JPH1010005A - 円柱状線条体の被覆状態測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２層の被覆層が施された円柱状線状体の各被
覆そうの偏肉量を精度よく測定する。 【解決手段】 円柱状線条体（１）の側面方向から光線
束を照射し、円柱状線条体のガラス部１０、１次被覆層
１１、２次被覆層１２の材料の吸光度の相違に起因する
透過光の光強度分布を受光側で観測して、前記円柱状線
状体（１）の１次被覆層１１、２次被覆層１２の偏肉量
を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円柱状線条体の被
覆状態測定方法及びそれに用いる測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバは、外周のクラッドを構成す
るガラスのままの裸の状態で長期間使用をしていると、
光学特性や、機械的特性が著しく劣化することから、従
来より光ファイバの紡糸直後に樹脂被覆を施して耐久性
を付与している。樹脂被覆材料としては、熱硬化型樹
脂、紫外線硬化型樹脂、放射線硬化型樹脂等が用いられ
ている。

【０００３】この樹脂被覆層は通常２層の被覆で形成さ
れるが、その第一の形成方法として、光ファイバの線引
き工程において、光ファイバ母材３の端部を加熱炉によ
り加熱、溶融しつつ線引きして紡糸された裸の光ファイ
バに、まず第一の被覆用加圧ダイで第１層目の被覆樹脂
を塗布し、第一の硬化炉を通して硬化し、次に第二の被
覆用加圧ダイで第２層目の被覆樹脂を塗布し、第二の硬
化炉を通して硬化すると言う２回の同じ工程を繰り返す
方法がある。しかし、この方法は、線引きの長手方向に
２組の被覆硬化炉を備えるため製造設備が大型化する。

【０００４】そこで、設備が大型化するのを抑えるため
の第二の形成方法として、図１２に示すように、光ファ
イバ母材３の端部を加熱炉２により加熱、溶融しつつ線
引きして紡糸された裸の光ファイバ１ｓを連続的に配し
た２つの被覆用加圧ダイ４Ａ，４Ｂを通して２層の被覆
樹脂を塗布した後に、一つの硬化炉５に挿通して２層の
被覆樹脂を同時に硬化し、被覆光ファイバ１とし、キャ
プスタン７を介して巻取り機８に巻取る方法の検討がさ
れている。

【０００５】この被覆光ファイバは、その伝送特性及び
機械的特性の点で、光ファイバの周囲に施される樹脂被
覆は、正確な同心円状に形成する必要がある。この為、
光ファイバの線引き時にインラインで、光ファイバの全
長にわたり樹脂被覆層の偏肉を測定する必要がある。

【０００６】従来技術として、特開平５−８７６８１号
公報に記載されているように、２層に樹脂被覆された光
ファイバの側面から平行光線束を照射し、樹脂被覆層の
表面、各樹脂被覆層の界面及び内側樹脂被覆層と光ファ
イバのガラス層の界面からの各反射光の内、所定の方向
に平行に進行するこれら各光線束のみを選択し、その光
線束間の距離を測定することにより樹脂被覆層の偏肉を
測定する方法が知られている。

【０００７】また、特開昭６０−２３８７３７号公報に
記載されているように、屈折率の異なる２層に樹脂被覆
された光ファイバの側面から平行光線束を照射し、光フ
ァイバのガラス部と２層の樹脂被覆の投影スクリーン上
に投影された屈折率の違いに基づく散乱光パターンか
ら、左右の対称性と受光パワーの比により、樹脂被覆層
の偏肉を測定する方法も知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平５−８７６
８１号公報に記載される測定方法では、前記第一の被覆
形成方法のように２層の樹脂被覆層を１層毎に形成する
場合は、第１層の被覆が形成された後に第１層目の偏肉
測定を行い、同様に第２層目の被覆が形成された後に第
２層目の偏肉測定を行うことで、第１層と第２層を合わ
せた偏肉を測定することはできるが、２つの測定手段を
必要とし、更に設備の大型化を招くこととなる。

