JPS6067833A - 光フアイバ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、光ファイバの種々の構造パラメータ（例え
ばクラツド径、コア径、偏心率、非円率）を測定する装
置に関するものである。

〔従来技術〕

光ファイバの構造パラメータであるクラツド径、コア径
、偏心率、非円率を測定する従来の装置としては、例え
ばａ）試験用ファイバの一端より通常のランプ？照射し
、他端で顕微鏡を介してテレビカメラで通過光のパター
ンを観測するのに合ワせてコンピュータでファイバ断面
での各種ノ々ラメータが計測可能な様に構成さした装置
とか、ｂ）上記ａ）の装置におけるのと同様な方法であ
るが「イメージ回転プリズム」全従来の顕微鏡の光学系
に加えてパターンイメージ全回転させるこトニよ、！ｌ
１１種々のパラメータの二次元情報が得らｎる様構成さ
ｆ′Ｌｆｃ装置とかがある。

ｔ；ｉ、もう一つの構造パラメータである屈折率分布全
測定する従来の装置として、差分干渉法を用いてコア内
の屈折率分布を測定する干渉顕微鏡装置がある。その他
、屈折率分布の測定法は種々知ら扛ているが、上で挙げ
た装＠を含めて従来の装置においては・光源として通常
の顕微鏡に用いらｎるランプが使用さｎている。また、
測定対象とするファイバが殆んどマルチモードファイバ
で、シングルモードのファイバ用に測定精度のよい測定
装置がなかった。

マルチモードファイバは、そのクラツド径が１２５μｍ
、コア径が５０μｍと国際的に規格化さｎているが、シ
ングルモードファイバの場合は、コア内屈折率分布によ
る光の分布に違いがあることからコア径そのものの大き
さ全規定するのではなく、光のスポットサイズの大きさ
全規定している。ここにスポットサイズとは、輝度分布
がガウス分布である場合を導波モードでの光強度の最大
直の１／ｅ２となる端の光パターンの幅をいう（以下同
じ）。従って、シングルモードファイバに対しては、マ
ルチモードファイバにおける様ニコアの寸法全計測する
ことに意味はなく・コア？おおう光のスポットサイズの
大きさが問題となる。

しかし、従来の測定装置は、実際に通信を行う状態と全
く同じ伝搬状態の下でファイバの種々の特性全計測する
ことを想定して作らｎたものでない為、導波モードの光
のスポットサイズが測定出来ず、特にシングルモードフ
ァイバの特性測定用にすぐれたものがなかった。

〔発明の概要〕

本願の発明は、実際の光伝送時と同じ状蓉で光ファイバ
の各種構造パラメータ（クラツド径、コア径、偏心率、
非円率、スポットサイズ、屈折率分布等を指す、以下同
じ）？光源にレーザダイオードを用いて高精度に測定で
きる光ファイバ検盃装置？提供する。

〔発明の実施例〕

光ファイバの各種構造パラメータ全精密に測定するには
、光ファイバを実際の通信時における状態と同じ状態に
して検査、測定しなければならない。特に、シングルモ
ードファイバでは、従来の装置では計測対象となってい
なかったコア内スポットサイズ及びそのサイズ内での屈
折率分布全精密に測定することが要求さ江る。そこでこ
のようなシングルモードファイバでは、計測対象として
はコア径よりも導波モードでのスポットサイズの方が重
要である。この点に鑑みて、本願の発明に係る光フアイ
バ用検査装置は、次に列挙する特徴を有する様構成さｎ
ている。

ａ）光ｉにレーザダイオードを用い、実際の光伝送時と
同じ状態で光ファイバの各種の構造パラメータ？高精度
に測定する。即ち、通常の光源ランプではファイバ内で
導波モードが得らｎなりか。

レーザダイオード全光源に用いることによシファイバ内
を導波モードにした状態でスポットサイズとか屈折率分
布？測定することができる。レーザダイオードは、シン
グルモードファイバに対しては波長人＝１．８μｍの長
波長レーザ全、またマルチモードファイバに対しては波
長λさ０８５μｍの短波長レーザを夫々用いる。

但し、クラツド径、コア径の測定には導波モードにする
必要がない為通常のランプ全光源に用いてもよい。

ｂ）各種の構造パラメータの内、特にスポットサイズ及
び屈折率分布の測定は、二次元的な’６１１Ｊ定データ
？必要とし、オた他のパラメータもより高い精度で測定
しようとすれば二次元的測定データ？必要とする。

′しかじ、これらについては、従来の装置で採用されて
いた光学系の回転とか、ＴＶ左カメラはファイバ自体を
回転させるとかいった方法ではなく、画像処理技術によ
り従来の方法と同等以上の精密さで二次元的測定が行え
る。従来の装置では上記の様に何らかの回転機構が備え
らｎていたのに対して、本願で開示する検査装置は、そ
うしたものが不要であるのでその機構が簡単になるとい
う利点がある。

Ｃ）検査用ファイバからの出射光パターンＫｌ像する際
に、顕微鏡の対物レンズの焦点用層に応じて該ファイバ
の端面と該対物レンズとの距離全自動的に変化させる自
動焦点制御機構が備えら扛ている。その制御機構は、後
に詳しく述べである様に、出射光パターンのエッヂが検
出され、そのエッヂの微係数からフォーカス制御回路？
介してレンズ系微動装置が駆動さｎる様に構成さｎてい
る。

