JP2016094336A - ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、および光学素子 - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
高屈折率低分散ガラスは、酸化ホウ素および酸化ランタンなどの希土類酸化物を含有しているものが多い。このようなガラスにおいて、アッベ数を減少させずに屈折率を高めるには、希土類酸化物の含有量を高めることになる。しかし、従来の高屈折率低分散ガラスにおいて希土類酸化物の含有量を高めると、ガラスの熱的安定性が低下しガラスを製造する過程でガラスが失透傾向を示してしまう。そのため、従来の高屈折低分散ガラスでは、光学素子材料として使用すべくガラスの失透を抑制しつつ、アッベ数と屈折率を共に高めることは困難であった。この点が、従来の高屈折率低分散ガラスが、光学特性マップにおいて、上記のような分布を示す理由と考えられる。
以上の点から、アッベ数νdが39.5〜41.5であり、このアッベ数に対し、屈折率ndが2.0927−0.0058×νdで求まる値以上であるガラス、すなわちnd≧2.0927−0.0058×νdの関係を満たすガラスは、光学系において有用な高屈折率低分散ガラスである。
他方、従来の高屈折率低分散ガラスのガラス組成において、GdやTaの含有量を低減しつつ、光学特性と熱的安定性をともに維持しようとすると、ガラスの短波長側の光吸収端が長波長化し、紫外線の透過率が大きく低下する傾向がある。
ところで、色収差の補正のために、それぞれ異なる光学特性を有するガラスを用いて複数のレンズを作り、これらのレンズを貼り合わせ、接合レンズを作る方法が知られている、接合レンズを作る過程で、レンズ同士を貼り合わせるために、通常、紫外線硬化型接着剤が用いられる。詳しくは、次の通りである。レンズ同士を貼り合せる面に紫外線硬化型接着剤を塗布し、レンズを貼り合わせる。このとき、通常、レンズ間に紫外線硬化型接着剤の極めて薄い塗布層が形成される。次いで、上記塗布層に対して、レンズを通して紫外線を照射し紫外線硬化型接着剤を硬化する。したがって、レンズの紫外線の透過率が低いと、レンズを通して上記塗布層に十分な光量の紫外線が届かず、硬化が不十分になってしまう。または硬化に長時間を要してしまう。
また、紫外線硬化型接着剤を用いて、レンズ鏡筒等にレンズを接着し固定する場合にも、同様に、レンズの紫外線透過率が低いと、硬化が不十分になるか、または硬化に長時間を要してしまう。
したがって、光学系の作製に好適な透過率特性を有するガラスとするためには、ガラスの短波長側の光吸収端の長波長化を抑制することが望ましい。
B2O3とSiO2との合計含有量が17.5〜35%、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量が45〜70%、
Nb2O5、TiO2、Ta2O5およびWO3の合計含有量が3〜16%、
ZrO2含有量が2〜10%、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するB2O3とSiO2との合計含有量の質量比{(B2O3+SiO2)/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.2〜0.5、
Nb2O5、TiO2、Ta2O5およびWO3の合計含有量に対するB2O3とSiO2との合計含有量の質量比{(B2O3+SiO2)/(Nb2O5+TiO2+Ta2O5+WO3)}が2.8以下、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するZnO含有量の質量比{ZnO/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.10未満、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するLa2O3含有量の質量比{La2O3/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.55〜0.98、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するY2O3含有量の質量比{Y2O3/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.02〜0.45、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するGd2O3含有量の質量比{Gd2O3/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.10以下、
Nb2O5、TiO2およびWO3の合計含有量に対するNb2O5含有量の質量比{Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3)}が0.81以上、
Nb2O5、TiO2、Ta2O5およびWO3の合計含有量に対するTa2O5含有量の質量比{Ta2O5/(Nb2O5+TiO2+Ta2O5+WO3)}が0.3以下、
であり、アッベ数νdが39.5〜41.5の範囲であり、かつ屈折率ndがアッベ数νdに対して下記(1)式:
