JP2005206433A - 光学ガラス、プレス成形用被成形ガラス体、光学素子およびその製造方法 - Google Patents

光学ガラス、プレス成形用被成形ガラス体、光学素子およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 高屈折率、高分散特性を有し、かつ着色の少ない光学ガラス、該光学ガラスからなるプレス成形用被成形ガラス体と光学素子を提供する。
【解決手段】 ガラス成分としてP２O５、Nb２O５およびTiO２を含む光学ガラスにおいて、外割で0重量%を超え1重量%以下のSb２O３が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下であり、光線透過率が70%になる波長が500nm以下である光学ガラス、あるいは必須成分としてP２O５、Nb２O５、TiO２を、任意成分としてWO３、Bi２O３を含み、前記成分の含有量が重量％表示で、
P２O５ 17〜30％、
Nb２O５ 30％以上、
TiO２ 0％を超えかつ20％以下、
ただし、重量比Nb２O５／（Nb２O５＋TiO２＋WO３＋Bi２O３） 0.11以上、
のガラス組成に外割で0重量%超1重量%以下のSb２O３が添加され、屈折率(nd)が1.91以上、アッベ数(νd)が21以下である光学ガラス、および該光学ガラスからなるプレス成形用被成形ガラス体と光学素子である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、光学ガラス、プレス成形用被成形ガラス体、光学素子およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、高屈折率、高分散特性を有し、かつ着色の少ない光学ガラス、該光学ガラスからなるプレス成形用被成形ガラス体と光学素子、および上記光学素子の製造方法に関するものである。
近年、高屈折率、高分散特性を有する光学ガラスの需要がますます高まっている。このようなガラスとして、リン酸塩系のガラス組成をベースにＴｉＯ２などの高屈折率を付与する成分を比較的多量に導入した光学ガラスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記ガラスは、リン酸塩系のガラス組成をベースにＴｉＯ２などの高屈折率を付与する成分を比較的多量に導入しており、その結果ガラスが着色しやすく、着色度の面で問題があった。したがって、上記特許文献１においては、光学ガラスの熱処理を行うことで、着色の改善を試みているが、この場合、熱処理工程を必要とし、操作が煩雑になるのを免れない上、ガラス全体を均一な着色度にするのが難しいという問題がある。
特開平６−３４５４８１号公報
本発明は、このような事情のもとで、高屈折率、高分散特性を有し、かつ着色の少ない光学ガラス、該光学ガラスからなるプレス成形用被成形ガラス体と光学素子、および上記光学素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の組成を有し、かつ光線透過率が７０％になる波長がある値以下である光学ガラスにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）ガラス成分としてＰ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５およびＴｉＯ２を含む光学ガラスにおいて、
外割で０重量％を超え１重量％以下のＳｂ２Ｏ３が添加され、屈折率（ｎｄ）が１．９１以上、アッベ数（νｄ）が２１以下であり、光線透過率が７０％になる波長が５００ｎｍ以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、光学ガラスＩと称する。）、
（２）任意成分としてＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３を含み、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３の合計量に対するＴｉＯ２の重量比ＴｉＯ２／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）が０．１１以上である上記（１）項に記載の光学ガラス、