ｄ）出射光パターンを撮像するのに用いる赤外線ビジコ
ンには、同一場所に強度のある光が長時間照射さ扛るこ
とによる劣化であり、ビジコンの寿命にかかわる重要な
問題である「焼付」現象があることが欠、咀の−っであ
るが、本麿て開示する検査装置では、ビジコンへの光Ｉ
α射時間全極端に少なくすることにより上記の問題が軽
減さ扛、ビジコンの寿命が大幅に延長回顧となっている
。ブなわち１フｙイパからの出射パターンについて画像
処理技術による信号処理２行ない、各種構造パラメータ
’ｋ　ｉｔ　側できる様構成されているので、実質的に
はパターンイメージをフレームメモリニ取り込む時間（
例えば８８Ｘ１０１秒）だけＶ−ザ光がファイバに照射
されてぃｎばよいことになるので、レーザダイオード？
マイクロコンピュータの制御によりスイッチングさせて
いる。この結果、レーザダイオードを連続して長時間発
振させておく必要もなく、ビジコンの寿命のみならずレ
ーザダイオードのが命が延びるという利点がある。

ｅ）シングルモードファイバでは、コアＭが約１０μｍ
であるのにｉｊシクヲッド径が１２５μｍであって、コ
アの外周とクラッドの外周とが６０ｊｍ近く離ｎている
。その乙、コア内導波モードの光は殆んどコア内に集中
して伝搬することになり、ファイバ端面での出射光パタ
ーンの観測ではクラッドの外周と空気との境界が観測出
来ずクラツド径が測定出来ないということになる。この
対策として、クラッド全体を照射するための光源として
発光ダイオード？用い、ビー１ｚ　７プリツタ？介して
ファイバの端面をごく短時間照射をせ、その反射光がビ
ジコンによりとらえらｊクラッド径が計測可能となる様
構成さしている。

ｆ）本願の発明に係るファイバ検査装置では、検査用フ
ァイバが装置にセットさｎｎば、そｎ以降自動的に、各
種構造パラメータが計測されＣＲＴ又はプリンタにより
結果が表示さｎる様マイクロコンピュータを用いた制御
ｆＱｌシステムが採用さｎている。

次にこの発明の突施例につき図面？参照しつつ詳しく説
明する。第１図はこの発明に係るファイバ検査装置の一
実施例？示す模式図である。導波光源としてシングルモ
ードファイバｆ８　付きのレーザダイオードＬＤが用い
らｎ２シングルモードフ１イパｆ　に対向して検査用シ
ングルモードファイバＦ　（約ｉ　ｍ）の一端がファイ
バ支持治具Ｓ１により固足さｎている。検査用ファイバ
がシングルモードファイバであ扛ば、レーザダイオード
ＬＤとして波長λ＝１．８μｍの光通信用赤外半導体レ
ーザが用いられ、一方マｐチモードファイバを検食する
場合にはス＝（１８５μｍ付近の発光ダイオードが用い
られる。

レーザダイオードＬＤで発振したレーザ光は、シングル
モードファイバｆｓ　ｋ介して検査用ファイバｖｖｃｍ
波さｎる。他方、支持治具Ｓ、により固定さまた検査用
ファイバの他端での端面のイメージは、ビームスプリッ
タＢｓ及びマイクロスコープＭｉ介して赤外線ビジコン
カメラエ■Ｃの光電面に結像さｎる。この際、観測する
イメージが、ファイバ全体のイメージか、コアのみのイ
メージかによｐマイクロノコ−１Ｍの対物レスズの倍率
が変えられ、クラッドを含むファイバ端面全体を撮像す
る場合にクラッド部分を照明するために・発光ダイオー
ドＬＥＤ　（波長＾；任Ｖ）からの可視光又は赤外光を
ビームスゲｌ）ツタＢｓ２介して端面に照射している。

信号処理部ｓｐで自動焦点調節に必要な焦点制御信号が
作らｎる。焦点制御信号に基づき、検査用シングルモー
ドファイバＦの端面と対物レンズとの相対距離が調整さ
れ最適な焦点距離が設定される。自動焦点合わせ後、赤
外線ビジコンＩＶＣで得られたビデオ信号は、信号処理
部ｓｐ内でデジタル信号に変換さｎ、フレームメモリに
書き込まｎ後述する種々の信号処理の後各種構造パラメ
ータに関する情報が得られる。

この発明の検査装置で測定する主なパラメータは、クラ
ツド径、コア径、スポットサイズ径、スポットサイズの
真円度、偏心率、非円率、及びコア内の屈折率分布とそ
の二次元分布等でおるが、こｎらのパラメータに関する
情報は・フレームメモリ全二次元マトリックスと見なし
てソフトウェアによる処理により得ら扛る。すなわち、
検査用ファイバからの出射パターンイメージを撮像し、
パターンの中心會通るライン上の輝度分布から各９７　
ハラメータがめらする。この場合、ツインは水平、垂直
方向のものに限らずあらゆる方向でのフィン上の輝度分
布が処理可能である。測定精度は、マイクロスコープＭ
のレンズ系と撮像管であるビジコンカメラエＶ’Ｃの解
像度で決まｐ１最適設計にてシングルモードファイバの
コア径（約１０μｍ）及びスポットサイズの大きさを０
０１μｍの精度で、又クラッド径を０１μｍ以下の精度
で測定することが可能である。

第２図は、第１図の検査装置の構成を示すグロック図で
ある。レーザダイオード（ＬＤ）（ｉからのレーザ光が
支持治具４によｐ固定さｎた光ファイバ１に導波さｎ、
こｎと対向する様支持治具３により固定さ詐た検査用光
ファイバ１′の一端部でコアにさらに導波されている。

