JPWO2007029434A1 - 光学ガラス - Google Patents

Abstract

酸化ビスマスを含有する光学ガラスにおいて、プリフォームの生産性、モールドプレス性が良好な光学ガラスを提供する。質量％でＢｉ２Ｏ３を１０％以上９０％未満含有し、屈折率［ｎｄ］が１．７０以上、アッベ数［νｄ］が１０以上の光学恒数を有し、液相温度における粘性が０．４Ｐａ・ｓ以上である光学ガラスである。さらに、ガラスの屈伏点［Ａｔ］が６００℃以下、液相温度が９５０℃以下であることが好ましい。

Description

本発明は、酸化ビスマスを含有する光学ガラスに関し、更に詳しくは、プレス性が良好な光学ガラスに関する。

近年、光学系を使用する機器の高集積化、高機能化が急速に進められる中、光学系に対する高精度化、軽量、小型化の要求がますます強まっており、この要求を実現するために、高屈折率高分散ガラスを用いた非球面レンズを使用した光学設計が主流になりつつある。

特に、研削や研磨法で非球面レンズを作製することは高コスト、低能率であるために、非球面レンズの製造方法としては、ゴブあるいはガラスブロックを切断・研磨したプリフォーム材を加熱軟化させ、これを高精度な面を持つ金型で加圧成形させることによって、研削・研磨工程を省略し、低コスト・大量生産が実現している。

この非球面レンズの低コスト・大量生産という目的を達成するためには、まずモールドプレスに用いられる金型が繰り返し使用できなければ、低コスト・大量生産という目的には合致し得ない。そのためには金型の表面酸化を極力抑えるべく、モールドプレス時の温度をできるだけ低く設定する必要がある。また、モールドプレスの上限温度と転移温度やガラス屈伏点は相関性があり、これらの温度は低ければ低い程金型の表面酸化の進行が抑えられ、金型の寿命の観点からも好ましい。更に、モールド成形の前段階であるプリフォーム材の製造についても十分なコスト検討を行う必要がある。

プリフォームの製造方法としては、ガラス融液を滴下し冷却する方法がある。この方法はプリフォーム材自体の量産性が高く、製造コストについても現在最も安価である。さらに、この方法にて得られたプリフォームは球形あるいは両凸のレンズ形状に近いため、モールドプレス時の形状変化量を小さくすることができ、ガラス自体の量産性も向上させることができる。

ガラス融液を滴下してプリフォーム材を生産する場合、その製造時の条件とガラス自体の特性について相互的に最適化されなければならない。特に高屈折率高分散になるほどガラス成形酸化物の量が相対的に少なくなり、ガラスが低粘性化する傾向にある。つまり、高屈折率高分散ガラスにおいて、この成形法にてプリフォーム材を成形する際、粘性が低いと表面の曲面が滑らかで均一な、球形あるいは両凸のレンズに近い形状を得られ難い。したがって、プリフォーム成形時のガラス融液の粘性は十分検討されなければならない。

また、液相温度（失透温度）はガラス成形時、例えばプリフォーム製造時の温度より低い温度でなければならない、つまり滴下時に失透しないガラスでなければならない。したがって、ガラス融液の粘性が低いと、ガラス融液の粘性を上げるべく、ガラス融液の温度を下げなければならない。すると液相温度（失透温度）を下回ってしまい、プリフォーム材に失透を生じてしまう。更に、高屈折率高分散ガラスでは、その傾向が顕著となる。その反面、液相温度が高いため、プリフォーム製造時の温度を高温にすると、失透の問題は解消する。しかし、ガラスが低粘性化してしまい、プリフォーム成形できないばかりか、ガラスの金型への焼き付きや金型の表面酸化による早期消耗等の問題が発生する。

以上のように、モールドプレス用光学ガラスの組成は、所望の光学恒数、低いガラス屈伏点および低いガラス転移点を持ち、滴下にてプリフォームを成形可能とするため、各特性の相互的最適化が必要である。

