DE69214342T2

DE69214342T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Zustands der Beschichtung einer optischen Faser

Info

Publication number: DE69214342T2
Application number: DE69214342T
Authority: DE
Inventors: Akira Inoue; Yuji Kobayashi; Shuji Shinoki
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2012-04-10
Also published as: KR920020187A; CA2065482A1; US5289265A; AU652817B2; DK0509405T3; EP0509405B1; DE69214342D1; EP0509405A3; TW257898B; AU1479192A; EP0509405A2

Description

Hintergrund zu der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Messung einer Dicke und einer Dickenveränderung (ihr Ausmaß und ihre Richtung) einer an einem linearen Körper ausgebildeten Beschichtung.
Es ist sehr schwierig, eine optische Faser selbst als ein Lichtübertragungsmedium zu verwenden aufgrund von von seinem Material ausgehenden Problemen. Daher ist es nun zur Aufrechterhaltung einer anfänglichen Stärke (unmittelbar nach der Herstellung) der optischen Fasern und zur Sicherstellung einer langreichenden Dauerhaftigkeit eine allgemeine Vorgehensweise, eine optische Faser zum Erhalt einer beschichteten optischen Faser mit einem Harz unmittelbar nach dem Faserziehen zu beschichten.
Die Fig. 36 veranschaulicht diese Vorgehensweise. Eine optische Faser 3 wird durch Faserziehen eines optischen Fasermaterials 1 unter Erhitzung und Anschmelzen seines Spitzenbereichs durch einen Brenner 2 gebildet. Als allgemeine Vorgehensweise wird die optische Faser 3 sequentiell durch eine erste druckbeaufschlagende Prägeform 4A, einen ersten Ausheilofen 5A, eine zweite druckbeaufschlagende Prägeform 4B und einen zweiten Ausheilofen 58 durchgeleitet zum Bilden einer beschichteten optischen Faser 6 mit zwei Harzüberzugsschichten auf ihrer äußeren Oberfläche, die dann auf einer Spule 8 über eine Wickelrolle 7 aufgewickelt wird. Beispiele von Harzbeschichtungsmaterialien für die beschichtete optische Faser 6 sind Polymere, einschließlich thermisch aushärtender Harze wie Siliconharz, Urethanharz und Epoxyharz, unter Ultraviolettstrahlung anziehende Harze wie Epoxyacrylat, Urethanacrylat, Polyesteracrylat, und unter Strahlung anziehende Harze.
Zum Verbessern der Transmissionseigenschaften und der mechanischen Eigenschaften der beschichteten optischen Faser 6 ist es wichtig, daß die Harzbeschichtung um die optische Faser 3 herum auf konzentrische Weise ausgebildet ist.
Wenn andererseits eine Faserziehgeschwindigkeit zur Verbesserung der Produktionsleistung von optischen Fasern erhöht wird, ist es wahrscheinlich, daß die Dicke der Harzbeschichtung schwanken wird, da wahrscheinlich eine Temperaturerhöhung in der optischen Faser 3 Ungleichmäßigkeiten im Harzfluß in den Druckbeaufschlagungsprägeformen 4A und 4B hervorruft. Die Dickenschwankungen treten auch auf, wenn etwas Staub in das Harz gemischt ist.
Es ist daher in einer Faserziehherstellungslinie für optische Fasern notwendig, daß die Dickenschwankungen der optischen Faser 6 innerhalb der Herstellungslinie gemessen werden, und daß bei Auftreten der Dickenschwankungen eine geeignete Steuerung ausgeführt wird zur Verringerung der Ziehgeschwindigkeit oder zum Anhalten des Faserziehvorgangs.
In Bezug auf die Fig. 37 wird ein Beispiel eines herkömmlichen Dickenschwankungsmeßverfahrens nachfolgend beschrieben, das in der Veröffentlichung der nichtgeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. Sho. 60-238737 offenbart ist. Wie in der Fig. gezeigt ist, wird die Dickenschwankung gemessen durch Bestrahlung einer Seitenfläche der fasergezogenen beschichteten optischen Faser 10 mit einem Laserstrahl 12, der von einer Laserlichtquelle 11 emittiert wird, und Detektieren eines nach vorne reflektierten Streulichtmusters 13.
Die Fig. 3B veranschaulicht das Prinzip dieses Meßverfahrens Zur Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, daß die beschichtete optische Faser 10 aus einem Glasteil 10a und einem Harzteil 10b besteht. Aufgrund eines Unterschied in den Brechungsindicies der beiden Teile (normalerweise ist der Brechungsindex ng des Glasteils 10a ungefähr 1,46 und der Brechungsindex nnr des Harzteils 10b befindet sich in dem Bereich von 1,48 bis 1,51) enthält das nach vorne reflektierte Steuerlichtmuster 13 einen zentralen Lichtfluß 13a, der durch den Harzteil 10b, den Glasteil 10a und wieder durch den Harzteil 10b hindurchgetreten ist, und periphere Lichtflüsse 13b, die nur durch den Harzteil 10b übertragen worden sind. Daher kann die Dickenschwankung auf Grundlage des Symmetriegrades in der horizontalen Richtung in der Fig. 37 und eines Verhältnisses zwischen den Lichtleistungen, die zu beiden Seiten des nach vorne reflektierten Streulichtmusters 13 festgestellt werden, detektiert werden.
Das obige Dickenschwankungsmeßverfahren ist jedoch nur in solchen Fällen verfügbar, wenn das sowohl durch die Harzteile lob und den Glasteil 10a hindurchtretende Licht und das nur durch den Harzteil 10b hindurchtretende Licht voneinander klar an beiden Seiten des vorwärtsstreumusters 13 unterscheidbar sind. Beispielsweise kann die Dickenschwankung nicht geeignet in den folgenden Fällen detektiert werden: Der Beschichtungsdurchmesser ist klein und der Harzteil 10b ist dünn (Fig. 39) und die Dickenschwankung ist zu groß (Fig. 40). Da in dem Fall der Fig. 39 der Harzteil 10b zu dünn ist, existiert kein Licht, das nur durch den Harzteil 10b hindurchtritt, das heißt, das gesamte Licht tritt sowohl durch die Harzteile 10b und den Glasteil 10a, so daß die Dickenschwankung nicht detektierbar ist. Da in dem Fall der Fig. 40 der Harzteil in dem unteren Teil sehr dünn ist (wie in der Fig. 40 ersichtlich), gibt es kein Licht, das nur durch den unteren Harzteil 10b hindurchtritt. Obwohl daher das Auftreten der Dickenschwankungen bekannt ist, kann sein Ausmaß nicht detektiert werden.
Die EP-A-0 348 607 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Position der innenseitigen Wand eines transparenten Rohrs, wobei ein Laserstrahl auf das Rohr gerichtet wird und durch die innenseitige Wand des Rohrs zu einer Detektoranordnung reflektiert wird.
Die EP-A-0 294 889 betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen von Messungen an transparenten optischen Fasern, wobei die einfallende Strahlung auf die Faser gerichtet wird. Ein strahlungsempfindliches Detektionssystern detektiert das durch das Objekt transmittierte Licht, wobei die Transmission durch die Ablenkung des Lichts innerhalb der Faser beeinflußt wird. Das transmittierende Licht bildet ein Muster, das dunkle und helle Banden umfaßt, was zum Ermitteln der internen Struktur der Faser verwendbar ist.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des äußeren Durchmessers und des Aufbaus von optischen Fasern ist in der EP-A-0 256 539 offenbart. Dabei wird die Seitenwand der optischen Faser mit Licht bestrahlt, das durch die optische Faser hindurchtritt und dadurch ein komplexes Ablenkungsmuster und eine Leuchtstärkeverteilung bildet, die durch eine Bildverarbeitungseinheit verarbeitet werden. Auf Grundlage des durch das transmittierte Licht gebildeten Musters können Parameter über den Aufbau der optischen Fasern erhalten werden.

Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zu schaffen, das eine genaue Messung der Beschichtungsdicke und seiner Schwankungen auf einer optischen Faser innerhalb einer Herstellungslinie ermöglicht, zur Herstellung von optischen Fasern hoher Qualität bei hoher Produktivität.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verfahren und Vorrichtungen jeweils mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 17 oder 18. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen bezeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Seitenfläche einer optischen Faser, die einen Hauptkörper und eine Beschichtung aus wenigstens einer auf dem Hauptkörper gebildeten Schicht aufweist, mit Einfallslicht, das von einer Lichtemissionseinheit emittiert wird, bestrahlt. Ein Oberflächenreflexionslichtstrahl, der von einer äußeren Oberfläche der Beschichtung in wenigstens eine bestimmte Richtung reflektiert wird, und ein Grenzflächenreflexionslichtstrahl, der durch eine Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Hauptkörper oder durch eine Grenzfläche zwischen angrenzenden Schichten der Beschichtung in eine Richtung parallel zu der bestimmten Richtung reflektiert wird, werden durch ein Reflexionslichtdetektionsmittel detektiert. Eine Dicke und eine Dickenschwankung der Beschichtung werden auf Grundlage eines Reflexionslichtabstands zwischen dem Oberflächenreflexionslichtstrahl und dem Grenzflächenreflexionslichtstrahl bestimmt.
Alternativ dazu wird die Dicke und die Dickenschwankung der Beschichtung auf Grundlage eines Einfallslichtabstands zwischen einem Einfallslichtstrahl, der dem Oberflächenreflexionslichtstrahl entspricht und einem weiteren Einfallslichtstrahl, der dem Grenzflächenreflexionslichtstrahl entspricht, bestimmt.
Als weitere Alternative wird die Dicke und die Dickenschwankung auf Grundlage sowohl des Reflexionslichtabstands als auch des Einfallslichtabstands bestimmt.

Kurze Beschreibung der zeichnungen

In den zeichnungen zeigen:
Fig. 1 das Prinzip einer Beschichtungszustandsmeßvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 2 das Prinzip einer Beschichtungszustandsmeßvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 3 in einem Ausgabesignal eines in der Vorrichtung nach der Fig. 2 verwendeten Bildsensors auftretende Spitzen;
Fig. 4 in einem Ausgabesignal aus einem weiteren in der Vorrichtung nach der Fig. 2 verwendeten Bildsensors auftretende Spitzen;
Fig. 5 bis 7 Beispiele von beschichteten optischen Fasern, die Messungen durch die Vorrichtung nach der Fig. 2 unterworfen wurden;
Fig. 8 ein Detektionssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 9 ein Beispiel eines auf einem Fernsehmonitor erscheinenden Bildes, wenn das Detektionssystem nach der Fig. 8 verwendet wird;,
Fig. 10 Reflexionslichtstrahlen in Verbindung mit der Fig.
Fig. 11 ein Beispiel eines auf dem Fernsehmonitor erscheinenden Bildes, wenn das Detektionssystem der Fig. 8 verwendet wird und Spaltlicht als Meßlicht verwendet wird;
Fig. 12 einen schrägwinkligen Einfall von parallelem Licht;
Fig. 13 einen schrägwinkligen Einfall von Spaltlicht;
Fig. 14 ein Beispiel eines als ein Ergebnis der Messung unter Verwendung des Spaltlichts nach der Fig. 13 erzeugten Bildes;
Fig. 15 eine Ausführungsform, in der ein Blendenteil in dem Detektionssystem verwendet wird;
Fig. 16 eine Anordnung einer Beschichtungszustandsmeßvorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die Spaltlicht verwendet;
Fig. 17 bis 19 das Prinzip der durch die Vorrichtung nach der Fig. 16 durchgeführten Messung;
Fig. 20 das Ergebnis der durch die Vorrichtung nach der Fig. 16 durchgeführten Messung;
Fig. 21 die Anordnung einer Beschichtungszustandsmeßvorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die Laserabtastlicht verwendet;
Fig. 22 eine Anordnung einer Beschichtungszustandsmeßvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die Laserabtastlicht verwendet;
Fig. 23 und 24 Ausgabesignale aus in der Vorrichtung nach der Fig. 22 verwendeten Fotodetektoren;
Fig. 25 eine Beschichtungszustandsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die Laserabtastlicht verwendet;
Fig. 26 eine positionsempfindliche Halbleitervorrichtung (PSD);
Fig. 27 ein Beispiel eines Ausgabesignals einer PSD-Ansteuerung;
Fig. 28 eine Beschichtungszutandsmeßvorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform, die Laserabtastlicht verwendet;
Fig. 29 ein zeitablaufdiagramm der Vorrichtung nach der Fig. 28;
Fig. 30 ein Beispiel eines Detektionssignals eines eindimensionalen Bildsensors in der Vorrichtung nach der Fig. 28;
Fig. 31 ein Beispiel eines Ausgabesignals aus einem in der Vorrichtung nach der Fig. 28 verwendeten Fotodetektors;
Fig. 32 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Polarisationsrichtung und einem Verhältnis einer durch die Grenzfläche reflektierten Lichtmenge zu einer durch die äußere Oberfläche reflektierten Lichtmenge zeigt;
Fig. 33 eine Grafik, die eine zu der Fig. 32 ähnliche Beziehung zeigt, bei der das Meßlicht unter einem Brewsterwinkel einfällt;
Fig. 34 und 35 das Prinzip einer erfindungsgemäßen Beschichtungszustandsmeßvorrichtung;
Fig. 36 ein Beispiel einer Herstellungslinie für optische Fasern;
Fig. 37 ein Beispiel eines herkömmlichen Dickenschwankungsmeßverfahrens;
Fig. 38 das Prinzip des herkömmlichen Dickenschwankungsmeßverfahrens nach der Fig. 37; und
Fig. 39 und 40 Veranschlaulichungen der Probleme des herkömmlichen Dickenschwankungsmeßverfahrens nach der Fig. 37.

