JP7440204B2 - 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 - Google Patents
光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7440204B2 JP7440204B2 JP2018071701A JP2018071701A JP7440204B2 JP 7440204 B2 JP7440204 B2 JP 7440204B2 JP 2018071701 A JP2018071701 A JP 2018071701A JP 2018071701 A JP2018071701 A JP 2018071701A JP 7440204 B2 JP7440204 B2 JP 7440204B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- glass
- component
- refractive index
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 title claims description 72
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 52
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 71
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 108
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 30
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 30
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 12
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 9
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 7
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 150000002222 fluorine compounds Chemical group 0.000 description 3
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 3
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 2
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N Metaphosphoric acid Chemical class OP(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- BHHYHSUAOQUXJK-UHFFFAOYSA-L zinc fluoride Chemical compound F[Zn]F BHHYHSUAOQUXJK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005693 GdF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020440 K2SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910012258 LiPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000929049 Xenopus tropicalis Derriere protein Proteins 0.000 description 1
- 229910009527 YF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 150000001495 arsenic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008395 clarifying agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005816 glass manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229940093920 gynecological arsenic compound Drugs 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- VBKNTGMWIPUCRF-UHFFFAOYSA-M potassium;fluoride;hydrofluoride Chemical compound F.[F-].[K+] VBKNTGMWIPUCRF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L stannous fluoride Chemical compound F[Sn]F ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N ytterbium(III) oxide Inorganic materials O=[Yb]O[Yb]=O FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Description
θg,F=(ng-nF)/(nF-nC)・・・・・・(1)
従って、温度変化による結像特性への影響の補正に寄与できる観点から、相対屈折率の温度係数がマイナスとなるガラスや、相対屈折率の温度係数の絶対値の小さなガラスもまた望まれている。
具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
P2O5成分 20.0~40.0%、
Nb2O5成分 25.0~53.0%、
質量比(B2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)が0~0.55以下、
質量比BaO/(Na2O+K2O)が0~3.0未満であり、
