JP6046376B2 - 光学ガラス - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低く、屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．９０、好ましくは１．７０〜１．９０、アッベ数（νｄ）が２０〜６０、の範囲の光学定数を有し、かつ希土類の含有量が低い光学ガラスに関する。
屈折率（ｎｄ）が１．７０を超えるような高屈折率の光学ガラスの製造には、一般にＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物やＮｂ２Ｏ５等を高い含有率にする事で、目的の光学定数を有する光学素子を製造する事が主流となっている。
希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３やＧｄ２Ｏ３などは、近年、供給国の一局集中や輸出規制の問題があり、価格の高騰や安定的供給の確保が懸念されている。同様にＮｂ２Ｏ５なども、近年、原料価格が高騰しており、これらの原料を含有しないか含有量が低い組成範囲で高屈折の光学定数を有する事が望まれている。
また、光学素子のプレス成型による成形方法は、主に光学ガラス（プリフォーム）を再加熱・軟化させて所定の形状にプレス成型される方式と、金型を加熱した上に溶融ガラスを滴下しプレス成型するダイレクトプレス方式が知られている。これらの方式のプレスは、いずれもプレス金型をガラス転移温度（Ｔｇ）近傍または、それ以上の温度に加熱する必要がある。特にモールドプレスの場合には、金型表面が精密に製膜されることを要するので、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高いと金型の酸化等が促進し、金型の寿命が短くなる。このため、モールドプレスに用いられる光学ガラスが、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する事は重要である。
特開２０１０−８３７０３号公報には、ＳｉＯ２―Ｎａ２Ｏ−ＢａＯ−ＴｉＯ２―Ｎｂ２Ｏ５系の組成からなり、屈折率ｎｄが１．８０以上１．８８以下、アッベ数νｄ２０以上３０以下の光学ガラスが開示されている。しかしこの光学ガラスは、Ｎｂ２Ｏ５成分を多く必要とするため、製造原価が高くなってしまう。
また、この文献にはガラス転移温度についての言及がなされていない。
また、この文献にはガラス転移温度についての言及がなされていない。
本発明の目的は、価格の高騰や安定的供給が懸念される光学ガラス原料に由来する成分を含有しないか、または比較的少なく含有させた場合であっても、所望の光学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低く、モールドプレスに適した光学ガラスを提供することである。
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、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２と適量のＲＯ成分を併用し、所定の範囲内に抑えることで、所望の光学定数を有し、かつガラス転移温度（Ｔｇ）が低くモールドプレスに適した光学ガラスが得られることを見出した。具体的には、本発明では以下のものを提供する。
（構成１）
屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．９０、アッベ数（νｄ）が２０〜６０の範囲にあり、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６００℃以下であり、酸化物基準の質量％で、Ｌｎ２Ｏ３（Ｌｎは、Ｌａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｇｄから選択される１種以上）、Ｂｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＧｅＯ２、及びＷＯ３の各成分の合計量が２０％以下、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が２０％以下であることを特徴とする光学ガラス。
（構成２）
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２：１０％〜５０％、
ＴｉＯ２：１０％〜５０％、
ＲＯ：１０％〜６０％（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｂａから選択される１種以上）、
の各成分を含有する構成１に記載の光学ガラス。
（構成３）
酸化物基準の質量％で、
ＢａＯ：０％〜６０％、
ＣａＯ：０％〜２０％、
ＺｎＯ：０％〜２０％、
ＳｒＯ：０％〜２０％、
ＭｇＯ：０％〜２０％、
Ｌｉ２Ｏ：０％〜２０％、
Ｎａ２Ｏ：０％〜２０％、
Ｋ２Ｏ：０％〜２０％、
ＺｒＯ２：０％〜２０％、
Ｂ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ａｌ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｐ２Ｏ５：０％〜２０％、
Ｔａ２Ｏ５：０％〜２０％、
の各成分を含有する構成１または２に記載の光学ガラス。
（構成４）
酸化物基準の質量％で、
Ｌａ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｇｄ２Ｏ３：０％〜２０％、
ＧｅＯ２：０％〜２０％、
Ｙ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｙｂ２Ｏ３：０％〜２０％、
