JP2004123509A - 近赤外線フィルター及び可視光線フィルター - Google Patents
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Abstract
【課題】近赤外域の全域若しくは一部又は短波長可視光領域における分光透過特性が平坦な薄型のニュートラルフィルターを提供する。
【解決手段】MnO2,CoO,Co2O3,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3,Er2O3,Pr2O3,Ho2O3を二種以上組合わせて波長域800nm〜1800nmの分光透過特性を平坦化した。P2O5,V2O5,NiO,K2Cr2O7,Pr6O11のうち1種以上を組み合わせて波長域400mm〜450nmの分光透過特性を平坦化した。
【選択図】 なし
【解決手段】MnO2,CoO,Co2O3,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3,Er2O3,Pr2O3,Ho2O3を二種以上組合わせて波長域800nm〜1800nmの分光透過特性を平坦化した。P2O5,V2O5,NiO,K2Cr2O7,Pr6O11のうち1種以上を組み合わせて波長域400mm〜450nmの分光透過特性を平坦化した。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近赤外域の全域もしくはその一部又は短波長可視光領域での分光透過特性が平坦なニュートラルフィルターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
可視域で平坦な分光透過特性を発揮するフィルターは、一般に、ニュートラルフィルターとして知られている。このニュートラルフィルターは、長波長可視光域でのみ平坦な分光透過特性を発揮するものであるが、昨今の光通信網の普及や、発光ダイオードの発達により、通信のブロードバンド化が進み、近赤外域の全域(例えば800nm〜1800nm)や、近赤外域の一部(例えば750〜850nmや1700〜1900nm)における分光透過特性が平坦なフィルターが必要とされてきた。また、照明、ディスプレイ、光記録、通信用などに使用可能な短波長可視光領域の光源である青色発光ダイオードなどが開発されたことに伴い、短波長可視光領域(例えば、400〜450nm)における分光透過特性が平坦なフィルターが要求されている。
【0003】
このようなフィルターとしては、所定の波長領域において、平坦な分光透過特性が要求されるが、更に、研磨厚(フィルターの厚み)が薄くても、所望レベルの分光透過率を発揮するものが要求されている。例えば、研磨厚が1.0mm以下であっても所望の平均透過率(典型的には1%〜50%)であり、且つ、平均透過率からの最大偏差が1.5%以下となるような平坦な特性のニュートラルフィルターの開発が要望されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであって、近赤外域の全域若しくは一部又は短波長可視光領域における分光透過特性が平坦な薄型のニュートラルフィルターを提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者が各物質の分光透過率につき鋭意研究した結果、先ず、CoOは、図1のように、近赤外域に広く強い吸収があることが明かとなった。図1は、SiO2、B2O3、Al2O3、Sb2O3の他に、Li2O、Na2O、K2Oなどのアルカリ成分や、MgO、CaO、BaO、SrOなどのアルカリアース成分を適宜に含有させ、更にCoOを含有させたガラスについて測定した分光透過率曲線である。なお、これらの点は、以下の図2〜図5の場合も同様である。
【0006】
また、NiOは、可視領域に吸収ピークがあり、他の成分にK2Oを含む場合には、図2のように、近赤外域に幅広い吸収があることが明かとなった。図示の場合には、吸収ピークは、1084nmと1969nmにあり、最大吸収ピークは、可視領域にある。また、CuOは、吸収ピーク752nmに広く深い吸収があり(図3)、V2O5は、993nmに吸収ピークがあり、可視領域に強度の吸収があることも明かとなった(図4)。また、Sm2O3は、近赤外域に吸収があり(図5)、Er2O3,Pr2O3,Ho2O3などの希土類についても、Sm2O3に近い特性が確認された。また、MnO2についても、近赤外域に特徴的な吸収特性が認められ、P2O5,K2Cr2O7,Pr6O11には、可視領域での特徴的な吸収が確認された。
【0007】
