光学ガラス
【課題】高屈折率および低分散の光学特性を有し、かつモールドプレス成形した場合であっても表面に白濁が発生しにくい光学ガラスを提供する。
【解決手段】質量％で、ＳｉＯ２ ０〜２１％、Ｂ２Ｏ３ ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜４０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ １５〜５０％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜４０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、Ｓｂ２Ｏ３の０．０００１％〜０．１％未満の組成を含有することを特徴とする光学ガラス。
【解決手段】質量％で、ＳｉＯ２ ０〜２１％、Ｂ２Ｏ３ ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜４０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ １５〜５０％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜４０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、Ｓｂ２Ｏ３の０．０００１％〜０．１％未満の組成を含有することを特徴とする光学ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にモールドプレス成形に好適な光学ガラスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズ、光通信に使用される送受信用レンズ等のレンズとしては非球面形状のレンズが広く用いられている。レンズ用ガラス素材として種々のガラスが提案されている。特に近年、高屈折率および低分散（高アッベ数）の光学特性が要求される傾向にある。このような光学特性を有する光学ガラスとして、例えば屈折率１．８０以上、アッベ数３５以上のＳｉＯ２―Ｂ２Ｏ３系ガラスが提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
この種のレンズの作製方法として、例えば以下のような方法が知られている。
【０００４】
まず、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して、液滴状ガラスを作製し（液滴成形）、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。または、溶融ガラスを急冷鋳造し一旦ガラスインゴットを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。続いて、プリフォームガラスを加熱して軟化し、高精度な成形表面を持つ金型によって加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写してレンズを作製する。
【０００５】
このような成形方法は一般にモールドプレス成形法と呼ばれており、大量生産に適した方法として近年広く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６７７４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１６２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プリフォームガラスをモールドプレス成形すると、ガラス表面に白濁が生じることがある。レンズ表面の白濁は、レンズを透過する光を遮断、散乱させるため致命的な欠陥となりうる。
【０００８】
本発明の目的は、高屈折率および低分散の光学特性を有し、かつモールドプレス成形した場合であっても表面に白濁が発生しにくい光学ガラスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等が種々のテストを行った結果、比較的高粘性のプリフォームガラスをモールドプレスすると白濁が生じることが明らかになった。さらに調査を進めたところ、白濁の原因は高粘性のガラスに清澄剤として入っているＳｂ２Ｏ３の揮発物がガラスと反応することが原因であることを突き止め、本発明を提案するに到った。
【００１０】
即ち、本発明は、質量％で、ＳｉＯ２ ０〜２１％、Ｂ２Ｏ３ ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜４０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ １５〜５０％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜４０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、Ｓｂ２Ｏ３の０．０００１％〜０．１％未満の組成を含有することを特徴とする光学ガラスに関する。
【００１１】
本発明の光学ガラスは、上記組成範囲に限定することにより、高屈折率および低分散であり、かつＳｂ２Ｏ３に起因するモールドプレス時の白濁を効果的に抑制することが可能になる。
【００１２】
第二に、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。
【００１３】
上記構成によれば、本発明の効果を的確に享受することができる。
【００１４】
第三に、本発明の光学ガラスは、ガラス転移点が６５０℃以下であることが好ましい。
【００１５】
ガラス転移点が６５０℃以下と低いことにより、特にモールドプレス成形用として好適なガラスとなる。
【００１６】
第四に、本発明の光学ガラスは、４００ｎｍにおける内部透過率が９０％以上であることが好ましい。
【００１７】
上記構成によると、短波長可視領域付近の透過率が良好であり、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズなどの材料として好適である。なお、「内部透過率」とは、試料の入射側および出射側における表面反射損失を除いた透過率をいう。特に、本発明において「内部透過率」とは、厚さ１０ｍｍでの内部透過率を指し、具体的には、厚さ５ｍｍおよび１０ｍｍのそれぞれの表面反射損失を含む透過率の測定値から算出される。
【００１８】
第五に、本発明の光学ガラスは、透過率吸収端の波長が３４０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
上記構成とすることにより、短波長可視領域付近の透過率が高いガラスとなる。そのため、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズなどの材料として好適である。なお、「透過率吸収端の波長」とは、厚さ１０ｍｍでの透過率曲線において、透過率が０．５％になる波長をいう。透過率吸収端を透過率が０．５％になる波長で評価する理由は、０％付近ではピークがブロードになっており、ばらつきが大きいためである。
【００２０】
第六に、本発明の光学ガラスは、透過率７５％となる波長λＴ７５が４１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
上記構成とすることにより、短波長可視領域付近の透過率が高いガラスとなる。そのため、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズなどの材料として好適である。なお、本発明において、透過率ａ％となる波長λＴａは日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）に準じて測定したものをいう。具体的には、厚さ１０ｍｍでの透過率曲線において、透過率がａ％となる波長をいう。
【００２２】
第七に、本発明の光学ガラスは、透過率７０％となる波長λＴ７０が３９５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
第八に、本発明の光学ガラスは、透過率５％となる波長λＴ５が３５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
第九に、本発明の光学レンズは、上記ガラスからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の光学ガラスは、Ｓｂ２Ｏ３の含有量を制限することで、モールドプレス時にガラス表面に白濁が生じないガラスを得ることができる。このため、レンズ表面の高い面精度が維持され、量産性に優れたガラスである。また少量のＳｂ２Ｏ３を含有させておくことにより、高粘性のガラスであってもガラス溶融を不当に高温、長時間行うことなく清澄することが可能になる。
【００２６】
それゆえ本発明の光学ガラスは、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、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズ、光通信に使用される送受信用レンズ等といったモールドプレス成形で得られる光学レンズ用硝材として好適である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
特に高粘性の光学ガラスには、一般的にＳｂ２Ｏ３が清澄剤として０．５質量％程度含まれる。ところがモールドプレス時にガラスが高温の金型と接触すると、ガラス中のＳｂ２Ｏ３が還元されて析出して金型を汚染し、これがガラス表面に付着して白濁となる。
【００２８】
