JP2004035335A - ガラス、ガラスの製造方法及び光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】テルライトガラスにSb、Nb、Sn、Ta及びBiを添加しておくことで、熱処理時の着色現象を抑制でき、厚さ3mmのガラス試料に波長400nmの光束を照射したときの透過率を70%以上に維持できる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、限りなく無色透明に近いテルライトガラスであり、光学機器用のレンズ、セル、プリズム、ファイバー等の光学ガラスに利用されると好適なガラス、かかるガラスの製造方法、及びかかるガラスを用いた光学素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光学素子に用いるガラス素材の屈折率は、通常1.5〜1.8が多いが、より高性能な光学素子においては、屈折率1.8以上の屈折率を必要とする。ところで、光学素子に用いることができる高屈折率ガラスの一つとして、TeO2を主成分としたテルライトガラスが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これら高屈折率を有するテルライトガラスとしては、例えば、英国特許第736073号明細書に記載されているTeO2−PbO系やTeO2−PbO−B2O3系などが知られている。しかしながら、かかるテルライトガラスはPbOを含有しており、ガラスから鉛が溶出する恐れがあるので、これを使用する場合、環境に配慮した対策が必要である。よって、PbOの含有量を極力抑制することが、環境保護的に好ましいといえる。
【0004】
又、モールドプレスによる精密成形法において、モールドの酸化を防止するために、一般的にはガラスは非酸化性雰囲気でプレスされる(参考文献:ガラス工学ハンドブック、朝倉書店、p420、1999)。しかし、高屈折率を有するテルライトガラスは、非酸化性雰囲気で熱処理(例えば流量500〜1000ml/minの窒素雰囲気中で、300〜500℃に10秒〜5分間保持した状態でモールドプレス)すると、素材が黄色から褐色系に着色するという性質を有しており、400nm付近の短波長領域での透過率が下がるという欠点を有している。従って、短波長のレーザー光を効率よく透過することができないため、例えば次世代の光ピックアップ装置の集光光学系を構成する光学素子の素材として利用しがたいという問題がある。
【0005】
本発明は、上記従来の技術の問題に鑑みてなされたもので、環境保護的に優れ、又、高屈折率を有しかつ短波長の光束を高い透過率で透過できるガラス、及びそのガラスの製造方法、並びに光学素子を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のガラスは、屈折率が1.8以上であり、TeO2をl0mol%以上含むガラスであって、4属又は5属の元素の少なくとも一つを添加したので、非酸化性雰囲気でモールドプレスしても着色しにくい、高屈折率のガラスを提供できる。
【0007】
本発明者らは、種々の試験を重ねた結果、非酸化性雰囲気における熱処理で着色する性質を有するTeO2を高濃度に含有しつつ、高い透過率を有する高屈折率テルライトガラスを得ることに成功した。より具体的には、本発明者らは、予めテルライトガラスに、4属又は5属の元素であるSb、Nb、Sn、Ta及びBi等を所定量添加しておくと、上述の着色現象を抑制でき、厚さ3mmのガラス試料に波長400nmの光束を照射したときの透過率を70%以上に維持できることを見出したのである。尚、ここでいう透過率とは、積分球を使用せず、光がガラスを透過した後の透過率である。
【0008】
請求項2のガラスにおいて、前記元素はSbであり、Sbの添加率がSb2O3に換算して0mol%を超え5mol%以下であるので、非酸化性雰囲気でモールドプレスしても着色しにくい、高屈折率のガラスを提供できる。添加率を高めてゆくと、ガラスが白濁したり、着色したりする恐れがあるが、5mol%以下の添加率とすることで、かかる問題を回避できる。添加率は、好ましくは1mol%以下である。
【0009】
請求項3のガラスにおいて、前記元素はNbであり、Nbの添加率がNb2O5に換算して0mol%を超え5mol%以下であるので、非酸化性雰囲気でモールドプレスしても着色しにくい、高屈折率のガラスを提供できる。添加率を高めてゆくと、ガラスが白濁したり、着色したりする恐れがあるが、5mol%以下の添加率とすることで、かかる問題を回避できる。添加率は、好ましくは1mol%以下である。
【0010】
請求項4のガラスにおいて、前記元素はSnであり、Snの添加率がSnO2に換算して0mol%を超え5mol%以下であるので、非酸化性雰囲気でモールドプレスしても着色しにくい、高屈折率のガラスを提供できる。添加率を高めてゆくと、ガラスが白濁したり、着色したりする恐れがあるが、5mol%以下の添加率とすることで、かかる問題を回避できる。添加率は、好ましくは1mol%以下である。
