JP2017173148A

JP2017173148A - 光ファイバ検査装置及び光ファイバ製造装置

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Publication number: JP2017173148A
Application number: JP2016059943A
Authority: JP
Inventors: 耕田　浩; Hiroshi Kouda; 浩耕田; 久美子橘; Kumiko Tachibana; 藤井　隆志; Takashi Fujii; 隆志藤井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2036-03-24
Also published as: US20200132598A1; JP6790401B2; CN108885182B; CN108885182A; US20190049372A1; EP3435073A1; EP3435073A4; US11022549B2; WO2017164402A1; US10551307B2

Abstract

【課題】ガラス線または樹脂被覆に生じた気泡や空隙を精度良く検知することができる光ファイバ検査装置及び光ファイバ製造装置を提供する。
【解決手段】気泡センサ（光ファイバ検査装置）１９は、ガラス線及び樹脂被覆を有しており軸方向に移動する光ファイバ素線Ｆに光線Ｂを照射する発光部２３と、光ファイバ素線Ｆにおいて散乱した光を受け、電気信号に変換する受光部２４とを備える。光線Ｂが光ファイバ素線Ｆに当たる照射位置を受光部２４の光軸が通り、光線Ｂと受光部２４の光軸ＡＸとが斜めに交わることにより、受光部２４へ光線Ｂが直接入射することが回避される。
【選択図】図５

Description

本発明は、光ファイバ検査装置及び光ファイバ製造装置に関するものである。

特許文献１には、被覆光ファイバの被覆層の直径及び／又は偏心度を測定する方法及び装置が開示されている。この方法及び装置では、光源から出力された光束を、被覆光ファイバの軸方向に対してほぼ垂直な方向から被覆光ファイバに照射し、その光源と向き合って被覆光ファイバの軸方向に対してほぼ垂直に配置された光検出器において該光束を受光する。そして、光検出器により形成された画像を分析することにより、被覆光ファイバの一次被覆層の直径及び／又は偏心度を判定する。

特開２００１−２１５１６９号公報

光ファイバ素線を製造する際には、まずガラス母材からコア及びクラッドを含むガラス線を線引きし、そのガラス線の外周に樹脂被覆を塗布・硬化させる。そのような工程においてガラス線または樹脂被覆に気泡や空隙（以下、気泡等という）が生じると、光ファイバの光伝送特性が劣化する。従って、気泡等が生じていないか、光ファイバ素線を検査することが望ましい。そして、この検査は、延伸方向（軸方向）に移動する光ファイバ素線のライン途中において行われることが望ましい。

なお、特許文献１に記載された装置及び方法では、光ファイバの軸方向に垂直な方向から光束を照射し、光ファイバを通過した該光束を検出している。しかしながら、気泡等による光の散乱は光束の光強度と比較してごく僅かであるため、このような装置及び方法では、気泡等を精度良く検知することが困難である。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ガラス線または樹脂被覆に生じた気泡等を精度良く検知することができる光ファイバ検査装置及び光ファイバ製造装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る光ファイバ検査装置は、ガラス線及び樹脂被覆を有しており軸方向に移動する光ファイバ素線に光線を照射する発光部と、光ファイバ素線において散乱した光を受け、電気信号に変換する受光部と、を備え、光線が光ファイバ素線に当たる照射位置を受光部の光軸が通り、光線と受光部の光軸とが斜めに交わることにより、受光部に光線が直接入射することが回避される。

