(57)【要約】【課題】内部に屈折率分布を有する透明体の屈折率分布を測定する際、画像撮影装置から出力される受光データに雑音が発生しても高精度に測定する。【解決手段】屈折率整合液２が収容された屈折率整合液槽３と、屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体４と、屈折率整合液槽の外部に配置され画像を投影する画像投影装置５と、屈折率整合液中に浸漬された透明体及び画像投影装置と同一光軸上で且つ当該透明体を間にして画像投影装置と反対側に配置された画像撮影装置６とからなる光学系において、屈折率整合液中に浸漬された透明体を通過してきた投光画像を画像撮影装置で複数回撮像してそれぞれの受光データを出力し、各受光データを１つの投光画像データになるように雑音処理を行い、当該雑音処理により生成された１つの投光画像データから透明体の歪み量を解析することで透明体の屈折率分布を測定する。【選択図】図１
2006284495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率整合液が収容された屈折率整合液槽と、前記屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体と、前記屈折率整合液槽の外部に配置され画像を投影する画像投影装置と、前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体及び前記画像投影装置と同一光軸上で且つ当該透明体を間にして前記画像投影装置と反対側に配置された画像撮影装置とからなる光学系により、前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体を通過してきた投光画像を前記画像撮影装置により撮像し、この撮像により得られた受光データ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、
前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体を通過してきた前記投光画像を前記画像撮影装置で複数回撮像してそれぞれの前記受光データを出力し、前記各受光データを１つの投光画像データになるように雑音処理を行い、当該雑音処理により生成された前記１つの投光画像データから前記透明体の歪み量を解析することで前記透明体の前記屈折率分布を測定す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】
屈折率整合液が収容された屈折率整合液槽と、前記屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体と、前記屈折率整合液槽の外部に配置され画像を投影する画像投影装置と、前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体及び前記画像投影装置と同一光軸上で且つ当該透明体を間にして前記画像投影装置と反対側に配置された複数の撮像手段を有する画像撮影装置とからなる光学系により、前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体を通過してきた投光画像を前記画像撮影装置により撮像し、この撮像により得られた受光データ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、
前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体を通過してきた前記投光画像を前記画像撮影装置の前記各撮像手段で撮像してそれぞれの前記受光データを出力し、前記撮像手段毎の前記受光データを１つの投光画像データになるように雑音処理を行い、当該雑音処理により生成された前記１つの投光画像データから前記透明体の歪み量を解析することで前記透明体の前記屈折率分布を測定す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３】
前記雑音処理は、前記各受光データを重ね合わせ処理と共に平均化処理及びメジアン値抽出処理のうち少なくとも１つの処理で雑音除去することで前記１つの投光画像データを生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の透明体の屈折率分布測定方法。
【請求項４】
屈折率整合液が収容された屈折率整合液槽と、前記屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体と、前記屈折率整合液槽の外部に配置され画像を投影する画像投影装置と、前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体及び前記画像投影装置と同一光軸上で且つ当該透明体を間にして前記画像投影装置と反対側に配置された画像撮影装置とを備えた光学系である透明体の屈折率分布測定装置において、
