KR19990030109A - 광도파관 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 장치와 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광도파관 섬유를 제조하는데 사용되는 블랭크(blank; 예비 성형품)(13)의 공기/피복 및 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다. 간섭광(30)의 빔이 블랭크(13)를 가로질러 스캐닝하고, 이에 따라 생성된 공간 광강도 패턴(도 5)이 탐지되고 분석된다. 상기 빔이 블랭크의 중심쪽으로 이동할 때(도 5a 및 도 5b) 공기/피복간의 계면은 균일형 공간 광강도 패턴의 폭에서의 감소에 해당한다. 빔이 블랭크의 중심쪽으로 이동할 때(도 5d 및 도 5e) 코어/피복간의 계면은 적어도 이중형 공간 광강도 패턴의 발생에 해당한다. 블랭크를 회전시키고 두 개 또는 그 이상의 각위치에서 측정과정을 반복함으로써, 블랭크의 동심율과 타원율을 측정할 수 있다.

Description

광도파관 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 장치와 방법

본 발명은 광도파관 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 섬유의 제조에 사용되는 블랭크의 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 장치와 그 방법에 관한 것이다.

당업계에 잘 알려진 바와 같이, 광도파관 섬유는 피복에 의해 둘러싸인 중심코어를 갖고, 상기 코어는 피복보다 높은 굴절율을 갖는다. 이러한 섬유는 블랭크(예비성형품으로 알려짐)의 단부를 가열하여 블랭크로부터 섬유를 인발함으로서 제조되며, 섬유의 직경은 인발속도로 조절된다. 섬유에서와 같이 상기 블랭크는 굴절율이 낮은 피복에 의해 둘러싸인 높은 굴절율의 중심코어를 갖고, 당연히, 블랭크의 코어와 피복의 단면 크기는 섬유의 코어와 피복의 것보다 예를 들어, 열배 내지 백배로 훨씬 더 크다.

예를 들어, 코어/피복 직경비 및 코어/피복 동심율과 같이, 섬유의 다양한 기하학적 특성이 섬유인발의 재료가 되는 블랭크의 해당 기하학적 특성에 의해 결정되기 때문에, 당업자는 블랭크의 기하학적 형태를 측정하기 위한 다양한 기기를 개발하였다. 블랭크의 직경을 측정하기 위해 널리 사용되는 장치중 하나는 LASERMIC이란 상표로 오하이오주 데이톤에 소재한 레이저마이크사에 의해 판매되는 것이다. 이 장치는 블랭크를 교차하며 밝게한 후 전자 카메라를 이용하여 블랭크의 그림자의 외곽 가장자리를 탐지함으로서 작동한다.

시마다 등의 미국 특허 제 5,408,309호에는 코어/피복 동심율과 블랭크의 타원율을 측정하기 위한 교차 조광의 사용이 기재되어 있다. 상기 특허는 블랭크를 회전시킨 다음 코어와 피복의 가장자리 위치를 전자 카메라와의 회전각으로 탐지하여 동심율과 타원율을 측정하는 것에 관한 것이다. 블랭크가 타원형과 비중심 코어를 나타내는지 또는 이 결점들중 단지 하나를 나타내는지에 따라 카메라 기록을 분석하기 위한 다양한 등식이 제공된다. 또한, 레이져 광원을 채용한 실시예가 기재되고, 상기 코어와 피복층간의 계면에서의 잔류응력은 상기 층들에 선명한 상(images)을 제공한다고 한다.

이를 고려하여, 본 발명의 목적은 광도파관 섬유를 제조하는데 사용되는 블랭크의 코어/피복간의 계면의 위치를 탐지하기 위한 개선된 기술을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 코어/피복간의 계면과 피복의 외곽 가장자리 모두의 위치를 탐지하기 위한 개선된 기술을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 이렇게 탐지된 코어/피복간의 계면과 피복의 외곽 가장자리의 위치를 이용하여 코어/피복간의 동심율, 코어 타원율 및 블랭크(피복)의 타원율을 측정하는 것이다. 또한, 섬유와 이의 본래 사용에 관한 알려진 변수(특히, 인발 속도, 코어와 피복의 굴절률 및 작동 파장)와 함께, 이러한 측정에서 얻어진 코어 직경과 피복 직경, 모드 필드 직경(MFD) 및 차단 파장이 상기 섬유에 대해 예측될 수 있다.

