WO2013168579A1 - 光学ガラス及び光学素子 - Google Patents

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聡子 此下
坂本　明彦
ミシェル ヴォイ
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日本電気硝子株式会社
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    • C03C2204/00—Glasses, glazes or enamels with special properties

Definitions

  • the present invention relates to optical glasses and optical elements suitable for digital camera lenses, heat ray absorbing glass, IR / UV absorbing glass, and the like.
  • phosphate glass has been widely used as optical glass used in electronic devices and the like.
  • Phosphate glass has a high transmittance in the visible region and, depending on the composition, can absorb light in the near infrared to infrared region efficiently. Therefore, phosphate-based glass is widely used in the electronic field, such as digital camera lenses, heat ray absorbing glass, IR / UV absorbing glass.
  • Patent Document 1 contains P 2 O 5 , SnO, ZnO, an alkali metal oxide, and an alkaline earth metal oxide as essential components, and has an annealing point in the temperature range of 300 ° C. to 340 ° C., about 1
  • a substantially fluorine-free phosphate glass having a refractive index in the vicinity of .605 and a linear thermal expansion coefficient in the range of 145 to 170 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. is described.
  • Patent Document 2 contains P 2 O 5 , Al 2 O 3 , K 2 O or Li 2 O as essential components, a refractive index of 1.45 to 1.65, and an Abbe number of 65 or more.
  • a phosphate optical glass having the following optical constant is described.
  • the phosphate glass has low weather resistance, and its surface is likely to be eroded by burns or weathering during use over a long period of time.
  • P 2 O 5 which is a raw material of phosphate glass tends to evaporate during melting, a composition with a high P 2 O 5 content makes it difficult to obtain a homogeneous glass and poor mass productivity. There is.
  • an object of the present invention is to provide an optical glass having desired optical characteristics, excellent weather resistance, and excellent mass productivity.
  • the present invention is based on the mol% of the oxide and the glass composition is P 2 O 5 5 to 40%, SO 3 1 to 35%, R ′ 2 O 10 to 30% (R ′ is Li, Na or K) , RO 20 to 50% (R is Mg, Ca, Sr, Ba or Zn) and CuO + Fe 2 O 3 + CoO + CeO 2 0.001 to 15%.
  • the present inventors have included SO 3 in a phosphate-based optical glass and a predetermined amount of any one or more of CuO, Fe 2 O 3 , CoO, and CeO 2. It has been found that the weather resistance can be improved while achieving the desired optical properties, and the glass can be stabilized at the time of melting.
  • CuO, Fe 2 O 3 , CoO, and CeO 2 each have a property of absorbing light in a predetermined wavelength range. Therefore, an optical glass element that absorbs light in a desired wavelength region can be obtained by appropriately containing these components.
  • vitrification tends to become unstable.
  • SO 3 sulfur trioxide
  • the optical glass of the present invention is preferably grade 1 to 5 in the JOGIS water resistance test.
  • the present invention relates to an optical element comprising any one of the above optical glasses.
  • an optical glass having desired optical characteristics, excellent weather resistance, and excellent mass productivity.
  • FIG. 4 and no. It is the photograph after a weather resistance test of 15 samples.
  • FIG. 4 and no. 13 is a photograph after forming 13 molten glass.
  • FIG. It is a graph which shows the transmittance
  • FIG. 4 is a graph showing a transmittance curve of a sample No. 4;
  • FIG. It is a graph which shows the transmittance
  • composition of the optical glass of the present invention is limited as described above will be described below.
  • % means “mol%” unless otherwise specified.
  • P 2 O 5 is an essential component for forming a glass skeleton.
  • the content of P 2 O 5 is 5 to 40%, preferably 10 to 30%, more preferably 15 to 25%, and still more preferably 15 to 20%.
  • the content of P 2 O 5 is too small, there is a tendency for vitrification tends to be unstable.
  • the content of P 2 O 5 is too large, the weather resistance tends to lower.
  • SO 3 is an effective component for improving the weather resistance while maintaining the optical characteristics. There is also an effect of stabilizing vitrification.