前記画像撮影装置は、前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体を通過してきた投光画像を複数回撮像する撮像手段と、前記撮像手段に接続され当該撮像手段で複数回撮像して得られたそれぞれの受光データに生じる雑音を除去することで１つの投光画像データを出力する雑音処理手段と、前記雑音処理手段に接続され当該雑音処理手段から出力された前記投光画像データから前記透明体の歪み量を解析して前記透明体の屈折率分布を測定する屈折率分布測定手段とを備えたことを特徴とする透明体の屈折率分布測定装置。
【請求項５】
屈折率整合液が収容された屈折率整合液槽と、前記屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体と、前記屈折率整合液槽の外部に配置され画像を投影する画像投影装置と、前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体を間にして前記画像投影装置と反対側に配置された画像撮影装置とを備えた光学系である透明体の屈折率分布測定装置において、
前記画像撮影装置は、前記屈折率整合液中に浸漬された前記透明体及び前記画像投影装置と同一光軸上に配置され当該透明体を通過してきた投光画像を撮像する複数の撮像手段と、前記各撮像手段に接続され当該各撮像手段で撮像して得られたそれぞれの受光データに生じる雑音を除去することで１つの投光画像データを出力する雑音処理手段と、前記雑音処理手段に接続され当該雑音処理手段から出力された前記投光画像データから前記透明体の歪み量を解析して前記透明体の屈折率分布を測定する屈折率分布測定手段とを備えたことを特徴とする透明体の屈折率分布測定装置。
【請求項６】
前記画像撮影装置の前記撮像手段は、撮像した投光画像を１次元のデータ配列の前記受光データにする撮像素子であることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の透明体の屈折率分布測定装置。
【請求項７】
前記撮像手段は、撮像位置を変更する撮像位置変更機構を備えた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装置。
【請求項８】
前記画像撮影装置の前記撮像手段は、撮像した投光画像を２次元のデータ配列の前記受光データにする撮像素子であることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の透明体の屈折率分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明体の屈折率分布測定方法及び測定装置に係り、特に、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及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）と呼ばれる透明体を作成し、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、プリフォームロッドを屈折率が既知である屈折率整合液（マッチングオイル）中に浸漬して、プリフォームロッドの軸方向に対して垂直な角度で光源からレーザ光等を入射して、透過してきた光の角度や位置から屈折率分布を測定する方法がよく行われている。
【０００４】
このようなプリフォームロッドの屈折率分布を測定する方法として、強度分布を修正した光をプリフォームロッドに照射し、その透過した光の像をスクリーンに投影し、投影された光の像からラインセンサカメラを用いて得た光の強度分布データを処理して、プリフォームロッドを透過して屈折した光のスクリーン上の位置を決定し、その光の位置の変化から求めた屈折角からプリフォームロッド内部の屈折率分布を測定する屈折率分布測定装置および測定方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この屈折率分布測定装置および測定方法によれば、光がプリフォームロッドに入射する前と、透過した後の両方で光の強度分布を整えることができ、また、ラインセンサカメラで取り込まれた光の強度分布のデータから、数値演算によって光の位置を求めることによって、プリフォームロッドを透過した屈折後の光の位置を正確に決定することができる。なお、このような光の強度分布のパターンには、多くの雑音（ノイズ）が残されているので、この雑音成分を低減するために画像処理が施される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６２２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、背景技術において示した屈折率分布測定装置および測定方法では、プリフォームロッド内部の屈折率分布を計算する際、ラインセンサカメラによる走査で演算部に取り込まれる受光データをそのまま利用して、雑音除去を施して光の位置を決定してから屈折角および屈折率のデータを求めるように演算処理するが、ラインセンサカメラから演算部に取り込まれる受光データは１回の走査によるものなので、測定誤差が大きくなる虞があった。
