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公開番号2024180654
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2024184202,2022503214
出願日2024-10-18,2021-02-04
発明の名称光学ガラスおよび光学素子
出願人HOYA株式会社
代理人前田・鈴木国際特許弁理士法人
主分類C03C 3/064 20060101AFI20241219BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】波長460nmにおける内部透過率が高く、屈折率の高い光学ガラスおよび光学素子を提供すること。
【解決手段】 BaO、La₂O₃、Gd₂O₃、およびWO₃の合計含有量とCaO、SrO、およびY₂O₃の合計含有量との質量比[(BaO+La₂O₃+Gd₂O₃+WO₃)/(CaO+SrO+Y₂O₃)]が2.0以下であり、B₂O₃およびP₂O₅の合計含有量とSiO₂およびAl₂O₃の合計含有量との質量比[(B₂O₃+P₂O₅)/(SiO₂+Al₂O₃)]が0.10以下であり、Li₂O、Na₂O、およびK₂Oの合計含有量[Li₂O+Na₂O+K₂O]が10質量%以下であり、Al₂O₃の含有量とSiO₂およびZrO₂の合計含有量との質量比[(Al₂O₃/(SiO₂+ZrO₂)]が0.0000より大きい、光学ガラス。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ＢａＯ、Ｌａ
2
Ｏ
3
、Ｇｄ
2
Ｏ
3
、およびＷＯ
3
の合計含有量とＣａＯ、ＳｒＯ、およびＹ
2
Ｏ
3
の合計含有量との質量比［（ＢａＯ＋Ｌａ
2
Ｏ
3
＋Ｇｄ
2
Ｏ
3
＋ＷＯ
3
）／（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｙ
2
Ｏ
3
）］が２．０以下であり、
Ｂ
2
Ｏ
3
およびＰ
2
Ｏ
5
の合計含有量とＳｉＯ
2
およびＡｌ
2
Ｏ
3
の合計含有量との質量比［（Ｂ
2
Ｏ
3
＋Ｐ
2
Ｏ
5
）／（ＳｉＯ
2
＋Ａｌ
2
Ｏ
3
）］が０．１０以下であり、
Ｌｉ
2
Ｏ、Ｎａ
2
Ｏ、およびＫ
2
Ｏの合計含有量［Ｌｉ
2
Ｏ＋Ｎａ
2
Ｏ＋Ｋ
2
Ｏ］が１０質量％以下であり、
Ａｌ
2
Ｏ
3
の含有量とＳｉＯ
2
およびＺｒＯ
2
の合計含有量との質量比［（Ａｌ
2
Ｏ
3
／（ＳｉＯ
2
＋ＺｒＯ
2
）］が０．００００より大きい、光学ガラス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラスおよび光学素子に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＲ（拡張現実）技術の進展に伴い、ＡＲデバイスとして、ゴーグル型あるいは眼鏡型等の表示装置が開発されている。例えばゴーグル型の表示装置には、平面レンズであって、高屈折率、高透過率、かつ低比重であるレンズが用いられ、このようなレンズに適用できるガラスの需要が高まっている。ここでの透過率は、ガラス内部を光が透過するときの内部透過率であり、反射損失を含む外部透過率とは区別される。
【０００３】
一般に、ガラスの屈折率は、ガラスを透過する光とガラス中の電子雲との相互作用が大きいほど増加する。そのため、ガラスの屈折率を高めるには、ガラス中により多くの電子が充填されるように、ガラス成分を選択する。すなわち、イオン半径のわりに原子番号が大きく、多くの電子を含むガラス成分を選択して、ガラスの単位体積あたりの電子密度（多くは酸素数密度）を増加させる。その一例として、ホウ酸－ランタン系のガラスが挙げられる。しかし、ホウ酸－ランタン系のガラスは比重が大きく、ゴーグル型のＡＲ表示装置に使用した場合にレンズが重くなることが問題となる。
【０００４】
低比重を維持したまま屈折率を高めることができるガラス成分として、近紫外域に吸収を持つＮｂ