（３）重量％表示で、
Ｐ２Ｏ５ １７〜３０％、
Ｎｂ２Ｏ５ ３０〜６０％、
ＴｉＯ２ ０％を超えかつ２０％以下、
を含む上記（１）または（２）項に記載の光学ガラス、
（４）必須成分としてＰ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２を、任意成分としてＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３を含み、前記成分の含有量が重量％表示で、
Ｐ２Ｏ５ １７〜３０％、
Ｎｂ２Ｏ５ ３０％以上、
ＴｉＯ２ ０％を超えかつ２０％以下、
ただし、重量比Ｎｂ２Ｏ５／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ０．１１以上、
のガラス組成に外割で０重量％超１重量％以下のＳｂ２Ｏ３が添加され、屈折率（ｎｄ）が１．９１以上、アッベ数（νｄ）が２１以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、光学ガラスＩＩと称する。）、
（５）光線透過率が７０％になる波長が５００ｎｍ以下である上記（４）項に記載の光学ガラス、
（６）重量％表示で、
ＳｉＯ２ ０〜３％、
Ｂ２Ｏ３ １〜８％、
Ｎａ２Ｏ ０〜１２％、
Ｋ２Ｏ ０〜１０％、
ＢａＯ ０％超２５％以下、
ＺｎＯ ０〜５％、
をさらに含む上記（３）または（４）項に記載の光学ガラス、
（７）Ｓｂ２Ｏ３を外割で０．１重量％超１重量％以下含む上記（１）〜（６）項のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（８）溶融ガラスを成形、冷却した状態における光線透過率が７０％になる波長が５００ｎｍ以下である上記（１）〜（７）項のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（９）上記（１）〜（８）項のいずれか１項に記載の光学ガラスからなり、プレス成形に供されることを特徴とするプレス成形用被成形ガラス体、
（１０）上記（１）〜（８）項のいずれか１項に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子、および
（１１）上記（９）項に記載のプレス成形用被成形ガラス体を、加熱、軟化してプレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
を提供するものである。
本発明によれば、高屈折率および高分散特性を有し、かつ着色の少ない光学ガラス、該光学ガラスからなる光学素子をプレス成形によって得るためのプレス成形用被成形ガラス体、並びに上記光学ガラスからなる光学素子およびその製造方法を提供することができる。
本発明の光学ガラスには、光学ガラスＩと光学ガラスＩＩの２つの態様がある。まず、光学ガラスＩについて説明する。
本発明の光学ガラスＩは、必須成分としてＰ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５およびＴｉＯ２を含むガラスであり、外割で０重量％を超え１重量％以下のＳｂ２Ｏ３が添加され、屈折率（ｎｄ）が１．９１以上、アッベ数（νｄ）が２１以下であり、光線透過率が７０％になる波長が５００ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
ここで光線透過率とは、１０．０±０．１ｍｍの厚さに研磨された互いに平行な面を有するガラス試料を用い、前記研磨された面に対して垂直方向から光を入射して得られる分光透過率のことである。上記研磨は測定波長域の波長に対し、表面粗さが十分小さい状態に平滑化されていることを意味する。上記分光透過率は波長２８０〜７００ｎｍの範囲で測定される。光線透過率が５％になる波長をλ５とすると、λ５から波長を長くしていくと光線透過率が増加し、７０％以上に達すると波長７００ｎｍまで７０％以上の高透過率を保つ。光線透過率が７０％になる波長をλ７０とすると、λ７０は５００ｎｍ以下であることを要し、好ましくは、４９０ｎｍ以下である。λ７０の下限には特に制限はないが、光線透過率以外の諸性質を良好にする上から３５０ｎｍ以上の範囲にすることが望ましい。
