WO2011065097A1 - 光学ガラス及び光学素子 - Google Patents

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禄人 田口
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/068—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths

Definitions

  • the present invention relates to an optical glass and an optical element. More specifically, the present invention relates to an optical glass having a high refractive index and suitable for mold press molding, and an optical element made of the optical glass.
  • optical devices such as digital cameras and mobile phones have been rapidly miniaturized.
  • optical glass with a high refractive index In order to make a lens thin, it is necessary to use optical glass with a high refractive index.
  • a glass mold heated to a temperature higher than the softening point temperature is used by using a mold that consists of a pair of heated upper and lower molds.
  • a so-called mold press molding method precision press molding method in which a lens is directly molded by pressing has attracted attention.
  • This mold press molding method can be roughly divided into a reheating method and a direct press method.
  • reheating method gob preforms or polishing preforms having almost the final product shape are prepared, then these preforms are heated again above the softening point, and press molded with a pair of heated upper and lower molds to obtain the final product. It is a method of shape.
  • the direct press system is a system in which a molten glass droplet is directly dropped from a glass melting furnace onto a heated mold and press-molded to obtain a final product shape.
  • a nozzle made of platinum or the like is usually used.
  • the weight of the dropped glass is controlled by the temperature of this nozzle.
  • the nozzle temperature can be set in a wide temperature range from high temperature to low temperature, so that it is possible to produce optical elements of various sizes from large to small. It becomes possible.
  • the glass will be devitrified unless the nozzle temperature is maintained at a temperature equal to or higher than the liquidus temperature (TL). There is a problem that it is not possible.
  • the conventionally proposed optical glass has a high refractive index but is not low enough to satisfy the liquidus temperature (TL). Since the liquidus temperature (TL) is not so low, the glass is devitrified in the nozzle, causing nozzle clogging such as arteriosclerosis. As a result, there is a problem that stable glass dropping and press molding cannot be performed.
  • conventionally proposed optical glass has a small value of Vickers hardness (Hv).
  • Hv Vickers hardness
  • Hv Vickers hardness
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is from an optical glass having a high refractive index and excellent productivity without substantially containing PbO and TeO 2 and the optical glass.
  • An optical element is provided.
  • the present inventor has B 2 O 3 , SiO 2 , BaO, La 2 O 3 , Y 2 O 3 , TiO 2 , and WO 3 as essential components.
  • a low liquidus temperature (TL) that provides a good dropability of molten glass droplets and a large Vickers hardness that is difficult to break in the subsequent process It was found that an optical glass having (Hv) was obtained, and the present invention was achieved.
  • the optical glass of the first invention is, by weight, B 2 O 3 : 8 to 19.5%, SiO 2 : 4.5 to 9%, GeO 2 : 0 to 10%, BaO: 7 to 12 0.5%, MgO: 0 to 14%, Li 2 O: 0 to 0.4%, La 2 O 3 : 15 to 34%, Y 2 O 3 : 3.5 to 10%, TiO 2 : 8 to 13 0.5%, ZrO 2 : 0 to 7%, Nb 2 O 5 : 0 to 11%, WO 3 : 1 to 9%, B 2 O 3 / SiO 2 : 1.0 or more, La 2 O 3 + Y 2 O 3 + ZrO 2 + Nb 2 O 5 + WO 3 : 54% or less, B 2 O 3 + SiO 2 + GeO 2 + BaO + MgO + Li 2 O + La 2 O 3 + Y 2 O 3 + TiO 2 + ZrO 2 + Nb 2 O 5 + WO 3 : Each glass component of 98% or
  • the optical glass of the second invention is the optical glass of the first invention, wherein the refractive index (nd) is in the range of 1.83 to 1.94, the Abbe number ( ⁇ d) is in the range of 26 to 35, and the liquidus temperature (TL). Is 1000 ° C. or less and Vickers hardness (Hv) is 770 or more.
  • the optical element of the third invention is characterized by comprising the optical glass according to the first or second invention.
  • Examples of such an optical element include a lens, a prism, and a mirror.
  • the optical element of the fourth invention is characterized in that it is produced by mold press molding the optical glass according to the first or second invention.
  • the optical glass of the present invention by containing a specific amount of a predetermined glass component, an optical constant having a high refractive index and a low dispersion can be obtained without using a compound such as PbO or TeO 2 which may be adversely affected by the human body. It is possible to obtain.
  • the liquidus temperature (TL) is low, the molten glass droplets are excellent in dropping property, and since the Vickers hardness (Hv) is large, there is an effect that the liquid phase temperature (TL) is not easily cracked in a subsequent process.
