(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象への影響がなく、簡易かつ迅速な計測を可能にし、光ファイバその他の微小な計測対象についてサイズを正確に計測できる計測装置を提供すること。【解決手段】計測装置１００は、円柱状の計測対象ＷＯの中心軸ＳＸを挟んで対向する方向から光を照射する光照射部１０と、光が照射された計測対象ＷＯの側面からの散乱光ＳＬを検出する光検出部２０と、光検出部２０によって検出された散乱光ＳＬの分布から計測対象ＷＯのサイズを決定する情報処理部８０とを備える。【選択図】図１
2020051823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の計測対象の中心軸を挟んで対向する方向から光を照射する光照射部と、
光が照射された前記計測対象の側面からの散乱光を検出する光検出部と、
前記光検出部によって検出された前記散乱光の分布から前記計測対象のサイズを決定する情報処理部と
を備える計測装置。
【請求項２】
前記光検出部は、前記散乱光として干渉光を検出する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記情報処理部は、前記光検出部によって検出された前記散乱光の周期的パターンから前記計測対象のサイズを決定する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項４】
前記情報処理部は、前記散乱光の前記周期的パターンにおけるピーク位置の間隔に基づいて、前記計測対象のサイズを算出する、請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記情報処理部は、前記周期的パターンにおける極小ピーク位置の間隔に基づいて、前記計測対象のサイズを算出する、請求項４に記載の計測装置。
【請求項６】
前記光照射部は、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光を分岐する光分岐部と、前記光分岐部によって分岐された光をコリメートして一対の照射光として計測位置に入射させる一対の照射ポートとを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項７】
前記光検出部は、前記中心軸に対して交差する交差平面に沿った前記散乱光の射出方向を反映した前記散乱光の輝度分布を検出する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記光検出部は、前記中心軸を通る光軸を有するレンズと、前記中心軸に対して直交する直交平面に略沿った方向に延びるラインセンサとを有する、請求項７に記載の計測装置。
【請求項９】
前記計測対象は、円筒状の側面を有し、前記情報処理部は、前記計測対象の直径を算出する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ等の計測対象について直径等のサイズを計測するための計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの直径を測定可能な従来手法として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、光散乱法、光投影法等が挙げられる。第１のＳＥＭは、２次電子像を用い非常に高い信頼性と分解能を持つ。一方で、真空環境の必要性やカーボン汚染は避けられず、非破壊ましてインプロセス計測は困難である。第２の光散乱法は１方向から光を照射し、光ファイバからの散乱光を測定する手法である。Ｍｉｅ散乱理論により厳密に光ファイバ直径と散乱光分布は関連付けられるため、高精度・高分解能が期待できる。しかし、散乱光分布は複雑で、広い角度範囲に渡って散乱光強度分布を測定し理論値と比較する必要があるため、計測時間がかかり、装置構成も複雑・大型になることからインプロセス計測は難しい。また、複雑な散乱光分布を安定して測定することは難しい。第３の光投影法は、平行に照射された光を遮った量から光ファイバ直径を求める手法であり、高速・非接触・簡易性からｍｍから数１０μｍオーダの直径計測によく用いられる手法であるが、光ファイバ直径が数μｍと、小径化すると光回折現象が顕著になり著しく計測精度が劣化する。また原理上、光ファイバのような光を遮らない透明物質の測定には不向きである。なお、平面波の光ファイバのような円柱体による散乱については、厳密な検討がなされている（非特許文献１）。
【０００３】
物体の直径を含む形状については、例えばカメラ画像を用いて計測する方法もあるが（特許文献１，２）、微小で鏡面状の側面を有する光ファイバ等の直径計測には適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４３２７３号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５３５７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】H.C. van de Hulst: Light Scattering by Small Particles, Wiley, (1957) 297-328.
