光学ガラス、精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子
【課題】本発明は、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の光学恒数を有し、液相温度(LT)が850℃以下で、B2O3を実質的に含有せず、良好な精密プレス成型を可能にする光学ガラス、精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子の提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、酸化物基準の質量%で、P2O5:25〜40%、Nb2O5:20〜42%、Na2O:10〜25%、WO3:0〜25%、Li2O:0〜5%、K2O:0〜5%、CaO:0〜5%、ZnO:0〜7%、Al2O3:0〜5%、TiO2:0〜1%、を含有し、B2O3を含有せず、nd:1.66〜1.72、νd:29〜34の光学恒数を有することを特徴とする光学ガラスに関する。
【解決手段】本発明は、酸化物基準の質量%で、P2O5:25〜40%、Nb2O5:20〜42%、Na2O:10〜25%、WO3:0〜25%、Li2O:0〜5%、K2O:0〜5%、CaO:0〜5%、ZnO:0〜7%、Al2O3:0〜5%、TiO2:0〜1%、を含有し、B2O3を含有せず、nd:1.66〜1.72、νd:29〜34の光学恒数を有することを特徴とする光学ガラスに関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液相温度が比較的低い光学ガラス、該ガラスからなる精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子に関する。
【背景技術】
【0002】
屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34を有するいわゆる中屈折率高分散光学レンズは、デジタルスチルカメラやデジタルムービーカメラ、光通信などに汎用的に使われている。近年、これらの商品の需要は著しく増加しており、それに伴って、より安価で、かつ生産性の高い光学レンズが求められている。
【0003】
これら光学レンズの製法として生産性が高く、製造コストの小さいものとして、近年、精密プレス成型法が広く用いられている。この製法では、ガラス転移温度以上の温度に加熱した液滴状プリフォームガラスを、高精度な面を持つ上下2対の成型金型を用いてプレスすることによって、所望の形状を持つ光学レンズを実現する。従来の研削研磨による光学レンズの製造と比較して、生産プロセスが少ないため、製造コストが小さく、この製法で製造できる硝材が求められている。
【0004】
精密プレス成型法で用いる液滴状のプリフォームガラスは、滴下したガラス融液を冷却することにより得られる物を使用することが多いが、プリフォームガラスの製造歩留を上げるためには、歩留低下の原因である滴下成型時のガラスの失透を防止することが必要であり、光学ガラスには、液相温度(LT)が低いことも要求される。
【0005】
また環境への負荷軽減の観点から、PbO、As2O3、TeO2、Fを含有しないことが望ましい。
【0006】
近年、液相温度の低い中屈折率高分散光学ガラスとして、特許文献1にP2O5を主成分としたガラスが開示されている。同文献の段落番号[0015]によれば、この光学ガラスは、B2O3を0.5質量%以上含有することで900℃以下という低い液相温度を実現している。
【0007】
一方で、特許文献2によれば、B2O3を含有した光学ガラスは、繰り返しプレスを行うことで光学素子の光学面に曇りが発生するという問題があり、B2O3を含まないことでこの問題を解決している。しかしながら、特許文献2の実施例6に記載されている中屈折率高分散領域の光学ガラスの液相温度を確認したところ、1000℃以上であり、プリフォームガラスを用いる精密プレス成型は、事実上不可能である。
【0008】
以上のように、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34を有する中屈折率高分散光学ガラスについて、液相温度が低く、B2O3を含有しないものは提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2002−293572号公報