ＷＯ３：０％〜２０％、
Ｂｉ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｓｂ２Ｏ３：０％〜１％
の各成分を含有する構成１から３のいずれかに記載の光学ガラス。
（構成５）
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２＋ＢａＯ＋ＴｉＯ２の合計含有量が２０％〜９５％である構成１から４のいずれかに記載の光学ガラス。
（構成６）
酸化物基準の質量％で、（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５）≦２．０である構成１から５のいずれかに記載の光学ガラス。
（構成７）
構成１から６のいずれかに記載の光学ガラスを、熱間加工を含む加工工程により成形して得られる光学ガラス成形体。
（構成８）
前記熱間加工が、ダイレクトプレス成形、リヒートプレスおよびリドロー成形からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする構成７に記載の光学ガラス成形体。
（構成９）
構成１から６のいずれかに記載の光学ガラスを、冷間加工を含む加工工程により成形して得られる光学ガラス成形体。
（構成１０）
前記冷間加工が、切断、研削、および研磨からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする構成９に記載の光学ガラス成形体。
（構成１１）
構成７から１０のいずれかに記載の光学ガラス成形体からなる光学ガラス基板。
（構成１２）
構成７から１０のいずれかに記載の光学ガラス成形体からなる光学素子用プリフォーム。
（構成１３）
構成１０に記載の光学ガラス基板を、熱間加工および／または冷間加工してなる光学素子用プリフォーム。
（構成１４）
構成１２または１３のプリフォームをモールドプレス成形を含む加工工程により成形してなる光学素子。
（構成１５）
構成１１に記載の光学ガラス基板を、モールドプレス成形を含む加工工程により成形してなる光学素子。
屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．９０、アッベ数（νｄ）が２０〜６０の範囲にあり、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６００℃以下であり、酸化物基準の質量％で、Ｌｎ２Ｏ３（Ｌｎは、Ｌａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｇｄから選択される１種以上）、Ｂｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＧｅＯ２、及びＷＯ３の各成分の合計量が２０％以下、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が２０％以下であることを特徴とする光学ガラス。
（構成２）
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２：１０％〜５０％、
ＴｉＯ２：１０％〜５０％、
ＲＯ：１０％〜６０％（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｂａから選択される１種以上）、
の各成分を含有する構成１に記載の光学ガラス。
（構成３）
酸化物基準の質量％で、
ＢａＯ：０％〜６０％、
ＣａＯ：０％〜２０％、
ＺｎＯ：０％〜２０％、
ＳｒＯ：０％〜２０％、
ＭｇＯ：０％〜２０％、
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Ｎａ２Ｏ：０％〜２０％、
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Ｂ２Ｏ３：０％〜２０％、
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Ｐ２Ｏ５：０％〜２０％、
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の各成分を含有する構成１または２に記載の光学ガラス。
（構成４）
酸化物基準の質量％で、
Ｌａ２Ｏ３：０％〜２０％、
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の各成分を含有する構成１から３のいずれかに記載の光学ガラス。
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酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２＋ＢａＯ＋ＴｉＯ２の合計含有量が２０％〜９５％である構成１から４のいずれかに記載の光学ガラス。
（構成６）
酸化物基準の質量％で、（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５）≦２．０である構成１から５のいずれかに記載の光学ガラス。
（構成７）
構成１から６のいずれかに記載の光学ガラスを、熱間加工を含む加工工程により成形して得られる光学ガラス成形体。
（構成８）
前記熱間加工が、ダイレクトプレス成形、リヒートプレスおよびリドロー成形からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする構成７に記載の光学ガラス成形体。
（構成９）
構成１から６のいずれかに記載の光学ガラスを、冷間加工を含む加工工程により成形して得られる光学ガラス成形体。
（構成１０）
前記冷間加工が、切断、研削、および研磨からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする構成９に記載の光学ガラス成形体。
