(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023024504
(43)【公開日】2023-02-16
(54)【発明の名称】光学ガラスおよび光学素子
(51)【国際特許分類】
C03C 3/062 20060101AFI20230209BHJP
C03C 3/064 20060101ALI20230209BHJP
C03C 3/066 20060101ALI20230209BHJP
C03C 3/068 20060101ALI20230209BHJP
C03C 3/097 20060101ALI20230209BHJP
G02B 1/00 20060101ALI20230209BHJP
【FI】
C03C3/062
C03C3/064
C03C3/066
C03C3/068
C03C3/097
G02B1/00
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022194589
(22)【出願日】2022-12-06
(62)【分割の表示】P 2018104406の分割
【原出願日】2018-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000113263
【氏名又は名称】HOYA株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001494
【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】福井 聡史
(72)【発明者】
【氏名】桑谷 俊伍
(72)【発明者】
【氏名】庄司 昂浩
(57)【要約】
【課題】 所望の光学恒数を有し、比較的比重が可能な限り小さく、部分分散比Pg,Fが小さく、さらに再加熱時の安定性に優れ均質性の高い光学ガラス、ならびに前記光学ガラスからなる光学素子を提供すること。
【解決手段】 質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]が0.80より大きく、質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]が0.75以上であり、質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]が1.45~3.37であり、質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.45以上0.75以下であり、合計含有量[SiO2+Nb2O5]が62~84質量%であり、Ta2O5の含有量が3%以下であり、ZnOの含有量が5%以下であり、TiO2の含有量が10%以下であり、La2O3の含有量が2%以下であり、Nb2O5の含有量が43%以下であり、ただし、B2O3の含有量が6質量%以上である場合を除く、光学ガラス。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]が0.80より大きく、
Na2Oの含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/Na2O]が2.5~8.5であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するSiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]が1.45~3.37であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2O含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.45以上0.75以下であり、
SiO2およびNb2O5の合計含有量[SiO2+Nb2O5]が62~84質量%であり、
Ta2O5の含有量が3%以下であり、
ZnOの含有量が5%以下であり、
TiO2の含有量が10%以下であり、
La2O3の含有量が2%以下であり、
Nb2O5の含有量が43%以下であり、
SiO2およびB2O3の合計含有量に対するTiO2およびNb2O5の合計含有量の質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]が0.75以上であり、
ただし、B2O3の含有量が6質量%以上である場合を除く、光学ガラス。
【請求項2】
Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]が0.80より大きく、
SiO2およびB2O3の合計含有量に対するTiO2およびNb2O5の合計含有量の質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]が0.75以上であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するSiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]が1.45~3.37であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2O含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.45以上0.75以下であり、
SiO2およびNb2O5の合計含有量[SiO2+Nb2O5]が62~84質量%であり、
Ta2O5の含有量が3%以下であり、
ZnOの含有量が5%以下であり、
TiO2の含有量が10%以下であり、
La2O3の含有量が2%以下であり、
Nb2O5の含有量が43%以下であり、
ただし、B2O3の含有量が6質量%以上である場合を除く、光学ガラス。
【請求項3】
Ta2O5の含有量が0~2%である請求項1または2に記載の光学ガラス。
【請求項4】
下記のいずれか1つ以上を満足する、請求項1~3のいずれかに記載の光学ガラス:
SiO2の含有量が33.0~44.0%、
B2O3の含有量が0~5.0%、
P2O5の含有量が0~1.5%、
Al2O3の含有量が0~5%、
SiO2およびB2O3の合計含有量[SiO2+B2O3]が32.0~48.0%、
SiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量[SiO2+B2O3+P2O5]が33.0~48.0%、
Nb2O5の含有量が24%以上、
TiO2およびNb2O5の合計含有量[TiO2+Nb2O5]が28~45%、
WO3の含有量が0~5%、
Bi2O3の含有量が0~5%、
ZrO2の含有量が0~12.5%、
Li2Oの含有量が0~10%、
Na2Oの含有量が4~15%、
K2Oの含有量が0~5%、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量[Li2O+Na2O+K2O]が11~21%、
Cs2Oの含有量が0~5%、
MgOの含有量が0~10%、
CaOの含有量が0~10%、
SrOの含有量が0~10%、
BaOの含有量が0~10%、
MgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量[MgO+CaO+SrO+BaO]が0~10%、
Y2O3の含有量が0~5%、
Sc2O3の含有量が0~2%、
HfO2の含有量が0~2%、
Lu2O3の含有量が0~2%、
GeO2の含有量が0~2%、
Gd2O3の含有量が0~2%、
Yb2O3の含有量が0~2%、
SiO2、Na2O、B2O3、P2O5、Al2O3、TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3、ZrO2、Li2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Ta2O5、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、Gd2O3およびYb2O3の合計含有量が95%よりも多い、
Sb2O3およびCeO2の総量が、外割添加量で0%以上1%未満、
PbOの含有量が0~0.1%、
CdOの含有量が0~0.1%、
ThO2の含有量が0~0.1%、
As2O3の含有量が0~0.1%。
【請求項5】
下記のいずれか1つ以上を満足する、請求項1~4のいずれかに記載の光学ガラス:
Cuの含有量が100質量ppm未満、
Coの含有量が100質量ppm未満、
Niの含有量が100質量ppm未満、
Feの含有量が100質量ppm未満、
Crの含有量が100質量ppm未満、
Euの含有量が100質量ppm未満、
Ndの含有量が100質量ppm未満、
Erの含有量が100質量ppm未満、
Vの含有量が100質量ppm未満、
Ga2O3の含有量が0~0.1%、
TeO2の含有量が0~0.1%、
TbO2の含有量が0~0.1%。
【請求項6】
