JP2014073962A - モールドプレス成形用光学ガラス - Google Patents

Abstract

【課題】（１）環境上好ましくない鉛成分、砒素成分およびＦ成分を含有せず、（２）ガラス転移温度が６５０℃以下であり、また（３）高屈折率かつ低分散であり、さらに（４）プリフォーム成形時の耐失透性に優れる、といった各要求をすべて満足することが可能なモールドプレス成形用光学ガラスを提供することを目的とする。
【解決手段】質量％で、ＳｉＯ_２ ３〜２１％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２３％、ＺｎＯ ６．５〜４０％、ＺｒＯ_２ ２〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２０〜４６％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ３〜１６％、Ｔａ_２Ｏ_５ ７〜１８％、Ｎｂ_２Ｏ_５ １〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜０．９％、Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｎＯ ８％以上の組成を含有し、かつ鉛成分、砒素成分およびＦ成分を実質的に含有せず、屈折率が１．８２以上であることを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。
【選択図】なし

Description

本発明はモールドプレス成形用光学ガラスに関するものである。詳細には、屈折率およびアッベ数が高く、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モールドプレス成形用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）、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、できるだけ低いガラス転移温度Ｔｇ（少なくとも６５０℃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（例えば、特許文献１〜３参照）。

またプリフォームガラスを作製する際に失透が生じると、モールドプレスレンズとしての基本性能が得られないことから、耐失透性に優れたガラスであることが重要である。また環境問題への意識の高まりから、ガラス成分に鉛等の有害な物質を使用しない光学ガラスが望まれている。さらに近年では、各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズや、撮影用レンズといった光学レンズには、コスト削減を目的として、レンズを薄くしたり、レンズの枚数を少なくしたりすることが検討されており、これを実現するために高屈折率で低分散の（アッベ数の大きい）ガラス材質が求められている。

特開２００３−２６７７４８号公報 特開２００３−２４８８９７号公報 特開２００６−１６２９５号公報

一般に、高屈折率の光学ガラスを作製しようとすると、アッベ数が小さくなる、即ち、高分散になる傾向があり、高屈折率かつ低分散のガラスを作製することは難しいとされている。例えば、屈折率が１．８６以上でかつアッベ数が３５以上の光学ガラスを作製することは困難とされている。また高屈折率かつ低分散のガラスを作製しようとすると、耐失透性が悪化する傾向にあることが知られている。

そこで、本発明は、（１）環境上好ましくない鉛成分、砒素成分およびＦ成分を含有しない、（２）ガラス転移温度が６５０℃以下である、（３）高屈折率かつ低分散である、（４）プリフォーム成形時の耐失透性に優れる、といった要求をすべて満足することが可能なモールドプレス成形用光学ガラスを提供することを目的とする。

本発明者等は種々の実験を行った結果、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５の各成分を適切な割合で含有させることによって上記目的が達成できることを見いだし、本発明として提案するものである。

即ち、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ_２ ３〜２１％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２３％、ＺｎＯ ６．５〜４０％、ＺｒＯ_２ ２〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２０〜４６％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ３〜１６％、Ｔａ_２Ｏ_５ ７〜１８％、Ｎｂ_２Ｏ_５ １〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜０．９％、Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｎＯ ８％以上の組成を含有し、かつ鉛成分、砒素成分およびＦ成分を実質的に含有せず、屈折率が１．８２以上であることを特徴とする。なお本発明において、「鉛成分、砒素成分およびＦ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含有してい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％以下であることを意味する。また本発明において、「０〜」と規定された成分については、「０％」、即ち全く含まない場合もあり得ることを意味している。

ここで「Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｎＯ」とは、Ｌｉ_２ＯおよびＺｎＯの合量を意味する。

第二に、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、アッベ数が３５以上であることを特徴とする。

第三に、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量％で、さらにＷＯ_３ ０〜１０％およびＴｉＯ_２ ０〜２０％を含有することを特徴とする。

第四に、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／Ｔａ_２Ｏ_５が、質量基準で１．０以下であることを特徴とする。ここで「ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３」とは、ＳｉＯ_２およびＢ_２Ｏ_３の合量を意味する。

第五に、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３）／Ｔａ_２Ｏ_５が、質量基準で２．５以下であることを特徴とする。ここで「Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３」とは、Ｌａ_２Ｏ_３およびＧｄ_２Ｏ_３の合量を意味する。

第六に、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、Ｌｉ_２Ｏ／Ｔａ_２Ｏ_５が、質量基準で０．０５以下であることを特徴とする。

