TW202040123A - 塑膠光纖的芯徑計測方法及用於其之塑膠光纖的芯徑計測裝置、塑膠光纖的缺陷檢測方法及用於其之塑膠光纖的缺陷檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明是為了提供一種可以正確地計測塑膠光纖(POF)的芯徑之POF的芯徑計測方法及POF的芯徑計測裝置、POF的缺陷檢測方法及用於其之POF的缺陷檢測裝置，其具備：光照射機構，朝向POF的側面照射光；拍攝機構，相對於上述POF而設置於與上述光照射機構相反的相反側；及資料處理機構，處理藉由上述拍攝機構所得到的POF的圖像資料並計算POF的芯徑，又，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將上述光照射機構之發光位置與上述POF之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)成為0.9~1.3。

Description

塑膠光纖的芯徑計測方法及用於其之塑膠光纖的芯徑計測裝置、塑膠光纖的缺陷檢測方法及用於其之塑膠光纖的缺陷檢測裝置

本發明是有關於一種計測用於通訊用途等之塑膠光纖(以下有時稱為「POF」)的芯徑之方法及用於其之POF的芯徑計測裝置、POF的缺陷檢測方法及用於其之POF的缺陷檢測裝置，更詳細地說，是有關於一種可以在POF的製造步驟中在線上(in-line)連續地計測POF的芯徑之方法及其裝置、及可以檢測POF的缺陷的方法及其裝置。

POF由於素材為塑膠而輕量且具有良好的可撓性，並且可用低成本方式製造，因此近年來需求正逐漸擴大。一般而言，這種POF是藉由對由熔融擠壓成形或接面熔膠聚合法所形成之預形體(preform)進行熔融加熱延伸之方法等來製造。但是，若連續地長時間運轉用於製造POF之裝置時，會有要擔保均一的品質變得較困難之情況。

因此，在例如專利文獻1中，已提出有一種檢查裝置之方案，前述檢查裝置為了提升所製造之POF的製品品質(光訊號的傳輸損失)，而一邊製造一邊計測光傳輸損失。又，在專利文獻2中，已提出有一種檢測聚合物包覆材光纖之被覆的異常部的被覆異常部檢測方法，且是設為因應於信賴性之要求。

然而，專利文獻1之檢查裝置是使雷射光實際地通過POF之芯材內來確認雷射光的散射程度，並計測POF之光損失的檢查裝置，雖然可以判斷在芯材是否產生有缺陷(異物或龜裂、氣泡等)，但無法計測所形成之芯材的直徑。

又，專利文獻2之檢測方法是以下之檢測方法：將檢查光入射至POF並藉由POF之圖像中的亮度的經時變化，來判定從其被覆包覆材之異常部漏出到外部的檢查光之有無，並據此來檢測異常部。但是，這個檢測方法也與上述專利文獻1之檢查裝置同樣，並無法計測所形成之芯材的直徑。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-2002號公報 專利文獻2：日本特開2016-85138號公報

發明欲解決之課題

另一方面，由於POF中的芯徑的變動會牽涉到頻帶寬度的降低，所以提供始終安定之芯徑的POF，在提高光通訊的信賴性上是重要的。於是，因為只要可以連續地進行芯徑之正確的計測，即可以在線上僅將芯徑已偏離規定的範圍之POF排除，所以其技術的確立越來越受到強烈的要求。又，因為只要能連續地進行POF的缺陷之檢測，即可以在線上僅將具有缺陷之處排除，所以其技術的確立也備受期待。

本發明是有鑒於如此之情事而作成的發明，並提供一種可以正確地計測POF的芯徑之POF的芯徑計測方法及用於其之POF的芯徑計測裝置、POF的缺陷檢測方法及用於其之POF的缺陷檢測裝置。 用以解決課題之手段

為了達成上述目的，本發明提供以下之[1]~[14]。 [1]一種POF的芯徑計測方法，是計測POF的芯徑之方法，具備以下步驟： 拍攝步驟，設置朝向上述POF的其中一側的側面照射光的光照射機構、及拍攝上述POF之光所照射之側面的相反側的側面的拍攝機構，藉由上述光照射機構來將光照射於POF的側面，且藉由上述拍攝機構來拍攝上述POF之相反側的側面而得到圖像資料；及 資料處理步驟，處理藉由上述拍攝機構所得到的POF的圖像資料， 又，在上述拍攝步驟中，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述POF之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構與POF配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)成為0.9~1.3，且在上述資料處理步驟中，從上述POF之圖像資料取得POF之側面中的光強度分布，並依據上述光強度分布來計算上述POF的芯徑。 [2]如[1]所記載之POF的芯徑計測方法，其是在上述拍攝步驟中，從至少2個方向來進行對上述POF之光照射與拍攝，而得到上述POF之方向不同的至少2個側面的圖像資料，並且在上述資料處理步驟中，依據從上述至少2個圖像資料所取得的光強度分布來計算上述POF的芯徑。 [3]如[1]或[2]所記載之POF的芯徑計測方法，其是在上述資料處理步驟中，依據從上述POF之圖像資料所取得之POF的直徑方向上的光強度分布，來將上述POF的包覆徑與芯徑一起計算。 [4]如[3]所記載之POF的芯徑計測方法，其是在上述資料處理步驟中，依據計算出的上述POF的芯徑及包覆徑來計算上述POF的芯材的偏心量。

