(57)【要約】【課題】フッ素を含有させない場合であっても耐候性に優れ、長期信頼性に優れた近赤外線吸収ガラスを提供する。【解決手段】質量％で、Ｐ２Ｏ５  ２０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ２．１〜２０％、ＧｅＯ２  ０．１〜２０％、ＣｕＯ  ０．１〜２０％を含有することを特徴とする近赤外線吸収ガラス。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｐ２Ｏ５  ２０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ２．１〜２０％、ＧｅＯ２  ０．１〜２０％、ＣｕＯ  ０．１〜２０％を含有することを特徴とする近赤外線吸収ガラス。
【請求項２】
Ｒ２Ｏ  ０〜５０％（ただし、ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫから選択される少なくとも１種）、Ｒ’Ｏ  ０〜５０％（ただし、Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１種）を含有することを特徴とする請求項１に記載の近赤外吸収ガラス。
【請求項３】
フッ素成分を含有しないことを特徴とする請求項１または２に記載の近赤外線吸収ガラス。
【請求項４】
厚みが０．０１〜１．２ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の近赤外線吸収ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外線を選択的に吸収することが可能な近赤外線吸収ガラスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラやスマートフォン等の光学デバイス内のカメラ部分には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子の視感度補正を目的として、近赤外線吸収ガラスが用いられている。例えば、特許文献１には、フッ素を含有するリン酸系の近赤外線吸収ガラスが開示されている。フッ素は耐候性向上効果が高いため、特許文献１に記載の近赤外線吸収ガラスは耐候性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フッ素成分は環境負荷物質であるため、近年その使用が制限されつつある。しかしながら、フッ素成分を含有しない場合、耐候性を向上させることが困難である。
【０００５】
以上に鑑み、本発明は、フッ素を含有させない場合であっても耐候性に優れ、長期信頼性に優れた近赤外線吸収ガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等が鋭意検討した結果、特定組成を有するリン酸系ガラスにより上記の課題を解消できることを見出した。
【０００７】
本発明の近赤外線吸収ガラスは、質量％で、Ｐ２Ｏ５  ２０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ２．１〜２０％、ＧｅＯ２  ０．１〜２０％、ＣｕＯ  ０．１〜２０％を含有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の近赤外吸収ガラスは、Ｒ２Ｏ  ０〜５０％（ただし、ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫから選択される少なくとも１種）、Ｒ’Ｏ  ０〜５０％（ただし、Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１種）を含有することが好ましい。
【０００９】
本発明の近赤外線吸収ガラスは、フッ素成分を含有しないことが好ましい。このようにすれば、環境に対する負荷を低減することができる。
【００１０】
本発明の近赤外線吸収ガラスは、厚みが０．０１〜１．２ｍｍであることが好ましい。このようにすれば、光学デバイスの薄型化や軽量化が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の近赤外線吸収ガラスは、フッ素を含有しなくても耐候性に優れ、長期信頼性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例７の試料の光透過率曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の近赤外線吸収ガラスは、質量％で、Ｐ２Ｏ５  ２０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ２．１〜２０％、ＧｅＯ２  ０．１〜２０％、ＣｕＯ  ０．１〜２０％を含有することを特徴とする。各成分の含有量範囲をこのように限定した理由を以下に説明する。以下の各成分の説明において、特に断りのない限り、「％」は「質量％」を示す。
【００１４】
Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成するために欠かせない成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は２０〜８０％であり、３５〜７５％、特に５０〜７０％であることが好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量が少なすぎると、ガラス化しにくくなったり、所望の光学特性が得にくくなる。具体的には、近赤外線吸収特性が低下しやすくなる。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。
【００１５】
Ａｌ２Ｏ３は耐候性を大幅に向上させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は２．１〜２０％であり、５〜１７％、特に８〜１４％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、上記効果が得にくくなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、溶融性が低下して溶融温度が上昇する傾向がある。なお、溶融温度が上昇すると、Ｃｕイオンが還元されてＣｕ２＋からＣｕ＋にシフトしやすくなるため、所望の光学特性が得にくくなる。具体的には、近紫外〜可視域における光透過率が低下したり、近赤外線吸収特性が低下しやすくなる。
【００１６】
ＧｅＯ２は耐候性を高める成分である。ＧｅＯ２の含有量は０．１〜２０％であり、０．３〜１７％、特に０．４〜１５％であることが好ましい。ＧｅＯ２の含有量が少なすぎると、上記効果が得にくくなる。一方、ＧｅＯ２の含有量が多すぎると、溶融温度が高くなって、所望の光学特性が得にくくなる。
【００１７】
ＣｕＯは近赤外線を吸収するための必須成分である。ＣｕＯの含有量は０．１〜２０％であり、０．３〜１５％、特に０．４〜１３％であることが好ましい。ＣｕＯの含有量が少なすぎると、所望の近赤外線吸収特性が得にくくなる。一方、ＣｕＯの含有量が多すぎると、紫外〜可視域の光透過率が低下しやすくなる。またガラス化しにくくなる。なお、所望の光学特性を得るため、ＣｕＯの含有量は板厚によって適宜調整することが好ましい。具体的には、板厚が小さいほどＣｕＯ含有量を多く（板厚が大きいほどＣｕＯ含有量を少なく）することが好ましい。
【００１８】
本発明の近赤外線吸収ガラスには、上記成分以外にも下記の成分を含有させることができる。
【００１９】
Ｒ２Ｏ（ただし、ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫから選択される少なくとも１種）は溶融温度を低下させる成分である。Ｒ２Ｏの含有量は０〜５０％、３〜３０％、特に５〜２０％であることが好ましい。Ｒ２Ｏの含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。
【００２０】
なお、Ｒ２Ｏの各成分の好ましい範囲は以下の通りである。Ｎａ２Ｏの含有量は０〜５０％、３〜３０％、特に５〜２０％であることが好ましい。Ｌｉ２Ｏの含有量は０〜５０％、３〜３０％、特に５〜２０％であることが好ましい。Ｋ２Ｏの含有量は０〜５０％、３〜３０％、特に５〜２０％であることが好ましい。
【００２１】
Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１種）は耐候性を改善するとともに、溶融性を向上させる成分である。Ｒ’Ｏの含有量は０〜５０％、３〜３０％、特に５〜２０％であることが好ましい。Ｒ’Ｏの含有量が多すぎると、成形時にＲ’Ｏ成分起因の結晶が析出しやすくなる。
【００２２】
なお、Ｒ’Ｏの各成分の含有量の好ましい範囲は以下の通りである。
【００２３】
ＭｇＯは耐候性を改善する成分である。ＭｇＯの含有量は０〜１５％、特に０．４〜７％であることが好ましい。ＭｇＯの含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。
【００２４】
ＣａＯはＭｇＯと同様に耐候性を改善する成分である。ＣａＯの含有量は０〜１５％、特に０．４〜７％であることが好ましい。ＣａＯの含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。
【００２５】
ＳｒＯもＭｇＯと同様に耐候性を改善する成分である。ＳｒＯの含有量は０〜１２％、特に０．３〜５％であることが好ましい。ＳｒＯの含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。
【００２６】
ＢａＯはガラス化の安定性を高めるとともに、耐候性を向上させる成分である。特にＰ２Ｏ５が少ない場合に、ＢａＯによるガラス化安定性の効果を享受しやすい。ＢａＯの含有量は０〜３０％、５〜３０％、７〜２５％、特に７．２〜２３％であることが好ましい。ＢａＯの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、ＢａＯの含有量が多すぎると、成形中にＢａＯ起因の結晶が析出しやすくなる。
【００２７】
ＺｎＯはガラス化の安定性および耐候性を改善する成分である。ＺｎＯの含有量は０〜１３％、０．１〜１２％、特に１〜１０％であることが好ましい。ＺｎＯの含有量が多すぎると、溶融性が低下して溶融温度が高くなり、結果として所望の光学特性が得られにくくなる。また、ＺｎＯ成分起因の結晶が析出しやすくなる。なお、特にＰ２Ｏ５が少ない場合に、ＺｎＯによるガラス化安定性の効果を享受しやすい。