Beschreibung der bevorzugten Äusführungsformen

Bei der Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend zuerst das Prinzip der Erfindung beschrieben.
Wie in der Fig. 34 gezeigt ist, nimmt man an, daß eine beschichtete optische Faser 100, die ein Beispiel für einen linearen Objektkörper darstellt, aus einem Glasteil 100a und einem Harzteil 100b besteht, und von der Seite her mit Meßlicht bestrahlt wird. Lichtstrahlen A und B, die an der äußeren Oberfläche und einer Grenzfläche jeweils in eine bestimmte Richtung reflektiert werden, werden zur Messung eines Abstands dazwischen detektiert, nämlich einer Lageabweichung d&sub2; des reflektierten Lichts. Falls notwendig, wird ein Abstand zwischen Lichtstrahlen A' und B', die den Lichtstrahlen A und B entsprechen, nämlich eine Lageabweichung d&sub1; des Einfallslichts, ebenfalls gemessen. Zur Vereinfachung dieser Erörterung wird in der Fig. 34 angenommen, daß die Lichtstrahlen A, B, A' und B' in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der beschichteten optischen Faser 100 liegen und daß die bestimmte Richtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung ist.
Bezugnehmend auf die Fig. 34 wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Abschätzen eines Beschichtungszustands auf der Grundlage der oben erwähnten Abstände d&sub1; und d&sub2; beschrieben. Es wird angenommen, daß die folgenden Parameter bekannt sind: ein Radius r&sub1; des Glasteils 100a, ein Radius r&sub2; des Harzteils bob, ein Brechnungsindex n&sub1; des die beschichtete optische Faser 100 umgebenden Gebietes und ein Brechnungsindex n&sub2; des Harzteils 100 b.
Falls der Mittelpunkt eines Kreises mit Radius r&sub2;, der die Oberfläche des Harzteils 100b darstellt, als der Ursprung C&sub2; des x-y-Koordinatensystems ausgewählt wird, werden die Koordinaten eines Reflexionspunktes P&sub0; des Lichtstrahls A, eines Auftreffpunkts P&sub1;, an dem der Lichtstrahl B' auf den Harzteil 100b trifft, und eines Austrittspunkts P&sub2;, an dem der Lichtstrahl B aus dem Harzteil 100b austritt, wie folgt berechnet:
P&sub0; = (r&sub2;/ &sub2;/ r&sub2;/ &sub2;) (1)
P&sub1; = (r&sub2;/ &sub2; - d&sub1;, r&sub2;²-(r&sub2;/ &sub2;-d&sub1;)²)) (2)
P&sub2; = ( r&sub2;²-(r&sub2;/ &sub2;-d&sub2;)², r&sub2;/ &sub2; - d&sub2;) (3)
Ein Einfallswinkel P&sub1; des Lichtstrahls B' des Harzteils 100b wird aus Gleichung (4) berechnet unter Verwendung der Koordinaten (P1x, P1y) des Punkts P&sub1;, und ein Austrittswinkel 93 des Lichtstrahls B wird nach Gleichung (5) berechnet unter Verwendung der Koordinaten (P2x, P2y) des Punkts P&sub2;. Weiter beschreiben die Gleichungen (6) und (7) jeweils die Brechung an den Punkten P&sub1; und P&sub2;
θ = tan&supmin;¹ (P1x/Pxy) (4)
θ&sub3; = tan&supmin;¹ (P2y/P2x) (5)
sinθ&sub2;/sinθ&sub1; = n&sub1;/n&sub2; (6)
sinθ&sub4;/sinθ&sub3; = n&sub1;/n&sub2; (7)
Die Gleichungen (8) und (9) sind durch die Koordinaten (P3x, P3y) eines Reflexionspunktes P&sub3; des Lichtstrahls B' auf der Grenzfläche zwischen Harzteil 100b und dem Glasteil 100a zu erfüllende Bedingungen.
P3y - = tan(π/2 - + θ&sub1; + θ&sub2;).(P3x - P1x) (8)
P3y - P2y = tan(θ&sub3; - θ&sub4;).(P3x - P2x) (9)
Unter Lösung der Gleichungen (8) und (9) durch Einsetzen von tan (π/2- θ&sub1; + θ&sub2;)= T&sub1; und tan (θ&sub3; - θ&sub4;) = T&sub2; in die jeweiligen Gleichungen werden die Gleichungen (10) und (11) für die Koordinaten (P3x, P3y) erhalten.
P3x = (T&sub1;P1x - + P2y -P&sub2;x)/(Ti - T&sub2;) (10)
P3y = (T&sub1;P2y - T&sub1;T&sub2;P2x - T&sub2;P1y + T&sub1;T&sub2;P2x)/(T&sub1; - T&sub2;). (11)
Da der Mittelpunkt C&sub1; des Glasteils 100a auf einer Winkelhalbierenden eines an dem Reflexionspunkt P&sub3; durch das einfallende Licht und das reflektierte Licht gebildeten Winkels liegt und von P&sub3; durch einen Abstand von r&sub1; beabstandet ist, werden seine Koordinaten (C1x, C1y) wie folgt auf Grundlage der Gleichungen (10) und (11) ausgedrückt.
C1x = P3x - r&sub1;cosθm
C1y = P3y - r&sub1;sinθm (12)
wobei gilt
θ&sub2; = (π/2 - θ&sub1; + θ&sub2; + θ&sub3; - θ&sub4;)/2.
Da die Koordinaten (C1x, C1y) des Mittelpunkts C&sub1; eine Exzentrizität des Mittelpunkts des Glasteils 100a von dem Mittelpunkt C&sub2; des Harzteils 100b darstellen, können Beschichtungszustandsparameter wie ein Grad einer Dickenschwankung (eines Verhältnisses einer minimalen Dicke zu einer maximalen Dicke) und ihre Richtung bestimmt werden.
Während in der obigen Beschreibung zur Vereinfachung angenommen wird, daß die Beschichtung aus einer einzelnen Schicht besteht, und daß die Reflexionslichtstrahlen A und B senkrecht zu den Einfallslichtstrahlen A' und B' sind, kann der Beschichtungszustand auf ähnliche Weise sogar dann erhalten werden, wenn die Beschichtung aus mehreren Schichten aufgebaut ist oder wenn Reflexionslichtstrahlen in einer anderen Richtung gemessen werden.
In einer herkömmlichen Herstellungslinie für optische Fasern können der äußere Radius r&sub2; des Harzteils 100b und sogar die Brechungsindicies n&sub1; und n&sub2; in Abhängigkeit von der Art der optischen Fasern schwanken. Sogar in solchen Fällen kann die Dickenschwankung durch Durchführen einer der oben beschriebenen ähnlichen Messung detektiert werden unter Anwendung von Lichtstrahlen auf die beschichtete optische Faser 100 aus einer Vielzahl von Richtungen. Dies wird nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert.
Wie in der Fig. 35 gezeigt ist, kann man zusätzlich zum Messen der Abstände d&sub1; und d&sub2; auf die obige Weise Lichstrahlen C' und D' auf die beschichtete optische Faser 100 in einer anderen Richtung einfallen lassen, und es werden entsprechende Lichtstrahlen C und D von der äußeren Oberfläche und der Grenzfläche jeweils reflektiert und detektiert zum Messen eines Abstandes d&sub3; zwischen den Lichtstrahlen C' und D' und eines Abstandes d&sub4; zwischen den Lichtstrahlen C und D. Der Beschichtungszustand wird gemäß dem folgenden Verfahren bestimmt.
1) Berechnen der Koordinaten von P&sub0;, P&sub1; und P&sub2; aus d&sub1; und d&sub2; und der Koordinaten P&sub4;, P&sub5; und P&sub6; aus d&sub3; und d&sub4;.
2) Berechnen des äußeren Radius r&sub2; und von Koordinaten des Mittelpunktes C&sub2; des Harzteils 100b aus den Koordinaten von P&sub0; und P&sub4;.
3) Ausdrücken aller Koordinaten von P&sub3;, P&sub7; und C&sub1; durch eine Funktion, die n&sub1; und n&sub2; als unbekannte Parameter aufweist.
4) Erzeugen von Gleichungen sowohl für P&sub3; als auch P&sub7;, die Bedingungen beschreiben, daß P&sub3; oder P&sub7; auf einem Kreis liegen, der den Mittelpunkt C&sub1; und den Radius r&sub1; aufweist.
5) Lösen der Gleichungen für die Koordinaten P&sub3;, P&sub7; und C&sub1; (Schritt 3) und der Gleichnungen, die die Bedingungen für P&sub3; und P&sub7; (Schritt 4) beschreiben, zum Erhalt der Koordinaten (x, y) von C&sub1;.
6) Abschätzen des Beschichtungszustandes aufgrund der Koordinaten C&sub1; und C&sub2;.
Während in diesem Fall der Beschichtungszustand auf Grundlage eines Paars von Abständen d&sub2; und d&sub1; abgeschätzt wird, kann er auf Grundlage von jedem der beiden abgeschätzt werden. Der Beschichtungszustand kann auch auf der Grundlage einer Vielzahl von Lageabweichungen d&sub1; des Einfallslichts oder einer Vielzahl von Lageabweichungen d&sub2; des Reflexionslichts abgeschätzt werden, die durch Eingeben von Meßlicht in einer Richtung und Detektieren von Reflexionslichtstrahlen in einer Vielzahl von bestimmten Richtungen bestimmt werden. Weiter kann der Beschichtungszustand genauer gemessen werden, falls eine Vielzahl von Paaren von d&sub1; und d&sub2; durch Eingeben von Meßlichtstrahlen in einer Vielzahl von Richtungen und Detektieren von Reflexionslichtstrahlen in einer Vielzahl von bestimmten Richtungen bestimmt werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend in bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt einen Prinzipaufbau einer Beschichtungszustandsmeßvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform. Wie gezeigt wird angenommen, daß eine beschichtete optische Faser 100 als ein Beispiel für einen linearen Objektkörper einen Glasteil 100a und einen Harzteil 100b umfaßt. Ein paralleles lichtemittierendes Element 110 zum Emittieren von im wesentlichem parallelem Licht und ein Reflexionslichtdetektionselement 120 sind lateral von den Seiten der beschichteten optischen Faser 100 beabstandet.
Das paralleles Licht emittierende Element 110 enthält eine Kollimatorlinse 111, die einer Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 110 gegenüberliegt und eine optische Achse senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 aufweist, und eine Lichtquelle 112, die hinter der Kollimatorlinse 111 angeordnet ist und die Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 100 mit dem parallelen Licht bestrahlt.
Andererseits enthält das Reflexionslichtdetektionsteil 120 eine Kondensorlinse 121, die der Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 100 gegenüberliegt und eine optische Achse senkrecht zur Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 und der optischen Achse der Kollimatorlinse 111 aufweist, ein Nadellochteil 122 mit einem Nadelloch 122a an einem Brennpunkt der Kondensorlinse 121, eine Kollimatorlinse 123, die hinter dem Nadellochteil 122 derart angeordnet ist, daß ihr Brennpunkt bei dem Nadelloch 122a liegt, und einen Bildsensor 124, der hinter der Kollimatorlinse 123 angeordnet ist, zum Detektieren von Licht, das durch das Nadelloch 122a und die Kollimatorlinse 123 hindurchgetreten ist, so daß der Bildsensor 124 nur einen Teil des Reflexionslichts detektiert, das parallel zu der optischen Achse der Kollimatorlinse 121 ist. Ein Steuerteil 130 bestimmt eine Lageabweichung des Reflexionslichtstrahls durch Verarbeiten von Daten von dem Bildsensor 124.
Die Vorrichtung nach der Fig. 1 ist mit der Kgllimatorlinse 121 und dem Nadellochteil 123 ausgestattet, um selektiv die durch die äußere Oberfläche und die Grenzfläche reflektierten und entlang einer bestimmten Richtung sich ausbreitenden Lichtstrahlen zu detektieren, und sie kann eine Beschichtungszustandsmessung unter einem relativ einfachen Aufbau durchführen.
In dieser Ausführungsform ist der Bildsensor 124 insbesondere eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die einfallendes Licht auf einem Array aus MOS-Transistoren oder CCD-Speichern empfängt und das Licht in ein elektrisches Signal durch elektronisches Abtasten der Ausgaben der jeweiligen Zellen umwandelt. Weiter kann das Nadellochteil 122 durch ein Teil mit einem Spalt ersetzt werden.
Die Dickenschwankungsmessung durch die Vorrichtung der Fig. 1 wird nun beschrieben.
Wenn die beschichtete optische Faser 100 mit dem parallelen Licht aus dem paralleles Licht emittierenden Element 110 bestrahlt wird, werden der durch die äußere Oberfläche des Harzteils 100b reflektierte Lichtstrahl A und der durch die Grenzfläche zwischen dem Harzteil 100b und dem Glasteil 100a reflektierte Lichtstrahl B selektiv durch den Bildsensor 124 detektiert, das heißt, kein anderer Lichtstrahl wird detektiert. Daher wird der Abstand d&sub2; zwischen den Lichtstrahlen A und B durch Detektieren der Positionen der Lichtstrahlen A und B bestimmt. Der Abstand d&sub1; zwischen den Einfallslichtstrahlen A' und B', die jeweils den Lichtstrahlen A und B entsprechen, ist notwendig zum Bestimmen des Beschichtungszustandes und kann auf ähnliche Weise durch Einspeisen von Licht derart bestimmt werden, daß es in der zur obigen Richtung umgekehrten Richtung sich ausbreitet. Der Beschichtungszustand wird auf die oben beschriebene Weise auf Grundlage von d&sub1; und d&sub2; abgeschätzt (Einzelheiten werden hier weggelassen).
Fig. 2 zeigt eine Beschichtungszustandsmeßvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die die Lageabweichung des Reflexionslichts (nämlich des Abstandes d&sub2; zwischen den Lichtstrahlen A und B) und die Lageabweichung des Einfallslichts (nämlich des Abstands d&sub1; zwischen den Lichtstrahlen A' und B') gleichzeitig messen kann. Ein zweites paralleles Licht emittierendes Element 150 ist an der Seite des Reflexionslichtdetektionselementes 120 angeordnet und an das optische System über einen Strahlteiler 140 gekoppelt. Ein zweites Reflexionslichtdetektionselement 160 ist an der Seite des paralleles Licht emittierenden Elementes 110 angeordnet und an das optische System über einen Strahlteiler 142 gekoppelt. Das zweite paralleles Licht emittierende Element 150 enthält eine Kollimatorlinse 151 und eine Lichtquelle 152, die hinter dem Kollimator 151 angeordnet ist, und bestrahlt die beschichtete optische Faser 100 mit parallelem Licht, das sich in der Richtung entgegengesetzt zu den Lichtstrahlen A und B, wie oben erwähnt, ausbreitet. Das zweite Reflexionslichtdetektionselement 160 ist eine Vorrichtung zum Detektieren von in der Richtung entgegengesetzt zu den Einfallslichtstrahlen A' und B' sich ausbreitendem Reflexionslicht und enthält eine Kondensorlinse 161, ein Nadellochteil 162 mit einem Nadelloch 162a an einem Brennpunkt der Kondensorlinse 161, eine Kollimatorlinse 163, die hinter dem Nadellochteil 162 angeordnet ist, und einen Brennpunkt an dem Nadelloch 162a aufweist, zum Kollimieren des durch das Nadelloch 162a hindurchtretenden Reflexionslichts, und einen Bildsensor 164 zum Detektieren des durch das Nadelloch 162a und die Kollimatorlinse 162 hindurchgetretenen Lichts. Ein Steuerelement kann gemäß dem der Fig. 1 aufgebaut sein.
In der Beschichtungszustandsmeßvorrichtung nach Fig. 2 wird hier eine ausführliche Beschreibung unterlassen, da der Beschichtungszustand auf ähnliche Weise, wie in Zusammenhang mit der Vorrichtung nach der Fig. 1 beschrieben ist, abgeschätzt wird. Gemäß der Vorrichtung nach der Fig. 2 kann der Abstand d&sub1; zwischen den Einfallslichtstrahlen A' und B' und der Abstand d&sub2; zwischen den Reflexionslichtstrahlen A und B (vgl. Fig. 34) gleichzeitig gemessen werden.
Jeder der Abstände d&sub1; und d&sub2; wird aus der Lagebeziehung zwischen den Spitzenwerten der Ausgabe aus den Bildsensoren 124 oder 164 (vgl. Fig. 3 und 4) berechnet. Der Beschichtungszutand kann auf der Grundlage der berechneten Werte von d&sub1; und d&sub2; auf die oben beschriebene Weise abgeschätzt werden.
Es folgen Beispiele von Messungen, bei denen d&sub1; und d&sub2; von tatsächlichen beschichteten optischen Fasern (r&sub1; = 125/2 µm, r&sub2; = 170/2 µm) mit einer Dickenschwankung gemessen worden.

