JP2020169116A - 光学ガラスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
水分の供給を行わずにガラスを熔解する工程と、を含み、
前記原材料が還元剤を含有することを特徴とする、光学ガラスの製造方法。
水分の供給を行わずにガラスを熔解する工程と、を含み、
前記原材料が還元剤と脱泡剤を含有することを特徴とする、光学ガラスの製造方法。
前記光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で、
La2O3成分 30〜65%、
B2O3成分 1〜25%、
Nb2O5成分 15%以下、
SiO2成分 15%以下、
TiO2成分 25%以下、
Y2O3成分 15%以下、
含有することを特徴とする、光学ガラスの製造方法。
前記光学ガラスは、 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で、
SiO2成分 5〜75%、
TiO2成分 3〜40%、
含有することを特徴とする、光学ガラスの製造方法。
本発明の光学ガラスは、第1のガラスと第2のガラスの態様がある。第1のガラスと第2のガラスそれぞれについて、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、全て酸化物換算組成の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」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、金属弗化物等が熔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。
La2O3成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、第1のガラス中の必須成分である。特に、La2O3成分の含有率を65%以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めつつアッベ数を大き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La2O3成分の含有率は、好ましくは65%以下を上限とし、より好ましくは62%以下、最も好ましくは59%以下を上限とする。一方、酸化物換算組成のガラス全質量に対するLa2O3成分の含有率は、好ましくは30%以上、より好ましくは35%以上、最も好ましくは40%以上を下限とする。La2O3成分は、原料として例えばLa2O3、La(NO3)3・XH2O(Xは任意の整数)等を用いてガラス内に含有できる。
SiO2成分は、含有率を5%以上にすることで、ガラスの着色を低減することで短波長の可視光に対する透過率を高めるとともに、安定なガラス形成を促すことでガラスの耐失透性を高める成分であり、第2のガラス中の必須成分である。特に、SiO2成分の含有率を75%以下にすることで、SiO2成分による屈折率の低下が抑えられるため、高屈折率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SiO2成分の含有率は、好ましくは75%以下、より好ましくは73%以下、最も好ましくは71%以下を上限とする。一方、酸化物換算組成のガラス全質量に対するSiO2成分の含有率は、好ましくは5%以上、より好ましくは6%以上、最も好ましくは7%以上を下限とする。SiO2成分は、原料として例えばSiO2、K2SiF6、Na2SiF6等を用いてガラス内に含有できる。
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。
本発明の光学ガラスは、ガラス原料の一部として還元剤を添加することを特徴とする。還元剤を添加することにより、ガラス中への白金混入を抑え、透過率を向上させることができる。酸化物換算組成のガラス全質量に対する還元剤の含有率は、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下、より好ましくは2%以下、最も好ましくは1%以下を上限とする。還元剤としては、例えば、カーボン、S等の単元素、スクロース等の有機化合物、また、硫酸アンモニウム等の熱分解時に還元性ガスを発生させる原料が挙げられる。
本発明の光学ガラスは、ガラス原料の一部として脱泡剤を添加することを特徴とする。還元剤と共に脱泡剤を添加することにより、脱泡剤のみを添加するよりも、より脱泡性が向上されたガラスを得ることができる。酸化物換算組成のガラス全質量に対する脱泡剤の含有率は、好ましくは3%以下、より好ましくは2%以下、最も好ましくは1%以下を上限とする。脱泡剤としては、例えば、SO2、Na2SO4等の硫酸塩、Sb2O3成分等が挙げられる。
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に投入し、ガラス原料の熔解難易度に応じて電気炉で1100〜1500℃の温度範囲で2〜5時間熔解させて攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷することにより作製される。
本発明の光学ガラスは、高屈折率及び高分散(低いアッベ数)を有することが好ましい。
