JP2020125961A - プラスチック光ファイバのコア径計測方法およびそれに用いるプラスチック光ファイバのコア径計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プラスチック光ファイバ(POF)のコア径を正確に計測することができるPOFのコア径計測装置およびPOFのコア径計測方法を提供する。【解決手段】POF1の側面に向って光を照射する光照射手段2,2'と、上記POF1に対して上記光照射手段2、2'と反対側に設けられる撮像手段3,3'と、上記光照射手段2,2'とPOF1の間に配置される第1の偏光フィルタ4,4’と、上記撮像手段3,3’とPOF1の間に配置される第2の偏光フィルタ5,5’と、上記撮像手段3,3'によって得られたPOF1の画像データを処理してPOF1のコア径を算出するデータ処理手段とを備えている。【選択図】図1
Description
本発明は、通信用途等に用いられるプラスチック光ファイバ(以下「POF」ということがある)のコア径を計測する方法およびそれに用いるPOFのコア径計測装置に関し、より詳細には、POFの製造工程においてインラインで、連続的にPOFのコア径を計測することのできる方法およびその装置に関するものである。
POFは、素材がプラスチックであることから、軽量で良好な可撓性を有し、低コストで製造可能であるため、近年、需要が拡大している。このようなPOFは、一般的に、溶融押出成形や界面ゲル重合法によるプリフォームを溶融加熱延伸する方法等により製造されている。しかし、POFを製造するための装置を連続的に長時間運転すると、均一的な品質を担保することが困難になる場合がある。
このため、例えば、特許文献1では、製造されるPOFの製品品質(光信号の伝送損失)を向上させるために、製造しながら光伝送損失を測定する検査装置が提案されている。また、特許文献2では、ポリマークラッド光ファイバの被覆の異常部を検出する被覆異常部検出方法が提案され、信頼性の要求に応えるとしている。
しかしながら、特許文献1のものは、実際にPOFのコア内にレーザー光を通過させてレーザー光の散乱の程度を確認し、POFの光損失を測定するものであり、コアに欠陥(異物や亀裂など)が生じているか否かを判断することはできるものの、形成されたコアの径を計測することはできない。
また、特許文献2のものは、POFに検査光を入射しPOFの画像における輝度の経時変化によって、その被覆クラッドの異常部から外部に漏れた検査光の有無を判定し、これに基づいて異常部を検出するものである。しかし、このものも、上記特許文献1のものと同様、形成されたコアの径を計測することはできない。
一方、POFにおけるコア径の変動は、帯域幅の低下につながることから、常時安定したコア径のPOFを提供することが、光通信の信頼性を高める上で重要である。そこで、コア径の正確な計測を連続的に行うことができれば、インラインで、コア径が規定の範囲から外れたものだけを除外することができるため、その技術の確立が強く求められている。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、POFのコア径を正確に計測することができるPOFのコア径計測装置およびPOFのコア径計測方法を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するため、本発明は、以下の[1]〜[10]を提供する。
[1]POFのコア径を計測する方法であって、上記POFの一方の側面に向って光を照射する光照射手段と、上記POFの、光が照射される側面と反対側の側面を撮像する撮像手段と、上記光照射手段とPOFの間に配置される第1の偏光フィルタと、上記撮像手段とPOFの間に配置される第2の偏光フィルタと、を設け、上記光照射手段により上記第1の偏光フィルタを介してPOFの側面に光を照射し、上記撮像手段によって上記POFの反対側の側面を上記第2の偏光フィルタを介して撮像し画像データを得る撮像工程と、上記撮像手段により得られたPOFの画像データを処理するデータ処理工程とを備え、上記データ処理工程において、上記POFの画像データに基づき上記POFのコア径を算出するPOFのコア径計測方法。
