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JP2011230991A - 光学ガラス、プリフォーム、及び光学素子 - Google Patents

光学ガラス、プリフォーム、及び光学素子 Download PDF

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JP2011230991A JP2010105562A JP2010105562A JP2011230991A JP 2011230991 A JP2011230991 A JP 2011230991A JP 2010105562 A JP2010105562 A JP 2010105562A JP 2010105562 A JP2010105562 A JP 2010105562A JP 2011230991 A JP2011230991 A JP 2011230991A
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敦 永岡
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Abstract

【課題】アッベ数(ν)が所望の範囲内にありながら、レンズの色収差をより高精度に補正することができ、且つ着色の少ない光学ガラス、これを用いたプリフォーム及び光学素子を提供する。
【解決手段】光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でP成分を40.0%未満、並びに、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上を合計で75.0%未満含有し、0.62以上0.69以下の部分分散比[θg,F]を有し、15以上27以下のアッベ数(ν)を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、光学ガラス、プリフォーム及び光学素子に関する。
デジタルカメラやビデオカメラ等の光学系は、その大小はあるが、収差と呼ばれるにじみを含んでいる。この収差は単色収差と色収差に分類されるが、特に色収差は、光学系に使用されるレンズの材料特性に強く依存している。
一般に色収差は、低分散の凸レンズと高分散の凹レンズとを組み合わせて補正されるが、この組み合わせでは赤色領域と緑色領域の収差の補正しかできず、青色領域の収差が残る。この除去しきれない青色領域の収差を二次スペクトルと呼ぶ。二次スペクトルを補正するには、青色領域のg線(435.835nm)の動向を加味した光学設計を行う必要がある。このとき、光学設計で着目される光学特性の指標として、部分分散比(θg,F)が用いられている。特に、特異な部分分散比(θg,F)を有する光学ガラスは、収差の補正に顕著な効果を奏し、光学設計の自由度を広げる為、種々のガラスが開発されている。これらの異常分散ガラスからなるレンズを他のレンズと組み合わせて用いた場合、紫外から赤外への幅広い波長範囲において色収差を補正することが可能となる。
部分分散比(θg,F)は、下式(1)により示される。
θg,F=(n−n)/(n−n)・・・・・・(1)
一般に光学ガラスには、短波長域の部分分散性を表す部分分散比(θg,F)とアッベ数(ν)との間に、およそ直線的な関係がある。この関係を表す直線は、部分分散比(θg,F)を縦軸に、アッベ数(ν)を横軸に採用した直交座標上で、NSL7とPBM2の部分分散比及びアッベ数をプロットした2点を結ぶ直線で表され、ノーマルラインと呼ばれている(図1参照)。ノーマルラインの基準となるノーマルガラスは、光学ガラスメーカー毎によっても異なるが、各社ともほぼ同等の傾きと切片で定義している。(NSL7とPBM2は株式会社オハラ社製の光学ガラスであり、PBM2のアッベ数(ν)は36.3,部分分散比(θg,F)は0.5828、NSL7のアッベ数(ν)は60.5、部分分散比(θg,F)は0.5436である。)そして、このノーマルラインから、光学ガラスの部分分散比及びアッベ数のプロットが縦軸方向にどれだけ離れているかが、光学ガラスの異常分散性の指標とされている。
異常分散ガラスは、種々の文献において開示されており、例えば、特許文献1〜5には部分分散比(θg,F)が特異な値を有する光学ガラスが開示されている。具体的には、特許文献1〜3にはSiO−B−ZrO−Nb系やSiO−ZrO−Nb−Ta系のガラスであって、アッベ数(ν)が28〜55の範囲内にあり、部分分散比(θg,F)が0.54〜0.59の範囲にある光学ガラスが開示されている。また、特許文献4,5にはSiO−B−TiO−Al系やBi−B系のガラスであって、アッベ数(ν)が32〜55の範囲内にあり、部分分散比(θg,F)が0.55〜0.59の範囲にある光学ガラスが開示されている。
特開平10―130033号公報 特開平10―265238号公報 国際公開第01/072650号パンフレット 特開2003−313047号公報 特開平09−020530号公報
しかしながら、特許文献1〜5に開示されたガラスの部分分散比は、0.59以下の低い値にとどまっている。そのため、レンズの色収差をより高精度に補正するには、高い部分分散比(θg,F)を有する必要があるにもかかわらず、その値は色収差を高精度に補正するには不十分であった。
また、高い部分分散比(θg,F)を有するガラスは、アッベ数(ν)が低いほど可視光に対する透明性が低く(λ70の値が大きく)なるため、黄色や橙色に着色し、可視領域の光を透過させる用途には適さない。この点、特許文献1〜5に開示されたガラスは、いずれもアッベ数(ν)の高いガラスである。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、アッベ数(ν)が所望の範囲内にありながら、レンズの色収差をより高精度に補正することができ、且つ着色の少ない光学ガラス、これを用いたプリフォーム及び光学素子を得ることにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、P成分と、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上とを併用し、これら成分の含有量を所定の範囲内にすることによって、ガラスの分散が所望の範囲内になり、ガラスの部分分散比(θg,F)が高められ、且つ可視域におけるガラスの透明性が高められることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
(1) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でP成分を40.0%未満、並びに、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上を合計で75.0%未満含有し、0.62以上0.69以下の部分分散比[θg,F]を有し、15以上27以下のアッベ数(ν)を有する光学ガラス。
(2) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で、WO成分の含有量が2.5%以上75.0%未満である(1)記載の光学ガラス。
(3) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で、Ta成分の含有量が20.0%以下である(1)又は(2)記載の光学ガラス。
(4) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で、P成分の含有量が5.0%以上である(1)から(3)のいずれか記載の光学ガラス。
(5) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で、P成分の含有量が18.4%未満である(1)から(4)のいずれか記載の光学ガラス。
(6) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
成分 0〜30.0%及び/又は
GeO成分 0〜15.0%
の各成分を含有する(1)から(5)のいずれか記載の光学ガラス。
(7) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
LiO成分 0〜20.0%及び/又は
NaO成分 0〜20.0%及び/又は
O成分 0〜20.0%及び/又は
CsO成分 0〜10.0%
の各成分を含有する(1)から(6)のいずれか記載の光学ガラス。
(8) 酸化物換算組成のガラス全質量に対するRnO成分(式中、RnはLi、Na、K及びCsからなる群より選択される1種以上)の質量和が6.0%以上30.0%以下である(7)記載の光学ガラス。
