面あるいは側面の像のアナログ輝
度情報を2ビット以上のデジタル信号に変換するA/Dコ
ンバータと、該A/Dコンバータのデジタル信号出力を演
算処理する演算装置とを備え、上記デジタル情報を演算
処理することにより光ファイバの構造を測定する画像処
理装置において、上記テレビカメラは、該テレビカメラ
の走査方向が光ファイバの中心軸に直交するように設置
され、更に、上記A/Dコンバータの出力データを蓄積す
るデータ記憶部を備えることを特徴とする画像処理装置
が提供される。
本発明の好ましい態様によれば、テレビカメラの出力を
画像表示する表示装置が設けられ、該表示装置は、光フ
ァイバの中心軸が水平に表示されるように設置される。
また、本発明のより好ましい実施態様によれば、上記デ
ータ記憶部は、画像全体のデータを蓄積するフレームメ
モリであり、フレームメモリの走査方向の1つのライン
上のメモリセルの数は、該走査方向に直交する方向の1
つのライン上のメモリセルの数より少なくない。
作用 以上のように、本発明の画像処理装置では、第2図
(a)に示すモニタ像からわかるように、光ファイバ10
の光軸がテレビカメラの走査方向と直交するように配置
する。すなわち、互いに端面が対向する2つの光ファイ
バの端部側面画像の輝度情報のサンプリングライン12が
テレビカメラの走査方向と一致する。したがって、テレ
ビカメラが走査方向に解像度が高いという特性を利用し
て、構造パラメータのより高精度な測定が可能となる。
このように、サンプリングラインがテレビカメラの走査
方向と一致していると、第2図(b)に示すように、サ
ンプリング点15が輝度信号ライン14上に上述の如く数10
マイクロ秒間隔で隣接して点在することになる。
上記数10マイクロ秒間隔に隣接して点在するサンプリン
グ点の輝度情報は、A/Dコンバータでデジタル化され
る。デジタル化されたデータは、データメモリに一時的
に蓄積される。蓄積されたデータは、演算装置の処理速
度に合わせて順次演算処理される。すなわち、本発明で
は演算処理すべきデジタル化されたデータをデータメモ
リに一時的に蓄積し、A/Dコンバータと演算装置との処
理速度の差を補償している。
従って、高い解像度で、光ファイバの軸と直角方向の画
像成分を処理することができ、より高い精度で位置など
を検出することが可能である。
実施例 以下添付図面を参照して、本発明の画像処理装置の実施
例を説明する。
第1図は、本発明の画像処理装置の1実施例を光ファイ
バ端面の微小位置決め装置とともに示す。
図示の画像処理装置は、顕微鏡1を先端部に装着したテ
レビカメラ2を備えている。テレビカメラ2の出力は、
A/Dコンバータ3の入力及び表示装置4の入力に接続さ
れている。A/Dコンバータ3の出力は、データメモリ5
の入力に接続されている。データメモリ5の出力は、演
算装置6の入力に接続されている。演算装置6の出力
は、駆動制御装置7の入力に接続されている。テレビカ
メラ2、A/Dコンバータ3、表示装置4、データメモリ
5及び演算装置6は、画像処理装置を構成する。
一方、図示の微小位置決め装置は、端面が対向する2つ
の光ファイバの端部側面を証明する光源11を備えてい
る。装置はさらに、2つの位置決め用台座9を備えてい
る。台座9の上部にはV型の溝が形成されており、各台
座のV型溝に端面が対向するように光ファイバ10が載置
されている。台座9は、これを駆動するためのモータ8
に連結されている。モータ8の入力には、上記駆動制御
装置7の出力が接続されている。
上述のように、本発明の画像処理装置は、データメモリ
5を備える点のみが従来の画像処理装置と構成上相違す
る。
以上のように構成される画像処理装置は、次のように動
作する。
台座9上に互いに端面が対向するように載置された2つ
の光ファイバ10の端部側面を、光源11で照明しながらテ
レビカメラ2で撮像する。撮像された光ファイバの側面
の二次元画像は、表示装置4にディスプレイされる。一
方、上記二次元画像の輝度分布アナログ情報はA/Dコン
バータ3で、数10マイクロ秒のサンプリング周期でデジ
タル信号に変換する。変換されてデジタル信号からなる
画像の輝度分布情報をデータメモリ5に記憶する。記憶
されたデジタル信号を演算装置6で順次演算処理して光
ファイバの構造を測定し、同時に位置修正量を算出す
る。演算装置6が出力する修正用信号を受けて、駆動制
御装置7はモータ8を駆動して台座9をすなわち光ファ
イバ10を所定量だけ位置修正する。
本発明の画像処理装置では、光ファイバの光軸をテレビ
カメラの走査方向と直交する方向に、すなわちサンプリ
ングラインがテレビカメラの走査方向と平行になるよう
に配置する(第2図(a))。従って、ファイバ光軸と
直交する方向がテレビカメラの解像度が高い走査方向と
一致し、光ファイバの外径等の構造パラメータの測定を
より高い精度で行うことができる。このように、サンプ
リングラインがテレビカメラの走査方向すなわち画面の
垂直方向と一致しており、画面上ではサンプリング点が
画面の垂直方向に延びる輝度信号ライン上に隣接して点
在する(第2図(b))。
本発明においては、A/Dコンバータが出力するデジタル
化されたデータをデータメモリに一時的に蓄積し、A/D
コンバータと演算装置との処理速度の差を補償する。し
たがって、データメモリの容量として、(サンプルライ
ン1本の画素分解能)×(1個のサンプリング点の輝度
