JP2008273751A - 光学ガラス - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−ＷＯ３−Ｎｂ２Ｏ５−ＴｅＯ２系ガラス組成物であって、耐失透性に優れると共に、非球面レンズ等に求められる光学恒数（屈折率、アッベ数等）を有し、かつ、低いガラス転移点を有する精密モールドプレス成形に適した新規の光学ガラスを低コストで提供すること。
【解決手段】酸化物基準のモル％で、Ｂ２Ｏ３成分を５〜５５％、Ｌａ２Ｏ３成分を１〜３５％、ＷＯ３成分を１〜２５％、ＴｅＯ２成分を０．２〜６０％含有することを特徴とする。さらには、ＺｎＯ成分含有量が５％未満、好ましくは１％未満であることが好ましい。そして、屈折率（ｎｄ）が１．８８〜２．２０、アッベ数（νｄ）が１８〜３６の光学恒数を有し、ガラス転移点（Ｔｇ）が６５０℃以下の光学ガラスである。
【選択図】なし
【解決手段】酸化物基準のモル％で、Ｂ２Ｏ３成分を５〜５５％、Ｌａ２Ｏ３成分を１〜３５％、ＷＯ３成分を１〜２５％、ＴｅＯ２成分を０．２〜６０％含有することを特徴とする。さらには、ＺｎＯ成分含有量が５％未満、好ましくは１％未満であることが好ましい。そして、屈折率（ｎｄ）が１．８８〜２．２０、アッベ数（νｄ）が１８〜３６の光学恒数を有し、ガラス転移点（Ｔｇ）が６５０℃以下の光学ガラスである。
【選択図】なし
Description
本発明は光学ガラスに係り、特に高屈折率、高分散特性を有し、さらに低いガラス転移点（Ｔｇ）を有する精密プレス成形（モールドプレス成形）に適した光学ガラスに関する。
近年、デジタルカメラの登場により光学系を使用する機器の高集積化、高機能化が急速に進められる中で、光学系に対する高精度化、軽量・小型化の要求もますます強まっており、この要求を実現するために、非球面レンズを使用した光学設計が主流となりつつある。そこで、高機能性ガラスを使用した非球面レンズを低コストで大量に安定供給するために、研削・研磨工程を必要とせず、直接に光学面を形成するモールド成形技術が注目され、高機能性（例えば、高屈折率・低分散／高屈折率・高分散等）を有するモールド成形に適した光学ガラスに対する要求が年々増え続けている。
ガラスの精密プレス成形は、所定形状のキャビティを有する成形型を用いて、ガラス成形予備体（ガラスプリフォーム）を高温下で加圧成形することにより、最終製品形状又はそれに極めて近い形状及び面精度を有するガラス成形品を得る手法であり、精密プレス成形によれば、所望形状の成形品を高い生産性の下に製造することが可能である。このため、現在では球面レンズ、非球面レンズ、回折格子等、種々の光学ガラス部品が精密プレス成形によって製造されている。当然、精密プレス成形により光学ガラス部品を得るためには、上記のようにガラスプリフォームを高温下で加圧成形することが必要であるので、プレスに使用される成形型が高温に曝され、かつ高圧が加えられる。このため、ガラスプリフォームについては、プレス成形の高温環境によって成形型自体や成形型の内側表面に設けられている離型膜の損傷を抑制するという観点から、ガラス転移点をなるべく低くすることが望まれている。又、失透が生じたガラスプリフォーム材を精密プレス成形しても失透は消失せず、失透を含むガラス成形品は、レンズ等の光学素子として使用することができないため、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材のガラスは、高い耐失透性を有するガラスであることが求められる。
従来、高屈折率、高分散性の光学ガラスは酸化鉛を多量に含有する組成系が代表的であり、ガラスの安定性がよく、かつガラス転移点が低いため、精密モールドプレス成形用として使用されてきた。例えば、特許文献１には酸化鉛を多量に含有する精密モールドプレス用の光学ガラスが開示されている。
しかしながら精密モールドプレス成形を実施する場合の環境は金型の酸化防止のために還元性雰囲気に保たれているため、ガラス成分に酸化鉛を含有しているとガラス表面から還元された鉛が析出し、これが金型表面に付着して、金型の精密面を維持できなくなるという問題点があった。又、酸化鉛は環境に対して有害であり、含有しないことが望まれてきた。
これに対して、高屈折率、高分散性で酸化鉛を含有しないプレス成形用光学ガラスとして、ＴｅＯ２等を含んだ種々のガラスが開発されており、例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４等に開示されている。
特開平０１−３０８８４３号公報
特開２００４−４３２９４号公報
特開２００５−１５４２５１号公報
特開２００６−１８２５７７号公報
