KR20160045587A

KR20160045587A - 광학 유리 필터

Info

Publication number: KR20160045587A
Application number: KR1020150142114A
Authority: KR
Inventors: 요시카즈 니시이
Original assignee: 호야 칸데오 옵트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2016-04-27
Also published as: CN105523713A; TW201620848A; TWI712571B; JP2016079069A; DE102015117540A1; KR102479292B1; JP6423683B2; MY184675A; CN105523713B

Abstract

[과제] 투과율이 불안정하게 되지 않고, 고정밀도로 평탄한 분광 투과 특성을 갖는 광학 유리 필터를 제공하는 것.
[해결 수단] 실리케이트계 유리 조성물을 베이스로 하는 광학 유리 필터가 적어도 NiO, MnO₂ 및 Co₂O₃를 필수 성분으로서 포함하고, 파장 영역 450∼650nm의 분광 투과 특성이 평탄한 것을 특징으로 한다.

Description

광학 유리 필터{OPTICAL GLASS FILTER}

본 발명은 파장 450∼650nm의 범위에서 분광 투과 특성이 평탄한 광학 유리 필터에 관한 것이다.

종래, 비디오 카메라나 디지털 카메라 등의 촬상 장치를 사용하여 화상 촬영을 하는 경우, 광량이 많아, 렌즈를 조여도 노출 과다로 되어 버릴 때나, 셔터 속도를 최고로 해도 노출 과다로 되어 버릴 때에, 촬상 장치의 렌즈에 광학 유리 필터를 장착하여, 투과 광량을 감쇠시켜 촬영을 행하고 있다.

이러한 광학 유리 필터로서는 광선의 가시 스펙트럼역에서의 각 파장을 거의 균등하게 투과하는 것과 같은 비선택성의 투과율을 갖는 ND 필터(Neutral Density Filter)가 알려져 있다. 또한 ND 필터로서는 입사광을 반사하여 감쇠시키는 반사형 ND 필터와, 입사광을 흡수하여 감쇠시키는 흡수형 ND 필터가 알려져 있지만, 반사광이 문제가 되는 렌즈 광학계에 ND 필터를 끼워 넣는 경우에는, 일반적으로 흡수형 ND 필터가 사용되고 있다.

또한 이러한 흡수형 ND 필터에는, 기판 자체에 흡수 물질을 혼합한 색유리 ND 필터(예를 들면, 특허문헌 1)나, 기판 자체에 흡수하는 기능은 없지만 기판의 표면에 형성된 박막에서 흡수하는 흡수형 다층막 ND 필터(예를 들면, 특허문헌 2)가 존재한다.

일본 특공 소39-025560호 공보 일본 특개 2014-016568호 공보

(발명의 개요)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

특허문헌 2에 기재된 구성에 의하면, 금속막으로 이루어지는 흡수막층과 산화물 유전체막층을 번갈아 적층시킴으로써, 박형의 ND 필터를 형성할 수 있지만, 그 반면, 가시 스펙트럼역(예를 들면, 파장 450∼650nm)에서 평탄한 분광 투과 특성을 얻는 것이 어렵고, 또한 사용 환경에 따라서는 박막이 박리되는 것과 같은 문제도 발생한다.

또한 특허문헌 1에 기재된 구성에 의하면, 박막이 박리된다고 하는 문제는 발생하지 않지만, 예를 들면, 투과율 5% 이하의 ND 필터를 얻으려고 하면, Fe₃O₄ 및 CoO의 농도를 높이지 않으면 안 된다고 하는 문제가 발생한다. CoO의 농도를 높이면, CoO의 흡수 특성의 영향으로 평탄한 분광 투과 특성을 얻는 것이 어렵게 된다. 또한 Fe₃O₄의 농도를 높이면, 유리 내에서 Fe₂O₃와 FeO의 화학 평형의 이동이 일어나기 때문에, Fe₂O₃ 유래의 단파장측의 흡수가 커져, 당초 예정한 Fe₃O₄의 흡수와는 크게 달라져 버려, Fe₃O₄와 CoO의 조합만으로 평탄한 분광 투과 특성을 얻는 것이 곤란하게 된다. 그리고, 고농도의 Fe₃O₄를 도입하면, 유리의 용해 온도가 저농도 시부터 변하거나, 작은 분위기 온도의 변화에 의해서도 화학 평형의 이동이 일어나, 투과율이 안정하지 않게 된다고 하는 문제가 발생한다.

