JP7535913B2 - Optical glass, preforms and optical elements - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
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。 The present invention relates to optical glass, preforms, and optical elements.
光学ガラスからなるレンズは、光学特性の異なる複数のレンズを組み合わせることにより色収差を補正しつつ軽量化及び小型化を図ることを可能にし、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影機器や、プロジェクタやプロジェクションテレビ等の画像再生(投影)機器等の各種光学機器の分野で用いることができる。 Lenses made of optical glass can be combined with multiple lenses with different optical properties to correct chromatic aberration while also achieving weight and size reduction, and can be used in a variety of optical devices, including photographic equipment such as digital cameras and video cameras, and image reproduction (projection) equipment such as projectors and projection televisions.
光学ガラスの光学特性には、一定の傾向がある。横軸にアッベ数νd(左方から右方へ行くにつれてアッベ数νdが減少)、縦軸に屈折率nd(下方から上方にいくにつれて屈折率ndが増加)が記載された光学特性を示すグラフでは、左下から右上にむかって従来のガラスが分布しており、その分布から外れた左上(高屈折率低分散ガラス)または右下(低屈折率高分散ガラス)の光学特性を有するガラスを得ようとするとガラスの安定性が損なわれガラス化が容易ではなくなる。 There is a certain tendency in the optical properties of optical glass. In a graph showing optical properties with the Abbe number v d on the horizontal axis (the Abbe number v d decreases from left to right) and the refractive index n d on the vertical axis (the refractive index n d increases from bottom to top), conventional glasses are distributed from the bottom left to the top right, and if one tries to obtain glass having optical properties outside of this distribution, such as the top left (high refractive index, low dispersion glass) or the bottom right (low refractive index, high dispersion glass), the stability of the glass is lost and vitrification becomes difficult.
また、光学ガラスはデジタルカメラ、プロジェクタ、及び監視カメラに加え、自動運転技術が進む中で車載カメラに搭載する撮像レンズ等の光学素子としての用途が増えている。車載カメラの中でも例えば屋外で用いられる用途において、外気に触れる前玉レンズは耐酸性が優れていることが必要となり、耐酸性が良好となることでレンズ表面の腐食によるクモリが発生し難く、長期的に使用が可能となる。
特許文献1には、耐酸性が良好な光学ガラスについて記載されており、特許文献2には高屈折率低分散ガラスが記載されている。
In addition to digital cameras, projectors, and security cameras, optical glass is increasingly being used as an optical element in imaging lenses mounted on car-mounted cameras as autonomous driving technology advances. For example, in car-mounted cameras used outdoors, the front lens exposed to the outside air must have excellent acid resistance. Good acid resistance makes it difficult for fogging to occur due to corrosion of the lens surface, enabling long-term use.
しかし、特許文献1に記載されたガラスは耐酸性の良いガラスを得るという点に着目しているものの、高屈折率高分散成分であるTi4+、Nb5+、W6+、Bi3+、Zr4+の含有率が多いため、アッベ数が小さい問題があった。また、特許文献2に記載されたガラスは高屈折率低分散ガラスではあるものの、耐酸性が良好であるとはいえなかった。
However, although the glass described in
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、所望の屈折率及びアッベ数を有しながら、高い耐酸性と安定性に優れた光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide an optical glass that has a desired refractive index and Abbe number while also having high acid resistance and excellent stability, and a preform and optical element that use the same.
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、La3+、Gd3+、Y3+、Yb3+及びLu3+からなる群から選択される1種以上と、Al3+、F-とを併用しながらも、カチオン成分の含有率の和(Ti4++Nb5++W6++Bi3++Zr4+)を調整することによって、ガラスにおいて高屈折率及び低分散化が図られながらも、耐酸性の高いガラスが得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。
The present inventors have conducted extensive testing and research in order to solve the above problems, and as a result have found that by using one or more elements selected from the group consisting of La 3+ , Gd 3+ , Y 3+ , Yb 3+ and Lu 3+ in combination with Al 3+ and F - and adjusting the sum of the contents of the cationic components (Ti 4+ +Nb 5+ +W 6+ +Bi 3+ +Zr 4+ ), it is possible to obtain glass that has a high refractive index and low dispersion while also being highly acid-resistant, and have thus completed the present invention.
Specifically, the present invention provides the following:
(1) カチオン%(モル%)表示で、
La3+、Gd3+、Y3+、Yb3+及びLu3+からなる群から選択される1種以上(Ln3+:カチオン%)を合計で25.0%以上45.0%以下(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)、
Al3+を5.0~20.0%、
含有し、
カチオン成分の含有率の和(Ti4++Nb5++W6++Bi3++Zr4+)が8.0%以下であり、
アニオン%(モル%)表示で、
F-の含有率が10.0~35.0%、
であり、
アッベ数(νd)が50.00以上62.00以下であり、
屈折率(nd)及びアッベ数(νd)が、(-0.04×νd+3.76)≦nd≦(-0.04×νd+4.00)の関係を満たす光学ガラス。
(1) Cationic % (mol %),
one or more elements selected from the group consisting of La 3+ , Gd 3+ , Y 3+ , Yb 3+ and Lu 3+ (Ln 3+ : cation %) in total of 25.0% to 45.0% (wherein Ln is one or more elements selected from the group consisting of La, Gd, Y, Yb and Lu);
Al3 + is 5.0 to 20.0%,
Contains
The sum of the contents of cationic components ( Ti4 + + Nb5 + + W6 + + Bi3 + +Zr4 + ) is 8.0% or less,
Anion % (mol %):
The F- content is 10.0 to 35.0%,
and
the Abbe number (ν d ) is 50.00 or more and 62.00 or less;
An optical glass having a refractive index (n d ) and an Abbe number (ν d ) that satisfy the relationship: (−0.04×ν d +3.76)≦n d ≦(−0.04×ν d +4.00).
(2) Si4+ 1.0%~22.0%、
B3+ 25.0%~55.0%、
含有する、(1)記載の光学ガラス。
(2) Si 4+ 1.0% to 22.0%,
B 3+ 25.0% to 55.0%,
The optical glass according to (1),
(3) Li+、Na+及びK+からなる群から選択される1種以上(Rn+:カチオン%)の合計含有率が10.0%以下である、(1)又は(2)のいずれか記載の光学ガラス(式中、RnはLi、Na及びKからなる群より選択される1種以上である)。 (3) An optical glass according to either (1) or (2), in which the total content of one or more elements selected from the group consisting of Li + , Na + , and K + (Rn + : cation %) is 10.0% or less (wherein Rn is one or more elements selected from the group consisting of Li, Na, and K).
(4) Mg2+、Ca2+、Sr2+及びBa2+からなる群から選ばれる1種以上(R2+:カチオン%)の合計含有率が10.0%以下である、(1)から(3)のいずれか記載の光学ガラス(式中、RはMg、Ca、Sr及びBaからなる群より選択される1種以上である) (4) The optical glass according to any one of (1) to (3), in which the total content of one or more elements selected from the group consisting of Mg2 + , Ca2 + , Sr2 + , and Ba2 + ( R2+ : cation %) is 10.0% or less (wherein R is one or more elements selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, and Ba).
(5) 粉末法による耐酸性が1~3級である、(1)から(4)のいずれか記載の光学ガラス。
(5) An optical glass according to any one of (1) to (4), which has acid resistance of
(6) (1)から(5)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。 (6) A preform for polishing and/or precision press molding, comprising the optical glass according to any one of (1) to (5).
(7) (1)から(5)のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。 (7) An optical element made of the optical glass according to any one of (1) to (5).
本発明によれば、所望の高屈折率低分散性を有しながら、高い耐酸性と安定性に優れた光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子を提供できる。 The present invention provides optical glass that has the desired high refractive index and low dispersion while also exhibiting high acid resistance and excellent stability, as well as preforms and optical elements that use the same.