이와 그 밖의 목적을 이루기 위하여, 본 발명은

(a) 예를 들어, 레이져 빔과 같은 간섭광의 빔을 제공하는 단계;

(b) 블랭크의 적어도 일부를 가로질러 빔을 횡으로 스캐닝하는 단계;

(c) 빔이 스캐닝 될 때 블랭크를 통과한 빛을 탐지하는 단계; 및

(d) 적어도 이중형인 탐지된 빛에서 공간 강도 패턴의 발생을 확인하여 코어/피복간의 계면을 탐지하는 단계로 구성된 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명에 따라, 스캐닝된 레이져 빔이 피복으로부터 블랭크의 코어로 들어갈 때, 공간 강도 패턴 즉, 적어도 이중형인 패턴의 로브(lobed) 회절/간섭 형태가 생성된다는 것이 발견되었다. 상기 패턴은 빔이 코어속으로 이동할 때 강도(와 탐지가능한 로브의 수)가 증가한다. 따라서, 이러한 패턴의 발생에 관한 한계치를 설정함으로서, 코어/피복간의 계면은 용이하게 탐지될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 빛의 간섭빔은 블랭크 종축선의 공칭 위치에 해당하는 위치에 집중된다. 즉, 상기 빔은 블랭크 중심의 공칭위치에 집중된다. 이러한 집중은 코어/피복간의 계면에 의해 생성된 로브 패턴의 강도를 증가시키는 것으로 알려졌다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라,

(a) 블랭크의 대향측에 간섭광의 빔을 생성하는 광원과 공간 광강도 패턴을 탐지할 수 있는 탐지기를 제공하는 단계;

(b) 상기 탐지기에서 공간 광강도 패턴을 탐지할 때, 블랭크를 가로질러 빔을 횡으로 이동시키는 단계;

(c) 빔이 종축선쪽으로 이동하는 순간, 바람직하게는 미리 정해진 한계치로 결정되는, 균일형 공간 광강도 패턴의 폭이 감소하는 가로 위치로 피복의 가장자리를 확인하는 단계; 및

(d) 빔이 종축선쪽으로 이동하는 순간, 바람직하게는 미리 정해진 한계치로 결정되는, 적어도 이중형 공간 광강도 패턴이 나타나는 가로 위치로 코어의 가장자리를 확인하는 단계로 구성된 블랭크 검사 방법이 제공된다.

바람직하다면, 상기 검사 방법은 균일형 공간 광강도 패턴이 빔의 가로 이동 때문에 적어도 이중형 공간 광강도 패턴에 의해 양측에서 둘러싸이는 가로 위치와 블랭크의 중심을 확인하는 단계를 포함할 수도 있다.

이러한 검사 방법을 이용하여, 제 1 각위치에서 피복과 코어의 가장자리를 확인한 다음(위치를 확인한 다음), 블랭크를 미리 정해진 각도 예를 들어 90°로 회전시킨 후, 다시 피복과 코어의 가장자리를 확인(위치를 확인)함으로써, 코어/피복 동심율, 피복 타원율, 및/또는 코어 타원율을 측정할 수 있다. 이러한 방식으로 얻어진 데이터는 측정이 이루어지는 축 위치에 대한 동심율 및/또는 타원율을 유도해내는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 단지 두 개의 측정을 이용하는 대신, 일련의 각도에서 복합적인 측정이 실시될 수 있다.

바람직하게, 상기 검사 방법은 블랭크의 길이를 따라 다수개의 축 위치에서 반복되며, 각각의 위치에서 동심율 및/또는 타원율이 측정된다.