또한 최근, 촬상 장치에 넣어지는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)와 같은 촬상 소자의 고감도화를 배경으로, 고정밀도로 평탄한 분광 투과 특성을 갖는 ND 필터(즉, 광학 유리 필터)가 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 투과율이 불안정하게 되지 않고, 고정밀도로 평탄한 분광 투과 특성을 갖는 광학 유리 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 광학 유리 필터는 실리케이트계 유리 조성물을 베이스로 하는 광학 유리 필터로서, 적어도 NiO, MnO₂ 및 Co₂O₃를 필수 성분으로서 포함하고, 파장 영역 450∼650nm의 분광 투과 특성이 평탄한 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 종래와 같이 Fe₃O₄(또는 Fe₂O₃, 또는 FeO)를 함유하지 않기 때문에, 화학 평형의 이동이 일어나지 않아, 투과율이 불안정하게 되지 않는다. 또한 극히 고정밀도로 평탄한 분광 투과 특성을 갖는 광학 유리 필터가 얻어진다.

또한 MnO₂의 함유량을 1로 했을 때, NiO의 함유량이 0.20∼6.00이며, Co₂O₃의 함유량이 0.02∼0.70인 것이 바람직하다. 또한 이 경우, 광학 유리 필터의 두께를 2mm로 했을 때에, 베이스가 되는 실리케이트계 유리 조성물의 전체 질량(즉, 100질량%)에 대한 외할(外割) 질량%로, MnO₂의 함유량은 0.003∼2.100%이고, NiO의 함유량은 0.007∼0.800%이며, Co₂O₃의 함유량은 0.001∼0.200%인 것이 바람직하다.

또한 광학 유리 필터는 CuO 및 Cr₂O₃를 임의 성분으로서 더 포함할 수 있다. MnO₂ 및 CuO를 도입하면, Co₂O₃(또는 CoO)의 농도를 낮게 억제할 수 있기 때문에, Co₂O₃(또는 CoO)의 농도의 상승에 의한 분광 투과 특성의 평탄성의 악화도 피할 수 있고, 또한 고정밀도로 평탄한 분광 투과 특성을 갖는 광학 유리 필터가 얻어진다.

또한 MnO₂의 함유량을 1로 했을 때, CuO의 함유량이 0.00∼0.70이며, Cr₂O₃의 함유량이 0.00∼1.40인 것이 바람직하다. 또한 이 경우, 광학 유리 필터의 두께를 2mm로 했을 때에, 베이스가 되는 실리케이트계 유리 조성물의 전체 질량(즉, 100질량%)에 대한 외할 질량%로, CuO의 함유량은 0.000∼0.810%이며, Cr₂O₃의 함유량은 0.000∼0.190%인 것이 바람직하다.

또한 파장 450∼650nm의 범위에서의 상기 분광 투과 특성의 최대 편차는 파장 450∼650nm의 범위에서의 투과율의 평균이 0.1%일 때에, 0.05∼0.15%인 것이 바람직하다.

또한 베이스가 되는 실리케이트계 유리 조성물은, 질량% 표시로, SiO₂: 20∼60%, B₂O₃: 0∼20%, Al₂O₃: 0∼10%, K₂O: 0.1∼15%, Cs₂O: 0∼5%, CaO: 0∼5%, BaO: 20∼60%, ZnO: 0∼15%, Sb₂O₃: 0∼1%를 함유하는 구성으로 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 투과율이 불안정하게 되지 않고, 고정밀도로 평탄한 분광 투과 특성을 갖는 광학 유리 필터가 실현된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 광학 유리 필터에 사용되는 착색제의 각 성분의 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 광학 유리 필터 No.1∼5의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 광학 유리 필터 No.6∼10의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 광학 유리 필터 No.11∼15의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 광학 유리 필터 No.16∼21의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 광학 유리 필터 No.22∼27의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 광학 유리 필터 No.28∼33의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 광학 유리 필터 No.34∼39의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예의 광학 유리 필터 No.40∼45의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시형태에 따른 광학 유리 필터는 실리케이트계 유리 조성물을 베이스로 하고(이하, 실리케이트계 유리 조성물을 「베이스 유리 조성물」이라고 한다.), 이 베이스 유리 조성물에, 적어도 NiO, MnO₂ 및 Co₂O₃를 착색제로서 함유하는 것이며, 입사광을 흡수하여 감쇠시키는 흡수형 ND 필터로서 기능하는 것이다.