(9) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(P+B+GeO+LiO+NaO+KO+CsO)が50.0%以下である(1)から(8)のいずれか記載の光学ガラス。
(10) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
TiO成分 0〜25.0%及び/又は
Nb成分 0〜50.0%及び/又は
Bi成分 0〜25.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(9)のいずれか記載の光学ガラス。
(11) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)が10.0%以上80.0%以下である(1)から(10)記載の光学ガラス。
(12) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)を質量和(P+B+GeO+LiO+NaO+KO+CsO)で除した値が1.30以上である(1)から(11)記載の光学ガラス。
(13) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)を質量和(P+B+GeO+2×(LiO+NaO+KO+CsO))で除した値が0.95以上である(1)から(12)記載の光学ガラス。
(14) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
成分 0〜10.0%及び/又は
La成分 0〜10.0%及び/又は
Gd成分 0〜10.0%及び/又は
Yb成分 0〜10.0%及び/又は
Lu成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(13)のいずれか記載の光学ガラス。
(15) 酸化物換算組成のガラス全質量に対するLn成分(式中、LnはY、La、Gd、Yb、Lu及びDyからなる群より選択される1種以上)の質量和が15.0%以下である(14)記載の光学ガラス。
(16) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
MgO成分 0〜15.0%及び/又は
CaO成分 0〜15.0%及び/又は
SrO成分 0〜15.0%及び/又は
BaO成分 0〜15.0%及び/又は
ZnO成分 0〜15.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(15)のいずれか記載の光学ガラス。
(17) 酸化物換算組成のガラス全質量に対するRO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選択される1種以上)の質量和が25.0%以下である(16)記載の光学ガラス。
(18) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
SiO成分 0〜10.0%及び/又は
Al成分 0〜10.0%及び/又は
ZrO成分 0〜15.0%及び/又は
TeO成分 0〜15.0%及び/又は
Sb成分 0〜3.0%及び/又は
CeO成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(17)のいずれか記載の光学ガラス。
(19) 部分分散比(θg,F)がアッベ数(ν)との間で(−4.21×10−3×ν+0.7207)≦(θg,F)≦(−4.21×10−3×ν+0.7507)の関係を満たす(1)から(18)のいずれか記載の光学ガラス。
(20) (1)から(19)のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び/又は精密プレス成形用のプリフォーム。
(21) (20)記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
(22) (20)記載のプリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。
本発明によれば、P成分と、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上とを併用し、これら成分の含有量を所定の範囲内にすることによって、アッベ数(ν)が所望の範囲内にありながら、レンズの色収差をより高精度に補正することができ、且つ、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高く、可視域での透過波長範囲が広く着色が少ない光学ガラス、これを用いたプリフォーム及び光学素子を得ることができる。
縦軸が部分分散比(θg,F)であり、横軸がアッベ数(νd)である直交座標におけるノーマルラインを示す図である。 本願の実施例のガラスについての部分分散比(θg,F)とアッベ数(ν)の関係を示す図である。
本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でP成分を40.0%未満、並びに、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上を合計で75.0%未満含有し、0.62以上0.69以下の部分分散比[θg,F]を有し、15以上27以下のアッベ数(ν)を有する。P成分と、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上とを併用し、これら成分の含有量を所定の範囲内にすることによって、ガラスの分散が所望の範囲内になり、ガラスの部分分散比[θg,F]が高められ、可視域の波長の光に対するガラスの透明性が高められる。このため、アッベ数(ν)が15以上27以下の範囲内にありながら、レンズの色収差をより高精度に補正することができる、着色の少ない光学ガラスを得ることができる。
以下、本発明の光学ガラスの実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。
[ガラス成分]
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有量は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を100質量%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
<必須成分、任意成分について>
成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの溶解温度を下げる成分である。特に、P成分を必須成分として含有することで、ガラスの可視域の波長の光に対する透明性を高めつつ、ガラスの耐失透性を高めることができる。一方、P成分の含有量を40.0%未満にすることで、ガラスの部分分散比(θg,F)を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するP成分の含有量は、好ましくは40.0%未満とし、より好ましくは35.0%、最も好ましくは30.0%を上限とする。特に、部分分散比(θg,F)が高いガラスを得易くできる観点では、酸化物換算組成のガラス全質量に対するP成分の含有量は、好ましくは18.4%未満とし、より好ましくは18.2%、最も好ましくは18.0%を上限とする。一方、酸化物換算組成のガラス全質量に対するP成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは0.1%、より好ましくは5.0%、さらに好ましくは10.0%、最も好ましくは15.0%を下限とする。P成分は、原料として例えばAl(PO、Ca(PO、Ba(PO、BPO、HPO等を用いてガラス内に含有できる。
WO成分及びTa成分は、ガラスの部分分散比(θg,F)を高めつつ、ガラスの屈折率を高める成分である。特に、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上を含有することで、所望の高い部分分散比(θg,F)及び屈折率を有する光学ガラスを得ることができる。一方、特に、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上を合計で75.0%未満含有することで、ガラスの失透傾向を弱めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対する、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上の質量和は、好ましくは0%より多く含有し、より好ましくは1.0%、最も好ましくは2.5%を下限とする。一方、酸化物換算組成のガラス全質量に対する、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上の質量和は、好ましくは75.0%未満とし、より好ましくは70.0%、最も好ましくは60.0%を上限とする。