しかしながら、特許文献２に開示されているガラスは、ＴｅＯ２成分を２０モル％以上含有し、ガラス転移点が低いが、それらのガラスは主にＴｅＯ２成分とＺｎＯ成分の２成分から構成され、両成分の合計量が７０モル％を超えるので、耐失透性と化学耐久性が低いこと及び、ＷＯ３成分を全く含まないためガラスの安定性が低いという欠点がある。又、特許文献３に開示されているガラスは、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３系の光学ガラスで、さらにＴｅＯ２成分を０〜２０モル％含有してなるガラスで、ガラス転移点が低く、屈折率や透過率が高いが、ガラスの安定化等の高機能を得るためにＷＯ３成分等ではなく高価なＧａ２Ｏ３成分を含有している。さらに含有量が多過ぎると目的の屈折率を維持することが難しくなり、耐失透性も悪化し易くなるＺｎＯ成分を５〜２０モル％含有している。又、特許文献４に開示されているガラスは、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｌａ２Ｏ３−ＴｅＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系の光学ガラスであって、ＴｅＯ２成分を１０〜４０モル％含有しており、ガラス転移点が低く、屈折率や透過率が高いが、含有量が多過ぎると目的の屈折率を維持することが難しくなり、耐失透性も悪化し易くなるＺｎＯ成分を５〜２０モル％含有している。
本発明は、Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−ＷＯ３−Ｎｂ２Ｏ５−ＴｅＯ２系ガラス組成物であって、耐失透性に優れると共に、非球面レンズ等に求められる光学恒数（屈折率、アッベ数等）を有し、かつ、低いガラス転移点を有する精密モールドプレス成形に適した新規の光学ガラスを低コストで提供することにある。
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、Ｂ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、ＷＯ３成分、ＴｅＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、Ｂｉ２Ｏ３成分及びＺｎＯ成分を所定の範囲、好ましくはＺｎＯ成分を実質的にフリーにすることによって、鉛を含有しなくとも、上記特定範囲の光学恒数を有した光学ガラスを得ることができ、しかも精密プレス成形が可能な低いガラス転移点を有するため、精密プレス成形に好適なガラスプリフォーム材が容易に得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
（１） 酸化物基準のモル％で、Ｂ２Ｏ３成分を５〜５５％、Ｌａ２Ｏ３成分を１〜３５％、ＷＯ３成分を１〜２５％、ＴｅＯ２成分を０．２〜６０％含有する光学ガラス。
（１）の態様によれば、ガラスの溶融性、安定性や耐失透性に優れ、又、高い屈折率と高分散を有し、ガラス転位点の低い光学ガラスとなる。これは、本発明の光学ガラスは、ガラスの失透性及び液相温度に対する粘性を高くするのに効果があり、ガラス形成酸化物として欠くことができない成分であるＢ２Ｏ３成分を多量含有し、ガラス転移点を低下させ、ガラスの安定性の向上に寄与し、屈折率と分散を高めるのに効果的なＷＯ３成分、ガラスの安定性の向上に寄与し、屈折率を高め、分散を幅広く持たせるのに効果的なＬａ２Ｏ３成分や、ガラス転位温度を下げ、屈折率を高めるのに有効なＴｅＯ２成分を必須成分として含有しているためである。
（２） 酸化物基準のモル％で、ＺｎＯ成分含有量が５％未満である（１）に記載の光学ガラス。
（３） 酸化物基準のモル％で、ＺｎＯ成分含有量が１％未満である（１）又は（２）に記載の光学ガラス。
（４） ＺｎＯ成分を実質的に含有しない（１）から（３）に記載の光学ガラス。ここでいう実質的に含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。
（２）から（４）の態様によれば、ＺｎＯ成分の含有量を減らすことにより、高い屈折率を維持し耐失透性の悪化を防ぐことができる。
（５） 酸化物基準のモル％で、Ｎｂ２Ｏ５成分を１〜２５％含有する（１）から（４）のいずれかに記載の光学ガラス。
（５）の態様によれば、Ｎｂ２Ｏ５成分を含有することで、より高屈折率、高分散及び耐失透性に優れた光学ガラスとなる。
（６） 酸化物基準のモル％で、ＴｅＯ２成分を１０〜５０％含有する（１）から（５）のいずれかに記載の光学ガラス。
（６）の態様によれば、ＴｅＯ２成分を含有することで、よりガラスの安定性が向上し、屈折率を高め、ガラス転移温度の低い光学ガラスとなる。
（７） 酸化物基準のモル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を１〜２０％含有する（６）に記載の光学ガラス。
（７）の態様によれば、Ｂｉ２Ｏ３成分を含有することで、よりガラスの安定性が向上し、高屈折率、高分散でガラス転移温度の低い光学ガラスとなる。
（８） 酸化物基準のモル％で、
Ｒｎ２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）を０〜１０％、及び／又は
ＲＯ成分（ＲはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）を
０〜１０％、及び／又は
ＳｉＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
ＧｅＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分＋Ｇｄ２Ｏ３成分＋Ｙｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
