(57)【要約】  本発明は、比較的低い転移温度で、透過率の高い、化学安定性と耐失透性良好の光学ガラスを提供する。その屈折率は１．６０〜１．６５で、アッベ数は６２〜６６である。上記光学ガラスは、重量百分率における以下の成分、Ｐ２Ｏ５：３０〜５０％、ＢａＯ：３５〜５０％、Ｂ２Ｏ３：２〜６％、Ｌａ２Ｏ３：０〜５％、Ｇｄ２Ｏ３：０〜５％、Ａｌ２Ｏ３：０．１〜５％、Ｌｉ２Ｏ：０．１〜５％、ＭｇＯ：２〜１０％、ＣａＯ：２〜１０％を含有する。本発明では、Ｐ２Ｏ５をガラスのネットワーク生成物質とすることでガラスに高い透過率を付与し、大量のＢａＯはガラスの屈折率及び耐候性を向上させながらガラスの透過率を向上させる重要な成分であり、加えて、低い転移温度、良好な化学安定性及び良好な耐失透性という効果が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量百分率における以下の成分、Ｐ２Ｏ５：３０〜５０％、ＢａＯ：３５〜５０％、Ｂ２Ｏ３：２〜６％、Ｌａ２Ｏ３：０〜５％、Ｇｄ２Ｏ３：０〜５％、Ａｌ２Ｏ３：０．１〜５％、Ｌｉ２Ｏ：０．１〜５％、ＭｇＯ：２〜１０％、ＣａＯ：２〜１０％を含む光学ガラス。
【請求項２】
更にＺｎＯ：０〜３％、ＳｒＯ：０〜８％、Ｓｂ２Ｏ３：０〜０．５％を含む請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
更にＰ２Ｏ５：３０〜５０％、ＢａＯ：３５〜５０％、Ｌａ２Ｏ３：０〜５％、Ｇｄ２Ｏ３：０〜５％、Ｂ２Ｏ３：２〜６％、Ａｌ２Ｏ３：０．１〜５％、Ｌｉ２Ｏ：０．１〜５％、ＭｇＯ：２〜１０％、ＣａＯ：２〜１０％、ＺｎＯ：０〜３％、ＳｒＯ：０〜８％、Ｓｂ２Ｏ３：０〜０．５％を含む請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項４】
Ｐ２Ｏ５の含有量が３８〜４２％である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項５】
ＢａＯの含有量が３９〜４５％である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項６】
Ｂ２Ｏ３の含有量が２．５〜４．５％である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項７】
Ａｌ２Ｏ３の含有量が１〜５％である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項８】
Ｌｉ２Ｏの含有量が１〜３％である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項９】
ＭｇＯの含有量が４〜８％である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１０】
ＣａＯの含有量が４〜８％である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１１】
Ｇｄ２Ｏ３の含有量が０〜３％及び／又はＬａ２Ｏ３の含有量が０〜３％である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１２】
０．９≦ＢａＯ／（Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３）≦１．５である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１３】
０．１％≦Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３≦８％である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１４】
光学ガラスの屈折率が１．６０〜１．６５で、アッベ数が６２〜６６である、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１５】
光学ガラスの透過率が８０％に達した時に対応する波長が３７０ｎｍ未満で、光学ガラスの耐水性ＤＷが１類で、耐酸性ＤＡが４類で、耐候性が１類で、転移温度５５０℃を超えない、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学ガラスにより形成されたガラスプレフォーム。
