(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの外周にクラッドが配置されている、円柱形状または概ね円柱形状である円柱透明体の前記コアの形状を測定する円柱透明体中のコア形状測定装置であって、
前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な部位の中心位置を検出する位置検出器と、
前記円柱透明体の前記部位の形状を検出する形状検出器と、
前記円柱透明体に対して光を照射する光源と、
光学フィルタを介して、前記円柱透明体を透過した前記光源からの透過光を利用して、前記部位の前記コアの形状を検出するコア形状検出器と、
前記コア形状検出器、前記光源、前記光学フィルタ、前記位置検出器、及び前記形状検出器を、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器の位置関係を常に一定に保ちつつ移動させる移動機構と、
前記円柱透明体の長手方向に平行で、かつ、前記部位の中心位置または中心位置の近傍の点を通る回転軸に対して、当該円柱透明体を回転させる回転機構と、
前記位置検出器より検出した前記円柱透明体の前記中心位置と、前記形状検出器より検出した前記円柱透明体の形状とに基づいて、前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径を解析する円柱透明体形状解析手段と、
前記円柱透明体形状解析手段により解析した前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径に基づいて、前記コア形状検出器及び前記円柱透明体の位置関係が常に一定になるように、前記移動機構を制御する位置制御手段と、
前記円柱透明体形状解析手段により解析した前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径と、前記コア形状検出器より検出した前記部位の前記コアの形状とに基づいて、前記円柱透明体の前記部位の前記コアの外径及び偏芯量を解析するコア形状解析手段と、
を備え、
前記移動機構は、ステージ上に前記コア形状検出器、前記光源、前記光学フィルタ、前記位置検出器、及び前記形状検出器を設置して、前記ステージを移動させることにより、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器が一体となって移動するようになっており、
前記形状検出器は、前記円柱透明体と空気との境界位置を測定する、対向配置された受光器と投光器とを有する組合せ測定器を２組備え、平行に配置された２組の前記組合せ測定器の間に前記円柱透明体を配置して、前記円柱透明体の長手方向に垂直な断面の両端における前記円柱透明体と空気との境界位置を測定することによって、前記円柱透明体の前記部位の形状を検出し、
前記コア形状検出器と前記形状検出器は、当該コア形状検出器と２組の前記組合せ測定器との間の距離がそれぞれ同じになるように配置されており、
前記位置検出器と前記形状検出器は、少なくとも前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な互いに直交する２方向を含む方向から、位置検出と形状検出をそれぞれ行う位置に設置されており、
前記コア形状解析手段は、前記回転機構によって前記円柱透明体を回転させた９０度毎異なる複数の回転角度において、前記円柱透明体の中心位置と前記コアの中心位置とのずれ量を算出し、算出した複数の前記ずれ量に基づいて、前記円柱透明体の前記部位の断面上の前記コアの偏芯量を算出することを特徴とする円柱透明体中のコア形状測定装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記円柱透明体の長手方向及び前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な互いに直交する２方向の各方向へ平行移動することを特徴とする請求項１に記載の円柱透明体中のコア形状測定装置。
【請求項３】
コアの外周にクラッドが配置されている、円柱形状または概ね円柱形状である円柱透明体の前記コアの形状を測定する円柱透明体中のコア形状測定方法であって、
（ａ）前記円柱透明体の長手方向と垂直な方向から、光源から前記円柱透明体に対して光を照射する工程と、
（ｂ）前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な部位の中心位置を検出する位置検出器、前記円柱透明体の前記部位の形状を検出する形状検出器、光学フィルタを介して前記円柱透明体を透過した前記光源からの透過光を利用して前記部位の前記コアの形状を検出するコア形状検出器、前記光源、及び前記光学フィルタを、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器の位置関係を常に一定に保ちつつ移動させる工程と、
（ｉ）前記円柱透明体の長手方向に平行で、かつ、前記部位の中心位置または中心位置の近傍の点を通る回転軸に対して、当該円柱透明体を回転させる工程と、
（ｃ）前記位置検出器を利用して、前記円柱透明体の前記中心位置を検出する工程と、
