JP5160947B2 - Optical glass composition, preform and optical element - Google Patents
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Description
本発明は、光学ガラス組成物、プリフォーム及び光学素子に関する。特に本発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ（以下、単にデジタルカメラという）の撮影レンズ系に含まれるレンズ素子等の光学素子の材料として好適な光学ガラス組成物、及びその光学素子をプレス成形により製造するためのプリフォーム、並びにその光学素子に関する。 The present invention relates to an optical glass composition, a preform, and an optical element. In particular, the present invention relates to an optical glass composition suitable as a material for an optical element such as a lens element included in a photographing lens system of a digital still camera or a digital video camera (hereinafter simply referred to as a digital camera), and press molding the optical element. The present invention relates to a preform for manufacturing according to the above, and an optical element thereof.
近年、デジタルカメラは、消費者のニーズに応じて普及タイプから高級タイプまでさまざまな形態が提案されている。このようなデジタルカメラのなかでも、特に高級タイプのものには、可搬性の向上のための薄型化だけでなく、広角かつ高倍率といった高性能化も同時に強く求められている。 In recent years, various types of digital cameras have been proposed ranging from popular types to high-end types according to consumer needs. Among such digital cameras, in particular, high-end cameras are strongly required not only to be thin for improving portability but also to have high performance such as wide angle and high magnification.
デジタルカメラを薄型化するためには、比較的大きな体積を占有する撮影レンズ系を薄型化することが不可欠であり、かかる撮影レンズ系の薄型化は、レンズ素子の枚数削減が効果的である。しかしながら、近年、撮影レンズ系に要求される光学的な性能が向上しており、特に高倍率化を図るには、レンズ素子の枚数の削減には限界がある。そこで、撮影レンズ系の薄型化には、撮影レンズ系に含まれる個々のレンズ素子の厚み削減が必要になってきている。 In order to reduce the thickness of a digital camera, it is essential to reduce the thickness of a photographic lens system that occupies a relatively large volume. To reduce the thickness of the photographic lens system, it is effective to reduce the number of lens elements. However, in recent years, the optical performance required for photographic lens systems has improved, and there is a limit to the reduction in the number of lens elements, particularly in order to increase the magnification. Therefore, in order to reduce the thickness of the photographing lens system, it is necessary to reduce the thickness of individual lens elements included in the photographing lens system.
レンズ素子の厚み削減には、レンズ素子を構成するガラス材料の屈折率を高くすることが効果的であるが、前記のごとき広角かつ高倍率といった高性能化を同時に図るには、通常レンズ素子の分散を比較的低くすることが好ましい。例えば特許文献１には、このような高屈折率で比較的分散の低いガラス材料を一例とした光学ガラスが提案されている。
撮影レンズ系において、高屈折率で比較的分散の低いガラス材料を、例えば負のパワーを有するレンズ群の最物体側負レンズ素子や、さらに像側に配置するレンズ群の正レンズ素子に用いると、薄型化と併せて広角かつ高倍率といった高性能化が実現可能であると考えられている。また撮像レンズ系では、収差補正を行う必要があり、通常、レンズ素子の屈折率（ｎｄ）や分散（νｄ：アッベ数）等の光学恒数とレンズ素子の形状とをさまざまに組み合わせることによって収差は補正される。したがって、撮影レンズ系において、薄型化及び高性能化を図り、なおかつ充分な収差補正を行うには、高屈折率で比較的分散の低いガラス材料のなかでも、所定範囲の高屈折率に対して所定範囲のアッベ数を有するガラス材料を用い、パワー、形状等を調整して得られるレンズ素子を、適宜配置することが望まれる。 In a photographic lens system, when a glass material having a high refractive index and relatively low dispersion is used, for example, as the most object side negative lens element of a lens group having a negative power, or the positive lens element of a lens group arranged on the image side. It is considered that high performance such as wide angle and high magnification can be realized in combination with thinning. In the imaging lens system, it is necessary to correct aberrations. Usually, aberration is obtained by variously combining the optical constants such as the refractive index (nd) and dispersion (νd: Abbe number) of the lens element and the shape of the lens element. Is corrected. Therefore, in order to reduce the thickness and improve the performance of the photographic lens system and to sufficiently correct aberrations, among glass materials having a high refractive index and a relatively low dispersion, a high refractive index within a predetermined range can be obtained. It is desirable to appropriately arrange lens elements obtained by adjusting the power, shape, etc., using a glass material having an Abbe number in a predetermined range.
特許文献１には、１．８０〜１．９０の屈折率及び３５〜５０のアッベ数を示し、さらにこれら屈折率とアッベ数とが所定の条件にて規定された光学恒数を有する光学ガラスが開示されている。該光学ガラスは、このように高屈折率を有するが、その分散は低分散乃至高分散と広範囲に渡っている。薄型化及び高性能化が図られ、なおかつ充分な収差補正が可能な撮影レンズ系を得るためには、例えば１．８５前後の高屈折率に対して４５前後のアッベ数を有するガラス材料から得られるレンズ素子が求められるが、特許文献１には、屈折率及びアッベ数がこのような特定の組み合わせのガラス材料について具体的には記載されていない。 Patent Document 1 shows an optical glass having a refractive index of 1.80 to 1.90 and an Abbe number of 35 to 50, and further having an optical constant in which these refractive index and Abbe number are defined under predetermined conditions. Is disclosed. The optical glass has such a high refractive index as described above, but its dispersion ranges widely from low to high dispersion. In order to obtain a photographic lens system that can be thinned and improved in performance and capable of sufficient aberration correction, for example, it is obtained from a glass material having an Abbe number of around 45 for a high refractive index of around 1.85. However, Patent Document 1 does not specifically describe a glass material having such a specific combination of refractive index and Abbe number.