部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で、
(-0.008×νd+0.800)≦(θg,F)≦(-0.008×νd+0.845)の関係を満たし、
相対屈折率(589.29nm)の温度係数(40~60℃)が+3.0×10-6~
-10.0×10-6(℃-1)の範囲内にある光学ガラス。
所定の部分分散比を有し、かつ相対屈折率の温度係数が小さい光学ガラスを得ることができる。
特に、質量比(B2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)を0~0.55以下、質量比BaO/(Na2O+K2O)を0~3.0未満とすることで、部分分散比(θg,F)を所定の範囲に保ったまま、相対屈折率の温度係数を低減させることができる。
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、各成分の含有量は、特に断りがない場合、全て酸化物換算組成の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」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、金属弗化物等が熔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数を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。
P2O5成分はガラス形成酸化物として必須の成分である。特に、P2O5成分を20.0%以上含有することで、熔融ガラスの粘性を良好にし、ガラスの安定性を高められる。また、リヒートプレス時の失透性を良好とする。従って、P2O5成分の含有量は、好ましくは20.0%以上、より好ましくは21.0%超、さらに好ましくは22.0%超とする。
他方で、P2O5成分の含有量を40.0%以下にすることで、所望の屈折率及び分散を維持することが出来る。従って、P2O5成分の含有量は、好ましくは40.0%以下、より好ましくは38.0%以下、さらに好ましくは35.0%未満とする。
P2O5成分は、原料としてAl(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4、NaH2PO4、KH2PO4、LiPO3等を用いることができる。
他方で、Nb2O5成分の含有量を53.0%以下にすることで、平均線熱膨張係数が大きく、所望の屈折率及び分散を維持することができる。従って、Nb2O5成分の含有量は、好ましくは53.0%以下、より好ましくは50.0%以下、さらに好ましくは47.0%以下とする。
Nb2O5成分は、原料としてNb2O5等を用いることができる。
他方で、Na2O成分の含有量を25.0%以下にすることで、過剰な含有によるガラスの屈折率の低下や、化学的耐久性(耐水性)の低下、失透を低減でき、リヒートプレス時の失透を抑制できる。従って、Na2O成分の含有量は、好ましくは25.0%以下、より好ましくは22.0%未満、さらに好ましくは19.0%未満とする。
Na2O成分は、原料としてNa2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6、NaH2PO4、等を用いることができる。
他方で、K2O成分の含有量を15.0%以下にすることで、ガラスの安定性を維持し、かつ屈折率の低下を抑えられる。従って、K2O成分の含有量は、好ましくは15.0%以下、さらに好ましくは14.0%未満、さらに好ましくは13.0%未満とする。
K2O成分は、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6、KH2PO4、等を用いることができる。
他方で、BaO成分の含有量を20.0%以下にすることで、平均線熱膨張係数が大きく、過剰な含有によるガラスの屈折率の低下や、失透を低減できる。従って、BaO成分の含有量は、好ましくは20.0%以下、より好ましくは19.0%未満、さらに好ましくは18.0%未満とする。
BaO成分は、原料としてBaCO3、Ba(NO3)2、Ba(PO3)2、BaF2、等を用いることができる。
他方で、TiO2成分の含有量を15.0%以下にすることで、平均線熱膨張係数が大きく、相対屈折率の温度係数を小さくでき、TiO2成分の過剰な含有による失透を低減できる。従って、TiO2成分の含有量は、好ましくは15.0%以下、より好ましくは13.5%未満、さらに好ましくは12.0%未満としてもよい。
TiO2成分は、原料としてTiO2等を用いることができる。
他方で、SiO2成分の含有量を5.0%以下にすることで、リヒートプレス時の失透性の悪化を抑制し、かつ屈折率の低下を抑えられる。従って、SiO2成分の含有量は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%未満とする。
SiO2成分は、原料としてSiO2、K2SiF6、Na2SiF6等を用いることができる。
他方で、WO3成分の含有量を10.0%以下にすることで、相対屈折率の温度係数を小さくでき、リヒートプレス時の失透を抑えられる。従って、WO3成分の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは8.0%未満、さらに好ましくは5.0%未満、さらに好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.5%未満としてもよい。
WO3成分は、原料としてWO3等を用いることができる。
他方で、ZnO成分の含有量を7.0%未満にすることで、相対屈折率の温度係数を小さくでき、リヒートプレス時の失透性の悪化を低減できる。従って、ZnO成分の含有量は、好ましくは7.0%未満、より好ましくは6.0%未満、さらに好ましくは5.0%未満、さらに好ましくは4.0%未満、さらに好ましくは3.0%未満としてもよい。特に、後述するRn2O成分を多く含有する場合には、リヒートプレス時の失透性の悪化を抑制するため、ZnO成分は含有しなくてもよい。
ZnO成分は、原料としてZnO、ZnF2等を用いることができる。
他方で、ZrO2成分の含有量を5.0%以下にすることで、相対屈折率の温度係数を小さくでき、ZrO2成分の過剰な含有による失透を低減できる。従って、ZrO2成分の含有量は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%未満、さらに好ましくは0.5%未満としてもよい。また、ZrO2成分は含有しなくてもよい。
