説明

光学ガラス、プリフォーム及び光学素子

【課題】光学素子の色収差の補正に有用であり、且つ、研磨時や洗浄時等にガラス表面に曇りが発生し難い光学ガラスと、これを用いたプリフォームを提供する。
【解決手段】光学ガラスは、酸化物換算組成でBi成分、SiO成分及び/又はB成分並びにF成分を含有し、粉末法による化学的耐久性(耐水性)がクラス1〜5であり、部分分散比[θg,F]が0.63以上、アッベ数[νd]が27以下であり、部分分散比[θg,F]>−0.0131×[νd]+0.9000を満たす。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。上述の低分散のレンズと高分散のレンズとを組み合わせた光学系では、低分散側のレンズに部分分散比(θg,F)の大きい光学材料を用い、高分散側のレンズに部分分散比(θg,F)の小さい光学材料を用いることで、二次スペクトルが良好に補正される。
【0004】
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)
【0005】
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。)
【0006】
ここで、Bi成分を主成分として含有し、ガラスの部分分散比(θg,F)について着目した光学ガラスとして、例えば特許文献1及び2に示される光学ガラスが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−203135号公報
【特許文献2】特開2009−234805号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、特許文献1及び2に示される光学ガラスは、部分分散比は大きいもののアッベ数が小さく、同様のアッベ数を有する一般的なガラスと比較して十分に部分分散比が大きいとはいえず、異常分散性も決して大きいとはいえなかった。そのため、色収差をより効果的に補正するためには、同様のアッベ数を有する一般的なガラスとの部分分散比の差をより一層高めるべく、光学ガラスの部分分散比をより一層高める必要がある。
【0009】
また、通信用、映像用等に用いられる光学素子を製造する際には、得られる光学ガラスに対して研磨工程を行うことも多い。しかし、研磨工程を経て作製される光学素子には、表面に曇りが生じ易い問題点があった。また、精密プレス成形のように研磨工程を行わないガラスであっても、表面の汚れ等を水等を用いて洗浄する際に、表面に曇りが生じ易い問題点があった。ひとたび曇りが生じたガラスからは、特に可視領域の光を制御するような光学素子を作製することが困難であった。
【0010】
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、光学素子の色収差の補正に有用であり、且つ、研磨時や洗浄時等にガラス表面に曇りが発生し難い光学ガラスと、これを用いたプリフォームを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
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、Bi成分とF成分とを併用することで、ガラスの部分分散比(θg,F)がより高められながらも、ガラスの化学的耐久性、特に耐酸性や耐水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。特に、本発明者らは、Bi成分を含有するガラスにおいて耐失透性を大きく低下させると考えられており、その混入が避けられていたF成分を敢えて用いることで、ガラスの部分分散比(θg,F)がより一層高められることを見出した。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【0012】
(1) 酸化物換算組成でBi成分、SiO成分及び/又はB成分並びにF成分を含有し、粉末法による化学的耐久性(耐水性)がクラス1〜5であり、部分分散比[θg,F]が0.63以上、アッベ数[νd]が27以下であり、部分分散比[θg,F]>−0.0131×[νd]+0.9000を満たすことを特徴とする光学ガラス。
【0013】
(2) 酸化物換算組成の全物質量に対するモル%でBi成分を10〜50%含有する(1)記載の光学ガラス。
【0014】
(3) 酸化物換算組成の全物質量に対するモル%で、
成分 0%〜50.0%及び/又は
SiO成分 0%〜40.0%
を含有する(1)又は(2)に記載の光学ガラス。
【0015】
(4) 酸化物換算組成の全物質量に対するモル和(SiO+B)が1.0%以上60.0%以下である(1)から(3)のいずれか記載の光学ガラス。
【0016】
(5) 酸化物基準の物質量に対する外割りのモル%でF成分を0%より多く30.0%以下含有する(1)から(4)のいずれか記載の光学ガラス。
【0017】
(6) 酸化物換算組成の全物質量に対するモル和(Bi+F)が10.0%より多く80.0%以下である(1)から(5)のいずれか記載の光学ガラス。
【0018】
(7) 酸化物換算組成の全物質量に対するモル%で、
LiO成分 0〜30.0%及び/又は
NaO成分 0〜20.0%及び/又は
O成分 0〜20.0%
である(1)から(6)のいずれか記載の光学ガラス。
【0019】
(8) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するRnO成分(式中、RnはLi、Na、Kからなる群より選択される1種以上)のモル和が40.0%以下である(7)記載の光学ガラス。
【0020】
(9) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル和(NaO+KO)が15.0%以下である(7)又は(8)記載の光学ガラス。
【0021】
(10) 酸化物換算組成におけるモル比RnO/(SiO+B)が1.00以下である(9)記載の光学ガラス。
【0022】
(11) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
MgO成分 0〜30.0%及び/又は
CaO成分 0〜30.0%及び/又は
SrO成分 0〜30.0%及び/又は
BaO成分 0〜45.0%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0%
である(1)から(10)のいずれか記載の光学ガラス。
【0023】
(12) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するRO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Baからなる群より選択される1種以上)のモル和が50.0%以下である(11)記載の光学ガラス。
【0024】
(13) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するRO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Baからなる群より選択される1種以上)のモル和が1.0%以上である(11)又は(12)記載の光学ガラス。
【0025】
(14) 酸化物換算組成におけるモル比(RnO)/(Bi+SiO+B+CaO)が0.400以下である(1)から(13)のいずれか記載の光学ガラス。
【0026】
(15) 酸化物換算組成におけるモル比(SiO+B)/(Bi+RnO)が0.700以上である(1)から(14)のいずれか記載の光学ガラス。
【0027】
(16) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
La成分 0〜10.0%及び/又は
Gd成分 0〜10.0%及び/又は
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%
である(1)から(15)のいずれか記載の光学ガラス。
【0028】
(17) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するLn成分(式中、LnはLa、Gd、Y、Yb、Luからなる群より選択される1種以上)のモル和が15.0%以下である(16)記載の光学ガラス。
【0029】
