(57)【要約】【課題】ガラス微粒子堆積体の外径を、ガラス微粒子の堆積中にオンタイムで火炎の影響を加味しつつ正確に測定することができるガラス微粒子堆積体の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス微粒子の堆積中に側面からガラス微粒子堆積体Ｍとその周囲の輝度を測定する。続いて、測定された輝度データの連続した２点間の輝度変化に基づいて微分波形を取得する。続いて、火炎とガラス微粒子堆積体Ｍの境界に現れる微分波形の傾きが大きく変化する変曲点Ｔを検出し、ガラス微粒子堆積体Ｍに最も近い位置に現れた変曲点Ｔをガラス微粒子堆積体Ｍの輪郭位置として特定する。【選択図】図２
2014034489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーから原料ガス及び火炎形成ガスを投入してガラス微粒子を生成し、生成したガラス微粒子をガラスロッドに吹き付け、ガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を得るガラス微粒子堆積体の製造方法において、
ガラス微粒子の堆積中に側面からガラス微粒子堆積体とその周囲の輝度を測定する輝度測定工程と、
前記測定によって得られた輝度データの連続した２点間の輝度変化に基づいて微分波形を取得する微分波形取得工程と、
微分波形の傾きが大きく変化する変曲点を検出し、前記ガラス微粒子堆積体に最も近い位置に現れた変曲点を前記ガラス微粒子堆積体の輪郭位置として特定する輪郭位置特定工程と、
を有することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項２】
前記輝度測定工程では、ガラス微粒子の堆積中に軸方向の複数の点においてガラス微粒子堆積体とその周囲の輝度を測定し、
前記輪郭位置特定工程の後、
前記ガラス微粒子堆積体が一回転する間に前記複数の点の輪郭位置から中心軸までの距離の偏差を算出する輪郭偏差算出工程と、
前記偏差が所定値を超えている場合に異常と判定する異常判定工程と、
を有することを特徴とする請求項１記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項３】
前記輝度測定工程では、ガラス微粒子の堆積中に径方向の複数の点でガラス微粒子堆積体の先端部とその周囲の輝度を測定し、
前記輪郭位置特定工程では、前記複数の点における前記ガラス微粒子堆積体に最も近い位置に現れた変曲点の平均を前記ガラス微粒子堆積体の先端位置として特定し、
前記輪郭位置特定工程の後、
前記先端位置の変化に応じて前記ガラス微粒子堆積体の引上げ速度を制御する引上げ速度制御工程と、
を有することを特徴とする請求項１記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項４】
バーナーから原料ガス及び火炎形成ガスを投入し、原料ガスを加水分解反応させることでガラス微粒子を生成し、生成したガラス微粒子を回転するガラスロッドに吹き付け、ガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を得るガラス微粒子堆積体の製造装置において、
ガラス微粒子の堆積中に側面からガラス微粒子堆積体とその周囲の輝度を測定する輝度測定手段と、
前記測定によって得られた輝度データの連続した２点間の輝度変化に基づいて微分波形を取得し、当該微分波形の傾きが大きく変化する変曲点を検出し、前記ガラス微粒子堆積体に最も近い位置に現れた変曲点を前記ガラス微粒子堆積体の輪郭位置として特定する堆積データ処理装置と、
を備えることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス微粒子をロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガラス微粒子堆積体を製造する方法として、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＭＭＤ法などが知られている。
