JPH0134321B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光フアイバ、より特定的には引抜きさ
れつつある光フアイバの直径を測定するための方
法および装置に関する。

フアイバの引抜き中、製造されたフアイバの直
径は一定に保たれなければならないことは知られ
ている。何となれば、直径の変動は、個々のフア
イバ幹（トランク）に沿つても、また、将来の接
続に対しても損失の原因となるからである。該フ
アイバ直径、あるいはその変動の測定は、引抜き
作業に対して有益な制御パラメータを提供する。

各種の測定方法が既に知られている。

これらの方法の１つは、レーザビームを利用
し、該レーザビームは該フアイバに直角な平面上
を前後に移動し、光ダイオードによつて集められ
る。直径寸法は、ビーム運動の速度に関する知識
と暗色化する時間（darkening time）の測定に
より推定することができる。しかしながら、この
方法は、高価な装置を必要とし、ミクロンオーダ
の測定分解能を提供するには不充分である。

第２の既知の方法は、固定源から発せられた光
を、在来の光学装置（たとえば、顕微鏡対物レン
ズ）を通して、ダイオードマトリツクス上に焦点
合わせすることよりなる。すなわち、該フアイバ
直径は、その影の大きさから得られる。この方法
は、既に生産されたフアイバトランクの測定に対
して、たとえば、実験室用としてよく適してい
る。しかしながら、フアイバ引抜き中は、フアイ
バの振動は重大な誤差を引起すであろう。そのた
め、信頼のおける値を得るためには、繰返し測定
および複雑な信号処理が必要となる。

干渉方法を利用する場合、同様な欠点に直面す
る。何となれば、該フアイバの振動は、干渉縁の
連続的移動を引起し、かくして読取りを困難にす
るからである。さらにこれらの方法を遂行する装
置は、使い方が困難である。

これらおよびその他の欠点は、本発明の方法お
よび装置により克服される。本発明は高い測定精
度をもたらし、引抜き中、該フアイバの振動に影
響されず、そして複雑で高価な装置を必要としな
い。

本発明は、光フアイバ１の直径を測定するにあ
たり、該フアイバ１は引抜き中、平行プレートコ
ンデンサ６，７の２つのプレート間を通過するよ
うにされ、該フアイバ１は、該２つのプレート間
における空気あるいは他のガスと共に該コンデン
サの誘電体を形成し、該２つのプレート間の空間
への該フアイバ１の導入、および、該フアイバ１
の直径の変動によつて引起こされる誘電常数の変
動に基いてキヤパシタンス変動を検知することに
よつて光フアイバ１の直径を測定する方法におい
て、該コンデンサ６，７のプレートのうちの１つ
６がエレクトレツト６ｂから構成され、コンデン
サを横切る電位の変動を測定することによつて前
記のキヤパシタンスの変動を検知することを特徴
とする光フアイバの直径を測定する方法に関する
ものである。

本発明はまた、巻取りドラム４の上流におい
て、フアイバ引抜通路に沿つて設けられている平
行プレートコンデンサ６，７を備え、かくして、
フアイバ１は２つのプレート間を通過し、そして
該コンデンサは、該フアイバ１の導入、および該
フアイバの直径の変動によつて該コンデンサ内に
発生するキヤパシタンス変動を検知する装置８に
接続されており、該キヤパシタンス変動を検知す
る装置８はついで、そのようなキヤパシタンス変
動から、該フアイバの直径あるいはその変動を計
算する装置９へ接続されている光フアイバの直径
の測定装置において、該コンデンサ６，７のプレ
ートのうちの１つ６はエレクトレツト６ｂから構
成され、そして、該キヤパシタンス変動を検知す
る装置８が電位測定装置であることを特徴とする
光フアイバの直径の測定装置にも関する。

本発明による方法は、以下の如き特徴を有して
いる。該フアイバは引抜き中、平行プレートコン
デンサのプレート間を通過するようにさせられ
る。該プレート間の空間における誘電常数の変化
に基くキヤパシタンス変動を検知する。該誘電常
数の変化は、該空間への該フアイバの導入、およ
び、該フアイバに沿つての該直径の変動によつて
引起される。該フアイバは、該２つのプレート間
の空気あるいは他のガスと共にコンデンサの誘電
体を形成する。

該コンデンサは一定チヤージコンデンサ、より
特定的には、エレクトレツト（electret）コンデ
ンサとすることができる。すなわち、このように
して、該キヤパシタンス変動は、電圧の変動から
測定することができ、そして該電圧は検知するの
により容易である。

