(57)【要約】【課題】本発明は、高速度で光ファイバの外周に均一に樹脂被覆を行う光ファイバ用被覆ダイスの測定方法を提供せんとするものである。【解決手段】かゝる本発明は、少なくとも１つのテーパ穴部１２１ａとストレート穴部１２２を有する光ファイバ用被覆ダイス１００Ａのダイス穴１２０を測定するにおいて、ダイス穴１２０のファイバ進入方向から測定光ｒを照射し、ダイス穴１２０の反対側で、測定光ｒの直接透過像又は反射像を捉え、これらの画像データから、ダイス穴１２０の形状を測定する測定方法にあり、これにより得られた直接透過像又は反射像の画像データから、簡単、かつ、高速度で、ダイス穴の測定を行うことができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのテーパ穴部とストレート穴部を有する光ファイバ用被覆ダイスのダイス穴を測定する方法において、当該ダイス穴のファイバ進入方向から測定光を照射し、前記ダイス穴の反対側で、前記測定光の直接透過像又は反射像を捉え、これらの画像データから、前記ダイス穴の形状を測定することを特徴とする光ファイバ用被覆ダイスの測定方法。
【請求項２】
前記測定光が、レーザ光であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用被覆ダイスの測定方法。
【請求項３】
前記請求項１又は２において、テーパ穴部のテーパ角θを、以下式で求めることを特徴とする光ファイバ用被覆ダイスの測定方法。
θ＝１／２ｔａｎ−１〔（Ｌ＋ｄ／２）／（ｌＳ  ＋ｌ）〕
ただし、Ｌは測定光の中心軸から反射像までの距離、ｄはダイス穴径、ｌＳ  はダイス穴のストレート穴部の長さ、ｌはダイス底面からスクリーンまでの距離である。
【請求項４】
前記請求項１又は２において得られるダイス穴の１次の反射像の誤差比ｒ１がｒ１≦１．７となるテーパ穴部を有することを特徴とする光ファイバ用被覆ダイス。
【請求項５】
前記請求項１又は２において得られるダイス穴の２次の反射像の誤差比ｒ２がｒ１≦１．５となるテーパ穴部を含むことを特徴とする光ファイバ用被覆ダイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高速度で光ファイバの外周に均一に樹脂被覆を行う光ファイバ用被覆ダイスの測定方法、及びこの測定方法の１次の反射像又は２次の反射像により得られた光ファイバ用被覆ダイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの製造にあたっては、石英プリフォームを加熱溶融して所定の太さに線引きするわけであるが、線引き後の光ファイバの表面に傷などが付くと、その強度が著しく低下するため、通常線引きと同時に所定の樹脂を、光ファイバ用被覆ダイスにより、被覆させている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−１９１９００号  １〜５頁、図１
【０００４】
このような光ファイバ用被覆ダイスを図示すると、例えば、図９〜図１０の如くである。図９のダイス１０Ａでは、ダイス穴２０が１段形の円錐台形状のテーパ穴部２１ａとその先のストレート穴部２２とを有し、テーパ穴部２１ａ側に供給された樹脂材料３０が、ダイス穴２０を通る光ファイバＦの外周に被覆されるようになっている。図１０のダイス１０Ｂでは、ダイス穴２０が２段形の概略円錐台形状のテーパ穴部２１ｂとその先のストレート穴部２２とを有し、やはりテーパ穴部２１ｂ側に供給された樹脂材料３０が、ダイス穴２０を通る光ファイバＦの外周に被覆されるようになっている。
【０００５】
これらのダイス穴２０の場合、ストレート穴部２２の口径（直径、ファイバ出口側口径＝ｄｏｕｔ）は０．５ｍｍ以下であり、光ファイバＦが進入するテーパ穴部２１ａ〜２１ｂの最も広い拡径部分（円錐台形状の最大開口部分）でも、その最大開口部口径（直径、ファイバ入口側口径＝ｄｉｎ）が最大でも６ｄｏｕｔ程度と極めて狭い。また、ダイス穴２０の全長は少なくとも８ｄｏｕｔ以上の深さを有している。そして、このダイス穴形状の出来、不出来が、均一な樹脂被覆が可能か否かに大きな影響を与えることになる。
【０００６】
したがって、ダイス穴の成形にあっては、細心の注意を払って作成する必要があり、また、出来上がったダイス穴の検査も慎重に行う必要がある。
【０００７】
しかしながら、上記したように、ダイス穴は非常に微細で、しかも、かなり深い穴形状となっているため、従来工具顕微鏡などで、穴内の出来上がりを検査しているが、結構大変で、正確な測定は困難であった。