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、測定対象への影響がなく、簡易かつ迅速な計測を可能にし、光ファイバその他の微小な計測対象についてサイズを正確に計測できる計測装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る計測装置は、円柱状の計測対象の中心軸を挟んで対向する方向から光を照射する光照射部と、光が照射された計測対象の側面からの散乱光を検出する光検出部と、光検出部によって検出された散乱光の分布から計測対象のサイズを決定する情報処理部とを備える。
【０００８】
上記計測装置では、光照射部によって計測対象の中心軸を挟んで対向する方向から光を照射するとともに、光検出部によって計測対象の側面からの散乱光の分布を検出し、情報処理部によって散乱光の分布から計測対象のサイズを決定するので、計測対象への影響を抑えつつ、散乱光を利用して計測対象が微小であってもそのサイズを簡易、迅速、かつ、正確に計測することができる。
【０００９】
本発明の具体的な側面によれば、上記計測装置において、光検出部は、散乱光として干渉光を検出する。
【００１０】
本発明の別の側面によれば、情報処理部は、光検出部によって検出された散乱光の周期的パターンから計測対象のサイズを決定する。この場合、周期的パターンを利用することで、散乱光の検出や処理を簡単化しつつサイズ決定の信頼性を高めることができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面によれば、情報処理部は、散乱光の周期的パターンにおけるピーク位置の間隔に基づいて、計測対象のサイズを算出する。ピーク位置の間隔は、計測し易く再現性の高い要素である。
【００１２】
本発明のさらに別の側面によれば、情報処理部は、周期的パターンにおける極小ピーク位置の間隔に基づいて、計測対象のサイズを算出する。周期的パターンにおける極小ピークは、比較的シャープでその位置を決定し易く、位置判定の精度を高め易い。
【００１３】
本発明のさらに別の側面によれば、光照射部は、レーザ光源と、レーザ光源からの光を分岐する光分岐部と、光分岐部によって分岐された光をコリメートして一対の照明光として計測位置に入射させる一対の照射ポートとを有する。これにより、計測対象の中心軸を挟んで対向する方向から光を照射することができ、計測対象の側面の周囲に干渉光の分布を安定して形成することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面によれば、光検出部は、中心軸に対して交差する交差平面に沿った散乱光の射出方向を反映した散乱光の輝度分布を検出する。
【００１５】
本発明のさらに別の側面によれば、光検出部は、中心軸を通る光軸を有するレンズと、中心軸に対して直交する直交平面に略沿った方向に延びるラインセンサとを有する。この場合、ラインセンサから出力された一次元の情報から簡潔な信号処理を行うことができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面によれば、計測対象は、円筒状の側面を有し、情報処理部は、計測対象の直径を算出する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（Ａ）は、実施形態の計測装置を説明するブロック図であり、（Ｂ）は、計測装置の計測対象周辺を説明する一方向からの側面図であり、（Ｃ）は、計測装置の計測対象周辺を説明する別方向から側面図である。
【図２】（Ａ）は、実施形態の計測装置による具体的な計測対象を説明する縦断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す計測対象の加工前の状態を示す縦断面図である。
【図３】実施形態の計測装置による計測原理を説明する斜視図である。