本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、ガラス転移温度が低く、低温でプレス成形可能であるため、金型の劣化を抑制することができる。また有害成分である鉛成分、砒素成分、およびＦ成分を含まないため、環境上好ましいガラスである。また高屈折率かつ低分散のガラスを作製できる。さらに屈折率が従来のガラスと同等である場合には、より低分散のガラスを作製可能であり、あるいはアッベ数が従来のガラスと同等である場合には、より高屈折率のガラスを作製することが可能である。このため、レンズの薄肉化やレンズ枚数の削減が可能になり、光学デバイスの部品コストを低減することが可能になる。またプリフォーム成形時に透明性を阻害する失透物が生じないため、モールドプレスレンズとしての使用に問題が生じない。

本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ_２ ３〜２１％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２３％、ＺｎＯ ６〜４０％、ＺｒＯ_２ ２〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２０〜４６％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜１６％、Ｔａ_２Ｏ_５ ７〜２５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ １〜１０％を含有し、鉛成分、砒素成分、Ｆ成分を実質的に含有しないことを特徴とする。

上記成分のうち、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５はガラスの屈折率を高める効果がある。これらの成分のうち、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３は基本的にアッベ数を大きく低下させないものであり、特にＺｎＯ、ＺｒＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３はアッベ数をほとんど低下させないという特徴がある。

ＳｉＯ_２およびＢ_２Ｏ_３はアッベ数を高める効果があり、特にＢ_２Ｏ_３はアッベ数を高める効果が大きい。

なお、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_３は、アッベ数の低下に対する屈折率の上昇率が大きく、今回の高屈折率、低分散を達成するために最も有効な成分である。

以下に、各成分の含有量を上記のように特定した理由を詳述する。なお、特に断りがない場合、以下の「％」は「質量％」を意味する。

ＳｉＯ_２は、ガラスの骨格を構成する成分であり、失透を抑制するとともに耐候性を向上させる効果がある。またアッベ数を高める効果がある。ＳｉＯ_２の含有量は３〜２１％、好ましくは３〜２０％、より好ましくは３．５〜１６％、さらに好ましくは３．５〜１０％である。なおＳｉＯ_２が多くなると屈折率が低下したり、軟化点が高くなったりする傾向がある。一方、ＳｉＯ_２が少なくなるとガラスが不安定になって耐失透性が悪化したり、分相するとともに耐酸性や耐水性等の耐候性が悪化したりする傾向がある。なお、特にＬａ_２Ｏ_３が少ない場合（例えばガラス組成Ｃ）は、耐失透性を向上させるために５％以上、さらには６％以上とすることが好ましい。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスの骨格を構成する成分であり、アッベ数を最も高める成分でもある。その含有量は８〜２３％、好ましくは８．５〜２０％、さらに好ましくは９〜１５％である。なお、Ｂ_２Ｏ_３が多くなるとガラス成形時にＢ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３で形成される失透物が生成しやすくなり、さらに屈折率が低下するとともに耐候性が悪化する。一方、Ｂ_２Ｏ_３が少ないと、高いアッベ数を得にくい傾向がある。また、屈折率を高める成分と置換することで高屈折率化が達成できるとともにガラス成形時にＢ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３で形成される失透物を抑制することができる。

ＺｎＯは屈折率を高める成分であり、またガラス粘度を低下させる成分であることから、ガラス転移温度を低下でき、さらに金型と融着しにくいガラスを得ることができる。また多量に添加することで高屈折率および低分散が達成できる成分である。さらに耐候性を向上させる効果もある。また、アルカリ土類金属成分（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）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。その含有量は６〜４０％、好ましくは６．５〜４０％、より好ましくは８．５〜３０％、さらに好ましくは１０〜２５％、最も好ましくは１５〜２１％である。ＺｎＯの含有量が多くなりすぎると逆に耐候性が悪くなる。一方、少なすぎるとガラス転移温度の低いガラスを得ることが困難になる。また金型と融着しやすくなる。

ＺｒＯ_２は屈折率を高める成分であるとともにアッベ数を低下させない成分である。また、中間酸化物としてガラスの骨格を形成するため、耐失透性（Ｂ_２Ｏ_３およびＬａ_２Ｏ_３で形成される失透物の抑制）を改善したり、化学的耐久性を向上させたりする効果もある。ただしＺｒＯ_２の含有量が多くなるとガラス転移温度が上昇し、プレス成形性が悪化すると同時にＺｒＯ_２を主成分とする失透物が析出する。ＺｒＯ_２の含有量は２〜１０％、好ましくは３〜８％、さらに好ましくは４〜８％である。なお、Ｌａ_２Ｏ_３が少ない場合（例えばガラス組成Ｃ）は、屈折率を向上させるために、ＺｒＯ_２は４％以上とすることが好ましい。

Ｌａ_２Ｏ_３は、アッベ数を低下させることなく屈折率を高める効果がある。その含有量は２０〜４６％である。２０％よりも少ないと充分に高い屈折率を得にくい傾向があり、４６％よりも多いと、ガラス成形時にＢ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３で形成される失透物が生成しやすくなり、耐失透性が悪化する傾向がある。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は２５〜４５％であることが好ましく、３０〜４５％であることがより好ましく、３１〜４２％であることがさらに好ましく、３２〜４０％であることが特に好ましく、３２〜３７％であることが最も好ましい。

なお、高屈折率及び低分散の特性よりも耐失透性を優先する場合は、Ｌａ_２Ｏ_３の範囲は３０％以下とすることが好ましく、２８％以下とすることがより好ましい。

Ｇｄ_２Ｏ_３は屈折率を高める成分である。また耐失透性（Ｂ_２Ｏ_３およびＬａ_２Ｏ_３で形成される失透物の抑制）を向上させる効果があり、作業温度範囲を拡大することができる成分である。その一方で、多量に含有するとガラスの分相傾向が強くなり、均質なガラスを得にくくなる。またＢ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３を含む組成系ではＬａ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＢ_２Ｏ_３で形成される失透物が表面に析出（表面失透）しやすくなり、液相温度が上昇する。またアッベ数が低下する。ただしＧｄ_２Ｏ_３は、他のアッベ数を低下させる成分（例えば、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２等）に比べると、アッベ数の低下割合は低いと言える。Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量は０〜１６％、好ましくは４〜１６％、より好ましくは５〜１２％である。なお、Ｌａ_２Ｏ_３が少ない場合（例えばガラス組成Ｃ）は、屈折率を向上させるために、Ｇｄ_２Ｏ_３は４％以上とすることが好ましい。

Ｔａ_２Ｏ_５は、屈折率、化学的耐久性と耐失透性（Ｂ_２Ｏ_３およびＬａ_２Ｏ_３で形成される失透物の抑制）を高める効果がある。また、アッベ数の低下に対して屈折率の上昇の大きい成分であり、高屈折、低分散を得るのに有効な成分である。その含有量は７〜２５％であり、７〜２２．５％であることが好ましく、７〜１８％であることがより好ましく、１０〜１８％であることがさらに好ましい。Ｔａ_２Ｏ_５が多くなりすぎるとアッベ数が低下してしまい、所望の光学特性を得ることが困難となる。また、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＢ_２Ｏ_３で形成される失透物が析出し、液相温度が上昇しやすくなる。さらにコストも高くなるため、経済的観点からも好ましくない。一方で、７％以上含有させれば１．８５以上の屈折率（ｎｄ）を容易に得ることが可能になる。なお、また低分散であることよりも高屈折率にすることを優先する場合、Ｔａ_２Ｏ_５を１８〜２５％含有させることが好ましい（例えば、ガラス組成Ｂ）。この場合は、アッベ数の低下を極力低減するために、その他の成分の含有量を調整することが好ましい。例えば、ＺｎＯを１０％以上添加すると、アッベ数の低下を低減する効果が大きい。

Ｎｂ_２Ｏ_５はガラスの屈折率を高める効果が大きい成分である。またＴａ_２Ｏ_５を多量に含むガラスにおいては、耐失透性（Ｌａ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＢ_２Ｏ_３で形成される失透物の抑制）を改善する働きがある。また、アッベ数の低下に対して屈折率の上昇の大きい成分であり、高屈折率および低分散を得るのに有効な成分である。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量は１〜１０％であり、２〜５％であることが好ましい。Ｎｂ_２Ｏ_５が多くなりすぎるとＮｂ_２Ｏ_５を主成分とする失透物が表面に析出（表面失透）しやすくなる。一方で、１％以上含有させれば１．８５以上の屈折率（ｎｄ）を容易に得られやすくなる。

鉛成分（ＰｂＯ）、砒素成分（Ａｓ_２Ｏ_３）およびＦ成分（Ｆ_２）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。