【特許文献2】特開2009−96649号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の光学恒数を有し、液相温度(LT)が850℃以下で、B2O3を含有せず、良好な精密プレス成型を可能にする光学ガラス、精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、酸化物基準の質量%で、P2O5:25〜40%、Nb2O5:20〜43%、Na2O:10〜25%、WO3:0〜25%、Li2O:0〜5%、K2O:0〜5%、CaO:0〜6%、ZnO:0〜7%、Al2O3:0〜5%、TiO2:0〜3%、を含有し、B2O3を実質的に含有せず、nd:1.66〜1.72、νd:29〜34の光学恒数を有することを特徴とする光学ガラスを提供する。
【発明の効果】
【0012】
本発明のリン酸塩系光学ガラス(以下、本ガラスという)は、P2O5、Nb2O5、Na2O、を必須成分とするため、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の光学特性が得られる。
【0013】
本ガラスによれば、上記特性以外にも液相温度(LT)を850℃以下とできるため、良好な精密プレス成型用プリフォームを得られる。また、本ガラスは、B2O3を実質的に含有しないことにより、良好な精密プレス成型を可能にする光学ガラスが得られる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明は、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の光学恒数を有し、液相温度(LT)が850℃以下で、B2O3を含有せず、良好な精密プレス成型を可能にする光学ガラス、精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子の提供を目的に、種々検討した結果に基づくものである。本ガラスの各成分範囲を設定した理由は、以下のとおりである。なお、本明細書では、以下、特に断りのない限り%は質量%を意味するものとする。また、化学組成は、酸化物基準とする。
【0015】
本ガラスにおいて、P2O5は必須の成分であり、ガラスを形成する主成分(ガラス形成酸化物)である。本ガラスにおいて、P2O5含有量が少なすぎると、ガラスが不安定になるため、本ガラスではP2O5含有量は25%以上である。P2O5含有量が28%以上であると好ましく、P2O5含有量が30%以上であるとより好ましい。一方、P2O5含有量が多すぎると屈折率が下がってしまうため、本ガラスではP2O5含有量は、40%以下である。P2O5含有量が38%以下であると好ましく、P2O5含有量が35%以下であるとより好ましい。
【0016】
本ガラスにおいて、Nb2O5は必須の成分であり、ガラスの屈折率(nd)を高め、高分散の特性を与えるのに有効な成分である。本ガラスにおいて、Nb2O5含有量が20%未満であると、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の光学特性が得られなくなるおそれがあるため、本ガラスではNb2O5含有量は20%以上である。Nb2O5含有量が24%以上であると好ましく、Nb2O5含有量が27%以上であるとより好ましい。一方、Nb2O5含有量が43%を超えるとガラスが失透しやすくなるため、本ガラスではNb2O5含有量は、43%以下である。Nb2O5含有量が34%以下であると好ましく、Nb2O5含有量が30%以下であるとより好ましい。
【0017】
本ガラスにおいて、Na2Oは必須の成分であり、ガラスの耐失透性を良くし、ガラス転移温度(Tg)や液相温度(LT)を低下させるのに有効な成分である。本ガラスにおいて、Na2O含有量が10%未満であると、それらの効果が得られにくくなるため、本ガラスではNa2O含有量は10%以上である。Na2O含有量が13%以上であると好ましく、Na2O含有量が15%以上であるとより好ましい。一方、Na2O含有量が25%を超えるとガラスが失透しやすくなるため、本ガラスではNa2O含有量は、25%以下である。Na2O含有量が22%以下であると好ましく、Na2O含有量が20%以下であるとより好ましい。
【0018】
本ガラスにおいて、WO3は必須の成分ではないが、ガラスの屈折率(nd)を高め、高分散の特性を与えるのに有効な成分である。含有する場合は、WO3含有量が9%以上であると好ましく、WO3含有量が15%以上であるとより好ましい。一方、WO3含有量が25%を超えるとガラスの着色が強くなるおそれがある。したがって、含有する場合でもWO3含有量は、25%以下である。WO3含有量が22%以下であると好ましく、WO3含有量が20%以下であるとより好ましい。
【0019】
