JP2007008782A - 精密プレス成形用光学ガラス - Google Patents
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Abstract
【課題】 高屈折率、低分散性の光学ガラスであって、低いガラス転移温度と屈伏点を有し、精密プレス成形に好適な光学ガラスを提供すること。
【解決手段】 ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｌａ2 Ｏ3 −Ｇｄ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ−Ｔａ2 Ｏ5 −ＢａＯ−ＺｎＯを基本組成とし、屈折率（ｎｄ）が１．７２〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４９．０〜５２．０の範囲の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５４０℃以下で、かつ、屈伏点（Ａｔ）が５８０℃以下であることを特徴とする精密プレス成形用光学ガラス。
【選択図】 なし
【解決手段】 ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｌａ2 Ｏ3 −Ｇｄ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ−Ｔａ2 Ｏ5 −ＢａＯ−ＺｎＯを基本組成とし、屈折率（ｎｄ）が１．７２〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４９．０〜５２．０の範囲の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５４０℃以下で、かつ、屈伏点（Ａｔ）が５８０℃以下であることを特徴とする精密プレス成形用光学ガラス。
【選択図】 なし
Description
本発明は、精密プレス成形用光学ガラスに関し、さらに詳しくは環境上問題となる酸化鉛や酸化テルルなどの有害成分を含有せず、屈折率（ｎｄ）が１．７２〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４９．０〜５２．０の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５４０℃以下で、かつ、屈伏点（Ａｔ）が５８０℃以下である、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｌａ2 Ｏ3 −Ｇｄ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ−Ｔａ2 Ｏ5 −ＢａＯ−ＺｎＯを基本組成とする精密プレス成形用光学ガラスに関する。
近年デジタル機器の普及、発展に伴い、光学系には益々高性能かつ小型化が要求されるようになり、これらの要求を解決するには、従来の研削研磨法に代わり精密プレス成形による非球面レンズを使用した光学設計が必要不可欠になってきている。
そして量産性向上、金型の寿命向上のために精密プレス成形用光学ガラスには、できるだけ低い温度（例えば６００℃以下）で成形できることが要求される。通常、精密プレス成形は、ガラスの屈伏点（Ａｔ）よりも２０℃前後高い温度で行われるので、ガラスの屈伏点は５８０℃以下で、かつ、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５４０℃以下であることが望ましい。
そして量産性向上、金型の寿命向上のために精密プレス成形用光学ガラスには、できるだけ低い温度（例えば６００℃以下）で成形できることが要求される。通常、精密プレス成形は、ガラスの屈伏点（Ａｔ）よりも２０℃前後高い温度で行われるので、ガラスの屈伏点は５８０℃以下で、かつ、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５４０℃以下であることが望ましい。
前記の値に近似の光学恒数を有する高屈折率、低分散性（アッベ数が約５０以上）の光学ガラスとしては、特許文献１に代表されるように数多くのＢ2 Ｏ3 −Ｌａ2 Ｏ3 系ガラスが開示されているが、これらのガラスはいずれも成形温度が非常に高く、成形用金型の寿命に悪影響を与えるため、精密プレス成形用光学ガラスとしては適さない。
そのため近年、前記の値に近似の光学恒数を有する精密プレス成形用光学ガラスとして、屈伏点（Ａｔ）を低くしたＢ2 Ｏ3 −Ｌａ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ系ガラスが研究、開発されている（例えば、特許文献２〜６参照）。
しがしながら、これらの従来技術においては、前記の光学恒数を有し、低い屈伏温度（Ａｔ）とガラス転移温度（Ｔｇ）が安定して得られるガラス組成は見出されていない。
