(57)【要約】【課題】高屈折率・低分散であって、しかもＴｇ及びＴＬが低く精密プレス成形に適した光学ガラスを提供する。【解決手段】ｗｔ％で、Ｂ２Ｏ３：２７〜３４％、Ｌｉ２Ｏ：０．２〜２％、ＺｎＯ：７〜１５％、ＺｒＯ２：５〜１０％、Ｌａ２Ｏ３：３５〜５３％、Ｙ２Ｏ３：８〜１５％、Ｇｄ２Ｏ３：０〜１％（ゼロを含み、１％を含まず）、ただし、Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３：４５〜５４％、Ｔａ２Ｏ５：０〜１％（ゼロを含む）、Ｎｂ２Ｏ５：０〜１％（ゼロを含む）、Ｂｉ２Ｏ３：０〜１％（ゼロを含む）、ＷＯ３：０〜１％（ゼロを含む）、ただし、Ｔａ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＷＯ３：０．５〜３％、ＳｉＯ２：０〜５％（ゼロを含む）のガラス成分を含有する構成とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｗｔ％で、
Ｂ２Ｏ３：２７〜３４％、
Ｌｉ２Ｏ：０．２〜２％、
ＺｎＯ：７〜１５％、
ＺｒＯ２：５〜１０％、
Ｌａ２Ｏ３：３５〜５３％、
Ｙ２Ｏ３：８〜１５％、
Ｇｄ２Ｏ３：０〜１％（ゼロを含み、１％を含まず）
ただし、Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３：４５〜５４％、
Ｔａ２Ｏ５：０〜１％（ゼロを含む）、
Ｎｂ２Ｏ５：０〜１％（ゼロを含む）、
Ｂｉ２Ｏ３：０〜１％（ゼロを含む）、
ＷＯ３：０〜１％（ゼロを含む）、
ただし、Ｔａ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＷＯ３：０．５〜３％、
ＳｉＯ２：０〜５％（ゼロを含む）、
のガラス成分を含有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
ｗｔ％で、
ＧｅＯ２：３％以下、
ＴｉＯ２：１％以下、
Ａｌ２Ｏ３：３％以下、
ＭｇＯ：３％以下、
ＣａＯ：３％以下、
ＳｒＯ：３以下、
ＢａＯ：３％以下、
Ｎａ２Ｏ：１％以下、
Ｋ２Ｏ：１％以下、
のガラス成分の１種または２種以上をさらに含有する請求項１記載の光学ガラス。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光学ガラスを精密プレス成形して作製したことを特徴とする光学素子。
【請求項４】
前記光学素子がレンズである請求項３記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学ガラス及びこれから作製される光学素子に関し、より詳細には高屈折率で低分散で、ガラス転移温度および液相温度が比較的低く、精密プレス成形に適した光学ガラス及びこれから作製される光学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラなどの光学機器において機器の小型・軽量化を図るために非球面レンズを使用することが近年多くなってきた。しかし、従来の切削・研磨によってレンズを非球面形状に加工することは難しく、必然的に生産コストが高くなっていた。そこで、非球面形状など加工困難な形状のガラスの成形を比較的容易にできる技術として、精密プレス成形法（モールド成形法）が注目されている。この成形法によれば、従来は必要であったレンズの研磨および切削工程などが不要となり低コスト化が図れる。
【０００３】
ところが、精密プレス成形法でガラスを成形する場合には、プレス金型をガラス転移温度（以下「Ｔｇ」と記すことがある）近傍またはそれ以上の温度にする必要がある一方、ガラスのＴｇが高いほどプレス金型の表面酸化や金属組成の変化が生じ、金型の劣化が激しくなって金型寿命が短くなる。金型劣化を抑制するための方策としては、成形雰囲気を窒素などの不活性雰囲気に制御することが考えられるが、生産コストの上昇を招く。したがって、精密プレス成形法に用いるガラスとしてはＴｇのできるだけ低いものが望ましい。また、ガラスの成形性の観点からは液相温度（以下「ＴＬ」と記すことがある）は低い方が望ましく、加えて液相温度におけるガラスの粘性は高い方が望ましい。
【０００４】
このような精密プレス成形法に適した光学ガラスは従来から種々提案されている。例えば特許文献１には、高屈折率・低分散、比較的低Ｔｇ、ＴＬを目的とした精密プレス成形用の光学ガラスが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２４９３３７号公報（特許請求の範囲、