Meßbeispiel 1

In einer beschichteten optischen Faser, deren Beschichtungszustand in der Fig. 5 dargestellt ist, wurden d&sub1; und d&sub2; jeweils zu 10 µm und 20 µm gemessen und die Koordinaten von C&sub1; wurden zu (-1,732294, -7,68612) berechnet.

Meßbeispiel 2

In der beschichteten optischen Faser, deren Beschichtungszustand in der Fig. 6 dargestellt ist, wurden d&sub1; und d&sub2; jeweils zu 20 µm und 0 µm gemessen und die Koordinaten von C&sub1; wurden zu (-4,73828, 7,53631) berechnet.

Meßbeispiel 3

In einer beschichteten optischen Faser, deren Zustand in der Fig. 7 dargestellt ist, wurden d&sub1; und d&sub2; jeweils zu -10 µm und 30 µm gemessen und die Koordinaten von C&sub1; wurden zu (14.0952, -10.3847) berechnet.
Obwohl die Vorrichtung nach der Fig. 1 die Kollimatorlinse 123 zwischen dem Nadellochteil 122 und dem Bildsensor 124 verwendet, ist die Kollimatorlinse 123 nicht immer notwendig.
Mit zwei oder mehr Sätzen der oben beschriebenen Vorrichtungen kann die Dickenschwankung sogar in dem Fall berechnet werden, daß der äußere Radius r&sub2; und der Brechungsindex n&sub2; des Harzteils 100b und der Brechnungsindex n&sub1; der Umgebung nicht bekannt sind.
Wenn das Ausgabelicht nicht durch den Bildsensor geeignet detektiert wird, da ein großer Unterschied zwischen der Reflektivität der äußeren Oberfläche des Harzteils 100b und der der Grenzfläche zwischen dem Harzteil 100b und dem Glasteil 100a besteht, ist es bevorzugt, daß ein Mittel zur Anpassung des Brechnungsindex um die beschichtete optische Faser 100 herum vorgesehen wird, um den Unterschied in der Reflektivität zu verringern.
Obwohl in der Vorrichtung nach der Fig. 1 die Kondensorlinse 121 und das Nadellochteil 122 zum selektiven Empfangen lediglich der von der äußeren Oberfläche und der Grenzfläche in eine bestimmte Richtung reflektierten Lichtstrahlen verwendet wird, kann ein eine Lichtaufnahmelinse und eine Bildaufnahmevorrichtung umfassendes Detektionssystern anstelle der obigen Komponenten 121 und 122 verwendet werden. Die Fig. 8 zeigt eine derartige Ausführungsform, bei der ein Detektionssystem verwendet wird, das eine Lichtaufnahmelinse 125 und eine CCD- Bildaufnahmevorrichtung 126 umfaßt. Die Fig. 9 ist ein Beispiel eines auf einem Fernsehmonitor erscheinenden Bildes, der eine Ausgabe aus der CCD-Bildaufnahmevorrichtung 126 empfängt. In dieser Figur rühren die Linien A-D von den in der Fig. 10 gezeigten Reflexionslichtstrahlen A-D her. Daher entspricht ein Abstand zwischen den Linien B und C der Lageabweichung d&sub2; des Reflexionslichts.
In den Vorrichtungen der Fig. 1 und 8 kann das als paralleles Licht vorgesehene Meßlicht durch Spaltlicht ersetzt werden, das sich in einer die Längsachse der beschichteten optischen Faser 100 überquerenden Richtung ausdehnt. Ein derartiges Spaltlicht wird durch eine Spaltlichterzeugungsvorrichtung wie ein Spaltteil, eine Zylinderlinse oder ein Prisma erzeugt. Die Fig. 11 zeigt ein Beispiel eines Meßergebnisses in einem Fall, in dem das parallele Einfallslicht der Vorrichtung nach der Fig. 8 durch das Spaltlicht ersetzt ist. Die Linien und Punkte A-D in der Fig. 11 rühren von den Reflexionslichtstrahlen A-D in der Fig. 10 her.
Weiter kann in den obigen Vorrichtungen das parallele Licht oder das Spaltlicht in die beschichtete optische Faser 100 entlang einer Richtung eingegeben werden, die in bezug auf eine Ebene senkrecht zur Längsachse der beschichteten optischen Faser 100 geneigt ist. Die Fig. 12 und 13 veranschaulichen Ausführungsformen mit einer derartigen Anordnung.
Da in der Ausführungsform der Fig. 12 das optische Bildaufnahmesystern zu einem Abschnitt senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 geneigt ist, verändert sich der Brennpunkt des optischen Bildaufnahmesystems in Abhängigkeit von der Position auf der beschichteten optischen Faser 100 entlang ihrer Längsrichtung. Daher weist diese Anordnung einen Vorteil darin auf, daß sogar, wenn die beschichtete optische Faser sich im Zustand des Faserziehens befindet und ein Zittern aufweist, eine Fokussierung von irgendeiner Position in der senkrechten Richtung in einem Bild des Fernsehmonitors, wie in Fig. 8 gezeigt, erhalten wird.
In der Ausführungsforrn der Fig. 13, in der das Spaltlicht auf schiefe Weise eingegeben wird, wird ein Meßergebnis (nämlich ein Bild), wie in der Fig. 14 gezeigt ist, erhalten. In diesem Fall ist der Abstand zwischen den Linien (Punkten) B und C der Reflexionslichtstrahlen größer als in dem Fall der Fig. 10, so daß sie einfacher trennbar sind und die Meßgenauigkeit verbessert wird.
In den Vorrichtungen nach den Fig. 8, 12 und 13 kann das Reflexionslicht (nämlich durch das Messen des Lichts) einfacher durch Einschränken der numerischen Apertur des Lichteintritts des optischen Detektionssystems zur Erhöhung der Schärfentiefe und zur Einschränkung des Winkelbereichs des die CCD- Bildaufnahmevorrichtung 126 erreichenden Reflexionslichts detektiert werden. Wie in der Fig. 15 gezeigt ist, kann insbesondere ein Blendenteil 127 zwischen der Lichtaufnahmelinse 125 und der CCD-Bildaufnahmevorrichtung 126 angeordnet werden. Mit diesem Aufbau ist ein Randbereich (beispielsweise ein durch die strichlierte Linie in der Fig. 15 gezeigter Strahl) des von der Oberfläche der beschichteten zylindrischen optischen Faser reflektierten Lichts durch das Blendenteil 127 entfernt und nur ein Teil, der jedoch den notwendigen Teil enthält, des Reflexionslichts ist detektierbar, so daß die Beobachtung einfacher wird. Da weiter das Blendenteil 127 eine große Schärfentiefe schafft, kann sowohl der Lichtstrahl von der äußeren Oberfläche der beschichteten optischen Faser 100 als auch der Lichtstrahl von der Grenzfläche zwischen dem Glasteil 100a und dem Harzteil 100b einfacher fokkusiert werden und die Beobachtung kann einfach ausgeführt werden, sogar wenn die beschichtete optische Faser 100 einige Schwankungen in ihrer Lage aufweist.
Die Fig. 16 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer Beschichtungszustandsmeßvorrichtung, die Spaltlicht verwendet. Wie gezeigt ist, wird angenommen, daß eine beschichtete optische Faser 100 als ein Beispiel für einen linearen Objektkörper einen Glasteil 100a und einen Harzteil 100b umfaßt, und daß ein spaltlichtemittierendes Element 210 und ein Reflexionslichtdetektionselement 220 lateral von der beschichteten optischen Faser 100 beabstandet sind. Das spaltlichtemittierende Element 210 weist eine Laserlichtquelle oder eine lichtemittierende Diode auf und emittiert sich in einer Ebene ausbreitendes Spaltlicht, die zu einer Ebene senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 geneigt ist und senkrecht zur Papierebene der Fig. 16 ist. Das Spaltlicht besitzt die Form von Lichtblitzen, und man läßt es auf eine Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 100 einfallen. Das Reflexionslichtdetektionselement 220 zum Detektieren des von der beschichteten optischen Faser 100 reflektierten Spaltlichts ist so angeordnet, daß es in einer Ebene liegt, die durch den Mittelpunkt des spaltlichtemittierenden Elementes 210 und die Achse der beschichteten optischen Faser 100 definiert ist. In dieser Ausführungsform weist das Reflexionslichtdetektionselernent 220 einen zweidimensionalen Bildsensor auf. Ein Datenverarbeitungselement 230 zum Verarbeiten von Daten von dem spaltlichtemittierenden Element 210 und dem Reflexionslichtdetektionselement 220 und zum Abschätzen des Beschichtungszustandes umfaßt einen Bildspeicher 231 zum Speichern von aus dem Reflexionslichtdetektionselement 220 ausgewählten Bilddaten und eine CPU 232 zum Abschätzen des Beschichtungszustandes durch Ausführen einer Datenbearbeitung, während die Bilddaten von dem Bildspeicher 231 und ein Blitzlichtsynchronisierungssignal von dem spaltlichtemittierenden Element 210 empfangen werden.
Das Prinzip der Beschichtungszustandsmessung durch die Vorrichtung nach der Fig. 16 wird nun beschrieben.
Wie in Fig. 17 gezeigt ist, wird in dem Fall, daß die beschichtete optische Faser 100 keine Dickenschwankung aufweist, wenn ein Lichtstahl L&sub0; des Spaltlichts, der auf den Mittelpunkt der beschichteten optischen Faser 100 gerichtet wird, unter einem Einfallswinkel θ&sub1; eingeben wird, ein Lichtstrahl L&sub1; als ein Ergebnis einer Reflexion durch die äußere Oberfläche des Harzteils 100b und ein Lichtstrahl L&sub2; als ein Ergebnis der Reflexion durch die Grenze zwischen dem Harzteil 100b und dem Glasteil 100a erzeugt. Da ein Abstand 5 zwischen den Lichtstrahlen L&sub1; und L&sub2; und eine Dicke D eine Beziehung nach der Gleichung (13) aufweisen, kann die Dicke D durch Messen des Abstands 5 bestimmt werden.
D = S n&sub2;²-sin²φ&sub1;/2sinφ&sub1;cosφ&sub1; ... (13)
wobei n&sub2; der Brechungsindex des Harzteils 100b ist.
Wenn jedoch eine Dickenschwankung vorhanden ist, breitet sich der Lichtstrahl L&sub2; nicht parallel zu dem Lichtstrahl L&sub1; aus, sondern wie in den Fig. 18 und 19 gezeigt ist, ein Lichtstrahl L'&sub0;, der von dem Lichtstrahl L&sub0; zu der Richtung einer Exzentrizität des Glasteils 100b abweicht, wird in den Harzteil 100b am Punkt P&sub1; eingegeben, breitet sich zum Mittelpunkt des Glasteils 100a aus und wird am Punkt P&sub2; an der Grenzfläche reflektiert und tritt schließlich aus Punkt P&sub3; als Lichtstrahl L'&sub2; aus und breitet sich parallel zu dem Lichtstrahl L&sub1; aus.
Unter der Annahme, daß ein Einfallswinkel des Lichtstrahl L'&sub0; innerhalb einer Ebene senkrecht zu der zentralen Achse durch θ&sub1; dargestellt wird, sein Brechungswinkel durch θ&sub2;, ein Abstand zwischen P&sub1; und P&sub2; innerhalb der gleichen Ebene durch k, ein Abstand d zwischen den Lichtstrahlen L&sub0; und L'&sub0; durch d, und ein äußerer Radius des Harzteils 100b durch r&sub2;, sind die Koordinaten von P&sub1; und P&sub2; der Fig. 18 wie folgt gegeben:
P&sub1; = ( r&sub2;² - d² -d) (14)
= ( r&sub2;² - d² + k.cos(θ&sub1; - θ&sub2;), - d + k.sin(θ&sub1; -θ&sub2;)). (15)
Falls ein Einfallswinkel und Reflexionswinkel des Lichtstrahls L'&sub0; bei P&sub1; innerhalb der P&sub1; und P&sub2; enthaltenden Ebene und parallel zur Mittelpunktachse jeweils durch θ&sub1; und θ&sub2; dargestellt werden, wird ein Abstand h zwischen den Reflexionslichtstrahlen L&sub2; und L'&sub2; durch Gleichung (16) ausgedrückt.
h = (r&sub2; - r&sub2;² - d²)tanφ)&sub1; + 2k.tanφ&sub2; (16)
Durch Umordnung der Gleichung 16 erhalten wir einen Ausdruck für k wie folgt:
k = {h -(r&sub2; - r&sub2;²-d²)tanφ)&sub1;}/2tanθ&sub2; (17)
Da der Mittelpunkt C&sub1; des Glasteils 100a (vgl. Fig. 18) von P&sub1; in der radialen Richtung um (r&sub1; + k) im Abstand steht, wobei r&sub1; ein Radius des Glasteils 100a ist, sind seine Koordinaten C1x, C1y durch die Gleichungen (18) gegeben. In der Vorrichtung der Fig. 16 kann der Beschichtungszustand durch Detektieren der Abstände h und d abgeschätzt werden.
C1x = P1X - (k + r&sub1;)cos(θ&sub1; - θ&sub2;)
C1y = P1y - (k + r&sub1;)sin(θ&sub1; - θ&sub2;) (18)
Zur Bestimmung der Abstände h und d in der Vorrichtung der Fig. 16 werden die Daten für das Reflexionslicht, das durch den Bildsensor des Reflexionslichtsdetektionsabschnitts 220 erhalten wird, einem Verfahren zur Korrektur solcher Fehler wie Brechung in dem Harzteil 100b unterworfen.
Obwohl der Einfachheit halber in der obigen Beschreibung angenommen wird, daß die Beschichtung aus einer einzigen überzugsschicht besteht, kann der Beschichtungszustand im Falle mehrerer überzugsschichten ebenfalls auf ähnliche Weise bestimmt werden.
