JPH0682393A - 被覆欠陥検出装置および方法 - Google Patents
被覆欠陥検出装置および方法Info
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- G01N2021/8427—Coatings
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- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N2021/9511—Optical elements other than lenses, e.g. mirrors
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガラスファイバなどの被覆ファイバ内の被覆
層に含まれる欠陥を容易に検出する。 【構成】 欠陥検出システムは、許容品質の被覆層を通
して照射される場合の前方パスおよび光強度を示す予想
前方散乱パターンを生成するように被覆ストランドに光
を照射するレーザ源と、前方散乱パターン内の強度レベ
ルにおいて、欠陥が被覆層内に存在することの指示とし
ての光の減少を監視するフォトダイオードとからなる。
層に含まれる欠陥を容易に検出する。 【構成】 欠陥検出システムは、許容品質の被覆層を通
して照射される場合の前方パスおよび光強度を示す予想
前方散乱パターンを生成するように被覆ストランドに光
を照射するレーザ源と、前方散乱パターン内の強度レベ
ルにおいて、欠陥が被覆層内に存在することの指示とし
ての光の減少を監視するフォトダイオードとからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インパターン、オンラ
イン被覆欠陥検出システムに関する。
イン被覆欠陥検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスファイバが、光通信システムの一
部として従わなければならない比較的厳しい動作上の制
約のため、ファイバ製造プロセスは正確に監視され制御
されなければならない。さらに、光ファイバの多くの動
作特性は、線引きプロセス中にファイバに塗布される保
護被覆に欠陥が存在する場合には、劣化する可能性があ
る。従って、監視は、ガラスストランドの線引きプロセ
スにのみ向けられるのではなく、被覆塗布プロセスにも
向けられるべきである。
部として従わなければならない比較的厳しい動作上の制
約のため、ファイバ製造プロセスは正確に監視され制御
されなければならない。さらに、光ファイバの多くの動
作特性は、線引きプロセス中にファイバに塗布される保
護被覆に欠陥が存在する場合には、劣化する可能性があ
る。従って、監視は、ガラスストランドの線引きプロセ
スにのみ向けられるのではなく、被覆塗布プロセスにも
向けられるべきである。
【０００３】しかし、緩変化パラメータを測定するため
に現在使用されている特定の装置は、線引き速度におい
ては短時間である欠陥を識別する信号を、正確に識別
し、それに応答することはできない。このような欠陥
は、走査方式を使用する現在利用可能なさまざまな被覆
モニタによる検出から漏れることが非常に多い。現在の
装置では一般に検出不可能な短時間信号のうちには、被
覆直径を変化させる粒子、および、頻繁に表面上に噴出
する捕捉された気泡または塗布器ダイを通して引き込ま
れた高粘土粒子の包含によって引き起こされる欠陥を示
すものがある。これらの各欠陥は、後のプロセスで光導
波路生産量の損失を引き起こすことがある欠陥の種類の
例である。
に現在使用されている特定の装置は、線引き速度におい
ては短時間である欠陥を識別する信号を、正確に識別
し、それに応答することはできない。このような欠陥
は、走査方式を使用する現在利用可能なさまざまな被覆
モニタによる検出から漏れることが非常に多い。現在の
装置では一般に検出不可能な短時間信号のうちには、被
覆直径を変化させる粒子、および、頻繁に表面上に噴出
する捕捉された気泡または塗布器ダイを通して引き込ま
れた高粘土粒子の包含によって引き起こされる欠陥を示
すものがある。これらの各欠陥は、後のプロセスで光導
波路生産量の損失を引き起こすことがある欠陥の種類の
例である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在の技術の上記のよ
うな問題点に鑑みて、必要であり、従来技術によっては
与えられていないものは、光ファイバに塗布される被覆
層に存在する欠陥を正確に検出することができる信頼性
のあるシステムである。さらに、所望される被覆欠陥検
出システムは、検査の結果として被覆ファイバの品質を
劣化させないような非破壊検査技術を利用すべきであ
る。さらに、所望される被覆欠陥検査システムは、短時
間の欠陥を信頼性高く検出し、光ファイバの製造に使用
される従来のオンラインプロセス系列内に組み込まれる
のに適合したものでなければならない。
うな問題点に鑑みて、必要であり、従来技術によっては
与えられていないものは、光ファイバに塗布される被覆
層に存在する欠陥を正確に検出することができる信頼性
のあるシステムである。さらに、所望される被覆欠陥検
出システムは、検査の結果として被覆ファイバの品質を
劣化させないような非破壊検査技術を利用すべきであ
る。さらに、所望される被覆欠陥検査システムは、短時
間の欠陥を信頼性高く検出し、光ファイバの製造に使用
される従来のオンラインプロセス系列内に組み込まれる
のに適合したものでなければならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従来技術における前記の
