JPH1078306A

JPH1078306A - 光ファイバ被覆用ダイス選別方法および穴の中心軸測定方法

Info

Publication number: JPH1078306A
Application number: JP23207296A
Authority: JP
Inventors: Kohei Kobayashi; 宏平小林; Ichiro Tsuchiya; 一郎土屋; Kaoru Okuno; 薫奥野; Takeshi Hashimoto; 健橋本
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 1998-03-24
Anticipated expiration: 2016-09-02
Also published as: JP3633132B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイス穴の内面形状を測定し加工精度の良い
ダイスを選別する光ファイバ被覆用ダイス選別方法を提
供する。【解決手段】光ファイバ被覆用のダイス５１は、載物
ステージ３に保持され、ダイス穴５１ａの平行ランド部
の中心軸６２が光軸５とほぼ同じＺ軸方向となるように
調整される。ダイス５１を基準位置の状態からＺ軸の周
りに回転させ、各回転角度の位置において、ダイス穴５
１ａの特定の深さにおける断面の穴形状を測定する。光
学系支持部２５をダイス穴５１ａの深さ方向に移動さ
せ、同様にしてダイス穴５１ａの断面の穴形状を測定す
る。このようにして、ダイス穴５１ａの内壁面に対し
て、任意の深さにおける断面の穴形状、例えば、内径や
中心点の位置などを測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバに樹脂
コートする際に用いるダイスの穴形状を測定し被覆ダイ
スを選別する光ファイバ被覆用ダイス選別方法および穴
の中心軸の測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバに樹脂コートする際に用いる
ダイスのダイス穴は、極小径であるため、ダイス穴に測
定子を挿入することができない。そのため、従来のダイ
ス穴形状の測定装置では、光学顕微鏡を用いてダイス穴
の上端の開口部および下端の開口部のエッジを測定する
ことしかできなかった。したがって、ダイス穴の加工精
度を評価して選別する際には、この測定値に基づいて行
なうしかなかった。

【０００３】図１０は、従来の光ファイバ被覆用ダイス
の穴形状の測定方法の説明図であり、図１０（Ａ）はダ
イス穴の断面図、図１０（Ｂ）は上端および下端の開口
部の比較図である。図中、５１はダイスである。５１ａ
はダイス穴、６１はテーパ部中心軸、６２は平行ランド
部中心軸である。構造パラメータの具体的な数値の一例
を説明すると、直径１２５μｍの光ファイバに外径約２
００μｍのプライマリ被覆、あるいは、プライマリ被覆
された直径２００μｍの光ファイバに外径２４０μｍの
セカンダリ被覆を施すダイスであって、テーパ長は５ｍ
ｍ、テーパ角は６゜、平行ランド長は１ｍｍである。こ
の様なダイス穴５１ａは、通常、マイクロドリルや放電
加工によって加工される。この様な細くて長い、しかも
テーパのあるダイス穴５１ａの加工は困難で、穴の公差
は５０μｍ位は避けられない。

【０００４】光学顕微鏡を用いた従来のダイス穴形状の
測定装置では、ダイス穴５１ａの上端の開口部および下
端の開口部を測定していた。上端の開口部の測定結果か
らテーパ部の中心軸６１の位置を、また、下端の開口部
の測定結果から平行ランド部の中心軸６２の位置を近似
的に求めることができる。図示の両中心軸６１，６２の
間には軸ずれが生じている。ダイス穴５１ａの上端のテ
ーパ部の開口部において、平行ランド部の中心軸６２か
ら、開口部外周までの最長距離をａ、最短距離をｂとし
たとき、ｂ／ａ×１００（％）となる値を同心度と定義
する。一具体例として、上端，下端の穴の位置を測定
し、その同心度と最高無偏肉率との関係を示す。

【０００５】図１１は、光ファイバへの被覆状態を説明
する説明図である。図中、７１は光ファイバ、８１は被
覆である。被覆８１の中心と光ファイバ７１の中心とが
一致せず、光ファイバ７１の周囲は、被覆８１により不
均一に覆われている。被覆８１の肉厚の最も厚い部分の
厚みをａとし、最も薄い部分の厚みをｂとしたとき、ｂ
／ａ×１００（％）となる値を無偏肉率と定義し、被覆
された光ファイバサンプルの全長における各断面におい
て、無偏肉率の最も高い値を最高無偏肉率と定義する。
従来のダイス５１には、偏肉の良否にダイスの個体差が
ある。これは、ダイス５１の製作精度に関連していると
考えられる。上述したように、ダイス穴５１ａの加工精
度は、せいぜい５０μｍ程度と考えられるが、実際に偏
肉を良好にするのに必要な精度は、それより高いと考え
られる。

【０００６】図１２は、従来の光ファイバ被覆用ダイス
の同心度と無偏肉率との相関関係を表わす線図である。
図中、横軸は同心度、縦軸は最高無偏肉率である。最高
無偏肉率９０％以上が良好なダイスである。ダイス５１
の同心度と最高無偏肉率との間には、ある程度の相関関
係が認められるが、相関度が比較的小さいため、同心度
は加工精度を表わすには不十分であり、この同心度によ
っては、無偏肉率を高くするような加工精度の良いダイ
ス５１を選別することができない。このように、ダイス
穴５１ａの上端および下端の開口部のエッジを測定する
だけでは不十分であり、加工精度の良いダイスを選別す
ることができなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、ダイス穴の内面形状を測定
し加工精度の良い光ファイバ被覆用ダイスを選別する光
ファイバ被覆用ダイス選別方法、および、この選別方法
により選別された光ファイバ被覆用ダイス、および、こ
の光ファイバ被覆用ダイスを用いた光ファイバの被覆方
法、さらに、この選別に用いると好適であるダイス穴中
心軸測定方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】本発明は、ダイス穴の上端，下端の測定で
はダイスの良否を十分に判断できないため、測定誤差の
少ない内面測定器を開発し、得られたデータからダイス
の良否を判定するとともに、ダイスの良否を判定するパ
ラメータを見い出すことにより、上述した目的を実現す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
おいては、光ファイバ被覆用ダイス選別方法において、
ダイス穴の内面形状を表わすパラメータを測定し、測定
された前記パラメータによりダイスを選別することを特
徴とするものである。

