ＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス
【課題】低ガラス転移点特性を有し、モールドプレス成形性に優れることから量産が可能であり、しかも低分散であり高屈折率特性を達成しやすいＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスを提供する。
【解決手段】組成として、モル％でＴｅＯ２を０．１〜４０％未満、ＺｎＯを１６〜４０％、Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有し、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下、ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３が１０％以上であるＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスであって、アッベ数νｄが３０以上であることを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【解決手段】組成として、モル％でＴｅＯ２を０．１〜４０％未満、ＺｎＯを１６〜４０％、Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有し、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下、ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３が１０％以上であるＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスであって、アッベ数νｄが３０以上であることを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。詳細には、屈折率ｎｄおよびアッベ数νｄが高く、各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラ、一般のカメラの撮影用レンズ等に用いられるモールドプレス成形用光学ガラスとして好適なＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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用途に使用される光学ガラスとして、低分散高屈折率光学ガラスが求められている。この種のレンズとしては、非球面形状のレンズが広く用いられている。その作製方法としては、例えば以下のような方法が知られている。
【０００３】
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、洗浄を行いプリフォームガラス（モールドプレス成形用硝材）を作製する。または、溶融ガラスを急冷鋳造して、一旦ガラスインゴットを作製し、研削、研磨、洗浄を行い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させ、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。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。
【０００４】
ところで、モールドプレス成形が可能な低ガラス転移点特性を有し、かつ高屈折率特性を比較的容易に達成できるガラス組成系として、ＴｅＯ２を含むテルライト系ガラスが知られている。例えば、特許文献１にはガラス転移点Ｔｇが５１０℃以下で、屈折率ｎｄが１．９７を超えるテルライト系ガラスが開示されている。また、特許文献２にも、１．９程度の高い屈折率ｎｄを有するテルライト系ガラスが開示されている。
【特許文献１】特開２００６―１８２５７７号公報
【特許文献２】特公平１―４４６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のテルライト系ガラスは、高屈折率を有するが、アッベ数νｄが２９以下と低く高分散である。特許文献２には、屈折率ｎｄまたはアッベ数νｄが比較的高いテルライト系ガラスが記載されているが、両特性とも所望のレベルを満たすガラスは開示されていない。
【０００６】
ところで、ＴｅＯ２は屈折率を高める反面、アッベ数を大きく低下させる傾向があるため、一般的にテルライト系ガラスでは低分散なガラスは得られにくい。また、テルライト系ガラスに低分散特性を付与しうるＢ２Ｏ３とＺｎＯをガラス組成中に多量に含有させると、ガラス化が不安定になり失透しやすくなるという問題がある。
【０００７】
以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、低ガラス転移点特性を有し、モールドプレス成形性に優れることから量産が可能であり、しかも低分散であり高屈折率特性を達成しやすいＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系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】
【０００８】
本発明者等は鋭意検討を行った結果、テルライト系ガラスのＴｅＯ２の含有量を制限するとともに、他のガラス成分の含有量を特定の範囲に規定することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、組成として、モル％でＴｅＯ２を０．１〜４０％未満、ＺｎＯを１６〜４０％、Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有し、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下、ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３が１０％以上であるＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスであって、アッベ数νｄが３０以上であることを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。ここで、「Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有」するとは、Ｂ２Ｏ３を０．１％以上含有することをいう。
【００１０】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ＺｎＯを１６％以上含有することから、モールドプレス成形に好適な低いガラス転移点Ｔｇおよび液相温度ＴＬを達成しやすい。また、ＴｅＯ２を含有しているため、モールドプレス可能な低ガラス転移点特性を得られやすい。
【００１１】
また本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ガラスを高屈折率化するＴｅＯ２とガラスを低分散化させるＺｎＯとＢ２Ｏ３を必須成分として含有する。さらに、ＴｅＯ２に比べて、分散をより低下させやすいＬａ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５の少なくともいずれか一種を含有する。このため、アッベ数νｄが３０以上と低分散特性を有し、高屈折率特性も達成しやすく、光学機器を小型化、高機能化することが可能な光学レンズを作製することが可能である。
【００１２】
したがって、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、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光学レンズ用のモールドプレス成形用硝材として好適である。
【００１３】
第二に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、屈折率ｎｄが１．８２以上であることを特徴とする。
【００１４】
第三に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスにおいて、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５であることが好ましい。
【００１５】
第四に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ＺｎＯを２６〜４０％含有することが好ましい。
【００１６】
第五に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、Ｂ２Ｏ３を２〜５０％含有することが好ましい。
【００１７】
第六に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、さらに、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏから選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。
【００１８】
第七に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が７％未満であることが好ましい。
【００１９】
ガラス組成におけるＮｂ２Ｏ５の含有量をこのように限定することにより、高アッベ数を達成しやすくなる。
【００２０】
第八に、本発明は、別の形態として、モル％で、ＴｅＯ２ ０．１〜４０％未満、Ｌａ２Ｏ３ ０〜４０％、ＺｎＯ １６〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ２〜５０％（ただし、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下）、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜２５％、ＷＯ３ ０〜４５％、ＴｉＯ２ ０〜１０％、ＺｒＯ２ ０〜２０％、ＳｉＯ２ ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜５％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％の組成を含有し、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しないことを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。
【００２１】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、モールドプレス成形に好適な低ガラス転移点Ｔｇおよび液相温度ＴＬを達成しやすく、モールドプレス成形な低ガラス転移点特性を有するため、プリフォームガラスの量産性に優れるという特徴を有する。また、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、低分散かつ高屈折率を達成しやすく、光学機器を小型化、高機能化することが可能な光学レンズを作製することが可能である。
【００２２】
なお、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯといった環境負荷物質を実質的に含有しないため、環境の面からも好ましい。ここで、「ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しない」とは、これらの成分が各々０．００１％以下であることをいう。
【００２３】
第九に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、Ｌａ２Ｏ３を０．１〜４０％含有することが好ましい。
【００２４】
第十に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ガラス転移点Ｔｇが６３０℃以下であることが好ましい。
【００２５】
第十一に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、液相温度ＴＬが１０５０℃以下であることが好ましい。
【００２６】
第十二に、本発明のモールドプレス成形用硝材は、前記いずれかのＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスからなることを特徴とする。
【００２７】
第十三に、本発明の光学レンズは、前記モールドプレス成形用硝材からなることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、組成として、モル％でＴｅＯ２を０．１〜４０％未満、ＺｎＯを１６〜４０％、Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有する。
【００２９】
以下に、各成分の含有量を上記のように限定した理由を説明する。なお、特に断りが無い場合、以下の「％」は「モル％」を意味する。
【００３０】
ＴｅＯ２は高屈折率のガラスを得るのに有効な成分であり、またガラス転移点Ｔｇを下げる成分でもある。さらに、ガラス化を容易にする働きもある。ＴｅＯ２の含有量は０．１〜４０％未満、好ましくは１〜３０％、より好ましくは３〜２０％、さらに好ましくは５〜２０％である。また、低ガラス転移点特性が得られにくくなる。ＴｅＯ２の含有量が０．１％未満であると、高屈折率のガラスが得られにくい。一方、ＴｅＯ２の含有量が４０％以上であると、モールドプレス金型が劣化しやすく寿命が短くなる傾向がある。また、低分散特性が得られにくくなる。
【００３１】
なお、ＴｅＯ２の含有量を少なくすると、ガラスの高屈折率化が難しくなる場合があるが、後述するように、屈折率ｎｄの不足は、その他の成分、例えばＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２等を適宜添加することにより補うことができる。同じくＴｅＯ２の含有量を少なくすると、ガラス転移点Ｔｇが上昇する傾向があるが、例えばＬｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ等を添加することによりガラス転移点Ｔｇを低下させることができる。
【００３２】
ＺｎＯはガラスを低分散化させ、またガラス転移点Ｔｇを下げる成分である。ＺｎＯの含有量は１６〜４０％、好ましくは２０〜４０％、より好ましくは２６〜４０％、さらに好ましくは２６〜３５％である。ＺｎＯの含有量が１６％未満であると、前記効果が得られにくい。一方、ＺｎＯの含有量が４０％を超えると、ガラス化を著しく妨げる傾向がある。
【００３３】
Ｂ２Ｏ３もガラスを低分散化させるとともに、ガラス転移点Ｔｇを下げる成分である。またガラスを安定化させる成分でもある。Ｂ２Ｏ３は必須成分として含有され、その含有量は、好ましくは２〜５０％、より好ましくは１０〜５０％、さらに好ましくは２５〜５０％、特に好ましくは２５〜４０％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が２％未満であると、前記効果が得られにくい。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が５０％を超えると、ガラスの屈折率ｎｄが低下し、例えば屈折率ｎｄ１．８２以上の高屈折率特性を維持することが困難になる。
【００３４】
ＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスにおいて、低分散のガラスを得る観点から、ＺｎＯとＢ２Ｏ３をできる限り多く含有させることが好ましいが、ＺｎＯとＢ２Ｏ３の含有量を増加させていくとガラスの安定性が損なわれ、ガラスが容易に失透したり、あるいはガラス化が困難になる傾向がある。このような観点から、ＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３は６８％以下、好ましくは６５％以下、より好ましくは６０％以下に制限される。なお、十分な低分散化効果を得る観点から、ＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３は好ましくは３０％以上、より好ましくは４３％以上、さらに好ましくは５０％以上である。
【００３５】
ＺｎＯとＢ２Ｏ３の含有量の増加に伴うガラスの不安定化を抑制するために、Ｂ２Ｏ３とＺｎＯの含有量の比率を制限することが有効である。具体的には、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが好ましくは０．７６〜１．５、より好ましくは０．７７〜１．５、さらに好ましくは０．７８〜１．２、特に好ましくは０．８〜１．２に制限される。
【００３６】
なお、後述するように、Ｂ２Ｏ３とＺｎＯに加えて、例えばＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等を必要に応じて適宜添加することにより、ガラスの低分散化の効果を補うことも可能である。
【００３７】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、上記成分に加えてさらにＬａ２Ｏ３を含有することができる。Ｌａ２Ｏ３は高屈折率を維持しつつ低分散化を達成するために有効な成分である。Ｌａ２Ｏ３の含有量は０〜４０％、好ましくは０．１〜４０％、より好ましくは０．１〜３０％、さらに好ましくは５〜２５％、特に好ましくは８〜２０％である。Ｌａ２Ｏ３の含有量を増やすことにより、低分散特性、具体的にはアッベ数νｄを３０以上にすることが容易になるが、Ｌａ２Ｏ３の含有量が４０％を超えると、ガラス化が困難になる傾向がある。
【００３８】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、さらにＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２から選ばれる少なくとも１種を含有することができる。これらの成分は屈折率ｎｄを高める効果がある。以下、各成分について説明する。
【００３９】
Ｎｂ２Ｏ５はガラスの屈折率ｎｄを高める効果が大きい成分である。ただし、多量に含有すると失透しやすくなり、またアッベ数νｄが低下する傾向がある。したがって、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は０〜２５％、好ましくは０．１〜１５％、より好ましくは１〜１０％である。特に、高アッベ数のガラスを得るためには、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は７％未満であることが好ましい。
【００４０】
Ｔａ２Ｏ５はガラスの屈折率ｎｄを高める成分である。ただし、多量に含有するとガラス化を著しく妨げる傾向がある。したがって、Ｔａ２Ｏ５の含有量は０〜１５％、好ましくは０．１〜１０％である。
【００４１】
ＷＯ３はガラスの屈折率ｎｄを高めるとともに、ガラスを安定化する成分である。ただし、多量に含有するとガラスが熱的に不安定になる傾向がある。したがって、ＷＯ３の含有量は０〜４５％、好ましくは０〜２０％、より好ましくは０．１〜１０％である。
【００４２】
ＴｉＯ２はガラスの屈折率ｎｄを高める効果が顕著な成分である。ただし、多量に含有するとガラス化を著しく妨げる傾向がある。したがって、ＴｉＯ２の含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜５％である。
【００４３】
ＺｒＯ２はガラスの屈折率ｎｄを高める成分である。ただし、多量に含有するとガラス化を著しく妨げる傾向がある。したがって、ＺｒＯ２の含有量は０〜２０％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。
【００４４】
なお、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスにおいて、ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３は１０％以上、好ましくは１５％以上に制限される。ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３が１０％未満であると、高屈折率と低分散の両特性がともに所望のレベルを満たすガラスが得られにくくなる。
【００４５】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、上記成分に加えてさらにＧｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３から選ばれる少なくとも１種を含有することができる。これらの成分は、ガラスを低分散化させる効果がある。以下、各成分について説明する。
【００４６】
Ｇｄ２Ｏ３は高屈折率を維持しつつ低分散化を達成するために有効な成分である。Ｇｄ２Ｏ３の含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。
【００４７】
Ｙ２Ｏ３はガラスを低分散化させる成分である。Ｙ２Ｏ３の含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。
【００４８】
Ｙｂ２Ｏ３もガラスを低分散化させる成分である。Ｙｂ２Ｏ３の含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。
【００４９】
ＳｉＯ２もガラスを低分散化させる効果があるが、含有量の増加に伴い、ガラスが熱的に不安定になる傾向がある。したがって、ＳｉＯ２の含有量は０〜５％、好ましくは０．１〜２％である。
【００５０】
Ａｌ２Ｏ３もガラスを低分散化させる効果があるが、含有量の増加に伴い、ガラスが熱的に不安定になる傾向がある。したがって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜５％、好ましくは０．１〜２％である。
【００５１】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、上記成分に加えてさらにＬｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯから選ばれる少なくとも１種を含有することができる。これらの成分は、屈折率ｎｄやガラス転移点Ｔｇの微調整に利用することができる。しかし、いずれの成分も少量の添加で屈折率ｎｄが大きく低下するため、多く含有させることは好ましくない。これらの成分の含有量は各々０〜５％、好ましくは０．１〜３％である。
【００５２】
また本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、上記成分以外にもさらに種々の成分を添加することが可能である。例えば、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｇａ２Ｏ３添加できる。
【００５３】
ＧｅＯ２はガラスの安定化や屈折率向上の効果を得る目的で添加することができる。しかし、稀少原料であるため、多量に含有させると原料コストの高騰にも繋がる。よって、使用するとしても、その含有量は制限される。具体的には、ＧｅＯ２の含有量は０〜５％、好ましくは０〜３％、より好ましくは０〜１％である。特に０．００１％以下であることが好ましい。
【００５４】
Ｐ２Ｏ５はガラス転移点Ｔｇや粘度の調整の目的で添加することができる。しかし、多量に含有すると、ガラスの耐候性の低下や失透が生じやすくなる。よって、使用するとしても、その含有量は制限される。具体的には、Ｐ２Ｏ５の含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜５％である。
【００５５】
Ｇａ２Ｏ３はガラスの安定化や屈折率調整の目的で添加することができる。しかし、稀少原料で高価であるため、多量に含有させると原料コストの高騰にも繋がる。よって、量産性の観点から、その含有量は３％未満、好ましくは１％以下、より好ましくは０．００１％以下である。
【００５６】
なお、Ｅｒはガラス着色の原因になるため、実質的に含有しないことが好ましい。具体的には、Ｅｒ２Ｏ３換算含有量で０．００１％以下であることが好ましい。
【００５７】
また、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯは環境負荷物質であるため、実質的に含有しないことが好ましい。具体的には、これらの成分は各々０．００１％以下であることが好ましい。
【００５８】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、アッベ数νｄが３０以上、好ましくは３４以上、より好ましくは３５以上、さらに好ましくは３６以上、特に好ましくは３７以上である。
【００５９】
また、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、屈折率ｎｄが好ましくは１．８２以上、より好ましくは１．８４以上、さらに好ましくは１．８６以上、特に好ましくは１．８７以上である。
【００６０】
本発明は、別の形態として、モル％で、ＴｅＯ２ ０．１〜４０％未満、Ｌａ２Ｏ３ ０〜４０％、ＺｎＯ １６〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ２〜５０％（ただし、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下）、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜２５％、ＷＯ３ ０〜４５％、ＴｉＯ２ ０〜１０％、ＺｒＯ２ ０〜２０％、ＳｉＯ２ ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜５％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％の組成を含有し、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しないことを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。
【００６１】
このようにガラス組成を限定した理由は前記と同様である。
【００６２】
また、このガラス組成において、より好ましい範囲は、モル％で、ＴｅＯ２ ０．１〜２０％、Ｌａ２Ｏ３ ０．１〜３０％、ＺｎＯ ２６〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ２５〜５０％、（ただし、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯの値が０．７６〜１．５、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下）、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜２５％、ＷＯ３ ０〜４５％、ＴｉＯ２ ０〜１０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、ＳｉＯ２ ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜５％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜９％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しないものが挙げられる。
【００６３】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ガラス転移点Ｔｇが好ましくは６３０℃以下、より好ましくは６００℃以下である。また、液相温度ＴＬは１０５０℃以下、より好ましくは１０４０℃以下である。ガラス転移点Ｔｇまたは液相温度ＴＬが当該範囲を満たすことがプリフォームガラス量産性の面から好ましい。
【００６４】
次に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスを用いて光ピックアップレンズや撮影用レンズ等の光学ガラスを製造する方法を述べる。
【００６５】
まず、所望の組成になるようにガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉で溶融する。
【００６６】
次に、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して一旦液滴状ガラスを作製し、プリフォームガラスを得る。または、溶融ガラスを急冷鋳造して一旦ガラスブロックを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを得る。
【００６７】
続いて、精密加工を施した金型中にプリフォームガラスを投入し、軟化状態となるまで加熱しながら加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写させる。このようにして光ピックアップレンズや撮影用レンズを得ることができる。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６９】
表１〜３は本発明の実施例１〜１２および比較例１〜５を示している。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
【表３】
【００７３】
各試料は、以下のようにして作製した。
【００７４】
まず、表１〜３に記載の組成となるように調合したガラス原料を白金ルツボに入れ、１０８０℃でそれぞれ２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、アニールし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、各種特性を評価した。結果を表１〜３に示す。
【００７５】
なお屈折率ｎｄは、屈折率計（カルニュー製 ＫＰＲ−２００）を用いて、ヘリウムランプのｄ線（波長：５８７．６ｎｍ）における測定値で示した。
【００７６】
アッベ数νｄは、屈折率計（カルニュー製 ＫＰＲ−２００）を用いて、ヘリウムランプのｄ線、水素ランプのＦ線（波長：４８６．１ｎｍ）、および水素ランプのＣ線（波長：６５６．３ｎｍ）における屈折率の測定値を、それぞれｎｄ、ｎＦ、ｎＣとした際の｛（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）｝の値とした。
【００７７】
液相温度ＴＬは、ガラス試料を３００〜５００μｍの粒径となるように粉砕し、これを白金ボート中に投入し、温度勾配炉で１２時間熱処理した後のガラス中の失透物（結晶異物）の観察された温度として示した。
【００７８】
ガラス転移点Ｔｇは、熱膨張曲線における低温度域の直線と高温度域の直線の交点より求めた。
【００７９】
表１〜３から明らかなように、実施例１〜１２ではアッベ数νｄが３０．０〜３９．１、屈折率ｎｄが１．８６０〜１．９７２と、低分散特性および高屈折率特性をともに満たしていることがわかる。また、ガラス転移点Ｔｇは５２８〜５７８℃であり、モールドプレス成形が十分可能であることが確認できた。さらに、液相温度ＴＬは１０５０℃以下と良好であった。
【００８０】
一方、比較例１および３はＴｅＯ２を４０％以上と多量に含有しており、比較例４はＺｎＯの含有量が１６％より少ないため、いずれもアッベ数νｄが低く高分散であった。比較例２はＺｎＯの含有量が１６％より少なく、Ｂ２Ｏ３とＺｎＯの割合Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５の範囲外であるため、一部結晶が析出した。比較例５は、ＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％より大きいため、ガラス化しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、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光学レンズの硝材用ガラスとして好適である。特に、モールドプレス成形を利用して作製される光学レンズの硝材用ガラスとして好適である。また、モールドプレス成形以外の成形方法で成形されるガラス硝材として使用することも可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。詳細には、屈折率ｎｄおよびアッベ数νｄが高く、各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラ、一般のカメラの撮影用レンズ等に用いられるモールドプレス成形用光学ガラスとして好適なＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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用途に使用される光学ガラスとして、低分散高屈折率光学ガラスが求められている。この種のレンズとしては、非球面形状のレンズが広く用いられている。その作製方法としては、例えば以下のような方法が知られている。
【０００３】
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、洗浄を行いプリフォームガラス（モールドプレス成形用硝材）を作製する。または、溶融ガラスを急冷鋳造して、一旦ガラスインゴットを作製し、研削、研磨、洗浄を行い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させ、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。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。
【０００４】
ところで、モールドプレス成形が可能な低ガラス転移点特性を有し、かつ高屈折率特性を比較的容易に達成できるガラス組成系として、ＴｅＯ２を含むテルライト系ガラスが知られている。例えば、特許文献１にはガラス転移点Ｔｇが５１０℃以下で、屈折率ｎｄが１．９７を超えるテルライト系ガラスが開示されている。また、特許文献２にも、１．９程度の高い屈折率ｎｄを有するテルライト系ガラスが開示されている。
【特許文献１】特開２００６―１８２５７７号公報
【特許文献２】特公平１―４４６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のテルライト系ガラスは、高屈折率を有するが、アッベ数νｄが２９以下と低く高分散である。特許文献２には、屈折率ｎｄまたはアッベ数νｄが比較的高いテルライト系ガラスが記載されているが、両特性とも所望のレベルを満たすガラスは開示されていない。
【０００６】
ところで、ＴｅＯ２は屈折率を高める反面、アッベ数を大きく低下させる傾向があるため、一般的にテルライト系ガラスでは低分散なガラスは得られにくい。また、テルライト系ガラスに低分散特性を付与しうるＢ２Ｏ３とＺｎＯをガラス組成中に多量に含有させると、ガラス化が不安定になり失透しやすくなるという問題がある。
【０００７】
以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、低ガラス転移点特性を有し、モールドプレス成形性に優れることから量産が可能であり、しかも低分散であり高屈折率特性を達成しやすいＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系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】
【０００８】
本発明者等は鋭意検討を行った結果、テルライト系ガラスのＴｅＯ２の含有量を制限するとともに、他のガラス成分の含有量を特定の範囲に規定することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、組成として、モル％でＴｅＯ２を０．１〜４０％未満、ＺｎＯを１６〜４０％、Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有し、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下、ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３が１０％以上であるＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスであって、アッベ数νｄが３０以上であることを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。ここで、「Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有」するとは、Ｂ２Ｏ３を０．１％以上含有することをいう。
【００１０】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ＺｎＯを１６％以上含有することから、モールドプレス成形に好適な低いガラス転移点Ｔｇおよび液相温度ＴＬを達成しやすい。また、ＴｅＯ２を含有しているため、モールドプレス可能な低ガラス転移点特性を得られやすい。
【００１１】
また本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ガラスを高屈折率化するＴｅＯ２とガラスを低分散化させるＺｎＯとＢ２Ｏ３を必須成分として含有する。さらに、ＴｅＯ２に比べて、分散をより低下させやすいＬａ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５の少なくともいずれか一種を含有する。このため、アッベ数νｄが３０以上と低分散特性を有し、高屈折率特性も達成しやすく、光学機器を小型化、高機能化することが可能な光学レンズを作製することが可能である。
【００１２】
したがって、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、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光学レンズ用のモールドプレス成形用硝材として好適である。
【００１３】
第二に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、屈折率ｎｄが１．８２以上であることを特徴とする。
【００１４】
第三に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスにおいて、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５であることが好ましい。
【００１５】
第四に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ＺｎＯを２６〜４０％含有することが好ましい。
【００１６】
第五に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、Ｂ２Ｏ３を２〜５０％含有することが好ましい。
【００１７】
第六に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、さらに、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏから選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。
【００１８】
第七に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が７％未満であることが好ましい。
【００１９】
ガラス組成におけるＮｂ２Ｏ５の含有量をこのように限定することにより、高アッベ数を達成しやすくなる。
【００２０】
第八に、本発明は、別の形態として、モル％で、ＴｅＯ２ ０．１〜４０％未満、Ｌａ２Ｏ３ ０〜４０％、ＺｎＯ １６〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ２〜５０％（ただし、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下）、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜２５％、ＷＯ３ ０〜４５％、ＴｉＯ２ ０〜１０％、ＺｒＯ２ ０〜２０％、ＳｉＯ２ ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜５％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％の組成を含有し、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しないことを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。
【００２１】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、モールドプレス成形に好適な低ガラス転移点Ｔｇおよび液相温度ＴＬを達成しやすく、モールドプレス成形な低ガラス転移点特性を有するため、プリフォームガラスの量産性に優れるという特徴を有する。また、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、低分散かつ高屈折率を達成しやすく、光学機器を小型化、高機能化することが可能な光学レンズを作製することが可能である。
【００２２】
なお、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯといった環境負荷物質を実質的に含有しないため、環境の面からも好ましい。ここで、「ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しない」とは、これらの成分が各々０．００１％以下であることをいう。
【００２３】
第九に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、Ｌａ２Ｏ３を０．１〜４０％含有することが好ましい。
【００２４】
第十に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ガラス転移点Ｔｇが６３０℃以下であることが好ましい。
【００２５】
第十一に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、液相温度ＴＬが１０５０℃以下であることが好ましい。
【００２６】
第十二に、本発明のモールドプレス成形用硝材は、前記いずれかのＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスからなることを特徴とする。
【００２７】
第十三に、本発明の光学レンズは、前記モールドプレス成形用硝材からなることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、組成として、モル％でＴｅＯ２を０．１〜４０％未満、ＺｎＯを１６〜４０％、Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有する。
【００２９】
以下に、各成分の含有量を上記のように限定した理由を説明する。なお、特に断りが無い場合、以下の「％」は「モル％」を意味する。
【００３０】
ＴｅＯ２は高屈折率のガラスを得るのに有効な成分であり、またガラス転移点Ｔｇを下げる成分でもある。さらに、ガラス化を容易にする働きもある。ＴｅＯ２の含有量は０．１〜４０％未満、好ましくは１〜３０％、より好ましくは３〜２０％、さらに好ましくは５〜２０％である。また、低ガラス転移点特性が得られにくくなる。ＴｅＯ２の含有量が０．１％未満であると、高屈折率のガラスが得られにくい。一方、ＴｅＯ２の含有量が４０％以上であると、モールドプレス金型が劣化しやすく寿命が短くなる傾向がある。また、低分散特性が得られにくくなる。
【００３１】
なお、ＴｅＯ２の含有量を少なくすると、ガラスの高屈折率化が難しくなる場合があるが、後述するように、屈折率ｎｄの不足は、その他の成分、例えばＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２等を適宜添加することにより補うことができる。同じくＴｅＯ２の含有量を少なくすると、ガラス転移点Ｔｇが上昇する傾向があるが、例えばＬｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ等を添加することによりガラス転移点Ｔｇを低下させることができる。
【００３２】
ＺｎＯはガラスを低分散化させ、またガラス転移点Ｔｇを下げる成分である。ＺｎＯの含有量は１６〜４０％、好ましくは２０〜４０％、より好ましくは２６〜４０％、さらに好ましくは２６〜３５％である。ＺｎＯの含有量が１６％未満であると、前記効果が得られにくい。一方、ＺｎＯの含有量が４０％を超えると、ガラス化を著しく妨げる傾向がある。
【００３３】
Ｂ２Ｏ３もガラスを低分散化させるとともに、ガラス転移点Ｔｇを下げる成分である。またガラスを安定化させる成分でもある。Ｂ２Ｏ３は必須成分として含有され、その含有量は、好ましくは２〜５０％、より好ましくは１０〜５０％、さらに好ましくは２５〜５０％、特に好ましくは２５〜４０％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が２％未満であると、前記効果が得られにくい。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が５０％を超えると、ガラスの屈折率ｎｄが低下し、例えば屈折率ｎｄ１．８２以上の高屈折率特性を維持することが困難になる。
【００３４】
ＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスにおいて、低分散のガラスを得る観点から、ＺｎＯとＢ２Ｏ３をできる限り多く含有させることが好ましいが、ＺｎＯとＢ２Ｏ３の含有量を増加させていくとガラスの安定性が損なわれ、ガラスが容易に失透したり、あるいはガラス化が困難になる傾向がある。このような観点から、ＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３は６８％以下、好ましくは６５％以下、より好ましくは６０％以下に制限される。なお、十分な低分散化効果を得る観点から、ＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３は好ましくは３０％以上、より好ましくは４３％以上、さらに好ましくは５０％以上である。
【００３５】
ＺｎＯとＢ２Ｏ３の含有量の増加に伴うガラスの不安定化を抑制するために、Ｂ２Ｏ３とＺｎＯの含有量の比率を制限することが有効である。具体的には、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが好ましくは０．７６〜１．５、より好ましくは０．７７〜１．５、さらに好ましくは０．７８〜１．２、特に好ましくは０．８〜１．２に制限される。
【００３６】
なお、後述するように、Ｂ２Ｏ３とＺｎＯに加えて、例えばＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等を必要に応じて適宜添加することにより、ガラスの低分散化の効果を補うことも可能である。
【００３７】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、上記成分に加えてさらにＬａ２Ｏ３を含有することができる。Ｌａ２Ｏ３は高屈折率を維持しつつ低分散化を達成するために有効な成分である。Ｌａ２Ｏ３の含有量は０〜４０％、好ましくは０．１〜４０％、より好ましくは０．１〜３０％、さらに好ましくは５〜２５％、特に好ましくは８〜２０％である。Ｌａ２Ｏ３の含有量を増やすことにより、低分散特性、具体的にはアッベ数νｄを３０以上にすることが容易になるが、Ｌａ２Ｏ３の含有量が４０％を超えると、ガラス化が困難になる傾向がある。
【００３８】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、さらにＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２から選ばれる少なくとも１種を含有することができる。これらの成分は屈折率ｎｄを高める効果がある。以下、各成分について説明する。
【００３９】
Ｎｂ２Ｏ５はガラスの屈折率ｎｄを高める効果が大きい成分である。ただし、多量に含有すると失透しやすくなり、またアッベ数νｄが低下する傾向がある。したがって、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は０〜２５％、好ましくは０．１〜１５％、より好ましくは１〜１０％である。特に、高アッベ数のガラスを得るためには、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は７％未満であることが好ましい。
【００４０】
Ｔａ２Ｏ５はガラスの屈折率ｎｄを高める成分である。ただし、多量に含有するとガラス化を著しく妨げる傾向がある。したがって、Ｔａ２Ｏ５の含有量は０〜１５％、好ましくは０．１〜１０％である。
【００４１】
ＷＯ３はガラスの屈折率ｎｄを高めるとともに、ガラスを安定化する成分である。ただし、多量に含有するとガラスが熱的に不安定になる傾向がある。したがって、ＷＯ３の含有量は０〜４５％、好ましくは０〜２０％、より好ましくは０．１〜１０％である。
【００４２】
ＴｉＯ２はガラスの屈折率ｎｄを高める効果が顕著な成分である。ただし、多量に含有するとガラス化を著しく妨げる傾向がある。したがって、ＴｉＯ２の含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜５％である。
【００４３】
ＺｒＯ２はガラスの屈折率ｎｄを高める成分である。ただし、多量に含有するとガラス化を著しく妨げる傾向がある。したがって、ＺｒＯ２の含有量は０〜２０％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。
【００４４】
なお、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスにおいて、ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３は１０％以上、好ましくは１５％以上に制限される。ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３が１０％未満であると、高屈折率と低分散の両特性がともに所望のレベルを満たすガラスが得られにくくなる。
【００４５】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、上記成分に加えてさらにＧｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３から選ばれる少なくとも１種を含有することができる。これらの成分は、ガラスを低分散化させる効果がある。以下、各成分について説明する。
【００４６】
Ｇｄ２Ｏ３は高屈折率を維持しつつ低分散化を達成するために有効な成分である。Ｇｄ２Ｏ３の含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。
【００４７】
Ｙ２Ｏ３はガラスを低分散化させる成分である。Ｙ２Ｏ３の含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。
【００４８】
Ｙｂ２Ｏ３もガラスを低分散化させる成分である。Ｙｂ２Ｏ３の含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。
【００４９】
ＳｉＯ２もガラスを低分散化させる効果があるが、含有量の増加に伴い、ガラスが熱的に不安定になる傾向がある。したがって、ＳｉＯ２の含有量は０〜５％、好ましくは０．１〜２％である。
【００５０】
Ａｌ２Ｏ３もガラスを低分散化させる効果があるが、含有量の増加に伴い、ガラスが熱的に不安定になる傾向がある。したがって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜５％、好ましくは０．１〜２％である。
【００５１】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、上記成分に加えてさらにＬｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯから選ばれる少なくとも１種を含有することができる。これらの成分は、屈折率ｎｄやガラス転移点Ｔｇの微調整に利用することができる。しかし、いずれの成分も少量の添加で屈折率ｎｄが大きく低下するため、多く含有させることは好ましくない。これらの成分の含有量は各々０〜５％、好ましくは０．１〜３％である。
【００５２】
また本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、上記成分以外にもさらに種々の成分を添加することが可能である。例えば、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｇａ２Ｏ３添加できる。
【００５３】
ＧｅＯ２はガラスの安定化や屈折率向上の効果を得る目的で添加することができる。しかし、稀少原料であるため、多量に含有させると原料コストの高騰にも繋がる。よって、使用するとしても、その含有量は制限される。具体的には、ＧｅＯ２の含有量は０〜５％、好ましくは０〜３％、より好ましくは０〜１％である。特に０．００１％以下であることが好ましい。
【００５４】
Ｐ２Ｏ５はガラス転移点Ｔｇや粘度の調整の目的で添加することができる。しかし、多量に含有すると、ガラスの耐候性の低下や失透が生じやすくなる。よって、使用するとしても、その含有量は制限される。具体的には、Ｐ２Ｏ５の含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜５％である。
【００５５】
Ｇａ２Ｏ３はガラスの安定化や屈折率調整の目的で添加することができる。しかし、稀少原料で高価であるため、多量に含有させると原料コストの高騰にも繋がる。よって、量産性の観点から、その含有量は３％未満、好ましくは１％以下、より好ましくは０．００１％以下である。
【００５６】
なお、Ｅｒはガラス着色の原因になるため、実質的に含有しないことが好ましい。具体的には、Ｅｒ２Ｏ３換算含有量で０．００１％以下であることが好ましい。
【００５７】
また、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯは環境負荷物質であるため、実質的に含有しないことが好ましい。具体的には、これらの成分は各々０．００１％以下であることが好ましい。
【００５８】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、アッベ数νｄが３０以上、好ましくは３４以上、より好ましくは３５以上、さらに好ましくは３６以上、特に好ましくは３７以上である。
【００５９】
また、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、屈折率ｎｄが好ましくは１．８２以上、より好ましくは１．８４以上、さらに好ましくは１．８６以上、特に好ましくは１．８７以上である。
【００６０】
本発明は、別の形態として、モル％で、ＴｅＯ２ ０．１〜４０％未満、Ｌａ２Ｏ３ ０〜４０％、ＺｎＯ １６〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ２〜５０％（ただし、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下）、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜２５％、ＷＯ３ ０〜４５％、ＴｉＯ２ ０〜１０％、ＺｒＯ２ ０〜２０％、ＳｉＯ２ ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜５％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％の組成を含有し、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しないことを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスに関する。
【００６１】
このようにガラス組成を限定した理由は前記と同様である。
【００６２】
また、このガラス組成において、より好ましい範囲は、モル％で、ＴｅＯ２ ０．１〜２０％、Ｌａ２Ｏ３ ０．１〜３０％、ＺｎＯ ２６〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ２５〜５０％、（ただし、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯの値が０．７６〜１．５、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下）、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜２５％、ＷＯ３ ０〜４５％、ＴｉＯ２ ０〜１０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、ＳｉＯ２ ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜５％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜９％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しないものが挙げられる。
【００６３】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、ガラス転移点Ｔｇが好ましくは６３０℃以下、より好ましくは６００℃以下である。また、液相温度ＴＬは１０５０℃以下、より好ましくは１０４０℃以下である。ガラス転移点Ｔｇまたは液相温度ＴＬが当該範囲を満たすことがプリフォームガラス量産性の面から好ましい。
【００６４】
次に、本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスを用いて光ピックアップレンズや撮影用レンズ等の光学ガラスを製造する方法を述べる。
【００６５】
まず、所望の組成になるようにガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉で溶融する。
【００６６】
次に、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して一旦液滴状ガラスを作製し、プリフォームガラスを得る。または、溶融ガラスを急冷鋳造して一旦ガラスブロックを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを得る。
【００６７】
続いて、精密加工を施した金型中にプリフォームガラスを投入し、軟化状態となるまで加熱しながら加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写させる。このようにして光ピックアップレンズや撮影用レンズを得ることができる。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６９】
表１〜３は本発明の実施例１〜１２および比較例１〜５を示している。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
【表３】
【００７３】
各試料は、以下のようにして作製した。
【００７４】
まず、表１〜３に記載の組成となるように調合したガラス原料を白金ルツボに入れ、１０８０℃でそれぞれ２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、アニールし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、各種特性を評価した。結果を表１〜３に示す。
【００７５】
なお屈折率ｎｄは、屈折率計（カルニュー製 ＫＰＲ−２００）を用いて、ヘリウムランプのｄ線（波長：５８７．６ｎｍ）における測定値で示した。
【００７６】
アッベ数νｄは、屈折率計（カルニュー製 ＫＰＲ−２００）を用いて、ヘリウムランプのｄ線、水素ランプのＦ線（波長：４８６．１ｎｍ）、および水素ランプのＣ線（波長：６５６．３ｎｍ）における屈折率の測定値を、それぞれｎｄ、ｎＦ、ｎＣとした際の｛（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）｝の値とした。
【００７７】
液相温度ＴＬは、ガラス試料を３００〜５００μｍの粒径となるように粉砕し、これを白金ボート中に投入し、温度勾配炉で１２時間熱処理した後のガラス中の失透物（結晶異物）の観察された温度として示した。
【００７８】
ガラス転移点Ｔｇは、熱膨張曲線における低温度域の直線と高温度域の直線の交点より求めた。
【００７９】
表１〜３から明らかなように、実施例１〜１２ではアッベ数νｄが３０．０〜３９．１、屈折率ｎｄが１．８６０〜１．９７２と、低分散特性および高屈折率特性をともに満たしていることがわかる。また、ガラス転移点Ｔｇは５２８〜５７８℃であり、モールドプレス成形が十分可能であることが確認できた。さらに、液相温度ＴＬは１０５０℃以下と良好であった。
【００８０】
