JPH0428005Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光導波路フアイバの直径を測定しかつ
制御する装置に関し、さらに詳細には、そのよう
な直径測定の精度を向上せしめるための回路に関
する。

直径の変化がコネクタ損失や光導波路の減衰に
影響を及ぼすことになりうるので、光導波路フア
イバの外径は精密に制御されなければならない。
この場合の直径測定は、それから得られる情報が
引き抜き装置を制御するために用いられうるよう
に引き抜き工程時にオンラインで実施されなけれ
ばならない。また、光導波路フアイバの強度を保
持するために、非接触測定法を用いる必要があ
る。工程の障害が除去されるかあるいは最少限に
おさえられると、フアイバ引き抜き工程は直径測
定の分解能によつてのみ制限をうけるにすぎない
から、この分解能をできるだけ高く維持しなけれ
ばならない。

米国特許第3982816号には、光フアイバの一連
の軸線方向部分の直径を決定するための技術が開
示されている。このような技術は、通常はフアイ
バ引き抜き工程時に軸線方向に進行しつつあるフ
アイバに対して実施されるものであり、その場
合、新しく引き抜かれて軸線方向に進行している
フアイバにコヒレントな単色光の放射状に方向づ
けられたビームを照射し、それによつて干渉じま
の順方向散乱パターンを生ぜしめることが行なわ
れる。散乱角度のあらかじめ定められた範囲内に
存在する干渉じまの数を決定するために、前記パ
ターンがそのあらかじめ定められた範囲にわたつ
て検査される。そのような干渉じまの一連のカウ
ントが、放射線ビームを通過して進行するフアイ
バの一連の軸線方向部分の直径に関する情報を与
える。

干渉じまパターンを検知するための装置が、米
国特許第4046536号および「アプライド・オプテ
イクス」（Applied Optics）、Vol.16、No.９、
1977年９月号第2395〜2402頁におけるデイー・エ
イチ・スミスゴール（D.H.Smithgaii）ほかによ
る「順方向光散乱を用いた高速非接触フアイバ直
径測定」と題する論文に開示されている。それら
の米国特許および論文は、干渉じまの存在を感知
しかつそれに対応する電気信号を発生する装置と
して、その干渉じまに関して適当に位置づけられ
た被走査ダイオード・アレイを教示している。上
記論文は、干渉じまパターンにおけるピーク
（山）とバリー（谷）の個数に対応したパルスを
発生する回路と、干渉じまカウントを決定するた
めのカウンタおよびそのカウントをフアイバ直径
表示に変換するマイクロプロセツサとを開示して
いる。上記米国特許は、制御系の設定点と被測定
直径表示との間の変化を軽減するように引き抜き
装置の速度を制御するために計数用電子回路の出
力を用いることができることを教示している。

本考案は測定分解能の高いフアイバ直径測定回
路を提供することを目的とする。

本考案の他の目的は、検査される干渉じまパタ
ーンの各サイクルにつき増大された個数のパルス
を発生することのできる回路を提供することであ
る。

簡単に述べると、本考案による装置は、単色光
のビームを前記フアイバに照射して光干渉パター
ンを生じさせる手段と、前記光干渉パターンに対
応しかつ正弦波成分を有する電気信号を発生する
光検知手段と、前記電気信号を処理する回路と、
この電気信号処理回路に応答して、前記フアイバ
の直径と予め定められた所望の直径との差を最小
にするような態様で前記線引き装置の動作を修正
する手段を具備している。前記電気信号処理回路
は、前記光検知手段に接続されていて所定の程度
だけ遅延した第１の遅延信号を発生する第１の遅
延回路および前記光検知手段に接続されていて前
記所定の程度とは異なる程度だけ遅延した第２の
遅延信号を発生する第２の遅延回路と、前記光検
知手段と前記第１の遅延回路とに接続されてお
り、前記電気信号の振幅が前記第１の遅延信号の
振幅より大きくなつた時および前記第１の遅延信
号の振幅が前記電気信号の振幅より大きくなつた
時に、出力パルスを発生する第１の比較手段と、
前記光検知手段と前記第１の遅延回路とに接続さ
れており、前記電気信号の振幅が前記第２の遅延
信号の振幅より大きくなつた時および前記第２の
遅延信号の振幅が前記電気信号の振幅より大きく
なつた時に、出力パルスを発生する第２の比較手
段と、前記第１および第２の比較手段からの出力
パルスをカウントする手段を具備している。