（ｄ）前記形状検出器を利用して、前記円柱透明体の前記部位の形状を検出する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）により検出した前記円柱透明体の前記中心位置と、前記工程（ｄ）により検出した前記円柱透明体の形状とに基づいて、前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径を解析する工程と、
（ｆ）前記工程（ｅ）により解析した前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径に基づいて、前記コア形状検出器及び前記円柱透明体の位置関係が常に一定になるように、当該コア形状検出器を移動させるとともに、前記光源、前記光学フィルタ、前記位置検出器、及び前記形状検出器を、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器の位置関係を常に一定に保ちつつ移動させる工程と、
（ｇ）前記コア形状検出器を利用して、前記部位の前記コアの形状を検出する工程と、
（ｈ）前記工程（ｅ）により解析した前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径と、前記工程（ｇ）により前記部位の前記コアの形状とに基づいて、前記円柱透明体の前記部位の前記コアの外径及び偏芯量を解析する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、ステージ上に前記コア形状検出器、前記光源、前記光学フィルタ、前記位置検出器、及び前記形状検出器を設置して、前記ステージを移動させることにより、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器を、一体にして移動させ、
前記形状検出器は、前記円柱透明体と空気との境界位置を測定する、対向配置された受光器と投光器とを有する組合せ測定器を２組備え、平行に配置された２組の前記組合せ測定器の間に前記円柱透明体を配置しており、
前記コア形状検出器と前記形状検出器は、当該コア形状検出器と２組の前記組合せ測定器との間の距離がそれぞれ同じになるように配置されており、
前記工程（ｄ）は、２組の前記組合せ測定器で、前記円柱透明体の長手方向に垂直な断面の両端における前記円柱透明体と空気との境界位置を測定することによって、前記円柱透明体の前記部位の形状を検出し、
前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）において、前記位置の検出と前記形状の検出は、少なくとも前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な互いに直交する２方向を含む方向から行い、
前記工程（ｈ）は、前記工程（ｉ）によって前記円柱透明体を回転させた９０度毎異なる複数の回転角度において、前記円柱透明体の中心位置と前記コアの中心位置とのずれ量を算出し、算出した複数の前記ずれ量に基づいて、前記円柱透明体の前記部位の断面上の前記コアの偏芯量を算出することを特徴とする円柱透明体中のコア形状測定方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）は、前記円柱透明体の長手方向に移動させ、
前記工程（ｆ）は、
（ｆ１）前記円柱透明体の長手方向と垂直な方向の第１方向に移動させる工程と、
（ｆ２）前記円柱透明体の長手方向と垂直で、かつ、前記第１方向と垂直な方向の第２方向に移動させる工程と、
を備えていることを特徴とする請求項３に記載の円柱透明体中のコア形状測定方法。
【請求項５】
前記工程（ｈ）は、前記コア形状検出器によって検出された前記コアと前記クラッドとの境界部であるエッジ位置の実測値に対して、光屈折による測定誤差を補正した補正後のエッジ位置を算出する工程を備えていることを特徴とする請求項３または４に記載の円柱透明体中のコア形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱透明体中のコア形状測定装置及びコア形状測定方法に関する。特に、円柱透明体中のコア形状測定において、円柱透明体中のコア形状の測定を非破壊かつ非接触で行う円柱透明体中のコア形状測定装置及びコア形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、円柱状のコアの外側にクラッドが同心円状に配置された円柱透明体である光ファイバ母材を線引きして形成される。良質な光ファイバを形成するためには、線引きされる前の光ファイバ母材の形状及びコアの形状を正確に測定することが必要である。
【０００３】
従来から、光ファイバ母材の形状及びコアの形状を測定する方法として、光ファイバ母材の屈折率分布を測定して、測定した屈折率分布から光ファイバ母材の形状及びコアの形状を解析する方法等が提案されている。
【０００４】