本発明による光ファイバ検査装置及び光ファイバ製造装置によれば、ガラス線または樹脂被覆に生じた気泡等を精度良く検知することができる。

図１は、一実施形態に係る光ファイバ製造装置の構成を示す。図２（ａ）は、従来の光ファイバ素線の構造を示す断面図である。図２（ｂ）は、一実施形態の光ファイバ素線の構造を示す断面図である。図３は、従来の光ファイバ素線の製造工程図を示す。図４は、一実施形態の光ファイバ素線の製造工程図を示す。図５は、一実施形態の気泡センサの構成を示す。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、気泡センサの作用を説明するための図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、セカンダリ樹脂層が着色されている場合の課題を説明するための図である。図８は、一変形例に係る気泡センサの構成を概略的に示しており、気泡センサを光ファイバ素線の軸方向から見た様子を示す。図９は、一変形例に係る気泡センサの構成を概略的に示しており、気泡センサを光ファイバ素線の軸方向と垂直な方向から見た様子を示す。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、各照射位置に光線を照射することによって各受光部において生成される、気泡等に起因する信号波形を示す。図１０（ｄ）は、それらの合成波形を示す。図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、発光部と受光部との組がそれぞれ１組、２組及び３組である場合における、光ファイバ素線に対する光線の照射の様子を示す図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態に係る光ファイバ検査装置は、ガラス線及び樹脂被覆を有しており軸方向に移動する光ファイバ素線に光線を照射する発光部と、光ファイバ素線において散乱した光を受け、電気信号に変換する受光部と、を備え、光線が光ファイバ素線に当たる照射位置を受光部の光軸が通り、光線と受光部の光軸とが斜めに交わることにより、受光部に光線が直接入射することが回避される。

この光ファイバ検査装置では、まず光ファイバ素線に光線が照射される。光ファイバ素線のガラス線または樹脂被覆に気泡等が生じていないと、光線は散乱することなく光ファイバ素線を通過する。このとき、光線と受光部の光軸とが光ファイバ素線において斜めに交わるので、受光部に光線が直接入射することが回避され、受光部は光をほぼ検出しない。これに対し、光ファイバ素線のガラス線または樹脂被覆に気泡等が生じていると、光線は散乱し、その散乱光が受光部に入射する。従って、この光ファイバ検査装置によれば、例えば特許文献１に記載されたような構成と比較して、ガラス線または樹脂被覆に気泡等が生じたときの受光部への入射光量の変化率が大きくなるので、気泡等を精度良く検知することができる。

上記の光ファイバ検査装置は、発光部と受光部との組を複数備え、光ファイバ素線の軸方向における、複数の発光部からの光線が照射される位置が互いに異なってもよい。これにより、発光部からの光線による散乱光が、該発光部の組とは異なる他の組の受光部に入射すること（クロストーク）を抑制し、各受光部において気泡等に基づく信号波形を精度良く生成することができる。

上記の光ファイバ検査装置は、発光部と受光部との組を複数備え、少なくとも２つの発光部の出力波長が互いに異なり、各受光部が、対応する発光部の出力波長を通過させ、他の発光部の出力波長を遮断する波長フィルタを有してもよい。これにより、発光部からの光線による散乱光若しくは迷光が、該発光部の組とは波長が異なる他の組の受光部において検出されること（クロストーク）を抑制し、各受光部において気泡等に基づく信号波形を精度良く生成することができる。

上記の光ファイバ検査装置は、発光部と受光部との組を複数備え、光ファイバ素線に対する複数の発光部の周方向位置が互いに異なってもよい。これにより、光ファイバの軸方向に垂直な面内における気泡等の発生位置にかかわらず、気泡等をより確実に検知することができる。

上記の光ファイバ検査装置は、複数の受光部からの電気信号の信号波形を合成する演算部を更に備えてもよい。ガラス線または樹脂被覆に気泡等が生じると、その気泡等に起因する入射光量の変化が、複数の受光部において生じる。従って、複数の受光部からの電気信号の信号波形を合成することにより、迷光等に起因するノイズ成分が平均化される。従って、Ｓ／Ｎ比が向上し、気泡等をより精度良く検知することができる。

上記の光ファイバ検査装置において、光線と受光部の光軸とが、１３１°〜１３５°を成してもよい。本発明者の知見によれば、光線と受光部の光軸とがこのような角度を成すことによって、受光部に光線が直接入射することを回避しつつ、気泡等による散乱光の入射効率を最大に近づけることができる。

上記の光ファイバ検査装置において、発光部の出力波長が非可視光であってもよい。特に、発光部の出力波長が赤外光（例えば波長１０００ｎｍ〜２０００ｎｍ）または紫外光（例えば波長２５０ｎｍ〜４００ｎｍ）であってもよい。これにより、樹脂被覆に顔料が含まれる場合であっても、Ｓ／Ｎ比を高めて気泡等を精度良く検知することができる。