屈折率nd、アッベ数νd、比重、部分分散比Pg,F、部分分散比Pg,Fの偏差ΔPg,F、液相温度LT、がラス転移温度Tg、ガラス転移温度Tgで10分間加熱し、さらそのTgよりも140~220℃高い温度で10分間加熱したときの1gあたりに観察される結晶数の何れかひとつ以上が、下記範囲にある請求項1~5のいずれかに記載の光学ガラス:
屈折率ndが1.690~1.760、
アッベ数νdが30~36、
比重が3.10~3.4、
部分分散比Pg,Fが0.5780~0.5980、
部分分散比Pg,Fの偏差ΔPg,Fが-0.0060~0.0030、
液相温度LTが1000~1200℃、
ガラス転移温度Tg 510~670℃、
ガラス転移温度Tgで10分間加熱し、さらそのTgよりも140~220℃高い温度で10分間加熱したときの1gあたりに観察される結晶数が20個以下。
【請求項7】
B2O3の含有量が5質量%以下である請求項1~6のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項8】
請求項1~7のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学ガラスおよび光学素子に関する。
【背景技術】
【0002】
オートフォーカス方式の光学系に搭載する光学素子には、オートフォーカス機能を駆動する際の消費電力を低減するために軽量化が求められている。ガラスの比重を低減することができれば、レンズ等の光学素子の重量を減少できる。さらに、色収差の補正のために部分分散比Pg,Fが小さいことが求められる。
【0003】
また、光学系で使用されるこのような光学ガラスの製造方法として、ガラスを再加熱して成形する、リヒートプレス製法が挙げられる。この製法において、ケイ酸塩系の高屈折率高分散性光学ガラスでは、再加熱時に失透が生じやすい。そのため、ガラスの再加熱時にガラス内部が失透しにくいといった高度な安定性が求められている。
【0004】
特許文献1には、屈折率ndが1.674以上、アッベ数νdが30.2以上の光学ガラスが開示されている。しかしながら、特許文献1に記載されている光学ガラスでは、均質性が低く、再加熱時の失透が見られる。さらに、低比重かつ低Pg,Fという条件を満たしていない。そのため、所望の光学恒数を有しながら、より高い性能を有する光学ガラスが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、所望の光学恒数を有し、比重が可能な限り小さく、部分分散比Pg,Fが小さく、さらに再加熱時の安定性に優れ均質性の高い光学ガラス、ならびに前記光学ガラスからなる光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]が0.80より大きく、
Na2Oの含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/Na2O]が2.5~8.5であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するSiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]が1.45~4.55であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2O含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.45以上であり、
SiO2およびNb2O5の合計含有量[SiO2+Nb2O5]が62~84質量%である、光学ガラス。
【0008】
(2)Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]が0.80より大きく、
SiO2およびB2O3の合計含有量に対するTiO2およびNb2O5の合計含有量の質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]が0.7より大きく、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するSiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]が1.45~4.55であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2O含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.45以上であり、
SiO2およびNb2O5の合計含有量[SiO2+Nb2O5]が62~84質量%である、光学ガラス。
【0009】
(3)アッベ数νdが30~36であり、
比重が3.4以下であり、
部分分散比Pg,Fの偏差ΔPg,Fが0.0030以下である光学ガラス。
【0010】
(4)上記(1)~(3)のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、所望の光学恒数を有し、比重が可能な限り小さく、部分分散比Pg,Fが小さく、さらに再加熱時の安定性に優れ均質性の高い光学ガラス、ならびに前記光学ガラスからなる光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明および本明細書において、光学ガラスのガラス組成は、特記しない限り、酸化物基準で表示する。ここで「酸化物基準のガラス組成」とは、ガラス原料が熔融時にすべて分解されて光学ガラス中で酸化物として存在するものとして換算することにより得られるガラス組成をいい、各ガラス成分の表記は慣習にならい、SiO2、TiO2などと記載する。ガラス成分の含有量および合計含有量は、特記しない限り質量基準であり、「%」は「質量%」を意味する。
【0013】
ガラス成分の含有量は、公知の方法、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-AES)、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)等の方法で定量することができる。また、本明細書および本発明において、構成成分の含有量が0%とは、この構成成分を実質的に含まないことを意味し、該成分が不可避的不純物レベルで含まれることを許容する。
【0014】
また、本明細書では、屈折率は、特記しない限り、ヘリウムのd線(波長587.56nm)における屈折率ndをいう。
【0015】
アッベ数νdは、分散に関する性質を表す値として用いられるものであり、下式で表される。ここで、nFは青色水素のF線(波長486.13nm)における屈折率、nCは赤色水素のC線(656.27nm)における屈折率である。
νd=(nd-1)/(nF-nC)
【0016】
部分分散比Pg,Fは、g線、F線、c線における各屈折率ng、nF、nCを用いて次のように表される。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
横軸をアッベ数νd、縦軸を部分分散比Pg,Fとする平面において、ノーマルラインは下式により表される。
Pg,F(0)=0.6483-(0.0018×νd)
さらに、ノーマルラインからの部分分散比Pg,Fの偏差ΔPg,Fは次のように表される。
ΔPg,F=Pg,F-Pg,F(0)
【0017】
以下に、本発明の光学ガラスを、第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態として説明する。なお、第2、第3実施形態における各ガラス成分の作用、効果は、第1実施形態における各ガラス成分の作用、効果と同様である。したがって、第2、第3実施形態において、第1実施形態に関する説明と重複する事項については適宜省略する。
【0018】
第1実施形態
第1実施形態に係る光学ガラスは、
Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]が0.80より大きく、
Na2Oの含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/Na2O]が2.5~8.5であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するSiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]が1.45~4.55であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2O含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.45以上であり、
SiO2およびNb2O5の合計含有量[SiO2+Nb2O5]が62~84%であることを特徴とする。
