JPH08189816A - ダイス孔形状測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバに樹脂コートする際などに用いら
れるダイスの孔形状の細部を測定するダイス孔形状測定
装置およびその測定方法を提供する。 【構成】 投光系からの光の光軸５は、測定位置におけ
る内壁面２ａに接した後、受光系の中心を通る。このと
き、スリット光は、内壁面２ａの左側または右側の任意
の測定位置にスリット７の微小な像を結ぶ。この測定位
置は、受光対物レンズ９の焦点位置である。測定位置に
おけるスリット光の反射により、ＣＣＤセンサ１１上に
は、光軸５を中心としてスリットの像が結ばれる。この
状態は、ＣＣＤセンサ１１上に結ばれたスリットの像の
特徴により検出される。図１（Ａ）において内壁面２ａ
の左側の位置を、また、図１（Ｂ）において内壁面２ａ
の右側の位置を、それぞれリニアスケール１２で測定
し、得られた両位置座標から、ダイス孔１の任意の深さ
における孔径を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバに樹脂コー
トする際などに用いるダイスの孔形状測定装置およびダ
イスの孔形状測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバの樹脂コート不良は、
樹脂コートの際に用いるダイス孔の内部形状に深く関係
があると考えられていた。しかし、このダイスの内部形
状を測定する装置がないため、光学顕微鏡でダイス孔の
両端の開口を検査するだけであった。そして、実際のダ
イスを用いて光ファイバに樹脂をコートして、不良の少
なかったダイスを使用して生産を行なっていた。したが
って、経験によってしか、ダイスの良、不良を判定する
ことができなかった。

【０００３】金属線を製造するための伸線用ダイスの孔
形状を測定する従来技術として、例えば、特開平２−１
３６７０５号公報が知られている。この従来技術は、レ
ーザ投光器とその受光器との間に被測定物を支持させる
回転支持装置を設け、被測定物を回転させ、レーザ光線
の入射軸に対するダイスの孔軸の角度を変えることによ
り、ダイス孔のベアリング部の長さ寸法およびテーパ角
度を測定する装置である。しかし、この従来技術では、
ダイス孔の深さに対する内壁面位置の変化といった細部
の形状を測定することができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光ファイバ
に樹脂コートする際などに用いられるダイスの孔形状の
細部を測定することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載の発明においては、ダイス孔形状測定装置において、
投光系と、受光系と、その間に配置された被測定用ダイ
ス支持手段と、前記投光系と受光系に対する前記被測定
用ダイス支持手段との相対位置を測定する位置測定手段
を有し、前記被測定用ダイス支持手段に支持されたダイ
スの内壁面での前記投光系からの反射光を前記受光系で
検出することを特徴とするものである。

【０００６】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載のダイス孔形状測定装置において、前記投光系
は、光源とスリットと投光対物レンズからなり、該投光
対物レンズは、スリットの像を前記ダイスの内壁面上の
測定位置に結像させるものであり、前記受光系は、受光
対物レンズと２次元光センサからなり、該受光対物レン
ズは、前記投光対物レンズを通る光を受けて該２次元光
センサ上にスリットの像を結ばせるものであることを特
徴とするものである。

【０００７】請求項３に記載の発明においては、請求項
２に記載のダイス孔形状測定装置において、前記スリッ
トは、線状のものであり、前記２次元センサの出力を処
理する画像処理装置は、２次元光センサ上のスリットの
像の屈曲部の先端位置が光軸上に位置することを検出す
ることを特徴とするものである。

【０００８】請求項４に記載の発明においては、ダイス
孔形状測定方法において、光軸に沿って対向配置された
投光系と受光系との間に被測定用ダイスを設置し、前記
投光系からの光の前記被測定用ダイスの内壁面での反射
光を前記受光系において検出し、前記光軸と前記被測定
用ダイスとを相対的に移動させ、前記投光系からの光の
光軸が前記被測定用ダイスの内壁面上の測定位置に接す
る状態を前記受光系の受光位置において検出したとき、
前記被測定用ダイスの位置を測定することを特徴とする
ものである。

【０００９】請求項５に記載の発明においては、ダイス
孔形状測定方法において、光軸に沿って対向配置された
投光系と受光系との間に被測定用ダイスを設置し、該投
光系からの光の前記被測定用ダイスの内壁面での反射光
を前記受光系において検出し、前記光軸と前記被測定用
ダイスとを相対的に移動させ、前記投光系からの光の光
軸が前記被測定用ダイスの内壁面上の第１の測定位置に
接する状態を前記受光系の受光位置において検出したと
き、前記被測定用ダイスの第１の位置を測定し、前記光
軸と被測定用ダイスとを相対的に移動させ、前記第１の
測定位置と同じ深さで対向する内壁面上の第２の測定位
置において、前記投光系からの光の光軸が前記被測定用
ダイスの内壁面上の第２の測定位置に接する状態を前記
受光系の受光位置において検出したとき、前記被測定用
ダイスの第２の位置を測定することを特徴とするもので
ある。

