JPH07167789A

JPH07167789A - 火炎などの状態測定方法

Info

Publication number: JPH07167789A
Application number: JP31211893A
Authority: JP
Inventors: Sadanori Ishida; 禎則石田; Tetsuo Wada; 哲郎和田; Yukio Komura; 幸夫香村
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】多孔質ガラス母材を合成に影響を及ぼす火炎
の有効な形状のプロファイルを正確に測定する。【構成】バーナ４から噴射した火炎８をＣＣＤカメラ
３２で測定し、画像処理装置３０において撮像画像デー
タを２値化した後、２値化した画像データを第１のモニ
タ装置３４に表示しつつ、画像処理装置３０において、
２値化画像データについて測定ウインドウを用いて火炎
８の発光部分の幅の中点Ｐとその変動幅Ｐσ、発光部分
の幅Ｗとその変動幅Ｗσ、さらに好適には、火炎面の位
置（縁）Ａおよび火炎の広がり角度θを測定する。火炎
８の上記形状のプロファイルの測定ほかに、火炎８に含
まれるガラス微粒子を、ガラス微粒子にレーザ光を照射
してその散乱光をＣＣＤカメラ３２で撮像して、上記同
様の形状のプロファイルの測定をも行う。

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、光導波路な
どの合成に関するものであり、特に、気相軸付ＣＶＤ法
（ＶＡＤ法）などで光ファイバ用多孔質母材を合成する
場合に多孔質ガラス母材の品質を向上させるため、ある
いは、光導波路を合成する場合に光導波路の品質を向上
させるために、合成に使用する火炎またはガラス微粒子
の形状のプロファイルを測定する火炎などの状態測定方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、光ファイバ用多孔質ガラス母材
（スート体）の合成について述べる。コアおよびクラッ
ドからなる光ファイバは、光ファイバ用多孔質ガラス母
材を線引して製造される。このような光ファイバ用多孔
質母材を製造する代表的な方法としては、外付ＣＶＤ法
（ＯＶＤ法）法と、気相軸付ＣＶＤ法（ＶＡＤ法）とが
知られている。いずれの製造方法においても、一般的
に、酸水素バーナを用いて、原料ガス、例えば、ＳｉＣ
１₄、ＧｅＣ１₄の蒸気を酸水素火炎中で加水分解し
て、ＳｉＯ ₂、ＧｅＯ₂のガラス微粒子を形成し、合成
されて多孔質ガラス母材（スート体）となるターゲット
に吹きつけてターゲットに付着（堆積）させて、多孔質
ガラス母材を製造（合成）している。

【０００３】ターゲットに付着するガラス微粒子の量お
よびその付着分布は、バーナから噴射される火炎の形状
およびガラス微粒子の流れの状態（以下、これらを形状
のプロファイルという）、ターゲットの表面の温度など
様々な要因で変化する。特に、火炎の揺らぎ、および、
火炎位置の微妙な変化によって光ファイバの屈折率分布
が変化して製造された多孔質ガラス母材の品質が問題に
なる。

【０００４】また、光導波路の合成においても、上記光
ファイバ用多孔質ガラス母材の合成と同様に、火炎の揺
らぎ、および、火炎位置の微妙な変化によって膜厚が変
化し、光導波路の品質が問題になる。

【０００５】このような問題を解決する方法としては、
ターゲットの形状制御や、ターゲットのガラス微粒子堆
積面の温度分布の制御によって、合成される多孔質ガラ
ス母材の品質の安定化を図ってきているが、これらの制
御を決定する因子としては、ある特定的な火炎ガス条件
における火炎の位置、またはその形状、変動の大きさを
用いている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特定的
な条件における上記制御要因のみを多孔質ガラス母材光
導波路の製造に適用したのでは、種々多様に変化する実
際の多孔質ガラス母材の合成には不十分である。その理
由は、多孔質ガラス母材を製造中の種々の気流の変化に
よって１つの多孔質ガラス母材の製造中でも時間経過と
ともに変動が生じている。このような変動は再現性がな
く不規則である。さらにバーナなどの光ファイバ用多孔
質母材合成装置の構成要素の交換によって、たとえば、
バーナを交換した場合に、交換したバーナを精度よく位
置決めしたとしても、製造される多孔質ガラス母材の品
質に再現性がない場合が多い。

【０００７】したがって、特定的な条件下で決定した制
御要素に基づいた合成では、高い品質の多孔質ガラス母
材を合成することができないという問題に遭遇してい
る。

【０００８】上述したことは、光導波路の合成について
も同様である。

【０００９】したがって、本発明は、製造条件が変化し
ても、常に高い品質の多孔質ガラス母材または光導波路
を製造することを最終目的にしつつ、その前段階とし
て、多孔質ガラス母材または光導波路の製造に大きな要
因を占める因子の解明とその正確な測定を可能とする、
多孔質ガラス母材または光導波路の合成に用いる火炎ま
たはガラス微粒子（以下、火炎またはガラス微粒子を火
炎などという）の状態測定方法を提供することを目的と
する。本発明の他の目的は、上記火炎などの状態測定方
法によって得られた状態測定結果を用いて、実際に多孔
質ガラス母材または光導波路の合成制御に帰還させて、
製造条件の変動があっても、常に、高い品質を多孔質ガ
ラス母材または光導波路の製造を可能とする制御方法を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ターゲ
ットに吹きつけられて光ファイバ用多孔質ガラス母材ま
たは光導波路を形成させる火炎またはガラス微粒子の流
れを撮像し、その撮像結果を信号処理して前記火炎また
はガラス微粒子の流れの状態を測定する、火炎などの状
態測定方法が提供される。特定的には、（１）前記ター
ゲットは光ファイバ用多孔質ガラス母材（スート体）で
あり、前記火炎またはガラス微粒子は光ファイバ用多孔
質母材を合成するためのものである、あるいは、（２）
前記ターゲットは光導波路用の基板であり、前記火炎ま
たはガラス微粒子は光導波路を合成するためのものであ
る。

