JPH0587675A - 光フアイバのきずを自動的に分類する方法 - Google Patents

光フアイバのきずを自動的に分類する方法

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JPH0587675A
JPH0587675A JP4067520A JP6752092A JPH0587675A JP H0587675 A JPH0587675 A JP H0587675A JP 4067520 A JP4067520 A JP 4067520A JP 6752092 A JP6752092 A JP 6752092A JP H0587675 A JPH0587675 A JP H0587675A
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JP
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fiber
flaw
boundary
optical fiber
flaws
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JP4067520A
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English (en)
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Alan M Nakamura
アラン・エム・ナカムラ
Teresa M Silberberg
テレサ・エム・シルバーバーグ
Michael R S Vince
マイケル・アール・エス・ビンス
Theodore Carmely
セオドア・カーメリー
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Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
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Publication date
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    • G01M11/35—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides in which light is transversely coupled into or out of the fibre or waveguide, e.g. using integrating spheres
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、光ファイバのきずを自動的に分類す
るとともに損傷の度合を判断し、迅速かつ低コストおよ
び高精度の自動きず分類方法を提供することを目的とす
る。 【構成】ファイバのきずの周辺部の公称エッジと有効エ
ッジを自動的に判断し、少なくともきずの一部の公称境
界および有効境界との差を判断し、その差にもとずいて
少なくとも暫定的にきずを分類する。境界解析にもとず
いて、分類を行なう場合もある。他の場合には、さらに
自動焦点ビーム解析を行い、さらに場合よっては別の境
界解析を行なって分類を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバのきずを分
類する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバは、光導波コアをクラッドで
覆い、次に有機材料の保護外装で覆ったガラスフィラメ
ントコアを有している。通常”緩衝層”と呼ばれている
外装は、ファイバの製造工程やその取扱により生じる、
破壊屑、不良な添え継ぎ、ネック、切込み、ふくらみ、
気泡、未硬化部および他の不均一性のようなきずを有す
ることが知られている。このようなきずはファイバの引
張強さが優先される応用例の場合致命的となる。そのよ
うな応力の応用例としては、光ファイバ誘導弾の飛行中
におけるファイバのデプロイメントがある。この場合、
ファイバには固有強度に近いレベルの応力が加わる。コ
ーティングに欠陥があるとグラスファイバと機械的に接
触する可能性がある。この結果、ファイバが弱くなり保
証されている機械応力、すなわちファイバの送りだしに
耐えられるだけの十分な応力よりも弱い応力で破壊する
恐れがある。
【０００３】従って、非破壊性を保証するためにはファ
イバの精査が重要である。この検査は、一般にファイバ
の端部にマイクロスコープを取り付け、手動で行なって
いた。しかしながら、ミサイルのファイバの長さは数十
キロメートルであり、手動による検査は適切でない。さ
らに、ハンドリングおよび／または発送した後もファイ
バの品質を厳密に制御するために検査を繰り返さなけれ
ばならない。
【０００４】ファイバのきずを自動的に検出するシステ
ムは、１９９０年５月８日にＷｉｌｂｕｒ Ｍ．Ｂａｉ