[2]上記撮像工程において、上記POFに対する光照射と撮像を、少なくとも2方向から行い、上記POFの、方向の異なる少なくとも2つの側面の画像データを得るとともに、上記データ処理工程において、上記少なくとも2つの画像データに基づき上記POFのコア径を算出する、[1]に記載のPOFのコア径計測方法。
[3]上記データ処理工程において、上記POFの画像データに基づいて、上記POFのコア径とともにクラッド径を算出する、[1]または[2]に記載のPOFのコア径計測方法。
[4]上記データ処理工程において、算出された上記POFのコア径とクラッド径に基づき上記POFのコアの偏心度を算出する、[3]に記載のPOFのコア径計測方法。
[1]POFのコア径を計測する方法であって、上記POFの一方の側面に向って光を照射する光照射手段と、上記POFの、光が照射される側面と反対側の側面を撮像する撮像手段と、上記光照射手段とPOFの間に配置される第1の偏光フィルタと、上記撮像手段とPOFの間に配置される第2の偏光フィルタと、を設け、上記光照射手段により上記第1の偏光フィルタを介してPOFの側面に光を照射し、上記撮像手段によって上記POFの反対側の側面を上記第2の偏光フィルタを介して撮像し画像データを得る撮像工程と、上記撮像手段により得られたPOFの画像データを処理するデータ処理工程とを備え、上記データ処理工程において、上記POFの画像データに基づき上記POFのコア径を算出するPOFのコア径計測方法。
[2]上記撮像工程において、上記POFに対する光照射と撮像を、少なくとも2方向から行い、上記POFの、方向の異なる少なくとも2つの側面の画像データを得るとともに、上記データ処理工程において、上記少なくとも2つの画像データに基づき上記POFのコア径を算出する、[1]に記載のPOFのコア径計測方法。
[3]上記データ処理工程において、上記POFの画像データに基づいて、上記POFのコア径とともにクラッド径を算出する、[1]または[2]に記載のPOFのコア径計測方法。
[4]上記データ処理工程において、算出された上記POFのコア径とクラッド径に基づき上記POFのコアの偏心度を算出する、[3]に記載のPOFのコア径計測方法。
[5]コアとクラッドとを有するPOFのコア径を計測する装置であって、上記POFの一方の側面に向って光を照射する光照射手段と、上記POFに対して上記光照射手段と反対側に設けられ、上記POFの、光が照射される側面と反対側の側面を撮像する撮像手段と、上記光照射手段とPOFの間に配置される第1の偏光フィルタと、上記撮像手段とPOFの間に配置される第2の偏光フィルタと、上記撮像手段によって得られたPOFの画像データを処理するデータ処理手段と、を備え、上記撮像手段が、上記第1の偏光フィルタを介した光が照射されたPOFの側面と反対側の側面を上記第2の偏光フィルタを介して撮像し画像データを得るものであり、上記データ処理手段が、上記POFの画像データに基づき上記POFのコア径を算出するよう設定されているPOFのコア径計測装置。
[6]上記光照射手段による光照射と撮像手段による撮像が、上記POFに対し少なくとも2方向から行われ、上記POFの、方向の異なる少なくとも2つの側面の画像データが得られるようになっており、上記データ処理手段が、上記少なくとも2つの画像データに基づき上記POFのコア径を算出するよう設定されている、[5]に記載のPOFのコア径計測装置。
[7]上記POFを介して対峙する光照射手段と撮像手段からなる撮像ユニットが、少なくとも2セット、POFに対し方向が異なる配置で設けられている、[6]に記載のPOFのコア径計測装置。
[8]上記POFを介して対峙する光照射手段と撮像手段からなる撮像ユニットが単一で設けられており、上記POFと、上記撮像ユニットとの相対的な配置が変更可能になっている、[6]に記載のPOFのコア径計測装置。
[9]上記データ処理手段が、上記POFの画像データに基づいて、上記POFのコア径とともにクラッド径を算出するよう設定されている、[5]〜[8]のいずれかに記載のPOFのコア径計測装置。
[10]上記データ処理手段が、算出された上記POFのコア径とクラッド径に基づき上記POFのコアの偏心度を算出するよう設定されている、[9]に記載のPOFのコア径計測装置。