問題点は、本発明によるインパターン、オンライン被覆
欠陥検出システムによって克服される。本発明のシステ
ムは、許容品質の被覆層を通して照射される場合の前方
パスおよび光強度を示す予想前方散乱パターンを生成す
るように被覆ストランドに光を照射する手段と、前方散
乱パターン内の強度レベルにおいて、欠陥が被覆層内に
存在することの指示としての光の減少を監視する手段と
からなる。
問題点は、本発明によるインパターン、オンライン被覆
欠陥検出システムによって克服される。本発明のシステ
ムは、許容品質の被覆層を通して照射される場合の前方
パスおよび光強度を示す予想前方散乱パターンを生成す
るように被覆ストランドに光を照射する手段と、前方散
乱パターン内の強度レベルにおいて、欠陥が被覆層内に
存在することの指示としての光の減少を監視する手段と
からなる。
【０００６】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細
に説明する。
に説明する。
【０００７】本発明の被覆欠陥検出装置の光学的および
機械的構成の概要を図１に示す。一般的に、検出装置１
０は被覆ファイバに２本のビームを当てるために、２軸
の、空間的に離間された直交する照明機構を有する。更
に詳細には、本発明は、照明されている被覆ファイバの
特定部分に存在する被覆欠陥を検出するために、インパ
ターン(in-pattern)検査技術を使用する。本発明の好ま
しい実施例はガラス光ファイバに塗布された被覆を検査
することであるが、その他の非ガラス系ストランド材料
の被覆層を本発明により検査することもできる。
機械的構成の概要を図１に示す。一般的に、検出装置１
０は被覆ファイバに２本のビームを当てるために、２軸
の、空間的に離間された直交する照明機構を有する。更
に詳細には、本発明は、照明されている被覆ファイバの
特定部分に存在する被覆欠陥を検出するために、インパ
ターン(in-pattern)検査技術を使用する。本発明の好ま
しい実施例はガラス光ファイバに塗布された被覆を検査
することであるが、その他の非ガラス系ストランド材料
の被覆層を本発明により検査することもできる。
【０００８】本明細書で使用される、“インパターン検
査”という用語は、適正に被覆されたファイバを通して
光が照射されたときに発生する前方散乱パターン内に、
何らかのタイプの光検出手段が正確に配置されているよ
うな技術を意味する。被覆欠陥を突き止めるために、イ
ンパターン技法により、受光量の減少について、予想さ
れる前方散乱パターン内の光の強度を連続的にモニター
する。このような光強度の低下は欠陥の存在を示す。こ
の欠陥は、正規の前方散乱パターンから逸脱して散乱さ
れる、被覆ファイバを通して照明される光の一部分に発
生する。
査”という用語は、適正に被覆されたファイバを通して
光が照射されたときに発生する前方散乱パターン内に、
何らかのタイプの光検出手段が正確に配置されているよ
うな技術を意味する。被覆欠陥を突き止めるために、イ
ンパターン技法により、受光量の減少について、予想さ
れる前方散乱パターン内の光の強度を連続的にモニター
する。このような光強度の低下は欠陥の存在を示す。こ
の欠陥は、正規の前方散乱パターンから逸脱して散乱さ
れる、被覆ファイバを通して照明される光の一部分に発
生する。
【０００９】図１に示されるように、ヘリウムネオンレ
ーザ１２からビーム１４が発射される。このビームはミ
ラー１６によりビームエクスパンダー１８内に向けられ
る。好ましい実施例では、その後、ビーム１４はビーム
スプリッター２０（好ましくは、５０／５０キューブタ
イプのもの）により分割される。そして、２本の別々の
光通路２２，２４に沿って配向される。
ーザ１２からビーム１４が発射される。このビームはミ
ラー１６によりビームエクスパンダー１８内に向けられ
る。好ましい実施例では、その後、ビーム１４はビーム
スプリッター２０（好ましくは、５０／５０キューブタ
イプのもの）により分割される。そして、２本の別々の
光通路２２，２４に沿って配向される。
【００１０】３個の調整可能なミラー２６，２８および
３０を使用することにより、光通路２２および２４に沿
って進行する分割ビームは、被覆層３１を有するファイ
バ３２に直交するように当射される。しかし、２本のビ
ームは互いに、および、底板３４に対して、若干異なる
高さでファイバに当射しなければならない。好ましい高
低差は、ファイバのところで約１／８インチであり、発
生された２本の前方散乱パターンが互いに殆ど干渉しな
いようにしなければならない。更に、ファイバ通過開口
３８は底板３４の切欠き部として示されている。この切
欠き部を通してファイバ３２は、ファイバ加工通路に沿
って前進するにつれて、底板３４に対して垂直な方向に
通過する。
３０を使用することにより、光通路２２および２４に沿
って進行する分割ビームは、被覆層３１を有するファイ
バ３２に直交するように当射される。しかし、２本のビ
ームは互いに、および、底板３４に対して、若干異なる
高さでファイバに当射しなければならない。好ましい高
低差は、ファイバのところで約１／８インチであり、発
生された２本の前方散乱パターンが互いに殆ど干渉しな
いようにしなければならない。更に、ファイバ通過開口
３８は底板３４の切欠き部として示されている。この切
欠き部を通してファイバ３２は、ファイバ加工通路に沿
って前進するにつれて、底板３４に対して垂直な方向に
通過する。
【００１１】好ましくは、４個のレンズ／検出器レール
モジュール４０，４２，４４および４６を２本のビーム
通路２２および２４の前方散乱パターン内に配置する。
特に、モジュール４０および４４はミラー２６および２