特許文献１では、光ファイバ用プリフォーム（光ファイバ母材）に光を入射させる光照射部と透過光の位置を測定する光検出部を載置した光学系テーブルをプリフォームを横断する方向に連続して移動させて、一定の時間間隔で位置データを取り込む信号を発生させ、該信号に基づいて、光検出部で透過光の位置を測定するとともに、光学テーブルの位置を測定し、これらの同時に測定して得た２つの位置データを処理することにより屈折率を解析する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−８２０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような屈折率を測定する方法では、円柱透明体と空気との屈折率の差が大きく、測定精度が著しく低下することから、マッチングオイルに円柱透明体を浸けた状態で、屈折率を測定していた。しかしながら、マッチングオイルは、非常に高価であるため、測定コストがかかってしまうという問題点があった。また、マッチングオイルによる円柱透明体の汚れを洗浄するという作業が必要となり、この洗浄作業に手間がかかってしまうという問題点もあった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、円柱透明体中のコアの形状を、非破壊かつ非接触で測定するとともに、高い測定精度で測定することが可能な円柱透明体中のコア形状測定装置及びコア形状測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した従来の問題点を解決すべく下記の発明を提供する。
【０００８】
本発明の第１の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定装置は、コアの外周にクラッドが配置されている、円柱形状または概ね円柱形状である円柱透明体の前記コアの形状を測定する円柱透明体中のコア形状測定装置であって、
前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な部位の中心位置を検出する位置検出器と、
前記円柱透明体の前記部位の形状を検出する形状検出器と、
前記円柱透明体に対して光を照射する光源と、
光学フィルタを介して、前記円柱透明体を透過した前記光源からの透過光を利用して、前記部位の前記コアの形状を検出するコア形状検出器と、
前記コア形状検出器、前記光源、前記光学フィルタ、前記位置検出器、及び前記形状検出器を、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器の位置関係を常に一定に保ちつつ移動させる移動機構と、
前記円柱透明体の長手方向に平行で、かつ、前記部位の中心位置または中心位置の近傍の点を通る回転軸に対して、当該円柱透明体を回転させる回転機構と、
前記位置検出器より検出した前記円柱透明体の前記中心位置と、前記形状検出器より検出した前記円柱透明体の形状とに基づいて、前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径を解析する円柱透明体形状解析手段と、
前記円柱透明体形状解析手段により解析した前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径に基づいて、前記コア形状検出器及び前記円柱透明体の位置関係が常に一定になるように、前記移動機構を制御する位置制御手段と、
前記円柱透明体形状解析手段により解析した前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径と、前記コア形状検出器より検出した前記部位の前記コアの形状とに基づいて、前記円柱透明体の前記部位の前記コアの外径及び偏芯量を解析するコア形状解析手段と、
を備え、
前記移動機構は、ステージ上に前記コア形状検出器、前記光源、前記光学フィルタ、前記位置検出器、及び前記形状検出器を設置して、前記ステージを移動させることにより、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器が一体となって移動するようになっており、
前記形状検出器は、前記円柱透明体と空気との境界位置を測定する、対向配置された受光器と投光器とを有する組合せ測定器を２組備え、平行に配置された２組の前記組合せ測定器の間に前記円柱透明体を配置して、前記円柱透明体の長手方向に垂直な断面の両端における前記円柱透明体と空気との境界位置を測定することによって、前記円柱透明体の前記部位の形状を検出し、
前記コア形状検出器と前記形状検出器は、当該コア形状検出器と２組の前記組合せ測定器との間の距離がそれぞれ同じになるように配置されており、
前記位置検出器と前記形状検出器は、少なくとも前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な互いに直交する２方向を含む方向から、位置検出と形状検出をそれぞれ行う位置に設置されており、
前記コア形状解析手段は、前記回転機構によって前記円柱透明体を回転させた９０度毎異なる複数の回転角度において、前記円柱透明体の中心位置と前記コアの中心位置とのずれ量を算出し、算出した複数の前記ずれ量に基づいて、前記円柱透明体の前記部位の断面上の前記コアの偏芯量を算出することを特徴とする。
【０００９】
これにより、円柱透明体中のコアの形状を、非破壊かつ非接触で測定するとともに、マッチングオイル等を使用しなくても高い測定精度で測定することができる。従って、円柱透明体を母材とした光ファイバ等の製品の品質及び歩留まりを向上させることができる。
