JP3384927B2 - 透光性長尺体欠陥検出装置 - Google Patents
透光性長尺体欠陥検出装置Info
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Description
透光性長尺体内部の気泡等の空洞欠陥を検出する透光性
長尺体欠陥検出装置に関するものである。
に気泡等の空洞欠陥があると、光伝送損失の増大や機械
的強度の低下あるいは端面融着の失敗など望ましくない
問題が引き起こされる。そこで、光ファイバ線引き設備
等でインラインにてこの空洞欠陥を検出することが行わ
れている。
て、例えば特開平4−106448号公報に開示されて
いるように、光ファイバの軸に対して横方向からレーザ
ビーム等の光線を照射し、該光ファイバからの前方散乱
光をイメージセンサにて受光し、その散乱光の強度分布
パターンの異常を検出することにより、気泡等の空洞欠
陥を検出する光ファイバ欠陥検出装置が提案されてい
る。
すように、光ファイバ母材1から線引き直後で未コーテ
ィングの状態で走行中の光ファイバ(透光性長尺体)2
に横方向から平行光線3を連続して照射し、その前方散
乱光4をCCDラインセンサやフォトダイオードアレイ
等の受光用イメージセンサ5で受光し、その出力を信号
処理部6で処理し、該信号処理部6から得られる散乱光
強度分布パターンを判定部7で判定すると共に処理部6
の処理結果をモニタ部8で表示し、異常が判定されれば
警報部9から警報を発し、判定結果を記録部10で記録
する構造になっている。
受光用イメージセンサ5からの出力を信号処理部6で処
理すると、図6の左部に示すような散乱光強度分布パタ
ーン11が得られる。
大きく異なる空洞欠陥があると、散乱光強度分布パター
ン11中に空洞欠陥による減光凹部が現れる。この減光
凹部による変異を、信号処理部6から得られる散乱光強
度分布パターン11を判断している判定部7において検
知する。この判定内容が外部に出力され、警報部9から
警報を発し、判定結果を記録部10で記録する。
位置と散乱光分布について説明する。図7に示したの
は、約φ125 μm の光ファイバ(クラッド部屈折率:約
1.46)2に1軸方向から平行光線3を入射させた場合の
光路をトレースしたものである。光ファイバ2のコア2
aを通る中心線2bからそれぞれd1 =42μm 、d2 =
57μm なる距離に入射した平行光線3は、それぞれt1
=30°、t2 =55°なる散乱角度に散乱される。
侵入しないので測定としては不感帯12となり、この領
域に空洞欠陥があっても検出できない。この不感帯12
は、投光部(及びそれに対応する受光部)の測定平面に
おける入射角度をそれぞれ変えて、入射光を多軸化する
等の手段をとることによりなくすことができる。
合には、図8の散乱光強度分布パターン11中(散乱光
強度分布パターン11は、図6のように左右に裾を引く
が、左右それぞれにおいて行う処理は同様なので、片側
の散乱光パターンで代表させて図示することにする。)
にPのような減光凹部が現れる。また、図7のQ点に空
洞欠陥があった場合には、図8の散乱光強度分布パター
ン11中にQのような減光凹部が現れる。なお、図8に
破線で示されているのが散乱光強度分布パターン11の
基準線であり、線引き設備中の測定装置で得られる散乱
光強度分布パターン11は線引きされた光ファイバ2の
振動等諸々の要因により空洞欠陥のない正常状態におい
ても、図8のR部のように揺らいでいる。
空洞欠陥による散乱光強度分布パターン11の変異を識
別するには、図9(A)に破線で示す基準線からの変位
量Hが正常状態時の散乱光強度分布パターン11におけ
るノイズ量に勝る必要がある。ノイズとしては、センサ
特性によるものと、受光素子であるイメージセンサ5の
位置とも結びついた散乱光状態の変動によるもの等があ
る。
別が可能なしきい量を受光位置、つまりセンサ位置座標
によって変化するノイズ量Nとして求め、イメージセン
サ5の長手方向に沿ったセンサ位置座標xに対するH/
N、即ち、識別感度評価値H/Nをプロットした例を図
10に示す。この図は、図8のP点,Q点を結んだ線上
に空洞欠陥がある場合に対応しており、光ファイバ2の
径方向における空洞欠陥の位置によって識別感度は変わ
るが、空洞欠陥の平均的断面内径4μm においては、散
乱角30°に対応したセンサ位置座標のS位置付近より外
側では識別感度評価値H/Nが1を割り込んでしまう。
置に対して、減光凹部がセンサ位置座標x上の対応する
位置に現れ、各減光凹部の深さ寸法Hとノイズ寸法Nに
よる識別感度評価値H/Nを実験的に求めることができ