【００１１】また特定的には、前記火炎を撮像し、前記
撮像した火炎の発光強度分布に基づいて前記火炎の状態
を測定する。さらに特定的には、光を前記火炎に照射
し、該火炎に含まれるガラス微粒子からの散乱光を撮像
して前記ガラス微粒子の流れを検出し、該検出結果を信
号処理して前記ガラス微粒子の流れの状態を測定する。

【００１２】また特定的には、前記火炎の状態またはガ
ラス微粒子の流れの状態は、火炎またはガラス微粒子の
流れの位置、形状およびこれらの変動を含み、前記信号
処理してこれらを測定する。あるいは、前記火炎の状態
またはガラス微粒子の流れの状態は、これらの幅とその
中心位置を含み、前記火炎の撮像結果または検出された
ガラス微粒子の流れの結果に対して、信号処理ウインド
ウを用いて、前記幅とその中心位置を検出する。

【００１３】

【作用】バーナから噴射している火炎または火炎に含ま
れるガラス微粒子を高速度で画像データとして撮像す
る。火炎は撮像手段で直接撮像できるが、ガラス微粒子
の場合は、レーザ光などの光をガラス微粒子に照射しそ
の散乱光を撮像する。撮像した画像データを、測定ウイ
ンドウを用いて、発光部分の幅の中点とその変動幅を測
定（検出）する。また、撮像した画像データを信号処理
して発光部分の幅の変動幅を測定（検出）する。つま
り、本発明においては、肉眼では識別できない、発光部
分の幅の中点の変動幅と発光部分の幅の変動幅とを区別
して検出する。

【００１４】さらに本発明においては、火炎面の位置お
よび火炎の広がり角度なども検出する。

【００１５】

【実施例】本発明の火炎などの状態測定方法は、光ファ
イバ用多孔質ガラス母材の合成における光ファイバ用多
孔質母材合成状態測定方法と、光導波路の合成における
光導波路合成状態測定方法とを対象としている。本明細
書における合成状態とは、火炎の状態および火炎に含ま
れるガラス微粒子の状態を意味する。

【００１６】第１実施例本発明の火炎などの状態測定方法の第１実施例として、
光ファイバ用多孔質母材合成状態測定方法について述べ
る。図１は、光ファイバ用多孔質母材合成状態測定方法
を実施する光ファイバ用多孔質母材合成装置１および光
ファイバ用多孔質母材合成状態測定装置３の構成図であ
る。光ファイバ用多孔質母材合成装置１は、ベルジャー
１１、このベルジャーの内部に導入されてターゲット
（スート体）２に付着しなかったガラス微粒子及び使用
済のガスをスクラバー（図示せず）に排出する排気筒１
３、ベルジャー１１の周壁にターゲット２に向けて取り
つけられたコアバーナ４およびクラッドバーナ６を有す
る。ベルジャー１１内には、ターゲット２が挿入されて
おり、回転方向Ｒに回転させられながら、ターゲット２
の合成につれて上昇させられていく。このターゲット２
の合成のために、ターゲット２の下部中心部のコア形成
部に向けてコアバーナ４からコア部形成用火炎８が吹き
つけられ、コア形成部の外部に位置するターゲット２の
下部側面のクラッド形成部に向けてクラッドバーナ６か
らクラッド部形成用火炎１０が吹きつけられる。クラッ
ド部形成用火炎１０は、アルゴンガス（Ａr)、ＳｉＣｌ
₄、水素ガス（Ｈ₂）および酸素ガス（Ｏ₂）による火
炎加水分解によって生じるガラス微粒子を含む。コア部
形成用火炎８は、クラッド火炎１０に加えて、コア形成
部の屈折率を高めるためのゲルマニューム（ＧｅＯ₂）
等を加えたガラス微粒子を含む。ターゲット２に付着し
なかったガラス微粒子は排気筒１３からスクラバーに排
気される。