また本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、上記成分に加えて、さらにＷＯ_３およびＴｉＯ_２を含有することができる。これらの成分は、ガラスの屈折率を高める効果があるが、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５に比べるとアッベ数の低下に対する屈折率の上昇が小さく、多量に添加する場合、高屈折率、低分散の維持が難しくなり、他の成分とのバランスを充分に考慮して使用する必要がある。またＬｉ_２Ｏを含有することができる。Ｌｉ_２Ｏのようなアルカリ金属酸化物（Ｒ’_２Ｏ）は軟化点を低下させるための成分である。

ＷＯ_３は屈折率を高める効果を有する。また、中間酸化物としてガラスの骨格を形成するため、耐失透性（Ｂ_２Ｏ_３およびＬａ_２Ｏ_３で形成される失透物の抑制）を向上する効果もある。ＷＯ_３の含有量は１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることがさらに好ましく、２．５％以下であることが特に好ましく、１．５％以下であることが最も好ましい。ＷＯ_３が多すぎるとアッベ数が低下してしまい、所望の光学特性を得ることが困難となる。また、透過率における吸収端を長波長側にシフトさせ、短波長領域の透過率を低下させる虞がある。なお、前記効果を充分に得るためには、０．１％以上含有することが好ましい。なお、特にＬａ_２Ｏ_３が少ない場合（例えばガラス組成Ｃ）は、アッベ数低下を抑制しつつ屈折率を向上させるために、ＷＯ_３は０〜３％とすることが好ましい。

ＴｉＯ_２はガラスの屈折率を高める成分である。また耐失透性（Ｂ_２Ｏ_３およびＬａ_２Ｏ_３で形成される失透物の抑制）を向上する効果もある。ＴｉＯ_２は２０％まで添加することができるが、多すぎるとアッベ数を低下させてしまう。さらに、紫外域での吸収が大きく、また吸収端を長波長側にシフトさせ短波長領域の透過率を低下させるため、３９０〜４４０ｎｍでの透過率が減少し、短波長用レンズとしての使用に支障をきたす可能性がある。それゆえＴｉＯ_２の含有量は５％以下であることが好ましく、２．５％以下であることがより好ましい。なお、前記効果を充分得るためには、０．１％以上含有することが好ましい。

特に、短波長領域の透過率の低下を抑制するという観点では、これらの合量ＷＯ_３＋ＴｉＯ_２を１０％以下、さらには５％以下とすることが好ましい。

Ｌｉ_２Ｏは、Ｒ’_２Ｏのなかでも最も軟化点を低下させる効果が大きい。しかし、Ｌｉ_２Ｏは分相性が強いため、添加量が多すぎるとＢ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３を主成分とする失透物が析出し、液相温度が高くなって作業性を悪化させる虞がある。またＬｉ_２Ｏが多いと、プレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型と融着しやすくなったりして、プレス成形が困難になる。それゆえその含有量は５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましく、１．５％以下であることがさらに好ましい。なお、前記効果を充分得るためには、０．１％以上含有することが好ましい。

上記組成を有する本発明のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低分散のガラスを得るには、ＳｉＯ_２とＢ_２Ｏ_３の含有量の合量を適切に調整することが好ましい。具体的にはこれらの合量ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３が１２〜３３％であることが好ましく、１２〜２５％であることがより好ましく、１４〜２２％であることがさらに好ましい。これらの成分の合量が少なすぎると低分散を維持することが難しくなり、一方、多くなりすぎると高屈折率のガラスになりにくい。

上記組成を有する本発明のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、低分散（アッベ数が高い）のガラスを得るためには、アッベ数を低下させる成分であるＧｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２およびＮｂ_２Ｏ_５の合量を制限すればよい。具体的には、Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５を３４％以下に調整することが好ましく、１０〜３０％に調整することがより好ましい。これらの成分の合量が多くなりすぎると、低分散のガラスを得ることが困難となる。一方、これらの成分の合量が少なすぎると、高屈折率のガラスを得ることが難しくなる傾向がある。

同様に低分散のガラス、特にアッベ数（νｄ）が４１以上のガラスを得るためには、アッベ数を高める、あるいはアッベ数を大きく低下させない成分であるＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量の合量を一定値以上にすればよい。具体的には、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｎＯ＋Ｌａ_２Ｏ_３が６０％以上であることが好ましく、６０〜９０％であることがより好ましく、７０〜９０％であることがさらに好ましい。これらの成分の合量が少なすぎると、低分散のガラスを得ることが困難になる可能性が高い。なおこれらの成分の合量が多すぎる場合、高屈折率のガラスを得ることが難しくなる可能性がある。

同様に低分散のガラスを得るためには、アッベ数を高める、あるいはアッベ数を大きく低下させない成分（Ｌａ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ）と、アッベ数を低下させる成分（Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５）のバランスをとることが重要になる。具体的には（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｎＯ＋Ｌａ_２Ｏ_３）／（Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５）の比を一定範囲、具体的には質量基準で２．０以上に調整することが好ましく、２．３〜４．０に調整することがより好ましく、２．４〜３．５に調整することがさらに好ましい。この値が小さすぎるとアッベ数が低下しやすくなる。一方、逆に大きすぎると高屈折率のガラスを得ることが難しくなる傾向がある。

上記組成を有する本発明のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、高屈折率のガラス、特に屈折率（ｎｄ）が１．８６以上のガラスでかつ低分散のガラス、特にアッベ数が３７以上のガラスを得るためには、屈折率を高め、アッベ数の低下の少ない成分であるＺｎＯ＋Ｔａ_２Ｏ_５＋Ｎｂ_２Ｏ_５含有量の合量を一定値以上にすることが好ましい。具体的には、これらの合量を３０％以上とすることが好ましく、３０〜４０％とすることがより好ましく、３１〜３５％とすることがさらに好ましい。これらの成分の合量が少なすぎると、高屈折率のガラスを得ることが難しくなる傾向がある。一方、これらの成分の合量が多すぎる場合、低分散のガラスを得ることが難しくなる傾向がある。

また、同様に高屈折のガラスを得るためには、（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／Ｔａ_２Ｏ_５を一定値以上にすることが好ましい。具体的には、これらの成分比を１．０以下とすることが好ましい。これらの成分比が多すぎると、高屈折率のガラスを得ることが難しくなる傾向がある。一方、これらの成分比が少なすぎる場合、低分散のガラスを得ることが難しくなる傾向がある。

さらに、同様に高屈折のガラスを得るためには、（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３）／Ｔａ_２Ｏ_５を一定値以上にすることが好ましい。具体的には、これらの成分比を２．５以下とすることが好ましい。これらの成分比が多すぎると、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＢ_２Ｏ_３で形成される失透物が析出し、液相温度が上昇しやすくなる。一方、これらの成分比が少なすぎる場合、高屈折率のガラスを得ることが難しくなる傾向がある。

また、同様に高屈折のガラスを得るためには、Ｌｉ_２Ｏ／Ｔａ_２Ｏ_５を一定値以上にすることが好ましい。具体的には、これらの成分比を０．０５以下とすることが好ましい。これらの成分比が多すぎると、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＢ_２Ｏ_３で形成される失透物が析出し、液相温度が上昇しやすくなる。一方、これらの成分比が少なすぎる場合、軟化点が低いガラスを得ることが難しくなる傾向がある。

また上記組成を有する本発明のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、高屈折率のガラス、特に屈折率（ｎｄ）が１．８５以上のガラスを得るためには、屈折率を高める成分であるＺｎＯ、ＺｒＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５含有量の合量を一定値以上にすることが好ましい。具体的には、これらの合量を５５％以上とすることが好ましく、５５〜８９％とすることがより好ましく、６０〜８７％とすることがさらに好ましい。これらの成分の合量が少なすぎると、高屈折率のガラスを得ることが難しくなる傾向がある。なお、これらの成分の合量が多すぎる場合、低分散のガラスを得ることが難しくなる傾向がある。特に、アッベ数の低下に対する屈折率の上昇率が大きい成分であるＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５およびＮｂ_２Ｏ_５の合量を３０％以上とすることが好ましい。

また上記組成を有する本発明のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、低いガラス転移温度、具体的には６５０℃以下のガラス転移温度を達成するためには、軟化点を低下させる効果のあるＺｎＯとＬｉ_２Ｏの含有量の合量を一定値以上にすることが好ましい。具体的には、ＺｎＯ＋Ｌｉ_２Ｏが８％以上であることが好ましく、８〜４０％であることがより好ましく、１０〜３０％であることがさらに好ましい。これらの合量が少なすぎると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が上昇し、低温でモールドプレス成形することが困難となる傾向がある。一方、これらの合量が多すぎる場合には、プリフォームガラスの溶融、成形工程中にＢ_２Ｏ_３，Ｌａ_２Ｏ_３を主成分とする失透物が析出しやすくなり、液相温度が上がって作業範囲が狭くなり量産化しにくくなる傾向がある。

