JP5917791B2 - 光学ガラス、プリフォーム材及び光学素子 - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Description
ZnO成分 0〜40.0%及び/又は
Ta2O5成分 0〜25.0%
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。
SiO2成分 0〜15.0%及び/又は
Gd2O3成分 0〜30.0%及び/又は
ZrO2成分を0〜10.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(8)のいずれか記載の光学ガラス。
MgO成分 0〜10.0%及び/又は
CaO成分 0〜10.0%及び/又は
SrO成分 0〜10.0%及び/又は
BaO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。
TiO2成分 0〜10.0%及び/又は
Bi2O3成分 0〜20.0%及び/又は
TeO2成分 0〜20.0%
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。
P2O5成分 0〜10.0%及び/又は
GeO2成分 0〜10.0%及び/又は
Al2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Na2O成分 0〜10.0%及び/又は
K2O成分 0〜10.0%及び/又は
Y2O3成分 0〜15.0%及び/又は
Yb2O3成分 0〜15.0%及び/又は
Lu2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有し、
上記各金属元素の1種又は2種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のFとしての含有量が0〜6.0%である(1)から(13)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。
B2O3成分は、希土類酸化物を大量に含む本発明の光学ガラスにおいて、ガラス形成酸化物として欠かすことの出来ない必須成分である。特に、B2O3成分の含有率を5.0%以上にすることで、ガラスの耐失透性を高め、且つガラスの分散を小さくすることができる。一方、B2O3成分の含有率を35.0%以下にすることで、より大きな屈折率を得易くし、化学的耐久性の悪化を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するB2O3成分の含有率は、好ましくは5.0%、より好ましくは8.0%、さらに好ましくは10.0%、最も好ましくは11.0%を下限とし、好ましくは35.0%、より好ましくは30.0%、さらに好ましくは25.0%、最も好ましくは20.0%を上限とする。B2O3成分は、原料として例えばH3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7・10H2O、BPO4等を用いてガラス内に含有することができる。
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。
B2O3成分 7.0〜50.0mol%、
La2O3成分 4.0〜25.0mol%、及び
WO3成分 0.5〜15.0mol%、
Li2O成分 0〜20.0mol%及び/又は
ZnO成分 0〜60.0mol%及び/又は
Ta2O5成分 0〜10.0mol%及び/又は
SiO2成分 0〜30.0mol%及び/又は
Gd2O3成分 0〜10.0mol%及び/又は
ZrO2成分 0〜10.0mol%及び/又は
Nb2O5成分 0〜5.0mol%及び/又は
MgO成分 0〜30.0mol%及び/又は
CaO成分 0〜20.0mol%及び/又は
SrO成分 0〜15.0mol%及び/又は
BaO成分 0〜10.0mol%及び/又は
TiO2成分 0〜15.0mol%及び/又は
Bi2O3成分 0〜7.0mol%及び/又は
TeO2成分 0〜15.0mol%及び/又は
P2O5成分 0〜10.0mol%及び/又は
GeO2成分 0〜7.0mol%及び/又は
Al2O3成分 0〜12.0mol%及び/又は
Na2O成分 0〜15.0mol%及び/又は
K2O成分 0〜10.0mol%及び/又は
Y2O3成分 0〜7.0mol%及び/又は
Yb2O3成分 0〜5.0mol%及び/又は
Lu2O3成分 0〜4.0mol%及び/又は
Sb2O3成分 0〜0.3mol%
並びに、上記各金属元素の1種又は2種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のFとしての合計量 0〜40.0mol%
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、作製した混合物を白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で1100〜1500℃の温度範囲で2〜5時間熔融し、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、高い屈折率(nd)及び低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1.75、より好ましくは1.77、最も好ましくは1.80を下限とし、好ましくは1.95、より好ましくは1.92、最も好ましくは1.90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30、より好ましくは33、最も好ましくは35を下限とし、好ましくは50、より好ましくは47、最も好ましくは45を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さら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。
このように、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材を形成し、このプリフォーム材を用いてリヒートプレス成形や精密プレス成形等を行い、レンズやプリズム等の光学素子を作製することが好ましい。これにより、径の大きなプリフォーム材の形成が可能になるため、光学素子の大型化を図りながらも、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに高精細で高精度な結像特性及び投影特性を実現できる。
Claims (13)
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
B2O3成分を5.0%以上35.0%以下、
La2O3成分を15.0%以上50.0%以下、
WO3成分を3.510%以上6.130%以下、
Ta2O5成分を8.0%超25.0%以下、
Gd2O3成分を6.796%以上15.0%以下、
ZnO成分を0.1%以上14.34%以下、
ZrO2成分を1.0%以上10.0%以下、及び
SiO2成分を1.0%以上3.250%以下
含有し、
Li2O成分の含量が0.254%以下であり、
Rn2O成分(式中、RnはLi、Na、Kからなる群より選択される1種以上)の合計量が10.0%以下であり、
酸化物換算組成の質量比Rn 2 O/WO 3 が0.01以上2.8以下であり、
酸化物換算組成の質量比Li 2 O/Rn 2 Oが0.10以上1.00以下であり、
1.843以上1.95以下の屈折率(nd)を有し、
36.1以上50以下のアッベ数(νd)を有する光学ガラス(但し、Ga2O3成分を0.1%以上含有するものを除く) - 酸化物換算組成のガラス全質量に対する含有量に関する(8×Li2O+ZnO)の合計値が15.0%以下である請求項1記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成の質量比Ta2O5/WO3が0.50以上である請求項1又は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Nb2O5成分の含量が10.0%未満である請求項1から3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
MgO成分 0〜10.0%、
CaO成分 0〜10.0%、
SrO成分 0〜10.0%及び
BaO成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から4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RO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Baからなる群より選択される1種以上)の質量和が10.0%以下である請求項5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 0〜10.0%、
Bi2O3成分 0〜20.0%及び
TeO2成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から6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
P2O5成分 0〜10.0%、
GeO2成分 0〜10.0%、
Al2O3成分 0〜10.0%、
Na2O成分 0〜10.0%、
K2O成分 0〜10.0%、
Y2O3成分 0〜15.0%、
Yb2O3成分 0〜15.0%、
Lu2O3成分 0〜10.0%及び
Sb2O3成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有し、
上記各金属元素の1種又は2種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のFとしての含有量が0〜6.0%である請求項1から7のいずれか記載の光学ガラス。 - 680℃以下のガラス転移点(Tg)を有する請求項1から8のいずれか記載の光学ガラス。
- 1250℃以下の液相温度を有する請求項1から9のいずれか記載の光学ガラス。
- 請求項1から10のいずれか記載の光学ガラスからなるプリフォーム材。
- 請求項1から10のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
- 請求項12に記載の光学素子を備える光学機器。
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