JPH0648229B2 - 物体の屈折率測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の屈折率測定装置
に関し、更に詳しくは、光ファイバ又は光ファイバプレ
フォームのようなほぼ円筒状の物体の横断方向における
屈折率分布を測定する屈折率測定装置に関するものであ
る。測定は円筒状の物体の軸を横断する方向に関して行
われる。上述のような物体は、円形的対称性を有すると
共に、屈折率に関しては軸方向について不変であるのが
理想的である。しかし乍ら、実際には理想状態から大き
な変化が生じる。本発明の屈折率測定装置は、屈折率の
変化を検出すると共に定量化を可能にする。

【０００２】この明細書では、光という用語は可視波
長、紫外波長及び赤外線波長での電磁放射線を意味す
る。

【０００３】

【従来の技術】「エレクトロニクスレター」Electronic
s Letters 1977年11月24日発行、Ｖol.13 ，Ｎo.24，pp
736 −738 で、Ｐ．Ｌ．チュー（Chu)は、径方向に沿っ
て光ファイバプレフォームを横断して、即ち、光ファイ
バプレフォームの軸を横断する方向に、非常に小さな直
径のレーザービームを走査し、入力ビームの径方向の位
置の関数として出力ビームの偏向を検出することによっ
て、光ファイバプレフォームの屈折率プロフィール（屈
折率分布とも称する）を測定する方法を説明している。
このようにして測定された偏向関数は、屈折率プロフィ
ールを決定するために数値的に変換される。この方法
は、非常に小さな直径の入力ビームを必要とするが、こ
のような入力ビームの形成は困難であり、また、レーザ
ーを使用すると、除去するのが困難である擬似干渉パタ
ーンを誘発してしまう。

【０００４】Ｈ．Ｍ．プレスビイ（Presby）とＤ．マー
キューズ（Marcuse)による「応用光学」（Applied Opti
cs)1979 年３月１日発行、Ｖol.18,Ｎo.５，pp 671−67
7 で説明された他の方法では、光ファイバプレフォーム
はその直径を横切る方向に均一に照射され、透過光の強
度分布が検出される。偏向関数は、最初の（数学上の）
積分によって決定され、次に屈折率プロフィールは、２
番目の積分によって決定される。この方法で高度の精度
を達成するためには、光ファイバの半径方向又は直径方
向に正確に均一な強度分布を有する照射ビームを供給す
ること、及び半径方向又は直径方向に精確に均一な応答
を示す強度検出装置を提供することが重要である。この
理論を厳密に成立させるためには、プレフォームの半径
に比較して大きい距離プレフォームから離れて配置され
た平面において、照射ビームの強度が観察されることが
必要であるという別の困難な問題が生じる。しかし実際
には強度が観察される平面は、一価出力が達成されるよ
うに、異なるセクションを通って透過されるビーム、又
はプレフォームの反対側の半分を通って透過されるビー
ムの交さ、又はスーパーインポーズ効果を除去するため
に、プレフォームの近くに配置されなくてはならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、物体
の屈折率分布を測定するに当って極めて小さな直径のレ
ーザービームを用いる必要がなく、物体の直径に少なく
とも等しい幅の光束を用いて屈折率分布の測定を行い得
ると共に、レーザービーム使用に伴なう擬似干渉パター
ンの誘発という問題も解消し得、更に自動的且つ迅速な
測定を行い得る屈折率測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
目的は、円筒状の透明な物体に平行化された光束を物体
の直径全体に亘って照射するための照射手段と、物体の
軸に垂直な方向における、光軸と前述の光束を構成する
各光線との間の焦点面上での距離が、前述の各光線が物
体によって偏向される角度に比例するように物体を透過
した光束を集光する集光手段と、前述の集光された光束
が前述の焦点面を通過する際に前述の各光線に前述の距
離に対応する符号を光学的に付与すべく、前述の焦点面
に配置されており、前述の距離によって規定される方向
に変化する透過度を有するフィルタと、フィルタを通過
した各光線を受容し、当該受容された各光線の像平面上
での座標を検出し、当該検出された座標に対応する前述
の受容された各光線の強度を検出し、前述の検出された
座標を表わす座標信号と前述の検出された強度を表わす
符号信号を出力すべく、前述の焦点面から所定距離離間
する前述の像平面上に設けられた検出手段と、検出手段
からの前述の符号信号に基づいて、前述の検出された座
標において受容された各光線が通過した、前述の焦点面
における前述の距離を決定し、当該決定された距離と集
光手段の焦点距離とに基づいて、前述の受容された光線
のそれぞれが物体を通過した際に偏向された偏向角を計
算し、検出手段からの前述の座標信号と、前述の所定距
離と、前述の焦点距離とに基づいて、前述の受容された
光線のそれぞれが通過した、物体の径方向における座標
を計算し、当該計算された座標と前述の計算された偏向
角とに基づいて前述の偏向角を前述の径方向における座
標の関数として決定し、当該決定された関数に基づいて
物体の前述の径方向にまおける屈折率分布を計算すべ
く、検出手段に電気的に連結された計算手段とを有する
物体の屈折率測定装置により達成される。

