JP2005075665A - 光学ガラス、プレス成形用被成形ガラス体、光学素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ガラス成分として、質量%表示で、P2O5を10〜32%、Nb2O5を27〜65%、BaOを10〜30%、B2O3を0〜12%、TiO2を0%超20%以下、Li2OとNa2OとK2Oを合計量で0%以上10%未満の割合で含むと共に、Sb2O3を外割で0%超1%以下の割合で含み、かつ光線透過率が50%になる波長が420nm以下の光学ガラスである。
【選択図】 なし
Description
しかしながら、上記ガラスは、リン酸塩系のガラス組成をベースにTiO2などの高屈折率を付与する成分を比較的多量に導入しており、その結果ガラスが着色しやすく、着色度の面で問題があった。したがって、上記特許文献1においては、光学ガラスの熱処理を行うことで、着色の改善を試みているが、この場合、熱処理工程を必要とし、操作が煩雑になるのを免れない上、ガラス全体を均一な着色度にするのが難しいという問題がある。
すなわち、本発明は、
(1)ガラス成分として、質量%表示で、P2O5を10〜32%、Nb2O5を27〜65%、BaOを10〜30%、B2O3を0〜12%、TiO2を0%超20%以下、Li2OとNa2OとK2Oを合計量で0%以上10%未満の割合で含むと共に、Sb2O3を外割で0%超1%以下の割合で含み、かつ光線透過率が50%になる波長が420nm以下であることを特徴とする光学ガラス、
(2)屈折率(nd)が1.86以上である上記(1)項に記載の光学ガラス、
(3)上記(1)または(2)項に記載の光学ガラスからなり、プレス成形に供されることを特徴とするプレス成形用被成形ガラス体、
(4)上記(1)または(2)項に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子、および
(5)上記(3)項に記載のプレス成形用被成形ガラス体を、加熱、軟化してプレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
を提供するものである。
本発明の光学ガラスは、ガラス成分として、質量%表示で、P2O5を10〜32%、Nb2O5を27〜65%、BaOを10〜30%、B2O3を0〜12%、TiO2を0%超20%以下、Li2OとNa2OとK2Oを合計量で0%以上10%未満の割合で含むと共に、Sb2O3を外割で0%超1%以下の割合で含み、かつ光線透過率が50%になる波長が420nm以下のガラスである。
本発明の光学ガラスにおける各成分およびその含有量の限定理由を以下に説明する。なお、各含有量は質量%表示により示してある。
Li2Oの好ましい含有量は0〜3%、Na2Oの好ましい含有量は0〜9%、K2Oの好ましい含有量は0〜9%である。アルカリ金属酸化物としてはNa2Oのみ、K2Oのみ、Na2OおよびK2Oの導入が好ましく、K2Oのみ、Na2OおよびK2Oの導入がより好ましく、Na2OおよびK2Oの導入がさらに好ましい。
さらにLa2O3、Y2O3、Gd2O3、Ta2O5、WO3、MgO、Cs2O等の成分も、本発明の目的を損なわない程度であれば添加可能である。
以下、好ましい組成範囲を例示する。その範囲は、上記本発明の組成範囲内にあって、P2O5 12〜30%、Nb2O5 30〜64%、BaO 14〜28%、TiO2 0.5〜19%、Li2O 0〜3%、Na2O 0〜9%、K2O 0〜9%、CaO 0〜6%、SrO 0〜6%、ZnO 0〜6%、B2O3 0〜8%であり、その中にあってさらに好ましい範囲は、P2O5 12〜28%、Nb2O5 32〜63%、TiO2 2〜18%である。
なお、上記諸要求を満たす上からP2O5、Nb2O5、BaO、B2O3、TiO2、Na2O、K2O、ZnO、SiO2の合計量を95%以上とすることが好ましく、98%以上とすることがより好ましく、99%以上とすることがさらに好ましく、100%とすることが特に好ましい。
さらに、本発明の光学ガラスとしては、液相温度が1150℃以下のものが望ましい。このような高温域における安定性を備えることにより、熔融状態のガラスを成形する際の成形性をより向上させることができる。
このような組成の本発明の光学ガラスは、以下のようにして製造することができる。
本発明の光学ガラスを製造するためのガラス原料としては、P2O5については正燐酸(H3PO4)、メタリン酸、五酸化二燐等を用い、他の成分については炭酸塩、硝酸塩、酸化物等を適宜用いることが可能である。ただし、ガラスの着色をより低減する上から、P2O5を導入する原料としてメタリン酸が好ましい。ガラスの着色はガラス中の水分量に関係すると思われる。ガラス中に取り込まれる水分量が比較的少ないメタリン酸原料の使用が上記観点から有利である。
これらの原料を所望の割合に秤取し混合して、調合原料とし、これを1000〜1200℃程度に加熱した熔解炉に投入し、熔解清澄後、攪拌し、均一化してから鋳型に鋳込み徐冷することにより、本発明の光学ガラスを得ることができる。
