(57)【要約】【課題】従来のリン酸系光学ガラスの欠点を解決し、酸化鉛を含まず、屈折率が高く、ガラスの屈伏点が低く、低温でのモールド成形に適し、耐候性に優れた光学ガラスの提供を課題とする。また白金ルツボからの白金コロイドがガラス内に析出するのを抑制できる光学ガラスの提供を課題とする。【解決手段】Ｐ２Ｏ５：２０〜５０重量％、Ｓｂ２Ｏ３：２０〜７０重量％、ＳｎＯ、Ａｇ２Ｏの少なくとも１種：０．５〜５重量％、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の少なくとも１種：０．５〜３重量％、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯの少なくとも１種：０．５〜３０重量％を含有する光学ガラス。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ２Ｏ５                              ：２０〜５０重量％
Ｓｂ２Ｏ３                            ：２０〜７０重量％
ＳｎＯ、Ａｇ２Ｏの少なくとも１種      ：０．５〜５重量％
ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の少なくとも１種    ：０．５〜３重量％
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯの少なくとも１種                                    ：０．５〜３０重量％
を含有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
Ｐ２Ｏ５                              ：２０〜３０重量％
Ｓｂ２Ｏ３                            ：３０〜６０重量％
ＳｎＯ、Ａｇ２Ｏの少なくとも１種      ：０．５〜２重量％
ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の少なくとも１種    ：０．５〜１重量％
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯの少なくとも１種                                    ：５〜１５重量％
を含有することを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
ＴｅＯ２を０．５〜１５重量％含有させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ガラス。
【請求項４】
ＴｅＯ２を０．５〜１０重量％含有させることを特徴とする請求項３に記載の光学ガラス。
【請求項５】
Ａｌ２Ｏ３を０．３〜２重量％含有させることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光学ガラス。
【請求項６】
Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３の少なくとも１種を３０重量％以下含有させることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光学ガラス。
【請求項７】
Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２の少なくとも１種を１０重量％以下含有させることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光学ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学ガラス、より詳しくは非球面レンズ用ガラス等の光学ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学機器の小型軽量化が著しく進展している中で、非球面レンズが多く用いられるようになってきている。これは、非球面レンズは光線収差の補正が容易であり、レンズの枚数を少なくし、機器をコンパクトにすることができるためである。
非球面レンズの製造は、ガラスのプリフォームを加熱軟化させ、これを所望形状に精密モールドプレス成形することによってなされている。
精密モールドプレス成形は、プリフォームの加圧成形を屈伏点以上の温度で行うことが必要であるが、精密プレス成形用の型材は、成形温度が高温になると劣化が起こる。このため、屈伏点が高いガラスをプレスすると、金型が高温にさらされることとなり、金型表面が酸化、消耗しやすくなって、低コストでの大量生産が実現できなくなる。
このためプリフォームを構成する光学ガラスは、比較的低温で成形できること、従って屈伏点が低いことが望まれている。
一方、非球面レンズに用いられるガラスは、その用途に応じて種々の光学特性を有するものが求められているが、中でも高屈折率の光学特性を有するものの要求が高まっている。
上記高屈折率特性を満たす従来のガラスとしては、有害なＰｂＯ（酸化鉛）を含有する組成が一般的であった。
【０００３】
