(57)【要約】【課題】所望の光学特性を有し、かつ、耐失透性が良好であり量産性に優れた光学ガラスを提供する。【解決手段】ガラス組成として質量％で、ＳｉＯ２  ０．１〜４５％、Ｔａ２Ｏ５  ２〜７５％、Ｎｂ２Ｏ５  ０〜３０％（ただし３０％は含まない）、ＴｉＯ２  ０〜３０％、Ｐ２Ｏ５  ０〜１０％およびＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０．１〜４０％を含有し、かつ、鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しないことを特徴とする光学ガラス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス組成として質量％で、ＳｉＯ２  ０．１〜４５％、Ｔａ２Ｏ５  ２〜７５％、Ｎｂ２Ｏ５  ０〜３０％（ただし３０％は含まない）、ＴｉＯ２  ０〜３０％、Ｐ２Ｏ５  ０〜１０％およびＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０．１〜４０％を含有し、かつ、鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しないことを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
ガラス組成として質量％で、ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋ＺｒＯ２  ０〜１０％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】
ガラス組成として質量％で、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２＋ＧｅＯ２  ０〜１０％含有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学ガラス。
【請求項４】
質量比で、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５が１５以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項５】
屈折率が１．７〜１．９５、アッベ数が１５〜３５であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項６】
部分分散比が０．６２以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項７】
モールドプレス成形用であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項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、特にデジタルカメラやビデオカメラの光学レンズや光通信用レンズとして好適な光学ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやビデオカメラの高性能化、具体的には、小型化、高倍率化、高精細化等がますます進んでいる。このような高性能化を達成するため、デジタルカメラやビデオカメラに使用される光学レンズ用ガラスには、高屈折率、高分散および異常分散等の特性が要求されることが多くなっている。
【０００３】
上記特性を満たすガラスとして、例えば、屈折率（ｎｄ）が１．７５以上、アッベ数（νｄ）が３０以下のＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このガラスは、高屈折率、高耐侯性等の特性を利用して光通信用レンズに使用することができる。
【０００４】
ところで、デジタルカメラやビデオカメラ等に使用される光学レンズの作製方法として、一旦、溶融ガラスをインゴットに成形し、これから適当な大きさに切り出した硝材を研磨した後、モールドプレスする方法や、溶融ガラスをノズル先端から滴下して液滴状にする、いわゆる液滴成形により成形した硝材を研磨した後、あるいは研磨せずにモールドプレスする方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７９５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラスは所望の光学特性を有するものの、失透性が強く量産性に乏しいという問題があった。
【０００７】
以上の課題に鑑み、本発明は、所望の光学特性を有し、かつ、耐失透性が良好であり量産性に優れた光学ガラス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】
【０００８】
本発明は、ガラス組成として質量％で、ＳｉＯ２  ０．１〜４５％、Ｔａ２Ｏ５  ２〜７５％、Ｎｂ２Ｏ５  ０〜３０％（ただし３０％は含まない）、ＴｉＯ２  ０〜３０％、Ｐ２Ｏ５  ０〜１０％およびＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０．１〜４０％を含有し、かつ、鉛成分、ヒ素成分およびフッ素成分を実質的に含有しないことを特徴とする光学ガラスに関する。
【０００９】
本発明者らの調査の結果、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラスにおいて失透が発生する主な原因は、屈折率および分散を高めるための成分であるＮｂ２Ｏ５が多量に含有されていることにあることを突き止めた。そこで、Ｎｂ２Ｏ５の含有量を極力少なくするとともに、同じく屈折率および分散を高める成分であるＴａ２Ｏ５を必須成分として含むＴａ２Ｏ５−Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、ＮａまたはＫ）系ガラスであれば、高い屈折率および分散を達成しつつ、失透を抑制できることを見出した。また、耐候性も良好となり、製造工程や製品使用中において、物性の低下やガラス表面の変質等が生じにくくなる。また、Ｔａ２Ｏ５を必須成分として含有することにより、異常分散性に優れた（すなわち、部分分散比（θｇ、Ｆ）の低い）ガラスを得ることが可能となる。
【００１０】