ＴｉＯ２成分を０〜１５％、及び／又は
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分＋Ａｓ２Ｏ３成分を０〜５％
含有する（１）から（７）のいずれかに記載の光学ガラス。
Ｒｎ２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）を０〜１０％、及び／又は
ＲＯ成分（ＲはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）を
０〜１０％、及び／又は
ＳｉＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
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Ｐ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
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Ｙ２Ｏ３成分＋Ｇｄ２Ｏ３成分＋Ｙｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
ＴｉＯ２成分を０〜１５％、及び／又は
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分＋Ａｓ２Ｏ３成分を０〜５％
含有する（１）から（７）のいずれかに記載の光学ガラス。
（８）の態様によれば、Ｒｎ２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）やＲＯ成分（ＲはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）等の任意成分を含有することで、より一層ガラスの溶融性に優れ、より低いガラス転移点を有することになる。又、ＳｉＯ２成分、及び／又はＧｅＯ２成分、及び／又はＰ２Ｏ５成分等の任意成分は、ガラス形成酸化物で、失透がなく透明性の高いガラスを得るのに特に有用であり、Ｙ２Ｏ３成分、及び／又はＧｄ２Ｏ３成分、及び／又はＹｂ２Ｏ３成分、及び／又はＴａ２Ｏ５成分、及び／又はＺｒＯ２成分等の成分は、ガラスの屈折率の向上や分散の調整に効果がある。又、Ａｌ２Ｏ３成分は、化学的耐久性を改善させ、かつ機械的強度を向上させるのに効果がある。又、ＴｉＯ２成分はガラスの屈折率を高め、高分散化させるのに効果がある。又、Ｓｂ２Ｏ３、及び／又はＡｓ２Ｏ３成分は、ガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができるが、Ａｓ２Ｏ３成分は、ガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要がある。従って、（８）の態様によれば、ガラスの溶融性、安定性、耐失透性、化学的耐久性等により優れ、ガラスの屈折率や高分散化をより向上し、ガラス転移点もより低下した光学ガラスとなる。
（９） 屈折率（ｎｄ）が１．８８〜２．２０、アッベ数（νｄ）が１８〜３６である（１）から（８）のいずれかに記載の光学ガラス。
（９）の態様によれば、屈折率、アッベ数が上記範囲にある高屈折率高分散のガラスであるため、レンズ枚数を減少し、光学ガラスを使用する機器の軽量化、小型化を図ることができる。
（１０） ガラス転移点（Ｔｇ）が６５０℃以下である（１）から（９）のいずれかに記載の光学ガラス。
（１０）の態様によれば、ガラス転移点が６５０℃以下であるので、比較的低い温度で、精密プレス成形が可能である。このため、精密プレス成形に用いる成形型がプレス成形の高温環境による損傷が抑制され、又、成形型の内側表面に設けられている離型膜の損傷を抑制されることになる。
（１１） 肉厚１０ｍｍのガラスにおいて７０％の透過率を示す波長が５５０ｎｍ以下である（１）から（１０）のいずれかに記載の光学ガラス。
（１１）の態様によれば、肉厚１０ｍｍのガラスにおいて７０％の透過率を示す波長が５５０ｎｍ以下であるので、可視領域に高い透過性を有する。従って、光学ガラスとして好適に用いることができる。
本発明によれば、本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．８８〜２．２０、アッベ数（νｄ）が１８〜３６の範囲の光学恒数を有する光学ガラスを得ることができ、さらに該光学ガラスはガラス転移点が６５０℃以下であるので、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材、及び精密プレス成形に適している。又、従来の光学ガラスに比べて、安定性が高く、高分散性であり、可視領域に高い透過性を有し、近年の光学設計上の要求を満たすことができる。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明の光学ガラスに含有できる成分について説明する。以下、特に断りのない限り各成分の含有率はモル％で表すものとする。
