JP2012193065A - 光学ガラス - Google Patents
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Abstract
【課題】（１）環境上好ましくない成分を含有しない、（２）低ガラス転移点を達成しやすい、（３）高屈折率特性を達成しやすい、（４）可視光透過率に優れている、（５）モールドプレス成形時の耐失透性に優れる、（６）耐侯性や化学耐久性に優れる、といった要求をすべて満足することが可能な光学ガラスを提供する。
【解決手段】ガラス組成として、モル％で、ＳｎＯ ４３．５〜９０％、Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２ ０．１〜５６．５％を含有し、かつ、鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しないことを特徴とする光学ガラス。
【選択図】なし
【解決手段】ガラス組成として、モル％で、ＳｎＯ ４３．５〜９０％、Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２ ０．１〜５６．５％を含有し、かつ、鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しない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するものである。詳細には、各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラ、一般のカメラの撮影用レンズ等に好適な光学ガラスに関する。
ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、その他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラ、一般のカメラの撮影用レンズは、一般に以下のようにして作製される。
まず、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して、液滴状ガラスを作製し（液滴成形）、必要に応じて、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。または、溶融ガラスを急冷鋳造して、一旦ガラスインゴットを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。続いて、プリフォームガラスを加熱して軟化し、精密加工を施した金型によって加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写してレンズを作製する。このような成形方法は、一般にモールドプレス成形法（または、精密プレス成形法）と呼ばれている。
モールドプレス成形法を採用する場合、金型の劣化を抑制しつつ、レンズを精密にモールドプレス成形するために、なるべく低いガラス転移点（例えば、６００℃以下）を有するガラスが求められており、種々のガラスが提案されている。
一般に、ガラス転移点の低い光学ガラスを作製するためには、アルカリ成分等の、屈折率や、耐侯性または化学耐久性の低下の原因となる成分を多く添加する必要がある。そこで、アルカリ成分等の添加量が少なくても、低ガラス転移点を達成することが可能なガラスとして、ビスマス系ガラスやリン酸塩系ガラスが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１には、４００℃前後の低ガラス転移点を有するＢｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスが記載されているが、Ｂｉ２Ｏ３を多く含有するガラスは、黄色に着色しやすく高い透過率が得られにくい。また、特許文献２および３には、３００℃以下の低ガラス転移点を有するガラスとして、Ｐ−Ｓｎ−Ｏ−Ｆ系ガラスやＳｎＯ−ＰｂＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスが記載されているが、これらのガラスは有害なフッ素成分や鉛成分を必須成分として含有しているため、環境上好ましくない。
そこで、本発明は、（１）環境上好ましくない成分を含有しない、（２）低ガラス転移点を達成しやすい、（３）高屈折率特性を達成しやすい、（４）可視光透過率に優れている、（５）モールドプレス成形時の耐失透性に優れる、（６）耐侯性や化学耐久性に優れる、といった要求をすべて満足することが可能な光学ガラスを提供することを課題とする。
本発明者等は種々検討を行った結果、ＳｎＯを主成分として多く含有する特定組成のガラスによって前記課題を解決できることを見い出し、本発明として提案する。
すなわち、本発明は、ガラス組成として、モル％で、ＳｎＯ ４３．５〜９０％、Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２ ０．１〜５６．５％を含有し、かつ、鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しないことを特徴とする光学ガラスに関する。
本発明の光学ガラスは、ガラス組成中にＳｎＯを４３．５〜９０％と多量に含有しているため、高屈折率特性を達成しやすく、かつ、耐侯性や化学耐久性にも優れている。さらに、モールドプレス成形時に、透明性を阻害する失透物が生じにくい。
また、本発明の光学ガラスは、ＳｎＯの他に、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３およびＳｉＯ２を合量で０．１〜５６．５％含有しているため、着色が生じにくく、可視域または近紫外域の透過率に優れている。さらに、本発明の光学ガラスは、有害成分である鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しないため、環境上好ましいガラスである。
