JP2005206433A - 光学ガラス、プレス成形用被成形ガラス体、光学素子およびその製造方法 - Google Patents
光学ガラス、プレス成形用被成形ガラス体、光学素子およびその製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 ガラス成分としてP2O5、Nb2O5およびTiO2を含む光学ガラスにおいて、外割で0重量%を超え1重量%以下のSb2O3が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下であり、光線透過率が70%になる波長が500nm以下である光学ガラス、あるいは必須成分としてP2O5、Nb2O5、TiO2を、任意成分としてWO3、Bi2O3を含み、前記成分の含有量が重量%表示で、
P2O5 17〜30%、
Nb2O5 30%以上、
TiO2 0%を超えかつ20%以下、
ただし、重量比Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3) 0.11以上、
のガラス組成に外割で0重量%超1重量%以下のSb2O3が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下である光学ガラス、および該光学ガラスからなるプレス成形用被成形ガラス体と光学素子である。
【選択図】 なし
Description
すなわち、本発明は、
(1)ガラス成分としてP2O5、Nb2O5およびTiO2を含む光学ガラスにおいて、
外割で0重量%を超え1重量%以下のSb2O3が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下であり、光線透過率が70%になる波長が500nm以下であることを特徴とする光学ガラス(以下、光学ガラスIと称する。)、
(2)任意成分としてWO3、Bi2O3を含み、Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3の合計量に対するTiO2の重量比TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)が0.11以上である上記(1)項に記載の光学ガラス、
(3)重量%表示で、
P2O5 17〜30%、
Nb2O5 30〜60%、
TiO2 0%を超えかつ20%以下、
を含む上記(1)または(2)項に記載の光学ガラス、
(4)必須成分としてP2O5、Nb2O5、TiO2を、任意成分としてWO3、Bi2O3を含み、前記成分の含有量が重量%表示で、
P2O5 17〜30%、
Nb2O5 30%以上、
TiO2 0%を超えかつ20%以下、
ただし、重量比Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3) 0.11以上、
のガラス組成に外割で0重量%超1重量%以下のSb2O3が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下であることを特徴とする光学ガラス(以下、光学ガラスIIと称する。)、
(5)光線透過率が70%になる波長が500nm以下である上記(4)項に記載の光学ガラス、
(6)重量%表示で、
SiO2 0〜3%、
B2O3 1〜8%、
Na2O 0〜12%、
K2O 0〜10%、
BaO 0%超25%以下、
ZnO 0〜5%、
をさらに含む上記(3)または(4)項に記載の光学ガラス、
(7)Sb2O3を外割で0.1重量%超1重量%以下含む上記(1)〜(6)項のいずれか1項に記載の光学ガラス、
(8)溶融ガラスを成形、冷却した状態における光線透過率が70%になる波長が500nm以下である上記(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の光学ガラス、
(9)上記(1)〜(8)項のいずれか1項に記載の光学ガラスからなり、プレス成形に供されることを特徴とするプレス成形用被成形ガラス体、
(10)上記(1)〜(8)項のいずれか1項に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子、および
(11)上記(9)項に記載のプレス成形用被成形ガラス体を、加熱、軟化してプレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
を提供するものである。
本発明の光学ガラスIは、必須成分としてP2O5、Nb2O5およびTiO2を含むガラスであり、外割で0重量%を超え1重量%以下のSb2O3が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下であり、光線透過率が70%になる波長が500nm以下であることを特徴とするものである。
屈折率(nd)には特に上限を設けないが、光学ガラスの品質を高いまま維持し、より安定な製造を可能にする上から、2.01以下とすることが好ましく、2.00以下とすることがより好ましい。またアッベ数(νd)にも特に下限は設けないが、同様の観点から、17以上とすることが好ましく、17.5以上とすることがより好ましい。
P2O5 17〜30%、
Nb2O5 30%以上、
TiO2 0%を超えかつ20%以下、
ただし、重量比TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3) 0.11以上、
であり、外割で0重量%超1重量%以下のSb2O3が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下であることを特徴とするものである。
Sb2O3の添加量、ならびに屈折率(nd)、アッベ数(νd)、光線透過率については好ましい範囲も含めて光学ガラスIと同様である。
上記各成分における好ましい含有量を任意に組合せることができ、その組合せに対して上記Sb2O3の好ましい量を添加することができる。
(好ましい光学ガラスII−1)
P2O5 17〜30%、
Nb2O5 30〜60%、
TiO2 0%を超えかつ20%以下、
ただし、重量比(TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)) 0.11以上、
SiO2 0〜3%、
B2O3 1〜8%、
Na2O 0〜12%、
K2O 0〜10%、
BaO 0%超25%以下、
ZnO 0〜5%、
を含み、外割で
Sb2O3 0%超1%以下、
が添加された光学ガラスII。
P2O5 18〜28%、
Nb2O5 32〜57%、
TiO2 0%超20%以下、
ただし、重量比(TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3))が0.11より大きい、
BaO 0.2〜20%、
Li2O 0〜3%、
Na2O 0〜10%、
K2O 0〜9%、
ただし、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量 15%以下、
CaO 0〜6%、
SrO 0〜6%、
ZnO 0〜5%、
B2O3 1〜6.5%、
SiO2 0〜2%、
ZrO2 0〜2%、
を含む光学ガラスII。
P2O5 21〜28%、
Nb2O5 40〜57%、
TiO2 0.5〜19%、
ただし、重量比(TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)) 0.14以上、
BaO 0.2〜10%、
Li2O 0〜1%
Na2O 0〜10%、
K2O 0〜9%、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量 2〜12%、
CaO 0〜3%
SrO 0〜3%、
ZnO 0〜3%、
B2O3 1〜6.5%、
SiO2 0〜2%、
ZrO2 0〜2%、
を含む光学ガラスII。
P2O5 21〜28%、
Nb2O5 45〜57%、
TiO2 2〜18%、
ただし、重量比(TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)) 0.15以上、
BaO 0.2〜6%、
Li2O 0〜1%、
Na2O 0.1〜10%、
K2O 0.1〜9%、
ただし、Li2O+Na2O+K2Oの合計含有量 2〜10%、
CaO 0〜3%、
SrO 0〜3%、
ZnO 0〜3%、
B2O3 1〜6.5%、
SiO2 0〜2%、
ZrO2 0〜2%、
を含む光学ガラスII。
BaO 0.2〜5%を含む光学ガラスII−4。
なお、上記諸要求を満たす上からP2O5、Nb2O5、TiO2、BaO、B2O3、Na2O、K2O、SiO2、WO3、Bi2O3の合計量を95%以上とすることが好ましく、98%以上とすることがより好ましく、99%以上とすることがさらに好ましく、100%とすることが特に好ましい。なお、Sb2O3は外割の添加のため、上記合計量には含まれない。
また、本発明の光学ガラスによれば、溶融ガラスを成形する際のガラス粘性が成形に適した範囲になるため、優れた高温成形性を有する光学ガラスを提供することもできる。
このような組成の本発明の光学ガラスは、以下のようにして製造することができる。
次に本発明のプレス成形用被成形ガラス体とそれを製造する方法について説明する。
プレス成形用被成形ガラス体はプレス成形に供されるガラス体であり、目的とするプレス成形品の質量にほぼ等しい質量をもち、本発明の光学ガラスからなる。
本発明の光学素子は上記光学ガラスからなるものである。本発明の光学素子としては、レンズ、プリズム、光学基板などを例示することができ、レンズとしては球面レンズ、非球面レンズ、レンズアレイなどの各種レンズを例示することができる。特に、本発明の光学ガラスは屈折率が高いので、デジタルスチルカメラ用撮像レンズ、デジタルビデオカメラ用撮像レンズ、携帯電話付属カメラの撮像レンズ、ノート型パーソナルコンピュータ付属カメラの撮像レンズ、投光レンズなどの液晶プロジェクタなどのプロジェクタ内蔵レンズなどに好適である。
本発明のプレス成形用被成形ガラス体、光学素子はいずれも着色の少ない光学ガラスからなるため着色が少なく、その上、屈折率が高く、高分散特性を有することから、利用価値の高いものとなる。
なお、光学ガラスの物性は、以下に示す方法により測定した。
1時間当たり、30℃の降温速度で冷却して得られた光学ガラスについて測定した。
(2)液相温度(LT)