Eine tatsächliche Messung des Beschichtungszustands der beschichteten optischen Faser wird durch die Beschichtungszustandsmeßvorrichtung nach der Fig. 16 auf die folgende Weise ausgeführt. Während die beschichtete optische Faser 100 mit dem von dem Spaltlichtemissionselement 210 emittierten blitzlichtartigen Spaltlicht beleuchtet wird, wird das Reflexionslicht durch den Reflexionslichtdetektionsabschnitt 220 detektiert. Die Abstände d und h werden durch die CPU 132 bestimmt, die die in den Bildspeicher 131 geschriebenen Daten verarbeitet. Der Beschichtungszustand wird auf der Grundlage der derart erhaltenen Werte d und h abgeschätzt.
Die Fig. 20 zeigt zwei kreisbogenähnliche reflektierende Linien RA und RB, die tatsächlich beobachtet werden. Die reflektierende Linie RA ist eine Sammlung von reflektierenden Punkten an der äußeren Oberfläche des Harzteils 100b und ihr Mittelpunkt PA sollte mit P&sub0; zusammenfallen. Die reflektierende Linie RB an der äußeren Oberfläche des Harzteils 100b entspricht einer Sammlung von reflektierenden Punkten an der Grenzfläche, und ein Punkt PB kommt auf der Reflexionslinie RB vor. Die Position des oben beschriebenen Punktes P&sub3; wird aus der Position von PB unter Korrektur solcher Faktoren wie Brechung in dem Harzteil 100b bestimmt. In einer vereinfachten Messung kann die Position von PB als die von P&sub3; angesehen werden. Ein senkrechter Abstand und ein horizontaler Abstand zwischen den Punkten PA und PB entspricht jeweils einem Abstand h' in der Fig. 19 und dem Abstand d in der Fig. 18. Der Beschichtungszustand kann auf die oben beschriebene Weise auf der Grundlage der Abstände h' (h) und d abgeschätzt werden.
Falls zwei der zuvor beschriebenen Vorrichtungen verwendet werden, kann die Dickenschwankung sogar dann gemessen werden, wenn der äußere Radius r&sub2; und der Brechungsindex n&sub2; des Harzteils 100b und der Brechungsindex n&sub1; der Umgebung unbekannt sind.
Wenn das Ausgabelicht aufgrund eines großen Unterschieds zwischen den Reflektivitäten der äußeren Oberfläche des Harzteils 100b und der Grenzfläche zwischen dem Harzteil 100b und dem Glasteil 100a nicht zufriedenstellend durch den Reflexionslichtdetektionsabschnitt 220 detektiert wird, ist es bevorzugt, daß ein Brechungsindexanpassungsstoff um die beschichtete optische Faser 100 vorgesehen wird zur Verringerung des Unterschieds in der Reflektivität.
In der Vorrichtung der Fig. 16 wird die Datenverarbeitung in dem Datenverarbeitungsabschnitt 230 synchron mit der Emission des blitzlichtartigen Spaltlichts von dem Spaltlichtemissionselement 210 durchgeführt. Aufgrund dieser Betriebsweise kann die Messung auf positive Weise ausgeführt werden, sogar wenn die beschichtete optische Faser 100 in ihrer lateralen Lage vibriert. Es ist offensichtlich, daß dieses Verfahren auch auf alle Vorrichtungen der anderen Ausführungsformen anwendbar ist.
Als nächstes wird eine Ausführungsform beschrieben, die Laserabtastlicht als Meßlicht verwendet.
Fig. 21 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines Beispiels einer Beschichtungszustandsmeßvorrichtung, die Laserabtastlicht verwendet. Wie gezeigt ist, wird angenommen, daß eine beschichtete optische Faser 100 als Beispiel eines linearen Objektkörpers einen Glasteil 100a und einen Harzteil 100b umfaßt, und daß ein Laserlichtabtastelement 310 und ein Reflexionslichtdetektionsabschnitt 320 lateral von der beschichteten optischen Faser 100 beabstandet sind. Der Laserlichtabtastteil 310 enthält eine Kollimatorlinse 311, die einer Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 100 gegenüberliegt und eine optische Achse senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 aufweist, einen Drehspiegel 312, der an einem Brennpunkt der Kollimatorlinse vorgesehen ist und eine durch diesen Brennpunkt gehende und parallel zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 verlaufende Drehachse aufweist, und eine Laserlichtquelle 313 zum Bestrahlen eines Drehmittelpunktgebietes des Drehspiegeis 312. Eine Ebene senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 wird zu einer Abtastebene des Laserlichtes gemacht. Der Reflexionslichtdetektionsabschnitt 320 enthält eine Kondensorlinse 321, die einer Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 100 gegenüberliegt und eine optische Achse senkrecht sowohl zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 als auch der optischen Achse der Kollimatorlinse 311 aufweist, ein Spaltteil 322 mit einem Spalt 322a an einem hinteren Brennpunkt der Kollimatorlinse 321 und einen Fotodetektor 323, beispielsweise eine Fotodiode, der hinter dem Spaltteil 322 angeordnet ist und durch den Spalt 322a hindurchtretendes Licht detektiert, so daß der Reflexionslichtdetektionsabschnitt 320 nur einen Teil des Reflexionslichts detektiert, das parallel zu der optischen Achse der Kondensorlinse 321 ist. Ein Steuerteil 330 schätzt den Beschichtungszustand durch Verarbeitung von dem Laserlichtabtastteil 310 und dem Reflexionslichtdetektionsabschnitt 320 bereitgestellten Daten ab. Das heißt, der Steuerabschnitt 330 enthält eine Drehspiegelansteuerung 331 zum Aussenden eines Spiegelansteuerungssignals an den Drehspiegel 312 und zum Ausgeben eines entsprechenden Synchronisationssignals, einen Verstärker 332 zum Verstärken eines Ausgabesignals aus dem Fotodetektor 323, einen A/D- Wandler 333 zur Analog-Digital-Umwandlung des Synchronisationssignals von der Drehspiegelansteuerung 323 und eines verstärkten Signals von dem Verstärker 332, eine CPU 334 zum Verarbeiten eines Signals von dem A/D-Wandler 333 zum Detektieren einer Abtastposition zu einem Zeitpunkt, wenn der Fotodetektor 323 das Reflexionsucht empfängt.
Die Vorrichtung der Fig. 21 verwendet die Kondensorlinse 321 und das Spaltteil 322 zum selektiven Detektieren von von der äußeren Oberfläche und der Grenzfläche in eine bestimmte Richtung reflektierten Lichtstrahlen und weist eine einfache Bauart zur Verwirklichung dieser Erfindung auf.
In der obigen Vorrichtung enthält der Fotodetektor 322 im wesentlichen Vorrichtungen, die Licht detektieren und ein elektrisches Signal gemäß der detektierten Lichtmenge erzeugen. Der Strahldurchmesser des Laserlichts kann geeignet in Verbindung mit einer gewünschten Auflösung ausgewählt werden, er sollte jedoch vorzugsweise kleiner sein als ein minimaler Wert der zu messenden Beschichtung. Weiter kann das Spaltteil 322 durch ein Teil mit einem Nadelloch ersetzt werden.
Die Dickenschwankungsmessung durch die Vorrichtung nach der Fig. 21 wird auf die folgende Weise aufgeführt. Wenn ein Laserlichtstrahl von der Laserlichtquelle 313 durch Drehung des Drehspiegels 312 von rechts nach links in der Fig. 21 bewegt wird, wird ein Lichtstrahl A, der von der äußeren Oberfläche des Harzteils 100b der beschichteten optischen Faser 100 reflektiert wird, zuerst durch den Fotodetektor 323 detektiert, und dann wird ein Lichtstrahl B, der durch die Grenzfläche zwischen dem Harzteil 100b und dem Glasteil 100a reflektiert wird, detektiert. Keine weiteren Reflexionslichtstrahlen werden durch den Fotodetektor 323 detektiert. Daher wird ein Abstand d&sub1; in der Abtastrichtung zwischen einfallenden Lichtstrahlen A' und B', die jeweils den Reflexionslichtstrahlen A und B entsprechen, auf der Grundlage von Ausgaben bestimmt, wenn die Lichtstrahlen A und B detektiert werden, und auf der Grundlage des Synchronisationssignals von der Drehspiegelansteuerung 331. Zum Bestimmen des Beschichtungszustandes wird es notwendig sein, einen Abstand d&sub2; zwischen den Lichtstrahlen A und B zu messen. Dies kann man auf ähnliche Weise, beispielsweise durch Eingeben von Licht in einer Richtung umgekehrt zu der Richtung in dem obigen Fall, durchführen. Alternativ dazu kann der Abstand d&sub2; durch Aufteilen eines jeden der Lichtstrahlen A und B in zwei Strahlen und durch Detektieren eines Paars (A und B) der aufgeteilten Strahlen zur gleichen Zeit durch eine weitere Detektionsvorrichtung, beispielsweise einen Bildsensor, die eine Nachweisposition detektieren kann, bestimmt werden.
Eine positionsempfindliche Halbleitervorrichtung (positionsensitive device; PSD) kann dazu verwendet werden, von der äußeren Oberfläche und der Grenzfläche reflektierte Lichtstrahlen zu detektieren. Die PSD weist einen Aufbau auf, in dem Positionssignalelektroden an beiden Seiten einer Lichteinfallsfläche eines Halbleiters ausgebildet sind und eine Referenzelektrode an der Rückseite des Halbleiters ausgebildet ist, und sie gibt auf Grundlage der jeweiligen Positionssignalelektroden Teilfotoströme aus, die in Erwiderung auf auf die Einfallsfläche einfallendes Eingangslicht erzeugt werden und jeweils eine Größe aufweisen, die in umgekehrter Proportion zu einem Abstand zwischen der Lichteinfallsposition und der zugeordneten positionssignalelektrode steht. Die positionsabweichung d&sub1; des Einfallslicht kann auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der Zeit und einer Summe der Spannungen der beiden positionssignalelektroden in bezug auf die Referenzelektrode bestimmt werden. Die Positionsabweichung d&sub2; des Reflexionslichts kann auf der Grundlage einer Information über die Einfallspositionen bestimmt werden, die aus dem Amplituden der Spannungen der jeweiligen Positionssignalelektroden in bezug auf die Referenzelektrode berechnet werden.
Die Fig. 22 zeigt einen Prinzipaufbau einer Beschichtungszustandsmeßvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform. In der Fig. 22 enthaltene Bauteile, die die gleiche Funktion wie jene in der Fig. 21 aufweisen, werden durch gleiche Bezugszeichen dargestellt und eine überflüssige Beschreibung wird hier für diese weggelassen. Die Vorrichtung der Fig. 22 soll sowohl die Positionsabweichung des Einfallslichts (nämlich den Abstand d&sub1; zwischen den Lichtstrahlen A' und B') als auch die Positionsabweichung des Reflexionslichts (das heißt, den Abstand d&sub2; zwischen den Lichtstrahlen A und B) messen, wobei ein zweiter Laserlichtabtastteil 350 an der Seite des Reflexionslichtdetektionsabschnitts 320 angeordnet ist und an das optische System über einen Strahlteiler 341 angekoppelt ist, und wobei ein zweiter Reflexionslichtdetektionsabschnitt 360 an der Seite des Laserlichtabtastteils 310 angeordnet ist und an das optische System über einen Strahlteiler 342 angekoppelt ist. Der zweite Laserlichtabtastteil 350 bewirkt ein Abtasten der beschichteten optischen Faser 100 mit dem wie oben erwähnten Laserlicht, daß sich in der Richtung umgekehrt zu der der Reflexionslichtstrahlen A und B ausbreitet, und enthält eine Kollimatorlinse 351, die dem Strahlteiler 341 gegenüberliegt, einen Drehspiegel 352, der an einem Brennpunkt der Kollimatorlinse 351 angeordnet ist, und eine Laserlichtquelle 353 zum Emittieren von zu dem Drehspiegel 352 zusendendern Laserlicht. Der zweite Reflexionslichtdetektionsabschnitt 360 detektiert, wie oben erwähnt, das Laserlicht, das sich in der Richtung umgekehrt zu der der Einfallslichtstrahlen A' und B' ausbreitet und enthält eine Kondensorlinse 361, die dem Strahlteiler 342 gegenüberliegt, ein Spaltteil 362 mit einem Spalt 362a, das an einem Brennpunkt der Kondensorlinse 361 angeordnet ist, und einen Fotodetektor 363, der hinter dem Spaltteil 362 angeordnet ist, zum Detektieren des durch den Spalt 362a durchtretenden Lichts. Ein Steuerabschnitt kann entsprechend zu der Vorrichtung nach der Fig. 21 aufgebaut sein.