【００１７】光ファイバ用多孔質母材合成状態測定装置
３は、ＣＣＤカメラ３２、画像処理装置３０、第１のモ
ニタ装置３４、第２のモニタ装置３６、制御処理コンピ
ュータ３８および記録装置３９を有する。ＣＣＤカメラ
３２は、コア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火
炎１０またはいずれか一方を撮影する撮像装置として機
能する。以下、本実施例では、ＣＣＤカメラ３２で主と
して、コア部形成用火炎８を撮像する場合について例示
する。画像処理装置３０は、ＣＣＤカメラ３２を制御し
て、コア部形成用火炎８を撮像し、その撮像結果を、画
像処理していない「生の画像データ」として第２のモニ
タ装置３６に表示する一方、下記に述べる「画像処理し
た画像データ」を第１のモニタ装置３４に表示する。制
御処理コンピュータ３８は画像処理装置３０と協働し、
光ファイバ用多孔質母材の合成状態を測定し、その結果
を記録装置３９に記録する。また、制御処理コンピュー
タ３８は、画像処理装置３０における測定結果を用い
て、ターゲット２の合成の制御を行う。制御処理コンピ
ュータ３８と画像処理装置３０との処理内容は、任意に
分担できるが、本実施例においては、高速演算を必要と
する画像処理に画像処理装置３０で専有させて、制御処
理コンピュータ３８は操作員（作業者）とのマン・マシ
ン・コミニュケーション、画像処理装置３０の処理条件
の設定、画像処理装置３０で処理した結果の整理、記録
装置３９への記録などを行う。

【００１８】もともと、コアバーナ４から噴射されるコ
ア部形成用火炎８は勢いがあるから、火炎８の周縁は相
当不規則に乱れている。同様に、クラッドバーナ６から
噴射されるクラッド部形成用火炎１０も勢いがあり、火
炎１０の周縁は不規則に乱れている。この乱れに加え
て、コア部形成用火炎８全体およびクラッド部形成用火
炎１０全体が揺らいでいる。その揺らぎの原因を分析す
ると下記の通りである。通常、ベルジャー１１にはコア
バーナ４およびクラッドバーナ６に供給されるガス以外
に大量の空気またはそれに相当するガスが導入されてお
りこのガス導入によりコア部形成用火炎８全体およびク
ラッド部形成用火炎１０全体の揺らぎが生ずる。さら
に、ターゲット２が合成されたベルジャー１１の頂部に
向かって上昇していく過程においてベルジャー１１の上
部筒部にターゲット２の上端が挿入したとき、ベルジャ
ー１１の上部筒部とターゲット２の上端との間の隙間が
変化し、この隙間を流れるガスの流れが乱れ、この乱れ
によって、コア部形成用火炎８全体およびクラッド部形
成用火炎１０全体の揺らぎが生ずる。この揺らぎが、上
述したように、ターゲット２のコア形成部とクラッド形
成部との合成部分を所望の許容範囲から外れさせ、ター
ゲット２の品質を低下させる。したがって、コア部形成
用火炎８およびクラッド部形成用火炎１０の揺らぎを正
確に測定し、その測定結果を揺らぎが生じないように制
御に反映することにより、ターゲット２の合成品質を改
善できる。しかしながら、火炎は上述した諸条件に基づ
いて相当迅速に揺らいでおり、いかに適切に火炎を測定
するかが問題となる。以下、本発明による実用的かつ有
効な火炎測定について述べる。

【００１９】図２はＣＣＤカメラ３２でコア部形成用火
炎８を直接撮像し、画像処理装置３０で画像処理し、第
１のモニタ装置３４に表示した画像処理後のコア部形成
用火炎８Ａを示す図である。本願出願の発明者は、ベル
ジャー１１の外部から、ベルジャー１１の外壁に取りつ
けた観測窓（図示せず）を介してＣＣＤカメラ３２でコ
ア部形成用火炎８を撮像し、コア部形成用火炎８の「発
光強度分布」を測定することによってコア部形成用火炎
８の位置が定量的に求められることを見出した。発光強
度分布は、ＣＣＤカメラ３２の各ＣＣＤ素子の上に結像
された画像として、ＣＣＤカメラ３２の二次元座標の位
置（つまり、第１のモニタ装置３４または第２のモニタ
装置３６の座標でもある）と強度の情報として、画像処
理装置３０に入力される。本実施例においては、ＣＣＤ
カメラ３２をベルジャー１１の外壁に斜めに設置し、ベ
ルジャー１１の側壁に設けられた観測窓を介してＣＣＤ
カメラ３２でコア部形成用火炎８を撮像し、撮像された
コア部形成用火炎８の画像を第１のモニタ装置３４およ
び第２のモニタ装置３６に表示したとき、下から上を向
くようにしている。この表示形態は便宜的なものであ
り、コア部形成用火炎８がいかなる向きを向いていても
よい。重要なことは、いかに正確にコア部形成用火炎８
をＣＣＤカメラ３２で撮像するかである。画像処理装置
３０はこの撮像周期に同期して下記に述べる信号処理を
行う。

