(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラス管は、ダンナー法やベロー法と呼ばれる方法により製造され、これらのガラス管の製法は、溶融したガラスをスリーブ等の成形体に巻き付け、チューブ状に引き伸ばして成形するため、管軸方向にのびるスジ状の突起が表れることがあり、ガラス管に突起が存在すると、ガラス管を透過する光の屈折状態が均一になる場合がある。歪み等が少ない明瞭な撮像画像を得ることができる撮像装置の保護用ガラス管の提供。【解決手段】ガラス管からなり、外面及び内面に、以下に定義される突起がない撮像装置の保護用ガラス管。突起とは、ガラス管の外面および内面を管軸を中心に円周方向に測定した際に得られる形状における鋭角の凹部もしくは凸部をいう。前記凹部又は凸部の先端角度が９０°以下である、撮像装置の保護用ガラス管。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管からなり、外面および内面に、以下に定義される突起がない撮像装置の保護用ガラス管。
突起とは、ガラス管の外面および内面を管軸を中心に円周方向に測定した際に得られる形状における鋭角の凹部もしくは凸部をいう。
【請求項２】
前記凹部もしくは凸部は、先端角度が９０°以下である請求項１に記載の撮像装置の保護用ガラス管。
【請求項３】
前記ガラス管は、ガラス組成として、酸化物基準の質量％表示で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ０．１〜４％、Ｎａ２Ｏ  １０〜２５％、ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択される少なくとも１種のアルカリ土類金属を示す。また、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計量をいう。）  1〜２０％を含有する請求項１または請求項２に記載の撮像装置の保護用ガラス管。
【請求項４】
ガラスの厚さ方向の中心部よりもナトリウム濃度が低いイオン交換層を外周面に具備する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置の保護用ガラス管。
【請求項５】
ガラスの厚さ方向の中心部よりもナトリウム濃度が低いイオン交換層を内周面に具備する請求項４に記載の撮像装置の保護用ガラス管。
【請求項６】
前記ガラス管は、肉厚が1mmでの波長３８０nm〜７８０nmの範囲における平均透過率が９４％〜９９％である請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置の保護用ガラス管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置を保護するガラス管に関する。
【背景技術】
【０００２】
街頭や工事現場において、周囲を撮像可能な監視カメラが用いられる。これらカメラは、周囲の環境（風雨、ゴミ等）からの保護、または1台のカメラで周囲を撮像するための反射鏡を保持することを目的に、例えばガラス管のような透明な筒体の内部にカメラが設けられる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４３２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガラス管は、ダンナー法やベロー法と呼ばれる方法により製造される。これらのガラス管の製法は、溶融したガラスをスリーブ等の成形体に巻き付け、チューブ状に引き伸ばして成形するため、管軸方向にのびるスジ状の突起が表れることがある。ガラス管に突起が存在すると、ガラス管を透過する光の屈折状態が不均一になる場合がある。
したがって、ガラス管の内部にカメラを設置し、ガラス管を介して撮像画像を得る場合、ガラス管のスジ状の突起が撮像画像に影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、撮像画像への影響が少ない撮像装置を保護するガラス管の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置の保護用ガラス管は、ガラス管からなり、外面および内面に、以下に定義される突起がないことを特徴とする。ここで、突起とは、ガラス管の外面および内面を管軸を中心に円周方向に測定した際に得られる形状における鋭角の凹部もしくは凸部をいう。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の撮像装置の保護用ガラス管は、撮像画像に影響を与える突起がないため、明瞭な撮像画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】突起を備えるガラス管を真円度測定装置にて測定した結果を示す図である。