  • the optical element of the present invention is produced by press-molding the optical glass, high production efficiency and cost reduction can be achieved while having the characteristics of the optical glass.
  • B 2 O 3 is an essential component of the optical glass according to the present invention and is a component (glass former) constituting the glass skeleton.
  • the content is less than 8%, the glass becomes unstable and the tendency to devitrification becomes strong.
  • the content of B 2 O 3 is more than 19.5%, the refractive index is lowered, and a desired optical constant cannot be obtained. Therefore, the content of B 2 O 3 is determined to be 8 to 19.5%.
  • a more preferable content of B 2 O 3 is in the range of 9 to 19.4%.
  • the most preferable content is in the range of 11 to 19.4%.
  • SiO 2 is an essential component of the optical glass according to the present invention, and is a component (glass former) constituting the glass skeleton. If the content is less than 4.5%, the glass becomes unstable and the tendency to devitrification becomes strong. Also, the effect of increasing the Vickers hardness cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the content of SiO 2 exceeds 9%, the refractive index decreases, and a desired optical constant cannot be obtained. Therefore, the SiO 2 content is set to 4.5 to 9%. A more preferable content of SiO 2 is in the range of 4.5 to 8%. The most preferred content is in the range of 4.5-7%.
  • B 2 O 3 and B 2 O 3 / SiO 2 is a content ratio of SiO 2, from the viewpoint of the melting properties and devitrification resistance was defined as 1.0 or more.
  • GeO 2 has an effect of improving the refractive index, but when its content exceeds 10%, the devitrification resistance deteriorates and the liquidus temperature (TL) rises. Therefore, the content of GeO 2 is set to 0 to 10%. A more preferable GeO 2 content is in the range of 0 to 8%. The most preferred content is in the range of 0-6%.
  • BaO is an essential component of the optical glass according to the present invention, and BaO has the effect of improving the devitrification resistance and increasing the refractive index. In addition, the liquidus temperature (TL) is lowered and the value of Vickers hardness is increased. If the content of BaO is less than 7%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the content of BaO exceeds 12.5%, the dispersion becomes low and a desired optical constant cannot be obtained. Therefore, the BaO content is determined to be 7 to 12.5%. A more preferable content is in the range of 8 to 12.4%. The most preferable content is in the range of 9 to 12.4%.
  • MgO has the effect of adjusting the optical constant and lowering the liquid phase temperature (TL).
  • TL liquid phase temperature
  • the content of MgO is set to 0 to 14%.
  • a more preferable content is in the range of 0 to 12%.
  • the most preferable content is in the range of 0 to 10%.
  • Li 2 O is an essential component of the optical glass according to the present invention, and has the effect of lowering the liquidus temperature (TL).
  • TL liquidus temperature
  • La 2 O 3 is an essential component of the optical glass according to the present invention, and is a component that increases the refractive index while maintaining low dispersion. In addition, the Vickers hardness is increased and the glass is stabilized. If the content of La 2 O 3 is less than 15%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, when the content of La 2 O 3 exceeds 34%, the devitrification resistance deteriorates. Therefore, the content of La 2 O 3 is determined to be 15 to 34%. A more preferable content is in the range of 18 to 33.5%. The most preferable content is in the range of 20 to 33.5%.
  • Y 2 O 3 is an essential component of the optical glass according to the present invention, like La 2 O 3, and is a component that increases the refractive index while maintaining low dispersion.
  • Y 2 O 3 has the effect of lowering the liquidus temperature (TL) by containing it simultaneously with La 2 O 3 . If the content of Y 2 O 3 is less than 3.5%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, when the content of Y 2 O 3 exceeds 10%, the devitrification resistance deteriorates. Therefore, the content of Y 2 O 3 is determined to be 3.5 to 10%. A more preferable content is 3.5 to 9%.
  • the content ratio of La 2 O 3 and Y 2 O 3 , Y 2 O 3 / (La 2 O 3 + Y 2 O 3 ) is preferably 0.05 to 0.32.
  • TiO 2 is an essential component of the optical glass according to the present invention, and has the effect of increasing the refractive index, improving devitrification resistance and lowering the liquidus temperature (TL). If the content of TiO 2 is less than 8%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the content of TiO 2 exceeds 13.5%, the degree of coloring becomes strong. Therefore, the content of TiO 2 is determined to be 8 to 13.5%. A more preferable content is 9 to 13.4%. The most preferred content is in the range of 10 to 13.4%.
  • ZrO 2 has the effect of increasing the refractive index and improving devitrification resistance, like TiO 2 .