【００２０】ＣＣＤカメラ３２の撮像結果、つまり、コ
ア部形成用火炎８の画像データは、画像処理装置３０を
介してそのまま第２のモニタ装置３６に表示されるが、
画像処理装置３０で画像処理した結果が図２に示したよ
うに、画像処理後のコア部形成用火炎８Ａとして表示さ
れる。以下、画像処理装置３０におけるその画像処理に
ついて述べる。画像処理装置３０は、コア部形成用火炎
８の形状を抽出するため、上記ＣＣＤカメラ３２の撮像
周期に同期して、画像データをあるしきい値で２値化し
ている。つまり、ＣＣＤカメラ３２の撮像結果はＣＣＤ
カメラ３２を構成している各ＣＣＤごとに、たとえば、
２５６の階調をもっているが、たとえば、しきい値＝１
２５で２値化し、１２５以上の階調の場合は画像データ
＝１とし、それ未満の場合は画像データ＝０としてい
る。したがって、第１のモニタ装置３４および第２のモ
ニタ装置３６に表示される画像データは、このように２
値化された画像である。図２に示すように、画像処理装
置３０はこのように２値化された画像データに対して、
さらに、測定ウインドウ４０を適用して、コア部形成用
火炎８の発光部分の幅Ｗとその中点Ｐを測定する。画像
処理装置３０の測定対象としては、発光部分の幅Ｗと発
光部分の幅の中点Ｐの他に、記号Ａで示した火炎面の位
置、および、火炎の広がり角度θがある。さらに、画像
処理装置３０は、火炎の発光強度、その他、種々の変量
（パラメータ）を測定する。

【００２１】画像処理装置３０における発光部分の幅Ｗ
と発光部分の幅の中点Ｐの測定、および、火炎面の位置
Ａの測定、並びに、火炎の広がり角度θの測定の詳細に
ついて述べる。火炎の測定したい位置に測定ウインドウ
４０を設ける。この時、幅方向には２値化された火炎像
がウインドウ４０内に完全に入るようにする。また高さ
方向は１画素分として一次元の測定領域とする。このウ
インドウ４０内で２値化され「１」なるデータとなって
いる画素数が幅を意味し、また、ウインドウ４０内の各
画素の座標を利用し、その中点の位置を計算で求める。
具体的には、例えば図２における位置にウインドウ４０
を固定しておき、このウインドウ４０内における火炎の
左端、右端の位置を画素の番号から読み取り、両者の差
からＷを、そしてその中点Ｐを計算で求める。尚、火炎
面の位置Ａ、Ｑは各上記ウインドウ４０とは別のウイン
ドウを設けて（図２で四角で囲った部分）測定する。も
し、火炎全体の形状の変化を測定しようとする場合は、
次いで、図示破線で示したように、ウインドウ４０を下
部から上部に移動させながら、上記同様、発光部分の幅
Ｗと発光部分の幅の中点Ｐを測定する。これにより、画
像処理後のコア部形成用火炎８Ａの形状のプロファイル
パラメータ、つまり、発光部分の幅Ｗ、発光部分の幅の
中点Ｐ、および、火炎面の位置（縁）Ａが順次、測定で
きる。さらに、コア部形成用火炎８Ａはターゲット２の
下部先端のコア形成部に当たると拡散する。その拡散に
随伴して、コア部形成用火炎８は手前で拡散していく。
画像処理装置３０は、この拡散角度、つまり、火炎の広
がり角度θをも測定する。この火炎の広がり角度θは通
常、「ウインドウ枠データ」を画像データに照合してい
って、火炎の広がり角度θが非常に大きくなった時を測
定する。勿論、画像処理装置３０は、火炎面の位置Ａと
同様に、連続的に火炎の広がり角度θを測定していき、
測定結果から、最終的な火炎の広がり角度θを決定して
もよい。但し、一般的には最初に述べたように、ウイン
ドウ４０をある位置に固定し、その位置におけるＷやＰ
の変動を測定する。以下の説明はウインドウ４０を固定
した例で説明する。

【００２２】図３（Ａ）は上述した、画像処理装置３０
で測定した発光部分の幅の中点Ｐの測定結果を示す。こ
のグラフから明らかなように、発光部分の幅の中点Ｐ
は、中点変動幅Ｐσで、上下に短い周期で変動してい
る。破線はその平均的な位置を示すが、この平均的な位
置も時間とともに変動している。また、図３（Ｂ）に示
すように、コア部形成用火炎８は、左右にも変動してい
る。この変動周期は数Ｈｚ〜数Ｈｚである。図４（Ａ）
は上述した、画像処理装置３０で測定した発光部分の幅
Ｗの測定結果を示す。このグラフから明らかなように、
発光部分の幅Ｗは、変動幅Ｗσで、短い周期で変動して
いる。破線はその平均的な位置を示すが、この平均的な
位置も時間とともに変動している。また、図４（Ｂ）に
示すように、コア部形成用火炎８は、左右にその太さが
変動している。この変動周期は数Ｈｚ〜数Ｈｚである。
肉眼で火炎の揺らぎとして実際に認識できるのは、発光
部分の幅の変動幅Ｗσと中点変動幅Ｐσとを組み合わせ
たものである。多孔質ガラス母材合成中の火炎の位置の
変動量は、高々、１ｍｍ以下であり、肉眼では識別でき
ない。しかしながら、上述した信号処理を行えば、発光
部分の幅Ｗと、その変動幅Ｗσ、周期、時間推移に伴う
変化が明瞭に識別できた。同様に、発光部分の幅の中点
Ｐとその変動幅Ｐσ、周期、時間推移に伴う変化が明確
に識別できた。

【００２３】上記測定において注意を要するのは、ベル
ジャー１１に取りつけた観察用窓の曇りである。ＣＣＤ
カメラ３２は、この観察用窓を通してコア部形成用火炎
８を撮像している。本実施例においては、観察用窓をガ
スパージで曇りを抑えた。その結果、曇りの影響受けず
に測定が可能となった。また、上述した画像データの２
値化について、ベルジャー１１内に基準光源を設け、そ
の強度変化によって、２値化のしきい値を変化させるこ
とでも曇りの補正ができる。このようにしきい値を変化
させると、ノイズの影響を排除したより一層精度の高い
２値化が可能となる。