そのため近年、前記の値に近似の光学恒数を有する精密プレス成形用光学ガラスとして、屈伏点（Ａｔ）を低くしたＢ2 Ｏ3 −Ｌａ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ系ガラスが研究、開発されている（例えば、特許文献２〜６参照）。
しがしながら、これらの従来技術においては、前記の光学恒数を有し、低い屈伏温度（Ａｔ）とガラス転移温度（Ｔｇ）が安定して得られるガラス組成は見出されていない。
本発明は、前記課題を解決し、屈折率（ｎｄ）が１．７２〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４９．０〜５２．０の範囲の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５４０℃以下で、かつ、屈伏点（Ａｔ）が５８０℃以下である、高屈折率、低分散性の精密プレス成形用光学ガラスを提供することを目的とする。
本発明者らは、光学ガラス組成について鋭意検討を進め、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｌａ2 Ｏ3 −Ｇｄ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ−Ｔａ2 Ｏ5 −ＢａＯ−ＺｎＯを基本組成とし、各成分の割合を適切に設定することにより、上記課題が解決できることを見出した。
すなわち本発明は、質量％（ｗｔ％）でＳｉＯ2 ：５．０〜１８．０％、好ましくは６．０〜１６．０％、Ｂ2 Ｏ3 ：１５．０〜２７．０％、好ましくは１６．０〜２６．０％（ただし、ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 として２８．５〜３５．０％、好ましくは２９．５％〜３５．０％未満）、Ｌａ2 Ｏ3 ：１５．０〜３０．０％、好ましくは１６．０〜２９．０％、Ｇｄ2 Ｏ3 ：１１．０〜２８．０％、好ましくは１１．５〜２７．０％、（ただし、Ｌａ2 Ｏ3 ＋Ｇｄ2 Ｏ3 として３４．０〜４５．０％、好ましくは３５．０〜４４．０％）、Ｔａ2 Ｏ5 ：１．０〜８．０％、好ましくは１．０〜７．０％、Ｌｉ2 Ｏ：２．８〜８．０％、好ましくは３．０〜７．０％、ＭｇＯ：０〜５．０％、好ましくは０〜４．０％、ＣａＯ：０〜７．０％、好ましくは０〜６．０％、ＳｒＯ：０〜５．０％、好ましくは０〜４．５％、ＢａＯ：３．０〜１０．０％、好ましくは３．５〜９．０％、ＺｎＯ：３．０〜１２．０％、好ましくは４．０〜１１．０％、ＺｒＯ2 ：０〜８．０％、好ましくは０〜７．０％、Ｎｂ2 Ｏ5 ：０〜６．０％、好ましくは０〜５．０％の範囲の組成からなり、屈折率（ｎｄ）が１．７２〜１．７５、好ましくは１．７２〜１．７４、アッベ数（νｄ）が４９．０〜５２．０、好ましくは４９．０〜５１．５の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５４０℃以下で、かつ、屈伏点（Ａｔ）が５８０℃以下であることを特徴とする高屈折率低分散の精密プレス成形用光学ガラスである。
すなわち本発明は、質量％（ｗｔ％）でＳｉＯ2 ：５．０〜１８．０％、好ましくは６．０〜１６．０％、Ｂ2 Ｏ3 ：１５．０〜２７．０％、好ましくは１６．０〜２６．０％（ただし、ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 として２８．５〜３５．０％、好ましくは２９．５％〜３５．０％未満）、Ｌａ2 Ｏ3 ：１５．０〜３０．０％、好ましくは１６．０〜２９．０％、Ｇｄ2 Ｏ3 ：１１．０〜２８．０％、好ましくは１１．５〜２７．０％、（ただし、Ｌａ2 Ｏ3 ＋Ｇｄ2 Ｏ3 として３４．０〜４５．０％、好ましくは３５．０〜４４．０％）、Ｔａ2 Ｏ5 ：１．０〜８．０％、好ましくは１．０〜７．０％、Ｌｉ2 Ｏ：２．８〜８．０％、好ましくは３．０〜７．０％、ＭｇＯ：０〜５．０％、好ましくは０〜４．０％、ＣａＯ：０〜７．０％、好ましくは０〜６．０％、ＳｒＯ：０〜５．０％、好ましくは０〜４．５％、ＢａＯ：３．０〜１０．０％、好ましくは３．５〜９．０％、ＺｎＯ：３．０〜１２．０％、好ましくは４．０〜１１．０％、ＺｒＯ2 ：０〜８．０％、好ましくは０〜７．０％、Ｎｂ2 Ｏ5 ：０〜６．０％、好ましくは０〜５．０％の範囲の組成からなり、屈折率（ｎｄ）が１．７２〜１．７５、好ましくは１．７２〜１．７４、アッベ数（νｄ）が４９．０〜５２．０、好ましくは４９．０〜５１．５の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５４０℃以下で、かつ、屈伏点（Ａｔ）が５８０℃以下であることを特徴とする高屈折率低分散の精密プレス成形用光学ガラスである。
