JP2013047168A - 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学ガラスは、B2O3成分、La2O3成分及びF成分を含有し、1.70以上の屈折率(nd)と、39以上52未満のアッベ数(νd)とを有し、部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で(θg,F)≧(−2.0×10−3×νd+0.6498)の関係を満たす。
【選択図】図1
Description
θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)・・・・・・(1)
(ngは、光源が水銀で波長が435.835nmのスペクトル線に対するガラスの屈折率を意味し、nFは、光源が水素で波長が486.13nmのスペクトル線に対するガラスの屈折率を意味し、nCは、光源が水素で波長が656.27nmのスペクトル線に対するガラスの屈折率を意味する。)
Bi2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Nb2O5成分 0〜20.0%及び/又は
TiO2成分 0〜15.0%及び/又は
WO3成分 0〜15.0%及び/又は
K2O成分 0〜10.0%
をさらに含有する(1)から(3)のいずれか記載の光学ガラス。
Gd2O3成分 0〜40.0%及び/又は
Y2O3成分 0〜30.0%及び/又は
Yb2O3成分 0〜20.0%及び/又は
Lu2O3成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(7)のいずれか記載の光学ガラス。
ZrO2成分 0〜15.0%及び/又は
Li2O成分 0〜10.0%
である(1)から(10)のいずれか記載の光学ガラス。
MgO成分 0〜10.0%及び/又は
CaO成分 0〜15.0%及び/又は
SrO成分 0〜15.0%及び/又は
BaO成分 0〜25.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(13)のいずれか記載の光学ガラス。
GeO2成分 0〜10.0%及び/又は
P2O5成分 0〜10.0%及び/又は
Al2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Ga2O3成分 0〜10.0%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0%及び/又は
Na2O成分 0〜10.0%及び/又は
TeO2成分 0〜10.0%及び/又は
SnO2成分 0〜5.0%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(15)のいずれか記載の光学ガラス。
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、各成分の含有量は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成のガラス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」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、複合塩、金属弗化物等が溶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。
B2O3成分は、ガラス内部で網目構造を形成し、安定なガラス形成を促す成分である。特に、B2O3成分の含有量を5.0%以上にすることで、ガラスを失透し難くし、安定なガラスを得易くすることができる。一方、B2O3成分の含有量を50.0%以下にすることで、所望の屈折率及び分散性を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するB2O3成分の含有量は、好ましくは5.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは15.0%を下限とし、好ましくは50.0%、より好ましくは40.0%、最も好ましくは30.0%を上限とする。B2O3成分は、原料として例えばH3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7・10H2O、BPO4等を用いてガラス内に含有することができる。
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。
B2O3成分 10.0〜75.0mol%及び
La2O3成分 5.0〜25.0mol%
並びに
Bi2O3成分 0〜4.0mol%及び/又は
Nb2O5成分 0〜10.0mol%及び/又は
TiO2成分 0〜30.0mol%及び/又は
WO3成分 0〜10.0mol%及び/又は
K2O成分 0〜15.0mol%及び/又は
Ta2O5成分 0〜10.0mol%及び/又は
Gd2O3成分 0〜20.0mol%及び/又は
Y2O3成分 0〜20.0mol%及び/又は
Yb2O3成分 0〜10.0mol%及び/又は
Lu2O3成分 0〜5.0mol%及び/又は
ZrO2成分 0〜25.0mol%及び/又は
Li2O成分 0〜30.0mol%及び/又は
SiO2成分 0〜60.0mol%及び/又は
MgO成分 0〜35.0mol%及び/又は
CaO成分 0〜35.0mol%及び/又は
SrO成分 0〜25.0mol%及び/又は
BaO成分 0〜25.0mol%及び/又は
GeO2成分 0〜20.0mol%及び/又は
P2O5成分 0〜10.0mol%及び/又は
Al2O3成分 0〜20.0mol%及び/又は
Ga2O3成分 0〜8.0mol%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0mol%及び/又は
Na2O成分 0〜25.0mol%及び/又は
TeO2成分 0〜8.0mol%及び/又は
SnO2成分 0〜1.0mol%及び/又は
Sb2O3成分 0〜0.5mol%
並びに、上記各金属元素の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 0〜75.0mol%
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、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて1300〜1350℃の温度範囲で3〜4時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、1200℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、成形型を用いて成形することにより作製される。ここで、成形型を用いて成形されたガラスを得る手段としては、溶融ガラスを成形型の一端に流下するのと同時に、成形型の他端側から成形されたガラスを引き出す手段や、いわゆるダイレクトプレスや浮上成形により、ガラス成形体を形成する手段が挙げられる。
