JP4104142B2 - シャープカットフィルター用ガラスおよびシャープカットフィルター - Google Patents
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Description
本発明は、紫外線を遮断するシャープカットフィルターに好適なガラスおよびシャープカットフィルターに関する。
ある波長以下の光をできるだけ遮断し、これより長波長の光をなるべく完全に透過する性質を有するフィルターは、シャープカットフィルターと呼ばれ、例えば、写真撮影、分光機器において紫外線を遮断するために用いられる。
紫外線を吸収／遮断するガラスとしては、酸化セリウムを含むガラスが知られている（特開２００１−８９１８５号公報、特許第３０８４７６９号明細書、特開平７−２４２４３８号公報）。酸化セリウムは、３１０ｎｍ付近に強い吸収があるが、３５０ｎｍ以上の波長の光も吸収するガラスを得るためには、酸化セリウムを多量に含有させなければならない。しかし、酸化セリウムをガラスに多量に含有させると、可視光域まで吸収が及び、ガラスが黄色または茶色に着色する。このようなガラスは、紫外線のみならず可視光までも遮断するため、紫外線のみを選択的に遮断する性質（シャープカット性）に劣るものであった。
一方、酸化鉛は、酸化セリウムの吸収を補助するとともに、シャープカット性を得るのに有用な成分であった。例えば、「ガラスハンドブック」（１９８２年版、朝倉書店、ｐｐ．１０２２−１０２３）には、鉛ガラスにＣｅを含有させた紫外線吸収無色ガラスが記載されている。しかも、酸化鉛は、ガラスの熔融成形性や化学的耐久性の向上にも有用である。そのため、酸化セリウムと酸化鉛を含むガラスを、紫外線遮断用フィルターとして用いることが提案されていた。
しかし近年、Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒのような有害物質を含むガラスは、環境に対する負荷が大きいため市場に受け入れられなくなっている。即ち、それらのガラスを研磨したときに出る切削屑や廃水に含まれるこれらの有害成分が一部でもそのまま排出されると河川が汚染されたり、フィルターガラスが長期間風雨にさらされたときに有害成分が溶出するなどの問題が指摘されている。
そのため、一部ではこれらのガラスおよびガラスを用いた機器の製造、販売を中止したり、他の材料、例えばプラスチックなどで代替するという動向がある。しかし、プラスチックでは、透過特性、耐久性などガラスに劣る性能が多く、本来の機器の性能が出せないという問題もあった。
特開２００１−８９１８５号公報
特許第３０８４７６９号明細書
特開平７−２４２４３８号公報
「ガラスハンドブック」、１９８２年版、朝倉書店、ｐｐ．１０２２−１０２３
本発明の目的は、この現状を踏まえ、環境影響上排除すべき有害成分を含まない環境対応型であって、酸化セリウムと酸化鉛を併用したシャープカットフィルターと同等以上のシャープカット性を有するシャープカットフィルター用ガラスおよびシャープカットフィルターを提供することである。
本発明者らは、単に有害成分を除去するだけでなく、化学的耐久性、耐失透性、熔融成形性を維持あるいは向上させながら、優れた透過特性を有するシャープカットフィルター用ガラスを得るために鋭意研究を重ねた結果、ガラス組成を最適化することにより、Ｐｂ、Ａｓ等の環境影響上排除すべき有害成分を含有することなく、所望の特性を有するガラスが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、上記目的を達成するための本発明は、以下の通りである。
[請求項１]質量％表示で、
ＳｉＯ2 ５０〜７０％
Ａｌ2Ｏ3 ０〜５％
Ｌｉ2Ｏ ０〜１０％
Ｎａ2Ｏ ０〜２０％
Ｋ2Ｏ ０〜２０％
（ただしＬｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １０〜３０％）
ＺｎＯ ８〜２０％
ＣｅＯ2 １〜５％
Ｂ 2 Ｏ 3 ０％以上５％未満
を含み、Ｃｄを含まず、実質的にＰｂ、Ａｓ、およびＴｉを含まないことを特徴とするシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項２]厚さ２．５ｍｍに換算して、波長２００〜７００ｎｍにおける分光透過率が５％となる波長と７２％となる波長の中点に相当する波長が３６５〜３８５ｎｍの範囲にあり、かつ、前記分光透過率が５％となる波長と７２％となる波長との間隔が３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項３] ＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色である請求項１または２に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項４]質量％表示で、
ＳｉＯ 2 ５５〜６５％
Ａｌ 2 Ｏ 3 ０〜２％