本ガラスにおいて、Li2Oは必須の成分ではないが、ガラスの耐失透性を良くし、ガラス転移温度(Tg)や液相温度(LT)を低下させるのに有効な成分である。含有する場合は、Li2O含有量が0.5%以上であると好ましく、Li2O含有量が1%以上であるとより好ましい。一方、Li2O含有量が5%を超えるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもLi2O含有量は、5%以下である。Li2O含有量が3%以下であると好ましく、Li2O含有量が2.5%以下であるとより好ましい。
【0020】
本ガラスにおいて、K2Oは必須の成分ではないが、ガラスの耐失透性を良くし、ガラス転移温度(Tg)や液相温度(LT)を低下させるのに有効な成分である。含有する場合は、K2O含有量が0.5%以上であると好ましく、K2O含有量が1%以上であるとより好ましい。一方、K2O含有量が5%を超えるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもK2O含有量は、5%以下である。K2O含有量が3%以下であると好ましく、K2O含有量が2.5%以下であるとより好ましい。
【0021】
本ガラスにおいて、CaOは必須の成分ではないが、ガラスの化学的耐久性の向上に有効な成分である。含有する場合は、CaO含有量が0.5%以上であると好ましく、CaO含有量が1%以上であるとより好ましい。一方、CaO含有量が6%を超えるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもCaO含有量は、6%以下である。CaO含有量が4.5%以下であると好ましく、CaO含有量が4%以下であるとより好ましい。
【0022】
本ガラスにおいて、ZnOは必須の成分ではないが、ガラスの熔解性や安定性、耐久性を向上するために有効な成分である。含有する場合は、ZnO含有量が0.4%以上であると好ましく、ZnO含有量が0.8%以上であるとより好ましい。一方、ZnO含有量が7%を超えるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもZnO含有量は、7%以下である。ZnO含有量が5%以下であると好ましく、ZnO含有量が3.5%以下であるとより好ましい。
【0023】
本ガラスにおいて、Al2O3は必須の成分ではないが、ガラスの化学的耐久性の向上に有効な成分である。含有する場合は、Al2O3含有量が0.5%以上であると好ましく、Al2O3含有量が1%以上であるとより好ましい。一方、Al2O3含有量が多すぎるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもAl2O3含有量は、5%以下である。Al2O3含有量が4%以下であると好ましく、Al2O3含有量が3%以下であるとより好ましい。
【0024】
本ガラスにおいて、TiO2は必須の成分ではないが、ガラスの屈折率(nd)を高め、高分散の特性を与えるのに有効な成分である。含有する場合は、TiO2含有量が0.1%以上であると好ましく、TiO2含有量が0.3%以上であるとより好ましい。一方、TiO2含有量が3%を超えるとガラスが失透しやすくなり、液相温度(LT)が850℃を超えてしまう。したがって、含有する場合でもTiO2含有量は、1%以下である。TiO2含有量が0.9%以下であると好ましく、TiO2含有量が0.7%以下であるとより好ましい。
【0025】
また、本ガラスにおいては、B2O3を実質的に含有しない。そのため、本ガラスは、繰り返しプレス成型による光学素子の光学面の曇り発生防止に優れている。なお、本明細書において、「実質的に含有しない」とは、不可避的な不純物として混入するものを別にして、積極的に添加しないという意味であり、具体的には、含有量が0.05%未満程度であれば、「実質的に含有しない」とみなせる。同様に、本ガラスにおいて、環境負荷低減の観点等から、PbO、As2O3、TeO2、Fを実質的に含有しないことが好ましい。
【0026】
本ガラスにおいて、Sb2O3は、必須の成分ではないがガラス溶融の際の清澄剤として添加できる。その含有量としては、1%以下が好ましく、0.5%以下であるとさらに好ましく、0.1%以下であると特に好ましい。本ガラスにおいて、Sb2O3を添加する場合の下限としては、0.01%以上であると好ましく、0.05%以上であるとさらに好ましく、0.1%以上であると特に好ましい。
【0027】
ガラスの光学特性としては、屈折率(nd):1.66〜1.72、アッベ数(νd):29〜34である。ndが1.67以上が好ましく、ndが1.68以上がより好ましい。ndが1.71以下が好ましく、ndが1.70以下がより好ましい。νdが30以上が好ましく、νdが31以上がより好ましい。νdが33以下が好ましく、νdが32以下がより好ましい。