베이스 유리 조성물은 필수 성분으로서 SiO₂, K₂O, BaO를 함유하고, 필요에 따라, B₂O₃, Al₂O₃, Cs₂O, CaO, ZnO, Sb₂O₃를 더 함유할 수 있다. 베이스 유리 조성물을 구성하는 각 성분의 바람직한 조성 범위는 이하와 같다.

SiO₂: 20∼60%

B₂O₃: 0∼20%

Al₂O₃: 0∼10%

K₂O: 0.1∼15%

Cs₂O: 0∼5%

CaO: 0∼5%

BaO: 20∼60%

ZnO: 0∼15%

Sb₂O₃: 0∼1%

또한, 각 성분의 함유율은 모두 산화물 환산 조성의 유리 전체 질량에 대한 질량%로 나타내는 것이다. 여기에서, 산화물 환산 조성이란 본 발명의 유리 구성 성분의 원료로서 사용되는 산화물, 복합염, 금속 불화물 등이 용융 시에 모두 분해되어 산화물로 변화된다고 가정한 경우에, 당해 생성 산화물의 총 질량을 100질량%로 하여, 유리 중에 함유되는 각 성분을 표기한 조성이다.

SiO₂는 유리의 기본 구조를 구성하는 성분이다. SiO₂가 20%보다 적으면 화학적 내구성이 악화되고, 60%보다 많으면 용해 점성이 커져 제조가 곤란하게 되기 때문에, 20∼60%가 적합하다.

B₂O₃는 유리의 기본 구조를 구성하는 성분으로, 내실투성(耐失透性)이나 용융성을 개선하는데 효과적이지만, 20%보다 많으면 화학적 내구성이 극단적으로 떨어지기 때문에, 0∼20%가 적합한 범위이다. 또한, 본 실시형태에서는, 파장 450∼650nm의 분광 투과 특성을 평탄화하기 위하여, NiO의 흡수를 장파장측으로 시프트시켜(이하, 「장파장 시프트」라고도 한다.), 파장 550∼580nm의 흡수를 만들어 내고 있지만(상세한 것은 후술), B₂O₃는 NiO의 흡수의 장파장 시프트를 저해하기 때문에, 0∼20%의 범위 내에서는 가능한 한 적은 편이 바람직하다.

Al₂O₃는 유리의 기본 구조를 구성하는 성분으로, 화학적 내구성을 개선하는데 효과적이지만, 10%를 초과하면 용해 점성이 커져 제조가 곤란하게 되기 때문에, 0∼10%가 적합하다.

K₂O는 유리 구조의 수식제로서의 역할을 수행하는 성분으로, 용융성의 개선(즉, 저융점화)과, NiO의 흡수를 장파장측으로 시프트시키는데 효과적이지만, 0.1%보다 적으면, NiO의 흡수를 장파장측으로 시프트시키는 효과가 없어지고, 15%보다 많으면, 실투 경향이 증가하여, 화학적 내구성이 극단적으로 떨어지기 때문에, 0.1∼15%가 적합하다. 또한, NiO의 흡수를 장파장측으로 시프트시키기 위해서는 K₂O가 많은 편이 바람직하다.

Cs₂O는 유리 구조의 수식제로서의 역할을 수행하는 성분으로, NiO의 흡수를 장파장측으로 시프트시키는데 효과적이지만, 5%보다 많으면, 실투 경향이 증가하여, 화학적 내구성이 떨어지기 때문에, 0∼5%가 적합하다. 또한, NiO의 흡수를 장파장측으로 시프트시키기 위해서는 Cs₂O가 많은 편이 바람직하다.

CaO는 유리 구조의 수식제로서의 역할을 수행하는 성분으로, 내실투성이나 용융성의 개선(즉, 저융점화)에 효과적이다. NiO의 흡수를 장파장측으로 시프트시키기 위해서는 CaO가 적은 편이 좋고, 5%보다 많으면 NiO의 흡수를 장파장측으로 시프트시킬 수 없게 되기 때문에, 0∼5%가 적합하다.

