TWI732011B - 用於評價兩個光纖的機械接合接頭的光學插入損耗的方法 - Google Patents

Abstract

一種用雷射光源評價兩個光纖的機械接合接頭的光學插入損耗的方法：一被使用者開始實施，就自動地執行下述步驟：檢查周圍光線；藉由分析感測器未被外部源照射的區域來評價雜訊的準位，並設定雜訊門檻值；藉由下述內容來檢查自我對準：導通雷射源而擷取該機械接合接頭的前景影像和關斷該雷射源而擷取該機械接合接頭的影像、該等影像相減以獲得結果影像、將具有低於該雜訊門檻值之準位的所有像素設定為零、選擇該接頭的感興趣區域、基於該感興趣區域來計算該結果影像的形心和寬度、評價傾斜且如果該傾斜在一門檻值以上則補償該傾斜；和處理該結果影像

Description

用於評價兩個光纖的機械接合接頭的光學插入損耗的方法

本案請求於2016年8月3日申請的美國申請案No.62/370,379的優先權，其標的的全部內容藉由引用併入本文。

本發明的實施例一般關於光纖接合，插入損耗估計，影像處理的領域，並且本發明的實施例更具體地關於用於評價機械接合端接中的接合接頭的裝置和方法。

需要高帶寬通道的當前和未來的應用有利於光纖鏈路的利用。光纖鏈路的安裝可以使用預端接或場端接的連接器。在預端接的情況下，預規範的光纖電纜長度在工廠中被連接器化，其中連接器經過被機器拋光，測試和認證以提供高性能。場端接鏈路可以遵循不同的方法： 端接和拋光場中的連接器，使用可以接合到光纖鏈路的預端接豬尾式接頭，或機械接合連接器。場端接和拋光是不切實際的，且典型地與工廠拋光學連接器的品質無法匹配。接合工廠端接到光纖鏈路的豬尾式接頭是一種更好的方法，其牽涉在兩根光纖之間建立臨時或永久性接頭。在某些情況下，兩根光纖被精確對準，然後並使用在通常情況下產生有電弧的局部強烈的熱量而被熔合在一起。這被稱為熔接技術，並廣泛用於在兩根光纖之間產生高性能永久接頭。然而，熔接機裝置通常體積龐大、昂貴且相對脆弱，並且接合接頭典型地必須被保護和被管理在接合管理托盤或外殼中。

替代地，機械接合連接器可以提供低成本，快速安裝和高品質的性能。在這種方法中，兩個光纖可以簡單地在通常被稱為機械接合的對準夾具中彼此鄰接。對準夾具可以是對準管，通道或V形槽，其接收任一側上的分離光纖的兩端，並且具有將光纖物理地固定在適當位置中的裝置。在其他情況下，對準裝置可以是具有嵌入其中的短截線光纖的光纖連接器，並且被設計成使場光纖連接。在這種情況下，場光纖可以利用連接器內至短截光纖的機械接合而被端接。

為了避免訊號的顯著損失並降低這些接頭內的潛在反射或漏光，使用者必須確保場光纖被適當地切割，確保場光纖和短截光纖之間有精確對準，和確保施加在該等光纖之間的透明凝膠或光學黏合劑與玻璃的光學性 質匹配。然而，這些細節並不總是易於檢測和/或確保。這種不確定性可導致具有插入損耗(insertion loss；IL)值超過通道的規範極限的連接器，因此使其不適合所需的達到率，資料速率或位元錯誤率(bit error rate；BER)應用。

確保通道IL符合規範的常用方法是在安裝後測試完整的通道。可以使用以TIA或IEC標準中所示方法的功率計進行IL的測量，例如用於單模式光纖(single mode fiber；SMF)的TIA，OFSTP-7和用於多模式光纖(multimode fiber；MMF)的IEC 61280-4-1，其全部內容透過引用併入本文。替代地，可以使用光學時域反射計(optical time domain reflectometer；OTDR)測試通道，其使用光纖的反向散射特徵來對光纖和連接器損耗進行間接測量。雖然OTDR僅需要在鏈路的一側端接，但它們典型地具有差的空間解析度，使得難以解析緊密的空間連接器的離散損耗，並且是相對昂貴的裝置。此外，OTDR有幾個技術缺點。它們需要長的發射電纜來減輕死區效應，並且由於光纖反向散射中的不匹配，直徑和鏈路中使用的光纖的數值孔徑中的不匹配，可能會具有顯著的不準確。為了改善OTDR的準確性，需要從鏈路兩端進行測量。然而，這取決於其從電纜的一端執行測量的主要優點。

