WO2007099857A1 - 光学ガラスおよびレンズ - Google Patents

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WO2007099857A1
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less
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optical glass
molding
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Jun Sasai
Naoki Sugimoto
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Asahi Glass Co., Ltd.
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    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors

Definitions

  • the present invention relates to an optical glass and a lens using the same.
  • the molds that can be used must be capable of high surface accuracy and have characteristics that do not change with the molding temperature. Therefore, WC, which is a cemented carbide, is used to fuse the mold and glass together. Therefore, the mold surface is coated with a metal such as Au as a release film. However, even if a release film is formed on the mold surface, the cycle of repeated use decreases as the molding temperature increases, so a press molding process at a lower temperature has been desired.
  • the emphasis is on chemical durability, heat devitrification resistance, and low press molding temperature characteristics, and casting is essential because it contains a large amount of rare earth elements such as LaO.
  • Patent Document 1 describes that B 2 O 3 -La 2 O—Gd 2 O 1 ZnO
  • a glass having a viscosity of 630 ° C or lower and a liquid phase temperature of 0.6 Pa's, or higher.
  • the total content of La O -Gd O is as high as 14 mol% or higher.
  • Optical glass for precision presses with LaF as an essential component and a deformation temperature of 570 ° C or lower is disclosed.
  • Patent Documents 3 and 4 B 2 O and La 2 O are the main components, respectively, and the refractive index n
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-249337 (Claims)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 3-16932 (Means for Solving the Problems)
  • Patent Document 3 JP-A-8-59282
  • Patent Document 4 JP-A-8-26766
  • glass with a low liquidus temperature T has a wide viscosity range during precision preform molding.
  • the forming temperature range can be obtained, it becomes possible to produce a preform having a desired shape without causing devitrification during molding. That is, having a low liquidus temperature ⁇ is excellent devitrification
  • the glass has a sufficiently low liquidus temperature ⁇ so that devitrification does not precipitate in the high temperature forming process.
  • the present invention has a low liquidus temperature T so
  • An object of the present invention is to provide an optical glass and a lens that have excellent devitrification characteristics at the time of molding, are excellent in press moldability, and can reduce the weight and size of an optical system.
  • the inventors of the present invention have intensively studied to examine the above-mentioned problems. As a result, they have found that the above-described object can be achieved by the optical glass shown below and a lens having this optical glass power, and have completed the present invention. It was.
  • the molding temperature (T) value defined by Z2 is 650 ° C.
  • An optical glass that is substantially free of arsenic, lead and fluorine.
  • the total content of La O and Gd O is 30% or more and 50% in terms of mass% based on oxide.
  • a lens having an optical glass force according to any one of (1) to (5).
  • an optical glass and a lens that are excellent in devitrification characteristics and press moldability during high-temperature molding, and that can reduce the weight and size of an optical system.
  • B 2 O is glass
  • the amount is in the range of 25 to 50%, it is sufficient that the amount is less than 25% by mass (hereinafter simply referred to as “%”). Preferably it is 30% or more.
  • B 2 O exceeds 50%, the refractive index n will be low, or water resistance will be improved.
  • the durability of chemistry is reduced. Preferably it is 45% or less.
  • B 2 O is preferably 43% or less, more preferably 40% or less.
  • ZnO is a component that stabilizes glass and is essential.
  • the ZnO content should be in the range of 5-25%. If it is less than 5%, the glass becomes unstable. Preferably it is 10% or more, more preferably 12% or more. If it exceeds 25%, the glass will be unstable or its chemical durability will be lowered. Preferably it is 23% or less, more preferably 21% or less.
  • La O is a component that increases the refractive index n and improves chemical durability, and is essential.
  • it is 15% or more, more preferably 17% or more. If it exceeds 25%, vitrification becomes difficult and the molding temperature T becomes high, or the liquidus temperature T becomes high.
  • PL Preferably it is 21% or less.
  • GdO like LaO, is a component that increases the refractive index n and improves chemical durability.
  • Su Gd O content should be in the range of 10-28%.
  • the molding temperature T increases or the liquidus temperature T increases.
  • the liquidus temperature T increases.
  • the total content of La 2 O and Gd 2 O is desirably 30% or more and 50% or less. Total amount is
  • the refractive index n may be low, or the chemical durability may be low.
  • the molding temperature T is 34% or more, more preferably 36% or more. If it exceeds 50%, the molding temperature T is high.
  • the glass tends to devitrify.
  • it is 47% or less, more preferably 45% or less.
  • Li O is a component that stabilizes the glass and lowers the molding temperature T or the melting temperature.
  • the Li O content should be in the range of 1.5 to 4%.
  • Mold temperature T or melting temperature is too high.
  • % Or more If it exceeds 4%, devitrification tends to occur, chemical durability may decrease, or volatilization may occur during dissolution. Preferably it is 3.5% or less, more preferably 3% or less.
  • the glass of the present invention is substantially free of arsenic, lead and fluorine. This is because arsenic and lead are harmful substances and their substantial absence reduces the environmental burden.
  • the reason why the glass of the present invention does not substantially contain fluorine is that if it contains fluorine, the coefficient of thermal expansion of the glass increases and the moldability is adversely affected. Furthermore, when fluorine is contained, it has the power to increase the environmental load, damage the mold material due to volatilization during preform molding, and increase the inhomogeneity of glass due to volatilization during melting.
  • substantially free means that the content of the target component is 0.0001% or less.