ZrO2成分は、原料としてZrO2、ZrF4等を用いることができる。
他方で、MgO成分、CaO成分及びSrO成分の含有量をそれぞれ7.0%以下にすることで、屈折率の低下を抑えることができ、かつこれらの成分の過剰な含有による失透を低減できる。従って、MgO成分、CaO成分及びSrO成分の含有量は、それぞれ好ましくは7.0%以下、より好ましくは6.0%以下、さらに好ましくは5.0%未満とする。
他方で、Li2O成分の含有量を低減させることで、ガラスの屈折率を低下し難くし、かつガラスの失透及びリヒートプレス時の失透を低減できる。従って、Li2O成分の含有量は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは4.0%未満、さらに好ましくは3.5%以下としてもよい。
Li2O成分は、原料としてLi2CO3及び、LiNO3、LiF、LiPO4等を用いることができる。
他方で、Sb2O3成分の含有量を1.0%以下にすることで、可視光領域の短波長領域における透過率の低下や、ガラスのソラリゼーション、内部品質の低下を抑えられる。従って、Sb2O3成分の含有量は、好ましくは1.0%以下、より好ましくは0.5%未満、より好ましくは0.2%未満、より好ましくは0.1%未満、さらに好ましくは0.05%としてもよい。
Sb2O3成分は、原料としてSb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7・5H2O等を用いることができる。
他方で、B2O3成分の含有量を5.0%以下にすることで、B2O3成分の揮発によりガラスが不安定になるのを抑制でき、かつ化学的耐久性の悪化を抑えられ、リヒートプレス時の失透性の悪化を低減できる。従って、B2O3成分の含有量は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは3.0%以下、より好ましくは1.5%未満、より好ましくは0.5%未満、さらに好ましくは0.3%未満とする。
また、B2O3成分を含有しない場合は、B2O3成分の揮発が生じないため、ガラスの安定化及びリヒートプレス時の失透性の悪化を抑制することがより顕著に現れる。よって、B2O3成分は含有しなくてもよい。
他方で、Al2O3成分又はGa2O3成分の含有量をそれぞれ5.0%以下にすることで、ガラスの液相温度を下げて耐失透性を高められる。従って、Al2O3成分及びGa2O3成分の含有量は、それぞれ好ましくは5.0%以下、より好ましくは4.0%未満、さらに好ましくは3.0%未満としてもよい。
Al2O3成分は、原料としてAl2O3、Al(OH)3、AlF3等を用いることができ、Ga2O3成分は原料としてGa2O3等を用いることができる。
他方で、この合計含有量を40.0%以下にすることで、化学的耐久性の悪化及び過剰な含有によるガラスの屈折率の低下を抑えられる。従って、Rn2O成分の含有量の和(質量和)は、好ましくは40.0%以下、より好ましくは38.0%未満、より好ましくは36.0%未満、さらに好ましくは33.0%を未満とする。
一方で、質量比(B2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)は、相対屈折率の温度係数が小さく、安定したガラスを取得することができるため、0.55以下が好ましい。従って、質量比(B2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)は好ましくは0.55以下、より好ましくは0.48未満、さらに好ましくは0.45未満とする。
一方で、質量比BaO/(Na2O+K2O)は、平均線熱膨張係数を過度に大きくしすぎず、相対屈折率の温度係数を小さくすることができるため、3.00未満が好ましい。従って、質量比BaO/(Na2O+K2O)は、好ましくは3.00未満、より好ましくは2.80未満、さらに好ましくは2.50未満とする。
一方で、質量比(ZnO/Na2O+K2O+Li2O+BaO)は相対屈折率の温度係数を小さくし、かつリヒートプレス時の失透性の悪化を低減するため、0.30未満が好ましい。従って、質量比(ZnO/Na2O+K2O+Li2O+BaO)は好ましくは0.30未満、より好ましくは0.25未満、さらに好ましくは0.15未満とする。
特に、相対屈折率の温度係数を維持しながら安定したガラスを取得するには0とするのが望ましい。
一方で、質量比(CaO/MgO+SrO+BaO+CaO+ZnO)は0.60以下であることが好ましい。これにより所望の屈折率、分散を有しかつ部分分散比が小さくなる。従って、質量比(CaO/MgO+SrO+BaO+CaO+ZnO)は好ましくは0.60以下、より好ましくは0.55以下、さらに好ましくは0.50以下とする。
一方で、質量比(BaO/Li2O+Na2O)は2.00以下が好ましい。これにより、ガラスが安定し、リヒートプレス時の失透性を抑制することが出来る。従って、質量比(BaO/Li2O+Na2O)は好ましくは2.00以下、より好ましくは1.90以下、さらに好ましくは1.80以下とする。
一方で、質量和(Na2O+K2O+Li2O+BaO)は、40.0%以下とすることで、過剰な部分分散比の上昇を抑制でき、かつリヒートプレス時の失透性の悪化を低減することができる。従って、質量和(Na2O+K2O+Li2O+BaO)は、好ましくは40.0%以下、より好ましくは38.0%以下、さらに好ましくは35.0%以下とする。
一方で、質量和(Nb2O5+TiO2+WO3)は、60.0%以下とすることで、液相温度を下げ、安定したガラスを得ることができる。従って、質量和(Nb2O5+TiO2+WO3)は、好ましくは60.0%以下、より好ましくは55.0%以下、さらに好ましくは49.5%以下とする。
一方で、質量比(WO3+Bi2O3)/(Nb2O5+TiO2)は0.030以下とすることで透過率の悪化を抑えられ、リヒートプレス時の失透の悪化を抑えることが出来る。従って、質量比(WO3+Bi2O3)/(Nb2O5+TiO2)は好ましくは0.030以下、より好ましくは0.028以下、さらに好ましくは0.025以下とする。
他方で、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)の含有量の和(質量和)は、20.0%以下とすることで、部分分散比の上昇を抑えられ、且つ過剰な含有による失透を低減できる。従って、好ましくは20.0%以下、より好ましくは19.0%以下、さらに好ましくは18.0%以下とする。