ｌｅｙｌ他に発行され、この発明の譲り受け人であるヒ
ューズエアークラフト会社に譲渡された米国特許第４、
９２４、０８７号「光ファイバの緩衝材のきず検出シス
テム」に開示されている。この特許では、ファイバを検
査ステーションに通し、１つ以上のレーザビームをファ
イバ軸に直角に照射する。ファイバ軸に直行する面から
のレーザビームの散乱を自動的に観察し、散乱があれば
緩衝材のきずがあるとみなしている。次にファイバの移
動を停止し、手動できずを検査し、どのような性質のき
ずかを判断するとともに、きずの部分を除去する必要が
あるかどうかを判断する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たシステムでは、きずが検出された場合、手動で精査す
る必要がある。これはコストが高くつくうえ、時間もか
かるという欠点がある。さらに、手動による精査のため
にファイバの移動を停止させると、ファイバの残りの部
分について自動きず検出システムを使用することができ
ない。
【０００６】この発明の目的は光ファイバのきずを自動
的に分類するとともに損傷の度合を判断し、迅速かつ低
コストおよび高精度の自動きず分類方法を提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の分類方法によれば、ファイバのきずの周
辺部の公称エッジと有効エッジを自動的に判断し、少な
くともきずの一部の公称境界および有効境界との差を判
断し、その差にもとずいて少なくとも暫定的にきずを分
類する。境界解析にもとずいて、分類を完了させる場合
もある。他の場合には、さらに自動焦点ビーム解析を行
い、さらに場合よっては別の境界解析を行なって分類を
完了する。
【０００８】
【作用】境界解析は、望ましくは、ファイバを透過する
拡散非干渉光でファイバを後方照射し、きず領域を撮像
し、得られた画像を画素に分解し、画素の輝度にもとず
いて境界条件を判断する。ファイバを撮像しながらファ
イバ軸に対して約１５度乃至３０度の角度でファイバを
前方照射するようにしてもよい。解析の間、焦点ビー
ム、望ましくは、レーザビームはファイバ軸に対して１
５度乃至４５度の角度できずに照射され、その反射は、
焦点ビームを一般にカメラ視線に対して直交させ、ファ
イバ軸に対して６０度以上のカメラ角度（望ましくは直
角に）から観察される。
【０００９】きずが添え継ぎかどうかを判断するため
に、焦点ビーム解析を行なって、ファイバ軸に直交する
１対の離間した表面領域で、他のファイバ表面領域とは
異なる領域の有無を判断する。この解析は、ラプラシア
ンフィルタを通して画像を処理することにより、さらに
有効である。添え継ぎが検出されると、その性質をバッ
ックライト照射による境界解析により判断する。きずが
ファイバの反対側にあるかどうかおよび／またはファイ
バ軸に沿った有効／公称境界差の２次微分値を判断する
ことにより、切込みとファイバのネックとを識別すると
ともに、ふくらみをファイバ表面上の破壊屑と識別す
る。２次微分の値が高ければ切込みまたは破壊屑を示
し、値が低ければネックまたはふくらみを示す。レーザ
解析における反射輝度から異なる種類の破壊屑を識別す
ることができる。焦点ビーム解析において、明領域と暗
領域との間の遷移をカウントすることにより破壊屑と気
泡とを識別可能である。この場合、遷移の数が多ければ
気泡であることを示す。次に、気泡は焦点ビーム解析を
用いてファイバ内の輝点の分散を観察して未硬化の緩衝
部材と識別する。この場合、分散されたスポットは気泡
を、局在化したスポットは未硬化の緩衝部材を示す。レ
ーザ解析および焦点ビーム解析のいずれの場合にも、レ
ーザ照射されたファイバの画素イメージはラプラシアン
フィルタを用いて強調され、しきい値の輝度レベルに対
する各画素の輝度にもとずいて暗画素および明画素に２
値化される。焦点ビーム解析で観察されるスポットの輝
度により内部破壊屑と未硬化の緩衝部材とを識別するこ
とができる。
【００１０】自動きず分類方法を米国特許第４、９２
４、０８７号に開示された自動きず検出方法と組み合わ
せることにより完全な自動プロセスが得られる。１次検
査ステーションによりきずが検出されると、ファイバは
自動的に２次ステーションに送られ、分類解析が行なわ
れる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１および図２は、この発明による光ファイバのき
ずを自動的に分類する方法を実現するシステムを示す。
ステップの順番は種々可変できるが、初めにシステム
は、ファイバにバックライトを照射して境界解析を行
い、次に角度を有した焦点ビームによりさらに解析を行
なう。
【００１２】光ファイバ２は軸方向にカメラ４（図２に
示す）の下を移動し、ファイバの検出されたきずの周辺
部の画像が複数撮像される。カメラ画像はコンピュータ
６に供給され解析が行なわれる。光ファイバ２は、カメ
ラにより画像が撮像される間静止され、次のきずがカメ
ラの視野に入るまで進められる。カメラの視線は６０度
に設定されるが、ファイバ軸に対し約９０度であること