(18) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
TiO成分 0〜20.0%及び/又は
Nb成分 0〜10.0%及び/又は
WO成分 0〜10.0%
である(1)から(17)のいずれか記載の光学ガラス。
【0030】
(19) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル和(TiO+Nb+WO)が20.0%以下である(18)記載の光学ガラス。
【0031】
(20) 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
成分 0〜10.0%及び/又は
GeO成分 0〜30.0%及び/又は
Ta成分 0〜15.0%及び/又は
ZrO成分 0〜10.0%及び/又は
TeO成分 0〜35.0%及び/又は
Al成分 0〜20.0%及び/又は
Ga成分 0〜20.0%及び/又は
CeO成分 0〜3.0%及び/又は
Sb成分 0〜30.0%
である(1)から(19)のいずれか記載の光学ガラス。
【0032】
(21) 粉末法による化学的耐久性(耐酸性)がクラス1〜5である(1)から(20)のいずれか記載の光学ガラス。
【0033】
(22) (1)から(21)いずれか1項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。
【0034】
(23) (22)のプリフォームを研磨してなる光学素子。
【0035】
(24) (22)のプリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。
【0036】
(25) (1)から(21)いずれか1項の光学ガラスからなる光学素子。
【0037】
(26) (23)から(26)のいずれかに記載の光学素子を有する光学機器。
【発明の効果】
【0038】
本発明によれば、Bi成分とF成分とを併用することで、ガラスの部分分散比(θg,F)がより高められ、且つガラスの化学的耐久性が高められる。従って、極めて高い部分分散比(θg,F)と低いアッベ数を有しながらも、研磨時や洗浄時等に表面に曇りが発生し難い光学ガラスと、これを用いたプリフォームを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】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。
【発明を実施するための形態】
【0040】
本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成でBi成分、SiO成分及び/又はB成分並びにF成分を含有し、粉末法による化学的耐久性(耐水性)がクラス1〜5であり、部分分散比[θg,F]が0.63以上、アッベ数[νd]が27以下であり、部分分散比[θg,F]>−0.0131×[νd]+0.9000を満たす。Bi成分によってガラスのアッベ数(νd)が低く維持されながらも、Bi成分とF成分とを併用することで、高い部分分散比(θg,F)が得られる。また、Bi成分とF成分とを併用することで、アルカリ金属成分の含有量を低減できるため、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性や耐酸性も高められる。すなわち、極めて高い部分分散比(θg,F)と低いアッベ数(νd)を有しながらも、化学的耐久性が高く、且つ可視光に対して好ましく用いられる光学ガラスが得られる。従って、光学素子の色収差の補正に有用であり、且つ研磨時や洗浄時等に表面に曇りが発生し難い光学ガラスと、これを用いたプリフォームを得ることができる。
【0041】
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。
【0042】
[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。各成分の含有率は、特に断りがない場合、酸化物基準のモル%にて表現する。ここで「酸化物基準」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、金属フッ化物等が熔融時にすべて分解されて酸化物へ変化すると仮定した場合に、生成した当該酸化物の物質量の総和を100モル%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。
【0043】
<必須成分、任意成分について>
Bi成分は、ガラスの部分分散比(θg,F)を大きくし、ガラスの屈折率(nd)を高め、且つガラスの低分散化に効果がある成分である。また、低Tg化、耐水性の向上等にも効果がある成分であり、本発明のガラスに欠かすことができない成分である。ここで、Bi成分の含有量を10.0%以上にすることで、上記技術的効果を得易くすることができる。一方で、Bi成分の含有量を50.0%以下にすることで、ガラスの安定性が高められるため、ガラスの着色を低減できる。また、Bi成分の含有量が多すぎると、ガラスの耐酸性が悪化し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するBi成分の含有量は、好ましくは10.0%を下限とし、より好ましくは15.0%より多くし、より好ましくは18.0%を下限とし、最も好ましくは20.0%を下限とする。また、酸化物換算組成の全物質量に対するBi成分の含有量は、好ましくは50.0%、より好ましくは40.0%、最も好ましくは30.0%を上限とする。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。
【0044】
成分は、ガラスの安定性を向上して失透を低減し、且つガラスの耐水性や耐酸性を高める成分である。また、ガラスの部分分散比(θg,F)を高く維持する効果のある成分である。しかしながら、B成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなって失透が発生し易くなり、且つガラスが低屈折率化及び低分散化し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するB成分の含有量は、好ましくは50.0%、より好ましくは40.0%、さらに好ましくは30.0%、最も好ましくは20.0%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。
【0045】
SiO成分は、ガラスの安定性を向上して失透を低減する成分であり、且つガラスの耐水性や耐酸性を高める成分である。また、ガラスの低分散化を図る効果、及び透過率を向上させる効果のある成分である。しかしながら、SiO成分の含有量が多すぎると、ガラスの屈折率(nd)や部分分散比(θg,F)が低下し易く、ガラスの溶融性も悪化し易い。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するSiO成分の含有量は、好ましくは40.0%、より好ましくは30.0%、最も好ましくは20.0%を上限とする。一方で、SiO成分を0%より多くすることで、ガラスの着色を低減しつつ、ガラスの安定性を向上することで失透を低減することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するSiO成分の含有量は、好ましくは0%より多くし、より好ましくは1.0%、さらに好ましくは3.0%を下限とし、最も好ましくは5.0%より多くする。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。
【0046】
本発明の光学ガラスにおいて、SiO成分及びB成分は失透を低減できるガラス形成成分であり、且つ化学的耐久性(耐水性及び耐酸性)や磨耗度、ヌープ硬さを高められる成分であるため、両者のうち少なくとも一方が1.0%以上含有されていることが好ましい。しかしながら、これらの含有量が多すぎると、所望の部分分散比(θg,F)や屈折率(nd)、アッベ数(νd)が得難くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するモル和(SiO+B)は、好ましくは1.0%、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20.0%を下限とする。一方、酸化物換算組成の全物質量に対するモル和(SiO+B)は、好ましくは60.0%、より好ましくは50.0%、さらに好ましくは40.0%、最も好ましくは34.0%を上限とする。
