(57)【要約】質量％で、Ｐ２Ｏ５  ２５〜４５％未満、Ｂ２Ｏ３  ６〜２０％、ＢａＯ  ２４〜４０％未満、ＺｎＯ  ３〜１４％、ＭｇＯ  ０〜１５％、ＣａＯ  ０〜１５％、ＳｒＯ  ０〜１５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜５％、Ｎａ２Ｏ  ０〜５％、Ｋ２Ｏ  ０〜５％、ＷＯ３  ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３０  〜５％の範囲の各成分を含有する光学ガラスである。ＷＯ３  ０．１〜５％、ＭｇＯ  ３．６〜１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０．１〜５％、ＺｎＯ／ＢａＯの質量比が０．１２〜０．５０未満、Ｓｂ２Ｏ３＋Ａｓ２Ｏ３０〜０．５％未満の範囲にあること、屈折率（ｎｄ）が１．５４〜１．６５の範囲、アッベ数（νｄ）が５７を超え６９までの範囲、液相温度が８７０℃〜９３０℃の範囲内であることが好ましい。耐失透性が優れ、中屈折率低分散性を有し、しかも、Ｔａ２Ｏ５等の原料価格が著しく高い成分を含有せず、比較的低い原料コストで量産することができる光学ガラス提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｐ２Ｏ５    ２５〜４５％未満、
Ｂ２Ｏ３      ６〜２０％、
ＢａＯ      ２４〜４０％未満、
ＺｎＯ        ３〜１４％、
ＭｇＯ        ０〜１５％、
ＣａＯ        ０〜１５％、
ＳｒＯ        ０〜１５％、
Ｌｉ２Ｏ      ０〜５％、
Ｎａ２Ｏ      ０〜５％、
Ｋ２Ｏ        ０〜５％、
ＷＯ３        ０〜５％、
Ａｌ２Ｏ３    ０〜５％
の範囲の各成分を含有し、Ｔａ２Ｏ５を含有しない光学ガラス。
【請求項２】
質量％で、ＷＯ３  ０．１〜５％を含有する請求の範囲第１項に記載の光学ガラス。
【請求項３】
質量％で、ＭｇＯ  ３．６〜１５％を含有する請求の範囲第１項に記載の光学ガラス。
【請求項４】
質量％で、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０．１〜５％を含有する請求の範囲第１項に記載の光学ガラス。
【請求項５】
ＺｎＯ／ＢａＯの質量比が０．１２〜０．５０未満の範囲にある請求の範囲第１項に記載の光学ガラス。
【請求項６】
質量％で、Ｓｂ２Ｏ３＋Ａｓ２Ｏ３  ０〜０．５％未満を含有する請求の範囲第１項に記載の光学ガラス。
【請求項７】
屈折率（ｎｄ）が１．５４〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５７を超え６９までの範囲の光学定数を有する請求の範囲第１項に記載の光学ガラス。
【請求項８】
液相温度が８７０℃〜９３０℃の範囲内である請求の範囲第１項に記載の光学ガラス。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、耐失透性に優れた中屈折率低分散性を有する光学ガラスに関する。
背景技術
レンズ等の光学素子は、通常、ダイレクトプレスまたはリヒートプレスのいずれかの方法により光学ガラスをプレス成形して製造される。ダイレクトプレスは、所定重量の溶融ガラス塊の温度を成形温度域まで降温させてから、ガラス塊を金型によりプレス成形する方法である。
また、リヒートプレスは、溶融ガラスを冷却固化させて得た所定重量のガラス塊を再加熱して、成形温度域まで昇温させてから、ガラス塊を金型によりプレス成形する方法である。
ところで、ガラスを液相温度より低い失透温度域に保持すると、ガラス組成の相違により発生成長速度の緩急の差があるものの、失透が生じて成長することは周知であるが、液相温度が高いガラスでは、液相温度が成形温度域を大きく上回るため、上述した方法においてガラスを降温または昇温して成形するまでの間および成形中に、ガラスが液相温度より低い失透温度域に保持される時間が長くなりがちであり、失透が生じやすい。
中屈折率低分散性を有する光学ガラス、特に屈折率（ｎｄ）が約１．５４〜１．６５、アッベ数（νｄ）が約５７〜６９程度の光学定数を有する光学ガラスは光学設計上有用であり、例えば、上記範囲の光学定数を有する光学ガラスとして、重燐酸クラウンガラスと総称されるガラスがいくつか知られているが、これらのガラスは、本来、低屈折率性を示す燐酸クラウンガラスに、主に屈折率を高める目的でＴａ２Ｏ５等の原料価格が著しく高い成分を含有させているものが殆どであり、製造コストが高いため工業的に生産されているものは少ない。
また、上記同様の範囲の光学定数を有するガラスとして、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系の精密プレス成形用光学ガラスが開示されている（例えば特許文献１参照）。このガラスは、液相温度が高いという問題があり、前述したように、液相温度が高いガラスでは、ガラスを降温または昇温して成形するまでの間および成形中に、失透を生じることが多いため、ガラスの高均質性が要求されるレンズ等の光学素子を安定して量産することが困難であり、実用的ではない。
更に、Ｔａ２Ｏ５を含有する隣酸塩光学ガラスが知られている（例えば特許文献２、特許文献３参照）。しかし、Ｔａ２Ｏ５を含有しているガラスは原料価格が著しく高い。
（特許文献１）
特開平２−１２４７４３号公報
（特許文献２）
特公昭３８−５０１３号公報
（特許文献３）
特開昭５２−６８２１７号公報
本発明の目的は、前述した従来技術の諸欠点を総合的に解消し、耐失透性が優れ、中屈折率低分散性を有し、しかも、Ｔａ２Ｏ５等の原料価格が著しく高い成分を含有せず、比較的低い原料コストで量産することができる光学ガラスを提供することにある。