が望ましい。
【００１３】ファイバをはさんでカメラと反対側にバッ
クライト、望ましくは１５０ワット電球のような非干渉
光源８が光ファイバ１０を介して設けられる。電球８と
対向するファイバ１０の端部は拡散体１２を照射する。
拡散体１２はファイバ２をはさんでカメラ４と反対側に
設けられる。拡散体が無い場合、カメラの視野がさまた
げられないようにするために、バックライトファイバ１
０はカメラ軸に対して直線的ではなく、かなりの角度を
持たせてカメラに向ける必要がある。これは、カメラに
より撮像された画像のコントラストを劣化させる。
【００１４】電球８により照射されるもう１つの光ファ
イバ１４により２次光源が設けられる。なお、光ファイ
バ１４は専用の光源により照射するようにしてもよい。
ファイバ１４の発光端部はファイバ２のカメラ４側に配
置されるが、ファイバ軸に対して約１５度乃至３０度
（望ましくは約２２度）の比較的狭い角度でファイバ２
のきず領域に向けられる。この角度できずからの反射ビ
ームがカメラにより撮像される。なお、システムはファ
イバ１０のバックライトだけでも動作するが、ファイバ
１４の角度を持たせたフロント光を同時に用いることに
より画像のコントラストが良くなる。しかし、第２の非
干渉光源１４を使用する場合、ファイバ２の軸に対して
上述した角度範囲に保持することが大切である。そうし
ないと、解析されたファイバのきずに関して正しい情報
が得られなくなる。フロント光としてレーザ光を用いる
こともできるが、この実施例の場合非干渉光が望まし
い。バックライトおよびフロントライトのための光ファ
イバとしては、例えばＤｏｌａｎ Ｊｅｎｎｅｒ会社の
直径１センチメートルの非干渉ビームを発光するファイ
バが適用できる。
【００１５】クラス３Ｂ、５ｍＷ ＨｅＮｅ装置のよう
なレーザ１５がファイバ軸に対して約１５度乃至４５度
（望ましくは２８度）の角度で、一般にはカメラ４の視
線に対して直交する角度からファイバを照射するように
配置される。収束するのであればレーザのかわりに非干
渉光源を用いてもよいが（焦点ビームは平行ビームを含
むものと定義する）、その電力は、望ましいレーザ光源
が３ｍＷ乃至５ｍＷであるのに対し、１００乃至１５０
Ｗのオーダである。レーザの照射は一般にバックライト
とフロントライトの照射とは別個に行なわれるが、一緒
にしたほうがよい場合もある。代表的なファイバの直径
は約２５０ミクロンであるのに対し、レーザビームの直
径は約３ｍｍである。
【００１６】この発明により自動的に分類可能な種々の
きずを図３（ａ）乃至３（ｊ）に示す。これらのきずは
すべて標準の光ファイバ１６に関連して示される。図示
されたきずは以下の通りである。
【００１７】図３（ａ）：外部粒子または破壊屑１８が
ファイバ表面に示される。破壊屑はファイバの境界内の
内部にある場合もある。
【００１８】図３（ｂ）：ファイバの直径が円周方向に
徐々に狭まり、次に徐々に広がり元の直径に戻る、いわ
ゆるネック２０が示される。
【００１９】図３（ｃ）：ファイバの直径が円周方向に
徐々に広がり、次に徐々に縮小して元の直径に戻る、い
わゆるふくらみ２２が示される。
【００２０】図３（ｄ）：切込み２４はファイバ外部表
面の一方側のするどい押し込みである。 種々の添え継
ぎも起こり得る。ファイバの円周は理想的には、添え継
ぎの一方側のファイバから他方側のファイバの添え継ぎ
まで一定でなければならない。添え継ぎは、一般には添
え継ぎの両端でファイバの外周に延伸する一対のたて帯
である。
【００２１】図３（ｅ）：外方向に膨らむふくらみ２６
が示される。ファイバ軸に直交する帯が２８ａおよび２
８ｂにより示される。
【００２２】図３（ｆ）：ネック３０を形成する添え継
ぎが示される。
【００２３】図３（ｇ）：この図では、直径が異なる２
つのファイバ部分３２ａおよび３２ｂが添え継ぎされて
いる。きずは添え継ぎ自身には無いが、添え継ぎにより
結合された光ファイバの選択に誤りがある。
【００２４】図３（ｈ）：図示するように、添え継ぎさ
れた２つのファイバ部分３４ａおよび３４ｂは整合性が
取れていない、すなわち互いにずれている。
【００２５】図３（ｉ）：良い添え継ぎが示されてい
る。良い添え継ぎの部分はファイバ部分と両端が同一直
径であり同軸である。
【００２６】図３（ｊ）：光ファイバの拡大断面が示さ
れる。ファイバは一般に内部ガラスコア３８、外部ガラ
スコア４０、内部緩衝部材層４２、および外部緩衝部材
層４４を有する。気泡４６はファイバ表面を変形させる
ことなく製造過程において内部緩衝部材層および外部緩
衝部材層との間にいれることができる。気泡は、一般に
は、内部緩衝部材と外部緩衝部材の接合部を介して分散
される。
【００２７】ファイバ内の他のきずとしては、例えば緩
衝部材層が未硬化であったり、ファイバ表面に擦りきず
ができたり、ファイバ表面が削り落とされたり、あるい
はファイバ軸に平行な外部緩衝部材層が裂けたファイバ
断面がある。きずの分類はどのような対応策を取るかを
判断する上重要である。例えば、ある種の破壊屑は単に
こすりとることができるが、他の破壊屑は欠陥のあるフ