【０００９】これに対し、前記第二の被覆形成方法のよ
うに、２層の樹脂被覆を塗布した後に２層の樹脂被覆を
同時に硬化する方法を用いた場合には、２層の被覆が形
成された後に偏肉を測定することになる。この場合、外
側の第２層の樹脂被覆層の表面からの反射光は十分得ら
れるが、内側の第１層と外側の第２層の樹脂被覆層界面
及び内側樹脂被覆層と光ファイバのガラス層の界面から
の各反射光の光量を十分得ることが困難となり、測定精
度が低下し第１層の偏肉を測定することが困難でとな
る。

【００１０】また、前記特開昭６０−２３８７３７号公
報に記載され測定方法は、２層の被覆層が形成された後
に第１層と第２層の偏肉を測定することが開示されてい
るが、ほぼ透明な第１層と第２層被覆層の屈折率が異な
る場合に、投影スクリーン上に投影された散乱光パター
ンが変化することから、この散乱光パターンから樹脂被
覆層の偏肉を測定するものであるが、第１層と第２層被
覆層の屈折率にあまり相違がなかったり、投影光に対す
る吸光度に差がある場合には、正確な偏肉を測定するこ
とが困難である。

【００１１】そこで本発明は、円柱状線条体に２層の被
覆層が形成された後に、第１層と第２層の被覆層の偏肉
を測定を可能とし、且つ屈折率に差がない２層の被覆層
の偏肉を効率よく測定する方法の提供を課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、２層の被覆層
が施された円柱状線条体に側面方向から光線束を照射
し、前記被覆層の材料の吸光度の差に起因する透過光の
光強度差の分布を受光部により観測して、前記被覆層の
偏肉量を測定するようにしたもので、円柱状線条体に２
層の被覆を連続塗布したのちに被覆を硬化する線引き方
法を採用したときであっても、測定に必要な十分な光量
を得て、精度の高い測定を可能としたものである。

【００１３】さらに、前記２層の被覆層の内側被覆層の
吸光度を外側被覆層の吸光度より大きくし、また前記各
被覆の吸光度に差の生じる波長の光線束を発生する光源
を用いて照射することにより、被覆材料の吸光度の差に
起因する透過光の光強度の差を高め、前記円柱状線条体
の被覆厚及び偏肉量をより高い精度で測定できるように
している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明
において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する
説明を省略する。図１から図５は、本発明を説明するた
めの概念図を示すもので、２層の被覆層を有する円柱状
線条体１に一方の側面方向から光線束を照射し、反対の
側面側で光線束の透過状態を観測する場合に、観測側に
おいて円柱状線条体１の横断面方向に透過する透過光を
縦軸に光強度、横軸に距離をとって表示すると、図のよ
うな光強度分布として模式的に示すことができる。

【００１５】円柱状線条体１としては、照射される光線
束が透過可能なガラス部１０、１次被覆層１１、２次被
覆層１２で構成された光ファイバを示し、以下、円柱状
線条体を光ファイバ１として説明する。被覆層として
は、内側の１次被覆層１１の光の吸光度が外側の２次被
覆層１２の光の吸光度より大きくなるような材料が用い
られる。なお、図においては、ガラス部１０での光の吸
光は、説明を簡略にするためにないもの（吸光度はゼロ
と仮定する）として示してある。

【００１６】図１は、ガラス部１０に対して、１次被覆
層１１、２次被覆層１２が共に偏肉、偏心のない均一な
被覆状態を示し、光強度分布は光ファイバ１の中心に対
して左右対称である。光強度分布のライン２２は２次被
覆層１２の横断面のみを透過する透過光の光強度を示
し、被覆外縁から中心側に向かって透過距離が次第に大
きくなるため吸光量も増加して、光強度は中心側に向か
って減少する。ライン２１は２次被覆層１２と１次被覆
層１１が重なる横断面を透過する透過光の光強度を示
し、内側の１次被覆層１１の吸光度が２次被覆層１２の
吸光度より大きいため、ライン２２の光強度の減少割合
より大きな減少割合を示す。

【００１７】ライン２０は、２次被覆層１２、１次被覆
層１１とガラス部１０の３つの層が重なる横断面を透過
する透過光の光強度を示し、ガラス部１０の吸光をゼロ
とすると、吸光に寄与する透過距離がガラス部の中心部
に向かって小さくなるため、中央部が盛り上がった分布
となる。