  • the SO 3 content is 1 to 35%, preferably 5 to 30%, more preferably 10 to 25%, and still more preferably 15 to 20%. If the content of SO 3 is too small, the above effect is difficult to obtain. On the other hand, when the content of SO 3 is too large, vitrification tends to become unstable.
  • R ′ 2 O (R ′ is Li, Na, or K) is a component that stabilizes vitrification.
  • the content of R ′ 2 O is 10 to 30%, preferably 12 to 28%, more preferably 15 to 23%.
  • R ′ 2 O any one of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O may be contained, or two or more kinds may be contained. When 2 or more types are included, the total amount needs to satisfy the above range.
  • the content of each component of R ′ 2 O is preferably as follows.
  • the content of Li 2 O is preferably 0 to 5%, and more preferably 0 to 3%.
  • the content of Li 2 O is too large, there is a tendency for vitrification becomes unstable and phase separation.
  • Na 2 O is a component that gives the most stable vitrification region due to the influence of its ionic radius and ligand field. Therefore, it becomes easy to enjoy the effect of stabilizing vitrification by positively containing Na 2 O among R ′ 2 O. Therefore, the content of Na 2 O is preferably 5 to 30%, more preferably 12 to 28%, and still more preferably 15 to 23%.
  • K 2 O can be contained for the purpose of adjusting the viscosity. However, if the content is too large, vitrification tends to be unstable and phase separation tends to occur. Therefore, the content of K 2 O is preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 8%.
  • RO is Mg, Ca, Sr, Ba or Zn
  • the RO content is 20 to 50%, preferably 25 to 48%, and more preferably 30 to 45%. If the RO content is too small, vitrification tends to become unstable. Moreover, there exists a tendency to be inferior to a weather resistance. On the other hand, when there is too much content of RO, there exists a tendency for vitrification to become unstable rather.
  • any one of MgO, CaO, SrO, BaO or ZnO may be contained, or two or more kinds may be contained. When 2 or more types are included, the total amount needs to satisfy the above range.
  • the content of each component of RO is preferably as follows.
  • the contents of CaO, SrO, BaO and MgO are each preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 10%, and particularly preferably 0.1 to 8%.
  • ZnO is a component that is particularly effective in improving vitrification and improving weather resistance among ROs.
  • the content of ZnO is preferably 10 to 50%, more preferably 20 to 48%, further preferably 25 to 48%, and particularly preferably 30 to 45%.
  • CuO optical glass of the present invention by containing the Fe 2 O 3, CoO and any one or more of CeO 2, it is possible to absorb light in a specific wavelength range. Moreover, these components have the effect of strengthening the phosphate network of glass and improving weather resistance when coexisting with SO 3 .
  • the total content of CuO, Fe 2 O 3 , CoO, and CeO 2 is 0.001 to 15%, preferably 0.01 to 12%, and preferably 0.1 to 10%. More preferably, it is 0.1 to 9%. If the content of these components is too small, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, when there are too many these components, vitrification tends to become unstable.
  • the content of each component of CuO, Fe 2 O 3 , CoO and CeO 2 is preferably 0 to 15%, more preferably 0 to 12%, and 0.001 to 10%. Is more preferable, and 0.1 to 9% is particularly preferable.
  • CuO is preferably 1 to 9% and more preferably 2 to 8% in order to obtain the optical characteristics described later.
  • Metal elements in CuO, Fe 2 O 3 , CoO, and CeO 2 exist as ions in the glass, and each absorbs light in a specific wavelength region. Since the absorption wavelength region varies depending on the valence and coordination state of ions, it is necessary to control the valence and coordination state in the glass in order to impart a desired light absorption effect. Generally, these ions tend to have higher absorption intensity in the infrared region or the ultraviolet region as the oxidation number increases. Therefore, an oxidizing agent such as antimony (Sb) is added to the glass in order to obtain desired light absorption characteristics.
  • the optical glass of the present invention is highly oxidizable, it has a feature that good light absorption characteristics can be obtained without adding an oxidizing agent. Therefore, an optical glass element that absorbs light in a desired wavelength region can be obtained by appropriately containing the above components.