【請求項１７】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学ガラスにより形成された光学素子。
【請求項１８】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学ガラスにより形成された光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学ガラスに関し、特に屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．６５、アッベ数（υｄ）が６２〜６６の光学ガラス、並びに光学ガラスから構成されるガラスプレフォーム、光学素子及び光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ、カメラフォン等の画像品質向上と高解像度の発展につれて、非球面レンズが幅広く取り扱われることになり、そのため、中程度屈折率、低色分散、高透過率のガラスはますます市場に重視される傾向である。同時に、加工難易度と製造原価を低減するため、精密圧縮成形技術は光学ガラス光学レンズ製造の第１選択肢となっているが、得られた光学ガラスが精密圧縮成形に適合させるためには、比較的に低い転移温度が要求されるため、光学ガラス開発者に対する要求は高度化している。
【０００３】
出願番号２０１０１０５５４４９９．２の中国特許では光学ガラスを開示し、そのガラス転移温度（ＧＴＴ）は約６００℃であり、精密圧縮成形には適しない。
【０００４】
日本特開２００４−２１７５１３に記載の光学ガラスには比較的に多くのＮｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３，を含有しているため、透過率が低い問題がある。
【０００５】
出願番号２０１０１０２９９００１．２の中国特許では光学ガラスを開示し、その成分には大量のＢ２Ｏ３を含有し、これはガラスが溶解するときに揮発性が増大されると同時にガラスの化学安定性と耐失透性が不足である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、低い転移温度、高い透過率、良好な化学安定性と耐失透性を有し、屈折率は１．６０〜１．６５で、アッベ数は６２〜６６の光学ガラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、重量百分率において、以下の成分を含有する光学ガラスを提供する：
３０〜５０％のＰ２Ｏ５、３５〜５０％のＢａＯ、２〜６％のＢ２Ｏ３、０〜５％のＬａ２Ｏ３、０〜５％のＧｄ２Ｏ３、０．１〜５％のＡｌ２Ｏ３、０．１〜５％のＬｉ２Ｏ、２〜１０％のＭｇＯ、及び２〜１０％のＣａＯ。
【０００８】
追加的に、上記光学ガラスは更に、０〜３％のＺｎＯ、０〜８％のＳｒＯ、０〜０．５％のＳｂ２Ｏ３を含有する。
【０００９】
追加的に、重量百分率における上記光学ガラスの成分は、３０〜５０％のＰ２Ｏ５、３５〜５０％のＢａＯ、０〜５％のＬａ２Ｏ３、０〜５％のＧｄ２Ｏ３、２〜６％のＢ２Ｏ３、０．１〜５％のＡｌ２Ｏ３、０．１〜５％のＬｉ２Ｏ、２〜１０％のＭｇＯ、２〜１０％のＣａＯ、０〜３％のＺｎＯ、０〜８％のＳｒＯ及び０〜０．５％のＳｂ２Ｏ３である。
【００１０】
追加的に、Ｐ２Ｏ５の含有量は３８〜４２％である。
【００１１】
追加的に、ＢａＯの含有量は３９〜４５％である。
【００１２】
追加的に、Ｂ２Ｏ３の含有量は２．５〜４．５％である。
【００１３】
追加的に、Ａｌ２Ｏ３の含有量は１〜５％である
【００１４】
追加的に、Ｌｉ２Ｏの含有量は１〜３％である。
【００１５】
追加的に、ＭｇＯの含有量は４〜８％である。
【００１６】
追加的に、ＣａＯの含有量は４〜８％である。
【００１７】
追加的に、Ｇｄ２Ｏ３の含有量は０〜３％及び／又はＬａ２Ｏ３の含有量は０〜３％である。
【００１８】
追加的に、ＢａＯ／（Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３）は０．９以上１．５以下である。
【００１９】
追加的に、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３は０．１％以上８％以下である。
【００２０】
追加的に、光学ガラスの屈折率が１．６０〜１．６５で、アッベ数が６２〜６６である。
【００２１】
