説明

光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム及び光学素子

【課題】屈折率(n)、アッベ数(ν)及びガラス転移点(Tg)が所望の範囲内にありながら、より高い熱的安定性を有する光学ガラスと、これを用いた精密プレス成形用プリフォーム及び光学素子を得る。
【解決手段】光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でB成分を10.0〜50.0%、La成分を5.0〜35.0%、及びBi成分を6.0〜65.0%含有する。光学素子は、この光学ガラスを精密プレス成形してなるものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム及び光学素子に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、光学系を使用する機器のデジタル化や高精細化が急速に進んでおり、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影機器をはじめ、各種光学機器に用いられるレンズ等の光学素子に対する高精度化、軽量、及び小型化の要求は、ますます強まっている。
【0003】
光学素子を作製する光学ガラスの中でも特に、光学素子の軽量化及び小型化を図ることが可能な、1.75以上2.05以下の高い屈折率(n)を有し、21.0以上40.0以下のアッベ数(ν)を有する高屈折率ガラスの需要が非常に高まっている。このような高屈折率ガラスとしては、例えば屈折率(n)が1.80以上2.05以下、アッベ数(ν)が20以上40以下である光学ガラスとして、特許文献1に代表されるようなガラス組成物が知られている。
【特許文献1】特開2006−151758号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
こうした光学素子の製造方法としては、ゴブ又はガラスブロックを切断し研磨したプリフォーム材、若しくは公知の浮上成形等により成形されたプリフォーム材を加熱軟化して、高精度な成形面を持つ金型で加圧成形する方法(精密プレス成形)が用いられている。
【0005】
しかしながら、特許文献1で開示されたガラスでは、ガラス転移点(Tg)と結晶化開始温度(Tx)との差ΔTが小さいものが多く、これらのガラスの熱的安定性は低いものであった。そのため、このガラスからプリフォーム材を作製し、プリフォーム材を加熱軟化及び成型して光学素子を作製しようとすると、加熱軟化したガラスの結晶化によって、作製した光学素子が失透したり、光学素子の光学特性に影響が及んだりしていた。
【0006】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、屈折率(n)及びアッベ数(ν)が所望の範囲内にありながら、高い熱的安定性を有する光学ガラスと、これを用いた光学素子及び精密プレス成形用プリフォームを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、Bi成分を加えることによって、ガラス転移点(Tg)と結晶化開始温度(Tx)との差ΔTが大きくなり、ガラス内部における結晶核の生成及び結晶の成長が抑制され、熱的安定性が高められること、並びに、B成分、La成分、及びBi成分を併用し、B成分、La成分、及びBi成分の含有率を所定の範囲内に抑えることによって、ガラスの高屈折率化が図られ、所望のアッベ数が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【0008】
(1) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でB成分を10.0〜50.0%、La成分を5.0〜35.0%、及びBi成分を6.0〜65.0%含有する光学ガラス。
【0009】
(2) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
SiO成分 0〜10.0%及び/又は
Nb成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する(1)記載の光学ガラス。
【0010】
(3) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でGeO成分を0〜3.0%をさらに含有する(1)又は(2)記載の光学ガラス。
【0011】
(4) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でCaO成分を0〜20.0%をさらに含有する(1)から(3)のいずれか記載の光学ガラス。
【0012】
(5) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
MgO成分 0〜20.0%及び/又は
SrO成分 0〜20.0%及び/又は
BaO成分 0〜20.0%及び/又は
ZnO成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(4)のいずれか記載の光学ガラス。
【0013】
(6) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)が6.0〜20.0%である(5)記載の光学ガラス。
【0014】
(7) 酸化物換算組成の質量比La/Biが0.10〜2.00である(1)から(6)のいずれか記載の光学ガラス。
【0015】
(8) 酸化物換算組成の質量比La/(SiO+B+GeO)が0.50以上である(3)から(7)のいずれか記載の光学ガラス。
【0016】
(9) 酸化物換算組成の質量比(La+Bi)/(SiO+B+GeO)が0.70〜2.10である(3)から(8)のいずれか記載の光学ガラス。
【0017】
(10) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Ta成分 0〜20.0%及び/又は
TiO成分 0〜10.0%及び/又は
TeO成分 0〜10.0%及び/又は
ZrO成分 0〜15.0%及び/又は
WO成分 0〜25.0%及び/又は
の各成分をさらに含有する(1)から(9)のいずれか記載の光学ガラス。
【0018】
(11) 酸化物換算組成の質量比(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Bi+Ta+Nb+TiO+TeO+ZrO+WO)が1.00以下である(10)記載の光学ガラス。
【0019】
(12) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
LiO成分 0〜20.0%及び/又は
NaO成分 0〜20.0%及び/又は
O成分 0〜20.0%及び/又は
CsO成分 0〜20.0%及び/又は
の各成分をさらに含有する(1)から(11)のいずれか記載の光学ガラス。
【0020】