【００１０】請求項２に記載の発明においては、光ファ
イバ被覆用ダイス選別方法において、テーパ部および平
行ランド部を有するダイス穴の壁面の位置を測定し、測
定された前記壁面の位置に基づいて、前記テーパ部の中
心軸および前記平行ランド部の中心軸の位置を求め、前
記テーパ部と前記平行ランド部の境界面上における両中
心軸のオフセットの値、および、両中心軸の軸角度差の
値を基準にしてダイスを選別することを特徴とするもの
である。

【００１１】請求項３に記載の発明においては、請求項
２に記載の光ファイバ被覆用ダイス選別方法において、
前記基準は、オフセットをＸμｍ、前記軸角度差をＹ分
とし、（Ｘ／６）＋（Ｙ／１５）≦１であることを特徴とするものである。

【００１２】請求項４に記載の発明においては、光ファ
イバ被覆用ダイスにおいて、請求項１ないし３のいずれ
か１項に記載の光ファイバ被覆用ダイスの選別方法によ
り選別されたことを特徴とするものである。

【００１３】請求項５に記載の発明においては、光ファ
イバの被覆方法において、請求項１ないし３のいずれか
１項に記載の光ファイバ被覆用ダイスの選別方法により
選別された光ファイバ被覆用ダイスを用いて光ファイバ
に樹脂を被覆することを特徴とするものである。

【００１４】請求項６に記載の発明においては、穴の中
心軸測定方法において、スリット光を被測定位置に投影
させる投光系を介して穴の壁面に投影させ、該壁面での
反射光を受光系で受光位置に結像させ、前記スリット光
の光軸と前記穴を相対的に移動させ、前記受光位置での
スリット光の弧の先端が前記光軸に一致したとき、前記
穴の位置を測定することにより前記壁面の位置を測定
し、前記壁面の位置を前記穴の少なくとも一部分におけ
る縦方向各断面において測定し、前記壁面の位置に基づ
いて、前記穴の少なくとも一部分における中心軸の位置
を求めることを特徴とするものである。

【００１５】請求項７に記載の発明においては、請求項
６に記載の穴の中心軸測定方法において、前記各断面で
の前記壁面の位置に基づいて、前記各断面での穴の中心
点の位置を求め、該中心点の位置の回帰直線として前記
穴の少なくとも一部分における前記中心軸の位置を求め
ることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】最初に、比較的小径の穴を有する
一般的な被測定物を対象として穴形状測定方法および穴
形状測定装置の原理的な説明をする。

【００１７】図１は、本発明の原理的な実施の形態を説
明する平面図である。図中、１は小径穴、２は被測定
物、３は載物ステージ、４は光源、５は光軸、６はフィ
ルタ、７はスリット、８は投光対物レンズ、９は受光対
物レンズ、１０はカメラ、１１はリニアエンコーダであ
る。光源４から照射された光は、光軸５に沿ってフィル
タ６、スリット７、投光対物レンズ８を通り、スリット
７の像が小径穴１の壁面上に結像される。被測定位置
は、この結像位置であり、投光対物レンズ８の焦点位置
である。線状のスリット７は、この図において紙面に垂
直なＹ軸方向に開けられ、スリット７の幅方向はスリッ
ト７の長手方向に比べて十分小さい。この内径測定装置
は、被測定物２に設けられた小径穴１の壁面の任意の位
置を測定することにより小径穴１の内径等を測定する装
置である。

【００１８】被測定物２は、図示しないアタッチメント
を用いて載物ステージ３に保持される。載物ステージ３
は、小径穴１の軸方向が光軸５と同じ左右のＺ軸方向に
なるように調整される。アタッチメントへの被測定物２
の固定および載物ステージ３へのアタッチメントの固定
は、いずれも図示しない位置決めピンを用いることによ
り位置再現性が確保される。

【００１９】受光側では、小径穴１の壁面上に結像して
反射されたスリット光は、受光対物レンズ９により、カ
メラ１０内の図示しないＣＣＤセンサ等の２次元撮像素
子上に弧状の像として結像される。スリット光は、撮像
画像のモニタ画面上で観察し、スリット光の結像位置と
小径穴１の壁面上の被測定面とが一致するように載物ス
テージ３の位置を調節する。

【００２０】光源４としては、例えば、ハロゲン光源を
用いる。フィルタ６は、ハロゲンランプの多色光を単色
光にして、測定精度を上げるためのものである。その
際、緑色系のフィルタを用いるとＣＣＤセンサの感度が
良く好適である。また、光源としては、レーザビームを
光学系を通してビームの径を太くしたものを用いてもよ
く、この場合、フィルタ６を特に必要としない。２次元
撮像素子は、ＣＣＤセンサに限らず、撮像管でもよい。
カメラ１０は、単独の部品としてのＣＣＤセンサに置き
換えられてもよい。その際、受光系の光学系は適宜変更
される。

【００２１】図２は、本発明の原理的な実施の形態にお
けるステージ系を説明する正面図である。図中、図１と
同様な部分には同じ符号を用い説明を省略する。２１は
基台、２２はＸステージ、２３はＹステージ、２４はＺ
ステージ、２５は光学系支持部、２６は投光系、２７は
受光系、２８はθステージ支持部、２９はθステージ、
３０はηステージ支持部、３１はηステージ、３２はφ
ステージである。基台２１の上には、Ｘステージ２２，
Ｙステージ２３，Ｚステージ２４からなる自動ステージ
がこの順に取り付けられ、図示しない駆動装置と駆動制
御装置により自動的に各Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能にさ
れる。

【００２２】基台２１上には、図示しないリニアスケー
ルが設けられ、このリニアスケールの可動子はＸステー
ジ２２に取り付けられ、Ｘステージ２２に連動して移動
する。Ｚステージ２４の上には、光学系支持部２５が取
り付けられ、この光学系支持部２５の上には、投光系２
６，受光系２７からなる光学系が取り付けられている。
投光系２６は、図１に示された、光源４、フィルタ６、
投光対物レンズ８等からなるものであるが、光源４等
は、他の位置に設け、光源４からの光をファイババンド
ル等で投光系２６に導くようにしてもよい。

