(57)【要約】  厚み１ｍｍでの波長４．５μｍの光の透過率が高く、波長５．５μｍの光の透過率が低い赤外線フィルタガラスの提供。  下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３を２８〜５５％、ＳｉＯ２を４０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３を０〜９％、Ｇａ２Ｏ３を０〜１７％、Ｌａ２Ｏ３を０〜８％含有し、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３が３％以上である赤外線フィルタガラス。厚み１ｍｍでの波長４．５μｍの光の透過率が５０％以上、波長５．５μｍの光の透過率が２％以下である前記赤外線フィルタガラス。前記赤外線フィルタガラスからなる赤外線フィルタ基板。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３を２８〜５５％、ＳｉＯ２を４０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３を０〜９％、Ｇａ２Ｏ３を０〜１７％、Ｌａ２Ｏ３を０〜８％含有し、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３が３％以上である赤外線フィルタガラス。
【請求項２】
Ｂｉ２Ｏ３が３０〜５０％、ＳｉＯ２が５５％以下、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３が５〜２５％である請求項１に記載の赤外線フィルタガラス。
【請求項３】
Ｂｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３の含有量の合計が８０％以上である請求項１または２に記載の赤外線フィルタガラス。
【請求項４】
ＣｅＯ２を２％以下の範囲で含有する請求項１、２または３に記載の赤外線フィルタガラス。
【請求項５】
Ｂ２Ｏ３を含有しない、またはＢ２Ｏ３を１％以下の範囲で含有する請求項１〜４のいずれかに記載の赤外線フィルタガラス。
【請求項６】
厚み１ｍｍでの波長４．５μｍの光の透過率が５０％以上、波長５．５μｍの光の透過率が２％以下である請求項１〜５のいずれかに記載の赤外線フィルタガラス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の赤外線フィルタガラスからなる赤外線フィルタ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４μｍ帯の赤外線を透過しＣＯ２ガス等の濃度検知センサーなどに用いられる赤外線フィルタの基板およびそのような基板に好適な赤外線フィルタガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２ガス検知には４μｍ帯の赤外線が利用されている。
ＣＯ２ガス濃度検知センサーにおいてはシリコン基板やサファイア基板の上に多層膜が形成された赤外線フィルタが使用されており、前記多層膜としてはＰｂＴｅとＺｎＳが蒸着積層されたものが例示される（特許文献１参照）。
しかし、シリコン基板やサファイア基板などは高価でありこれらの代替材料が求められている。【０００３】
ＣＯ２ガス濃度検知センサーの赤外線フィルタ基板には、熱的に安定であること、波長が４．５μｍまでの赤外線を透過することが求められ、このような特性を有する可能性があるガラスとしては、Ｂｉ２Ｏ３−ＰｂＯ−ＺｎＯ−ＣｄＦ２系ガラス（特許文献２参照）、Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ系ガラス（Ｒはアルカリ金属。特許文献３参照）などが知られている。【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４９０４７号公報（［００３３］）
【特許文献２】特開平８−１８８４４５号公報
【特許文献３】特開平８−１３３７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記Ｂｉ２Ｏ３−ＰｂＯ−ＺｎＯ−ＣｄＦ２系ガラスはＰｂＯを含有する点で好ましくなかった。
前記Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ系ガラスは波長７．５μｍの赤外域まで高い光透過性を有するので、これをＣＯ２ガス濃度検知センサーの赤外線フィルタ基板に用いようとするとＣＯ２ガス濃度検知に不要な赤外線（典型的には波長が５．５μｍ以上の赤外線）を透過する。その結果、これら不要な赤外線を遮断するために基板上に非常に多くの層からなる多層膜を形成したり、別のフィルタを用いたりしなければならない問題があった。