nd≧2.0927−0.0058×νd ・・・ (1)
を満たす酸化物ガラスであるガラス、
に関する。
本発明の一態様にかかるガラスは、上記ガラス組成を有し、アッベ数νdが39.5〜41.5の範囲であり、かつ屈折率ndがアッベ数νdに対して上記(1)式を満たす酸化物ガラスである。以下、上記ガラスの詳細について説明する。
本発明におけるガラス組成は、例えばICP−AES(Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry)などの方法により定量することができる。ICP−AESにより求められる分析値は、分析値の±5%程度の測定誤差を含んでいることがある。また、本明細書および本発明において、構成成分の含有量が0%または含まないもしくは導入しないとは、この構成成分を実質的に含まないことを意味し、この構成成分の含有量が不純物レベル程度以下であることを指す。
B2O3、SiO2は、ガラスのネットワーク形成成分である。B2O3とSiO2との合計含有量(B2O3+SiO2)が17.5%以上であると、ガラスの熱的安定性が向上し、製造中のガラスの結晶化を抑制することができる。一方、B2O3とSiO2との合計含有量が35%以下であると、屈折率ndの低下を抑制することができるため、上記した光学特性を有するガラスの作製が可能となる。したがって、上記ガラスにおけるB2O3とSiO2との合計含有量は、17.5〜35%の範囲とする。B2O3とSiO2との合計含有量の好ましい下限および好ましい上限は、下記表に示す通りである。
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)が45%以上であると、屈折率ndの低下を抑制することができるため、上記した光学特性を有するガラスの作製が可能となる。更に、ガラスの化学的耐久性や耐候性の低下を抑制することもできる。なお、ガラス転移温度が低下すると、ガラスを機械的に加工(切断、切削、研削、研磨など)するときにガラスが破損しやすくなる(機械加工性の低下)が、La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量が45%以上であると、ガラス転移温度の低下を抑制することができるため、機械加工性を高めることもできる。一方、La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の各成分の含有量の合計が70%以下であれば、ガラスの熱的安定性を高めることができるため、ガラスを製造するときの結晶化の抑制や、ガラスを熔融するときの原料の熔け残りを低減することもできる。また、比重の上昇を抑制することもできる。したがって、上記ガラスにおいて、La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量は、45〜70%の範囲とする。La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量の好ましい下限および好ましい上限を、下記表に示す。
アッベ数νdの減少を抑制しつつ、ガラスの熱的安定性を改善するために、質量比{(B2O3+SiO2)/(Nb2O5+TiO2+Ta2O5+WO3)}を1.2以上にすることが好ましい。更に、質量比{(B2O3+SiO2)/(Nb2O5+TiO2+Ta2O5+WO3)}を1.2以上にすることは、ガラスの短波長側の光吸収端の長波長化をより一層抑制するために好ましい。その結果、紫外線硬化型接着剤を用いてガラス製レンズを接合するとき、レンズを通して紫外線が接着剤の塗布層により届きやすくなる。これにより、紫外線照射によって接着剤をより硬化しやすくなる。
質量比{(B2O3+SiO2)/(Nb2O5+TiO2+Ta2O5+WO3)}のより好まし下限および好ましい上限を、下記表に示す。
Ybも重希土類元素に属し、かつ原子量が大きい。また、Ybは近赤外域に吸収を有する。一方、一眼レフカメラ用の交換レンズや監視カメラのレンズは、近赤外域の光線透過率が高いことが望ましい。そのため、これらレンズの作製に有用なガラスとするためには、Ybの含有量を低減することが望ましい。
これに対し、La、Yは、近赤外域の光線透過率に悪影響を及ぼすことがなく、希土類元素の合計含有量に対して適量を配分することにより、熱的安定性を改善しつつ、比重の増大を抑制し、高屈折率低分散ガラスを提供するうえで有用な成分である。
Nbは、ガラスの比重、着色、製造コストを増大させずに、屈折率ndを高め、ガラスの熱的安定性を改善する働きがある。また、Nbは、Ti、Wと比較し、ガラスの短波長側の吸収端を長波長化させにくい成分でもある。ガラスの短波長側の吸収端は、周知のように、λ5と呼ばれている指標により表すことができる。つまり、Nbは、Ti、Wと比較し、λ5を増加させにくい成分である。λ5については、詳細は後述する。
一方、Tiの含有量が多くなると、λ5が増加する。また、ガラスの可視域の透過率が低下して、ガラスの着色が増大する傾向がある。
Taは、屈折率を高める働きを有し、さらにNb、Ti、Wと比較し、ガラスの短波長側の吸収端を長波長化させにくい成分でもあるものの、極めて高価な成分である。そのため、ガラスの安定供給の観点から、Ta5+を積極的に使用することは好ましくない。また、Taの含有量が多いと、ガラスを熔融するときに原料が熔け残りやすくなる。また、ガラスの比重が増加する。
