(57)【要約】【課題】所望の光学特性および低ガラス転移点を達成しつつ、高い耐候性を兼ね備えた光学ガラスを提供する。【解決手段】質量％で、ＳｉＯ２  ４１〜５５％、Ｂ２Ｏ３  ５〜２９％、Ａｌ２Ｏ３  ４〜１３％、Ｌｉ２Ｏ  ３〜９％、Ｎａ２Ｏ  ０〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜２０％およびＲＯ  ０〜９％（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの少なくとも１種）を含有し、Ｐｂ成分、Ｐ成分およびＦ成分を実質的に含有しないことを特徴とする光学ガラス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、ＳｉＯ２  ４１〜５５％、Ｂ２Ｏ３  ５〜２９％、Ａｌ２Ｏ３  ４〜１３％、Ｌｉ２Ｏ  ３〜９％、Ｎａ２Ｏ  ０〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜２０％およびＲＯ  ０〜９％（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの少なくとも１種）を含有し、Ｐｂ成分、Ｐ成分およびＦ成分を実質的に含有しないことを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
質量％で、ＺｒＯ２  ０〜２０％を含有す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】
Ｂ２Ｏ３＋Ｒ２Ｏが２５％以上であることを特徴とす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】
屈折率が１．４８０〜１．６５０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項５】
ガラス転移点が５１０℃以下、屈伏点が５３０℃以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項６】
モールドプレス成形用であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【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用として好適な光学ガラスに関する。
【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、レーザービームピリンターのレーザー集光ガラス、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では、屈折率（ｎｄ）が１．４８０〜１．６５０程度の光学定数を持つガラスが使用されている。
【０００３】
上記ガラスからなるレンズは以下のようにして作製される。まず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、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て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。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。モールドプレス成形法では、高精度な形状で、かつ、白金やイリジウム等の材質からなる非常に高価な金型が使用される。
【０００４】
モールドプレス成形法においてプレス温度が高くなると金型の劣化が早くなるため、より低温でプレス可能なガラス材質が求められている。例えば、特許文献１〜３には、屈折率が１．４８０〜１．６５０で、ガラス転移点が５２０℃以下と低いアルカリ土類ホウケイ酸ガラスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１９３９７９号公報
【特許文献２】特開２００２−２０１０３７号公報
【特許文献３】特開２００８−１６９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３に記載のガラスは、上記のように所望の光学特性および低ガラス転移点を有するものの、耐候性に劣るという問題がある。例えば、特許文献１〜３に記載のガラスを高温多湿環境下で長期間静置すると、表面にアルカリ土類の炭酸塩が析出し、曇りが発生する現象がみられる。
【０００７】
上記問題に鑑み、本発明は、所望の光学特性および低ガラス転移点を達成しつつ、高い耐候性を兼ね備えた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】
本発明者は鋭意検討した結果、所定のガラス組成を有するホウケイ酸ガラスにより、上記課題を解消できることを見い出した。
【０００９】
即ち、本発明は、質量％で、ＳｉＯ２  ４１〜５５％、Ｂ２Ｏ３  ５〜２９％、Ａｌ２Ｏ３  ４〜１３％、Ｌｉ２Ｏ  ３〜９％、Ｎａ２Ｏ  ０〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜２０％およびＲＯ  ０〜９％（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの少なくとも１種）を含有し、Ｐｂ成分、Ｐ成分およびＦ成分を実質的に含有しないことを特徴とする光学ガラスに関する。
【００１０】
本発明において、「実質的に含有しない」とは、該当する成分を意図的にガラス中に含有させないという意味であり、不可避的不純物まで完全に排除するということを意味するものではない。より客観的には、不純物を含めた該当成分の含有量が各々０．１％未満であることを意味する。
【００１１】
本発明の光学ガラスは、質量％で、ＺｒＯ２  ０〜２０％を含有することが好ましい。
【００１２】
本発明の光学ガラスは、Ｂ２Ｏ３＋Ｒ２Ｏが２５％以上であることが好ましい。
【００１３】
本発明の光学ガラスは、屈折率が１．４８０〜１．６５０であることが好ましい。
【００１４】