【図４】（Ａ）は、計測対象が無いとした場合における一対の照明による定在波パターンを説明する図であり、（Ｂ）は、計測対象を配置した場合における一対の照明による定在波パターンを説明する図である。
【図５】（Ａ）は、散乱光の射出方向と遠方場散乱強度との関係を例示する角度強度分布に関するチャートであり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すチャートについて散乱光の射出角度を極座標系から直交座標系に直したチャートであり、（Ｃ）は、計測対象の直径と極小ピークの間隔の平均値との関係を示したチャートである。
【図６】図５（Ｂ）に示すチャートに対して散乱特性をシフトさせたチャートである。
【図７】図４（Ｂ）に対応し、計測対象の直径を比較的大きくした場合の定在波パターンを示す図である。
【図８】実施形態の計測装置の動作例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１（Ａ）等を参照して、本発明に係る一実施形態の計測装置について説明する。本計測装置１００は、円柱状の計測対象ＷＯの直径を計測するものであり、光照射部１０と光検出部２０と情報処理部８０とを備える。
【００１９】
光照射部１０は、照明用のレーザ光を発生するレーザ光源１１と、レーザ光源１１からのレーザ光を分岐する光分岐部１２と、分岐されたレーザ光を個別に伝搬する偏波保持ファイバ１３ａ，１３ｂと、偏波保持ファイバ１３ａ，１３ｂの端部に設けられ分岐された光をコリメートして一対の照明光ＩＬ１，ＩＬ２として計測領域ＭＡに入射させる一対の照射ポート１５ａ，１５ｂとを有する。レーザ光源１１は、例えば小型の半導体レーザを用いたものであり、具体的には赤外域又は可視域であって、例えば波長４８８〜６３３ｎｍのレーザ光を発生する。光分岐部１２は、偏波保持型のファイバカプラを用いたものとでき、レーザ光源１１からのレーザ光の偏光状態を維持したまま１：１に分岐することができる。偏波保持ファイバ１３ａ，１３ｂは、レーザ光源１１からのレーザ光をその偏光状態を維持したまま照射ポート１５ａ，１５ｂに向けて伝搬する。照射ポート１５ａ，１５ｂは、偏波保持ファイバ１３ａ，１３ｂの端面に対してレンズ等をアライメントして配置することによって平行光である照明光ＩＬ１，ＩＬ２を射出させる。ここで、照射ポート１５ａ，１５ｂは、計測領域ＭＡを挟んで対向して配置されており、一方の照明光ＩＬ１は、計測対象ＷＯの一方（−ｘ側）の側面を照明し、他方の照明光ＩＬ２は、計測対象ＷＯの他方（＋ｘ側）の側面を照明する。結果的に、計測対象ＷＯは、中心軸ＳＸを挟んで対向する方向から照明光ＩＬ１，ＩＬ２を照射される。照射ポート１５ａ，１５ｂは、ホルダ１７ａ，１７ｂによって配置を調整することができ、例えば照射ポート１５ａ，１５ｂを±ｘ方向に個別に移動させることができ、或いは、照明光ＩＬ１，ＩＬ２を、±ｘ方向に平行に射出させるだけでなく±ｘ方向に対して適宜傾斜させた方向に射出させることができる。両照明光ＩＬ１，ＩＬ２は、偏光方向を一致させており、互いに干渉する状態となっている。照明光ＩＬ１，ＩＬ２の直径、つまりビーム径は、円柱状の計測対象ＷＯをセットする計測領域ＭＡをカバーするようなものとなっており、例えば２０ｍｍに設定されているが、これに限るものではない。
【００２０】
光検出部２０は、計測対象ＷＯからの散乱光ＳＬの分布を計測するため、照明光ＩＬ１，ＩＬ２によって照明された計測対象ＷＯの側面からの散乱光ＳＬを集光する対物レンズ２１と、対物レンズ２１を経た計測光ＭＬを分岐するビームスプリッタ２２と、一対の結像用レンズ２３，２４と、計測用のラインセンサ２５と、観察用のＣＣＤイメージセンサ２６とを備える。ここで、対物レンズ２１の前側焦点位置に計測対象ＷＯが配置され、対物レンズ２１の後側焦点位置の面Ｓ１は、フーリエ変換面に相当し、ラインセンサ２５の検出面Ｓ２に対して共役面となっている。これにより、ラインセンサ２５では、散乱光ＳＬの射出方向を反映した遠方場光散乱強度分布を計測することができる。また、ＣＣＤイメージセンサ２６の検出面は、計測対象ＷＯの表面に対して共役面となっており、顕微鏡光学系として計測対象ＷＯの表面の直接観察を可能にしている。