上記組成範囲において１．９１以上と極めて高い屈折率（ｎｄ）を得ることができるが、Ｎｂ２Ｏ５やＴｉＯ２といった高屈折率成分がＰ２Ｏ５含有ガラス中に存在すると、その成分が還元されて茶色〜紫色の着色が発生し、光線透過率が低下する。この現象を低減し、上記光線透過率を得るにはＳｂ２Ｏ３の添加が不可欠である。しかし、Ｓｂ２Ｏ３の添加量が多くなるとＳｂ２Ｏ３の吸収によってガラスが着色してしまう。そのため、Ｓｂ２Ｏ３の添加量は上記範囲に制限されている。Ｓｂ２Ｏ３の好ましい添加量は、外割で０．０１〜１重量％、より好ましくは０．１重量％を超え１重量％以下、さらに好ましくは０．１１〜１重量％、より一層好ましくは０．１１〜０．７重量％、特に好ましくは０．１１〜０．５重量％である。なお、外割添加量とは、Ｓｂ２Ｏ３以外のガラス成分の合計量に対する添加量のことである。
なお、本発明の光学ガラスＩは、極めて高い屈折率と分散を有するという高い付加価値を備えたものであり、このような付加価値を一層高める上から、屈折率（ｎｄ）が１．９２以上であることが好ましい。また、アッベ数（νｄ）は２０未満であることが好ましく、１９以下であることがより好ましく、１８．５以下であることがさらに好ましい。
屈折率（ｎｄ）には特に上限を設けないが、光学ガラスの品質を高いまま維持し、より安定な製造を可能にする上から、２．０１以下とすることが好ましく、２．００以下とすることがより好ましい。またアッベ数（νｄ）にも特に下限は設けないが、同様の観点から、１７以上とすることが好ましく、１７．５以上とすることがより好ましい。
本発明の光学ガラスＩは、ＰｂＯ、Ａｓ２Ｏ３を含まないことが望ましい。ＰｂＯはガラスの屈折率を増加させるが、環境影響上問題のある物質であり、Ａｓ２Ｏ３は脱泡効果が高く、ガラスの着色防止効果も高いが、環境影響上問題のある物質である。したがって、本発明ではこれらの物質をガラスから排除することが望まれる。
次に、本発明の光学ガラスＩＩは、必須成分としてＰ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２を、任意成分としてＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３を含み、前記成分の含有量が重量％表示で、
Ｐ２Ｏ５ １７〜３０％、
Ｎｂ２Ｏ５ ３０％以上、
ＴｉＯ２ ０％を超えかつ２０％以下、
ただし、重量比ＴｉＯ２／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ０．１１以上、
であり、外割で０重量％超１重量％以下のＳｂ２Ｏ３が添加され、屈折率（ｎｄ）が１．９１以上、アッベ数（νｄ）が２１以下であることを特徴とするものである。
Ｓｂ２Ｏ３の添加量、ならびに屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、光線透過率については好ましい範囲も含めて光学ガラスＩと同様である。
以下、光学ガラスＩＩにおける各成分およびその含有量の限定理由を説明する。なお、各含有量は重量％表示により示してある。また、光学ガラスＩの好ましい組成範囲も以下と同様に考えればよい。
Ｐ２Ｏ５は燐酸塩ガラスにおいてガラス形成成分として欠かせない成分である。燐酸塩ガラスは珪酸塩ガラスと比べて低い温度でガラスを溶解することができ、可視域の透過率が高いという特徴をもつ。そのためＰ２Ｏ５は少なくとも１７％含有することを要す。逆に３０％を超えると高屈折率特性が得られにくくなる。そのためＰ２Ｏ５の含有量は１７〜３０％の範囲にする。好ましいＰ２Ｏ５の含有量は１８〜２８％、より好ましい範囲は２１〜２８％である。
Ｎｂ２Ｏ５は目的とする高屈折率・高分散特性を得るために不可欠な成分であり、またガラスの化学的耐久性を上げる効果のある成分である。Ｎｂ２Ｏ５が３０％未満であると目的とする高屈折率・高分散特性が得られなくなるため、Ｎｂ２Ｏ５は３０％以上導入する。また、６０％を超えるとガラスの耐失透性が悪くなる傾向があるため、６０％以下にする。好ましいＮｂ２Ｏ５の含有量は３２〜５７％の範囲であり、より好ましくは４０〜５７％、さらに好ましくは４５〜５７％の範囲である。
