近赤外吸収フィルタ用ガラスおよびそれを用いた赤外カットフィルタ
【課題】高い強度を持ちつつ、高濃度にＣｕＯを含有しても可視域の透過率が高いガラスの提供。
【解決手段】モル％表示で、Ｐ２Ｏ５が６３〜７３％、Ａｌ２Ｏ３が１５〜２２％、且つＰ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３が８０％以上、Ｂ２Ｏ３が０〜１０％、ＳｉＯ２が０〜１０％、Ｌｉ２Ｏが０〜５％、Ｎａ２Ｏが０〜８％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏが０．５〜１０％、ＭｇＯ ０〜６％、であり、ＣｕＯを含み、ビッカース硬度が５７０以上、ヤング率が８０ＧＰａ以上、０．５ｍｍ厚の波長４００ｎｍにおける透過率が７０%以上、波長８００ｎｍにおける透過率が２％以下である近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【解決手段】モル％表示で、Ｐ２Ｏ５が６３〜７３％、Ａｌ２Ｏ３が１５〜２２％、且つＰ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３が８０％以上、Ｂ２Ｏ３が０〜１０％、ＳｉＯ２が０〜１０％、Ｌｉ２Ｏが０〜５％、Ｎａ２Ｏが０〜８％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏが０．５〜１０％、ＭｇＯ ０〜６％、であり、ＣｕＯを含み、ビッカース硬度が５７０以上、ヤング率が８０ＧＰａ以上、０．５ｍｍ厚の波長４００ｎｍにおける透過率が７０%以上、波長８００ｎｍにおける透過率が２％以下である近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い強度を持つ赤外カットフィルタ用ガラスおよびそれを用いた赤外カットフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精細かつ小型のデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の普及により、光学系の軽量化・小型化の要求が急速に高まっている。これらのカメラでは、ＣＣＤ、ＣＭＯＳといった固体撮像素子を使用しているが、これらの撮像素子は一般的には人間の視感度と比較して近赤外の感度が高いという特徴を持つため、人間の視感度と類似の感度特性に補正する目的で、撮像素子の全面には近赤外をカットするフィルターが使用されている。これらのフィルターには近赤外の波長を吸収するガラスが使用されていて、また画像中のモアレと呼ばれるノイズを除去する目的で、水晶製のローパスフィルタと張り合わせた形で使用されるのが一般的である。
【０００３】
人間の視感度と同等の感度特性を持つためには、可視光領域でできるだけ高い透過率をもち、６３０ｎｍよりも長波長側となる近赤外域ではできるだけ低い透過率を持つことが望ましい。上記のような光学特性を持つガラスはＣｕ２＋を含有するリン酸塩系もしくはフツリン酸塩系ガラスであるが、これらのガラスに置いても高濃度にＣｕを含有した場合には、Ｃｕ＋の割合が増加することで、可視域の透過率が低くなりやすいことが知られている。また、これらのフィルタ用途では、非常に高い耐候性を持つ必要があるが、リン酸塩系のガラスでは耐候性が不十分であるために、現在は耐候性の高いフツリン酸塩ガラスが主に使用される場合が多い。
【０００４】
加えて、近年は赤外カットガラスを水晶と貼り付けず単独で使用する傾向があり、強度の高く割れにくいガラスが必要とされてきているが、フツリン酸塩ガラスは非常に強度が低いという課題が出てきている。
【０００５】
これらの問題を解決するために、特許文献１にはＣｕＯ濃度が高く、赤外カット特性に優れたフィルタ用ガラスが提案されているが、イオン半径の大きなアルカリ、アルカリ土類を使用しているため、Ｃｕ濃度が高い場合には４００ｎｍ付近での透過率が低くなりやすいという問題点を持っていた。
特許文献２には、高濃度にＣｕを含有しつつ可視域で透過率を示しかつ近赤外で低い透過率を示す赤外フィルタ用ガラスが示されているが、ガラス中のアルカリイオン濃度が高すぎることから強度的には不十分である。
特許文献３には、可視光透過率が高く、近赤外透過率が低い近赤外カットガラスが提案されているが、実施組成中のＣｕ濃度は十分に高くないため、薄板化した際には近赤外の特性が不十分であるだけでなく、組成中のＡｌ２Ｏ３濃度が低いために強度的にも不十分である。
【０００６】
特許文献４には、近赤外領域の吸収が高く、可視域での透過率が高い近赤外カットフィルタ用ガラスが提案されているが、組成中に含まれるＣｕ濃度が低いために、薄板化した際には十分な近赤外吸収を示すことができない。
特許文献５には、近赤外域の吸収が高いフィルタ用リン酸塩ガラスが提案されているが、組成中のＡｌ２Ｏ３濃度が低いために、耐候性が十分でない。
特許文献６で提案されているリン酸塩ガラスは、アルカリを含有しておらず、耐候性および硬度が不十分である。
特許文献７および８では化学的耐久性の高いリン酸塩ガラスが提案されているが、組成中に含まれるＣｕ濃度が低いために、薄板化した際には十分な近赤外吸収を示すことができない。
これらに見られるように、薄板化に適した強度と分光特性および耐候性を示すようなガラスは従来から知られているガラスにおいては見出すことができない。
【０００７】
【特許文献１】特許第２５１０１４６号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２０４５号公報
【特許文献３】特開２００５−３２０１７８号公報
【特許文献４】特許第２７３１４２２号公報
【特許文献５】特開平６−１０７４２８号公報
【特許文献６】特開平７−２８１０２１号公報
【特許文献７】特開平１−２４２４４０号公報
【特許文献８】特開昭６３−３５４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、強度および耐候性が高く、薄板化した場合にも十分な赤外カット特性と高い透過率を維持するためには、特定の組成範囲を選択するべきであることを見出した。ここで薄板とは０．５ｍｍ以下のことをあらわしており、軽量化の目的でローパスフィルタと貼り付けを行わない場合に、ガラスに強制的に振動を与えて表面に付着したほこりなどを除去する際、効率よく振動を与えられる厚みが０．５ｍｍ以下であり、また固体撮像素子のカバーガラスの目的として使用される厚みでもある。
【０００９】
従来よりもガラス板厚を薄くしても割れないためには、強度を上げる必要がある。本発明者らは、ガラスのネットワークを構成する成分であるＰ２Ｏ５とＡｌ２Ｏ３の濃度がいずれも高い場合にこれは実現されうることを見出した。これは耐候性が高い場合にも同じ傾向が見られる。しかし、ただ単にＰ２Ｏ５とＡｌ２Ｏ３が増加した場合には溶融温度が高くなりやすく、ガラス中のＣｕ＋の割合が増加するため、４００ｎｍ付近での透過率が低下してしまう。
【００１０】
加えて、厚みを薄くする場合には、ＣｕＯの濃度が十分でないと近赤外側の透過率が上昇し、所望のカット特性が得られなくなるため、従来よりも高い濃度のＣｕＯを含有する必要があるが、ＣｕＯ濃度が上昇すると、ガラスの塩基性が変化し、Ｃｕ＋の割合も同時に増加しやすく、４００ｎｍ付近の透過率が下がってしまう。