【００１０】請求項６に記載の発明においては、ダイス
孔形状測定方法において、光軸に沿って対向配置された
投光系と受光系との間に被測定用ダイスを設置し、前記
投光系からの光の光軸を該受光系において検出し、前記
光軸と前記被測定用ダイスとを相対的に移動させ、前記
投光系からの光の光軸が前記被測定用ダイスの内壁面上
の第１の測定位置に接する状態を前記受光系の受光位置
において検出したとき、前記被測定用ダイスの第１の位
置を測定し、特定位置の周りに前記光軸と前記被測定用
ダイスとを相対的に回転させた後に、前記投光系からの
光の光軸が前記被測定用ダイスの内壁面上の第２の測定
位置に接する状態を前記受光系の受光位置において検出
したとき、前記被測定用ダイスの第２の位置を測定する
ことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、投光系からの
光を被測定用ダイスの内壁面で反射させ、その反射光の
位置を受光系で検出するとともに、投光系と受光系に対
する被測定用ダイスの相対位置を測定することにより、
被測定用ダイスの孔の内壁の位置を測定することができ
る。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、投光対物
レンズがスリットの像を前記ダイスの内壁面上の測定位
置に結ばせ、受光対物レンズが投光対物レンズを通る光
を受けて該２次元光センサ上にスリットの像を結ばせる
ものであるから、ダイスの孔の内壁の位置を精密に測定
することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、スリット
が線状のものを用いて、２次元光センサの出力を画像処
理装置で処理することにより、２次元光センサ上のスリ
ットの像の屈曲部の先端位置が光軸上に位置することを
検出することにより、被測定用ダイスの孔の内壁の位置
の判定を簡単に行なうことができる。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、光軸に沿
って対向配置された投光系と受光系との間に被測定用ダ
イスを設置し、投光系からの光を受光系において検出
し、光軸と被測定用ダイスとを相対的に移動させ、投光
系からの光の光軸が被測定用ダイスの内壁面上の測定位
置に接する状態を受光系の受光位置において検出したと
き、被測定用ダイスの位置を測定するから、被測定用ダ
イスの内壁面上の測定位置を測定することができる。

【００１５】請求項５に記載の発明によれば、光軸に沿
って対向配置された投光系と受光系との間に被測定用ダ
イスを設置し、投光系からの光を受光系において検出
し、光軸と被測定用ダイスとを相対的に移動させ、投光
系からの光の光軸が前記被測定用ダイスの内壁面上の第
１の測定位置に接する状態を受光系の受光位置において
検出したとき、被測定用ダイスの第１の位置を測定し、
光軸と被測定用ダイスとを相対的に移動させ、第１の測
定位置と同じ深さで対向する内壁面上の第２の測定位置
において、投光系からの光の光軸が被測定用ダイスの内
壁面上の第２の測定位置に接する状態を受光系の受光位
置において検出したとき、被測定用ダイスの第２の位置
を測定するから、ダイスの孔径を測定することができ
る。

【００１６】請求項６に記載の発明によれば、光軸に沿
って対向配置された投光系と受光系との間に被測定用ダ
イスを設置し、投光系からの光を受光系において検出
し、光軸と被測定用ダイスとを相対的に移動させ、投光
系からの光の光軸が被測定用ダイスの内壁面上の第１の
測定位置に接する状態を受光系の受光位置において検出
したとき、被測定用ダイスの第１の位置を測定し、特定
位置の周りに光軸と被測定用ダイスとを相対的に回転さ
せた後に、投光系からの光の光軸が被測定用ダイスの内
壁面上の第２の測定位置に接する状態を受光系の受光位
置において検出したとき、被測定用ダイスの第２の位置
を測定するから、被測定用ダイスの特定位置を中心とす
るダイスの孔曲がりを測定することができる。

【００１７】

【実施例】図２は、本発明の測定原理を説明するための
概略構成図であり、ダイス孔１の中心を光軸が通るとき
の測定装置の状態を示す。図２（Ａ）は、スリットの長
手方向が紙面上の左右になる方向から見たものであり、
図１（Ｂ）は、スリットの長手方向が紙面と垂直となる
方向から見たものである。図中、１はダイス孔、２はダ
イス、３は支持装置、４は光源、５は光軸、６はフィル
タ、７はスリット、７ａはスリットの長手方向、７ｂは
スリットの幅方向、８は投光対物レンズ、９は受光対物
レンズ、１０はリレーレンズ、１１はＣＣＤセンサ、Ａ
−Ａ’線は測定位置を示す補助線、Ｚは測定位置の深
さ、Ｂ−Ｂ’線は中間結像位置を示す補助線である。

【００１８】ダイス孔１を有するダイス２は、支持装置
３上に置かれる。この支持装置３の下部には、投光系が
設けられる。光源４からの光は、光軸５に沿い上方に向
かい、フィルタ６を通り、線状のスリット７を通る。こ
のスリット７は、図１（Ａ）において紙面左右方向にな
る方向に開けられ、図１（Ａ）においては、スリットの
長手方向７ａが、図１（Ｂ）においては、スリットの幅
方向７ｂが示されている。スリットの幅方向７ａは、ス
リットの長手方向７ｂに比べて十分小さい。このスリッ
ト７を通過したスリット光は、投光対物レンズ８を通
り、ダイス孔１の中心部における、測定位置を示す補助
線Ａ−Ａ’線上においてスリット７の像が結ばれる。ス
リット７から投光対物レンズ８までの距離は十分長いの
で、スリット７の像が結ばれる位置は、投光対物レンズ
８の焦点位置に相当し、また、結ばれる像は、微小なも
のとなる。光源４，フィルタ６，スリット７，投光対物
レンズ８は、投光系を構成する。

