JPH08247711A - フィラメントの場所をモニタおよび制御する方法および１つの表面までの距離を測定する装置 - Google Patents
フィラメントの場所をモニタおよび制御する方法および１つの表面までの距離を測定する装置Info
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- JPH08247711A JPH08247711A JP7350018A JP35001895A JPH08247711A JP H08247711 A JPH08247711 A JP H08247711A JP 7350018 A JP7350018 A JP 7350018A JP 35001895 A JP35001895 A JP 35001895A JP H08247711 A JPH08247711 A JP H08247711A
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 線引き時にファイバ（１３）の位置をモニタ
するシステムを提供すること。 【解決手段】 このシステムは、ファイバ（１３）に照
射される放射線のビ−ム（２５）と、ファイバ（１３）
から散乱された光を変調する空間的周波数ωMを有する
ロンキ・ル−リング（５０）と、正の焦点距離を有する
レンズ系（２７）と、そのレンズ系の後部焦点面内に配
置された検知器（３１）を具備している。このしすてむ
の構成要素をこのように配列することによって、ファイ
バ（１３）とロンキ・ル−リング（５０）の間の距離は
検知器における変調された光の空間的周波数ωDの線形
関数である。ωDを決定するためには、種々の手法を使
用することができるが、好ましい手法が図９に示されて
いる。
するシステムを提供すること。 【解決手段】 このシステムは、ファイバ（１３）に照
射される放射線のビ−ム（２５）と、ファイバ（１３）
から散乱された光を変調する空間的周波数ωMを有する
ロンキ・ル−リング（５０）と、正の焦点距離を有する
レンズ系（２７）と、そのレンズ系の後部焦点面内に配
置された検知器（３１）を具備している。このしすてむ
の構成要素をこのように配列することによって、ファイ
バ（１３）とロンキ・ル−リング（５０）の間の距離は
検知器における変調された光の空間的周波数ωDの線形
関数である。ωDを決定するためには、種々の手法を使
用することができるが、好ましい手法が図９に示されて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光導波路ファイバまたは
他の透明なフィラメントの位置をモニタする方法および
装置に関する。より一般的には、本発明は物体までのま
たは物体の表面の一部分までの距離を測定する方法およ
び装置に関する。
他の透明なフィラメントの位置をモニタする方法および
装置に関する。より一般的には、本発明は物体までのま
たは物体の表面の一部分までの距離を測定する方法およ
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第５１８５６３６号、第５２８
３６２８号、第５３０９２２１号、第３９８２８１６
号、第４０６７６５１号、第４２８０８２７号、Applie
d Optics., Vo. 19, p.2031-2033 (1980)、およびヨ−
ロパ特許公報第６０８５２８号は、プリフォ−ムからフ
ァイバを線引きしていいるときに、光導波路ファイバ、
および非円形ファイバの欠陥モニタを含めて、種々の特
性をモニタするための技術について記述している。
３６２８号、第５３０９２２１号、第３９８２８１６
号、第４０６７６５１号、第４２８０８２７号、Applie
d Optics., Vo. 19, p.2031-2033 (1980)、およびヨ−
ロパ特許公報第６０８５２８号は、プリフォ−ムからフ
ァイバを線引きしていいるときに、光導波路ファイバ、
および非円形ファイバの欠陥モニタを含めて、種々の特
性をモニタするための技術について記述している。
【０００３】この公知技術の幾つかが図１〜３に概略的
に示されている。
に示されている。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は上述したタ
イプのファイバ・モニタ・システムに他の機能、すなわ
ちファイバが線引きされている時にそのファイバの位置
をモニタしかつコントロ−ルする能力を与える。このよ
うな位置情報は、ファイバを中心位置決めした状態に保
持するためにおよびファイバの長さに沿った定在波の時
間的周波数の測定によってファイバ中のテンションを測
定するために必要とされる。
イプのファイバ・モニタ・システムに他の機能、すなわ
ちファイバが線引きされている時にそのファイバの位置
をモニタしかつコントロ−ルする能力を与える。このよ
うな位置情報は、ファイバを中心位置決めした状態に保
持するためにおよびファイバの長さに沿った定在波の時
間的周波数の測定によってファイバ中のテンションを測
定するために必要とされる。
【０００５】現在のファイバ位置モニタはファイバを検
知器に結像させることおよび／またはファイバのエッジ
を検知することを含む。線引き牽引装置ではファイバ・
モニタリングに利用できるスペ−スが限られているか
ら、公知のタイプの直径・欠陥・被覆モニタに加えて別
個の位置モニタを用いることは望ましくない。
知器に結像させることおよび／またはファイバのエッジ
を検知することを含む。線引き牽引装置ではファイバ・
モニタリングに利用できるスペ−スが限られているか
ら、公知のタイプの直径・欠陥・被覆モニタに加えて別
個の位置モニタを用いることは望ましくない。
【０００６】また、既存の位置モニタは非常に小さい振
動を検知することができず、したがってファイバ上の定
在波が非常に小さくなるとファイバのテンション情報が
失われてしまうおそれがある。さらに、ファイバを検知
器上に結像させる現在のモニタは、ファイバが検知器で
焦点がずれた状態となるファイバの前後移動に感応す
る。すなわち、ファイバがそれの焦点が合った位置から
前方または後方に移動すると、検知器における側方向の
移動をモニタする能力が低下する。この焦点の喪失によ
って精度が失われることが、ファイバ・テンションを決
定する場合の現在のモニタの有用性を制限している。
動を検知することができず、したがってファイバ上の定
在波が非常に小さくなるとファイバのテンション情報が
失われてしまうおそれがある。さらに、ファイバを検知
器上に結像させる現在のモニタは、ファイバが検知器で
焦点がずれた状態となるファイバの前後移動に感応す
る。すなわち、ファイバがそれの焦点が合った位置から
前方または後方に移動すると、検知器における側方向の
移動をモニタする能力が低下する。この焦点の喪失によ
って精度が失われることが、ファイバ・テンションを決
定する場合の現在のモニタの有用性を制限している。
【０００７】上述したことに鑑みて、本発明の１つの目
的は、光導波路ファイバのような物体までの距離をモニ
タ（測定）するための改良された方法および装置を提供
することである。さらに、本発明の特定の目的は、ハ−
ドウエアの付加を最少限に抑えて、上述したタイプの直
径・欠陥・被覆モニタと組合せることができる位置モニ
タを提供することである。
的は、光導波路ファイバのような物体までの距離をモニ
タ（測定）するための改良された方法および装置を提供
することである。さらに、本発明の特定の目的は、ハ−
ドウエアの付加を最少限に抑えて、上述したタイプの直
径・欠陥・被覆モニタと組合せることができる位置モニ
タを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これらの目的および他の
目的を実現するために、本発明は、それの態様のあるも
のによれば、表面までの距離を決定する装置であって、
複数の空間的に分布された場所（L1、L2）において光
（６８、６９）を検知するための手段（２９、３１、１
３１）と、表面（１７、１１３）に光のビ−ム（２５、
１２５）を送って、そのビ−ムの少なくとも一部分が表
面（１７、１１３）から検知手段に散乱される、例えば
拡散状態で反射されるようにする照明手段（２３、１２
３）（散乱光）と、表面（１７、１１３）と検知手段
（２９、３１、１３１）の間にあって散乱光を空間的に
変調し、その散乱光の空間的変調が空間周波数ωMを有
するようにする空間的変調手段（５０、１５０）と、検
知手段（２９、３１、１３１）において空間的に変調さ
れた散乱光の空間的周波数ωDを決定する手段（２０
１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６）を具備
しており、空間的変調手段（５０、１５０）と表面（１
７、１１３）の間の距離がωDの関数であるようになさ
れた、表面までの距離を決定する装置を提供する。
目的を実現するために、本発明は、それの態様のあるも
のによれば、表面までの距離を決定する装置であって、
複数の空間的に分布された場所（L1、L2）において光
（６８、６９）を検知するための手段（２９、３１、１
３１）と、表面（１７、１１３）に光のビ−ム（２５、
１２５）を送って、そのビ−ムの少なくとも一部分が表
面（１７、１１３）から検知手段に散乱される、例えば
拡散状態で反射されるようにする照明手段（２３、１２
３）（散乱光）と、表面（１７、１１３）と検知手段
（２９、３１、１３１）の間にあって散乱光を空間的に
変調し、その散乱光の空間的変調が空間周波数ωMを有
するようにする空間的変調手段（５０、１５０）と、検