近年、精密プレス用材料として、プレス成形温度が７００℃以下で、プレス中に結晶が析出しにくい材料として、特許文献１、２にＰ_２Ｏ_５を主成分としたガラスが開示されている。これらの材料は、従来のＳｉＯ_２系ガラスに比べ低い温度で軟化してプレス成形することが可能である。しかし、これらのガラスにおいても、ガラスの屈伏点温度が高く、ガラスが着色しやすい等の問題点があった。

特許文献３には、Ｂｉ_２Ｏ_３を主成分としたガラスが開示されているが、屈折率および分散が十分ではなく、ガラスの転移点が高い。更に、失透傾向も強いという問題点があった。
特開平７−９７２３４号公報 特開２００２−１７３３３６号公報 特開平９−２０５３０号公報

本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、高屈折率、高分散の特性を付与しつつ、低ガラス屈伏点を有し、モールドプレス性の良い、即ち表面の曲面が滑らかで均一なプリフォームが得られるガラスを提供する。

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、Ｂｉ_２Ｏ_３成分を含有するガラスにおいて、好ましくはアルカリ金属酸化物および／またはアルカリ土類金属酸化物を組み合わせることにより、屈折率［ｎｄ］が１．７０以上でアッベ数［νｄ］が１０〜３５の光学恒数を有し、ガラス屈伏点［Ａｔ］が６００℃以下で、ガラスの液相温度が９５０℃以下、および、ガラスの液相温度におけるガラス融液の粘性が０．４Ｐａ・ｓ以上で、プリフォームの生産性、モールドプレス性が良好な光学ガラスが得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１） 質量％でＢｉ_２Ｏ_３を１０％以上９０％未満含有し、屈折率［ｎｄ］が１．７０以上、アッベ数［νｄ］が１０以上の光学恒数を有し、液相温度における粘性が０．４Ｐａ・ｓ以上である光学ガラス。

本発明の光学ガラスによれば、液相温度における粘性が０．４Ｐａ・ｓであるため、ガラス融液の滴下によるプリフォームの製造において、プリフォームの表面が滑らかで、均一な形状を得ることが容易となる。

なお、「液相温度」とは、一定の粒度で粉砕したガラス試料を白金板上にのせ、温度傾斜のついた炉内に３０分間保持した後、取り出し、軟化したガラスの結晶の有無を顕微鏡にて観察し、結晶が認められない一番低い温度を表す。

また、「粘性」とは、流体の粘り気の程度のことであり、本発明においては、玉引上げ式粘度計（有限会社オプト企業社製）により粘度η（Ｐａ・ｓ）を求め、測定する。

（２） 質量％でＢｉ_２Ｏ_３を１０％以上７５％未満含有し、屈折率［ｎｄ］が１．７０以上、アッベ数［νｄ］が１５以上の光学恒数を有し、液相温度における粘性が１．０Ｐａ・ｓ以上である（１）に記載の光学ガラス。

この態様によれば、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量を１０％以上７５％未満とし、液相温度における粘性が１．０Ｐａ・ｓ以上であるため、ガラス融液の滴下によるプリフォームの製造において、プリフォームの表面が滑らかで、均一な形状を得ることがより容易となる。

