JP2017145192A - 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でB2O3成分を1.0〜31.0%及びLn2O3成分を40.0〜65.0%を含有し、TiO2成分の含有量が30.0%以下、Nb2O5成分の含有量が30.0%以下である。レンズプリフォームは、この光学ガラスを母材とする。
【選択図】図1
Description
θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)・・・・・・(1)
SiO2成分 0〜20.0%及び/又は
ZrO2成分 0〜15.0%
である(1)から(4)のいずれか記載の光学ガラス。
GeO2成分 0〜10.0%及び/又は
Ta2O5成分 0〜20.0%
である(1)から(7)のいずれか記載の光学ガラス。
WO3成分 0〜10.0%及び/又は
SnO2成分 0〜5.0%
である(1)から(11)のいずれか記載の光学ガラス。
Gd2O3成分 0〜30.0%及び/又は
Y2O3成分 0〜20.0%及び/又は
Yb2O3成分 0〜6.0%及び/又は
Lu2O3成分 0〜6.0%
である(1)から(13)のいずれか記載の光学ガラス。
MgO成分 0〜15.0%及び/又は
CaO成分 0〜15.0%及び/又は
SrO成分 0〜15.0%及び/又は
BaO成分 0〜35.0%及び/又は
ZnO成分 0〜15.0%
である(1)から(14)のいずれか記載の光学ガラス。
Li2O成分 0〜15.0%及び/又は
Na2O成分 0〜15.0%及び/又は
K2O成分 0〜15.0%
である(1)から(16)いずれか記載の光学ガラス。
P2O5成分 0〜10.0%及び/又は
Bi2O3成分 0〜10.0%及び/又は
TeO2成分 0〜10.0%及び/又は
Al2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Ga2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0%
である(1)から(18)のいずれか記載の光学ガラス。
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、各成分の含有量は、特に断りがない場合、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%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質量を100質量%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。
B2O3成分は、ガラス内部で網目構造を形成し、安定なガラス形成を促す成分である。特に、B2O3成分の含有量を1.0%以上にすることで、ガラスの液相温度を下げて失透し難くし、安定なガラスを得易くすることができる。一方、B2O3成分の含有量を31.0%以下にすることで、屈折率が低下し難くなるため、所望の屈折率を得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質量に対するB2O3成分の含有量は、好ましくは1.0%、より好ましくは3.0%、最も好ましくは5.0%を下限とし、好ましくは31.0%、より好ましくは25.0%、さらに好ましくは20.0%、最も好ましくは14.0%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。
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。
B2O3成分 2.0〜55.0mol%、
TiO2成分 0mol%超〜55.0mol%及び
Nb2O5成分 0mol%超〜20.0mol%
並びに
La2O3成分 0〜30.0mol%及び/又は
SiO2成分 0〜50.0mol%及び/又は
ZrO2成分 0〜20.0mol%及び/又は
GeO2成分 0〜10.0mol%及び/又は
Ta2O5成分 0〜7.0mol%及び/又は
WO3成分 0〜7.0mol%及び/又は
SnO2成分 0〜5.0mol%及び/又は
Gd2O3成分 0〜12.0mol%及び/又は
Y2O3成分 0〜20.0mol%及び/又は
Yb2O3成分 0〜3.0mol%及び/又は
Lu2O3成分 0〜3.0mol%及び/又は
MgO成分 0〜45.0mol%及び/又は
CaO成分 0〜35.0mol%及び/又は
SrO成分 0〜30.0mol%及び/又は
BaO成分 0〜50.0mol%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0mol%及び/又は
Li2O成分 0〜55.0mol%及び/又は
Na2O成分 0〜40.0mol%及び/又は
K2O成分 0〜30.0mol%及び/又は
P2O5成分 0〜15.0mol%及び/又は
Bi2O3成分 0〜3.0mol%及び/又は
TeO2成分 0〜10.0mol%及び/又は
Al2O3成分 0〜20.0mol%及び/又は
Ga2O3成分 0〜10.0mol%及び/又は
Sb2O3成分 0〜0.5mol%
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量の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を白金坩堝、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1200〜1500℃の温度範囲で3〜5時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、1200℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、成形型を用いて成形することにより作製される。
本発明の光学ガラスは、所定の高屈折率を有しながらも低い分散(高いアッベ数)を有することが好ましい。より具体的には、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、さらに好ましくは1.90、最も好ましくは1.95を下限とする。一方、本発明の光学ガラスの屈折率(nd)の上限は、特に限定されないが、概ね2.20以下、より具体的には2.10以下、さらに具体的には2.05以下であることが多い。また、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは22、より好ましくは24、最も好ましくは26を下限とする。一方、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)の上限は、特に限定されないが、概ね30以下であることが多い。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の液相温度は、50mlの容量の白金製坩堝に30ccのカレット状のガラス試料を白金坩堝に入れて1350℃で完全に熔融状態にし、1300℃〜1000℃まで10℃刻みで設定したいずれかの温度まで降温して12時間保持し、炉外に取り出して冷却した後直ちにガラス表面及びガラス中の結晶の有無を観察したときの、結晶が認められない一番低い温度から求められる。
なお、本発明の光学ガラスの耐失透性は、上述の液相温度の他、ガラス原料を50ccの白金製の坩堝に入れて1200℃〜1400℃の炉内で120分程度溶解し、攪拌し均質化した後、得られたガラスを1000〜1150℃に設定された炉内に10時間保持して、ガラスの表面及び内部、並びに坩堝の内壁との接触面に析出する結晶を観察する保温試験によっても求めることができる。
作製された光学ガラスから、例えばリヒートプレス成形や精密プレス成形等のモールドプレス成形の手段を用いて、ガラス成形体を作製することができる。すなわち、光学ガラスからモールドプレス成形用のプリフォームを作製し、このプリフォームに対してリヒートプレス成形を行った後で研磨加工を行ってガラス成形体を作製したり、例えば研磨加工を行って作製したプリフォームに対して精密プレス成形を行ってガラス成形体を作製したりすることができる。なお、ガラス成形体を作製する手段は、これらの手段に限定されない。
Claims (25)
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でB2O3成分を1.0〜31.0%及びLn2O3成分を40.0〜65.0%を含有し、TiO2成分の含有量が30.0%以下、Nb2O5成分の含有量が30.0%以下である光学ガラス。
- 酸化物換算組成の質量比Ln2O3/TiO2が3.00以上である請求項1記載の光学ガラス(式中、LnはLa、Gd、Y、Yb、Luからなる群より選択される1種以上)。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でLa2O3成分を18.0〜60.0%含有する請求項1又は2記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(TiO2+Nb2O5)が8.0%以上35.0%以下である請求項1から3のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
SiO2成分 0〜20.0%及び/又は
ZrO2成分 0〜15.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から4のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でSiO2成分を1.0%以上含有する請求項5記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でZrO2成分を3.0%以上含有する請求項5又は6記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
GeO2成分 0〜10.0%及び/又は
Ta2O5成分 0〜20.0%
である請求項1から7のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成における質量比(GeO2+Ta2O5)/(TiO2+Nb2O5)が1.00以下である請求項8記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(Nb2O5+Ta2O5)が3.0%以上30.0%以下である請求項1から9のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成における質量比TiO2/(Nb2O5+Ta2O5)が0.80以上である請求項1から10のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
WO3成分 0〜10.0%及び/又は
SnO2成分 0〜5.0%
である請求項1から11のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、WO3成分を0.5%より多く含有する請求項12記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Gd2O3成分 0〜30.0%及び/又は
Y2O3成分 0〜20.0%及び/又は
Yb2O3成分 0〜6.0%及び/又は
Lu2O3成分 0〜6.0%
である請求項1から13のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
MgO成分 0〜15.0%及び/又は
CaO成分 0〜15.0%及び/又は
SrO成分 0〜15.0%及び/又は
BaO成分 0〜35.0%及び/又は
ZnO成分 0〜15.0%
である請求項1から14のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対する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)の質量和が35.0%以下である請求項15記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Li2O成分 0〜15.0%及び/又は
Na2O成分 0〜15.0%及び/又は
K2O成分 0〜15.0%
である請求項1から16いずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対するRn2O成分(式中、RnはLi、Na、Kからなる群より選択される1種以上)の質量和が10.0%以下である請求項17記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
P2O5成分 0〜10.0%及び/又は
Bi2O3成分 0〜10.0%及び/又は
TeO2成分 0〜10.0%及び/又は
Al2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Ga2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0%
である請求項1から18のいずれか記載の光学ガラス。 - 1.80以上の屈折率(nd)を有し、22以上30以下のアッベ数(νd)を有する請求項1から19のいずれか記載の光学ガラス。
- 0.615以下の部分分散比(θg,F)を有する請求項1から20のいずれか記載の光学ガラス。
- 請求項1から21のいずれか記載の光学ガラスからなるプリフォーム材。
- 請求項22記載のプリフォーム材をプレス成形して作製する光学素子。
- 請求項1から21のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
- 請求項23又は24のいずれか記載の光学素子を備える光学機器。
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