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技術 近赤外吸収フィルタ用ガラス

出願人 株式会社住田光学ガラス
発明者 阿曽悟郎中畑耕治沢登成人
出願日 2017年9月4日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2017-169370
公開日 2019年3月22日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2019-043814
状態 特許登録済
技術分野 ガラス組成物(第三版)
主要キーワード 研磨加工性 摩耗度 フツリン酸塩ガラス その場観察 シミュレーションデータ ガラスサンプル リン酸塩ガラス 調合原料
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (2)

課題

可視光透過特性が良好である上、研磨加工性に優れる、近赤外吸収フィルタ用ガラスを提供する。

解決手段

質量%で、少なくとも、P2O5:65.0%以上75.0%以下、Al2O3:10.0%以上16.0%以下、B2O3:1.5%以上7.0%以下、Li2O:1.0%以上3.5%以下、K2O:2.0%以上10.0%以下、R12O:7.0%以上13.5%以下、MgO:0.5%以上6.0%以下、R2O:0.5%以上6.0%以下の組成を有し、CuOを外割りで4.5%以上9.0%以下含み、且つ、R12O/CuOをx、Al2O3/R12Oをy、Al2O3/(P2O5+B2O3)をzとしたときに、0.78≦x≦3.00、0.74≦y≦2.29、0.12≦z≦0.24を満たす、ことを特徴とする、近赤外吸収フィルタ用ガラスである。

概要

背景

カメラスマートフォン等のカラー撮影機器には、固体撮影素子が搭載される。この固体撮影素子の分光感度は、可視域から近赤外域の広い範囲に亘っており、その感度は、可視域よりも赤外域の方が高い。そのため、固体撮影素子を効果的に機能させるためには、可視域の光を透過させるとともに、近赤外域(波長800〜900nm程度)の光を吸収し、通常の感度に補正する必要がある。そして、このような感度補正を達成する光学部品の一つとして、近赤外吸収フィルタが多く用いられている。
また、近年の撮影機器の小型化・軽量化の需要の増加に伴い、この近赤外吸収フィルタに対しては、一層の薄型化が要求されている。

ここで、近赤外吸収フィルタは、ガラスから作製することができ、近赤外吸収フィルタ用のガラスが備えるべき分光特性としては、800nm以上の波長の光の吸収特性が高く、400〜700nmの波長の光の透過特性が高いことが挙げられる。

このような分光特性を備えるガラスとして、例えば、特許文献1〜3は、フツリン酸塩ガラスにCuOを含有させることにより、耐候性に優れるとともに、所定の透過率特性満足する近赤外吸収フィルタを製造可能なガラスが得られることを開示している。

なお、上記文献に開示のガラスにおいては、CuOに由来する銅イオンの価数をCu2+に制御することで、近赤外域の光の吸収特性を高めている。また、一層の薄型化を図る際には、単位体積当たりのCuO、ひいてはCu2+の含有量を増やすことで、近赤外域の光の吸収特性が良好に保持され得る。

概要

可視光の透過特性が良好である上、研磨加工性に優れる、近赤外吸収フィルタ用ガラスを提供する。質量%で、少なくとも、P2O5:65.0%以上75.0%以下、Al2O3:10.0%以上16.0%以下、B2O3:1.5%以上7.0%以下、Li2O:1.0%以上3.5%以下、K2O:2.0%以上10.0%以下、R12O:7.0%以上13.5%以下、MgO:0.5%以上6.0%以下、R2O:0.5%以上6.0%以下の組成を有し、CuOを外割りで4.5%以上9.0%以下含み、且つ、R12O/CuOをx、Al2O3/R12Oをy、Al2O3/(P2O5+B2O3)をzとしたときに、0.78≦x≦3.00、0.74≦y≦2.29、0.12≦z≦0.24を満たす、ことを特徴とする、近赤外吸収フィルタ用ガラスである。

目的

本発明は、上記の観点に鑑みてなされたもので、可視光の透過特性が良好である上、研磨加工性に優れる、近赤外吸収フィルタ用ガラスを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

