JPH0967130A - 多孔質ガラス体の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＶＡＤ法による多孔質ガラス体の製造工程中
にこれが割れる異常が生じたことを、特別の装置を付加
することなく、焼き締め時においても確実に検知する。 【解決手段】 回転引き上げ装置１３によりターゲット
棒１２を回転させながら引き上げ、その下端に、バーナ
１６等から生成したガラス微粒子を堆積させて多孔質ガ
ラス体１１を形成する。ＴＶカメラ２１で多孔質ガラス
体１１の下端付近の画像を撮像し、画像処理装置で２２
でその下端位置を検出するが、定常時には、その位置検
出のための検出領域を狭いものとするが、焼き締め時に
はこの検出領域を拡大して、割れて落下したスートを見
逃さないようにして、異常を確実に検出できるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバのガ
ラス母材を作製するのに好適な、気相反応プロセスを利
用したＶＡＤ（気相軸付け）法による多孔質ガラス体の
製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＡＤ法は、光ファイバのガラス母材等
に使用するための高純度の多孔質ガラス体を製造する方
法として知られている。この方法では、バーナに燃料ガ
ス（水素ガスと酸素ガス）を送り込んで酸水素火炎を発
生させ、この火炎中に、四塩化珪素などのガラス原料ガ
スを導入して加水分解反応させることによりガラス微粒
子（二酸化珪素の微粒子、スート）を生成する。この生
成されたガラス微粒子を回転するターゲット棒の下端に
堆積させることにより、多孔質ガラス体（ガラス微粒子
堆積体、スートプリフォーム）を円柱状に成長させる。

【０００３】そして、多孔質ガラス体の成長に合わせて
ターゲット棒を引き上げていくが、その際、多孔質ガラ
ス体の下端位置（つまりコア用のバーナにより形成され
るスートプリフォームのコア部の成長位置）をＴＶカメ
ラ等によってモニターし、その成長位置が常に一定とな
るように引き上げ速度を制御する。

【０００４】こうして製作される多孔質のスートプリフ
ォームは、全体としては円柱状であるが、その両端では
徐々に細くなっていて円錐形となっている。つまり堆積
開始（これは種付けと言われる）の時に形成される部分
（種付け部）と堆積終了（焼き締めと言われる）の時に
形成される部分（焼き締め部）では、定常時（両端を除
く部分を形成する時）と異なり、バーナから発生させら
れるガラス微粒子の量を少なくして温度を上げ、両端部
分で円錐形状とするとともに固く焼き固める。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このス
ートプリフォームの製造工程でスートプリフォームが割
れるという問題がある。割れたスートプリフォームの落
下によりバーナの噴出口が塞がれたり、バーナに物理的
な損傷が生じる。とくに、焼き締め時には、スートプリ
フォームが大きく成長しているため、これが割れて落下
すると、落下する質量が大きいので、バーナの損害は重
大なものとなる。

【０００６】ＶＡＤ法による多孔質ガラス体の製造装置
では、上記の通り、一般に、スートプリフォームの成長
位置をモニターして、その位置に合わせて引き上げるよ
うにしている。そのため、種付け時や定常時では、スー
トプリフォームの成長位置（下端位置）の監視により、
異常の発生を検知することが可能である。ところが、焼
き締め時には、生成するガラス微粒子の量を少なくし、
指定の一定速度で引き上げるため、スートプリフォーム
の下端位置がＴＶカメラ等の検出領域から外れることに
なり、落下等の異常の検知は不可能である。焼き締め時
にはスートプリフォームは十分に成長した状態にあるた
め、これが割れて落下すると大きな損傷が発生すること
となり、この焼き締め時に異常の検知ができないことの
問題は大きい。

