特開 2023-49457 透明管の製造方法および透明管の測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023049457

(43)【公開日】2023-04-10

(54)【発明の名称】透明管の製造方法および透明管の測定装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 23/047 20060101AFI20230403BHJP

   G01B 11/12 20060101ALI20230403BHJP

【ＦＩ】

C03B23/047

G01B11/12 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021159199

(22)【出願日】2021-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168550

【弁理士】

【氏名又は名称】友廣 真一

(72)【発明者】

【氏名】林 善史

【テーマコード（参考）】

2F065

4G015

【Ｆターム（参考）】

2F065AA26

2F065AA27

2F065BB08

2F065BB22

2F065CC23

2F065DD03

2F065GG07

2F065GG14

2F065GG16

2F065HH03

2F065HH13

2F065JJ09

2F065LL13

2F065LL15

2F065LL59

2F065LL62

2F065MM16

2F065QQ17

2F065QQ28

2F065QQ29

4G015BA01

(57)【要約】

【課題】透明管の内径および屈折率のうちの少なくとも一方を正確に測定する。
【解決手段】透明管としての管ガラスＧｔを測定する測定工程は、管ガラスＧｔの管長方向を横断するように平行光線Ｌ１を照射する工程と、平行光線Ｌ１のうち、管ガラスＧｔの外側を通過する直進光線Ｍ０および管ガラスＧｔを透過する透過光線Ｍ１を撮像部９で撮像する工程とを備える。透過光線Ｍ１は、管ガラスＧｔの内周面Ｇｂで１回反射した後に直進光線Ｍ０と平行な光軸を有する一次屈折光線Ｍ１１と、管ガラスＧｔの内周面Ｇｂで２回反射した後に直進光線Ｍ０と平行な光軸を有する二次屈折光線Ｍ１２とを含む。測定工程では、撮像部９の撮像データから、管ガラスＧｔの外周面Ｇａに接する直進光線Ｍ０のピーク位置、一次屈折光線Ｍ１１のピーク位置および二次屈折光線Ｍ１２のピーク位置をそれぞれ求め、これら３種のピーク位置に基づいて、管ガラスＧｔの内径および屈折率のうちの少なくとも一方を算出する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明管を準備する準備工程と、前記透明管を測定する測定工程とを備える透明管の製造方法であって、
前記測定工程は、前記透明管の管長方向を横断するように平行光線を照射する工程と、前記平行光線のうち、前記透明管の外側を通過する直進光線および前記透明管を透過する透過光線を撮像部で撮像する工程とを備え、
前記透過光線は、互いに異なる２つの自然数をｍ、ｎとすると、前記透明管の内周面でｍ回反射した後に前記直進光線と平行な光軸を有する第一屈折光線と、前記透明管の内周面でｎ回反射した後に前記直進光線と平行な光軸を有する第二屈折光線とを含み、
前記測定工程では、前記撮像部の撮像データから、前記透明管の外周面に接する前記直進光線のピーク位置、前記第一屈折光線のピーク位置および前記第二屈折光線のピーク位置をそれぞれ求め、これら３種のピーク位置に基づいて、前記透明管の内径および屈折率のうちの少なくとも一方を算出することを特徴とする透明管の製造方法。

【請求項2】

前記測定工程では、前記透明管の外周面に接する前記直進光線のピーク位置、前記第一屈折光線のピーク位置および前記第二屈折光線のピーク位置に基づいて、前記透明管の内径および屈折率をそれぞれ算出する請求項１に記載の透明管の製造方法。

【請求項3】

前記第一屈折光線は、前記透明管の内周面で１回反射した後に前記直進光線と平行な光軸を有する光線であり、前記第二屈折光線は、前記透明管の内周面で２回反射した後に前記直進光線と平行な光軸を有する光線である請求項１又は２に記載の透明管の製造方法。

【請求項4】

前記透明管が、管ガラスである請求項１～３のいずれか１項に記載の透明管の製造方法。

【請求項5】

前記準備工程は、前記管ガラスを成形部で成形する成形工程を含む請求項４に記載の透明管の製造方法。

【請求項6】

前記測定工程では、前記成形部に連続する前記管ガラスを製造ライン上で測定する請求項５に記載の透明管の製造方法。

【請求項7】

透明管の測定装置であって、
前記透明管の管長方向を横断するように平行光線を照射する照射部と、
前記平行光線のうち、前記透明管の外側を通過する直進光線および前記透明管を透過する透過光線を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮像データに基づいて前記透明管を測定する測定部とを備え、
前記透過光線は、互いに異なる２つの自然数をｍ、ｎとすると、前記透明管の内周面でｍ回反射した後に前記直進光線と平行な光軸を有する第一屈折光線と、前記透明管の内周面でｎ回反射した後に前記直進光線と平行な光軸を有する第二屈折光線とを含み、
前記測定部は、前記撮像データから、前記透明管の外周面に接する前記直進光線のピーク位置、前記第一屈折光線のピーク位置および前記第二屈折光線のピーク位置をそれぞれ求め、これら３種のピーク位置に基づいて、前記透明管の内径および屈折率のうちの少なくとも一方を算出するように構成されていることを特徴とする透明管の測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、透明管の製造方法および透明管の測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、管ガラスの製造方法としては、例えばリドロー法が用いられる場合がある。リドロー法は、管状のガラス母材を加熱しながら線引きすることにより、管ガラスを得る方法である。

【0003】

この種の管ガラスの内径は、管ガラスの品質を管理するために用いられる。例えば特許文献１には、管ガラスのような透明管に所定の光線を照射して、透明管の内径を測定する方法が開示されている。詳細には、同文献では、まず、透明管の外側を通過する直進光線から透明管の外径を求める。次に、透明管を透過する透過光線のうち、透明管の内周面で反射した１種の光線（透明管の内周面で１回反射した屈折光、２回反射した屈折光および３回反射した屈折光のいずれか１つのみ）のピーク位置を求める。そして、このピーク位置および透明管の外径に加えて、既知の透明管の屈折率を用い、透明管の内径を求める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－８４１７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示の方法の場合、透明管の内径を求めるためには、透明管の屈折率が必要不可欠となる。そして、同文献では、透明管の屈折率は、予め別の方法で測定された既知の一定値とされている。

【0006】

しかしながら、例えば、長尺な透明管を連続して成形するような場合、透明管の成分等が変動すれば、透明管の屈折率も同様に変動し得る。したがって、透明管の屈折率を既知の一定値として透明管の内径を求めた場合、透明管の内径を正確に測定できないという問題がある。

【0007】

また、上述のように透明管の屈折率が変動するような状況下では、透明管の品質を管理する上で、透明管の内径と同様に、透明管の屈折率を正確に測定することが望まれる場合もある。

【0008】

本発明は、透明管の内径および屈折率のうちの少なくとも一方を正確に測定することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１） 上記の課題を解決するために創案された本発明は、透明管を準備する準備工程と、透明管を測定する測定工程とを備える透明管の製造方法であって、測定工程は、透明管の管長方向を横断するように平行光線を照射する工程と、平行光線のうち、透明管の外側を通過する直進光線および透明管を透過する透過光線を撮像部で撮像する工程とを備え、透過光線は、互いに異なる２つの自然数をｍ、ｎとすると、透明管の内周面でｍ回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する第一屈折光線と、透明管の内周面でｎ回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する第二屈折光線とを含み、測定工程では、撮像部の撮像データから、透明管の外周面に接する直進光線のピーク位置、第一屈折光線のピーク位置および第二屈折光線のピーク位置をそれぞれ求め、これら３種のピーク位置に基づいて、透明管の内径および屈折率のうちの少なくとも一方を算出することを特徴とする。

【0010】

このようにすれば、透明管の外周面に接する直進光線のピーク位置と第一屈折率光線のピーク位置とから、屈折の法則に基づいて、透明管の内径、外径、屈折率の関係を示す第一関係式を導くことができる。同様に、透明管の外周面に接する直進光線のピーク位置と第二屈折率光線のピーク位置とから、屈折の法則に基づいて、透明管の内径、外径、屈折率の関係を示す第二関係式を導くことができる。ここで、透明管の外径は、透明管の外周面に接する直進光線のピーク位置から求めることができる。つまり、透明管の内径および屈折率という２つの未知数に対して、透明管の内径および屈折率の関係を示す式（第一関係式・第二関係式）が２つ得られるため、未知数である透明管の内径および／又は屈折率を算出できる。したがって、透明管の外周面に接する直進光線のピーク位置、第一屈折光線のピーク位置および第二屈折光線のピーク位置をそれぞれ求めれば、これら３種のピーク位置に基づいて、透明管の内径および屈折率のうちの少なくとも一方を正確に算出できる。