本発明は、上記課題に鑑み、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８５前後の高屈折率領域にあり、かつｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４５前後である、高屈折率−低乃至中分散型の光学ガラス組成物、及び該光学ガラス組成物からなるプリフォームと光学素子とを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention has a high refractive index-low in which the refractive index (nd) for the d-line is in a high refractive index region around 1.85 and the Abbe number (νd) for the d-line is around 45. It is an object to provide a medium dispersion type optical glass composition, and a preform and an optical element comprising the optical glass composition.
上記目的は、以下の光学ガラス組成物、プリフォーム、光学素子により達成される。 The above object is achieved by the following optical glass composition, preform, and optical element.
すなわち、本発明は、
（１）ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2を１４．０％以上３１．０％以下、
Ｂ2Ｏ3を１９．０％以上４０．０％以下、
Ｌｉ2Ｏを０％以上５．０％以下、
ＺｎＯを０％以上１２．０％以下、
ＺｒＯ2を０％以上１２．０％以下、
Ｌａ2Ｏ3を１５．０％以上２６．０％以下、
Ｌａ2Ｏ3＋ＺｒＯ2を２２．０％以上３８．０％以下、
Ｔａ2Ｏ5を２．０％以上５．０％以下、及び
Ｇｄ2Ｏ3を４．０％以上１６．０％以下含み、
ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８３以上１．８７以下で、ｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４３以上４７以下である、光学ガラス組成物、
（２）上記（１）項に記載の光学ガラス組成物からなり、かつ加熱により軟化させて少なくともプレス成形に供するための、プリフォーム、並びに
（３）上記（１）項に記載の光学ガラス組成物からなる、光学素子
に関する。
That is, the present invention
(1) In mol% display
SiO 2 14.0% or more and 31.0% or less,
B 2 O 3 40.0% or less 19.0% or more,
Li 2 O from 0% to 5.0%,
ZnO from 0% to 12.0%,
ZrO 2 is 0% or more and 12.0% or less,
La 2 O 3 is 15.0% to 26.0%,
La 2 O 3 + ZrO 2 is 22.0% or more and 38.0% or less,
Including Ta 2 O 5 in a range of 2.0% to 5.0% and Gd 2 O 3 in a range of 4.0% to 16.0%,
an optical glass composition having a refractive index (nd) for d-line of 1.83 or more and 1.87 or less and an Abbe number (νd) for d-line of 43 or more and 47 or less,
(2) A preform comprising the optical glass composition described in the above item (1) and softened by heating and used for at least press molding, and (3) the optical glass composition described in the above item (1) The present invention relates to an optical element.
本発明によれば、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８３以上１．８７以下という高屈折率領域にあり、かつｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４３以上４７以下の範囲にある、高屈折率−低乃至中分散型の光学ガラス組成物を提供することができる。 According to the present invention, the refractive index (nd) for the d-line is in a high refractive index region of 1.83 to 1.87, and the Abbe number (νd) for the d-line is in the range of 43 to 47. A high refractive index-low to medium dispersion optical glass composition can be provided.
また本発明によれば、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８３以上１．８７以下という高屈折率領域にあり、かつｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４３以上４７以下の範囲にある、高屈折率−低乃至中分散型の光学ガラス組成物からなる光学素子を、プレス成形によって作製するためのプリフォームを提供することができる。 According to the present invention, the refractive index (nd) for the d-line is in the high refractive index region of 1.83 to 1.87, and the Abbe number (νd) for the d-line is in the range of 43 to 47. It is possible to provide a preform for producing an optical element made of a high refractive index-low to medium dispersion type optical glass composition by press molding.
さらに本発明によれば、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８３以上１．８７以下という高屈折率領域にあり、かつｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４３以上４７以下の範囲にある、高屈折率−低乃至中分散型の光学ガラス組成物からなる光学素子を提供することができる。 Furthermore, according to the present invention, the refractive index (nd) for the d-line is in the high refractive index region of 1.83 to 1.87, and the Abbe number (νd) for the d-line is in the range of 43 to 47. An optical element comprising a high refractive index-low to medium dispersion optical glass composition can be provided.
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る光学ガラス組成物について詳細に説明する。該光学ガラス組成物は、以下の組成を有する。
(Embodiment 1)
First, the optical glass composition according to Embodiment 1 of the present invention will be described in detail. The optical glass composition has the following composition.
すなわち、本実施の形態１に係る光学ガラス組成物は、ｍｏｌ％表示で、ＳｉＯ2を１４．０％以上３１．０％以下、Ｂ2Ｏ3を１９．０％以上４０．０％以下、Ｌｉ2Ｏを０％以上５．０％以下、ＺｎＯを０％以上１２．０％以下、ＺｒＯ2を０％以上１２．０％以下、Ｌａ2Ｏ3を１５．０％以上２６．０％以下、Ｌａ2Ｏ3＋ＺｒＯ2を２２．０％以上３８．０％以下、Ｔａ2Ｏ5を２．０％以上５．０％以下、及びＧｄ2Ｏ3を４．０％以上１６．０％以下含む。該光学ガラス組成物から、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８３以上１．８７以下で、かつｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４３以上４７以下の範囲にある、高屈折率−低乃至中分散型で、より安定した光学ガラスを得ることができる。 That is, the optical glass composition according to the first embodiment is expressed in mol%, SiO 2 14.0% to 31.0%, B 2 O 3 19.0% to 40.0%, Li 2 O is 0% to 5.0%, ZnO is 0% to 12.0%, ZrO 2 is 0% to 12.0%, La 2 O 3 is 15.0% to 26.0% Hereinafter, La 2 O 3 + ZrO 2 is 22.0% to 38.0%, Ta 2 O 5 is 2.0% to 5.0%, and Gd 2 O 3 is 4.0% to 16.0. % Or less. From the optical glass composition, the refractive index (nd) for d-line is 1.83 or more and 1.87 or less, and the Abbe number (νd) for d-line is in the range of 43 or more and 47 or less. An intermediate dispersion type and more stable optical glass can be obtained.