【0019】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]は0.80より大きい。質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]の下限は、好ましくは0.83であり、さらには0.85、0.86、0.87、0.88の順により好ましい。質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]の上限は、好ましくは1.50であり、さらには1.40、1.30、1.20の順により好ましい。質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]を上記範囲とすることで、ガラスの結晶化が抑制され、均質性および再加熱時の安定性に優れる光学ガラスが得られる。
【0020】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、Na2Oの含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/Na2O]は2.5~8.5である。質量比[SiO2/Na2O]の下限は、好ましくは2.6であり、さらには2.65、2.70、2.75の順により好ましい。また、質量比[SiO2/Na2O]の上限は、より好ましくは8.2であり、さらには8.0、7.8、7.6の順により好ましい。質量比[SiO2/Na2O]を上記範囲とすることで、均質性および再加熱時の安定性に優れる光学ガラスが得られる。
【0021】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するSiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]は1.45~4.55である。質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]の下限は、好ましくは1.70であり、さらには1.72、1.74、1.76の順により好ましい。また、質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]の上限は、好ましくは4.20であり、さらには4.0、3.95、3.90の順により好ましい。質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]を上記範囲とすることで、ガラスの結晶化を抑制できる。
【0022】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2O含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]は0.45以上である。質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]の下限は、好ましくは0.46であり、さらには0.47、0.48、0.49の順により好ましい。また、質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]の上限は、好ましくは0.97であり、さらには0.96、0.90、0.85、0.80、0.75、0.70の順により好ましい。質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]を上記範囲とすることで、液相温度を下げ、ガラスの熱的安定性を改善できる。また、ガラスの結晶化が抑制され、均質性および再加熱時の安定性に優れる光学ガラスが得られる。
【0023】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2およびNb2O5の合計含有量[SiO2+Nb2O5]は62~84%である。合計含有量[SiO2+Nb2O5]の下限は、好ましくは63.0%であり、さらには63.5%、64.0%、64.5%の順により好ましい。また、合計含有量[SiO2+Nb2O5]の上限は、好ましくは83%であり、さらには82.7%、82.3%、82.1%の順により好ましい。合計含有量[SiO2+Nb2O5]を上記範囲とすることで、液相温度を下げ、ガラスの熱的安定性を改善できる。また、ガラスの結晶化を抑制できる。
【0024】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2およびB2O3の合計含有量に対するTiO2およびNb2O5の合計含有量の質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]は、好ましくは0.7より大きい。質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]の下限は、より好ましくは0.73であり、さらには0.75、0.77、0.79の順により好ましい。また、質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]の上限は、好ましくは1.15であり、さらには1.13、1.11、1.09の順により好ましい。質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]を上記範囲とすることで、液相温度を下げ、ガラスの熱的安定性を改善できる。
【0025】
第1実施形態に係る光学ガラスにおける上記以外のガラス成分の含有量および比率について、以下に詳述する。
【0026】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2の含有量の下限は、好ましくは33.0%であり、さらには33.5%、34.0%、34.5%の順により好ましい。また、SiO2の含有量の上限は、好ましくは44.0%であり、さらには43.5%、43.0%、42.5%の順により好ましい。SiO2の含有量を上記範囲とすることで、ガラスの比重が低減され、また、ガラスの再加熱時の安定性改善および所望の光学恒数を得ることができる。
【0027】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、B2O3の含有量の上限は、好ましくは5.0%であり、さらには4.5%、4.0%、3.5%の順により好ましい。また、B2O3の含有量の下限は、好ましくは0%であり、さらには0.1%、0.2%、0.3%の順により好ましい。B2O3の含有量は0%でもよい。B2O3の含有量を上記範囲とすることで、ガラスの比重が低減され、また、ガラスの熱的安定性を改善できる。
【0028】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、P2O5の含有量の上限は、好ましくは1.5%であり、さらには1.4%、1.3%、1.2%の順により好ましい。また、P2O5の含有量の下限は、好ましくは0%であり、さらには0.2%、0.4%、0.6%の順により好ましい。P2O5の含有量は0%でもよい。P2O5の含有量を上記範囲とすることで、部分分散比Pg,Fの増加を抑制し、ガラスの熱的安定性を保持できる。
【0029】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Al2O3の含有量の上限は、好ましくは5%であり、さらには4%、3%、2%の順により好ましい。Al2O3の含有量は0%でもよい。Al2O3の含有量を上記範囲とすることで、ガラスの耐失透性および熱的安定性を保持できる。
【0030】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2およびB2O3の合計含有量[SiO2+B2O3]の上限は、好ましくは48.0%であり、さらには47.0%、46.0%、45.0%、44.5%の順により好ましい。また、合計含有量[SiO2+B2O3]の含有量の下限は、好ましくは32.0%であり、さらには33.0%、34.0%、35.0%、35.5%の順により好ましい。合計含有量[SiO2+B2O3]を上記範囲とすることで、ガラスの比重が低減され、ガラスの熱的安定性が改善され、さらに所望の光学恒数を得ることができる。
【0031】
また、第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量[SiO2+B2O3+P2O5]の上限は、好ましくは48.0%であり、さらには47.0%、46.0%、45.0%、44.5%の順により好ましい。また、合計含有量[SiO2+B2O3+P2O5]の含有量の下限は、好ましくは33.0%であり、さらには34.0%、35.0%、36.0%、36.5%の順により好ましい。合計含有量[SiO2+B2O3+P2O5]を上記範囲とすることで、ガラスの比重が低減され、ガラスの熱的安定性が改善され、さらに所望の光学恒数を得ることができる。
【0032】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、TiO2の含有量の上限は、好ましくは10%であり、さらには9.5%、9%、8.5%の順により好ましい。TiO2の含有量の下限は、好ましくは0%であり、さらには1%、2%、3%の順により好ましい。TiO2の含有量は0%でもよい。TiO2の含有量を上記範囲とすることで、所望の光学恒数を実現し、またガラスの原料コストを低減できる。
