JP2009096645A - 光学ガラス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】横軸をアッベ数νd、縦軸を屈折率ndとしたνd−nd座標において、
A(53,1.70)、B(53,1.87)、C(40,1.87)の3点にて囲まれる範囲のアッベ数及び屈折率を有し、酸化物基準のmol%でSiO2及びB2O3の合計含有量を25〜65%、Ln2O3(LnはLa、Gd、Dy、Yb、Luからなる群より選択される1種以上を示す)を20〜55%含有し、かつLa2O3/Ln2O3の値が0.4以下とする。
【選択図】図1
Description
SiO2 3〜65%及び
B2O3 3〜65%並びに
La2O3 0〜20%及び/又は
Gd2O3 0〜55%及び/又は
Dy2O3 0〜55%及び/又は
Yb2O3 0〜55%及び/又は
Lu2O3 0〜55%
ただしLn2O3(LnはLa、Gd、Dy、Yb、Luからなる群より選択される1種以上を示す) 20〜55%、及び/又は
Al2O3 0〜30%及び/又は
GeO2 0〜30%及び/又は
Ga2O3 0〜30%及び/又は
P2O5 0〜20%及び/又は
Li2O 0〜10%及び/又は
Na2O 0〜10%及び/又は
K2O 0〜10%及び/又は
Cs2O 0〜10%
ただしRn2O(RnはLi、Na、K、Csからなる群より選択される1種以上を示す)の合計含有量が0〜10%、及び/又は
ZnO 0〜15%及び/又は
BaO 0〜15%及び/又は
SrO 0〜15%及び/又は
CaO 0〜15%及び/又は
MgO 0〜15%
ただしRO(RはZn、Ba、Sr、Ca、Mgからなる群より選択される1種以上を示す)を0〜15%、及び/又は
Y2O3 0〜25%及び/又は
SnO2 0〜10% 及び/又は
ZrO2 0〜10%及び/又は
TiO2 0〜10%
ただしSnO2、ZrO2及びTiO2の合計含有量が0〜10%、及び/又は
WO3 0〜10% 及び/又は
Nb2O5 0〜10%及び/又は
Ta2O5 0〜10%
Sb2O3 0〜5%
As2O3 0〜5%
ただしSb2O3及びAs2O3の合計含有量を0〜5%含有する(1)から(7)のいずれかに記載の光学ガラス。
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、各成分の含有率は特に断りがない場合は全て酸化物基準のmol%で表示されるものとする。「酸化物基準」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、炭酸塩、硝酸塩等が、溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定し、生成酸化物の総モル分率を100mol%とした場合に、ガラス中に含有される各成分の含有量を表記した組成である。
SiO2は、ガラス形成酸化物となる成分であり、ガラスの耐失透性及び液相温度に対する粘性を高くするのに非常に効果がある成分である。従って、下限は3%とすることが好ましく、5%とすることがより好ましく、10%とすることが最も好ましい。ただし、過剰に含有すると屈折率を低下させやすくなるため、本発明が目的とする屈折率を得る為には、上限を65%とすることが好ましく、60%とすることがより好ましく、50%とすることが最も好ましい。
他の成分を本願発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。ただし、Tiを除くV、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及びMo等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合においても、ガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。従って、可視領域の波長を使用する光学ガラスにおいては、実質的に含まないことが好ましい。
SiO2 1〜45%
B2O3 1〜45%
但し、SiO2+B2O 3〜45%
La2O3 0〜50%
Gd2O3 0〜85%
Dy2O3 0〜85%
Yb2O3 0〜85%
Lu2O3 0〜85%
但し、Ln2O3(LnはGd、Dy、Yb、Luからなる群より選択される1種以上を示す) 25〜85%
Al2O3 0〜25%及び/又は
GeO2 0〜25%及び/又は
Ga2O3 0〜30%及び/又は
P2O5 0〜15%及び/又は
Li2O 0〜10%
Na2O 0〜10%
K2O 0〜10%
Cs2O 0〜10%
ただしRn2O(RnはLi、Na、K、Csからなる群より選択される1種以上を示す)の合計含有量が0〜10%、
ZnO 0〜15%
BaO 0〜15%
SrO 0〜15%
CaO 0〜10%
MgO 0〜10%
ただしRO(RはZn、Ba、Sr、Ca、Mgからなる群より選択される1種以上を示す)を0〜15%、
Y2O3 0〜50%
SnO2 0〜10%
ZrO2 0〜10%
TiO2 0〜10%
ただしSnO2、ZrO2及びTiO2の合計含有量が0〜10%、
WO3 0〜15%
Nb2O5 0〜15%
Ta2O5 0〜15%
Sb2O3 0〜5%
As2O3 0〜5%
本発明の光学ガラスは、図1に示すようにアッベ数(νd)をx軸とし、屈折率(nd)をy軸としたxy直交座標において、A(53,1.70)、B(53,1.87)、C(40,1.87)を結ぶ直線からなる境界線の範囲内(3角形の範囲内)の屈折率及びアッベ数を有することが、もっとも大きな特徴である。一般的に光学ガラスは屈折率(nd)が大きくなるほど分散が大きく(アッベ数が小さく)なる傾向にある。それは、このABCで囲まれた範囲内のニーズがなかったからではなく、むしろ大きいものであった。それにもかかわらず、そのようなガラスが実用化されていなかった理由は、屈折率を上げる効果のある成分は同時に分散を大きくする効果を有し、かつ高屈折率を付与し分散を下げる効果の大きい成分は、ガラスの安定性を損ないやすく、結局、ガラスにならないからである。従って、過去に開示された高屈折率ガラスでは、そのνd−nd座標をプロットすると直線ACよりも右側となり、ABCで囲まれた範囲内のガラスを実現した本発明は、従来からのニーズの大きく、かつ実現が極めて困難なガラスを、従来の公知文献にはなんら教示されない手法を用いることにより実現したといってよい。