本発明の光学ガラスは、必須成分としてＢ２Ｏ３成分を５〜５５％、Ｌａ２Ｏ３成分を１〜３５％、ＷＯ３成分を１〜２５％、ＴｅＯ２成分を０．２〜６０％含有し、好ましくはＮｂ２Ｏ５成分を１〜２５％、及び／又はＢｉ２Ｏ３成分を１〜２０％の酸化物換算組成の各成分を含有する。又、好ましくはＺｎＯ成分の含有量は５％未満、より好ましくは１％未満、最も好ましくは含有しない。さらに好ましい任意成分として
Ｒｎ２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）を０〜１０％、及び／又は
ＲＯ成分（ＲはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）を
０〜１０％、及び／又は
ＳｉＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
ＧｅＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分＋Ｇｄ２Ｏ３成分＋Ｙｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
ＴｉＯ２成分を０〜１５％、及び／又は
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分＋Ａｓ２Ｏ３成分を０〜５％
を含有し、屈折率（ｎｄ）が１．８８〜２．２０、アッベ数（νｄ）が１８〜３６の範囲の光学恒数を有し、さらに好ましくはガラス転移点が６５０℃以下である光学ガラスである。又、さらに好ましくは肉厚１０ｍｍのガラスにおいて７０％の透過率を示す波長が５５０ｎｍ以下である。
Ｒｎ２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）を０〜１０％、及び／又は
ＲＯ成分（ＲはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）を
０〜１０％、及び／又は
ＳｉＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
ＧｅＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分＋Ｇｄ２Ｏ３成分＋Ｙｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
ＴｉＯ２成分を０〜１５％、及び／又は
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分＋Ａｓ２Ｏ３成分を０〜５％
を含有し、屈折率（ｎｄ）が１．８８〜２．２０、アッベ数（νｄ）が１８〜３６の範囲の光学恒数を有し、さらに好ましくはガラス転移点が６５０℃以下である光学ガラスである。又、さらに好ましくは肉厚１０ｍｍのガラスにおいて７０％の透過率を示す波長が５５０ｎｍ以下である。
［ガラス成分］
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。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すべてモル％で表示されるものとする。ここで、「酸化物基準」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時にすべて分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、該生成酸化物の質量の総和を１００モル％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。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すべてモル％で表示されるものとする。ここで、「酸化物基準」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時にすべて分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、該生成酸化物の質量の総和を１００モル％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
＜必須成分、任意成分について＞
上記本発明の光学ガラスにおいて、Ｂ２Ｏ３成分はガラス形成酸化物として欠くことができない成分であり、又、ガラスの失透性改善及び液相温度における粘性を高くする効果がある成分である。しかし、その量が少なすぎると耐失透性が低下しやくなり、多すぎると屈折率が低くなる、又は、耐水性等の化学的耐久性が低下する。従って、下限は好ましくは５％、より好ましくは１０％、最も好ましくは１５％とし、上限は好ましくは５５％、より好ましくは５０％、最も好ましくは４５％として含有することができる。
上記本発明の光学ガラスにおいて、Ｂ２Ｏ３成分はガラス形成酸化物として欠くことができない成分であり、又、ガラスの失透性改善及び液相温度における粘性を高くする効果がある成分である。しかし、その量が少なすぎると耐失透性が低下しやくなり、多すぎると屈折率が低くなる、又は、耐水性等の化学的耐久性が低下する。従って、下限は好ましくは５％、より好ましくは１０％、最も好ましくは１５％とし、上限は好ましくは５５％、より好ましくは５０％、最も好ましくは４５％として含有することができる。
Ｌａ２Ｏ３成分は、ガラスの安定性の向上に寄与し、さらに屈折率を高め、分散を幅広く持たせるのに効果的な必須成分である。しかしその量が少なすぎるとこれらの効果が不十分であり、多すぎると耐失透性が急激に悪化し易い。従って、目的の光学恒数及び良好な耐失透性を得るためには、下限は好ましくは１％、より好ましくは３％、最も好ましくは５％とし、上限は好ましくは３５％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２５％として含有することができる。
ＷＯ３成分は、ガラスの安定性を向上し、屈折率を高め、高分散に寄与し、ガラスの転移点を下げるのに効果的な必須成分であるが、その量が多すぎるとガラスの分相が増す傾向となり易い。従って、下限は好ましくは１％、より好ましくは３％、最も好ましくは５％とし、上限は好ましくは２５％、より好ましくは２２％、最も好ましくは２０％として含有することができる。
ＴｅＯ２成分は、ガラスの安定性を向上し、しかも、ガラス転移点を低下させ、屈折率を高める効果がある必須成分である。しかし、その量が多すぎるとガラスが黒く着色し易くなり、安定性も低下し易くなってしまう。さらに、ガラスの熱膨張係数が大きくなるので、精密成形の際にガラスが割れ易くなる。又、容器として白金製の坩堝を用いてガラスを溶解する際にガラスの溶液が白金を侵食し易くなる。そのため、容器に穴が開き、溶融ガラスが流出する事故がおこる危険性が憂慮される。一方、その量が少なすぎると上記効果が得られ難い。従って、その含有量の上限は好ましくは６０％、より好ましくは５０％、最も好ましくは４５％未満とし、下限は好ましくは０．２％、より好ましくは３％、最も好ましくは５％として含有することができる。
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高め、高分散に寄与し、ガラスの失透性を改善させるのには効果的な任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの溶融性が悪化する傾向にある。一方、その量が少なすぎると上記効果が得られにくい。従って、ガラス中に導入する場合には、その含有量の上限を２５％とすることが好ましく、２２％とすることがより好ましく、２０％とすることが最も好ましく、下限を１％とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの安定性の向上、高屈折率、高分散化及びガラス転移点を下げる効果がある任意成分である。しかし、その量が少なすぎると前記所望の効果を得難く、多すぎるとガラス安定性が損なわれ易い。従って、その含有量の上限を２０％とすることが好ましく、１８％とすることがより好ましく、１５％とすることが最も好ましく、下限を１％とすることが好ましく、２％とすることがより好ましく、３とすることが最も好ましい。
Ｒｎ２Ｏ（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）成分は、ガラス転移点を大幅に下げ、かつ、混合したガラス原料の溶融を促進する効果を有する任意成分である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が急激に悪化し易くなる。従って、良好なガラス転移点、又は耐失透性を維持するためには、含有量の上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。
ＲＯ（ＲはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）成分はガラスの溶融性、耐失透性の向上及び化学的耐久性の向上に効果がある任意成分である。しかし、その量が多すぎるとガラスの安定性が急激に悪化し易くなる。従って、ガラスの安定性を維持し易くするためには、含有量の上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。
ＳｉＯ２成分はガラスの骨格を構成する成分であり、耐失透性と化学耐久性を向上させ、作業範囲を広げる効果がある任意成分である。しかし、その量が多すぎるとガラスの安定性が低下し易いため、含有量の上限を２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０とすることが最も好ましい。
ＧｅＯ２成分はガラスの安定性と屈折率の向上に効果があり、さらに高分散に寄与する任意成分であり、Ｂ２Ｏ３成分の一部と置き換える形でガラス中に導入することがより好ましい。しかし、高価であるため、さらには、ガラス転移点を５００〜７００℃に維持し易くするためには、含有量の上限を２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラス安定性を向上し、ガラス転移点を下げるのに効果がある任意成分である。しかし、その量が多すぎるとガラスの分相が増す傾向となり易い。従って、含有量の上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。
