JP5444490B2 - Optical glass, glass material for press molding, and optical element - Google Patents
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Description
本発明は、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子に関する。 The present invention relates to optical glass, a glass material for press molding, and an optical element.
近年、撮像装置のコンパクト化に伴い、高屈折率高分散ガラス製レンズの需要が高まっている。このようなレンズ材料としては、特許文献1、2に開示されているリン酸塩系の組成をベースとする高屈折率高分散光学ガラスが用いられている。 In recent years, with the downsizing of imaging devices, the demand for lenses with high refractive index and high dispersion glass is increasing. As such a lens material, a high refractive index and high dispersion optical glass based on a phosphate composition disclosed in Patent Documents 1 and 2 is used.
ところで、高ズーム比、広角のレンズを提供するためには、屈折率ndが2.05を超え、アッベ数が18.5以下となるような超高屈折率の高分散ガラスが有効である。高屈折率の光学ガラスを構成するために必要な元素を、各元素がガラスに与える特性の観点から分類すると、ガラスに目的の光学特性を付与する高屈折率・高分散成分、ガラス形成を促進するが屈折率の低いガラスネットワーク形成成分、およびガラスの溶解性を向上させるが屈折率のやや低い修飾成分が考えられる。超高屈折率高分散ガラスを作るには、ガラス成分としてBi、Ti、Wなどの高屈折率高分散化成分を多量に導入しなければならないので、ガラス形成を促進する網目形成成分や、ガラスの溶解性を向上させる修飾成分の導入割合が相対的に低下する。 By the way, in order to provide a lens with a high zoom ratio and a wide angle, a high-dispersion glass having an extremely high refractive index in which the refractive index nd exceeds 2.05 and the Abbe number is 18.5 or less is effective. By classifying the elements required to construct a high refractive index optical glass from the viewpoint of the characteristics that each element imparts to the glass, it promotes glass formation, a high refractive index / high dispersion component that imparts the desired optical characteristics to the glass. However, a glass network forming component having a low refractive index and a modifying component that improves the solubility of the glass but having a slightly lower refractive index can be considered. In order to make ultra-high refractive index and high dispersion glass, it is necessary to introduce a large amount of high refractive index and high dispersion components such as Bi, Ti and W as glass components. The introduction ratio of the modifying component that improves the solubility of is relatively reduced.
その結果、上記元素からなる融液の結晶化傾向が強くなってガラスの熱的安定性が低下し、また液相温度が上昇する。このようなガラスを製造する時の失透すなわち結晶析出を防止するためには、溶融ガラスの成形温度をより高温にしなければならず、このため成形時の粘性が著しく低下する。
したがって成形時に脈理などの不具合が発生しやすくなり、高品質のガラスを得ることが困難になるという問題がある。
As a result, the crystallization tendency of the melt composed of the above elements is increased, the thermal stability of the glass is lowered, and the liquidus temperature is increased. In order to prevent devitrification, that is, crystal precipitation, when such a glass is produced, the molding temperature of the molten glass must be increased, and the viscosity at the time of molding is significantly reduced.
Therefore, problems such as striae are likely to occur during molding, and it is difficult to obtain high-quality glass.
本発明は、上記問題を解決し、屈折率ndが2.05を超え、アッベ数νdが18.5以下の高屈折率高分散特性を持ちながら、高品質のガラスの製造に適した粘性特性を有する光学ガラスを提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and has an optical glass having a viscosity characteristic suitable for producing high-quality glass while having a high refractive index and high dispersion characteristic with a refractive index nd exceeding 2.05 and an Abbe number νd of 18.5 or less. The purpose is to provide.
本発明は以下のとおりである。
[1]
酸化物ガラスであって、
カチオン%表示にて、
P5+を16〜35%、
Bi3+を14〜35%、
Nb5+を10〜33%、
Ti4+を0〜18%、
W6+を0〜20%
含み、
Bi3+、Nb5+、Ti4+およびW6+の合計含有量が58%以上、
屈折率ndが2.05を超え、アッベ数νdが18.5以下であることを特徴とする光学ガラス(但し、Ti 4+ を3〜18%含む場合を除く)。
[2]
液相温度における粘度が1.0dPa・s以上である[1]に記載の光学ガラス。
[3]
Li+、Na+およびK+のうち、少なくとも1種以上のアルカリ金属成分を含み、
Li+の含有量が7カチオン%以下、
Na+の含有量が20カチオン%以下、
K+の含有量が10カチオン%以下、
Li+、Na+およびK+の合計含有量に対するNa+の含有量の比(Na+/(Li++Na++K+))が0.2〜1である[1]または[2]に記載の光学ガラス。
[4]
B3+の含有量が0〜20カチオン%である[1]〜[3]のいずれか1項に記載の光学ガラス。
[5]
P5+、Bi3+、Nb5+、Ti4+、W6+、Li+、Na+、K+、Si4+、Ba2+およびB3+の合計含有量が90カチオン%以上である[1]〜[4]のいずれか1項に記載の光学ガラス。
[6]
液相温度が940℃以上である[1]〜[5]のいずれか1項に記載の光学ガラス。
[7]
[1]〜[6]のいずれか1項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材。
[8]
[1]〜[6]のいずれか1項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
The present invention is as follows.
[1]
Oxide glass,
In cation% display,
16 to 35% of P 5+
Bi 3+ 14-35%,
Nb 5+ 10-33%,
Ti 4+ 0-18%,
W 6+ 0-20%
Including
The total content of Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ and W 6+ is 58% or more,
An optical glass having a refractive index nd of more than 2.05 and an Abbe number νd of 18.5 or less (except for the case of containing 3 to 18% Ti 4+ ) .
[2]
Optical glass as described in [1] whose viscosity in liquidus temperature is 1.0 dPa * s or more.
[3]
Including at least one alkali metal component of Li + , Na + and K + ,
Li + content is 7 cation% or less,
Na + content of 20 cations or less,
K + content is 10 cation% or less,
The optical element according to [1] or [2], wherein the ratio of the content of Na + to the total content of Li + , Na + and K + (Na + / (Li + + Na + + K + )) is 0.2 to 1. Glass.
[4]
The optical glass according to any one of [1] to [3], wherein the content of B 3+ is 0 to 20 cation%.
[5]
The total content of P 5+ , Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ , W 6+ , Li + , Na + , K + , Si 4+ , Ba 2+ and B 3+ is 90 cation% or more. The optical glass according to any one of [1] to [4].
[6]
Optical glass given in any 1 paragraph of [1]-[5] whose liquidus temperature is 940 ° C or more.
[7]
A glass material for press molding comprising the optical glass according to any one of [1] to [6].
[8]
An optical element made of the optical glass according to any one of [1] to [6].
本発明によれば、屈折率ndが2.05を超え、アッベ数νdが18.5以下の高屈折率高分散特性を持ちながら、高品質のガラスの製造に適した粘性特性を有する光学ガラスを提供することができる。さらに本発明によれば、前記光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材および光学素子を提供することができる。 According to the present invention, there is provided an optical glass having a viscosity characteristic suitable for producing high-quality glass while having a high refractive index and high dispersion characteristic with a refractive index nd exceeding 2.05 and an Abbe number νd of 18.5 or less. Can do. Furthermore, according to this invention, the glass raw material for press molding and optical element which consist of said optical glass can be provided.
以下、本発明の光学ガラスについて詳説する。
本発明の光学ガラスは、酸化物ガラスであって、
カチオン%表示にて、
P5+を16〜35%、
Bi3+を14〜35%、
Nb5+を10〜33%、
Ti4+を0〜18%、
W6+を0〜20%
含み、
Bi3+、Nb5+、Ti4+およびW6+の合計含有量が55%以上、
屈折率ndが2.05を超え、アッベ数νdが18.5以下であることを特徴とする。
Hereinafter, the optical glass of the present invention will be described in detail.
The optical glass of the present invention is an oxide glass,
In cation% display,
16 to 35% of P 5+
Bi 3+ 14-35%,
Nb 5+ 10-33%,
Ti 4+ 0-18%,
W 6+ 0-20%
Including
The total content of Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ and W 6+ is 55% or more,
The refractive index nd exceeds 2.05 and the Abbe number νd is 18.5 or less.
本発明の光学ガラスは、屈折率ndが2.05を超え、アッベ数νdが18.5以下と超高屈折率高分散特性を有しながら、溶融ガラスから高品質のガラスを安定して製造できるという特長を備えている。 The optical glass of the present invention has a feature that a high-quality glass can be stably produced from a molten glass while having an ultra-high refractive index and a high dispersion characteristic with a refractive index nd exceeding 2.05 and an Abbe number νd of 18.5 or less. I have.
さらに、本発明の光学ガラスは超高屈折率高分散ガラスでありながら、デジタル式撮像装置の撮像光学系に用いられる光学素子の材料として好適な透過率特性をも備えている。 Furthermore, although the optical glass of the present invention is an ultra-high refractive index and high dispersion glass, it also has transmittance characteristics suitable as a material for an optical element used in an imaging optical system of a digital imaging apparatus.
従来、感光フィルム式カメラのレンズ材料の開発では、良好な色再現性を得るため、高透過率が得られる波長域をいかにして短波長域まで拡大するかという点に注力がなされてきた。一般に、光学ガラスの分光透過率特性において、どこまで短波長の光を透過するかを示す指標として、外部透過率70%を示す波長であるλ70、外部透過率5%を示す波長であるλ5といった特定波長による指標が用いられている。 Conventionally, in the development of a lens material for a photosensitive film camera, in order to obtain good color reproducibility, efforts have been focused on how to expand the wavelength range where high transmittance can be obtained to the short wavelength range. In general, in the spectral transmittance characteristics of optical glass, as an indicator of how far the short wavelength light is transmitted, λ70, which indicates the external transmittance of 70%, and λ5, which indicates the external transmittance of 5%, are specified. An index by wavelength is used.
一般に波長400nm以下の紫外領域において、光学ガラスの分光透過率は透過波長が短いほど低下するので、λ70とλ5の間にはλ70>λ5という関係がある。これまで、ほとんどの光学ガラスにおける特定波長は400nm以下、すなわち紫外線領域にあり、透過率の低下を示すλ70やλ5は紫外領域の波長であることから可視光の透過率低下は問題にならなかった。しかしガラスを高分散化するほどλ70とλ5は長波長化し、また高分散ガラスの中でも屈折率を高めるほどλ70とλ5の長波長化が著しかった。高分散レンズ材料の開発、すなわち高分散光学ガラスの開発では、λ70>λ5の関係からλ70が波長400nm以上の可視領域にあることが多く、その結果ガラスが黄色〜褐色に着色する。このため、まずλ70の短波長化、すなわち着色の軽減が重要視されてきた。デジタルカメラ用の高分散レンズ材料もこの流れを汲み、λ70の短波長化が優先されている。 In general, in the ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less, the spectral transmittance of the optical glass decreases as the transmission wavelength becomes shorter. Therefore, there is a relationship of λ70> λ5 between λ70 and λ5. Until now, the specific wavelength in most optical glasses is 400 nm or less, that is, in the ultraviolet region, and λ70 and λ5, which indicate a decrease in transmittance, are wavelengths in the ultraviolet region, so a decrease in visible light transmittance has not been a problem. . However, the longer the glass, the longer the wavelengths λ70 and λ5. Among the high-dispersion glasses, the longer the wavelengths λ70 and λ5, the greater the refractive index. In the development of high-dispersion lens materials, that is, the development of high-dispersion optical glass, λ70 is often in the visible region having a wavelength of 400 nm or more because of λ70> λ5, and as a result, the glass is colored yellow to brown. For this reason, importance has first been placed on shortening the wavelength of λ70, that is, reducing coloration. High-dispersion lens materials for digital cameras have also taken this trend, and priority is given to shortening the wavelength of λ70.