本発明の光学ガラスは、通常の光学ガラスを製造する方法であれば、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。各出発原料(酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩、フッ化物塩等)を所定量秤量し、均一に混合する。混合した原料を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入し、粗溶融の後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に投入し、溶解炉で1300〜1600℃で1〜10時間熔解する。その後、攪拌、均質化した後、適当な温度に下げて金型等に鋳込み、ガラスを製造する。
本発明のガラス組成物は、使用目的等に応じて加熱軟化させて精密プレス成形によってガラス成形品を得るためのプリフォームとして使用されてもよい。また、溶融ガラスをダイレクトプレスすることも可能である。プリフォームとして使用する場合、その製造方法及び熱間成形方法は特に限定されるものではなく、公知の製造方法及び成形方法を使用することができる。プリフォームの製造方法としては、例えば特開平8−319124号公報に記載のガラスゴブの成形方法や特開平8−73229号公報に記載の光学ガラスの製造方法及び製造装置のような溶融ガラスから直接プリフォームを製造することもでき、また板状に成形した材料を研削研磨等の冷間加工して製造してもよい。さらに、精密プレス成形を使用しなくとも研削研磨等の冷間加工により光学素子を作製してもよいし、リヒートプレスしたものを冷間加工してもよい。
表1及び2に示す実施例1〜12の組成(単位はmol%)で出発原料を秤量し、均一に混合した後、白金坩堝に入れて1450〜1550℃で2〜4時間熔解した。その後、金型に鋳込み、ガラスを作製した。
表2に示す比較例1〜2の組成(単位はmol%)で出発原料を秤量し、実施例1〜12と同様の方法によりガラスを作製した。
Claims (11)
- アッベ数(νd)をx軸とし、屈折率(nd)をy軸としたxy直交座標において、
A(53,1.70)、B(53,1.87)、C(40,1.87)の3点にて囲まれる範囲のアッベ数及び屈折率を有し、
酸化物基準のmol%でSiO2及びB2O3の合計含有量を25〜65%、Ln2O3(LnはLa、Gd、Dy、Yb、Luからなる群より選択される1種以上を示す)を20〜55%含有し、かつLa2O3/Ln2O3の値が0.6以下であることを特徴とする光学ガラス。 - 酸化物基準のmol%で、Al2O3、GeO2、Ga2O3及びP2O5からなる群より選択される1種以上を3%以上含有し、かつ(Al2O3、GeO2、Ga2O3及びP2O5の合計含有量)/(SiO2及びB2O3の合計含有量)の値が0.1〜0.8であることを特徴とする請求項1に記載の光学ガラス。
- 屈折率ndが1.76以上、アッベ数νdが44以上である請求項1又は2に記載の光学ガラス。
- 酸化物基準のmol%で、P2O5を0〜20%含有する請求項1から3のいずれかに記載の光学ガラス。
- 酸化物基準のmol%で、Al2O3及びGa2O3を合計で30%以下含有する請求項1から4のいずれかに記載の光学ガラス。
- 酸化物基準のmol%で、GeO2を0〜30%含有する請求項1から5のいずれかに記載の光学ガラス。
- フッ素を含有する請求項1から6いずれかに記載の光学ガラス。
- 酸化物基準のmol%で、
SiO2 3〜65%及び
B2O3 3〜65%並びに
La2O3 0〜20%及び/又は
Gd2O3 0〜55%及び/又は
Dy2O3 0〜55%及び/又は
Yb2O3 0〜55%及び/又は
Lu2O3 0〜55%
ただしLn2O3(LnはLa、Gd、Dy、Yb、Luからなる群より選択される1種以上を示す) 20〜55%、及び/又は
Al2O3 0〜30%及び/又は
GeO2 0〜30%及び/又は
Ga2O3 0〜30%及び/又は
P2O5 0〜20%及び/又は
Li2O 0〜10%及び/又は
Na2O 0〜10%及び/又は
K2O 0〜10%及び/又は
Cs2O 0〜10%
ただしRn2O(RnはLi、Na、K、Csからなる群より選択される1種以上を示す)の合計含有量が0〜10%、及び/又は
ZnO 0〜15%及び/又は
BaO 0〜15%及び/又は
SrO 0〜15%及び/又は
CaO 0〜15%及び/又は
MgO 0〜15%
ただしRO(RはZn、Ba、Sr、Ca、Mgからなる群より選択される1種以上を示す)を0〜15%、及び/又は
Y2O3 0〜25%及び/又は
SnO2 0〜10% 及び/又は
ZrO2 0〜10%及び/又は
TiO2 0〜10%
ただしSnO2、ZrO2及びTiO2の合計含有量が0〜10%、及び/又は
WO3 0〜10% 及び/又は
Nb2O5 0〜10%及び/又は
Ta2O5 0〜10%
Sb2O3 0〜5%
As2O3 0〜5%
ただしSb2O3及びAs2O3の合計含有量を0〜5%含有する(1)から(7)のいずれかに記載の光学ガラス。 - 請求項1から8のいずれかの光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
- 請求項9に記載のプリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。
- 請求項1から8のいずれかの光学ガラスからなる光学素子。
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