【００１８】偏肉の測定は、例えば、比較的に光学的に
把握しやすい光ファイバ１の外面である２次被覆層１２
の被覆外縁から中心側に向かって、所定の距離ａ及びｂ
の位置の光強度Ａ１，Ａ２及びＢ１，Ｂ２を比較対比す
ることによって行うことができる。図１の偏肉のない場
合は、光ファイバ１の中心に対して透過する透過光の光
強度は左右対称となるため、Ａ１＝Ａ２，Ｂ１＝Ｂ２と
なる。

【００１９】図２は、ガラス部１０に対し１次被覆層１
１は偏肉、偏心がなく、２次被覆層１２が図の左側に偏
心し偏肉を生じている被覆状態を示している。この場合
は、Ａ１＞Ａ２，Ｂ１＝Ｂ２となる。

【００２０】図３は、ガラス部１０に対し１次被覆層１
１のみが図の左側に偏心し偏肉を生じ、２次被覆層１２
は、ガラス部１０に対し偏心がない被覆状態を示してい
る。この場合は、Ａ１＜Ａ２，Ｂ１＜Ｂ２となる。

【００２１】図４は、ガラス部１０に対し１次被覆層１
１が図の左側に偏心し偏肉を生じ、２次被覆層１２は、
１次被覆層１１に対し偏肉、偏心がない被覆状態を示し
ている。この場合は、Ａ１＝Ａ２，Ｂ１＜Ｂ２となる。

【００２２】図５は、ガラス部１０に対し１次被覆層１
１が図の左側に偏心し偏肉を生じ、２次被覆層１２は、
１次被覆層１１の偏心方向と同方向の左側に更に偏心し
偏肉を生じている被覆状態を示している。この場合は、
Ａ１＞Ａ２，Ｂ１＜Ｂ２となる。

【００２３】なお、図１乃至図５に示す光強度分布状態
はは、１次被覆層と２次被覆層の厚み並びに吸光度の値
によって異なり、この値によって比較対比する距離ａ及
びｂの位置の光強度Ａ１とＡ２及びＢ１とＢ２の大小関
係が変わってくる。また１次被覆層、２次被覆層及びガ
ラス部の光の屈折率の差により観測側の受光部での光強
度の受光パターンも変わってくる。

【００２４】図６に示すように、照射部３０からの光線
束を凸レンズ３２を介して光ファイバ１の一方の側面か
ら照射する時、光ファイバ１は円柱レンズとして機能す
るため、その焦点に発散光線束３４の焦点を一致させた
状態で照射すると、光ファイバ１内の各層の屈折率が同
じであれば透過光は平行光線束となる。光ファイバ１を
透過した光は発散光線束３５となり、凸レンズ３３を介
して又は介さずに観測側の受光部３１に映し出すと、光
ファイバ１の同心円状のガラス部１０、１次被覆層１１
及び２次被覆層１２がその吸光度に応じた光強度分布と
して再現することができる。

【００２５】なお、図７に示すように、発散光線束３４
に代えて、照射部３０からの平行な光線束を光ファイバ
１の側面に直接照射することも可能である。しかし、こ
の場合は光ファイバ１の円柱レンズとして機能するた
め、光ファイバ１内の透過光は屈折して平行光線束とは
ならず、このため１次及び２次被覆層の偏肉と光強度分
布の対応関係に更に屈折角度の関係も加わるため、偏肉
の解析が複雑になる。

【００２６】また、図８に簡略化して示すように、照射
部３０からの光線束を光ファイバ１の真横方向からの照
射に代えて、斜め方向から照射するようにしても良い。
この場合、光ファイバ１内を透過する透過光の距離が長
くなるので、各被覆層の吸光度の差が強調されて精度の
高い測定が可能となる。

【００２７】なお、前記実施例では、光ファイバ１に対
し、照射部３０から一方向にのみ光線束を照射したが、
これに限るものでなく、図９に示すように、同時に２以
上の方向から測定を行なうようにしても良い。図のＸ，
Ｙの二方向からの測定を行った場合、１次及び２次被覆
層の偏肉方向を２次元的に特定することができる。受光
部３１としては、ＣＣＤメモリ等の固体撮像素子が用い
ることができ、ＣＣＤメモリの各セルで受光した光強度
に応じたセル出力を電気的に走査することによって、光
強度分布を電気信号として把握することができる。

