(57)【要約】【課題】高屈折率低分散かつ低比重であり、耐失透性に優れ安定して生産できる光学ガラスを提供する。【解決手段】屈折率（ｎｄ）が１．５７〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５〜６５であり、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３及びＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）を必須成分として含有し、酸化物基準の質量％比でＲＯ／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）が０．２〜０．９であって、その比重が３．１以下である光学ガラス。酸化物基準の質量％比で、Ｌｎ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）（式中、ＬｎはＧｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上）の値が０を超え０．５以下であり、液相温度が９００℃以下、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５５０℃以下である前記光学ガラス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率（ｎｄ）が１．５７〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５〜６５であり、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３及びＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）を必須成分として含有し、酸化物基準の質量％比でＲＯ／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）が０．２〜０．９であって、その比重が３．１以下である光学ガラス。
【請求項２】
酸化物基準の質量％比で、Ｌｎ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）（式中、ＬｎはＧｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上）の値が０を超え０．５以下であり、液相温度が９００℃以下、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５５０℃以下である請求項１の光学ガラス。
【請求項３】
酸化物基準の質量％比で、Ｌａ２Ｏ３の割合がＬａ２Ｏ３／Ｌｎ’２Ｏ３（式中、Ｌｎ’はＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上）の値が０．４以下である請求項１又は２の光学ガラス。
【請求項４】
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２：１０．０〜４５．０  
Ｂ２Ｏ３：１５．０〜６０．０  及び
Ｙ２Ｏ３：０．５〜２０．０  並びに
Ａｌ２Ｏ３：０〜５．０、及び／又は
ＴｉＯ２：０〜３．０、及び／又は
ＺｒＯ２：０〜１０．０、及び／又は
ＲＯ：５．０〜４５．０  （ただしＲ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）、及び／又は
ＺｎＯ：０〜１５．０、及び／又は
Ｌｉ２Ｏ：０〜１５．０、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３：０〜１．０
を含みＳｉＯ２≦Ｂ２Ｏ３である、請求項１又は２に記載の光学ガラス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
【請求項６】
請求項５のプリフォームを精密プレス成形することにより得られる光学素子。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかの光学ガラスを成形してなる光ピックアップ用レンズ。
【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、より詳細には屈折率（ｎｄ）が１．５７〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５〜６５、比重が３．５以下となるような高屈折率低分散の光学ガラスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤやＤＶＤのめざましい発展に伴い、光ピックアップと呼ばれる分野、特に光学系へ組み込まれるレンズへの高機能化の要求は益々高まっている。このレンズに求められる性能は、それぞれの搬送光波長における高い透過率に加え、搬送光波長の発熱に耐えるだけの耐熱性、光収差を抑えるための低分散特性、ユニットの動作速度を高めるための軽量性、そしてモールルドプレスのスループットを高めるために必要不可欠な無理のない形状を実現するための高屈折率性がある。
【０００３】
従来、高屈折光学ガラスとしてＬａ２Ｏ３をはじめとする希土類酸化物を多量に含有させた光学ガラスが公知である
【特許文献１】特開２００６−２１９６９
【特許文献２】特開２００５−２０６４２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、高屈折低分散ガラスを作製するにはＬａ２Ｏ３などの希土類酸化物を多量に含有させて、高屈折率化を実現していた。しかし、希土類酸化物を多量に含有させるとガラスの耐失透性が低下する傾向にあり、ガラスの安定した生産を困難にしていた。また、希土類酸化物はガラス全体の比重を大きくする傾向があり、ピックアップ用レンズ等の精密機器において使用される場合には、この比重をいかに低減させ、ユニットの精密な動作を確保することが必要であった。
