JP6710738B2 - 光学ガラス、光学プリフォーム、及び光学素子 - Google Patents
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Description
本発明は、低屈折・低分散光学ガラスに関する。特に、低屈折・低分散フルオロりん酸塩光学ガラス、光学プリフォームと光学素子に関する。
最近、デジタルカメラ、ビデオカメラとカメラ付き携帯電話の急速な普及に伴い、光学材料も高精度化、コンパクト化に向けて急速に発展してきている。上記の要求を達成するために、非球面レンズを使った光学設計はすでに主流となった。同時に、低コスト、高収率の精密成形技術は光学素子製造においてますます重要視されている。フルオロりん酸塩光学ガラスは、幅広く応用されている新型ガラス材料として、低分散、低屈折率の特性を有し、光学システムにおいては、二次スペクトル特殊分散を無くして、解像度を上げ、光学システムイメージ品質を著しく改善し、比較的に低い軟化温度を有するため、精密成形によって高級非球面レンズを製造することができる。
既存技術において、屈折率１．４６−１．５３、アッベ数７７−８４範囲内のフルオロりん酸塩光学ガラスは、精密成形において破裂或いは亀裂がよく発生する。更に、ガラス表面によく白濁とフォギングが起き、効果的な光学素子を製造できなく、生産歩留まりも低い。
既存技術において、屈折率１．４６−１．５３、アッベ数７７−８４範囲内のフルオロりん酸塩光学ガラスは、精密成形において破裂或いは亀裂がよく発生する。更に、ガラス表面によく白濁とフォギングが起き、効果的な光学素子を製造できなく、生産歩留まりも低い。
発明が解決しようとする課題は、精密成形性能が優れて屈折率が１．４６−１．５３、アッベ数が７７−８４の光学ガラスを提供する。
上記課題を解決するために、本発明は更に上記光学ガラスからなる光学プリフォームと光学素子を提供する。
上記課題を解決するために、本発明は更に上記光学ガラスからなる光学プリフォームと光学素子を提供する。
上記課題を解決するために、本発明の光学ガラスの一実施形態は、陽イオン総量に対するモルパーセントで、その組成成分が、Ｐ５＋：１０−３５％； Ａｌ３＋：１０−３５％； Ｂａ２＋：１−２０％； Ｓｒ２＋：１０−３５％； Ｃａ２＋：１−２０％； Ｇｄ３＋：０−１０％； Ｎａ＋：０−１０％を含み、Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が１−３０であり、
陰イオンとして、Ｆ−とＯ２−とを含み、Ｆ−の陰イオン総量に対するモルパーセントと、Ｐ５＋の陽イオン総量に対するモルパーセントとの比Ｆ−／Ｐ５＋が２．５以上である。
陰イオンとして、Ｆ−とＯ２−とを含み、Ｆ−の陰イオン総量に対するモルパーセントと、Ｐ５＋の陽イオン総量に対するモルパーセントとの比Ｆ−／Ｐ５＋が２．５以上である。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、陽イオン総量に対するモルパーセントで、更にその組成成分が、Ｍｇ２＋：０−１５％； Ｙ３＋：０−１０％； Ｌａ３＋：０−１０％； Ｙｂ３＋：０−１０％； Ｌｉ＋：４％より小さい； Ｋ＋：０−１０％； Ｚｎ２＋：０−１０％； Ｎｂ５＋：０−１０％； Ｔｉ４＋：０−１０％； Ｚｒ４＋：０−１０％を含む。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、陽イオン総量に対するモルパーセントで、その組成成分が、Ｐ５＋：１０−３５％； Ａｌ３＋：１０−３５％； Ｂａ２＋：１−２０％； Ｓｒ２＋：１０−３５％； Ｃａ２＋：１−２０％； Ｍｇ２＋：０−１５％； Ｇｄ３＋：０−１０％； Ｙ３＋：０−１０％； Ｎａ＋：０−１０％； Ｌａ３＋：０−１０％； Ｙｂ３＋：０−１０％； Ｌｉ＋：４％より小さい； Ｋ＋：０−１０％； Ｚｎ２＋：０−１０％； Ｎｂ５＋：０−１０％； Ｔｉ４＋：０−１０％； Ｚｒ４＋：０−１０％を含む。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、陽イオン総量に対するモルパーセントで、その組成成分が、Ｐ５＋：１０−３５％； Ａｌ３＋：１０−３５％； Ｂａ２＋：１−２０％； Ｓｒ２＋：１０−３５％； Ｃａ２＋：１−２０％； Ｍｇ２＋：０−１５％； Ｇｄ３＋：０−１０％； Ｙ３＋：０−１０％； Ｎａ＋：０−１０％； Ｌａ３＋：０−１０％； Ｙｂ３＋：０−１０％； Ｌｉ＋：４％より小さい； Ｋ＋：０−１０％； Ｚｎ２＋：０−１０％； Ｎｂ５＋：０−１０％； Ｔｉ４＋：０−１０％； Ｚｒ４＋：０−１０％である。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、Ｐ５＋：１５−３０％；および／又は Ａｌ３＋：１５−２５％；および／又は Ｂａ２＋：３−１８％；および／又は Ｓｒ２＋：１５−３５％；および／又は Ｃａ２＋：１−１５％；および／又は Ｍｇ２＋：１−１０％；および／又は Ｇｄ３＋：０．５−８％；および／又は Ｎａ＋：０．５−８％；および／又は Ｙ３＋：０−５％；および／又は Ｌａ３＋：０−５％；および／又は Ｙｂ３＋：０−５％；および／又は Ｌｉ＋：１％より小さい；および／又は Ｋ＋：０−５％；および／又は Ｚｎ２＋：０−５％；および／又は Ｎｂ５＋：０−５％；および／又は Ｔｉ４＋：０−５％；および／又は Ｚｒ４＋：０−５％である。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｐ５＋：１５−３０％ Ａｌ３＋：１５−２５％； Ｂａ２＋：３−１８％； Ｓｒ２＋：１５−３５％； Ｃａ２＋：１−１５％； Ｍｇ２＋：１−１０％； Ｇｄ３＋：０．５−８％； Ｎａ＋：０．５−８％； Ｙ３＋：０−５％； Ｌａ３＋：０−５％； Ｙｂ３＋：０−５％； Ｌｉ＋：１％より小さい； Ｋ＋：０−５％； Ｚｎ２＋：０−５％； Ｎｂ５＋：０−５％； Ｔｉ４＋：０−５％；および Ｚｒ４＋：０−５％のうち、少なくとも一つを満たす。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｐ５＋：１５−３０％ Ａｌ３＋：１５−２５％； Ｂａ２＋：３−１８％； Ｓｒ２＋：１５−３５％； Ｃａ２＋：１−１５％； Ｍｇ２＋：１−１０％； Ｇｄ３＋：０．５−８％； Ｎａ＋：０．５−８％； Ｙ３＋：０−５％； Ｌａ３＋：０−５％； Ｙｂ３＋：０−５％； Ｌｉ＋：１％より小さい； Ｋ＋：０−５％； Ｚｎ２＋：０−５％； Ｎｂ５＋：０−５％； Ｔｉ４＋：０−５％；および Ｚｒ４＋：０−５％のうち、少なくとも一つを満たす。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、Ｐ５＋：１６−２６％；および／又は Ａｌ３＋：１８−２５％；および／又は Ｂａ２＋：５−１５％；および／又は Ｓｒ２＋：２０−３５％；および／又は Ｃａ２＋：１−１０％；および／又は Ｍｇ２＋：１−７％；および／又は Ｇｄ３＋：１−５％；および／又は Ｎａ＋：１−５％；および／又は Ｙ３＋：０−３％；および／又は Ｌａ３＋：０−１％；および／又は Ｙｂ３＋：０−１％；および／又は Ｋ＋：０−１％；および／又は Ｚｎ２＋：０−１％；および／又は Ｎｂ５＋：０−１％；および／又は Ｔｉ４＋：０−１％；および／又は Ｚｒ４＋：０−１％である。