  • ZrO is not essential, but it stabilizes the glass, increases the refractive index n, and at high temperature molding
  • 0 to 5% may be contained. If it exceeds 5%, the molding temperature T is high.
  • TiO is not essential, but stabilizes the glass, increases the refractive index n, during high temperature molding
  • the Abbe number V may be too small, or the transmittance may be reduced. Preferably it is 3% or less.
  • WO nor Nb 2 O is essential, but stabilizes the glass and increases the refractive index n.
  • the content may be 0 to 10%. Above 10%, Abbe number V
  • d force may be too low, or the transmittance may decrease. Preferably it is less than 7%.
  • Y 2 O is not essential, but increases refractive index n, suppresses devitrification during high temperature molding, etc.
  • the glass may contain 0 to 10%. If it exceeds 10%, the glass may be unstable and the molding temperature T may become too high. Preferably it is 7% or less.
  • Ta O is not essential, but stabilizes the glass, increases the refractive index n, and high temperature molding
  • the molding temperature T it may be contained in an amount of 0 to 16% in order to suppress devitrification at the time. Above 16%, the molding temperature T
  • d force may be too low.
  • SiO is not essential, but stabilizes the glass, suppresses devitrification during high temperature molding, etc.
  • n n d d
  • AlO, GaO, GeO, and PO are not essential, but stabilize the glass.
  • the total content of 2 2 3 2 3 2 2 3 2 2 3 a O and GeO be 30% or more and 45% or less. Less than 30%
  • Temperature T may be high. Preferably it is 42% or less, more preferably 40% or less
  • BaO, SrO, CaO, and MgO are not essential, but they are used to stabilize the glass, increase the Abbe number V, decrease the molding temperature T, decrease the specific gravity, etc. P
  • Each may contain 0 to 15%. If it exceeds 15%, the glass may be unstable, or the refractive index n may be lowered.
  • the total content of ZnO, BaO, SrO, CaO, and MgO is preferably 10% or more and 30% or less. If it is less than 10%, the glass becomes unstable or the molding temperature becomes too high. Preferably it is 13% or more, more preferably 16% or more. On the other hand, if it exceeds 30%, the glass may be unstable, the refractive index n may be lowered, and the chemical durability may be lowered. Preferably it is 25% or less, more preferably 22% or less.
  • the ZrO or TiO content is set to 0.
  • the glass of the present invention essentially has the above-mentioned component strength, but may contain other components within a range not impairing the object of the present invention.
  • the total content of these components is preferably 10% or less, more preferably 8% or less, and typically 6% or 5% or less.
  • Sb 2 O may be contained, for example, 0 to 1%. Also glass
  • Na 0, K 0, Rb ⁇ or Cs O may be contained in a total amount of 0 to 5%.
  • the glass becomes unstable, the refractive index n decreases, the hardness decreases, or
  • the refractive index n is desired to be higher than d or the glass transition point T is desired to be lower, SnO is contained from 0 to 4%. May be.
  • TeO or BiO is added in total, for example, d 2 2 3
  • the glass of the present invention does not contain any of PbO, As O, and Tl O.
  • the glass of the present invention preferably contains no Fe 2 O, but is usually not used from the raw materials.
  • the Fe 2 O content is 0.0001% or less and the quality is
  • a more preferable optical glass of the present invention is represented by B 2 O 30 in terms of mass% based on the following oxides.
  • An optical gas having a temperature (T) value of 650 ° C or less and substantially free of arsenic, lead and fluorine.
  • the refractive index n of the glass of the present invention exceeds 1.76, the Abbe number V is too small. Good d d
  • the Abbe number V of the glass of the present invention is typically 45 or more and 60 or less.
  • Refractive index n is 1.68 d d
  • the Abbe number v is typically 47 or more and 58 or less.
  • the molding temperature T of the glass of the present invention is preferably 650 ° C or lower.
  • the molding temperature T is the relation expressed by the glass transition temperature T and the yield point At: At + (At— T
  • a problem in moldability such as volatilization of the night mold material or a decrease in the cycle of repeated use of the mold. More preferably, it is 645 ° C or less, particularly preferably 640 ° C or less.
  • the thermal expansion coefficient a of the glass of the present invention is determined by a of a hard metal mold for press molding glass. Is approximately 40 to 50 ⁇ 10 _7 K _1 , so it is desirable to be close to this value. Therefore, the thermal expansion coefficient ⁇ of the glass of the present invention is preferably 82 ⁇ 10 _7 ⁇ _1 or less. 84 X 10 _ 7 ⁇ Above _1 , the tendency of cracking during press molding becomes stronger, or precision molding becomes difficult due to sink marks.
  • the specific gravity of the glass of the present invention is 4.30 or less, and if it exceeds 4.30, it becomes difficult to obtain a desired preform mass.
  • the specific gravity of the glass of the present invention is 4.25 or less, more preferably 4.20 or less, and particularly preferably 4.10 or less.
  • the liquid phase temperature ⁇ of the glass of the present invention is 970 ° C or lower. Liquidus temperature T force higher than 70 ° C
  • the liquidus temperature T of the glass of the present invention is preferably 960 ° C or lower, more preferably 950
  • the glass of the present invention has a low liquidus temperature T as described above, it has excellent devitrification properties.
  • the glass of the present invention is suitable for a lens used in a digital camera or the like as described above.
  • a lens is a lens of the present invention.
  • the glass of the present invention is formed into a preform by heating, the preform is heated and softened, and a mold is used for press molding (precision press). Is produced.
