JP5543078B2 - Optical glass and optical element - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
Description
本発明は、光学ガラス及び光学素子に関する。 The present invention relates to an optical glass and an optical element.
近年、光学機器のデジタル化や高精細化が進み、各種レンズ等の光学素子は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影機器とともに、プロジェクタやプロジェクションテレビ等の画像再生（投影）機器に使用されており、これらにおいて高い性能が求められている。 In recent years, digital devices and high-definition optical devices have progressed, and optical elements such as various lenses are used in image reproduction (projection) devices such as projectors and projection televisions, as well as photographing devices such as digital cameras and video cameras. In these, high performance is required.
このような光学素子を作製する光学ガラスの中でも、高屈折率高分散ガラスの需要が非常に高まっている。高屈折率高分散ガラスのうち、例えば屈折率（ｎｄ）が１．７以上、アッベ数（νｄ）が２０以上３０以下である光学ガラスとして、特許文献１〜３に代表されるようなガラス組成物が知られている。
光学素子を作製する光学ガラスの性能としては、上述のような屈折率やアッベ数や着色度といった以前から光学ガラスに要求される光学的特性だけでなく、光学ガラスを用いて光学素子等を製造する際の加工性能が良いことや、光学ガラスの製造時や光学素子の加工時において環境負荷が小さいことが重要である。 The performance of optical glass for producing optical elements includes not only the optical properties required for optical glass such as the above-mentioned refractive index, Abbe number and coloring degree, but also optical elements using optical glass. It is important that the processing performance at the time of processing is good and that the environmental load is small when manufacturing optical glass or processing optical elements.
このうち、光学ガラスを用いて光学素子等を製造する際の加工性能の一例としては、例えば化学的耐久性が挙げられる。耐水性及び耐酸性等の化学的耐久性の弱い光学ガラスを用いて光学素子等を製造すると、製造工程において用いられる水や酸等によって、光学ガラスにヤケが生じ易くなる。 Among these, chemical durability is mentioned as an example of the processing performance at the time of manufacturing an optical element etc. using optical glass, for example. When an optical element or the like is manufactured using optical glass having low chemical durability such as water resistance and acid resistance, the optical glass is likely to be burned by water or acid used in the manufacturing process.
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、屈折率及びアッベ数が所望の範囲内にありながら、高い化学的耐久性を有する、光学ガラス及び光学素子を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical glass and an optical glass having high chemical durability while having a refractive index and an Abbe number within desired ranges. It is to provide an element.
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、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＴｉＯ２成分、及びＳｉＯ２成分を所定の含有量で含有し、かつアルカリ金属成分及びアルカリ土類金属成分とのバランスを所定の条件とすることにより、ガラスの高い屈折率及び化学的耐久性を両立できることを見出し、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。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive test studies, and as a result, the Nb 2 O 5 component, the TiO 2 component, and the SiO 2 component are contained in a predetermined content, and the alkali metal component and It has been found that by making the balance with the alkaline earth metal component a predetermined condition, the high refractive index and chemical durability of the glass can both be achieved, and the present invention has been completed. Specifically, the present invention provides the following.
（１） 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２７．０〜４６．０％、ＴｉＯ２成分を２０．０〜３５．０％、Ｎｂ２Ｏ５成分を１．０〜１５．０％、ＲＯ成分を２．０〜２５．０％（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）、及びＲｎ２Ｏ成分を３．０〜３０．０％（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）含有する光学ガラス。 (1) 27.0 to 46.0% of SiO 2 component, 20.0 to 35.0% of TiO 2 component, and Nb 2 O 5 component in mass% with respect to the total glass mass of oxide conversion composition. 1.0-15.0%, RO component 2.0-25.0% (wherein R is one or more selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba), and Rn 2 O component In an optical glass containing 3.0 to 30.0% (wherein Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, and Cs).
（２） 質量％比（Ｋ２Ｏ）／（Ｎａ２Ｏ）が、０．３５以上０．８０以下である（１）記載の光学ガラス。 (2) The optical glass according to (1), wherein the mass% ratio (K 2 O) / (Na 2 O) is 0.35 or more and 0.80 or less.
（３） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＣａＯ ０〜１５．０％及び／又は
ＳｒＯ ０〜１５．０％
の各成分をさらに含有する（１）又は（２）記載の光学ガラス。
(3) CaO 0 to 15.0% and / or SrO 0 to 15.0% in mass% with respect to the total glass mass of the oxide equivalent composition.
The optical glass according to (1) or (2), further containing each component of
（４） 質量％比（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＣａＯ）が、０．８０以上２．５０以下である（１）から（３）のいずれか記載の光学ガラス。 (4) The optical glass according to any one of (1) to (3), wherein a mass% ratio (Na 2 O + K 2 O) / (BaO + SrO + CaO) is 0.80 or more and 2.50 or less.
（５） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＭｇＯ ０〜５．０％及び／又は
Ｌｉ２Ｏ ０〜５．０％及び／又は
ＺｒＯ２ ０〜９．０％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１．０％及び／又は
Ｂ２Ｏ３ ０〜３．０％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３ ０〜４．０％及び／又は
Ｌｎ２Ｏ３ ０〜１０．０％（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上）及び／又は
ＺｎＯ ０〜５．０％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５ ０〜１０．０％及び／又は
ＷＯ３ ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（４）のいずれか記載の光学ガラス。
(5) MgO 0 to 5.0% and / or Li 2 O 0 to 5.0% and / or ZrO 2 0 to 9.0% and / or by mass% with respect to the total glass mass of the oxide equivalent composition. or Sb 2 O 3 0~1.0% and / or B 2 O 3 0~3.0% and / or Al 2 O 3 0~4.0% and / or Ln 2 O 3 0~10.0% (Ln is one or more selected from the group consisting of Y, La, Gd, and Lu) and / or ZnO 0 to 5.0% and / or Ta 2 O 5 0 to 10.0% and / or WO 3 0 to 10.0%
The optical glass according to any one of (1) to (4), further comprising:
（６） １．７以上の屈折率（ｎｄ）を有し、２０以上３０以下のアッベ数（νｄ）を有する（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。 (6) The optical glass according to any one of (1) to (5), having a refractive index (n d ) of 1.7 or more and an Abbe number (ν d ) of 20 or more and 30 or less.
（７） 粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス２、又は１であり、かつ粉末法による化学的耐久性（耐酸性）がクラス２、又は１である（１）から（６）のいずれか記載の光学ガラス。 (7) The chemical durability (water resistance) by the powder method is class 2 or 1, and the chemical durability (acid resistance) by the powder method is class 2 or 1 (1) to (6) Optical glass as described in any one of.
