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特開2024-43992ＯＦＤＲシステム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024043992

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】ＯＦＤＲシステム

(51)【国際特許分類】

G01S 17/36 20060101AFI20240326BHJP

G01M 11/00 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

G01S17/36

G01M11/00 U

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022149276

(22)【出願日】2022-09-20

(71)【出願人】

【識別番号】000000572

【氏名又は名称】アンリツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中真理

(74)【代理人】

【識別番号】100163876

【弁理士】

【氏名又は名称】上藤哲嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下勝博

(74)【代理人】

【識別番号】100187045

【弁理士】

【氏名又は名称】梅澤奈菜

(72)【発明者】

【氏名】斉藤崇記

【テーマコード（参考）】

2G086

5J084

【Ｆターム（参考）】

2G086DD05

5J084AA05

5J084AD02

5J084BA22

5J084BB14

5J084BB21

5J084BB31

5J084CA19

5J084CA48

5J084CA49

5J084CA52

5J084DA08

5J084DA09

5J084EA13

(57)【要約】

【課題】本開示は、反射ピークに含まれる波長掃引光の位相変位成分を抑圧することを目的とする。
【解決手段】本開示は、ＯＦＤＲを用いて測定された測定干渉信号における、予め定められた距離Ｌ_ｐでの波長掃引光の位相変位量δＰを測定し、測定した位相変位量δＰを用いて、距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰ_Ｌｚを算出し、距離Ｌ_ｚでの位相変位量を用いて、距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚを算出し、距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚを等しい位相で分割するサンプリング位置ｎｉでの測定干渉信号Ｓの値を算出し、算出した測定干渉信号Ｓの値を高速フーリエ変換することで、距離Ｌ_ｚでのＯＦＤＲスペクトラムを算出する、装置である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＯＦＤＲ（ＯｐｔｉｃａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定された測定干渉信号における、予め定められた距離Ｌ_ｐでの波長掃引光の位相変位量δＰを測定し、
測定した位相変位量δＰを用いて、距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰ_Ｌｚを算出し、
距離Ｌ_ｚでの位相変位量を用いて、距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚを算出し、
距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚを等しい位相で分割するサンプリング位置ｎｉでの測定干渉信号Ｓの値を算出し、
算出した測定干渉信号Ｓの値を高速フーリエ変換することで、距離Ｌ_ｚでのＯＦＤＲスペクトラムを算出する、
装置。

【請求項2】

波長掃引光を出射する波長掃引光源と、
波長掃引光を用いて、一定の遅延長Ｌ_Ｒに対応する基準干渉信号を生成する基準干渉計と、
波長掃引光を測定対象物に照射し、前記測定対象物で反射又は散乱された信号光を参照光と合波することで、前記測定干渉信号を測定する測定干渉計と、
前記基準干渉信号で定められるタイミングで、前記測定干渉信号をサンプリングするＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器からの前記測定干渉信号が入力され、距離Ｌ_ｚでのＯＦＤＲスペクトラムを算出するデータ処理部と、
を備える請求項１に記載の装置。

【請求項3】

予め定められた遅延長Ｌ_ｐを有する位相検出干渉計を備え、
前記位相検出干渉計で得られた位相干渉信号を用いて、前記位相変位量δＰを測定する、
請求項２に記載の装置。

【請求項4】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＯＦＤＲシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

光反射測定方法の一つとして、光周波数領域リフレクトメトリ測定方法（ＯＦＤＲ：ＯｐｔｉｃａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）が用いられている（例えば、特許文献１を参照。）。ＯＦＤＲでは、波長掃引光源から出射される波長掃引光を２分岐し、測定対象物で反射乱された信号光と一方の参照光との干渉により生じる測定干渉信号を解析し、測定対象物による反射ピークを特定することで、測定対象物までの距離を測定する。