他方、支持治具２により固定さｎたファイバ１′の他端
での端部像が、ビームスグリツタ７、対物レンズ８、結
像レンズ９を介して赤外線ビジコンカメラ１０の光電面
に結像さｎる。この光電面の部分的な「焼け」？防ぎ方
命？延長すると同時に、長期間輝度の直線性ヲ維持させ
る為に・後述するフレームメモリに端面像全撮像する１
）Ｖ−ム周期（赤外線ビジコンカメラ１０が１画面分の
走査を行う時間：約３８　ｍ５ｅｃ　）　タ’／’ｊ　
、マイクロコンピュータシステムＭＣ８内のマイクロコ
ンピュータの制御によりＬＤスイッチング回路１６によ
ってレーザダイオード６が発振させらｎている。発光ダ
イオード５及びビームスプリッタ７は、検査用ファイバ
１１がシングルモードファイバの場合にレーザ光が導波
しないクラッド部分の端面？照明する為に設けらｎてい
る。検査用ファイバ１′がマルチモードファイバの場合
には、レーザダイオード６によるレーザ光の導波は不要
で、ファイバ端面を照明する発光ダイオード５のみが必
要である。

照明さｎたクラッドの像？含むファイバ１１の端部像は
、必要な倍率に応じた対物レンズ８により拡大さｎ、更
に結像レンズ９により赤外線ビジコン１０の光電面に結
像させらｎる。このときの対物レンズ８の切換及び焦点
距離調節は自動的に行わルる様構成さｎている。ビデオ
信号の画像処母結果に基づき最適な焦点距離となる様に
、対物レンズ８又は検査用光ファイバ１′の出口側の支
持治具２がマイクロコンピュータの制御により動かさｎ
る。例えば、対物レンズ８を動かす場合について記述す
る。まず、対物レンズ８は、検査用光ファイバ１′が新
しく取付けられる毎に、マイクロコンピュータの指令に
基づきレンズ系微ａ装置により光ファイバ１１に最も近
い位置まで移動させらｎる。次にその位置でのビデオ信
号を後述するフレームメモリに取り込み、あらかじめ定
め１’）　ｆＬ　ｉフレームメモリ上の特定のエツジの
映像信号の変化率、つまり微係数？マイクロコンピュー
タで演算する。扱う対象となる微係数は主として映像上
の水平おるいは垂直の偏微係数でおる。映像信号の微係
数は、焦点調節に関する情報？含んでおり、同じ場所で
の微係数が最大の点で最適な焦点調節が行わｎたこと？
意味する。この原理に基づき、レンズ系微動装置ＦＤで
徐々に対物レンズ８を移動させて最適な焦点距離が決め
ら扛ている。

映像信号のフレームメモリＦＭへの記録は次の様に行わ
れている。赤外線ビジコンカメラ１０で得らｎたビデオ
信号は、まず広帯域の前置増幅器に変換さｎる。この場
ひ、ＡＤコンバータ１４け１ビデオ信号？直接実時間で
デジタル化する必要がナノ あるため、変換時間が最大でも５０丑士秒以下の並列比
較型などの高速変換に適したＡＤコンバータを使用しな
くてはならない。ＡＤコンバータ１４の変換ビット数は
８ビツトで、そこからのデジタル信号はフレームメモリ
書き込み制御回路ＦＭｗＫ、ｍえらｎる。フレームメモ
リ書キ込み制御回路ＦＭＷは、後述するメモリ制御回路
ＭＣやＣＲＴ表示タイミング生成回路ＤＴとタイミング
オ信すは、同期分離回路１８によって同期信号成分が取
り出され、嘔らに引も水平同期信号に分間さする。得ら
２ｔた各同期信８！−會基に、ＣＲＴ表示タイミ／グ生
成回路ＤＴでは、フレームメモリＦＭのデータ取ｐ込み
タイミングやＣＲＴＫ表示させる表示タイミング？ビジ
コンカメラ１０　カラの映像信号に同期させた形で、フ
レームメモリＦＨちるいはグラフィックメモリＧＭのア
ドレスひ含む表示、取９込みタイミングが逐時発生さｎ
でいるＯまた・メモリｆシ１１却回路ＭＣは、フレーよ
メモリＦＭとグラフィックメモリＧＭの缶き込み／読み
出しのタイミングのｆｊｌｌ　御１ｃ行なっている。

フレームメモリＦ　Ｍは％１０２４ＸＩＱ２４Ｘ８ビッ
ト程度の分解能と階調表現？有しており、１メガバイト
のメモリ容量ケ有する。グラフィックメモリＧＭは、通
常１０２４ｘ１０２４ｘｌビツトの分解能？有しており
、フレームメモリｐ　Ｍが赤外線ビジコンカメラ１０か
らのビデオイメージ紮記憶するのに対し、マイクロコン
ピュータからの１算結果及びメソセージ、コマンド等の
文字を表示するために用いらｎる。フレームメモＩＪＦ
ｌｉＩの内容は、フレームメモリインターフェースＦ　
ＩＩ　工ｆ　通シーＣ：マイクロコンピュータからの読
み書きが可能となっている。一方、フレームメモＵＦＭ
の出力は、ビデオデータ？取り込んでいない状態Ｔは常
に表示モードにあり、ＣＲＴ表示タイミング生成回路に
よフてアナログ信号に変換さｎる。このＤＡコンバータ
５３も、変換速度はＡＤコンバータ１４のと同程度以上
の高速性のものが要求さ汎る。

グラフインクメモリＧＭは、マイクロコンピュータから
のみ読み書きが可能で、グラフィックメモリインターフ
ェースＧＭ工に介してマイクロコオ信号とグラフィック
メモリＧＭからの二鎖ビデオデータは、ＣＲＴ表示制御
口路ＤＣにより単独あるいは軍ね合わせた形でＣＲＴ　
１５の上に表示さｎる。