（８） （１）〜（７）のいずれか記載の光学ガラスを母材とするレンズ又はプリズム等の光学素子。 (8) An optical element such as a lens or a prism using the optical glass according to any one of (1) to (7) as a base material.
（９） （１）〜（７）のいずれか記載の光学ガラスをリヒートプレス加工して作製するレンズ又はプリズム等の光学素子。 (9) An optical element such as a lens or a prism produced by reheat press processing the optical glass according to any one of (1) to (7).
（１０） （１）〜（７）のいずれか記載の光学ガラスで作成した光学素子及び光学基板材料を備える、カメラ又はプロジェクタ等の光学機器。 (10) An optical device such as a camera or a projector, comprising an optical element made of the optical glass according to any one of (1) to (7) and an optical substrate material.
本発明によれば、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分を必須成分として所定の含有率の範囲で含有することにより、ガラスの屈折率が高められるとともに、ＳｉＯ２成分によってガラスの化学的耐久性が高められ、アルカリ金属成分、及びアルカリ土類金属成分によってガラスのアッベ数等が調整される。このため、屈折率及びアッベ数が所望の範囲内にありながら、所望の化学的耐久性を有する、光学ガラス及び光学素子を提供することができる。 According to the present invention, the refractive index of glass is increased by containing Nb 2 O 5 component and TiO 2 component as essential components in a predetermined content range, and the chemical durability of the glass is enhanced by the SiO 2 component. The Abbe number of the glass is adjusted by the alkali metal component and the alkaline earth metal component. Therefore, it is possible to provide an optical glass and an optical element having desired chemical durability while the refractive index and the Abbe number are within a desired range.
次に本発明の光学ガラスにおいて、各成分の組成範囲を前記のとおり限定した理由を説明する。なお、本明細書中においては、特に断らない限り、各成分の含有率は質量％にて表されるものとする。 Next, the reason why the composition range of each component is limited as described above in the optical glass of the present invention will be described. In the present specification, unless otherwise specified, the content of each component is expressed in mass%.
［ガラス成分］
本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２成分を２７．０〜４６．０％、ＴｉＯ２成分を２０．０〜３５．０％、Ｎｂ２Ｏ５成分を１．０〜１５．０％、ＲＯ成分を２．０〜２５．０％（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）、及びＲｎ２Ｏ成分を３．０〜３０．０％（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）含有する。Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分を必須成分として上記含有率の範囲内で加えることで、鉛化合物によらなくともガラスの屈折率が高められる。また、ＳｉＯ２成分を必須成分として上記含有率の範囲内で加えることで、ガラスの化学的耐久性が高められる。さらに、アルカリ金属成分（Ｒｎ２Ｏ成分）及びアルカリ土類金属成分（ＲＯ成分）を必須成分として上記含有率の範囲内で加えることで、ガラスのアッベ数等が調整される。このため、屈折率（ｎｄ）を１．７以上に高め、アッベ数（νｄ）を２０以上３０以下の範囲内におきつつ、光学ガラスの化学的耐久性をより高めることができる。
[Glass component]
In the optical glass of the present invention, the SiO 2 component is 27.0 to 46.0%, the TiO 2 component is 20.0 to 35.0%, and Nb 2 in mass% with respect to the total glass mass of the oxide equivalent composition. O 5 component 1.0-15.0%, RO component 2.0-25.0% (wherein R is one or more selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba), and Rn 2 O component is contained in an amount of 3.0 to 30.0% (wherein Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, and Cs). By adding the Nb 2 O 5 component and the TiO 2 component as essential components within the above range of the content, the refractive index of the glass can be increased without using a lead compound. Further, the addition within the scope of the content of the SiO 2 component as an essential component, the chemical durability of the glass is increased. Furthermore, the addition within the scope of the content of alkali metal components (Rn 2 O component) and alkaline earth metal components (RO component) as essential components, the Abbe number and the like of the glass is adjusted. For this reason, the chemical durability of the optical glass can be further increased while the refractive index (n d ) is increased to 1.7 or more and the Abbe number (ν d ) is in the range of 20 to 30.
＜必須成分、任意成分について＞
ＳｉＯ２成分は、安定なガラス形成を促し、光学ガラスとして好ましくない失透（結晶物の発生）を低減する成分である。特に、ＳｉＯ２成分の含有率を２７．０％以上にすることで、所望のガラスの化学的耐久性を達成することができる。また、ＳｉＯ２成分の含有率を４６．０％以下にすることで、所望の屈折率を得ることができるとともに、ガラスの溶融性を良好に保つことができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ２成分の含有率は、好ましくは２７．０％、より好ましくは２７．２％、最も好ましくは２７．４％を下限とし、好ましくは４６．０％、より好ましくは４５．０％、最も好ましくは４４．５％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。
<About essential and optional components>
The SiO 2 component is a component that promotes stable glass formation and reduces devitrification (generation of crystalline substances), which is undesirable as an optical glass. In particular, when the content of the SiO 2 component is 27.0% or more, desired chemical durability of the glass can be achieved. Further, by setting the content of SiO 2 component below 46.0%, it is possible to obtain a desired refractive index can be kept good meltability of the glass. Accordingly, the content of the SiO 2 component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 27.0%, more preferably 27.2%, most preferably 27.4%, and preferably 46.0%. %, More preferably 45.0%, and most preferably 44.5%. SiO 2 component may be contained in the glass by using as a raw material such as SiO 2, K 2 SiF 6, Na 2 SiF 6 or the like.
ＴｉＯ２成分は、屈折率を高めるとともに化学的耐久性（耐酸性）を高める成分である。特に、ＴｉＯ２成分の含有率を２０．０％以上にすることで、所望のガラスの屈折率、アッベ数等を達成することができる。また、ＴｉＯ２成分の含有率を３５．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減することができるとともに、特に可視短波長（５００ｎｍ以下）の光線透過率を悪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ＴｉＯ２成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは２１．０％、最も好ましくは２２．０％を下限とし、好ましくは３５．０％、より好ましくは３３．０％、最も好ましくは３２．０％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。 The TiO 2 component is a component that increases the refractive index and the chemical durability (acid resistance). In particular, when the content of the TiO 2 component is 20.0% or more, the desired refractive index, Abbe number, and the like of the glass can be achieved. Further, by making the content of the TiO 2 component 35.0% or less, the coloration of the glass can be reduced, and in particular, the light transmittance of a visible short wavelength (500 nm or less) can be made difficult to deteriorate. . Accordingly, the content of the TiO 2 component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 20.0%, more preferably 21.0%, most preferably 22.0%, and preferably 35.0%. %, More preferably 33.0%, and most preferably 32.0%. TiO 2 component may be contained in the glass by using as the starting material for example TiO 2 or the like.
