(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
ＳｉＯ２    ６０〜６５％、
Ｂ２Ｏ３    １４〜１９％、
Ａｌ２Ｏ３  ５〜９％、
Ｌｉ２Ｏ    ４〜８％、
Ｎａ２Ｏ    ０〜４％、
Ｋ２Ｏ      ６．６〜９％（ただし、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは合計で１１〜１６％）、
ＴｉＯ２    ０．０５〜１％、
ＺｎＯ      ０．１〜４％、
Ｓｂ２Ｏ３  ０〜２％、
の範囲で各成分を含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲の光学定数を有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
質量％で、
ＳｉＯ２    ６０〜６５％、
Ｂ２Ｏ３    １４〜１９％、
Ａｌ２Ｏ３  ５〜９％、
Ｌｉ２Ｏ    ５．５〜８％、
Ｎａ２Ｏ    ０〜４％、
Ｋ２Ｏ      ６．６〜９％（ただし、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは合計で１２．５〜１６％）、
ＴｉＯ２    ０．０５〜１％、
ＺｎＯ      ０．１〜４％、
Ｓｂ２Ｏ３  ０〜２％、
の範囲で各成分を含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲の光学定数を有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項３】
ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３の合計量が質量％で、８３％以上であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の光学ガラス。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光学ガラス、特にモールドプレス成形に適した光学ガラスに関する。
背景技術
従来より、モールドプレス成形は、光学ガラスの有用な加工方法として多く利用されている。特に、プレス成形後に研削や研磨を必要とせず、直接レンズ等の光学素子を得ることができるプレス成形、すなわち精密モールドプレス成形は、製造工程を簡略化できることから、近年、有用性が高まっている。
このようなモールドプレス成形においては、ガラスの成形温度が高温になると、成形型の耐久性が低下したり、ガラスが成形型に焼き付くことによってガラスの型に対する離型性が悪くなる、といった問題が生じるため、ガラスの屈伏点（Ａｔ）は、できるだけ、低いことが望ましい。
一方、レンズ等に用いられる光学ガラスは、種々の光学定数を有するものが求められており、その中で、所望の光学定数、具体的には、屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲を有するものも求められている。このような光学定数を有する光学ガラスとして、種々の硼珪酸クラウン系あるいはバリウムクラウン系ガラスが知られており、たとえば、「ガラス組成データブック・１９９１年（日本硝子製品工業会発行）」には、硼珪酸クラウン系ガラスとして、ＢＫ（ショットグラスヴェルケ社商品名）タイプのガラスが、またバリウムクラウン系ガラスとしてＢａＬＫ（ショットグラスヴェルケ社商品名）タイプのガラスが記載されている。
しかしながら、これらＢＫタイプやＢａＬＫタイプのガラスは、一般に、屈伏点（Ａｔ）が高く、これらの多くは５５０℃を超え、成形温度が高いため、モールドプレス成形用ガラスとしては、不適当であるという問題点がある。
上記に挙げた問題点を解決するため、Ｒ２Ｏ（アルカリ金属酸化物）を含有するガラスが提案されている。たとえば、特開平５−１９３９７９号公報には、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系の組成にＲ２Ｏ（アルカリ金属酸化物）を導入した光学ガラスが開示されているが、この光学ガラスは、化学的耐久性、特に、耐酸性が悪いという欠点がある。
本発明は、上記課題に鑑み、屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲の光学定数を有し、屈伏点（Ａｔ）が低く、成形型との離型性が良好であり、優れた化学的耐久性を有する、光学ガラスを提供することを目的とする。
発明の開示
以上の課題を解決すべく、本発明者等は、鋭意試験研究を重ねた結果、従来の技術には具体的に開示されていない、特定の組成範囲を有する、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ（アルカリ金属酸化物）系ガラスにＴｉＯ２成分およびＺｎＯ成分を添加することにより、上記課題を解決する特性を有する光学ガラスが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
本発明に係る光学ガラスは、
質量％で、
ＳｉＯ２    ６０〜６５％、
Ｂ２Ｏ３    １４〜１９％、
Ａｌ２Ｏ３  ５〜９％、
Ｌｉ２Ｏ    ４〜８％、
Ｎａ２Ｏ    ０〜４％、
Ｋ２Ｏ      ６．６〜９％（ただし、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは合計で１１〜１６％）、
ＴｉＯ２    ０．０５〜１％、