（３） 質量％でＢｉ_２Ｏ_３を５５％以上８０％未満含有する（１）に記載の光学ガラス。

この態様によれば、Ｂｉ_２Ｏ_３を５５％以上８０％未満含有させることにより、ガラスの安定性を向上させることができる。

（４） 前記光学ガラスにおけるガラスの屈伏点［Ａｔ］が６００℃以下である（１）から（３）のいずれかに記載の光学ガラス。

この態様によれば、モールドプレス成形時の温度を低く設定することができるため、金型の表面酸化を抑えること、更に金型の劣化を従来よりも抑えることが容易となる。

なお、「屈伏点」とは、ガラスを昇温した時に、ガラスの伸びが止まり、次に収縮が始まる温度であり、本発明においては、熱膨張測定機で昇温速度８℃／ｍｉｎにて測定する。

（５） 前記液相温度が９５０℃以下である（１）から（４）のいずれかに記載の光学ガラス。

この態様によれば、溶融ガラス成形の温度を低く設定することができるため、ガラス成形時に失透が生じにくくなる。

（６） 前記液相温度が８００℃以下である（１）から（４）のいずれかに記載の光学ガラス。

この態様によれば、溶融ガラス成形の温度を低く設定することができるため、ガラス成形時に失透が生じにくくなる。

（７） 質量％で、ＳｉＯ_２量＜Ｂ_２Ｏ_３量、かつ、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の合計量を３％以上６０％以下含有する（１）から（６）いずれか記載の光学ガラス、または、（８） さらに、ＳｉＯ_２／Ｂ_２Ｏ_３の比が０．３〜０．８である（７）に記載の光学ガラス。（９） 前記ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の合計量を１０％以上６０％以下含有する（４）記載の光学ガラス。

この組成範囲により、光学ガラスを製造することで、液相温度における粘性が高く、かつ液相温度が低い、本発明の目的とするガラスを得ることが容易となる。また、ＳｉＯ_２よりもＢ_２Ｏ_３を多く含有させることで、ガラスを安定化させることが容易となる。

（１０） 質量％で、ＲＯとＲｎ_２Ｏを各０．１％以上含有する（１）から（９）のいずれかに記載の光学ガラス（ただし、ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇより選択される１種以上を示し、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓより選択される１種以上を示す。）、または、（１１） 前記ＲＯ成分を０％を超え含有する（１０）に記載の光学ガラス。（ただし、ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇより選択される１種以上を示し、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓより選択される１種以上を示す。）、さらに、（１２）少なくともＢａＯを０％を超え含有する（１０）に記載の光学ガラス。さらに、（１３） 前記ＲＯ成分を１０％を超え含有する（１０）に記載の光学ガラス（ただし、ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇより選択される１種以上を示し、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓより選択される１種以上を示す。）。

この態様によれば、アルカリ土類金属成分とアルカリ金属成分はガラスの安定性を向上させて、失透温度を下げる効果を容易に得ることができる。特に、アルカリ土類金属が、ＢａＯである場合、ガラス安定性向上効果を得易くなる。

（１４）質量％でＬｉ_２Ｏを０．５％以上含有する（１）から（１３）いずれか記載の光学ガラス。

この態様によれば、Ｌｉ_２Ｏを０．５％以上含有することで光学ガラスの安定性を飛躍的に向上させる。

（１５） 質量％でＡｌ_２Ｏ_３＋Ｇａ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_３＋ＳｎＯ_２＋ＷＯ_３の合計量が１％以下である（１）から（１４）いずれか記載の光学ガラス。

この態様によれば、（１５）で指定した成分を含有させることにより、光学ガラスの安定性を向上させることができる。

（１６） 質量％でアルカリ土類金属成分（ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳｒＯ）の含有量が１０％以上である（１）から（１５）いずれか記載の光学ガラス。

この態様によれば、アルカリ土類金属成分の含有量を１０％以上とすることにより、光学ガラスの安定性を向上させることができる。

（１７） 前記光学ガラスの透過率が７０％となる波長であるλ_７０が、５５０ｎｍ以下である（１）から（１６）いずれか記載の光学ガラス。

この態様によれば、光学ガラスのλ_７０が、５５０ｎｍ以下であるため、可視領域に高い透明性を有する。従って、光学ガラスとして効果的に用いることが容易となる。

（１８） （１）から（１７）いずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形してなる光学素子。

本発明によれば、液相温度における粘性が０．４Ｐａ・ｓ以上であるため、精密プレス成形により、光学素子を提供することが容易となる。

（１９） （１）から（１７）いずれか記載の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム、または、（２０） （１９）記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。

本発明によれば、液相温度における粘性が０．４Ｐａ・ｓ以上であるため、精密プレス成形用プリフォームとして効果的であり、当該精密プレス成形用のプリフォームを精密プレス成形した光学素子を製造することが容易となる。

