(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を軸として回転するターゲットロッドの外周にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子集合体を形成し、同時に前記ガラス微粒子集合体の両端に形成されるテーパ部をテーパ部加熱手段で加熱する光ファイバ母材の製造方法において、
前記ガラス微粒子集合体を形成する際の前記ターゲットロッドの振れ回りを、前記テーパ部の近傍の画像を用いて監視することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、おもに光通信用の光ファイバの製造に用いられる光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の製造方法として、長手方向を軸として回転するターゲットロッドの外周にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子集合体を形成し、その後脱水・焼結して光ファイバ母材とする方法が知られている。
【０００３】
ここで、ターゲットロッドの外周にガラス微粒子集合体を形成する技術に着目する。この技術において、ターゲットロッドを回転させたときに、ターゲットロッドの回転中心のずれ、ターゲットロッドの曲がりなどがあると、ターゲットロッドが光ファイバ化後にコアとなる部分を含む場合には、光ファイバ母材を線引きして光ファイバとした際にコア偏心が大きくなり、他の光ファイバと接続した際の接続損失が悪化する原因となる。
【０００４】
すなわち、光ファイバの接続損失を減少させるためには、光ファイバのコア偏心を抑制する必要があり、光ファイバのコア偏心を抑制するためには、ターゲットロッドの回転中心のずれ、ターゲットロッドの曲がりなどを少なくともガラス微粒子堆積前に把握して管理する必要がある。
【０００５】
ガラス微粒子堆積前のターゲットロッドの回転中心のずれや曲がりなどを測定する技術は、例えば特開平１１−１９９２６５号に開示されている。この技術は、鉛直方向に吊り下げて回転させられる光ファイバ母材の側方に光ファイバ母材に対向するように投光器と受光器とを配置し、回転中の光ファイバ母材の側方からレーザ光を平行光に変換して投射し、その投射光を受光器に入射させ、光ファイバ母材で遮られて影になった画像のエッジ部位置について、光ファイバ母材の回転に伴って変動するときの変動幅を求め、その変動幅によって光ファイバ母材の真直度を評価するものである。ここで、特開平１１−１９９２６５号に開示された技術における光ファイバ母材とは、２次クラッド付け工程前のものも含み、この２次クラッド付け工程前の光ファイバ母材がターゲットロッドに相当する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のとおり、ガラス微粒子堆積前にターゲットロッドの回転中心のずれや曲がりなどを測定し、規格外のターゲットロッドを除去することが可能である。しかし、ガラス微粒子堆積前に回転中心のずれや曲がりなどが規格外のターゲットロッドを除去しても、ガラス微粒子堆積中にターゲットロッドの周期的な振動（以下、振れ回りと表現する）が発生することがある。
【０００７】
例えば、従来の光ファイバ母材の製造方法の具体的一例として、ターゲットロッドの外周にガラス微粒子を堆積させる際に、ガラス微粒子集合体の両端に形成されるテーパ部におけるクラックの発生を防止することを目的として、テーパ部を焼き締め用バーナ等の加熱手段で加熱することが知られている。この場合、焼き締め用バーナの火力が強すぎると、加熱された箇所が軟化・変形してターゲットロッドに振れ回りを発生させる原因となる。
【０００８】
以下、ガラス微粒子堆積中のターゲットロッドの振れ回りの状態を説明する。
【０００９】
図７は、ターゲットロッドの外周にガラス微粒子を堆積させる従来の光ファイバ母材の製造方法に用いられる光ファイバ母材の製造装置の一例を示す説明図である。
【００１０】
図８は、ガラス微粒子堆積中のターゲットロッドが振れ回りを発生している様子を示す説明図であり、（ａ）はテーパ部近傍が両方とも変形している様子、（ｂ）はテーパ部近傍が片方のみ変形している様子をそれぞれ示している。