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｐ５＋：１６−２６％； Ａｌ３＋：１８−２５％； Ｂａ２＋：５−１５％； Ｓｒ２＋：２０−３５％； Ｃａ２＋：１−１０％； Ｍｇ２＋：１−７％； Ｇｄ３＋：１−５％； Ｎａ＋：１−５％； Ｙ３＋：０−３％； Ｌａ３＋：０−１％； Ｙｂ３＋：０−１％； Ｋ＋：０−１％； Ｚｎ２＋：０−１％； Ｎｂ５＋：０−１％； Ｔｉ４＋：０−１％；および Ｚｒ４＋：０−１％のうち、少なくとも一つを満たす。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｐ５＋：１６−２６％； Ａｌ３＋：１８−２５％； Ｂａ２＋：５−１５％； Ｓｒ２＋：２０−３５％； Ｃａ２＋：１−１０％； Ｍｇ２＋：１−７％； Ｇｄ３＋：１−５％； Ｎａ＋：１−５％； Ｙ３＋：０−３％； Ｌａ３＋：０−１％； Ｙｂ３＋：０−１％； Ｋ＋：０−１％； Ｚｎ２＋：０−１％； Ｎｂ５＋：０−１％； Ｔｉ４＋：０−１％；および Ｚｒ４＋：０−１％のうち、少なくとも一つを満たす。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が１−１８；および／又は Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−２０％；および／又は Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．８以下；および／又は Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が３−１８；および／又は Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋である。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が１−１８； Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−２０％； Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．８以下； Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が３−１８；および Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋のうち、少なくとも一つを満たす。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が１−１８； Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−２０％； Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．８以下； Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が３−１８；および Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋のうち、少なくとも一つを満たす。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、Ｆ−／Ｐ５＋が２．５−５．５；および／又は Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が２−１０；および／又は Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−１０％；および／又は Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．２−０．７；および／又は Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が３−１５；および／又は Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋＋１％である。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｆ−／Ｐ５＋が２．５−５．５； Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が２−１０； Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−１０％； Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．２−０．７； Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が３−１５；および Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋＋１％のうち、少なくとも一つを満たす。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｆ−／Ｐ５＋が２．５−５．５； Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が２−１０； Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−１０％； Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．２−０．７； Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が３−１５；および Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋＋１％のうち、少なくとも一つを満たす。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、Ｆ−／Ｐ５＋が２．８−４．５；および／又は Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−５％；および／又は Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．３−０．６；および／又は Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が５−１２；および／又は Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋＋２％である。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｆ−／Ｐ５＋が２．８−４．５； Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−５％； Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．３−０．６； Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が５−１２；および Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋＋２％のうち、少なくとも一つを満たす。