このうち、WO成分を2.5%以上含有することで、所望の高い部分分散比(θg,F)を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するWO成分の含有量は、好ましくは2.5%、より好ましくは3.0%、最も好ましくは3.5%を下限とする。特に、アッベ数の過剰な低下を抑えることができる点では、酸化物換算組成のガラス全質量に対するWO成分の含有量は、好ましくは20.0%、より好ましくは25.0%、最も好ましくは30.0%を下限とする。一方で、WO成分の含有量を75.0%未満にすることで、ガラスの再加熱時における失透を低減しつつ、可視域の波長の光に対する透明性の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するWO成分の含有量は、好ましくは75.0%未満とし、より好ましくは70.0%、さらに好ましくは60.0%、最も好ましくは50.0%を上限とする。WO成分は、原料として例えばWO等を用いてガラス内に含有できる。
また、Ta成分の含有量を20.0%以下にすることで、ガラスの失透傾向を弱めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するTa成分の含有量は、好ましくは20.0%、より好ましくは18.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。一方で、Ta成分を0.1%以上含有することで、所望の高い部分分散比(θg,F)及び屈折率を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するTa成分の含有量は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、最も好ましくは1.0%を下限とする。Ta成分は、原料として例えばTa等を用いてガラス内に含有することができる。
成分は、安定なガラス形成を促してガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、B成分の含有量を30.0%以下にすることで、ガラスの部分分散比(θg,F)や屈折率を低下し難くすることができ、且つガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するB成分の含有量は、好ましくは30.0%、より好ましくは20.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。B成分は、原料として例えばHBO、Na、Na・10HO、BPO等を用いてガラス内に含有することができる。
GeO成分は、ガラスの耐失透性を高めつつ、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、GeO成分の含有量を15.0%以下にすることで、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するGeO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。GeO成分は、原料として例えばGeO等を用いてガラス内に含有することができる。
LiO成分は、ガラス転移点(Tg)を下げ、ガラスの耐失透性を高め、可視域の波長の光に対するガラスの透明性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、LiO成分の含有量を20.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)を低下し難くしつつ、LiO成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するLiO成分の含有量は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。LiO成分は、原料として例えばLiCO、LiNO、LiF等を用いてガラス内に含有することができる。
NaO成分は、ガラス転移点(Tg)を下げ、ガラスの耐失透性を高め、可視域の波長の光に対するガラスの透明性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、NaO成分の含有量を20.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)を低下し難くしつつ、NaO成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するNaO成分の含有量は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは12.0%を上限とする。NaO成分は、原料として例えばNaCO、NaNO、NaF、NaSiF等を用いてガラス内に含有することができる。
O成分は、ガラス転移点(Tg)を下げ、ガラスの耐失透性を高め、可視域の波長の光に対するガラスの透明性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、KO成分の含有量を20.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)を低下し難くしつつ、KO成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するKO成分の含有量は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、最も好ましくは12.0%を上限とする。KO成分は、原料として例えばKCO、KNO、KF、KHF、KSiF等を用いてガラス内に含有することができる。
CsO成分は、ガラス転移点(Tg)を下げ、ガラスの耐失透性を高め、可視域の波長の光に対するガラスの透明性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、CsO成分の含有量を10.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)を低下し難くしつつ、CsO成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するCsO成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。CsO成分は、原料として例えばCsCO、CsNO等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスでは、RnO成分(式中、RはLi、Na、K、Csからなる群より選択される1種以上)の含有量の質量和が、30.0%以下であることが好ましい。この質量和を30.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)やアッベ数(ν)が低下し難くなるため、所望の部分分散比(θg,F)及びアッベ数(ν)を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成における、RnO成分の含有量の質量和は、好ましくは30.0%、より好ましくは25.0%、最も好ましくは20.0%を上限とする。一方、RnO成分の少なくともいずれかを6.0%以上含有することで、ガラス転移点(Tg)を下げつつ、ガラスの可視域の波長の光に対する透明性を高め、且つガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するRnO成分の含有量の質量和は、好ましくは6.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは9.0%を下限とする。
本発明の光学ガラスでは、P成分、B成分、GeO成分及び上述のRnO成分からなる群より選択される1種以上の含有量の質量和が50.0%以下であることが好ましい。この質量和を50.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)を下げる作用のあるこれら成分の含有量が低減されるため、所望の部分分散比(θg,F)を有する光学ガラスを得易くすることができる。従って、P成分、B成分、GeO成分及びRnO成分からなる群より選択される1種以上の含有量の質量和は、好ましくは50.0%、より好ましくは45.0%、最も好ましくは43.0%を上限とする。一方で、この質量和の下限は特に限定されないが、安定なガラス形成を促してガラスの耐失透性を高める観点から、好ましくは6.0%より多くし、より好ましくは10.0%、最も好ましくは20.0%を下限とする。