【００２３】基台２１には、また、θステージ支持部２
８が立設され、このθステージ支持部２８にはθステー
ジ２９が設けられる。θステージ２９は、Ｚ軸の周りに
回転するステージであるが、回転中心が光軸５に一致す
るように設計されている。このθステージ２９も、図示
しない駆動装置と駆動制御装置により自動的にＺ軸を中
心に回転可能にされる。θステージ２９には、小径穴１
に比べて十分大きい開口が設けられている。あるいは、
開口を設ける代わりに、θステージ２９自体を透明のも
のにしてもよい。

【００２４】θステージ２９にはηステージ支持部３０
が取り付けられ、このηステージ支持部３０にはηステ
ージ３１が取り付けらる。このηステージ３１は、手動
の回転ステージである。ηステージ３１にはφステージ
３２が取り付けられる。このφステージ３２は、手動の
ゴニオステージである。φステージ３２上には、被測定
物２が載置される。被測定物２は、必要に応じて図示し
ないアタッチメントを用いてφステージ３２上に保持さ
れる。このように、ステージ系の構成は複雑であるた
め、図１では、載物ステージ３とリニアスケール１１に
単純化したステージ系を示している。

【００２５】投光系２６，受光系２７からなる光学系
は、図２において、Ｘステージ２２により紙面に垂直な
Ｘ軸方向に移動し、Ｙステージ２３により上下のＹ軸方
向に移動し、Ｚステージ２４により左右、すなわち小径
穴１の深さ方向のＺ軸方向に移動する。被測定物２は、
φステージ３２により紙面に垂直なＸ軸を中心に回転
し、ηステージ３１により上下のＹ軸を中心に回転し、
θステージ２９により小径穴１の深さ方向のＺ軸を中心
に回転する。

【００２６】後述する小径穴１の形状測定においては、
各ステージを適宜移動させて調整することにより、被測
定位置である小径穴１の任意の深さＺにおいて断面を光
軸５が貫くように位置決めされる。この任意の深さＺ
は、投光系２６中の投光対物レンズ８の焦点位置であ
る。そして、この断面の中心位置が基準位置として測定
される。Ｘステージにより光学系をＸ軸方向の前後に移
動させることにより、基準位置を中心にしてＸ軸方向に
相対向する両壁面の位置が測定され、この測定結果か
ら、小径穴１の特定の深さＺにおける断面の内径の長さ
が得られる。

【００２７】次に、基準位置を中心として、被測定物２
をθステージ２９により回転させ、各回転角度ごとに直
径の長さを求めることにより、小径穴１の任意の深さＺ
における断面の形状および穴偏心を測定することができ
る。さらに、Ｚステージにより光学系をＺ軸方向に移動
させることにより小径穴１の深さ方向の断面の形状の変
化、すなわち、穴曲がりを測定することができる。な
お、基準位置の定め方、測定順序等は、任意に行なうこ
とができ、上述の説明は、単なる一例である。

【００２８】なお、光学系の光軸５と被測定物２の小径
穴１との相対位置をリニアスケールで測定するものであ
るから、投光系２６，受光系２７からなる光学系を移動
させる代わりに、被測定物２の小径穴１を移動させても
よいし、両者を共に移動させてもよい。回転について
も、光軸５が小径穴１の中心の周りに回転するように、
すなわち、スリット光が小径穴１の中心の周りに回転す
るように、投光系２６，受光系２７からなる光学系を回
転させてもよいし、被測定物２の小径穴１と投光系２
６，受光系２７からなる光学系とを共に回転させてもよ
い。また、図２に示されたステージ系は、Ｚ軸を水平に
配置したが、Ｚ軸を鉛直方向に配置し、小径穴１の軸方
向が鉛直になるようにした状態で測定する装置にしても
よい。

【００２９】図３は、被測定物の第１の位置とモニタ画
面を説明する説明図であり、図３（Ａ）は平面図、図３
（Ｂ）はモニタ画面である。図中、図１と同様な部分に
は同じ符号を用いて説明を省略する。４１は結像位置、
４２はスリット光の反射像、４３は標線である。図３
（Ａ）において、線状のスリット７は、紙面に垂直なＹ
軸方向に開けられており、スリット光は、結像位置４１
において微小な像を結像する。

【００３０】図３（Ｂ）において、標線４３は、モニタ
画面の中央に設けられた縦線である。この標線４３は、
２次元撮像素子の出力を入力しモニタ画面に画像を表示
させる図示しない画像処理装置等において標線となる画
像パターン信号を挿入処理してモニタ画面に描かせたも
のでも、モニタ装置の表示画面上にあらかじめ印刷した
ものでもよい。なお、光軸５がモニタ画面の中心に位置
するように２次元撮像素子が位置決めされている。

【００３１】図３（Ａ）に示された被測定物２の第１の
位置において、光軸５は、小径穴１の中央からＸ軸の負
方向、すなわち上方向に若干ずれた位置にある。スリッ
ト光は、結像位置４１において微小な像を結像するが、
スリット光の一部は、小径穴１の壁面により反射され
る。したがって、直接光と反射光の両者がカメラ１０内
の２次元撮像素子上に結像される。図３（Ｂ）に示され
るように、モニタ画面上において、スリット光の像４２
は、弧状のものとして観察され、この弧の先端は、標線
４３から左に移動し、近接する壁面寄りに偏位してい
る。

【００３２】なお、図示したモニタ画面では、図示左側
を図３（Ａ）における上方向に対応するものとした。し
かし、受光系の構成や、モニタ画面に画像信号を出力す
る際の走査方向等によっては左右が反転して表示され
る。

【００３３】測定の開始時に、被測定物２が図３（Ａ）
に示された第１の位置にある場合には、モニタ画面を観
察し、スリット光の像４２が直線状になるまで被測定物
２をＸ方向に移動させ、被測定物２が後述する図４
（Ａ）に示された第２の位置になるように調整する。

