(57)【要約】【課題】より高い屈折率を有すると共により成形性に優れた光学ガラスを提供する。【解決手段】本発明の光学ガラスは、含有率が重量比で１４％以上２１％以下であるＧｅＯ2 と、１４％以上２３％以下のＮｂ2 Ｏ5 と、４０％以上５２％以下のＢｉ2 Ｏ3 と、０％以上５％以下のＷＯ3 と、７％以上１４％以下のＰ2 Ｏ5 と、０％以上４％以下のＫ2 Ｏと、０％以上５％以下のＢａＯと、０％以上３％以下のＬｉ2 Ｏと、０％以上２％以下のＮａ2 Ｏと、１％以上５％以下のＴｉＯ2 とを含むものである。ここで、不純物となるＦｅの含有率は全体の１０ｐｐｍ未満である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１４重量％以上２１重量％以下の含有率である酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2 ）と、
１４重量％以上２３重量％以下の含有率である酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）と、
４０重量％以上５２重量％以下の含有率である酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）と、
０重量％以上５重量％以下の含有率である酸化タングステン（ＷＯ3 ）と、
７重量％以上１４重量％以下の含有率であるリン酸（Ｐ2 Ｏ5 ）と、
０重量％以上４重量％以下の含有率である酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ）と、
０重量％以上５重量％以下の含有率である酸化バリウム（ＢａＯ）と、
０重量％以上３重量％以下の含有率である酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ）と、
０重量％以上２重量％以下の含有率である酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）と、
１重量％以上５重量％以下の含有率である酸化チタン（ＴｉＯ2 ）と
を含み、
前記酸化チタンの全重量に対する鉄（Ｆｅ）の含有率が１０ｐｐｍ未満である
ことを特徴とする請求項１記載の光学ガラス。
【請求項２】
ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率が１．９５以上であり、かつ、ガラス転移温度が５００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の光学ガラス。
【請求項３】
酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2 ）と、酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）と、酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）と、酸化タングステン（ＷＯ3 ）と、酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ）と、酸化バリウム（ＢａＯ）と、酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ）と、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）と、ピロリン酸チタン（ＴｉＰ2 Ｏ7 ）とを含む混合原料を加熱により溶融させる工程と、
溶融した前記混合原料をガラス転移温度以下となるまで冷却することで、含有率が１４重量％以上２１重量％以下のＧｅＯ2 と、含有率が１４重量％以上２３重量％以下のＮｂ2 Ｏ5 と、含有率が４０重量％以上５２重量％以下のＢｉ2 Ｏ3 と、含有率が０重量％以上５重量％以下のＷＯ3 と、含有率が７重量％以上１４重量％以下のＰ2 Ｏ5 と、含有率が０重量％以上４重量％以下のＫ2 Ｏと、含有率が０重量％以上５重量％以下のＢａＯと、含有率が０重量％以上３重量％以下のＬｉ2 Ｏと、含有率が０重量％以上２重量％以下のＮａ2 Ｏと、含有率が１重量％以上５重量％以下のＴｉＯ2 とを有する光学ガラスを形成する工程と
を含み、
前記ピロリン酸チタン（ＴｉＰ2 Ｏ7 ）として、その全重量に対する鉄（Ｆｅ）の含有率が１０ｐｐｍ未満であるものを用いる
ことを特徴とする光学ガラスの製造方法。
【請求項４】
前記混合原料を溶融させる工程では、前記ピロリン酸チタン（ＴｉＰ2 Ｏ7 ）を酸化チタン（ＴｉＯ2 ）とリン酸（Ｐ2 Ｏ5 ）とに分解する