即ち、本発明の光学ガラスの一実施形態は、その組成成分が、Ｆ−／Ｐ５＋が２．８−４．５； Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−５％； Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．３−０．６； Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が５−１２；および Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋＋２％のうち、少なくとも一つを満たす。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、陰イオン総量に対するモルパーセントで、Ｆ−：６０−８０％； Ｏ２−：２０−４０％を含有する。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、陰イオン総量に対するモルパーセントで、Ｆ−：６４−７５％； Ｏ２−：２５−３６％を含有する。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、陰イオン総量に対するモルパーセントで、Ｆ−：６５−７０％； Ｏ２−：３０−３５％を含有する。
本発明の光学ガラスの一実施形態は、屈折率が１．４６−１．５３； アッベ数が７７−８４； 転移温度が４７０℃以下； 耐湿大気作用安定性が２級以上； 耐酸作用安定性が２級以上； 密度が４．３０ｇ／ｃｍ３以下； 透過比が８０％を達成する時に対応する波長λ８０が３４０ｎｍより小さいか等しく、透過比が５％を達成する時に対応する波長λ５が２９０ｎｍより小さいか等しい。
本発明は、前記光学ガラス製の光学プリフォームを提供する。
また、本発明は、前記光学ガラス製の光学素子を提供する。
また、本発明は、前記光学ガラス製の光学素子を提供する。
各成分間の配合比率を調整することにより、光学ガラスの成形性能が根本的に改善され、屈折率１．４６−１．５３、アッベ数７７−８４の光学ガラスの成形におけるガラスの破損やフォギング問題を効果的に解決し、光学素子生産の歩留まりを大きく向上する。
本発明の光学ガラスはＰ５＋、Ａｌ３＋及びアルカリ土類金属を陽イオン成分とし、Ｏ２−とＦ−を含んだものを陰イオン成分とする。その内、Ｆ−の含有量は、陰イオン総量に対するモルパーセントとＰ５＋含有量の陽イオン総量に対するモルパーセントの比Ｆ−／Ｐ５＋は２．５以上で、且つ、屈折率（ｎｄ）は１．４６−１．５３、アッベ数（νｄ）は７７−８４である。
Ｉ．光学ガラス
本発明になる光学ガラスの各成分に対して説明する。
本明細書において、各成分の含有量は特別説明のない限り、陽イオン成分含有量は、当該陽イオンの全部、陽イオン総モルパーセント含有量で示し、陰イオン成分含有量は、当該陰イオンの全部、陰イオン総モルパーセント含有量より示す。更に、以下の説明において、規定値は、規定値以上、或るいは規定値以下であり、当該規定値を含むものとする。
本発明になる光学ガラスの各成分に対して説明する。
本明細書において、各成分の含有量は特別説明のない限り、陽イオン成分含有量は、当該陽イオンの全部、陽イオン総モルパーセント含有量で示し、陰イオン成分含有量は、当該陰イオンの全部、陰イオン総モルパーセント含有量より示す。更に、以下の説明において、規定値は、規定値以上、或るいは規定値以下であり、当該規定値を含むものとする。
説明しなければいけないのは、各成分のイオン価は、便宜を図る為に使う代表値であり、その他イオン価とは違わない。光学ガラスにおける各成分のイオン価は代表値以外のものが存在する可能性がある。例えば、Ｐは通常イオン価の５価状態でガラスに存在する。その為、本明細書では、「Ｐ５＋」を代表値とするが、そのたのイオン価状態で存在する可能性あり、これも本発明の保護範囲内とする。
本発明の光学ガラスのアッベ数は７７−８４で、これほど低分散性のフルオロりん酸塩ガラスを製造する際、フッ素の揮発性が増加する恐れがあり、特に精密成形において、光学ガラスが成型済みとなっても、その中のフッ素によって、ガラスが不安定となり、破損やフォギング、白濁等現象が起きやすい。本発明者はＦ−とＰ５＋含有量の比を制御して、Ｆ−の含有量の陰イオン総量に対するモルパーセントとＰ５＋含有量の陽イオン総量モルパーセントに対する比Ｆ−／Ｐ５＋が２．５以上の場合、Ｆ−とＰ５＋の配位は最適となり、各成分がガラスフレーム間の安定且つ平衡となり、ガラスの成形における各成分の活躍度を抑制し、破損やフォギング発生確率を低下させ、光学素子の生産歩留まりが大幅に向上された事を、研究を通じて発見した。従って、本発明において、Ｆ−／Ｐ５＋は２．５以上で、２．５−５．５が好ましく、２．８−４．５がもっと好ましい。
［陽イオン成分について］
Ｐ５＋は、ガラスのネットワークフォーマの重要な陽イオン成分として、その含有量が１０％以下の場合、ガラスの安定性が低下してしまう。一方、Ｐ５＋含有量を３５％以下に制御することにより、ガラスの失透を抑制し、更にガラスアッベ数の低下を抑制し、低分散の安定なガラスが得られる。その為、Ｐ５＋含有量を１０−３５％に限定し、１５−３０％が好ましく、１６−２６％が更に好ましく、１８−２５％がもっと好ましい。例えば、メタリン酸、メタリン酸塩、Ｐ２Ｏ５、リン酸、リン酸塩等を原料としてＰ５＋を導入することができる。
Ｐ５＋は、ガラスのネットワークフォーマの重要な陽イオン成分として、その含有量が１０％以下の場合、ガラスの安定性が低下してしまう。一方、Ｐ５＋含有量を３５％以下に制御することにより、ガラスの失透を抑制し、更にガラスアッベ数の低下を抑制し、低分散の安定なガラスが得られる。その為、Ｐ５＋含有量を１０−３５％に限定し、１５−３０％が好ましく、１６−２６％が更に好ましく、１８−２５％がもっと好ましい。例えば、メタリン酸、メタリン酸塩、Ｐ２Ｏ５、リン酸、リン酸塩等を原料としてＰ５＋を導入することができる。
Ａｌ３＋は、本発明のガラスにおける主要なガラスフレーム成分であり、ガラスの機械性能と化学耐久性を効果的に向上することができ、並びにガラスの平均線膨張係数を低下する。その含有量が１０％より低い場合は、安定したガラスフレームが形成出来なくなり、上記の効果が得られない。その含有量が３５％より高い場合は、ガラスの転移温度と液相線温度が大幅に高くなり、溶融が難しくなり、成型時には温度が上昇して、ガラスの揮発を進行させ、ガラスストライプが悪くなり、余りにも高い転移温度により、成形困難となる。その為、Ａｌ３＋含有量は１０−３５％とし、１５−３０％が好ましく、１５−２５％が更に好ましく、１８−２５％がもっと好ましい。本発明においては、Ａｌのフッ化物、酸化物とＡｌ含有の塩類等方式を使ってＡｌ３＋を導入することができる。
Ｂａ２＋の投入は、ガラスの屈折率を適切に向上させ、同時にガラスの化学安定性の向上、特に耐候性向上には十分効果がある。但し、過度な投入によってガラスの耐失透安定性を著しく損傷してしまい、並びに転移温度が上昇してしまう。その為、本発明において、Ｂａ２＋の含有量範囲は１−２０％に限定し、３−１８％が好ましく、５−１５％が更に好ましい。本発明においては、Ｂａのフッ化物、酸化物とＢａ含有の塩類等方式を使ってＢａ２＋を導入することができる。
Ｓｒ２＋は、ガラスの耐失透性能の向上に効果があり、ガラスの屈折率と比重を効果的に調整することができる。但し、その含有量が高すぎると、ガラスの屈折率と分散が大きくなるだけではなく、プリセットの光学性質の達成が難しく、また、ガラスの化学安定性も低下してしまう。その為、本発明においては、Ｓｒ２＋の含有量範囲を１０−３５％に限定し、１５−３５％好ましく、２０−３５％が更に好ましく、２０−３０％がもっと好ましい。本発明において、Ｓｒ２＋含有量がＰ５＋含有量より大きい場合は、ガラスのガラス形成能向上に有利であり、特にＳｒ２＋＞Ｐ５＋＋１％の場合、ガラス形成能は著しく向上され、Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋＋２％が更に好ましい。本発明において、Ｓｒのフッ化物、酸化物と含Ｓｒの塩類等方式を使ってＳｒ２＋を導入することができる。