Ｌｉ 2 Ｏ ０〜５％
Ｎａ 2 Ｏ ５〜１５％
Ｋ 2 Ｏ ５〜１５％
（ただしＬｉ 2 Ｏ＋Ｎａ 2 Ｏ＋Ｋ 2 Ｏ １５〜２５％）
ＺｎＯ １３〜１８％
ＣｅＯ 2 １．５〜３．５％
を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項５]質量％表示で、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、Ｌｉ 2 Ｏ、Ｎａ 2 Ｏ、Ｋ 2 Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ 2 の合計量が９５％超である請求項１〜４のいずれか１項に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項６]質量％表示で、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、Ｌｉ 2 Ｏ、Ｎａ 2 Ｏ、Ｋ 2 Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ 2 の合計量が９８％超である請求項１〜４のいずれか１項に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項７]請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラスからなることを特徴とするシャープカットフィルター。
[請求項８]ＪＩＳ Ｂ７１１３における透過限界波長が３６５〜３８５ｎｍの範囲にあり、かつ、波長傾斜幅が３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のシャープカットフィルター。
即ち、上記目的を達成するための本発明は、以下の通りである。
[請求項１]質量％表示で、
ＳｉＯ2 ５０〜７０％
Ａｌ2Ｏ3 ０〜５％
Ｌｉ2Ｏ ０〜１０％
Ｎａ2Ｏ ０〜２０％
Ｋ2Ｏ ０〜２０％
（ただしＬｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １０〜３０％）
ＺｎＯ ８〜２０％
ＣｅＯ2 １〜５％
Ｂ 2 Ｏ 3 ０％以上５％未満
を含み、Ｃｄを含まず、実質的にＰｂ、Ａｓ、およびＴｉを含まないことを特徴とするシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項２]厚さ２．５ｍｍに換算して、波長２００〜７００ｎｍにおける分光透過率が５％となる波長と７２％となる波長の中点に相当する波長が３６５〜３８５ｎｍの範囲にあり、かつ、前記分光透過率が５％となる波長と７２％となる波長との間隔が３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項３] ＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色である請求項１または２に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項４]質量％表示で、
ＳｉＯ 2 ５５〜６５％
Ａｌ 2 Ｏ 3 ０〜２％
Ｌｉ 2 Ｏ ０〜５％
Ｎａ 2 Ｏ ５〜１５％
Ｋ 2 Ｏ ５〜１５％
（ただしＬｉ 2 Ｏ＋Ｎａ 2 Ｏ＋Ｋ 2 Ｏ １５〜２５％）
ＺｎＯ １３〜１８％
ＣｅＯ 2 １．５〜３．５％
を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項５]質量％表示で、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、Ｌｉ 2 Ｏ、Ｎａ 2 Ｏ、Ｋ 2 Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ 2 の合計量が９５％超である請求項１〜４のいずれか１項に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項６]質量％表示で、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、Ｌｉ 2 Ｏ、Ｎａ 2 Ｏ、Ｋ 2 Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ 2 の合計量が９８％超である請求項１〜４のいずれか１項に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
[請求項７]請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラスからなることを特徴とするシャープカットフィルター。
[請求項８]ＪＩＳ Ｂ７１１３における透過限界波長が３６５〜３８５ｎｍの範囲にあり、かつ、波長傾斜幅が３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のシャープカットフィルター。