その際、熔解炉の雰囲気に酸素を加え、酸素分圧を高めてもよい。また熔解炉に酸素ガスのような酸化性ガスを吹きこんでバブリングしてもよい。このようにして上記透過率特性の優れた高屈折率ガラスを製造することができる。
プレス成形用被成形ガラス体はプレス成形に供されるガラス体であり、目的とするプレス成形品の質量にほぼ等しい質量をもち、本発明の光学ガラスからなる。
まず十分清澄、均質化された熔融ガラスを流出パイプから連続して流出し、鋳型に流し込む。鋳型に流し込まれて板状に広がった熔融ガラスは冷えて固化し板状ガラスになる。成形された板状ガラスを鋳型から連続して引き出し、一定幅と厚みを有する板状ガラスが得られる。このガラスをアニールした後、所望の寸法に切断してカットピースと呼ばれるガラス片を複数個作製する。そしてカットピースにバレル研磨などの加工を施してプレス成形品の質量に調整し、プレス成形用被成形ガラス体を得る。
別の方法としては、流出する熔融ガラスから所定量の熔融ガラス塊を分離して成形型で受け、ガラス塊に成形してプレス成形用被成形ガラス体を得る方法もある。この方法でもガラス塊にバレル研磨などの加工を施してプレス成形用被成形ガラス体に仕上げるようにしてもよい。
本発明の光学素子は上記光学ガラスからなるものである。本発明の光学素子としては、レンズ、プリズム、光学基板などを例示することができ、レンズとしては球面レンズ、非球面レンズ、レンズアレイなどの各種レンズを例示することができる。特に、本発明の光学ガラスは屈折率が高いので、デジタルスチールカメラ用撮像レンズ、デジタルビデオカメラ用撮像レンズ、携帯電話付属カメラの撮像レンズ、ノート型パーソナルコンピュータ付属カメラの撮像レンズ、投光レンズなどの液晶プロジェクタなどのプロジェクタ内蔵レンズなどに好適である。
本発明のプレス成形用被成形ガラス体、光学素子はいずれも着色の少ない光学ガラスからなるため着色が少なく、その上、屈折率が高く、高分散特性を有することから、利用価値の高いものとなる。
なお、光学ガラスの物性は、以下に示す方法により測定した。
(1)屈折率(nd)およびアッベ数(νd)
1時間当たり、30℃の降温速度で冷却して得られた光学ガラスについて測定した。
(2)液相温度(LT)
50mlの白金製坩堝に光学ガラスを入れ、蓋を付けて炉内に2時間保持し、冷却後、ガラス内部を100倍の顕微鏡で観察した際の結晶の有無から求めた。
(3)λ50
明細書本文記載の方法に従って測定した分光透過率において、透過率50%の波長をλ50として求めた。
実施例1〜12
表1、表2に示す組成になるように、一般的な方法により、実施例1〜12および比較例1、2の光学ガラスを作製した。すなわち、原料としてはP2O5は正燐酸(H3PO4)、メタリン酸又は五酸化二燐等を用い、他の成分については炭酸塩、硝酸塩等を用い、これらの原料を所望の割合に秤取し、混合して調合原料とし、これを1000〜1200℃に加熱した熔解炉に投入し、熔解、清澄後、攪拌し、均一化してから鋳型に鋳込み徐冷することにより光学ガラスを得た。なお、熔融雰囲気中の酸素分圧は大気中における酸素分圧よりも高くしてもよいし、熔解炉中の熔融ガラスに酸素ガスを吹きこんでもよい。
得られた光学ガラスの光学的性能を表1、表2に示す。
比較例1、2
実施例1〜12と同様にして、表3に示す組成の光学ガラスを作製し、その光学的性能を表3に示した。
実施例13
次に熔融ガラスを一定流速で流出し、鋳型に流し込んで実施例1〜12の各光学ガラスからなるガラス板を成形した。このガラス板をアニールした後、所定寸法に切断してカットピースを作製した。次いで複数個のカットピースにバレル研磨を施して目的とするプレス成形品の質量に調整した。このようにして得たプレス成形用被成形ガラス体の表面全体に粉末離型剤を均一に塗布し、大気中で加熱、軟化してプレス成形型を用いて目的とするレンズに近似する形状にプレス成形した。
本実施例はレンズを例にしたものであるが、その他光学素子、例えばプリズムや光学基板等も同様に行うことができる。
Claims (5)
- ガラス成分として、質量%表示で、P2O5を10〜32%、Nb2O5を27〜65%、BaOを10〜30%、B2O3を0〜12%、TiO2を0%超20%以下、Li2OとNa2OとK2Oを合計量で0%以上10%未満の割合で含むと共に、Sb2O3を外割で0%超1%以下の割合で含み、かつ光線透過率が50%になる波長が420nm以下であることを特徴とする光学ガラス。
- 屈折率(nd)が1.86以上である請求項1に記載の光学ガラス。
- 請求項1または2に記載の光学ガラスからなり、プレス成形に供されることを特徴とするプレス成形用被成形ガラス体。
- 請求項1または2に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子。
- 請求項3に記載のプレス成形用被成形ガラス体を、加熱、軟化してプレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
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