JP2014076941A - 光学ガラス - Google Patents

Abstract

【課題】（１）環境上好ましくない成分を含有しない、（２）ガラス転移点が低くモールドプレス成形が容易である、（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光学ガラスを提供する。
【解決手段】ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ０〜１２％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２０％、ＺｎＯ ６．５〜１８％、ＺｒＯ_２ ０〜６％、Ｌｉ_２Ｏ ０．０５〜５％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２５〜３９．５％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜２０％、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１６．５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜５．５％、ＷＯ_３ ０．１〜２０％、ＴｉＯ_２ ０〜７％、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２５％、および、Ｌａ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２ ２５〜３９．５％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せず、屈折率が１．８４６以上、アッベ数が３０〜４５、ガラス転移点が６３０℃以下であることを特徴とする光学ガラス。
【選択図】図１

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）、研削、研磨、洗浄を施し、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、洗浄を施し、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、プリフォームガラス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点（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は、アッベ数が小さい、すなわち、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得ることは難しいとされている。また、高屈折率かつ低分散のガラスは、耐失透性が低下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成分を含有しない、（２）ガラス転移点が低くモールドプレス成形が容易である、（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、光学ガラスを構成する各成分の含有量を厳しく規制することにより、上記課題を解決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。

すなわち、本発明は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ０〜１２％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２０％、ＺｎＯ ６．５〜１８％、ＺｒＯ_２ ０〜６％、Ｌｉ_２Ｏ ０．０５〜５％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２５〜３９．５％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜２０％、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１６．５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜５．５％、ＷＯ_３ ０．１〜２０％、ＴｉＯ_２ ０〜７％、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２５％、および、Ｌａ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２ ２５〜３９．５％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せず、屈折率が１．８４６以上、アッベ数が３０〜４５、ガラス転移点が６３０℃以下であることを特徴とする光学ガラスに関する。

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含有させないことを意味し、不可避的不純物まで完全に排除するものではない。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。

本発明の光学ガラスは、（ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／Ｔａ_２Ｏ_５が１．６〜３９５であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、（ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／ＷＯ_３が１．５〜３９５であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、（ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／Ｌｉ_２Ｏが５〜１５０であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、密度ｄと屈折率ｎｄが、ｄ＜７．８２５２×ｎｄ−９．２４の関係を満たすことが好ましい。

通常、光学ガラスにおいて、密度と屈折率の間に相関関係が見られる。具体的には、屈折率を向上させる成分を含有させると、密度が上昇する傾向があるが、密度と屈折率が上記関係式を満たせば、同じ屈折率であっても密度が小さくなる。結果として、所望の屈折率特性を維持しつつ、軽量化を図ることが可能となる。

本発明の光学ガラスは、液相温度が１１００℃以下であることが好ましい。

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。

本発明によれば、（１）環境上好ましくない成分を含有しない、（２）ガラス転移点が低くモールドプレス成形が容易である、（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光学ガラスを提供することが可能となる。

実施例におけるＮｏ．４〜７、１０、１７、１８、２２〜２４、２９、３０の試料につき、屈折率（ｎｄ）および密度（ｄ）の値と、式ｄ＝７．８２５２×ｎｄ−９．２４との関係を示すグラフである。

以下に、各成分の含有量を上記のように規制した理由を説明する。なお、以下の説明において、特に断りがない場合、「％」は「質量％」を意味する。

ＳｉＯ_２はガラス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０〜１２％であり、好ましくは０．５〜１０％、より好ましくは１〜８％、さらに好ましくは１．５〜６％、最も好ましくは２〜５％である。ＳｉＯ_２の含有量が多すぎると、屈折率が低下したり、ガラス転移点が高くなったりする傾向がある。