例えば、下記特許文献１には、ガラス微粒子堆積体の先端部付近の輝度を軸方向に沿って複数測定し、測定した輝度データの変化率（輝度変化率）が最大値となる位置を軸方向のガラス微粒子堆積体の先端位置（外形位置）とする製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７２２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された製造方法は、ガラス微粒子堆積体の例えば軸方向の輝度変化率を求め、さらに、輝度変化率の最大微分係数値と最小微分係数値の間を３次方程式で曲線近似して、この曲線上で輝度変化率の微分係数値が０を示す計測位置を輝度変化率が最大値となる位置、すなわち、ガラス微粒子堆積体の軸方向の先端位置として検出するものである。
しかしながら、ガラス微粒子をロッドに堆積させる際、ガラス微粒子堆積体の外形表面およびその周囲近傍においては火炎の形状や輝度が刻々と変化するが、特許文献１に開示された製造方法では、この火炎の影響が十分に考慮されておらず、ガラス微粒子堆積体の外形位置（輪郭位置）を正確に計測できないと考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、ガラス微粒子堆積体の外形位置を、ガラス微粒子の堆積中にオンラインで火炎の影響を排除しつつ正確に測定することができるガラス微粒子堆積体の製造方法および製造装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の製造方法は、バーナーから原料ガス及び火炎形成ガスを投入し、原料ガスを加水分解反応させることでガラス微粒子を生成し、生成したガラス微粒子を回転するガラスロッドに吹き付け、ガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を得るガラス微粒子堆積体の製造方法において、ガラス微粒子の堆積中に側面からガラス微粒子堆積体とその周囲の輝度を測定する輝度測定工程と、前記測定によって得られた輝度データの連続した２点間の輝度変化に基づいて微分波形を取得する微分波形取得工程と、微分波形の傾きが大きく変化する変曲点を検出し、前記ガラス微粒子堆積体に最も近い位置に現れた変曲点を前記ガラス微粒子堆積体の輪郭位置として特定する輪郭位置特定工程と、を有することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の前記輝度測定工程では、ガラス微粒子の堆積中に軸方向の複数の点においてガラス微粒子堆積体とその周囲の輝度を測定し、前記輪郭位置特定工程の後、前記ガラス微粒子堆積体が一回転する間に前記複数の点の輪郭位置から中心軸までの距離の偏差を算出する輪郭偏差算出工程と、前記偏差が所定値を超えている場合に異常と判定する異常判定工程と、を有することが好ましい。
【０００８】
また、本発明の前記輝度測定工程では、ガラス微粒子の堆積中に径方向の複数の点でガラス微粒子堆積体の先端部とその周囲の輝度を測定し、前記輪郭位置特定工程では、前記複数の点における前記ガラス微粒子堆積体に最も近い位置に現れた変曲点の平均を前記ガラス微粒子堆積体の先端位置として特定し、前記輪郭位置特定工程の後、前記先端位置の変化に応じて前記ガラス微粒子堆積体の引上げ速度を制御する引上げ速度制御工程とを有することが好ましい。
【０００９】
また、本発明のガラス微粒子堆積体の製造装置は、バーナーから原料ガス及び火炎形成ガスを投入し、原料ガスを加水分解反応させることでガラス微粒子を生成し、生成したガラス微粒子を回転するガラスロッドに吹き付け、ガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を得るガラス微粒子堆積体の製造装置において、ガラス微粒子の堆積中に側面からガラス微粒子堆積体とその周囲の輝度を測定する輝度測定手段と、前記測定によって得られた輝度データの連続した２点間の輝度変化に基づいて微分波形を取得し、当該微分波形の傾きが大きく変化する変曲点を検出し、前記ガラス微粒子堆積体に最も近い位置に現れた変曲点を前記ガラス微粒子堆積体の輪郭位置として特定する堆積データ処理装置と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法および製造装置によれば、ガラス微粒子堆積体の外形位置（輪郭位置）を、ガラス微粒子の堆積中にオンラインで、且つ、火炎の影響を排除しつつ正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の構成を示す図である。
【図２】ガラス微粒子堆積体の輝度測定位置と、その輝度データおよび輝度微分値との関係を示す図である。
