(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-22
(45)【発行日】2024-07-30
(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 20060101AFI20240723BHJP
G02B 1/00 20060101ALI20240723BHJP
【FI】
C03C3/062
G02B1/00
(21)【出願番号】P 2022176472
(22)【出願日】2022-11-02
(62)【分割の表示】P 2018104402の分割
【原出願日】2018-05-31
【審査請求日】2022-12-02
【前置審査】
(73)【特許権者】
【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】庄司 昂浩
(72)【発明者】
【氏名】根岸 智明
【審査官】玉井 一輝
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-088758(JP,A)
【文献】特開2014-131948(JP,A)
【文献】国際公開第2018/021221(WO,A1)
【文献】特開2019-064898(JP,A)
【文献】国際公開第2019/151316(WO,A1)
【文献】国際公開第2019/151321(WO,A1)
【文献】国際公開第2017/090646(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C03C 1/00 -14/00
G02B 1/00
INTERGLAD
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アッベ数νdが28.09以上であり、
Na
2
Oの含有量が6質量%以上であり、
K
2
Oの含有量が0.1質量%以上であり、
SiO
2の含有量が27~38質量%であり、
TiO
2の含有量が0~15質量%であり、
Nb
2O
5の含有量が32~45質量%であり、
ZrO
2の含有量が0質量%を超え、
Li
2Oの含有量が9質量%以下であり、
Ta
2O
5の含有量が2質量%以下であり、
Nb
2
O
5
、TiO
2
、WO
3
およびBi
2
O
3
の合計含有量[Nb
2
O
5
+TiO
2
+WO
3
+Bi
2
O
3
]が36質量%以上であり、
SiO
2の含有量に対するB
2O
3の含有量の質量比[B
2O
3/SiO
2]が0.800以下であり、
Nb
2O
5およびTiO
2の合計含有量に対するSiO
2およびB
2O
3の合計含有量の質量比[(SiO
2+B
2O
3)/(Nb
2O
5+TiO
2)]が0.950以下であり、
Li
2O、Na
2OおよびK
2Oの合計含有量[Li
2O+Na
2O+K
2O]が10.0~25質量%であり、
Li
2O、Na
2OおよびK
2Oの合計含有量に対するNa
2Oの含有量の質量比[Na
2O/(Li
2O+Na
2O+K
2O)]が0.330以上であり、
Li
2O、Na
2OおよびK
2Oの合計含有量に対するMgO、CaO、SrO、BaOおよびZnOの合計含有量の質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li
2O+Na
2O+K
2O)]が0.150以下であり、
Nb
2O
5の含有量に対するTiO
2の含有量の質量比[TiO
2/Nb
2O
5]が0.340以下であり、
TiO
2およびNb
2O
5の合計含有量に対するLi
2O、Na
2OおよびK
2Oの合計含有量の質量比[(Li
2O+Na
2O+K
2O)/(TiO
2+Nb
2O
5)]が0.700以下であり、
SiO
2、P
2O
5およびB
2O
3の合計含有量に対するLi
2O、Na
2O、K
2OおよびCs
2Oの合計含有量の質量比[(Li
2O+Na
2O+K
2O+Cs
2O)/(SiO
2+B
2O
3+P
2O
5)]が0.600以下であり、
Nb
2O
5、TiO
2、WO
3およびBi
2O
3の合計含有量に対するZrO
2の含有量の質量比[ZrO
2/(Nb
2O
5+TiO
2+WO
3+Bi
2O
3)]が0.09以上であり、
SiO
2、B
2O
3、P
2O
5、Al
2O
3、Li
2O、Na
2O、K
2O、MgO、CaO、ZnO、La
2O
3、Y
2O
3、Gd
2O
3、ZrO
2、TiO
2およびNb
2O
5の合計含有量が96.0質量%以上であり、
PbO、CdOおよびAs
2O
3の含有量がそれぞれ0.01質量%以下である、光学ガラス(ただし、SiO
2の含有量が33.03質量%、Nb
2O
5の含有量が44.05質量%、Na
2Oの含有量が6.21質量%、Li
2Oの含有量が5.67質量%、ZrO
2の含有量が4.80質量%、B
2O
3の含有量が1.07質量%、K
2Oの含有量が0.86質量%、TiO
2の含有量が2.61質量%、SrOの含有量が0.85質量%、ZnOの含有量が0.77質量%、Sb
2O
3の含有量が0.07質量%である光学ガラス、および、SiO
2の含有量が33.04質量%、Nb
2O
5の含有量が44.07質量%、Na
2Oの含有量が6.22質量%、Li
2Oの含有量が5.68質量%、ZrO
2の含有量が4.80質量%、B
2O
3の含有量が1.07質量%、K
2Oの含有量が0.86質量%、TiO
2の含有量が2.62質量%、SrOの含有量が0.85質量%、ZnOの含有量が0.77質量%、Sb
2O
3の含有量が0.03質量%である光学ガラスを除く。)。
【請求項2】
Li
2O、Na
2OおよびK
2Oの合計含有量に対するMgO、CaO、SrO、BaOおよびZnOの合計含有量の質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li
2O+Na
2O+K
2O)]が0.100以下である、請求項1に記載の光学ガラス。
【請求項3】
ZnOの含有量が2質量%以下である、請求項
1または2に記載の光学ガラス。
【請求項4】
アッベ数νdが31.0以下である、請求項
1~3のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項5】
請求項
1~4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。また、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、再加熱時の失透が見られる。さらに、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1~3には、所定の光学恒数を有し、部分分散比を低減することを課題とした光学ガラスが開示されている。しかし、特許文献1~3に開示された光学ガラスは、比重が大きい。
特許文献4では、部分分散比が小さい光学ガラスを安価に得ることを課題としている。しかし、特許文献4に開示された光学ガラスは比較的低分散性のガラスであり、本発明で所望する光学恒数を有さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2015-193515号公報
【文献】特開2015-193516号公報
【文献】特開2016-88759号公報
【文献】特開2017-105702号公報
【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、比較的比重が小さく、アッベ数νdに対する部分分散比Pg,Fが小さく、さらに再加熱時の安定性に優れる光学ガラス、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)アッベ数νdが26.0以上であり、
SiO2の含有量が0質量%を超え40質量%未満であり、
TiO2の含有量が0~15質量%であり、
Nb2O5の含有量が25~45質量%であり、
ZrO2の含有量が0質量%を超え、