（構成１１）
構成７から１０のいずれかに記載の光学ガラス成形体からなる光学ガラス基板。
（構成１２）
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（構成１３）
構成１０に記載の光学ガラス基板を、熱間加工および／または冷間加工してなる光学素子用プリフォーム。
（構成１４）
構成１２または１３のプリフォームをモールドプレス成形を含む加工工程により成形してなる光学素子。
（構成１５）
構成１１に記載の光学ガラス基板を、モールドプレス成形を含む加工工程により成形してなる光学素子。
本発明によれば、価格の高騰や安定的供給が懸念される光学ガラス原料に由来する成分を含有しないか、または比較的少なく含有させた場合であっても、１．６０以上、好ましい態様では１．７０以上、より好ましい態様では１．７５以上の屈折率（ｎｄ）と、６００℃以下の、好ましい態様では５７５℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する光学ガラスを提供することが可能となる。
また、屈折率の上限としては、１．８６、好ましい態様では１．８８、最も好ましい態様では１．９０まで得る事が可能である。ガラス転移温度の下限としては、５２０℃、好ましい態様では５５０℃、最も好ましい態様では５８０℃まで得ることが可能である。
また、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、２０〜６０の範囲内にある。
また、屈折率の上限としては、１．８６、好ましい態様では１．８８、最も好ましい態様では１．９０まで得る事が可能である。ガラス転移温度の下限としては、５２０℃、好ましい態様では５５０℃、最も好ましい態様では５８０℃まで得ることが可能である。
また、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、２０〜６０の範囲内にある。
以下、本発明を具体的に説明するが、以下の実施形態に限定されるものではない。
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、各成分の含有量は、特に明記しない場合は、全て酸化物基準のガラス全質量に対する質量％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、複合塩、金属弗化物等が、溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を１００質量％として、ガラス中に含有される各成分の割合を表記するための基準である。
ＳｉＯ２成分は、ガラスの粘度を高め、耐失透性を向上させるのに有効であり、欠かすことのできない成分である。しかし、含有量が少なすぎると上記効果が不十分であり、多すぎるとガラス転移温度（Ｔｇ）の上昇や熔融性の悪化を招く。従って、含有率は好ましくは１０％、より好ましくは１８％以上、最も好ましくは２０％を下限とし、好ましくは５０％、より好ましくは４０％、最も好ましくは３５％を上限とする。
ＴｉＯ２成分は、ガラスに高屈折率、高分散特性を与え、光学定数調整の為に有効な成分である。しかし、その量が多すぎると耐失透性又は光線透過率を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は好ましくは５０％、より好ましくは４０％、最も好ましくは３５％を上限とする。また本発明のガラスに要求される光学特性を容易に実現するためには、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上、最も好ましくは２５（２７）％以上含有する。
ＲＯ成分（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）は、ガラスの形成能を向上させ、ガラスの屈折率や安定性を向上させる効果があり、必須の成分である。しかし、その合計量が多すぎると、ガラスの安定性が損なわれ、耐失透性が悪化しやすくなる。したがって、その合計量を、好ましくは６０％、より好ましくは４０％、最も好ましくは３５％を上限とし含有する。また、前記効果を容易に得る為には、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上、最も好ましくは２０％以上含有する。ＲＯ成分が上記の範囲であれば、ＲＯ成分を構成する個々の成分の含有量の下限は０％でも良い。
上記ＲＯ成分の中でも、特にＢａＯ成分は光学定数の調整に有効な成分である。しかし、その含有量が多すぎると耐失透性が悪化しやすい。従って、ＢａＯ成分の含有率は、好ましくは６０％、より好ましくは５０％、最も好ましくは４０％を上限とすることが好ましい。また少なすぎるとその効果を得ることが難しく１０％以上含有することで、その効果を得ることが容易になり、より好ましくは１３％、最も好ましくは１６．６％を下限とする。
ＣａＯ成分は、光学定数の調整および耐失透性の改善に有効な成分である。しかし、その量が多すぎると化学的耐久性を悪化させてしまう恐れがある。従ってＣａＯ成分の含有率は好ましくは２０％、より好ましく１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。
ＺｎＯ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低くするのに効果がある。しかし、その量が多すぎると耐失透性を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は好ましくは２０％、より好ましくは１１％、最も好ましくは９％を上限とする。