【0003】

測定対象物までの距離が波長掃引光源のコヒーレンス長の１／２を超えると、信号光と参照光との干渉性が低下し、その結果位相ノイズが大きくなり、ビート信号のスペクトル幅が広がる。特許文献１では、測定干渉信号とは別に基準干渉信号を生成し、この基準干渉信号を用いて波長掃引光の位相変位量を算出し、補正する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４９１７６４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

基準干渉信号を用いて、測定干渉信号に重畳される波長掃引光の位相変位の影響を、厳密に補正できるのは、波長掃引光源から基準干渉計を通ってＡＤ変換器に入力されるまでの時間と、波長掃引光源から測定干渉計を通ってＡＤ変換器に入力されるまでの時間とが同じ場合のみであり、この時間同士に差があると、波長掃引光の位相変位を補正できず、測定干渉信号のスペクトラム上に波長掃引光の位相変位成分が重畳されてしまう。そのため、測定干渉信号のスペクトラム上の測定対象物による反射ピークの幅が広がる、或いは反射ピークに側帯波が出現するなどし、測定対象物までの距離を検出する精度が低下していた。

【0006】

本開示は、反射ピークに含まれる波長掃引光の位相変位成分を抑圧することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の装置は、
波長掃引光を出射する波長掃引光源（１１）と、
波長掃引光を用いて、一定の遅延長Ｌ_Ｒに対応する基準干渉信号を生成する基準干渉計（１４）と、
波長掃引光を測定対象物に照射し、前記測定対象物で反射又は散乱された信号光を参照光と合波することで、前記測定干渉信号を測定する測定干渉計（１３）と、
前記基準干渉信号で定められるタイミングで、前記測定干渉信号をサンプリングするＡＤ変換器（１６）と、
前記ＡＤ変換器からの前記測定干渉信号が入力され、前記測定干渉信号のＯＦＤＲスペクトラムを算出するデータ処理部（１７）と、
を備える。

【0008】

本開示の装置及び方法では、データ処理部が、
ＯＦＤＲを用いて測定された測定干渉信号における、予め定められた距離Ｌ_ｐでの波長掃引光の位相変位量δＰを測定し、
測定した位相変位量δＰを用いて、距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰ_Ｌｚを算出し、
距離Ｌ_ｚでの位相変位量を用いて、距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚを算出し、
距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚを等しい位相で分割するサンプリング位置ｎｉでの測定干渉信号Ｓの値を算出し、
算出した測定干渉信号Ｓの値を高速フーリエ変換することで、距離Ｌ_ｚでのＯＦＤＲスペクトラムを算出する。

【0009】

本開示の装置は、予め定められた遅延長Ｌ_ｐを有する位相検出干渉計（１５）を備え、
前記位相検出干渉計で得られた位相干渉信号を用いて、前記位相変位量δＰを測定してもよい。

【0010】

なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、測定対象物の距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰ_Ｌｚを算出し、これを用いて距離Ｌ_ｚでの測定干渉信号Ｓの値を算出する。このため、本開示は、測定対象物の距離Ｌ_ｚでの反射ピークに含まれる波長掃引光の位相変位成分を抑圧することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ＯＦＤＲシステムの一例を示す。