【0047】
F成分は、Bi成分を含有するガラスにおいて、アルカリ金属成分を低減しても所望の高い部分分散比(θg,F)が得られるため、部分分散比(θg,F)、特にヌープ硬さや磨耗度を高めつつ、ガラスの機械的強度を高めることができる成分である。そのため、酸化物基準の物質量に対する外割りでのF成分の含有量は、好ましくは0%より多くし、より好ましくは1.0%、さらに好ましくは5.0%を下限とする。一方で、酸化物基準の物質量に対する外割りのモル%で、F成分の含有量を30.0%以下にすることで、ガラスのアッベ数の上昇を抑えることができ、且つ、可視光に対する透明性が高い光学ガラスを得易くすることができる。従って、酸化物基準の物質量に対する外割りでのF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15.0%を上限とする。F成分は、原料として例えばZrF、AlF、NaF、CaF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0048】
なお、本明細書におけるF成分の含有量は、ガラスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできたガラス全体の物質量を100%として、F成分の物質量をモル%で表したもの(酸化物基準の物質量に対する外割りモル%)である。
【0049】
本発明の光学ガラスでは、Bi成分及びF成分の含有量の和が10.0%より多く80.0%以下であることが好ましい。特に、この和を10.0%より多くすることで、ガラスの部分分散比(θg,F)を高めつつ、低いガラス転移点(Tg)を有するガラスを得ることができる。一方で、この和を80.0%以下にすることで、所望の耐失透性を有するガラスを得易くすることができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するモル和(Bi+F)は、好ましくは10.0%より多くし、より好ましくは20.0%より多くし、最も好ましくは25.0%より多くする。一方で、酸化物換算組成の全物質量に対するモル和(Bi+F)は、好ましくは80.0%、より好ましくは60.0%、最も好ましくは40.0%を上限とする。なお、この含有量の比率において、F成分の含有量は酸化物基準の物質量に対する外割りでの含有量を指し、Bi成分の含有量は酸化物換算組成のガラス全物質量に対する含有量を指す。
【0050】
LiO成分は、ガラスの耐失透性を向上させて失透や着色を低減させる成分であり、且つガラスの低Tg化に効果のある成分であり、本発明の光学ガラスの任意成分である。しかしながら、LiO成分の含有量が多すぎると、かえってガラスの安定性が低下し易くなり、部分分散比(θg,F)が低くなり、且つ、耐水性や耐酸性が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するLiO成分の含有量は、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。なお、本発明の光学ガラスはLiO成分を含有しなくてもよいが、LiO成分はアルカリ金属の中でもガラスの安定性を向上する作用が強いため、LiO成分を含有することで、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するLiO成分の含有量は、好ましくは0%より多くし、より好ましくは1.0%、さらに好ましくは3.0%を下限とし、最も好ましくは5.0%より多くする。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。
【0051】
NaO成分及びKO成分は、ガラスの部分分散比(θg,F)とアッベ数(νd)を調整できる成分であり、本発明の光学ガラスの任意成分である。しかしながら、NaO成分やKO成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなり、ガラスのヌープ硬さ及び磨耗度等の機械的強度、並びに化学的耐久性(耐水性及び耐酸性)が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するNaO成分及びKO成分の各々の含有量は、好ましくは20.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。NaO成分及びKO成分は、原料として例えばNaCO、NaNO、NaF、NaSiF、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。
【0052】
本発明の光学ガラスでは、RnO成分(RnはLi、Na及びKから選ばれる1種又は2種以上)の含有量のモル和が、40.0%以下であることが好ましい。このモル和を40.0%以下にすることで、ガラスのアッベ数(νd)を所望の範囲に調整しつつ、ガラスの安定性をより高めて透過率の低下を抑えることができる。また、このモル和を40.0%以下にすることで、ガラスの耐水性及び耐酸性を低下し難くすることができる。特に、RnO成分のモル和を20.0%以下にすることで、部分分散比(θg,F)の低下が抑制されるため、所望の高い部分分散比(θg,F)をより得易くすることができる。従って、RnO成分の含有量は、好ましくは40.0%、より好ましくは30.0%、さらに好ましくは20.0%、最も好ましくは16.0%を上限とする。
【0053】
本発明の光学ガラスは、NaO成分及びKO成分の含有量の和が15.0%以下であることが好ましい。この和を低減することにより、耐失透性が高く、ヌープ硬さ及び磨耗度等の機械的強度が高く、且つ、化学的耐久性、特に耐水性及び耐酸性の高い光学ガラスを得ることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル和(NaO+KO)は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%を上限とし、さらに好ましくは3.4%を上限とする。特に化学的耐久性や耐失透性が高いガラスを得られる観点では、このモル和を1.0%以下にすることがより一層好ましい。
【0054】
また、本発明の光学ガラスは、SiO成分及びB成分の含有量の和に対するRnO成分の含有量の比率が0.40以下であることが好ましい。この比率を低減することにより、耐水性や耐酸性といった化学的耐久性の高いガラスが得られるため、光学ガラスの研磨時や洗浄時における表面の白濁を低減することができる。また、この比率を低減することにより、ガラスの液相温度における粘性を高められるため、成形の行いやすいガラスを得やすくすることができる。従って、酸化物換算組成におけるモル比RnO/(SiO+B)は、好ましくは1.00、より好ましくは0.80、最も好ましくは0.60を上限とする。なお、RnO/(SiO+B)は0としてもよいが、RnO/(SiO+B)を0.01以上にすること、特にLiO/(SiO+B)を0.01以上にすることで、より耐失透性の高い光学ガラスを得ることができる。従って、酸化物換算組成におけるモル比RnO/(SiO+B)は、好ましくは0.01、より好ましくは0.05、最も好ましくは0.10を下限とする。
【0055】
MgO成分は、ガラスの低分散化と耐失透性の向上に有用な成分であり、本発明の光学ガラスの任意成分である。しかしながら、MgO成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなるため、可視光の透過率が低下し易くなり、且つプレス成形時の再加熱処理によって失透し易くなる。従って、酸化物換算組成におけるMgO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。MgO成分は、原料として例えばMgO、MgCO、MgF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0056】