  • the content of ZrO 2 exceeds 7%, the devitrification resistance deteriorates. Therefore, the ZrO 2 content is determined to be 0-7%. A more preferable content is 0 to 6.5%.
  • Nb 2 O 5 has the effect of improving the refractive index and chemical durability.
  • the content of Nb 2 O 5 is more than 11%, the devitrification resistance is deteriorated and the coloring of the glass is further increased. Therefore, the Nb 2 O 5 content is set to 0 to 11%.
  • a more preferable content is 0 to 10%.
  • the most preferred content is in the range of 0-9%.
  • WO 3 is an essential component of the optical glass according to the present invention, and has the effect of increasing the refractive index and improving the devitrification resistance. It also has the effect of increasing the Vickers hardness and lowering the liquidus temperature (TL). If the content of WO 3 is less than 1%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, when the content is more than 9%, the coloring of the glass becomes strong and the chemical durability is deteriorated. Therefore, the content of WO 3 is set to 1 to 9%. A more preferable content is 1 to 8%. The most preferred content is in the range of 1.5-8%.
  • the total content of La 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , and WO 3 was determined to be 54% or less.
  • the optical glass of the present invention among the components generally used in the optical glass, components other than those described above (for example, P 2 O 5 , CaO, ZnO, Gd 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Bi 2 O 3). Etc.) is not substantially contained. However, it is allowed to be contained so as not to affect the characteristics of the optical glass of the present invention.
  • the total content of B 2 O 3 , SiO 2 , GeO 2 , BaO, MgO, Li 2 O, La 2 O 3 , Y 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , and WO 3 Is preferably 98.0% or more. More preferably, it is 99.0% or more, More preferably, it is 99.9% or more.
  • CaO, ZnO, and Ta 2 O 5 are not substantially contained because they increase the liquidus temperature (TL).
  • P 2 O 5 , Gd 2 O 3 , and Bi 2 O 3 are not substantially contained from the viewpoint of devitrification resistance.
  • PbO, As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , TeO 2 , and fluoride should not contain any components from the viewpoint of ensuring the safety of workers in consideration of the working environment during production. .
  • each component By limiting the composition range of each component as described above, it is possible to obtain an optical constant having a high refractive index and low dispersion without using a compound such as PbO or TeO 2 , which may cause adverse effects on the human body.
  • an optical glass suitable for mold press molding that has a low liquidus temperature (TL), excellent dripping properties of molten glass droplets, has a large Vickers hardness (Hv), and is difficult to break in a subsequent process.
  • the optical glass has a refractive index (nd) in the range of 1.83 to 1.94, Abbe number ( ⁇ d) in the range of 26 to 35, liquidus temperature (TL) of 1000 ° C. or less, and Vickers hardness (Hv). It is preferable that it is 770 or more.
  • the optical glass according to the present invention is used as a material for an optical element (lens, prism, mirror, etc.) mounted on an optical device such as a digital camera or a camera-equipped mobile phone
  • the optical element can be made thinner by increasing the refractive index. This makes it possible to contribute to downsizing of the optical device.
  • TL liquidus temperature
  • TL liquidus temperature
  • Hv Vickers hardness
  • the optical element of the present invention is produced by mold-pressing the optical glass.
  • the mold press molding method includes, as described above, a direct press molding method in which molten glass is dropped from a nozzle onto a mold heated to a predetermined temperature and press molded, and a preform material is placed on the mold.
  • a reheating molding method in which the glass is softened to a temperature above the glass softening point and press molded. According to such a method, a grinding / polishing step is not required, productivity is improved, and an optical element having a difficult shape such as a free curved surface or an aspherical surface can be obtained. Therefore, cost reduction can be achieved.
  • Comparative Example 1 is Example 14 of Patent Document 1
  • Comparative Example 2 is Example 10 of Patent Document 2
  • Comparative Example 3 is Example 10 of Patent Document 3
  • Comparative Example 4 is Patent Document 4.
  • Example 6 was additionally tested.
  • the glass raw materials are prepared so as to achieve the target composition (weight%) shown in Tables 1 to 4, and thoroughly mixed with powder. And used as a blended raw material.
  • the sample was put into a melting furnace heated to 1000 to 1400 ° C., melted and clarified, stirred and homogenized, cast into a preheated iron mold, and gradually cooled to manufacture each sample.
  • the refractive index (nd), Abbe number ( ⁇ d), Vickers hardness (Hv) and liquidus temperature (TL) with respect to the d-line were measured. The measurement results are shown in Tables 1 to 4.