TiO成分は、ガラスの部分分散比(θg,F)、屈折率及び分散を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、TiO成分の含有量を25.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するTiO成分の含有量は、好ましくは25.0%、より好ましくは22.0%、最も好ましくは20.0%を上限とする。ここで、高い屈折率及び分散を得つつ、ガラスの可視域の波長の光に対する透明性が特に高められる点では、酸化物換算組成のガラス全質量に対するTiO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。なお、TiO成分は含有しなくとも所望の光学ガラスを得ることができるが、TiO成分を0.1%以上含有することで、ガラスの部分分散比(θg,F)をより高めることができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するTiO成分の含有量は、好ましくは0.1%、より好ましくは1.0%、最も好ましくは1.5%を下限とする。TiO成分は、原料として例えばTiO等を用いてガラス内に含有できる。
Nb成分は、ガラスの部分分散比(θg,F)、屈折率及び分散を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Nb成分の含有量を50.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するNb成分の含有量は、好ましくは50.0%、より好ましくは48.0%、最も好ましくは45.0%を上限とする。なお、Nb成分は含有しなくとも所望の特性を有する光学ガラスを作製することは可能であるが、Nb成分を0.1%以上含有することで、ガラスの部分分散比(θg,F)を高め、ガラスの可視域の波長の光に対する透明性を高めながら、ガラスの屈折率及び分散を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するNb成分の含有量は、好ましくは0.1%、より好ましくは1.0%、さらに好ましくは5.0%、最も好ましくは10.0%を下限とする。Nb成分は、原料として例えばNb等を用いてガラス内に含有することができる。
Bi成分は、ガラスの部分分散比(θg,F)を高め、ガラスの屈折率を高め、且つガラス転移点(Tg)を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Bi成分の含有量を25.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めるとともに、ガラスの可視域での透過波長範囲を広げることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するBi成分の含有量は、好ましくは25.0%、より好ましくは20.0%、さらに好ましくは15.0%を上限とし、最も好ましくは10.0%未満とする。Bi成分は、原料として例えばBi等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスでは、WO成分、Nb成分、TiO成分、Ta成分及びBi成分からなる群より選択される1種以上の含有量の質量和が10.0%以上80.0%以下であることが好ましい。この質量和を10.0%以上にすることで、部分分散比(θg,F)を高める作用のあるこれら成分の含有量が増加するため、所望の高い部分分散比(θg,F)を有する光学ガラスを得易くすることができる。従って、WO成分、Nb成分、TiO成分、Ta成分及びBi成分からなる群より選択される1種以上の含有量の質量和は、好ましくは10.0%、より好ましくは30.0%、最も好ましくは40.0%を下限とする。一方で、この質量和を80.0%以下にすることで、ガラスの安定性が高められるため、透明なガラスを得易くできる。従って、WO成分、Nb成分、TiO成分、Ta成分及びBi成分からなる群より選択される1種以上の含有量の質量和は、好ましくは80.0%、より好ましくは77.0%、最も好ましくは75.0%を上限とする。
また、本発明の光学ガラスでは、酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)を質量和(P+B+GeO+LiO+NaO+KO+CsO)で除した値が1.30以上であることが好ましい。これにより、部分分散比(θg,F)を下げる作用のあるP成分、B成分、GeO成分及びRnO成分の含有量に対して、部分分散比(θg,F)を高める作用のあるWO成分、Nb成分、TiO成分、Ta成分及びBi成分の含有量が増加するため、より高い部分分散比(θg,F)を有するガラスを得ることができる。従って、酸化物換算組成の質量比(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)/(P+B+GeO+LiO+NaO+KO+CsO)は、好ましくは1.30、より好ましくは1.69、さらに好ましくは2.00、最も好ましくは2.22を下限とする。
また、本発明の光学ガラスでは、酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)を質量和{P+B+GeO+2×(LiO+NaO+KO+CsO)}で除した値が0.95以上であることが好ましい。RnO成分は、同量のP成分、B成分及びGeO成分を加えた場合に比べて部分分散比(θg,F)を約2倍下げる作用を有する。そのため、上述のようにRnO成分の含有量を2倍と、P成分、B成分及びGeO成分との和に対する質量比を取ることで、高い部分分散比(θg,F)を有するガラスを得易くすることができる。従って、酸化物換算組成の質量比(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)/{P+B+GeO+2×(LiO+NaO+KO+CsO)}は、好ましくは0.95、より好ましくは1.30、最も好ましくは1.565を下限とする。なお、この質量比の上限は特に限定されないが、この質量比を5.00以下にすることで、ガラスの安定性を高めることができる。従って、酸化物換算組成の質量比{P+B+GeO+2×(LiO+NaO+KO+CsO)}は、好ましくは5.00、より好ましくは4.00、最も好ましくは3.00を上限とする。
成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Y成分の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの分散を低下し難くし、ガラスの耐失透性を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するY成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。Y成分は、原料として例えばY、YF等を用いてガラス内に含有することができる。
La成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、La成分の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの分散を低下し難くし、ガラスの耐失透性を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するLa成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。La成分は、原料として例えばLa、La(NO・XHO(Xは任意の整数)等を用いてガラス内に含有することができる。
Gd成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Gd成分の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの分散を低下し難くし、ガラスの耐失透性を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するGd成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。Gd成分は、原料として例えばGd、GdF等を用いてガラス内に含有することができる。
