JP7371846B2 - 光学ガラス、光学素子及び光学機器 - Google Patents
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Description
前記光学ガラスに含まれる陽イオン全体に対する前記希土類イオンの含有量(cat%)が19cat%以上30cat%以下であり、
前記W6+の含有量が4cat%以上70cat%以下であり、
前記Nb 5+ の含有量が65cat%以下であり、
前記Nb5+とTi4+の含有量の合計が75cat%以下であり、
アッベ数が16以上24以下であることを特徴とする。
また、上記の組成を有する光学ガラスを有する光学素子及びこの光学素子を用いた光学機器に関する。
(光学ガラス)
本発明の光学ガラスは、陽イオンとして、特定の希土類イオン(La3+、Y3+、Gd3+、Lu3+、Yb3+イオン)、W6+イオン、Nb5+イオン及びTi4+イオンの合計量を高い割合で含有するガラスであり、高屈折率且つ透明である。なお、以降、それぞれのイオンを、単にLaイオン、Yイオン、Gdイオン、Luイオン、Ybイオン、Wイオン、Nbイオン及びTiイオンと称する場合がある。上記以外のイオンについても同様である。
前記La3+が27~30cat%、及び、前記Ti4+、前記Nb5+及び前記W6+の合計が70~73cat%であり、かつ、下記の組成:
0 cat% ≦Ti4+≦60cat%、
0 cat% ≦Nb5+≦60cat%、
0 cat% ≦W6+≦70cat%、
を満たすことを特徴とする。
0 cat% ≦Ti4+≦60cat%、
0 cat% ≦Nb5+≦60cat%、
10 cat% ≦W6+≦70cat%、
を満たし、
さらに、前記Ti4+が20~50cat%、前記Nb5+が0cat%及び前記W6+が20~50cat%である場合を除くことを特徴とする。
3 cat% ≦Ti4+≦53cat%、
10 cat% ≦Nb5+≦60cat%、
10 cat% ≦W6+≦60cat%、
を満たし、
さらに、前記Ti4+が3cat%、前記Nb5+が20~30cat%及び前記W6+が40~50cat%である場合と、前記Ti4+が23~43cat%、前記Nb5+が10cat%及び前記W6+が20~40cat%である場合とを除くことを特徴とする。
本発明の光学素子は、上記の光学ガラスを成形することによって得られる。本明細書において、光学素子とは、レンズ、プリズム、反射鏡(ミラー)、回折格子等の光学機器を構成する素子をいう。
本発明の光学ガラスの製造方法は、炭酸ガスレーザを試料に照射して溶解させ、その溶融物をノズルから噴出されたガス流体により浮上させた後、冷却固化させる無容器凝固法である。ガス流体のガス種は用途に合わせて、空気、窒素、酸素、アルゴンなどに代表される不活性ガスを用いることができる。また、ガス流量は溶融物の浮上に合わせて200~5000ml/分とすることができる。
以下に、実施例を用いて本発明を説明する。
実施例1~158では、ガラス中の陽イオンの組成が、表1に示す各試料の割合になるように、ガラス原料として、La2O3(LaF3,La2S3)、Y2O3、Gd2O3、Lu2O3、Yb2O3、WO3、Nb2O5、TiO2(TiS2)の合計が10gとなるよう秤量した。なお、表中、希土類合計とあるのは原料中の希土類イオンの合計という意味である。
(ガラス化判定)
球体試料2は、その後光学顕微鏡(100倍)にて観察を行い結晶の有無を判定した。表1及び表2には、得られた球体試料の直径が2mm(2φ)と3mm(3φ)の場合に分けて、光学顕微鏡で観察した時に結晶が観察されなかったものには○、若干結晶が観察されるものの光学ガラスとして問題ないと思われるものには△、結晶が観察されたものには×を表記している。なお、球体試料の直径が2mmの場合には、本発明の効果は十分発揮されるが、直径3mmの場合には、適用用途が広がるためより効果が発揮される。
球体試料2をメノウ乳鉢で粉砕して、外径5mm高さ2.5mmの白金製パンに詰めた後、リガク製DSC8270示差走査型熱量計(DSC)にて10℃/分の昇温速度で1200℃まで加熱し、ガラス転移点(Tg)の検出を行った。結晶開始温度Txとガラス転移点Tgとの差ΔTx(Tx-Tg=ΔTx)を求めた。
屈折率とアッベ数は、互いに直交する2面を研磨により作製し、島津製作所製KPR-2000を用いて測定した。サンプルが小さい場合は透明な球体試料を半球状に研磨した後エリプソメーター(J.A.Woollam.Co.,Inc製M-2000F)にて測定した。