本発明の光学ガラスは、カチオン%(モル%)表示で、La3+、Gd3+、Y3+、Yb3+及びLu3+からなる群から選択される1種以上(Ln3+:カチオン%)を合計で25.0%以上45.0%以下(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)、Al3+を5.0~20.0%、含有し、カチオン成分の含有率の和(Ti4++Nb5++W6++Bi3++Zr4+)が8.0%以下であり、アニオン%(モル%)表示で、F-の含有率が10.0~35.0%、であり、アッベ数(νd)が50.00以上62.00以下であり、屈折率(nd)及びアッベ数(νd)が、(-0.04×νd+3.76)≦nd≦(-0.04×νd+4.00)の関係を満たす。
La3+、Gd3+、Y3+、Yb3+及びLu3+からなる群から選択される1種以上と、Al3+、F-とを併用しながらも、カチオン成分の含有率の和(Ti4++Nb5++W6++Bi3++Zr4+)を調整するとともに、各成分の含有量を調整することによって、高屈折率低分散性が図られながらも、耐酸性が高められた光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子を提供できる。
The optical glass of the present invention contains, in terms of cationic % (mol %), one or more elements selected from the group consisting of La 3+ , Gd 3+ , Y 3+ , Yb 3+ and Lu 3+ (Ln 3+ : cationic %) in a total amount of 25.0% to 45.0% (wherein Ln is one or more elements selected from the group consisting of La, Gd, Y, Yb and Lu), and 5.0 to 20.0% of Al 3+ , the sum of the contents of cationic components (Ti 4+ +Nb 5+ +W 6+ +Bi 3+ +Zr 4+ ) is 8.0% or less, and, in terms of anionic % (mol %), the content of F - is 10.0 to 35.0%, the Abbe number (ν d ) is 50.00 or more and 62.00 or less, and the refractive index (n d ) and the Abbe number (ν d ) satisfies the relationship of (-0.04 x v d + 3.76) ≤ n d ≤ (-0.04 x v d + 4.00).
By using one or more selected from the group consisting of La 3+ , Gd 3+ , Y 3+ , Yb 3+ and Lu 3+ in combination with Al 3+ and F - and adjusting the sum of the cationic component contents (Ti 4+ +Nb 5+ +W 6+ +Bi 3+ +Zr 4+ ) and adjusting the contents of each component, it is possible to provide an optical glass that has a high refractive index and low dispersion while also having enhanced acid resistance, and a preform and optical element using the same.
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。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で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。 The following is a detailed description of the embodiments of the optical glass of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be practiced with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention. Note that redundant explanations may be omitted as appropriate, but this does not limit the spirit of the invention.
[ガラス成分]
本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全てモル比に基づくカチオン%又はアニオン%で表示されるものとする。ここで、「カチオン%」及び「アニオン%」(以下、「カチオン%(モル%)」及び「アニオン%(モル%)」と表記することがある)は、本発明の光学ガラスのガラス構成成分をカチオン成分及びアニオン成分に分離し、それぞれにおいて合計割合を100モル%として、ガラス中に含有される各成分の含有率を表記した組成である。
なお、各成分のイオン価は便宜的に代表値を用いているに過ぎないため、他のイオン価のものと区別するものではない。光学ガラス中に存在する各成分のイオン価は、代表値以外である可能性がある。例えば、Bは、通常イオン価が3価の状態でガラス中に存在するので、本明細書中では「B3+」と表しているが、他のイオン価の状態で存在する可能性がある。このように、厳密には他のイオン価の状態で存在するものであっても、本明細書では、各成分が代表値のイオン価でガラス中に存在するものとして扱う。
[Glass components]
In this specification, the content of each component is expressed as cationic % or anionic % based on a molar ratio unless otherwise specified. Here, "cationic %" and "anionic %" (hereinafter sometimes written as "cationic % (mol %)" and "anionic % (mol %)") refer to the composition obtained by separating the glass constituents of the optical glass of the present invention into cationic components and anionic components, and expressing the content of each component contained in the glass with the total percentage of each being 100 mol %.
Note that the ionic valence of each component is merely a representative value used for convenience, and is not to be distinguished from components with other ionic valences. The ionic valence of each component present in optical glass may be other than the representative value. For example, B is usually present in glass with an ionic valence of 3, and is expressed as "B 3+ " in this specification, but it may exist in a state of other ionic valences. Thus, even if strictly speaking it exists in a state of other ionic valences, in this specification each component is treated as existing in glass with an ionic valence of a representative value.
[カチオン成分について]
Si4+は、1.0%以上含有することで、ガラスの着色を低減でき、且つ耐失透性を高められる成分である。従って、Si4+の含有量は、好ましくは1.0%以上、より好ましくは2.0%以上、さらに好ましくは3.0%以上、さらに好ましくは4.0%以上、さらに好ましくは5.0%以上とする。
他方で、Si4+の含有量を22.0%以下にすることで、Si4+を熔融ガラス中に熔解し易くし、高温での熔解を回避することができる。Si4+の含有量は、好ましくは22.0%以下、より好ましくは20.0%以下、さらに好ましくは18.0%以下、さらに好ましくは16.0%以下、さらに好ましくは14.0%以下、最も好ましくは12.0%以下とする。
[Cationic components]
Si4 + is a component that can reduce coloring of glass and improve devitrification resistance when contained at 1.0% or more. Therefore, the content of Si4 + is preferably 1.0% or more, more preferably 2.0% or more, even more preferably 3.0% or more, even more preferably 4.0% or more, and even more preferably 5.0% or more.
On the other hand, by setting the Si4+ content to 22.0% or less, Si4 + can be easily dissolved in the molten glass and melting at high temperatures can be avoided. The Si4 + content is preferably 22.0% or less, more preferably 20.0% or less, even more preferably 18.0% or less, still more preferably 16.0% or less, even more preferably 14.0% or less, and most preferably 12.0% or less.
B3+は、25.0%以上含有することで、ガラス内部で網目構造を形成し、安定なガラス形成を促して耐失透性を高められ、且つアッベ数を大きくできる成分である。従って、B3+の含有量は、好ましくは25.0%以上、より好ましくは28.0%以上、さらに好ましくは32.0%以上、さらに好ましくは34.0%以上を下限とする。
他方で、B3+の含有量を55.0%以下にすることで、屈折率の低下を抑えられ、且つ耐酸性の悪化を抑えられる。従って、B3+の含有量は、好ましくは55.0%以下、より好ましくは52.0%以下、さらに好ましくは49.0%以下、さらに好ましくは47.0%以下を上限とする。
When B3+ is contained in an amount of 25.0% or more, it forms a network structure inside the glass, promotes stable glass formation, improves devitrification resistance, and increases the Abbe number. Therefore, the lower limit of the B3 + content is preferably 25.0% or more, more preferably 28.0% or more, even more preferably 32.0% or more, and even more preferably 34.0% or more.
On the other hand, by setting the B3 + content to 55.0% or less, the decrease in refractive index can be suppressed and the deterioration of acid resistance can be suppressed. Therefore, the upper limit of the B3 + content is preferably 55.0% or less, more preferably 52.0% or less, even more preferably 49.0% or less, and even more preferably 47.0% or less.
La3+は、13.0%以上含有することで、ガラスの屈折率及びアッベ数を高め、耐酸性が向上し、且つ可視光についての透過率を高められる成分である。従って、La3+の含有量は、好ましくは13.0%以上、より好ましくは16.0%以上、さらに好ましくは18.0%以上、さらに好ましくは20.0%以上、さらに好ましくは21.0%以上とする。
他方で、La3+の含有量を38.0%以下にすることで、ガラスを失透し難くでき、且つガラスの比重の増加を抑えられる。従って、La3+の含有量は、好ましくは38.0%以下、より好ましくは35.0%以下、さらに好ましくは32.0%以下、さらに好ましくは29.0%以下とする。
La3+ is a component that, when contained at 13.0% or more, increases the refractive index and Abbe number of the glass, improves the acid resistance, and increases the transmittance of visible light. Therefore, the content of La3+ is preferably 13.0% or more, more preferably 16.0% or more, even more preferably 18.0% or more, even more preferably 20.0% or more, and even more preferably 21.0% or more.