また本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、上記成分以外にも種々の成分を本発明のガラスの特性を損なわない範囲で添加することが可能である。このような成分としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、清澄剤などが挙げられる。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ＳｉＯ_２やＢ_２Ｏ_３と共にガラスの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、特にガラス中の成分が水へ選択的に溶出することを抑制する効果が顕著である。その含有量は１０％以下、特に５％以下であることが好ましい。なお、Ａｌ_２Ｏ_３が多いとガラスが失透しやすくなる。また溶融性が悪化して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。

ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯといったアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）は融剤として作用するとともに、アッベ数を低下させずに屈折率を高める効果がある。ＲＯが多くなりすぎると、プリフォームガラスの溶融、成形工程中にＢ_２Ｏ_３およびＬａ_２Ｏ_３を主成分とする失透物が析出しやすくなり、液相温度が上がって作業範囲が狭くなりやすい。その結果、量産化しにくくなる傾向がある。さらにＲＯ成分が多すぎると逆に耐候性が悪化しやすくなり、ガラス成分の研磨洗浄水や各種洗浄溶液中への溶出が増大したり、高温多湿状態でのガラス表面の変質が顕著になったりする。よって、ＣａＯ、ＢａＯおよびＳｒＯは、合量で２０％以下であることが好ましい。

ＣａＯはガラスのアッベ数を低下させることなく屈折率を高める成分である。また、高温多湿状態においてアルカリ金属成分やアルカリ土類金属成分がガラス表面に析出することを防止する効果が高くなることから、耐候性向上のための有効成分である。ＣａＯの含有量は０〜１０％であることが好ましく、０〜５％であることがより好ましい。

ＢａＯはガラスの屈折率を高める成分である。またＣａＯに比べると高温多湿状態でのガラス表面からの析出量が少ない。ＢａＯの含有量は２０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。

ＳｒＯはガラスの屈折率を高める成分である。またＣａＯに比べると高温多湿状態でのガラス表面からの析出量が少ない。従ってＳｒＯを積極的に使用することにより、耐候性に優れた製品を得ることができる。その含有量は２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。

なお、ＣａＯ、ＢａＯおよびＳｒＯ以外にも、屈折率を高めるためにＲＯ成分としてＭｇＯを添加してもよい。ＭｇＯを添加する場合、その含有量は１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。ＭｇＯが多くなりすぎると失透しやすくなる傾向がある。

Ｎａ_２Ｏは、Ｌｉ_２Ｏ同様に軟化点を低下させる効果を有する。しかしながら、その含有量が多いと、溶融時にＢ_２Ｏ_３とＮａ_２Ｏで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。また、Ｂ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３を主成分とする失透物が析出し、液相温度が高くなりやすい。さらに、プレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型と融着しやすくなったりして、プレス成形が困難となる傾向がある。Ｎａ_２Ｏの含有量は１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。

Ｋ_２ＯもＬｉ_２Ｏ同様に軟化点を低下させる効果を有する。Ｋ_２Ｏを添加する場合、その含有量は０〜１０％であることが好ましく、０〜５％であることがより好ましい。Ｋ_２Ｏが多くなりすぎると耐候性が悪化する傾向がある。また、Ｂ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３を主成分とする失透物が析出し、液相温度が高くなりやすい。さらに、プレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型の融着しやすくなったりして、プレス成形が困難となる傾向がある。

Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３は、アッベ数を低下することなく屈折率を高める成分である。このためＬａ_２Ｏ_３との置換により耐失透性を改善することができる。また、適量添加することによって、Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｌａ_２Ｏ_３系ガラスに起こりやすい分相を抑制する効果がある。Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の含有量は各々１５％以下であることが好ましく、各々８％以下であることがより好ましい。Ｙ_２Ｏ_３またはＹｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると失透しやすくなり、作業温度範囲が狭くなる傾向がある。またガラス中に脈理が発生しやすくなる。

清澄剤として、例えばＳｂ_２Ｏ_３を添加することができる。ただし、ガラスに対する過度の着色を避けるため、清澄剤の含有量は１％以下とすることが望ましい。

上記の組成範囲にあって、好ましい組成範囲の具体例として、記述のガラス組成Ａ〜Ｃが挙げられる。

ガラス組成Ａは、質量％で、ＳｉＯ_２ ３〜２１％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２３％、ＺｎＯ ６〜４０％、ＺｒＯ_２ ２〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３ ３０〜４６％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜１６％、Ｔａ_２Ｏ_５ ７〜１８％ Ｎｂ_２Ｏ_５ １〜１０％を組成として含有し、かつ鉛成分、砒素成分およびＦ成分を実質的に含有しないことを特徴とする。当該組成によると、高屈折率かつ低分散有するモールドプレス成形用光学ガラスが得られやすい。