【００３４】図４は、被測定物の第２の位置とモニタ画
面を説明する説明図であり、図４（Ａ）は平面図、図４
（Ｂ）はモニタ画面である。図中、図１，図３と同様な
部分には同じ符号を用いて説明を省略する。被測定物２
の第２の位置において、光軸５は、小径穴１の中心に位
置する。この場合、スリット光は、結像位置４１におい
て微小な像を結像するものの、小径穴１の壁面で反射さ
れることなく、カメラ１０内の２次元撮像素子上に結像
される。したがって、図４（Ａ）に示されるモニタ画面
上において、スリット光の像４２は、直線状のものとし
て観察される。光軸５がモニタ画面の中心に位置するよ
うに２次元撮像素子が位置決めされているので、スリッ
ト光の像４２もモニタ画面の中央に位置する。

【００３５】壁面が図４（Ａ）において紙面に垂直なＹ
軸方向にずれている場合、図４（Ｂ）に示されるモニタ
画面上において、スリット光の像４２は、上下方向にず
れて観察される。この場合には、載物ステージ３を移動
させ、被測定物２の位置をＹ軸方向に調節することによ
り、小径穴１の被測定位置の断面の中心に光軸５を一致
させることができる。モニタ画面の観察から、光軸５と
小径穴１の軸がＸ軸のまわりにずれている場合はφステ
ージを調整し、Ｙ軸のまわりにずれている場合はηステ
ージを調整することにより光軸５と小径穴１の中心軸を
平行にすることができる。

【００３６】スリット光の像４２が直線状になりモニタ
画面の中央にくるように調整する。このとき、光軸５が
小径穴１の中心に一致し、光軸５は、モニタ画面上にお
いて中心に位置するから、小径穴１の中心もモニタ画面
のほぼ中心に位置する。この小径穴１の中心位置を基準
位置とする。このとき、リニアエンコーダ１１を用い、
載置ステージ３の位置、すなわち、被測定物２のＸ軸方
向の位置を記録する。

【００３７】なお、スリット光の像４２が直線状になっ
ていても標線から左右に若干ずれる場合は、光軸５の位
置がモニタ画面の中心からずれていることを意味する。
この場合には、このスリット光の像４２の画面上での位
置を画面上の基準点として記録しておけばよい。

【００３８】被測定物２を図４（Ａ）において上方向、
すなわちＸ軸の負の方向にずらせる。このとき、小径穴
１の中心位置から小径穴の直径方向に被測定物２が移動
する。スリット光の一部は、小径穴１の壁面で反射され
はじめる。したがって、図４（Ｂ）に示されるモニタ画
面上において、スリット光の像４２は、直線状であった
ものが徐々に屈曲し始め、屈曲の先端部はモニタ画面の
中心から近接する側の壁面の方向に徐々に偏位しはじ
め、上述した図３（Ｂ）と同様な状態が観察される。

【００３９】さらに小径穴１の壁面がスリット光の結像
位置４２に近づく方向に移動すると、屈曲の程度が大き
くなるが、小径穴１の壁面が標線４３に接近するため、
屈曲の先端は、逆にモニタ画面の標線４３に近づく。

【００４０】図５は、被測定物の第３の位置とモニタ画
面を説明する説明図であり、図５（Ａ）は平面図、図５
（Ｂ）はモニタ画面である。図中、図１，図３と同様な
部分には同じ符号を用いて説明を省略する。スリット光
の光軸５と小径穴１の壁面とが一致する時、スリット光
の結像位置４１は、小径穴１の壁面上に位置し、壁面に
より反射されたスリット光のみがカメラ１０内の２次元
撮像素子に到達する。図５（Ａ）に示されるスリット光
の像４２において、屈曲の先端が光軸５の位置に一致
し、弧の接線が標線に一致する。このとき、光軸５と小
径穴１の壁面とが一致し、光軸５は、モニタ画面上にお
いて中心に位置するから、小径穴１の壁面もモニタ画面
のほぼ中心に位置する。

【００４１】このとき、再びリニアエンコーダ１１を用
い、載置ステージ３の位置、すなわち、被測定物２のＸ
軸方向の位置を記録する。このＸ軸方向の位置から、図
４に示された被測定物２の第２の位置、すなわち、基準
位置でのＸ軸方向の位置との差をとることにより、基準
位置から小径穴１の壁面までの移動量、すなわち、基準
位置から小径穴１の壁面までの距離が求められ、これを
記録する。なお、スリット光の像４２の弧の接線が標線
に対して傾きを生じる場合には、小径穴１の壁面が小径
穴１の直径に対して傾いていることを意味する。この場
合は、傾きも記録しておくか、スリット光の像４２の弧
の接線が標線に対して傾きを生じないように、載置ステ
ージを再調整し、基準位置を再設定して測定をやり直
す。

【００４２】同様にして、図４に示された基準位置か
ら、Ｘ軸上に逆方向に向かって被測定物を移動させ、モ
ニタ画面を観察しながら、小径穴１のもう一方の壁面と
スリット光の光軸５とが一致するようにする。このとき
も、リニアエンコーダ１１を用いて被測定物２のＸ軸方
向の位置を記録する。図４に示された基準位置でのＸ軸
方向の位置との差をとることにより、基準位置から小径
穴１のもう一方の壁面までの移動量、すなわち、基準位
置から小径穴１のもう一方の壁面までの距離が求めら
れ、これを記録する。

【００４３】基準位置から小径穴１の各壁面までの移動
量を加算することによって、すなわち、基準位置から小
径穴１の各壁面までの距離を加算することによって、被
測定物２の小径穴１の内径を求めることができる。な
お、リニアエンコーダの測定値の記録及び加減算は、リ
ニアエンコーダ１１の出力を入力する情報処理装置によ
って行なうことができる。上述した説明では、基準位置
からの移動量を記録したが、一方の壁面を基準とし、も
う一方の壁面までの移動量、すなわち長さを記録しても
よい。また、基準位置あるいは基準壁面において、リニ
アエンコーダ１１をリセットして、壁面までの移動量、
すなわち距離を直読できるようにしてもよい。