【0011】
請求項5のガラスにおいて、前記元素はTaであり、Taの添加率がTa2O5に換算して0mol%を超え5mol%以下であるので、非酸化性雰囲気でモールドプレスしても着色しにくい、高屈折率のガラスを提供できる。添加率を高めてゆくと、ガラスが白濁したり、着色したりする恐れがあるが、5mol%以下の添加率とすることで、かかる問題を回避できる。添加率は、好ましくは1mol%以下である。
【0012】
請求項6のガラスにおいて、前記元素はBiであり、Biの添加率がBi2O3に換算して0mol%を超え1mol%未満であるので、非酸化性雰囲気でモールドプレスしても着色しにくい、高屈折率のガラスを提供できる。添加率を高めてゆくと、ガラスが顕著に着色する恐れがあるが、1mol%未満の添加率とすることで、かかる問題を回避できる。
【0013】
請求項7に記載のガラスは、PbOの含有量が1mol%未満であるので、環境保護に優れたガラスを提供できる。
【0014】
請求項8に記載のガラスは、厚さ3mmの前記ガラスに、波長400nmの光束を照射したときの透過率が70%以上である。
【0015】
請求項9に記載のガラスは、厚さ3mmの前記ガラスを、流量50〜1000ml/minの窒素雰囲気中にて、300〜500℃で0.5〜6時間保持した後に、波長400nmの光束を照射したときの透過率が70%以上であるため、熱に対する安定性も優れている。
【0016】
請求項10に記載のガラスの製造方法は、TeO2を10mol%以上添加し、かつ4属又は5属の元素の少なくとも一つを所定量添加することを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明と同様である。
【0017】
請求項11に記載のガラスの製造方法は、請求項1〜9のいずれかに記載のガラス、または請求項10〜16のいずれかに記載のガラスの製造方法により製造されたガラスから形成されたことを特徴とする。光学素子としては、例えばレンズ、プリズム、回折格子光学部品(回折レンズ、回折プリズム、回折板)、光学フィルター(空間ローパスフィルター、波長バンドパスフィルター、波長ローパスフィルター、波長ハイパスフィルター等々)、偏光フィルター(検光子、旋光子、偏光分離プリズム等々)、位相フィルター(位相板、ホログラム等々)などがあるが、以上に限られることはない。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明する。ここで、実施例におけるガラス試料の厚さは、すべて3mmとした。また、熱処理を1時間以上行った理由は、より過酷な条件とすることで、熱処理後の透過率に顕著な差を生じさせ、その差を容易に確認できるようにするためである。
【0019】
(比較例1)
図1に、比較例1として、80TeO2−10B2O3−10Al2O3ガラスを、非酸化性(窒素)雰囲気(流量200ml/min)下、370℃で3時間熱処理した時の熱処理前後の分光透過率を示す。この組成のガラスを非酸化性(窒素)雰囲気で熱処理すると、短波長領域のみの透過率が減少し、400nmの光束を照射したときの透過率が70%以下となった。
【0020】
(実施例1)
図2に、実施例1として、80TeO2−10B2O3−10Al2O3組成に0.1mol%のSb2O3を添加したガラスを、窒素雰囲気(200ml/min)下、370℃で3時間熱処理した時の熱処理前後の分光透過率を示す。0.1mol%のSb2O3を添加したガラスの熱処理後の透過率は、70%以上を維持することができた。
【0021】
(比較例2)
図3に、比較例2として、80TeO2−10BGeO2−10Al2O3ガラスを、非酸化性(窒素)雰囲気(流量100ml/min)下、350℃で1時間熱処理した時の熱処理前後の分光透過率を示す。この組成のガラスを非酸化性(窒素)雰囲気で熱処理すると、短波長領域のみの透過率が減少し、400nmの光束を照射したときの透過率が70%以下となった。
【0022】
(実施例2)
図4に、実施例2として、80TeO2−10GeO2−10Al2O3組成に0.5mol%のBi2O3を添加したガラスを、窒素雰囲気(流量100ml/min)下、350℃で1時間熱処理した時の熱処理前後の分光透過率を示す。0.5mol%のBi2O3を添加したガラスの熱処理後の透過率は、70%以上を維持することができた。
【0023】
(比較例3)
図5に、比較例3として、75TeO2−20B2O3−5Y2O3ガラスを、非酸化性(窒素)雰囲気(流量500ml/min)下、400℃で5時間熱処理した時の熱処理前後の分光透過率を示す。この組成のガラスを非酸化性(窒素)雰囲気で、熱処理すると、短波長領域のみの透過率が減少し、400nmの光束を照射したときの透過率が70%以下となった。