Ｂ_２Ｏ_３はガラス骨格を構成する成分であり、アッベ数を高める効果が最も高い成分である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は８〜２０％であり、好ましくは７．５〜１９％、より好ましくは８．５〜１８％である。Ｂ_２Ｏ_３が少なすぎると、所望の高いアッベ数が得られにくくなる。また、ガラスが不安定になって耐失透性が低下したり、着色しやすくなる。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、屈折率が低下するとともに、耐候性が低下する傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ優れた耐失透性を得るためには、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３の合量を適切に調整する必要がある。具体的には、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の含有量は８〜２５％であり、好ましくは１０〜２２％である。ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、失透が生じやすくなるとともに耐候性が低下しやすくなる。また、高いアッベ数が得られにくくなる。一方、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、屈折率が低下したり、転移化点が高くなったりする傾向がある。

ＺｎＯは、屈折率やアッベ数を大きく変化させることなく、粘度を低下させる成分である。そのため、ＺｎＯを含有させることにより、ガラス転移点を低下させることができる。また、モールドプレス成形時に金型と融着しにくいガラスを得ることができる。また、アルカリ土類金属成分（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）に比べて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が得られやすい。ＺｎＯの含有量は６．５〜１８％であり、好ましくは６．５〜１６．５％、より好ましくは７〜１６％、さらに好ましくは８〜１５．５％、特に好ましくは９〜１５％、最も好ましくは１０〜１４．５％である。ＺｎＯの含有量が少なすぎると、ガラス転移点の低いガラスが得られにくくなる。また、モールドプレス成形時に金型と融着しやすくなる。一方、ＺｎＯの含有量が多すぎると、耐候性が低下する傾向がある。なお、ＺｎＯの含有量を比較的多くすることにより、成形温度を低下させることが可能となることから、同じく低粘度化の効果を有するＬｉ_２Ｏの含有量を低減することができる。結果として、Ｌｉ_２Ｏの揮発に起因する脈理の発生を抑制することが可能となる。

ＺｒＯ_２は、アッベ数をほとんど低下させることなく屈折率を高めることができる成分である。また、中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、化学的耐久性を向上させる効果もある。ただし、その含有量が多すぎると、ガラス転移点が上昇し、モールドプレス成形性が低下すると同時に、失透しやすくなる。したがって、ＺｒＯ_２の含有量は０〜６％であり、好ましくは０．１〜５．５％、より好ましくは０．５〜５％である。

Ｌｉ_２Ｏは、アルカリ金属酸化物（Ｒ’_２Ｏ）のなかで、最もガラス転移点を低下させる効果が大きい成分である。Ｌｉ_２Ｏの含有量は０．０５〜５％、０．１〜５％、０．３〜５％、０．４〜３％、特に０．５〜２％以下であることが好ましい。Ｌｉ_２Ｏの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。なお、Ｌｉ_２Ｏは分相性が強いため、その含有量が多すぎると、液相温度が高くなり、失透物が析出しやすくなる。結果として、作業性が低下する傾向がある。また、モールドプレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、ガラスが金型と融着しやすくなる傾向がある。

Ｌａ_２Ｏ_３は、アッベ数をほとんど低下させることなく屈折率を高めることのできる成分である。Ｌａ_２Ｏ_３は、同じく屈折率を高める効果のあるＺｒＯ_２、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＮｂ_２Ｏ_５に比べ失透傾向が強くないため、比較的多量に含有させても均質なガラスが得られやすい。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は２５〜３９．５％であり、好ましくは２７〜３８．５％、より好ましくは２９〜３７．５％、さらに好ましくは３０〜３６．５％、特に好ましくは３０．５〜３５．５％である。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、所望の高屈折率特性が得られにくくなる。一方、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、成形時に失透しやすくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ優れた耐失透性を得るためには、Ｌａ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２の合量を適切に調整する必要がある。具体的には、Ｌａ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２の含有量は２５〜３９．５％であり、好ましくは２６〜３９％である。Ｌａ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２の含有量が少なすぎると、高屈折率かつ低分散の光学特性が得られにくくなる。一方、Ｌａ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２の含有量が多すぎると、失透が生じやすくなるとともに耐候性が低下しやすくなる。