【００４４】被測定物を、図２に示されたθステージに
より、例えば図４に示された基準位置の状態から、光軸
５に一致するＺ軸の周りに回転角度θだけ回転させる。
そして、各回転角度θの位置において上述の内径測定を
行なうことにより、小径穴１の任意の深さにおける断面
の穴形状を測定することができる。さらに、同様にして
小径穴１の異なる深さにおける断面に対して同様に穴形
状を測定することにより、小径穴１の深さ方向の穴曲が
りを求めることができる。

【００４５】上述した測定の際において、被測定物２の
移動に関しては、撮像画像を画像処理して得られるデー
タを駆動制御装置に入力し、各ステージの駆動を制御す
ることによって、自動測定することができる。このよう
な自動化により、目視による測定誤差を減らし、測定作
業者の負担を軽減させることができる。この場合、カメ
ラ１０内の２次元撮像素子において得られた撮像画像を
画像処理装置に入力し、図３（Ｂ），図４（Ｂ），図５
（Ｂ）等に示された撮像画像の状態を検出する。図４
（Ｂ）においては、２次元撮像素子上の光軸５の位置を
検出記憶する。図３（Ｂ），図５（Ｂ）等においては、
スリットの像４２の弧の屈曲の先端位置を検出記憶す
る。そして、光軸５の位置と弧の屈曲の先端位置との間
の距離を判定し、この距離が０になるように各ステージ
の駆動を制御する。

【００４６】光軸５の位置と弧の屈曲の先端位置との間
の距離判定の一具体例としては、画像処理装置内の２次
元画像メモリ上において、モニタ画面に対応する撮像画
像を画素単位に記憶させ、図４（Ｂ）に示されたスリッ
トの像４２に対応する振幅レベルを有する画素の中か
ら、光軸５の位置、すなわち、スリットの像４２の中心
部の画素の横軸座標値を検出する。また、図３（Ｂ），
図５（Ｂ）等に示されたスリットの像４２に対応する振
幅レベルを有する画素の中から、横軸方向に最も左にあ
る画素の横軸座標値を検出する。そして、両横軸座標値
の差を演算する。

【００４７】また、図４（Ｂ），図３（Ｂ）におけるス
リットの像４２の弧が中央横軸に対して上下対称になる
状態を検出するには、弧の上端が位置する画素の縦軸座
標値と下端が位置する画素の縦軸座標値とを同じ横軸座
標値で比較して、両縦軸座標値の中間が光軸５の縦軸方
向位置、すなわち、図４（Ｂ），図３（Ｂ）におけるス
リットの像４２の中心部の画素の縦軸座標値に一致する
ようにすればよい。

【００４８】画像処理装置または、これと連動する情報
処理装置に、リニアスケール１１のＸ軸方向の位置出力
だけでなく、自動Ｙステージ２３，自動Ｚステージ２
４，自動θステージ、ηステージ３１，φステージ３２
に取り付けられた図示しない測定装置からのＹ軸方向，
Ｚ軸方向の位置出力、および、角度θ，η，φの角度出
力を受け、小径穴１の直径や偏心率を演算し、演算結果
を記憶あるいは表示させることもできる。画像処理装置
においては、スリット光の像４２が際立つように強調し
たり細線化するなどの画像処理を画像メモリ上において
行なう。また、必要に応じて、標線４３や小径穴１の位
置を示す円等の仮想の図形をモニタ画面上に表示するよ
うに図形の挿入処理をしたり、明暗の階調を疑似カラー
化することができる。

【００４９】上述した説明では、深さ方向に断面形状が
変化せず、壁面の断面が直線状であることを前提として
説明した。しかし、実際のダイス穴のように深さ方向に
断面形状が変化しても測定することができる。ただし、
この場合には、壁面の断面がＺ軸方向に沿う光軸５に対
して傾斜してしまうから、光軸５上の入射光も、壁面で
反射して曲がってしまい、測定に若干の誤差が生じるこ
とになる。したがって、例えば、スリットの像の光量が
大きくなるようＸ軸周りの回転角φ，Ｙ軸周りの回転角
ηも含めて調整して、光軸５上の入射光が壁面と接する
ようにしてから測定位置の所定深さにおける位置を測定
すれば誤差がなくなる。

【００５０】上述した一実施例においては、スリット７
の形状は、線状のスリットとしたが、これに限らない。
従来技術の指標と同じ十字状のスリットを採用すれば、
図４（Ｂ）等に示されたモニタ画面上で、縦軸方向の位
置合わせが容易になるほか、載置ステージ３を回転させ
ることなく、互いに直交する方向の穴径を測定すること
ができる。また、スポット状のスリットを採用すれば、
光軸５の中心部だけの像が結ばれ、図５（Ｂ）等に示さ
れたモニタ画面上で、光軸５の位置と弧の屈曲の先端位
置との間の距離が識別しやすくなる。また、光源４自体
に上述した形状のスリット光を発生するものを採用して
もよい。この場合には、単体部品としてのスリット７は
不要となるが、実質的にスリットを有するということが
できる。

【００５１】上述した一実施例においては、スリット光
の検出位置に２次元撮像素子を配置したが、スリットの
像を操作者が直接観察するようにしてもよい。このよう
な測定方法を取るときには、画像処理装置等が不要とな
る。

【００５２】次に、上述した穴形状測定方法を用いて、
光ファイバ用被覆装置のダイス（被覆ダイ）のダイス穴
形状を測定し、ダイスを選別する方法について説明す
る。上述した穴形状測定方法では、ダイス穴の開口部だ
けではなく、ダイス穴の内部の壁面の形状も測定できる
ため、ダイスの加工精度を詳細かつ定量的に測定するこ
とができる。

【００５３】図６は、本発明の実施の形態の光ファイバ
被覆用ダイス測定方法を説明する測定装置の平面図であ
る。図中、図１，図１０と同様な部分には同じ符号を用
いて説明を省略する。被測定物としての光ファイバ被覆
用のダイス５１は、載物ステージ３に保持される。載物
ステージ３は、例えば、ダイス穴５１ａの平行ランド部
の中心軸６２が光軸５とほぼ同じＺ軸方向となるように
調整される。ダイス５１を、図２に示されたθステージ
により、基準位置の状態からＺ軸の周りに回転角度θだ
け回転させる。そして、各回転角度θにおいて、例え
ば、上述の内径測定を行なうことにより、ダイス穴５１
ａの特定の深さにおける断面の穴形状を測定することが
できる。