Yb成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Yb成分の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの分散を低下し難くし、ガラスの耐失透性を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するYb成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。Yb成分は、原料として例えばYb等を用いてガラス内に含有することができる。
Lu成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Lu成分の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの分散を低下し難くし、ガラスの耐失透性を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するLu成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。Lu成分は、原料として例えばLu等を用いてガラス内に含有することができる。
Dy成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Dy成分の含有量を1.0%以下にすることで、ガラスの分散を低下し難くし、ガラスの耐失透性を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するDy成分の含有量は、好ましくは1.0%、より好ましくは0.7%、最も好ましくは0.5%を上限とする。Dy成分は、原料として例えばDy等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスでは、Ln成分(式中、LnはY、La、Gd、Yb、Lu及びDyからなる群より選択される1種以上)の含有量の質量和が、15.0%以下であることが好ましい。この質量和を15.0%以下にすることで、Ln成分によるアッベ数の上昇が抑えられるため、所望の高分散を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するLn成分の含有量の質量和は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。
MgO成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、MgO成分の含有量を15.0%以下にすることで、ガラスの屈折率及び分散を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するMgO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。MgO成分は、原料として例えばMgCO、MgF等を用いてガラス内に含有することができる。
CaO成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、CaO成分の含有量を15.0%以下にすることで、ガラスの屈折率及び分散を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するCaO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。CaO成分は、原料として例えばCaCO、CaF等を用いてガラス内に含有することができる。
SrO成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、SrO成分の含有量を15.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)を低下し難くしつつ、ガラスの屈折率及び分散を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するSrO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。SrO成分は、原料として例えばSr(NO、SrF等を用いてガラス内に含有することができる。
BaO成分は、ガラスの屈折率及び分散を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、BaO成分の含有量を15.0%以下にすることで、ガラスの比重を大きくし、部分分散比(θg,F)を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するBaO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは12.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。BaO成分は、原料として例えばBaCO、Ba(NO等を用いてガラス内に含有することができる。
ZnO成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ZnO成分の含有量を15.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)を低下し難くし、ガラスの屈折率及び分散を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するZnO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。ZnO成分は、原料として例えばZnO、ZnF等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスでは、RO成分(式中、RnはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選択される1種以上)の含有量の質量和が25.0%以下であることが好ましい。この質量和を25.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)やアッベ数(ν)が低下し難くなるため、所望の部分分散比(θg,F)及びアッベ数(ν)を得易くすることができる。従って、RO成分の含有量の質量和は、好ましくは25.0%、より好ましくは20.0%、さらに好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
SiO成分は、可視域におけるガラスの透過波長範囲を広げ、安定なガラス形成を促してガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、SiО成分の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの部分分散比(θg,F)や屈折率を低下し難くすることができ、且つガラス転移点(Tg)の上昇を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するSiO成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。SiO成分は、原料として例えばSiO、KSiF、NaSiF等を用いてガラス内に含有することができる。
Al成分は、ガラスの化学的耐久性を高め、溶融ガラスの粘度を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Al成分の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの溶融性を高めつつ、ガラスの失透傾向を弱めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するAl成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。Al成分は、原料として例えばAl、Al(OH)、AlF等を用いてガラス内に含有することができる。
ZrO成分は、可視域におけるガラスの透過波長範囲を広げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ZrO成分の含有量を15.0%以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するZrO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。ZrO成分は、原料として例えばZrO、ZrF等を用いてガラス内に含有することができる。
TeO成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、TeO成分の含有量を15.0%以下にすることで、ガラスの可視域での透過波長範囲を広げ、ガラス融液の清澄を促すことができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するTeO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。TeO成分は、原料として例えばTeO等を用いてガラス内に含有することができる。