SiO2の含有量に対するB2O3の含有量の質量比[B2O3/SiO2]が0.800以下であり、
Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2およびB2O3の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]が0.950以下であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量[Li2O+Na2O+K2O]が10
~25質量%であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2Oの含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.330以上であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するMgO、CaO、SrO、BaOおよびZnOの合計含有量の質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.480以下であり、
Nb2O5の含有量に対するTiO2の含有量の質量比[TiO2/Nb2O5]が0.340以下であり、
TiO2およびNb2O5の合計含有量に対するLi2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量の質量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]が0.700以下であり、
SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Gd2O3、ZrO2、TiO2およびNb2O5の合計含有量が96.0質量%以上であり、
PbO、CdOおよびAs2O3の含有量がそれぞれ0.01質量%以下である、光学ガラス。
【0008】
(2)上記(1)に記載の光学ガラスからなる光学素子。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、所望の光学恒数を有し、比較的比重が小さく、アッベ数νdに対する部分分散比Pg,Fが小さく、さらに再加熱時の安定性に優れる光学ガラス、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】
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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)
【0014】
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、本実施形態にお
けるノーマルラインは下式により表される。
Pg,F(0)’=0.68900-0.00286×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)’
【0015】
本実施形態に係る光学ガラスは、
アッベ数νdが26.0以上であり、
SiO2の含有量が0%を超え40%未満であり、
TiO2の含有量が0~15%であり、
Nb2O5の含有量が25~45%であり、
ZrO2の含有量が0%を超え、
SiO2の含有量に対するB2O3の含有量の質量比[B2O3/SiO2]が0.800以下であり、
Nb2O5およびTiO2の合計含有量に対するSiO2およびB2O3の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]が0.950以下であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量[Li2O+Na2O+K2O]が10~25%であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するNa2Oの含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.330以上であり、
Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量に対するMgO、CaO、SrO、BaOおよびZnOの合計含有量の質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]が0.480以下であり、
Nb2O5の含有量に対するTiO2の含有量の質量比[TiO2/Nb2O5]が0.340以下であり、
TiO2およびNb2O5の合計含有量に対するLi2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量の質量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]が0.700以下であり、
SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Gd2O3、ZrO2、TiO2およびNb2O5の合計含有量が96.0%以上であり、
PbO、CdOおよびAs2O3の含有量がそれぞれ0.01%以下であることを特徴とする。
【0016】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、アッベ数νdは26.0以上である。アッベ数νdの下限は、好ましくは26.5であり、さらには27.0、27.2、27.4、27.6、27.8、28.0、28.2、28.4、28.6、28.8、29.0の順により好ましい。また、アッベ数νdの上限は、好ましくは31.0、30.8、30.6、30.4、30.2、30.0の順により好ましい。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、P2O5、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。
【0017】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2の含有量は0%を超え40%未満である。SiO2の含有量の下限は、好ましくは10%であり、さらには15%、17%、19%、21%、23%、25%、26%、27%、28%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39%であり、さらには38%、37%、36%、35%、34%、33%の順により好ましい。
SiO2はガラスのネットワーク形成成分である。SiO2の含有量が少なすぎると、ガラスのネットワーク形成作用が低下し、ガラスの再加熱時の安定性が低下するおそれがある。SiO2の含有量が多すぎると、所望の光学恒数が得られないおそれがある。
【0018】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、TiO2の含有量は0~15%である。TiO2の含有量の上限は、好ましくは14%であり、さらには13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%の順により好ましい。TiO2の含有量の下限は、好ましくは0.05%であり、さらには0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%の順により好ましい。
TiO2はガラスを高分散化する成分である。TiO2の含有量が多すぎると、部分分散比Pg,Fが増大するおそれがある。TiO2の含有量が少なすぎると、所望の光学恒数が得られないおそれがある。また、ガラスのネットワーク形成作用が低下し、ガラスの再加熱時の安定性が低下するおそれがある。
【0019】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5の含有量は25~45%である。Nb2O5の含有量の下限は、好ましくは27%であり、さらには28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%の順により好ましい。また、Nb2O5の含有量の上限は、好ましくは44.5%であり、さらには44.0%、43.5%、43.2%、43.0%、42.7%、42.5%の順により好ましい。
