(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス組成として，重量％で
Ｐ２Ｏ５：１８〜３２％
Ｂ２Ｏ３：０〜８％
ＧｅＯ２：５〜２０％
Ａｌ２Ｏ３：０．１〜１０％
ＺｎＯ：８〜３０％
ＴｉＯ２：０〜３％
Ｎｂ２Ｏ５：４〜３０％
ＷＯ３：１〜１２％
Ｂｉ２Ｏ３：３〜４５％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：６〜１８％
（但し，Ｌｉ２Ｏ：０．１〜８％，Ｎａ２Ｏ：２〜１６％，Ｋ２Ｏ：０〜１０％）
ＢａＯ：１．３〜１５％
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ：０．６〜１０％
（但し，ＭｇＯ：０．１〜５％，ＣａＯ：０〜５％，ＳｒＯ：０．５〜５％）
ＮａＦ：０〜１０％
ＺｎＦ：０〜１０％
を含んでなる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，重量％で
Ｇｄ２Ｏ３：０〜３％
Ｙｂ２Ｏ３：０〜３％
ＺｒＯ２  ：０〜３％
Ｔａ２Ｏ５：０〜３％
（但し，Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５：０．１〜３％）
を更に含んでなることを特徴とする，請求項１の光学ガラス。
【請求項３】
ガラス組成として，重量％でＴｅＯ２を１０％以下の量で含んでなることを特徴とする，請求項１又は２の光学ガラス。
【請求項４】
屈折率（ｎｄ）が１．６５〜１．８０，ガラス転移点（Ｔｇ）が４００〜４９０℃，ガラス屈伏点（Ａｔ）が４４０〜５５０℃である，請求項１ないし３の何れかの光学ガラス。
【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，特に高屈折率及び低屈伏点で且つ，成形時の耐失透性が改善された，モールド成形及び微細構造の転写に適した組成を有する光学ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，光学機器の小型軽量化が著しく進展している中で，非球面レンズが多く用いられるようになってきている。これは，非球面レンズは光線収差の補正が容易であり，レンズの枚数を少なくし，機器をコンパクトにすることができるためである。さらに非球面レンズ以外への用途も開発されてきており，金型の微細構造を精度良く転写できることが望まれている。
【０００３】
非球面レンズの製造は，ガラスのプリフォームを加熱軟化させ，これを所望形状に精密モールドプレス成形することによってなされている。プリフォームを得る方法は大きく２種類に分けられ，一つはガラスのブロックあるいは棒材等からガラス片を切り出してプリフォーム加工する方法，もう一つはガラス融液をノズル先端から滴下して球状のガラスプリフォームを得る方法である。
【０００４】
精密モールドプレス成形によってガラス成形品を得るためには，プリフォームの加圧成形を屈伏点（Ａｔ）近傍の温度で行うことが必要である。このため，プリフォームの屈伏点（Ａｔ）が高いほど，これに接する金型が一層の高温に曝されることとなり，金型表面が酸化消耗し，金型のメンテナンスが必要となり，低コストでの大量生産が実現できなくなる。このため，プリフォームを構成する光学ガラスは，比較的低温で成形できること，従って，ガラス転移点（Ｔｇ）及び／又は屈伏点（Ａｔ）が低いことが望まれている。
【０００５】
一方，モールドレンズに用いられるガラスとしては，その用途に応じて種々の光学特性を有するものが求められており，中でも高屈折率でかつ低屈伏点の光学特性を有するものの要求が高まっている。そのような光学特性を満たすガラスとしてＳＦタイプのガラスがあるが，人体に有害なＰｂＯを含有するばかりでなく，精密プレス成形時に金属鉛が製品の表面に析出するため好ましくない。