次に、前記光学ガラス組成物を構成する各成分について詳細に説明する。以下、各成分の含有量はｍｏｌ％表示とする。 Next, each component constituting the optical glass composition will be described in detail. Hereinafter, the content of each component is expressed in mol%.
ＳｉＯ2は、網目形成成分として機能し、耐失透性を向上させる必須成分である。しかしながら、該ＳｉＯ2の量が３１．０％を超えると、溶解性が悪化し、安定に製造することが難しくなるとともに、液相温度が上昇して製造が困難になる。逆に、該ＳｉＯ2の量が１４．０％未満であると、耐失透性が悪化し、ガラスが不安定になる。ＳｉＯ2の好ましい量は、１６．０％以上２８．０％以下である。 SiO 2 functions as a network forming component and is an essential component that improves devitrification resistance. However, when the amount of SiO 2 exceeds 31.0%, the solubility is deteriorated, making it difficult to produce stably, and increasing the liquidus temperature, making the production difficult. On the contrary, when the amount of SiO 2 is less than 14.0%, the devitrification resistance deteriorates and the glass becomes unstable. A preferable amount of SiO 2 is 16.0% or more and 28.0% or less.
Ｂ2Ｏ3は、網目形成成分として機能し、溶融性及び粘性流動を確保するための温度域を低下させる効果を発現する。しかしながら、該Ｂ2Ｏ3の量が４０．０％を超えると、屈折率が低下しすぎる。逆に、該Ｂ2Ｏ3の量が１９．０％未満であると、溶融性及び流動性を確保するための温度域が高くなりすぎる。Ｂ2Ｏ3の好ましい量は、２０．０％以上３８．０％以下である。 B 2 O 3 functions as a network forming component and expresses the effect of lowering the temperature range for ensuring meltability and viscous flow. However, if the amount of B 2 O 3 exceeds 40.0%, the refractive index is too low. On the contrary, if the amount of B 2 O 3 is less than 19.0%, the temperature range for securing the meltability and fluidity becomes too high. A preferable amount of B 2 O 3 is 20.0% or more and 38.0% or less.
Ｌｉ2Ｏは、ガラス転移温度（以下、Ｔｇという）を低下させ、溶融性を向上させる効果を発現する。しかしながら、該Ｌｉ2Ｏを多量に用いると、耐失透性の低下及び屈折率の低下が著しくなるので、Ｌｉ2Ｏの量は０％以上５．０％以下、好ましくは０％以上４．０％以下である。なお、Ｔｇを低下させ、溶融性を向上させる効果をより充分に発現させるには、該Ｌｉ2Ｏの量を０．５％以上とすることが好ましい。 Li 2 O exhibits the effect of lowering the glass transition temperature (hereinafter referred to as Tg) and improving the meltability. However, when a large amount of Li 2 O is used, the devitrification resistance and the refractive index are remarkably lowered. Therefore, the amount of Li 2 O is 0% or more and 5.0% or less, preferably 0% or more. 0% or less. In addition, in order to fully exhibit the effect of lowering Tg and improving meltability, the amount of Li 2 O is preferably 0.5% or more.
なお、Ｋ2Ｏ及びＮａ2Ｏも、上記Ｌｉ2Ｏと同様に、Ｔｇを低下させ、溶融性を向上させる効果を発現する。しかしながら、該Ｋ2Ｏ及びＮａ2Ｏは、耐失透性の低下及び屈折率の低下を著しく促進する恐れがあるので、Ｋ2Ｏ及びＮａ2Ｏを用いる場合には、各々０％以上６．０％以下とする。 Incidentally, K 2 O and Na 2 O, as with the above Li 2 O, to lower the Tg, to exhibit the effect of improving the melting property. However, the K 2 O and Na 2 O may significantly promote the decrease in devitrification resistance and the decrease in refractive index. Therefore, when K 2 O and Na 2 O are used, 0% or more and 6% each. 0.0% or less.
ＺｎＯは、耐失透性を改善し、粘性流動の温度を低下させる効果を発現する。しかしながら、該ＺｎＯを多量に用いると、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）を所望の範囲に調整することが困難になるので、ＺｎＯの量は、０％以上１２．０％以下、好ましくは０％以上１０．０％以下である。なお、耐失透性を改善し、粘性流動の温度を低下させる効果を充分に発現させるには、該ＺｎＯの量を０．５％以上とすることが好ましい。 ZnO has the effect of improving devitrification resistance and lowering the temperature of viscous flow. However, when a large amount of ZnO is used, it becomes difficult to adjust the refractive index (nd) and the Abbe number (νd) to the desired ranges. Therefore, the amount of ZnO is preferably 0% or more and 12.0% or less, preferably Is from 0% to 10.0%. In order to improve the devitrification resistance and to fully exhibit the effect of lowering the temperature of the viscous flow, the amount of ZnO is preferably 0.5% or more.
ＺｒＯ2は、屈折率を向上させるとともに、耐失透性を改善する効果も発現する。しかしながら、該ＺｒＯ2を多量に用いると、逆に耐失透性が低下して溶解性も悪化するので、ＺｒＯ2の量は０％以上１２．０％以下、好ましくは０％以上１０．０％以下である。なお、屈折率を向上させ、耐失透性を改善する効果を充分に発現させるには、該ＺｒＯ2の量を０．５％以上とすることが好ましい。 ZrO 2 improves the refractive index and also exhibits the effect of improving devitrification resistance. However, if the ZrO 2 is used in a large amount, the devitrification resistance is lowered and the solubility is deteriorated, so the amount of ZrO 2 is 0% or more and 12.0% or less, preferably 0% or more and 10.0. % Or less. It should be noted that the amount of ZrO 2 is preferably 0.5% or more in order to improve the refractive index and to fully exhibit the effect of improving the devitrification resistance.