なお、本発明において、「鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しない」とは、これらの成分を意図的にガラス中に添加しないという意味であり、不可避的不純物まで完全に排除することを意味するものではない。客観的には、不純物を含めたこれらの成分の含有量が、質量％で、各々０．１％未満であることを意味する。
第二に、本発明の光学ガラスは、Ｐ２Ｏ５の含有量が０．１〜５６．５％であることが好ましい。
当該構成によれば、低ガラス転移点を有するガラスが得られやすくなる。
第三に、本発明の光学ガラスは、モル比で、ＳｎＯ／(Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２)が１．２以上であることが好ましい。
当該構成によれば、高屈折率特性を有し、かつ、耐侯性および化学耐久性に優れたガラスが得られやすくなる。
第四に、本発明の光学ガラスは、さらに、ガラス組成として、モル％で、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯを０〜３０％含有することが好ましい。
当該構成によれば、耐失透性に優れたガラスが得られやすくなる。
第五に、本発明の光学ガラスは、さらに、ガラス組成として、モル％で、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０〜３０％含有することが好ましい。
当該構成によれば、ガラス転移点が低く、耐失透性に優れたガラスが得られやすくなる。
第六に、本発明の光学ガラスは、さらに、ガラス組成として、モル％で、Ａｌ２Ｏ３＋Ｚｒ２Ｏを０〜１０％含有することが好ましい。
当該構成によれば、耐侯性および化学耐久性に優れたガラスが得られやすくなる。
第七に、本発明の光学ガラスは、さらに、ガラス組成として、モル％で、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｔａ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋ＧｅＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＴｅＯ２を０〜３０％含有することが好ましい。
当該構成によれば、所望の屈折率およびアッベ数を有するガラスが得られやすくなる。
第八に、本発明の光学ガラスは、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＣｏＯの含有量が、それぞれ１０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＣｏＯは透過率低下の原因となる成分であるため、これらの成分の含有量を上記範囲に制限することにより、透過率の高いガラスが得られやすくなる。
第九に、本発明の光学ガラスは、Ｓｂ２Ｏ３の含有量が１０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
Ｓｂ２Ｏ３は耐失透性を低下させる成分であるため、当該成分の含有量を上記範囲に制限することにより、耐失透性に優れたガラスが得られやすくなる。
第十に、本発明の光学ガラスは、ガラス転移点が５００℃以下であることが好ましい。
当該構成によれば、低温でのモールドプレス成形が可能となり、金型の酸化、ガラス成分の揮発による金型の汚染、さらには、ガラスと金型との融着などの問題を抑制することができる。
第十一に、本発明の光学ガラスは、屈折率が１．５５以上、かつ、アッベ数が４０以下であることが好ましい。
第十二に、本発明の光学ガラスは、アッベ数（νｄ）および部分分散比（θｇ、Ｆ）の関係式が、（θｇ、Ｆ）≦−０．００４７×（νｄ）＋０．７６の範囲の光学定数を有することを特徴とする。
光学デバイスにおいては、一般に、低分散かつ部分分散が大きいガラスからなる光学レンズと、高分散かつ部分分散の小さいガラスからなる光学レンズを組み合わせて使用することにより、色収差を補正している。本発明の光学ガラスは、アッベ数および部分分散比が上記関係を満たすことにより、高分散かつ部分分散の小さい光学特性を達成しやすくなり、色収差に優れた光学デバイスを容易に作製することができる。
第十三に、本発明の光学ガラスは、ガラスの着色度λ７０が５００ｎｍ未満であることが好ましい。
ガラス着色度λ７０が上記範囲を満たすことにより、可視域または近紫外域における透過率に優れ、各種光学レンズ等の光学素子に好適なガラスを得ることが可能となる。なお、本発明において「着色度λ７０」とは、透過率曲線において、透過率が７０％になる波長をいう。
第十四に、本発明の光学ガラスは、モールドプレス成形用であることが好ましい。
第十五に、本発明は、前記いずれかの光学ガラスを用いたことを特徴とする光学素子に関する。
本発明の光学ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｎＯ ４３．５〜９０％、Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２ ０．１〜５６．５％を含有し、かつ、鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しないことを特徴とする。
以下に、各成分の含有量を上記のように特定した理由を説明する。なお、特に断りがない場合、以下の成分含有量に関する説明において、「％」は「モル％」を意味する。