【００１０】
また、高価なマッチングオイルを使用せずに、円柱透明体中のコアの形状を測定することから、測定コストが削減できる。また、マッチングオイルによる円柱透明体の汚れの洗浄作業が、製品の製作作業工程から削除されることから、製品の製作作業時間が短縮できる。従って、製品の製作コストを低減させることができる。
【００１２】
また、コア形状解析手段における、円柱透明体中のコアの形状の解析を、より高精度に実行することができる。
【００１４】
また、回転機構を備えることによって、円柱透明体の径方向の違いによる、円柱透明体中のコアの形状を測定することができる。即ち、円柱透明体の径方向の違いによる、コアの偏芯量やコア径を測定することができる。
【００１６】
また、９０度毎異なる複数の回転角度において、円柱透明体の中心位置とコアの中心位置とのずれ量を算出し、算出した複数の前記ずれ量に基づいて、円柱透明体の所定位置の断面上のコアの偏芯量を算出することによって、より高精度な円柱透明体中のコアの偏芯量を容易に測定できる。即ち、円柱透明体を母材とした光ファイバ等の製品の品質及び歩留まりを、更に向上させることができる。 
【００１８】
また、ステージ上にコア形状検出器、光源、光学フィルタ、位置検出器、及び形状検出器を設置することにより、コア形状検出器、光源、光学フィルタ、位置検出器、及び形状検出器の位置関係を常に一定にして移動させることが容易にできる。 
【００２１】
本発明の第２の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定装置は、本発明の第１の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定装置において、前記移動機構が、前記円柱透明体の長手方向及び前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な互いに直交する２方向の各方向へ平行移動することを特徴とする。
【００２２】
これにより、より高精度な円柱透明体中のコアの偏芯量や非円量を容易に測定できる。また、コア形状検出器、光源、光学フィルタ、位置検出器、及び形状検出器の位置関係を常に一定にして移動させることが、更に容易にできる。
【００２３】
本発明の第１の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定方法は、コアの外周にクラッドが配置されている、円柱形状または概ね円柱形状である円柱透明体の前記コアの形状を測定する円柱透明体中のコア形状測定方法であって、
（ａ）前記円柱透明体の長手方向と垂直な方向から、光源から前記円柱透明体に対して光を照射する工程と、
（ｂ）前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な部位の中心位置を検出する位置検出器、前記円柱透明体の前記部位の形状を検出する形状検出器、光学フィルタを介して前記円柱透明体を透過した前記光源からの透過光を利用して前記部位の前記コアの形状を検出するコア形状検出器、前記光源、及び前記光学フィルタを、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器の位置関係を常に一定に保ちつつ移動させる工程と、
（ｉ）前記円柱透明体の長手方向に平行で、かつ、前記部位の中心位置または中心位置の近傍の点を通る回転軸に対して、当該円柱透明体を回転させる工程と、
（ｃ）前記位置検出器を利用して、前記円柱透明体の前記中心位置を検出する工程と、
（ｄ）前記形状検出器を利用して、前記円柱透明体の前記部位の形状を検出する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）により検出した前記円柱透明体の前記中心位置と、前記工程（ｄ）により検出した前記円柱透明体の形状とに基づいて、前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径を解析する工程と、
（ｆ）前記工程（ｅ）により解析した前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径に基づいて、前記コア形状検出器及び前記円柱透明体の位置関係が常に一定になるように、当該コア形状検出器を移動させるとともに、前記光源、前記光学フィルタ、前記位置検出器、及び前記形状検出器を、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器の位置関係を常に一定に保ちつつ移動させる工程と、
（ｇ）前記コア形状検出器を利用して、前記部位の前記コアの形状を検出する工程と、
（ｈ）前記工程（ｅ）により解析した前記円柱透明体の前記部位の中心位置及び外径と、前記工程（ｇ）により前記部位の前記コアの形状とに基づいて、前記円柱透明体の前記部位の前記コアの外径及び偏芯量を解析する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、ステージ上に前記コア形状検出器、前記光源、前記光学フィルタ、前記位置検出器、及び前記形状検出器を設置して、前記ステージを移動させることにより、当該コア形状検出器、当該光源、当該光学フィルタ、当該位置検出器、及び当該形状検出器を、一体にして移動させ、
前記形状検出器は、前記円柱透明体と空気との境界位置を測定する、対向配置された受光器と投光器とを有する組合せ測定器を２組備え、平行に配置された２組の前記組合せ測定器の間に前記円柱透明体を配置しており、
前記コア形状検出器と前記形状検出器は、当該コア形状検出器と２組の前記組合せ測定器との間の距離がそれぞれ同じになるように配置されており、
前記工程（ｄ）は、２組の前記組合せ測定器で、前記円柱透明体の長手方向に垂直な断面の両端における前記円柱透明体と空気との境界位置を測定することによって、前記円柱透明体の前記部位の形状を検出し、
前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）において、前記位置の検出と前記形状の検出は、少なくとも前記円柱透明体の長手方向に対して垂直な互いに直交する２方向を含む方向から行い、
前記工程（ｈ）は、前記工程（ｉ）によって前記円柱透明体を回転させた９０度毎異なる複数の回転角度において、前記円柱透明体の中心位置と前記コアの中心位置とのずれ量を算出し、算出した複数の前記ずれ量に基づいて、前記円柱透明体の前記部位の断面上の前記コアの偏芯量を算出することを特徴とする。
【００２４】
これにより、上述した本発明の第１の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定装置と同等の効果が得られる。
【００３５】
本発明の第２の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定方法は、本発明の第１の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定方法において、前記工程（ｂ）が、前記円柱透明体の長手方向に移動させ、前記工程（ｆ）は、（ｆ１）前記円柱透明体の長手方向と垂直な方向の第１方向に移動させる工程と、（ｆ２）前記円柱透明体の長手方向と垂直で、かつ、前記第１方向と垂直な方向の第２方向に移動させる工程と、を備えていることを特徴とする。 
【００３６】
これにより、上述した本発明の第２の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定装置と同等の効果が得られる。
本発明の第３の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定方法は、本発明の第１または２の態様にかかる円柱透明体中のコア形状測定方法において、前記工程（ｈ）は、前記コア形状検出器によって検出された前記コアと前記クラッドとの境界部であるエッジ位置の実測値に対して、光屈折による測定誤差を補正した補正後のエッジ位置を算出する工程を備えていることを特徴とする。
これにより、光屈折によって引き起こされる測定誤差が無くなり、円柱透明体中のコアの形状を高い測定精度で測定することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、円柱透明体中のコアの形状を、非破壊かつ非接触で測定するとともに、マッチングオイル等を使用しなくても高い測定精度で測定することができる。従って、円柱透明体を母材とした光ファイバ等の製品の品質及び歩留まりを向上させることができる。
【００３８】
また、高価なマッチングオイルを使用せずに、円柱透明体中のコアの形状を測定することから、測定コストが削減できる。また、マッチングオイルによる円柱透明体の汚れの洗浄作業が、製品の製作作業工程から削除されることから、製品の製作作業時間が短縮できる。従って、製品の製作コストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
この発明の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施態様は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なもので置換した実施態様を採用することが可能であるが、これらの実施態様も本発明の範囲に含まれる。
【００４０】
図１は、本発明を適用可能な円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成を示した図である。図１（ａ）は、円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成の側面図であり、図１（ｂ）は、円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成の上面図である。図２は、円柱透明体中のコア形状測定装置の解析部のシステム構成を示す図である。
【００４１】
図１に示すように、円柱透明体中のコア形状測定装置１００（以下、形状測定装置と呼ぶ）は、カメラ１、光学フィルタ２、形状検出器３、照明４、移動台５、自動移動ステージ６、支持土台７、測定台８、位置検出器１１、及び解析部２０（図２参照）から構成されている。
【００４２】
形状測定装置１００は、所定の位置に測定対象となる円柱透明体１５を配置して、円柱透明体１５のコア９の形状を測定する。ここで、円柱透明体１５は、円柱状のコア９の外側にクラッド１０が同心円状に配置された透明体である。
【００４３】
照明４は、円柱透明体１５の長手方向に垂直な方向から、円柱透明体１５に対して光を照射する。カメラ１は、光学フィルタ２を介して、照明４により光を照射されている円柱透明体１５の状態を、円柱透明体１５の長手方向に垂直な方向から撮像して、円柱透明体１５の所定の部位のコア９の形状を検出する。
【００４４】
形状検出器３は、４つの測定器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから構成され、Ｙ方向に互いに対向する受光器と投光器との組合せである測定器３ａ、３ｂの組合せと、測定器３ｄ、３ｃの組合せとにより、円柱透明体１５の長手方向に垂直な断面のＸ方向の円柱透明体１５と空気との境界位置を測定する。
【００４５】
また、カメラ１は、測定器３ｂと測定器３ｄとの間のＸ方向の中間点位置に配置されている。即ち、カメラ１と測定器３ｂとの間の距離と、カメラ１と測定器３ｄとの間の距離とが同じ距離となるように、カメラ１、測定器３ｂ、および測定器３ｄが設置されている。位置検出器１１は、円柱透明体１５の長手方向に垂直な部位の中心位置を測定する。
【００４６】
カメラ１により、コア９の形状を検出するとき、位置検出器１１より検出した中心位置と、形状検出器３により検出した境界位置とに基づいて、カメラ１と円柱透明体１５との距離が一定であるように、カメラ１の位置を移動する。カメラ１の位置の移動は、カメラ１、光学フィルタ２、形状検出器３、照明４、及び位置検出器１１が台上に載置された移動台５を、測定台８に設置された自動移動ステージ６により、移動させることにより実行される。
【００４７】
また、形状測定装置１００は、配置された円柱透明体１５を、この円柱透明体１５の中心位置またはその近傍を通る、長手方向に平行な回転軸に対して、３６０度回転できるようになっている。従って、自動移動ステージ６により、円柱透明体１５の長手方向に、カメラ１、光学フィルタ２、形状検出器３、照明４、及び位置検出器１１を移動させながら、さらには、円柱透明体１５を回転させながら、複数の円柱透明体１５の長手方向の位置及び回転角度における、円柱透明体１５の中心位置及び境界位置、並びに、コア９の形状を検出する。
【００４８】
また、図２に示すように、位置検出器１１より検出した中心位置と、形状検出器３により検出した境界位置と、カメラ１により検出されたコア９の形状は、解析部２０に取り込まれ、コア９の外径及び偏芯量、並びに、円柱透明体１５の外径が解析される。
【００４９】
解析部２０は、円柱透明体形状解析部２１とコア形状解析部２２とを備えている。円柱透明体形状解析部２１は、位置検出器１１より検出した中心位置と、形状検出器３により検出した境界位置とに基づいて、円柱透明体１５の外径及び中心位置を解析する。
【００５０】
また、コア形状解析部２２は、円柱透明体形状解析部２１によって解析された円柱透明体１５の外径及び中心位置と、カメラ１により検出されたコア９の形状とに基づいて、コア９の外径及び偏芯量を解析する。
【００５１】
次に、コア形状解析部２２におけるコア９の外径及び偏芯量の解析作業を、図３から図７を参照して詳細に説明する。
【００５２】
図３は、コア９の外径及び偏芯量の解析作業の一例を示すフローチャート図である。また、図４は、カメラ１により検出されたコア９の形状の画像情報の一例を示した図である。また、図５は、コアエッジ位置の補正計算を説明するための図である。また、図６は、コア９の偏芯量計算を説明するための図である。また、図７は、コア９の偏芯量の補正計算を説明するための図である。
【００５３】
図３に示すように、まず、カメラ１により検出されたコア９の形状の画像情報、円柱透明体１５の外径及び中心位置、円柱透明体１５の長手方向の位置、円柱透明体１５の回転角度、及び、円柱透明体１５の材料情報を取得する（Ｓ１０１）。
次に、カメラ１により検出されたコア９の形状の画像情報を画像処理して、コア９とクラッド１０との境界部であるエッジｅ１の位置とエッジｅ２の位置を決定する（Ｓ１０２）。
【００５４】
次に、撮像されたエッジｅ１の位置とエッジｅ２の位置を補正して、実際のエッジｅ´１の位置とエッジｅ´２の位置を算出する（Ｓ１０３）。これは、カメラ１により撮像した画像のコアエッジは、光屈折により実際のコアエッジより太く撮像されるためである。
【００５５】
ステップＳ１０３における補正は、図５に示すように、屈折率をＫ、円柱透明体１５の長手方向の断面の半径をＲ、円柱透明体１５の中心位置からカメラ１の位置までの距離をＬ、カメラ１により撮像されたコアエッジの位置をＨとすると、実際のコアエッジの位置であるＳは、下記の式（１）で表される。
【００５６】
【数１】
0005503100.tif 000002
ここで、α、α´、β、β´、及びγは、下記の式（２）で表される。
【００５７】
【数２】
0005503100.tif 000003
図３に戻り、次に、補正した実際のエッジｅ´１の位置とエッジｅ´２の位置から、エッジｅ´１とエッジｅ´２との間の中心の位置であるコア９のコア中心位置を算出する（Ｓ１０４）。次に、補正した実際のエッジｅ´１の位置とエッジｅ´２の位置から、エッジｅ´１とエッジｅ´２との間の距離であるコア９の外径を算出する（Ｓ１０５）。
【００５８】
次に、円柱透明体１５の回転角度が９０度毎異なる２つの回転角度において、ステップＳ１０２からＳ１０４を繰り返し求めたコア９のコア中心位置から、２つのコア９の偏芯量を算出する（Ｓ１０６）。最後に、所定部位の断面におけるコア９の偏芯量を算出し、円柱透明体１５の所定位置におけるコア９の偏芯量とする（Ｓ１０７）。
【００５９】
断面におけるコア９の偏芯量は、図６に示すように、互いに９０度異なる２つの回転角度におけるコア９のコア中心位置から求められる。測定位置１と測定位置２との回転角度の差は９０度である。測定位置１でのコア９のコア中心位置をａ、測定位置２でのコア９のコア中心位置をｂとしたとき、図６の三角形ＡとＢは等しいので、断面におけるコア９の偏芯量ｃは、下記の式（３）で表される。
【００６０】
【数３】
0005503100.tif 000004
なお、上記では、円柱透明体１５の回転角度が９０度毎異なる２つの回転角度において測定された２つのコア９の偏芯量から断面におけるコア９の偏芯量を算出したが、より測定精度を上げるために、９０度毎異なる４つの回転角度において、測定を行い、測定誤差を補正してもよい。
【００６１】
この場合、測定位置１と測定位置２によるコア９の偏芯量、測定位置２と測定位置３によるコア９の偏芯量、測定位置３と測定位置４によるコア９の偏芯量、及び測定位置４と測定位置１によるコア９の偏芯量を求める。
【００６２】
また、コア９の平均偏芯量は、図７に示すように、測定位置１でのコア９のコア中心位置をａ１、測定位置２でのコア９のコア中心位置をｂ１、測定位置３でのコア９のコア中心位置をａ２、測定位置４でのコア９のコア中心位置をｂ２としたとき、コア９の断面における偏芯量ｃ´は、下記の式（４）で表される。
【００６３】
【数４】
0005503100.tif 000005
また、回転角度を少しずつ（例えば、０．０１゜ずつ）変化させて円柱透明体１５全周の測定を行うことで、前述した式（３）、式（４）を用いずに、直接断面におけるコア９の偏芯量ｃを求めることもできる。
【００６４】
図８は、上述した形状測定装置１００により円柱透明体１５のコア９の偏芯量を測定した結果と破壊検査によって測定した結果とを比較した図である。図８に示すように、形状測定装置１００により測定した結果の破壊検査によって測定した結果との円柱透明体１５のコア９の断面における偏芯量の差は、約０．０５μｍ以下であった。この比較結果より、精度よく円柱透明体１５のコア９の形状を測定できることがわかった。
【００６５】
上述した実施の形態の形状測定装置１００において、カメラ１は本発明のコア形状検出器に対応し、光学フィルタ２は本発明の光学フィルタに対応し、形状検出器３は本発明の形状検出器に対応し、照明４は本発明の光源に対応し、移動台５及び自動移動ステージ６は本発明の移動機構に対応し、位置検出器１１は本発明の位置検出器に対応し、解析部２０は本発明の円柱透明体形状解析手段及びコア形状解析手段に対応する。
【００６６】
また、上述したように、円柱透明体１５を回転させ別の角度からも測定を行うこともできる。カメラ１と円柱透明体１５の位置関係を常にある一定の位置関係を保つことによって、空気とガラスの屈折率差や、円筒透明体の形状の変動といった誤差要因を補正できる。また、円柱透明体１５を回転させ複数の回転角度において同様に測定し、回転角度別のデータを比較処理することによって誤差要因を補正できる。このようにして、非接触、非破壊かつ精度よく円柱透明体１５のコア形状を測定することができる。
【００６７】
また、上述した実施の形態においては断面におけるコア偏芯量の解析方法を示したが、コアの外径や非円量を解析することも可能である。
【００６８】
また、上述した実施の形態の形状測定装置１００の形状検出器３や位置検出器１１の配置や数は、測定対象物の円柱透明体１５に対して最適な状態を選べば良いので、２個以上使用しても良いし、例えば４方向に配置しても良い。
【００６９】
また、上述した実施の形態の形状測定装置１００の照明４は、レーザ、ＬＥＤ、ハロゲンランプ等である。
【００７０】
また、上述した実施の形態の形状測定装置１００において、コア形状検出器としてカメラ１を使用しているが、コア形状を測定する２次元センサであっても、１次元センサであってもコア形状を測定できるものであれば良い
また、上述した実施の形態の形状測定装置１００において、支持土台７の部分が移動ステージであっても良い。自動移動ステージ６は、必要であればどの方向に移動しても良い。
【００７１】
次に、本発明を適用可能な別の円柱透明体中のコア形状測定装置について図９及び図１０を参照して説明する。
【００７２】
図９は、本発明を適用可能な図１とは別の円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成を示した図である。図９（ａ）は、円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成の側面図であり、図９（ｂ）は、円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成の上面図である。以下、図１に示した構成と異なる点について説明する。
【００７３】
