JP2577008B2 - 屈折角測定装置 - Google Patents
屈折角測定装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透明物体を透過する光の屈折角を測定する装
置に関し、特に詳細には、長手方向に均一な特性を有す
る円柱状透明物体の側面よりその一断面をレーザ収束光
により走査し、その透過光の屈折角を測定し、当該円柱
状透明物体の内部屈折率分布を求めるための屈折角測定
装置に関する。
置に関し、特に詳細には、長手方向に均一な特性を有す
る円柱状透明物体の側面よりその一断面をレーザ収束光
により走査し、その透過光の屈折角を測定し、当該円柱
状透明物体の内部屈折率分布を求めるための屈折角測定
装置に関する。
近年、透明物体内部の屈折率を測定する必要性が高ま
ってきている。これは、例えば光ファイバ、光ファイバ
の母材等の品質の確認、不良品の抽出において、特に透
明物体内部の屈折率を測定することが必要となってきて
いるためである。
ってきている。これは、例えば光ファイバ、光ファイバ
の母材等の品質の確認、不良品の抽出において、特に透
明物体内部の屈折率を測定することが必要となってきて
いるためである。
一般的に、透明物体内部の屈折率を求めるには、その
透明物体にレーザ収束光等を照射し、その照射光がその
透明物体を通過して出射してくる位置をその照射光のそ
れぞれに対して測定し、屈折角を測定することにより屈
折率を測定することができる。これは、屈折率が変化し
ている媒質中を光線が進む時、媒質中の各点でn×sin
θ=一定、(スネルの法則(nは屈折率))が成立する
からであり、この法則にしたがって、光線が屈折するこ
とを利用し、照射光の透明物体の各入射点(初期条件)
に対して、透明物体からの出射点の位置を測定し、これ
らの関係を用いて積分計算することにより被測定物たる
透明物体内部の屈折率分布を求めることができるからで
ある。
透明物体にレーザ収束光等を照射し、その照射光がその
透明物体を通過して出射してくる位置をその照射光のそ
れぞれに対して測定し、屈折角を測定することにより屈
折率を測定することができる。これは、屈折率が変化し
ている媒質中を光線が進む時、媒質中の各点でn×sin
θ=一定、(スネルの法則(nは屈折率))が成立する
からであり、この法則にしたがって、光線が屈折するこ
とを利用し、照射光の透明物体の各入射点(初期条件)
に対して、透明物体からの出射点の位置を測定し、これ
らの関係を用いて積分計算することにより被測定物たる
透明物体内部の屈折率分布を求めることができるからで
ある。
上記原理を用いて、透明物体の透過した光の屈折角を
測定するための従来の装置の検出光学系を第2(a)、
(b)及び(c)図に示す。
測定するための従来の装置の検出光学系を第2(a)、
(b)及び(c)図に示す。
第2図(a)図に示す検出光学系では、内部の屈折率
を測定されるべき被測定物体1に、レーザ発光装置2よ
り発したレーザ収束光3を照射し、そのレーザ収束光3
の被測定物の透過光をセンサー4により検知する。そし
て、このセンサー4を被測定物1の周りで第2(a)図
に点線で示すように回転させ、センサー4の受光パワー
が最大となるセンサー4の回転位置から透過光の出射位
置を検知していた。そして、この出射位置から入射した
レーザ収束光の屈折角を求め、その屈折角より屈折率を
求めていた。しかし、このような方法では、レーザ収束
光で被測定物体を走査して、被測定物体への入射点を変
える毎に、センサー4を被測定物体の周りで機械的に移
動される必要がある、その為、被測定物体の一断面の屈
折率の分布を測定する際、多くの機械的走査を必要と
し、測定時間がかかるという問題があった。
を測定されるべき被測定物体1に、レーザ発光装置2よ
り発したレーザ収束光3を照射し、そのレーザ収束光3
の被測定物の透過光をセンサー4により検知する。そし
て、このセンサー4を被測定物1の周りで第2(a)図
に点線で示すように回転させ、センサー4の受光パワー
が最大となるセンサー4の回転位置から透過光の出射位
置を検知していた。そして、この出射位置から入射した
レーザ収束光の屈折角を求め、その屈折角より屈折率を
求めていた。しかし、このような方法では、レーザ収束
光で被測定物体を走査して、被測定物体への入射点を変
える毎に、センサー4を被測定物体の周りで機械的に移
動される必要がある、その為、被測定物体の一断面の屈
折率の分布を測定する際、多くの機械的走査を必要と
し、測定時間がかかるという問題があった。