Nb2O5は、ガラスを高分散化し、部分分散比Pg,Fを低減する成分である。Nb2O5の含有量が多すぎると、ガラスの熱的安定性が低下し、また、原料コストが増大するおそれがある。Nb2O5の含有量が少なすぎると、部分分散比Pg,Fが増大し、また所望の光学恒数が得られないおそれがある。
【0020】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、ZrO2の含有量は0%を超える。ZrO2の含有量の下限は、好ましくは1%であり、さらには2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%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15%であり、さらには14%、13.5%、13.2%、13.0%、12.8%、12.6%、12.4%の順により好ましい。
ZrO2は、ガラスを高分散化し、部分分散比Pg,Fを低減する成分である。ZrO2の含有量が多すぎると、ガラスのネットワーク形成作用が低下し、ガラスの再加熱時の安定性が低下するおそれがある。ZrO2の含有量が少なすぎると、部分分散比Pg,Fが増大し、また、所望の光学恒数が得られないおそれがある。
【0021】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2の含有量に対するB2O3の含有量の質量比[B2O3/SiO2]は0.800以下である。質量比[B2O3/SiO2]の上限は、好ましくは0.700であり、さらには0.600、0.550、0.500、0.450、0.350、0.300、0.250、0.200の順により好ましい。質量比[B2O3/SiO2]は0でもよい。
質量比[B2O3/SiO2]が大きすぎると、比重が増大し、ガラスの着色が増大するおそれがある。
【0022】
本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およびB2O3の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]は0.950以下である。質量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]の上限は、好ましくは0.930であり、さらには0.920、0.910、0.900、0.890、0.880、0.870、0.860、0.850、0.840、0.830、0.820、0.810、0.800、0.790、0.780の順により好ましい。また、質量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]の下限は、好ましくは0.300であり、さらには0.350、0.400、0.450、0.500、0.550、0.600、0.630、0.650、0.670、0.680、0.690の順により好ましい。
質量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]が大きすぎると、所望の光学恒数が得られないおそれがある。質量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]が小さすぎると、ガラスのネットワーク形成作用が低下し、ガラスの再加熱時の安定性が低下するおそれがある。
【0023】
本実施形態に係る光学ガラスでは、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量[Li2O+Na2O+K2O]は10~25%である。合計含有量[Li2O+Na2O+K2O]の下限は、好ましくは11.0%であり、さらには12.0%、12.5%、13.0%、13.5%、13.7%、13.9%、14.1%、14.3%、14.5%の順により好ましい。また、合計含有量[Li2O+Na2O+K2O]の上限は、好ましくは23%であり、さらには22%、21.5%、21.0%、20.5%、20.0%、19.5%、19.0%の順により好ましい。
合計含有量[Li2O+Na2O+K2O]が多すぎると、ガラスのネットワーク形成作用が低下し、ガラスの再加熱時の安定性が低下するおそれがある。また、ガラス窯等の耐火物の寿命を縮めるおそれがある。合計含有量[Li2O+Na2O+K2O]が少なすぎると、ガラスの熔解性が低下するおそれがある。
【0024】
本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の含有量の質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]は0.330以上である。質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]の下限は、好ましくは0.380であり、さらには0.420、0.440、0.460、0.480、0.500、0.520、0.540、0.560、0.580、0.600、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1.000であり、さらには0.950、0.900、0.880、0.860、0.840、0.820、0.800、0.780、0.760、0.740、0.720、0.700の順により好ましい。
質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が大きすぎると、ガラスの熱的安定性が低下するおそれがある。質量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]が小さすぎると、比重が増大し、熱的安定性が低下するおそれがある、また、原料コストが増大するおそれがある。
【0025】
本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MgO、CaO、SrO、BaOおよびZnOの合計含有量の質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]は0.480以下である。質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]の上限は、好ましくは0.400であり、さらには0.350、0.300、0.250、0.200、0.150、0.100の順により好ましい。質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]は0でもよい。
質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]が大きすぎると、比重が増大し、熱的安定性が低下するおそれがある。質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]が小さすぎると、屈折率ndが低下するおそれがある。
【0026】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5の含有量に対するTiO2の含有量の質量比[TiO2/Nb2O5]は0.340以下である。質量比[TiO2/Nb2O5]の上限は、好ましくは0.300であり、さらには0.280、0.260、0.240、0.220、0.200、0.180の順により好ましい。質量比[TiO2/
Nb2O5]の下限は、好ましくは0であり、さらには0.001、0.002、0.003、0.004、0.005の順により好ましい。
質量比[TiO2/Nb2O5]が大きすぎると、部分分散比Pg,Fが増大するおそれがある。質量比[TiO2/Nb2O5]が小さすぎると、ガラスのネットワーク形成作用が低下し、ガラスの再加熱時の安定性が低下するおそれ、ならびに比重が増大するおそれがある。