る。このとき、空洞欠陥の断面内径によっても減光凹部
の大きさが変わるので、実験に用いた代表値として、空
洞欠陥の断面内径が6μm,4μm,2μmの事例を示
した。勿論、光ファイバ2の中心からの空洞欠陥の断面
位置によって減光凹部の大きさや識別感度が変わるが、
ここではPQ線上という想定線を仮定している。これま
で見つかっている空洞欠陥の平均的な断面内径は4μm
程度であり、空洞欠陥の断面内径が4μmの例ではセン
サ位置座標x=S(散乱角にして約30°の位置)より外
側では識別感度評価値H/Nが1を割り込んでしまう。
識別感度評価値H/Nが1より小さいということは、空
洞欠陥による散乱光強度分布パターン11中の変異の検
出が不安定になるということである。
装置においては、一軸の平行光線3に対してイメージセ
ンサ5を正対するように設置している(作られる装置に
よっては、投受光部が多軸である場合もあるが、その中
の一軸に着目する。)。
では、以下に述べるような問題点が発生している。
は、図11に受光角度θ(図1に示す投光軸に正対する
位置と受光手段の受光面がなす角度)が0°の場合の特
性として示すように、中央近傍内側が強く、外側が弱
い。従って、被検出物の中央近傍内側に位置する欠陥は
比較的精度良く検出することができるものの、被検出物
の外側に位置する欠陥を検出することは非常に困難であ
る。被検出物の外側に位置する欠陥を中央近傍内側に位
置する欠陥と同様に検出するには、すなわち外側で中央
近傍内側と同じ光量レベルで受光しようとして平行光線
3の強度を上げると、中央近傍内側の受光強度がさらに
強くなって、受光センサの測定域を越えてしまうなど、
ダイナミックレンジの問題が発生する。言い換えれば、
ダイナミックレンジの問題を生じないようにしようとす
るならば、被検出物の外側に位置する欠陥を検出するこ
とはできなかった。
ターン11の外側でのパターン変化が、図9(A)に示
すように緩慢なものとなるため、線振れ等その他の諸々
の外乱要因のあるインライン計測においては、減光凹部
の検出が困難となる。この時、入射させる平行光線3の
光強度を強くすると、変動量も同様に大きくなるので、
S/N比は向上しない。この場合、散乱光強度分布パタ
ーン11は外側での受光強度が強くなると、内側の受光
強度もそれに応じて強くなるため、ダイナミックレンジ
の問題がより深刻になる。そのため、光ファイバ2の径
方向の空洞欠陥の位置について、図7に示される本来検
出することができる領域に図12に斜線部のような不感
帯12aが新たに生じ、この不感帯12aの空洞欠陥を
見逃してしまう。この不感帯12aをなくすには、更な
る多軸化が必要となるが、多軸化を実現するには検出装
置を多数配置するしかなく、実用的ではなかった。
ナミックレンジの問題点を生じることなく、被検出物の
中央近傍内側から外側まで同じような信号感度で欠陥を
検出することができる透光性長尺体欠陥検出装置を提供
することにある。
に任意の角度で設置できる透光性長尺体欠陥検出装置を
提供することにある。
低減できる透光性長尺体欠陥検出装置を提供することに
ある。
に交差する方向から光線を投光し、該光線の進行方向の
前方に透光性長尺体から散乱する前方散乱光をイメージ
センサで受光し、その出力を信号処理部で処理して散乱
光強度分布パターンを得、該散乱光強度分布パターンか
ら透光性長尺体内の欠陥を判定部で判定する透光性長尺
体欠陥検出装置を改良するものである。
置においては、イメージセンサが光線の投光軸に正対す
る位置から受光角度θを持たせて配置されていることを
特徴とする。
に正対する位置から受光角度θを持たせて配置すると、
該イメージセンサの投光軸側の受光強度が弱められ、投
光軸から離れた側の受光強度が強められ、ダイナミック
レンジの問題を解決し、被検出物の中央近傍内側から外
側まで同じような信号感度で欠陥を検出することができ
る。
度分布パターンの裾部でのパターン変化が明瞭に現れる
ようになり、該散乱光強度分布パターンの裾部での減光
凹部の検出を容易に行うことができる。
置においては、イメージセンサが光線の投光軸の両側
に、該投光軸に正対する位置から受光角度θを持たせて
それぞれ配置されていることを特徴とする。
の両側に、該投光軸に正対する位置から受光角度θを持
たせてそれぞれ配置すると、該投光軸の両側に散乱する
前方散乱光の双方を確実に受光することができる。
置においては、導光部材の受光面が光線の投光軸に正対
する位置から受光角度θを持たせて配置され、該導光部
材の受光出力がイメージセンサに入力されるようになっ
ていることを特徴とする。