【０００７】この発明は上記に鑑み、ＶＡＤ法による多
孔質ガラス体の製造工程中の異常を、焼き締め時におい
て、確実に検知することができるように改善した、多孔
質ガラス体の製造装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による多孔質ガラス体の製造装置では、タ
ーゲット棒を回転させながら引き上げる引き上げ手段
と、ガラス微粒子を生成しこれを上記のターゲット棒の
下端に堆積させるガラス微粒子生成手段と、このガラス
微粒子堆積体の下端付近の画像を撮像する撮像手段と、
これにより得られた画像信号が入力され、焼き締め時に
おいて画面の一部に設定された検出領域が拡大されてそ
の領域内で求めた輝度変化位置の時間的推移を捉えて異
常を検出する、画像処理手段とが備えられることが特徴
となっている。

【０００９】ガラス微粒子堆積体の下端付近が撮像さ
れ、その画像信号が画像処理手段に入力される。画像処
理手段では、画面の設定された検出領域内で輝度変化位
置が検出されるようになっている。焼き締め時には、こ
の検出領域が拡大され、その拡大された検出領域内で輝
度変化位置が検出され、これによりガラス微粒子堆積体
の端部位置が検出される。焼き締め時には、ガラス微粒
子堆積体が一定速度で引き上げられるので、異常がなけ
れば、検出された輝度変化位置は一定速度で動いてい
く。

【００１０】ガラス微粒子堆積体が割れて落下する異常
が生じると、検出された輝度変化位置が一定速度で動い
ていくということはなくなる。その途中で、割れて落下
し、下方に堆積したガラス微粒子堆積体の上端が検出さ
れるようになる。この検出位置は以後動くことなく一定
のものとなる。

【００１１】そこで、この焼き締め時において、この検
出された輝度変化位置の時間的推移を捉えれば、異常を
検出できる。その際、検出領域が拡大されているので、
下部に堆積したガラス微粒子堆積体の上端が検出領域か
らはずれてしまうこともなく、確実にその上端位置を検
出することができる。このように検出領域が拡大され
ず、定常時と同様に狭い拡大領域とされたままであると
すると、下部に堆積したガラス微粒子堆積体をとらえる
ことができなくなることもあり、不確実であるが、この
ような不確実性が改善される。

【００１２】焼き締め時に移行したことは、全体の制御
系からの信号によりとらえることができるから、それに
よって自動的に検出領域を拡大させるようにしてもよい
し、また、焼き締めに入ったときに作業員がこのことを
確認して手動で検出領域を拡大するよう操作してもよ
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１におい
て、ターゲット棒１２の下端付近にガラス微粒子を生成
するいくつかのバーナが配置される。ここでは、最下端
に配置されるコア部を形成するためのコア用バーナ１６
のみが示されている。これらのバーナ１６等より酸水素
火炎を生じさせ、その火炎中に四塩化珪素などのガラス
の原料ガスを送り込み、加水分解反応によってガラス微
粒子を生成し、これをターゲット棒１２の下端に堆積さ
せ、回転引き上げ装置１３によりターゲット棒１２を回
転させながら引き上げることにより円柱状の多孔質ガラ
ス体（ガラス微粒子堆積体、スートプリフォーム）１１
を形成する。

【００１４】多孔質ガラス体１１、ターゲット棒１２は
チャンバ１４内に配置され、バーナ１６等はそのチャン
バ１４の側壁等に取り付けられて、このガラス微粒子の
デポジション工程がチャンバ１４内で行なわれるように
される。コア用バーナ１６によって堆積されるコア部の
先端（下端）位置付近の画像を得るため、このチャンバ
１４の側壁に観察窓１５が設けられ、この観察窓１５を
通してＴＶカメラ２１がチャンバ１４の内部を撮像す
る。

【００１５】このＴＶカメラ２１からの画像信号が画像
処理装置２２に取り込まれ、コア部の下端位置（成長位
置）が検知される。制御装置２３にこの位置信号が取り
込まれると、下端位置がつねに一定の位置となるような
引き上げ速度を算出して、その引き上げ速度制御信号を
回転引き上げ装置１３に送る。これにより、成長速度に
対応した引き上げ速度でターゲット棒１２および多孔質
ガラス体１１が引き上げられて、コア部の下端位置がつ
ねに一定の位置に保持される。

