JPH0266403A - 線条体外径測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、線条体の外径を測定する線条体外径測定装
置に係わり、特に比較的短い距離のわたって外径が変化
している線条体を測定するのに好適な線条体外径測定装
置に関する。

［従来技術］ 従−来より、極細の金属線や光ファイバ等の線条体の外
径を正確に測定することが求められている。

これまでは、主に金属線や光ファイバ等の被測定物に対
して非接触的に行っている。以下、その測定方法につい
て説明する。

第８図は、従来の非接触的測定方法を適用した線条体外
径測定装置の一例を示すものである。この図において、
線条体ｌに対して直角方向に配置されたレーザ発振器（
図示路）を水平方向にスキャンさせるとともにレーザビ
ームを放出させる。そして、放出したレーザビームを光
検出Ｂ２にて検出し、次いでこの検出結果を処理回路３
にて所定の演算を行い、線条体ｌの外径を算出する。す
なわち、第９図に示すように、レーザビームが線条体１
を横切り始める時刻１＋と横切り終わる時刻りとの時間
差（ｂ−ｉｔ）を求めることによって、この時間差とレ
ーザビームのスキャンスピードとから線条体１の外径が
算出される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来の線条体外径測定方法にあって
は、１ノーザビームの照射範囲内に連続して線条体を通
過させてその長さ方向の外径を連続して測定したり、線
条体の特定の一箇所における外径の測定をしたりするこ
とはできるが、比較的短い（具体的には数十ｍｍ）距離
にわたって変化している線条体の外径を正確に測定する
用途には適していない。すなわち、線条体に対してレー
ザビームをスキャンさせて線条体の影になる時間を測定
する方法では、ビーム径やビームの偏向幅の関係で細か
な部分が測定し難いからである。また、長さが数１０ｍ
ｍ程度の線条体を測定するには、同線条体を機械的に走
行させるか、または測定器を走査さける手段が必要とな
り、このため装置が大掛かりなものになってしまう。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、比較
的短い距離にわたって変化している線条体の外径を正確
に測定することができる線条体外径測定装置を提供する
ことを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明によれば、比較的
短い距離にわたって外径が変化している線条体の軸に対
して直角方向から可干渉性の光ビームを放出する光ビー
ム発生手段と、前記光ビームの前記線条体に対する照射
位置を一定周期で変化さ仕るスキャン手段と、前記線条
体の前記光ビームが照射された部分からの散乱光を検出
する検出手段と、この検出手段によって検出された散乱
パターンに基づいて前記光ビーム照射位置における前記
線条体の外径を算出する演算手段とを具備することを特
徴とする。

［作用コ 従来より、例えば第３図に示すように極細の線条体Ｉに
、ヘリウム・ネオンレーザ等の非常に干渉性の高い光を
同線条体ｌの軸に対して直角方向から照射すると、照射
された部分から回折効果による散乱パターンＳＰ、、Ｓ
Ｐｔ・・・がスクリーン上に観測されることが知られて
いる。そして、この観測された散乱パターンＳＰ、、Ｓ
Ｐ！・・・を解析することによって線条体ｌの外径が算
出できることも知られている。この散乱パターンによる
解析方法では、外径が１５０μｍ程度以下の線条体に対
して高精度な測定が可能となる。

しかして、本発明によれば光ビーム発生手段から放出さ
れた光ビームがスキャン手段によって一定周期で連続し
て線条体の長さ方向に沿って当たる。光ビームが線条体
に当たると、散乱光が発生し、これが検出手段によって
検出される。そして、検出結果が演算手段・へ供給され
、ここで所定の演算が行なわれて線条体の外径が算出さ
れる。

［実施例コ 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例である線条体外径測定装置
の概略構成を示す図である。