ことを特徴とする請求項３または請求項３記載の光学ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的低い温度での高精度なプレス成形に適した光学ガラスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子により画像情報を取り込むデジタルカメラやカメラ付携帯電話が急速に普及しつつある。特に最近では、高画質を達成するために画素数の大きな撮像素子が開発され、それに伴い撮像レンズに対しても高い光学性能が求められてきている。その一方で、小型化の要求も強まっている。
【０００３】
このような要求に応えるため、上記の撮像レンズとしては、高精度な寸法を有する金型によりプレス成形されたガラスのモールドレンズが採用されることが多い。このようなプレス成形によれば、研磨による成形に比べ、非球面を有する光学レンズや微小な寸法の光学レンズを容易かつ効率的に作製することができる。
【０００４】
ところで、このようなプレス成形は、原料となる光学ガラスの屈伏温度以上の高温で行われるので、熱や応力などの物理的負荷を大きく受ける金型は高い耐久性が必要とされる。当然ながら、光学ガラスの屈伏温度が高くなるほど金型への物理的負荷も増大するので、金型の長寿命化のためには光学ガラスの屈伏温度をできるだけ低く抑える必要がある。
【０００５】
その一方で、撮像レンズの小型化や広角化を進めるにあたり、光学ガラスの高屈折率化も強く求められている。
【０００６】
こうした背景から、高屈折率でありながら、比較的低い屈伏温度（およびガラス転移温度）を有する光学ガラスの開発がいくつかなされている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３００７５１号公報
【特許文献２】特開２００３−３３５５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示された光学ガラスによれば、ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率が１．９０以上でありながら、５２３℃のガラス転移温度（５６９℃の屈伏温度）を実現している（例えば表２の実施例１０参照）。一方、上記特許文献２には、ｄ線に対する屈折率が１．８３以上でありながら、ガラス転移温度が４９０℃（屈伏温度が５４０℃）である光学ガラスが開示されている（表２の実施例９参照）。しかしながら、最近では、撮像レンズの小型化および高性能化が著しく、光学ガラスのさらなる高屈折率化および加工容易性が求められている。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、より高い屈折率を有すると共により成形性に優れた光学ガラスを提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、そのような光学ガラスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光学ガラスは、１４重量％以上２１重量％以下の含有率であるＧｅＯ2 と、１４重量％以上２３重量％以下の含有率であるＮｂ2 Ｏ5 と、４０重量％以上５２重量％以下の含有率であるＢｉ2 Ｏ3 と、０重量％以上５重量％以下の含有率であるＷＯ3 と、７重量％以上１４重量％以下の含有率であるＰ2 Ｏ5 と、０重量％以上４重量％以下の含有率であるＫ2 Ｏと、０重量％以上５重量％以下の含有率であるＢａＯと、０重量％以上３重量％以下の含有率であるＬｉ2 Ｏと、０重量％以上２重量％以下の含有率であるＮａ2 Ｏと、１重量％以上５重量％以下の含有率であるＴｉＯ2 とを含むようにしたものである。ここで、ＴｉＯ2 の全重量に対する鉄の含有率は１０ｐｐｍ未満である。なお、ＷＯ3 ，Ｋ2 Ｏ，ＢａＯ，Ｌｉ2 ＯおよびＮａ2 Ｏについての各含有率の範囲は０重量％をも含んでいる。すなわち、これらは任意成分である。
【００１０】
本発明の光学ガラスでは、上記のような組成比であるので、高い屈折率が確保されると共にプレス成形に適した性能が発揮される。具体的には、Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＧｅＯ2 ，ＴｉＯ2 ，ＷＯ3 が所定量ずつ含まれることで屈折率が高まる。その一方で、Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｎａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏ，ＢａＯが所定量ずつ含まれることで屈伏温度が低減される。また、不純物となる鉄の含有率が少量であるので、着色（例えば短波長側の透過率の劣化）が十分に低減される。また、Ｐ2 Ｏ5 ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＴｉＯ2 ，ＷＯ3 ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｎａ2 ＯおよびＢａＯなどがバランス良く含まれることで、加工時における耐失透性が向上する。