【０００５】〜
【００３９】）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者が特許文献１に記載の実施例を追試してみたところ、得られた光学ガラスは高屈折率・低分散ではあったがＴＬが１０４０℃以上と未だ満足できる水準ではなかった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは屈折率（ｎｄ）が１．７６６以上、アッベ数（νｄ）が４９．０以上，ガラス転移温度（Ｔｇ）が６４０℃以下、液相温度（ＴＬ）が１０３０℃以下である光学ガラスを提供することにある。
【０００８】
また本発明の目的は、上記の屈折率及びアッベ数を有し、生産性が高く低コスト化が図れる光学素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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、ＴＬの上昇をもたらす一つの要因がＧｄ２Ｏ３であることを突き止めた。そして、Ｇｄ２Ｏ３の含有量を少なくできないかさらに検討を重ねたところ、Ｇｄ２Ｏ３以外のガラス成分の種類やその含有量を最適に組み合わせることにより高屈折率・低分散で、比較的低Ｔｇ、ＴＬの精密プレス成形に適した光学ガラスが得られることを実験的に見出し本発明をなすに至った。すなわち、本発明の光学ガラスは、ｗｔ％で、Ｂ２Ｏ３：２７〜３４％、Ｌｉ２Ｏ：０．２〜２％、ＺｎＯ：７〜１５％、ＺｒＯ２：５〜１０％、Ｌａ２Ｏ３：３５〜５３％、Ｙ２Ｏ３：８〜１５％、Ｇｄ２Ｏ３：０〜１％（ゼロを含み、１％を含まず）、ただし、Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３：４５〜５４％、Ｔａ２Ｏ５：０〜１％（ゼロを含む）、Ｎｂ２Ｏ５：０〜１％（ゼロを含む）、Ｂｉ２Ｏ３：０〜１％（ゼロを含む）、ＷＯ３：０〜１％（ゼロを含む）、ただし、Ｔａ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＷＯ３：０．５〜３％、ＳｉＯ２：０〜５％（ゼロを含む）のガラス成分を含有することを特徴とする。なお、本明細書において特段の説明のない限り以下の「％」は「ｗｔ％」を意味するものとする。
【００１０】
ここでガラスの粘性の増大や高屈折率化、光学恒数の調整などの観点から、ＧｅＯ２：３％以下、ＴｉＯ２：１％以下、Ａｌ２Ｏ３：３％以下、ＭｇＯ：３％以下、ＣａＯ：３％以下、ＳｒＯ：３以下、ＢａＯ：３％以下、Ｎａ２Ｏ：１％以下、Ｋ２Ｏ：１％以下のガラス成分の１種または２種以上をさらに含有させてもよい。
【００１１】
また本発明によれば、前記光学ガラスを精密プレス成形して作製したことを特徴とする光学素子が提供される。このような光学素子としてはレンズが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ガラスの各成分を前記のように限定した理由について以下説明する。まずＢ２Ｏ３はガラスを形成する主成分であり、Ｂ２Ｏ３の含有量が２７％未満であるとガラスが失透しやすくなる。他方、含有量が３４％を超えると所期の屈折率が得られない。そこで含有量を２７〜３４％の範囲と定めた。より好ましい含有量は２９〜３３％の範囲である。
【００１３】
Ｌｉ２ＯはガラスのＴｇを効果的に下げる効果を有し、Ｌｉ２Ｏを０．２％以上含有させることによりＴｇを６４０℃以下に調整しやすくなる。他方、含有量が２％を超えるとガラスが急激に失透しやすくなる。また粘性が小さくなり成形が困難となる。そこで含有量を０．２〜２％の範囲と定めた。より好ましい含有量は０．２〜１％の範囲である。
【００１４】
ＺｎＯはガラスのＴｇを効果的に下げる効果を有し、その含有量が７％未満であるとその効果が得られない。他方、含有量が１５％を超えると所期の屈折率とアッベ数を得にくくなる。そこで含有量を７〜１５％の範囲と定めた。より好ましい含有量は７．５〜１２％の範囲である。
【００１５】
ＺｒＯ２はガラスを安定させ液相温度を下げる効果を有するが、その含有量が５％未満ではその効果が十分には得られない。他方、含有量が１０％を超えるとガラスが急激に失透しやすくなる。そこで含有量を５〜１０％の範囲と定めた。より好ましい含有量は６〜７％の範囲である。
【００１６】
