(57)【要約】【課題】高い磁化率と、使用波長における高い光透過率を両立させることが可能な磁性ガラスレンズを提供する。【解決手段】モル％の酸化物換算で、Ｔｂ２Ｏ３を４０％より多く含有し、全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合が、モル％で５５％以上であることを特徴とする磁性ガラスレンズ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モル％の酸化物換算で、Ｔｂ２Ｏ３を４０％より多く含有し、全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合が、モル％で５５％以上であることを特徴とする磁性ガラスレンズ。
【請求項２】
波長６３３ｎｍにおいて光路長１ｍｍでの光透過率が６０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁性ガラスレンズ。
【請求項３】
さらに、モル％で、ＳｉＯ２  ０〜５０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜５０％を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の磁性ガラスレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラのオートフォーカス用レンズ等に好適な磁性ガラスレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやカメラ付携帯電話等には、近接撮影、通常撮影及び遠方撮影を可能にするため、カメラの焦点距離を変える、つまり、オートフォーカス用レンズを所定の位置に移動させるための駆動装置が設けられている。従来、このようなレンズの駆動装置には、レンズを固定するためのレンズホルダー、レンズホルダーを移動させるためのばねが備えられていた。
【０００３】
しかしながら、上記のような駆動装置は、レンズホルダー、ばねが必要であるため、近年のデジタルカメラやカメラ付携帯電話型等の小型化の要求に対応できない。そこで、レンズを磁性ガラスレンズにすることにより、磁石によってレンズ自体を移動させる手法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁性ガラスレンズを磁石によって十分に移動させるため、磁化率の向上が求められる。上記の磁性ガラスレンズはある程度の磁化率を示すものの、近年、ますます、デジタルカメラやカメラ付携帯電話型等の小型化が進んでいることから、小さな磁石でも十分に移動させることができるよう、さらなる磁化率の向上が要求されている。磁化率を大きくするためには磁性ガラスレンズ中のＴｂ含有量を多くすることが有効であるが、その場合、使用波長（例えば４００〜１１００ｎｍ）における光透過率が低下する傾向にあり、デジタルカメラやカメラ付携帯電話型等の光取出し効率に劣るという問題がある。
【０００６】
以上に鑑み、本発明は、高い磁化率と、使用波長における高い光透過率を両立させることが可能な磁性ガラスレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の磁性ガラスレンズは、モル％の酸化物換算で、Ｔｂ２Ｏ３を４０％より多く含有し、全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合が、モル％で５５％以上であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の磁性ガラスレンズは、Ｔｂ２Ｏ３を上記の通り多く含有することにより高い磁化率を達成することができる。ところで、Ｔｂを含有する磁性ガラスは、Ｔｂが主にＴｂ３＋とＴｂ４＋の状態で存在している。ここで、Ｔｂ３＋は波長４００〜１１００ｎｍの範囲で光吸収が比較的少ないのに対し、Ｔｂ４＋は波長４００〜１１００ｎｍの範囲で幅広い光吸収を持つため、光透過率低下の原因となる。本発明の磁性ガラスレンズにおいては、全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合が上記の通り多いため、Ｔｂ４＋に起因する波長４００〜１１００ｎｍの範囲での光吸収が少なく、光透過率に優れている。
【０００９】
本発明の磁性ガラスレンズは、波長６３３ｎｍにおいて光路長１ｍｍでの光透過率が６０％以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明の磁性ガラスレンズは、さらに、モル％で、ＳｉＯ２  ０〜５０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜５０％を含有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い磁化率と、使用波長における高い光透過率を両立させることが可能な磁性ガラスレンズを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】前駆体ガラスを製造するための装置の一実施形態を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の磁性ガラスレンズは、モル％の酸化物換算で、Ｔｂ２Ｏ３を４０％より多く含有し、４５％以上、４８％以上、４９％以上、特に５０％以上であることが好ましい。このようにＴｂ２Ｏ３の含有量を多くすることにより、良好な磁化率（例えば、室温にて、１×１０−３ｅｍｕ／ｍｏｌ以上、さらには２×１０−２ｅｍｕ／ｍｏｌ以上）が得られやすくなる。なお、ガラス中に存在するＴｂは３価や４価の状態で存在するが、本発明ではこれら全てをＴｂ２Ｏ３として表す。