On the other hand, by making the La3 + content 38.0% or less, the glass can be made less susceptible to devitrification and an increase in the specific gravity of the glass can be suppressed. Therefore, the La3 + content is preferably made 38.0% or less, more preferably 35.0% or less, even more preferably 32.0% or less, and even more preferably 29.0% or less.
Gd3+は、0%超含有する場合に、ガラスの屈折率及びアッベ数を高められる任意成分である。従って、Gd3+の含有量は、好ましくは0%超、より好ましくは0.3%以上、さらに好ましくは0.5%以上、さらに好ましくは0.8%以上としてもよい。
他方で、Gd3+の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの比重の上昇を抑え、且つ、失透を抑えられる。従って、Gd3+の含有量は好ましくは10.0%以下、より好ましくは8.0%以下、より好ましくは6.0%以下、さらに好ましくは4.0%以下とする。
Gd3 + is an optional component that can increase the refractive index and Abbe number of the glass when it is contained in an amount of more than 0%. Therefore, the content of Gd3 + may be preferably more than 0%, more preferably 0.3% or more, even more preferably 0.5% or more, and even more preferably 0.8% or more.
On the other hand, by making the Gd3 + content 10.0% or less, an increase in the specific gravity of the glass can be suppressed and devitrification can be suppressed. Therefore, the Gd3 + content is preferably made 10.0% or less, more preferably 8.0% or less, more preferably 6.0% or less, and even more preferably 4.0% or less.
Y3+は、1.0%以上含有することで、ガラスの屈折率及びアッベ数を高められ、且つ、ガラスの比重を小さくできる成分である。従って、Y3+の含有量は、好ましくは1.0%以上、より好ましくは3.0%以上、さらに好ましくは5.0%以上、さらに好ましくは7.0%以上とする。
他方で、Y3+の含有量を23.0%以下にすることで、失透を抑え、ガラスの安定性を高められる。従って、Y3+の含有量は、好ましくは23.0%以下、より好ましくは20.0%以下、さらに好ましくは17.0%以下、さらに好ましくは15.0%以下とする。
When Y3+ is contained at 1.0% or more, it is a component that can increase the refractive index and Abbe number of the glass and reduce the specific gravity of the glass. Therefore, the content of Y3 + is preferably 1.0% or more, more preferably 3.0% or more, even more preferably 5.0% or more, and even more preferably 7.0% or more.
On the other hand, by making the Y3 + content 23.0% or less, devitrification can be suppressed and the stability of the glass can be improved. Therefore, the Y3 + content is preferably 23.0% or less, more preferably 20.0% or less, even more preferably 17.0% or less, and still more preferably 15.0% or less.
Yb3+及びLu3+は、一方又は両方を0%超含有する場合に、ガラスの屈折率及びアッベ数を高められる任意成分である。
他方で、Yb3+又はLu3+の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの安定性を高められる。特に、Yb3+の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの長波長側(波長1000nmの近傍)に吸収が生じ難くなるため、ガラスの赤外線に対する耐性を高められる。従って、Yb3+及びLu3+の各々の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%以下、さらに好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%未満とする。
Yb 3+ and Lu 3+ are optional components that can increase the refractive index and Abbe number of the glass when one or both of them are contained in an amount greater than 0%.
On the other hand, by making the content of Yb3 + or Lu3+ 10.0% or less, the stability of the glass can be improved. In particular, by making the content of Yb3+ 10.0% or less, absorption on the long wavelength side (near a wavelength of 1000 nm) of the glass is less likely to occur, and the resistance of the glass to infrared rays can be improved. Therefore, the content of each of Yb3 + and Lu3 + is preferably 10.0% or less, more preferably 5.0% or less, even more preferably 3.0% or less, and even more preferably less than 1.0%.
Al3+は、5.0%以上含有することで、安定なガラスを形成し易くしながら耐酸性を高められる成分である。従って、Al3+の含有量は、好ましくは5.0%以上、より好ましくは8.0%以上、さらに好ましくは10.0%以上とする。
他方で、Al3+の含有量を20.0%以下にすることで、屈折率の低下を抑制できる。従って、Al3+の含有量は、好ましくは20.0%以下、より好ましくは19.0%以下、さらに好ましくは17.0%以下とする。
Al3 + is a component that, when contained at 5.0% or more, can easily form a stable glass while enhancing acid resistance. Therefore, the content of Al3 + is preferably 5.0% or more, more preferably 8.0% or more, and further preferably 10.0% or more.
On the other hand, by setting the content of Al 3+ to 20.0% or less, the decrease in the refractive index can be suppressed. Therefore, the content of Al 3+ is preferably set to 20.0% or less, more preferably set to 19.0% or less, and further preferably set to 17.0% or less.
Ti4+、Nb5+、W6+及びBi3+は、少なくともいずれかを0%超含有する場合に、ガラスの屈折率及び分散を高められる任意成分である。
特に、Ti4+及びNb5+は、比重を小さくできる成分でもある。また、Bi3+は、ガラス転移点を低くできる成分でもある。
他方で、Ti4+、Nb5+、W6+又はBi3+の含有量を低減することで、アッベ数の低下を抑えられ、且つ可視短波長(500nm以下)の光線透過率の悪化を抑えられる。
従って、Ti4+、Nb5+、W6+及びBi3+の各々の含有量は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%以下、さらに好ましくは0.8%以下、最も好ましくは0.5%以下とする。
Ti 4+ , Nb 5+ , W 6+ and Bi 3+ are optional components that can increase the refractive index and dispersion of the glass when at least any of them is contained in an amount exceeding 0%.
In particular, Ti4 + and Nb5+ are components that can reduce the specific gravity, and Bi3 + is a component that can lower the glass transition point.
On the other hand, by reducing the content of Ti 4+ , Nb 5+ , W 6+ or Bi 3+ , the decrease in Abbe number can be suppressed, and the deterioration of the light transmittance of short visible wavelengths (500 nm or less) can be suppressed.
Therefore, the content of each of Ti 4+ , Nb 5+ , W 6+ and Bi 3+ is preferably 5.0% or less, more preferably 3.0% or less, even more preferably 1.0% or less, still more preferably 0.8% or less, and most preferably 0.5% or less.
Zr4+は、0%超含有する場合に、ガラスの屈折率を高める任意成分である。
他方で、Zr4+の含有量を5.0%以下にすることで、アッベ数の低下及び耐失透性の悪化を抑えられる。また、ガラス原料の高温での熔解を回避できるため、ガラスの製造コストを低減できる。従って、Zr4+の含有量は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは2.0%以下、さらに好ましくは1.0%未満、さらに好ましくは0.5%以下とする。
Zr4 + is an optional component that increases the refractive index of the glass when contained in an amount greater than 0%.
On the other hand, by making the content of Zr4 + 5.0% or less, the decrease in Abbe number and the deterioration of devitrification resistance can be suppressed. In addition, melting of the glass raw materials at high temperatures can be avoided, so that the manufacturing cost of the glass can be reduced. Therefore, the content of Zr4 + is preferably 5.0% or less, more preferably 3.0% or less, even more preferably 2.0% or less, even more preferably less than 1.0%, and even more preferably 0.5% or less.
Mg2+、Ca2+及びSr2+は、少なくともいずれかを0%超含有する場合に、ガラスの熔融性を改善して耐失透性を高める任意成分である。
他方で、Mg2+、Ca2+又はSr2+の含有量を低減することで、ガラスの屈折率の低下を抑え、耐酸性の悪化を抑制し、且つ失透を低減できる。
従って、Mg2+、Ca2+及びSr2+の各々の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%未満、さらに好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.0%未満とする。
Mg 2+ , Ca 2+ and Sr 2+ are optional components that, when at least any one of them is contained in an amount exceeding 0%, improve the meltability of the glass and increase the devitrification resistance.
On the other hand, by reducing the content of Mg 2+ , Ca 2+ or Sr 2+ , it is possible to suppress a decrease in the refractive index of the glass, suppress a deterioration in acid resistance, and reduce devitrification.
Therefore, the content of each of Mg 2+ , Ca 2+ and Sr 2+ is preferably 10.0% or less, more preferably less than 5.0%, even more preferably less than 3.0%, and still more preferably less than 1.0%.
