WO2020226063A1 - 光学ガラス - Google Patents

光学ガラス Download PDF

Info

Publication number
WO2020226063A1
WO2020226063A1 PCT/JP2020/017445 JP2020017445W WO2020226063A1 WO 2020226063 A1 WO2020226063 A1 WO 2020226063A1 JP 2020017445 W JP2020017445 W JP 2020017445W WO 2020226063 A1 WO2020226063 A1 WO 2020226063A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass
content
optical glass
refractive index
optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/017445
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
藤田　直樹
晋作 西田
朋子 榎本
Original Assignee
日本電気硝子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2020039803A external-priority patent/JP2020186161A/ja
Application filed by 日本電気硝子株式会社 filed Critical 日本電気硝子株式会社
Publication of WO2020226063A1 publication Critical patent/WO2020226063A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/14—Silica-free oxide glass compositions containing boron
    • C03C3/15—Silica-free oxide glass compositions containing boron containing rare earths
    • C03C3/155—Silica-free oxide glass compositions containing boron containing rare earths containing zirconium, titanium, tantalum or niobium
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements

Definitions

  • the present invention relates to optical glass used for optical lenses and the like.
  • optical elements such as optical lenses used are required to have high refractive index and high dispersion optical characteristics. ..
  • the content of SiO 2 and B 2 O 3 which are the main skeleton components of the glass is reduced, and La 2 O 3 and Gd 2 O 3 are used .
  • the skeleton component is reduced and the intermediate oxide is contained in a large amount, the glass forming ability is lowered and vitrification becomes difficult.
  • General optical glass is produced by melting a raw material in a melting container such as a crucible and cooling it.
  • a melting container such as a crucible
  • crystallization tends to proceed starting from the contact interface with the melting vessel in the conventional manufacturing method.
  • a container-free floating method in which a raw material is melted and cooled in a suspended state is known.
  • the molten glass hardly comes into contact with the melting vessel and can be cooled rapidly, so that even the above-mentioned composition that is difficult to vitrify can be vitrified.
  • Patent Document 1 a glass containing only TiO 2 and BaO as a glass composition is produced by a container-free floating method.
  • Glasses with a high refractive index exceeding 1.8 are relatively easy to devitrify, and therefore, even when the containerless floating method is used, the size is increased (for example, a diameter of 2 mm or more) is difficult.
  • the optical glass of the present invention in mol%, La 2 O 3 5 ⁇ 40%, Nb 2 O 5 50 Super ⁇ 90%, B 2 O 3 0 super% to 30%, wherein it contains a.
  • the optical glass of the present invention achieves high refractive index and high dispersion optical characteristics by containing a large amount of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 . If the contents of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 are close to each other, crystals of the La 2 O 3 ⁇ Nb 2 O 5 system are likely to precipitate. Therefore, in the present invention, La 2 O 3 is relatively set to 40% or less. It is reduced and Nb 2 O 5 is relatively high, exceeding 50%, which suppresses crystallization. Further, by containing B 2 O 3 which is a glass skeleton component as an essential component, vitrification is facilitated. Therefore, the optical glass of the present invention can achieve high refractive index and high dispersion optical characteristics and can be increased in diameter.
  • the optical glass of the present invention in mol%, preferably contains La 2 O 3 + Nb 2 O 5 60% or more.
  • ⁇ + ⁇ + Means the total amount of the contents of each component.
  • the optical glass of the present invention in mol%, preferably contains La 2 O 3 + Nb 2 O 5 + B 2 O 3 80% or more.
  • the optical glass of the present invention preferably has a refractive index (nd) of 2 to 2.35.
  • the optical glass of the present invention preferably has an Abbe number of 5 to 40.
  • the method for producing an optical glass of the present invention is a method for producing the above-mentioned optical glass, in which the raw material block is suspended and held, and the raw material block is heated and melted to obtain molten glass, and then melted. It is characterized by including a step of cooling the glass.
  • the optical glass of the present invention in mol%, characterized in that it contains a La 2 O 3 5 ⁇ 40% , Nb 2 O 5 50 Super ⁇ 90%, B 2 O 3 0 super to 30%.
  • % means “mol%” unless otherwise specified.
  • La 2 O 3 is a component that enhances the refractive index and enhances the stability of vitrification. It also has the effect of improving weather resistance.