CaO成分は、ガラスの低分散化と耐失透性を高め、化学的耐久性、特に耐水性の向上に有用な成分であり、本発明の光学ガラスの任意成分である。しかしながら、CaO成分の含有量が多すぎると、ガラスの耐失透性が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成におけるCaO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15.0%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。
【0057】
SrO成分は、ガラスの耐失透性の向上に有用な成分であり、本発明の光学ガラスの任意成分である。しかしながら、SrO成分の含有量が多すぎると、耐失透性が低下し易くなる。また、所望の部分分散比(θg,F)やアッベ数(νd)を得ることが困難になる。従って、酸化物換算組成におけるSrO成分の含有量は、好ましくは30.0%、より好ましくは25.0%、最も好ましくは22.0%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。
【0058】
BaO成分は、ガラスの耐失透性の向上に有用な成分であり、本発明の光学ガラスの任意成分である。しかしながら、BaO成分の含有量が多すぎると、所望の部分分散比(θg,F)やアッベ数(νd)を得ることが困難になる。従って、酸化物換算組成におけるBaO成分の含有量は、好ましくは45.0%、より好ましくは35.0%、最も好ましくは30.0%を上限とする。なお、BaO成分の含有量は0%としてもよいが、BaO成分を含有することで、ガラスの屈折率を高く保ちつつ、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成におけるBaO成分の含有量は、好ましくは0%より多くし、より好ましくは1.0%、最も好ましくは3.0%を下限とする。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。
【0059】
ZnO成分は、ガラスの部分分散比(θg,F)を高く保ちながらも、ガラスの安定性を高めて着色を低減し、且つ耐失透性を向上するために有用な成分であり、本発明の光学ガラスの任意成分である。しかしながら、ZnO成分の含有量が多すぎると、アッベ数(νd)が上昇し易くなる。従って、酸化物換算組成におけるZnO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。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。
【0060】
本発明の光学ガラスでは、RO成分(RはMg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる1種又は2種以上)は、ガラスの耐失透性や分散、機械的強度等のあらゆる物性を調整するために有用な成分である。しかし、RO成分の合計含有量が大きすぎると、所望の部分分散比(θg,F)やアッベ数(νd)、ヌープ硬さ、磨耗度を得ることが困難になる。従って、酸化物換算組成におけるRO成分の合計含有量は、好ましくは50.0%、より好ましくは45.0%、最も好ましくは40.0%を上限とする。なお、RO成分の合計量は0%でもよいが、RO成分の少なくとのいずれかを含有することで、ガラスの耐失透性を高めながらも、ガラスの部分分散比(θg,F)やアッベ数(νd)の調整を容易に行うことができる。従って、酸化物換算組成におけるRO成分の合計含有量は、好ましくは0%を超え、より好ましくは10.0%、さらに好ましくは15.0%、最も好ましくは25.0%を下限とする。その中でも、所望の高い屈折率を得易くする観点から、SrO成分とBaO成分の含有量の和は、1.0%以上であることが好ましく、5.0%以上であることがより好ましく、10.0%より多いことが最も好ましい。
【0061】
また、本発明の光学ガラスは、Bi成分、SiO成分、B成分及びCaO成分の含有量の和に対するRnO成分の含有量の和の比率が、0.400以下であることが好ましい。これにより、耐水性を上げる成分の含有量に対する耐水性を下げる成分の含有量が減少するため、より耐水性の高い光学ガラスを得易くすることができる。従って、酸化物換算組成におけるモル比(RnO)/(Bi+SiO+B+CaO)は、好ましくは0.400、より好ましくは0.300、最も好ましくは0.250を上限とする。なお、この比率は0であってもよいが、この比率を0よりも大きくすること、すなわちRnO成分の含有量を0より大きくすることで、ガラスの耐失透性を高めることが可能になる。従って、酸化物換算組成におけるモル比(RnO)/(Bi+SiO+B+CaO)は、好ましくは0より大きくし、より好ましくは0.050、最も好ましくは0.080を下限としてもよい。
【0062】
また、本発明の光学ガラスは、Bi成分及びRnO成分の含有量の和に対するSiO成分及びB成分の含有量の和の比率が0.700以上であることが好ましい。これにより、耐酸性を下げる成分の含有量に対する耐酸性を上げる成分の含有量が減少するため、研磨時や洗浄時等に用いられることが多い酸性の溶液による、ガラスの白濁を低減することができる。従って、酸化物換算組成におけるモル比(SiO+B)/(Bi+RnO)は、好ましくは0.700、より好ましくは0.800、さらに好ましくは0.900、最も好ましくは1.052を下限とする。なお、この比率の上限は、所望の耐失透性及び光学特性を有するガラスが得られる限り特に限定されないが、SiO成分及びB成分の過剰な含有による屈折率の低下が抑えられる点で、好ましくは8.00、より好ましくは5.00、さらに好ましくは3.00を上限としてもよい。
【0063】
La成分、Gd成分、Y成分、Yb成分及びLu成分は、ガラスの分散を低く調整する任意成分である。しかしながら、これらの含有量が多すぎると、ガラスの部分分散比が低下し、且つガラスの安定性が低下して失透し易くなる。従って、La成分、Gd成分、Y成分、Yb成分及びLu成分の各々の含有量は、酸化物基準のモル%で、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。また、Ln成分(式中、Lnは、La、Gd、Y、Yb及びLuからなる群より選択される1種以上である)のモル和は、酸化物基準のモル%で、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、さらに好ましくは5.0%を上限とする。特に、Ln成分のモル和は、2.0%未満とすることが、ガラスの着色や、部分分散比の低下、アッベ数の上昇をより一層低減できるため、最も好ましい。La成分、Gd成分、Y成分、Yb成分及びLu成分は、原料として例えばLa、La(NO・XHO(Xは任意の整数)、Gd、GdF、Y、YF、Yb、Lu等を用いることができる。
【0064】
TiO成分及びNb成分は、ガラスの屈折率(nd)、分散及び部分分散比(θg,F)を高める成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して透過率が低下し易くなる。従って、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20.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。また、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するNb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3.0%を上限とする。TiO成分及びNb成分は、原料として例えばTiO、Nb等を用いてガラス内に含有することができる。
【0065】
WO成分は、ガラスの部分分散比(θg,F)を向上させ、且つ低Tg化を図るために有用な任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して透過率が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するWO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3.0%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することができる。
【0066】