また、このようなセンサーの機械的移動を行わない方
法としては、第2(b)図に示すものが知られている。
この第2(b)図では、第2(a)図に示すセンサー4
の代わりに2次元のイメージセンサー5を用いて、被測
定物体1の透過光の2次元センサー5上での受光位置を
検知し、その受光位置と被測定物体へのレーザ収束光の
入射位置との関係より被測定物体1への入射に対する屈
折角を求め、それに基づいて、被測定物体内の屈折率の
分布を求めていた。更に、被測定物1の屈折率が大きい
場合には、第2(c)図のように、第2(b)図の2次
元イメージセンサー5と被測定物体1との間にレンズ5a
を配し、このレンズ5により被測定物体から出射した光
束を2次元イメージセンサー5の方へ向け、小さな2次
元イメージセンサーでも、大きな被測定物の屈折率の分
布を測定することが出来るようにしたものも提案されて
いる。
法としては、第2(b)図に示すものが知られている。
この第2(b)図では、第2(a)図に示すセンサー4
の代わりに2次元のイメージセンサー5を用いて、被測
定物体1の透過光の2次元センサー5上での受光位置を
検知し、その受光位置と被測定物体へのレーザ収束光の
入射位置との関係より被測定物体1への入射に対する屈
折角を求め、それに基づいて、被測定物体内の屈折率の
分布を求めていた。更に、被測定物1の屈折率が大きい
場合には、第2(c)図のように、第2(b)図の2次
元イメージセンサー5と被測定物体1との間にレンズ5a
を配し、このレンズ5により被測定物体から出射した光
束を2次元イメージセンサー5の方へ向け、小さな2次
元イメージセンサーでも、大きな被測定物の屈折率の分
布を測定することが出来るようにしたものも提案されて
いる。
この様な2次元イメージセンサーを利用する方法で
は、被測定物からの出射光の2次元イメージセンサー上
での位置を短い時間で把えることは出来るが、その位置
を画像処理により認識するためには、その解析プログラ
ムに工夫を要し、更に、その様なプログラムは複雑とな
り、屈折角を測定する時間が長くなるという問題があっ
た。
は、被測定物からの出射光の2次元イメージセンサー上
での位置を短い時間で把えることは出来るが、その位置
を画像処理により認識するためには、その解析プログラ
ムに工夫を要し、更に、その様なプログラムは複雑とな
り、屈折角を測定する時間が長くなるという問題があっ
た。
以上の問題点を解決し、比較的短時間で、被測定物体
の各入射点に於ける屈折角を順次測定し、長手方向に均
一な透明な被測定物内部の屈折率を測定を可能にする屈
折角測定装置を提供することを目的とする。
の各入射点に於ける屈折角を順次測定し、長手方向に均
一な透明な被測定物内部の屈折率を測定を可能にする屈
折角測定装置を提供することを目的とする。
本発明に従う屈折角測定装置は、長手方向に均一な円
柱状の透明体である被測定物にレーザ光を照射する手段
と、被測定物を透過したレーザ光を受光する複数の受光
素子が被測定物体への入射光に対して直交し、且つ被測
定物体の長手方向に対して直交し、更に入射光と屈折光
のなす平面内に位置するように配置された、1次元のイ
メージセンサからなる受光手段とを備え、受光手段は各
受光素子の整列方向に対する垂直方向の幅がそのピッチ
幅より十分大きく、受光手段からの出力と照射する手段
の被測定物に於ける照射位置との関係よりレーザ光の被
測定物への入射点に於ける屈折角を測定することを特徴
とする。
柱状の透明体である被測定物にレーザ光を照射する手段
と、被測定物を透過したレーザ光を受光する複数の受光
素子が被測定物体への入射光に対して直交し、且つ被測
定物体の長手方向に対して直交し、更に入射光と屈折光
のなす平面内に位置するように配置された、1次元のイ
メージセンサからなる受光手段とを備え、受光手段は各
受光素子の整列方向に対する垂直方向の幅がそのピッチ
幅より十分大きく、受光手段からの出力と照射する手段
の被測定物に於ける照射位置との関係よりレーザ光の被
測定物への入射点に於ける屈折角を測定することを特徴
とする。
本発明の適応される屈折角測定装置は、本発明では、
被測定物を透過した光の出射位置の測定及び、信号処理
の時間の短縮のため1次元のイメージセンサーを使用
し、更に、被測定物の屈折率の不均一性に基づく出射光
の振れを吸収するため、1次元イメージセンサーの長手
方向に垂直方向の幅を1次元イメージセンサーの各受光
素子のピッチ間隔に対して大きくし、出射光の1次元イ
メージセンサーの長手方向への出射を1次元イメージセ
ンサーへ向け振れを吸収するようにする。
