説明

光学ガラス

【課題】酸化ビスマスを含有する光学ガラスにおいて、プリフォームの生産性、モールドプレス性が良好な光学ガラスを提供する。
【解決手段】質量%でBiを10%以上90%未満含有し、屈折率[nd]が1.70以上、アッベ数[νd]が10以上の光学恒数を有し、液相温度における粘性が0.4Pa・s以上である光学ガラスである。さらに、ガラスの屈伏点[At]が600℃以下、液相温度が950℃以下であることが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸化ビスマスを含有する光学ガラスに関し、更に詳しくは、プレス性が良好な光学ガラスに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、光学系を使用する機器の高集積化、高機能化が急速に進められる中、光学系に対する高精度化、軽量、小型化の要求がますます強まっており、この要求を実現するために、高屈折率高分散ガラスを用いた非球面レンズを使用した光学設計が主流になりつつある。
【0003】
特に、研削や研磨法で非球面レンズを作製することは高コスト、低能率であるために、非球面レンズの製造方法としては、ゴブあるいはガラスブロックを切断・研磨したプリフォーム材を加熱軟化させ、これを高精度な面を持つ金型で加圧成形させることによって、研削・研磨工程を省略し、低コスト・大量生産が実現している。
【0004】
この非球面レンズの低コスト・大量生産という目的を達成するためには、まずモールドプレスに用いられる金型が繰り返し使用できなければ、低コスト・大量生産という目的には合致し得ない。そのためには金型の表面酸化を極力抑えるべく、モールドプレス時の温度をできるだけ低く設定する必要がある。また、モールドプレスの上限温度と転移温度やガラス屈伏点は相関性があり、これらの温度は低ければ低い程金型の表面酸化の進行が抑えられ、金型の寿命の観点からも好ましい。更に、モールド成形の前段階であるプリフォーム材の製造についても十分なコスト検討を行う必要がある。
【0005】
プリフォームの製造方法としては、ガラス融液を滴下し冷却する方法がある。この方法はプリフォーム材自体の量産性が高く、製造コストについても現在最も安価である。さらに、この方法にて得られたプリフォームは球形あるいは両凸のレンズ形状に近いため、モールドプレス時の形状変化量を小さくすることができ、ガラス自体の量産性も向上させることができる。
【0006】
ガラス融液を滴下してプリフォーム材を生産する場合、その製造時の条件とガラス自体の特性について相互的に最適化されなければならない。特に高屈折率高分散になるほどガラス成形酸化物の量が相対的に少なくなり、ガラスが低粘性化する傾向にある。つまり、高屈折率高分散ガラスにおいて、この成形法にてプリフォーム材を成形する際、粘性が低いと表面の曲面が滑らかで均一な、球形あるいは両凸のレンズに近い形状を得られ難い。したがって、プリフォーム成形時のガラス融液の粘性は十分検討されなければならない。
【0007】
また、液相温度(失透温度)はガラス成形時、例えばプリフォーム製造時の温度より低い温度でなければならない、つまり滴下時に失透しないガラスでなければならない。したがって、ガラス融液の粘性が低いと、ガラス融液の粘性を上げるべく、ガラス融液の温度を下げなければならない。すると液相温度(失透温度)を下回ってしまい、プリフォーム材に失透を生じてしまう。更に、高屈折率高分散ガラスでは、その傾向が顕著となる。その反面、液相温度が高いため、プリフォーム製造時の温度を高温にすると、失透の問題は解消する。しかし、ガラスが低粘性化してしまい、プリフォーム成形できないばかりか、ガラスの金型への焼き付きや金型の表面酸化による早期消耗等の問題が発生する。
【0008】
以上のように、モールドプレス用光学ガラスの組成は、所望の光学恒数、低いガラス屈伏点および低いガラス転移点を持ち、滴下にてプリフォームを成形可能とするため、各特性の相互的最適化が必要である。
【0009】
近年、精密プレス用材料として、プレス成形温度が700℃以下で、プレス中に結晶が析出しにくい材料として、特許文献1、2にPを主成分としたガラスが開示されている。これらの材料は、従来のSiO系ガラスに比べ低い温度で軟化してプレス成形することが可能である。しかし、これらのガラスにおいても、ガラスの屈伏点温度が高く、ガラスが着色しやすい等の問題点があった。
【0010】
特許文献3には、Biを主成分としたガラスが開示されているが、屈折率および分散が十分ではなく、ガラスの転移点が高い。更に、失透傾向も強いという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開平7−97234号公報
【特許文献2】特開2002−173336号公報