【０００８】
本願発明者は、ラインセンサカメラなどの画像撮影装置による１回の走査では測定誤差が大きくなることについて、以下のように検証を行なっている。
【０００９】
検証方法に用いたプリフォームロッドの屈折率分布の測定は、まず、屈折率整合液が収容された屈折率整合液槽に、内部に屈折率分布を有するプリフォームロッドを浸漬した状態で、屈折率整合液槽の外部に配置された画像投影装置により屈折率整合液中に浸漬されたプリフォームロッドに対して画像を投影し、そのプリフォームロッドを通過してきた投光画像を、画像投影装置と反対側に配置された画像撮影装置で撮像して受光データを得た。この受光データから歪み量を解析することで偏向関数を求め、その偏向関数に基づきプリフォームロッドの屈折率分布を求めた。この際、歪み量、偏向関数および屈折率分布の各演算処理の過程で雑音処理を行なった。
【００１０】
なお、画像撮影装置は一次元配列の半導体素子から成るラインセンサカメラではなく二次元配列の半導体素子から成るカメラを使用した。
【００１１】
このようなプリフォームロッドの屈折率分布の測定を同じ位置で複数回行なったところ、複数回測定した受光データの値の統計上の平均値は何度測定してもほぼ同じ値を示すが、測定値のばらつきが大きいことがわかった。したがって、画像撮影装置による１回の走査による測定結果では測定誤差が大きくなることがわかった。
【００１２】
なお、この測定値のばらつきは受光データに発生する雑音が主な原因であるが、この雑音は画像投影装置の光源の明るさの揺らぎや、ＣＣＤ（charge copuled device）カメラやＣＣＤラインセンサカメラ等の半導体素子で受光した際の電気的なノイズ等によるものである。このことを実証するために、測定系や測定環境を固定して、測定誤差が出にくくした状態で繰り返し測定したところ、受光データの値がランダムな雑音の影響を受け、受光データの値は測定するたびに変化していた。ここで、半導体素子で受光した受光データとは、光の強さを表す数値データであり、これを輝度として目に見える形に演算処理すると、１次元の配列となる直線上の投光画像データ、又は２次元の配列になっている投光画像データとなる。したがって、受光データを２次元の平面画像に直してみると、雑音の状態が目で見ると非常に明らかで、受光量（輝度）がランダムに揺らぐ雑音となって現れている。即ち、投光画像の歪み具合から屈折率を測定するこの方法では、これらの雑音の影響を強く受け、測定精度、特に、繰り返し再現性を見るとばらつきとなって現れ、測定誤差の大きな要因となる。
【００１３】
本発明は、このような従来の難点を解決するためになされたもので、内部に屈折率分布を有する透明体の屈折率分布を測定する際、画像撮影装置から出力される受光データに雑音が発生しても高精度に測定できる透明体の屈折率分布測定方法及び測定装置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】
【００１４】
本発明の第１の態様は、屈折率整合液が収容された屈折率整合液槽と、屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体と、屈折率整合液槽の外部に配置され画像を投影する画像投影装置と、屈折率整合液中に浸漬された透明体及び画像投影装置と同一光軸上で且つ当該透明体を間にして画像投影装置と反対側に配置された画像撮影装置とからなる光学系により、屈折率整合液中に浸漬された透明体を通過してきた投光画像を画像撮影装置により撮像し、この撮像により得られた受光データを解析して透明体の屈折率分布を測定する方法において、屈折率整合液中に浸漬された透明体を通過してきた投光画像を画像撮影装置で複数回撮像してそれぞれの受光データを出力し、各受光データを１つの投光画像データになるように雑音処理を行い、その雑音処理された投光画像データから透明体の歪み量を解析することで透明体の屈折率分布を測定するものである。
【００１５】
また、本発明の第２の態様は、屈折率整合液が収容された屈折率整合液槽と、屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体と、屈折率整合液槽の外部に配置され画像を投影する画像投影装置と、屈折率整合液中に浸漬された透明体及び画像投影装置と同一光軸上で且つ当該透明体を間にして画像投影装置と反対側に配置された複数の撮像手段を有する画像撮影装置とからなる光学系により、屈折率整合液中に浸漬された透明体を通過してきた投光画像を画像撮影装置により撮像し、この撮像により得られた受光データを解析して透明体の屈折率分布を測定する方法において、屈折率整合液中に浸漬された透明体を通過してきた投光画像を画像撮影装置の各撮像手段で撮像してそれぞれの受光データを出力し、撮像手段毎の受光データを１つの投光画像データになるように雑音処理を行い、その雑音処理された投光画像データから透明体の歪み量を解析することで透明体の屈折率分布を測定するものである。