追加的に、光学ガラスの透過率が８０％に達した時に対応する波長が３７０ｎｍ未満で、光学ガラスの（粉末法）耐水性ＤＷは１類で、耐酸性ＤＡは４類で、耐候性は１類で、転移温度は５５０℃を超えないものである。
【００２２】
上記光学ガラスで製造されるガラスプレフォーム。
【００２３】
上記光学ガラスで製造される光学素子。
【００２４】
上記光学ガラスで製造される光学機器。
【発明の効果】
【００２５】
本発明で提供される光学ガラスは以下の利点を有する。即ち、Ｐ２Ｏ５がガラスのネットワーク生成物質として使用され、ガラスに高い透過率を付与し、大量のＢａＯはガラスの屈折率及び耐候性を向上させながら透過率を向上させる重要な成分であり、各成分の含有量範囲を適切に調整することにより、透過率が高くて、低い転移温度を有し、更に化学安定性と耐失透性の良好な光学ガラスを得ることができる。その屈折率は１．６０〜１．６５、アッベ数は６２〜６６である。光学ガラスの透過率が８０％に達した時に対応する波長は３７０ｎｍ未満で、光学ガラスの耐水性ＤＷは１類で、耐酸性ＤＡは４類で、耐候性は１類で、転移温度は５５０℃を超えず、非球面レンズ、球面レンズ、光格子等光学素子の精密圧縮成形に適している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下のとおり本発明の光学ガラスの各成分を説明するが、別途説明のない限り、各成分の含有量は重量％で表示する。
【００２７】
Ｐ２Ｏ５は、ネットワーク生成物質であり、ガラス骨組みを作り上げる重要な元素として、その含有量が余りにも少ないと耐失透性が悪化してしまう。含有量が過多の場合は化学安定性が下がり、更に予期していた光学性能が得られにくい。そのため、Ｐ２Ｏ５の含有量を３０〜５０％と限定し、好ましくは３８〜４２％である。
【００２８】
Ｂ２Ｏ３は、高屈折率、低色分散の必須成分である。ただし、Ｂ２Ｏ３の含有量が大きい場合は、ガラスの化学安定性と耐失透性が低下してしまう。そのため、Ｂ２Ｏ３の含有量を２〜６％に限定し、より好ましい含有量は２．５〜４．５％である。
【００２９】
ＢａＯはガラスの透過率を改善し、屈折率と耐候性を向上させる必須成分である。ただし、その含有量が低い場合は、必要とする光学定数と優れる耐候性を達することができない。他方、その含有量が過多の場合は、転移温度が上がり、ガラスの化学安定性が悪化してしまう。そのため、ＢａＯの含有量を３５〜５０％に限定し、３９〜４５％であることが好ましい。
【００３０】
ＢａＯは、中程度屈折率、低色分散ガラスにおいて、ガラスの透過率を改善するための重要な成分である。より高い透過率を得るため、発明者が研究に没頭した結果、ＢａＯとＰ２Ｏ５及びＢ２Ｏ３との間に、一定の比例が存在していることを見出した。ＢａＯ／（Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３）が０．９未満の場合、ガラスの透過率は高くなっても、中程度屈折率及び低色分散の要求事項を達成することができない。ただしＢａＯ／（Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３）が１．５を超える場合は、ガラスの中に大量に存在するＢａＯはガラスの内部構造を破壊してしまい、透過率が悪化してしまう。そのため、ＢａＯ／（Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３）が０．９〜１．５の場合、中程度屈折率、低色分散及び高透過率を満足することができる。
【００３１】
Ｌａ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高め、化学安定性と耐久性を改善することができるが、その含有量が過大の場合は、転移温度が上昇し、失透性が悪くなる。その故、含有量を０〜５％に限定し、より好ましい含有量は０〜３％である。
【００３２】
Ｇｄ２Ｏ３は、ガラスの屈折率と耐失透性を向上させる有効な成分である。ただし、その含有量が５％を超える場合は、転移温度が向上され、耐失透性が悪化してしまう。その故、含有量を０〜５％に限定し、より好ましい含有量は０〜３％である。
【００３３】
Ｇｄ２Ｏ３をガラスの必須成分とした場合、Ｌａ２Ｏ３は自由添加成分とすることができる。Ｌａ２Ｏ３をガラスの必須成分とした場合、Ｇｄ２Ｏ３は自由添加成分とすることができる。ただし、Ｌａ２Ｏ３とＧｄ２Ｏ３が同時にガラスの中に存在する場合は、両者の重量の合計はＬａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３が０．１〜８％である。そうでない場合は、ガラスの転移温度が高くなり、耐失透性が悪化してしまう。