[6]上記光照射手段による光照射と撮像手段による撮像が、上記POFに対し少なくとも2方向から行われ、上記POFの、方向の異なる少なくとも2つの側面の画像データが得られるようになっており、上記データ処理手段が、上記少なくとも2つの画像データに基づき上記POFのコア径を算出するよう設定されている、[5]に記載のPOFのコア径計測装置。
[7]上記POFを介して対峙する光照射手段と撮像手段からなる撮像ユニットが、少なくとも2セット、POFに対し方向が異なる配置で設けられている、[6]に記載のPOFのコア径計測装置。
[8]上記POFを介して対峙する光照射手段と撮像手段からなる撮像ユニットが単一で設けられており、上記POFと、上記撮像ユニットとの相対的な配置が変更可能になっている、[6]に記載のPOFのコア径計測装置。
[9]上記データ処理手段が、上記POFの画像データに基づいて、上記POFのコア径とともにクラッド径を算出するよう設定されている、[5]〜[8]のいずれかに記載のPOFのコア径計測装置。
[10]上記データ処理手段が、算出された上記POFのコア径とクラッド径に基づき上記POFのコアの偏心度を算出するよう設定されている、[9]に記載のPOFのコア径計測装置。
すなわち、本発明者らは、今後増産が見込まれるPOFの製品規格を担保するため、POFの製造工程においてインラインでPOFのコア径を測定することができる装置を得ることを目的として研究を行った。そして、POFの端面においてコア径を計測していては、POFの長手方向に沿って連続的にコア径を計測することはできないことから、POFの側面方向から計測することを想起し、研究を重ねる過程で、POFの一方の側面に向って偏光フィルタを介して光を照射し、その光が照射される側面と反対側の側面を撮像すると、上記POFの各層が偏光透過光により別個の色に着色され、この着色の界面を検出することでコアとクラッドの界面の位置を特定できることが判明した。
そして、本発明者らは、さらに研究を重ねた結果、上記光が照射される側面と反対側の側面を撮像する撮像手段と上記POFとの間に、第2の偏光フィルタを配置して光にさらに偏りを与えると、高い精度で正確にコアとクラッドの界面の位置を特定することができ、ひいてはコア径の値を正確に求めることができることを見出し、本発明に到達した。
本発明のPOFのコア径計測方法によれば、上述のとおり、長手方向に延びるPOFの側方に、特定の配置で光照射手段と撮像手段と偏光フィルタとを設け、POFの側面に光照射を与えながらその反対側の側面の画像データを得るだけで、簡単かつ正確にPOFのコア径を計測することができる。そして、この計測方法によれば、POFを長手方向に移動させながら、連続的に計測を行うことができるため、POFの製造工程途中において、インラインで計測処理、すなわちコア径のばらつきが規格内に収まっているか否かの品質検査を行うことができる。したがって、高品質のPOFを安定的に供給することができる。
また、本発明のPOFのコア径計測装置によれば、POFの製造ラインの途中に、特定の配置で光照射手段と撮像手段と偏光フィルタとを設け、上記撮像手段から得られる画像データを、特定のデータ処理手段によって処理するだけで、簡単かつ正確にPOFのコア径を算出することができる。したがって、POFの製造スピードを下げることなく、効率よく高品質のPOFを提供することができる。そして、このコア径計測装置の設置は、大幅な設備変更や追加スペースの確保がいらないという利点を有する。
つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
本発明の一実施の形態であるPOFのコア径計測方法(以下、単に「コア径計測方法」という場合がある)は、POFの一方の側面に向って光を照射する光照射手段と、上記POFの、光が照射される側面と反対側の側面を撮像する撮像手段と、上記光照射手段とPOFの間に配置される第1の偏光フィルタと、上記撮像手段とPOFの間に配置される第2の偏光フィルタと、を設け、上記光照射手段により上記第1の偏光フィルタを介してPOFの側面に光を照射し、上記撮像手段によって上記POFの反対側の側面を上記第2の偏光フィルタを介して撮像し画像データを得る撮像工程と、上記撮像手段により得られたPOFの画像データを処理するデータ処理工程とを備えている。そして、上記データ処理工程において、上記POFの画像データに基づき上記POFのコア径を算出するものである。