【００１９】支持装置３の上部には、受光系が設けられ
る。測定位置を示す補助線Ａ−Ａ’線上においてスリッ
トの像を結んだスリット光は、受光対物レンズ９を通
り、中間結像位置を示す補助線Ｂ−Ｂ’線上の一点にお
いて再度スリットの像を結んだ後、倍率設定用のリレー
レンズ１０を通って、２次元光センサ、例えば、ＣＣＤ
センサ１１上に最終的にスリット７の像を結ぶ。受光対
物レンズ９，リレーレンズ１０，ＣＣＤセンサ１１は、
受光系を構成する。リレーレンズ１０は、中間結像位置
を示す補助線Ｂ−Ｂ’線上において結ばれたスリット像
を、ＣＣＤセンサ１１上に任意の倍率で拡大させてスリ
ットの像を結ばせるためのレンズである。このＣＣＤセ
ンサ上１１に結ばれたスリットの像は画像信号に変換さ
れ、図示しない画像処理装置に伝送される。

【００２０】光源としては、例えば、ハロゲンランプを
用いる。フィルタ６は、ハロゲンランプの多色光を単色
光にして、測定精度を上げるためのものである。その
際、緑色系のフィルタを用いるとＣＣＤセンサ１１の感
度が良く好適である。また、光源としては、レーザビー
ムを光学系を通してビームの径を太くしたたものを用い
てもよく、この場合、フィルタ６を特に必要としない。

【００２１】支持装置３には、ダイス孔１に比べて十分
大きい開口が設けられている。あるいは、開口を設ける
代わりに、支持装置３自体を透明のものにしてもよい。
測定位置の深さＺは、図示しないステージ系により支持
装置３を上下に移動させることにより、任意に設定され
ることができる。また、支持装置３を前後左右に移動さ
せ、あるいは、回転させることにより、測定位置は、ダ
イス孔１の内壁面上の任意の周面に設定されることがで
きる。

【００２２】２次元光センサは、ＣＣＤセンサに限ら
ず、撮像管でもよい。ＣＣＤセンサ１１は、単独の部品
としてもよいが、ＣＣＤカメラに置き換えられてもよ
い。その際、他の受光系の一部をＣＣＤカメラ内に取り
込んでもよい。

【００２３】図１は、本発明の測定装置の一実施例を説
明する説明図である。図１（Ａ）は、ダイス孔１の内壁
面の左側を測定するときの状態を説明する説明図であ
り、図１（Ｂ）は、ダイス孔１の内壁面の右側を測定す
るときの状態を説明する説明図である。図中、図１と同
様の部分には同じ符号を用い説明を省略する。１２はリ
ニアスケールである。図１（Ａ），（Ｂ）は、いずれも
上述した図２（Ｂ）と同様に、スリット７の長手方向が
紙面に垂直となる方向から測定装置を見たものである。
円形のダイス孔１に対して、スリット７の長手方向を内
壁面２ａの接線方向に一致させると、右側の測定位置と
左側の測定位置とは、円の中心に対して互いに対向する
位置になる。図１（Ａ），図１（Ｂ）の状態は、図示し
ないステージ系の駆動により支持装置３が左右に移動さ
れることにより切り換えられる。

【００２４】図１（Ａ），（Ｂ）において、投光系から
の光の光軸５は、測定位置における内壁面２ａに接した
後、受光系の中心を通る。このとき、スリット光は、内
壁面２ａの測定位置にスリット７の微小な像を結ぶ。こ
の測定位置は、上述したように受光対物レンズ９の焦点
位置である。測定位置においてスリット光が反射するこ
とにより、ＣＣＤセンサ１１上には、光軸５を中心とし
てスリットの像が結ばれる。光軸５が測定位置における
内壁面２ａに接する状態は、後述するように、ＣＣＤセ
ンサ１１上に結ばれた像の特徴により検出される。

【００２５】図１（Ａ）の状態で、ダイス孔１の任意の
深さＺにおける内壁面２ａ上の測定位置を検出し、リニ
アスケール１２でその位置座標を測定する。その後、光
軸５を動かさずに、深さＺを保ったまま図の左方向に支
持装置３を移動させる。内壁面２ａ上の対向する測定位
置において図１（Ｂ）の状態になるようにし、その位置
座標を再びリニアスケール１２で測定する。測定して得
られた両位置座標の差から、ダイス孔１の内壁面２ａ上
の深さＺにおける孔径を測定することができる。なお、
この孔径は、ダイス孔１が真円であるときには、円の直
径となる。また、両位置座標の中間点をダイス孔１の中
心とし、支持装置３をこの中心の周りに角度θ回転さ
せ、その後に同様に図１（Ａ），図１（Ｂ）の位置座標
を測定することにより中心の周りの角度θにおける孔径
を測定することができ、孔偏心、孔曲がりを検出するこ
とができる。