Ｇｄ_２Ｏ_３は屈折率を高める成分である。また、耐失透性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。ただし、多量に含有させると、分相傾向が強くなり、均質なガラスが得られにくくなる。また、液相温度が上昇したり、アッベ数が低下する傾向がある。なお、Ｇｄ_２Ｏ_３は、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。以上に鑑み、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量は０〜２０％であり、好ましくは２〜１７．５％、より好ましくは４〜１５％である。

Ｔａ_２Ｏ_５は屈折率を高める成分である。また、化学的耐久性や耐失透性を高める効果がある。Ｔａ_２Ｏ_５は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、高屈折かつ低分散の光学特性を得るために有効な成分である。Ｔａ_２Ｏ_５の含有量は０〜１６．５％であり、好ましくは０．５〜１５％、より好ましくは１〜１４．５％、さらに好ましくは２〜１４％である。Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、アッベ数の低下が大きくなる傾向がある。また、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。

Ｎｂ_２Ｏ_５は屈折率を高める効果が大きい成分である。また、Ｔａ_２Ｏ_５を多く含有する組成系において、耐失透性を改善する働きがある。なお、Ｎｂ_２Ｏ_５は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、高屈折率かつ低分散の光学特性を得るために有効な成分である。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量は０〜５．５％であり、好ましくは０．１〜５％である。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、失透物がガラス表面に析出（表面失透）しやすくなる。また、低分散のガラスが得られにくくなる。

ＷＯ_３は屈折率を高める効果を有する。ＷＯ_３は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、高屈折かつ低分散の光学特性を得るために有効な成分である。また、中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、耐失透性を向上させる効果もある。ＷＯ_３はＴａ_２Ｏ_５やＮｂ_２Ｏ_３に比べ失透傾向が強くないため、多く含有させても均質なガラスが得られやすい。ＷＯ_３の含有量は０．１〜２０％であり、好ましくは０．５〜１７．５％、より好ましくは１〜１５％、さらに好ましくは１．５〜１０％、最も好ましくは２〜７．５％である。ＷＯ_３の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、ＷＯ_３の含有量が多すぎると、アッベ数の低下が大きくなる傾向がある。また、モールドプレス成形時に金型と融着しやすくなったり、短波長領域の透過率が低下するおそれがある。