本発明は、このような知見に基づくものであって、請求項1に係る発明は、MnO2,CoO,Co2O3,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3,Er2O3,Pr2O3,Ho2O3を二種以上組合わせて波長域800nm〜1800nmの分光透過特性を平坦化したニュートラルフィルターである。請求項2に係る発明は、MnO2,CoO,Co2O3,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3,Er2O3,Pr2O3,Ho2O3を一種又は二種以上組合わせて必須成分とし、波長域700nm〜1900nm内の一部領域(好適には波長範囲200nm以内)における分光透過特性を平坦化したフィルターである。また、請求項3に係る発明は、P2O5,V2O5及びNiO,K2Cr2O7又はPr6O11のうち一種以上を組合せて必須成分とし、波長域400mm〜450nmの分光透過特性を平坦化したフィルターである。
【0008】
請求項4に係る発明は、波長域800nm〜1800nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が1.3%以内に平坦化されたフィルターである。本発明は、好ましくは、研磨厚1.0mm前後における分光透過特性として、波長域800nm〜1800nmの平均透過率が2%〜6%に設定される。このようなニュートラルフィルターの組成は、特に限定されるものではないが、B2O3(好適には含有量3〜15重量%)及びK2O(好適には含有量5〜25重量%)と共に、CoO,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3の全部又は一部を、B2O3の含有量に対応させて、総量で3〜10重量%含有させるのが好適である。
【0009】
その他の成分としては、所定量のSiO2,Al2O3,Li2O,BaO,Sb2O3を含むのが典型的である。このような請求項3に係る発明は、より好ましくは、CoOを0.01〜2重量%、NiOを1〜5重量%、CuOを0.5〜3重量%、V2O5を0.1〜5重量%、必須成分として含有するべきである。なお、SiO2を20〜70重量%、Al2O3を0〜10重量%、Li2Oを0〜10重量%、BaOを0〜10重量%、Sb2O3を0〜2重量%必須成分として含有すると好適である。より好適には、SiO2を40〜60重量%、Al2O3を2〜5重量%、Li2Oを0.1〜1重量%、BaOを2〜8重量%、Sb2O3を0.1〜1重量%必須成分として含有させるべきである。
【0010】
請求項5に係る発明は、波長域700nm〜900nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が0.6%以内に平坦化されたフィルターである。このニュートラルフィルターの組成も、特に限定されるものではないが、CoO、MnO2、及びCuOを必須成分として含有するのが好適であり、このような場合には、研磨厚0.5mmのフィルターであっても、波長域750nm〜850nmにおいて平均透過率を7〜10%に設定できる。より好適な組成としては、CoOを0.001〜3重量%、MnO2を1〜5重量%、CuOを0.5〜5重量%含有させるべきである。
【0011】
その他の成分としては、所定量のSiO2,Al2O3,B2O3,Na2O,K2O,CaO,Sb2O3,ZnOの全部又は一部を含むのが典型的である。より好ましくは、SiO2を40〜75重量%、Al2O3を0.1〜8重量%、B2Oを0.1〜10重量%、Na2Oを5〜30重量%、K2Oを1〜15重量%、CaOを3〜15重量%、Sb2O3を0.01〜0.5重量%、ZnOを0.1〜3重量%必須成分として含有させるべきである。
【0012】
請求項6に係る発明は、長域1700nm〜1900nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が0.6%以内に平坦化されたフィルターである。本発明は、好ましくは、研磨厚1.0mm前後における分光透過特性として、波長域1700nm〜1900nmの平均透過率が40%〜60%に設定される。本発明の組成も特に限定されないが、SiO2を含有させないことが特徴的である。より好ましくは、P2O5,K2O,NiOを必須成分とすべきであり、その他、Al2O3やBaOを含有させるのが好ましい。ここで、P2O530〜80重量%、K2Oを5〜30重量%、NiOを0.5〜5重量%含有させると、より好適である。P2O5の含有量が80%以上では、耐水性が悪くなり、一方30%以下では結晶化を起こしやすい。
【0013】