【００１１】
したがって、これら二つの要因から、薄板化に適した特性にするための強度と高い耐候性を満たす場合には、必然的に分光特性が悪化してしまうことから、従来から知られているガラスでは強度と分光特性を両立させることは困難であった。
すなわち、本発明の目的は、高い強度を持ちつつ、高濃度にＣｕＯを含有しても可視域の透過率が高いガラスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、一般的なガラスでは、イオン半径の小さなカチオンを含有する場合にはガラスの塩基性が下がるためＣｕ＋の割合が増加すると考えられているが、Ｐ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３が高濃度に存在する領域ではイオン半径の小さなＬｉ、Ｎａなどのアルカリ金属カチオンが、逆にＣｕ２＋の割合を増加させることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明は下記のような近赤外吸収フィルタ用ガラスに係る。
（１） モル％表示で、Ｐ２Ｏ５が６３〜７３％、Ａｌ２Ｏ３が１５〜２２％、且つＰ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３が８０％以上、Ｂ２Ｏ３が０〜１０％、ＳｉＯ２が０〜１０％、Ｌｉ２Ｏが０〜５％、Ｎａ２Ｏが０〜８％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏが０．５〜１０％、ＭｇＯ ０〜６％、であり、ＣｕＯを含み、ビッカース硬度が５７０以上、ヤング率が８０ＧＰａ以上、０．５ｍｍ厚の波長４００ｎｍにおける透過率（Ｔ４００）が７０％以上、波長８００ｎｍにおける透過率（Ｔ８００）が２％以下である近赤外吸収フィルタ用ガラス。なお、本明細書においてたとえば「ＳｉＯ２が０〜１０％」とは、ＳｉＯ２は必須成分ではないが１０％以下の範囲で含有してもよい、の意である。
（２） モル％表示で、Ｐ２Ｏ５が６３〜７０％、Ａｌ２Ｏ３が１５〜２２％、且つＰ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３が８０％以上、Ｂ２Ｏ３が０〜５％、ＳｉＯ２が０〜５％、且つＰ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２が６７〜７３％、Ｌｉ２Ｏが０〜５％、Ｎａ２Ｏが０〜２％、Ｋ２Ｏが０〜１％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが０．５〜５％、ＭｇＯが１〜６％であり、ＣｕＯを含み、０．５ｍｍ厚の波長４００ｎｍにおける透過率が７０％以上、波長８００ｎｍにおける透過率が２％以下である（１）の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【００１４】
（３） Ｋ２Ｏを含まないことを特徴とする（１）または（２）の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
（４） フッ素を含む化合物を含まないこと特徴とする（１）、（２）または（３）の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【００１５】
（５） （１）、（２）、（３）または（４）の近赤外吸収フィルタ用ガラスを用いた赤外カットフィルタ。
（６） 平行平板形状に研磨された（５）の赤外カットフィルタ。
（７） 研磨平面のうちの１面もしくは２面に反射防止層を備えた（５）または（６）の赤外カットフィルタ。
（８） 研磨平面のうちの１面もしくは２面に水晶などの光学部材と接着しない面を持つ（５）、（６）または（７）の赤外カットフィルタ。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成された本発明のガラスによれば、Ｐ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３含有量を高くすることで、ガラスのネットワーク成分を増加させることができ、さらにイオン半径の小さいアルカリ金属を適度に含有することで、ガラス中の充填密度を上げることが可能になるため、高い強度と高い耐候性を達成することができる。ガラス中のＣｕの濃度を高くすることで、薄板化した場合にも十分な赤外カット特性を示すことができる。さらに、イオン半径の小さいアルカリ、アルカリ土類を使用することで、効率よく溶解温度を下げるとともに、ガラス中のＣｕ＋イオンの割合を少なくすることができるため、Ｐ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３およびＣｕの含有量が高い場合にも、可視域の透過率低下を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の近赤外吸収フィルタ用ガラスは、フッ素を含有しないリン酸塩系ガラスで、強度、分光特性、および耐候性に優れている。
本発明の近赤外吸収フィルタ用ガラスの各成分範囲を上記（１）〜（８）のように限定した理由は次のとおりである。
本ガラスにおいて、Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成し、ガラスの安定性および強度を向上させつつ、Ｃｕイオン周辺の配位子場強度を低下させることで可視域の透過率を高く、近赤外の吸収を大きくする成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、Ｐ２Ｏ５含有量は６３〜７３モル％（以下、モル％を単に％と略す）である。Ｐ２Ｏ５含有量が６３％未満では強度が小さくなるか、配位子場強度が増加するため近赤外の吸収特性が弱くなり好ましくない。一方、Ｐ２Ｏ５含有量が７３％超では溶解温度が高くなり、可視域の透過率が低下するおそれもある。典型的には７０％以下である。
【００１８】
本ガラスにおいて、Ａｌ２Ｏ３はガラスを安定化させ、強度および化学的耐久性を向上させる成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、Ａｌ２Ｏ３含有量は１５〜２２％である。Ａｌ２Ｏ３含有量が１５％未満ではガラスの強度が低下するもしくは耐候性が不十分になるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３含有量が２２％を超えると、ガラスの溶解温度が高くなり、失透性も高くなるおそれがある。
【００１９】
Ｐ２Ｏ５とＡｌ２Ｏ３の合量は８０％以上である。合量が８０％未満になると、ガラスのネットワーク構造が十分に発達せず、強度が不十分になるおそれがある。
【００２０】
本ガラスにおいて、ＣｕＯは近赤外吸収を付与する成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、ＣｕＯ含有量は特に限定されないが典型的には１％以上であり、薄板化した際に十分な赤外カット特性を発現させるために必要な含有量は４〜８％である。ＣｕＯ含有量が４％未満では、薄板化した場合に近赤外吸収特性が低くなりすぎるおそれがある。一方、ＣｕＯ含有量が８％を超えると、Ｃｕ＋の割合が増加し、可視域透過率が低くなりすぎるだけでなく、化学的耐久性が低くなり、耐候性も悪化する。