質量%で、P2O5:65.0%以上75.0%以下Al2O3:10.0%以上16.0%以下B2O3:1.5%以上7.0%以下R12O:7.0%以上13.5%以下Li2O:1.0%以上3.5%以下Na2O:0%以上4.0%以下K2O:2.0%以上10.0%以下Cs2O:0%以上3.0%以下R2O:0.5%以上6.0%以下CaO:0%以上2.0%以下SrO:0%以上3.0%以下BaO:0%以上4.0%以下ZnO:0%以上3.0%以下MgO:0.5%以上6.0%以下Nb2O5:0%以上5.0%以下(但し、R12Oは、Li2O、Na2O、K2O及びCs2Oの総和を示し、R2Oは、CaO、SrO、BaO、ZnO及びMgOの総和を示す)の組成を有し、CuOを外割りで4.5%以上9.0%以下含み、且つ、R12O/CuOをx、Al2O3/R12Oをy、Al2O3/(P2O5+B2O3)をzとしたときに、下式(1)〜(3):0.78≦x≦3.00(1)0.74≦y≦2.29(2)0.12≦z≦0.24(3)を満たす、ことを特徴とする、近赤外吸収フィルタ用ガラス

請求項2

フッ素を含まない、請求項1に記載の近赤外吸収フィルタ用ガラス。

請求項3

日本光学硝子工業会規格「JOGIS10−1994」に準拠して測定される摩耗度が200以上350以下である、請求項1又は2に記載の近赤外吸収フィルタ用ガラス。

請求項4

厚みが0.15mm〜0.30mmである、請求項1〜3のいずれかに記載の近赤外吸収フィルタ用ガラス。

技術分野

0001

本発明は、近赤外吸収フィルタ用ガラスに関する。

背景技術

0002

カメラスマートフォン等のカラー撮影機器には、固体撮影素子が搭載される。この固体撮影素子の分光感度は、可視域から近赤外域の広い範囲に亘っており、その感度は、可視域よりも赤外域の方が高い。そのため、固体撮影素子を効果的に機能させるためには、可視域の光を透過させるとともに、近赤外域(波長800〜900nm程度)の光を吸収し、通常の感度に補正する必要がある。そして、このような感度補正を達成する光学部品の一つとして、近赤外吸収フィルタが多く用いられている。
また、近年の撮影機器の小型化・軽量化の需要の増加に伴い、この近赤外吸収フィルタに対しては、一層の薄型化が要求されている。

0003

ここで、近赤外吸収フィルタは、ガラスから作製することができ、近赤外吸収フィルタ用のガラスが備えるべき分光特性としては、800nm以上の波長の光の吸収特性が高く、400〜700nmの波長の光の透過特性が高いことが挙げられる。

0004

このような分光特性を備えるガラスとして、例えば、特許文献1〜3は、フツリン酸塩ガラスにCuOを含有させることにより、耐候性に優れるとともに、所定の透過率特性満足する近赤外吸収フィルタを製造可能なガラスが得られることを開示している。

0005

なお、上記文献に開示のガラスにおいては、CuOに由来する銅イオンの価数をCu2+に制御することで、近赤外域の光の吸収特性を高めている。また、一層の薄型化を図る際には、単位体積当たりのCuO、ひいてはCu2+の含有量を増やすことで、近赤外域の光の吸収特性が良好に保持され得る。

先行技術

0006

特開平01−219037号公報
特開平03−083834号公報
特開平03−083835号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、上記文献に開示の技術で用いられるフツリン酸塩ガラスは、研磨処理などによって容易に削れてしまう傾向にあり、厚みの微調整が困難である、言い換えれば、研磨加工性が悪いという問題があった。この問題は、歩留まりの低下をもたらし、また、一層の薄型化の要求に応じる場合などにおいて、特に深刻となる。

0008

加えて、フツリン酸塩ガラスは、一般に、製造時にフッ素揮発して組成が安定せず、得率が低くなるため、大量生産には適しておらず、その上、排ガス処理装置の設置などに伴うコストを増大させるという問題もある。