ＴｉＯ_２は屈折率を高める成分である。また、耐失透性を向上させる効果や、紫外光による変色（ソラリゼーション）を抑制する効果もある。なお、ＴｉＯ_２は密度の上昇に対する屈折率の上昇割合が大きく、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る。また、ＴｉＯ_２はガラス転移点を上昇させくい成分である。ＴｉＯ_２の含有量は０〜７％であり、好ましくは０．１〜５％、より好ましくは０．１〜２．５％である。ＴｉＯ_２の含有量が多すぎると、アッベ数の低下が大きくなる傾向がある。さらに、短波長領域の透過率が低下して、短波長用レンズとしての使用に支障をきたすおそれがある。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ優れた耐失透性を得るためには、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは２５〜５９．５％、より好ましくは２６〜５８．５％、さらに好ましくは２７〜５８％、特に好ましくは２８〜５７．５％、最も好ましくは３０〜５６．５％である。Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、高屈折率かつ低分散の光学特性が得られにくくなる。一方、Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、失透が生じやすくなるとともに耐候性が低下しやすくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ優れた耐失透性を得るためには、Ｌａ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２およびＮｂ_２Ｏ_５の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｌａ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは２５〜４５％、より好ましくは２６〜４４％、さらに好ましくは２７〜４２％、特に好ましくは２８〜４０％である。Ｌａ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｌａ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、失透しやすくなり、ガラス化が困難となる傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低分散の光学特性、および、優れた耐失透性を得るためには、Ｌａ_２Ｏ_３およびＴａ_２Ｏ_５の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは２５〜５６％、より好ましくは２７．５〜５３％、さらに好ましくは３０〜５０％である。Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、耐失透性が低下したり、短波長領域の透過率が低下しやすくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低分散の光学特性、および、優れた耐失透性を得るためには、ＷＯ_３およびＴａ_２Ｏ_５の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、ＷＯ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは０．１〜３６％、より好ましくは２．５〜３２．５％、さらに好ましくは５〜３０％である。ＷＯ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、ＷＯ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、かえって低分散の光学特性が得られにくくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低分散の光学特性、および、優れた耐失透性を得るためには、Ｔａ_２Ｏ_５に対するＺｒＯ_２およびＬａ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／Ｔａ_２Ｏ_５（質量比）は、好ましくは１．６〜３９５、より好ましくは１．７〜１００、さらに好ましくは１．８〜８０、特に好ましくは１．９〜５０である。当該比率が上記範囲外となると、上記効果が得られにくくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低分散の光学特性、および、優れた耐失透性を得るためには、ＷＯ_３に対するＺｒＯ_２およびＬａ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／ＷＯ_３（質量比）は、好ましくは１．５〜３９５、より好ましくは２．５〜２００、さらに好ましくは５〜１５０、特に好ましくは１０〜１００である。当該比率が上記範囲外となると、上記効果が得られにくくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低分散の光学特性、および、優れた耐失透性を得るためには、Ｌｉ_２Ｏに対するＺｒＯ_２およびＬａ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／Ｌｉ_２Ｏ（質量比）は、好ましくは５〜１５０、より好ましくは１０〜１４０、さらに好ましくは２０〜１３５、特に好ましくは３０〜１３０である。当該比率が上記範囲外となると、上記効果が得られにくくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低分散の光学特性、および、優れた耐失透性を得るためには、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＴｉＯ_２の合量に対するＺｒＯ_２およびＬａ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋ＴｉＯ_２）（質量比）は、好ましくは１以上、より好ましくは２以上である。当該比率が小さすぎると、上記効果が得られにくくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、ガラス転移点の低いガラスを得るためには、ＺｎＯとＬｉ_２Ｏの合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、ＺｎＯ＋Ｌｉ_２Ｏの含有量は、好ましくは６．６〜１６．６％、より好ましくは７〜１６％、さらに好ましくは８〜１５．５％、特に好ましくは９．５〜１５％である。ＺｎＯ＋Ｌｉ_２Ｏの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、ＺｎＯ＋Ｌｉ_２Ｏの含有量が多すぎると、耐失透性が低下する傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、軟化点を低くし、かつ、モールドプレス成形時における金型との融着を抑制するためには、Ｂ_２Ｏ_３とＺｎＯの合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｎＯの含有量は、好ましくは１４．６〜３６％、より好ましくは１７．５〜３５％、さらに好ましくは２０〜３２．５％、特に好ましくは２２．５〜３２％、最も好ましくは２５〜３１．５％である。Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｎＯの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｎＯの含有量が多すぎると、耐失透性が低下する傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、軟化点を低くし、かつ、モールドプレス成形時における金型との融着を抑制するためには、ＷＯ_３に対するＢ_２Ｏ_３とＺｎＯの合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｎＯ／ＷＯ_３は、好ましくは１〜１４０、より好ましくは２．５〜１００、さらに好ましくは３〜７５、特に好ましくは３．５〜５０、最も好ましくは４〜２５である。Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｎＯ／ＷＯ_３が小さすぎると、上記効果が得られにくくなる。また、耐失透性が低下したり、低分散の光学特性が得られにくくなる傾向がある。一方、Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｎＯ／ＷＯ_３が大きすぎると、耐失透性が低下したり、屈折率が低下する傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、軟化点を低くし、モールドプレス成形時における金型との融着を抑制し、かつ、耐失透性に優れたガラスを得るためには、ＺｎＯに対するＬａ_２Ｏ_３の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｌａ_２Ｏ_３／ＺｎＯは、好ましくは１．３〜５．５、より好ましくは１．５〜５、さらに好ましくは１．６〜４、特に好ましくは１．７〜３、最も好ましくは１．８〜２．５である。Ｌａ_２Ｏ_３／ＺｎＯが大きすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｌａ_２Ｏ_３／ＺｎＯが小さすぎると、屈折率が低下しやすくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、低ガラス転移点、あるいは、高屈折率、高分散の特性を得るためには、ＳｉＯ_２およびＺｒＯ_２の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、ＳｉＯ_２＋ＺｒＯ_２の含有量は好ましくは１２．５％未満であり、より好ましくは１２％以下である。ＳｉＯ_２＋ＺｒＯ_２の含有量が多すぎると、上記効果が得られにくくなる。また、耐失透性が低下する傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低密度のガラスを得るためには、Ｌｉ_２Ｏ、ＷＯ_３およびＴｉＯ_２の合量に対するＺｒＯ_２およびＬａ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／（Ｌｉ_２Ｏ＋ＷＯ_３＋ＴｉＯ_２）（質量比）は、好ましくは１〜７０、より好ましくは１．５〜５０、さらに好ましくは２〜２５、特に好ましくは２〜１０である。上記比率が小さすぎると、低分散の光学特性が得られにくい。一方、上記比率が大きすぎると、ガラス転移点が高くなる傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低密度のガラスを得るためには、ＺｎＯ、Ｌｉ_２ＯおよびＴｉＯ_２の合量に対するＺｒＯ_２およびＬａ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／（ＺｎＯ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＴｉＯ_２）（質量比）は、好ましくは１〜３．５である。上記比率が小さすぎると、低分散の光学特性が得られにくい。一方、上記比率が大きすぎると、ガラス転移点が高くなる傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低密度のガラスを得るためには、Ｌｉ_２ＯおよびＴｉＯ_２の合量に対するＳｉＯ_２およびＢ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／（ＴｉＯ_２＋Ｌｉ_２Ｏ）（質量比）は、好ましくは１〜１００、より好ましくは２〜９０、さらに好ましくは３〜８０、特に好ましくは４〜７０である。上記比率が小さすぎると、高屈折かつ低密度のガラスが得られにくくなる。一方、上記比率が大きすぎると、高屈折率特性が得られにくくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ低密度のガラスを得るためには、Ｌｉ_２ＯおよびＴｉＯ_２の合量に対するＮｂ_２Ｏ_５およびＴａ_２Ｏ_５の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５）／（Ｌｉ_２Ｏ＋ＴｉＯ_２）（質量比）は、好ましくは１〜１００、より好ましくは１．５〜９０、さらに好ましくは２〜８０、特に好ましくは２〜７０である。上記比率が小さすぎると、高屈折率かつ低密度のガラスが得られにくくなる。一方、上記比率が大きすぎると、高屈折特性が得られにくくなる。