【００１１】
本発明の光学ガラスの製造方法は、ＧｅＯ2 と、Ｎｂ2 Ｏ5 と、Ｂｉ2 Ｏ3 と、ＷＯ3 と、Ｋ2 Ｏと、ＢａＯと、Ｌｉ2 Ｏと、Ｎａ2 Ｏと、ＴｉＰ2 Ｏ7 とを含む混合原料を加熱により溶融させる工程と、溶融した混合原料をガラス転移温度以下となるまで冷却することで、含有率が１４重量％以上２１重量％以下のＧｅＯ2 と、含有率が１４重量％以上２３重量％以下のＮｂ2 Ｏ5 と、含有率が４０重量％以上５２重量％以下のＢｉ2 Ｏ3 と、含有率が０重量％以上５重量％以下のＷＯ3 と、含有率が７重量％以上１４重量％以下のＰ2 Ｏ5 と、含有率が０重量％以上４重量％以下のＫ2 Ｏと、含有率が０重量％以上５重量％以下のＢａＯと、含有率が０重量％以上３重量％以下のＬｉ2 Ｏと、含有率が０重量％以上２重量％以下のＮａ2 Ｏと、含有率が１重量％以上５重量％以下のＴｉＯ2 とを有する光学ガラスを形成する工程とを含むようにしたものである。ここで、ＴｉＰ2 Ｏ7 としては、その全重量に対する鉄の含有率が１０ｐｐｍ未満であるものを用いる。
【００１２】
本発明の光学ガラスの製造方法では、上記のような組成比の混合原料を用いるようにしたので、高い屈折率を有する共に屈伏温度が低く、かつ、加工時における耐失透性に優れた光学ガラスが生成される。さらにＴｉＰ2 Ｏ7 として、その全重量に対する鉄の含有率が１０ｐｐｍ未満であるものを用いるようにしたので、着色が十分に低減される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光学ガラスによれば、ＧｅＯ2 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＷＯ3 ，Ｐ2 Ｏ5 ，Ｋ2 Ｏ，ＢａＯ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｎａ2 ＯおよびＴｉＯ2 の各成分を所定量ずつ含むようにしたので、屈折率を高めつつ屈伏温度（およびガラス転移温度）を低く抑えることができるうえ、プレス成形の際の失透をも防止することができる。このような光学ガラスであれば、比較的低い温度での成形が可能となるので、小型でありながら高い光学性能を有するモールドレンズの量産に好適である。さらに、ＴｉＯ2 の全重量に対する鉄の含有率を１０ｐｐｍ未満としたので、着色の発生を十分に抑制することができる。
【００１４】
本発明の光学ガラスの製造方法によれば、ＧｅＯ2 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＷＯ3 ，Ｋ2 Ｏ，ＢａＯ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｎａ2 ＯおよびＴｉＰ2 Ｏ7 を所定量ずつ含む混合原料を溶融し冷却するようにしたので、より高い屈折率と、より低い屈伏温度（およびガラス転移温度）とを有し、プレス成形の際の失透が生じにくい光学ガラスを実現することができる。ＴｉＰ2 Ｏ7 として、その全重量に対する鉄の含有率が１０ｐｐｍ未満であるものを用いるようにしたので、着色の発生が十分に抑制された光学ガラスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
本発明の光学ガラスは、例えばデジタルスチルカメラや銀塩カメラ、あるいは携帯電話用のモジュールカメラなどに搭載される撮像レンズに好適なものである。
【００１７】
この光学ガラスは、構成成分として酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2 ），酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ），酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ），酸化タングステン（ＷＯ3 ），リン酸（Ｐ2 Ｏ5 ），酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ），酸化バリウム（ＢａＯ），酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ），酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）および酸化チタン（ＴｉＯ2 ）を含んでいる。
【００１８】