ＳｒＯ成分は、ＢａＯ、ＣａＯ成分と同じく光学定数の調整に有効である。しかし、その量が多すぎると耐失透性を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは６％を上限とする。
ＭｇＯ成分は光学定数の調整で用途に応じて調整する目的で添加する。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪化する恐れがある。従って含有率は好ましくは２０％、より好ましくは１０％、さらに好ましくは７％、最も好ましくは２．５％を上限とする。
Ｌｉ２Ｏ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を大幅に下げ、かつ、混合されたガラス原料を溶解する際の溶解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および耐久性を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは６％を上限とする。本発明のガラスを安定的に生産し、ガラス転移温度（Ｔｇ）を大幅に下げるためには、好ましくは０％を超え、より好ましくは１％以上、最も好ましくは１．６％以上含有することが好ましい。
Ｎａ２Ｏ成分はガラスの熔融性を向上させると供にガラス転移温度（Ｔｇ）を下げるのに有効な任意成分であるが、その量が多すぎると化学的耐久性を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は好ましくは２０％、より好ましくは１６％、最も好ましくは１２％を上限とする。本発明のガラスを安定的に生産するためには、好ましくは０％を超え、より好ましくは１％以上、最も好ましくは２％以上含有することが好ましい。
Ｋ２Ｏ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低下させ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耐久性を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は好ましくは２０％、より好ましくは１５％、さらに好ましくは１２％、最も好ましくは１０％を上限とする。
ＺｒＯ２成分は、光学定数を調整し、耐失透性を改善す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耐失透性を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は、好ましくは２０％、より好ましくは５％、最も好ましくは１．９％を上限とする。
本発明のガラスを安定的に生産するためには、好ましくは０％を超え、より好ましくは０．３％以上、最も好ましくは０．５％以上含有することが好ましい。
本発明のガラスを安定的に生産するためには、好ましくは０％を超え、より好ましくは０．３％以上、最も好ましくは０．５％以上含有することが好ましい。
Ｂ２Ｏ３成分は、ガラス形成酸化物成分として、ガラスの安定性を増すために有効な任意成分である。しかしその量が多すぎると耐失透性又は化学的耐久性を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。
Ａｌ２Ｏ３成分は、化学的耐久性を向上させるのに有効な成分である。しかし、その量が多すぎると耐失透性を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は好ましくは２０％、より好ましくは７％とし、失透を防止する観点から、Ａｌ２Ｏ３成分を含有しないことが最も好ましい。
Ｐ２Ｏ５は耐失透性に有効な任意成分である。しかし、その量が多すぎると化学的耐久性を悪化させてしまう恐れがある。従って含有率は、好ましくは２０％、より好ましくは６％、最も好ましくは３％を上限とする。
Ｌａ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに有効な任意成分である。しかし、Ｌａ２Ｏ３成分はコストの高い原料であるため、その量が多すぎるとコストを増やしてしまう恐れがある。従って含有率は好ましくは２０％、より好ましくは１０％、さらに好ましくは３％、最も好ましくは０．５％を上限とする。
Ｇｄ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させ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原料が非常に高価であるため、コストが高くなる。従って、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、さらに好ましくは３％、最も好ましくは０．５％を上限とする。
Ｙｂ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させ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耐失透性が悪化しやすくなる。また原料が非常に高価である為、コストが高くなる。従って含有率は好ましくは２０％、より好ましくは１０％、さらに好ましくは７％、最も好ましくは３％を上限とする。
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスに高屈折率、高分散特性を与え、耐失透性を改善す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、原料が非常に高価であるため、コストが高くなる。従って、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、さらに好ましくは４．９％、最も好ましくは０．５％を上限とする。