BaO는 유리 구조의 수식제로서의 역할을 수행하는 성분으로, 내실투성이나 용융성의 개선(즉, 저융점화)에 효과적이다. 특히, 착색제인 MnO₂, CuO는 용해 온도를 낮게 하는 편이 발색하기 쉬우므로, 발색성의 관점에서는, BaO를 비교적 많이 도입하는 편이 바람직하지만, 60%보다 많으면, 실투 경향이 증가하여, 화학적 내구성이 극단적으로 떨어진다. 또한 20%보다 적으면, 용해 온도를 낮게 할 수 없기 때문에, 20∼60%가 적합하다.

ZnO는 유리 구조의 수식제로서의 역할을 수행하는 성분으로, 내실투성이나 용융성의 개선(즉, 저융점화)에 효과적이지만, 15%보다 많으면, 실투 경향이 증가하기 때문에, 0∼15%가 적합하다.

Sb₂O₃는 탈포제로서의 역할을 수행하는 성분이지만, 1%보다 많으면, MnO₂, CuO의 발색이 나빠지기 때문에, 0∼1%가 적합하다.

본 발명의 실시형태에 따른 광학 유리 필터는 상기에서 진술한 성분을 함유하는 베이스 유리 조성물을 베이스로 하고, 이것에 착색제로서 적어도 NiO, MnO₂ 및 Co₂O₃를 베이스 유리 조성물의 전체 질량(즉, 100질량%)에 대한 외할 질량%로 함유시킨 것이다. 또한 필요에 따라, CuO 및 Cr₂O₃를 더 함유시킬 수도 있다. 또한 Cr₂O₃ 대신에 Ho₂O₃를 사용할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 광학 유리 필터에 사용되는 착색제의 각 성분(NiO, MnO₂, Co₂O₃, CuO, Cr₂O₃, Ho₂O₃)의 투과율을 나타내는 그래프이며, 세로축은 외부 투과율(%)을 나타내고, 가로축은 파장(nm)을 나타내고 있다.

본 실시형태의 광학 유리 필터에 입사되는 광은 광학 유리 필터를 통과할 때에 착색제의 각 성분에 의해 흡수되고, 감쇠되어 출사되기 때문에, 광학 유리 필터의 분광 투과 특성은 소위 람베르트 베르의 법칙에 의해 설명할 수 있으며, 착색제의 각 성분의 조합과, 그것들의 농도에 의해 정해지게 된다. 즉, 본 실시형태의 광학 유리 필터는, 평탄한 분광 투과 특성이 되도록, 착색제의 각 성분의 조합과, 그것들의 농도를 조정한 것이며, 후술하는 바와 같이, 본 발명자는 파장 450∼650nm의 범위에서 분광 투과 특성이 평탄하게 되는 조건을 발견했다.

도 1에 도시하는 바와 같이, NiO는 파장 450∼650nm의 전역에서 흡수가 있고, 종래의 Fe₃O₄(또는 Fe₂O₃, 또는 FeO)의 대체로서 기능하는 것이다. NiO는 고농도로 해도, 종래의 Fe₃O₄(또는 Fe₂O₃, 또는 FeO)와 같이 투과율이 불안정하게 되지 않기 때문에 극히 효과적이다. 또한, 본 실시형태에서는, NiO의 흡수는, 베이스 유리 조성물 내의 B₂O₃, K₂O, Cs₂O, CaO의 영향에 의해, 장파장측으로 시프트되어, 파장 550∼580nm의 흡수가 만들지고 있다.

MnO₂는 파장 450∼650nm의 전역에서 흡수가 있어, 도입에 의해 전체적인 흡수의 최저 레벨의 인상이 가능하게 된다.

Co₂O₃는 파장 500∼650nm의 범위에서 큰 흡수의 피크가 있지만, 이 흡수 피크를 대체하는 성분이 존재하지 않는다. 그 때문에 본 실시형태에서는, Co₂O₃의 농도를 가능한 한 낮게 억제함과 아울러, Co₂O₃의 흡수 피크의 돌출을 줄이기 위하여, MnO₂나 CuO를 도입하고 있다.

CuO는 파장 500nm 부근에서 장파장측으로 흡수단이 있기 때문에, CuO를 도입함으로써, 파장 500∼650nm의 범위에 흡수가 있는 Co₂O₃를 대체할 수 있어, Co₂O₃의 농도를 감소시킬 수 있다.

Cr₂O₃는 파장 500nm 부근에서 단파장측으로 흡수단이 있기 때문에, NiO, MnO₂의 흡수가 작아지는 파장 450nm 부근에서의 흡수를 보충할 수 있다. 또한 Ho₂O₃도 파장 450nm 부근에 흡수 피크를 갖기 때문에, Cr₂O₃ 대신에 Ho₂O₃를 사용할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 광학 유리 필터는, 평탄한 분광 투과 특성이 되도록, 착색제의 각 성분(NiO, MnO₂, Co₂O₃, CuO, Cr₂O₃, Ho₂O₃)의 조합과, 그것들의 농도를 조정한 것이지만, 본 발명자는 NiO, MnO₂ 및 Co₂O₃의 혼합비(즉, 조합 비율)로, 분광 투과 특성의 평탄성이 거의 결정되며, 후술하는 바와 같이, MnO₂의 함유량을 1로 했을 때, NiO의 함유량을 0.20∼6.00으로 하고, Co₂O₃의 함유량을 0.02∼0.70로 하면, 파장 450∼650nm의 범위에서 분광 투과 특성이 평탄하게 되는 것을 발견했다. 또한 임의 성분으로서 CuO 및 Cr₂O₃를 도입할 수 있으며, MnO₂의 함유량을 1로 했을 때, CuO의 함유량을 0.00∼0.70로 하고, Cr₂O₃의 함유량을 0.00∼1.40으로 하면, 파장 450∼650nm의 범위에서 분광 투과 특성이 평탄하게 되는 것을 발견했다. 또한 이러한 구성에 의하면, 종래와 같이 Fe₃O₄(또는 Fe₂O₃, 또는 FeO)를 함유하지 않기 때문에, 화학 평형의 이동이 일어나지 않아, 투과율이 불안정하게 되지 않는다. 또한 MnO₂ 및 CuO를 도입함으로써, Co₂O₃(또는 CoO)의 농도를 낮게 억제할 수 있기 때문에, Co₂O₃(또는 CoO)의 농도의 상승에 의한 분광 투과 특성의 평탄성의 악화도 피할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(광학 유리 필터의 제작 방법)

원료로서 통상 사용되는 규석분, 붕산, 수산화 알루미늄, 탄산 리튬, 탄산 나트륨, 질산 칼륨, 탄산 마그네슘, 탄산 칼슘, 질산 스트론튬, 탄산 바륨, 산화 아연, 염화 칼륨, 규플로오르화 칼륨, 산화 란탄, 산화 지르코늄, 산화 크롬, 산화 니켈, 산화 코발트, 이산화 망간, 산화 구리, 산화 홀뮴, 산화 니오븀, 산화 납, 산화 티타늄, 산화 텅스텐, 염화 나트륨, 불화 나트륨, 황산 나트륨, 중크롬산 칼륨, 질산 세슘, 탄산 세슘, 삼산화 안티몬 등을 사용하고, 이들 원료가 표 1∼표 8의 유리 조성이 되도록, 각 원료를 실시예마다 칭량 후, 얻어진 조합 원료를 백금제 도가니에 넣고 약 1350℃로 용융하고, 교반하여 균질화, 탈포를 행한 후, Tg 온도 부근에 예열한 성형 몰드에 주입하고 서냉하여, 총계 45종류의 광학 유리 필터 No.1∼45를 제작했다. 또한, 광학 유리 필터 No.1∼45는, 두께 2mm에서, 파장 450∼650nm의 범위에서의 내부 투과율(τ)의 평균이 0.1%(설계값)가 되도록, 착색제의 각 성분의 조합과, 그것들의 농도를 조정한 것이다.

표 1∼표 8에 도시하는 바와 같이, 광학 유리 필터 No.1∼15, 22∼45는 SiO₂, Al₂O₃, K₂O, Cs₂O, CaO, BaO, ZnO, Sb₂O₃를 각각 소정량 함유하는 동일한 베이스 유리 조성물로 구성되어 있다. 또한 광학 유리 필터 No.16∼21은 광학 유리 필터 No.1∼15, 22∼45와는 상이한 함유량의 SiO₂, Al₂O₃, K₂O, Cs₂O, CaO, BaO, ZnO, Sb₂O₃를 함유하고, 또한 B₂O₃를 소정량 함유하는 동일한 베이스 유리 조성물로 구성되어 있다.

