JP2011230997A - 光学ガラス、光学素子及び精密プレス成形用プリフォーム - Google Patents
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Abstract
【課題】屈折率(nd)が所望の範囲内にありながら低いアッベ数(νd)を有し、耐ソラリゼーションが良好であり、可視光に対する透明性が高く、部分分散比が小さく、低い温度で軟化し易く、且つ研磨加工を行い易い光学ガラスと、これを用いた光学素子及び精密プレス成形用プリフォームを得る。
【解決手段】 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%でTeO2成分を30.0〜70.0%、P2O5成分を0%〜25.0%、Bi2O3成分を0%〜20.0%以下含有し、ソラリゼーションが5.0%以下であることを有する。光学素子及び精密プレス成形用プリフォームは、この光学ガラスからなる。
【選択図】図1
【解決手段】 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%でTeO2成分を30.0〜70.0%、P2O5成分を0%〜25.0%、Bi2O3成分を0%〜20.0%以下含有し、ソラリゼーションが5.0%以下であることを有する。光学素子及び精密プレス成形用プリフォームは、この光学ガラスからなる。
【選択図】図1
Description
本発明は、光学ガラス、光学素子及び精密プレス成形用プリフォームに関する。
近年、光学系を使用する機器のデジタル化や高精細化が急速に進んでおり、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影機器をはじめ、各種光学機器に用いられるレンズ等の光学素子に対する高精度化、軽量、及び小型化の要求は、ますます強まっている。
このため、光学素子を作製する光学ガラスの中でも特に、光学素子や光学系の軽量化及び小型化を図ることが可能な、1.80以上2.20以下の高い屈折率(nd)を有し、25.0以下のアッベ数(νd)を有する高屈折率高分散ガラスの需要が非常に高まっている。このような高屈折率高分散ガラスとしては、例えば屈折率(nd)が1.8以上であり、20前後のアッベ数(νd)を有する光学ガラスとして、特許文献1及び2に代表されるようなテルライトガラスが知られている。
こうしたガラスを用いて光学素子を作製する場合には、ガラスを加熱軟化して成形(リヒートプレス成形)して得られたガラス成形品を研削研磨する方法や、ゴブ又はガラスブロックを切断し研磨したプリフォーム材、若しくは公知の浮上成形等により成形されたプリフォーム材を加熱軟化して、高精度な成形面を持つ金型で加圧成形する方法(精密プレス成形)が用いられている。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2で開示されたガラスは、ガラス転移点(Tg)が高く、これらのガラスは加熱しても軟化し難かった。このため、特許文献1のガラスからプリフォーム材を作製し、プリフォーム材を加熱軟化及びプレス成形して光学素子を作製しようとすると、プリフォーム材を加熱軟化する温度を高める必要があるため、プレス成形に用いた金型とプリフォーム材とが融着を起こしたり、光学素子の光学特性に影響が及んだりしていた。
一方、特許文献2で開示されたガラスは、TiO2及びWO3が多く含まれているために低いアッベ数(νd)を有しているが、これらのガラスはいずれも着色しており、可視光に対する透過率は低いものであった。このため、特許文献2で開示されたガラスは、ガラスの低いアッベ数(νd)と可視光に対する高い透明性とを両立させることが困難であった。
一方、特許文献3で開示されたガラスは、本発明者が作製したところ、いずれも摩耗度(Aa)が高いガラスであった。このため、特許文献3で開示されたガラスは、いずれも表面に傷が形成され易く研磨加工を行い難いものであり、研磨加工性を高めることが困難であった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、屈折率(nd)が所望の範囲内にありながら低いアッベ数(νd)を有し、耐ソラリゼーションが良好であり、可視光に対する透明性が高く、部分分散比が小さく、低い温度で軟化し易く、且つ研磨加工を行い易い光学ガラスと、これを用いた光学素子及び精密プレス成形用プリフォームを得ることにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、TeO2成分を必須成分として含有し、かつ、P2O5成分及びBi2O3成分を必要に応じて含有し、TeO2成分及びP2O5成分及びBi2O3成分の含有率を所定の範囲内に抑えることによって、ガラスの高屈折率化が図られながらも、分散が高められて低いアッベ数が得られ、ガラス転移点(Tg)が低くなり、耐ソラリゼーションが良好であり、ガラスの可視光に対する透過率が高められ、部分分散比が小さく、且つ摩耗度が低くなることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
(1) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%でTeO2成分を30.0〜70.0%、P2O5成分を0〜25.0%、Bi2O3成分を0〜20.0%以下含有し、ソラリゼーションが5.0%以下である光学ガラス。
(2) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%でNb2O5成分を0〜25.0%含有する(1)記載の光学ガラス。
(3) 300以上800以下の摩耗度を有する(2)記載の光学ガラス。
(4) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
Li2O成分 0〜20.0%
Na2O成分 0〜20.0%
K2O成分 0〜15.0%
Cs2O成分 0〜15.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(3)いずれか記載の光学ガラス。
Li2O成分 0〜20.0%
Na2O成分 0〜20.0%
K2O成分 0〜15.0%
Cs2O成分 0〜15.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(3)いずれか記載の光学ガラス。
(5) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対する物質量和Rn2O(式中、RnはLi、Na、K、Csからなる群より選択される1種以上)が20.0%以下である(1)から(4)いずれか記載の光学ガラス。
(6) 分光透過率で70%を示す波長(λ70)が500nm以下である(1)から(5)いずれか記載の光学ガラス。
(7) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
ZnO成分 0〜30.0%
MgO成分 0〜15.0%
CaO成分 0〜20.0%
SrO成分 0〜20.0%
BaO成分 0〜20.0%
をさらに含有する(1)から(6)いずれか記載の光学ガラス。
ZnO成分 0〜30.0%
MgO成分 0〜15.0%
CaO成分 0〜20.0%
SrO成分 0〜20.0%
BaO成分 0〜20.0%
をさらに含有する(1)から(6)いずれか記載の光学ガラス。
(8) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対する物質量和RO(式中、RはZn、Mg、Ca、Sr、Baからなる群より選択される1種以上)が25.0%未満である(1)から(7)いずれか記載の光学ガラス。
(9) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
WO3成分 0〜10.0%
B2O3成分 0〜30.0%
La2O3成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(8)いずれか記載の光学ガラス。
WO3成分 0〜10.0%
B2O3成分 0〜30.0%
La2O3成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(8)いずれか記載の光学ガラス。
(10) 実質的に鉛化合物を含有しない(1)から(9)いずれか記載の光学ガラス。
(11) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
SiO2成分 0〜30.0%
GeO2成分 0〜10.0%
Al2O3成分 0〜30.0%
ZrO2成分 0〜20.0%
Ga2O3成分 0〜20.0%
In2O3成分 0〜20.0%
Ta2O5成分 0〜20.0%
TiO2成分 0〜30.0%
Gd2O3成分 0〜25.0%
Y2O3成分 0〜20.0%
Yb2O3成分 0〜20.0%
Ag2O成分 0〜20.0%未満
Sb2O3成分 0〜1.0%
CeO2成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(10)記載の光学ガラス。
SiO2成分 0〜30.0%
GeO2成分 0〜10.0%
Al2O3成分 0〜30.0%
ZrO2成分 0〜20.0%
Ga2O3成分 0〜20.0%
In2O3成分 0〜20.0%
Ta2O5成分 0〜20.0%
TiO2成分 0〜30.0%
Gd2O3成分 0〜25.0%
Y2O3成分 0〜20.0%
Yb2O3成分 0〜20.0%
Ag2O成分 0〜20.0%未満
Sb2O3成分 0〜1.0%
CeO2成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(10)記載の光学ガラス。
(12) 1.80以上2.20以下の屈折率(nd)を有し、16.0以上30.0以下のアッベ数(νd)を有する(1)から(11)いずれか記載の光学ガラス。
(13) 部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で、νd≦25の範囲において(−0.0016×νd+0.63460)≦(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75873)の関係を満たし、νd>25の範囲において(−0.0025×νd+0.65710)≦(θg,F)≦(−0.0034×νd+0.70300)の関係を満たす(1)から(12)いずれか記載の光学ガラス。
(14) ガラス転移点(Tg)が250℃より高く550℃以下である(1)から(13)いずれか記載の光学ガラス。
(15) (1)から(14)のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
(16) (1)から(14)のいずれか記載の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
(17) (16)記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。
本発明によれば、TeO2成分を必須成分として含有し、かつ、P2O5成分及びBi2O3成分を必要に応じて含有することで、ガラスの高屈折率化が図られながらも、分散が高められて低いアッベ数が得られ、耐ソラリゼーションが良好になり、ガラスの可視光に対する透過率が高められ、部分分散比が小さく、且つ摩耗度が低くなる。このため、屈折率(nd)が所望の範囲内にありながら低いアッベ数(νd)を有し、耐ソラリゼーションが良好であり、可視光に対する透明性が高く、低い温度で軟化し易く、且つ研磨加工を行い易い光学ガラスと、これを用いた光学素子及び精密プレス成形用プリフォームを得ることができる。
本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%でTeO2成分を30.0〜70.0%、P2O5を0〜25.0%、Bi2O3を0〜20.0%を有する。TeO2成分、P2O5成分、Bi2O3成分を所定の範囲に抑えることによって、ガラスの高屈折率化を図られながらも、分散が高められて低いアッベ数が得られ、ソラリゼーションが低く、ガラスの可視光に対する透過率が高められ、ガラス転移点(Tg)が低くなり、且つ適度な摩耗度がもたらされる。従って、屈折率(nd)が所望の範囲内にありながら低いアッベ数(νd)を有し、ソラリーゼンションが低く、可視光に対する透明性が高く、部分分散比が小さく、低い温度で軟化し易く、且つ研磨加工を行い易い光学ガラスと、これを用いた光学素子及び精密プレス成形用プリフォームを得ることができる。
以下、本発明の光学ガラスの実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。
[ガラス成分]
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成のガラス全物質量に対する質量%で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を100%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成のガラス全物質量に対する質量%で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を100%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
<必須成分、任意成分について>
TeO2成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの屈折率及び分散を高めつつ、透過率を高める成分である。特に、TeO2成分の含有率を30.0%以上にすることで、ガラスの分散及び屈折率が高められるため、所望のアッベ数(νd)及び屈折率を得ることができる。一方、TeO2成分の含有率を70.0%以下にすることで、ガラスの液相温度を低くしてガラス形成時の耐失透性を高めることができる。また、多量に含有すると耐摩耗性を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するTeO2成分の含有率は、好ましくは30.0%、より好ましくは35.0%、最も好ましくは40.0%を下限とする。また、このTeO2成分の含有率は、好ましくは70.0%、より好ましくは65.0%、更に好ましくは60.0%、最も好ましくは55%未満を上限とする。
TeO2成分は、原料として例えばTeO2等を用いてガラス内に含有することができる。
TeO2成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの屈折率及び分散を高めつつ、透過率を高める成分である。特に、TeO2成分の含有率を30.0%以上にすることで、ガラスの分散及び屈折率が高められるため、所望のアッベ数(νd)及び屈折率を得ることができる。一方、TeO2成分の含有率を70.0%以下にすることで、ガラスの液相温度を低くしてガラス形成時の耐失透性を高めることができる。また、多量に含有すると耐摩耗性を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するTeO2成分の含有率は、好ましくは30.0%、より好ましくは35.0%、最も好ましくは40.0%を下限とする。また、このTeO2成分の含有率は、好ましくは70.0%、より好ましくは65.0%、更に好ましくは60.0%、最も好ましくは55%未満を上限とする。
TeO2成分は、原料として例えばTeO2等を用いてガラス内に含有することができる。
P2O5成分は、安定なガラス形成を促し、ガラスの失透を低減する成分である。特に、P2O5成分の含有率を25.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、透過率を高め、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。また、多量に含有すると耐摩耗性を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するP2O5成分の含有率は、好ましくは25.0%、より好ましくは23.0%、最も好ましくは20.0%を上限とする。また、P2O5成分は任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、前記効果を発揮させやすくするためには、好ましくは2.0%、より好ましくは4.0%、最も好ましくは6.0%を下限とする。
P2O5成分は、原料として例えばAl(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等を用いてガラス内に含有することができる。
P2O5成分は、原料として例えばAl(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等を用いてガラス内に含有することができる。
Bi2O3成分は、ガラスの屈折率を上げる成分である。特に、Bi2O3成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの分散を高めつつ、TeO2成分のガラス化を容易にし、所望のアッベ数(νd)を得ることができ、ソラリゼーションを低減することができ、耐摩耗性を向上させることができ、同時に、ガラスの液相温度及びガラス転移点(Tg)が低くなるため、ガラス形成時の耐失透性を高めつつ、プレス成形を行い易くすることができる。また、多量に含有すると透過率を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するBi2O3成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは18.0%、最も好ましくは16.0%を上限とする。また、Bi2O3成分は任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、前記効果を発揮させやすくするためには、好ましくは0%を超え、より好ましくは2.0%、更に好ましくは4.0%、最も好ましくは8.0%を下限とする。
Bi2O3成分は、原料として例えばBi2O3等を用いてガラス内に含有することができる。
Bi2O3成分は、原料として例えばBi2O3等を用いてガラス内に含有することができる。
Nb2O5成分は、ガラスの屈折率及び分散を高める成分である。特に、Nb2O5成分の含有率を25.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性の低下を抑えつつ、透過率を高め、同時に耐摩耗性を向上させ、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。また、多量に含有すると耐ソラリゼーションを悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するNb2O5成分の含有率は、好ましくは25.0%、より好ましくは20.0%、更に好ましくは18.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。また、Nb2O5成分は任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、前記効果を発揮させやすくするためには、好ましくは0%より多く、より好ましくは2.0%、更に好ましくは3.0%より多く、最も好ましくは5.0%より多くを下限とする。
Nb2O5成分は、原料として例えばNb2O5等を用いてガラス内に含有することができる。
Nb2O5成分は、原料として例えばNb2O5等を用いてガラス内に含有することができる。
Li2O成分は、ガラスの溶解温度及びガラス転移点(Tg)を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Li2O成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの膨張係数を低減してプレス成形時のレンズ面の正確な転写を容易にしつつ、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、透過率を高め、ガラスの化学的耐久性を高めることができる。また、多量に含有すると耐摩耗性を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するLi2O成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
また、Li2Oは任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、前記効果を発揮させやすくするためには、好ましくは0.5%、より好ましくは1.0%、さらに好ましくは2.0%を下限とする。
Li2O成分は、原料として例えばLi2CO3、LiNO3、LiF等を用いてガラス内に含有することができる。
また、Li2Oは任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、前記効果を発揮させやすくするためには、好ましくは0.5%、より好ましくは1.0%、さらに好ましくは2.0%を下限とする。
Li2O成分は、原料として例えばLi2CO3、LiNO3、LiF等を用いてガラス内に含有することができる。
Na2O成分は、ガラスの溶解温度及びガラス転移点(Tg)を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Na2O成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、透過率を高め、ガラスの化学的耐久性を高めることができる。また、多量に含有すると耐摩耗性を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するNa2O成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
また、Na2Oは任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、前記効果を発揮させやすくするためには、好ましくは0.5%、より好ましくは1.0%、さらに好ましくは2.0%を下限とする。
Na2O成分は、原料として例えばNa2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6等を用いてガラス内に含有することができる。
また、Na2Oは任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、前記効果を発揮させやすくするためには、好ましくは0.5%、より好ましくは1.0%、さらに好ましくは2.0%を下限とする。
Na2O成分は、原料として例えばNa2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6等を用いてガラス内に含有することができる。
K2O成分は、ガラスの溶解温度及びガラス転移点(Tg)を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、K2O成分の含有率を15.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、透過率を高め、ガラスの化学的耐久性を高めることができる。また、多量に含有すると耐摩耗性を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するK2O成分の含有率は、好ましくは15.0%、より好ましくは13.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
K2O成分は、原料として例えばK2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等を用いてガラス内に含有することができる。
K2O成分は、原料として例えばK2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等を用いてガラス内に含有することができる。
Cs2O成分は、ガラスの溶解温度を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Cs2O成分の含有率を15.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、透過率を高め、ガラスの化学的耐久性を高めることができる。また、多量に含有すると耐摩耗性を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するCs2O成分の含有率は、好ましくは15.0%、より好ましくは13.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
Cs2O成分は、原料として例えばCs2CO3、CsNO3等を用いてガラス内に含有することができる。
Cs2O成分は、原料として例えばCs2CO3、CsNO3等を用いてガラス内に含有することができる。
ZnO成分は、ガラス形成時の耐失透性を高め、ガラスの着色を低減し、耐摩耗性を向上させ、ガラスの溶解性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ZnO成分の含有率を30.0%以下にすることで、ZnO成分の過剰な含有によるガラスの液相温度の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するZnO成分の含有率は、好ましくは30.0%、より好ましくは25.0%、最も好ましくは20.0%を上限とする。なお、ZnO成分は含有しなくとも所望の高い分散と、高いプレス加工性を備えた光学ガラスを得ることができるが、ZnO成分を1.0%以上含有することで、ガラスの可視光に対する透明性が高められるため、ガラスの着色を低減できる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するZnO成分の含有率は、好ましくは1.0%、より好ましくは3.0%、さらに好ましくは5.0%を下限とする。
ZnO成分は、原料として例えばZnO、ZnF2等を用いてガラス内に含有することができる。
ZnO成分は、原料として例えばZnO、ZnF2等を用いてガラス内に含有することができる。
MgO成分は、ガラスの可視域での透過率を高め、ガラスの溶解性及び安定性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、MgO成分の含有率を15.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、ガラスの液相温度の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するMgO成分の含有率は、好ましくは15.0%、より好ましくは13.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
MgO成分は、原料として例えばMgCO3、MgF2等を用いてガラス内に含有することができる。
MgO成分は、原料として例えばMgCO3、MgF2等を用いてガラス内に含有することができる。
CaO成分は、ガラスの可視域での透過率を高め、ガラスの溶解性及び安定性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、CaO成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、ガラスの液相温度の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するCaO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
CaO成分は、原料として例えばCaCO3、CaF2等を用いてガラス内に含有することができる。
CaO成分は、原料として例えばCaCO3、CaF2等を用いてガラス内に含有することができる。
SrO成分は、ガラスの可視域での透過率を高め、ガラスの溶解性及び安定性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、SrO成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、ガラスの液相温度の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するSrO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
SrO成分は、原料として例えばSr(NO3)2、SrF2等を用いてガラス内に含有することができる。
SrO成分は、原料として例えばSr(NO3)2、SrF2等を用いてガラス内に含有することができる。
BaO成分は、ガラスの溶解性及び安定性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、BaO成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、ガラスの液相温度の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するBaO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
BaO成分は、原料として例えばBaCO3、Ba(NO3)2等を用いてガラス内に含有することができ
る。
BaO成分は、原料として例えばBaCO3、Ba(NO3)2等を用いてガラス内に含有することができ
る。
WO3成分は、ガラスの屈折率及び分散を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、WO3成分の含有率を10.0%以下にすることで、ガラス転移点(Tg)及び液相温度の上昇が抑えられるため、良好な耐失透性を維持しつつ、良好なプレス特性を得ることができる。また、多量に含有すると透過率を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するWO3成分の含有率は、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは5.0%未満を上限とする。
WO3成分は、原料として例えばWO3等を用いてガラス内に含有することができる。
WO3成分は、原料として例えばWO3等を用いてガラス内に含有することができる。
B2O3成分は、ガラスの網目を構成し、ガラスの耐失透性を高めてガラスの均質化を図る成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、B2O3成分の含有率を30.0%以下にすることで、所望の屈折率を得易くし、ガラスの液相温度を高めて耐失透性を高め、耐摩耗性を良好にすることができる。
従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するB2O3成分の含有率は、好ましくは30.0%、より好ましくは20.0%、更に好ましくは9.0%、最も好ましくは6.0%を上限とする。
B2O3成分は、原料として例えばH3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7・10H2O、BPO4等を用いてガラス内に含有することができる。
従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するB2O3成分の含有率は、好ましくは30.0%、より好ましくは20.0%、更に好ましくは9.0%、最も好ましくは6.0%を上限とする。
B2O3成分は、原料として例えばH3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7・10H2O、BPO4等を用いてガラス内に含有することができる。
La2O3成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、La2O3成分の含有率を10.0%以下にすることで、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えつつ、良好な耐失透性を維持し易く、耐摩耗性を良好にすることができる。また、多量に含有すると耐失透性を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するLa2O3成分の含有率は、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、更に好ましくは5.0%、最も好ましくは3.0%を上限とする。
La2O3成分は、原料として例えばLa2O3、La(NO3)3・XH2O(Xは任意の整数)等を用いてガラス内に含有することができる。
La2O3成分は、原料として例えばLa2O3、La(NO3)3・XH2O(Xは任意の整数)等を用いてガラス内に含有することができる。
SiO2成分は、安定なガラス形成を促し、ガラスの失透を低減する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、SiO2成分の含有率を30.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するSiO2成分の含有率は、好ましくは30.0%、より好ましくは20.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
SiO2成分は、原料として例えばSiO2、K2SiF6、Na2SiF6等を用いてガラス内に含有することができる。
SiO2成分は、原料として例えばSiO2、K2SiF6、Na2SiF6等を用いてガラス内に含有することができる。
GeO2成分は、安定なガラス形成を促し、ガラスの失透を低減する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、GeO2成分の含有率を10.0%以下にすることで、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するGeO2成分の含有率は、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。
GeO2成分は、原料として例えばGeO2等を用いてガラス内に含有することができる。
GeO2成分は、原料として例えばGeO2等を用いてガラス内に含有することができる。
Al2O3成分は、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Al2O3成分の含有率を30.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するAl2O3成分の含有率は、好ましくは30.0%、より好ましくは20.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
Al2O3成分は、原料として例えばAl2O3、Al(OH)3、AlF3等を用いてガラス内に含有することができる。
Al2O3成分は、原料として例えばAl2O3、Al(OH)3、AlF3等を用いてガラス内に含有することができる。
ZrO2成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスを溶融状態から冷却する過程における失透を抑制する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ZrO2成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性の低下を抑えつつ、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するZrO2成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
ZrO2成分は、原料として例えばZrO2、ZrF4等を用いてガラス内に含有することができる。
ZrO2成分は、原料として例えばZrO2、ZrF4等を用いてガラス内に含有することができる。
Ga2O3成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ga2O3成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めつつ、ガラスの摩耗度を大きくして研磨加工し易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するGa2O3成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
Ga2O3成分は、原料として例えばGa2O3、GaF3等を用いてガラス内に含有することができる。
Ga2O3成分は、原料として例えばGa2O3、GaF3等を用いてガラス内に含有することができる。
In2O3成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、In2O3成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めつつ、ガラスの摩耗度を大きくして研磨加工し易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するIn2O3成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%を上限とし、さらに好ましくは10.0%未満とし、最も好ましくは5.0%未満とする。
In2O3成分は、原料として例えばIn2O3、InF3等を用いてガラス内に含有することができる。
In2O3成分は、原料として例えばIn2O3、InF3等を用いてガラス内に含有することができる。
Ta2O5成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ta2O5成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性の低下を抑えつつ、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するTa2O5成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
Ta2O5成分は、原料として例えばTa2O5等を用いてガラス内に含有することができる。
Ta2O5成分は、原料として例えばTa2O5等を用いてガラス内に含有することができる。
TiO2成分は、ガラスの屈折率及び分散を高め、ガラスの液相温度を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、TiO2成分の含有率を30.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性の低下を抑えつつ、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。また、多量に含有すると透過率を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するTiO2成分の含有率は、好ましくは30.0%、より好ましくは20.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
TiO2成分は、原料として例えばTiO2等を用いてガラス内に含有することができる。
TiO2成分は、原料として例えばTiO2等を用いてガラス内に含有することができる。
Gd2O3成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Gd2O3成分の含有率を25.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性の低下を抑えつつ、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するGd2O3成分の含有率は、好ましくは25.0%、より好ましくは20.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
Gd2O3成分は、原料として例えばGd2O3、GdF3等を用いてガラス内に含有することができる。
Gd2O3成分は、原料として例えばGd2O3、GdF3等を用いてガラス内に含有することができる。
Y2O3成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Y2O3成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性の低下を抑えつつ、ガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するY2O3成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
Y2O3成分は、原料として例えばY2O3、YF3等を用いてガラス内に含有することができる。
Y2O3成分は、原料として例えばY2O3、YF3等を用いてガラス内に含有することができる。
Yb2O3成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Yb2O3成分の含有率を20.0%以下にすることで、所望の光学定数を維持しつつ良好な耐失透性を維持し易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するYb2O3成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
Yb2O3成分は、原料として例えばYb2O3等を用いてガラス内に含有することができる。
Yb2O3成分は、原料として例えばYb2O3等を用いてガラス内に含有することができる。
Ag2O成分は、ガラス転移点(Tg)を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ag2O成分の含有率を20.0%以下にすることで、良好な耐失透性を維持することができ、Agコロイドの生成による透過率の劣化を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するAg2O成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
Ag2O成分は、原料として例えばAgNO3、AgI等を用いてガラス内に含有することができる。
Ag2O成分は、原料として例えばAgNO3、AgI等を用いてガラス内に含有することができる。
Sb2O3成分は、ガラスの脱泡を促進する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Sb2O3成分の含有率を1.0%以下にすることで、ガラス溶融時における過度の発泡を生じ難くすることができ、Sb2O3成分が溶解設備(特にPt等の貴金属)と合金化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するSb2O3成分の含有率は、好ましくは1.0%、より好ましくは0.8%、最も好ましくは0.5%を上限とする。
Sb2O3成分は、原料として例えばSb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7・5H2O等を用いてガラス内に含有することができる。
Sb2O3成分は、原料として例えばSb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7・5H2O等を用いてガラス内に含有することができる。
CeO2成分は、ガラスの清澄に効果のある成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、CeO2成分の含有率を1.0%以下にすることで、着色が少なく内部品質の良好な光学ガラスを得ることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するCeO2成分の含有率は、好ましくは1.0%、より好ましくは0.8%、最も好ましくは0.5%を上限とする。
CeO2成分は、原料として例えばCeO2等を用いてガラス内に含有することができる。
CeO2成分は、原料として例えばCeO2等を用いてガラス内に含有することができる。
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のSb2O3成分やCeO2成分に限定されるものではなく、ガラス製造の分野における公知の清澄剤や脱泡剤、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。
<含有すべきでない成分について>
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない
成分について説明する。
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない
成分について説明する。
他の成分を本願発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。ただし、Ti、Nb、W、Zr、Ta、La、Gd、Yを除く、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Mo、Eu、Nd、Sm、Tb、Dy及びEr等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合でもガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じる性質があるため、特に可視領域の波長に対して用いられる光学ガラスにおいては、実質的に含まないことが好ましい。ここで、「実質的に含有しない」とは、不純物として混入される場合を除いて含有しないことである。
さらに、PbO等の鉛化合物及びAs2O3等のヒ素化合物、並びに、Th、Cd、Tl、Os、Be、Seの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、光学ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、この光学ガラスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。
本発明の光学ガラスでは、Rn2O成分(式中、RnはLi、Na、K、Csからなる群より選択される1種以上)の含有率の物質量和が、20.0%以下であることが好ましい。この物質量和を20.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えつつ、ガラスの化学的耐久性を高めることができる。特に、光学ガラスの摩耗度を低くして研磨加工を行い易くできる点では、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するRn2O成分の含有率の物質量和は、好ましくは20.0%、より好ましくは18.0%、さらに好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
本発明の光学ガラスでは、RO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Baからなる群より選択される1種以上)の含有率の物質量和が、25.0%以下であることが好ましい。この物質量和を25.0%以下にすることで、ガラスの摩耗度が低くなるため、ガラスへの研磨加工を行い易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するRO成分の含有率の物質量和は、好ましくは25.0%、より好ましくは23.0%、さらに好ましくは20.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。
本発明のガラス組成物は、その組成が酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル%
で表されているため直接的に質量%の記載に表せるものではないが、本発明において要求
される諸特性を満たすガラス組成物中に存在する各成分の質量%表示による組成は、酸化
物換算組成で概ね以下の値をとる。
TeO2成分 30.0〜75.0質量%及び
P2O5成分 0〜30.0質量%及び
Bi2O3成分 0〜55.0質量%
並びに
Nb2O5成分 0〜35.0質量%及び/又は
Li2O成分 0〜10.0質量%及び/又は
Na2O成分 0〜12.0質量%及び/又は
K2O成分 0〜18.0質量%及び/又は
Cs2O成分 0〜40.0質量%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0質量%及び/又は
MgO成分 0〜10.0質量%及び/又は
CaO成分 0〜10.0質量%及び/又は
SrO成分 0〜15.0質量%及び/又は
BaO成分 0〜20.0質量%及び/又は
WO3成分 0〜35.0質量%及び/又は
B2O3成分 0〜30.0質量%及び/又は
La2O3成分 0〜40.0質量%及び/又は
SiO2成分 0〜13.0質量%及び/又は
GeO2成分 0〜20.0質量%及び/又は
Al2O3成分 0〜20.0質量%及び/又は
ZrO2成分 0〜15.0質量%及び/又は
Ga2O3成分 0〜25.0質量%及び/又は
In2O3成分 0〜25.0質量%及び/又は
Ta2O5成分 0〜40.0質量%及び/又は
TiO2成分 0〜15.0質量%及び/又は
Gd2O3成分 0〜40.0質量%及び/又は
Y2O3成分 0〜30.0質量%及び/又は
Yb2O3成分 0〜35.0質量%及び/又は
Ag2O成分 0〜30.0質量%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0質量%及び/又は
CeO2成分 0〜1.0質量%
で表されているため直接的に質量%の記載に表せるものではないが、本発明において要求
される諸特性を満たすガラス組成物中に存在する各成分の質量%表示による組成は、酸化
物換算組成で概ね以下の値をとる。
TeO2成分 30.0〜75.0質量%及び
P2O5成分 0〜30.0質量%及び
Bi2O3成分 0〜55.0質量%
並びに
Nb2O5成分 0〜35.0質量%及び/又は
Li2O成分 0〜10.0質量%及び/又は
Na2O成分 0〜12.0質量%及び/又は
K2O成分 0〜18.0質量%及び/又は
Cs2O成分 0〜40.0質量%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0質量%及び/又は
MgO成分 0〜10.0質量%及び/又は
CaO成分 0〜10.0質量%及び/又は
SrO成分 0〜15.0質量%及び/又は
BaO成分 0〜20.0質量%及び/又は
WO3成分 0〜35.0質量%及び/又は
B2O3成分 0〜30.0質量%及び/又は
La2O3成分 0〜40.0質量%及び/又は
SiO2成分 0〜13.0質量%及び/又は
GeO2成分 0〜20.0質量%及び/又は
Al2O3成分 0〜20.0質量%及び/又は
ZrO2成分 0〜15.0質量%及び/又は
Ga2O3成分 0〜25.0質量%及び/又は
In2O3成分 0〜25.0質量%及び/又は
Ta2O5成分 0〜40.0質量%及び/又は
TiO2成分 0〜15.0質量%及び/又は
Gd2O3成分 0〜40.0質量%及び/又は
Y2O3成分 0〜30.0質量%及び/又は
Yb2O3成分 0〜35.0質量%及び/又は
Ag2O成分 0〜30.0質量%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0質量%及び/又は
CeO2成分 0〜1.0質量%
[製造方法]
本発明の光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて500〜1200℃の温度範囲で溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷することにより作製される。
本発明の光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて500〜1200℃の温度範囲で溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷することにより作製される。
[物性]
本発明の光学ガラスは、所定の高い屈折率(nd)を有するとともに、高い分散を有する必要がある。特に、本発明の光学ガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.80、より好ましくは1.85、最も好ましくは1.90を下限とし、好ましくは2.20、より好ましくは2.18、最も好ましくは2.15を上限とする。
また、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは16.0、より好ましくは16.5、最も好ましくは17.0を下限とし、好ましくは30.0、より好ましくは28.0、最も好ましくは25.0を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さらに素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。
本発明の光学ガラスは、所定の高い屈折率(nd)を有するとともに、高い分散を有する必要がある。特に、本発明の光学ガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.80、より好ましくは1.85、最も好ましくは1.90を下限とし、好ましくは2.20、より好ましくは2.18、最も好ましくは2.15を上限とする。
また、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは16.0、より好ましくは16.5、最も好ましくは17.0を下限とし、好ましくは30.0、より好ましくは28.0、最も好ましくは25.0を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さらに素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。
本発明の光学ガラスは、ソラリゼーションが低いことが好ましい。特に、光学ガラスの「JOGIS04−2005光学ガラスのソラリゼーションの測定方法」に準じた測定方法におけるソラリゼーションは、5.0%以下のソラリゼーションを有することが好ましい。これにより、光学ガラスを組み込んだ機器は、長期間の使用によってもカラーバランスが悪くなり難くなる。特に、使用温度が高いほどソラリゼーションはより大きく低減するため、車載用等、高温下で用いられる場合に、本発明の光学ガラスは特に有効である。従って、本発明の光学ガラスの摩耗度は、好ましくは5.0%、より好ましくは4.5%、さらに好ましくは4.0%、最も好ましくは3.5%を下限とする。
また、本発明の光学ガラスは、所定の摩耗度を有することが好ましい。特に、光学ガラスの「JOGIS10−1994光学ガラスの摩耗度の測定方法」に準じた測定方法における摩耗度(Aa)は、300以上800以下の摩耗度を有することが好ましい。摩耗度を300以上にすることで、研磨加工を行ったときにガラスが研磨され易くなるため、研磨加工の加工効率を高め、研磨加工を行い易くすることができる。一方で、摩耗度を800以下にすることで、光学ガラスの必要以上の摩耗や傷が低減されるため、光学ガラスに対する研磨加工における取扱いを容易にして、研磨加工を行い易くすることができる。従って、本発明の光学ガラスの摩耗度は、好ましくは300、より好ましくは330、最も好ましくは350を下限とし、好ましくは800、より好ましくは750、最も好ましくは700を上限とする。
また、本発明の光学ガラスは、着色が少ない必要がある。特に、本発明の光学ガラスは、ガラスの透過率で表すと、厚み10mmのサンプルで分光透過率70%を示す波長(λ70)が500nm以下であり、より好ましくは480nm以下であり、更に好ましくは450nm以下であり、最も好ましくは440nm以下である。また、本発明の光学ガラスは、厚み10mmのサンプルで分光透過率5%を示す波長(λ5)が420nm以下であり、より好ましくは410nm以下であり、更に好ましくは405nm以下であり最も好ましくは400nm以下である。これにより、ガラスの吸収端が紫外領域の近傍に位置するようになり、可視域におけるガラスの透明性が高められるため、この光学ガラスをレンズ等の光学素子の材料として用いることができる。
また、本発明の光学ガラスは、300℃より高く550℃以下のガラス転移点(Tg)を有することが好ましい。ガラス転移点(Tg)が300℃より高いことで、特にガラスに対して研磨加工を行う場合、研磨加工によって発生する摩擦熱による悪影響を低減することができる。一方で、ガラス転移点(Tg)が550℃以下であることにより、より低い温度で軟化するため、低い温度でのプレス成形が可能になり、プレス成形に用いる金型の酸化を低減して金型の長寿命化を図ることができる。従って、本発明の光学ガラスのガラス転移点(Tg)は、好ましくは250℃を超え、より好ましくは280℃、更に好ましくは300℃、最も好ましくは310℃を下限とし、好ましくは550℃、より好ましくは530℃、最も好ましくは500℃を上限とする。
光学ガラスには、短波長域の部分分散性を表す部分分散比(θg,F)とアッベ数(νd)との間に、およそ直線的な関係がある。この関係を表す直線は、部分分散比(θg,F)を縦軸に、アッベ数(νd)を横軸に採用した直交座標上で、NSL7とPBM2の部分分散比及びアッベ数をプロットした2点を結ぶ直線で表され、ノーマルラインと呼ばれている(図1参照)。ノーマルラインの基準となるノーマルガラスは光学ガラスメーカー毎によっても異なるが、各社ともほぼ同等の傾きと切片で定義している。(NSL7とPBM2は株式会社オハラ社製の光学ガラスであり、PBM2のアッベ数(νd)は36.3,部分分散比(θg,F)は0.5828、NSL7のアッベ数(νd)は60.5、部分分散比(θg,F)は0.5436である。)
本発明の光学ガラスは、部分分散比(θg,F)がノーマルラインに近い必要があり、部分分散比が小さいことが好ましい。
より具体的には、本発明の光学ガラスは、部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で、νd≦25の範囲において式(1):[(−0.0016×νd+0.63460)≦(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75873)]の関係を満たす。これにより、高分散を有しながらも部分分散比(θg,F)とアッベ数(νd)とのプロットの位置が図1のノーマルライン(Normal Line)に近付けられる。そのため、この光学ガラスを用いた光学素子による色収差が低減されることが推論できる。
このようなνd≦25の範囲において(−0.0016×νd+0.63660)≦(θg,F)の関係を満たすことが好ましく、(−0.0016×νd+0.63860)≦(θg,F)の関係を満たすことがより好ましい。
また、このようなνd≦25の範囲において(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75673)の関係を満たすことが好ましく、(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75473)の関係を満たすことがより好ましく、(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75273)の関係を満たすことがさらに好ましい。
また、本発明の光学ガラスは、部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で、νd>25の範囲において式(2):[(−0.0025×νd+0.65710)≦(θg,F)≦(−0.0034×νd+0.70300)]の関係を満たす。