0009

一方、上述した研磨加工性に関する問題への対処として、上記文献に開示の技術において、フツリン酸塩ガラスに代えてリン酸塩ガラスを用いることが考えられる。

0010

しかしながら、単にフツリン酸塩ガラスに代えてリン酸塩ガラスを用いた場合には、熔解温度が高くなるため、可視光の透過特性が悪化するとともに、Cu2+が還元されてCu+になり易くなり、近赤外域の光の吸収特性が悪化する。かかる近赤外域の光の吸収特性の悪化は、一層の薄型化に対応すべくCuOの含有量を増やした場合において、より顕著となる。

0011

本発明は、上記の観点に鑑みてなされたもので、可視光の透過特性が良好である上、研磨加工性に優れる、近赤外吸収フィルタ用ガラスを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、本発明の近赤外吸収フィルタ用ガラスは、
質量%で、
P2O5:65.0%以上75.0%以下
Al2O3:10.0%以上16.0%以下
B2O3:1.5%以上7.0%以下
R12O:7.0%以上13.5%以下
Li2O:1.0%以上3.5%以下
Na2O:0%以上4.0%以下
K2O:2.0%以上10.0%以下
Cs2O:0%以上3.0%以下
R2O:0.5%以上6.0%以下
CaO:0%以上2.0%以下
SrO:0%以上3.0%以下
BaO:0%以上4.0%以下
ZnO:0%以上3.0%以下
MgO:0.5%以上6.0%以下
Nb2O5:0%以上5.0%以下
(但し、R12Oは、Li2O、Na2O、K2O及びCs2Oの総和を示し、R2Oは、CaO、SrO、BaO、ZnO及びMgOの総和を示す)の組成を有し、
CuOを外割りで4.5%以上9.0%以下含み、且つ、
R12O/CuOをx、Al2O3/R12Oをy、Al2O3/(P2O5+B2O3)をzとしたときに、下式(1)〜(3):
0.78≦x≦3.00 (1)
0.74≦y≦2.29 (2)
0.12≦z≦0.24 (3)
を満たす、ことを特徴とする。かかる近赤外吸収フィルタ用ガラスは、可視光の透過特性が良好である上、研磨加工性に優れる。

0013

本発明の近赤外吸収フィルタ用ガラスは、フッ素を含まないことが好ましい。

0014

本発明の近赤外吸収フィルタ用ガラスは、日本光学硝子工業会規格「JOGIS10−1994」に準拠して測定される摩耗度が200以上350以下であることが好ましい。

0015

本発明の近赤外吸収フィルタ用ガラスは、厚みが0.15mm〜0.30mmであることが好ましい。

発明の効果

0016

本発明によれば、可視光の透過特性が良好である上、研磨加工性に優れる、近赤外吸収フィルタ用ガラスを提供することができる。

図面の簡単な説明

0017

実施例2及び比較例2のガラスサンプルについての、各波長の光に対する分光透過率シミュレーションデータである。

0018

(近赤外吸収フィルタ用ガラス)
本発明の一実施形態の近赤外吸収フィルタ用ガラス(以下、「本実施形態のガラス」と称することがある。)を具体的に説明する。本実施形態のガラスは、質量%で、
P2O5:65.0%以上75.0%以下
Al2O3:10.0%以上16.0%以下
B2O3:1.5%以上7.0%以下
R12O:7.0%以上13.5%以下
Li2O:1.0%以上3.5%以下
Na2O:0%以上4.0%以下
K2O:2.0%以上10.0%以下
Cs2O:0%以上3.0%以下
R2O:0.5%以上6.0%以下
CaO:0%以上2.0%以下
SrO:0%以上3.0%以下
BaO:0%以上4.0%以下
ZnO:0%以上3.0%以下
MgO:0.5%以上6.0%以下
Nb2O5:0%以上5.0%以下
(但し、R12Oは、Li2O、Na2O、K2O及びCs2Oの総和を示し、R2Oは、CaO、SrO、BaO、ZnO及びMgOの総和を示す)の組成を有し、
CuOを外割りで4.5%以上9.0%以下含む、ことを第1の特徴とする。