また、本発明の一実施形態に係る光ファイバ製造装置は、ガラス母材からガラス線の線引きを行う線引炉と、プライマリ樹脂及びセカンダリ樹脂をガラス線に塗布する樹脂塗布部と、プライマリ樹脂及びセカンダリ樹脂を硬化させる樹脂硬化部と、樹脂硬化部から延出する光ファイバ素線の検査を行う上記の（発光部の出力波長が非可視光である）光ファイバ検査装置と、を備える。この光ファイバ製造装置によれば、ガラス線または樹脂被覆に生じた気泡等を精度良く検知することができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光ファイバ検査装置及び光ファイバ製造装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る光ファイバ製造装置１Ａの構成を示す。図１に示されるように、光ファイバ製造装置１Ａは、コア及びクラッドを含むガラス線Ｆ１１と被覆樹脂とを有する光ファイバ素線Ｆを製造するための装置であって、線引炉１１、強制冷却装置１２、外径測定器１３、第１の樹脂塗布部１４、第２の樹脂塗布部１５、偏肉測定器１６、ＵＶ炉１７、外径測定器１８、気泡センサ（光ファイバ検査装置）１９、ガイドローラ２０、キャプスタン２１、及び巻き取りボビン２２を、ガラス線Ｆ１１及び光ファイバ素線Ｆの通過経路に沿って順に備えている。

この光ファイバ製造装置１Ａにおいては、光ファイバ素線Ｆの初期の走行方向は鉛直方向に設定され、気泡センサ１９の下部のガイドローラ２０より後段では、光ファイバ素線Ｆの走行方向は水平方向や斜め方向に設定される。線引炉１１は、石英ガラスを主成分とするプリフォーム（ガラス母材）１０を線引きして、コア及びクラッドを含むガラス線Ｆ１１を形成する。線引炉１１は、線引炉１１内にセットされるプリフォーム１０を挟んで（或いは囲んで）配置されるヒータを有する。プリフォーム１０は、その端部がヒータにより加熱されて溶融し、線引きされてガラス線Ｆ１１となる。線引きされたガラス線Ｆ１１は、所定の走行方向に沿って移動する。

強制冷却装置１２は、線引きされたガラス線Ｆ１１を冷却する。強制冷却装置１２は、ガラス線Ｆ１１を十分に冷却するために所定の走行方向に沿って十分な長さを備えている。強制冷却装置１２は、ガラス線Ｆ１１を冷却するために例えば図示しない吸気口及び排気口を備え、この吸気口及び排気口から冷却用ガスを導入することによってガラス線Ｆ１１を冷却する。

外径測定器１３は、冷却後のガラス線Ｆ１１の外径を測定する。例えば、外径測定器１３は、ガラス線Ｆ１１に光束を照射し、ガラス線Ｆ１１を通過した後の光束を撮像することにより、ガラス線Ｆ１１の外径を測定する。

樹脂塗布部１４，１５は、ガラス線Ｆ１１に樹脂を塗布する。樹脂塗布部１４，１５には、紫外線によって硬化する２種類の液状の樹脂が保持されており、樹脂塗布部１４，１５の樹脂中をガラス線Ｆ１１が通過することによって、ガラス線Ｆ１１の表面に内層樹脂（プライマリ樹脂１４Ａ）と外層樹脂（セカンダリ樹脂１５Ａ）とが順に塗布される。

偏肉測定器１６は、光ファイバ素線Ｆに対するガラス線Ｆ１１の中心ずれを測定する。例えば、偏肉測定器１６は、光ファイバ素線Ｆに光束を照射し、光ファイバ素線Ｆを通過した後の光束を撮像することにより、中心ずれを測定する。

ＵＶ炉１７は、ガラス線Ｆ１１の表面に塗布された２種類の樹脂（プライマリ樹脂及びセカンダリ樹脂）に紫外線を照射して硬化させる樹脂硬化部である。表面に２種類の樹脂が塗布されたガラス線Ｆ１１がＵＶ炉１７を通過することによって、ガラス線Ｆ１１及び２層の被覆層を有する光ファイバ素線Ｆが形成される。