(13) 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(LiO+NaO+KO+CsO)が0%を超え20.0%以下である(12)記載の光学ガラス。
【0021】
(14) 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
成分 0〜10.0%及び/又は
Gd成分 0〜15.0%及び/又は
Yb成分 0〜20.0%及び/又は
Sb成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(13)のいずれか記載の光学ガラス。
【0022】
(15) 1.75以上2.05以下の屈折率(n)を有し、21.0以上40.0以下のアッベ数(ν)を有する(1)から(14)のいずれか記載の光学ガラス。
【0023】
(16) ガラス転移点(Tg)が450℃以上620℃以下である(1)から(15)のいずれか記載の光学ガラス。
【0024】
(17) ガラス転移点(Tg)と結晶化開始温度(Tx)との差ΔTが149℃以上である(1)から(16)のいずれか記載の光学ガラス。
【0025】
(18) (1)から(17)のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
【0026】
(19) (1)から(17)のいずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形して作製する光学素子。
【0027】
(20) (1)から(17)のいずれか記載の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
【0028】
(21) (20)記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形して作製する光学素子。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、Bi成分を加えることによって、ガラス転移点(Tg)が結晶化開始温度(Tx)に比べて大きく下がり、ガラスの熱的耐久性が高められる。また、B成分、La成分、及びBi成分を併用し、B成分、La成分、及びBi成分の含有率を所定の範囲内に抑えることによって、ガラスの高屈折率化が図られ、所望のアッベ数が得られる。このため、屈折率(n)及びアッベ数(ν)が所望の範囲内にありながら、高い熱的安定性を有する光学ガラスと、これを用いた精密プレス成形用プリフォーム及び光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でB成分を10.0〜50.0%、La成分を5.0〜35.0%、及びBi成分を6.0〜65.0%含有する。Bi成分を必須成分としてこの含有率の範囲内で加えることで、ガラス転移点(Tg)が結晶化開始温度(Tx)に比べて大きく下がり、ガラス転移点と結晶化開始温度(Tx)の温度差が大きくなるため、ガラスの熱的安定性が向上する。それとともに、B成分、La成分、及びBi成分を併用し、B成分、La成分、及びBi成分の含有率をこの範囲内に抑えることによって、ガラスの屈折率が高められ、所望のアッベ数が得られる。このため、高い熱的安定性を有し、かつ1.75以上2.05以下の屈折率(n)と21.0以上40.0以下のアッベ数(ν)を有する光学ガラスを得ることができる。
【0031】
以下、本発明の光学ガラスの実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。
【0032】
[ガラス成分]
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」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、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を100質量%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
【0033】
<必須成分、任意成分について>
成分は、ガラス形成酸化物として欠くことができない成分であり、またガラスの失透性を改善し、液相温度における粘性を高くする成分である。特に、B成分の含有率を10.0%以上にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。一方、B成分の含有率を50.0%以下にすることで、目的の屈折率を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するB成分の含有率は、好ましくは10.0%、より好ましくは13.0%、最も好ましくは15.0%を下限とし、好ましくは50.0%、より好ましくは45.0%、最も好ましくは40.0%を上限とする。B成分は、原料として例えばHBO、Na、Na・10HO、BPO等を用いてガラス内に含有することができる。
【0034】
La成分は、ガラスの安定性の向上に寄与し、さらに屈折率を高め、分散を幅広く持たせる成分である。特に、La成分の含有率を5.0%以上にすることで、ガラスの安定性を向上することができる。一方、La成分の含有率を35.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するLa成分の含有率は、好ましくは5.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは10.0%を下限とし、好ましくは35.0%、より好ましくは32.0%、最も好ましくは30.0%を上限とする。La成分は、原料として例えばLa、La(NO・XHO(Xは任意の整数)等を用いてガラス内に含有することができる。
【0035】
Bi成分は、ガラスの安定性を向上し、ガラスの高屈折率化を図り、ガラス転移点(Tg)を下げる成分である。特に、Bi成分の含有率を6.0%以上にすることで、ガラスの屈折率を向上することができる。一方、Bi成分の含有率を65.0%以下にすることで、ガラスの安定性を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するBi成分の含有率は、好ましくは6.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは9.0%を下限とし、好ましくは65.0%、より好ましくは60.0%、最も好ましくは55.0%を上限とする。Bi成分は、原料として例えばBi等を用いてガラス内に含有することができる。
【0036】
SiO成分は、ガラスの安定性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、SiО成分の含有率を10.0%以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑制し、本発明が目的とする屈折率を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するSiO成分の含有率は、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。SiO成分は、原料として例えばSiO、KSiF、NaSiF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0037】