ァイバ断面を交換する必要がある。また、米国特許第
４、９２４、０８７号の自動きず検出システムは良い添
え継ぎも悪い添え継ぎも検出する。良い添え継ぎはその
まま残し、悪い添え継ぎは、その度合に応じて交換可能
である。この発明において、カメラ視野内には顕著なき
ずが１つだけあると仮定する。
【００２８】きずの分類はファイバのきずの周辺部で撮
像された２つの相補性のカメラ画像により実現される。
第１の画像では、ファイバはバックライト、望ましくは
非干渉光、さらに望ましくは上述した斜めの非干渉フロ
ントライトにより照射される。第２の画像では、ファイ
バは側面から斜めに、望ましくはレーザ光で照射され
る。種々の欠陥がこの２つの画像の典型的な外観により
特徴ずけられる。第１のカメラとして複数台のカメラを
用い、各カメラに対応してそれぞれ光源を設け種々の角
度からファイバを撮像するように構成してもよい。例え
ば、第２の光源とカメラのセットを、上述した第１のセ
ットに対向して、ファイバ軸に対して９０度に設けるよ
うにしてもよい。システムをモジュール構造に設計すれ
ば、さらに多くの欠陥を分類できるようにシステムを簡
単に拡張できる。
【００２９】典型的な解析の初期ステップの概略を示す
フローチャートを図４（ａ）に示す。他の手順でも行な
うことができるが、この実施例で示すアプローチは現時
点では、最も効率が良いと思われる。第１ステップ（ブ
ロック４８）において、ファイバのきずをバックライト
によりカメラで撮像した画像が得られる。この画像は同
時に上述したようにきずの領域にフロントライトを照射
することによりさらに強調した画像を得ることが可能で
ある。次に、画像は、コンピュータ６により画素のアレ
イに分割され、各画素の輝度が個別に評価される。典型
的な画素化の構成を図５に示す。図示するように画素ア
レイ５０はきず（この場合にはネック５４）を含むファ
イバ５２の部分に重ね合わされる。画素アレイは一般に
は公称のファイバ直径の約２倍の幅を有し、ファイバ軸
に平行に約０．５ｍｍ乃至１ｍｍ延在している。５１２
ｘ５１２の画素アレイが一般的である。
【００３０】画素化した画像を用いて、ファイバの公称
境界エッジが評価される（図４（ａ）のブロック５６）
この評価は、行毎に画素のグレイスケール値を加算する
ことにより行なうことができる（ブロック５８）。ファ
イバのエッジは、バックライト／フロントライトを照射
して撮像した画像の場合、ファイバ軸に平行なかなり暗
い帯として写る。従って、暗のピーク値を示す２つの画
素行がきずのいずれかの側の公称ファイバエッジの場所
に相当する。他の方法としては、恐らく精度は落ちる
が、ファイバの仕様により決定される公称ファイバ境界
を予めプログラムするようにしてもよい。
【００３１】解析の次のステップでは、カメラ画像の画
素列がそれぞれコンピュータにより評価され（ブロック
６０）、列毎に上限および下限のファイバ境界を求める
（ブロック６２）有効ファイバ境界、および列毎の分散
が各列の暗画素に相当する。この結果、カラム毎の有効
エッジロケーションが得られコンピュータにより公称フ
ァイバエッジと比較される。有効エッジ境界と公称エッ
ジ境界との差は、一般的な境界計算アルゴリズムにより
計算されファイバ境界が決定される。従って、きずの初
期分類は計算された差が大きいか小さいかにより行なわ
れる。（ブロック６４） 計算された差が大きい場合、一般に、きずは外部の破壊
屑、添え継ぎ、ネック、切込みあるいはふくらみと分類
される。（ブロック６６）差が小さい場合、内部破壊
屑、添え継ぎ、気泡あるいは未硬化の緩衝部材の存在を
示している。（ブロック６８） 差の大きさは、添え継
ぎが存在するかどうかを決定する要因とはならない。な
ぜなら添え継ぎの種類により差が大きくなったり小さく
なったりするからである。添え継ぎかどうかの識別は後
述するレーザ解析により行なわれる。
【００３２】有効ファイバ境界と公称ファイバ境界との
差が”大きい”か否かの判断は経験則にもとずいて行な
われる。比較的多くのきずのあるファイバを使って、計
算された境界差と手動により決定したきずの種類とを比
較することにより、データベースを構築し、それによ
り、特定のシステムにおける、”大きい差”か”小さい
差”かを識別するためのしきい値レベルを得ることがで
きる。同様の経験則を用いて後述するように切込みがネ
ックかを識別するための２次微分値の値が”大きい”
か”小さい”かを分ける境界を決定することができる。
【００３３】有効ファイバ境界と公称ファイバ境界との
差が大きいと判断された場合にきずをさらに解析するた
めのフローチャートを図４（ｂ）に示す。この場合、フ
ァイバ軸に平行な距離に対して差の１次微分の符号を判
断することにより、きずがファイバへの切込みあるいは
ファイバからの突起として特徴ずけられる。（ブロック
７０）切込みは添え継ぎ、切込みあるいはネックを示し
（ブロック７２）、突起は外部破壊屑、添え継ぎ、ある
いはふくらみを示す（ブロック７４）。添え継ぎは切込
みまたは突起あるいはその両方の特徴を持つ。
【００３４】切込みが添え継ぎなのかどうかを判断する