本方法を遂行できる装置は以下の特徴を有して
いる。平行プレートコンデンサが設けられて、該
フアイバの引抜き通路に沿つて、巻取りドラムの
上流に置かれている。かくして、該フアイバは該
２つのプレート間を通過し、該コンデンサは、該
フアイバの通過および／あるいは該フアイバ直径
の変動により、該コンデンサ内に発生するキヤパ
シタンス変動を検知する装置に接続されている。
該キヤパシタンス変動を検知する装置は、つい
で、そのようなキヤパシタンス変動に基いて、該
フアイバ直径、あるいは、その変動を計算する装
置へ接続されている。

本発明は添付図面を参照して、以下の説明によ
り明らかとなるであろう。

第１図において、既知の如何なる方法によつて
でも得られたプレフオーム（preform）１ａが溶
融される炉２から出てくるフアイバ１は、もし存
在するならばクラツデング（cladding）ステーシ
ヨン３中へ通過し、モータ５によつて駆動されて
いるドラム４上に巻取られる。引抜きされている
フアイバの直径を測定し、それを一定に制御する
ために、該クラツデングステーシヨン３より上流
のフアイバ１は、平行プレートコンデンサの２つ
のプレート間を通過するようにさせられる。

コンデンサプレート６，７間の空間中へのフア
イバの導入は、次の関係式にしたがつて、フアイ
バの半径ａに依存して、誘電常数の変動にしたが
つてキヤパシタンス変動ΔCを引起こす。

ΔC／Ｃ＝πa²／Ｓ ε₁−ε₀／ε₁＋ε₀ (1) ここでＳは、該２つのコンデンサプレート間に
形成されている誘電体の、該コンデンサプレート
および該フアイバ軸線に直交する断面の表面積
で、ε₁は、該フアイバがつくられている材料の誘
電常数で、ε₀は、該２つのコンデンサプレート間
の空間中で、該フアイバを取囲む媒体（空気ある
いはその他のガス）の誘電常数で、Ｃは、誘電体
が誘電常数ε₀である媒体だけの場合におけるコン
デンサのキヤパシタンスである。

式(1)、適切な境界条件下で、そして、該フアイ
バの挿入を撹乱として考慮して、該プレート間の
該誘電体のラプラス方程式を解くことにより得ら
れる。

コンデンサ６，７はキヤパシタンス測定装置８
に接続されており、該装置はΔCの値、すなわち、
該フアイバの直径の変動により引起こされるその
ような値の変化を測定することができる。該キヤ
パシタンス測定装置８は、ついでコンピユータ９
に接続することができ、該コンピユータは半径
（あるいは直径）値を与え、そして多分表示装置
（図示せず）と関連され、該直径の状態に対する
視覚映像を与える。

該フアイバの直径を一定に保つことを考慮し
て、該キヤパシタンス変動を測定している回路
は、ドラム４に駆動しているモータ５の速度を制
御するため、フイードバツクループ中に挿入する
ことができ、かくして、該フアイバ直径の変動に
よる如何なるキヤパシタンス変動も、引抜き速度
を変化させ、該直径の変動そのものをなくすこと
ができる。

そのようなフイードバツクループの具体例は当
該技術においてよく知られている。

該キヤパシタンスを測定するためには、該コン
デンサ６，７はブリツジに挿入することができ、
該ブリツジは、フアイバの公称直径（既知）にし
たがつてバランスされているか、あるいは、その
特定な直径のサンプルフアイバを使用してバラン
スされている。

別にまた、該コンデンサは発振回路に挿入で
き、該発振回路の共振周波数は、該コンデンサキ
ヤパシタンスの値に依存し、そして、該キヤパシ
タンスあるいは該キヤパシタンス変動は、その発
振回路の周波数と該第１のものとほぼ同様の共振
周波数を有する第２発振回路の周波数とのうなり
（ビート）によつて検知することができる。

有益にはコンデンサ６，７は一定チヤージ形
式、たとえば、プレートの１つ、プレート６が、
第２図に示す如く、エレクトレツト（electret）
よりなり、そこでは６ｂ、支持エレメント６ａに
接合されている帯電膜すなわちエレクトレツトを
示している。この場合該比ΔC／ＣはΔV／Ｖに等しい。

すなわち、該キヤパシタンス変動の測定は、この
場合、電圧変動の測定に置き換えることができ、
それらはより簡易である。該変動側定回路は、実
際、簡易な差動増幅器によつて置き換えることが
できる。

上記の関係は、もし該フアイバが挿入されてい
る領域中の電場が一定であるならば、有効であ
る。これは、もし、表面積Ｓが該フアイバ半径よ
りはるかに大きければ容易に得ることができる。
たとえば、そのような半径は一般に約100ミクロ
ンで、該プレートの側部（簡易化のため矩形状の
プレートを考慮する）は数ミリメートルのオーダ
とすることができる。