또한, 본 발명은

(a) 바람직하게는 미리 정해진 각도로 이의 종축을 중심으로 블랭크를 회전시키는 데 사용될 수 있으며, 블랭크를 블랭크 하부로부터 이의 단부에 접촉시키는 예를 들어, 지지롤러 및 벨트 시스템과 같은 블랭크 지지 수단;

(b) 예를 들어, 레이져와 같이 간섭광의 빔을 생성시키는 수단;

(c) 예를 들어, 전술한 LASERMIC 장치를 이용하여 결정될 수 있는 블랭크 종축선의 공칭 위치 부근에 예를 들어, 이동가능한 초점 렌즈와 같이, 상기 빔을 집중시키기 위한 수단;

(d) 상기 블랭크의 종축선과 수직한 평면에서 레이져와 초점 렌즈를 이동시키기 위하여, 예를 들어, 직류 서보모터를 이용한 로봇 시스템과 같이 상기 블랭크를 가로질러 빔을 횡으로 스캐닝하기 위한 수단;

(e) 예를 들어, 선형 CCD 카메라와 같이 공간 광강도 패턴을 탐지하기 위한 수단; 및

(f) 상기 횡으로 스케닝하기 위한 수단이 블랭크를 가로질러 빔을 스캐닝할 때, 공기/피복 계면을 나타내는 공간 광강도 패턴과 코어/피복 계면을 나타내는 패턴 모두를 CCD 카메라 위로 향하게 하는 예를 들어, 렌즈 시스템과 같이 상기 탐지 수단 위로 빛을 향하게 하기 위한 수단으로 구성된 블랭크 검사장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 로봇 시스템은 블랭크의 길이를 따라 레이져, 초점 렌즈, CCD 카메라 및 렌즈 시스템을 이동시킬 수 있기 때문에 블랭크의 길이를 따라 블랭크의 기하학적 형태가 변하는 것을 탐지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시에 사용될 수 있는 장치의 개략도이고,

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시에 사용될 수 있는 렌즈 시스템의 개략도이며,

도 5a 내지 도 5g는 간섭광 빔이 블랭크를 스캐닝할 때 발생되는 공간 광강도 패턴을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 간섭광의 빔이 블랭크의 서로 다른 영역으로 향해졌을 때(조준되었을 때), 간섭광의 빔이 생성하는 공간 광강도 패턴에서의 변화를 통하여 공기/피복 및 코어/피복간의 계면을 확인하는 것에 관한 것이다.

도 1은 상기와 같은 확인을 실시하는데 사용될 수 있는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 블랭크(13)는 이의 단부가 지지됨에 따라 이의 종축선(15)을 중심으로 회전될 수 있다. 바람직하기 때문에, 도 1에서 상기 블랭크는 수평으로 지지된 것으로 도시되었지만, 원한다면 수직으로도 사용될 수 있다.

측정장치(10)는 (1) 예를 들어, 간섭광의 시준된 빔을 생성하고, 650㎚에서 작동하며 4배 빔 신장기가 장착된 1.0㎽ 레이져 다이오드와 같은 광원(17)과; (2) 빔을 블랭크의 공칭중심에 집중시키는 이동가능한 렌즈(19)와; (3) 상기 빔을 블랭크에 비춤으로서 발생된 공간 광강도 패턴을 탐지하는 탐지기(21)와; (4) 상기 빔이 블랭크를 가로질러 스캐닝될 때 중요한 패턴이 탐지기(21)에 도달하도록 보장하는 렌즈 시스템(23)으로 구성된다.

또한, 상기 장치(10)는, 바람직하게, 블랭크의 동심율 및 타원율을 계산할 뿐만아니라, 예를 들어, 공기/피복과 코어/피복 계면을 확인하기 위하여 탐지기(21)의 출력을 필터링하고 분석하는 것과 같이, 출력을 처리하기 위한 적당하게 프로그램된 컴퓨터 시스템(미도시)을 포함한다. 예를 들어, 탐지된 공간 광강도 패턴은 택사스주 오스틴에 소재한 내쇼날 인스트루먼트사에 의해 LABVIEW란 상표로 판매되는 것과 같이, 상업적으로 이용가능한 소프트웨어를 이용하여 필터링되고 분석될 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터 시스템은 탐지기로부터 나온 분석된 데이터가 블랭크의 특정 위치와 관련될 수 있도록 레이져 빔의 위치에 관하여 로봇 시스템으로부터 출력을 받아야만 한다.