  • the preform may be produced by molding molten glass.
  • the raw materials were prepared so as to obtain a Pt, placed in a platinum crucible, and melted at 1100-1300 ° C for 1 hour. At this time, the molten glass was homogenized by stirring for 0.5 hour with a platinum stirrer. The homogenized molten glass is poured out and formed into a plate shape, and then the glass transition temperature is T + 10 ° C.
  • T, At, a A sample processed into a cylindrical shape having a diameter of 5 mm and a length of 20 mm
  • thermomechanical analyzer DILATOMETER5000 (trade name) manufactured by Co., Ltd., the temperature was increased at a rate of 5 ° CZ.
  • n, v A sample processed into a rectangular parallelepiped shape with sides of 20 mm and thickness of 10 mm is refracted d d
  • the Abbe number V is rounded off to the second decimal place.
  • T A sample processed into a cube shape with a side of 10 mm is placed on a platinum dish and kept at a constant temperature.
  • T was the maximum temperature at which no crystal precipitation was observed.
  • d A sample processed into a rectangular parallelepiped shape having a side of 20 mm and a thickness of 10 mm was measured using a hydrometer (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: SGM300P).
  • the optical glass of the present invention can be used for an optical lens such as a digital camera.

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Abstract

　本発明は、　酸化物基準の質量％表示で、Ｂ２Ｏ３　２５～５０％、ＺｎＯ　５～２５％、Ｌａ２Ｏ３　１３～２５％、Ｇｄ２Ｏ３　１０～２８％、及び、Ｌｉ２Ｏ　１．５～４％を含有し、屈折率（ｎｄ）が１．６５～１．７６であり、アッベ数（νｄ）が４５～６０であり、ガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点（Ａｔ）からなる関係式Ａｔ＋（Ａｔ－Ｔｇ）／２によって定義される成形温度（Ｔｐ）の値が６５０°C以下であり、砒素、鉛およびフッ素を実質上含まない光学ガラス、及び、その光学ガラスからなるレンズを提供する。

Description

光学ガラスおよびレンズ 技術分野
[0001] 本発明は、光学ガラスおよびそれを用いたレンズに関する。
背景技術
[0002] 近年、デジタルカメラ等の普及により、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ており、光学系の軽量化'小型化の要求が高まっている。この要 求を実現するために、高機能性ガラスを使用した非球面レンズを使用した光学設計 が主流となっており、通常それらのガラスを成形可能な温度まで加熱し精密プレスし て作製される。特に、近年では口径の大きなレンズには球面レンズが使用されていた 力 一層の高機能化のために、より大口径の非球面レンズへと切り替わつてきており 、また、これらに使用される高機能性ガラスとしては、高屈折率かつ低分散特性への 要求が強まっている。こうした要求に対して、従来の高屈折率かつ低分散特性を示 すガラスとしては、 B O、 La Oを主成分とする種々のガラスが知られている。
2 3 2 3
[0003] しかし、これらの従来のガラスは一般に高 、成形温度 Tを持つと 、う問題点があつ
P
た。
成形温度 Tが高いと以下のような問題が発生する。すなわち、精密プレス成形に用
P
いられる金型には、高い面精度の加工が可能であること、成形温度で変化しない特 性を持つことが必要なため、超硬合金である WCを用い、金型とガラスを融着させな いために、金型表面に離型膜として Au等の金属等が被覆されている。しかし、離型 膜が金型表面に形成されていても、成形温度が高温になるほど繰り返し使用サイク ルが低下するため、より低温でのプレス成形プロセスが望まれて ヽた。
[0004] このような成形温度 Tが高 、と 、う問題点を解決するために、低 、屈伏点を持つ光
P
学ガラスとして、 B O、 La O、 Li Oを主成分とする種々のガラスが知られているが、
2 3 2 3 2
いずれも化学的耐久性、耐熱失透性、低プレス成形温度特性に重点が置かれたも のであり、本質的に La O等の希土類元素を多量に含有するために、キャスティング
2 3
ゃゴブ成形等の高温成形プロセス中に失透を生じやす ヽと ヽぅ問題点があった。 [0005] また、精密プレス成形プロセスにお!/、ては、熱収縮でプレス時の形状と最終形状が 異なってしまい、高精度成形が困難になるというヒケと呼ばれる現象が生じるため、そ れを防ぐために低温まで非常に高 、圧力をかけたまま冷却をするプロセスが一般的 に用いられている。