Nb成分は、ガラスの屈折率及び分散を高め、ガラスの耐失透性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Nb成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの溶融性を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するNb成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。Nb成分は、原料として例えばNb等を用いてガラス内に含有することができる。
【0038】
GeO成分は、ガラスの安定性と屈折率を向上し、ガラスの分散を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、GeO成分の含有率を3.0%以下にすることで、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するGeO成分の含有率は、好ましくは3.0%、より好ましくは2.5%、最も好ましくは2.0%を上限とする。GeO成分は、原料として例えばGeO等を用いてガラス内に含有することができる。
【0039】
CaO成分は、ガラスの溶融性及び耐失透性を向上し、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、CaO成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの安定性を維持し易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するCaO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。CaO成分は、原料として例えばCaCO、CaF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0040】
MgO成分は、ガラスの溶融性及び耐失透性を向上し、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、MgO成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの安定性を維持し易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するMgO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。MgO成分は、原料として例えばMgCO、MgF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0041】
SrO成分は、ガラスの溶融性及び耐失透性を向上し、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、SrO成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの安定性を維持し易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するSrO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。SrO成分は、原料として例えばSr(NO、SrF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0042】
BaO成分は、ガラスの溶融性及び耐失透性を向上し、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、BaO成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの安定性を維持し易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するBaO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。BaO成分は、原料として例えばBaCO、Ba(NO等を用いてガラス内に含有することができる。
【0043】
ZnO成分は、ガラスの安定性を向上し、さらにガラス転移点(Tg)を低くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ZnO成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの屈折率を所望の範囲内に維持し易くして、ガラスの耐失透性を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するZnO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは19.0%、最も好ましくは18.0%を上限とする。ZnO成分は、原料として例えばZnO、ZnF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0044】
本発明の光学ガラスでは、RO成分(式中、RnはMg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選択される1種以上)の含有率の質量和が、6.0%以上20.0%以下であることが好ましい。この質量和を6.0%以上にすることで、ガラスの溶融性及び耐失透性を向上することができる。また、この質量和を20.0%以下にすることで、ガラスの安定性を維持し易くすることができる。従って、RO成分の含有率の質量和は、好ましくは6.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは8.0%を下限とし、好ましくは20.0%、より好ましくは19.0%、最も好ましくは18.0%を上限とする。
【0045】
本発明の光学ガラスでは、Bi成分の含有率に対するLa成分の含有率の質量比が、0.10以上2.00以下であることが好ましい。この質量比を0.10以上にすることで、高屈折率を有するガラスを得易くすることができる。また、この質量比を2.00以下にすることで、ガラスの耐失透性を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のBi成分の含有率に対するLa成分の含有率の質量比は、好ましくは0.10、より好ましくは0.20、最も好ましくは0.30を下限とし、好ましくは2.00、より好ましくは1.99、最も好ましくは1.98を上限とする。
【0046】