【００２４】さらに、ＣＣＤカメラ３２を２つ設けて、
コア部形成用火炎８とクラッド部形成用火炎１０とを個
別に撮像して、それぞれのコア部形成用火炎８およびク
ラッド部形成用火炎１０について、上述したと同様に、
コア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火炎１０そ
れぞれの火炎の測定を、上記同様に、行うこともでき
る。

【００２５】第２実施例本発明の火炎などの状態測定方法の第２実施例としての
光ファイバ用多孔質母材合成状態測定方法について述べ
る。第２実施例は、上述した第１実施例の光ファイバ用
多孔質母材合成状態測定方法を用いてターゲット（スー
ト体）２に対する火炎の絶対位置を測定する方法に関す
る。図５（Ａ）は、図２に示したと同様の火炎測定用の
画像処理した画像処理後のコア部形成用火炎８Ｂを示す
図であり、図５（Ｂ）は火炎の絶対位置を測定すること
を説明するグラフである。通常、ターゲット２の下部先
端には、成長点Ｔを一定に制御するため、レーザ光が照
射されている。本実施例においては、図５（Ａ）に示す
ように、第１のモニタ装置３４の画面、つまり、第１の
モニタ装置３４に接続された画像メモリの領域に、この
成長点Ｔを原点として、（ｘ−ｙ）二次元座標系を規定
する。この座標系において、所定の間隔を隔てて第１の
測定ウインドウ４２および第２の測定ウインドウ４４を
用いて、それぞれの測定ウインドウ４２、４４における
発光部分の幅の中点Ｐ₁およびＰ₂を、第１実施例と同
様に測定する。実際には、画像処理装置３０は、第１実
施例と同様に、第１の測定ウインドウ４２に対応する
「第１のウインドウ枠データ」と、第２の測定ウインド
ウ４４に対応する「第２のウインドウ枠データ」を用い
て画像メモリに記録されている画像データと照合して、
コア部形成用火炎８の発光部分の幅の中点Ｐ₁およびＰ
₂を測定する。このようにして測定された発光部分の幅
の中点Ｐ₁およびＰ₂の座標関係を図５（Ｂ）に示す。

【００２６】このようにして、画像処理装置３０におい
てコア部形成用火炎８の発光部分の幅の中点Ｐ₁および
Ｐ₂を求めた後、制御処理コンピュータ３８は、画像処
理装置３０から求められた発光部分の幅の中点Ｐ₁およ
びＰ₂を入力して、経時的に、成長点Ｔに対する発光部
分の幅の中点Ｐ₁およびＰ₂の座標位置が変動しないよ
うに、たとえば、ベルジャー１１内のガス流量、ベルジ
ャー１１内の圧力、コアバーナ４の位置などの合成条件
を制御する。その結果として、ターゲット２の下部先端
の成長点Ｔに対してコア部形成用火炎８の形状のプロフ
ァイルを一定に維持することができ、多孔質ガラス母材
の合成の品質を向上させることができる。

【００２７】第３実施例本発明の火炎などの状態測定方法の第３実施例としての
光ファイバ用多孔質母材合成状態測定方法について述べ
る。第３実施例は、発光強度分布を測定する他の例を示
す。図６（Ａ）は第３実施例を実施する測定装置５の構
成を示す。第３実施例においては、第１実施例における
ＣＣＤカメラ３２を用いず、集光レンズ５２、スクリー
ン５４、リニアイメージセンサ５６およびセンサ制御装
置５８からなる光学式処理装置５を用いる。集光レンズ
５２を用いてスクリーン５４の上にコア部形成用火炎８
およびクラッド部形成用火炎１０の画像を投影し、集光
レンズ５２とは反対側にスクリーン５４に対向させてリ
ニアイメージセンサ５６を設けている。リニアイメージ
センサ５６の平面図を図６（Ｂ）に示す。リニアイメー
ジセンサ５６は直線状の光の強度分布を測定する測定器
である。図６（Ｃ）はリニアイメージセンサ５６に投影
したコア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火炎１
０の画像を示す図である。センサ制御装置５８はリニア
イメージセンサ５６で得られた画像データを処理する。
図７は図６（Ｃ）の拡大図および火炎測定処理を示す図
である。スクリーン５４の所定の位置には、第１の測定
ウインドウ６２および第２の測定ウインドウ６４が貼り
つけてあり、これらのウインドウ６２、６４を用いて、
コア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火炎１０の
発光強度の強い部分を測定する。好適には、適切なしき
い値を設けてコア部形成用火炎８およびクラッド部形成
用火炎１０の面をコントラストよく測定する。

【００２８】第３実施例においては、第１実施例および
第２実施例のように、広い範囲の画像データについて高
速な演算を必要としないので、上述した実施例に比較し
て、高速な測定が可能となる。また、視野上の任意の複
数の点を処理速度を低下させずに測定できるという利点
がある。つまり、上述した第１および第２実施例におい
ては、ＣＣＤカメラ３２の撮像周期および画像処理装置
３０におけるその信号処理周期がある程度制限された
が、本実施例ではその制限がないから、一層高速な火炎
の測定が可能になる。