ために、ファイバにレーザビームが照射され（ブロック
７６）、画像をコンピュータを用いて解析し、添え継ぎ
のある１対の離間した暗い垂直領域の有無を判断する
（ブロック７８）。この垂直方向の特徴領域とファイバ
の他の領域とのコントラストを引き立たせるために、イ
ニシャルラプラシアンフィルタルーチンを実行するよう
にコンピュータをプログラムすることが望ましい。ラプ
ラシアンフィルタは、所望の図形の特徴を得るためにコ
ントラストを改善する画像エンハンスメント技術であ
る。全体の画像コントラストを強調するには、図６
（ａ）に示すようなラプラシアンフィルタマトリクスを
用いる。図示したフィルタは３ｘ３の画素マトリクスで
あり、カメラ画像に対して画素単位でつくられた画素マ
トリクス５０の一部に重ね合わされる。従って、３ｘ３
フィルタがマトリクス５０の３ｘ３画素部に重ね合わさ
れる。マトリクス５０内の各重ね合わされた画素の輝度
レベルは図６（ａ）の種々の画素ロケーションに与えら
れた大きさだけ増幅される。特定の増幅係数は、例示に
すぎず、種々変更可能である。しかしながら、均一なコ
ントラストで画像を強調するには、増幅パターンはフィ
ルタマトリクス内で対称でなければならない。次に、こ
のフィルタマトリクスを画素マトリクス５０内の連続す
る隣接セクションに移動し、各画素毎にコントラストの
強調を行い、マトリクス５０全体をカバーするまで行な
われる。
【００３５】画素マトリクス５０の縦方向の特徴のみを
強調するには、図６（ｂ）に示すようなフィルタを用い
る。このフィルタを用いると、縦方向の特徴の輝度が周
囲の画素に対して増大し、縦方向の物体のコントラスト
が強調される。このフィルタを画素マトリク５０の全体
に、順次セクション毎に移動させながら、あてはめる
と、画像の縦方向の特徴と背景とのコントラストが非常
に高くなる。このように、添え継ぎに関係する特徴的な
縦方向の領域の有無が判断できる。
【００３６】きずは添え継ぎであると判断すると（ブロ
ック８０）、システムを自動的に図４（ａ）に示すよう
な境界決定モードに戻るようにコンピュータがプログラ
ムされている。この境界決定モードでは、ファイバは上
述したように非干渉光を用いたバックライトにより照射
され（望ましくはフロントライトによっても照射さ
れ）、有効ファイバ境界および公称ファイバ境界の差が
決定される。（ブロック８２）この２次境界チェックに
より、添え継ぎがふくらみ（図３（ｅ））かネック（図
３（ｆ））か、添え継ぎにより結合されるファイバセク
ションの直径の差か（図３（ｇ））、添え継ぎにより結
合されるセクション間の不整合か（図３（ｈ））が判断
可能である。これらの条件のいずれかが存在する場合
（ブロック８４）、きずの程度が交換を必要とするもの
かどうか判断する。他方、境界チェックの結果、添え継
ぎの一方側のファイバから添え継ぎを通って、添え継ぎ
の他方側のファイバまで一貫した直径であれば、良い添
え継ぎであると判断し、（ブロック８６）修復作業は必
要としない。
【００３７】ファイバ表面の１対の縦方向の領域がレー
ザ解析により得られなかった場合、きずはネックまたは
切込みと判断される。（ブロック８８）２つの異なる解
析を用いてこれらのきずを識別することができる。第１
の方法では、（バックライト／フロントライト画像から
判断される）ファイバ境界がコンピュータにより評価さ
れ、切込みがファイバの両側に存在するかどうか判断さ
れる。（ブロック９０）存在すれば、ネック（ブロック
９２）と判断し、存在しなければ切込みと判断する。
（ブロック９４） 第２の方法では、ファイバ軸に平行な距離に対する切込
みの２次微分を計算し、この計算は画素化されたバック
ライト画像にもとずいてコンピュータにより再度行なわ
れる。（ブロック９６）切込みの２次微分値はネックの
それよりも実質的に大きいことが観察された。従って、
計算された２次微分値が大きければきずは切込みである
と判断し（ブロック９８）、小さければネックであると
判断する。（ブロック１００）２次微分値の”大き
い”、”小さい”を区分けするしきい値レベルは上述し
たように経験則により決定される。
【００３８】いま、非干渉光を用いたバックライト解析
により、きずは、外部破壊屑、添え継ぎ、あるいはふく
らみである突起であると仮定する（ブロック７４）。こ
の場合、レーザ光を用いて再度解析を行い、きずが添え
継ぎであるかどうか判断する。（ブロック１０２）切込
みの場合のように、１対の離間した縦方向の領域が検査
される。（ブロック７６、７８）このような縦方向の領
域が発見されれば、切込みの場合と同じ添え継ぎルーチ
ン（ブロック１０４）が実行され添え継ぎの性質が判断
される。（ブロック８０ー８６） 添え継ぎでなければ、突起は破壊屑またはふくらみのい
ずれかと判断される（ブロック１０６）。この２種類の
きずを判断するために、切込みとネックとを識別するた
めに用いたと同様の２つのルーチンが利用される。これ
らのルーチンは、バックライト（望ましくはフロントラ
イトの両方）から得られた画像に対して実行される。フ
ァイバの両側に突起がある場合（ブロック１０８）は、