Wについては、その含有量が多くなると、λ5が増加する。また、可視域における透過率が減少し、比重が増大する。
一方、屈折率の低下を抑えつつ、ガラスの熱的安定性を維持する上で、質量比{(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/(Nb2O5+TiO2+Ta2O5+WO3)}の上限を、下記表に示す好ましい上限の値にすることが好ましい。
一般に、BとLa等の希土類元素を含む高屈折率低分散ガラスでは、熔融時のガラスの粘性が低い。しかし、熔融時のガラスの粘性が低いと結晶化しやすくなる。ガラス製造時の結晶化は、アモルファス状態(非晶質状態)よりも結晶化したほうが安定であり、ガラスを構成するイオンがガラス中を移動して結晶構造をもつように配列することにより生じる。したがって、熔融時の粘性が高くなるようにB2O3とSiO2の各成分の含有量の比率を調整することにより、上記イオンを結晶構造をもつように配列しにくくして、ガラスの結晶化を更に抑制しガラスの耐失透性を一層改善することができる。
以上の観点から、B2O3とSiO2との合計含有量に対するB2O3含有量の質量比{B2O3/(B2O3+SiO2)}の好ましい下限および好ましい上限は、下記表に示す通りである。下記表に示す下限以上とすることは、ガラスの熔融性改善の観点からも好ましい。また、下記表に示す上限以下とすることは、熔融時のガラスの粘性を高めるうえで好ましい。更に、下記表に示す上限以下とすることは、熔融時の揮発によるガラス組成の変動およびこれによる光学特性の変動を低減するために、またガラスの化学的耐久性、耐候性および機械加工性の1つ以上の改善の観点からも好ましい。
U、Th、Raはいずれも放射性元素である。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことか好ましい。
V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr,Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ceは、ガラスの着色を増大させたり、蛍光の発生源となり、光学素子用のガラスに含有させる元素としては好ましくない。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことか好ましい。
Sbの添加量は、Sb2O3に換算し、Sb2O3以外のガラス成分の含有量の合計を100質量%としたとき、0〜0.11質量%の範囲にすることが好ましく、0.01〜0.08質量%の範囲にすることがより好ましく、0.02〜0.05質量%の範囲にすることがさらに好ましい。
Snの添加量は、SnO2に換算し、SnO2以外のガラス成分の含有量の合計を100質量%としたとき、0〜0.5質量%の範囲にすることが好ましく、0〜0.2質量%の範囲にすることがより好ましく、0質量%の範囲にすることがさらに好ましい。
(ガラスの光学特性)
上記ガラスは、アッベ数νdが39.5〜41.5の範囲であり、かつ屈折率ndがアッベ数νdに対して下記(1)式を満たすガラスである。
nd≧2.0927−0.0058×vd ・・・ (1)
アッベ数νdが39.5以上のガラスは、光学素子の材料として色収差の補正に有効である。他方、アッベ数νdが41.5より大きくなると、屈折率を低下させないとガラスの熱的安定性が著しく低下し、ガラスを製造する過程で失透しやすくなる。アッベ数νdの好ましい下限および好ましい上限を、下記表に示す。
屈折率ndの上限は、ガラス組成により自ずと定まる。熱的安定性を改善し失透しにくいガラスを得るためには、屈折率ndが下記(2)式を満たすことが好ましい。
nd≦2.1270−0.0058×vd ・・・ (2)
アッベ数νdに対する屈折率ndの好ましい下限およびより好ましい上限を、下記表に示す。
色収差補正の観点から、上記ガラスは、アッベ数νdを固定したとき、部分分散比が小さいガラスであることが好ましい。
ここで、部分分散比Pg,Fは、g線、F線、c線における各屈折率ng、nF、ncを用いて、(ng−nF)/(nF−nc)と表される。
高次の色収差補正に好適なガラスを提供する上から、上記ガラスの部分分散比Pg,fの好ましい下限および好ましい上限は、下記表に示す通りである。
上記ガラスのガラス転移温度は、特に限定されないが、好ましくは640℃以上である。ガラス転移温度を640℃以上にすることにより、切断、切削、研削、研磨などガラスを機械的に加工する時に、ガラスを破損しにくくすることができる。また、ガラス転移温度を低下させる働きの強いLi、Znなどの成分を多量に含有させなくてもよいため、Gd、Taの含有量を少なくしても、更にはYbの含有量も少なくしても、熱的安定性を向上しやすくなる。
一方、ガラス転移温度を高くし過ぎると、ガラスを高温でアニールしなければならなくなり、アニール炉が著しく消耗する。また、ガラスを成形するときに、高い温度で成形を行わなければならず、成形に使用する型の消耗が著しくなる。
機械加工性の改善、アニール炉や成形型への負担軽減から、ガラス転移温度の好ましい下限および好ましい上限は、下記表に示す通りである。