Ba2+は、0%超含有する場合に、ガラスの屈折率や耐失透性を高められ、且つ、ガラス原料の熔融性を高められる任意成分である。
他方で、Ba2+の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くし、耐酸性の悪化を抑制し、且つガラスの失透を低減することができる。従って、Ba2+の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%未満、さらに好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは2.5%未満とする。
Ba 2+ is an optional component that, when contained in an amount exceeding 0%, can increase the refractive index and devitrification resistance of the glass and can also increase the meltability of the glass raw materials.
On the other hand, by making the content of Ba2 + 10.0% or less, it is possible to make it difficult for the refractive index of the glass to decrease, to suppress deterioration of the acid resistance, and to reduce devitrification of the glass. Therefore, the content of Ba2 + is preferably 10.0% or less, more preferably less than 5.0%, even more preferably less than 3.0%, and even more preferably less than 2.5%.
Zn2+は、0%超含有する場合に、ガラスの熔融性を改善でき、ガラス転移点を低くでき、且つ失透を低減できる任意成分である。
他方で、Zn2+の含有量を10.0%以下にすることで、屈折率の低下や失透を低減できる。また、耐酸性の悪化を抑制することができる。従って、Zn2+の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%以下、さらに好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%未満、さらに好ましくは0.5%以下とする。
Zn 2+ is an optional component that, when contained in an amount exceeding 0%, can improve the meltability of the glass, lower the glass transition point, and reduce devitrification.
On the other hand, by making the Zn 2+ content 10.0% or less, it is possible to reduce the decrease in refractive index and devitrification. In addition, it is possible to suppress the deterioration of acid resistance. Therefore, the Zn 2+ content is preferably 10.0% or less, more preferably 5.0% or less, even more preferably 3.0% or less, even more preferably less than 1.0%, and even more preferably 0.5% or less.
Li+、Na+及びK+は、少なくともいずれかを0%超含有する場合に、ガラスの熔融性を改善できる任意成分である。特に、K+は、ガラスの部分分散比をより一層高める成分でもある。
他方で、Li+、Na+又はK+の含有量を低減することで、耐酸性の悪化を抑えられ、且つ失透を低減できる。従って、Li+、Na+及びK+のうち少なくともいずれかの含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%以下、さらに好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%未満、さらに好ましくは0.5%以下とする。
Li + , Na + and K + are optional components that can improve the meltability of glass when at least any of them is contained in an amount exceeding 0%. In particular, K + is a component that further increases the partial dispersion ratio of glass.
On the other hand, by reducing the content of Li + , Na + or K + , deterioration of acid resistance can be suppressed and devitrification can be reduced. Therefore, the content of at least any one of Li + , Na + and K + is preferably 10.0% or less, more preferably 5.0% or less, even more preferably 3.0% or less, even more preferably less than 1.0%, and even more preferably 0.5% or less.
Ta5+は、0%超含有する場合に、ガラスの屈折率及び耐失透性を高める任意成分である。
他方で、Ta5+の含有量を7.0%以下にすることで、ガラスの部分分散比の低下を抑えられる。また、高価なTa5+の低減によるガラスの材料コストの上昇を抑えられ、且つ、高温での熔解を回避することでガラスの製造コストを低減できる。従って、Ta5+の含有量は、好ましくは7.0%、より好ましくは5.0%未満、さらに好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.0%未満、さらに好ましくは0.5%以下、最も好ましくは含有しない。
Ta5 + is an optional component that, when contained in an amount exceeding 0%, increases the refractive index and devitrification resistance of the glass.
On the other hand, by making the content of Ta5 + 7.0% or less, the decrease in the partial dispersion ratio of the glass can be suppressed. In addition, the increase in the material cost of the glass due to the reduction of expensive Ta5 + can be suppressed, and the manufacturing cost of the glass can be reduced by avoiding melting at high temperatures. Therefore, the content of Ta5+ is preferably 7.0%, more preferably less than 5.0%, even more preferably less than 3.0%, even more preferably less than 1.0%, even more preferably 0.5% or less, and most preferably not contained.
P5+は、0%超含有する場合に、ガラスの液相温度を下げて耐失透性を向上できる任意成分である。
他方で、P5+の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性の低下を抑えられる。従って、P5+の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%未満、さらに好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.0%未満とする。
P5 + is an optional component that, when contained in an amount exceeding 0%, can lower the liquidus temperature of the glass and improve the devitrification resistance.
On the other hand, by making the P5 + content 10.0% or less, the deterioration of the chemical durability of the glass, particularly the water resistance, can be suppressed. Therefore, the P5 + content is preferably 10.0% or less, more preferably less than 5.0%, even more preferably less than 3.0%, and still more preferably less than 1.0%.
Ge4+は、0%超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、耐失透性を向上できる任意成分である。
他方で、Ge4+は原料価格が高いことから、その量が多いと材料コストが高くなるため、得られるガラスが実用的でなくなる。従って、Ge4+の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%未満、さらに好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.0%未満とする。
Ge 4+ is an optional component that, when contained in excess of 0%, can increase the refractive index of the glass and improve resistance to devitrification.
On the other hand, since Ge4 + is expensive as a raw material, if the amount of Ge4+ is large, the material cost becomes high and the obtained glass becomes impractical. Therefore, the content of Ge4 + is preferably 10.0% or less, more preferably less than 5.0%, even more preferably less than 3.0%, and even more preferably less than 1.0%.
Te4+は、0%超含有する場合に、屈折率を高め、ガラス転移点(Tg)を下げることが可能な任意成分である。
他方で、Te4+は白金製の坩堝や、熔融ガラスと接する部分が白金で形成されている熔融槽でガラス原料を熔融する際、白金と合金化しうる問題がある。従って、Te4+の含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%未満、さらに好ましくは3.0%未満とする。
Te4 + is an optional component that, when contained in an amount exceeding 0%, can increase the refractive index and decrease the glass transition point (Tg).
On the other hand, Te4 + has a problem that it may be alloyed with platinum when melting glass raw materials in a platinum crucible or a melting tank whose part in contact with the molten glass is made of platinum. Therefore, the content of Te4 + is preferably 10.0% or less, more preferably less than 5.0%, and further preferably less than 3.0%.
Sn4+は、0%超含有する場合に、熔融ガラスの酸化を低減して熔融ガラスを清澄でき、且つガラスの光線透過率を悪化し難くできる任意成分である。
他方で、Sn4+の含有量を5.0%以下にすることで、熔融ガラスの還元によるガラスの着色や、ガラスの失透を生じ難くできる。また、Sn4+と熔解設備(特にPt等の貴金属)との合金化が低減されるため、熔解設備の長寿命化を図れる。従って、Sn4+の含有量は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは3.0%未満、さらに好ましくは1.0%未満、さらに好ましくは0.5%未満とする。
Sn4 + is an optional component that, when contained in an amount of more than 0%, can reduce the oxidation of the molten glass to clarify the molten glass and can also make it difficult for the light transmittance of the glass to deteriorate.
On the other hand, by making the Sn4 + content 5.0% or less, it is possible to make it difficult for the glass to be colored or devitrified due to the reduction of the molten glass. In addition, alloying of Sn4 + with the melting equipment (especially with precious metals such as Pt) is reduced, so that the life of the melting equipment can be extended. Therefore, the Sn4 + content is preferably 5.0% or less, more preferably less than 3.0%, even more preferably less than 1.0%, and even more preferably less than 0.5%.
Sb3+は、0%超含有する場合に、熔融ガラスを脱泡できる任意成分である。
他方で、Sb3+の含有量を1.0%以下にすることで、過度の発泡を生じ難くでき、且つ、熔解設備(特にPt等の貴金属)との合金化を低減できる。従って、Sb3+の含有量は、好ましくは1.0%以下、より好ましくは0.5%未満、さらに好ましくは0.3%未満、さらに好ましくは0.1%未満とする。
Sb3 + is an optional component that can degas the molten glass when its content exceeds 0%.