被測定物を透過した光の出射位置の測定及び、信号処理
の時間の短縮のため1次元のイメージセンサーを使用
し、更に、被測定物の屈折率の不均一性に基づく出射光
の振れを吸収するため、1次元イメージセンサーの長手
方向に垂直方向の幅を1次元イメージセンサーの各受光
素子のピッチ間隔に対して大きくし、出射光の1次元イ
メージセンサーの長手方向への出射を1次元イメージセ
ンサーへ向け振れを吸収するようにする。
以下図面を参照しつつ本発明に従う走査型屈折率測定
装置について説明する。
装置について説明する。
以下に説明する各図において、同一の符号を付した要
素は同一の機能、作用を有する要素であり、したがっ
て、重複した説明は省略する。
素は同一の機能、作用を有する要素であり、したがっ
て、重複した説明は省略する。
第1(a)図は本発明に従う第1の実施例である屈折
率測定装置の構成を示す。第1(a)図に示すように本
発明に従う走査型屈折率測定装置はレーザ収束光3を被
測定物体1に照射するレーザ発光装置2と、このレーザ
発光装置2に対して被測定物1を介して反対側に配置さ
れる1次元イメージセンサー7とより構成され、この1
次元イメージセンサー7は複数の受光素子7−1、7−
2、…7−nより構成され、この1次元イメージセンサ
ー7の受光素子が被測定物体1の入射光に対して、か
つ、被測定物体1の長手方向に対して直交するように、
更に、入射光3と屈折光9とのなす平面内に位置するよ
うに配置される。更に、この1次元イメージセンサー7
はその受光素子の長手方向に垂直方向の幅(第1(a)
図上でa)がその受光素子のピッチ間隔(第1(a)図
上でb)に対して大きくなっている。
率測定装置の構成を示す。第1(a)図に示すように本
発明に従う走査型屈折率測定装置はレーザ収束光3を被
測定物体1に照射するレーザ発光装置2と、このレーザ
発光装置2に対して被測定物1を介して反対側に配置さ
れる1次元イメージセンサー7とより構成され、この1
次元イメージセンサー7は複数の受光素子7−1、7−
2、…7−nより構成され、この1次元イメージセンサ
ー7の受光素子が被測定物体1の入射光に対して、か
つ、被測定物体1の長手方向に対して直交するように、
更に、入射光3と屈折光9とのなす平面内に位置するよ
うに配置される。更に、この1次元イメージセンサー7
はその受光素子の長手方向に垂直方向の幅(第1(a)
図上でa)がその受光素子のピッチ間隔(第1(a)図
上でb)に対して大きくなっている。
このように1次元センサー7をこのように構成してお
く理由は、長手方向に均一な透明被測定物内部の屈折率
の測定において、必要とされる透過光の出射角は1次光
のふれ角に関する情報であり、例えば、光ファイバ母材
を被測定物とした場合には、コア母材の製造プロセスに
起因して、母材の長手方向に微細な屈折率変化が存在
し、レーザ収束光で母材を走査したときに透過光の出射
は、第2(a)及び(b)図の光束3aで示すように母材
の長手方向にも若干の角度振れをを生じる。しかし、こ
の様な被測定物体の長手方向の出射光の振れを吸収する
ことは好ましいことであり、そのため上記のような出射
光の長手方向の振れを吸収できるように1次元イメージ
センサー7を構成する。
く理由は、長手方向に均一な透明被測定物内部の屈折率
の測定において、必要とされる透過光の出射角は1次光
のふれ角に関する情報であり、例えば、光ファイバ母材
を被測定物とした場合には、コア母材の製造プロセスに
起因して、母材の長手方向に微細な屈折率変化が存在
し、レーザ収束光で母材を走査したときに透過光の出射
は、第2(a)及び(b)図の光束3aで示すように母材
の長手方向にも若干の角度振れをを生じる。しかし、こ
の様な被測定物体の長手方向の出射光の振れを吸収する
ことは好ましいことであり、そのため上記のような出射
光の長手方向の振れを吸収できるように1次元イメージ
センサー7を構成する。
ここで、この様ないわゆる幅の広い1次元イメージセ
ンサーの代わりに、第1(b)図に示すように、通常の
1次元イメージセンサー8とその前面に配置したシリン
ドリカルレンズ9との組み合わせを用いて、上記出射光
の振れを吸収することもできる。更に、第1(a)図に
示す幅の広い1次元イメージセンサーと第1(b)図に
示すシリンドリカルレンズとを組み合わせて、屈折率の
大きい被測定物体の屈折率分布を測定することも出来
る。
ンサーの代わりに、第1(b)図に示すように、通常の
1次元イメージセンサー8とその前面に配置したシリン
ドリカルレンズ9との組み合わせを用いて、上記出射光