一般に、上記各発明に関して、SiO2の含有量が少ないと耐水性及び耐酸性が悪くなる。一方、含有量が多すぎるとガラス溶融温度が高くなりガラス形成が困難になる。また、B2O3は、その含有量が少な過ぎるとガラスの溶融が難しく、逆に多すぎるとガラスの耐水性が悪くなる。Al2O3は、ガラスの耐水性を強化し、結晶化を防止する効果があるが、多すぎるとガラスの溶融が困難となる。なお、Sb2O3を含有させることでガラスの清澄化を図ることができる。
【0014】
請求項7に係る発明は、波長域400nm〜450nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が4.0%以内に平坦化されたフィルターである。このニュートラルフィルターの組成も、特に限定されるものではないが、P2O5,V2O5及びNiO,K2Cr2O7又はPr6O11のうち一種以上を組み合わせて必須成分として含有するのが好適であり、このような場合には、研磨厚0.3〜1.5mmのフィルターであっても、波長域400nm〜450nmにおいて平均透過率を3〜15%に設定できる。より好適な組成としては、P2O5を40〜60重量%、V2O5を0.1〜1.5重量%、NiOを0.5〜2.5重量%、K2Cr2O7を0.05〜2.0重量%、Pr6O11を1.0〜7.0重量%含有させるべきである。
【0015】
その他の成分としては、所定量のAl2O3,Na2O,K2O,MgO,CaO,BaO,Fe2O3のうち全部又は一部を含むのが典型的である。その成分組成は、所定量のAl2O3を3〜15重量%、Na2Oを3〜15重量%、K2Oを3〜15重量%、MgOを3〜15重量%、CaO3〜15重量%、BaOを3〜15重量%、Fe2O3を0.1〜2.0%とすることが好適である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明するが、実施例における具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。
【0017】
各実施例の重量%の合計含量が95ないし100%になる組成を各種酸化物、炭酸化合物及び硝酸化合物を調合し、SiN発熱体の電気炉で1250〜1400℃で溶融した。溶融したガラスは、カーボンに流し込みハンドプレスをして急冷し、徐冷炉で歪をとり試料とした。それらの試料を、電気炉で560〜650℃の温度で30分間熱処理を行い、研磨をして試料として分光特性を測定した。
【0018】
[実施例1]
ガラス組成は、下記の通りである。50.6重量%SiO2、3.5重量%Al2O3、16.1重量%B2O3、0.5重量%Li2O、17.0重量%K2O、5.3重量%BaO、0.2重量%Sb2O3、0.75重量%CoO、4.0重量%NiO、1.5重量%CuO、0.5重量%V2O5
【0019】
研磨厚1.0mmの試料の分光透過率特性は、図6に示す通りであり、波長範囲800〜1800nmにおける平均透過率=3.6%、最大透過率=4.3%、最小透過率=2.9%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、0.7%以内である。なお、波長範囲800〜1300nmにおける平均透過率=3.2%、最大透過率=3.7%、最小透過率=2.9%であった。また、波長範囲1300〜1800nmにおける平均透過率=3.9%、最大透過率=4.3%、最小透過率=3.6%であった。
【0020】
[実施例2]
ガラス組成は、下記の通りである。49.6重量%SiO2、3.5重量%Al2O3、15.0重量%B2O3、0.5重量%Li2O、17.0重量%K2O、5.3重量%BaO、0.2重量%Sb2O3、0.75重量%CoO、4.0重量%NiO、1.5重量%CuO、0.5重量%V2O5、2.0重量%Sm2O3
【0021】
研磨厚0.5mmの試料の分光透過率特性は、図7に示す通りであり、波長範囲800〜1800nmにおける平均透過率=3.6%、最大透過率=4.3%、最小透過率=2.9%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、0.7%以下であった。なお、波長範囲800〜1300nmにおける平均透過率=3.4%、最大透過率=3.9%、最小透過率=2.9%であった。また、波長範囲1300〜1800nmにおける平均透過率=3.9%、最大透過率=4.3%、最小透過率=3.3%であった。
【0022】
[実施例3]
ガラス組成は、下記の通りである。61.5重量%SiO2、2.5重量%B2O3、1.3重量%Al2O3、12.3重量%Na2O、7.5重量%K2O、8.1重量%CaO、1.0重量%ZnO、3.0重量%MnO2、2.6重量%CuO、0.1重量%CoO、0.1重量%Sb2O3
【0023】
