JPH10194775A

JPH10194775A - 近赤外線カットフィルタガラス

Info

Publication number: JPH10194775A
Application number: JP1345297A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Matsui; 典広松井
Original assignee: Toshiba Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Techno Glass Co Ltd
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】化学的耐久性に優れ、かつガラスの硬度が高
く研磨加工時に欠陥が発生しにくい近赤外線カットフィ
ルタガラスを提供すること。【解決手段】質量百分率で、Ｐ₂Ｏ₅８〜３５％，Ａ
ｌＦ₃３６〜４０％，ＬｉＦ＋ＮａＦ＋ＫＦ５〜３０
％，ＭｇＦ₂＋ＣａＦ₂０〜２５％，ＳｒＦ₂＋ＢａＦ
₂５〜５０％，ＺｎＦ₂＋ＰｂＦ₂０〜２０％（ただ
し、弗化物総合計量の６０％までを酸化物に置換可能）
を含み、このガラス１００質量部に対しＣｕＯ０．５〜
５質量部を含有させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーＶＴＲカメ
ラの色補正フィルタ等に使用され、４００〜６００ｎｍ
の可視域を効率よく透過し、７００ｎｍ付近におけるシ
ャープカット特性に優れた近赤外線カットフィルタガラ
スに関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーＶＴＲカメラに使用されているＣ
ＣＤなどの撮像素子は可視域から１１００ｎｍ付近の近
赤外域にわたる分光感度を有している。したがって、そ
のままでは良好な色再現性を得ることができないので、
赤外域を吸収するフィルタを用いて通常の視感度に補正
することが必要である。

【０００３】従来、この種のフィルタには近赤外線を選
択的に吸収するように燐酸塩系ガラスにＣｕＯを添加し
たガラスが使用されていた。このガラスは多量のＰ₂Ｏ
₅と必須成分としてＣｕＯを含有しており、酸化性の溶
融雰囲気中で多数の酸素イオンに配位されたＣｕ²⁺イオ
ンを形成させることによって青緑色を呈し、近赤外線カ
ット特性を有するものである。

【０００４】また、最近では燐酸塩系ガラスの耐候性の
低さを改善するために基礎ガラスとして弗燐酸塩系ガラ
スを用い、これにＣｕＯを添加したガラス、たとえば特
開平1-219037号公報、特開平3-173041号公報に記載のガ
ラスなどが開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記燐酸塩系ガラス
は、近赤外線カット効果を促進するためにＣｕＯの含有
量を増加させると、一般に４００〜５００ｎｍの波長域
における分光透過率が低下して緑色化の傾向を示し、か
つ６００〜７００ｎｍの波長域でのシャープカット性が
悪化するという問題点がある。特にこの様なフィルタガ
ラスは、薄板状で使用されることから、高いＣｕＯ含有
量を要求されるが、前記問題点により所望の分光透過特
性を有するものが得難い。また基礎ガラスである燐酸塩
系ガラスは、耐候性が不十分なため、ガラス研磨面にウ
ェザリングを生じるので光学フィルタとしての長期使用
には難点がある。

【０００６】また、上記弗燐酸塩系ガラスは、耐候性に
優れるものの失透しやすく、耐候性を向上させるために
Ｐ₂Ｏ₅含有量を低く抑えると、熱膨脹係数が大きくな
り熱衝撃に弱いという欠点がある。溶融後固化したガラ
スをフィルタとして用いるには、研削、研磨等の工程を
経るが、上記特開平1-219037号公報記載の弗燐酸塩系ガ
ラスは、５０〜１００℃の温度差でヒートショックによ
るクラックを生じるため、成形加工工程での歩留が低
い。これに対し上記特開平3-173041号公報記載のガラス
では、耐候性を損なわない範囲でＰ₂Ｏ₅含有量を高め
にしてガラスの熱膨脹係数を低めに抑え、耐ヒートショ
ック性が改善された。