  • the optical glass of the present invention by including CuO in the optical glass of the present invention, light in the near infrared region can be sharply cut while maintaining high transmittance in the visible region. Therefore, it becomes an optical glass suitable as a near infrared cut filter. Specifically, an optical glass having a thickness of 2.5 mm, a transmittance of 70% or more at a wavelength of 500 nm, and a transmittance of 50% or less at a wavelength of 700 nm can be obtained.
  • the wavelength ( ⁇ 50 ) having a thickness of 0.5 mm and showing a transmittance of 50% in the wavelength range of 500 to 700 nm is in the range of 590 to 650 nm (more preferably 600 to 630 nm), and the transmittance at 500 nm is 75%. It is possible to obtain an optical glass with a transmittance of 700% or less (more than 80%), 30% or less (more than 10%) at 700 nm and a transmittance of 1000% or less at 25% or less (more than 20%) It is.
  • the optical glass of the present invention by containing the Fe 2 O 3, can be cut sharply the light in the ultraviolet region, it is suitable as a UV cut glass.
  • the difference ( ⁇ 70 ⁇ 5 ) between the wavelength ⁇ 70 exhibiting a transmittance of 70% and the wavelength ⁇ 5 exhibiting a transmittance of 5% is 100 nm at a thickness of 2.5 mm. It becomes possible to obtain less optical glass.
  • the optical glass of the present invention may contain the following components.
  • Al 2 O 3 is a component that contributes to improvement of weather resistance when added in a small amount, and improves chemical durability such as acid resistance and water resistance.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 5%.
  • vitrification tends to be unstable.
  • WO 3 is a component that stabilizes vitrification and improves weather resistance.
  • the content of WO 3 is preferably 0 to 5%, more preferably 0 to 2%.
  • vitrification becomes unstable easily devitrified, as a result, there is a tendency that the transmittance in the visible region is reduced.
  • Bi 2 O 3 and La 2 O 3, Y 2 O 3, Gd 2 O 3, TeO 2, SiO 2, Ta 2 O 5, Nb 2 O 5, TiO 2, ZrO 2 or Sb 2 O 3, etc. May be contained within a range not impairing the effects of the present invention.
  • the content of these components is preferably 0 to 3%, and more preferably 0 to 1%.
  • the contents of U and Th in the optical glass of the present invention are each 20 ppb or less.
  • the ⁇ dose emitted from the optical glass of the present invention is preferably 1.0 c / cm 2 ⁇ h or less.
  • the optical glass of the present invention has a refractive index (nd) of about 1.5 to 1.7, more preferably about 1.52 to 1.65, and an Abbe number ( ⁇ d) of about 50 to 70, more preferably about 55 to 65. It is preferable to have.
  • the optical glass of the present invention preferably satisfies a glass transition point (Tg) of 400 ° C. or lower, more preferably 350 ° C. or lower. Thereby, there exists an advantage that mold press molding becomes possible, for example at low temperature.
  • Tg glass transition point
  • the optical glass of the present invention is preferably grade 1-5 in the JOGIS water resistance test, and more preferably grade 1-4. Thereby, even if it exposes to a hot and humid environment for a long time, it becomes difficult to deteriorate.
  • glass raw materials are prepared so as to have a desired composition and then melted in a glass melting furnace.
  • the molten glass is rapidly cast to produce a glass block, and an optical element is obtained by grinding, polishing, and washing. Or you may produce the optical element which has a desired shape by carrying out mold press molding using the metal mold
  • optical glass of this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
  • Table 1 shows examples (Nos. 1 to 11) of the present invention, and Table 2 shows comparative examples (Nos. 12 to 16).
  • glass raw materials prepared so as to have the composition shown in each table were put into a platinum crucible and melted at 700 to 800 ° C. to be homogeneous.
  • the molten glass was poured out on the carbon plate, cooled and solidified, and then annealed to prepare a sample.
  • Refractive index (nd) is shown as a measured value for d-line (587.6 nm) of a helium lamp.
  • the refractive index was measured using a refractometer (KPR-2000 manufactured by Kalnew). The same applies to the following measurements.
  • the Abbe number ( ⁇ d) is obtained by using the values of the refractive index (nd), the refractive index nF of the F-line (486.13 nm) of the hydrogen lamp, and the refractive index nC of the C-line (656.27 nm) of the hydrogen lamp.