Ｎｂ２Ｏ５成分は、屈折率を高めるとともに、ガラスを安定化する成分である。特に、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率を１．０％以上にすることで、所望のガラスの特性を達成することができる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスのアッベ数を所望の値に調整し易くすることができる。それとともに、ガラス製造時における溶解温度の上昇が抑制されるため、生産コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは１．３％、最も好ましくは１．５％を下限とし、好ましくは１５．０％、より好ましくは１３．０％、最も好ましくは１２．０％を上限とする。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。 The Nb 2 O 5 component is a component that increases the refractive index and stabilizes the glass. In particular, when the content of the Nb 2 O 5 component is 1.0% or more, desired glass characteristics can be achieved. Further, by setting the content of Nb 2 O 5 component below 15.0%, it is possible to easily adjust the Abbe number of the glass to a desired value. At the same time, since the increase in melting temperature during glass production is suppressed, production costs can be reduced. Therefore, the content of the Nb 2 O 5 component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 1.0%, more preferably 1.3%, and most preferably 1.5%, and preferably 15%. 0.0%, more preferably 13.0%, and most preferably 12.0%. The Nb 2 O 5 component can be contained in the glass using, for example, Nb 2 O 5 as a raw material.
ＲＯ（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）成分は、ガラスの屈折率と光弾性定数を調整する成分である。特に、ＲＯ成分の含有率を２．０％以上にすることで、所望のガラスの特性を達成することができる。また、ＲＯ成分の含有率を２５．０％以下にすることで、所望の屈折率を得ることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分の含有率の合計は、好ましくは２．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは７．０％を下限とし、好ましくは２５．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１６．０％を上限とする。これらＲＯ成分は、炭酸塩（ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＢａＣＯ３）、硝酸塩（Ｓｒ（ＮＯ３）２、Ｂａ（ＮＯ３）２）、弗化物（ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２）等を用いてガラス内に含有することができるが、炭酸塩及び／又は硝酸塩及び／又は弗化物の形態でガラス内に含有することが好ましい。 The RO (wherein R is one or more selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, and Ba) is a component that adjusts the refractive index and photoelastic constant of the glass. In particular, when the content of the RO component is 2.0% or more, desired glass characteristics can be achieved. Moreover, a desired refractive index can be obtained by making the content rate of RO component 25.0% or less. Accordingly, the total content of the RO component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 2.0%, more preferably 5.0%, and most preferably 7.0%, and preferably 25. The upper limit is 0%, more preferably 20.0%, and most preferably 16.0%. These RO components are carbonate (MgCO 3 , CaCO 3 , BaCO 3 ), nitrate (Sr (NO 3 ) 2 , Ba (NO 3 ) 2 ), fluoride (MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 ). Etc. can be used in the glass, but it is preferably contained in the glass in the form of carbonate and / or nitrate and / or fluoride.
このうち、ＭｇＯ成分は、ガラスの光学恒数を維持する成分であり、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５．０％以下にすることで、ガラスを安定化して冷却中における結晶の発生を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＭｇＯ成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは４．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。 Among these, the MgO component is a component that maintains the optical constant of the glass, and is an optional component in the optical glass of the present invention. In particular, when the content of the MgO component is 5.0% or less, the glass can be stabilized and the generation of crystals during cooling can be reduced. Therefore, the content of the MgO component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 5.0%, more preferably 4.0%, and most preferably 3.0%.
また、ＣａＯ成分は、ガラスのアッベ数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、ＣａＯ成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下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ＣａＯ成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。 Moreover, a CaO component is a component which reduces the Abbe number of glass, and is an arbitrary component in the optical glass of this invention. In particular, the refractive index of glass can be made hard to fall by making the content rate of a CaO component 15.0% or less. Therefore, the content of the CaO component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 15.0%, more preferably 10.0%, and most preferably 5.0%.
また、ＳｒＯ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、ＳｒＯ成分の含有率を１５．０％以下にすることで、所望の光学恒数を実現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質量に対するＳｒＯ成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。 Moreover, a SrO component is a component which raises the refractive index of glass, and is an arbitrary component in the optical glass of this invention. In particular, by setting the content of the SrO component to 15.0% or less, a desired optical constant can be easily realized. Therefore, the content of the SrO component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 15.0%, more preferably 10.0%, and most preferably 5.0%.
また、ＢａＯ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、ＢａＯ成分の含有率を２５．０％以下にすることで、所望の光学恒数を実現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質量に対するＢａＯ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１５．０％を上限とする。 Moreover, a BaO component is a component which raises the refractive index of glass and is an arbitrary component in the optical glass of this invention. In particular, when the content of the BaO component is 25.0% or less, a desired optical constant can be easily realized. Therefore, the content of the BaO component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 25.0%, more preferably 20.0%, and most preferably 15.0%.
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）成分は、ガラスの溶融性を向上する成分である。特に、Ｒｎ２Ｏ成分の含有率を３．０％以上にすることで、所望のガラスの特性を達成することができる。また、Ｒｎ２Ｏ成分の含有率を３０．０％以下にすることで、所望の屈折率を得ることができるとともに、ガラスへの失透を発生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Ｒｎ２Ｏ成分の含有率の合計は、好ましくは３．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは７．０％を下限とし、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。これらＲｎ２Ｏ成分は、炭酸塩（Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｃｓ２ＣＯ３）、硝酸塩（ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＣｓＮＯ３）、弗化物（ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＫＨＦ２）、複合塩（Ｎａ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６）等を用いてガラス内に含有することができるが、炭酸塩及び／又は硝酸塩の形態でガラス内に含有することが好ましい。 Rn 2 O (wherein Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, and Cs) is a component that improves the meltability of glass. In particular, when the content of the Rn 2 O component is 3.0% or more, desired glass characteristics can be achieved. Further, by setting the content of Rn 2 O components below 30.0%, it is possible to obtain a desired refractive index can be difficult to generate the devitrification to the glass. Therefore, the total content of the Rn 2 O component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 3.0%, more preferably 5.0%, most preferably 7.0%, and preferably The upper limit is 30.0%, more preferably 25.0%, and most preferably 20.0%. These Rn 2 O components are carbonates (Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Cs 2 CO 3 ), nitrates (LiNO 3 , NaNO 3 , KNO 3 , CsNO 3 ), fluorides (LiF , NaF, KF, KHF 2 ), composite salts (Na 2 SiF 6 , K 2 SiF 6 ), etc., can be contained in the glass, but are contained in the glass in the form of carbonate and / or nitrate. It is preferable.