発明の開示
本発明者等は、前記目的を達成するため鋭意試験研究を重ねた結果、従来、具体的に開示されていない特定組成範囲のＰ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３−ＢａＯ−ＺｎＯ系のガラスにおいて、耐失透性に優れ、中屈折率低分散性を有し、比較的低い原料コストで量産可能な所期目的のガラスが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、請求の範囲第１項に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、質量％で、
Ｐ２Ｏ５    ２５〜４５％未満、
Ｂ２Ｏ３      ６〜２０％、
ＢａＯ      ２４〜４０％未満、
ＺｎＯ        ３〜１４％、
ＭｇＯ        ０〜１５％、
ＣａＯ        ０〜１５％、
ＳｒＯ        ０〜１５％、
Ｌｉ２Ｏ      ０〜５％、
Ｎａ２Ｏ      ０〜５％、
Ｋ２Ｏ        ０〜５％、
ＷＯ３        ０〜５％、
Ａｌ２Ｏ３    ０〜５％
の範囲の各成分を含有し、Ｔａ２Ｏ５を含有しないところにある。
請求の範囲第２項に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求の範囲第１項に記載の本発明の光学ガラスにおいて、質量％で、ＷＯ３  ０．１〜５％を含有するところにある。
請求の範囲第３項に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の本発明の光学ガラスにおいて、質量％で、ＭｇＯ  ３．６〜１５％を含有するところにある。
請求の範囲第４項に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求の範囲第１項、請求の範囲第２項または請求の範囲第３項に記載の本発明の光学ガラスにおいて、質量％で、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０．１〜５％を含有するところにある。
請求の範囲第５項に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求の範囲第１項、請求の範囲第２項、請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載の本発明の光学ガラスにおいて、ＺｎＯ／ＢａＯの質量比が０．１２〜０．５０未満の範囲にあるところにある。
請求の範囲第６項に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求の範囲第１項、請求の範囲第２項、請求の範囲第３項、請求の範囲第４項または請求の範囲第５項に記載の本発明の光学ガラスにおいて、質量％で、Ｓｂ２Ｏ３＋Ａｓ２Ｏ３  ０〜０．５％未満を含有するところにある。
請求の範囲第７項に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求の範囲第１項、請求の範囲第２項、請求の範囲第３項、請求の範囲第４項、請求の範囲第５項または請求の範囲第６項に記載の本発明の光学ガラスにおいて、屈折率（ｎｄ）が１．５４〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５７を超え６９までの範囲の光学定数を有するところにある。
また、請求の範囲第８項に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求の範囲第１項、請求の範囲第２項、請求の範囲第３項、請求の範囲第４項、請求の範囲第５項、請求の範囲第６項または請求の範囲第７項に記載の本発明の光学ガラスにおいて、液相温度が８７０℃〜９３０℃の範囲内であるところにある。
本発明の光学ガラスにおいて、各成分の組成範囲を前記のとおり限定した理由を以下に述べる。
すなわち、Ｐ２Ｏ５成分は、本発明のガラスにおいてガラス形成酸化物であり、本発明のガラスに欠かすことのできない成分であるが、その量が２５％未満であると、ガラスが不安定になり、ガラス化することが困難になる。また、その量が４５％以上であるとガラスの機械的性質が劣化する。
Ｂ２Ｏ３成分は、Ｐ２Ｏ５成分を含有する本発明のガラスにおいて、ガラスの乳白化を抑制する効果があるが、その量が６％未満では、その効果が得がたくなる。また、２０％を超えるとガラスの化学的耐久性が劣化するうえ、ガラスに着色が生じやすくなる。
ＢａＯ成分は、後述するＺｎＯ成分とともに本発明のガラスに含有させることにより、ガラスの耐失透性を大幅に改善する効果を有することを見出した重要な成分であるが、その量が２４％未満では上記効果が得がたく、また、その量が４０％以上であると、かえってガラスの化学的耐久性が劣化する。
ＺｎＯ成分は、本発明のガラスにおいて、ガラスの化学的耐久性および耐失透性を向上させる効果を有し、特に耐失透性を向上させる点で有利な重要な成分であり、前述のとおり、ＢａＯ成分とともに本発明のガラスに含有させることにより、耐失透性を大幅に向上させるが、その量が３％未満では上記効果が得がたく、また、その量が１４％を超えると、液相温度が上昇し、かえってガラスの耐失透性が劣化する。
さらにＺｎＯ／ＢａＯの質量比を０．１２〜０．５０未満の範囲に限定するとガラスの耐失透性が一段と向上するのでより一層好ましい。特に好ましくは、０．１８〜０．４８である。
ＭｇＯ成分は、ガラスの溶融性を改善し、かつ、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性を向上させるのに有効な成分であるが、その量が１５％を超えると、ガラスの安定性が損なわれやすくなる。また、ガラスの耐水性を向上させるためには、その量を３．６％以上とすることがより好ましく、特に耐水性が良好なガラスを得るためには、その量を４％〜１５％の範囲とすることがさらに好ましい。