  • the number ( ⁇ d) (nd ⁇ 1) / (nF ⁇ nC) was calculated from the equation.
  • the glass transition point was determined from the intersection of the straight line in the low temperature region and the straight line in the high temperature region in the thermal expansion curve obtained with a thermal expansion measuring device (dilatometer).
  • Weather resistance was evaluated as follows. A sample cut into a size of 25 ⁇ 30 ⁇ 5 mm was mirror-polished with cerium oxide powder to prepare a sample for weather resistance test. A sample for a weather resistance test was allowed to stand for 24 hours in an environment of a temperature of 60 ° C. and a humidity of 90%, and a decrease in transmittance at a wavelength of 400 nm before and after the test was determined. The case where the decrease in transmittance was less than 10% was evaluated as “ ⁇ ”, and the case where it was 10% or more was evaluated as “x”.
  • the transmittance was measured using a UV3100PC manufactured by Shimadzu Corporation on samples of 25 ⁇ 30 ⁇ 2.5 mm and 25 ⁇ 30 ⁇ 0.5 mm whose surfaces were mirror-polished.
  • ⁇ 70 - ⁇ 5 at a thickness of 2.5 mm is the difference between the wavelength ⁇ 70 at which the transmittance is 70 % and the wavelength ⁇ 5 at which the transmittance is 5% in the wavelength range of 300 to 500 nm in the obtained transmittance curve.
  • ⁇ 50 at a thickness of 0.5 mm was a wavelength at which the transmittance was 50% in the wavelength range of 500 to 700 nm in the obtained transmittance curve.
  • Sample No. 4 showed no surface degradation after the weather resistance test.
  • the 15 samples were confirmed to have surface deterioration after the weather resistance test.
  • FIG. Sample No. 4 was vitrified without devitrification after molding. Sample 13 was not vitrified at the time of molding and became a lump with metallic luster.
  • the optical glass of the present invention is used for a lens of a digital camera, a CCD cover glass, a heat ray absorbing glass used for a CCD or a CMOS, and an optical filter such as an IR / UV absorbing glass, a visibility correction filter, a color adjustment filter, etc. Is possible.

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Abstract