【特許文献3】特開平9−20530号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、高屈折率、高分散の特性を付与しつつ、低ガラス屈伏点を有し、モールドプレス性の良い、即ち表面の曲面が滑らかで均一なプリフォームが得られるガラスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、Bi成分を含有するガラスにおいて、好ましくはアルカリ金属酸化物および/またはアルカリ土類金属酸化物を組み合わせることにより、屈折率[nd]が1.70以上でアッベ数[νd]が10〜35の光学恒数を有し、ガラス屈伏点[At]が600℃以下で、ガラスの液相温度が950℃以下、および、ガラスの液相温度におけるガラス融液の粘性が0.4Pa・s以上で、プリフォームの生産性、モールドプレス性が良好な光学ガラスが得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【0014】
(1) 質量%でBiを10%以上90%未満含有し、屈折率[nd]が1.70以上、アッベ数[νd]が10以上の光学恒数を有し、液相温度における粘性が0.4Pa・s以上である光学ガラス。
【0015】
本発明の光学ガラスによれば、液相温度における粘性が0.4Pa・sであるため、ガラス融液の滴下によるプリフォームの製造において、プリフォームの表面が滑らかで、均一な形状を得ることが容易となる。
【0016】
なお、「液相温度」とは、一定の粒度で粉砕したガラス試料を白金板上にのせ、温度傾斜のついた炉内に30分間保持した後、取り出し、軟化したガラスの結晶の有無を顕微鏡にて観察し、結晶が認められない一番低い温度を表す。
【0017】
また、「粘性」とは、流体の粘り気の程度のことであり、本発明においては、玉引上げ式粘度計(有限会社オプト企業社製)により粘度η(Pa・s)を求め、測定する。
【0018】
(2) 質量%でBiを10%以上75%未満含有し、屈折率[nd]が1.70以上、アッベ数[νd]が15以上の光学恒数を有し、液相温度における粘性が1.0Pa・s以上である(1)に記載の光学ガラス。
【0019】
この態様によれば、Biの含有量を10%以上75%未満とし、液相温度における粘性が1.0Pa・s以上であるため、ガラス融液の滴下によるプリフォームの製造において、プリフォームの表面が滑らかで、均一な形状を得ることがより容易となる。
【0020】
(3) 質量%でBiを55%以上80%未満含有する(1)に記載の光学ガラス。
【0021】
この態様によれば、Biを55%以上80%未満含有させることにより、ガラスの安定性を向上させることができる。
【0022】
(4) 前記光学ガラスにおけるガラスの屈伏点[At]が600℃以下である(1)から(3)のいずれかに記載の光学ガラス。
【0023】
この態様によれば、モールドプレス成形時の温度を低く設定することができるため、金型の表面酸化を抑えること、更に金型の劣化を従来よりも抑えることが容易となる。
【0024】
なお、「屈伏点」とは、ガラスを昇温した時に、ガラスの伸びが止まり、次に収縮が始まる温度であり、本発明においては、熱膨張測定機で昇温速度8℃/minにて測定する。
【0025】
(5) 前記液相温度が950℃以下である(1)から(4)のいずれかに記載の光学ガラス。
【0026】
この態様によれば、溶融ガラス成形の温度を低く設定することができるため、ガラス成形時に失透が生じにくくなる。
【0027】
(6) 前記液相温度が800℃以下である(1)から(4)のいずれかに記載の光学ガラス。
【0028】
この態様によれば、溶融ガラス成形の温度を低く設定することができるため、ガラス成形時に失透が生じにくくなる。
【0029】
(7) 質量%で、SiO量<B量、かつ、SiO+Bの合計量を3%以上60%以下含有する(1)から(6)いずれか記載の光学ガラス、または、(8) さらに、SiO/Bの比が0.3〜0.8である(7)に記載の光学ガラス。(9) 前記SiO+Bの合計量を10%以上60%以下含有する(4)記載の光学ガラス。
【0030】
この組成範囲により、光学ガラスを製造することで、液相温度における粘性が高く、かつ液相温度が低い、本発明の目的とするガラスを得ることが容易となる。また、SiOよりもBを多く含有させることで、ガラスを安定化させることが容易となる。
【0031】
(10) 質量%で、ROとRnOを各0.1%以上含有する(1)から(9)のいずれかに記載の光学ガラス(ただし、RはZn、Ba、Sr、Ca、Mgより選択される1種以上を示し、RnはLi、Na、K、Csより選択される1種以上を示す。)、または、(11) 前記RO成分を0%を超え含有する(10)に記載の光学ガラス。(ただし、RはZn、Ba、Sr、Ca、Mgより選択される1種以上を示し、RnはLi、Na、K、Csより選択される1種以上を示す。)、さらに、(12)少なくともBaOを0%を超え含有する(10)に記載の光学ガラス。さらに、(13) 前記RO成分を10%を超え含有する(10)に記載の光学ガラス(ただし、RはZn、Ba、Sr、Ca、Mgより選択される1種以上を示し、RnはLi、Na、K、Csより選択される1種以上を示す。)。
【0032】
この態様によれば、アルカリ土類金属成分とアルカリ金属成分はガラスの安定性を向上させて、失透温度を下げる効果を容易に得ることができる。特に、アルカリ土類金属が、BaOである場合、ガラス安定性向上効果を得易くなる。
【0033】
(14)質量%でLiOを0.5%以上含有する(1)から(13)いずれか記載の光学ガラス。
【0034】