또한 광학 유리 필터 No.1∼15, 22, 25, 26, 34∼45는 착색제로서 Co₂O₃, NiO, MnO₂, Cr₂O₃, CuO를 함유하고, 광학 유리 필터 No.16∼21은 착색제로서 Co₂O₃, NiO, MnO₂, CuO를 함유하고, 광학 유리 필터 No.23, 24, 27∼33은 착색제로서 Co₂O₃, NiO, MnO₂, Cr₂O₃를 함유하고 있다.

(광학 유리 필터의 흡수 특성)

얻어진 광학 유리 필터 No.1∼45의 흡수 특성은 일본 광학 유리 공업회 규격 JOGIS 17-82에 준하여, 반사손실을 포함하지 않는 분광 투과율로서, 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 평가했다. 도 2∼도 9는 광학 유리 필터 No.1∼45의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)을 나타내는 그래프이며, 세로축은 내부 투과율(τ)(%)을 나타내고, 가로축은 파장(nm)을 나타내고 있다.

(고찰)

표 9는 도 2∼도 4에 나타내는 광학 유리 필터 No.1∼15의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)의, 파장 450∼650nm의 범위에서의 최대값, 최소값 및 평균값과 각 착색제의 혼합비를 나타내는 표이며, 표 10은 도 5∼도 9에 나타내는 광학 유리 필터 No.16∼45의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)의, 파장 450∼650nm의 범위에서의 최대값, 최소값 및 평균값과 각 착색제의 혼합비를 나타내는 표이다. 또한, 표 9 및 표 10에서, 각 착색제의 혼합비는 가장 함유량이 많은 MnO₂를 1(즉, 기준)로 하고 있다.

표 9에 나타내는 바와 같이, 광학 유리 필터 No.1∼15의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)의 파장 450∼650nm의 범위에서의 편차(불균일한 분포)는 0.071∼0.129%의 범위에 있고, 평균값(즉, 설계값(0.1%))에 대하여, ±0.03%의 범위 내에 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 이러한 분광 투과 특성이 극히 평탄한 광학 유리 필터는 MnO₂의 함유량을 1로 했을 때, NiO의 함유량을 0.45∼0.90으로 하고, Co₂O₃의 함유량을 0.05∼0.10으로 하고, Cr₂O₃의 함유량을 0.14∼0.18로 하고, CuO의 함유량을 0.11∼0.55로 함으로써 얻어지는 것을 알았다.

또한 표 10에 도시하는 바와 같이, 광학 유리 필터 No.16∼45의 두께 2mm에서의 내부 투과율(τ)의 파장 450∼650nm의 범위에서의 편차(불규칙한 분포)는 0.050∼0.149의 범위에 있고, 평균값(즉, 설계값(0.1%))에 대하여, ±0.05%의 범위 내에 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 이러한 분광 투과 특성이 극히 평탄한 광학 유리 필터는, MnO₂의 함유량을 1로 했을 때, NiO의 함유량을 0.20∼6.00으로 하고, Co₂O₃의 함유량을 0.02∼0.70으로 하고, Cr₂O₃의 함유량을 0.00∼1.40으로 하고, CuO의 함유량을 0.00∼0.70으로 함으로써 얻어지는 것을 알았다.

이와 같이, 광학 유리 필터 No.1∼45는 실리케이트계 유리 조성물을 베이스로 하고, 이 실리케이트계 유리 조성물에, 적어도 NiO, MnO₂ 및 Co₂O₃를 착색제로서 함유하는 것이며, 파장 450∼650nm의 범위에서 평탄한 분광 투과 특성을 가지고 있다. 그리고, 이러한 구성에 의하면, 종래와 같이 Fe₃O₄(또는 Fe₂O₃, 또는 FeO)를 함유하지 않기 때문에, 화학 평형의 이동이 일어나지 않아, 투과율이 불안정하게 되지도 않는다. 또한 MnO₂ 및 CuO를 도입함으로써, Co₂O₃(또는 CoO)의 농도를 낮게 억제할 수 있기 때문에, Co₂O₃(또는 CoO)의 농도의 상승에 의한 분광 투과 특성의 평탄성의 악화도 피할 수 있다.