【００１１】
図７および図８において、１はターゲットロッド、２（２Ａ、２Ｂ）はターゲットロッド１を支持する支持部、３はターゲットロッド１の表面にガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子発生装置、４はガラス微粒子集合体、５はガラス微粒子集合体４の外径一定部、６（６Ａ、６Ｂ）はガラス微粒子集合体４の両端に形成されるテーパ部、７（７Ａ、７Ｂ）はテーパ部６を加熱する焼き締め用バーナ、８（８Ａ、８Ｂ）はターゲットロッド１の軟化変形部である。ここで、支持部２Ａ、２Ｂの少なくとも片方には回転動力が与えられる。
【００１２】
焼き締め用バーナ７Ａ、７Ｂの火力が適正であって、ガラス微粒子堆積前のターゲットロッド１に曲がりなどがなければ、ターゲットロッド１は振れ回りを発生しない。
【００１３】
しかし、焼き締め用バーナ７Ａ、７Ｂの火力がともに強すぎる場合には、ガラス微粒子堆積前のターゲットロッド１に曲がりなどがない場合でも、図８（ａ）に示されるように、ターゲットロッド１の両側のテーパ部６Ａ、６Ｂ付近に軟化変形部８Ａ、８Ｂが形成され、ターゲットロッド１に振れ回りが発生する。
【００１４】
また、焼き締め用バーナ７Ａの火力が強すぎ、焼き締め用バーナ７Ｂの火力が適正な場合には、ガラス微粒子堆積前のターゲットロッド１に曲がりなどがない場合でも、図８（ｂ）に示されるように、ターゲットロッド１の上側のテーパ部６Ａ付近に軟化変形部８Ａが形成され、ターゲットロッド１に振れ回りが発生する。なお、焼き締め用バーナ７Ａの火力が適正で、焼き締め用バーナ７Ｂの火力が強すぎる場合には、ターゲットロッド１の下端のテーパ部６Ｂ付近に軟化変形部が形成され、ターゲットロッド１に振れ回りが発生する。
【００１５】
そこで、光ファイバのコア偏心を抑制するためには、ガラス微粒子堆積中のターゲットロッドの振れ回りについても監視する必要がある。ターゲットロッドの長さが１〜２ｍ程度、直径が３０〜１００ｍｍ程度の場合、ターゲットロッドの振れ回りが０．１ｍｍのオーダーでも光ファイバのコア偏心に影響を及ぼすので、極力正確に測定し、監視する必要がある。
【００１６】
この問題点を解決する可能性のある技術は、米国特許公報第５５５８６９２号に開示されている。この技術は、コアロッドに相当する出発材をほぼ鉛直に支持して回転させながらその外周にガラス微粒子を堆積させる際に、レーザ変位計を用いてレーザ変位計とガラス微粒子堆積面との距離を測定するものである。
【００１７】
しかし、レーザ変位計による測定は、一般に単一波長のレーザ光源を用いて測定を行うもので、ガラス微粒子発生装置や焼き締め用バーナが発生する火炎による発光などが外乱として悪影響を及ぼしやすく、測定精度が悪化しやすいという問題点がある。
【００１８】
一方、ターゲットロッドの外周に堆積されるガラス微粒子の堆積量をＣＣＤカメラなどで測定することが、特開平１０−１５８０２５公報に開示されている。
【００１９】
しかし、特開平１０−１５８０２５公報に開示された技術は、あくまでもターゲットロッドの外周に堆積されるガラス微粒子の堆積量を測定することが目的であって、ターゲットロッドの振れ回りの測定については一切開示されていない。
【００２０】
また、特開平１０−１５８０２５公報に開示された技術において、ガラス微粒子の堆積量の誤差は±１ｍｍ程度まで許容可能であるとされているが、ターゲットロッドの振れ回りが問題となるのは、前述のとおり０．１ｍｍのオーダーであって、移動中のＣＣＤカメラの振動も振れ回り測定の外乱要因となるため、ＣＣＤカメラを移動させながらターゲットロッドの振れ回りを測定することは実際には困難である。
【００２１】
そこで、本発明では、ガラス微粒子集合体形成中のターゲットロッドの振れ回りの測定を精度良く行う方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明における請求項１の発明は、長手方向を軸として回転するターゲットロッドの外周にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子集合体を形成し、同時に前記ガラス微粒子集合体の両端に形成されるテーパ部をテーパ部加熱手段で加熱する光ファイバ母材の製造方法において、前記ガラス微粒子集合体を形成する際の前記ターゲットロッドの振れ回りを、前記テーパ部の近傍の画像を用いて監視することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態の光ファイバ母材の製造方法に用いられる光ファイバ母材の製造装置の一例を示す説明図である。
【００２５】
図１において、１１（１１Ａ、１１Ｂ）はＣＣＤカメラ、１２（１２Ａ、１２Ｂ）は画像処理装置、１３（１３Ａ、１３Ｂ）はモニタである。なお、その他の記号については、図７と同様であるため、説明を省略する。
【００２６】
ＣＣＤカメラ１１は、ターゲットロッド１の振れ回りの測定結果が設備振動などの外乱の影響を受けないような状態で固定されている。
【００２７】
画像処理装置１２は、ＣＣＤカメラ１１により撮像されたターゲットロッド１の画像情報を処理し、モニタ１３に出力する。また、画像処理装置１２には、ＣＣＤカメラ１１のズームを調整する機能、ＣＣＤカメラ１１により撮像されたターゲットロッド１の画像情報を記憶する機能、モニタ１３に出力される画像の範囲等を設定する機能などが備えられている。
【００２８】
図２は、図１のモニタ１３に表示されるターゲットロッド１の画像の一例を示す説明図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）はガラス微粒子を堆積しているときの状態をそれぞれ示すものである。
【００２９】
図２（ｂ）において、破線は図２（ａ）に示される初期状態であり、実線および一点鎖線は振れ回りの最大値を示す。この振れ回りの最大値は画像処理装置１２中の図示しない記憶装置に記憶され、必要に応じて呼び出し可能とされる。すなわち、図２（ｂ）の実線および一点鎖線は、記憶された振れ回りの最大値を示すものである。
【００３０】
第１の実施形態は、ＣＣＤカメラ１１、画像処理装置１２、モニタ１３を用いて、ガラス微粒子集合体形成中のターゲットロッド１の振れ回りをテーパ部６の近傍の画像を用いて監視しているため、レーザ変位計による測定などと比較してガラス微粒子発生装置や焼き締め用バーナが発生する火炎による発光が外乱として影響しにくいため、振れ回りの測定を精度良く行うことが可能となる。
【００３１】
ここで、具体的な振れ回りの測定方法を図面を用いて説明する。
【００３２】
図３は、ターゲットロッド１の画像に対して画像処理装置１２により目視に適した処理を施してモニタ１３に表示させた一例を示す説明図である。
【００３３】
図３において、１４は目盛りであって、その初期値を画像処理装置１２により設定することにより、ターゲットロッド１の振れ回りを目盛り１４により目視で測定することが可能となる。
【００３４】
また、目盛り１４を用いた目視測定の結果、ターゲットロッド１の振れ回りが特定の目盛り数を越えた場合に、焼き締め用バーナ７の火力を弱めてガラス微粒子の堆積を継続する、またはガラス微粒子の堆積を中止するなどの対策を施すことにより、コア偏心の小さい光ファイバ母材を形成することが可能となる。
【００３５】
図４は、ターゲットロッド１の画像に対して画像処理装置１２により自動測定に適した処理を施してモニタ１３に表示させた一例を示す説明図である。
【００３６】
図４において、１５は測定ウィンドウ、１６はエッジ部であって、画像処理装置１２により測定ウィンドウ１５内でターゲットロッド１が映し出されている部分とそれ以外の部分とを２値化処理し、その境界であるエッジ部１６の位置を測定することにより、ターゲットロッド１の振れ回りを自動測定することが可能となる。
【００３７】
この自動測定の結果に基づいて、焼き締め用バーナ７の火力を自動的に弱めてガラス微粒子の堆積を継続する、またはガラス微粒子の堆積を中止するなどの対策を施すことにより、コア偏心の小さい光ファイバ母材を形成することが可能となる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態より外乱の影響を受けにくい点で優れている。
【００３９】
図５は、本発明の第２の実施形態の光ファイバ母材の製造方法に用いられる光ファイバ母材の製造装置の一例を示す説明図である。
【００４０】
図５において、１７はランプ、１８はランプ１７の発光波長帯の光のみを通過させるフィルタ、１９Ａは焼き締め用バーナ７Ａの火炎である。