【0027】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、TiO2およびNb2O5の合計含有量に対するLi2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量の質量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]は0.700以下である。質量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]の上限は、好ましくは0.650であり、さらには0.600、0.570、0.550、0.530、0.510、0.500、0.490、0.480、0.470、0.460、0.450の順により好ましい。質量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]の下限は、好ましくは0.100であり、さらには0.150、0.200、0.250、0.270、0.290、0.300、0.310、0.320、0.330、0.340の順により好ましい。
質量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]が大きすぎると、所望の光学恒数が得られないおそれがある。質量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]が小さすぎると、ガラスの熔解性が低下するおそれがある。
【0028】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Gd2O3、ZrO2、TiO2およびNb2O5の合計含有量は96.0%以上である。該合計含有量の下限は、好ましくは96.5%であり、さらには97.0%、97.5%、98.0%、98.2%、98.4%、98.6%、98.8%、99.0%の順により好ましい。該合計含有量は100%でもよい。
該合計含有量が少なすぎると、所望の光学恒数が得られないおそれがある。また、ガラスのネットワーク形成作用が低下し、ガラスの再加熱時の安定性が低下するおそれ、ならびに比重が増大するおそれ、部分分散比が増大するおそれがある。
【0029】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、PbO、CdOおよびAs2O3の含有量はそれぞれ0.01%以下である。PbO、CdOおよびAs2O3の含有量の上限は、それぞれ好ましくは0.005%であり、さらには0.003%、0.002%、0.001%の順により好ましい。PbO、CdOおよびAs2O3の含有量は少ない方が好ましく、0%でもよい。これらの成分は環境負荷が懸念される成分であり、実質的に含まれないことが好ましい。
【0030】
本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。
【0031】
本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20%であり、さらには18%、16%、14%、12%、10%、8%、6%、5%、4%、3%、2%、1%の順により好ましい。また、B2O3の含有量は少ない方が好ましく、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。
【0032】
本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2.5
0%であり、さらには2.00%、1.00%、0.90%、0.80%、0.70%、0.60%、0.50%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0.05%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.20%の順により好ましい。P2O5の含有量は0%でもよい。P2O5はガラスネットワーク形成成分であるため、含有量が上記の下限を満たすことにより、ガラスの熱的安定性を向上させることが出来る。一方でP2O5は低分散化させ、相対的にΔPg,F’を増大させる成分であるため、含有量が上記の上限を満たすことにより、低分散化を抑制し、ガラスの熱的安定性を保持できる。
【0033】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Al2O3の含有量の上限は、好ましくは20%であり、さらには15%、13%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%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。
【0034】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2およびP2O5の合計含有量[SiO2+P2O5]の上限は、好ましくは40%であり、さらには39%、38%、37%、36%、35%、34%の順により好ましい。また、合計含有量[SiO2+P2O5]の下限は、好ましくは10%であり、さらには15%、20%、22%、24%、26%、28%、30%の順により好ましい。合計含有量[SiO2+P2O5]を上記範囲とすることで、部分分散比Pg,Fが上昇するのを抑制し、ガラスの熱的安定性を保持できる。
【0035】
また、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2、P2O5およびB2O3の合計含有量[SiO2+B2O3+P2O5]の上限は、好ましくは40%であり、さらには39%、38%、37%、36%、35%、34%の順により好ましい。また、合計含有量[SiO2+B2O3+P2O5]の下限は、好ましくは10%であり、さらには15%、20%、22%、24%、26%、28%、30%の順により好ましい。
【0036】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2およびP2O5の合計含有量に対するP2O5の含有量の質量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]の上限は、好ましくは0.200であり、さらには0.100、0.050、0.030、0.020、0.018、0.015の順により好ましい。質量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]は0でもよい。
質量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]を上記範囲とすることで、部分分散比Pg,Fが上昇するのを抑制できる。
【0037】
また、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2、P2O5およびB2O3の合計含有量に対するP2O5の含有量の質量比[P2O5/(SiO2+B2O3+P2O5)]の上限は、好ましくは0.200であり、さらには0.100、0.050、0.030、0.020、0.018、0.015の順により好ましい。質量比[P2O5/(SiO2+B2O3+P2O5)]は0でもよい。
【0038】
さらに、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2、P2O5およびB2O3の合計含有量に対するSiO2の含有量の質量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]の上限は、好ましくは1である。また、質量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]の下限は、好ましくは0.900であり、さらには0.905、0.910、0.915、0.920の順により好ましい。
【0039】