【０００７】

【作用】本発明の屈折率測定装置においては、集光手段
は、物体の軸に垂直な方向における、光軸と平行化され
た光束を構成する各光線との間の焦点面上での距離が、
前述の各光線が物体によって偏向される角度に比例する
ように物体を透過した光束を集光する。フィルタは、前
述の集光された光束が前述の焦点面を通過する際に前述
の各光線に前述の距離に対応する符号を光学的に付与す
べく、前述の焦点面に配置されており、前述の距離によ
って規定される方向に変化する透過度を有している。検
出手段は、フィルタを通過した各光線を受容し、当該受
容された各光線の像平面上での座標を検出し、当該検出
された座標に対応する前述の受容された各光線の強度を
検出し、前述の検出された座標を表わす座標信号と前述
の検出された強度を表わす符号信号を出力すべく、前述
の焦点面から所定距離離間する前述の像平面上に設けら
れている。計算手段は、検出手段からの前述の符号信号
に基づいて、前述の検出された座標において受容された
各光線が通過した、前述の焦点面における前述の距離を
決定し、当該決定された距離と集光手段の焦点距離とに
基づいて、前述の受容された光線のそれぞれが物体を通
過した際に偏向された偏向角を計算し、検出手段からの
前述の座標信号と、前述の所定距離と、前述の焦点距離
とに基づいて、前述の受容された光線のそれぞれが通過
した、物体の径方向における座標を計算し、当該計算さ
れた座標と前述の計算された偏向角とに基づいて前述の
偏向角を前述の径方向における座標の関数として決定
し、当該決定された関数に基づいて物体の前述の径方向
における屈折率分布を計算すべく、検出手段に電気的に
連結されている。

【０００８】本発明の屈折率測定装置は、集光手段とフ
ィルタとを用いて、焦点面を通過する各光線（平行化さ
れた光束を構成する）の焦点面上での位置（焦点面上に
おける各光線の光軸からの距離）により各光線を特定
し、更に、この各光線の位置（前述の距離）と各光線が
物体によって偏向された偏向角とを関連づけ、また、像
平面上における各光線の座標と物体を通過する際の各光
線の座標とを、焦点面と像平面との距離、及び集光手段
の焦点距離とにより関連づけることにより、物体の屈折
率分布を決定するように構成されているため、先行技術
（チューのエレクトロニクスレター）による測定方法の
ように、極めて小さな直径のレーザビームを測定に用い
る必要がなく、物体の直径に少なくとも等しい幅の光束
を用いて屈折率分布の測定を行い得ると共に、レーザビ
ーム使用に伴う擬似干渉パターンの誘発という問題も解
消し得、更に自動的且つ迅速な測定を行い得る。

【０００９】本発明の参考例では、透過光は球面レンズ
により焦点が合わせられており、焦点を合わされた光は
物体の軸方向に平行な焦点面におけるシャッタの繰返し
運動により時間的に変調される。そしてシャッタ掃引の
開始と、シャッタが、前述の物体の径方向に平行な方向
に光軸から変位された像平面上の任意の位置で受光され
た光を消す時との間において経過する時間は、偏向関数
に従って変化する。

【００１０】シャッタは回転するチョッパーブレードで
あってもよく、又は、シャッタブレードが共鳴同調フォ
ークに取付けられている場合には、シャッタは直線的に
振動してもよい。