로봇 시스템을 개략적으로 도시하기 위한 도 1에서, 부품(17)(19)(21)(32)들은 테이블(25)(27)에 의해 지지된 것으로 도시되어 있다. 모든 테이블은 블랭크(13)의 길이방향을 따라 서로 다른 위치에서 측정을 실시할 수 있도록 y방향으로 이동가능하다. 또한, 상기 테이블(25)은 블랭크를 가로질러 광빔이 횡으로 스캐닝할 수 있도록 x방향으로 이동가능하다. 여러 판매인으로부터 상업적으로 구입하여 이용할 수 있는 로봇 시스템이 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.

위에서 지적한 바와 같이, 블랭크(13)의 공칭 중심이 LASERMIC 또는 이와 유사한 측정장치(미도시)를 이용하여 측정될 수 있다. LASERMIC이 사용되는 경우, 블랭크의 공칭 중심은 장치에 의해 측정된 피복 그림자의 중간점으로 취해진다. 측정 시스템이 블랭크의 길이를 따라 움직일 때 공칭 중심의 위치가 조절될 수 있도록, 공칭 중심값을 구하기 위한 상기 장치는 로봇 시스템에 의해 운반될 수 있다. 선택적으로, 공칭 중심값은 분리된 실험실에서 얻어질 수 있으며, 그 값들은 장치(10)의 컴퓨터 시스템에 제공될 수 있다.

일단 공칭 중심이 측정되면, 초점 렌즈와 공칭 중심간의 거리(Z)가 다음의 수학식 1을 만족시키도록 초점 렌즈(19)의 위치가 조절된다.

Z = F-(n-1)R

여기서, F는 초점 렌즈의 초점거리이고, n은 피복의 굴절률이며, R은 피복의 반경이다. 이러한 방식으로, 광원(17)에 의해 생성된 빔은 블랭크의 공칭 종축선 부근에 집중된다. 상기 집중은 탐지기(21)에서 신호 강도를 향상하는 것으로 밝혀졌다.

특히, 대략 20μ의 초점에 집중시키는 것은 신호 강도에서의 상당한 향상을 제공하는 것으로 밝혀졌다. (광원(17)에 의해 생성된 빔이 일반적으로 원형상이 아닐것임을 주지하라. 예를 들어, 다이오드 레이져는 타원형 빔을 생성하는 것으로 알려졌다. 그러한 경우에 있어서, 타원의 주축선은 바람직하게 블랭크의 종축선과 직각을 이루고(즉, 도 1에 수직), 이 방향으로 집중된 빔의 크기는 바람직하게는 20μ이하이다.) 바람직하게, 상기 집중은 광빔의 방향(도 1에서 z방향)을 따라 대략 2㎜ 정도의 거리에서 유지된다. 실제로, 초점거리가 150㎜이고 렌즈에서의 광빔의 직경보다 큰 천공부를 가진 단일 렌즈 요소가 빔 초점 렌즈로 사용하기 적당한 것으로 밝혀졌다.

도 2 내지 도 4는 탐지기(21)에 중요한 공간 강도 패턴을 향하도록 하기 위한 적당한 렌즈 시스템(23)을 도시한 도면이다. 도 2는 블랭크를 삽입하기 전의 시스템을 도시한 도면이다. 도면에서 알수 있는 바와 같이, 시준된 광빔(30)은 축선상에 있거나 축선을 벗어나도 탐지기(21)에 집중된다, 즉, 탐지기는 렌즈 시스템의 초점에 위치된다.

도 3 및 도 4는 각각 소형 및 대형 블랭크를 위한 시스템의 작동을 도시한 도면이다. 이들 도면에서, 블랭크의 코어는 참조번호 32이고, 이의 피복은 참조번호 34이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 대형 렌즈 요소(40)(42)(44)와 소형 렌즈 요소(50)(52)를 조합함으로서, 피복 바깥쪽에 있는 빔(각 도면에서 상부빔)과 코어 바로 바깥쪽에 있는 빔(각 도면에서 하부빔)을 탐지하기 위한 탐지기(21)에 적어도 빔(30)의 일부가 부딪치는 것을 보장하게 된다. 이들은 블랭크 형상에 관한 가장 중요한 데이터가 얻어지는 위치이기 때문에, 도면은 블랭크 크기 범위에서 5개의 요소로 이루어진 렌즈 시스템이 중요한 공간 강도 패턴을 탐지기로 향하도록 하는 목적을 달성하는 것을 도시하고 있다.