【００２６】なお、光軸５と支持装置３との相対位置を
測定するものであるから、支持装置３を移動させる代わ
りに、光軸５が移動するように、投光系および受光系を
移動させてもよいし、支持装置３と投光系および受光系
を共に移動させてもよい。回転についても、光軸５がダ
イス孔１の円形の中心の周りに回転するように、投光
系，受光系を回転させてもよいし、支持装置３と投光
系，受光系とを共に回転させてもよい。

【００２７】図３は、スリット光が反射する状態を説明
する説明図である。図３（Ａ）は、図１（Ｂ）において
ダイス孔の内壁面２ａが光軸５の少し右側にあるときの
状態を示し、図３（Ｂ）は、図１（Ｂ）において光軸５
が測定位置におけるダイス孔１の内壁面２ａに接すると
きの状態を示し、図３（Ｃ）は、ダイス孔の内壁面２ａ
が光軸５の少し左側にあるときの状態を示す。図中、図
１と同様な部分には同じ符号を用い説明を省略する。３
０は右境界入射光線、３１は左境界入射光線、Ｚ_a は第
１の反射点、Ｚ_b は第２の反射点、Ｚ_c は第３の反射
点、３１ａは第１の反射光線、３１ｂは第２の反射光
線、３１ｃは第３の反射光線である。内壁面２ａ上の第
２の反射点Ｚ_b 位置が測定位置であり、この位置にスリ
ット７の微小な像が結像され、この位置が投光対物レン
ズ８の焦点位置である。なお、本来、内壁面２ａの断面
は、わずかにダイス孔１側にカーブしているが、図面上
では直線で表わしている。

【００２８】図３（Ａ）に示されるように、内壁面２ａ
が光軸５の少し右側にあるとき、光軸５を中心とする入
射光線の右境界入射光線３０は、ダイス２に阻まれる
が、左境界入射光線３１は、第１の反射点Ｚ_a で反射
し、第１の反射光線３１ａとなる。この第１の反射光線
３１ａは、後述の第２の反射光線３１ｂよりもダイス孔
１の内壁２ａ側になる。この第１の反射点Ｚ_a は、測定
位置である後述の第２の反射点Ｚ_b よりも上に位置す
る。左境界入射光線３１よりも入射角が大きい光は第１
の反射点Ｚ_a よりもさらに上で反射するかまたは反射せ
ずに直進する。

【００２９】図３（Ｂ）に示されるように、光軸５が測
定位置におけるダイス孔１の内壁面２ａに接するとき、
光軸５を中心とする入射光線の右境界３０は、ダイス２
に阻まれるが、左境界入射光線３１は、第２の反射点Ｚ
_b で微小なスリット７の像を結んだ上で反射し、第２の
反射光線３１ｂとなる。第２反射点Ｚ_b は、投光対物レ
ンズ８の焦点位置であるから、左境界入射光線３１より
も入射角が大きい光は、すべて第２の反射点Ｚ_b で反射
し、ダイス２が全く存在しないときに右境界入射光線３
０側の直接光がたどるのと同じ光路をたどることにな
る。反射光は、内壁面２ａがないときと同様に、受光対
物レンズ９，リレーレンズ１０を通り、ＣＣＤセンサ１
１上にスリットの像を結ぶ。光軸５上の入射光は、ダイ
ス孔の内壁面２ａに接するから、反射せずに直進する。
この第２反射点Ｚ_b が測定位置となる。

【００３０】図３（Ｃ）に示されるように、内壁面２ａ
が光軸５の少し左側にあるとき、光軸５を中心とする入
射光線の右境界入射光線３０は、ダイス２に阻まれる
が、左境界入射光線３１は、第３の反射点Ｚ_c で反射
し、第３の反射光線３１ｃとなる。この第３の反射点Ｚ
_c は、測定位置である第２の反射点Ｚ_b よりも下に位置
する。この第３の反射光線３１ｃは、第２の反射光線３
１ｂよりもダイス孔１の中心側になる。左境界入射光線
３１よりも入射角が大きい光は第３の反射点Ｚ_c よりも
さらに下で反射する。

【００３１】図４は、ＣＣＤセンサ上の像の特徴を説明
する説明図である。図４（Ａ）は、ダイス孔１の中央に
スリット光の光軸５が位置するとき、図４（Ｂ）は、ダ
イス孔１の中央からはずれた位置に光軸５が位置し内壁
面２ａが光軸５の少し右側に位置するとき、図４（Ｃ）
は、光軸５が内壁面２ａと接するとき、図４（Ｄ）は、
ダイス孔１の外側に光軸が位置し内壁面２ａが光軸５の
少し左側にあるとき、図４（Ｅ）は、支持装置３を移動
させた後の対向する内壁面２ａが光軸５と接するときを
示す説明図である。図中、４０はＣＣＤセンサ面、４１
はスリットの像、４２は中央縦軸を示す仮想線、４３は
中央横軸を示す仮想線、４４はダイス孔１の位置を示す
仮想円である。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）
は、それぞれ、測定装置が図２（Ｂ），図３（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）の状態にあるときに対応する。