本発明のコア径計測方法を実施するための装置の一例を、図1に模式的に示す。この装置は、図において太矢印で示すように走行するPOF1のコア径を計測するためのもので、POF1の側面に向って、垂直方向に光照射を行う光照射手段2と、上記POF1に対して上記光照射手段2と反対側に設けられ、上記POF1の、光が照射される側面と反対側の側面を撮像する撮像手段3と、上記光照射手段2とPOF1の間に配置される第1の偏光フィルタ4と、上記撮像手段3とPOF1の間に配置される第2の偏光フィルタ5を備えている。この光照射手段2および第1の偏光フィルタ4と、撮像手段3および第2の偏光フィルタ5とは、図2に模式的に示すように、POF1を介して、互いに対峙するように配置されており、両者によって、1セットの撮像ユニットAが構成されている。
そして、上記撮像ユニットA(図1に戻る)に対しPOF1の周方向に90°角度を変えた方向、すなわち光照射を水平方向に行う配置で、光照射手段2’および第1の偏光フィルタ4’と、撮像手段3’および第2の偏光フィルタ5’とからなる撮像ユニットBが設けられている。
なお、上記撮像ユニットAがPOF1と交差する位置Pと、撮像ユニットBがPOF1と交差する位置Qは、POF1の長手方向に沿って所定距離だけずれている。この距離は、POF1の走行によって移動する距離を考慮して設定されており、Pの位置において撮像ユニットAによって撮像される第1の画像データと、Qの位置において撮像ユニットBによって撮像される第2の画像データとが、POF1の同じ位置の、90°角度を変えた2つの側面の画像データとなるよう予め設定されている。
この装置が計測の対象とするPOF1は、図3に示すとおり、重合体をマトリックスとする有機化合物からなるコア6と、このコア6と屈折率の異なる有機化合物からなるクラッド7と、その外側にこれを被覆するオーバークラッド8とで構成されている。通常、コア6は、クラッド7と比較して屈折率が高く設計されており、光をほぼ全反射させることができる。このため、POF1は、光をコア6内に閉じこめた状態で伝搬させることができるようになっている。なお、この例では、オーバークラッド8を設けているが、クラッド7が非常に硬質である等、コア6およびクラッド7を保護する必要がない場合には、オーバークラッド8は設けなくてもよい。
上記POF1に光を照射する光照射手段2、2’としては、例えば、発光ダイオード(LED)、レーザー、ハロゲンランプ等の各種光源を用いることができる。なかでも、屈折率波長分散による画像や検出精度の低下を防止できる点から、複数の波長の光が混在したような白色光よりも、単一波長に近い光を光源とするものが好ましい。単一波長の光としては、例えば、青、緑、赤色等の可視光を用いることができるが、撮像対象であるPOF1の材料の波長分散の影響が小さい波長を用いることが好ましく、POF1の材料として、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を用いる場合には、屈折率波長分散は長波長に行くほど収束し、長波長分散の影響が少なくなることから、赤色の波長の光源を用いることが好ましい。また、光源からの出射光としては、平行光、拡散光いずれも用いることができるが、様々な角度からPOF1に入射させることができる点から、拡散光を用いることが好ましい。
そして、上記光照射手段2、2’とPOF1の間に配置される第1の偏光フィルタ4、4’としては、PL偏光フィルタ、円偏光フィルタ等を用いることができる。また、上記撮像手段3、3’とPOF1の間に配置される第2の偏光フィルタ5、5’としては、PL偏光フィルタ、円偏光フィルタ等を用いることができる。
第1の偏光フィルタ4、4’と、第2の偏光フィルタ5、5’とは、異なる条件の偏光フィルタを用いることが好ましく、より好ましくは、第1の偏光フィルタ4、4’として円偏光フィルタを用い、第2の偏光フィルタ5、5’としてPL偏光フィルタもしくは第1の偏光フィルタ4,4’とはλ/4の角度が異なる円偏光フィルタを用いることが好ましい。