【００３４】
Ａｌ２Ｏ３ガラスの化学安定性を改善する重要な成分である。ただし、その含有量が５％以上の場合、ガラスが溶解し難くなり、透過率が低下されてしまうので、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０．１〜５％に限定する。
【００３５】
Ｌｉ２Ｏは本発明の必要成分であり、ガラスの転移温度と密度を著しく低下させる役割をするだけではなく、比較的に強いフラックス作用が有る。ただし、その含有量が０．１％より低い場合、転移温度低下の役割は明らかでない。その含有量が５％より高い場合は、耐失透性と化学安定性が急激に低下してしまう。そのため、Ｌｉ２Ｏの含有量は０．１〜５％で、より好ましい含有量は１〜３％である。本発明のガラスにおいては、Ｌｉ２Ｏのみ含有し、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏは含有してない。Ｌｉ＋の半径がＮａ＋とＫ＋の粒子の半径より小さいので、本発明のガラスにおいてＬｉ＋は蓄積作用を奏し、ガラスの膨張係数が低下される。
【００３６】
ＭｇＯはガラスの膨張係数が低下、耐候性向上に有利である。一定量のＭｇＯを追加することにより、ガラスの転移温度と屈服点温度定価に効果的である。ただし、その含有量が余りにも高いと、かえってガラスの耐失透性が著しく悪化され、液相温度が高くなる。そのため、ＭｇＯの含有量を２〜１０％に限定し、より好ましい含有量は４〜８％である。
【００３７】
ＣａＯはガラスの化学安定性を向上させ、一定のフラックス作用が有る。ただし、その含有量が１０％を超える場合は、ガラスの失透傾向が増大される。そのため、ＣａＯの含有量を２〜１０％に限定し、より好ましい含有量は４〜８％である。
【００３８】
ＺｎＯは、ガラスの結晶化傾向を低減する任意添加の成分である。ただし、その含有量があまり高くなってはならない。そうでないと、ガラスの耐失透性と化学安定性が低下され、ガラスの散乱が増大される。そのため、ＺｎＯの含有量を０〜３％に限定し、より好ましい含有量は０〜２％であり、最も好ましいのは入れないことである。
【００３９】
ＳｒＯは光学定数を調整し、ガラスの化学安定性を向上する成分であり、本発明においては適切の量を入れることができるが、その含有量は０〜８％である。
【００４０】
Ｓｂ２Ｏ３は本発明において、清澄剤として使用され、その含有量は０〜０．５％である。
【００４１】
下記において、本発明が提供する光学ガラスの性能を説明する。その内、屈折率とアッベ数は「ＧＢ／Ｔ  ７９６２．１−１９８７  無色光学ガラス測定方法  屈折率と色分散係数」による。
【００４２】
転移温度（Ｔｇ）は「ＧＢ／Ｔ７９６２．１６−１９８７  無色光学ガラス測定方法  線膨張係数、転移温度と撓み温度」による。即ち、被測定サンプルは一定の温度範囲内において、１℃上昇する度に、被測定サンプル膨張カーブにおいて、低温ゾーンと高温ゾーンの直線部分の延長線でクロスされ、その交差点が対応する温度である。
【００４３】
耐水性の測定基準は下記のとおりである。
ＧＢ／Ｔ１７１２９測定方法により、下記の式に基づき、浸出百分率を算出する。
【００４４】
ＤＷ＝（Ｂ−Ｃ）／（Ｂ−Ａ）×１００％
【００４５】
式において：
ＤＷ−ガラス浸出百分数（％）；
Ｂ−フィルターと試料の質量（ｇ）；
Ｃ−フィルターと侵食後の試料の質量（ｇ）；
Ａ−フィルター質量（ｇ）。
【００４６】
得られた浸出百分数によって、光学ガラスの耐水性を六類に分類する。その内、１類指標は、浸出百分数（ＤＷ）＜０．０４である。
【００４７】
耐酸性測定基準は以下のとおりである。
ＧＢ／Ｔ１７１２９測定方法により、下記の式に基づき、浸出百分率を算出する。
【００４８】
ＤＡ＝（Ｂ−Ｃ）／（Ｂ−Ａ）×１００％
【００４９】
式において：
ＤＡ−ガラス浸出百分数（％）；
Ｂ−フィルターと試料の質量（ｇ）；
Ｃ−フィルターと侵食後の試料の質量（ｇ）；
Ａ−フィルター質量（ｇ）。
【００５０】
得られた浸出百分数によって、光学ガラスの耐水性を六類に分類する。その内、４類指標は、浸出百分率（ＤＡ）０．６５〜１．２０である。
【００５１】