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を向上し耐失透性を改善す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耐失透性が悪化する。従って、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは３％を上限とする。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの転移温度（Ｔｇ）を下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耐失透性が悪化しやすくなる。従って、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは３％を上限とする。
ＧｅＯ２成分は、屈折率を高め、耐失透性を改善させ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原料が非常に高価であるため、コストが高くなる。従って、好ましくは２０％、より好ましく３％を上限とする。本発明の光学ガラスは、ＧｅＯ２成分を含まずとも所望の物性を得ることができるため、ＧｅＯ２成分は含まない事が最も好ましい。
Ｙ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させ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耐失透性が悪化しやすくなる。また、原料が非常に高価である為、コストが高くなる。従って含有率は、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、さらに好ましくは７％、最も好ましくは３％を上限とする。
ＷＯ３成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を向上させる任意成分であり、その含有率を２０％以下にする事で、ガラスの耐失透性を高めることが出来る。従って、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは３％を上限として含有する事が出来る。
Ｓｂ２Ｏ３成分は、ガラス溶融時の脱泡のために任意に添加しうるが、その量が多すぎると光線透過率が悪化する恐れがある。従って、含有率は好ましくは１％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．７％を上限とする。
また、Ｓｂ２Ｏ３成分に代えて、または同時にＣｅＯ２成分やＳｎＯ２成分をガラス溶融時の脱泡のために添加してもよい。この場合、Ｓｂ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分およびＳｎＯ２成分から選ばれる１成分以上の合計の含有量の含有範囲は、好ましくは１％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．７％を上限とする。
また、Ｓｂ２Ｏ３成分に代えて、または同時にＣｅＯ２成分やＳｎＯ２成分をガラス溶融時の脱泡のために添加してもよい。この場合、Ｓｂ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分およびＳｎＯ２成分から選ばれる１成分以上の合計の含有量の含有範囲は、好ましくは１％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．７％を上限とする。
本発明者は、本発明のガラス組成系において、ＳｉＯ２＋ＢａＯ＋ＴｉＯ２の含有量を適宜調節することにより、所望の光学定数を容易に満たすことが可能であることを見出した。しかし、合計含有量が少なすぎると上記効果が不十分であり、多すぎると前記光学定数を得ることが困難になる不利益がある。よって、ＳｉＯ２＋ＢａＯ＋ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは３０％を下限とし、好ましくは９５％、より好ましくは９０％、最も好ましくは８７％を上限とすることが好ましい。
本発明の光学ガラスでは、酸化物基準の質量％でＳｉＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＰ２Ｏ５成分の合計量に対する、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分、ＢａＯ成分及びＺｎＯの合計量の比、すなわち（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５）値が２．０以下であることが好ましい。前記値を２．０以下にすることで、所望の屈折率を得易くすることができる。従って上記値は、好ましくは２．０以下、より好ましくは１．５以下、さらに好ましくは、１．３以下、最も好ましくは０．９７以下とする。
Ｌｎ２Ｏ３（Ｌｎは、Ｌａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｇｄから選択される１種以上）成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化を図る効果が大きい有効な成分である。しかしその量が多すぎると、原料が非常に高価であるため、コストが高くなる。従ってその合計量は、好ましくは２０％、より好しくは１６％、最も好ましくは１２％を上限とする。なお、本発明の光学ガラスは、これらの成分を含まずとも、所望の光学定数を得る事が可能である。