酸化鉛を含有しない上記の光学特性を有するガラスとしては、下記特許文献１にＰ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３−ＧｅＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｂｉ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ系ガラスが開示されている。また特許文献２にＰ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−ＷＯ３−Ｒ２Ｏ系ガラスが開示されている。また特許文献３、特許文献４、特許文献５にＰ２Ｏ５−Ｓｂ２Ｏ３系ガラスが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−５８８４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１７３３３６号公報
【特許文献３】特開昭６１−４０８３９号公報
【特許文献４】特許第３６０８６２６号公報
【特許文献５】特開２００４−１８２５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが上記特許文献１、２に開示されたガラスは、成形温度が５００℃以上になる問題があった。
また上記特許文献３〜５に開示されたＰ２Ｏ５−Ｓｂ２Ｏ３系ガラスは、低融化が不十分であり、或いは屈折率が低いという問題があった。またこの系のガラスは、白金ルツボからの白金コロイドがガラス内に析出する問題があった。
【０００５】
そこで本発明は上記従来のリン酸系光学ガラスの欠点を解決し、酸化鉛を含まず、屈折率が高く、ガラスの屈伏点が低く、低温でのモールド成形に適し、耐候性に優れた光学ガラスの提供を課題とする。また白金ルツボからの白金コロイドがガラス内に析出するのを抑制できる光学ガラスの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、Ｐ２Ｏ５−Ｓｂ２Ｏ３系ガラスに、ＳｎＯやＡｇ２Ｏを適切に含有させることにより、またＴｅＯ２を含有させること等により、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の光学ガラスは、Ｐ２Ｏ５：２０〜５０重量％、Ｓｂ２Ｏ３：２０〜７０重量％、ＳｎＯ、Ａｇ２Ｏの少なくとも１種：０．５〜５重量％、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の少なくとも１種：０．５〜３重量％、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯの少なくとも１種：０．５〜３０重量％を含有することを第１の特徴としている。
また本発明の光学ガラスは、上記第１の特徴に加えて、Ｐ２Ｏ５：２０〜３０重量％、Ｓｂ２Ｏ３：３０〜６０重量％、ＳｎＯ、Ａｇ２Ｏの少なくとも１種：０．５〜２重量％、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の少なくとも１種：０．５〜１重量％、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯの少なくとも１種：５〜１５重量％を含有することを第２の特徴としている。
また本発明の光学ガラスは、上記第１又は第２の特徴に加えて、ＴｅＯ２を０．５〜１５重量％含有させることを第３の特徴としている。
また本発明の光学ガラスは、上記第３の特徴に加えて、ＴｅＯ２を０．５〜１０重量％含有させることを第４の特徴としている。
また本発明の光学ガラスは、上記第１〜第４の何れかの特徴に加えて、Ａｌ２Ｏ３を０．３〜２重量％含有させることを第５の特徴としている。
また本発明の光学ガラスは、上記第１〜第５の何れかの特徴に加えて、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３の少なくとも１種を３０重量％以下含有させることを第６の特徴としている。
また本発明の光学ガラスは、上記第１〜第６の何れかの特徴に加えて、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２の少なくとも１種を１０重量％以下含有させることを第７の特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の光学ガラスによれば、そこに記載された組成としたので、ガラスの屈伏点を十分に低くすることができる。よって低温でのモールド成形にも適し、金型等の成形器材の寿命を延ばすことができ、低コストでの大量生産を可能とすることができる。加えて屈折率を十分に高くすることができ、光学部品としてより軽量、小径のものを提供することができる。更に耐候性を向上させることができる。勿論、鉛を含まず、安全である。
【０００８】
また請求項２に記載の光学ガラスによれば、そこに記載された組成としたので、上記した請求項１に記載の光学ガラスの組成において、その各成分の含有量をより限定したものとしたことで、一層良好に発揮することができる。
【０００９】
また請求項３に記載の光学ガラスによれば、上記請求項１又は２に記載の構成による効果に加えて、ＴｅＯ２を０．５〜１５重量％含有させることにより、更に屈伏点の低温化と屈折率の増大を図ることができると共に、特にガラス作製時において、使用する白金ルツボからの白金の析出混入を抑制することができる。
【００１０】
また請求項４に記載の光学ガラスによれば、上記請求項３に記載の構成による効果に加えて、ＴｅＯ２を０．５〜１０重量％含有させることにより、一層効果的に屈伏点の低温化、屈折率の増大、及び使用する白金ルツボからの白金の析出混入を抑制することができる。
【００１１】
また請求項５に記載の光学ガラスによれば、上記請求項１〜４の何れかに記載の構成による効果に加えて、Ａｌ２Ｏ３を０．３〜２重量％含有させることにより、ガラスの耐候性を向上させることができる。
【００１２】