特に、La2O3成分、Gd2O3成分、Y2O3成分及びYb2O3成分のそれぞれの含有量を10.0%以下にすることで、アッベ数の上昇を抑えられ、失透を低減でき、且つ着色を低減できる。従って、La2O3成分、Gd2O3成分、Y2O3成分及びYb2O3成分のそれぞれの含有量は、好ましくは10.0%以下、さらに好ましくは9.0%以下、さらに好ましくは8.0%未満とする。
La2O3成分、Gd2O3成分、Y2O3成分及びYb2O3成分は、原料としてLa2O3、La(NO3)3・XH2O(Xは任意の整数)、Y2O3、YF3、Gd2O3、GdF3、Yb2O3等を用いることができる。
しかしながら、GeO2は原料価格が高く、その含有量が多いと生産コストが高くなる。従って、GeO2成分の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%未満、より好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.0%未満としてもよい。
GeO2成分は、原料としてGeO2等を用いることができる。
他方で、Bi2O3成分の含有量を5.0%以下にすることで、ガラスの液相温度を下げて耐失透性を高められる。従って、Bi2O3成分の含有量は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.0%未満としてもよい。特に、良好な透過率のガラスを取得するという観点では含有しないことが好ましい。
Bi2O3成分は、原料としてBi2O3等を用いることができる。
他方で、TeO2は白金製の坩堝や、熔融ガラスと接する部分が白金で形成されている熔融槽でガラス原料を熔融する際、白金と合金化しうる問題がある。従って、TeO2成分の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%未満、より好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.0%未満としてもよい。
TeO2成分は、原料としてTeO2等を用いることができる。
他方で、SnO2成分の含有量を3.0%以下にすることで、熔融ガラスの還元によるガラスの着色や、ガラスの失透を低減できる。また、SnO2成分と熔解設備(特にPt等の貴金属)の合金化が低減されるため、熔解設備の長寿命化を図ることができる。従って、SnO2成分の含有量は、好ましくは3.0%以下、より好ましくは1.0%未満、さらに好ましくは0.5%未満、さらに好ましくは0.1%未満としてもよい。
SnO2成分は、原料としてSnO、SnO2、SnF2、SnF4等を用いることができる。
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のSb2O3成分やSnO2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、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。
しかし、F成分の含有量、すなわち上述した各金属元素の1種又は2種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のFとしての合計量が10.0%を超えると、F成分の揮発量が多くなるため、安定した光学恒数が得られ難くなり、均質なガラスが得られ難くなる。また、アッベ数が必要以上に上昇する。
従って、F成分の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%未満、より好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.0%未満としてもよい。
F成分は、原料として例えばZrF4、AlF3、NaF、CaF2等を用いることで、ガラス内に含有することができる。
これにより、耐失透性に優れ、かつ透過率の良好なガラスを取得出来る。従って、Ln2O3成分の含有量の和(質量和)は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは3.5%以下、さらに好ましくは2.0%未満とする。
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。
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、上記各成分の原料として、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、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に投入し、ガラス原料の熔解難易度に応じて電気炉で1000~1300℃の温度範囲で1~10時間熔解させて攪拌均質化した後、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、高屈折率及び低アッベ数(高分散)を有することが好ましい。
特に、本発明の光学ガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.65以上、より好ましくは1.67以上、より好ましくは1.69以上、さらに好ましくは1.70以上とする。この屈折率(nd)は、好ましくは1.95以下、より好ましくは1.90以下、さらに好ましくは1.88以下としてもよい。
また、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは15.0以上、より好ましくは18.0以上、さらに好ましくは20.0以上とする。このアッベ数(νd)は、好ましくは35.0以下、より好ましくは34.0以下、さらに好ましくは32.0以下とする。
このような高屈折率を有することで、光学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。また、このような高分散を有することで、単レンズとして用いたときに光の波長によって焦点を適切にずらすことができる。そのため、例えば低分散(高いアッベ数)を有する光学素子と組み合わせて光学系を構成した場合に、その光学系の全体として収差を低減させて高い結像特性等を図ることができる。
このように、本発明の光学ガラスは、光学設計上有用であり、特に光学系を構成したときに、高い結像特性等を図りながらも、光学系の小型化を図ることができ、光学設計の自由度を広げることができる。