[0006] こうした問題を解決するために、特許文献 1には、 B O -La O—Gd O 一 ZnOを
2 3 2 3 2 3 主成分とし、屈折率 n = 1. 72〜： L 83、アッベ数 v =45〜55、ガラス転移点 T力 S d d g
630°C以下、液相温度における粘性が 0. 6Pa' s、以上であるガラスが開示されてい る力 La O -Gd Oの合計含有量が 14mol%以上と高いため、いずれも成形温度
2 3 2 3
Tが 650°Cよりも高ぐ一般的なモールド成形に適した光学ガラスとは言い難い。
P
[0007] 成形温度 Tを低下させるためには、特許文献 2において B O -Li O-Gd O - p 2 3 2 2 3
LaFを必須成分として、屈伏温度が 570°C以下の精密プレス用光学ガラスが開示さ
3
れている。し力しながら、フッ素を含有するとガラスの熱膨張係数が高くなつてしまい、 高屈折率かつ低分散特性を示すガラスをプレス成型する超硬金属製金型の熱膨張 係数は、光学ガラスに比べて熱膨張係数が小さいため、光学ガラスとの熱膨張差に より非球面レンズの最も薄いコバの部分に応力が集中することになり、冷却過程で割 れてしまうという新たな問題が生じてしまう。
[0008] また、特許文献 3および 4には、 B Oおよび La Oを主成分とし、それぞれ屈折率 n
2 3 2 3
= 1. 65〜： L 70、アッベ数 V = 50〜56、屈伏点 At≤630oC、および、屈折率 n d d d
= 1. 66〜： L 77、アッベ数 v =43〜55、屈伏^; At≤620。Cと！/、う低！/、プレス成开 d
温度を持ち、高屈折率'低分散特性を示すガラスが開示されているが、この光学ガラ スはプレス成形のみが優れているものを提供することを目的とするものであって、高 温成形プロセス中の失透特性にっ ヽてはなんら言及されて ヽな 、。
[0009] 特許文献 1：特開 2002— 249337号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 2：特開平 3— 16932号公報 (課題を解決するための手段）
特許文献 3：特開平 8— 59282号公報
特許文献 4：特開平 8 - 26766号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0010] 上記のような問題を解決するためには、より低 、成形温度 Tと金型材料に近 ヽ平
P
均熱膨張係数 αを合わせ持つガラスが望ましい。通常、ガラス融液は固化する際に 結晶析出物である失透が生成するが、ある温度に保持した場合に失透が生成しない 最高温度は液相温度 (Τ )と定義される。精密プリフォーム成形を行なう場合に、ガラ
し
スの流出温度が溶融ガラスを流出させるノズルの耐熱温度以下であることが必要とな る力 ノズルカゝら流出したガラス融液カゝら失透が生成しないために、液相温度 Τはノ
し ズルの耐熱温度以下である必要があり、その温度は一般的には 970°C以下である。 さらに、液相温度 Tが低いガラスでは、精密プリフォーム成形時の粘度域で、広い成
し
形温度域を取れるため、成形時に失透を生じることなぐ所望の形状のプリフォーム を作製することが可能になる。すなわち、低い液相温度 τを持つことは、優れた失透
し
特性を有することを意味しており、高温成形プロセスで失透が析出しないような十分 に低い液相温度 τを持つガラスが望ましい。
し
[0011] また、大口径非球面レンズへの要求を受けて、より大きなサイズのプリフォームをこ れらの成形方法で分離させることが望まれて!/、る。分離可能なプリフォームのサイズ は、ガラスの比重が小さいほうが大きくなることが知られており、 4. 30以下の比重が 必要である。本発明はこのような課題のもとで、低い液相温度 Tを持っため高温成
し
形時に優れた失透特性を有し、さらにプレス成形性に優れ、光学系の軽量化'小型 化を可能にする光学ガラスおよびレンズの提供を目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明者らは、前記課題を検討すべく鋭意検討したところ、以下に示す光学ガラス 、及び、この光学ガラス力もなるレンズにより上記目的を達成できることを見出し、本 発明を完成するに至った。
(1)酸化物基準の質量％表示で、 B O 25〜50%、 ZnO 5〜25%、 La O 13
2 3 2 3
〜25%、 Gd O 10〜28%、及び、 Li O 1. 5〜4%を含有し、屈折率（n )が 1. 6
2 3 2 d
5〜1. 76であり、アッベ数 )が 45〜60であり、ガラス転移点（T )と屈伏点（At) d g
力もなる関係式 At+ (At—T
g )Z2によって定義される成形温度 (T )の値が 650°C
P
以下であり、砒素、鉛およびフッ素を実質上含まない光学ガラス。
(2)酸化物基準の質量％表示で、 La Oと Gd Oの合計含有量が 30%以上 50% 以下である（1)に記載の光学ガラス。
(3) 50°Cから 350°Cまでの平均熱膨張係数（ a )が 66 X 10"7 K_ 1以上 84 X 10" 7 Κ_1以下である（1)または（2)に記載の光学ガラス。
(4)比重が 4. 30以下である（1)〜（3)の 、ずれかに記載の光学ガラス。
(5)液相温度 (Τ )が 970°C以下である（1)〜 (4)の 、ずれかに記載の光学ガラス
し
(6) (1)〜（5)のいずれかに記載の光学ガラス力もなるレンズ。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、高温成形時の失透特性およびプレス成形性に優れ、光学系の軽 量化'小型化を可能にする光学ガラスおよびレンズの提供が可能になる。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 本発明の光学ガラス（以下、本発明のガラスという）の成分において、 B Oはガラス
2 3 骨格を形成し、また液相温度 Tを低下させる成分であり、必須である。 B Oの含有
し 2 3 量は 25〜50%の範囲であればよぐ 25質量％ (以下単に％と表記する）未満ではガ ラス化が困難になる力 または液相温度 Tが高くなる。好ましくは 30%以上である。