因此，需要一種旨在幫助降低成本並改善光纖鏈路的通道性能的裝置和方法。

因此，這裡揭示的是針對在場光纖到場可端接連接器的端接期間幫助和指導安裝者，並且有助於在端接之後確定和記錄IL的裝置，方法和系統的實施例。在某些情況下，裝置還可以將資料傳輸到聚合資料庫，以幫助管理和記錄安裝資料。

在一個實施例中，本發明是一種用於評價機械接合接頭品質的方法，其中該方法包括將光耦合到預端接連接器和場光纖中，並且評價從機械接合接頭和該等光纖的至少一部分之散射光圖案的數位影像。

在另一個實施例中，本發明是一種用於協助包括可見光或紅外光源，數位攝影機，數位訊號處理器，光學濾波器和視覺指示符的機械接合接頭之端接的裝置和方法。該裝置可能不需要任何覆蓋來阻擋環境周圍光線，從而實現簡單，可靠和快速的安裝過程。微控制器運行一系列算法來執行環境光背景扣除，多曝光動態範圍補償和特徵提取。一旦安裝者開始將場光纖插入機械接合，這些算法就可以實現實時的操作幫助，並且一旦光纖端接完成就以最終的插入損耗估計結束。

在另一個實施例中，本發明是一種用於評價包括光源，數位攝影機，數位訊號處理器，記憶體和視覺指示符的機械接合接頭的品質的裝置，其中裝置連接到預端接連接器並且數位訊號處理器分析從預端接連接器的至少一部分以及在安裝期間至少一次的散射光的數位影像。

在另一個實施例中，本發明是用於評價機械接合接頭的品質的裝置和方法，其中該方法從連接器的散射光中減去環境背景的數位影像，並且調節攝影機的曝光準位以避免飽和或低訊號雜訊比(signal to noise ratio；SNR)。該方法還可以利用多曝光影像以產生具有增加的動態範圍的最終影像，以便估計源到場端接連接器之間的連接是否髒污或被損壞，或者是否背景環境光太高並且需求覆蓋以執行測試。

在另一個實施例中，本發明是一種用於評價端接連接器插入損耗是否通過或失敗規範的IL極限的方法，其中該方法包括將光耦合到所述連接器和場光纖中，並且從機械接合接頭和該等光纖的至少一部分之散射光圖案的數位影像被分析和評價。

在本發明的另一個實施例中，該裝置包括藍牙或其他無線通訊介面，以致能與諸如智慧型手機的可攜式或手持裝置的通訊，其中可攜式裝置包含用於向該裝置提供使用者介面的常駐應用程式，還可以包括接合分析韌體，該裝置用於收集和通訊連接器安裝資料。