[5]一種POF的芯徑計測裝置，是計測具有芯材與包覆材之POF的芯徑之裝置，並具備有：光照射機構，朝向上述POF的其中一側的側面照射光；拍攝機構，相對於上述POF而設置於與上述光照射機構相反的相反側，並拍攝上述POF之光所照射之側面的相反側的側面；及資料處理機構，處理藉由上述拍攝機構所得到之POF的圖像資料， 又，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將上述光照射機構之發光位置與上述POF之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)成為0.9~1.3，且上述資料處理機構設定成：從上述POF之圖像資料取得POF之直徑方向上的光強度分布，並依據上述光強度分布來計算上述POF的芯徑。 [6]如[5]所記載之POF的芯徑計測裝置，其是將由上述光照射機構所進行之光照射與由拍攝機構所進行之拍攝從至少2個方向來對上述POF進行，而變得可得到上述POF之方向不同的至少2個側面的圖像資料，且將上述資料處理機構設定為：依據從上述至少2個圖像資料所取得之光強度分布來計算上述POF的芯徑。 [7]如[6]所記載之POF的芯徑計測裝置，其是以對POF為方向不同的配置而設有至少2組拍攝單元，且前述至少2組拍攝單元是由隔著上述POF而相對峙之光照射機構與拍攝機構所形成。 [8]如[6]所記載之POF的芯徑計測裝置，其設有拍攝單元，前述拍攝單元是以單一個的形式設置並由隔著上述POF而相對峙之光照射機構與拍攝機構所形成，且形成為可變更上述POF與上述拍攝單元之相對的配置。 [9]如[5]~[8]中任一項所記載之POF的芯徑計測裝置，其中上述資料處理機構是設定成：依據從上述POF之圖像資料所取得之POF的直徑方向上的光強度分布，來將上述POF的包覆徑與芯徑一起計算。 [10]如[9]所記載之POF的芯徑計測裝置，其中上述資料處理機構是設定為：依據計算出的上述POF的芯徑與包覆徑來計算上述POF的芯材的偏心量。

[11]一種POF的缺陷檢測方法，是檢測POF的缺陷之方法，具備以下步驟： 拍攝步驟，設置朝向上述POF的其中一側的側面照射光的光照射機構、及拍攝上述POF之光所照射之側面的相反側的側面之對應於上述光照射機構的拍攝機構，上述光照射機構皆是對POF之側面照射光，且藉由對應於上述光照射機構的拍攝機構來拍攝上述POF之相反側的側面而得到圖像資料；及 資料處理步驟，處理藉由上述拍攝機構所得到的圖像資料， 又，在上述拍攝步驟中，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述POF之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構與POF配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)皆成為0.9~1.3，且在上述拍攝步驟中，從至少2個方向來進行對上述POF的光照射與拍攝，而得到上述POF之方向不同的至少2個側面的圖像資料，並且在上述資料處理步驟中，從上述至少2個圖像資料取得POF的側面中的至少2個光強度分布，並依據上述至少2個光強度分布來檢測上述POF的缺陷。 [12]一種POF的缺陷檢測裝置，是檢測POF的缺陷之裝置，具備： 拍攝機構，設置朝向上述POF的其中一側的側面照射光的光照射機構、及拍攝上述POF之光所照射之側面的相反側的側面之對應於上述光照射機構的拍攝機構，上述光照射機構皆是對POF之側面照射光，且藉由對應於上述光照射機構的拍攝機構來拍攝上述POF之相反側的側面而得到圖像資料；及 資料處理機構，處理藉由上述拍攝機構所得到的圖像資料， 又，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述POF之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)皆成為0.9~1.3，且在上述拍攝步驟中，從至少2個方向來進行對上述POF的光照射與拍攝，而變得可得到上述POF之方向不同的至少2個側面的圖像資料，上述資料處理機構是設定成：依據從上述至少2個圖像資料所取得的光強度分布來檢測上述POF的缺陷。

[13]一種POF的缺陷檢測方法，是檢測POF的缺陷之方法，具備以下步驟： 拍攝步驟，設置朝向上述POF的其中一側的側面照射光的至少3個光照射機構、及拍攝上述POF之光所照射之側面的相反側的側面之對應於上述光照射機構的拍攝機構，上述光照射機構皆是對POF之側面照射光，且藉由對應於上述光照射機構的拍攝機構來拍攝上述POF之相反側的側面而得到至少3個圖像資料；及 資料處理步驟，處理藉由上述拍攝機構所得到的至少3個圖像資料， 又，在上述拍攝步驟中，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述POF之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構與POF配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)皆成為0.9~1.3，且在上述資料處理步驟中，從上述至少3個圖像資料取得POF的側面中的至少3個光強度分布，並依據上述至少3個光強度分布來檢測上述POF的缺陷。 [14]一種POF的缺陷檢測裝置，是檢測POF的缺陷之裝置，具備： 拍攝機構，設置朝向上述POF的其中一側的側面照射光的至少3個光照射機構、及拍攝上述POF之光所照射之側面的相反側的側面之對應於上述光照射機構的拍攝機構，上述光照射機構皆是對POF之側面照射光，且藉由對應於上述光照射機構的拍攝機構來拍攝上述POF之相反側的側面而得到至少3個圖像資料；及 資料處理機構，處理藉由上述拍攝機構所得到的至少3個圖像資料， 又，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述POF之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)皆成為0.9~1.3，且上述資料處理機構設定成：從上述至少3個圖像資料來取得POF的側面中的至少3個光強度分布，並依據上述至少3個光強度分布來檢測上述POF的缺陷。

也就是說，本發明的發明人們為了擔保今後有望增加產量之POF的製品規格，而以得到可以在POF之製造步驟中在線上計測POF的芯徑的裝置為目的並進行了研究。並且，由於在POF之端面中計測芯徑，會無法沿著POF之長度方向連續地計測芯徑，所以想到從POF之側面方向來計測，且在反覆研究的過程中，已清楚得知以下情形：若朝向POF的其中一側的側面照射光，並拍攝該光所照射之側面的相反側的側面時，上述POF會像所謂的透鏡一般地作用，而可以從透過POF看到的明暗的狀態，在上述POF的圖像資料中特定芯材與包覆材的界面的位置。

並且，本發明的發明人們進一步反覆研究的結果，已發現到以下情形：若將上述光照射機構之發光寬度設為W，將上述光照射機構與上述POF之最短距離設為D，並將最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)設定在預定的範圍時，可以用較高的精度正確地特定芯材與包覆材的界面的位置，甚至可以正確地求出芯徑之值及可以容易地進行POF所具有之缺陷的檢測。 發明效果