一方、比較例１および３はＴｅＯ２を４０％以上と多量に含有しており、比較例４はＺｎＯの含有量が１６％より少ないため、いずれもアッベ数νｄが低く高分散であった。比較例２はＺｎＯの含有量が１６％より少なく、Ｂ２Ｏ３とＺｎＯの割合Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５の範囲外であるため、一部結晶が析出した。比較例５は、ＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％より大きいため、ガラス化しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスは、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光学レンズの硝材用ガラスとして好適である。特に、モールドプレス成形を利用して作製される光学レンズの硝材用ガラスとして好適である。また、モールドプレス成形以外の成形方法で成形されるガラス硝材として使用することも可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成として、モル％でＴｅＯ２を０．１〜４０％未満、ＺｎＯを１６〜４０％、Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有し、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下、ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３が１０％以上であるＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスであって、アッベ数νｄが３０以上であることを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項２】
屈折率ｎｄが１．８２以上であることを特徴とする請求項１に記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項３】
Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５であることを特徴とする請求項１または２に記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項４】
ＺｎＯを２６〜４０％含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項５】
Ｂ２Ｏ３を２〜５０％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項６】
さらに、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏから選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項７】
Ｎｂ２Ｏ５の含有量が７％未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項８】
モル％で、ＴｅＯ２ ０．１〜４０％未満、Ｌａ２Ｏ３ ０〜４０％、ＺｎＯ １６〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ２〜５０％（ただし、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下）、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜２５％、ＷＯ３ ０〜４５％、ＴｉＯ２ ０〜１０％、ＺｒＯ２ ０〜２０％、ＳｉＯ２ ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜５％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％の組成を含有し、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しないことを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項９】
Ｌａ２Ｏ３を０．１〜４０％含有することを特徴とする請求項８に記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項１０】
ガラス転移点Ｔｇが６３０℃以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項１１】
液相温度ＴＬが１０５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスからなることを特徴とするモールドプレス成形用硝材。
【請求項１３】
請求項１２に記載のモールドプレス成形用硝材からなることを特徴とする光学レンズ。
【請求項１】
組成として、モル％でＴｅＯ２を０．１〜４０％未満、ＺｎＯを１６〜４０％、Ｂ２Ｏ３を必須成分として含有し、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下、ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｌａ２Ｏ３が１０％以上であるＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスであって、アッベ数νｄが３０以上であることを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項２】
屈折率ｎｄが１．８２以上であることを特徴とする請求項１に記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項３】
Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５であることを特徴とする請求項１または２に記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項４】
ＺｎＯを２６〜４０％含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項５】
Ｂ２Ｏ３を２〜５０％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項６】
さらに、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏから選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項７】
Ｎｂ２Ｏ５の含有量が７％未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項８】
モル％で、ＴｅＯ２ ０．１〜４０％未満、Ｌａ２Ｏ３ ０〜４０％、ＺｎＯ １６〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ２〜５０％（ただし、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯが０．７６〜１．５、かつＺｎＯ＋Ｂ２Ｏ３が６８％以下）、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜２５％、ＷＯ３ ０〜４５％、ＴｉＯ２ ０〜１０％、ＺｒＯ２ ０〜２０％、ＳｉＯ２ ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜５％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％の組成を含有し、ＰｂＯ、Ｔｌ２ＯおよびＨｆＯを実質的に含有しないことを特徴とするＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項９】
Ｌａ２Ｏ３を０．１〜４０％含有することを特徴とする請求項８に記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項１０】
ガラス転移点Ｔｇが６３０℃以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項１１】
液相温度ＴＬが１０５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラスからなることを特徴とするモールドプレス成形用硝材。
【請求項１３】
請求項１２に記載のモールドプレス成形用硝材からなることを特徴とする光学レンズ。
【公開番号】特開２０１０−５２９５４（Ｐ２０１０−５２９５４Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１６３２２（Ｐ２００８−２１６３２２）
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【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３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【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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