  • the content of La 2 O 3 is 5 to 40%, preferably 7 to 39%, more preferably 10 to 37%, still more preferably 15 to 35%, still more preferably 20 to 30%. If the content of La 2 O 3 is too small, it becomes difficult to obtain the above effect. On the other hand, if the content of La 2 O 3 is too large, it becomes difficult to vitrify.
  • Nb 2 O 5 is a component having a great effect of increasing the refractive index and decreasing the Abbe number.
  • the content of Nb 2 O 5 decreases, the contents of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 approach each other, and the La 2 O 3 ⁇ Nb 2 O 5 system Crystals tend to precipitate and become difficult to vitrify.
  • the content of Nb 2 O 5 is more than 50 to 90%, preferably 51 to 85%, more preferably 52 to 80%, still more preferably 53 to 75%, still more preferably 55 to 70%. ..
  • B 2 O 3 is a component that forms a glass skeleton and expands the vitrification range. It also lowers the glass transition point and facilitates press molding. However, if the content of B 2 O 3 is too large, the refractive index is lowered and it becomes difficult to obtain desired optical characteristics. Therefore, the content of B 2 O 3 is more than 0 to 30%, preferably 0.1 to 20%, and more preferably 1 to 15%.
  • the content of La 2 O 3 + Nb 2 O 5 is preferably 60% or more, 70% or more, and particularly preferably 80% or more.
  • the upper limit of the content of La 2 O 3 + Nb 2 O 5 is not particularly limited, but in consideration of the content of other components, it may be less than 100%, 99.9% or less, 99% or less, and particularly 95% or less. preferable.
  • the content of La 2 O 3 + Nb 2 O 5 + B 2 O 3 is 80% or more. It is preferably 85% or more, particularly 90% or more.
  • the upper limit of the content of La 2 O 3 + Nb 2 O 5 + B 2 O 3 is not particularly limited and may be 100%, but when other components are contained, it is less than 100%, 99.9% or less, It is preferably 99% or less, particularly 95% or less.
  • the optical glass of the present invention can contain the following components in addition to the above components.
  • Al 2 O 3 is a component that forms a glass skeleton and expands the vitrification range. However, if the content of Al 2 O 3 is too large, the refractive index is lowered and it becomes difficult to obtain desired optical characteristics. Therefore, the content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 10%.
  • SiO 2 is a component that forms a glass skeleton and expands the vitrification range. It also has the effect of improving weather resistance. However, if the content of SiO 2 is too large, the refractive index is lowered and it becomes difficult to obtain desired optical characteristics. Therefore, the content of SiO 2 is preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 10%.
  • GeO 2 is a component that increases the refractive index and also has the effect of expanding the vitrification range. However, if the content of GeO 2 is too large, the raw material cost tends to be high. Therefore, the content of GeO 2 is preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 5%.
  • SnO 2 is a component having a large effect of increasing the refractive index. However, reduction tends to cause coloring. Therefore, the SnO 2 content is preferably 0 to 5%, more preferably 0 to 3%.
  • P 2 O 5 is a component constituting the glass skeleton and has the effect of expanding the vitrification range. However, if the content is too large, phase separation is likely to occur. Therefore, the content of P 2 O 5 is preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 5%.
  • TiO 2 is a component having a large effect of increasing the refractive index, and also has an effect of increasing chemical durability. It also has the effect of reducing the Abbe number and increasing the dispersion.
  • the content of TiO 2 is preferably 0 to 20%, 0.1 to 18%, 1 to 15%, and particularly preferably 5 to 12%. If the content of TiO 2 is too large, it becomes difficult to vitrify. Since TiO 2 also has an effect as a colorant, it is preferable to contain TiO 2 when the optical glass of the present invention is used for an application requiring coloring such as a color filter described later.
  • Ta 2 O 5 is a component having a large effect of increasing the refractive index. However, if the content of Ta 2 O 5 is too large, it becomes difficult to vitrify and the raw material cost tends to increase. Therefore, the content of Ta 2 O 5 is preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 10%.
  • Y 2 O 3 is a component that enhances the stability of vitrification and enhances the refractive index. However, if the content of Y 2 O 3 is too large, it becomes difficult to vitrify. Therefore, the content of Y 2 O 3 is preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 10%.