根據本發明之POF的芯徑計測方法，只要如上所述，以特定的配置來將光照射機構與拍攝機構設置在朝長度方向延伸的POF的側邊，並一邊對POF之側面給予光照射一邊獲得其相反面之側面的圖像資料，即可以簡單且正確地計測POF的芯徑。並且，根據此計測方法，因為可以一邊使POF朝長度方向移動一邊連續地進行計測，所以可以在POF之製造步驟的中途在線上進行計測處理，亦即進行芯徑之偏差是否落在規格內的品質檢查。從而，可以安定地供給高品質之POF。

又，根據本發明之POF的芯徑計測裝置，只要在POF的製造生產線的中途，以特定的配置來設置光照射機構與拍攝機構，並藉由特定的資料處理機構處理從上述拍攝機構所得到的圖像資料，即可以簡單且正確地計算POF的芯徑。從而，不會使POF之製造速度下降，而可以有效率地提供高品質的POF。並且，此芯徑計測裝置的設置具有以下優點：不需要大幅度的設備變更或追加空間的確保。

此外，依據本發明之POF的缺陷檢測方法，因為可得到對POF方向不同之3個方向的圖像資料，所以變得沒有圓周方向的死角，而可以抑制缺陷的檢測遺漏。又，因為也可以特定包含有缺陷之層，而可以有效率地僅檢測成為傳遞損失的原因之缺陷，且可以抑制過度檢測。

又，根據本發明之POF的缺陷檢測裝置，只要設置在POF之製造生產線的中途，即可以簡單地檢測包含於POF的缺陷(異物、氣泡等)。因此，不會使POF的製造速度下降，而可以有效率地提供高品質的POF。並且，此缺陷檢測裝置的設置還是具有以下優點：不需大幅度的設備變更或追加空間的確保。

用以實施發明之形態

接著，詳細地說明本發明之實施形態。不過，本發明並非受限於此實施形態之發明。

本發明之一實施形態即POF的芯徑計測方法(以下有時簡稱為「芯徑計測方法」)具備有以下步驟：拍攝步驟，設置朝向POF的其中一側的側面照射光的光照射機構、及拍攝上述POF之光所照射之側面的相反側的側面的拍攝機構，藉由上述光照射機構來將光照射於POF的側面，且藉由上述拍攝機構來拍攝上述POF之相反側的側面而得到圖像資料；及資料處理步驟，處理藉由上述拍攝機構所得到的POF的圖像資料。並且，為以下之方法：在上述拍攝步驟中，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述POF之側面間的最短距離設為D，並將上述POF配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)成為0.9~1.3，並在上述資料處理步驟中，從上述POF之圖像資料取得POF之側面中的光強度分布，並依據上述光強度分布來計算上述POF的芯徑。

將用於實施本發明之一實施形態即芯徑計測方法的裝置之一例示意地顯示於圖1。此裝置是用於計測如在圖中以粗箭頭所示地行走之POF1的芯徑的裝置，且具備有：第1光照射機構2，朝向POF1之側面在垂直方向上進行光照射；及第1拍攝機構3，設於相對於上述POF1而與上述光照射機構2相反的相反側，且拍攝上述POF1之光所照射之側面的相反側的側面。此第1光照射機構2與第1拍攝機構3是如在圖2之(a)及其右側面圖即圖2之(b)所示意地顯示地，隔著POF1而以互相對峙的方式配置，且藉由兩者而構成有1組拍攝單元A。

並且，設有由第2光照射機構2’與第2拍攝機構3’所形成的拍攝單元B，前述第2光照射機構2’與第2拍攝機構3’是以相對於上述拍攝單元A(回到圖1)而在POF1之圓周方向上改變了90°角度的方向之配置，也就是在水平方向上進行光照射之配置來形成拍攝單元B。

再者，上述拍攝單元A與POF1交叉之位置P、和拍攝單元B與POF1交叉的位置Q是沿著POF1之長度方向而錯開相當於預定距離。此距離是考慮藉由POF1之行走而移動的距離來設定，且將在P的位置上藉由拍攝單元A所拍攝的第1圖像資料、和在Q的位置上藉由拍攝單元B所拍攝的第2圖像資料預先設定，以成為POF1之相同位置之改變了90°角度的2個側面的圖像資料。

此裝置設為計測之對象的POF1是如圖3所示地以芯材4、包覆材5與外包覆材6所構成，前述芯材4是由以聚合體為基質(matrix)之有機化合物所形成，前述包覆材5是由折射率與此芯材4不同之有機化合物所形成，前述外包覆材6是被覆在該包覆材5的外側。通常，芯材4會將折射率設計得比包覆材5高，而可以使光幾乎全反射。因此，POF1是形成為可以使光以封閉在芯材4內的狀態來傳播。再者，在此例中，雖然設有外包覆材6，但是在包覆材5為極硬質等，而毋須保護芯材4及包覆材5的情況下，亦可以不設置外包覆材6。

可以利用例如發光二極體(LED)、雷射、鹵素燈等的各種光源來作為對上述POF1照射光之第1及第2光照射機構2、2’。其中特別是從可以防止因折射率波長分散所造成的圖像或檢測精度的降低這一點來看，比起如複數個波長之光所混雜在一起的白色光，較佳的是將接近於單一波長之光作為光源的構成。作為單一波長之光，雖然可以採用例如藍、綠、紅色等的可見光，但較佳是採用拍攝對象即POF1之材料的波長分散的影響較小之波長，在利用聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)來作為POF1之材料的情況下，由於折射率波長分散是越到長波長越收斂，長波長分散之影響變得較少，所以較佳是採用紅色波長的光源。又，作為自光源出射之出射光，雖然可以採用平行光、擴散光之任一種，但從可以使其從各種角度入射到POF1這一點來看，宜採用擴散光。