他方で、本発明の光学ガラスでは、屈折率(nd)及びアッベ数(νd)が、nd≦(-0.01×νd+2.12)の関係を満たすことが好ましく、nd≦(-0.01×νd+2.11)の関係を満たすことがより好ましく、nd≦(-0.01×νd+2.10)の関係を満たすことがさらに好ましい。
より具体的には、本発明の光学ガラスの相対屈折率の温度係数は、好ましくは+3.0×10-6℃-1、より好ましくは+1.5×10-6℃-1、さらに好ましくは+1.0×10-6℃-1を上限値とし、この上限値又はそれよりも低い(マイナス側)の値をとりうる。
他方で、本発明の光学ガラスの相対屈折率の温度係数は、好ましくは-10.0×10-6℃-1、より好ましくは-9.0×10-6℃-1、さらに好ましくは-8.0×10-6℃-1を下限値とし、この下限値又はそれよりも高い(プラス側)の値をとりうる。
このうち、1.65以上の屈折率(nd)を有し、かつ15以上35以下のアッベ数(νd)を有するガラスとして、相対屈折率の温度係数の低いガラスは多く存在しておらず、温度変化による結像のずれ等の補正の選択肢を広げられ、その補正をより容易にできる。従って、このような範囲の相対屈折率の温度係数にすることで、温度変化による結像のずれ等の補正に寄与することができる。
本発明の光学ガラスの相対屈折率の温度係数は、光学ガラスと同一温度の空気中における屈折率(589.29nm)の温度係数のことであり、40℃から60℃に温度を変化させた際の、1℃当たりの変化量(℃-1)で表される。
従って、本発明の光学ガラスでは、部分分散比(θg,F)及びアッベ数(νd)が、θg,F≧(-0.008×νd+0.800)の関係を満たすことが好ましく、θg,F≧(-0.008×νd+0.805)の関係を満たすことがより好ましく、θg,F≧(-0.008×νd+0.810)の関係を満たすことがさらに好ましい。
他方で、本発明の光学ガラスでは、部分分散比(θg,F)及びアッベ数(νd)が、θg,F≦(-0.008×νd+0.845)の関係を満たすことが好ましく、θg,F≦(-0.008×νd+0.840)の関係を満たすことがより好ましく、θg,F≦(-0.008×νd+0.835)の関係を満たすことがさらに好ましい。
これにより、15以上35以下のアッベ数(νd)を有するガラスにおいて部分分散比が(-0.008×νd+0.800)≦(θg,F)≦(-0.008×νd+0.845)を有する光学ガラスが得られるため、光学設計の幅が広がり、光学系の色収差の低減に役立てられる。
一般的に、平均線熱膨張係数αが大きいとガラスを加工する際に割れが生じやすくなるため、平均線熱膨張係数αの値は小さいほうが望ましい。
一方で、相対屈折率の温度係数が低く、かつ平均線熱膨張係数αの値が大きい硝材と組み合わせて接合する観点においては、当該硝材と平均線熱膨張係数αの値が同一又は近似であることが望ましい。
このうち、1.65以上の屈折率(nd)を有し、かつ15以上35以下のアッベ数(νd)を有するガラスでは、平均線熱膨張係数αが大きい硝材が少なく、低屈折率低分散硝材と組み合わせて使用する場合に、本発明のように平均線熱膨張係数αが大きい値を有する方が有用である。
特に、本発明の光学ガラスにおける、厚み10mmのサンプルで分光透過率5%を示す最も短い波長(λ5)は、好ましくは400nm以下、より好ましくは390nm以下、さらに好ましくは380nm以下とする。
これらにより、ガラスの吸収端が紫外領域の近傍になり、可視光に対するガラスの透明性が高められるため、この光学ガラスを、レンズ等の光を透過させる光学素子に好ましく用いることができる。
作製された光学ガラスから、例えば研磨加工の手段、又は、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、光学ガラスに対して研削及び研磨等の機械加工を行ってガラス成形体を作製したり、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、研磨加工を行って作製したプリフォームや、公知の浮上成形等により成形され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。
また、部分分散比は、C線(波長656.27nm)における屈折率nC、F線(波長486.13nm)における屈折率nF、g線(波長435.835nm)における屈折率ngを測定し、(θg,F)=(ng-nF)/(nF-nC)の式により算出した。
一方で、比較例Aのガラスは相対屈折率の温度係数が+3.0×10-6~-10.0×10-6(℃-1)の範囲を満たさなかった。
Claims (6)
- 質量%で、
P2O5成分 26.22~40.0%、
Nb2O5成分 25.0~53.0%、
TiO2成分 3.71%以上15.0%以下
を含有し、
Rn2O成分(式中、RnはNa、K、Liからなる群より選択される1種以上)の含有量の和(質量和)が18.896%以上40.0%以下であり、
質量比(B2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)が0~0.55以下であり、
質量比BaO/(Na2O+K2O)が0~3.0未満であり、
部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で、
(-0.008×νd+0.800)≦(θg,F)≦(-0.008×νd+0.845)の関係を満たし、
相対屈折率(589.29nm)の温度係数(40~60℃)が+3.0×10-6~-10.0×10-6(℃-1)の範囲内にあり、
1.65以上1.95以下の屈折率(n d )を有し、
15以上35以下のアッベ数(ν d )を有する光学ガラス。 - 質量和(Nb2O5+TiO2+WO3)が30.0~60.0%であることを特徴とする請求項1記載の光学ガラス。
- 100~300℃における平均線熱膨張係数αが80(10-7℃-1)以上であることを
特徴とする請求項1又は2記載の光学ガラス。 - 請求項1から3のいずれか記載の光学ガラスからなるプリフォーム。
- 請求項1から3のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
- 請求項5に記載の光学素子を備える光学機器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018071701A JP7440204B2 (ja) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