【図2】測定干渉信号Ｓの一例を示す。

【図3】本開示の本実施形態に係るＯＦＤＲシステムの一例を示す。

【図4】ステップＳ０１において測定されるＯＦＤＲスペクトラムの一例を示す。

【図5】本開示に係るＯＦＤＲスペクトラムの一例を示す。

【図6】本開示に係るＯＦＤＲスペクトラム測定方法の一例を示す。

【図7】ステップＳ０２において生成されるＯＦＤＲスペクトラムの一例を示す。

【図8】ステップＳ０２において生成される位相干渉信号の一例を示す。

【図9】ステップＳ０３において算出されるデータ番号ｎごとの位相Φの一例を示す。

【図10】連続位相θの一例を示す。

【図11】連続位相θとその線形成分の一例を示す。

【図12】距離Ｌ_ｐでの位相変位量δＰの一例を示す。

【図13】位相変位成分を抑圧する補正係数Ｋ_ｐの距離依存性の一例を示す。

【図14】距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰ_Ｌｚの一例を示す。

【図15】距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚの一例を示す。

【図16】連続位相θ_ＬｚをＮ等分割するサンプリング位置ｎｉの算出例を示す。

【図17】サンプリング位置ｎｉに対応する出力値Ｖの一例を示す。

【図18】サンプリング位置ｎｉに対応する出力値Ｖの算出例を示す。

【図19】本開示に係るＯＦＤＲスペクトラムの一例を示す。

【図20】ＯＦＤＲスペクトラムの比較例を示す。

【図21】ＯＦＤＲスペクトラムの実施例を示す。

【図22】本開示に係るＯＦＤＲスペクトラムの一例を示す。

【図23】本開示に係るＯＦＤＲスペクトラムの一例を示す。

【図24】本開示に係るＯＦＤＲスペクトラムの一例を示す。

【図25】本開示の本実施形態に係るＯＦＤＲシステムの一例を示す。

【図26】ＡＤ変換器からの出力信号の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

【0014】

（第１の実施形態）
図１に、ＯＦＤＲシステムの一例を示す。本実施形態のＯＦＤＲシステムは、ハードウェアリニアライズ法を用いて、測定干渉信号Ｓをサンプリングする。例えば、ＯＦＤＲシステムは、波長掃引光源１１、測定干渉計１３、基準干渉計１４、ＡＤ変換器１６、データ処理部１７を備える。

【0015】

波長掃引光源１１から出射される波長掃引光はカプラ１２で基準干渉計１４及び測定干渉計１３に分岐される。基準干渉計１４は、波長掃引光を用いて、一定の遅延長Ｌ_Ｒに対応する基準干渉信号を生成し、出力する。測定干渉計１３は、波長掃引光を測定対象物１００に照射し、測定対象物１００で反射又は散乱された信号光と参照光を合波した測定干渉信号を出力する。

【0016】

ＡＤ変換器１６は、基準干渉計１４からの基準干渉信号をクロックに用いて、測定干渉信号Ｓをサンプリングする。データ処理部１７は、ＡＤ変換器１６からの測定干渉信号を解析する。

【0017】

本実施形態では、一定の遅延長Ｌ_Ｒに対応する基準干渉信号で測定干渉信号Ｓがサンプリングされる。このため、波長掃引光の光周波数と時間の関係が非線形であっても、その非線形性をキャンセルできる。

【0018】

基準干渉計１４の構成は任意であるが、例えば、波長掃引光をカプラ４１で分岐し、分岐光を異なるミラー４２Ａ及び４２Ｂで反射し、これらミラー４２Ａ及び４２Ｂでの反射光をカプラ４１で合波し、受光器４３で合波光を受光する。これにより基準干渉計１４は、カプラ４１からミラー４２Ａまでの光路長とカプラ４１からミラー４２Ｂまでの光路長との差である遅延長Ｌ_Ｒで決まるフリースペクトルレンジ（＝Ｃ／（２ＬＲ）、Ｃは光速）を有する干渉計として働く。そして、波長掃引光の光周波数が上記フリースペクトルレンジの周波数を掃引される度に強弱が繰り返される基準干渉信号を、受光器４３が出力する。

【0019】

測定干渉計１３の構成は任意であるが、例えば、波長掃引光をカプラ３１Ａで測定光と参照光に分岐し、測定光をコリメータレンズ３３から測定対象物１００に照射し、測定対象物１００で反射又は散乱された信号光をカプラ３１Ｂで参照光と合波し、受光器３４で合波光を受光する。これにより、受光器３４が、測定対象物１００までの距離Ｌ_Ｚに対応するＯＦＤＲスペクトラム上の位置に反射ピークを有する測定干渉信号Ｓを出力する。ここで距離Ｌ_ｚとは、ＯＦＤＲスペクトラムの周波数が０となる干渉原点すなわち信号光の光路長と参照光の光路長が一致する位置から、測定対象物１００までの光路長を示す。