　所望の光学特性を有し、かつ、耐候性に優れ、量産性に優れた光学ガラスを提供する。　酸化物基準のモル％で、ガラス組成として、Ｐ２Ｏ５　５～４０％、ＳＯ３　１～３５％、Ｒ'２Ｏ　１０～３０％（Ｒ'はＬｉ、ＮａまたはＫ）、ＲＯ　２０～５０％（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａまたはＺｎ）およびＣｕＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋ＣｏＯ＋ＣｅＯ２　０．００１～１５％を含有することを特徴とする光学ガラス。

Description

光学ガラス及び光学素子
　本発明は、デジタルカメラのレンズや、熱線吸収ガラス、ＩＲ／ＵＶ吸収ガラス等に好適な光学ガラス及び光学素子に関するものである。
　従来、電子機器等に使用される光学ガラスには、リン酸塩系ガラスが広く使用されている。リン酸塩系ガラスは可視域透過率が高く、また、組成によっては近赤外～赤外域の光を効率よく吸収することが可能である。そのため、リン酸塩系ガラスは、デジタルカメラのレンズや、熱線吸収ガラス、ＩＲ／ＵＶ吸収ガラス等、電子分野で幅広く使用されている。
　例えば、特許文献１には、Ｐ２Ｏ５、ＳｎＯ、ＺｎＯ、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物を必須成分として含有し、３００℃～３４０℃の温度範囲内のアニーリング点、約１．６０５付近の屈折率および１４５～１７０×１０－７／℃の範囲の線熱膨張係数を有する実質的にフッ素不含有のリン酸塩系ガラスが記載されている。
　特許文献２には、Ｐ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、さらにＫ２ＯまたはＬｉ２Ｏを必須成分として含有し、屈折率が１．４５～１．６５で、かつ、アッベ数が６５以上の光学定数を有するリン酸塩光学ガラスが記載されている。
特許第３１６４２２３号公報 国際公開第２００７／０４９６２２号
　上記リン酸塩系ガラスは耐候性が低く、長期間にわたる使用中において、その表面にヤケや風化作用による浸食が発生しやすいため、実用性に乏しい。また、リン酸塩系ガラスの原料であるＰ２Ｏ５は、溶融中に蒸発しやすいため、Ｐ２Ｏ５含有量が多い組成では、均質なガラスが得られにくく、量産性が乏しいという問題がある。
　以上に鑑み、本発明は、所望の光学特性を有し、かつ、耐候性に優れ、量産性に優れた光学ガラスを提供することを目的とする。
　本発明は、酸化物基準のモル％で、ガラス組成として、Ｐ２Ｏ５　５～４０％、ＳＯ３　１～３５％、Ｒ’２Ｏ　１０～３０％（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫ）、ＲＯ　２０～５０％（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａまたはＺｎ）およびＣｕＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋ＣｏＯ＋ＣｅＯ２　０．００１～１５％を含有することを特徴とする光学ガラスに関する。
　本発明者らは種々検討を行った結果、リン酸塩系光学ガラスにおいて、ＳＯ３を含有させるとともに、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯおよびＣｅＯ２のいずれか一種以上を所定量含有させることにより、所望の光学特性を達成しつつ、耐候性を向上させ、かつ、溶融時のガラス安定化が可能であることを見出した。
　また、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯおよびＣｅＯ２は、それぞれ所定の波長域の光を吸収する性質を有している。したがって、これらの成分を適宜含有させることにより、所望の波長域の光を吸収する光学ガラス素子を得ることができる。
　なお、一般にＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯおよびＣｅＯ２を通常のリン酸塩系ガラスに含有させるとガラス化が不安定になる傾向にある。しかし、リン酸塩系ガラスにおいて、上記成分とともにＳＯ３を所定量含有している場合は、これらの成分の相乗効果により、ガラス化が安定し、耐候性を向上させることができる。
　第二に、本発明の光学ガラスは、ＪＯＧＩＳ耐水性試験において１～５級であることが好ましい。
　当該構成によれば、長期間にわたる使用中において、ヤケや風化作用による浸食等の劣化が少ない光学ガラスとすることができる。
　第三に、本発明は前記いずれかの光学ガラスからなることを特徴とする光学素子に関する。
　本発明によれば、所望の光学特性を有し、かつ、耐候性に優れ、量産性に優れた光学ガラスを提供することが可能となる。
図１は、実施例におけるＮｏ．４およびＮｏ．１５の試料の耐候性試験後の写真である。 図２は、実施例におけるＮｏ．４およびＮｏ．１３の溶融ガラス成形後の写真である。 図３は、実施例におけるＮｏ．２の試料の透過率曲線を示すグラフである。 図４は、実施例におけるＮｏ．４の試料の透過率曲線を示すグラフである。 図５は、実施例におけるＮｏ．１１の試料の透過率曲線を示すグラフである。
　以下に、本発明の光学ガラスの組成を上記の通り限定した理由について説明する。なお、以下の各成分の説明において、特に断りのない限り、「％」は「モル％」を示す。
　Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成するために欠かせない成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は５～４０％であり、１０～３０％であることが好ましく、１５～２５％であることがより好ましく、１５～２０％であることがさらに好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量が少なすぎると、ガラス化が不安定になる傾向がある。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。
　ＳＯ３は光学特性を維持しつつ耐候性を向上させるのに有効な成分である。また、ガラス化を安定化する効果もある。ＳＯ３の含有量は１～３５％であり、５～３０％であることが好ましく、１０～２５％であることがより好ましく、１５～２０％であることがさらに好ましい。ＳＯ３の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくい。一方、ＳＯ３の含有量が多すぎると、ガラス化が不安定になる傾向がある。
　Ｒ’２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫ）はガラス化を安定にさせる成分である。Ｒ’２Ｏの含有量は１０～３０％であり、１２～２８％であることが好ましく、１５～２３％であることがより好ましい。Ｒ’２Ｏの含有量が少なすぎると、ガラス化が不安定になる傾向がある。一方、Ｒ’２Ｏの含有量が多すぎると、ガラス化が不安定になるとともに、耐候性が低下する傾向がある。Ｒ’２Ｏとしては、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏのいずれか１種を含有させてもよく、２種以上を含有させてもよい。２種以上含有させる場合は、合量で上記範囲を満たす必要がある。
　なお、Ｒ’２Ｏの各成分の含有量は以下の通りとすることが好ましい。
　Ｌｉ２Ｏの含有量は０～５％であることが好ましく、０～３％であることがより好ましい。Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると、分相してガラス化が不安定になる傾向がある。
　Ｎａ２Ｏはそのイオン半径と配位子場の影響により、最も安定なガラス化領域を与える成分である。したがって、Ｒ’２Ｏの中でもＮａ２Ｏを積極的に含有させることにより、ガラス化を安定にさせる効果を享受しやすくなる。したがって、Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは５～３０％、より好ましくは１２～２８％、さらに好ましくは１５～２３％である。
　Ｋ２Ｏは粘性の調整を目的に含有させることができる。ただし、その含有量が多すぎると、ガラス化が不安定になり、分相する傾向にある。したがって、Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは０～１０％、より好ましくは０～８％である。
　ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａまたはＺｎ）も安定なガラス化に不可欠な成分である。また、耐候性を向上させる効果がある。ＲＯの含有量は２０～５０％であり、２５～４８％であることが好ましく、３０～４５％であることがより好ましい。ＲＯの含有量が少なすぎると、ガラス化が不安定になる傾向がある。また、耐候性に劣る傾向がある。一方、ＲＯの含有量が多すぎると、むしろガラス化が不安定になる傾向がある。ＲＯとしては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯまたはＺｎＯのいずれか１種を含有させてもよく、２種以上を含有させてもよい。２種以上含有させる場合は、合量で上記範囲を満たす必要がある。
　なお、ＲＯの各成分の含有量は以下の通りとすることが好ましい。
　ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＭｇＯの含有量は、それぞれ０～２０％であることが好ましく、０～１０％であることがより好ましく、特に０．１～８％であることが好ましい。
　ＺｎＯは、ＲＯの中でも特にガラス化の安定および耐候性の向上の効果が高い成分である。ＺｎＯの含有量は１０～５０％であることが好ましく、２０～４８％であることがより好ましく、２５～４８％であることがさらに好ましく、３０～４５％であることが特に好ましい。
　さらに、本発明の光学ガラスにＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯおよびＣｅＯ２のいずれか１種以上を含有させることにより、特定の波長域の光を吸収させることができる。また、これらの成分は、ＳＯ３との共存化では、ガラスのリン酸塩系ネットワークを強化し、耐候性を向上させる効果がある。ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯおよびＣｅＯ２の含有量は、合量で０．００１～１５％であり、０．０１～１２％であることが好ましく、０．１～１０％であることがより好ましく、０．１～９％であることがさらに好ましい。これらの成分の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくい。一方、これらの成分が多すぎると、ガラス化が不安定になる傾向がある。