【０００６】
ＰｂＯを含有しない上記の光学特性を有するガラスとしてＰ2Ｏ5−Ｂ2Ｏ3−ＧｅＯ2−Ｎｂ2Ｏ5−Ｂｉ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ系ガラス（Ｒ＝Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ）で，１．８３以上という屈折率を持った精密プレス用光学ガラスが報告されている（特許文献１参照）。しかしながら，このガラスには，精密モールドプレス成形したとき成形品の成形表面が白濁し易いという問題がある。また，Ｐ2Ｏ5−Ｂ2Ｏ3−ＴｉＯ2−Ｎｂ2Ｏ5−ＷＯ3−Ｒ2Ｏ系ガラス（Ｒ＝Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ）も酸化鉛を含有しない上記の光学特性を有するガラスとして知られているが（特許文献２参照），このガラスは，紫色に着色しやすい上に，精密モールドプレス成形したときやはり成形表面が白濁し易いという問題がある。特に，これらのガラスの成形で発生する成形表面の白濁は，成形品の透明性を失わせ不良品を与えるため，これらのガラスを精密モールドプレス成形によるモールドレンズの大量生産に用いることは，不可能である。そのような白濁の発生は，主として成形時の加圧によって表面失透が発生することによるものであることが確認されており，その発生の度合いはプリフォームの作製方法や金型表面の状態によっても大きく左右される。
【０００７】
更に，アルカリ金属酸化物とＰ2Ｏ5，Ｂ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3等を含みＰｂＯを含まないプレス成形レンズ用光学ガラスが報告されているものの（特許文献３参照），このガラスは，Ｂｉ2Ｏ3を比較的多く使用しており，精密モールドプレス後にＢｉ2Ｏ3の還元による着色とＢｉ2Ｏ3が原因と思われるガラス表面の荒れが生じやすいため，近年期待されている高屈折率，低屈伏点のモールドガラスの条件を十分には満たしていない。
【特許文献１】特開２００１−５８８４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１７３３３６号公報
【特許文献３】特開２００３−２３８１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように，ＰｂＯの代替成分としてＢｉ2Ｏ3を含有するガラスは精密モールドプレス成形したとき成形表面に荒れが生じやすいという問題がある，という背景において，本発明は，高屈折率（特に好ましくは屈折率１．６５以上）という光学特性を有すると共に，低屈伏点であり，人体に有害なＰｂＯを含まず，しかも成形表面の白濁や荒れの発生が防止される，精密モールドプレス成形に適し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】
【０００９】
上記課題を解決するため，本発明者は研究を重ねた結果，ガラスの製造にあたってその組成を特定範囲のものとすること，具体的にはガラス成分のＺｎＯとＧｅＯ2を増量させることによって，Ｂｉ2Ｏ3に伴う成形品の成形表面の荒れの発生を抑制することができると共に，上記の光学特性を有し，ガラス転移温度（Ｔｇ）及びガラス屈伏点（Ａｔ）が低く，かつ精密モールドプレス成形で成形表面に白濁等の欠陥が生じにくいという特徴を有する，低コストの精密プレス成形レンズ用ガラスが得られることを見出し，本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち，本発明は，以下を提供するものである。
１．ガラス組成として，重量％で
Ｐ2Ｏ5：１８〜３２％
Ｂ2Ｏ3：０〜８％