外径測定器１８は、ガラス線Ｆ１１に樹脂が塗布されてなる光ファイバ素線Ｆの外径を測定する。外径の測定方法は、前述した外径測定器１３と同様である。

気泡センサ１９は、本実施形態における光ファイバ検査装置であって、ＵＶ炉１７Ｄから延出する光ファイバ素線Ｆの検査を行い、ガラス線Ｆ１１または被覆樹脂に生じた気泡や空隙（以下、気泡等という）を検知する。後述するように、気泡センサ１９は、光ファイバ素線Ｆに光線を照射し、気泡等により散乱した光を検出することによって気泡等の存在を検知する。

ガイドローラ２０は、光ファイバ素線Ｆが所定の走行方向に沿って移動するように光ファイバ素線Ｆを案内する。光ファイバ素線Ｆは、ガイドローラ２０により走行方向が変更されて、キャプスタン２１に引き取られ、巻き取りボビン２２へ送られる。巻き取りボビン２２は、完成した光ファイバ素線Ｆを巻き取る。

なお、本実施形態では、セカンダリ樹脂１５Ａが顔料や染料を含んで着色されていてもよい。その場合に製造される光ファイバ素線Ｆは、従来の光ファイバ素線と異なり、セカンダリ樹脂層上の着色層を備えていない。図２（ａ）は、着色層３６を有する光ファイバ素線ＦＡの構造を示す断面図である。同図に示されるように、従来の光ファイバ素線ＦＡは、コア３１及びクラッド３２を含むガラス線Ｆ１１と、ガラス線Ｆ１１の周囲に設けられた樹脂被覆３３Ａとを備える。樹脂被覆３３Ａは、プライマリ樹脂層３４、セカンダリ樹脂層３５Ａ、及び着色層３６によって構成される。これに対し、セカンダリ樹脂層が着色された光ファイバ素線Ｆは、図２（ｂ）に示されるように、ガラス線Ｆ１１と、ガラス線Ｆ１１の周囲に設けられた樹脂被覆３３Ｂとを備え、樹脂被覆３３Ｂは、プライマリ樹脂層３４及び着色されたセカンダリ樹脂層３５Ｂによって構成される。

図３は、着色層を有する光ファイバ素線ＦＡの製造工程図を示す。同図に示されるように、ガラス母材を線引きしてガラス線Ｆ１１を形成し（工程Ｓ１１）、プライマリ樹脂及びセカンダリ樹脂を塗布し（工程Ｓ１２）、インク樹脂を塗布して着色する（工程Ｓ１３）。これに対し、図４は、セカンダリ層が着色されている光ファイバ素線Ｆの製造工程図を示す。同図に示される製造工程では、図３の工程図と比較して着色工程Ｓ１３が省略されている。このように、セカンダリ樹脂層を着色して着色層を省くことにより、製造工程数を削減することができる。

図５は、本実施形態の気泡センサ１９の構成を示す。同図に示されるように、気泡センサ１９は、発光部２３、受光部２４、増幅回路２５、及び信号処理部２６を備える。発光部２３は、軸方向に移動する光ファイバ素線Ｆに光線Ｂを照射する。発光部２３の出力波長は非可視光であり、より好適には赤外光（例えば近赤外光）または紫外光である。一例では、発光部２３の好適な出力波長は１．０μｍ〜２．０μｍの範囲内であり、より好ましくは１．３μｍ〜１．６μｍの範囲内である。出力波長が１．０μｍ〜１．６μｍである場合、発光部２３は例えばレーザダイオードによって好適に構成される。出力波長が２．０μｍ付近である場合、発光部２３は例えばツリウム添加ファイバレーザによって好適に構成される。