ＴｉＯ２は目的とする高屈折率・高分散特性を得るために有効な必須成分であり、またガラスの化学的耐久性を上げる効果が非常に強い成分であるため導入する。ＴｉＯ２が２０％を超えるとガラスの耐失透性が悪くなり、ガラスの着色度が非常に悪くなる。このためＴｉＯ２の量を０％超２０％以下とする。好ましいＴｉＯ２の含有量は０．５〜１９％の範囲であり、さらに好ましくは２〜１８％の範囲である。
ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３は高屈折率高分散ガラスの一部において所望の光学恒数を実現するための任意成分である。本発明においては、ＷＯ３を導入しなくても、あるいはＢｉ２Ｏ３を導入しなくても、さらにはＷＯ３とＢｉ２Ｏ３をともに導入しなくても発明の目的を達成することができる。ＷＯ３を導入する場合は、０〜１２％の範囲が好ましく、０〜１１％の範囲がより好ましい。Ｂｉ２Ｏ３を導入する場合は、０〜１５％の範囲が好ましく、０〜１０％の範囲がより好ましい。
なお、所望の光学恒数、特に高分散特性を得ると共に、着色のより少ないガラスを得る上から、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３の合計量に対するＴｉＯ２の含有量の重量比（ＴｉＯ２／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３））を０．１１以上にする。つまり、光学ガラスＩＩにおいて所定量のＳｂ２Ｏ３と上記関係によって定まる含有量のＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３が共存することにより、光線透過率が７０％を示す波長を５００ｎｍ以下にすることができる。重量比（ＴｉＯ２／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３））の好ましい範囲は０．１１より大きく、より好ましくは０．１４以上、さらに好ましくは０．１５以上である。
ＢａＯは耐失透性を良くする効果が大きな成分である。また屈折率を高める成分で、多量の導入によっても着色度を悪化させにくい成分である。その含有量を０％超かつ２５％以下とするのがよい。好ましい含有量は０．２〜２０％であり、より好ましくは０．２〜１０％、さらに好ましくは０．２〜６％、より一層好ましくは０．２〜５％である。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは適量添加することでガラスの溶融温度を下げガラスの液相温度（ＬＴ）を下げることができる。しかし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの合計含有量が１５％より多くなると目的とする高屈折率特性が得られにくくなる。そのため、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの合計含有量は１５％以下の範囲にすることが好ましく、２〜１２％がより好ましく、２〜１０％がさらに好ましい。
Ｌｉ２Ｏの好ましい含有量は０〜３％、より好ましい量は０〜１％、Ｎａ２Ｏの好ましい含有量は０〜１２％、より好ましい量は０〜１０％、さらに好ましい量は０．１〜１０％、Ｋ２Ｏの好ましい含有量は０〜１０％、より好ましい量は０〜９％、さらに好ましい量は０．１〜９％である。アルカリ金属酸化物としてはＮａ２Ｏのみ、Ｋ２Ｏのみ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの導入が好ましく、Ｋ２Ｏのみ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの導入がより好ましく、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの導入がさらに好ましい。
上記ガラスにおいて、任意成分であるＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯは適量を添加することにより、ガラスの液相温度（ＬＴ）を下げ、耐失透性を良くする効果が大きな成分である。しかし、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯが過剰に導入されると、目的とする高屈折率・高分散特性が得にくくなる。このためＣａＯの含有量は０〜６％の範囲にするのが好ましく、０〜３％の範囲がより好ましい。ＳｒＯの含有量は０〜６％の範囲にするのが好ましく、０〜３％の範囲がより好ましい。ＺｎＯの含有量は０〜５％の範囲にすることが好ましく、０〜３％の範囲がより好ましい。