好ましい実施例においては、前記第１および第
２の信号比較手段は、基準端子、入力端子および
この入力端子に印加された信号が前記基準端子に
おける信号よりも大きいときに第１のレベルの出
力信号を発生しかつ前記基準端子に印加された信
号が前記入力端子における信号よりも大きいとき
に第２のレベルの出力信号を発生する出力端子を
それぞれ有する第１、第２、第３および第４の比
較器と、前記第２および第４の比較器の入力端子
と前記第１および第３の比較器の基準端子とに前
記電気信号を接続する手段と、前記第２の比較器
の基準端子と前記第１の比較器の入力端子とに前
記第１の遅延信号を接続する手段と、前記第３の
比較器の入力端子と前記第４の比較器の基準端子
とに前記第２の遅延信号を接続する手段と、前記
第１、第２、第３および第４の比較器にそれぞれ
接続されており、入力端子における信号レベルの
所定の変化に応答して狭いパルスを発生する第
１、第２、第３および第４パルスの整形器と、前
記第１および第２のパルス整形器からの出力パル
スを加算する第１の加算手段と、前記第３および
第４のパルス整形器からの出力パルスを加算する
第２の加算手段よりなる。

また、前記カウント手段は、前記第１および第
２の加算手段からの出力パルスを加算する第３の
加算手段と、前記第３の加算手段に接続されたカ
ウンタとよりなる。

以下図面を参照して本考案の実施例につき説明
しよう。

第１図は光フアイバ１０の直径をモニターしか
つ制御するための装置を示している。この装置は
コヒレントな単色光のビーム１４を発生する発光
源１２を有している。フアイバ１０がフアイバ線
引き装置１６の作用により軸線方向に進行するに
つれて、ビーム１４がそのフアイバに対し半径方
向に照射される。検知器１８は被走査ダイオー
ド・アレイで構成されうるものであり、発光源１
２からフアイバ１０を横切る順方向散乱角度のあ
らかじめ定められた範囲内に干渉じまが存在する
ことを感知するように適当に位置決めされる。

検知器１８の信号は信号比較手段２４および２
６に直接接続されるとともに、信号比較手段２４
に対して遅延回路２０を介し、かつ信号比較手段
２６に対して遅延回路２２を介してそれぞれ接続
される。信号比較手段２４および２６はそれぞれ
干渉じまパターンの各ピークにつき１つのパルス
をそして１つの谷につき１つのパルスを発生し、
この場合、一方の信号比較手段からのパルスは他
方の信号比較手段からのパルスに対し逆位相関係
にある。信号比較手段２４および２６の合成され
た機能は、干渉じまパターンの各90°部分につき
１個の出力パルスを発生することである。

それらの信号比較手段２４，２６からの出力
は、進行しているフアイバ１０の一連の軸線方向
部分の直径を表わす一連のカウントを発生するた
めに合成されかつパルス・カウント手段２８によ
つてカウントされる。それらの一連のカウントは
米国特許第4046536号に記載されているようなバ
リデーシヨン・プロセスに付される。有効直径表
示は、それらが設定点と比較される制御回路３０
に与えられる。制御回路３０は、設定点レベルか
らの変化を軽減するような態様で線引き装置１６
の速度のようなパラメータを規制することによつ
てフアイバ線引き動作を制御する。

検知器１８からの出力を処理するための装置が
第２図にさらに詳細に示されている。第３図ａ〜
第３図ｉに示されている信号の場所が第２図に文
字ａ〜ｉで示されている。

所定の角度範囲内に含まれる干渉じまの全体の
個数が光学手段（図示せず）によつて検知器１８
のダイオード・アレイ上に結像される。関心のあ
る所望の角度範囲内にある光だけを検知器に照射
させるために機械的な手段を用いてもよい。

検知器１８は、フオトダイオード・アレイとそ
れに関連する電子手段を有するレチコン・カメラ
で構成されうる。カメラの出力はサンプリングさ
れかつホールドされたアナログ電圧である。市販
されているモデルLC100レチコン・カメラは、11
ミルの開孔を有する15μｍ中心上に1728個の素子
を有したダイオード・アレイを使用している。そ
れは直列出力を有する自己走査型アレイである。
各シリコン・フオトダイオードはそれに関連せし
められた記憶用コンデンサと、集積シリフトレジ
スタ走査回路を通じて周期的出力を許容するマル
チプレクス・スイツチとを有している。それら各
シリコン・フオトダイオードはそれを保護する石
英窓を有してパツケージされている。