【００２９】第４実施例本発明の火炎などの状態測定方法の第４実施としての光
ファイバ用多孔質母材合成状態測定方法について述べ
る。第４実施例は、火炎の中のガラス微粒子の形状のプ
ロファイルを測定する方法に関する。火炎の変動ととも
に、火炎の中で発生するガラス微粒子も多孔質ガラス母
材の合成において重要な役割を担っている。この観点か
ら、第４実施例はガラス微粒子の形状のプロファイルを
測定する。図８は第４実施例を実施する測定装置７の構
成を示す。この測定装置７は、レーザ光源７０、シャッ
タ７２、シリンドリカルレンズ７４、バンドパスフィル
タ７５、ＣＣＤカメラ７６および画像処理装置７８を有
する。具体的例として、レーザ光源７０には、波長５１
４ｎｍ、出力３Ｗのアルゴンイオンレーザを用いた。シ
ャッタ７２はガラス微粒子の形状のプロファイル測定時
にレーザ光源７０からのレーザ光をシリンドリカルレン
ズ７４に通過させる。シリンドリカルレンズ７４は、ア
ルゴンイオンレーザ７０から出射されたアルゴンイオン
レーザ光Ｌ０をコア部形成用火炎８の広がりに合わせて
シート状の光Ｌ１に拡散して、コア部形成用火炎８に照
射させる。コア部形成用火炎８に照射されたシート状の
拡散光Ｌ１は、コア部形成用火炎８内にガラス微粒子８
Ｂ（図示せず）が存在する場合には散乱され、ガラス微
粒子８Ｂが存在しない場合は透過する。ガラス微粒子で
散乱された散乱光Ｌ２をＣＣＤカメラ３２と同様のＣＣ
Ｄカメラ７６で撮像する。なお、コア部形成用火炎８の
自然光を除去するため、ＣＣＤカメラ７６の前面に、散
乱光の波長である５１４ｎｍの波長の光のみ通過させる
バンドパスフィルタ７５を設けている。したがって、Ｃ
ＣＤカメラ７６には、ガラス微粒子８Ｂからのレーザ光
の散乱光のみが入射する。ＣＣＤカメラ７６で撮像した
画像データを、上述した実施例における画像処理装置３
０による火炎の測定と同様に、画像処理装置７８におい
て信号処理すると、火炎の測定と同様に、ガラス微粒子
の形状のプロファイルを測定できる。その結果として、
ガラス微粒子の位置変化、つまり、ガラス微粒子の幅Ｗ
Ｇとその変動幅ＷＧσ、ガラス微粒子の中点ＰＧとその
中点変動幅ＰＧσ、ガラス微粒子の縁の位置ＡＧ、火炎
の広がり角度Ｇθなどが定量化できた。ガラス微粒子の
形状のプロファイルを多孔質ガラス母材の合成の制御に
帰還させて合成を行うことは、第２実施例と同様であ
る。また、本実施例の方法も用いるとベルジャーの下部
からの観察が可能となる。つまりコア、クラッド両火炎
が重なっている場合、レーザを照射した方の粒子の測定
できるからである。

【００３０】第５実施例本発明の火炎などの状態測定方法の第５実施例としての
光ファイバ用多孔質母材合成状態測定方法について述べ
る。第５実施例は、火炎堆積法による光導波路の製造に
おける火炎の形状のプロファイルを測定する方法に関す
る。図９は火炎堆積法による光導波路の製造における火
炎の形状のプロファイルを測定する装置８０の構成図で
ある。光導波路は、基板となるシリコンウェーハ２Ａに
バーナ１４からシリカ粒子（ＳｉＣｌ₄，Ｈ₂，Ｏ₂，
Ａ_rをバーナ１４に供給して合成）を吹きつけてて堆積
させていく。シリコンウェーハ２Ａ上に堆積されなかっ
たシリカ粒子は排気管１６から排出される。バーナ１４
と排気管１６とは固定しており、シリコンウェーハ２Ａ
全面に均一にシリカ粒子が堆積されるように、シリコン
ウェーハ２Ａを図示しないトラバース機構を用いて、前
後、左右にトラバースさせる。シリコンウェーハ２Ａに
対するバーナ１４からの火炎９を撮像するため、第１の
ＣＣＤカメラ８２と第２のＣＣＤカメラ８４が直交状態
に配設されている。つまり、第１のＣＣＤカメラ８２は
シリコンウェーハ２Ａの面に直交した上部からシリコン
ウェーハ２Ａに吹きつけられる火炎９Ａを撮像するよう
に配設され、第２のＣＣＤカメラ８４はシリコンウェー
ハ２Ａに吹きつけられる火炎９Ｂの側面を撮像するよう
に配設されている。第１のＣＣＤカメラ８２および第２
のＣＣＤカメラ８４の撮像結果は、図１に示した光ファ
イバ用多孔質母材合成状態測定装置３と同様の信号処理
系によって、処理される。つまり、第１のＣＣＤカメラ
８２および第２のＣＣＤカメラ８４で撮像された画像デ
ータはそれぞれ画像処理装置３０に印加されて、第１の
モニタ装置３４および第２のモニタ装置３６に表示され
る。ただし、第５実施例においては、第１のモニタ装置
３４には図１０（Ａ）に示すように第１のＣＣＤカメラ
８２で撮像した画像データ処理を表示し、第２のモニタ
装置３６には図１０（Ｂ）に示すように第２のＣＣＤカ
メラ８４で撮像した画像データ処理結果を表示する。