本発明によれば、Ｐｂ、Ａｓといった環境影響上排除すべき有害成分を含まない環境対応型のシャープカットフィルター用ガラスおよびシャープカットフィルターを提供することができる。
さらに、ＪＩＳ Ｂ７１１３における透過限界波長が３６５〜３８５ｎｍという優れた紫外線遮断性を有すると共に、波長傾斜幅が３５ｎｍ以下であり、優れたシャープカット性を示すシャープカットフィルターであって、液相温度が認められず耐失透性に優れ、化学的耐久性にも優れたフィルターおよび前記フィルターを得るためのガラスを提供することもできる。
さらに、ＪＩＳ Ｂ７１１３における透過限界波長が３６５〜３８５ｎｍという優れた紫外線遮断性を有すると共に、波長傾斜幅が３５ｎｍ以下であり、優れたシャープカット性を示すシャープカットフィルターであって、液相温度が認められず耐失透性に優れ、化学的耐久性にも優れたフィルターおよび前記フィルターを得るためのガラスを提供することもできる。
以下、本発明について更に詳細に説明する。
（第一の態様）
本発明の第一の態様のシャープカットフィルター用ガラスは、
ＳｉＯ2 ５０〜７０％
Ａｌ2Ｏ3 ０〜５％
Ｌｉ2Ｏ ０〜１０％
Ｎａ2Ｏ ０〜２０％
Ｋ2Ｏ ０〜２０％
（ただしＬｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １０〜３０％）
ＺｎＯ ８〜２０％
ＣｅＯ2 １〜５％
を含み、実質的にＰｂ、Ａｓ、およびＴｉを含まないことを特徴とする。
（第一の態様）
本発明の第一の態様のシャープカットフィルター用ガラスは、
ＳｉＯ2 ５０〜７０％
Ａｌ2Ｏ3 ０〜５％
Ｌｉ2Ｏ ０〜１０％
Ｎａ2Ｏ ０〜２０％
Ｋ2Ｏ ０〜２０％
（ただしＬｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １０〜３０％）
ＺｎＯ ８〜２０％
ＣｅＯ2 １〜５％
を含み、実質的にＰｂ、Ａｓ、およびＴｉを含まないことを特徴とする。
本発明の第一の態様のガラスにおいて、上記各成分の組成範囲を限定した理由は次の通りである。以下の説明において、各成分の含有量は質量％表示にて示すことにする。
ＳｉＯ2は、ガラスの基本成分であり、ガラスの熱的安定性、化学的耐久性を向上するために重要な成分である。その含有量が５０％未満では、熱的安定性、化学的耐久性が悪化する。逆に７０％を越えると熔融が困難になる傾向がある。従って、本発明のシャープカットフィルター用ガラスにおいて、ＳｉＯ2の含有量は５０〜７０％であり、好ましくは５５〜６５％である。
ＳｉＯ2は、ガラスの基本成分であり、ガラスの熱的安定性、化学的耐久性を向上するために重要な成分である。その含有量が５０％未満では、熱的安定性、化学的耐久性が悪化する。逆に７０％を越えると熔融が困難になる傾向がある。従って、本発明のシャープカットフィルター用ガラスにおいて、ＳｉＯ2の含有量は５０〜７０％であり、好ましくは５５〜６５％である。
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの分相や失透を抑えるのに有効な成分であるが、その含有量が５％を越えると、液相温度が高くなり、熔融成形が困難になる傾向がある。従って、Ａｌ2Ｏ3の含有量は、０〜５％であり、好ましくは０〜２％である。
Ｌｉ2Ｏは、ガラスの熔融性を向上させる成分であるが、その含有量が１０％を越えるとガラスの化学的耐久性が悪化する傾向がある。従って、Ｌｉ2Ｏの含有量は、０〜１０％であり、好ましくは０〜５％である。
Ｎａ2Ｏも、ガラスの熔融性を向上させる成分であるが、その含有量が２０ ％を越えると、ガラスの化学的耐久性が悪化する傾向がある。従って、Ｎａ 2Ｏの含有量は、０〜２０％であり、好ましくは５〜１５％である。
Ｋ2Ｏも、ガラスの熔融性を向上させる成分であるが、その含有量が２０％を越えるとガラスの化学的耐久性が悪化する傾向がある。従って、Ｋ2Ｏの含有量は０〜２０％であり、好ましくは５〜１５％である。
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏの合計含有量が１０％未満では、ガラスの粘度が高くなるか、または、液相温度が高く熔融成形が困難になる傾向がある。逆に、それらの合計含有量が３０％を越えると化学的耐久性が悪化する傾向がある。従って、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合計含有量は、１０〜３０％とする。Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合計含有量は、好ましくは１５〜２５％である。
ＺｎＯは、ＰｂＯを含有することなく、可視光域の透過率を確保しながらＣｅＯ2の吸収を補助し、さらにガラスの熔融成形性、耐失透性、化学的耐久性を向上させるのに有効な成分である。ＺｎＯの含有量が８％未満では、その効果がなく、逆に２０％を越えると機械的強度が低下する傾向がある。よって、ＺｎＯの含有量は８〜２０％とする。ＺｎＯの含有量は、好ましくは１３〜１８％である。