【００１１】時間的変調を適用するための別の装置で
は、シャッタは、前述の物体の径方向に垂直な焦点面で
繰返し運動を与えられており、前述のシャッタのマーク
ースペース比率は、焦点面における光軸からの距離の関
数として変化する。通常、シャッタは曲げられたブレー
ドエッジを有する従来の回転チョッパでよい。この装置
では、前述の径方向に平行な方向に光軸から変位された
像平面上の任意の位置における、透過光のマークースペ
ース比率は偏向関数に従って変化する。なお、マークー
スペース比率とは、シャッタによって変調された光を受
容した際に形成されるパルス波信号において、０レベル
の時間的長さに対する１レベルの時間的長さの比を意味
する。

【００１２】本発明の実施例では、物体により透過され
た光は球面レンズにより焦点が合わせられており、焦点
を合わされた光は、前述の径方向に平行な方向で焦点面
において変化する透過率を有するフィルタにより空間的
に変調される。前述の径方向に平行な方向で光軸から変
位された像平面上の任意の点における透過光の強度は、
その点に存在する光線が受けた偏向を示す。

【００１３】空間変調を適用するための参考例の装置で
は、透過光は、軸が物体の軸に対して平行に配置された
円柱レンズにより集光される。

【００１４】また、集光された光は、焦点面においてナ
イフエッジにより空間的に変調され、これにより、像平
面に影絵が作り出される。その場合、影の境界は偏向関
数に対応する。

【００１５】ナイフエッジは真直ぐであり、焦点面での
両方の直交軸に対しある角度で横たわるように配備され
ており、前述の角度を変えると、物体の軸に平行な方向
で影絵の座標の大きさが変化する。或いはナイフエッジ
はＳ形又は円形などのように曲げられていてもよい。こ
の場合影絵は、ナイフエッジに関する既知の数学的な形
状に応じて、偏向関数に関連づけられる。

【００１６】

【実施例】図面を参照し乍ら実施例に基づいて本発明を
更に詳細に説明する。

【００１７】本発明の理解を容易にするために、図１に
示す参考例を参照して本発明の基本的原理を説明する。

【００１８】図１は本発明の参考例の１つを上から見た
図であり、図２は本発明の他の参考例を側面から見た図
である。各々の図では、アーク灯10からの光はコリメー
タ12により平行化されており、物体としての光ファイバ
プレフォーム14は直径全体に渡り平行化された光束16で
照射されている。プレフォーム14は、透明で側面が平行
な屈折率整合液体用の容器18の中に支持されている。容
器18は、プレフォーム14の長さに沿った様々な位置がテ
ストされ得るようにプレフォーム14の垂直位置を変え得
るＯ（オー）リング19により密封されている。容器18
は、プレフォーム14が入射光束によって走査されること
を許容するステッピングテーブル17により任意に支持さ
れている。

【００１９】図１のみを参照すると、プレフォーム14を
透過した光は、写真機のカメラレンズのような高品質の
集光手段としての球面レンズ20により焦点が合わせられ
ている。時間的変調を行うためのシャッタ22はレンズ20
の焦点面に配置されており、レンズ20の像平面内の１つ
のフォトダイオード24は、点線によって示されるよう
に、プレフォーム14の軸に垂直な水平軸に沿ってステッ
パーモータ駆動の並進スライド26によりステップ状に移
動され得る。フォトダイオード24とシャッタ22とがタイ
ムインターバルカウンタ28に接続されており、カウンタ
28は並進システム26と共に、ディスプレー装置30に出力
を供給する計算手段としてのマイクロプロセッサ29に接
続されている。

【００２０】図３を参照すると、光軸から距離ｙの位置
でプレフォーム14に入射する光線は、図示されたように
プレフォーム14によって角度φだけ逸らされる。もし透
過光を入射光束に直角な平面で見るならば、プレフォー
ム14の軸に垂直な方向での強度分布は、プレフォーム14
の径方向の屈折率プロフィールに関連づけられる。レン
ズ20が透過された光束中に配置されるならば、レンズ20
の焦点面（時にはフーリエ変換面として知られている）
で、任意の透過光の光軸からの直線距離ωは、逸れの角
度φが小さければレンズ20上への光線の入射角度、即
ち、光線の逸れの角度φに比例する。その関係は次式に
より表わされる。