すなわち、この装置では、POF1の一方の側面に向って光を照射し、その光が照射される側面と反対側の側面を撮像すると、上記POF1を構成するコア6、クラッド7、オーバークラッド8の各層の屈折率の違いにより各層の色調の異なりが生じ、その色調の違いが第1の偏光フィルタ4および第2の偏光フィルタ5によってより強調されて明確に表れることから、上記POF1のコア6とクラッド7の界面、クラッド7とオーバークラッド8との界面、の各位置を特定できる、という原理にもとづいて、画像データの解析を行うことを特徴としている。
したがって、上記画像データによる解析を精度よく行うには、上記第1の偏光フィルタ4、4’と、第2の偏光フィルタ5、5’の選定が重要である。ただし、POF1の材料の種類や径の大きさにより、最適な組み合わせが異なるため、対象とするPOF1に応じて、適宜、選定を行う必要がある。また、第2の偏光フィルタ5,5’に面内回転機構を設け、対象とするPOF1に応じ、最もコントラストを生じる条件を選定することも好ましい。
また、図2に示すように、上記光照射手段2の発光幅をWとし、上記光照射手段2とPOF1の側面との最短距離をDとしたときに、上記発光幅Wに対する最短距離Dの比(D/W)を、1以下とすることが好ましく、より好ましくは0.5以下とすることであり、さらに好ましくは0.2以下であり、0.13以下とすることがより一層好ましい。上記発光幅Wに対する最短距離Dの比(D/W)が大きすぎると、オーバークラッド8の画像に影が発生する傾向がみられる。上記影が発生した箇所は、偏光特性の変化がわからない領域となるため、影の発生箇所ができるだけ少なくなるように、上記発光幅Wと上記光照射手段2とPOF1の側面との最短距離Dおよびこれらの比(D/W)を調整することが好ましい。
さらに、上記第1の偏光フィルタ4、第2の偏光フィルタ5は、上記実施の形態では、それぞれ一枚ずつ用いたが、それらの少なくとも一方を、2枚以上の偏光特性の異なる偏光フィルタの組み合わせに置き換えることもできる。例えば、上記第1の偏光フィルタ4として、光照射手段2に近い側から、PL偏光フィルタ、λ/4波長板の2枚の偏光フィルタを用いることができる。上記λ/4波長板に代えてその他の様々な波長板を用いることもできる。また、例えば、上記第2の偏光フィルタ5として、撮像手段3に近い側から、PL偏光フィルタ、λ/4波長板の2枚の偏光フィルタを用いることができる。上記λ/4波長板に代えてその他の様々な波長板を用いることもできる。
上記光が照射されたPOF1の側面を撮像する撮像手段3としては、例えば、ラインセンサカメラ、エリアセンサカメラ等の、対象物の画像をレンズによって素子面に結像させて、光の量を信号に変換して出力させるものを好ましく用いることができる。なかでも、シャッタースピードを速くすることで搬送中の被写体の振れの影響を低減できる点から、エリアセンサカメラを用いることがより好ましい。
上記撮像手段3は、上記POF1を介して上記光照射手段2と対峙した位置に配置される。そして、上記光照射手段2と撮像手段3は、互いの中心が、POF1を介して同一軸上に配置されることが好ましいが、後述するデータ処理手段によって画像データ処理を補正できる範囲において、必ずしも同一軸上に配置されなくてもよい。
上記装置では、上記光照射手段2と撮像手段3からなる撮像ユニットAと、上記光照射手段2’と撮像手段3’からなる撮像ユニットBにより、POF1の、90°角度を変えた2つの側面の画像データが得られるようになっている。そして、得られた画像データは、予めコア径計測のための演算処理回路等が組み込まれたデータ処理手段(図1において図示せず)に送られて、処理されるようになっている。
上記データ処理手段は、どのような画像解析ソフトをベースにするものであっても、全く専用に作成されたソフトであってもよいが、上記撮像手段3から送られてきた画像データを解析して所定の演算式に当てはめることにより、目的とするコア径が算出されるようになっている。このとき、90°角度を変えて得られた2つの画像データから、POF1自身が傾いていたり、コア6がPOF1において偏心していたりして、2つの画像データにずれがある場合、そのずれ方に応じて、補正処理がなされるようになっている。
上記データ処理手段は、例えば、図4に示すように、一方の画像データ(0°画像)と他方の画像データ(90°画像)が、互いに異なる傾きで傾いた状態で撮像されている場合には、まず、両方の画像データ(0°画像、90°画像)を画像回転処理によって、両者が極力傾いていない画像データとする補正が行われ、この画像データに基づき、画像エッジ検出処理を行い、各層の界面を検出するようになっている。