Ｌａ2Ｏ3は、屈折率を向上させるとともに、アッベ数を制御する最も重要な成分の１つである。該Ｌａ2Ｏ3の量が１５．０％未満であると、アッベ数を所望の範囲に調整することが困難になる。逆に、該Ｌａ2Ｏ3の量が２６．０％を超えると、耐失透性が低下するため、ガラスとして不安定になり、製造が困難になる。Ｌａ2Ｏ3の好ましい量は、１７．０％以上２５．０％以下である。 La 2 O 3 is one of the most important components for improving the refractive index and controlling the Abbe number. When the amount of La 2 O 3 is less than 15.0%, it becomes difficult to adjust the Abbe number to a desired range. On the other hand, when the amount of La 2 O 3 exceeds 26.0%, devitrification resistance is lowered, so that the glass becomes unstable and it is difficult to manufacture. A preferable amount of La 2 O 3 is 17.0% or more and 25.0% or less.
なお、屈折率を所望の範囲まで向上させるには、上記Ｌａ2Ｏ3及びＺｒＯ2の合計量（Ｌａ2Ｏ3＋ＺｒＯ2）が２２．０％以上、好ましくは２４．０％以上となるように調整する。また、該合計量が多すぎると、耐失透性が低下するので、該合計量は３８．０％以下、好ましくは３６．０％以下となるように調整する。 In order to improve the refractive index to a desired range, the total amount of La 2 O 3 and ZrO 2 (La 2 O 3 + ZrO 2 ) is 22.0% or more, preferably 24.0% or more. Adjust to. Further, if the total amount is too large, devitrification resistance is lowered. Therefore, the total amount is adjusted to 38.0% or less, preferably 36.0% or less.
Ｔａ2Ｏ5は、Ｌａ2Ｏ3と同様に、屈折率を向上させるとともに、アッベ数を制御する成分の１つである。しかしながら、該Ｔａ2Ｏ5の量が５．０％を超えると、溶融性が低下して製造が困難になる。逆に、該Ｔａ2Ｏ5の量が２．０％未満であると、屈折率の向上が不充分となる。 Similar to La 2 O 3 , Ta 2 O 5 is one of components that improve the refractive index and control the Abbe number. However, if the amount of Ta 2 O 5 exceeds 5.0%, the meltability is lowered and the production becomes difficult. On the contrary, when the amount of Ta 2 O 5 is less than 2.0%, the refractive index is not sufficiently improved.
Ｇｄ2Ｏ3は、Ｌａ2Ｏ3と同様に、屈折率を向上させるとともに、アッベ数を制御する成分の１つである。しかしながら、該Ｇｄ2Ｏ3の量が１６．０％を超えると、耐失透性が低下するため、ガラスとして不安定になり、製造が困難になる。逆に、該Ｇｄ2Ｏ3の量が４．０％未満であると、屈折率の向上が不充分となる。 Gd 2 O 3 is one of components that improve the refractive index and control the Abbe number, like La 2 O 3 . However, if the amount of Gd 2 O 3 exceeds 16.0%, the devitrification resistance is lowered, so that it becomes unstable as glass, and the production becomes difficult. On the contrary, when the amount of Gd 2 O 3 is less than 4.0%, the refractive index is not sufficiently improved.
ＧｅＯ2は、ＳｉＯ2との置換が可能であり、網目形成成分として機能する。しかしながら、該ＧｅＯ2を多量に用いると耐失透性が低下する恐れがあるので、ＧｅＯ2の量は０％以上１６．０％以下、さらには０％以上８．０％以下であることが好ましい。 GeO 2 can be replaced with SiO 2 and functions as a network forming component. However, when a large amount of GeO 2 is used, the devitrification resistance may be lowered. Therefore, the amount of GeO 2 may be 0% or more and 16.0% or less, and further 0% or more and 8.0% or less. preferable.
ＢａＯは、製造性を向上させる成分であり、０％以上６．０％以下の量で用いることができる。なお、該ＢａＯを除く、アルカリ土類金属酸化物Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’はＳｒ、Ｃａ及びＭｇの少なくとも１つ）は、いずれも多量に用いると、耐失透性が悪化する傾向があるため、用いないことが好ましい。したがって、該Ｒ’Ｏを用いる場合には、合計でも１０．０％以下とすることが好ましい。 BaO is a component that improves manufacturability, and can be used in an amount of 0% to 6.0%. In addition, when alkaline earth metal oxide R′O (wherein R ′ is at least one of Sr, Ca and Mg) excluding BaO is used in a large amount, devitrification resistance tends to deteriorate. Therefore, it is preferable not to use it. Therefore, when R′O is used, the total content is preferably 10.0% or less.
Ｎｂ2Ｏ5は、Ｌａ2Ｏ3と同様に、屈折率を向上させるとともに、アッベ数を制御する成分の１つである。また、Ｌａ2Ｏ3と置換することにより、耐失透性を向上させる効果も発現する。しかしながら、該Ｎｂ2Ｏ5を多量に用いると、アッベ数を所望の範囲に調整することが困難になるので、Ｎｂ2Ｏ5の量は０％以上３．０％以下、好ましくは０％以上２．０％以下である。なお、屈折率及び耐失透性を向上させる効果をより充分に発現させるには、該Ｎｂ2Ｏ5の量を０．５％以上とすることが好ましい。 Nb 2 O 5 is one of components that improve the refractive index and control the Abbe number, like La 2 O 3 . Further, by replacing the La 2 O 3, also express the effect of improving resistance to devitrification. However, if a large amount of Nb 2 O 5 is used, it becomes difficult to adjust the Abbe number to a desired range. Therefore, the amount of Nb 2 O 5 is 0% or more and 3.0% or less, preferably 0% or more. 2.0% or less. In order to fully develop the effect of improving the refractive index and devitrification resistance, the amount of Nb 2 O 5 is preferably 0.5% or more.