Ａｌ２Ｏ３成分は、化学的耐久性を改善させ、かつ機械的強度を向上させるのに効果的な任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの溶融性が悪くなり失透性が増し易く、またガラス転移点（Ｔｇ）を高くする傾向にある。従って、その含有量の上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。
Ｙ２Ｏ３成分及び／又はＧｄ２Ｏ３成分及び／又はＹｂ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高め、分散の調整に効果がある任意成分である。しかし、それらの量が多すぎるとガラスの耐失透性を悪化させ易い。従って、本発明における所望の光学恒数を維持しつつ良好な耐失透性を維持し易くするために、それらの合計量の上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。
ＴｉＯ２成分は、ガラスの屈折率を高め、高分散を寄与し、液相温度を下げるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると逆にガラスの失透性が増す傾向にある。従って、ガラス中に導入する場合には、その含有量の上限を１５％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。
ＺｒＯ２成分は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を改善させるのには効果がある任意成分であるが、多く導入するとガラスの安定性が低下し易くなるので、その含有量の上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を改善させるのには効果がある任意成分である。しかし、その量が多すぎるとガラスの安定性が低下し易く、ガラス転移点（Ｔｇ）も上昇し易くなる。従って、本発明における所望の光学恒数を維持しつつ良好な化学的耐久性と安定性を維持し易くするために、その含有量の上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。
ＺｎＯ成分は、ガラスの安定性を向上し、さらにガラス転移点を低くする効果が大きい成分であるが、その量が多すぎると目的の屈折率を維持することが難しくなり、耐失透性も悪化し易い。従って、含有しないことが好ましいが、含有しても１％未満、最も多くても５％未満である。
Ｓｂ２Ｏ３、及び／又はＡｓ２Ｏ３成分は、ガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができるが、その量は５％までで十分である。特に、Ａｓ２Ｏ３成分は、ガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、含有させないことが好ましい。
＜含有させるべきでない成分について＞
次に本発明の光学ガラスにおいて含有させるべきでない成分について説明する。
次に本発明の光学ガラスにおいて含有させるべきでない成分について説明する。
鉛成分は、精密プレス成形時に金型と融着し易い成分であるという問題並びにガラスの製造のみならず、研磨等のガラスの冷間加工からガラスの廃棄に至るまで、環境対策上の措置が必要となる。この様に環境負荷が大きい成分であるという問題があるため、本発明の光学ガラスに含有させないことが好ましい。
カドミウム成分及びトリウム成分は、共に、環境に有害な影響を与え、環境負荷の非常に大きい成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。
さらに本発明の光学ガラスにおいては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ等の着色成分は、光学ガラスとしての所望の特性を損ない易いので含有しないことが好ましい。但し、ここでいう含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。
＜物性＞
次に、本発明の光学ガラスの物性について説明する。
次に、本発明の光学ガラスの物性について説明する。
本発明の光学ガラスは、上記範囲の光学恒数を必要とする用途に使用され、さらに加熱軟化させて精密プレス成形によってガラス成形品を得るためのガラスプリフォーム材としても使用される。従って、この時に使用する金型の損傷や劣化を抑制し、金型の高精度な成形面を長く維持し、かつ、低い温度での精密プレス成形を可能にするために、できるだけ低いガラス転移点を有することが望まれている。そのため、上記特定範囲の組成を用いることにより、所望のガラス転移点を実現させたものである。
本発明の光学ガラスのガラス転移点は、６５０℃以下であるのが好ましい。さらには、上限として６５０℃、好ましくは６３０℃、最も好ましくは６２０℃と、下限として好ましくは４５０℃、より好ましくは４７０℃、最も好ましくは４９０℃である。その理由はガラス転移点が低すぎると化学的耐久性が悪化し易く同時に耐失透性も低下し易く、その結果安定した生産を行うことが困難になり易い。又、ガラス転移点が高くなりすぎるとモールドプレス成型における成形性が悪化し易くなる。