在本發明的另一個實施例中，行動或集中式系統從根據本發明的一個或多個裝置收集資料以記錄和/或傳達項目安裝的當前進展，趨勢，風險和該被安裝的連接器之估計的IL。

參照以下附圖，描述和以下的任何申請專利範圍，本發明的這些和其它特徵，態樣和優點將更佳地被 理解。

100:連接器

101:短截光纖

102:場光纖

103:短截光纖/場光纖介面、接合接頭

104:頂板

105:凸輪

106:底板

107:套箍保持器

108:套箍

110:遠端

130:連接器

201:電子驅動器

202:LED或雷射光裝置、光源

203:光學濾波器

204:透鏡或繞射元件、聚焦光學器件

205:數位視訊攝影機

206:處理器

207:無線裝置、電子裝置

208:可見的轉換器、使用者視覺界面

210:可聽的轉換器、使用者聲音界面、影像

212:鍵盤

圖1示出了具有短截光纖的場端接光纖連接器的側面剖視圖。

圖2示出了本發明的一個實施例的側面剖視圖。

圖3示出了當光發射到短截光纖中時，場端接光纖連接器的典型影像。

圖4A，圖4B和圖4C示出了代表根據輔助場光纖端接和插入損耗(insertion loss；IL)估計的本發明實施例的方法的流程圖。

圖5示出了代表示例性自我對準算法的流程圖。

圖6示出了代表示例性處理影像算法的流程圖。

圖7A，7B和7C示出了代表示例性背景扣除算法的流程圖。

圖8示出了代表示例性曲線垂直算法的流程圖。

圖9示出了形心和寬度函數的計算。

圖10A和圖10B示出了傾斜校正算法的效應。

圖11A，圖11B和圖11C示出了影像組合和動態範圍增強算法的效應。

圖12A和圖12B示出了曲線計算算法的結果。

圖13A，圖13B和圖13C示出了準備好要凸輪傳動的方法。

圖14示出了曲線形狀變化與IL的相關性。

圖15示出了影像感測器中具有高相關性或反相關性的像素的計算。

圖16示出了像素與IL的相關性。

圖17示出了當裝置被開啟時所顯示的影像。

圖18示出用於當未被插入光纖(不是最佳位置)時的準備好要凸輪傳動所顯示的影像。

圖19示出了場光纖的插入被檢測到所顯示的影像。

圖20示出用於當被插入光纖(接近)時的準備好要凸輪傳動所顯示的影像。

圖21示出用於當被插入光纖(準備好凸輪傳動)時的準備要好凸輪傳動所顯示的影像。

圖22示出了IL估計之後所顯示的影像。

機械接合通常發生在場光纖被連接器化到預製光纖連接器時，其中嵌有短截光纖。這種連接器的一個例子如圖1所示。連接器100通常包括以套箍108位於其前端和位於套箍108和連接器遠端110之間的頂板104和底板106之套箍保持器107。連接器100包括在製造時典型地嵌 入光學連接器中的短截光纖101。短截光纖101從套箍的外邊緣(其隨後可以將相應的適配器接合)延伸到頂板104和底板106的一般區域中的連接器的內部。為了將短截光纖101與場光纖102接合，使用者透過其遠端110將場光纖插入連接器100中，相應地對準兩個光纖，並且致動凸輪105以將場光纖和短截光纖夾緊就位，形成短截光纖/場光纖介面103(也稱為接合接頭)。確保在這些接頭處的光洩漏和反射被減小或被最小化對於良好執行的接合是必要的。因此，本發明可以幫助使用者適當地接合兩根光纖。

在圖2所示的一個實施例中，本發明是一種可幫助使用者將場光纖端接於預先拋光的連接器短截光纖並測試所得到的接合接頭的品質的裝置。端接和測試裝置包括電子驅動器201，用於向可見光或紅外光源產生連續或脈衝訊號，使用諸如透鏡，繞射元件之自由空間光學器件，或使用發射光學插線向光纖套箍發射光的LED或雷射光裝置202，可以操作為用於光譜(例如，850nm)特定區域的帶通濾波器的光學濾波器203，用於將光引導並聚焦朝向諸如攝影機感測器，光學檢測器陣列或數位視訊攝影機205之成像光學裝置的透鏡或繞射元件204，其可以可選地具有除去紅外阻帶濾波器的和附接紅外帶通濾波器，用於影像採集並且用於控制該裝置所有功能的微控制器或處理器206，包括使用者輸入裝置，例如鍵盤212或輸出裝置，分別例如可見或可聽的轉換器208和210。根據本發明的裝置還可以包括在安裝過程中輔助使用者並指示通過/ 失敗端接條件的顯示單元。該裝置還可以具有用於透過藍牙，Wi-Fi或其他無線裝置207與其他裝置通訊的裝置，其使用用於遠程控制和/或上傳連接器安裝資料的無線通訊協議。

被測試連接器100被定位成使得接合接頭103基本上位於數位視訊攝影機205的視場內。光源202可以包括半導體雷射光器，其能夠發射具有在該視訊攝影機的光學靈敏度之光譜範圍內的光，典型地在約450nm至630nm之間用於可視操作，或者在700nm至1700nm之間用於紅外光操作。當與待測連接器嚙合時，光源能夠將光發射到短截光纖中。當使用者開啟裝置時，電源被提供給所有必需的功耗部件，例如但不限於光源202，數位視訊攝影機205，處理器和電子裝置206、207以及使用者視覺/聲音界面208、210。透過視訊攝影機205對從連接器100的多個區域發出並通過光學濾波器203和聚焦光學器件204的散射光的空間圖案被成像，該等影像透過206利用本案中揭示的數位訊號處理算法而被分析。