第1のガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.75以上、より好ましくは1.80以上、さらに好ましくは1.85以上を下限とする。この屈折率(nd)は、好ましくは2.10以下、より好ましくは2.07以下、さらに好ましくは2.05以下を上限としてもよい。また、第1のガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは20以上、より好ましくは23以上、さらに好ましくは25以上を下限とする。このアッベ数(νd)は、好ましくは45以下、より好ましくは40以下、さらに好ましくは37以下を上限とする。
第2のガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.50以上、より好ましくは1.52以上、さらに好ましくは1.53以上を下限とする。この屈折率(nd)は、好ましくは2.10以下、より好ましくは2.07以下、さらに好ましくは2.05以下を上限としてもよい。また、第2のガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは15以上、より好ましくは17以上、さらに好ましくは19以上を下限とする。このアッベ数(νd)は、好ましくは53以下、より好ましくは51以下、さらに好ましくは50以下を上限とする。
このような高屈折率を有することで、光学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。また、このような低分散を有することで、単レンズとして用いたときに光の波長による焦点のずれ(色収差)を小さくできる。そのため、例えば高分散(低いアッベ数)を有する光学素子と組み合わせて光学系を構成した場合に、その光学系の全体として収差を低減させて高い結像特性等を図ることができる。
このように、本発明の光学ガラスは、光学設計上有用であり、特に光学系を構成したときに、高い結像特性等を図りながらも、光学系の小型化を図ることができ、光学設計の自由度を広げることができる。
第1のガラスの厚み10mmのサンプルで分光透過率70%を示す最も短い波長(λ70)は、好ましくは470nm以下、より好ましくは450nm以下、さらに好ましくは430nm以下を上限とする。また、第1のガラスの本発明の光学ガラスにおける、厚み10mmのサンプルで分光透過率5%を示す最も短い波長(λ5)は、好ましくは390nm以下、より好ましくは380nm以下、さらに好ましくは370nm以下を上限とする。
第2のガラスの厚み10mmのサンプルで分光透過率70%を示す最も短い波長(λ70)は、好ましくは500nm以下、さらに好ましくは490nm以下、さらに好ましくは480nm以下を上限とする。また、第2のガラスの本発明の光学ガラスにおける、厚み10mmのサンプルで分光透過率5%を示す最も短い波長(λ5)は、好ましくは390nm以下、より好ましくは385nm以下、さらに好ましくは370nm以下を上限とする。
これらにより、ガラスの吸収端が紫外領域又はその近傍になり、可視光に対するガラスの透明性が高められるため、この光学ガラスを、レンズ等の光を透過させる光学素子に好ましく用いることができる。
特に、本発明の光学ガラスにおける、白金量は、好ましくは10ppm以下、より好ましくは9ppm以下、さらに好ましくは8ppm以下を上限とする。これにより、白金による着色が抑制され、可視光に対するガラスの透明性が高められるため、この光学ガラスを、レンズ等の光を透過させる光学素子に好ましく用いることができる。
作製された光学ガラスから、例えば研磨加工の手段、又は、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、光学ガラスに対して研削及び研磨等の機械加工を行ってガラス成形体を作製したり、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、研磨加工を行って作製したプリフォームや、公知の浮上成形等により成形され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。
また、本発明の実施例の第2のガラスは、いずれも屈折率(nd)が1.75以上、より詳細には1.80以上であり、所望の範囲内であった。
また、本発明の実施例の第2のガラスは、いずれもアッベ数(νd)が15以上、より詳細には23以上であり、所望の範囲内であった。
Claims (4)
- 原材料を混合する工程と、
水分の供給を行わずにガラスを熔解する工程と、を含み、
前記原材料が還元剤を含有することを特徴とする、光学ガラスの製造方法。 - 原材料を混合する工程と、
水分の供給を行わずにガラスを熔解する工程と、を含み、
前記原材料が還元剤と脱泡剤を含有することを特徴とする、光学ガラスの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の光学ガラスの製造方法であって、
前記光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で、
La2O3成分 30〜65%、
B2O3成分 1〜25%、
Nb2O5成分 15%以下、
SiO2成分 15%以下、
TiO2成分 25%以下、
Y2O3成分 15%以下、
含有することを特徴とする、光学ガラスの製造方法。
- 請求項1又は2に記載の光学ガラスの製造方法であって、
前記光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で、
SiO2成分 5〜75%、
TiO2成分 3〜40%、
含有することを特徴とする、光学ガラスの製造方法。
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