【0033】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5の含有量の上限は、好ましくは45%であり、さらには44%、43%、42%の順により好ましい。また、Nb2O5の含有量の下限は、好ましくは24%であり、さらには25%、26%、27%の順により好ましい。Nb2O5の含有量を上記範囲とすることで、所望の光学恒数を実現し、比重の増大を抑えることができ、また部分分散比Pg,Fを低減できる。
【0034】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、TiO2およびNb2O5の合計含有量[TiO2+Nb2O5]の下限は、好ましくは28%であり、さらには29%、30%、31%の順により好ましい。また、合計含有量[TiO2+Nb2O5]の含有量の上限は、好ましくは45%であり、さらには44%、43%、42%の順により好ましい。合計含有量[TiO2+Nb2O5]を上記範囲とすることで、所望の光学恒数を実現できる。
【0035】
第1実施形態に係るガラスにおいて、WO3の含有量の上限は、好ましくは5%であり、さらには4%、3%、2%の順により好ましい。WO3の含有量は0%でもよい。WO3の含有量の上限を上記範囲とすることで、透過率を高めることができ、また、部分分散比Pg,Fおよび比重を低減できる。
【0036】
第1実施形態において、Bi2O3の含有量の上限は、好ましくは5%であり、さらには4%、3%、2%の順により好ましい。また、Bi2O3の含有量の下限は、好ましくは0%である。Bi2O3の含有量は0%でもよい。Bi2O3の含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性を改善し、また、部分分散比Pg,Fおよび比重を低減できる。
【0037】
第1実施形態に係るガラスにおいて、ZrO2の含有量の下限は、好ましくは0%であり、さらには1%、2%、3%の順により好ましい。また、ZrO2の含有量の上限は、好ましくは12.5%であり、さらには12.2%、11.8%、11.4%の順により好ましい。ZrO2の含有量は0%でもよい。ZrO2の含有量を上記範囲とすることで、所望の光学恒数を実現し、また部分分散比Pg,Fを低減できる。
【0038】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Li2Oの含有量の上限は、好ましくは10%であり、さらに9%、8%、7%の順により好ましい。Li2Oの含有量の下限は、好ましくは0%であり、さらには1%、2%、3%の順により好ましい。Li2Oの含有量は0%でもよい。Li2Oの含有量を上記範囲とすることで、所望の光学恒数を実現し、また化学的耐久性、耐候性、再加熱時の安定性を保持できる。
【0039】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Na2Oの含有量の上限は、好ましくは15%であり、さらには14%、13.5%、13%の順により好ましい。Na2Oの含有量の下限は、好ましくは4%であり、さらには4.5%、5%、5.5%の順により好ましい。Na2Oの含有量を上記範囲とすることで、部分分散比Pg,Fを低減することができる。
【0040】
第1実施形態に係るガラスにおいて、K2Oの含有量の上限は、好ましくは5%であり、さらには4.5%、4%、3.5%の順により好ましい。K2Oの含有量の下限は、好ましくは0%であり、さらには0.1%、0.2%、0.3%の順により好ましい。K2Oの含有量は0%でもよい。K2Oの含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性を改善することができる。
【0041】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量[Li2O+Na2O+K2O]の上限は、好ましくは22%であり、さらには21%、20.5%、20%の順により好ましい。該合計含有量の下限は、好ましくは11%であり、さらには11.1%、11.2%、11.3%の順により好ましい。該合計含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熔融性および熱的安定性を改善し、液相温度を低下できる。
【0042】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Cs2Oの含有量の上限は、好ましくは5%であり、さらには3%、1%、0.5%の順により好ましい。Cs2Oの含有量の下限は、好ましくは0%である。
Cs2Oは、ガラスの熱的安定性を改善する働きを有するが、これらの含有量が多くなると、化学的耐久性、耐候性が低下する。そのため、Cs2Oの各含有量は、上記範囲であることが好ましい。
【0043】
第1実施形態に係るガラスにおいて、MgOの含有量の上限は、好ましくは10%であり、さらには8%、6%、4%、2%の順により好ましい。また、MgOの含有量の下限は、好ましくは0%である。MgOの含有量は0%でもよい。
【0044】
第1実施形態に係るガラスにおいて、CaOの含有量の上限は、好ましくは10%であり、さらには8%、6%、4%、2%の順により好ましい。また、CaOの含有量の下限は、好ましくは0%である。CaOの含有量は0%でもよい。
【0045】
第1実施形態に係るガラスにおいて、SrOの含有量の上限は、好ましくは10%であり、さらには8%、6%、4%、2%の順により好ましい。また、SrOの含有量の下限は、好ましくは0%である。SrOの含有量は0%でもよい。
【0046】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、BaOの含有量の上限は、好ましくは10%であり、さらには8%、6%、4%、2%の順により好ましい。BaOの含有量の下限は、好ましくは0%である。BaOの含有量は0%でもよい。BaOの含有量を上記範囲とすることで、比重の増大を抑えることができる。
【0047】
MgO、CaO、SrO、BaOは、いずれもガラスの熱的安定性および耐失透性を改善させる働きを有するガラス成分である。しかし、これらガラス成分の含有量が多くなると、比重が増加し、高分散性が損なわれ、また、ガラスの熱的安定性および耐失透性が低下する。そのため、これらガラス成分の各含有量は、それぞれ上記範囲であることが好ましい。
【0048】
第1実施形態に係るガラスにおいて、MgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量[MgO+CaO+SrO+BaO]の上限は、好ましくは10%であり、さらには7%、6%、5%の順により好ましい。また、該合計含有量の下限は、好ましくは0%である。該合計含有量は0%でもよい。該合計含有量を上記範囲とすることで、比重の増加を抑制し、また高分散化を妨げることなく熱的安定性を維持できる。
【0049】
第1実施形態に係るガラスにおいて、ZnOの含有量の上限は、好ましくは10%であり、さらには5%、4%、3%の順により好ましい。また、ZnOの含有量の下限は、好ましくは0%である。ZnOの含有量は0%でもよい。
ZnOは、ガラスの熱的安定性を改善する働きを有するガラス成分である。しかし、ZnOの含有量が多すぎると比重が上昇する。そのため、ガラスの熱的安定性を改善し、所望の光学恒数を維持する観点から、ZnOの含有量は上記範囲であることが好ましい。
【0050】
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、La2O3の含有量の上限は、好ましくは5%であり、さらには4%、3%、2%の順により好ましい。また、La2O3の含有量の下限は、好ましくは0%である。La2O3の含有量は0%でもよい。La2O3の含有量を上記範囲とすることで、所望の光学恒数を実現し、比重の増大を抑えることができ、また部分分散比Pg,Fを低減できる。
【0051】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Y2O3の含有量の上限は、好ましくは5%であり、さらには4%、3%、2%の順により好ましい。また、Y2O3の含有量の下限は、好ましくは0%である。Y2O3の含有量は0%でもよい。
Y2O3の含有量が多くなり過ぎるとガラスの熱的安定性が低下し、製造中にガラスが失透しやすくなる。したがって、ガラスの熱的安定性の低下を抑制する観点から、Y2O3の含有量は上記範囲であることが好ましい。
【0052】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Ta2O5の含有量の上限は、好ましくは5%であり、さらには4%、3%、2%の順により好ましい。また、Ta2O5の含有量の下限は、好ましくは0%である。Ta2O5の含有量は0%でもよい。
【0053】
Ta2O5は、ガラスの熱的安定性を改善する働きを有するガラス成分であり、部分分散比Pg,Fを低下させる成分である。一方、Ta2O5の含有量が多くなると、ガラスの熱的安定性が低下し、ガラスを熔融するときに、ガラス原料の熔け残りが生じやすくなる。また、比重が上昇する。そのため、Ta2O5の含有量は上記範囲であることが好ましい。