【００２８】光ファイバ１の１次被覆層１１また２次被
覆層１２の材料としては、例えば、シリコーン樹脂、ウ
レタン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や、エポ
キシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステ
ルアクリレートなどの紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）、
その他、放射線硬化型樹脂などが用いられる。２つの同
じ種類の樹脂で２層の被覆層に吸光度に差をもたせるに
は、例えば、ＵＶ樹脂に於いては、樹脂を硬化させる硬
化開始材の添加量を変えたり、その他に色素等の添加材
を加えることにより実施することができる。また、各被
覆層の吸光度は、照射される光の波長によっても大きく
変化するので、被覆材に応じた照射光の波長を選定する
ことにより、測定の精度を高めることができる。

【００２９】なお、光ファイバの線引き工程では、光フ
ァイバ１の位置が常に変動するが、光ファイバ１の被覆
層の偏肉測定のための測定装置は、装置の効率、コスト
面からも固定的に設置するが必要である。したがって、
光ファイバ１が所定の測定位置にきたときに、瞬時に測
定を行ない、その偏肉量を決定しなければならない。

【００３０】図１０は、光ファイバ１の位置をモニタす
る装置の例を示す。このモニタ装置は図１０（ａ）に示
すように、半導体レ−ザ４０からレ−ザ光を発振し、ハ
−フミラ４１、４２、凸レンズ４３を介して光ファイバ
１にレ−ザ光を照射する。光ファイバ１から反射したレ
−ザ光は凸レンズ４３、ハ−フミラ４２を経由して位置
検出用半導体装置（ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎ
ｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）４５により、その受光強
度から光ファイバ１の中心位置が検出され、電気信号に
変換される。なお、モニタ用のレ−ザ光の代わりに、被
覆層の偏肉測定の照射部３０の照射光を利用することも
できる。

【００３１】この電気信号は、アナログ回路処理を行な
い、図１０（ｂ）に示すように、縦軸方向に光ファイバ
１の位置をとり、横軸に時間をとって、ＰＳＤで検出し
た受光強度のピ−ク位置をプロットしたとき、点線で示
すコンパレ−トレベルＬｓを偏肉の測定位置とすると、
これと交差するプロット時点が偏肉の測定時点とし、こ
の時点で図１０（ｃ）に示すようにトリガ信号を発し
て、その時点の受光部３１での受光した光強度分布を偏
肉量の決定のために採用すれば良い。また、光ファイバ
１の位置のモニタは、一方向からだけではなく、図９に
対応させてＸ，Ｙの二方向から行うようにしても良い。

【００３２】ただし、光ファイバ線引き中において、ガ
イドリ−ルの位置変更など、ＰＳＤの測定範囲を越える
光ファイバ１のパスラインの大きな位置変動などに対し
ては、図１１に示すように、測定系全体を移動させる等
の手段を用いることにより対応可能である。

【００３３】即ち、線引き工程中において、光ファイバ
１のパスライン１ａが１ｂに移って大きく変動したとき
は、位置センサ５３によりその変動幅Ｈｃを検出し、こ
の変動幅ＨｃがＰＳＤの測定限度幅を越える所定の設定
値以上のときは、照射部５０、受光部５１をそれぞれ載
置したＸステ−ジ５０ａ、５１ａとＹステ−ジ５０ｂ、
５１ｂからなるＸ、Ｙステ−ジの制御機構５０ｃ、５１
ｃを、変動幅Ｈｃに応じて作動させる。 これにより、
図１１に示す測定位置の設定値であるコンパレ−トレベ
ルＬｓが、ＬsaからＬsbに変更される。この場合、かな
らずしも自動制御に限るものでなく、手動による調整で
あってもよい。