Da die Beschichtungszustandsmessung durch diese Vorrichtung zu der gemäß der Vorrichtung nach der Fig. 21 ähnlich ist, wird eine Beschreibung ihres Meßbetriebs hier weggelassen. Die Vorrichtung nach der Fig. 22 kann den Abstand d&sub1; zwischen den Einfallslichtstrahlen A' und B' und den Abstand d&sub2; zwischen den Reflexionslichtstrahlen A und B gleichzeitig messen. Wie insbesondere in den Fig. 23 und 24 gezeigt ist, kann der Abstand d&sub1; auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einem Abtastsynchronisationsignal und einem Zeitunterschied zwischen Spitzenwerten einer Ausgabe aus dem Fotodetektor 323 berechnet werden, und der Abstand d&sub2; kann auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einem Abtastsynchronisationssignal und einem Zeitunterschied zwischen Spitzenwerten aus einer Ausgabe des Fotodetektors 363 berechnet werden. Unter Verwendung der Abstände d&sub1; und d&sub2; kann der Beschichtungszustand auf die oben beschriebene Weise abgeschätzt werden.
Falls die beiden oder weitere der obigen Vorrichtungen vorgesehen sind, kann der Beschichtungszustand sogar dann bestimmt werden, wenn der äußere Radius r&sub2;, der Brechungsindex n&sub2; des Harzteils 100b und der Brechungsindex n&sub1; der Umgebung unbekannt sind.
Wenn das Ausgabelicht aufgrund eines großen Unterschieds zwischen den Reflektivitäten der äußeren Oberfläche des Harzteils 100b und der Grenzfläche zwischen dem Harzteil 100b und dem Glasteil 100a nicht zufriedenstellend durch den Fotodetektor detektierbar ist, ist es bevorzugt, daß ein Brechungsindexanpassungsmittel um die beschichtete optische Faser 100 vorgesehen ist zur Verringerung des Unterschieds in der Reflektivität.
Die Fig. 25 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer weiteren Beschichtungszustandsmeßvorrichtung, die Laserabtastlicht verwendet. Wie gezeigt sind ein Laserlichtabtastteil 410 und ein Reflexionslichtdetektionsabschnitt 420 lateral von einer beschichteten optischen Faser 100, die ein Beispiel eines linearen Objektkörpers darstellt, beabstandet. Der Laserlichtabtastteil 410 enthält eine Kollimatorlinse 411, die einer Seitenfläche der beschichten optischen Faser 100 gegenüberliegt und eine optische Achse senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 aufweist, einen Drehspiegel 412, der an einem Brennpunkt der Kollimatorlinse 411 angeordnet ist und um eine durch diesen Brennpunkt gehende und parallel zur Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 verlaufende Achse drehbar ist, eine Laserlichtquelle zum Emittieren von auf ein Drehrnittelpunktgebiet des Drehspiegels 412 auszusendendern Laserlicht, so daß der Laserlichtabtastteil 410 die optische Faser 100 mit dem Laserlicht in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 abtasten kann. Andererseits enthält der Reflexionslichtdetektionsabschnitt 420 eine einer Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 100 gegenüberliegende Kollimatorlinse mit einer optischen Achse senkrecht sowohl zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 als auch der optischen Achse der Kollimatorlinse 411, ein Spaltteil 422 mit einem Spalt 422a an einem hinteren Brennpunkt der Kondensorlinse 421 und eine positionsempfindliche Halbleitervorrichtung (PSD) 423, die hinter dem Spaltteil 422 angeordnet ist, zum Detektieren von durch den Spalt 422 hindurchtretendern Licht. Nur ein Teil des Reflexionslichts, das sich parallel zu der optischen Achse der Kondensorlinse 421 ausbreitet, kann durch die PSD 423 detektiert werden. Ein Steuerabschnitt 430 schätzt den Beschichtungszustand ab durch Verarbeitung von von dem Laserlichtabtastteil 410 und dem Reflexionslichtdetektionsabschnitt 420 gesendeten Daten und enthält eine Drehspiegelansteuerung 431 zur Bereitstellung eines Spiegelansteuerungssignals an den Drehspiegel 412 und zum Ausgeben seines Synchronisationssignals, eine PSD-Ansteuerung zur Verarbeitung eines Ausgabesignais aus der PSD 423, einen A/D-Wandler zur Analog-Zu-Digitalumwandlung des Synchronisationssignals von der Drehspiegelansteuerung und eines Ausgabesignals von der PSD-Ansteurung 432, und eine CPU 434 zum Bearbeiten eines Signais von dem A/D-Wandler 433 zur Bestimmung der Positionsabweichungen des Einfallslichts und des Reflexionslichts.
In der Vorrichtung nach der Fig. 25 sind die Kondensorlinse 421 und das Spaltteil 422 zum selektiven Detektieren eines Teils des durch die äußere Oberfläche reflektierten Lichts und eines Teils des durch die Grenzfläche reflektierten Lichts, das sich in bestimmten Richtungen ausbreitet, vorgesehen. Gemäß dieser Vorrichtung kann der Beschichtungszustand mit einem einfacheren Aufbau gemessen werden. Das Spaltteil 422 kann durch ein Teil mit einem Nadelloch ersetzt werden.
Bezugnehmend auf die Fig. 26 wird eine Bauart der in dieser Ausführungsform verwendeten PSD 423 beschrieben. Wie gezeigt ist die PSD 423 derart aufgebaut, daß eine P-Typ-Halbleiterschicht 502 und eine n-Typ-Halbleiterschicht 503 auf einer Vorderseite und einer Rückseite eines plattenförmigen Siliziumsubstrats 501 ausgebildet sind, wobei Positionssignalelektroden 504, 505 zu beiden Seiten der vorderseitigen Oberfläche und eine Referenzelektrode 506 an der Rückseitenoberfläche ausgebildet sind. Mit dieser Bauform wird bei Einfall eines Lichtflex L auf eine Position auf der vorderseitigen Oberfläche zwischen den Positionssignalelektroden 504, 505 eine elektrische Ladung in einer Menge in Proportion zu einer Energie des Einfallslichts an dem Einfallspunkt erzeugt und jeweils von den Positionsignalelektroden 504 und 505 in der Form von Fotoströmen I&sub1; und I&sub2; ausgegeben. Da jeder der Fotoströme I&sub1; und I&sub2; in umgekehrter Proportion zu einem Abstand (nämlich einem Widerstand) zwischen der Einfallsposition des Lichtflecks L und der Positionssignalelektronik 504 oder 505 steht, kann die Einfallsposition beispielsweise durch Aufnehmen der Ströme I&sub1; und I&sub2; in der Form von Spannungen V&sub1; und V&sub2;, die in bezug auf eine Spannung der Referenzelektrode 506 gemessen werden, und unter Bildung eines Divisionssignals (V&sub1; - V&sub2;)/V&sub1; + V&sub2;) bestimmt werden. Das heißt, die Positionsabschweichung des Reflexionslichts kann aus den Einfallspositionen der Lichtstrahlen A und B bestimmt werden.
Normalerweise wird die PSD 423 zum Detektieren der Einfallsposition des Lichtflecks L auf die obige Weise verwendet. In dieser Erfindung werden jedoch die Positionen des Abtastlichts, wenn die Reflexionslichtstrahlen A und B die PSD 423 erreichen, auf der Grundlage eines Abtast- und Synchronisationssignals und einer überwachten Beziehung zwischen der Zeit und einem Additionssignal (V&sub1; + V&sub2;) bestimmt. Auf diese Weise kann ein Abstand d&sub1; zwischen den Einfallslichtstrahlen A' und B', die den Lichtstrahlen A und B entsprechen, bestimmt werden.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der obigen Ausführungsform der Abstand d&sub2; des Reflexionslichts und der Abstand d&sub1; des Einfallslichts gleichzeitig durch Aufnehmen des Additionssignals in Verbindung mit der Zeit wie auch des Teilungssignals von der PSD 423 bestimmt werden.
Die Beschichtungszustandsmessung durch die Vorrichtung aus der Fig. 25 wird nun beschrieben. Wenn ein Laserlichtstrahl von der Laserlichtquelle 413 durch Drehung des Drehspiegels 412 von rechts nach links in der Fig. 25 bewegt wird, wird ein Lichtstrahl A, der durch die äußere Oberfläche des Harzteils 100b der beschichteten optischen Faser 100 reflektiert wird, zuerst durch die PSD 423 detektiert, und dann wird ein Lichtstrahl B, der durch die Grenzfläche zwischen dem Harzteil 100b und dem Glasteil 100a reflektiert wird, detektiert. Keine weiteren Reflexionslichtstrahlen werden durch die PSD 423 detektiert. Daher werden die Abstände d&sub1; in der Abtastrichtung zwischen den Einfallslichtstrahlen A' und B', die jeweils den Reflexionslichtstrahlen A und B entsprechen, und d&sub2; zwischen den Lichtstrahlen A und B auf der Grundlage von Ausgaben bestimmt, wenn die Lichtstrahlen A und B und das Synchronisationssignal von der Drehspiegelansteuerung 431 detektiert werden.
Die Beschichtungszustandsmessung durch die Vorrichtung nach der Fig. 25 wird tatsächlich durch den folgenden Vorgang durchgeführt. Eine Abtastung wird mit dem von der Laserlichtquelle 413 emittierten Laserlicht durchgeführt, während der Drehspiegel 412 gemäß dem von der Drehspiegelansteuerung 431 bereitgestellten Spiegelansteuerungssignal gedreht wird. Die PSD-Ansteuerung 432 erhält das Additionssignal (V&sub1; + V&sub2;) und das Divisionssignal (V&sub1; - V&sub2;)/Vi + V&sub2;) auf der Grundlage der Ausgaben aus der PSD 423. Die CPU 434 und überwacht das Additionssignal (V&sub1; + V&sub2;) in Verbindung mit der Zeit unter Verwendung des Synchronisationssignalsignals Referenz und berechnet zugleich Werte des Divisionssignals (V&sub1; - V&sub2;)/(Vi + V&sub2;), wenn das Additionssignal die Spitzenwerte annimmt.
Die Fig. 27 zeigt ein Beispiel aus einer Ausgabe der PSD-Ansteuerung 432. Wie gezeigt, kann der Abstand d&sub1; aus den Spitzenwertpositionen der Additionssignalausgabe bestimmt werden, und d&sub2; aus den Werten der Teilungssignalausgabe, wenn die Spitzen erzeugt werden. Der Beschichtungszustand kann unter Verwendung der so bestimmten Abstände d&sub1; und d&sub2; abgeschätzt werden.
Während in der Vorrichtung der Fig. 25 das durch den Spalt 422a in dem Spaltteil 422 hindurchtretende Reflexionsucht direkt durch die PSD 423 empfangen wird, ist es besser, daß eine Kollimatorlinse zwischen dem Spaltteil 422 und der PSD 432 derart angeordnet ist, daß ihr Brennpunkt an dem Spalt 422a zu liegen kommt, um ein senkrechtes Auftreffen des Reflexionslichts auf die PSD 423 zu erhalten.
Wenn zwei oder mehrere der obigen Vorrichtungen vorgesehen sind, kann die Dickenschwankung sogar dann gemessen werden, wenn der äußere Radius r&sub2; des Harzteils 100b und der Brechungsindex des Harzteils 100b und der Brechungsindex n&sub1; der Umgebung unbekannt sind.
Wenn das Ausgabelicht aufgrund eines großen Unterschieds zwischen den Reflektivitäten der äußeren Oberfläche des Harzteils 100b und der Grenzfläche zwischen dem Harzteil 100b und dem Glasteil 100a nicht zufriedenstellend durch die PSD 423 detektierbar ist, ist es bevorzugt, daß ein Brechungsindexanpassungsmittel um die beschichtete optische Faser vorgesehen wird zur Verringerung des Unterschieds in der Reflektivität.
Die Fig. 28 zeigt einen Prinzipaufbau noch einer weiteren Beschichtungszustandsmeßvorrichtung unter Verwendung von Laserlichtabtastung. Wie gezeigt sind ein Laserlichtabtastteil 610 und ein Reflexionslichtdetektionsabschnitt 620 lateral von einer beschichteten optischen Faser 100, die ein Beispiel eines linearen Objektkörpers darstellt, beabstandet. Der Laserlichtabtastteil 610 enthält eine Kollimatorlinse 611, die einer Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 100 gegenüberliegt und eine optische Achse senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 aufweist, einen Drehspiegel 612, der an einem Brennpunkt der Kollimatorlinse 611 angeordnet ist und um eine Achse, die durch diesen Brennpunkt geht und parallel zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 ist, drehbar ist, und eine Laserlichtquelle 613 zum Aussenden von auf ein Drehmittelpunktsgebiet des Drehspiegels 612 zu sendendem Laserlicht, so daß ein Abtasten mit dem Laserlicht in einer Ebene senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 ausgeführt wird. Andererseits enthält der Reflexionslichtdetektionsabschnitt 620 eine Kondensorlinse 621, die einer Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 100 gegenüberliegt und eine optische Achse senkrecht sowohl zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser 100 als auch der optischen Achse der Kollimatorlinse 611 aufweist, einen Strahlteiler 622, der hinter der Kondesorlinse 621 angeordnet ist, Spaltteile 623 und 624 mit jeweiligen Spalten 623a und 624b, die an den jeweiligen Brennpunkten der durch den Strahlteiler 622 aufgeteilten Lichtstrahlen angeordnet sind, einen eindimensionalen Bildsensor 625 zum Detektieren von durch den Spalt 623a hindurchtretendern Licht und einen Fotodetektor 626, beispielsweise eine Fotodiode, zum Detektieren von durch den Spalt 624a hindurchtretendem Licht, so daß nur ein Teil des Reflexionslichts, der parallel zu der optischen Achse der Kondensorlinse 621 ist, durch den eindimensionelen Bildsensor 626 oder den Fotodetektor 626 detektiert wird.