0019

また、本実施形態のガラスは、上述した成分以外のその他の成分(後述)を含んでもよい。但し、本実施形態のガラスは、可視光の透過特性及び研磨加工性をより確実に向上させる観点から、上述した成分のみからなる組成を有するとともに、CuOを外割りで4.5%以上9.0%以下含むことが好ましい。

0020

以下、本実施形態のガラスにおいて、各成分の割合を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、「%」表示は、特に断らない限り、質量%を意味し、また、必須成分であるCuO以外の成分の割合に関しては、当該CuOを考慮せずに算出されるものとする。

0021

[P2O5]
P2O5は、本実施形態のガラスにおける主成分である。ガラスにおけるP2O5の割合が65.0%未満であると、ガラスの形成が困難になる。一方、ガラスにおけるP2O5の割合が75.0%を超えると、摩耗度が著しく増大し、研磨加工性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるP2O5の割合は、65.0%以上75.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるP2O5の割合は、68.0%以上であることが好ましく、また、70.0%以下であることが好ましく、69.5%以下であることがより好ましい。

0022

[Al2O3]
Al2O3は、本実施形態のガラスにおける必須成分であり、摩耗度を低下させることができる成分である。ガラスにおけるAl2O3の割合が10.0%未満であると、摩耗度を低下させる効果が十分ではなく、研磨加工性を向上させることができない。一方、ガラスにおけるAl2O3の割合が16.0%を超えると、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化するとともに、熔融時の融液の安定性が悪化するため、量産が困難となる。そのため、本実施形態のガラスにおけるAl2O3の割合は、10.0%以上16.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるAl2O3の割合は、11.0%以上であることが好ましく、12.0%以上であることがより好ましく、また、15.0%以下であることが好ましく、14.0%以下であることがより好ましい。

0023

[B2O3]
B2O3は、本実施形態のガラスにおける必須成分であり、ガラスの網目構造を形成する成分である。ガラスにおけるB2O3の割合が1.5%未満であると、ガラスの形成が困難になる。一方、ガラスにおけるB2O3の割合が7.0%を超えると、摩耗度が増大し、研磨加工性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるB2O3の割合は、1.5%以上7.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるB2O3の割合は、2.0%以上であることが好ましく、3.0%以上であることがより好ましく、また、6.5%以下であることが好ましく、5.5%以下であることがより好ましい。

0024

[Li2O]
Li2Oは、本実施形態のガラスにおける必須成分であり、ガラスの熔解温度を効果的に低下させることができる成分である。ガラスにおけるLi2Oの割合が1.0%未満であると、ガラスの熔解温度を低下させる効果が十分ではない。一方、ガラスにおけるLi2Oの割合が3.5%を超えると、摩耗度が増大し、研磨加工性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるLi2Oの割合は、1.0%以上3.5%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるLi2Oの割合は、2.5%以下であることが好ましく、また、1.75%以下であることがより好ましい。

0025

[Na2O]
Na2Oは、本実施形態のガラスにおいて、ガラスの熔解温度を低下させることができる成分である。ガラスにおけるNa2Oの割合が4.0%を超えると、摩耗度が増大し、研磨加工性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるNa2Oの割合は、0%以上4.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるNa2Oの割合は、1.5%以下であることが好ましく、1.0%以下であることがより好ましい。また、ガラスの熔解温度をより低下させる観点から、本実施形態のガラスにおけるNa2Oの割合は、0.4%以上であることが好ましい。

0026

[K2O]
K2Oは、本実施形態のガラスにおける必須成分であり、ガラスの熔解温度を低下させることができる成分である。ガラスにおけるK2Oの割合が2.0%未満であると、ガラスの熔解温度を低下させる効果が十分ではない。一方、ガラスにおけるK2Oの割合が10.0%を超えると、摩耗度が増大し、研磨加工性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるK2Oの割合は、2.0%以上10.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるK2Oの割合は、5.0%以上であることが好ましく、また、9.0%以下であることが好ましく、7.0%以下であることがより好ましい。

