JP2001004486A - 光ファイバ母材の検査方法と連続検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、紡糸後の光ファイバのコア偏心量を、
母材の段階で推定するのに、一般にプリフォームアナラ
イザを用いていた。しかし、検査に非常に長い時間がか
かることが、問題であった。 【解決手段】 光源３０から出た光を偏光子３４を通し
て光ファイバ母材に入射し、透過光を、検光子３６を通
して、ＴＶカメラ３８で撮影する。検光子３６を回転す
ると、コア位置を識別できる母材の透過画像が求まる。
これを画像処理すると、母材のコア偏心量が求まり、さ
らに紡糸後の光ファイバのコア偏心量が推定される。こ
の方法により、従来のプリフォームアナライザを用いる
場合と同等の結果が得られ、しかも、極めて短時間に、
かつ極めて細かい間隔で測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバ母材
の検査方法と連続検査装置に関するものである。この方
法と装置により求めた母材のコア偏心量から、紡糸して
光ファイバとなった後のコア偏心量を推定する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバ母材を紡糸し、ファイ
バとなった後のコア偏心量を推定するための検査には、
プリフォームアナライザを用いるのが、一般的であっ
た。プリフォームアナライザの測定原理を、以下に示す
（大越他「光ファイバ」，オーム社，p.271-274）。

【０００３】図４について述べると、 母材１２の側方からレーザ光線１４を入射させる。 母材１２により屈折したレーザ光線１４の屈折角を、
レンズ１５，チョッパ１６，受光器１８，カウンタ２０
を用いて測定する。なお、１６０はチョッパの窓、１６
２は信号発生器である。 母材１２をｙ方向（矢印１３参照）に移動させて、屈
折角分布を測定する。 屈折角分布を、コンピュータ２２により、屈折率分布
に変換する。

【０００４】得られた屈折率分布における母材の外径
とコア／クラッド境界から、母材の断面上のコア偏心量
を求める。 上記の測定を母材の２方向（あるいはそれ以上の方
向）から行い、光ファイバになった状態でのコア偏心量
を推定する。 以上の方法により、比較的精度良く推定することが可能
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のプリフォームア
ナライザを用いる方法では、母材１２の長手方向（ｘ方
向）の一つの位置（レーザ光線１４を入射した位置）で
しか、コア偏心量を測定することができない。なお、母
材１２をｘ方向に移動させながら測定することはできる
が、測定時間が非常に長くかかる（一つの位置につき約
20分）。また、母材１２のｘ方向の間欠的な位置でしか
測定できないため、測定位置の中間位置でコア偏心量を
推定できない。このため、母材１２の長手方向のコア偏
心量の保証をすることが難しい。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は（図
１参照）、 ・光源３０から出た光を、偏光子３４を通して光ファイ
バ母材に、その長さ方向と直角方向から入射して透過さ
せ、 ・当該透過光を、光軸の回りに回転自在にしてある検光
子３６を通して、ＴＶカメラ３８で撮影し、コア位置を
識別できる前記母材の透過画像を求め、 ・当該画像を処理して、前記母材のコア偏心量を求める
こと、を特徴とする。

【０００７】上記記載の中の「コア位置を識別できる母
材の透過画像」は、検光子３６を光軸の回りに回転させ
ることにより求められる。すなわち、検光子３６の回転
角度が所定値になると、図１（ｂ）のように、コア部１
２０’とクラッド部１２２’との識別が可能になる。な
お、検光子３６の偏光面が偏光子３４と直角になると
き、いちばん良く識別できるようになる。そして、任意
の走査線に沿う輝度分布は、図１（ｃ）のようになる。
この透過画像をＴＶカメラ３８で撮影することにより、
コア位置を識別できる母材の画像が得られる。

【０００８】なお、上記の現象は、次の理由により生ず
る。すなわち、母材１２のコア部は、クラッド部と組成
が異なるガラスで形成されている。そのため、母材が製
造時の高温プロセスから常温に戻るとき、熱膨張係数の
違いからコア部に歪みが残留する。この残留歪みに基づ
く弾性光学効果により、コア位置の識別が可能になる。
より詳しく述べると、偏光方向が直角の検光子３６と偏
光子３４の間に、仮に何も歪みのないガラスを中に入れ
たとすると、真っ黒で何も見えないが、光ファイバ用母
材では、製造時に生ずる上記の歪みに基づく弾性光学効
果のために、コア部が明るく観察される。すなわち、コ
ア〜クラッド境界面は、組成の異なるガラスの境界面で
あるために、このような方法で、容易に識別が可能とな
るのである。

【０００９】この画像を処理して、母材１２の外径とコ
ア１２０の位置を求めると、母材１２のコア偏心量を求
めることができる。このような測定を２方向（又はそれ
ぞれ以上）で行うことで、光ファイバとなったときのコ
ア偏心量を推定できる。

【００１０】また、請求項２の本発明は（図１，図３参
照）、 ・光源３０と偏光子３４と検光子３６とＴＶカメラ３８
を備えるコア偏心量測定用の光学系４６を、 ・母材１２に添って移動できるようにしたこと、を特徴
とする。

【００１１】光学系４６を母材１２に添って移動できる
ようにするためには、後記のように、ナット５０とネジ
棒５２を利用する直線運動機構、その他任意の公知の直
線運動機構を用いることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１（ａ）に検査用の光学系を模
型的に示す。３０は光源で、白色光源を用いる。３２は
散乱板で、偏光子３４に入る光を均一にするために用い
る。３４は偏光子、３６は検光子、３８はＴＶカメラ、
４０は画像処理装置である。