この態様によれば、LiOを0.5%以上含有することで光学ガラスの安定性を飛躍的に向上させる。
【0035】
(15) 質量%でAl+Ga+TiO+ZrO+Y+Nb+Gd+Ta+SnO+WOの合計量が1%以下である(1)から(14)いずれか記載の光学ガラス。
【0036】
この態様によれば、(15)で指定した成分を含有させることにより、光学ガラスの安定性を向上させることができる。
【0037】
(16) 質量%でアルカリ土類金属成分(BaO、CaO、MgO及びSrO)の含有量が10%以上である(1)から(15)いずれか記載の光学ガラス。
【0038】
この態様によれば、アルカリ土類金属成分の含有量を10%以上とすることにより、光学ガラスの安定性を向上させることができる。
【0039】
(17) 前記光学ガラスの透過率が70%となる波長であるλ70が、550nm以下である(1)から(16)いずれか記載の光学ガラス。
【0040】
この態様によれば、光学ガラスのλ70が、550nm以下であるため、可視領域に高い透明性を有する。従って、光学ガラスとして効果的に用いることが容易となる。
【0041】
(18) (1)から(17)いずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形してなる光学素子。
【0042】
本発明によれば、液相温度における粘性が0.4Pa・s以上であるため、精密プレス成形により、光学素子を提供することが容易となる。
【0043】
(19) (1)から(17)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、または、(20) (19)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なる光学素子。
【0044】
本発明によれば、液相温度における粘性が0.4Pa・s以上であるため、精密プレス成形用プリフォームとして効果的であり、当該精密プレス成形用のプリフォームを精密プレス成形した光学素子を製造することが容易となる。
【発明の効果】
【0045】
本発明の光学ガラスは、上記構成要件を採用することにより、プリフォームの生産性とプリフォーム自体の特性、モールドプレス性が良好な光学ガラスを得られ、かつ環境上好ましくない物質を含まず、モールドプレス性が極めて良好であるという、諸特性が総合的に優れた光学ガラスを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0046】
次に、本発明の光学ガラスにおいて、具体的な実施態様について説明する。
【0047】
[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。各成分は質量%にて表現する。なお、本願明細書中において質量%で表されるガラス組成は全て酸化物基準での質量%で表されたものである。ここで、「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、当該生成酸化物の質量の総和を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。
【0048】
<必須成分、任意成分について>
Biは、ガラスの安定性の向上、および、高屈折率高分散化およびガラス転移点[Tg]を下げるため、本発明の目的を達成するのに欠かせない成分である。しかし、Biを過剰に含有するとガラス安定性が損なわれ、少なすぎると本発明の目的を満たすことが出来ない。よって、Bi量は10%、より好ましくは20%、最も好ましくは30%、さらに最も好ましい範囲は55%を下限とし、好ましくは90%未満、より好ましくは80%未満、最も好ましくは75%未満を上限とする。
【0049】
または、SiO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、ガラスの失透性および液相温度に対する粘性を高くするのに非常に効果があり、液相温度における粘性を向上させる成分である。これら成分の1種または2種合計の含有量の下限は3%以上とすることが好ましく、5%以上とすることが好ましく、または、7%以上とすることが好ましく、さらに好ましくは、10%以上である。ただし、本発明が目的とする屈折率を得るためには、含有量の上限を60%とすることが望ましく、50%とすることがより望ましく、さらに40%とすることが最も望ましい。なお、この場合Bの含有量をSiOの含有量よりも多くすることが好ましい。Bの含有量をSiOの含有量よりも多くすることで、ガラスの失透性および液相温度に対する粘性を効率よく向上させることができる。
【0050】
上記2つの成分は、単独でガラス中に導入しても本発明の目的を達成することができるが、BとSiOを共存させることにより、ガラスの液相温度を格段に下げることができる。さらにSiO/Bの比が1.2未満にするとガラス溶融時における溶け残りが少なくなる傾向にある。その比率を1.1未満とすることが好ましく、さらに、1.0未満とすることが好ましく、最も好ましい範囲として0.3〜0.8とすることにより液相温度の低いガラスを得ることができる。
【0051】
