この規格ページの目次
8
C 61300-3-43 : 2012(IEC 61300-3-43 : 2009)
7 計算
7.1 背景レベルの除去
式(4)の微分を計算するときに,雑音を除くためには,カメラの背景レベル(又はノイズレベル)が均一
であることが重要である。背景レベルの均一性は,光源をオフにして像データを取得し,この値を光ファ
イバの像から画素ごとに差し引くことによって改善できる。
7.2 強度分布の重心位置
光ファイバの中心を透過した強度分布を抽出できるように,近視野像の重心を求める。このためには,
垂直重心だけを求めればよい。一般的な方法は次のとおりである。
a) 像のピーク強度の位置座標を見つける。
b) 取得した像データから背景を差し引き,ピーク強度の位置を中心とする画素データの二次元配列Icore
を抽出する。Icoreの第1の添え字は,列番号(y座標)であり,第2の添え字は行番号(x座標)であ
る。暗い画素は,次の計算過程で雑音の原因になるだけのため,可能な限り除くことが望ましい。た
だし,Icoreはコア全体の像を含むものでなければならない。
c) coreを各々の列に沿って強度を合計し,合計の一次元配列のSumrow(i)を求める[式(15)参照]。この操
作を二次元データのy軸への圧縮と呼ぶ。
cols
i=
Sumrow)( i j)
Icore ,( (15)
j=1
d) この一次元配列の要素の合計を計算し,一つのスカラー値を求める[式(16)参照]。これをSumofsums
とする。
rows
Sumofsums= i
Sumrow)( (16)
i=1
e) この一次元配列の各要素とその要素の列番号との積をそれぞれ計算した後にその合計を計算し,一つ
のスカラー値を求める[式(17)参照]。これをSumproductとする。
rows
Sumproduct=
i=
1 i
Sumrow)( i (17)
f) 画素を単位とする重心Centroidは,SumproductをSumofsumsで除して求める[式(18)参照]。
Sumproduct
Centroid= (18)
Sumofsums
g) 重心に最も近い列に沿った強度分布I(i)を抽出し,分析する。
なお,式(12)の条件を満たすカメラを用いた場合,近似による誤差は無視できる。
7.3 強度分布の微分
次に,式(4)によって近視野強度分布を微分する。任意の適切な数値計算手法を適用できるが,
Savitzky-Golay平滑化フィルタを用いるのが望ましい[6]。このフィルタは,データセットの中でスライド
する多項式と効果的に一致し,適合係数から微分を計算する。そのような多項式の一例は,二次式である。
多項式が一致するデータポイントの数,すなわち,適合窓が,必須パラメータである。通常,適合窓を広
くとると,データはより平滑化され,ローパスフィルタに類似した効果が得られる。微分した結果におけ
る雑音レベルと,平滑化によって失われるデータの詳細との間には,トレードオフの関係がある。
7.2で抽出した強度分布は,光ファイバのコアよりも十分広い。しかし,MTFは光ファイバの中心から
コアの端の間だけで定義するものであるから,終点を決める必要がある。次の手順によって,微分データ
から光ファイバの中心位置を決める。
――――― [JIS C 61300-3-43 pdf 11] ―――――
9
C 61300-3-43 : 2012 (IEC 61300-3-43 : 2009)
a) 微分データセットIdiff(i)の最大値に対応する位置と最小値に対応する位置とから,平均の画素位置(Xc)
を算出することによって,光ファイバのおおよその中心を決める。
b) この位置での対称関数Sym(k)の値を,式(19)によって算出する。
k−1 Xc+nsym
Sym(k)= Idiff (i)
k−i+ Idiff (i)
k−i (19)
i=Xc−nsym i=k+1
ここに, nsym : 対称計算のための窓幅。通常,コア半径を画素数で表し
たものと同程度とする。
k : Xc−nsymからXc+nsymまでの範囲の整数値。
c) ym(k)の最小値の最も近くの画素を求める。これが,光ファイバの中心に対応する。
図4に,強度分布の一例について,対称関数の計算結果を示す。対称関数の値が最小となるピクセル番
号をZeroposとして示す。対称性は,Zeroposにおいて最大となる。