ガラスの光線透過性、詳しくは、短波長側の光吸収端の長波長化が抑制されていることは、着色度λ5により評価することができる。着色度λ5とは、紫外域から可視域にかけて、厚さ10mmのガラスの分光透過率(表面反射損失を含む)が5%となる波長を表す。後述の実施例に示すλ5は、250〜700nmの波長域において測定された値である。分光透過率とは、例えばより詳しくは、10.0±0.1mmの厚さに研磨された互いに平行な平面を有するガラス試料を用い、上記研磨された面に対して垂直方向から光を入射して得られる分光透過率、すなわち、上記ガラス試料に入射する光の強度をIin、上記ガラス試料を透過した光の強度をIoutとしたときのIout/Iinのことである。
着色度λ5によれば、分光透過率の短波長側の吸収端を定量的に評価することができる。前述の通り、接合レンズ作製のためにレンズ同士を紫外線硬化型接着剤により接合する際など、光学素子を通して接着剤に紫外線を照射し接着剤を硬化させることが行われる。効率よく紫外線硬化型接着剤の硬化を行う上から、分光透過率の短波長側の吸収端が短い波長域にあることが好ましい。この短波長側の吸収端を定量的に評価する指標として、着色度λ5を用いることができる。上記ガラスは、先に記載した組成調整により、好ましくは335nm以下、より好ましくは332nm以下、更に好ましくは330nm以下、一層好ましくは328nm以下、より一層好ましくは326nm以下のλ5を示すことができる。λ5の下限は、一例として、315nmを目安とすることができるが、低いほど好ましく特に限定されるものではない。
また、ガラスの着色度の指標としては、着色度λ80も挙げられる。λ80は、λ5について記載した方法で測定される分光透過率が80%となる波長を表す。着色の少ないガラスとする上から、λ80の好ましい範囲は550nm以下、より好ましい範囲は500nm以下、一層好ましい範囲は490nm以下、より一層好ましい範囲は480nm以下である。λ80の下限の目安は355nmであるが、低いほど好ましく特に限定されるものではない。
光学系を構成する光学素子(レンズ)では、レンズを構成するガラスの屈折率とレンズの光学機能面(制御しようとする光線が入射、出射する面)の曲率によって、屈折力が決まる。光学機能面の曲率を大きくしようとすると、レンズの厚みも増加する。その結果、レンズが重くなる。これに対し、屈折率の高いガラスを使用すれば、光学機能面の曲率を大きくしなくても大きな屈折力を得ることができる。
以上より、ガラスの比重の増加を抑えつつ、屈折率を高めることができれば、一定の屈折力を有する光学素子の軽量化が可能となる。
屈折率ndの屈折力への寄与に関しては、ガラスの屈折率ndから真空中の屈折率である1を引いた値(nd―1)に対してガラスの比重dの比を取ることにより、光学素子の軽量化を図る際の指標とすることができる。すなわち、d/(nd−1)を光学素子の軽量化を図る際の指標とし、この値を低減することにより、レンズの軽量化を図ることができる。
上記ガラスは、比重の増加を招くGd、Taの占める比率が少なく、またYbの占める比率を少なくすることもできるので、高屈折率低分散ガラスでありながら、低比重化が可能である。したがって、上記ガラスのd/(nd−1)は、例えば5.70以下であることができる。ただし、d/(nd−1)を過剰に減少させると、ガラスの熱的安定性が低下傾向を示す。そのため、d/(nd−1)は、5.00以上とすることが好ましい。 d/(nd−1)のより好ましい下限およびより好ましい上限を、下記表に示す。
ガラスの熱的安定性の指標の一つに液相温度がある。ガラス製造時の結晶化、失透を抑制する上から、液相温度LTが1300℃以下であることが好ましく、1250℃以下であることがより好ましい。液相温度LTの下限は、一例として1100℃以上であるが、低いことが好ましく特に限定されるものではない。
上記ガラスは、目的のガラス組成が得られるように、原料である酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、水酸化物などを秤量、調合し、十分に混合して混合バッチとし、熔融容器内で加熱、熔融し、脱泡、攪拌を行い均質かつ泡を含まない熔融ガラスを作り、これを成形することによって得ることができる。具体的には公知の熔融法を用いて作ることができる。上記ガラスは、上記した光学特性を有する高屈折率低分散ガラスでありながら、熱的安定性が優れているため、公知の熔融法、成形法を用いて、安定的に製造することができる。
本発明の他の一態様は、
上述のガラスからなるプレス成形用ガラス素材;
上述のガラスからなる光学素子ブランク、
に関する。
上述のガラスをプレス成形用ガラス素材に成形する工程を備えるプレス成形用ガラス素材の製造方法;
上述のプレス成形用ガラス素材を、プレス成形型を用いてプレス成形することにより光学素子ブランクを作製する工程を備える光学素子ブランクの製造方法;
上述のガラスを光学素子ブランクに成形する工程を備える光学素子ブランクの製造方法、
も提供される。
本発明の他の一態様は、
上述のガラスからなる光学素子
に関する。
上記光学素子は、上述のガラスを用いて作製される。上記光学素子において、ガラス表面には、例えば、反射防止膜等の多層膜等、一層以上のコーティングが形成されていてもよい。