並且，重要的是，在將光照射機構2、2’之發光寬度設為W時，將光照射機構2、2’之發光位置與上述POF1之側面間的最短距離設為D，並讓上述第1及第2光照射機構2、2’配置成：最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)成為0.9~1.3[參照圖2(a)]。

也就是說，在此裝置中，特徵在於依據以下原理來進行圖像資料的解析：若朝向POF1的其中一側的側面照射光，並拍攝該光所照射之側面的相反面的側面時，上述POF1會像所謂的透鏡一般地作用，並可因構成POF1之芯材4、包覆材5、外包覆材6之各層的折射率的不同，而在各個界面各自有偏差地顯現光的明暗，且可以由此情形，來特定上述POF1之芯材4與包覆材5的界面、包覆材5與外包覆材6的界面之各個位置。

並且，為了精度良好地進行依據上述圖像資料之明暗的解析，對POF1之光量及光的照射方式是重要的，因此，必須設定成最短距離D對發光寬度W之比值(D/W)成為0.9~1.3。其中特別是，此比值較佳為1.0~1.25，更理想的是1.1~1.15。

順帶一提，若上述D/W為比0.9更小時，因為發光部會讓光量過於接近，而使所得到的圖像資料如例如在圖4(a)所示意地顯示地，POF1整體明亮得發白，而只有外包覆材6的周圍變暗且成為陰影，所以本來理應可以目視辨識之顯示芯材4與包覆材5的界面之線10(在圖中為虛線)、和顯示包覆材5與外包覆材6的界面之線11(在圖中為虛線)皆完全無法清楚辨識。

相對於此，若上述D/W為適當範圍時，因為所得到的圖像資料如例如在圖4(b)中所示意地顯示地，光的明暗會因應於各層的折射率而有偏差地顯現，所以可以將顯示芯材4與包覆材5的界面之線10、和顯示包覆材5與外包覆材6的界面之線11清楚地目視辨識為線。

並且，相反地，若上述D/W為比1.3更大時，因為發光部會讓光量過於遠離，而使所得到的圖像資料如例如在圖4(c)中所示意地顯示地，暗的部分變得過多，所以在此情況下，也是無法清楚辨識顯示各個界面之線10、11(在圖中為虛線)。

再者，上述第1光照射機構2的發光寬度W是指在隔著POF1而使第1光照射機構2與第1拍攝機構3對峙時，在讓第1拍攝機構3之拍攝面與第1光照射機構2之發光面成為平行的配置中，該發光面的最長寬度(發光面在平面視角下為圓形時是最長直徑)。關於第2光照射機構2’之W也是同樣。

作為拍攝上述光所照射之POF1之側面的第1拍攝機構3，可以較佳地採用例如以下構成：線型感測器相機、區域感測器相機等之藉由透鏡使對象物之圖像成像於元件面，並將光量轉換成訊號來輸出之構成。其中特別是，從可以藉由將快門速度調快來減低行走中的被拍攝體的振動的影響這一點來看，宜採用區域感測器相機。關於第2拍攝機構3’也是同樣。

上述第1拍攝機構3是配置於隔著上述POF1而與上述第1光照射機構2對峙的位置。並且，上述第1光照射機構2與第1拍攝機構3雖然較佳的是將彼此的中心隔著POF1來配置於同一軸上，但在可以藉由後述之資料處理機構補正圖像資料的範圍中，亦可不一定配置於同一軸上。關於第2拍攝機構3’也是同樣。

在上述裝置中，是形成為藉由2個拍攝單元而可得到POF1之改變了90°角度的2個側面的圖像資料，前述2個拍攝單元是由上述第1光照射機構2及拍攝機構3所形成之拍攝單元A、與由第2光照射機構2’及拍攝機構3’所形成之拍攝單元B。並且，所得到的圖像資料是形成為被送到組入有用於進行事先芯徑計測之運算處理電路等的資料處理機構(在圖1中未圖示)，並進行處理。

上述2個拍攝單元，也就是由第1光照射機構2及拍攝機構3所形成之拍攝單元A、及由第2光照射機構2’及拍攝機構3’所形成之拍攝單元B，較佳的是配置在於長度方向上橫切POF1之同一平面上。當將2個拍攝單元配置於上述同一平面上時，因為可以藉由各個拍攝單元在與直徑方向成水平的平面上得到POF1的圖像，所以即使在行走中POF1為不安定的情況下也可以用較高的精度來計算POF1的芯徑。

再者，在將上述2個拍攝單元配置於上述同一平面上的情況下，雖然有從各個拍攝單元的光照射機構所發出之光相干涉，而變得無法進行正確的計算及檢測之情形，但因為可以例如將從各個拍攝單元的光照射機構所發出之光的波長設為彼此不同的波長，並藉由將僅可供特定的波長帶穿透之帶通濾波器設置於各個拍攝機構之前，來維持正確的計算及檢測，因而較佳。

上述資料處理機構雖然可為以任何的圖像解析軟體為基礎的構成，亦可製作成完全專用的軟體，但都是形成為：取得從上述第1拍攝機構3及第2拍攝機構3’所送來的圖像資料的光強度分布，並解析該分布狀態而套用預定的運算式，藉此計算作為目的之芯徑。此時，在來自改變90°角度所得到的2個圖像資料中，有POF1本身已傾斜、或芯材4在POF1中已偏心，而使2個圖像資料存有偏差的情況下，是形成為因應於該偏差方式進一步完成補正處理。

例如，如圖5所示，當其中一個圖像資料(0°圖像)與另一個圖像資料(90°圖像)在以彼此不同的傾斜度傾斜的狀態下被拍攝時，可進行：藉由圖像旋轉處理使雙方的圖像資料(0°圖像、90°圖像)彼此朝圓周方向每次旋轉預定角度，而重新修正為兩者儘可能不傾斜的圖像。