【００２１】
本ガラスにおいて、アルカリ金属酸化物は、溶解温度を低下させ、ガラスの充填密度を上昇させることで、強度および耐候性を向上させる目的で使用される。
【００２２】
Ｌｉ２Ｏは溶解温度を低下させるとともに、Ｃｕ２＋イオンの割合を増加させることで、可視域の透過率を高くする成分である。本ガラスにおいて、Ｌｉ２Ｏ含有量は０〜５％である。一方、Ｌｉ２Ｏ含有量が５％を超えると強度もしくは耐候性が低下するおそれがある。
【００２３】
また、Ｎａ２ＯはＬｉ２Ｏ同様溶解温度を低下させるとともに、Ｃｕ２＋イオンの割合を増加させることで、可視域の透過率を高くする成分である。本ガラスにおいて、Ｎａ２Ｏ含有量は０〜８％である。一方、Ｎａ２Ｏ含有量が８％を超えると強度もしくは耐候性が低下するおそれがある。典型的には２％以下である。
【００２４】
Ｋ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ同様溶解温度を低下させる成分であるが、前記イオンに比較して、Ｃｕ２＋イオンの割合を減少させる効果が大きく、可視域の透過率が低下しやすいだけでなく、耐候性を低下させやすい。Ｋ２Ｏは含有する場合であってもその含有量は１％以下であることが好ましい。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計は典型的には０．５〜５％である。
【００２５】
本ガラスにおいて、アルカリ土類酸化物は、ガラスを安定化させ、物理的接触による傷をつきにくくする目的で使用される。本ガラスにおいて、ＭｇＯ含有量は０〜６％である。ＭｇＯを含有する場合、その含有量は１％以上であることが典型的である。一方、ＭｇＯ含有量が６％を超えるとビッカース硬度もしくはヤング率が低下するおそれがある。
【００２６】
また、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯはＭｇＯ同様ガラスを安定化させる成分であるが、各々の含有量が４％を超えると、強度もしくは耐候性が低下するおそれがあり、Ｃｕ２＋イオンの割合が低下し、可視域の透過率が低下するおそれがある。ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯのそれぞれの含有量は３％以下であると好ましく、２％以下であることがさらに好ましい。
【００２７】
本ガラスにおいて、Ｌｉ２ＯおよびＮａ２Ｏの含有量の合計は０．５〜１０％である。前記合計が０．５％未満であると、ガラスの溶解温度が高くなり、失透性も高くなるおそれがある。一方、前記合計が１０％を超えると強度もしくは耐候性が低下するおそれがある。
【００２８】
本ガラスにおいて、Ｂ２Ｏ３は必須成分ではないが、ガラスを安定化させるために１０％以下の範囲で含有してもよい。Ｂ２Ｏ３含有量が１０％を超えると成形温度が高くなりすぎたり、溶融温度が高くなりすぎるおそれがある。また、耐候性が劣化するおそれがある。Ｂ２Ｏ３含有量が８％以下であるとより好ましく、７％以下であるとさらに好ましい。典型的には５％以下である。
【００２９】
本ガラスにおいて、ＳｉＯ２は必須成分ではないが、ガラスを安定化させるために１０％以下の範囲で含有してもよい。ＳｉＯ２含有量が１０％を超えると成形温度が高くなりすぎたり、溶融温度が高くなりすぎるおそれがある。また耐候性が劣化するおそれがある。ＳｉＯ２含有量は５％以下が好ましく、３％以下であるとより好ましい。
【００３０】
本ガラスにおいて、ＺｒＯ２は必須成分ではないが、強度を向上させるために５％以下の範囲で含有してもよい。ＺｒＯ２含有量が５％を超えると、失透性が低下するおそれがある。ＺｒＯ２含有量が３％以下であるとより好ましい。
【００３１】
本ガラスにおいて、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３は必須成分ではないが、ガラスを安定化させる、強度を向上させる等のために５％以下の範囲で含有してもよい。ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３の含有量が５％を超えると、透過率が低下するおそれがある。ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３の含有量が３％以下であるとより好ましい。
【００３２】
本ガラスにおいて、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３はいずれも必須成分ではないが、強度を向上させるために５％以下の範囲で含有してもよい。これらの含有量が５％を超えると、失透性が悪化するおそれがある。Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３の含有量は３％以下であることが好ましい。
【００３３】
本ガラスにおいて、Ｓｂ２Ｏ３は必須成分ではないが、可視域の透過率向上、清澄等の目的で５％以下の範囲で含有してもよい。含有量が５％を超えると、強度が低下する、もしくは逆に４００ｎｍ付近の透過率が低下するおそれがある。３％以下であることが好ましい。
【００３４】
本ガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合それら成分の含有量の合計は、好ましくは１０％以下、より好ましくは８％以下、さらに好ましくは６％以下、典型的には５％以下である。
【００３５】
本ガラスにおいて、上記以外の任意成分としては、それぞれの要求特性に応じて選択することができる。例えば、強度を上げる目的で、ガラス中の水分量を減らすためには、Ｃｌを単独でまたは合量で４％以下の範囲で含有してもよい。
【００３６】
本ガラスは、実質的にフッ素を含まないことが好ましい。フッ素を含有した場合、揮散の影響で脈理が発生し均質なガラスを採取することが困難になる、もしくは、フッ素を含有することでガラスが還元されるため４００ｎｍ付近の透過率が低くなる。
【００３７】
本ガラスにおいては、環境面での負荷を減少させるため、成分として鉛（ＰｂＯ）、ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、タリウム（Ｔｌ２Ｏ）のいずれも実質的に含有しないことが好ましい。
【００３８】
本ガラスにおける機械的強度として、ビッカース硬度が５７０以上であることが望ましい。５７０未満であると、研磨の際に端面付近で面ダレがおきるため平坦性が悪化しやすく、薄板への加工が困難になる。
【００３９】
また、本ガラスにおける機械的強度として、ヤング率が８０ＧＰａ以上であることが望ましい。８０ＧＰａ未満であると、薄板化した際に板のたわみが起こりやすくなるため、ガラスが割れやすくなるため、薄板化が困難になる。
【００４０】
また、本ガラスにおける機械的強度として、クラック耐性荷重があるが、クラック耐性荷重が小さいと、物理的接触によるキズがつきやすく、ガラスが割れやすくなる。耐性荷重は大きいことが望ましいが、望ましくは９０ｇ以上である。
【００４１】
本ガラスにおいては、分光特性として０．５ｍｍ厚の平板での波長４００ｎｍにおける透過率が７０％以上、波長５５０ｎｍにおける透過率が８０％以上、波長６５０ｎｍにおける透過率が３５％以下、波長８００ｎｍにおける透過率が２％以下であることが望ましい。
【００４２】