【0028】
本ガラスのガラス転移点(Tg)としては、540℃以下が生産性よくプレスできるため好ましい。ガラス転移点が530℃以下であると、より好ましく、ガラス転移点が525℃以下であると、さらに好ましい。
【0029】
また、良好な精密プレス成型用プリフォームを得るために、本ガラスの液相温度(LT)は850℃以下であると好ましい。本ガラスの液相温度が820℃以下であるとより好ましく、800℃以下であると特に好ましい。
【0030】
本ガラスの製造方法としては、特に制限されるものではなく、例えば、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の通常の光学ガラスで用いられる原料を秤量・混合し、白金ルツボ、金ルツボ、石英ルツボ、アルミナルツボ等、通常光学ガラスで用いられるルツボに入れて、約1000〜1150℃で2〜10時間溶融、清澄、攪拌後、液相温度(LT)よりも高い温度で、440〜540℃に予熱した金型に鋳込等した後、徐冷して製造できる。
【0031】
また、本ガラスを光学素子に成形する方法としては、特に制限されるものではないが、本ガラスの液相温度(LT)をもとにして、プリフォーム用ゴブ成形により作製したプリフォームを、型表面に保護膜を形成した、高精度に加工されたプレス型(型材質として、例えば、SiC質、超硬など)内にセットし、所定の圧力、時間プレスして所望の形状とする方法などが例として挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【0032】
以下、本発明の実施例等を説明する。例1〜例9が本発明の実施例である。例10は比較例であり、特許文献2の実施例6である。
【0033】
[化学組成・試料作製法]
表1〜2に示す酸化物基準の質量%となるように原料を秤量した。各ガラスの原料は、P2O5の場合はNaPO3を、Na2Oの場合はNa2PO3又はNa2CO3を、Li2Oの場合はLi2CO3を、K2Oの場合はK2CO3を、CaOの場合はCaCO3を、Nb2O5、WO3、ZnO、Al2O3、TiO2の場合は酸化物を、それぞれ使用した。秤量した原料を混合し、内容積約300ccの白金ルツボ内に入れて、約1000〜1150℃で1〜1.5時間溶融、清澄、撹拌後、およそ440から540℃に予熱した縦100mm×横50mmの長方形のモールドに鋳込み後、約1℃/分で徐冷してサンプルとした。なお、酸化物基準のモル%を表3及び表4に参考までに示す。
【0034】
[評価方法]
屈折率(nd)はヘリウムd線に対する屈折率であり、屈折率計(カルニュー光学工業社製、商品名:KPR−2000)で測定した。屈折率の値は、小数点以下第5位まで測定した。
アッベ数(νd)は、νd=(nd−1)/(nF−nC)により算出し、小数点以下第2位を四捨五入して小数点以下第1位として記載した。ただし、nF、nCは、それぞれ水素F線及びC線に対する屈折率である。
ガラス転移温度(Tg)は、得られた各ガラスを棒状に加工し、熱分析装置(ブルカー・エイエックスエス社製、商品名:TMA4000SA)で熱膨張法により、昇温速度5℃/分で測定した。
液相温度(LT)は、白金皿にガラス試料約5gを入れ、それぞれ680〜900℃まで10℃刻みにて1時間保持したものを自然放冷により冷却した後、結晶析出の有無を顕微鏡により観察して、結晶の認められない最低温度を液相温度とした。
ガラスの溶解性等については、上記サンプル作製時に目視で観察した結果、溶解性に問題がないこと、得られたガラスサンプルには泡や脈理のないことを確認した。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
【0038】
【表4】
【産業上の利用可能性】
【0039】
本ガラスは、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の新規な組成である。B2O3を実質的に含有しないことと低い液相温度を両立した精密プレス成型用光学ガラスとして有用である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、液相温度が比較的低い光学ガラス、該ガラスからなる精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子に関する。
【背景技術】
【0002】
屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34を有するいわゆる中屈折率高分散光学レンズは、デジタルスチルカメラやデジタルムービーカメラ、光通信などに汎用的に使われている。近年、これらの商品の需要は著しく増加しており、それに伴って、より安価で、かつ生産性の高い光学レンズが求められている。