Bei Empfang des Reflexionslichts erzeugt der eindimensionale Bildsensor 625 eine Information über die Position in der Richtung von oben nach unten in der Fig. 28, und der Fotodetektor 626 wandelt sie in ein elektrisches Signal um. Ein Steuerungsabschnitt 630 verarbeitet die von dem Laserlichtabtastteil 610 und dem Reflexionslichtdetektionsabschnitt 620 gesendeten Daten zur Abschätzung des Beschichtungszustandes und enthält eine Drehspiegelansteuerung 631 zum Bereitstellen eines Spiegelansteuerungssignals an dem Drehspiegel 612 und zum Ausgeben seinen Synchronisationssignals, eine eindimensionale Bildverarbeitungsvorrichtung 632 zum Empfang eines Synchronisationssignals von der Drehspiegelansteuerung 631 und zum Lesen von Informationen aus dem eindimensionalen Bildsensor 625 unter gleichmäßigen Intervallen und zum Verarbeiten der ausgelesenen Information, einen A/D-Wandler 633 zur Analog-Zu-Digitalumwandlung eines Synchronisationssignals aus der Drehspiegelansteuerung 631 und eines Ausgabesignals aus dem Fotodetektor 623 und eine CPU 634 zur Verarbeitung der Signale aus der eindimensionalen Bildverarbeitungsvorrichtung 632 und des A/D-Wandlers 633.
In dieser Ausführungsform bedeutet der Begriff "Bildsensor" eine Halbleiterbildaufnahmevorrichtung, die Einfallslicht durch ein Feld von MOS-Transistoren oder CCD-Speichern empfängt und das Licht in ein elektrisches Signal durch elektronisches Abtasten von Ausgaben der einzelnen Zellen umwandelt. Der Begriff "Fotodetektor" bedeutet ein Element zum Ausgeben eines elektrischen Signals gemäß der empfangenen Lichtmenge. Weiter können die Spaltteile 623 und 624 durch ein Teil mit einem Nadelloch ersetzt werden.
Die Beschichtungszustandsmessung durch die Vorrichtung nach der Fig. 28 wird nun beschrieben. Wenn ein Laserlichtstrahl aus der Laserlichtquelle 613 durch Drehung des Drehspiegels 612 von rechts nach links in der Fig. 28 bewegt wird, wird ein Lichtstrahl A, der durch die äußere Oberfläche des Harzteils 100 b der beschichteten optischen Faser 100 reflektiert wird, zuerst durch den eindimensionalen Bildsensor 625 und durch den Fotodetektor 626 detektiert, und dann wird ein Lichtstrahl B, der durch die Grenzfläche zwischen dem Harzteil bob und dem Glasteil 100a reflektiert wird, detektiert. Keine weiteren Reflexionslichtstrahlen werden durch die Detektoren 625 und 626 detektiert. Daher kann der Abstand d&sub2; in der Richtung senkrecht zu den Reflexionslichtstrahlen A und B auf der Grundlage der Detektionspositionen der Lichtstrahlen A und B auf dem eindimensionalen Bildsensor 625 bestimmt werden, und der Abstand d&sub1; in der Abtastrichtung zwischen den Lichstrahlen A' und B', die jeweils wie Lichtstrahlen A und B entsprechen, wird auf der Grundlage von Ausgabesignalen aus dem Fotodetektor 626 bestimmt, wenn die Lichtstrahlen A und B detektiert werden, und auf der Grundlage des Synchronisationssignals von der Drehspiegelansteuerung 631.
Ein Beispiel einer Messung der Positionsabweichung d&sub1; des Einfallslichts und der Positionsabweichung d&sub2; des Reflexionslichts unter Verwendung der Vorrichtung aus der Fig. 28 wird nachfolgend im einzelnen beschrieben.
Die Fig. 29 zeigt ein Zeitablaufdiagramm der Dickenschwankungsmessung gemäß dieser Ausführungsform. Wie gezeigt wird eine Seitenfläche der beschichteten optischen Faser 100 auf wiederholte Weise mit dem von der Laserlichtquelle 613 emittierten Laserlicht durch eine Fortlauf- und Rückführdrehbewegung des Drehspiegels 612 gemäß den von der Drehspiegelansteuerung 631 ausgesendeten Spiegelansteuerungssignalen durchgeführt. Die sich ergebenden Reflexionslichtstrahlen A und B werden durch den eindimensionalen Bildsensor 625 und den Fotodetektor 626 detektiert. Die Drehspiegelansteuerung 631 gibt einen Synchronisationspuls jedesmal dann aus, wenn die Abtastrichtung umgekehrt wird. Der eindimensionale Bildsensor 25 sammelt Ladungen während einer Abtastung auf (das ist eine vorlaufende oder eine rücklaufende Abtastung) und die eindimensionale Bildverarbeitungsvorrichtung 632 liest das Detektionssignal bei Umkehrung der Abtastrichtung (das heißt, sie gibt einen Abtastpuls aus). Beispielsweise kann das Ausgabesignal zum Beispiel in der Form einer Beziehung zwischen der Intensität des durch einzelne Pixel empfangenen Lichts und der Pixeladresse erhalten werden, wie in der Fig. 30 gezeigt ist. Der Abstand d&sub2; kann aus einer Positionsbeziehung zwischen den Ausgaben der Lichtstrahlen A und B bestimmt werden.
Andererseits stellt der Fotodetektor 626 ein Signal an den A/D-Wandler 633 bei Empfang des Reflexionslichts bereit. Der A/D-Wandler 633 gibt ein analog zu digital umgewandeltes Signal während einer vorbestimmten Zeitdauer von der Ausgabe eines Synchronisationspulses bis zu kurz vor dem Ausgeben des nächsten Synchronisationspulses aus. Mit diesem Vorgang kann ein Zeitintervall zwischen den beiden Reflexionslichtstrahlen A und B detektiert werden, das heißt, die wie in Fig. 31 gezeigten Spitzenwertausgaben werden erhalten und der Abstand d&sub1; zwischen den Einfallslichtstrahlen A' und B' kann aus einem Zeitintervall zwischen den beiden Spitzenwerten bestimmt werden.
Unter Verwendung der derart bestimmten Abstände d&sub1; und d&sub2; kann der Beschichtungszustand auf die oben beschriebene Weise abgeschätzt werden.
Während verschiedene Ausführungsformen im Vorhergehenden beschrieben wurden, werden nachfolgend Verfahren zum Verbessern der Genauigkeit der Beschichtungszustandsmessung beschrieben werden, die auf jede der obigen Ausführungsformen anwendbar sind.
Das oben beschriebene Beschichtungszutandsmeßverfahren kann mit Schwierigkeiten zu tun haben, die durch die Tatsache hervorgerufen werden, daß das durch die Grenzfläche reflektierte Licht eine kleinere Lichtmenge aufweist als das durch die äußere Oberfläche reflektierte Licht. Eine derartige Schwierigkeit kann durch Detektieren lediglich einer Lichtkomponente mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des zylindrischen linearen Körpers, beispielsweise durch Einbau eines Polarisators in den Lichtemissionsteil oder durch Einbau eines Analysators in den Lichtdetektionsabschnitt, vermieden werden. Dies hat seinen-Grund darin, daß bezüglich der Lichtkomponente mit einer derartigen Polarisationsrichtung die Menge von durch die Grenzfläche reflektiertem Licht relativ zu der des durch die äußere Oberfläche detektierten Lichts erhöht wird. Der Polarisator oder der Analysator sind nicht notwendig, falls die Lichtquelle für das Meßlicht bereits polarisiertes Laserlicht emittiert.
Die Fig. 32 zeigt eine Beziehung zwischen einer Polarisationsrichtung und einem Verhältnis einer Menge von Licht, das durch die Grenzfläche zwischen einer ersten und zweiten Überzugsschicht reflektiert wird, zu einer Menge von Licht, das durch die äußere Oberfläche reflektiert wird, für den Fall einer beschichteten optischen Faser, die um einen Glasteil die erste überzugsschicht mit 180 µm Durchmesser und einem Brechungsindex von 1,497 und die zweite Überzugsschicht von 250 µm Durchmesser und einem Brechungsindex von 1,51 aufweist. Ein Winkel zwischen dem Einfallslicht und dem zu messenden Reflexionslicht betrug ungefähr 90º. Wie man aus dieser Figur erkennt, wird die Menge von durch die Grenzfläche reflektiertem Licht relativ zu der von durch die äußere Oberfläche reflektiertem Licht bei Polarisationsrichtungen in der Nähe von 90º, nämlich einer Polarisationsrichtung senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser, erhöht. Die Messung des durch die Grenzfläche reflektierten Lichts wird durch Detektieren der Lichtkomponente mit einer derartigen Polarisationsrichtung hervorgehoben.
Eine ähnliche Verbesserung wird auch bezüglich der Reflexion an der Grenzfläche zwischen der überzugsschicht und dem Glasteil in Abhängigkeit von einem Brechungsindexunterschied an dieser Grenze erhalten. Die Verbesserung ist stärker für den Fall der Reflexion an der Grenze zwischen der überzugsschicht und dem Glasteil, wo der Brechungsunterschied im allgemeinen größer ist, als für den Fall des obigen Beispiels.
Anstelle der Verwendung des Polarisators oder Anlaysators wird die Verbesserung in der Detektierbarkeit des durch die Grenze reflektierten Lichts auf ähnliche Weise durch Detektieren des durch die äußere Oberfläche reflektierten Lichts und des durch die Grenzfläche reflektierten Lichts erhalten, während ein Reflexionslichtstrahl, der von einem unter den Meßlichtstrahlen vorkommenden Einfallslichtstrahl, der auf die Beschichtungsoberfläche des zylindrischen linearen Körpers unter einem Brewsterwinkel einfällt, herrührt, als in der bestimmten Richtung sich ausbreitende Lichtstrahl verwendet wird. Die Verbesserung tritt weiter auf durch Verwendung einer Lichtkomponente mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser als das Meßlicht, wie oben beschrieben wurde.
Fig. 33 zeigt, wie ein Verhältnis der Menge von durch die Grenzfläche reflektiertem Licht zu der Menge von durch die äußere Oberfläche reflektiertem Licht sich ändert, wenn die Polarisationsrichtung des Einfallslichts verändert wird, unter der Bedingung, daß eine beschichtete optische Faser vorliegt, die um einen Glasteil eine erste Überzugsschicht mit 180 µm Durchmesser und einem Brechungsindex von 1,497 und eine zweite Überzugsschicht mit 250 µm Durchmesser und einem Brechungsindex von 1,51 aufweist, wobei die Reflexionslichtstrahlen in einer derartigen Richtung detektiert werden, in der man die Lichtstrahlen detektieren kann, die von in die beschichtete optische Faser unter einem Brewsterwinkel e von 56,400 (= tan&supmin;¹ (1.51)) eintretendem Einfallslicht hervorgerufen werden. Als Ergebnis der Verwendung des Einfallslichts mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu der Längsrichtung der beschichteten optischen Faser und eines Eingebens dieses Einfallslichts unter einem Brewsterwinkel θ wird weiter die Menge des durch die Grenzfläche reflektierten Lichts weiter relativ verstärkt, wodurch das durch die Grenzfläche reflektierte Licht einfacher detektierbar ist.
Wie im Vorhergehenden beschrieben wurde, kann erfindungsgemäß der Beschichtungszustand korrekt auffortlaufende Weise durch Detektieren des Lichts, das durch die äußere Beschichtungsoberfläche in eine bestimmte Richtung reflektiert wird, und des Lichts, das durch die Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Hauptkörper des linearen Körpers in eine bestimmte Richtung reflektiert wird, gemessen werden. Beispielsweise kann in einer Herstellungslinie für optische Fasern der Beschichtungszustand der optischen Fasern innerhalb der Linie gemessen werden.