【００３４】また前記実施例では、円柱状線条体として
光ファイバを用いたが、これに限定されるものでなく、
中央の透明なガラス部が光学的に不透明な電線等であっ
ても、２層の被覆層に照射光線束を透過する材料のもの
が用いらているならば、他の円柱状線条体の被覆状態の
測定にも適用可能である。さらに、図１〜図５に示す光
強度分布で、ガラス部１０、１次被覆層１１、２次被覆
層１２の境界を画像処理で検出することにより、被覆層
の厚さも検出することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２層の被覆層が施された円柱状線条体の側面から光線束
を照射し、前記被覆層の材料の吸光度の差に起因する透
過光の光強度差の分布を受光部により観測するので、２
層の被覆層が施された後であっても、観測に必要な光量
を充分得ることができ、前記円柱状線状体の各層の被覆
状態を精度よく測定することができる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための２層の被覆層に偏肉が
ない場合の概念図である。

【図２】本発明を説明するための１次被覆層に偏肉がな
く２次被覆層に偏肉がある場合の概念図である。

【図３】本発明を説明するための１次被覆層に偏肉があ
り２次被覆層に偏肉がない場合の概念図である。

【図４】本発明を説明するための１次被覆層に偏肉があ
り２次被覆層と１次被覆層が同心の場合の概念図であ
る。

【図５】本発明を説明するための１次被覆層と２次被覆
層とが共に偏肉がある場合の概念図である。

【図６】本発明の光線束に発散光線束を用いた実施例を
示す図である。

【図７】本発明の光線束に平行光線束を用いた実施例を
示す図である。

【図８】本発明の光線束を斜め方向から照射する実施例
を示す図である。

【図９】本発明の光線束を二方向から照射して測定する
実施例を示す図である。

【図１０】円柱状線条体の位置をモニタする方法と装置
を示す図である。

【図１１】円柱状線条体の位置が大きく変動する場合に
測定系を追従させる方法と装置を示す図である。

【図１２】光ファイバの線引、被覆工程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１：円柱状線状体（光ファイバ） １０：ガラス部 １１：第１次被覆層 １２：第２次被覆層 ２：加熱炉 ３：光ファイバ母材 ４Ａ，４Ｂ：被覆用加圧ダイ ５：硬化炉 ７：キャプスタン ８：巻取機 ３０，５０：照射部 ３１，５１：受光部 ３４，３５：光線束

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２層の被覆層が施された円柱状線条体に
   側面方向から光線束を照射し、前記被覆層の材料の吸光
   度の差に起因する透過光の光強度分布を受光部により観
   測して、前記被覆層の偏肉量を測定することを特徴とす
   る円柱状線条体の被覆状態測定方法。
2. 【請求項２】 前記円柱状線条体に側面方向から照射さ
   れる前記光線束の波長は、前記２層の被覆層材料の吸光
   度に差を生じさせる波長であることを特徴とする請求項
   １に記載の円柱状線条体の被覆状態測定方法。
3. 【請求項３】 前記２層の被覆層の内側の被覆層の吸光
   度は、外側の被覆層の吸光度よりも大きいことを特徴と
   する請求項１に記載の円柱状線条体の被覆状態測定方
   法。
4. 【請求項４】 前記光線束が発散光線束で、円柱状線条
   体内を平行光線束で透過することを特徴とする請求項１
   に記載の円柱状線条体の被覆状態測定方法。
5. 【請求項５】 前記光線束が斜めの側面方向から照射さ
   れることを特徴とする請求項１に記載の円柱状線条体の
   被覆状態測定方法。
6. 【請求項６】 前記円柱状線条体の被覆層の偏肉量を２
   方向以上から測定することを特徴とする請求項１に記載
   の円柱状線条体の被覆状態測定方法。
7. 【請求項７】 前記円柱状線条体の位置変化を検出し、
   前記円柱状線条体が所定の測定位置にきたときに限り、
   前記透過光により形成される光強度分布を前記受光部で
   観測することを特徴とする請求項１に記載の円柱状線条
   体の被覆状態測定方法。
8. 【請求項８】 前記円柱状線条体が光ファイバであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の円柱状線条体の被覆状
   態測定方法。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項８のいづれか１項に
   記載の円柱状線条体の被覆状態測定方法に用いる測定装
   置。