【図３】変曲点が複数検出された微分波形の一例を示す図である。
【図４】製造されたガラス微粒子堆積体の外径の実測値と本発明の算出値および比較例の算出値を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法およびガラス微粒子堆積体の製造装置の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に示すガラス微粒子堆積体の製造方法としては、ＶＡＤ（Vapor Phase Axial Deposition）法を例に説明するが、本発明はＶＡＤ法に限定されるものではない。ＶＡＤ法と同様に原料ガスからガラス微粒子を合成して堆積させるいわゆるＣＶＤ法に分類される製造法、例えば、ＯＶＤ法やＭＭＤ法に適用することも可能である。
【００１３】
図１は、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する製造装置１の構成図である。製造装置１は、ＶＡＤ法によりガラス微粒子の堆積を行うものであり、具体的には、酸水素バーナーの火炎の中に原料ガスを混ぜて火炎加水分解反応により生成されたガラス微粒子を石英などの棒に堆積させ、ガラス微粒子堆積体の成長に合わせてゆっくり回転させながら引き上げることで、所望のガラス微粒子堆積体を製造するものである。
【００１４】
製造装置１は、ガラス微粒子堆積体Ｍが形成される反応容器２と、支持棒７を昇降および回転させる昇降回転装置３と、ガスの流量制御を行なうマスフローコントローラ（MFC）４と、ガラス微粒子堆積体Ｍの測定データを処理する堆積データ処理装置５と、各部の動作を制御する制御部６と、容器の上方から内部に吊り下げられた支持棒７と、支持棒７の端部に取り付けられたガラスロッド８と、内部下方に配設されたガラス微粒子生成用バーナー９と、側面に取り付けられた排気管１０を備えている。
【００１５】
支持棒７は、反応容器２の上壁に形成された貫通穴を挿通して上下方向に配置されており、反応容器２内に配置される一方の端部（図において下端部）にはガラスロッド８が取り付けられている。支持棒７は、他方の端部（図において上端部）が昇降回転装置３により把持されており、昇降回転装置３の制御に基づいて昇降動作および回転動作を行う。
【００１６】
ガラスロッド８は、ガラス微粒子が堆積されるロッドであり、支持棒７に取り付けられている。ガラスロッド８は、支持棒７の動作に伴って反応容器２内を支持棒７の方向に昇降動作するとともに、支持棒７と共に回転動作を行う。
【００１７】
ガラス微粒子生成用バーナー９は、原料ガスを火炎加水分解して生じたガラス微粒子をガラスロッド８に噴き出し堆積するバーナーであり、コア部を堆積するコア用バーナー９ａとクラッド部を堆積するクラッド用バーナー９ｂによって構成されている。コア用バーナー９ａとクラッド用バーナー９ｂの先端部は反応容器２内部に突出して配置されている。
【００１８】
排気管１０は、ガラスロッド８およびガラス微粒子堆積体Ｍに付着しなかったガラス微粒子を反応容器２の外部に排出する管である。
【００１９】
昇降回転装置３は、支持棒７およびガラスロッド８を介してガラス微粒子堆積体Ｍを昇降動作、回転動作させる装置である。昇降回転装置３は、制御部６から送信されてくる制御信号に基づいて支持棒７の動作を制御している。昇降回転装置３は、ガラス微粒子の堆積面の成長に合わせて支持棒７を引き上げる。
【００２０】
マスフローコントローラ（MFC）４は、コア用バーナー９ａおよびクラッド用バーナー９ｂに供給する原料ガスの流量制御を行なう装置である。マスフローコントローラ４は、制御部６から送信されてくる制御信号に基づいて、コア用バーナー９ａおよびクラッド用バーナー９ｂへ供給する原料ガスの供給量の制御を行なっている。原料容器１１内の液体原料を気化させた原料ガスが、マスフローコントローラ４の制御によってコア用バーナー９ａおよびクラッド用バーナー９ｂへ供給される。
【００２１】
堆積データ処理装置５は、輝度測定手段（ＣＣＤカメラなど）１３によって測定したガラス微粒子堆積体Ｍの輝度データを処理する装置である。
【００２２】
輝度測定手段１３は、ガラス微粒子が堆積されている最中のガラス微粒子堆積体Ｍとその周囲近傍の輝度データを測定する映像取得手段である。輝度測定手段１３は、堆積データ処理装置５を介し制御部６から送信されてくる制御信号に基づいて、ガラス微粒子堆積体Ｍとその周囲近傍の輝度データをガラス微粒子堆積体Ｍの側面（ガラス微粒子堆積体Ｍの底面も含む外表面全体の少なくとも一側面）から測定し、また測定した輝度データを堆積データ処理装置５へ送信する。