干渉パターンはダイオード・アレイ上に集束せ
しめられ、そしてそのダイオード・アレイが走査
されて共通の出力ライン上で読み取られ、干渉じ
まパターンを表わすアナログ信号を発生する。そ
のような干渉じまパターンについての説明が前記
米国特許第3982816号になされている。

干渉じまパターンを横切る方向の振幅の変化
は、信号比較手段が干渉じまを解像することので
きないレベルまで振幅が低下するようなものであ
る。検知器１８からのアナログ信号は、全体のパ
ターンを横切る方向にかなり均一な振幅を維持す
る自動利得制御回路３２に結合される。

干渉じまパターン信号は濾波増幅器３４によつ
て濾波されて、第３図ａに示されているような信
号を生ずる。AGC出力も180°遅延回路４０によ
つて遅延されかつ濾波増幅器４２によつて濾波さ
れて第３図ｂに示されているような信号を生ず
る。これらの濾波増幅器は、サンプル・アンド・
ホールド回路によつて発生されたボツクス・カー
波形を平滑化して正弦波となし、それによつてク
ロツク・ノイズを除去し、振幅を大きくし、かつ
信号を比較回路に交流結合せしめるために用いら
れている。

比較器３６および３８は干渉じまの存在を表示
するために信号３ａおよび３ｂを比較する。比較
器３６では、信号３ａが基準電圧であり、そして
信号３ｂがその基準電圧と比較されるべき信号で
ある。比較器３８は信号３ｂを基準信号として用
いかつ信号３ａをその基準信号と比較される信号
として用いる。比較器３６および３８からの出力
はそれぞれ第３図ｄおよび第３図ｅに示されてい
る。かくして、パターンの輝度が最大値から最小
値へあるいは最小値から最大値へと変化すると正
方向のパルスが発生される。

比較器３６および３８からの出力はそれぞれパ
ルス整形器４６および４８に接続されており、そ
れらのパルス整形器の出力は加算器５０に結合さ
れている。パルス整形器４６および４８は、入力
信号の増大に応答して存続期間の短い出力パルス
を発生するワン・シヨツト・マルチバイブレータ
で構成されうる。加算器５０は両方の入力端子か
ら大信号が通過して第３図ｈに示されている出力
を発生する排他的ORゲートで構成されうる。

より高い分解能を得るために、本考案の回路は
半干渉じまの離散的な部分を検知するための他の
一対の比較器５１および５２を有している。信号
３ａはバツフア増幅器５３を通じてそれらの各比
較器の一方の入力端子に接続され、各比較器に対
する他の入力信号は増幅されかつ信号３ａをして
90°遅延回路５４を通過せしめることによつて遅
延せしめられる。この遅延回路５４の出力が第３
図ｃに示されている。比較器５１では、増幅され
た信号３ａが基準電圧であり、そして信号３ｃが
その基準電圧と比較される信号である。比較器５
２は信号３ｃを基準電圧として用いかつ増幅され
た信号３ａをその基準電圧と比較される信号とし
て用いる。比較器５１および５２からの出力信号
が第３図においてｆおよびｇで示されている。比
較器５１および５２からの出力信号は、パルス整
形器４６および４８と同じ動作をするパルス整形
器５６および５８にそれぞれ接続される。パルス
整形器５６および５８からの出力パルスは加算器
６０に結合され、その加算器の出力が第３図ｉに
示されている。加算器６０からの出力は加算器６
４に直接結合されるが、加算器５０からの出力は
遅延回路６６を介して加算器６４に結合され、そ
の遅延回路６６が加算器５０からのパルスを、そ
のパルスが加算器６０からのパルスと重複するの
を防止するのに十分な程度だけ遅延せしめる。遅
延回路６６は、オペレータが加算器６４からの出
力波形を観察しかつ加算器５０からのパルスを加
算器６０からのパルス間の最適間隔に位置づけな
がら、その遅延回路６６に与えられる遅延を変化
しうるように調節可能となされうる。加算器６４
からのパルスはカウンタ６８に接続され、そのカ
ウンタ６８の出力は第１図に示されているように
引き抜かれた光フアイバの直径を制御するために
用いられうる。

上述の装置は、検知器１８によつて発生された
信号の各サイクルごとに加算器６４の出力に４つ
のパルスを発生する。本考案による回路では従来
の方式にくらべて２倍も多い個数のパルスを発生
するから、測定の分解能の増大が得られるのであ
る。従つて、本考案の装置は従来技術によつて実
現されうるものよりもより厳密な交差にフアイバ
直径を制御することができる。