【図２】突起を備えないガラス管を真円度測定装置にて測定した結果を示す図である。
【図３】本発明の撮像装置の保護用ガラス管を用いた撮像装置（カメラ）を示す図である。
【図４】例１の保護用ガラス管を介して得られた撮像画像である。
【図５】例２の保護用ガラス管を介して得られた撮像画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る撮像装置の保護用ガラス管（以下、本発明のガラス管という）の実施の形態について説明する。
【００１０】
本発明のガラス管は、外面および内面に、以下に定義されると突起がないことを特徴とする。突起とは、ガラス管の外面および内面を管軸を中心に円周方向に測定した際に得られる形状における鋭角の凹部もしくは凸部をいう。
【００１１】
ガラス管は成形体に溶融状態のガラス原料を供給しつつ管軸方法にガラスを引っ張りながら成形するダンナー法やベロー法と呼ばれる製法で作られるため、まれにガラス管の表面にスジ状の突起が発生することがある。スジ状の突起は、管軸と略並行方向に表れ、前述のガラス管を成形する際に用いる成形体や外面に付着する異物が原因と考えられる。
【００１２】
スジ状の突起は、ガラス管の肉厚状態を不均一にする。そのため、ガラス管を透過する光は、ガラス管の肉厚状態不均一さに起因するレンズ効果により局所的に歪むおそれがある。特に突起の程度が局所的に鋭角であるほど、透過光の歪みの懸念が大きい。本発明のガラス管は、このような鋭角な突起がなく、ガラス管の表面（外面もしくは内面）が、真円に近い、もしくはなめらかな表面形状であるため、ガラス管を透過する光は、局所的に歪むことがなく、違和感のない撮像画像を得ることができる。
なお、前述のガラス管の形状は、真円度測定装置を用いて測定することができる。真円度は、例えば、東京精密社製の真円度測定器ＲＯＮＤＣＯＭ３１Ｃを用いて測定する。
【００１３】
ガラス管の突起は、ガラス管の外面および内面を管軸を中心に円周方向に測定した際に得られる形状において、鋭角の凹部もしくは凸部の先端角度が９０°以下である。
スジ状の突起は、円周方向に形状測定をした場合、局所的に表れるものであり、ガラス管の肉厚方向に凹形状もしくは凸形状のいずれであっても、突起部分の先端部（真円度測定の中心から最も離れている点、もしくは最も近い点）は鋭角となっている。
そのため、形状測定により得られた結果から、鋭角の先端部（１点）を確定する。次いで、形状測定により得られた結果から、変形部分のみを取り出し、先端部を通る２本の近似曲線を引く。そして、その２本の近似曲線のなす角を鋭角の凹部もしくは凸部の先端角度とする。
鋭角の凹部もしくは凸部の先端角度が９０°を超えると、ガラス管を透過する光の歪みが小さいため、本発明のガラス管は、外面および内面に先端角度が９０°を以下の突起がないことを必須の構成とする。
【００１４】
ガラス管の突起を図１に例示する。例示するガラス管は、ソーダライムガラスからなり、外径３２ｍｍ、肉厚０．８ｍｍの管状である。図１は、このガラス管の管軸と直交する方向の形状を東京精密社製の真円度測定器ＲＯＮＤＣＯＭ３１Ｃで測定したものであり、２つの測定線のうち、外側が外面形状、内側が内面形状を示す。図１において、１点鎖線で囲んだ箇所が、本発明の突起である。この突起は、ガラス管の内面に存在する変形であり先端角度が約６０°である。図２は、図１と同じガラス組成、寸法のガラス管を同様の方法で形状測定した結果である。図２のガラス管は、ガラス管の内外面形状が偏平であることが認められるものの、突起が存在していない。そのため、このガラス管を透過した光を撮像した場合、撮影した像が歪む等の不具合が生じるおそれがない。
【００１５】
ガラス管は、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス等の所望の特性に応じたガラス組成を用いることができる。ガラス管は、例えば、所望のガラス組成となるように調合したガラス原料を溶融炉に投入し、ガラス原料を１０００〜１６００℃で加熱溶融し、溶融したガラスを清澄する。その後、成形装置を用いて溶融ガラスを管状に成形、一定の長さに切断し、徐冷する。
ガラス管本体を管形状に成形する方法としては、ダンナー法、ベロー法、ブロー法等の公知の方法を用いることができる。また、ガラス旋盤を用いて、ガラス管を拡張することで、所望の管径のガラス管を得てもよい。
【００１６】
ガラス管本体は、一実施形態として、ガラス組成として、酸化物基準の質量％で、酸化物換算の質量百分率表示で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ０．１〜４％、Ｎａ２Ｏ  １０〜２５％、ＲＯ  1〜２０％含有する。以下、組成に関する化学成分の含有量は、特に説明がない限り酸化物基準の質量％表示である。