本発明の光学ガラスは、ガラス転移点が５１０℃以下、屈伏点が５３０℃以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明の光学ガラスは、モールドプレス成形用として好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学ガラスは、一般のデジタルカメラやビデオカメラの撮影用レンズ等、各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズの光学レンズに要求される低屈折率の光学定数を達成できる。またガラス転移点が低くプレス温度を低下させることができることから、モールドプレス成形時にガラス成分が揮発しにくく、金型の劣化や汚染が生じにくい。さらに、耐候性が良好であるため、製造工程や製品の使用中に物性の劣化や表面の変質が生じにくい。そのため、本発明の光学ガラスはプリフォームガラスの量産性に優れている。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の光学ガラスにおける各成分の含有量を上記のように特定した理由を説明する。なお、以下の各成分の含有量の説明において、特に断りがない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００１８】
ＳｉＯ２はガラス骨格を形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は４１〜５５％であり、好ましくは、４２〜５４％、より好ましくは、４３〜５３％である。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、ガラス化が不安定になり、また耐候性が低下する傾向がある。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、ガラス転移点または屈伏点が高くなり、低温でのモールドプレス成形が困難になる傾向がある。
【００１９】
Ｂ２Ｏ３はガラス転移点を大幅に低下させる成分である。また低分散に効果的な成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は５〜２９％であり、好ましくは７〜２５％、より好ましくは１０〜２３％、さらに好ましくは１３〜２０％、特に好ましくは１５〜１９％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、ガラス転移点が高くなり、低温でのモールドプレス成形が困難になる傾向がある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、耐候性や耐水性が低下する傾向がある。また、モールドプレス成形時におけるＢ２Ｏ３成分の揮発量が多くなり、金型が劣化しやすくなる。
【００２０】
Ａｌ２Ｏ３は耐候性や耐水性を向上させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は４〜１３％であり、好ましくは６〜１１％、より好ましくは７〜１０％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、ガラス転移点が著しく上昇し、モールドプレス成形性が低下する傾向がある。
【００２１】
Ｌｉ２Ｏはガラス転移点や屈伏点を低下させる効果を有する。Ｌｉ２Ｏの含有量は３〜９％であり、好ましくは４〜９％、より好ましくは５〜９％、さらに好ましくは６〜９％である。Ｌｉ２Ｏの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると、分相を顕著に引き起こす傾向がある。また、耐候性の急激な低下を引き起こす傾向がある。
【００２２】
Ｎａ２Ｏもガラス転移点や屈伏点を低下させる成分である。Ｎａ２Ｏの含有量は０〜２０％であり、好ましくは０．１〜１２％、より好ましくは０．５〜１０％、さらに好ましくは１〜１０％である。Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。また、モールドプレス成形時に揮発して金型を汚染するおそれがある。
【００２３】
Ｋ２Ｏもガラス転移点や屈伏点を低下させる効果を有する。Ｋ２ＯはＮａ２ＯやＬｉ２Ｏと比べて、分相傾向が低いという特徴がある。Ｋ２Ｏの含有量は０〜２０％であり、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜９％、さらに好ましくは１〜８％である。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、耐候性が低下したり、モールドプレス成形時に揮発して金型を汚染するおそれがある。
【００２４】
なお、ガラス転移点や屈伏点を効果的に低下させるためには、Ｂ２Ｏ３＋Ｒ’２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａおよびＫの少なくとも１種）が２５％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。
【００２５】
ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの少なくとも１種）はガラス転移点や屈伏点を低下させる効果を有する。ＲＯの含有量は合量で０〜９％であり、好ましくは０〜５％、より好ましくは０〜３％である。ＲＯの含有量が多すぎると、耐候性が著しく低下する傾向がある。また、ガラス化が不安定になる傾向がある。
【００２６】
本発明の光学ガラスは上記成分以外にも下記の成分を含有することができる。
【００２７】
ＺｎＯは耐候性を向上させる効果を有する。ＺｎＯの含有量は、好ましくは０〜９％、より好ましくは０〜５％、さらに好ましくは０．１〜３％である。ＺｎＯの含有量が多すぎると、モールドプレス成形時に揮発し、金型を劣化させるおそれがある。
【００２８】
ＺｒＯ２は耐候性を高める効果が高い成分である。また、屈折率の調整にも使用することができる。ただし、その含有量が多すぎると、ガラス転移点が高くなりすぎる傾向がある。したがって、ＺｒＯ２の含有量は、好ましくは０〜２０％、より好ましくは０．１〜１８％、さらに好ましくは１〜１７％、特に好ましくは３〜１７％である。
【００２９】