【００３２】まず、左右の内壁面の位置測定に先立ち、
支持装置３を移動させ、図２（Ｂ）に示されるように、
ダイス孔１のほぼ中央にスリット光の光軸５が位置する
ようにする。このとき、光軸５は、スリット光がダイス
１の内壁面２ａによって反射されることのない位置にあ
る。図４（Ａ）に示されるＣＣＤセンサ面４０上におい
て、スリットの像４１が結ばれる位置は、ＣＣＤセンサ
面４０の中央縦軸を示す仮想線４２上であり、このスリ
ットの像４１の中心、すなわち、中央縦軸を示す仮想線
４２と中央横軸を示す仮想線４３との交点が光軸５の位
置となる。

【００３３】なお、ＣＣＤセンサ面４０上の中央縦軸を
示す仮想線４２、中央横軸を示す仮想線４３、ダイス孔
１の位置を示す仮想円４４は、ＣＣＤセンサ面４０上に
結ばれる像ではないが、スリットの像４１との位置関係
を表わすために書き加えたものである。しかし、必要に
応じて、ＣＣＤセンサ１１の画像出力を表示する図示し
ない表示装置の表示画面上に、このような仮想線，仮想
円を印刷したり、図示しない画像処理装置または情報処
理装置において、このような仮想線，仮想円の画像パタ
ーン信号を挿入処理して表示画面に描いてもよい。

【００３４】その後、支持装置３を図１（Ｂ）の状態に
なる方向に移動させると、内壁面２ａでスリット光の一
部が反射され始める。このとき、図３（Ａ）に示される
第１の反射点Ｚ_a において、第１の反射光線３１ａは、
第２の反射光線３１ｂよりもダイス孔１の内壁２ａ側に
なり、光軸５を右側から左側に横切って反射する。結果
として、図４（Ｂ）に示されるスリットの像４１が結ば
れる。スリットの像４１の屈曲した左先端は、光軸５の
位置から左側に距離ｄだけずれる。内壁面が円筒状であ
るので、反射によるスリット光の像４１も左方向に屈曲
した曲線となる。

【００３５】支持装置３を図１（Ｂ）の状態になるまで
移動させると、スリット光は、ダイス内壁面２ａの測定
位置においてスリットの微小な像を結んだ上で反射され
る。このとき、図３（Ｂ）に示される内壁面２ａの第２
の反射点Ｚ_b において、第２の反射光線３１ｂが、ダイ
ス孔１側に向かって反射する。結果として、図４（Ｃ）
に示されるスリットの像４１が結ばれる。スリットの像
４１の屈曲した左先端は、光軸５上に位置し、先端と光
軸との距離ｄは０となる。

【００３６】さらに、支持装置３を同方向に移動させ
る。このとき、図３（Ｃ）に示される内壁面２ａの第３
の反射点Ｚ_c において、第３の反射光線３１ｃが第２の
反射光線３１ｂよりもダイス孔１の中心側になり、光軸
５を横切らずに反射する。結果として、図４（Ｄ）に示
されるスリットの像４１が結ばれる。スリットの像４１
の屈曲した左先端は、光軸５の位置から右側に距離ｄだ
けずれる。

【００３７】図４（Ｃ）の状態において、支持装置を移
動させ、スリットの像４１の屈曲した左先端を光軸５上
に位置させたまま、スリットの像４１ｃの屈曲した曲線
が中央横軸を示す仮想線４３に対して上下対称になるよ
うにすると、内壁面２ａの接線が中央縦軸を示す仮想線
４２と一致し、したがって、内壁面２ａの接線方向がス
リット７の長手方向と一致し、中央横軸を示す仮想線４
３上に円形のダイス孔１の中心が位置することになる。
図４（Ｃ）の状態のときの支持装置の位置をリニアスケ
ール１２で読み取ると、内壁面の左側の位置を測定する
ことができる。

【００３８】さらに、中央横軸を示す仮想線４３の方向
に沿いダイス孔１の中心を超えて支持装置３を逆方向に
移動させ、同様にして、図１（Ａ）の状態になるようす
ると、ＣＣＤセンサ面上には、図４（Ｅ）に示されるス
リットの像４１が結ばれる。スリットの像４１の屈曲し
た右先端は、光軸５上に位置し、光軸との距離ｄは０と
なる。この状態のときの支持装置３の位置をリニアスケ
ール１２で読み取ると、内壁面の右側の位置を測定す
る。両方の位置データからダイス孔径を計算することが
できる。

【００３９】上述したＣＣＤセンサ面４０上の像の特徴
を、ＣＣＤセンサ１１の出力を表示する図示しない表示
装置の画面により操作者が観察することにより、操作者
は、支持装置３を所望の位置に移動させることができ
る。

