JP2009221040A

JP2009221040A - 光学ガラス

Info

Publication number: JP2009221040A
Application number: JP2008066586A
Authority: JP
Inventors: Naoto Yamashita; 直人山下; Tatsuya Suetsugu; 竜也末次; Toshihiko Eizai; 俊彦栄西; Kohei Fukumi; 幸平福味; Naoyuki Kitamura; 直之北村; Junji Nishii; 準治西井
Original assignee: ISUZU SEIKO GLASS KK; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: ISUZU SEIKO GLASS KK; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】屈折率が１．６５〜１．９５であり、屈伏温度が５００℃以下と低く、且つ、耐失透性が良好な、モールドプレス成形に適した光学ガラスを提供する。
【解決手段】ガラス全体量を１００重量％とし、酸化物組成として、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５重量％、ＧｅＯ_２：３〜４８重量％及びＢｉ_２Ｏ_３：３５〜８９重量％を含有し、
屈折率が１．６５〜１．９５であり、且つ、屈伏温度が５００℃以下である、
ことを特徴とする光学ガラス。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学ガラスに関し、具体的には、モールドプレス成形に適した光学ガラスに関する。

光ディスクシステム用途の光ピックアップレンズ、カメラ用途の光学レンズとしては、屈折率（ｎｄ）が１．６５〜１．９５程度の光学レンズが使用されている。この光学レンズは、例えば、軟化させた光学レンズ（加工前を特に「プリフォームガラス」とも言う）を、精密加工された金型中で加圧成形することにより金型の表面形状をガラスに転写するモールドプレス成形により作製される。

上記光学レンズ（プリフォームガラス）の作製方法としては、例えば、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して一旦液滴状のガラスを作製し、研削、研磨、洗浄して作製する方法や、溶融ガラスを急冷鍛造して一旦ガラスブロックを作製し、研削、研磨、洗浄して作製する方法等が知られている。

モールドプレス成形に供される光学レンズとしては、求められる屈折率を有することに加えて、金型を劣化させないように屈伏温度（Ａｔ）が低いこと、金型との融着が起こり難いこと、耐失透性が高いこと等が求められる。

従来、上記光学レンズとしては、ＳｉＯ_２−ＰｂＯ−Ｒ_２Ｏ（但し、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物）系ガラスが用いられているが、プレス成形時に金型との融着を起こし易い点や環境負荷の大きい鉛成分を含有する点から、使用が抑制されてきている。

非鉛系ガラスとして、例えば、特許文献１及び特許文献２には、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｒ_２Ｏ（但し、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物）やＳｉＯ_２−Ｎｂ_２Ｏ_５−ＲＯ（但し、ＲＯはアルカリ土類金属酸化物）系ガラスが記載されている。これらの非鉛系ガラスは、転移温度は低いものの、耐失透性が不十分である。

更に、特許文献３及び特許文献４には、上記屈折率を有し、耐失透性が改善された光学ガラスが開示されている。例えば、特許文献３には、質量％で、ＳｉＯ_２：２０〜４６％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜７％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜５％、Ｎｂ_２Ｏ_５：２０〜５５％、ＴｉＯ_２：０〜１４％、ＷＯ_３：０〜１５％、Ｂｉ_２Ｏ_３：０．５〜２０％、ＲＯ（但し、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを示す）：０〜１０％、Ｒ’_２Ｏ（但し、Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋを示す）：１０〜３０％の範囲の各成分を含有する光学ガラスが記載されている。そして、かかる文献に記載の光学ガラスは、転移温度（Ｔｇ）が５５０℃以下であって、モールドプレス成形用として適しているとの記載がある（特許文献３の［0015］段落）。特許文献４の［0021］段落も同様である。

しかしながら、特許文献３及び特許文献４に記載の光学ガラスは、屈伏温度が未だ十分に低くない。一般に屈伏温度（Ａｔ）は転移温度（Ｔｇ）＋３０〜５０℃であり、Ｔｇが５５０℃であれば、Ａｔは５８０〜６００℃程度である。そのため、特にモールドプレス成形用に適用する場合には、更に屈伏温度が低いことが望まれる。
特開昭５２−２５８１２号公報特開昭５２−４５６１２号公報特開２００６−１５１７５８号公報特開２００６−２４８８９７号公報

本発明は、屈折率が１．６５〜１．９５であり、屈伏温度が５００℃以下と低く、且つ、耐失透性が良好な、モールドプレス成形に適した光学ガラスを提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定組成の光学ガラスが上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、下記の光学ガラスに関する。
１．ガラス全体量を１００重量％とし、酸化物組成として、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５重量％、ＧｅＯ_２：３〜４８重量％及びＢｉ_２Ｏ_３：３５〜８９重量％を含有し、
屈折率が１．６５〜１．９５であり、且つ、屈伏温度が５００℃以下である、
ことを特徴とする光学ガラス。
２．ガラス全体量を１００重量％とし、酸化物組成として、
（１）Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５重量％、ＧｅＯ_２：３〜４８重量％及びＢｉ_２Ｏ_３：３５〜８９重量％、
（２）ＳｉＯ_２：０〜１０重量％、Ｐ_２Ｏ_５：０〜１０重量％及びＡｌ_２Ｏ_３：０〜１０重量％、
（３）Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０重量％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０重量％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０重量％、Ｒｂ_２Ｏ：０〜２０重量％及びＣｓ_２Ｏ：０〜２０重量％、
（４）ＭｇＯ：０〜１０重量％、ＣａＯ：０〜１０重量％、ＳｒＯ：０〜１０重量％、ＢａＯ：０〜２０重量％及びＺｎＯ：０〜１０重量％、
（５）Ｎｂ_２Ｏ_５：０〜５重量％、Ｔａ_２Ｏ_５：０〜５重量％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜５重量％及びＧａ_２Ｏ_３：０〜１０重量％、並びに
（６）Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１重量％
を含有する、上記項１に記載の光学ガラス。
３．屈折率が１．７０〜１．９５である、上記項１又は２に記載の光学ガラス。
４．屈伏温度が４８０℃以下である、上記項１又は２に記載の光学ガラス。
５．屈折率が１．７０〜１．９５であり、且つ、屈伏温度が４８０℃以下である、上記項１又は２に記載の光学ガラス。
６．モールドプレス成形用である、上記項１〜５のいずれかに記載の光学ガラス。

以下、本発明の光学ガラスについて詳細に説明する。

本発明の光学ガラスは、ガラス全体量を１００重量％とし、酸化物組成として、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５重量％、ＧｅＯ_２：３〜４８重量％及びＢｉ_２Ｏ_３：３５〜８９重量％を含有し、屈折率が１．６５〜１．９５であり、且つ、屈伏温度が５００℃以下である、ことを特徴とする。

上記特徴を有する本発明の光学ガラスは、光学レンズに適した屈折率を有している上、屈伏温度（Ａｔ）が低いためにモールドプレス成形において金型の劣化や金型との融着が生じにくく、しかも耐失透性が良好である。よって、本発明の光学ガラスを用いれば、高精度な光学レンズを経済的且つ簡便に製造することができる。

なお、上記組成は本発明の光学ガラスの特徴部分（必須部分）を記載したものであり、詳細には、Ｂ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２及びＢｉ_２Ｏ_３を必須成分とする他、ＳｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３等を任意成分として含有し得る。

本発明の光学ガラスの好適組成を例示すると、例えば、ガラス全体量を１００重量％とし、酸化物組成として、
（１）Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５重量％、ＧｅＯ_２：３〜４８重量％及びＢｉ_２Ｏ_３：３５〜８９重量％、
（２）ＳｉＯ_２：０〜１０重量％、Ｐ_２Ｏ_５：０〜１０重量％及びＡｌ_２Ｏ_３：０〜１０重量％、
（３）Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０重量％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０重量％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０重量％、Ｒｂ_２Ｏ：０〜２０重量％及びＣｓ_２Ｏ：０〜２０重量％、
（４）ＭｇＯ：０〜１０重量％、ＣａＯ：０〜１０重量％、ＳｒＯ：０〜１０重量％、ＢａＯ：０〜２０重量％及びＺｎＯ：０〜１０重量％、
（５）Ｎｂ_２Ｏ_５：０〜５重量％、Ｔａ_２Ｏ_５：０〜５重量％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜５重量％及びＧａ_２Ｏ_３：０〜１０重量％、並びに
（６）Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１重量％
を含有する組成が挙げられる。

多成分系ガラス材料においては、各成分が相互に影響して、ガラス材料の固有の特性を決定するため、各成分の量的範囲を各成分の特性に応じて論じることは必ずしも妥当ではないが、以下に、上記好適組成において各成分の量的範囲を規定した根拠を述べる。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラス網目を構成する主成分である。またガラスの溶融性を向上させる成分である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、６〜２５重量％であり、９〜２２重量％が好ましい。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が上記範囲を外れると耐失透性及びガラスの溶融性が悪化するおそれがある。

ＧｅＯ_２は、ガラス網目を構成する成分である。また屈折率を高め、且つ、屈伏温度を低下させる成分である。ＧｅＯ_２の含有量は、３〜４８重量％であり、６〜４５重量％が好ましい。ＧｅＯ_２の含有量が上記範囲を外れると光学特性及びガラスの溶融性が悪化するおそれがある。

Ｂｉ_２Ｏ_３は、屈折率を高め、且つ、屈伏温度を低下させる成分である。Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量は３５〜８９重量％であり、３８〜８６重量％が好ましい。Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量が上記範囲を外れると耐失透性が悪化するおそれがある。

ＳｉＯ_２は、ガラス網目を構成する成分である。また化学的耐久性を向上させる成分である。ＳｉＯ_２の含有量は、０〜１０重量％程度が好ましい。ＳｉＯ_２の含有量が上記範囲を超えるとガラスの溶融性、耐失透性が悪化するおそれがある。

Ｐ_２Ｏ_５は、ガラス網目を構成する成分である。また、屈伏温度を低下させる成分である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、０〜１０重量％程度が好ましい。Ｐ_２Ｏ_５の含有量が上記範囲を超えるとガラスの溶融性、化学的耐久性が悪化するおそれがある。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの失透を抑制し、化学的耐久性を高める成分である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、０〜１０重量％程度が好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が上記範囲を超えると、ガラスの溶融性の悪化、屈伏温度の上昇のおそれがある。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ及びＣｓ_２Ｏは、ガラスの溶融性を向上させる成分である。また、屈伏温度を低下させる成分である。これらは、一種又は二種以上で使用できる。Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの含有量は、それぞれ０〜１０重量％程度が好ましい。また、Ｒｂ_２Ｏ及びＣｓ_２Ｏの含有量は、それぞれ０〜２０重量％程度が好ましい。

上記Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２ＯおよびＣｓ_２Ｏは、これらの含有量が上記範囲を超えるとガラスの耐失透性、化学的耐久性の悪化のおそれがある。

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、ガラスの化学的耐久性を向上させる成分である。これらは、一種又は二種以上で使用できる。ＭｇＯ、ＣａＯ及びＳｒＯの含有量は、それぞれ０〜１０重量％程度が好ましい。また、ＢａＯの含有量は、０〜２０重量％程度が好ましい。上記ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、これらの合計量が上記範囲を超えると、ガラスの溶融性の悪化、屈伏温度の上昇のおそれがある。

ＺｎＯは、ガラスの化学的耐久性を向上させ、且つ、屈伏温度を低下させる成分である。ＺｎＯの含有量は、０〜１０重量％程度が好ましい。ＺｎＯの含有量が上記範囲を超えるとガラスの溶融性の悪化、屈伏温度の上昇のおそれがある。

Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＧａ_２Ｏ_３は、ガラスの化学的耐久性の向上及び所定の光学特性を得るのに有効な成分である。これらは、一種又は二種以上で使用できる。
Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５及びＧｄ_２Ｏ_３の含有量は、それぞれ０〜５重量％程度が好ましい。また、Ｇａ_２Ｏ_３の含有量は、０〜１０重量％程度が好ましい。Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＧａ_２Ｏ_３の合計量が上記範囲を超えるとガラスの溶融性の悪化、屈伏温度の上昇のおそれがある。

Ｓｂ_２Ｏ_３は、ガラスの溶融時の脱泡に有効な成分である。その含有量は０〜１重量％程度が好ましい。

その他、本発明の効果を妨げない範囲において、他の成分が含まれていてもよい。

上記組成を有する本発明の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．６５〜１．９５の範囲であり、好ましくは１．７０〜１．９５の範囲である。かかる屈折率の光学ガラスは、光ピックアップレンズ、カメラ用途のレンズ等に好適に適用できる。

また、屈伏温度（Ａｔ）は５００℃以下であり、好ましくは４８０℃以下である。なお、当該屈伏温度は、ＪＩＳＲ３１０２に従って、光学ガラスを５℃／ｍｉｎで昇温した条件において、熱膨張計を用いて測定した値である。

更に、上記光学ガラスは、耐失透性が良好である。例えば、好適な実施態様では、光学ガラスを電気炉内で１０００〜１２００℃の温度で溶融後、９００℃に降下し、該温度で２時間保持後、顕微鏡観察において失透が認められない程に耐失透性が良好である。

本発明の光学ガラスは、上記所定の組成となるように原料を配合し、公知のガラス製造方法に従って処理すればよい。

ガラス中の各成分の原料（ガラス原料）としては特に限定されないが、各金属の酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等が挙げられる。

上記光学ガラスの製造に際しては、例えば、最終的に所定の組成となるように上記原料を調合し、１０００〜１２００℃程度の温度で溶融・撹拌・清澄後、型に流し込み、徐冷することにより得られる。

徐冷工程では、ガラスに熱的歪みが生じないように温度条件を管理することが好ましい。冷却速度としては１０〜１００℃／ｈｒ程度が好ましく、３０〜５０℃／ｈｒ程度がより好ましい。

本発明の光学ガラスは、光学レンズに適した屈折率を有している上、屈伏温度（Ａｔ）が低いためにモールドプレス成形において金型の劣化や金型との融着が生じにくく、しかも耐失透性が良好である。よって、本発明の光学ガラスを用いれば、高精度な光学レンズを経済的且つ簡便に製造することができる。

以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。

実施例１〜４及び比較例１〜３
下記表１に示される組成となるようにガラス原料を秤量及び調合した。

原料混合物を、白金坩堝中、１１００℃で溶融、清澄、撹拌した。次に、溶融物を炭素型に流し込み、４０℃／ｈｒの速度で室温まで冷却した。冷却後、ガラスを切断、研磨することにより厚さ１ｍｍのガラス板を得た。

試験例１
実施例１〜４及び比較例１〜３で得られたガラス板の分光特性（屈折率、屈伏温度、耐失透性）を調べた。

屈折率（ｎｄ）は、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値とした。

屈伏温度（Ａｔ：℃）は、ＪＩＳＲ３１０２に従って、ガラス板を５℃／ｍｉｎで昇温させた条件において、熱膨張計を用いて測定した。

耐失透性は、白金製５０ｃｃポットにガラス板８０ｇを入れ、電気炉で１０００〜１２００℃の温度で溶融後９００℃に降下し、該温度で２時間保持した後、炉外に取り出して失透の有無を顕微鏡により観察することにより調べた。

耐失透性が良好（失透が認められない）であるものを○と評価し、不良（失透が認められる）であるものを×と評価した。

各試験結果を下記表２に示す。なお、比較例１、２、３に示す組成ではガラス化しなかったため、比較例１、２、３では屈折率及び屈伏温度を評価しなかった。

Claims

ガラス全体量を１００重量％とし、酸化物組成として、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５重量％、ＧｅＯ_２：３〜４８重量％及びＢｉ_２Ｏ_３：３５〜８９重量％を含有し、
屈折率が１．６５〜１．９５であり、且つ、屈伏温度が５００℃以下である、
ことを特徴とする光学ガラス。
ガラス全体量を１００重量％とし、酸化物組成として、
（１）Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５重量％、ＧｅＯ_２：３〜４８重量％及びＢｉ_２Ｏ_３：３５〜８９重量％、
（２）ＳｉＯ_２：０〜１０重量％、Ｐ_２Ｏ_５：０〜１０重量％及びＡｌ_２Ｏ_３：０〜１０重量％、
（３）Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０重量％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０重量％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０重量％、Ｒｂ_２Ｏ：０〜２０重量％及びＣｓ_２Ｏ：０〜２０重量％、
（４）ＭｇＯ：０〜１０重量％、ＣａＯ：０〜１０重量％、ＳｒＯ：０〜１０重量％、ＢａＯ：０〜２０重量％及びＺｎＯ：０〜１０重量％、
（５）Ｎｂ_２Ｏ_５：０〜５重量％、Ｔａ_２Ｏ_５：０〜５重量％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜５重量％及びＧａ_２Ｏ_３：０〜１０重量％、並びに
（６）Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１重量％
を含有する、請求項１に記載の光学ガラス。
屈折率が１．７０〜１．９５である、請求項１又は２に記載の光学ガラス。
屈伏温度が４８０℃以下である、請求項１又は２に記載の光学ガラス。
屈折率が１．７０〜１．９５であり、且つ、屈伏温度が４８０℃以下である、請求項１又は２に記載の光学ガラス。
モールドプレス成形用である、請求項１〜５のいずれかに記載の光学ガラス。