そこで本発明はＳｂ２Ｏ３を０．１質量％未満に制限することによって、モールドプレス時にガラス表面で発生する白濁を防止している。Ｓｂ２Ｏ３の上限は０．０８質量％以下、特に０．０５質量％以下であることが好ましい。なおＳｂ２Ｏ３を０．１質量％未満とすることにより清澄が不十分となる場合は、溶融時間を長くする、溶融温度を高くする、溶融時のガラス融液の深さを浅くすることなどの方法で補完することもできる。ただし、溶融時間を長くしたり、溶融温度を高くしたりする方法ではガラス中に溶け込んでくるＰｔ量が多くなり、ガラスが着色する傾向がある。また、ガラス融液の深さを浅くすると、生産性に劣る傾向がある。従って、これらの補完方法はなるべく控えることが好ましい。
【００２９】
一方、内部に泡がなく、また白金の溶け込みによる着色のないガラスを得る観点から、Ｓｂ２Ｏ３の下限は０．０００１質量％以上に限定される。好ましくは０．００１質量％以上、０．００５質量％以上、特に０．０１質量％以上であることが好ましい。Ｓｂ２Ｏ３が０．０００１質量％未満であると、清澄の効果が認められず、ガラス中に泡が残る。Ｓｂ２Ｏ３の含有量が０．０００１質量％以上であれば、清澄可能な量のガスが放出されて、溶融時間を極端に長く、或いは溶融温度を極端に高くしなくても、泡を含まず、しかも着色のないガラスを得ることが可能になる。
【００３０】
本発明における清澄剤はＳｂ２Ｏ３であるが、Ｓｂ２Ｏ３に加えてその他の清澄剤成分を含有させることも可能である。例えばＳｎＯ２やＣｅＯ２がその他の清澄剤として考えられる。ただしＳｎＯ２は、Ｓｂ２Ｏ３と同様にモールドプレス時の白濁になる恐れがあるため、多量の添加は避けるべきである。ＳｎＯ２の含有量は０．１質量％未満であることが好ましい。またＣｅＯ２は着色する恐れがあるので、やはり多量の添加は避けるべきである。ＣｅＯ２の含有量は０．１質量％未満であることが好ましい。さらにＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２およびＣｅＯ２の合量は、０．１質量％未満で０．０００１質量％以上が好ましい。
【００３１】
ガラスが高粘性である場合に、本発明の効果をより一層享受できる。高粘性のガラスは、溶融時に泡が抜けにくいため、Ｓｂ２Ｏ３等の清澄剤を必要とするからである。高粘性とは具体的には１３００℃で１００．1ｄＰａ・ｓ以上の粘性を持つガラスを指す。また泡を浮上しやすくするという観点から、１３００℃における粘性が１０１．０dＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００３２】
本発明のガラスは、質量％で、ＳｉＯ２ ０〜２１％、Ｂ２Ｏ３ ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜４０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ １５〜５０％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜４０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、Ｓｂ２Ｏ３の０．０００１％〜０．１％未満の組成を含有することを特徴とする
以下に、各ガラスの組成範囲を限定した理由を示す。なおＳｂ２Ｏ３の限定理由は、既述の通りであり、以下の説明では割愛する。以下の記載において、「％」は特に断りがない限り「質量％」を意味する。
【００３３】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり、失透および分相を抑制するとともに耐酸性や耐水性等の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。ＳｉＯ２の含有量は０〜２１％、１〜２０％、３〜１６％、特に３．５〜１０％が好ましい。ＳｉＯ２の含有量が２１％を超えると、ガラスの屈折率が低下したり、軟化点が高なる傾向がある。
【００３４】
Ｂ２Ｏ３はガラスの骨格を構成する成分であり、アッベ数を最も高める成分でもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は４〜３０％、５〜３０％、７〜２５％、特に７〜２０％が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が４％未満であると、高いアッベ数、具体的には４０以上、特に４１以上のアッベ数を有するガラスが得られにくくなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が３０％を超えると、ガラス成形時にＢ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３で形成される失透物が生成しやすく、また、屈折率が低下するとともに耐候性が悪化する傾向がある。
【００３５】
ＺｎＯはガラスの屈折率を高める成分である。また、ＺｎＯを添加することにより、ガラス粘度およびガラス転移温度を低下させることができるため、金型と融着しにくいガラスが得られやすくなる。また、ＺｎＯは多量に添加してもアッベ数を低下させにくい成分でもある。さらに、耐候性を向上させる効果もある。なお、アルカリ土類金属成分（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）に比べ失透傾向が強くないため、多量に含有させても均質なガラスが得られやすい。ＺｎＯの含有量は０〜４０％、１〜３５％、１〜３０％、特に２〜２０％が好ましい。ＺｎＯの含有量が４０％を超えると、逆に耐候性が悪化する傾向がある。
【００３６】
ＺｒＯ２は屈折率を高める成分であるとともにアッベ数を低下させにくい成分である。また、中間酸化物としてガラスの骨格を形成するため、耐失透性（Ｂ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３で形成される失透物の抑制）を改善したり、化学的耐久性を向上させる効果もある。ＺｒＯ２の含有量は０〜１０％、２〜１０％、特に３〜８％が好ましい。ＺｒＯ２の含有量が１０％を超えると、ガラス転移温度が上昇しモールドプレス成形性が悪化するとともに、ＺｒＯ２を主成分とする失透物が析出しやすくなる。
【００３７】
Ｌａ２Ｏ３はアッベ数を殆ど低下させることなく屈折率を高めることが可能な成分である。Ｌａ２Ｏ３の含有量は１５〜５０％、２０〜５０％、２２〜４８％、特に２５〜４６％が好ましい。Ｌａ２Ｏ３の含有量が１５％未満であると、十分に高い屈折率が得られにくい傾向がある。一方、Ｌａ２Ｏ３の含有量が５０％を超えると、耐失透性が悪化し、例えば、ガラス成形時にＢ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３で形成される失透物が生成しやすくなる。また、モールドプレス成形時にもガラスが失透しやすくなる。
【００３８】
Ｇｄ２Ｏ３はガラスの屈折率を高める成分である。また、耐失透性（Ｂ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３で形成される失透物の抑制）を向上させる効果があり、かつ、作業温度範囲を拡大させることができる成分でもある。さらにＧｄ２Ｏ３を添加することで金型と融着しにくいガラスが得られやすくなる。Ｇｄ２Ｏ３の含有量は０〜４０％、０〜３０％、特に５〜２０％が好ましい。Ｇｄ２Ｏ３の含有量が４０％を超えると、ガラスの分相傾向が強くなり均質なガラスが得られにくくなる。また、Ｂ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３を含有する組成系では、Ｌａ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３で形成される失透物がガラス表面に析出（表面失透）しやすくなり、ガラスの液相温度が上昇する傾向がある。また、アッベ数が低下する傾向がある。ただし、Ｇｄ２Ｏ３は他のアッベ数を低下させる成分（例えば、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２等）に比べると、アッベ数低下の程度は低い。
【００３９】
Ｔａ２Ｏ５はガラスの屈折率、化学的耐久性と耐失透性（Ｂ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３で形成される失透物の抑制）を高める成分である。Ｔａ２Ｏ５の含有量は０〜３０％、３〜２５％、特に５〜２２％が好ましい。Ｔａ２Ｏ５の含有量が３０％を超えると、アッベ数が低下する傾向があり、所望の光学特性が得られにくくなる。また、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５およびＢ２Ｏ３で形成される失透物が析出して液相温度が上昇しやすくなる。さらに、コストも高くなる。なお、高いアッベ数が要求されない場合は、Ｔａ２Ｏ５を多く含有させることにより１．８０以上の屈折率ｎｄを容易に得ることが可能になる。
【００４０】
鉛成分（例えば、ＰｂＯ）、砒素成分（例えば、Ａｓ２Ｏ３）、Ｆ成分（例えば、Ｆ２）は、環境上の理由から、実質的なガラスへの導入は避けるべきである。それゆえ、本発明ではこれらの成分は実質的に含有しないことが好ましい。具体的には、各成分の含有量は０．１質量％以下に限定することが好ましい。
【００４１】
上記組成を有する本発明の光学ガラスにおいて、低分散、高屈折率のガラスを得るためには、ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、これらの成分の合量は１２〜３３％、好ましくは１２〜２５％、より好ましくは１４〜２２％である。これらの成分の合量が少なすぎると、低分散を維持することが難しくなり、逆に多すぎると高屈折率のガラスが得られにくくなる。
【００４２】
上記組成を有する本発明の光学ガラスにおいて、低分散のガラス、特にアッベ数νｄが３６以上のガラスを得るためには、アッベ数を低下させる成分であるＧｄ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２の合量を制限すればよい。具体的には、これらの成分の合量は４５％以下、特に４２％以下が好ましい。