ＴｉＯ２もＺｒＯ２と同様に耐候性を高める効果がある。しかし、少量の含有でガラス転移点が顕著に高くなり、モールドプレス成形性が低下する傾向がある。また、透過率が著しく低下する傾向がある。したがって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは５％以下、より好ましくは０．１％未満であり、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
【００３０】
Ｌａ２Ｏ３は屈折率の調整のために含有させることができる。また、ガラス転移点を低下させる効果もある。ただし、Ｌａ２Ｏ３は稀少原料であるため、その含有量が多くなるほどコストが高くなる。したがって、Ｌａ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜４．５％、より好ましくは０〜３％、さらに好ましくは０〜１％であり、実質的に含有しないことが特に好ましい。
【００３１】
Ｎｂ２Ｏ５は光学定数の調整のために含有させることができる。ただし、Ｎｂ２Ｏ５は稀少原料であるため、その含有量が多くなるほどコストが高くなる。したがって、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は、好ましくは０〜４．９％、より好ましくは０〜３％、さらに好ましくは０〜１％であり、実質的に含有しないことが特に好ましい。
【００３２】
Ｇｄ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３は屈折率を高める成分であり、光学定数の調整のために含有させることができる。ただし、これらの成分の含有量が多すぎると、屈折率が高くなりすぎて、所望の光学定数が得られにくくなる。したがって、上記成分の含有量は、それぞれ好ましくは５％以下、より好ましくは１％以下である。
【００３３】
ＧｅＯ２はガラスの安定性を向上させたり、屈折率を高める目的で含有させることができる。しかし、ＧｅＯ２は稀少原料であるため、その含有量が多くなるほどコストが高くなる。したがって、ＧｅＯ２の含有量は、好ましくは３％以下、より好ましくは１％以下であり、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
【００３４】
Ｂｉ２Ｏ３、ＴｅＯ２およびＣｌはモールドプレス成形時に揮発しやすく、プレス金型の劣化を著しく促進するため、実質的に含有しないことが好ましい。
【００３５】
上記組成を有する本発明の光学ガラスは、１．４８０〜１．６５０、好ましくは１．５００〜１．６２０の屈折率（ｎｄ）を容易に達成することができる。
【００３６】
また、本発明の光学ガラスは、５１０℃以下、好ましくは４９０℃以下、より好ましくは４８０℃以下、さらに好ましくは４７０℃以下、特に好ましくは４６０℃以下のガラス転移点を容易に達成することができる。さらに、本発明の光学ガラスは、５３０℃以下、好ましくは５２０℃以下、より好ましくは５１０℃、さらに好ましくは５００℃以下の屈伏点を容易に達成することができる。
【００３７】
さらに本発明の光学ガラスは、５４〜６５、好ましくは５５〜６３、さらに５５〜６０のアッベ数であることが好ましい。
【００３８】
次に、本発明の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を製造する方法を述べる。
【００３９】
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。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、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。続いて、精密加工を施した金型中にプリフォームガラスに入れて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】
【００４０】
以下、本発明の光学ガラスを実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４１】
表１は、実施例１〜６および比較例１〜４を示す。
【００４２】
【表１】
2014031285.tif 000002
【００４３】
各試料は、以下のようにして作製した。
【００４４】
まず、表１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、１２５０℃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、アニールを行って試料を作製した。このようにして得られた試料について、各種特性を評価した。結果を各表に示す。
【００４５】
屈折率は、屈折率計（カルニュー製  ＫＰＲ−２０００）を用いて、ヘリウムランプのｄ線（波長：５８７．６ｎｍ）について測定した値である。
【００４６】
ガラス転移点は熱膨張測定装置（ｄｉｌａｔｏ  ｍｅｔｅｒ）を用いて測定して得られた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。また、屈伏点は熱膨張曲線において、ガラスが屈伏した温度から求めた。
【００４７】
耐候性は、６０℃、９０％の環境下に５０時間保持した後の試料の表面を顕微鏡（×５００）で観察し、析出ブツの有無を確認することにより評価した。試料表面において析出ブツが占める割合が５％未満の場合を「○」、５％以上１０％未満の場合を「△」、１０％以上の場合を「×」として評価を行った。
【００４８】
表１から明らかなように、実施例１〜６の試料は、１．５４２〜１．６２１という所望の屈折率を有しつつ、ガラス転移点が４７０℃以下、屈伏点が５２０℃以下と低かった。また、耐候性にも優れていた。一方、比較例１〜４の試料はいずれも耐候性に劣っていた。特に、比較例２の試料は屈伏点が５６０℃と高かった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
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光学レンズ用の硝材として好適である。特にモールドプレス成形法を利用して作製される光学レンズ用の硝材として好適である。また、モールドプレス成形法以外の方法で成形される硝材として使用することも可能である。