本発明の光学ガラスには、上記成分以外に以下の成分を含有させることができる。

Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３は、アッベ数をほとんど低下させずに屈折率を高める成分である。また、適量含有させることによって、Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｌａ_２Ｏ_３系ガラスにおいて生じやすい分相を抑制する効果がある。Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３のそれぞれの含有量は、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜８％である。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、脈理が発生しやすくなる。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ＳｉＯ_２やＢ_２Ｏ_３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、特にガラス中の成分が水へ選択的に溶出することを抑制する効果が高い。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、失透しやすくなる。また、溶融性が低下して脈理や泡がガラス中に残存しやすくなり、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなるおそれがある。

ＣａＯ、ＳｒＯまたはＢａＯ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、アッベ数をほとんど低下させずに屈折率を高める効果がある。ただし、ＲＯの含有量が多すぎると、溶融または成形工程中に失透物が析出しやすくなり、液相温度が上昇して作業温度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の含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなり、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、高温多湿環境下でガラス表面の変質が顕著になる傾向がある。よって、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯは、合量で２０％以下であることが好ましい。

なお、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのそれぞれの含有量の好ましい範囲は以下の通りである。

ＣａＯは、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、耐候性向上のための有効成分である。ＣａＯの含有量は、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０〜５％である。

ＳｒＯおよびＢａＯは、ＣａＯに比べると高温多湿環境下でのガラス表面からの析出が少ない。よって、ＳｒＯおよびＢａＯを積極的に使用することにより、耐候性に優れたガラスを得ることができる。ＳｒＯおよびＢａＯのそれぞれの含有量は、好ましくは０〜２０％、より好ましくは０〜１０％、さらに好ましくは０〜５％である。