【０００８】
このようなことから、従来にあっても、ダイス穴形状を測定する方法として、測定光を用い、この測定光をダイス穴の壁面部分に照射して、その反対側で、ＣＣＤなどの撮像機により、弧状の像を得、この画像データから測定する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献２】
特開平１０−７８３０６号  １〜６頁    図１〜図３
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記測定光を用いた方法の場合、装置構成が複雑で、その実施が結構面倒であった。特にＸ、Ｙ、Ｚの３次元方向にダイスを移動させるステージ系の装置が必要とされるため、装置自体のコスト上昇が避けられず、また、その操作も大変であった。
【００１１】
そこで、本発明等は、同様に測定光を用いる方法ではあるものの、後述するように、新たな着想に基づき、より簡単で、かつ、確実に正確な測定データが得られる方法を試みたところ、良好な結果が得られた。つまり、複雑な構造のステージ系の装置を用いることなく、静止状態のダイスに対して、測定光を照射し、このダイス穴の反対側で、測定光による直接透過像又は反射像（１次や２次の反射像）を捉え、これらの画像データから、ダイス穴の形状が測定できることを見い出した。特に、ダイス穴のテーパ穴部におけるテーパ角を、必要により全周（３６０°）に渡って、正確に求めることができる。さらに、１次や２次の反射像の誤差比も求めることで、良好なダイスが得られることも見い出した。
【００１２】
本発明は、この観点に立ってなされたもので、測定光による直接透過像や反射像の画像データに対して、コンピュータシステムにより必要な画像処理や演算処理を行って、簡単かつ高精度にダイス穴形状の測定を可能とした測定方法、及びこれを用いて優れた光ファイバ用被覆ダイスをを提供せんとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、少なくとも１つのテーパ穴部とストレート穴部を有する光ファイバ用被覆ダイスのダイス穴を測定する方法において、当該ダイス穴のファイバ進入方向から測定光を照射し、前記ダイス穴の反対側で、前記測定光の直接透過像又は反射像を捉え、これらの画像データから、前記ダイス穴の形状を測定することを特徴とする光ファイバ用被覆ダイスの測定方法にある。
【００１４】
請求項２記載の本発明は、前記測定光が、レーザ光であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用被覆ダイスの測定方法にある。
【００１５】
請求項３記載の本発明は、前記請求項１又は２において、テーパ穴部のテーパ角θを、以下式で求めることを特徴とする光ファイバ用被覆ダイスの測定方法にある。
θ＝１／２ｔａｎ−１〔（Ｌ＋ｄ／２）／（ｌＳ  ＋ｌ）〕
ただし、Ｌは測定光の中心軸から反射像までの距離、ｄはダイス穴径、ｌＳ  はダイス穴のストレート穴部の長さ、ｌはダイス底面からスクリーンまでの距離である。
【００１６】
請求項４記載の本発明は、前記請求項１又は２において得られるダイス穴の１次の反射像の誤差比ｒ１がｒ１≦１．７となるテーパ穴部を有することを特徴とする光ファイバ用被覆ダイスにある。
【００１７】
請求項５記載の本発明は、前記請求項１又は２において得られるダイス穴の２次の反射像の誤差比ｒ２がｒ１≦１．５となるテーパ穴部を含むことを特徴とする光ファイバ用被覆ダイスにある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る光ファイバ用被覆ダイスの測定方法を実施するための測定装置系の一実施例を示したものである。図中、１００は測定対象の光ファイバ用被覆ダイス、２１０はこのダイス１００に対してレーザ光などの測定光を照射するためのレーザ発振器などの光源、２２０はダイス１００の光源側とは反対側に設置されたスクリーン、２３０は測定光によりスクリーン２２０上に写し出される直接透過像又は反射像の画像データを撮像するためのＣＣＤなどからなる撮像機、２４０は撮像機２３０からの画像データが入力される画像処理装置、２５０は画像処理装置２４０に接続されて所望の演算などを行うためのＰＣなどのコンピュータ、２６０は光源２１０とダイス１００間に設置されると共に、画像処理装置２４０側とロックインアンプなどの増幅器２７０を介して接続された測定光遮蔽用のシャッタである。なお、撮像機２３０によってスクリーン２２０を省略して、直接撮像することも可能である。