し
なお、より液相温度を低くしたい場合には、好ましくは 32%以上、より好ましくは 34% 以上である。加えてアッベ数 V を 49〜57に高くしたい場合には B Oは 35%以上で d 2 3
あることが好ましい。 B Oが 50%超では屈折率 nが低くなる、または耐水性等の化
2 3 d
学的耐久性が低下する。好ましくは 45%以下である。屈折率 nを 1. 69〜： L 75に高 d
くしたい場合には B Oは、好ましくは 43%以下、より好ましくは 40%以下である。
2 3
[0015] ZnOはガラスを安定化させる成分であり、必須である。 ZnOの含有量は 5〜25%の 範囲であればよぐ 5%未満ではガラスが不安定になる。好ましくは 10%以上、より好 ましくは 12%以上である。 25%超ではガラスがかえって不安定になる、または化学的 耐久性が低下する。好ましくは 23%以下、より好ましくは 21%以下である。
[0016] La Oは屈折率 nを高くし、化学的耐久性を向上させる成分であり、必須である。 L
2 3 d
a Oの含有量は 13〜25%の範囲であればよぐ 13%未満では屈折率 nが低くなる
2 3 d
。好ましくは 15%以上、より好ましくは 17%以上である。 25%超ではガラス化しにくく なり成形温度 Tも高くなり、または液相温度 Tが高くなる。好ましくは 23%以下、より
P L 好ましくは 21 %以下である。
[0017] Gd Oは La O同様屈折率 nを高くし、化学的耐久性を向上させる成分であり、必
2 3 2 3 d
須である。 Gd Oの含有量は 10〜28%の範囲であればよぐ 10%未満では屈折率
2 3
nが低くなる。好ましくは 15%以上、より好ましくは 17%以上である。 28%超ではガ d
ラス化しにくくなり成形温度 Tが高くなる、または液相温度 Tが高くなる。好ましくは 2
P L
5%以下、より好ましくは 23%以下である。
[0018] La Oおよび Gd Oの含有量の合計は 30%以上 50%以下が望ましい。合計量が
2 3 2 3
30%未満では屈折率 nが低くなる、または化学的耐久性が低くなるおそれがある。
d
好ましくは 34%以上、より好ましくは 36%以上である。 50%超では成形温度 Tが高
P
くなり、またガラスが失透しやすくなる。好ましくは 47%以下、より好ましくは 45%以下 である。
[0019] Li Oは、ガラスを安定ィ匕させ、成形温度 Tまたは溶解温度を低下させる成分であり
2 P
必須である。 Li Oの含有量は 1. 5〜4%の範囲であればよぐ 1. 5%以下では、成
2
形温度 Tもしくは溶解温度が高くなりすぎる。好ましくは 1. 7%以上、より好ましくは 2
P
%以上である。 4%超では失透しやすくなり、化学的耐久性が低下し、或いは溶解時 の揮散が激しくなるおそれがある。好ましくは 3. 5%以下、より好ましくは 3%以下で ある。
[0020] 本発明のガラスは砒素、鉛およびフッ素を実質上含まな 、。砒素、鉛は有害物質で あり実質上含まないことが、環境面での負荷を減少させるからである。また、本発明の ガラスがフッ素を実質上含まないのは、フッ素を含有するとガラスの熱膨張係数が上 昇し成型性に悪影響を与えるからである。さらに、フッ素を含有すると環境面への負 荷の増大やプリフォームの成型時の揮散による金型材料の損傷、溶解時の揮散によ るガラスの不均質性の増大などを生じる力もである。
尚、本発明において、 "実質上含まない"とは、対象となる成分の含有量が 0. 0001 %以下であることを意味する。
[0021] ZrOは必須ではな 、が、ガラスを安定ィ匕させる、屈折率 nを高くする、高温成形時
2 d
の失透を抑制する等のために 0〜5%含有してもよい。 5%超では成形温度 Tが高く
P
なりすぎる、もしくはアッベ数 V 力 、さくなりすぎるおそれがある。好ましくは 4%以下 、より好ましくは 3%以下である。
成形時の失透を抑制したい場合、 ZrOを 0. 2%以上含有することが好ましぐ 0. 4
2
%以上含有することがより好ましい。
[0022] TiOは必須ではな 、が、ガラスを安定ィ匕させる、屈折率 nを高くする、高温成形時
2 d
の失透を抑制する等のために 0〜5%含有してもよい。 5%超では、アッベ数 V が小 d さくなりすぎる、もしくは透過率が低下するおそれがある。好ましくは 3%以下である。
[0023] WO、 Nb Oはいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる、屈折率 nを高く
3 2 5 d する、高温成形時の失透を抑制する等のために 0〜 10%含有してもよい。 10%超で は、アッベ数 V
d力 、さくなりすぎる、もしくは透過率が低下するおそれがある。好まし くは 7%以下である。
[0024] Y Oは必須ではないが、屈折率 nを高くする、高温成形時の失透を抑制する等の
2 3 d
ために 0〜10%含有してもよい。 10%超ではガラスがかえって不安定になる、成形 温度 Tが高くなりすぎる等のおそれがある。好ましくは 7%以下である。
P
[0025] Ta Oは必須ではないが、ガラスを安定ィ匕させる、屈折率 nを高くする、高温成形
2 5 d
時の失透を抑制する等のために 0〜16%含有してもよ 、。 16%超では成形温度 T
P
が高くなりすぎる、もしくはアッベ数 V
d力 、さくなりすぎるおそれがある。好ましくは 13
%以下、より好ましくは 10%以下である。
[0026] SiOは必須ではないが、ガラスを安定ィ匕させる、高温成形時の失透を抑制する等
2
のために 0〜15%含有してもよい。 15%超では成形温度 Tが高くなりすぎる、もしく
P
は屈折率 nが低くなりすぎるおそれがある。好ましくは 12%以下、より好ましくは 10% d
以下である。
[0027] Al O、 Ga O、 GeO、 P Oはいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる、
2 3 2 3 2 2 5
屈折率 nの調整をする等の目的で 0〜 10%含有してもよい。 10%超ではアッベ数 V d
が低くなりすぎるおそれがある。好ましくは 8%以下、より好ましくは 6%以下である。 d