50mlの白金製坩堝に光学ガラスを入れ、蓋を付けて炉内に2時間保持し、冷却後、ガラス内部を100倍の顕微鏡で観察した際の結晶の有無から求めた。
(3)λ70
明細書本文記載の方法に従って測定した分光透過率において、透過率70%の波長をλ70として求めた。
表1、表2に示す組成になるように、一般的な方法により、実施例1〜14の光学ガラスを作製した。すなわち、原料としてはP2O5は正燐酸(H3PO4)、メタリン酸または五酸化二燐等を用い、他の成分については炭酸塩、硝酸塩等を用い、これらの原料を所望の割合に秤取し、混合して調合原料とし、これを1000〜1250℃に加熱した溶解炉に投入し、溶解、清澄後、攪拌し、均一化してから鋳型に鋳込み徐冷することにより光学ガラスを得た。なお、溶融雰囲気中の酸素分圧は大気中における酸素分圧よりも高くしてもよいし、溶解炉中の溶融ガラスに酸素ガスを吹きこんでもよい。
表1、表2より、実施例1〜14の光学ガラスは、λ70が500nm以下であって、屈折率ndが1.91以上の高屈折率を有し、アッベ数νdが21以下の高分散特性を有する。また液相温度が1150℃以下である。なお、溶融ガラスを冷却固化した状態のガラス(再加熱しない状態)でλ70は500nm以下である。
実施例1〜14と同様にして、表2に示す組成の光学ガラスを作製し、その光学的性能を表2に示した。
比較例1はSb2O3を含むがその含有量が少なく、実施例1〜14と同様の方法では着色が強まり、λ70が長波長側にシフトし、本発明のλ70の上限を超えている。
次に溶融ガラスを一定流速で流出し、鋳型に流し込んで実施例1〜14の各光学ガラスからなるガラス板を成形した。このガラス板を、歪みを低減するためにアニールした後、所定寸法に切断してカットピースを作製した。次いで複数個のカットピースにバレル研磨を施して目的とするプレス成形品の質量に調整した。このようにして得たプレス成形用被成形ガラス体の表面全体に粉末離型剤を均一に塗布し、大気中で加熱、軟化してプレス成形型を用いて目的とするレンズに近似する形状にプレス成形した。
このようにして得られたプレス成形品をアニールした後、研削、研磨して実施例1〜14の各ガラスからなるレンズを製造した。このようにして得られたレンズは目視によっても着色が少ないものであった。
本実施例はレンズを例にしたものであるが、その他光学素子、例えばプリズムや光学基板等も同様に行うことができる。
Claims (11)
- ガラス成分としてP2O5、Nb2O5およびTiO2を含む光学ガラスにおいて、
外割で0重量%を超え1重量%以下のSb2O3が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下であり、光線透過率が70%になる波長が500nm以下であることを特徴とする光学ガラス。 - 任意成分としてWO3、Bi2O3を含み、Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3の合計量に対するTiO2の重量比TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)が0.11以上である請求項1に記載の光学ガラス。
- 重量%表示で、
P2O5 17〜30%、
Nb2O5 30〜60%、
TiO2 0%を超えかつ20%以下、
を含む請求項1または2に記載の光学ガラス。 - 必須成分としてP2O5、Nb2O5、TiO2を、任意成分としてWO3、Bi2O3を含み、前記成分の含有量が重量%表示で、
P2O5 17〜30%、
Nb2O5 30%以上、
TiO2 0%を超えかつ20%以下、
ただし、重量比Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3) 0.11以上、
のガラス組成に外割で0重量%超1重量%以下のSb2O3が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下であることを特徴とする光学ガラス。 - 光線透過率が70%になる波長が500nm以下である請求項4に記載の光学ガラス。
- 重量%表示で、
SiO2 0〜3%、
B2O3 1〜8%、
Na2O 0〜12%、
K2O 0〜10%、
BaO 0%超25%以下、
ZnO 0〜5%、
をさらに含む請求項3または4に記載の光学ガラス。 - Sb2O3を外割で0.1重量%超1重量%以下含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- 溶融ガラスを成形、冷却した状態における光線透過率が70%になる波長が500nm以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学ガラスからなり、プレス成形に供されることを特徴とするプレス成形用被成形ガラス体。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子。
- 請求項9に記載のプレス成形用被成形ガラス体を、加熱、軟化してプレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
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