ＣａＯおよびＳｒＯ成分は、光学定数を調整するために任意に添加し得るが、これら各成分の量が、それぞれ１５％を超えると、ガラスの安定性が損なわれやすくなる。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの各成分は、いずれも、ガラスの溶融性および安定性を向上させる効果があるが、これらの成分の１種または２種以上の合計量が５％を超えると、ガラスの化学的耐久性が劣化する。
また、特にガラスの溶融性および安定性を向上させて均質なガラスを得やすくするためには、これらの成分の１種または２種以上の合計量を０．１％以上とすることがより好ましい。
ＷＯ３成分は、ガラスの屈折率を高める効果があるが、その量が５％を超えるとガラスの着色度が大きくなり、失透も生じやすくなるため好ましくない。また、屈折率（ｎｄ）が１．５４以上のガラスを得やすくするためには、その量を０．１％以上とすることがより好ましい。
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性を向上させるのに有効な成分であるが、その量が５％を超えると、耐失透性が悪化する。
本発明のガラスは溶融性が良好であり、泡切れが良いため、特に、清澄剤を添加しなくても泡のない均質なガラスを得ることができるが、清澄剤としてＳｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３成分を合計量で０．５％未満まで添加しても差し支えない。これらの清澄剤を添加する場合、環境対策上、Ａｓ２Ｏ３成分を添加するよりも、Ｓｂ２Ｏ３成分を添加するほうがより好ましい。
発明を実施するための最良の形態
本発明の光学ガラスにかかる実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）の組成および従来の光学ガラスの比較例（Ｎｏ．Ａ）の組成を、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）および液相温度（℃）の測定結果とともに表１〜表３に示した。ここで、液相温度（℃）については、得られた実施例および比較例のガラス毎に所定個のガラス試料を作製し、これらの試料を白金板上に設けた小穴上に置いて、白金板を８５０℃〜１０００℃の温度勾配を設けた温度傾斜炉内に入れて３０分間保温した後、炉外へ取り出し、室温まで冷却した各試料について、それらの結晶発生状況を顕微鏡により観察し、試料に結晶の発生が認めらなかった最も低い温度をその試料のガラスの液相温度とした。
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表１〜表３に見られるとおり、本発明の実施例のガラス（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）は、液相温度が９０５℃以下であり、いずれも、比較例Ｎｏ．Ａの従来の光学ガラスよりも一段と液相温度が低く、耐失透性が優れていることが分かる。例えば、比較例Ｎｏ．Ａの従来の光学ガラスとほぼ同等の光学定数を有する本発明の実施例Ｎｏ．１およびＮｏ．２のガラスは、比較例Ｎｏ．Ａのガラスよりも液相温度が約５０℃以上も低く、比較例Ｎｏ．Ａのガラスと比べて明らかに耐失透性が優れていることが分かる。
また、本発明の実施例のガラス（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）は、いずれも、屈折率（ｎｄ）が１．５４〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５７を超え６９までの範囲内の光学定数を有し、中屈折率低分散性を有している。
なお、表１〜表３に示した本発明の実施例のガラス（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）は、いずれも、燐酸塩、正燐酸、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の通常の光学ガラス用原料を表１〜表３に示した所定の組成となるように秤量し、混合したバッチを、白金坩堝等に投入し、組成による溶融性の相違に応じて１１００〜１３００℃の温度で約３〜５時間溶融し、攪拌均質化した後、金型等に鋳込み徐冷することにより容易に得ることができた。また、上記本発明の実施例のガラスは、いずれも、溶融性が良好であり、化学的耐久性も良好であった。
産業上の利用の可能性
以上述べたとおり、本発明の光学ガラスは、特定組成範囲のＰ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３−ＢａＯ−ＺｎＯ系のガラスであるから、光学設計上有用な中屈折率低分散性を有し、特に屈折率（ｎｄ）が１．５４〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５７を超え６９までの範囲の光学定数を有しており、液相温度が低く耐失透性が一段と優れていることから、ガラスを成形するにあたり失透を生じることがなく、均質な光学ガラスおよび光学ガラスを成形したレンズ等の光学素子を容易に製造することができ有用である。さらに、本発明の光学ガラスは、Ｔａ２Ｏ５等の原料価格が著しく高い成分を含有していないため、製造コストの点でも従来のガラスよりも有利であり、工業的に量産するのに好適である。
【国際調査報告】
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