ＣｅＯ2は、紫外線を吸収するのに不可欠な成分である。ＣｅＯ2の含有量が１％未満では、紫外線を効果的に遮断することができず、逆に５％を越えると、シャープカット性に劣る傾向がある。従って、ＣｅＯ2の含有量は、１〜５％とする。好ましくは１．５〜３．５％である。上記範囲の量のＣｅＯ2を含有するガラスを用いれば、後述するＪＩＳ Ｂ７１１３における透過限界波長が３６５〜３８５ｎｍの範囲であり、かつ、波長傾斜幅が３５ｎｍ以下であるシャープカットフィルターを得ることができる。
本発明の第一の態様のガラスは、その他の任意成分として、Ｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＳｎＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを、熔融成形性の向上、化学的耐久性の向上、清澄、耐失透性の向上、透過率の調整などの目的で５％未満の範囲で適宜含有することが出来る。
本発明の第一の態様のガラスは、前述のように環境影響上、Ｐｂ、Ａｓを実質的に含有しない。なお、本明細書において、「実質的に含まない」とは、ガラス原料として使用しないということであって、不純物としての混入を排除するものではない。但し、不純物としても、これらの元素の含有量が低いガラス原料を用いることが勿論好ましい。
Ｔｉは、ＣｅＯ2との相互作用で波長傾斜幅を著しく大きくさせ、可視光域にまで吸収が伸びてガラスが黄色く着色する原因となる成分である。従って、本発明の第一の態様のガラスは、Ｔｉを実質的に含まない。
Ｆは、ガラスの粘度を低下させ熔融性向上の効果があるものの、熔融中に気化するガスが環境に与えるダメージが大きく、それを除去するためには大規模な浄化装置が必要となる。また熔融中の揮発によりガラス粘度や熱的特性が変化しやすい。そのため、本発明の第一の態様のガラスは、Ｆを含有しない方が好ましい。
本発明の第一の態様のガラスは、Ｃｄ、Ｃｒも環境影響に配慮して導入しないことが望ましい。
本発明の第一の態様のガラスは、Ｃｄ、Ｃｒも環境影響に配慮して導入しないことが望ましい。
以上の各成分の含有量の好ましい範囲は、任意の組合せが可能であり、更に好ましい組成範囲は、ＳｉＯ2の量が５５〜６５％、Ａｌ2Ｏ3の量が０〜２％、Ｌｉ2Ｏの量が０〜５％、Ｎａ2Ｏの量が５〜１５％、Ｋ2Ｏの量が５〜１５％、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合計含有量が１５〜２５％、ＺｎＯの量が１３〜１８％、ＣｅＯ2の量が１．５〜３．５％である。
いずれの組成範囲においても、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ2の合計量が９５％超であることが望ましく、９８％超であることがさらに好ましく、９９％以上であることがより望ましい。さらに清澄剤として、Ｓｂ2Ｏ3を０〜１％含むものが望ましい。特に好ましいものは、ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＺｎＯ、ＣｅＯ2、およびＳｂ2Ｏ3の合計量が１００％のものである。
いずれの組成範囲においても、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ2の合計量が９５％超であることが望ましく、９８％超であることがさらに好ましく、９９％以上であることがより望ましい。さらに清澄剤として、Ｓｂ2Ｏ3を０〜１％含むものが望ましい。特に好ましいものは、ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＺｎＯ、ＣｅＯ2、およびＳｂ2Ｏ3の合計量が１００％のものである。
次に、本発明の第一の態様のガラスの光学特性について説明する。
ＪＩＳ Ｂ７１１３には、写真撮影用シャープカットガラスフィルタの諸特性について、以下の通り規定されている。
（１）高透過域および高透過限界波長：フィルタの透過率が７２％以上となる波長範囲をフィルタの高透過域といい、その限界に該当する波長をフィルタの高透過限界波長という。
（２）吸収域および吸収限界波長：フィルタの透過率が５％以下となる波長領域をフィルタの吸収域といい、その限界に該当する波長をフィルタの吸収限界波長という。
（３）波長傾斜幅：フィルタの分光透過率において、高透過限界波長と吸収限界波長との間隔。
（４）透過限界波長：波長傾斜幅の中点に該当する波長。
（５）フィルタの色相：透過限界波長４２０ｎｍ以下（ＪＩＳ Ｚ ８４０１の規定に従い、１０ｎｍ単位で得られる数値）の場合を、「無色」とする。
ＪＩＳ Ｂ７１１３には、写真撮影用シャープカットガラスフィルタの諸特性について、以下の通り規定されている。
（１）高透過域および高透過限界波長：フィルタの透過率が７２％以上となる波長範囲をフィルタの高透過域といい、その限界に該当する波長をフィルタの高透過限界波長という。
