JP5748613B2 - 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
Description
θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)・・・・・・(1)
La2O3成分 0〜30.0%及び/又は
Gd2O3成分 0〜15.0%及び/又は
Y2O3成分 0〜15.0%及び/又は
Yb2O3成分 0〜15.0%
を含有する(1)記載の光学ガラス。
MgO成分 0〜15.0%及び/又は
CaO成分 0〜20.0%及び/又は
SrO成分 0〜20.0%及び/又は
BaO成分 0〜20.0%及び/又は
ZnO成分 0〜35.0%
である(1)から(10)のいずれか記載の光学ガラス。
Li2O成分 0〜25.0%及び/又は
Na2O成分 0〜25.0%及び/又は
K2O成分 0〜25.0%及び/又は
Cs2O成分 0〜10.0%
である(1)から(12)のいずれか記載の光学ガラス。
SiO2成分 0〜20.0%及び/又は
P2O5成分 0〜30.0%及び/又は
GeO2成分 0〜20.0%及び/又は
Ta2O5成分 0〜7.5%及び/又は
Bi2O3成分 0〜15.0%及び/又は
TeO2成分 0〜30.0%及び/又は
Al2O3成分 0〜15.0%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0%
である(1)から(14)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は、全て酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル%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モル%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、希土類酸化物を多く含む本発明の光学ガラスにおいて、ガラス形成酸化物として欠かすことの出来ない必須成分である。特に、B2O3成分の含有量を25.0%以上にすることで、ガラスの耐失透性を高め、且つガラスの分散を小さくすることができる。また、B2O3成分を含有することで、ガラスの比重を小さくでき、且つ再加熱による失透及び着色を低減できる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するB2O3成分の含有量は、好ましくは25.0%、より好ましくは28.0%、さらに好ましくは32.0%、最も好ましくは36.0%を下限とする。一方、B2O3成分の含有量を55.0%以下にすることで、より大きな屈折率を得易くし、部分分散比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B2O3成分の含有量は、好ましくは55.0%、より好ましくは50.0%、最も好ましくは48.0%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 12.0〜25.0質量%及び
Nb2O5成分 0質量%超〜40.0質量%
並びに
ZrO2成分 0〜7.0質量%及び/又は
La2O3成分 0〜60.0質量%及び/又は
Gd2O3成分 0〜30.0質量%及び/又は
Y2O3成分 0〜25.0質量%及び/又は
Yb2O3成分 0〜30.0質量%及び/又は
TiO2成分 0〜10.0質量%及び/又は
WO3成分 0〜45.0質量%及び/又は
MgO成分 0〜3.0質量%及び/又は
CaO成分 0〜7.0質量%及び/又は
SrO成分 0〜12.0質量%及び/又は
BaO成分 0〜20.0質量%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0質量%及び/又は
Li2O成分 0〜5.0質量%及び/又は
Na2O成分 0〜12.0質量%及び/又は
K2O成分 0〜20.0質量%及び/又は
Cs2O成分 0〜25.0質量%及び/又は
SiO2成分 0〜10.0質量%及び/又は
P2O5成分 0〜30.0質量%及び/又は
GeO2成分 0〜20.0質量%及び/又は
Ta2O5成分 0〜20.0質量%及び/又は
Bi2O3成分 0〜40.0質量%及び/又は
TeO2成分 0〜30.0質量%及び/又は
Al2O3成分 0〜10.0質量%及び/又は
Sb2O3成分 0〜2.0質量%
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1100〜1400℃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、1000〜1300℃の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込んで徐冷することにより作製される。
本発明の光学ガラスは、所定の屈折率及び分散(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1.83、最も好ましくは1.85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、概ね2.00以下、より具体的には1.97以下、さらに具体的には1.95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40、より好ましくは38、より好ましくは35を上限とし、最も好ましくは33未満とする。一方、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)の下限は、概ね20以上、より具体的には23以上、さらに具体的には25以上であることが多い。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。
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。
再加熱試験(イ)後の試験片の波長587.56nmの光線(d線)の透過率を再加熱試験前の試験片のd線の透過率で除した値は、再加熱試験(イ)前後のガラスに対して、日本光学硝子工業会規格JOGIS02−2003に準じて行った。具体的には、厚さ10±0.1mmの対面平行研磨品をJISZ8722に準じ、d線の分光透過率を測定し、(再加熱試験(イ)後のd線透過率)/(再加熱試験(イ)前のd線透過率)を求め、再加熱試験(イ)前後の最大透過率の変化を評価した。
一方で、再加熱試験(イ)前の試験片の透過率が70%となる波長であるλ70と再加熱試験後の試験片のλ70との差は、再加熱試験(イ)前後のガラスに対して、上述の試験方法でλ70(透過率70%時の波長)を求め、再加熱試験(イ)前の試験片のλ70と再加熱試験(イ)後の試験片のλ70との差を評価した。