知手段（２９、３１、１３１）において空間的に変調さ
れた散乱光の空間的周波数ωDを決定する手段（２０
１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６）を具備
しており、空間的変調手段（５０、１５０）と表面（１
７、１１３）の間の距離がωDの関数であるようになさ
れた、表面までの距離を決定する装置を提供する。
【０００９】検知手段において空間的に変調された散乱
光の空間的周波数ωDを決定する手段は種々の形態を採
ることができる。例えば、この手段はピ−ク（peak
s）、バレ−（valleys）、および／またはゼロ交差（ze
ro crossings）に基づいて縞計数（fringe counting）
を行うことができるものであり、その縞計数は検知手段
によって発生された空間的デ−タに対してあるいは数値
的に平滑化または濾波された空間的デ−タに対して直接
行なわれる。縞計測のためには、空間的周波数ω Dは係
数された縞の数を検知手段の特性寸法、例えば検知手段
の長さで割ったものである。本発明の好ましい実施例で
は、空間的周波数ωDは、検知手段によって発生された
空間的デ−タの変換、好ましくはフ−リエ変換を行うこ
とによって空間的周波数領域で決定される。もし所望さ
れれば、さざ波手法（wavelet approach）のような他の
空間的周波数領域手法を用いることもできる。
光の空間的周波数ωDを決定する手段は種々の形態を採
ることができる。例えば、この手段はピ−ク（peak
s）、バレ−（valleys）、および／またはゼロ交差（ze
ro crossings）に基づいて縞計数（fringe counting）
を行うことができるものであり、その縞計数は検知手段
によって発生された空間的デ−タに対してあるいは数値
的に平滑化または濾波された空間的デ−タに対して直接
行なわれる。縞計測のためには、空間的周波数ω Dは係
数された縞の数を検知手段の特性寸法、例えば検知手段
の長さで割ったものである。本発明の好ましい実施例で
は、空間的周波数ωDは、検知手段によって発生された
空間的デ−タの変換、好ましくはフ−リエ変換を行うこ
とによって空間的周波数領域で決定される。もし所望さ
れれば、さざ波手法（wavelet approach）のような他の
空間的周波数領域手法を用いることもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のある好ましい実施例で
は、この装置は、表面（１７、１１３）と空間的変調手
段（５０、１５０）との間にあり、正の光パワ−を有す
るレンズ系（２６、２７、１２７）を具備している。こ
のレンズ系の後部焦点面内に検知手段（２９、３１、１
３１）を配置することによって、空間的変調手段（５
０、１５０）と表面（１７、１１３）の間の距離がωD
の線形関数となる。
は、この装置は、表面（１７、１１３）と空間的変調手
段（５０、１５０）との間にあり、正の光パワ−を有す
るレンズ系（２６、２７、１２７）を具備している。こ
のレンズ系の後部焦点面内に検知手段（２９、３１、１
３１）を配置することによって、空間的変調手段（５
０、１５０）と表面（１７、１１３）の間の距離がωD
の線形関数となる。
【００１１】本発明の他の好ましい実施例では、測定さ
れる距離が光導波路ファイバまでの距離であり、そして
その測定がプリフォ−ムからのファイバの線引きを制御
するための制御系統の一部分として用いられる。その制
御系統はまた、ファイバの直径および気密被覆の厚さを
コントロ−ルし、かつファイバの欠陥をモニタすること
が好ましい。
れる距離が光導波路ファイバまでの距離であり、そして
その測定がプリフォ−ムからのファイバの線引きを制御
するための制御系統の一部分として用いられる。その制
御系統はまた、ファイバの直径および気密被覆の厚さを
コントロ−ルし、かつファイバの欠陥をモニタすること
が好ましい。
【００１２】
【実施例】図４は本発明に従って構成されたファイバ位
置モニタ装置の構成要素を示している。ファイバ１３は
図４においてＡおよびＢで示された２つの位置で示され
ている。ファイバからの光は空間的変調手段５０と、レ
ンズ系２７を通り、検知器３１によって検知される。検
知器３１は前述の米国特許第５３０９２２１号に記載さ
れているタイプのものでありうる。
置モニタ装置の構成要素を示している。ファイバ１３は
図４においてＡおよびＢで示された２つの位置で示され
ている。ファイバからの光は空間的変調手段５０と、レ
ンズ系２７を通り、検知器３１によって検知される。検
知器３１は前述の米国特許第５３０９２２１号に記載さ
れているタイプのものでありうる。
【００１３】空間的変調手段５０は空間的周波数ωMを
有しており、それを通る光をその空間的周波数で空間的
に変調する。この空間的変調手段は、伝送、位相、ある
いは他の光学的特性が周期的に変化するマスクまたは同
様の装置であるうる。
有しており、それを通る光をその空間的周波数で空間的
に変調する。この空間的変調手段は、伝送、位相、ある
いは他の光学的特性が周期的に変化するマスクまたは同
様の装置であるうる。
【００１４】空間的変調手段５０の好ましい形式はロン
キ・ル−リング（Ronchi ruling）である。したがっ
て、下記の説明はそのようなル−リングについてなされ
るが、もし所望されれば、他の空間的変調手段を用いて
もよいことが理解されるであろう。
キ・ル−リング（Ronchi ruling）である。したがっ
て、下記の説明はそのようなル−リングについてなされ
るが、もし所望されれば、他の空間的変調手段を用いて
もよいことが理解されるであろう。
【００１５】技術的に公知なように、ロンキ・ル−リン
グは不透明なスリットと透明なスリットの交互の配列よ
りなり、それは例えばクロム・ストリップをガラス板上
に配置することによって形成され得る。その不透明なス
リットはすべて同一の幅を有し、かつ透明なスリットも
すべて同一の幅を有しているが、不透明なスリットと透
明なスリットの幅は同一である必要はない。したがっ
て、リンキ・ル−リングは、それの空間的周波数ω
M（例えば透明なスリット間の間隔上の空間的周波数で
与えられる）のほかに、それのデュ−ティサイクル、す
なわち不透明なスリットの幅と、不透明なスリットの幅
および透明なスリットの幅の和との比によって特徴づけ
られる。
グは不透明なスリットと透明なスリットの交互の配列よ
りなり、それは例えばクロム・ストリップをガラス板上
に配置することによって形成され得る。その不透明なス
リットはすべて同一の幅を有し、かつ透明なスリットも
すべて同一の幅を有しているが、不透明なスリットと透
明なスリットの幅は同一である必要はない。したがっ
て、リンキ・ル−リングは、それの空間的周波数ω
M（例えば透明なスリット間の間隔上の空間的周波数で
与えられる）のほかに、それのデュ−ティサイクル、す
なわち不透明なスリットの幅と、不透明なスリットの幅
および透明なスリットの幅の和との比によって特徴づけ
られる。
【００１６】本発明の実施に使用するためのロンキ・ル
−リングに対する好ましいデュ−ティサイクルは約0.15
である。すなわち、ロンキ・ル−リングの面積の約15％
が不透明である。このデュ−ティサイクルは、検知器３
１において比較的高いレベルの照明を与えるので、すな
わち検知器における光欠乏の問題を回避するので、好ま
しい。もちろん、もし所望されれば、本発明の実施には
他のデュ−ティサイクルを用いてもよい。
−リングに対する好ましいデュ−ティサイクルは約0.15
である。すなわち、ロンキ・ル−リングの面積の約15％
が不透明である。このデュ−ティサイクルは、検知器３
１において比較的高いレベルの照明を与えるので、すな
わち検知器における光欠乏の問題を回避するので、好ま
しい。もちろん、もし所望されれば、本発明の実施には
他のデュ−ティサイクルを用いてもよい。
【００１７】ロンキ・ル−リングは、各レンズ系２６お
よび２７のファイバ側にル−リングを取り付けるだけ
で、図２に示されたタイプの直径・欠陥・被覆モニタに
容易に付加され得る。ロンキ・ル−リングは手頃な値段
で市販されている。
よび２７のファイバ側にル−リングを取り付けるだけ
で、図２に示されたタイプの直径・欠陥・被覆モニタに
容易に付加され得る。ロンキ・ル−リングは手頃な値段
で市販されている。
【００１８】レンズ系２７は、下記のように距離モニタ
装置の出力を直線化する装置の任意の構成要素である。
前述の米国特許第５３０９２２１号に記載されているタ
イプのレンズ系が本発明の実施に使用され得る。
装置の出力を直線化する装置の任意の構成要素である。
前述の米国特許第５３０９２２１号に記載されているタ
イプのレンズ系が本発明の実施に使用され得る。
【００１９】レンズ系２７は正の光パワ−を有し、ロン
キ・ル−リングと検知器の間に配置されることが好まし
く、かつレンズ系の焦点距離ｆだけ検知器から離間され
ている。すなわち、検知器はレンズ系の焦点面内、特に
それの後部焦点面内にある。レンズ系の焦点面は対象空
間内の平行光線がその系の光軸から共通の半径距離にお
ける焦点面と交差するという重要な特性を有する。
キ・ル−リングと検知器の間に配置されることが好まし
く、かつレンズ系の焦点距離ｆだけ検知器から離間され
ている。すなわち、検知器はレンズ系の焦点面内、特に
それの後部焦点面内にある。レンズ系の焦点面は対象空
間内の平行光線がその系の光軸から共通の半径距離にお
ける焦点面と交差するという重要な特性を有する。
【００２０】この特性が図５に概略的に示されており、