  • Yb 2 O 3 is a component that increases the refractive index. However, if the content of Yb 2 O 3 is too large, it becomes difficult to vitrify. In addition, raw material costs tend to be high. Therefore, the content of Yb 2 O 3 is preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 10%.
  • the content of these components is preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 5%, respectively.
  • Li 2 O, Na 2 O, K 2 O and Cs 2 O have the effect of lowering the melting temperature, but in order to lower the refractive index, the total amount is preferably 0 to 10%, preferably 0 to 5%. Is more preferable.
  • Sb 2 O 3 can be contained as a fining agent.
  • the content of Sb 2 O 3 is preferably 0.1% or less, and more preferably substantially not contained.
  • PbO and F are not substantially contained in consideration of the burden on the environment.
  • the optical glass of the present invention When used as a light emitting material, a color filter, or the like, it may contain a transition metal component or a rare earth component that serves as a light emitting agent or a coloring agent.
  • the transition metal oxide include Cr 2 O 3 , Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, CuO, V 2 O 5 , MoO 3 , RuO 2, and the like.
  • rare earth oxides include CeO 2 , Nd 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Er 2 O 3, and the like.
  • These transition metal oxides and rare earth oxides may be contained alone or in combination of two or more. The contents of these transition metal oxides and rare earth oxides (total amount when two or more kinds are contained) are 0 to 5%, 0.001 to 3%, 0.01 to 2%, and particularly 0.02 to. It is preferably 1%.
  • the refractive index of the optical glass of the present invention is preferably 2 or more, more preferably 2.05 or more.
  • the lens can be made thinner as the refractive index is increased, which is advantageous in reducing the size of the optical device.
  • the upper limit of the refractive index is preferably 2.35 or less, more preferably 2.3 or less, in consideration of the stability of vitrification.
  • the Abbe number of the optical glass of the present invention is preferably 5 to 40, more preferably 10 to 30. In this way, it is suitable as an optical lens for correcting chromatic aberration, for example.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing apparatus for manufacturing a glass material by a containerless floating method.
  • the method for producing the optical glass of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the glass material manufacturing apparatus 1 has a molding die 10.
  • the molding die 10 also serves as a melting container.
  • the molding die 10 has a molding surface 10a and a plurality of gas ejection holes 10b that are open to the molding surface 10a.
  • the gas ejection hole 10b is connected to a gas supply mechanism 11 such as a gas cylinder. Gas is supplied from the gas supply mechanism 11 to the molding surface 10a via the gas ejection hole 10b.
  • the type of gas is not particularly limited, and may be, for example, air or oxygen, or an inert gas such as nitrogen gas, argon gas, or helium gas.
  • a raw material mass 12 prepared so as to be a glass having the above composition is arranged on a molding surface 10a.
  • the raw material mass 12 include a press-molded body of the raw material powder, a sintered body of the raw material powder, and an aggregate of crystals having a composition equivalent to the target glass composition.
  • the raw material mass 12 is suspended on the molding surface 10a by ejecting gas from the gas ejection hole 10b. That is, the raw material mass 12 is held in a state where it is not in contact with the molding surface 10a. In that state, the laser light irradiation device 13 irradiates the raw material mass 12 with laser light. As a result, the raw material mass 12 is heated and melted to vitrify it, and molten glass is obtained. After that, the glass material can be obtained by cooling the molten glass.
  • the method of heating and melting may be radiant heating.
  • optical glass of the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
  • Tables 1 to 3 show Examples (No. 1 to 6, 11 to 23) and Comparative Examples (No. 7 to 10) of the present invention.
  • a substantially spherical glass material (diameter 3 to 7.5 mm) was produced by a containerless floating method using an apparatus according to FIG.
  • a 100 W CO 2 laser oscillator was used as the heat source.
  • oxygen gas was used as a gas for suspending the raw material mass, and the gas was supplied at a flow rate of 1 to 15 L / min.
  • the refractive index was evaluated by adhering a glass material on a soda plate substrate having a thickness of 5 mm, performing right angle polishing, and using KPR-2000 manufactured by Shimadzu Corporation to measure the d-line (587.6 nm) of a helium lamp.