ＳｎＯは、高屈折率かつ高分散の光学特性を達成し、化学耐久性を向上させるための必須成分であり、部分分散比（θｇ、Ｆ）を低下させる効果もある。ＳｎＯの含有量は４３．５〜９０％、４５〜８８％、５０〜８６％、６０〜８５％、特に６７．５〜８３％であることが好ましい。ＳｎＯの含有量が少なすぎると、高屈折率特性を達成しにくくなり、また、耐侯性や化学耐久性が低下する傾向がある。一方、ＳｎＯの含有量が多すぎると、耐失透性が低下する傾向がある。
Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３およびＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分である。また、ガラスの透過率を高める成分であり、紫外域付近の透過率低下を抑制したり、吸収端を低波長側にシフトさせることができる。特に、高屈折率のガラスの場合は、これらの成分による透過率向上の効果が得られやすい。また、失透を抑制する効果も有する。Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３およびＳｉＯ２の含有量は、合量で０．１〜５６．５％、１０〜５０％、１５〜４７．５％、２０〜４５％、特に２５〜３７％であることが好ましい。これらの成分の含有量が少なすぎると、前記効果が得られにくくなり、一方、多すぎると、ＳｎＯ２の含有量が相対的に少なくなって、屈折率が低下しやすくなる。
なお、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３およびＳｉＯ２の各成分の好ましい含有量は以下の通りである。
Ｐ２Ｏ５の含有量は０〜５６．５％、０．１〜５６．５％、１〜５０％、３〜４７．５％、４〜４５％、５〜４０％、特に１０〜３７％であることが好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、屈折率が低下しやすくなる。また、耐侯性や化学耐久性が低下しやすくなる。なお、Ｐ２Ｏ５を積極的に添加することにより、ガラス転移点の低いガラスが得られやすくなる。
Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜５６．５％、０．１〜５６．５％、１〜５０％、３〜４７．５％、４〜４５％、５〜４０％、特に１０〜３７％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、屈折率が低下しやすくなる。また、耐侯性や化学耐久性が低下しやすくなる。
ＳｉＯ２の含有量は０〜５６．５％、０．１〜５６．５％、１〜５０％、３〜４７．５％、４〜４５％、５〜４０％、特に１０〜３７％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、屈折率が低下しやすくなる。また、未溶解による脈理や泡がガラス中に残り、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなる可能性がある。
本発明において、耐侯性や化学耐久性に優れたガラスを得るためには、質量比で、ＳｎＯ／(Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２)が１．２以上、１．５以上、２以上、２．０５以上、特に２．４以上であることが好ましい。なお、上限は特に限定されないが、当該比率が大きすぎると、ＳｎＯ２がブツとして析出しやすくなるため、９以下、７以下、特に５以下であることが好ましい。
本発明の光学ガラスは、上記成分以外にも以下の成分を含有することができる。
ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯといったアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）や、ＭｇＯおよびＺｎＯは、融剤として作用する成分であり、これらの成分を添加することにより、屈折率が大きく低下したり、アッベ数が大きく上昇することもない。また、耐候性を向上させ、研磨洗浄水等の各種洗浄溶液中へのガラス成分の溶出を抑制したり、高温多湿状態でのガラス表面の変質を抑制する効果がある。ただし、これらの成分の含有量が多すぎると、液相温度が上昇（液相粘度が低下）して、溶融または成形工程中に失透物が析出しやすくなり、作業範囲が狭くなる傾向がある。その結果、ガラスを量産化しにくくなる。よって、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｇＯおよびＺｎＯの含有量は、合量で、０〜３０％、０〜２０％、０〜１０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。
なお、各成分の好ましい含有量は以下の通りである。
ＣａＯは、耐候性向上のために有効な成分であり、特に耐水性や耐アルカリ性を向上させる効果が高い。ただし、その含有量が多すぎると着色しやすくなる。したがって、ＣａＯの含有量は０〜３０％、０〜２０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。
ＳｒＯは屈折率を高める成分である。また、ＣａＯに比べると、耐水性や耐アルカリ性等の耐候性を向上させる効果が高い。したがって、ＳｒＯを積極的に含有することにより、耐候性に優れたガラスが得られやすくなる。ただし、その含有量が多すぎると着色しやすくなる。したがって、ＳｒＯの含有量は０〜３０％、０〜２０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。
ＢａＯはＣａＯに比べ、液相温度の上昇が小さく、また、耐水性や耐アルカリ性を向上させる効果が高い。ただし、その含有量が多すぎると、着色しやすくなる。したがって、ＢａＯの含有量は０〜３０％、０〜２０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。