【0020】

ＡＤ変換器１６は、受光器３４から出力される測定干渉信号Ｓを、受光器４３から出力される信号の立上がりや立下り等のタイミングでデジタル信号に変換する。これにより、波長掃引光が、上記遅延長Ｌ_Ｒで決まる上記フリースペクトルレンジの周波数を掃引される度に測定干渉信号Ｓがサンプリングされる。図２に、測定干渉信号Ｓの一例を示す。横軸はＡＤ変換器１６でのサンプリング番号ｎである。ハードウェアリニアライズ法では、ｎは光周波数に線形である。

【0021】

（第２の実施形態）
図３に、本実施形態のＯＦＤＲシステムの一例を示す。本実施形態のＯＦＤＲシステムでは、測定干渉計１３がカプラ３１Ｃ及びミラー３５を備える。

【0022】

本実施形態では、測定光をカプラ３１Ｃでミラー３５及び測定対象物１００に分岐し、ミラー３５及び測定対象物１００での反射光をカプラ３１Ｂで参照光と合波し、受光器３４で合波光を受光する。これにより、受光器３４が、干渉原点からミラー３５までの距離Ｌ_ｐと干渉原点から測定対象物１００までの距離Ｌ_Ｚに対応するＯＦＤＲスペクトラム上のそれぞれの位置に反射ピークを有する測定干渉信号Ｓを出力する。

【0023】

データ処理部１７は、測定干渉信号Ｓを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）する。これにより、図４に示すような、ＯＦＤＲスペクトラムが得られる。ＯＦＤＲスペクトラムでは、反射点があると、その距離に対応する周波数位置に反射ピークが現れる。例えば、干渉原点から距離Ｌ_ｚの位置に測定対象物１００が配置されている場合、距離Ｌ_ｚに対応する周波数位置に測定対象物１００での反射ピークＰ_１００が現れる。

【0024】

本実施形態では、測定干渉計１３がミラー３５を備えるため、測定干渉信号Ｓには、ミラー３５の距離Ｌ_ｐに、ミラー３５での反射ピークＰ_３５が現れる。本実施形態では、データ処理部１７が、反射ピークＰ_３５を利用して距離Ｌ_ｐでの位相変位量δＰを測定し、その位相変位量δＰを用いて、測定対象物１００の位置Ｌ_ｚでの位相変位成分を抑圧する。

【0025】

ここで、反射ピークＰ_３５は、距離が既知の任意のピークを用いることができる。例えば、図５に示すように、光ファイバの端面３２の先端にコリメータレンズ３３が配置され、コリメータレンズ３３から測定対象物１００に照射される場合、光ファイバの端面３２での反射を用いてもよい。

【0026】

図６に、本開示の距離測定方法の一例を示す。本開示の距離測定方法は、ＯＦＤＲを用いて測定対象物１００の距離を測定する方法であって、
測定干渉信号Ｓを測定し（Ｓ０１）、
測定干渉信号Ｓに含まれる反射ピークＰ_３５を用いて位相干渉信号を算出し（Ｓ０２）、
位相干渉信号を用いて波長掃引光源１１の位相変位量δＰを算出し（Ｓ０３）、
反射ピークＰ_１００の存在する距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰを算出し（Ｓ０４）、
位相変位量δＰを用いて測定干渉信号Ｓを補正し（Ｓ０５）、
補正後の測定干渉信号Ｓの反射ピークＰ_１００に基づいて、測定対象物１００まで距離Ｌ_ｚを算出する（Ｓ０６）。

【0027】

（ステップＳ０１：測定干渉信号の測定）
波長掃引光源１１が波長掃引光を出射し、基準干渉計１４において基準干渉信号を生成し、測定干渉計１３において測定干渉信号Ｓを生成し、ＡＤ変換器１６から測定干渉信号Ｓをデジタル信号に変換し出力する。データ処理部１７は、ＡＤ変換器１６からの出力値ＶをＦＦＴする。これにより、図４に示すようなＯＦＤＲスペクトラムを取得する。