受光部２４は、光ファイバ素線Ｆにおいて散乱した光Ｌを受け、電気信号に変換する。この散乱は、光ファイバ素線Ｆのガラス線Ｆ１１または被覆樹脂に生じた気泡等によって生じる。受光部２４は、光センサ２４ａ、レンズ２４ｂ、及びこれらを収容するハウジング２４ｃを有する。光センサ２４ａはレンズ２４ｂの主軸すなわち回転対称軸上に配置されており、受光部２４の光軸ＡＸを構成する。この光軸ＡＸは、光線Ｂが光ファイバ素線Ｆに当たる照射位置Ｐを通る。受光部２４に入射した光Ｌは、レンズ２４ｂによって集光されつつ光センサ２４ａに集光する。光センサ２４ａは、例えばフォトダイオードであり、その構成材料は例えばＳｉ、Ｇｅ、或いはＩｎＧａＡｓである。レンズ２４ｂと光センサ２４ａとの間に波長フィルタ２７を設置してもよい。

また、光線Ｂは、受光部２４の光軸ＡＸと斜めに交わっている。これにより、光線Ｂが受光部２４へ直接入射すること（すなわち、光線Ｂがレンズ２４ｂに入射すること）が回避される。一例では、光線Ｂと受光部２４の光軸ＡＸとの角度θは１３１°〜１３５°である。また、一例では、光線Ｂと光ファイバ素線Ｆとの成す角度は４１°〜４５°であり、光ファイバ素線Ｆと光軸ＡＸとは互いに垂直である。なお、受光部２４のハウジング２４ｃは、光線Ｂや他の迷光の入射を十分に避ける為に、フード２４ｄを有してもよい。フード２４ｄは、光軸ＡＸの周囲を覆う中空の円錐台状を呈しており、その頂部付近に形成された開口を通って入射した光のみをレンズ２４ｂへ導く。光軸ＡＸを含む断面におけるフード２４ｄの頂角は、レンズ２４ｂの開口数に応じて決定される。

以上に説明した本実施形態の気泡センサ１９及び光ファイバ製造装置１Ａによって得られる効果について、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照しながら説明する。この気泡センサ１９では、まず光ファイバ素線Ｆに光線Ｂが照射される。図６（ａ）に示されるように、光ファイバ素線Ｆのガラス線Ｆ１１または樹脂被覆３３Ｂに気泡等が生じていないと、光線Ｂは散乱することなく光ファイバ素線Ｆを通過する。その際、図５に示されたように光線Ｂと受光部２４の光軸ＡＸとが光ファイバ素線Ｆにおいて斜めに交わるので、受光部２４へ光線Ｂが直接入射することが回避され、受光部２４は光をほぼ検出しない。これに対し、図６（ｂ）に示されるように、ガラス線Ｆ１１または樹脂被覆３３Ｂに気泡等Ｄが生じていると、光線Ｂは散乱し、その散乱光Ｌが受光部２４に入射する。従って、この気泡センサ１９によれば、例えば特許文献１に記載されたような構成と比較して、ガラス線Ｆ１１または樹脂被覆３３Ｂに気泡等Ｄが生じたときの受光部２４への入射光量の変化率が大きくなるので、気泡等Ｄを精度良く検知することができる。

また、前述したように、光線Ｂと受光部２４の光軸ＡＸとは、光ファイバ素線Ｆにおいて１３１°〜１３５°を成してもよい。本発明者の知見によれば、光線Ｂと受光部２４の光軸ＡＸとがこのような角度を成すことによって、受光部２４への光線Ｂの入射を回避しつつ、気泡等による散乱光の入射効率を最大に近づけ、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。

ここで、セカンダリ樹脂層３５Ｂが着色されている場合に生じる課題について、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照しながら説明する。セカンダリ樹脂層３５Ｂが顔料によって着色されている場合に光線Ｂが照射されると、図７（ａ）に示されるように光線Ｂはセカンダリ樹脂層３５Ｂに含まれる顔料Ｃに当たり、散乱する。そして、その散乱光Ｌ２の一部が受光部２４に入射してしまう。このため、図７（ｂ）に示されるようにガラス線Ｆ１１または樹脂被覆３３Ｂに気泡等Ｄが生じている場合であっても、気泡等Ｄに起因する散乱光Ｌと同時にセカンダリ樹脂層３５Ｂからの散乱光Ｌ２が受光部２４に入射するので、Ｓ／Ｎ比が劣化し、気泡等Ｄを検知することが困難になるおそれがある。