ＧｅＯ2：５〜２０％
Ａｌ2Ｏ3：０．１〜１０％
ＺｎＯ：８〜３０％
ＴｉＯ2：０〜３％
Ｎｂ2Ｏ5：４〜３０％
ＷＯ3：１〜１２％
Ｂｉ2Ｏ3：３〜４５％
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ：６〜１８％
（但し，Ｌｉ2Ｏ：０．１〜８％，Ｎａ2Ｏ：２〜１８％，Ｋ2Ｏ：０〜１０％）
ＢａＯ：１．３〜１５％
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ：０．５〜１０％
（但し，ＭｇＯ：０．１〜５％，ＣａＯ：０〜５％，ＳｒＯ：０．５〜５％）
ＮａＦ：０〜１０％
ＺｎＦ：０〜１０％
を含んでなることを特徴とする光学ガラス。
２．ガラス組成として，重量％で
Ｇｄ2Ｏ3：０〜３％  
Ｙｂ2Ｏ3：０〜３％
ＺｒＯ2 ：０〜３％
Ｔａ2Ｏ5：０〜３％
（但し，Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋ＺｒＯ2＋Ｔａ2Ｏ5：０．１〜３％）
を更に含んでなることを特徴とする，上記１の光学ガラス。
３．ガラス組成として，重量％でＴｅＯ2を１０％以下の量で含んでなることを特徴とする，上記１又は２の光学ガラス。
４．屈折率（ｎd）が１．６５〜１．８０，ガラス転移点（Ｔｇ）が４００〜４９０℃，ガラス屈伏点（Ａｔ）が４４０〜５５０℃である，上記１ないし３の何れかの光学ガラス。
【発明の効果】
【００１１】
上記各組成になる本発明によれば，屈折率（ｎd）が１．６５〜１．８０，人体に有毒なＰｂＯを含まず，しかも精密モールドプレス時に成形表面で白濁が生じにくい，従って精密モールドプレス成形品の大量生産に適した光学ガラスを得ることができる。
【００１２】
本発明において，屈折率（ｎｄ）とは，ヘリウムの５８７．６  ｎｍの輝線に対する屈折率をいう。本発明のガラスにおいて，屈折率は好ましくは１．６５〜１．８０の範囲にあり，より好ましくは１．６８〜１．７８の範囲にある。
【００１３】
また，本発明において，アッベ数（νd）は，νd＝（ｎd−１）／（ｎF−ｎc）で定義され，ｎF，ｎCはそれぞれ水素の４８６．１ｎｍ及び６５６．３ｎｍの輝線に対する屈折率である。
【００１４】
また，屈伏点（Ａｔ）とは，熱機械分析装置（ＴＭＡ）で熱膨張測定をしたとき，ガラスの軟化によって，膨張曲線が上昇から下降に転じる極大点である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の光学ガラスの組成において，Ｐ2Ｏ5は，ガラス網目構造形成成分であり，ガラスに製造可能な安定性を持たせるための必須成分である。顕著な安定化効果を得るには，Ｐ2Ｏ5含有量を重量％で１８重量％以上とするのが好ましく，２０重量％以上とするのがより好ましく，２１重量％以上とするのが更に好ましい。また，光学ガラスとしての高い屈折率を得るためには，３２重量％以下とするのが好ましく，３０重量％以下とするのがより好ましい。
【００１６】
Ｂ2Ｏ3は，必須な成分ではなく，その含有量は０％であっても良いが，Ｐ2Ｏ5と同様にガラス網目構造形成成分であり，ガラスに安定性を持たせるために有効な成分であるため，例えば，１重量％以上含有させることがより好ましい。但し，光学ガラスとしての高い屈折率を得るためには，８重量％以下とするのが好ましく，６重量％以下にすることがより好ましく，５重量％以下とするのが更に好ましい。
【００１７】
ＧｅＯ2もＰ2Ｏ5，Ｂ2Ｏ3と同様にガラス網目構造形成成分であり，ガラスに安定性を持たせるために必須な成分である。本発明者らはまた，ＧｅＯ2を加えることで，高屈折率，低屈伏点化に大きく寄与するＢｉ2Ｏ3を更に多く含有させることが可能となり，かつ成形性を向上させることができることを見出した。ＧｅＯ2の含有量は，例えば，５重量％以上とすることが好ましく，１０重量％以上とすることがより好ましい。但し，高い屈折率を有するには，２０重量％以下とすることが好ましく，１８重量％以下にすることがより好ましく，１４重量％未満にすることが更に好ましい。