Ｃａ２＋は、ガラスにおいてガラスのアッベ数と比重を低下するだけではなく、ガラスの形成を安定させることができる。その含有量が低すぎると効果は明らかではない。その含有量が高すぎると、ガラスの耐失透性能が悪化する。その為、本発明において、Ｃａ２＋の含有量範囲を１−２０％に限定し、１−１５％が好ましく、１−１０％が更に好ましい。本発明においては、Ｃａのフッ化物、酸化物とＣａ含有の塩類等方式を使ってＣａ２＋を導入することができる。
Ｍｇ２＋が特定量を含有する場合は、ガラスの耐失透性を向上することができる。但し、その含有量が１５％を超える場合は、却ってガラスの耐失透性能が悪くなる。その為、Ｍｇ２＋の含有量範囲を０−１５％に限定する。本発明において、特にＭｇ２＋含有量を１％以上とすることによって、ガラスの摩耗度を低下させることができ、研磨加工性の高いガラスが得られるその為、Ｍｇ２＋の含有量は１−１０％が好ましく、１−７％が更に好ましい。本発明において、Ｍｇのフッ化物、酸化物とＭｇ含有の塩類等方式を使ってＭｇ２＋を導入することができる。
Ｙ３＋は、ガラスの屈折率と耐失透性能を向上するが，その含有量が１０％より高い場合は、ガラスの屈折率は設計要求事項を超えてしまう。その為、Ｙ３＋の含有量は１０％より低く、５％より低いのが好ましく、３％より低いのが更に好ましく、１％より低いのはもっとも好ましい。本発明において、可使用Ｙのフッ化物、酸化物とＹ含有の塩類等方式を使ってＹ３＋を導入することができる。
Ｇｄ３＋は、ガラスの安定性と耐久性を改善することができる。更に屈折率を適切に向上すると同時に低分散性を維持し、並びに機械強度を適切に向上することができる。その含有量が１０％を超える場合は、ガラスの液相温度と転移温度が上昇し、その安定性も低下してしまう。その為、Ｇｄ３＋含有量範囲は０−１０％とする。本発明のガラスにおけるＧｄ３＋含有量は０．５％以上の場合、ガラスの耐失透性能を著しく向上させ、並びに本発明のガラス形成能を向上することができる。その為、Ｇｄ３＋含有量の範囲は０．５−８％が好ましく、１−５％が更に好ましい。本発明において、Ｇｄのフッ化物、酸化物とＧｄ含有の塩類等方式を使ってＧｄ３＋を導入することができる。
本発明において、特にＧｄ３＋、Ｓｒ２＋とＮａ＋の比であるＳｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が１−３０の場合、ガラス成形におけるフォギングと白濁の発生を効果的に抑制することができるため、１−１８が好ましく、２−１０が更に好ましい。
Ｇｄ３＋、Ｓｒ２＋とＹ３＋は一定比例によって混融すれば、ガラスの結晶化を効果的に抑制できる。その比例がＳｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が３−１８の場合、内部耐結晶化性能と表面耐結晶化性能を含めて、耐ガラス形成能力は一番強く、３−１５が好ましく、５−１２が更に好ましく、５−１０がもっと好ましい。
Ｇｄ３＋、Ｓｒ２＋とＹ３＋は一定比例によって混融すれば、ガラスの結晶化を効果的に抑制できる。その比例がＳｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が３−１８の場合、内部耐結晶化性能と表面耐結晶化性能を含めて、耐ガラス形成能力は一番強く、３−１５が好ましく、５−１２が更に好ましく、５−１０がもっと好ましい。
Ｌａ３＋、Ｙｂ３＋等適量の希土元素を添加することにより、ガラスの屈折率と分散を効果的に調節することができる。但し、その含有量が多すぎると、ガラスの屈折率が設計値を超えてしまい、ガラスの安定性が下がってしまう。その為、その含有量はそれぞれ０−１０％で、０−５％が好ましく、０−１％が更に好ましい。本発明においては、Ｌａ２Ｏ３、ＬａＦ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＹｂＦ３等方式を使ってＬａ３＋とＹｂ３＋を導入することができる。
本発明においては、三価陽イオンＧｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋の総和を優先的に１％以上まで制御することが好ましい。ガラスの化学安定性が明らかに改善され光学の性質を調整することができる。但し、その含有量が２０％を超える場合は、屈折率はプリセット値を超えてしまう。その為、Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋の総和は、１−２０％が好ましく、１−１０％が更に好ましく、１−５％がもっと好ましい。
Ｌｉ＋をガラス成分に投入すると、ガラスのＴｇ温度を効果的に下げることができる。但し、Ｌｉ＋を含有するガラスを精密成形に用いる過程において、ガラス素子表面がボケやすい。それは、金型に通常炭素含有の離型剤がコーティングされて、ガラス成分のＬｉ＋と離型剤の炭素が反応して、ガラス素子の表面に粗い不透明膜層ができるためである。その為、本発明におけるＬｉ＋の含有量を４％より小さく限定し、好ましくは１％より小さく、非含有がもっと好ましい。本発明においては、Ｌｉのフッ化物、酸化物とＬｉ含有の塩類等方式等を使ってＬｉ＋を導入することができる。
Ｎａ＋は、ガラスの溶融特性を改善し、ガラスの屈服点と液相温度を改善する。ただし、その含有量が１０％超える場合は、ガラスの耐結晶化性能の悪化を進行させ、同時に冷却成型時にガラスが液状から固体状に変わる時間を延長し、結晶化の為に条件を作り上げる。その為、その含有量を１０％以下に制御する。本発明においては、Ｎａ＋の含有量を０．５％以上とすることによって、ガラスの透過率を著しく改善することができる。これはその他のアルカリ金属では（例えば、Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ）実現できない。その為、Ｎａ＋含有量は０．５−８％が好ましく、１−５％が更に好ましい。本発明では、Ｎａのフッ化物、酸化物とＮａ含有の塩類等方式を使ってＮａ＋を導入することができる。
本発明者は、Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）の比が０．８以下の場合、短波透過率はとても素晴らしく、特にその比が０．２−０．７の場合、短波透過率は最適であり、もっと好ましい比は０．３−０．６である事を、大量の研究を通して発見した。
Ｋ＋は、本発明のオプション成分であり、ガラス成型時に耐失透性を維持し、Ｔｇ温度を下げることが出来る。ただし、その含有量が１０％を超える場合は、耐水性が悪くなるその為、Ｋ＋の含有量を１０％以下に限定し、５％以下が好ましく、１％以下が更に好ましい。本発明においては、Ｋのフッ化物、酸化物とＫを含有の塩類等方式を使ってＫ＋を導入することができる。
Ｚｎ２＋は、ガラス耐失透性を向上する成分で、ガラスのＴｇ温度も下げることが出来る。本発明の光学ガラスにおける、オプショナル成分である。Ｚｎ２＋含有量を１０％以下まで制御すると、ガラスの耐失透性を向上すると同時に、ガラスの屈折率の低下を適切に抑制することができる。その為、Ｚｎ２＋含有量を１０％以下に限定し、５％以下が好ましく、１％以下が更に好ましい。本発明においては、Ｚｎのフッ化物、酸化物とＺｎ含有の塩類等方式を使ってＺｎ２＋を導入することができる。
Ｎｂ５＋は、高屈折高分散成分である。ガラス成分に投入すると、ガラス屈折率を向上し、ガラスのアッベ数を調節することができる。本発明体系のガラスにおいて、その含有量が１０％より高い場合は、ガラスの屈折率とアッベ数は設計を満たさなくなる。また、ガラスの耐結晶化性能が急激に低下してしまう。その為、Ｎｂ５＋の含有量を０−１０％とし、０−５％が好ましく、０−１％が更に好ましい。