上述の光学素子ブランクを研削および/または研磨することにより光学素子を作製する工程を備える光学素子の製造方法、
も提供される。
下記の表に示す組成を有するガラスが得られるように、原料として酸化物、ホウ酸などの化合物を秤量し、充分、混合してバッチ原料を作製した。
このバッチ原料を白金坩堝中に入れ、1350〜1450℃の温度に坩堝ごと加熱し、2〜3時間かけてガラスを熔融、清澄した。熔融ガラスを攪拌して均質化した後、予熱した成形型に熔融ガラスを鋳込み、ガラス転移温度付近まで放冷してから直ちに、成形型ごとガラスをアニール炉内に入れた。それから、ガラス転移温度付近で約1時間アニールした。アニールした後、アニール炉内で室温まで放冷した。
このようにして作製したガラスを観察したところ、結晶の析出、泡、脈理、原料の熔け残りは認められなかった。このようにして、均質性の高いガラスを作ることができた。
下記の表に示す比較例1〜4の各組成を有するガラスが得られるように、原料として酸化物、ホウ酸などの化合物を秤量し、充分、混合してバッチ原料を作製した点以外、実施例1と同様の方法でガラスを得た。
比較例1の組成は、特許文献20のガラスNo.11の組成、
比較例2は、特許文献20のガラスNo.25の組成、
比較例3は、特許文献20のガラスNo.45の組成、
比較例4は、特許文献20のガラスNo.49の組成、
である。
(1)屈折率nd、nF、nc、ng、アッベ数νd
降温速度−30℃/時間で降温して得たガラスについて、日本光学硝子工業会規格の屈折率測定法により、屈折率nd、nF、nc、ngを測定した。屈折率nd、nF、ncの各測定値を用いて、アッベ数νdを算出した。
(2)ガラス転移温度Tg
示差走査熱量分析装置(DSC)を用いて、昇温速度を10℃/分にして測定した。
(3)比重
アルキメデス法により測定した。
(4)着色度λ5、λ70、λ80
互いに対向する2つの光学研磨された平面を有する厚さ10±0.1mmのガラス試料を用い、分光光度計により、研磨された面に対して垂直方向から強度Iinの光を入射し、ガラス試料を透過した光の強度Ioutを測定し、分光透過率Iout/Iinを算出し、分光透過率が5%になる波長をλ5、分光透過率が70%になる波長をλ70、分光透過率が80%になる波長をλ80とした。
(5)部分分散比Pg,F
上記(1)で測定したnF、nc、ngの値から算出した。
(6)液相温度
ガラスを所定温度に加熱された炉内に入れて2時間保持し、冷却後、ガラス内部を100倍の光学顕微鏡で観察し、結晶の有無から液相温度を決定した。
実施例1で得られた各種ガラスを使用し、プレス成形用ガラス塊(ガラスゴブ)を作製した。このガラス塊を大気中で加熱、軟化し、プレス成形型でプレス成形し、レンズブランク(光学素子ブランク)を作製した。作製したレンズブランクをプレス成形型から取り出し、アニールし、研磨を含む機械加工を行い、実施例1で作製した各種ガラスからなる球面レンズを作製した。
実施例1において作製した熔融ガラスを所望量、プレス成形型でプレス成形し、レンズブランク(光学素子ブランク)を作製した。作製したレンズブランクをプレス成形型から取り出し、アニールし、研磨を含む機械加工を行い、実施例1で作製した各種ガラスからなる球面レンズを作製した。
実施例1において作製した熔融ガラスを固化して作製したガラス塊(光学素子ブランク)アニールし、研磨を含む機械加工を行い、実施例1で作製した各種ガラスからなる球面レンズを作製した。
実施例2〜4において作製した球面レンズを、他種のガラスからなる球面レンズと貼り合せ、接合レンズを作製した。実施例2〜4において作製した球面レンズの接合面は凸面、他種の光学ガラスからなる球面レンズの接合面は凹面であった。上記2つの接合面は、互いに曲率半径の絶対値が等しくなるように作製した。接合面に光学素子接合用の紫外線硬化型接着剤を塗布し、2つのレンズを接合面同士で貼り合せた。その後、実施例2〜4において作製した球面レンズを通して、接合面に塗布した接着剤に紫外線を照射し、接着剤を固化させた。
上記のようにして接合レンズを作製した。接合レンズの接合強度は充分高く、光学性能も充分なレベルのものであった。
特開2014−62026号公報の表8に示されているNo.51のガラス(以下、ガラスIと呼ぶ。)を再現した。特開2014−62026号公報表8に記載されているガラスIのλ5は337nmである。
次に、上記実施例5と同様に、ガラスIからなる球面レンズを作製し、作製した球面レンズを用いて接合レンズの作製を試みた。しかし、接合面に塗布した紫外線硬化型接着剤に、ガラスIからなるレンズを通して紫外線を照射したところ、ガラスIの紫外線透過率が低いため、接着剤を充分に硬化することができなかった。
本発明の一態様にかかるガラスは、質量比{ZnO/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.10未満である。