８を介するビーム２２からの前方散乱光を受光する。一
方、モジュール４２および４６はミラー３０を介するビ
ーム２４からの前方散乱光を受光する。モジュール４
０，４２，４４および４６の物理的構成は同一であり、
各モジュールは円筒状レンズと付属の光検出器とを有す
る。各モジュールの特定の形状はレール集成装置を使用
する。
モジュール４０，４２，４４および４６を２本のビーム
通路２２および２４の前方散乱パターン内に配置する。
特に、モジュール４０および４４はミラー２６および２
８を介するビーム２２からの前方散乱光を受光する。一
方、モジュール４２および４６はミラー３０を介するビ
ーム２４からの前方散乱光を受光する。モジュール４
０，４２，４４および４６の物理的構成は同一であり、
各モジュールは円筒状レンズと付属の光検出器とを有す
る。各モジュールの特定の形状はレール集成装置を使用
する。
【００１２】このレール集成装置により、オペレータは
その対応する光検出器に対してレンズを正確に配向させ
ることができる。モジュール４０，４２，４４および４
６の各種光学機械部品の詳細な図解は示されていない
が、光検出器に対してレンズを固定し、光軸合せするた
めの公知の全ての機構は本発明を実施するのに十分であ
る。参考として、下記にレンズ／検出器モジュールの一
例を説明する。
その対応する光検出器に対してレンズを正確に配向させ
ることができる。モジュール４０，４２，４４および４
６の各種光学機械部品の詳細な図解は示されていない
が、光検出器に対してレンズを固定し、光軸合せするた
めの公知の全ての機構は本発明を実施するのに十分であ
る。参考として、下記にレンズ／検出器モジュールの一
例を説明する。
【００１３】レンズ／検出器モジュール４０，４２，４
４および４６は底板３４に実装する前に、別々に組み立
てることができる。各モジュールの円筒状レンズを、シ
リコンゴムタイプの接着剤で、対応する保持レールに接
着する。好ましい実施例では、円筒状レンズの焦点距離
は２５．４ｍｍであり、平面と凸面を有する。レンズ／
検出器モジュール４０，４２，４４および４６内の４個
の光検出器は例えば、優れた周波数応答性と感度を有
し、比較的安価な、セントロニクス(Centronics)社製の
ＢＰＸ６５フォトダイオードが好ましい。
４および４６は底板３４に実装する前に、別々に組み立
てることができる。各モジュールの円筒状レンズを、シ
リコンゴムタイプの接着剤で、対応する保持レールに接
着する。好ましい実施例では、円筒状レンズの焦点距離
は２５．４ｍｍであり、平面と凸面を有する。レンズ／
検出器モジュール４０，４２，４４および４６内の４個
の光検出器は例えば、優れた周波数応答性と感度を有
し、比較的安価な、セントロニクス(Centronics)社製の
ＢＰＸ６５フォトダイオードが好ましい。
【００１４】この検出器は１ｍｍ平方の活性領域を有
し、ＴＯ−１８タイプの２ピンヘッダーに取付られる。
取付固定具を使用し、各フォトダイオードを１インチの
公称高さで、所望の方向に向けて保持する。取付固定具
は、モジュール軸と平行および垂直の両方向に向けて、
付属レンズに対して可動性であり、これにより、合焦光
をフォトダイオードの活性領域に正確に光軸合せするこ
とができる。
し、ＴＯ−１８タイプの２ピンヘッダーに取付られる。
取付固定具を使用し、各フォトダイオードを１インチの
公称高さで、所望の方向に向けて保持する。取付固定具
は、モジュール軸と平行および垂直の両方向に向けて、
付属レンズに対して可動性であり、これにより、合焦光
をフォトダイオードの活性領域に正確に光軸合せするこ
とができる。
【００１５】レンズを固定した後、検出器表面を、レン
ズの平面から約５１ｍｍ離れるように位置決めする。モ
ジュール４０，４２，４４および４６は、レンズの凸面
がファイバ３２から５１ｍｍの位置にくるように、底板
３４上に実装される。レーザを底板上に有し、被覆ファ
イバが適所に配置されている場合、ほぼ合焦された光ス
ポットが検出器固定具上に形成されなければならない。
しかし、僅かに光軸がずれている場合、レンズおよび光
検出器を調整し、合焦光スポットをフォトダイオードの
活性領域内に配置させることができる。
ズの平面から約５１ｍｍ離れるように位置決めする。モ
ジュール４０，４２，４４および４６は、レンズの凸面
がファイバ３２から５１ｍｍの位置にくるように、底板
３４上に実装される。レーザを底板上に有し、被覆ファ
イバが適所に配置されている場合、ほぼ合焦された光ス
ポットが検出器固定具上に形成されなければならない。
しかし、僅かに光軸がずれている場合、レンズおよび光
検出器を調整し、合焦光スポットをフォトダイオードの
活性領域内に配置させることができる。
【００１６】本発明の好ましい実施例では、前方散乱パ
ターンの２箇所の異なる角度領域をモニターする。図２
に示されるように、比較的高いフォトダイオード光軸角
αまたは比較的低いフォトダイオード光軸角βの何れか
を使用することができる。“比較的高い光軸角α”は約
６０°であり、“比較的低い光軸角β”は約１５°であ
る。前記の特定角度は、直径が約１２５ミクロンで、全
体の直径を２５０ミクロンに増大させるポリマー被覆を
有し、被覆屈折率が約１．５２で、レーザ波長が０．６
３〜０．６８ミクロンの範囲内であるシリカファイバに
対応する。前記の特定の角度は、異なるファイバ直径、
被覆厚さおよび被覆材料を有する被覆ファイバについて
若干変更することができる。
ターンの２箇所の異なる角度領域をモニターする。図２
に示されるように、比較的高いフォトダイオード光軸角
αまたは比較的低いフォトダイオード光軸角βの何れか