【００２３】
堆積データ処理装置５は、輝度測定手段１３から送信されてきた輝度データに基づいて、ガラス微粒子堆積体Ｍの堆積データの演算処理を行なっている。堆積データ処理装置５は、ガラス微粒子が継続して堆積されている最中にオンタイムで、輝度測定手段１３によって測定されたガラス微粒子堆積体Ｍとその周囲近傍の輝度データに基づいて、連続した２点間の輝度変化から微分波形を取得するとともに、取得した微分波形からガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）を特定している。このとき、火炎の影響を排除して、堆積成長中の外形位置（輪郭位置）を特定している。より具体的には、微分波形の傾きが突出して大きく変化する変曲点を検出し、この位置をガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）として特定している。また、このような変曲点が複数現れた場合にはガラス微粒子堆積体Ｍに最も近い位置に現れた変曲点をガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）として特定している。変曲点については後で詳述する。
【００２４】
また、堆積データ処理装置５は、ガラス微粒子堆積体Ｍが軸周りを一回転する間に特定された外形位置（輪郭位置）について、外形位置から中心軸までの距離の偏差（外径）を算出する処理を行なっている。そして、特定したガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置のデータ、あるいは算出した輪郭位置から中心軸までの距離の偏差（外径）等を制御部６に送信している。
【００２５】
制御部６は、昇降回転装置３、マスフローコントローラ４、輝度測定手段１３等の各動作を制御している。制御部６は、輝度測定手段１３に対して、ガラス微粒子堆積体Ｍの映像データを取得させる制御信号を送信している。また、制御部６は、マスフローコントローラ４に対して、ガラス微粒子生成用バーナー９に供給するガスの流量を制御する制御信号を送信している。また、制御部６は、昇降回転装置３に対して、ガラス微粒子堆積体Ｍの昇降速度および回転角度を制御する制御信号を送信している。
【００２６】
また、制御部６は、輪郭位置から中心軸までの距離の偏差（外径）が所定値を超えていると認識した場合には異常であると判定し、ガラス微粒子生成用バーナー９へのガスの供給を停止させる制御信号およびガラス微粒子堆積体Ｍの昇降・回転動作を停止させる制御信号、すなわち製造装置１を停止させる制御信号をマスフローコントローラ４および昇降回転装置３に送信している。なお、制御部６に接続されているエンコーダ１４は、昇降回転装置３の回転角度や回転角速度を検出するセンサであり、回転の機械的変位量を電気信号に変換し、この信号を処理して昇降回転装置３の位置・速度などを検出している。
【００２７】
次に、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法について図１および図２を参照しながら説明する。
先ず、昇降回転装置３に支持棒７を取り付けることによって、支持棒７の先端部に取り付けられているガラスロッド８を反応容器２内に納める。
【００２８】
つづいて、マスフローコントローラ４は、制御部６から送信されてくる制御信号に基づき、供給量を制御しながら原料ガスを、コア用バーナー９ａおよびクラッド用バーナー９ｂに供給する。なお、バーナー９には、原料ガス以外にも図示しない火炎形成ガス供給装置から火炎形成ガス（酸素、水素など）が供給され、図示しないシールガス供給装置からバーナーシールガス（窒素、アルゴンなど）などのガスが供給される。
【００２９】
コア用バーナー９ａおよびクラッド用バーナー９ｂは、原料ガス及び酸水素ガス（火炎形成ガス）を投入し、原料ガスを加水分解反応させることでガラス微粒子を生成する。そして、生成したガラス微粒子を回転・上昇するガラスロッド８に対し噴射して、継続的にガラス微粒子を堆積させている。
【００３０】