又，形成為：從由2個圖像資料所得到的芯材4與包覆材5的界面的位置、包覆材5與外包覆材6的界面的位置，如例如圖6所示地求出各層之直徑的大小與中心位置，並從各層之中心位置的偏差來計算芯材4的偏心量，且修正芯徑，而以更高的精度來求出芯徑。

如此，根據上述裝置，只要對在長度方向上延伸之POF1以特定的配置來設置第1光照射機構2與第1拍攝機構3，並藉由特定的資料處理機構來處理從上述拍攝機構3所得到的圖像資料，即可以簡單且正確地計算POF1的芯徑。

並且，因為從POF1的側面方向進行上述圖像資料的取得，所以可以在POF1之製造生產線的中途或末端中，以線上的方式組入此裝置，而可以一邊使POF1斷續地行走一邊進行芯徑的計測。特別理想的是，在特地採用即使對象物正在移動也可進行拍攝的第1拍攝機構3的情況下，可以在毋須降低POF1的製造速度的情形下效率良好地進行POF1的芯徑的計測。而且，在上述裝置的設置中具有以下優點：不需要大幅度的設備變更或追加空間的確保。

又，因為上述之裝置是對POF1設置2個拍攝單元A、B，而可以得到在圓周方向上不同的2個方向的圖像資料，所以形成為可以修正芯材4之偏心或POF1本身的傾斜等，並以較高的精度進行芯徑計測。從而，比起依據來自其中一方向之圖像資料來計測芯徑的情況，可以提供更高品質的POF1。並且，也可以為了進一步提高計測精度，而採用3組以上之方向不同的拍攝單元。

若採用3組以上之方向不同的拍攝單元時，不只行走中之POF的芯徑的計測精度會提升，還可以特定缺陷存在之層。例如，若異物或氣泡等存在於芯材層時，上述異物等會成為光的傳輸損失變大的原因。另一方面，即使在芯材層以外，例如在包覆材層存在有異物等，上述異物等也不會對光的傳輸損失施與影響。據此，可以藉由在特定出芯材層之後檢測異物等，而有效率地僅特定成為傳輸損失之原因的異物等，且可以抑制過度檢測。

也就是說，如圖7所示，當採用3組之方向不同的拍攝單元A、B、C，並在POF1之圓周方向上將各個拍攝單元間配置成等間隔，也就是將各個拍攝單元在圓周方向上每120°改變方向，而配置於橫切於POF1之長度方向的同一平面上時，可得到針對POF1在圓周方向上每120°改變了方向之不同的3個方向的圖像資料。當採用來自在上述圓周方向上每120°改變了方向之3個方向的圖像資料來進行缺陷的檢測時，即變得沒有圓周方向的死角，而可以抑制缺陷的檢測遺漏。再者，在圖7中，符號R是拍攝單元C與POF1交叉的位置，符號2”是拍攝單元C所具有的第3光照射機構，符號3”是相同地拍攝單元C所具有的第3拍攝機構。又，在圖7中，雖然顯示有採用了3組方向不同的拍攝單元A、B、C之例，但當然地，亦可採用4組以上方向不同的拍攝單元，亦可以設為將單一的拍攝單元在POF1之圓周方向上等間隔地改變配置來進行拍攝，而得到針對POF1在圓周方向上改變了方向之不同的複數個方向的圖像資料。

當然，在將具有真圓度非常高之芯材4的POF1作為對象的情況下、或可以在提高了POF1的直線度的狀態下進行計測的情況下等，不一定需要設置複數個拍攝單元，即使採用單一的拍攝單元也無妨。

再者，為了得到在圓周方向上不同之2個以上的圖像資料，亦可設定成將單一的拍攝單元對POF1相對地改變配置，而非如上述裝置一般地在POF1的周圍將複數個拍攝單元改變方向而配置。將該例示意地顯示於圖8。

此裝置是設成以下構成：將保持POF1之保持機構12設置成和以第1光照射機構2與第1拍攝機構3所構成之單一的拍攝單元交叉，並使此保持機構12連同所保持之POF1朝圓周方向旋動，而可以得到POF1之方向不同的至少2個側面的圖像資料。再者，13是用於對POF1與第1光照射機構2之距離進行微調整的調整機構，14是用於在上下方向上微調整對POF1之計測位置的調整機構。

根據此裝置，即使未如圖1所示之裝置一般地配置有複數個拍攝單元，也可以改變POF1之圓周方向的方向並得到複數個圖像資料，而可以用較高的精度來進行芯徑的計測及檢測異物或氣泡的混入。然而，因為無法一邊使POF1行走一邊計測或檢測，所以僅限於試作品或完成品的檢查等之用途。

又，與上述裝置相反地，亦可以設為：將行走之POF1作為中心，在其周圍設置可朝圓周方向旋動之環狀基座，並在此環狀基座之對角線上的其中一邊安裝第1光照射機構2，且在另一邊安裝第1拍攝機構3，使上述環狀基座旋動，藉此得到POF1之方向不同的至少2個側面的圖像資料。在此情況下，來自不同方向的拍攝宜在POF1停止的時間點進行。

再者，如已描述地，在依據從至少2個方向所拍攝的圖像資料來計算芯徑的情況下，為了其補正處理，不僅計算芯徑，也計算包覆材5及外包覆材6各自的直徑，並進行求出各層之外徑與中心位置之處理，由此可以利用這些數值來求出芯材4的偏心量、POF1本身的外徑的真圓度等。

特別是在芯材4之偏心量大幅地偏離規格的情況下，由於會有光的傳輸損失變大的疑慮，所以合併計測上述芯材4之偏心量的作法，是合乎實用的需求的構成。 實施例

以下，雖然列舉實施例及比較例來進一步具體地說明本發明，但本發明只要不超過其主旨即可，並非限定於以下的實施例之發明。

[實施例1～5、比較例1～3] 首先，在圖1所示之裝置中，藉由如後述之表1所示地設定拍攝單元A之第1光照射機構2的發光寬度W、及上述光照射機構2與POF1之最短距離D，而製作出實施例1~5及比較例1~3的芯徑計測裝置。再者，採用LED(波長630nmtyp.，擴散光，CCS公司製)來作為上述光照射機構2，並將光量調整成緊鄰POF1之外側(材料部)的相機受光量成為128/256階調以上來使用。又，對拍攝單元B也是進行與上述拍攝A同樣的設定。

