(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モル％でＳｉＯ2 ５〜６０％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜５５％、ＫＦ１０〜４０％、ＮａＦ０〜３０％、ＬｉＦ０〜１５％、ＴｉＯ2 ０〜１０％、Ｎｂ2 Ｏ5 ０〜５％、但し、Ｎｂ2 Ｏ5 は６重量％未満、ＺｒＯ2 ０〜５％、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜１．３％、Ｓｂ2 Ｏ3 ０〜５％、ＡｌＦ3 ０〜８％、ＣａＦ2 ０〜５％、ＳｒＦ2 ０〜１０％およびＢａＦ2 ０〜５％、を含んでなる、屈折率（ｎｄ）が１．４３〜１．５５、アッベ数（νｄ）が４５〜７５の範囲の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４３６℃以下であることを特徴とするモールド成形用光学ガラス。
【請求項２】
モル％でＳｉＯ2 ５〜６０％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜５５％、ＫＦ１０〜４０％、ＮａＦ０〜３０％、ＬｉＦ０〜１５％、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 及びＺｒＯ2 の少なくとも１種を０．５〜１０％、但し、Ｎｂ2 Ｏ5 は６重量％未満、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜１．３％、Ｓｂ2 Ｏ3 ０〜５％、ＡｌＦ3 ０〜８％、ＣａＦ2 ０〜５％、ＳｒＦ2 ０〜１０％およびＢａＦ2 ０〜５％、を含んでなる、屈折率（ｎｄ）が１．４３〜１．５５、アッベ数（νｄ）が４５〜７５の範囲の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４３６℃以下であることを特徴とするモールド成形用光学ガラス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモールド成形用光学ガラス、特に環境上問題になる有害なＰｂＯ、Ａｓ2 Ｏ3 成分を含有せず、ｎｄ１．４３〜１．５５，νｄ４５〜７５の光学恒数を有するＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −ＫＦ−（Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 ，ＴｉＯ2 の少なくとも１種）の系からなるモールド成形用光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光学レンズ系に使用される非球面レンズや微小な光学レンズは高精度の金型を用いたプレス成形技術によって研磨することなく製造されることが多くなった。しかし、プレス成形に適する金型の材質には加工性、耐久性、さらに量産性などの点から様々な制限がある。このことはプレス成形されるガラスの物性にも制限があることを意味している。制限される最も重要な物性はガラスの軟化温度である。例えば６００〜７００℃を超える軟化温度のガラスをプレス成形することは金型寿命に大きな影響を与え、それはレンズの量産性を低下させることとなる。このようなことから従来一般に市販されているすべての種類の光学ガラスをプレス成形することは量産性という立場から困難と考えられ、その結果プレス成形性に優れたガラスの開発が一つの研究課題となっている事実がある。特開平６−３２６３１号公報、特開平７−１１８０３３号公報等に開示されている発明がその代表例である。
【０００３】
これらの発明に共通の課題はガラス軟化温度をどのようにして下げるかということである。そのためには、例えば、アルカリ酸化物を用いたり、アルカリの種類を変えるなどの工夫で軟化温度を低下させている。しかしこのような手段には限界があり、軟化温度は５００〜６００℃前後となるガラスが多い。屈折率が低く、分散がある程度大きな光学ガラスは比較的溶融温度が高く、またＳｉＯ2 の含有量が高いということも特徴の一つである。これよりも低温度になると化学的耐久性の低下等の問題が起こり実用的なガラスにならない。また、市販光学ガラスの光学特性に一致するように組成を選択するような場合もあり、十分な軟化温度とならないこともある。特に屈折率ｎｄが１．４３〜１．５５、アッベ数νｄが４５〜７５の光学ガラスはモールド成形用として十分なガラスは、これまでにあまり報告がない。
【０００４】
上記の光学恒数領域に近いガラスとしては特開平８−４８５３８号公報に記載されているガラスある。すなわち、該公報に記載されている光学ガラスの特徴は、重量％でＳｉＯ2 ４０〜７０％、Ｂ2 Ｏ3 ０．５〜２０％、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜１５％、Ｎｂ2 Ｏ5 ６〜３５％、ＴｉＯ2 ０〜１５％、ＺｒＯ2 ０〜１０％、Ｌｉ2 Ｏ０〜１０％、Ｎａ2 Ｏ０〜２０％、Ｋ2 Ｏ０〜２０％、ただし、Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ１０〜３５％、ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ０〜１４％ただし、ＣａＯ＋ＭｇＯ０〜５％および上記金属元素の１種または２種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物の弗素（Ｆ）としての合計量が０．１〜１０％の範囲の各成分から成り、かつ、屈折率（ｎｄ）が１．５２〜１．６５、アッベ数（νｄ）が３５〜５０の範囲の光学恒数を有することにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的とする光学恒数領域の従来からあるガラスは酸化鉛を含む物が多く、軟化温度は比較的低いものの、モールド成形に好ましくない酸化鉛を含むので、使用が困難となっている。本発明における最も重要な課題は酸化鉛を含むことなく、ガラスの軟化温度を低下させることである。屈折率のような光学物性に酸化鉛と同じような効果を与える化合物として、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムが知られている。これらを用いたガラスは広く使用されているが、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムはガラスの軟化温度を上昇させる傾向がある。例えば、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 系の光学ガラスコード８０５２５５に相当するＰｂＯを含まないＴｉＯ2 −Ｎｂ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 系ガラスの８０５２５４（住田光学ガラスカタログ製品名ＳＦＬＤ−６）はガラス転移温度が２００℃ほど高く、前者が４２０℃、後者は６１０℃となっている。本発明が目的とする光学恒数領域は分散が大きく、屈折率が低いガラスに属する。したがって、酸化ニオブ、酸化チタン若しくは酸化ジルコニウムのような化合物を含み軟化温度を十分に下げるため、フッ素を大量に含有する組成とした。