【００１６】
また、本発明の第３の態様は、屈折率整合液が収容された屈折率整合液槽と、屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体と、屈折率整合液槽の外部に配置され画像を投影する画像投影装置と、屈折率整合液中に浸漬された透明体及び画像投影装置と同一光軸上で且つ当該透明体を間にして画像投影装置と反対側に配置された画像撮影装置とを備えた光学系である透明体の屈折率分布測定装置において、画像撮影装置は、屈折率整合液中に浸漬された透明体を通過してきた投光画像を複数回撮像する撮像手段と、撮像手段に接続され当該撮像手段で複数回撮像して得られたそれぞれの受光データに生じる雑音を除去することで１つの投光画像データを出力する雑音処理手段と、雑音処理手段に接続され当該雑音処理手段から出力された投光画像データから透明体の歪み量を解析して透明体の屈折率分布を測定する屈折率分布測定手段とを備えたものである。
【００１７】
また、本発明の第４の態様は、屈折率整合液が収容された屈折率整合液槽と、屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体と、屈折率整合液槽の外部に配置され画像を投影する画像投影装置と、屈折率整合液中に浸漬された透明体を間にして画像投影装置と反対側に配置された画像撮影装置とを備えた光学系である透明体の屈折率分布測定装置において、画像撮影装置は、屈折率整合液中に浸漬された透明体及び画像投影装置と同一光軸上に配置され当該透明体を通過してきた投光画像を撮像する複数の撮像手段と、各撮像手段に接続され当該各撮像手段で撮像して得られたそれぞれの受光データに生じる雑音を除去することで１つの投光画像データを出力する雑音処理手段と、雑音処理手段に接続され当該雑音処理手段から出力された投光画像データから透明体の歪み量を解析して透明体の屈折率分布を測定する屈折率分布測定手段とを備えたものである。
【００１８】
このような本発明の各態様によれば、画像撮像装置で複数回撮像したり画像撮像装置の複数の撮像手段でそれぞれ撮像したりすることで得られた複数の受光データを１つの投光画像データになるように雑音処理することから、その投光画像データの値は何度測定してもばらつきが非常に少なくなるので、繰り返し再現性がよくなる。
【００１９】
なお、雑音処理は、各受光データを重ね合わせ処理と共に平均化処理及びメジアン値抽出処理のうち少なくとも１つの処理で雑音除去することで１つの投光画像データを生成することが好ましい。
【００２０】
また、画像撮影装置の撮像手段は、撮像した投光画像を１次元のデータ配列の受光データにする撮像素子であることや、この撮像素子の撮像位置を変更する撮像位置変更機構を備えたものが好ましい。さらに、画像撮影装置の撮像手段は、撮像した投光画像を２次元のデータ配列の受光データにする撮像素子であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の透明体の屈折率分布測定方法及び測定装置によれば、画像撮像装置で得られた複数の受光データを１つの投光画像データになるように雑音処理することから、その投光画像データの値は何度測定してもばらつきが非常に少なくなるので、内部に屈折率分布を有する透明体の屈折率分布を測定する際、画像撮影装置から出力される受光データに雑音が発生しても高精度に測定できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の透明体の屈折率分布測定方法及び測定装置における好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の測定装置の実施の一形態例である光学系を模式的に表した図である。
【００２３】
本発明の実施の一形態例である屈折率測定装置は図１に示すように、屈折率整合液２が収容された屈折率整合液槽３と、屈折率整合液中に浸漬され内部に屈折率分布を有する透明体である石英ガラスから成るプリフォームロッド４と、屈折率整合液槽３の外部に配置され画像を投影する画像投影装置５と、屈折率整合液中に浸漬されたプリフォームロッド４及び画像投影装置５と同一光軸上で且つ当該プリフォームロッド４を間にして画像投影装置５と反対側に配置された画像撮影装置６とを備えた光学系である。
【００２４】