なお、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯ以外にも、屈折率を高めるために、ＭｇＯを含有させてもよい。ＭｇＯの含有量は、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下である。ＭｇＯの含有量が多すぎると、失透しやすくなる。

Ｎａ_２ＯはＬｉ_２Ｏ同様にガラス転移点を低下させる効果を有する。ただし、その含有量が多すぎると、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、失透物が析出して液相温度が高くなりやすい。さらに、モールドプレス成形時に金型と融着しやすくなる。Ｎａ_２Ｏの含有量は、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下である。

Ｋ_２Ｏも、Ｌｉ_２Ｏ同様にガラス転移点を低下させる効果を有する。Ｋ_２Ｏの含有量は、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０〜５％である。Ｋ_２Ｏの含有量が多すぎると、耐候性が低下する傾向がある。また、失透物が析出して液相温度が高くなりやすい。さらに、モールドプレス成形時に揮発物が発生したり、金型と融着しやすくなる。

なお、清澄剤として、例えばＳｂ_２Ｏ_３やＳｎＯ_２を添加することができる。Ｓｂ_２Ｏ_３は、不純物として混入するＦｅの消色効果がある。Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０〜１％、より好ましくは０．０１〜０．１％以下である。Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、着色が過度になる傾向がある。

鉛成分（例えばＰｂＯ）、ヒ素成分（例えばＡｓ_２Ｏ_３）およびフッ素成分（例えば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。よって、本発明の光学ガラスはこれらの成分を実質的に含有しない。

本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は１．８４６以上であり、好ましくは１．８５以上、より好ましくは１．８６以上である。屈折率の上限は特に限定されないが、好ましくは１．９２以下、より好ましくは１．８８以下である。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は３０〜４５であり、好ましくは３２〜４２、より好ましくは３４〜４０である。本発明の光学ガラスは、上記光学特性を満たすことにより、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好適となる。

本発明の光学ガラスのガラス転移点は６３０℃以下であり、好ましくは６１０℃以下、より好ましくは６０５℃以下、さらに好ましくは６００℃以下である。これにより、低温でのモールドプレス成形が可能となり、金型の酸化や、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を抑制することができる。

本発明の光学ガラスの液相温度は１１００℃以下であることが好ましく、１０８０℃以下であることがより好ましい。液相温度が当該範囲を満たすことにより、１０^０．６ｄＰａ・ｓ以上の液相粘度を達成しやすく、例えば液滴成形を行った場合でも、失透が生じにくくなる。

本発明の光学ガラスの透過率曲線（厚さ１０ｍｍ）において、透過率が７０％となる波長（以下、「着色度λ_７０」という）は、好ましくは４５０ｎｍ以下、より好ましくは４４０ｎｍ以下、さらに好ましくは４３０ｎｍ以下、特に好ましくは４２０ｎｍ以下である。着色度λ_７０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。

着色度λ_７０を上記範囲に調整するためには、着色成分であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等の不純物の混入を抑制する、あるいは、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２等の透過率を低下させる成分の含有量を適宜調整することが効果的である。

本発明の光学ガラスは、密度（ｄ）と屈折率（ｎｄ）が、ｄ＜７．８２５２×ｎｄ−９．２４の関係式を満たすことが好ましい。これにより、本発明の光学ガラスは、所望の屈折率特性を維持しつつ、軽量化を図ることが可能となる。なお、本発明の光学ガラスは、密度（ｄ）と屈折率（ｎｄ）が、ｄ＜７．８２５２×ｎｄ−９．２４２３の関係式を満たすことがより好ましく、ｄ＜７．８２５２×ｎｄ−９．２４７３の関係式を満たすことがさらに好ましい。なお、上記関係式を満たすためには、ＴｉＯ_２等の、密度の上昇に対する屈折率の上昇が大きい成分を積極的に含有させることが好ましい。

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、洗浄を施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（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１〜５は本発明の実施例（Ｎｏ．１〜２４、３１〜４６）および比較例（Ｎｏ．２５〜３０）をそれぞれ示している。