  • Refractive index (nd) and Abbe number ( ⁇ d) As described above, the glass melted and poured into the mold was gradually cooled at ⁇ 2.3 ° C./hour. The sample was measured using “KPR-2000” manufactured by Kalnew Optical Industry Co., Ltd.
  • Vickers Hardness Vickers hardness was measured using a micro Vickers hardness tester “HM-112” manufactured by Akashi Co., Ltd. under a measurement time of 15 seconds and a measurement load of 100 g.
  • Liquid phase temperature In the measurement of the liquid phase temperature (TL), a molten glass poured into a mold in a devitrification test furnace having a temperature gradient of 800 to 1400 ° C. was held for 12 hours, and then the glass was cooled to room temperature and manufactured by Olympus The inside of the glass was observed using a 40 ⁇ magnification of an optical microscope (BX50). The temperature at which devitrification (crystals) was not confirmed inside the glass was defined as the liquidus temperature (TL).
  • the refractive index (nd) is in the range of 1.83 to 1.94
  • the Abbe number ( ⁇ d) is in the range of 26 to 35
  • the liquid The phase temperature (TL) is 1000 ° C. or lower
  • the Vickers hardness (Hv) is 770 or higher.
  • the liquidus temperature (TL) is 1000 ° C. or higher and the Vickers hardness (Hv) is 770 or lower.

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Abstract

　重量％で、Ｂ2Ｏ3：８～１９．５％、ＳｉＯ2：４．５～９％、ＧｅＯ2：０～１０％、ＢａＯ：７～１２．５％、ＭｇＯ：０～１４％、Ｌｉ2Ｏ：０～０．４％、Ｌａ2Ｏ3：１５～３４％、Ｙ2Ｏ3：３．５～１０％、ＴｉＯ2：８～１３．５％、ＺｒＯ2：０～７％、Ｎｂ2Ｏ5：０～１１％、ＷＯ3：１～９％、Ｂ2Ｏ3／ＳｉＯ2：１．０以上、Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＷＯ3：５４％以下、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋ＧｅＯ2＋ＢａＯ＋ＭｇＯ＋Ｌｉ2Ｏ＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋ＴｉＯ2＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＷＯ3：９８％以上の各ガラス成分を有する。

Description

光学ガラス及び光学素子
　本発明は光学ガラス及び光学素子に関するものである。更に詳しくは、屈折率が高くモールドプレス成形に適した光学ガラス及びその光学ガラスから成る光学素子に関するものである。
　近年、デジタルカメラや携帯電話等の光学機器の小型化が急速に進んでいる。光学機器の小型化を図るためには、使用するレンズを薄くする必要がある。そして、レンズを薄くするには、屈折率の高い光学ガラスを用いる必要がある。
　一方、非球面形状等の加工困難な形状のガラスを比較的容易に成形できる技術として、軟化点温度以上に加熱したガラスを、加熱した一対の上型・下型からなる成形金型を用いてプレスすることにより直接レンズ成形を行ういわゆるモールドプレス成形法（精密プレス成形法）が注目されている。