【００１８】
Ａｌ2Ｏ3は，本発明の目的とする，成形時の失透の発生を抑制するための必須成分である。顕著な耐失透効果を得るには，０．１重量％以上含有させるのが好ましく，０．５重量％以上含有させることがより好ましい。しかし，過剰な含有はガラスの液相温度を上げるうえに屈折率が低くなるため，含有量は１０重量％以下とするのが好ましく，８重量％以下とすることがより好ましい。また耐候性にも大きな効果を得ることができる。
【００１９】
ＺｎＯは，成形時の失透の発生を抑制し，成形性を向上させるための必須成分であり，８重量％以上含有させることが好ましく，９重量％以上含有させることがより好ましく，１０重量％以上含有させることが更に好ましい。一方，過剰な含有はガラスの液相温度を上げるため，含有量は３０重量％以下とするのが好ましく，２８重量％以下にすることがより好ましく，２６重量％以下にすることが更に好ましい。
【００２０】
ＴｉＯ2は，必須な成分ではなく，その含有量は０％であっても良いが，ガラスに高屈折率を付与するために有効であるため，０．１重量％以上含有させることが好ましい。但し，過剰な含有はガラスの安定性を損なうため，含有量は３重量％以下とするのが好ましい。
【００２１】
Ｎｂ2Ｏ5は，ガラスに高屈折率に最も寄与する必須成分であるため，４重量％以上含有させるのが好ましい。但し，過剰な含有はガラスの安定性を損ない，また着色の原因となるため，含有量は３０重量％以下とするのが好ましく，２８重量％以下とすることがより好ましい。
【００２２】
ＷＯ3は，ガラスに高屈折率低屈伏点を付与し，成形性を向上させるために有効な成分であり，例えば１重量％以上含有させるのが好ましい。但し，過剰な含有はガラスの安定性を損なうため，含有量は１２重量％以下とするのが好ましく，１０重量％以下とするのがより好ましい。
【００２３】
Ｂｉ2Ｏ3は，ガラスを高屈折率及び低屈伏点とするのに寄与する必須成分であるため，３重量％以上含有させるのが好ましい。但し，過剰な含有は成形時の成分揮発や失透を発生させやすくするため，含有量は４５重量％以下とするのが好ましく，４２重量％以下とすることがより好ましく，４０重量％以下とすることが更に好ましく，３８重量％以下とすることがいっそう好ましい。
【００２４】
Ｒ2Ｏ成分として，Ｌｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの２種以上を併用することは，アルカリ混合効果によりガラスに製造可能な安定性を持たせつつ，ガラス転移点及び屈伏点を低下させるのに有効である。併用する場合には，これらの成分の含有量（それらの合計）は，例えば６重量％以上とすることができる。一方，光学ガラスとしての高い屈折率を得るためには，これらの成分の含有量を１８重量％以下にするのが好ましく，１６重量％以下とすることがより好ましい。
【００２５】
加えて，上記においてＬｉ2Ｏは，ガラス転移点を低下させると同時に，屈折率を保持するために有効な成分であるため，例えば，０．１重量％以上含有させることが好ましい。一方，過剰な含有はガラスの粘性を下げ，ガラスの安定性を損なうため，含有量は８重量％以下とすることが好ましく，３重量％未満とすることがより好ましい。
【００２６】
また，Ｎａ2Ｏは，ガラス転移点を低下させると同時に，ガラスの安定性を高めるために有効な成分であるため，例えば，２重量％以上含有させることが好ましく，３重量％以上含有させることがより好ましい。一方，高い屈折率を得るためには，含有量は１８重量％以下とするのが好ましく，１６重量％以下とするがより好ましい。
【００２７】