【００１９】
この測定装置系では、シャッタ２６０を開き、光源２１０の測定光を、ダイス１００の上面側（ファイバ進入方向側）に照射する。そうすると、測定光により直接透過像や反射像がスクリーン２２０上に写し出されるため、この画像データを撮像機２３０により撮像する。この撮像された画像データを、画像処理装置２４０側に入力させて、所望の画像処理や演算処理を行う。これにより、以下に述べるように、ダイス穴の測定が可能となる。
【００２０】
先ず、図２に示すように、ダイス穴１２０のテーパ穴部１２１ａが１段形のダイス１００Ａの場合について説明する。光源２１０からの測定光ｒをダイス１００Ａ側に照射すれば、図３に示すように、スポット状の直接透過像ＩＴ  とリング状の反射像（１次の反射像）ＩＲ  が得られる。リング状の反射像ＩＲ  は、ダイス穴１２０のテーパ穴部１２１ａとストレート部１２２との接触点（境界部＝Ａ点）における測定光ｒの反射によるものである。
【００２１】
これらの画像データから種々の情報が得られるが、直接透過像ＩＴ  の中心から反射像ＩＲ  のリング部までの距離Ｌが求められる。この距離Ｌ値の算出にあたっては、画像処理装置２４０によりソフト的に行えばよい。例えば、直接透過像ＩＴ  の中心にあっては、２値価処理などの後スポット部分の重心を求めて特性したり、或いは、測定光ｒの中心軸で近似させることもできる。反射像ＩＲ  のリング部にあっても、画像に広がりがあるときには、２値価処理などの後輪郭処理などを施して特定することができる。
【００２２】
このようにして算出される距離Ｌにあっては、画像処理装置２４０やコンピュータ２５０により、少なくとも２地点以上求めるものとする。必要な場合には、反射像ＩＲ  のリング部の全周（３６０°）に渡って求めることもできる。
【００２３】
この中心軸からの距離Ｌが求まれば、図２に示すような、各部のパラメータから、以下の式（１）によって、テーパ穴部１２１ａにおけるテーパ角θを求めることができる。
θ＝１／２ｔａｎ−１〔（Ｌ＋ｄ／２）／（ｌＳ  ＋ｌ）〕    ・・・（１）
ただし、Ｌは上記のように測定光の中心軸から反射像までの距離、ｄはダイス穴径（直径）、ｌＳ  はダイス穴のストレート穴部の長さ、ｌはダイス底面からスクリーンまでの距離である。
【００２４】
つまり、図２において、Ｌ＝（ｌＳ  ＋ｌ）ｔａｎ２θ−ｄ／２の関係が成り立つため、これをテーパ角θについて展開することで、式（１）が求められる。
【００２５】
このようにダイス穴１２０におけるテーパ穴部１２１ａのテーパ角θが円周方向について判れば、これよって、テーパ穴部１２１ａの円周方向の形状を正確に把握することができる。テーパ角θが円周方向についてほぼ均等であれば、良好な形状が確保されていることになる。勿論、この良好な形状の確保により、裸の光ファイバに被覆された樹脂コーティング部分の厚さが円周方向に均一となり、偏肉の少ない優れた光ファイバが得られる。また、この良好な形状により、樹脂コーティング部分における被覆圧の均一化も図られ、この面からも、優れた光ファイバが得られる。さらに、この樹脂コーティングに重要な要因となるダイス穴１２０の曲がりも、設計値と対比することにより判別することができる。
【００２６】
次に、図４に示すように、ダイス穴１２０のテーパ穴部１２１ｂが複数段（例えば２段形）のダイス１００Ｂについて説明する。この場合にも、上記と同様の測定方法を行えば、図示のように、スポット状の直接透過像ＩＴ  の他に、１次のリング状の反射像ＩＲ１と２次のリング状の反射像ＩＲ２が得られる。１次のリング状の反射像ＩＲ１は、上記図２の場合と同様、テーパ穴部１２１ｂとストレート部１２２との接触点（境界部＝Ａ点）における測定光ｒの反射によるものであり、また、２次のリング状の反射像ＩＲ２は、ダイス穴１２０のテーパ穴部１２１ｂの開口部との接触点（縁部＝Ｂ点）における測定光ｒの反射によるものである。
【００２７】
これらの各画像データに対して、上記同様の処理を行えば、直接透過像ＩＴ  の中心から１次の反射像ＩＲ１のリング部、及び２次のリング状の反射像ＩＲ２までの距離Ｌ１  、Ｌ２  が求められる。そして、これらの各距離Ｌ１  、Ｌ２  から、上記図２の場合と同様にして、関係式（１）を適用すれば、各反射像ＩＲ１、ＩＲ２に対応したダイス穴１２０におけるテーパ穴部１２１ｂのテーパ角θ１  、θ２  が求められる。したがって、これらのテーパ角θ１  、θ２  の測定値の状況から、周方向の均一性やダイス穴１２０の曲がりなどの評価が可能となる。また、反射像の散乱の評価によりダイス穴内部の表面粗さを評価することも可能となる。