これに対し、特開2014−62026号公報の表1に示されているNo.6のガラスの上記質量比は、0.325である。この特開2014−62026号公報の表1に示されているNo.6のガラスのガラス組成を、上記質量比が0.10未満のものとなるようにするために、ZnOを減量し、減量分を他成分の含有量のバランスが大きく変わらないよう他成分に配分して、下記表61中に示すように組成調整してガラスを作製した。表61中のガラス成分同士の比は、酸化物基準のガラス組成における各成分の含有量の質量比である。具体的には、ガラス原料を調合し、白金坩堝中に調合原料170gを入れて1400℃で2時間、熔融、清澄した。熔融ガラスを攪拌して均質化した後、予熱した成形型に熔融ガラスを鋳込み、ガラス転移温度付近まで放冷してから直ちに、成形型ごとガラスをアニール炉内に入れた。それから、ガラス転移温度付近で約1時間アニールした。アニールした後、アニール炉内で室温まで放冷した。
その後、ガラスの内部を観察した。
図1は、比較例6で評価したガラスの写真である。図1より明らかなように、ガラス中には多数の結晶が析出し、白濁して透明性が失われていた。
これに対し、本発明の一態様にかかるガラスにおいては、先に詳述した組成調整が行われていることにより、結晶析出の抑制が可能である。
例えば、上述の例示されたガラス組成に対し、明細書に記載の組成調整を行うことにより、本発明の一態様にかかるガラスを得ることができる。
また、明細書に例示または好ましい範囲として記載した事項の2つ以上を任意に組み合わせることは、もちろん可能である。
Claims (7)
- 質量%表示にて、
B2O3とSiO2との合計含有量が17.5〜35%、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量が45〜70%、
Nb2O5、TiO2、Ta2O5およびWO3の合計含有量が3〜16%、
ZrO2含有量が2〜10%、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するB2O3とSiO2との合計含有量の質量比{(B2O3+SiO2)/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.2〜0.5、
Nb2O5、TiO2、Ta2O5およびWO3の合計含有量に対するB2O3とSiO2との合計含有量の質量比{(B2O3+SiO2)/(Nb2O5+TiO2+Ta2O5+WO3)}が2.8以下、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するZnO含有量の質量比{ZnO/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.10未満、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するLa2O3含有量の質量比{La2O3/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.55〜0.98、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するY2O3含有量の質量比{Y2O3/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.02〜0.45、
La2O3、Y2O3、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量に対するGd2O3含有量の質量比{Gd2O3/(La2O3+Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)}が0.10以下、
Nb2O5、TiO2およびWO3の合計含有量に対するNb2O5含有量の質量比{Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3)}が0.81以上、
Nb2O5、TiO2、Ta2O5およびWO3の合計含有量に対するTa2O5含有量の質量比{Ta2O5/(Nb2O5+TiO2+Ta2O5+WO3)}が0.3以下、
であり、アッベ数νdが39.5〜41.5の範囲であり、かつ屈折率ndがアッベ数νdに対して下記(1)式:
nd≧2.0927−0.0058×νd ・・・ (1)
を満たす酸化物ガラスであるガラス。 - Gd2O3の含有量が6質量%以下である請求項1に記載のガラス。
- Ta2O5含有量が5質量%以下である請求項1または2に記載のガラス。
- 着色度λ5が335nm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラスからなるプレス成形用ガラス素材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラスからなる光学素子ブランク。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラスからなる光学素子。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110028239A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-19 | 成都光明光电股份有限公司 | 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器 |
CN113045199A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-29 | 成都光明光电股份有限公司 | 透紫外玻璃 |