ＺｎＯ      ０．１〜４％、
Ｓｂ２Ｏ３  ０〜２％、
の範囲で各成分を含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲の光学定数を有することを特徴とする。
また、本発明に係る他の光学ガラスは、
質量％で、
ＳｉＯ２    ６０〜６５％、
Ｂ２Ｏ３    １４〜１９％、
Ａｌ２Ｏ３  ５〜９％、
Ｌｉ２Ｏ    ５．５〜８％、
Ｎａ２Ｏ    ０〜４％、
Ｋ２Ｏ      ６．６〜９％（ただし、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは合計で１２．５〜１６％）、
ＴｉＯ２    ０．０５〜１％、
ＺｎＯ      ０．１〜４％、
Ｓｂ２Ｏ３  ０〜２％、
の範囲で各成分を含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲の光学定数を有することを特徴とする。
本発明の光学ガラスによれば、ガラス組成が、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ（アルカリ金属酸化物）−ＴｉＯ２−ＺｎＯ系であることから、屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲の光学定数を有し、屈伏点（Ａｔ）が低く、高い化学的耐久性を有し、加えて、耐失透性に優れ、均質化しやすいガラスとなる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ２  ６０〜６５％、Ｂ２Ｏ３  １４〜１９％、Ａｌ２Ｏ３５〜９％、Ｌｉ２Ｏ  ４〜８％、Ｎａ２Ｏ  ０〜４％、Ｋ２Ｏ  ６．６〜９％（ただし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  １１〜１６％）、ＴｉＯ２  ０．０５〜１％、ＺｎＯ  ０．１〜４％、Ｓｂ２Ｏ３  ０〜２％の範囲で各成分を含有し、屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲の光学定数を有するものである。
また、より好ましくは、質量％で、ＳｉＯ２  ６０〜６５％、Ｂ２Ｏ３  １４〜１９％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜９％、Ｌｉ２Ｏ  ５．５〜８％、Ｎａ２Ｏ  ０〜４％、Ｋ２Ｏ  ６．６〜９％（ただし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  １２．５〜１６％）、ＴｉＯ２  ０．０５〜１％、ＺｎＯ  ０．１〜４％、Ｓｂ２Ｏ３  ０〜２％、の範囲で各成分を含有し、屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲の光学定数を有するものである。
本発明の光学ガラスにおいて、各成分を前記組成範囲に限定した理由は、以下のとおりである。
ＳｉＯ２成分は、ガラス相を形成する酸化物として必須の成分であるが、その量が６０％未満ではガラスの化学的耐久性が劣化し、６５％を超えると精密なモールド成形に適した低屈伏点が得られなくなる。
Ｂ２Ｏ３成分も、ガラス形成酸化物として重要な成分であり、また、ガラスの溶融時の粘度を適度な大きさとするのに有効な必須成分であるが、１４％未満では溶融粘度が高すぎて均質なガラスを得ることが困難になり、１９％を超えると、化学的耐久性が劣化する。
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性を向上させ、ガラスの分相を防止するために有効であるが、５％未満ではその効果が十分ではなく、９％を超えるとガラスの屈伏点が上昇するうえ、ガラスの成形時の粘度が高くなり、また、耐失透性も悪化する。
また、目的の範囲内の屈折率およびアッベ数を有し、精密なモールドプレス成形に適した低屈伏点および粘度が得られ、かつ、優れた化学的耐久性や耐失透性を維持するためには、ＳｉＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、およびＡｌ２Ｏ３成分の合計量が８３％以上であることが好ましい。
Ｒ２Ｏ（アルカリ金属酸化物）成分であるＬｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分、およびＫ２Ｏ成分は、ガラスの屈伏点を下げる効果を有し、ガラス製造時の溶融性を向上させる重要な成分であり、これらの効果を得るため、Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分、およびＫ２Ｏ成分を合計で、１１〜１６％の範囲で含有することが好ましい。特に溶融性に優れたガラスを得るためには、これら３成分の合計量を１２．５〜１６％の範囲とすることがより好ましい。
これらの成分のうち、Ｌｉ２Ｏ成分は、ガラスの屈伏点を下げる効果が極めて大きい重要な成分であり、ガラスの耐失透性および化学的耐久性を維持しつつ、その効果を得るために、含有量を４〜８％の範囲とすべきであり、特に、モールドプレス時の成形性に優れたガラスを得るためには、その含有量を５．５〜８％の範囲とすることがより好ましい。
また、化学的耐久性を損なわず、低屈伏点特性を得るために、Ｎａ２Ｏ成分は４％以下とすべきであり、Ｋ２Ｏ成分は６．６〜９％とするべきである。
ＴｉＯ２成分は、ガラスのソーラリゼーションによる着色の防止、化学的耐久性の向上および所望の光学定数を有するために必要な成分であるが、その量が０．０５％未満ではこれらの効果が得られず、１％を超えると光線透過性が劣化するので好ましくない。