本ガラスは、上記のような特性を有するため、薄板化しやすく、光学部品、特には、デジタルカメラ等に用いられる赤外カットフィルタに好適である。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の具体的な態様を実施例（例１〜１１）および比較例（例１２〜１６）により説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００４４】
原料調製法としては、表に示す組成のガラスが得られるように下記原料を調合して白金製るつぼに入れ、１３００〜１３５０℃で３時間溶解した。この際白金製スターラにより１時間撹拌して溶融ガラスを均質化した。均質化された溶融ガラスは流し出して板状に成形後、Ｔｇ＋１０℃の温度で４時間保持後、−１℃／ｍｉｎの冷却速度で室温まで徐冷した。
【００４５】
原料としては、オルトリン酸として関東化学社製の８５％試薬を使用した。リン酸アルミニウム、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、炭酸リチウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、二酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムとして、関東化学社製の特級試薬を使用した。
得られたガラスについて、ビッカース硬度Ｈｖ、ヤング率Ｅ(単位：ＧＰａ)、クラック耐性荷重(単位：ｇ)、波長４００、５５０、６５０、８００ｎｍにおけるそれぞれの透過率Ｔ４００、Ｔ５５０、Ｔ６５０、Ｔ８００（単位：％）を測定した。これらの測定法を以下に述べる。
【００４６】
ビッカース硬度：２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、マイクロビッカース硬度計（ＡＫＡＳＨＩ社製、商品名：ＭＶＫ−Ｈ２）を用いて測定した。
【００４７】
クラック耐性荷重：２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、マイクロビッカース硬度計（ＡＫＡＳＨＩ社製、商品名：ＭＶＫ−Ｈ２）を用いて、ダイヤモンド圧子を打ち込み、圧子がサンプルから離れた１５秒後に、四角形の厚痕の角の部分から伸びているクラックの数を計測し、１０回の測定において、２０本のクラックが発生する荷重をクラック耐性荷重として評価した。なお、表中の＊印が付いている値は、組成から推定した値である。
【００４８】
ヤング率：２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、超音波厚さ計（ＰＡＮＡＭＥＴＲＩＣＳ−ＮＤＴ社製、商品名：３５ＤＬ）を用いて、超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）によって測定した。
【００４９】
透過率：２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．５ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、分光光度計（パーキン・エルマー社製、商品名：Ｌａｍｂｄａ９５０）により測定した。
【００５０】
耐候性：２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．５ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、高度加速寿命試験装置（エスペック社製、商品名：ＥＨＳ―４１１Ｍ）により、温度１２０℃、相対湿度１００％の条件下で８時間暴露したのち、３０Ｗの蛍光灯下で目視にて判別を行い、表１に示すような外観判別要件でＡ〜Ｃのランク付けを行った。また、劣化面積割合についても、典型的な５ｍｍ×５ｍｍの大きさのスポットを選択し、劣化している部分の面積割合から表２に示すようなランク付けを行った。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
耐候性に関しては、カチオン種類による影響について評価した参考結果を表３に示す。表４にはアルカリ、アルカリ土類金属イオンのイオン半径を示すが、アルカリ土類の中では、よりイオン半径が小さいＭｇほど耐候性が高い結果が示されている。また、アルカリ金属においては、Ｋを使用した場合にはガラス化しなかったため評価不可能であったが、イオン半径の小さいＬｉ、Ｎａなどでは高い耐候性を示すことが示されている。
【００５４】
【表３】
【００５５】
【表４】
【００５６】
【表５】
【００５７】
【表６】
【００５８】
【表７】
【００５９】
【表８】
【００６０】
【表９】
【００６１】
【表１０】
【００６２】
【表１１】
【００６３】
【表１２】
【００６４】
【表１３】
【００６５】
ここで示されるとおり、実施例３〜１１は、Ａｌ２Ｏ３が１３％以上かつＰ２Ｏ５のＡｌ２Ｏ３合量が８５％以上であるため、ビッカース硬度（Ｈｖ)５７０以上およびヤング率（Ｅ）８０ＧＰａ以上、クラック耐性加重９０ｇ以上、４００ｎｍの透過率が７０％以上と、十分な強度と透過率を持つ。一方で、例１３は特許文献２で提案されているガラス組成の一つの様態であるが、アルカリ含有量が非常に高いために、硬度およびヤング率が十分でない。また、例１４はＰ２Ｏ５とＡｌ２Ｏ３の合量が少ないため、強度が十分でなく、またＫ２Ｏを含んでいるため、４００ｎｍの透過率が低く、また耐候性も低く不十分である。例１５は特許文献５で提案されているガラス組成の一つの様態であるが、Ｐ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３含有量が低く、Ｌｉ２Ｏの含有量が高すぎるため、耐候性が不十分であるだけでなく、ガラスの安定性が低いために溶解温度が高くならざるを得ず、Ｔ４００の値が低くなり不十分である。例１６は特許文献６で提案されているガラス組成の一つの様態であるが、アルカリを含有しないために、強度が不十分である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
固体撮像素子に用いられる光学部品として好適な赤外カットフィルタ用ガラスを提供できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い強度を持つ赤外カットフィルタ用ガラスおよびそれを用いた赤外カットフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精細かつ小型のデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の普及により、光学系の軽量化・小型化の要求が急速に高まっている。これらのカメラでは、ＣＣＤ、ＣＭＯＳといった固体撮像素子を使用しているが、これらの撮像素子は一般的には人間の視感度と比較して近赤外の感度が高いという特徴を持つため、人間の視感度と類似の感度特性に補正する目的で、撮像素子の全面には近赤外をカットするフィルターが使用されている。これらのフィルターには近赤外の波長を吸収するガラスが使用されていて、また画像中のモアレと呼ばれるノイズを除去する目的で、水晶製のローパスフィルタと張り合わせた形で使用されるのが一般的である。
【０００３】