【0028】

（ステップＳ０２：位相干渉信号の算出）
図７に示すように、データ処理部１７は、ＯＦＤＲスペクトラム上のＬ_ｐを挟む任意の近側領域と遠側領域を残して、それ以外の領域の値を０としたデータ（選択ＯＦＤＲスペクトラム）を作成する。そして、選択ＯＦＤＲスペクトラムを逆ＦＦＴする。これにより、ミラー３５が観測された位相干渉信号が得られる。例えば、図８に示すように、横軸はＡＤ変換器１６でサンプリングされたデータ番号ｎ（整数）、縦軸は出力値Ｖのデータが得られる。

【0029】

（ステップＳ０３：位相変位量の算出）
次に、データ処理部１７は、ミラー３５が観測された位相干渉信号を逆ＦＦＴし、得られた値Ｔ（複素数）から位相Φを計算する。これにより、図９に示すような、データ番号ｎごとの位相Φを求めることができる。位相Φは、次式で表される。
Φ（ｔ）＝∠Ｔ＝ａｔａｎ２（Ｉｍ（ｎ）、Ｒｅ（ｎ））｛Ｃ関数表記｝

【0030】

図１０に示すように、データ処理部１７は、－πからπの各データ番号ｎの位相Φを接続して連続位相θを算出する。

【0031】

データ番号ｎをｘ軸、連続位相θをｙ軸としてプロットすると、図１１に示すように、線形成分ａ×ｎ＋ｂが得られる。この線形成分と各プロットとの差分（位相変位量δＰ）を計算する。この位相変位量δＰをデータ番号ｎに対してプロットすると、図１２に示すような、距離Ｌ_ｐでの位相変位量δＰが得られる。これにより、波長掃引光源１１の位相変位量δＰを算出することができる。

【0032】

（ステップＳ０４：測定対象物の位置での位相変位量）
波長掃引光源１１の位相変位量δＰの強度は、図１３に示すように、距離に対して線形に変化する。そこで、基準干渉計１４での遅延長Ｌ_Ｒ及びミラー３５の既知の距離Ｌ_ｐを用いて、測定対象物１００の距離Ｌ_ｚでの補正係数Ｋ_ｐを以下の式で計算する。
Ｋ_ｐ＝（Ｌ_Ｒ－Ｌ_ｚ）／（Ｌ_Ｒ－Ｌ_ｐ）

【0033】

測定干渉計１３と基準干渉計１４との遅延ずれΔｎは次式を用いて算出できる。
Δｎ＝２（Ｌ_ｚ－Ｌ_ｐ）／ｃ／ｔ_ｓ
ここでｃは光速、ｔ_ｓは基準干渉信号及び測定干渉信号Ｓを測定時のＡＤ変換器１６におけるサンプリング間隔の時間平均である。

【0034】

そこで、データ処理部１７は、δＰをＫ_ｐ倍し、さらにデータ番号ｎをΔｎずらすことで、測定対象物１００の距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰ_Ｌｚを算出する。
δＰ_Ｌｚ（ｎ）＝Ｋ_ｐ×δＰ（ｎ＋Δｎ）
これにより、図１４に示すような、距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰ_Ｌｚを算出することができる。なお、このステップで用いる距離Ｌ_ｚは反射ピークＰ_１００の存在するおよその距離であればよく、およそ±１０ｍ以内であれば本開示の作用・効果が得られる。

【0035】

（ステップＳ０５：測定対象物の位置での測定干渉信号の補正）
データ処理部１７は、ステップＳ０４で算出した距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰ_Ｌｚ、図１１に示す線形成分における係数ａ及びｂ、を用いて、距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚを算出する。距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚは、位相変位量δＰ_Ｌｚ、係数ａ及びｂ、を用いて、次式で求めることができる。
θ_Ｌｚ＝ａ×ｎ＋ｂ＋δＰ_Ｌｚ（ｎ）

