JP3212373B2 - 光ファイバプリフォーム中の気泡、異物の検査方法および検査装置 - Google Patents

光ファイバプリフォーム中の気泡、異物の検査方法および検査装置

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    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/952Inspecting the exterior surface of cylindrical bodies or wires

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバプリフォー
ム中の気泡や異物を光電的に検査する方法、および検査
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバはその内部に気泡や異物があ
ると、透過光が散乱したり吸収されたりして減衰し、ま
た強度的に弱くなったりして致命的な欠陥になってしま
う。光ファイバの線曳き途中で光ファイバが切れてしま
うという事態もある。そのような事態を防止するため
に、光ファイバが線曳きされる前の状態、すなわちプリ
フォームの状態で気泡や異物を検査する必要がある。従
来、光ファイバプリフォーム中の気泡や異物を検査する
には、光ファイバプリフォームに光をあて、気泡や異物
で散乱する輝点を人間の肉眼で観察する目視検査で行っ
ていた。これは感応検査で人により差があり、また省力
化のためにも機械的に検査する方法の確立が望まれてい
た。
【0003】光ファイバのジャケットとして使用される
石英管内の気泡による影響を調べる方法が、昭和59年
度電子通信学会光・電波部門全国大会で発表され、その
要旨は予稿集2−165(421.光ファイバ強度に及
ぼす石英管内の気泡の効果)に記載されている。その予
稿によれば、石英管を回転させながらその端面にレーザ
ービームを入射させ、気泡で散乱した反射光をフォトマ
ルチプライヤで検知するものである。石英管が回転する
ことにより石英管の輪に沿ってレーザービームが照射さ
れ、フォトマルチプライヤを石英管の長手方向に走査さ
せることにより、石英管の長手方向に渡って調べること
ができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの方法は、石
英管の全体について気泡の有無を検査するには不適当で
ある。なぜならレーザービームの断面積が石英管の肉厚
に比べて非常に小さいため、石英管の全断面にレーザー
ビームを照射しきれないからである。ましてや光ファイ
バプリフォームのように円断面を有する被検体で、その
断面にレーザービームを照射しても、一部しか検査でき
ないことになってしまう。そのため、従来、光ファイバ
プリフォーム中の気泡、異物を機械的に検査する方法は
存在しなかった。本発明は前記の課題を解決するために
なされたもので、光ファイバプリフォーム中の気泡、異
物を、正確に漏れなく自動的に検知することができる検
査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の光ファイバプリフォーム内の気
泡、異物の検査方法は、棒状の光ファイバプリフォーム
末端の全面に光を入射させながらその側面をビデオカメ
ラで撮影し、その撮影像の画像信号を光ファイバプリフ
ォームの軸線方向の強度変化について微分し、その微分
値が設定してある基準値以上のときに気泡、異物として
判別して検出することを特徴とする。
【0006】
【0007】棒状の光ファイバプリフォームは、マッチ
ングオイル中に浸漬されて検査されてもよいし、空気中
におかれて検査されてもよい。特に棒状の光ファイバプ
リフォームは、空気中におかれて検査される場合には、
画像信号の光ファイバプリフォームの軸線方向の強度変
化について微分し、その微分値が設定してある基準値以
上のときに気泡、異物として判別することが好ましい。
【0008】また前記方法による検査は、光ファイバプ
リフォームを軸線方向を中心として回転させつつ、前記
光の入射およびビデオカメラの撮影をすることが好まし
い。
【0009】同じく本発明の光ファイバプリフォーム内
の気泡、異物の検査装置は、実施例に対応する図1に示
すように、棒状の光ファイバプリフォーム1を被検体と
し、その末端1aに光を入射させる光源2、光ファイバ
プリフォーム1の側面を撮像するビデオカメラ7、ビデ
オカメラ7による画像信号の光ファイバプリフォーム1
の軸線方向の強度変化についての微分回路および該微分
回路による微分値と基準値とを比較する判別回路を備え
画像解析回路11を有している。
【0010】画像解析回路11は、図2に示すように画
像信号の光ファイバプリフォームの軸線方向の強度変化
についての微分回路15、微分回路15による微分値と
基準値を比較する判別回路17を有することにより、光
ファイバプリフォーム1の外部表面により散乱する光の
影響を除去することができる。図3に示すように、被検
体である光ファイバプリフォーム1を浸漬させるマッチ
ングオイル手段25を有することによっても光ファイバ
プリフォーム1の外部表面により散乱する光の影響を除
去することができる。前記検査装置は、図1に示すよう
に光ファイバプリフォーム1を軸線方向を中心として回
転させる駆動手段20を有することが好ましい。
【0011】
【作用】図1に示す検査装置で、棒状の光ファイバプリ
フォーム1の末端1aの全面に光源2で光を入射させ
る。その内部に気泡、異物があるとそこで光が散乱し、
ビデオカメラ7で光ファイバプリフォームの側面を撮像
するときに気泡、異物の画像が映される。その画像信号
から画像解析回路11で気泡、異物を判別して検出する
ことができる。光ファイバプリフォーム1内部に気泡、
異物がないと末端1aに入射した光は散乱することなく
抜けてしまい、ビデオカメラ7では映らないので、気
泡、異物がないことが確認できる。
【0012】棒状の光ファイバプリフォーム1が図1に
示すように空気中におかれて検査されるときには、光フ
ァイバプリフォーム1の外部表面による反射像がビデオ
カメラ7で映されてノイズとなり、ノイズであるか気
泡、異物であるかの判別をしにくいことがあるが、画像
解析回路11が図2に示すような例であると、この判別
は誤りないものとなる。光ファイバプリフォーム1内の
気泡、異物の画像信号は光ファイバプリフォームの軸線
方向について強度変化をみてゆくと急激に変化するが、
光ファイバプリフォーム1の外部表面による反射像は光
ファイバプリフォームの軸線方向について強度を比較し
ても変化がない。したがってビデオカメラ7で映された
画像信号の光ファイバプリフォームの軸線方向の強度変
化について微分回路15により微分し、その微分値が設
定してある基準値以上のときに気泡、異物として判別す
れば、光ファイバプリフォーム1の外部表面により反射
する光の影響を除去することができる。
【0013】棒状の光ファイバプリフォームがマッチン
グオイル中におかれ検査されるときには、前記撮影像の
輝点を気泡、異物として判別する。
【0014】図3に示すように、光ファイバプリフォー
ム1をマッチングオイル手段25に浸漬させることによ
って、光ファイバプリフォーム1の外部表面による反射
がなくなるので、ビデオカメラ7で光ファイバプリフォ
ーム1の外部表面は映されなくなり、撮影像の輝点を気
泡、異物として判別して正しい検査がなされる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。図
1は本発明を適用する光ファイバプリフォーム内の気
泡、異物の検査装置を示している。同図に示す検査装置
はシャーシ3上に組み立てられており、光ファイバプリ
フォーム1の末端1aの全面に光を入射させる光源2、
光ファイバプリフォーム1の側面を撮像するビデオカメ
ラ7、ビデオカメラ7による画像信号から気泡、異物を
判別して検出する画像解析回路11からなる。光ファイ
バプリフォーム1は、モータ21、ギア22およびギア
23からなる回転駆動手段20に連結している。
【0016】光ファイバプリフォーム1の一端は回転ホ
ルダ31aに取り付けられたチャック30aに銜えら
れ、端面1aが光源2側に露出している。、もう一端は
回転ホルダ31bに取り付けられたチャック30bに銜
えられている。チャック30bの回転軸にはギア23が
取り付けられ、モータ21に取り付けられたギア22と
咬み合っている。
【0017】光源2は白色電球4、アパーチャーマスク
5、およびコンデンサレンズ6からなる。コンデンサレ
ンズ6の焦点位置にアパーチャーマスク5が配置され
る。コンデンサレンズ6の口径は光ファイバプリフォー
ム1の端面1aを充分に見込むだけ大きく、白色電球4
の光が略平行光となって光ファイバプリフォーム1の端
面1a全体に渡り均一に入射する。
【0018】ビデオカメラ7は、CCD(チャージカッ
プルデバイス)カメラであり、その撮影レンズ29が光
ファイバプリフォーム1の側面に対向するように、シャ
ーシ3に固設されたフレーム33に光ファイバプリフォ
ーム1の長手方向と平行に摺動可能に取付けられる。撮
影レンズ29が見込む撮影範囲が光ファイバプリフォー
ム1の検査可能範囲となる。撮影範囲が光ファイバプリ
フォーム1の長手方向全体を見込んでいない場合は、ビ
デオカメラ7をフレーム33に沿って摺動させることに
より、数回に分けて長手方向全体を検査することができ
る。一般に光ファイバプリフォーム1の太さは、長さに
比して充分小さいので、一回の撮影で太さ方向には全範
囲の検査が可能である。
【0019】ビデオカメラ7には、撮影した画像信号を
記憶しておくメモリィ10、メモリィ10から呼び出し
た画像信号で気泡、異物を判別して検出する画像解析回
路11、画像解析回路11で検出した気泡、異物を表示
するデスプレイ12、およびその表示内容を印刷するプ
リンタ13が連結されている。
【0020】図2に示すように画像解析回路11は、微
分回路15、基準値設定回路16、比較判別回路17を
含んでいる。微分回路15は画像信号の光ファイバプリ
フォームの軸線方向の強度変化についての微分をし、変
化率(画像信号強度変化の倍率)を求めるものである。
基準値設定回路16は、変化率のn倍基準値をn=2〜
20倍程度に設定可能である。比較判別回路17は、微
分回路15で求めた変化率と、基準値設定回路16で設
定した基準変化率(スレッシュホールドレベル)とを比
較し、微分回路15で求めたスレッシュホールドレベル
の方が小さければ気泡、異物として判別し、その座標を
デスプレイ12、プリンタ13に出力する。
【0021】上記した図1に示す検査装置に、直径0.
1mm前後の微小な気泡が6個存在する光ファイバプリ
フォームのサンプルを取り付けて実際に検査した。画像
解析回路11の基準値設定回路16には基準変化率をn
=5倍に設定しておく。白色電球4を点灯すると、光フ
ァイバプリフォーム1には端面1a全体から均一に光が
入射する。光ファイバプリフォーム1内の気泡で光が散
乱し、それがビデオカメラ7で撮影されて、画像信号が
画像解析回路11で処理されてデスプレイ12に映し出
される。そのとき、直径0.1mm前後の微小な気泡が
6個が総て映し出されたが、同時に光ファイバプリフォ
ーム1の外形線に相当する部分に斑点が映った。ここで
基準値設定回路16の基準変化率をn=10倍に変更し
て設定しなおすと、外形線に相当する部分に映っている
斑点が消え、気泡が6個だけが映し出され、気泡の存在
点だけを確認することができた。
【0022】比較のため下記の検査をした。検査のため
の装置は、上記した図1に示す検査装置で画像解析回路
11の構成が若干異なっている。すなわち画像解析回路
11の比較判別回路17では、画像信号の信号強度と、
信号強度のn倍基準設定値をスレッシュホールドレベル
とする値とを比較するものである。基準値設定値をn=
20に設定し、上記の実施例と同一の光ファイバプリフ
ォームのサンプルを測定をした。光ファイバプリフォー
ム1の外形線に相当する部分にノイズが強くデスプレイ
12に映り、そのノイズのため微小な気泡の映像がはっ
きり確認できなかった。ここで基準値設定値を徐々に上
げ、n=50倍にしたところ、光ファイバプリフォーム
1の外形線に相当する部分に斑点が映る程度にノイズが
弱まったが、6個の微小な気泡のうち小さい方の2個は
消えて映らず、4個だけが映って確認できた。さらに基
準値設定値を上げ、n=80倍にしたところ、光ファイ
バプリフォーム1の外形線に相当するノイズが完全に消
えたが、さらに微小な気泡が消えて確認できたのは3個
だけであった。
【0023】上記した図1に示す検査装置で、モータ2
1を回転させるとギア22およびギア23により回転が
伝達され、光ファイバプリフォーム1が回転する。モー
タ21を回転させないとデスプレイ12に映し出される
気泡、異物の位置は変わらないので、存在する気泡、異
物の位置は長手方向しか確認できない。モータ21を回
転させると光ファイバプリフォーム1が回転するので、
デスプレイ12に映し出される気泡、異物の位置が揺ら
ぎ、気泡、異物が光ファイバプリフォーム1の断面のど
の位置にあるかを確認できる。
【0024】図3は光ファイバプリフォーム1の外形線
によるノイズを除去するための別な実施例である。図1
に示す検査装置で光ファイバプリフォーム1をマッチン
グオイル25に浸漬してある。26はマッチングオイル
25の容器、27はパッキンである。マッチングオイル
25は光ファイバプリフォーム1の屈折率と略同一の屈