更に，Ｋ2Ｏの含有量は，０％であっても良いが，ガラス転移点を低下させると同時にガラスの安定性を高めるのにも有効な成分であるため，例えば，０．１重量％以上含有させることが好ましい。一方，高い屈折率を得るためには，含有量は１０重量％以下とすることが好ましい。
【００２８】
ＢａＯは，ガラスの安定性を高め，かつ屈伏点や液相温度を低下させるために有効である。その含有量は，例えば，１．５重量％以上とするのが好ましい。但し，高屈折率を保持するためには，含有量は１５重量％以下とするのが好ましく，１４重量％以下とするのがより好ましく，１２重量％以下とするのが更に好ましい。
【００２９】
本発明のガラスは，ＭｇＯ，ＣａＯ及びＳｒＯの中から選ばれる少なくとも１種を含有する。これらの成分は，ＢａＯと共に添加したとき何れもガラスの安定性を高め，成形性の向上に寄与し，かつ屈伏点や液相温度を低下させるために有効であり，０．５重量％以上含有させるのが好ましい。但し，高屈折率を得るためには，これらの含有量の和は１０重量％以下とするのが好ましい。
【００３０】
加えて，上記においてＭｇＯは，ガラスの安定性を高め，成形性の向上に寄与し，かつ屈伏点や液相温度を低下させるために有効である。その含有量は，０．１重量％以上とするのが好ましい。但し，高屈折率を保持するためには，含有量は５重量％以下とするのが好ましく，３重量％以下とするのがより好ましい。
【００３１】
また，ＣａＯは，必須ではないが，ガラスの安定性を高め，成形性の向上に寄与し，かつ屈伏点や液相温度を低下させるために有効である。但し，高屈折率を保持するためには，含有量は５重量％以下とするのが好ましく，３重量％以下とするのがより好ましい。
【００３２】
更に，ＳｒＯは，ガラスの安定性を高め，成形性の向上に寄与し，かつ屈伏点や液相温度を低下させるために有効である。その含有量は，０．５重量％以上とするのが好ましい。但し，高屈折率を保持するためには，含有量は５重量％以下とするのが好ましく，３重量％以下とするのがより好ましい。
【００３３】
ＮａＦ及びＺｎＦ2は，必須ではないが，ガラスの溶融性を高め，かつ屈伏点や液相温度を低下させるために有効である。またガラスの耐候性を向上させることができる。その含有量は，１０重量％以下とするのが好ましい。
【００３４】
Ｇｄ2Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3，ＺｒＯ2及びＴａ2Ｏ5は，必須ではないが，何れも屈折率を高める働きをするため適宜添加し得る成分である。Ｔａ2Ｏ5及びＺｒＯ2は，ガラスの安定性を高める働きも有する。このため，添加する場合これらの成分の含有量の和は，０．１重量％以上とするのが好ましく，０．５重量％以上とするのがより好ましい。その一方，これらの成分のうちＧｄ2Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3及びＺｒＯ2は，ガラスを高アッベ数とする方向に働き，またＴａ2Ｏ5は高価でありコスト低減に反する。従って，これらの成分の含有量の和は，３重量％以下とするのが好ましい。
【００３５】
ＴｅＯ2は，必須ではないが，ガラスの安定性を高め，かつ屈伏点や液相温度を低下させる働きを有する成分である。但し，人体に有害であるため，添加する場合その含有量は１０重量％以下とするのが好ましい。
【００３６】
本発明の光学ガラスの製造原料については，例えば，成分Ｐ2Ｏ5のためには，ＬｉＰＯ3，ＮａＰＯ3，ＫＰＯ3，Ａｌ（ＰＯ3）3，Ｂａ（ＰＯ3）2等を用いることができ，成分Ｂ2Ｏ3のためには，Ｈ3ＢＯ3，Ｂ2Ｏ3等を用いることができ，他の成分についても，原料として各種酸化物，炭酸塩，硝酸塩等の通常の光学ガラス原料を用いることができる。それら製造原料を，上記した所定範囲の酸化物組成を達成する割合で混合し，混合物を１０００℃〜１２００℃で溶融し，清澄（ガス抜き），攪拌の各工程を経て均質化させた後，金型に流し込み徐冷することにより，無色，高屈折率で低屈伏点の，透明，均質で加工性に優れた，本発明の光学ガラスを得ることができる。