Abstract

高屈折率、高分散の光学特性を達成することのできる新規の光学ガラスを提供する。　モル％で、Ｌａ２Ｏ３　５～４０％、Ｎｂ２Ｏ５　５０超～９０％、Ｂ２Ｏ３　０超～３０％、を含有すること特徴とする光学ガラス。

Description

光学ガラス
　本発明は光学レンズ等に使用される光学ガラスに関する。
　近年、カメラ、顕微鏡及び内視鏡等に用いられる光学系の小型化や軽量化に伴い、使用される光学レンズ等の光学素子に対し、高屈折率かつ高分散の光学特性が求められている。光学素子に使用されるガラスをより高屈折率にするためには、ガラスの主要な骨格成分であるＳｉＯ２やＢ２Ｏ３の含有量を少なくし、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５等の希土類酸化物、またはＮｂ２Ｏ５やＴｉＯ２といった中間酸化物を多量に含有させる必要がある。しかし、骨格成分を少なくし、中間酸化物を多量に含有させると、ガラス形成能が低下し、ガラス化が困難になる。一般的な光学ガラスは、原料を坩堝等の溶融容器内で溶融し、冷却することにより作製する。ここで、ガラス形成能に劣るガラス組成の場合、従来の作製方法では溶融容器との接触界面を起点として結晶化が進行しやすい。
　ガラス化しにくい組成であっても、溶融容器との接触をなくし、溶融状態からの冷却速度を速めることでガラス化が可能となる。このような方法として、原料を浮遊させた状態で溶融、冷却する無容器浮遊法（無容器凝固法）が知られている。当該方法を用いると、ガラスの融液が溶融容器にほとんど接触することがなく、また急速に冷却することが可能なため、上記のようなガラス化しにくい組成であってもガラス化が可能となる。例えば、特許文献１では、無容器浮遊法により、ガラス組成としてＴｉＯ２とＢａＯのみを含有するガラスが作製されている。
特許第４７８９０８６号公報
　特許文献１に記載のガラスを含め、屈折率１．８を超えるような高屈折率のガラスは、比較的失透しやすいため、無容器浮遊法を用いた場合であっても、大型化（例えば直径２ｍｍ以上）は困難である。
　以上に鑑み、本発明は、高屈折率、高分散の光学特性を達成することのできる新規の光学ガラスを提供することを目的とする。
　本発明者等が鋭意検討した結果、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５及びＢ２Ｏ３を必須成分として所定範囲で含有する光学ガラスにより、上記課題を解決できることを見出した。
　即ち、本発明の光学ガラスは、モル％で、Ｌａ２Ｏ３　５～４０％、Ｎｂ２Ｏ５　５０超～９０％、Ｂ２Ｏ３　０超～３０％、を含有すること特徴とする。本発明の光学ガラスは、Ｌａ２Ｏ３とＮｂ２Ｏ５を多量に含有することにより、高屈折率、高分散の光学特性を達成している。なお、Ｌａ２Ｏ３とＮｂ２Ｏ５の含有量が近いとＬａ２Ｏ３－Ｎｂ２Ｏ５系の結晶が析出しやすくなるため、本発明ではＬａ２Ｏ３を４０％以下と比較的少なくし、Ｎｂ２Ｏ５を５０％超と比較的多くしており、これにより結晶化を抑制している。また、ガラス骨格成分であるＢ２Ｏ３を必須成分として含有させることにより、ガラス化しやすくしている。そのため、本発明の光学ガラスは、高屈折率、高分散の光学特性を達成するとともに、大径化することが可能である。
　本発明の光学ガラスは、モル％で、Ｌａ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５　６０％以上を含有することが好ましい。なお本発明において、「○＋○＋・・・」は各成分の含有量の合量を意味する。
　本発明の光学ガラスは、モル％で、Ｌａ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３　８０％以上を含有することが好ましい。
　本発明の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が２～２．３５であることが好ましい。
　本発明の光学ガラスは、アッベ数が５～４０であることが好ましい。
　本発明の光学ガラスの製造方法は、上記の光学ガラスを製造するための方法であって、原料塊を浮遊させて保持した状態で、原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、溶融ガラスを冷却する工程を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、高屈折率、高分散の光学特性を達成することのできる新規の光学ガラスを提供することができる。
本発明の光学ガラスを製造するための装置の一実施形態を示す模式的断面図である。