人間の視感度と同等の感度特性を持つためには、可視光領域でできるだけ高い透過率をもち、６３０ｎｍよりも長波長側となる近赤外域ではできるだけ低い透過率を持つことが望ましい。上記のような光学特性を持つガラスはＣｕ２＋を含有するリン酸塩系もしくはフツリン酸塩系ガラスであるが、これらのガラスに置いても高濃度にＣｕを含有した場合には、Ｃｕ＋の割合が増加することで、可視域の透過率が低くなりやすいことが知られている。また、これらのフィルタ用途では、非常に高い耐候性を持つ必要があるが、リン酸塩系のガラスでは耐候性が不十分であるために、現在は耐候性の高いフツリン酸塩ガラスが主に使用される場合が多い。
【０００４】
加えて、近年は赤外カットガラスを水晶と貼り付けず単独で使用する傾向があり、強度の高く割れにくいガラスが必要とされてきているが、フツリン酸塩ガラスは非常に強度が低いという課題が出てきている。
【０００５】
これらの問題を解決するために、特許文献１にはＣｕＯ濃度が高く、赤外カット特性に優れたフィルタ用ガラスが提案されているが、イオン半径の大きなアルカリ、アルカリ土類を使用しているため、Ｃｕ濃度が高い場合には４００ｎｍ付近での透過率が低くなりやすいという問題点を持っていた。
特許文献２には、高濃度にＣｕを含有しつつ可視域で透過率を示しかつ近赤外で低い透過率を示す赤外フィルタ用ガラスが示されているが、ガラス中のアルカリイオン濃度が高すぎることから強度的には不十分である。
特許文献３には、可視光透過率が高く、近赤外透過率が低い近赤外カットガラスが提案されているが、実施組成中のＣｕ濃度は十分に高くないため、薄板化した際には近赤外の特性が不十分であるだけでなく、組成中のＡｌ２Ｏ３濃度が低いために強度的にも不十分である。
【０００６】
特許文献４には、近赤外領域の吸収が高く、可視域での透過率が高い近赤外カットフィルタ用ガラスが提案されているが、組成中に含まれるＣｕ濃度が低いために、薄板化した際には十分な近赤外吸収を示すことができない。
特許文献５には、近赤外域の吸収が高いフィルタ用リン酸塩ガラスが提案されているが、組成中のＡｌ２Ｏ３濃度が低いために、耐候性が十分でない。
特許文献６で提案されているリン酸塩ガラスは、アルカリを含有しておらず、耐候性および硬度が不十分である。
特許文献７および８では化学的耐久性の高いリン酸塩ガラスが提案されているが、組成中に含まれるＣｕ濃度が低いために、薄板化した際には十分な近赤外吸収を示すことができない。
これらに見られるように、薄板化に適した強度と分光特性および耐候性を示すようなガラスは従来から知られているガラスにおいては見出すことができない。
【０００７】
【特許文献１】特許第２５１０１４６号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２０４５号公報
【特許文献３】特開２００５−３２０１７８号公報
【特許文献４】特許第２７３１４２２号公報
【特許文献５】特開平６−１０７４２８号公報
【特許文献６】特開平７−２８１０２１号公報
【特許文献７】特開平１−２４２４４０号公報
【特許文献８】特開昭６３−３５４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、強度および耐候性が高く、薄板化した場合にも十分な赤外カット特性と高い透過率を維持するためには、特定の組成範囲を選択するべきであることを見出した。ここで薄板とは０．５ｍｍ以下のことをあらわしており、軽量化の目的でローパスフィルタと貼り付けを行わない場合に、ガラスに強制的に振動を与えて表面に付着したほこりなどを除去する際、効率よく振動を与えられる厚みが０．５ｍｍ以下であり、また固体撮像素子のカバーガラスの目的として使用される厚みでもある。
【０００９】
従来よりもガラス板厚を薄くしても割れないためには、強度を上げる必要がある。本発明者らは、ガラスのネットワークを構成する成分であるＰ２Ｏ５とＡｌ２Ｏ３の濃度がいずれも高い場合にこれは実現されうることを見出した。これは耐候性が高い場合にも同じ傾向が見られる。しかし、ただ単にＰ２Ｏ５とＡｌ２Ｏ３が増加した場合には溶融温度が高くなりやすく、ガラス中のＣｕ＋の割合が増加するため、４００ｎｍ付近での透過率が低下してしまう。
【００１０】
加えて、厚みを薄くする場合には、ＣｕＯの濃度が十分でないと近赤外側の透過率が上昇し、所望のカット特性が得られなくなるため、従来よりも高い濃度のＣｕＯを含有する必要があるが、ＣｕＯ濃度が上昇すると、ガラスの塩基性が変化し、Ｃｕ＋の割合も同時に増加しやすく、４００ｎｍ付近の透過率が下がってしまう。
【００１１】
したがって、これら二つの要因から、薄板化に適した特性にするための強度と高い耐候性を満たす場合には、必然的に分光特性が悪化してしまうことから、従来から知られているガラスでは強度と分光特性を両立させることは困難であった。
すなわち、本発明の目的は、高い強度を持ちつつ、高濃度にＣｕＯを含有しても可視域の透過率が高いガラスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、一般的なガラスでは、イオン半径の小さなカチオンを含有する場合にはガラスの塩基性が下がるためＣｕ＋の割合が増加すると考えられているが、Ｐ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３が高濃度に存在する領域ではイオン半径の小さなＬｉ、Ｎａなどのアルカリ金属カチオンが、逆にＣｕ２＋の割合を増加させることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明は下記のような近赤外吸収フィルタ用ガラスに係る。
（１） モル％表示で、Ｐ２Ｏ５が６３〜７３％、Ａｌ２Ｏ３が１５〜２２％、且つＰ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３が８０％以上、Ｂ２Ｏ３が０〜１０％、ＳｉＯ２が０〜１０％、Ｌｉ２Ｏが０〜５％、Ｎａ２Ｏが０〜８％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏが０．５〜１０％、ＭｇＯ ０〜６％、であり、ＣｕＯを含み、ビッカース硬度が５７０以上、ヤング率が８０ＧＰａ以上、０．５ｍｍ厚の波長４００ｎｍにおける透過率（Ｔ４００）が７０％以上、波長８００ｎｍにおける透過率（Ｔ８００）が２％以下である近赤外吸収フィルタ用ガラス。なお、本明細書においてたとえば「ＳｉＯ２が０〜１０％」とは、ＳｉＯ２は必須成分ではないが１０％以下の範囲で含有してもよい、の意である。
（２） モル％表示で、Ｐ２Ｏ５が６３〜７０％、Ａｌ２Ｏ３が１５〜２２％、且つＰ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３が８０％以上、Ｂ２Ｏ３が０〜５％、ＳｉＯ２が０〜５％、且つＰ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２が６７〜７３％、Ｌｉ２Ｏが０〜５％、Ｎａ２Ｏが０〜２％、Ｋ２Ｏが０〜１％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが０．５〜５％、ＭｇＯが１〜６％であり、ＣｕＯを含み、０．５ｍｍ厚の波長４００ｎｍにおける透過率が７０％以上、波長８００ｎｍにおける透過率が２％以下である（１）の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【００１４】