【００４０】あるいは、ＣＣＤセンサ１１の画像出力を
入力する図示しない画像処理装置を用いて、図４（Ｃ）
及び図４（Ｅ）の状態を検出してもよい。図４（Ａ）に
おいて、ＣＣＤセンサ面４０上の光軸５の位置を画像処
理装置によって検出記憶する。そして、図４（Ｂ）〜
（Ｄ）において、スリットの像４１ｃの屈曲した左先端
の位置を画像処理装置によって検出記憶する。そして、
両者の位置の間の距離ｄが０になることを判定する。

【００４１】判定の一具体例としては、画像処理装置内
の２次元画像メモリ上において、図４のＣＣＤセンサ面
４０に対応する画像を画素単位に記憶させ、図４（Ａ）
におけるスリットの像４１に対応する振幅レベルを有す
る画素の中から、光軸５の位置、すなわち、スリットの
像４１ａの中心部の画素の横軸座標値を検出する。ま
た、図４（Ｂ）〜（Ｄ）におけるスリットの像４１に対
応する振幅レベルを有する画素の中から、横軸方向に最
も左にある画素の横軸座標値を検出する。そして、両横
軸座標値の差を演算しこの差が０となることを検出する
ようにすればよい。

【００４２】図４（Ｅ）においても同様に、スリットの
像４１の屈曲した右先端の位置を画像処理装置によって
検出記憶し、光軸５の位置との間の距離ｄが０になるこ
とを判定する。

【００４３】また、図４（Ｃ）におけるスリットの像４
１の屈曲した曲線が中央横軸を示す仮想線４３に対して
上下対称になる状態を検出するには、屈曲した曲線の上
部が位置する画素の縦軸座標値と下部が位置する画素の
縦軸座標値とを同じ横軸座標値で比較して、両縦軸座標
値の中間が光軸５の縦軸方向位置、すなわち、図４
（Ａ）におけるスリットの像４１の中心部の画素の縦軸
座標値に一致するようにすればよい。

【００４４】図５は、本発明の詳細な実施例を説明する
説明図である。図中、５０は投光系の鏡筒、５１は受光
系の鏡筒、５２はファイババンドル、５３はＣＣＤカメ
ラ、５４は鏡筒支持装置、５５は自動φ，η，θステー
ジ、５６は自動ｚステージ、５７は自動ｘステージ、５
８は自動ｙステージ、５９は画像処理装置、６０は情報
処理装置、６１は表示装置、６２はモータ駆動装置であ
る。

【００４５】被測定物であるダイス２は、支持装置３に
設置され、支持装置３の下部に投光系の鏡筒５０、上部
に受光系の鏡筒５１が光軸に沿って対向配置される。投
光系の鏡筒５０には、図１に示された投光対物レンズ８
が内蔵され、ファイババンドル５２が取り付けられ、図
示しないハロゲンランプ等の光源からの光がファイババ
ンドル５２を通してスリット６に導かれる。受光系の鏡
筒５１には、図１に示された受光対物レンズ９、リレー
レンズ１０が内蔵され、ＣＣＤカメラ５３が取り付けら
れる。投光系の鏡筒５０および受光系の鏡筒５１は、鏡
筒支持装置５４により図示しない基台に固定支持され
る。

【００４６】一方、支持装置３は、自動φ，η，θステ
ージ５５に取り付けられ、ｘ軸周りの回転角φ，ｙ軸周
りの回転角η，ｚ軸周りの回転角θが制御される。この
自動φ，η，θステージ５５は、自動ｚステージ５６
に、自動ｚステージ５６は、自動ｘステージ５７に、自
動ｘステージ５７は、自動ｙステージ５８にそれぞれ取
り付けられ、ステージ系を構成し、このステージ系がモ
ータ駆動装置６２により駆動されることにより、支持装
置３がｚ，ｘ，ｙ方向に移動し、ｘ軸周り，ｙ軸周り，
ｚ軸周りに回転する。自動ｘステージ５７には、リニア
スケール１２が取り付けられ、ｘ軸方向の位置を測定す
る。

【００４７】ＣＣＤカメラ５３の出力は、画像処理装置
５９に入力され画像処理された後、情報処理装置６０に
入力され、情報処理装置６０において図４（Ａ）〜
（Ｅ）の状態が判別される。表示装置６１には、ＣＣＤ
カメラ５３の出力画像が画像処理されたものが表示され
る。情報処理装置６０は、同時にモータ駆動装置６２を
介し、自動φ，η，θステージ５４，自動ｚステージ５
６、自動ｘステージ５７、自動ｙステージ５８を駆動
し、測定のために要求される所望の位置に支持装置３を
移動させる。情報処理装置６０は、また、リニアスケー
ル１２のｘ軸方向の位置出力、及び、自動φ，η，θス
テージ５４，自動ｚステージ５６、自動ｙステージ５８
に取り付けられた図示しない測定装置からの角度φ，
η，θやｚ軸，ｙ軸方向の位置出力を受け、ダイス孔１
の半径や偏心率を演算し、演算結果を表示装置６１に表
示する。