【００２１】
図１（Ｂ）及び１（Ｃ）に示すように、対物レンズ２１の光軸ＡＸは、円柱状の計測対象ＷＯの中心軸ＳＸに対して直交している。対物レンズ２１は、図１（Ａ）に示すラインセンサ２５等と協働して、計測対象ＷＯの中心軸ＳＸに対して直交する交差平面又は直交平面（つまりｘｙ面）に沿った散乱光ＳＬを干渉光として検出する。つまり、光検出部２０は、計測対象ＷＯの中心軸ＳＸに対して直交するように交差する交差平面又は直交平面（つまりｘｙ面）に沿った散乱光ＳＬの射出方向を反映した散乱光ＳＬ又は干渉光の輝度分布を検出する。対物レンズ２１の開口数は、計測対象ＷＯからの散乱光ＳＬのうち必要な発散角度範囲を取り込めるように設定されている。具体例において、対物レンズ２１により、＋ｙ方向を９０°として、９０°±７０°程度の発散角度範囲を取り込めるように設定する。
【００２２】
計測対象ＷＯをセットする計測領域ＭＡは、対物レンズ２１の視野内に収まる広がりを有する。計測領域ＭＡは、計測対象ＷＯの中心軸ＳＸの方向に幅Ｗを有しており、この幅Ｗは、計測対象ＷＯの直径Ｄよりも十分長くなっている。計測の精度を高める観点からは、計測領域ＭＡの幅Ｗを直径Ｄの５０倍程度以上とするが、これに限るものではない。一方、測定箇所の最小単位の観点からは、回折限界に依存するが、計測領域ＭＡの幅Ｗを直径Ｄ程度かそれ以下とすることができる。
【００２３】
図２（Ａ）は、図１（Ａ）等に示す計測装置１００による主な計測対象ＷＯを説明する縦断面図である。図示の計測対象ＷＯは、細径光ファイバであり、図２（Ｂ）に示すような光ファイバ９１を局所的に溶融延伸したものである。通常部９１ａにおいて、光ＬＰはコア９２とクラッド９３の境界で全反射されつつ伝搬し、延伸部９１ｂにおいて、光ＬＰはクラッド９３の表面で全反射されつつ伝搬する。通常部９１ａは、例えば１２５μｍの直径を有し、延伸部９１ｂは、例えば数μｍ程度の直径を有する。延伸部９１ｂの直径については、０．１μｍ〜５０μｍとなる場合もある。通常部９１ａの直径１２５μｍは、クラッド９３の直径を意味し、ここでのコア９２の直径は、例えば数μｍである。延伸部９１ｂの軸方向又はｘ方向の長さは、例えば１０ｍｍ程度に調整されている。細径光ファイバは、例えばセンサ、光源等として様々な用途が期待されている。細径光ファイバ応用製品の作製や組み立てにおいて、延伸部９１ｂの直径の管理は大切であり、インプロセスでの計測が望ましい場合が多い。図１（Ａ）等に示す計測装置１００を利用すれば、微小な細径光ファイバ等を非接触で計測でき、計測対象ＷＯへの影響を抑えることができ、詳細は後述するが、簡易な演算処理によって再現性の高い直径計測を可能にする。つまり、図１（Ａ）等に示す計測装置１００によって、簡易かつ迅速な計測が可能になり、計測対象ＷＯのインプロセスでの計測が容易になる。なお、計測対象ＷＯである単一の細径光ファイバに関して、計測領域ＭＡに配置後から直径の計測完了までの所要時間を１ｍｓ以下とできる。
【００２４】
図３は、図１（Ａ）等に示す計測装置１００による計測原理を説明する斜視図である。計測対象ＷＯの円筒側面ＳＳには、−ｘ方向から照明光Ｉ１が入射し、＋ｘ方向から照明光Ｉ２が入射する。照明光Ｉ１と照明光Ｉ２とは、互いに偏光方向を一致させた偏光であり、例えばｚ方向に電場成分を有する。仮に、計測領域ＭＡに計測対象ＷＯがセットされていないとすれば、計測対象ＷＯを配置すべき空間ＳＰにおいて、照明光Ｉ１，Ｉ２を含むｘｙ断面では、干渉によって強度がｘ方向の位置に応じて周期的に変動する１次元的な定在波パターンが生じる（図４（Ａ）参照）。一方、計測領域ＭＡに計測対象ＷＯがセットされている場合、計測対象ＷＯの内外において、照明光Ｉ１，Ｉ２を含むｘｙ断面では、干渉によって強度がｘｙ方向に関して変動する２次元的な定在波パターンが生じる（図４（Ｂ）参照）。つまり、照明光Ｉ１，Ｉ２を含むｘｙ面に平行な面内において、対物レンズ２１の光軸ＡＸを挟んで−ｘ＋ｙ方向から＋ｘ−ｙ方向にかけて散乱光ＳＬが射出され、散乱光ＳＬの分布は、ｘｙ面において、−ｘ方向を０°として９０°の方向（つまりｙ方向）に延びる光軸ＡＸを挟んで対称的なものとなっている。