研磨厚0.5mmの試料の分光透過率特性は、図8に示す通りであり、波長域750〜850nmの平均透過率=8.2%、最高透過率=8.6%、最低透過率=7.9%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、0.4%以下であった。
【0024】
[実施例4]
ガラス組成は、下記の通りである。62.2重量%P2O5、7.7重量%Al2O3、11.0重量%K2O、16.2重量%BaO、3.0重量%NiO
【0025】
研磨厚1.0mmの試料の分光透過率特性は、図9に示す通りであり、波長域1700〜1900nmの平均透過率=57.7%、最高透過率=57.8%、最低透過率=57.2%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、0.5%以下であった。
【0026】
[実施例5]
ガラス組成は、下記の通りである。60.1重量%P2O5、0.3重量%V2O5、1.4重量%NiO、0.4重量%K2Cr2O7、5.0重量%Pr6O11、8.0重量%Al2O3、11.0重量%K2O、2.6重量%MgO、3.9重量%CaO、7.2重量%BaO
【0027】
研磨厚0.5mmの試料の分光透過率特性は、図10に示す通りであり、波長域400〜450mmの平均透過率=4.8%、最高透過率=8.2%、最低透過率=3.7%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、3.4%以下であった。なお、波長域400〜445mmの場合は、平均透過率=4.5%、最高透過率=5.6%、最低透過率=3.7%であり、平均透過率からの最大偏差は、1.1%以下であった。
【0028】
これらの結果より、ワイドレンジ800nm〜1800nmの近赤外域で研磨厚1.0mmで平均透過率が5%±3%、平均透過率からの最大偏差1%以下(実施例では0.7%以下)の近赤外域ニュートラルフィルターを実現できることが確認される。他の実験により、研磨厚を変えることにより、平均透過率0.1%〜50%位まで対応ができることも確認された。なお、波長範囲を限定したり研磨厚を変えることにより、平均透過率からの最大偏差をさらに小さくすることもできる。
【0029】
また、ナロウレンジ750nm〜850nmの近赤外域では、研磨厚0.5mmで平均透過率8.3%±3%、平均透過率からの最大偏差0.6%以下(実施例では0.4%以下)の近赤外域ニュートラルフィルターを実現でき、また、ナロウレンジ1700nm〜1900nmの近赤外域では、研磨厚1.0mmで平均透過率57.7%、平均透過率からの最大偏差0.6%以下(実施例では0.5%以下)の近赤外域ニュートラルフィルターを実現できる。
【0030】
また、440〜450nmの近赤外域では、研磨厚0.5mmで平均透過率9±6%、平均透過率からの最大偏差4.0%以下(実施例では3.4%以下)の短波長可視光域ニュートラルフィルターを実現できる。
【0031】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、近赤外域の全域若しくは一部又は短波長可視光域における分光透過特性が平坦な薄型のニュートラルフィルターを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】CoOを含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図2】NiOを含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図3】CuOを含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図4】V2O5を含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図5】Sm2O3を含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図6】実施例1のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
【図7】実施例2のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
【図8】実施例3のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
【図9】実施例4のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