【００４８】画像処理装置５９においては、ＣＣＤカメ
ラ５３内のＣＣＤセンサ上に結ばれたスリットの像であ
る図４（Ａ）〜（Ｅ）に対応する画像信号を画像メモリ
に入力し、図４に例示したスリットの像４１が際だつよ
うに細線化などの画像処理を行なう。また、必要に応じ
て、中央縦軸を示す仮想線４２、中央横軸を示す仮想線
４３、ダイス孔１の位置を示す仮想円４４を示す線図を
表示装置６１に表示するための挿入処理をしたり、明暗
の階調を疑似カラー化することができる。

【００４９】この一実施例において、画像処理装置５９
により図４（Ｃ），（Ｅ）の状態を判定させ、情報処理
装置５０によりモータ駆動装置５２を介しステージ系を
プログラム制御させると、ダイス孔形状の測定を自動化
することができる。

【００５０】上述した説明では、深さ方向に断面形状が
変化せず、内壁面２ａの断面が直線状であることを前提
として説明した。しかし、実際のダイス孔１のように深
さ方向に断面形状が変化しても測定することができる。
ただし、この場合には、内壁面２ａの断面がｚ軸方向に
沿う光軸５に対して傾斜してしまうから、光軸５上の入
射光も、内壁面２ａで反射して曲がってしまい、測定に
若干の誤差が生じることになる。したがって、例えば、
スリットの像の光量が大きくなるようにｘ軸周りの回転
角φ，ｙ軸周りの回転角ηも含めて調整して、光軸５上
の入射光が内壁面２ａと接するようにしてから測定位置
の所定深さにおける位置を測定すれば誤差がなくなる。

【００５１】図６は、ダイス孔の形状を測定した結果を
説明する線図である。図中、横軸はダイス孔１の深さを
表わす距離Ｚ、縦軸はダイス孔１の半径、７０はダイス
孔１の中心から一方の内壁面２ａまでの半径、７１はダ
イス孔１の他方の内壁面２ａまでの半径である。上述し
た説明では、ダイス孔１の直径を求めたが、この線図
は、ダイス孔１の中心位置を所定位置に定め、この所定
位置を基準にダイス孔１の内壁２ａまでの長さを演算し
ている。したがって、ダイス孔の深さが同じ距離Ｚであ
っても、ダイス孔１の中心から一方の内壁面２ａまでの
半径７０とダイス孔１の他方の内壁面２ａまでの半径７
１の長さは、必ずしも一致しない。ダイス孔１の測定す
べき深さ位置Ｚを設定するためには、情報処理装置６０
がモータ駆動装置６２を介し自動ｚステージ５６を駆動
し、測定すべき深さ位置に投光対物レンズの焦点が来る
ようにすればよい。

【００５２】図７は、孔形状を測定した結果を説明する
線図である。横軸はダイス孔１の円形の中心を通るｚ軸
の回転角θを示し、縦軸は特定の深さにおいて測定した
半径をその統計的中心値からの偏差で示したものであ
る。図中、７２は偏差、７３は偏差の近似曲線である。
光軸５をダイス孔１内の特定位置、例えば、ほぼ中心に
位置させて、この特定位置を測定し基準位置とする。次
に、図１（Ａ）の状態を検出して位置測定の測定を行な
い、特定位置との差から半径が演算される。次にモータ
駆動装置６２を介し特定位置においてｚ軸の周りの角度
θが変化するように支持装置３を少し回転させ、所定角
度ごとに図１（Ａ）の状態を検出して位置測定を行な
う。同様に、特定位置との差から半径が演算される。さ
らに演算処理がされることにより偏差値７２が求まり、
この値により、孔偏心を検出することができる。測定
は、例えば、回転角θの０°から１８０°において３０
°間隔で行ない、偏差値の近似曲線７３は情報処理装置
により演算させる。なお、図７で説明した測定を深さＺ
を変えて行なうことにより孔曲がり形状を測定できる。

【００５３】上述した実施例においては、スリット７の
形状は、線状のスリットとしたが、これに限らない。十
字状のスリットを採用すれば、図４（Ａ）における縦軸
方向の位置合わせが容易になるほか、支持装置３を回転
させることなく、互いに直交する方向の孔径を測定する
ことができる。また、スポット状のスリットを採用すれ
ば、光軸５の中心部だけの像が結ばれ、図４（Ｂ）〜図
４（Ｅ）における距離ｄが識別しやすくなる。また、光
源自体に上述した形状のスリット光を発生するものを採
用してもよい。この場合には、単体部品としてのスリッ
ト７は不要となるが、実質的にスリットを有するという
ことができる。

【００５４】また、上述した実施例においては、内壁面
２ａの孔径を測定することによりダイス孔１の形状を測
定したが、直接ダイス孔１の形状を測定することもでき
る。例えば、図４（Ｃ）のような距離ｄ＝０の状態を維
持させながら、光軸５が内壁面２ａに沿って支持装置３
をｘ軸ｙ軸で規定されるｘｙ平面上を移動させ、その間
において、ｘ軸，ｙ軸の各座標値を測定すればよい。

【００５５】以上の実施例においては、スリット光の検
出位置にＣＣＤセンサ１１等の２次元センサを配置した
が、受光系を顕微鏡としてスリットの像を操作者が直接
観察するようにしてもよい。このような測定方法を取る
ときには、画像処理装置，情報処理装置が不要となる。