【００１６】コア用バーナ１６および図示しない他のク
ラッド用バーナに供給する原料ガス等のガスの流量はガ
ス流量制御装置２４によって制御され、これらのバーナ
１６等から生成されるガラス微粒子量が適切なものとな
るようにされる。このような制御系によって、多孔質ガ
ラス体１１が所定の大きさ（直径、長さ）となるような
制御がなされる。

【００１７】このような動作は種付け時および定常時の
ものである。種付け時および定常時には、ＴＶカメラ２
１および画像処理装置２２によってとらえた多孔質ガラ
ス体１１の下端位置が所定の位置となるよう、引き上げ
速度とガス流量とが制御されて、ガラス微粒子のデポジ
ションが行なわれる。このような定常のデポジションが
終了して焼き締め工程に入ると、ＴＶカメラ２１および
画像処理装置２２によってとらえた多孔質ガラス体１１
の下端位置に関係なく、制御装置２３から一定の引き上
げ速度とするような引き上げ速度制御信号が回転引き上
げ装置１３に与えられ、同時にコア用バーナ１６（およ
び他のクラッド用バーナ）へのガス供給量が徐々に減少
させられ、最終的には０にされる。

【００１８】ところで、画像処理装置２２は、入力され
た画像信号から多孔質ガラス体１１の下端位置をとらえ
るため、画面内の所望の領域に検出領域を定めて、その
検出領域内で輝度信号が大きく変化した位置を検出する
ようにしている。この画像にはバーナ１６からの火炎も
写っているため、これらの他の画像に影響されずに多孔
質ガラス体１１の下端を検出するようにするためであ
る。

【００１９】すなわち、ＴＶカメラ２１から画像処理装
置２２に送られてくる画像は図２の（ａ）で示すような
ものであり、多孔質ガラス体１１のコア部３１が写って
いるとともに、バーナ１６からの火炎３２も写ってい
る。コア部３１は多孔質ガラスであるため、高輝度とな
っているが、火炎３２もまた生成されたガラス微粒子が
多量に含まれているため同様に高輝度となっている。そ
こで、この火炎３２を避け、コア部３１の下端が含まれ
るように縦長の狭い検出領域３３が設定される。このよ
うに検出領域３３を設定し、この検出領域３３内で輝度
信号が大きく異なる位置を探すことにより、火炎３２な
どに影響されずにコア部３１の下端位置を検出すること
ができる。

【００２０】定常のデポジション工程が終了して焼き締
め工程に入ると、制御装置２３からその検出領域を拡大
すべき指令が画像処理装置２２に送られ、これにより図
２の（ｂ）で示すように拡大された検出領域３４が設定
される。このとき、バーナ１６の火炎中の生成ガラス微
粒子量は少なくなるため火炎の画像は写らない。コア部
３１が矢印で示すように一定速度で徐々に引き上げられ
ていく様子が観察できる。何の異常もなく焼き締め工程
が進行していくと、このコア部３１の画像は最終的には
画面から出ていく。

【００２１】ここで異常が生じて、多孔質ガラス体１１
が割れて落下したとすると、下部に堆積した落下スート
３５の画像が、図２の（ｃ）に示すように現われる。検
出領域３４は拡大されているため、この落下スート３５
の画像がとらえられ、輝度信号の変化位置、つまり落下
スート３５の上端位置が検出される。

【００２２】そのため、画像処理装置２２で検出した検
出領域３３、３４内の輝度変化位置は、時間の進行につ
れて図３のカーブ４１、４２のように変化していく。カ
ーブ４１は異常のない場合であり、カーブ４２は異常が
生じた場合である。なお、この図３では、横軸は時間を
示し、縦軸は画面の上端から、検出領域３３、３４内の
輝度変化位置まで距離を示している。

【００２３】時間ｔ１まで定常のデポジションが行なわ
れており、時間ｔ１から焼き締めが開始したとする。す
ると、時間ｔ１までは検出位置は一定のものとなってい
るが、時間ｔ１からは焼き締め時における一定速度での
引き上げに伴ない、検出位置が一定の傾きで変化してい
く。焼き締め時に異常がないなら、カーブ４１のように
なり、時間ｔ３で一定値になる。時間ｔ３で一定値にな
るのは、この時点でコア部３１が検出領域３４から出て
いってしまい、そのため、検出領域３４の上端に対応し
た値となるからである。