また請求項６に記載の光学ガラスによれば、上記請求項１〜５の何れかに記載の構成による効果に加えて、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３の少なくとも１種を３０重量％以下含有させることにより、一層、屈折率を向上させ、またガラスの成形性を向上させることができる。
【００１３】
また請求項７に記載の光学ガラスによれば、上記請求項１〜６の何れかに記載の構成による効果に加えて、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２の少なくとも１種を１０重量％以下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。
【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における成分とその含有量について説明する。
成分Ｐ２Ｏ５は、本発明の実施形態にかかるガラスの網目を形成する酸化物である。２０〜５０重量％の範囲で含有させるのが好ましい。
Ｐ２Ｏ５が２０重量％未満の場合には、ガラスが得られなくなるおそれがある。一方、Ｐ２Ｏ５が５０重量％を超える場合は、屈伏点が高くなり、低温でのプレスによるモールド成形が難しくなる。また化学的耐久性や耐候性が悪くなる。
Ｐ２Ｏ５の含有量は、ガラスの成形性、また化学的耐久性や耐候性を考慮すると、２０〜３０重量％がより好ましい。
【００１５】
成分Ｓｂ２Ｏ３はガラスの屈伏点を下げる作用がある。２０〜７０重量％の範囲で含有させるのが好ましい。
Ｓｂ２Ｏ３が２０重量％未満の場合には、屈伏点が高くなりすぎる。また７０重量％を超えると、ガラスが得られなくなるおそれがある。
Ｓｂ２Ｏ３の含有量は、ガラスの成形性、屈伏点等を考慮すると、３０〜６０重量％がより好ましい。
【００１６】
成分ＳｎＯ、Ａｇ２Ｏはガラスの屈伏点を下げる作用がある。このＳｎＯ、Ａｇ２Ｏは、その少なくとも１種を、即ちＳｎＯとＡｇ２Ｏの何れか一方又は両方を、０．５〜５重量％の範囲で含有させるのが好ましい。
０．５重量％未満の場合には、屈伏点を下げる効果がでない。また５重量％を超える場合には、ガラスが得られなくなるおそれがある。
成分ＳｎＯ、Ａｇ２Ｏの含有量は、屈伏点、ガラス成形性を考慮すると、０．５〜２重量％とすることがより好ましい。
【００１７】
成分ＺｒＯ２、ＴｉＯ２はガラスの耐候性を向上させ、熱膨張係数を下げる作用がある。このＺｒＯ２、ＴｉＯ２は、その少なくとも１種を、０．５〜３重量％の範囲で含有させるのが好ましい。
０．５重量％未満の場合には、ガラスの耐候性を向上させる効果がでない。また３重量％を超える場合には、融液中で溶け残るおそれがある。
成分ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の含有量は、ガラスの耐候性、ガラス成形性等を考慮すると、０．５〜１重量％とすることがより好ましい。
【００１８】
成分Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯは、ガラスの成形性を向上させる作用がある。これらＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯは、少なくとも１種を０．５〜３０重量％の範囲で含有させることが好ましい。
合計量が０．５重量％未満の場合には、ガラスが得られなくなるおそれがある。また３０重量％を超える場合には、耐候性が悪化するおそれがある。
成分Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯの含有量は、ガラスの成形性を考慮すると、５〜１５重量％であることがより好ましい。
【００１９】
成分ＴｅＯ２は屈伏点を下げ、屈折率を増大させる作用がある。またガラスを溶融させる白金容器等との濡れ性を悪くさせる作用がある。このＴｅＯ２は０．５〜１５重量％の範囲で含有させるのが好ましい。
０．５重量％未満の場合には、ガラスの濡れ性が悪くならず、白金ルツボ等の白金容器からの白金コロイドの析出を抑える効果が十分でない。
また１５重量％を超える場合には、ガラスの成形時にプレス成形型等の成形型と反応する問題が生じてくる。
成分ＴｅＯ２の含有量は、屈折率の向上、溶融容器からの白金コロイドの析出抑制を考慮すると、０．５〜１０重量％であることがより好ましい。
【００２０】
成分Ａｌ２Ｏ３は耐候性を向上させる作用がある。このＡｌ２Ｏ３は０．３〜２重量％の範囲で含有させるのが好ましい。
０．３重量％未満の場合には、耐候性向上の効果が十分でない。また２重量％を超える場合には、ガラス溶融時に溶け残るおそれがある。
成分Ａｌ２Ｏ３の含有量は、耐候性を考慮すると、０．３〜１．６重量％であることがより好ましい。
【００２１】
上記の成分の他に、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３の少なくとも１種を３０重量％以下含有させることができる。これらの成分を合計量で３０重量％以下含有させることにより、屈折率を向上させ、またガラスの成形性を向上させることができる。
成分Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３の含有量は、ガラス成形性の向上を考慮すると、１０重量％以下含有させるのがより好ましい。
【００２２】
また上記成分の他に、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２の少なくとも１種を１０重量％以下含有させることができる。