【００５６】上述の説明では、光ファイバに樹脂コート
する際などに用いるダイスの孔形状を測定する装置を実
施例として説明したが、本発明は、ダイス孔と同様の形
状の孔であれば、その孔形状を測定することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ダイスの孔形状を正確に測定することがで
き、例えば、光ファイバに樹脂コートする際に用いるダ
イスの品質を確保することによって効率のよいファイバ
生産を行なうことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定装置の一実施例を説明する説明図
である。

【図２】本発明の測定原理を説明する説明図である。

【図３】スリット光が反射する状態を説明する説明図で
ある。

【図４】ＣＣＤセンサ上の像の特徴を説明する説明図で
ある。

【図５】本発明の詳細な実施例を説明する説明図であ
る。

【図６】ダイス孔の形状を測定した結果を説明する線図
である。

【図７】孔曲がり形状を測定した結果を説明する線図で
ある。

【符号の説明】

１…ダイス孔、２…ダイス、２ａ…ダイス孔の内壁面、
３…支持装置、４…光源、５…光軸、６…フィルタ、７
…スリット、８…投光対物レンズ、９…受光対物レン
ズ、１０…リレーレンズ、１１…ＣＣＤセンサ、１２…
リニアスケール、４０…ＣＣＤセンサ面、４１…スリッ
ト光の像、４４…ダイス孔の位置を示す仮想円、５５…
自動φ，η，θステージ、５６…自動ｚステージ、５７
…自動ｘステージ、５８…自動ｙステージ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光系と、受光系と、その間に配置され
   た被測定用ダイス支持手段と、前記投光系と受光系に対
   する前記被測定用ダイス支持手段との相対位置を測定す
   る位置測定手段を有し、前記被測定用ダイス支持手段に
   支持されたダイスの内壁面での前記投光系からの反射光
   を前記受光系で検出することを特徴とするダイス孔形状
   測定装置。
2. 【請求項２】 前記投光系は、光源とスリットと投光対
   物レンズからなり、該投光対物レンズは、スリットの像
   を前記ダイスの内壁面上の測定位置に結像させるもので
   あり、前記受光系は、受光対物レンズと２次元光センサ
   からなり、該受光対物レンズは、前記投光対物レンズを
   通る光を受けて該２次元光センサ上にスリットの像を結
   ばせるものであることを特徴とする請求項１に記載のダ
   イス孔形状測定装置。
3. 【請求項３】 前記スリットは、線状のものであり、前
   記２次元センサの出力を処理する画像処理装置は、２次
   元光センサ上のスリットの像の屈曲部の先端位置が光軸
   上に位置することを検出することを特徴とする請求項２
   に記載のダイス孔形状測定装置。
4. 【請求項４】 光軸に沿って対向配置された投光系と受
   光系との間に被測定用ダイスを設置し、前記投光系から
   の光の前記被測定用ダイスの内壁面での反射光を前記受
   光系において検出し、前記光軸と前記被測定用ダイスと
   を相対的に移動させ、前記投光系からの光の光軸が前記
   被測定用ダイスの内壁面上の測定位置に接する状態を前
   記受光系の受光位置において検出したとき、前記被測定
   用ダイスの位置を測定することを特徴とするダイス孔形
   状測定方法。
5. 【請求項５】 光軸に沿って対向配置された投光系と受
   光系との間に被測定用ダイスを設置し、該投光系からの
   光の前記被測定用ダイスの内壁面での反射光を前記受光
   系において検出し、前記光軸と前記被測定用ダイスとを
   相対的に移動させ、前記投光系からの光の光軸が前記被
   測定用ダイスの内壁面上の第１の測定位置に接する状態
   を前記受光系の受光位置において検出したとき、前記被
   測定用ダイスの第１の位置を測定し、前記光軸と被測定
   用ダイスとを相対的に移動させ、前記第１の測定位置と
   同じ深さで対向する内壁面上の第２の測定位置におい
   て、前記投光系からの光の光軸が前記被測定用ダイスの
   内壁面上の第２の測定位置に接する状態を前記受光系の
   受光位置において検出したとき、前記被測定用ダイスの
   第２の位置を測定することを特徴とするダイス孔形状測
   定方法。
6. 【請求項６】 光軸に沿って対向配置された投光系と受
   光系との間に被測定用ダイスを設置し、前記投光系から
   の光の光軸を該受光系において検出し、前記光軸と前記
   被測定用ダイスとを相対的に移動させ、前記投光系から
   の光の光軸が前記被測定用ダイスの内壁面上の第１の測
   定位置に接する状態を前記受光系の受光位置において検
   出したとき、前記被測定用ダイスの第１の位置を測定
   し、特定位置の周りに前記光軸と前記被測定用ダイスと
   を相対的に回転させた後に、前記投光系からの光の光軸
   が前記被測定用ダイスの内壁面上の第２の測定位置に接
   する状態を前記受光系の受光位置において検出したと
   き、前記被測定用ダイスの第２の位置を測定することを
   特徴とするダイス孔形状測定方法。