このうち、Ｌｉ２Ｏ成分は、ガラスの溶融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、Ｌｉ２Ｏ成分の含有率を５．０％以下にすることで、高屈折率を実現し易くするとともに、ガラスのリヒート（再加熱）工程における乳白化や結晶析出を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは４．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。 Among, Li 2 O component is a component for improving the meltability of the glass, an optional component of the optical glass of the present invention. In particular, by setting the content of the Li 2 O component to 5.0% or less, it is easy to realize a high refractive index, and it is possible to reduce milking and crystal precipitation in the glass reheating (reheating) step. . Therefore, the content of the Li 2 O component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 5.0%, more preferably 4.0%, and most preferably 3.0%.
また、Ｎａ２Ｏ成分は、ガラスの溶融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、Ｎａ２Ｏ成分の含有率を１８．０％以下にすることで、ガラスの屈折率が高くても所望のアッベ数を実現することができるとともに、化学的耐久性が悪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Ｎａ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１８．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１２．０％を上限とする。本発明において、Ｎａ２Ｏ成分は含有しなくとも所望の物性を有する光学ガラスは製造することはできるが、上記効果を奏し易くするためには、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。 Further, Na 2 O component is a component for improving the meltability of the glass, an optional component of the optical glass of the present invention. In particular, by making the content of the Na 2 O component 18.0% or less, a desired Abbe number can be realized even if the refractive index of the glass is high, and chemical durability is hardly deteriorated. Can do. Accordingly, the content of the Na 2 O component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 18.0%, more preferably 15.0%, and most preferably 12.0%. In the present invention, an optical glass having desired physical properties can be produced even if it does not contain a Na 2 O component. However, in order to facilitate the above effects, it is preferably 2.0%, more preferably 4. The lower limit is 0%, and most preferably 6.0%.
また、Ｋ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を調整しつつ屈折率やアッベ数を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｋ２Ｏ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率が高くても所望のアッベ数を実現することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＫ２Ｏ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７．０％を上限とする。本発明において、Ｋ２Ｏ成分は含有しなくとも所望の物性を有する光学ガラスは製造することはできるが、上記効果を奏し易くするためには、好ましくは１．０％、より好ましくは２．０％、最も好ましくは３．０％を下限とする。 Further, K 2 O component is a component that adjusts the refractive index and Abbe number while adjusting melting property of the glass is any component of the optical glass of the invention. In particular, by setting the content of the K 2 O component to 10.0% or less, a desired Abbe number can be realized even if the refractive index of the glass is high. Therefore, the content of the K 2 O component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 10.0%, more preferably 8.0%, and most preferably 7.0%. In the present invention, an optical glass having desired physical properties can be produced without containing a K 2 O component. However, in order to facilitate the above effect, it is preferably 1.0%, more preferably 2. The lower limit is 0%, and most preferably 3.0%.
本発明の光学ガラスは、Ｋ２Ｏ成分の含有率に対するＮａ２Ｏ成分の含有率の質量％比が、０．３５以上０．８０以下であることが好ましい。この質量％比を０．３５以上にすることで、所望の光学特性を維持しつつ、光学ガラスの化学的耐久性を高めることができる。また、この質量％比を０．８０以下にすることで、ガラスへの失透を発生し難くすることができる。従って、Ｋ２Ｏ成分の含有率に対するＮａ２Ｏの含有率の質量％比は、好ましくは０．３５、より好ましくは０．３８、最も好ましくは０．３９を下限とし、好ましくは０．８０、より好ましくは０．７０、最も好ましくは０．６０を上限とする。 In the optical glass of the present invention, the mass% ratio of the Na 2 O component content to the K 2 O component content is preferably 0.35 or more and 0.80 or less. By making this mass% ratio 0.35 or more, the chemical durability of the optical glass can be enhanced while maintaining desired optical characteristics. Moreover, it can be made hard to generate | occur | produce the devitrification to glass by making this mass% ratio 0.80 or less. Accordingly, the mass% ratio of the Na 2 O content to the K 2 O content is preferably 0.35, more preferably 0.38, most preferably 0.39, and preferably 0.80. More preferably, the upper limit is 0.70, and most preferably 0.60.
また、本発明の光学ガラスは、ＢａＯ、ＳｒＯ、及びＣａＯの各成分の含有率の質量和に対する、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの各成分の含有率の質量和の比が、０．９４以上２．５０以下であることが好ましい。これらの成分はいずれもガラスの屈折率を向上する成分であるが、ＢａＯ、ＳｒＯ、及びＣａＯの各成分の含有率の質量和に対する、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの各成分の含有率の質量和の比を０．８０以上にすることで、ガラスの溶融性を高めることができる。また、これらの質量和の比を２．５０以下にすることで、ガラスの結合を強めて化学的耐久性を向上することができる。従って、ＢａＯ、ＳｒＯ、及びＣａＯの各成分の含有率の質量和に対する、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの各成分の含有率の質量和の比は、好ましくは０．８０、より好ましくは０．８２、最も好ましくは０．８３を下限とし、好ましくは２．５０、より好ましくは２．３０、最も好ましくは２．１０を上限とする。 Further, in the optical glass of the present invention, the ratio of the mass sum of the content ratios of Na 2 O and K 2 O to the mass sum of the content ratios of each component of BaO, SrO, and CaO is 0.94 or more. 2.50 or less is preferable. These components are all components that improve the refractive index of the glass, but the mass of the content of each component of Na 2 O and K 2 O with respect to the mass sum of the content of each component of BaO, SrO, and CaO. By making the sum ratio 0.80 or more, the meltability of the glass can be enhanced. Further, by setting the ratio of these mass sums to 2.50 or less, it is possible to strengthen the bonding of the glass and improve the chemical durability. Therefore, the ratio of the mass sum of the content of each component of Na 2 O and K 2 O to the mass sum of the content of each component of BaO, SrO, and CaO is preferably 0.80, more preferably 0.8. 82, most preferably 0.83 is the lower limit, preferably 2.50, more preferably 2.30, and most preferably 2.10.
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で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９．０％以下にすることで、ガラスがより低温で溶解し易くなるため、ガラス製造時におけるエネルギー損失を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｒＯ２成分の含有率は、好ましくは９．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。なお、ＺｒＯ２成分を添加しなくても、ガラスに失透が発生しない場合は、含有しなくとも差し支えない。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。 The ZrO 2 component is a component that increases the refractive index of the glass and suppresses devitrification in the process of cooling the glass from the molten state, and is an optional component in the optical glass of the present invention. In particular, when the content of the ZrO 2 component is 9.0% or less, the glass is easily melted at a lower temperature, so that energy loss during glass production can be reduced. Therefore, the content of the ZrO 2 component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 9.0%, more preferably 7.0%, and most preferably 5.0%. Even without the addition of the ZrO 2 component, if the devitrification in the glass does not occur, even without containing no problem. The ZrO 2 component can be contained in the glass using, for example, ZrO 2 , ZrF 4 or the like as a raw material.