0027

[Cs2O]
Cs2Oは、本実施形態のガラスにおいて、ガラスの熔解温度を低下させることができる成分である。ガラスにおけるCs2Oの割合が3.0%を超えると、摩耗度が増大し、研磨加工性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるCs2Oの割合は、0%以上3.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるCs2Oの割合は、1.5%以下であることが好ましく、1.0%以下であることがより好ましい。また、ガラスの熔解温度をより低下させる観点から、本実施形態のガラスにおけるCs2Oの割合は、0.3%以上であることが好ましく、0.4%以上であることがより好ましい。

0028

[R12O(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]
ここで、本実施形態のガラスにおいては、Li2O、Na2O、K2O及びCs2Oの総和を示すR12Oの割合を、7.0%以上13.5%以下とした。ガラスにおけるR12Oの割合が7.0%未満であると、ガラスの熔解温度を十分に低下させることができないからである。また、ガラスにおけるR12Oの割合が13.5%を超えると、摩耗度が増大し、研磨加工性が悪化するからである。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるR12Oの割合は、8.0%以上であることが好ましく、また、12.0%以下であることが好ましい。

0029

[CaO]
CaOは、本実施形態のガラスにおいて、摩耗度を低下させることができる成分である。ガラスにおけるCaOの割合が2.0%を超えると、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるCaOの割合は、0%以上2.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるCaOの割合は、1.0%以下であることが好ましい。また、摩耗度をより低下させる観点から、本実施形態のガラスにおけるCaOの割合は、0.5%以上であることが好ましい。

0030

[SrO]
SrOは、CaOと同様に、本実施形態のガラスにおいて、摩耗度を低下させることができる成分である。ガラスにおけるSrOの割合が3.0%を超えると、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるSrOの割合は、0%以上3.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるSrOの割合は、1.0%以下であることが好ましい。また、摩耗度をより低下させる観点から、本実施形態のガラスにおけるSrOの割合は、0.5%以上であることが好ましい。

0031

[BaO]
BaOは、CaO、SrOと同様に、本実施形態のガラスにおいて、摩耗度を低下させることができる成分である。ガラスにおけるBaOの割合が4.0%を超えると、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるBaOの割合は、0%以上4.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるBaOの割合は、1.0%以下であることが好ましい。また、摩耗度をより低下させる観点から、本実施形態のガラスにおけるBaOの割合は、0.5%以上であることが好ましい。

0032

[ZnO]
ZnOは、CaO、SrO、BaOと同様に、本実施形態のガラスにおいて、摩耗度を低下させることができる成分である。ガラスにおけるZnOの割合が3.0%を超えると、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるZnOの割合は、0%以上3.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるZnOの割合は、1.0%以下であることが好ましい。また、摩耗度をより低下させる観点から、本実施形態のガラスにおけるZnOの割合は、0.5%以上であることが好ましい。

0033

[MgO]
MgOは、本実施形態のガラスにおける必須成分であり、CaO、SrO、BaO、ZnOと同様に、摩耗度を低下させることができる成分である。ガラスにおけるMgOの割合が0.5%未満であると、摩耗度を低下させる効果が十分ではなく、研磨加工性を向上させることができない。一方、ガラスにおけるMgOの割合が6.0%を超えると、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化するとともに、熔融時の融液の安定性が悪化するため、量産が困難となる。そのため、本実施形態のガラスにおけるMgOの割合は、0.5%以上6.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるMgOの割合は、2.0%以上であることが好ましく、また、4.5%以下であることが好ましい。

0034

[R2O(CaO+SrO+BaO+ZnO+MgO)]
ここで、本実施形態のガラスにおいては、CaO、SrO、BaO、ZnO及びMgOの総和を示すR2Oの割合を、0.5%以上6.0%以下とした。ガラスにおけるR2Oの割合が0.5%未満であると、摩耗度を低下させる効果が十分ではなく、研磨加工性を向上させることができないからである。また、ガラスにおけるR2Oの割合が6.0%を超えると、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化するからである。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるR2Oの割合は、2.0%以上であることが好ましく、また、5.0%以下であることが好ましく、4.5%以下であることがより好ましい。