また、本発明の光学ガラスでは、質量和(SiO+B+GeO)に対するLa成分の含有率の質量比が、0.50以上であることが好ましい。この質量比を0.50以上にすることで、高屈折率及び低分散を有するガラスを得易くすることができる。従って、酸化物換算組成の質量和(SiO+B+GeO)に対するLa成分の含有率の質量比は、好ましくは0.50、より好ましくは0.55、最も好ましくは0.60を下限とする。
【0047】
また、本発明の光学ガラスでは、質量和(SiO+B+GeO)に対する質量和(La+Bi)の質量比が、0.70以上2.10以下であることが好ましい。この質量比を0.70以上にすることで、高屈折率を有するガラスを得易くすることができる。また、この質量比を2.10以下にすることで、ガラスの網目構造を形成し易くして、ガラスの安定性を高めることができる。従って、酸化物換算組成の質量和(SiO+B+GeO)に対する質量和(La+Bi)の質量比は、好ましくは0.70、より好ましくは0.75、最も好ましくは0.80を下限とし、好ましくは2.10、より好ましくは2.05、最も好ましくは2.00を上限とする。
【0048】
Ta成分は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ta成分の含有率を20.0%以下にすることで、ガラスの分相を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するTa成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。Ta成分は、原料として例えばTa等を用いてガラス内に含有することができる。
【0049】
TiO成分は、ガラスの屈折率及び分散を高め、ガラスの液相温度を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、TiO成分の含有率を10.0%以下にすることで、ガラスの失透性を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するTiO成分の含有率は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。TiO成分は、原料として例えばTiO等を用いてガラス内に含有することができる。
【0050】
TeO成分は、ガラス化範囲を大幅に広げ、ガラス転移点を低くし、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、TeO成分の含有率を10.0%以下にすることで、ガラスの熱膨張係数を小さくし、白金製の部材との合金化を抑制することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するTeO成分の含有率は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。TeO成分は、原料として例えばTeO等を用いてガラス内に含有することができる。
【0051】
ZrO成分は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ZrO成分の含有率を15.0%以下にすることで、ガラスの安定性を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するZrO成分の含有率は、好ましくは15.0%、より好ましくは12.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。ZrO成分は、原料として例えばZrO、ZrF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0052】
WO成分は、ガラスの安定性を向上し、屈折率及び分散を高め、ガラスの転移点(Tg)を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、WO成分の含有率を25.0%以下にすることで、ガラスの分相傾向を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するWO成分の含有率は、好ましくは25.0%、より好ましくは20.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。WO成分は、原料として例えばWO等を用いてガラス内に含有することができる。
【0053】
本発明の光学ガラスでは、質量和(Bi+Ta+Nb+TiO+TeO+ZrO+WO)に対する質量和(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)の質量比が、1.00以下であることが好ましい。この質量比を1.00以下にすることで、ガラスの安定性を維持し易くすることができる。従って、酸化物換算組成の質量和(Bi+Ta+Nb+TiO+TeO+ZrO+WO)に対する質量和(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)の質量比は、好ましくは1.00、より好ましくは0.90、最も好ましくは0.85を上限とする。
【0054】
LiO成分は、ガラス転移点(Tg)を大幅に下げ、かつ、混合したガラス原料の溶融を促進する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、LiO成分の含有率を20.0%以下にすることで、良好なガラス転移点(Tg)又は耐失透性を維持することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するLiO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。LiO成分は、原料として例えばLiCO、LiNO、LiF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0055】
NaO成分は、ガラス転移点(Tg)を大幅に下げ、かつ、混合したガラス原料の溶融を促進する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、NaO成分の含有率を20.0%以下にすることで、良好なガラス転移点(Tg)又は耐失透性を維持することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するNaO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。NaO成分は、原料として例えばNaCO、NaNO、NaF、NaSiF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0056】