【００５４】この断面の穴形状の中心位置は、内径測定
を行ない、内径の線分の１／２の点の座標位置を調べる
ことにより近似的に求めることができる。基準位置にあ
る状態から、Ｚ軸の周りの回転角度θを変えて行ったと
き、ダイス穴５１ａの穴断面が真円であれば、内径の線
分の１／２となる点の軌跡も真円となる。したがって、
θ＝０および他の複数のθの値で内径の線分の１／２と
なる点のＸ，Ｙ座標を測定し、この測定された、内径の
線分の１／２となる点を真円にフィッティングする。

【００５５】そして、このフィッティング円のθ＝０の
ときのＸ座標の値が、断面の中心の位置のＸ座標とな
り、このフィッティング円のθ＝−π／２のときのＹ座
標の値が断面の中心の位置のＹ座標となる。このように
して、ある断面での穴形状と穴の中心の位置を測定でき
る。あるいは、同様な複数の回転角度θにおけるこの断
面の壁面の位置座標から直接に近似計算によって求める
こともできる。

【００５６】図２に示された光学系支持部２５をＺステ
ージ２４によりダイス穴５１ａの深さ方向に移動させ、
同様にしてダイス穴５１ａの断面の穴形状を測定するこ
とができる。穴形状を測定している断面の深さ位置は、
図示しないＺ軸方向のリニアスケールにより測定され
る。このようにして、ダイス穴５１ａの内壁面に対して
任意の深さにおける断面の穴形状、内径，中心点の位置
などを測定することができ、小径穴１の深さ方向の穴曲
がりを求めることができる。

【００５７】このデータを基に、テーパ部と平行ランド
部のそれぞれの各断面よりそれぞれの中心線を回帰直線
により求め、平行ランド部とテーパ部の境界面での、こ
の２つの回帰直線のオフセット、および、この２つの回
帰直線の成す角度で、ダイスの良否を判定できることを
見い出した。

【００５８】図７は、図６に示したダイス穴形状測定装
置により求められるパラメータの説明図であり、図７
（Ａ）は斜視図、図７（Ｂ）は軸のオフセットの説明
図、図７（Ｃ）は軸の角度差の説明図である。図中、図
１０と同様な部分には同じ符号を用いて説明を省略す
る。Ａ，Ｂはテーパ部の中心点の回帰直線の両端、Ｃ，
Ｄは平行ランド部の中心点の回帰直線の両端である。回
帰直線ＡＢと回帰直線ＣＤとは、一般的には交わらな
い。Ｚ₀〜Ｚ₁₁は、Ｚ軸上のＺ＝Ｚ₀からＺ＝Ｚ₁₁にお
けるダイス穴５１ａの内壁の位置を表わし、Ｏ₀〜Ｏ₁₁
はそれらの中心点である。なお、図７では、図面が煩雑
になるため、実際のものとは異なり、回帰直線ＡＢ，Ｃ
Ｄは、丁度、中心点Ｏ₀〜Ｏ₆、中心点Ｏ₈〜Ｏ₁₁上に
位置するように作図している。

【００５９】図７に示されたＺ軸上の各深さ位置におい
て、ダイス穴５１ａの断面の形状を測定することによ
り、Ｚ＝Ｚ₀からＺ＝₁₁までの穴の縦方向（Ｚ軸方向）
各断面において、Ｏ₀〜Ｏ₁₁に示されるダイス穴５１ａ
の各内壁の中心点が、図６を参照して説明した方法によ
り測定される。

【００６０】次に、Ｚ軸上の各深さにおける中心点の位
置のＸ，Ｙ，Ｚ座標に基づいて、近似計算によって中心
点の回帰直線を求める。テーパ部においては、中心点Ｏ
₀〜Ｏ₆を用いて回帰直線ＡＢを、平行ランド部におい
ては、中心点Ｏ₈〜Ｏ₁₁を用いて回帰直線ＣＤを求め、
ＡＢ，ＣＤをそれぞれ、テーパ部中心軸６１，平行ラン
ド部中心軸６２とみなす。

【００６１】図７（Ｂ）に示されるように、テーパ部と
平行ランド部の境界面において、テーパ部の中心点の回
帰直線ＡＢ、平行ランド部の中心点の回帰直線ＣＤとの
ずれＢＣをオフセットと定義する。すなわち、回帰直線
ＡＢと境界面Ｚ＝Ｚ₇との交点Ｂ、回帰直線ＣＤと境界
面Ｚ＝Ｚ₇の交点Ｃに対して、ＢＣの距離をオフセット
と定義し、これを、テーパ部中心軸６１と平行ランド部
中心軸６２の軸のオフセットとみなす。なお、境界面の
位置は、例えば境界面の設計上の位置に定めればよい。

【００６２】また、図７（Ｃ）に示されるように、回帰
直線ＣＤのＣの点が回帰直線ＢＤのＢの点に来るよう
に、回帰直線ＣＤを平行移動させた直線ＢＤ’を考える
と、回帰直線ＡＢと直線ＢＤ’とが成す角度を、回帰直
線ＡＢ，ＣＤの成す角度と定義する。すなわち、回帰直
線ＡＢ，ＣＤの成す角度とは、回帰直線をベクトルとし
てみたときの両者の成す角度である。この角度を、テー
パ部中心軸６１と平行ランド部中心軸６２をそれぞれベ
クトルとしてみたときの両軸の軸角度差とみなすことが
できる。

【００６３】図８は、図６の測定装置による測定結果と
最高無偏肉率の測定結果との相関関係を表わす線図であ
る。図中、横軸は軸のオフセット、縦軸は軸角度差であ
り、最高無偏肉率の９０％ラインと７０％ラインとが記
載されている。光ファイバの実生産で、無偏肉率が良好
なダイス、無偏肉率が悪いダイスの、計５０個について
示されている。