本発明はこのような問題を解決できる赤外線フィルタガラスおよび赤外線フィルタ基板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、Ｂｉ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスにおいてＳｉＯ２含有量を増加させると波長４．５μｍの赤外線の透過率を低くすることなく波長５．５μｍの赤外線の透過率を低くできることを見出し、本発明に至った。【０００７】
本発明は、下記を特徴とする要旨を有するものである。
（１）下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３を２８〜５５％、ＳｉＯ２を４０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３を０〜９％、Ｇａ２Ｏ３を０〜１７％、Ｌａ２Ｏ３を０〜８％含有し、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３が３％以上である赤外線フィルタガラス。
（２）Ｂｉ２Ｏ３が３０〜５０％、ＳｉＯ２が５５％以下、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３が５〜２５％である上記（１）に記載の赤外線フィルタガラス。
（３）Ｂｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３の含有量の合計が８０％以上である上記（１）または（２）に記載の赤外線フィルタガラス。
（４）ＣｅＯ２を２％以下の範囲で含有する上記（１）、（２）または（３）に記載の赤外線フィルタガラス。
（５）Ｂ２Ｏ３を含有しない、またはＢ２Ｏ３を１％以下の範囲で含有する上記（１）〜（４）のいずれかに記載の赤外線フィルタガラス。
（６）厚み１ｍｍでの波長４．５μｍの光の透過率が５０％以上、波長５．５μｍの光の透過率が２％以下である上記（１）〜（５）のいずれかの赤外線フィルタガラス。
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の赤外線フィルタガラスからなる赤外線フィルタ基板。
なお、本発明において、たとえば「Ａｌ２Ｏ３を０〜９％含有する」とは、Ａｌ２Ｏ３を含有しないまたはＡｌ２Ｏ３を９％以下含有することを意味する。  
【発明の効果】
【０００８】
波長４．０〜４．５μｍでの透過率が高く、波長５．５μｍでの透過率が低い赤外線フィルタガラスが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の赤外線フィルタガラス（以下、本発明のガラスという。）はガス分析機器、放射温度計、赤外線センサー等の赤外線フィルタの基板に好適である。
本発明の赤外線フィルタ基板の厚みは典型的には０．２〜３ｍｍである。厚みが０．２ｍｍ未満では、基板が破損しやすくなるおそれがあり、好ましくは０．３ｍｍ以上である。厚みが３ｍｍ超では、赤外線フィルタ基板を用いるデバイスのサイズが大きくなるおそれがあり、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。【００１０】
本発明のガラスは、厚み１ｍｍでの波長４．５μｍの光の透過率（Ｔ４．５）が５０％以上であり、かつ厚み１ｍｍでの波長５．５μｍの光の透過率（Ｔ５．５）が２％以下であることが好ましい。
Ｔ４．５が５０％未満では必要な光量が得られなくなるおそれがある。Ｔ４．５は好ましくは５５％以上、典型的には６０％以上である。
Ｔ５．５が２％超では不要な波長の光を遮断するために基板に非常に多くの層からなる多層膜を形成する必要が生じるおそれがある。Ｔ５．５は好ましくは１％以下である。
なお、シリコンのＴ４．５は５３％、Ｔ５．５は５３％、サファイアのＴ４．５は８７％、Ｔ５．５は７３％であり、いずれのＴ５．５も低くない。【００１１】
次に、本発明のガラスの成分とそれらの含有量について説明する。なお、ガラス成分は酸化物基準で示し、また、含有量のモル％は、単に％と表示する。
Ｂｉ２Ｏ３は必須成分である。その含有量が２８％未満では溶解温度が高くなる、または分相しやすくなる。好ましくは３０％以上、より好ましくは３５％以上である。５５％超ではガラス化が困難になる。好ましくは５０％以下である。【００１２】
ＳｉＯ２はＴ５．５を低下させる成分であり、必須である。その含有量が４０％未満ではＴ５．５が高くなる。好ましくは４１％以上である。６０％超ではガラスの成形が困難になる、または失透しやすくなる。より好ましくは５５％以下である。【００１３】
Ａｌ２Ｏ３およびＧａ２Ｏ３は失透を抑制する成分であり、少なくともいずれか一方を含有しなければならない。
これらの含有量の合計Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３が３％未満ではガラスが失透するおそれがある。典型的には５％以上である。Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３は好ましくは２５％以下である。