【0054】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Sc2O3の含有量は、好ましくは2%以下である。また、Sc2O3の含有量の下限は、好ましくは0%である。
【0055】
第1実施形態に係るガラスにおいて、HfO2の含有量は、好ましくは2%以下である。また、HfO2の含有量の下限は、好ましくは0%であり、さらには0.05%、0.1%の順により好ましい。
【0056】
Sc2O3、HfO2は、ガラスの高分散性を高める働きを有するが、高価な成分である。そのため、Sc2O3、HfO2の各含有量は上記範囲であることが好ましい。
【0057】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Lu2O3の含有量は、好ましくは2%以下である。また、Lu2O3の含有量の下限は、好ましくは0%である。
【0058】
Lu2O3は、ガラスの高分散性を高める働きを有するが、分子量が大きいことから、ガラスの比重を増加させるガラス成分でもある。そのため、Lu2O3の含有量は上記範囲であることが好ましい。
【0059】
第1実施形態に係るガラスにおいて、GeO2の含有量は、好ましくは2%以下である。また、GeO2の含有量の下限は、好ましくは0%である。
【0060】
GeO2は、ガラスの高分散性を高める働きを有するが、一般的に使用されるガラス成分の中で、突出して高価な成分である。したがって、ガラスの製造コストを低減する観点から、GeO2の含有量は上記範囲であることが好ましい。
【0061】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Gd2O3の含有量は、好ましくは2%以下である。また、Gd2O3の含有量の下限は、好ましくは0%である。
【0062】
Gd2O3の含有量が多くなり過ぎるとガラスの熱的安定性が低下する。また、Gd2O3の含有量が多くなり過ぎるとガラスの比重が増大する。したがって、ガラスの熱的安定性を良好に維持しつつ、比重の増大を抑制する観点から、Gd2O3の含有量は上記範囲であることが好ましい。
【0063】
第1実施形態に係るガラスにおいて、Yb2O3の含有量は、好ましくは2%以下である。また、Yb2O3の含有量の下限は、好ましくは0%である。
【0064】
Yb2O3は、La2O3、Gd2O3、Y2O3と比べて分子量が大きいため、ガラスの比重を増大させる。ガラスの比重が増大すると、光学素子の質量が増大する。例えば、質量の大きいレンズをオートフォーカス式の撮像レンズに組み込むと、オートフォーカス時にレンズの駆動に要する電力が増大し、電池の消耗が激しくなる。したがって、Yb2O3の含有量を低減させて、ガラスの比重の増大を抑えることが望ましい。
【0065】
また、Yb2O3の含有量が多すぎるとガラスの熱的安定性が低下する。ガラスの熱的安定性の低下を防ぎ、比重の増大を抑制する観点から、Yb2O3の含有量は上記範囲であることが好ましい。
【0066】
第1実施形態に係るガラスは、主として上述のガラス成分、すなわち、必須成分としてSiO2、Na2O、任意成分としてB2O3、P2O5、Al2O3、TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3、ZrO2、Li2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Ta2O5、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、Gd2O3およびYb2O3で構成されていることが好ましく、上述のガラス成分の合計含有量は、95%よりも多くすることが好ましく、98%よりも多くすることがより好ましく、99%よりも多くすることがさらに好ましく、99.5%よりも多くすることが一層好ましい。
【0067】
なお、本実施形態に係るガラスは、基本的に上記ガラス成分により構成されることが好ましいが、本発明の作用効果を妨げない範囲において、その他の成分を含有することも可能である。また、本発明において、不可避的不純物の含有を排除するものではない。
【0068】
(その他の成分)
上記成分の他に、上記光学ガラスは、清澄剤としてSb2O3、CeO2等を少量含有することもできる。清澄剤の総量(外割添加量)は0%以上、1%未満とすることが好ましく、0%以上0.5%以下とすることがより好ましい。
【0069】
外割添加量とは、清澄剤を除く全ガラス成分の合計含有量を100%としたときの清澄剤の添加量を重量百分率で表したものである。
【0070】
Pb、Cd、As、Th等は、環境負荷が懸念される成分である。そのため、それぞれPbO、CdO、ThO2の含有量は、いずれも0~0.1%であることが好ましく、0~0.05%であることがより好ましく、0~0.01%であることが一層好ましく、PbO、CdO、ThO2を実質的に含まないことが特に好ましい。
【0071】
As2O3の含有量は、0~0.1%であることが好ましく、0~0.05%であることがより好ましく、0~0.01%であることが一層好ましく、As2O3を実質的に含まないことが特に好ましい。
【0072】
更に、上記光学ガラスは、可視領域の広い範囲にわたり高い透過率が得られる。こうした特長を活かすには、着色性の元素を含まないことが好ましい。着色性の元素としては、Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er、V等を例示することができる。いずれの元素とも、100質量ppm未満であることが好ましく、0~80質量ppmであることがより好ましく、0~50質量ppmであることが更に好ましく、実質的に含まれないことが特に好ましい。
【0073】
また、Ga、Te、Tb等は、導入が不要な成分であり、高価な成分でもある。そのため、質量%表示によるGa2O3、TeO2、TbO2の含有量の範囲は、いずれも、それぞれ0~0.1%であることが好ましく、0~0.05%であることがより好ましく、0~0.01%であることが更に好ましく、0~0.005%であることが一層好ましく、0~0.001%であることがより一層好ましく、実質的に含まれないことが特に好ましい。
【0074】
(ガラス特性)
<屈折率nd>
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、屈折率ndは好ましくは1.690~1.760である。屈折率ndは、1.695~1.755、または1.700~1.750とすることもできる。相対的に屈折率ndを上げる成分は、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5、La2O3である。相対的に屈折率ndを下げる成分は、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2Oである。これらの成分の含有量を適宜調整することで屈折率ndを制御できる。
【0075】
<アッベ数νd>
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、アッベ数νdは好ましくは30~36である。アッベ数νdは、30.5~35.8、または31~35.5とすることもできる。相対的にアッベ数νdを低くする成分は、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5である。相対的にアッベ数νdを高くする成分は、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrOである。これらの成分の含有量を適宜調整することでアッベ数νdを制御できる。
【0076】
<ガラスの比重>
第1実施形態に係る光学ガラスの比重は、好ましくは3.40以下であり、さらには3.35以下、3.30以下、3.25以下の順により好ましい。比重は小さいほど好ましく、下限は特に限定されないが、一般的には3.10程度である。相対的に比重を高くする成分は、BaO、La2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5などである。相対的に比重を低くする成分は、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2Oなどである。これらの成分の含有量を調整することで比重を制御できる。
【0077】
<部分分散比Pg,F>
第1実施形態に係る光学ガラスの部分分散比Pg,Fの上限は、好ましくは0.5980であり、さらには0.5970、0.5960、0.5950,0.5940の順により好ましい。また、部分分散比Pg,Fは低い方が好ましく、その下限は、好ましくは0.5780であり、さらには0.5800、0.5820、0.5840、0.5860とすることもできる。部分分散比Pg,Fを上記範囲とすることで、高次の色収差補正に好適な光学ガラスが得られる。部分分散比Pg,Fは、SiO2、B2O3、TiO2、Nb2O5などの含有量を調整することで制御できる。
【0078】
また、第1実施形態に係る光学ガラスの部分分散比Pg,Fの偏差ΔPg,Fの上限は、好ましくは0.0030であり、さらには0.0025、0.0020、0.0015の順により好ましい。また、偏差ΔPg,Fは低い方が好ましく、その下限は、好ましくは-0.0060であり、さらにはー0.0050、ー0.0040、ー0.0030、ー0.0020とすることもできる。
【0079】
<液相温度>
第1実施形態に係る光学ガラスの液相温度LTは、好ましくは1200℃以下であり、さらには1190℃以下、1180℃以下、1170℃以下の順により好ましい。液相温度を上記範囲とすることで、ガラスの熔融、成形温度を低下させることができ、その結果、熔融工程におけるガラス熔融器具(例えば、坩堝、熔融ガラスの攪拌器具など)の侵蝕を低減できる。液相温度LTの下限は特に限定されないが、一般的には1000℃程度である。液相温度LTは、全てのガラス成分の含有量のバランスによって決まる。その中でも、液相温度LTに対しては、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2Oなどの含有量の影響が大きい。
【0080】
なお、液相温度は次のように決定する。10cc(10ml)のガラスを白金坩堝中に投入し1250℃~1400℃で15~30分熔融した後にガラス転移温度Tg以下まで冷却し、ガラスを白金坩堝ごと所定温度の熔解炉に入れ2時間保持する。保持温度は1000℃以上で5℃あるいは10℃刻みとし、2時間保持後、冷却し、100倍の光学顕微鏡でガラス内部の結晶の有無を観察する。結晶の析出しなかった最低温度を液相温度とする。
【0081】
<ガラス転移温度Tg>
第1実施形態に係る光学ガラスのガラス転移温度Tgの上限は、好ましくは670℃であり、さらには650℃、630℃、610℃の順により好ましい。また、ガラス転移温度Tgの下限は、好ましくは510℃であり、さらには520℃、525℃、530℃の順により好ましい。相対的にガラス転移温度Tgを下げる成分は、Li2O、Na2O、K2Oなどである。相対的にガラス転移温度Tgを上げる成分は、La2O3、ZrO2、Nb2O5などである。これらの成分の含有量を適宜調整することでガラス転移温度Tgを制御できる。
【0082】
<再加熱時の安定性>
第1実施形態に係る光学ガラスにおいて、ガラス転移温度Tgで10分間加熱し、さらにそのTgよりも140~220℃高い温度で10分間加熱したときの、1gあたりに観察される結晶数は、好ましくは20個以下、より好ましくは10個以下である。
【0083】
なお、再加熱時の安定性は以下のように測定する。1cm×1cm×0.8cmの大きさのガラス試料を、そのガラス試料のガラス転移温度Tgに設定した第1の試験炉で10分間加熱し、さらにそのガラス転移温度Tgよりも140~220℃高い温度に設定した第2の試験炉で10分間加熱した後、結晶の有無を光学顕微鏡(観察倍率:10~100倍)で確認する。そして、1gあたりの結晶数を測定する。また、ガラスの白濁の有無を目視で確認する。
【0084】
(光学ガラスの製造)
第1実施形態に係る光学ガラスは、上記所定の組成となるようにガラス原料を調合し、調合したガラス原料により公知のガラス製造方法に従って作製すればよい。例えば、複数種の化合物を調合し、十分混合してバッチ原料とし、バッチ原料を石英坩堝や白金坩堝中に入れて粗熔解(ラフメルト)する。粗熔解によって得られた熔融物を急冷、粉砕してカレットを作製する。さらにカレットを白金坩堝中に入れて加熱、再熔融(リメルト)して熔融ガラスとし、さらに清澄、均質化した後に熔融ガラスを成形し、徐冷して光学ガラスを得る。熔融ガラスの成形、徐冷には、公知の方法を適用すればよい。
【0085】
なお、ガラス中に所望のガラス成分を所望の含有量となるように導入することができれば、バッチ原料を調合するときに使用する化合物は特に限定されないが、このような化合物として、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、フッ化物等が挙げられる。
【0086】
(光学素子等の製造)
第1実施形態に係る光学ガラスを使用して光学素子を作製するには、公知の方法を適用すればよい。例えば、上記光学ガラスの製造において、熔融ガラスを鋳型に流し込んで板状に成形し、本発明に係る光学ガラスからなるガラス素材を作製する。得られたガラス素材を適宜、切断、研削、研磨し、プレス成形に適した大きさ、形状のカットピースを作製する。カットピースを加熱、軟化して、公知の方法でプレス成形(リヒートプレス)し、光学素子の形状に近似する光学素子ブランクを作製する。光学素子ブランクをアニールし、公知の方法で研削、研磨して光学素子を作製する。
【0087】
作製した光学素子の光学機能面には使用目的に応じて、反射防止膜、全反射膜などをコーティングしてもよい。
【0088】
本発明の一態様によれば、上記光学ガラスからなる光学素子を提供することができる。光学素子の種類としては、球面レンズ、非球面レンズ等のレンズ、プリズム、回折格子等を例示することができる。レンズの形状としては、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ等の諸形状を例示することができる。光学素子は、上記光学ガラスからなるガラス成形体を加工する工程を含む方法により製造することができる。加工としては、切断、切削、粗研削、精研削、研磨等を例示することができる。こうした加工を行う際、上記ガラスを使用することにより、破損を軽減することができ、高品質の光学素子を安定して供給することができる。
【0089】
第2実施形態
第2実施形態に係る光学ガラスは、
Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]が0.80より大きく、
SiO2およびB2O3の合計含有量に対するTiO2およびNb2O5の合計含有量の質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]が0.7より大きく、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するSiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]が1.45~4.55であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2O含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.45以上であり、
SiO2およびNb2O5の合計含有量[SiO2+Nb2O5]が62~84%であることを特徴とする。
【0090】
第2実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]は0.80より大きい。質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]の下限は、好ましくは0.83であり、さらには0.85、0.86、0.87、0.88の順により好ましい。質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]の上限は、好ましくは1.50であり、さらには1.40、1.30、1.20の順により好ましい。質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]を上記範囲とすることで、ガラスの結晶化が抑制され、均質性および再加熱時の安定性に優れる光学ガラスが得られる。
【0091】
第2実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2およびB2O3の合計含有量に対するTiO2およびNb2O5の合計含有量の質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]は0.7より大きい。質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]の下限は、好ましくは0.73であり、さらには0.75、0.77、0.79の順により好ましい。また、質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]の上限は、好ましくは1.15であり、さらには1.13、1.11、1.09の順により好ましい。質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]を上記範囲とすることで、液相温度を下げ、ガラスの熱的安定性を改善できる。
【0092】
第2実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するSiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]は1.45~4.55である。質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]の下限は、好ましくは1.70であり、さらには1.72、1.74、1.76の順により好ましい。また、質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]の上限は、好ましくは4.2であり、さらには4.0、3.95、3.9の順により好ましい。質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]を上記範囲とすることで、ガラスの結晶化を抑制できる。
【0093】
第2実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2O含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]は0.45以上である。質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]の下限は、好ましくは0.46であり、さらには0.47、0.48、0.49の順により好ましい。また、質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]の上限は、好ましくは0.97であり、さらには0.96、0.90、0.85、0.80、0.75、0.70の順により好ましい。質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]を上記範囲とすることで、液相温度を下げ、ガラスの熱的安定性を改善できる。また、ガラスの結晶化が抑制され、均質性および再加熱時の安定性に優れる光学ガラスが得られる。
【0094】
第2実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2およびNb2O5の合計含有量[SiO2+Nb2O5]は62~84%である。合計含有量[SiO2+Nb2O5]の下限は、好ましくは63.0%であり、さらには63.5%、64.0%、64.5%の順により好ましい。また、合計含有量[SiO2+Nb2O5]の上限は、好ましくは83%であり、さらには82.7%、82.4%、82.1%の順により好ましい。合計含有量[SiO2+Nb2O5]を上記範囲とすることで、液相温度を下げ、ガラスの熱的安定性を改善できる。また、ガラスの結晶化を抑制できる。
【0095】
第2実施形態に係る光学ガラスにおいて、Na2Oの含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/Na2O]は、好ましくは2.5~8.5である。質量比[SiO2/Na2O]の下限は、より好ましくは2.6であり、さらには2.65、2.7、2.75の順により好ましい。また、質量比[SiO2/Na2O]の上限は、より好ましくは8.2であり、さらには8.0、7.8、7.6の順により好ましい。質量比[SiO2/Na2O]を上記範囲とすることで、均質性および再加熱時の安定性に優れる光学ガラスが得られる。
【0096】
第2実施形態に係る光学ガラスにおいて、上記以外のガラス成分の含有量および比率については、第1実施形態と同様とすることができる。また、第2実施形態におけるガラス特性、光学ガラスの製造および光学素子等の製造についても、第1実施形態と同様とすることができる。
【0097】
第3実施形態
第3実施形態に係る光学ガラスは、
アッベ数νdが30~36であり、
比重が3.4以下であり、
部分分散比Pg,Fの偏差ΔPg,Fが0.0030以下である。
【0098】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、アッベ数νdは30~36である。アッベ数νdは、30.5~35.8、または31~35.5とすることもできる。相対的にアッベ数νdを低くする成分は、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5である。相対的にアッベ数νdを高くする成分は、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrOである。これらの成分の含有量を適宜調整することでアッベ数νdを制御できる。
【0099】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、比重は3.4以下である。比重は、好ましくは3.35以下であり、さらには3.30以下、3.25以下の順により好ましい。比重は小さいほど好ましく、下限は特に限定されないが、一般的には3.10程度である。
【0100】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、部分分散比Pg,Fの偏差ΔPg,Fは0.0030以下である。偏差ΔPg,Fの上限は、好ましくは0.0025であり、さらには0.0020、0.0015の順により好ましい。また、偏差ΔPg,Fは低い方が好ましく、その下限は、好ましくは-0.0060であり、さらにはー0.0050、ー0.0040、ー0.0030、ー0.0020とすることもできる。
【0101】
一般に部分分散比Pg,Fはアッベ数νdの増加とともに減少傾向を示す。そのため、第3実施形態では、部分分散比Pg,F自体ではなく、先に説明したΔPg,Fを用いて部分分散比Pg,Fを規定する。上記アッベ数νdにおいて、たとえば、νd≒30であればΔPg,Fを0.0030以下に、νd≒32であればΔPg,Fを0.0010以下にすることにより、高次の色収差補正に好適な光学ガラスを提供することができる。さらに、比重が3.4以下、より好ましくは3.25以下であることにより、光学素子の軽量化を図ることができる。
【0102】
次に、第3実施形態に係る光学ガラスにおける、ガラス成分の含有量および比率の好ましい態様を以下に詳述する。
【0103】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]は、好ましくは0.80より大きく、その下限は、さらには0.83、0.85、0.86、0.87、0.88の順により好ましい。質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]の上限は、好ましくは1.50であり、さらには1.40、1.30、1.20の順により好ましい。質量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]を上記範囲とすることで、ガラスの結晶化が抑制され、均質性および再加熱時の安定性に優れる光学ガラスが得られる。
【0104】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、Na2Oの含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/Na2O]は、好ましくは2.5~8.5である。質量比[SiO2/Na2O]の下限は、より好ましくは2.6であり、さらには2.65、2.7、2.75の順により好ましい。また、質量比[SiO2/Na2O]の上限は、より好ましくは8.2であり、さらには8.0、7.8、7.6の順により好ましい。質量比[SiO2/Na2O]を上記範囲とすることで、均質性および再加熱時の安定性に優れる光学ガラスが得られる。
【0105】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するSiO2、B2O3およびP2O5の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]は、好ましくは1.45~4.55である。質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]の下限は、より好ましくは1.70であり、さらには1.72、1.74、1.76の順により好ましい。また、質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]の上限は、より好ましくは4.2であり、さらには4.0、3.95、3.9の順により好ましい。質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]を上記範囲とすることで、ガラスの結晶化を抑制できる。
【0106】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2O含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]は、好ましくは0.45以上である。質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]の下限は、より好ましくは0.46であり、さらには0.47、0.48、0.49の順により好ましい。また、質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]の上限は、好ましくは0.97であり、さらには0.96、0.90、0.85、0.80、0.75、0.70の順により好ましい。質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]を上記範囲とすることで、液相温度を下げ、ガラスの熱的安定性を改善できる。また、ガラスの結晶化を抑制し、均質性および再加熱時の安定性に優れる光学ガラスが得られる。
【0107】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2およびNb2O5の合計含有量[SiO2+Nb2O5]は、好ましくは62~84%である。合計含有量[SiO2+Nb2O5]の下限は、より好ましくは63.0%であり、さらには63.5%、64.0%、64.5%の順により好ましい。また、合計含有量[SiO2+Nb2O5]の上限は、より好ましくは83%であり、さらには82.7%、82.4%、82.1%の順により好ましい。合計含有量[SiO2+Nb2O5]を上記範囲とすることで、液相温度を下げ、ガラスの熱的安定性を改善できる。また、ガラスの結晶化を抑制できる。
【0108】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2およびB2O3の合計含有量に対するTiO2およびNb2O5の合計含有量の質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]は、好ましくは0.7より大きい。質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]の下限は、より好ましくは0.73であり、さらには0.75、0.77、0.79の順により好ましい。また、質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]の上限は、好ましくは1.15であり、さらには1.13、1.11、1.09の順により好ましい。質量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]を上記範囲とすることで、液相温度を下げ、ガラスの熱的安定性を改善できる。
【0109】
第3実施形態に係る光学ガラスにおいて、上記以外のガラス成分の含有量および比率については、第1実施形態と同様とすることができる。また、第3実施形態における上記以外のガラス特性、光学ガラスの製造および光学素子等の製造についても、第1実施形態と同様とすることができる。
また、第3実施形態において、第1または第2実施形態の構成のうち、任意のものを採用してもよい。
【実施例0110】
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。ただし、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。
【0111】
(実施例1)
表1~4に示すガラス組成を有するガラスサンプルを以下の手順で作製し、各種評価を行った。
【0112】
[光学ガラスの製造]
まず、ガラスの構成成分に対応する酸化物、水酸化物、炭酸塩、および硝酸塩を原材料として準備し、得られる光学ガラスのガラス組成が、表1~4に示す各組成となるように上記原材料を秤量、調合して、原材料を十分に混合した。こうして得られた調合原料(バッチ原料)を、白金坩堝に投入し、1350℃~1450℃で2~3時間加熱して熔融ガラスとし、攪拌して均質化を図り、清澄してから、熔融ガラスを適当な温度に予熱した金型に鋳込んだ。鋳込んだガラスを、ガラス転移温度Tg±10℃の温度で30分間熱処理し、炉内で室温まで放冷することにより、ガラスサンプルを得た。
【0113】
[ガラス成分組成の確認]
得られたガラスサンプルについて、誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-AES)で各ガラス成分の含有量を測定し、表1~4に示す各組成のとおりであることを確認した。
【0114】
[光学特性の測定]
得られたガラスサンプルを、さらにガラス転移温度Tg付近で約30分から約2時間アニール処理した後、炉内で降温速度-30℃/時間で室温まで冷却してアニールサンプルを得た。得られたアニールサンプルについて、屈折率nd、ng、nFおよびnC、アッベ数νd、部分分散比Pg,F、偏差ΔPg,F、比重、ガラス転移温度Tg、λ80、λ70およびλ5を測定した。結果を表1~4に示す。なお、比較例A、Bで得られたガラスサンプルは、著しい脈理が認められ非常に不均質であったため、屈折率nd、アッベ数νd、部分分散比Pg,F、および偏差ΔPg,Fが測定できなかった。
(i)屈折率nd、ng、nF、nCおよびアッベ数νd
上記アニールサンプルについて、JIS規格 JIS B 7071-1の屈折率測定法により、屈折率nd、ng、nF、nCを測定し、下記式に基づきアッベ数νdを算出した。
νd=(nd-1)/(nF-nC)
【0115】
(ii)部分分散比Pg,F
g線、F線、c線における各屈折率ng、nF、nCを用いて、下記式に基づき部分分散比Pg,Fを算出した。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
【0116】
(iii)部分分散比Pg,Fの偏差ΔPg,F
部分分散比Pg,Fおよびアッベ数νdを用いて、下記式に基づき算出した。
ΔPg,F=Pg,F+(0.0018×νd)-0.6483
【0117】
(iv)比重
比重は、アルキメデス法により測定した。
【0118】
(v)液相温度LT
ガラスを所定温度に加熱された炉内に入れて約2時間保持し、冷却後、ガラス内部を40~100倍の光学顕微鏡で観察し、結晶の有無から液相温度を決定した。
【0119】
(vi)ガラス転移温度Tg
ガラス転移温度Tgは、NETZSCH JAPAN社製の示差走査熱量分析装置(DSC3300SA)を使用し、昇温速度10℃/分にて測定した。
【0120】
(vii)λ80、λ70、λ5
上記アニールサンプルを、厚さ10mmで、互いに平行かつ光学研磨された平面を有するように加工し、波長280nmから700nmまでの波長域における分光透過率を測定した。光学研磨された一方の平面に垂直に入射する光線の強度を強度Aとし、他方の平面から出射する光線の強度を強度Bとして、分光透過率B/Aを算出した。分光透過率が80%になる波長をλ80とし、分光透過率B/Aを算出した。分光透過率が70%になる波長をλ70とし、分光透過率が5%になる波長をλ5とした。なお、分光透過率には試料表面における光線の反射損失も含まれる。
【0121】
[再加熱時の安定性]
得られたガラスサンプルを1cm×1cm×0.8cmの大きさに切断し、そのガラスサンプルのガラス転移温度Tgに設定した第1の試験炉で10分間加熱し、さらにそのガラス転移温度Tgよりも140~220℃高い温度に設定した第2の試験炉で10分間加熱した。その後、結晶の有無を光学顕微鏡(観察倍率:10~100倍)で確認した。そして、1gあたりの結晶数を測定した。ガラスの白濁の有無は目視で確認した。1gあたりの結晶数が20個以下で白濁も確認されなかった場合は「良好」、1gあたりの結晶数が21~60個確認された場合には「可」、1gあたりの結晶数が60個より多い、もしくは目視で白濁または結晶が確認された場合は「不可」と判定した。
【0122】
[ガラス化の評価]
得られたガラスサンプルについて、目視または光学顕微鏡(観察倍率:40倍)で結晶の有無を確認し、結晶がなければ「可」、あれば「不可」とした。
上記の実施例の各光学ガラスは光学的にも均質であり脈理が認められなかった。一方、実施例と同じ条件で作製した比較例AおよびBの各ガラスは、著しい脈理が認められ非常に不均質であった。比較例Cは目視でも結晶が確認された。
【0123】
【0124】
【0125】
【0126】
【0127】
(実施例2)
実施例1において作製した各光学ガラスを用いて、公知の方法により、レンズブランクを作製し、レンズブランクを研磨等の公知方法により加工して各種レンズを作製した。
作製した光学レンズは、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ等の各種レンズである。
各種レンズは、他種の光学ガラスからなるレンズと組合せることにより、二次の色収差を良好に補正することができた。
【0128】
また、ガラスが低比重であるため、各レンズとも同等の光学特性、大きさを有するレンズよりも重量が小さく、各種撮像機器、特に省エネ可能という理由等によりオートフォーカス式の撮像機器用として好適である。同様にして、実施例1で作製した各種光学ガラスを用いてプリズムを作製した。
【0129】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0130】
例えば、上記に例示されたガラス組成に対し、明細書に記載の組成調整を行うことにより、本発明の一態様にかかる光学ガラスを作製することができる。
また、明細書に例示または好ましい範囲として記載した事項の2つ以上を任意に組み合わせることは、もちろん可能である。