（２）吸収域および吸収限界波長：フィルタの透過率が５％以下となる波長領域をフィルタの吸収域といい、その限界に該当する波長をフィルタの吸収限界波長という。
（３）波長傾斜幅：フィルタの分光透過率において、高透過限界波長と吸収限界波長との間隔。
（４）透過限界波長：波長傾斜幅の中点に該当する波長。
（５）フィルタの色相：透過限界波長４２０ｎｍ以下（ＪＩＳ Ｚ ８４０１の規定に従い、１０ｎｍ単位で得られる数値）の場合を、「無色」とする。
本発明のシャープカットフィルター用ガラスは、厚さ２．５ｍｍに換算して、波長２００〜７００ｎｍにおける分光透過率が５％となる波長（ＪＩＳ Ｂ７１１３に記載の「吸収限界波長」に相当）と７２％となる波長（ＪＩＳ Ｂ７１１３に記載の「高透過限界波長」に相当）の中点に相当する波長（ＪＩＳ Ｂ７１１３に記載の「透過限界波長」に相当）が３６５〜３８５ｎｍの範囲にあり、かつ、前記分光透過率が５％となる波長と７２％となる波長の間隔（ＪＩＳ Ｂ７１１３に記載の「波長傾斜幅」に相当）が３５ｎｍ以下であることが好ましい。上記の分光透過率は、ガラス表面における反射損失も含むものである。透過限界波長が３６５〜３８５ｎｍの範囲にあることにより、紫外線を効果的に遮断することができる。また、波長傾斜幅が３５ｎｍ以下であることにより、優れたシャープカット性を得ることができる。
上記のような光学特性を有する本発明の第一の態様のガラスによれば、ＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色（即ち、透過限界波長が４２０ｎｍ以下）のシャープカットフィルターを提供することができる。
（第二の態様）
本発明の第二の態様のガラスは、ＣｅＯ2およびＺｎＯを含有するＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色のシャープカットフィルター用ガラスであって、ＣｅＯ2の含有量が１質量％以上、ＺｎＯの含有量が８質量％以上であり、実質的にＰｂ、Ａｓ、およびＴｉを含まないことを特徴とするシャープカットフィルター用ガラスである。本発明の第二の態様のガラスは、ＳｉＯ2およびアルカリ金属酸化物を含むものであることができる。
上記のような光学特性を有する本発明の第一の態様のガラスによれば、ＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色（即ち、透過限界波長が４２０ｎｍ以下）のシャープカットフィルターを提供することができる。
（第二の態様）
本発明の第二の態様のガラスは、ＣｅＯ2およびＺｎＯを含有するＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色のシャープカットフィルター用ガラスであって、ＣｅＯ2の含有量が１質量％以上、ＺｎＯの含有量が８質量％以上であり、実質的にＰｂ、Ａｓ、およびＴｉを含まないことを特徴とするシャープカットフィルター用ガラスである。本発明の第二の態様のガラスは、ＳｉＯ2およびアルカリ金属酸化物を含むものであることができる。
本発明の第二の態様のガラスの組成について説明する。以下の説明において、各成分の含有量は質量％表示にて示すことにする。
ＣｅＯ2は、紫外線を吸収するのに不可欠な成分である。第二の態様のガラスは、ＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色となる、所望の透過限界波長を得るため、ＣｅＯ2を１質量％以上含有する。ＣｅＯ2の含有量は、所望の透過限界波長とシャープカット性を考慮して決定することができる。第二の態様のガラスにおいて、ＣｅＯ2の含有量は、１〜５％であることが好ましく、より好ましくは１．５〜３．５％である。
ＣｅＯ2は、紫外線を吸収するのに不可欠な成分である。第二の態様のガラスは、ＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色となる、所望の透過限界波長を得るため、ＣｅＯ2を１質量％以上含有する。ＣｅＯ2の含有量は、所望の透過限界波長とシャープカット性を考慮して決定することができる。第二の態様のガラスにおいて、ＣｅＯ2の含有量は、１〜５％であることが好ましく、より好ましくは１．５〜３．５％である。
ＺｎＯは、ＰｂＯを含有することなく、可視光域の透過率を確保しながらＣｅＯ2の吸収を補助し、さらにガラスの熔融成形性、耐失透性、化学的耐久性を向上させるのに有効な成分である。第二の態様のガラスは、上記効果を得るために、ＺｎＯを８質量％以上含有する。ＺｎＯの含有量は、ＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色となる、所望の光学特性およびガラスの熔融成形性、耐失透性、化学的耐久性、機械的強度を考慮して設定することができる。なお、ＺｎＯを多量に含有すると、得られるガラスの機械的強度が低下する傾向があるため、ＺｎＯの含有量を決定する際には、この点も考慮すべきである。第二の態様のガラスにおいて、ＺｎＯの含有量は８〜２０％であることが好ましく、より好ましくは１３〜１８％である。