第２図に示しｆＣ検査装置のシステムでは、上述した構
成回路ブロック及び機能の他に、種々のコマンドや情報
入カケ与えるためのキーボード６６及びキーボードイン
ターフェース６６１−トか、測定結果を印字させる為の
プリンタ６０及びプリンタインターフェース６０’が備
えらｎている。更に必要に応じて・測定データのバック
アップやファイリングなどのため、フロッピーディスク
ＦＤ及ヒフロッピーディスクインターフェースＦＤＩ？
オプションとして備え寸けることができる。また、ホス
トコンピュータＨＣとのデータのやりとりのためＧＰ−
ＩＢインターフェースＧ工も装備可能である。

本システムでは、検査用光ファイバの基本的な構造パラ
メータであるビームスポット径、コアの真円度、コアの
クラッドに対する偏心度などは、マイクロコンピュータ
の制御の下にソフトウェア処理によりめられている。そ
の処理内容については後で詳しく説明がなさ扛るが、こ
こではその概略のみ記述する。まず、フレームメモリＦ
Ｍに取り込ま才した全データについて順次読み出し、輝
度が最大の点がめらツ１．る。その点勿ビームの中心ト
シて、ビームスポットの輝度がガウス分布？してい＾場
合は中心の輝度の１　／　ｅ’の輝度？示す部分？、フ
レームメモリＦＭから順次読み出しでめ、得らｎた閉曲
線からビームスポット径及びその真円度がめらｎる。ま
た、クラッドのエツジが、偏漱係数の極大！ｌｆを有す
る部分の集合としてめら７’Ｌ・さらにこｎから・ビー
ムパターンに対するクラッドの偏心度がめらｎる。さら
に。

屈折率についてはコア内の輝度分布から相対的な屈折率
分布がせる。クラツド径は、発光ダイオード５で）′６
フアイバ１１の端面全体を照射して得らｎるスポットの
輝度分布から測定さｎる。なお。

コアのビームスポットの輝度分布がガウス分布でない場
合は、上記の信号処理より複雑な信号処理により上記の
閉曲線に該当するものがめらｎる。

そうした信号処理はソフトウェア上の処理であるので本
願ではこｎ以上詳し２くは触れない。

次に、第２図に示した検査装置のより詳細なブロック図
を第３図に示す。第３図において、第２図におけるブロ
ックと同一の符号を付しである部分は、第２図における
ものと同一または相当部分を示すものとし、重複する説
明は行わない。

ム、 検査用光ファイバ１′の端面像が、ビーＸスプリッタ７
、対物ｌノノズ８．結像レンズ９からなるレンズ系を介
して赤外線ビジコンカメラ１ｏの充電面で結像され、ビ
デオ信号７２が得られる。この揚台、前述した様に、光
ｍ面の寿命を延長すると同時に長期間輝度の直線性を維
持するため、極く短時間の間だけレーザダイオード（Ｌ
Ｌ））　６を発振させている。これは、ＣＰＵ５６の制
御によりパラレル出力ポート５４が制御信号７７を出し
、この信号によりＬＤ、ＬＥＤスイッチング回路１６が
動作し、レーザダイオード６の発振を制御して行なわれ
ている。

発光ダイオード（ＬＥＤ）　５及びビームスプリッタ７
は、クラッド全体を照明するために設けられており、ク
ラツド径やコアのクラッドに対する偏心度をめる時など
のほか、マルチモードファイバのクラツド径やコア径な
どのパラメータをめることにも利用される。

得られたビデオ信号７２は前置増幅器１３により適当な
ｆｉｌ圧振幅（数ＶＰ−Ｐ　）まで増幅されその出力の
輝度信号７４は高速ビデオＡ、Ｉ）コンバーター４ニょ
ってデジタルビデオ信号７５に変換される。ＡＤコンバ
ータ１４の変換ビット数は通常８ビツトのものが使用さ
れ、１Ｉｉｆ度信号が２５６のステップに量子化さ示レ
ートと同じ周期でサンプリングされ、シリアル入力／パ
ラレル出力のシフトレジスタ２９〜８６に各階を周ビッ
トごとに入力される。さらに、発振回路２５からのシフ
トクロック８６の８周期ごとにラッチクロック７９のエ
ツジでＤフリップフロラプレ （〆ＦＦ）　８７〜４４にラッチされ、フレームメモリ
を構成する８組の８ビツト構成のＲＡＭ１８１〜１３８
の入力データとなる。一方、前置増幅器１Ｂで増幅され
たビデオ信号７４は同期分離回路１８に加えられ、黒レ
ベル以下の複合同期信号が出力として得られる。得られ
た複合同期信号８１は部分され、一方は微分回路２１に
より水平同期信号だけが抽出された微分ハル７８２が出
力され、さらにワンショットマルチバイブレーク２２を
介して規定のパルス幅とタイミングを有するＨリセット
パルス８４が得られる。

また、他方は、積分回路２３によりＶｓｙｎｃ成分だり
が抽出され積分パルヌ信号８８が得られる。これを同様
にワンショットマルチバイフレーク２４により波形成形
を行なってＶリセットパルス８５をイ）１ている。この
実施例では、タイミングが最も簡単になングが生成され
ている。つまり、赤外線ビジコンカメラ１０の出力であ
るビデオ溶号７２とＣＲＴ　１５に表示するためのビデ
オ信号との量器をとることにより、フレームメモリ１３
１〜１３８の書き込みと表示を同じタイミングで行なう
ことができる。さらにこの実施例ではＣＰ　Ｕ　５６か
らのフレームメモリあるいはグラフインクメモリのアク
セスと、ＣＲＴ１５の表示（又は書き込み）のためのア
クセスの競合を防ぐため、ＣＰＵ５６のシステムクロノ
クこラッチクロック７９のタイミングを同一とし、ＣＰ
　Ｕ　５６から見ればサイクルスチールでＣＲＴ１５関
係のアクセスが行なわれている状態を実現している（後
述の第５図参照）。