また、2つの画像データから得られたコア6とクラッド7の界面の位置、クラッド7とオーバークラッド8の界面の位置から、例えば図5に示すように、各層の径の大きさと中心位置を求め、各層の中心位置のずれからコア6の偏心度を算出し、コア径を修正して、より高い精度でコア径を求めることができるようになっている。
このように、上記装置によれば、長手方向に延びるPOF1に対し、特定の配置で光照射手段2および第1の偏光フィルタ4と、撮像手段3および第2の偏光フィルタ5とを設け、上記撮像手段3から得られる画像データを、特定のデータ処理手段によって処理するだけで、簡単かつ正確にPOF1のコア径を算出することができる。
そして、上記画像データの取得を、POF1の側面方向から行うため、POF1の製造ラインの途中にもしくは末端において、この装置をインラインで組み込むことができ、POF1を断続的に走行させながら、コア径の計測を行うことができる。特に、対象物が移動していても撮像が可能な撮像手段3を用いる場合には、とりわけ、POF1の製造スピードを下げることなく、効率よくPOF1のコア径の計測を行うことができ、好適である。しかも、上記装置の設置には、大幅な設備変更や追加スペースの確保がいらないという利点を有する。
また、上記の装置は、POF1に対し、2セットの撮像ユニット(撮像ユニットA、B)を設けて、周方向に異なる2方向の画像データを得ることができるため、コア6の芯ずれやPOF1自体の傾き等を修正して、高い精度でコア径計測を行うことができるようになっている。したがって、一方向からの画像データに基づいてコア径を計測する場合に比べて、より高品質のPOF1を提供することができる。そして、さらに計測精度を高めるために、3セット以上の、周方向に角度を変えて配置される撮像ユニットを用いることもできる。
もちろん、非常に真円度の高いコア6を有するPOF1を対象とする場合や、POF1の直線度を高めた状態で測定できる場合等においては、必ずしも、複数の撮像ユニットを設ける必要はなく、単一の撮像ユニットを用いても差し支えない。
なお、周方向に異なる2つ以上の画像データを得るために、上記の装置のように、POF1の周囲に、複数の撮像ユニットを、方向を変えて配置するのではなく、単一の撮像ユニットを、POF1に対して相対的に配置を変えうるように設定してもよい。その例を、図6に模式的に示す。
この装置は、光照射手段2および第1の偏光フィルタ4と、撮像手段3および第2の偏光フィルタ5とで構成される単一の撮像ユニットと交差するようにPOF1を保持する保持手段9を設け、この保持手段9を、保持したPOF1ごと周方向に回動させて、POF1の、方向の異なる少なくとも2つの側面の画像データを得ることができるようにしたものである。なお、10は、POF1と光照射手段2との距離を微調整するための調整手段、11は、POF1に対する計測位置を上下方向に微調整するための調整手段である。
この装置によれば、図1に示す装置のように、複数の撮像ユニットを配置しなくても、POF1の周方向の向きを変えて複数の画像データを得ることができ、高い精度でコア径を計測することができる。しかしながら、POF1を走行させながら計測することができないため、試作品や完成品の検査等の用途に限られる。
また、上記の装置とは逆に、走行するPOF1を中心として、その周囲に、周方向に回動しうる環状ベースを設け、この環状ベースの対角線上の一方に光照射手段2を取り付け、他方に撮像手段3を取り付けて、上記環状ベースを回動させることにより、POF1の,方向の異なる少なくとも2つの側面の画像データを得るようにしてもよい。この場合、異なる方向からの撮像は、POF1が停止するタイミングで行うことが好ましい。
なお、すでに述べたとおり、少なくとも2方向から撮像した画像データに基づいてコア径を算出する場合、その補正処理のために、コア径のみならず、クラッド7およびオーバークラッド8のそれぞれの径も算出して、各層の外径と中心の位置を求める処理を行うことから、これらの数値を利用して、コア6の偏心度や、さらにはクラッド7の偏心度、POF1自体の外径の真円度等を求めることができる。
特に、コア6の偏心度が大きく規格を外れる場合、光の伝送損失が大きくなるおそれがあることから、上記偏心度を併せて計測することは、実用的ニーズに沿うものである。