　本発明の光学ガラスは、モル％で、Ｌａ２Ｏ３　５～４０％、Ｎｂ２Ｏ５　５０超～９０％、Ｂ２Ｏ３　０超～３０％、を含有することを特徴とする。ガラス組成範囲をこのように限定した理由を以下に説明する。なお、以下の各成分の含有量の説明において、特に断りのない限り「％」は「モル％」を意味する。
　Ｌａ２Ｏ３は屈折率を高め、ガラス化の安定性を高める成分である。また、耐候性を向上させる効果もある。Ｌａ２Ｏ３の含有量は５～４０％であり、好ましくは７～３９％、より好ましくは１０～３７％、さらに好ましくは１５～３５％、さらに好ましくは２０～３０％である。Ｌａ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、上記の効果が得にくくなる。一方、Ｌａ２Ｏ３の含有量が多すぎると、かえってガラス化しにくくなる。
　Ｎｂ２Ｏ５は屈折率を高め、アッベ数を低下させる効果が大きい成分である。なお上述したように、本発明のガラス組成においては、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が少なくなると、Ｌａ２Ｏ３とＮｂ２Ｏ５の含有量が近づき、Ｌａ２Ｏ３－Ｎｂ２Ｏ５系の結晶が析出してガラス化しにくくなる傾向がある。一方、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が多すぎる場合も、ガラス化しにくくなる。従って、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は５０超～９０％であり、好ましくは５１～８５％、より好ましくは５２～８０％、さらに好ましくは５３～７５％、さらに好ましくは５５～７０％である。
　Ｂ２Ｏ３はガラス骨格となり、ガラス化範囲を広げる成分である。また、ガラス転移点を低下させ、プレス成型を容易にする。ただし、Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、屈折率が低下して所望の光学特性が得にくくなる。従って、Ｂ２Ｏ３の含有量は０超～３０％であり、好ましくは０．１～２０％、より好ましくは１～１５％である。
　所望の光学特性を得るためには、Ｌａ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５の含有量は６０％以上、７０％以上、特に８０％以上であることが好ましい。Ｌａ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５の含有量の上限は特に限定されないが、他成分の含有量を考慮し、１００％未満、９９．９％以下、９９％以下、特に９５％以下とすることが好ましい。
　所望の光学特性と大径化（例えば２ｍｍ以上、３ｍｍ以上、４ｍｍ以上、特に５ｍｍ以上）を達成するためには、Ｌａ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３の含有量は８０％以上、８５％以上、特に９０％以上であることが好ましい。Ｌａ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３の含有量の上限は特に限定されず、１００％であってもよいが、他成分を含有させる場合は、１００％未満、９９．９％以下、９９％以下、特に９５％以下とすることが好ましい。
　本発明の光学ガラスには、上記成分以外にも、以下の成分を含有させることができる。
　Ａｌ２Ｏ３はガラス骨格を形成し、ガラス化範囲を広げる成分である。ただし、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、屈折率が低下して所望の光学特性が得にくくなる。従って、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０～２０％、より好ましくは０～１０％である。
　ＳｉＯ２はガラス骨格となり、ガラス化範囲を広げる成分である。また、耐候性を向上させる効果もある。ただし、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、屈折率が低下して所望の光学特性が得にくくなる。従って、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは０～２０％、より好ましくは０～１０％である。
　ＧｅＯ２は屈折率を高める成分であり、ガラス化範囲を広げる効果もある。ただし、ＧｅＯ２の含有量が多すぎると、原料コストが高くなる傾向がある。従って、ＧｅＯ２の含有量は、好ましくは０～１０％、より好ましくは０～５％である。