５１は系の光軸であり、そしてＬはその光軸からの半径
方向の距離である。直線検知器３１では、その検知器が
光学軸上に中心位置決めされているとすると、Ｌはその
検知器の中心からの距離にすぎない。この図に示されて
いるように、平行光線６１および６２はすべて、距離Ｌ
で検知器３１に当るようにレンズ系２７によって屈折さ
れる。
５１は系の光軸であり、そしてＬはその光軸からの半径
方向の距離である。直線検知器３１では、その検知器が
光学軸上に中心位置決めされているとすると、Ｌはその
検知器の中心からの距離にすぎない。この図に示されて
いるように、平行光線６１および６２はすべて、距離Ｌ
で検知器３１に当るようにレンズ系２７によって屈折さ
れる。
【００２１】光線６１ははレンズ系の前方焦点６３から
出る。したがって、この光線は、レンズ系によって屈折
された後で、図５において６４で示されているように光
軸と平行に進行する。この光線を使って、光軸と角度Θ
で交差するすべての光線に対応した検知器における距離
Ｌが容易に決定され得る。具体的には、図５に示されて
いるように、Ｌは L = f ・ tan Θ (1) で与えられる。ただし、上述のように、fはレンズ系の
焦点距離である。
出る。したがって、この光線は、レンズ系によって屈折
された後で、図５において６４で示されているように光
軸と平行に進行する。この光線を使って、光軸と角度Θ
で交差するすべての光線に対応した検知器における距離
Ｌが容易に決定され得る。具体的には、図５に示されて
いるように、Ｌは L = f ・ tan Θ (1) で与えられる。ただし、上述のように、fはレンズ系の
焦点距離である。
【００２２】式１および図５は、正のレンズ系の後方焦
点面内の所定の長さの検知器が、その検知器からのファ
イバの距離に関係なく、ファイバから来た光の同じ角度
的広がりを見ることを示すものと解釈され得る。この効
果は、長さがレンズ系の光軸のまわりにおける16oの角
度的広がりに相当する検知器について概略的に示されて
いる。この図に示されているように、検知器３１は、フ
ァイバ１３が位置Ａにあるか位置Ｂにあるかに関係な
く、±8oの範囲内の光を見る。
点面内の所定の長さの検知器が、その検知器からのファ
イバの距離に関係なく、ファイバから来た光の同じ角度
的広がりを見ることを示すものと解釈され得る。この効
果は、長さがレンズ系の光軸のまわりにおける16oの角
度的広がりに相当する検知器について概略的に示されて
いる。この図に示されているように、検知器３１は、フ
ァイバ１３が位置Ａにあるか位置Ｂにあるかに関係な
く、±8oの範囲内の光を見る。
【００２３】本発明の距離測定装置の動作が図６に概略
的に示されており、５０はこの図の紙面に直交関係に配
向された不透明スリット５５および透明スリット５６を
有するロンキ・ル−リングである。透明スリット５６
は、1/ωMに等しい距離dだけ互いに離間されている。ロ
ンキ・ル−リングは検知器３１から距離Sだけ離間され
ている。
的に示されており、５０はこの図の紙面に直交関係に配
向された不透明スリット５５および透明スリット５６を
有するロンキ・ル−リングである。透明スリット５６
は、1/ωMに等しい距離dだけ互いに離間されている。ロ
ンキ・ル−リングは検知器３１から距離Sだけ離間され
ている。
【００２４】ロンキ・ル−リングから距離Dに配置され
たファイバを考えよう。このファイバからの光線６８お
よび６９はそれぞれ tan θ1 = L1/(D + S) tan θ2 = L2/(D + S) によって定義される高さL1およびL2において検知器３１
に当る。
たファイバを考えよう。このファイバからの光線６８お
よび６９はそれぞれ tan θ1 = L1/(D + S) tan θ2 = L2/(D + S) によって定義される高さL1およびL2において検知器３１
に当る。
【００２５】θ1およびθ2の正接は下記の関係式をも満
足しなければならない。 tan θ1 = d/D tan θ2 = 2d/D (2)
足しなければならない。 tan θ1 = d/D tan θ2 = 2d/D (2)
【００２６】ここで下記の関係式が成立する。 L1/(D + S) = d/D L2/(D + S) = 2d/D
【００２７】これら関係式から、第n番目の透明スリッ
トを通る光線に対して下記の式が得られる。 Ln/(D + S) = nd/D
トを通る光線に対して下記の式が得られる。 Ln/(D + S) = nd/D
【００２８】検知器３１における第(n + 1)番目と第n番
目の被照明領域間の距離は Ln+1 - Ln = d(D + S)/D であり、これは、ωDおよびωMについて、 1/ωD = (D + S)/(ωM・D) となる。
目の被照明領域間の距離は Ln+1 - Ln = d(D + S)/D であり、これは、ωDおよびωMについて、 1/ωD = (D + S)/(ωM・D) となる。
【００２９】Dについて解くと、 D = S・ωD/(ωM - ωD) (3) が得られる。これは、DがωDの関数であり、したがって
ロンキ・ル−リング５０によって空間的に変調された後
で検知器３１に到達するファイバからの光についてωD
を決定することによって、モニタ（測定）され得ること
を示している。
ロンキ・ル−リング５０によって空間的に変調された後
で検知器３１に到達するファイバからの光についてωD
を決定することによって、モニタ（測定）され得ること
を示している。
【００３０】重要なことには、Dのこの測定値は、少な
くとも一次までは、ファイバの横方向位置には依存しな
い。他の方法と同様に、これは、ル−リング５０が図６
において距離dだけ上方に移動されるように結像するこ
とによって見ることができる。平たく言えば、光線６８
および６９はそれぞれL1およびL2で依然として検知器３
１に当るので、上記の分析は変らない。もちろん、ファ
イバが軸から十分離れるように移動されれば、検知器３
１における被照明領域の数が減少するにつれて、装置の
性能が低下しはじめるであろう。事実、この装置は、フ
ァイバが装置の視界から完全に外にでると、機能を停止
することになる。
くとも一次までは、ファイバの横方向位置には依存しな
い。他の方法と同様に、これは、ル−リング５０が図６
において距離dだけ上方に移動されるように結像するこ
とによって見ることができる。平たく言えば、光線６８
および６９はそれぞれL1およびL2で依然として検知器３
１に当るので、上記の分析は変らない。もちろん、ファ
イバが軸から十分離れるように移動されれば、検知器３
１における被照明領域の数が減少するにつれて、装置の
性能が低下しはじめるであろう。事実、この装置は、フ
ァイバが装置の視界から完全に外にでると、機能を停止
することになる。
【００３１】式（３）では、ωDに対するDの従属性は直
線的ではない。ロンキ・ル−リングと検知器との間にレ
ンズ系を設け、検知器をレンズ系の後部焦点面内に配置
することによって、下記のようにして直線性が与えられ
る。
線的ではない。ロンキ・ル−リングと検知器との間にレ
ンズ系を設け、検知器をレンズ系の後部焦点面内に配置
することによって、下記のようにして直線性が与えられ
る。
【００３２】前記関係式（２）から、第n番目の透明ス
リットに対するθnは tan θn = nd/D によって与えられる。
リットに対するθnは tan θn = nd/D によって与えられる。
【００３３】前記関係式（１）から、θnは下記の関係
式をも満足する。 tan θn = Ln/f
式をも満足する。 tan θn = Ln/f
【００３４】したがって、Lnは Ln = nfd/D と表わすことができ、Ln+1 - Lnは Ln+1 - Ln = fd/D で与えられ、そしてこれはωDおよびωMで、Dに対して
下記の関係式をあたえる。 D = f・ωD/ωM
(4)
下記の関係式をあたえる。 D = f・ωD/ωM
(4)
【００３５】すなわち、レンズ系が検知器の前方の距離
fに配置され、かつロンキ・ル−リングがレンズ系の正
面に配置された場合には、ファイバのロンキ・ル−リン
グからの距離はωDの直線関数となる。ロンキ・ル−リ
ングはレンズ系の背後に配置されてもよく、それでもそ
の系は働くが、DとωDの関係はもはや一般的に直線性で
はないことに注目されたい。したがって、ロンキ・ル−
リングをレンズ系の前に配置することが好ましい。式
（１）は平行光線に対してのみ精密に該当し、また式
（４）もそのような光線に対してのみ精密に該当するも
のであることにも注目すべきである。
fに配置され、かつロンキ・ル−リングがレンズ系の正
面に配置された場合には、ファイバのロンキ・ル−リン
グからの距離はωDの直線関数となる。ロンキ・ル−リ
ングはレンズ系の背後に配置されてもよく、それでもそ
の系は働くが、DとωDの関係はもはや一般的に直線性で
はないことに注目されたい。したがって、ロンキ・ル−
リングをレンズ系の前に配置することが好ましい。式
（１）は平行光線に対してのみ精密に該当し、また式
（４）もそのような光線に対してのみ精密に該当するも
のであることにも注目すべきである。
【００３６】図７は、約125ミクロンの直径を有するフ
ァイバ、約4.0サイクル/mmのωM値を有するロンキ・ル
−リング、およびレンズ系２７の焦点距離fにほぼ等し
いロンキ・ル−リングとファイバとの距離Dについて図
４に示されたタイプの装置の空間的スペクトルを示して
いる。この図に示されているように、このスペクトル
は、空間的周波数ωODが約3.1サイクル／度であるＯ.