また、セカンダリ樹脂層３５Ｂが染料によって着色されている場合に光線Ｂが照射されると、光線Ｂは染料にあたり吸収される。このため光線Ｂや散乱光Ｌがセカンダリ樹脂層３５Ｂで減衰するため、気泡等Ｄが生じている場合であっても、気泡等Ｄを検知することが困難になるおそれがある。

このような課題に対しては、本実施形態のように、発光部２３の出力波長が非可視光であることが好ましく、特に、発光部２３の出力波長が赤外光または紫外光であることが好ましい。赤外域の波長の光は可視光と比較して樹脂を透過し易く、散乱が生じにくいからである。樹脂層（フィルム）の色毎の透過スペクトルを測定したところ、概ね可視光の波長範囲では、透過率が低いことがわかった。例えば、波長６９０ｎｍにおいては、黒色樹脂層の透過率は８０％程度と小さく、他の色の樹脂層の透過率は４０％程度と更に小さくなっている。これに対し、非可視光、特に赤外光の波長域（特に１０００ｎｍ以上の波長域）では、いずれの色においても高い透過率が得られることがわかった。これは、波長が顔料の粒径よりも大きいほど、顔料による光の散乱（ミー散乱、レイリー散乱）が小さくなることに基づく。従って、発光部２３の出力波長が非可視光（特に赤外光）であることにより、着色されたセカンダリ樹脂層３５Ｂからの散乱光を低減して、気泡等Ｄを精度良く検知することができる。また、紫外光といった極めて短い波長の光については、染料による吸収が小さいので、上記と同様の効果を得ることができる。

（変形例）
図８及び図９は、上記実施形態の一変形例に係る気泡センサ２９の構成を概略的に示す。図８は、本変形例の気泡センサ２９を光ファイバ素線Ｆの軸方向から見た様子を示す。図９は、本変形例の気泡センサ２９を光ファイバ素線Ｆの軸方向に垂直な方向から見た様子を示す。

図８及び図９に示されるように、本変形例の気泡センサ２９は、発光部２３と受光部２４との組を複数備える。一例として、図には３組の発光部２３及び受光部２４が示されている。そして、図９に示されるように、気泡センサ２９は、複数の受光部２４からの電気信号の信号波形を合成する演算部３０を更に備える。

図９に示されるように、この気泡センサ２９では、３つの発光部２３それぞれが、光ファイバ素線Ｆの軸方向に並ぶ照射位置Ｐ１〜Ｐ３に向けて、光線Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれを照射する。すなわち、複数の発光部２３による照射位置Ｐ１〜Ｐ３の、光ファイバ素線Ｆの軸方向における位置は互いに異なる。

また、図８に示されるように、この気泡センサ２９では、光ファイバ素線Ｆに対する３つの発光部２３の周方向位置が互いに異なる。一例として、図８には３つの発光部２３が光ファイバ素線Ｆの周方向に均等な間隔（１２０°間隔）で配置されている形態が示されている。

また、この気泡センサ２９では、少なくとも２つの発光部２３の出力波長が互いに異なり、各受光部２４が、対応する発光部２３の出力波長を通過させ、他の発光部２３の出力波長を遮断する波長フィルタを有する。一例では、３つの発光部２３の出力波長が互いに異なっている。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、各照射位置Ｐ１〜Ｐ３に光線Ｂを照射することによって各受光部２４において生成される、気泡等に起因する信号波形をそれぞれ示す。また、図１０（ｄ）は、それらの合成波形を示す。照射位置Ｐ１〜Ｐ３のうち照射位置Ｐ１が最も上流側に位置するので、光ファイバ素線Ｆに気泡等が存在する場合には、先ず照射位置Ｐ１に設置された受光部２４からの電気信号（図１０（ａ））に、散乱光による信号波形Ｓ１（強さＳ）が発生する。そして、気泡等が移動して照射位置Ｐ２に達すると、照射位置Ｐ２に設置された受光部２４からの電気信号（図１０（ｂ））に、散乱光による信号波形Ｓ２（強さＳ）が発生する。最後に、気泡等が移動して照射位置Ｐ３に達すると、照射位置Ｐ３に設置された受光部２４からの電気信号（図１０（ｃ））に、散乱光による信号波形Ｓ３（強さＳ）が発生する。このように、各電気信号においては、照射位置の相違に基づく信号波形の遅れが生じる。そこで、図１０（ｄ）に示される合成波形では、このような遅れを補正した上で各信号波形が合成される。図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）に示された信号波形Ｓ３の時刻に合わせて合成した結果を示す。