【0011】

（２） 上記の（１）の構成において、測定工程では、透明管の外周面に接する直進光線のピーク位置、第一屈折光線のピーク位置および第二屈折光線のピーク位置に基づいて、透明管の内径および屈折率をそれぞれ算出してもよい。

【0012】

このようにすれば、透明管の内径および屈折率を用いて、透明管の品質を評価できる。そのため、透明管の品質をより精度よく評価できる。

【0013】

（３） 上記の（１）又は（２）の構成において、第一屈折光線は、透明管の内周面で１回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する光線であり、第二屈折光線は、透明管の内周面で２回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する光線であることが好ましい。

【0014】

透明管の内周面で反射する屈折光線のピーク強度は、透明管の内周面での反射回数が増加するに連れて小さくなる。換言すれば、上記のように、第一屈折光線を、透明管の内周面で１回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する光線（ｍ＝１）とし、第二屈折光線を、透明管の内周面で２回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する光線（ｎ＝２）とすれば、屈折光線のピーク強度が十分に大きくなり、ピーク位置の測定精度が向上する。その結果、透明管の内径および／又は屈折率の算出精度が向上する。

【0015】

（４） （１）～（３）のいずれかの構成において、透明管は、管ガラスであってもよい。

【0016】

このようにすれば、例えば、光通信コネクタ用フェルール、光ファイバー保持用キャピラリ、光通信デバイス用ガラスチューブ等の寸法規格が厳しい分野においても、寸法規格を満たす管ガラスを安定的に供給することが可能となる。

【0017】

（５） 上記の（４）の構成において、準備工程は、管ガラスを成形部で成形する成形工程を含んでいてもよい。

【0018】

（６） 上記の（５）の構成において、測定工程では、成形部に連続する管ガラスを製造ライン上で測定することが好ましい。

【0019】

このようにすれば、管ガラスの測定を、管ガラスの製造ライン上での測定、すなわちオンライン方式で行うことができる。

【0020】

（７） 上記の課題を解決するために創案された本発明は、透明管の測定装置であって、透明管の管長方向を横断するように平行光線を照射する照射部と、平行光線のうち、透明管の外側を通過する直進光線および透明管を透過する透過光線を撮像する撮像部と、撮像部の撮像データに基づいて透明管を測定する測定部とを備え、透過光線は、互いに異なる２つの自然数をｍ、ｎとすると、透明管の内周面でｍ回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する第一屈折光線と、透明管の内周面でｎ回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する第二屈折光線とを含み、測定部は、撮像データから、透明管の外周面に接する直進光線のピーク位置、第一屈折光線のピーク位置および第二屈折光線のピーク位置をそれぞれ求め、これら３種のピーク位置に基づいて、透明管の内径および屈折率のうちの少なくとも一方を算出するように構成されていることを特徴とする。

【0021】

このようにすれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受できる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、透明管の内径および屈折率のうちの少なくとも一方を正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態に係る透明管の製造方法に用いられる製造装置を示す図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図であって、本実施形態に係る透明管の測定装置を示す図である。

【図3】撮影データの一例を示す図である。

【図4】管ガラスと、管ガラスの外周面と接する直進光線との幾何学的な関係を示す図である。

【図5】管ガラスと、一次屈折光線との幾何学的な関係を示す図である。

【図6】管ガラスと、二次屈折光線との幾何学的な関係を示す図である。

【図7】管ガラスと、三次屈折光線との幾何学的な関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態に係る透明管の製造方法および透明管の測定装置について図面を参照しながら説明する。なお、図中のＸＹＺは直交座標系である。Ｘ方向およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0025】

図１に示すように、本実施形態に係る透明管の製造方法に用いられる製造装置１は、リドロー法を用いて、透明管としての管ガラスＧを製造する装置である。

【0026】

製造装置１は、送り機構２と、加熱炉３と、引張ローラ４と、カッター５とを、上方からこの順に備える。

【0027】

送り機構２は、管状のガラス母材Ｇｍを支持しながら、ガラス母材Ｇｍを所定速度で下方に送り出す装置である。

【0028】

加熱炉３は、送り機構２の下降に伴って送り出されるガラス母材Ｇｍを、送り機構２の下方でヒータ３ａにより加熱して軟化させる装置であり、管ガラスを成形する成形部として機能する。