本発明の光学ガラスは、上記構成要件を採用することにより、プリフォームの生産性とプリフォーム自体の特性、モールドプレス性が良好な光学ガラスを得られ、かつ環境上好ましくない物質を含まず、モールドプレス性が極めて良好であるという、諸特性が総合的に優れた光学ガラスを提供することができる。

発明を実施するための形態

次に、本発明の光学ガラスにおいて、具体的な実施態様について説明する。

［ガラス成分］
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。各成分は質量％にて表現する。なお、本願明細書中において質量％で表されるガラス組成は全て酸化物基準での質量％で表されたものである。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、硝酸塩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、当該生成酸化物の質量の総和を１００質量％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。

＜必須成分、任意成分について＞
Ｂｉ_２Ｏ_３は、ガラスの安定性の向上、および、高屈折率高分散化およびガラス転移点［Ｔｇ］を下げるため、本発明の目的を達成するのに欠かせない成分である。しかし、Ｂｉ_２Ｏ_３を過剰に含有するとガラス安定性が損なわれ、少なすぎると本発明の目的を満たすことが出来ない。よって、Ｂｉ_２Ｏ_３量は１０％、より好ましくは２０％、最も好ましくは３０％、さらに最も好ましい範囲は５５％を下限とし、好ましくは９０％未満、より好ましくは８０％未満、最も好ましくは７５％未満を上限とする。

Ｂ_２Ｏ_３または、ＳｉＯ_２はガラス形成酸化物として欠くことができない成分であり、ガラスの失透性および液相温度に対する粘性を高くするのに非常に効果があり、液相温度における粘性を向上させる成分である。これら成分の１種または２種合計の含有量の下限は３％以上とすることが好ましく、５％以上とすることが好ましく、または、７％以上とすることが好ましく、さらに好ましくは、１０％以上である。ただし、本発明が目的とする屈折率を得るためには、含有量の上限を６０％とすることが望ましく、５０％とすることがより望ましく、さらに４０％とすることが最も望ましい。なお、この場合Ｂ_２Ｏ_３の含有量をＳｉＯ_２の含有量よりも多くすることが好ましい。Ｂ_２Ｏ_３の含有量をＳｉＯ_２の含有量よりも多くすることで、ガラスの失透性および液相温度に対する粘性を効率よく向上させることができる。

上記２つの成分は、単独でガラス中に導入しても本発明の目的を達成することができるが、Ｂ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２を共存させることにより、ガラスの液相温度を格段に下げることができる。さらにＳｉＯ_２／Ｂ_２Ｏ_３の比が１．２未満にするとガラス溶融時における溶け残りが少なくなる傾向にある。その比率を１．１未満とすることが好ましく、さらに、１．０未満とすることが好ましく、最も好ましい範囲として０．３〜０．８とすることにより液相温度の低いガラスを得ることができる。

また、より効果的に本発明が目的とするガラス屈伏点を得たい場合は、Ｂ_２Ｏ_３の上限値を３０％以下とすることが好ましく、２５％以下とすることがより好ましく、２０％以下とすることが最も好ましい。また、ＳｉＯ_２の上限値を２０％未満とすることが好ましく、さらに１５％以下とすることがより好ましく、さらには１０％以下とすることが最も好ましい。なおＳｉＯ_２は０％を超えて含有させることが好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３は、化学的耐久性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの溶融性が悪くなり失透性が増し、ガラス屈伏点を高くする傾向にある。従って、上限値を４％とすることが好ましく、３％とすることが好ましく、１％とすることが最も好ましい。

ＴｉＯ_２は、ガラスの屈折率を高め、高分散を寄与し、液相温度を下げるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると逆にガラスの失透性が増す傾向にある。従って、２０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。

Ｎｂ_２Ｏ_５は、ガラスの屈折率を高め、高分散を寄与し、ガラスの失透性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの溶融性が悪化する傾向にある。従って、２０％以下とすることが好ましく、１５％以下とすることが好ましく、８％以下とすることが最も好ましい。