屈折率整合液槽３は、画像投影装置５からの投光画像の情報が画像撮影装置６にまで到達できるように透明な材質で形成させるか、あるいは画像投影装置５から画像撮影装置６までの光軸上においてプリフォームロッド４の屈折率分布の測定に必要な範囲に透明の材質から成る窓３１を設けるとよい。また、屈折率整合液槽３は、収容された屈折率整合液２にプリフォームロッド４を所定位置まで浸漬してその位置に固定する固定機構（図示せず）を有している。この固定機構としては、モータ等で制御される１軸の自動ステージ等が好適である。また、屈折率整合液２は屈折率分布を求めるべきプリフォームロッド４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。
【００２５】
画像投影装置５は、画像と、画像の背後に当該画像を照明するための光源が設けられている（図示せず）。この画像としては、例えば直角三角形や二等辺三角形などの図柄の白黒２値画像が用いられる。
【００２６】
画像撮影装置６は、屈折率整合液中に浸漬されたプリフォームロッド４を通過してきた透過画像を複数回撮像する撮像手段である撮像素子６１と、撮像素子６１にはパーソナル・コンピュータ等から成る解析機器６２が接続されている。撮像素子６１の先端にはレンズ６３が設けられ、このレンズ６３には入射する光量の調整をするための絞り機構やフィルタが取り付けられていてもよい。解析機器６２は、撮像素子６１に接続され当該撮像素子６１で複数回撮像して得られたそれぞれの受光データに生じる雑音を除去することで１つの投光画像データを出力する雑音処理手段である雑音処理回路６２１と、雑音処理回路６２１に接続され当該雑音処理回路６２１から出力された投光画像データからプリフォームロッド４の歪み量を解析してプリフォームロッド４の屈折率分布を測定する屈折率分布測定手段である測定回路６２２とを備えている。この画像撮影装置６の撮像素子６１としては、撮像した投光画像を１次元配列の受光データにするラインセンサカメラ（ＣＣＤラインセンサカメラ等）や、撮像した投光画像を２次元配列の受光データにするカメラ（ＣＣＤカメラ等）等が好適である。また、画像撮影装置６の撮像素子６１がラインセンサカメラの場合は、ラインセンサカメラの１次元配列の受光データを２次元配列の受光データにするために、ラインセンサカメラである撮像素子６１の撮像位置を変更する撮像位置変更機構（図示せず）を備えてもよい。この撮像位置変更機構としては、モータ等で制御される微調整台等が好適である。
【００２７】
また、解析機器６２が備えている雑音処理回路６２１は、例えば、各受光データを重ね合わせ処理と共に平均化処理及びメジアン値抽出処理のうち少なくとも１つの処理で雑音除去することで１つの投光画像データを生成する雑音処理機能を有している。
【００２８】
例えば、各受光データを重ね合わせ処理、平均化処理して１つの投光画像データを生成する場合について図２に基づき説明する。受光データ、投光画像データを簡易的な数値モデルにするために、３×３マスの領域のデータとし、各ブロックに記入される白黒２値の明度の段階を０が一番暗く、７が一番明るくなる０〜７の８段階の数値に分けるものとする。また、画像撮影装置６の撮像素子６１で撮像する回数を３回とする。
【００２９】
１回目に撮像された投光画像の受光データは図２（ａ）に示すように、上段のブロックに記入される明度の数値が左側から「３、４、７」、中段のブロックに記入される明度の数値が左側から「６、１、３」、下段のブロックに記入される明度の数値が左側から「４、１、５」になるように構成されている。
【００３０】
２回目に撮像された投光画像の受光データは図２（ｂ）に示すように、上段のブロックに記入される明度の数値が左側から「６、７、２」、中段のブロックに記入される明度の数値が左側から「１、６、４」、下段のブロックに記入される明度の数値が左側から「７、３、２」となるように構成されている。
【００３１】
３回目に撮像された投光画像の受光データは図２（ｃ）に示すように、上段のブロックに記入される明度の数値が左側から「４、２、７」、中段のブロックに記入される明度の数値が左側から「３、４、４」、下段のブロックに記入される明度の数値が左側から「１、６、３」となるように構成されている。
【００３２】
この３回の結果をそれぞれのブロック位置で重ね合わせ処理すると、図２（ｄ）に示すように、上段のブロックに記入される明度の数値は左側から「１３、１３、１６」、中段のブロックに記入される明度の数値は左側から「１０、１１、１１」、下段のブロックに記入される明度の数値は左側から「１２、１０、１０」となる。
【００３３】
また、この重ね合わせ処理されたデータをそれぞれのブロック位置で平均化処理すると、図２（ｅ）に示すように、上段のブロックに記入される明度の数値は左側から「４、４、５」、中段のブロックに記入される明度の数値は左側から「３、４、４」、下段のブロックに記入される明度の数値は左側から「４、３、３」となる。
【００３４】
