特許 6643495 光学的パラメータ検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6643495

(24)【登録日】2020年1月8日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】光学的パラメータ検出システム

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/225 20060101AFI20200130BHJP

   G02B 5/26 20060101ALI20200130BHJP

   C03B 17/06 20060101ALI20200130BHJP

   C03B 18/02 20060101ALI20200130BHJP

   C03C 17/34 20060101ALI20200130BHJP

   H04N 5/369 20110101ALI20200130BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20200130BHJP

   G03B 11/00 20060101ALI20200130BHJP

   H04N 5/33 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/225 400

   G02B5/26

   C03B17/06

   C03B18/02

   C03C17/34 Z

   H04N5/369

   G01B11/00 H

   G03B11/00

   H04N5/33

【請求項の数】19

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-538698(P2018-538698)

(86)(22)【出願日】2016年1月25日

(65)【公表番号】特表2019-514233(P2019-514233A)

(43)【公表日】2019年5月30日

(86)【国際出願番号】CN2016072044

(87)【国際公開番号】WO2017127994

(87)【国際公開日】20170803

【審査請求日】2018年11月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】512139847

【氏名又は名称】ショット グラス テクノロジーズ （スゾウ） カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＣＨＯＴＴ ＧＬＡＳＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ （ＳＵＺＨＯＵ） ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】井口 一行

【審査官】 ▲徳▼田 賢二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１４０１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３７７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０６６１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

Ｃ０３Ｂ １７／０６

Ｃ０３Ｂ １８／０２

Ｃ０３Ｃ １７／３４

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０２Ｂ ５／２６

Ｇ０３Ｂ １１／００

Ｈ０４Ｎ ５／３３

Ｈ０４Ｎ ５／３６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ） 対象物または人間に向けて光を発することができる少なくとも１つの光源と、
ｂ） 基材と少なくとも１つのコーティングとを備えた少なくとも１つのバンドパスフィルタと、
ｃ） 前記対象物または人間から反射した光を受けることができるように配置された少なくとも１つのイメージセンサと
を備えたパラメータ検出システムであって、
前記フィルタは、前記イメージセンサへの入射光を前記イメージセンサが受ける前に該入射光が該フィルタを必ず通過するように配置されており、
前記光源が発する光は、７８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の赤外光であり、
前記フィルタは、７８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の通過帯域を有し、
前記基材は、ガラス製であって０．０１〜２ｍｍの厚さを有し、
前記コーティングは、０．５ｍｍ以下の厚さを有し、かつ
前記基材は、８５０ｎｍの波長で−４０℃〜６０℃の温度範囲において１０×１０^−６／Ｋ以下の屈折率の温度依存性を示す、パラメータ検出システム。

【請求項2】

前記システムは、前記発せられた波長の光を集めることができる少なくとも１つの光学レンズをさらに備え、前記フィルタは、前記レンズおよび／もしくは前記イメージセンサへの入射光を前記レンズが集めかつ／または前記イメージセンサが受ける前に該入射光が該フィルタを必ず通過するように配置されている、請求項１記載のパラメータ検出システム。

【請求項3】

前記光源は受動光源であり、例えば周囲光である、請求項１または２記載のパラメータ検出システム。

【請求項4】

前記光源は、能動光源であり、例えばＬＥＤである、請求項１または２記載のパラメータ検出システム。

【請求項5】

前記検出すべきパラメータは、人間に関連するパラメータである、請求項１から４までのいずれか１項記載のパラメータ検出システム。

【請求項6】

前記検出すべきパラメータは、人間もしくは動物の虹彩構造、対象物の姿勢もしくは動き、または人間もしくは動物のバイオメトリックデータである、請求項１から５までのいずれか１項記載のパラメータ検出システム。

【請求項7】

請求項１記載のパラメータ検出システムにおける使用に適した赤外線バンドパスフィルタであって、前記フィルタは、ガラス基材と少なくとも１つのコーティングとを備えるとともに、７８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の通過帯域を有し、前記基材は、ガラス製であって０．０１〜２ｍｍの厚さを有し、前記コーティングは、０．５ｍｍ以下の厚さを有し、かつ前記基材は、８５０ｎｍの波長で−４０℃〜６０℃の温度範囲において１０×１０^−６／Ｋ以下の屈折率の温度依存性を示すフィルタ。

【請求項8】

請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタにおける使用に適したガラス基材であって、前記ガラス基材は、７８０〜１０００ｎｍの波長領域において９０％を上回る透過率を示すとともに、厚さ０．５ｍｍ以下のコーティングでの被覆後に、８５０ｎｍの波長で−４０℃〜６０℃の温度範囲において１０×１０^−６／Ｋ以下の屈折率の温度依存性を示す、ガラス基材。

【請求項9】

前記ガラス基材は、７８０〜１０００ｎｍの波長領域において９０％を上回る透過率を示す、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材。

【請求項10】

前記ガラス基材は、７８０〜１０００ｎｍの波長で９５％を上回る透過率を示す、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材。

【請求項11】

前記ガラスは、４５０を上回るヌープ硬さＨＫ０．１／２０を示す、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材。

【請求項12】

前記ガラス基材の平均厚さは、０．０１〜１．２ｍｍである、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材。

【請求項13】

前記ガラス基材の平均厚さは、０．１〜０．７ｍｍである、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材。

【請求項14】

前記ガラスは、物理蒸着法により形成された複数の被覆層を有する、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材。

【請求項15】

前記ガラスは、ゾル−ゲル法により形成された被覆層を有する、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材。

【請求項16】

前記ガラスは、ドロー法、例えばリドロー法、ダウンドロー法またはオーバーフローフュージョン法により製造されたものである、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材。

【請求項17】

前記ガラスは、フロート法により製造されたものである、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材。

【請求項18】

スマートフォン、ポータブルコンピュータ、コンピュータウォッチ、タブレットコンピュータ、ゲーム機器、テレビ、パソコン、相互通信システム、家庭用オートメーションシステム、自動車用セキュリティシステム、３Ｄイメージングシステム、ジェスチャーコントロールシステム、タッチセンサ、指紋センサ、診断システム、ゲーム機器、インタラクティブディスプレイ、３Ｄセンシングシステム、家電用品、表示機器、虹彩認識システムにおける、請求項１記載のパラメータ検出システム、請求項７記載の赤外線バンドパスフィルタまたは請求項８記載のガラス基材の使用。

【請求項19】

少なくとも１つのパラメータを検出する方法であって、前記方法は、
ａ． ７８０〜１０００ｎｍの波長範囲内の光を用いて、目的の被験体または対象物に照光するステップと、
ｂ． 前記目的の被験体または対象物から反射した７８０〜１０００ｎｍの波長範囲の光の少なくとも１つの特性を測定するステップと
を含み、前記光の少なくとも１つの特性を測定する前に、前記光は、少なくとも１つの赤外線バンドパスフィルタを通過し、前記バンドパスフィルタは、ガラス基材と少なくとも１つのコーティングとを備えるとともに、７８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の通過帯域を有し、前記基材は、ガラス製であって０．０１〜２ｍｍの厚さを有し、前記コーティングは、０．５ｍｍ以下の厚さを有し、かつ前記基材は、８５０ｎｍの波長で−４０℃〜６０℃の温度範囲において１０×１０^−６／Ｋ以下の屈折率の温度依存性を示す方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の分野
本発明は、パラメータ検出システム、赤外線バンドパスフィルタおよび該赤外線バンドパスフィルタ用ガラス基材ならびにパラメータの検出方法に関する。本システムは、例えば、虹彩認識、３Ｄスキャン、タッチセンサ、バイオメトリクス、インタラクティブディスプレイ、ゲームおよびジェスチャーコントロールなどの個人のパラメータの検出に使用可能である。

【0002】

本発明の趣意において、「パラメータ検出システム」とは、通常は電子的なシステムであって、少なくとも１人の個人または少なくとも１つの対象物の少なくとも１つのパラメータを測定することができるものをいう。測定パラメータを、光学的手段により測定可能ないずれのパラメータから選択することもできる。「検出」には、各パラメータの定性化および／または定量化が含まれる。

【0003】

従来技術
ジェスチャーコントロール機器、虹彩スキャナおよび他の関連するパラメータ検出機器自体は、従来技術から知られている。これらの機器は、典型的には、検出すべき範囲に照光するための赤外線光源（「照明ユニット」）を備えている。この光源によって照射される波長は、典型的には８００〜９００ｎｍの範囲にある。検出すべき範囲から戻ってくる赤外光、例えば機器の使用者から戻ってくる赤外光を捕捉するためには、有益な情報をもった光の波長のみを測定することが好ましい。所望の波長のみを測定し、他の波長スペクトル範囲をフィルタにより除外することによって、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比が高まる。これによって照度を低下させることができる。この目的のために、所望の波長領域において良好な透過率を示す赤外線バンドパスフィルタが用いられる。このフィルタを通過する波長領域を、「通過帯域領域」と呼ぶ。

【0004】

現場の照光に赤外光が使用される理由は、特に可視波長範囲において高輝度の環境でＳ／Ｎ比を改善できるという点にある。

【0005】

こうした機器で使用できる他の構成要素としては、現場から反射した光を集めるレンズや、ＴＯＦ方式カメラなどのイメージセンサがある。イメージセンサでは、光が照明ユニットから被検出対象物へ飛行して戻ってくるのに要した時間が測定される。したがって、こうした機器は、通常は、照明デバイス、バンドパスフィルタおよびイメージセンサを備えている。

【0006】

国際公開第２０１３／０１０１２７号（ＷＯ ２０１３／０１０１２７ Ａ２）は、バイオメトリック撮像の機器および方法を教示している。この文献に記載されたシステムは、光源と撮像素子とを備えている。赤外線透過媒体を使用することで、撮像素子を人から見えなくすることができる。この赤外線透過媒体は、ガラス製またはプラスチック製であり、コーティングを含むことができる。この文献では、撮像素子に使用される半導体素子に焦点が当てられている。この撮像素子は、赤外線フィルタを備えることができる。詳細については論じられていない。

【0007】

米国特許第８，７５０，５７７号明細書（ＵＳ ８，７５０，５７７ Ｂ２）には、液体レンズを用いたアイスキャン認証のための方法および装置が開示されている。米国特許出願公開第２０１３／０２２７６６７８号明細書（ＵＳ ２０１３／０２２７６６７８ Ａ１）は、モバイル機器の使用者を認証するための方法およびシステムに関する。バイオメトリックデータおよび他のパラメータの検出システムに関する様々な多数の構成が公開されている。しかし、こうした機器での使用に向けてバンドパスフィルタを最適化することについては、ほとんど重視されていない。

【0008】

赤外線バンドパスフィルタには、様々な基材を使用することができる。各基材は特定の特性を示すが、ある特性における利点が、該基材の他の特性に関する欠点を伴っている場合がある。大部分のバンドパスフィルタは、基材と１つまたは複数のコーティングとを備えている。そのようなフィルタが示すべき特性のうちいくつかを以下に示す。

【0009】

− 通過帯域領域における透過率が高いこと、
− 阻止領域における透過率が非常に低いこと、
− 耐擦傷性を示すこと、
− 薄くても破損に対する抵抗性を示すこと、
− 例えば加水分解安定性などの化学的安定性が良好であること、
− 適合性のある熱膨張を示すこと、
− 光学特性が最適化されていること、
− 光学特性の角度依存性が低いこと、
− 環境に有害なまたは有毒性を示す成分の含有量が低いこと、
− 低比重であること、
− 放射線（蛍光、燐光、放射能）が低度であること、
− 製造コストが低いこと、
− 薄くて厚さのばらつきが少ない状態で利用可能であること、および
− 耐熱衝撃性を示すこと。

【0010】

光強度を非常に高い値に高めることはできないため、所望の波長での透過率が高いことが特に重要である。特に虹彩認識システムでは、光強度が非常に高いと使用者の組織を損傷してしまうことになる。また、高い光強度で現場を照らすには多量のエネルギーが必要となる。

【0011】

携帯電話、タブレットコンピュータまたはラップトップコンピュータなどの可搬型機器では、多くのパラメータ検出システムが有用である。可搬型機器は、周囲温度の変化に曝される。例えば、モバイル機器は、屋内でだけでなく屋外で使用される場合であっても作動しなければならない。屋外での活動（スキーなど）では、非常に低い温度が機器に影響を及ぼす場合がある。また、機器に直射日光が当たると非常に高い温度になる場合がある。一般に、可搬型電子機器または一般的に屋外使用向けの機器が適切に作動する温度範囲は、おおよそ−４０℃〜６０℃、つまり約１００℃の温度範囲である。これが多くの材料において自明な特性でないことは、すでに分かっている。

【0012】

光学特性については、所望の用途に向けて良好であるだけでなく、示された温度範囲全体にわたって可能な限り一定のままであることも望ましいことが分かっている。通常は、透過率が温度変化にともなって大きく変化することはないが、屈折率は温度変化にともなって著しく変化する。このことは、特定の光学システムではそれほど問題にならないかもしれないが、コーティングされたシステムの場合には、屈折率が変化することで透過率も変化してしまう。このことは、多くのパラメータ検出システムでは非常に精密な測定が行われると考えられるだけに、より一層重大なことである。例えば、虹彩認識システムでは人間の虹彩の構造を検出する。適切に作動させるためには、システムの較正が必要である。システムは室温で較正され、その後、屋外でこれよりもはるかに低いまたは高い温度で使用されることがある。例えば機器を室温で較正してこれとはかなり異なる温度で該機器を使用する場合、屈折率が温度に強く依存するシステムは、劣悪なパラメータ検出特性を強いられることになる。望ましい機器については、有益な透過特性、耐擦傷性、フィルタ特性を示し、薄くても機械的安定性を示し、光学特性の角度依存性が低く、製造コストが低く、そして優れた加水分解安定性および化学的安定性を示すことも望まれる。これらの望ましい要件はいずれも、本明細書に記載された主題によって満たされる。

【0013】

詳細な説明
本発明の目的は、著しく異なる温度においても確実に作動するパラメータ検出システムを提供することである。

【0014】

パラメータ検出システムで使用されるコーティングされたフィルタにおける基材の屈折率について、温度依存性が可能な限り低いことが望ましいことがわかっている。本発明は、著しく異なる温度でのパラメータ検出システムの非常に信頼性の高い運転を可能にする、システム、バンドパスフィルタおよびバンドパスフィルタ用基材を提供する。

【0015】

本発明は、
ａ） 対象物または人間に向けて光を発することができる少なくとも１つの光源と、
ｂ） 基材と少なくとも１つのコーティングとを備えた少なくとも１つのバンドパスフィルタと、
ｃ） 必要に応じて、前記発せられた波長の光を集めることができる少なくとも１つの光学レンズと、
ｄ） 前記対象物または人間から反射した光を受けることができるように配置された少なくとも１つのイメージセンサと
を備えたパラメータ検出システムであって、
前記フィルタは、前記レンズおよび／もしくは前記イメージセンサへの入射光を前記レンズが集めかつ／または前記イメージセンサが受ける前に該入射光が該フィルタを必ず通過するように配置されており、
前記光源が発する光は、７８０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の赤外光であり、
前記フィルタは、７８０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の通過帯域を有し、
前記基材は、ガラス製であって０．０１〜２ｍｍの厚さを有し、
前記コーティングは、０．５ｍｍ以下の厚さを有し、かつ
前記基材は、８５０ｎｍの波長で−４０℃〜６０℃の温度範囲において１０×１０^−６／Ｋ以下の屈折率の温度依存性を示すパラメータ検出システムを提供する。

【0016】

上記で概説したようなパラメータ検出システムは、温度耐久性の点で、すなわち著しく異なる温度で実質的に同等の効率で作動する能力の点で、優れた特性を示すことが判明した。基材が、８５０ｎｍの波長で−４０℃〜６０℃の温度範囲において１０×１０^−６／Ｋ以下の屈折率の温度依存性を示すことによって、該システムで使用されるフィルタに良好な温度耐久性が付与される。好ましい一実施形態では、基材の屈折率の温度依存性は、−４０〜＋６０℃の温度範囲で、８×１０^−６／Ｋ未満、より好ましくは６×１０^−６／Ｋ未満、より好ましくは４×１０^−６／Ｋ未満、最も好ましくは２．５×１０^−６／Ｋ未満であることが望ましい。

【0017】

屈折率の温度依存性は、異なる温度で基材の絶対屈折率を測定することによって容易に求めることができる。上記の温度値に関して、この値は、−４０℃および６０℃で、すなわち１００Ｋの範囲にわたって基材の屈折率を測定することによって容易に求めることができる。本発明の基材については、以下が成り立つ：
（ｎ_{８５０ｎｍ／６０℃}−ｎ_{８５０ｎｍ／−４０℃}）／１００Ｋ≦１０×１０^−６／Ｋ （ｎ＝屈折率）
屈折率の温度依存性が基材において低下すると、フィルタの、温度に依存する中心波長のずれが低減することが判明した。好ましくは、本発明のパラメータ検出システムのフィルタの温度に依存する中心波長のずれは、−４０〜６０℃の温度範囲で、１５ｎｍ未満、より好ましくは１０ｎｍ未満、最も好ましくは５ｎｍ未満である。この温度に依存する中心波長のずれは、異なる温度におけるバンドパスフィルタの通過帯域の中心波長を比較することによって測定される。ある中心波長の、室温（すなわち２０℃）での中心波長から偏差は、上記の値を超えてはならない。

【0018】

ある温度に向けてシステムをすでに最適化してあり、この温度と周囲温度とが著しく異なる場合に、屈折率の温度依存性が比較的高いと、フィルタにおいて望ましくない透過率の低下が生じることがさらに判明した。

【0019】

本発明のパラメータ検出システムで使用される光源は、周囲光などの受動光源であってもよい。総じて、光源は、所望の波長領域の光を発するいずれの光源であってもよい。受動光源の一例は、太陽である。好ましい実施形態では、光源は、ＬＥＤのような能動光源である。

【0020】

イメージセンサは、好ましくは、７８０〜１０００ｎｍ、好ましくは８００〜９００ｎｍの波長範囲の入射光の測定に適したセンサである。好ましい一実施形態では、センサは、ＴＯＦ方式カメラ、ＣＣＤセンサもしくはＣＭＯＳセンサまたはそれらの組合せから選択される。

【0021】

必要に応じて存在するレンズは、ガラス製のレンズであることが好ましい。これを使用して、対象物または人間から反射した光を集めることができる。バンドパスフィルタ、光センサおよび必要に応じて存在するレンズを、ハウジング内に配置することができる。光源を、同一のハウジング内に配置することもできるし、異なるハウジング内に配置することもできる。本システムの各要素を、例えばスマートフォン、ポータブルコンピュータ、コンピュータウォッチまたはタブレットコンピュータといった可搬型機器などの機器内に配置することができる。しかし、本システムを、例えばゲーム機器、テレビ、パソコン、相互通信システム、家庭用オートメーションシステム、自動車用セキュリティシステムなどの据置型機器内に配置することもできる。また、本システムを、ジェスチャーコントロールを備えた３Ｄイメージングシステムにおいて使用することもできる。

【0022】

特に、本発明のシステム、フィルタおよび基材を多数の機器において使用することができ、ここで、該機器としては、これらに限定されるものではないが例えば、スマートフォン、ポータブルコンピュータ、コンピュータウォッチ、タブレットコンピュータ、ゲーム機器、テレビ、パソコン、相互通信システム、家庭用オートメーションシステム、自動車用セキュリティシステム、３Ｄイメージングシステム、ジェスチャーコントロールシステム、タッチセンサ、指紋センサ、診断システム、ゲーム機器、インタラクティブディスプレイ、３Ｄセンシングシステム、家電用品、表示機器、虹彩認識システムなどが挙げられる。本発明のシステム、フィルタおよび基材を、これらに限定されるものではないが例えば、虹彩認識、３Ｄスキャン、インタラクティブディスプレイ、バイオメトリックデータのバイオメトリック検出または測定、ジェスチャーコントロール、ゲーム、指紋検出といった多くの目的に使用することができる。こうした機器の構成要素としては、これらに限定されるものではないが例えば、光学的または電気的インターポーザ、薄膜電池、照明デバイス、特にＯＬＥＤまたは背面光ユニット、ＰＣＢまたは他の電子配線デバイス、電子受動素子（特にコンデンサ）、カバーレンズ、保護層および／またはＭＥＭＳ／ＭＯＥＭＳが挙げられる。

【0023】

本発明のパラメータ検出システムを用いて、総じて無制限の数のパラメータを検出することができる。しかし、パラメータを赤外光を用いて光学的に検出できることが前提条件の１つである。好ましい実施形態では、検出すべきパラメータは、人間に関連するパラメータである。検出すべきパラメータを、人間もしくは動物の虹彩構造、人間もしくは動物の姿勢もしくは動き、または人間もしくは動物の虹彩構造などのバイオメトリックデータから選択することができる。本発明のシステムを用いて検出、すなわち測定することができるバイオメトリックデータとしては、例えば被験体の顔、手、網膜、虹彩、署名、静脈または声に関連するパラメータが挙げられる。本発明のシステムを用いて、被験体の顔の特徴、指紋、手の幾何学的配置（すなわち手の形状、指の長さ）、網膜（眼底の毛細血管の分析）、虹彩、静脈（例えば手の甲および手首の静脈のパターン）を分析することができる。

【0024】

本発明はまた、本発明によるパラメータ検出システムにおける使用に適した赤外線バンドパスフィルタであって、前記フィルタは、ガラス基材と少なくとも１つのコーティングとを備えるとともに、７８０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の通過帯域を有し、前記基材は、ガラス製であって０．０１〜２ｍｍの平均厚さを有し、前記コーティングは、０．５ｍｍ以下の厚さを有し、かつ前記基材は、８５０ｎｍの波長で−４０℃〜６０℃の温度範囲において１０×１０^−６／Ｋ以下の屈折率の温度依存性を示すフィルタにも関する。総じて、本フィルタのコーティングの屈折率の温度依存性も同様に制限されていることが望ましい。本フィルタのコーティングの各値が、０．００１／Ｋ未満、好ましくは１２×１０^−６／Ｋ未満、好ましくは１０×１０^−６／Ｋ未満の値に制限されていることが好ましい。

【0025】

基材の屈折率の温度依存性がコーティングの屈折率の温度依存性と同等である場合に有益であることが判明した。総じて、コーティングの屈折率の温度依存性は、基材の屈折率の温度依存性よりも高い。好ましい実施形態では、基材の屈折率の温度依存性に対するコーティングの屈折率の温度依存性の比は、１０００を超えてはならず、より好ましくは８００を超えてはならず、より好ましくは５００を超えてはならず、最も好ましくは１００を超えてはならない。これらの値に従うと、機器の温度耐久性が向上する。

【0026】

コーティングは、複数の層を含むことができる。好ましい実施形態では、コーティングは、１０〜１０００の層、好ましくは２０〜２００の層、より好ましくは３０〜８０の層を含む。

【0027】

例えばＰＶＤ法、ＣＶＤ法、液相堆積法、イオンビームスパッタリング成膜法、マグネトロンスパッタリング法、プラズマスパッタリング成膜法、熱蒸着法、イオンアシスト蒸着法、電子ビームガン蒸着法、レーザ成膜法、分子線エピタキシャル法、ＲＦ加熱法またはゾル−ゲル法といった多くの様々な方法を用いてコーティングを施与することができる。好ましくは、熱蒸着法、イオンビームスパッタリング法またはプラズマスパッタリング法をコーティング法として用いる。コーティングは、入射光のうちフィルタを通過しないと考えられる部分を反射させる目的を果たす。所望の通過帯域特性をフィルタに付与するためにコーティングを用いることによって、ガラスが通過帯域領域において十分な透過特性を示しさえすれば、ガラスの光学特性に関する制限はほとんどなくなる。

【0028】

適切なコーティング材料は、無機コーティングおよび有機コーティングから選択される。通常は無機コーティングの方がより良好な長期安定性を示すため、無機コーティングが好ましい。好ましい無機コーティング材料は、酸化物およびフッ化物から選択される。好ましいコーティング材料は、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２およびＺｎＯ_２から選択される。こうしたコーティング材料はすべて、０．００１／Ｋ未満の屈折率の温度依存性を示す。１０×１０^−６／Ｋ未満の屈折率の温度依存性を示す好ましいコーティング材料は、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＨｆＯ_２から選択される。

【0029】

本発明はさらに、本発明による赤外線バンドパスフィルタでの使用に適したガラス基材であって、厚さ１０ｍｍで７８０〜１０００ｎｍ、好ましくは８００〜９００ｎｍの波長領域において９０％を上回る透過率を示すとともに、８５０ｎｍの波長で−４０℃〜６０℃の温度範囲において１０×１０^−６／Ｋ以下の屈折率の温度依存性を示すガラス基材に関する。

【0030】

本発明のガラス基材は、厚さ１０ｍｍで、７８０〜１０００ｎｍの波長領域において、好ましくは８００〜９００ｎｍの領域において、９０％を上回る、好ましくは９５％を上回る透過率を示す。透過率が低下した場合、より高い初期光強度を用いることによってこれを補償しなければならないが、これによって、Ｓ／Ｎ比が影響を受けるとともに、使用するシステムの電力消費量が高まり、さらには特定の用途では有害な光強度となる場合があることから、フィルタ基材が良好な透過率を示すことが重要である。

【0031】

本発明において基材として使用されるガラスは、好ましくは、４５０を上回るヌープ硬さＨＫ０．１／２０を示す。基材が十分な硬さを示すことによって、全体的な生成物寿命が延びるとともに、フィルタの表面上に擦傷が生じなくなるため、基材が十分な硬さを示すことは重要である。擦傷によって望ましくない反射が生じ、ひいては検出効率が低下する。通常であれば、高硬度であると研磨コストが上がるため、フィルタ基材において硬度が非常に高いことは望ましくない。しかし、本発明のガラスは研磨なしでも優れた表面特性を示す状態で製造することができるため、本発明によるガラスに関しては、硬さ値が高いことは欠点にはならない。

【0032】

ヌープ硬さ試験では、所定の力および時間で材料に押し付けられた菱形のダイヤモンドの圧痕深さを測定する。ダイヤモンド表面は、所定の１７２．５°および１３０．０°の交差角を有する。ダイヤモンドをガラス板に押し付けた際に、弾性変形および塑性変形が生じる。永続的な圧痕深さの大きさは材料の硬さに依存するが、この硬さは化学組成によって与えられる。ヌープ硬さは、圧痕の対角サイズｄから以下の式により算出可能である：
ＨＫ＝１．４２３３×Ｆ／ｄ^２
ＩＳＯ規格９３８５：１９９０には、ガラスの測定手順が記述されている。この規格によれば、０．９８０７Ｎ（０．１ｋｐに相当）の試験力および２０秒間の有効試験時間について、データシートにヌープ硬さＨＫの値が列挙されている。この試験を、研磨したガラス表面上で室温で行った。硬さ値のデータを、１０ＨＫ０．１／２０に丸める。微小硬さは試験力の大きさと相関関係にあり、試験力の増加にともなって減少する。

【0033】

本発明で使用される基材のガラスは、好ましくは、０．０１〜１．２ｍｍ、好ましくは０．１〜０．７ｍｍ、最も好ましくは０．５ｍｍ以下の平均厚さを有する。本発明で使用されるガラスは、非常に薄い形状での製造が可能である。特に、本発明で使用されるガラスを、リドロー法、ダウンドロー法またはオーバーフローフュージョン法などのドロー法を用いて非常に経済的に製造することができるが、フロート法を用いることもできる。

【0034】

本発明はまた、少なくとも１つのパラメータを検出する方法であって、前記方法は、
ａ． ７８０〜１０００ｎｍ、好ましくは８００〜９００ｎｍの波長範囲内の光を用いて、目的の被験体または対象物に照光するステップと、
ｂ． 前記目的の被験体または対象物から反射した、７８０〜１０００ｎｍ、好ましくは８００〜９００ｎｍの波長範囲の光の少なくとも１つの特性を測定するステップと
を含み、前記光の少なくとも１つの特性を測定する前に、前記光は、少なくとも１つの赤外線バンドパスフィルタを通過し、前記バンドパスフィルタは、ガラス基材と少なくとも１つのコーティングとを備えるとともに、７８０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の通過帯域を有し、前記基材は、ガラス製であって０．０１〜２ｍｍの厚さを有し、前記コーティングは、０．５ｍｍ以下の厚さを有し、かつ前記基材は、８５０ｎｍの波長で−４０℃〜６０℃の温度範囲において１０×１０^−６／Ｋ以下の屈折率の温度依存性を示す方法をも含む。

【0035】

本発明のシステムにおいてフィルタの基材としてガラスを使用する場合に、浸出傾向が高いと生成物寿命が短くなり、また測定結果にばらつきが出ることが判明した。したがって、基材として使用されるガラスの浸出性を低下させることが望ましい。好ましくは、本ガラスは、ＩＳＯ ７１９に準拠したＨＧＢ１を有する。

【0036】

均一な結果が得られるようにするためには、基材ガラスが非常に平滑な表面を有することが望ましい。好ましい実施形態では、ガラス基材のＲＭＳ粗さは５ｎｍ未満であり、好ましくは、ＲＭＳは１ｎｍ未満である。

【0037】

本ガラスの熱膨張係数（ＣＴＥ）は、各コーティング層の各ＣＴＥからあまりにも大きく逸脱しないことが望ましい。少なくとも２×１０^−６／Ｋで１１×１０^−６／Ｋ以下のＣＴＥを有するガラスを使用することが有利であることが実証された。好ましくは、ＣＴＥは、少なくとも５×１０^−６／Ｋで８．５×１０^−６／Ｋ未満である。本発明で好ましく用いられるガラス組成物について、以下に説明する。

【0038】

本発明で使用されるガラスは、特定の組成範囲を特徴とする。本明細書では、ガラスのカチオン組成について述べる。別段の定めがない場合、これらの組成において、「ケイ素」とはＳｉ^４＋を指し、「ホウ素」とはＢ^３＋を指し、「アルミニウム」とはＡｌ^３＋を指し、「リチウム」とはＬｉ^＋を指し、「ナトリウム」とはＮａ^＋を指し、「カリウム」とはＫ^＋を指し、「マグネシウム」とはＭｇ^２＋を指し、「カルシウム」とはＣａ^２＋を指し、「バリウム」とはＢａ^２＋を指し、「亜鉛」とはＺｎ^２＋を指し、「チタン」とはＴｉ^４＋を指し、「ジルコニウム」とはＺｒ^４＋を指し、「ヒ素」とはＡｓ^３＋とＡｓ^５＋との合計を指し、「アンチモン」とはＳｂ^３＋とＳｂ^５＋との合計を指し、「鉄」とはＦｅ^３＋とＦｅ^４＋との合計を指し、「セリウム」とはＣｅ^３＋とＣｅ^４＋との合計を指し、「スズ」とはＳｎ^２＋とＳｎ^４＋との合計を指し、かつ「硫黄」とはすべての原子価状態および酸化レベルの硫黄の総量を指す。

【0039】

本発明のフィルタ基材に適したガラスは、以下に概説する特定の好ましい組成を有する。これらのガラスは、総じて、カチオン成分およびアニオン成分を含有する。これらのガラスにおけるカチオンの組成をカチオンのパーセンテージ（ｃａｔ．−％）で示し、すなわちこのパーセンテージは、組成物中のカチオンの総モル量に対する各カチオンのモル比を示す。好ましくはこれらのガラスは、以下の成分を、該ガラス中のカチオンの総モル量に対して以下のｃａｔ．−％だけ含有する：ケイ素４０〜７５ｃａｔ．−％、ホウ素０〜２３ｃａｔ．−％、アルミニウム０〜２０ｃａｔ．−％、リチウム０〜１８ｃａｔ．−％、ナトリウム０〜２５ｃａｔ．−％、カリウム０〜１５ｃａｔ．−％、マグネシウム０〜１０ｃａｔ．−％、カルシウム０〜９ｃａｔ．−％、バリウム０〜４ｃａｔ．−％、亜鉛０〜７ｃａｔ．−％、チタン０〜５ｃａｔ．−％、ジルコニウム０〜３ｃａｔ．−％。好ましい実施形態では、ガラス中のカチオンの少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９７％、最も好ましくは少なくとも９９％の程度までが、前述のリストに挙げられたカチオンからなる。最も好ましい実施形態では、ガラスのカチオン成分は、実質的に上述のカチオンからなる。

【0040】

アニオン成分として、本ガラスは、好ましくは、フッ素イオン（Ｆ⁻）、酸素イオン（Ｏ^２−）、塩化物イオン（Ｃｌ⁻）から選択される少なくとも１つのアニオンを含有する。最も好ましくは、本ガラス中に存在するアニオンの少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９７％、最も好ましくは少なくとも９９％の程度までが、酸素イオンからなる。最も好ましい実施形態では、ガラスのアニオン成分は、実質的に酸素イオンからなる。

【0041】

特に好ましいガラス組成物は、以下の成分を、該ガラス中のカチオンの総モル量に対して以下のｃａｔ．−％だけ含有する：ケイ素４８〜６０ｃａｔ．−％、ホウ素１０．５〜１５．５ｃａｔ．−％、アルミニウム２〜８．５ｃａｔ．−％、ナトリウム８〜１４ｃａｔ．−％、カリウム５．５〜１３．５ｃａｔ．−％、亜鉛２〜６ｃａｔ．−％、チタン１〜５ｃａｔ．−％。好ましい実施形態では、ガラス中のカチオンの少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９７％、最も好ましくは少なくとも９９％の程度までが、前述のリストに挙げられたカチオンからなる。最も好ましい実施形態では、ガラスのカチオン成分は、実質的に上述のカチオンからなる。

【0042】

もう１つの特に好ましいガラス組成物は、以下の成分を、該ガラス中のカチオンの総モル量に対して以下のｃａｔ．−％だけ含有する：ケイ素４５〜６０ｃａｔ．−％、アルミニウム１４〜２０ｃａｔ．−％、ナトリウム１５〜２５ｃａｔ．−％、カリウム１．５〜８．５ｃａｔ．−％、マグネシウム２〜９ｃａｔ．−％、ジルコニウム０．１〜１．３ｃａｔ．−％、セリウム０．０１〜０．３ｃａｔ．−％。好ましい実施形態では、ガラス中のカチオンの少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９７％、最も好ましくは少なくとも９９％の程度までが、前述のリストに挙げられたカチオンからなる。最も好ましい実施形態では、ガラスのカチオン成分は、実質的に上述のカチオンからなる。

【0043】

本明細書で用いられる場合の「Ｘを含まない」および「成分Ｘ不含」という用語はそれぞれ、好ましくは、実質的に前記成分Ｘを含有しないガラスを指し、すなわち、このような成分は、せいぜい不純物または夾雑物としてガラス中に存在する場合はあるものの、個々の成分としてガラス組成物に添加されるわけではない。このことは、必須量の成分Ｘの添加は行わないことを意味する。本発明による非必須量は、１００ｐｐｍ未満、好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満の量である。これに関して、「Ｘ」は、鉛カチオンやヒ素カチオンなどのいずれの成分を指すこともできる。好ましくは、本明細書に記載のガラスは、本明細書に挙げられていない成分を実質的には含有しない。

【0044】

本ガラスの母材は、４０〜７５ｃａｔ．−％の割合のケイ素を含有する。ケイ素はガラス母材における重要なネットワーク形成剤であり、これはガラスの特性にとって非常に重要である。特に、ケイ素カチオンは、ガラスの耐薬品性、硬さおよび耐擦傷性にとって重要である。好ましい実施形態では、本ガラスは、少なくとも４３ｃａｔ．−％のケイ素、より好ましくは少なくとも４５ｃａｔ．−％のケイ素、さらにより好ましくは少なくとも４７．５ｃａｔ．−％のケイ素、最も好ましくは少なくとも４８ｃａｔ．−％のケイ素を含有する。しかし、ケイ素カチオン含有量が高すぎると、ガラス転移温度が上昇してガラス製造が非経済的になる場合がある。したがって、特に好ましくは、ケイ素カチオン含有量は、７５ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは７０ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは６５ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは６０ｃａｔ．−％以下である。

【0045】

ケイ素カチオンの他に、本ガラスは少なくとも１つの第２のネットワーク形成剤も含有する。本ガラスは、追加のネットワーク形成剤として０〜２３ｃａｔ．−％の割合でホウ素カチオンを含有する。そのネットワーク形成特性により、ホウ素カチオンは実質的にガラスの安定性を支持する。ホウ素カチオン含有量が低すぎると、本ガラス系において要求される安定性を保証することができなくなる。好ましい実施形態では、本ガラスは、少なくとも０ｃａｔ．−％のホウ素、より好ましくは少なくとも５ｃａｔ．−％のホウ素、さらにより好ましくは少なくとも７．５ｃａｔ．−％のホウ素、最も好ましくは少なくとも１０．５ｃａｔ．−％のホウ素を含有する。しかし、ガラス中のホウ素カチオン含有量が高すぎると、粘度が著しく低下することがあり、その結果、結晶化安定性の低下を甘受せざるを得なくなる。したがって、特に好ましくは、ホウ素カチオン含有量は、２３ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは２０ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは１８ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは１５．５ｃａｔ．−％以下である。

【0046】

本ガラスにおいて、好ましくは、ケイ素カチオンのｃａｔ．−％とホウ素カチオンのｃａｔ．−％との合計は、４０〜９５ｃａｔ．−％である。好ましい実施形態では、本ガラスにおけるケイ素カチオンのｃａｔ．−％とホウ素カチオンのｃａｔ．−％との合計は、少なくとも４５ｃａｔ．−％、より好ましくは少なくとも４８ｃａｔ．−％、さらにより好ましくは少なくとも５０ｃａｔ．−％、最も好ましくは少なくとも６０ｃａｔ．−％である。特に好ましくは、本ガラスにおけるケイ素カチオンのｃａｔ．−％とホウ素カチオンのｃａｔ．−％との合計は、９５ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは８５ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは７５．０ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは７２ｃａｔ．−％以下である。

【0047】

屈折率の温度依存性は、ガラスにおけるネットワーク形成剤であるアルミニウム、ケイ素およびホウ素の影響を受けることが判明した。したがって、本ガラスの、ケイ素の量に対するアルミニウムとホウ素との合計の割合のカチオンパーセンテージは、０〜１である。好ましくは、この割合は、＞０〜０．８、より好ましくは＞０．２５〜０．６、最も好ましくは０．３〜０．４である。

【0048】

本ガラスには、好ましくは、アルミニウムカチオンが０〜２０ｃａｔ．−％の割合で含まれている。アルミニウムカチオンを添加することで、ガラス形成特性が向上し、また総じて耐薬品性の向上が促進される。好ましい実施形態では、本ガラスは、少なくとも０ｃａｔ．−％のアルミニウム、より好ましくは少なくとも１ｃａｔ．−％のアルミニウム、さらにより好ましくは少なくとも２ｃａｔ．−％のアルミニウム、最も好ましくは少なくとも３ｃａｔ．−％のアルミニウムを含有する。しかし、アルミニウムカチオン含有量が高すぎると、結晶化の傾向が高まる。したがって、特に好ましくは、アルミニウムカチオン含有量は、２０ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは１５ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは１０ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは８ｃａｔ．−％以下である。

【0049】

本ガラスは、好ましくは、溶融特性を向上させるために融剤を含有し、この融剤は特にアルカリ金属カチオンおよび／またはアルカリ土類金属カチオンを含有する。好ましくは、融剤の合計

【化1】

は、好ましくは５〜４０ｃａｔ．−％である。好ましい実施形態では、ガラス中の融剤の量の合計は、少なくとも５ｃａｔ．−％、より好ましくは少なくとも７ｃａｔ．−％、さらにより好ましくは少なくとも１２ｃａｔ．−％、最も好ましくは少なくとも１５ｃａｔ．−％である。ガラス中の融剤の量が多すぎると、耐薬品性が低下することになる。特に好ましくは、ガラス中の融剤の合計は、３５ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは３０ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは２５ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは２３ｃａｔ．−％以下である。

【0050】

アルカリ金属カチオンによってガラスの溶融性が向上し、ひいては経済的な製造が可能となる。またアルカリ金属カチオンは、イオン交換処理によるガラスの化学強化を行えるようにするために必要とされる場合がある。ガラスを製造する際、アルカリ金属カチオンは融剤として作用する。ガラス中のアルカリ金属カチオンであるリチウムカチオン、ナトリウムカチオンおよびカリウムカチオンの量の合計は、好ましくは０〜３５ｃａｔ．−％である。好ましい実施形態では、アルカリ金属カチオンの合計は、少なくとも５ｃａｔ．−％、より好ましくは少なくとも７ｃａｔ．−％、さらにより好ましくは少なくとも１０ｃａｔ．−％、最も好ましくは少なくとも１５ｃａｔ．−％である。しかし、アルカリ金属カチオン含有量が高すぎると、ガラスの耐候性が損なわれる場合があり、ひいてはその適用範囲が大きく制限されることがある。したがって、特に好ましくは、アルカリ金属カチオンの合計は、３５ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは３０ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは２５ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは２３ｃａｔ．−％以下である。

【0051】

本ガラスには、好ましくは、リチウムカチオンが０〜１８ｃａｔ．−％の割合で含まれている。リチウムは融剤として作用し、イオン交換による強化にとって優れた特性を示す。しかし、リチウムは、ガラスの化学的安定性に大きな影響を及ぼすため、その含有量を制限することが望ましい。特に好ましくは、リチウムカチオン含有量は、１８ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは１０ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは３ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは１ｃａｔ．−％以下である。好ましい実施形態では、本ガラスはリチウムカチオン不含である。

【0052】

本ガラスには、好ましくは、ナトリウムカチオンが０〜２５ｃａｔ．−％の割合で含まれている。ナトリウムは、イオン交換処理に良好な成分である。しかし、いずれのアルカリ金属イオンとも同様に、ナトリウムカチオンによっても化学的安定性が低下するため、この成分の量をあまり高くしないことが望ましい。好ましい実施形態では、本ガラスは、少なくとも３ｃａｔ．−％のナトリウム、より好ましくは少なくとも５ｃａｔ．−％のナトリウム、さらにより好ましくは少なくとも８ｃａｔ．−％のナトリウム、最も好ましくは少なくとも９ｃａｔ．−％のナトリウムを含有する。特に好ましくは、ナトリウムカチオン含有量は、２３ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは２２ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは２０ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは１５ｃａｔ．−％以下である。

【0053】

本ガラスには、好ましくは、カリウムカチオンが０〜１５ｃａｔ．−％の割合で含まれている。化学的安定性に及ぼすカリウムの悪影響は、他のアルカリ金属イオンに比べて大きくはない。しかし、カリウムはイオン交換処理には適さない。また、カリウムはベータ線を放出する同位体を含むことから、カリウム含有量を制限することが好ましい。好ましい実施形態では、本ガラスは、少なくとも１ｃａｔ．−％のカリウム、より好ましくは少なくとも２ｃａｔ．−％のカリウム、さらにより好ましくは少なくとも３ｃａｔ．−％のカリウム、最も好ましくは少なくとも５．５ｃａｔ．−％のカリウムを含有する。特に好ましくは、カリウムカチオン含有量は、１５ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは１３ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは１２ｃａｔ．−％以下である。

【0054】

本ガラスにおいてナトリウムとカリウムの双方を使用し、そしてカリウムに対するナトリウムの割合を５ｃａｔ．−％以下、より好ましくは４．５ｃａｔ．−％以下、より好ましくは３．５ｃａｔ．−％以下、好ましくは２．０ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは１．６ｃａｔ．−％未満の範囲に保つことによって、基材ガラスの浸出傾向を低減できることが判明した。この割合を低く保つこと、すなわちナトリウムがカリウムの量に対して一定量を超えないようにすることで、溶融性が良好でかつ耐薬品性および耐加水分解性に優れたガラスが得られる。具体的には、そのようなガラスは、ＩＳＯ ７１９：１９８９に準拠したＨＧＢ１を有することとなる。しかし、溶融物における粘度を所望の値に調整するためには、カリウムに対するナトリウムの割合が０．５より大きく、好ましくは０．７より大きく、最も好ましくは少なくとも０．８であることが望ましい。

【0055】

アルカリ土類金属カチオンによって本ガラスの溶融性が向上し、ひいては経済的な製造が可能となる。本ガラスを製造する際に、アルカリ土類金属カチオンは融剤として作用する。本ガラスにおけるアルカリ土類金属カチオンであるマグネシウムカチオン、バリウムカチオンおよびカルシウムカチオンの合計は、好ましくは０〜１５ｃａｔ．−％である。アルカリ土類金属イオンは、本ガラスの耐薬品性には影響を及ぼすものの、イオン交換処理の点ではほとんど好影響を及ぼさない。したがって本発明では、本ガラスがいずれのアルカリ土類金属イオンをも含有しないことが好ましい。特に好ましくは、本ガラスにおけるアルカリ土類金属カチオンの合計は、１３ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは１０ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは５ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは１ｃａｔ．−％以下である。好ましい実施形態では、本ガラスはアルカリ土類金属不含である。さらに、アルカリ土類金属カチオンおよび亜鉛カチオンを使用して、本ガラスの粘度の調整、特に粘度−温度プロファイルの微調整を行うことができる。さらに、アルカリ金属カチオンと同様に、アルカリ土類金属カチオンおよび亜鉛カチオンを融剤として使用することもできる。本ガラスは、好ましくは、マグネシウムカチオン、カルシウムカチオン、ストロンチウムカチオン、バリウムカチオンおよび亜鉛カチオンを含む群から選択される少なくとも１つのカチオンを含有しない。好ましくは、本ガラスは、マグネシウムカチオン、カルシウムカチオン、ストロンチウムカチオンおよびバリウムカチオンを含有しない。