【００２８】
〈実施例１〉
図１の測定装置系を用い、図２に示すような、ダイス穴１２０のテーパ穴部１２１ａが１段形のダイス１００Ａについて、１０個用意し、各反射像ＩＲ  の誤差比γ１（Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎ）を求めた。なお、Ｌｍａｘは中心から反射像ＩＲ  のリング部までの距離Ｌについて複数求め、その最大距離値であり、Ｌｍｉｎは同様の最小距離値である。
【００２９】
これらの１０個のダイス１００Ａにより、実際に裸の光ファイバに樹脂コーティングを行い、それらの光ファイバ素線の偏肉率〔（被覆の偏肉量／被覆層の平均肉厚）×１００〕を求めた。そして、上記反射像ＩＲ  の誤差比γ１との関係をグラフ化したところ、図５の如くであった。また、実際に樹脂コーティングされた各光ファイバ素線について、樹脂被覆中における泡の存在による不良率（泡の発生が３個／ｍ以上の箇所の頻度）を求めたところ、図６の如くであった。
【００３０】
このことから、反射像ＩＲ  の誤差比γ１にあっては、γ１≦１．７以下であることが、偏肉率も小さく、また、不良率も小さいことから好ましいことが判る。
【００３１】
〈実施例２〉
図１の測定装置系を用い、図４に示すような、ダイス穴１２０のテーパ穴部１２１ｂが２段形のダイス１００Ｂについて、先ず、１次と２次の各反射像ＩＲ１、ＩＲ２の誤差比γ１、γ２を求め、誤差比γ１が１．７以下のものを、１０個抽出した。なお、この場合の誤差比γ１、γ２も、上記実施例１の場合と同様、γ１は（Ｌ１  ｍａｘ／Ｌ１  ｍｉｎ）、γ２は（Ｌ２  ｍａｘ／Ｌ２  ｍｉｎ）である。
【００３２】
次に、これらの１０個のダイス１００Ｂにより、実際に裸の光ファイバに樹脂コーティングを行い、それらの光ファイバ素線の偏肉率〔（被覆の偏肉量／被覆層の平均肉厚）×１００〕を求めた。そして、この偏肉率と２次の反射像ＩＲ２の誤差比γ２との関係をグラフ化したところ、図７の如くであった。また、実際に樹脂コーティングされた各光ファイバ素線について、樹脂被覆中における泡の存在による不良率（泡の発生が３個／ｍ以上の箇所の頻度）を求めたところ、図８の如くであった。
【００３３】
このことから、２次の反射像ＩＲ２の誤差比γ２にあっては、γ２≦１．５以下であることが、偏肉率も小さく、また、不良率も小さいことから好ましいことが判る。
【００３４】
なお、本発明の適用される光ファイバ用被覆ダイスは、上記図２及び図４に示した形状だけのものに限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る光ファイバ用被覆ダイスの測定方法によれば、測定光による直接透過像や反射像の画像データに対して、コンピュータシステムにより、必要な画像処理や演算処理を行う方法であるため、簡単かつ高精度に、ダイス穴形状の測定することができる。
【００３６】
特にダイス穴におけるテーパ穴部のテーパ角を、特定の関係式により、正確に求めることができるため、従来、穴径が小さく、また、穴の長さも長いダイスにおいて、測定し難かった穴形状の測定を極めてスムーズに行うことができる。
【００３７】
そして、さらに、本発明に係る光ファイバ用被覆ダイスによれば、上記測定方法により求められたダイス穴の１次や２次などの反射像の誤差比の値を目安とすることで、良好な穴形状のダイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ用被覆ダイスの測定方法を実施するための測定装置系の一例を示した説明図である。
【図２】本発明の測定方法により測定されるダイスの一態様を示した縦断説明図である。
【図３】図２のダイスに対する本発明の測定方法を実施した際の画像パターンを示した説明図である。
【図４】本発明の測定方法により測定されるダイスの別の態様を示した縦断説明図である。
【図５】図２のダイスにおける反射像の誤差比と偏肉率との関係を示したグラプである。
【図６】図２のダイスにおける反射像の誤差比と不良率との関係を示したグラプである。
【図７】図４のダイスにおける反射像の誤差比と偏肉率との関係を示したグラプである。