【００２５】
図５（Ａ）は、散乱光ＳＬの射出方向と遠方場散乱強度との関係を例示する角度強度分布に関するチャートである。散乱光ＳＬの強度は、着目する散乱光Ｌ（θ）の射出角度θの増加にともなって周期的に増減するものとなっており、θ＝−９０°、＋９０°で最大となり、θ＝０°で最小となっている（散乱光Ｌ（θ）の射出角度θについては、図１（Ｃ）参照）。ここで、散乱光Ｌ（θ）の強度は、遠方場で観察される散乱光ＳＬの強度分布をシミュレーションによって計算したものである。シミュレーションは、有限要素法に基づくソフトウェアCOMSOL Multiphysicsを使用して行った。実施した２次元シミュレーションでは、３次元の断面と同等とすることにより、光ファイバの断面モデルを作成した。さらに、Stratton-Chu方程式に基づく数値方法を用い、光ファイバの散乱光遠方場分布を算出した。シミュレーションにおいて、照明光ＩＬ１，ＩＬ２の波長は、波長４８８ｎｍであり、計測対象ＷＯである細径光ファイバの直径は１.６μｍであり、細径光ファイバの屈折率は１．４６であり、細径光ファイバの周囲の空気層の屈折率を１とし、空気層の外に吸収層があるとした。
【００２６】
なお、シミュレーションと並行して、Mie理論を用いて理論的解析も行った。理論的解析において、細径光ファイバが均質で無限長の円柱誘電体であると近似し、散乱光のフィールド分布を計算した。フィールド分布の計算にはStrattonの手法を利用し、マックスウェル方程式を解いた。シミュレーションによる数値解析の強度は、理論的解析による理論値との差が２％未満で、理論値とほぼ一致していることを確認した。
【００２７】
図５（Ｂ）は、散乱光Ｌ（θ）の射出角度θを極座標系から直交座標系に直して表示したチャートである。横軸の射出角度θは、照明光ＩＬ１，ＩＬ２をラインセンサ２５で観察したものに相当する。散乱光Ｌ（θ）の分布は、周期的に変動し、その隣接する極小ピークの間隔ＰＷは、θに関わらず略一様となっている。つまり、特定のサイズを有する計測対象ＷＯ又は細径光ファイバについては、極小ピークの間隔ＰＷがそのサイズに対して固有のものとなると考えられる。
【００２８】
図５（Ｃ）は、計測対象ＷＯ又は細径光ファイバの直径と、極小ピークの間隔ＰＷの平均値との関係を示したチャートである。横軸は、細径光ファイバの直径であり、１μｍ〜１０μｍの範囲で変化させ、縦軸は、各直径値ごとに図５（Ｂ）に例示する極小ピークの間隔ＰＷを複数取り込んで平均化した結果を示す。チャートから明らかなように、細径光ファイバの直径の増加にともなって極小ピークの間隔ＰＷの平均値が単調に減少している。よって、極小ピークの間隔ＰＷ又はその平均値を検出すれば、図５（Ｃ）に示すチャートから得た換算表又は換算式に基づいて、計測対象ＷＯである細径光ファイバの直径を算出することができる。換算表又は換算式は、シミュレーションから決定することもできるが、直径が既知のサンプルを実測することによって決定することもできる。図５（Ｃ）は、細径光ファイバの屈折率等の光学特性が特定の値であることが前提となっており、様々な光学特性を有する細径光ファイバを測定する場合、屈折率等の光学特性を様々に変化させて得た換算表又は換算式を予め準備することになる。また、図５（Ｃ）は、細径光ファイバについてのチャートであり、細径光ファイバ以外の計測対象ＷＯ、例えば円柱状の金属ロッドについては、その光学特性を前提とするシミュレーションやサンプルの実測によって、換算表又は換算式を別途準備する必要がある。
【００２９】