以上本考案の特定の実施例につき説明したが、
本考案はそれに限定されるものではなく、実用新
案登録請求の範囲内で可能なあらゆる変形変更を
も包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は線引き時に光フアイバの直径を測定し
かつ制御するために用いるための装置および回路
を示す概略図、第２図は本考案の好ましい実施例
を示すブロツク図、第３図は第２図の回路内の
種々の位置に現われる信号を示す波形図である。 図面において、１０は光フアイバ、１２は発光
源、１４は単色光ビーム、１６はフアイバ線引き
装置、１８は検知器、２０，２２は遅延回路、２
４，２６は信号比較手段、２８はパルス・カウン
ト手段、３０は制御回路、３２は自動利得回路、
３４，４２は濾波増幅器、３６，３８は比較器、
４０は180°遅延回路、４６，４８，５６，５８は
パルス整形器、５０，６０，６４は加算器、５
１，５２は比較器、５３はバツフア増幅器、５４
は90°遅延回路、６６は遅延回路をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 光フアイバを線引する装置１６によつて作成
   された光フアイバ１０の直径を測定しかつ制御
   する装置において、単色光のビーム１４を前記
   フアイバに照射して光干渉パターンを生じさせ
   る手段１２と、前記光干渉パターンに対応しか
   つ正弦波成分を有する電気信号を発生する光検
   知手段１８と、前記電気信号を処理する回路
   と、この電気信号処理回路に応答して、前記フ
   アイバの直径を予め定められた所望の直径との
   差を最小にするような態様で前記線引装置の動
   作を修正する手段を具備しており、前記電気信
   号処理回路は、前記光検知手段１８に接続され
   ていて所定の程度だけ遅延した第１の遅延信号
   を発生する第１の遅延回路２０および前記光検
   知手段１８に接続されていて前記所定の程度と
   は異なる程度だけ遅延した第２の遅延信号を発
   生する第２の遅延回路２２を具備しており、前
   記第１および第２の遅延信号は前記正弦波成分
   に対して位相の異なつた正弦波信号であり、さ
   らに前記光検知手段１８と前記第１の遅延回路
   ２０に接続されており、前記電気信号の振幅が
   前記第１の遅延信号の振幅より大きくなつた時
   および前記第１の遅延信号の振幅が前記電気信
   号の振幅より大きくなつた時に、出力パルスを
   発生する第１の比較手段と、前記光検知手段１
   ８と前記第２の遅延回路２２に接続されてお
   り、前記電気信号の振幅が前記第２の遅延信号
   の振幅より大きくなつた時および前記第２の遅
   延信号の振幅が前記電気信号の振幅より大きく
   なつた時に出力パルスを発生する第２の比較手
   段２６と、前記第１および第２の比較手段２
   ４，２６からの出力パルスをカウントする手段
   ２８を具備することを特徴とする光フアイバの
   直径を測定しかつ制御する装置。 ２ 前記１および第２の信号比較手段２４，２６
   は、基準端子、入力端子およびこの入力端子に
   印加された信号が前記基準端子における信号よ
   りも大きい時に第１のレベルの出力信号を発生
   しかつ前記基準端子に印加された信号が前記入
   力端子における信号よりも大きい時に第２のレ
   ベルの出力信号を発生する出力端子をそれぞれ
   有する第１、第２、第３および第４の比較器３
   ６，３８，５１，５２と、前記第２および第４
   の比較器３８，５２の入力端子と前記第１およ
   び第３の比較器３６，５１の基準端子とに前記
   電気信号を接続する手段と、前記第２の比較器
   ３８の基準端子と前記第１の比較器３６の入力
   端子とに前記第１の遅延信号を接続する手段
   と、前記第３の比較器５１の入力端子と前記第
   ４の比較器５２の基準端子とに前記第２の遅延
   信号を接続する手段と、前記第１、第２、第３
   および第４の比較器３６，３８，５１，５２に
   それぞれ接続されており、入力端子における信
   号レベルの所定の変化に応答して狭いパルスを
   発生する第１、第２、第３および第４のパルス
   整形器４６，４８，５６，５８と、前記第１お
   よび第２のパルス整形器４６，４８からの出力
   パルスを加算する第１の加算手段５０と、前記
   第３および第４のパルス整形器５６，５８から
   の出力パルスを加算する第２の加算手段６０よ
   りなる実用新案登録請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 前記パルス・カウント手段２８が前記第１お
   よび第２の加算手段５６，６０からの出力パル
   スを加算する第３の加算手段と、前記第３の加
   算手段に接続されたカウンタ６８とよりなる実
   用新案登録請求の範囲第２項記載の装置。