借助於本案所提出的裝置和方法，預製備的場光纖102可以連接到測試連接器100內的短截光纖。當場光纖102被插入時，裝置連續捕獲散射光圖案的影像，並從包括接合接頭103和場光纖102的測試連接器130的至少兩個區域分析數位影像。圖3示出了使用具有640×480 x-y像素解析度的8位元黑白攝影機拍攝的OptiCam®LC連接器130的典型的影像210。對於這裡所示的配置，僅沿著y軸 的100個像素被考慮。

當插入場光纖時，端接過程的不同階段的一系列影像被該裝置捕獲，校正和分析，以便提供實時監控，端接輔助和IL估計。圖4示出了代表用於在安裝期間輔助並評價連接器插入損耗的示例性方法的流程圖。

當裝置被操作者開啟時，圖4所示的處理在步驟300中開始。在302中，該裝置運行初始化例行工作，其包括檢查其電子部件如微控制器，攝影機，雷射光輸出準位，快閃記憶體等的正確操作。在304中，該方法的算法中使用的主要參數被加載到局部記憶體。這些參數可以包括每種類型的連接器的可變分配，校正常數，攝影機的預設解析度，預設曝光時間，預設增益，預設框率，雜訊門檻值，用於計算暗電流的位置的x-y坐標，用於感測器中的參考點的x-y坐標，用於影像定位的判定門檻值，用於傾斜校正的判定門檻值，初始定標因數，用於每種類型連接器的RTC驗收的判定門檻值，用於照明的判定和門檻值因數，睡眠時間常數，用於在RTC過程中最大迭代次數的變量，以及許多其他者。在306中，裝置顯示指示裝置準備好要進行操作的訊息，並向操作者提供改變預設值的選項，諸如連接器類型，通過/失敗規範極限或其它相關參數。如果需要，在308中，操作者使用輸入裝置來改變一個或多個預設參數。在310中，操作者接收到顯示訊息以插入預端接光學連接器並將光源連接到連接器套箍。在此刻，使用者還可以具有端接進程的選項。

在312中，裝置運行算法A1，其在沒有雷射光照明的情況下檢查環境周圍照明準位，並且將準位與已經在304中加載的門檻值準位進行比較。這是藉由測量到達感測器的環境光的背景準位來完成的。如果測量值大於規範的門檻值，則裝置輸出一個訊息，指示需要覆蓋以遮住連接器(或需要以某種其他方式降低環境光)以準確地估計低插入損耗值。在至少1500勒克司(照度單位)用於室內照明(螢光燈或LED照明裝置)的大多數操作條件下，門檻值足夠高以啟動操作而無覆蓋。

接下來，在316中，裝置運行算法A1，其檢查感測器的非照明區域中的背景雜訊。藉由分析未被外部光源照射的感測器的小區域來估計光學成像系統的雜訊準位。然後，估計雜訊的最大值和標準差以及直方圖。雜訊被記錄為記憶體中的變量，亦即：NOISE_TH，並被其它算法用作清除影像的門檻值。

接下來在步驟318中，使用算法A3估計感測器中的連接器影像的位置，傾斜和定標因數。為了降低製造和組裝成本，可以放寬裝置的機械公差，例如橫向和角度偏移，高度，感測器和透鏡相對位置，長度散焦和定標因數。因此，在步驟318之前，影像在感測器上的精確位置和定向以及這些參數的確切值是未知的。在圖5的流程圖中表示的自我對準算法用以定位感測器上連接器影像的位置，用以校正任何橫向偏移或軸向傾斜，並且估計物件相對於其在感測器中影像的視覺放大率。對於圖4的圖表所 示的後續算法，需要從本算法獲得的該等參數用於準確的影像分析和連接器性能估計。

參考圖5，這些參數的估計開始於步驟400，其中在執行算法A2期間估計的感測器NOISE_TH的雜訊被用於確定識別感測器中的連接器位置所需的門檻值，標記為THRESHOLD_P0。例如，可以使用工廠校正因數(在步驟304中加載)來乘以參數NOISE_TH。