Ｚｒ４＋の投入は、ガラスにおける、揮発によるストライプを適量に抑制することができる。その含有量が１０％を超えると、光学係数の制御が難しくなる。その為、その含有量を１０％以下に限定し、５％以下が好ましく、１％以下がさらに好ましい。本発明においては、Ｚｒのフッ化物、酸化物とＺｒ含有の塩類等方式を使ってＺｒ４＋を導入することができる。
Ｔｉ４＋は、ガラスの耐失透安定性を向上することができるが、その含有量が１０％より高い場合は、ガラスの屈折率が向上され、また、透過率が下がってしまうその為、Ｔｉ４＋の含有量を０−１０％に限定し、０−５％が好ましく、０−１％が更に好ましい。
［陰イオン成分について］
Ｆ−は、光線屈折性の改善、屈折率温度係数とＴｇ低下に比較的に大きな役割をし、アッベ数と異常分散性を向上する重要成分である。但し、その含有量が高すぎると、ガラスの安定性を弱くしてしまい、熱膨張係数と摩耗度が増加し、特に溶融過程においては、Ｆの揮発は環境を汚染するだけではなく、ガラスの光学データーが設計範囲を超えてしまう。その含有量が６０％より小さい場合は、設計するアッベ数と異常分散性が得られなくなる。その含有量が８０％より高い場合は、ガラスのアッベ数は余りにも大きくなり、溶融と精密成形において揮発が急激に増加してしまう。その為、Ｆ−の含有量を６０−８０％に限定する。本発明においては、Ｆ−の含有量が６４％より低い場合は、成形におけるガラスの破損率の低下は明らかではなく、その含有量が６４％より高い場合は、成形におけるガラスのフォギング現象は完全に無くなり、且つ、歩留まりは大幅に向上される。その為、Ｆ−の含有量は６４−７５％が好ましく、６５−７０％が更に好ましい。Ｆ−は各種のフッ化物原料の方式によって導入できる。
Ｆ−は、光線屈折性の改善、屈折率温度係数とＴｇ低下に比較的に大きな役割をし、アッベ数と異常分散性を向上する重要成分である。但し、その含有量が高すぎると、ガラスの安定性を弱くしてしまい、熱膨張係数と摩耗度が増加し、特に溶融過程においては、Ｆの揮発は環境を汚染するだけではなく、ガラスの光学データーが設計範囲を超えてしまう。その含有量が６０％より小さい場合は、設計するアッベ数と異常分散性が得られなくなる。その含有量が８０％より高い場合は、ガラスのアッベ数は余りにも大きくなり、溶融と精密成形において揮発が急激に増加してしまう。その為、Ｆ−の含有量を６０−８０％に限定する。本発明においては、Ｆ−の含有量が６４％より低い場合は、成形におけるガラスの破損率の低下は明らかではなく、その含有量が６４％より高い場合は、成形におけるガラスのフォギング現象は完全に無くなり、且つ、歩留まりは大幅に向上される。その為、Ｆ−の含有量は６４−７５％が好ましく、６５−７０％が更に好ましい。Ｆ−は各種のフッ化物原料の方式によって導入できる。
本発明の光学ガラスにはＯ２−が含まれる。特に２０％以上のＯ２−が含まれることによって、ガラスの失透と摩耗度上昇を抑制することができる。その為、Ｏ２−の含有量は２０％を下限と限定し、２５％下限が好ましく、３０％下限がさらに好ましい。一方、Ｏ２−の含有量を４０％以下に限定することにより，ガラスの成型性能の向上に有利である。その為、本発明では４０％をＯ２−含有量の上限と限定し、３６％上限が好ましく、３５％上限がさらに好ましい。Ｏ２−は酸化物と各種塩類原料等形式によって導入することができる。
ガラスの失透を抑制する観点から、Ｆ−とＯ２−の総含有量は９８％以上が好ましく、９９％以上が更に好ましく、９９．５％以上がもっと好ましい。
ガラスの失透を抑制する観点から、Ｆ−とＯ２−の総含有量は９８％以上が好ましく、９９％以上が更に好ましく、９９．５％以上がもっと好ましい。
［その他の成分について］
本発明のガラス特性を損なわない範囲において、必要に応じて、本発明の光学ガラスに、Ｔａ、Ｗ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｔｅ等その他の成分を添加することができる。
本発明のガラス特性を損なわない範囲において、必要に応じて、本発明の光学ガラスに、Ｔａ、Ｗ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｔｅ等その他の成分を添加することができる。
［含有してはならない成分について］
本発明のガラス特性を損なわない範囲において、必要に応じて、上記において言及していないその他の成分を添加することができる。ただし、Ｃｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等遷移金属成分は、個別或いは複合的に少量に含有する場合にでも、ガラスは着色されてしまい、可視光区域の特定波長において吸収が発生し、本発明における、可視光透過率效果を向上する性質を弱くさせてしまう。その為、特に可視光区域における波長の透過率を要求する光学ガラスについては、含有させないのが好ましい。
Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ及びＳｅの陽イオンは、近年以来、有害化学物質として取り扱いを制限する傾向がある。ガラスの製造工程だけではなく、加工工程及び製品化後の処置まで、環境保護対策が必要である。その為、環境への影響を重要視する状況においては、不可欠に混入する以外は、含有しないのが好ましい。従って、光学ガラスは、実際には環境汚染物質を含まないことになる。その為、特殊の環境対策を取らなくても、本発明の光学ガラスは製造、加工及び廃棄が可能となる。
以下、本発明の光学ガラスの特性について詳細に説明する。
本発明のガラス特性を損なわない範囲において、必要に応じて、上記において言及していないその他の成分を添加することができる。ただし、Ｃｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等遷移金属成分は、個別或いは複合的に少量に含有する場合にでも、ガラスは着色されてしまい、可視光区域の特定波長において吸収が発生し、本発明における、可視光透過率效果を向上する性質を弱くさせてしまう。その為、特に可視光区域における波長の透過率を要求する光学ガラスについては、含有させないのが好ましい。
Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ及びＳｅの陽イオンは、近年以来、有害化学物質として取り扱いを制限する傾向がある。ガラスの製造工程だけではなく、加工工程及び製品化後の処置まで、環境保護対策が必要である。その為、環境への影響を重要視する状況においては、不可欠に混入する以外は、含有しないのが好ましい。従って、光学ガラスは、実際には環境汚染物質を含まないことになる。その為、特殊の環境対策を取らなくても、本発明の光学ガラスは製造、加工及び廃棄が可能となる。
以下、本発明の光学ガラスの特性について詳細に説明する。
［光学ガラスの光学定数］
本発明の光学ガラスは低屈折率・低分散ガラスであり、低屈折率・低分散ガラスより製造されたレンズの多くは高屈折率高分散ガラスより製造されたレンズと組合せて、色差校正に用いる。本発明の光学ガラスは、その用途の光学特性に適用する角度から考慮して、ガラス屈折率ｎｄの範囲を１．４６−１．５３とし、好ましい範囲は１．４７−１．５２とし、もっと好ましい範囲は１．４８−１．５１とする；本発明ガラスのアッベ数νｄの範囲は７７−８４で、好ましい範囲は７８−８３で、もっと好ましい範囲は７９−８３である。
本発明の光学ガラスは低屈折率・低分散ガラスであり、低屈折率・低分散ガラスより製造されたレンズの多くは高屈折率高分散ガラスより製造されたレンズと組合せて、色差校正に用いる。本発明の光学ガラスは、その用途の光学特性に適用する角度から考慮して、ガラス屈折率ｎｄの範囲を１．４６−１．５３とし、好ましい範囲は１．４７−１．５２とし、もっと好ましい範囲は１．４８−１．５１とする；本発明ガラスのアッベ数νｄの範囲は７７−８４で、好ましい範囲は７８−８３で、もっと好ましい範囲は７９−８３である。