On the other hand, by making the Sb3+ content 1.0% or less, it is possible to make it difficult for excessive foaming to occur and to reduce alloying with the melting equipment (particularly with precious metals such as Pt). Therefore, the Sb3 + content is preferably 1.0% or less, more preferably less than 0.5%, even more preferably less than 0.3%, and even more preferably less than 0.1%.
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のSb3+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。 The component for clarifying and defoaming the glass is not limited to the above-mentioned Sb 3+ , and any known fining agent, defoaming agent or combination thereof in the field of glass manufacturing can be used.
[アニオン成分について]
F-は、ガラスの熔融性及び耐失透性を高められ、ガラスの脱泡を促進する性質を有する。特に、本発明は耐酸性を向上させるために希土類を多量に含有することを特徴とするが、一方で希土類は含有率が多いとガラスの熔融性悪化と耐失透性が悪化するため、F-の含有率を調整することによって耐酸性を向上させながら熔融性、耐失透性を維持することができる。そのため、F-の含有率は、好ましくは10.0%以上、より好ましくは14.0%以上、さらに好ましくは16.0%以上、さらに好ましくは18.0%以上とする。
他方で、F-は、含有率が多いと、ガラスのアッベ数を過剰に高め、屈折率を低下させる。また、ガラスへの脈理の発生や比重を大きくする性質を有する。そのため、F-の含有率は、好ましくは35.0%以下、より好ましくは33.0%以下、さらに好ましくは28.0%以下、さらに好ましくは25.0%以下とする。
[About anionic components]
F- has the property of improving the meltability and devitrification resistance of glass and promoting the defoaming of glass. In particular, the present invention is characterized by containing a large amount of rare earth elements to improve acid resistance, but on the other hand, a high content of rare earth elements deteriorates the meltability and devitrification resistance of glass, so that by adjusting the F- content, it is possible to maintain the meltability and devitrification resistance while improving the acid resistance. Therefore, the F- content is preferably 10.0% or more, more preferably 14.0% or more, even more preferably 16.0% or more, and even more preferably 18.0% or more.
On the other hand, if the content of F- is high, it excessively increases the Abbe number of the glass and reduces the refractive index. It also has the property of causing striae in the glass and increasing the specific gravity. Therefore, the content of F- is preferably 35.0% or less, more preferably 33.0% or less, even more preferably 28.0% or less, and even more preferably 25.0% or less.
O2-は、ガラスの失透を抑制し、磨耗度の大きさを抑制する性質を有する。そのため、O2-の含有率は、好ましくは65.0%以上、より好ましくは68.0%以上、さらに好ましくは72.0%以上、さらに好ましくは75.0%以上とする。
他方で、他のアニオン成分による効果を得易くするため、O2-の含有率は、好ましくは89.0%以下、より好ましくは86.0%以下、さらに好ましくは84.0%以下、さらに好ましくは80.0%以下とする。
O 2- has the property of suppressing devitrification of glass and suppressing the degree of abrasion. Therefore, the content of O 2- is preferably 65.0% or more, more preferably 68.0% or more, even more preferably 72.0% or more, and even more preferably 75.0% or more.
On the other hand, in order to easily obtain the effects of other anion components, the O 2- content is preferably 89.0% or less, more preferably 86.0% or less, even more preferably 84.0% or less, and even more preferably 80.0% or less.
また、ガラスの失透を抑制する観点から、O2-の含有率とF-の含有率の合計は、好ましくは98.0%、より好ましくは99.0%を下限とし、さらに好ましくは100%とする。すなわち、O2-とF-以外のアニオン成分、例えばCl-やBr-、I-からなる群から選択される1種以上の含有量の合計は、好ましくは2.0%、より好ましくは1.0%を上限とし、最も好ましくは実質的に含有しない。 Furthermore, from the viewpoint of suppressing devitrification of the glass, the total content of O2- and F- is preferably 98.0%, more preferably 99.0% as the lower limit, and even more preferably 100%. That is, the total content of anion components other than O2- and F- , for example, one or more selected from the group consisting of Cl- , Br- , and I- , is preferably 2.0%, more preferably 1.0% as the upper limit, and most preferably substantially absent.
[各成分の含有量の関係について]
Li+、Na+及びK+からなる群から選択される1種以上(Rn+:カチオン%)の合計含有量は、10.0%以下であることが好ましい。これにより、ガラスの屈折率の低下を抑え、且つガラスの安定性を高めて失透を低減できる。従って、Rn+の合計含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは7.5%以下、さらに好ましくは5.0%以下、さらに好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%未満とする。
[Relationship between the content of each ingredient]
The total content of one or more selected from the group consisting of Li + , Na + and K + (Rn + : cation%) is preferably 10.0% or less. This suppresses the decrease in the refractive index of the glass and increases the stability of the glass to reduce devitrification. Therefore, the total content of Rn + is preferably 10.0% or less, more preferably 7.5% or less, even more preferably 5.0% or less, even more preferably 3.0% or less, and even more preferably less than 1.0%.
Mg2+、Ca2+、Sr2+及びBa2+からなる群から選ばれる1種以上(R2+:カチオン%)の合計含有量は、10.0%以下であることが好ましい。これにより、R2+の過剰な含有による失透を低減でき、且つ屈折率の低下を抑えられる。従って、R2+の合計含有量は、好ましくは10.0%以下、より好ましくは5.0%以下、さらに好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは2.0%以下とする。 The total content of one or more selected from the group consisting of Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ and Ba 2+ (R 2+ : cation %) is preferably 10.0% or less. This can reduce devitrification caused by excessive inclusion of R 2+ and suppress the decrease in refractive index. Therefore, the total content of R 2+ is preferably 10.0% or less, more preferably 5.0% or less, even more preferably 3.0% or less, and even more preferably 2.0% or less.
La3+、Gd3+、Y3+、Yb3+及びLu3+からなる群から選択される1種以上(Ln3+:カチオン%)の合計含有量は、25.0%以上45.0%以下であることが好ましい。
特に、この質量和を25.0%以上にすることで、ガラスの屈折率を高められるため、耐酸性を高めることができる。従って、Ln3+の合計含有量は、好ましくは25.0%以上、より好ましくは27.0%以上、さらに好ましくは30.0%以上、さらに好ましくは32.0%以上を下限とする。
他方で、この質量和を45.0%以下にすることで、耐失透性を高められる。従って、Ln3+の合計含有量は、好ましくは45.0%以下、より好ましくは42.0%以下、さらに好ましくは40.0%以下とする。
The total content of one or more elements selected from the group consisting of La 3+ , Gd 3+ , Y 3+ , Yb 3+ and Lu 3+ (Ln 3+ : cation %) is preferably 25.0% or more and 45.0% or less.
In particular, by making the mass sum 25.0% or more, the refractive index of the glass can be increased, and therefore the acid resistance can be improved. Therefore, the lower limit of the total content of Ln3 + is preferably 25.0% or more, more preferably 27.0% or more, even more preferably 30.0% or more, and still more preferably 32.0% or more.
On the other hand, by setting this mass sum to 45.0% or less, devitrification resistance can be improved. Therefore, the total content of Ln3+ is preferably 45.0% or less, more preferably 42.0% or less, and further preferably 40.0% or less.