【００２８】
Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５は耐候性を高める成分である。Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５の各成分の含有量は０〜２０％、０．１〜２０％、１〜１８％、特に２〜１５％であることが好ましい。これらの成分の含有量が多すぎると、溶融温度が高くなって、所望の光学特性が得られにくくなる。なお、Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５の合量は０〜２０％、０．１〜２０％、１〜１８％、特に２〜１５％であることが好ましい。
【００２９】
また、上記成分以外にも、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３等を本発明の効果を損なわない範囲で含有させても構わない。具体的には、これらの成分の含有量は、各々０〜３％、特に各々０〜２％であることが好ましい。
【００３０】
本発明の近赤外線吸収ガラスは、通常、板状で用いられる。厚みは０．０１〜１．２ｍｍ、特に０．０５〜１．２ｍｍであることが好ましい。厚みが小さすぎると、機械的強度に劣る傾向がある。一方、厚みが大きすぎると、光学デバイスの薄型化が困難になる傾向がある。
【００３１】
本発明の近赤外線吸収ガラスは上記組成を有することにより、可視域における高い光透過率及び近赤外域における優れた光吸収特性の両者を達成することが可能となる。具体的には、波長５５０ｎｍにおける光透過率は７９％以上、特に８０％以上であることが好ましい。一方、波長７００ｎｍにおける光透過率は１３％以下、特に１１％以下であることが好ましく、波長１２００ｎｍにおける光透過率は２５％以下、特に２０％以下であることが好ましい。
【００３２】
本発明の近赤外線吸収ガラスの液相温度は７７０℃以下、特に７５０℃以下であることが好ましい。液相温度が高すぎると、成形時に失透しやすくなる。
【００３３】
本発明の近赤外線吸収ガラスは、所望の組成となるように調製した原料粉末バッチを溶融、成形することにより製造することができる。溶融温度は９００〜１２００℃、特に９００〜１０００℃であることが好ましい。溶融温度が低すぎると、均質なガラスが得にくくなる。一方、溶融温度が高すぎると、Ｃｕイオンが還元されてＣｕ２＋からＣｕ＋にシフトしやすくなるため、所望の光学特性が得にくくなる。
【００３４】
その後、溶融ガラスを所定の形状に成形し、必要な後加工を施して、各種の用途に供することができる。なお、厚みの小さい近赤外線吸収ガラスを効率良く製造するためには、ダウンドロー法やリドロー法等の成形方法を適用することが好ましい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の近赤外線吸収ガラスを実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３６】
表１及び２は本発明の実施例及び比較例を示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
【表２】
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【００３９】
（１）各試料の作製
まず、表に記載の各組成となるように調合したガラス原料を白金ルツボに投入し、１０００〜１２００℃の温度で溶融した。次に、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、冷却固化した。その後、アニールを行って試料を得た。
【００４０】
（２）各試料の評価
得られた各試料について、光透過特性及び耐候性を以下の方法によって測定及び評価した。結果を表１及び２に示す。また実施例７の試料の光透過率曲線を図１に示す。
【００４１】
光透過特性は、両面を鏡面研磨した各表に記載の厚みの試料について、株式会社島津製作所製ＵＶ−３１００ＰＣを用いて、３００〜１３００ｎｍの範囲の光透過率を測定した。光透過率が下記の基準を全て満たすものを「○」、一つでも満たさないものがあれば「×」として評価した。
【００４２】
（光透過率の判定基準）
波長５５０ｎｍにおける光透過率≧７９％
波長７００ｎｍにおける光透過率≦１３％
波長１２００ｎｍにおける光透過率≦２５％
【００４３】
耐候性は、両面を鏡面研磨した試料について、温度１２０℃、相対湿度８０％の条件下に２４時間保持した後、外観上の変化の有無により判定した。具体的には、試験後にガラス表面の劣化の程度が小さかったものを「○」、ガラス成分が表面に溶出するなどして劣化の程度が大きかったものを「×」として評価した。
【００４４】
表１、２及び図１から明らかなように、実施例１〜１０の試料は光透過特性及び耐候性のいずれも優れていた。一方、比較例１〜３の試料は耐候性に劣っており、比較例４の試料は光透過特性に劣っていた。
【図１】
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