【0036】

図１５に、距離Ｌ_ｚでの連続位相θ_Ｌｚの一例を示す。データ処理部１７は、図１６に示すように、連続位相θ_Ｌｚを位相で等分割した場合のｎｉ番目のデータのサンプリング位置を算出する。例えば、ｎ５番目のデータのサンプリング位置はｎ＝５．４である。このように、サンプリング位置は、整数ではなく実数となる。

【0037】

ここで、分割数は予め定められた数であり、例えばＡＤ変換器１６で定められているサンプリング数Ｎと同じである。なお、本開示では、分割数Ｎに代えて、連続位相θ_Ｌｚを予め定められた位相間隔でサンプリングしてもよい。

【0038】

データ処理部１７は、図１７に示すように、ｎｉ番目のデータのサンプリング位置に対応する出力値Ｖを、図２に示すような測定干渉計１３で得られた測定干渉信号Ｓから抽出する。例えば、図１８に示すように、サンプリング位置がｎ＝５．４である場合、データ処理部１７は、データ番号ｎ＝５の測定干渉信号Ｓ（５）とデータ番号ｎ＝６の測定干渉信号Ｓ（６）を内挿し、データ番号ｎ＝５．４での測定干渉信号Ｓの出力値Ｖをｎ５番目の測定干渉信号Ｓのデータの値として算出する。これにより、等しい位相でサンプリングした場合の測定干渉信号Ｓの値で構成される、補正後の測定干渉信号Ｓ_ＰＮＳを算出することができる。

【0039】

そして、データ処理部１７は、算出された補正後の測定干渉信号Ｓ_ＰＮＳをＦＦＴする。この処理により、図１９に示すように、位相変位成分の抑圧された距離Ｌ_ｚでのＯＦＤＲスペクトラムを得ることができる。

【0040】

図２０に、距離Ｌ_ｚでのＯＦＤＲスペクトラムの一例を示す。図２０（ｂ）は距離Ｌ_ｚ近傍を拡大したものである。測定対象物１００による反射ピークの近傍に側帯波が出現し、測定対象物１００による反射ピークの幅が広がっている。図２１に、本実施形態を用いて得られた距離Ｌ_ｚでのＯＦＤＲスペクトラムの一例を示す。図２１（ｂ）は距離Ｌ_ｚ近傍を拡大したものである。本実施形態では、図２０に示すＯＦＤＲスペクトラムに比べて距離Ｌ_ｚの反射ピークの側帯波を抑圧でき、幅広となったピーク形状を狭窄化できている。

【0041】

（ステップＳ０６:測定対象物の位置の算出）
データ処理部１７は、ステップＳ０５で得られたＯＦＤＲスペクトラムを用いて、距離Ｌ_ｚでのピーク位置を算出する。本実施形態では図２１に示すように、距離Ｌ_ｚでの位相変位成分を抑圧することができるため、距離Ｌ_ｚでのピーク位置を高精度に特定することができる。したがって、本実施形態は、測定対象物までの距離精度を大幅に向上できる。

【0042】

なお、本実施形態では、Ｌ_ｐ＜Ｌ_ｚの例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、Ｌ_ｚ＜Ｌ_ｐであっても、図１２に示すような位相変位量δＰを算出し、これを用いて距離Ｌ_ｚでの位相変位量δＰ_Ｌｚを算出することができる。

【0043】

（第３の実施形態）
第１の実施形態では測定対象物１００の距離Ｌ_ｚが１つである例を示したが、測定対象物１００の距離Ｌ_ｚが２以上であってもよい。例えば、図２２（ａ）に示すように、距離Ｌ_ｚ１及びＬ_ｚ２にピークが存在する場合、図６に示すステップＳ０４からＳ０６を、距離Ｌ_ｚ１及びＬ_ｚ２ごとに行う。これにより、図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）に示すように、ステップＳ０３で算出した位相変位量δＰに相当する位相変位成分を、距離Ｌ_ｚ１及びＬ_ｚ２ごとに抑圧することができる。