JP2022136711A JP7462713B2 (ja) | 2018-04-03 | 2022-08-30 | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018071701A JP7440204B2 (ja) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022136711A Division JP7462713B2 (ja) | 2018-04-03 | 2022-08-30 | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019182680A JP2019182680A (ja) | 2019-10-24 |
JP7440204B2 true JP7440204B2 (ja) | 2024-02-28 |
Family
ID=68339439
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018071701A Active JP7440204B2 (ja) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
JP2022136711A Active JP7462713B2 (ja) | 2018-04-03 | 2022-08-30 | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022136711A Active JP7462713B2 (ja) | 2018-04-03 | 2022-08-30 | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP7440204B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021050126A (ja) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 | Hoya株式会社 | 光学ガラスおよび光学素子 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010260740A (ja) | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Ohara Inc | 光学ガラス及び光学素子 |
JP2011144063A (ja) | 2010-01-13 | 2011-07-28 | Ohara Inc | 光学ガラス、プリフォーム、及び光学素子 |
JP2012206911A (ja) | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Asahi Glass Co Ltd | 光学ガラス、精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子 |
JP2015067522A (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-13 | Hoya株式会社 | 光学ガラス、光学ガラスブランク、プレス成型用ガラス素材、光学素子、およびそれらの製造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003165743A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-06-10 | Minolta Co Ltd | プレス成形用光学ガラス |
JP5561888B2 (ja) * | 2005-10-11 | 2014-07-30 | 株式会社オハラ | 光学ガラス |
JP2008133148A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Nihon Yamamura Glass Co Ltd | 光学ガラス |
JP2010083701A (ja) | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Hoya Corp | 光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2011140434A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-07-21 | Ohara Inc | 光学ガラス、光学素子及びプリフォーム |
JP5680307B2 (ja) | 2010-01-13 | 2015-03-04 | 株式会社オハラ | 光学ガラス、プリフォーム、及び光学素子 |
JP5808081B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2015-11-10 | 株式会社オハラ | 光学ガラス、光学素子及びプリフォーム |
JP2011230991A (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Ohara Inc | 光学ガラス、プリフォーム、及び光学素子 |
JP5986938B2 (ja) | 2013-02-19 | 2016-09-06 | Hoya株式会社 | 光学ガラス、精密プレス成形用ガラス素材、光学素子およびその製造方法 |
JP6812147B2 (ja) | 2016-06-30 | 2021-01-13 | Hoya株式会社 | 光学ガラス、光学素子ブランク、および光学素子 |
-
2018
- 2018-04-03 JP JP2018071701A patent/JP7440204B2/ja active Active
-
2022
- 2022-08-30 JP JP2022136711A patent/JP7462713B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010260740A (ja) | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Ohara Inc | 光学ガラス及び光学素子 |
JP2011144063A (ja) | 2010-01-13 | 2011-07-28 | Ohara Inc | 光学ガラス、プリフォーム、及び光学素子 |