[0028] なお、 SiO、 Al O、 Ga O、 GeOを含有する場合には、 B O、 SiO、 Al O、 G
2 2 3 2 3 2 2 3 2 2 3 a O、 GeOの合計含有量が 30%以上 45%以下であることが望ましい。 30%未満
2 3 2
であればガラス化が困難になる、または液相温度 Tが高くなる。好ましくは 33%以上
し
、より好ましくは 35%以上である。また 45%超では屈折率 nが低くなるもしくは成形 温度 Tが高くなるおそれがある。好ましくは 42%以下、より好ましくは 40%以下であ
Ρ
る。
[0029] BaO、 SrO、 CaO、 MgOはいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる、アツ ベ数 V を大きくする、または成形温度 Tを低くする、比重を小さくする等のためにそ d P
れぞれ 0〜 15%含有してもよい。 15%超ではかえつてガラスが不安定になる、または 屈折率 nが低くなる等のおそれがある。
d
[0030] なお、 BaO、 SrO、 CaO、 MgOを含有する場合には、 ZnO、 BaO、 SrO、 CaO、 M gOの合計含有量が 10%以上 30%以下であることが望ましい。 10%未満ではガラス が不安定になるもしくは成形温度が高くなりすぎる。好ましくは 13%以上、より好まし くは 16%以上である。また 30%超ではかえつてガラスが不安定になる、屈折率 nが d 低くなる、化学的耐久性が低くなる等のおそれがある。好ましくは 25%以下、より好ま しくは 22%以下である。
[0031] 高温成形時の失透をより抑制したい等の場合、 B O 30〜40%、ZnO 10〜20
2 3
%、 La O 17〜21%、 Gd O 19〜24%、 Li O 2〜3%、かつ La O +Gd O
2 3 2 3 2 2 3 2 3 力 36〜45%であることが好ましい。
[0032] さらに高温成形時の失透をより抑制したい場合には ZrOもしくは TiOの含有量を 0
2 2
. 1〜4%とすることがより好ましい。
[0033] 本発明のガラスは本質的に上記成分力もなるが、本発明の目的を損なわない範囲 でその他の成分を含有してもよ ヽ。そのような成分を含有する場合それら成分の含有 量の合計は、好ましくは 10%以下、より好ましくは 8%以下、典型的には 6%または 5 %以下である。
[0034] 例えば、清澄等の目的で、 Sb Oをたとえば 0〜1%含有してもよ 、。また、ガラスを
2 3
より安定化させたい、屈折率 nまたは比重を調整したい、溶解温度をより低下させた d
い、等の場合、 Na 0、 K 0、 Rb Οまたは Cs Oを合計で 0〜5%含有してもよい。 5
2 2 2 2
%超ではガラスが不安定になる、屈折率 nが低くなる、硬度が小さくなる、または化 d
学的耐久性が低下するおそれがある。なお、硬度を大きくしたい、または化学的耐久 性を向上させたい場合にはこれらはいずれも含有しないことが好ましい。屈折率 nを d より高くしたい、ガラス転移点 Tをより低くしたい等の場合、 SnOを 0〜4%まで含有し てもよい。
[0035] また、屈折率 nをより高くしたい等の場合には TeOまたは Bi Oを合計でたとえば d 2 2 3
0〜6%含有してもよい。 6%超ではガラスが不安定になる、または透過率が著しく低 下するなどのおそれがある。なお、アッベ数 V をより大きくしたい場合、 TeOまたは d 2
Bi Oのいずれも含有しないことが好ましい。
2 3
[0036] なお、本発明のガラスは PbO、 As O、 Tl Oのいずれも含有しないことが好ましい
2 3 2
。また、本発明のガラスは Fe Oを含有しないことが好ましいが、通常は原料から不
2 3
可避的に混入する。しかし、その場合でも Fe O含有量は 0. 0001%以下、かつ質
2 3
量百分率表示でも 0. 0001 %以下であることが好ましい。
[0037] より好ましい本発明の光学ガラスは、下記酸化物基準の質量％表示で、 B O 30
2 3
〜45%、 ZnO 10〜23%、 La O 15〜23%、 Gd O 15〜25%、 Li O 1. Ί〜
2 3 2 3 2
3. 5%を含有し、屈折率（η ) = 1. 65〜： L 76、アッベ数（ν ) =45〜60、ガラス転 d d
移点 (T )と屈伏点 (At)力 なる関係式 At+ (At— T ) Z2によって定義される成形 g g
温度 (T )の値が 650°C以下であり、砒素、鉛およびフッ素を実質上含まない光学ガ
P
ラスである。
[0038] 本発明のガラスの屈折率 nが 1. 65以下ではレンズの小型化のための十分な特性 d
を得ることが困難になる。好ましくは 1. 67以上、より好ましくは 1. 68以上である。また 、本発明のガラスの屈折率 nが 1. 76超ではアッベ数 V の値が小さくなりすぎる。好 d d
ましくは 1. 75以下、より好ましくは 1. 74以下、さらに好ましくは 1. 73以下である。本 発明のガラスのアッベ数 V は典型的には 45以上 60以下である。屈折率 nが 1. 68 d d
〜： L 74である場合、アッベ数 v は典型的には 47以上 58以下である。
d
[0039] 本発明のガラスの成形温度 Tは 650°C以下であることが好まし 、。本発明における
P
成形温度 Tは、ガラス転移温度 Tと屈伏点 Atであらわされる関係式、 At+ (At— T
P g g
)Z2によって定義される温度である。成形温度 Tが 650°C超ではプレス成型では、
P
プリフォームの成形時に揮散に夜型材の損傷や、金型の繰り返し使用サイクルが低 下するなどの成型性に問題を生じるおそれがある。より好ましくは 645°C以下、特に 好ましくは 640°C以下である。
[0040] 本発明のガラスの熱膨張係数 aは、ガラスをプレス成型する超硬金属製金型の a は、およそ 40〜50 X 10_7K_1であるため、この数値に近いことが望ましい。そのため 本発明のガラスの熱膨張係数 αは 82 X 10_7Κ_1以下である事が好ましい。 84 X 10 _7Κ_1以上ではプレス成形時の割れの傾向が強くなる、もしくはヒケにより精密成形 が困難になる。より好ましくは 68 Χ 10_7Κ_1以上 80 Χ 10_7Κ_1以下、さらに好ましく は 69 Χ 10_7Κ_1以上 78 Χ 10_7Κ_1以下である。本発明のガラスの比重は 4. 30以 下であり、 4. 30超では所望のプリフォーム質量を得ることが困難になる。好ましくは 本発明のガラスの比重は 4. 25以下、より好ましくは 4. 20以下、特に好ましくは 4. 1 0以下である。
[0041] 本発明のガラスの液相温度 Τは 970°C以下である。液相温度 T力 70°Cより高い
し し
場合には、キャスティングゃゴブ成形等の高温成形時の失透を抑制することが困難 になる。好ましくは本発明のガラスの液相温度 Tは 960°C以下、より好ましくは 950
し
°C以下、特に好ましくは 940°C以下である。本発明のガラスは上記のように低い液相 温度 Tをもつので優れた失透特性を有する。
し
[0042] 本発明のガラスは先に述べたようなデジタルカメラ等に用いられるレンズに好適で ある。このようなレンズはすなわち本発明のレンズであり、典型的には本発明のガラス をカロェしてプリフォームとし、このプリフォームを加熱して軟化させ金型を用いてプレ ス成形 (精密プレス）して作製される。なお、前記プリフォームは溶融状態のガラスを 成形して作製してもよい。
実施例
[0043] 以下、本発明の具体的な態様を実施例（例 1〜33)および比較例（例 34〜36)によ り説明する力 本発明はこれらに限定されるものではない。
[0044] 表 1〜6の B Oから TiOまたは Sb Oまでの欄に質量％表示で示す組成のガラス
2 3 2 2 3
が得られるように原料を調合して白金製るつぼに入れ、 1100〜1300°Cで 1時間溶 解した。この際白金製スターラにより 0. 5時間撹拌して溶融ガラスを均質ィ匕した。均 質ィ匕された溶融ガラスは流し出して板状に成形後、ガラス転移点 T + 10°Cの温度で g
4時間保持後、 CZminの冷却速度で室温まで徐冷を行った。
[0045] 原料としては、関東化学社製の特級の酸化ホウ素、炭酸リチウム、二酸化ジルコ二 ゥム、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、酸化チタン、酸化アンチモン、 信越化学工業社製の純度 99. 9%酸化ランタン、酸ィ匕ガドリニウム、高純度化学研究 所社製の純度 99. 9%以上の酸ィ匕タンタル、二酸化珪素、酸ィ匕アルミニウムを使用し た。
[0046] 得られたガラスについて、ガラス転移点 T、屈伏点 At (単位:。 C)、 50〜300°Cにお g
ける平均線膨張係数 α (単位：10_7Κ_1)、波長 587. 6nm (d線）における屈折率 η d
、アッベ数 V 、液相温度 T (単位:。 C)、および比重 dを測定した。 T 、 At、 a、 n 、
d L g d
V 、 T 、 dの測定法を以下に述べる。
d し
[0047] T 、 At、 a：直径 5mm、長さ 20mmの円柱状に加工したサンプルを、マツクサイエ g
ンス社製熱機械分析装置 DILATOMETER5000 (商品名 )を用いて 5°CZ分の昇 温速度で測定した。
[0048] n 、 v ：—辺が 20mm、厚みが 10mmの直方体形状に加工したサンプルを、屈折 d d
率計 (カルニユー光学社製、商品名： KPR— 2)により測定した。尚、測定値は小数点 以下 5桁目まで求め、屈折率 nについては小数点以下 3桁目を四捨五入して記載し d
、アッベ数 V につ 、ては小数点以下 2桁目を四捨五入して記載した。
d
[0049] T : 1辺が 10mmの立方体形状に加工したサンプルを白金製の皿に載せ、一定温
し
度に設定した電気炉内で 1時間静置した後に取り出したものを 10倍の光学顕微鏡で 観察し、結晶の析出が見られない最高温度を Tとした。
L
[0050] d:—辺が 20mm、厚みが 10mmの直方体形状に加工したサンプルを、比重計（島 津製作所製、商品名： SGM300P)を用いて測定した。
[0051] 失透特性として、 970°Cに 1時間保持した後に失透の析出が見られない良好なもの を〇、見られたものを Xとした。
[0052] [表 1]
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0002
§ s K^
例
8 9 10 11 12 13 14
B203 39.5 37.1 37.5 36.8 35.3 34.0 33.9
L i 20 2.69 2.10 2.19 2.15 2.27 2.26 2.26
Z r 02 0.00 0.00 2.41 0.00 2.53 2.53 2.52
Z n O 9.24 19.0 19.1 18.8 19.8 20.1 20.0
L a 203 19.3 19.8 18.4 18.0 19.0 19.3 19.2
G d 203 21.4 22.0 20.4 20.0 21.1 21.4 21.3
C a 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
S r O 7.87 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 τ a 2o5 0.00 0.00 0.00 4.25 0.00 0.00 0.00
S i 02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
T i 02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.41 0.82
L a 203
+ 40.7 41.8 38.8 38.0 40.1 40.7 40.5
G d 2Oa
n d 1.69 1.71 1.71 1.71 1.72 1.73 1.72 y d 55.4 53.4 52.8 52.1 52.0 51.1 49.9
TL 950 910 890 910 900 910 900
TK 551 550 553 551 538 534 534
A t 601 602 604 603 592 585 588
T P 626 628 629 629 619 610 615 a 79.8 72.4 69.8 70.5 72.7 75.6 73.8 d 3.91 4.03 3.99 4.04 4.08 4.13 4.13 失透特性 〇 〇 O 〇 〇 O 〇