従って、高屈折率低分散かつ低比重であり、耐失透性に優れ安定して生産できる光学ガラスが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ−Ｒ´２Ｏ系ガラスにおいて高屈折率低分散、低比重、耐失透性を兼ね備えた光学ガラスを実現するために、アルカリ土類金属成分、ネットワークフォーマー、希土類酸化物の含有率の関係を、所定の範囲に制限することにより、従来実現できなかった上記所望の特性を有する光学ガラスを生産できることを、今般見出した。
【０００６】
本発明の第１構成は、屈折率（ｎｄ）が１．５７〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５〜６５であり、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３及びＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）を必須成分として含有し、酸化物基準の質量％比でＲＯ／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）が０．２〜０．９であって、その比重が３．１以下である光学ガラスである。
【０００７】
本発明の第２構成は、酸化物基準の質量％比で、Ｌｎ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）（式中、ＬｎはＧｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上）の値が０を超え０．５以下であり、液相温度が９００℃以下、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５５０℃以下である前記構成１の光学ガラスである。
【０００８】
本発明の第３構成は、酸化物基準の質量％比で、Ｌａ２Ｏ３の割合がＬａ２Ｏ３／Ｌｎ’２Ｏ３（式中、Ｌｎ’はＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上）の値が０．４以下である前記構成１及び２の光学ガラスである。
【０００９】
本発明の第４構成は、酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２：１０．０〜４５．０  
Ｂ２Ｏ３：１５．０〜６０．０  及び
Ｙ２Ｏ３：０．５〜２０．０  並びに
Ａｌ２Ｏ３：０〜５．０、及び／又は
ＴｉＯ２：０〜３．０、及び／又は
ＺｒＯ２：０〜１０．０、及び／又は
ＲＯ：５．０〜４５．０  （ただしＲ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）、及び／又は
ＺｎＯ：０〜１５．０、及び／又は
Ｌｉ２Ｏ：０〜１５．０、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３：０〜１．０
を含みＳｉＯ２≦Ｂ２Ｏ３である、前記構成１〜３に記載の光学ガラスである。
【００１０】
本発明の第５の構成は、前記構成１〜４の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームである。
【００１１】
本発明の第６の構成は、前記構成５のプリフォームを精密プレス成形することにより得られる光学素子である。
【００１２】
本発明の第７の構成は、前記構成１〜４の光学ガラスを成形してなる光ピックアップ用レンズである。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成を有する光学ガラスは、高屈折率低分散、低比重、耐失透性を兼ね備えた光ピックアップ等に適した光学ガラスを提供することができる。
【００１４】
以下、本発明の光学ガラス成分について説明する。なお特に断りの無い場合、各成分の含有量は酸化物基準の質量％を意味するものとする。本明細書中において酸化物基準とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時にすべて分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の質量の総和を１００質量％として、ガラスに含有される各成分を表記した組成である。
【００１５】
ＳｉＯ２成分は本発明のガラスにおける主要なガラス形成成分であり、必須に含有する。しかしその量が少なすぎるとガラスの安定性、化学的耐久性が悪くなりやすく、また多すぎるとガラスの溶融性が悪化するうえ、高屈折率を得にくくなる。従って、好ましくは１０％、より好ましくは１１％、最も好ましくは１２％を下限とし、好ましくは４５％、より好ましくは４４％、最も好ましくは４３％を上限として含有する。
【００１６】
Ｂ２Ｏ３成分は本発明のガラスにおける主要なガラス形成成分であり、必須に含有する。しかしその量が少なすぎるとガラスの溶融性や安定性が悪化し所望の低分散性が得られない。また多すぎると高屈折率を得にくくなる。従って、好ましくは１５％、より好ましくは１６％、最も好ましくは１７％を下限とし、好ましくは６０％、より好ましくは５９％、最も好ましくは５８％を上限として含有する。
また、ガラスの安定性の観点から、Ｂ２Ｏ３の含有量はＳｉＯ２の含有量以上であることが好ましい。
【００１７】
Ｙ２Ｏ３成分はガラスの屈折率を高め、比重を高くすること無く低分散化に効果がある。しかし、その量が少なすぎると所望の効果が得にくくなり、多すぎると耐失透性が低下し結晶化しやすくなる。従って、好ましくは０．５％、より好ましくは０．７％、最も好ましくは１．０％を下限とし、好ましくは２０．０％、より好ましくは１９％、最も好ましくは１８％を上限として含有できる。
【００１８】
Ａｌ２Ｏ３成分はガラスの化学的耐久性と耐失透性向上させる効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると溶融性や対失透性を低下させやすくなる。従って好ましくは５％、より好ましくは４％、最も好ましくは３％を上限として含有する。
【００１９】