本発明の光学ガラスは、Bi成分及びF成分と、TiO成分、Nb成分及びWO成分からなる群のうち1種以上とを併用することで、高い透過率を維持したまま、ガラスの部分分散比(θg,F)をより一層高めることができる。その一方で、TiO成分、Nb成分及びWO成分の含有量の和を20.0%以下にすることで、ガラスの安定性を高めて失透を起こり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物質量に対するモル和(TiO+Nb+WO)は、好ましくは20.0%、より好ましくは10.0%を上限とし、最も好ましくは5.0%未満とする。
【0067】
成分は、ガラスの透過率を向上するために有用な任意成分である。しかしながら、P成分を含有すると、ガラスの安定性及び溶融性が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するP成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、さらに好ましくは4.0%、さらに好ましくは2.0%を上限とする。特に、耐失透性の高いガラスを得る観点では、P成分を含有しないことが最も好ましい。P成分は、原料として例えばAl(PO、Ca(PO、Ba(PO、Na(PO)、BPO、HPO等を用いてガラス内に含有することができる。
【0068】
GeO成分は、ガラスの耐失透性を向上するために有用な任意成分である。しかしながら、GeO成分の含有量が多すぎると、ガラスの溶融性が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するGeO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。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。
【0069】
Ta成分は、ガラスの安定性を向上するために有用な任意成分である。しかしながら、Ta成分の含有量が多すぎると、かえってガラスの安定性が低下して透過率が低下し易くなり、且つガラスの原料コストが大幅に上昇する。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するTa成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%、さらに好ましくは8.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。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。
【0070】
ZrO成分は、ガラスの化学的耐久性や機械的強度を向上するために有用な任意成分である。しかしながら、ZrO成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して透過率が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するZrO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3.0%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。
【0071】
TeO成分はガラスの清澄を促す効果がある任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、ガラスの耐失透性が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するTeO成分の含有量は、好ましくは35.0%、より好ましくは25.0%、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。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。
【0072】
Al成分及びGa成分は、ガラスの化学的耐久性や機械的強度を向上するために有用な任意成分である。しかしながら、Al成分及びGa成分の含有量が多すぎると、ガラスの溶融性が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するAl成分及びGa成分の各々の含有量は、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。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。
【0073】
CeO成分は、ガラスの部分分散比(θg,F)を大きくする任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するCeO成分の含有量は、好ましくは3.0%、より好ましくは2.0%、さらに好ましくは1.5%、さらに好ましくは1.0%である。最も好ましくは、CeO成分を実質的に含有しない。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。
【0074】
Sb成分は、ガラスの清澄を促す効果がある任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、ガラスの耐失透性が低下する。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するSb成分の含有量は、好ましくは30.0%、より好ましくは25.0%、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。特に、Sb成分の含有による環境への負荷を低減する観点では、Sb成分の含有量を1.0%以下としてもよい。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。
【0075】
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のSb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や脱泡剤、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。
【0076】
<含有させるべきでない成分について>
本発明においては、他の成分を本発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。ただし、Ti、Zr、Nbを除くV、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Ag、Mo、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及びLu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においても、ガラスが着色して可視域の特定の波長に吸収を生じる。従って、本発明の光学ガラスは、上記成分を実質的に含まないことが好ましい。ここで、「実質的に含まない」とは、不純物として混入される場合を除いて、人為的に含有させないことを意味する。
【0077】
さらに、PbO等の鉛化合物及びAs等のヒ素化合物、並びに、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、及び廃棄することができる。
【0078】
本発明の光学ガラスとして好ましく用いられるガラスは、その組成が酸化物基準のモル%で表されているため直接的に質量%やカチオン%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、酸化物換算組成における質量%の組成、及び、カチオン%・アニオン%の組成は、概ね以下の値をとる。
(質量%表示による組成)
Bi成分 15.0〜85.0質量%及び
F成分 0質量%超〜8.0質量%
及び
成分 0〜20.0質量%、及び/又は
SiO成分 0〜15.0質量%、及び/又は
LiO成分 0〜5.0質量%、及び/又は
NaO成分 0〜7.0質量%、及び/又は
O成分 0〜10.0質量%、及び/又は
MgO成分 0〜6.0質量%、及び/又は
CaO成分 0〜10.0質量%、及び/又は
SrO成分 0〜20.0質量%、及び/又は
BaO成分 0〜40.0質量%、及び/又は
ZnO成分 0〜20.0質量%、及び/又は