【００６４】無偏肉率のラインは、ｎ＝５０の回帰統計
において、重相関計数Ｒ＝０．９７６９をもとに計算さ
れたものである。軸のオフセットが小さく、かつ、軸角
度差の小さいダイスほど最高無偏肉率が高く良好であ
る。製作されたダイス５１の軸のオフセットおよび軸角
度差の測定値をこの線図上にプロットすることにより、
このダイス５１によって被覆される光ファイバの被覆の
無偏肉率を推定することができる。したがって、加工精
度の良いダイスを選別するのに、製作されたダイスで実
際に被覆を施す必要がなくなる。

【００６５】最高無偏肉率が９０％のラインは、（Ｘ／６）＋（Ｙ／１５）＝１で表わされるから、（Ｘ／６）＋（Ｙ／１５）≦１となるような、オフセットＸ（μｍ）、軸角度差Ｙ
（分）となることを基準にダイスを選別することによ
り、最高無偏肉率が９０％以上となる加工精度の良いダ
イス５１を選別することができる。

【００６６】図９は、軸角度差および軸のオフセットに
より光ファイバが受ける力を解析した説明図であり、図
９（Ａ）はテーパ部の角度ずれの説明図、図９（Ｂ）は
平行ランド部の角度ずれの説明図、図９（Ｃ）はテーパ
部と平行ランド部の軸ずれの説明図である。図中、図１
０，図１１と同様な部分には同じ符号を用いて説明を省
略する。

【００６７】プリフォームを加熱して溶かしながら引っ
張ることにより線引きされた光ファイバ７１は、ポイン
トとも呼ばれるニップルの中心穴を通過する。流動状態
の樹脂である被覆は、ニップルの下端面とダイス５１の
上端面の間において、周方向に均等な流れとして周囲か
ら中心部に向かって流れ込み、光ファイバ７１に接触
し、光ファイバ７１とともにダイス穴を通過する。その
後、硬化装置を通過して、被覆８１が硬化され、キャプ
スタン，プーリー等を経て巻き取り機に巻き取られる。

【００６８】この説明図では、単層の被覆を施すダイス
５１を図示しているが、プライマリ被覆を施された後の
光ファイバに、さらにセカンダリ被覆を別のダイスで施
す場合もある。また、プライマリ被覆とセカンダリ被覆
を一括して施すために２つのダイスを組み合わせる場合
もある。

【００６９】図９（Ａ）においては、ダイス穴のテーパ
部の中心軸６１が傾いて鉛直方向から角度ずれを生じて
おり、テーパ部において光ファイバ７１に矢印方向の力
が働く。図９（Ｂ）においては、ダイス穴の平行ランド
部の中心軸６２が傾いて鉛直方向から角度ずれを生じて
おり、平行ランド部において光ファイバ７１に大きな力
が矢印方向に働くとともに、テーパ部においても逆方向
の大きな力が矢印方向に働く。図９（Ｃ）においては、
テーパ部の中心軸６１と平行ランド部の中心軸６２の間
に軸ずれが生じており、テーパ部において光ファイバ７
１に矢印方向の力が働く。光ファイバ７１に働くこれら
の力により、被覆に不均一が生じ、偏肉が生じると考え
られる。

【００７０】また、上述した軸角度差および軸のオフセ
ットの数値に基づいて加工精度の良いダイス５１を選別
し、これを光ファイバ被覆装置に使用すると、塗布の安
定性も向上した。ダイス５１は、ニップルの下面，ダイ
ス５１の上面が水平になるように調整して取り付けられ
る。良好なダイスを用いれば、この水平の精度は±２０
分位でよいが、悪いダイスは、水平の精度を上げない
と、場合によってはわざと水平からずらせないと、無偏
肉率が良くならない。しかし、選別されたダイスでは、
傾斜角が変化しても被覆外径および無偏肉率がほとんど
変わらず調整が容易になり塗布も安定することがわかっ
た。

【００７１】したがって、選別された加工精度の良いダ
イスでは、傾斜角の調整が容易かつ調整頻度が少なくな
り、光ファイバの生産前に必須となっていた傾斜角度調
整を行なわなくても、光ファイバの良好取りができるの
で、生産稼働率と良品歩留まりの向上につながることが
わかった。

【００７２】上述したダイスの選別方法は、光ファイバ
用被覆装置のダイスを選別する方法として説明したが、
金属線を製造するための伸線用ダイス等、他の用途のダ
イスを選別する方法としても実施することができる。ま
た、上述したダイス穴中心軸測定方法も、同様に、伸線
用ダイス等の中心軸の測定方法として、また、任意の穴
の中心軸の測定方法としても実施することができる。

【００７３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ダイス
穴の内面形状を表わすパラメータを測定し、測定された
前記パラメータによりダイスを選別するから、実際にダ
イスを用いて光ファイバに樹脂を被覆してみることな
く、無偏肉率が高く被覆外径の変動が少なくなる加工精
度の良好な被覆用ダイスの選別ができるという効果があ
る。選別されたダイスを使用して光ファイバに被覆を施
すことにより、光ファイバの被覆の偏肉不良を改善する
とともに、被覆径変動を抑制することができる。

【００７４】請求項２に記載の発明によれば、テーパ部
および平行ランド部を有するダイス穴の壁面の位置を測
定し、測定された壁面の位置に基づいて、テーパ部の中
心軸および平行ランド部の中心軸の位置を求め、テーパ
部と平行ランド部の境界面上における両中心軸のオフセ
ットの値、および、両中心軸の軸角度差の値を基準にし
てダイスを選別するから、実際にダイスを用いて光ファ
イバに樹脂を被覆してみることなく、無偏肉率が高く被
覆外径の変動が少なくなる加工精度の良好な被覆用ダイ
スの選別ができるという効果がある。さらに、ダイス穴
の内面形状を表わす２個のパラメータの測定だけで容易
にダイスを選別できるという効果もある。