ＴｉＯ２成分はガラスの屈折率、化学的耐久性を高める効果がある任意成分である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が低下し結晶化しやすくなり、さらに着色性が悪化しやすくなる。従って好ましくは３％、より好ましくは２％、最も好ましくは１％を上限として含有できる。
【００２０】
ＺｒＯ２成分はガラスの化学的耐久性を向上させ、屈折率を高め得る任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性が低下しやすくなる。従って好ましくは１０％、より好ましくは９％、最も好ましくは８％を上限として含有する。
【００２１】
ＺｎＯ成分はガラスの高屈折率化、低分散化、化学的耐久性を向上させる効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると溶融時の安定性を低下させやすくなる。従って好ましくは１５％、より好ましくは１４％、最も好ましくは１３％を上限として含有する。
【００２２】
Ｌｉ２Ｏ成分はガラスの溶融性を高めるとともに、ガラスを安定化させる効果がある任意成分である。しかし、その量が少なすぎると所望の効果が得にくくなり、多すぎると屈折率を低下させすぎ、所望の光学恒数が得にくくなる。好ましくは１５％、より好ましくは１４％、最も好ましくは１３％を上限として含有できる。
【００２３】
ＲＯ成分（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）はガラスの屈折率や化学的安定性を高める効果があり、比重を高くすること無く低分散化に効果があり、必須に含有する。しかし、その量が少なすぎると所望の効果を得にくくなり、多すぎるとガラスの安定性が損なわれ耐失透性が悪化しやすくなる。従って、好ましくは５％、より好ましくは６％、最も好ましくは７％を下限とし、好ましくは４５％、より好ましくは４４％、最も好ましくは４３％を上限として含有できる。
【００２４】
ＢａＯ成分はガラス溶融の際、ガラスの溶融性を促進し、均質なガラスを得る効果がある重要な成分である。しかし、その量が多すぎると耐失透性や化学的耐久性が悪化しやすくなる。従って、好ましくは４５％、より好ましくは４３％、最も好ましくは４０％を上限として含有できる。
【００２５】
ＭｇＯ成分はガラスの化学的耐久性を向上させる効果が任意成分であるが、その量が多すぎると溶融時の安定性を低下させやすくなる。従って好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限として含有する。
【００２６】
ＣａＯ及びＳｒＯ成分は、ＢａＯ成分と同様にガラスの溶融性を促進し、均質なガラスを得る効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなる。従ってＣａＯ及びＳｒＯ成分の含有量は、それぞれ好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限として含有できる。
【００２７】
Ｔａ２Ｏ５成分は屈折率を高める効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなり、ガラスを安定して作製することが困難になりやすくなる。従って好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは５％を上限として含有する。
【００２８】
ＷＯ３成分は屈折率を高める効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなり、ガラスを安定して作製することが困難になりやすくなる。従って好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは５％を上限として含有する。
【００２９】
また清澄剤としてＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ及びＳｎＯ２成分の合計量を好ましくは１％、より好ましくは０．５％最も好ましくは０．３％を上限として含有する。Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ及びＳｎＯ２各々の含有量も上限を１％として含有する。
【００３０】
鉛化合物は、精密プレス成形時に金型と融着しやすい成分であるという問題並びにガラスの製造のみならず、研磨等のガラスの冷間加工及びガラスの廃棄に至るまで、環境対策上の措置が必要となり、環境負荷が大きい成分であるという問題があるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。
【００３１】
Ｆ成分は、溶融ガラスからガラス塊を作る際に脈理を発生しやすくするため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。
【００３２】
Ａｓ２Ｏ３、カドミウム及びトリウム成分は、共に、環境に有害な影響を与え、環境負荷の非常に大きい成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。
【００３３】
さらに本発明の光学ガラスにおいては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ等の着色成分は、含有しないことが好ましい。ただし、ここでいう含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。
【００３４】
本発明の光学ガラスにおいては、高屈折率低分散性を維持しつつ、低比重を実現するために、ＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３成分の合計含有量の割合に対するＲＯ、すなわちＲＯ／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）の値を所定の範囲に調整することが好ましい。この範囲内に当該成分を調整することにより、他の物性を損なうことなく、失透温度を低下させることが可能となる。一方、この値が大きすぎると、ガラスの安定性が損なわれ耐失透性が悪くなりやすい。他方、この値が小さすぎると屈折率が低くなりやすく、所望の光学恒数を有する光学ガラスが得にくくなる。従って好ましくは０．２、より好ましくは０．２５、最も好ましくは０．３を下限とし、好ましくは０．９、より好ましくは０．８、最も好ましくは０．７を上限として含有する。