ふくらみと判断され（ブロック１１０）、ファイバの片
側にのみ突起がある場合、破壊屑と判断される。（ブロ
ック１２）ファイバ軸に平行な距離に対する突起の２次
微分値（ブロック１１４）が大きい場合、破壊屑（ブロ
ック１１２）を示し、小さい場合、ふくらみ（ブロック
１１６）を示す。これらの解析のいずれかまたは両方が
行なわれ、きずが破壊屑である場合、レーザを照射して
さらに解析を行い、破壊屑の種類を判断する。この解析
では、ファイバがレーザビームで照射され、得られたカ
メラ画像が解析される。破壊屑に対応する画像の部分が
レーザにより光非常に明るくなれば（ブロック１１８）
硬い破壊屑であると判断し、レーザビームにより破壊屑
が現われなければ、柔らかい粒子と判断される。（ブロ
ック１１２）。このようにして破壊屑の種類はさらに特
徴ずけられ、埋め込まれたごみか、炭素表面材か、リン
トかなどの識別が行なわれる。内部破壊屑の可能性もあ
るので、ファイバはさらに以下に述べるように解析され
る。
【００３９】いま、初期境界差解析によりきずが内部破
壊屑、添え継ぎ、あるいは未硬化の緩衝材のいずれかで
あると判断された場合について考える（ブロック６
８）。この解析のフローチャートを図４（ｃ）に示す。
まず、きずが添え継ぎかどうか判断する。（ブロック１
０２）きずが添え継ぎである場合、同じ添え継ぎルーチ
ン（ブロック８０ー８６、１０４）が上述したように実
行され、添え継ぎの性質が特徴ずけられる。添え継ぎで
ないと判断した場合、きずは内部破壊屑、ふくらみ、あ
るいは未硬化の緩衝材のいずれかと判断できる。（ブロ
ック１２４）図４（ｃ）に示す特定のシーケンスの次の
ステップでは、レーザ照射によるファイバに現われる輝
点の数をカウントする。カウント値が大きければふくら
みと合致し、小さければ内部破壊屑と合致する。未硬化
の緩衝材はカウント値が大きい場合、小さい場合のいず
れにも存在する。カウントを行なうには、レーザ照射さ
れた画像が完全に黒レベルと白レベルの輝度に２値化さ
れ、両者の間にグレイスケールは存在しない。これは、
画像内の各画素の輝度がしきい値レベルより大きいか小
さいかを判断し、しきい値レベルより大きい画素を白レ
ベルとみなし、小さい画素を黒レベルと判断する。２値
化の前に全体の画像コントラストを強調するために、レ
ーザ照射された画像を図６（ａ）に示すようなラプラシ
アンフィルタを用いてコンピュータで処理しておくこと
が望ましい。ラプラシアンフィルタと２値化処理により
（ブロック１２６）白レベル（画像の輝点に相当）の画
素と黒レベルの画素とからなる画素マトリクスが得られ
る。
【００４０】輝点をカウントするためには、各行の画素
がコンピュータにより解析され各行毎に黒から白に変化
した数と白から黒に変化した数がカウントされる。黒か
ら白への変化と白から黒への変化の対が１つの輝点に相
当する。画素の行数が多い場合、例えば１００のオーダ
の場合、このようにして解析が行なわれファイバ内の変
化数（輝点数）が得られる。
【００４１】２値化の前に”輝点”画素を他の画素と識
別するためのしきい値レベル初期判断を行なうために、
各輝点レベルの画素数とグレイスケールの輝点とを関係
ずけたヒストグラムをコンピュータにより発生すること
ができる。このヒストグラムを図７に例示する。輝点が
存在する場合には、ヒストグラムは典型的に２つのピー
クを有する、すなわち、背景輝点レベル１３０に１つ
と、さらに高い輝点レベル１３２に１つである。輝点画
素を背景と識別するためのしきい値レベル１３４は、殆
どあるいは１つの画素も持たない２つのピーク値の間の
輝点レベルに割り当てられる。このしきい値レベルは簡
単には２つのピークレベルの平均値を取ればよい。
【００４２】変化数が多い場合には、気泡あるいは未硬
化の緩衝材（ブロック１３６）が存在すると判断され
る。これらの２つのきずは、レーザ照射により輝点の空
間分布を解析することにより識別される。（ブロック１
３８）変化数を判断したときと同じレーザ画像をこの目
的のためにも使用可能である。輝点が外部の緩衝層の全
体にわたって、多くの小さな領域に規則的に分布してい
れば、気泡が有ることを示している。（ブロック１４
０）輝点の分布がかたよっていれば、すなわち一般的に
は、いずれかの側に同様の領域に大きな縦の塊があれば
未硬化の緩衝材と判断する。（ブロック１４２） 内部破壊屑を未硬化の緩衝材と識別するためには（ブロ
ック１４４）、きず周辺部のファイバのカメラ画像をレ
ーザ照射により再度得る。この画像はコンピュータによ
り評価され、認識された変化に対応するスポットが明る
いか暗いか判断される。（ブロック１４６）明るい場合
には、未硬化の緩衝材を示している（ブロック１４
２）。また、背景より暗ければ、内部破壊屑を示してい
る。（ブロック１４８） このようにして多くの異なる種類のファイバのきずを迅
速に認識し、特徴ずけることができる。また、必要に応
じてさらに多くの種類のきずを識別するようにコンピュ
ータをプログラムすることができる。例えば、擦きずは
いくつかの、延伸した、たて方向の、中間輝度の領域と
して特徴ずけられ、他方外部緩衝材の裂け目は、カメラ