例
15 16 17 18 19 20 21
B203 33.9 35.2 35.4 38.7 39.1 38.7 38.2
L i 20 2.30 2.26 2.20 2.04 2.10 2.07 2.04
Z r O 2 1.30 1.24 2.48 0.00 1.13 1.14 1.13
Z n O 20.1 19.7 19.7 13.6 15.2 12.1 12.7
L a 203 20.1 19.7 18.9 18.9 18.3 18.1 18.6
G d 203 22.3 21.9 21.0 21.0 20.3 20.2 20.7
C a O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
S r O 0.00 0.00 0.00 5.76 3.87 7.69 6.63
T a 205 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
S i O 2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
T i O 2 0.00 0.00 0.32 0.00 0.00 0.00 0.00
L a 203
+ 42.4 41.6 39.9 39.9 38.6 38.3 39.3
G d 203
n d 1.72 1.72 1.72 1.70 1.70 1.70 1.70
52.0 52.8 51.4 55.0 54.2 54.7 54.5
TL 940 920 890 930 890 940 930 τΕ 531 538 543 554 555 557 555
A t 584 590 595 607 607 609 608
TD 611 616 621 634 633 635 634 a 75.6 74.5 75.0 75.9 77.1 78.3 76.8 d 4.15 4.10 4.07 3.96 3.93 3.94 3.98 失透特性 O 〇 〇 O O 〇 O
例
22 23 24 25 26 27 28
B203 38.6 39.0 38.9 38.5 38.7 38.8 39.1
L i 20 2.35 2.09 2.06 2.34 2.31 2.33 2.34
Z r 02 1.14 1.18 1.15 0.60 0.57 0.57 0.58
Z n O 11.3 14.4 13.6 13.1 13.2 13.3 13.3
L a 203 18.9 18.2 18.2 18.8 18.9 19.0 19.0
G d 203 21.0 20.3 20.3 20.9 21.0 21.1 21.2
C a O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.52 1.04 1.57
S r O 6.71 4.83 5.79 5.76 4.80 3.86 2.91 丁 a 205 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
S i O 2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
T i o2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
L a 203
+ 39.9 38.5 38.5 39.7 39.9 40.1 40.2
G d 203
n d 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 y d 54.7 54.4 54.7 55.0 54.5 55.9 54.8
T L 940 910 910 920 920 920 920 τκ 554 562 554 551 552 553 553
A t 604 608 608 601 599 600 600
T P 629 631 635 626 622 624 624 or 78.2 73.5 74.5 78.2 79.3 76.0 76.0 d 3.97 3.94 3.94 3.97 3.94 3.93 3.92 失透特性 〇 〇 O 〇 〇 〇 〇
7053313
Figure imgf000016_0001
2007/053313
Figure imgf000017_0001
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
[0059] 本出願は、 2006年 2月 24日出願の日本特許出願 (特願 2006— 047929)に基づ くものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
産業上の利用可能性
[0060] 本発明の光学ガラスは、デジタルカメラ等の光学レンズに利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 酸化物基準の質量％表示で、
B O 25〜50%、
2 3
ZnO 5〜25%、
La O 13〜25%、
2 3
Gd O 10〜28%、及び、
2 3
Li O 1. 5〜4%を含有し、
2
屈折率（n )が 1. 65〜： L 76であり、
d
アッベ数（V )カ 5〜60であり、
d
ガラス転移点 (T )と屈伏点 (At)カゝらなる関係式 At+ (At— T ) Z2によって定義さ g g
れる成形温度 (T )の値が 650°C以下であり、
P
砒素、鉛およびフッ素を実質上含まない光学ガラス。
[2] 酸化物基準の質量％表示で、 La Oと Gd Oの合計含有量が 30%以上 50%以
2 3 2 3
下である請求項 1に記載の光学ガラス。
[3] 50°Cから 350°Cまでの平均熱膨張係数 )が 66 X 10—7 K_ 1以上 84 X 10—7 Κ
_ 1以下である請求項 1または 2に記載の光学ガラス。
[4] 比重が 4. 30以下である請求項 1〜3のいずれかに記載の光学ガラス。
[5] 液相温度 (Τ )が 970°C以下である請求項 1〜4の 、ずれかに記載の光学ガラス。
し
[6] 請求項 1〜5のいずれかに記載の光学ガラス力 なるレンズ。
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