【００３５】
本発明の光学ガラスにおいては、高屈折率低分散性を維持しつつ、低比重を実現するために、ＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３の合計含有量の割合に対するＬｎ２Ｏ３成分、すなわちＬｎ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）の値を所定の範囲に調整することが好ましい。この範囲内に当該成分を調整することにより、他の物性を損なうことなく、失透温度を低下させることが可能となる。一方、この値が大きすぎると、ガラスの安定性が損なわれ耐失透性が悪くなりやすい。好ましくは０を超えて含有し、好ましくは０．５、より好ましくは０．４８  、最も好ましくは０．４５を上限として含有する。
【００３６】
本発明の光学ガラスにおいては、低比重かつ良好な耐失透性を実現するために、Ｌｎ’２Ｏ３成分に対するＬａ２Ｏ３成分の割合（式中、Ｌｎ’はＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上）、すなわちＬａ２Ｏ３／Ｌｎ’２Ｏ３の値を所定の範囲に調整することが好ましい。この範囲内に当該成分を調整することにより、他の物性を損なうことなく、比重を低下させることが可能となる。一方、この値が大きすぎると、比重が大きくなりやすい。従って好ましくは０．４、より好ましくは０．３５、最も好ましくは０．３０を上限として含有する。
【００３７】
次に、本発明の光学ガラスの物性について説明する。
本発明の光学ガラスは前述のように、ＣＤやＤＶＤ等のピックアップ用途に使用されることをも想定するものである。かかる用途における光学設計上のニーズから、屈折率（ｎｄ）が１．５７〜１．６５であることが好ましく、１．５８〜１．６４であることがより好ましく、１．５９〜１．６３であることが最も好ましく、アッベ数（νｄ）が５５〜６５であることが好ましく、５６〜６６であることがより好ましく、５７〜６７であることが最も好ましい。
【００３８】
前述のように、本発明の光学ガラスはピックアップ用途への使用をも想定するものである。その際、ユニットの動作速度を高めるためには、比重は３．１以下であることが好ましい。より好ましくは３．０５以下、最も好ましくは３．０以下である。比重は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０５−１９７５「光学ガラスの比重の測定方法」に基づき測定される。
【００３９】
本発明の光学ガラスは、光線透過率が高いほうが好ましい。具体的には、反射損失を含む分光透過率曲線から算出して、光線透過率が８０％以上になる最短波長（λ８０）が３８０ｎｍ以下であることが好ましく、３７５ｎｍ以下であることがより好ましく、３７０ｎｍ以下であることが最も好ましい。ここで上記λ８０の値は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２−２００３「光学ガラス  の着色度の測定方法」に基づき、その反射損失を含む分光透過率曲線を作成し、算出する。
【００４０】
本発明の光学ガラスは、高屈折率低分散、低比重の特性に加え、良好な耐失透性を有していることが好ましい。すなわち液相温度が１０００℃以下であることが好ましく、９５０℃以下であることがより好ましく、９００℃以下であることが最も好ましい。液相温度は、透明なガラス試料を８５０℃〜１０００℃の温度勾配のついた温度傾斜炉に３０分間保持し、倍率１００倍の顕微鏡で結晶の有無を観察することにより、液相温度を測定した。前記温度範囲内にて、結晶が観察された試料のうち、最も高い温度を液相温度とする。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４２】
【表１】
2009107892.tif 000002
【００４３】
【表２】
2009107892.tif 000003
【００４４】
表１に示した酸化物基準の組成になるように、本発明の実施例のガラス及び比較例のガラスを、酸化物、炭酸塩、水酸化物等の原料をガラスが４００ｇ得られるように調合し、十分混合した後、Ｐｔ製の坩堝に入れ、１１００〜１３５０℃の電気抵抗炉中にて３〜１０時間溶融、清澄、撹拌し均質化した後、金属製の型枠中にキャストし、２５℃／ｈｒの冷却速度にて徐冷して得た。
【００４５】
各実施例について屈折率、アッベ数、比重、透過率、液相温度を測定した。
【００４６】
屈折率（ｎｄ）及びアッべ数（νｄ）については、徐冷降温速度を−２５℃／時にして得られた光学ガラスについて測定した。
【００４７】
液相温度は、透明なガラス試料を８５０℃〜１０００℃の温度勾配のついた温度傾斜炉に３０分間保持し、倍率１００倍の顕微鏡で結晶の有無を観察することにより、液相温度を測定した。前記温度範囲内にて、結晶が観察された試料のうち、最も高い温度を液相温度とした。
【００４８】
透過率は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２−２００３「光学ガラスの着色度の測定方法」に準じ、反射損失を含む分光透過率が８０％の場合の透過波長を測定した。ただし、試料は厚みが１０ｍｍのものを平行に対面研磨して測定用試料とした。
【００４９】
比重は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０５−１９７５「光学ガラスの比重の測定方法」に従い測定した。
【００５０】
表１及び２に記載の本発明の実施例は、高屈折率高分散特性を維持しつつ、良好な耐失透性及び透過率を有し、かつ低比重であるため、ピックアップ用途に適していた。一方比較例に記載のガラスは高屈折率高分散特性有するも、比重が大きく、ピックアップ用途に適さないものであった。