カチオン成分の含有率の和(Ti4++Nb5++W6++Bi3++Zr4+)は、8.0%以下が好ましい。Ti4+、Nb5+、W6+、Bi3+、Zr4+成分は、屈折率を高めるがアッベ数を低下させてしまう成分でもあるが、カチオン成分の含有率の和(Ti4++Nb5++W6++Bi3++Zr4+)を8.0%以下にすることによって、所望の低分散を有する光学ガラスを得ることができる。従って、カチオン成分の含有率の和(Ti4++Nb5++W6++Bi3++Zr4+)は、好ましくは8.0%以下、より好ましくは6.0%以下、さらに好ましくは4.0%以下、さらに好ましくは2.5%以下、さらに好ましくは2.0%以下、さらに好ましくは1.2%以下、さらに好ましくは1.0%以下、さらに好ましくは0.6%以下、さらに好ましくは0.3%以下とする。 The sum of the contents of the cationic components ( Ti4 + + Nb5 + + W6 + + Bi3 + +Zr4 + ) is preferably 8.0% or less. The Ti4+ , Nb5+ , W6 + , Bi3 + and Zr4 + components increase the refractive index but also decrease the Abbe number, but by making the sum of the contents of the cationic components ( Ti4 + + Nb5 + + W6 + + Bi3 + +Zr4 + ) 8.0% or less, an optical glass having the desired low dispersion can be obtained. Therefore, the sum of the contents of cationic components ( Ti4 + + Nb5 + + W6 + + Bi3 + +Zr4 + ) is preferably 8.0% or less, more preferably 6.0% or less, even more preferably 4.0% or less, even more preferably 2.5% or less, even more preferably 2.0% or less, even more preferably 1.2% or less, even more preferably 1.0% or less, even more preferably 0.6% or less, and even more preferably 0.3% or less.
カチオン成分の含有率の比Al3+/(Si4++B3+)は、0.10以上0.60以下であることが好ましい。これにより、ガラスの安定性を高めながら耐酸性を高めることができる。従って、カチオン成分の含有率の比Al3+/(Si4++B3+)は、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.12以上、さらに好ましくは0.15以上、さらに好ましくは0.18以上、さらに好ましくは0.20以上とする。
他方で、カチオン成分の含有率の比Al3+/(Si4++B3+)は、好ましくは0.60以下、より好ましくは0.55以下、さらに好ましくは0.50以下、さらに好ましくは0.45以下、さらに好ましくは0.40以下とする。
The ratio of the content of the cationic components, Al3 + /( Si4 ++B3 + ), is preferably 0.10 or more and 0.60 or less. This makes it possible to increase the acid resistance while increasing the stability of the glass. Therefore, the ratio of the content of the cationic components, Al3 + /( Si4 ++B3 + ), is preferably 0.10 or more, more preferably 0.12 or more, even more preferably 0.15 or more, even more preferably 0.18 or more, and even more preferably 0.20 or more.
On the other hand, the ratio of the contents of cationic components, Al 3+ /(Si 4+ +B 3+ ), is preferably 0.60 or less, more preferably 0.55 or less, even more preferably 0.50 or less, still more preferably 0.45 or less, and even more preferably 0.40 or less.
<その他の成分について>
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。
<Other ingredients>
Other components can be added to the optical glass of the present invention, if necessary, within limits that do not impair the properties of the glass of the present invention.
<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。
<Ingredients that should not be included>
Next, components that should not be contained in the optical glass of the present invention and components whose inclusion is undesirable will be described.
また、Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Luを除く各遷移金属成分、例えばHf、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Mo、Ce、Nd等のカチオンは、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。 In addition, each transition metal component other than Ti, Zr, Nb, W, La, Gd, Y, Yb, and Lu, such as cations such as Hf, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Mo, Ce, and Nd, will color the glass even if contained in small amounts alone or in combination, and will absorb specific wavelengths in the visible range, so it is preferable that they are substantially absent, especially in optical glasses that use wavelengths in the visible range.
Pb、As、Th、Cd、Tl、Os、Be、及びSeのカチオンは、近年有害な化学物質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。また、S(硫黄)のカチオンも、有害な化学物質(SOx等)を生成しうる。従って、環境上の影響を重視する場合には、これらのうち1種以上のカチオンの含有量を、好ましくは1.0%未満、より好ましくは0.5%未満とし、最も好ましくは、これらのうち1種以上を実質的に含有しない。 In recent years, the use of Pb, As, Th, Cd, Tl, Os, Be, and Se cations as harmful chemical substances has been reduced, and environmental measures are required not only in the glass manufacturing process but also in the processing process and disposal after commercialization. In addition, S (sulfur) cations can also generate harmful chemical substances ( SOx, etc.). Therefore, when environmental impact is important, the content of one or more of these cations is preferably less than 1.0%, more preferably less than 0.5%, and most preferably, one or more of these cations are substantially not contained.
なお、本明細書における「実質的に含有しない」とは、好ましくは含有量を0.1%未満にすることであり、より好ましくは不可避不純物として含まれるものを除いて含有しないことである。ここで、不可避不純物として含まれる当該カチオンの含有量は、例えば0.1%未満や0.01%未満とすることができる。 In this specification, "substantially free" preferably means that the content is less than 0.1%, and more preferably means that the cation is not contained except for those contained as unavoidable impurities. Here, the content of the cation contained as an unavoidable impurity can be, for example, less than 0.1% or less than 0.01%.
[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熔融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて900~1400℃の温度範囲で1~5時間熔融し、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うことで脈理を除去し、成形型に鋳込んで徐冷することにより作製される。ここで、成形型を用いて成形されたガラスを得る手段としては、熔融ガラスを成形型の一端に流下するのと同時に、成形型の他端側から成形されたガラスを引き出す手段や、熔融ガラスを金型に鋳込んで徐冷する手段が挙げられる。
[Production method]
The optical glass of the present invention is produced, for example, as follows. That is, the above-mentioned raw materials are mixed uniformly so that each component falls within a predetermined content range, the mixture thus produced is put into a platinum crucible, a quartz crucible, or an alumina crucible and roughly melted, and then the mixture is put into a gold crucible, a platinum crucible, a platinum alloy crucible, or an iridium crucible and melted at a temperature range of 900 to 1400°C for 1 to 5 hours, stirred and homogenized, and bubble-removing or the like is performed, and then the temperature is lowered to 1200°C or less, and finish stirring is performed to remove striae, and the glass is cast into a mold and slowly cooled. Here, the means for obtaining glass molded using a mold include a means for allowing the molten glass to flow down one end of the mold and simultaneously drawing out the molded glass from the other end of the mold, and a means for casting the molten glass into a metal mold and slowly cooling it.
[物性]
本発明の光学ガラスは、高屈折率及び低分散(高アッベ数)を有する。
特に、本発明の光学ガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.70000以上、より好ましくは1.70500以上、さらに好ましくは1.71000以上を下限とする。他方で、この屈折率(nd)は、好ましくは1.78000以下、より好ましくは1.76000以下、さらに好ましくは1.75000以下を上限とする。また、本発明の光学ガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは50.00以上、より好ましくは51.00以上、さらに好ましくは52.00以上、さらに好ましくは53.00以上を下限とする。他方で、このアッベ数(νd)は、好ましくは62.00以下、より好ましくは60.00以下、さらに好ましくは58.00以下、さらに好ましくは56.00以下を上限とする。
本発明の光学ガラスは、このような屈折率及びアッベ数を有するため、光学設計上有用であり、光学設計の自由度を広げることができる。
[Physical Properties]
The optical glass of the present invention has a high refractive index and low dispersion (high Abbe number).
In particular, the refractive index (n d ) of the optical glass of the present invention is preferably 1.70000 or more, more preferably 1.70500 or more, and even more preferably 1.71000 or more as the lower limit. On the other hand, this refractive index (n d ) is preferably 1.78000 or less, more preferably 1.76000 or less, and even more preferably 1.75000 or less as the upper limit. In addition, the Abbe number (ν d ) of the optical glass of the present invention is preferably 50.00 or more, more preferably 51.00 or more, even more preferably 52.00 or more, and even more preferably 53.00 or more as the lower limit. On the other hand, this Abbe number (ν d ) is preferably 62.00 or less, more preferably 60.00 or less, even more preferably 58.00 or less, and even more preferably 56.00 or less as the upper limit.
Since the optical glass of the present invention has such refractive index and Abbe number, it is useful in optical design and can expand the degree of freedom in optical design.