（３） Ｋ２Ｏを含まないことを特徴とする（１）または（２）の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
（４） フッ素を含む化合物を含まないこと特徴とする（１）、（２）または（３）の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【００１５】
（５） （１）、（２）、（３）または（４）の近赤外吸収フィルタ用ガラスを用いた赤外カットフィルタ。
（６） 平行平板形状に研磨された（５）の赤外カットフィルタ。
（７） 研磨平面のうちの１面もしくは２面に反射防止層を備えた（５）または（６）の赤外カットフィルタ。
（８） 研磨平面のうちの１面もしくは２面に水晶などの光学部材と接着しない面を持つ（５）、（６）または（７）の赤外カットフィルタ。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成された本発明のガラスによれば、Ｐ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３含有量を高くすることで、ガラスのネットワーク成分を増加させることができ、さらにイオン半径の小さいアルカリ金属を適度に含有することで、ガラス中の充填密度を上げることが可能になるため、高い強度と高い耐候性を達成することができる。ガラス中のＣｕの濃度を高くすることで、薄板化した場合にも十分な赤外カット特性を示すことができる。さらに、イオン半径の小さいアルカリ、アルカリ土類を使用することで、効率よく溶解温度を下げるとともに、ガラス中のＣｕ＋イオンの割合を少なくすることができるため、Ｐ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３およびＣｕの含有量が高い場合にも、可視域の透過率低下を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の近赤外吸収フィルタ用ガラスは、フッ素を含有しないリン酸塩系ガラスで、強度、分光特性、および耐候性に優れている。
本発明の近赤外吸収フィルタ用ガラスの各成分範囲を上記（１）〜（８）のように限定した理由は次のとおりである。
本ガラスにおいて、Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成し、ガラスの安定性および強度を向上させつつ、Ｃｕイオン周辺の配位子場強度を低下させることで可視域の透過率を高く、近赤外の吸収を大きくする成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、Ｐ２Ｏ５含有量は６３〜７３モル％（以下、モル％を単に％と略す）である。Ｐ２Ｏ５含有量が６３％未満では強度が小さくなるか、配位子場強度が増加するため近赤外の吸収特性が弱くなり好ましくない。一方、Ｐ２Ｏ５含有量が７３％超では溶解温度が高くなり、可視域の透過率が低下するおそれもある。典型的には７０％以下である。
【００１８】
本ガラスにおいて、Ａｌ２Ｏ３はガラスを安定化させ、強度および化学的耐久性を向上させる成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、Ａｌ２Ｏ３含有量は１５〜２２％である。Ａｌ２Ｏ３含有量が１５％未満ではガラスの強度が低下するもしくは耐候性が不十分になるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３含有量が２２％を超えると、ガラスの溶解温度が高くなり、失透性も高くなるおそれがある。
【００１９】
Ｐ２Ｏ５とＡｌ２Ｏ３の合量は８０％以上である。合量が８０％未満になると、ガラスのネットワーク構造が十分に発達せず、強度が不十分になるおそれがある。
【００２０】
本ガラスにおいて、ＣｕＯは近赤外吸収を付与する成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、ＣｕＯ含有量は特に限定されないが典型的には１％以上であり、薄板化した際に十分な赤外カット特性を発現させるために必要な含有量は４〜８％である。ＣｕＯ含有量が４％未満では、薄板化した場合に近赤外吸収特性が低くなりすぎるおそれがある。一方、ＣｕＯ含有量が８％を超えると、Ｃｕ＋の割合が増加し、可視域透過率が低くなりすぎるだけでなく、化学的耐久性が低くなり、耐候性も悪化する。
【００２１】
本ガラスにおいて、アルカリ金属酸化物は、溶解温度を低下させ、ガラスの充填密度を上昇させることで、強度および耐候性を向上させる目的で使用される。
【００２２】
Ｌｉ２Ｏは溶解温度を低下させるとともに、Ｃｕ２＋イオンの割合を増加させることで、可視域の透過率を高くする成分である。本ガラスにおいて、Ｌｉ２Ｏ含有量は０〜５％である。一方、Ｌｉ２Ｏ含有量が５％を超えると強度もしくは耐候性が低下するおそれがある。
【００２３】
また、Ｎａ２ＯはＬｉ２Ｏ同様溶解温度を低下させるとともに、Ｃｕ２＋イオンの割合を増加させることで、可視域の透過率を高くする成分である。本ガラスにおいて、Ｎａ２Ｏ含有量は０〜８％である。一方、Ｎａ２Ｏ含有量が８％を超えると強度もしくは耐候性が低下するおそれがある。典型的には２％以下である。
【００２４】
Ｋ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ同様溶解温度を低下させる成分であるが、前記イオンに比較して、Ｃｕ２＋イオンの割合を減少させる効果が大きく、可視域の透過率が低下しやすいだけでなく、耐候性を低下させやすい。Ｋ２Ｏは含有する場合であってもその含有量は１％以下であることが好ましい。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計は典型的には０．５〜５％である。
【００２５】
本ガラスにおいて、アルカリ土類酸化物は、ガラスを安定化させ、物理的接触による傷をつきにくくする目的で使用される。本ガラスにおいて、ＭｇＯ含有量は０〜６％である。ＭｇＯを含有する場合、その含有量は１％以上であることが典型的である。一方、ＭｇＯ含有量が６％を超えるとビッカース硬度もしくはヤング率が低下するおそれがある。
【００２６】
また、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯはＭｇＯ同様ガラスを安定化させる成分であるが、各々の含有量が４％を超えると、強度もしくは耐候性が低下するおそれがあり、Ｃｕ２＋イオンの割合が低下し、可視域の透過率が低下するおそれがある。ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯのそれぞれの含有量は３％以下であると好ましく、２％以下であることがさらに好ましい。
【００２７】
本ガラスにおいて、Ｌｉ２ＯおよびＮａ２Ｏの含有量の合計は０．５〜１０％である。前記合計が０．５％未満であると、ガラスの溶解温度が高くなり、失透性も高くなるおそれがある。一方、前記合計が１０％を超えると強度もしくは耐候性が低下するおそれがある。
【００２８】