【００２１】 ω＝ｆ ｔａｎφ （１） 式中、ｆはレンズの焦点距離であり、φは逸れの角度で
ある。従って角度φの小さな値に対しては、焦点面で距
離ωの方向に沿って角度φの線形分布がある。

【００２２】チュー(chu′s)の方法（前述の部分を参
照）のように照射光束が非常に細いなら、照射光束は単
一の光線として考えられ得る。プレフォーム14に関する
入力光束の各々の径方向位置に対する逸れの角度φの値
は、直接測定され得る。しかし乍ら、プレフォーム14の
巾に少なくとも等しい巾の光束が使用されるなら、個々
の光線を取り出し、取り出された個々の光線に関連した
偏向角度を確認する方法が必要とされる。プレフォーム
14がレンズ20により焦点を合わされる像平面で観察され
るならば、プレフォーム14中での光線の位置ｙに対応す
る像平面での座標の位置ｙ′について、関連した偏向角
としての逸れの角度φが決定されねばならない。

【００２３】図１に図示された時間的フィルタリング方
法においては、シャッタ22が、図５に図示されたよう
に、マークースペース比率が径方向に不変である従来型
の一定速度回転チョッパ、即ち、ブレードが放射状でエ
ッジが真直ぐであるなら、回転軸は光軸に平行に横たわ
っているが、しかしプレフォーム14の軸に平行な方向に
おいて光軸から変位される。

【００２４】プレフォーム14により偏向された入射光束
の種々の角度が、レンズ20により分散される方向に沿っ
て焦点面を掃引するように、各々のブレードは配置され
ており、その関係は前述の式(1) により示されている。
フォトダイオード24の各々の位置、即ち、像平面におけ
る座標の値ｙ′の各々に対し、回転チョッパの動きは最
初にフォトダイオード24の照射を許容し、そして次のブ
レードが通過するときに照射は、遮断されるので、ダイ
オード24の出力は一連の矩形パルスになる。光がオン又
はオフに遮断される瞬間は、ブレードが連続的にこの方
向で掃引するため、特定の光線が焦点面を横切るときの
光軸からの距離ω（従って式堯の角度φ）に依存してい
る（図１参照）。従って、一定の時間基準に関して、像
平面での種々な位置におけるフォトダイオード24により
検出された信号の符号としての位相の変化から偏向関数
が得られ、この得られた偏向関数から屈折率分布を計算
することができる。なお、各光線のプレフォーム14の径
方向における座標ｙは、像平面における各光線の座標
ｙ′を表わす式ｙ′＝（ｄ／ｆ−１）ｙから求められ
る。但し、ｄは焦点面と像平面との間の距離であり、ｆ
は球面レンズ20の焦点距離である。

【００２５】実際には、一定の時間基準は、光チョッピ
ングの応用において基準信号を与えるのに通例であるよ
うに、静止状態のホトダイオードと、位置22においてチ
ョッパの本体に固定された光源とによって与えられる。
時間基準は空間でのチョッパブレードの既知の位置に対
応しながら、タイムインターバルカウンタ28に対してス
タート信号を供給するのに用いられる。そしてフォトダ
イオード24への照射の終了は、座標ｙ′の各々の値に対
するパルス長を規定するためのストップ信号を供給す
る。次に、マイクロプロセッサ29は各々の光線の位置ｙ
に対する角度φを計算し、変換式を適用して偏向関数φ
（ｙ）から式(2) に示すプレフォーム14の径方向の屈折
率分布ｎ（ｒ）を計算する。

【００２６】

【数１】

【００２７】式中ｎ₀ ＝ｎ（ａ）は、ａにおける屈折率
整合液体の屈折率であり、ｒは径方向の座標であり、ａ
は走査開始点の径方向座標でありプレフォーム14の半径
よりも大きくなくてはならず

【００２８】

【数２】

【００２９】はスネルの法則、即ち、

【００３０】

【数３】

【００３１】により角度φに関連づけられる。計算によ
り導き出された屈折率分布ｎ（ｒ）は、ディスプレイ装
置30上に表示される。

【００３２】図１に示す参考例の変形例においては、プ
レフォーム14の軸に平行な方向即ち、前述のコーディン
グに直交する方向における掃引を利用する時間的なコー
ディングを行うための実験的な構成は図１に図示される
構成と似ているけれども、タイムインターバルカウンタ
28を省略しており、基準信号を必要としない。シャッタ
22は、径方向位置と共に変化するマークースペース比率
を示すように選択された回転チョッパブレードであり、
チョッパの回転軸は、異なるマークースペース比率が図
１の各々の光線の位置ωに関連するように配置されてい
る。この形態において用いられ得るチョッパは図６に図
示されている。従って光線は、光線が焦点面を横切ると
きの光軸からの距離ω（従って式(1) からの角度φ）に
依存する特定の符号としてのマークースペース比率で符
号化されている。フォトダイオード24の各々の座標の値
ｙ′において、関連した角度φは、低域濾波器を適用す
ると共に平均値を得ることによって通常測定される信号
のマークースペース比率により見い出され得る。その代
わりにタイマー／カウンタを用いてもよい。次にマイク
ロプロセッサ29は、マークースペース比率を各々の光線
の位置ｙに対する角度φに関連させ、式(2) に与えられ
た変換を用いて屈折率分布を計算する。

【００３３】径方向についてマークースペース比率変化
を有するチョッパブレードは回転中心を通過しない真直
ぐなエッジ、即ち、径方向でないエッジで構成されてい
るか、或いは図６に図示されたような線形螺旋の部分に
より与えられた曲げられたブレードで構成されているの
がよい。この曲げられたブレードは、径方向の位置に従
って線形的に変化するマークースペース比率を与える。

【００３４】次に図１及び図３を参照しながら、本発明
の実施例を説明する。

【００３５】本実施例における強度符号化の形での空間
変調のための実験的配置は、図１の配置に似ているけれ
ども、タイムインターバルカウンタを省いている。シャ
ッタ22は、図３の距離ωにより規定される方向に変化す
る透過度としての透過係数を有する固定されたフィルタ
22によって置き替えられている。従って光線は、光線が
焦点面を横切るときの光軸からの距離ωに依存しながら
符号としての強度において符号化される。フォトダイオ
ード24により像平面での位置ｙ′における強度を測定す
ることにより、物体としてのプレフォーム14に入射する
光線の位置ｙと関連する角度φとの間の関係が決定され
得る。計算手段としてのマイクロプロセッサ29は強度を
角度φに関連させ、式(2) に与えられた変換を用いて屈
折率分布を計算する。この配置は照射強度の変動による
影響を受けやすい。

【００３６】本実施例において、アーク灯10及びコリメ
ータ12は照射手段を構成する。当該照射手段はプリフォ
ーム14に平行化された光束16をプリフォーム14の直径全
体に亘って照射する。

【００３７】集光手段としての球面レンズ20は、プリフ
ォーム14の軸に垂直な方向における、光軸と光束16を構
成する各光線との間の焦点面上での距離ωが、各光線が
プリフォーム14によって偏向される角度φに比例するよ
うにプリフォーム14を透過した光束を集光する。

【００３８】フィルタ22は、集光された光束が焦点面を
通過する際に各光線に距離ωに対応する符号を光学的に
付与すべく、焦点面に配置されており、距離ωによって
規定される方向に変化する透過度を有する。フォトダイ
オード24とタイムインターバルカウンタ28とは検出手段
を構成しており、この検出手段は、フィルタ22を通過し
た光線のそれぞれを受容し、受容された各光線の像平面
上での座標ｙ′を検出し、検出された座標ｙ′に対応す
る前述の受容された各光線の強度を検出して、当該検出
された座標ｙ′を表わす座標信号と、前述の検出された
強度を表わす符号信号とを出力すべく、焦点面から所定
距離（ｄ）離間する像平面上に配置される。