このようなνd>25の範囲において(−0.0025×νd+0.65910)≦(θg,F)の関係を満たすことが好ましく、(−0.0025×νd+0.66110)≦(θg,F)の関係を満たすことがより好ましい。
また、このようなνd>25の範囲において(θg,F)≦(−0.00340×νd+0.70100)の関係を満たすことが好ましく、(θg,F)≦(−0.00340×νd+0.69900)の関係を満たすことがより好ましく、(θg,F)≦(−0.00340×νd+0.69700)の関係を満たすことがさらに好ましい。なお、特にアッベ数(νd)が小さい領域では、一般的なガラスの部分分散比(θg,F)はノーマルラインよりも高い値にあり、一般的なガラスの部分分散比(θg,F)とアッベ数(νd)の関係は曲線で表される。しかしながら、この曲線の近似が困難であるため、本発明では、一般的なガラスよりも部分分散比(θg,F)が低いことを、νd=25を境に異なった傾きを有する直線を用いて表した。
本発明の光学ガラスは、このような関係を満たすものである。すなわち、高屈折率高分散性を有し、部分分散比が小さい光学ガラスである。
より具体的には、本発明の光学ガラスは、部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で、νd≦25の範囲において式(1):[(−0.0016×νd+0.63460)≦(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75873)]の関係を満たす。これにより、高分散を有しながらも部分分散比(θg,F)とアッベ数(νd)とのプロットの位置が図1のノーマルライン(Normal Line)に近付けられる。そのため、この光学ガラスを用いた光学素子による色収差が低減されることが推論できる。
このようなνd≦25の範囲において(−0.0016×νd+0.63660)≦(θg,F)の関係を満たすことが好ましく、(−0.0016×νd+0.63860)≦(θg,F)の関係を満たすことがより好ましい。
また、このようなνd≦25の範囲において(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75673)の関係を満たすことが好ましく、(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75473)の関係を満たすことがより好ましく、(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75273)の関係を満たすことがさらに好ましい。
また、本発明の光学ガラスは、部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で、νd>25の範囲において式(2):[(−0.0025×νd+0.65710)≦(θg,F)≦(−0.0034×νd+0.70300)]の関係を満たす。
このようなνd>25の範囲において(−0.0025×νd+0.65910)≦(θg,F)の関係を満たすことが好ましく、(−0.0025×νd+0.66110)≦(θg,F)の関係を満たすことがより好ましい。
また、このようなνd>25の範囲において(θg,F)≦(−0.00340×νd+0.70100)の関係を満たすことが好ましく、(θg,F)≦(−0.00340×νd+0.69900)の関係を満たすことがより好ましく、(θg,F)≦(−0.00340×νd+0.69700)の関係を満たすことがさらに好ましい。なお、特にアッベ数(νd)が小さい領域では、一般的なガラスの部分分散比(θg,F)はノーマルラインよりも高い値にあり、一般的なガラスの部分分散比(θg,F)とアッベ数(νd)の関係は曲線で表される。しかしながら、この曲線の近似が困難であるため、本発明では、一般的なガラスよりも部分分散比(θg,F)が低いことを、νd=25を境に異なった傾きを有する直線を用いて表した。
本発明の光学ガラスは、このような関係を満たすものである。すなわち、高屈折率高分散性を有し、部分分散比が小さい光学ガラスである。
なお、本発明において部分分散比(θg,F)は、徐冷降温速度を−25℃/時にして得られた光学ガラスについてCライン(波長 656.27nm)における屈折率(nC)、Fライン(波長 486.13nm)における屈折率(nF)、gライン(波長 435.835nm)における屈折率(ng)を測定し、(θg,F)=(ng−nF)/(nF−nC)による式にて算出した値を意味するものとする。
[プリフォーム及び光学素子]
本発明の光学ガラスは、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、レンズやプリズム、ミラー等のように、ガラス内に可視光を透過させる光学素子の用途に用いられることが好ましい。これにより、この光学ガラスを用いた光学素子による色収差が低減されるため、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに、光学素子や光学系の小型化を図りつつ、高精細で高精度な結像特性を実現できる。ここで、本発明の光学ガラスからなる光学素子を作製するには、切削及び研磨加工を省略することが可能であるため、溶融状態のガラスを白金等の流出パイプの流出口から滴下して球状等の精密プレス成形用プリフォームを作製し、この精密プレス成形用プリフォームに対して精密プレス成形を行うことが好ましい。
本発明の光学ガラスは、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、レンズやプリズム、ミラー等のように、ガラス内に可視光を透過させる光学素子の用途に用いられることが好ましい。これにより、この光学ガラスを用いた光学素子による色収差が低減されるため、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに、光学素子や光学系の小型化を図りつつ、高精細で高精度な結像特性を実現できる。ここで、本発明の光学ガラスからなる光学素子を作製するには、切削及び研磨加工を省略することが可能であるため、溶融状態のガラスを白金等の流出パイプの流出口から滴下して球状等の精密プレス成形用プリフォームを作製し、この精密プレス成形用プリフォームに対して精密プレス成形を行うことが好ましい。
本発明の実施例(No.1〜No.54)、及び比較例(No.1〜No.2)の組成、及び、これらのガラスの屈折率(nd)、アッベ数(νd)、分光透過率が70%及び5%を示す波長(λ70、λ5)、ソラリゼーション、ガラス転移点(Tg)、摩耗度(Aa)、部分分散比(θg,F)の結果を表1〜表6に示す。表中、各成分の組成は質量%で表示している。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。
本発明の実施例(No.1〜No.54)の光学ガラス、比較例(No.1〜No.2)のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常の光学ガラスに使用される高純度原料を選定し、表1〜表6に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝又は白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で500〜1200℃の温度範囲で溶融し、攪拌均質化してから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。
ここで、実施例(No.1〜No.54)の光学ガラス、比較例(No.1〜No.2)のガラスの屈折率(nd)及びアッベ数(νd)については、日本光学硝子工業会規格JOGIS01−2003に基づいて測定した。なお、本測定に用いたガラスとして、アニール条件は徐冷降下速度を−25℃/hrとして、徐冷炉にて処理を行ったものを用いた。
また、実施例(No.1〜No.54)の光学ガラス、比較例(No.1〜No.2)のガラスの透過率については、日本光学硝子工業会規格JOGIS02―2003に準じて測定した。なお、本発明においては、ガラスの透過率を測定することで、ガラスの着色の有無と程度を求めた。具体的には、厚さ10±0.1mmの対面平行研磨品をJISZ8722に準じ、200〜800nmの波長の光に対する分光透過率を測定し、λ70(透過率70%時の波長)とλ5(透過率5%時の波長)を求めた。
また、実施例(No.1〜No.54)の光学ガラス、比較例(No.1〜No.2)のガラスのソラリゼーションについては、日本光学硝子工業会規格JOGIS04―2005に準じて測定した。具体的には、厚さ10±0.1mmの対面平行研磨品をJISZ8722に準じ、200〜800nmの波長の光に対する分光透過率を紫外線照射前後で測定し、紫外線照射前の透過率70%に対応する波長において照射後の透過率の減少量を求めた。
また、実施例(No.1〜No.54)の光学ガラス、比較例(No.1〜No.2)のガラスのガラス転移点(Tg)は、示差熱測定装置(ネッチゲレテバウ社製 STA 409 CD)を用いて測定した。このときのサンプル粒度は425〜600μmとし、昇温速度は10℃/minとした。
また、実施例(No.1〜No.54)の光学ガラス、比較例(No.1〜No.2)のガラスの摩耗度は、「JOGIS10−1994光学ガラスの摩耗度の測定方法」に準じて測定した。すなわち、30×30×10mmの大きさのガラス角板の試料を水平に毎分60回転する鋳鉄製平面皿(250mmφ)の中心から80mmの定位置に乗せ、9.8N(1kgf)の荷重を垂直にかけながら、水20mLに#800(平均粒径20μm)のラップ材(アルミナ質A砥粒)を10g添加した研磨液を5分間一様に供給して摩擦させ、ラップ前後の試料質量を測定して、摩耗質量を求めた。同様にして、日本光学硝子工業会で指定された標準試料の摩耗質量を求め、
摩耗度={(試料の摩耗質量/比重)/(標準試料の摩耗質量/比重)}×100により計算した。