【００７５】請求項３に記載の発明によれば、基準が、
オフセットをＸμｍ、軸角度差をＹ分とし、（Ｘ／６）＋（Ｙ／１５）≦１であるから、無偏肉率が９０％を超えるダイスを選別で
きるという効果がある。

【００７６】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
ないし３のいずれか１項に記載の光ファイバ被覆用ダイ
スの選別方法により選別された光ファイバ被覆用ダイス
であるから、無偏肉率が高く被覆外径の変動が少なくな
るという効果がある。

【００７７】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
ないし３のいずれか１項に記載の光ファイバ被覆用ダイ
スの選別方法により選別された光ファイバ被覆用ダイス
を用いて光ファイバに樹脂を被覆することにより、無偏
肉率が高く被覆外径の変動が少ない光ファイバを製造す
ることができる。

【００７８】請求項６に記載の発明によれば、スリット
光を被測定位置に投影させる投光系を介して穴の壁面に
投影させ、該壁面での反射光を受光系で受光位置に結像
させ、前記スリット光の光軸と前記穴を相対的に移動さ
せ、前記受光位置でのスリット光の弧の先端が前記光軸
に一致したとき、前記穴の位置を測定することにより前
記壁面の位置を測定し、前記壁面の位置を前記穴の少な
くとも一部分における縦方向各断面において測定し、前
記壁面の位置に基づいて、前記穴の少なくとも一部分に
おける中心軸の位置を求めるものである。したがって、
測定子を挿入できないような極小径の穴の中心軸の位置
を、穴の壁面の任意の箇所の位置の測定に基づいて、非
接触かつ高精度で容易に測定できるという効果がある。

【００７９】請求項７に記載の発明によれば、各断面で
の壁面の位置に基づいて各断面での穴の中心点の位置を
求め、この中心点の位置の回帰直線として穴の少なくと
も一部分における中心軸の位置を求めるから、中心軸の
位置の測定が簡単に測定できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的な実施の形態を説明する平面図
である。

【図２】本発明の原理的な実施の形態におけるステージ
系を説明する正面図である。

【図３】被測定物の第１の位置とモニタ画面を説明する
説明図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）はモニ
タ画面である。

【図４】被測定物の第２の位置とモニタ画面を説明する
説明図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）はモニ
タ画面である。

【図５】被測定物の第３の位置とモニタ画面を説明する
説明図であり、図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）はモニ
タ画面である。

【図６】本発明の実施の形態の光ファイバ被覆用ダイス
測定方法を説明する測定装置の平面図である。

【図７】図６に示したダイス穴形状測定装置により求め
られるパラメータの説明図であり、図７（Ａ）は斜視
図、図７（Ｂ）は軸のオフセットの説明図、図７（Ｃ）
は軸の角度差の説明図である。

【図８】図６の測定装置による測定結果と最高無偏肉率
の測定結果との相関関係を表わす線図である。

【図９】軸角度差および軸のオフセットにより光ファイ
バが受ける力を解析した説明図であり、図９（Ａ）はテ
ーパ部の角度ずれの説明図、図９（Ｂ）は平行ランド部
の角度ずれの説明図、図９（Ｃ）はテーパ部と平行ラン
ド部の軸ずれの説明図である。

【図１０】従来の光ファイバ被覆用ダイスの穴形状の測
定方法の説明図であり、図１０（Ａ）はダイス穴の断面
図、図１０（Ｂ）は上端および下端の開口部の比較図で
ある。

【図１１】光ファイバへの被覆状態を説明する説明図で
ある。

【図１２】従来の光ファイバ被覆用ダイスの同心度と無
偏肉率との相関関係を表わす線図である。

【符号の説明】１…小径穴、２…被測定物、３…載物ステージ、４…光
源、５…光軸、６…フィルタ、７…スリット、８…投光
対物レンズ、９…受光対物レンズ、１０…カメラ、１１
…リニアエンコーダ、４１…結像位置、４２…スリット
光の反射像、４３…標線、５１…ダイス、６１…テーパ
部中心軸、６２…平行ランド部中心軸、７１…光ファイ
バ、８１…被覆。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本健神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイス穴の内面形状を表わすパラメータ
を測定し、測定された前記パラメータによりダイスを選
別することを特徴とする光ファイバ被覆用ダイス選別方
法。
【請求項２】テーパ部および平行ランド部を有するダ
イス穴の壁面の位置を測定し、測定された前記壁面の位
置に基づいて、前記テーパ部の中心軸および前記平行ラ
ンド部の中心軸の位置を求め、前記テーパ部と前記平行
ランド部の境界面上における両中心軸のオフセットの
値、および、両中心軸の軸角度差の値を基準にしてダイ
スを選別することを特徴とする光ファイバ被覆用ダイス
選別方法。
【請求項３】前記基準は、前記オフセットをＸμｍ、
前記軸角度差をＹ分とし、（Ｘ／６）＋（Ｙ／１５）≦１であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ被
覆用ダイス選別方法。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項に記載
の光ファイバ被覆用ダイスの選別方法により選別された
ことを特徴とする光ファイバ被覆用ダイス。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれか１項に記載
の光ファイバ被覆用ダイスの選別方法により選別された
光ファイバ被覆用ダイスを用いて光ファイバに樹脂を被
覆することを特徴とする光ファイバの被覆方法。
【請求項６】スリット光を被測定位置に投影させる投
光系を介して穴の壁面に投影させ、該壁面での反射光を
受光系で受光位置に結像させ、前記スリット光の光軸と
前記穴を相対的に移動させ、前記受光位置でのスリット
光の弧の先端が前記光軸に一致したとき、前記穴の位置
を測定することにより前記壁面の位置を測定し、前記壁
面の位置を前記穴の少なくとも一部分における縦方向各
断面において測定し、前記壁面の位置に基づいて、前記
穴の少なくとも一部分における中心軸の位置を求めるこ
とを特徴とする穴の中心軸測定方法。
【請求項７】前記各断面での前記壁面の位置に基づい
て、前記各断面での穴の中心点の位置を求め、該中心点
の位置の回帰直線として前記穴の少なくとも一部分にお
ける前記中心軸の位置を求めることを特徴とする請求項
６に記載の穴の中心軸測定方法。