ＷＯ_３は、ガラスの屈折率を高め、高分散を寄与し、ガラスの屈伏点を下げるのに効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの分相が増す傾向にある。従って、１５％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。

特に本発明が目的とする高屈折率高分散ガラスを得たい場合は、ＴｉＯ_２とＮｂ_２Ｏ_５とＷＯ_３の合計量を、０．１％以上とすることが好ましく、０．５％とすることが好ましく、１％以上とすることが最も好ましい。

Ｔａ_２Ｏ_５は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの分相が増す傾向にあり任意に添加しうる成分である。上限値を１５％とすることが好ましく、１０％とすることが好ましく、５％とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。

ＺｒＯ_２は、化学的耐久性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの失透傾向が増すため、任意に添加しうる成分である。上限値を１０％とすることが好ましく、５％とすることが好ましく、２％とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。

Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３の成分は、ガラスの化学的耐久性の向上に効果があり、任意に添加し得る成分であるが、その量が多いと分散が低分散になる傾向があり、耐失透性も増す傾向にある。従って、これら成分のそれぞれの上限が１０％であるとともに、上記成分の合計量の上限値を１０％とすることが好ましく、７％とすることが好ましく、０．１％とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。

上述したＡｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＧｄ_２Ｏ_３の他にＳｎＯ_２およびＧａ_２Ｏ_３の合計量は、ガラスの安定性向上のため１％以下であることが好ましい。

ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ）成分はガラスの溶融性、耐失透性の向上および化学的耐久性の向上に効果があり、これらの成分のいずれかが必要不可欠である。また、液相温度における粘性が良好となる。これらのＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ）の合計量は０％を超えることが必要で、好ましくは０．１％以上、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは５％以上、最も好ましくは１０％以上とすることが必要である。

ＲＯ成分のうち、ＲがＺｎの場合を除いたＲＯ成分（アルカリ土類金属成分）は、ガラスの安定性向上に特に効果がある。このため、アルカリ土類金属成分は、１０％以上とすることが特に好ましい。

ＺｎＯは、化学的耐久性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると失透が発生しやすくなる。従って、上限値を１５％とすることが好ましく、１０％とすることが好ましく、５％とすることが最も好ましい。

ＣａＯは、ガラスの溶融性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると失透が発生しやすくなる。従って、上限値を１５％とすることが好ましく、１０％とすることが好ましい。

ＢａＯは、ガラスの失透性および着色を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると本発明が目的とする屈折率が得られにくくなる。従って、上限値を５０％とすることが好ましく、４０％とすることがより好ましく、３５％とすることが最も好ましい。下限値については、０％でも差し支えないが、０％を超えることが好ましく、１％以上とすることがより好ましく、３％以上とすることが最も好ましい。

ＭｇＯは、ガラスを高分散化させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると失透が発生しやすくなる。従って、上限値を１０％とすることが好ましく、７％とすることが好ましく、５％とすることが最も好ましい。

ＳｒＯは、ガラスの失透性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると再加熱試験における失透が発生しやすくなる。従って、上限値を５０％とすることが好ましく、４０％とすることが好ましく、３０％とすることが最も好ましい。

Ｒｎ_２Ｏ（Ｒｎ＝Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ）成分はガラスの溶融性とガラス屈伏点を下げる効果がある。従って、Ｒｎ_２Ｏの合計量の下限値を０．１％以上とすることが好ましく、０．５％以上とすることが好ましい。

Ｌｉ_２Ｏは、ガラスの溶融性を改善させ、再加熱試験における失透の発生防止に効果的な成分であるが、その量が多すぎると本発明の目的とする屈折率が得られにくくなる。従って、上限値を１５％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。なお、Ｌｉ_２Ｏを０．５％以上含有させることによって、光学ガラスの安定性を飛躍的に向上させることができる。