各試料は次のようにして作製した。

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。溶融ガラス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）、ガラス転移点（Ｔｇ）、液相温度（ＴＬ）、着色度λ_７０および密度（ｄ）測定した。結果を表１〜５に示す。また、図１に、Ｎｏ．４〜７、１０、１７、１８、２２〜２４、２９、３０の試料につき、屈折率（ｎｄ）および密度（ｄ）の値と、式ｄ＝７．８２５２×ｎｄ−９．２４との関係を示す。なお、図１において、◆はＮｏ．４〜７、１０、１７、１８、２２〜２４、■はＮｏ．２９、３０のデータを示す。

表から明らかなように、本発明の実施例であるＮｏ．１〜２４、３１〜４６の各試料は、屈折率が１．８４７８〜１．８８３８、アッベ数３８．５〜４０．６という所望の光学定数を有していた。また、ガラス転移点が６０９℃以下と低いため、モールドプレス成形性に優れ、また、液相温度も１１００℃以下と低いため、プリフォーム成形時に失透しにくいことがわかる。さらに、着色度λ_７０が３９３ｎｍ以下と小さく、可視光または近紫外域の透過率に優れていることがわかる。また、Ｎｏ．４〜７、１０、１７、１８、２２〜２４の各試料は、密度が低く、ｄ＜７．８２５２×ｎｄ−９．２４の関係式を満たしていることがわかる。

一方、Ｎｏ．２５の試料は屈折率が１．８３７０と低く、Ｎｏ．２６の試料はアッベ数が２８．７と低く、それぞれ所望の光学特性を満たしていなかった。また、Ｎｏ．２７、２８、３０の試料はガラス転移点が６１９℃以上と高く、モールドプレス成形性に劣っていた。なお、Ｎｏ．２８の試料は液相温度が１２６０℃と高く、耐失透性に劣っていた。さらに、Ｎｏ．２９および３０の試料は、ｄ＜７．８２５２×ｎｄ−９．２４の関係式を満たしていなかった。

なお、上記各特性は以下のようにして測定した。

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。

ガラス転移点は熱膨張測定装置（ｄｉｌａｔｏ ｍｅｔｅｒ）を用いて測定した。

液相温度は、電気炉で１３５０℃−０．５時間の条件で試料を再溶融後、温度勾配を設けた電気炉内で１６時間保持した後、電気炉から取り出して大気中で放冷し、光学顕微鏡で失透物の析出位置（温度）を求めることで測定した。

着色度λ_７０は次のようにして測定した。分光光度計を用いて、厚さ１０ｍｍ±０．１ｍｍの光学研磨された試料について、２００〜８００ｎｍの波長域での透過率を０．５ｎｍ間隔で測定し、透過率曲線を作製した。透過率曲線において、透過率７０％を示す波長を着色度λ_７０とした。

密度はアルキメデス法により測定を行った。

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好適である。また、モールドプレス成形以外の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 (7)

1. ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ０〜１２％、Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２０％、ＺｎＯ ６．５〜１８％、ＺｒＯ_２ ０〜６％、Ｌｉ_２Ｏ ０．０５〜５％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２５〜３９．５％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜２０％、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１６．５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜５．５％、ＷＯ_３ ０．１〜２０％、ＴｉＯ_２ ０〜７％、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３ ８〜２５％、および、Ｌａ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２ ２５〜３９．５％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せず、屈折率が１．８４６以上、アッベ数が３０〜４５、ガラス転移点が６３０℃以下であることを特徴とする光学ガラス。
2. （ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／Ｔａ_２Ｏ_５が１．６〜３９５であることを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
3. （ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／ＷＯ_３が１．５〜３９５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。
4. （ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）／Ｌｉ_２Ｏが５〜１５０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学ガラス
5. 密度ｄと屈折率ｎｄが、ｄ＜７．８２５２×ｎｄ−９．２４の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
6. 液相温度が１１００℃以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ガラス。
7. モールドプレス成形用であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学ガラス。