昇降回転装置３は、ガラス微粒子の堆積面の成長に合わせて、制御部６から送信されてくる制御信号に基づいて、支持棒７およびガラスロッド８を回転動作および引上げ動作している。このとき、制御部６は、堆積面の成長に合わせて引き上げ速度を決定し、ガラス微粒子堆積体Ｍの側面形状や先端形状が均一となるように制御する制御信号を昇降回転装置３に送信している。これにより、ガラスロッド８の軸方向にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体Ｍを製造している。
【００３１】
また、このとき、反応容器２の外に備え付けられた輝度測定手段（ＣＣＤカメラなど）１３によって、ガラス微粒子堆積体Ｍの堆積面形状をガラス微粒子堆積開始時から継続的にモニタしている。輝度測定手段１３による堆積面形状モニタは、各画素における輝度データを取得して、得られたバーナー火炎の輝度データに数学的な処理を施してガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）を特定する。
【００３２】
具体的には、まず、輝度測定手段１３は、ガラス微粒子堆積体Ｍの軸方向における任意の位置のガラス微粒子堆積体Ｍおよびその周囲近傍について輝度データを測定する（輝度測定工程の一例）。すなわち、図２（上段図）において、破線Ｐ1−Ｑ1の各画素における径方向に沿った輝度データを測定する。例えば、この輝度データを軸の回転角度が０度と１８０度のときに測定し、測定した輝度データを輝度プロファイルＡ、Ｂとする。なお、測定する輝度データは、この回転角度に限定されず、いずれか一方の回転角度のみから測定する、あるいはより多数の任意の回転角度から測定するようにしてもよい。また、軸方向における任意の位置も破線Ｐ1−Ｑ1だけに限定されず、破線Ｐ2−Ｑ2、破線Ｐ3−Ｑ3等の複数の位置で測定するようにしてもよい。
【００３３】
つづいて、輝度プロファイルＡ、Ｂの平均値を算出し、そのデータを輝度プロファイルＣとする。そして、これを任意のサンプリング回数で移動平均化した値を算出し、そのデータを輝度プロファイルＤとする。図２の中段のグラフに、算出した輝度プロファイルＤを示す。グラフに示すように、ガラス微粒子堆積体Ｍに噴射された火炎の外縁で輝度のピーク値を示している。また、火炎のみの部位と、火炎とガラス微粒子堆積体が混在する部位との境界において、輝度の低下幅が大きい点が存在している。その様子を破線円２１に部分拡大図として示す。
【００３４】
つづいて、得られた輝度プロファイルＤについて、隣り合う画素間の輝度変化率（破線Ｐ1−Ｑ1の各画素間における輝度変化率）を算出し、輝度の微分波形を取得する（微分波形取得工程の一例）。図２の下段のグラフに、輝度の微分波形を示す。グラフに示すように、火炎のみの部位と、火炎とガラス微粒子堆積体が混在する部位との境界において、変曲点Ｔが現れている。
ここで、変曲点とは、グラフ（微分波形）の傾きが突出して大きく変化する箇所、すなわち輝度の微分値が他と比較し突出して大きく変化する箇所のことをいう。言い換えると、微分波形の傾きが正から負へ、または、負から正へ切り替わる点であり、例えば、図２の最下段に示されるグラフ中のＴは、グラフ中に現れている３つの変曲点のうちのひとつである。
【００３５】
なお、輝度データの測定中においてもガラス微粒子生成用バーナー９からのガラス微粒子は継続して噴射されており、ガラス微粒子堆積体Ｍに当たる火炎は、その熱によって周囲の空気の密度を小さくし周囲に上昇気流を発生させる。そして、この上昇気流によって火炎を形成する気体が吹き流されるため、ガラス微粒子堆積体Ｍに当たる火炎はその形状や輝度などが不安定な状態で存在している。このため、図３に示される微分波形のように、さらに複数の変曲点（Ｔ１〜Ｔ３）が、火炎のみの部位と、火炎とガラス微粒子堆積体が混在する部位との境界以外の箇所にも現れる可能性がある。
【００３６】
上述したように、火炎の状態によってはさらに複数の変曲点が検出される場合があるが、本実施の形態の製造方法では、この場合、ガラス微粒子堆積体Ｍに最も近い変曲点Ｔ１の箇所をガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）と特定する（輪郭位置特定工程の一例）。
従来のように、輝度変化率の絶対値が最大である点をガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）と特定すると、図３の例では変曲点Ｔ３の箇所がガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置となるが、実際のガラス微粒子堆積体の外形位置から離れた位置を特定してしまうことなる。本発明者は、火炎の状態とその影響は刻々と変化するものであるため、オンタイムで外形位置を特定する際には火炎の影響を排除する必要がある点を考慮し、ガラス微粒子堆積体Ｍに最も近い変曲点の箇所（図３の例ではＴ１）をガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）と特定することとした。