画像の実質的な像の全体に伸張する明確な水平領域によ
り特徴ずけられる。この自動化システムは、従来の手動
検査法を改善するものである。
【００４３】光ファイバのきずを検出し特徴ずけるシス
テムのブロック図を図８に示す。光ファイバ２は送りだ
しリール１５０と巻取りリール１５２との間を移動す
る。送りだしリール１５０と巻取りリール１５２とはそ
れぞれモータ１５４、１５６により回転される。１次検
査ステーション１５８ではファイバの欠陥は検出される
が、特徴ずけられない。このステーションとしては例え
ば、米国特許第４、９２４、０８７号に記載された自動
きず検出システムが望ましい。レーザ１６０は一方側か
らファイバに直交するようにビームを当てる。ファイバ
の他方側の検出器１６２のレーザパターンはきずの有無
を示す。きずが検出されると、信号がモータ制御回路１
６４に伝達されて、きずが第２検査ステーション１６６
に到達したときにファイバを停止させる。そこで、ファ
イバは最初にバックライトが照射され、その画像がカメ
ラ４からコンピュータ６に送られ、ファイバ境界が計算
される。（ブロック１６８）コンピュータはレーザ検査
モードとなり（ブロック１７０）、さらに必要に応じて
次の非干渉光検査モードとなり（ブロック１７２）、上
述したように、きずの特徴ずけを行なう。コンピュータ
からの信号は制御回路１７４に送られ非干渉光源および
レーザ光源を制御する。自動きず分類方法が完了する
と、きずは削り取られてファイバ両端が添え継ぎされる
か、きずが除去するほどのものでない場合には、ファイ
バの移動を再開する。後者の場合、コンピュータは信号
をライン１７６を介してモータ制御回路１６４に送りリ
ールの回転を再開する。
【００４４】以上、この発明の一例を示したが、当業者
には種々の変形例および他の実施例が可能である。その
ような種々の変形例および実施例は、添付したクレーム
に規定される発明の範囲から逸脱することなく実施でき
る。
【００４５】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
光ファイバのきずを自動的に分類するとともに損傷の度
合を判断し、迅速かつ低コストおよび高精度の自動きず
分類方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る光ファイバの自動きず
分類方法を実現するためのシステムの簡略化した平面
図。
【図２】図１のシステムの正面拡大図。
【図３】この発明により自動的に分類可能な光ファイバ
のきずの種類を示す図。
【図４】この発明を実現する分類ルーチンのフローチャ
ート。
【図５】この発明の好適実施例において使用される画素
解析の図。
【図６】全体および垂直方向の画像の特徴を強調するた
めにこの発明により使用されるラプラシアンフィルタの
動作を示す番号表。
【図７】この発明により採用される輝度しきい値化動作
を示すグラフ。
【図８】自動きず検出システムと組み合わせられる自動
ファイバきず分類システムのブロック図。
【符号の説明】
２・・・ファイバ、４・・・カメラ、６・・・コンピュ
ータ、８・・・電球 １０、１４・・・ファイバ、１２・・・拡散体、１６・
・・光ファイバ、１８・・・外部粒子または破壊屑、２
０・・・ネック、２２・・・ふくらみ ２４・・・切込み、２６・・・添え継ぎ、２８ａ、２８
ｂファイバ軸、３２ａ、３２ｂ、３４ａ３４ｂ・・・フ
ァイバ部、３８・・・内部ガラスコア、４０・・・外部
ガラスコア、４２・・・内部緩衝部材、４４・・・外部
緩衝部材、４６・・・気泡、５０・・・画素マトリク
ス、５４・・・ネック、１３０、１３２・・・ピーク、
１５０・・・取りだしリール、１５２・・・巻取りリー
ル、１５４、１５６・・・モータ、１５８・・・１次ス
テーション、１６０・・・レーザ、１６２・・・検出器
、１６４・・・モータ制御回路、１６６・・・２次検
査ステーション、１７４・・・光制御回路
フロントページの続き (72)発明者 テレサ・エム・シルバーバーグ アメリカ合衆国、カリフオルニア州 91301、アグーラ、イー・スモーク・ツリ ー 6652 (72)発明者 マイケル・アール・エス・ビンス アメリカ合衆国、カリフオルニア州 91360、サウザンド・オークス、ラドクリ フ・ロード 3141 (72)発明者 セオドア・カーメリー アメリカ合衆国、カリフオルニア州 91401、バン・ニユイス、ウエデイングト ン・ストリート 14139

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ファイバのきずの周辺部の公称境界を決
    定するステップと；ファイバのきずの周辺部の有効境界
    を決定するステップと；きずの少なくとも一部の公称境
    界と有効境界との差を決定するステップと；および前記
    差にもとずいてきずを分類するステップとから成ること
    を特徴とする光ファイバのきずを自動的に分類する方
    法。
  2. 【請求項２】 前記公称境界の決定、有効境界の決定、
    および公称境界と有効境界との差の決定は、ファイバの