【００４３】
また本発明の光学ガラスには、上記成分以外にも種々の成分を添加可能である。例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、清澄剤等を本発明のガラスの特性を損なわない範囲で添加可能である。
【００４４】
Ａｌ２Ｏ３はＳｉＯ２やＢ２Ｏ３とともにガラスの骨格を構成する成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特に、ガラス中の成分が水へ選択的に溶出することを効果的に抑制することができる。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０％を超えると、ガラスが失透しやすくなる。また、溶融性が悪化して脈理や泡がガラス中に残り、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなるおそれがある。
【００４５】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯといったアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）は融剤として作用するとともに、アッベ数を低下させずに屈折率を高める成分である。ＲＯの含有量（合量）で０〜２０％、１〜２０％、特に５〜１０％が好ましい。ＲＯの含有量が多くなりすぎると、プリフォームガラスの溶融および成形工程中に、Ｂ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３を主成分とする失透物が析出しやすくなる。その結果、液相温度が上昇して作業温度範囲が狭くなり、量産化が困難となる傾向がある。さらに、耐候性が悪化しやすくなり、研磨洗浄水や各種洗浄溶液中へのガラス成分の溶出量が増大したり、高温多湿状態でのガラス表面の変質（ガラス表面からのＲＯ成分の析出）が顕著になる傾向がある。
【００４６】
なお、各ＲＯ成分の含有量は以下のように制限することが好ましい。
【００４７】
ＣａＯはアッベ数を低下させることなく屈折率を高める成分である。ＣａＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００４８】
ＢａＯは屈折率を高める成分である。また、ＣａＯに比べると高温多湿状態でのガラス表面からの析出量が少ない。ＢａＯの含有量は０〜２０％、０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００４９】
ＳｒＯは屈折率を高める成分である。また、ＣａＯに比べると高温多湿状態でのガラス表面からの析出量が少ない。したがって、ＳｒＯを積極的に含有させることにより、耐候性に優れたガラスを得ることができる。ＳｒＯの含有量は０〜２０％、０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００５０】
ＭｇＯは屈折率を高める成分である。ＭｇＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。ＭｇＯの含有量が１０％を超えると失透しやすくなる。
【００５１】
Ｌｉ２Ｏはガラスの軟化点を低下させる成分である。Ｌｉ２Ｏはアルカリ金属酸化物（Ｒ’２Ｏ）のなかでも最もガラスの軟化点を低下させる効果が大きい。しかし、Ｌｉ２Ｏは分相性が強いため、多量に含有すると、Ｂ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３を主成分とする失透物が析出しやすく、結果として、液相温度が高くなって作業性が悪化する傾向がある。また、Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると、モールドプレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型と融着しやすくなったりして、モールドプレス成形が困難になる。以上の観点から、Ｌｉ２Ｏの含有量は０〜５％、０．１〜５％、０．５〜３％、特に１〜１．５％が好ましい。
【００５２】
Ｎａ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏと同様にガラスの軟化点を低下させる効果を有する。しかしながら、その含有量が多すぎると、溶融時にＢ２Ｏ３とＮａ２Ｏで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。また、Ｂ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３を主成分とする失透物が析出しやすく、液相温度が高くなる傾向がある。さらに、モールドプレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型と融着しやすくなる傾向がある。以上の観点から、Ｎａ２Ｏの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００５３】
Ｋ２Ｏも、Ｌｉ２Ｏ同様にガラスの軟化点を低下させる効果を有する。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、耐候性が悪化する傾向がある。また、Ｂ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３を主成分とする失透物が析出し、液相温度が高くなりやすい。さらに、モールドプレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型に融着しやすくなる傾向がある。以上の観点から、Ｋ２Ｏの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００５４】
Ｙ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３はアッベ数を低下させることなく屈折率を高める成分である。そのため、Ｌａ２Ｏ３との置換により耐失透性を改善することができる。また、適量添加することによって、Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラスやＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラスに起こりやすい分相を抑制する効果がある。Ｙ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の含有量は、各々１５％以下、各々８％以下、特に各々２％以下が好ましい。Ｙ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のいずれかの含有量が１５％を超えると耐失透性が悪化し、作業温度範囲が狭くなる傾向がある。また、ガラス中に脈理が発生しやすくなる。なお、上記効果を十分に得るためには、Ｙ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３は合量で１％以上含有することが好ましい。
【００５５】
なお、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２、ＧｅＯ２、ＴｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３は、ガラスの高屈折率化に寄与する成分であるが、ガラスの透過率低下の原因となる。具体的には、その成分自体が着色するものや、ガラス中に含まれる不純物の着色を助長するものがある。そこで、特に透過率の高い光学ガラスを得るためには、これらの成分の含有量を各々１％未満に限定することが好ましい。さらには、これらの成分の合量が１％未満、０．５％以下、０．３％以下、０．１％以下、特に実質的に含有しないことがより好ましい。
【００５６】
上記の組成範囲にあって、より好ましい組成範囲として、質量％で、ＳｉＯ２ ３〜２０％、Ｂ２Ｏ３ ７〜２５％、ＺｎＯ １〜３０％、ＺｒＯ２ ２〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ ２２〜４８％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜３０％、Ｔａ２Ｏ５ ３〜２５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０．０００１〜０．１％未満含む組成が挙げられる。
【００５７】
上記の組成範囲にあって、さらに好ましい組成範囲として、質量％で、ＳｉＯ２ ３．５〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ７〜２０％、ＺｎＯ ２〜２０％、ＺｒＯ２ ３〜８％、Ｌａ２Ｏ３ ２５〜４６％、Ｇｄ２Ｏ３ ５〜２０％、Ｔａ２Ｏ５ ３〜２５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０．０００１〜０．１％未満含む組成が挙げられる。
【００５８】
本発明のガラスは、モールドプレス成形が採用可能な低軟化点ガラスである場合に、その効果をより一層享受できる。このような観点から、本発明の光学ガラスのガラス転移温度は、６５０℃以下、６４０℃以下、特に６３０℃以下が好ましい。ガラス転移温度が６５０℃を超えると、モールドプレス成形を行う場合に、金型の酸化やガラス成分の揮発による金型の汚染等が原因で金型が劣化しやすくなり、また、ガラスが金型と融着しやすくなる。さらに、Ｓｂ２Ｏ３に起因する揮発物がガラスと反応しやすくなり、ガラス表面の白濁が発生しやすくなる。
【００５９】
本発明の光学ガラスは、４００ｎｍにおける内部透過率が９０％以上、９０．５％以上、特に９２％以上であることが好ましい。一般的に、内部透過率はＦｅ、Ｃｏ、Ｃｒなどの金属酸化物等による着色がない場合、吸収の少ない４００ｎｍ以上の領域では、屈折率によっても値が変化する。屈折率が高い場合、内部透過率は小さくなる傾向にある。４００ｎｍにおける内部透過率が９０％未満であると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６０】