Ｎａ_２Ｏは、ガラスの失透性を改善させ、再加熱試験における失透の発生防止に効果的な成分であるが、その量が多すぎると屈折率が下がってしまう。従って、上限値を１５％とすることが好ましく、１０％とすることが好ましく、５％とすることが最も好ましい。

Ｋ_２Ｏは、ガラスの失透性を改善させるのに効果的な成分であるが、その量が多すぎると屈折率が下がってしまい本発明の目的とする屈折率が得られにくくなる。従って、上限値を２０％とすることが好ましく、１５％とすることが好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

前述のＲＯ及びＲｎ_２Ｏの合計含有量は、ガラス成形時の安定性、すなわち液相温度液相温度における粘性を所定の範囲に保つため、０．１％、より好ましくは５％、最も好ましくは１０％を下限とすることが好ましい。

Ｐ_２Ｏ_５は、ガラスの着色の改善に効果がある成分であり任意に添加し得る成分である。しかし、その量が多すぎるとガラスの分相傾向が強くなる。従って、上限値を１０％とすることが好ましく、５％とすることが好ましく、１％とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。

Ｓｂ_２Ｏ_３は、ガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができるが、その量は３％以下で十分に効果を有する。

ＧｅＯ_２は、ガラスの着色の改善と高屈折率・高分散の向上に効果がある成分であるが、高価であるために任意に添加し得る成分である。従って、上限値を２０％とすることが好ましく、１０％とすることが好ましく、５％とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。

Ｆは、ガラスの溶融性を高める効果があるが、屈折率を急激に下げるために任意に添加し得る成分である。従って、上限値を５％とすることが好ましく、３％とすることが好ましく、１％とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。

＜含有させるべきでない成分について＞
他の成分を本願発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。ただし、Ｔｉを除くＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＡｇおよびＭｏ等の各遷移金属成分は、それぞれを単独または複合して少量含有した場合においても、ガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。したがって、可視領域の波長を使用する光学ガラスにおいては、実質的に含まないことが好ましい。

Ｔｈ成分は高屈折率化またはガラスとしての安定性の向上を目的として、ＣｄおよびＴｌ成分は低ガラス転移点［Ｔｇ］化を目的として含有させることができる。しかし、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあるため、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、および製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。したがって、環境上の影響を重視する場合には実質的に含まないことが好ましい。

鉛成分は、ガラスを製造、加工、および廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、コストが高くなり、本発明のガラスに鉛成分を含有させるべきでない。

Ａｓ_２Ｏ_３は、ガラスを溶融する際、泡切れ（脱泡性）を良くするために使用される成分であるが、ガラスを製造、加工、および廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、本発明のガラスにＡｓ_２Ｏ_３を含有させることは好ましくない。

本発明は、各成分を質量％で、以下の範囲で含有させることが好ましい。
Ｂｉ_２Ｏ_３：１０〜９０％未満、および／または
ＳｉＯ_２：０％を超え２０％未満、および／または
ＢａＯ：０〜５０％、および／または
Ｂ_２Ｏ_３：０〜３０％、および／または
Ａｌ_２Ｏ_３：０〜４％、および／または
ＴｉＯ_２：０〜２０％、および／または
Ｎｂ_２Ｏ_５：０〜２０％、および／または
ＷＯ_３：０〜１５％、および／または
Ｔａ_２Ｏ_５：０〜１５％、および／または
ＺｒＯ_２：０〜１０％、および／または
ＺｎＯ：０〜１５％、および／または
ＭｇＯ：０〜１０％、および／または
ＣａＯ：０〜１５％、および／または
ＳｒＯ：０〜５０％、および／または
Ｌｉ_２Ｏ：０〜１５％、および／または
Ｎａ_２Ｏ：０〜１５％、および／または
Ｋ_２Ｏ：０〜２０％、および／または
Ｙ_２Ｏ_３：０〜１０％、および／または
Ｌａ_２Ｏ_３：０〜１０％、および／または
Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜１０％、および／または
Ｙｂ_２Ｏ_３：０〜１０％、および／または
Ｐ_２Ｏ_５：０〜１０％、および／または
Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜３％、および／または
ＧｅＯ_２：０〜２０％、および／または
Ｆ：０〜５％