本ガラスにおいて、Ｂ２Ｏ３は必須成分ではないが、ガラスを安定化させるために１０％以下の範囲で含有してもよい。Ｂ２Ｏ３含有量が１０％を超えると成形温度が高くなりすぎたり、溶融温度が高くなりすぎるおそれがある。また、耐候性が劣化するおそれがある。Ｂ２Ｏ３含有量が８％以下であるとより好ましく、７％以下であるとさらに好ましい。典型的には５％以下である。
【００２９】
本ガラスにおいて、ＳｉＯ２は必須成分ではないが、ガラスを安定化させるために１０％以下の範囲で含有してもよい。ＳｉＯ２含有量が１０％を超えると成形温度が高くなりすぎたり、溶融温度が高くなりすぎるおそれがある。また耐候性が劣化するおそれがある。ＳｉＯ２含有量は５％以下が好ましく、３％以下であるとより好ましい。
【００３０】
本ガラスにおいて、ＺｒＯ２は必須成分ではないが、強度を向上させるために５％以下の範囲で含有してもよい。ＺｒＯ２含有量が５％を超えると、失透性が低下するおそれがある。ＺｒＯ２含有量が３％以下であるとより好ましい。
【００３１】
本ガラスにおいて、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３は必須成分ではないが、ガラスを安定化させる、強度を向上させる等のために５％以下の範囲で含有してもよい。ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３の含有量が５％を超えると、透過率が低下するおそれがある。ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３の含有量が３％以下であるとより好ましい。
【００３２】
本ガラスにおいて、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３はいずれも必須成分ではないが、強度を向上させるために５％以下の範囲で含有してもよい。これらの含有量が５％を超えると、失透性が悪化するおそれがある。Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３の含有量は３％以下であることが好ましい。
【００３３】
本ガラスにおいて、Ｓｂ２Ｏ３は必須成分ではないが、可視域の透過率向上、清澄等の目的で５％以下の範囲で含有してもよい。含有量が５％を超えると、強度が低下する、もしくは逆に４００ｎｍ付近の透過率が低下するおそれがある。３％以下であることが好ましい。
【００３４】
本ガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合それら成分の含有量の合計は、好ましくは１０％以下、より好ましくは８％以下、さらに好ましくは６％以下、典型的には５％以下である。
【００３５】
本ガラスにおいて、上記以外の任意成分としては、それぞれの要求特性に応じて選択することができる。例えば、強度を上げる目的で、ガラス中の水分量を減らすためには、Ｃｌを単独でまたは合量で４％以下の範囲で含有してもよい。
【００３６】
本ガラスは、実質的にフッ素を含まないことが好ましい。フッ素を含有した場合、揮散の影響で脈理が発生し均質なガラスを採取することが困難になる、もしくは、フッ素を含有することでガラスが還元されるため４００ｎｍ付近の透過率が低くなる。
【００３７】
本ガラスにおいては、環境面での負荷を減少させるため、成分として鉛（ＰｂＯ）、ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、タリウム（Ｔｌ２Ｏ）のいずれも実質的に含有しないことが好ましい。
【００３８】
本ガラスにおける機械的強度として、ビッカース硬度が５７０以上であることが望ましい。５７０未満であると、研磨の際に端面付近で面ダレがおきるため平坦性が悪化しやすく、薄板への加工が困難になる。
【００３９】
また、本ガラスにおける機械的強度として、ヤング率が８０ＧＰａ以上であることが望ましい。８０ＧＰａ未満であると、薄板化した際に板のたわみが起こりやすくなるため、ガラスが割れやすくなるため、薄板化が困難になる。
【００４０】
また、本ガラスにおける機械的強度として、クラック耐性荷重があるが、クラック耐性荷重が小さいと、物理的接触によるキズがつきやすく、ガラスが割れやすくなる。耐性荷重は大きいことが望ましいが、望ましくは９０ｇ以上である。
【００４１】
本ガラスにおいては、分光特性として０．５ｍｍ厚の平板での波長４００ｎｍにおける透過率が７０％以上、波長５５０ｎｍにおける透過率が８０％以上、波長６５０ｎｍにおける透過率が３５％以下、波長８００ｎｍにおける透過率が２％以下であることが望ましい。
【００４２】
本ガラスは、上記のような特性を有するため、薄板化しやすく、光学部品、特には、デジタルカメラ等に用いられる赤外カットフィルタに好適である。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の具体的な態様を実施例（例１〜１１）および比較例（例１２〜１６）により説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００４４】
原料調製法としては、表に示す組成のガラスが得られるように下記原料を調合して白金製るつぼに入れ、１３００〜１３５０℃で３時間溶解した。この際白金製スターラにより１時間撹拌して溶融ガラスを均質化した。均質化された溶融ガラスは流し出して板状に成形後、Ｔｇ＋１０℃の温度で４時間保持後、−１℃／ｍｉｎの冷却速度で室温まで徐冷した。
【００４５】
原料としては、オルトリン酸として関東化学社製の８５％試薬を使用した。リン酸アルミニウム、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、炭酸リチウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、二酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムとして、関東化学社製の特級試薬を使用した。
得られたガラスについて、ビッカース硬度Ｈｖ、ヤング率Ｅ(単位：ＧＰａ)、クラック耐性荷重(単位：ｇ)、波長４００、５５０、６５０、８００ｎｍにおけるそれぞれの透過率Ｔ４００、Ｔ５５０、Ｔ６５０、Ｔ８００（単位：％）を測定した。これらの測定法を以下に述べる。
【００４６】
ビッカース硬度：２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、マイクロビッカース硬度計（ＡＫＡＳＨＩ社製、商品名：ＭＶＫ−Ｈ２）を用いて測定した。
【００４７】
クラック耐性荷重：２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、マイクロビッカース硬度計（ＡＫＡＳＨＩ社製、商品名：ＭＶＫ−Ｈ２）を用いて、ダイヤモンド圧子を打ち込み、圧子がサンプルから離れた１５秒後に、四角形の厚痕の角の部分から伸びているクラックの数を計測し、１０回の測定において、２０本のクラックが発生する荷重をクラック耐性荷重として評価した。なお、表中の＊印が付いている値は、組成から推定した値である。
【００４８】
ヤング率：２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、超音波厚さ計（ＰＡＮＡＭＥＴＲＩＣＳ−ＮＤＴ社製、商品名：３５ＤＬ）を用いて、超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）によって測定した。