Claims

1. Ein Beschichtungszustandmeßverfahren mit den folgenden Schritten:

Bestrahlen einer Seitenfläche einer optischen Faser (100) mit im wesentlichen parallelem Einfalislicht (A', B');

Nachweisen eines Oberflächenreflexionslichtstrahls (A), der von einer äußeren Oberfläche der optischen Faser (100) in wenigstens eine bestimmte Richtung reflektiert wird, und eines Grenzflächenreflexionslichtstrahls (B), der von einer Grenzfläche innerhalb der optischen Faser (100) reflektiert wird, wobei

die optische Faser (100) aus einem Hauptkörper (100a) und einer Beschichtung (100b) aus wenistens einer Schicht, die auf dem Hauptkörper (100a) ausgebildet ist, gebildet ist, wobei die Grenzfläche zwischen der Beschichtung (100) und dem Hauptkörper (100a) oder zwischen angrenzenden Schichten der Beschichtung (100b) ausgebildet ist,

der Nachweisschritt unter einem Zustand ausgeführt wird, bei dem der Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) in eine Richtung parallel zu der bestimmten Richtung reflektiert wird; und

ein Reflexionslichtabstand (d&sub2;) zwischen dem Oberflächenreflexionslichtstrahl (A) und dem Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) bestimmt wird, wobei auf der Basis des Reflexions lichtabstands (d&sub2;) eine Dicke und eine Dickenschwankung der Beschichtung (100b) nachgewiesen wird.

2. Ein Beschichtungszustandmeßverfahren mit den folgenden Schritten:

Bestrahlen einer Seitenfläche einer optischen Faser (100) mit im wesentlichen parallelem Einfallslicht (A', B');

Nachweisen eines Oberflächenreflexionslichtstrahls (A), der von einer äußeren Oberfläche der optischen Faser (100) in wenigstens eine bestimmte Richtung reflektiert wird, und eines Grenzflächenreflexionslichtstrahls (B), der an einer Grenzfläche innerhalb der optischen Faser (100) reflektiert wird, wobei

die optische Faser (100) aus einem Hauptkörper (100a) und einer Beschichtung (100b) aus wenigstens einer Schicht, die auf dem Hauptkörper (100a) ausgebildet ist, gebildet ist, wobei die Grenzfläche zwischen der Beschichtung (100a) und dem Hauptkörper oder zwischen angrenzendem Schichten der Beschichtung gebildet wird,

der Nachweisschritt in einem Zustand ausgeführt wird, bei dem der Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) in eine Richtung parallel zu der bestimmten Richtung reflektiert wird; und

ein Einfallslichtabstand (d&sub1;) zwischen einem Einfalislichtstrahl (A'), der einem Oberflächenreflexionslichtstrahl (A) entspricht, und einem weiteren parallelen Einfallslichtstrahl (B'), der dem Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) entspricht, bestimmt wird, wobei auf der Grundlage des Einfallslichtabstands (d&sub1;) eine Dicke und die Dickenschwankung der Beschichtung (100b) nachgewiesen wird.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Nachweisschritt ein Einfallslichtabstand (d&sub1;) zwischen einem parallelen Einfallslichtstrahl (A'), der dem Oberflächenreflexionslichtstrahl (A) entspricht, und einem anderen Einfallslichtstrahl (B'), der dem Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) entspricht, nachgewiesen wird.

4. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einfallslicht im wesentlichen paralleles Licht ist, und wobei in dem Nachweisschritt Bilder von reflektierenden Punkten auf der äußeren Oberfläche und an der Grenzfläche durch ein optisches Bildaufnahmesystem (120, 160, 320, 420, 620) mit einer Bildaufnahmevorrichtung nachgewiesen werden.

5. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei das im wesentlichen parallele Licht ein Schlitzlicht ist, das sich in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der optischen Faser (100) erstreckt.

6. Das Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das im wesentlichen parallele Licht gepulstes Licht ist, und das weiter den Schritt des Ansteuerns der Bildaufnahmevorrichtung umfaßt unter Synchronisierung eines Emissionstimings des gepulsten Lichts und eines Nachweistimings der Bildaufnahmevorrichtung.

7. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei das einfallende Licht (A', B') Laserabtastlicht ist, und wobei in dem Nachweisschritt Bilder reflektierender Punkte auf der äußeren Oberfläche und an der Grenzfläche durch ein optisches Bildaufnahmesystem mit einer Bildaufnahmevorrichtung (124, 220, 323, 363, 423, 625, 626) nachgewiesen werden.