［光学ガラスの着色］
本発明のガラスの短波透射スペクトル特性は着色度（λ８０／λ５）で表す。λ８０とは、ガラス透過率が８０％達する時に対応する波長の事を指し、λ５とは、ガラス透過率が５％達する時に対応する波長の事を指す。その内、λ８０の測定は相互並行して、且つ、光学研磨の二つの相対平面で厚さが１０±０．１ｍｍのガラスを使って、２８０ｎｍから７００ｎｍまでの波長域内の分光透過率を測定して、且つ透過率８０％の波長を表す。所謂分光透過率或いは透過率とは、ガラスの上記表面に強度Ｉｉｎの光を垂直に入射して、ガラスを透過して、異なる平面から強度Ｉｏｕｔの光を入射する状況において、Ｉｏｕｔ／Ｉｉｎによって表示する量であり、また、ガラスの上記表面上の表面反射損失の透過率を含む。ガラスの屈折率が高いほど、表面反射損失は大きい。その為、高屈折率ガラスにおいては、λ８０の値が小さければ、ガラス自体の着色は極めて少ない。
本発明の光学ガラスのλ８０は、３４０ｎｍより小か等しく、λ８０の範囲は３３５ｎｍより小か等しいのが好ましく、λ８０の範囲は３３０ｎｍより小か等しいのが更に好ましく、λ８０の範囲３２５ｎｍより小か等しいのがもっと好ましく、λ８０の範囲は３２０ｎｍより小か等しいのが一番好ましい。λ５は２９０ｎｍより小か等しい、λ５の範囲２８５ｎｍより小か等しいのが好ましく、λ５の範囲は２８０ｎｍのが更に好ましく、λ５の範囲は２７５ｎｍより小か等しいのがもっと好ましい。
本発明のガラスの短波透射スペクトル特性は着色度（λ８０／λ５）で表す。λ８０とは、ガラス透過率が８０％達する時に対応する波長の事を指し、λ５とは、ガラス透過率が５％達する時に対応する波長の事を指す。その内、λ８０の測定は相互並行して、且つ、光学研磨の二つの相対平面で厚さが１０±０．１ｍｍのガラスを使って、２８０ｎｍから７００ｎｍまでの波長域内の分光透過率を測定して、且つ透過率８０％の波長を表す。所謂分光透過率或いは透過率とは、ガラスの上記表面に強度Ｉｉｎの光を垂直に入射して、ガラスを透過して、異なる平面から強度Ｉｏｕｔの光を入射する状況において、Ｉｏｕｔ／Ｉｉｎによって表示する量であり、また、ガラスの上記表面上の表面反射損失の透過率を含む。ガラスの屈折率が高いほど、表面反射損失は大きい。その為、高屈折率ガラスにおいては、λ８０の値が小さければ、ガラス自体の着色は極めて少ない。
本発明の光学ガラスのλ８０は、３４０ｎｍより小か等しく、λ８０の範囲は３３５ｎｍより小か等しいのが好ましく、λ８０の範囲は３３０ｎｍより小か等しいのが更に好ましく、λ８０の範囲３２５ｎｍより小か等しいのがもっと好ましく、λ８０の範囲は３２０ｎｍより小か等しいのが一番好ましい。λ５は２９０ｎｍより小か等しい、λ５の範囲２８５ｎｍより小か等しいのが好ましく、λ５の範囲は２８０ｎｍのが更に好ましく、λ５の範囲は２７５ｎｍより小か等しいのがもっと好ましい。
［光学ガラスの密度］
光学ガラスの密度は温度２０℃の時の単位体積の質量であり、単位はｇ／ｃｍ３で表示する。
本発明のガラスの密度は４．３０ｇ／ｃｍ３以下で、４．２０ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、４．１０ｇ／ｃｍ３以下が更に好ましく、４．００ｇ／ｃｍ３以下がもっと好ましい。
光学ガラスの密度は温度２０℃の時の単位体積の質量であり、単位はｇ／ｃｍ３で表示する。
本発明のガラスの密度は４．３０ｇ／ｃｍ３以下で、４．２０ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、４．１０ｇ／ｃｍ３以下が更に好ましく、４．００ｇ／ｃｍ３以下がもっと好ましい。
［光学ガラスの転移温度］
光学ガラスは、ある温度区間において徐々に固体状から塑性状態に変わる。転移温度とは、ガラス試料が室温状態からたるみ温度まで上昇し、その低音区域と高温区域の直線部分の延長線が交差する交差点の対応する温度である。
本発明のガラスの転移温度Ｔｇは４７０℃以下で、４６５℃以下が好ましく、４６０℃以下が更に好ましく、４５０℃以下がもっと好ましい。
光学ガラスは、ある温度区間において徐々に固体状から塑性状態に変わる。転移温度とは、ガラス試料が室温状態からたるみ温度まで上昇し、その低音区域と高温区域の直線部分の延長線が交差する交差点の対応する温度である。
本発明のガラスの転移温度Ｔｇは４７０℃以下で、４６５℃以下が好ましく、４６０℃以下が更に好ましく、４５０℃以下がもっと好ましい。
［光学ガラスの耐水性］
防湿大気作用安定性ＲＣ（Ｓ）（表面法）：湿気大気作用の安定性によって三級に分類し、その内：
１級：温度５０℃相対湿度８５％条件において、ガラス研磨表面に加水分解斑点が形成する時間が２０ｈを超える；
２級：温度５０℃、相対湿度８５％条件において、ガラス研磨表面に加水分解斑点が形成する時間が５〜２０ｈである；
３級：温度５０℃、相対湿度８５％条件において、ガラス研磨表面に加水分解斑点が形成する時間が５ｈ未満である；
本発明のガラスの防湿大気作用安定性（ＲＣ）は２級以上で、１級以上が好ましい。
防湿大気作用安定性ＲＣ（Ｓ）（表面法）：湿気大気作用の安定性によって三級に分類し、その内：
１級：温度５０℃相対湿度８５％条件において、ガラス研磨表面に加水分解斑点が形成する時間が２０ｈを超える；
２級：温度５０℃、相対湿度８５％条件において、ガラス研磨表面に加水分解斑点が形成する時間が５〜２０ｈである；
３級：温度５０℃、相対湿度８５％条件において、ガラス研磨表面に加水分解斑点が形成する時間が５ｈ未満である；
本発明のガラスの防湿大気作用安定性（ＲＣ）は２級以上で、１級以上が好ましい。
［光学ガラスの耐酸性］
耐酸作用安定性ＲＡ（Ｓ）（表面法）：湿気大気作用の酸溶液に対する安定性によって三級に分類し、その内：
１級：０．１ＮＮ（規定濃度）、温度５０℃の酢酸溶液の作用において、ガラス研磨表面のダメージ深さが１３５ｎｍまで達する時間が５ｈを超える；
２級：５０Ｎ、温度５０℃の酢酸溶液の作用において、ガラス研磨表面のダメージ深さが１３５ｎｍまで達する時間が１〜５ｈである；
３級：０．１ＮＮ、温度５０℃の酢酸溶液の作用において、ガラス研磨表面のダメージ深さが１３５ｎｍまで達する時間が１ｈ未満である；
本発明のガラス耐酸作用安定性（ＲＡ）は２級以上で、１級以上が好ましい。
耐酸作用安定性ＲＡ（Ｓ）（表面法）：湿気大気作用の酸溶液に対する安定性によって三級に分類し、その内：
１級：０．１ＮＮ（規定濃度）、温度５０℃の酢酸溶液の作用において、ガラス研磨表面のダメージ深さが１３５ｎｍまで達する時間が５ｈを超える；
２級：５０Ｎ、温度５０℃の酢酸溶液の作用において、ガラス研磨表面のダメージ深さが１３５ｎｍまで達する時間が１〜５ｈである；
３級：０．１ＮＮ、温度５０℃の酢酸溶液の作用において、ガラス研磨表面のダメージ深さが１３５ｎｍまで達する時間が１ｈ未満である；
本発明のガラス耐酸作用安定性（ＲＡ）は２級以上で、１級以上が好ましい。
ＩＩ．光学プリフォームと光学素子
以下、本発明の光学プリフォームと光学素子を説明する。
本発明の光学プリフォームと光学素子は、全て上記本発明の光学ガラスからなる。本発明の光学プリフォームは、低屈折率・低分散特性を有する。本発明の光学素子は、低屈折率・低分散特性を有し、光学価値の高い各種レンズ、プリズム等光学素子を提供することができる。