【００１３】光源３０を出た光は、散乱板３２，偏光子
３４を通り、直線偏光となって母材１２に入射し、透過
する。上記のように検光子３６を回転させて、図１
（ｂ）のように、コア像１２０’とクラッド像１２２’
の境界に暗黒線が現れるようにしておいて、ＴＶカメラ
３８で撮影する。ＴＶカメラ３８の信号を画像処理装置
４０で２値化し、ラインセンサー（図示省略）を用い
て、母材１２の外径位置とコア１２０の位置をモニタす
る。なお、図１（ｃ）のように、コアについては輝度信
号ピークの80％以上を、またクラッドについては輝度信
号ピークの40％〜60％の位置を、それぞれスレッシュホ
ールドとすることで、再現性良くモニタすることができ
る。

【００１４】上記の測定を０度方向と90度方向の２方向
から行い、母材のコア偏心量を次の式により求める。
また、紡糸後の光ファイバのコア偏心量の推定値を、
式により求める。

【数１】

【００１５】上記式による光ファイバのコア偏心量の
推定値と、実際に紡糸を行った後のコア偏心量の実測値
との関係を図２に示す。多少ばらつきがあるものの、こ
の方法により推定した母材のコア偏心量と光ファイバの
コア偏心量は正の相関があり、プリフォームアナライザ
で測定したコア偏心量推定値との差は見られなかった。

【００１６】次ぎに、図３に、コア偏心量の連続測定装
置の一例を示す。４２は母材固定台で、ｘ軸（矢印４１
参照）の回りに回転自在に支持されている。４４は母材
回転機構である。４６は、上記のコア偏心量測定用光学
系で、光源３０，散乱板３２，偏光子３４，検光子３６
並びにＴＶカメラ３８からなる。光学系４６は移動ステ
ージ４８上に固定される。移動ステージ４８は、ナット
５０（移動ステージ４８に連結），ネジ棒５２（母材１
２と平行に設置）及びモータ５４により、ｘ方向に往復
直線運動をする。５６はエンコーダ、５８は制御用コン
ピュータである。

【００１７】母材１２を母材固定台４２にセットする。
この状態（０度の位置）で、移動ステージ４８を左から
右に動かして、光学系４６と画像処理装置４０により、
母材１２の長手方向のコア偏心量を連続的に測定する。
この測定データを、制御用コンピュータ５８へ転送し、
エンコーダ５６からの位置情報（母材１２の長手方向
の）と組み合わせることにより、０度方向の各位置にお
けるコア偏心量が求められる。

【００１８】移動ステージ４８が右端に達したら、母材
回転機構４４により母材１２を90度回転させ、90度方向
のコア偏心量を、上記同様に測定する。

【００１９】これらのデータから、上記式を用い
て、光ファイバのコア偏心量の推定値を求める。

【００２０】この方法によれば、母材のコア偏心量の推
定値を、500mm／分の速度で、１mmごとに求めることが
できる。これは、直径50mmの母材について測定を行った
場合、光ファイバ160mごとの偏心量を求めることにな
り、従来のプリフォームアナライザを用いる方法と比較
して、非常に細かい間隔で、コア偏心量のデータを得る
ことができる。また、１mの長さの光ファイバ母材を測
定したとすると、測定時間は約５分であり、従来のプリ
フォームアナライザを用いた方法（１点につき20分）と
比較して、極めて短時間で測定を行うことが可能であ
る。

【００２１】

【発明の効果】従来のプリフォームアナライザを用い
た方法と比較して、極めて短時間にコア偏心量の測定を
行うことができる。 従来のプリフォームアナライザを用いた方法と比較し
て、極めて細かい間隔で、コア偏心量の測定を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１にかかる本発明の説明図で、（ａ）は
測定用の光学系を模型的に示したもの、（ｂ）はＴＶカ
メラで得られる画像の説明図、（ｃ）は輝度分布図であ
る。

【図２】光ファイバのコア偏心量の推定値と実測値との
関係を示す線図。

【図３】請求項２にかかる本発明の説明図。

【図４】従来技術の説明図。

【符号の説明】

１２ 母材 １２０ コア １２０’コア像 １２２ クラッド １２２’クラッド像 １４ レーザ光線 １５ レンズ １６ チョッパ １８ 受光器 ２０ カウンタ ２２ コンピュータ ３０ 光源 ３２ 散乱板 ３４ 偏光子 ３６ 検光子 ３８ ＴＶカメラ ４０ 画像処理装置 ４２ 母材固定台 ４４ 母材回転機構 ４６ 光学系 ４８ 移動ステージ ５０ ナット ５２ ネジ棒 ５４ モータ ５６ エンコーダ ５８ 制御用コンピュータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源３０から出た光を、偏光子３４を通
   して光ファイバ母材１２に、その長さ方向と直角方向か
   ら入射して透過させ、当該透過光を、光軸の回りに回転
   自在にしてある検光子３６を通して、ＴＶカメラ３８で
   撮影し、コア位置を識別できる前記母材の透過画像を求
   め、当該画像を処理して、前記母材のコア偏心量を求め
   ることを特徴とする、光ファイバ母材の検査方法。
2. 【請求項２】 光源３０と偏光子３４と検光子３６とＴ
   Ｖカメラ３８を備えるコア偏心量測定用の光学系４６
   を、母材１２に添って移動できるようにしたことを特徴
   とする、光ファイバ母材の連続検査装置。