並且，採用這些裝置，並計測了是否可以依據圖像資料之光強度分布來進行POF1之芯材與包覆材的界面、及包覆材與外包覆材的界面的位置之特定。計測的結果，將位置之特定為可以進行之例設為〇，無法進之例設為×，並顯示於後述之表1。 再者，上述POF1是芯徑為120μm，上述芯材及包覆材皆是由將甲基丙烯酸甲酯(MMA)作為主成分的樹脂所形成，且上述芯材已藉由折射率調整劑而提高折射率。又，外包覆材是由聚碳酸酯(PC)系樹脂所形成。上述「主成分」是指對其材料之特性施與影響的成分的意思，其成分的含有量通常為材料整體之50質量%以上。 並且，依據上述計測之結果來進行裝置之評價，並將其結果一併顯示於後述之表1。評價方法是如以下。

＜評價＞ ◎：芯材與包覆材之界面及包覆材與外包覆材之界面皆可以容易地特定。 〇：芯材與包覆材之界面及包覆材與外包覆材之界面皆可以特定。 ×：芯材與包覆材之界面及包覆材與外包覆材之界面皆無法特定。

[表1]

	比較例 1	比較例 2	實施例 1	實施例 2	實施例 3	實施例 4	實施例 5	比較例 3
發光寬度W (mm)	100	100	100	100	60	50	100	100
最短距離D (mm)	60	80	90	110	70	60	130	140
D/W	0.6	0.8	0.9	1.1	1.17	1.2	1.3	1.4
芯材與包覆材之界面	○	○	○	○	○	○	○	×
包覆材與外包覆材之界面	×	×	○	○	○	○	○	○
評價	×	×	○	◎	◎	◎	○	×

從上述結果可知，在將最短距離D對發光寬度W之比值(D/W)設定於0.9~1.3的範圍之裝置中，可以容易地計測芯徑。

[實施例6] 接著，利用圖7所示之裝置，將POF1之芯材4(參照圖3)的直徑及偏心量的計測，改變計測處而在線上進行10次。再者，圖7之裝置除了追加有拍攝單元C以外，是與實施例2同樣的構成(發光寬度等)。又，關於計測對象之POF1也是採用與實施例2同樣的塑膠光纖。將所得到的芯材4的直徑及偏心量和實際所測量出的芯材4的直徑及偏心量進行對比，並將對比後的結果顯示於圖9及圖10。 對比了兩者以之結果為：芯材4的直徑之差最大為2.2μm，芯材4的偏心量之差最大為1.6μm。 再者，實際所測量出的POF1的芯材4的直徑及偏心量是設成如以下而求出。也就是說，將計測了POF1之芯材4的直徑及偏心量之處實際地切斷、研磨。將其研磨面在顯微鏡下放大觀察，得到顯微鏡截面圖像。從此顯微鏡截面圖像特定POF1之芯材4的直徑及偏心量，而將此值作為實際之芯材4的直徑及偏心量。

[實施例7] 採用圖1所示之裝置，除了將計測處設為4處以外，是設成與實施例6同樣，並進行了POF1之芯材4(參照圖3)的直徑及偏心量的計測。將所得到的芯材4的直徑及偏心量和實際所測量出的芯材4的直徑及偏心量進行對比，並將對比後的結果顯示於圖11及圖12。 對比了兩者後之結果為：芯材4的直徑之差最大為2.9μm，芯材4的偏心量之差最大為3.3μm。

[實施例8] 並且，採用圖7所示之裝置，並依照後述所示之缺陷的檢測方法，而在6.5m之POF1中不對層進行特定來進行包含於POF1之整體的缺陷的檢測。將其結果顯示於下述之表2。從表2的結果可知，在不對層進行特定而進行了缺陷的檢測的情況下，雖然也可以檢測芯材4(參照圖3)的缺陷，但是會過度地檢測與傳輸損失沒有關係之外包覆材6內的異物。

[表2]

缺陷	檢測物	佔檢測數整體之比例(%)
層	種類
芯材4	異物	2	0.3
氣泡	0	0
外包覆材6	異物	595	99.7
整體	597	100

[實施例9] 此外，採用圖7所示之裝置，並依照後述所示之缺陷的檢測方法，而在24m之POF1中特定出芯材4(參照圖3)來進行包含於POF1之整體的缺陷的檢測。將其結果顯示於下述之表3。從表3的結果可知，在特定出芯材4來進行缺陷的檢測的情況下，可抑制與傳輸損失沒有關係之外包覆材6內的缺陷的過度的檢測，而可以效率良好地檢測芯材4內的缺陷。

[表3]

缺陷	檢測物	佔檢測數整體之比例(%)
層	種類
芯材4	異物	4	28.6
氣泡	5	35.7
外包覆材6	異物	5	35.7
整體	14	100

[缺陷的檢測方法] 首先，在圖7所示之裝置中，採用拍攝單元A、B、C，而得到針對POF1在圓周方向上每120°改變了方向之來自3個方向的不同的圖像資料。 如圖13及下述所示之處理流程(I)所示，對所得到的各個圖像資料取得檢測候選物之重心座標。再者，在處理流程(I)中，「5.二值化提取」是將閾值設為10，並將8位元(bit)圖像資料256階調之中，對正常部有10階調差之處提取為檢測候選物。 接著，可以藉由依照圖14及後述所示之處理流程(II)來處理所得到的檢測候選物，而檢測POF1的缺點(缺陷)。