この図において、５はヘリウム・ネオン（Ｈｅ・Ｎｅ）
レーザを発振する発振器、６は前記発振器５から放出さ
れるレーザビームを反射するとともに、レーザビームの
反射方向を変化させるスキャン機構（図示略）が設けら
れたビーム偏向器である。このビーム偏向器によってレ
ーザビームが図示のごと（Ａ−８間を周期的に動く。７
は前記ビーム偏向器６によって偏向されたレーザビーム
を平行にするコリメータレンズである。このコリメータ
レンズ７は、固定された線条体８の軸心に対して直角方
向にレーザビームが当たるように配置されている。線条
体８としては、例えば第２図に示すようにその中心部分
が細くなっているものを想定する。この場合、外径が変
化している領域の長さを約１０１１１１１％外径の最大
値を約５００μｍ、外径の最小値を約ＩＯμｍとする。

次に、第１図において、線条体８を挾んで散乱パターン
投影スクリーン４（以下、スクリーンという）が前記コ
リメータレンズ７に対向して配置されている。９はスク
リーン４に投影された像を撮影するための撮像カメラで
あり、同スクーン４の図面左側に配置されている。ＩＯ
は前記撮像カメラＩ■によって撮影された結果に基づい
て画像処理を行い、所定の結果を出力する画像処理装置
である。

このように構成された線条体外径測定装置において、図
示せぬ測定開始スイッチがオン側に投入されると、発振
器５から■（ｅ−Ｎｅレーザビームが放出される。Ｉ−
（ｅ−Ｎｅレーザビームが放出されると、これがビーム
偏向器６によって偏向された後、コリメータレンズ７に
よって平行に補正されて線条体８に当たる。線条体８に
！４ｅ−Ｎｅレーザビームが当たると、その箇所から回
折による散乱光゛が放出される。放出された散乱光がス
クリーン４に投影され、これが撮像カメラ９によって撮
影される。撮影された散乱光のパターン（以下、散乱パ
ターンという）の情報を含む映像信号が撮像カメラ９か
ら画像処理装置ＩＯへ供給される。散乱パターンの情報
を含む映像信号が画像処理装置！０へ供給されると、こ
こで散乱パターンの強度分布が求められ、次いでこの強
度分布から所定の演算が行なわれて線条体８の外径が算
出される。なお、散乱パターンの強度分布は第４図に示
すようになる。

ここで、第４図に示す散乱パターンの強度分布を参照り
ながら線条体８の外径の算出方法について説明する。

この図において、第ｎ番目の散乱光のピークの位置ｘｎ
は次式で与えられる。

この０式から線条体８の外径ｄを求める式に変形すると
、次式のようになる。

ｄ＝　ｎ）″　×Ｆ７石７　・・・・・・■ｎ なお、ｄは線条体８のある位置における外径、Ｌは線条
体８からスクリーン４までの距離、λは光の波長である
。

上記０式から散乱パターンにおけるピーク位置を測定す
ることによって線条体８の外径を算出することができる
。

次に、第５図および第６図は各々、この発明の実施例の
応用例を示す概略措成図である。なお、これらの図にお
いて、発振器とビーム偏向器は前述した第１図に示すも
のと同一であるので省略する。

まず、第５図に示すものにあっては、前述したスクリー
ン４の代わりにテレビジョンカメラ（例えば、二次元イ
メージセンサを有するもの）１２を観測位置に配置して
、散乱パターンを直接取り込むようにしたものである。

この場合、テレビジョンカメラＩ２から出力される映像
信号がシグナルプロセンサ１３へ供給され、ここで所定
の演算処理が行なわれる。

一方、第６図に示すものにあっては、観測位置に略半円
状の凸レンズ１４を配置し、この凸レンズ１４の焦点位
置にＣ０Ｄ（チャージカップルドデイバイス）等を用い
たラインセンサＩ５を配置して散乱パターンを一次元的
に取り込むようにしたものである。この場合、ラインセ
ンサ１５上の散乱パターンの取り込みは、線条体８のレ
ーザビームへの入射位置に同期して行う。すなわち、前
述したように、レーザビームがＡ−Ｂ間を周期的に動く
ので、ラインセンサ１５による散乱光の受光もこのレー
ザビームの動きに同期して移動させる必要がある。