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０．９％、最も好ましくは０．８％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。 The Sb 2 O 3 component is a component that promotes defoaming of the glass, and is an optional component in the optical glass of the present invention. In particular, by setting the content of the Sb 2 O 3 component to 1.0% or less, excessive foaming at the time of melting the glass can be made difficult, and the Sb 2 O 3 component can be dissolved in a melting facility (especially a noble metal such as Pt). ) And alloying can be made difficult. Therefore, the content of the Sb 2 O 3 component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 1.0%, more preferably 0.9%, and most preferably 0.8%. The Sb 2 O 3 component can be contained in the glass using, for example, Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5 , Na 2 H 2 Sb 2 O 7 · 5H 2 O, or the like as a raw material.
Ｂ２Ｏ３成分は、安定なガラス形成を促す効果を有する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｂ２Ｏ３成分の含有率を３．０％以下にすることで、所望の屈折率を得ることができるとともに、ガラスの化学的耐久性の低下を抑制することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは３．０％、より好ましくは２．０％、最も好ましくは１．０％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が、Ｈ３ＢＯ３を用いてガラス内に含有することが好ましい。 The B 2 O 3 component is a component having an effect of promoting stable glass formation, and is an optional component in the optical glass of the present invention. In particular, by setting the content ratio of the B 2 O 3 component to 3.0% or less, a desired refractive index can be obtained, and a decrease in the chemical durability of the glass can be suppressed. Therefore, the content of the B 2 O 3 component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 3.0%, more preferably 2.0%, and most preferably 1.0%. The B 2 O 3 component can be contained in the glass using, for example, H 3 BO 3 , Na 2 B 4 O 7 , Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O, BPO 4 or the like as a raw material. 3 BO 3 is preferably contained in the glass.
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性を高め、溶融ガラスの耐失透性を向上するのに有効な成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＡｌ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは４．０％、より好ましくは３．０％、最も好ましくは２．０％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。 The Al 2 O 3 component is an effective component for enhancing the chemical durability of the glass and improving the devitrification resistance of the molten glass, and is an optional component in the optical glass of the present invention. Therefore, the content of the Al 2 O 3 component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 4.0%, more preferably 3.0%, and most preferably 2.0%. The Al 2 O 3 component can be contained in the glass using, for example, Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , AlF 3 or the like as a raw material.
Ｌｎ２Ｏ３成分（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上）は、高屈折率を実現し、化学的耐久性（耐水性）を向上する成分である。特に、Ｌｎ２Ｏ３成分の含有率を５．０％以下にすることで、化学的耐久性（耐酸性）を悪化し難くし、ガラスの分散の低下を抑制し、所望の光学恒数及び化学的耐久性を得易くすることができる。また、Ｌｎ２Ｏ３成分は希少鉱物資源であるため、Ｌｎ２Ｏ３成分の含有率を５．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｎ２Ｏ３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。 Ln 2 O 3 component (Ln is one or more selected from the group consisting of Y, La, Gd, Yb, and Lu) is a component that realizes a high refractive index and improves chemical durability (water resistance) It is. In particular, by making the content of the Ln 2 O 3 component 5.0% or less, the chemical durability (acid resistance) is hardly deteriorated, the decrease in dispersion of the glass is suppressed, and the desired optical constant and Chemical durability can be easily obtained. Further, since Ln 2 O 3 component is a rare mineral resource, by the content of Ln 2 O 3 component to 5.0% or less, it is possible to reduce the material cost of the glass. Therefore, the content of the Ln 2 O 3 component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 10.0%, more preferably 8.0%, and most preferably 5.0%.
ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性を向上し、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、ＺｎＯ成分の含有率を５．０％以下にすることで、ガラスが安定化し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｎＯ成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは２．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。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。 A ZnO component is a component which improves the meltability of glass and raises a refractive index, and is an arbitrary component in the optical glass of this invention. In particular, when the ZnO component content is 5.0% or less, the glass is easily stabilized. Accordingly, the content of the ZnO component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 5.0%, more preferably 2.0%, and most preferably 1.0%. The ZnO component can be contained in the glass using, for example, ZnO, ZnF 2 or the like as a raw material.
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスを安定化する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｔａ２Ｏ５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、希少鉱物資源であるＴａ２Ｏ５成分の使用量が減るとともに、ガラスがより低温で溶解し易くなるため、ガラスの生産コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴａ２Ｏ５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６．０％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。 The Ta 2 O 5 component is a component that increases the refractive index of the glass and stabilizes the glass, and is an optional component in the optical glass of the present invention. In particular, by making the content of Ta 2 O 5 component 10.0% or less, the amount of Ta 2 O 5 component, which is a rare mineral resource, is reduced, and the glass is more easily melted at a lower temperature. The production cost can be reduced. Accordingly, the content of the Ta 2 O 5 component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 10.0%, more preferably 8.0%, and most preferably 6.0%. The Ta 2 O 5 component can be contained in the glass using, for example, Ta 2 O 5 as a raw material.
ＷＯ３成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整し、ガラスの耐失透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、ＷＯ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減し、特に可視−短波長領域（５００ｎｍ未満）におけるガラスの透過率を高めることができる。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６．０％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。 The WO 3 component is a component that adjusts the refractive index and dispersion of the glass and improves the devitrification resistance of the glass, and is an optional component in the optical glass of the present invention. In particular, by making the content of the WO 3 component 10.0% or less, the coloration of the glass can be reduced, and the transmittance of the glass in the visible-short wavelength region (less than 500 nm) can be increased. Accordingly, the content of the WO 3 component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 10.0%, more preferably 8.0%, and most preferably 6.0%. The WO 3 component can be contained in the glass using, for example, WO 3 as a raw material.
＜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。
<About ingredients that should not be included>
Next, components that should not be contained in the optical glass of the present invention and components that are not preferably contained will be described.
ＧｅＯ２成分は、ガラスの屈折率及び溶融ガラスの粘性を調整する成分であるが、希少鉱物資源であって高価な成分である。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＧｅＯ２成分の含有率は、好ましくは０．１％を上限とし、より好ましくは含有しない。 The GeO 2 component is a component that adjusts the refractive index of glass and the viscosity of molten glass, but is a rare mineral resource and an expensive component. Accordingly, the content of the GeO 2 component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 0.1% as an upper limit, and more preferably not contained.