도 2 내지 도 4의 렌즈 시스템에서, 적당한 초점 거리와 렌즈간의 간격(중심에서 중심까지)은 다음과 같다.

렌즈 요소	초점거리 (㎜)	렌즈간의 간격(㎜)
40	1000	251405075
50	50
42	1000
52	100
44	250

여기서, 렌즈 요소(40)의 중심과 블랭크의 종축선 사이의 거리는 250㎜이고, 렌즈 요소(44)의 중심과 탐지기(21) 사이의 거리는 300㎜이며, 탐지기(21)의 탐지면적은 16㎜이다. 렌즈 요소의 천공부는 검사하고자 하는 블랭크의 크기 때문에 빔(30)을 포획할 정도로 충분히 큰 것이 선택된다. 더욱 일반적으로, 렌즈 시스템(23)은 피복의 외곽 가장자리와 코어/피복 계면이 보일 수 있도록 충분한 광강도 패턴을 상기 탐지기 상에 넣을 수 있는 큰 시계를 가져야 한다.

도 5a 내지 도 5g는 빔(30)이 블랭크를 가로질러 스캐닝될 때 탐지기(21)에서 관찰된 공간 광강도 패턴을 도시하고 있다. 이들 도면의 패턴은 도 1의 장치와 도 2 내지 도 4의 렌즈 시스템을 이용하여 만들어졌다. 탐지기의 출력은 2048 화소에 대한 광강도 값으로 구성되었다.

도 5a 및 도 5b는 광빔이 피복의 바깥쪽에 있을 때(도 5a)와 피복에 부딪치나 내부로는 완전히 들어가지 않았을 때(도 5b)에서의 균일형 패턴을 나타낸다. 이들 도면의 비교는 도 5b에서의 패턴 폭이 도 5a에서의 폭보다 작다는 것을 보여준다. 폭의 감소는 피복에 의해 탐지기로부터 빔의 일부가 굴절되었기 때문이다.

도 5a와 도 5b 사이에서의 폭 감소는 탐지기의 출력 데이터로부터 직접 탐지될 수 있고, 더 편리하게는 상기 데이터의 표준 편차를 계산함으로서 탐지될 수 있으며, 빔이 피복에 부딪칠 때 상기 패턴의 최대 강도는 증가하지 않기 때문에 표준 편차의 감소는 패턴 폭의 감소와 일치한다. 예를 들어, 전술한 LASERMIC 장치를 이용한 직경 측정과 같이, 선택적인 기술을 이용한 직경 측정으로 상기 균일형 패턴 폭에서의 감소를 대비함으로서, 실제로 동일한 직경값을 나타내는 감소의 한계치가 측정될 수 있다.

선택적으로, 잡음으로 인해 피복의 가장자리를 잘못 탐지하는 것을 피할 수 있을 정도로 큰 한계치가 용이하게 선택될 수 있다. 이러한 후자의 경우, 상기 피복 직경 측정은 자체 표준의 대용인 본 발명의 단계를 이용하여 이루어진다.

도 5c는 빔이 피복 내부에 있기는 하지만 코어 가장자리로부터는 여전히 멀 때에서의 탐지기의 출력을 나타낸다. 이제 피복은 전체 빔을 굴절시킴에 따라 실질적으로 상기 빔으로부터 어떠한 빛도 탐지기에 도달하지 않는다. 따라서, 탐지기의 출력은 본질적으로 제로이다.

도 5d는 빔이 역시 피복 내부에 있지만 이제는 코어 가장자리에 근접해 있을 때에서의 탐지기의 출력을 나타낸다. 이제 빔은 피복에 거의 수직으로 부딪치기 때문에 이러한 조건하에서 균일형 신호는 회귀하게 되며, 따라서, 탐지기로부터 빔을 멀리 굴절시키는 피복의 능력을 감소시키게 된다.