本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[Nb2O5+TiO2]の下限は、好ましくは30%であり、さらには31%、32%、33
%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%の順により好ましい。また、合計含有量[Nb2O5+TiO2]の含有量の上限は、好ましくは55%であり、さらには53%、51%、49%、47%、45%、44%、43%の順により好ましい。合計含有量[Nb2O5+TiO2]を上記範囲とすることで、所望の光学恒数を実現できる。
【0040】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5の含有量に対するP2O5の含有量の質量比[P2O5/Nb2O5]の上限は、好ましくは0.200であり、さらには0.100、0.050、0.020、0.018、0.015、0.014、0.013、0.012の順により好ましい。質量比[P2O5/Nb2O5]は0でもよい。質量比[P2O5/Nb2O5]を上記範囲とすることで、ΔPg,F’の上昇を抑制できる。
【0041】
本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P2O5の含有量の質量比[P2O5/(Nb2O5+TiO2)]の上限は、好ましくは0.200であり、さらには0.100、0.050、0.020、0.018、0.015、0.014、0.013、0.012、0.011、0.010の順により好ましい。質量比[P2O5/(Nb2O5+TiO2)]は0でもよい。質量比[P2O5/(Nb2O5+TiO2)]を上記範囲とすることで、ΔPg,F’の上昇を抑制できる。
【0042】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、WO3の含有量の上限は、好ましくは5.0%であり、さらには4.0%、3.0%、2.0%、1.5%、1.0%、0.5%、0.3%、0.1%の順により好ましい。また、WO3の含有量の下限は、好ましくは0%である。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。
【0043】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Bi2O3の含有量の上限は、5.0%であり、さらには4.0%、3.0%、2.0%、1.5%、1.0%、0.5%、0.3%、0.1%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。
【0044】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5、TiO2、WO3およびBi2O3の合計含有量[Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3]の下限は、好ましくは30%であり、さらには32%、34%、36%、38%、39%、40%の順により好ましい。また、合計含有量[Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3]の上限は、好ましくは55%であり、さらには53%、51%、50%、49%、48%、47%、46%、45%、44%、43%の順により好ましい。合計含有量[Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3]を上記範囲とすることで、所望の光学恒数を実現できる。
【0045】
また、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5、TiO2、WO3およびBi2O3の合計含有量に対するNb2O5の含有量の質量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]の下限は、好ましくは0.500であり、さらには0.5500、0.600、0.650、0.700、0.750、0.800、0.820、0.840、0.850の順により好ましい。また、該質量比の上限は、好ましくは1.000であり、さらには0.999、0.998、0.997、0.996、0.995の順により好ましい。
【0046】
さらに、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5、TiO2、WO3および
Bi2O3の合計含有量に対するZrO2の含有量の質量比[ZrO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]の下限は、好ましくは0.05であり、さらには0.07、0.09、0.11、0.13、0.15、0.17、0.18の順により好ましい。また、該質量比の上限は、好ましくは0.40であり、さらには0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32の順により好ましい。該質量比を上記範囲とすることで、アッベ数νdおよび部分分散比Pg,Fを制御できる。
【0047】
そして、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5、TiO2、WO3およびBi2O3の合計含有量に対するSiO2、P2O5およびB2O3の合計含有量の質量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]の下限は、好ましくは0.400であり、さらには0.450、0.500、0.550、0.600、0.650、0.670、0.680、0.690、0.700の順により好ましい。また、該質量比の上限は、好ましくは1.000であり、さらには0.980、0.960、0.940、0.920、0.900、0.890、0.880、0.870、0.860、0.850、0.840の順により好ましい。該質量比を上記範囲とすることで、アッベ数νdおよび部分分散比Pg,Fを制御できる。
【0048】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2Oの含有量の上限は、好ましくは10%であり、さらには9%、8%、7%、6%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1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%の順により好ましい。Li2Oの含有量を上記範囲とすることで、部分分散比Pg,Fの増大を抑制し、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。
【0049】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Na2Oの含有量の上限は、好ましくは30%であり、さらには25%、23%、21%、19%、17%、15%、13%の順により好ましい。Na2Oの含有量の下限は、好ましくは0%であり、さらには1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%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。
【0050】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、K2Oの含有量の上限は、好ましくは30%であり、さらには25%、20%、15%、10%、8%、6%、4%、2%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%、0.4%、0.5%の順により好ましい。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。