【0024】
(実施例3、4,5)
図6、図7及び図8に、実施例3、4,5として、5TeO2−20B2O3−5Y2O3組成に、それぞれ「0.2mol%のSnO2」、「0.5mol%のTa2O5」及び「0.7mol%Nb2O5」を添加したガラスを、窒素雰囲気(500ml/min)下、400℃で5時間熱処理した時の熱処理前後の分光透過率を示す。0.2mol%のSnO2、0.5mol%のTa2O5及び0.7mol%のNb2O5を添加したガラスの熱処理後の透過率は、いずれも70%以上を維持することができた。
【0025】
表1に上記実験結果をまとめた。
【表1】
【0026】
【発明の効果】
以上のように、本発明のテルライトガラスは、TeO2成分を高濃度に含有しているため高屈折率であり、かつ非酸化性雰囲気下のモールドプレスを行った場合でも厚さ3mmのガラス試料に波長400nmの光束を照射したときの透過率が70%以上であるという特徴を有しており、光学機器用のレンズ、セル、プリズム、ファイバー等の光学ガラスに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】
80TeO2−10B2O3−10Al2O3ガラスの窒素雰囲気での熱処理による分光透過率の変化を示す図である。
【図2】
0.1mol%のSb2O3を添加した80TeO2−10B2O3−10Al2O3ガラスの窒素雰囲気での熱処理による分光透過率の変化を示す図である。
【図3】
80TeO2−10BGeO2−10Al2O3ガラスの窒素雰囲気での熱処理による分光透過率の変化を示す図である。
【図4】
0.5mol%のBi2O3を添加した80TeO2−10GeO2−10Al2O3ガラスの窒素雰囲気での熱処理による分光透過率の変化を示す図である。
【図5】
75TeO2−20B2O3−5Y2O3ガラスの窒素雰囲気での熱処理による分光透過率の変化を示す図である。
【図6】
0.2mol%のSnO2を添加した75TeO2−20B2O3−5Y2O3ガラスの窒素雰囲気での熱処理による分光透過率の変化を示す図である。
【図7】
0.5mol%のTa2O5を添加した75TeO2−20B2O3−5Y2O3ガラスの窒素雰囲気での熱処理による分光透過率の変化を示す図である。
【図8】
0.7mol%のNb2O5を添加した75TeO2−20B2O3−5Y2O3ガラスの窒素雰囲気での熱処理による分光透過率の変化を示す図である。
Claims (11)
- 屈折率が1.8以上であり、TeO2をl0mol%以上含むガラスであって、4属又は5属の元素の少なくとも一つを添加したことを特徴とするガラス。
- 前記元素はSbであり、Sbの添加率がSb2O3に換算して0mol%を超え5mol%以下であることを特徴とする請求項1に記載のガラス。
- 前記元素はNbであり、Nbの添加率がNb2O5に換算して0mol%を超え5mol%以下であることを特徴とする請求項1に記載のガラス。
- 前記元素はSnであり、Snの添加率がSnO2に換算して0mol%を超え5mol%以下であることを特徴とする請求項1に記載のガラス。
- 前記元素はTaであり、Taの添加率がTa2O5に換算して0mol%を超え5mol%以下であることを特徴とする請求項1に記載のガラス。
- 前記元素はBiであり、Biの添加率がBi2O3に換算して0mol%を超え1mol%未満であることを特徴とする請求項1に記載のガラス。
- PbOの含有量が1mol%未満であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガラス。
- 厚さ3mmの前記ガラスに、波長400nmの光束を照射したときの透過率が70%以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のガラス。
- 厚さ3mmの前記ガラスを、流量50〜1000ml/minの窒素雰囲気中にて、300〜500℃で0.5〜6時間保持した後に、波長400nmの光束を照射したときの透過率が70%以上であることを特徴とする請求項8に記載のガラス。
- TeO2を10mol%以上添加し、かつ4属又は5属の元素の少なくとも一つを所定量添加することを特徴とするガラスの製造方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のガラス、または請求項10に記載のガラスの製造方法により製造されたガラスから形成されたことを特徴とする光学素子。
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2002
- 2002-07-04 JP JP2002195407A patent/JP2004035335A/ja active Pending
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