도 5e는 빔이 코어의 가장자리에 부딪쳤을 때 어떠한 현상이 발생하는지를 나타낸다. 이 도면에서 측편의 로브가 매우 뚜렸하며, 즉, 상기 패턴은 더 이상 균일형이 아니고 이제는 이중형이다. 빔이 코어속으로 계속 이동할 때, 상기 패턴의 강도와 이의 다중형 특징은 모두 증가한다. 실제로, 더 큰 탐지기 및/또는 다른 렌즈 시스템(23)은 상기 패턴이 일련의 감소 강도 로브를 포함한다는 것을 나타낼 것이고, 이는 공간 광강도 패턴의 회절/간섭 형태의 특징이다.

(도 5f의 로브 뿐만 아니라) 도 5e의 로브는 중앙 로브와 제 1 측부 로브로 구성된다.

특정 작동이론에 얽매이기를 바라지는 않지만, 상기 로브 패턴은 회절 격자 역할을 하여 회절/간섭 형태의 공간 광강도 패턴 즉, 중심 로브와 측부 로브를 갖는 패턴을 생성하는 코어 내부의 홈 때문인 것으로 여겨진다. 특히, 코어 내부에 홈을 갖지 않은 블랭크는 로브 패턴을 생성하지 않는 것으로 밝혀졌다.

홈을 갖는 블랭크에 의해 생성된 다양한 로브의 크기와 특정 위치는, 다른 요인중에서, 하기된 간격의 균일성을 포함하는 홈의 방사상 간격, 적어도 어느 정도는 주어진 임의의 홈 내부에서 홈사이의 하기된 변화의 균일성을 포함하는 홈들을 연결하는 굴절률 변화 및 다시 어느 정도는 각 홈의 방상상 면적에 좌우될 것이다. 관련된 가변성의 수가 많기 때문에, 180°떨어진 두 개의 원주상의 위치에서 행한 코어 직경 측정은 다소 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 측정은 약 0.1μ또는 그 이상 차이가 날 수 있다. 특정 작동이론에 얽매이기를 바라지는 않지만, 이러한 차이는 제조 과정중에 생성된 블랭크 주위의 서로다른 원주위의 위치에서 홈의 변화때문일 수 있다고 여겨진다.

다양한 피크 인식 기술을 이용하여 도 5e의 적어도 이중형 패턴의 발생이 측정될 수 있다. 실제로 성공적으로 작용하는 것으로 밝혀진 하나의 기술은 측부 로브가 발생할 것으로 예상되는 위치에서 탐지기 출력의 영역을 점검하는 것과 최소 높이와 최대 폭의 조합으로 이 로브에 대한 한계치를 정하는 것으로 구성된다. 코어 측정이 예를 들어, 코어/피복 동심율과 일치하는 블랭크 상에서 이루어지고 차단 파장 측정이 상기 블랭크로부터 인발된 섬유상에서 이루어지도록 상기 한계치는 조절될 수 있다.

도 5f 및 도 5g는 빔이 코어 내부에 있는 경우(도 5f)와 코어 중심에 있는 경우(도 5g)에 있어서, 탐지기로부터의 출력을 나타낸다. 도 5e와 도 5f의 비교는 빔이 코어 속으로 더 들어갈 때 피크의 강도가 증가함을 보여준다. 도 5g는 빔이 코어의 중심과 일직선일 때 탐지기에 의해 나타나는 적어도 이중형 패턴이 균일형이 됨을 보여준다.

빔이 코어 중심을 지나 코어 몸체 속으로 이동한 다음 피복 속을 지나 마지막에 공기 속으로 다시 들어갈 때, 도 5a 내지 도 5f의 패턴은 역순으로 반복된다. 이러한 역 패턴은 블랭크의 하부 절반에 대하여 피복 및 코어의 가장자리의 위치를 측정하는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 상기빔은 블랭크 아래에 있는 점으로 방향이 바뀔 수 있으며, 위로 스캐닝될 수 있다. 상기 패턴이 도 5에 도시된 것과 동일한 순서로 발생할 것이기 때문에 후자의 접근법이 바람직하고, 따라서, 분석하는데는 단지 하나의 알고리즘 세트가 필요하다.

실제로, 도 1 내지 도 5의 시스템은 매우 빠르게 다양한 크기의 블랭크의 코어 및 피복 형상을 측정하는 것으로 밝혀졌다. 상기 시스템으로 이루어진 측정은 본 발명의 장치 및 방법을 이용하여 검사된 블랭크로부터 인발된 섬유상에서 이루어진 모드 필드 직경 측정, 차단 파장 및 코어/피복 동심율과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 전술한 바와 같이, 블랭크가 일방향에서 측정된 다음 180°회전된 다음 측정될 때, 측정값에서 약간의 변화가 관찰된다. 상기한 변화가 본 발명의 특정 응용에 반한다면, 이는 예를 들어, 블랭크의 일단과 관련된 비순환 대칭 특성을 이용하여 블랭크를 한쪽 방향으로 지속하여 향하도록 함으로서 조절될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예가 설명되고 도시되었음에도 불구하고, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있다. 전술한 것 이외에, 예를 들어, 다른 광원, 렌즈(예를 들어, 비구면 렌즈), 탐지기(다중 탐지기 포함) 및 소프트웨어 프로그램등이 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 광원을 이동시키는 것 대신, 예를 들어, 다중면 회전 거울을 이용하여 빔이 블랭크를 가로질러 스캐닝될 수 있다. 또한, 전자 탐지 시스템을 이용하기 보다는, 본 발명의 공간 광강도 패턴은 수동으로 관측 스크린상에 보여질 수 있다. 이와 유사하게, 블랭크를 회전시키고, 블랭크를 수직 또는 수평 방향으로 고정하기 위한 다양한 장치를 포함하는 다양한 블랭크 고정장치가 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.

여기에 기재된 내용으로부터 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 다양한 다른 변경이 당업자에게는 명백할 것이다. 하기된 청구범위는 이와 같은 변경, 변화 및 이에 상당하는 것 뿐만아니라 여기에 기재된 특정 실시예를 포함하고자 하는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광도파관 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 장치와 방법은 코어/피복 직경비 및 코어/피복 동심율과 같이, 섬유의 다양한 기하학적 특성을 결정하는 블랭크의 해당 기하학적 특성을 용이하게 탐지 및 검사할 수 있기 때문에 섬유 제조공정에서 원료의 낭비를 막고 불량률을 줄일 수 있다.

Claims (22)

1. 광 도파관 섬유 제조에 사용되는 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 방법에 있어서,

   상기 블랭크는 종축선을 갖고,

   상기 방법은

   (a) 간섭광의 빔을 제공하는 단계;

   (b) 블랭크의 적어도 일부를 가로질러 빔을 횡으로 스캐닝하는 단계;

   (c) 빔이 스캐닝 될 때 블랭크를 통과한 빛을 탐지하는 단계; 및

   (d) 적어도 이중형인 탐지된 빛에서 공간 강도 패턴의 발생을 확인하여 코어/피복간의 계면을 탐지하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 종축선은 공칭 위치를 갖고, 상기 빔은 그 공칭 위치 부근에 집중되는 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(c)는 블랭크를 통과한 빛을 탐지기로 향하도록 하는 광학 시스템을 제공하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 발생을 확인하기 위해 한계치가 사용되는 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 블랭크를 종축선 주위로 회전시키는 단계와 회전된 블랭크에 대하여 (a) 내지 (d) 단계를 반복하는 추가적인 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 종축선을 따라 다수개의 위치에서 (a) 내지 (d) 단계를 반복하는 추가적인 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면을 탐지하기 위한 방법.
7. 광 도파관 섬유 제조에 사용되는 블랭크에서 코어/피복간의 계면의 위치를 측정하기 위한 방법에 있어서,

   상기 블랭크는 종축선을 갖고,

   상기 방법은

   (a) 간섭광의 빔을 제공하는 단계;

   (b) 블랭크의 적어도 일부를 가로질러 빔을 횡으로 스캐닝하는 단계;