【0051】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Cs2Oの含有量の上限は、好ましくは10%であり、さらには8%、6%、5%、4%、3%、2%、1%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の含有量は0%でもよい。
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。また比重が増大するおそれがある。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。
【0052】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2O、K2OおよびCs2Oの合計含有量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]の上限は、好ましくは40%であり、さらには35%、30%、28%、26%、24%、22%、21%、20%、19%の順により好ましい。合計含有量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]の下限は、好ましくは3%であり、さらには5%、7%、9%、10%、11%、12%、13%、14%の順により好ましい。合計含有量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]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。
【0053】
また、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SiO2、P2O5およびB2O3の合計含有量に対するLi2O、Na2O、K2OおよびCs2Oの合計含有量の質量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(SiO2+B2O3+P2O5)]の上限は、好ましくは5.000であり、さらには3.000、2.000、1.500、1.300、1.100、1.000、0.900、0.800、0.780、0.760、0.740、0.720、0.700、0.680、0.660、0.640、0.620、0.600の順により好ましい。また、該質量比の下限は、好ましくは0.100であり、さらには0.200、0.300、0.350、0.400、0.420、0.440、0.460、0.480の順により好ましい。該質量比が低すぎると、熔解性が悪化し、部分分散比Pg,Fが上昇するおそれがあり、また、高すぎるとガラス安定性が低下するおそれがある。
【0054】
さらに、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Nb2O5、TiO2、WO3およびBi2O3の合計含有量に対するLi2O、Na2O、K2OおよびCs2Oの合計含有量の質量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]の上限は、好ましくは4.000であり、さらには3.000、2.000、1.000、0.900、0.800、0.750、0.700、0.650、0.600、0.550、0.520、0.500、0.490、0.480、0.470の順により好ましい。また、該質量比の下限は、好ましくは0.100であり、さらには0.150、0.200、0.240、0.260、0.280、0.300、0.310、0.320、0.330の順により好ましい。該質量比が低すぎると、部分分散比Pg,Fが上昇し、透過率が悪化するおそれがあり、高すぎるとガラス安定性が低下するおそれがある。
【0055】
そして、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2O、K2OおよびNb2O5の合計含有量に対するP2O5の含有量の質量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Nb2O5)]の上限は、好ましくは0.500であり、さらには0.300、0.100、0.090、0.080、0.050、0.030、0.020、0.015、0.013、0.011、0.010、0.009、0.008の順により好ましい。質量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Nb2O5)]は0でもよい。該質量比を上記範囲とすることで、ΔPg,F’の上昇を抑制できる。
【0056】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、Nb2O5、TiO2、WO3およびBi2O3の合計含有量に対するP2O5の含有量の質量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]の上限は、好ましくは0.500であり、さらには0.300、0.100、0.090、0.080、0.050、0.030、0.020、0.015、0.013、0.011、0.010、0.009、0.008の順により好ましい。該質量比は0でもよい。該質量比を上記範囲とすることで、ΔPg,F’の上昇を抑制できる。
【0057】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、MgOの含有量の上限は、好ましくは20%であり、さらには15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、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。
【0058】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、CaOの含有量の上限は、好ましくは20%で
あり、さらには15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、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。
【0059】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、SrOの含有量の上限は、好ましくは20%であり、さらには15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、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。
【0060】
本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20%であり、さらには15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%の順により好ましい。また、BaOの含有量は少ない方が好ましく、BaOの含有量は0%でもよい。
【0061】
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。
【0062】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、MgOおよびCaOの合計含有量[MgO+CaO]の上限は、好ましくは20%であり、さらには15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%の順により好ましい。また、合計含有量[MgO+CaO]の下限は、好ましくは0%である。合計含有量[MgO+CaO]は0%でもよい。合計含有量[MgO+CaO]を上記範囲とすることで、高分散化を妨げることなく熱的安定性を維持することができる。
【0063】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、ZnOの含有量の上限は、好ましくは20%であり、さらには15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%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。