　このモールドプレス成形法は、再加熱方式とダイレクトプレス方式とに大別できる。再加熱方式は、ほぼ最終製品形状を有するゴブプリフォーム又は研磨プリフォームを作成した後、これらのプリフォームを軟化点以上に再び加熱し、加熱した上下一対の金型によりプレス成形して最終製品形状とする方式である。一方、ダイレクトプレス方式は、加熱した金型上にガラス溶融炉から溶融ガラス滴を直接滴下し、プレス成形することにより最終品形状とする方式である。
　上記ダイレクトプレス方式にて溶融ガラス滴を滴下する際には、通常、白金等から成るノズルが用いられる。滴下するガラスの重量は、このノズルの温度で制御される。液相温度（ＴＬ）が低いガラスの場合には、高温から低温まで幅広い温度範囲でノズル温度を設定することができるので、大きなものから小さなものまで様々な大きさの光学素子を作製することが可能になる。逆に、液相温度（ＴＬ）が高いガラスの場合には、ノズル温度を液相温度（ＴＬ）以上の温度に保持しておかないとガラスが失透するため、安定した滴下を行うことができない、という問題がある。
　また、液相温度（ＴＬ）が高いガラスの場合には、滴下するガラス自体の温度も高くなるため、プレス金型の表面酸化や金属組成の変化が生じやすく、金型寿命が短くなる。これが生産コストの上昇を招いてしまう。窒素等の不活性ガス雰囲気下で成形を行うことにより金型劣化を抑制することもできるが、雰囲気制御をするためには成形装置が複雑化し、また不活性ガスのランニングコストも必要となるため、生産コストが上昇する。したがって、モールドプレス成形法に用いるガラスとしては、液相温度（ＴＬ）ができるだけ低いものが望ましい。
　モールドプレス成形法を用いて前述の高屈折率の光学ガラスを成形する場合には、ＰｂＯやＴｅＯ2を含有させたガラス組成物が使用される。しかし、このＰｂＯやＴｅＯ2についての人体への悪影響が近年懸念され始めたため、ＰｂＯやＴｅＯ2を用いずに、高屈折率のガラスを得る技術が検討され提案されている（例えば、特許文献１～４参照。）。
特開平９－２７８４８０号公報 特開２００５－２４７６１３号公報 特開２００６－２４８８９７号公報 特開２００７－１５３７３４号公報
　しかしながら、従来より提案されている光学ガラスは、高屈折率ではあるものの、液相温度（ＴＬ）が満足できるほどに低くない。液相温度（ＴＬ）がさほど低くないために、ノズル内でガラスが失透して、動脈硬化のようなノズル詰まりを引き起こしてしまう。その結果、安定したガラスの滴下やプレス成形を行うことができなくなる、という問題がある。
　また、従来より提案されている光学ガラスは、ビッカース硬度（Ｈｖ）の値も小さい。ビッカース硬度（Ｈｖ）の値が小さいと、モールドプレス成形法で成形されたガラスに芯取り等の加工をする際、研削面にクラックや割れが入ることがある。ガラスの硬さを示すビッカース硬度（Ｈｖ）の値が大きければクラックや割れが入りにくく、ガラス加工時における良品の割合が増すので、生産性の向上を図ることができる。
　本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＰｂＯ及びＴｅＯ2を実質的に含有することなく、屈折率が高く生産性に優れた光学ガラス及びその光学ガラスから成る光学素子を提供することにある。
　本発明者は、前記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＢａＯ、Ｌａ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＴｉＯ2、及びＷＯ3を必須成分として、そのガラス組成が所定の範囲内にある場合に、所定の光学恒数を維持しながら、良好な溶融ガラス滴の滴下性を提供する低い液相温度（ＴＬ）と、後工程で割れにくい大きなビッカース硬度（Ｈｖ）と、を有する光学ガラスが得られることを見出し、本発明を成すに至った。
　つまり、第１の発明の光学ガラスは、重量％で、Ｂ2Ｏ3：８～１９．５％、ＳｉＯ2：４．５～９％、ＧｅＯ2：０～１０％、ＢａＯ：７～１２．５％、ＭｇＯ：０～１４％、Ｌｉ2Ｏ：０～０．４％、Ｌａ2Ｏ3：１５～３４％、Ｙ2Ｏ3：３．５～１０％、ＴｉＯ2：８～１３．５％、ＺｒＯ2：０～７％、Ｎｂ2Ｏ5：０～１１％、ＷＯ3：１～９％、Ｂ2Ｏ3／ＳｉＯ2：１．０以上、Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＷＯ3：５４％以下、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋ＧｅＯ2＋ＢａＯ＋ＭｇＯ＋Ｌｉ2Ｏ＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋ＴｉＯ2＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＷＯ3：９８％以上の各ガラス成分を有することを特徴とする。以下、特に断りのない限り「％」は「重量％」を意味するものとする。