本発明の光学ガラスは、屈折率(nd)及びアッベ数(νd)が、(-0.04×νd+3.76)≦nd≦(-0.04×νd+4.00)の関係を満たすことが好ましい。本発明で特定される組成のガラスでは、屈折率(nd)及びアッベ数(νd)がこの関係を満たすものについて、安定的なガラスを得られる。従って、本発明の光学ガラスでは、屈折率(nd)及びアッベ数(νd)が、(-0.04×νd+3.76)≦ndの関係を満たすことが好ましく、(-0.04×νd+3.78)≦ndの関係を満たすことがより好ましく、(-0.04×νd+3.80)≦ndの関係を満たすことがさらに好ましい。
他方で、本発明の光学ガラスでは、屈折率(nd)及びアッベ数(νd)が、nd≦(-0.04×νd+4.00)の関係を満たすことが好ましく、nd≦(-0.04×νd+3.98)の関係を満たすことがより好ましく、nd≦(-0.04×νd+3.96)の関係を満たすことがさらに好ましい。
In the optical glass of the present invention, the refractive index (n d ) and the Abbe number (v d ) preferably satisfy the relationship of (-0.04×v d +3.76)≦n d ≦(-0.04×v d +4.00). In the glass of the composition specified in the present invention, a stable glass can be obtained for which the refractive index (n d ) and the Abbe number (v d ) satisfy this relationship. Therefore, in the optical glass of the present invention, the refractive index (n d ) and the Abbe number (v d ) preferably satisfy the relationship of (-0.04×v d +3.76)≦n d , more preferably satisfy the relationship of (-0.04×v d +3.78)≦n d , and even more preferably satisfy the relationship of (-0.04×v d +3.80)≦n d .
On the other hand, in the optical glass of the present invention, the refractive index (n d ) and the Abbe number (ν d ) preferably satisfy the relationship n d ≦(−0.04×ν d +4.00), more preferably satisfy the relationship n d ≦(−0.04×ν d +3.98), and even more preferably satisfy the relationship n d ≦(−0.04×ν d +3.96).
本発明の光学ガラスは、高い耐酸性を有することが好ましい。特に、JOGIS06-2009に準じたガラスの粉末法による耐酸性は、1~3級であることが好ましい。
これにより、光学ガラスの加工性が改善するほか車載用途等で使用する際に、酸性雨等によるガラスの曇りが低減されるため、ガラスからの光学素子の作製をより行い易くできる。
The optical glass of the present invention preferably has high acid resistance. In particular, the acid resistance of the glass according to the powder method in accordance with JOGIS06-2009 is preferably
This not only improves the processability of the optical glass, but also reduces clouding of the glass due to acid rain and the like when the glass is used in vehicle applications, making it easier to fabricate optical elements from the glass.
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1~3級である」とは、JOGIS06-2009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、0.65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「1級」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、「2級」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、「3級」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、「4級」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、「5級」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、「6級」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。
Here, "acid resistance" refers to the durability of glass against corrosion by acid, and this acid resistance can be measured according to the Japan Optical Glass Industry Association standard "Method for measuring chemical durability of optical glass" JOGIS06-1999. Furthermore, "chemical durability (acid resistance) of
In terms of chemical durability (acid resistance), "
本発明の光学ガラスは、耐失透性が高いこと、より具体的には低い液相温度を有することが好ましい。
すなわち、本発明の光学ガラスの液相温度は、好ましくは1150℃以下、より好ましくは1100℃以下、さらに好ましくは1050℃以下を上限とする。これにより、より低い温度で熔融ガラスを流出しても、作製されたガラスの結晶化が低減されるため、特に熔融状態からガラスを成形したときの失透を低減でき、ガラスを用いた光学素子の光学特性への影響を低減できる。また、ガラスの熔解温度を低くしてもガラスを成形できるため、ガラスの成形時に消費するエネルギーを抑えることで、ガラスの製造コストを低減できる。
The optical glass of the present invention preferably has high resistance to devitrification, more specifically, a low liquidus temperature.
That is, the upper limit of the liquidus temperature of the optical glass of the present invention is preferably 1150° C. or lower, more preferably 1100° C. or lower, and even more preferably 1050° C. or lower. This reduces crystallization of the produced glass even when the molten glass is flowed at a lower temperature, thereby reducing devitrification, particularly when the glass is molded from the molten state, and reducing the effect on the optical properties of optical elements using the glass. Furthermore, because the glass can be molded even at a low glass melting temperature, the energy consumed during glass molding can be reduced, thereby reducing the manufacturing costs of the glass.
本発明の光学ガラスは、比重が小さいことが好ましい。特に、本発明の光学ガラスの比重は、好ましくは5.00以下、より好ましくは4.80以下、さらに好ましくは4.60以下を上限とする。
このような低比重の光学ガラスは光学設計上有用であり、特に光学系の軽量化を図ることができるため、光学設計の自由度を広げることができる。
The optical glass of the present invention preferably has a small specific gravity. In particular, the upper limit of the specific gravity of the optical glass of the present invention is preferably 5.00 or less, more preferably 4.80 or less, and even more preferably 4.60 or less.
Such optical glass with a low specific gravity is useful in optical design, and in particular allows the optical system to be made lighter, thereby expanding the degree of freedom in optical design.
[プリフォーム及び光学素子]
作製された光学ガラスから、例えば研磨加工の手段、又は、リヒートプレス成形や精密プレス成形等のモールドプレス成形の手段を用いて、ガラス成形体を作製することができる。すなわち、光学ガラスに対して研削及び研磨等の機械加工を行ってガラス成形体を作製したり、光学ガラスから作製したプリフォームに対してリヒートプレス成形を行った後で研磨加工を行ってガラス成形体を作製したり、研磨加工を行って作製したプリフォームや、公知の浮上成形等により成形されたプリフォームに対して精密プレス成形を行ってガラス成形体を作製したりすることができる。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。
[Preform and optical element]
From the produced optical glass, a glass molded body can be produced, for example, by using a polishing means or a mold press molding means such as reheat press molding or precision press molding. That is, a glass molded body can be produced by performing mechanical processing such as grinding and polishing on the optical glass, a glass molded body can be produced by performing reheat press molding on a preform produced from the optical glass and then polishing, or a glass molded body can be produced by performing precision press molding on a preform produced by polishing or a preform molded by known floating molding or the like. The means for producing the glass molded body are not limited to these means.
このように、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プリフォームを形成し、このプリフォームを用いてリヒートプレス成形や精密プレス成形等を行い、レンズやプリズム等の光学素子を作製することが好ましい。これにより、径の大きなプリフォームの形成が可能になるため、光学素子の大型化を図りながらも、光学機器に用いたときに高精細で高精度な結像特性及び投影特性を実現できる。 In this way, the optical glass of the present invention is useful for various optical elements and optical designs. In particular, it is preferable to form a preform from the optical glass of the present invention and use this preform to perform reheat press molding, precision press molding, or the like to produce optical elements such as lenses and prisms. This makes it possible to form preforms with large diameters, so that while the optical elements can be made larger, high-definition, high-precision imaging and projection characteristics can be achieved when used in optical equipment.
本発明の光学ガラスからなるガラス成形体は、例えばレンズ、プリズム、ミラー等の光学素子の用途に用いることができ、また車載カメラなどの車載用光学機器等の、化学的耐久性が良好であることが求められる用途に用いることができる。 The glass molded body made of the optical glass of the present invention can be used for optical elements such as lenses, prisms, and mirrors, and can also be used for applications requiring good chemical durability, such as on-board optical equipment such as on-board cameras.
本発明の実施例(No.1~No.17)及び比較例(No.A、B)のガラスの組成、並びに、これらのガラスの屈折率(nd)、アッベ数(νd)、耐酸性の等級、液相温度及び比重の値を表1、2に示す。ここで、表に記載のない成分や、表のガラス組成において空欄となっている成分については、該当する成分の原料をガラス原料に含めていないが、得られるガラスには、不可避不純物に由来して少量の当該成分が含まれる場合がある。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。 Tables 1 and 2 show the glass compositions of the examples (No. 1 to No. 17) of the present invention and the comparative examples (No. A, B), as well as the refractive index (n d ), Abbe number (ν d ), acid resistance grade, liquidus temperature, and specific gravity of these glasses. Here, for components not listed in the tables or components that are left blank in the glass composition of the tables, the raw materials for the corresponding components are not included in the glass raw materials, but the resulting glass may contain small amounts of the corresponding components due to inevitable impurities. Note that the following examples are merely for illustrative purposes, and the present invention is not limited to these examples.