ＴｉＯ2は、屈折率及びアッベ数を制御するとともに、耐失透性を向上させる効果も発現する。しかしながら、該ＴｉＯ2を多量に用いると、アッベ数を所望の範囲に調整することが困難になるので、ＴｉＯ2の量は０％以上３．０％以下、好ましくは０％以上２．０％以下である。なお、屈折率及び耐失透性を向上させる効果をより充分に発現させるには、該ＴｉＯ2の量を０．５％以上とすることが好ましい。 TiO 2 controls the refractive index and Abbe number and also exhibits the effect of improving devitrification resistance. However, when a large amount of TiO 2 is used, it becomes difficult to adjust the Abbe number to a desired range. Therefore, the amount of TiO 2 is 0% to 3.0%, preferably 0% to 2.0%. It is as follows. In order to fully develop the effect of improving the refractive index and devitrification resistance, the amount of TiO 2 is preferably 0.5% or more.
Ｙ2Ｏ3及びＹｂ2Ｏ3は、Ｌａ2Ｏ3と同様に、屈折率を向上させるとともに、アッベ数を制御する成分である。しかしながら、これらＹ2Ｏ3及びＹｂ2Ｏ3を多量に用いると、耐失透性が低下するため、ガラスとして不安定になり、製造が困難になる。したがって、Ｌａ2Ｏ3と置換してこれらＹ2Ｏ3及びＹｂ2Ｏ3を用いる場合には、各々０％以上３．０％以下とすることが好ましい。 Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 are components that improve the refractive index and control the Abbe number, similarly to La 2 O 3 . However, if these Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 are used in a large amount, the devitrification resistance is lowered, so that the glass becomes unstable and the production becomes difficult. Therefore, when these Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 are used by substituting with La 2 O 3 , it is preferable that the content is 0% to 3.0%.
ＷＯ3は、Ｌａ2Ｏ3の高い失透性を改善するとともに、屈折率及びアッベ数を各々所望の範囲に調整するための成分である。しかしながら、該ＷＯ3を多量に用いると、青色域の透過率が悪化する傾向があるので、ＷＯ3の量は０％以上３．０％以下、好ましくは０％以上２．０％以下である。なお、Ｌａ2Ｏ3の失透性を改善し、屈折率及びアッベ数を各々所望の範囲に調整する効果をより充分に発現させるには、該ＷＯ3の量を０．５％以上とすることが好ましい。 WO 3 is a component for improving the high devitrification property of La 2 O 3 and adjusting the refractive index and the Abbe number to a desired range. However, if a large amount of WO 3 is used, the transmittance in the blue region tends to deteriorate, so the amount of WO 3 is 0% to 3.0%, preferably 0% to 2.0%. . In addition, in order to improve the devitrification property of La 2 O 3 and to fully exhibit the effect of adjusting the refractive index and the Abbe number to a desired range, the amount of WO 3 is set to 0.5% or more. It is preferable.
Ａｌ2Ｏ3は、屈折率を調整するために用いることが可能であるが、その量は０％以上１０％程度以下とすることが望ましい。また、Ｇａ2Ｏ3及びＩｎ2Ｏ3も、各々屈折率を調整するために、１０％程度までの量で用いることができる。しかしながら、これらを用いることによって耐失透性が悪化する恐れがあるので、多量に用いないことが望ましい。 Al 2 O 3 can be used to adjust the refractive index, but the amount is preferably about 0% to about 10%. Ga 2 O 3 and In 2 O 3 can also be used in amounts up to about 10% in order to adjust the refractive index. However, it is desirable not to use them in large quantities because the use of these materials may deteriorate the devitrification resistance.
上記成分以外に、一般的に清澄剤として用いられているＳｂ2Ｏ3及びＳｎＯ2の使用が可能である。Ｓｂ2Ｏ3及びＳｎＯ2の量は、各々０％以上２％程度以下であることが好ましい。ただし、清澄剤として強力な作用を有するＡｓ2Ｏ3は、毒性があるため使用しないことが好ましい。 In addition to the above components, Sb 2 O 3 and SnO 2 that are generally used as fining agents can be used. The amounts of Sb 2 O 3 and SnO 2 are each preferably about 0% or more and about 2% or less. However, it is preferable not to use As 2 O 3 having a strong action as a clarifying agent because it is toxic.
その他、Ｐｂ及びその化合物、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｃｄ等、ＵやＴｈ等の放射性物質等は、安全性の観点から使用しないことが望ましい。また、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の着色原因となる物質も使用しないことが望ましい。 In addition, it is desirable not to use Pb and its compounds, radioactive materials such as U and Th, etc. from the viewpoint of safety, such as Te, Se, Cd. Moreover, it is desirable not to use substances that cause coloring such as Cu, Cr, V, Fe, Ni, and Co.
各成分が上記のごとき割合となるように調整することにより、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８３以上１．８７以下で、かつｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４３以上４７以下の範囲にある、高屈折率−低乃至中分散型の光学ガラス組成物を得ることができる。 By adjusting each component to have the above ratio, the refractive index (nd) for the d-line is 1.83 or more and 1.87 or less, and the Abbe number (νd) for the d-line is 43 or more and 47 or less. A high refractive index-low to medium dispersion type optical glass composition in the range can be obtained.