ところで、超高屈折率高分散ガラスの場合、中屈折率や中低分散のガラスと比較し、光線透過域の短波長吸収端は長波長化し、λ70に加えてλ5も可視領域に存在する。そのため、可視光線の透過率を高めるためにはλ70の短波長化とともにλ5の短波長化が極めて重要となる。これまで着色の軽減を目的として作られた超高屈折率高分散ガラスでは、主にλ70を短波長化していたため、λ5の短波長化については十分でなかった。このように、λ5の短波長化が十分でない撮像素子を使う場合、撮像素子に入射する限界波長が長波長化し、画像情報から紫色の情報や青色の情報が欠落し、色再現性が低下することになる。 By the way, in the case of ultra-high refractive index and high dispersion glass, the short wavelength absorption edge in the light transmission region has a longer wavelength than in the case of medium refractive index or medium low dispersion glass, and in addition to λ70, λ5 also exists in the visible region. Therefore, in order to increase the transmittance of visible light, it is very important to shorten the wavelength of λ5 as well as the wavelength of λ70. In the past, ultra-high refractive index and high dispersion glass made for the purpose of reducing coloring mainly shortened the wavelength of λ70, so that it was not sufficient to shorten the wavelength of λ5. In this way, when using an image sensor in which the wavelength of λ5 is not sufficiently shortened, the limit wavelength incident on the image sensor becomes longer, and purple information and blue information are lost from the image information, and color reproducibility is degraded. It will be.
なお、デジタルカメラでは画像信号をデジタル処理することにより、カラーバランスを電子的に補正することができる。したがって、一部の波長の情報が多少欠落しても、たとえば青色、緑色、赤色といった三原色の光の強度比を維持しながら、光を撮像素子に導くことによって、ある程度の色の再現は可能となる。しかし、三原色のうち、一部の光の透過率が著しく低下してこれらの強度比を保てなくなると、電子補正による色再現も困難になる。 The digital camera can electronically correct the color balance by digitally processing the image signal. Therefore, even if some wavelength information is lost, it is possible to reproduce a certain amount of color by guiding the light to the image sensor while maintaining the intensity ratio of the three primary colors such as blue, green, and red. Become. However, if the light transmittance of some of the three primary colors is significantly reduced and the intensity ratio cannot be maintained, color reproduction by electronic correction becomes difficult.
本発明の光学ガラスは、λ5の短波長化に注目して作られているため、良好な色再現性を維持しつつ、超高屈折率高分散特性を活かして撮像光学系の高機能化、コンパクト化を可能にする。なお、λ5の短波長化については後述する。 Since the optical glass of the present invention is made by paying attention to shortening the wavelength of λ5, while maintaining good color reproducibility, taking advantage of the ultra-high refractive index and high dispersion characteristics, enhancing the functionality of the imaging optical system, Enables compactness. The shortening of λ5 will be described later.
[ガラス組成]
本発明の光学ガラスは酸化物ガラスであり、O2-がアニオンの主成分である。O2-の含有量は90〜100アニオン%を目安として考えればよい。O2-の含有量が上記範囲内であれば、他のアニオン成分としてF-、Cl-、Br-、I-、S2-、Se2-、N3-、NO3 -、あるいはSO4 2-などを含有させてもよい。その場合、F-、Cl-、Br-、I-、S2-、Se2-、N3-、NO3 -、あるいはSO4 2-の合計含有量は、例えば、0〜10アニオン%とすることができる。O2-の含有量を100アニオン%としてもよい。
[Glass composition]
The optical glass of the present invention is an oxide glass, and O 2− is a main component of an anion. The content of O 2− may be considered using 90 to 100 anion% as a guide. If the content of O 2− is within the above range, other anion components are F − , Cl − , Br − , I − , S 2− , Se 2− , N 3− , NO 3 − , or SO 4. 2- etc. may be included. In that case, the total content of F − , Cl − , Br − , I − , S 2− , Se 2− , N 3− , NO 3 − , or SO 4 2− is, for example, 0 to 10 anion%. can do. The content of O 2− may be 100 anion%.
次にカチオン成分について説明が、以下、特記しない限り、カチオン成分の含有量、合計含有量は、カチオン%表示とする。 Next, unless otherwise specified, the cation component content and the total content are expressed as cation%.
P5+は、ガラスネットワーク形成成分であり、本発明の光学ガラスにおいては必須成分である。ガラスの熱的安定性改善に効果があり、液相温度を低下させるとともに液相温度における粘度を上昇させ、高品質な光学ガラスの生産を容易にする働きがある。P5+の含有量が16%未満であると、前記効果を得ることが困難となり、P5+の含有量が35%を越えると屈折率が低下し、ガラスの結晶化傾向が増大する傾向を示すため、P5+の含有量を16〜35%とする。P5+の含有量の好ましい下限は18%、より好ましい下限は20%、さらに好ましい下限は22%、一層好ましい下限は24%、より一層好ましい下限は26%である。一方、P5+の含有量の好ましい上限は31%、より好ましい上限は30%、さらに好ましい上限は29%、一層好ましい上限は28%である。 P 5+ is a glass network forming component and an essential component in the optical glass of the present invention. It is effective in improving the thermal stability of the glass, and has the function of lowering the liquidus temperature and increasing the viscosity at the liquidus temperature to facilitate the production of high-quality optical glass. When the content of P 5+ is less than 16%, it is difficult to obtain the above-described effect. When the content of P 5+ exceeds 35%, the refractive index decreases and the tendency of crystallization of glass increases. Therefore, the content of P 5+ is set to 16 to 35%. A preferred lower limit for the P 5+ content is 18%, a more preferred lower limit is 20%, a still more preferred lower limit is 22%, a still more preferred lower limit is 24%, and a still more preferred lower limit is 26%. On the other hand, the preferable upper limit of the P 5+ content is 31%, the more preferable upper limit is 30%, the still more preferable upper limit is 29%, and the more preferable upper limit is 28%.
次に、高屈折率高分散化成分について説明する。光学ガラスの高屈折率高分散化において、ガラス製造時の粘性低下、分光透過率特性における吸収端の長波長化の問題があることは前述したとおりであるが、さらにガラスの密度が増大するという問題がある。 Next, the high refractive index and high dispersion component will be described. As described above, there is a problem that the optical glass has a high refractive index and a high dispersion, and there is a problem of viscosity reduction at the time of glass production and a long wavelength at the absorption edge in the spectral transmittance characteristics. However, the density of the glass further increases. There's a problem.
近年、撮像レンズ、特に携帯撮像機器搭載のレンズ、車載カメラ用レンズやピックアップレンズのように、レンズが小型化する傾向にあるが、こうしたレンズでは、CCDなどの撮像素子や、読み取り媒体に対する焦点位置のずれを小さくする必要がある。このため、それぞれのモジュールは各種の防振機構を備え、様々な振動の周波数がモジュールの共振周波数から得られる一次共振点F0(Hz)を超えないよう設計されている。 In recent years, lenses such as imaging lenses, especially lenses mounted on portable imaging devices, in-vehicle camera lenses, and pickup lenses tend to be miniaturized. With such lenses, the focus position with respect to an imaging element such as a CCD or a reading medium It is necessary to reduce the deviation. For this reason, each module is provided with various vibration-proof mechanisms, and is designed so that the frequency of various vibrations does not exceed the primary resonance point F0 (Hz) obtained from the resonance frequency of the module.
ところが一次共振点F0は、モジュールの質量mの平方根√mに反比例するため、モジュールの重量が大きくなるとF0が減少してしまい、追加の防振機構が必要となり好ましくない。 However, since the primary resonance point F0 is inversely proportional to the square root √m of the mass m of the module, the F0 decreases as the module weight increases, and an additional vibration isolation mechanism is required, which is not preferable.
また、カメラレンズはアクチュエータ等により精密な駆動を行うが、その駆動部の質量が増すことは機構部の駆動や位置決めにかかる機構部への負荷を増加させて消費電力を増加させるので、好ましくない。 The camera lens is precisely driven by an actuator or the like. However, an increase in the mass of the drive unit is not preferable because it increases the load on the mechanism unit for driving and positioning the mechanism unit and increases power consumption. .
以上の背景から、光学素子の超高屈折率化に際して、素材となる光学ガラスの密度の増大を抑えることが求められている。なお実質的には密度は重力加速度を一定とみなしたときのガラスの比重に比例するため、ガラスの密度の増大を抑えるためには、同一重力加速度下におけるガラスの比重の増大を抑えればよい。 In view of the above background, it is required to suppress an increase in the density of the optical glass as a raw material when the optical element has an extremely high refractive index. Since the density is substantially proportional to the specific gravity of the glass when the gravitational acceleration is regarded as constant, in order to suppress the increase in the density of the glass, it is only necessary to suppress the increase in the specific gravity of the glass under the same gravitational acceleration. .
したがって、高屈折率高分散化成分としてどのような元素を用いるか、各成分の成分比の決定は、ガラスの製造安定性、透過率特性、密度あるいは比重を考慮しながら行うことが望まれる。 Therefore, it is desirable to determine what element is used as the high-refractive index high-dispersion component and determine the component ratio of each component in consideration of the manufacturing stability, transmittance characteristics, density, or specific gravity of the glass.
ガラスの屈折率を高めるには、ガラスの分子屈折を高める必要がある。ガラスの分子屈折を決定するのは、イオンの中でも分極率の高い陰イオン、すなわち酸素イオンやフッ素イオンである。(本発明の光学ガラスは、酸化物ガラスであることから、陰イオンは主として酸素イオンである。)分子屈折は陰イオンの充填度に比例して増加するため、これらの充填度を高めることが有効である。なお陰イオンの充填度は、陰イオンの結合の相手となる陽イオンのイオン半径や原子価、配位数、外殻電子の配列等によって決まる。したがって、陽イオンのイオン半径、原子価、配位数、外殻電子の配列等が屈折率に影響する。 In order to increase the refractive index of glass, it is necessary to increase the molecular refraction of glass. What determines the molecular refraction of glass is an anion having a high polarizability among ions, that is, an oxygen ion or a fluorine ion. (Because the optical glass of the present invention is an oxide glass, anions are mainly oxygen ions.) Since molecular refraction increases in proportion to the degree of anion filling, the degree of filling can be increased. It is valid. The degree of filling of the anion is determined by the ionic radius, valence, coordination number, outer electron arrangement, etc. of the cation that is the partner of the anion. Therefore, the ionic radius, valence, coordination number, outer electron arrangement, etc. of the cation affect the refractive index.
例えば、TaやNbは、光学ガラスの代表的な高屈折率成分であるLaよりも原子価が高いため、LaをTaやNbに置換することにより屈折率を高めることができる。Wは、Taよりも高原子価であり、高屈折率化に有効な成分である。Biの原子価はLaと同じであるが、自らの分極性が高いことにより高屈折率化に寄与し、単位陽イオン%あたりの屈折率を高める効果はNbやWよりも大きい。 For example, Ta and Nb have a higher valence than La, which is a typical high refractive index component of optical glass. Therefore, the refractive index can be increased by replacing La with Ta or Nb. W has a higher valence than Ta and is an effective component for increasing the refractive index. Although the valence of Bi is the same as that of La, its high polarizability contributes to a higher refractive index, and the effect of increasing the refractive index per unit cation% is greater than that of Nb or W.
