JP3157696B2 - 近赤外線カットフィルタガラス - Google Patents
近赤外線カットフィルタガラスInfo
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Description
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。
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。
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P2 O
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。
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。
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。
優れるものの失透しやすく、耐候性を向上させるために
P2 O5 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P2 O5 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。
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。
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。
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。
を所定値以上とすることにより上記目的を達成したもの
である。すなわち、本発明は、CuOを0.5〜6質量
%含有した弗燐酸塩系ガラスであって、前記基礎ガラス
中のMgF2の含有量を10〜25%とし、Pb,Z
n,La,Y,Ybの弗化物または酸化物の含有を不純
物としてのみ許容し、かつビッカース硬度が430kg
/mm2以上である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。
2O5 10〜45%,MgF2 10〜25%,CaF2
0〜20%,SrF2 0〜30%,BaF2 0〜3
0%,ただしMgF2+CaF2 10〜45%,SrF
2+BaF2 10〜45%,LiF+NaF+KF
0.5〜12%,AlF3 0.2〜1%未満、(ただ
し、弗化物総合計量の60%までを酸化物に置換可能)
からなる基礎ガラス100質量部に対してCuOを0.
5〜6質量部含有させたことを特徴とする。
同様に徐冷処理を行い完全に歪みを除去したガラス板に
研磨加工を行って、欠け、傷の発生状況を確認したとこ
ろ、弗燐酸塩系ガラスであってもビッカース硬度が43
0kg/mm2 以上であるものは、それ以下のものに比
べて欠け、傷ともその発生率に有意差が認められ、特に
450kg/mm2 以上のものでは欠け、傷の発生率は
極めて低いことが確認された。
した理由を説明する。
成分であるが、10%未満ではガラス化が困難であり、
45%を越えると耐候性が悪くなる。
る成分であるが、10%未満ではその効果が十分得られ
ず、25%を越えると失透傾向が強くなって好ましくな
い。好ましくは20〜24%であり、この範囲で前記効
果はより顕著となる。
くガラスを安定化させる効果があるが、20%を越える
と溶融温度が高くなり、また失透しやすくなる。ただ
し、MgF2 とCaF2 の合量が10%未満ではガラス
の硬度を高める効果が不十分であり、さらに20%以上
とすることが効果的である。また、この合量が45%を
越えると溶融温度が高くなり、またガラスが失透しやす
くなるので好ましくない。
耐候性を向上させる効果があるが、各々30%を越える
と失透傾向が強くなり好ましくない。ただし、Sr
F2 、BaF2 の合量が10%未満では前記効果が十分
に得られず、45%を越えると失透傾向が著しくなり所
望のガラスが得られない。
ために有効な成分であるが、0.5%未満ではその効果
が期待できず、12%を越えると耐候性の低下をまね
く。
が、溶融状態において他の成分との粘度差が大きいた
め、1%を越えて含有させるとガラスの均質化が困難と
なり、ガラス中に異質層が発生しやすくなる。またAl
F3 を1%未満にすることにより溶融温度を低く抑える
ことができ、各成分の揮発が防止されてガラス組成が安
定する効果がある。特に0.2〜0.7%の範囲で前記
効果が顕著となる。
の60%までを酸化物に置換することが可能であるが、
置換量が60%を越えると目的とする分光透過率、耐候
性、硬度が得られなくなる。
であるが、0.5%未満では十分な近赤外線カット特性
が得られず、6%を越えると可視域での透過率が低下
し、またガラスが不安定となる。
a,Y,Ybの弗化物または酸化物の添加は、ガラスの
硬度を著しく低下させる傾向があるため、不純物として
含有することがあっても1%未満とすることが好まし
い。
発明の実施例を表1に示す。表1中のガラス組成は質量
百分率で示し、耐候性は研磨したガラスを温度60℃、
相対湿度95%の条件下に保持し、ガラスの表面に変質
が見られるまでの時間で示した。
成となるように原料を調合し、白金るつぼに収容し蓋を
して650〜850℃の温度で溶融し、攪拌・清澄後、
金型内に鋳込み、徐冷した後、切断・機械研磨して肉厚
1.6mmの平板状に加工した。なお、表1中、No.
21〜26のガラスは比較例を示し、No.21〜23
は燐酸塩系ガラスの例、No.24〜26は従来の弗燐
酸塩系ガラスの例である。これら比較例についても同様
にして肉厚1.6mmの平板状の試料を作成した。
について分光透過率を測定した。このうち表1に示す実
施例No.2,9,11,15,20および比較例N
o.21,22,23について分光透過率曲線を図1に
示す。図1から明らかなように本発明に係る実施例のガ
ラスは、比較例のガラスに比べて400〜500nmに
おける透過率が高く、600〜700nmにかけてのシ
ャープカット性に優れている。
系ガラスでは250時間を越えると表面に変質が見られ
たのに対し、実施例のガラスは1000時間経過後も表
面に変質は認められなかった。
ラスについて、金型内に鋳込み徐冷したガラスブロック
から厚さ2.2mm程度にスライスし、11×11mm
の大きさにカットしたものを300枚ずつ研磨装置の定
盤に固定し、研磨材として酸化セリウムを使用し、荷重
100g/cm2 、回転数約50rpmで、肉厚1.6
mmになるまで機械研磨した。
いて5μm程度の微小なものも含む傷、欠けの発生率を
調査した。この結果も表1に示した。従来の弗燐酸塩系
ガラスを示すNo.24〜26のガラスは、耐候性では
本実施例とほぼ同等の性能を持つものの、ガラスの硬度
が低く、加工工程での傷、欠けの発生率が高い。これに
対し本実施例のガラスでは、表中に「硬度」として示し
たビッカース硬度(kg/mm2 )の高いものほど加工
工程での傷、欠けの発生率が低くなっており、No.2
4〜26の比較例より20%以上低下している。
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、従来のガラスで生じていた微
小傷や欠損片による二次的不良も減少することができ、
高解像度化の要請に対応した高品質のガラスフィルタを
歩留まり良く提供することが可能になる。
は、耐候性に優れた弗燐酸塩系ガラスからなり、可視域
における透過率が高く、近赤外域でのシャープカット性
に優れた初期透過率特性を長期間に渡って維持できる。
またガラスの硬度を高めたことによって機械的加工に対
しても微小欠陥が発生しにくくなり、特に小型光学フィ
ルタとして理想的なものである。
光透過率を示す曲線図である。
透過率曲線 2 本発明の実施例No.11,20のガラスの分光透
過率曲線 3 比較例No.21,22,23のガラスの分光透過
率曲線
Claims (2)
- 【請求項1】 弗燐酸塩系ガラスからなる基礎ガラス1
00質量部に対してCuOを0.5〜6質量部含有した
ガラスであって、前記基礎ガラス中のMgF2の含有量
を10〜25%とし、Pb,Zn,La,Y,Ybの弗
化物または酸化物の含有を不純物としてのみ許容し、か
つビッカース硬度が430kg/mm2以上であること
を特徴とする近赤外線カットフィルタガラス。 - 【請求項2】 前記基礎ガラスが、質量百分率で、P2
O5 10〜45%,MgF2 10〜25%,CaF2
0〜20%,SrF2 0〜30%,BaF20〜30
%,ただしMgF2+CaF2 10〜45%,SrF2
+BaF2 10〜45%,LiF+NaF+KF
0.5〜12%,AlF3 0.2〜1%未満、(ただ
し、弗化物総合計量の60%までを酸化物に置換可能)
からなる組成を有することを特徴とする請求項1記載の
近赤外線カットフィルタガラス。
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- 1995-03-14 JP JP08174795A patent/JP3157696B2/ja not_active Expired - Lifetime
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