これらの寸法は、また、引抜き中、該フアイバ
を該プレートエツジ近くにもたらすフアイバ振動
が、コンデンサキヤパシタンスに影響を与えるの
を防止する。すなわち、一般に振動振幅は１乃至
２直径のオーダであるから、該コンデンサプレー
トに対する上記で限定した寸法は、該フアイバが
該プレートに対して心出しされた際、該フアイバ
が該エツジに到達できないようものである。

反対に矩形状でないプレート（たとえば、三角
形、円形、楕円形のプレート）の使用により、そ
のような振動によつてもたらされた該キヤパシタ
ンス変動は、瞬間的フアイバ位置を検知し、ある
いは、該フアイバ自身の変位により読取りの誤差
を補正するために利用することができる。

再び矩形状プレートの例を考慮すると、該フア
イバを該プレートエツジに近づける振動を回避す
るために、該エツジは、たとえば、テフロンのス
ペーサ１０，１１（第２図）によつて接合され
る。

該スペーサはまた、式(1)を適用するために必要
なプレート間の平行度を維持し、そして、該測定
に有害であるかもしれない見かけ上のキヤパシタ
ンス変動を与える、該プレートの相対的振動を防
止する。

自明の如く、スペーサ１０，１１は該プレート
の電圧、および該プレート間の媒体の絶縁耐力を
考慮して、コンデンサの放電を防止する如き厚さ
を有するであろう。また自明の如く、該厚さは、
該フアイバの最大予測直径より大きくなければな
らない。たとえば、もし該誘電体がkV／mmのオ
ーダの絶縁耐力を有する空気であるならば、コン
デンサチヤージの値およびプレート距離は、電圧
対距離比が１mm当り100ボルトとなるものが適切
である。

上記の説明は限定されない例として記載したも
のであり、本発明の範囲を逸脱することなく、変
形および変更がなされ得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による直径測定装置を設備した
光フアイバ引抜き工場の図式的説明図で、そし
て、第２図は、第１図の線−を通過し、該フ
アイバに直角な平面によつて得られた拡大断面図
である。 １……フアイバ、１ａ……プレフオーム、３…
…クラツデングステーシヨン、４……ドラム、５
……モータ、６，７……コンデンサ、６ａ……支
持エレメント、６ｂ……エレクトレツト、８……
測定装置、９……コンピユータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光フアイバ１の直径を測定するにあたり、該
   フアイバ１は引抜き中、平行プレートコンデンサ
   ６，７の２つのプレート間を通過するようにさ
   れ、該フアイバ１は、該２つのレート間における
   空気あるいは他のガスと共に該コンデンサの誘電
   体を形成し、該２つのプレート間の空間への該フ
   アイバ１の導入、および、該フアイバ１の直径の
   変動によつて引起こされる誘電常数の変動に基い
   てキヤパシタンス変動を検知することによつて光
   フアイバ１の直径を測定する方法において、該コ
   ンデンサ６，７のプレートのうちの１つ６がエレ
   クトレツト６ｂからなり、コンデンサを横切る電
   位の変動を測定することによつて前記のキヤパシ
   タンスの変動を検知することを特徴とする光フア
   イバの直径を測定する方法。 ２ 巻取りドラム４の上流において、フアイバ引
   抜通路に沿つて設けられている、平行プレートコ
   ンデンサ６，７を備え、かくして、フアイバ１は
   ２つのプレート間を通過し、そして、該コンデン
   サは、該フアイバ１の導入、および該フアイバの
   直径の変動によつて該コンデンサ内に発生するキ
   ヤパシタンス変動を検知する装置８に接続されて
   おり、該キヤパシタンス変動を検知する装置８は
   ついで、そのようなキヤパシタンス変動から、該
   フアイバの直径あるいはその変動を計算する装置
   ９へ接続されている光フアイバの直径の測定装置
   において、該コンデンサ６，７のプレートのうち
   の１つ６はエレクトレツト６ｂから構成され、そ
   して、該キヤパシタンス変動を検知する装置８が
   電位測定装置であることを特徴とする光フアイバ
   の直径の測定装置。 ３ 該コンデンサ６，７の該２つのプレートは、
   該プレート自身の両側の対応するエツジに設けら
   れている絶縁スペーサ１０，１１によつて接合さ
   れており、かつ、平行に保たれている特許請求の
   範囲第２項記載の装置。 ４ 電位測定によつて該キヤパシタンス変動を検
   知する装置８は、ドラム上への該フアイバ１の巻
   取り速度を制御するため、フイードバツクループ
   ８，５，４中に挿入されており、かくして、該直
   径の変動をなくすことができるように速度が変動
   できる特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の
   装置。