Ｇａ２Ｏ３及びＢｉ２Ｏ３の各成分は、ガラスの屈折率を調整する成分であるが、希少鉱物資源であるため材料コストが上昇する原因となる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するこれらの成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．５％を上限とし、最も好ましくは含有しない。 Each component in the Ga 2 O 3 and the Bi 2 O 3 is a component that adjusts the refractive index of the glass, the material cost since it is a rare mineral resources causes to rise. Accordingly, the content of these components with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 1.0%, more preferably 0.5%, and most preferably not contained.
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラスの溶融性を向上する成分であるが、ガラスの耐失透性が悪化しやすくなり、失透の無い光学ガラスが得にくくなる性質がある。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＰ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは１．０％を上限とし、最も好ましくは含有しない。 The P 2 O 5 component is a component that improves the meltability of the glass, but has a property that the devitrification resistance of the glass is likely to deteriorate and it becomes difficult to obtain an optical glass without devitrification. Therefore, the content of the P 2 O 5 component with respect to the total glass mass of the oxide-converted composition is preferably 5.0%, more preferably 1.0%, and most preferably not contained.
ＴｅＯ２成分は、ガラス溶融時の清澄作用を促進する成分であるが、ガラスへの着色が顕著になって透過率が悪化しやすくなる性質がある。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｅＯ２成分の含有率は、好ましくは３．０％、より好ましくは１．５％を上限とし、最も好ましくは含有しない。 The TeO 2 component is a component that promotes the clarification action when the glass is melted, but has a property that the coloration of the glass becomes remarkable and the transmittance tends to deteriorate. Therefore, the content of the TeO 2 component with respect to the total glass mass of the oxide conversion composition is preferably 3.0%, more preferably 1.5%, and most preferably not contained.
Ｔｉを除く、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ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を使用す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。 Each transition metal component such as V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag and Mo, excluding Ti, is colored by the glass even when contained in a small amount by combining them individually or in combination. In particular, in the optical glass using a wavelength in the visible region, it is preferable that it is not substantially contained.
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、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。 Furthermore, lead compounds such as PbO, arsenic compounds such as As 2 O 3 , and components of Th, Cd, Tl, Os, Be, and Se tend to be refrained from being used as harmful chemical substances in recent years and are unavoidable. It is preferable not to contain these except for contamination. As a result, the optical glass is substantially free of substances that pollute the environment. Therefore, the optical glass can be manufactured, processed, and discarded without taking any special environmental measures.
なお、本明細書中において「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すべ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。 In the present specification, the “oxide equivalent composition” is assumed that oxides, composite salts, metal fluorides, etc. used as a raw material of the glass component of the present invention are all decomposed and changed to oxides when melted. In this case, the total mass of the generated oxide is 100% by mass, and each component contained in the glass is described.
また、本発明のガラス組成物は、その組成が質量％で表されているため直接的にモル％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モル％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。
ＳｉＯ２成分 ３６〜５５ｍｏｌ％、
ＴｉＯ２成分 ２０〜３５ｍｏｌ％、
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０．５〜５．０ｍｏｌ％、
ＲＯ成分 ２〜２０ｍｏｌ％、及び
Ｒｎ２Ｏ成分 ３〜３０ｍｏｌ％、
並びに
ＣａＯ成分 ０〜２０ｍｏｌ％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜１５ｍｏｌ％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜６ｍｏｌ％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜０．３ｍｏｌ％及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜４ｍｏｌ％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３ｍｏｌ％及び／又は
Ｌｎ２Ｏ３成分 ０〜３ｍｏｌ％（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上）及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜１０ｍｏｌ％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜５ｍｏｌ％及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１０ｍｏｌ％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜３ｍｏｌ％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜５ｍｏｌ％
Moreover, since the composition of the glass composition of the present invention is expressed by mass%, it cannot be expressed directly in the description of mol%, but in the glass composition satisfying various characteristics required in the present invention. The composition represented by mol% of each component present generally takes the following values in terms of oxide equivalent composition.
SiO 2 component 36-55 mol%,
TiO 2 component 20-35 mol%,
Nb 2 O 5 component 0.5 to 5.0 mol%,
RO component 2~20mol%, and Rn 2 O components 3 to 30 mol%,
And CaO components 0 to 20 mol% and / or SrO component 0～15Mol% and / or ZrO 2 component 0～6Mol% and / or Sb 2 O 3 component 0～0.3Mol% and / or B 2 O 3 component 0 4 mol% and / or Al 2 O 3 component 0～3Mol% and / or Ln 2 O 3 component 0~3mol% (Ln is Y, La, Gd, and one or more selected from the group consisting of Lu) and / or MgO component 0-10 mol% and / or ZnO component 0 to 5 mol% and / or Li 2 O component 0-10 mol% and / or Ta 2 O 5 component 0～3Mol% and / or WO 3 components 0 to 5 mol%
［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混合し、作製した混合物を白金、白金合金、又は石英からなる容器に入れて１２００〜１４００℃の温度範囲で３〜１０時間溶融し、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。
[Production method]
The optical glass of the present invention is produced, for example, as follows. That is, the above raw materials are mixed so that each component is within a predetermined content range, and the prepared mixture is put in a container made of platinum, a platinum alloy, or quartz, and a temperature range of 1200 to 1400 ° C. is 3 to 10 ° C. After melting for a period of time, stirring and homogenizing to blow out bubbles, the temperature is lowered to an appropriate temperature, cast into a mold, and slowly cooled.
［物性］
本発明の光学ガラスは、できるだけ高い屈折率（ｎｄ）を有するとともに、適度な分散性を有する必要がある。特に、１．７以上の屈折率（ｎｄ）を有し、２０以上３０以下のアッベ数（νｄ）を有することが好ましい。これにより、素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量が得られるとともに、所望の色収差を得ることができる。
[Physical properties]
The optical glass of the present invention must have a refractive index (n d ) as high as possible and have appropriate dispersibility. In particular, it preferably has a refractive index (n d ) of 1.7 or more and an Abbe number (ν d ) of 20 or more and 30 or less. Thereby, even if the device is made thin, a large amount of light refraction can be obtained and desired chromatic aberration can be obtained.
また、本発明の光学ガラスは、できるだけ高い化学的耐久性を有する必要がある。特に、ＪＯＧＩＳ０６−１９９９に準じたガラスの粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス２、又は１であり、かつ粉末法による化学的耐久性（耐酸性）がクラス２、又は１であることが好ましい。これにより、光学ガラスを加工して光学素子を作製する際に、水及び酸によるガラスのヤケが低減されるため、所望の光学的特性を有する光学素子をより確実に作製することができる。 Further, the optical glass of the present invention needs to have as high chemical durability as possible. In particular, the chemical durability (water resistance) of the glass according to JOGIS06-1999 is class 2 or 1, and the chemical durability (acid resistance) of the powder method is class 2 or 1. It is preferable. Thereby, when processing an optical glass and manufacturing an optical element, the burning of the glass by water and an acid is reduced, Therefore The optical element which has a desired optical characteristic can be manufactured more reliably.