O成分は、ガラス転移点(Tg)を大幅に下げ、かつ、混合したガラス原料の溶融を促進する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、KO成分の含有率を20.0%以下にすることで、良好なガラス転移点(Tg)又は耐失透性を維持することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するKO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。KO成分は、原料として例えばKCO、KNO、KF、KHF、KSiF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0057】
CsO成分は、ガラス転移点(Tg)を大幅に下げ、かつ、混合したガラス原料の溶融を促進する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、CsO成分の含有率を20.0%以下にすることで、良好なガラス転移点(Tg)又は耐失透性を維持することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するCsO成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。CsO成分は、原料として例えばCsCO、CsNO等を用いてガラス内に含有することができる。
【0058】
本発明の光学ガラスでは、RnO成分(式中、RはLi、Na、K、Csからなる群より選択される1種以上)の含有率の質量和が、0%を超え20.0%以下であることが好ましい。この質量和を0%より大きくすることで、ガラス転移点(Tg)を下げ、かつ、混合したガラス原料の溶融を促進することができる。また、この質量和を20.0%以下にすることで、良好なガラス転移点(Tg)又は耐失透性を維持することができる。従って、酸化物換算組成における、RnO成分の含有率の質量和は、好ましくは0%を超え、より好ましくは0.3%、最も好ましくは0.5%を下限とし、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。
【0059】
成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの分散を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Y成分の含有率を10.0%以下にすることで、ガラスのガラス転移点を高くし難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するY成分の含有率は、好ましくは10.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。Y成分は、原料として例えばY、YF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0060】
Gd成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの分散を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Gd成分の含有率を15.0%以下にすることで、ガラスのガラス転移点を高くし難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するGd成分の含有率は、好ましくは15.0%、より好ましくは13.0%、最も好ましくは12.0%を上限とする。Gd成分は、原料として例えばGd、GdF等を用いてガラス内に含有することができる。
【0061】
Yb成分は、ガラスの屈折率及び分散を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Yb成分の含有率を20.0%以下にすることで、所望の光学定数を維持しつつ良好な耐失透性を維持し易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するYb成分の含有率は、好ましくは20.0%、より好ましくは17.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。Yb成分は、原料として例えばYb等を用いてガラス内に含有することができる。
【0062】
Sb成分は、溶融ガラスを脱泡する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Sb成分の含有率を1.0%以下にすることで、ガラス溶融時における過度の発泡を生じ難くすることができ、Sb成分が溶解設備(特にPt等の貴金属)と合金化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するSb成分の含有率は、好ましくは1.0%、より好ましくは0.7%、最も好ましくは0.5%を上限とする。Sb成分は、原料として例えばSb、Sb、NaSb・5HO等を用いてガラス内に含有することができる。
【0063】
<含有すべきでない成分について>
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。
【0064】
他の成分を本願発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することがで
きる。ただし、Tiを除く、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及びMo等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合でもガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じる性質があるため、特に可視領域の波長を使用する光学ガラスにおいては、実質的に含まないことが好ましい。
【0065】
さらに、PbO等の鉛化合物及びAs等のヒ素化合物、並びに、Th、Cd、Tl、Os、Be、Seの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、光学ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、この光学ガラスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。
【0066】
本発明のガラス組成物は、その組成が酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で表されているため直接的にモル%の記載に表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たすガラス組成物中に存在する各成分のモル%表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
成分 20.0〜70.0mol%及び
La成分 3.0〜15.0mol%及び
Bi成分 2.0〜25.0mol%、
並びに
SiO成分 0〜25.0mol%及び/又は
Nb成分 0〜10.0mol%及び/又は
GeO成分 0〜4.0mol%及び/又は
CaO成分 0〜40.0mol%及び/又は