表面反射を含む分光透過率測定は、試料を厚み0.5mmの二平面鏡面研磨し、島津製作所製分光透過率装置(UV-3100PC)で測定した。この時の分光透過率5%を示す波長(nm)をλ5として表記した。
得られた球体試料の実施例1~158の結果を表1に示す。また比較例1~151で得られた試料について同様の評価を行った結果を表2に示す。
図2において、La3+,Ti4+,W6+,Nb5+の組成が、実施例2(30cat%,10cat%,60cat%,0cat%)、実施例3(30cat%,0cat%,70cat%,0cat%)、実施例9(30cat%,0cat%,10cat%,60cat%)、実施例10(30cat%,50cat%,10cat%,10cat%)、実施例20(30cat%,10cat%,50cat%,10cat%)、実施例2(30cat%,10cat%,60cat%,0cat%)で囲まれた第1の領域でガラス化する。
2.試料
3.ノズル
4.酸素ガス
5.炭酸ガスレーザ
Claims (13)
- La3+、Y3+、Gd3+、Lu3+、Yb3+のいずれかの希土類イオン並びにW6+及びNb5+を含有する酸化物を含む光学ガラスであって、
前記光学ガラスに含まれる陽イオン全体に対する前記希土類イオンの含有量(cat%)が19cat%以上30cat%以下であり、
前記W6+の含有量が4cat%以上70cat%以下であり、
前記Nb5+の含有量が65cat%以下であり、
前記Nb5+とTi4+の含有量の合計が75cat%以下であり、
前記Ti 4+ の含有量が60cat%以下であり、
前記希土類イオンとW 6+ とNb 5+ とTi 4+ の含有量の合計が85cat%以上であり、
d線における屈折率が2.05897以上2.31以下、アッベ数が16以上24以下、ガラス転移点が731.2℃以下であることを特徴とする光学ガラス。 - さらに、下記の組成:
0 cat% ≦Bi3+≦10cat%、
0 cat% ≦Te4+≦10cat%、
0 cat% ≦Ta5+≦15cat%、
0 cat% ≦Zr4+≦10cat%、
0 cat% ≦Zn2+≦15cat%、
0 cat% ≦Mg2+≦15cat%、
0 cat% ≦Ca2+≦15cat%、
0 cat% ≦Ba2+≦15cat%、
0 cat% ≦Si4+≦5cat%、
0 cat% ≦B3+≦15cat%、
0 cat% ≦Ge4+≦15cat%、
0 cat% ≦Al3+≦15cat%、
0 cat% ≦Ga3+≦15cat%、
0 cat% ≦In3+≦5cat%、
を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の光学ガラス。 - La3+、Y3+、Gd3+、Lu3+、Yb3+のいずれかの希土類イオン及びW6+を含有する酸化物を含む光学ガラスであって、
前記光学ガラスに含まれる陽イオン全体に対する前記希土類イオンの含有量(cat%)が19cat%以上30cat%以下であり、
前記W6+の含有量が4cat%以上70cat%以下であり、
Nb5+とTi4+の含有量の合計が0cat%以上75cat%以下であり、
前記Nb 5+ の含有量が65cat%以下であり、
前記Ti 4+ の含有量が60cat%以下であり、
前記希土類イオンとW 6+ とNb 5+ とTi 4+ の含有量の合計が85cat%以上であり、
d線における屈折率が2.05897以上2.31以下、アッベ数が16以上24以下、ガラス転移点が731.2℃以下であり、
さらに、下記の組成:
0 cat% ≦Bi3+≦10cat%、
0 cat% ≦Te4+≦10cat%、
0 cat% ≦Ta5+≦15cat%、
0 cat% ≦Zr4+≦10cat%、
0 cat% ≦Zn2+≦15cat%、
0 cat% ≦Mg2+≦15cat%、
0 cat% ≦Ca2+≦15cat%、
0 cat% ≦Ba2+≦15cat%、
0 cat% ≦Si4+≦5cat%、
0 cat% ≦B3+≦15cat%、
0 cat% ≦Ge4+≦15cat%、
0 cat% ≦Al3+≦15cat%、
0 cat% ≦Ga3+≦15cat%、
0 cat% ≦In3+≦5cat%、
を満たすことを特徴とする光学ガラス。 - 前記W6+の含有量が10cat%以上70cat%以下であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- d線における屈折率が2.07以上2.31以下であることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- La3+、Y3+、Gd3+、Lu3+、Yb3+のいずれかの希土類イオン及びW6+を含有する酸化物を含む光学ガラスであって、