　第２の発明の光学ガラスは、上記第１の発明において、屈折率（ｎｄ）が１．８３～１．９４の範囲、アッベ数（νｄ）が２６～３５の範囲、液相温度（ＴＬ）が１０００℃以下、ビッカース硬度（Ｈｖ）が７７０以上であることを特徴とする。
　第３の発明の光学素子は、上記第１又は第２の発明に係る光学ガラスから成ることを特徴とする。このような光学素子の例としては、レンズ，プリズム，ミラーが挙げられる。
　第４の発明の光学素子は、上記第１又は第２の発明に係る光学ガラスをモールドプレス成形して作製されたものであることを特徴とする。
　本発明の光学ガラスでは、所定のガラス成分を特定量含有させることにより、人体への悪影響が懸念されるＰｂＯやＴｅＯ2等の化合物を用いることなく、高屈折率・低分散の光学恒数を得ることが可能である。しかも、液相温度（ＴＬ）が低いため溶融ガラス滴の滴下性に優れ、ビッカース硬度（Ｈｖ）が大きいため後工程で割れにくい、という効果がある。また、本発明の光学素子は、前記光学ガラスをプレス成形することにより作製されるので、前記光学ガラスの特性を有しながら、高い生産効率と低コスト化を図ることができる。
　以下、本発明の光学ガラスにおける各成分の組成範囲について、前記のように限定した理由等を説明する。
　Ｂ2Ｏ3は、本発明に係わる光学ガラスの必須成分であり、ガラス骨格を構成する成分（ガラスフォーマー）である。その含有量が８％より少ないと、ガラスが不安定になり、失透傾向が強くなる。他方、Ｂ2Ｏ3の含有量が１９．５％よりも多くなると、屈折率が低下してしまい、所望の光学恒数が得られない。そこで、Ｂ2Ｏ3の含有量を８～１９．５％と定めた。より好ましいＢ2Ｏ3の含有量は、９～１９．４％の範囲である。最も好ましい含有量は、１１～１９．４％の範囲である。
　ＳｉＯ2は、Ｂ2Ｏ3と同様に本発明に係わる光学ガラスの必須成分であり、ガラス骨格を構成する成分（ガラスフォーマー）である。その含有量が４．５％未満では、ガラスが不安定になり、失透傾向が強くなる。また、ビッカース硬度を大きくする効果が十分に得られなくなる。他方、ＳｉＯ2の含有量が９％より多くなると、屈折率が低下してしまい、所望の光学恒数が得られない。そこで、ＳｉＯ2の含有量を４．５～９％と定めた。より好ましいＳｉＯ2の含有量は、４．５～８％の範囲である。最も好ましい含有量は、４．５～７％の範囲である。
　Ｂ2Ｏ3とＳｉＯ2の含有比率であるＢ2Ｏ3／ＳｉＯ2は、溶融性と耐失透性の観点から、１．０以上と定めた。
　ＧｅＯ2は、屈折率を向上させる効果を奏するが、その含有量が１０％よりも多くなると、耐失透性が悪化し、液相温度（ＴＬ）が上昇する。そこで、ＧｅＯ2の含有量を０～１０％と定めた。より好ましいＧｅＯ2の含有量は、０～８％の範囲である。最も好ましい含有量は、０～６％の範囲である。
　ＢａＯは、本発明に係わる光学ガラスの必須成分であり、ＢａＯには耐失透性を向上させるとともに屈折率を上昇させる効果がある。また、液相温度（ＴＬ）を下げ、ビッカース硬度の値も大きくする。ＢａＯの含有量が７％未満では、前記効果が十分に得られない。他方、ＢａＯの含有量が１２．５％よりも多くなると、分散が低くなり、所望の光学恒数が得られなくなる。そこで、ＢａＯの含有量を７～１２．５％と定めた。より好ましい含有量は、８～１２．４％の範囲である。最も好ましい含有量は、９～１２．４％の範囲である。
　ＭｇＯは、光学恒数の調整と液相温度（ＴＬ）を下げる効果を奏する。ＭｇＯの含有量が１４％を超えると、耐失透性が悪化する。そこで、ＭｇＯの含有量を０～１４％とした。より好ましい含有量は、０～１２％の範囲である。最も好ましい含有量は、０～１０％の範囲である。
　Ｌｉ2Ｏは、本発明に係わる光学ガラスの必須成分であり、液相温度（ＴＬ）を下げる効果を奏する。含有量が０．４％よりも多くなると、耐失透性が悪化する。そこで、Ｌｉ2Ｏの含有量を０～０．４％と定めた。
　Ｌａ2Ｏ3は、本発明に係わる光学ガラスの必須成分であり、低分散を維持したまま屈折率を上昇させる成分である。また、ビッカース硬度を大きくし、ガラスを安定させる効果を奏する。Ｌａ2Ｏ3の含有量が１５％より少ないと、前記効果が得られない。他方、Ｌａ2Ｏ3の含有量が３４％よりも多くなると、耐失透性が悪化する。そこでＬａ2Ｏ3の含有量を１５～３４％と定めた。より好ましい含有量は、１８～３３．５％の範囲である。最も好ましい含有量は、２０～３３．５％の範囲である。