【００３９】計算手段としてのマイクロプロセッサ29
は、検出手段（フォトダイオード24）からの符号信号に
基づいて、前述の検出された座標ｙ′において受容され
た各光線が通過した、焦点面における距離ωを決定し、
当該決定された距離ωと球面レンズ20の焦点距離ｆとも
基づいて、前述の受容された光線のそれぞれがプリフォ
ーム14を通過した際に偏向された偏向角φを計算し、検
出手段からの座標信号と、所定距離ｄと、焦点距離ｆと
に基づいて、前述の受容された光線のそれぞれが通過し
たプリフォーム14の径方向における座標ｙを計算し、当
該計算された座標ｙと前述の計算された偏向角φとに基
づいて偏向角φをプリフォーム14の径方向における座標
ｙの関数として決定し、当該決定した関数に基づいてプ
リフォーム14の径方向における屈折率分布を計算すべ
く、検出手段に電気的に連結されている。

【００４０】本発明の参考例を示す図２を参照すると、
フーリエ平面での空間変調の別の方法においては、物体
としてのプレフォーム14により透過された光は、真直ぐ
なナイフエッジ34が配置されている焦点面でプレフォー
ム14の軸に平行な軸を有する円柱レンズ32により焦点が
合わせられている。ナイフエッジ34を越えた像平面に
は、マイクロプロセッサ29とディスプレイ装置30とに接
続されたダイオード36が配列されている。光学装置は第
４図に詳細に図示されている。

【００４１】プレフォーム14の軸を横断する平面内にお
いて角度φでプレフォーム14から現わされる光線に対す
る円柱レンズ32の効果は、円柱レンズ32の焦点面又はフ
ーリエ面において中心軸νからの距離ωのところに光線
の像を形成することである。レンズ32は、レンズ32の軸
に平行な方向で焦点を合わせないが、光線を横方向に拡
散させる。その場合、前述の実施例と同じように小さな
角度に対しては ω＝ｆ ｔａｎφ （１） である。焦点面に配置されていると共に焦点面での水平
軸と角度αを成す真直ぐなナイフエッジ34の場合、角度
φを伴う光線を考慮するならば、光線が通過するか或い
はナイフエッジ34により遮られるかどうかは焦点面での
光線の垂直座標νに依存する。透過のための条件は ν＞ωｔａｎα （３） である。空間フィルタの効果は、焦点面からの距離ｄの
ところで像平面38上に影絵を作り出すことである。像平
面38の座標がｘ′及びｙ′であり、焦点面から像平面ま
での距離がｄであるならば、ｘ＝ν＝ｘ′及びｙ′＝
（ｄ／ｆ−１）ｙであることに注目して、式(1) に式
(3) を代入することにより

【００４２】

【数４】

【００４３】となる。従って、小さな角度φに対して
ｘ′はφに比例しており、影の境界ｘ′（ｙ′）はプレ
フォーム14の偏向関数を幾何学的に表わした形状を与え
る。

【００４４】更に、角度φ及び座標ｘ′との間の関係は
ナイフエッジの傾斜角度αに依存している。この角度α
を増加させることは座標ｘ′の値を増加させ、従って影
絵を拡大させる。

【００４５】偏向関数である影の境界は図２のダイオー
ド36の配列により測定され得る。この配列は二次元の配
列であるか、又は像平面を越えてステップ状にある線形
配列かのどちらかである。ダイオード36からの出力は影
エッジの幾何学的座標、従って偏向関数を示すために処
理される。マイクロプロセッサ29は、式槇に与えられた
変換を適用することにより、偏向関数からプレフォーム
14の径方向の屈折率分布ｎ（ｒ）を計算する。

【００４６】屈折率分布ｎ（ｒ）の決定は影の境界の幾
何学的測定に依存しており、線形的な関係であり、容易
に目で見ることが出来、照射光束16の強度変化に影響さ
れないということが、ナイフエッジフィルタリングを用
いる装置の利点である。

【００４７】上述の実施例及び参考例においては、強力
な白色光源の使用に関して説明された。場合によって
は、制限された波長範囲の光源を使用するのが好まし
い。擬似干渉パターンが除去され得るならば、又は白色
光に存在するわずかな分散が許容され得ないならば、レ
ーザーを使用するとよい。