以下、実施例および比較例をあげて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
図1に示す装置において、光照射手段2,2’としてシーシーエス社製のPFBR−150(赤色、発光幅W=100mm)を用い、撮像手段3,3’としてエリアセンサカメラ(bu505MG、東芝テリー社製)を用い、第1の偏光フィルタ4,4’として円偏光フィルタ(QA−MEGQ、日東電工社製)を用い、第2の偏光フィルタ5,5’としてPL52mm(ケンコー・トキナー社製)を用いたコア径計測装置を作製した。
上記装置においては、上記光照射手段2,2’とPOF1の側面との最短距離Dがそれぞれ10mmとなるように調整されている。また、POF1のライン速度は、17.5m/minとした。
POF1として、コア径が120μmであり、コアおよびクラッドが、いずれもメチルメタクリレート(MMA)を主成分とする樹脂からなり、オーバークラッドがポリカーボネート(PC)系樹脂からなっているものを用いた。
なお、上記コアは、屈折率調整剤により屈折率が高められている。また、上記「主成分」とは、その材料の特性に影響を与える成分の意味であり、その成分の含有量は、通常、材料全体の50質量%以上である。
図1に示す装置において、光照射手段2,2’としてシーシーエス社製のPFBR−150(赤色、発光幅W=100mm)を用い、撮像手段3,3’としてエリアセンサカメラ(bu505MG、東芝テリー社製)を用い、第1の偏光フィルタ4,4’として円偏光フィルタ(QA−MEGQ、日東電工社製)を用い、第2の偏光フィルタ5,5’としてPL52mm(ケンコー・トキナー社製)を用いたコア径計測装置を作製した。
上記装置においては、上記光照射手段2,2’とPOF1の側面との最短距離Dがそれぞれ10mmとなるように調整されている。また、POF1のライン速度は、17.5m/minとした。
POF1として、コア径が120μmであり、コアおよびクラッドが、いずれもメチルメタクリレート(MMA)を主成分とする樹脂からなり、オーバークラッドがポリカーボネート(PC)系樹脂からなっているものを用いた。
なお、上記コアは、屈折率調整剤により屈折率が高められている。また、上記「主成分」とは、その材料の特性に影響を与える成分の意味であり、その成分の含有量は、通常、材料全体の50質量%以上である。
図7に、上記装置を用いて計測したサンプル(a)〜(g)のコア径(側面測定)を実線で示し、実測した断面のコア径(断面測定)を破線で示した。そして、それぞれ側面測定値と断面測定値との差を算出したところ、いずれも−4.5μm〜+8.4μmの範囲内にあり、上記装置は優れた精度でコア径を計測できることがわかった。
また、図8に、上記装置を用いて計測したサンプル(a)〜(g)のクラッド径(側面測定)を実線で示し、実測した断面のクラッド径(断面測定)を破線で示した。そして、それぞれ側面測定値と断面測定値との差を算出したところ、いずれも−1.5μm〜+8.0μmの範囲内にあり、上記装置は優れた精度でクラッド径を計測できることがわかった。
また、図8に、上記装置を用いて計測したサンプル(a)〜(g)のクラッド径(側面測定)を実線で示し、実測した断面のクラッド径(断面測定)を破線で示した。そして、それぞれ側面測定値と断面測定値との差を算出したところ、いずれも−1.5μm〜+8.0μmの範囲内にあり、上記装置は優れた精度でクラッド径を計測できることがわかった。
本発明のPOFのコア径計測方法およびコア径計測装置は、インラインでPOFのコア径を計測する場合に特に有用である。
1 POF
2 光照射手段
2’光照射手段
3 撮像手段
3’撮像手段
4 第1の偏光フィルタ
4’第1の偏光フィルタ
5 第2の偏光フィルタ
5’第2の偏光フィルタ
2 光照射手段
2’光照射手段
3 撮像手段
3’撮像手段
4 第1の偏光フィルタ
4’第1の偏光フィルタ
5 第2の偏光フィルタ
5’第2の偏光フィルタ
Claims (10)
- プラスチック光ファイバのコア径を計測する方法であって、