本発明の高屈折率、低分散性の精密プレス成形用光学ガラスは、環境上問題となる酸化鉛や酸化テルルなどの有害成分を含有せず、光学ガラスとして充分な光学恒数を有しながら、屈伏点（Ａｔ）及びガラス転移温度（Ｔｇ）が低く、低温での成形が可能であり、精密プレス成形用光学ガラスとして極めて優れた性能を有するものである。
以下、本発明の精密プレス成形用光学ガラス（以下、本発明の光学ガラスと記載）における、各成分の選定と組成の限定理由を説明する。
ＳｉＯ2 は本発明の光学ガラスにおける必須成分であり、ガラスの網目母体を構成する成分である。ガラスの耐久性、成形時の揮発を考慮した場合、５．０ｗｔ％以上含有させる必要があり、１８．０ｗｔ％を超えると目的とする特性をすべて満足するガラスが得られなくなる。
Ｂ2 Ｏ3 も本発明の光学ガラスにおける必須成分であり、ＳｉＯ2 と同様にガラスの網目母体を構成する成分である。１５．０ｗｔ％未満では耐失透性が悪化し、２７．０ｗｔ％を超えると成形時の揮発が多くなり、また目的とする特性をすべて満足するガラスが得られなくなる。
また、ＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 の合計量は、耐失透性を考慮した場合２８．５ｗｔ％以上含有させる必要があるが、３５．０ｗｔ％を超えて含有させると目的とする特性をすべて満足するガラスが得られなくなる。
ＳｉＯ2 は本発明の光学ガラスにおける必須成分であり、ガラスの網目母体を構成する成分である。ガラスの耐久性、成形時の揮発を考慮した場合、５．０ｗｔ％以上含有させる必要があり、１８．０ｗｔ％を超えると目的とする特性をすべて満足するガラスが得られなくなる。
Ｂ2 Ｏ3 も本発明の光学ガラスにおける必須成分であり、ＳｉＯ2 と同様にガラスの網目母体を構成する成分である。１５．０ｗｔ％未満では耐失透性が悪化し、２７．０ｗｔ％を超えると成形時の揮発が多くなり、また目的とする特性をすべて満足するガラスが得られなくなる。
また、ＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 の合計量は、耐失透性を考慮した場合２８．５ｗｔ％以上含有させる必要があるが、３５．０ｗｔ％を超えて含有させると目的とする特性をすべて満足するガラスが得られなくなる。
希土類成分であるＬａ2 Ｏ3 は、本発明の光学ガラスに必要な光学恒数を得るために１５．０ｗｔ％以上含有させる必要があるが、３０．０ｗｔ％を超えると耐失透性が悪くなる。
Ｇｄ2 Ｏ3 についても同様であるが、Ｌａ2 Ｏ3 を単独で使用するよりも、Ｇｄ2 Ｏ3 と併用することで耐失透性効果が得られる。この効果を得るには１１．０ｗｔ％以上含有させる必要があり、２８．０ｗｔ％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。
また、Ｌａ2 Ｏ3 とＧｄ2 Ｏ3 の合計量が３４．０〜４５．０ｗｔ％の範囲を外れると、目的とする光学恒数が得られなくなる。
Ｇｄ2 Ｏ3 についても同様であるが、Ｌａ2 Ｏ3 を単独で使用するよりも、Ｇｄ2 Ｏ3 と併用することで耐失透性効果が得られる。この効果を得るには１１．０ｗｔ％以上含有させる必要があり、２８．０ｗｔ％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。
また、Ｌａ2 Ｏ3 とＧｄ2 Ｏ3 の合計量が３４．０〜４５．０ｗｔ％の範囲を外れると、目的とする光学恒数が得られなくなる。
Ｔａ2 Ｏ5 は本発明の光学ガラスにおける必須成分であり、屈折率を上げると共に耐環境性を上げる成分である。また、Ｂ2 Ｏ3 −Ｌａ2 Ｏ3 系ガラスに適量のＴａ2 Ｏ5 を含有させると耐失透性が向上する。しかし、これらの効果を得るには１．０ｗｔ％以上含有させる必要があるが、８．０ｗｔ％を超えると所定の屈折率、屈伏点（Ａｔ）を得られなくなる。
Ｌｉ2 Ｏも本発明の光学ガラスにおける必須成分であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）や屈伏点（Ａｔ）を大きく下げる効果がある。目的とする効果を得るには２．８ｗｔ％以上の添加が必要であり、８．０ｗｔ％を超えるとガラスの耐失透性が悪くなる上、耐環境性に悪影響を及ぼす。
Ｌｉ2 Ｏも本発明の光学ガラスにおける必須成分であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）や屈伏点（Ａｔ）を大きく下げる効果がある。目的とする効果を得るには２．８ｗｔ％以上の添加が必要であり、８．０ｗｔ％を超えるとガラスの耐失透性が悪くなる上、耐環境性に悪影響を及ぼす。