本発明の光学ガラスは、所定の屈折率及び分散(アッベ数)を有することが好ましい。より具体的には、本発明の光学ガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.70、より好ましくは1.73、最も好ましくは1.75を下限とする。一方、本発明の光学ガラスの屈折率(nd)の上限は特に限定されないが、概ね2.20以下、より具体的には2.10以下、さらに具体的には2.00以下であることが多い。また、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは39、より好ましくは40、最も好ましくは41を下限とする。一方、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは52、より好ましくは51、最も好ましくは50を上限とする。また、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)は、屈折率(nd)との間で、(νd)≧(−125×nd+265)の関係を満たすことが好ましく、(νd)≧(−125×nd+266)の関係を満たすことがより好ましく、(νd)≧(−125×nd+267)の関係を満たすことが最も好ましい。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さらに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。
作製された光学ガラスから、例えば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、例えば研磨加工を行って作製し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。
Claims (21)
- B2O3成分、La2O3成分及びF成分を含有し、1.70以上の屈折率(nd)と、39以上52未満のアッベ数(νd)とを有し、部分分散比(θg,F)がアッベ数(νd)との間で(θg,F)≧(−2.0×10−3×νd+0.6498)の関係を満たす光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でB2O3成分を5.0〜50.0%、La2O3成分の含有量が5.0〜55.0%含有する請求項1記載の光学ガラス。
- 酸化物基準の質量に対する外割りの質量%で、F成分を30.0%以下含有する請求項1又は2記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Bi2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Nb2O5成分 0〜20.0%及び/又は
TiO2成分 0〜15.0%及び/又は
WO3成分 0〜15.0%及び/又は
K2O成分 0〜10.0%
をさらに含有する請求項1から3のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(F+Bi2O3+TiO2+WO3+Nb2O5+K2O)が1.0%以上である請求項4記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でTa2O5成分の含有量が25.0%以下である請求項1から5いずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(Bi2O3+TiO2+WO3+Nb2O5+Ta2O5)が0%より多い請求項3から6のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Gd2O3成分 0〜40.0%及び/又は
Y2O3成分 0〜30.0%及び/又は
Yb2O3成分 0〜20.0%及び/又は
Lu2O3成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から7のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対するLn2O3成分(式中、LnはLa、Gd、Y、Yb、Luからなる群より選択される1種以上)の質量和が20.0%以上80.0%以下である請求項1から8のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成における質量比Ln2O3/(Bi2O3+TiO2+WO3+Nb2O5+Ta2O5)が1.7以上25.0以下である請求項3から9のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
ZrO2成分 0〜15.0%及び/又は
Li2O成分 0〜10.0%
である請求項1から10のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成の質量比(F+Bi2O3+TiO2+WO3+Nb2O5+K2O)/(Ta2O5+ZrO2+Li2O)が0.50以上である請求項11記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でSiO2成分をさらに含有し、その含有量が25.0%以下である請求項1から12のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
MgO成分 0〜10.0%及び/又は
CaO成分 0〜15.0%及び/又は
SrO成分 0〜15.0%及び/又は
BaO成分 0〜25.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から13のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対する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)の質量和が25.0%以下である請求項14記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
GeO2成分 0〜10.0%及び/又は
P2O5成分 0〜10.0%及び/又は
Al2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Ga2O3成分 0〜10.0%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0%及び/又は
Na2O成分 0〜10.0%及び/又は
TeO2成分 0〜10.0%及び/又は
SnO2成分 0〜5.0%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から15のいずれか記載の光学ガラス。 - アッベ数(νd)が屈折率(nd)との間で(νd)≧(−125×nd+265)の関係を満たす請求項1から16のいずれか記載の光学ガラス。
- 請求項1から17のいずれか記載の光学ガラスからなるプリフォーム材。
- 請求項18記載のプリフォーム材をプレス成形して作製する光学素子。
- 請求項1から17のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
- 請求項19又は20のいずれか記載の光学素子を備える光学機器。
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