また、より効果的に本発明が目的とするガラス屈伏点を得たい場合は、Bの上限値を30%以下とすることが好ましく、25%以下とすることがより好ましく、20%以下とすることが最も好ましい。また、SiOの上限値を20%未満とすることが好ましく、さらに15%以下とすることがより好ましく、さらには10%以下とすることが最も好ましい。なおSiOは0%を超えて含有させることが好ましい。
【0052】
Alは、化学的耐久性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの溶融性が悪くなり失透性が増し、ガラス屈伏点を高くする傾向にある。従って、上限値を4%とすることが好ましく、3%とすることが好ましく、1%とすることが最も好ましい。
【0053】
TiOは、ガラスの屈折率を高め、高分散を寄与し、液相温度を下げるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると逆にガラスの失透性が増す傾向にある。従って、20%以下とすることが好ましく、10%以下とすることが好ましく、5%以下とすることが最も好ましい。
【0054】
Nbは、ガラスの屈折率を高め、高分散を寄与し、ガラスの失透性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの溶融性が悪化する傾向にある。従って、20%以下とすることが好ましく、15%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが最も好ましい。
【0055】
WOは、ガラスの屈折率を高め、高分散を寄与し、ガラスの屈伏点を下げるのに効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの分相が増す傾向にある。従って、15%以下とすることが好ましく、10%以下とすることが好ましく、5%以下とすることが最も好ましい。
【0056】
特に本発明が目的とする高屈折率高分散ガラスを得たい場合は、TiOとNbとWOの合計量を、0.1%以上とすることが好ましく、0.5%とすることが好ましく、1%以上とすることが最も好ましい。
【0057】
Taは、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの分相が増す傾向にあり任意に添加しうる成分である。上限値を15%とすることが好ましく、10%とすることが好ましく、5%とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。
【0058】
ZrOは、化学的耐久性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎるとガラスの失透傾向が増すため、任意に添加しうる成分である。上限値を10%とすることが好ましく、5%とすることが好ましく、2%とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。
【0059】
、La、Gd、Ybの成分は、ガラスの化学的耐久性の向上に効果があり、任意に添加し得る成分であるが、その量が多いと分散が低分散になる傾向があり、耐失透性も増す傾向にある。従って、これら成分のそれぞれの上限が10%であるとともに、上記成分の合計量の上限値を10%とすることが好ましく、7%とすることが好ましく、0.1%とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。
【0060】
上述したAl、ZrO、Ta、WO、TiO、Nb、Ga、YおよびGdの他にSnOおよびGaの合計量は、ガラスの安定性向上のため1%以下であることが好ましい。
【0061】
RO(R=Zn、Ba、Ca、Mg、Sr)成分はガラスの溶融性、耐失透性の向上および化学的耐久性の向上に効果があり、これらの成分のいずれかが必要不可欠である。また、液相温度における粘性が良好となる。これらのRO(R=Zn、Ba、Ca、Mg、Sr)の合計量は0%を超えることが必要で、好ましくは0.1%以上、より好ましくは1%以上、さらに好ましくは5%以上、最も好ましくは10%以上とすることが必要である。
【0062】
RO成分のうち、RがZnの場合を除いたRO成分(アルカリ土類金属成分)は、ガラスの安定性向上に特に効果がある。このため、アルカリ土類金属成分は、10%以上とすることが特に好ましい。
【0063】
ZnOは、化学的耐久性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると失透が発生しやすくなる。従って、上限値を15%とすることが好ましく、10%とすることが好ましく、5%とすることが最も好ましい。
【0064】
CaOは、ガラスの溶融性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると失透が発生しやすくなる。従って、上限値を15%とすることが好ましく、10%とすることが好ましい。
【0065】
BaOは、ガラスの失透性および着色を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると本発明が目的とする屈折率が得られにくくなる。従って、上限値を50%とすることが好ましく、40%とすることがより好ましく、35%とすることが最も好ましい。下限値については、0%でも差し支えないが、0%を超えることが好ましく、1%以上とすることがより好ましく、3%以上とすることが最も好ましい。
【0066】
MgOは、ガラスを高分散化させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると失透が発生しやすくなる。従って、上限値を10%とすることが好ましく、7%とすることが好ましく、5%とすることが最も好ましい。
【0067】
SrOは、ガラスの失透性を改善させるのには効果的な成分であるが、その量が多すぎると再加熱試験における失透が発生しやすくなる。従って、上限値を50%とすることが好ましく、40%とすることが好ましく、30%とすることが最も好ましい。
【0068】
RnO(Rn=K、Na、Li)成分はガラスの溶融性とガラス屈伏点を下げる効果がある。従って、RnOの合計量の下限値を0.1%以上とすることが好ましく、0.5%以上とすることが好ましい。
【0069】
LiOは、ガラスの溶融性を改善させ、再加熱試験における失透の発生防止に効果的な成分であるが、その量が多すぎると本発明の目的とする屈折率が得られにくくなる。従って、上限値を15%とすることが好ましく、10%とすることがより好ましく、5%とすることが最も好ましい。なお、LiOを0.5%以上含有させることによって、光学ガラスの安定性を飛躍的に向上させることができる。
【0070】
NaOは、ガラスの失透性を改善させ、再加熱試験における失透の発生防止に効果的な成分であるが、その量が多すぎると屈折率が下がってしまう。従って、上限値を15%とすることが好ましく、10%とすることが好ましく、5%とすることが最も好ましい。
【0071】
Oは、ガラスの失透性を改善させるのに効果的な成分であるが、その量が多すぎると屈折率が下がってしまい本発明の目的とする屈折率が得られにくくなる。従って、上限値を20%とすることが好ましく、15%とすることが好ましく、10%とすることが最も好ましい。
【0072】
前述のRO及びRnOの合計含有量は、ガラス成形時の安定性、すなわち液相温度液相温度における粘性を所定の範囲に保つため、0.1%、より好ましくは5%、最も好ましくは10%を下限とすることが好ましい。
【0073】
は、ガラスの着色の改善に効果がある成分であり任意に添加し得る成分である。しかし、その量が多すぎるとガラスの分相傾向が強くなる。従って、上限値を10%とすることが好ましく、5%とすることが好ましく、1%とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。
【0074】
Sbは、ガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができるが、その量は3%以下で十分に効果を有する。
【0075】
GeOは、ガラスの着色の改善と高屈折率・高分散の向上に効果がある成分であるが、高価であるために任意に添加し得る成分である。従って、上限値を20%とすることが好ましく、10%とすることが好ましく、5%とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。
【0076】
Fは、ガラスの溶融性を高める効果があるが、屈折率を急激に下げるために任意に添加し得る成分である。従って、上限値を5%とすることが好ましく、3%とすることが好ましく、1%とすることが最も好ましい。さらに好ましくは含まない。
【0077】
<含有させるべきでない成分について>
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およびMo等の各遷移金属成分は、それぞれを単独または複合して少量含有した場合においても、ガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。したがって、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。
【0078】
Th成分は高屈折率化またはガラスとしての安定性の向上を目的として、CdおよびTl成分は低ガラス転移点[Tg]化を目的として含有させることができる。しかし、Pb、Th、Cd、Tl、Os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るため、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、およ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。したがって、環境上の影響を重視する場合には実質的に含まないことが好ましい。
【0079】
鉛成分は、ガラスを製造、加工、および廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、コストが高くなり、本発明のガラスに鉛成分を含有させるべきでない。
【0080】
Asは、ガラスを溶融する際、泡切れ(脱泡性)を良くするために使用される成分であるが、ガラスを製造、加工、および廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、本発明のガラスにAsを含有させることは好ましくない。
【0081】
本発明は、各成分を質量%で、以下の範囲で含有させることが好ましい。
Bi:10〜90%未満、および/または
SiO:0%を超え20%未満、および/または
BaO:0〜50%、および/または
:0〜30%、および/または
Al:0〜4%、および/または
TiO:0〜20%、および/または
Nb:0〜20%、および/または
WO:0〜15%、および/または
Ta:0〜15%、および/または
ZrO:0〜10%、および/または
ZnO:0〜15%、および/または
MgO:0〜10%、および/または
CaO:0〜15%、および/または
SrO:0〜50%、および/または
LiO:0〜15%、および/または
NaO:0〜15%、および/または
O:0〜20%、および/または
:0〜10%、および/または
La:0〜10%、および/または
Gd:0〜10%、および/または
Yb:0〜10%、および/または
:0〜10%、および/または
Sb:0〜3%、および/または
GeO:0〜20%、および/または
F:0〜5%
【0082】
本発明の光学ガラスは、高屈折率、高分散であるとともに、600℃以下の屈伏点[At]を容易に得ることができる。Atのより好ましい範囲は、530℃以下であり、さらに好ましくは500℃以下である。
【0083】
本発明の光学ガラスは、高屈折率、高分散であるとともに、液相温度における粘性を0.4Pa・s以上のものを得ることができる。更に、液相温度における粘性の好ましい範囲は、0.5Pa・s以上であり、さらに好ましくは0.6Pa・s以上、最も好ましくは1.0Pa・s以上である。
【0084】
本発明の光学ガラスは、液相温度が950℃以下のものを得ることができる。液相温度の好ましい範囲は、900℃以下であり、さらに好ましくは800℃以下である。
【0085】
本発明の光学ガラスは、アッベ数[νd]が10以上の光学恒数を有するものを得ることができる。アッベ数の好ましい範囲は、10以上であり、より好ましくは15以上である。
【0086】
本発明の光学ガラスは、ガラスの透過率λ70が550nm以下のものを得ることができる。さらにガラスの透過率λ70の好ましい範囲は、500nm以下であり、さらに好ましくは485nm以下である。
【0087】
[製造方法]
本発明の光学ガラスは、通常の光学ガラスを製造する方法であれば、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。各出発原料(酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩、フッ化物塩等)を所定量秤量し、均一に混合する。混合した原料を石英坩堝またはアルミナ坩堝に投入し、粗溶融の後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝またはイリジウム坩堝に投入し、溶解炉で850〜1250℃で1〜10時間熔解する。その後、攪拌、均質化した後、適当な温度に下げて金型等に鋳込み、ガラスを製造する。
【0088】
本発明の光学ガラスは、典型的にはレンズ、プリズム、ミラー用途に使用される。また、本発明の光学素子製造方法においては、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させて典型的には球状のプリフォームを作製する。前記プリフォームは精密プレス成形方法によって所望の形状の光学素子が製造される。
【実施例】
【0089】
以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0090】
表1から6に示す組成で、合計量が400gになるように原料を秤量し、均一に混合した。石英と白金を用いて950〜1050℃で2〜3時間熔解した後、800〜900℃に下げて、更に1時間くらい保温してから金型に鋳込み、ガラスを作製した。得られたガラスと特性を表1から6に示す。また、上記の実施例と同様の方法で、表7に示す組成で比較例1から7についても作製した。
【0091】
実施例1から63、比較例1から7の光学ガラスについて、屈折率[nd]、アッベ数[νd]、液相温度、液相温度における粘性、ガラス屈伏点[At]、透過率の測定を行った。
【0092】
屈折率[nd]およびアッベ数[νd]については、徐冷降温速度を−25℃/Hrとして得られたガラスについて測定した。
【0093】
ガラス屈伏点[At]については、熱膨張測定機で昇温速度を8℃/minにして測定した。
【0094】
透過率測定については、日本光学硝子工業会規格JOGIS02に準じて行った。なお本発明においては、着色度ではなく透過率を示した。具体的には、厚さ10±0.1mmの対面平行研磨品をJISZ8722に準じ、200〜800nmの分光透過率を測定した。透過率70%時の波長を示し、小数点第一位を四捨五入して求めた。
【0095】
液相温度については、400から1100℃の温度勾配のついた失透試験炉に30分保持し、倍率80倍の顕微鏡により結晶の有無を観察し、液相温度を測定した。
【0096】
粘性については、球引上げ式粘度計(有限会社オプト企業社製 型番BVM−13LH)により粘度η(Pa・s)を求め、液相温度における粘度を測定した。
【0097】
【表1】

【0098】
【表2】

【0099】
【表3】

【0100】
【表4】

【0101】
【表5】

【0102】
【表6】

【0103】
【表7】

【0104】
表1から6に見られるとおり、本発明の実施例1から63の光学ガラスは全て、屈折率[nd]が1.70以上、アッベ数[νd]が10以上の光学恒数を有し、かつ、液相温度における粘性が0.4Pa・sであることからプリフォームの生産性が良好であり、モールドプレス成形に適している。
【0105】
これに対し、比較例1は、屈折率が低く、上記特定範囲内の光学恒数を有さず、屈伏点も比較的高い。
【0106】
比較例2から5は、ZrO、Ta、WO、Alを、多く含有させた組成であるが、いずれも失透傾向が高く、液相温度における粘性も低い。したがって、本発明が目的とするモールドプレス成形に適したガラスを得ることができない。
【0107】
比較例6は、液相温度に対する粘性が低く、本発明が目的とするモールドプレス成形に適したガラスを得ることができない。
【0108】
また、比較例7は、ガラス化せず、本発明が目的とするモールドプレス成形に適したガラスを得ることができない。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量%でBiを10%以上90%未満含有し、
屈折率[nd]が1.70以上、アッベ数[νd]が10以上の光学恒数を有し、
液相温度における粘性が0.4Pa・s以上である光学ガラス。
【請求項2】
質量%でBiを10%以上75%未満含有し、
アッベ数[νd]が15以上の光学恒数を有し、
液相温度における粘性が1.0Pa・s以上である請求項1に記載の光学ガラス。
【請求項3】
質量%でBiを55%以上80%未満含有する請求項1に記載の光学ガラス。
【請求項4】
前記光学ガラスにおけるガラスの屈伏点[At]が600℃以下である請求項1から3のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項5】
前記液相温度が950℃以下である請求項1から4いずれか記載の光学ガラス。
【請求項6】
前記液相温度が800℃以下である請求項1から4いずれか記載の光学ガラス。
【請求項7】
質量%で、SiO量<B量、かつ、SiO+Bの合計量を3%以上60%以下含有する請求項1から6いずれか記載の光学ガラス。
【請求項8】
さらに、SiO/Bの比が0.3〜0.8である請求項7に記載の光学ガラス。
【請求項9】
前記SiO+Bの合計量を5%以上60%以下含有する請求項7記載の光学ガラス。
【請求項10】
質量%で、ROとRnOを各0.1%以上含有する請求項1から9いずれか記載の光学ガラス。
(ただし、RはZn、Ba、Sr、Ca、Mgより選択される1種以上を示し、RnはLi、Na、K、Csより選択される1種以上を示す。)
【請求項11】
前記RO成分を0%を超え含有する請求項10記載の光学ガラス。
(ただし、RはZn、Ba、Sr、Ca、Mgより選択される1種以上を示し、RnはLi、Na、K、Csより選択される1種以上を示す。)
【請求項12】
少なくともBaOを0%を超え含有する請求項10記載の光学ガラス。
【請求項13】
前記RO成分を10%を超え含有する請求項10記載の光学ガラス。
(ただし、RはZn、Ba、Sr、Ca、Mgより選択される1種以上を示し、RnはLi、Na、K、Csより選択される1種以上を示す。)
【請求項14】
質量%でLiOを0.5%以上含有する請求項1から9いずれか記載の光学ガラス。
【請求項15】
質量%でAl+Ga+TiO+ZrO+Y+Nb+Gd+Ta+SnO+WOの合計量が1%以下である請求項1から14いずれか記載の光学ガラス。
【請求項16】
質量%でアルカリ土類金属成分(BaO、CaO、MgO及びSrO)の含有量が10%以上である請求項1から15いずれか記載の光学ガラス。
【請求項17】
前記光学ガラスの透過率が70%となる波長であるλ70が、550nm以下である請求項1から16いずれか記載の光学ガラス。
【請求項18】
請求項1から17いずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形してなる光学素子。
【請求項19】
請求項1から17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20】
請求項19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なる光学素子。

【公開番号】特開2013−67559(P2013−67559A)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−257996(P2012−257996)
【出願日】平成24年11月26日(2012.11.26)
【分割の表示】特願2007−534286(P2007−534286)の分割
【原出願日】平成18年8月4日(2006.8.4)
【出願人】(000128784)株式会社オハラ (539)
【Fターム(参考)】