【００３１】図１０（Ａ）について述べると、画像処理
装置３０は、第１の測定ウインドウ８６を用いて、シリ
コンウェーハ２Ａの面に吹きつけられている平面的な火
炎９Ａの形状のプロファイルを測定する。この測定方法
は第１実施例と同様である。これにより、発光部分の平
面における幅の中点Ｐ_Aが測定できる。同様に、図１０
（Ｂ）について述べると、画像処理装置３０は、第２の
測定ウインドウ８８を用いて、シリコンウェーハ２Ａの
面に吹きつけられている側面的な火炎９Ｂの形状のプロ
ファイルを測定する。この測定方法は第１実施例と同様
である。これにより、発光部分の側面における幅の中点
Ｐ_Bが測定できる。第１の測定ウインドウ８６の近傍に
付記した記号＋は第１の測定ウインドウ８６を＋側に移
動させることを示し、記号−は第１の測定ウインドウ８
６を−側に移動させることを示す。第２の測定ウインド
ウ８８の近傍に付記した記号＋は第２の測定ウインドウ
８８を＋側に移動させることを示し、記号−は第２の測
定ウインドウ８８を−側に移動させることを示す。いず
れの場合も、撮像された火炎の中心線を基準として、＋
側と−側に移動させながら、それぞれの発光部分の平面
における中点Ｐ_A、および、断面における中点Ｐ_Bを測
定する。

【００３２】上記のようにして測定された発光部分の幅
の中点Ｐ_A，Ｐ_Bをそれぞれ直交軸方向にとって、その
交点をプロットしたグラフを図１１に示す。つまり、図
１１は、発光部分の平面における幅の中点Ｐ_A、およ
び、側面における幅の中点Ｐ_Bの方向を含む平面内の火
炎の動きを示している。図１１に示す結果を分析する
と、平面幅の中点Ｐ_A方向に約１ｍｍ、側面幅の中点Ｐ
_B方向に約１．５ｍｍの範囲で火炎が揺らいでいること
が判った。この火炎の変動幅が発生する原因を究明する
と、排気管１６に付着したガラス微粒子に起因する排気
管１６の内壁の排気抵抗の変化（増加）、排気管１６に
接続された排ガス処理装置（図示せず）の負荷変動に起
因していることが判った。したがって、これらの火炎を
発生させる要因が発生しないように管理することによ
り、バーナ１４から吹き出される火炎９の揺らぎの変動
を小さく抑制でき、ひいては、高い品質の光導波路を合
成することができる。

【００３３】光導波路の合成の火炎を測定した第５実施
例の他の形態としては、上述した実施例と同様に、火炎
９にレーザ光を火炎９に含まれるガラス微粒子に照射し
その散乱光を撮像して、ガラス微粒子の形状のプロファ
イルを測定することもできる。

【００３４】第１〜第４実施例においては、主として、
コアバーナ４から噴射されるコア部形成用火炎８の形状
のプロファイルを測定することについて述べたが、クラ
ッドバーナ６から噴射されるクラッド部形成用火炎１０
の形状のプロファイルについても、上記同様に測定する
ことができる。

【００３５】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、多孔
質ガラス母材または光導波路の合成に大きく影響を及ぼ
す、火炎の形状のプロファイル、つまり、火炎の発光部
分の幅とその変動幅、および、火炎の発光部分の幅の中
点とその中点変動幅を、個別的にかつ正確に測定でき
る。また本発明によれば、火炎面の位置、火炎の広がり
角度を容易かつ正確に測定できる。さらに本発明によれ
ば、火炎と同様に多孔質ガラス母材または光導波路の合
成に大きく影響を及ぼすガラス微粒子の上記同様の形状
のプロファイルを測定できる。本発明によれば、勿論、
火炎の形状のプロファイルとガラス微粒子の形状のプロ
ファイルとを同時に測定することもできる。

【００３６】さらに本発明によれば、上記測定結果を実
際の多孔質ガラス母材または光導波路の合成制御に実時
間で帰還させて、品質の高い多孔質ガラス母材または光
導波路を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の火炎などの状態測定方法の第１
実施例として、光ファイバ用多孔質母材合成状態測定方
法を実施する光ファイバ用多孔質母材合成装置および光
ファイバ用多孔質母材合成状態測定装置の構成図であ
る。

【図２】図２は、図１に示したＣＣＤカメラでコア火炎
を撮像した結果を画像処理して、図１に示した第１のモ
ニタ装置に表示した画像処理後のコア部形成用火炎を示
す図である。