次に、この発明を適用した一例を第７図に示す。

この図に示すように、この発明は、光ファイバ１７を複
数本束ねて加熱溶融する溶融型のファイバカップラーを
作製する時に有効である。すなわち、この光ファイバ１
７のみならず、線条体を加熱することにより、これに伴
う熱や光が放出されるため、テレビジョンカメラ（第５
図参照）等で直接線条体８の像を撮影して解析しようと
すると、加熱による光および熱が擾乱となって正確な測
定が望めない。これに対して本願の方式では、レーザ光
の強度を自由に設定できることと、その波長が単一波長
であることから、検出器面の前面に他の不要な光を除去
するフィルタ（図示路）を配置することにより所謂信号
対雑音の比率（Ｓ／Ｎ比）を増大させて安定な測定を期
することができる。

ここで、参考として、上記■、■式から被測定物の外径
ｄを２０μｍ、被測定物と散乱光の観測位置との距ＭＬ
をＩ　００　ｍｍ、使用するレーザ光の波長久を０．６
３μｍとすると、散乱パターンによる（第３図参照）隣
接ピーク間の間隔が約３　、　Ｉ　ｍｍとなり、現在市
販されているＣＣＤカメラでも十分な分解能を得ること
ができた。なお、被測定物が第７図に示す光ファイバ１
７のように、その断面が円でない場合にはレーザビーム
と直角方向の幅を測定することになる。この場合、必要
ならば被測定物を回転させて他の方向の径を測定するこ
とができる。

なお、上記実施例において、ヘリウム・ネオンレーザを
用いたが、これに限定されるものではなく、干渉性の高
い光であればその種類は問わない。

また、上記実施例において、散乱パターン投影スクリー
ン４に投影される散乱パターンを撮像カメラ９で撮影す
るようにしたが、その他；夏数個の半導体光センナから
なる検出器等を使用しても良いし、この半導体光センサ
の代わりに光電子増倍管等を用いても良い。

また、上記実施例において、発振器５を固定してビーム
偏向器６によってレーザビームを偏向さ仕るよ、うにし
たが、直接発振器５自体をスキャンさせるようにしても
良い。

［発明の効果］ 以上、説明したようにこの発明によれば、比較的短い距
離のわたって外径が変化している線条体の軸に対して直
角方向から可干渉性の光ビームを放出する光ビーム発生
手段と、前記光ビームの前記線条体に対する照射位置を
一定周期で変化さけるスキャン手段と、前記線条体の前
記光ビームが照射された部分から散乱する散乱光を検出
する検出手段と、この検出手段によって検出された散乱
パターンに基づいて前記光ビーム照射位置におけろ前記
線条体の外径を算出する演算手段とを具備したので、比
較的短い（数十ｍｍ程度）程度の長さにわたって変化し
ている線条体の外径を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す概略構成図、
第２図は同実施例のに１り定対象である線条体の外観、
を示ず図、第３図は回折による散乱パターンを説明する
ための図、第４図は同散乱パターンの強度分布を示す図
、第５図および第６図はこの発明の実施例の応用例を示
す概略構成図、第７図は同実施例を適用した一例を示す
概略構成図、第８図は従来の線条体測定装置の概略構成
を示す図、第９図は同線条体測定装置の動作を説明する
ための波形図である。 第３図 ４・・・・・・散乱パターン投影スクリーン、５・・・
・・・ヘリウム・ネ、オンレーザ（光ビーム発生手段）
、 ６・・・・・・ビーム偏向器、 ７・・・・・・コリメータレンズ（６，７はスキャン手
段）、８・・・・・・線条体、 ９・・・・・・撮像カメラ（検出手段）、１０・・・・
・・画像処理装置（演算手段）。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 比較的短い距離のわたって外径が変化している線条体の
   軸に対して直角方向から可干渉性の光ビームを放出する
   光ビーム発生手段と、前記光ビームの前記線条体に対す
   る照射位置を一定周期で変化させるスキャン手段と、前
   記線条体の前記光ビームが照射された部分からの散乱光
   を検出する検出手段と、この検出手段によって検出され
   た散乱パターンに基づいて前記光ビーム照射位置におけ
   る前記線条体の外径を算出する演算手段とを具備するこ
   とを特徴とする線条体外径測定装置。