0035

[Nb2O5]
Nb2O5は、本実施形態のガラスにおいて、熔融時の融液の安定性を向上させることができる成分である。ガラスにおけるNb2O5の割合が5.0%を超えると、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスにおけるNb2O5の割合は、0%以上5.0%以下とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるNb2O5の割合は、2.5%以下であることが好ましい。また、熔融時の融液の安定性をより向上させる観点から、本実施形態のガラスにおけるNb2O5の割合は、0.25%以上であることが好ましい。

0036

[CuO]
CuOは、ガラスに近赤外吸収特性を付与することができる成分であり、対象とする近赤外吸収フィルタの厚さ及び分光特性により、その割合を適宜選択することができる。但し、CuOが、外割りで4.5%未満しかガラスに含まれていないと、近赤外域の光を吸収する効果が十分ではない。一方、CuOが、外割りで9.0%を超えてガラスに含まれていると、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化する。そのため、本実施形態のガラスは、CuOを外割りで4.5%以上9.0%以下含むことを必須とした。同様の観点から、本実施形態のガラスにおけるCuOの割合(外割り)は、5.9%以上であることが好ましく、また、7.8%以下であることが好ましい。

0037

[その他の成分]
本実施形態のガラスは、本発明の目的から外れない限り、任意に、上述した成分以外のその他の成分を含んでもよい。その他の成分としては、Fe2O3、TiO2、Cr2O3、MnO、Co3O4、NiO、SnO2、Nd2O3、Yb2O3等が挙げられる。但し、その他の成分は、本実施形態のガラスにおいて不可避的不純物となり得るため、含まないことが好ましい。
また、特に、本実施形態のガラスは、フッ素を含まないことが好ましい。フッ素を含まないことにより、研磨加工性の悪化を抑制することができる上、高い機械的強度を保持することができる。

0038

本実施形態のガラスにおいては、上述に従ってAl2O3、B2O3、R12O、R2O、CuOなどの含有量の適正化を図ることにより、熔解温度の低下及び研磨加工性の向上がもたらされ得る。しかしながら、実際、かかる適正化のみでは、熔解時の融液の安定性が十分に得られない場合がある。そこで、本実施形態のガラスは、R12O/CuOで示される質量比をx、Al2O3/R12Oで示される質量比をy、Al2O3/(P2O5+B2O3)で示される質量比をzとしたときに、下式(1)〜(3):
0.78≦x≦3.00 (1)
0.74≦y≦2.29 (2)
0.12≦z≦0.24 (3)
を満たすことを第2の特徴とする。本実施形態のガラスは、これらの式を満たすことで、従来の技術よりも確実に、可視光の透過特性及び研磨加工性の向上を実現することができる。

0039

ここで、ガラスにおけるR12O/CuOで示される質量比(x)が0.78未満であると、CuOの量が多くなり、R12Oの量が少なくなるため、熔解温度が上昇し、可視光の透過特性が悪化する。また、当該質量比(x)が3.00を超えると、R12Oの量が多くなるため、摩耗度が増大し、研磨加工性が悪化する。

0040

また、ガラスにおけるAl2O3/R12Oで示される質量比(y)が0.74未満であると、R12Oの量が多くなり、Al2O3の量が少なくなるため、摩耗度が増大し、研磨加工性が悪化する。また、当該質量比(y)が2.29を超えると、Al2O3の量が多くなり、R12Oの量が少なくなるため、熔解時の融液の安定性が悪化し、量産が困難となる。

0041

そして、ガラスにおけるAl2O3/(P2O5+B2O3)で示される質量比(z)が0.12未満であると、P2O5及びB2O3の合計量が多くなり、Al2O3の量が少なくなるため、摩耗度が増大し、ガラスの研磨加工性が低下する。また、当該質量比(z)が0.24を超えると、Al2O3の量が多くなり、P2O5及びB2O3の合計量が少なくなるため、熔解時の融液の安定性が悪化し、量産が困難となる。