Sb成分は、短波長の可視光に対するガラスの透過率を高める成分であるとともに、ガラスを溶融する際に脱泡効果を有する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Sb成分の含有量を3.0%以下にすることで、ガラス溶融時における過度の発泡を生じ難くすることができ、Sb成分が溶解設備(特にPt等の貴金属)と合金化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するSb成分の含有量は、好ましくは3.0%、より好ましくは1.0%、さらに好ましくは0.5%を上限とする。Sb成分は、原料として例えばSb、Sb、NaSb・5HO等を用いてガラス内に含有することができる。
CeO成分は、ガラスの光学定数を調整し、ガラスの脱泡を促進する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、CeO成分の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスのソラリゼーションを低下させることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するCeO成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは5.0%、最も好ましくは1.0%を上限とする。但し、CeO成分を含有すると可視域の特定の波長に吸収が生じ易くなるため、ガラスの着色の面では、CeO成分を実質的に含まないことが好ましい。CeO成分は、原料として例えばCeO等を用いてガラス内に含有することができる。
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のSb成分やCeO成分に限定されるものではなく、ガラス製造の分野における公知の清澄剤、脱泡剤或いはそれらの組み合わせを用いることができる。
F成分は、ガラスの溶融性を高める効果とアッベ数を大きくする効果がある成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、上述した各金属元素の一種又は二種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のFとして、合計量で5.0質量%を上限として含有することにより、所望の光学恒数を実現し易くし、ガラスの内部品質を高め、加熱軟化したときのガラス内部の失透を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するF成分の含有量は、好ましくは5.0%、より好ましくは4.5%、最も好ましくは4.0%を上限とする。F成分は上述した各種酸化物の導入において、原料形態を弗化物にて導入した際に、ガラス中に導入される。
なお、本明細書において、F成分の含有量を表す表記「各金属元素の一種又は二種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のFとしての合計量」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が熔融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量に対する実際に含有されるF原子の質量を質量百分率で表したものである。
<含有すべきでない成分について>
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。
本発明の光学ガラスには、他の成分を本願発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加できる。
また、Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Luを除く、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及びMo等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合でもガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じる性質があるため、特に可視領域の波長を使用する光学ガラスにおいては、実質的に含まないことが好ましい。
さらに、PbO等の鉛化合物、及び、Th、Cd、Tl、Os、Be、Seの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、光学ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、この光学ガラスを製造し、加工し、及び廃棄できる。
本発明のガラス組成物は、その組成が酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で表されているため直接的にモル%の記載に表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たすガラス組成物中に存在する各成分のモル%表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
成分 0.1〜50.0%
並びに
WO成分 0〜60.0%及び/又は
Ta成分 0〜8.0%及び/又は
成分 0〜65.0%及び/又は
GeO成分 0〜20.0%及び/又は
LiO成分 0〜60.0%及び/又は
NaO成分 0〜50.0%及び/又は
O成分 0〜45.0%及び/又は
CsO成分 0〜12.0%及び/又は
TiO成分 0〜50.0%及び/又は
Nb成分 0〜35.0%及び/又は
Bi成分 0〜10.0%及び/又は
成分 0〜4.0%及び/又は
La成分 0〜3.0%及び/又は
Gd成分 0〜3.0%及び/又は
Yb成分 0〜3.0%及び/又は
Lu成分 0〜3.0%及び/又は
Dy成分 0〜0.3%及び/又は
MgO成分 0〜55.0%及び/又は
CaO成分 0〜40.0%及び/又は
SrO成分 0〜25.0%及び/又は
BaO成分 0〜15.0%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0%及び/又は
SiO成分 0〜25.0%及び/又は
Al成分 0〜15.0%及び/又は
ZrO成分 0〜25.0%及び/又は
TeO成分 0〜20.0%及び/又は
Sb成分 0〜2.0%及び/又は
CeO成分 0〜10.0%
[製造方法]
本発明の光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有量の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて1100〜1350℃の温度範囲で3〜4時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、1200℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込んで徐冷することにより作製される。
[物性]
本発明の光学ガラスは、所望の分散(アッベ数)を有する必要がある。特に、本発明の光学ガラスのアッベ数(ν)は、好ましくは15、より好ましくは16、最も好ましくは17を下限とし、好ましくは27、より好ましくは25、最も好ましくは23を上限とする。これにより、本発明の光学ガラスを光学素子に用いたときの光学設計の自由度を大幅に広げることができる。
また、本発明の光学ガラスは、高い部分分散比(θg,F)を有する。より具体的には、本発明の光学ガラスの部分分散比(θg,F)は、好ましくは0.62、より好ましくは0.625、最も好ましくは0.63を下限とする。これにより、大きな異常部分分散(Δθg,F)を有する光学ガラスが得られるため、光学素子の色収差の補正に顕著な効果を奏することができ、光学設計の自由度を広げることができる。なお、本発明の光学ガラスの部分分散比(θg,F)の上限は特に限定されないが、概ね0.69以下、より具体的には0.68以下、さらに具体的には0.67以下であることが多い。