製造済みの光学ガラスから見て、例えば、再加熱圧縮成形、精密圧縮成形等圧縮成形の手法を使って、光学プリフォームを作ることが出来る。即ち、光学ガラスから、圧縮成形用の光学ガラスの成形ビレットを作る事ができ、当該光学ガラス成形ビレットに対して、更に再加熱圧縮成形後に研磨加工により光学プリフォームを作ることが出来る。但し、光学プリフォームの制作手法としては、以上に述べる手法に限らない。
このように造った光学プリフォームは、各種光学素子と光学設計においては有用である。特に、本発明の光学ガラスを使って、精密圧縮成形等手法にてレンズ、プリズム、反射鏡等光学素子を造る事が好ましい。従って、カメラ、投影機等これらの光学素子における、可視光が透過する光学機械の場合、高精度の結像性能を実現し、これら光学機械の軽量化を実現することができる。
レンズの例として、レンズ面が球面或いは非球面の凹面のメニスカスレンズ、凸面のメニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等各種レンズがある。これらレンズは、高屈折率高分散ガラスより製造されたレンズと組合せて、色差校正をすることができ、色差校正用のレンズに適切する。また、光学体系のコンパクト化にも非常に有効なレンズである。
以下、本発明の光学プリフォームと光学素子を説明する。
本発明の光学プリフォームと光学素子は、全て上記本発明の光学ガラスからなる。本発明の光学プリフォームは、低屈折率・低分散特性を有する。本発明の光学素子は、低屈折率・低分散特性を有し、光学価値の高い各種レンズ、プリズム等光学素子を提供することができる。
製造済みの光学ガラスから見て、例えば、再加熱圧縮成形、精密圧縮成形等圧縮成形の手法を使って、光学プリフォームを作ることが出来る。即ち、光学ガラスから、圧縮成形用の光学ガラスの成形ビレットを作る事ができ、当該光学ガラス成形ビレットに対して、更に再加熱圧縮成形後に研磨加工により光学プリフォームを作ることが出来る。但し、光学プリフォームの制作手法としては、以上に述べる手法に限らない。
このように造った光学プリフォームは、各種光学素子と光学設計においては有用である。特に、本発明の光学ガラスを使って、精密圧縮成形等手法にてレンズ、プリズム、反射鏡等光学素子を造る事が好ましい。従って、カメラ、投影機等これらの光学素子における、可視光が透過する光学機械の場合、高精度の結像性能を実現し、これら光学機械の軽量化を実現することができる。
レンズの例として、レンズ面が球面或いは非球面の凹面のメニスカスレンズ、凸面のメニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等各種レンズがある。これらレンズは、高屈折率高分散ガラスより製造されたレンズと組合せて、色差校正をすることができ、色差校正用のレンズに適切する。また、光学体系のコンパクト化にも非常に有効なレンズである。
ＩＩＩ．実施例
本発明の課題を解決するための手段として、以下、実施例を挙げて本発明の光学ガラスをさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られない。
光学ガラスを製造する熔融と成型方法は、本分野技術者が公知の技術を取り入れた。ガラス原料（炭酸塩、硝酸塩、メタリン酸塩、フッ化物、酸化物等）をガラス各イオンの配合比率によって計量配合して、均一の混合後、精錬装置に投入して（例えば、プラチナるつぼ）、９００〜１１５０℃条件で適切な攪拌、清澄化及び均質化された後、９００℃以下まで温度を下げ、成型金型に流し込み或いは漏れ込み、最後にアニーリング、加工等後処理、或いは精密成形技術によって直接圧縮成形した。
本発明の課題を解決するための手段として、以下、実施例を挙げて本発明の光学ガラスをさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られない。
光学ガラスを製造する熔融と成型方法は、本分野技術者が公知の技術を取り入れた。ガラス原料（炭酸塩、硝酸塩、メタリン酸塩、フッ化物、酸化物等）をガラス各イオンの配合比率によって計量配合して、均一の混合後、精錬装置に投入して（例えば、プラチナるつぼ）、９００〜１１５０℃条件で適切な攪拌、清澄化及び均質化された後、９００℃以下まで温度を下げ、成型金型に流し込み或いは漏れ込み、最後にアニーリング、加工等後処理、或いは精密成形技術によって直接圧縮成形した。
［光学ガラス実施例］
下記に示す方法によって、本発明の各ガラスの特性を測定し、測定結果を表１〜表７に示す。
（１）屈折率ｎｄとアッベ数νｄ
屈折率と分散係数は、ＧＢ／Ｔ７９６２．１−２０１０規定の方法により測定した。
（２）ガラス着色度（λ８０、λ５）
お互いに相対の二つ光学研磨平面を有する厚さ１０±０．１ｍｍのガラス試料で、分光透過率を測定し、その結果により算出した。
（３）ガラス転移温度（Ｔｇ）
ＧＢ／Ｔ７９６２．１６−２０１０規定の方法により測定した。
（４）比重（ρ）
ＧＢ／Ｔ７９６２．２０−２０１０規定の方法により測定した。
下記に示す方法によって、本発明の各ガラスの特性を測定し、測定結果を表１〜表７に示す。
（１）屈折率ｎｄとアッベ数νｄ
屈折率と分散係数は、ＧＢ／Ｔ７９６２．１−２０１０規定の方法により測定した。
（２）ガラス着色度（λ８０、λ５）
お互いに相対の二つ光学研磨平面を有する厚さ１０±０．１ｍｍのガラス試料で、分光透過率を測定し、その結果により算出した。
（３）ガラス転移温度（Ｔｇ）
ＧＢ／Ｔ７９６２．１６−２０１０規定の方法により測定した。
（４）比重（ρ）
ＧＢ／Ｔ７９６２．２０−２０１０規定の方法により測定した。
［光学プリフォーム実施例］
表７における実施例６１〜７０で得られた光学ガラスを予定の大きさにカットして、更にその表面に離型剤を均一に塗布してから、加熱、軟化の後、加圧成型して、凹面のメニスカスレンズ、凸面のメニスカスレンズ、両凸レンズ、双凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等各種レンズ、プリズムのプレハブを制作した。従来の成形技術において、成形によって得られる製品には破損とフォギングの発生は無く、成形効率と製品歩留まりを大幅に向上した。
表７における実施例６１〜７０で得られた光学ガラスを予定の大きさにカットして、更にその表面に離型剤を均一に塗布してから、加熱、軟化の後、加圧成型して、凹面のメニスカスレンズ、凸面のメニスカスレンズ、両凸レンズ、双凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等各種レンズ、プリズムのプレハブを制作した。従来の成形技術において、成形によって得られる製品には破損とフォギングの発生は無く、成形効率と製品歩留まりを大幅に向上した。
［光学素子実施例］
上記光学プリフォーム実施例から得られた、これらのプリフォームをアニーリングし、ガラス内部の変形を低下すると同時に、微調整を行い、屈折率等光学特性が予期の必要値を達成させた。
次に、各プリフォームを研削、研磨して、凹面のメニスカスレンズ、凸面のメニスカスレンズ、両凸レンズ、双凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等各種レンズ、プリズムを制作した。得られた光学素子の表面には反射防止フィルムを塗布することができる。得られた光学素子の表面には反射防止フィルムを塗布することができる。
上記光学プリフォーム実施例から得られた、これらのプリフォームをアニーリングし、ガラス内部の変形を低下すると同時に、微調整を行い、屈折率等光学特性が予期の必要値を達成させた。
次に、各プリフォームを研削、研磨して、凹面のメニスカスレンズ、凸面のメニスカスレンズ、両凸レンズ、双凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等各種レンズ、プリズムを制作した。得られた光学素子の表面には反射防止フィルムを塗布することができる。得られた光学素子の表面には反射防止フィルムを塗布することができる。