   (c) 상기 빔의 가로 위치의 역할로서 블랭크를 통과한 빛을 탐지하는 단계; 및

   (d) 상기 발생에서 빔의 가로위치는 블랭크에서 코어/피복간의 계면의 위치에 해당하되, 빔의 적어도 이중형인 탐지된 빛에서 공간 강도 패턴의 발생을 확인하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면의 위치를 측정하기 위한 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 종축선은 공칭 위치를 갖고, 상기 빔은 그 공칭 위치 부근에 집중되는 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면의 위치를 측정하기 위한 방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 단계(c)는 블랭크를 통과한 빛을 탐지기로 향하도록 하는 광학 시스템을 제공하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면의 위치를 측정하기 위한 방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 발생을 확인하기 위해 한계치가 사용되는 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면의 위치를 측정하기 위한 방법.
11. 제 7항에 있어서, 상기 방법은 블랭크를 종축선 주위로 회전시키는 단계와 회전된 블랭크에 대하여 (a) 내지 (d) 단계를 반복하는 추가적인 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면의 위치를 측정하기 위한 방법.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 종축선을 따라 다수개의 위치에서 (a) 내지 (d) 단계를 반복하는 추가적인 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크에서 코어/피복간의 계면의 위치를 측정하기 위한 방법.
13. 광 도파관 섬유 제조에 사용되는 블랭크 검사 방법에 있어서,

    상기 블랭크는 코어, 피복 및 종축선을 갖고,

    상기 방법은

    (a) 블랭크의 대향측에 간섭광의 빔을 생성하는 광원과 공간 광강도 패턴을 탐지할 수 있는 탐지기를 제공하는 단계;

    (b) 상기 탐지기에서 공간 광강도 패턴을 탐지할 때, 블랭크를 가로질러 빔을 횡으로 이동시키는 단계;

    (c) 빔이 종축선쪽으로 이동하는 순간, 균일형 공간 광강도 패턴의 폭이 감소하는 가로 위치로 피복의 가장자리를 확인하는 단계; 및

    (d) 빔이 종축선쪽으로 이동하는 순간, 적어도 이중형 공간 광강도 패턴이 나타나는 가로 위치로 코어의 가장자리를 확인하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 방법은 빔이 횡으로 이동할 때 균일형 공간 광강도 패턴이 적어도 이중형 공간 광강도 패턴에 의해 양측부가 둘러싸이는 가로 위치로 블랭크의 중심을 확인하는 추가적인 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 방법.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 방법은 미리 정해진 각도로 상기 블랭크를 종축선 주위로 회전시키는 단계와 회전된 블랭크에 대하여 (a) 내지 (d) 단계를 반복하는 추가적인 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 방법은 (a) 내지 (d) 단계의 고유 및 반복 확인으로부터 코어/피복 동심율을 측정하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 방법.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 방법은 단계 (c)의 고유 및 반복 확인으로부터 블랭크 타원율을 측정하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 방법.
18. 제 15 항에 있어서, 상기 방법은 단계 (d)의 고유 및 반복 확인으로부터 코어 타원율을 측정하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 방법.
19. 제 13 항에 있어서, 상기 종축선을 따라 다수개의 위치에서 (a) 내지 (d) 단계를 반복하는 추가적인 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 방법.
20. 제 13 항에 있어서, 상기 종축선은 공칭 위치를 갖고, 상기 빔은 그 종축선 부근에 집중되는 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 방법.
21. 제 13 항에 있어서, 상기 블랭크를 통과한 빛이 탐지기로 향하도록하는 광학 시스템이 단계(a)에 제공된 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 방법.
22. 광 도파관 섬유 제조에 사용되는 블랭크 검사 장치에 있어서,

    상기 블랭크는 공칭 위치를 가진 종축선을 갖고,

    상기 장치는

    (a) 블랭크 지지 수단;

    (b) 간섭광의 빔을 생성시키는 수단;

    (c) 상기 종축선의 공칭 위치 부근에 빔을 집중시키기 위한 수단;

    (d) 상기 블랭크를 가로질러 빔을 횡으로 스캐닝하기 위한 수단;

    (e) 공간 광강도 패턴을 탐지하기 위한 수단; 및

    (f) 상기 횡으로 스케닝하기 위한 수단이 블랭크를 가로질러 빔을 스캐닝할 때, 상기 탐지 수단 위로 빛을 향하게 하기 위한 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크 검사 장치.