在步驟402中，攝影機被設定為最大曝光時間，並且在步驟404中捕獲兩個影像。隨著光源被關閉，第一個影像被獲取。此影像標記為背景影像。隨著光源被開啟，第二個影像捕獲發生。後來的影像被標記為前景影像。接下來，從所得到的影像的前景影像中減去背景影像。這些影像中的每一個的示例如圖7所示。在步驟406中，藉由將具有低於NOISE_TH的準位值的所有像素設定至零來最小化影像分析中的雜訊的效應。在步驟408中，使用以下方式計算影像的y軸曲線或垂直曲線：PV(y)=mean _x (I(x,y))

其中，I(x,y)是影像陣列。PV(y)計算的一個例子如圖8所示。

在410中，PV(y)的形心是使用以下公式計算的：

或者替代地使用cent_y=max _y (PV(y))。

在步驟412中，使用cent_y的值來選擇感測器中的感興趣區域(region of interest；ROI)，其覆蓋連接器沿著y軸的影像。這減少了在隨後的計算中要使用的y軸像素的數量。例如，對於具有640×480像素的感測器，在發現y軸ROI之後，僅640×100像素被使用。接下來，在414中，使用以下公式計算影像的曲線平均值：PA(x)

mean _y (I _ROI (x,y))

其中，I _ROI (x,y)現在是從感測器影像中所被選擇的ROI。使用以下程序計算連接器影像的開始和結束：

a.從影像的左側(x=0)，找到x的第一個值，其中PA(x)

THRESHOLD_P₀和PA(x+1)

THRESHOLD_P₀。將此位置儲存為pos_0(1)。

b.從影像的右側(x=640，對於640×480感測器)，找到第一個x，其中PA(x)

THRESHOLD_P₀和PA(x-1)

THRESHOLD_P₀。將此位置儲存為pos_0(2)。

然後，在步驟416中，使用下式計算形心(x)和寬度(x)：

並且使用下式計算表示感測器中的連接器的像素的數量：n_pixels=(pos_0(2)-pos_0(1)) (4)

此後，使用具有加載在304中的設計參數的n_pixels的比率來計算定標因數(scaling factor)。

設計參數的值假設為具有嚴格公差的裝置，其中影像處於焦點中。定標因數被儲存並藉由RTC和IL算法(A6和A7)而被使用。在接下來的步驟中，即傾斜估計算法，假設物體平面被相對於感測器平面而傾斜，如圖9所示。該圖顯示了在416中被計算出的形心(x)和寬度(x)。

在步驟418中，使用下式計算形心(x)的斜率：

並且在步驟420中，使用下式從斜率計算傾斜角度angle_d：

其中，ANGLE_BIAS是在步驟304中從記憶體加載的工廠校正參數。

接下來，在步驟422中，如果傾斜角大於最大傾斜角，則標誌變量FLAG_ANGLE_CORRECT被開啟。該標誌將用於算法A4；當ON時，它將校正傾斜，如果OFF，則不會進行校正。在步驟424中，如果FLAG_ANGLE_CORRECT被開啟，則影像將被校正。這是在連接器端接被進行之前顯示校正度數的可選步驟。圖10示出了傾斜校正的例子。在步驟426中，算法結束並返回到圖4所示的一般流程圖和步驟320。

返回參考圖4，在步驟320中，裝置運行算法A4，其捕獲具有校正背景和增強的動態範圍的影像。更具體地，需要影像處理來從所獲取的影像中提取資訊，以便在插入光纖時預測連接器是否準備好被端接，並且在端接之後，估計IL。為了降低裝置的成本，可以利用具有相對低解析度(例如，640×480像素)的未冷卻的B&W CMOS攝影機。每像素的有效位元數相對較低(例如，8位元)。藉由圖6中的流程圖說明的算法能夠有效地從攝影機捕獲的影像中提取關鍵資訊。該資訊稍後用於準備好要凸輪傳動算法(RTC，A6)和IL估計(算法A7)。