Tiは、TaやNbと比べると酸素イオンの充填が不十分な元素ではあるが、特定波長に強い吸収(紫外吸収)を持つため、特定波長の屈折率(例えばf線やg線の屈折率といった、青色〜紫外領域の屈折率)を高めることができる。また、Ti原子自身の質量も小さいことから、ガラスの密度を高めずに屈折率を高める効果が大きい。 Ti is an element that is not sufficiently filled with oxygen ions compared to Ta and Nb, but has strong absorption (ultraviolet absorption) at a specific wavelength, and therefore has a specific refractive index (for example, the refractive index of f-line and g-line). The refractive index in the blue to ultraviolet region can be increased. In addition, since the mass of the Ti atom itself is small, the effect of increasing the refractive index without increasing the density of the glass is great.
Nbは、Tiほどではないが、Nb自身の質量がWやBiよりも小さいため、ガラスの密度を高めずに屈折率を高められる成分である。またガラスへの導入によって特定波長に紫外吸収が現れるため、特定波長の屈折率を高め高分散化できる成分である。なおNbはTiと比較して、質量が大きいため密度増大を抑制する点においてはやや不利ではあるが、良好な透過率特性を得る上からは有利な成分である。
さらに、Bi、Nb、Ti、Wはガラス成分として共存することにより液相温度を低下させ、ガラスの安定性を増大させることから製造安定性の改善に寄与する。
Nb is a component that can increase the refractive index without increasing the density of glass because the mass of Nb itself is smaller than that of W or Bi, although not as much as Ti. Moreover, since ultraviolet absorption appears at a specific wavelength when introduced into glass, it is a component that can increase the refractive index of the specific wavelength and achieve high dispersion. Nb is slightly disadvantageous in that it suppresses the increase in density due to its large mass compared with Ti, but it is an advantageous component for obtaining good transmittance characteristics.
Furthermore, Bi, Nb, Ti, and W coexist as glass components to lower the liquidus temperature and increase the stability of the glass, thereby contributing to the improvement of the production stability.
こうした点を総合的に考慮し、以下に説明するように高屈折率化成分の含有量を定める。 Considering these points comprehensively, the content of the high refractive index component is determined as described below.
Bi3+は、高屈折率高分散ガラスを得る上で必須の成分であり、適量を含有させることによりガラスの熱的安定性を改善する働きをする。また、ガラスの極性を変化させる作用を有する。Bi3+の含有量が14%未満であると前記効果を得ることが困難となり、Bi3+の含有量が35%を超えると熱的安定性が低下するとともに、液相温度が上昇し、液相温度における粘度が低下する傾向を示し、高品質な光学ガラスを得る上から好ましくない。また、ガラスが褐色に着色し、分光透過率特性における吸収端が長波長化する。したがって、Bi3+の含有量は14〜35%とする。Bi3+の含有量の好ましい下限は16%、より好ましい下限は18%、さらに好ましい下限は20%、一層好ましい下限は22%、より一層好ましい下限は23%、さらに一層好ましい下限は24%である。Bi3+の含有量の好ましい上限は32%、より好ましい上限は30%、さらに好ましい上限は28%、一層好ましい上限は27%、より一層好ましい上限は25%、さらに一層好ましい上限は24%、なお一層好ましい上限は23%、特に好ましい範囲は22%である。 Bi 3+ is an essential component for obtaining a high refractive index and high dispersion glass, and functions to improve the thermal stability of the glass by containing an appropriate amount. Moreover, it has the effect | action which changes the polarity of glass. When the content of Bi 3+ is less than 14%, it is difficult to obtain the above effect. When the content of Bi 3+ exceeds 35%, the thermal stability is lowered and the liquidus temperature is increased. The viscosity at the liquidus temperature tends to decrease, which is not preferable from the viewpoint of obtaining high-quality optical glass. Further, the glass is colored brown, and the absorption edge in the spectral transmittance characteristic becomes longer. Therefore, the Bi 3+ content is 14 to 35%. The preferred lower limit of the Bi 3+ content is 16%, the more preferred lower limit is 18%, the still more preferred lower limit is 20%, the more preferred lower limit is 22%, the still more preferred lower limit is 23%, and the still more preferred lower limit is 24%. is there. The preferable upper limit of the Bi 3+ content is 32%, the more preferable upper limit is 30%, the further preferable upper limit is 28%, the more preferable upper limit is 27%, the still more preferable upper limit is 25%, and the still more preferable upper limit is 24%. An even more preferred upper limit is 23%, and a particularly preferred range is 22%.
Nb5+は、ガラスを高屈折率高分散化する働きのある成分であり、Bi3+およびTi4+と共存することにより、ガラスの熱的安定性を維持する働きのある必須成分である。また、ガラスの化学的耐久性を高め、ガラスの機械的強度を高める働きをする。Nb5+の含有量が10%未満であると熱的安定性を維持しつつ所望の高屈折率高分散特性を得ることが困難になり、Nb5+の含有量が33%を超えると、ガラスの熱的安定性が低下し、液相温度が著しく上昇し、液相温度における粘度が低下して高品質な光学ガラスの生産が難しくなる。また、Bi3+、Ti4+、W6+ほどではないが、分光透過率特性における吸収端がやや長波長化する傾向を示す。しがって、Nb5+の含有量を10〜33%とする。Nb5+の含有量の好ましい下限は12%、より好ましい下限は14%、さらに好ましい下限は16%、一層好ましい下限は17%、より一層好ましい下限は18%、さらに一層好ましい下限は19%であり、Nb5+の含有量の好ましい上限は30%、より好ましい上限は27%、さらに好ましい上限は25%、一層好ましい上限は24%、より一層好ましい上限は23%、さらに一層好ましい上限は22%である。なお、Nb5+は高屈折率高分散化成分であるBi3+、Nb5+、Ti4+、W6+のうち、最も分光透過率特性における吸収端を長波長化させにくい成分である。 Nb 5+ is a component that has a function of dispersing the glass with a high refractive index and a high dispersion, and is an essential component that functions to maintain the thermal stability of the glass by coexisting with Bi 3+ and Ti 4+. . It also functions to increase the chemical durability of the glass and increase the mechanical strength of the glass. When the Nb 5+ content is less than 10%, it becomes difficult to obtain desired high refractive index and high dispersion characteristics while maintaining thermal stability. When the Nb 5+ content exceeds 33%, The thermal stability of the glass is lowered, the liquidus temperature is remarkably increased, the viscosity at the liquidus temperature is lowered, and the production of high quality optical glass becomes difficult. Further, although not as much as Bi 3+ , Ti 4+ , and W 6+ , the absorption edge in the spectral transmittance characteristics tends to be slightly longer. Therefore, the content of Nb 5+ is set to 10 to 33%. The preferable lower limit of the Nb 5+ content is 12%, the more preferable lower limit is 14%, the still more preferable lower limit is 16%, the more preferable lower limit is 17%, the still more preferable lower limit is 18%, and the still more preferable lower limit is 19%. The upper limit of the Nb 5+ content is preferably 30%, the more preferable upper limit is 27%, the still more preferable upper limit is 25%, the more preferable upper limit is 24%, the still more preferable upper limit is 23%, and the still more preferable upper limit is 22%. %. Note that Nb 5+ is a component of Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ , and W 6+ that are components having a high refractive index and a high dispersion, which makes it difficult to make the absorption edge of the spectral transmittance characteristic longer. .
Ti4+は、ガラスを高屈折率高分散化する働きのある成分であり、Bi3+およびNb5+と共存することにより、ガラスの熱的安定性を維持する働きのある任意成分である。従って、含有量が0%であることもできる。また、ガラスの化学的耐久性を高め、ガラスの機械的強度を高める働きをする。Ti4+の含有量が18%を超えると熱的安定性が低下、結晶化傾向が増大するとともに、液相温度が著しく上昇、液相温度における粘度が低下して高品質な光学ガラスを生産することが困難になる。また、分光透過率特性における吸収端が長波長化し、ガラスが褐色に着色する傾向を示す。したがって、Ti4+の含有量を0〜18%とする。Ti4+の含有量の好ましい上限は15%、より好ましい上限は13%、さらに好ましい上限は12%、一層好ましい上限は11%、より一層好ましい上限は10%である。Ti4+の含有量の好ましい下限は3%、より好ましい下限は5%、さらに好ましい下限は6%、一層好ましい下限は7%、より一層好ましい下限は8%である。 Ti 4+ is a component that works to make the glass have a high refractive index and a high dispersion, and is an optional component that works to maintain the thermal stability of the glass by coexisting with Bi 3+ and Nb 5+. . Therefore, the content can be 0%. It also functions to increase the chemical durability of the glass and increase the mechanical strength of the glass. When the Ti 4+ content exceeds 18%, the thermal stability decreases, the crystallization tendency increases, the liquidus temperature increases significantly, the viscosity at the liquidus temperature decreases, and high-quality optical glass is produced. It becomes difficult to do. Further, the absorption edge in the spectral transmittance characteristic has a longer wavelength, and the glass tends to be colored brown. Therefore, the Ti 4+ content is set to 0 to 18%. The preferable upper limit of the Ti 4+ content is 15%, the more preferable upper limit is 13%, the still more preferable upper limit is 12%, the more preferable upper limit is 11%, and the still more preferable upper limit is 10%. The preferable lower limit of the Ti 4+ content is 3%, the more preferable lower limit is 5%, the still more preferable lower limit is 6%, the more preferable lower limit is 7%, and the still more preferable lower limit is 8%.
W6+は、ガラスを高屈折率高分散化し、ガラスの化学的耐久性、機械的強度を高める働きをする働きのある任意成分である。従って、含有量が0%であることもできる。また、W6+の含有量が20%を超えるとガラスの熱的安定性が低下し、液相温度が上昇傾向を示すとともに液相温度における粘度が低下して高品質な光学ガラスを得ることが困難になる。また、ガラスが青灰色を呈し、分光透過率特性における吸収端も長波長化する。したがって、W6+の含有量を0〜20%とする。W6+の含有量の好ましい上限は18%、より好ましい上限は15%、さらに好ましい上限は12%、一層好ましい上限は10%、より一層好ましい上限は8%、さらに一層好ましい上限は6%であり、好ましい下限は2%、より好ましい下限は3%、さらに好ましい下限は4%である。 W 6+ is an optional component that functions to increase the refractive index and the dispersion of the glass and increase the chemical durability and mechanical strength of the glass. Therefore, the content can be 0%. Also, if the W 6+ content exceeds 20%, the thermal stability of the glass decreases, the liquidus temperature tends to increase, and the viscosity at the liquidus temperature decreases to obtain a high-quality optical glass. Becomes difficult. Further, the glass exhibits a blue-gray color, and the absorption edge in the spectral transmittance characteristic is also lengthened. Therefore, the content of W 6+ is set to 0 to 20%. The preferable upper limit of the content of W 6+ is 18%, the more preferable upper limit is 15%, the further preferable upper limit is 12%, the more preferable upper limit is 10%, the still more preferable upper limit is 8%, and the further preferable upper limit is 6%. A preferred lower limit is 2%, a more preferred lower limit is 3%, and a still more preferred lower limit is 4%.