ここで、再加熱試験(イ)は、15mm×15mm×30mmの試験片を、凹型耐火物上に載せて電気炉に入れて再加熱し、常温から150分で各試料の転移温度(Tg)より80℃高い温度(耐火物に落ち込む温度)まで昇温し、その温度で30分保温した後、常温まで冷却して炉外に取り出し、内部で観察できるように対向する2面を厚さ10mmに研磨した後、研磨したガラス試料を目視観察する方法で行った。
Claims (22)
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
B2O3成分を25.0%以上55.0%以下、
Ln2O3成分を10.0%以上30.0%以下(式中、LnはLa、Gd、Y、Ybからなる群より選択される1種以上)、
Nb2O5成分を8.0%以上25.0%以下、
WO3成分を0%より多く20.0%以下、及び
ZnO成分を8.0%以上35.0%以下
含有し、
ZrO2成分の含有量が10.0%以下
Ta2O5成分の含有量が3.005%以下
TeO2成分の含有量が7.0%以下
であり、
屈折率(n d )が1.89以上であり、
部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で、νd≦31の範囲において(−0.00162×νd+0.63822)≦(θg,F)≦(−0.00275×νd+0.68125)の関係を満たし、νd>31の範囲において(−0.00162×νd+0.63822)≦(θg,F)≦(−0.00162×νd+0.64622)の関係を満たす光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
La2O3成分 0〜30.0%、
Gd2O3成分 0〜15.0%、
Y2O3成分 0〜15.0%及び
Yb2O3成分 0〜15.0%
を含有する請求項1記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成におけるモル比La2O3/Ln2O3が0.5以上である請求項1又は2記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するNb2O5成分及びZrO2成分の含有量の和が9.0%より多く30.0%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物質量に対するモル和(Nb2O5+ZrO2+La2O3)が15.0%以上である請求項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物質量に対して、モル%でTiO2成分の含有量が20.0%以下である請求項1から5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物質量に対するNb2O5成分及びTiO2成分の含有量の和が6.5%より多く35.0%以下である請求項6記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のモル比TiO2/(Nb2O5+ZrO2)が1.00以下である請求項1から7のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するTiO2成分及びWO3成分のモル和が35.0%以下である請求項1から8のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成におけるモル比(TiO2+WO3)/(ZrO2+B2O3)が0.700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。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
MgO成分 0〜15.0%、
CaO成分 0〜20.0%、
SrO成分 0〜20.0%及び
BaO成分 0〜20.0%
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物質量に対するRO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選択される1種以上)のモル和が35.0%以下である請求項11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 0〜25.0%、
Na2O成分 0〜25.0%、
K2O成分 0〜25.0%及び
Cs2O成分 0〜10.0%
である請求項1から12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物質量に対する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)のモル和が30.0%以下である請求項13記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のモル比(B2O3+ZrO2)/(Ln2O3+WO3+Rn2O)が0.70以上である請求項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物質量に対して、モル%で
SiO2成分 0〜20.0%、
P2O5成分 0〜30.0%、
GeO2成分 0〜20.0%、
Bi2O3成分 0〜15.0%、
Al2O3成分 0〜15.0%及び
Sb2O3成分 0〜1.0%
である請求項1から15のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のモル比SiO2/B2O3が0.50以下である請求項1から16のいずれか記載の光学ガラス。
- 1.89以上2.00以下の屈折率(nd)を有し、20以上40以下のアッベ数(νd)を有する請求項1から17のいずれか記載の光学ガラス。
- 分光透過率が70%を示す波長(λ70)が500nm以下である請求項1から18のいずれか記載の光学ガラス。
- 請求項1から19のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び/又は精密プレス成形用のプリフォーム。
- 請求項1から19のいずれか記載の光学ガラスを研削及び/又は研磨してなる光学素子。
- 請求項1から19のいずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形してなる光学素子。
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