【００３７】
なお、変曲点が１つしか検出されない場合は、自動的にその変曲点がガラス微粒子堆積体Ｍに最も近い変曲点となり、その変曲点の箇所がガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）と特定される。
【００３８】
続いて、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法によるガラス微粒子の堆積中、すなわちガラス微粒子堆積体Ｍの製造中に測定データの異常を検出した場合の処理について説明する。
上述した製造方法と同様に、例えば、軸の回転角度が０度と１８０度のときの輝度データを測定し、測定した輝度データを輝度プロファイルＡ、Ｂとする。
【００３９】
つづいて、輝度プロファイルＡ、Ｂ各々について任意のサンプリング回数で移動平均化した値を算出し、そのデータを輝度プロファイルＥ、Ｆとする。つづいて、ここで得られたプロファイルＥ、Ｆ各々について、隣り合う画素間の輝度変化率を算出し、輝度の微分波形を取得する。各々の輝度の微分波形において、火炎のみの部位と、火炎とガラス微粒子堆積体が混在する部位との境界に変曲点Ｔが現れる。この変曲点の位置を、軸の回転角度が０度と１８０度のときのガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）と定める。なお、複数の変曲点が現れた場合には、それらの点を外形位置の候補点として検出し、その中で最もガラス微粒子堆積体Ｍに近い変曲点の位置をガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置と定める。
【００４０】
そして、変曲点を取得する毎に両者（軸の回転角度が０度と１８０度のとき）の外形位置とガラス微粒子堆積体の中心軸との距離（外径）を算出し、それらの外径の偏差を算出する（輪郭偏差算出工程の一例）。そして、その偏差が所定値以内であるか否か判別し、所定値を超えている場合に異常と判定して（異常判定工程の一例）、製造装置１を自動停止する。これによって、ガラス微粒子付中に発生したガラス微粒子堆積体Ｍの変形や異物の混入等の異常発生を早期に（ガラス微粒子堆積体Ｍの製造中にオンタイムで）発見することができる。
【００４１】
続いて、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法によるガラス微粒子堆積体Ｍの先端位置の検知処理について説明する。
【００４２】
反応容器２の外に備え付けられた輝度測定手段１３によって、ガラス微粒子堆積体Ｍの先端部の堆積面形状を、ガラス微粒子堆積開始時から継続的にモニタを行う。輝度測定手段１３による堆積面形状モニタは、各画素におけるバーナー火炎の輝度データを取得して、得られたバーナー火炎の輝度データに数学的な処理を施してガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置（輪郭位置）を検出することによって行なう。
【００４３】
具体的には、まず、ガラス微粒子堆積体Ｍの径方向における複数の任意の位置のガラス微粒子堆積体Ｍおよびその周囲近傍について輝度データを測定する。すなわち、図２（上段図）において、破線Ｒ1−Ｓ1、破線Ｒ2−Ｓ2、破線Ｒ3−Ｓ3等の位置の各画素における軸方向に沿った輝度データを測定する。例えば、この輝度データを軸の回転角度が０度と１８０度のときに測定し、測定した輝度データを破線Ｒ1−Ｓ1で輝度プロファイルＡ1’、Ｂ1’、破線Ｒ2−Ｓ2で輝度プロファイルＡ2’、Ｂ2’、破線Ｒ3−Ｓ3で輝度プロファイルＡ3’、Ｂ3’とする。なお、測定する輝度データは、この回転角度に限定されず、いずれか一方の回転角度のみから、あるいはより多数の任意の回転角度からであってもよい。また、径方向における任意の位置もさらに多くてもよい。
【００４４】