0042

本実施形態のガラスは、上述した第1の特徴及び第2の特徴を有するため、少なくとも、研磨加工性に優れる。この点に関し、本実施形態のガラスは、好ましくは、日本光学硝子工業会規格「JOGIS10−1994」に準拠して測定される摩耗度が、200以上350以下である。
また、本実施形態のガラスは、上述した通り研磨加工性に優れるため、薄型化を達成することができる。具体的に、本実施形態のガラスは、良好な近赤外光の吸収特性及び可視光の透過特性を有しつつ、厚みを0.15mm〜0.30mmとすることができる。

0043

本実施形態のガラスは、上述した成分に関する要件を満足すればよく、その製造方法については、特に限定されることなく、従来の製造方法に従って製造することができる。
例えば、まず、本実施形態のガラスに含まれ得る各成分の原料として、正リン酸五酸化二リンメタリン酸塩等のリン酸系化合物炭酸塩硝酸塩水酸化物など、通常の光学ガラスに使用される一般的な原料を準備する。次いで、この原料を、白金などからなる坩堝投入し、1000〜1250℃程度の温度で熔融する。そして、得られた融液を型に流し込み、ガラス転移温度付近アニール(除歪)することにより、安定な近赤外吸収フィルタ用ガラスを得ることができる。

0044

そして、本実施形態のガラスは、近赤外域(波長800〜1000nm程度)の光を効率的に吸収し、且つ、可視域の光に対して高い透過特性を有するため、主に、カメラ、スマートフォン等のカラー撮影機器における感度補正用のフィルタなどに用いることができる。その他、本実施形態のガラスは、近赤外レーザー光を使用した加工の際のその場観察において、赤外線を吸収し、且つ、特定の波長のみを透過させるバンドパスフィルタに用いることもできる。

0045

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の近赤外吸収フィルタ用ガラスを具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

0046

(実施例1〜24、比較例1〜23)
表1〜4に記載の各成分の原料として、各々相当するメタリン酸塩、酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを準備し、ガラス化した後の組成が表1〜4に記載の通りとなるように量し、混合し、調合原料とした。この調合原料を白金坩堝に投入し、電気炉にて1000〜1350℃の温度で数時間から数十時間熔融した。そして、撹拌により均質化及び清澄を行った後、金型に流し込み、除歪することにより、均質なガラスを得た。

0047

(比較例24〜26)
表5に記載の各成分の原料として、各々相当するメタリン酸塩、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、フッ化物などを準備し、ガラス化した後の組成が表5に記載の通りとなるように秤量し、混合し、調合原料とした。この調合原料を白金坩堝に投入し、電気炉にて800〜900℃の温度で数時間から数十時間熔融した。そして、撹拌により均質化及び清澄を行った後、金型に流し込み、除歪することにより、均質なガラスを得た。

0048

(評価)
上述に従ってガラスを得る際に、以下に示す手順に従い、熔解温度の測定及び融液の安定性の評価を行うとともに、得られたガラスについて、以下に示す手順に従い、摩耗度の測定を行った。これらの結果を表1〜5に示す。更に、実施例2及び比較例2のガラスについては、以下に示す手順に従い、透過率を測定した。

0049

<熔解温度>
熔解温度は、温度設定がなされた電気炉に入れておいた白金坩堝に調合原料を投入し、1時間経過した後に、均一な液面(結晶析出しておらず、膜が形成されていない状態)が観察されたときの、当該電気炉の温度とした。

0050

<融液の安定性>
電気炉にて調合原料の熔融後、白金坩堝ごと炉外に取り出し、融液を撹拌してから失透が生じるまでの時間を計測した。そして、以下の基準に従い、安定性の評価を行った。
1分未満・・・×
1分以上2分未満・・・△
2分以上3分未満・・・○
3分以上・・・◎