各成分の含有率については以下に示す通りである。なお、以下の説明での「％」は、全て「重量％」を意味する。まず、ＧｅＯ2 は１４％以上２１％以下の含有率であり、Ｎｂ2 Ｏ5 は１４％以上２３％以下の含有率であり、Ｂｉ2 Ｏ3 は４０％以上５２％以下の含有率であり、ＷＯ3 は０％以上５％以下の含有率であり、Ｐ2 Ｏ5 は７％以上１４％以下の含有率であり、Ｋ2 Ｏは０％以上４％以下の含有率であり、ＢａＯは０％以上５％以下の含有率であり、Ｌｉ2 Ｏは０％以上３％以下の含有率であり、Ｎａ2 Ｏは０％以上２％以下の含有率であり、ＴｉＯ2 は１％以上５％以下の含有率である。
【００１９】
Ｐ2 Ｏ5 は、この光学ガラスを構成する必須成分である。Ｐ2 Ｏ5 の含有率を７％以上とすることで成形性の劣化が回避され、ガラスの形成が容易となる。一方、Ｐ2 Ｏ5 の含有率を１４％以下とすることでガラスとしての構造上の安定性が向上する。また、Ｐ2 Ｏ5 は、この光学ガラスの屈伏温度（およびガラス転移温度）を下げる性質を有する。
【００２０】
ＧｅＯ2 は、この光学ガラスの屈折率を高めるために有効な成分である。ＧｅＯ2 の含有率を全体の１４％以上２１％以下とすることで、高屈折率を確保しつつ、良好な耐失透性を得ることができる（プレス成形などの加工による失透を回避し易くなる）。
【００２１】
Ｂｉ2 Ｏ3 は、この光学ガラスの屈折率を高めつつ、屈伏温度（およびガラス転移温度）を低下させるのに有効な成分である。Ｂｉ2 Ｏ3 の含有率を全体の４０％以上５２％以下とすることで、高い屈折率と低い屈伏温度（およびガラス転移温度）とを両立させつつ、耐失透性を得ることができる。
【００２２】
Ｎｂ2 Ｏ5 は、高屈折率を得るために有効な成分であると共に、Ｂｉ2 Ｏ3 との共存により加工時の耐失透性を向上させるものである。Ｎｂ2 Ｏ5 の含有率を全体の１４％以上２３％以下とすることで、そのような効果が十分に得られる。また、Ｎｂ2 Ｏ5 の存在により、高分散性も得やすくなる。
【００２３】
ＷＯ3 は任意成分であるが、Ｎｂ2 Ｏ5 と同様、高屈折率を得るために有効な成分であると共に、Ｂｉ2 Ｏ3 との共存によりプレス成形の際の耐失透性を向上させるものである。ＷＯ3 の含有率を全体の５％以下とすることで、そのような効果が十分に得られる。また、ＷＯ3 の存在により、高分散性も得やすくなる。
【００２４】
Ｋ2 Ｏは、屈伏温度（およびガラス転移温度）を下げると共に、ガラスとしての構造上の安定性を向上させる機能を有しており、必要に応じて添加される任意成分である。Ｋ2 Ｏの含有率が全体の４％以下であれば、良好な耐失透性および化学的耐久性（耐水性，耐酸性など）が得られる。
【００２５】
ＢａＯも任意成分であり、溶解性や構造上の安定性を得るために適宜添加される。ＢａＯの含有率を全体の５％以下とすることで、低い屈伏温度（およびガラス転移温度）を確保しやすくなる。
【００２６】
Ｌｉ2 Ｏも任意成分であるが、このようなアルカリ金属成分はＰ2 Ｏ5 におけるリン（Ｐ）および酸素（Ｏ）の結合を分断するので、この光学ガラスの屈伏温度（およびガラス転移温度）を下げるのに有効なものである。Ｌｉ2 Ｏの含有率を全体の３％以下とすることで、良好な耐失透性および化学的耐久性が確保される。
【００２７】
Ｎａ2 ＯもＬｉ2 Ｏと同様の効果を発揮する任意成分である。Ｎａ2 Ｏについては、その含有率を全体の２％以下とすることで、良好な耐失透性および化学的耐久性が確保される。
【００２８】
ＴｉＯ2 は、この光学ガラスにおける高屈折率を確保するための有効な成分であるうえ、Ｂｉ2 Ｏ3 との共存により加工時の耐失透性を向上させるものである。ＴｉＯ2 の含有率を全体の１％以上５％以下とすることで、そのような効果が十分に得られる。また、ＴｉＯ2 の存在により、高分散性も得やすくなる。
【００２９】
さらに、この光学ガラスでは、不純物である鉄の含有率がＴｉＯ2 の全重量に対して１０ｐｐｍ未満となっている。このため、特に短波長側での透過率の劣化が抑制され、実用上、良好な透過率分布が得られる。
【００３０】
この光学ガラスは、例えば次のように製造することができる。具体的には、まず、ＧｅＯ2 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＷＯ3 ，Ｋ2 Ｏ，ＢａＯ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｎａ2 ＯおよびＴｉＰ2 Ｏ7 の各原料粉末を所定の割合で混合して混合原料を得る。ここで、ＴｉＰ2 Ｏ7 の原料粉末としては、その全重量に対する鉄の含有率が１０ｐｐｍ未満であるものを用いるようにする。次に、この混合原料を所定の温度に加熱された坩堝に所定量ずつ投入し、坩堝の温度を維持しながら順次溶融させる（溶融処理）。さらに、坩堝の温度を維持しつつ、溶融した混合原料を所定時間に亘って攪拌したのち（攪拌処理）、所定時間に亘って放置することで泡を除去する（清澄処理）。最後に、坩堝の温度を維持した状態で攪拌しながら坩堝から流出させ、予め所定温度に加熱された鋳型に鋳込み、徐冷することにより本実施の形態の光学ガラスを得る。