Ｂ２Ｏ３は適量添加することにより耐失透性が良くなる特徴を持つ。特にＰ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５とＴｉＯ２を含む光学ガラスにＢ２Ｏ３を適量添加すると極めて耐失透性が良くなるため、０％超導入することが好ましい。ただし８％を超えると高屈折率特性が得られにくくなる。そのためＢ２Ｏ３の含有量は１〜８％の範囲にすることがより好ましい。さらに好ましいＢ２Ｏ３の含有量は１〜６．５％である。
上記ガラスにおいて、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２を任意成分として導入することもできる。ＳｉＯ２、ＺｒＯ２とも少量の添加により着色をより低減し、耐失透性を改善する働きをする。ただし、過剰導入により目的とする高屈折率特性が得にくくなるため、ＳｉＯ２の含有量を０〜３％にすることが好ましく、ＺｒＯ２の含有量を０〜４％にすることが好ましい。より好ましい量は、ＳｉＯ２が０〜２％、ＺｒＯ２が０〜２％である。
さらにＬａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＯ、Ｃｓ２Ｏ等の成分も、本発明の目的を損なわない程度であれば添加可能であるが、各成分とも導入しないでも本発明の目的を達成できる成分である。
上記各成分における好ましい含有量を任意に組合せることができ、その組合せに対して上記Ｓｂ２Ｏ３の好ましい量を添加することができる。
以下、好ましい組成範囲を例示する。
（好ましい光学ガラスＩＩ−１）
Ｐ２Ｏ５ １７〜３０％、
Ｎｂ２Ｏ５ ３０〜６０％、
ＴｉＯ２ ０％を超えかつ２０％以下、
ただし、重量比（ＴｉＯ２／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）） ０．１１以上、
ＳｉＯ２ ０〜３％、
Ｂ２Ｏ３ １〜８％、
Ｎａ２Ｏ ０〜１２％、
Ｋ２Ｏ ０〜１０％、
ＢａＯ ０％超２５％以下、
ＺｎＯ ０〜５％、
を含み、外割で
Ｓｂ２Ｏ３ ０％超１％以下、
が添加された光学ガラスＩＩ。
（好ましい光学ガラスＩＩ−２）
Ｐ２Ｏ５ １８〜２８％、
Ｎｂ２Ｏ５ ３２〜５７％、
ＴｉＯ２ ０％超２０％以下、
ただし、重量比（ＴｉＯ２／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３））が０．１１より大きい、
ＢａＯ ０．２〜２０％、
Ｌｉ２Ｏ ０〜３％、
Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、
Ｋ２Ｏ ０〜９％、
ただし、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合計含有量 １５％以下、
ＣａＯ ０〜６％、
ＳｒＯ ０〜６％、
ＺｎＯ ０〜５％、
Ｂ２Ｏ３ １〜６．５％、
ＳｉＯ２ ０〜２％、
ＺｒＯ２ ０〜２％、
を含む光学ガラスＩＩ。
（好ましい光学ガラスＩＩ−３）
Ｐ２Ｏ５ ２１〜２８％、
Ｎｂ２Ｏ５ ４０〜５７％、
ＴｉＯ２ ０．５〜１９％、
ただし、重量比（ＴｉＯ２／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）） ０．１４以上、
ＢａＯ ０．２〜１０％、
Ｌｉ２Ｏ ０〜１％
Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、
Ｋ２Ｏ ０〜９％、
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合計含有量 ２〜１２％、
ＣａＯ ０〜３％
ＳｒＯ ０〜３％、
ＺｎＯ ０〜３％、
Ｂ２Ｏ３ １〜６．５％、
ＳｉＯ２ ０〜２％、
ＺｒＯ２ ０〜２％、
を含む光学ガラスＩＩ。
（好ましい光学ガラスＩＩ−４）
Ｐ２Ｏ５ ２１〜２８％、
Ｎｂ２Ｏ５ ４５〜５７％、
ＴｉＯ２ ２〜１８％、