圖6示出了流程圖算法A4。從步驟500開始，該算法找到設定在圖4的步驟300中獲得的像素級別範圍內 的準位的最佳曝光時間。例如，對於每像素8位元的B&W攝影機，準位範圍可以是200至255。這個步驟的正確執行對其他算法很重要，因為不正確的曝光時間會產生曝光不足或飽和的影像。該算法遵循一個迭代循環，其基於影像中的當前最大值連續修改曝光。例如，新曝光是藉由將當前曝光乘以與最大像素準位直接成正比(例如，對於8位元攝影機為255)並與當前最大準位成反比的因數來獲得。在獲得正確的曝光之後，在步驟502中捕獲影像。由於該裝置執行實時背景扣除以便在大部分室內照明條件下操作而無遮蓋，所以理想上在該步驟期間捕獲至少兩個影像。首先，光源被關閉，影像被獲取並被標記為背景影像。接下來，光源被開啟，並且被標記為前景影像的第二影像被獲取。最後，從前景影像中減去背景影像。作為該處理的結果，環境照明的效應被減小或被最小化。所得到的影像被標記為低曝光影像。

接下來在步驟504中，曝光被設定為在大多數情況下在至少一個像素中產生飽和度的最大值。在步驟506中，所得到的影像被以與上述低曝光影像相同的方式而捕獲。光源被關閉以捕獲背景影像並光源被開啟以捕獲前景影像。該等影像被減去而所得影像被儲存並被標記為高曝光影像。

在步驟508中，兩者的影像被組合以產生具有高動態範圍的影像。該算法可以使用下式組合：

其中，I _c (x,y)是裝置記憶體中的影像陣列，並且τ _LOW 和τ _HIGH 分別是(步驟500中獲得的)低曝光時間和攝影機的最高曝光時間。在等式(8)中，Threshold_comb是在圖3的步驟300中加載的預定參數，其取決於攝影機特性。這種組合的一個例子被示於圖12中。

接下來在步驟510中，透過使用以下方式來降低雜訊的效應：

其中，在步驟316中，使用算法A2來確定NOISE_TH。

在步驟512中，算法校正由算法A3檢測到的未對準。例如，如果影像中有傾斜，並且如果FLAG_ANGLE_CORRECT為開啟(ON)，(參見算法A3)，則該影像被校正。圖10示出了該校正的示例。在步驟514中，影像從二維陣列被減小到一維陣列或向量，這裡稱為曲線。這種減少被達成是為了實現RTC和IL算法的實時計算而不需要昂貴的和/或功耗的處理器。作為示例，圖12所示的曲線被稱為曲線平均PA(x)和曲線最大PM(x)，並且被從等式(2)的該等影像I(x,y)使用下式而計算：

在計算之後，曲線被儲存在記憶體中且在步驟516中，並且A4算法結束並將控制返回到如圖4所示的其他過程。

返回參考圖4的流程圖，在步驟322中，算法A5運行檢查以確定光源是否充分被耦合到被測連接器。光學耦合不足導致低訊號雜訊比(signal-to-noise ratio；SNR)和不準確的IL估計。為了幫助確定連接的完整性，該算法評價連接器的不同區域的強度準位的比率。為了估計這些比率，它使用從通常方法中之前步驟儲存在記憶體中的曲線PA和PM。作為示例，以下等式可用於計算比率：

區域B和區域C的位置從用於連接器類型(在步驟304中獲得)的預加載表所獲得。作為示例性說明，可以使用圖12所示的曲線，其中區域B是由x像素300至400所確定的發射光纖和場連接之開始處的界面的區域，且區域C可以是由450和630之間的x像素所確定。使用等式 (11)和等式(12)計算比率後，將其與預加載門檻值進行比較。取決於該比較，將確定發射光纖和場連接器之間的連接是否足夠好。如果連接足夠好，則會啟動標誌變量，並且一條訊息被顯示以顯示連接的狀態。否則，可能會顯示一條斷開該來源並清潔的訊息。

返回參考圖4，在步驟328中，裝置將在步驟320中獲得的曲線保存為初始連接器曲線。為了說明的目的，此步驟中的平均最大曲線將被保存為PA1(x)和PM2(x)。

接下來，在步驟330中，操作者接收訊息以將準備好的場光纖插入連接器中，並且在插入連接器時，該裝置在步驟332至步驟338中繼續RTC算法A6。

更具體地，算法A6被設計以在端接過程期間幫助操作者。當連接器準備好要被凸輪傳動時，輸出指示符，使接合被完成。在步驟332中，算法A4被調入以處理影像並提供曲線PA(x)和PM(x)。如前所述，算法A4將捕獲，校正背景照明，校正不對準，並在返回曲線之前增強動態範圍。