図4−対称関数計算によって求めた光ファイバの中心位置
次に,MTFを計算するために,算出した光ファイバの中心で微分データセットを左右二つに分けて,対
応する画素ごとに平均をとる。
確認のために,MTFは微分データセットの左右半分の双方で独立して計算してもよい。求めた二つの曲
線を比較することは,4.3による軸対称性の条件の確認にも有効である。2本の曲線の違いは,例えば,光
ファイバ端面部がきずついたか,ごみが付着した可能性を示す。
7.4 MTFの計算
最後に,画素空間において,式(4)を主モード番号の関数として書き直した式(20)によって,微分dI(r)/dr
をrα−1で除す。
dI(r) 1
MTF(m)= 1
2+ (20)
dr r− m=M
r 2
a
――――― [JIS C 61300-3-43 pdf 12] ―――――
10
C 61300-3-43 : 2012(IEC 61300-3-43 : 2009)
MTFは,正規化して正規化モード番号の関数としてプロットできる。正規化モード番号は,式(21)[式
(5)と同じ。]によって算出する。
2+
m ar
2
= (21)
M
ここで,式(21)の光ファイバのコア半径aを,これに相当する画素数Pixradに置き換える[式(22)参照]。
a
Pixrad= (22)
Calfactor
ここに, Calfactor : 光学系の校正係数(μm/pixel)(5.7参照)。
注記 光ファイバのコア径が不明の場合,コア径はIEC 60793-1-20に規定する手順によって決定して
もよい。
代替法(4.1参照)を用いた場合,6.3で得たリファレンス像は,7.17.3の規定に従い同一の手順で処
理する。MTFは画素空間において,式(7)を主モード番号の関数として書き直した式(23)によって計算する。
dI(r) 1
MTF(m)= (23)
dr dIo (r/) r
m=M
r
2
a
MTFは,正規化して正規化モード番号の関数としてプロットする。正規化モード番号は,式(24)によっ
て算出する。
2
m= ar
(pdf 一覧ページ番号 )
M
ここで,式(24)の光ファイバのコア半径aを,式(22)の定義によって,これに相当する画素数Pixradに
置き換える。
注記 表示する場合に,0.05未満の正規化モード番号のためのデータポイントは,正規化において無
視でき,この領域において1以上の値はプロットしなくてよい。さらに,負の値はプロットか
ら省く。
8 試験報告書
試験報告書には,次の事項を記載しなければならない。
− 試験測定の名称及び日付
− 試験測定方法の根拠となる規格(この規格)
− 供試品である光源及び光パッチコードを一意に識別する記号及び供試品の説明
− 試験測定波長
− 強度分布の微分に用いた適合窓(μm)
− 平均化に用いたフレーム数
− 正規化モードトランスファファンクション(MTF)
− 正規化モードパワー分布(MPD)
必要な場合,次の事項も含める。
− 近視野像(ビットマップ)
――――― [JIS C 61300-3-43 pdf 13] ―――――
11
C 61300-3-43 : 2012 (IEC 61300-3-43 : 2009)
附属書A
(参考)
コアパラメータに対するMTF及びMPDの感度
式(4)によるモード分布の測定は,光ファイバの既知のコア径及び屈折率の分布因子の情報に依存する。
図A.1に,式(4)へ異なるコア直径を代入して求めたMTF及びMPDの結果の例を示す。
図A.1−MTF及びMPD感度のコア直径依存性の例
図A.2に,式(4)へ異なる分布因子αを代入して求めたMTF及びMPDの結果の例を示す。
――――― [JIS C 61300-3-43 pdf 14] ―――――
12
C 61300-3-43 : 2012(IEC 61300-3-43 : 2009)
図A.2−MTF及びMPD感度の分布因子依存性の例
――――― [JIS C 61300-3-43 pdf 15] ―――――
次のページ PDF 16
JIS C 61300-3-43:2012の引用国際規格 ISO 一覧
- IEC 61300-3-43:2009(IDT)
JIS C 61300-3-43:2012の国際規格 ICS 分類一覧
- 33 : 電気通信工学.オーディオ及びビデオ工学 > 33.180 : 光ファイバ通信 > 33.180.20 : 光ファイバ接続装備