前記光学ガラスに含まれる陽イオン全体に対する前記希土類イオンの含有量(cat%)が19cat%以上30cat%以下であり、
前記W6+の含有量が5cat%以上20cat%以下であり、
Nb5+とTi4+の含有量の合計が56cat%以上75cat%以下であり、
前記Nb 5+ の含有量が65cat%以下であり、
前記Ti 4+ の含有量が60cat%以下であり、
前記希土類イオンとW 6+ とNb 5+ とTi 4+ の含有量の合計が85cat%以上であり、
d線における屈折率が2.23以上2.31以下、アッベ数が16以上20以下、ガラス転移点が731.2℃以下であることを特徴とする光学ガラス。 - 前記光学ガラスは、厚み0.5mmにおける分光透過率5%を示す波長が385nm以下であることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 前記光学ガラスのガラス転移点が575℃以上729℃以下であることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- La3+及びW6+を含有する酸化物を含む光学ガラスであって、(La3+,Ti4+,W6+,Nb5+)の組成が(30cat%,10cat%,60cat%,0cat%)、(30cat%,0cat%,70cat%,0cat%)、(30cat%,0cat%,10cat%,60cat%)、(30cat%,50cat%,10cat%,10cat%)、(30cat%,10cat%,50cat%,10cat%)及び(30cat%,10cat%,60cat%,0cat%)で囲まれた第1の領域、
(La3+,Ti4+,W6+,Nb5+)の組成が(27cat%,43cat%,10cat%,20cat%)、(27cat%,13cat%,40cat%,20cat%)、(27cat%,13cat%,30cat%,30cat%)、(27cat%,3cat%,30cat%,40cat%)、(27cat%,3cat%,10cat%,60cat%)及び(27cat%,43cat%,10cat%,20cat%)で囲まれた第2の領域、
(La3+,Ti4+,W6+,Nb5+)の組成が、(24cat%,26cat%,20cat%,30cat%)、(24cat%,16cat%,30cat%,30cat%)、(24cat%,16cat%,60cat%,0cat%)、(24cat%,6cat%,70cat%,0cat%)、(24cat%,6cat%,30cat%,40cat%)、(24cat%,0cat%,26cat%,50cat%)、(24cat%,0cat%,6cat%,70cat%)、(24cat%,26cat%,10cat%,40cat%)及び(24cat%,26cat%,20cat%,30cat%)で囲まれた第3の領域、
(La3+,Ti4+,W6+,Nb5+)の組成が(22cat%,28cat%,10cat%,40cat%)、(22cat%,18cat%,20cat%,40cat%)、(22cat%,18cat%,10cat%,50cat%)及び(22cat%,28cat%,10cat%,40cat%)で囲まれた第4の領域としたときに、
27cat%<La3+≦30cat%で前記第1の領域のいずれかの組成と前記第2の領域のいずれかの組成を結んだ線上にある第1の組成、24cat%<La3+≦27cat%で前記第2の領域のいずれかの組成と前記第3の領域のいずれかの組成を結んだ線上にある第2の組成、又は22cat%≦La3+≦24cat%で前記第3の領域のいずれかの組成と前記第4の領域のいずれかの組成を結んだ線上にある第3の組成のいずれかの組成を有することを特徴とする光学ガラス。 - 光学ガラスを有する光学素子であって、
前記光学ガラスは、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光学ガラスであることを特徴とする光学素子。 - 前記光学素子が、レンズ、プリズム、又はミラーのいずれかであることを特徴とする、請求項10に記載の光学素子。
- 光学素子を有する光学機器であって、
前記光学素子が請求項10又は11に記載の光学素子である光学機器。 - 前記光学機器は、カメラであって、
前記光学素子は、レンズであることを特徴とする請求項12に記載の光学機器。
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