【図10】実施例5のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、近赤外域の全域もしくはその一部又は短波長可視光領域での分光透過特性が平坦なニュートラルフィルターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
可視域で平坦な分光透過特性を発揮するフィルターは、一般に、ニュートラルフィルターとして知られている。このニュートラルフィルターは、長波長可視光域でのみ平坦な分光透過特性を発揮するものであるが、昨今の光通信網の普及や、発光ダイオードの発達により、通信のブロードバンド化が進み、近赤外域の全域(例えば800nm〜1800nm)や、近赤外域の一部(例えば750〜850nmや1700〜1900nm)における分光透過特性が平坦なフィルターが必要とされてきた。また、照明、ディスプレイ、光記録、通信用などに使用可能な短波長可視光領域の光源である青色発光ダイオードなどが開発されたことに伴い、短波長可視光領域(例えば、400〜450nm)における分光透過特性が平坦なフィルターが要求されている。
【0003】
このようなフィルターとしては、所定の波長領域において、平坦な分光透過特性が要求されるが、更に、研磨厚(フィルターの厚み)が薄くても、所望レベルの分光透過率を発揮するものが要求されている。例えば、研磨厚が1.0mm以下であっても所望の平均透過率(典型的には1%〜50%)であり、且つ、平均透過率からの最大偏差が1.5%以下となるような平坦な特性のニュートラルフィルターの開発が要望されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであって、近赤外域の全域若しくは一部又は短波長可視光領域における分光透過特性が平坦な薄型のニュートラルフィルターを提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者が各物質の分光透過率につき鋭意研究した結果、先ず、CoOは、図1のように、近赤外域に広く強い吸収があることが明かとなった。図1は、SiO2、B2O3、Al2O3、Sb2O3の他に、Li2O、Na2O、K2Oなどのアルカリ成分や、MgO、CaO、BaO、SrOなどのアルカリアース成分を適宜に含有させ、更にCoOを含有させたガラスについて測定した分光透過率曲線である。なお、これらの点は、以下の図2〜図5の場合も同様である。
【0006】
また、NiOは、可視領域に吸収ピークがあり、他の成分にK2Oを含む場合には、図2のように、近赤外域に幅広い吸収があることが明かとなった。図示の場合には、吸収ピークは、1084nmと1969nmにあり、最大吸収ピークは、可視領域にある。また、CuOは、吸収ピーク752nmに広く深い吸収があり(図3)、V2O5は、993nmに吸収ピークがあり、可視領域に強度の吸収があることも明かとなった(図4)。また、Sm2O3は、近赤外域に吸収があり(図5)、Er2O3,Pr2O3,Ho2O3などの希土類についても、Sm2O3に近い特性が確認された。また、MnO2についても、近赤外域に特徴的な吸収特性が認められ、P2O5,K2Cr2O7,Pr6O11には、可視領域での特徴的な吸収が確認された。
【0007】
本発明は、このような知見に基づくものであって、請求項1に係る発明は、MnO2,CoO,Co2O3,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3,Er2O3,Pr2O3,Ho2O3を二種以上組合わせて波長域800nm〜1800nmの分光透過特性を平坦化したニュートラルフィルターである。請求項2に係る発明は、MnO2,CoO,Co2O3,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3,Er2O3,Pr2O3,Ho2O3を一種又は二種以上組合わせて必須成分とし、波長域700nm〜1900nm内の一部領域(好適には波長範囲200nm以内)における分光透過特性を平坦化したフィルターである。また、請求項3に係る発明は、P2O5,V2O5及びNiO,K2Cr2O7又はPr6O11のうち一種以上を組合せて必須成分とし、波長域400mm〜450nmの分光透過特性を平坦化したフィルターである。
【0008】
請求項4に係る発明は、波長域800nm〜1800nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が1.3%以内に平坦化されたフィルターである。本発明は、好ましくは、研磨厚1.0mm前後における分光透過特性として、波長域800nm〜1800nmの平均透過率が2%〜6%に設定される。このようなニュートラルフィルターの組成は、特に限定されるものではないが、B2O3(好適には含有量3〜15重量%)及びK2O(好適には含有量5〜25重量%)と共に、CoO,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3の全部又は一部を、B2O3の含有量に対応させて、総量で3〜10重量%含有させるのが好適である。