CN115304269A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-08 | 成都光明光电股份有限公司 | 光学玻璃 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56160340A (en) * | 1980-05-09 | 1981-12-10 | Ohara Inc | Optical glass |
JP2002284542A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Hoya Corp | 光学ガラスおよび光学部品 |
JP2006131476A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Ohara Inc | 光学ガラス |
JP2012092016A (ja) * | 2012-01-30 | 2012-05-17 | Ohara Inc | 光学ガラス |
JP2012229148A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Ohara Inc | 光学ガラス及び光学素子 |
JP2012236754A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-12-06 | Ohara Inc | 光学ガラス及び光学素子 |
JP2013047168A (ja) * | 2010-10-29 | 2013-03-07 | Ohara Inc | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
JP2013126935A (ja) * | 2011-08-05 | 2013-06-27 | Ohara Inc | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
JP2014062026A (ja) * | 2011-12-28 | 2014-04-10 | Ohara Inc | 光学ガラス及び光学素子 |
-
2015
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56160340A (en) * | 1980-05-09 | 1981-12-10 | Ohara Inc | Optical glass |
JP2002284542A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Hoya Corp | 光学ガラスおよび光学部品 |
JP2006131476A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Ohara Inc | 光学ガラス |
JP2012236754A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-12-06 | Ohara Inc | 光学ガラス及び光学素子 |
JP2013047168A (ja) * | 2010-10-29 | 2013-03-07 | Ohara Inc | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
JP2012229148A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Ohara Inc | 光学ガラス及び光学素子 |
JP2013126935A (ja) * | 2011-08-05 | 2013-06-27 | Ohara Inc | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
JP2014062026A (ja) * | 2011-12-28 | 2014-04-10 | Ohara Inc | 光学ガラス及び光学素子 |
JP2012092016A (ja) * | 2012-01-30 | 2012-05-17 | Ohara Inc | 光学ガラス |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110028239A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-19 | 成都光明光电股份有限公司 | 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器 |
CN113045199A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-29 | 成都光明光电股份有限公司 | 透紫外玻璃 |
CN115304269A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-08 | 成都光明光电股份有限公司 | 光学玻璃 |
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