折率からなるオイルである。矢印方向から光ファイバプ
リフォーム1に光が入射し、ビデオカメラ7(図3では
図示省略)の撮影レンズ29でマッチングオイル25と
ともに光ファイバプリフォーム1の側面が撮影される。
そのため光ファイバプリフォーム1の外形線は映らず、
光ファイバプリフォーム1中の気泡、異物による散乱光
の輝点だけが映る。したがって前記したような画像解析
回路11は必要なくなる。
【0025】上記各実施例では光源2として白色電球4
を用いたが、ハロゲンランプやタングステンランプ等の
拡散光源を用いることにより、光ファイバプリフォーム
1の末端1aの全面に光を入射させることができるので
有効である。
【0026】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の検
査方法および検査装置によれば、光ファイバプリフォー
ム中の気泡、異物を、正確に漏れなく自動的に検知する
ことができる。従来、行われていた人間の肉眼で気泡や
異物を観察する目視検査を排除し、客観的な基準による
検査ができるようになるとともに、省力化に役立つ。そ
のため、光ファイバプリフォームから光ファイバの線曳
き途中で光ファイバが切れてしまったり、透過光が悪い
光ファイバが製造されるようなことをプリフォームの段
階で排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する光ファイバプリフォーム内の
気泡、異物の検査装置の実施例の斜視図である。
【図2】画像解析回路の実施例を示すブロック図であ
る。
【図3】光ファイバプリフォームの外形線によるノイズ
を除去するための実施例の断面図である。
【符号の説明】
1は光ファイバプリフォーム、2は光源、3はシャー
シ、4は白色電球、5はアパーチャーマスク、6はコン
デンサレンズ、7はビデオカメラ、10はメモリィ、1
1は画像解析回路、12はデスプレイ、13はプリン
タ、15は微分回路、16は基準値設定回路、17は比
較判別回路、20は回転駆動手段、21はモータ、2
2、23はギア、25はマッチングオイル、26は容
器、27はパッキン、29は撮影レンズ、30a・30
bはチャック、31a・31bは回転ホルダ、33はフ
レームである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−112940(JP,A) 特開 平2−194344(JP,A) 実開 昭59−90850(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 G01N 21/88

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】棒状の光ファイバプリフォーム末端の全面
    に光を入射させながらその側面をビデオカメラで撮影
    し、その撮影像の画像信号を光ファイバプリフォームの
    軸線方向の強度変化について微分し、その微分値が設定
    してある基準値以上のときに気泡、異物として判別して
    検出することを特徴とする光ファイバプリフォーム内の
    気泡、異物の検査方法。
  2. 【請求項2】前記棒状の光ファイバプリフォームが空気
    中におかれて前記撮影がされることを特徴とする請求項
    に記載の光ファイバプリフォーム内の気泡、異物の検
    査方法。
  3. 【請求項3】光ファイバプリフォームを軸線方向を中心
    として回転させつつ、前記光の入射およびビデオカメラ
    の撮影をすることを特徴とする請求項1または請求項
    記載の光ファイバプリフォーム内の気泡、異物の検査
    方法。
  4. 【請求項4】棒状の光ファイバプリフォームを被検体と
    し、その末端面に光を入射させる光源、光ファイバプリ
    フォームの側面を撮像するビデオカメラ、該ビデオカメ
    ラによる画像信号の光ファイバプリフォームの軸線方向
    の強度変化についての微分回路および該微分回路による
    微分値と基準値とを比較する判別回路を備えた画像解析
    回路を有することを特徴とする光ファイバプリフォーム
    中の気泡、異物の検査装置。
  5. 【請求項5】光ファイバプリフォームを軸線方向を中心
    として回転させる駆動手段を有することを特徴とする請
    求項に記載の光ファイバプリフォーム内の気泡、異物
    の検査装置。
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