また、本発明の光学ガラスは、アッベ数(ν)との関係式において所望の部分分散比(θg,F)を有し、レンズの色収差をより高精度に補正できる。より具体的には、本発明の光学ガラスの部分分散比(θg,F)は、アッベ数(ν)との間で、(−4.21×10−3×ν+0.7207)≦(θg,F)≦(−4.21×10−3×ν+0.7507)の関係を満たす。これにより、所望の異常分散を有する光学ガラスが得られるため、光学機器におけるレンズの色収差を、高精度に補正することができる。ここで、光学ガラスの部分分散比(θg,F)は、アッベ数(ν)との間で、好ましくは(−4.21×10−3×ν+0.7207)、より好ましくは(−4.21×10−3×ν+0.7227)、最も好ましくは(−4.21×10−3×ν+0.7247)を下限とする。一方で、光学ガラスの部分分散比(θg,F)は、アッベ数(ν)との間で、好ましくは(−4.21×10−3×ν+0.7507)、より好ましくは(−4.21×10−3×ν+0.7487)、最も好ましくは(−4.21×10−3×ν+0.7467)を上限とする。
また、本発明の光学ガラスは、着色が少ない。特に、本発明の光学ガラスは、ガラスの透過率で表すと、厚み10mmのサンプルで分光透過率70%を示す波長(λ70)が500nm以下であり、より好ましくは480nm以下であり、最も好ましくは450nm以下である。また、分光透過率5%を示す波長(λ)が450nm以下であり、より好ましくは420nm以下であり、最も好ましくは400nm以下である。これにより、ガラスの吸収端が紫外領域又はその近傍に位置するようになり、可視域におけるガラスの透明性が高められるため、この光学ガラスをレンズ等の光学素子の材料として好ましく用いることができる。
また、本発明の光学ガラスは、750℃以下のガラス転移点(Tg)を有することが好ましい。これにより、ガラスを成形する際に、ガラスがより低い温度で軟化するため、より低い温度でガラスを成形できる。また、特にガラスを精密プレス成形する際に、金型の酸化を低減して金型の長寿命化を図ることもできる。従って、本発明の光学ガラスのガラス転移点(Tg)は、好ましくは750℃、より好ましくは720℃、最も好ましくは700℃を上限とする。なお、本発明の光学ガラスのガラス転移点(Tg)の下限は特に限定されず、その上限は技術水準に応じて適宜設定されるが、本発明によって得られるガラスのガラス転移点(Tg)は、概ね100℃以上、具体的には150℃以上、さらに具体的には200℃以上であることが多い。
また、本発明の光学ガラスは、できるだけ高い熱的安定性を有する必要がある。特に、ガラス転移点(Tg)と結晶化開始温度(Tx)との差ΔTは、好ましくは90℃、より好ましくは95℃、最も好ましくは100℃を下限とする。これにより、本発明の光学ガラスを精密プレス成形用プリフォーム等のプリフォーム材を作製し、これを加熱軟化して光学素子を作製しても、ガラスの結晶化による失透をはじめとした、光学素子の光学特性への影響を低減することができる。なお、本発明の光学ガラスのΔTの上限は特に限定されず、その上限は技術水準に応じて適宜設定されるが、本発明によって得られるガラスのΔTは、概ね300℃以下、具体的には250℃以下、さらに具体的には200℃以下であることが多い。
また、本発明の光学ガラスは、所望の屈折率を有することが好ましい。より具体的には、本発明の光学ガラスの屈折率(n)は、好ましくは1.75、より好ましくは1.77、最も好ましくは1.80を下限とする。これにより、光学設計の自由度が広がり、更に素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。なお、本発明の光学ガラスの屈折率(n)の上限は特に限定されないが、概ね2.20以下、より具体的には2.15以下、さらに具体的には2.10以下であることが多い。
[プリフォーム及び光学素子]
本発明の光学ガラスは、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、本発明の光学ガラスから精密プレス成形等の手段を用いて、レンズやプリズム、ミラー等の光学素子を作製することが好ましい。これにより、カメラやプロジェクタ等のような光学素子に可視光を透過させる光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性を実現しつつ、これら光学機器における光学系の小型化を図ることができる。また、この光学ガラスを用いた光学素子によって色収差が低減されるため、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに、異なる部分分散比(θg,F)を有する光学素子による補正を行わなくとも、高精細で高精度な結像特性を実現できる。
ここで、本発明の光学ガラスからなる光学素子を作製するには、光学ガラスから形成したストリップ材(板状の熱間成形品)や、ストリップ材をプレス成形することで形成される研磨加工用のプリフォームに対して、研削研磨等の冷間加工を行って製造する方法を用いてもよく、溶融状態のガラスを白金等の流出パイプの流出口から滴下して球状等の精密プレス成形用プリフォームを作製し、この精密プレス成形用プリフォームに対して精密プレス成形を行ってもよい。
本発明の実施例(No.1〜No.23)及び比較例(No.A)のガラスの組成、並びに、これらのガラスの屈折率(n)、アッベ数(ν)、部分分散比(θg,F)、ガラス転移点(Tg)、結晶化開始温度(Tx)、ガラス転移点及び結晶化開始温度の差(ΔT)、並びに分光透過率が70%及び5%を示す波長(λ70、λ)の結果を表1〜表3に示す。また、実施例(No.1〜No.23)のガラスにおける、アッベ数(ν)及び部分分散比(θg,F)の関係を図2に示す。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。
本発明の実施例(No.1〜No.23)の光学ガラス、及び比較例(No.A)のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常の光学ガラスに使用される高純度原料を選定し、表1〜表4に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝又は白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で1100〜1350℃の温度範囲で3〜4時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、1200℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込み徐冷してガラスを作製した。
ここで、実施例(No.1〜No.23)の光学ガラス、及び比較例(No.A)のガラスの屈折率(n)、アッベ数(ν)、及び部分分散比(θg,F)は、徐冷降温速度を−25℃/hにして得られたガラスについて、日本光学硝子工業会規格(JOGIS01−2003 光学ガラスの屈折率の測定方法)に基づいて測定を行うことで求めた。そして、求められたアッベ数(ν)及び部分分散比(θg,F)の値について、関係式(θg,F)=−a×ν+bにおける、傾きaが0.00421のときの切片bを求めた。
また、実施例(No.1〜No.23)の光学ガラス、及び比較例(No.A)のガラスのΔTは、示差熱測定装置(ネッチゲレテバウ社製 STA 409 CD)を用いて測定したガラス転移点(Tg)と、結晶化開始温度(Tx)の差より求めた。このときのサンプル粒度は425〜600μmとし、昇温速度は10℃/minとした。
また、実施例(No.1〜No.23)の光学ガラス、及び比較例(No.A)のガラスの透過率については、日本光学硝子工業会規格(JOGIS02−2003 光学ガラスの着色度の測定方法)に準じて測定した。なお、本発明においては、ガラスの透過率を測定することで、ガラスの着色の有無と程度を求めた。具体的には、厚さ10±0.1mmの対面平行研磨品をJISZ8722に準じ、200〜800nmの分光透過率を測定し、λ70(透過率70%時の波長)とλ(透過率5%時の波長)を求めた。
Figure 2011230991
Figure 2011230991
Figure 2011230991