このように、重ね合わせ処理することで、各数値が１２に集まり、平均化処理することで各数値が４に集まることになる。即ち、投光画像を複数回撮像し、同じブロック（位置）の明度の数値を重ね合わせ処理することで雑音の影響が低減して求めたい明度のデータにすることができる。したがって、画像撮影装置６による撮像回数を多くして、その各受光データを重ね合わせ処理することでデータ精度が高くなる。なお、平均化処理してから重ね合わせ処理してもよい。
【００３５】
また、各受光データを移動平均法による処理で雑音処理してから重ね合わせ処理してもよく、また、重ね合わせ処理してから移動平均法による処理をしてもよい。この移動平均法による処理は例えば図３に示すように、受光データが、上段のブロックに記入される明度の数値が左側から「３、３、４」、中段のブロックに記入される明度の数値が左側から「３、７、４」、下段のブロックに記入される明度の数値が左側から「５、３、３」となるように構成されているとすると、雑音の最大値「７」を除く８箇所の数値を加算し、その加算値をデータ数で除算して平均値「４」を求めて、最大値「７」を平均値「４」に入れ替えるように変更設定する手法である。
【００３６】
また、各受光データをメジアン値抽出処理により雑音処理してから重ね合わせ処理してもよく、また、重ね合わせ処理してからメジアン値抽出処理をしてもよい。このメジアン値抽出処理は例えば図４に示すように、受光データが、上段のブロックに記入される明度の数値が左側から「３、３、４」、中段のブロックに記入される明度の数値が左側から「３、７、４」、下段のブロックに記入される明度の数値が左側から「５、３、３」となるように構成されているとすると、これら数値をソートし、その中心値「３」を雑音の最大値「７」と入れ替えるように変更設定する手法である。
【００３７】
また、解析機器６２が備えている測定回路６２２は、雑音処理回路６２１の雑音処理機能で生成された１つの投光画像データからプリフォームロッド４の歪み量を解析することでプリフォームロッド４の屈折率分布を測定する屈折率分布測定機能を有している。この屈折率分布測定機能は、雑音処理回路６２１の雑音処理機能で生成された１つの投光画像データからプリフォームロッド４の歪み量を求め、その歪み量を解析することにより偏向関数を求め、その偏向関数に基づいてプリフォームロッド４の屈折率分布を求めるように演算処理する機能である。この屈折率分布測定機能は、本願出願人が出願済の特開２０００−１２１４９９号公報に記載されている光ファイバ母材の内部屈折率測定法でもよい。
【００３８】
このように構成された屈折率測定装置１で屈折率整合液槽３の屈折率整合液２に浸漬されたプリフォームロッド４の屈折率分布測定方法について説明する。
【００３９】
まず、画像投影装置５から屈折率整合液槽３の屈折率整合液中に浸漬されたプリフォームロッド４に画像を投射する。このプリフォームロッド４を通過してきた投光画像を画像撮影装置６の撮像素子６１で複数回撮像する。この撮像素子６１で撮像した投光画像の１つの受光データは例えば図５に示すような画像になる。この画像の明るい部分の何れかの部位を抽出したものが図６（ａ）の左側に示したような画像になる。なお、便宜上、この部位に限定して説明するが、実際は図５に示す画像全体で画像処理が行なわれる。
【００４０】
図６（ａ）の左側に示す画像では雑音を示す色の濃淡の異なるブロックが多く点在している。この状態を図２に示す３×３マスの領域から成る簡易的な数値モデルにすると、図６（ａ）の右側に示したようなものになる。なお、各ブロックに記入される明度の段階は０が一番暗く、７が一番明るくなる０〜７の８段階の数値に分けるものとする。この場合は、上段のブロックに記入される明度の数値が左側から「３、４、７」、中段のブロックに記入される明度の数値が左側から「６、１、３」、下段のブロックに記入される明度の数値が左側から「４、０、５」となるように構成されている。
【００４１】
このような受光データを解析機器６２の雑音処理回路６２１で重ね合わせ処理すると、図６（ｂ）の左側に示したような画像になる。この画像では図６（ａ）の左側に示した画像と比較すると、雑音を示す色の濃淡の異なるブロックの数が減少しているので、雑音が減少していることが確認できる。この状態を図６（ｂ）の右側に示したような３×３マスの領域から成る簡易的な数値モデルにすると、上段のブロックに記入される明度の数値が左側から「３、４、４」、中段のブロックに記入される明度の数値が左側から「３、２、３」、下段のブロックに記入される明度の数値が左側から「４、４、３」となるように構成されているので、図６（ａ）の右側に示したような数値モデルと比較すると、明度の数値がほぼ「３」か「４」になっている。
【００４２】