無色光学ガラスは大気に侵食された後、その表面に「霧化」等変質層発生する。ガラス表面の侵食程度は、試料侵食前後の濁度差により確定する。このため、ガラスを３０ｍｍ×３０ｍｍ×１０ｍｍ仕様の寸法に加工する。その内、二つの大きな面をバフ磨きし、表面粗度Ｒａは０．０２５μｍ未満とし、形状精度Ｎは３以下で、形状精度差△Ｎは０．５未満とし、残り面は仕上げ研磨する。超音波洗浄機で洗浄或いは長繊維綿とＧＢ／Ｔ  ６７８規格に適合の無水アルコルとＧＢ／Ｔ  １２５９１  規格に適合のエーテル（１：９）の混合溶剤を使って資料を拭き取り、積分球式濁り度計を使ってガラス侵食前の濁り度Ｈ０を測定し、その後、測定用試料を相対湿度が９０％の飽和蒸気の環境に入れて、４０℃まで昇温させ、それから４０℃〜５０℃で１時間毎に循環を交換し、テスト３０ｈ後、ガラス試料を取り出し、ガラス侵食後の濁り度Ｈ１を測定する。テスト用蒸留水はＧＢ／Ｔ  ６６８２規格の２級蒸留水に適合する。
【００５２】
濁り度差算出
【００５３】
△Ｈ＝Ｈ１−Ｈ０
【００５４】
式において：
△Ｈ−侵食された試料の濁り度差；
Ｈ１−−侵食後測定試料の濁り度；
Ｈ０−−侵食前測定試料の濁り度。
【００５５】
濁り度△Ｈ，光学ガラスの耐候性は四類に分類する。その内、１類指標は、濁り度差△Ｈ＜０．３％である。
【００５６】
ガラスを１０ｍｍ±０．１ｍｍ厚さの試料として造り、測定ガラスの投射比は８０％に達した時、対応する波長である。
【００５７】
テストによって、本発明の光学ガラスは以下の性能を有する。光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は１．６０〜１．６５、アッベ数は（υｄ）６２〜６６で、透過率が８０％に達した場合、対応する波長は３７０ｎｍより低く、転移温度（Ｔｇ）は５５０℃を超えない。耐水性ＤＷは１類で、耐酸性ＤＡは４類で、耐候性は１類である。従って、上記光学ガラスは、低コスト高収率で、精密圧縮成形の非球面光学素子に適合する。
【００５８】
本発明は、更に、当該分野の技術者が熟知の方法から成り立つ光学ガラスプレフォーム及び光学素子を提供する。更に上記光学プレプレフォーム及び光学素子はデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラフォン等に用いられる。
【実施例】
【００５９】
本発明の課題を解決するための手段として、以下、実施例を挙げて本発明の精密圧縮成型光学ガラスをさらに詳細に説明するが、本発明の権利範囲はこれらの実施例に限られない。
【００６０】
表１〜表４において表示する光学ガラス実施例１〜４０は、表１〜表４に示す個々の実施形態の割合に基づいて計量して混合する光学ガラス用の普通原料（例えば、酸化物、水素酸化物、メタリン酸塩、カーボネート、硝酸塩等）によって、混合原料をるつぼ中に入れて、一定の温度で溶融させ、さらに、清澄化、均質化させた後、気泡のない及び溶解物質を含まない均質な溶融ガラス得て、この溶融ガラスを金型中で鋳型させ焼きなまして造り上げる。
【００６１】
本発明の実施例１〜４０の組成、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（ｖｄ）、耐水性ＤＷ、耐酸性ＤＡ、耐候性、転移温度（Ｔｇ）とガラス透過率が８０％時の波長λ８０を表１〜表４に表示する。これらの表において、個々の組成の構成は重量百分率で表示する。
【００６２】
【表１】
2016533312.tif 000002
【００６３】
【表２】
2016533312.tif 000003
【００６４】
【表３】
2016533312.tif 000004
【００６５】
【表４】
2016533312.tif 000005
【００６６】
上記表１〜表４の実施例から、発明者は、各成分の配合比率を合理的に調節することで、屈折率（ｎｄ）１．６０〜１．６５及びアッベ数（υｄ）６２〜６６で、投射比が８０％達した時に、対応の波長は３７０ｎｍ以下で、耐酸性ＤＡは４類で、耐候安定は１類である光学ガラスを得ることを示した。従って、当該ガラスは光学的及び物理化学的性能が優良であり、低コスト及び高収率にて、精密圧縮成形に適応することが分かる。
【国際調査報告】
2016533312.tif 000006
2016533312.tif 000007
2016533312.tif 000008
2016533312.tif 000009
2016533312.tif 000010
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