表1〜表3に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数(ν)が15以上、より詳細には18以上であるとともに、このアッベ数(ν)は27以下、より詳細には23以下であり、所望の範囲内であった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、部分分散比(θg,F)がいずれも0.62以上、より具体的には0.63以上であるとともに、この部分分散比(θg,F)は0.69以下、より具体的には0.66以下であり、所望の範囲内であった。この部分分散比(θg,F)の値は、図2に示すように、アッベ数(ν)との関係において、いずれも(−4.21×10−3×ν+0.7207)以上、より詳細には(−4.21×10−3×ν+0.7260)以上であるとともに、この部分分散比(θg,F)はいずれも(−4.21×10−3×ν+0.7507)、より詳細には(−4.21×10−3×ν+0.7320)以下であり、所望の範囲内であった。一方、比較例のガラスの部分分散比(θg,F)の値は、0.62よりも小さかった。また、アッベ数(ν)との関係においても、(−4.21×10−3×ν+0.7260)より小さく、(−4.21×10−3×ν+0.7227)よりも小さかった。従って、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例のガラスよりも部分分散比(θg,F)が大きいことが明らかになった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもλ(透過率5%時の波長)が450nm以下、より詳細には420nm以下であった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもガラス転移点(Tg)が750℃以下、より詳細には690℃以下であった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもガラス転移点(Tg)と結晶化開始温度(Tx)との差ΔTが90℃以上、より詳細には100℃以上であり、熱的安定性が高いことが明らかになった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率(n)が1.75以上、より詳細には1.82以上であるとともに、この屈折率(n)は2.20以下、より詳細には1.95以下であった。
従って、本発明の実施例の光学ガラスは、アッベ数(ν)が所望の範囲内にありながら、高い熱的安定性を有し、着色が少なく、且つ色収差が小さいことが明らかになった。
さらに、本発明の実施例の光学ガラスを用いて精密プレス成形用プリフォームを形成し、精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形加工したところ、安定に様々なレンズ形状に加工することができた。
以上、本発明を例示の目的で詳細に説明したが、本実施例はあくまで例示の目的のみであって、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を当業者により成し得ることが理解されよう。

Claims (22)

  1. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でP成分を40.0%未満、並びに、WO成分及びTa成分からなる群から選択される1種以上を合計で75.0%未満含有し、0.62以上0.69以下の部分分散比[θg,F]を有し、15以上27以下のアッベ数(ν)を有する光学ガラス。
  2. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で、WO成分の含有量が2.5%以上75.0%未満である請求項1記載の光学ガラス。
  3. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で、Ta成分の含有量が20.0%以下である請求項1又は2記載の光学ガラス。
  4. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で、P成分の含有量が5.0%以上である請求項1から3のいずれか記載の光学ガラス。
  5. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で、P成分の含有量が18.4%未満である請求項1から4のいずれか記載の光学ガラス。
  6. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
    成分 0〜30.0%及び/又は
    GeO成分 0〜15.0%
    の各成分を含有する請求項1から5のいずれか記載の光学ガラス。
  7. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
    LiO成分 0〜20.0%及び/又は
    NaO成分 0〜20.0%及び/又は
    O成分 0〜20.0%及び/又は
    CsO成分 0〜10.0%
    の各成分を含有する請求項1から6のいずれか記載の光学ガラス。
  8. 酸化物換算組成のガラス全質量に対するRnO成分(式中、RnはLi、Na、K及びCsからなる群より選択される1種以上)の質量和が6.0%以上30.0%以下である請求項7記載の光学ガラス。
  9. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(P+B+GeO+LiO+NaO+KO+CsO)が50.0%以下である請求項1から8のいずれか記載の光学ガラス。
  10. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
    TiO成分 0〜25.0%及び/又は
    Nb成分 0〜50.0%及び/又は
    Bi成分 0〜25.0%
    の各成分をさらに含有する請求項1から9のいずれか記載の光学ガラス。
  11. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)が10.0%以上80.0%以下である請求項1から10記載の光学ガラス。
  12. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)を質量和(P+B+GeO+LiO+NaO+KO+CsO)で除した値が1.30以上である請求項1から11記載の光学ガラス。
  13. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(WO+Nb+TiO+Ta+Bi)を質量和{P+B+GeO+2×(LiO+NaO+KO+CsO)}で除した値が0.95以上である請求項1から12記載の光学ガラス。
  14. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
    成分 0〜10.0%及び/又は
    La成分 0〜10.0%及び/又は
    Gd成分 0〜10.0%及び/又は
    Yb成分 0〜10.0%及び/又は
    Lu成分 0〜10.0%
    の各成分をさらに含有する請求項1から13のいずれか記載の光学ガラス。
  15. 酸化物換算組成のガラス全質量に対するLn成分(式中、LnはY、La、Gd、Yb、Lu及びDyからなる群より選択される1種以上)の質量和が15.0%以下である請求項14記載の光学ガラス。
  16. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
    MgO成分 0〜15.0%及び/又は
    CaO成分 0〜15.0%及び/又は
    SrO成分 0〜15.0%及び/又は
    BaO成分 0〜15.0%及び/又は
    ZnO成分 0〜15.0%
    の各成分をさらに含有する請求項1から15のいずれか記載の光学ガラス。
  17. 酸化物換算組成のガラス全質量に対するRO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選択される1種以上)の質量和が25.0%以下である請求項16記載の光学ガラス。
  18. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
    SiO成分 0〜10.0%及び/又は
    Al成分 0〜10.0%及び/又は
    ZrO成分 0〜15.0%及び/又は
    TeO成分 0〜15.0%及び/又は
    Sb成分 0〜3.0%及び/又は
    CeO成分 0〜10.0%
    の各成分をさらに含有する請求項1から17のいずれか記載の光学ガラス。
  19. 部分分散比(θg,F)がアッベ数(ν)との間で(−4.21×10−3×ν+0.7207)≦(θg,F)≦(−4.21×10−3×ν+0.7507)の関係を満たす請求項1から18のいずれか記載の光学ガラス。
  20. 請求項1から19のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び/又は精密プレス成形用のプリフォーム。
  21. 請求項20記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
  22. 請求項20記載のプリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。
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