(57)【要約】【課題】  d線の屈折率（nd）が1.57〜1.65かつアッベ数（νd）が55〜65の光学恒数を持ち、屈伏温度（At）が500℃以下であって、耐候性を大幅に向上した精密プレス成形法に適した光学ガラスを提供する。【解決手段】  wt％で、P2O5：37〜50％、B2O3：0.5〜15％、Al2O3：1〜8％、CaO： 10〜25％（10％を含まず）、MgO： 0〜10％（ゼロを含む）、SrO： 0〜25％（ゼロを含む）、BaO： 0〜30％（ゼロを含む）、ZnO： 1〜35％、Li2O： 1〜15％、Na2O：1〜15％、K2O： 1〜15％、ただし、Li2O＋Na2O＋K2O：5〜20％のガラス成分を含有する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
wt％で、P2O5：37〜50％、B2O3：0.5〜15％、Al2O3：1〜8％、CaO： 10〜25％（10％を含まず）、MgO： 0〜10％（ゼロを含む）、SrO： 0〜25％（ゼロを含む）、BaO： 0〜30％（ゼロを含む）、ZnO： 1〜35％、Li2O： 1〜15％、Na2O：1〜10％、K2O： 1〜15％、
ただし、Li2O＋Na2O＋K2O：5〜20％のガラス成分を含有し、
d線の屈折率（nd）が1.57〜1.65かつアッベ数（νd）が55〜65の光学恒数を有し、屈伏温度（At）が500℃以下であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
wt％で、SiO2：1％以下、La2O3：2％以下、Y2O3：2％以下、Gd2O3：2％以下、ZrO2：2％以下、Nb2O5：3％以下、Ta2O5：3％以下、WO3：3％以下、TiO2：1％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あるいはプリズムのいずれかである請求項３記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、特に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。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの光学機器や携帯電話器に装着されるカメラユニット等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点（Tg）以上屈伏点（At）以下程度の比較的高温にして成形する必要がある。特に非球面レンズを製造しようとする場合、複雑で高精度が必要なプロファイルを金型から確実に転写させるためには、成形温度が高い方が望ましい。しかしながら、成形温度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成形温度ができるだけ低いものが望ましく、特に屈伏温度Atができるだけ低いものが望ましい。
【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。特に、光学設計上有用な、d線の屈折率（nd）が1.57〜1.65かつアッベ数（νd）が55〜65の光学恒数を持つ精密プレス成形法に適した光学ガラスとしては、以下の各特許文献に記載のものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１９９２６９号公報
【０００６】
【特許文献２】特開平１２−０７２４７４号公報
【特許文献３】特開２００３−０２６４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記各特許文献に記載された光学ガラスは、いずれも目標とする光学恒数近傍の値を備えており比較的屈伏温度（At）が低い。しかしながら、各特許文献に記載された光学ガラスは、化学的耐久性のうち、耐候性が良好ではないという問題を有していた。耐候性が悪い光学ガラスは、研磨や精密モールドプレスによる光学面形成の工程そのものや、光学面形成後の洗浄工程や表面に形成される光学薄膜を形成するコーティング工程などで、ガラス表面に悪影響を与え、製造における歩留まりを低下させるという問題を発生させる。
【０００８】
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d線の屈折率（nd）が1.57〜1.65かつアッベ数（νd）が55〜65の光学恒数を持ち、屈伏温度（At）が500℃以下であって、耐候性を大幅に向上した精密プレス成形法に適した光学ガラスを提供することにある。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、特にCaOとZnO及び、Li2O、Na2O、K2Oの各成分の含有量に着目し、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d線の屈折率（nd）が1.57〜1.65かつアッベ数（νd）が55〜65の光学恒数を持ち、屈伏温度（At）が500℃以下であって、耐候性を大幅に向上した精密プレス成形法に適した光学ガラス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。
【００１１】
すなわち、本発明の光学ガラスは、wt％で、P2O5：37〜50％、B2O3：0.5〜15％、Al2O3：1〜8％、CaO： 10〜25％（10％を含まず）、MgO： 0〜10％（ゼロを含む）、SrO： 0〜25％（ゼロを含む）、BaO： 0〜30％（ゼロを含む）、ZnO： 1〜35％、Li2O： 1〜15％、Na2O：1〜10％、K2O： 1〜15％、ただし、Li2O＋Na2O＋K2O：5〜20％のガラス成分を含有し、d線の屈折率（nd）が1.57〜1.65かつアッベ数（νd）が55〜65の光学恒数を有し、屈伏温度（At）が500℃以下であ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。
【００１２】
ここで光学恒数の調整や耐候性向上などの観点から、wt％で、SiO2：1％以下、La2O3：2％以下、Y2O3：2％以下、Gd2O3：2％以下、ZrO2：2％以下、Nb2O5：3％以下、Ta2O5：3％以下、WO3：3％以下、TiO2：1％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。
【００１３】
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あるいはプリズムが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学ガラスでは、P2O5、B2O3、Al2O3、CaO、MgO、SrO、BaO、ZnO： 1〜35％、Li2O、Na2O、K2Oの各ガラス成分を特定量含有させることにより、d線の屈折率（nd）が1.57〜1.65かつアッベ数（νd）が55〜65の光学恒数を持ち、屈伏温度（At）が500℃以下であって、耐候性を大幅に向上した精密プレス成形法に適した光学ガラスを得ることができる。
【００１５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、P2O5はガラスを形成する主成分であり、P2O5を含有することにより屈伏温度（At）の低下に有効である。P2O5の含有量が37％未満であるとガラスが不安定になる。他方、50％を越えると耐候性が悪化し好ましくない。そこで、含有量を37〜50％の範囲に定めた。より好ましい範囲は38〜47％である。