の振れを吸収することもできる。更に、第1(a)図に
示す幅の広い1次元イメージセンサーと第1(b)図に
示すシリンドリカルレンズとを組み合わせて、屈折率の
大きい被測定物体の屈折率分布を測定することも出来
る。
更に、第1(a)図では、被測定物体1と1次元イメ
ージセンサー7との間にレンズを設けていないが、被測
定物体1の屈折角が大きく1次元イメージセンサー7で
全ての屈折光をカバー出来ない場合には、第2(c)図
のように一旦口径の大きなレンズ系を介して屈折光を縮
小した後に1次元イメージセンサーを配してもよい。
ージセンサー7との間にレンズを設けていないが、被測
定物体1の屈折角が大きく1次元イメージセンサー7で
全ての屈折光をカバー出来ない場合には、第2(c)図
のように一旦口径の大きなレンズ系を介して屈折光を縮
小した後に1次元イメージセンサーを配してもよい。
この1次元イメージセンサー7はドライバ10により駆
動され、その各受光素子の受光パワーに応じた出力は順
次読み出され、その出力信号はA/Dコンバータ11に送ら
れ、その最大出力示す受光素子が特定され、その受光素
子の位置と、レーザ収束光の被測定物体1への入射位置
とより、屈折角を求める演算が実行される。更に、演算
により求められた屈折角より、屈折率を求める。そして
順次、レーザ収束光の被測定物体への入射位置を変え、
被測定物体内部の屈折率分布を求めることができる。
動され、その各受光素子の受光パワーに応じた出力は順
次読み出され、その出力信号はA/Dコンバータ11に送ら
れ、その最大出力示す受光素子が特定され、その受光素
子の位置と、レーザ収束光の被測定物体1への入射位置
とより、屈折角を求める演算が実行される。更に、演算
により求められた屈折角より、屈折率を求める。そして
順次、レーザ収束光の被測定物体への入射位置を変え、
被測定物体内部の屈折率分布を求めることができる。
以上の構成の屈折角測定装置を用いて実際に直径25mm
のシングルモード光ファイバ母材の屈折角の測定結果と
第2(c)図に示す従来の装置の測定結果との比較を行
った。
のシングルモード光ファイバ母材の屈折角の測定結果と
第2(c)図に示す従来の装置の測定結果との比較を行
った。
この測定では、マッチングセル内に直径25mmのシング
ルモード光ファイバ母材を固定し、He−Neレーザ収束光
を照射した。マッチングセルを、パルスモータスステー
ジに載せ、30μmステップで移動した時のコア内の屈折
率分布に起因する屈折角を測定した。1次元イメージセ
ンサーとしては25μm×2.5mmの受光素子を1000素子並
べたもの(25mm×2.5mm)を用いた。そして、被測定物
体である母材の中心より70mmの位置にこの1次元イメー
ジセンサーを固定し、屈折角の測定を行った。以下の表
に本発明の屈折角測定装置でおこなった場合と第2
(c)図に示す従来の装置の場合での測定結果の再現性
及び測定時間の比較結果を示す。そして、この表で、従
来の装置の場合を1として比較してある。
ルモード光ファイバ母材を固定し、He−Neレーザ収束光
を照射した。マッチングセルを、パルスモータスステー
ジに載せ、30μmステップで移動した時のコア内の屈折
率分布に起因する屈折角を測定した。1次元イメージセ
ンサーとしては25μm×2.5mmの受光素子を1000素子並
べたもの(25mm×2.5mm)を用いた。そして、被測定物
体である母材の中心より70mmの位置にこの1次元イメー
ジセンサーを固定し、屈折角の測定を行った。以下の表
に本発明の屈折角測定装置でおこなった場合と第2
(c)図に示す従来の装置の場合での測定結果の再現性
及び測定時間の比較結果を示す。そして、この表で、従
来の装置の場合を1として比較してある。
本発明は上記実施例に限定されるものでなく種々の変
形例が考えられ得る。
形例が考えられ得る。
〔発明の効果〕 上記のように構成することにより、本発明の屈折角測
定装置では、1次元イメージセンサーを検出器として採
用したことにより、測定データが1次元情報として得ら
れその結果、測定時間が前に示した表の如く、従来の装
置と比較して、大巾に短縮される。
定装置では、1次元イメージセンサーを検出器として採
用したことにより、測定データが1次元情報として得ら
れその結果、測定時間が前に示した表の如く、従来の装
置と比較して、大巾に短縮される。
更に、幅の広い1次元イメージセンサーを採用する
と、コア内の長手方向の屈折率の微妙な変化に起因する
振れた屈折光を捕らえ且つ、受光信号の積算化(平均
化)が行え、その結果、測定値の再現性が先に示した表
の如く大きく向上する。