ただし、重量比（ＴｉＯ２／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）） ０．１５以上、
ＢａＯ ０．２〜６％、
Ｌｉ２Ｏ ０〜１％、
Ｎａ２Ｏ ０．１〜１０％、
Ｋ２Ｏ ０．１〜９％、
ただし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの合計含有量 ２〜１０％、
ＣａＯ ０〜３％、
ＳｒＯ ０〜３％、
ＺｎＯ ０〜３％、
Ｂ２Ｏ３ １〜６．５％、
ＳｉＯ２ ０〜２％、
ＺｒＯ２ ０〜２％、
を含む光学ガラスＩＩ。
（好ましい光学ガラスＩＩ−５）
ＢａＯ ０．２〜５％を含む光学ガラスＩＩ−４。
なお、上記諸要求を満たす上からＰ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３の合計量を９５％以上とすることが好ましく、９８％以上とすることがより好ましく、９９％以上とすることがさらに好ましく、１００％とすることが特に好ましい。なお、Ｓｂ２Ｏ３は外割の添加のため、上記合計量には含まれない。
また、本発明の光学ガラスは、所定量のＳｂ２Ｏ３を添加することにより、溶融ガラスを成形、冷却した状態で上記光線透過率のものが得られる。つまり、溶融ガラスを成形、冷却した状態で上記光線透過率を示す組成を本発明の光学ガラスは有している。したがって、溶融ガラスを一端冷却固化した後に熱処理（例えば、ガラス転移温度よりも１００℃低い温度より高い温度への再加熱）しなくても上記光線透過率を付与することができる。
なお、従来のガラスに着色低減のための熱処理を行っても、熱処理ガラスの大きさ、形状、熱処理の雰囲気によっては、ガラス全体の着色を均質に低減することは難しい。例えば、表面近傍の着色に比べ中心部の着色度合いが大きいガラスになってしまうなどの問題も生じる。このようなガラスでレンズなどの光学素子を作ると光線が通過する位置によって透過率が異なるため不具合の原因となるおそれもある。このような問題はガラスの体積が大きくなると著しくなる。しかし、本発明の光学ガラスは熱処理を行わなくても優れた光線透過率をもつため、上記問題に気を使う必要がない。
さらに、本発明の光学ガラスとしては、液相温度が１１５０℃以下のものが望ましい。このような高温域における安定性を備えることにより、溶融状態のガラスを成形する際の成形性をより向上させることができる。
また、本発明の光学ガラスによれば、溶融ガラスを成形する際のガラス粘性が成形に適した範囲になるため、優れた高温成形性を有する光学ガラスを提供することもできる。
このような組成の本発明の光学ガラスは、以下のようにして製造することができる。
本発明の光学ガラスを製造するためのガラス原料としては、Ｐ２Ｏ５については正燐酸（Ｈ３ＰＯ４）、メタリン酸、五酸化二燐等を用い、他の成分については炭酸塩、硝酸塩、酸化物等を適宜用いることが可能である。これらの原料を所望の割合に秤取し混合して、調合原料とし、これを１０００〜１２５０℃程度に加熱した溶解炉に投入し、溶解清澄後、攪拌し、均一化してから鋳型に鋳込み徐冷することにより、本発明の光学ガラスを得ることができる。
その際、溶解炉の雰囲気に酸素を加え、酸素分圧を高めてもよい。また溶解炉に酸素ガスのような酸化性ガスを吹きこんでバブリングしてもよい。このようにして上記透過率特性の優れた高屈折率ガラスを製造することができる。
次に本発明のプレス成形用被成形ガラス体とそれを製造する方法について説明する。
プレス成形用被成形ガラス体はプレス成形に供されるガラス体であり、目的とするプレス成形品の質量にほぼ等しい質量をもち、本発明の光学ガラスからなる。
まず十分清澄、均質化された溶融ガラスを流出パイプから連続して流出し、鋳型に流し込む。鋳型に流し込まれて板状に広がった溶融ガラスは冷えて固化し板状ガラスになる。成形された板状ガラスを鋳型から連続して引き出し、一定幅と厚みを有する板状ガラスが得られる。このガラスに歪み低減のためのアニールを施した後、所望の寸法に切断してカットピースと呼ばれるガラス片を複数個作製する。そしてカットピースにバレル研磨などの加工を施してプレス成形品の質量に調整し、プレス成形用被成形ガラス体を得る。上記プレス成形用被成形ガラス体は均一な光線透過率を有する板状ガラスから作られるため、光線透過率が一定の被成形ガラス体を容易に得ることができる。
別の方法としては、流出する溶融ガラスから所定量の溶融ガラス塊を分離して成形型で受け、ガラス塊に成形してプレス成形用被成形ガラス体を得る方法もある。この方法でもガラス塊にバレル研磨などの加工を施してプレス成形用被成形ガラス体に仕上げるようにしてもよいし、上記成形型上でガラスに風圧を加えて浮上させながらプレス成形用被成形ガラス体に成形してもよい。
次に、本発明の光学素子とその製造方法について説明する。
本発明の光学素子は上記光学ガラスからなるものである。本発明の光学素子としては、レンズ、プリズム、光学基板などを例示することができ、レンズとしては球面レンズ、非球面レンズ、レンズアレイなどの各種レンズを例示することができる。特に、本発明の光学ガラスは屈折率が高いので、デジタルスチルカメラ用撮像レンズ、デジタルビデオカメラ用撮像レンズ、携帯電話付属カメラの撮像レンズ、ノート型パーソナルコンピュータ付属カメラの撮像レンズ、投光レンズなどの液晶プロジェクタなどのプロジェクタ内蔵レンズなどに好適である。
本発明の光学素子の製造方法は、上記プレス成形用被成形ガラス体を加熱、軟化してプレス成形することを特徴とするものである。本発明の光学素子の製造方法としては、滑らかな表面を有するプレス成形用被成形ガラス体を加熱、軟化し、窒素、窒素と水素の混合ガスなどの非酸化性雰囲気中でプレス成形型を用いて精密プレス成形する方法、大気中でプレス成形用被成形ガラス体を加熱、軟化し、プレス成形型を用いてプレス成形し、プレス成形品に研削、研磨加工を施して光学素子を作製する方法などを例示することができる。
本発明のプレス成形用被成形ガラス体、光学素子はいずれも着色の少ない光学ガラスからなるため着色が少なく、その上、屈折率が高く、高分散特性を有することから、利用価値の高いものとなる。
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、光学ガラスの物性は、以下に示す方法により測定した。
（１）屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）
１時間当たり、３０℃の降温速度で冷却して得られた光学ガラスについて測定した。
（２）液相温度（ＬＴ）
５０ｍｌの白金製坩堝に光学ガラスを入れ、蓋を付けて炉内に２時間保持し、冷却後、ガラス内部を１００倍の顕微鏡で観察した際の結晶の有無から求めた。
（３）λ７０
明細書本文記載の方法に従って測定した分光透過率において、透過率７０％の波長をλ７０として求めた。
実施例１〜１４.
表１、表２に示す組成になるように、一般的な方法により、実施例１〜１４の光学ガラスを作製した。すなわち、原料としてはＰ２Ｏ５は正燐酸（Ｈ３ＰＯ４）、メタリン酸または五酸化二燐等を用い、他の成分については炭酸塩、硝酸塩等を用い、これらの原料を所望の割合に秤取し、混合して調合原料とし、これを１０００〜１２５０℃に加熱した溶解炉に投入し、溶解、清澄後、攪拌し、均一化してから鋳型に鋳込み徐冷することにより光学ガラスを得た。なお、溶融雰囲気中の酸素分圧は大気中における酸素分圧よりも高くしてもよいし、溶解炉中の溶融ガラスに酸素ガスを吹きこんでもよい。
得られた光学ガラスの光学的性能を表１、表２に示す。
表１、表２より、実施例１〜１４の光学ガラスは、λ７０が５００ｎｍ以下であって、屈折率ｎｄが１．９１以上の高屈折率を有し、アッベ数νｄが２１以下の高分散特性を有する。また液相温度が１１５０℃以下である。なお、溶融ガラスを冷却固化した状態のガラス（再加熱しない状態）でλ７０は５００ｎｍ以下である。
比較例１
実施例１〜１４と同様にして、表２に示す組成の光学ガラスを作製し、その光学的性能を表２に示した。
比較例１はＳｂ２Ｏ３を含むがその含有量が少なく、実施例1〜１４と同様の方法では着色が強まり、λ７０が長波長側にシフトし、本発明のλ７０の上限を超えている。
Figure 2005206433
Figure 2005206433
実施例１５
次に溶融ガラスを一定流速で流出し、鋳型に流し込んで実施例１〜１４の各光学ガラスからなるガラス板を成形した。このガラス板を、歪みを低減するためにアニールした後、所定寸法に切断してカットピースを作製した。次いで複数個のカットピースにバレル研磨を施して目的とするプレス成形品の質量に調整した。このようにして得たプレス成形用被成形ガラス体の表面全体に粉末離型剤を均一に塗布し、大気中で加熱、軟化してプレス成形型を用いて目的とするレンズに近似する形状にプレス成形した。