La成分 0〜20.0質量%、及び/又は
Gd成分 0〜20.0質量%、及び/又は
成分 0〜15.0質量%、及び/又は
Yb成分 0〜20.0質量%、及び/又は
Lu成分 0〜20.0質量%、及び/又は
TiO成分 0〜10.0質量%、及び/又は
Nb成分 0〜15.0質量%、及び/又は
WO成分 0〜15.0質量%、及び/又は
成分 0〜10.0質量%、及び/又は
GeO成分 0〜35.0質量%、及び/又は
Ta成分 0〜30.0質量%、及び/又は
ZrO成分 0〜10.0質量%、及び/又は
TeO成分 0〜30.0質量%、及び/又は
Al成分 0〜15.0質量%、及び/又は
Ga成分 0〜30.0質量%、及び/又は
CeO成分 0〜6.0質量%、及び/又は
Sb成分 0〜40.0質量%、
【0079】
(カチオン%・アニオン%表示による組成)
Bi3+ 13.0〜65.0カチオン%、
及び
3+ 0〜65.0カチオン%、及び/又は
Si4+ 0〜50.0カチオン%、及び/又は
Li 0〜35.0カチオン%、及び/又は
Na 0〜25.0カチオン%、及び/又は
0〜25.0カチオン%、及び/又は
Mg2+ 0〜20.0カチオン%、及び/又は
Ca2+ 0〜20.0カチオン%、及び/又は
Sr2+ 0〜20.0カチオン%、及び/又は
Ba2+ 0〜30.0カチオン%、及び/又は
Zn2+ 0〜20.0カチオン%、及び/又は
La3+ 0〜13.0カチオン%、及び/又は
Gd3+ 0〜13.0カチオン%、及び/又は
3+ 0〜13.0カチオン%、及び/又は
Yb3+ 0〜13.0カチオン%、及び/又は
Lu3+ 0〜13.0カチオン%、及び/又は
Ti4+ 0〜15.0カチオン%、及び/又は
Nb5+ 0〜25.0カチオン%、及び/又は
6+ 0〜7.0カチオン%、及び/又は
5+ 0〜12.0カチオン%、及び/又は
Ge4+ 0〜20.0カチオン%、及び/又は
Ta5+ 0〜20.0カチオン%、及び/又は
Zr4+ 0〜7.0カチオン%、及び/又は
Te4+ 0〜25.0カチオン%、及び/又は
Al3+ 0〜25.0カチオン%、及び/又は
Ga3+ 0〜25.0カチオン%、及び/又は
Ce4+ 0〜2.5カチオン%、及び/又は
Sb3+ 0〜40.0カチオン%、
並びに
0〜20.0アニオン%
【0080】
[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率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝又は金坩堝に入れて750℃〜950℃の温度範囲で2〜3時間溶融して攪拌均質化を行い、800〜650℃程度の温度に下げてから1時間程度経過した後、金型に鋳込んで徐冷することにより作製される。
【0081】
<物性>
本発明の光学ガラスは、高い部分分散比(θg,F)と低いアッベ数[νd]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0.63、より好ましくは0.64、最も好ましくは0.65を下限とする。また、本発明の光学ガラスのアッベ数(ν)は、好ましくは27、より好ましくは25、最も好ましくは22を上限とする。これらにより、高い部分分散比(θg,F)と低いアッベ数[νd]を有する光学ガラスが得られるため、低い部分分散比(θg,F)と高いアッベ数[νd]を有する光学ガラスと組み合わせることで、光学素子の色収差をより正確に補正することができる。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0.70以下、より具体的には0.69以下、さらに具体的には0.68以下であることが多い。また、本発明の光学ガラスのアッベ数(ν)の下限は特に限定されないが、概ね10以上、より具体的には12以上、さらに具体的には15以上であることが多い。
【0082】
ここで、本発明の光学ガラスは、アッベ数[νd]が27以下であり、部分分散比[θg,F]>−0.0131×[νd]+0.9000を満たす。これにより、部分分散比[θg,F]とアッベ数[νd]のプロットにおける、一般的なガラスのνd−θg,Fラインから大きく離れるため、この光学ガラスを用いた光学素子は、光学素子の色収差をより顕著に低減する際に有用であることが推論できる。ここで、本発明の光学ガラスの部分分散比(θg,F)は、好ましくは(−0.0131×[νd]+0.9000)より大きくし、より好ましくは(−0.0131×[νd]+0.9040)より大きくし、最も好ましくは(−0.0131×[νd]+0.9080)より大きくする。一方、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、例えば(−0.0131×[νd]+0.9500)以下、より具体的には(−0.0131×[νd]+0.9450)、さらに具体的には(−0.0131×[νd]+0.9400)以下であることが多い。なお、本願の光学ガラスのようにアッベ数(ν)が小さいガラスでは、一般的なガラスの部分分散比(θg,F)はノーマルラインよりも高い値にあり、一般的なガラスの部分分散比(θg,F)とアッベ数(ν)の関係は、アッベ数が小さくなるほど部分分散比の変動が大きくなるような曲線で表される。しかしながら、この曲線の近似が困難であるため、本発明では、一般的なガラスのνd−θg,Fラインよりも部分分散比(θg,F)が低いことを、上述の傾きを有する直線を用いて表した。
【0083】
また、本発明の光学ガラスは、高い化学的耐久性を有する。
より具体的には、本発明の光学ガラスは、JOGIS06−1999に準じたガラスの粉末法による化学的耐久性(耐水性)が、好ましくはクラス1〜5、より好ましくはクラス1〜4、最も好ましくはクラス1〜3であることが好ましい。これにより、光学ガラスを研磨加工する際に、水性の研磨液や洗浄液によるガラスの曇りが低減されるため、研磨加工や洗浄をより行い易くすることができる。ここで「耐水性」とは、水によるガラスの侵食に対する耐久性であり、この耐水性は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」JOGIS06−1999により測定することができる。また、「粉末法による化学的耐久性(耐水性)がクラス1〜3である」とは、JOGIS06−1999に準じて行った化学的耐久性(耐水性)が、測定前後の試料の質量の減量率で、0.10質量%未満であることを意味する。なお、クラス1は、測定前後の試料の質量の減量率が、0.05質量%未満であり、クラス2は、0.05質量%以上0.10質量%未満であり、クラス3は、0.10質量%以上0.25質量%未満である。
【0084】
また、本発明の光学ガラスは、JOGIS06−1999に準じたガラスの粉末法による化学的耐久性(耐酸性)が、好ましくはクラス1〜5、より好ましくはクラス1〜4、最も好ましくはクラス1〜3である。これにより、光学ガラスを研磨加工する際に、酸性の研磨液や洗浄液によるガラスの曇りが低減されるため、研磨加工や洗浄をより行い易くすることができる。ここで「耐酸性」とは、酸によるガラスの侵食に対する耐久性であり、この耐酸性は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」JOGIS06−1999により測定することができる。また、「粉末法による化学的耐久性(耐酸性)がクラス1〜5である」とは、JOGIS06−1999に準じて行った化学的耐久性(耐酸性)が、測定前後の試料の質量の減量率で、2.20質量%未満であることを意味する。なお、化学的耐久性(耐酸性)の「クラス1」は、測定前後の試料の質量の減量率が0.20質量%未満であり、「クラス2」は、測定前後の試料の質量の減量率が0.20質量%以上0.35質量%未満であり、「クラス3」は、測定前後の試料の質量の減量率が0.35質量%以上0.65質量%未満であり、「クラス4」は、測定前後の試料の質量の減量率が0.65質量%以上1.20質量%未満であり、「クラス5」は、測定前後の試料の質量の減量率が1.20質量%以上2.20質量%未満であり、「クラス6」は、測定前後の試料の質量の減量率が2.20質量%以上である。
【0085】