つづいて、輝度プロファイルＡ1’、Ｂ1’、輝度プロファイルＡ2’、Ｂ2’、輝度プロファイルＡ3’、Ｂ3’の平均値をそれぞれ算出し、そのデータを輝度プロファイルＣ1’ 、Ｃ2’、 Ｃ3’とする。そして、これを任意のサンプリング回数で移動平均化した値を算出し、そのデータを輝度プロファイルＤ1’ 、Ｄ2’、 Ｄ3’とする。この場合、図２の中段のグラフ（軸方向の輝度プロファイルＤ）に示したのと同様に、ガラス微粒子堆積体Ｍの先端部の火炎のみの部位と、火炎とガラス微粒子堆積体が混在する部位との境界において、輝度の低下幅が大きい点が存在する。
【００４５】
つづいて、得られた輝度プロファイルＤ1’ 、Ｄ2’、 Ｄ3’について、隣り合う画素間の輝度変化率（破線Ｒ1−Ｓ1、破線Ｒ2−Ｓ2、破線Ｒ3−Ｓ3等の各画素間における輝度変化率）を算出し、輝度の微分波形を取得する。この場合、図２の下段のグラフに示したのと同様に、火炎のみの部位と、火炎とガラス微粒子堆積体が混在する部位との境界において、変曲点Ｔが現れる。なお、複数の変曲点が現れた場合には、それらの点を外形位置の候補点として検出し、その中で最もガラス微粒子堆積体Ｍに近い変曲点の位置をガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置と定める。
【００４６】
つづいて、上述のように測定した先端部径方向の複数の点の各々について、最もガラス微粒子堆積体Ｍに近い変曲点の位置を特定し、特定された変曲点の平均位置を、ガラス微粒子堆積体Ｍの先端位置として特定し、引上速度を制御する（引上げ速度制御工程の一例）。これにより、長手方向（軸方向）の外径が安定化したガラス微粒子堆積体Ｍを得る。
【００４７】
以上のような光ファイバ母材の製造方法および製造装置では、上記のように、ガラス微粒子堆積体に噴射される火炎の影響を排除して堆積成長中の外形位置（輪郭位置）を特定しているので、ガラス微粒子堆積体の輪郭を正確にオンタイムで測定することができる。
【００４８】
また、ガラス微粒子堆積体が軸まわりに一回転する間の、軸からガラス微粒子堆積体の外形位置（輪郭位置）までの距離（外径）を算出し、それらの偏差を算出して、その偏差が所定値以内であるか否か判別し、所定値を超えている場合に異常と判定して、製造装置１を自動停止する。このため、ガラス微粒子付中のガラス微粒子堆積体に変形が発生したり、異物が付着した場合にその時点で製造装置を即座に自動停止することができる。これにより、規格外れとなってしまう不良品を最後まで製造し続けることなく製造ミスが生じた時点で停止することができるので、無駄なガラス微粒子の噴射を無くすことができ、使用ガスの低減を図ることができる。
【００４９】
また、ガラス微粒子堆積体の先端位置の検出に際しても変曲点を用いており、その先端形状の成長に合わせて昇降回転装置によるガラス微粒子堆積体の引き上げ速度を制御しているので、より正確にガラス微粒子堆積体を製造することができる。
【実施例】
【００５０】
［実施例１］
図１に示す製造装置を使用してガラス微粒子堆積体Ｍの製造を行う。昇降回転装置３の支持棒７に取り付けるガラスロッド８として直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍの純石英ガラスを使用する。コア用バーナー９ａには原料ガスとしてSiCl4、GeCl4を、火炎形成ガスとしてH2、O2を、バーナーシールガスとしてN2を投入する。また、クラッド用バーナー９ｂには原料ガスとしてSiCl4を、火炎形成ガスとしてH2、O2を、バーナーシールガスとしてN2を投入する。
【００５１】
ガラス微粒子の堆積中にオンタイムで、反応容器２の外に設置した輝度測定手段１３によって、軸方向の６箇所（図２の破線Ｐ1−Ｑ1、破線Ｐ2−Ｑ2、破線Ｐ3−Ｑ3等に相当）についてガラス微粒子堆積体Ｍとその周辺のバーナー火炎の輝度を測定して堆積側面形状をモニタする。
【００５２】
輝度データ取得のサンプリングタイムは１秒、サンプリング平均回数は５００回とする。なお、このサンプリングタイムや平均回数は一例であり、他の実施例も含め、サンプリングタイムは０．１〜１．０秒、サンプリング平均回数は２〜１０００回の範囲であればよい。
【００５３】
ガラス微粒子堆積体Ｍの製造が完了して、その外形が安定化した後、読取顕微鏡によってガラス微粒子堆積体の外径を実際に測定した値と、本発明の製造方法によって算出した外径の値と、従来のように輝度変化率の絶対値が最大値を示す箇所を外形位置とする方法で算出した外径の値とを比較する。それぞれの方法による外径値を図４に示す。