第二の態様のガラスは、ＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色である範囲で、ＣｅＯ2およびＺｎＯ以外の酸化物を含むことができ、例えば、ＳｉＯ2およびアルカリ金属酸化物を含むことができる。
ＳｉＯ2は、ガラスの基本成分であり、ガラスの熱的安定性、化学的耐久性を得るために重要な成分である。第二の態様のガラスにおけるＳｉＯ2の含有量は、所望の熱的安定性および化学的耐久性を考慮して決定することができる。第二の態様のガラスにおいて、ＳｉＯ2の含有量は、５０〜７０％であることが好ましく、より好ましくは５５〜６５％である。
ＳｉＯ2は、ガラスの基本成分であり、ガラスの熱的安定性、化学的耐久性を得るために重要な成分である。第二の態様のガラスにおけるＳｉＯ2の含有量は、所望の熱的安定性および化学的耐久性を考慮して決定することができる。第二の態様のガラスにおいて、ＳｉＯ2の含有量は、５０〜７０％であることが好ましく、より好ましくは５５〜６５％である。
アルカリ金属酸化物は、ガラスの熔融性、成形性を向上させる成分である。アルカリ金属酸化物としては、例えば、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを用いることができる。アルカリ金属の含有量は、所望の熔融性、成形性を有するガラスが得られるように適宜設定することができる。第二の態様のガラスにおいて、アルカリ金属酸化物の含有量は、１０〜３０％とすることが好ましく、１５〜２５％とすることがより好ましい。
第二の態様のガラスは、ＳｉＯ2およびアルカリ金属酸化物に加えて、Ａｌ2Ｏ3を含むこともできる。Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの分相や失透を抑えるのに有効な成分であり、前述の第一の態様のガラスと同様に、本発明の第二の態様のガラスは、Ａｌ2Ｏ3を含有することもできる。Ａｌ2Ｏ3の含有量は、所望の熔融成形性を考慮して決定することができる。Ａｌ2Ｏ3の含有量は、０〜５％であることが好ましく、より好ましくは０〜２％である。
第二の態様のガラスは、前述の第一の態様のガラスと同様に、任意成分として、Ｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＳｎＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを、熔融成形性の向上、化学的耐久性の向上、清澄、耐失透性の向上、透過率の調整などの目的で５％未満の範囲で適宜用いることが出来る。
また、本発明の第二の態様のガラスは、前述の第一の態様のガラスと同様に、環境影響上、Ｐｂ、Ａｓを実質的に含有しない。また、前述の第一の態様のガラスについて述べた理由と同様の理由から、本発明の第二の態様のガラスは、Ｔｉを実質的に含まない。また、第一の態様のガラスと同様に、本発明の第二の態様のガラスは、Ｆを含有しない方が好ましく、更に、Ｃｄ、Ｃｒも、環境影響に配慮して導入しないことが望ましい。
本発明の第二の態様のガラスの好ましい組成範囲は、ＳｉＯ2の量が５０〜７０％、Ａｌ2Ｏ3の量が０〜５％、Ｌｉ2Ｏの量が０〜１０％、Ｎａ2Ｏの量が０〜２０％、Ｋ2Ｏの量が０〜２０％、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合計含有量が１０〜３０％、ＺｎＯの量が８〜２０％、ＣｅＯ2の量が１〜５％であり、より一層好ましい組成範囲は、ＳｉＯ2の量が５５〜６５％、Ａｌ2Ｏ3の量が０〜２％、Ｌｉ2Ｏの量が０〜５％、Ｎａ2Ｏの量が５〜１５％、Ｋ2Ｏの量が５〜１５％、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合計含有量が１５〜２５％、ＺｎＯの量が１３〜１８％、ＣｅＯ2の量が１．５〜３．５％である。
いずれの組成範囲においても、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ2の合計量が９５％超であることが望ましく、９８％超であることがさらに好ましく、９９％以上であることがより望ましい。さらに清澄剤として、Ｓｂ2Ｏ3を０〜１％含むものが望ましい。特に好ましいものは、ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＺｎＯ、ＣｅＯ2、およびＳｂ2Ｏ3の合計量が１００％のものである。
いずれの組成範囲においても、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ2の合計量が９５％超であることが望ましく、９８％超であることがさらに好ましく、９９％以上であることがより望ましい。さらに清澄剤として、Ｓｂ2Ｏ3を０〜１％含むものが望ましい。特に好ましいものは、ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＺｎＯ、ＣｅＯ2、およびＳｂ2Ｏ3の合計量が１００％のものである。