対する位置から受光角度θを持たせて配置すると、該受
光面の投光軸側の受光強度が弱められ、投光軸から離れ
た側の受光強度が強められ、ダイナミックレンジの問題
を解決できる。
分布パターンの裾部でのパターン変化が明瞭に現れるよ
うになり、該散乱光強度分布パターンの裾部での減光凹
部の検出を容易に行うことができる。
イメージセンサに入力させるようにすると、該イメージ
センサを任意の位置に、任意の角度で設置できる利点が
ある。
置においては、導光部材が光線の投光軸の両側に、その
各受光面を該投光軸に正対する位置から受光角度θを持
たせて、それぞれ配置されていることを特徴とする。
に、その各受光面を該投光軸に正対する位置から受光角
度θを持たせて、それぞれ配置すると、該投光軸の両側
に散乱する前方散乱光の双方を確実に受光することがで
きる。
置しても、これら導光部材の出力を受光するイメージセ
ンサは1個でもよくなる利点がある。
置においては、受光角度θが30°〜60°の範囲に設定さ
れていることを特徴とする。
に設定すると、識別感度評価値H/Nが1を越えること
になり、空洞欠陥による散乱光強度分布パターン中の変
異の検出を安定して行うことかできる。
正対する位置(投光軸に直交する位置)と受光手段の受
光面がなす角度をいう。
体欠陥検出装置における実施の形態の第1例を示したも
のである。なお、前述した図5と対応する部分には、同
一符号を付けて示している。
は、レーザ発振器の如きビーム光源13からの出力ビー
ム14をビーム整形器15で平行光線3に整形し、この
平行光線3を光ファイバ母材1から線引き直後の未コー
ティングの光ファイバ(透光性長尺体)2に横方向から
直交する向きで照射するようになっている。このように
光ファイバ2に横方向から直交する向きで平行光線3を
照射すると、該平行光線3の進行方向の前方に光ファイ
バ2から前方散乱光4が散乱する。
は、このような前方散乱光4を受光するため、特に第
1,第2のイメージセンサ5a,5bが平行光線3の投
光軸3aの両側に、該投光軸3aに正対する位置から角
度θを持たせてそれぞれ同一測定面に中心部が並ぶよう
にして配置されている。本発明では、この角度θを前述
したように受光角度と称する。これら第1,第2のイメ
ージセンサ5a,5bは、例えばCCDラインセンサや
フォトダイオードアレイ等で構成されている。
5bで光電変換されたイメージ出力は信号処理部6で処
理され、該信号処理部6から得られる散乱光強度分布パ
ターンが判定部7で判定されるようになっている。
に、処理部6の処理結果をモニタ部8で表示し、異常が
判定されれば警報部9から警報を発し、判定結果を記録
部10で記録する構造にすることもできる。
成し、第1,第2のイメージセンサ5a,5bを平行光
線3の投光軸3aの両側に、該投光軸3aに正対する位
置から受光角度θを例えばθ=45°としてそれぞれ配置
すると、図11に示すように従来の受光角度θ=0°の
場合に比べて、受光角度θ=45°の場合には、散乱光強
度分布パターン11の内側の光強度が弱く、外側の光強
度が強く受光されるようになる。従って、散乱光強度分
布パターン11の内外の光強度差によるダイナミックレ
ンジの問題が緩和されることになる。
(裾部)の光強度が強調されることにより、該散乱光強
度分布パターン11の外側での欠陥識別能力を向上させ
ることができる。即ち、本例のように第1,第2のイメ
ージセンサ5a,5bを平行光線3の投光軸3aの両側
に、該投光軸3aに正対する位置から受光角度θを持た
せてそれぞれ配置すると、図9(B)に示すように破線
で示す基準線からの変位量Hが増加して、欠陥識感度が
向上する。
線上にあるサンプルについて、散乱角度t=30°に相当
する部位に散乱光強度分布パターン11の変異が減光凹
部として現れるので、ここでの識別感度評価値H/Nを
受光角度θを変えながら調べた例を、図2にS1 として
示す。同様に、断面内径2μmの空洞欠陥が図7のS2
の線上にあるサンプルについて、散乱角度t=45°に相
当する部位に散乱光強度分布パターン11の変異が減光
凹部として現れるので、ここでの識別感度評価値H/N
を受光角度θを変えながら調べた例を、図2にS2 とし
て示す。
の範囲にあれば、識別感度評価値H/Nが1を越えるこ
とがわかる。また、この範囲のとき、散乱光強度分布パ
ターン11の内側の感度も図10に示されている値より
小さくはなるが、1を割り込むことはない。
えると、空洞欠陥による散乱光強度分布パターン11中
の変異の検出を安定して行うことかできる。
2aの箇所に断面内径1〜2μm前後の微小な空洞欠陥