MgO成分 0〜45.0mol%及び/又は
SrO成分 0〜20.0mol%及び/又は
BaO成分 0〜15.0mol%及び/又は
ZnO成分 0〜30.0mol%及び/又は
Ta成分 0〜7.0mol%及び/又は
TiO成分 0〜20.0mol%及び/又は
TeO成分 0〜10.0mol%及び/又は
ZrO成分 0〜15.0mol%及び/又は
WO成分 0〜15.0mol%及び/又は
LiO成分 0〜50.0mol%及び/又は
NaO成分 0〜40.0mol%及び/又は
O成分 0〜30.0mol%及び/又は
CsO成分 0〜20.0mol%及び/又は
成分 0〜7.0mol%及び/又は
Gd成分 0〜5.0mol%及び/又は
Yb成分 0〜7.0mol%及び/又は
Sb成分 0〜0.4mol%
【0067】
[製造方法]
本発明の光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて、溶解炉で850〜1250℃の温度範囲で1〜10時間溶融する。その後、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷することにより作製される。
【0068】
[物性]
本発明の光学ガラスは、高い屈折率(n)を有するとともに、適度な分散性を有する必要がある。特に、本発明の光学ガラスの屈折率(n)は、好ましくは1.75、より好ましくは1.77、最も好ましくは1.78を下限とし、好ましくは2.05、より好ましくは2.00、最も好ましくは1.91を上限とする。また、本発明の光学ガラスのアッベ数(ν)は、好ましくは21.0、より好ましくは23.0、最も好ましくは25.0を下限とし、好ましくは40.0、より好ましくは39.8、最も好ましくは39.6を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、更に素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。
【0069】
また、本発明の光学ガラスは、適度なガラス転移点(Tg)を有する必要がある。特に、ガラス転移点(Tg)を450℃以上にすることで、ガラスの化学的耐久性及び耐失透性を低下し難くし、安定した生産を行い易くすることができる。一方、ガラス転移点(Tg)を620℃以下にすることで、プレス成形を行い易くし、ガラスの溶融性を高めることができる。従って、本発明の光学ガラスのガラス転移点(Tg)は、好ましくは620℃、より好ましくは600℃、最も好ましくは580℃を上限とする。また、下限は特に制限する必要は無いが、好ましくは450℃、より好ましくは480℃、最も好ましくは500℃を下限とする。
【0070】
また、本発明の光学ガラスは、できるだけ高い熱的安定性を有する必要がある。特に、ガラス転移点(Tg)と結晶化開始温度(Tx)との差ΔTは、好ましくは149℃、より好ましくは150℃、最も好ましくは151℃を下限とする。これにより、本発明の光学ガラスを精密プレス成形用プリフォーム等のプリフォーム材を作製し、これを加熱軟化して光学素子を作製しても、ガラスの結晶化による失透をはじめとした、光学素子の光学特性への影響を低減することができる。
【0071】
[プリフォーム及び光学素子]
本発明の光学ガラスは、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、本発明の光学ガラスから精密プレス成形等の手段を用いて、レンズ等の光学素子を作製することが好ましい。これにより、カメラ等の光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性を実現しつつ、これら光学機器における光学系の小型化を図ることができる。ここで、本発明の光学ガラスからなる光学素子を作製するには、切削及び研磨加工を省略することが可能であるため、溶融状態のガラスを白金等の流出パイプの流出口から滴下して球状等の精密プレス成形用プリフォームを作製し、この精密プレス成形用プリフォームに対して精密プレス成形を行うことが好ましい。
【実施例】
【0072】
本発明の実施例(No.1〜No.4)及び比較例(No.1)の組成、及び、これらのガラスの屈折率(n)、アッベ数(ν)、ガラス転移点(Tg)、結晶化開始温度(Tx)、並びに、ガラス転移点及び結晶化開始温度の差(ΔT)を表1に示す。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。
【0073】
本発明の実施例(No.1〜No.4)の光学ガラス及び比較例(No.1)のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常の光学ガラスに使用される高純度原料を選定し、表1に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝又は白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で850〜1250℃で1〜10時間溶解した後、攪拌均質化して泡切れ等を行い、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。
【0074】
ここで、実施例(No.1〜No.4)の光学ガラス及び比較例(No.1)のガラスの屈折率(n)及びアッベ数(ν)は、徐冷降温速度を−25℃/hにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。
【0075】
また、ΔTは、示差熱測定装置(ネッチゲレテバウ社製 STA 409 CD)を用いて測定したガラス転移点(Tg)と、結晶化開始温度(Tx)の差より求めた。このときのサンプル粒度は425〜600μmとし、昇温速度は10℃/minとした。
【0076】
【表1】

【0077】
表1に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもガラス転移点(Tg)と結晶化開始温度(Tx)との差ΔTが149℃以上、より詳細には153℃以上であった。一方で、比較例のガラスは、いずれもΔTが149℃未満であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例のガラスに比べて熱的安定性が高く、加熱軟化したときに失透し難いことが明らかになった。
【0078】
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率(n)が1.75以上、より詳細には1.78以上であるとともに、この屈折率(n)は2.05以下、より詳細には1.91以下であり、所望の範囲内であった。
【0079】
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数(ν)が21.0以上、より詳細には25.0以上であるとともに、このアッベ数(ν)は40.0以下、より詳細には39.6以下であり、所望の範囲内であった。
【0080】