１０重量％以下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。
ただしガラスの屈折率を高く維持するためには、５重量％以下含有させることがより好ましい。
【００２３】
上記の成分の他に、上記各金属酸化物の１種又は２種以上を金属フッ化物に置き換えることができる。このフッ化物への置き換えは、フッ素（Ｆ２）としての合計量が５重量％以下の含有量とする。金属酸化物の一部を金属フッ化物で置き換えることで、屈伏点を下げることができる。５重量％以上含有させると、ガラスが得られなくなるおそれがある。
【００２４】
上記した成分を有するガラスの成形について説明する。
先ず所定の成分組成となるように原料を混合してバッチ原料とする。
次にこれを９５０〜１１００℃で、白金ルツボ内で１〜２時間溶融した後、予め予熱しておいた鉄板上に流し出してブロックを作製する。そしてこのブロックを、予め予想されるガラス転移点より約５０℃高い温度に設定した電気炉に入れ、徐冷を行う。
その後、前記ブロックを切断、鏡面研磨してプレス成形用のガラスプリフォームを得る。
前記プリフォームをプレス成形型に入れ、窒素雰囲気中、そのガラスの屈伏点（Ａｔ）＋１０℃に加熱し、加圧プレス成形し、所定形状の光学ガラスを得る。
【実施例】
【００２５】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に説明する。しかしながら本発明は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。
表１〜表４に示す成分組成となるように、実施例１〜２８について原料を調合・混合し、これを白金ルツボに入れて、電気炉中で１０００℃、１時間溶融する。その後、予め加熱しておいた鉄板に流し出してブロックを作製した。更にブロックを、予想されるガラス転移点より約５０℃高い温度に設定した電気炉に入れ、徐冷を行った後、切り出して研磨し、屈伏点、屈折率等を測定するガラスサンプルとした。またガラスサンプルを０．３ｍｍ厚にし、耐候性試験に供した。
同様にして、ＳｎＯ、Ａｇ２Ｏ、ＴｅＯ２等を含有しない比較例１、２のガラスサンプルを作製し、同様の測定、試験をした。
【００２６】
【表１】
2008208009.tif 000002
【００２７】
【表２】
2008208009.tif 000003
【００２８】
【表３】
2008208009.tif 000004
【００２９】
【表４】
2008208009.tif 000005
【００３０】
実施例、比較例に供した原料は、Ｈ３ＰＯ４、Ｓｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＳｎＯ、ＡｇＮＯ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＬｉＰＯ３、ＮａＰＯ３、ＫＰＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ａｌ（ＰＯ３）３、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｍｇ（ＰＯ３）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｓｒ（ＰＯ３）２、Ｂａ（ＰＯ３）２、Ｚｎ（ＰＯ３）２、ＣａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＺｎＯ、Ｈ３ＢＯ３、ＧｅＯ２、ＡｌＦ３、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦである。
【００３１】
また実施例、比較例において、屈伏点（Ａｔ）、屈折率（ｎｄ）、耐候性は次の方法により測定した。
（１）屈伏点（Ａｔ）
ガラスを直径約５ｍｍ、長さ１５〜２０ｍｍのロッド状に加工し、熱機械分析装置（ＴＭＡ、理学電機製ＴＭＡ８１４０）を用い、荷重を１０ｇ、石英ガラスを標準試料とし、室温から１０Ｋ／ｍｉｎで昇温して得られた熱膨張曲線より、熱膨張曲線の最大長さとなった時の温度を屈伏点（Ａｔ）とした。
（２）屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）
得られたガラスブロックの直角な２面を鏡面まで研磨し、屈折率計（カールニュー社製ＫＰＲ−２００）を用いて測定した。
（３）耐候性
得られたガラスブロックを０．３〜０．５ｍｍの厚さになるまで鏡面研磨した試料を約６０℃、９５％相対湿度の恒温恒湿機内で保温し、一定時間毎にその表面状態を観察し、ガラス表面が曇り、斑点が観察させる時間（ｈ）により評価した。
【００３２】
実施例１〜２８及び比較例１、２の測定結果を、表１〜表４に示す。
【００３３】
実施例１〜２８から明らかなように、本発明の光学ガラスでは、屈伏点（Ａｔ）が低く、屈折率（ｎｄ）が高く、耐候性に優れていることが明らかである。
一方、比較例１では屈伏点（Ａｔ）が５００℃を超えて高くなり、また耐候性もよくない。また比較例２では、屈折率（ｎｄ）が低く、耐候性も悪いことが分かる。
【００３４】
前記屈伏点（Ａｔ）に関しては、本発明の光学ガラスの実施例では、最高値が実施例１６の４８５℃で、他は何れもそれ以下の屈伏点を持つ。屈伏点を４８５℃以下に抑えることで、成型金型の熱劣化寿命を大きく改善することができる。
また本発明の光学ガラスのうちＮｂ２Ｏ５を含まないものは、何れも屈伏点が４６０℃以下になっている。屈伏点が４６０℃以下となる実施例での成分組成、例えばＮｂ２Ｏ５を含まないもの、Ｎｂ２Ｏ５の含有量を１０重量％以下とした成分のものは、成型金型の熱劣化寿命を一層長くすることができる。