が存在しても、該空洞欠陥を見逃すことなく検出するこ
とができる。
出装置における実施の形態の第2例を示したものであ
る。なお、前述した図1と対応する部分には、同一符号
を付けて示している。
は、第1,第2のイメージセンサ5a,5bが平行光線
3の投光軸3aの両側に、該投光軸3aに正対する位置
から角度θを持たせてそれぞれファイバ軸方向に対して
相異なる測定平面に中心部が並ぶようにして配置されて
いる。その他の構成は、図示しないが、第1例と同様に
構成されている。
を得ることができる。更に、相異なる測定平面に中心部
が並ぶようにして配置することにより、相手側のイメー
ジセンサ(5aにとっては5b、5bにとっては5a)
からの反射光を避けることができるなどの利点もある。
また、それぞれのセンサにおける受光角度θは異なって
いてもよい。
出装置における実施の形態の第3例を示したものであ
る。なお、前述した図1と対応する部分には、同一符号
を付けて示している。
は、ファイバ融着コンジット等からなる第1,第2の導
光部材16a,16bの受光面16a1 ,16b1 が平
行光線3の投光軸3aの両側に、該投光軸3aに正対す
る位置から受光角度θを持たせてそれぞれ水平向きで同
一測定面に中心部が並ぶように配置されている。これら
第1,第2の導光部材16a,16bの受光出力は、こ
れら第1,第2の導光部材16a,16bの出力端16
a2 ,16b2 を本例では共通のイメージセンサ5に対
向させることにより入力されるようになっている。本例
でも、受光角度θは30°〜60°の範囲に設定されてい
る。その他の構成は、図示しないが、第1例と同様に構
成されている。
面16a1 ,16b1 を投光軸3aに正対する位置から
受光角度θを持たせて配置すると、該受光面16a1 ,
16b1 の投光軸3a側の受光強度が弱められ、投光軸
3aから離れた側の受光強度が強められ、ダイナミック
レンジの問題を第1例と同様に解決できる。
れる山形をなす散乱光強度分布パターン11は、その裾
部でのパターン変化が明瞭に現れるようになり、該散乱
光強度分布パターン11の裾部での減光凹部の検出を容
易に行うことができる。
その受光出力をイメージセンサ5に入力させるようにす
ると、該イメージセンサ5を任意の位置に、任意の角度
で設置できる利点がある。
a,16bを平行光線3の投光軸3aと共に、それぞれ
ファイバ軸方向に対して相異なる測定平面の両側に、そ
の各受光面16a1 ,16b1 を該投光軸3aに正対す
る位置から受光角度θを持たせて、それぞれ配置する
と、該投光軸3aの両側に散乱する前方散乱光4の双方
を確実に受光することができる。
bを平行光線3の投光軸3aの両側に配置しても、これ
ら第1,第2の導光部材16a,16bの出力を受光す
るイメージセンサは1個でもよくなる利点がある。
の範囲に設定すると、識別感度評価値H/Nが1を越え
ることになり、空洞欠陥による散乱光強度分布パターン
11中の変異の検出を安定して行うことかできる。
装置においては、イメージセンサを光線の投光軸に正対
する位置から受光角度θを持たせて配置しているので、
該イメージセンサの投光軸側の受光強度が弱められ、投
光軸から離れた側の受光強度が強められ、ダイナミック
レンジの問題を解決し、被検出部の中央近傍内側から外
側まで同じような信号感度で欠陥を検出することができ
る。
強度分布パターンの裾部でのパターン変化が明瞭に現れ
るようになり、該散乱光強度分布パターンの裾部での減
光凹部の検出を容易に行うことができる。
置においては、イメージセンサを光線の投光軸の両側
に、該投光軸に正対する位置から受光角度θを持たせて
それぞれ配置しているので、該投光軸の両側に散乱する
前方散乱光の双方を確実に受光することができる。
置においては、導光部材の受光面を投光軸に正対する位
置から受光角度θを持たせて配置しているので、該受光
面の投光軸側の受光強度が弱められ、投光軸から離れた
側の受光強度が強められ、ダイナミックレンジの問題を
解決することができる。
分布パターンの裾部でのパターン変化が明瞭に現れるよ
うになり、該散乱光強度分布パターンの裾部での減光凹
部の検出を容易に行うことができる。
イメージセンサに入力させるようにすると、該イメージ
センサを任意の位置に、任意の角度で設置できる利点が
ある。
置においては、導光部材を光線の投光軸の両側に、その
各受光面を該投光軸に正対する位置から受光角度θを持
たせて、それぞれ配置しているので、該投光軸の両側に
散乱する前方散乱光の双方を確実に受光することができ
る。
置しても、これら導光部材の出力を受光するイメージセ