ここで、「化学的耐久性」とは、水又は酸によるガラスの侵食に対する耐久性であり、水に対する耐久性及び酸に対する耐酸性は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」ＪＯＧＩＳ０６−１９９９により測定することができる。また、「粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス２、又は１である」とは、ＪＯＧＩＳ０６−１９９９に準じて行った化学的耐久性（耐水性）が、測定前後の試料の質量の減量率で、０．１０質量％未満であることを意味する。なお、クラス１は、測定前後の試料の質量の減量率が、０．０５質量％未満であり、クラス２は、０．０５質量％以上０．１０質量％未満である。また、「粉末法による化学的耐久性（耐酸性）がクラス２、又は１である」とは、ＪＯＧＩＳ０６−１９９９に準じて行った化学的耐久性（耐酸性）が、測定前後の試料の質量の減量率で、０．３５質量％未満であることを意味する。なお、クラス１は、測定前後の試料の質量の減量率が、０．２０質量％未満であり、クラス２は、０．２０質量％以上０．３５質量％未満である。 Here, “chemical durability” means durability against the erosion of glass by water or acid. The durability against water and the acid resistance against acid are determined by the Japan Optical Glass Industry Association Standard “Chemical durability of optical glass”. Measurement method "can be measured according to JOGIS06-1999. “The chemical durability (water resistance) by the powder method is class 2 or 1” means that the chemical durability (water resistance) performed according to JOGIS06-1999 is the mass of the sample before and after the measurement. It means that it is less than 0.10% by mass. In Class 1, the weight loss rate of the sample before and after the measurement is less than 0.05% by mass, and in Class 2, it is 0.05% by mass or more and less than 0.10% by mass. “The chemical durability (acid resistance) by the powder method is class 2 or 1” means that the chemical durability (acid resistance) performed according to JOGIS06-1999 is the mass of the sample before and after the measurement. It means that it is less than 0.35 mass%. In Class 1, the weight loss rate of the sample before and after measurement is less than 0.20% by mass, and in Class 2, it is 0.20% by mass or more and less than 0.35% by mass.
［光学素子及び光学機器］
そのため、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、本発明の光学ガラスを母材としてレンズ又はプリズム等の光学素子を作製することが好ましい。これにより、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像及び投影特性を実現しつつ、これら光学機器における光学系の小型化を図ることができる。ここで、本発明の光学ガラスからレンズ又はプリズム等の光学素子を作製するには、切削加工の大部分を省略することが可能であるため、リヒートプレス加工を用いることが好ましい。
[Optical elements and optical equipment]
Therefore, although the optical glass of the present invention is useful for various optical elements and optical designs, it is particularly preferable to produce an optical element such as a lens or a prism using the optical glass of the present invention as a base material. As a result, when used in an optical apparatus such as a camera or a projector, it is possible to reduce the size of the optical system in these optical apparatuses while realizing high-definition and high-precision imaging and projection characteristics. Here, in order to produce an optical element such as a lens or a prism from the optical glass of the present invention, it is preferable to use reheat press processing because most of the cutting can be omitted.
本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）の組成、及び、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、及び化学的耐久性（耐水性及び耐酸性）の結果を表１及び表２に示す。このうち、実施例（Ｎｏ．１、４、６、９、１１〜１３）は、本発明の参考例である。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。 Composition of Examples (No. 1 to No. 13) of the present invention, and refractive index (n d ), Abbe number (ν d ), and chemical durability (water resistance and acid resistance) of these glasses The results are shown in Tables 1 and 2. Among these, Examples (No. 1, 4, 6, 9, 11 to 13) are reference examples of the present invention. The following examples are merely for illustrative purposes, and are not limited to these examples.
本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）の光学ガラスは、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及び表２に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で１２００〜１４００℃の温度範囲で３〜４時間にわたり溶解し、攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型等に鋳込み、徐冷して得たものである。 The optical glasses of the examples (No. 1 to No. 13) of the present invention are all oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, hydroxides, metaphosphoric acids corresponding to the raw materials of the respective components. Select high-purity raw materials used for ordinary optical glass such as compounds, weigh and mix so as to have the composition ratio of each example shown in Table 1 and Table 2, and then put into a platinum crucible, Depending on the melting difficulty of the glass composition, melt in an electric furnace at a temperature range of 1200 to 1400 ° C. for 3 to 4 hours, stir and homogenize, lower to an appropriate temperature, cast into a mold, etc., and slowly cool It was obtained.
ここで、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、徐冷降温速度を−２５℃／ｈにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。 Here, the refractive index (n d ) and the Abbe number (ν d ) of the optical glass of the examples (No. 1 to No. 13) are obtained with respect to the glass obtained by setting the slow cooling / cooling rate to −25 ° C./h. It was determined by measuring.
耐水性は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」ＪＯＧＩＳ０６−１９９９に準じて測定した。すなわち、粒度４２５〜６００μｍに破砕したガラス試料を比重ビンにとり、白金かごの中に入れた。白金かごを純水（ｐＨ６．５〜７．５）の入った石英ガラス製丸底フラスコに入れて、沸騰水浴中で６０分間処理した。処理後のガラス試料の減量率（質量％）を算出して、この減量率が０．０５未満の場合をクラス１、減量率が０．０５〜０．１０未満の場合をクラス２、減量率が０．１０〜０．２５未満の場合をクラス３、減量率が０．２５〜０．６０未満の場合をクラス４、減量率が０．６０〜１．１０未満の場合をクラス５、減量率が１．１０以上の場合をクラス６とした。このとき、クラスの数が小さいほど、ガラスの耐水性が優れていることを意味する。 The water resistance was measured in accordance with Japan Optical Glass Industry Association Standard “Method for Measuring Chemical Durability of Optical Glass” JOGIS06-1999. That is, a glass sample crushed to a particle size of 425 to 600 μm was taken in a specific gravity bottle and placed in a platinum basket. The platinum basket was placed in a quartz glass round bottom flask containing pure water (pH 6.5-7.5) and treated in a boiling water bath for 60 minutes. The weight loss rate (mass%) of the glass sample after the treatment is calculated, class 1 when this weight loss rate is less than 0.05, class 2 when the weight loss rate is less than 0.05 to 0.10, and weight loss rate. Is less than 0.10 to 0.25 class 3, when the weight loss rate is less than 0.25 to 0.60, class 4 and when the weight loss rate is less than 0.60 to 1.10, class 5. The case where the rate was 1.10 or higher was classified as class 6. At this time, the smaller the number of classes, the better the water resistance of the glass.