を使用することができる。“比較的高い光軸角α”は約
６０°であり、“比較的低い光軸角β”は約１５°であ
る。前記の特定角度は、直径が約１２５ミクロンで、全
体の直径を２５０ミクロンに増大させるポリマー被覆を
有し、被覆屈折率が約１．５２で、レーザ波長が０．６
３〜０．６８ミクロンの範囲内であるシリカファイバに
対応する。前記の特定の角度は、異なるファイバ直径、
被覆厚さおよび被覆材料を有する被覆ファイバについて
若干変更することができる。
【００１７】低角度βを使用すると、被覆層３１とファ
イバ自体３２の両方を照明する散乱光をモニターするこ
とができる。低角度βの範囲内で操作し、ファイバおよ
び被覆の両方を照明する光をモニターすることにより、
ファイバ３２、被覆層３１内またはファイバ・被覆界面
に沿って存在する様々な欠陥または異常を発見すること
ができる。
イバ自体３２の両方を照明する散乱光をモニターするこ
とができる。低角度βの範囲内で操作し、ファイバおよ
び被覆の両方を照明する光をモニターすることにより、
ファイバ３２、被覆層３１内またはファイバ・被覆界面
に沿って存在する様々な欠陥または異常を発見すること
ができる。
【００１８】しかし、比較的高い角度αを使用すると、
ポリマー被覆層３１のみから反射された光が適当に軸合
せされたフォトダイオードに入射する。従って、被覆層
内の欠陥だけを検査したい場合、比較的高い光軸αを使
用することが好ましい。図２は、被覆ファイバ３２の断
面を通過する反射光の光跡を示す。更に、散乱光は、低
い鋭角のときよりも、比較的高い角度では強度が低いの
で、集光素子が必要である。
ポリマー被覆層３１のみから反射された光が適当に軸合
せされたフォトダイオードに入射する。従って、被覆層
内の欠陥だけを検査したい場合、比較的高い光軸αを使
用することが好ましい。図２は、被覆ファイバ３２の断
面を通過する反射光の光跡を示す。更に、散乱光は、低
い鋭角のときよりも、比較的高い角度では強度が低いの
で、集光素子が必要である。
【００１９】本発明のビームエクスパンダー１８は別に
組み立てることができる。６．３５ｍｍと４０．０ｍｍ
のそれぞれ異なる焦点距離を有する２個の平円筒状レン
ズをシリコンゴム系接着剤でエクスパンダー装置のレー
ルに接着する。レンズを平面側同士が向き合うように取
付け、始めから４６．３５ｍｍの間隔に離す。この特定
の間隔により、ほぼ再平行化された６．３倍の一方向ビ
ーム拡大率が得られる。ビームエクスパンダー１８の好
ましい形状により、モジュールを実装した後に僅かな間
隔調整を行うことができ、ビームを平行化させることが
できる。ビームエクスパンダー１８は底板上の、第１の
レンズ１６とスプリッターキュウブ２０との間に配置さ
れる。
組み立てることができる。６．３５ｍｍと４０．０ｍｍ
のそれぞれ異なる焦点距離を有する２個の平円筒状レン
ズをシリコンゴム系接着剤でエクスパンダー装置のレー
ルに接着する。レンズを平面側同士が向き合うように取
付け、始めから４６．３５ｍｍの間隔に離す。この特定
の間隔により、ほぼ再平行化された６．３倍の一方向ビ
ーム拡大率が得られる。ビームエクスパンダー１８の好
ましい形状により、モジュールを実装した後に僅かな間
隔調整を行うことができ、ビームを平行化させることが
できる。ビームエクスパンダー１８は底板上の、第１の
レンズ１６とスプリッターキュウブ２０との間に配置さ
れる。
【００２０】図３に示されるように、欠陥検出電子回路
は、レンズ／検出器モジュール４０，４２，４４および
４６内のフォトダイオードからの信号を、回路内に含ま
れる４個の同じ電気的補償チャネル４７において、比較
し、そして、結合させる。これら各補償チャネルは図３
で素子４７として示されている。これらのチャネルのう
ちの一つを図４に詳細に図示する。同じ軸から補償回路
４７により発生された欠陥信号は、図３のブロック図に
より電気的回路を用いて一緒に結合される。
は、レンズ／検出器モジュール４０，４２，４４および
４６内のフォトダイオードからの信号を、回路内に含ま
れる４個の同じ電気的補償チャネル４７において、比較
し、そして、結合させる。これら各補償チャネルは図３
で素子４７として示されている。これらのチャネルのう
ちの一つを図４に詳細に図示する。同じ軸から補償回路
４７により発生された欠陥信号は、図３のブロック図に
より電気的回路を用いて一緒に結合される。
【００２１】好ましいフォトダイオード４８の最速操作
モードは光伝導性である。光伝導モードはダイオード結
合に印加される逆バイアスを必要とする。図４に示され
るように、逆バイアスは、定電圧負１５ボルト供給源５
２とフォトダイオード４８のアノードとの間に直列に接
続された１ＭΩ抵抗５０より印加される。フォトダイオ
ード４８のカソードは回路が接地される共通の電源に戻
される。１ＭΩ抵抗５０はダイオード４８のための負荷
抵抗でもある。従って、抵抗５０は入力信号電圧を発生
する。本発明の好ましい実施例では、入力信号電圧は、
ハリス(Harris)HA-2-252-/883 またはテレダイン・フィ
ルブリック(Teledyne Philbrick)TP1322演算増幅器５４
の何れかの非反転入力に印加される。
モードは光伝導性である。光伝導モードはダイオード結
合に印加される逆バイアスを必要とする。図４に示され
るように、逆バイアスは、定電圧負１５ボルト供給源５
２とフォトダイオード４８のアノードとの間に直列に接
続された１ＭΩ抵抗５０より印加される。フォトダイオ
ード４８のカソードは回路が接地される共通の電源に戻
される。１ＭΩ抵抗５０はダイオード４８のための負荷
抵抗でもある。従って、抵抗５０は入力信号電圧を発生
する。本発明の好ましい実施例では、入力信号電圧は、