[處理流程(I)] 1.利用拍攝單元A、B、C來取得不同之圖像資料，並保存於記憶體。 2.對圖像資料進行邊緣檢測處理，並取得圖像內之POF1的座標。 3.用所取得的POF1的座標與設定值，切出POF1部分的圖像。 4.將所切出之POF1的圖像對照已預先登錄之良品圖像來將差分特定為異常部。 5.將異常部之圖像對照已設定之閾值來進行二值化處理。 6.對異常部之二值化圖像進行二進制大型物件(blob)處理解析，並取得異常部之重心座標，並提取為檢測候選物。

[處理流程(II)] 1.在藉由處理流程(I)所提取出的檢測候選物的座標資料當中，依POF1之流動方向座標的從小到大順序，來準備各個拍攝單元的檢測候選物的座標資料。 2.在所準備之座標資料中，提取彼此之POF1的流動方向座標的差異為設定閾值以下的資料。 3.使用所提取出的檢測候選物的2個流動方向座標，從2個視野來分別進行光線追蹤，並求出在POF1截面中的交點的座標。 4.計算並求出上述交點與芯材4的中心座標之間的距離。 5.評價上述距離是否為設定閾值以下。 6.將上述閾值以下者檢測為缺點。

在上述實施例中，雖然顯示了本發明之具體的形態，但上述實施例僅為單純例示，而非作為被限定地解釋的內容。並欲將對本發明所屬技術領域中具有通常知識者來說屬於明顯的各種變形，皆視為包含在本發明之範圍內。 產業上之可利用性

本發明之POF的芯徑計測方法及芯徑計測裝置於在線上計測POF的芯徑的情況下是有用的。

1:POF(塑膠光纖) 2:第1光照射機構 2’:第2光照射機構 2”:第3光照射機構 3:第1拍攝機構 3’:第2拍攝機構 3”:第3拍攝機構 4:芯材 5:包覆材 6:外包覆材 10,11:線 12:保持機構 13,14:調整機構 A,B,C:拍攝單元 D:最短距離 W:發光寬度 P,Q,R:位置

圖1是顯示本發明的裝置之一例的示意的構成圖。 圖2之(a)是從POF正面方向(截面方向)地顯示上述裝置之主要部分的示意的說明圖，(b)是從POF側面方向相同地顯示其主要部分的示意的說明圖。 圖3是顯示POF之構成的示意的截面圖。 圖4之(a)~(c)任一者皆是上述裝置之圖像資料的說明圖。 圖5是從2個方向所得到的2個圖像之補正處理的說明圖。 圖6是從2個方向所得到的2個圖像之補正處理的說明圖。 圖7是顯示上述裝置之變形例的示意的構成圖。 圖8是顯示本發明之裝置的其他例的示意的構成圖。 圖9是將作為實施例6而計測了芯徑之值與實際的測量值進行對比而顯示出的圖表。 圖10是將作為實施例6而計測了芯材的偏心量之值與實際的測量值進行對比而顯示出的圖表。 圖11是將作為實施例7而計測了芯徑之值與實際的測量值進行對比而顯示出的圖表。 圖12是將作為實施例7而計測了芯材的偏心量之值與實際的測量值進行對比而顯示出的圖表。 圖13是說明缺陷的檢測方法的處理流程(I)之順序的圖。 圖14是說明缺陷的檢測方法的處理流程(II)之順序的圖。

1:POF(塑膠光纖)

2:第1光照射機構

2’:第2光照射機構

3:第1拍攝機構

3’:第2拍攝機構

A,B:拍攝單元

P,Q:位置

Claims (14)