【0009】
その他の成分としては、所定量のSiO2,Al2O3,Li2O,BaO,Sb2O3を含むのが典型的である。このような請求項3に係る発明は、より好ましくは、CoOを0.01〜2重量%、NiOを1〜5重量%、CuOを0.5〜3重量%、V2O5を0.1〜5重量%、必須成分として含有するべきである。なお、SiO2を20〜70重量%、Al2O3を0〜10重量%、Li2Oを0〜10重量%、BaOを0〜10重量%、Sb2O3を0〜2重量%必須成分として含有すると好適である。より好適には、SiO2を40〜60重量%、Al2O3を2〜5重量%、Li2Oを0.1〜1重量%、BaOを2〜8重量%、Sb2O3を0.1〜1重量%必須成分として含有させるべきである。
【0010】
請求項5に係る発明は、波長域700nm〜900nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が0.6%以内に平坦化されたフィルターである。このニュートラルフィルターの組成も、特に限定されるものではないが、CoO、MnO2、及びCuOを必須成分として含有するのが好適であり、このような場合には、研磨厚0.5mmのフィルターであっても、波長域750nm〜850nmにおいて平均透過率を7〜10%に設定できる。より好適な組成としては、CoOを0.001〜3重量%、MnO2を1〜5重量%、CuOを0.5〜5重量%含有させるべきである。
【0011】
その他の成分としては、所定量のSiO2,Al2O3,B2O3,Na2O,K2O,CaO,Sb2O3,ZnOの全部又は一部を含むのが典型的である。より好ましくは、SiO2を40〜75重量%、Al2O3を0.1〜8重量%、B2Oを0.1〜10重量%、Na2Oを5〜30重量%、K2Oを1〜15重量%、CaOを3〜15重量%、Sb2O3を0.01〜0.5重量%、ZnOを0.1〜3重量%必須成分として含有させるべきである。
【0012】
請求項6に係る発明は、長域1700nm〜1900nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が0.6%以内に平坦化されたフィルターである。本発明は、好ましくは、研磨厚1.0mm前後における分光透過特性として、波長域1700nm〜1900nmの平均透過率が40%〜60%に設定される。本発明の組成も特に限定されないが、SiO2を含有させないことが特徴的である。より好ましくは、P2O5,K2O,NiOを必須成分とすべきであり、その他、Al2O3やBaOを含有させるのが好ましい。ここで、P2O530〜80重量%、K2Oを5〜30重量%、NiOを0.5〜5重量%含有させると、より好適である。P2O5の含有量が80%以上では、耐水性が悪くなり、一方30%以下では結晶化を起こしやすい。
【0013】
一般に、上記各発明に関して、SiO2の含有量が少ないと耐水性及び耐酸性が悪くなる。一方、含有量が多すぎるとガラス溶融温度が高くなりガラス形成が困難になる。また、B2O3は、その含有量が少な過ぎるとガラスの溶融が難しく、逆に多すぎるとガラスの耐水性が悪くなる。Al2O3は、ガラスの耐水性を強化し、結晶化を防止する効果があるが、多すぎるとガラスの溶融が困難となる。なお、Sb2O3を含有させることでガラスの清澄化を図ることができる。
【0014】
請求項7に係る発明は、波長域400nm〜450nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が4.0%以内に平坦化されたフィルターである。このニュートラルフィルターの組成も、特に限定されるものではないが、P2O5,V2O5及びNiO,K2Cr2O7又はPr6O11のうち一種以上を組み合わせて必須成分として含有するのが好適であり、このような場合には、研磨厚0.3〜1.5mmのフィルターであっても、波長域400nm〜450nmにおいて平均透過率を3〜15%に設定できる。より好適な組成としては、P2O5を40〜60重量%、V2O5を0.1〜1.5重量%、NiOを0.5〜2.5重量%、K2Cr2O7を0.05〜2.0重量%、Pr6O11を1.0〜7.0重量%含有させるべきである。
【0015】