Ｄ.成分および空間的周波数ωDが約4.3サイクル／度で
ある位置成分を含んでいる。
ァイバ、約4.0サイクル/mmのωM値を有するロンキ・ル
−リング、およびレンズ系２７の焦点距離fにほぼ等し
いロンキ・ル−リングとファイバとの距離Dについて図
４に示されたタイプの装置の空間的スペクトルを示して
いる。この図に示されているように、このスペクトル
は、空間的周波数ωODが約3.1サイクル／度であるＯ.
Ｄ.成分および空間的周波数ωDが約4.3サイクル／度で
ある位置成分を含んでいる。
【００３７】このスペクトルは図７において７０および
７１で示された他の２つの成分をも含んでいる。これら
の成分は位置成分とＯ.Ｄ.成分との間のヘテロダイニン
グ（heterodyning）の結果であり、位置成分とＯ.Ｄ.成
分との和および差に相当する空間的周波数で、すなわち
図７において約7.4サイクル／度（4.3 + 3.1）および約
1.2サイクル／度（4.3 - 3.1）で現れる。
７１で示された他の２つの成分をも含んでいる。これら
の成分は位置成分とＯ.Ｄ.成分との間のヘテロダイニン
グ（heterodyning）の結果であり、位置成分とＯ.Ｄ.成
分との和および差に相当する空間的周波数で、すなわち
図７において約7.4サイクル／度（4.3 + 3.1）および約
1.2サイクル／度（4.3 - 3.1）で現れる。
【００３８】これらのヘテロダイン成分が存在するため
に、ヘテロダイン成分をＯ.Ｄ.成分または欠陥成分とし
て誤って識別することにより直径の誤測定および誤った
穴検知の可能性を生ずる。本発明の好ましい実施例によ
れば、これらの問題は、ωODがファイバの予測位置およ
び直径に対して（i）ωDおよび（ii）ωD - ωODより実
質的に小さくなるようにωMを選択することによって回
避することができる。
に、ヘテロダイン成分をＯ.Ｄ.成分または欠陥成分とし
て誤って識別することにより直径の誤測定および誤った
穴検知の可能性を生ずる。本発明の好ましい実施例によ
れば、これらの問題は、ωODがファイバの予測位置およ
び直径に対して（i）ωDおよび（ii）ωD - ωODより実
質的に小さくなるようにωMを選択することによって回
避することができる。
【００３９】例えば、レンズ系２７の焦点距離にほぼ等
しい予測されたロンキ・ル−リングとファイバとの距離
に対しておよび約200ミクロンより小さい予測直径を有
するファイバに対しては、12.3サイクル/mmの空間的周
波数を有するロンキ・ル−リングが好ましい。図８に示
されているように、このようなル−リングに対するヘテ
ロダイン、特に、低い周波数のヘテロダインはＯ.Ｄ.成
分よりも十分に高い。
しい予測されたロンキ・ル−リングとファイバとの距離
に対しておよび約200ミクロンより小さい予測直径を有
するファイバに対しては、12.3サイクル/mmの空間的周
波数を有するロンキ・ル−リングが好ましい。図８に示
されているように、このようなル−リングに対するヘテ
ロダイン、特に、低い周波数のヘテロダインはＯ.Ｄ.成
分よりも十分に高い。
【００４０】このような高いωM値を選択する場合に
は、ファイバのある位置で位置成分が消える（ドロップ
アウトする）ことがありうることに注目すべきである。
いかなる特定の動作原理にも拘束されることは望まない
が、このようなドロップアウトは、空間的周波の増加に
伴ってロンキ・ル−リングの透明および不透明スリット
の幅が減少する回折効果から生ずるものと考えられてい
る。また、低いデュ−ティサイクルを用いるとこの問題
を悪化させると考えられている。
は、ファイバのある位置で位置成分が消える（ドロップ
アウトする）ことがありうることに注目すべきである。
いかなる特定の動作原理にも拘束されることは望まない
が、このようなドロップアウトは、空間的周波の増加に
伴ってロンキ・ル−リングの透明および不透明スリット
の幅が減少する回折効果から生ずるものと考えられてい
る。また、低いデュ−ティサイクルを用いるとこの問題
を悪化させると考えられている。
【００４１】上述した12.3サイクル/mmという好ましい
ωM値は、線引き時におけるファイバの位置のモニタリ
ングに干渉しないドロップアウト位置を有することが認
められた。もちろん、本発明の実施には12.3サイクル/m
m以外のωMの値を用いてもよい。任意の距離測定装置に
使用されるべきωMの特定の値が本明細書の開示から等
業者によって容易に決定され得る。
ωM値は、線引き時におけるファイバの位置のモニタリ
ングに干渉しないドロップアウト位置を有することが認
められた。もちろん、本発明の実施には12.3サイクル/m
m以外のωMの値を用いてもよい。任意の距離測定装置に
使用されるべきωMの特定の値が本明細書の開示から等
業者によって容易に決定され得る。
【００４２】図７および８の空間的周波数スペクトルは
前述の米国特許第５３０９２２１号に開示された分離シ
−ケンス・フ−リエ変換（discrete sequence Fourier
transforms）を用いて計算することができ、高い精度が
要求される場合には、その手法が好ましい。精度は幾分
低いが計算時間が短い他の手法が図９に示されている。
この手法は、2048のピクセルを有する検知器に関して論
述されるであろうが、この手法はそれとは異なる数のピ
クセルを有する検知器にも当業者によって容易に適合さ
れ得ることが理解されるであろう。
前述の米国特許第５３０９２２１号に開示された分離シ
−ケンス・フ−リエ変換（discrete sequence Fourier
transforms）を用いて計算することができ、高い精度が
要求される場合には、その手法が好ましい。精度は幾分
低いが計算時間が短い他の手法が図９に示されている。
この手法は、2048のピクセルを有する検知器に関して論
述されるであろうが、この手法はそれとは異なる数のピ
クセルを有する検知器にも当業者によって容易に適合さ
れ得ることが理解されるであろう。
【００４３】この手法における最初のステップは、十分
な解像度を与えた状態で、計算時間を短縮するために生
デ−タの2048のピクセルから中央の1024のピクセルを選
択することである。つぎに、図９のブロック２０１に示
されているように、1024の中央ピクセルのデ−タ値のそ
れぞれに下記の形式の複合変調が掛け算される。 exp(-i・n・x・2・π/2048) ただし、iは-1の平方根、nはピクセルの数、そしてxは
位置ピ−クの偏位された空間的周波数がゼロに近いがゼ
ロより大きくなるように選択された所望の変調値であ
る。例えば、最小ωDが12.0サイクル／度より大きいこ
とが予測される場合には、16o検知器の場合のxの好まし
い値は192であり、それが12サイクル／度をゼロに偏位
させるであろう。一般に、4で割切れるxの値を用いるの
が好ましい。
な解像度を与えた状態で、計算時間を短縮するために生
デ−タの2048のピクセルから中央の1024のピクセルを選
択することである。つぎに、図９のブロック２０１に示
されているように、1024の中央ピクセルのデ−タ値のそ
れぞれに下記の形式の複合変調が掛け算される。 exp(-i・n・x・2・π/2048) ただし、iは-1の平方根、nはピクセルの数、そしてxは
位置ピ−クの偏位された空間的周波数がゼロに近いがゼ
ロより大きくなるように選択された所望の変調値であ
る。例えば、最小ωDが12.0サイクル／度より大きいこ
とが予測される場合には、16o検知器の場合のxの好まし
い値は192であり、それが12サイクル／度をゼロに偏位
させるであろう。一般に、4で割切れるxの値を用いるの
が好ましい。
【００４４】ブロック２０２に示されているように、こ
の手法におけるつぎのステップは、変調されたデ−タ値
を26タップ・ロ−パスFIRフィルタで濾波することであ
る。このフィルタは、デシメ−ション・ステップ（deci
mation step）で発生される偽信号を除去するために適
用される。このフィルタは、変調ステップ２０１によっ
て偏位される直流成分の周波数でノッチを有する。この
フィルタの好ましい係数が下記の表１に示されている。
これらの係数では、このフィルタの平均減衰は-30dBで
ある。 表１２６タップＦＩＲフィルタに対する係数 H(1) = H(26) = 0.01424 H(2) = H(25) = 0.008238 H(3) = H(24) = 0.01194 H(4) = H(23) = 0.01714 H(5) = H(22) = 0.02362 H(6) = H(21) = 0.03097 H(7) = H(20) = 0.03865 H(8) = H(19) = 0.04614 H(9) = H(18) = 0.05295 H(10) = H(17) = 0.05874 H(11) = H(16) = 0.06324 H(12) = H(15) = 0.06631 H(13) = H(14) = 0.06786
の手法におけるつぎのステップは、変調されたデ−タ値
を26タップ・ロ−パスFIRフィルタで濾波することであ
る。このフィルタは、デシメ−ション・ステップ（deci
mation step）で発生される偽信号を除去するために適
用される。このフィルタは、変調ステップ２０１によっ
て偏位される直流成分の周波数でノッチを有する。この
フィルタの好ましい係数が下記の表１に示されている。
これらの係数では、このフィルタの平均減衰は-30dBで
ある。 表１２６タップＦＩＲフィルタに対する係数 H(1) = H(26) = 0.01424 H(2) = H(25) = 0.008238 H(3) = H(24) = 0.01194 H(4) = H(23) = 0.01714 H(5) = H(22) = 0.02362 H(6) = H(21) = 0.03097 H(7) = H(20) = 0.03865 H(8) = H(19) = 0.04614 H(9) = H(18) = 0.05295 H(10) = H(17) = 0.05874 H(11) = H(16) = 0.06324 H(12) = H(15) = 0.06631 H(13) = H(14) = 0.06786
【００４５】ブロック２０３に示されているように、次
のステップは、1024のピクセルを16対1でデシメ−ト（d
ecimate）することである。このステップは、十分な解
像度を保持しながら、複素高速フ−リエ変換の計算時間
を短縮するために行なわれる。このステップによって10
24のピクセルが64の擬似ピクセルとなされる。
のステップは、1024のピクセルを16対1でデシメ−ト（d
ecimate）することである。このステップは、十分な解
像度を保持しながら、複素高速フ−リエ変換の計算時間
を短縮するために行なわれる。このステップによって10
24のピクセルが64の擬似ピクセルとなされる。
【００４６】これらの擬似ピクセルは、信号漏洩とリン
ギングを軽減し、かつ位置ピ−クの空間周波数を十分な
解像度をもって決定できるゆにするためにステップ２０
４でウインド−化される。擬似ピクセルは、下記の形式
のブラックマン・ハリス・ウインド−でもってウインド
−化されるのが好ましい。 0.35875 - 0.48829・cos(2・π・n/63) +0.14128・cos
(4・π・n/63) - 0.01168・cos(6・π・n/63) ただし、nは0〜63の範囲の擬似ピクセル指数である。
ギングを軽減し、かつ位置ピ−クの空間周波数を十分な
解像度をもって決定できるゆにするためにステップ２０
４でウインド−化される。擬似ピクセルは、下記の形式
のブラックマン・ハリス・ウインド−でもってウインド
−化されるのが好ましい。 0.35875 - 0.48829・cos(2・π・n/63) +0.14128・cos
(4・π・n/63) - 0.01168・cos(6・π・n/63) ただし、nは0〜63の範囲の擬似ピクセル指数である。
【００４７】ブロック２０５に示されているように、次
のステップは、擬似ピクセル値を空間的周波数値に変換
するために64ポイント複素FFTを行うことである。この
複素FFTは、IBM Research Paper RC 1743, February 9,
1967に掲載された"The FastFourier Transform and it
s Applications"という表題の論文に記載されたク−リ
−、ルイスおよびウエルチの技法を用いて行うことがで
きる。また、Rabinerand Gold, Theory and Applicatio
n of Digital Signal Processing, Prentice-Hall, New
York, 1975, page 367、およびcooley et aol., IEEE
Transactionsin Education, March 1969, pages 27-34
も参照されたい。もし所望されれば、他の技法を用いて
もよい。時間を節約するために、この複素FFTによって
発生された周波数係数は大きさを二乗した形のままにな
される。
のステップは、擬似ピクセル値を空間的周波数値に変換
するために64ポイント複素FFTを行うことである。この
複素FFTは、IBM Research Paper RC 1743, February 9,
1967に掲載された"The FastFourier Transform and it
s Applications"という表題の論文に記載されたク−リ
−、ルイスおよびウエルチの技法を用いて行うことがで
きる。また、Rabinerand Gold, Theory and Applicatio
n of Digital Signal Processing, Prentice-Hall, New
York, 1975, page 367、およびcooley et aol., IEEE
Transactionsin Education, March 1969, pages 27-34
も参照されたい。もし所望されれば、他の技法を用いて
もよい。時間を節約するために、この複素FFTによって
発生された周波数係数は大きさを二乗した形のままにな
される。
【００４８】複素FFTは64の擬似ピクセルから64の周波
数係数を発生するので用いられる。また、ヘテロダイン
・ピ−ク（heterodyne peaks）はゼロ周波数を反射させ
る代りに0から63までラップアラウンド（wrap around）
するであろう。このようなラップアラウンドの値は下記
のようにして得ることができる。
数係数を発生するので用いられる。また、ヘテロダイン
・ピ−ク（heterodyne peaks）はゼロ周波数を反射させ
る代りに0から63までラップアラウンド（wrap around）
するであろう。このようなラップアラウンドの値は下記
のようにして得ることができる。
【００４９】直径成分が存在するがために、位置成分
は、125ミクロン・ファイバでは位置成分の両側で約3.1
サイクル／度だけ離間される２つのヘテロダインを有す
る（上記を参照されたい）。ステップ２０２から２０４
までが実施された後で、位置成分が約13.7サイクル／度
から約1.7サイクル／度まで偏位された場合には、ヘテ
ロダインは約-1.4サイクル／度および約4.8サイクル／
度となる。
は、125ミクロン・ファイバでは位置成分の両側で約3.1
サイクル／度だけ離間される２つのヘテロダインを有す
る（上記を参照されたい）。ステップ２０２から２０４
までが実施された後で、位置成分が約13.7サイクル／度
から約1.7サイクル／度まで偏位された場合には、ヘテ
ロダインは約-1.4サイクル／度および約4.8サイクル／
度となる。
【００５０】複素FFTの場合には、下方のヘテロダイン
は約6.6サイクル／度にラップアラウンドされる。FFTが
用いられた場合には、その下方ヘテロダインが約1.4サ
イクル／度に反射されて、約1.7サイクル／度で位置成
分と干渉するであろう。
は約6.6サイクル／度にラップアラウンドされる。FFTが
用いられた場合には、その下方ヘテロダインが約1.4サ
イクル／度に反射されて、約1.7サイクル／度で位置成
分と干渉するであろう。
【００５１】ブロック２０６に示されているように、こ
の手法における最後のステップは、ωDの値を決定する
ことである。非気密的に被覆されたファイバの場合に
は、上述したドロップアウト領域の外側で、位置ピ−ク
が最も大きいピ−クとなる。したがって、位置ピ−クの
場所は最大の周波数空間ピ−クをまず見出すことによっ
て決定される。その後で、この最大ピ−クの大きさおよ
び最大ピ−クの両側におけるピ−クの大きさに対して放
物線適合（parabolic fit）が行なわれる。位置ピ−ク
の場所は、この放物線曲線がそれの最大値を有する空間
的周波数となる。
の手法における最後のステップは、ωDの値を決定する
ことである。非気密的に被覆されたファイバの場合に
は、上述したドロップアウト領域の外側で、位置ピ−ク
が最も大きいピ−クとなる。したがって、位置ピ−クの
場所は最大の周波数空間ピ−クをまず見出すことによっ
て決定される。その後で、この最大ピ−クの大きさおよ
び最大ピ−クの両側におけるピ−クの大きさに対して放
物線適合（parabolic fit）が行なわれる。位置ピ−ク
の場所は、この放物線曲線がそれの最大値を有する空間
的周波数となる。
【００５２】気密被覆ファイバおよび偏波照明では、ヘ
テロダインのうちの１つが、あるファイバ位置では、位
置ピ−クよりも大きくなりうる。したがって、位置ピ−
クは、ヘテロダインを排除するために最大ピ−クの探索
領域を限定することによって見出される。例えば、上述
した数値の場合には。最大ピ−クの探索は約2.3サイク
ル／度より下に限定されるであろう。
テロダインのうちの１つが、あるファイバ位置では、位
置ピ−クよりも大きくなりうる。したがって、位置ピ−
クは、ヘテロダインを排除するために最大ピ−クの探索
領域を限定することによって見出される。例えば、上述
した数値の場合には。最大ピ−クの探索は約2.3サイク
ル／度より下に限定されるであろう。
【００５３】図１０および１１は、光導波路ファイバの
位置を決定する問題に図９の手法を適用した結果を示し
ている。これらの図に示されているデ−タは図４の装置
を用いて得られたものである。使用されたロンキ・ル−
リングは12.3サイクル／度のωM値および15％のデュ−
ティサイクルを有していた。長期にわたる使用でも、こ
の装置にはドリフトは観察されなかった。
位置を決定する問題に図９の手法を適用した結果を示し
ている。これらの図に示されているデ−タは図４の装置
を用いて得られたものである。使用されたロンキ・ル−
リングは12.3サイクル／度のωM値および15％のデュ−
ティサイクルを有していた。長期にわたる使用でも、こ
の装置にはドリフトは観察されなかった。
【００５４】図１０の垂直軸は図９の手法を用いて決定
された検知器３１におけるωD値を示しており、そして
水平軸は、ファイバのセグメントを数ミクロン以内に位
置決めできるようにするテスト用器具を用いて測定され
たファイバの実際の位置を示している。図１１の垂直軸
は、実際の位置とωD位置との差（残差）を示してお
り、そして水平軸は実際の位置を示している。（この装
置は通常図１０のもののような曲線を用いて較正される
であろう。）
された検知器３１におけるωD値を示しており、そして
水平軸は、ファイバのセグメントを数ミクロン以内に位
置決めできるようにするテスト用器具を用いて測定され
たファイバの実際の位置を示している。図１１の垂直軸
は、実際の位置とωD位置との差（残差）を示してお
り、そして水平軸は実際の位置を示している。（この装
置は通常図１０のもののような曲線を用いて較正される
であろう。）
【００５５】ωD手法の直線性は図１０および１１から
明白である。ファイバが検知器に接近するにつれて、す
なわち図１０の右側に向って移動するにつれて、ωDの
値は直線的に減少する。図１１に示されているように、
±150ミル（±3.8mm）における点別誤差は50ミクロンよ
り小さい。この装置の解像度の測定は局部傾斜を決定す
るために３デ−タ点を用いてなされ、そしてその局部傾
斜は解像度の推定として用いられた。この解像度は±15
0ミル（±3.8mm）の範囲にわたって幾分変化することが
認められたが、10ミクロンより悪くなると推定される点
は存在しなかった。これらの誤差および解像度値は、線
引き時におけるファイバの位置をモニタしかつコントロ
−ルするためおよびそのモニタされた位置からファイバ
中のテンションを決定しかつコントロ−ルするのに十分
以上である。もし所望されれば、上述のように、前記の
米国特許第５３０９２２１号の解析技術を用いて、より
高い精度を実現することができる。
明白である。ファイバが検知器に接近するにつれて、す
なわち図１０の右側に向って移動するにつれて、ωDの
値は直線的に減少する。図１１に示されているように、
±150ミル（±3.8mm）における点別誤差は50ミクロンよ
り小さい。この装置の解像度の測定は局部傾斜を決定す
るために３デ−タ点を用いてなされ、そしてその局部傾
斜は解像度の推定として用いられた。この解像度は±15
0ミル（±3.8mm）の範囲にわたって幾分変化することが
認められたが、10ミクロンより悪くなると推定される点
は存在しなかった。これらの誤差および解像度値は、線
引き時におけるファイバの位置をモニタしかつコントロ
−ルするためおよびそのモニタされた位置からファイバ
中のテンションを決定しかつコントロ−ルするのに十分
以上である。もし所望されれば、上述のように、前記の
米国特許第５３０９２２１号の解析技術を用いて、より
高い精度を実現することができる。
【００５６】ファイバの位置をモニタするための前記の
手法は、前記ヨ−ロッパ特許公報第６０８５３８号、米
国特許第５１８５６３６号および第５３０９２２１号の
ファイバ直径測定、欠陥検知、および気密被覆モニタ手
法と組合されることが好ましい。それらの手法はまた、
米国特許第５２８３６２８号に記載されている非円形フ
ァイバの直径を測定するための技法と組合されることが
好ましい。図２に示されているように、これらの技法で
は２つの検知器を用いて、各検知器に対して本発明の方
法と装置が用いられた場合に、ファイバの位置について
２つの測定値を与えるようにすることが好ましい。これ
ら２つの測定値を用いれば、レ−ザビ−ム２５によって
画定された平面内におけるファイバの正確な位置が、こ
のような総合的なコントロ−ル装置においてレンズ系２
６、２７の前に配置されたロンキ・ル−リングの既知の
位置を用いることによってかつ／または較正によって容
易に決定され得る。
手法は、前記ヨ−ロッパ特許公報第６０８５３８号、米
国特許第５１８５６３６号および第５３０９２２１号の
ファイバ直径測定、欠陥検知、および気密被覆モニタ手
法と組合されることが好ましい。それらの手法はまた、
米国特許第５２８３６２８号に記載されている非円形フ
ァイバの直径を測定するための技法と組合されることが
好ましい。図２に示されているように、これらの技法で
は２つの検知器を用いて、各検知器に対して本発明の方
法と装置が用いられた場合に、ファイバの位置について
２つの測定値を与えるようにすることが好ましい。これ
ら２つの測定値を用いれば、レ−ザビ−ム２５によって
画定された平面内におけるファイバの正確な位置が、こ
のような総合的なコントロ−ル装置においてレンズ系２
６、２７の前に配置されたロンキ・ル−リングの既知の
位置を用いることによってかつ／または較正によって容
易に決定され得る。
【００５７】本発明の方法および装置のより一般的な適
用が図１２に示されている。この図は、ロンキ・ル−リ
ング１５０から散乱させる、例えば拡散的に反射させる
表面１１３までの距離Ｄを決定するための装置を示して
いる。この装置はレンズ系２７と、このレンズ系の後部
焦点面内に配置された検知器１３１を具備している。上
述のように、このレンズ系は任意であり、もし所望され
れば省略してもよい。また、表面１１３上の点１４１
は、光線１４３〜１４６の図示を容易にするために、レ
ンズ系の前方焦点面内に位置づけられて示されている。
距離を決定されるべき表面上の点はもちろんこの位置に
ある必要はない。
用が図１２に示されている。この図は、ロンキ・ル−リ
ング１５０から散乱させる、例えば拡散的に反射させる
表面１１３までの距離Ｄを決定するための装置を示して
いる。この装置はレンズ系２７と、このレンズ系の後部
焦点面内に配置された検知器１３１を具備している。上
述のように、このレンズ系は任意であり、もし所望され
れば省略してもよい。また、表面１１３上の点１４１
は、光線１４３〜１４６の図示を容易にするために、レ
ンズ系の前方焦点面内に位置づけられて示されている。
距離を決定されるべき表面上の点はもちろんこの位置に
ある必要はない。
【００５８】光源１２３は、検知器１３１の開孔１４
７、レンズ系１２７、そしてロンキ・ル−リング１５０
の透明スリット１４８を通る光ビ−ム１２５を生ずる。
もし所望されれば、この光源は検知器の上方または下方
に配置されてもよく、その場合には、検知器は開孔を具
備する必要はない。光源はコヒレントな単色光ビ−ムを
発生するひつようはないが、もし所望されれば、そのよ
うなビ−ムを用いることができ、例えば、光源としてレ
−ザを用いてもよい。と言うより、ロンキ・ル−リング
１５０のシャドウが検知器１３１において十分なコント
ラストを有するように表面１１３において小さい光のス
ポットを生ずるかぎり、任意のタイプの光源を用いるこ
とができる。
７、レンズ系１２７、そしてロンキ・ル−リング１５０
の透明スリット１４８を通る光ビ−ム１２５を生ずる。
もし所望されれば、この光源は検知器の上方または下方
に配置されてもよく、その場合には、検知器は開孔を具
備する必要はない。光源はコヒレントな単色光ビ−ムを
発生するひつようはないが、もし所望されれば、そのよ
うなビ−ムを用いることができ、例えば、光源としてレ
−ザを用いてもよい。と言うより、ロンキ・ル−リング
１５０のシャドウが検知器１３１において十分なコント
ラストを有するように表面１１３において小さい光のス
ポットを生ずるかぎり、任意のタイプの光源を用いるこ
とができる。
【００５９】図１２の装置は上述の原理に従って動作
し、したがって距離Ｄは式（４）によって与えられる。
この装置は、１つの表面までの距離を高精度をもって決
定するための既存の装置と比較して多くの利点を有して
いる。特に、この装置は、このような測定を行うために
過去に用いられたレ−ザ三角測定装置と比較して多くの
利点を有している。
し、したがって距離Ｄは式（４）によって与えられる。
この装置は、１つの表面までの距離を高精度をもって決
定するための既存の装置と比較して多くの利点を有して
いる。特に、この装置は、このような測定を行うために
過去に用いられたレ−ザ三角測定装置と比較して多くの
利点を有している。
【００６０】これらの利点は、（１）表面が幾分反射性
であり限り、カラ−とテクスチャ−のような表面の特徴
に対して本質的に感応しないこと、（２）ロンキ・ル−
リングによって導入された変調が検知器において周囲光
によって完全に消されない限り、周囲光に対して本質的
に感応しないこと、（３）位置の決定がアナログ測定値
に依存していないので本質的に安定であること、および
（４）入射ビ−ムと被検知光との間の内抱角が小さいこ
とを含む。
であり限り、カラ−とテクスチャ−のような表面の特徴
に対して本質的に感応しないこと、（２）ロンキ・ル−
リングによって導入された変調が検知器において周囲光
によって完全に消されない限り、周囲光に対して本質的
に感応しないこと、（３）位置の決定がアナログ測定値
に依存していないので本質的に安定であること、および
（４）入射ビ−ムと被検知光との間の内抱角が小さいこ
とを含む。
【００６１】レ−ザ−三角測定装置は（１）〜（３）の
特徴を与えるように設計され得るが、これらの特徴を本
質的には有しておらず、それらの特徴を与えるために
は、一般に装置のコストと複雑性が増すことになる。特
徴（４）はレ−ザ−三角測定装置には組込むことはでき
ない。なぜなら、その装置は表面に当るビ−ムと検知器
との間に、例えば少なくとも約15oの角度のような大き
な内抱角を必要とするからである。事実、レ−ザ−三角
測定装置の感度はその内抱角が大きくなるにつれて上昇
することになる。
特徴を与えるように設計され得るが、これらの特徴を本
質的には有しておらず、それらの特徴を与えるために
は、一般に装置のコストと複雑性が増すことになる。特
徴（４）はレ−ザ−三角測定装置には組込むことはでき
ない。なぜなら、その装置は表面に当るビ−ムと検知器
との間に、例えば少なくとも約15oの角度のような大き
な内抱角を必要とするからである。事実、レ−ザ−三角
測定装置の感度はその内抱角が大きくなるにつれて上昇
することになる。
【００６２】このように大きな内抱角が必要とされるこ
とは、特に穴のようなくっきりとした凹状の面をトレ−
スする場合に、レ−ザ−三角測定装置の重大な欠点とな
る。然るに、本発明では、ビ−ムと検知器と間の内抱角
を±4o以下のように小さくできるので、このような欠点
はない。
とは、特に穴のようなくっきりとした凹状の面をトレ−
スする場合に、レ−ザ−三角測定装置の重大な欠点とな
る。然るに、本発明では、ビ−ムと検知器と間の内抱角
を±4o以下のように小さくできるので、このような欠点
はない。
【００６３】上述した本発明の方法は、種々の計算およ
び識別ステップを実行するための適当なプログラミング
によって構成されたディジタルコンピュ−タシステムで
実施されるのが好ましい。そのプログラミングは公知の
種々のプログラミング言語で行うことができる。好まし
いプログラミング言語は、科学計算を行うのに特に適し
たＣ言語である。使用可能な他の言語としては、FORTRA
N、BASIC、PASCAL、C++等がある。
び識別ステップを実行するための適当なプログラミング
によって構成されたディジタルコンピュ−タシステムで
実施されるのが好ましい。そのプログラミングは公知の
種々のプログラミング言語で行うことができる。好まし
いプログラミング言語は、科学計算を行うのに特に適し
たＣ言語である。使用可能な他の言語としては、FORTRA
N、BASIC、PASCAL、C++等がある。
【００６４】コンピュ−タシステムは、ディジタル・イ
クイップメント・コ−ポレイション、ＩＢＭ、ヒュ−レ
ット・パッカ−ド等で現在製作されているコンピュ−タ
および周辺機器のような汎用の科学用コンピュ−タおよ
びその周辺機器で構成され得る。あるいは、本発明を実
施するには、多数のディジタル信号処理チップを用いた
システムのような指定されたシステムを用いることもで
きる。
クイップメント・コ−ポレイション、ＩＢＭ、ヒュ−レ
ット・パッカ−ド等で現在製作されているコンピュ−タ
および周辺機器のような汎用の科学用コンピュ−タおよ
びその周辺機器で構成され得る。あるいは、本発明を実
施するには、多数のディジタル信号処理チップを用いた
システムのような指定されたシステムを用いることもで
きる。
【００６５】このコンピュ−タシステムの処理部分はつ
ぎのような特徴、すなわち、毎秒５億回の浮動小数点演
算の処理速度、３２ビット浮動小数点のワ−ド長、少な
くとも４メガバイトのメモリ、および少なくとも４０メ
ガバイトのディスク記憶容量を有することが好ましい。
このシステムは、光検知器アレイからのデ−タを入力す
る手段と、処理制御で使用するための電気形式とシステ
ムオペレ−タ、メンテナンス要員等による観察のための
ビジュアル形式の両方の形式で位置決定の結果を出力す
るための手段を具備していなければならない。また、そ
の出力は、爾後の分析および／または表示のために、デ
ィスクドライブ、テ−プドライブ等に記憶され得る。
ぎのような特徴、すなわち、毎秒５億回の浮動小数点演
算の処理速度、３２ビット浮動小数点のワ−ド長、少な
くとも４メガバイトのメモリ、および少なくとも４０メ
ガバイトのディスク記憶容量を有することが好ましい。
このシステムは、光検知器アレイからのデ−タを入力す
る手段と、処理制御で使用するための電気形式とシステ
ムオペレ−タ、メンテナンス要員等による観察のための
ビジュアル形式の両方の形式で位置決定の結果を出力す
るための手段を具備していなければならない。また、そ
の出力は、爾後の分析および／または表示のために、デ
ィスクドライブ、テ−プドライブ等に記憶され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】遠視野干渉じまを用いてファイバ直径を測定す
るワトキンス型装置の基本的な要素を示す概略図であ
る。
るワトキンス型装置の基本的な要素を示す概略図であ
る。
【図２】本発明を用いることができるファイバ・モニタ
および制御装置の構成要素を示す概略図である。
および制御装置の構成要素を示す概略図である。
【図３】5ミクロンの中心上穴を有する125ミクロンのコ
ア無しファイバの計算された遠視野干渉じまの周波数ス
ペクトルを示している。
ア無しファイバの計算された遠視野干渉じまの周波数ス
ペクトルを示している。
【図４】本発明を実施するための装置の概略図である。
【図５】レンズ系２７の後方焦点面内に検知器３１を位
置決めすることの効果を示す概略図である。
置決めすることの効果を示す概略図である。
【図６】ロンキ・ル−リング５０におけるωMと検知器
３１におけるωDの間の関係を決定する場合に用いられ
る幾何学的形状寸法関係を示す概略図である。
３１におけるωDの間の関係を決定する場合に用いられ
る幾何学的形状寸法関係を示す概略図である。
【図７】図４の装置を用いて位置と直径をモニタされる
欠陥の無い光導波路ファイバの場合の空間的周波数スペ
クトルを示す図である。
欠陥の無い光導波路ファイバの場合の空間的周波数スペ
クトルを示す図である。
【図８】図４の装置を用いて位置と直径をモニタされる
欠陥の無い光導波路ファイバの場合の空間的周波数スペ
クトルを示す図である。
欠陥の無い光導波路ファイバの場合の空間的周波数スペ
クトルを示す図である。
【図９】本発明の実施に使用するための空間的周波数ス
ペクトルを発生する好ましい手法を示すブロック図であ
る。
ペクトルを発生する好ましい手法を示すブロック図であ
る。
【図１０】本発明の好ましい実施例の直線性を示してい
る。
る。
【図１１】本発明の好ましい実施例の精度を示してい
る。
る。
【図１２】拡散的に反射する表面１１３までの距離Dを
決定するために本発明を用いた場合を示している。
決定するために本発明を用いた場合を示している。
１３ ファイバ １７ 表面 ２６ レンズ系 ２７ レンズ系 ３１ 検知器 ５０ ロンキ・ル−リング ５１ 光軸 ５５ 不透明スリット５５ ５６ 透明スリット １１３ 表面 １３１ 検知器 １２３ 光源 １２７ レンズ系 １４７ 開孔１ １４８ 透明スリット １５０ ロンキ・ル−リング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイビッド アンドル− パステル アメリカ合衆国、ニュ−ヨ−ク州14845、 ホ−スヘッド、ハイバ−ド ロ−ド 623 (72)発明者 ブル−ス ワ−レン レディング アメリカ合衆国、ノ−スカロライナ28405、 ウイルミントン、ウエンド−バ レ−ン 423
Claims (14)
- 【請求項１】 フィラメントの場所をモニタする方法で
あって、 （ａ）前記フィラメントの一部分が散乱光源となるよう
に前記フィラメントに放射線のビ−ムを送り、 （ｂ）前記散乱光源からの光を空間的に変調し、この場
合の空間的変調が空間的周波数ωMを有し、 （ｃ）前記空間的に変調された光を検知し、 （ｄ）前記検知された空間的に変調された光に対して空
間的周波数ωDを決定し、前記空間的周波数が前記フィ
ラメントの場所を表わし、 （ｅ）必要に応じて、前記ωDの値から前記フィラメン
トの場所に対する制御信号を発生する工程よりなるフィ
ラメントの場所をモニタする方法。 - 【請求項２】 前記工程（ｄ）は、 前記検知された空間的に変調された光に対する空間的周
波数スペクトルを発生し、 前記フィラメントの場所を表わす前記空間的周波数ωD
を有する前記空間的周波数スペクトルの１つの成分を識
別することによって行なわれる請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記工程（ｂ）を行うためにロンキ・ル
−リングが用いられる請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記工程（ｂ）と（ｃ）の間で、前記空
間的に変調された光がレンズ系によって変換されて、前
記フィラメントの場所がωDの線形関数となる請求項１
の方法。 - 【請求項５】 前記フィラメントが透明であり、かつ前
記放射線のビ−ムが前記工程（ｃ）で検知される干渉じ
まを生ずる請求項２の方法。 - 【請求項６】 前記空間的周波数スペクトルが前記フィ
ラメントの直径をモニタするために用いられる外径成分
を含んでいる請求項５の方法。 - 【請求項７】 前記外径成分が空間的周波数ωODを有
し、かつωODが前記フィラメントの予測場所および直径
に対して（i）ωDおよび（ii）ωD - ωODより実質的に
小さくなるようにωMが選択される請求項６の方法。 - 【請求項８】 前記空間的周波数スペクトルが前記フィ
ラメントの欠陥を検知するためおよび／または前記フィ
ラメント上の気密被覆の厚さをモニタするために用いら
れる請求項５の方法。 - 【請求項９】 前記工程（ｂ）〜（ｄ）が２つの空間的
に分離された場所のそれぞれで行なわれる請求項１の方
法。 - 【請求項１０】 前記放射線ビ−ムが軸線を画定し、か
つ前記２つの空間的に分離された場所がそれぞれ前記軸
線から角度的に変位される請求項９の方法。 - 【請求項１１】 フィラメントの場所を制御する方法で
あって、 （ａ）前記フィラメントの一部分が散乱光源となるよう
に前記フィラメントに放射線のビ−ムを送り、 （ｂ）前記散乱光源からの光を空間的に変調し、この場
合の空間的変調が空間的周波数ωMを有し、 （ｃ）前記空間的に変調された光を検知し、 （ｄ）前記検知された空間的に変調された光に対して空
間的周波数ωDを決定し、前記空間的周波数が前記フィ
ラメントの場所を表わし、 （ｅ）前記ωDの値から前記フィラメントの場所に対す
る制御信号を発生する工程よりなるフィラメントの場所
を制御する方法。 - 【請求項１２】 １つの表面までの距離を測定する装置
であった、 複数の空間的に分布された場所において光を検知する検
知手段と、 前記表面に光のビ−ムを送って、前記ビ−ムの少なくと
も一部分が前記表面から前記検知手段に散乱される（散
乱光）ようにする照明手段と、 前記表面と前記検知手段の間にあって、前記散乱光を空
間的に変調し、前記散乱光の空間的変調が空間的周波数
ωMを有するようにする空間的変調手段と、 前記検知手段において前記空間的に変調された散乱光の
空間的周波数ωDを決定する手段よりなり、前記空間的
変調手段と前記表面との間の距離がωDの関数であるよ
うになされた１つの表面までの距離を測定する装置。 - 【請求項１３】 前記空間的変調手段がロンキ・ル−リ