ＺｎＯ成分は、化学的耐久性を向上させ、低屈伏点特性を与えるとともに、所望の光学定数、および望ましい成形時の粘度が得られる効果を有するが、その量が０．１％未満では、これら効果が得られず、４％を超えると耐失透性が低下するようになる。
Ｓｂ２Ｏ３成分は、ガラスの清澄剤として任意に添加することができるが、この効果を得るためには、含有量は２％までで十分である。
さらに、本発明の光学ガラスは、上記以外の成分を、光学定数の調整、ガラスの溶融性、化学的耐久性および耐失透性の改善のために必要に応じて含有していてもよく、たとえば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２およびＦ２等の成分を合計で３％まで、含有してもよい。
上記組成からなる本発明の光学ガラスは、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、および水酸化物等の原料を、上記組成を有するように、所定の割合で混合した後、１２００〜１４００℃の温度で約２〜４時間溶融脱泡し、撹拌均質化した後、金型等に鋳込み、徐冷することにより、容易に製造することができる。
実施例
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本発明に係る光学ガラスの実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１７）の組成を、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、屈伏点（Ａｔ）、ガラス転移点（Ｔｇ）の測定結果、および化学的耐久性を示すＲＡ（Ｐ）の数値とともに、表１に示した。
また、従来例として挙げた特開平５−１９３９７９号公報中の実施例と同様の組成を有するガラスを、比較例（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）として挙げ、表１に組成と光学定数等のデータを示した。
なお、ここで、前記ＲＡ（Ｐ）の値は、次のようにして求めた。実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１７、比較例Ｎｏ．１およびＮｏ．２で得られたそれぞれのガラスを、粒度４２５〜６００μｍに粉砕し、白金製のかごの中に、比重グラム入れた。
次に、前記ガラス粉末を白金かごごと、０．０１Ｎ硝酸水溶液８０ｍｌが入っている石英ガラス製の丸底フラスコに浸した。その状態で、丸底フラスコを加熱し、硝酸水溶液を６０分間沸騰させた。その後、白金かごを丸底フラスコから取り出し、減少したガラス粉末重量の最初の重量に対する割合（％）を算出し、その割合に基づいて等級付けした。減少した重量の割合が、０．２０％未満である場合にはＲＡ（Ｐ）値１とし、０．２０〜０．３５％未満は２、０．３５〜０．６５％未満は３、０．６５〜１．２０％未満は４、１．２０〜２．２０％未満は５とし、つまり、表１ではＲＡ（Ｐ）の値が小さいほど、耐酸性が高く、化学的耐久性が優れていることを示している。
実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１７）と、比較例（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）の各ガラスは、表１中の組成になるように、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、および水酸化物等を混合したものを、白金坩堝に投入し、それぞれの組成によって決まる溶融性の程度に応じて、１２００〜１４００℃の温度で、２〜４時間溶融脱泡し、撹拌・均質化した後、金型に流し、徐冷することにより、製造した。
得られたガラスは、透明で均質なものであった。
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上記表１より、実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１７の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）６０〜６８の範囲内の光学定数を有し、光学ガラスとして十分に利用できるものであることが分かる。また、屈伏点（Ａｔ）も５５０℃未満であり、モールドプレス成形用として好適であり、成形型との離型性も良好なものとなる。
また、表１のＲＡ（Ｐ）の値は１または２であり、比較例のガラスより一段と優れた耐酸性を有し、化学的耐久性に優れていることが分かる。
産業上の利用可能性
以上述べたように、本発明に係る光学ガラスは、特定組成範囲のＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ（アルカリ金属酸化物）−ＴｉＯ２−ＺｎＯ系のガラスであることから、屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．５３、アッベ数（νｄ）が６０〜６８の範囲の光学定数を有し、屈伏点（Ａｔ）が低く、成形型との離型性が良好であり、光学製品を得るためのモールドプレス成形、特にレンズ等を製造するための精密モールドプレス成形に大変適している。
そのうえ化学的耐久性、特に耐酸性に優れ、また、高い耐失透性を有し、均質化しやすいため、高品質なガラスを量産するのに適している。