その他の成分としては、所定量のAl2O3,Na2O,K2O,MgO,CaO,BaO,Fe2O3のうち全部又は一部を含むのが典型的である。その成分組成は、所定量のAl2O3を3〜15重量%、Na2Oを3〜15重量%、K2Oを3〜15重量%、MgOを3〜15重量%、CaO3〜15重量%、BaOを3〜15重量%、Fe2O3を0.1〜2.0%とすることが好適である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明するが、実施例における具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。
【0017】
各実施例の重量%の合計含量が95ないし100%になる組成を各種酸化物、炭酸化合物及び硝酸化合物を調合し、SiN発熱体の電気炉で1250〜1400℃で溶融した。溶融したガラスは、カーボンに流し込みハンドプレスをして急冷し、徐冷炉で歪をとり試料とした。それらの試料を、電気炉で560〜650℃の温度で30分間熱処理を行い、研磨をして試料として分光特性を測定した。
【0018】
[実施例1]
ガラス組成は、下記の通りである。50.6重量%SiO2、3.5重量%Al2O3、16.1重量%B2O3、0.5重量%Li2O、17.0重量%K2O、5.3重量%BaO、0.2重量%Sb2O3、0.75重量%CoO、4.0重量%NiO、1.5重量%CuO、0.5重量%V2O5
【0019】
研磨厚1.0mmの試料の分光透過率特性は、図6に示す通りであり、波長範囲800〜1800nmにおける平均透過率=3.6%、最大透過率=4.3%、最小透過率=2.9%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、0.7%以内である。なお、波長範囲800〜1300nmにおける平均透過率=3.2%、最大透過率=3.7%、最小透過率=2.9%であった。また、波長範囲1300〜1800nmにおける平均透過率=3.9%、最大透過率=4.3%、最小透過率=3.6%であった。
【0020】
[実施例2]
ガラス組成は、下記の通りである。49.6重量%SiO2、3.5重量%Al2O3、15.0重量%B2O3、0.5重量%Li2O、17.0重量%K2O、5.3重量%BaO、0.2重量%Sb2O3、0.75重量%CoO、4.0重量%NiO、1.5重量%CuO、0.5重量%V2O5、2.0重量%Sm2O3
【0021】
研磨厚0.5mmの試料の分光透過率特性は、図7に示す通りであり、波長範囲800〜1800nmにおける平均透過率=3.6%、最大透過率=4.3%、最小透過率=2.9%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、0.7%以下であった。なお、波長範囲800〜1300nmにおける平均透過率=3.4%、最大透過率=3.9%、最小透過率=2.9%であった。また、波長範囲1300〜1800nmにおける平均透過率=3.9%、最大透過率=4.3%、最小透過率=3.3%であった。
【0022】
[実施例3]
ガラス組成は、下記の通りである。61.5重量%SiO2、2.5重量%B2O3、1.3重量%Al2O3、12.3重量%Na2O、7.5重量%K2O、8.1重量%CaO、1.0重量%ZnO、3.0重量%MnO2、2.6重量%CuO、0.1重量%CoO、0.1重量%Sb2O3
【0023】
研磨厚0.5mmの試料の分光透過率特性は、図8に示す通りであり、波長域750〜850nmの平均透過率=8.2%、最高透過率=8.6%、最低透過率=7.9%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、0.4%以下であった。
【0024】
[実施例4]
ガラス組成は、下記の通りである。62.2重量%P2O5、7.7重量%Al2O3、11.0重量%K2O、16.2重量%BaO、3.0重量%NiO
【0025】
研磨厚1.0mmの試料の分光透過率特性は、図9に示す通りであり、波長域1700〜1900nmの平均透過率=57.7%、最高透過率=57.8%、最低透過率=57.2%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、0.5%以下であった。
【0026】
[実施例5]
ガラス組成は、下記の通りである。60.1重量%P2O5、0.3重量%V2O5、1.4重量%NiO、0.4重量%K2Cr2O7、5.0重量%Pr6O11、8.0重量%Al2O3、11.0重量%K2O、2.6重量%MgO、3.9重量%CaO、7.2重量%BaO
【0027】
研磨厚0.5mmの試料の分光透過率特性は、図10に示す通りであり、波長域400〜450mmの平均透過率=4.8%、最高透過率=8.2%、最低透過率=3.7%であった。つまり、平均透過率からの最大偏差は、3.4%以下であった。なお、波長域400〜445mmの場合は、平均透過率=4.5%、最高透過率=5.6%、最低透過率=3.7%であり、平均透過率からの最大偏差は、1.1%以下であった。