本発明の光学ガラスは、透過率吸収端の波長が３４０ｎｍ以下、３３６ｎｍ以下、特に３３０ｎｍ以下であることが好ましい。透過率吸収端の波長が３４０ｎｍを超えると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６１】
本発明の光学ガラスは、透過率７５％となる波長λＴ７５が４１０ｎｍ以下、４０５ｎｍ以下、特に４００ｎｍ以下であることが好ましい。λＴ７５が４１０ｎｍを超えると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６２】
本発明の光学ガラスは、透過率７０％となる波長λＴ７０が３９５ｎｍ以下、３９２ｎｍ以下、特に３８０ｎｍ以下であることが好ましい。λＴ７０が３９５ｎｍを超えると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６３】
本発明の光学ガラスは、透過率５％となる波長λＴ５が３５０ｎｍ以下、３４６ｎｍ以下、特に３４０ｎｍ以下であることが好ましい。λＴ５が３５０ｎｍを超えると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６４】
本発明の光学ガラスは、５００ｎｍにおける透過率が８０％以上、特に８０．５％以上であることが好ましい。５００ｎｍにおける透過率が８０％未満であると、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズなどの高い可視光透過率が要求されるプレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６５】
次に、本発明の光学ガラスを用いたレンズ等の光学部品の製造方法について説明する。
【００６６】
まず、所望の組成を有するように調合したガラス原料を溶融容器内で溶融する。
【００６７】
清澄剤としてＳｂ２Ｏ３を使用するという観点から、ガラスの溶融温度は１１５０℃以上、１２００℃以上、特に１２５０℃以上が好ましい。なお溶融容器を構成する白金金属からのＰｔ溶け込みによるガラス着色を防止する観点から、溶融温度は１４５０℃以下、１４００℃以下、１３５０℃以下、特に１３００℃以下が好ましい。
【００６８】
また溶融時間が短すぎると、十分に清澄できない可能性があるので、溶融時間は２時間以上、特に３時間以上が好ましい。ただし、溶融容器からのＰｔ溶け込みによるガラス着色を防止する観点から、溶融時間は８時間以下、特に５時間以下が好ましい。
【００６９】
また溶融容器内のガラス融液の深さは、浅すぎると生産性が悪くなるため、３０ｍｍ以上、特に５０ｍｍ以上が好ましい。一方、深すぎると泡の浮上に時間がかかるため、１ｍ以下、特に０．５ｍ以下が好ましい。
【００７０】
続いて、溶融ガラスをモールドプレス可能な大きさのプリフォームに成形する。プリフォームの成形方法としては、板状や塊状のガラス片から所定の形状に切り出して研磨、洗浄して作製してもよいが、連続的に所定量ずつ滴下してから研削、研磨、洗浄する液滴成形法を用いると、容易に成形できるため好ましい。
【００７１】
得られたプリフォームを加熱軟化してモールドプレスして所望の形状に加工した後、洗浄、乾燥して光学レンズ等の光学部品が得られる。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明の光学ガラスを実施例に基づいて詳細に説明する。
【００７３】
表１〜９は本発明の実施例（Ｎｏ．２〜４、７〜９、１２〜１４、１７〜１９、２２〜２４、２７〜２９、３２〜３４、３７〜３９、４１〜５０）ならびに比較例（Ｎｏ．１、５、６、１０、１１、１５、１６、２０、２１、２５、２６、３０、３１、３５、３６、４０）を示す。
【００７４】
【表１】
【００７５】
【表２】
【００７６】
【表３】
【００７７】
【表４】
【００７８】
【表５】
【００７９】
【表６】
【００８０】
【表７】
【００８１】
【表８】
【００８２】
【表９】
【００８３】
【表１０】
【００８４】
各試料は、次のようにして作製した。
【００８５】
各表に記載の組成となるように調合したガラス原料を、ガラス融液深さが５０ｍｍになるよう白金ルツボに入れ、１３００〜１４５０℃で３時間溶融した。次に、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、冷却固化した後、アニールを行ってガラス試料を作製した。このようにして得られたガラス試料について、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄ、ガラス転移点Ｔｇ、液相温度、１３００℃におけるガラスの粘度、各透過率、泡の有無、白濁発生率、Ｓｂ析出レベルを評価した。結果を表１〜９に示す。
【００８６】
屈折率ｎｄはヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で示した。
【００８７】
アッベ数νｄは、上記のｄ線の屈折率と水素ランプのＦ線（４８６．１ｎｍ）、同じく水素ランプのＣ線（６５６．３ｎｍ）の屈折率の値を用い、νｄ＝［（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）］の式から算出した。
【００８８】
ガラス転移温度Ｔｇは熱膨張測定装置（ｄｉｌａｔｏ ｍｅｔｅｒ）にて測定される値によって評価した。
【００８９】
液相温度は、電気炉で１３５０℃−５分の条件でガラスを溶融後、温度勾配を有する電気炉で１８時間保持した後、空気中で放冷し、光学顕微鏡で失透物の析出位置を求めることで測定した。液相温度が１２００℃以下であれば、１００．５以上の液相粘度を達成しやすく、液滴成形を行っても失透が生じにくい。
【００９０】
１３００℃におけるガラスの粘度は周知の白金球引き上げ法にて測定した。
【００９１】
波長５００ｎｍにおける透過率および透過率ａ％となる波長λＴａは、肉厚が１０ｍｍ±０．１ｍｍになるようにガラス試料の両面を鏡面仕上げた後、分光光度計（島津製作所製 ＵＶ−３１００ＰＣ）を用いて２００〜８００ｎｍの波長域での透過率を０．５ｎｍ間隔で測定し、波長５００ｎｍにおける透過率、および透過率７５％、７０％、５％を示す波長により評価した。また、透過率吸収端の波長は、透過率０．５％となる波長により評価を行った。
【００９２】
波長４００ｎｍにおける内部透過率は、まず分光光度計（株式会社島津製作所製ＵＶ−３１００）を用いて、厚さ５ｍｍ±０．１ｍｍおよび１０ｍｍ±０．１ｍｍの研磨された各試料について、波長２００〜８００ｎｍの範囲における表面反射損失を含む透過率を測定し、得られた測定値から波長４００ｎｍにおける内部透過率を算出した。
【００９３】
泡の有無は次のように評価した。ガラス試料を５０×５０×１５ｍｍに切断し、ベンジルアルコール溶液に浸して横から平行光を入射させ、顕微鏡試料台に設置し、１００倍の倍率で観察を行い評価した。
【００９４】
白濁発生確率は次のようにして評価した。まずＰｔ−ＩｒがコートされたＷＣ板の上にガラス試料を載置し、Ｔｇ＋２５℃のＮ２雰囲気にて１分間熱処理する作業を１００回行った。その後、ガラス表面の白濁の有無を顕微鏡で観察した。このようにして１００個の試料を評価し、白濁発生確率を求めた。
【００９５】
Ｓｂ析出レベルは、ＷＣ板上にφ５×５ｍｍのガラス試料を載置し、８００℃のＮ２雰囲気にて１５分間熱処理を行った後、ＷＣ板のＳｂ量をＥＰＭＡ（日本電子製、ＪＸＡ−８９００Ｍ）のＷＤＸにて面分析を行った。さらにＷＤＸの面分析で得られた総信号量を測定面積で割った平均値を求めた。なおＷＤＸの面分析は電流３×１０−８Ａで行った。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の光学用ガラスは、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、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズ、光通信に使用される送受信用レンズ等の光学レンズに好適である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にモールドプレス成形に好適な光学ガラスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズ、光通信に使用される送受信用レンズ等のレンズとしては非球面形状のレンズが広く用いられている。レンズ用ガラス素材として種々のガラスが提案されている。特に近年、高屈折率および低分散（高アッベ数）の光学特性が要求される傾向にある。このような光学特性を有する光学ガラスとして、例えば屈折率１．８０以上、アッベ数３５以上のＳｉＯ２―Ｂ２Ｏ３系ガラスが提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
この種のレンズの作製方法として、例えば以下のような方法が知られている。
【０００４】
まず、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して、液滴状ガラスを作製し（液滴成形）、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。または、溶融ガラスを急冷鋳造し一旦ガラスインゴットを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。続いて、プリフォームガラスを加熱して軟化し、高精度な成形表面を持つ金型によって加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写してレンズを作製する。
【０００５】
このような成形方法は一般にモールドプレス成形法と呼ばれており、大量生産に適した方法として近年広く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６７７４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１６２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プリフォームガラスをモールドプレス成形すると、ガラス表面に白濁が生じることがある。レンズ表面の白濁は、レンズを透過する光を遮断、散乱させるため致命的な欠陥となりうる。
【０００８】
本発明の目的は、高屈折率および低分散の光学特性を有し、かつモールドプレス成形した場合であっても表面に白濁が発生しにくい光学ガラスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等が種々のテストを行った結果、比較的高粘性のプリフォームガラスをモールドプレスすると白濁が生じることが明らかになった。さらに調査を進めたところ、白濁の原因は高粘性のガラスに清澄剤として入っているＳｂ２Ｏ３の揮発物がガラスと反応することが原因であることを突き止め、本発明を提案するに到った。
【００１０】
即ち、本発明は、質量％で、ＳｉＯ２ ０〜２１％、Ｂ２Ｏ３ ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜４０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ １５〜５０％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜４０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、Ｓｂ２Ｏ３の０．０００１％〜０．１％未満の組成を含有することを特徴とする光学ガラスに関する。
【００１１】
本発明の光学ガラスは、上記組成範囲に限定することにより、高屈折率および低分散であり、かつＳｂ２Ｏ３に起因するモールドプレス時の白濁を効果的に抑制することが可能になる。
【００１２】
第二に、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。
【００１３】
上記構成によれば、本発明の効果を的確に享受することができる。
【００１４】
第三に、本発明の光学ガラスは、ガラス転移点が６５０℃以下であることが好ましい。
【００１５】
ガラス転移点が６５０℃以下と低いことにより、特にモールドプレス成形用として好適なガラスとなる。
【００１６】
第四に、本発明の光学ガラスは、４００ｎｍにおける内部透過率が９０％以上であることが好ましい。
【００１７】
上記構成によると、短波長可視領域付近の透過率が良好であり、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズなどの材料として好適である。なお、「内部透過率」とは、試料の入射側および出射側における表面反射損失を除いた透過率をいう。特に、本発明において「内部透過率」とは、厚さ１０ｍｍでの内部透過率を指し、具体的には、厚さ５ｍｍおよび１０ｍｍのそれぞれの表面反射損失を含む透過率の測定値から算出される。
【００１８】
第五に、本発明の光学ガラスは、透過率吸収端の波長が３４０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
上記構成とすることにより、短波長可視領域付近の透過率が高いガラスとなる。そのため、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズなどの材料として好適である。なお、「透過率吸収端の波長」とは、厚さ１０ｍｍでの透過率曲線において、透過率が０．５％になる波長をいう。透過率吸収端を透過率が０．５％になる波長で評価する理由は、０％付近ではピークがブロードになっており、ばらつきが大きいためである。
【００２０】
第六に、本発明の光学ガラスは、透過率７５％となる波長λＴ７５が４１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
上記構成とすることにより、短波長可視領域付近の透過率が高いガラスとなる。そのため、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズなどの材料として好適である。なお、本発明において、透過率ａ％となる波長λＴａは日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）に準じて測定したものをいう。具体的には、厚さ１０ｍｍでの透過率曲線において、透過率がａ％となる波長をいう。
【００２２】
第七に、本発明の光学ガラスは、透過率７０％となる波長λＴ７０が３９５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
第八に、本発明の光学ガラスは、透過率５％となる波長λＴ５が３５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
第九に、本発明の光学レンズは、上記ガラスからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の光学ガラスは、Ｓｂ２Ｏ３の含有量を制限することで、モールドプレス時にガラス表面に白濁が生じないガラスを得ることができる。このため、レンズ表面の高い面精度が維持され、量産性に優れたガラスである。また少量のＳｂ２Ｏ３を含有させておくことにより、高粘性のガラスであってもガラス溶融を不当に高温、長時間行うことなく清澄することが可能になる。
【００２６】
それゆえ本発明の光学ガラスは、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、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズ、光通信に使用される送受信用レンズ等といったモールドプレス成形で得られる光学レンズ用硝材として好適である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
特に高粘性の光学ガラスには、一般的にＳｂ２Ｏ３が清澄剤として０．５質量％程度含まれる。ところがモールドプレス時にガラスが高温の金型と接触すると、ガラス中のＳｂ２Ｏ３が還元されて析出して金型を汚染し、これがガラス表面に付着して白濁となる。
【００２８】
そこで本発明はＳｂ２Ｏ３を０．１質量％未満に制限することによって、モールドプレス時にガラス表面で発生する白濁を防止している。Ｓｂ２Ｏ３の上限は０．０８質量％以下、特に０．０５質量％以下であることが好ましい。なおＳｂ２Ｏ３を０．１質量％未満とすることにより清澄が不十分となる場合は、溶融時間を長くする、溶融温度を高くする、溶融時のガラス融液の深さを浅くすることなどの方法で補完することもできる。ただし、溶融時間を長くしたり、溶融温度を高くしたりする方法ではガラス中に溶け込んでくるＰｔ量が多くなり、ガラスが着色する傾向がある。また、ガラス融液の深さを浅くすると、生産性に劣る傾向がある。従って、これらの補完方法はなるべく控えることが好ましい。
【００２９】
一方、内部に泡がなく、また白金の溶け込みによる着色のないガラスを得る観点から、Ｓｂ２Ｏ３の下限は０．０００１質量％以上に限定される。好ましくは０．００１質量％以上、０．００５質量％以上、特に０．０１質量％以上であることが好ましい。Ｓｂ２Ｏ３が０．０００１質量％未満であると、清澄の効果が認められず、ガラス中に泡が残る。Ｓｂ２Ｏ３の含有量が０．０００１質量％以上であれば、清澄可能な量のガスが放出されて、溶融時間を極端に長く、或いは溶融温度を極端に高くしなくても、泡を含まず、しかも着色のないガラスを得ることが可能になる。
【００３０】
本発明における清澄剤はＳｂ２Ｏ３であるが、Ｓｂ２Ｏ３に加えてその他の清澄剤成分を含有させることも可能である。例えばＳｎＯ２やＣｅＯ２がその他の清澄剤として考えられる。ただしＳｎＯ２は、Ｓｂ２Ｏ３と同様にモールドプレス時の白濁になる恐れがあるため、多量の添加は避けるべきである。ＳｎＯ２の含有量は０．１質量％未満であることが好ましい。またＣｅＯ２は着色する恐れがあるので、やはり多量の添加は避けるべきである。ＣｅＯ２の含有量は０．１質量％未満であることが好ましい。さらにＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２およびＣｅＯ２の合量は、０．１質量％未満で０．０００１質量％以上が好ましい。
【００３１】
ガラスが高粘性である場合に、本発明の効果をより一層享受できる。高粘性のガラスは、溶融時に泡が抜けにくいため、Ｓｂ２Ｏ３等の清澄剤を必要とするからである。高粘性とは具体的には１３００℃で１００．1ｄＰａ・ｓ以上の粘性を持つガラスを指す。また泡を浮上しやすくするという観点から、１３００℃における粘性が１０１．０dＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００３２】
本発明のガラスは、質量％で、ＳｉＯ２ ０〜２１％、Ｂ２Ｏ３ ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜４０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ １５〜５０％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜４０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、Ｓｂ２Ｏ３の０．０００１％〜０．１％未満の組成を含有することを特徴とする
以下に、各ガラスの組成範囲を限定した理由を示す。なおＳｂ２Ｏ３の限定理由は、既述の通りであり、以下の説明では割愛する。以下の記載において、「％」は特に断りがない限り「質量％」を意味する。
【００３３】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり、失透および分相を抑制するとともに耐酸性や耐水性等の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。ＳｉＯ２の含有量は０〜２１％、１〜２０％、３〜１６％、特に３．５〜１０％が好ましい。ＳｉＯ２の含有量が２１％を超えると、ガラスの屈折率が低下したり、軟化点が高なる傾向がある。
【００３４】
Ｂ２Ｏ３はガラスの骨格を構成する成分であり、アッベ数を最も高める成分でもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は４〜３０％、５〜３０％、７〜２５％、特に７〜２０％が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が４％未満であると、高いアッベ数、具体的には４０以上、特に４１以上のアッベ数を有するガラスが得られにくくなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が３０％を超えると、ガラス成形時にＢ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３で形成される失透物が生成しやすく、また、屈折率が低下するとともに耐候性が悪化する傾向がある。
【００３５】
ＺｎＯはガラスの屈折率を高める成分である。また、ＺｎＯを添加することにより、ガラス粘度およびガラス転移温度を低下させることができるため、金型と融着しにくいガラスが得られやすくなる。また、ＺｎＯは多量に添加してもアッベ数を低下させにくい成分でもある。さらに、耐候性を向上させる効果もある。なお、アルカリ土類金属成分（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）に比べ失透傾向が強くないため、多量に含有させても均質なガラスが得られやすい。ＺｎＯの含有量は０〜４０％、１〜３５％、１〜３０％、特に２〜２０％が好ましい。ＺｎＯの含有量が４０％を超えると、逆に耐候性が悪化する傾向がある。
【００３６】
ＺｒＯ２は屈折率を高める成分であるとともにアッベ数を低下させにくい成分である。また、中間酸化物としてガラスの骨格を形成するため、耐失透性（Ｂ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３で形成される失透物の抑制）を改善したり、化学的耐久性を向上させる効果もある。ＺｒＯ２の含有量は０〜１０％、２〜１０％、特に３〜８％が好ましい。ＺｒＯ２の含有量が１０％を超えると、ガラス転移温度が上昇しモールドプレス成形性が悪化するとともに、ＺｒＯ２を主成分とする失透物が析出しやすくなる。
【００３７】
Ｌａ２Ｏ３はアッベ数を殆ど低下させることなく屈折率を高めることが可能な成分である。Ｌａ２Ｏ３の含有量は１５〜５０％、２０〜５０％、２２〜４８％、特に２５〜４６％が好ましい。Ｌａ２Ｏ３の含有量が１５％未満であると、十分に高い屈折率が得られにくい傾向がある。一方、Ｌａ２Ｏ３の含有量が５０％を超えると、耐失透性が悪化し、例えば、ガラス成形時にＢ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３で形成される失透物が生成しやすくなる。また、モールドプレス成形時にもガラスが失透しやすくなる。
【００３８】
Ｇｄ２Ｏ３はガラスの屈折率を高める成分である。また、耐失透性（Ｂ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３で形成される失透物の抑制）を向上させる効果があり、かつ、作業温度範囲を拡大させることができる成分でもある。さらにＧｄ２Ｏ３を添加することで金型と融着しにくいガラスが得られやすくなる。Ｇｄ２Ｏ３の含有量は０〜４０％、０〜３０％、特に５〜２０％が好ましい。Ｇｄ２Ｏ３の含有量が４０％を超えると、ガラスの分相傾向が強くなり均質なガラスが得られにくくなる。また、Ｂ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３を含有する組成系では、Ｌａ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３で形成される失透物がガラス表面に析出（表面失透）しやすくなり、ガラスの液相温度が上昇する傾向がある。また、アッベ数が低下する傾向がある。ただし、Ｇｄ２Ｏ３は他のアッベ数を低下させる成分（例えば、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２等）に比べると、アッベ数低下の程度は低い。
【００３９】
Ｔａ２Ｏ５はガラスの屈折率、化学的耐久性と耐失透性（Ｂ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３で形成される失透物の抑制）を高める成分である。Ｔａ２Ｏ５の含有量は０〜３０％、３〜２５％、特に５〜２２％が好ましい。Ｔａ２Ｏ５の含有量が３０％を超えると、アッベ数が低下する傾向があり、所望の光学特性が得られにくくなる。また、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５およびＢ２Ｏ３で形成される失透物が析出して液相温度が上昇しやすくなる。さらに、コストも高くなる。なお、高いアッベ数が要求されない場合は、Ｔａ２Ｏ５を多く含有させることにより１．８０以上の屈折率ｎｄを容易に得ることが可能になる。
【００４０】
鉛成分（例えば、ＰｂＯ）、砒素成分（例えば、Ａｓ２Ｏ３）、Ｆ成分（例えば、Ｆ２）は、環境上の理由から、実質的なガラスへの導入は避けるべきである。それゆえ、本発明ではこれらの成分は実質的に含有しないことが好ましい。具体的には、各成分の含有量は０．１質量％以下に限定することが好ましい。
【００４１】
上記組成を有する本発明の光学ガラスにおいて、低分散、高屈折率のガラスを得るためには、ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、これらの成分の合量は１２〜３３％、好ましくは１２〜２５％、より好ましくは１４〜２２％である。これらの成分の合量が少なすぎると、低分散を維持することが難しくなり、逆に多すぎると高屈折率のガラスが得られにくくなる。
【００４２】
上記組成を有する本発明の光学ガラスにおいて、低分散のガラス、特にアッベ数νｄが３６以上のガラスを得るためには、アッベ数を低下させる成分であるＧｄ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２の合量を制限すればよい。具体的には、これらの成分の合量は４５％以下、特に４２％以下が好ましい。
【００４３】
また本発明の光学ガラスには、上記成分以外にも種々の成分を添加可能である。例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、清澄剤等を本発明のガラスの特性を損なわない範囲で添加可能である。
【００４４】
Ａｌ２Ｏ３はＳｉＯ２やＢ２Ｏ３とともにガラスの骨格を構成する成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特に、ガラス中の成分が水へ選択的に溶出することを効果的に抑制することができる。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０％を超えると、ガラスが失透しやすくなる。また、溶融性が悪化して脈理や泡がガラス中に残り、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなるおそれがある。
【００４５】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯといったアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）は融剤として作用するとともに、アッベ数を低下させずに屈折率を高める成分である。ＲＯの含有量（合量）で０〜２０％、１〜２０％、特に５〜１０％が好ましい。ＲＯの含有量が多くなりすぎると、プリフォームガラスの溶融および成形工程中に、Ｂ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３を主成分とする失透物が析出しやすくなる。その結果、液相温度が上昇して作業温度範囲が狭くなり、量産化が困難となる傾向がある。さらに、耐候性が悪化しやすくなり、研磨洗浄水や各種洗浄溶液中へのガラス成分の溶出量が増大したり、高温多湿状態でのガラス表面の変質（ガラス表面からのＲＯ成分の析出）が顕著になる傾向がある。
【００４６】
なお、各ＲＯ成分の含有量は以下のように制限することが好ましい。
【００４７】
ＣａＯはアッベ数を低下させることなく屈折率を高める成分である。ＣａＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００４８】
ＢａＯは屈折率を高める成分である。また、ＣａＯに比べると高温多湿状態でのガラス表面からの析出量が少ない。ＢａＯの含有量は０〜２０％、０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００４９】
ＳｒＯは屈折率を高める成分である。また、ＣａＯに比べると高温多湿状態でのガラス表面からの析出量が少ない。したがって、ＳｒＯを積極的に含有させることにより、耐候性に優れたガラスを得ることができる。ＳｒＯの含有量は０〜２０％、０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００５０】
ＭｇＯは屈折率を高める成分である。ＭｇＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。ＭｇＯの含有量が１０％を超えると失透しやすくなる。
【００５１】
Ｌｉ２Ｏはガラスの軟化点を低下させる成分である。Ｌｉ２Ｏはアルカリ金属酸化物（Ｒ’２Ｏ）のなかでも最もガラスの軟化点を低下させる効果が大きい。しかし、Ｌｉ２Ｏは分相性が強いため、多量に含有すると、Ｂ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３を主成分とする失透物が析出しやすく、結果として、液相温度が高くなって作業性が悪化する傾向がある。また、Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると、モールドプレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型と融着しやすくなったりして、モールドプレス成形が困難になる。以上の観点から、Ｌｉ２Ｏの含有量は０〜５％、０．１〜５％、０．５〜３％、特に１〜１．５％が好ましい。
【００５２】
Ｎａ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏと同様にガラスの軟化点を低下させる効果を有する。しかしながら、その含有量が多すぎると、溶融時にＢ２Ｏ３とＮａ２Ｏで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。また、Ｂ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３を主成分とする失透物が析出しやすく、液相温度が高くなる傾向がある。さらに、モールドプレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型と融着しやすくなる傾向がある。以上の観点から、Ｎａ２Ｏの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００５３】
Ｋ２Ｏも、Ｌｉ２Ｏ同様にガラスの軟化点を低下させる効果を有する。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、耐候性が悪化する傾向がある。また、Ｂ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３を主成分とする失透物が析出し、液相温度が高くなりやすい。さらに、モールドプレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型に融着しやすくなる傾向がある。以上の観点から、Ｋ２Ｏの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％が好ましい。
【００５４】
Ｙ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３はアッベ数を低下させることなく屈折率を高める成分である。そのため、Ｌａ２Ｏ３との置換により耐失透性を改善することができる。また、適量添加することによって、Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラスやＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラスに起こりやすい分相を抑制する効果がある。Ｙ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の含有量は、各々１５％以下、各々８％以下、特に各々２％以下が好ましい。Ｙ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のいずれかの含有量が１５％を超えると耐失透性が悪化し、作業温度範囲が狭くなる傾向がある。また、ガラス中に脈理が発生しやすくなる。なお、上記効果を十分に得るためには、Ｙ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３は合量で１％以上含有することが好ましい。
【００５５】
なお、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２、ＧｅＯ２、ＴｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３は、ガラスの高屈折率化に寄与する成分であるが、ガラスの透過率低下の原因となる。具体的には、その成分自体が着色するものや、ガラス中に含まれる不純物の着色を助長するものがある。そこで、特に透過率の高い光学ガラスを得るためには、これらの成分の含有量を各々１％未満に限定することが好ましい。さらには、これらの成分の合量が１％未満、０．５％以下、０．３％以下、０．１％以下、特に実質的に含有しないことがより好ましい。
【００５６】
上記の組成範囲にあって、より好ましい組成範囲として、質量％で、ＳｉＯ２ ３〜２０％、Ｂ２Ｏ３ ７〜２５％、ＺｎＯ １〜３０％、ＺｒＯ２ ２〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ ２２〜４８％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜３０％、Ｔａ２Ｏ５ ３〜２５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０．０００１〜０．１％未満含む組成が挙げられる。
【００５７】
上記の組成範囲にあって、さらに好ましい組成範囲として、質量％で、ＳｉＯ２ ３．５〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ７〜２０％、ＺｎＯ ２〜２０％、ＺｒＯ２ ３〜８％、Ｌａ２Ｏ３ ２５〜４６％、Ｇｄ２Ｏ３ ５〜２０％、Ｔａ２Ｏ５ ３〜２５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０．０００１〜０．１％未満含む組成が挙げられる。
【００５８】
本発明のガラスは、モールドプレス成形が採用可能な低軟化点ガラスである場合に、その効果をより一層享受できる。このような観点から、本発明の光学ガラスのガラス転移温度は、６５０℃以下、６４０℃以下、特に６３０℃以下が好ましい。ガラス転移温度が６５０℃を超えると、モールドプレス成形を行う場合に、金型の酸化やガラス成分の揮発による金型の汚染等が原因で金型が劣化しやすくなり、また、ガラスが金型と融着しやすくなる。さらに、Ｓｂ２Ｏ３に起因する揮発物がガラスと反応しやすくなり、ガラス表面の白濁が発生しやすくなる。
【００５９】
本発明の光学ガラスは、４００ｎｍにおける内部透過率が９０％以上、９０．５％以上、特に９２％以上であることが好ましい。一般的に、内部透過率はＦｅ、Ｃｏ、Ｃｒなどの金属酸化物等による着色がない場合、吸収の少ない４００ｎｍ以上の領域では、屈折率によっても値が変化する。屈折率が高い場合、内部透過率は小さくなる傾向にある。４００ｎｍにおける内部透過率が９０％未満であると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６０】
本発明の光学ガラスは、透過率吸収端の波長が３４０ｎｍ以下、３３６ｎｍ以下、特に３３０ｎｍ以下であることが好ましい。透過率吸収端の波長が３４０ｎｍを超えると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６１】
本発明の光学ガラスは、透過率７５％となる波長λＴ７５が４１０ｎｍ以下、４０５ｎｍ以下、特に４００ｎｍ以下であることが好ましい。λＴ７５が４１０ｎｍを超えると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６２】
本発明の光学ガラスは、透過率７０％となる波長λＴ７０が３９５ｎｍ以下、３９２ｎｍ以下、特に３８０ｎｍ以下であることが好ましい。λＴ７０が３９５ｎｍを超えると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６３】
本発明の光学ガラスは、透過率５％となる波長λＴ５が３５０ｎｍ以下、３４６ｎｍ以下、特に３４０ｎｍ以下であることが好ましい。λＴ５が３５０ｎｍを超えると、短波長可視領域付近の透過率に劣り、特に、高機能な撮像レンズに用いられる大径プレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６４】
本発明の光学ガラスは、５００ｎｍにおける透過率が８０％以上、特に８０．５％以上であることが好ましい。５００ｎｍにおける透過率が８０％未満であると、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズなどの高い可視光透過率が要求されるプレスレンズ等として使用することが困難となる。
【００６５】
次に、本発明の光学ガラスを用いたレンズ等の光学部品の製造方法について説明する。
【００６６】
まず、所望の組成を有するように調合したガラス原料を溶融容器内で溶融する。
【００６７】
清澄剤としてＳｂ２Ｏ３を使用するという観点から、ガラスの溶融温度は１１５０℃以上、１２００℃以上、特に１２５０℃以上が好ましい。なお溶融容器を構成する白金金属からのＰｔ溶け込みによるガラス着色を防止する観点から、溶融温度は１４５０℃以下、１４００℃以下、１３５０℃以下、特に１３００℃以下が好ましい。
【００６８】
また溶融時間が短すぎると、十分に清澄できない可能性があるので、溶融時間は２時間以上、特に３時間以上が好ましい。ただし、溶融容器からのＰｔ溶け込みによるガラス着色を防止する観点から、溶融時間は８時間以下、特に５時間以下が好ましい。
【００６９】
また溶融容器内のガラス融液の深さは、浅すぎると生産性が悪くなるため、３０ｍｍ以上、特に５０ｍｍ以上が好ましい。一方、深すぎると泡の浮上に時間がかかるため、１ｍ以下、特に０．５ｍ以下が好ましい。
【００７０】
続いて、溶融ガラスをモールドプレス可能な大きさのプリフォームに成形する。プリフォームの成形方法としては、板状や塊状のガラス片から所定の形状に切り出して研磨、洗浄して作製してもよいが、連続的に所定量ずつ滴下してから研削、研磨、洗浄する液滴成形法を用いると、容易に成形できるため好ましい。