【図３】図３（Ａ）は図１に示した画像処理装置で測定
した発光部分の幅の中点Ｐの測定結果を示すグラフであ
り、図３（Ｂ）はコア部形成用火炎の変動を示す図であ
る。

【図４】図４（Ａ）は図１に示した画像処理装置で測定
した発光部分の幅の測定結果を示すグラフであり、図４
（Ｂ）はコア部形成用火炎の太さの変動を示す図であ
る。

【図５】図５（Ａ）は本発明の火炎などの状態測定方法
の第２実施例としての光ファイバ用多孔質母材合成状態
測定方法を説明するための図２に示したと同様の火炎測
定用の画像処理した画像処理後のコア部形成用火炎を示
す図であり、図５（Ｂ）は火炎の絶対位置を測定するこ
とを説明するグラフである。

【図６】図６（Ａ）は本発明の火炎などの状態測定方法
の第３実施例としての、光ファイバ用多孔質母材合成状
態測定方法を実施する測定装置の構成を示す図であり、
図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示したリニアイメージセンサ
の平面図であり、図６（Ｃ）はリニアイメージセンサに
投影した火炎の画像を示す図である。

【図７】図７は図６（Ｃ）に示した図形の拡大図および
火炎測定処理を示す図である。

【図８】図８は本発明の火炎などの状態測定方法の第４
実施例としての、光ファイバ用多孔質母材合成状態測定
方法を実施する測定装置の構成を示す図である。

【図９】図９は本発明の火炎などの状態測定方法の第５
実施例としての、火炎堆積法による光導波路の製造にお
ける火炎の形状のプロファイルを測定する装置の構成図
である。

【図１０】図１０（Ａ）は図９に示した第１のＣＣＤカ
メラで撮像した画像データ処理を表示した画像データ処
理結果を示す図であり、図１０（Ｂ）は図９に示した第
２のＣＣＤカメラで撮像した画像データ処理結果を示す
図である。

【図１１】図１１は、図１０に示した測定された火炎の
発光部分の平面幅の中点Ｐ_Aおよび断面幅の中点Ｐ_Bを
それぞれ直交軸方向にとってその交点をプロットしたグ
ラフ、つまり、発光部分の平面幅の中点Ｐ_Aの方向と断
面幅の中点Ｐ_Bの方向を含む平面内の火炎の動きを示す
グラフである。

【符号の説明】１・・光ファイバ用多孔質母材合成装置１１・・ベルジャー１３・・排気筒２・・ターゲット（スート体）２Ａ・・シリコンウェーハ３・・光ファイバ用多孔質母材合成状態測定装置３０・・画像処理装置３２・・ＣＣＤカメラ３４・・第１のモニタ装置３６・・第２のモニタ装置３８・・制御処理コンピュータ３９・・記録装置４０・・測定ウインドウ４２・・第１の測定ウインドウ４４・・第２の測定ウインドウ４・・コアバーナ８・・コア部形成用火炎８Ａ・・画像処理後のコア部形成用火炎８Ｂ・・ガラス微粒子５・・光学式処理装置５２・・集光レンズ５４・・スクリーン５６・・リニアイメージセンサ５８・・センサ制御装置６０・・測定装置６２・・第１のリニアセンサ６４・・第２のリニアセンサ６・・クラッドバーナ１０・・クラッド部形成用火炎７・・測定装置７０・・レーザ光源７２・・シャッタ７４・・シリンドリカルレンズ７５・・光学的バンドパスフィルタ７６・・ＣＣＤカメラ７８・・画像処理装置１４・・バーナ９・・火炎１６・・排気管８０・・測定装置８２・・第１のＣＣＤ８４・・第２のＣＣＤ８６・・第１の測定ウインドウ８８・・第２の測定ウインドウ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターゲットに吹きつけられて光ファイバ用
多孔質ガラス母材または光導波路を合成する火炎または
ガラス微粒子の流れを撮像し、その撮像結果を信号処理して前記火炎またはガラス微粒
子の流れの状態を測定する火炎などの状態測定方法。
【請求項２】前記火炎を撮像し、前記撮像した火炎の発光強度分布に基づいて前記火炎の
状態を測定する請求項１記載の火炎などの状態測定方
法。
【請求項３】光を前記火炎に照射し、該火炎に含まれる
ガラス微粒子からの散乱光を撮像して前記ガラス微粒子
の流れを検出し、該検出結果を信号処理して前記ガラス微粒子の流れの状
態を測定する請求項１記載の火炎などの状態測定方法。
【請求項４】前記火炎の状態またはガラス微粒子の流れ
の状態は、火炎またはガラス微粒子の流れの位置、形状
およびこれらの変動を含み、前記信号処理してこれらを測定する請求項２または３記
載の火炎などの状態測定方法。
【請求項５】前記火炎の状態またはガラス微粒子の流れ
の状態は、これらの幅とその中心位置を含み、前記火炎の撮像結果または検出されたガラス微粒子の流
れの結果に対して、信号処理ウインドウを用いて、前記
幅とその中心位置を検出する請求項２または３記載の火
炎などの状態測定方法。
【請求項６】前記ターゲットは光ファイバ用多孔質ガラ
ス母材であり、前記火炎またはガラス微粒子は光ファイバ用多孔質母材
を合成するためのものである、請求項１〜５いずれか記
載の火炎などの状態測定方法。
【請求項７】前記ターゲットは光導波路用の基板であ
り、前記火炎またはガラス微粒子は光導波路を合成するため
のものである、請求項１〜５いずれか記載の火炎などの
状態測定方法。