【0003】
これら光学レンズの製法として生産性が高く、製造コストの小さいものとして、近年、精密プレス成型法が広く用いられている。この製法では、ガラス転移温度以上の温度に加熱した液滴状プリフォームガラスを、高精度な面を持つ上下2対の成型金型を用いてプレスすることによって、所望の形状を持つ光学レンズを実現する。従来の研削研磨による光学レンズの製造と比較して、生産プロセスが少ないため、製造コストが小さく、この製法で製造できる硝材が求められている。
【0004】
精密プレス成型法で用いる液滴状のプリフォームガラスは、滴下したガラス融液を冷却することにより得られる物を使用することが多いが、プリフォームガラスの製造歩留を上げるためには、歩留低下の原因である滴下成型時のガラスの失透を防止することが必要であり、光学ガラスには、液相温度(LT)が低いことも要求される。
【0005】
また環境への負荷軽減の観点から、PbO、As2O3、TeO2、Fを含有しないことが望ましい。
【0006】
近年、液相温度の低い中屈折率高分散光学ガラスとして、特許文献1にP2O5を主成分としたガラスが開示されている。同文献の段落番号[0015]によれば、この光学ガラスは、B2O3を0.5質量%以上含有することで900℃以下という低い液相温度を実現している。
【0007】
一方で、特許文献2によれば、B2O3を含有した光学ガラスは、繰り返しプレスを行うことで光学素子の光学面に曇りが発生するという問題があり、B2O3を含まないことでこの問題を解決している。しかしながら、特許文献2の実施例6に記載されている中屈折率高分散領域の光学ガラスの液相温度を確認したところ、1000℃以上であり、プリフォームガラスを用いる精密プレス成型は、事実上不可能である。
【0008】
以上のように、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34を有する中屈折率高分散光学ガラスについて、液相温度が低く、B2O3を含有しないものは提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2002−293572号公報
【特許文献2】特開2009−96649号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の光学恒数を有し、液相温度(LT)が850℃以下で、B2O3を含有せず、良好な精密プレス成型を可能にする光学ガラス、精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、酸化物基準の質量%で、P2O5:25〜40%、Nb2O5:20〜43%、Na2O:10〜25%、WO3:0〜25%、Li2O:0〜5%、K2O:0〜5%、CaO:0〜6%、ZnO:0〜7%、Al2O3:0〜5%、TiO2:0〜3%、を含有し、B2O3を実質的に含有せず、nd:1.66〜1.72、νd:29〜34の光学恒数を有することを特徴とする光学ガラスを提供する。
【発明の効果】
【0012】
本発明のリン酸塩系光学ガラス(以下、本ガラスという)は、P2O5、Nb2O5、Na2O、を必須成分とするため、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の光学特性が得られる。
【0013】
本ガラスによれば、上記特性以外にも液相温度(LT)を850℃以下とできるため、良好な精密プレス成型用プリフォームを得られる。また、本ガラスは、B2O3を実質的に含有しないことにより、良好な精密プレス成型を可能にする光学ガラスが得られる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明は、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の光学恒数を有し、液相温度(LT)が850℃以下で、B2O3を含有せず、良好な精密プレス成型を可能にする光学ガラス、精密プレス成型用プリフォーム、及び光学素子の提供を目的に、種々検討した結果に基づくものである。本ガラスの各成分範囲を設定した理由は、以下のとおりである。なお、本明細書では、以下、特に断りのない限り%は質量%を意味するものとする。また、化学組成は、酸化物基準とする。
【0015】