また、本発明の光学ガラスは、着色が少ないことが好ましい。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600nm以下であり、より好ましくは580nm以下であり、最も好ましくは550nm以下である。また、分光透過率5%を示す波長(λ)が480nm以下であり、より好ましくは460nm以下であり、最も好ましくは440nm以下である。これにより、ガラスの吸収端が紫外領域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可視光を扱う光学素子等の材料として好ましく用いることができる。
【0086】
また、本発明の光学ガラスは、高い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1.80、さらに好ましくは1.85、最も好ましくは1.90を下限とする。ここで、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2.30以下、より具体的には2.20以下、さらに具体的には2.10以下であることが多い。これにより、光学設計の自由度が広がり、さら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。また、光学系における素子の点数を削減できるため、光学系全体の小型化を図ることができる。
【0087】
[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。その中でも特に、本発明の光学ガラスから、例えばリヒートプレス成形や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は色収差の低減に有用であるため、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性を実現できる。
【0088】
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。特に、本発明の光学ガラスから研磨加工用のプリフォームを形成することにより、研磨加工によるガラス表面の白濁が低減されるため、可視光を透過させる用途に好適な光学素子を得ることができる。また、本発明の光学ガラスから精密プレス成形用のプリフォームを形成することにより、このプリフォームや精密プレス成形後のガラスを洗浄する際のガラス表面の白濁が低減されるため、可視光を透過させる用途に好適な光学素子を得ることができる。なお、ガラス成形体を作製する手段は、これらの手段に限定されない。
【実施例】
【0089】
本発明の実施例(No.1〜No.21)及び比較例(No.1)の組成、並びに、屈折率(n)、アッベ数(ν)、部分分散比(θg,F)、粉末法による化学的耐久性(耐酸性、耐水性)及び、分光透過率5%を示す波長(λ)の結果を表1〜表3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。
【0090】
本発明の実施例(No.1〜No.21)及び比較例(No.1)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の原料を選定し、表1〜表3に示した各実施例及び比較例の組成で、ガラス重量が400gになるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝又は金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で750℃〜950℃の温度範囲で2〜3時間溶融して攪拌均質化を行い、800〜650℃程度の温度に下げてから1時間程度経過した後、金型に鋳込んで徐冷することにより作製した。
【0091】
ここで、実施例(No.1〜No.21)及び比較例(No.1)のガラスの屈折率(n)、アッベ数(ν)及び部分分散比(θg,F)は、日本光学硝子工業会規格JOGIS01―2003に基づいて測定した。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0.0131のときの切片bを求めた。なお、本測定に用いたガラスは、徐冷降温速度を−25℃/hrとして、徐冷炉にて処理を行ったものを用いた。
【0092】
また、実施例(No.1〜No.21)及び比較例(No.1)のガラスの耐水性は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」JOGIS06−1999に準じて測定した。すなわち、粒度425〜600μmに破砕したガラス試料を比重ビンにとり、白金かごの中に入れた。白金かごを純水(pH6.5〜7.5)の入った石英ガラス製丸底フラスコに入れて、沸騰水浴中で60分間処理した。処理後のガラス試料の減量率(質量%)を算出して、この減量率が0.05未満の場合をクラス1、減量率が0.05〜0.10未満の場合をクラス2、減量率が0.10〜0.25未満の場合をクラス3、減量率が0.25〜0.60未満の場合をクラス4、減量率が0.60〜1.10未満の場合をクラス5、減量率が1.10以上の場合をクラス6とした。このとき、クラスの数が小さいほど、ガラスの耐水性が優れていることを意味する。
【0093】
また、実施例(No.1〜No.21)及び比較例(No.1)のガラスの耐酸性は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」JOGIS06−1999に準じて測定した。すなわち、粒度425〜600μmに破砕したガラス試料を比重ビンにとり、白金かごの中に入れた。白金かごを0.01N硝酸水溶液の入った石英ガラス製丸底フラスコに入れて、沸騰水浴中で60分間処理した。処理後のガラス試料の減量率(質量%)を算出して、この減量率(質量%)が0.20未満の場合をクラス1、減量率が0.20〜0.35未満の場合をクラス2、減量率が0.35〜0.65未満の場合をクラス3、減量率が0.65〜1.20未満の場合をクラス4、減量率が1.20〜2.20未満の場合をクラス5、減量率が2.20以上の場合をクラス6とした。このとき、クラスの数が小さいほど、ガラスの耐酸性が優れていることを意味する。
【0094】
また、実施例(No.1〜No.21)及び比較例(No.1)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、λ(透過率5%時の波長)を求めた。
【0095】
【表1】

【0096】
【表2】

【0097】
【表3】

【0098】
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、部分分散比(θg,F)が0.63以上、より詳細には0.6640以上であった。また、本発明の実施例の光学ガラスは、アッベ数(ν)が27以下、より具体的には20以下であり、いずれも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)がアッベ数(ν)との関係において、いずれも(−0.0131×[νd]+0.9000)よりも大きく、より詳細には(−0.0131×[νd]+0.9200)より大きく、所望の範囲内であった。従って、本発明の実施例の光学ガラスは、所望の高い部分分散比(θg,F)と低いアッベ数(ν)を有しているため、光学素子の色収差の補正に有用であることが明らかになった。
【0099】
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも粉末法による化学的耐久性(耐水性)がクラス1〜5、より詳細にはクラス2〜3であった。また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも粉末法による化学的耐久性(耐酸性)がクラス1〜5、より詳細にはクラス1〜4であり、いずれも所望の範囲内であった。一方で、比較例のガラスは、粉末法による化学的耐久性(耐水性)及び化学的耐久性(耐酸性)のいずれもがクラス6であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例のガラスに比べて研磨時や洗浄時等に表面に曇りが発生し難いことが明らかになった。
【0100】
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480nm以下、より詳細には476nm以下であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、着色が少なく、可視領域の波長の光に対する透明性が高いことが明らかになった。