【０００７】しかしながら、このようなガラスフィルタ
の主たる用途であるカラーＶＴＲカメラでは、半導体技
術の急速な発展に伴いＣＣＤなどの固体撮像素子の小型
高密度化が進み、同時に高画質志向が強まってきてい
る。固体撮像素子の小型高密度化は、高解像度化の要請
に応えるべく画素数を増加させるとともに光学系の小型
化に対応して素子サイズを１／２インチ系から１／３イ
ンチ系、さらに１／４インチ系へと縮小させることによ
って進められてきた。この結果、１画素あたりの面積は
極めて微小なものとなり、固体撮像素子の前面に置かれ
るガラスフィルタにおいても従来問題にならなかった微
小欠陥が問題視されるようになってきた。このような背
景から、上記弗燐酸塩系ガラスはいずれも燐酸塩系ガラ
スに比較してガラスの硬度が低いため、光学研磨を行う
と、研磨面に微小な傷が残ったり端部に微小な欠けを生
じたりする割合が高いという問題点が指摘されるように
なってきた。また研磨加工中に生じた微小な欠損片がガ
ラス基板に付着していると、後の工程や運搬時に研磨面
を傷付ける原因ともなり、欠損片が付着した基板自体も
不良品となり、著しい歩留の低下をまねいた。特に装置
内に内蔵される固体撮像素子用のフィルタは、上記のよ
うに固体撮像素子の小型化とともにそのサイズが小さく
なり、厚さも２〜１ｍｍ程度まで研磨しなければならな
いため、研磨技術あるいはガラス基板の取扱方法のみで
の対策には限界があった。

【０００８】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたもので、所望の分光透過特性を保持しながら化学的
耐久性に優れ、かつガラスの硬度が高く研磨加工時に上
記微小欠陥が発生しにくい近赤外線カットフィルタガラ
スを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、Ｐ₂Ｏ₅の含有量を低減するとともにＡｌ
Ｆ₃含有量を高めることによって、ガラスの化学的耐久
性と研磨加工性を向上させたものである。

【００１０】すなわち本発明は、質量百分率で、Ｐ₂Ｏ
₅８〜３５％，ＡｌＦ₃３６〜４０％，ＬｉＦ＋ＮａＦ
＋ＫＦ５〜３０％，ＭｇＦ₂＋ＣａＦ₂０〜２５％，
ＳｒＦ₂＋ＢａＦ₂５〜５０％，ＺｎＦ₂＋ＰｂＦ₂０
〜２０％，（ただし、弗化物総合計量の６０％までを酸
化物に置換可能）を含み、このガラス１００質量部に対
しＣｕＯ０．５〜５質量部を含有させたことを特徴とす
る近赤外線カットフィルタガラスである。

【００１１】次に本発明のガラス組成を上記範囲に限定
した理由について説明する。

【００１２】Ｐ₂Ｏ₅はガラスの網目構造を形成する主
成分であるが、８％未満ではガラス化が困難であり、３
５％を越えると失透化傾向が強まり、また化学的耐久性
が悪化する。好ましくは２０〜３３％の範囲である。

【００１３】ＡｌＦ₃はガラスの化学的耐久性と研磨加
工性を向上させるための成分であるが、３６％未満では
その効果が従来品と比べて改善されず、４０％を越える
と溶融温度が高くなり、Ｃｕ²⁺イオンによるガラスの着
色に悪影響を及ぼす。

【００１４】ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦは溶融温度を下げる
ために有効な成分であるが、これらの合量が５％未満で
はその効果が得られず、３０％を越えると化学的耐久性
が著しく悪化する。好ましくは６〜１７％の範囲であ
る。

【００１５】ＭｇＦ₂，ＣａＦ₂は化学的耐久性を低下
させることなくガラスを安定化させる成分であるが、そ
の合量が２５％を越えると溶融温度が高くなるとともに
失透傾向が強まる。より好ましくは５〜１０％の範囲で
ある。

【００１６】ＳｒＦ₂，ＢａＦ₂もＭｇＦ₂，ＣａＦ₂
と同様の作用を持つが、合量で５％未満または５０％を
越えるとガラスが不安定となって失透しやすくなる。よ
り好ましくは１０〜２８％の範囲である。

【００１７】ＺｎＦ₂，ＰｂＦ₂はガラスを安定化させ
化学的耐久性を向上させる作用があるが、２０％を越え
て含有すると失透傾向が強くなる。より好ましくは５％
以下の範囲である。

【００１８】以上の成分のうち弗化物の総合計量の６０
％までを酸化物に置換することが可能であるが、６０％
を越えて置換すると所望の透過率特性が得られず、化学
的耐久性の改善も得られなくなるので好ましくない。

【００１９】ＣｕＯは近赤外線カットのための必須成分
であるが、０．５％未満ではその効果がなく、５％を越
えると可視域での透過率をも低下させ、またガラスが不
安定となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。上記組成範囲となるように原料を秤量・調
合する。これを白金るつぼに収容し蓋をして８５０〜１
１００℃の温度で溶融し、撹拌・清澄の後金型内に鋳込
み、徐冷後切断研磨して肉厚１．６ｍｍの平板状のフィ
ルタガラスを得る。