　Ｙ2Ｏ3は、Ｌａ2Ｏ3と同様に本発明に係わる光学ガラスの必須成分であり、低分散を維持したまま屈折率を上昇させる成分である。またＹ2Ｏ3は、Ｌａ2Ｏ3と同時に含有することにより、液相温度（ＴＬ）を下げる効果を奏する。Ｙ2Ｏ3の含有量が３．５％未満では、前記効果が得られない。他方、Ｙ2Ｏ3の含有量が１０％より多くなると、耐失透性が悪化する。そこで、Ｙ2Ｏ3の含有量を３．５～１０％と定めた。より好ましい含有量は、３．５～９％である。また、Ｌａ2Ｏ3とＹ2Ｏ3の含有比率であるＹ2Ｏ3／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3）は、０．０５～０．３２が好ましい。
　ＴｉＯ2は、本発明に係わる光学ガラスの必須成分であり、屈折率を高め、耐失透性を向上させるとともに液相温度（ＴＬ）を下げる効果を奏する。ＴｉＯ2の含有量が８％未満では、前記効果を十分に得ることができない。他方、ＴｉＯ2の含有量が１３．５％より多くなると、着色度が強くなる。そこで、ＴｉＯ2の含有量を８～１３．５％と定めた。より好ましい含有量は、９～１３．４％である。最も好ましい含有量は、１０～１３．４％の範囲である。
　ＺｒＯ2は、ＴｉＯ2と同様に屈折率を高め、耐失透性を向上させる効果を奏する。ＺｒＯ2の含有量が７％よりも多くなると、耐失透性が悪化する。そこで、ＺｒＯ2の含有量を０～７％と定めた。より好ましい含有量は、０～６．５％である。
　Ｎｂ2Ｏ5は、屈折率と化学的耐久性を向上させるさせる効果を奏する。Ｎｂ2Ｏ5の含有量が１１％より多くなると、耐失透性が悪化し、さらにガラスの着色が強まる。そこで、Ｎｂ2Ｏ5の含有量を０～１１％と定めた。より好ましい含有量は、０～１０％である。最も好ましい含有量は、０～９％の範囲である。
　ＷＯ3は、本発明に係わる光学ガラスの必須成分であり、屈折率を高め、耐失透性を向上させる効果を奏する。また、ビッカース硬度を大きくし、液相温度（ＴＬ）を下げる効果もある。ＷＯ3の含有量が１％より少ないと、前記効果が得られない。他方、含有量が９％よりも多くなると、ガラスの着色が強くなり、化学的耐久性が悪化する。そこで、ＷＯ3の含有量を１～９％と定めた。より好ましい含有量は、１～８％である。最も好ましい含有量は、１．５～８％の範囲である。
　ガラスの着色度と耐失透性の観点から、Ｌａ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、及びＷＯ3の合計含有量は、５４％以下と定めた。
　本発明の光学ガラスにおいては、一般的に光学ガラスに使用される成分のうち、上記以外の成分（例えばＰ2Ｏ5、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3等）は実質的に含有しない。ただし、本発明の光学ガラスの特性に影響を与えない程度に含有することは許容される。この場合、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＧｅＯ2、ＢａＯ、ＭｇＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、及びＷＯ3の合計含有量は９８．０％以上にすることが好ましい。より好ましくは９９．０％以上であり、さらに好ましくは９９．９％以上である。
　ＣａＯ、ＺｎＯ、及びＴａ2Ｏ5は液相温度（ＴＬ）を上昇させるため、実質的に含有しない。Ｐ2Ｏ5、Ｇｄ2Ｏ3、及びＢｉ2Ｏ3は耐失透性の観点から、実質的に含有しない。
　ＰｂＯ、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＴｅＯ2、及びフッ化物については、製造時の作業環境に配慮し、作業者の安全性を確保するという観点から、どの成分も含有しないことが望ましい。
　各成分の組成範囲を前述したように限定することにより、人体への悪影響が懸念されるＰｂＯ，ＴｅＯ2等の化合物を用いずに、高屈折率・低分散の光学恒数を得ることができ、しかも、液相温度（ＴＬ）が低くて溶融ガラス滴の滴下性に優れ、ビッカース硬度（Ｈｖ）が大きくて後工程で割れにくい、モールドプレス成形に適した光学ガラスを実現することができる。その光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．８３～１．９４の範囲、アッベ数（νｄ）が２６～３５の範囲、液相温度（ＴＬ）が１０００℃以下、ビッカース硬度（Ｈｖ）が７７０以上であることが好ましい。
　本発明に係る光学ガラスを、デジタルカメラ，カメラ付き携帯電話等の光学機器に搭載される光学素子(レンズ，プリズム，ミラー等)の材料として用いれば、高屈折率化による光学素子の薄型化が可能になるため、光学機器の小型化に寄与することができる。液相温度（ＴＬ）を１０００℃以下にまで低くすることにより、失透が発生しにくくなり、安定した滴下を行うことが可能になる。また、プレス金型の温度を低くすることができるので、金型寿命が長くなり、生産コストを下げることができる。ビッカース硬度（Ｈｖ）を７７０以上にまで大きくすることにより、研削面に割れやクラックが入りにくくなる。したがって、ガラス加工時における良品の割合が増して、生産性の向上を図ることができる。