なお、所要の高屈折率高分散光学ガラスを得るためには、Bi3+、Nb5+、Ti4+およびW6+の各含有量を上記範囲にすることに加え、Bi3+、Nb5+、Ti4+およびW6+の合計含有量を55%以上にする。Bi3+、Nb5+、Ti4+およびW6+の合計含有量の好ましい下限は57%、より好ましい下限は58%、さらに好ましい下限は60%、一層好ましい下限は62%、より一層好ましい下限は63%、さらに一層好ましい下限は64%、なお一層好ましい下限は65%である。なお、ガラス原料の溶解性を保ちガラスの安定性を維持する上から、Bi3+、Nb5+、Ti4+およびW6+の合計含有量の好ましい上限を90%、より好ましい上限を80%、さらに好ましい上限を70%とする。 In order to obtain the required high refractive index and high dispersion optical glass, in addition to setting the contents of Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ and W 6+ within the above ranges, Bi 3+ , Nb The total content of 5+ , Ti 4+ and W 6+ is 55% or more. A preferred lower limit of the total content of Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ and W 6+ is 57%, a more preferred lower limit is 58%, a further preferred lower limit is 60%, a more preferred lower limit is 62%, and even more preferred. The lower limit is 63%, an even more preferable lower limit is 64%, and a still more preferable lower limit is 65%. In addition, in order to maintain the solubility of the glass raw material and maintain the stability of the glass, the preferable upper limit of the total content of Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ and W 6+ is 90%, and the more preferable upper limit is 80 %, And a more preferable upper limit is 70%.
さらに、ガラスの密度に対する屈折率を高め、かつ同一屈折率におけるガラスのアッベ数を減少させて高分散特性を高めようとする観点、およびガラスの液相温度における粘度の低下を抑制する上から、Bi3+、Nb5+、Ti4+およびW6+の合計含有量に対するTi4+の含有量の比(Ti4+/(Bi3++Nb5++Ti4++W6+)を0.03〜0.33とすることが好ましい。上記比が0.03未満になると、ガラスの密度あたりの屈折率が低下し、また高分散特性が低下するうえガラスの液相温度上昇ないし粘性低下を招く傾向がある。また上記比が0.33を超えても、ガラスの溶解性が極めて悪化するとともにガラスの安定性が低下し、液相温度における粘度の低下も招く傾向がある。比(Ti4+/(Bi3++Nb5++Ti4++W6+)の好ましい下限は0.05、より好ましい下限は0.10、さらに好ましい下限は0.13、一層好ましい下限は0.15、より一層好ましい下限は0.16、特に好ましい下限は0.17であり、好ましい上限は0.33、より好ましい上限は0.30、さらに好ましい上限は0.25、一層好ましい上限は0.22、一層好ましい上限は0.20である。 Furthermore, from the viewpoint of increasing the refractive index with respect to the density of the glass and reducing the Abbe number of the glass at the same refractive index to enhance the high dispersion characteristics, and suppressing the decrease in the viscosity at the liquidus temperature of the glass, The ratio of the content of Ti 4+ to the total content of Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ and W 6+ (Ti 4+ / (Bi 3+ + Nb 5+ + Ti 4+ + W 6+ ) is 0.03 to When the ratio is less than 0.03, the refractive index per density of the glass is lowered, the high dispersion property is lowered, and the liquidus temperature or viscosity of the glass tends to be lowered. Even if the above ratio exceeds 0.33, the solubility of the glass is extremely deteriorated, the stability of the glass is lowered, and the viscosity at the liquidus temperature tends to be lowered. Ratio (Ti 4+ / (Bi 3+ + Nb 5+ + Ti 4+ + W 6+ ) 0.05, more preferred lower limit is 0.10, further preferred lower limit is 0.13, more preferred lower limit is 0.15, even more preferred lower limit is 0.16, particularly preferred lower limit is 0.17, preferred upper limit is 0.33, more preferred upper limit is 0.30, and more preferred upper limit is 0.25, a more preferred upper limit is 0.22, and a more preferred upper limit is 0.20.
次に、他の任意成分について説明する。なお、本発明における各任意成分は、それら含有量をゼロとしてもよいし、0%超としてもよい。 Next, other optional components will be described. In addition, each arbitrary component in this invention is good also considering those content as zero, and good also as more than 0%.
Li+は、溶融性を改善し、溶融温度を低下させ、分光透過率特性における吸収端を短波長化するとともに、ガラス溶融中における上記高屈折率化成分の還元を抑制し、着色を抑制する働きをするが、ガラスの熱的安定性を低下させ、液相温度における粘度を低下させる。しかし、Li+の含有量が7%を超えると屈折率が低下し、熱的安定性、液相温度における粘度も低下する傾向を示すため、Li+の含有量を0〜7%とすることが好ましい。Li+の含有量のより好ましい範囲は0〜5%、さらに好ましい範囲は0〜4%、一層好ましい範囲は0〜3%、より一層好ましい範囲は0〜2%、さらに一層好ましい範囲は0〜1%であり、含有させなくてもよい。Li+は、他のアルカリ成分Na+、K+と比べてイオン半径が小さいため、ガラス構造の引き締め効果により、アルカリ成分の中では比較的、屈折率を低下させる働きは弱い。 Li + improves the meltability, lowers the melting temperature, shortens the absorption edge in the spectral transmittance characteristics, suppresses the reduction of the high refractive index component during glass melting, and suppresses coloring. Although it works, it reduces the thermal stability of the glass and reduces the viscosity at the liquidus temperature. However, if the Li + content exceeds 7%, the refractive index decreases, and the thermal stability and the viscosity at the liquidus temperature tend to decrease. Therefore, the Li + content should be 0-7%. Is preferred. A more preferable range of the content of Li + is 0 to 5%, a further preferable range is 0 to 4%, a more preferable range is 0 to 3%, an even more preferable range is 0 to 2%, and an even more preferable range is 0 to 0%. It is 1% and does not need to be contained. Li + has a smaller ionic radius than the other alkali components Na + and K +, and therefore, the action of lowering the refractive index is relatively weak among alkali components due to the tightening effect of the glass structure.
Na+は、ガラスの熱的安定性を大きく損なうことなしに、溶融性を改善し、溶融温度を低下させ、分光透過率特性における吸収端を短波長化するとともに、ガラス溶融中における上記高屈折率化成分の還元を抑制し、着色を抑制する働きをする。また、液相温度における粘度をやや低下させるものの、液相温度を低下させる働きもする。しかし、Na+の含有量が20%を超えると屈折率が低下し、熱的安定性、液相温度における粘度も低下する傾向を示すため、Na+の含有量を0〜20%とすることが好ましい。Na+の含有量の上限については、18%、16%、14%、12%、10%、8%、7%、6%、5%の順に好ましく、最も好ましい上限は4%である。Na+は、イオン半径がLi+とK+の間にあるため、屈折率を低下させる働きはLi+よりも大きく、K+よりは小さい。 Na + improves the meltability, lowers the melting temperature without shortening the thermal stability of the glass, shortens the absorption edge in the spectral transmittance characteristics, and increases the above-mentioned high refraction during glass melting. It functions to suppress reduction of the rate-increasing component and to suppress coloring. In addition, although the viscosity at the liquidus temperature is slightly reduced, it also functions to lower the liquidus temperature. However, if the Na + content exceeds 20%, the refractive index decreases and the thermal stability and the viscosity at the liquidus temperature tend to decrease. Therefore, the Na + content should be 0 to 20%. Is preferred. The upper limit of the Na + content is preferably 18%, 16%, 14%, 12%, 10%, 8%, 7%, 6%, 5% in this order, and the most preferable upper limit is 4%. Since Na + has an ionic radius between Li + and K + , the action of lowering the refractive index is larger than Li + and smaller than K + .
Na+の含有量の好ましい下限は0.1%、より好ましい下限は0.5%、さらに好ましい下限は1%、一層好ましい下限は2%、より一層好ましい下限は3%である。 The preferable lower limit of the Na + content is 0.1%, the more preferable lower limit is 0.5%, the still more preferable lower limit is 1%, the more preferable lower limit is 2%, and the still more preferable lower limit is 3%.
K+も溶融性を改善し、溶融温度を低下させる働きをする。また、分光透過率特性における吸収端を短波長化するとともに、ガラス溶融中における上記高屈折率化成分の還元を抑制し、着色を抑制する働きもする。さらに、Li+、Na+と比べ熱的安定性を改善し、液相温度を低下させる働きもする。しかし、K+の含有量が10%を超えると屈折率が低下し、熱的安定性、液相温度における粘度が低下する傾向を示すため、K+の含有量を0〜10%とすることが好ましい。K+の含有量のより好ましい上限7%、さらに好ましい上限は5%、一層好ましい上限は4%、より一層好ましい上限は3%、さらに一層好ましい上限は2%、特に好ましい上限は1%であり、含有させなくてもよい。 K + also functions to improve the meltability and lower the melting temperature. In addition, the wavelength of the absorption edge in the spectral transmittance characteristics is shortened, and the reduction of the high refractive index component during glass melting is suppressed and coloring is also suppressed. Furthermore, it improves the thermal stability and lowers the liquidus temperature compared with Li + and Na + . However, if the K + content exceeds 10%, the refractive index decreases, and the thermal stability and the viscosity at the liquidus temperature tend to decrease. Therefore, the K + content should be 0-10%. Is preferred. K + A more preferred upper limit of 7% of the content of, still more preferred upper limit is 5%, more preferable upper limit is 4%, even more preferred upper limit is 3%, even more preferred upper limit is 2%, in particular preferred upper limit is 1% , It may not be included.
なお、液相温度における粘度の低下を抑制し、かつ高屈折率化成分の還元によるガラスの着色を抑制する上から、Li+、Na+およびK+の合計含有量を0〜20%の範囲にすることが好ましい。Li+、Na+およびK+の合計含有量の好ましい上限は15%、より好ましい上限は12%、さらに好ましい上限は10%、一層好ましい上限は7%、より一層好ましい上限は5%、さらに一層好ましい上限は4%、特に好ましい上限は3%である。分光透過率特性における吸収端の短波長化と、高屈折率化成分の還元による着色の抑制を優先する場合、上記範囲内でアルカリ成分を導入することが好ましく、その場合、Li+、Na+およびK+の合計含有量の好ましい下限は1%、より好ましい下限は2%である。なお、Li+、Na+およびK+のいずれも含有させない場合は、吸収端の短波長化と粘性の向上のために、後述するB3+および/またはあるいはアルカリ土類金属成分を含有させることが好ましい。なお、アルカリ成分を含む場合でも、B3+かつ/あるいはアルカリ土類金属成分を含有させてよい。B3+の含有量については後述する。 In addition, in order to suppress the decrease in the viscosity at the liquidus temperature and to suppress the coloring of the glass due to the reduction of the high refractive index component, the total content of Li + , Na + and K + is in the range of 0 to 20%. It is preferable to make it. A preferred upper limit of the total content of Li + , Na + and K + is 15%, a more preferred upper limit is 12%, a further preferred upper limit is 10%, a more preferred upper limit is 7%, a still more preferred upper limit is 5%, and still more A preferred upper limit is 4%, and a particularly preferred upper limit is 3%. When priority is given to shortening the wavelength of the absorption edge in the spectral transmittance characteristics and suppressing coloration due to reduction of the high refractive index component, it is preferable to introduce an alkali component within the above range, in which case Li + , Na + And the preferable lower limit of the total content of and K + is 1%, and the more preferable lower limit is 2%. In the case where none of Li + , Na + and K + is contained, B 3+ and / or an alkaline earth metal component which will be described later is contained in order to shorten the wavelength of the absorption edge and improve the viscosity. Is preferred. Even when an alkali component is contained, B 3+ and / or an alkaline earth metal component may be contained. The content of B 3+ will be described later.
なお、アルカリ成分あるいはアルカリ土類金属成分は、共有結合性の…O-P-O-Nb-O…のような架橋結合を切断し、代わりに…O-P-O-Naのようにして共有結合を終端させるため、融液の粘性を低下させる働きをする。ガラスの構造を終端させる度合いは、おおむね修飾成分のモル数と原子価の積で表すことができ、この値が小さいほど、融液状態の同一温度におけるガラスの粘性が上昇する。したがってアルカリ成分とアルカリ土類金属成分の合計量(R2O+RO ここで、R2Oは酸化物基準によるアルカリ金属成分の合計量、ROはアルカリ土類金属成分の合計量)は20モル%以下が望ましく、15モル%以下がより望ましく、13モル%以下がさらに望ましく、11モル%以下が一層望ましく、10モル%以下がより一層望ましく、8モル%以下がさらに一層好ましく、6モル%以下がなお一層好ましく、4モル%以下がさらになお一層好ましく、3モルl%以下が特に望ましい。また、酸化物基準によるアルカリ金属成分とアルカリ土類金属成分の合計量を0モル%にすることもできる。ただしアルカリ金属成分あるいはアルカリ土類金属成分の合計量が少なくなりすぎると、Ti、Nb、Bi、Wといった還元されやすいイオンの還元による着色を抑制することが難しくなるので、酸化物基準にてアルカリ金属成分あるいはアルカリ土類金属成分の合計量は0.5モルl%以上が好ましく、1モル%以上、2モル%以上がさらに好ましい。 Alkali components or alkaline earth metal components break the covalent bond, such as OPO-Nb-O, but instead terminate the covalent bond as in OPO-Na. It works to lower the viscosity of the liquid. The degree of termination of the glass structure can be roughly expressed by the product of the number of moles of the modifying component and the valence. The smaller this value, the higher the viscosity of the glass at the same temperature in the melt state. Therefore, the total amount of alkali components and alkaline earth metal components (R 2 O + RO, where R 2 O is the total amount of alkali metal components based on oxides, and RO is the total amount of alkaline earth metal components) is 20 mol% or less. 15 mol% or less is more desirable, 13 mol% or less is more desirable, 11 mol% or less is more desirable, 10 mol% or less is even more desirable, 8 mol% or less is even more desirable, and 6 mol% or less is desirable. Even more preferred is 4 mol% or less, still more preferred, and 3 mol% or less is particularly desirable. Further, the total amount of the alkali metal component and the alkaline earth metal component based on the oxide can be 0 mol%. However, if the total amount of alkali metal components or alkaline earth metal components is too small, it becomes difficult to suppress coloring due to reduction of easily reduced ions such as Ti, Nb, Bi, and W. The total amount of the metal component or alkaline earth metal component is preferably 0.5 mol% or more, more preferably 1 mol% or more and 2 mol% or more.
アルカリ成分を導入して溶融性を改善するとともに、分光透過率特性を改善し、ガラスの着色を抑制する上から、Li+、Na+およびK+のうち、少なくとも1種以上のアルカリ金属成分を含有させることが好ましいが、その場合、Li+、Na+およびK+がガラスの安定性および液相粘性に与える効果、およびそれらが屈折率に与える効果の大きさを考慮し、ガラスの安定性および液相粘性および光学特性を本発明の目的に合うように調整するために、Li+の含有量を7%以下、Na+の含有量を20%以下、K+の含有量を10%以下としつつ、Li+、Na+およびK+の合計含有量に対するNa+の含有量の比(Na+/(Li++Na++K+))を0.2〜1とすることが好ましい。比(Na+/(Li++Na++K+))のより好ましい範囲は0.5〜1、さらに好ましい範囲は0.7〜1、一層好ましい範囲は0.8〜1、より一層好ましい範囲は0.85〜1、さらに一層好ましい範囲は0.9〜1、なお一層好ましい範囲は0.95〜1であり、1とすることもできる。 In addition to improving the meltability by introducing an alkali component, improving the spectral transmittance characteristics and suppressing the coloring of the glass, at least one alkali metal component of Li + , Na + and K + is added. In this case, the stability of the glass is considered in consideration of the effect of Li + , Na + and K + on the stability and liquid phase viscosity of the glass and the effect of the effect on the refractive index. In order to adjust the liquid phase viscosity and optical properties to meet the object of the present invention, the Li + content is 7% or less, the Na + content is 20% or less, and the K + content is 10% or less. However, the ratio of the content of Na + to the total content of Li + , Na + and K + (Na + / (Li + + Na + + K + )) is preferably 0.2 to 1. The more preferable range of the ratio (Na + / (Li + + Na + + K + )) is 0.5 to 1, more preferable range is 0.7 to 1, more preferable range is 0.8 to 1, still more preferable range is 0.85 to 1, still more A preferred range is 0.9 to 1, an even more preferred range is 0.95 to 1, and can be 1.
B3+は、適量の導入によりガラスの熱的安定性を改善し、液相温度を低下させ、液相温度における粘度を増加させる働きをする。しかし、B3+の含有量が20%を超えると屈折率が低下し、熱的安定性が低下、液相温度が上昇、ガラスの着色が増加する傾向を示すため、B3+の含有量を0〜20%とすることが好ましい。B3+の含有量の好ましい下限は1%、より好ましい下限は2%、さらに好ましい下限は3%、一層好ましい下限は4%、より一層好ましい下限は5%である。B3+の含有量の好ましい上限は18%、より好ましい上限は16%、さらに好ましい上限は14%、より一層好ましい上限は13%、さらに一層好ましい上限は12%、なお一層好ましい上限は10%、さらになお一層好ましい上限は9%、特に好ましい上限は8%、最も好ましい上限は7%である。 B 3+ serves to improve the thermal stability of the glass by introducing an appropriate amount, lower the liquid phase temperature, and increase the viscosity at the liquid phase temperature. However, the content is lowered as the refractive index exceeds 20% of B 3+, decreased thermal stability, liquid phase temperature rises, since a tendency that coloring of the glass is increased, the content of B 3+ Is preferably 0 to 20%. A preferred lower limit for the content of B 3+ is 1%, a more preferred lower limit is 2%, a still more preferred lower limit is 3%, a more preferred lower limit is 4%, and a still more preferred lower limit is 5%. A preferred upper limit for the content of B 3+ is 18%, a more preferred upper limit is 16%, a still more preferred upper limit is 14%, a still more preferred upper limit is 13%, a still more preferred upper limit is 12%, a still more preferred upper limit is 10%. An even more preferred upper limit is 9%, a particularly preferred upper limit is 8%, and a most preferred upper limit is 7%.
Si4+は屈折率を低下させるもののガラスの液相粘性を良く上昇させる働きをする一方で、過剰な導入はガラスの液相温度の上昇あるいはガラスの分相を招くため、Si4+の含有量の上限は5%とすることが好ましく、3%とすることがより好ましく、2%とすることがさらに好ましく、1.5%とすることがいっそう好ましい。Si4+の含有量の下限は0%であり、好ましい下限は0%超、より好ましい下限は0.5%、さらに好ましい下限は0.8%、一層好ましい下限は1%である。Si4+の導入方法は通常の酸化物原料によるものが主であるが、SiO2を主成分とする材質で作られた坩堝から混入させることもできる。 Si 4+ While that serve to raise good liquidus viscosity of the glass which lowers the refractive index, excessive introduction because it causes phase separation of the raised or glass liquidus temperature of the glass, the content of Si 4+ The upper limit of the amount is preferably 5%, more preferably 3%, further preferably 2%, and even more preferably 1.5%. The lower limit of the Si 4+ content is 0%, the preferred lower limit is more than 0%, the more preferred lower limit is 0.5%, the still more preferred lower limit is 0.8%, and the more preferred lower limit is 1%. Although Si 4+ is mainly introduced by an ordinary oxide raw material, it can be mixed from a crucible made of a material mainly composed of SiO 2 .
Ba2+はガラスの熱的安定性を改善し、液相温度における粘度を上昇させるとともに、溶融性を改善し、分光透過率特性における吸収端を短波長化し、高屈折率化成分の還元によるガラスの着色を抑制する働きをする。しかし、Ba2+の含有量が過剰になると(15%を超えると)屈折率が低下するとともにアッべ数が大幅に増大し、所要の光学特性を実現することが難しくなるため、Ba2+の含有量を0〜15%の範囲にすることが好ましい。Ba2+の含有量の好ましい上限は12%、より好ましくは9%、さらに好ましくは6%一層好ましくは0〜4%、より一層好ましくは0〜3%である。Ba2+の含有量の好ましい下限は0%であり、より好ましくは0.2%、さらに好ましくは0.5%、一層好ましくは1.0%、より一層好ましくは2.0%である。光学特性の観点からはBa2+を含有させなくてもよい。 Ba 2+ improves the thermal stability of the glass, increases the viscosity at the liquidus temperature, improves the meltability, shortens the absorption edge in the spectral transmittance characteristics, and reduces the refractive index component. It works to suppress the coloring of the glass. However, when the content of Ba 2+ is excessive (exceeding 15%) Abbe number with a refractive index is lowered greatly increased, since it is difficult to achieve the required optical properties, Ba 2+ The content of is preferably in the range of 0 to 15%. The upper limit of the Ba 2+ content is preferably 12%, more preferably 9%, still more preferably 6%, still more preferably 0 to 4%, and even more preferably 0 to 3%. A preferable lower limit of the Ba 2+ content is 0%, more preferably 0.2%, still more preferably 0.5%, still more preferably 1.0%, and still more preferably 2.0%. From the viewpoint of optical characteristics, Ba 2+ may not be contained.
2.05を超える屈折率ndを維持しつつ、液相温度における粘度の低下を抑制する上から、P5+、Bi3+、Nb5+、Ti4+、W6+、Li+、Na+、K+、B3+、Si4+およびBa2+の合計含有量を90〜100%とすることが好ましく、95〜100%とすることがより好ましく、98〜100%とすることがさらに好ましく、99〜100%とすることが一層好ましい。前記合計含有量を100%としてもよい。 P 5+ , Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ , W 6+ , Li + , Na + , while suppressing a decrease in viscosity at the liquidus temperature while maintaining a refractive index nd exceeding 2.05 The total content of K + , B 3+ , Si 4+ and Ba 2+ is preferably 90-100%, more preferably 95-100%, and even more preferably 98-100%. 99 to 100% is more preferable. The total content may be 100%.
さらに、同様の観点から、P5+、Bi3+、Nb5+、Ti4+、W6+、Li+、Na+、K+、B3+およびSi4+の合計含有量を90〜100%とすることが好ましく、95〜100%とすることがより好ましく、98〜100%とすることがさらに好ましく、99〜100%とすることが一層好ましい。前記合計含有量を100%としてもよい。 Furthermore, from the same viewpoint, the total content of P 5+ , Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ , W 6+ , Li + , Na + , K + , B 3+ and Si 4+ is set to 90 to It is preferably 100%, more preferably 95 to 100%, still more preferably 98 to 100%, and still more preferably 99 to 100%. The total content may be 100%.
上記カチオン成分以外に導入可能な成分としては、Sr2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Al3+等がある。このうち、Sr2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+はいずれもガラスの溶解性を高める働きがあるものの、屈折率を低下させる働きがあるため、Sr2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+の含有量はそれぞれ0〜5%の範囲とすることが好ましく、0〜3%の範囲とすることがより好ましく、0〜2%の範囲とすることがさらに好ましく、0〜1%の範囲とすることが一層好ましい。なお、Sr2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+を含有させなくてもよい。 Components other than the above cationic components that can be introduced include Sr 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ , Zn 2+ , and Al 3+ . Of these, Sr 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ , and Zn 2+ all have the function of increasing the solubility of the glass, but have the function of decreasing the refractive index, so Sr 2+ , Ca 2+ , The content of Mg 2+ and Zn 2+ is preferably in the range of 0 to 5%, more preferably in the range of 0 to 3%, and still more preferably in the range of 0 to 2%. A range of 0 to 1% is more preferable. Note that Sr 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ , and Zn 2+ may not be contained.
Al3+は屈折率を低下させ、かつガラスの液相温度を上昇させる働きをするため、Al3+の含有量は0〜5%の範囲とすることが好ましく、0〜3%の範囲とすることがより好ましく、0〜2%の範囲とすることがさらに好ましく、0〜1%の範囲とすることが一層好ましい。なお、Al3+を含有させなくてもよい。 Since Al 3+ serves to lower the refractive index and raise the liquidus temperature of the glass, the content of Al 3+ is preferably in the range of 0 to 5%, and in the range of 0 to 3%. More preferably, it is more preferably 0 to 2%, and still more preferably 0 to 1%. Al 3+ may not be contained.
その他、添加剤としてSb2O3やSnO2などのような清澄剤を添加しても良い。また、NO3 -、CO3 -、SO4 2-、F-、Cl-、Br-、I-などのような陰イオンとその対イオンである陽イオンから構成される各種の塩などを添加してもよい。 In addition, a clarifier such as Sb 2 O 3 or SnO 2 may be added as an additive. Further, NO 3 -, CO 3 - , SO 4 2-, F -, Cl -, Br -, I - addition of such anions and their pair various salts composed of cations is an ion such as May be.
上記清澄剤の中で好ましいものはSb2O3である。Sb2O3を用いる場合は、質量比によるSb2O3の外割り添加量を0〜10000ppmの範囲とすることが好ましい。尚、質量比による外割り添加量とは、ガラス成分の質量を基準とした割合で示す添加量である。Sb2O3は清澄効果があることに加え、ガラス溶融中、前述の高屈折率化成分を酸化状態にするとともに、この酸化状態を安定化する働きをする。しかし、外割り添加量が10000ppmを超えるとSb自体の光吸収により、ガラスが着色する傾向を示す。ガラスの透過率特性を改善するという観点から、Sb2O3の外割り添加量の好ましい上限は5000ppm、より好ましい上限は2000ppm、さらに好ましい上限は1100ppm、一層好ましい上限は900ppm、より一層好ましい上限は600ppmであり、好ましい下限は100ppm、より好ましい下限は200ppm、さらに好ましい下限は300ppmである。なお、Sbは添加剤であるため、ガラス成分とは異なり酸化物換算した値で添加量を示した。 Among the above clarifying agents, preferred is Sb 2 O 3 . When Sb 2 O 3 is used, it is preferable that the externally added amount of Sb 2 O 3 by mass ratio is in the range of 0 to 10,000 ppm. In addition, the extra split addition amount by mass ratio is an addition amount shown by the ratio on the basis of the mass of a glass component. In addition to having a refining effect, Sb 2 O 3 functions to make the aforementioned high refractive index component in an oxidized state and stabilize this oxidized state during glass melting. However, when the external addition amount exceeds 10,000 ppm, the glass tends to be colored due to light absorption of Sb itself. From the viewpoint of improving the transmittance characteristics of the glass, the preferable upper limit of the external addition amount of Sb 2 O 3 is 5000 ppm, the more preferable upper limit is 2000 ppm, the further preferable upper limit is 1100 ppm, the more preferable upper limit is 900 ppm, and the further preferable upper limit is 600 ppm, a preferable lower limit is 100 ppm, a more preferable lower limit is 200 ppm, and a further preferable lower limit is 300 ppm. In addition, since Sb is an additive, the addition amount was shown by the value converted into oxide unlike the glass component.
なお、本発明の光学ガラスにおいて、Pb、As、Cd、Te、Tl、Seのカチオンはいずれも環境への負荷を配慮し、含有、添加しないことが望ましい。また、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Eu,Tb、Ho、Erのカチオンはいずれもガラスを着色したり、紫外光の照射により蛍光を発生するため、含有、添加しないことが望ましい。ただし、上記の含有、添加しないとは、ガラス原料やガラス溶融工程に由来する不純物としての混入までも排除するものではない。 In the optical glass of the present invention, it is desirable not to contain or add any of cations of Pb, As, Cd, Te, Tl, and Se in consideration of environmental load. In addition, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Pr, Nd, Eu, Tb, Ho, and Er cations are all contained in the glass because it colors glass or generates fluorescence when irradiated with ultraviolet light. It is desirable not to add. However, the inclusion and addition of the above does not exclude even mixing as impurities derived from the glass raw material or the glass melting step.
さらにGa3+、Lu3+、In3+、Ge4+、Hf4+は、少量であれば含有しても構わないが、これら成分により有意義な効果が得られることはなく、いずれも高価な成分であることから、それぞれの含有量を0〜2%の範囲とすることが好ましく、0〜1%の範囲とすることがより好ましく、0%以上0.5%未満とすることがさらに好ましく、0%以上0.1%未満とすることが一層好ましく、ガラスの製造コストを抑える上から含有させないことが望ましい。 Further, Ga 3+ , Lu 3+ , In 3+ , Ge 4+ , and Hf 4+ may be contained in small amounts, but these components do not provide a significant effect and are all expensive. Therefore, each content is preferably in the range of 0 to 2%, more preferably in the range of 0 to 1%, still more preferably 0% or more and less than 0.5%. It is more preferable that the content be 0% or more and less than 0.1%, and it is desirable not to contain it in order to reduce the manufacturing cost of glass.
[屈折率、アッベ数]
本発明の光学ガラスの屈折率ndは2.05を超え、アッベ数νdは18.5以下である。このように本発明の光学ガラスは、超高屈折率高分散特性を備えているため、高ズーム比、広角、コンパクトな光学系を構成するための光学素子の材料として好適である。屈折率ndの増加、アッベ数νdの減少によって、液相温度における粘度は、減少傾向を示すので、屈折率ndの上限、アッベ数νdの下限については、前述のガラス組成範囲内で、液相温度における粘度が1dPa・s以上であれば、特に制限はないが、屈折率ndの上限は3.0、アッベ数νdの下限は5をそれぞれ目安とすることができる。
[Refractive index, Abbe number]
The refractive index nd of the optical glass of the present invention exceeds 2.05, and the Abbe number νd is 18.5 or less. As described above, the optical glass of the present invention has an ultra-high refractive index and a high dispersion characteristic, and thus is suitable as a material of an optical element for constituting a compact optical system with a high zoom ratio and a wide angle. As the refractive index nd increases and the Abbe number νd decreases, the viscosity at the liquidus temperature tends to decrease. Therefore, the upper limit of the refractive index nd and the lower limit of the Abbe number νd are within the above glass composition range. If the viscosity at temperature is 1 dPa · s or more, there is no particular limitation, but the upper limit of the refractive index nd can be 3.0 and the lower limit of the Abbe number νd can be 5 respectively.
なお、光学系の高機能化、コンパクト化により有効な光学素子に用いられる光学ガラスを提供するという観点から、屈折率ndの好ましい下限は2.06、より好ましい下限は2.07、さらに好ましい下限は2.08、一層好ましい下限は2.09であり、アッベ数νdの好ましい上限は18.1、より好ましい上限は17.7、さらに好ましい上限は17.4、一層好ましい上限は17.2、より好ましい上限は17.1である。 In addition, from the viewpoint of providing an optical glass used for an effective optical element by increasing the functionality of the optical system and making it compact, the preferable lower limit of the refractive index nd is 2.06, the more preferable lower limit is 2.07, and the further preferable lower limit is 2.08. The preferred lower limit is 2.09, the preferred upper limit of Abbe number νd is 18.1, the more preferred upper limit is 17.7, the still more preferred upper limit is 17.4, the still more preferred upper limit is 17.2, and the more preferred upper limit is 17.1.
[液相温度、液相温度における粘度]
本発明の光学ガラスの液相温度における粘度は1dPa・s以上である。液相温度は、ガラスの高屈折率高分散化に伴い上昇傾向を示し、940℃以上の高温になりやすい。液相温度の上昇は、ガラス製造時の失透を防止するために溶融温度、成形温度の上昇をもたらす。その結果、成形時のガラスの粘性が著しく低下し、脈理が生じ、光学的均質性が著しく悪化してしまう。本発明によれば、高屈折率高分散化に伴い液相温度が上昇しても、温度あたりの粘性値を高めることにより、液相温度における粘度を1dPa・s以上に維持して脈理発生を抑制し、優れた光学的均質性を有する高品質な光学ガラスを提供することができる。
[Liquid phase temperature, viscosity at liquid phase temperature]
The viscosity at the liquidus temperature of the optical glass of the present invention is 1 dPa · s or more. The liquidus temperature tends to increase with increasing the refractive index and the dispersion of the glass, and tends to be a high temperature of 940 ° C or higher. An increase in the liquidus temperature brings about an increase in the melting temperature and the molding temperature in order to prevent devitrification during glass production. As a result, the viscosity of the glass at the time of molding is remarkably lowered, striae occur, and the optical homogeneity is remarkably deteriorated. According to the present invention, even when the liquid phase temperature rises with high refractive index and high dispersion, by increasing the viscosity value per temperature, the viscosity at the liquid phase temperature is maintained at 1 dPa · s or more to generate striae It is possible to provide a high-quality optical glass having excellent optical homogeneity.
本発明において、液相温度における粘度の好ましい範囲は1.0 dPa・s以上、より好ましい範囲は1.4 dPa・s以上、さらに好ましい範囲は1.7 dPa・s以上、一層好ましい範囲は2.0 dPa・s以上、より一層好ましい範囲は2.2 dPa・s以上、さらに一層好ましい範囲は2.5 dPa・s以上、なお一層好ましい範囲は2.7 dPa・s以上、特に好ましい範囲は3.0dPa・s以上、最も好ましい範囲は3.2dPa・s以上である。液相温度における粘度の上限は特に限定されないが、20 dPa・sを目安として考えることができる。ただし、液相温度における粘度を過剰に高めても、屈折率の低下などの問題が生じるおそれがあるため、液相温度における粘度の上限を10dPa・sとすることが好ましく、5dPa・sとすることがより好ましい。 In the present invention, the preferred range of the viscosity at the liquidus temperature is 1.0 dPa · s or more, the more preferred range is 1.4 dPa · s or more, the still more preferred range is 1.7 dPa · s or more, the more preferred range is 2.0 dPa · s or more, more A more preferable range is 2.2 dPa · s or more, an even more preferable range is 2.5 dPa · s or more, an even more preferable range is 2.7 dPa · s or more, a particularly preferable range is 3.0 dPa · s or more, and a most preferable range is 3.2 dPa · s. That's it. The upper limit of the viscosity at the liquidus temperature is not particularly limited, but 20 dPa · s can be considered as a guide. However, even if the viscosity at the liquidus temperature is excessively increased, problems such as a decrease in refractive index may occur. Therefore, the upper limit of the viscosity at the liquidus temperature is preferably 10 dPa · s, and is preferably 5 dPa · s. It is more preferable.
なお、本発明における液相温度の好ましい範囲は1100℃以下の範囲である。液相温度を前記範囲にすることで、溶融温度、成形温度の過度な上昇を抑制し、ガラス製造時、ルツボ材料がガラスに溶け込んでガラスが着色したり、ルツボ材が異物として混入してガラスの品質を低下することを防止することができる。また、溶融ガラスからの揮発を抑制し、揮発による組成変化、光学特性の変動を抑制することもできる。なお、液相温度の下限は、高融点の高屈折率成分を多く含有する観点から800℃以上、より好ましくは900℃以上を目安として考えることができ、上記のように940℃を目安として考えることもできる。 In the present invention, the preferred range of the liquidus temperature is 1100 ° C. or less. By controlling the liquidus temperature within the above range, excessive increase in melting temperature and molding temperature is suppressed, and during glass production, the crucible material melts into the glass and the glass is colored, or the crucible material is mixed as a foreign substance to make the glass It is possible to prevent the quality of the product from deteriorating. Moreover, the volatilization from a molten glass can be suppressed and the composition change by a volatilization and the fluctuation | variation of an optical characteristic can also be suppressed. The lower limit of the liquidus temperature can be considered at 800 ° C. or more, more preferably 900 ° C. or more from the viewpoint of containing a high refractive index component having a high melting point, and 940 ° C. is considered as a guide as described above. You can also.
本発明における比重は-30℃/hrの徐冷速度で得られたガラスの比重により定義されるが、冷却速度に対する比重の変化量は、冷却速度を1/10にしたときの比重の増加分が0.005〜0.06%、より好ましくは0.01〜0.04%であるので、ガラスの冷却速度によっては以下の数値範囲を-30℃/hrの冷却速度に調整して考えることもできる。比重の好ましい上限は6.0、より好ましい上限は5.7、さらに好ましい上限は5.5、一層好ましい上限は5.4、より一層好ましい上限は5.3である。好ましい下限には特に制限はないが、比重を過剰に低くすると、屈折率の低下などの問題が生じるおそれがあるため、比重の好ましい下限は3.0、より好ましい下限は4.0、さらに好ましい下限は4.5、一層好ましい下限は4.8、より一層好ましい下限は5.0である。 The specific gravity in the present invention is defined by the specific gravity of the glass obtained at a slow cooling rate of −30 ° C./hr. The amount of change in the specific gravity relative to the cooling rate is the increase in specific gravity when the cooling rate is 1/10. Is 0.005 to 0.06%, more preferably 0.01 to 0.04%. Therefore, depending on the cooling rate of the glass, the following numerical range can be adjusted to a cooling rate of −30 ° C./hr. The preferred upper limit of specific gravity is 6.0, the more preferred upper limit is 5.7, the still more preferred upper limit is 5.5, the more preferred upper limit is 5.4, and the still more preferred upper limit is 5.3. The preferred lower limit is not particularly limited, but if the specific gravity is excessively lowered, problems such as a decrease in refractive index may occur, so the preferred lower limit of specific gravity is 3.0, the more preferred lower limit is 4.0, and the more preferred lower limit is 4.5, A more preferred lower limit is 4.8, and a still more preferred lower limit is 5.0.
[光学ガラスの製法]
本発明の光学ガラスは、溶融法により製造することができる。
例えば、所要の組成を有するガラスとなるように各成分に対応する化合物原料を秤量し、十分混合して調合原料とし、調合原料をルツボに入れて1100〜1200℃で攪拌しながら0.5〜4時間溶解を行った後、ガラス融液を所定の容器に流し出し、冷却、粉砕して、カレットを得る。
[Production method of optical glass]
The optical glass of the present invention can be produced by a melting method.
For example, the compound raw materials corresponding to each component are weighed so as to become a glass having a required composition, mixed well to prepare a preparation raw material, put the preparation raw material in a crucible and stirred at 1100 to 1200 ° C. for 0.5 to 4 hours After melting, the glass melt is poured into a predetermined container, cooled and pulverized to obtain cullet.
次にこのカレットを貴金属製坩堝に投入し、液相温度LT〜1200℃に加熱し、攪拌して、溶融した。次いで液相温度LT〜1200℃で0.5〜6時間かけて溶融ガラスを清澄する。清澄後、ガラスの温度を清澄温度から液相温度LT〜1100℃、好ましくは液相温度LT〜1080℃、より好ましくは液相温度LT〜1050℃、さらに好ましくは液相温度LT〜1020℃、いっそう好ましくは液相温度LT〜1000℃に降温した後、ルツボ底部に接続したパイプから溶融ガラスを流出させ、あるいは鋳型に鋳込んで成形し、光学ガラスを得ることができる。
上記温度条件、ならびに各工程に要する時間は適宜、調整可能である。
Next, this cullet was put into a noble metal crucible, heated to a liquidus temperature LT to 1200 ° C., stirred and melted. Next, the molten glass is clarified at a liquidus temperature of LT to 1200 ° C. over 0.5 to 6 hours. After clarification, the glass temperature is changed from the clarification temperature to the liquidus temperature LT to 1100 ° C, preferably the liquidus temperature LT to 1080 ° C, more preferably the liquidus temperature LT to 1050 ° C, more preferably the liquidus temperature LT to 1020 ° C, More preferably, after the temperature is lowered to the liquidus temperature LT to 1000 ° C., the molten glass is allowed to flow out from a pipe connected to the bottom of the crucible, or cast into a mold and molded to obtain an optical glass.
The temperature conditions and the time required for each step can be adjusted as appropriate.
また、光学特性が異なる複数種のカレットを上述の方法で作製し、これらカレットを所要の光学特性が得られるように調合して溶融、清澄、成形し、光学ガラスを作製することもできる。 It is also possible to produce a plurality of types of cullet having different optical characteristics by the above-described method, prepare these cullets so as to obtain the required optical characteristics, melt, clarify, and mold them to produce an optical glass.
[プレス成形用ガラス素材]
本発明のプレス成形用ガラス素材(以下、ガラス素材という)は、上記本発明の光学ガラスからなる。ガラス素材は、まず、本発明の光学ガラスが得られるように調合したガラス原料を加熱、溶融し、成形する。このようにして作製したガラス成形体を加工し、プレス成形品1個分の量に相当するガラス素材を作製する。このような方法以外でも溶融ガラスからプレス成形用ガラス素材を作る公知の方法を適用することができる。
[Glass material for press molding]
The glass material for press molding of the present invention (hereinafter referred to as glass material) comprises the optical glass of the present invention. First, the glass material is formed by heating, melting, and molding a glass material prepared so as to obtain the optical glass of the present invention. The glass molded body thus produced is processed to produce a glass material corresponding to the amount of one press-formed product. Other than this method, a known method for producing a glass material for press molding from molten glass can be applied.
[光学素子]
本発明の光学素子は、上記本発明の光学ガラスからなる。
具体例としては、非球面レンズ、球面レンズ、あるいは平凹レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどのレンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、回折格子付きレンズなどの各種レンズ、プリズム、レンズ機能付きプリズムなどを例示することができる。表面には必要に応じて反射防止膜や波長選択性のある部分反射膜などを設けてもよい。
[Optical element]
The optical element of the present invention comprises the optical glass of the present invention.
Specific examples include aspherical lenses, spherical lenses, or lenses such as plano-concave lenses, plano-convex lenses, biconcave lenses, biconvex lenses, convex meniscus lenses, concave meniscus lenses, various lenses such as micro lenses, lens arrays, and lenses with diffraction gratings. , Prisms, prisms with lens functions, and the like. If necessary, an antireflection film, a wavelength selective partial reflection film, or the like may be provided on the surface.
本発明の光学素子は超高屈折率高分散特性を有するガラスからなるので、他のガラスからなる光学素子と組合せることにより、良好な色収差補正を行うことができる。
また、撮像光学系を高ズーム比化、広角化、コンパクト化する上でも有効である。
さらに、超高屈折率高分散特性を備えながら、比重増大が抑えられたガラスを用いているため、光学素子の軽量化が可能となり、振動に対する焦点位置のズレ防止にも有効である。
さらに、分光透過率特性における吸収端を短波長化されたガラスの使用により、可視短波長域の画像情報の欠落を防止することができ、デジタル式撮像装置の色再現性改善にも有効である。
Since the optical element of the present invention is made of glass having an ultra-high refractive index and high dispersion characteristics, it can be favorably corrected by combining with an optical element made of other glass.
It is also effective in increasing the zoom ratio, wide angle, and compactness of the imaging optical system.
Furthermore, since the glass having an ultrahigh refractive index and a high dispersion characteristic and having a suppressed specific gravity increase is used, the optical element can be reduced in weight, and it is effective in preventing the deviation of the focal position with respect to vibration.
Furthermore, the use of glass with a shorter absorption edge in the spectral transmittance characteristics can prevent loss of image information in the visible short wavelength region, and is also effective in improving the color reproducibility of digital imaging devices. .
本発明の光学素子は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラなど各種カメラの撮像光学系、DVD、CDなどの光記録媒体へのデータ書き込み、読み出し用の光線を導く光学素子、例えば、光ピックアップレンズやコリメータレンズなどにも好適である。また、光通信用の光学素子としても好適である。 The optical element of the present invention includes an imaging optical system of various cameras such as a digital still camera, a digital video camera, a surveillance camera, and an in-vehicle camera, an optical element that guides a light beam for writing and reading data on an optical recording medium such as a DVD and a CD, For example, it is also suitable for an optical pickup lens or a collimator lens. It is also suitable as an optical element for optical communication.
上記光学素子は、本発明の光学ガラスを加工し、表面を研磨する方法、本発明のプレス成形用ガラス素材を加熱、プレス成形して光学素子ブランクを製造し、この光学素子ブランクを研削、研磨する方法、本発明のプレス成形用ガラス素材を加熱、精密プレス成形して光学素子とする方法など、公知の方法により製造することができる。 The above optical element is a method of processing the optical glass of the present invention and polishing the surface, heating and press-molding the glass material for press molding of the present invention to produce an optical element blank, and grinding and polishing the optical element blank It can be manufactured by a known method such as a method of heating, a method of heating and precision press molding the glass material for press molding of the present invention to form an optical element.
以下、実施例により本発明をさらに詳説する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.
(実施例1)
表1に示すNo.1〜44の組成を有するガラスとなるように各成分に対応する化合物原料を秤量し、十分混合して調合原料とした。なお、表1に示すガラス組成は、カチオン%表示の値が基準であり、モル%表示、質量%表示の値はいずれもカチオン%表示を換算した値である。
次に調合原料をルツボに入れて1100℃〜1200℃で攪拌しながら2〜5時間溶解を行った後、急冷、粉砕して、カレットを得た。
Example 1
No. shown in Table 1. The compound raw material corresponding to each component was weighed so as to obtain a glass having a composition of 1 to 44, and mixed well to obtain a blended raw material. The glass composition shown in Table 1 is based on the value of cation% display, and the values of mol% display and mass% display are values converted from cation% display.
Next, the blended raw material was put in a crucible and dissolved at 1100 ° C. to 1200 ° C. with stirring for 2 to 5 hours, then rapidly cooled and pulverized to obtain cullet.
次にこのカレットを貴金属製坩堝に投入し、1000℃〜1100℃に加熱し、攪拌して、溶融した。次いで、1000℃〜1100℃で2〜6時間かけて溶融ガラスを清澄した。清澄後、ガラスの温度を清澄温度から液相温度LT〜1050℃に降温した後、ルツボ底部に接続したパイプから溶融ガラスを流出させ、あるいは鋳型に鋳込んでガラスブロックに成形した。 Next, this cullet was put into a noble metal crucible, heated to 1000 ° C. to 1100 ° C., stirred and melted. Next, the molten glass was clarified at 1000 ° C. to 1100 ° C. over 2 to 6 hours. After clarification, the temperature of the glass was lowered from the clarification temperature to the liquidus temperature LT to 1050 ° C., and then molten glass was poured out from a pipe connected to the bottom of the crucible or cast into a mold to form a glass block.
得られた各ガラスブロックに光線を入射させ、ガラス中の前記光線の光路を横から観察したところ、ガラス中に結晶などの異物は認められず、均質性の高い、高品質の光学ガラスを得ることができた。 When a light beam is incident on each glass block obtained and the optical path of the light beam in the glass is observed from the side, no foreign substances such as crystals are observed in the glass, and a high-quality optical glass with high homogeneity is obtained. I was able to.
得られた光学ガラスNo.1〜44について、屈折率nd、アッべ数νd、液相温度、液相温度における粘度、ガラス転移温度、比重、λ70、λ5を、以下のようにして測定した。なお、空欄は未測定であることを示す。 The obtained optical glass No. For 1 to 44, the refractive index nd, Abbe number νd, liquidus temperature, viscosity at the liquidus temperature, glass transition temperature, specific gravity, λ70, λ5 were measured as follows. Note that a blank indicates that no measurement has been performed.
(1)屈折率ndおよびアッべ数νd
日本光学硝子工業会規格JOGIS−01に基づいて測定した。測定結果を表1に示す。
(1) Refractive index nd and Abbe number νd
It measured based on Japan Optical Glass Industry Association standard JOGIS-01. The measurement results are shown in Table 1.
(2)液相温度LTおよび液相温度における粘度
ガラス試料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。粘度JIS規格 Z8803、共軸二重円筒形回転粘度計による粘度測定方法により粘度を測定した。
(2) Viscosity at liquid phase temperature LT and liquid phase temperature A glass sample is placed in a furnace heated to a predetermined temperature and held for 2 hours. After cooling, the inside of the glass is observed with a 100-fold optical microscope to check for crystals. From this, the liquidus temperature was determined. Viscosity Viscosity was measured by a viscosity measuring method using JIS standard Z8803, a coaxial double cylindrical rotational viscometer.
(3)ガラス転移温度Tg
ガラス転移温度は示差走査型熱量計DSC3300SAを用いて固体状態のガラスを昇温したときの吸熱カーブから測定した。この測定を用いたTgは日本光学硝子工業会規格JOGIS−08に基づいて測定したTgと対応関係を示す。測定結果を表1に示す。
(3) Glass transition temperature Tg
The glass transition temperature was measured from the endothermic curve when the temperature of the solid glass was raised using a differential scanning calorimeter DSC3300SA. Tg using this measurement shows a correspondence relationship with Tg measured based on Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS-08. The measurement results are shown in Table 1.
(4)比重
日本光学硝子工業会規格JOGIS−05に基づいて測定した。測定結果を表1に示す。
(4) Specific gravity Measured based on Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS-05. The measurement results are shown in Table 1.
(5)λ70、λ5
λ70、λ5は次のようにして測定した。厚さ10mmの互いに平行かつ光学研磨された平面を有するガラス試料を用い、波長280nmから700nmまでの波長域における分光透過率を測定する。分光透過率は、光学研磨された一方の平面に垂直に強度Aの光線を入射し、他方の平面から出射する光線の強度Bを測定し、B/Aによって算出される。したがって、分光透過率には試料表面における光線の反射損失も含まれる。分光透過率が70%になる波長がλ70であり、分光透過率が5%になる波長がλ5である。測定結果を表1に示す。
(5) λ70, λ5
λ70 and λ5 were measured as follows. Spectral transmittances in a wavelength range from 280 nm to 700 nm are measured using glass samples having a plane parallel to each other and optically polished having a thickness of 10 mm. The spectral transmittance is calculated by B / A by measuring the intensity B of a light beam incident on an optically polished plane perpendicular to one plane and exiting from the other plane. Therefore, the spectral transmittance includes a reflection loss of light rays on the sample surface. The wavelength at which the spectral transmittance is 70% is λ70, and the wavelength at which the spectral transmittance is 5% is λ5. The measurement results are shown in Table 1.
(比較例)
特許文献1の実施例13の光学ガラスからなる300gのガラスブロックを作製したところ、ガラスブロック表面に結晶が析出した。特許文献1の実施例13は、屈折率ndが2.03であるが、既に表面に結晶の析出が認められたことから、高屈折率化により、屈折率ndを2.05超にまで高めることは困難である。
(Comparative example)
When a 300 g glass block made of the optical glass of Example 13 of Patent Document 1 was produced, crystals were deposited on the glass block surface. In Example 13 of Patent Document 1, the refractive index nd is 2.03. However, since crystal precipitation has already been observed on the surface, it is difficult to increase the refractive index nd to over 2.05 by increasing the refractive index. is there.
図1は、横軸にガラスの温度、縦軸に粘度をとり、上記光学ガラスNo.24、光学ガラスNo.32、特許文献1の実施例13の温度と粘度の関係を示したものである。図1より明らかなように、光学ガラスNo.24、光学ガラスNo.32は、特許文献1の実施例12と比較し、任意の温度において高粘度を示している。特許文献1の実施例12の組成をベースに屈折率を高めると液相温度が上昇し、ガラス製造時の粘度が低下して高品質の光学ガラスの製造が難しくなるのに対し、光学ガラスNo.24、光学ガラスNo.32は、ともに高温においても高品質の光学ガラスの成形を可能にする粘度を維持していることがわかる。
特許文献2の実施例3、実施例7を再現したところ実施例3の屈折率(nd)は2.017、アッベ数は19.3、液相温度960℃における粘性は2.0dPa・s、1000℃において1.2 dPa・sであった。実施例7の屈折率(nd)は2.014、アッベ数は18.7であり、液相温度(LT)970℃(LT)における粘性は2.0 dPa・s、1000℃において1.3 dPa・sであった。いずれも明細書に書かれたアッベ数(実施例3,実施例7ともに16.2)を得ることができなかった。(なお、ガラスを溶融したときの揮発が激しく、K2O濃度の高い揮発物が坩堝壁や蓋に付着するなど、ガラス製造時の揮発が激しいため均質な光学ガラスを得ることが難しかった。)
FIG. 1 shows the relationship between the temperature and viscosity of optical glass No. 24, optical glass No. 32, and Example 13 of Patent Document 1 with the horizontal axis representing the glass temperature and the vertical axis representing the viscosity. . As is clear from FIG. 1, optical glass No. 24 and optical glass No. 32 show higher viscosities at an arbitrary temperature than Example 12 of Patent Document 1. Increasing the refractive index based on the composition of Example 12 of Patent Document 1 raises the liquidus temperature and decreases the viscosity during glass production, making it difficult to produce high quality optical glass. It can be seen that both .24 and optical glass No. 32 maintain a viscosity that enables molding of high-quality optical glass even at high temperatures.
When Example 3 and Example 7 of Patent Document 2 were reproduced, the refractive index (nd) of Example 3 was 2.017, the Abbe number was 19.3, the viscosity at a liquidus temperature of 960 ° C. was 2.0 dPa · s, and 1.2 dPa at 1000 ° C.・ It was s. In Example 7, the refractive index (nd) was 2.014, the Abbe number was 18.7, the viscosity at a liquidus temperature (LT) of 970 ° C. (LT) was 2.0 dPa · s, and 1.3 dPa · s at 1000 ° C. In either case, the Abbe number (16.2 in both Examples 3 and 7) described in the specification could not be obtained. (Note, severe volatilization when the molten glass, such as high volatiles of K 2 O concentration from adhering to the crucible wall or lid, it is difficult to volatilization during glass manufacture to obtain a homogeneous optical glass for vigorous. )
(実施例2)
実施例1と同様にして光学ガラスNo.1〜44が得られるようにガラス原料を加熱、溶融、清澄、均質化し、得られた溶融ガラスを鋳型に流し込んで急冷し、ガラスブラックに成形した。次にガラスブロックをアニールした後、切断、研削してプレス成形用ガラス素材を作製した。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, optical glass no. The glass raw material was heated, melted, clarified, and homogenized so as to obtain 1-44, and the obtained molten glass was poured into a mold and rapidly cooled to form glass black. Next, after annealing the glass block, it was cut and ground to produce a glass material for press molding.
(実施例3)
実施例2において作製したプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形型を用いて公知の方法によりプレス成形し、レンズブランク、プリズムブランクなどの光学素子ブランクを作製した。
得られた光学素子ブランクは精密アニールが施され、所要の屈折率になるよう屈折率の精密調整を行った後、公知の研削、研磨法によりレンズやプリズムに仕上げられる。
(Example 3)
The glass material for press molding produced in Example 2 was heated and softened, and was press-molded by a known method using a press mold to produce optical element blanks such as a lens blank and a prism blank.
The obtained optical element blank is subjected to precision annealing, and after adjusting the refractive index so as to have a required refractive index, it is finished into a lens or a prism by a known grinding and polishing method.
次に実施例2において作製したプレス成形用ガラス素材の表面を研磨して精密プレス成形用のプレス成形用ガラス素材とし、このガラス素材を加熱、精密プレス成形して非球面レンズを得た。精密プレス成形は公知の方法で行った。
このように各種レンズ、プリズムなどの光学素子を作製した。
得られたレンズを用いて撮像光学系を構成したところ、色再現性のよい撮像装置を得ることができた。
また、得られたレンズを用いて携帯電話搭載の撮像ユニットや光ピックアップユニットを作製したところ、振動に対して焦点位置ズレの極めて少ないユニットを得ることができた。
Next, the surface of the glass material for press molding produced in Example 2 was polished to obtain a glass material for press molding for precision press molding, and this glass material was heated and precision press molded to obtain an aspheric lens. Precision press molding was performed by a known method.
In this way, optical elements such as various lenses and prisms were produced.
When an imaging optical system was configured using the obtained lens, an imaging device with good color reproducibility could be obtained.
Moreover, when an imaging unit or an optical pickup unit mounted on a mobile phone was produced using the obtained lens, a unit with extremely small focal position deviation with respect to vibration could be obtained.
本実施例の光学素子は、低分散ガラス製光学素子との組合せにより良好な色収差補正を可能にする。また、撮像装置をはじめ各種光学機器の高性能化、コンパクト化に有効である。 The optical element of the present embodiment enables good chromatic aberration correction when combined with a low dispersion glass optical element. In addition, it is effective for improving the performance and compactness of various optical devices including imaging devices.
Claims (8)
カチオン%表示にて、
P5+を16〜35%、
Bi3+を14〜35%、
Nb5+を10〜33%、
Ti4+を0〜18%、
W6+を0〜20%
含み、
Bi3+、Nb5+、Ti4+およびW6+の合計含有量が58%以上、
屈折率ndが2.05を超え、アッベ数νdが18.5以下であることを特徴とする光学ガラス(但し、Ti 4+ を3〜18%含む場合を除く)。 Oxide glass,
In cation% display,
16 to 35% of P 5+
Bi 3+ 14-35%,
Nb 5+ 10-33%,
Ti 4+ 0-18%,
W 6+ 0-20%
Including
The total content of Bi 3+ , Nb 5+ , Ti 4+ and W 6+ is 58% or more,
An optical glass having a refractive index nd of more than 2.05 and an Abbe number νd of 18.5 or less (except for the case of containing 3 to 18% Ti 4+ ) .
Li+の含有量が7カチオン%以下、
Na+の含有量が20カチオン%以下、
K+の含有量が10カチオン%以下、
Li+、Na+およびK+の合計含有量に対するNa+の含有量の比(Na+/(Li++Na++K+))が0.2〜1である請求項1または2に記載の光学ガラス。 Including at least one alkali metal component of Li + , Na + and K + ,
Li + content is 7 cation% or less,
Na + content of 20 cations or less,
K + content is 10 cation% or less,
3. The optical glass according to claim 1, wherein the ratio of the content of Na + to the total content of Li + , Na + and K + (Na + / (Li + + Na + + K + )) is 0.2 to 1. 3.
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