以上では、極小ピークの間隔ＰＷに基づいて計測対象ＷＯの直径を決定しているが、隣接する極大ピークの間隔、隣接する極大及び極小ピークの間隔等に基づいて計測対象ＷＯの直径を決定することもできる。極小ピーク又は極大ピークの相対的な間隔に限らず、極小ピーク又は極大ピークの位置又は角度方向に基づいて計測対象ＷＯの直径を決定することもできる。この場合、毎回の計測で計測対象ＷＯに対して照明光ＩＬ１，ＩＬ２の干渉条件を厳密に一致させることで、ピーク間隔を用いる場合と同様の精度を確保することができる。さらに、極小ピーク等の数が多い場合、既定の角度範囲内における極小ピーク等の数や密度から計測対象ＷＯの直径を決定することもできる。ただし、極大ピークについては、ラインセンサ２５の出力が飽和していることも考えられ、ピーク角度又はピーク位置の検出精度確保の観点からは、極小ピークを用いることが望ましいといえる。
【００３０】
図６は、図５（Ｂ）に示すチャートに対応し、点線は、散乱特性をシフトさせたものであり、極大や極小のピークの角度値をシフトさせたものとなっている。ピーク角度値のシフト量Δは、ホルダ１７ａ，１７ｂによって照射ポート１５ａ，１５ｂの配置を変更すること、具体的には、照射ポート１５ａ，１５ｂの一方を例えばｘ方向に移動させることによって、増減調整することができる。直径５００ｎｍの細径光ファイバの計測に際して、照明光ＩＬ１，ＩＬ２として例えば波長６３３ｎｍの光を利用する場合、観測できる極小ピークが１以下となり、極小ピークの間隔ＰＷを計測することが必ずしも容易でなくなる。この場合、上記のようにホルダ１７ａ，１７ｂを利用してピーク角度値のシフト量Δを調整することで、目的とする極小ピークを観察視野内に移動させることができ、細径光ファイバの直径計測を容易にすることができる。
【００３１】
図７は、図４（Ｂ）に対応し、計測対象ＷＯ又は細径光ファイバの直径が比較的大きい場合を示す。細径光ファイバの直径が例えば１０μｍ以上になると、定在波パターンの空間的な振幅周期が短くなって、ラインセンサ２５の分解能や配置を変更しなければ、計測感度が低下する傾向が生じる。この場合、ホルダ１７ａ，１７ｂによって照射ポート１５ａ，１５ｂの向きを変更すること、例えばｘ方向に対して適宜の角度φで傾斜させることによって（例えば図１に点線で示す照射ポート１５ａ参照）、定在波パターンの空間的な振幅周期を相対的に長くでき、計測感度の低下を抑制できる。
【００３２】
図１に戻って、情報処理部８０は、図示を省略するが、コンピュータで構成され、コンピュータは、演算処理部、記憶部、入出力部、通信部その他の電子回路で構成される。情報処理部８０は、レーザ光源１１の発光状態を監視するとともに、ホルダ１７ａ，１７ｂを所期の状態として、照明光ＩＬ１，ＩＬ２を所期の状態で計測領域ＭＡに入射させる。情報処理部８０は、光検出部２０の光検出部２０のラインセンサ２５によって検出した１次元画像と、ＣＣＤイメージセンサ２６によって検出した２次元画像とを受け取って、不図示のディスプレイに表示させることができる。情報処理部８０は、ラインセンサ２５によって検出した画素位置の情報から、図５（Ｂ）に示すチャートに対応するデータテーブルを取得し、このデータテーブルから極小ピークの間隔等を１以上決定する。情報処理部８０は、得られた１以上の極小ピークの間隔等に対して、図５（Ｃ）に対応し予め記憶部に保管してある換算表又は換算式を用いて、計測対象ＷＯのサイズとして直径を決定する。この際、例えばホルダ１７ａ，１７ｂによって照射ポート１５ａ，１５ｂを±ｘ方向に適宜移動させることで、ピーク位置のシフトが可能になり、極小ピークの位置決定を確実なものとできる。
【００３３】
図８を参照して、計測装置１００の具体的な動作について説明する。まず、情報処理部８０は、レーザ光源１１及びホルダ１７ａ，１７ｂを規定状態にセットし、ラインセンサ２５によって計測領域ＭＡに配置された計測対象ＷＯからの散乱光ＳＬを計測しデータテーブルとして保管する（ステップＳ１１）。なお、計測対象ＷＯは、ホルダ１７ａ，１７ｂの動作の前後に関わらず、散乱光ＳＬの計測までに計測領域ＭＡに配置されていればよい。次に、情報処理部８０は、ステップＳ１１で得た散乱光ＳＬのデータテーブルから極小ピーク間の距離又は角度に関するピーク幅情報を決定し、複数のピーク幅情報を得た場合、それらを平均化する（ステップＳ１２）。次に、情報処理部８０は、図５（Ｃ）に対応する換算表又は換算式に基づいて、ピーク幅情報から計測対象ＷＯの直径を計算する（ステップＳ１３）。