　本発明の光学素子は、前記光学ガラスをモールドプレス成形することによって作製される。このモールドプレス成形法としては、前述したように、溶融したガラスをノズルから、所定温度に加熱された金型へ滴下しプレス成形するダイレクトプレス成形法、及びプリフォーム材を金型に載置してガラス軟化点以上に加熱してプレス成形する再加熱成形法が挙げられる。このような方法によれば研削・研磨工程が不要となり、生産性が向上し、また自由曲面や非球面といった加工困難な形状の光学素子を得ることができる。したがって、低コスト化を図ることができる。
　以下、本発明を実施した光学ガラスの構成等を、実施例１～２２，比較例１～４等を挙げて更に具体的に説明する。なお、比較例１は前記特許文献１の実施例１４、比較例２は前記特許文献２の実施例１０、比較例３は前記特許文献３の実施例１０、比較例４は前記特許文献４の実施例６、をそれぞれ追試したものである。
　酸化物原料、炭酸塩原料、硝酸塩原料等の一般的なガラス原料を用いて、表１～４に示す目標組成（重量％）となるように、ガラスの原料を調合し、粉末で十分に混合して調合原料とした。これを１０００～１４００℃に加熱された熔融炉に投入し、熔融・清澄後、攪拌均質化をして予め加熱された鉄製の鋳型に鋳込み、徐冷して各サンプルを製造した。これらの各サンプルについて、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、ビッカース硬度（Ｈｖ）及び液相温度（ＴＬ）を測定した。測定結果を表１～４に合わせて示す。
　（１）屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ）
　上記説明のように、熔融し鋳型に流し込んだガラスを－２．３℃／時間で徐冷した。そのサンプルの測定を、カルニュー光学工業社製「ＫＰＲ－２０００」を用いて行った。
　（２）ビッカース硬度
　アカシ社製のマイクロビッカース硬度計「ＨＭ－１１２」を用いて測定時間１５秒、測定荷重１００ｇの条件で測定した。
　（３）液相温度（ＴＬ）
　液相温度（ＴＬ）の測定では、８００～１４００℃の温度勾配を有する失透試験炉内に熔融ガラスを鋳型に流し込んだものを１２時間保持した後、ガラスを室温まで冷却し、オリンパス社製の光学顕微鏡（ＢＸ５０）の倍率４０倍を用いてガラス内部を観察した。そして、そのガラス内部に失透（結晶）が確認されない温度を液相温度（ＴＬ）とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　上記測定結果から分かるように、実施例１～２２（表１～３）では、屈折率（ｎｄ）が１．８３～１．９４の範囲、アッベ数（νｄ）が２６～３５の範囲、液相温度（ＴＬ）が１０００℃以下、ビッカース硬度（Ｈｖ）が７７０以上である。それに対し、比較例１～４（表４）では、液相温度（ＴＬ）が１０００℃以上、ビッカース硬度（Ｈｖ）が７７０以下となっている。

Claims (4)

  1. 　重量％で、
    Ｂ2Ｏ3：８～１９．５％、
    ＳｉＯ2：４．５～９％、
    ＧｅＯ2：０～１０％、
    ＢａＯ：７～１２．５％、
    ＭｇＯ：０～１４％、
    Ｌｉ2Ｏ：０～０．４％、
    Ｌａ2Ｏ3：１５～３４％、
    Ｙ2Ｏ3：３．５～１０％、
    ＴｉＯ2：８～１３．５％、
    ＺｒＯ2：０～７％、
    Ｎｂ2Ｏ5：０～１１％、
    ＷＯ3：１～９％、
    Ｂ2Ｏ3／ＳｉＯ2：１．０以上、
    Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＷＯ3：５４％以下、
    Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋ＧｅＯ2＋ＢａＯ＋ＭｇＯ＋Ｌｉ2Ｏ＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋ＴｉＯ2＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＷＯ3：９８％以上、
    の各ガラス成分を有することを特徴とする光学ガラス。
  2. 　屈折率（ｎｄ）が１．８３～１．９４の範囲、アッベ数（νｄ）が２６～３５の範囲、液相温度（ＴＬ）が１０００℃以下、ビッカース硬度（Ｈｖ）が７７０以上であることを特徴とする請求項１記載の光学ガラス。
  3. 　請求項１又は２記載の光学ガラスから成ることを特徴とする光学素子。
  4. 　請求項１又は２記載の光学ガラスをモールドプレス成形して作製されたものであることを特徴とする光学素子。
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