なお、演算部３０にて遅れを補正して各信号波形を合成するにあたり、遅れの時間は光ファイバ素線Ｆの流れる速度に反比例する。従って、演算部３０に速度に関する信号、例えばキャプスタンの回転速度に比例する電圧値などを入力し、演算部３０ではその信号を参照して遅れ時間を計算し合成することが好ましい。

本変形例によって得られる効果は以下のとおりである。本変形例の気泡センサ２９は、発光部２３と受光部２４との組を複数備えており、複数の受光部２４からの電気信号の信号波形を合成する演算部３０を更に備える。このような構成において、光ファイバ素線Ｆに気泡等が生じると、その気泡等に起因する入射光量の変化が、複数の受光部２４において生じる（図１０（ａ）〜図１０（ｃ）を参照）。従って、複数の受光部２４からの電気信号の信号波形を合成することにより（図１０（ｄ）を参照）、その気泡等に起因する信号変化がより大きくなる（強さ３×Ｓ）。一方、例えば受光部２４への入射光に含まれる迷光等に起因するノイズ成分（強さＮ）が電気信号に含まれるが、そのようなノイズ成分に関しては、時間的にランダムに存在するので合成されることにより平均化され、合成後の強さもＮとなる。従って、本変形例によれば、Ｓ／Ｎ比が向上し、気泡等をより精度良く検知することができる。

また、気泡センサ２９では、光ファイバ素線Ｆの軸方向における、複数の発光部２３からの光線Ｂが照射される位置Ｐ１〜Ｐ３が互いに異なっている。これにより、発光部２３からの光線Ｂ１〜Ｂ３による散乱光が、該発光部２３の組とは異なる他の組の受光部２４に入射すること（クロストーク）を抑制し、各受光部２４において気泡等に基づく信号波形を精度良く生成することができる。

また、気泡センサ２９では、少なくとも２つの発光部２３の出力波長が互いに異なり、各受光部２４が、対応する発光部２３の出力波長を通過させ、他の発光部２３の出力波長を遮断する波長フィルタを有する。これにより、発光部２３からの光線Ｂ１〜Ｂ３による散乱光若しくは迷光が、該発光部２３の組とは波長が異なる他の組の受光部２４において検出されること（クロストーク）を抑制し、各受光部２４において気泡等に基づく信号波形を精度良く生成することができる。

また、気泡センサ２９では、光ファイバ素線Ｆに対する複数の発光部２３の周方向位置が互いに異なる。単一の周方向位置から光線Ｂを照射する場合、光ファイバ素線Ｆの軸方向に垂直な面内における気泡等の発生位置によっては光線Ｂが気泡等に十分に当たらず、気泡等の検知が難しいことがある。これに対し、複数の周方向位置から光線Ｂを照射することにより、光ファイバ素線Ｆの軸方向に垂直な面内における気泡等の発生位置にかかわらず、気泡等をより確実に検知することができる。

なお、発光部２３と受光部２４との組の数は３以上であることが好ましい。この場合、ほぼ光ファイバ素線Ｆの全周にわたり気泡を逃さず検知することができる。ここで、図１１は、発光部２３と受光部２４との組が（ａ）１組のみである場合、（ｂ）２組である場合、（ｃ）３組である場合のそれぞれにおける、光ファイバ素線Ｆに対する光線Ｂの照射の様子を示す図である。図１１（ａ）に示されるように、発光部２３と受光部２４との組が１組のみである場合には、光線Ｂの屈折によって、光ファイバ素線Ｆに光線Ｂが照射されない領域Ｄ１が生じる。また、図１１（ｂ）に示されるように、発光部２３と受光部２４との組が２組である場合においても、光ファイバ素線Ｆに光線Ｂが照射されない領域Ｄ２が僅かながら生じる。これに対し、図１１（ｃ）に示されるように、発光部２３と受光部２４との組が３組以上である場合には、光ファイバ素線Ｆに光線Ｂが照射されない領域が生じない。従って、発光部２３と受光部２４との組の数は３以上であれば、気泡等を更に確実に検知することができる。