第二に、本発明の光学ガラスは、ガラス組成として質量％で、ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋ＺｒＯ２  ０〜１０％を含有することが好ましい。
【００１１】
第三に、本発明の光学ガラスは、ガラス組成として質量％で、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２＋ＧｅＯ２  ０〜１０％を含有することが好ましい。
【００１２】
第四に、本発明の光学ガラスは、質量比で、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５が１５以下であることが好ましい。
【００１３】
第五に、本発明の光学ガラスは、屈折率が１．７〜１．９５、アッベ数が１５〜３５であることが好ましい。
【００１４】
第六に、本発明の光学ガラスは、部分分散比が０．６２以下であることが好ましい。
【００１５】
第七に、本発明の光学ガラスは、モールドプレス成形用であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所望の光学特性を有し、かつ、耐失透性が良好であり量産性に優れた光学ガラスを提供することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の光学ガラスにおける各成分の含有量を上記のように限定した理由を説明する。なお、特に断りがない場合、以下の説明において「％」は「質量％」を意味する。
【００１８】
ＳｉＯ２はガラス骨格を形成する成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特にガラス中のアルカリ金属酸化物等の成分が水へ選択的に溶出することを抑制する効果が高い。さらに、液相温度を低下させ、失透を抑制できる成分である。ＳｉＯ２の含有量は０．１〜４５％、０．１〜４０％、２．５〜３７．５％、特に５〜３５％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、溶融性が低下して未溶解による脈理や気泡がガラス中に残存しやすくなり、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなる可能性がある。
【００１９】
Ｔａ２Ｏ５は高屈折化および高分散化を達成するための成分であり、また、部分分散比を低下させる効果の高い成分である。さらに、高屈折化を達成できる成分の中で、比較的液相温度を上昇させにくい（失透が発生しにくい）成分である。Ｔａ２Ｏ５の含有量は２〜７５％、１〜７０％、２．５〜７２．５％、特に３〜７０％であることが好ましい。Ｔａ２Ｏ５の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｔａ２Ｏ５の含有量が多すぎると、液相温度が上昇してＴａ２Ｏ５を主成分とした結晶が析出しやすくなり、ガラス化が困難になる傾向がある。
【００２０】
Ｎｂ２Ｏ５は高屈折化および高分散化を達成するための成分であり、また、部分分散比を低下させる効果も有する。ただし、その含有量が多すぎると、液相温度が上昇してＮｂ２Ｏ５を主成分とした結晶が析出しやすくなり、ガラス化が困難になる傾向がある。したがって、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は０〜３０％（ただし３０％は含まない）、０．１〜２９％、０．５〜２８％、特に１〜２７．５％であることが好ましい。
【００２１】
ＴｉＯ２は高屈折化および高分散化を達成するための成分であり、また、部分分散比を低下させる効果も有する。また、紫外光によるガラスの着色を抑制できる。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下してガラス化が困難になる傾向がある。また、可視域透過率が低下しやすくなる。したがって、ＴｉＯ２の含有量は０〜３０％、０．１〜２９％、０．５〜２８％、特に１〜２７．５％であることが好ましい。
【００２２】
なお、本発明の光学ガラスにおいて、低い部分分散比（例えば０．６２以下）を達成するため、Ｎｂ２Ｏ５とＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２とＴａ２Ｏ５、さらにＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５のそれぞれの含有量の比を適宜調整することが好ましい。具体的には、質量比で、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５が１５以下、１２以下、特に１０以下であることが好ましい。また、質量比で、ＴｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５が３００以下、１５０以下、特に１７．５以下であることが好ましい。さらに、質量比で、ＳｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５が２０以下、１７．５以下、特に１５以下であることが好ましい。Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５およびＳｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５のいずれかが上記範囲より大きすぎると、低い部分分散比を得られにくくなる。
【００２３】
本発明の光学ガラスにおいて、低い部分分散比（例えば０．６２以下）と良好な耐失透性を達成するため、ＴｉＯ２とＴａ２Ｏ５の合量を適宜調整することが好ましい。具体的には、ＴｉＯ２＋Ｔａ２Ｏ５は好ましくは１８以上、より好ましくは２０％以上、さらに好ましくは３０％以上、特に好ましくは４０％以上である。
【００２４】
Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成する成分であり、失透を抑制するとともに耐候性を向上させる効果がある。またアッベ数を高める効果がある。ただし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、かえって耐候性が低下する傾向がある。また、屈折率が低下したり、軟化点が上昇して低温でのモールドプレス成形が困難になる傾向がある。さらに、部分分散比が不当に上昇する傾向がある。したがって、Ｐ２Ｏ５の含有量は０〜１０％、特に０〜５％であることが好ましい。