本発明の光学ガラスは、高屈折率、高分散であるとともに、６００℃以下の屈伏点［Ａｔ］を容易に得ることができる。Ａｔのより好ましい範囲は、５３０℃以下であり、さらに好ましくは５００℃以下である。

本発明の光学ガラスは、高屈折率、高分散であるとともに、液相温度における粘性を０．４Ｐａ・ｓ以上のものを得ることができる。更に、液相温度における粘性の好ましい範囲は、０．５Ｐａ・ｓ以上であり、さらに好ましくは０．６Ｐａ・ｓ以上、最も好ましくは１．０Ｐａ・ｓ以上である。

本発明の光学ガラスは、液相温度が９５０℃以下のものを得ることができる。液相温度の好ましい範囲は、９００℃以下であり、さらに好ましくは８００℃以下である。

本発明の光学ガラスは、アッベ数［νｄ］が１０以上の光学恒数を有するものを得ることができる。アッベ数の好ましい範囲は、１０以上であり、より好ましくは１５以上である。

本発明の光学ガラスは、ガラスの透過率λ_７０が５５０ｎｍ以下のものを得ることができる。さらにガラスの透過率λ_７０の好ましい範囲は、５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４８５ｎｍ以下である。

［製造方法］
本発明の光学ガラスは、通常の光学ガラスを製造する方法であれば、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。各出発原料（酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩、フッ化物塩等）を所定量秤量し、均一に混合する。混合した原料を石英坩堝またはアルミナ坩堝に投入し、粗溶融の後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝またはイリジウム坩堝に投入し、溶解炉で８５０〜１２５０℃で１〜１０時間熔解する。その後、攪拌、均質化した後、適当な温度に下げて金型等に鋳込み、ガラスを製造する。

本発明の光学ガラスは、典型的にはレンズ、プリズム、ミラー用途に使用される。また、本発明の光学素子製造方法においては、溶融状態のガラスを白金等の流出パイプの流出口から滴下させて典型的には球状のプリフォームを作製する。前記プリフォームは精密プレス成形方法によって所望の形状の光学素子が製造される。

以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

表１から６に示す組成で、合計量が４００ｇになるように原料を秤量し、均一に混合した。石英と白金を用いて９５０〜１０５０℃で２〜３時間熔解した後、８００〜９００℃に下げて、更に１時間くらい保温してから金型に鋳込み、ガラスを作製した。得られたガラスと特性を表１から６に示す。また、上記の実施例と同様の方法で、表７に示す組成で比較例１から７についても作製した。

実施例１から６３、比較例１から７の光学ガラスについて、屈折率［ｎｄ］、アッベ数［νｄ］、液相温度、液相温度における粘性、ガラス屈伏点［Ａｔ］、透過率の測定を行った。

屈折率［ｎｄ］およびアッベ数［νｄ］については、徐冷降温速度を−２５℃／Ｈｒとして得られたガラスについて測定した。

ガラス屈伏点［Ａｔ］については、熱膨張測定機で昇温速度を８℃／ｍｉｎにして測定した。

透過率測定については、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて行った。なお本発明においては、着色度ではなく透過率を示した。具体的には、厚さ１０±０．１ｍｍの対面平行研磨品をＪＩＳＺ８７２２に準じ、２００〜８００ｎｍの分光透過率を測定した。透過率７０％時の波長を示し、小数点第一位を四捨五入して求めた。

液相温度については、４００から１１００℃の温度勾配のついた失透試験炉に３０分保持し、倍率８０倍の顕微鏡により結晶の有無を観察し、液相温度を測定した。

粘性については、球引上げ式粘度計（有限会社オプト企業社製 型番ＢＶＭ−１３ＬＨ）により粘度η（Ｐａ・ｓ）を求め、液相温度における粘度を測定した。

表１から６に見られるとおり、本発明の実施例１から６３の光学ガラスは全て、屈折率［ｎｄ］が１．７０以上、アッベ数［νｄ］が１０以上の光学恒数を有し、かつ、液相温度における粘性が０．４Ｐａ・ｓであることからプリフォームの生産性が良好であり、モールドプレス成形に適している。