ングである請求項１２の装置。 - 【請求項１４】 前記空間的変調手段と前記検知手段の
間にレンズ系をさらに具備しており、前記レンズ系は正
のパワ−を有し、滑］前記検知手段が前記レンズ系の後
部焦点面内にあり、それによって前記空間的変調手段と
前記表面との間の距離ＤがωDの線形関数である請求項
１２または１３の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/368,311 US5519487A (en) | 1994-12-30 | 1994-12-30 | Method for monitoring the position of a fiber |
| US368311 | 1994-12-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08247711A true JPH08247711A (ja) | 1996-09-27 |
| JP3677639B2 JP3677639B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=23450711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35001895A Expired - Fee Related JP3677639B2 (ja) | 1994-12-30 | 1995-12-25 | フィラメントの場所をモニタおよび制御する方法および１つの表面までの距離を測定する装置 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5519487A (ja) |
| EP (1) | EP0720001B1 (ja) |
| JP (1) | JP3677639B2 (ja) |
| KR (1) | KR960024248A (ja) |
| AU (1) | AU686910B2 (ja) |
| BR (1) | BR9506096A (ja) |
| CA (1) | CA2163161A1 (ja) |
| DE (1) | DE69526321T2 (ja) |
| DK (1) | DK0720001T3 (ja) |
| RU (1) | RU2152589C1 (ja) |
| TW (1) | TW302433B (ja) |
| UA (1) | UA32584C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008145290A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Seiko Precision Inc | 測距装置 |
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|---|---|---|---|---|
| WO1998053305A1 (en) | 1997-05-22 | 1998-11-26 | Corning Incorporated | Methods and apparatus for detecting surface defects of an optical fiber |
| JP2004522986A (ja) * | 2000-10-30 | 2004-07-29 | サンター コーポレイション | チューニング可能な制御されるレーザー・アレー |
| WO2002037069A1 (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Santur Corporation | Laser and fiber coupling control |
| WO2002080317A1 (en) | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Santur Corporation | Alignment of an on chip modulator |
| WO2002079864A1 (en) | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Santur Corporation | Modulator alignment for laser |
| US6922278B2 (en) | 2001-03-30 | 2005-07-26 | Santur Corporation | Switched laser array modulation with integral electroabsorption modulator |
| WO2003015226A2 (en) * | 2001-08-08 | 2003-02-20 | Santur Corporation | Method and system for selecting an output of a vcsel array |
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| CN104537414B (zh) * | 2015-01-08 | 2017-09-12 | 山东师范大学 | 基于光纤的光学条纹自动计数装置及计数方法 |
| WO2021257284A1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | Ipg Photonics Corporation | System and method for vertically aligning optical fiber to photonic wafers |
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| US3982816A (en) * | 1974-06-21 | 1976-09-28 | Western Electric Company, Inc. | Method for measuring the parameters of optical fibers |
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| FR2647912B1 (fr) * | 1989-06-05 | 1991-09-13 | Essilor Int | Dispositif optique a reseau pour le controle, en transmission, par detection de phase, d'un quelconque systeme optique, en particulier d'une lentille ophtalmique |
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| US5408308A (en) * | 1993-01-29 | 1995-04-18 | Corning Incorporated | Method for monitoring hermetically-coated fibers |
-
1994
- 1994-12-30 US US08/368,311 patent/US5519487A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
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- 1995-12-06 DK DK95119165T patent/DK0720001T3/da active
- 1995-12-06 EP EP95119165A patent/EP0720001B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-20 AU AU40542/95A patent/AU686910B2/en not_active Ceased
- 1995-12-25 JP JP35001895A patent/JP3677639B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-27 BR BR9506096A patent/BR9506096A/pt not_active Application Discontinuation
- 1995-12-28 RU RU95122597/28A patent/RU2152589C1/ru active
- 1995-12-28 UA UA95125540A patent/UA32584C2/uk unknown
- 1995-12-30 KR KR1019950069650A patent/KR960024248A/ko active IP Right Grant
-
1996
- 1996-02-17 TW TW085102112A patent/TW302433B/zh active
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|---|---|---|---|---|
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| DK0720001T3 (da) | 2002-07-29 |
| KR960024248A (ko) | 1996-07-20 |
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| CA2163161A1 (en) | 1996-07-01 |
| UA32584C2 (uk) | 2001-02-15 |
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