本発明の光学ガラスでは、モールドプレス成形を行うに当たっては、モールドプレスの上限温度とガラス転移点の他にガラス屈伏点（Ｔｓ）とも相関性があり、ガラス屈伏点（Ｔｓ）の温度も低ければ低い程金型の表面酸化の進行が抑えられ、金型の寿命の観点からも好ましい。このため、ガラス屈伏点（Ｔｓ）は、好ましくは７２０℃以下、より好ましくは６９０℃以下、最も好ましくは６６０℃以下であるのがよい。ここで、ガラス屈伏点（Ｔｓ）とは、ガラスを昇温した時に、ガラスの伸びが止まり、次に収縮が始まる温度であり、本発明においては、熱膨張測定機で昇温速度８℃／ｍｉｎにて測定した。
上述のとおり、本発明の光学ガラスはプレス成形用のガラスプリフォーム材として使用することができ、あるいは溶融ガラスをダイレクトプレスすることも可能である。ガラスプリフォーム材として使用する場合、その製造方法及び熱間成形方法は特に限定されるものではなく、公知の製造方法及び成形方法を使用することができる。ガラスプリフォーム材の製造方法としては、例えば特開平８−３１９１２４に記載のガラスゴブの成形方法や特開平８−７３２２９に記載の光学ガラスの製造方法及び製造装置のような溶融ガラスから直接ガラスプリフォーム材を製造することもでき、又、ストリップ材を冷間加工して製造してもよい。
ガラスプリフォーム材の熱間成形方法は特に限定するものではないが、例えば特公昭６２−４１１８０に記載の光学素子の成形方法のような方法を使用することができる。又、本発明の光学ガラスからガラスプリフォーム材を作製し、ガラスプリフォーム材をプレスして光学素子を製造してもよいし、又はガラスプリフォーム材を経ることなく溶融、軟化した光学ガラスを直接プレスして光学素子を製造するダイレクトプレスによるものでもよい。尚、光学素子とは、例えば両凸、両凹、平凸、平凹、メニスカス等の各種レンズ、ミラー、プリズム、回折格子等として用いられる。
本発明の光学ガラスは、肉厚１０ｍｍにおいて７０％の透過率を示す波長（λ７０％）が５５０ｎｍ以下であるものを得ることができる。この光線透過率により、コンパクトカメラのレンズ等への幅広い応用が期待される。さらに波長（λ７０％）の好ましい範囲は、５３０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５１０ｎｍ以下である。
［製造方法］
本発明の光学ガラスは、通常の光学ガラスを製造する方法であれば、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。
本発明の光学ガラスは、通常の光学ガラスを製造する方法であれば、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。
各出発原料（酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩、フッ化物塩等）を所定量秤量し、均一に混合する。混合した原料を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入し、粗溶融の後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に投入し、熔解炉で８５０〜１３００℃で１〜１０時間熔解する。その後、撹拌、均質化した後、適当な温度に下げて金型等に鋳込み、ガラスを製造する。
次に、製造した板状のガラスを所定の大きさにカットし、略立方体の加工片を形成する。これを研磨装置に投入し、研磨することにより研磨ボールを製造する。具体的には、ガラスを略立方体に切断し、バレル加工を行い、略立方体のガラスの角を取る。その後、オスカー加工機に投入し、粗丸目加工、仕上げ丸目加工、研磨を実施することにより製造する。
本発明の光学ガラスは、典型的にはレンズ、プリズム、ミラー用途に使用される。又、本発明の光学素子製造においては、溶融状態のガラスを白金等の流出パイプの流出口から滴下させていわゆる球状のガラスプリフォームを作製することもできる。研磨ボール及びガラスプリフォームは精密プレス成形方法によって所望の形状の光学素子が製造される。
以下、本発明の実施例について述べるが、下記実施例はあくまで例示の目的であり、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
＜実施例１〜１４＞
本発明に係る光学ガラスの実施例１〜１４について、組成と共に、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、ガラス転移点（Ｔｇ）、ガラス屈伏点（Ｔｓ）及び肉厚１０ｍｍのガラスにおいて７０％の透過率を示す波長（λ７０％）を表１及び表２に示した。本発明の光学ガラスは、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、フッ化物等の通常の光学ガラス用原料を使用して、各実施例の組成の割合となるように秤量し、混合して調合原料となし、これを白金坩堝に投入し、組成による溶融性に応じて、８５０〜１２５０℃で、３〜５時間溶融、清澄、撹拌して均質化した後、金型等に鋳込み徐冷することにより製造した。尚、表中、各成分の組成はモル％で表示するものとする。