Ａｌ２Ｏ３を含有する場合、その含有量が９％超では失透しやすくなる。
Ｇａ２Ｏ３を含有する場合、その含有量が１７％超では失透しやすくなる。【００１４】
好ましい態様としては、Ｂｉ２Ｏ３が３０〜５０％、ＳｉＯ２が５５％以下、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３が５〜２５％であるものが挙げられる。
Ｌａ２Ｏ３は必須ではないが、Ｔ４．５を大きくしたい場合などに８％以下の範囲で含有してもよい場合がある。８％超ではガラスが失透しやすくなる。【００１５】
本発明の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。この場合、上記その他の成分の含有量の合計は２０％以下であることが好ましく、より好ましくは１５％以下、典型的には１０％以下である。【００１６】
次に、上記成分以外の成分について説明する。
ＣｅＯ２はＢｉ２Ｏ３がガラス融液中で金属ビスマスとなって析出するのを防止するなどのために２％以下の範囲で含有してもよい。２％超ではガラスが失透しやすくなる。典型的には０．５％以下である。
ＺｎＯ、アルカリ金属酸化物（Ｒ２Ｏ）またはアルカリ土類金属酸化物（Ｒ’Ｏ）は失透を抑制するなどのために含有してもよい場合がある。ＺｎＯ、Ｒ２Ｏ、Ｒ’Ｏを含有する場合、ＺｎＯは１０％以下、Ｒ２Ｏは合計でも１５％以下、Ｒ’Ｏは合計でも１５％以下であることが好ましい。【００１７】
ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３およびＮｂ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上の酸化物を含有してもよい場合がある。この場合、これら成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましい。１０％超では失透しやすくなるおそれがある。典型的には５％以下である。
なお、Ｂ２Ｏ３はＴ４．５を小さくするおそれがあるので含有しないことが好ましく、Ｂ２Ｏ３を含有するとしてもその含有量は１％以下であることが好ましい。
また、ＰｂＯは含有しない。【００１８】
本発明のガラスの製造方法については特に制限はなく、たとえば、原料を調合して混合し、金ルツボ、白金ルツボ、アルミナルツボまたは石英ルツボの中に入れ、８００〜１３００℃で空気中で溶解して製造できる（溶融法）。また、ゾルゲル法や気相蒸着法など溶融法以外の方法で製造してもよい。【００１９】
本発明の赤外線フィルタ基板は、たとえば溶融状態の本発明のガラスを板状に流し出して冷却し、その後研磨して所望のサイズに切断して得ることができる。
本発明の赤外線フィルタ基板上にはたとえば蒸着により屈折率の異なる酸化物化合物の膜を積層され、この積層された膜の多重反射による干渉を利用して特定の波長をカットし必要な波長のみを透過する赤外線フィルタを得ることができる。
【実施例】
【００２０】
表１及び表２のＢｉ２Ｏ３からＣｅＯ２までの欄にモル％表示で示す組成となるガラスを溶融法で作製した。例１〜１０は実施例、例１１〜１８は比較例である。例１７、１８のガラスは失透しており、赤外線フィルタガラスとして不適切なものであった。
例１〜１６のガラスについて、厚み１ｍｍでの波長４．０μｍ、４．５μｍ、５．０μｍ、５．５μｍ、６．０μｍの光の透過率を赤外分光分析装置（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｎｉｃｏｌｅｔ社製  ＡＶＡＴＡＲ  ３７０  ＦＴ−ＩＲ）によって測定した（単位：％）。結果を表１及び表２のＴ４．０からＴ６．０までの欄に示す。【００２１】
表３のＢｉ２Ｏ３からＣｅＯ２までの欄にモル％表示で示す組成のガラス（例１９〜２３）については溶融法による作製は行わなかったが、各組成から計算によってＴ４．０、Ｔ４．５、Ｔ５．０、Ｔ５．５、Ｔ６．０を推定した。【００２２】
【表１】
2008129970.tif 000002
【００２３】
【表２】
2008129970.tif 000003
【００２４】
【表３】
2008129970.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００２５】
ＣＯ２ガス濃度検知センサーなどの赤外線フィルタ基板などに利用できる。
なお、２００７年４月１９日に出願された日本特許出願２００７−１１０３３２号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として、取り入れるものである。
【国際調査報告】
2008129970.tif 000005
2008129970.tif 000006
2008129970.tif 000007
2008129970.tif 000008