ハリス(Harris)HA-2-252-/883 またはテレダイン・フィ
ルブリック(Teledyne Philbrick)TP1322演算増幅器５４
の何れかの非反転入力に印加される。
【００２２】選択された入力回路は高インピーダンスを
有するので、増幅器の入力はキャパシタンスを低く維持
するために結合されたＤ．Ｃ．（直流）である。オペア
ンプ５４の利得はフィードバック対入力抵抗の比率によ
りコントロールされる。好ましい回路では２５ｄｂで安
定される。入力抵抗が接地側に帰される場合、増幅器出
力は、負供給電圧に極めて近い猛烈な飽和を起こすであ
ろう。従って、入力抵抗は低インピーダンスオフセット
電圧供給源に帰す。この低インピーダンスオフセット電
圧供給源の出力レベルは平衡探索補償回路によりコント
ロールされる。
有するので、増幅器の入力はキャパシタンスを低く維持
するために結合されたＤ．Ｃ．（直流）である。オペア
ンプ５４の利得はフィードバック対入力抵抗の比率によ
りコントロールされる。好ましい回路では２５ｄｂで安
定される。入力抵抗が接地側に帰される場合、増幅器出
力は、負供給電圧に極めて近い猛烈な飽和を起こすであ
ろう。従って、入力抵抗は低インピーダンスオフセット
電圧供給源に帰す。この低インピーダンスオフセット電
圧供給源の出力レベルは平衡探索補償回路によりコント
ロールされる。
【００２３】補償回路４７は各々、図４に示されたよう
に、電気的に形成されている。図４の各補償回路４７は
１秒時定数を有する符号５６で全体的に示される積分器
部分と、符号５８で全体的に示される単一利得逆変換装
置部分とからなる。積分器部分５６は、図４で素子６０
として全体的に示される、二重オペアンプ６２の第１の
部分の周囲に形成される。好ましい実施例では、二重オ
ペアンプ６２はモトローラ社のＭＣ１７４７である。
に、電気的に形成されている。図４の各補償回路４７は
１秒時定数を有する符号５６で全体的に示される積分器
部分と、符号５８で全体的に示される単一利得逆変換装
置部分とからなる。積分器部分５６は、図４で素子６０
として全体的に示される、二重オペアンプ６２の第１の
部分の周囲に形成される。好ましい実施例では、二重オ
ペアンプ６２はモトローラ社のＭＣ１７４７である。
【００２４】積分器部分５６において、非反転入力は回
路接地に帰され、反転入力は１ＭΩ抵抗６４によりオペ
アンプ５４の出力に接続される。反転入力に対するフィ
ードバック電流は１μＦコンデンサ６６により供給さ
れ、積分回路５６を形成する。積分器５６からの出力電
圧は、オペアンプ６２に帰還される前に反転されること
が好ましい。反転処理は二重オペアンプ６２の第２の部
分（図４で素子６８として全体的に示されている）で行
われる。非反転入力は接地され、入力およびフィードバ
ック成分として１００Ｋ抵抗器７０および７２が使用さ
れる。
路接地に帰され、反転入力は１ＭΩ抵抗６４によりオペ
アンプ５４の出力に接続される。反転入力に対するフィ
ードバック電流は１μＦコンデンサ６６により供給さ
れ、積分回路５６を形成する。積分器５６からの出力電
圧は、オペアンプ６２に帰還される前に反転されること
が好ましい。反転処理は二重オペアンプ６２の第２の部
分（図４で素子６８として全体的に示されている）で行
われる。非反転入力は接地され、入力およびフィードバ
ック成分として１００Ｋ抵抗器７０および７２が使用さ
れる。
【００２５】二重オペアンプ６２の出力インピーダンス
はオペアンプ５４の入力抵抗器の値に比例して低い。二
重オペアンプ６２からの出力電圧はオペアンプ５４の入
力抵抗器に印加される。これにより、オペアンプ５４の
出力はゼロに戻される。二重オペアンプ６２とオペアン
プ５４の動作部分６０および６８は協動して補償回路４
７を形成する。この補償回路４７は新たな静止フォトダ
イオード電流を約１秒間に自動調整する。同等の動作電
気構成部品を用いても本発明を実施することができる。
はオペアンプ５４の入力抵抗器の値に比例して低い。二
重オペアンプ６２からの出力電圧はオペアンプ５４の入
力抵抗器に印加される。これにより、オペアンプ５４の
出力はゼロに戻される。二重オペアンプ６２とオペアン
プ５４の動作部分６０および６８は協動して補償回路４
７を形成する。この補償回路４７は新たな静止フォトダ
イオード電流を約１秒間に自動調整する。同等の動作電
気構成部品を用いても本発明を実施することができる。
【００２６】オペアンプ５４からの平衡化出力は、多少
負に変化する入力電圧から高利得二極電圧信号を与え
る。１秒間よりも速く発生するフォトダイオード電流の
変化はオペアンプ５４により増幅され、更に処理するた
めに他の回路に結合される。各補償回路４７内におい
て、増幅出力信号は全波整流器（図示されていない）に
結合される。次いで、二極信号スイングは単極信号に変
換される。その振幅はフォトダイオード４８における強
度変化に直接関連する。すなわち、欠陥の程度に直接関
連する。
負に変化する入力電圧から高利得二極電圧信号を与え
る。１秒間よりも速く発生するフォトダイオード電流の
変化はオペアンプ５４により増幅され、更に処理するた
めに他の回路に結合される。各補償回路４７内におい
て、増幅出力信号は全波整流器（図示されていない）に
結合される。次いで、二極信号スイングは単極信号に変
換される。その振幅はフォトダイオード４８における強
度変化に直接関連する。すなわち、欠陥の程度に直接関
連する。
【００２７】図３に示されるように、各補償回路４７の
出力は安定化された単極基準電圧に対して比較される。
基準電圧は較正中に調整され、装置感度を安定化する。
基準電圧および信号電圧は一連の電圧比較器８０に対し