【００２１】得られたフィルタガラスについて、分光透
過率、ビッカース硬度を測定し、またフィルタガラスを
温度６０℃、相対湿度９５％の雰囲気中に保持し、ガラ
ス表面に変質が現れるまでの時間を測定する耐候性試験
を行った。

【００２２】本発明のフィルタガラスは、４００ｎｍに
おいて８１％以上、５００ｎｍで８６％以上の透過率を
もち、かつ７００ｎｍにおいては２％程度まで透過率を
低下させる急峻な近赤外線カット特性を有する。また、
ビッカース硬度で５００ｋｇ／ｍｍ²以上であり、切
断、研磨などの加工に対しても傷、欠けが発生しにくい
ものである。上記耐候性試験についても１０００時間を
越えるまで表面変質を確認できない良好な耐候性を示
す。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。表
１のＮｏ．１〜８に本発明の実施例ガラスを、Ｎｏ．９
〜１２に比較例ガラスをを示す。これらのガラスは、そ
れぞれ表中の組成となるように原料を所定量混合し、上
記した方法にしたがって肉厚１．６ｍｍの平板状のフィ
ルタガラスを作成した。これらのフィルタガラスの４０
０，５００，７００ｎｍにおける透過率、ビッカース硬
度および上記耐候性試験の結果を表中に示すとともにＮ
ｏ．７およびＮｏ．９の透過率曲線を図１にそれぞれ曲
線１，曲線２として示した。なお、フィルタガラスの作
製にあたっては、金型に鋳込み徐冷したガラスブロック
から厚さ２〜２．５ｍｍにスライスし、１１×１１ｍｍ
の大きさにカットしたものをそれぞれ３５０枚ずつ研磨
装置の定盤にセットし、研磨剤として酸化セリウムを使
用して荷重１００ｇ／ｃｍ²、回転数約５０ｒｐｍで研
磨した。これを洗浄、乾燥した後、５μｍ程度の微小な
ものも含む傷、欠けの発生状況を調べた。

【００２４】表１および図１から明らかなように、比較
例Ｎｏ．９，１０の燐酸塩系ガラスは、ビッカース硬度
が高く研磨加工性に優れているが、耐候性試験の結果、
２５０時間前後でガラス表面に変質が見られた。一方、
比較例Ｎｏ．１１，１２の弗燐酸塩系ガラスは、耐候性
試験において１０００時間経過後も変質は認められなか
ったが、ビッカース硬度が相対的に低く研磨加工時に欠
陥が発生した。作成した試料のうち１／４程度に傷、欠
けの発生が見られた。これに対し、本実施例のガラス
は、上記耐候性試験で１０００時間以上変質せず、ビッ
カース硬度も５００ｋｇ／ｍｍ²以上であり、切断、研
磨などの加工に対しても傷、欠けの発生は低率であっ
た。傷、欠けの発生が見られたのは作成した試料のうち
の５〜１５％に止まった。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明のガラスは、弗燐酸
塩系ガラスのもつ優れた耐候性と近赤外線シャープカッ
ト特性を維持したまま機械的加工に対する加工品質を向
上できる。この結果、従来の弗燐酸塩系フィルタガラス
で生じていた微小傷や欠損片による二次的不良をも減少
させることができ、撮像機器の高解像度化要請に対応し
た高品質のフィルタを歩留まりよく提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例ガラスと比較例ガラスの分光透
過率を示す曲線図である。

【符号の説明】

１本発明の実施例Ｎｏ．７のガラスの分光透過率曲線２比較例Ｎｏ．９のガラスの分光透過率曲線

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【手続補正書】

【提出日】平成９年５月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量百分率で、Ｐ₂Ｏ₅８〜３５％，Ａ
ｌＦ₃３６〜４０％，ＬｉＦ＋ＮａＦ＋ＫＦ５〜３０
％，ＭｇＦ₂＋ＣａＦ₂０〜２５％，ＳｒＦ₂＋ＢａＦ
₂５〜５０％，ＺｎＦ＋ＰｂＦ０〜２０％，（ただし、
弗化物総合計量の６０％までを酸化物に置換可能）を含
み、このガラス１００質量部に対しＣｕＯ０．５〜５質
量部を含有させたことを特徴とする近赤外線カットフィ
ルタガラス。