　ＳｎＯ２は屈折率を高める効果が大きい成分である。ただし、還元により着色の原因となりやすい。従って、ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％である。
　Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を構成する成分であり、ガラス化範囲を広げる効果がある。ただし、その含有量が多すぎると、分相しやすくなる。従って、Ｐ２Ｏ５の含有量は、好ましくは０～１０％、より好ましくは０～５％である。
　ＴｉＯ２は屈折率を高める効果が大きい成分であり、化学的耐久性を高める効果もある。またアッベ数を低下させ高分散にする効果もある。ＴｉＯ２の含有量は０～２０％、０．１～１８％、１～１５％、特に５～１２％であることが好ましい。ＴｉＯ２の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。なおＴｉＯ２は着色剤としての効果も有するため、本発明の光学ガラスを後述するカラーフィルター等の着色を要する用途に使用する場合は、ＴｉＯ２を含有させることが好ましい。
　Ｔａ２Ｏ５は屈折率を高める効果が大きい成分である。ただし、Ｔａ２Ｏ５の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなり、また原料コストが高くなる傾向がある。従って、Ｔａ２Ｏ５の含有量は、好ましくは０～２０％、より好ましくは０～１０％である。
　Ｙ２Ｏ３はガラス化の安定性を高め、屈折率を高める成分である。ただし、Ｙ２Ｏ３の含有量が多すぎると、かえってガラス化しにくくなる。従って、Ｙ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０～２０％、より好ましくは０～１０％である。
　Ｙｂ２Ｏ３は屈折率を高める成分である。ただし、Ｙｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。また、原料コストが高くなる傾向がある。従って、Ｙｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０～２０％、より好ましくは０～１０％である。
　ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯはガラス化の安定性を高めたり、化学的耐久性を高める効果がある。ただし、その含有量が多すぎると、屈折率が低下して所望の光学特性が得にくくなる。従って、これらの成分の含有量は、好ましくは各々０～１０％、より好ましくは各々０～５％である。
　Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＣｓ２Ｏは溶融温度を低下させる効果があるが、屈折率を低下させるため、合量で０～１０％であることが好ましく、０～５％であることがより好ましい。
　清澄剤としてＳｂ２Ｏ３を含有させることができる。ただし、着色を避けるため、あるいは環境面を考慮して、Ｓｂ２Ｏ３の含有量は０．１％以下であることが好ましく、実質的に含有しないことがより好ましい。
　ＰｂＯ及びＦは環境への負荷を考慮し、実質的に含有しないことが好ましい。
　本発明の光学ガラスを発光材料やカラーフィルター等の用途に用いる場合は、発光剤や着色剤となる遷移金属成分や希土類成分を含有させてもよい。具体的には、遷移金属酸化物としては、Ｃｒ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｖ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＲｕＯ２等が挙げられる。希土類酸化物としては、ＣｅＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３等が挙げられる。これらの遷移金属酸化物及び希土類酸化物は単独で含有させてもよく、２種以上を含有させてもよい。これらの遷移金属酸化物及び希土類酸化物の含有量（２種以上含有させる場合は合量）は、０～５％、０．００１～３％、０．０１～２％、特に０．０２～１％であることが好ましい。
　なお、Ｌａ２Ｏ３及びＮｂ２Ｏ５を多量に含有するガラスにおいて、上記のような遷移金属成分や希土類成分を添加すると、結晶化が促進されやすく、安定したガラスを得ることが困難になる傾向がある。一方、本発明ではガラス骨格成分であるＢ２Ｏ３を必須成分として含有しているため、遷移金属成分や希土類成分を添加しても結晶化を抑制することができる。