　なお、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯおよびＣｅＯ２の各成分の含有量は、０～１５％であることが好ましく、０～１２％であることがより好ましく、０．００１～１０％であることがさらに好ましく、０．１～９％であることが特に好ましい。なお、ＣｕＯは、後述の光学特性を得るために、１～９％であることが好ましく、２～８％であることがより好ましい。
　ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯおよびＣｅＯ２中の金属元素は、ガラス中ではイオンとして存在し、それぞれ特定の波長域の光を吸収する。吸収波長域はイオンの価数や配位状態によって変化するため、所望の光吸収作用を付与するためにはガラス中での価数や配位状態を制御する必要がある。一般に、これらのイオンは酸化数が大きいほど、赤外域または紫外域での吸収強度が高い傾向がある。そこで、所望の光吸収特性を得るため、ガラスにアンチモン（Ｓｂ）等の酸化剤が添加される。これに対して、本発明の光学ガラスは酸化性が強いため、酸化剤を添加せずとも良好な光吸収特性が得られる特徴がある。したがって、上記の成分を適宜含有させることにより、所望の波長域の光を吸収する光学ガラス素子を得ることができる。
　例えば、本発明の光学ガラスにおいて、ＣｕＯを含有させることにより、可視域での高い透過率を維持しつつ、近赤外域の光をシャープにカットすることができる。そのため、近赤外カットフィルターとして好適な光学ガラスとなる。具体的には、２．５ｍｍ厚で、波長５００ｎｍにおいて７０％以上の透過率を有し、かつ、波長７００ｎｍにおいて５０％以下の透過率を有する光学ガラスを得ることが可能となる。好ましくは、０．５ｍｍ厚で、波長５００～７００ｎｍの範囲において透過率５０％を示す波長（λ５０）が５９０～６５０ｎｍ（さらには６００～６３０ｎｍ）の範囲にあり、５００ｎｍにおける透過率が７５％以上（さらには８０％以上）、７００ｎｍにおける透過率が３０％以下（さらには１０％以下）かつ波長１０００ｎｍにおける透過率が２５％以下（さらには２０％以下）である光学ガラスを得ることが可能である。
　また、本発明の光学ガラスにおいて、Ｆｅ２Ｏ３を含有させることにより、紫外域の光をシャープにカットすることができ、ＵＶカットガラスとして好適となる。具体的には、波長３００～５００ｎｍの範囲において、２．５ｍｍ厚で、透過率７０％を示す波長λ７０と透過率５％を示す波長λ５との差（λ７０－λ５）が１００ｎｍ未満の光学ガラスを得ることが可能となる。
　本発明の光学ガラスには、上記成分以外に下記の成分を含有させることができる。
　Ａｌ２Ｏ３は少量の添加で耐候性の向上に寄与し、また耐酸性や耐水性等の化学耐久性を向上させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０～１０％であることが好ましく、０～５％であることがより好ましい。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、ガラス化が不安定になる傾向がある。
　ＷＯ３はガラス化を安定にし、耐候性を向上させる成分である。ＷＯ３の含有量は０～５％であることが好ましく、０～２％であることがより好ましい。ＷＯ３の含有量が多すぎると、ガラス化が不安定になって失透しやすくなり、結果として、可視域の透過率が低下する傾向がある。
　その他に、Ｂｉ２Ｏ３やＬａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２またはＳｂ２Ｏ３等を、本発明の効果を損なわない範囲で含有させても構わない。具体的には、これらの成分の含有量は、それぞれ０～３％であるが好ましく、０～１％であることがより好ましい。
　なお、原料中にＵ成分やＴｈ成分が不純物として多く含まれていると、ガラスからα線が放出される。そのため、視感度補正フィルターや色調整フィルターの用途に使用する場合は、α線によりＣＣＤやＣＭＯＳの信号に不具合をきたすおそれがある。従って、本発明の光学ガラスにおけるＵおよびＴｈの含有量は、それぞれ２０ｐｐｂ以下であることが好ましい。また、本発明の光学ガラスから放出されるα線量は１．０ｃ／ｃｍ２・ｈ以下であることが好ましい。
　本発明の光学ガラスは１．５～１．７、さらには１．５２～１．６５程度の屈折率（ｎｄ）を有し、５０～７０、さらには５５～６５程度のアッベ数（νｄ）を有することが好ましい。
　また、本発明の光学ガラスは、４００℃以下、さらには３５０℃以下のガラス転移点（Ｔｇ）を満たすことが好ましい。これにより、例えば低温でモールドプレス成形が可能になる等の利点がある。
　さらに、本発明の光学ガラスは、ＪＯＧＩＳ耐水性試験において１～５級であることが好ましく、１～４級であることがより好ましい。これにより、高温多湿の環境下に長期間晒されても劣化しにくくなる。
　次に、本発明の光学ガラスを用いて光学レンズ等の光学素子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、洗浄することにより光学素子を得る。あるいは、さらに精密加工を施した金型を用いてモールドプレス成形することにより、所望の形状を有する光学素子を作製しても構わない。