【００４８】レンズの焦点面での角度分布が親のプレフ
ォームの分布に似ているため、本発明は光ファイバにも
適用され得る。従って光ファイバを符号化するために用
いられる時間的又は空間的フィルタは、プレフォームの
ために用いられるフィルタと同じようなものでよい。し
かし、可能な限り正確な測定のために像の寸法が、充分
大きくなるように付加的な光学的拡大手段を設けること
が必要であろう。

【００４９】本発明の変形された使用方法は、意図的に
円形的対称性を有さない物体に適用され得る。屈折率分
布は同じ点に中心が配置された複数の異なる半径に沿っ
て決定され得る。そして物体の三次元分布が構成され得
る。

【００５０】説明された装置の多くの変形が可能であ
る。例えば、検出器システムを走査するかわりに、照射
光束が角度をなして掃引され得るか、或いは図２に示す
ナイフエッジが走査され得る。

【００５１】システムの解像力は、使用されるレンズの
品質に依存しており、前述のように、レンズはテスト物
体により課される最大偏向を伴う光線を受容するのに充
分な開口数を有していなければならない。

【００５２】

【発明の効果】以上の構成から、本発明による物体の屈
折率測定装置は、集光手段とフィルタとを用いて、焦点
面を通過する各光線の焦点面上での位置により各光線を
特定し得るように構成されているため、極めて小さな直
径のレーザビームを測定に用いる必要がなく、物体の直
径に少なくとも等しい幅の光束を用いて屈折率分布の測
定を行い得ると共に、自動的且つ迅速な測定を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】時間的コーディングを用いて光ファイバプレフ
ォームの屈折率分布を検出するための装置を示す図であ
る。

【図２】空間的コーデイングを用いて、光ファイバプレ
フォームの屈折率分布を検出するための装置を示す図で
ある。

【図３】図２に示す装置を説明するための光線図であ
る。

【図４】図２に示す装置により形成される影絵を説明す
るための光線図である。

【図５】時間的変調のための回転チョッパの形状を示す
図である。

【図６】時間的変調のための別の回転チョッパの形状を
示す図である。

【符号の説明】

10 アーク灯 12 コリメータ 18 容器 20 球面レンズ 22 フィルタ 24 フォトダイオード 28 タイムインターバルカウンタ 29 マイクロプロセッサ 30 ディスプレイ装置 32 円柱レンズ 34 ナイフエッジ 38 像平面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ジヨン・アダムズ イギリス国、サウザンプトン、バシツト、 コパーフイールド・ロード・66 (56)参考文献 特公 昭40−9478（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭40−14120（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒上の透明な物体に平行化された光束
   を前記物体の直径全体に亘って照射するための照射手段
   と、 前記物体の軸に垂直な方向における、光軸と前記光束を
   構成する各光線との間の焦点面上での距離が、前記各光
   線が前記物体によって偏向される角度に比例するように
   前記物体を透過した光束を集光する集光手段と、 前記集光された光束が前記焦点面を通過する際に前記各
   光線に前記距離に対応する符号を光学的に付与すべく、
   前記焦点面に配置されており、前記距離によって規定さ
   れる方向に変化する透過度を有するフィルタと、 前記フィルタを通過した各光線を受容し、当該受容され
   た各光線の像平面上での座標を検出し、当該検出された
   座標に対応する前記受容された各光線の強度を検出し、
   前記検出された座標を表わす座標信号と前記検出された
   強度を表わす符号信号を出力すべく、前記焦点面から所
   定距離離間する前記像平面上に設けられた検出手段と、 前記検出手段からの前記符号信号に基づいて、前記検出
   された座標において受容された各光線が通過した、前記
   焦点面における前記距離を決定し、当該決定された距離
   と前記集光手段の焦点距離とに基づいて、前記受容され
   た光線のそれぞれが前記物体を通過した際に偏向された
   偏向角を計算し、前記検出手段からの前記座標信号と、
   前記所定距離と、前記焦点距離とに基づいて、前記受容
   された光線のそれぞれが通過した、前記物体の径方向に
   おける座標を計算し、当該計算された座標と前記計算さ
   れた偏向角とに基づいて前記偏向角を前記径方向におけ
   る座標の関数として決定し、当該決定された関数に基づ
   いて前記物体の前記径方向における屈折率分布を計算す
   べく、前記検出手段に電気的に連結された計算手段とを
   有する物体の屈折率測定装置。