【００１４】
本発明の磁性ガラスレンズにおいて、全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合は、モル％で５５％以上であり、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、特に９５％以上であることが好ましい。全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合が少なすぎると、波長４００〜１１００ｎｍにおける光透過率が低下しやすくなる。
【００１５】
本発明の磁性ガラスレンズには、Ｔｂ２Ｏ３以外にも下記の成分を含有させることができる。なお、以下の各成分の含有量の説明において、特に断りのない限り「％」は「モル％」を意味する。
【００１６】
ＳｉＯ２はガラス骨格となり、ガラス化範囲を広げる成分である。ただし、磁化率の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分な磁化率が得られにくくなる。従って、ＳｉＯ２の含有量は０〜５０％、特に１〜３５％であることが好ましい。
【００１７】
Ｂ２Ｏ３はガラス骨格となり、ガラス化範囲を広げる成分である。ただし、Ｂ２Ｏ３は磁化率の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分な磁化率が得られにくくなる。従って、Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜５０％、特に１〜４０％であることが好ましい。
【００１８】
Ａｌ２Ｏ３はガラス形成能を高める成分である。ただし、Ａｌ２Ｏ３は磁化率の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分な磁化率が得られにくくなる。従って、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜５０％、特に０〜３０％であることが好ましい。
【００１９】
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３はガラス化を安定にする効果がある。ただし、その含有量が多すぎると、かえってガラス化しにくくなる。よって、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３の含有量は各々１０％以下、特に５％以下であることが好ましい。
【００２０】
Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３はガラス化を安定にするとともに、磁化率の向上にも寄与する。ただし、その含有量が多すぎると、かえってガラス化しにくくなる。また、ガラスが着色する。よって、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３の含有量は各々１５％以下、特に１０％以下であることが好ましい。なお、ガラス中に存在するＤｙ、Ｅｕ、Ｃｅは３価や４価の状態で存在するが、本発明ではこれら全てをそれぞれＤｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３として表す。
【００２１】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはガラス化を安定し、また化学的耐久性を高める効果がある。ただし、磁化率の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分な磁化率が得られにくくなる。従って、これらの成分の含有量は各々０〜１０％、特に０〜５％であることが好ましい。
【００２２】
ＧｅＯ２はガラス形成能を高める成分である。ただし、ＧｅＯ２は磁化率の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分な磁化率が得られにくくなる。従って、ＧｅＯ２の含有量は０〜１５％、０〜１０％、特に０〜９％であることが好ましい。
【００２３】
Ｐ２Ｏ５はガラス形成能を高める成分である。ただし、その含有量が多すぎると失透しやすくなり、化学的耐久性も低下する傾向がある。また、Ｐ２Ｏ５は磁化率の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分な磁化率が得られにくくなる。従って、Ｐ２Ｏ５の含有量は０〜７％、特に０〜５％であることが好ましい。
【００２４】
Ｇａ２Ｏ３はガラス形成能を高め、ガラス化範囲を広げる効果を有する。ただし、その含有量が多すぎると失透しやすくなる。また、Ｇａ２Ｏ３は磁化率の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分な磁化率が得られにくくなる。従って、Ｇａ２Ｏ３の含有量は０〜６％、特に０〜５％であることが好ましい。
【００２５】
フッ素はガラス形成能を高め、ガラス化範囲を広げる効果を有する。ただし、その含有量が多すぎると溶融中に揮発して組成変動を引き起こしたり、ガラス化に悪影響を及ぼすおそれがある。従って、フッ素の含有量（Ｆ２換算）は０〜１０％、０〜７％、特に０〜５％であることが好ましい。
【００２６】
還元剤としてＳｂ２Ｏ３を添加することができる。ただし、着色を避けるため、あるいは環境への負荷を考慮して、その含有量は０．１％以下であることが好ましい。