【００２５】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏは部分分散比を低下させる成分である。また、軟化点を低下させたり、ガラス化を容易にする効果がある。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は０．１〜４０％、０．５〜３７．５％、１〜３５％、１．５〜３２．５％、特に２〜３０％であることが好ましい。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下しやすくなる。また、高屈折かつ高分散なガラスが得られにくくなる。
【００２６】
なお、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの各成分の含有量の好ましい範囲は、０〜４０％、０．１〜３７．５％、０．５〜３５％、１〜３２．５％、特に１．５〜３０％である。
【００２７】
本発明の光学ガラスにおいて、低い部分分散比（例えば０．６２以下）と良好な耐失透性を達成するため、Ｌｉ２ＯとＮｂ２Ｏ５の合量を適宜調整することが好ましい。具体的には、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５は好ましくは４５以下、より好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３０％以下、特に好ましくは２５％以下である。
【００２８】
本発明の光学ガラスにおいて、低い部分分散比（例えば０．６２以下）と良好な耐失透性を達成するため、ＴｉＯ２とＴａ２Ｏ５の合量と、Ｌｉ２ＯとＮｂ２Ｏ５の合量の比を適宜調整することが好ましい。具体的には、（ＴｉＯ２＋Ｔａ２Ｏ５）／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）は好ましくは０．５以上、より好ましくは１以上、さらに好ましくは５以上である。
【００２９】
本発明の光学ガラスには、上記成分以外にも、下記の成分を含有させることが可能である。
【００３０】
ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯおよびＺｒＯ２は、アッベ数をほとんど低下させずに屈折率を高めることができる成分である。また、中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、耐失透性を改善したり、化学的耐久性を向上させたりする効果もある。ただし、これらの成分は部分分散比を上昇させるため、その含有量が多すぎると所望の光学特性が得られにくくなる。したがって、ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋ＺｒＯ２の含有量は０〜１０％、０〜８％、０．１〜７、５％、特に０．５〜６．５％であることが好ましい。
【００３１】
本発明の光学ガラスにおいて、低い部分分散比（例えば０．６２以下）を達成するため、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯおよびＺｒＯ２の合量とＴａ２Ｏ５の含有量の比を適宜調整することが好ましい。具体的には、（ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋ＺｒＯ２）／Ｔａ２Ｏ５は好ましくは０．２以下、より好ましくは０．１５以下、さらに好ましくは０．１以下である。当該比率が大きすぎると、低い部分分散比が得られにくくなる。
【００３２】
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２およびＧｅＯ２は屈折率を高める成分である。ただし、これらの成分は部分分散比を上昇させるため、その含有量が多すぎると所望の光学特性が得られにくくなる。したがって、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２＋ＧｅＯ２の含有量は０〜１０％、０〜９％、０．１〜８％、特に０．５〜５％であることが好ましい。
【００３３】
ＷＯ３は高屈折化および高分散化を達成するための成分であり、また、部分分散比を低下させる効果も有する。また、紫外光によるガラスの着色を抑制できる。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下してガラス化が困難になったり、紫外域透過率が低下する傾向がある。また、プレス金型との親和性が増大して、モールドプレス成形時にガラスが金型と融着しやすくなる傾向がある。したがって、ＷＯ３の含有量は０〜３０％、０．１〜２９％、０．５〜２８％、特に１〜２７．５％であることが好ましい。
【００３４】
Ｂ２Ｏ３はＳｉＯ２とともにガラス骨格を形成することが可能な成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特にガラス中の成分が水へ選択的に溶出することを抑制する効果が高い。Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、部分分散比が上昇する傾向がある。また、高屈折率かつ高分散な光学特性が得られにくくなる。
【００３５】
Ａｌ２Ｏ３もＳｉＯ２とともにガラス骨格を形成することが可能な成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特にガラス中の成分が水へ選択的に溶出することを抑制する効果が高い。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、失透しやすくなる。また、溶融性が低下して脈理や気泡がガラス中に残存し、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなる可能性がある。
【００３６】
清澄剤として、例えばＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、ＮＯ３またはＳＯ３を含有させることができる。Ｓｂ２Ｏ３は微量であれば可視域透過率を向上させる効果も有する。ただし、上記清澄剤の含有量が多すぎると、望まない着色が発生するおそれがあるため、これらの成分の含有量はそれぞれ１％以下とすることが好ましい。
【００３７】