또한, 본 실시예의 광학 유리 필터 No.1∼45는, 두께 2mm에서, 파장 450∼650nm의 범위에서의 내부 투과율(τ)의 평균이 0.1%(설계값)가 되도록, 착색제의 각 성분의 조합과, 그것들의 농도를 조정한 것이지만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되는 것은 아니고, 본 실시예의 데이터에 기초하여 여러 내부 투과율(τ)의 광학 유리 필터를 형성할 수 있다.

상기한 바와 같이, 광학 유리 필터 No.1∼45는 소위 람베르트 베르의 법칙을 따르기 때문에, 일반적으로 이하의 식 (1)이 성립한다.

A=a·C·L=-logτ···(1)

여기에서, A는 흡광도, a는 흡광계수, C는 착색제의 농도, L은 광학 유리 필터의 두께, τ는 내부 투과율이다.

따라서, 광학 유리 필터 No.1∼45의 흡광도(A)(즉, -logτ)는 착색제의 농도(C)(즉, 본 실시형태에서는, 외할 질량%로 나타내는 각 착색제의 함유량)와 광학 유리 필터의 두께(L)에 비례하기 때문에, 착색제의 농도(C) 및 광학 유리 필터의 두께(L)를 변경함으로써, 광학 유리 필터 No.1∼45의 내부 투과율(τ)과는 상이한 여러 내부 투과율(τ)의 광학 유리 필터를 형성할 수 있다.

이하, 착색제의 농도(C)를 변경하고, 두께 2mm, 파장 450∼650nm의 범위에서의 내부 투과율(τ)의 평균이 0.1%라는 상이한(예를 들면, 80%, 또는 0.01%의) 광학 유리 필터를 형성하는 경우에 대하여 설명한다.

우선, 식 (1)로부터 내부 투과율(τ)이 80%, 70%, 50%, 10%, 1%, 0.1% 및 0.01%일 때의 흡광도(A)(즉, -logτ)를 각각 구하면, 표 11과 같이 된다. 여기에서, 표 11의 「흡광도(A)의 비율」은 내부 투과율(τ)이 0.1%인 경우(즉, 본 실시예의 광학 유리 필터 No.1∼45의 내부 투과율(τ)의 경우)의 흡광도(A)를 1(즉, 기준)로 했을 때의, 각 내부 투과율(τ)의 흡광도(A)의 비율이다.

표 11에 도시하는 바와 같이, 각 내부 투과율(τ)의 흡광도(A)는 광학 유리 필터 No.1∼45의 내부 투과율(τ)을 기준으로 하여 「흡광도(A)의 비율」로서 일의적으로 나타낼 수 있다. 그리고, 식 (1)로부터, 흡광도(A)는 착색제의 농도(C)에 비례하므로, 원하는 내부 투과율(τ)의 광학 유리 필터를 얻기 위해서는, 광학 유리 필터 No.1∼45의 착색제의 농도(C)(즉, 각 착색제의 함유량)에, 원하는 내부 투과율(τ)에 대응하는 「흡광도(A)의 비율」을 승산하면 되는 것을 알 수 있다.

예를 들면, 두께 2mm, 파장 450∼650nm의 범위에서의 내부 투과율(τ)의 평균이 80%인 광학 유리 필터를 얻으려고 하면, 광학 유리 필터 No.1∼45의 각 착색제의 함유량에 대하여, 「0.032333」배 한 것을 사용하면 된다. 또한, 예를 들면, 두께 2mm, 파장 450∼650nm의 범위에서의 내부 투과율(τ)의 평균이 0.01%의 광학 유리 필터를 얻으려고 하면, 광학 유리 필터 No.1∼45의 각 착색제의 함유량에 대하여, 「1.333333」배 한 것을 사용하면 된다.

표 12는 광학 유리 필터 No.1∼45의 각 착색제의 함유량과, 내부 투과율(τ)의 평균이 80%인 광학 유리 필터의 각 착색제의 함유량과, 0.01%의 광학 유리 필터의 각 착색제의 함유량을 나타내는 표이다.