0051

<摩耗度>
得られたガラスを用い、日本光学硝子工業会規格「JOGIS10−1994(光学硝子の摩耗度の測定方法)」に準拠して、摩耗度を測定した。

0052

<透過率>
得られたガラスを、縦20mm×横20mm×厚み0.15〜0.30mmに加工し、両面を光学研磨してサンプルを得た。そして、厚みが異なるガラスサンプルを2枚測定し、シミュレーションにより内部透過率を算出した。実施例2及び比較例2のガラスサンプルを用いた場合の、分光透過率のシミュレーションデータを図1に示す。

0053

0054

0055

0056

0057

0058

表1,2より、実施例1〜24に係るガラスは、比較的低温(1250℃以下)で熔解可能であることから、可視光の透過率の悪化が抑制されていることが分かる。また、表1,2より、実施例1〜24に係るガラスは、融液の安定性が良好である上、摩耗度が比較的小さい(200以上350以下)ことから、研磨加工性に優れることが分かる。

0059

これに対して、表3〜5に示した比較例1〜26に係るガラスは、熔解温度、融液の安定性及び摩耗度の少なくともいずれかが、良好ではないことが分かる。この結果については、以下のように考察される。

実施例

0060

比較例1に係るガラスは、P2O5の量が多いため、磨耗度が大きい。
比較例2に係るガラスはP2O5の量が少ないため、熔解温度が高く、融液の安定性も悪い。なお、図1に注目すると、比較例2においては、可視域(特に、波長およそ400〜450nm)の光の透過特性が、熔解温度の低い実施例2に比べて悪化していることが分かる。
比較例3に係るガラスは、Al2O3の量が多すぎるため、熔解温度が高く、融液の安定性が悪い。
比較例4に係るガラスは、Al2O3の量が少なすぎるため、磨耗度が大きい。
比較例5に係るガラスは、B2O3の量が多すぎるため、磨耗度が大きい。
比較例6に係るガラスは、B2O3の量が少なすぎるため、融液の安定性が悪い。
比較例7に係るガラスは、Li2Oの量が多すぎるため、磨耗度が大きい。
比較例8に係るガラスは、Li2Oの量が少なすぎるため、熔解温度が高く、融液の安定性が悪い。
比較例9に係るガラスは、K2Oの量が多すぎるため、磨耗度が高い。
比較例10に係るガラスは、K2Oの量が少なすぎるため、熔解温度が高い。
比較例11に係るガラスは、MgOの量が多すぎるため、熔解温度が高く、融液の安定性が良くない。
比較例12に係るガラスは、MgOの量が少なすぎるため、磨耗度が高い。
比較例13に係るガラスは、CuOの量が多すぎるため、熔解温度が高い。
比較例14に係るガラスは、R12Oの量が多すぎるため、磨耗度が高い。
比較例15に係るガラスは、R12Oの量が少なすぎるため、熔解温度が高い。
比較例16に係るガラスは、R2Oの量が多すぎるため、熔解温度が高い。
比較例17に係るガラスは、R2Oの量が少なすぎるため、磨耗度が高い。
比較例18に係るガラスは、xの値が多すぎる(3.0を超える)ため、磨耗度が高い。
比較例19に係るガラスは、xの値が少なすぎる(0.78未満である)ため、熔解温度が高い。
比較例20に係るガラスは、yの値が多すぎる(2.29を超える)ため、熔解温度が高く、融液の安定性が悪い。
比較例21に係るガラスは、yの値が少なすぎる(0.74未満である)ため、磨耗度が高い。
比較例22に係るガラスは、zの値が多すぎる(0.24を超える)ため、熔解温度が高く、融液の安定性が悪い。
比較例23に係るガラスは、zの値が少なすぎる(0.12未満である)ため、磨耗度が高い。
比較例24〜26に係るガラスは、Al2O3の量が少なすぎるとともに、比較的多量にフッ素が含まれているなどのため、摩耗度が非常に高い。

0061

本発明によれば、可視光の透過特性が良好である上、研磨加工性に優れる、近赤外吸収フィルタ用ガラスを提供することができる。

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