【００２７】
本発明の磁性ガラスレンズは、波長４００〜１１００ｎｍの範囲で良好な光透過性を示す。具体的には、波長６３３ｎｍにおける光路長１ｍｍでの透過率は６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、特に８０％以上であることが好ましい。また、波長５３２ｎｍにおける光路長１ｍｍでの透過率は３０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、特に８０％以上であることが好ましい。さらに、波長１０６４ｎｍにおける光路長１ｍｍでの透過率は６０％以上、７０％以上、７５％以上、特に８０％以上であることが好ましい。
【００２８】
また、本発明の磁性ガラスレンズは、屈折率（ｎｄ）が１．７５以上、１．８０以上、１．８３以上、特に１．８５以上であることが好ましい。屈折率が低すぎると、焦点距離が大きくなりデジタルカメラやカメラ付携帯電話型等を小型化しにくくなる。
【００２９】
次に本発明の磁性ガラスレンズの製造方法について説明する。本発明の磁性ガラスレンズは、例えば、ガラス原料を溶融し、得られた溶融ガラスを冷却固化することにより前駆体ガラスを得る工程、前駆体ガラスを不活性雰囲気または還元性雰囲気で熱処理してガラスプリフォームを得る工程、及び、ガラスプリフォームを加熱成型する工程により製造することができる。
【００３０】
前駆体ガラスは、溶融容器を用いた通常の溶融方法により製造しても良いが、特にＴｂ２Ｏ３含有量が多い場合は当該方法ではガラス化が困難であるため、無容器浮遊法により作製することが好ましい。図１は、無容器浮遊法により前駆体ガラスを作製するための製造装置の一例を示す模式的断面図である。以下、図１を参照しながら、前駆体ガラスの製造方法について説明する。
【００３１】
前駆体ガラスの製造装置１は成形型１０を有する。成形型１０は溶融容器としての役割も果たす。成形型１０は、成形面１０ａと、成形面１０ａに開口している複数のガス噴出孔１０ｂとを有する。ガス噴出孔１０ｂは、ガスボンベなどのガス供給機構１１に接続されている。このガス供給機構１１からガス噴出孔１０ｂを経由して、成形面１０ａにガスが供給される。ガスの種類は特に限定されず、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等の不活性ガス；一酸化炭素、水素等の還元性ガス；酸素、空気等の酸化性ガスを、単独でまたは二種以上を混合して使用することができる。なかでも、全ＴｂにおけるＴｂ３＋の割合を高めるため、及び安全性の観点から、不活性ガスを使用することが好ましい。
【００３２】
製造装置１を用いて前駆体ガラスを製造するに際しては、まず、ガラス原料塊１２を成形面１０ａ上に配置する。ガラス原料塊１２としては、例えば、原料粉末をプレス成型等により一体化したものや、原料粉末をプレス成型等により一体化した後に焼結させた焼結体や、目標ガラス組成と同等の組成を有する結晶の集合体等が挙げられる。
【００３３】
次に、ガス噴出孔１０ｂからガスを噴出させることにより、ガラス原料塊１２を成形面１０ａ上で浮遊させる。すなわち、ガラス原料塊１２を、成形面１０ａに接触していない状態で保持する。その状態で、レーザー光照射装置１３からレーザー光をガラス原料塊１２に照射する。なお、ガラス原料塊１２が成形面１０ａに接触した状態で、レーザー光照射装置１３からレーザー光をガラス原料塊１２に照射し、その後ガラス原料塊１２が溶解する過程で、あるいは溶解完了と同時に、ガラス原料塊１２が成形面１０ａ上に浮遊させるようにしてもよい。このようにしてガラス原料塊１２を加熱溶融してガラス化させ、溶融ガラスを得る。ガス流量は、例えば、ガラス原料塊１２の質量、体積や、ガス噴出孔１０ｂの形状寸法等によって適宜設定すればよいが、例えば０．５〜３０Ｌ／分、５〜２５Ｌ／分、特に１０〜２０Ｌ／分とすることが好ましい。ガス流量が少なすぎると、ガラス原料塊１２を浮遊させることが困難になる傾向がある。一方、ガス流量が多すぎると、ガラス原料塊１２の浮遊状態が不安定になり、成形面１０ａに接触したり、成形面１０ａの外部に飛び出す等の不具合が発生しやすくなる。なお、不活性ガスや還元性ガスを使用した場合は、ガス流量を高めるほどガラス原料塊１２が酸化されにくくなる、あるいは還元されやすくなるため、全ＴｂにおけるＴｂ３＋の割合を高めることができる。なお、加熱溶融する方法としては、レーザー光を照射する方法以外にも、輻射加熱であってもよい。
【００３４】
その後、溶融ガラスを冷却することにより、前駆体ガラスを得ることができる。なお、ガラス原料塊１２を加熱溶融する工程と、溶融ガラス、さらには前駆体ガラスの温度が少なくとも軟化点以下となるまで冷却する工程においては、少なくともガスの噴出を継続し、ガラス原料塊１２、溶融ガラス、さらには前駆体ガラスと成形面１０ａとの接触を抑制することが好ましい。
【００３５】
さらに、得られた前駆体ガラスを不活性雰囲気または還元性雰囲気で熱処理をすることによりガラスプリフォームを得る。使用する不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が挙げられ、還元性ガスとしては、一酸化炭素、水素等が挙げられる。なお、還元性雰囲気は、安全性を考慮して、還元性ガスと不活性ガスの混合ガスを用いた雰囲気とすることが好ましい。全ＴｂにおけるＴｂ３＋の割合を効果的に高める観点からは還元性雰囲気が好ましく、なかでも安全性の観点からは水素と不活性ガスの混合ガスの雰囲気であることが好ましい。