【実施例】
【００３７】
以下，実施例を参照して本発明を更に具体的に説明するが，本発明がそれらの実施例に限定されることは意図しない。
【００３８】
表１及び２に示した実施例及び比較例の組成となるように原料を秤量し，常法により混合物を１０００℃〜１２００℃で溶融し，清澄（ガス抜き），攪拌の各工程を経て均質化させた後，金型に流し込み徐冷することにより光学ガラスを得た。なお，比較例Ａは，特許文献１の実施例１０に記載のガラスと同一組成のもの，比較例Ｂは，特許文献２の実施例８０に記載のガラスと同一組成のもの，比較例Ｃは，特許文献３の実施例６と同一組成のものである。
【００３９】
上記ガラスの各々について，屈折率（ｎd），アッベ数（νd），屈伏点（Ａｔ）及びガラス転移点の測定を行った。また，白濁等の欠陥の有無を顕微鏡で確認した。次に，各ガラス板を賽の目状に切断加工し，複数個の同一寸法を有するカットピースを得た。さらに，複数個のカットピースの成形面を鏡面研磨し，洗浄したサンプルをプレス成形用ガラスプリフォームとした。このプレス成形用ガラスプリフォームを，貴金属系の離型膜の設けられた上コア・下コアを備えたプレス成形機に投入し，Ｎ2ガス雰囲気中にてＡｔ近傍温度まで加熱後，加圧してプレス成形し，冷却後，プレス成形品として取り出した。このプレス成型品の成形面の状態を確認すると共に，ガラスと接したコア面につき，曇りの発生等の異常の有無を目視により検査した。ここに，コア面に曇りが生じた場合，ガラスからの成分揮発が原因であり，プレス成形品の成形面に微小な荒れが生じている。加えて，コア面にそのような曇りを生じさせるガラスは，金型の反復使用につれそのようなコア面の異常を増幅させるため，プレス成形品の量産には使用できない。
【００４０】
屈折率（ｎd）及びアッベ数（νd）の測定は，屈折率計（カルニュー社製，ＫＰＲ−２００）を用いて行った。
ガラス転移点（Ｔｇ）及び屈伏点（Ａｔ）の測定は，長さ１５〜２０ｍｍ，直径（辺）３〜５ｍｍの棒状試料を毎分５℃の一定速度で昇温加熱しつつ，試料の伸びと温度を測定して得られた熱膨張曲線から求めた。
測定結果を表１，２に示す。
【００４１】
【表１】
0005099890.tif 000002
【００４２】
【表２】
0005099890.tif 000003
【００４３】
表１及び２に見られるとおり，本発明の実施例のガラスは，何れも１．６５以上の高い屈折率（ｎd）を有する一方，アッベ数が低く，光学ガラスとして十分な光学恒数を有していた。また，本発明の何れのガラスも，ガラス転移点（Ｔｇ）が４００〜４９０℃の範囲内であり，Ａｔが４４０〜５５０℃という比較的低い温度範囲内にあるため，成形が容易である。更には，本発明の何れのガラスも，成形時における成形表面の白濁発生が十分に抑制されていると共に，コア面も正常であった。これらの結果から，本発明の光学ガラスが，精密モールドプレス成形による成形品の量産に好適なガラスであることがわかる。これに対し，比較例Ａのガラスは成形時に白濁を生じ，比較例Ｂのガラスは，成形時に白濁を生じることに加えて，さらに紫色の着色をも呈した。また，比較例Ｃのガラスは，成形後にコア面に曇りが生じており，成形面に微小な荒れが生じていること，及び，量産に使用できないことが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は，高屈折率，低アッベ数で，ガラス転移温度及びガラス屈伏点が低く，精密モールドプレス成形時に白濁を生じにくく耐失透性に優れ，非球面レンズの成形に特に適し且つ量産に適した光学ガラスを提供する。