在步驟334中，兩者曲線的形心及其對於某些區域的比例以與算法A5中描述的相似的方式被計算。對於每個連接器類型(例如LC或SC)，預先對RTC算法重要的區域進行預加載。這些區域可以透過大量連接器的統計分析來確定。圖13示出了標有SC1-SC4的4個SC連接器的示例。

RTC影像分析的三個階段如圖13所示。在(a)部分中，場光纖僅部分被插入，並且連接器尚未準備好要被凸輪傳動，避免了高IL(>1dB)條件。在(b)部分中，場光纖緊鄰內部短截光纖，但尚未處於最佳位置。在(c)部分中，影像顯示了何時場光纖完全被插入並與內部短截光纖物理接觸。一旦這個條件被達到，連接器就準備好要被凸輪傳動了。對於在這種情況期間被凸輪傳動的連接器，存在很高的可能性為IL很低(例如，<0.3dB)。

圖13還示出了當場光纖接近短截光纖時，輻射圖案的峰值準位從區域C位移到D。這種視覺效應可以影像的形心或區域C和D之間的平均準位的比率而被量化。後面的度量的計算方法由下式給出：

為了向使用者提供連續反饋，在步驟336中，裝置可以藉由以圖形影像或進度條的形式將計算出的數值或圖形表示傳送到顯示器來通訊該比例或形心的實時值。

在338中，算法將比率和具有預加載門檻值的形心進行比較(在304中對於連接器類型所加載)。該門檻值可以來自對於每種類型的連接器的統計分析。如果形心高於形心門檻值並且RTC條件被實現，則算法將進行到步驟340。否則，它將返回到步驟332，並且RTC循環將重 複。在步驟340中，該等曲線被儲存為PA2(x)和PM2(x)，此後在步驟342中，訊息和/或影像可以被顯示，指示該連接器端接可以藉由凸輪傳動或旋轉該機械接合機構而被完成。一旦這樣做，隨著在步驟346中來自RTC過程的最後一個曲線被儲存，RTC過程在步驟344中結束。

接下來，在步驟348中，算法A5再次驗證光源是否適當地被耦合到連接器。如果沒有，則標誌變量被啟動，並且訊息被顯示，指示使用者重新定位和清潔配合點。如果算法A5驗證出適當地被耦合的光源，則步驟352捕獲並儲存一組新的IL曲線。然後，在步驟354中，連接器參數(連接器曲線，RTC曲線和IL曲線)被保存，以便維護安裝過程的記錄。

此後，在步驟356中，算法A7被執行以估計連接器的IL。該算法被用以基於在安裝過程的不同階段捕獲的影像來估計IL。該算法基於對不同類型的大量連接器的統計研究，例如用於單模式和多模式連接器的LC和SC。根據該算法確定的插入損耗值將使用下式被估計：

其中，K_IL1，K_IL，K_IL2，K_IL3，K_IL4和K_IL5是在步驟304中加載的工廠校正因數，且SUM_C1，SUM_C2，SUM_C3和SUM_B3被定義為：

其中，i是可以從1到3採取的值的索引。該算法的基本原理如下所述，算法性能的示例性說明如圖14至圖16所示。

一旦IL被估計，則在步驟358中，將藉由算法A7返回的值與在步驟302中加載的預設表中的規範的極限進行比較，或者與在步驟308中由操作者輸入的值進行比較。如果IL低於規範的極限(例如，0.75dB)，則真實邏輯條件被產生，並且通過指示符362將與顯示螢幕上的估計IL值一起被顯示。如果出現錯誤情況，則“失敗”訊息將被顯示在步驟360中。在前者的情況下，IL結果被保存在步驟364中，並且該過程在步驟366結束，其中工具進入了基本上與在步驟306之後的階段相當之“工具準備好”的階段。在後者的情況下，該過程直接進行到步驟366。

在終止端接過程之後，安裝的三個階段的曲線以及IL和時間將被保存。此資訊可以稍後被用於統計分析。保存該等曲線而不是保存該等影像的優點是工具上的該等記憶體要求可以被降低至少2個數量級，並且從裝置到行動裝置的資料傳輸可以變得更快。