【００４１】
ここで、ランプ１７の発光波長帯およびフィルタ１８の通過波長帯を、焼き締め用バーナ７Ａの火炎による発光波長帯と重ならないようにすることで、焼き締め用バーナ７Ａの火炎による外乱をほぼ完全に除去することが可能となる。
【００４２】
図６は、モニタ１３に表示されるターゲットロッド１の画像の一例を示す説明図であり、（ａ）は第１の実施形態の光ファイバ母材の製造方法による画像、（ｂ）は第２の実施形態の光ファイバ母材の製造方法による画像をそれぞれ示すものである。
【００４３】
第２の実施形態による図６の画像と、第１の実施形態による図２ないし図４の画像との違いは、画像処理装置１２による処理が異なることによるものであって、それ以外の相違点は実質的に存在しない。
【００４４】
図６（ｂ）では、焼き締め用バーナ７Ａが発生する火炎１９ＡがほとんどＣＣＤカメラ１１で検知されないため、モニタ１３の画像にも火炎１９Ａが表示されていない。このことにより、火炎１９Ａによる外乱がほぼ完全に除去されていることがわかる。図６（ａ）の状態でもターゲットロッド１の振れ回りの測定には影響がないことが多いが、より正確な測定をしたい場合には図６（ｂ）の状態とすることが望ましい。
【００４５】
なお、第２の実施形態は、焼き締め用バーナ７Ｂが発生する火炎による外乱を除去するために用いてもよいことはいうまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、ターゲットロッドの外周にガラス微粒子集合体を形成する際の前記ターゲットロッドの振れ回りを、テーパ部の近傍の画像を用いて監視するため、ガラス微粒子集合体形成中、特に焼き締め用バーナの火力が強すぎることなどに起因するターゲットロッドの振れ回りの測定を精度良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態の光ファイバ母材の製造方法に用いられる光ファイバ母材の製造装置の一例を示す説明図である。
【図２】  図１のモニタ１３に表示されるターゲットロッド１の画像の一例を示す説明図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）はガラス微粒子を堆積しているときの状態をそれぞれ示すものである。
【図３】  ターゲットロッド１の画像に対して画像処理装置１２により目視に適した処理を施してモニタ１３に表示させた一例を示す説明図である。
【図４】  ターゲットロッド１の画像に対して画像処理装置１２により自動測定に適した処理を施してモニタ１３に表示させた一例を示す説明図である。
【図５】  本発明の第２の実施形態の光ファイバ母材の製造方法に用いられる光ファイバ母材の製造装置の一例を示す説明図である。
【図６】  モニタ１３に表示されるターゲットロッド１の画像の一例を示す説明図であり、（ａ）は第１の実施形態の光ファイバ母材の製造方法による画像、（ｂ）は第２の実施形態の光ファイバ母材の製造方法による画像をそれぞれ示すものである。
【図７】  ターゲットロッドの外周にガラス微粒子を堆積させる従来の光ファイバ母材の製造方法に用いられる光ファイバ母材の製造装置の一例を示す説明図である。
【図８】  ガラス微粒子堆積中のターゲットロッドが振れ回りを発生している様子を示す説明図であり、（ａ）はテーパ部近傍が両方とも変形している様子、（ｂ）はテーパ部近傍が片方のみ変形している様子をそれぞれ示している。
【符号の説明】
１  ターゲットロッド
２（２Ａ、２Ｂ）  支持部
３  ガラス微粒子発生装置
４  ガラス微粒子集合体
５  外径一定部
６（６Ａ、６Ｂ）  テーパ部
７（７Ａ、７Ｂ）  焼き締め用バーナ
８（８Ａ、８Ｂ）  軟化変形部
１１（１１Ａ、１１Ｂ）  ＣＣＤカメラ
１２（１２Ａ、１２Ｂ）  画像処理装置
１３（１３Ａ、１３Ｂ）  モニタ
１４  目盛り
１５  測定ウィンドウ
１６  エッジ部
１７  ランプ
１８  フィルタ
１９Ａ  火炎
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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