표 1∼8에 나타내는 바와 같이, 두께 2mm, 파장 450∼650nm의 범위에서의 내부 투과율(τ)의 평균이 0.1%인 광학 유리 필터 No.1∼45는 착색제로서 Co₂O₃: 0.03622∼0.13983%, NiO: 0.230∼0.584%, MnO₂: 0.088∼1.539%, Cr₂O₃: 0.000∼0.141%, CuO: 0.000∼0.604% 함유하고 있다. 따라서, 두께 2mm, 파장 450∼650nm의 범위에서의 내부 투과율(τ)의 평균이 80%인 광학 유리 필터를 얻으려고 하면, 광학 유리 필터 No.1∼45의 각 착색제의 함유량에 대하여, 「0.032333」배 하여, 표 12에 나타내는 함유량을 포함하는 구성으로 하면 된다. 또한 두께 2mm, 파장 450∼650nm의 범위에서의 내부 투과율(τ)의 평균이 0.01%인 광학 유리 필터를 얻으려고 하면, 광학 유리 필터 No.1∼45의 각 착색제의 함유량에 대하여, 「1.333333」배 하여, 표 12에 나타내는 함유량을 포함하는 구성으로 하면 된다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 본 실시예의 데이터에 기초하여 여러 내부 투과율(τ)의 광학 유리 필터를 형성할 수 있고, 예를 들면, 두께 2mm, 파장 450∼650nm의 범위에서의 내부 투과율(τ)의 평균이 0.01%∼80%의 광학 유리 필터를 형성하려고 하면, 착색제로서 Co₂O₃: 약 0.001∼0.200%, NiO: 약 0.007∼0.800%, MnO₂: 약 0.003∼2.100%, Cr₂O₃: 약 0.000∼0.190%, CuO: 약 0.000∼0.810% 함유하는 구성으로 하면 된다.

이상이 본 발명의 실시형태 및 실시예의 설명이지만, 본 발명은 상기의 구성에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 여러 변형이 가능하다.

또한 이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니고, 특허청구범위에 의해 나타내어지며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims

실리케이트계 유리 조성물을 베이스로 하는 광학 유리 필터로서,
적어도 NiO, MnO₂ 및 Co₂O₃를 필수 성분으로서 포함하고,
파장 영역 450∼650nm의 분광 투과 특성이 평탄한 것을 특징으로 하는 광학 유리 필터.
제1 항에 있어서,
MnO₂의 함유량을 1로 했을 때, NiO의 함유량이 0.20∼6.00이며, Co₂O₃의 함유량이 0.02∼0.70인 것을 특징으로 하는 광학 유리 필터.
제2 항에 있어서,
상기 광학 유리 필터의 두께를 2mm로 했을 때, 상기 실리케이트계 유리 조성물의 전체 질량에 대한 외할 질량%로, MnO₂의 함유량은 0.003∼2.100%이고, NiO의 함유량은 0.007∼0.800%이며, Co₂O₃의 함유량은 0.001∼0.200%인 것을 특징으로 하는 광학 유리 필터.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
CuO 및 Cr₂O₃를 임의 성분으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유리 필터.
제4 항에 있어서,
MnO₂의 함유량을 1로 했을 때, CuO의 함유량이 0.00∼0.70이며, Cr₂O₃의 함유량이 0.00∼1.40인 것을 특징으로 하는 광학 유리 필터.
제5 항에 있어서,
상기 광학 유리 필터의 두께를 2mm로 했을 때, 상기 실리케이트계 유리 조성물의 전체 질량에 대한 외할 질량%로, CuO의 함유량은 0.000∼0.810%이고, Cr₂O₃의 함유량은 0.000∼0.190%인 것을 특징으로 하는 광학 유리 필터.
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
파장 450∼650nm의 범위에서의 상기 분광 투과 특성의 최대 편차는, 파장 450∼650nm의 범위에서의 투과율의 평균이 0.1%일 때, 0.05∼0.15%인 것을 특징으로 하는 광학 유리 필터.
제 1항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리케이트계 유리 조성물은, 질량% 표시로,
SiO₂: 20∼60%,
B₂O₃: 0∼20%,
Al₂O₃: 0∼10%,
K₂O: 0.1∼15%,
Cs₂O: 0∼5%,
CaO: 0∼5%,
BaO: 20∼60%,
ZnO: 0∼15%,
Sb₂O₃: 0∼1%
를 함유하는 것을 특징으로 하는 광학 유리 필터.