JP5698642B2 - 光学ガラス及び光学素子 - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
Description
TiO2成分 0〜30.0%及び/又は
BaO成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する(1)記載の光学ガラス。
Li2O成分 0〜10.0%及び/又は
Na2O成分 0〜15.0%及び/又は
K2O成分 0〜10.0%未満
の各成分をさらに含有する(1)から(5)のいずれか記載の光学ガラス。
MgO成分 0〜5.0%及び/又は
CaO成分 0〜10.0%及び/又は
SrO成分 0〜10.0%
の各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。
Y2O3成分 0〜10.0%及び/又は
La2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Gd2O3成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(12)のいずれか記載の光学ガラス。
B2O3成分 0〜10.0%及び/又は
GeO2成分 0〜10.0%及び/又は
Bi2O3成分 0〜20.0%及び/又は
ZrO2成分 0〜10.0%及び/又は
ZnO成分 0〜10.0%及び/又は
Al2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Ta2O5成分 0〜10.0%及び/又は
WO3成分 0〜20.0%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(14)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、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を100質量%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
P2O5成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの溶解温度を下げる成分である。特に、P2O5成分の含有率を5.0%以上にすることで、ガラスの可視域における透過率を高めつつ、ガラスの磨耗度を所定以上に上昇し難くして研磨加工による傷の発生を低減することができる。一方、P2O5成分の含有率を40.0%以下にすることで、所望の高い屈折率を得つつ、ガラスの磨耗度を所定以上に低下し難くして研磨加工の加工効率を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するP2O5成分の含有率は、好ましくは5.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは10.0%を下限とし、好ましくは40.0%、より好ましくは35.0%、最も好ましくは30.0%を上限とする。P2O5成分は、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。
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。
P2O5成分 5.0〜40.0mol%及び
Nb2O5成分 5.0〜30.0mol%、
並びに
TiO2成分 0〜40.0mol%及び/又は
BaO成分 0〜20.0mol%及び/又は
Li2O成分 0〜30.0mol%及び/又は
Na2O成分 0〜30.0mol%及び/又は
K2O成分 0〜15.0mol%及び/又は
SiO2成分 0〜20.0mol%及び/又は
MgO成分 0〜20.0mol%及び/又は
CaO成分 0〜25.0mol%及び/又は
SrO成分 0〜15.0mol%及び/又は
Y2O3成分 0〜4.0mol%及び/又は
La2O3成分 0〜3.0mol%及び/又は
Gd2O3成分 0〜3.0mol%及び/又は
B2O3成分 0〜20.0mol%及び/又は
GeO2成分 0〜15.0mol%及び/又は
Bi2O3成分 0〜4.0mol%及び/又は
ZrO2成分 0〜13.0mol%及び/又は
ZnO成分 0〜20.0mol%及び/又は
Al2O3成分 0〜15.0mol%及び/又は
Ta2O5成分 0〜3.0mol%及び/又は
WO3成分 0〜15.0mol%及び/又は
Sb2O3成分 0〜0.3mol%
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1000〜1300℃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、1250℃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、高い分散性を有する必要がある。特に、本発明の光学ガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.70、より好ましくは1.75、最も好ましくは1.80を下限とし、好ましくは2.20、より好ましくは2.15、最も好ましくは2.10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25、より好ましくは22、最も好ましくは19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。なお、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)の下限は特に限定しないが、本発明によって得られるガラスのアッベ数(νd)は、概ね10以上、具体的には12以上、さらに具体的には15以上であることが多い。
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レス成形の手段を用いて、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。
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 (18)
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でP2O5成分を5.0%以上40.0%以下、Nb2O5成分を10.0%以上60.0%以下、TiO2成分を7.30%以上25.0%以下、B2O3成分を0.3%以上5.0%以下含有し、Al2O3成分の含有量が5.0%以下であり(但し、Al2O3成分を3%以上含有するものを除く)、Sb 2 O 3 成分を含有しない、質量和Li2O+Na2O+K2Oが3.0%以上9.70%以下であり、1.8843以上2.20以下の屈折率(nd)を有し、100以上400以下の磨耗度を有する光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
BaO成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する請求項1記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でTiO2成分の含有量が10.0%未満である請求項2記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でBaO成分の含有量が13.0%以下である請求項2又は3記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でBaO成分の含有量が4.5%以下である請求項4記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Li2O成分 0〜8.0%、
Na2O成分 0〜7.7%及び
K2O成分 0〜8.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から5のいずれか記載の光学ガラス。 - Li2O成分、Na2O成分、及びK2O成分のうち2種以上の成分を含んでいる請求項6記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でSiO2成分の含有率が10.0%以下である請求項1から7のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でSiO2成分を2.0%より多く含有する請求項8記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
MgO成分 0〜5.0%、
CaO成分 0〜10.0%及び
SrO成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から9のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和MgO+CaO+SrO+BaOが20.0%以下である請求項10記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Y2O3成分 0〜10.0%、
La2O3成分 0〜10.0%及び
Gd2O3成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から11のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和Y2O3+La2O3+Gd2O3が20.0%以下である請求項12記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
GeO2成分 0〜10.0%、
Bi2O3成分 0〜20.0%、
ZrO2成分 0〜10.0%、
ZnO成分 0〜10.0%、
Ta2O5成分 0〜10.0%及び
WO3成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から13のいずれか記載の光学ガラス。 - 10以上25以下のアッベ数(νd)を有する請求項1から14のいずれか記載の光学ガラス。
- 分光透過率が70%を示す波長(λ70)が500nm以下である請求項1から15のいずれか記載の光学ガラス。
- −30〜+70℃における平均線膨張係数(α)が150×10−7K−1以下である請求項1から16のいずれか記載の光学ガラス。
- 請求項1から17のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
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