このようにして得られたプレス成形品をアニールした後、研削、研磨して実施例１〜１４の各ガラスからなるレンズを製造した。このようにして得られたレンズは目視によっても着色が少ないものであった。
本実施例はレンズを例にしたものであるが、その他光学素子、例えばプリズムや光学基板等も同様に行うことができる。
本発明の光学ガラスは、高屈折率、高分散特性を有し、かつ着色が少なく、プレス成形用被成形ガラス体および各種光学素子に好適に用いられる。

Claims (11)

  1. ガラス成分としてＰ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５およびＴｉＯ２を含む光学ガラスにおいて、
    外割で０重量％を超え１重量％以下のＳｂ２Ｏ３が添加され、屈折率（ｎｄ）が１．９１以上、アッベ数（νｄ）が２１以下であり、光線透過率が７０％になる波長が５００ｎｍ以下であることを特徴とする光学ガラス。
  2. 任意成分としてＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３を含み、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３の合計量に対するＴｉＯ２の重量比ＴｉＯ２／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）が０．１１以上である請求項１に記載の光学ガラス。
  3. 重量％表示で、
    Ｐ２Ｏ５ １７〜３０％、
    Ｎｂ２Ｏ５ ３０〜６０％、
    ＴｉＯ２ ０％を超えかつ２０％以下、
    を含む請求項１または２に記載の光学ガラス。
  4. 必須成分としてＰ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２を、任意成分としてＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３を含み、前記成分の含有量が重量％表示で、
    Ｐ２Ｏ５ １７〜３０％、
    Ｎｂ２Ｏ５ ３０％以上、
    ＴｉＯ２ ０％を超えかつ２０％以下、
    ただし、重量比Ｎｂ２Ｏ５／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ０．１１以上、
    のガラス組成に外割で０重量％超１重量％以下のＳｂ２Ｏ３が添加され、屈折率（ｎｄ）が１．９１以上、アッベ数（νｄ）が２１以下であることを特徴とする光学ガラス。
  5. 光線透過率が７０％になる波長が５００ｎｍ以下である請求項４に記載の光学ガラス。
  6. 重量％表示で、
    ＳｉＯ２ ０〜３％、
    Ｂ２Ｏ３ １〜８％、
    Ｎａ２Ｏ ０〜１２％、
    Ｋ２Ｏ ０〜１０％、
    ＢａＯ ０％超２５％以下、
    ＺｎＯ ０〜５％、
    をさらに含む請求項３または４に記載の光学ガラス。
  7. Ｓｂ２Ｏ３を外割で０．１重量％超１重量％以下含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学ガラス。
  8. 溶融ガラスを成形、冷却した状態における光線透過率が７０％になる波長が５００ｎｍ以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学ガラス。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学ガラスからなり、プレス成形に供されることを特徴とするプレス成形用被成形ガラス体。
  10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子。
  11. 請求項９に記載のプレス成形用被成形ガラス体を、加熱、軟化してプレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
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