耐酸性は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」ＪＯＧＩＳ０６−１９９９に準じて測定した。すなわち、粒度４２５〜６００μｍに破砕したガラス試料を比重ビンにとり、白金かごの中に入れた。白金かごを０．０１Ｎ硝酸水溶液の入った石英ガラス製丸底フラスコに入れて、沸騰水浴中で６０分間処理した。処理後のガラス試料の減量率（質量％）を算出して、この減量率（質量％）が０．２０未満の場合をクラス１、減量率が０．２０〜０．３６未満の場合をクラス２、減量率が０．３５〜０．６５未満の場合をクラス３、減量率が０．６５〜１．２０未満の場合をクラス４、減量率が１．２０〜２．２０未満の場合をクラス５、減量率が２．２０以上の場合をクラス６とした。このとき、クラスの数が小さいほど、ガラスの耐酸性が優れていることを意味する。 The acid resistance was measured in accordance with the Japan Optical Glass Industry Association Standard “Method for Measuring Chemical Durability of Optical Glass” JOGIS06-1999. That is, a glass sample crushed to a particle size of 425 to 600 μm was taken in a specific gravity bottle and placed in a platinum basket. The platinum basket was placed in a quartz glass round bottom flask containing a 0.01N nitric acid aqueous solution and treated in a boiling water bath for 60 minutes. Calculate the weight loss rate (mass%) of the treated glass sample, class 1 if this weight loss rate (mass%) is less than 0.20, class if the weight loss rate is less than 0.20 to 0.36 2. When the weight loss rate is less than 0.35 to 0.65, class 3, when the weight loss rate is less than 0.65 to 1.20, class 4, and when the weight loss rate is less than 1.20 to 2.20. Class 5 and the weight loss rate of 2.20 or higher were classified as Class 6. At this time, it means that the acid resistance of glass is excellent, so that the number of classes is small.
表１及び表２に表されるように、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）の光学ガラスは、いずれも屈折率が１．７以上であり、アッベ数（νｄ）が２０以上３０以下の範囲内であった。また、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）の光学ガラスは、いずれも粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス２、又は１であり、かつ粉末法による化学的耐久性（耐酸性）がクラス２、又は１であった。 As shown in Tables 1 and 2, all of the optical glasses of Examples (No. 1 to No. 13) of the present invention have a refractive index of 1.7 or more and an Abbe number (ν d ). It was within the range of 20 or more and 30 or less. In addition, the optical glasses of Examples (No. 1 to No. 13) of the present invention all have chemical durability (water resistance) of class 2 or 1 by the powder method, and chemical durability by the powder method. The property (acid resistance) was class 2 or 1.
また、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）の光学ガラスを、冷間加工或いはリヒートプレス加工したところ、失透等の問題は生じず、安定に様々なレンズやプリズム形状に加工することができた。 Further, when the optical glass of Examples (No. 1 to No. 13) of the present invention was cold-worked or reheat-pressed, problems such as devitrification did not occur, and it was stably processed into various lenses and prism shapes. We were able to.
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。 Although the present invention has been described in detail for the purpose of illustration, this embodiment is only for the purpose of illustration, and many modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention. Will be understood.
Claims (4)
ＳｉＯ２成分を３８．６６〜４６．０％、
ＴｉＯ２成分を２０．０〜３３．０％、
Ｎｂ２Ｏ５成分を１．０〜１２．０％、
ＢａＯ成分を４．１９〜８．８２％、
Ｎａ ２ Ｏ成分を２．０〜１２．０％、
Ｋ ２ Ｏ成分を１．０〜７．０％、
ＲＯ成分を５．０〜１６．０％（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）及び
Ｒｎ２Ｏ成分を７．０〜１５．０９％（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）含有し、
ＣａＯ ０〜１０．０％
ＳｒＯ ０〜１０．０％
ＭｇＯ ０〜５．０％
Ｌｉ２Ｏ ０〜５．０％
ＺｒＯ２ ０〜９．０％
Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１．０％
Ｂ２Ｏ３ ０〜３．０％
Ａｌ２Ｏ３ ０〜４．０％
Ｌｎ２Ｏ３ ０〜５．０％（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上）
ＺｎＯ ０〜５．０％
Ｔａ２Ｏ５ ０〜６．０％及び
ＷＯ３ ０〜６．０％
であり、
質量％比（Ｋ２Ｏ）／（Ｎａ２Ｏ）が、０．３５以上０．８０以下であり、
質量％比（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＣａＯ）が、０．８０以上２．５０以下であり、
１．７以上の屈折率（ｎｄ）を有し、２０以上３０以下のアッベ数（νｄ）を有し、
粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス２、又は１であり、かつ粉末法による化学的耐久性（耐酸性）がクラス２、又は１である光学ガラス。 The SiO 2 component is 38.66 to 46.0% by mass% with respect to the total mass of the glass in oxide conversion composition,
20.0 to 33.0% of TiO 2 component,
1.0 to 12.0% of Nb 2 O 5 component,
4.19-8.82% of BaO component,
2.0 to 12.0% Na 2 O component,
1.0 to 7.0% of K 2 O component,
The RO component is 5.0 to 16.0% (wherein R is one or more selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba) and the Rn 2 O component is 7.0 to 15.09% ( In the formula, Rn contains one or more selected from the group consisting of Li, Na and K) ,
C aO 0 to 10.0%
SrO 0 to 10.0%
MgO 0-5.0%
Li 2 O 0~5.0%
ZrO 2 0-9.0%
Sb 2 O 3 0-1.0%
B 2 O 3 0-3.0%
Al 2 O 3 0-4.0%
Ln 2 O 3 0 to 5.0% (Ln is one or more selected from the group consisting of Y, La, Gd, and Lu)
ZnO 0-5.0%
Ta 2 O 5 0~ 6.0% and WO 3 0 to 6.0%
And
The mass% ratio (K 2 O) / (Na 2 O) is 0.35 or more and 0.80 or less,
The mass% ratio (Na 2 O + K 2 O) / (BaO + SrO + CaO) is 0.80 or more and 2.50 or less,
Having an index of refraction (n d ) of 1.7 or more, an Abbe number (ν d ) of 20 or more and 30 or less,
Optical glass whose chemical durability (water resistance) by the powder method is class 2 or 1, and whose chemical durability (acid resistance) by the powder method is class 2 or 1.
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