【００１７】
ＳｉＯ２は、ガラスの骨格を構成する成分であり、必須である。この実施形態におけるＳｉＯ２の含有量は４０〜８０％である。ＳｉＯ２の含有量が４０％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。この含有量は、好ましくは５０％以上であり、より好ましくは５８％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量が８０％超では、ガラスの粘性が増大し、溶融性が著しく低下する。この含有量は、好ましくは７５％以下、典型的には７０％以下である。
【００１８】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの耐候性を向上させる成分であり、必須である。この実施形態におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は０．１〜４％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が４％超では、ガラスの粘性が高くなり、均質な溶融が困難になる。この含有量は、好ましくは３．５％以下、典型的には３％以下であり、Ａｌ２Ｏ３含有量が０．１％未満では、耐候性が低下する。この含有量は好ましくは０．２％以上であり、より好ましくは０．３％以上である。
【００１９】
Ｎａ２Ｏは、ガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須である。この実施形態におけるＮａ２Ｏの含有量は１０〜２５％である。Ｎａ２Ｏ含有量が１０％未満では、溶融性が悪い。この含有量は好ましくは１１％以上、典型的には１２％以上である。Ｎａ２Ｏ含有量が２５％超では、耐候性が低下する。この含有量は好ましくは２３％以下、典型的には２１％以下である。
【００２０】
アルカリ土類金属酸化物ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択される少なくとも１種のアルカリ土類金属を示す。また、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計量をいう。）は、溶融性や成形性を向上させる成分であり、必須である。ＲＯの含有量が２０％超では、ガラスが失透し易くなるため好ましくない。ＲＯの含有量は、好ましくは１８％以下、より好ましくは１７％以下である。ＲＯの含有量が１％未満では、溶融性や成形性を向上させる効果を十分に得ることができない。ＲＯの含有量は、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以下である。
【００２１】
ガラス管の紫外線の透過を抑制するため、ガラス中にＦｅ２Ｏ３  ０．０１〜０．３％および／またはＴｉＯ２  ０．０００１〜０．１％を含有してもよい。ガラス管の内部に樹脂部材を設ける場合、ガラス管の紫外線透過率が高いと樹脂部材が劣化するおそれがある。ガラス中にＦｅ２Ｏ３やＴｉＯ２の各成分を含有することでガラス管の紫外線の透過を抑制することができる。
Ｆｅ２Ｏ３が０．０１％未満であると、ガラス管の紫外線透過率が高くなるため好ましくない。また、Ｆｅ２Ｏ３が０．３％超であると、ガラス管が着色し、可視領域の波長の光の透過率が低くなるため好ましくない。Ｆｅ２Ｏ３は、好ましくは０．０２〜０．１５％であり、より好ましくは０．０３〜０．１８％である。ＴｉＯ２が０．０００１％未満であると、ガラス管の紫外線透過率が高くなるため好ましくない。また、ＴｉＯ２が０．１％超であると、ガラス管が着色し、可視領域の波長の光の透過率が低くなるため好ましくない。ＴｉＯ２は、好ましくは０．０００５〜０．０８％であり、より好ましくは０．００１〜０．０１％である。Ｆｅ２Ｏ３とＴｉＯ２とは、いずれか一方のみガラス管に含有してもよいし、両方を含有してもよい。なお、本発明において、紫外線とは波長４００ｎｍ以下の光をいう。
【００２２】
前述の各成分以外に所望の特性を得ることを目的に、適宜の成分を含有してもよい。また、清澄剤として、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｆ、ＳＯ３、Ｃｌの群から選択された一種又は二種以上を０．００１〜３％含有させてもよい。
【００２３】
本発明のガラス管は、ガラスの厚さ方向の中心部よりもナトリウム濃度が低いイオン交換層を外周面に具備してもよい。
イオン交換層は、ガラス管の外周の表面に設けられるものであって、ガラス管を例えば屋外や湿度の高い環境で用いる場合であっても、ガラス管にウエザリングが発生することを抑制できる。また、ガラス管の強度を高めることができ、外力が加わった場合の破損を抑制することができる。
【００２４】