ＺｎＯも本発明の光学ガラスにおける必須成分であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）や屈伏点（Ａｔ）を比較的低く維持しつつ、屈折率を調整できる成分である。３．０ｗｔ％以上の添加で効果を発揮するが、１２．０ｗｔ％を超えて含有させるとガラス化し難くなる。 ＢａＯも本発明の光学ガラスにおける必須成分であり、屈折率を高めつつ、ガラスの耐失透性を高める成分である。効果を得るには３．０ｗｔ％以上添加する必要があり、１０．０ｗｔ％を超えると逆に耐失透性、耐環境性が悪くなる。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯも同様な効果がある任意成分であるが、多くても含有量はそれぞれ５．０ｗｔ％、７．０ｗｔ％、５．０ｗｔ％までである。
ＺｒＯ2 は屈折率を上げ、かつ、耐環境性を大きく高める成分である。８．０ｗｔ％まで含有させることができるが、それを超えるとガラスが得難くなる。
Ｎｂ2 Ｏ5 は屈折率高める成分であり、６．０ｗｔ％まで含有させることができる。６．０ｗｔ％を超えると目的とするアッベ数が得られない。
Ｎｂ2 Ｏ5 は屈折率高める成分であり、６．０ｗｔ％まで含有させることができる。６．０ｗｔ％を超えると目的とするアッベ数が得られない。
なお、本発明の光学ガラスには上記成分のほか、本発明の目的を外れない範囲において、光学恒数の調整、溶融性の改善、ガラスの安定性拡大のため、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｃｓ2 Ｏ、ＧｅＯ2 、Ｇａ2 Ｏ3 、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＷＯ3 などを含有させることができる。
また脱泡剤として、少量のＳｂ2 Ｏ3 を添加してもよい。
また脱泡剤として、少量のＳｂ2 Ｏ3 を添加してもよい。
本発明の光学ガラスは、各成分の原料としてそれぞれに相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを使用し、所望する組成の割合になるように秤量して充分に混合して調合原料とし、これを例えば、白金坩堝に投入して１１００℃〜１４００℃の電気炉で溶融し、適時攪拌して均質化させ、清澄化してから適温に予熱した金型内に鋳込み、徐冷するなどの方法により製造することができる。
以下、実施例を上げて本発明の光学ガラスを具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
表１に本発明の実施例の成分組成（ｗｔ％）を示し、併せて得られた光学ガラスの光学恒数（ｎｄ、νｄ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）、及び屈伏点（Ａｔ）を示した。
また、表２には比較例として、前記特許文献２〜６に記載されている実施例の一部を示した。比較例１は特許文献２の実施例７、比較例２は特許文献３の実施例１０、比較例３は特許文献４の実施例５、比較例４は特許文献５の実施例１、比較例５は特許文献６の実施例９に、それぞれ相当するものである。
表１に本発明の実施例の成分組成（ｗｔ％）を示し、併せて得られた光学ガラスの光学恒数（ｎｄ、νｄ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）、及び屈伏点（Ａｔ）を示した。
また、表２には比較例として、前記特許文献２〜６に記載されている実施例の一部を示した。比較例１は特許文献２の実施例７、比較例２は特許文献３の実施例１０、比較例３は特許文献４の実施例５、比較例４は特許文献５の実施例１、比較例５は特許文献６の実施例９に、それぞれ相当するものである。
前記実施例及び比較例から、本発明の成分組成とすることにより、特許請求の範囲に記載した光学恒数、ガラス転移温度、屈伏点を有する精密プレス成形に適した光学ガラスが安定して得られることがわかる。
Claims (1)
- 質量％（ｗｔ％）でＳｉＯ2 ：５．０〜１８．０％、Ｂ2 Ｏ3 ：１５．０〜２７．０％（ただし、ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 として２８．５〜３５．０％）、Ｌａ2 Ｏ3 ：１５．０〜３０．０％、Ｇｄ2 Ｏ3 ：１１．０〜２８．０％（ただし、Ｌａ2 Ｏ3 ＋Ｇｄ2 Ｏ3 として３４．０〜４５．０％）、Ｔａ2 Ｏ5 ：１．０〜８．０％、Ｌｉ2 Ｏ：２．８〜８．０％、ＭｇＯ：０〜５．０％、ＣａＯ：０〜７．０％、ＳｒＯ：０〜５．０％、ＢａＯ：３．０〜１０．０％、ＺｎＯ：３．０〜１２．０％、ＺｒＯ2 ：０〜８．０％、Ｎｂ2 Ｏ5 ：０〜６．０％の範囲の組成からなり、屈折率（ｎｄ）が１．７２〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４９．０〜５２．０の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５４０℃以下で、かつ、屈伏点（Ａｔ）が５８０℃以下であることを特徴とする高屈折率低分散の精密プレス成形用光学ガラス。
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