Ｌａ２Ｏ３は屈折率を高める効果を有し、その含有量が３５％未満であるとその効果が得られない。他方、含有量が５３％を超えるとガラスが失透しやすくなる。そこで含有量を３５〜５３％の範囲と定めた。より好ましい含有量は４７〜５２％の範囲である。
【００１７】
Ｙ２Ｏ３は、Ｌａ２Ｏ３より劣るものの屈折率を高める効果を有する。またガラスを安定させる効果も有する。含有量が８％未満であるとこれらの効果が十分には得られない。他方、含有量が１５％を超えるとガラスが失透しやすくなる。そこで含有量を８〜１５％の範囲と定めた。より好ましい範囲は９〜１０％の範囲である。
【００１８】
Ｇｄ２Ｏ３も屈折率を高める効果を有するもののＬａ２Ｏ３やＹ２Ｏ３に比べてその能力は劣り、またＧｄ２Ｏ３は添加すると液相温度の上昇を招く。そこでＧｄ２Ｏ３の含有量を１％未満と定めた。より好ましくは実質的に含有しないようにすることである。
【００１９】
またＬａ２Ｏ３とＹ２Ｏ３とＧｄ２Ｏ３は総量が４５％未満であると、所期の光学恒数を得ることが困難となる。他方、総量が５４％を超えるとガラスが失透しやすくなる。そこで総量を４５〜５４％の範囲と定めた。より好ましい総量は４７〜５２％の範囲である。
【００２０】
Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３は、いずれもガラスの屈折率を高める効果を有し、これらの総量が０．５％未満であるとその効果が十分には得られない。他方、総量が３％を超えると所期のアッベ数を得にくくなる。そこで総量を０．５〜３％の範囲と定めた。より好ましい総量は０．５〜２．５％の範囲である。また、これらのガラス成分のうちＴａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３を１％を超えて含有させても前記効果は向上は得られない。またＢｉ２Ｏ３を１％を超えて含有させるとガラスが着色しやすくなる。そこで、これらの各ガラス成分の含有量を１％以下と定めた。
【００２１】
ＳｉＯ２はガラスの粘性を高くする効果を有するが、その含有量が５％を超えるとガラスが失透しやすくなる。そこで、ＳｉＯ２の含有量を５％以下と定めた。より好ましい含有量は１〜４％の範囲である。
【００２２】
また、本発明の光学ガラスでは、ＧｅＯ２：３％以下、ＴｉＯ２：１％以下、Ａｌ２Ｏ３：３％以下、ＭｇＯ：３％以下、ＣａＯ：３％以下、ＳｒＯ：３以下、ＢａＯ：３％以下、Ｎａ２Ｏ：１％以下、Ｋ２Ｏ：１％以下のガラス成分の１種または２種以上をさらに含有させてもよい。
【００２３】
ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを含有させることにより光学恒数を所期の範囲に調整できる。しかし、ＧｅＯ２及びＴｉＯ２では、その含有量がそれぞれ３％及び１％を超えるとアッベ数が低下し所期の値が得られないおそれがある。したがって、ＧｅＯ２及びＴｉＯ２の含有量はそれぞれ３％以下及び１％以下が望ましい。他方、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯではその含有量がそれぞれ３％を超えると、またＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏではその含有量が１％を超えると、ガラスの屈折率が低下するおそれがある。したがって、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯではその含有量を３％以下、またＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏではその含有量を１％以下とするのが望ましい。
【００２４】
また清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２の各ガラス成分の１種または２種以上を前記ガラス成分の総量１００重量部に対して０．５重量部以下の範囲で含有させてもよい。含有量を０．５重量部以下としたのは、０．５重量部を含有させることで充分な清澄作用が得られるからである。
【００２５】
その他必要により、従来公知のガラス成分及び添加剤を本発明の効果を害しない範囲で添加してももちろん構わない。
【００２６】