【0029】

引張ローラ４は、加熱炉３で軟化したガラス母材Ｇｍに連続する長尺な管ガラスＧｔを、加熱炉３の下方で引っ張る装置である。これにより、軟化状態にあるガラス母材Ｇｍが線引きされ、効率よく細管化される。なお、ガラス母材Ｇｍの線引き速度は、例えば、送り機構２および／又は引張ローラ４により調整される。

【0030】

カッター５は、引張ローラ４の下方で長尺な管ガラスＧｔを所定長さで切断する装置である。これにより、長尺な管ガラスＧｔから、短尺な管ガラスＧが順次得られる。

【0031】

製造装置１は、加熱炉３と引張ローラ４との間で管ガラスＧｔを測定する測定装置６をさらに備える。なお、本実施形態では、測定装置６を管ガラスＧｔの製造ライン上で使用するオンライン方式の測定を例示するが、測定装置６は、管ガラスＧｔの製造ライン以外で使用するオフライン方式の測定にも適用できる。

【0032】

図２に示すように、測定装置６は、管ガラスＧｔの管長方向を横断するように平行光線Ｌ１を照射する照射部７と、平行光線Ｌ１のうち、管ガラスＧｔの外側を通過する直進光線Ｍ０および管ガラスＧｔを透過する透過光線Ｍ１を受光するテレセントリック光学系８と、テレセントリック光学系８によって集光された直進光線Ｍ０および透過光線Ｍ１を入力することにより撮影データを出力する撮像部９と、撮影データに基づいて管ガラスＧｔの外径、内径および屈折率を測定する測定部１０とを備える。

【0033】

本実施形態では、照射部７とテレセントリック光学系８とは、大気中に置かれた管ガラスＧｔを挟んで、Ｘ方向に延びる同一直線上で対向するように配置されている。

【0034】

照射部７は、ＬＥＤ等の光源１１と、光源１１から出射された光線（拡散光線）Ｌ０から、管ガラスＧｔを横断する平面に沿って伝播する平行光線Ｌ１を生成するコリメータレンズ１２とを備える。平行光線Ｌ１の光軸は、Ｘ方向と平行である。本実施形態では、光源１１およびコリメータレンズ１２は、筐体１３に収容されている。

【0035】

照射部７は、管ガラスＧｔを含む横断平面全域に複数の平行光線Ｌ１が同時に存在する平行光線群を構成する。換言すれば、照射部７は、光線を走査するためのポリゴンミラーなどの走査ミラーを備えていない。平行光線Ｌ１が伝播する管ガラスＧｔを横断する平面は、管ガラスＧｔの管軸と直交する平面であることが好ましい。

【0036】

テレセントリック光学系８は、物体側レンズ１４と、像側レンズ１５と、物体側レンズ１４と像側レンズ１５との間に位置する両レンズ１４，１５の焦点位置Ｆに配置された絞り１６とを備える。つまり、本実施形態では、テレセントリック光学系８は、いわゆる両側テレセントリック光学系である。これにより、管ガラスＧｔとテレセントリック光学系８との間の距離（厳密には、管ガラスＧｔの中心位置と、物体側レンズ１４の中心位置との間の距離）ＷＤが変化しても、管ガラスＧｔの像の大きさは実質的に変化しない。本実施形態では、テレセントリック光学系８は、筐体１７に収容されている。

【0037】

なお、図２において、各レンズ１４，１５のレンズ構成（レンズ枚数やレンズ形状等）は、簡略化して図示している。テレセントリック光学系８は、物体側レンズ１４と、物体側レンズ１４の焦点位置Ｆに配置された絞り１６とを備え、像側レンズがテレセントリック性能を有さない、いわゆる物体側テレセントリック光学系であってもよい。

【0038】

撮像部９は、テレセントリック光学系８によって集光された直進光線Ｍ０および透過光線Ｍ１が入力されると、その画素位置での輝度（光量レベル）を測定する撮像素子である。撮像部９は、例えば図３に示すように、測定された光線の輝度に応じた複数のピーク（信号ピーク）Ｐ０，Ｐ１０～Ｐ１３を有する撮像データを出力する。なお、撮像部９の画素数、テレセントリック光学系８に含まれるレンズ１４，１５のレンズ倍率等の性能は、管ガラスＧｔの寸法や必要精度に合わせて選定される。

【0039】

測定部１０は、撮像データに含まれるピークＰ０，Ｐ１１～Ｐ１３のピーク位置を求め、これらピーク位置に基づいて管ガラスＧｔの外径、内径および屈折率を測定（演算）する。ここで、本実施形態では、管ガラスＧｔの外径および内径は、直径を意味するが、半径であってもよい。なお、測定部１０は、例えば、パーソナルコンピュータやタブレット端末などの演算装置により構成され、撮像部９と有線又は無線で接続される。

【0040】

次に、以上のように構成された製造装置１を用いた透明管の製造方法を説明する。

【0041】

本実施形態に係る製造方法は、透明管としての管ガラスＧｔを準備する準備工程と、管ガラスＧｔを測定する測定工程とを含む。

【0042】

準備工程は、リドロー法により、ガラス母材Ｇｍから管ガラスＧｔを成形する成形工程を含む。詳細には、ガラス母材Ｇｍを送り機構２により所定速度で下方に送り出しながら、加熱炉３で加熱して軟化させる。その後、この軟化したガラス母材Ｇｍを引張ローラ４で下方に線引きすることにより、管ガラスＧｔを成形する。管ガラスＧｔは、カッター５で所定長さごとに切断され、製品となる管ガラスＧが順次得られる。

【0043】

管ガラスＧは、例えば、光通信コネクタ用フェルール、光ファイバー保持用キャピラリ、光通信デバイス用ガラスチューブ等として利用される。

【0044】

管ガラスＧｔの外径（直径）は、０．１～１０．０ｍｍであることが好ましく、０．２～７．０ｍｍであることがより好ましく、０．３～５．０ｍｍであることが更に好ましい。一方、管ガラスＧｔの内径（直径）は、０．０１～８．０ｍｍであることが好ましく、０．０１５～５．０ｍｍであることがより好ましく、０．０２～３．５ｍｍであることが更に好ましい。なお、切断前の管ガラスＧｔの外径および内径は、切断後の管ガラスＧの外径および内径と実質的に同じである。

【0045】

測定工程では、成形部としての加熱炉３に位置するガラス母材Ｇｍに連続する管ガラスＧｔを製造ライン上で測定する。つまり、測定工程では、オンライン方式の測定を行う。測定工程では、加熱炉３と引張ローラ４との間に位置する管ガラスＧｔを測定する。これは、加熱炉３に近い位置で管ガラスＧｔを測定し、その測定結果を製造条件の各種パラメータの調整に迅速にフィードバックするためである。なお、測定工程では、引張ローラ４とカッター５との間に位置する管ガラスＧｔを測定するようにしてもよい。

【0046】

図２に示すように、測定工程は、照射部７を用いて管ガラスＧｔの管長方向を横断するように平行光線Ｌ１を照射する工程と、平行光線Ｌ１のうち、管ガラスＧｔの外側を通過した直進光線Ｍ０および管ガラスＧｔを透過した透過光線Ｍ１をテレセントリック光学系８で受光する工程と、テレセントリック光学系８によって集光された直進光線Ｍ０および透過光線Ｍ１を撮像部９に入力して撮影データを出力する工程と、測定部１０を用いて撮影データから管ガラスＧｔの外径、内径および屈折率を測定する工程とを備える。なお、テレセントリック光学系８は、平行光線Ｌ１と平行な光軸を有する光線のみを撮像部９まで導く。

【0047】

直進光線Ｍ０は、管ガラスＧｔの影響を受けないため、平行光線Ｌ１と平行な光軸を維持する。つまり、直進光線Ｍ０は、テレセントリック光学系８を介して撮像部９で受光される。

【0048】

透過光線Ｍ１は、管ガラスＧｔの外周面Ｇａおよび内周面Ｇｂで屈折することなく管ガラスＧｔの中空部を直進し、平行光線Ｌ１と平行な光軸を有する非屈折光線Ｍ１０を含む。つまり、非屈折光線Ｍ１０は、テレセントリック光学系８を介して撮像部９で受光される。

【0049】

透過光線Ｍ１は、管ガラスＧｔ内に入射後に内周面Ｇｂで全反射して外へ出て、再び平行光線Ｌ１と平行な光軸を有する屈折光線Ｍ１１～Ｍ１３を含む。詳細には、屈折光線Ｍ１１は、管ガラスＧｔの内周面Ｇｂで一回反射した一次屈折光線である。屈折光線Ｍ１２は、管ガラスＧｔの外周面Ｇａでの一回の反射を伴いながら、管ガラスＧｔの内周面Ｇｂで二回反射した二次屈折光線である。屈折光線Ｍ１３は、管ガラスＧｔの外周面Ｇａでの二回の反射を伴いながら、管ガラスＧｔの内周面Ｇｂで三回反射した三次屈折光線である。つまり、これら屈折光線Ｍ１１～Ｍ１３は、テレセントリック光学系８を介して撮像部９で受光される。

【0050】

なお、透過光線Ｍ１は、管ガラスＧｔの外周面Ｇａや内周面Ｇｂで屈折や反射して外へ出るが、管ガラスＧｔに照射前の平行光線Ｌ１と平行な光軸を有さなくなる光線を含む。しかしながら、これらの光線は、例えば、テレセントリック光学系８の絞り１６によって遮断され、撮像部９で受光されない。

【0051】

したがって、図３に示すように、撮像部９の撮像データは、直進光線Ｍ０のピークＰ０と、非屈折光線Ｍ１０のピークＰ１０と、一次屈折光線Ｍ１１のピークＰ１１と、二次屈折光線Ｍ１２のピークＰ１２と、三次屈折光線Ｍ１３のピークＰ１３とを主として含む。そして、直進光線Ｍ０、一次屈折光線Ｍ１１、二次屈折光線Ｍ１２および三次屈折光線Ｍ１３は、非屈折光線Ｍ１０によって２つに分割される管ガラスＧｔの第一半筒状部（図中の上半分）Ｇｔ１と、第二半筒状部（図中の下半分）Ｇｔ２とにそれぞれ生じる。したがって、直進光線Ｍ０および各屈折光線Ｍ１１～Ｍ１３のそれぞれのピークＰ０，Ｐ１１～Ｐ１３は、非屈折光線Ｍ１０のピークＰ１０を中心として略対称となる位置で対をなす。なお、屈折光線Ｍ１１～Ｍ１３のピークＰ１１～Ｐ１３の強度は、一次屈折光線Ｍ１１、二次屈折光線Ｍ１２および三次屈折光線Ｍ１３の順に小さくなる傾向にある（Ｐ１１＞Ｐ１２＞Ｐ１３）。

【0052】

そして、一次屈折光線Ｍ１１の一対のピークＰ１１のピーク間距離ｈ１、二次屈折光線Ｍ１２の一対のピークＰ１２のピーク間距離ｈ２および三次屈折光線Ｍ１３の一対のピークＰ１３のピーク間距離ｈ３の中から選択された２つのピーク間距離と、管ガラスＧｔの外周面と接する直進光線Ｍ０のピークＰ０（厳密にはピークＰ０の立ち上がり部分）のピーク間距離ｈ０を撮像データから求める。その後、求めた３種のピーク間距離（例えば、ｈ０，ｈ１，ｈ２）に基づいて管ガラスＧｔの外径、内径および屈折率を測定（演算）する。ここで、「ピーク間距離」とは、対をなすピークにおける一方側のピーク位置と他方側のピーク位置との間の距離を意味する。

【0053】

以下、管ガラスＧｔの外径（直径）をＤ、内径（直径）をｒ、屈折率ｎとして、具体的な測定方法を説明する。

【0054】

図４に示すように、管ガラスＧｔの外周面と接する直進光線Ｍ０のピーク間距離ｈ０は、管ガラスＧｔの外径Ｄに等しい。つまり、ピーク間距離ｈ０から管ガラスＧｔの外径を求めることができる。

【0055】

一方、図５に示すように、一次屈折光線Ｍ１１において、管ガラスＧｔの外周面Ｇａにおける入射角をθ１１、屈折角をθ１２とすると、幾何学的な関係および屈折の法則により、以下の関係式が得られる。
ｈ１／２＝Ｄ／２×ｓｉｎ（θ１１）…（１）
ｓｉｎ（θ１１）＝ｎｓｉｎ（θ１２）…（２）
ｒ／２×ｃｏｓ（α１）＝Ｄ／２×ｓｉｎ（θ１２）…（３）
α１＝θ１１－θ１２…（４）

【0056】

これらの式（１）～（４）より、以下の式（５）が得られる。
ｒ＝ｈ１／［ｎｃｏｓ｛Ａｒｃｓｉｎ（ｈ１／Ｄ）
－Ａｒｃｓｉｎ（ｈ１／（ｎＤ））｝］…（５）

【0057】

また、図６に示すように、二次屈折光線Ｍ１２において、管ガラスＧｔの外周面Ｇａにおける入射角をθ２１、屈折角をθ２２とすると、幾何学的な関係および屈折の法則により、以下の関係式が得られる。
ｈ２／２＝Ｄ／２×ｓｉｎ（θ２１）…（６）
ｓｉｎ（θ２１）＝ｎｓｉｎ（θ２２）…（７）
ｒ／２×ｓｉｎ（α２）＝Ｄ／２×ｓｉｎ（θ２２）…（８）
２（α２－θ２２）＋θ２１＝９０°…（９）

【0058】

これらの式（６）～（９）より、以下の式（１０）が得られる。
ｒ＝ｈ２／［ｎｓｉｎ｛π／４－１／２×Ａｒｃｓｉｎ（ｈ２／Ｄ）
＋Ａｒｃｓｉｎ（ｈ２／（ｎＤ））｝］…（１０）

【0059】

さらに、図７に示すように、三次屈折光線Ｍ１３において、管ガラスＧｔの外周面Ｇａにおける入射角をθ３１、屈折角をθ３２とすると、幾何学的な関係および屈折の法則により、以下の関係式が得られる。
ｈ３／２＝Ｄ／２×ｓｉｎ（θ３１）…（１１）
ｓｉｎ（θ３１）＝ｎｓｉｎ（θ３２）…（１２）
ｒ／２×ｓｉｎ（α３）＝Ｄ／２×ｓｉｎ（θ３２）…（１３）
３（α３－θ３２）＋θ３１＝９０°…（１４）

【0060】

これらの式（１１）～（１４）より、以下の式（１５）が得られる。
ｒ＝ｈ３／［ｎｓｉｎ｛π／６－１／３×Ａｒｃｓｉｎ（ｈ３／Ｄ）
＋Ａｒｃｓｉｎ（ｈ３／（ｎＤ））｝］…（１５）

【0061】

ここで、Ｄ（＝ｈ０）、ｈ１～ｈ３は、撮像データから得られる既知の値である。そのため、上記の式（５）、（１０）、（１５）の中から選択された任意の２式を連立させ、未知数であるｒとｎについて解くことにより、ｒおよびｎを算出できる。これにより、管ガラスＧｔの外径に加えて、内径および屈折率を求めることができる。つまり、屈折率の変動の影響を受けずに、管ガラスＧｔの内径を高精度に測定できる。また、外気の状態が一定であれば、管ガラスＧｔの成分が変動しても管ガラスＧｔの屈折率も高精度に測定できる。屈折率は、管ガラスＧｔの密度の算出に利用できる。

【0062】

管ガラスＧｔの内径および屈折率を高精度に測定する観点からは、ピーク強度の大きい一次屈折光線Ｍ１１および二次屈折光線Ｍ１２を用いて、ｒおよびｎを算出することが好ましい。つまり、上記の式（５）および（１０）の２式を連立させ、ｒおよびｎを算出することが好ましい。

【0063】

なお、測定部１０において、管ガラスＧｔの内径ｒを自動演算する場合には、例えば、（５）、（１０）、（１５）の中から選択された２式を連立させて屈折率ｎを予め消去した内径ｒに関する多項式を用いる。同様に、測定部１０において、管ガラスＧｔの屈折率ｎを自動演算する場合には、例えば、（５）、（１０）、（１５）の中から選択された２式を連立させて内径ｒを予め消去した屈折率ｎに関する多項式を用いる。

【0064】

以上の方法で求められた管ガラスＧｔの外径、内径および屈折率は、管ガラスＧｔの製造条件にフィードバックされ、必要に応じて製造条件の各種パラメータ（例えば線引き速度など）が調整される。

【0065】

なお、本発明の実施形態に係るガラス物品の製造方法について説明したが、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を施すことが可能である。

【0066】

上記の実施形態では、透明管としての管ガラスの内径および屈折率を測定する場合を説明したが、内径および屈折率のいずれか一方のみを測定するようにしてもよい。ただし、管ガラスの内径は、管ガラスの品質を管理する上で重要なパラメータであるため、少なくとも内径を測定することが好ましい。

【0067】

上記の実施形態では、透過光線が、透明管の内周面で１回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する一次屈折光線と、透明管の内周面で２回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する二次屈折光線と、透明管の内周面で３回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する三次屈折光線とを含む場合を説明したが、これに限定されない。透過光線は、互いに異なる２つの自然数をｍ、ｎとすると、透明管の内周面でｍ回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する第一屈折光線と、透明管の内周面でｎ回反射した後に直進光線と平行な光軸を有する第二屈折光線とを含んでいればよい。この場合も、屈折の法則から導出される、透明管の内径、透明管の外周面に接する直進光線のピーク間距離および第一屈折光線のピーク間距離の関係を示す透明管の屈折率を含む第一関係式と、屈折の法則から導出される、透明管の内径、透明管の外周面に接する直進光線のピーク間距離および第二屈折光線のピーク間距離の関係を示す透明管の屈折率を含む第二関係式との連立方程式から、未知数である内径および屈折率の少なくとも一方を算出できる。ただし、ｍおよびｎの数が大きくなりすぎると、撮像データに含まれるピーク強度が小さくなるため、ｍおよびｎは、３以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましい。また、「第一関係式と第二関係式との連立方程式」には、これら連立方程式から得られる屈折率を予め消去した内径に関する第一多項式と、内径を予め消去した屈折率に関する第二多項式とを用いる場合も含まれる。

【0068】

上記の実施形態において、照射部は、平行光線を生成できるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、照射部は、ＬＥＤ等の光源をＹ方向に沿ってライン状に複数配列したライン光源を備えるものであってもよい。また、照射部は、レーザ発光部から出射されたレーザ光を走査ミラーによって、透明管を横断する平面上に走査するものであってもよい。

【0069】

上記の実施形態において、光学系は、直進光線および透過光線を撮像部に導くことができるものであれば特に限定されない。ただし、透明管の外径、内径および屈折率を高精度に測定する観点からは、テレセントリック光学系を用いることが好ましい。

【0070】

上記の実施形態では、リドロー法を用いて透明管を成形する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。透明管の成形工程では、ダンナー法、ダウンドロー法、アップドロー法などの他の公知の成形方法を適用できる。

【0071】

上記の実施形態では、透明管として管ガラスを例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、透明管は、樹脂管などであってもよい。ここで、透明管の厚み１ｍｍでの透過率は、１５０ｎｍ～２０μｍの範囲のいずれかの波長において２０％以上であることが好ましく、２００ｎｍ～１８００ｎｍの範囲のいずれかの波長における透過率が３０％以上であることがより好ましく、３８０ｎｍ～７８０ｎｍのいずれかの波長における透過率が４０％以上であることが更に好ましい。

【0072】

上記の実施形態において、透明管を準備する準備工程は、予め所定長さに切断された透明管を準備する工程であってもよい。この場合、透明管を測定する測定工程は、予め所定長さに切断された透明管を測定する。

【符号の説明】

【0073】

１ 製造装置
２ 送り機構
３ 加熱炉
４ 引張ローラ
５ カッター
６ 測定装置
７ 照射部
８ テレセントリック光学系
９ 撮像部
１０ 測定部
１１ 光源
１２ コリメータレンズ
１４ 物体側レンズ
１５ 像側レンズ
１６ 絞り
Ｇｔ 管ガラス（透明管）
Ｍ０ 直進光線
Ｍ１ 透過光線
Ｍ１１ 一次屈折光線
Ｍ１２ 二次屈折光線
Ｍ１３ 三次屈折光線
Ｐ０ 直進光線のピーク
Ｐ１１ 一次屈折光線のピーク
Ｐ１２ 二次屈折光線のピーク
Ｐ１３ 三次屈折光線のピーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】