    傷の周辺部の画像を得、この画像を画素として表現し、
    画素の輝度にもとずいて行なうことを特徴とする請求項
    １に記載の光ファイバのきずを自動的に分類する方法。
  3. 【請求項３】 前記ファイバのきずの周辺部には、バッ
    クライトにより光があてられ、バックライト光による画
    像を得、その画像により前記公称境界、有効境界および
    公称境界と有効境界の差の決定を行なうことを特徴とす
    る請求項１に記載の光ファイバのきずを自動的に分類す
    る方法。
  4. 【請求項４】 前記きずに焦点光ビームを照射し、キズ
    の周辺部からの焦点ビーム反射パターンを観察すること
    によりきずをさらに分類することを特徴とする請求項１
    に記載の光ファイバのきずを自動的に分類する方法。
  5. 【請求項５】 一般にファイバ軸に直交する、１対の離
    間したファイバ表面領域であり、残りのファイバ表面領
    域とは異なるファイバ表面領域の有無を観察することに
    より、きずが添え継ぎかどうかを決定するステップをさ
    らに有したことを特徴とする請求項１に記載の光ファイ
    バのきずを自動的に分類する方法。
  6. 【請求項６】 前記きずがファイバへの押し込みである
    ことを示す差の場合、前記押し込みがファイバの反対側
    にも存在するかどうかを判断することにより切込みとフ
    ァイバのネックとを区別することを特徴とする請求項１
    に記載の光ファイバのきずを自動的に分類する方法。
  7. 【請求項７】 前記きずがファイバからの突起であるこ
    とを示す差の場合、前記突起がファイバの反対側にもあ
    るかどうかを判断してファイバのふくらみと破壊屑とを
    区別することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ
    のきずを自動的に分類する方法。
  8. 【請求項８】 前記きずがファイバの破壊屑を示す差の
    場合、ファイバの破壊屑周辺部に焦点ビームを照射し、
    焦点光の反射の輝度を観察することにより種類の異なる
    破壊屑を識別することを特徴とする請求項１に記載の光
    ファイバのきずを自動的に分類する方法。
  9. 【請求項９】 前記きずがファイバの破壊屑または気泡
    示す差の場合、きずの周辺部に焦点ビームを照射し、一
    般に、ファイバ軸に平行な複数の痕跡に沿って反射され
    た焦点ビーム光の明領域と暗領域の遷移を観察し、遷移
    数が多い場合に気泡と判断することにより、破壊屑と気
    泡を区別することを特徴とする請求項１に記載の光ファ
    イバのきずを自動的に分類する方法。
  10. 【請求項１０】 コアが緩衝部材により覆われ、気泡ま
    たは未硬化の緩衝部材と分類されたきずを有するファイ
    バの場合、前記きずに焦点光ビームを照射し、きずから
    反射される焦点ビーム光の輝点を観察し、輝点がファイ
    バ内に分散されている場合に気泡と判断し、局在化され
    ている場合に未硬化の緩衝部材であると判断することに
    より気泡と未硬化の緩衝部材とを区別することを特徴と
    する請求項１に記載の光ファイバのきずを自動的に分類
    する方法。
  11. 【請求項１１】 コアが緩衝部材により覆われ、破壊屑
    または未硬化の緩衝部材と分類されたきずを有するファ
    イバの場合、前記きずに焦点光ビームを照射し、きずか
    ら反射される焦点ビーム光のスポットを観察し、スポッ
    トが暗い場合に破壊屑と判断し、明るい場合に未硬化の
    緩衝部材であると判断することにより破壊屑と未硬化の
    緩衝部材とを区別することを特徴とする請求項１に記載
    の光ファイバのきずを自動的に分類する方法。
  12. 【請求項１２】 前記公称境界を決定するステップの前
    に、前記ファイバのきずの位置を検出するステップをさ
    らに有したことを特徴とする請求項１に記載の光ファイ
    バのきずを自動的に分類する方法。
  13. 【請求項１３】 前記きずの位置は１次ステーションに
    より検出され、前記各決定手段および分類手段は２次ス
    テーションにより行なわれ、前記きずを検出すると、フ
    ァイバを移動してきずの位置が１次ステーションから２
    次ステーションにくるようにし、その後のステップを行
    なうようにしたことを特徴とする請求項１２に記載の光
    ファイバのきずを自動的に分類する方法。
  14. 【請求項１４】 第１角度からの光が前記ファイバを透
    過し、第２角度からの光が前記ファイバから反射され、
    前記透過光および反射光の像を得、得られた画像にもと
    ずいて、前記公称境界、有効境界およびそれらの差の決
    定を行なうことを特徴とする請求項１に記載の光ファイ
    バのきずを自動的に分類する方法。
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