鉛成分（例えばＰｂＯ）、ヒ素成分（例えばＡｓ２Ｏ３）およびフッ素成分（例えばＦ２）は環境への負荷が大きく、また、ガラスへの着色が懸念されるため、実質的に含有しない（具体的には各々０．１％未満）ことが好ましい。
【００３８】
本発明の光学ガラスをレンズとして使用する場合、屈折率を高めるほど薄型化が可能となり、光学デバイスを小型化する上で有利となる。よって、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は１．７以上、１．７５以上、１．７７５以上、１．７８５以上、特に１．８以上であることが好ましい。一方、ガラスの屈折率を向上させるためには、Ｎｂ２Ｏ５等のガラスを不安定にさせる成分を多く含有させる必要があるため、ガラスの安定性を考慮して屈折率の上限を規定する必要がある。具体的には、本発明の光学ガラスの屈折率は１．９５以下、特に１．９以下であることが好ましい。
【００３９】
本発明の光学ガラスのアッベ数は、高分散特性を達成するため、３５以下、３０以下、２６以下、特に２４以下であることが好ましい。なお、アッベ数が低いほど、光学設計上、他のレンズとの組み合わせにおける色収差の低減に有利となるが、一方で、屈折率が低下したり、ガラスが不安定になる傾向がある。そのため、本発明の光学ガラスのアッベ数は２０以上、２１以上、特に２２以上であることが好ましい。
【００４０】
光学デバイスにおいて色収差の補正をおこなうため、低分散ガラスと高分散ガラスを組み合わせて使用するのが一般的である。ここで、高分散ガラスとして部分分散比の小さいガラスを使用することにより、色収差の補正がより効果的に行なえることがわかっている。そこで、本発明の光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．６２以下、特に０．６１５以下であることが好ましい。
【００４１】
なお、既述の特性以外に、本発明の光学ガラスは低ガラス転移点を満たすことが好ましい。それにより、モールドプレス成形時の金型との融着を抑制でき、量産性を向上させることができる。また、ガラス転移点が低いほど、モールドプレス成形時にガラス成分が揮発しにくくなり、成形精度の低下や金型の劣化または汚染といった問題が生じにくくなる。具体的には、本発明の光学ガラスのガラス転移点は７００℃以下、特に６５０℃以下であることが好ましい。
【００４２】
次に本発明の光学ガラスを用いた、デジタルカメラやビデオカメラ等に使用される光学レンズを作製する方法を説明する。
【００４３】
まず所望の組成となるように調合したガラス原料を溶融する。次に、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して液滴状に成形（液滴成形）して硝材を得る。得られた硝材を研磨した後、あるいは研磨することなくモールドプレス成形し、所定形状の光学レンズを得る。なお、液滴成形を行う代わりに、溶融ガラスをインゴット状に成形し、適当な大きさに切り出した硝材を研磨した後、モールドプレス成形する方法を採用することもできる。
【００４４】
本発明の光学ガラスから作製された光学レンズは、金属部品とアセンブリされたレンズキャップとして使用することもできる。
【実施例】
【００４５】
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何ら限定されるものではない。
【００４６】
表１〜５は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜４０、４６〜５５）および比較例（試料Ｎｏ．４１〜４５）を示している。
【００４７】
【表１】
2013227187.tif 000002
【００４８】
【表２】
2013227187.tif 000003
【００４９】
【表３】
2013227187.tif 000004
【００５０】
【表４】
2013227187.tif 000005
【００５１】
【表５】
2013227187.tif 000006
【００５２】
【表６】
2013227187.tif 000007
【００５３】
各試料は次のようにして調製した。まず表に示す各組成になるようにガラス原料を調合し、白金ルツボを用いて１５００℃で２時間溶融した。得られた溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、アニール後、各測定に適した試料を作製した。
【００５４】
得られた試料について、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比（θｇ，Ｆ）を測定した。結果を表１〜６に示す。
【００５５】
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。
【００５６】
アッベ数は、ヘリウムランプのｄ線の屈折率と、水素ランプのＦ線（４８６．１ｎｍ）およびＣ線（６５６．３ｎｍ）の屈折率の値を用い、アッベ数（νｄ）＝｛（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）｝の式から算出した。
【００５７】
部分分散比は、水素ランプのＦ線、Ｃ線およびｇ線（４３５．８ｎｍ）の屈折率の値を用い、部分分散比（θｇ，Ｆ）＝｛（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）｝の式から算出した。
【００５８】
表１〜６から明らかなように、本発明の実施例であるＮｏ．１〜４０、４６〜５５の各試料は失透せずにガラス化し、かつ、屈折率が１．７５６０〜１．９１８２、アッベ数が２４．０〜２９．６、部分分散比が０．５９４８〜０．６１９９であり、所望の光学特性を有していた。
【００５９】
一方、比較例であるＮｏ．４１および４５の試料はガラス化しなかった。また、Ｎｏ．４２〜４４の試料は部分分散比が０．６２５５以上と高かった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の光学ガラスは、モールドプレス成形用硝材や研磨加工用硝材として、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、その他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、その他一般のカメラの撮影用レンズや光通信用レンズ等に好適である。