【0028】
これらの結果より、ワイドレンジ800nm〜1800nmの近赤外域で研磨厚1.0mmで平均透過率が5%±3%、平均透過率からの最大偏差1%以下(実施例では0.7%以下)の近赤外域ニュートラルフィルターを実現できることが確認される。他の実験により、研磨厚を変えることにより、平均透過率0.1%〜50%位まで対応ができることも確認された。なお、波長範囲を限定したり研磨厚を変えることにより、平均透過率からの最大偏差をさらに小さくすることもできる。
【0029】
また、ナロウレンジ750nm〜850nmの近赤外域では、研磨厚0.5mmで平均透過率8.3%±3%、平均透過率からの最大偏差0.6%以下(実施例では0.4%以下)の近赤外域ニュートラルフィルターを実現でき、また、ナロウレンジ1700nm〜1900nmの近赤外域では、研磨厚1.0mmで平均透過率57.7%、平均透過率からの最大偏差0.6%以下(実施例では0.5%以下)の近赤外域ニュートラルフィルターを実現できる。
【0030】
また、440〜450nmの近赤外域では、研磨厚0.5mmで平均透過率9±6%、平均透過率からの最大偏差4.0%以下(実施例では3.4%以下)の短波長可視光域ニュートラルフィルターを実現できる。
【0031】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、近赤外域の全域若しくは一部又は短波長可視光域における分光透過特性が平坦な薄型のニュートラルフィルターを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】CoOを含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図2】NiOを含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図3】CuOを含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図4】V2O5を含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図5】Sm2O3を含有するガラスの分光透過率曲線を図示したものである。
【図6】実施例1のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
【図7】実施例2のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
【図8】実施例3のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
【図9】実施例4のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
【図10】実施例5のフィルターの分光透過率特性を示す図面である。
Claims (7)
- MnO2,CoO,Co2O3,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3,Er2O3,Pr2O3,Ho2O3を二種以上組合わせて波長域800nm〜1800nmの分光透過特性を平坦化したフィルター。
- MnO2,CoO,Co2O3,NiO,CuO,V2O5,Sm2O3,Er2O3,Pr2O3,Ho2O3を一種又は二種以上組合わせて必須成分とし、波長域700nm〜1900nm内の一部領域における分光透過特性を平坦化したフィルター。
- P2O5,V2O5,NiO,K2Cr2O7,Pr6O11のうち一種以上を組み合わせて必須成分とし、波長域400mm〜450nmの分光透過特性を平坦化したフィルター。
- 波長域800nm〜1800nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が1.3%以内に平坦化されたフィルター。
- 波長域700nm〜900nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が0.6%以内に平坦化されたフィルター。
- 波長域1700nm〜1900nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が0.6%以内に平坦化されたフィルター。
- 波長域400nm〜450nmにおいて、平均透過率からの最大偏差が4.0%以内に平坦化されたフィルター。
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