本ガラスにおいて、P2O5は必須の成分であり、ガラスを形成する主成分(ガラス形成酸化物)である。本ガラスにおいて、P2O5含有量が少なすぎると、ガラスが不安定になるため、本ガラスではP2O5含有量は25%以上である。P2O5含有量が28%以上であると好ましく、P2O5含有量が30%以上であるとより好ましい。一方、P2O5含有量が多すぎると屈折率が下がってしまうため、本ガラスではP2O5含有量は、40%以下である。P2O5含有量が38%以下であると好ましく、P2O5含有量が35%以下であるとより好ましい。
【0016】
本ガラスにおいて、Nb2O5は必須の成分であり、ガラスの屈折率(nd)を高め、高分散の特性を与えるのに有効な成分である。本ガラスにおいて、Nb2O5含有量が20%未満であると、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の光学特性が得られなくなるおそれがあるため、本ガラスではNb2O5含有量は20%以上である。Nb2O5含有量が24%以上であると好ましく、Nb2O5含有量が27%以上であるとより好ましい。一方、Nb2O5含有量が43%を超えるとガラスが失透しやすくなるため、本ガラスではNb2O5含有量は、43%以下である。Nb2O5含有量が34%以下であると好ましく、Nb2O5含有量が30%以下であるとより好ましい。
【0017】
本ガラスにおいて、Na2Oは必須の成分であり、ガラスの耐失透性を良くし、ガラス転移温度(Tg)や液相温度(LT)を低下させるのに有効な成分である。本ガラスにおいて、Na2O含有量が10%未満であると、それらの効果が得られにくくなるため、本ガラスではNa2O含有量は10%以上である。Na2O含有量が13%以上であると好ましく、Na2O含有量が15%以上であるとより好ましい。一方、Na2O含有量が25%を超えるとガラスが失透しやすくなるため、本ガラスではNa2O含有量は、25%以下である。Na2O含有量が22%以下であると好ましく、Na2O含有量が20%以下であるとより好ましい。
【0018】
本ガラスにおいて、WO3は必須の成分ではないが、ガラスの屈折率(nd)を高め、高分散の特性を与えるのに有効な成分である。含有する場合は、WO3含有量が9%以上であると好ましく、WO3含有量が15%以上であるとより好ましい。一方、WO3含有量が25%を超えるとガラスの着色が強くなるおそれがある。したがって、含有する場合でもWO3含有量は、25%以下である。WO3含有量が22%以下であると好ましく、WO3含有量が20%以下であるとより好ましい。
【0019】
本ガラスにおいて、Li2Oは必須の成分ではないが、ガラスの耐失透性を良くし、ガラス転移温度(Tg)や液相温度(LT)を低下させるのに有効な成分である。含有する場合は、Li2O含有量が0.5%以上であると好ましく、Li2O含有量が1%以上であるとより好ましい。一方、Li2O含有量が5%を超えるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもLi2O含有量は、5%以下である。Li2O含有量が3%以下であると好ましく、Li2O含有量が2.5%以下であるとより好ましい。
【0020】
本ガラスにおいて、K2Oは必須の成分ではないが、ガラスの耐失透性を良くし、ガラス転移温度(Tg)や液相温度(LT)を低下させるのに有効な成分である。含有する場合は、K2O含有量が0.5%以上であると好ましく、K2O含有量が1%以上であるとより好ましい。一方、K2O含有量が5%を超えるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもK2O含有量は、5%以下である。K2O含有量が3%以下であると好ましく、K2O含有量が2.5%以下であるとより好ましい。
【0021】
本ガラスにおいて、CaOは必須の成分ではないが、ガラスの化学的耐久性の向上に有効な成分である。含有する場合は、CaO含有量が0.5%以上であると好ましく、CaO含有量が1%以上であるとより好ましい。一方、CaO含有量が6%を超えるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもCaO含有量は、6%以下である。CaO含有量が4.5%以下であると好ましく、CaO含有量が4%以下であるとより好ましい。
【0022】
本ガラスにおいて、ZnOは必須の成分ではないが、ガラスの熔解性や安定性、耐久性を向上するために有効な成分である。含有する場合は、ZnO含有量が0.4%以上であると好ましく、ZnO含有量が0.8%以上であるとより好ましい。一方、ZnO含有量が7%を超えるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもZnO含有量は、7%以下である。ZnO含有量が5%以下であると好ましく、ZnO含有量が3.5%以下であるとより好ましい。