て区別をつけて入力される。各比較器８０からの出力
は、相補レンズ／検出器モジュールからの欠陥信号を処
理する補償回路４７の比較器出力と共に、ＯＲゲート８
２により“ＯＲ”化される。次いで、“ＯＲ”化信号を
用いてパルス引きのばし回路８４を起動させ、モニター
コンピュータ８６の時間にデータを捕捉させる。引きの
ばされた出力８８はオペレータ情報用のディスプレーＬ
ＥＤ９０も照明する。図３に示された比較および引きの
ばし回路は反復され、直交検査軸内のモジュールからの
信号を処理する。
出力は安定化された単極基準電圧に対して比較される。
基準電圧は較正中に調整され、装置感度を安定化する。
基準電圧および信号電圧は一連の電圧比較器８０に対し
て区別をつけて入力される。各比較器８０からの出力
は、相補レンズ／検出器モジュールからの欠陥信号を処
理する補償回路４７の比較器出力と共に、ＯＲゲート８
２により“ＯＲ”化される。次いで、“ＯＲ”化信号を
用いてパルス引きのばし回路８４を起動させ、モニター
コンピュータ８６の時間にデータを捕捉させる。引きの
ばされた出力８８はオペレータ情報用のディスプレーＬ
ＥＤ９０も照明する。図３に示された比較および引きの
ばし回路は反復され、直交検査軸内のモジュールからの
信号を処理する。
【００２８】前記のように、光通信系で使用されるガラ
スファイバは線引き法により製造される。ガラスファイ
バの線引き中に、被覆層が塗布され、ファイバに追加的
な強度を付与するか、または、ファイバの動作を阻害す
る様々な環境素因からの保護手段を形成する。
スファイバは線引き法により製造される。ガラスファイ
バの線引き中に、被覆層が塗布され、ファイバに追加的
な強度を付与するか、または、ファイバの動作を阻害す
る様々な環境素因からの保護手段を形成する。
【００２９】一般的に、線引き法は連続的に実施される
一連のオンライン処理を含む。本発明は、未知の被覆欠
陥を有するファイバを通信ケーブル内に実装することを
避けるために、被覆欠陥を検出するための、オンライン
処理で取り込むことのできる、検出システムを提供す
る。本発明の瞬間検出システムは被覆層の塗布後で、フ
ァイバの巻き取り前の位置に取り付けられる。ファイバ
３２が本発明のシステム内を通過するにつれて、光線ビ
ーム２２および２４はその全外径を横切って被覆ファイ
バ３２の一部分を照明する。光線が被覆層３１および／
またはファイバ３２を通過するにつれて、図２に示され
た前方散乱パターンが各光源の反対側に発生される。
一連のオンライン処理を含む。本発明は、未知の被覆欠
陥を有するファイバを通信ケーブル内に実装することを
避けるために、被覆欠陥を検出するための、オンライン
処理で取り込むことのできる、検出システムを提供す
る。本発明の瞬間検出システムは被覆層の塗布後で、フ
ァイバの巻き取り前の位置に取り付けられる。ファイバ
３２が本発明のシステム内を通過するにつれて、光線ビ
ーム２２および２４はその全外径を横切って被覆ファイ
バ３２の一部分を照明する。光線が被覆層３１および／
またはファイバ３２を通過するにつれて、図２に示され
た前方散乱パターンが各光源の反対側に発生される。
【００３０】適正に被覆されたファイバにより発生され
ると予想されるファイバ散乱パターン内に一連のフォト
ダイオード４８を配置する。しかし、各種の欠陥は、フ
ォトダイオード４８の検出領域外に散乱される光線部分
にも生じる。本発明は実際の前方散乱パターンの光強度
レベルを連続的にモニターする。この実際の前方散乱パ
ターンの強度測定値を予想される前方散乱パターンの強
度と、図３の一連の比較器８０により比較する。次い
で、各比較器８０の出力をＯＲゲート８２を介して結合
させる。実際の前方散乱パターン内の光強度が予想前方
散乱パターンの光強度よりも低い場合、モニターコンピ
ュータ８６またはＬＥＤディスプレー９０が被覆層内に
欠陥の存在を同定するように、検査結果を表示する。
ると予想されるファイバ散乱パターン内に一連のフォト
ダイオード４８を配置する。しかし、各種の欠陥は、フ
ォトダイオード４８の検出領域外に散乱される光線部分
にも生じる。本発明は実際の前方散乱パターンの光強度
レベルを連続的にモニターする。この実際の前方散乱パ
ターンの強度測定値を予想される前方散乱パターンの強
度と、図３の一連の比較器８０により比較する。次い
で、各比較器８０の出力をＯＲゲート８２を介して結合
させる。実際の前方散乱パターン内の光強度が予想前方
散乱パターンの光強度よりも低い場合、モニターコンピ
ュータ８６またはＬＥＤディスプレー９０が被覆層内に
欠陥の存在を同定するように、検査結果を表示する。
【００３１】前記のように、本発明で使用するインパタ
ーン検出技術の核心は、欠陥の存在を指示するために、
予想前方散乱パターン内に正確に配置された光検出器に
より、光強度の低下を認識することに依拠する。この明
細書に記載された特定の回路に限定されることなく、被
覆欠陥を検出するために前方散乱パターン内で光強度を
測定するための別の電子的な測定装置を使用することも
できる。
ーン検出技術の核心は、欠陥の存在を指示するために、
予想前方散乱パターン内に正確に配置された光検出器に
より、光強度の低下を認識することに依拠する。この明
細書に記載された特定の回路に限定されることなく、被
覆欠陥を検出するために前方散乱パターン内で光強度を
測定するための別の電子的な測定装置を使用することも
できる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガラスファイバなどの被覆ファイバ内の被覆層に含まれ
る欠陥を容易に検出することができる。
ガラスファイバなどの被覆ファイバ内の被覆層に含まれ