なお、光学ガラスの液相温度は、ガラスを軟化溶融状態で取り扱うに際し、溶融性、加工性（液滴性）、結晶性等の観点から、一般的には低い方が好ましい。しかしながら、本実施の形態１に係る光学ガラス組成物について、液相温度を低下させることは必須条件ではなく、高い液相温度の光学ガラスであっても、そのガラスの諸特性を損なわずに加工が可能な温度範囲を選択することが望ましい。 In general, the liquid phase temperature of the optical glass is preferably low from the viewpoint of meltability, workability (droplet properties), crystallinity, and the like when the glass is handled in a softened and melted state. However, with respect to the optical glass composition according to the first embodiment, it is not an essential condition to lower the liquidus temperature, and even an optical glass having a high liquidus temperature is processed without impairing various properties of the glass. It is desirable to select a temperature range in which
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係るプリフォーム及びその製造方法について詳細に説明する。該プリフォームは、加熱により軟化させて少なくともプレス成形に供するためのもので、最終目的とするプレス成形品の大きさや形状に応じて、該プリフォームのｍｏｌや形状は適宜決定される。本実施の形態２に係るプリフォームは、上記実施の形態１に係る光学ガラス組成物からなるものであり、実施の形態１における光学ガラス組成物の諸特性を損なわずに得ることができる。
(Embodiment 2)
Next, the preform and the manufacturing method thereof according to Embodiment 2 of the present invention will be described in detail. The preform is softened by heating and used at least for press molding, and the mole and shape of the preform are appropriately determined according to the size and shape of the final press-formed product. The preform according to the second embodiment is made of the optical glass composition according to the first embodiment, and can be obtained without impairing various characteristics of the optical glass composition according to the first embodiment.
実施の形態１に係る光学ガラス組成物からなるプリフォームについて以下に説明する。なお、プリフォームとは、加熱され精密プレス成形に供されるガラス予備成形体を意味する。プリフォームは、ガラス素材を溶融状態から成形して製造するゴブプリフォームと、ガラス素材を物理的に研磨して製造する研磨プリフォームとに大別される。実施の形態１に係る光学ガラス組成物は、ゴブプリフォーム及び研磨プリフォームのいずれにも適用可能である。 A preform made of the optical glass composition according to Embodiment 1 will be described below. The preform means a glass preform that is heated and used for precision press molding. Preforms are roughly classified into gob preforms that are manufactured by molding a glass material from a molten state, and polishing preforms that are manufactured by physically polishing a glass material. The optical glass composition according to Embodiment 1 is applicable to both gob preforms and polishing preforms.
以下、プリフォームの製造方法を説明する。はじめに、上記実施の形態１に係る光学ガラス組成物を得るためのガラス原料（上記各成分）を秤量、調合し、溶解、脱泡、清澄、均質化等の工程を経て、異物が内在しない均質な溶融ガラスを得る。次に、白金合金製等の流出パイプ（以下、ノズルという）から溶融ガラスを流出させるにあたり、ガラスが失透しない範囲でノズル近傍の温度条件を厳密に設定する。流出する溶融ガラスは、平面形状、凹面形状、凸面形状等の受け面を有する受け型や、平面、凹面、凸面の各々の周囲に囲いを設けた鋳型に鋳込み、所望の形状に成形する。以下、好適な成形方法を例示する。 Hereinafter, the preform manufacturing method will be described. First, a glass raw material (each of the above components) for obtaining the optical glass composition according to Embodiment 1 above is weighed, prepared, and subjected to steps such as dissolution, defoaming, clarification, homogenization, and the like so that no foreign matter is inherent. A new molten glass. Next, when the molten glass is allowed to flow out from an outflow pipe (hereinafter referred to as a nozzle) made of platinum alloy or the like, the temperature condition in the vicinity of the nozzle is set strictly within a range in which the glass is not devitrified. The molten glass that flows out is cast into a receiving mold having a receiving surface such as a flat shape, a concave shape, or a convex shape, or a mold having an enclosure around each of the flat surface, the concave surface, and the convex surface, and is formed into a desired shape. Hereinafter, a suitable molding method will be exemplified.
第１の成形方法は、ゴブプリフォームの製造方法の一例である。はじめに、ノズル下方に配置される複数の受け型上に、最終成形品に合致する重量、もしくは最終成形品を２次加工するために加算された所望重量の溶融ガラス塊を滴下する。次に、ガラス塊を成形しながら冷却してゴブプリフォームを得る。 The first molding method is an example of a gob preform manufacturing method. First, on a plurality of receiving molds arranged below the nozzle, a molten glass lump having a weight matching the final molded product or a desired weight added for secondary processing of the final molded product is dropped. Next, it cools, shaping | molding a glass lump, and obtains a gob preform.
第２の成形方法は、ゴブプリフォームの製造方法の別の例である。第２の成形方法は、比較的大きな重量のプリフォームを作製する場合に適する。はじめに、ノズルから流出する溶融ガラスの先端を受け型表面に接触させ、所望重量になった時間毎に受け型を溶融ガラスから素早く引き離すことで溶融ガラスを切断し、脈理やシャーマークのないガラスの成形を行う。次に、必要に応じて、溶融ガラス塊の冷却を兼ねてプレス成形し、所望の形状を付与してゴブプリフォームを得る。 The second molding method is another example of a gob preform manufacturing method. The second molding method is suitable for producing a relatively large weight preform. First, the tip of the molten glass flowing out from the nozzle is brought into contact with the mold surface, and the molten glass is cut by quickly pulling the receiving mold away from the molten glass every time the desired weight is reached. Molding is performed. Next, if necessary, press molding is performed to cool the molten glass lump, and a desired shape is given to obtain a gob preform.
第３の成形方法は、研磨プリフォームの製造方法の一例である。はじめに、上記第１及び第２の成形方法と同様の方法によって、ガラス塊に所望の形状を付与する。このとき、ガラス塊は、所望重量に、最終製品（例えばレンズ）の光学機能面を含む全ての面を機械加工によって仕上げるのに必要な重量が加算されている。次に、このガラス塊を、機械加工により切削・研磨して研磨プリフォームを得る。 The third molding method is an example of a method for producing a polishing preform. First, a desired shape is imparted to the glass lump by the same method as the first and second molding methods. At this time, the glass lump is added with a weight necessary for finishing all the surfaces including the optical functional surface of the final product (for example, a lens) by machining. Next, this glass lump is cut and polished by machining to obtain a polished preform.