JP2012206911A (ja) | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Asahi Glass Co Ltd | 光学ガラス、精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子 |
JP2015067522A (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-13 | Hoya株式会社 | 光学ガラス、光学ガラスブランク、プレス成型用ガラス素材、光学素子、およびそれらの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019182680A (ja) | 2019-10-24 |
JP7462713B2 (ja) | 2024-04-05 |
JP2022171696A (ja) | 2022-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6932423B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP7126341B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
TWI789340B (zh) | 光學玻璃、預成形體及光學元件 | |
JP7233844B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP7126379B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
TWI780088B (zh) | 光學玻璃、預成形體構材以及光學元件 | |
JP2020019711A (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP2016088758A (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP6775874B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP2022167990A (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP2023054181A (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP6937540B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP7446052B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP6991667B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP7064283B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP6804264B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP7064282B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP7462713B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP7354362B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP2016088759A (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP7126350B2 (ja) | 光学ガラス、光学素子およびプリフォーム | |
JP7089870B2 (ja) | 光学ガラス、光学素子およびプリフォーム | |
JP7348711B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP6629179B2 (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
JP7354109B2 (ja) | 光学ガラス及び光学素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201103 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211011 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211116 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220114 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20220225 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220830 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20220830 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20220906 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20220913 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20221202 |
|
C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20221206 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20230214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231110 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240215 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7440204 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |