(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に屈折率分布を有する透明体の屈折率分布測定方法であって、屈折率整合液槽に収容された屈折率整合液中に浸漬された透明体の背後に画像を配置し、前記透明体及び画像と同一光軸上で前記透明体を通して前記画像の歪みを前記透明体を間にして前記画像と反対側に配置された画像撮影装置により測定し、この測定結果を解析して前記透明体の屈折率分布を測定する方法において、
前記透明体の屈折率分布を測定する前に前記画像、屈折率整合液槽、屈折率整合液及び画像撮影装置からなる光学系の光減衰量を光量の最大値、最小値及びそれらの中間値を少なくとも１点以上測定し、次いで前記画像撮影装置で測定した前記画像の測定値に対し、前記測定で得られらた光学系の光減衰量で補正して前記透明体の屈折率分布を求めることを特徴とする透明体の屈折率分布測定方法。
【請求項２】
前記光学系の光減衰量の測定は前記透明体を前記屈折率整合液中に浸漬して行うことを特徴とする請求項１記載の透明体の屈折率分布測定方法。
【請求項３】
前記光学系の光減衰量を測定するに際し、屈折率分布を求めるべき透明体に含まれる添加物の量に応じて前記光学系の光減衰量を測定するのに必要な光量を調整することを特徴とする請求項１または請求項２記載の透明体の屈折率分布測定方法。
【請求項４】
前記光量の調整は前記画像を照明する光源の輝度の調整、前記画像撮影装置の絞りの使用あるいはフィルタの使用のいずれかの方法により、若しくはこれらの方法を組み合わせて行うことを特徴とする請求項３記載の透明体の屈折率分布測定方法。
【請求項５】
前記光学系の光減衰量の測定に際し、それぞれの値が予め定めた基準値からはずれた場合に測定を中止し、光学系の補正を行うことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の透明体の屈折率分布測定方法。
【請求項６】
前記透明体の屈折率分布を求めるにあたり、前記画像、屈折率整合液槽、屈折率整合液及び画像撮影装置からなる光学系の歪み量でも補正することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の透明体の屈折率分布測定方法。
【請求項７】
前記光学系の歪み量の測定は前記透明体を前記屈折率整合液中に浸漬しない状態で行うことを特徴とする請求項６記載の透明体の屈折率分布測定方法。
【請求項８】
前記光学系の歪み量を測定するに際し、温度補正を行うことを特徴とする請求項７記載の透明体の屈折率分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に屈折率分布を有する透明体の屈折率分布測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の通信ネットワークの進展に伴い、光ファイバケーブルの需要はますます増加する傾向にある。光ファイバケーブルを構成している一要素である光ファイバはまずＶＡＤ法あるいはＭＣＶＤ法等によりプリフォームロッド（光ファイバ母材）を作成し、それを所定の径まで線引きして製造している。プリフォームロッドは屈折率の高いコア部とその周囲の屈折率がコア部より低いクラッドとからなっている。
【０００３】
ところで、光ファイバに必要とされる特性が設計通りになっているかを判定する指標の一つに屈折率分布を測定する方法がある。光ファイバの屈折率分布を測定する場合は通常プリフォームロッドの状態で測定するが、その一方法として屈折率整合液中に浸漬したプリフォームロッドの背後に画像を配置して、その画像をプリフォームロッドを通して観察したときの歪み量から屈折率分布を測定する方法が本願出願人等によって提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１２１４９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。即ち、屈折率整合液中に浸漬したプリフォームロッドの背後に画像を配置して、その画像をプリフォームロッドを通して観察したときの歪み量から屈折率分布を測定する方法では、画像撮影装置の能力、例えば光受光素子群の素子数により解像度が決まるが、前記画像、屈折率整合液槽、屈折率整合液及び画像撮影装置からなる光学系が元々有する歪み量や光減衰量が測定結果に影響を及ぼし、プリフォームロッドの屈折率分布の測定結果には誤差が含まれている虞があった。
【０００６】
従来画像の歪みから屈折率分布を測定する場合には、例えば白黒２値画像において白と黒の境界線を判別するのに白（最も明るい所）と黒（光のない所）の間を２５５階調に分割し、その間で予め定めた値（例えば２５５階調のうちの１６０番目の明るさの所）を境界線としていた。しかし光学系の汚れやプリフォームロッドの状態等により光が減衰し、最も明るい白のレベルが変化する場合があった。この白のレベルが変化した場合、黒のレベルは変わりないため実際の境界線は動くことになる。しかし境界線の位置は予め定めてあるので結果的に不正確なものとなりこれが誤差の原因となっていた。
【０００７】
従来はそのような影響を特に考慮することなくプリフォームロッドの屈折率分布を測定していたが、測定結果に異常がある場合プリフォームロッドそのものの異常なのか光学系の異常なのかがはっきりせず、すべてプリフォームロッドの異常として結論付けしていた。
【０００８】
本発明は透明体の屈折率分布を測定する際に光学系の有する歪み量や光減衰量を補正することにより透明体の正確な屈折率分布を測定する方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決するために次のような構成とする。即ち、本発明の屈折率分布測定方法は、屈折率整合液槽に収容された屈折率整合液中に浸漬された透明体の背後に画像を配置し、前記透明体及び画像と同一光軸上で前記透明体を通して前記画像の歪みを前記透明体を間にして前記画像と反対側に配置された画像撮影装置により測定し、この測定結果を解析して前記透明体の屈折率分布を測定する方法において、前記透明体の屈折率分布を測定する前に前記画像、屈折率整合液槽、屈折率整合液及び画像撮影装置からなる光学系の光減衰量を光量の最大値、最小値及びそれらの中間値を少なくとも１点以上測定し、次いで前記画像撮影装置で測定した前記画像の測定値に対し、前記測定で得られらた光学系の光減衰量で補正して前記透明体の屈折率分布を求めるようにしたことを特徴としている。
【００１０】
具体的には光学系の光減衰量の測定は透明体を屈折率整合液中に浸漬して行うことが好ましく、また、光学系の光減衰量を測定するに際し、屈折率分布を求めるべき透明体に含まれる添加物の量に応じて光学系の光減衰量を測定するのに必要な光量を調整することが好ましい。この場合、光量の調整は画像を照明する光源の輝度の調整、画像撮影装置の絞りの使用あるいはフィルタの使用のいずれかの方法により、若しくはこれらの方法を組み合わせて行うことが好ましい。また、光学系の光減衰量の測定に際し、それぞれの値が予め定めた基準値からはずれた場合に測定を中止し、光学系の補正を行うとよい。さらに、透明体の屈折率分布を求めるにあたり、画像、屈折率整合液槽、屈折率整合液及び画像撮影装置からなる光学系の歪み量でも補正してもよい。この際、光学系の歪み量の測定は透明体を屈折率整合液中に浸漬しない状態で行うことが好ましく、また、光学系の歪み量を測定するに際し、温度補正を行うことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の透明体の屈折率分布測定方法をその実施の形態について具体例を用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明の測定方法の一実施の形態を表した平面図である。図１において（ａ）は本発明の測定方法に用いられる光学系を表している。本発明に用いられる光学系は基本的に画像１、屈折率整合液（マッチングオイル）２が収容された屈折率整合液槽３、画像撮影装置４とからなり、これらは同一光軸上に配置されている。そして、画像１の背後には画像１を照明するための光源５が設けられており、画像撮影装置４にはレンズ６の部分に絞り及びフィルタが取り付けられている。なお、屈折率整合液槽３は画像１の情報が画像撮影装置４にまで到達できるように透明な材質で形成されるか少なくとも画像１から画像撮影装置４までの光軸上において透明体の屈折率分布の測定に必要な範囲に透明な材質でできた窓７を設けると良い。ここで、屈折率整合液は屈折率分布を求めるべき透明体とその周囲の空気との屈折率差に起因する損失を少なくし、より測定精度を向上させるために使用するものである。なお、屈折率分布を測定するための具体的な測定の実施形態については特許文献１に記載されている方法を用いればよい。
【００１３】