【００１７】
B2O3はガラスを形成する成分で、ガラスの安定化に有効である含有量が0.5％未満ではその効果が小さい。他方、含有量が15％を越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0.5〜15％の範囲に定めた。より好ましい範囲は３〜１３％である。
【００１８】
Al2O3はガラスの耐候性を向上させるのに非常に有効な成分である。含有量が１％未満ではその効果が十分でなく、他方、含有量が8％より多くなるとガラスが急激に失透しやすくなる。そこで、含有量を1〜8％の範囲に定めた。より好ましい範囲は2〜3％である。
【００１９】
CaOはガラスの耐候性を効果的に向上させ、かつ屈折率を高めるに有効な成分である。含有量が10％以下ではその効果が十分でなく、他方、含有量が25％を越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10を越え〜25％の範囲に定めた。より好ましい範囲は11〜23％である。
【００２０】
MgOは、前述のCaOに比べると劣るものの、ガラスの耐候性向上し屈折率を高める効果がある。含有量は10％以下の使用が良い。
【００２１】
BaOは屈折率を高め、ガラスを安定にする効果がある。含有量が30％を越えると屈伏温度（At）が上昇が大きくなり過ぎ好ましくない。
【００２２】
SrOは、前述のBaOに比べると劣るものの、屈折率を高め、ガラスを安定にする効果がある。含有量は25％以下の使用が良い。
【００２３】
ZnOは、屈折率を高め屈伏温度（At）を比較的低くする効果がある。含有量が1％未満ではその効果は十分でなく、他方、含有量が35％を越えるとガラスが失透しやすくなる。そこで、含有量を1〜35％の範囲に定めた。より好ましい範囲は9〜32％である。
【００２４】
Li2Oは、屈伏温度（At）を下げるに非常に有効なガラス成分である。含有量１％以上加えるのが良い。しかし含有量が15％を越えると、ガラスの粘性が小さくなり精密プレス成形が困難となる。そこで、含有量を1〜15％に定めた。より好ましい範囲は2〜12％である。
【００２５】
Na2OとK2Oも屈伏温度（At）を下げる効果がある。しかしそれぞれの含有量が10％、15％を越えると耐候性が悪くなりすぎる。
【００２６】
Li2OとNa2OとK2Oの合計含有量を5％以上とすることで、目標の屈伏温度（At）にするのが容易となる。他方、合計含有量が20％を越えると耐候性が急激に低下する。そこで、合計含有量を5％〜20％に定めた。より好ましい範囲は6〜13％である。
【００２７】
上記ガラス成分に加えて、wt％で、SiO2：1％以下、La2O3：2％以下、Y2O3：2％以下、Gd2O3：2％以下、ZrO2：2％以下、Nb2O5：3％以下、Ta2O5：3％以下、WO3：3％以下、TiO2：1％以下、のガラス成分の１種または２種以上をさらに含有してもよい。
【００２８】
SiO2は耐候性を良くする効果があるが、含有量が１％を越えるとガラスに未溶が残りやすくなる。そこで、含有量1％以下の使用がよい。
【００２９】
La2O3、Y2O3、Gd2O3は、いずれも屈折率を高める効果を有する。それぞれの含有量が2％を超えると比重が大きくなりすぎるので2％以下の使用が良い。
【００３０】
ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3、TiO2は、いずれも光学恒数の調整のため使用できる。しかしながら、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、の含有量がそれぞれ2％、3％、3％を超えるとガラスが失透しやすくなる。また、WO3、TiO2の含有量が3％、1％を超えるとガラスが着色しやすくなる。そこで、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3、TiO2の含有量は、それぞれ、2％、3％、3％、3％、1％以下がよい。
【００３１】
また清澄剤として、As2O3, Sb2O3, SnO, 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に対して0.5％以下の範囲で含有させてもよい。含有量を0.5％以下としたのは、0.5％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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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400〜500℃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50 kgf/cm2〜800 kgf/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102〜1012 poiseの範囲が好ましい。
【００３５】
本発明の光学素子は、例えばデジタルカメラや携帯電話等に搭載される撮影光学系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。
【実施例】
【００３６】
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。
【００３７】
実施例１〜１１、比較例１〜３
酸化物原料、リン酸塩、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物など一般的なガラス原料を用いて、表１及び表２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１，１００〜１，３００℃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）、屈伏温度（At）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。屈伏温度（At）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。また、耐候性の評価については、温度85℃、湿度85％の条件下で860時間保持した後でのガラスの侵食状況を示した。表中の○印は浸食が認められず実用に供するもの、表中の×印は浸食が認められ実用に供さないものをあらわしている。
【００３８】
【表１】
2005053749.tif 000002
【００３９】
【表２】
2005053749.tif 000003
【００４０】
表１から明らかなように、実施例１〜１１の光学ガラスは、d線の屈折率（nd）が1.57754〜1.60768の範囲であり、かつアッベ数（νd）が60.33〜63.91の光学恒数を持ち、屈伏温度（At）が499℃以下と精密プレス成形に適したものであった。
【００４１】
これに対し、CaOの含有量の少ない比較例１及び２の光学ガラスはいずれも耐候性が悪い。更に、Li2O＋Na2O＋K2Oの合計含有量の少ない比較例２の光学ガラスはAtが500℃を越え、実用に供するに好ましくないものであった。更に、CaOの含有量が多く、ZnOを含有しない比較例３の光学ガラスは溶融中に失透した。