摩耗度={(試料の摩耗質量/比重)/(標準試料の摩耗質量/比重)}×100により計算した。
また、実施例(No.1〜No.54)の光学ガラス、比較例(No.1〜No.2)のガラスの部分分散比(θg,F)は、徐冷降温速度を−25℃/時にして得られた光学ガラスについてCライン(波長 656.27nm)における屈折率(nC)、Fライン(波長 486.13nm)における屈折率(nF)、gライン(波長 435.835nm)における屈折率(ng)を測定し、θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)による式にて算出した。
表1〜表6に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率(nd)が1.80以上、より詳細には1.90以上であるとともに、この屈折率(nd)は2.20以下、より詳細には2.10以下であり、所望の範囲内であった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数(νd)が30.0以下、より詳細には25.0以下であるとともに、アッベ数(νd)は16.0以上であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、所望の低いアッベ数(νd)を有することが明らかになった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもλ70(透過率70%時の波長)が500nm以下、より詳細には450nm以下であった。また、本発明の実施例の光学ガラスは、λ5(透過率5%時の波長)が420nm以下、より詳細には405nm以下であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、着色し難く、可視光に対する透明性が高いことが明らかになった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもソラリゼーションが5.0%以下であった。一方で、比較例1及び2の光学ガラスは、ソラリゼーションが5.0%以上であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例1及び2のガラスに比べて、ソラリゼーションが良好であることが明らかになった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、ガラス転移点(Tg)が550℃以下、より詳細には420℃以下であった。また、本発明の実施例の光学ガラスは、ガラス転移点(Tg)が250℃より高く、より詳細には370℃以上であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、低いガラス転移点(Tg)を有しており、低い温度で軟化し易いことが明らかになった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも摩耗度が800以下、より詳細には700以下であるとともに、この摩耗度は300以上、より詳細には400以上であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、摩耗度が低く、ガラス研磨時における加工性が良好なことが明らかになった。一方で、比較例2の光学ガラスは、摩耗度が702であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例2のガラスに比べて、摩耗度が良好であることが明らかになった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との関係において、νd>25において(−0.00250×νd+0.65710)以上、より詳細には(−0.00250×νd+0.66110)以上であり、(−0.00340×νd+0.70300)以下、より詳細には(−0.00340×νd+0.70100)以下であるとともに、νd≦25において(−0.00160×νd+0.63460)以上、より詳細には(−0.00160×νd+0.63860)以上であり、(−0.00563×νd+0.75873)以下であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、部分分散比(θg,F)がノーマルラインに近く、色収差が小さいことが明らかになった。
従って、本発明の実施例の光学ガラスは、屈折率(nd)及びアッベ数(νd)が所望の範囲内にありながら、ソラリゼーションが良好であり、低い温度で軟化し易く、可視域での透明性が高く、且つ研磨加工を行い易いことが明らかになった。
さらに、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、研磨加工用プリフォームを形成した後で研削及び研磨を行い、レンズ及びプリズムの形状に加工した。また、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、精密プレス成形用プリフォームを形成し、精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形加工してレンズ及びプリズムの形状に加工した。いずれの場合も、様々なレンズ及びプリズムの形状に加工することができた。
以上、本発明を例示の目的で詳細に説明したが、本実施例はあくまで例示の目的のみであって、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を当業者により成し得ることが理解されよう。
Claims (17)
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%でTeO2成分を30.0〜70.0%、P2O5成分を0〜25.0%、Bi2O3成分を0〜20.0%以下含有し、ソラリゼーションが5.0%以下である光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%でNb2O5成分を0〜25.0%含有する請求項1記載の光学ガラス。
- 300以上800以下の摩耗度を有する請求項2記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
Li2O成分 0〜20.0%
Na2O成分 0〜20.0%
K2O成分 0〜15.0%
Cs2O成分 0〜15.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から3いずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全物質量に対する物質量和Rn2O(式中、RnはLi、Na、K、Csからなる群より選択される1種以上)が20.0%以下である請求項1から4いずれか記載の光学ガラス。
- 分光透過率で70%を示す波長(λ70)が500nm以下である請求項1から5いずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
ZnO成分 0〜30.0%
MgO成分 0〜15.0%
CaO成分 0〜20.0%
SrO成分 0〜20.0%
BaO成分 0〜20.0%
をさらに含有する請求項1から6いずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全物質量に対する物質量和RO(式中、RはZn、Mg、Ca、Sr、Baからなる群より選択される1種以上)が25.0%未満である請求項1から7いずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
WO3成分 0〜10.0%
B2O3成分 0〜30.0%
La2O3成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から8いずれか記載の光学ガラス。 - 実質的に鉛化合物を含有しない請求項1から9いずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
SiO2成分 0〜30.0%
GeO2成分 0〜10.0%
Al2O3成分 0〜30.0%
ZrO2成分 0〜20.0%
Ga2O3成分 0〜20.0%
In2O3成分 0〜20.0%
Ta2O5成分 0〜20.0%
TiO2成分 0〜30.0%
Gd2O3成分 0〜25.0%
Y2O3成分 0〜20.0%
Yb2O3成分 0〜20.0%
Ag2O成分 0〜20.0%未満
Sb2O3成分 0〜1.0%
CeO2成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から10記載の光学ガラス。 - 1.80以上2.20以下の屈折率(nd)を有し、16.0以上30.0以下のアッベ数(νd)を有する請求項1から11いずれか記載の光学ガラス。
- 部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で、νd≦25の範囲において(−0.0016×νd+0.63460)≦(θg,F)≦(−0.00563×νd+0.75873)の関係を満たし、νd>25の範囲において(−0.0025×νd+0.65710)≦(θg,F)≦−(0.0034×νd+0.70300)の関係を満たす請求項1から12いずれか記載の光学ガラス。
- ガラス転移点(Tg)が250℃より高く550℃以下である請求項1から13いずれか記載の光学ガラス。
- 請求項1から14のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
- 請求項1から14のいずれか記載の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
- 請求項16記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。
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