の量子化数)が最小限必要である。例えば、分解能が50
0で量子化数が256とすると、500×256=128,000ビット
のメモリ容量が最小限必要となる。また、画面全体を記
憶する場合、画像度が500本とすると、128,000×500=6
4,000,000ビットのメモリ容量が必要となる。本発明で
は、サンプリングライン1本に相当するメモリ容量は高
い水平画像度に追随できるようにできるだけ多いことが
望ましい。
光ファイバを側面から観察して端面の位置決めをするに
は、少なくとも2方向(一直線上にない)好ましくは直
交する2方向から観察する必要がある。この場合、ミラ
ー20を使用して同時に直交する2方向から観察する方向
(第3図(a))、テレビカメラ2を2台使用して直交
する2方向から観察する方法(第3図(b))、及び光
ファイバ10を光軸廻りに回転させて直交する2方向から
観察する方法(第3図(c))等を利用することができ
る。
本発明において、テレビカメラの撮像素子(撮像管、固
体撮像素子等)及び方式(NTSC、PAL、SECAM等)につい
ての限定はない。ただし、水平解像度が垂直解像度を上
回っているものとする。
発明の効果 以上説明したように、本発明の画像処理装置によれば、
光ファイバの光軸をテレビカメラの走査方向と直交する
ように配置する。このため、水平画像度の高いテレビカ
メラの性能を充分生かして、光ファイバなど透明体の内
部構造・情報位置情報等を高い精度で測定することが可
能となる。従って、本発明の画像処理装置は、広い分野
にわたって活用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による画像処理装置の1実施例の構成
を光ファイバの微小位置決め装置とともに示すブロック
図であり、 第2図(a)は、第1図の測定系の測定対象である2本
の光ファイバの対向する端部部分の側面画像を、サンプ
リングライン方向及びテレビカメラの走査方向と合わせ
て明示した図であり、第2図(b)は、サンプリングラ
イン信号を輝度及び位置をパラメータにして表示し、サ
ンプリング点との関係を示した図であり、 第3図(a)、(b)及び(c)は、光ファイバの側面
を直交する2方向から観察する手段を例示した図であ
り、 第4図は、従来の画像処理装置の構成を光ファイバの微
小位置決め装置とともに示すブロック図であり、 第5図(a)は、第4図の測定系の測定対象である2本
の光ファイバの対向する端部部分の側面画像を、サンプ
リングライン方向及びテレビカメラの走査方向と合わせ
て明示した図であり、第5図(b)は、サンプリングラ
イン信号を輝度及び位置をパラメータにして表示し、サ
ンプリング点との関係を示した図であり、第5図(c)
は、サンプリングライン信号を時間軸に沿って展開して
示した図である。 (主な参照番号) 2……テレビカメラ、3……表示装置、4……A/Dコン
バータ、5……データメモリ、6……演算装置、7……
駆動制御装置、8……モータ、9……位置決め台座、10
……光ファイバ、11……光源
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06T 7/00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバを撮影するように設けられたテ
    レビカメラと、該テレビカメラが撮像した光ファイバの
    端面あるいは側面の像のアナログ輝度情報をデジタル信
    号に変換するA/Dコンバータと、該A/Dコンバータのデジ
    タル信号出力を演算処理する演算装置とを備え、上記デ
    ジタル情報を演算処理することにより光ファイバの構造
    を測定する画像処理装置において、 上記テレビカメラは、該テレビカメラの走査方向が光フ
    ァイバの中心軸に直交するように設置され、 更に、上記A/Dコンバータの出力データを蓄積するデー
    タ記憶部を備える ことを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】テレビカメラの出力を画像表示する表示装
    置が設けられ、該表示装置は、光ファイバの中心軸が撮
    影時のスキャン方向にもかかわらず水平に表示されるよ
    うに設置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】上記データ記憶部は、画像全体のデータを
    蓄積するフレームメモリであることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項又は第2項記載の画像処理装置。
  4. 【請求項4】上記フレームメモリの走査方向の1つのラ
    イン上のメモリセルの数は、該走査方向に直交する方向
    の1つのライン上のメモリセルの数より少なくないこと
    を特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の画像処理装
    置。
JP62056385A 1987-03-11 1987-03-11 光フアイバの構造測定用画像処理装置 Expired - Lifetime JPH0746043B2 (ja)

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