イオン交換層は、ガラス表面のナトリウム成分をカリウム成分と置換することで、ガラスの厚さ方向の中心部よりもナトリウム濃度が低い。ガラスのウエザリングとは、雰囲気中の水分とガラス表面のナトリウム成分とが反応し、微細な結晶が析出することで、ガラス表面に白曇りとして視認される。そのため、ガラス表面のナトリウム濃度を低くすることで、前述の結晶の析出を抑制することができる。
【００２５】
イオン交換層は、例えば、４００℃〜５５０℃の溶融塩中にガラス管を１〜９６時間程度浸漬することで行うことができる。イオン交換処理に用いる溶融塩としては、カリウムイオン含むものであれば、特に限定されないが、例えば硝酸カリウム（ＫＮＯ３）の溶融塩が好適に用いられる。その他、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）と硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）とを混合した溶融塩を用いてもよい。
【００２６】
イオン交換層は、ガラス管の表面の深さ方向に３μｍ〜５０μｍ設けられることが好ましい。深さが３μｍ未満であるとイオン交換層が薄すぎてウエザリングを十分に抑制することができない。また深さが５０μｍ超であると、イオン交換層を形成するのに時間を要し、生産性が良くない。
【００２７】
イオン交換層は、ガラス表面のナトリウム成分をカリウム成分に置換するため、ガラス管の表面の深さ方向に表面圧縮応力を有する。ガラス管を薄肉とすることで軽量化しつつ、高い強度を得るためには、イオン交換層は、ガラス管の表面の深さ方向に３μｍ〜５０μｍの表面圧縮応力を有する層（以下、ＤＯＬということがある）とすることが好ましい。
ＤＯＬが３μｍ未満だと接触傷がＤＯＬよりも深く入った場合に、ガラス管の機械的強度が低下するおそれがある。また、ＤＯＬが５０μｍ超であると、強化処理後にガラス管を切断加工しにくい。ＤＯＬは、５μｍ〜４０μｍが好ましく、７μｍ〜３０μｍがより好ましい。
【００２８】
表面圧縮応力を有する層の圧縮応力（以下、ＣＳということがある）は、例えば、３００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上となるように強化処理されていることが好ましい。ＣＳの数値が高くなることで強化ガラスの機械的強度が高くなる。一方、ＣＳが高くなりすぎるとガラス内部の引張応力が極端に高くなるおそれがあるため、ＣＳは１４００ＭＰａ以下とすることが好ましく、１３００ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
【００２９】
ガラス管の表面に形成されるＣＳおよびＤＯＬは、例えば、表面応力計（折原製作所社製、ＦＳＭ−６０００ＬＥ）を用いて、干渉縞の本数とその間隔を観察して求めることができる。
【００３０】
イオン交換層は、ガラス管の外周面だけでなく、内周面にも具備してよい。ガラス管の外周面および内周面にイオン交換層を備える場合、ガラス管の内面のウエザリングの発生を抑制することができる。また、ガラス管の外周面および内周面にそれぞれ圧縮応力が発生するため、高い機械的強度を備えるガラス管とすることができる。
【００３１】
ガラス管の肉厚は、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下、特に好ましくは１．０ｍｍ以下である。また、ガラス管本体の肉厚が薄すぎると強度に懸念があるため、好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．４ｍｍ以上、特に好ましくは０．５ｍｍ以上である。
【００３２】
ガラス管は、肉厚が1mmでの波長３８０nm〜７８０nmの範囲における平均透過率が９４％〜９９％であることが好ましい。なお、ガラス管の肉厚が１ｍｍでの平均透過率とは、肉厚が１ｍｍでないガラス管の平均透過率を測定し、その結果を肉厚換算した値をいう。
ガラス管の平均透過率が９４％未満の場合、ガラス管を透過する光の光量が減衰し、撮像画像に影響を及ぼすおそれがある。また、ガラス管の平均透過率が９９％を超える場合、ガラス管の表面に設ける反射防止膜の構成が複雑となり、製造コストが上がるおそれがある。ガラス管の肉厚1mmでの波長３８０nm〜７８０nmの範囲における平均透過率は、９４．５％〜９８．５％が好ましく、９５％〜９８％がより好ましい。
【００３３】
本発明のガラス管は、ガラス管表面もしくはイオン交換層の表面に水分遮蔽層を設けてもよい。
ガラスは大気中の水分の影響により表面が劣化するおそれがある。このガラス表面の劣化は、ガラス管が撮像装置として組み立てられる前のいわゆる半製品の状態での保管中あるいは製品使用中にガラス表面に白濁状の変化となって現れるウエザリングと呼ばれる白曇り現象である。具体的には、雰囲気中の水分とガラス表面のナトリウム成分とが反応し、微細な結晶が析出することで、ガラス表面に白曇りとして視認されると考えられる。