【００３６】
熱処理温度は、前駆体ガラスの（ガラス転移点−５０℃）以上、特に（ガラス転移点−３０℃）以上であることが好ましい。熱処理温度が低すぎると、全ＴｂにおけるＴｂ３＋の割合を高める効果が得られにくくなる。一方、熱処理温度が高すぎると、失透しやすくなるため、（ガラス転移点＋１００℃）以下、（ガラス転移点＋８０℃）以下、（ガラス転移点＋５０℃）以下、特に（ガラス転移点＋３０℃）以下であることが好ましい。
【００３７】
熱処理時間は０．５時間以上、特に１時間以上であることが好ましい。熱処理時間が短すぎると、全ＴｂにおけるＴｂ３＋の割合を高める効果が得られにくくなる。一方、熱処理時間の上限は特に限定されないが、長すぎてもさらなる効果が得られず、エネルギーロスにつながるため、１００時間以下、５０時間以下、特に１０時間であることが好ましい。
【００３８】
続いて、精密加工を施した金型中にガラスプリフォームを投入し、軟化状態となるまで加熱しながら加圧成形し、金型の表面形状を転写させる（モールドプレス成形）。加圧成形時の雰囲気は、不活性雰囲気または還元性雰囲気であることが好ましい。使用する不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が挙げられ、還元性ガスとしては、一酸化炭素、水素等が挙げられる。なお、還元性雰囲気は、安全性を考慮して、還元性ガスと不活性ガスの混合ガスを用いた雰囲気とすることが好ましい。全ＴｂにおけるＴｂ３＋の割合を効果的に高める観点からは還元性雰囲気が好ましく、なかでも安全性の観点からは水素と不活性ガスの混合ガスの雰囲気であることが好ましい。このようにして、磁性ガラスレンズを得ることができる。なお、ガラスプリフォームに切削や研磨等の機械加工を施して磁性ガラスレンズを作製してもよい。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４０】
表１は本発明の実施例及び比較例を示している。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
まず、表１に示したガラス組成になるように調合した原料をプレス成型し、１０００〜１４００℃で６時間焼結することによりガラス原料塊を作製した。次に、乳鉢中でガラス原料塊を粗粉砕し、０．０５〜１．０ｇの小片とした。得られたガラス原料塊の小片を用いて、図１に準じた装置を用いた無容器浮遊法によって前駆体ガラス（直径約１〜８ｍｍ）を作製した。なお、ガラス原料塊を浮遊させるためのガスの種類及び流量は表１に記載の通りとし、熱源としては１００Ｗ  ＣＯ２レーザー発振器を用いた。
【００４３】
得られた前駆体ガラスに対し、表１に記載の雰囲気及び温度で３時間熱処理してガラスプリフォームを得た後、さらにガラスプリフォームをモールドプレス成型することにより磁性ガラスレンズを得た。なお、表中「Ｈ２／Ｎ２」は、体積％で、Ｈ２  ４％、Ｎ２  ９６％の混合ガス雰囲気を示す。
【００４４】
得られた磁性ガラスレンズについて、全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合、光透過率、磁化率、屈折率を以下のようにして測定した。
【００４５】
光透過率は、分光光度計（島津製作所製ＵＶ−３１００）を用いて測定した。具体的には、得られた磁性ガラスレンズを１ｍｍの厚さとなるよう研磨加工し、波長３００〜１４００ｎｍでの透過率を測定することにより得た光透過率曲線から、表に記載の各波長における光透過率を読み取った。なお、光透過率は反射も含んだ外部透過率である。
【００４６】
全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合は、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）を用いて測定した。具体的には、得られた磁性ガラスレンズについて、Ｘ線光電子分光分析装置を用いて測定された各Ｔｂイオンのピーク強度比から、全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合を算出した。
【００４７】
磁化率は、ＳＱＵＩＤ磁束計（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｅｓｉｇｎ社製  Ｍａｇｎｅｔ  Ｐｒｏｐｅｒｔｙ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、測定温度３００Ｋ、印加磁場−１Ｔ〜１Ｔの条件で測定した。
【００４８】
屈折率はヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で示した。
【００４９】
表１から明らかなように、実施例であるＮｏ．１〜６の磁性ガラスレンズは、全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合が６５％以上と高く、各波長における光透過率に優れていた。また、磁化率も良好であった。一方、比較例であるＮｏ．７の磁性ガラスレンズは、全Ｔｂに対するＴｂ３＋の割合が５４％と低く、各波長における光透過率が実施例の磁性ガラスレンズと比較して劣っていた。
【符号の説明】
【００５０】
１：前駆体ガラスの製造装置
１０：成形型
１０ａ：成形面
１０ｂ：ガス噴出孔
１１：ガス供給機構
１２：ガラス原料塊
１３：レーザー光照射装置
【図１】
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