り８６を出力している。さらに、ドツトカウンタ２６で
１キャラクタ単位（シフトレジスタのロードの周期）に
カウントダウンを行ない、キャラクタクロック９０を得
ている。続いて、１ライン分のカウントをキャラクタカ
ウンタ２７で行ない、同時にブランク信号（図示せず）
、水平周期信号（Ｈｓｙｎｃ）８８を得ている。１フレ
一ム分のカウンタを行なうために設けられているライン
カウンタ２８より同時に垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）　
８９を得ている。これらのカウンタのカウント値は、フ
レームメモリ１８１〜１３８あるいはグラフィックメモ
リ６４の内容の表示あるいは書き込みのためのＣＲＴ表
示アトｌ／ス９８として使用される。ＣＲＴ表示アドレ
ス９８とＣＰＴＪアドレス９６（後述）は、アドレスマ
ルチプレクサ６８により切換えられると同時に、フレー
ムメモリ１３１〜１３８．グラフィックメモリ６４を構
成しているグイナミノクＲＡＭのアドレス端子に加えら
れる時分割のメモリアドレス１３９を生成する。フレー
ムメモリの読み出し／書き込みの制御・アドレスマルチ
プレクサ６８の切換えの制御、またＤＦＦ８７〜４４の
ラッチタイミングの制御、あるいはシフトレジスタ４５
〜５２のロードクロｙりの生成などは、土としてタイミ
ング制御回路５５で行なわれている。

第４図は、第３図のタイミング制、御回路５５及びその
周辺部の回路構成を詳細に表わした回路図で、第５図は
該当する回路部分での信号のタイミング図であるドツト
カウンタ２６のドツトカウンタ出力９２及びシフトクロ
ック８６をもとにして、インバータ２８０とＡＮＤ素子
２００でロードクロック（ＬＣ）８７を作成し、Ｄフリ
ップフロップ２０１でＩ＜　Ａ　Ｓ信号２２４の基本タ
イミングである信号２１６とその反転である信号２１８
が生成される。また、信号２１６をＤフリップフロップ
２０２で遅延し、時分割アドレスを得るための切換信号
Ｓ　Ｗ　２１９を得ている。ドツトカウンタ２６の分周
出力２１５は、そのままＣＰ　Ｕ　５６とＣＲＴ１５関
係のアドレス信号の切換信号ＣＰＵ／ＣＲＴ２１５とし
て利用される。インバータ２０８は、シフトクロック８
６のエツジの極性を逆にするために設けられたものであ
る。メモリ制御信号１０４を構成するそれぞれの信号は
、ゲート２０４〜２１２で作成される。ＡＮＤゲート２
０５はアドレスバス９６の上位アドレスをデコードする
意味で設けられており、正論理あるいは負論理の１アド
レス信号が入力され、フレームメモリ１８１〜１３８の
アドレスを規定する。この実施例では、ＡＮＤゲート２
０５はフレームメモリのＣＰ　Ｕ　５６から見たアドレ
ス領域を決定することになる。ＲＡＳ信号２２４につい
ては、まずゲート２０６でＱｃ信号２１５がＨレベルに
あるとき（すなわちＣＰ　Ｕ　５６の有効期間）のみア
ドレスのデコードを有効とし、Ｑｃ倍信号Ｌレベルの時
は表示あるいは書き込みモードであるのでＲＡＳ信号２
２４が有効になるように、ＯＲゲート２０７で以上の論
理を実現している。

ＯＲゲート２０７の出力２２８とフリップフロップ２０
１のζ出力２１８をＮＡＮＤゲート２０８を介してＲＡ
Ｓ信号２２４が作成される。また、ＣＡＳ信号２２５は
ドツトカウンタ２６のＱ　１１４ＨＭ’　２１４をその
ままインバータ２０９で反転させて、各メモ１月こ常曇
こ加えられる。

ライト信号については、フレームメモリの場合書き込み
動作はこの実施例の場合赤外線ビジコンカメラの画像に
限られるので、ＣＰＵ５６がノｆラレル出力ポート５４
のフレームメモリ取り込み信号９４のビットを書き込む
ことにより、ＮＡＮＤゲート２１２のＷＲ（Ｆ　）信号
２２９が有効となり書き込み動作が行なわれる。グラフ
ィックメモ１ノに関しては、フレームメモリと同様に、
アドレス信号２２６がＡＮＤゲート２１０に加えられ、
ＣＰ　Ｕ３Ｏから見たグラフインクメモリ６４のアドレ
スカメ規定される。グラフィックメモリ６４は、ＣＰＵ
５６で処理された結果をグラフィックや文字で出力する
ためのもので、ＣＰ　Ｕ　５６からの読み出しや書き込
みが可能となっている。以上のほめ）にタイミング制御
回路５５では、ドツトカウンタ２６のＱｃ倍信号そのま
まラッチロック７９、さら船こＣＰＵクロック（図示せ
ず）として使用されてＬ）る。

ビデオＡＤコンバータ１４がら呆ＦＦ１９を介してビデ
オデータ８ｏを各階調ごとに８ビツトのブロックとして
フレームメモリに書き込むことに至るので、メモリのサ
イクルタイムは、ＣＰＵ５６のアクセスを含めてもシフ
トクロックのサイクルにくらべて４倍になるので、アク
セスタイムやサイクルタイムの長いメモリが使用できる
。

ＣＰ　Ｕ　５６からのフレームメモリの読み出しは、８
アドレスバス９６の下位アドレス（Ａｏ　ＡＩ　Ａ２　
）　（具体的には図示せず）により、画面上の８ビ、ト
のうち左から何ドツトか指定する。このことによりリニ
アなアドレスとして画面上のＸ、Ｙ指定が容易になる上
、１回のアクセスで任意の点のアクセスができる。さら
に、選択された８ビツトのデータはスリースティトバッ
ファ５９を介してＣＰＵ５６が読み込むことができる。

グラフィックメモリ６４に関しては、単に入出力にデー
タバッファ６８．スリースティトバッファ６７を介して
行なうことができる。

これらのメモリのＣＲＴによる表示のｔこめ、フレーム
メモリの出力には夫々８ビツトのパラレル→シリアル変
換のシフトレジスタ４５〜５２が設けられており、８ビ
ツトの階調データを逐次出力することができる。そのデ
ータが高速ビテオＤＡコンバータ５３に加えられ、アナ
ログ２５６階調のモノクロ映信信号がイ１４られる。こ
の場合、ＤＡコンバータとしては、セット、リングタイ
ムが数十ナノ秒の高速ビデオＤＡコンバータが必要であ
る。グラフィックメモリ６４の２値イメージについては
、シフトレジスタ６５によってグラフィックメモリ出力
１０１を逐次シフトして出力し、グラフィックメモリビ
デオ信号１０２が得られる。これらのデータとＨｓｙｎ
ｃｌ言号８８及びＶｓｙｎｃ信号８９がビデオ混合回路
２０に加えられ、それにより表示のためのビデオ信号７
６が得られ、ＣＲＴ　１５にデータが表示される。

以上の説明でフレームメモリを中心とした画像取り込み
及びＣＰ　Ｕ　５６のデータ読み込み及びＣＲＴ表示に
ついて一応ふれた。次に焦点距離調整について説明する
。通常検査用光ファイバ１′を光フアイバ支持治具２，
８によって本装置にセットした場合は、はとんど全ての
場合レンズ系の移動により焦点合わせを最適にする必要
がある。このため本検査装置システムでは自動焦点距離
調節機能が内蔵され、常に最適の焦点合わせての画像を
フレームメモリに取り込んだ状態で種々のパラメータが
測定できるようにしである。

本検査装置システムでは一例として、以下に第６図、第
７図を参照して説明する手続で自動焦点調節を行なって
いる。第６図は、レンズ系の移動量とファイバ端面のあ
る位置での輝度微係数との関係を示すグラフで、第７図
は自動焦点調節のフせた状態から開始し、最初はＮとい
う籾いステップで輝度微係数の差が逆転した点をみつけ
、その後は徐々に基本ステップをＡｉ■かくしくＮ＝Ｎ
÷Ｋ。

Ｋ：整数）。ステンピングモータ１２を逆転させて行き
すぎたレンズ系を逆にもどす（Ａ＝−Ａ、）操作をくり
返す。Ｎが最小ステップＮｍ１ｎより小さくなった場合
は、レンズ系の位置は最適な位置（第６図のＦＥ点に該
当）からの最小ステップの誤差以内にあるので自動焦点
調節処理を終了する。

次に、最大輝度微係数をめる処理につき説明する。第８
図（ａ）は、フレームメモリイメージＩＭ上で、自動焦
点調節のための微係数演算の対象となる一次元領域（Ｎ
＝０とＮ＝ＯＮｔＡｘの２点間の直場合の輝度分布Ａ、
Ｂ上の最大輝度微係数が得られる点ａ＋ｂを示すグラフ
である。また、第９図は最大輝度微係数をめるフローチ
ャートである。

この例ではフレームメモリイメージの水平−次元につい
て最大輝度係数をめている。自動焦点調節に依るレンズ
系の移動は、ＣＰＵ５６が、パラレル出力ポート５４に
ステッピングモータ制御信号７８を出力させることによ
り、ステッピングモータドライブ回路１７に信号が加え
られステンピングモータ１２が規定ステップ数だけ回転
し、その結果−軸微動装置１１がスライドしてレンズ系
（対物レンズ８、結集レンズ９．赤外線ビジコンカメラ
１０）を移動させる。

このようにして最適な焦点調節状態でフレームメモリ１
８１〜１３８に取り込まれた画像は、ＲＯＭア ロ２に書き込まれたフに一ムウェアにより主としてＲＡ
　Ｍ　５８内に変数をおいて処理され、結果はパラレル
入出カポ−トロ１に出力され、プリンタ６０に印字され
る。また、これらの指令は、キーボード６６の入力によ
って行なわれパラレル入出カポ−トロ１を介して逆にＣ
Ｐ　Ｕ　５６に伝えられる。

〔トス不全白］ 以上これまで説明をおこなったこの発明に係る九７アイ
パ検査装置は、検査用ファイバからの出射光パターンを
撮像する手段として可視光から１．８μｍの波長の光に
府答する赤外線ビジコンカメラを用いていた。しかしな
がら、検査用ファイバの種類により、壕だ検査対象、目
的に応じて他の、例えば可視光用ビジコン（これは波長
λ＝０８５μｍのレーザ光も撮像可能）といった撮像管
を用いても各種構造−代うメークが測定可能である。ま
た、電荷結合素子（ＣＣＤ）の様な固体撮像素子を用い
ることも可能である。

さらに、シングルモードファイバを検査する際のレーザ
光の波長λ二１．３μｍの波長領域で感度のある単体の
光検出器を用いても同様な効果が得られる。そういった
光検出器を撮像手段に採用した実施例につき、以下に第
１０図から第１５図を参照しつつ説明する、 第１θ図は、単体の光検出器を用いた場合を表わす４シ
算式図である。検査用ファイバの端面で得られるビーム
パターンｐ、Ｐをω像するために、単体の光検出器りを
該端面と平行な面上を所定の走査タイミングで上下左右
（Ｘ、Ｙ方向）に走査させる氾動手段が検査装置に組込
才れている。この場合、　Ｘ、Ｙ方向のいずれを水平走
査方向と選んでもよい。この走査によって出射光・曵タ
ーンが２次元的に撮像され、＠３図の実施例におけるの
と同様な信号ニ 処理の後、目的の検査結果が得られる。この場合のス次
元的な走査タイミング及び光検出ＳＤからのイ１（号の
ｌＩＸ出しクイミングは、第３図におけるＣＰＵのルリ
御によりビジコンの光電面からの映像イｄ号の取出しと
同様な操作で行なわれる。

ｚ１１図目１複数の光検出器１）、Ｄから々る一次元ア
レイを、水平又は垂直の一方向（図ではＹ方向）に検査
用ファイバの端面と平行な面一ヒで、所定の一次元方向
の走査タイミングで走査駆動手段により走査させる場合
の模式図である。ある位置での一次元アレイからの信号
が、所定の信ＪＪ−取出し走査タイミング忙従い信号処
理される。このとき、フレームメモリに対応するデータ
が収容される信号処理タイミングと走査駆動手段による
機械的な走査タイミングとがＣＰＵにより所定の制御プ
ログラム通りに実行される様検査装置が構成されている
。

第１２図は、平面状に配置された複数の光検出器により
出射光パターンを撮像する場合の模式図である。この場
合は、複数の光検出器から成る受光平面がビジコンカメ
ラの受光面に対応することになり、映像信号の取出しに
機械的な走を駆動手段は必要とされず、全て電気的な走
査方法により目的を達成し得る。この実施例において単
体の光検出器を″４１数個用いる代りに電荷結合素子（
ＣＣＤ）のような単体の固体撮像素子を用いることも可
能である。

第１３図は、光検出器に結合されたシングルモード７１
イパｆを検査用光ファイバの出射側の端面近くに配置さ
せ出射光パターンｐ、Ｐを撮像する場合の模式図である
。シングルモードファイバが検査用光ファイバの出射側
の端面に面する端面を受光面と考えれば、第１０図の場
合と同様に出射光パターンを撮像することが可能である
。

第１４図は、複数の光検出器の夫々に結合された′６を
数のシングルモードファイバｆ、ｆから構成される一次
元アレイを用いて出射光パターンを撮像する場合の模式
図である。この場合は第１１図と同様な機緘的、電久的
処理で目的が達成される。上記の一次元アレイは、隣合
う同士のファイバのコア間不随をお互いが光結合しない
程度に接近させたものを用い々いと解像度が上がらない
。

例えば、ファイバ束を製作する際にコア間の距離を約２
０μｍ程度にして一次元アレイを作る。

第１５図は、光検出器に結合されたシングルモードファ
イバを用いて二次元的傾配置されたものを用いた場合の
模式図である。

この場合の信号処理は第１２図の場合に準じて行なわれ
る。第１５図の場合は、第１４図と同様各ファイバのコ
ア間隔を互いに結合がない程度に接近させて［Ｓ２置さ
れたものを製作して用いる必要がある。この実施例は、
従来のイメージファイバに相当するが、実質的にはシン
グルモードファイバのコア部分を利用する検出手段であ
るので精度（解像度）の点でけるかによい結果が得られ
る。

以上説Ｆｙ＋　１．た第１０図から第１５図の実施例の
場合はビジコンカメラを用いた場合に比べて次の特長が
ある。

１）撮像管のような焼付がなく、直線性がよい。

−１１）７アイパイ」光検出器の場合は、上記ｉ）に加
えて、受光面がｌＯ／１ｍ以下と小さく、又隣合う受光
面間隔を２０μｍ以下程以下率さくできるだめ解像度が
撮像管又は従来のＣＣＤを用いた場合よりよくなり、そ
の結果測定精度が向上する。

第１０図から第１５図に示した実施例の場合にも、検査
用ファイバを収換えたり、光学系の対物レンズの倍率を
変えたりする際に焦点合せが必要であるが、第３図の実
施例の場合と同様な構成で自動焦点調節を行なわせるこ
とが出来る。すなわち、端面のパターンイメージを拡大
する光学系を検査用光ファイバの端面に対してＸ次元的
に移動可能な様にして自動焦点調節を行なうが、又ら ｄ検査用光ファイバの出射側の端面を光学系に対してＸ
次元的に移動可能な様にして９１９節する。

〔発明の効果〕

この発ＦＪ］は以」二説明した通り、実際の光伝送時と
同じ状態で光することが出来るという効果がある。また
、ビジコンカメラの１焼付」現象が様カ起らない様に配
慮しであるためその寿命が延びるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