　本発明の光学ガラスの屈折率は、好ましくは２以上、より好ましくは２．０５以上である。例えば、本発明の光学ガラスをレンズとして使用する場合、屈折率を高めるほどレンズを薄くすることが可能となり、光学デバイスを小型化する上で有利となる。なお、屈折率の上限は、ガラス化の安定性を考慮して、好ましくは２．３５以下、より好ましくは２．３以下である。
　本発明の光学ガラスのアッベ数は、好ましくは５～４０、より好ましくは、１０～３０である。このようにすれば、例えば色収差補正用の光学レンズとして好適である。
　本発明の光学ガラスは例えば無容器浮遊法により作製することができる。図１は、無容器浮遊法によりガラス材を作製するための製造装置の一例を示す模式的断面図である。以下、図１を参照しながら、本発明の光学ガラスの製造方法について説明する。
　ガラス材の製造装置１は成形型１０を有する。成形型１０は溶融容器としての役割も果たす。成形型１０は、成形面１０ａと、成形面１０ａに開口している複数のガス噴出孔１０ｂとを有する。ガス噴出孔１０ｂは、ガスボンベなどのガス供給機構１１に接続されている。このガス供給機構１１からガス噴出孔１０ｂを経由して、成形面１０ａにガスが供給される。ガスの種類は特に限定されず、例えば、空気や酸素であってもよいし、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスであってもよい。
　製造装置１を用いてガラス材を製造するに際しては、まず、上記組成のガラスとなるように調製した原料塊１２を成形面１０ａ上に配置する。原料塊１２としては、例えば、原料粉末のプレス成形体、原料粉末の焼結体、目標ガラス組成と同等の組成を有する結晶の集合体等が挙げられる。
　次に、ガス噴出孔１０ｂからガスを噴出させることにより、原料塊１２を成形面１０ａ上で浮遊させる。すなわち、原料塊１２を、成形面１０ａに接触していない状態で保持する。その状態で、レーザー光照射装置１３からレーザー光を原料塊１２に照射する。これにより原料塊１２を加熱溶融してガラス化させ、溶融ガラスを得る。その後、溶融ガラスを冷却することにより、ガラス材を得ることができる。原料塊１２を加熱溶融する工程と、溶融ガラス、さらにはガラス材の温度が少なくとも軟化点以下となるまで冷却する工程とにおいては、少なくともガスの噴出を継続し、原料塊１２、溶融ガラス、さらにはガラス材と成形面１０ａとの接触を抑制することが好ましい。なお、加熱溶融する方法としては、レーザー光を照射する方法以外にも、輻射加熱であってもよい。
　以下、本発明の光学ガラスについて、実施例を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　表１～３は本発明の実施例（Ｎｏ．１～６、１１～２３）及び比較例（Ｎｏ．７～１０）を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　まず表１～３に示すガラス組成となるように調製した原料粉末を０．２～０．５ｇ秤量し、プレス成型した後、８００℃で６時間焼成することにより原料塊を作製した。
　上記で得られた原料塊を用いて、図１に準じた装置を用いた無容器浮遊法によって略球形状のガラス材（直径３～７．５ｍｍ）を作製した。なお、熱源としては１００Ｗ　ＣＯ２レーザー発振器を用いた。また、原料塊を浮遊させるためのガスとして酸素ガスを用い、流量１～１５Ｌ／ｍｉｎで供給した。
　得られたガラス材について、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）を測定した。結果を表１に示す。
　屈折率は、ガラス材を厚さ５ｍｍのソーダ板基板上に接着後、直角研磨を行い、島津製作所製ＫＰＲ－２０００用いて、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で評価した。
　アッベ数は上記ｄ線に対する屈折率と、水素ランプのＦ線（４８６．１ｎｍ）及びＣ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率の値を用い、アッベ数（νｄ）＝｛（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）｝の式から算出した。
　表１～３に示すように、実施例であるＮｏ．１～６、１１～２３の試料は、屈折率が２．１１～２．２７と高く、アッべ数が１８．１～２７．４と低く高分散であった。一方、比較例であるＮｏ．７～１０の試料はガラス化しなかった。
１：ガラス材の製造装置
１０：成形型
１０ａ：成形面
１０ｂ：ガス噴出孔
１１：ガス供給機構
１２：原料塊
１３：レーザー光照射装置

Claims (6)

  1. 　モル％で、Ｌａ２Ｏ３　５～４０％、Ｎｂ２Ｏ５　５０超～９０％、Ｂ２Ｏ３　０超～３０％、を含有すること特徴とする光学ガラス。
  2. 　モル％で、Ｌａ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５　６０％以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
  3. 　モル％で、Ｌａ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３　８０％以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学ガラス。
  4. 　屈折率（ｎｄ）が２～２．３５であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
  5. 　アッベ数が５～４０であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の光学ガラスを製造するための方法であって、
    　原料塊を浮遊させて保持した状態で、前記原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、前記溶融ガラスを冷却する工程を備えることを特徴とする、光学ガラスの製造方法。
PCT/JP2020/017445 2019-05-09 2020-04-23 光学ガラス WO2020226063A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019088828 2019-05-09
JP2019-088828 2019-05-09
JP2020039803A JP2020186161A (ja) 2019-05-09 2020-03-09 光学ガラス
JP2020-039803 2020-03-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020226063A1 true WO2020226063A1 (ja) 2020-11-12

Family

ID=73050618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/017445 WO2020226063A1 (ja) 2019-05-09 2020-04-23 光学ガラス

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020226063A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010137276A1 (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 日本板硝子株式会社 ガラス
JP2014196236A (ja) * 2013-03-08 2014-10-16 国立大学法人 東京大学 光学ガラス、光学素子及び光学ガラスの製造方法
WO2016129470A1 (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 日本電気硝子株式会社 光学ガラス及びその製造方法
JP2018020934A (ja) * 2016-08-04 2018-02-08 日本電気硝子株式会社 光学ガラス及びその製造方法
JP2018020935A (ja) * 2016-08-04 2018-02-08 日本電気硝子株式会社 光学ガラス及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010137276A1 (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 日本板硝子株式会社 ガラス
JP2014196236A (ja) * 2013-03-08 2014-10-16 国立大学法人 東京大学 光学ガラス、光学素子及び光学ガラスの製造方法
WO2016129470A1 (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 日本電気硝子株式会社 光学ガラス及びその製造方法
JP2018020934A (ja) * 2016-08-04 2018-02-08 日本電気硝子株式会社 光学ガラス及びその製造方法
JP2018020935A (ja) * 2016-08-04 2018-02-08 日本電気硝子株式会社 光学ガラス及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6341836B2 (ja) 光学ガラス及び光学素子
JP5729550B2 (ja) 光学ガラス
JP2008201646A (ja) 光学ガラス及び光学素子
JP6869482B2 (ja) 光学ガラス及びその製造方法
JP6471894B2 (ja) 光学ガラス及びその製造方法
JP5825412B2 (ja) 光学ガラス
WO2016129470A1 (ja) 光学ガラス及びその製造方法
JP5979455B2 (ja) 光学ガラス
JP6869481B2 (ja) 光学ガラス及びその製造方法
JP2016011228A (ja) 光学ガラス
JP6347319B2 (ja) 光学ガラス
JP6173224B2 (ja) 光学ガラス
JP6451199B2 (ja) 光学ガラス及びその製造方法
JP6340623B2 (ja) 光学ガラス
JP2009269770A (ja) 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム及び光学素子
WO2020226063A1 (ja) 光学ガラス
JP7472562B2 (ja) 光学ガラス
JP6681013B2 (ja) 光学ガラス及びその製造方法
JP6635667B2 (ja) 光学ガラス、レンズプリフォーム及び光学素子
JP2014111521A (ja) 光学ガラス、プリフォーム、及び光学素子
JP2013151402A (ja) 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子
JP5988427B2 (ja) 光学ガラス、光学素子、及びガラス成形体の製造方法
JP2020186161A (ja) 光学ガラス
JP2015151280A (ja) 光学ガラス
JP2013139346A (ja) 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20801537

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20801537

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1