また、ガラス組成Ａの好ましい組成範囲としては、質量％で、ＳｉＯ_２ ３．５〜２１．０％、Ｂ_２Ｏ_３ ９〜１５％、ＺｎＯ １５〜２１％、Ｌｉ_２Ｏ ０．１〜２．０％、ＴｉＯ_２ ０〜２．５％、ＺｒＯ_２ ３〜８％ Ｌａ_２Ｏ_３ ３２〜４０％ Ｇｄ_２Ｏ_３ ５〜１２％、Ｔａ_２Ｏ_５ １０〜１５％ Ｎｂ_２Ｏ_５ １〜５％ ＷＯ_３ ０〜３％含有し、かつ鉛成分、砒素成分およびＦ成分を実質的に含有しないものが挙げられる。

ガラス組成Ｂは、質量％で、ＳｉＯ_２ ３〜２１％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２３％、ＺｎＯ １０〜４０％、ＺｒＯ_２ ２〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３ ３０〜４６％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜１６％、Ｔａ_２Ｏ_５ １８〜２５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ １〜１０％を含有し、かつ鉛成分、砒素成分およびＦ成分を実質的に含有しないことを特徴とする。当該組成によると、特に高屈折率のモールドプレス成形用光学ガラスを得ることが可能となる。

ガラス組成Ｃは、質量％で、ＳｉＯ_２ ３〜２１％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２３％、ＺｎＯ ６〜４０％、ＺｒＯ_２ ４〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２０〜３０％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ４〜１６％、Ｔａ_２Ｏ_５ ７〜２５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ １〜１０％の組成を含有し、かつ鉛成分、砒素成分、およびＦ成分を実質的に含まないことを特徴とする。当該組成によると、屈折率またはアッベ数のいずれかが若干低いものの、耐失透性に優れたモールドプレス成形用光学ガラスを得ることが可能となる。

ガラス組成Ｃのより好ましい範囲としては、質量％で、ＳｉＯ_２ ３〜２１％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２３％、ＺｎＯ ６〜４０％、ＺｒＯ_２ ４〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２０〜３０％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ４〜１６％、Ｔａ_２Ｏ_５ ７〜２５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ １〜１０％、ＷＯ_３ ０〜３％、ＴｉＯ_２ ０〜２０％を含有し、鉛成分、砒素成分、及びＦ成分を含まないものが挙げられる。

なお、ガラス組成Ｃにおいて、質量％で、Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３を４５％以下、好ましくは４２％以下に限定すれば、より耐失透性に優れたガラスを得ることが可能となる。

また、ガラス組成Ｃにおいて、（ＳｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３）／（ＺｎＯ＋Ｌｉ_２Ｏ）の比を、質量基準で２．９以下、好ましくは２．６以下、より好ましくは２．５以下とすることにより、ガラス転移温度の低いガラスが得られやすくなる。

本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、１．８２以上の屈折率（ｎｄ）、３５以上のアッベ数（νｄ）を有するガラスを得ることができる。特に１．８６以上の屈折率（ｎｄ）、３８以上のアッベ数（νｄ）を有するガラス、さらには１．８７〜１．９５の屈折率（ｎｄ）、３８〜４２のアッベ数（νｄ）を有するガラスを得ることができ、色分散が少なく、高機能で小型の光学素子用の光学レンズとして使用することができる。また、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、ガラス転移温度が６５０℃以下、特に６４０℃以下、さらには６３０℃以下とすることが可能である。ガラスの軟化点が低くなると、低温での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やガラスと金型との融着を抑えることができる。

次に、本発明の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を製造する方法を述べる。

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する。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に入れて軟化状態となるまで加熱しながら加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写させる。この成形方法はモールドプレス成形法と呼ばれ、広く用いられている。このようにして光ピックアップレンズや撮影用レンズ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１〜９は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜５、８、１１、１２、１５〜１９、２１、２３、２５、２６、２８、３０、３１、３３〜３９、４２、４４〜４７、５０、５２、５５〜５７、５９）および参考例（試料Ｎｏ．６、７、９、１０、１３、１４、２０、２２、２４、２７、２９、３２、４０、４１、４３、４８、４９、５１、５３、５４、５８）を、表１０は比較例（試料Ｎｏ．６０〜６５）をそれぞれ示している。なお、試料Ｎｏ．１〜５、７〜９、１１、１２、４２〜４７、５０、５２、５５〜５７、５９はガラス組成Ａを、試料Ｎｏ．６、１０、１３、１４、４８、４９、５３、５４、５８はガラス組成Ｂを、試料Ｎｏ．１５〜４１、５１はガラス組成Ｃをそれぞれ示している。