実施例及び比較例のガラスは、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、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、秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、1200~1300℃の温度範囲の電気炉で3~4時間にわたって、ガラス原料の熔解と、熔解したガラス原料への攪拌による泡切れを行った後、950~1050℃に温度を下げてから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。 For the glasses of the examples and comparative examples, the raw materials for each component were selected from the corresponding high-purity raw materials used in ordinary optical glass, such as oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, and metaphosphate compounds, which were then weighed and mixed uniformly, then placed in a platinum crucible and melted in an electric furnace at a temperature range of 1200-1300°C for 3-4 hours, after which the molten glass raw materials were stirred to remove bubbles, and the temperature was then lowered to 950-1050°C before the glass was cast into a mold and slowly cooled to produce the glass.
実施例及び比較例のガラスの屈折率(nd)、アッベ数(νd)は、JIS B 7071-2:2018に規定されるVブロック法に準じて測定した。ここで、屈折率(nd)は、ヘリウムランプのd線(587.56nm)に対する測定値で示した。また、アッベ数(νd)は、ヘリウムランプのd線に対する屈折率(nd)と、水素ランプのF線(486.13nm)に対する屈折率(nF)、C線(656.27nm)に対する屈折率(nC)の値を用いて、アッベ数(νd)=[(nd-1)/(nF-nC)]の式から算出した。これらの屈折率(nd)、アッベ数(νd)は、徐冷降温速度を-25℃/hrにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。 The refractive index (n d ) and Abbe number (ν d ) of the glasses of the examples and comparative examples were measured according to the V-block method defined in JIS B 7071-2:2018. Here, the refractive index (n d ) was shown as a measured value for the d-line (587.56 nm) of a helium lamp. The Abbe number (ν d ) was calculated from the formula Abbe number (ν d ) = [(n d -1) / (n F -n C )] using the values of the refractive index (n d ) for the d-line of a helium lamp, the refractive index (n F ) for the F-line ( 486.13 nm) of a hydrogen lamp, and the refractive index (n C ) for the C-line (656.27 nm). These refractive indexes (n d ) and Abbe number (ν d ) were obtained by measuring the glasses obtained by slow cooling at a temperature drop rate of -25°C/hr.
実施例のガラスの液相温度は、50mlの容量の白金製坩堝に30ccのカレット状のガラス試料を白金坩堝に入れてアルミナ製のフタをして、1200℃で完全に熔融状態にし、所定の温度まで降温して3時間保持し、炉外に取り出して冷却した後直ちにガラス表面及びガラス中の結晶の有無を観察し、結晶が認められない一番低い温度を表す。ここで降温する際の所定の温度は、1100℃までの20℃刻みの温度である。 The liquidus temperature of the glass in the examples is determined by placing 30 cc of cullet-shaped glass sample in a 50 ml platinum crucible, covering it with an alumina lid, completely molten at 1200°C, lowering the temperature to a specified temperature and holding it for 3 hours, removing it from the furnace and cooling it, and immediately observing the presence or absence of crystals on the glass surface and in the glass. The liquidus temperature represents the lowest temperature at which no crystals are observed. The specified temperatures for lowering the temperature here are in 20°C increments up to 1100°C.
実施例及び比較例のガラスの比重は、日本光学硝子工業会規格JOGIS05-1975「光学ガラスの比重の測定方法」に基づいて測定した。 The specific gravity of the glass in the examples and comparative examples was measured based on the Japan Optical Glass Industry Association standard JOGIS05-1975 "Method for measuring the specific gravity of optical glass."
表に示されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数(νd)が50.00以上であるとともに、このアッベ数(νd)は62.00以下であり、所望の範囲内であり、屈折率(nd)及びアッベ数(νd)が、(-0.04×νd+3.76)≦nd≦(-0.04×νd+4.00)の関係を満たしていた。
このため、本発明の実施例の光学ガラスは安定性が高く、光学設計上有用なガラスであることが明らかになった。
As shown in the table, the optical glasses of the examples of the present invention all had an Abbe number (ν d ) of 50.00 or more and an Abbe number (ν d ) of 62.00 or less, which was within the desired range, and the refractive index (n d ) and the Abbe number (ν d ) satisfied the relationship (-0.04×ν d +3.76)≦n d ≦(-0.04×ν d +4.00).
Therefore, it was revealed that the optical glasses of the examples of the present invention are highly stable and useful in optical design.
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも耐酸性が1~3級であったが、比較例の光学ガラスは耐酸性が4級であった。
このため、本発明の実施例の光学ガラスはレンズ表面の腐食によるクモリが発生し難く、長期的に使用可能なガラスであることが明らかになった。
Furthermore, the optical glasses of the examples of the present invention all had acid resistance of
Therefore, it was made clear that the optical glass according to the embodiment of the present invention is a glass that is resistant to fogging due to corrosion on the lens surface and can be used for a long period of time.
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも液相温度が1150℃以下であった。
このため、本発明の実施例の光学ガラスは耐失透性が高いガラスであることが明らかになった。
Moreover, the optical glasses according to the examples of the present invention all had a liquidus temperature of 1150° C. or lower.
Therefore, it was clear that the optical glasses of the examples of the present invention are glasses with high resistance to devitrification.
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも比重が5.00以下であった。そのため、本発明の実施例の光学ガラスは、光学素子や光学機器の軽量化に寄与することができることが推察される。 In addition, all of the optical glasses in the examples of the present invention had a specific gravity of 5.00 or less. Therefore, it is presumed that the optical glasses in the examples of the present invention can contribute to reducing the weight of optical elements and optical devices.
さらに、本発明の実施例で得られた光学ガラスを用いて、リヒートプレス成形を行った後で研削及び研磨を行い、レンズ及びプリズムの形状に加工した。また、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、この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。いずれの場合も、加熱軟化後のガラスには乳白化及び失透等の問題は生じず、安定に様々なレンズ及びプリズムの形状に加工することができた。 Furthermore, the optical glass obtained in the examples of the present invention was used to perform reheat press molding, followed by grinding and polishing to process into the shapes of lenses and prisms. Also, the optical glass in the examples of the present invention was used to form a preform for precision press molding, and this preform for precision press molding was processed by precision press molding. In either case, the glass did not suffer from problems such as opalescence or devitrification after heat softening, and could be stably processed into various lens and prism shapes.
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。 The present invention has been described in detail above for illustrative purposes, but it will be understood that the present examples are for illustrative purposes only and that many modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (7)
La3+、Gd3+、Y3+、Yb3+及びLu3+からなる群から選択される1種以上(Ln3+:カチオン%)を合計で25.0%以上45.0%以下(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)、
Al3+を5.0~20.0%、
Si 4+ を5.0%~22.0%
含有し、
カチオン成分の含有率の和(Ti4++Nb5++W6++Bi3++Zr4+)が1.2%以下であり、
アニオン%(モル%)表示で、
F-の含有率が10.0~35.0%
であり、
アッベ数(νd)が50.00以上62.00以下であり、
屈折率(nd)及びアッベ数(νd)が、(-0.04×νd+3.76)≦nd≦(-0.04×νd+4.00)の関係を満たす光学ガラス。 Cationic % (mol %):
one or more elements selected from the group consisting of La3 + , Gd3 + , Y3+ , Yb3+ , and Lu3 + (Ln3 + : cation %) in a total content of 25.0% or more and 45.0% or less (wherein Ln is one or more elements selected from the group consisting of La, Gd, Y, Yb, and Lu);
Al3 + 5.0 to 20.0%,
Si4 + 5.0% to 22.0%
Contains
the sum of the contents of cationic components ( Ti4 + + Nb5 + + W6 + + Bi3 + + Zr4 + ) is 1.2% or less ;
Anion % (mol %):
F- content is 10.0 to 35.0%
and
the Abbe number (ν d ) is 50.00 or more and 62.00 or less;
An optical glass having a refractive index (n d ) and an Abbe number (ν d ) that satisfy the relationship: (−0.04×ν d +3.76)≦n d ≦(−0.04×ν d +4.00).
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