【0056】

本ガラスには、好ましくは、マグネシウムカチオンが０〜１０ｃａｔ．−％の割合で含まれている。特に好ましくは、マグネシウムカチオン含有量は、８ｃａｔ．−％以下、より好ましくは６ｃａｔ．−％以下である。好ましい実施形態では、本ガラスはマグネシウム不含である。本ガラスには、好ましくは、カルシウムカチオンが０〜９ｃａｔ．−％の割合で含まれている。特に好ましくは、カルシウムカチオン含有量は、８ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは３ｃａｔ．−％以下である。好ましい実施形態では、本ガラスはカルシウム不含である。本ガラスには、好ましくは、バリウムカチオンが０〜４ｃａｔ．−％の割合で含まれている。特に好ましくは、バリウムカチオン含有量は、４ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは３ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは２ｃａｔ．−％以下、最も好ましくは１ｃａｔ．−％以下である。好ましい実施形態では、本ガラスはバリウム不含である。好ましい実施形態では、本ガラスはストロンチウム不含である。

【0057】

本ガラスには、好ましくは、亜鉛カチオンが０〜７ｃａｔ．−％の割合で含まれている。追加の融剤として、また狙い通りに融点を調整するために、亜鉛カチオンを本ガラスに含ませることができる。ネットワーク改質剤である亜鉛の添加によって、本ガラスの融点を低下させることができる。好ましい実施形態では、本ガラスは、少なくとも１ｃａｔ．−％の亜鉛、より好ましくは少なくとも２ｃａｔ．−％の亜鉛、さらにより好ましくは少なくとも３ｃａｔ．−％の亜鉛を含有する。しかし、亜鉛カチオン含有量が高すぎると、本ガラスの融点が低下する場合がある。特に好ましくは、亜鉛カチオン含有量は、６ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは５ｃａｔ．−％以下である。

【0058】

本ガラスには、好ましくは、チタンカチオンが０〜５ｃａｔ．−％の割合で含まれている。本ガラスの光学特性を向上させるために、本ガラスにチタンカチオンを添加する。特に、チタンを添加することで、本ガラスの屈折率を狙い通りに調整することができる。したがって、本ガラスのチタンカチオン含有量の増加にともなって屈折率が高まる。チタンカチオンの添加にともなって、さらなる利点が生じる：この措置によって、本ガラスの透過率スペクトルのＵＶエッジがより高波長側にシフトし、チタンの添加量が増加するとこのシフトも増大する。好ましい実施形態では、本ガラスは、少なくとも０．１ｃａｔ．−％のチタン、より好ましくは少なくとも０．５ｃａｔ．−％のチタン、さらにより好ましくは少なくとも１ｃａｔ．−％のチタン、最も好ましくは少なくとも２ｃａｔ．−％のチタンを含有する。しかし、チタンカチオン含有量が高すぎると、本ガラスが望ましくない結晶化が生じる場合がある。チタンカチオンによって、本ガラスの屈折率が高まる場合がある。特に、チタンカチオンとジルコニウムカチオンとを併用することで、青色スペクトル領域における透過率が低下する場合があり、ひいてはＵＶエッジがより長波長側にシフトする場合がある。したがって、特に好ましくは、チタン含有量は、５ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは４ｃａｔ．−％以下である。

【0059】

本ガラスには、好ましくは、ジルコニウムカチオンが０〜３ｃａｔ．−％の割合で含まれている。ジルコニウムカチオンを使用して、ガラスの耐火係数を調整することができる。しかし、ジルコニウムカチオン含有量が高すぎると、溶融性が低下する場合があり、また特に本ガラスの結晶化が強まる場合がある。特に好ましくは、ジルコニウム含有量は、２ｃａｔ．−％以下、さらに好ましくは１ｃａｔ．−％以下、さらにより好ましくは０．５ｃａｔ．−％以下である。好ましい実施形態では、本ガラスはジルコニウム不含である。

【図面の簡単な説明】

【0060】

【図1】図１に、本発明の基材ガラスの透過率スペクトルを示す。

【0061】

例
例示的なガラス基材および例示的なフィルタを作製し、いくつかの特性を測定した。試験した各ガラス組成物を、以下の表１に示す。

【0062】

組成例
以下の表１に、本発明の構成物中の基材ガラスとして有用である例示的なガラス組成物（ｃａｔ．−％）を示す。表１に示すガラスは、アニオン成分として酸化物のみを含有しており、すなわちこれらのガラスは酸化物であった。

【0063】

【表1】

【0064】

上記組成物は、ガラスにおいて測定された最終組成物である。当業者は、必要な原材料の溶融によってこれらのガラスがどのようにして得られるかについての知識を有する。

【0065】

ガラス基材の製造
適切な原材料を用いてガラスを製造して、表１に示す最終組成物を得た。原材料を溶融るつぼ内で溶融させた。溶融後にガラスを成形して、厚さ約０．３ｍｍの薄いガラス物品を得た。

【0066】

上記で開示したガラスはいずれも、ダウンドロー法で製造することが可能であった。ダウンドロー法自体は当業者に知られている。この方法は、薄いガラス物品の非常に経済的な製造方法である。すべてのガラスを、ダウンドロー法での製造によって薄いガラス物品にできるわけではない。本発明で使用されるガラスの利点の１つに、ガラス組成物をダウンドロー法で加工できるという点が挙げられる。同様に用いることができるそれ以外の方法の１つとしてはオーバーフローフュージョン法が挙げられ、この方法も当業者に知られている。

【0067】

あるいは、ガラスの加工を、例えば米国特許出願公開第２０１５／０２７４５７３号明細書（ＵＳ ２０１５／０２７４５７３ Ａ１）または米国特許出願公開第２０１４／０３５７４６７号明細書（ＵＳ ２０１４／０３５７４６７ Ａ１）に記載のとおり、リドロー法を用いて行うこともできる。

【0068】

表１のガラスにおいて、屈折率の温度依存性を測定した。この測定を実施するために、以下のステップを行った。まず、−４０℃での屈折率を測定した。次いで６０℃での屈折率を測定した。その後、以下の式を用いて屈折率の温度依存性を算出した：
（ｎ_{８５０ｎｍ／６０℃}−ｎ_{８５０ｎｍ／−４０℃}）／１００Ｋ≦１０×１０^−６／Ｋ （ｎ＝屈折率）
ＩＲバンドパスフィルタを製造するために、ガラスを製造して薄い基材を形成させた後、この基材にコーティングを施与した。合計で４０のコーティング層を施与した。このＩＲバンドパスフィルタは、通過帯域波長領域での透過率が非常に良好であり、かつ温度耐久性が良好であるといった有益な特性を示していた。

【図1】