＠１図はこの発明に係る光フアイバ検査装置の一実施例
を示す模式図、＠２図に第１図の検査装置の構成を示す
ブロック図、第３図は第２図に示した検査装置のより詳
細なブロック図、第４１″／１−は＠３図のタイミング
制御回路５５及びその周辺部の回路図、第５図は第４図
の回路の該当する部分の信号のタイミング図、第６図は
レンズ系の移動量とファイバ端而での輝度微係数との関
係を示すグラフ、第７図は自動焦点調節のだめのフロー
チャート、第８図（ａ）はフし・−ムメモリイメージ上
の一次元頭域を表わす図、第８図（ｂ）、第８図（ｃ）
は夫々焦点調節の際は最大輝度微係数が得られる点を示
すグラフ、第９図は最大輝度微係数をめるだめのフロー
チャート、第１０図は撮僅素子として単体の光検出器を
用いた場合の模式図、第１１図は複数の光検出器からな
る一次元アレイを用いた場合の模式図、第１２図は平面
状に装置された複数の光検出器を用いる場合の模式図、
第１３図から第１５図は犬々光検田器に結合されたシン
グルモードファイバを用いる場合の模式図である。 図において ＬＤ・・・・レーデダイオード、ｆ５０・シングルモー
ドファイバ、Ｆ・・・検査用光ファイバ、ＢＳ−・ビー
ムスプリッタ、ＬＥＤ・・・発光ダイオード、Ｍ・・・
マイクロスコープ、ＩＶＣ・・・赤外１ａヒジフンカメ
ラ、Ｓｌ、　Ｓ２・・・　支持治具、ＳＰ・・・信号処
理部、１・・・光フ１イパ、１′・・・検査用光ファイ
バ、７・・・ビームスプ本 路、ＤＴ・・・ＣＲＴ表Ｘタイミング生成回路、ＦＭ・
・・フレームメモリ、Ｆ　Ｍ　Ｗ・・・フレームメモリ
書き込み制御回路、ＭＣ５・・・ＤＣ・・・ＣＲＴ表示
制御回路である。 ”　なお各図中同一符号は同一または相当部分を示すも
の２する。 代理人弁理士　東　島　隆　治 第６図　第７図 第８図（（１） 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）検査用光ファイバの一方の端面を照射するための
   発光ダイオードと、前記端面からの反射像を拡大するた
   めの光学系と、前記光学系からの拡大像を撮像するため
   の撮像手段と、前記撮像手段からの映像信号をデジタル
   信号に変換するためのアナログ／デジタルコンバータと
   、前記デジタル信号を書き込むためのフレームメモリと
   、前記フレームメモリの書き込み動作を制御するフレー
   ムメモリ書き込み制御回路と、前記フレームメモリ内に
   書き込まれたデータを用いて所定の信号処理手順により
   前記拡大像の輝度に関するデータをめる制御プログラム
   を内蔵するマイクロコンピュータとを具備することを特
   徴とする光フアイバ検査装置。 （２）前記検査用光ファイバの他方の端面に設けられ、
   その中を導波するレーザ光を発振させるしＸ過させるた
   めに前記一方の端面近くに設けられたビームスプリッタ
   とを具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の光フアイバ検査装置。 （３）前記撮像手段が赤外線ビジコンカメラであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光
   フアイバ検査装置。 （４）前記撮像手段が半導体光検出器であり、前記半導
   体光検出器を前記一方の端面に平行な平面に沿って所定
   の走査タイミングで上下左右に走査させて前記拡大像を
   撮像する走査駆動手段を具備することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の光フアイバ検査装置
   。 （５）前記撮像手段が半導体光検出器とそれに結合され
   たシングルモードファイバであって、前記シングルモー
   ドファイバの受光面を前記一方の端面に平行な平面に沿
   って所定の走査タイミングで上下左右に走査させて前記
   拡大像を撮像する走査駆動手段を具備することを特徴と
   する特許請求の範四箇１項又は第２項記載の光フアイバ
   検査装置。 （６）前端撮像手段は複数の半導体光検出器から構成さ
   れる一次元アレイ状の撮像手段であって、前記−次元ア
   レイ状の撮像手段をその一次元の方向と垂直な方向に前
   記一方の端面ｌこ平行な平面に沿って所定の走査タイ主
   ングで移動させて前記拡大像を撮像する走査駆動手段を
   具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の光フアイバ検査装置。 （７）前記撮像手段は半導体光検出器とそれに結合され
   たシングルモードファイバの複数の組から構成される一
   次元アレイ状の撮像手段であって、前記−次元アレイ状
   の撮像手段をその一次元の方向と垂直な方向に前記一方
   の端面に平行な平面に沿って所定の走査タイミングで移
   動させて前記拡大像を撮像する走査駆動手段を具備する
   ことを特徴とする特許請求の範囲＠１項又は第２項記載
   の光フアイバ検査装置。 （８）前記撮像手段は複数の半導体光検出器を平面状に
   配置させた撮像手段であって、Ｍｉｌ記拡大像を所定の
   走査タイミングで撮像することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の光フアイバ検査装置。 （９）前記撮像手段は半導体光検出器とそれに結合され
   たシングルモードファイバの複数の組を平面状に配置さ
   せた撮像手段であって、前記拡大像を所定の走査タイミ
   ングで撮像することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の光フアイバ検査装置。 Ｑ０前記拡大像を撮像する際の焦点合わせを自動的に行
   う様８次元的に移動可能に構成された自動焦点調節機構
   を具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の光フアイバ検査装置。 ０】）前記自動焦点調節機構は、前記光学系を前記一方
   の端面に対して３次元的に移動可能に構成されたもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の光
   フアイバ検査装置。 （６）前記自動焦点調節機構は、前記一方の端面を前記
   光学系に対して８次元的（ζ移動可能に構成されたもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の
   光ファイ）＜検査装置。 〔ン人−Ｆ　哨ζ　色　〕