【００２４】ところが、時間ｔ２で異常が生じて落下ス
ート３５が堆積すると、カーブ４１は途中で折れ曲りカ
ーブ４２のようになる。時間ｔ２からは、落下して堆積
した落下スート３５の上端が検出されるようになり、こ
の落下スートは３５は動かないので、カーブ４２はその
動かない落下スート３５の上端に対応して一定値とな
る。

【００２５】このように、焼き締め時に拡大された検出
領域３４を用いているため、落下スート３５の上端を確
実に検出することができる。このことは、図３のカーブ
４１、４２のように、異常かどうかで明らかに異なる検
出位置の時間推移曲線が得られることを意味する。した
がって、焼き締め時の異常を確実に検出することができ
るようになる。このカーブの違いを制御装置２３が捉え
てブザー音を発生するなどにより、異常発生が警報され
る。

【００２６】仮に、焼き締め時にも、定常時と同様に狭
い縦長の検出領域３３を用いるなら、図２の（ｃ）で示
すように、点線で表わした狭い検出領域よりも下方にの
み落下スート３５が現われた場合には、スートの落下を
見逃すおそれがある。この場合は、コア部３１の下端が
徐々に上昇していき、その途中で下端が検出されない状
態となる。そこで、コア部３１が上昇して画面から出て
いってしまった結果なのか異常が生じたのかを確実に区
別できない。定常時の検出領域３３を焼き締め時にもそ
のまま用いるとこのような不都合が生じるのであるが、
焼き締め時には拡大された検出領域を用いるため、この
ような不都合を解消することができる。

【００２７】このことは、デポジション制御のためのＴ
Ｖカメラ２１および画像処理装置２２をそのまま用い
て、他になんらの新規な構成の付加を行なうことなし
に、焼き締め時の異常を確実に検出することができるよ
うになったことを意味する。

【００２８】なお、上記では、検出領域のサイズの変更
は、焼き締め工程への移行時に制御装置２３から画像処
理装置２２に指令を与えることにより、自動的に行なっ
ている。これにより焼き締め時の異常を自動で検知で
き、多孔質ガラス体１１の製造工程の省人化の一助とな
る。しかし、焼き締め工程に移行したことを作業員が確
認して検出領域を拡大する操作を手動で行なうようにし
てもよいことはもちろんである。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の多孔質
ガラス体の製造装置によれば、特別な装置を付加するこ
となく、スートが割れて落下する異常を、焼き締め中で
も確実に検出することができる。そのため、多孔質ガラ
ス体の製造中の作業員による監視作業の負担を軽減する
ことができるとともに、異常の発生をいちはやく検知し
て装置の損傷を最小限に抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態のブロック図。

【図２】画像処理装置で処理する画像および検出領域の
例を示す図。

【図３】検出位置の時間的変化を示すグラフ。

【符号の説明】

１１ 多孔質ガラス体（スートプリフォー
ム） １２ ターゲット棒 １３ 回転引き上げ装置 １４ チャンバ １５ 観察窓 １６ コア用バーナ ２１ ＴＶカメラ ２２ 画像処理装置 ２３ 制御装置 ２４ ガス流量制御装置 ３１ 画像におけるコア部 ３２ 画像における火炎 ３３ 定常デポジション時の検出領域 ３４ 焼き締め時の検出領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲット棒を回転させながら引き上げ
   る引き上げ手段と、ガラス微粒子を生成しこれを上記の
   ターゲット棒の下端に堆積させるガラス微粒子生成手段
   と、このガラス微粒子堆積体の下端付近の画像を撮像す
   る撮像手段と、これにより得られた画像信号が入力さ
   れ、焼き締め時において画面の一部に設定された検出領
   域が拡大されてその領域内で求めた輝度変化位置の時間
   的推移を捉えて異常を検出する、画像処理手段とを備え
   ることを特徴とする多孔質ガラス体の製造装置。