【００４９】
透過率：２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．５ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、分光光度計（パーキン・エルマー社製、商品名：Ｌａｍｂｄａ９５０）により測定した。
【００５０】
耐候性：２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．５ｍｍ厚の平板形状に加工したサンプルを、高度加速寿命試験装置（エスペック社製、商品名：ＥＨＳ―４１１Ｍ）により、温度１２０℃、相対湿度１００％の条件下で８時間暴露したのち、３０Ｗの蛍光灯下で目視にて判別を行い、表１に示すような外観判別要件でＡ〜Ｃのランク付けを行った。また、劣化面積割合についても、典型的な５ｍｍ×５ｍｍの大きさのスポットを選択し、劣化している部分の面積割合から表２に示すようなランク付けを行った。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
耐候性に関しては、カチオン種類による影響について評価した参考結果を表３に示す。表４にはアルカリ、アルカリ土類金属イオンのイオン半径を示すが、アルカリ土類の中では、よりイオン半径が小さいＭｇほど耐候性が高い結果が示されている。また、アルカリ金属においては、Ｋを使用した場合にはガラス化しなかったため評価不可能であったが、イオン半径の小さいＬｉ、Ｎａなどでは高い耐候性を示すことが示されている。
【００５４】
【表３】
【００５５】
【表４】
【００５６】
【表５】
【００５７】
【表６】
【００５８】
【表７】
【００５９】
【表８】
【００６０】
【表９】
【００６１】
【表１０】
【００６２】
【表１１】
【００６３】
【表１２】
【００６４】
【表１３】
【００６５】
ここで示されるとおり、実施例３〜１１は、Ａｌ２Ｏ３が１３％以上かつＰ２Ｏ５のＡｌ２Ｏ３合量が８５％以上であるため、ビッカース硬度（Ｈｖ)５７０以上およびヤング率（Ｅ）８０ＧＰａ以上、クラック耐性加重９０ｇ以上、４００ｎｍの透過率が７０％以上と、十分な強度と透過率を持つ。一方で、例１３は特許文献２で提案されているガラス組成の一つの様態であるが、アルカリ含有量が非常に高いために、硬度およびヤング率が十分でない。また、例１４はＰ２Ｏ５とＡｌ２Ｏ３の合量が少ないため、強度が十分でなく、またＫ２Ｏを含んでいるため、４００ｎｍの透過率が低く、また耐候性も低く不十分である。例１５は特許文献５で提案されているガラス組成の一つの様態であるが、Ｐ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３含有量が低く、Ｌｉ２Ｏの含有量が高すぎるため、耐候性が不十分であるだけでなく、ガラスの安定性が低いために溶解温度が高くならざるを得ず、Ｔ４００の値が低くなり不十分である。例１６は特許文献６で提案されているガラス組成の一つの様態であるが、アルカリを含有しないために、強度が不十分である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
固体撮像素子に用いられる光学部品として好適な赤外カットフィルタ用ガラスを提供できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モル％表示で、Ｐ２Ｏ５が６３〜７３％、Ａｌ２Ｏ３が１５〜２２％、且つＰ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３が８０％以上、Ｂ２Ｏ３が０〜１０％、ＳｉＯ２が０〜１０％、Ｌｉ２Ｏが０〜５％、Ｎａ２Ｏが０〜８％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏが０．５〜１０％、ＭｇＯ ０〜６％、であり、ＣｕＯを含み、ビッカース硬度が５７０以上、ヤング率が８０ＧＰａ以上、０．５ｍｍ厚の波長４００ｎｍにおける透過率が７０％以上、波長８００ｎｍにおける透過率が２％以下である近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【請求項２】
Ｋ２Ｏを含まないことを特徴とする請求項１に記載の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【請求項３】
フッ素を含む化合物を含まないことを特徴とする請求項１または２に記載の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の近赤外吸収フィルタ用ガラスを用いた赤外カットフィルタ。
【請求項５】
平行平板形状に研磨された請求項４に記載の赤外カットフィルタ。
【請求項６】
研磨平面のうちの１面もしくは２面に反射防止層を備えた請求項４または５に記載の赤外カットフィルタ。
【請求項７】
研磨平面のうちの１面もしくは２面に、水晶などの光学部材と接着しない面を持つ請求項４、５または６に記載の赤外カットフィルタ。
【請求項１】
モル％表示で、Ｐ２Ｏ５が６３〜７３％、Ａｌ２Ｏ３が１５〜２２％、且つＰ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３が８０％以上、Ｂ２Ｏ３が０〜１０％、ＳｉＯ２が０〜１０％、Ｌｉ２Ｏが０〜５％、Ｎａ２Ｏが０〜８％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏが０．５〜１０％、ＭｇＯ ０〜６％、であり、ＣｕＯを含み、ビッカース硬度が５７０以上、ヤング率が８０ＧＰａ以上、０．５ｍｍ厚の波長４００ｎｍにおける透過率が７０％以上、波長８００ｎｍにおける透過率が２％以下である近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【請求項２】
Ｋ２Ｏを含まないことを特徴とする請求項１に記載の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【請求項３】
フッ素を含む化合物を含まないことを特徴とする請求項１または２に記載の近赤外吸収フィルタ用ガラス。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の近赤外吸収フィルタ用ガラスを用いた赤外カットフィルタ。
【請求項５】
平行平板形状に研磨された請求項４に記載の赤外カットフィルタ。
【請求項６】
研磨平面のうちの１面もしくは２面に反射防止層を備えた請求項４または５に記載の赤外カットフィルタ。
【請求項７】
研磨平面のうちの１面もしくは２面に、水晶などの光学部材と接着しない面を持つ請求項４、５または６に記載の赤外カットフィルタ。
【公開番号】特開２０１０−８９０８（Ｐ２０１０−８９０８Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７０７１１（Ｐ２００８−１７０７１１）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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