る欠陥を容易に検出することができる。
【図１】本発明のインパターン被覆欠陥検出システムの
光学−機械的レイアウトを示す模式的上面図である。
光学−機械的レイアウトを示す模式的上面図である。
【図２】被覆ファイバの断面を通過する反射光の光ビー
ム光跡を示す模式図である。
ム光跡を示す模式図である。
【図３】本発明の操作を行うために使用される全回路の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】本発明で使用される入力増幅器および補償回路
の回路図である。
の回路図である。
１２ ヘリウムネオンレーザ １４ ビーム １６ ミラー １８ ビームエクスパンダー ２０ ビームスプリッター ２２，２４ 光通路 ２６，２８，３０ ミラー ３１ 被覆層 ３２ ファイバ ３４ 底板 ３８ ファイバ通過口 ４０，４２，４４，４６ レールモジュール ４７ 電気的補償チャネル ４８ フォトダイオード ５０ １ＭΩ抵抗 ５２ 定電圧負１５ボルト供給源 ５４ 演算増幅器 ５６ 積分器部分 ５８ 単一利得逆変換装置部分 ６０ 素子 ６２ 二重オペアンプ ６４ １ＭΩ抵抗 ６６ コンデンサ ６８ 素子 ７０，７２ １００ＫΩ抵抗器 ８０ 電圧比較器 ８２ ＯＲゲート ８６ モニターコンピュータ ８８ 出力 ９０ ディスプレイＬＥＤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ イー．フラジー，ジュニア アメリカ合衆国 08723 ニュージャージ ー ブリックタウン、ビナクル ロード 179 (72)発明者 チャールズ リドリー ラブレース アメリカ合衆国 30291 ジョージア ユ ニオン シティ、パーク ストリート 6374 (72)発明者 ポール モブリー モリス アメリカ合衆国 30033 ジョージア コ モン デカター、ケンブリッジ 1424 (72)発明者 デヴィッド ハリー スミスゴール アメリカ合衆国 08520 ニュージャージ ー イースト ウインザー、オーク クリ ーク ロード 185
Claims (10)
- 【請求項１】 許容品質の被覆層を通して照射される場
合の前方パスおよび光強度を示す予想前方散乱パターン
を生成するように被覆ストランドに光を照射する手段
と、 前方散乱パターン内の強度レベルにおいて、欠陥が被覆
層内に存在することの指示としての光の減少を監視する
手段とからなることを特徴とする被覆層内の欠陥を検出
する装置。 - 【請求項２】 照射手段が少なくとも１つのレーザ源か
らなることを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項３】 照射手段がさらに、レーザ源から放出さ
れる単一の光ビームから少なくとも２つのほぼ等価な光
ビームを生成するビームスプリッタ手段からなることを
特徴とする請求項２の装置。 - 【請求項４】 監視手段が、前方散乱パターン内に正確
に位置する少なくとも２つの光検出器からなることを特
徴とする請求項１の装置。 - 【請求項５】 被覆ストランドが、少なくとも２つの直
角に配置された光ビームによって照射されることを特徴
とする請求項１の装置。 - 【請求項６】 被覆ストランドを照射する光が、被覆ス
トランドの外径より大きいビーム幅を有することを特徴
とする請求項１の装置。 - 【請求項７】 許容品質の被覆層を通して照射される場
合の前方パスおよび光強度を示す予想前方散乱パターン
を生成するように被覆ストランドに光を照射するステッ
プと、 前方散乱パターン内の強度レベルにおいて、欠陥が被覆
層内に存在することの指示としての光の減少を監視する
ステップとからなることを特徴とする被覆層内の欠陥を
検出する方法。 - 【請求項８】 被覆ストランドが、少なくとも２つの直
角に配置された光ビームによって照射されることを特徴
とする請求項７の方法。 - 【請求項９】 被覆ストランドを照射する光が、被覆ス
トランドの外径より大きいビーム幅を有することを特徴
とする請求項７の方法。 - 【請求項１０】 前方散乱パターンの光強度が、前方散
乱パターン内に正確に位置する少なくとも２つのフォト
ダイオードによって監視されることを特徴とする請求項
７の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US82635092A | 1992-01-27 | 1992-01-27 | |
| US826350 | 1992-01-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0682393A true JPH0682393A (ja) | 1994-03-22 |
| JPH07119711B2 JPH07119711B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=25246314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5028442A Expired - Lifetime JPH07119711B2 (ja) | 1992-01-27 | 1993-01-26 | 被覆欠陥検出装置および方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0553987A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07119711B2 (ja) |
| KR (1) | KR930016358A (ja) |
| CN (1) | CN1077534A (ja) |
| CA (1) | CA2084819A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1037027C (zh) * | 1995-10-24 | 1998-01-14 | 南京航空航天大学 | 用于复合材料损伤探测的二维光显示方法及装置 |
| US6927849B2 (en) | 2002-10-23 | 2005-08-09 | Furukawa Electric North America, Inc. | Optical fiber coating defect detector |
| US7574074B1 (en) * | 2008-08-18 | 2009-08-11 | An-Bin Huang | Method for detecting cracks in carbon fiber bicycle frame using embedded optical fiber |
| CN104897366B (zh) * | 2015-06-12 | 2017-07-28 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种色环光纤在线检测方法及装置、系统 |
| WO2019166436A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | Bekaert Advanced Cords Aalter Nv | Apparatus for detecting coating on wire and a method to use such apparatus |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS54130487U (ja) * | 1978-03-02 | 1979-09-10 | ||
| JPH02150554A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Suzuki Motor Co Ltd | 連続可変変速機のクリープ制御装置 |
| JPH03154854A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 細線の微細欠陥検出装置 |
| JPH04106448A (ja) * | 1990-08-28 | 1992-04-08 | Fujikura Ltd | 光フアイバの異常検出方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH452229A (de) * | 1965-06-18 | 1968-05-31 | Siemens Ag | Kabelprüfverfahren |
| GB2052735B (en) * | 1979-05-21 | 1983-03-23 | United Glass Ltd | Apparatus for detecting the presence of surface irregularities in articles made of translucent material |
| GB2178163A (en) * | 1985-07-27 | 1987-02-04 | Stc Plc | Detecting flaws in optical fibres |
-
1992
- 1992-12-08 CA CA002084819A patent/CA2084819A1/en not_active Abandoned
-
1993
- 1993-01-14 KR KR1019930000402A patent/KR930016358A/ko not_active Application Discontinuation
- 1993-01-20 EP EP93300346A patent/EP0553987A1/en not_active Withdrawn
- 1993-01-26 CN CN93100107A patent/CN1077534A/zh active Pending
- 1993-01-26 JP JP5028442A patent/JPH07119711B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54130487U (ja) * | 1978-03-02 | 1979-09-10 | ||
| JPH02150554A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Suzuki Motor Co Ltd | 連続可変変速機のクリープ制御装置 |
| JPH03154854A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 細線の微細欠陥検出装置 |
| JPH04106448A (ja) * | 1990-08-28 | 1992-04-08 | Fujikura Ltd | 光フアイバの異常検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930016358A (ko) | 1993-08-26 |
| JPH07119711B2 (ja) | 1995-12-20 |
| EP0553987A1 (en) | 1993-08-04 |
| CA2084819A1 (en) | 1993-07-28 |
| CN1077534A (zh) | 1993-10-20 |
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