と、コア内の長手方向の屈折率の微妙な変化に起因する
振れた屈折光を捕らえ且つ、受光信号の積算化(平均
化)が行え、その結果、測定値の再現性が先に示した表
の如く大きく向上する。
第1図は、本発明に従う実施例の構成図、 第2図は、従来例の構成図である。 1……被測定物体、2……レーザ発光装置、3……レー
ザ収束光、7……1次元イメージセンサー、9……シリ
ンドリカルレンズ。
ザ収束光、7……1次元イメージセンサー、9……シリ
ンドリカルレンズ。
Claims (1)
- 【請求項1】屈折角測定装置において 長手方向に均一な円柱状の透明体である被測定物にレー
ザ光を照射する手段と、被測定物を透過したレーザ光を
受光する複数の受光素子が被測定物体への入射光に対し
て直交し、且つ被測定物体の長手方向に対して直交し、
更に入射光と屈折光のなす平面内に位置するように配置
された、1次元のイメージセンサからなる受光手段と、 を備え、 前記受光手段は各受光素子の整列方向に対する垂直方向
の幅がそのピッチ幅より十分大きく、 前記受光手段からの出力と照射する手段の被測定物に於
ける照射位置との関係よりレーザ光の被測定物への入射
点に於ける屈折角を測定することを特徴とする屈折角測
定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62256674A JP2577008B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 屈折角測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62256674A JP2577008B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 屈折角測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0198949A JPH0198949A (ja) | 1989-04-17 |
JP2577008B2 true JP2577008B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=17295892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62256674A Expired - Fee Related JP2577008B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 屈折角測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2577008B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07109381B2 (ja) * | 1989-04-17 | 1995-11-22 | 理化学研究所 | 屈折率分布測定装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2256736C3 (de) * | 1972-11-18 | 1979-01-25 | Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart | Meßanordnung zur automatischen Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit und Ebenheit einer Werkstückoberfläche |
JPS6170436A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-11 | Univ Kyoto | 円柱内屈折率分布測定方法 |
JPS61240782A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-27 | Sharp Corp | テレビジヨン受像機 |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP62256674A patent/JP2577008B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0198949A (ja) | 1989-04-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |