JP5558755B2 - 光学ガラス、光学素子及びプリフォーム - Google Patents
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θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)・・・・・・(1)
Al3+ 0〜15.0%及び/又は
Si4+ 0〜15.0%及び/又は
B3+ 0〜15.0%
の各カチオン成分をさらに含有する(1)から(3)のいずれか記載の光学ガラス。
Li+ 0〜20.0%及び/又は
Na+ 0〜10.0%及び/又は
K+ 0〜10.0%
の各カチオン成分をさらに含有する(1)から(4)のいずれか記載の光学ガラス。
Ca2+ 0〜30.0%及び/又は
Sr2+ 0〜30.0%及び/又は
Zn2+ 0〜30.0%
の各カチオン成分を含有する(1)から(5)のいずれか記載の光学ガラス。
Y3+ 0〜15.0%及び/又は
La3+ 0〜15.0%及び/又は
Gd3+ 0〜15.0%及び/又は
Yb3+ 0〜15.0%及び/又は
Lu3+ 0〜15.0%
の各カチオン成分を含有する(1)から(8)のいずれか記載の光学ガラス。
Nb5+ 0〜10.0%及び/又は
Ti4+ 0〜10.0%及び/又は
Zr4+ 0〜10.0%及び/又は
Ta5+ 0〜10.0%及び/又は
W6+ 0〜10.0%及び/又は
Ge4+ 0〜10.0%及び/又は
Bi3+ 0〜10.0%及び/又は
Te4+ 0〜10.0%
の各カチオン成分をさらに含有する(1)から(10)のいずれか記載の光学ガラス。
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全てカチオン%又はアニオン%で表示されるものとする。ここで、「カチオン%」及び「アニオン%」とは、本発明のガラス構成成分をカチオン成分及びアニオン成分に分離し、それぞれの割合を100%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。
P5+は、ガラス形成成分である。特に、P5+の含有率を20.0%以上にすることで、ガラスの失透を抑えつつ、ガラスの屈折率が高められるため、高屈折率を有する安定なガラスを得易くすることができる。一方、P5+の含有率を50.0%以下にすることで、ガラスの失透を抑えつつ、ガラスのアッベ数の低下が抑えられるため、低分散を有する安定なガラスを得易くすることができる。従って、カチオン%表示でのP5+の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは23.0%、最も好ましくは25.0%を下限とし、好ましくは50.0%、より好ましくは47.0%、最も好ましくは45.0%を上限とする。P5+は、原料として例えばAl(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等を用いてガラス内に含有できる。
F−は、ガラスのアッベ数を高め、ガラスの異常分散性を高める成分である。特に、F−の含有率を25.0%以上にすることで、ガラスのアッベ数が高められ、ガラスの部分分散比が高められるため、所望のアッベ数及び異常分散性(Δθg,F)を得易くすることができる。一方、F−の含有率を70.0%以下にすることで、ガラスのアッベ数の過剰な上昇が抑えられつつ、ガラスの磨耗度の上昇が抑えられるため、所望のアッベ数を得易くし、ガラスの加工性を確保することができる。従って、アニオン%表示でのF−の含有率は、好ましくは25.0%、より好ましくは28.0%、最も好ましくは30.0%を下限とし、好ましくは70.0%、より好ましくは67.0%、最も好ましくは65.0%を上限とする。F−は、原料として例えばAlF3、MgF2、BaF2等の各種カチオン成分のフッ化物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、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率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて900〜1200℃の温度範囲で2〜10時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、850℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込んで徐冷することにより作製される。
本発明の光学ガラスは、高い屈折率(nd)を有するとともに、低い分散を有する。特に、本発明の光学ガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.50、より好ましくは1.52、最も好ましくは1.54を下限とし、好ましくは1.65、より好ましくは1.62、最も好ましくは1.60を上限とする。また、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは60、より好ましくは62、最も好ましくは65を下限とし、好ましくは77、より好ましくは76、最も好ましくは75を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、更に素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。
本発明の光学ガラスは、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、本発明の光学ガラスからプリフォームを形成し、このプリフォームに対して研磨加工や精密プレス成形等の手段を用いて、レンズやプリズム、ミラー等の光学素子を作製することが好ましい。これにより、カメラやプロジェクタ等のような光学素子に可視光を透過させる光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性を実現しつつ、これら光学機器における光学系の小型化を図ることができる。ここで、プリフォーム材を製造する方法は特に限定されるものではなく、例えば特開平8−319124に記載のガラスゴブの成形方法や特開平8−73229に記載の光学ガラスの製造方法及び製造装置のように溶融ガラスから直接プリフォーム材を製造する方法を用いることもでき、また、光学ガラスから形成したストリップ材に対して研削研磨等の冷間加工を行って製造する方法を用いることもできる。
磨耗度={(試料の磨耗質量/比重)/(標準試料の磨耗質量/比重)}×100
により計算した。
Claims (15)
- カチオン%表示で、
P5+を20.0〜50.0%、
Mg2+を1.0〜30.0%、
Ba2+を15.0〜40.0%及び
Gd3+を1.0〜15.0%
をカチオン成分として含有し、
Li + の含有量が0〜15.0%(但し、0.5%以上含有するものを除く)、
Na + の含有量が0〜10.0%、
K + の含有量が0〜10.0%であり、
Oと、Fと、をアニオン成分として含有し、
アニオン%表示でF−を25.0〜70.0%含有し、
1.50以上1.65以下の屈折率(nd)を有し、60以上77以下のアッベ数(νd)を有する光学ガラス。 - カチオン%表示で、Ba2+の含有量が17.0%以上である請求項1記載の光学ガラス。
- カチオン%表示で、
Al3+ 0〜15.0%、
Si4+ 0〜15.0%及び
B3+ 0〜15.0%
の各カチオン成分をさらに含有する請求項1又は2記載の光学ガラス。 - カチオン%表示で、
Ca2+ 0〜30.0%、
Sr2+ 0〜30.0%及び
Zn2+ 0〜30.0%
の各カチオン成分を含有する請求項1から3のいずれか記載の光学ガラス。 - Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+の合計が、カチオン%表示で60.0%以下である請求項1から4のいずれか記載の光学ガラス。
- Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+の合計が、カチオン%表示で30.0〜55.0%である請求項5記載の光学ガラス。
- カチオン%表示で、
Y3+ 0〜15.0%、
La3+ 0〜15.0%、
Yb3+ 0〜15.0%及び
Lu3+ 0〜15.0%
の各カチオン成分を含有する請求項1から6のいずれか記載の光学ガラス。 - Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+、Lu3+の合計が、カチオン%表示で0.1〜15.0%である請求項1から7のいずれか記載の光学ガラス。
- カチオン%表示で、
Nb5+ 0〜10.0%、
Ti4+ 0〜10.0%、
Zr4+ 0〜10.0%、
Ta5+ 0〜10.0%、
W6+ 0〜10.0%、
Ge4+ 0〜10.0%、
Bi3+ 0〜10.0%及び
Te4+ 0〜10.0%
の各カチオン成分をさらに含有する請求項1から8のいずれか記載の光学ガラス。 - 異常分散性(Δθg,F)が0.010以上である請求項1から9のいずれか記載の光学ガラス。
- 「JOGIS10−1994光学ガラスの磨耗度の測定方法」に準じた測定方法における磨耗度が600以下である請求項1から10のいずれか記載の光学ガラス。
- 請求項1から11のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
- 請求項1から11のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び/又は精密プレス成形用のプリフォーム。
- 請求項13記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
- 請求項13記載のプリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。
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