このような光学系においては元々、屈折率整合液２、屈折率整合液槽３の窓７を構成する材質、レンズ６等を始めとする画像撮影装置４内の各構成部位等に歪み量が存在する。そこで、画像１の情報が上記した各々の構成部位を通過した後の歪み量を光学系全体の歪み量として予め測定しておく。その後図１（ｂ）に示すように屈折率整合液２中に透明体、例えば石英ガラスからなるプリフォームロッド８を浸漬してこのプリフォームロッド８を通過してきた画像１の歪み量を画像撮影装置４により測定する。しかる後プリフォームロッド８を通過した後の歪み量から予め求めていた光学系の歪み量のデータを差し引いてプリフォームロッド８の真の屈折率分布を求める。この時、光学系の周囲温度や屈折率整合液２の温度を測定しておき、温度補正を行うことが望ましい。屈折率整合液２の温度の測定はプリフォームロッド８の屈折率分布を測定するたびに行ってもよいが、屈折率整合液２を一定温度に保持しておけばプリフォームロッド８の屈折率分布を測定するたびに屈折率整合液２の温度測定を行う必要がなくなり測定が簡便になる。
【００１４】
図２は本発明の方法によって求めた光学系の歪み量の一例である。本図において、横軸は画像撮影装置の光受光素子の位置を表し、本実施の形態では１２８０個の素子数の画像撮影装置を用いている。縦軸は画像を画像撮影装置で撮影した時に画像がどれだけ歪んでいるか、即ちずれが生じているかを表したもので、中心線（０の線）に一致したときに歪みがない状態であることを示している。なお、単位は横軸、縦軸ともピクセルである。このような歪み量をプリフォームロッドの屈折率分布を求めた後の歪み量から差し引いてプリフォームロッドの真の屈折率分布を求める。
【００１５】
次に光学系の光減衰量を測定する方法について説明する。まず、画像を照明して最も明るい状態にしてそのレベル（光量）を測定し、次いで照明を消して画像を暗黒にしてそのレベル（光量）を測定する。さらに１点以上中間のレベル（光量）を測定して直線性を調べ、光量の最大レベルと最小レベルの間を２５５階調に分割して所定の位置に境界線を定めるようにする。これをプリフォームロッドの屈折率分布を測定する前に行えばその都度境界線の位置が決定できるため、従来のように境界線の位置が不正確であることによる測定誤差を防止することができる。また、上記のようにして求めた光減衰量から光学系の感度の直線性が保たれていない場合はプリフォームロッドの屈折率分布を測定する前に感度の補正を行って測定誤差をなくすようにすればよい。さらに、光減衰量に所定の基準値を設けておき、この基準値を下回るような場合は光学系に測定に支障を来すような汚れがある場合等が考えられるので、プリフォームロッドの屈折率分布の測定を中止し、その原因を明確にしてから測定すれば信頼度の高い測定結果が得られる。
【００１６】
なお、光の減衰量の測定に際しては、プリフォームロッドの状況、例えば添加物量（ドーパント量）の多寡によって光量が変化するので測定精度を向上させるためにはプリフォームロッドを屈折率整合液中に浸漬して測定することが望ましい。このような場合、屈折率分布を求めるべきプリフォームロッドに含まれる添加物の量に応じて光学系の光減衰量を測定するのに必要な光量を調整するとよい。光量の調整は画像を照明する光源の輝度を調整したり、画像撮像装置の絞り、フィルタ等のいずれかを用いたり、若しくはこれらの組み合わせにより行えばよい。
【００１７】
また、本実施の形態では石英ガラスからなるプリフォームロッドを例に取り説明したが、本発明は内部に屈折率分布を有する透明体ならばどのようなものにでも適用でき、例えばプラスチック体のようなものを測定する場合にも適用可能である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の透明体の屈折率分布測定方法によれば、画像の歪みを利用して透明体の屈折率分布を測定するに際して、測定を行う光学系が元々有している歪み量や光減衰量を予め測定しておき、透明体の測定値からそれらの歪み量や光減衰量を補正するようにしたので、誤差のない真の透明体の屈折率分布が測定できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の屈折率分布測定装置の光学系の一実施の形態を説明する図である。
【図２】  光学系の歪み量の一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・画像
２・・・屈折率整合液
３・・・屈折率整合液槽
４・・・画像撮像装置
５・・・光源
８・・・プリフォームロッド
【図１】
0003665780.tif 000002
【図２】
0003665780.tif 000003