本発明の光学素子は前記光学ガラスを精密プレス成形することによって作製される。この精密プレス成形法としては、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精密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磨、研削工程が不要となり、生産性が向上する。これらの中でも精密ダイレクトプレス成形法が本発明の光学素子の製造方法としてより好ましい。
【００２７】
成形条件としては、ガラス成分や成形品の形状などにより異なるが一般に、金型温度は６００〜７００℃の範囲が好ましく、中でもガラス転移温度に近い高温域が好ましい。プレス時間は数秒〜数十秒の範囲が好ましく、長時間プレスするほど高精度の成形ができる。またプレス圧力は２００ｋｇｆ／ｃｍ２〜６００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲が好ましく、高圧力でプレスするほど高精度の成形ができる。成形時のガラスの粘度としては１０２〜１０１２ｐｏｉｓｅの範囲が好ましい。
【００２８】
本発明の光学素子は、例えばデジタルカメラのレンズやレーザービームプリンタなどのコリメータレンズなどとして用いることができる。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明を実施例により更に具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【００３０】
実施例１〜１０、比較例１〜５
酸化物原料、炭酸塩など一般的なガラス原料を用いて、表１に示す目標組成となるように、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１，１５０〜１，３５０℃に加熱された電気炉中の白金坩堝に投入し、溶融清澄後、撹拌均質化して予め加熱された鉄製又はカーボン製の鋳型に鋳込み、徐冷して各サンプルを製造した。これら各サンプルについてのｄ線に対する屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）、液相温度（ＴＬ）を測定した。なお、これらの測定は日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）の試験方法に準じて行った。Ｔｇの測定は熱機械的分析装置「ＴＭＡ／ＳＳ６０００」（Ｓｅｉｋｏ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．社製）を用いて毎分５℃の昇温条件で行った。ＴＬは５００〜１１５０℃の温度勾配のついた失透試験炉に２時間入れた後、取り出して失透の有無を顕微鏡で観察し特定した。測定結果を表１及び表２に合わせて示す。
【００３１】
【表１】
2004231501.tif 000002
【００３２】
【表２】
2004231501.tif 000003
【００３３】
表１から明らかなように、実施例１〜１０の光学ガラスは高屈折率（１．７６６〜１．７７０）、低分散（アッベ数：４９．４〜４９．８）であった。またガラス転移温度（Ｔｇ）が６３９℃以下、液相温度（ＴＬ）が１０３０℃以下と精密プレス成形に適したものであった。
【００３４】
これに対し、ＺｎＯとＹ２Ｏ３の含有量が少ない比較例１の光学ガラスは、Ｔｇ及びＴＬが６４４℃及び１１００℃と高く精密プレス成形に適さないものであった。また、Ｌｉ２Ｏを３．０％と多く含有した比較例２の光学ガラスは溶融中に失透した。ＺｎＯ及びＴａ２Ｏ５を２０．０％及び５．０％と多く含有した比較例３の光学ガラスは屈折率が所期の値に達しなかった。比較例３と同様にＺｎＯが２０．０％と多く、さらにＹ２Ｏ３を含有せずＬａ２Ｏ３とＹ２Ｏ３の総量の少ない比較例４の光学ガラスは、屈折率が所期の値に達せずまたＴＬも高かった。そして、Ｇｄ２Ｏ５を３６．４％と多量に含有させた比較例５の光学ガラスは、ＴＬが１０８０℃と高く精密プレス成形に適さないものであった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の光学ガラスでは、Ｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３、ＳｉＯ２の各ガラス成分を特定量含有させることにより、高屈折率・低分散（ｎｄ：１．７６６以上，νｄ：４９．０以上）が達成でき、しかも低Ｔｇ及び低ＴＬ（Ｔｇ：６４０℃以下，ＴＬ：１０３０℃以下）とすることができ優れた精密プレス成形性が得られる。
【００３６】
また本発明の光学素子は、前記光学ガラスを精密プレス成形することにより作製するので、生産効率が高く低コスト化が図れる。