本発明に係る光学ガラスの実施例１〜１４について、組成と共に、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、ガラス転移点（Ｔｇ）、ガラス屈伏点（Ｔｓ）及び肉厚１０ｍｍのガラスにおいて７０％の透過率を示す波長（λ７０％）を表１及び表２に示した。本発明の光学ガラスは、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、フッ化物等の通常の光学ガラス用原料を使用して、各実施例の組成の割合となるように秤量し、混合して調合原料となし、これを白金坩堝に投入し、組成による溶融性に応じて、８５０〜１２５０℃で、３〜５時間溶融、清澄、撹拌して均質化した後、金型等に鋳込み徐冷することにより製造した。尚、表中、各成分の組成はモル％で表示するものとする。
屈折率及びアッベ数については、ガラス転移点付近で２時間保持した後、徐冷降温速度を−２５℃／Ｈｒとして得られたガラスを、ＪＯＧＩＳ０１−２００３に基づき測定した。
ガラス転移点及びガラス屈伏点は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０８−２００３（光学ガラスの熱膨張の測定方法）に記載された方法により測定した（熱膨張測定機で昇温速度を８℃／ｍｉｎにして測定）。ただし、試料片として長さ５０ｍｍ、直径４ｍｍの試料を使用した。
透過率測定については、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて行った。尚、本発明においては、着色度ではなく肉厚１０ｍｍのガラスにおいて７０％の透過率を示す波長（λ７０％）を示した。具体的には、厚さ１０±０．１ｍｍの対面平行研磨品をＪＩＳＺ８７２２に準じ、２００〜８００ｎｍの分光透過率を測定し、透過率７０％時の波長（λ７０％）を求めた。
表１及び表２に見られるとおり、実施例の光学ガラス（実施例１〜実施例１５）はすべて、上記特定範囲内の光学恒数、すなわち、屈折率（ｎｄ）が１．８８〜２．２０、及びアッベ数（νｄ）が１８〜３６を有し、又、ガラス転移点（Ｔｇ）が６５０℃以下であり、ガラス屈伏点（Ｔｓ）が７２０℃以下であり、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材、及び精密プレス成形に適していることを確認した。又、肉厚１０ｍｍのガラスにおいて７０％の透過率を示す波長（λ７０）が５５０ｎｍ以下であり、可視領域の光の透過性に優れることを確認した。
Claims (11)
- 酸化物基準のモル％で、Ｂ２Ｏ３成分を５〜５５％、Ｌａ２Ｏ３成分を１〜３５％、ＷＯ３成分を１〜２５％、ＴｅＯ２成分を０．２〜６０％含有する光学ガラス。
- 酸化物基準のモル％で、ＺｎＯ成分含有量が５％未満である請求項１に記載の光学ガラス。
- 酸化物基準のモル％で、ＺｎＯ成分含有量が１％未満である請求項１に記載の光学ガラス。
- ＺｎＯ成分を実質的に含有しない請求項１に記載の光学ガラス。
- 酸化物基準のモル％で、Ｎｂ２Ｏ５成分を１〜２５％含有する請求項１から４のいずれかに記載の光学ガラス。
- 酸化物基準のモル％で、ＴｅＯ２成分を３〜５０％含有する請求項１から５のいずれかに記載の光学ガラス。
- 酸化物基準のモル％で、Ｂｉ２Ｏ３成分を１〜２０％含有する請求項６に記載の光学ガラス。
- 酸化物基準のモル％で、
Ｒｎ２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）を０〜１０％、及び／又は
ＲＯ成分（ＲはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）を
０〜１０％、及び／又は
ＳｉＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
ＧｅＯ２成分を０〜２０％、及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分＋Ｇｄ２Ｏ３成分＋Ｙｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、及び／又は
ＴｉＯ２成分を０〜１５％、及び／又は
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜１０％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分＋Ａｓ２Ｏ３成分を０〜５％
含有する請求項１から７のいずれかに記載の光学ガラス。 - 屈折率（ｎｄ）が１．８８〜２．２０、アッベ数（νｄ）が１８〜３６である請求項１から８のいずれかに記載の光学ガラス。
- ガラス転移点（Ｔｇ）が６５０℃以下である請求項１から９のいずれかに記載の光学ガラス。
- 肉厚１０ｍｍのガラスにおいて７０％の透過率を示す波長が５５０ｎｍ以下である請求項１から１０のいずれかに記載の光学ガラス。
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