このようにして雑音が除去された投光画像データから、解析機器６２の測定回路６２２でプリフォームロッド４の歪み量を求め、その歪み量を解析することにより偏向関数を求め、その偏向関数に基づいてプリフォームロッド４の屈折率分布を求めることができるので、プリフォームロッド４の屈折率分布を測定する際、撮像素子６１から出力される受光データに雑音が発生しても高精度に測定できるようになる。
【００４３】
なお、上述した本発明の屈折率分布測定方法及び測定装置においては、画像撮影装置６の撮像素子６１でプリフォームロッド４を通過してきた投光画像を複数回撮像して複数の受光データを得ていたが、これに限らず、画像撮影装置６に屈折率整合液中に浸漬されたプリフォームロッド４及び画像投影装置５と同一光軸上に配置され当該プリフォームロッド４を通過してきた投光画像を撮像する撮像素子６１を複数設けてもよい。
【００４４】
この複数の撮像素子６１で撮像した投光画像の各受光データは上述したような屈折率分布測定方法により測定される。即ち、画像投影装置５から画像を屈折率整合液槽３の屈折率整合液中に浸漬されたプリフォームロッド４を通過してきた投光画像を画像撮影装置６の各撮像素子６１で撮像してそれぞれの受光データを出力し、撮像素子毎の受光データを１つの投光画像データになるように雑音処理を行い、その雑音処理された投光画像データからプリフォームロッド４の歪み量を解析することで透明体の屈折率分布を測定することができる。したがって、プリフォームロッド４の屈折率分布を測定する際、撮像素子６１から出力される受光データに雑音が発生しても高精度に測定できるようになる。特に、画像撮影装置６の撮像素子６１が１次元配列の受光データにするラインセンサカメラの場合には、複数設けることで１次元配列の受光データを２次元配列の受光データにすることができるので、好適である。
【００４５】
このようなプリフォームロッドの屈折率分布測定の実験を行なった。
［測定方法］
測定方法は、画像撮影装置に２次元配列の受光データにするカメラを使用し、そのカメラが有する撮像素子の１行ごとに撮影を行って連続撮影することで、最終的に２次元配列の受光データとした。また、測定回数は３０回にした。
［実施例１］
各受光データを重ね合わせ処理で雑音処理してプリフォームロッドの屈折率分布を測定した。
［比較例］
従来のように、雑音処理を行なわずにプリフォームロッドの屈折率分布を測定した。
【００４６】
上記測定結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2006284495.tif 000003
【００４８】
表１において、実施例１においては３０回測定のばらつき幅の標準偏差が０．００００１６、屈折率が１、４７０４２、比較例においては３０回測定のばらつき幅の標準偏差が０．００００３９、屈折率が１、４７０４２となった。即ち、実施例１の標準偏差は比較例の標準偏差の半分以下になっているので、繰り返し測定による測定再現性が格段に向上したことが確認できた。
【００４９】
なお、上述した本発明の実施例においては、石英ガラスからなるプリフォームロッドを具体例にして説明したが、これに限らず、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。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の透明体の屈折率分布測定装置における好ましい実施の形態例を示す説明図である。
【図２】本発明による雑音処理の手法を示す説明図で、（ａ）は撮像素子による１回目の受光データの数値モデル、（ｂ）は撮像素子による２回目の受光データの数値モデル、（ｃ）は撮像素子による３回目の受光データの数値モデル、（ｄ）は重ね合わせ処理の数値モデル、（ｅ）は平均化処理の数値モデルである。
【図３】本発明による雑音処理の手法である移動平均法による処理の数値モデルを示す説明図である。
【図４】本発明による雑音処理の手法であるメジアン値抽出処理の数値モデルを示す説明図である。
【図５】本発明の透明体の屈折率分布測定装置の構成要素である撮像素子で撮像した投光画像を示す説明図である。
【図６】本発明の透明体の屈折率分布測定方法における好ましい実施の形態例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１……屈折率測定装置
２……屈折率整合液
３……屈折率整合液槽
４……プリフォームロッド（透明体）
５……画像投影装置
６……画像撮影装置
６１……撮像素子（撮像手段）
６２１……雑音処理回路（雑音処理手段）
６２２……測定回路（屈折率分布測定手段）
【図１】
2006284495.tif 000004
【図２】
2006284495.tif 000005
【図３】
2006284495.tif 000006
【図４】
2006284495.tif 000007
【図５】
2006284495.tif 000008
【図６】
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