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、白金ルツボを用いて１３００〜１４５０℃で３時間溶融した。溶融後、融液をカーボン板上に流し出し、さらにアニール後、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）、ガラス転移温度（Ｔｇ）、液相温度および表面失透温度を測定した。また、金型融着性を評価した。それらの結果を表１〜１０に示す。

表から明らかなように、本発明の実施例または参考例であるＮｏ．１〜５９の各試料は、屈折率（ｎｄ）が１．８１７８以上、アッベ数（νｄ）が３７．０以上、ガラス転移温度が６３３℃以下であった。また耐失透性に優れており、プリフォームの成形時に失透することがないと考えられる。また実施例または参考例であるＮｏ．１〜６、１５、１６、５０の各試料については金型に融着しないことが確認された。

なお、屈折率（ｎｄ）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（νｄ）は上記した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）］式から算出した。

ガラス転移温度（Ｔｇ）は、熱膨張測定装置（ｄｉｌａｔｏ ｍｅｔｅｒ）にて測定される値によって評価した。

耐失透性は、液相温度および表面失透温度から判断した。液相温度は、電気炉で１３５０℃−１８時間の条件でガラスを再溶融後、温度勾配を有する電気炉で５分間保持した後、電気炉から取り出して空気中で放冷し、光学顕微鏡で失透物の析出位置を求めることで測定した。表面失透温度は、電気炉で１３５０℃−３０分の条件でガラスを再溶融後、温度勾配を有する電気炉で５分間保持した後、電気炉から取り出して空気中で放冷し、光学顕微鏡で失透物の析出位置を求めることで測定した。上記液相温度および表面失透温度の評価において、液相温度は、溶融されたガラスが成形されるまでの間、長期に炉内に滞在することにより失透の発現程度を評価することに対し、表面失透温度は、成形後のガラス表面に表面失透が発現する程度を評価したものである。なお液相温度が１２００℃以下であれば、１０^０．５ｄＰａ・ｓ以上の液相粘度を達成しやすく、液滴成形を行っても失透が生じるおそれがなくなる。また表面失透温度が１２７０℃以下であれば、耐失透性が良好であると判断できる。

金型との融着性は次のようにして評価した。まずガラス原料を調合し、白金坩堝を用いて１３００〜１５００℃で３〜５時間溶融した後、ガラス融液をカーボン台上に流し出してアニールし、直径５ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状の試料に加工した。次に、ＷＣ金型上に試料を静置し、Ｎ_２雰囲気中で８００℃まで加熱し、１５分間保持した。加熱後に試料を除去し、試料が接触していた金型表面の直径５ｍｍの円内を観察し、融着の有無を評価した。

本発明のモールドプレス用光学ガラスは、ガラス転移温度が低く、またプリフォーム成形時の耐失透性に優れている。しかも屈折率およびアッベ数が高いため、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を高性能化することができる。またモールドプレス以外の成形方法で成形されるガラス硝材として使用することも可能である。

Claims (6)

1. 質量％で、ＳｉＯ_２ ３〜２１％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２３％、ＺｎＯ ６．５〜４０％、ＺｒＯ_２ ２〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２０〜４６％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ３〜１６％、Ｔａ_２Ｏ_５ ７〜１８％、Ｎｂ_２Ｏ_５ １〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜０．９％、Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｎＯ ８％以上の組成を含有し、かつ鉛成分、砒素成分およびＦ成分を実質的に含有せず、屈折率が１．８２以上であることを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。
2. アッベ数が３５以上であることを特徴とする請求項１に記載のモールドプレス成形用光学ガラス。
3. 質量％で、さらにＷＯ_３ ０〜１０％およびＴｉＯ_２ ０〜２０％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のモールドプレス成形用光学ガラス。
4. （ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／Ｔａ_２Ｏ_５が、質量基準で１．０以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のモールドプレス成形用光学ガラス。
5. （Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３）／Ｔａ_２Ｏ_５が、質量基準で２．５以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のモールドプレス成形用光学ガラス。
6. Ｌｉ_２Ｏ／Ｔａ_２Ｏ_５が、質量基準で０．０５以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のモールドプレス成形用光学ガラス。