本発明の光学ガラスは、鉛、ヒ素、弗素を含まずとも、所望の物性を得る事ができるため、これらの成分は、環境および人体への影響の鑑定より含まないことが好ましい。
Ｂｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＧｅＯ２およびＷＯ３は、光学定数の調整に有用な成分であるが、これらは着色性を悪化させる懸念があり、また近年の価格高騰によりガラス全体のコストを大幅に上げる恐れがある。よって、Ｂｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＧｅＯ２およびＷＯ３は、その合計量を、好ましくは２０％、より好しく１６％、最も好ましくは１２％を上限とする。なお、本発明の光学ガラスは、これらの成分を含まずとも、所望の光学定数を得る事が可能である。
さらに、ガラス全体のコストを低減させる観点から、Ｌｎ２Ｏ３（Ｌｎは、Ｌａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｇｄから選択される１種以上）、Ｂｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＧｅＯ２およびＷＯ３の合計量を２０％以下、より好しくは１６％、最も好ましくは１２％を上限とする。
［プリフォーム及び光学素子］
本発明の光学ガラスは、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、本発明の光学ガラスから精密プレス成形等の手段を用いて、レンズやプリズム、ミラー等の光学素子を作製することに使用できる。これにより、カメラやプロジェクタ等のような、光学素子に可視光を透過させる光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性を実現しつつ、これら光学機器における光学系の小型化を図ることができる。特に本発明の光学ガラスは、高屈折率低分散特性と低温軟化性を兼ね備えるため、非球面レンズをモールドプレス成形により作成することが可能となり、前記光学系の小型化に大きく寄与することができる。
本発明の光学ガラスは、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、本発明の光学ガラスから精密プレス成形等の手段を用いて、レンズやプリズム、ミラー等の光学素子を作製することに使用できる。これにより、カメラやプロジェクタ等のような、光学素子に可視光を透過させる光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性を実現しつつ、これら光学機器における光学系の小型化を図ることができる。特に本発明の光学ガラスは、高屈折率低分散特性と低温軟化性を兼ね備えるため、非球面レンズをモールドプレス成形により作成することが可能となり、前記光学系の小型化に大きく寄与することができる。
本発明の光学ガラスは、ダイレクトプレス成形、リヒートプレス及びリドロー成形等の熱間加工を含む加工工程による成形により、レンズ、プリズム、平面を有する板材、微小レンズが複数形成された板状体など、所望の形状を有する光学ガラス成形体とすることが可能である。
また、本発明の光学ガラスは、切断、研削、研磨からなる群から選択される１種以上を含む冷間加工を含む加工工程により、レンズ、プリズム、平面を有する板材、微小レンズが複数形成された板状体など、所望の形状を有する光学ガラス成形体とすることが可能である。
また、本発明の光学ガラスは、切断、研削、研磨からなる群から選択される１種以上を含む冷間加工を含む加工工程により、レンズ、プリズム、平面を有する板材、微小レンズが複数形成された板状体など、所望の形状を有する光学ガラス成形体とすることが可能である。
ここで、本発明の光学ガラスからなる光学素子を作製するには、従来の光学ガラスと同様の方法で熱間加工及び／又は冷間加工によりプリフォームを作成して、それらをモールドプレス成形してもよい。
さらに本発明の光学ガラスは、従来のプリフォーム作成方法とは別に、熱間成形、例えば、ダイレクトプレス、モールドプレス、リドロー法などの手法で薄い基板として成形品を作成し、その基板を後工程によりレンズ等の光学素子に仕上げることができる。
さらに、前記基板は、熱間成形された本光学ガラスからなる板材を切断、くり抜き、研削、研磨などの冷間加工により、又は冷間加工と前記熱間加工との組み合わせにより作製しても良い。
前記基板から光学素子を作製する方法は特に限定されるものではないが、前記基板ごとモールドプレス成形することにより、成形型の形状を転写してもよく、あるいは基板をあらかじめ切断することによりプリフォームを作製し、そのプリフォームを成形して光学素子を作製してもよい。
さらに、本発明の光学ガラスは、カメラ等の光学系に使用するだけでなく、ＬＥＤ用封止ガラス、高画素携帯電話用カメラレンズ等にも使用できる。
以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本発明のガラスの実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２１）の組成を、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）、屈伏点（Ａｔ）を表１〜表４に示した。表中、各成分の組成は酸化物基準の質量％で表示するものとする。