2
Ｏ
5
やＴｉＯ
2
等が挙げられる。しかし、このようなガラス成分の含有量が増加すると、光の吸収領域が、近紫外域のみならず、可視短波長域（青色領域）にまで拡大するという問題がある。また、Ｎｂ
2
Ｏ
5
やＴｉＯ
2
の含有量が増加すると、ＮｂイオンやＴｉイオンに酸素を供与できる他のイオンの割合が相対的に低下することから、ＮｂイオンやＴｉイオンの一部が還元され着色し、ガラスの可視光における内部透過率が低下するという問題があった。
【０００５】
また、ガラスの透過率低下の要因の一つに、ガラス熔解炉に由来する白金（Ｐｔ）の混入がある。例えば、ガラスの屈折率を高めようとして、Ｎｂ
2
Ｏ
5
やＴｉＯ
2
等の含有量を増加させると、ガラスの熔解温度が上昇し、ガラス原料を高温で熱する必要がある。この時、高温の熔融ガラスが白金（Ｐｔ）と接触すると、Ｐｔイオンが熔融ガラスに溶け込み、ガラスに固溶する。Ｐｔは紫外域に吸収を有するが、ガラス中のＰｔ量が多くなると、光の吸収領域が紫外域のみならず、可視光域にも拡大する。その結果、ガラスの可視光域での内部透過率が低下する。
【０００６】
一方、耐火物レンガを用いた熔解炉で熔融できるガラスでは、熔解炉に由来する白金（Ｐｔ）の混入が抑制される。耐火物レンガを用いた熔解炉で熔融できるガラスとしては、例えば、ＳｉＯ
2
－ＴｉＯ
2
系のガラスが挙げられる。この系のガラスでは、屈折率ｎｄを１．８５程度に高めることができ、かつ比重を３．５程度に低減でき、透過率も比較的優れることが知られている（特許文献１）。
【０００７】
ここで耐火物レンガとは、ＺｒＯ
2
やＡｌ
2
Ｏ
3
および／またはＳｉＯ
2
を主成分としたレンガである（例えば特許文献２）。各成分の含有比率は、例えばＺｒＯ
2
：Ａｌ
2
Ｏ
3
：ＳｉＯ
2
＝４：５：１や、３：６：１程度のものがあげられるが、例えばhttps://www.an.shimadzu.co.jp/apl/material/chem0502005.htmに示されるとおり、Ａｌ
2
Ｏ
3
やＳｉＯ
2
を、ほぼ含有しない耐火レンガも存在する。ただし特許文献２のとおり、熱衝撃耐性不足や耐食性を高めようとすると、一定量のＡｌ
2
Ｏ
3
が含有されることが多い。
【０００８】
しかし、ＡＲ表示装置用レンズに適用するには、屈折率をさらに高める必要がある。例えば、特許文献３には、屈折率ｎｄが１．８６～１．９９の範囲であり、かつアッベ数νdが２１～２９の範囲である、ＳｉＯ
2
－ＴｉＯ
2
系のガラスが開示されている。しかし、このガラスは熔解温度が高く、熔解炉の耐火物レンガのガラス質部分を侵食し、その結果、耐火物レンガの成分がガラス中に混入しやすいという問題があった。ガラスに、耐火物レンガに由来する成分、とりわけＺｒＯ
2
成分やＳｉＯ
2
成分が多くガラス中に固溶すると、ガラス組成が変化し、ガラスの安定性を維持したり、屈折率を高く維持したりすることが困難となる。また、耐火物レンガの主成分であるＡｌ
2
Ｏ
3
やＺｒＯ
2
のような結晶成分が異物としてガラス中に混入することでガラスの均質性を損なわれる。そのため、このようなガラスは白金製の容器の中で熔融することになるが、白金製の容器でガラスを熔融すると前記のとおりＰｔがガラスに導入されて、内部透過率が低下するという問題があった。
【０００９】
Ｎｂ
2
Ｏ
5
やＴｉＯ
2
等を含有するＳｉＯ
2
系のガラスであって、耐火物レンガを用いた熔解炉で熔融できるガラスであれば、屈折率を高く維持したまま、透過率を向上させることができる。このようなガラスは、ＡＲ用表示装置のレンズに有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特許第２５３５４０７号公報
特表２０１８－５３７３８７号公報
特開２０１２－２２９１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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