ＭｇＯは屈折率を高める成分である。また、ＣａＯに比べると、耐水性や耐アルカリ性等の耐候性を向上させる効果が高い。したがって、ＭｇＯを積極的に含有することにより、耐候性に優れたガラスが得られやすくなる。ただし、その含有量が多すぎると、着色しやすくなる。したがって、ＭｇＯの含有量は０〜３０％、０〜２０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。
ＺｎＯは、屈折率をほとんど低下させることなく、粘度を低下させることが可能な成分である。よって、ガラス転移点を低下させて、金型と融着しにくいガラスを得ることができる。また、耐候性を向上させる効果もある。さらに、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＭｇＯに比べ失透傾向が強くないため、多量に含有させても、均質なガラスを得ることができる。なお、ＺｎＯはガラスを着色させにくい成分でもある。ＺｎＯの含有量は０〜３０％、０〜２０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。ＺｎＯの含有量が多すぎると、逆に耐候性が低下する傾向がある。また、高屈折率かつ高分散の光学特性が得られにくくなる。
Ｌｉ２Ｏは、アルカリ金属酸化物のなかで最も軟化点を低下させる効果が大きく、液相温度の上昇が少ない成分である。また、部分分散比を低下させる効果がある。さらに、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３と置換することにより、屈折率を向上させることができる。ただし、Ｌｉ２Ｏは分相性が強いため、その含有量が多すぎると、液相温度が上昇して失透物が析出しやすくなり、作業性が低下するおそれがある。また、Ｌｉ２Ｏは化学耐久性を低下させやすく、透過率も低下させやすい。したがって、Ｌｉ２Ｏの含有量は０〜３０％、０〜２０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。
Ｎａ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏと同様に軟化点を低下させる効果を有する。また、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３と置換することにより、屈折率を向上させることができる。また、部分分散比を低下させる効果がある。ただし、その含有量が多すぎると、屈折率が大幅に低下したり、脈理の生成を助長する傾向がある。また、液相温度が上昇して、ガラス中に失透物が析出しやすくなる。したがって、Ｎａ２Ｏの含有量は０〜３０％、０〜２０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。
Ｋ２Ｏも、Ｌｉ２Ｏと同様に軟化点を低下させる効果を有する。また、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３と置換することにより、屈折率を向上させることができる。また、部分分散比を低下させる効果もある。ただし、その含有量が多すぎると、屈折率が大幅に低下したり、耐候性が低下する傾向がある。また、液相温度が上昇して、ガラス中に失透物が析出しやすくなる。したがって、Ｋ２Ｏの含有量は０〜３０％、０〜２０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。
なお、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合量は０〜３０％、０〜２０％、特に０．１〜１０％であることが好ましい。これらの成分の合量が多すぎると、失透しやすくなり、化学耐久性も低下する傾向がある。また、所望の光学特性が得られにくくなる。さらに、透過率低下の原因となる。
Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２やＢ２Ｏ３とともにガラス骨格を構成することが可能な成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特に、ガラス中のＰ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはアルカリ金属酸化物等の成分が水中へ選択的に溶出することを抑制する効果が大きい。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、失透しやすくなる。また、溶融温度が高くなって、未溶解による脈理や泡がガラス中に残存しやすくなる。その結果、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなる可能性がある。また、透過率が低下する傾向がある。
ＺｒＯ２は、中間酸化物としてガラスの骨格を形成するため、耐候性を向上させる効果がある。特に、ガラス中のＰ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはアルカリ金属酸化物等の成分が水中へ選択的に溶出することを抑制する効果が大きい。ＺｒＯ２の含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。ＺｒＯ２の含有量が多すぎると、失透しやすくなる。また、溶融温度が高くなって、未溶解による脈理や泡がガラス中に残存しやすくなる。その結果、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなる可能性がある。また、透過率が低くなる傾向がある。
なお、耐侯性および化学耐久性に優れたガラスを得るためには、Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。
Ｌａ２Ｏ３は、透過率をほとんど低下させることなく、屈折率を向上させる成分である。当該効果を得るためには、Ｌａ２Ｏ３の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると耐失透性が低下すると同時に、高分散なガラスが得られにくくなる。したがって、Ｌａ２Ｏ３の含有量の上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
Ｇｄ２Ｏ３は、Ｌａ２Ｏ３と同様に透過率を低下させることなく、屈折率を向上させる成分である。当該効果を得るためには、Ｇｄ２Ｏ３の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると耐失透性が低下すると同時に、高分散なガラスが得られにくくなる。したがって、Ｇｄ２Ｏ３の含有量の上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
Ｔａ２Ｏ５は、透過率をほとんど低下させることなく、屈折率および分散を高める効果がある。当該効果を得るためには、Ｔａ２Ｏ５の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。したがって、Ｔａ２Ｏ５の含有量の上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
ＷＯ３は、透過率をほとんど低下させることなく、屈折率および分散を高める効果がある。当該効果を得るためには、ＷＯ３の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。したがって、ＷＯ３の含有量の上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
Ｎｂ２Ｏ５は、透過率をほとんど低下させることなく、屈折率および分散を高める効果がある。当該効果を得るためには、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。したがって、Ｎｂ２Ｏ５の含有量の上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
ＴｉＯ２は屈折率および分散を高める効果がある成分である。また、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３に比べて、耐失透性の向上に有効な成分である。当該効果を得るためには、ＴｉＯ２の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると、透過率が低下する傾向がある。特に、不純物としてＦｅ成分がガラス中に多く含まれる場合（例えば２０ｐｐｍ以上）に透過率が顕著に低下する傾向がある。また、耐失透性が低下しやすくなる。したがって、ＴｉＯ２の含有量は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
Ｙ２Ｏ３は、透過率をほとんど低下させることなく、屈折率および分散を高める効果がある。当該効果を得るためには、Ｙ２Ｏ３の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。したがって、Ｙ２Ｏ３の含有量の上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
Ｙｂ２Ｏ３は、透過率をほとんど低下させることなく、屈折率および分散を高める効果がある。当該効果を得るためには、Ｙｂ２Ｏ３の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。したがって、Ｙｂ２Ｏ３の含有量の上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
ＧｅＯ２は、透過率をほとんど低下させることなく、屈折率および分散を高める効果がある。当該効果を得るためには、ＧｅＯ２の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。したがって、ＧｅＯ２の含有量の上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
Ｂｉ２Ｏ３は、透過率をほとんど低下させることなく、屈折率および分散を高める効果がある。当該効果を得るためには、Ｂｉ２Ｏ３の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。したがって、Ｂｉ２Ｏ３の含有量は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
ＴｅＯ２は、透過率をほとんど低下させることなく、屈折率および分散を高める効果がある。また、部分分散比を低下させる効果がある。当該効果を得るためには、ＴｅＯ２の含有量は０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。したがって、ＴｅＯ２の含有量の上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
なお、所望の屈折率およびアッベ数を有するガラスを得るためには、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｔａ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋ＧｅＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＴｅＯ２が０．１％以上、特に１％以上であることが好ましい。ただし、これらの成分の合量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなるため、上限は３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。
Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＣｏＯは、透過率を低下させる成分である。よって、これら成分の含有量は、それぞれ１０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
なお、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｅｒの希土類成分も透過率を低下させるおそれがあるため、これらの成分の含有量は、酸化物換算で、それぞれ１０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
また、清澄剤として、例えばＳｂ２Ｏ３を含有することができる。ただし、Ｓｂ２Ｏ３は酸化剤としても働き、ＳｎＯ２がブツとして発生しやすくなる。したがって、Ｓｂ２Ｏ３の含有量は０〜１０００ｐｐｍ、０〜１００ｐｐｍ、特に１〜１００ｐｐｍであることが好ましい。
鉛成分（例えばＰｂＯ）、ヒ素成分（例えばＡｓ２Ｏ３）およびフッ素成分（例えばＦ２）は、環境上の理由から、実質的なガラスへの導入は避けるべきである。それゆえ本発明ではこれらの成分は実質的に含有しない。
本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は１．５５以上、１．６以上、１．６５以上、１．７以上、特に１．７２以上であることが好ましい。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は４０以下、３５以下、３０以下、２８以下、特に２５以下であることが好ましい。これらの光学特性を満たすことにより、色分散が少なくなり、高機能で小型の光学デバイス用の光学レンズとして好適となる。
本発明の光学ガラスは、アッベ数（νｄ）および部分分散比（θｇ、Ｆ）が、（θｇ、Ｆ）≦−０．００４７×νｄ＋０．７６の関係を満たすことが好ましい。アッベ数および部分分散比が、当該関係を満たさない場合は、高分散かつ低部分分散比の光学特性を達成しにくくなる。
本発明の光学ガラスは、着色度λ７０が５００ｎｍ未満、４７０ｎｍ以下、特に４６０ｎｍ以下であることが好ましい。着色度λ７０が大きすぎると、可視域または近紫外域における透過率に劣り、各種光学レンズ等に使用することが困難となる傾向がある。
本発明の光学ガラスは、ガラス転移点が５００℃以下、４５０℃以下、４２５℃以下、特に４２０℃以下であることが好ましい。ガラス転移点が高すぎると、低温でのモールドプレス成形が困難となり、金型の酸化、ガラス成分の揮発による金型の汚染、さらには、ガラスと金型との融着などの問題が発生しやすくなる。
次に、本発明の光学ガラスを用いて光ピックアップレンズや撮影用レンズ等の光学素子を製造する方法を説明する。
まず、所望の組成になるようにガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉中で溶融を行う。ここで、所定の組成になるように最適なガラス原料を選択して不純物の混入を抑制したり、ガラスの溶融雰囲気を調整することが好ましい。また、ガラス原料には、一旦ガラス化したものを再利用することもできる。特に、溶融雰囲気は中性ないし還元性とすることが好ましい。たとえば、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気中で溶融することで、均質なガラスが得られやすくなる。ガラス溶融用容器としては、耐火物、石英ガラス、白金、金、グラッシーカーボン等が使用できる。
次に、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して液滴状ガラスを作製し、プリフォームガラスを得る。または、溶融ガラスを急冷鋳造して、一旦ガラスブロックを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを得る。
続いて、精密加工を施した金型中にプリフォームガラスを投入し、軟化状態となるまで加熱しながら加圧成形し、金型の表面形状をプリフォームガラスに転写させる（モールドプレス成形）。このようにして、光ピックアップレンズや撮影用レンズ等の光学素子を得ることができる。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
表１〜３は本発明の実施例（Ｎｏ．１〜２３）および比較例（Ｎｏ．２４〜２６）を示している。
各試料は次のようにして調製した。
まず、表に示す各組成になるようにガラス原料を調合し、窒素雰囲気中にてグラッシーカーボン容器を用い、１０００〜１２５０℃で１時間溶融した。溶融後、ガラス融液をカーボン板上に流し出し、アニール後、各測定に適した試料を作製した。
得られた試料について、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比（θｇ、Ｆ）、ガラス転移点（Ｔｇ）、屈伏点（Ｔｆ）、着色度λ７０、可視光平均透過率、色度を測定した。また、ガラス化および耐候性について評価した。結果を表１に示す。
屈折率は、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で示した。
アッベ数は、上記ｄ線の屈折率と水素ランプのＦ線（４８６．１ｎｍ）、同じく水素ランプのＣ線（６５６．３ｎｍ）の屈折率の値を用い、アッベ数（νｄ）＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）の式から算出した。
部分分散比は、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）における屈折率ｎＣ、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）における屈折率ｎＦ、ｇ線（波長４３５．８３５ｎｍ）における屈折率ｎｇを測定し、（θｇ、Ｆ）＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）の式により算出した。
ガラス転移点および屈伏点は、熱膨張測定装置（ｄｉｌａｔｏ ｍｅｔｅｒ）にて測定した。
着色度λ７０は、厚さ１０ｍｍ±０．１ｍｍの光学研磨されたガラス試料について、分光光度計を用いて、２００〜８００ｎｍの波長域での透過率を０．５ｎｍ間隔で測定し、透過率７０％を示す波長により評価した。
可視光平均透過率は、厚さ１０ｍｍ±０．１ｍｍの光学研磨されたガラス試料について、分光光度計を用いて、３８０〜７８０ｎｍの波長域での平均透過率を測定することにより求めた。
色度は、厚さ１０ｍｍ±０．１ｍｍの光学研磨されたガラス試料について、分光光度計を用いて測定した。
ガラス化は、各試料を顕微鏡により観察し、表面または内部において失透が見られない場合を「○」、失透が見られた場合を「×」とした。
耐候性は、高温高湿試験機を用い、各試料を温度８５℃および湿度８５％の条件下に５００時間晒した後、外観に変化がない場合を「○」、光沢にわずかに変化が見られた場合を「△」、光沢が顕著に失われたり、クラックが入った場合を「×」として評価した。
本発明の光学ガラスは、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、その他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラ、一般のカメラの撮影用レンズ等に使用されるモールドプレス成形用硝材として好適である。また、モールドプレス成形以外の成形方法で製造される光通信用等の硝材として使用することも可能である。
Claims (15)
- ガラス組成として、モル％で、ＳｎＯ ４３．５〜９０％、Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２ ０．１〜５６．５％を含有し、かつ、鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しないことを特徴とする光学ガラス。
- Ｐ２Ｏ５の含有量が０．１〜５６．５％であることを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
- モル比で、ＳｎＯ／(Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２)が１．２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ガラス。
- さらに、ガラス組成として、モル％で、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯを０〜３０％含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
- さらに、ガラス組成として、モル％で、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０〜３０％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学ガラス。
- さらに、ガラス組成として、モル％で、Ａｌ２Ｏ３＋Ｚｒ２Ｏを０〜１０％含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学ガラス。
- さらに、ガラス組成として、モル％で、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｔａ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋ＧｅＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＴｅＯ２を０〜３０％含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学ガラス。
- Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＣｏＯの含有量が、それぞれ１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学ガラス。
- Ｓｂ２Ｏ３の含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光学ガラス。
- ガラス転移点が５００℃以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光学ガラス。
- 屈折率が１．５５以上、かつ、アッベ数が４０以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光学ガラス。
- アッベ数（νｄ）および部分分散比（θｇ、Ｆ）が、（θｇ、Ｆ）≦−０．００４７×（νｄ）＋０．７６の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光学ガラス。
- ガラスの着色度λ７０が５００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光学ガラス。
- モールドプレス成形用であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の光学ガラス。
- 請求項１〜１４のいずれかに記載の光学ガラスを用いたことを特徴とする光学素子。
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