所揭示的裝置可以在完全安裝期間以獨立模式操作。每個連接器的安裝者ID，時間，位置和曲線可以 儲存在裝置中。然而，為了對安裝項目進行技術和管理分析，可能需要來自多個裝置的聚合資料。為此目的，該裝置可以包括以有線或無線(例如，藍牙)配置連接到行動裝置的功能。行動裝置可以發送資料來更新工具表，並在其他功能中更新韌體。行動裝置還可以上傳儲存在工具中的資料或傳送到可以進行分析的集中式資料庫。

具有存取一個或多個安裝項目的聚合資料之計算機或行動裝置可以分析資料並向安裝者，客戶或連接器供應商提供珍貴有用的資訊，以便改善：

a)性能-例如，它可以報告，每個操作者的IL的直方圖，連接器的位置和類型。它可以識別哪些安裝者需要更多的培訓。在項目安裝階段結束之前，可以及時識別基於風險的邊際通過連接。

b)生產力-由於安裝過程被監控，因此可以使用聚合資料來估計生產力，每個操作者或工作入員的技能。這些資訊有助於在時間估計和更好的資源分配中以更多準確性規劃未來的項目。它還可以預先監控連接器的使用情況並提前獲取連接器的庫存。

c)故障排除-由於每個連接器的曲線被儲存在不同的階段，因此有很好的資訊可以確定連接中的缺陷是否由於連接器本身，安裝方法或裝置的問題。

在一些情況下，可能期望具有計算機控制，顯示和相應地提供聲音輸出到端接過程的狀態。在圖4所 示的一般方法中，顯示和聲音算法在步驟306、310、314、326、330、336、342、350和360中執行。圖17至圖22示出了要顯示的影像的一些示例。例如，在RTC算法(A7)期間，圖18到圖20可以顯示連接器的圖形，其中以彩條指示符表示場光纖對短截光纖的接近程度。在最佳位置，顯示器將顯示(如圖21)光纖準備好要端接或要凸輪傳動，且其將顯示旋轉連接器的訊息。替代地，當安裝條件使得難以看到顯示器時，連接到裝置的揚聲器或有線或無線耳機的聲音可以發出聲音，以指示連接器是否準備好要端接。圖22示出了在步驟356中利用算法A7由裝置估計IL之後的顯示器的示例性影像。

注意，雖然本發明已經以幾個實施例的形式被描述，但是這些實施例是非限制性的(不管它們已被標記為示例性的或未被標記為示例性的)，並且存在落入本發明的範圍內的變更，置換和等同物。另外，所描述的實施例不應被解釋為相互排斥的，並且如果這樣的組合是允許的，則應該被理解為潛在地可組合。還應當注意，存在實現本發明的方法和裝置的許多替代方式。因此，期望接下來的申請專利範圍可被解釋為包括落在本發明的真實精神和範圍內的所有這樣的改變，置換和等同物。

100:連接器

101:短截光纖

102:場光纖

103:短截光纖/場光纖介面、接合接頭

104:頂板

105:凸輪

106:底板

107:套箍保持器

108:套箍

110:遠端

Claims (2)

1. 一種用於評價兩個光纖的機械接合接頭的光學插入損耗的方法，其係用雷射光源、數位視訊攝影機、微控制器或處理器、電子電路、常駐記憶體、和用於將雷射光輸出訊號耦合到待接合的該等光纖其中一者之裝置來評價，該方法包含：一被使用者開始實施，就自動地執行下述步驟：檢查周圍光線；藉由分析感測器未被外部源照射的區域來評價雜訊的準位，並設定雜訊門檻值；藉由下述內容來檢查自我對準：導通雷射源而擷取該機械接合接頭的前景影像和關斷該雷射源而擷取該機械接合接頭的背景影像、從該前景影像減去該背景影像以獲得結果影像、將具有低於該雜訊門檻值之準位的所有像素設定為零、選擇該機械接合接頭的感興趣區域、基於該感興趣區域來計算該結果影像的形心和寬度、評價傾斜且如果該傾斜在一門檻值以上則補償該傾斜；和處理該結果影像。
2. 根據請求項1之方法，其中處理該影像包括擷取低曝光影像、擷取高曝光影像、組合該低曝光影像和該高曝光影像以得到第二結果影像、藉由將低於一門檻值的像素設定為零來減少雜訊、如果該傾斜在一門檻值以上則補償該 傾斜、將該第二結果影像轉換成一曲線、及儲存該曲線。

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