【0101】
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1.93以上であり、所望の範囲内であった。
【0102】
従って、本発明の実施例の光学ガラスは、きわめて大きな部分分散比(θg,F)と低いアッベ数を有しながらも、研磨時や洗浄時等に表面に曇りが発生し難く、高い屈折率を有し、且つ可視領域の波長を扱う光学素子等に好ましく用いられることが明らかになった。
【0103】
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。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化物換算組成でBi成分、SiO成分及び/又はB成分並びにF成分を含有し、
粉末法による化学的耐久性(耐水性)がクラス1〜5であり、
部分分散比[θg,F]が0.63以上、アッベ数[νd]が27以下であり、部分分散比[θg,F]>−0.0131×[νd]+0.9000を満たすことを特徴とする光学ガラス。
【請求項2】
酸化物換算組成の全物質量に対するモル%でBi成分を10〜50%含有する請求項1記載の光学ガラス。
【請求項3】
酸化物換算組成の全物質量に対するモル%で、
成分 0%〜50.0%及び/又は
SiO成分 0%〜40.0%
を含有する請求項1又は2に記載の光学ガラス。
【請求項4】
酸化物換算組成の全物質量に対するモル和(SiO+B)が1.0%以上60.0%以下である請求項1から3のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項5】
酸化物基準の物質量に対する外割りのモル%でF成分を0%より多く30.0%以下含有する請求項1から4のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項6】
酸化物換算組成の全物質量に対するモル和(Bi+F)が10.0%より多く80.0%以下である請求項1から5のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項7】
酸化物換算組成の全物質量に対するモル%で、
LiO成分 0〜30.0%及び/又は
NaO成分 0〜20.0%及び/又は
O成分 0〜20.0%
である請求項1から6のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項8】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対するRnO成分(式中、RnはLi、Na、Kからなる群より選択される1種以上)のモル和が40.0%以下である請求項7記載の光学ガラス。
【請求項9】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル和(NaO+KO)が15.0%以下である請求項7又は8記載の光学ガラス。
【請求項10】
酸化物換算組成におけるモル比RnO/(SiO+B)が1.00以下である請求項9記載の光学ガラス。
【請求項11】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
MgO成分 0〜30.0%及び/又は
CaO成分 0〜30.0%及び/又は
SrO成分 0〜30.0%及び/又は
BaO成分 0〜45.0%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0%
である請求項1から10のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項12】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対するRO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Baからなる群より選択される1種以上)のモル和が50.0%以下である請求項11記載の光学ガラス。
【請求項13】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対するRO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Baからなる群より選択される1種以上)のモル和が1.0%以上である請求項11又は12記載の光学ガラス。
【請求項14】
酸化物換算組成におけるモル比(RnO)/(Bi+SiO+B+CaO)が0.400以下である請求項1から13のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項15】
酸化物換算組成におけるモル比(SiO+B)/(Bi+RnO)が0.700以上である請求項1から14のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項16】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
La成分 0〜10.0%及び/又は
Gd成分 0〜10.0%及び/又は
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%
である請求項1から15のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項17】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対するLn成分(式中、LnはLa、Gd、Y、Yb、Luからなる群より選択される1種以上)のモル和が15.0%以下である請求項16記載の光学ガラス。
【請求項18】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
TiO成分 0〜20.0%及び/又は
Nb成分 0〜10.0%及び/又は
WO成分 0〜10.0%
である請求項1から17のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項19】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル和(TiO+Nb+WO)が20.0%以下である請求項18記載の光学ガラス。
【請求項20】
酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で
成分 0〜10.0%及び/又は
GeO成分 0〜30.0%及び/又は
Ta成分 0〜15.0%及び/又は
ZrO成分 0〜10.0%及び/又は
TeO成分 0〜35.0%及び/又は
Al成分 0〜20.0%及び/又は
Ga成分 0〜20.0%及び/又は
CeO成分 0〜3.0%及び/又は
Sb成分 0〜30.0%
である請求項1から19のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項21】
粉末法による化学的耐久性(耐酸性)がクラス1〜5である請求項1から20のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項22】
請求項1から21いずれか1項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。
【請求項23】
請求項22のプリフォームを研磨してなる光学素子。
【請求項24】
請求項22のプリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。
【請求項25】
請求項1から21いずれか1項の光学ガラスからなる光学素子。
【請求項26】
請求項23から26のいずれかに記載の光学素子を有する光学機器。

【図1】
image rotate


【公開番号】特開2012−153542(P2012−153542A)
【公開日】平成24年8月16日(2012.8.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−11430(P2011−11430)
【出願日】平成23年1月21日(2011.1.21)
【出願人】(000128784)株式会社オハラ (539)
【Fターム(参考)】