表１〜表４に示した本発明の実施例の光学ガラス（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２１）は、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の通常の光学ガラス用原料を、表１〜表４に示した各実施例の組成の割合となるように秤量し、混合し、白金るつぼに投入し、組成による溶融性に応じて、１０００〜１３００℃で、３〜５時間溶融、清澄、攪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得ることができた。
屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、徐冷降温速度を−２５℃／時にして得られた光学ガラスについて測定した。
ガラス転移温度（Ｔｇ）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。ただし試験片として長さ５０ｍｍ、直径４ｍｍの試料を使用した。
屈伏点（Ａｔ）は前記ガラス転移温度（Ｔｇ）と同様に、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、ガラスの伸びが止まり、収縮が始まる温度とした。また、試験片として長さ５０ｍｍ、直径４ｍｍの試料を使用した。
表１〜表４に見られるとおり、本発明の実施例の光学ガラス（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２１）はすべて、前記範囲内の光学定数（屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ））を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４７０〜６００℃の範囲にあるため、精密モールドプレス成形に適していた。
以上、本発明を例示の目的で詳細に説明したが、本実施例はあくまで例示の目的のみであって、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を当業者により成し得ることが理解されよう。
Claims (10)
- 屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．９０、アッベ数（νｄ）が２０〜６０の範囲にあり、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６００℃以下であり、
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２：１０％〜５０％、
ＴｉＯ２：２０％〜５０％、
ＲＯ：１０％〜４０％（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｂａから選択される１種以上）、
ＺｒＯ２：０％〜１．９％
の各成分を含有し、
Ｌｎ２Ｏ３（Ｌｎは、Ｌａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｇｄから選択される１種以上）、Ｂｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＧｅＯ２、及びＷＯ３の各成分の合計量が２０％以下、
Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が４．９％以下
であることを特徴とする光学ガラス。 - 酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２：３０．１１％〜５０％
を含有する請求項１に記載の光学ガラス。 - 酸化物基準の質量％で、
ＢａＯ：０％〜４０％、
ＣａＯ：０％〜２０％、
ＺｎＯ：０％〜２０％、
ＳｒＯ：０％〜２０％、
ＭｇＯ：０％〜２０％、
Ｌｉ２Ｏ：０％〜２０％、
Ｎａ２Ｏ：０％〜２０％、
Ｋ２Ｏ：０％〜２０％、
Ｂ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ａｌ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｐ２Ｏ５：０％〜２０％、
Ｔａ２Ｏ５：０％〜２０％、
の各成分を含有する請求項１または２に記載の光学ガラス。 - 酸化物基準の質量％で、
Ｌａ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｇｄ２Ｏ３：０％〜２０％、
ＧｅＯ２：０％〜２０％、
Ｙ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｙｂ２Ｏ３：０％〜２０％、
ＷＯ３：０％〜２０％、
Ｂｉ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｓｂ２Ｏ３：０％〜１％
の各成分を含有する請求項１から３のいずれかに記載の光学ガラス。 - 酸化物基準の質量％で、（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５）≦２．０である請求項１から４のいずれかに記載の光学ガラス。
- 酸化物基準の質量％で、
Ｌｉ２Ｏ：０％超〜２０％、
を含有する請求項１から５のいずれかに記載の光学ガラス。 - 酸化物基準の質量％で、
Ｎａ２Ｏ：０％超〜２０％、
を含有する請求項１から６のいずれかに記載の光学ガラス。 - 請求項１から７のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学ガラス基板。
- 請求項１から７のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子用プリフォーム。
- 請求項１から７のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
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