【００７１】
得られたプリフォームを加熱軟化してモールドプレスして所望の形状に加工した後、洗浄、乾燥して光学レンズ等の光学部品が得られる。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明の光学ガラスを実施例に基づいて詳細に説明する。
【００７３】
表１〜９は本発明の実施例（Ｎｏ．２〜４、７〜９、１２〜１４、１７〜１９、２２〜２４、２７〜２９、３２〜３４、３７〜３９、４１〜５０）ならびに比較例（Ｎｏ．１、５、６、１０、１１、１５、１６、２０、２１、２５、２６、３０、３１、３５、３６、４０）を示す。
【００７４】
【表１】
【００７５】
【表２】
【００７６】
【表３】
【００７７】
【表４】
【００７８】
【表５】
【００７９】
【表６】
【００８０】
【表７】
【００８１】
【表８】
【００８２】
【表９】
【００８３】
【表１０】
【００８４】
各試料は、次のようにして作製した。
【００８５】
各表に記載の組成となるように調合したガラス原料を、ガラス融液深さが５０ｍｍになるよう白金ルツボに入れ、１３００〜１４５０℃で３時間溶融した。次に、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、冷却固化した後、アニールを行ってガラス試料を作製した。このようにして得られたガラス試料について、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄ、ガラス転移点Ｔｇ、液相温度、１３００℃におけるガラスの粘度、各透過率、泡の有無、白濁発生率、Ｓｂ析出レベルを評価した。結果を表１〜９に示す。
【００８６】
屈折率ｎｄはヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で示した。
【００８７】
アッベ数νｄは、上記のｄ線の屈折率と水素ランプのＦ線（４８６．１ｎｍ）、同じく水素ランプのＣ線（６５６．３ｎｍ）の屈折率の値を用い、νｄ＝［（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）］の式から算出した。
【００８８】
ガラス転移温度Ｔｇは熱膨張測定装置（ｄｉｌａｔｏ ｍｅｔｅｒ）にて測定される値によって評価した。
【００８９】
液相温度は、電気炉で１３５０℃−５分の条件でガラスを溶融後、温度勾配を有する電気炉で１８時間保持した後、空気中で放冷し、光学顕微鏡で失透物の析出位置を求めることで測定した。液相温度が１２００℃以下であれば、１００．５以上の液相粘度を達成しやすく、液滴成形を行っても失透が生じにくい。
【００９０】
１３００℃におけるガラスの粘度は周知の白金球引き上げ法にて測定した。
【００９１】
波長５００ｎｍにおける透過率および透過率ａ％となる波長λＴａは、肉厚が１０ｍｍ±０．１ｍｍになるようにガラス試料の両面を鏡面仕上げた後、分光光度計（島津製作所製 ＵＶ−３１００ＰＣ）を用いて２００〜８００ｎｍの波長域での透過率を０．５ｎｍ間隔で測定し、波長５００ｎｍにおける透過率、および透過率７５％、７０％、５％を示す波長により評価した。また、透過率吸収端の波長は、透過率０．５％となる波長により評価を行った。
【００９２】
波長４００ｎｍにおける内部透過率は、まず分光光度計（株式会社島津製作所製ＵＶ−３１００）を用いて、厚さ５ｍｍ±０．１ｍｍおよび１０ｍｍ±０．１ｍｍの研磨された各試料について、波長２００〜８００ｎｍの範囲における表面反射損失を含む透過率を測定し、得られた測定値から波長４００ｎｍにおける内部透過率を算出した。
【００９３】
泡の有無は次のように評価した。ガラス試料を５０×５０×１５ｍｍに切断し、ベンジルアルコール溶液に浸して横から平行光を入射させ、顕微鏡試料台に設置し、１００倍の倍率で観察を行い評価した。
【００９４】
白濁発生確率は次のようにして評価した。まずＰｔ−ＩｒがコートされたＷＣ板の上にガラス試料を載置し、Ｔｇ＋２５℃のＮ２雰囲気にて１分間熱処理する作業を１００回行った。その後、ガラス表面の白濁の有無を顕微鏡で観察した。このようにして１００個の試料を評価し、白濁発生確率を求めた。
【００９５】
Ｓｂ析出レベルは、ＷＣ板上にφ５×５ｍｍのガラス試料を載置し、８００℃のＮ２雰囲気にて１５分間熱処理を行った後、ＷＣ板のＳｂ量をＥＰＭＡ（日本電子製、ＪＸＡ−８９００Ｍ）のＷＤＸにて面分析を行った。さらにＷＤＸの面分析で得られた総信号量を測定面積で割った平均値を求めた。なおＷＤＸの面分析は電流３×１０−８Ａで行った。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の光学用ガラスは、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、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズ、光通信に使用される送受信用レンズ等の光学レンズに好適である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、ＳｉＯ２ ０〜２１％、Ｂ２Ｏ３ ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜４０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ １５〜５０％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜４０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、Ｓｂ２Ｏ３の０．０００１％〜０．１％未満の組成を含有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
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に記載の光学ガラス。
【請求項３】
ガラス転移点が６５０℃以下であ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】
４００ｎｍにおける内部透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１〜３に記載の光学ガラス。
【請求項５】
透過率吸収端の波長が３４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４に記載の光学ガラス。
【請求項６】
透過率７５％となる波長λＴ７５が４１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項７】
透過率７０％となる波長λＴ７０が３９５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６に記載の光学ガラス。
【請求項８】
透過率５％となる波長λＴ５が３５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７に記載の光学ガラス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学レンズ。
【請求項１】
質量％で、ＳｉＯ２ ０〜２１％、Ｂ２Ｏ３ ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜４０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、Ｌａ２Ｏ３ １５〜５０％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜４０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、Ｓｂ２Ｏ３の０．０００１％〜０．１％未満の組成を含有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
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に記載の光学ガラス。
【請求項３】
ガラス転移点が６５０℃以下であ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】
４００ｎｍにおける内部透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１〜３に記載の光学ガラス。
【請求項５】
透過率吸収端の波長が３４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４に記載の光学ガラス。
【請求項６】
透過率７５％となる波長λＴ７５が４１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項７】
透過率７０％となる波長λＴ７０が３９５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６に記載の光学ガラス。
【請求項８】
透過率５％となる波長λＴ５が３５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７に記載の光学ガラス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学レンズ。
【公開番号】特開２０１０−２１５４４４（Ｐ２０１０−２１５４４４Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２８０６（Ｐ２００９−６２８０６）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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