【0044】

（第４の実施形態）
図１２に示すような位相変位量δＰは、約±１０ｍの範囲でほぼ一定である。そこで、距離Ｌ_ｚ１及びＬ_ｚ２の間の距離が２０ｍ以内の場合、ステップＳ０４において、データ処理部１７は、図２３に示すように、距離Ｌ_ｚ１及びＬ_ｚ２の中間点に距離Ｌ_ｚを設定してもよい。これにより、ステップＳ０４からＳ０６の処理を１回行うだけで、複数の距離に位置する反射ピークの位相変位成分を抑圧することができる。

【0045】

（第５の実施形態）
上述の実施形態では測定対象１００での反射ピークが１又は複数である例を示したが、測定対象１００は光ファイバであってもよい。この場合、光ファイバでの反射ピークが光ファイバの長手方向に分布する。

【0046】

図１２に示すような位相変位量δＰは、約±１０ｍの範囲で広がる。そこで、データ処理部１７は、図２４に示すように、距離Ｌ_ｐの１０ｍ先に距離Ｌ_ｚ１を設定し、距離Ｌ_ｚ１から２０ｍ毎に距離Ｌ_ｚｊを設定する。これにより、各距離Ｌ_ｚｊを中心とする±１０ｍの範囲での位相変位成分を抑圧することができ、これによって光ファイバの長手方向での位相変動成分を抑圧することができる。

【0047】

（第６の実施形態）
図２５に、本実施形態のＯＦＤＲシステムの一例を示す。本実施形態のＯＦＤＲシステムでは、測定干渉計１３に備わるカプラ３１Ｃ及びミラー３５に代えて、位相検出干渉計１５を備える。これにより、本実施形態では、測定干渉信号Ｓと、位相干渉信号を、ハードウェアリニアライズ法で同時サンプリングする。

【0048】

位相検出干渉計１５の構成は任意であるが、例えば、波長掃引光をカプラ５１で分岐し、分岐光を異なるミラー５２Ａ及び５２Ｂで反射し、カプラ５１で合波し、受光器５３で合波光を受光する。これにより、受光器５３が、カプラ５１からミラー５２Ａまでの距離とカプラ５１からミラー５２Ｂまでの距離との遅延長Ｌ_ｐに対応する位相干渉信号を出力する。

【0049】

本実施形態では、基準干渉信号をＡＤ変換器１６のクロックに入力し、位相干渉信号をＡＤ変換器１６の第１測定チャンネルに入力し、測定干渉信号をＡＤ変換器１６の第２測定チャンネルに入力する。

【0050】

図２６に、ＡＤ変換器１６からの出力信号の一例を示す。図２６（ａ）は測定干渉信号Ｓを示し、図２６（ｂ）は位相干渉信号を示す。図２６（ｂ）に示す位相干渉信号は、第２の実施形態においてミラー３５を用いて算出した位相干渉信号（図８）に相当する。

【0051】

本実施形態では、図８に示す位相干渉信号がＡＤ変換器１６から出力されるため、第２の実施形態におけるステップＳ０２を省略することができる。また、Ｌ_ｐとＬ_ｚが近接していても位相変位量を測定することができる。

【0052】

なお、ステップＳ０３におけるデータ番号ｎごとの位相Φの算出において、データ処理部１７は、ヒルベルト変換を用いて位相干渉信号の位相Φを算出してもよい。

【0053】

本発明のデータ処理部１７はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。本開示のプログラムは、本開示に係るデータ処理部１７に備わる各機能部としてコンピュータを実現させるためのプログラムであり、本開示に係るデータ処理部１７が実行する方法に備わる各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

【符号の説明】

【0054】

１１：波長掃引光源
１２：カプラ
１３：測定干渉計
１４：基準干渉計
１５：位相検出干渉計
１６：ＡＤ変換器
１７：データ処理部
３１Ａ、３１Ｂ：カプラ
３２：光ファイバの端面
３３：コリメータレンズ
３４：受光器
３５：ミラー
４１：カプラ
４２Ａ、４２Ｂ：ミラー
４３：受光器
５１：カプラ
５２Ａ、５２Ｂ：ミラー
５３：受光器

【図1】