【0023】
本ガラスにおいて、Al2O3は必須の成分ではないが、ガラスの化学的耐久性の向上に有効な成分である。含有する場合は、Al2O3含有量が0.5%以上であると好ましく、Al2O3含有量が1%以上であるとより好ましい。一方、Al2O3含有量が多すぎるとガラスが失透しやすくなる。したがって、含有する場合でもAl2O3含有量は、5%以下である。Al2O3含有量が4%以下であると好ましく、Al2O3含有量が3%以下であるとより好ましい。
【0024】
本ガラスにおいて、TiO2は必須の成分ではないが、ガラスの屈折率(nd)を高め、高分散の特性を与えるのに有効な成分である。含有する場合は、TiO2含有量が0.1%以上であると好ましく、TiO2含有量が0.3%以上であるとより好ましい。一方、TiO2含有量が3%を超えるとガラスが失透しやすくなり、液相温度(LT)が850℃を超えてしまう。したがって、含有する場合でもTiO2含有量は、1%以下である。TiO2含有量が0.9%以下であると好ましく、TiO2含有量が0.7%以下であるとより好ましい。
【0025】
また、本ガラスにおいては、B2O3を実質的に含有しない。そのため、本ガラスは、繰り返しプレス成型による光学素子の光学面の曇り発生防止に優れている。なお、本明細書において、「実質的に含有しない」とは、不可避的な不純物として混入するものを別にして、積極的に添加しないという意味であり、具体的には、含有量が0.05%未満程度であれば、「実質的に含有しない」とみなせる。同様に、本ガラスにおいて、環境負荷低減の観点等から、PbO、As2O3、TeO2、Fを実質的に含有しないことが好ましい。
【0026】
本ガラスにおいて、Sb2O3は、必須の成分ではないがガラス溶融の際の清澄剤として添加できる。その含有量としては、1%以下が好ましく、0.5%以下であるとさらに好ましく、0.1%以下であると特に好ましい。本ガラスにおいて、Sb2O3を添加する場合の下限としては、0.01%以上であると好ましく、0.05%以上であるとさらに好ましく、0.1%以上であると特に好ましい。
【0027】
ガラスの光学特性としては、屈折率(nd):1.66〜1.72、アッベ数(νd):29〜34である。ndが1.67以上が好ましく、ndが1.68以上がより好ましい。ndが1.71以下が好ましく、ndが1.70以下がより好ましい。νdが30以上が好ましく、νdが31以上がより好ましい。νdが33以下が好ましく、νdが32以下がより好ましい。
【0028】
本ガラスのガラス転移点(Tg)としては、540℃以下が生産性よくプレスできるため好ましい。ガラス転移点が530℃以下であると、より好ましく、ガラス転移点が525℃以下であると、さらに好ましい。
【0029】
また、良好な精密プレス成型用プリフォームを得るために、本ガラスの液相温度(LT)は850℃以下であると好ましい。本ガラスの液相温度が820℃以下であるとより好ましく、800℃以下であると特に好ましい。
【0030】
本ガラスの製造方法としては、特に制限されるものではなく、例えば、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の通常の光学ガラスで用いられる原料を秤量・混合し、白金ルツボ、金ルツボ、石英ルツボ、アルミナルツボ等、通常光学ガラスで用いられるルツボに入れて、約1000〜1150℃で2〜10時間溶融、清澄、攪拌後、液相温度(LT)よりも高い温度で、440〜540℃に予熱した金型に鋳込等した後、徐冷して製造できる。
【0031】
また、本ガラスを光学素子に成形する方法としては、特に制限されるものではないが、本ガラスの液相温度(LT)をもとにして、プリフォーム用ゴブ成形により作製したプリフォームを、型表面に保護膜を形成した、高精度に加工されたプレス型(型材質として、例えば、SiC質、超硬など)内にセットし、所定の圧力、時間プレスして所望の形状とする方法などが例として挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【0032】
以下、本発明の実施例等を説明する。例1〜例9が本発明の実施例である。例10は比較例であり、特許文献2の実施例6である。
【0033】
[化学組成・試料作製法]
表1〜2に示す酸化物基準の質量%となるように原料を秤量した。各ガラスの原料は、P2O5の場合はNaPO3を、Na2Oの場合はNa2PO3又はNa2CO3を、Li2Oの場合はLi2CO3を、K2Oの場合はK2CO3を、CaOの場合はCaCO3を、Nb2O5、WO3、ZnO、Al2O3、TiO2の場合は酸化物を、それぞれ使用した。秤量した原料を混合し、内容積約300ccの白金ルツボ内に入れて、約1000〜1150℃で1〜1.5時間溶融、清澄、撹拌後、およそ440から540℃に予熱した縦100mm×横50mmの長方形のモールドに鋳込み後、約1℃/分で徐冷してサンプルとした。なお、酸化物基準のモル%を表3及び表4に参考までに示す。