ンサは1個でもよくなる利点がある。
置においては、受光角度θを30°〜60°の範囲に設定し
ているので、識別感度評価値H/Nが1を越えることに
なり、空洞欠陥による散乱光強度分布パターン中の変異
の検出を安定して行うことかできる。
る実施の形態の第1例の概略構成を示す平面図である。
別感度評価値H/Nの関係を示す特性図である。
る実施の形態の第2例の要部構成を示す側面図である。
る実施の形態の第3例の要部構成を示す平面図である。
構成を示す斜視図である。
ジセンサに入力される散乱光と該散乱光をもとに得られ
る散乱光強度分布パターンを示す説明図である。
関係を示す説明図である。
強度分布パターンの例を示す説明図である。
おける図8のQ部の拡大図である。
評価値H/Nを空洞欠陥の断面内径を変えてプロットし
た例を示す特性図である。
座標xと該センサの受光強度との関係を示す特性図であ
る。
感帯の状態を示す説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 透光性長尺体に交差する方向から光線を
投光し、前記光線の進行方向の前方に前記透光性長尺体
から散乱する前方散乱光をイメージセンサで受光し、そ
の出力を信号処理部で処理して散乱光強度分布パターン
を得、該散乱光強度分布パターンから前記透光性長尺体
内の欠陥を判定部で判定する透光性長尺体欠陥検出装置
において、 前記イメージセンサが前記光線の投光軸に正対する位置
から受光角度θを持たせて配置されていることを特徴と
する透光性長尺体欠陥検出装置。 - 【請求項2】 前記イメージセンサが前記投光軸の両側
に、該投光軸に正対する位置から受光角度θを持たせて
それぞれ配置されていることを特徴とする請求項1に記
載の透光性長尺体欠陥検出装置。 - 【請求項3】 透光性長尺体に交差する方向から光線を
投光し、前記光線の進行方向の前方に前記透光性長尺体
から散乱する前方散乱光をイメージセンサで受光し、そ
の出力を信号処理部で処理して散乱光強度分布パターン
を得、該散乱光強度分布パターンから前記透光性長尺体
内の欠陥を判定部で判定する透光性長尺体欠陥検出装置
において、 導光部材の受光面が前記光線の投光軸に正対する位置か
ら受光角度θを持たせて配置され、前記導光部材の受光
出力が前記イメージセンサに入力されるようになってい
ることを特徴とする透光性長尺体欠陥検出装置。 - 【請求項4】 前記導光部材が前記投光軸の両側に、そ
の各受光面を該投光軸に正対する位置から受光角度θを
持たせて、それぞれ配置されていることを特徴とする請
求項3に記載の透光性長尺体欠陥検出装置。 - 【請求項5】 前記受光角度θが30°〜60°の範囲に設
定されていることを特徴とする請求項1,2,3または
4に記載の透光性長尺体欠陥検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10511496A JP3384927B2 (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 透光性長尺体欠陥検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10511496A JP3384927B2 (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 透光性長尺体欠陥検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09292305A JPH09292305A (ja) | 1997-11-11 |
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ID=14398813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10511496A Expired - Lifetime JP3384927B2 (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 透光性長尺体欠陥検出装置 |
Country Status (1)
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1996
- 1996-04-25 JP JP10511496A patent/JP3384927B2/ja not_active Expired - Lifetime
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