本発明による光ファイバ検査装置及び光ファイバ製造装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態及び変形例を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、上記実施形態ではセカンダリ樹脂層が着色され、セカンダリ樹脂層上に着色層を備えない光ファイバ素線を検査対象としているが、本発明は、セカンダリ樹脂層上に着色層を備える光ファイバ素線に対しても適用可能である。

１Ａ…光ファイバ製造装置、１０…プリフォーム、１１…線引炉、１２…強制冷却装置、１３…外径測定器、１４，１５…樹脂塗布部、１４Ａ…プライマリ樹脂、１５Ａ…セカンダリ樹脂、１６…偏肉測定器、１７…ＵＶ炉、１８…外径測定器、１９，２９…気泡センサ（光ファイバ検査装置）、２０…ガイドローラ、２１…キャプスタン、２２…巻き取りボビン、２３…発光部、２４…受光部、２４ａ…光センサ、２４ｂ…レンズ、２４ｃ…ハウジング、２４ｄ…フード、２５…増幅回路、２６…信号処理部、３０…演算部、３１…コア、３２…クラッド、３３Ａ，３３Ｂ…樹脂被覆、３４…プライマリ樹脂層、３５Ａ，３５Ｂ…セカンダリ樹脂層、３６…着色層、ＡＸ…光軸、Ｂ，Ｂ１〜Ｂ３…光線、Ｄ…気泡等、Ｆ，ＦＡ…光ファイバ素線、Ｆ１１…ガラス線、Ｌ…散乱光、Ｐ，Ｐ１〜Ｐ３…照射位置。

Claims

ガラス線及び樹脂被覆を有しており軸方向に移動する光ファイバ素線に光線を照射する発光部と、
前記光ファイバ素線において散乱した光を受け、電気信号に変換する受光部と、を備え、
前記光線が前記光ファイバ素線に当たる照射位置を前記受光部の光軸が通り、前記光線と前記受光部の光軸とが斜めに交わることにより、前記受光部に前記光線が直接入射することが回避される、光ファイバ検査装置。
前記発光部と前記受光部との組を複数備え、
前記光ファイバ素線の軸方向における、複数の前記発光部からの光線が照射される位置が互いに異なる、請求項１に記載の光ファイバ検査装置。
前記発光部と前記受光部との組を複数備え、
少なくとも２つの前記発光部の出力波長が互いに異なり、各受光部が、対応する前記発光部の出力波長を通過させ、他の前記発光部の出力波長を遮断する波長フィルタを有する、請求項１または２に記載の光ファイバ検査装置。
前記発光部と前記受光部との組を複数備え、
前記光ファイバ素線に対する複数の前記発光部の周方向位置が互いに異なる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ検査装置。
複数の前記受光部からの前記電気信号の信号波形を合成する演算部を更に備える、請求項２〜４のいずれか一項に記載の光ファイバ検査装置。
前記光線と前記受光部の光軸とが１３１°〜１３５°を成す、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ファイバ検査装置。
前記発光部の出力波長が非可視光である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ファイバ検査装置。
前記発光部の出力波長が赤外光または紫外光である、請求項７に記載の光ファイバ検査装置。
ガラス母材からガラス線の線引きを行う線引炉と、
プライマリ樹脂及びセカンダリ樹脂を前記ガラス線に塗布する樹脂塗布部と、
前記プライマリ樹脂及び前記セカンダリ樹脂を硬化させる樹脂硬化部と、
前記樹脂硬化部から延出する光ファイバ素線の検査を行う請求項７または８に記載の光ファイバ検査装置と、を備える光ファイバ製造装置。