　以下、本発明の光学ガラス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。
　（１）各試料の作製
　表１は本発明の実施例（Ｎｏ．１～１１）、表２は比較例（Ｎｏ．１２～１６）を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　各試料は、以下のようにして作製した。
　まず、各表に記載の組成となるように調合したガラス原料を白金ルツボに投入し、７００～８００℃で均質になるように溶融した。次に、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、冷却固化した後、アニールを行って試料を作製した。
　（２）各試料の評価
　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）、耐候性、耐水性、透過率を以下の方法により測定または評価した。結果を表１および表２に示す。また、Ｎｏ．４およびＮｏ．１５の試料の耐候性試験後の写真を図１に、Ｎｏ．４およびＮｏ．１３の溶融ガラス成形後の写真を図２に、Ｎｏ．２、Ｎｏ．４およびＮｏ．１１の各試料の透過率曲線を図３～５にそれぞれ示す。
　屈折率（ｎｄ）は、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で示した。なお、屈折率の測定は屈折率計（カルニュー社製　ＫＰＲ－２０００）を用いて行った。以下の測定についても同様である。
　アッベ数（νｄ）は、上記屈折率（ｎｄ）、水素ランプのＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率ｎＦ、同じく水素ランプのＣ線（６５６．２７ｎｍ）の屈折率ｎＣ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）にて得られた熱膨張曲線において、低温度域の直線と高温度域の直線の交点より求めた。
　耐候性は次のようにして評価した。２５×３０×５ｍｍのサイズに切り出した試料を、酸化セリウム粉末を用いて鏡面研磨し、耐候性試験用試料を作製した。耐候性試験用試料を温度６０℃－湿度９０％の環境下に２４時間静置し、試験前後における波長４００ｎｍにおける透過率の低下を求めた。透過率の低下が１０％未満であったものは「○」、１０％以上であったものは「×」として評価した。
　耐水性はＪＯＧＩＳ耐水性試験に準じて測定した。
　透過率は両面を鏡面研磨した２５×３０×２．５ｍｍおよび２５×３０×０．５ｍｍの試料について、株式会社島津製作所製ＵＶ３１００ＰＣを用いて測定した。２．５ｍｍ厚でのλ７０－λ５は、得られた透過率曲線について、波長３００～５００ｎｍの範囲における透過率７０％となる波長λ７０と透過率５％となる波長λ５の差により求めた。また０．５ｍｍ厚でのλ５０は、得られた透過率曲線について、波長５００～７００ｎｍの範囲における透過率５０％となる波長とした。
　（３）結果の考察
　実施例であるＮｏ．１～１１の試料は所望の光学特性を有しつつ、耐候性および耐水性に優れていた。一方、比較例であるＮｏ．１２、１５、１６の試料は耐候性および耐水性に劣っていた。また、Ｎｏ．１５の試料は、波長３００～５００ｎｍの範囲において、λ７０－λ５が１００ｎｍより大きく、紫外域の吸収特性に劣っていた。Ｎｏ．１３、１４の試料はガラス化しなかった。
　なお、図１に示す通り、Ｎｏ．４の試料は耐候性試験後も表面の劣化が見られなかったが、Ｎｏ．１５の試料は耐候性試験後に表面の劣化が確認された。また、図２に示す通り、Ｎｏ．４の試料は成形後に失透が発生せず、ガラス化したが、Ｎｏ．１３の試料は成形時に全くガラス化せず、金属光沢をもった塊となった。
　本発明の光学ガラスは、デジタルカメラのレンズ、ＣＣＤカバーガラス、ＣＣＤやＣＭＯＳに使用される熱線吸収ガラス、さらにはＩＲ／ＵＶ吸収ガラス、視感度補正フィルター、色調整フィルター等の光学フィルター等に使用することが可能である。
　１…試料

Claims (3)

  1. 　酸化物基準のモル％で、ガラス組成として、Ｐ２Ｏ５　５～４０％、ＳＯ３　１～３５％、Ｒ’２Ｏ　１０～３０％（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫ）、ＲＯ　２０～５０％（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａまたはＺｎ）およびＣｕＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋ＣｏＯ＋ＣｅＯ２　０．００１～１５％を含有することを特徴とする光学ガラス。
  2. 　ＪＯＧＩＳ耐水性試験において１～５級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. 　請求項１または２に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子。
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