上記第１及び第２の成形方法で得られるプリフォームは、何れもプレス成形用プリフォームとして、そのまま精密プレス成形に用いることができる。また第３の成形方法では、研磨用プリフォームを製造することができる。取り扱い時にプリフォームの破損を防止するために、その形状や重量に応じて、例えば３次元的な冷却法、最適な冷却速度、焼鈍処理等を選択することができる。 Any of the preforms obtained by the first and second molding methods can be used for precision press molding as it is as a press molding preform. In the third molding method, a polishing preform can be produced. In order to prevent the preform from being damaged at the time of handling, for example, a three-dimensional cooling method, an optimum cooling rate, an annealing treatment, and the like can be selected according to the shape and weight.
上記のように、実施の形態１に係る光学ガラス組成物を用い、所望重量のプレス成形用プリフォーム及び研磨用プリフォームを得ることができる。プレス成形用プリフォームの場合は、成形時の離型を目的として、受け型表面の面粗さを調整したり、離型膜を形成することが好ましい。また研磨用プリフォームの場合は、ＨＢＮ（ボロン系離型剤）を塗布しておくと、より一層離型を容易にすることが可能であり、好適である。 As described above, by using the optical glass composition according to Embodiment 1, a press-molding preform and a polishing preform having a desired weight can be obtained. In the case of a press-molding preform, it is preferable to adjust the surface roughness of the receiving mold surface or form a release film for the purpose of releasing during molding. In the case of a polishing preform, it is preferable to apply HBN (boron-based release agent) in order to further facilitate the release.
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る光学素子について説明する。実施の形態３に係る光学素子は、上記実施の形態１に係る光学ガラス組成物の組成が決定する光学恒数を有している。すなわち、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８３〜１．８７であり、かつｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４３〜４７である。また、該光学素子は、可視領域において着色による光吸収量の少ない特性を併せ持つ。実施の形態１に係る光学ガラス組成物を用いた光学素子は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、モバイル機器等の光学系に好適な光学素子である。
(Embodiment 3)
Next, an optical element according to Embodiment 3 of the present invention will be described. The optical element according to the third embodiment has an optical constant determined by the composition of the optical glass composition according to the first embodiment. That is, the refractive index (nd) for the d-line is 1.83 to 1.87, and the Abbe number (νd) for the d-line is 43 to 47. The optical element also has a characteristic that the amount of light absorption due to coloring is small in the visible region. The optical element using the optical glass composition according to Embodiment 1 is an optical element suitable for an optical system such as a digital camera, a video camera, or a mobile device.
本実施の形態３に係る光学素子としては、例えば球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズ等の他に、プリズムや回折格子等も例示することができる。さらには、ガラス材料をはじめ異種の光学材料で構成される光学素子と接合された光学素子も例示することができる。 Examples of the optical element according to the third embodiment include a prism, a diffraction grating, and the like in addition to a spherical lens, an aspherical lens, a microlens, and the like. Furthermore, an optical element bonded to an optical element formed of a different optical material including a glass material can also be exemplified.
次に、実施の形態３に係る光学素子の製造方法について説明する。実施の形態３に係る光学素子は、上記実施の形態２に係るプリフォームを成形型内に投入し、加熱により軟化させてプレス成形し、さらに必要に応じて研磨して製造することができる。 Next, a method for manufacturing the optical element according to Embodiment 3 will be described. The optical element according to the third embodiment can be manufactured by putting the preform according to the second embodiment into a mold, softening it by heating, press-molding, and further polishing as necessary.
光学素子を得るためのプレス成形法としては、大別して２つの方法を例示することができる。該方法は、光が入出射するための光学機能面を形成する手段に応じて選択される。 The press molding method for obtaining the optical element can be roughly classified into two methods. The method is selected according to the means for forming an optical functional surface for entering and exiting light.
第１の手段は、精密プレス成形と呼ばれる手段である。プレス成形型の成形面が最終成形品である光学素子の光学機能面とは反転形状に精密に加工されており、必要に応じてプリフォームと成形型との融着防止を目的とした離型膜を形成し、プレス成形によって、加熱により軟化されたプレス成形用プリフォームに上記成形面の形状を精密転写する。この手段によれば、光学機能面の研削、研磨が必要なく、プレス成形のみによって光学素子を製造することができる。プレス成形は、チッ素ガス等の不活性の雰囲気下で行う。ただし、最終成形品よりも重量加算したプレス成形用プリフォームを用いた場合には、重量加算に相当する分量は、例えばレンズでは研削加工によって芯取りすることが可能である。 The first means is a means called precision press molding. The mold surface of the press mold is precisely processed in a reverse shape with respect to the optical function surface of the optical element that is the final molded product, and if necessary, release to prevent fusion between the preform and the mold A film is formed, and the shape of the molding surface is precisely transferred to a press molding preform softened by heating by press molding. According to this means, it is not necessary to grind and polish the optical functional surface, and the optical element can be manufactured only by press molding. The press molding is performed in an inert atmosphere such as nitrogen gas. However, when a press-molding preform with a weight added to the final molded product is used, an amount corresponding to the weight added can be centered by grinding for a lens, for example.
第２の手段は、最終成形品である光学素子の形状に近似し、光学素子よりも大きな研磨用プリフォームを用いてプレス成形する手段である。成形されたプレス成形品は光学機能面を含み、光学素子の表面が機械加工により形成される。プレス成形品では、機械加工に耐え、ガラスの破損を防止するために、残留歪を最低限に抑える必要があり、また必要な光学恒数に設定するために、好適な焼鈍処理が必要である。この手段では、大気中でのプレス成形が可能であり、上記離型剤の使用も可能である。 The second means is means for press-molding using a polishing preform that approximates the shape of the optical element that is the final molded product and is larger than the optical element. The molded press-molded product includes an optical functional surface, and the surface of the optical element is formed by machining. In press-molded products, it is necessary to minimize residual distortion in order to withstand machining and prevent glass breakage, and in order to set the required optical constant, a suitable annealing treatment is necessary. . With this means, press molding in the atmosphere is possible, and use of the release agent is also possible.