【0064】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、MgO、CaO、SrO、BaOおよびZnOの合計含有量[MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO]の上限は、好ましくは20%であり、さらには15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%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。
【0065】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Li2O、Na2O、K2OおよびCs2Oの合計含有量に対するMgO、CaO、SrO、BaOおよびZnOの合計含有量の質量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]の上限は、好ましくは20.000であり、さらには15.000、10.000、7.000、5.000、3.000、2.000、1.000、0.900、0.800、0.700、0.600、0.500、0.400、0.300、0.200、0.100、0.050、0.030の順により好ましい。また、該質量比の下限は、好ましくは0である。該質量比は0でもよい。
【0066】
本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20%であり、さらには15%、12%、10%、8%、7%、6%、5%、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%であり、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。
【0067】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Y2O3の含有量の上限は、好ましくは20%であり、さらには18%、16%、15%、14%、13%、12%、10%、9%、8%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。
【0068】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ta2O5の含有量の上限は、好ましくは20%であり、さらには15%、12%、10%、8%、7%、6%、5%、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。また、原料コストが上昇する。そのため、Ta2O5の含有量は上記範囲であることが好ましい。
【0069】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、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。
【0070】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、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。
【0071】
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。
【0072】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、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。
【0073】
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。
【0074】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、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。
【0075】
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。
【0076】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、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。
【0077】
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。また、原料コストが上昇する。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。
【0078】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、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。
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。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。
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。
【0079】
本実施形態に係る光学ガラスは、主として上述のガラス成分、すなわち、必須成分としてSiO2、Nb2O5、ZrO2、任意成分としてB2O3、P2O5、Al2O3、TiO2、WO3、Bi2O3、Li2O、Na2O、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。
【0080】
なお、本実施形態に係る光学ガラスは、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。
【0081】
(その他の成分)
本実施形態に係る光学ガラスは、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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
(ガラス特性)
<屈折率nd>
本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1.70~1.90である。屈折率ndは、1.72~1.85、または1.73~1.83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。
【0086】
<部分分散比Pg,F>
本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0.6500であり、さらには0.6400、0.6300、0.6200、0.6100、0.6050、0.6040、0.6030、0.6020、0.6010、0.6000の順により好ましい。また、部分分散比Pg,Fは低いほど好ましく、その下限は、好ましくは0.5500であり、さらには0.5600、0.5700、0.5800、0.5840、0.5850、0.5870、0.5890、0.5900、0.5910、0.5920、0.5930、0.5940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。相対的に部分分散比Pg,Fを上げる成分は、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5である。相対的に部分分散比Pg,F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部分分散比Pg,Fを制御できる。
【0087】
本実施形態に係る光学ガラスにおいて、部分分散比Pg,Fは、好ましくは下記式(1)、より好ましくは下記式(2)、さらに好ましくは下記式(3)、特に好ましくは下記式(4)を満たす。部分分散比Pg,Fが下記式を満たすことにより、二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。
Pg,F≦-0.00286×νd+0.68900 ・・・(1)
Pg,F≦-0.00286×νd+0.68800 ・・・(2)
Pg,F≦-0.00286×νd+0.68600 ・・・(3)
Pg,F≦-0.00286×νd+0.68400 ・・・(4)
【0088】
また、本実施形態に係る光学ガラスのΔPg,F’の上限は、好ましくは0.0000であり、さらには-0.0010、-0.0020、-0.0030、-0.0040、-0.0050、-0.0060の順により好ましい。また、ΔPg,F’は低いほど好ましく、その下限は、好ましくは-0.0200であり、さらには-0.0180、-0.0160、-0.0140、-0.0130、-0.0120とすることもできる。相対的にΔPg,F’を上げる成分は、P2O5、B2O3、TiO2である。相対的にΔPg,F’を下げる成分は、Nb2O5、La2O3、Y2O3、ZrO2、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ΔPg,F’を制御できる。
【0089】
<ガラスの比重>
本実施形態に係る光学ガラスの比重は、好ましくは3.60以下であり、さらには3.55以下、3.50以下、3.48以下、3.46以下、3.45以下、3.44以下、3.43以下、3.42以下、3.41以下、3.40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3.00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。
【0090】
<ガラス転移温度Tg>
本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700℃であり、さらには670℃、650℃、630℃、620℃、610℃、600℃、590℃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450℃であり、さらには470℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃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。
【0091】
<ガラスの光線透過性>
本実施形態に係る光学ガラスの光線透過性は、着色度λ70およびλ5により評価できる。
厚さ10.0mm±0.1mmのガラス試料について波長200~700nmの範囲で分光透過率を測定し、外部透過率が70%となる波長をλ70、外部透過率が5%となる波長をλ5とする。
【0092】
本実施形態に係る光学ガラスのλ70は、好ましくは500nm以下であり、より好ましくは470nm以下であり、さらに好ましくは450nm以下であり、一層好ましくは430nm以下である。また、λ5は、好ましくは400nm以下であり、より好ましくは380nm以下であり、さらに好ましくは370nm以下である。着色度λ70およびλ5は、ZrO2、Nb2O5、TiO2、SiO2、B2O3の含有量を調整することで制御できる。
【0093】
<再加熱時の安定性>
本実施形態に係る光学ガラスは、ガラス転移温度Tgより200~220℃高い温度に設定した試験炉で5分間加熱した場合に、白濁しないことが好ましい。より好ましくは、上記加熱により析出する結晶数が1試料あたり100個以下である。再加熱時の安定性は、Nb2O5、TiO2、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、P2O5の含有量を調整することで制御できる。
【0094】
再加熱時の安定性は以下のように測定する。10mm×10mm×7.5mm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より200~220℃高い温度に設定した試験炉で5分間加熱した後、光学顕微鏡(観察倍率:40~200倍)で1試料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。
【0095】
(光学ガラスの製造)
本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。
【0096】
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。
【0097】
(光学素子等の製造)
本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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【実施例】
【0100】
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。
【0101】
(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。
【0102】
[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2~5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より100℃低い温度で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。
【0103】
[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。
【0104】
[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、比重、ガラス転移温度Tg、λ70およびλ5を測定した。結果を表1~4に示す。
(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)
【0105】
(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)
【0106】
(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+(0.00286×νd)-0.68900
【0107】
(iv)比重
比重は、アルキメデス法により測定した。
【0108】
(v)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。
【0109】
(vi)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70%になる波長をλ70とし、分光透過率B/Aを算出した。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。
【0110】
[再加熱時の安定性]
得られたガラスサンプルを切断して10mm×10mm×7.5mmの大きさのカットピースを得た。そのカットピースを、ガラスサンプルのガラス転移温度Tgより200~220℃高い温度に設定した試験炉で5分間加熱した。光学顕微鏡(観察倍率:40~200倍)で、1カットピースあたりの結晶数を測定した。また、結晶の有無を目視で確認した。1カットピースあたりの結晶数が100個以下の場合をA、1カットピースあたりの結晶数が100個を超える場合をB、目視検査にて結晶が認められる場合をCと評価した。結果を表1~4に示す。
【0111】
【0112】
【0113】
【0114】
【0115】
(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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。