【0034】
[評価方法]
屈折率(nd)はヘリウムd線に対する屈折率であり、屈折率計(カルニュー光学工業社製、商品名:KPR−2000)で測定した。屈折率の値は、小数点以下第5位まで測定した。
アッベ数(νd)は、νd=(nd−1)/(nF−nC)により算出し、小数点以下第2位を四捨五入して小数点以下第1位として記載した。ただし、nF、nCは、それぞれ水素F線及びC線に対する屈折率である。
ガラス転移温度(Tg)は、得られた各ガラスを棒状に加工し、熱分析装置(ブルカー・エイエックスエス社製、商品名:TMA4000SA)で熱膨張法により、昇温速度5℃/分で測定した。
液相温度(LT)は、白金皿にガラス試料約5gを入れ、それぞれ680〜900℃まで10℃刻みにて1時間保持したものを自然放冷により冷却した後、結晶析出の有無を顕微鏡により観察して、結晶の認められない最低温度を液相温度とした。
ガラスの溶解性等については、上記サンプル作製時に目視で観察した結果、溶解性に問題がないこと、得られたガラスサンプルには泡や脈理のないことを確認した。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
【0038】
【表4】
【産業上の利用可能性】
【0039】
本ガラスは、屈折率(nd)1.66〜1.72、アッベ数(νd)29〜34の新規な組成である。B2O3を実質的に含有しないことと低い液相温度を両立した精密プレス成型用光学ガラスとして有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化物基準の質量%で、
P2O5:25〜40%、
Nb2O5:20〜43%、
Na2O:10〜25%、
WO3:0〜25%、
Li2O:0〜5%、
K2O:0〜5%、
CaO:0〜6%、
ZnO:0〜7%、
Al2O3:0〜5%、
TiO2:0〜3%、を含有し、
B2O3を実質的に含有せず、nd:1.66〜1.72、νd:29〜34の光学恒数を有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項2】
PbO、As2O3、TeO2、Fを実質的に含有しない請求項1記載の光学ガラス。
【請求項3】
液相温度(LT)が850℃以下である請求項1又は2記載の光学ガラス。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載の光学ガラスよりなる精密プレス成型用プリフォーム。
【請求項5】
請求項4に記載のプリフォームを精密プレス成型して得られる光学素子。
【請求項1】
酸化物基準の質量%で、
P2O5:25〜40%、
Nb2O5:20〜43%、
Na2O:10〜25%、
WO3:0〜25%、
Li2O:0〜5%、
K2O:0〜5%、
CaO:0〜6%、
ZnO:0〜7%、
Al2O3:0〜5%、
TiO2:0〜3%、を含有し、
B2O3を実質的に含有せず、nd:1.66〜1.72、νd:29〜34の光学恒数を有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項2】
PbO、As2O3、TeO2、Fを実質的に含有しない請求項1記載の光学ガラス。
【請求項3】
液相温度(LT)が850℃以下である請求項1又は2記載の光学ガラス。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載の光学ガラスよりなる精密プレス成型用プリフォーム。
【請求項5】
請求項4に記載のプリフォームを精密プレス成型して得られる光学素子。
【公開番号】特開2012−206911(P2012−206911A)
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−75248(P2011−75248)
【出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(000000044)旭硝子株式会社 (2,665)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(000000044)旭硝子株式会社 (2,665)
【Fターム(参考)】
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