8. Das Verfahren nach Anspruch 4, 6 oder 7, wobei wenigstens ein Teil (220) des optischen Bildaufnahmesystems aus einer Ebene senkrecht zu einer Längsrichtung der optischen Faser (100) herausgeneigt ist, so daß sich ein Brennpunkt des optischen Bildaufnahmesystems in Abhängigkeit von einer Position der optischen Faser (100) in seiner Längsrichtung verändert.

9. Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einfallslicht Laserabtastlicht ist, und wobei in dem Nachweisschritt der Oberflächenreflexionslichtstrahl und der Grenzflächenreflexionslichtstrahl durch einen Fotodetektor (323, 363, 625) nachgewiesen werden, und wobei in dem Bestimmungsschritt der Abstand (d&sub1;) zwischen den Einfallslichtstrahlen (A', B') auf der Grundlage einer zeitlichen Veränderung und eines Ausgangssignals aus dem Fotodetektor (323, 363, 625) und einer Geschwindigkeit der Laserlichtabtastung bestimmt wird.

10. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Einfallslicht Laserlicht ist, und wobei in dem Nachweisschritt der Oberflächenreflexionslichtstrahl (A) und der Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) durch eine positionsempfindliche Vorrichtung (423) nachgewiesen werden, und wobei in dem Bestimmungsschritt der Abstand (d&sub2;) zwischen den Reflexionsuchtstrahlen auf der Grundlage einer Veränderung einer Mittenposition des durch die positionsempfindliche Vorrichtung (423) nachgewiesenen Lichts bestimmt wird.

11. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Einfallslicht Laserlicht ist, wobei in dem Nachweisschritt der Oberflächenreflexionslichtstrahl (A) und der Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) durch eine positionsempfindliche Vorrichtung (423) nachgewiesen werden, und wobei in dem Bestimmungsschritt der Abstand (d&sub2;) zwischen den Reflexionslichtstrahlen (A, B) auf der Grundlage einer Veränderung einer Mittenposition des durch die positionsempfindliche Vorrichtung (423) nachgewiesenen Lichts und der Abstand (d&sub1;) zwischen den Einfallslichtstrahlen (A', B') auf der Grundlage einer Intensitätsveränderung des durch die positionsempfindliche Vorrichtung (423) nachgewiesenen Lichts bestimmt wird.

12. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in dem Nachweisschritt ein optisches Nachweissystem eine Blende umfaßt, um somit die numerische Apertur für den Lichtempfang zu begrenzen.

13. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Blende eine Nadelstichpore oder ein Schlitz ist, der oder die in einer Brennebene eines Linsensystems angeordnet sind, das eine optische Achse parallel zur bestimmten Richtung aufweist und paralleles Licht in einen Punkt auf der Brennebene fokussiert.

14. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Einfallslicht linear polarisiertes Licht ist mit einer polarisationsrichtung senkrecht zu einer Längsrichtung der optischen Faser (100), oder wobei in dem Nachweisschritt nur eine Lichtkomponente mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu einer Längsrichtung der optischen Fasern (100) nachgewiesen wird.

15. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein auf die äußere Oberfläche der Beschichtung (100b) unter einem Brewster-Winkel einfallender Lichtstrahl in die bestimmte Richtung reflektiert wird.

16. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, das weiter den Schritt des Vorsehens eines an den Brechungsindex angepaßten Wirkstoffs um die Beschichtung (100b) herum umfaßt, um den Unterschied zwischen den Reflektivitäten der äußeren Oberfläche und der Grenzfläche zu verringern.

17. Eine Beschichtungszustandmeßvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit:

Mittel (110, 150, 310, 350, 410, 610) zum Bestrahlen einer Seitenfläche einer optischen Faser (100) mit im wesentlichen parallelem Einfallslicht (A', B');

Mittel (120, 160, 320, 360, 420, 620) zum Nachweisen eines Oberflächenreflexionslichtstrahls (A), der an einer äußeren Oberfläche der optischen Faser (100) in wenigstens eine bestimmte Richtung reflektiert wird, und eines Grenzflächenreflexionslichtstrahls (B), der an einer Grenzfläche innerhalb der optischen Faser (100) reflektiert wird, wobei

die Grenzflächennachweismittel (120, 160, 320, 360, 420, 620) so angeordnet sind, daß sie in einem Zustand betrieben werden, bei dem der Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) in eine Richtung parallel zu der bestimmten Richtung reflektiert wird; wobei die Beschichtungszustandmeßvorrichtung weiter umfaßt

Mittel (130, 330, 430, 630) zum Nachweisen eines Reflexionslichtabstands (d&sub2;) zwischen dem Oberflächenreflexionslichtstrahl (A) und dem Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) und zum Nachweisen einer Dicke oder einer Dickenschwankung der Beschichtung auf der Grundlage des Reflexionslichtabstands (d&sub2;).

18. Eine Beschichtungszustandmeßvorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 2 mit:

Mittel (110, 150, 310, 410, 620) zum Bestrahlen einer Seitenfläche einer optischen Faser (100) mit im wesentlichen parallelem Einfallslicht;

Mittel (120, 160, 320, 360, 420, 620) zum Nachweisen eines Oberflächenreflexionslichtstrahls (A), der von einer äußeren Oberfläche der optischen Faser (100) in wenigstens eine bestimmte Richtung reflektiert wird, und eines Grenzflächenreflexionslichtstrahls (B), der durch eine Grenzfläche innerhalb der optischen Faser (100) reflektiert wird, wobei

die Nachweismittel (120, 160, 320, 360, 420, 620) so angeordnet sind, daß sie in einem Zustand betrieben werden, bei dem der Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) in eine Richtung parallel zu der bestimmten Richtung reflektiert wird; wobei die Beschichtungszustandmeßvorrichtung weiter umfaßt:

Mittel (130, 330, 430, 630) zum Bestimmen eines Einfallslichtabstands (d&sub1;) zwischen einem Einfallslichtstrahl (A'), der dem Oberflächenreflexionslichtstrahl (A) entspricht, und einem weiteren Einfallslichtstrahl (B'), der dem Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) entspricht und zum Nachweisen einer Dicke und einer Dickenschwankung der Beschichtung (100b) auf der Grundlage des Einfallslichtabstands (d&sub1;).

19. Die Vorrichtung nach Anspruch 17 zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 3, wobei die Bestimmungsmittel (130, 330, 430, 630) einen Einfalislichtabstand (d&sub1;) zwischen einem parallelen Einfallslichtstrahl (A'), der dem Oberflächenreflexionslichtstrahl (A) entspricht, und einem weiteren Einfallslichtstrahl (B'), der dem Grenzflächenreflexionslichtstrahl (B) entspricht, bestimmen.

20. Die Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Bestrahlungsmittel eine Lichtquelle (111, 112, 151, 152, 313, 353, 413, 613) zum Emittieren von im wesentlichen parallelem Licht umfassen, und wobei die Nachweismittel ein optisches Bildaufnahmesystem (120, 160, 320, 420, 620) mit einer Bildaufnahmevorrichtung (124, 220, 323, 363, 423, 625, 626) umfassen.

21. Die Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Bestrahlungsmittel weiter Mittel (311, 351, 411, 611) zum Erzeugen von Schlitzlicht, das sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der optischen Faser (100) erstreckt, umfassen.

22. Die Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Lichtquelle eine gepulste Lichtquelle ist, und wobei die Bestrahlungsmittel weiter eine Synchronisierungsschaltung (331, 431, 631) zum Synchronisieren eines Emissionstimings der gepulsten Lichtquelle und eines Nachweistimings der Bildaufnahmevorrichtung umfassen.

23. Die Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 19, wobei die Bestrahlungsmittel eine Laserlichtquelle (313, 353, 413, 613) zum Emittieren von Laserlicht und einen Mechanismus (312, 352, 414, 612) zum Abtasten der Seitenfläche der optischen Faser (100) mit dem Laserlicht umfassen, und wobei die Nschweismittel ein optisches Bildaufnahmesystem mit einer Bildaufnahmevorrichtung (124, 220, 323, 363, 423, 625, 626) umfassen.

24. Die Vorrichtung nach Anspruch 20, 22 oder 23, wobei wenigstens ein Teil (220) des optisches Bildaufnahmesystems aus einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der optischen Faser (100) geneigt ist, so daß ein Brennpunkt des optischen Bildaufnahmesystems sich in Abhängigkeit von einer Position des zylindrischen linearen K-rpers (100) in seiner L'ngsrichtung verändert.

25. Die Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Bestrahlungsmittel eine Laserlichtquelle (313, 413, 613) zum Emittieren von Laserlicht und einen Mechanismus (312, 352, 412, 612) zum Abtasten der Seitenoberfläche der optischen Faser (100) mit dem Laserlicht umfassen, wobei die Nachweismittel einen Fotodetektor (363, 323, 625) zum Nachweisen des Oberflächenreflexionslichtstrahls (A) und des Grenzflächenreflexionslichtstrahls (B) umfassen, und wobei die Bestimmungsmittel (330, 430, 630) eine Schaltung (334, 434, 632) zum Bestimmen des Abstands (d&sub1;) zwischen den Einfallslichtstrahlen (A', B') auf der Grundlage einer zeitlichen Veränderung eines Ausgabesignals aus dem Fotodetektor (363, 323, 625) und einer Geschwindigkeit der Laserlichtabtastung umfassen.

26. Die Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 19, wobei die Bestrahlungsmittel eine Laserlichtquelle (413) zum Emittieren von Laserlicht und einen Mechanismus (412) zum Abtasten der Seitenfläche der optischen Faser (100) mit dem Laserlicht umfassen, wobei die Nachweismittel eine positionsempfindliche Vorrichtung (423) umfassen zum Nachweisen des Oberflächenreflexionslichtstrahls (A) und des Grenzflächenreflexionslichtstrahls (B), und wobei die Bestimmungsmittel eine Schaltung (434) zum Bestimmen des Abstands (d&sub2;) zwischen den Reflexionslichtstrahl (A, B) auf der Grundlage einer Veränderung einer Mittenposition des durch die positionsempfindliche Vorrichtung (423) nachgewiesenen Lichts umfassen.

27. Die Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Bestrahlungsmittel eine Laserlichtquelle (413) zum Emittieren von Laserlicht und einen Mechanismus (412) zum Abtasten der Seitenoberfläche der optischen Faser (100) mit dem Laserlicht umfassen, wobei die Nachweismittel eine positionsempfindliche Vorrichtung (423) zum Nachweisen des Oberflächenreflexionslichtsstrahls (A) und des Grenzflächenreflexionslichtstrahls (B) umfasen, und wobei die Bestimmungsmittel eine Schaltung zum Bestimmen des Abstands (d&sub2;) zwischen den Reflexionsuchtstrahlen auf der Grundlage einer Veränderung einer Mittenposition des durch die positionsempfindliche Vorrichtung (423) nachgewiesenen Lichts und zum Bestimmen des Abstands (d&sub1;) zwischen den Einfallslichtstrahlen (A', B') auf der Grundlage einer Intensitätsveränderung des durch die positionsempfindliche Vorrichtung (423) nachgewiesenen Lichts umfassen.

28. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, wobei die Bestrahlungsvorrichtung eine Blende zum Begrenzen einer numerischen Apertur für den Lichtempfang eines optischen Nachweissystems umfassen.

29. Die Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Blende ein Nadelstichloch oder ein Schlitz ist, der in einer Brennebene eines Linsensystems angeordnet ist, das eine optische Achse parallel zu der bestimmten Richtung aufweist und paralleles Licht auf einen Punkt in der Brennebene fokussiert.

30. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, wobei die Strahlungsmittel linear polarisiertes Einfalislicht erzeugen mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu einer Längsrichtung der optischen Faser (100), oder wobei die Nachweismittel (120, 160, 320, 360, 420, 620) nur eine Lichtkomponente mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu einer Längsrichtung der optischen Faser (100) nachweisen.

31. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, wobei die optische Achse der Bestrahlungsmittel (110, 150, 310, 350, 410, 610) und eine optische Achse der Nachweismittel (120, 160, 320, 360, 420, 620) einen Brewster-Winkel in bezug auf eine Senkrechte auf die äußere Oberfläche der Beschichtung (100b) an einem reflektierenden Punkt bilden.

32. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, wobei ein an dem Brechungsindex angepaßter Wirkstoff um die Beschichtung (100b) herum vorgesehen ist, um den Unterschied zwischen den Reflektivitäten der äußeren Oberfläche und der Grenzfläche zu verringern.