図４に示されるように、本発明で特定した外形位置（輪郭位置）に基づいて算出した外径によれば、外径を実際に測定した値（以下、実測値とも称する）との平均偏差を０．２９ｍｍにまで抑えることができ、精度よく外径が測定できる。
なお、従来のように輝度変化率の絶対値が最大値を示す箇所を外径位置とする方法で算出した比較例の場合は、実測値との平均偏差が１．７６ｍｍであり、本発明の実施例より精度が低かった。これは上述のように、比較例の場合は火炎の影響によって精度が低くなっていると考えられる。
【００５４】
［実施例２］
図１に示す製造装置を使用してガラス微粒子の堆積、すなわちガラス微粒子堆積体Ｍの製造を行う。昇降回転装置３の支持棒７に取り付けるガラスロッド８として直径１７ｍｍ、長さ３００ｍｍの純石英ガラスを使用する。コア用バーナー９ａには原料ガスとしてSiCl4、GeCl4を、火炎形成ガスとしてH2、O2を、バーナーシールガスとしてN2を投入する。また、クラッド用バーナー９ｂには原料ガスとしてSiCl4、CF4を、火炎形成ガスとしてH2、O2を、バーナーシールガスとしてN2を投入する。
【００５５】
ガラス微粒子の堆積中にオンタイムで、反応容器２の外に設置した輝度測定手段１３によって、軸方向の６箇所（図２の破線Ｐ1−Ｑ1、破線Ｐ2−Ｑ2、破線Ｐ3−Ｑ3等に相当）についてガラス微粒子堆積体Ｍとその周辺のバーナー火炎の輝度を測定して堆積側面形状をモニタする。
【００５６】
上記実施形態の方法により、軸方向の６箇所において、ガラス微粒子堆積体Ｍが一回転する間の中心軸からガラス微粒子堆積体Ｍの外形位置までの距離（外径）を算出する。輝度データ取得のサンプリングタイムは１秒、サンプリング平均回数は５００回とする。
【００５７】
ガラス微粒子付開始直後、製造装置において異常警報が鳴ったためＣＣＤカメラ測定データを確認したところ、測定点６点（軸方向の６箇所において外形位置と定めた点）のうち３点で０度と１８０度の外径の偏差が目標値（＜±0.1ｍｍ）を超えており、ガラス微粒子堆積体Ｍの外径に目視では判断できない変形があることを検出した。この検出によって、製造装置は即座に自動停止する。製造装置の停止によってガラス微粒子生成用バーナー９からのガラス微粒子の噴射は停止され、余分なガス使用が抑えられる。
【００５８】
［実施例３］
図１に示す製造装置を使用してガラス微粒子の堆積、すなわちガラス微粒子堆積体Ｍの製造を行う。昇降回転装置３の支持棒７に取り付けるガラスロッド８として直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍの純石英ガラスを使用する。コア用バーナー９ａには原料ガスとしてSiCl4、GeCl4を、火炎形成ガスとしてH2、O2を、バーナーシールガスとしてN2を投入する。また、クラッド用バーナー９ｂには原料ガスとしてSiCl4を、火炎形成ガスとしてH2、O2を、バーナーシールガスとしてN2を投入する。
【００５９】
ガラス微粒子の堆積中にオンタイムで、反応容器２の外に設置した輝度測定手段１３によって、上述の実施形態のように、径方向の６箇所（図２の破線Ｒ1−Ｓ1、破線Ｒ2−Ｓ2、破線Ｒ3−Ｓ3等に相当）についてガラス微粒子堆積体Ｍとその周辺のバーナー火炎の輝度を測定して堆積先端面形状をモニタする。
【００６０】
外形位置（先端位置）の平均値の変化量（先端の成長速度）に応じて、昇降回転装置３によるガラス微粒子堆積体Ｍの引上げ速度を制御する。
ガラス微粒子堆積体Ｍの製造が完了した後にガラス微粒子堆積体の外径を測定したところ、変曲点を先端位置と定めた場合には、変曲点を先端位置としない場合（レーザによって測定した場合）と比較して、長手方向の径変動を半分以下に抑えることができ、安定化した外形形状を有するガラス微粒子堆積体を得ることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１：ガラス微粒子堆積体の製造装置、２：反応容器、３：昇降回転装置、４：マスフローコントローラ（MFC）、５：堆積データ処理装置、６：制御部、７：支持棒、８：ガラスロッド、９：ガラス微粒子生成用バーナー、９ａ：コア用バーナー、９ｂ：クラッド用バーナー、１０：排気管、１１：原料容器、１２：バーナーステージ、１３：輝度測定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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