従って、本発明の実施例の光学ガラスは、屈折率(n)、アッベ数(ν)及びガラス転移点(Tg)が所望の範囲内にありながら、高い熱的安定性を有することが明らかになった。
【0081】
さらに、本発明の実施例の光学ガラスを用いて精密プレス成形用プリフォームを形成し、精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形加工したところ、安定に様々なレンズ形状に加工することができた。
【0082】
以上、本発明を例示の目的で詳細に説明したが、本実施例はあくまで例示の目的のみであって、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を当業者により成し得ることが理解されよう。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でB成分を10.0〜50.0%、La成分を5.0〜35.0%、及びBi成分を6.0〜65.0%含有する光学ガラス。
【請求項2】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
SiO成分 0〜10.0%及び/又は
Nb成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する請求項1記載の光学ガラス。
【請求項3】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でGeO成分を0〜3.0%をさらに含有する請求項1又は2記載の光学ガラス。
【請求項4】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でCaO成分を0〜20.0%をさらに含有する請求項1から3のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項5】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
MgO成分 0〜20.0%及び/又は
SrO成分 0〜20.0%及び/又は
BaO成分 0〜20.0%及び/又は
ZnO成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から4のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項6】
酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)が6.0〜20.0%である請求項5記載の光学ガラス。
【請求項7】
酸化物換算組成の質量比La/Biが0.10〜2.00である請求項1から6のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項8】
酸化物換算組成の質量比La/(SiO+B+GeO)が0.50以上である請求項3から7のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項9】
酸化物換算組成の質量比(La+Bi)/(SiO+B+GeO)が0.70〜2.10である請求項3から8のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項10】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Ta成分 0〜20.0%及び/又は
TiO成分 0〜10.0%及び/又は
TeO成分 0〜10.0%及び/又は
ZrO成分 0〜15.0%及び/又は
WO成分 0〜25.0%及び/又は
の各成分をさらに含有する請求項1から9のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項11】
酸化物換算組成の質量比(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Bi+Ta+Nb+TiO+TeO+ZrO+WO)が1.00以下である請求項10記載の光学ガラス。
【請求項12】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
LiO成分 0〜20.0%及び/又は
NaO成分 0〜20.0%及び/又は
O成分 0〜20.0%及び/又は
CsO成分 0〜20.0%及び/又は
の各成分をさらに含有する請求項1から11のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項13】
酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和(LiO+NaO+KO+CsO)が0%を超え20.0%以下である請求項12記載の光学ガラス。
【請求項14】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
成分 0〜10.0%及び/又は
Gd成分 0〜15.0%及び/又は
Yb成分 0〜20.0%及び/又は
Sb成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から13のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項15】
1.75以上2.05以下の屈折率(n)を有し、21.0以上40.0以下のアッベ数(ν)を有する請求項1から14のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項16】
ガラス転移点(Tg)が450℃以上620℃以下である請求項1から15のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項17】
ガラス転移点(Tg)と結晶化開始温度(Tx)との差ΔTが149℃以上である請求項1から16のいずれか記載の光学ガラス。
【請求項18】
請求項1から17のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
【請求項19】
請求項1から17のいずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形して作製する光学素子。
【請求項20】
請求項1から17のいずれか記載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21】
請求項20記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形して作製する光学素子。

【公開番号】特開2009−269770(P2009−269770A)
【公開日】平成21年11月19日(2009.11.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−119330(P2008−119330)
【出願日】平成20年4月30日(2008.4.30)
【出願人】(000128784)株式会社オハラ (539)
【Fターム(参考)】