【図８】図４のダイスにおける反射像の誤差比と不良率との関係を示したグラプである。
【図９】光ファイバ用被覆ダイスの一例を示した縦断面図である。
【図１０】光ファイバ用被覆ダイスの他例を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ、１００Ｂ    光ファイバ用被覆ダイス
１２０                        ダイス穴
１２１ａ、１２１ｂ            テーパ穴部
１２２                        ストレート穴部
θ、θ１  、θ２                  テーパ角
【図１】
2004284855.tif 000003
【図２】
2004284855.tif 000004
【図３】
2004284855.tif 000005
【図４】
2004284855.tif 000006
【図５】
2004284855.tif 000007
【図６】
2004284855.tif 000008
【図７】
2004284855.tif 000009
【図８】
2004284855.tif 000010
【図９】
2004284855.tif 000011
【図１０】
2004284855.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月22日(2003.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのテーパ穴部とストレート穴部を有する光ファイバ用被覆ダイスのダイス穴を測定する方法において、当該ダイス穴のファイバ進入方向から測定光を照射し、前記ダイス穴の反対側で、前記測定光の直接透過像又は反射像を捉え、これらの画像データから、前記ダイス穴の形状を測定することを特徴とする光ファイバ用被覆ダイスの測定方法。
【請求項２】
前記測定光が、レーザ光であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用被覆ダイスの測定方法。
【請求項３】
前記請求項１又は２において、テーパ穴部のテーパ角θを、以下式で求めることを特徴とする光ファイバ用被覆ダイスの測定方法。
θ＝１／２ｔａｎ−１〔（Ｌ＋ｄ／２）／（ｌＳ  ＋ｌ）〕
ただし、Ｌは測定光の中心軸から反射像までの距離、ｄはダイス穴径、ｌＳ  はダイス穴のストレート穴部の長さ、ｌはダイス底面からスクリーンまでの距離である。
【請求項４】
前記請求項１又は２において得られるダイス穴の１次の反射像の誤差比ｒ１がｒ１≦１．７となるテーパ穴部を有することを特徴とする光ファイバ用被覆ダイス。
【請求項５】
前記請求項１又は２において得られるダイス穴の２次の反射像の誤差比ｒ２がｒ２≦１．５となるテーパ穴部を含むことを特徴とする光ファイバ用被覆ダイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
しかしながら、上記したように、ダイス穴は非常に微細で、しかも、かなり深い穴形状となっているため、従来工具顕微鏡などで、穴内の出来上がりを正確に検査するのは困難であった。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項５記載の本発明は、前記請求項１又は２において得られるダイス穴の２次の反射像の誤差比ｒ２がｒ２≦１．５となるテーパ穴部を含むことを特徴とする光ファイバ用被覆ダイスにある。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
これらの各画像データに対して、上記同様の処理を行えば、直接透過像ＩＴ  の中心から１次の反射像ＩＲ１のリング部、及び２次のリング状の反射像ＩＲ２までの距離Ｌ１  、Ｌ２  が求められる。そして、これらの各距離Ｌ１  、Ｌ２  から、上記図２の場合と同様にして、関係式（１）を適用すれば、各反射像ＩＲ１、ＩＲ２に対応したダイス穴１２０におけるテーパ穴部１２１ａ、１２１ｂのテーパ角θ１  、θ２  が求められる。したがって、これらのテーパ角θ１  、θ２  の測定値の状況から、周方向の均一性やダイス穴１２０の曲がりなどの評価が可能となる。また、反射像の散乱の評価によりダイス穴内部の表面粗さを評価することも可能となる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004284855.tif 000013