本発明は低コストで、且つ透過率の優れた低屈折・低分散光学ガラスであり、屈折率は１．４６−１．５３、アッベ数は７７−８４で、及び記述のガラスからなる光学素子であり、現代新型光電製品のニーズを満たすことができる。
Claims (15)
- 陽イオン総量に対するモルパーセントで、その組成成分が、Ｐ５＋：１０−３５％； Ａｌ３＋：１０−３５％； Ｂａ２＋：３−１５％； Ｓｒ２＋：１０−３５％； Ｃａ２＋：１−２０％； Ｇｄ３＋：０．５−１０％； Ｎａ＋：０−１０％を含み、Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が１−１８； Ｓｒ ２＋ ／（Ｇｄ ３＋ ＋Ｙ ３＋ ）が３−１８であり、
陰イオンとして、Ｆ−とＯ２−とを含み、Ｆ−の陰イオン総量に対するモルパーセントと、Ｐ５＋の陽イオン総量に対するモルパーセントとの比Ｆ−／Ｐ５＋が２．５以上である、光学ガラス。 - 陽イオン総量に対するモルパーセントで、更にその組成成分が、Ｍｇ２＋：０−１５％； Ｙ３＋：０−１０％； Ｌａ３＋：０−１０％； Ｙｂ３＋：０−１０％； Ｌｉ＋：４％より小さい； Ｋ＋：０−１０％； Ｚｎ２＋：０−１０％； Ｎｂ５＋：０−１０％； Ｔｉ４＋：０−１０％； Ｚｒ４＋：０−１０％を含む、請求項１に記載の光学ガラス。
- 陽イオン総量に対するモルパーセントで、その組成成分が、Ｐ５＋：１０−３５％； Ａｌ３＋：１０−３５％； Ｂａ２＋：３−１５％； Ｓｒ２＋：１０−３５％； Ｃａ２＋：１−２０％； Ｍｇ２＋：０−１５％； Ｇｄ３＋：０．５−１０％； Ｙ３＋：０−１０％； Ｎａ＋：０−１０％； Ｌａ３＋：０−１０％； Ｙｂ３＋：０−１０％； Ｌｉ＋：４％より小さい； Ｋ＋：０−１０％； Ｚｎ２＋：０−１０％； Ｎｂ５＋：０−１０％； Ｔｉ４＋：０−１０％； Ｚｒ４＋：０−１０％を含み、Ｓｒ ２＋ ／（Ｇｄ ３＋ ＋Ｎａ ＋ ）が１−１８； Ｓｒ ２＋ ／（Ｇｄ ３＋ ＋Ｙ ３＋ ）が３−１８である、光学ガラス。
- 陽イオン総量に対するモルパーセントで、その組成成分が、Ｐ５＋：１０−３５％； Ａｌ３＋：１０−３５％； Ｂａ２＋：３−１５％； Ｓｒ２＋：１０−３５％； Ｃａ２＋：１−２０％； Ｍｇ２＋：０−１５％； Ｇｄ３＋：０．５−１０％； Ｙ３＋：０−１０％； Ｎａ＋：０−１０％； Ｌａ３＋：０−１０％； Ｙｂ３＋：０−１０％； Ｌｉ＋：４％より小さい； Ｋ＋：０−１０％； Ｚｎ２＋：０−１０％； Ｎｂ５＋：０−１０％； Ｔｉ４＋：０−１０％； Ｚｒ４＋：０−１０％であり、Ｓｒ ２＋ ／（Ｇｄ ３＋ ＋Ｎａ ＋ ）が１−１８； Ｓｒ ２＋ ／（Ｇｄ ３＋ ＋Ｙ ３＋ ）が３−１８である、光学ガラス。
- Ｐ５＋：１５−３０％；および／又は Ａｌ３＋：１５−２５％；および／又は Ｂａ２＋：３−１５％；および／又は Ｓｒ２＋：１５−３５％；および／又は Ｃａ２＋：１−１５％；および／又は Ｍｇ２＋：１−１０％；および／又は Ｇｄ３＋：０．５−８％；および／又は Ｎａ＋：０．５−８％；および／又は Ｙ３＋：０−５％；および／又は Ｌａ３＋：０−５％；および／又は Ｙｂ３＋：０−５％；および／又は Ｌｉ＋：１％より小さい；および／又は Ｋ＋：０−５％；および／又は Ｚｎ２＋：０−５％；および／又は Ｎｂ５＋：０−５％；および／又は Ｔｉ４＋：０−５％；および／又は Ｚｒ４＋：０−５％である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- Ｐ５＋：１６−２６％；および／又は Ａｌ３＋：１８−２５％；および／又は Ｂａ２＋：５−１５％；および／又は Ｓｒ２＋：２０−３５％；および／又は Ｃａ２＋：１−１０％；および／又は Ｍｇ２＋：１−７％；および／又は Ｇｄ３＋：１−５％；および／又は Ｎａ＋：１−５％；および／又は Ｙ３＋：０−３％；および／又は Ｌａ３＋：０−１％；および／又は Ｙｂ３＋：０−１％；および／又は Ｋ＋：０−１％；および／又は Ｚｎ２＋：０−１％；および／又は Ｎｂ５＋：０−１％；および／又は Ｔｉ４＋：０−１％；および／又は Ｚｒ４＋：０−１％である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−２０％；および／又は Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．８以下；および／又は Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- Ｆ−／Ｐ５＋が２．５−５．５；および／又は Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が２−１０；および／又は Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−１０％；および／又は Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．２−０．７；および／又は Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が３−１５；および／又は Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋＋１％である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- Ｆ−／Ｐ５＋が２．８−４．５；および／又は Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｌａ３＋＋Ｙｂ３＋が１−５％；および／又は Ｎａ＋／（Ｇｄ３＋＋Ｎａ＋）が０．３−０．６；および／又は Ｓｒ２＋／（Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋）が５−１２；および／又は Ｓｒ２＋＞Ｐ５＋＋２％である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 陰イオン総量に対するモルパーセントで、Ｆ−：６０−８０％； Ｏ２−：２０−４０％を含有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 陰イオン総量に対するモルパーセントで、Ｆ−：６４−７５％； Ｏ２−：２５−３６％を含有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 陰イオン総量に対するモルパーセントで、Ｆ−：６５−７０％； Ｏ２−：３０−３５％を含有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 屈折率が１．４６−１．５３； アッベ数が７７−８４； 転移温度が４７０℃以下； 耐湿大気作用安定性が２級以上； 耐酸作用安定性が２級以上； 密度が４．３０ｇ／ｃｍ３以下； 透過比が８０％を達成する時に対応する波長λ８０が３４０ｎｍより小さいか等しく、透過比が５％を達成する時に対応する波長λ５が２９０ｎｍより小さいか等しい、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学ガラス製の、光学プリフォーム。
- 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学ガラス製の、光学素子。
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