【００３１】
さらに、この光学ガラスを用いてレンズを形成する場合には、次のように行う。まず、上記の光学ガラスを溶解して所定の形状および寸法を有するプリフォームを形成する。次に、所望の形状に高精度に加工された金型によってプリフォームを挟み込み、プレス成形を行う。この際、プリフォームの軟化点近傍まで金型およびプリフォームの双方を昇温したのち加圧を行い、その加圧状態を維持しながらガラス転移点以下まで降温する。成形されたレンズを金型から取り出したのち、必要に応じてアニーリングを行うなど所定の工程を経ることによりレンズの製造が完了する。
【００３２】
このように、本実施の形態の光学ガラスによれば、上記した各成分を所定量ずつ含むようにしたので、より高い屈折率を確保しつつ、屈伏温度（およびガラス転移温度）を低減することができる。具体的には、例えばｄ線に対する屈折率を１．９５以上としつつ、ガラス転移温度を５００℃以下とすることができる。そのうえ、ガラス転移温度の近傍の温度でプレス成形を行った場合であっても、それに伴う失透（いわゆる低温失透）を容易に回避することができる。また、この光学ガラスを製造する際の失透（いわゆる高温失透）も生ずることがない。さらに、ＴｉＯ2 の全重量に対する鉄の含有率を１０ｐｐｍ未満としたので、実用上、支障となるような着色を回避することができる。したがって、このような光学ガラスを用いることで、良好な光学特性を有するモールドレンズを、より効率的に製造することができる。さらに、この光学ガラスのプレス成形に用いる金型に加わる熱的な負荷を低減することができるので、金型の長寿命化に有利となる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明における光学ガラスの具体的な実施例について説明する。
【００３４】
図１は、本発明の実施例としての光学ガラスを構成する各成分およびその含有率（ｗｔ％）を示したものである（実施例１，２）。実施例１，２では、ＧｅＯ2 の含有率が１４％以上２１％以下、Ｎｂ2 Ｏ5 の含有率が１４％以上２３％以下、Ｂｉ2 Ｏ3 の含有率が４０％以上５２％以下、ＷＯ3 の含有率が０％以上５％以下、Ｐ2 Ｏ5 の含有率が７％以上１４％以下、Ｋ2 Ｏの含有率が０％以上４％以下、ＢａＯの含有率が０％以上５％以下、Ｌｉ2 Ｏの含有率が０％以上３％以下、Ｎａ2 Ｏの含有率が０％以上２％以下、ＴｉＯ2 の含有率が１％以上５％以下となっている。
【００３５】
図１は、さらに、実施例１，２の光学ガラスにおける各種の特性値を示している。具体的には、実施例１，２の光学ガラスについて、ｄ線に対する屈折率ｎｄ，ガラス転移点Ｔｇ（℃），屈伏温度Ｔｓ（℃），液相温度L.T.（℃），屈伏温度Ｔｓでの失透の有無をそれぞれ示す。なお、実施例の光学ガラスを製造するにあたっては、３０分〜６０分に亘って１０００℃に保持することにより溶融すると共に、４７０℃で２〜４時間に亘ってアニーリングするようにした。
【００３６】
また、比較例１〜４として、それぞれ、Ｋ2 Ｏ，Ｎｂ2 Ｏ5 およびＰ2 Ｏ5 のうちの少なくとも１種の含有率が所定の範囲から外れた光学ガラスを作製した。それらの比較例１〜４の各成分および各特性値について図２に示す。
【００３７】
図１に示した各数値データから明らかなように、実施例１，２では、１．９９を超える高い屈折率ｎｄを確保しつつ、より低いガラス転移点Ｔｇ（４８１℃または４８８℃）および屈伏温度Ｔｓ（５２３℃または５２８℃）とすることができた。さらに、実施例１，２では、屈伏温度Ｔｓ（５２３℃または５２８℃）においても失透が生じなかった。また、短波長側での着色も見られなかった。
【００３８】
これらの結果から、本実施例の成分を有する光学ガラスは、屈折率ｎｄおよび屈伏温度Ｔｓ（あるいはガラス転移温度Ｔｓ）のバランスが非常に良好であるうえ、着色や加工に伴う失透が生じにくい、実用性に優れたものであることがわかった。すなわち、本実施例の光学ガラスは、比較的低い温度において高精度なプレス成形が可能であり、より高い光学性能を有するレンズの構成材料として好適なものであることが確認できた。
【００３９】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、光学ガラスの成分は、上記各実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の光学ガラスの実施例および比較例における各成分およびその含有率、ならびに各種特性値を示す説明図である（実施例１，２）。
【図２】本発明の光学ガラスの比較例における各成分およびその含有率、ならびに各種特性値を示す説明図である（比較例１〜４）。
【図１】
2008247710.tif 000002
【図２】
2008247710.tif 000003