本発明の第二の態様のガラスは、先に説明したＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色（即ち、透過限界波長が４２０ｎｍ以下）のシャープカットフィルター用ガラスである。本発明の第二の態様のガラスについて、光学特性の好ましい範囲とその理由は、第一の態様に関する説明と同様である。
また、本発明の第一および第二の態様のガラスは、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法（粉末法）０６」に定められた耐水性が減量率０．０５質量％未満の範囲として定められる１級であることが望ましい。また、上記規格に定められた耐酸性が減量率０．２０質量％未満の範囲として定められる１級であることが望ましい。
さらに、本発明の第一の態様のガラスは、液相温度が認められないものであることが好ましい。ここで、「液相温度が認められない」とは、ガラスが失透（結晶化）しないことを意味する。第一の態様のガラスが、液相温度が認められない（失透しない）ものであれば、自由な温度で、様々なガラス成形（例えば、プレス、ブロック、シート等）が可能であり好ましい。
さらに、本発明の第一の態様のガラスは、液相温度が認められないものであることが好ましい。ここで、「液相温度が認められない」とは、ガラスが失透（結晶化）しないことを意味する。第一の態様のガラスが、液相温度が認められない（失透しない）ものであれば、自由な温度で、様々なガラス成形（例えば、プレス、ブロック、シート等）が可能であり好ましい。
本発明のガラスの作製方法には特に制限はなく、従来慣用されている方法を用いることができる。例えば、ガラス原料として酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、塩化物、硫化物などを適宜用い、所望の組成になるように秤量し、混合して調合原料とする。これを耐熱坩堝に入れ、例えば１３００〜１４５０℃程度の温度で熔融し、撹拌、清澄して均質な熔融ガラスとする。次いで、ガラスを成形枠に鋳込み、ガラスブロックを形成した後、ガラスの徐冷点近くに加熱した炉に移し、室温まで冷却し、本発明のガラスを得ることができる。
本発明は更に、第一の態様のガラスまたは第二の態様のガラスからなるシャープカットフィルターに関する。シャープカットフィルターの形状は、特に限定されないが、例えば、平板形状とすることができる。更に、本発明のシャープカットフィルターは、ＪＩＳ Ｂ７１１３における透過限界波長が３６５〜３８５ｎｍの範囲にあり、波長傾斜幅が３５ｎｍ以下であることが望ましい。
本発明のシャープカットフィルターの作製方法には特に制限はなく、例えば、前述の作製方法により用意したガラスを、所望の形状、寸法に加工し、表面を光学研磨することにより、本発明のシャープカットフィルターを得ることができる。なお、必要に応じて表面にコートを設けてもよい。
このようにして、本発明によれば、有害成分を含まない環境対応型のシャープカットフィルター用ガラスおよびシャープカットフィルターを提供することができる。
このようにして、本発明によれば、有害成分を含まない環境対応型のシャープカットフィルター用ガラスおよびシャープカットフィルターを提供することができる。
以下、実施例により本発明をさらに説明する。
（実施例１〜５、比較例１、２）
表１の組成（比較例２については、各成分の相対量としての数値を示す）を有するガラスが得られるように、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、塩化物、硫酸塩などの原料を秤量して混合した調合原料を、白金坩堝などの耐熱容器に入れ、大気中で１３００〜１４５０℃に加熱、熔融、撹拌し、均質化、清澄を行った後、鋳型に流し込んだ。ガラスが固化した後、ガラスの徐冷点近くに加熱しておいた電気炉に移し、室温まで徐冷した。
表１に、ガラス組成と各種測定データを示す。また実施例１および比較例１、２のガラスの透過率を図１に示す。透過率は、厚さ２．５ｍｍに両面研磨した上記ガラスについて、２００〜７００ｎｍにおける分光光度計で測定した。透過限界波長および波長傾斜幅は、測定した透過率を元に算出した。
（実施例１〜５、比較例１、２）
表１の組成（比較例２については、各成分の相対量としての数値を示す）を有するガラスが得られるように、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、塩化物、硫酸塩などの原料を秤量して混合した調合原料を、白金坩堝などの耐熱容器に入れ、大気中で１３００〜１４５０℃に加熱、熔融、撹拌し、均質化、清澄を行った後、鋳型に流し込んだ。ガラスが固化した後、ガラスの徐冷点近くに加熱しておいた電気炉に移し、室温まで徐冷した。