形状測定装置１１０は、カメラ１、光学フィルタ２、形状検出器３、照明４、移動台５、自動移動ステージ６、支持土台７、測定台８、位置検出器１１、及び解析部２０（図示せず）から構成されている。
【００７４】
図１の構成とは、カメラ１、光学フィルタ２、及び照明４が２つずつ配置されている点が異なっている。即ち、２つのカメラ１を使用して、円柱透明体１５のコア９の形状を検出する。
【００７５】
２つのカメラ１を使用するため、形状測定装置１１０は、配置された円柱透明体１５を、この円柱透明体１５の中心位置またはその近傍を通る、長手方向に平行な回転軸に対して、１８０度回転できるようになっている。従って、図１の形状測定装置１００に比較して、回転角度の異なるデータの検出にかかる時間を半分の時間に短縮することができる。
【００７６】
上述した実施の形態の形状測定装置１１０において、カメラ１の台数は２つであったが、何個であっても良い。例えば、４つのカメラ１を使用した場合、配置された円柱透明体１５を、回転軸に対して、９０度回転できるようになっていればよい。
【００７７】
また、図１０は、本発明を適用可能な図１及び図９とは別の円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成を示した図である。図１０（ａ）は、円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成の側面図であり、図１０（ｂ）は、円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成の上面図である。以下、図１に示した構成と異なる点について説明する。
【００７８】
形状測定装置１２０は、カメラ１、光学フィルタ２、移動台５、自動移動ステージ６、支持土台７、測定台８、コア測定用照明１２、形状検出用照明１３、位置検出用照明１４、及び解析部２０（図示せず）から構成されている。
【００７９】
図１の構成とは、カメラ１により、コア９の形状の検出、円柱透明体１５の形状の検出、及び、円柱透明体１５の位置の検出を実施している点が異なっている。コア９の形状の検出するときは、コア測定用照明１２による光を照射して、円柱透明体１５の形状の検出するときは、形状検出用照明１３による光を照射して、円柱透明体１５の位置の検出するときは、位置検出用照明１４による光を照射して、それぞれのデータを検出する。また、各データの測定は、各データを測定毎に、上述の３つの照明を切り替えながら実行する。
【００８０】
上述したように、形状測定装置１２０の構成は、図１の形状測定装置１００の構成や図９の形状測定装置１１０の構成の構成に比較して、配置される機器の構成が単純である。従って、カメラ１の調整だけであるため、調整による測定誤差が少なくなり、より高精度な測定を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明を適用可能な円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成を示した図である。
【図２】円柱透明体中のコア形状測定装置の解析部のシステム構成を示す図である。
【図３】コア９の外径及び偏芯量の解析作業の一例を示すフローチャート図である。
【図４】カメラ１により検出されたコア９の形状の画像情報の一例を示した図である。
【図５】コアエッジ位置の補正計算を説明するための図である。
【図６】断面におけるコア９の偏芯量計算を説明するための図である。
【図７】断面におけるコア９の偏芯量の補正計算を説明するための図である。
【図８】形状測定装置１００により円柱透明体１５の断面におけるコア９の偏芯量を測定した結果と破壊検査によって測定した結果とを比較した図である。
【図９】本発明を適用可能な図１とは別の円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成を示した図である。
【図１０】本発明を適用可能な図１及び図９とは別の円柱透明体中のコア形状測定装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    カメラ
２    光学フィルタ
３    形状検出器
４    照明
５    移動台
６    自動移動ステージ
７    支持土台
８    測定台
９    コア
１０    クラッド
１１    位置検出器
１２    コア測定用照明
１３    形状検出用照明
１４    位置検出用照明
１５    円柱透明体
２０    解析部
２１    円柱透明体形状解析部
２２    コア形状解析部
１００、１１０、１２０    形状測定装置
【図１】
0005503100.tif 000006
【図２】
0005503100.tif 000007
【図３】
0005503100.tif 000008
【図４】
0005503100.tif 000009
【図５】
0005503100.tif 000010
【図６】
0005503100.tif 000011
【図７】
0005503100.tif 000012
【図８】
0005503100.tif 000013
【図９】
0005503100.tif 000014
【図１０】
0005503100.tif 000015