これに対し、比較例１は、屈折率が低く、上記特定範囲内の光学恒数を有さず、屈伏点も比較的高い。

比較例２から５は、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、Ａｌ_２Ｏ_３を、多く含有させた組成であるが、いずれも失透傾向が高く、液相温度における粘性も低い。したがって、本発明が目的とするモールドプレス成形に適したガラスを得ることができない。

比較例６は、液相温度に対する粘性が低く、本発明が目的とするモールドプレス成形に適したガラスを得ることができない。

また、比較例７は、ガラス化せず、本発明が目的とするモールドプレス成形に適したガラスを得ることができない。

Claims (20)

1. 質量％でＢｉ_２Ｏ_３を１０％以上９０％未満含有し、
   屈折率［ｎｄ］が１．７０以上、アッベ数［νｄ］が１０以上の光学恒数を有し、
   液相温度における粘性が０．４Ｐａ・ｓ以上である光学ガラス。
2. 質量％でＢｉ_２Ｏ_３を１０％以上７５％未満含有し、
   アッベ数［νｄ］が１５以上の光学恒数を有し、
   液相温度における粘性が１．０Ｐａ・ｓ以上である請求項１に記載の光学ガラス。
3. 質量％でＢｉ_２Ｏ_３を５５％以上８０％未満含有する請求項１に記載の光学ガラス。
4. 前記光学ガラスにおけるガラスの屈伏点［Ａｔ］が６００℃以下である請求項１から３のいずれかに記載の光学ガラス。
5. 前記液相温度が９５０℃以下である請求項１から４いずれか記載の光学ガラス。
6. 前記液相温度が８００℃以下である請求項１から４いずれか記載の光学ガラス。
7. 質量％で、ＳｉＯ_２量＜Ｂ_２Ｏ_３量、かつ、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の合計量を３％以上６０％以下含有する請求項１から６いずれか記載の光学ガラス。
8. さらに、ＳｉＯ_２／Ｂ_２Ｏ_３の比が０．３〜０．８である請求項７に記載の光学ガラス。
9. 前記ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の合計量を５％以上６０％以下含有する請求項７記載の光学ガラス。
10. 質量％で、ＲＯとＲｎ_２Ｏを各０．１％以上含有する請求項１から９いずれか記載の光学ガラス。
    （ただし、ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇより選択される１種以上を示し、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓより選択される１種以上を示す。）
11. 前記ＲＯ成分を０％を超え含有する請求項１０記載の光学ガラス。
    （ただし、ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇより選択される１種以上を示し、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓより選択される１種以上を示す。）
12. 少なくともＢａＯを０％を超え含有する請求項１０記載の光学ガラス。
13. 前記ＲＯ成分を１０％を超え含有する請求項１０記載の光学ガラス。
    （ただし、ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇより選択される１種以上を示し、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓより選択される１種以上を示す。）
14. 質量％でＬｉ_２Ｏを０．５％以上含有する請求項１から９いずれか記載の光学ガラス。
15. 質量％でＡｌ_２Ｏ_３＋Ｇａ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_３＋ＳｎＯ_２＋ＷＯ_３の合計量が１％以下である請求項１から１４いずれか記載の光学ガラス。
16. 質量％でアルカリ土類金属成分（ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳｒＯ）の含有量が１０％以上である請求項１から１５いずれか記載の光学ガラス。
17. 前記光学ガラスの透過率が７０％となる波長であるλ_７０が、５５０ｎｍ以下である請求項１から１６いずれか記載の光学ガラス。
18. 請求項１から１７いずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形してなる光学素子。
19. 請求項１から１７いずれか記載の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
20. 請求項１９記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。