なお、上記第１及び第２の手段いずれを選択した場合であっても、得られる光学素子の屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、その製造過程での熱履歴により僅かながら変化する。精密に定められた光学恒数を有する光学素子を作製する場合には、上記屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）の変化を考慮して、光学ガラス組成物の成分調整、製造工程での熱履歴調整、必要に応じて変化量を光学設計に盛り込む調整等を適宜選択することができる。このように、所望の光学恒数と優れた透過率とを備え、固体撮像素子等を搭載する機器の光学部品として特に好適な光学素子を得ることができる。 Note that, regardless of which of the first and second means is selected, the refractive index (nd) and Abbe number (νd) of the obtained optical element slightly change depending on the thermal history in the manufacturing process. . When producing an optical element having a precisely defined optical constant, in consideration of changes in the refractive index (nd) and Abbe number (νd), adjustment of components of the optical glass composition, It is possible to appropriately select heat history adjustment, adjustment to incorporate the change amount into the optical design, if necessary. As described above, an optical element that has a desired optical constant and excellent transmittance and is particularly suitable as an optical component of a device on which a solid-state imaging device or the like is mounted can be obtained.
次に、本発明の実施の形態を以下の実施例にてさらに詳細に説明するが、該実施の形態は、これら実施例のみに限定されるものではない。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the embodiments are not limited to these examples.
各実施例及び比較例における操作は、次のとおりである。まず、白金るつぼに所定量の各酸化物及び炭酸塩からなる原料混合物を入れ、１３５０〜１４５０℃にて１時間、間欠的に撹拌しながら該原料混合物を溶融した。次に、予め加熱された鋳型に融液を流し出し、想定されるＴｇよりも高く設定された電気炉にて１時間保持した後、３０℃／時間の冷却速度で炉冷して光学ガラス塊を得た。その後、該光学ガラス塊から切り出した研磨試料を用い、屈折率（ｎｄ）及び分散（νｄ：アッベ数）を測定した。実施例及び比較例におけるガラスの組成（成分割合）を、以下の各表に示す。 The operation in each example and comparative example is as follows. First, a raw material mixture composed of a predetermined amount of each oxide and carbonate was put in a platinum crucible, and the raw material mixture was melted while being stirred intermittently at 1350 to 1450 ° C. for 1 hour. Next, the melt is poured into a preheated mold, held for 1 hour in an electric furnace set higher than the expected Tg, and then cooled in a furnace at a cooling rate of 30 ° C./hour to optical glass block. Got. Thereafter, the refractive index (nd) and dispersion (νd: Abbe number) were measured using a polished sample cut out from the optical glass block. The compositions (component ratios) of the glass in Examples and Comparative Examples are shown in the following tables.
なお、各表において、以下の点を付記する。
（１）各表における組成欄の各成分割合は、バッチ原料から計算したｍｏｌ％で表す。
（２）ｎｄ及びνｄは、室温における屈折率及びアッベ数である。
In each table, the following points are added.
(1) Each component ratio in the composition column in each table is represented by mol% calculated from the batch raw material.
(2) nd and νd are the refractive index and Abbe number at room temperature.
上記表１〜７から明らかなように、実施例における光学ガラス組成物は、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８３以上１．８７以下という高屈折率領域にあり、かつｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４３以上４７以下の低乃至中分散領域にあることがわかる。 As apparent from Tables 1 to 7, the optical glass compositions in the examples are in the high refractive index region where the refractive index (nd) with respect to the d-line is 1.83 or more and 1.87 or less, and the Abbe with respect to the d-line. It can be seen that the number (νd) is in the low to medium dispersion region of 43 to 47.
本発明の光学ガラス組成物は、デジタルカメラの撮影レンズ系に含まれるレンズ素子等の光学素子の材料として好適である。また、光ヘッド装置に用いられる光ピックアップ光学系のレンズ素子や、投影プロジェクタに用いられる照明光学系や投影光学系のレンズ素子等に用い、これらの装置の性能を向上させることも可能である。 The optical glass composition of the present invention is suitable as a material for an optical element such as a lens element included in a photographing lens system of a digital camera. Further, it can be used for an optical pickup optical system lens element used in an optical head device, an illumination optical system used in a projection projector, a projection optical system lens element, or the like, and the performance of these devices can be improved.
Claims (3)
ＳｉＯ2を１４．０％以上３１．０％以下、
Ｂ2Ｏ3を１９．０％以上４０．０％以下、
Ｌｉ2Ｏを０％以上５．０％以下、
ＺｎＯを０％以上１２．０％以下、
ＺｒＯ2を０％以上１２．０％以下、
Ｌａ2Ｏ3を１５．０％以上２６．０％以下、
Ｌａ2Ｏ3＋ＺｒＯ2を２２．０％以上３８．０％以下、
Ｔａ2Ｏ5を２．０％以上５．０％以下、及び
Ｇｄ2Ｏ3を４．０％以上１６．０％以下含み、
ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．８３以上１．８７以下で、ｄ線に対するアッベ数（νｄ）が４３以上４７以下である、光学ガラス組成物。 In mol% display
SiO 2 14.0% or more and 31.0% or less,
B 2 O 3 40.0% or less 19.0% or more,
Li 2 O from 0% to 5.0%,
ZnO from 0% to 12.0%,
ZrO 2 is 0% or more and 12.0% or less,
La 2 O 3 is 15.0% to 26.0%,
La 2 O 3 + ZrO 2 is 22.0% or more and 38.0% or less,
Including Ta 2 O 5 in a range of 2.0% to 5.0% and Gd 2 O 3 in a range of 4.0% to 16.0%,
An optical glass composition having a refractive index (nd) with respect to d-line of 1.83 to 1.87 and an Abbe number (νd) with respect to d-line of 43 to 47.
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