【００３４】
以上で説明した実施形態の計測装置１００によれば、情報処理部８０が、光照射部１０によって計測対象ＷＯの中心軸ＳＸを挟んで対向する方向から光を照射するとともに、光検出部２０によって計測対象ＷＯの側面からの散乱光ＳＬの分布から計測対象ＷＯのサイズを決定するので、計測対象ＷＯへの影響を抑えつつ、散乱光ＳＬを利用して簡易かつ迅速に計測対象ＷＯのサイズを正確に計測することができる。
【００３５】
以上では、実施形態に係る計測装置１００について説明したが、本発明に係る計測装置は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態では、計測対象ＷＯが円筒であり円形の断面形状を有することを前提としているが、計測対象ＷＯが楕円断面を有するものであっても、楕円断面のサイズと散乱光ＳＬのピーク間隔との間に相関性が生じ、このような相関性を利用して楕円断面のサイズを決定することができる。
【００３６】
計測対象ＷＯは、テーパ状のものであっても、テーパ角が小さければ、上記と同様の手法で軸方向の目標点の直径を計測することができる。この場合、円筒形状についての換算表又は換算式から計測対象の直径を計算することができるが、テーパ形状についての換算表又は換算式を別途準備してもよい。
【００３７】
計測対象ＷＯの側面からの散乱光ＳＬの計測は、計測対象ＷＯの軸方向の位置を変更したり、照明光ＩＬ１，ＩＬ２を変えたり、光検出部２０の仕様を変更したりして、複数条件で計測を行って、得られた結果の平均等を含む統計的な処理を行って、計測対象ＷＯのサイズを算出することもできる。
【００３８】
計測対象ＷＯのサイズは、散乱光ＳＬのピーク間隔に限らず、散乱光ＳＬの周期パターンを反映する様々なパラメータを用いて計測することができる。
【００３９】
光分岐部１２によるレーザ光の分岐比は、１：１に限らず、様々な比率とできるが、この場合、図５（Ｃ）に対応する換算表又は換算式も分岐比を反映したものに修正しておくことが望ましい。
【００４０】
両照明光ＩＬ１，ＩＬ２は、直線偏光に限らず、様々な偏光とすることができるが、散乱光ＳＬがラインセンサ２５上で安定した輝度分布を示すものであることが望ましい。
【００４１】
ラインセンサ２５は、２次元センサとすることができ、この場合、２次元的なパターン解析が可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…光照射部、  １１…レーザ光源、  １２…光分岐部、  １５ａ，１５ｂ…照射ポート、  １７ａ，１７ｂ…ホルダ、  ２０…光検出部、  ２１…対物レンズ、  ２２…ビームスプリッタ、  ２５…ラインセンサ、  ２６…ＣＣＤイメージセンサ、  ８０…情報処理部、  ９１…光ファイバ、  ９２…コア、  ９３…クラッド、  １００…計測装置、  ＡＸ…光軸、  Ｉ１，Ｉ２…照明光、  ＩＬ１，ＩＬ２…照明光、  ＳＬ，Ｌ…散乱光、  ＬＰ…光、  ＭＡ…計測領域、  ＭＬ…計測光、  ＰＷ…間隔、  ＳＰ…空間、  ＳＳ…円筒側面、  ＳＸ…中心軸、  ＷＯ…計測対象
【図１】
2020051823.tif 000003
【図２】
2020051823.tif 000004
【図３】
2020051823.tif 000005
【図４】
2020051823.tif 000006
【図５】
2020051823.tif 000007
【図６】
2020051823.tif 000008
【図７】
2020051823.tif 000009
【図８】
2020051823.tif 000010