表１に、ガラス組成と各種測定データを示す。また実施例１および比較例１、２のガラスの透過率を図１に示す。透過率は、厚さ２．５ｍｍに両面研磨した上記ガラスについて、２００〜７００ｎｍにおける分光光度計で測定した。透過限界波長および波長傾斜幅は、測定した透過率を元に算出した。
比較例１は、環境上の問題から排除すべきＰｂＯを含むガラスである。
比較例２は、酸化セリウムを含有するがＰｂＯを含まないガラスであって、特開２００１−８９１８５号公報に記載の発明に係るガラスである。
図１に示すように、実施例１のガラスは、ＰｂＯを排除したにもかかわらず、高透過域において、比較例１および２のガラスよりも高い透過率を示している。
比較例２は、酸化セリウムを含有するがＰｂＯを含まないガラスであって、特開２００１−８９１８５号公報に記載の発明に係るガラスである。
図１に示すように、実施例１のガラスは、ＰｂＯを排除したにもかかわらず、高透過域において、比較例１および２のガラスよりも高い透過率を示している。
次に、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法（粉末法）06」に定められた方法により、各ガラスの耐水性と耐酸性を測定した。実施例１〜５のガラスは、減量率が０．０５質量％未満の耐水性、減量率が０．２０質量％未満の耐酸性を示した。これらの値は上記規格においていずれも１級に相当する。この結果から、実施例１〜５のガラスが、シャープカットフィルター用ガラスとして極めて高い耐水性、耐酸性を備えていることがわかる。また、実施例１〜５のガラスには液相温度が認められなかった。
次いで、実施例１〜５のガラスを厚さ２．５ｍｍの平板に加工し、両面研磨してシャープカットフィルターとした。これらのフィルターは、ＪＩＳ Ｂ７１１３の規定による色相が無色のシャープカットフィルターであった。これらのシャープカットフィルターの表面には必要に応じてコートを設けることもできる。
本発明によれば、環境影響上排除すべき有害成分を含まない環境対応型のシャープカットフィルター用ガラスおよびシャープカットフィルターを得ることができる。
Claims (8)
- 質量％表示で、
ＳｉＯ2 ５０〜７０％
Ａｌ2Ｏ3 ０〜５％
Ｌｉ2Ｏ ０〜１０％
Ｎａ2Ｏ ０〜２０％
Ｋ2Ｏ ０〜２０％
（ただしＬｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １０〜３０％）
ＺｎＯ ８〜２０％
ＣｅＯ2 １〜５％
Ｂ 2 Ｏ 3 ０％以上５％未満
を含み、Ｃｄを含まず、実質的にＰｂ、Ａｓ、およびＴｉを含まないことを特徴とするシャープカットフィルター用ガラス。 - 厚さ２．５ｍｍに換算して、波長２００〜７００ｎｍにおける分光透過率が５％となる波長と７２％となる波長の中点に相当する波長が３６５〜３８５ｎｍの範囲にあり、かつ、前記分光透過率が５％となる波長と７２％となる波長との間隔が３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
- ＪＩＳ Ｂ７１１３における色相が無色である請求項１または２に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
- 質量％表示で、
ＳｉＯ 2 ５５〜６５％
Ａｌ 2 Ｏ 3 ０〜２％
Ｌｉ 2 Ｏ ０〜５％
Ｎａ 2 Ｏ ５〜１５％
Ｋ 2 Ｏ ５〜１５％
（ただしＬｉ 2 Ｏ＋Ｎａ 2 Ｏ＋Ｋ 2 Ｏ １５〜２５％）
ＺｎＯ １３〜１８％
ＣｅＯ 2 １．５〜３．５％
を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のシャープカットフィルター用ガラス。 - 質量％表示で、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、Ｌｉ 2 Ｏ、Ｎａ 2 Ｏ、Ｋ 2 Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ 2 の合計量が９５％超である請求項１〜４のいずれか１項に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
- 質量％表示で、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、Ｌｉ 2 Ｏ、Ｎａ 2 Ｏ、Ｋ 2 Ｏ、ＺｎＯ、およびＣｅＯ 2 の合計量が９８％超である請求項１〜４のいずれか１項に記載のシャープカットフィルター用ガラス。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラスからなることを特徴とするシャープカットフィルター。
- ＪＩＳ Ｂ７１１３における透過限界波長が３６５〜３８５ｎｍの範囲にあり、かつ、波長傾斜幅が３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のシャープカットフィルター。
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