そのため、イオン交換層の表面に水分遮蔽層を設けることで、雰囲気中の水分とガラス表面のナトリウム成分との反応を抑制し、ウエザリングの発生をより効果的に抑制することができる。
【００３４】
水分遮蔽層は、ガラス管表面もしくは雰囲気中の水分とガラス表面のナトリウム成分との反応を抑制できるものであれば単層、多層のいずれで構成されてもよい。
多層の場合、屈折率の相違する複数の薄膜を交互に積層したものが挙げられる。多層の構成としては、例えばＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とを交互に十層程度積層させた、光学多層膜としてもよい。光学多層膜は、真空蒸着法やスパッタリング等の公知の方法にて形成することができる。
単層の場合、中空状のシリカを樹脂中に分散させたシリカ層が挙げられる。シリカ層は、中空状のシリカを樹脂中に分散させたコート液中にガラス管を浸漬し、次いで焼成することで得ることができる。
【００３５】
本発明のガラス管は、例えば図３に示すとおり撮像装置を内部に設け、これら装置を保護する保護部材として用いることができる。この撮像装置１０は、本発明のガラス管１と内部空間を気密封止する蓋２と、内部空間内に設置されたカメラ３（２台）を備える。これら撮像装置は、適宜の土台や装置の上に設置される。カメラ３は、ガラス管１および蓋２で構成される空間に配置されるため、例えば屋外で使用される場合であっても、レンズにゴミ等が付着することがない。また、カメラ３は、ガラス管１を透過した画像を撮像することになるが、ガラス管１には、内外面に突起がなく、撮像画像が歪むことがない。
【００３６】
本発明のガラス管は、スジ状の突起が抑制されており、ガラス管を介しても歪み等がない鮮明な撮像画像を得ることができる。ガラス管の内部に設けられる撮像装置は１台であっても複数台であっても構わない。１台の撮像装置を用いて周囲を撮像する場合、円錐状の反射鏡をガラス管の内部に設け、反射鏡を撮影することで周囲の画像を得るようにしてもよい。また、複数の撮像装置を設ける場合、それら撮像装置にて同時に撮像を行い、得られた複数の画像を処理して、周囲の画像を得てもよい。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて適宜構成を変更することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。例１は、本発明の実施例であり、例２は比較例である。
【００３９】
（例１）
まず、酸化物換算の質量％表示でＳｉＯ２  ７０％、Ｂ２Ｏ３  １％、Ａｌ２Ｏ３  ２％、Ｎａ２Ｏ  １６％、Ｋ２Ｏ  ２％、ＣａＯ  ６％、ＭｇＯ  ３％となるようにガラス原料を調合した。そしてガラス原料を溶融・撹拌・清澄し、ダンナー法にて管状に成形した。このガラスを切断し、外形直径  ４０ｍｍ、高さ  １００ｍｍ、肉厚  ０．８５ｍｍのガラス管を得た。
次いで、以下の方法および装置を用い、ガラス管の外面および内面の形状を測定し、突起の有無を確認した。
真円度測定装置（東京精密社製、ＲＯＮＤＣＯＭ３１Ｃ）を用い、ガラス管の外面および内面の形状を測定した。その結果、ガラス管の外面および内面には、凹部もしくは凸部の先端角度が９０°以下の突起は存在しなかった。
【００４０】
（例２）
例１と同様のガラス組成のガラス管を用い、ダンナー法にて管状に成形した。この際、例１とは成形の時期が相違した。例１と同様の方法でガラス管の外面および内面の突起の有無を確認したところ、凹部もしくは凸部の先端角度が９０°以下の突起が３個確認された。
【００４１】
（評価）
例１、例２の各ガラス管について、デジタルスチルカメラのレンズ直前にガラス管を配置し、撮像画像を得た。それぞれの撮像画像を図４、図５に示す。なお、カメラでは、蛍光管を撮影した。得られた撮像画像は、蛍光管の光（明部）とそれ以外の部分（暗部）との境界部分が明瞭に判別できるよう露出補正を行った。
【００４２】
図４より、例１のガラス管を介して得られた撮像画像には、ガラス管のスジ状の変形に起因する歪み等は見られなかった。これに対し、図５より、例２のガラス管を介して得られた撮像画像には、ガラス管のスジ状の突起（形状測定で表れる突起）に起因する歪みが確認された。具体的には、ガラス管のスジ状の突起が、撮像対象の明部と暗部の境界を跨ぐ際、撮像画像での境界の一部に歪みが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の撮像装置の保護用ガラス管を用いることで、歪み等が少ない明瞭な撮像画像を得ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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