1. 一種塑膠光纖的芯徑計測方法，是計測塑膠光纖的芯徑之方法，其特徵在於： 具備以下步驟： 拍攝步驟，設置朝向上述塑膠光纖的其中一側的側面照射光的光照射機構、及拍攝上述塑膠光纖之光所照射之側面的相反側的側面的拍攝機構，藉由上述光照射機構來將光照射於塑膠光纖的側面，且藉由上述拍攝機構來拍攝上述塑膠光纖之相反側的側面而得到圖像資料；及 資料處理步驟，處理藉由上述拍攝機構所得到的塑膠光纖的圖像資料， 又，在上述拍攝步驟中，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述塑膠光纖之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構與塑膠光纖配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)成為0.9~1.3， 且在上述資料處理步驟中，從上述塑膠光纖之圖像資料取得塑膠光纖之側面中的光強度分布，並依據上述光強度分布來計算上述塑膠光纖的芯徑。
2. 如請求項1之塑膠光纖的芯徑計測方法，其是在上述拍攝步驟中，從至少2個方向來進行對上述塑膠光纖之光照射與拍攝，而得到上述塑膠光纖之方向不同的至少2個側面的圖像資料，並且在上述資料處理步驟中，依據從上述至少2個圖像資料所取得的光強度分布來計算上述塑膠光纖的芯徑。
3. 如請求項1或2之塑膠光纖的芯徑計測方法，其是在上述資料處理步驟中，依據從上述塑膠光纖之圖像資料所取得之塑膠光纖的直徑方向上的光強度分布，來將上述塑膠光纖的包覆徑與芯徑一起計算。
4. 如請求項3之塑膠光纖的芯徑計測方法，其是在上述資料處理步驟中，依據計算出的上述塑膠光纖的芯徑與包覆徑來計算上述塑膠光纖的偏心量。
5. 一種塑膠光纖的芯徑計測裝置，是計測具有芯材與包覆材之塑膠光纖的芯徑之裝置，其特徵在於： 具備： 光照射機構，朝向上述塑膠光纖的其中一側的側面照射光； 拍攝機構，相對於上述塑膠光纖而設置於與上述光照射機構相反的相反側，並拍攝上述塑膠光纖之光所照射之側面的相反側的側面；及 資料處理機構，處理藉由上述拍攝機構所得到之塑膠光纖的圖像資料， 又，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將上述光照射機構之發光位置與上述塑膠光纖之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)成為0.9~1.3， 且上述資料處理機構設定成：從上述塑膠光纖之圖像資料取得塑膠光纖之直徑方向上的光強度分布，並依據上述光強度分布來計算上述塑膠光纖的芯徑。
6. 如請求項5之塑膠光纖的芯徑計測裝置，其中由上述光照射機構所進行之光照射與由拍攝機構所進行之拍攝是從至少2個方向來對上述塑膠光纖進行，而變得可得到上述塑膠光纖之方向不同的至少2個側面的圖像資料，且上述資料處理機構設定成：依據從上述至少2個圖像資料所取得之光強度分布來計算上述塑膠光纖的芯徑。
7. 如請求項6之塑膠光纖的芯徑計測裝置，其是以對塑膠光纖為方向不同的配置而設有至少2組拍攝單元，且前述拍攝單元是由隔著上述塑膠光纖而相對峙之光照射機構與拍攝機構所形成。
8. 如請求項6之塑膠光纖的芯徑計測裝置，其設有拍攝單元，前述拍攝單元是以單一個的形式設置並由隔著上述塑膠光纖而相對峙之光照射機構與拍攝機構所形成，且形成為可變更上述塑膠光纖與上述拍攝單元之相對的配置。
9. 如請求項5至8中任一項之塑膠光纖的芯徑計測裝置，其中上述資料處理機構是設定為：依據從上述塑膠光纖之圖像資料所取得之塑膠光纖的直徑方向上的光強度分布，來將上述塑膠光纖的包覆徑與芯徑一起計算。
10. 如請求項9之塑膠光纖的芯徑計測裝置，其中上述資料處理機構是設定為：依據計算出的上述塑膠光纖的芯徑與包覆徑來計算上述塑膠光纖的偏心量。
11. 一種塑膠光纖的缺陷檢測方法，是檢測塑膠光纖的缺陷之方法，其特徵在於： 具備以下步驟： 拍攝步驟，設置朝向上述塑膠光纖的其中一側的側面照射光的光照射機構、及拍攝上述塑膠光纖之光所照射之側面的相反側的側面之對應於上述光照射機構的拍攝機構，上述光照射機構皆是對塑膠光纖之側面照射光，且藉由對應於上述光照射機構的拍攝機構來拍攝上述塑膠光纖之相反側的側面而得到圖像資料；及 資料處理步驟，處理藉由上述拍攝機構所得到的圖像資料， 又，在上述拍攝步驟中，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述塑膠光纖之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構與塑膠光纖配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)皆成為0.9~1.3， 且在上述拍攝步驟中，從至少2個方向來進行對上述塑膠光纖的光照射與拍攝，而得到上述塑膠光纖之方向不同的至少2個側面的圖像資料，並且在上述資料處理步驟中，從上述至少2個圖像資料取得塑膠光纖的側面中的至少2個光強度分布，並依據上述至少2個光強度分布來檢測上述塑膠光纖的缺陷。
12. 一種塑膠光纖的缺陷檢測裝置，是檢測塑膠光纖的缺陷之裝置，其特徵在於： 具備： 拍攝機構，設置朝向上述塑膠光纖的其中一側的側面照射光的光照射機構、及拍攝上述塑膠光纖之光所照射之側面的相反側的側面之對應於上述光照射機構的拍攝機構，上述光照射機構皆是對塑膠光纖之側面照射光，且藉由對應於上述光照射機構的拍攝機構來拍攝上述塑膠光纖之相反側的側面而得到圖像資料；及 資料處理機構，處理藉由上述拍攝機構所得到的圖像資料， 又，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述塑膠光纖之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)皆成為0.9~1.3， 且在上述拍攝步驟中，從至少2個方向來進行對上述塑膠光纖的光照射與拍攝，而變得可以得到上述塑膠光纖之方向不同的至少2個側面的圖像資料， 上述資料處理機構是設定成：依據從上述至少2個圖像資料所取得的光強度分布來檢測上述塑膠光纖的缺陷。
13. 一種塑膠光纖的缺陷檢測方法，是檢測塑膠光纖的缺陷之方法，其特徵在於： 具備以下步驟： 拍攝步驟，設置朝向上述塑膠光纖的其中一側的側面照射光的至少3個光照射機構、及拍攝上述塑膠光纖之光所照射之側面的相反側的側面之對應於上述光照射機構的拍攝機構，上述光照射機構皆是對塑膠光纖之側面照射光，且藉由對應於上述光照射機構的拍攝機構來拍攝上述塑膠光纖之相反側的側面而得到至少3個圖像資料；及 資料處理步驟，處理藉由上述拍攝機構所得到的至少3個圖像資料， 又，在上述拍攝步驟中，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述塑膠光纖之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構與塑膠光纖配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)皆成為0.9~1.3， 且在上述資料處理步驟中，從上述至少3個圖像資料取得塑膠光纖的側面中的至少3個光強度分布，並依據上述至少3個光強度分布來檢測上述塑膠光纖的缺陷。
14. 一種塑膠光纖的缺陷檢測裝置，是檢測塑膠光纖的缺陷之裝置，其特徵在於： 具備： 拍攝機構，設置朝上述塑膠光纖的其中一側的側面照射光的至少3個光照射機構、及拍攝上述塑膠光纖之光所照射之側面的相反側的側面之對應於上述光照射機構的拍攝機構，上述光照射機構皆是對塑膠光纖之側面照射光，且藉由對應於上述光照射機構的拍攝機構來拍攝上述塑膠光纖之相反側的側面而得到至少3個圖像資料；及 資料處理機構，處理藉由上述拍攝機構所得到的至少3個圖像資料， 又，將上述光照射機構的發光寬度設為W，將光照射機構之發光位置與上述塑膠光纖之側面間的最短距離設為D，並將上述光照射機構配置成最短距離D對上述發光寬度W之比值(D/W)皆成為0.9~1.3， 且上述資料處理機構設定成：從上述至少3個圖像資料來取得塑膠光纖的側面中的至少3個光強度分布，並依據上述至少3個光強度分布來檢測上述塑膠光纖的缺陷。

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