上記プラスチック光ファイバの一方の側面に向って光を照射する光照射手段と、上記プラスチック光ファイバの、光が照射される側面と反対側の側面を撮像する撮像手段と、上記光照射手段とプラスチック光ファイバの間に配置される第1の偏光フィルタと、上記撮像手段とプラスチック光ファイバの間に配置される第2の偏光フィルタと、を設け、上記光照射手段により上記第1の偏光フィルタを介してプラスチック光ファイバの側面に光を照射し、上記撮像手段によって上記プラスチック光ファイバの反対側の側面を上記第2の偏光フィルタを介して撮像し画像データを得る撮像工程と、
上記撮像手段により得られたプラスチック光ファイバの画像データを処理するデータ処理工程とを備え、
上記データ処理工程において、上記プラスチック光ファイバの画像データに基づき上記プラスチック光ファイバのコア径を算出することを特徴とするプラスチック光ファイバのコア径計測方法。 - 上記撮像工程において、上記プラスチック光ファイバに対する光照射と撮像を、少なくとも2方向から行い、上記プラスチック光ファイバの、方向の異なる少なくとも2つの側面の画像データを得るとともに、上記データ処理工程において、上記少なくとも2つの画像データに基づき上記プラスチック光ファイバのコア径を算出する請求項1記載のプラスチック光ファイバのコア径計測方法。
- 上記データ処理工程において、上記プラスチック光ファイバの画像データに基づいて、上記プラスチック光ファイバのコア径とともにクラッド径を算出する請求項1または2記載のプラスチック光ファイバのコア径計測方法。
- 上記データ処理工程において、算出された上記プラスチック光ファイバのコア径とクラッド径に基づき上記プラスチック光ファイバのコアの偏心度を算出する請求項3記載のプラスチック光ファイバのコア径計測方法。
- コアとクラッドとを有するプラスチック光ファイバのコア径を計測する装置であって、
上記プラスチック光ファイバの一方の側面に向って光を照射する光照射手段と、上記プラスチック光ファイバに対して上記光照射手段と反対側に設けられ、上記プラスチック光ファイバの、光が照射される側面と反対側の側面を撮像する撮像手段と、上記光照射手段とプラスチック光ファイバの間に配置される第1の偏光フィルタと、上記撮像手段とプラスチック光ファイバの間に配置される第2の偏光フィルタと、上記撮像手段によって得られたプラスチック光ファイバの画像データを処理するデータ処理手段と、を備え、
上記撮像手段が、上記第1の偏光フィルタを介した光が照射されたプラスチック光ファイバの側面と反対側の側面を上記第2の偏光フィルタを介して撮像し画像データを得るものであり、
上記データ処理手段が、上記プラスチック光ファイバの画像データに基づき上記プラスチック光ファイバのコア径を算出するよう設定されていることを特徴とするプラスチック光ファイバのコア径計測装置。 - 上記光照射手段による光照射と撮像手段による撮像が、上記プラスチック光ファイバに対し少なくとも2方向から行われ、上記プラスチック光ファイバの、方向の異なる少なくとも2つの側面の画像データが得られるようになっており、上記データ処理手段が、上記少なくとも2つの画像データに基づき上記プラスチック光ファイバのコア径を算出するよう設定されている請求項5記載のプラスチック光ファイバのコア径計測装置。
- 上記プラスチック光ファイバを介して対峙する光照射手段と撮像手段からなる撮像ユニットが、少なくとも2セット、プラスチック光ファイバに対し方向が異なる配置で設けられている請求項6記載のプラスチック光ファイバのコア径計測装置。
- 上記プラスチック光ファイバを介して対峙する光照射手段と撮像手段からなる撮像ユニットが単一で設けられており、上記プラスチック光ファイバと、上記撮像ユニットとの相対的な配置が変更可能になっている請求項6記載のプラスチック光ファイバのコア径計測装置。
- 上記データ処理手段が、上記プラスチック光ファイバの画像データに基づいて、上記プラスチック光ファイバのコア径とともにクラッド径を算出するよう設定されている請求項5〜8のいずれか一項に記載のプラスチック光ファイバのコア径計測装置。
- 上記データ処理手段が、算出された上記プラスチック光ファイバのコア径とクラッド径に基づき上記プラスチック光ファイバのコアの偏心度を算出するよう設定されている請求項9記載のプラスチック光ファイバのコア径計測装置。
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