【０００６】
すなわち、本発明は従来技術の問題点を解消し、環境に有害な成分であるＰｂＯ、Ａｓ2 Ｏ3 等を用いることなくガラスの軟化温度を低下させたモールド成形用光学ガラスを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記表−１に示される組成を有するモールド成形用光学ガラスによって達成される。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
上記組成の好ましい組成は下記表−２に示される。
【００１０】
【表２】
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【００１１】
また、上記の目的は、下記表−３に示される組成を有する他のモールド成形用光学ガラスによって達成される。
【００１２】
【表３】
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【００１３】
上記各成分の組成範囲を限定した理由は次のとおりである。ＳｉＯ2 及びＢ2 Ｏ3 はガラス形成酸化物でこれらの組成範囲外ではガラスが得られない。すなわちＳｉＯ2 成分は、ガラスを形成させるのに必須の成分であるが、その量が５％未満であると、ガラスの光線透過性および化学的耐久性が悪化し、また６０％を超えるとガラスの溶融が困難になる。Ｂ2 Ｏ3 成分は、後述のＲＦ成分と共に含有させることによってガラスの溶融性および安定性、さらに低Ｔｇ特性を与える効果が大きい重要な成分であるが、５％より少ないと上記効果が不十分であり、５５％を超えると化学的耐久性が悪くなる。好ましくは１０〜４５％にすべきである。
ＲＦはアルカリフッ化物で、屈折率を低下させ、波長分散を小さくするための本発明では重要な成分であり、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦのいずれかを用いる。すなわち、ＬｉＦ、ＮａＦ及びＫＦから選ばれた１種若しくは２種以上を１５〜５０％とするのが好ましい。その他のフッ素供給源としてはＡｌＦ3 およびＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 が用いられる。ＡｌＦ3 は１５％を超えるとガラスができ難くなる。アルカリ土類フッ化物のＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 はそれぞれ５％，１０％，５％を超えるとガラス化が困難になる。
【００１４】
酸化物成分として本発明で重要なのはＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 で、これらは屈折率を高める効果がある。しかし、大量に使用するとガラス化が困難になる。
ＴｉＯ2 成分はガラスの屈折率を高め、アッベ数を小さくするのに有効であるので適宜添加し得るが、その量が１０％を超えるとガラスの着色が増大する。ＺｒＯ2 成分はガラスの化学的耐久性向上のため適宜添加し得るが、その量が５％を超えるとガラスは失透しやすくなる。
Ａｌ2 Ｏ3 成分は、ガラスの耐失透性と化学的耐久性の改善および光学恒数の調整に有効であるが、その量が１０％を超えるとガラスの溶融性や耐失透性が悪くなる。
【００１５】
Ｓｂ2 Ｏ3 も同様に屈折率を高める効果があるが、５％を超えるとガラスが得られない。ＡｌＦ3 およびＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 はフッ素の供給源となる。ＡｌＦ3 は１５％を超えるとガラスができ難くなり、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 はそれぞれ５％、１０％、５％を超えるとガラス化が困難になる。
本発明はこれ以外のガラス成分として、基本的な光学恒数に影響を及ぼさない範囲で、ガラス製造上、一般的に用いられる化合物、例えばＺｎＯなどを添加物として使用しても差し支えない。本発明の光学ガラスには、上記成分の他に、光学性能の調整、溶融性の改善、ガラス化範囲の拡大及び軟化温度の低温度化等のために、本発明の目的からはずれない限り、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｔａ、Ｇｄ、Ｙｂなどの金属酸化物、ハロゲン化物を含有させることができる。
【００１６】
本発明の光学ガラスには、各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物等を使用し、ガラス化した後に目的とするガラス組成の割合となるように秤量し、充分混合してガラス調合原料として、白金製坩堝に投入し、電気炉で、１０００℃〜１４００℃で溶融し、白金製撹拌棒にて撹拌して、清澄、均質化してから適当な温度に予熱した金型内に鋳込んだ後、徐冷して製造することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
表４の実施例１に示したガラス組成、５５ｍｏｌ％のＳｉＯ2 、１４ｍｏｌ％のＢ2 Ｏ3 、２１ｍｏｌ％のＫＦ、６ｍｏｌ％のＡｌＦ3 、４ｍｏｌ％のＴｉＯ2 となるように所定の重量に調合したガラス原料（表５に示した重量％）を１２００℃の電気炉３時間溶融した。この時に用いた容器は白金製のるつぼで、溶融中は白金製のふたをした。均質化されたガラス融液を鋳型に流し込み、ブロック状のガラスを得た。
得られたガラスの光学恒数（屈折率ｎｄ，アッベ数νｄ）および熱的物性（転移温度Ｔｇ，屈伏温度Ａｔ，膨張係数α）を表５に示す。
【００１８】
（実施例２〜３０）表４の実施例２〜３０に示した組成のガラスを実施例１と同様の方法で作製した。得られたガラスの光学恒数（屈折率ｎｄ，アッベ数νｄ）および熱的物性（転移温度Ｔｇ，屈伏温度Ａｔ，膨張係数α）を表５に示す。
【００１９】
（実施例３１〜３５）表４の実施例３１〜３５に示した組成のガラスを実施例１と同様の方法で作製した。得られたガラスの光学恒数（屈折率ｎｄ，アッベ数νｄ）および熱的物性（転移温度Ｔｇ，屈伏温度Ａｔ，膨張係数α）を表５に示す。
【００２０】
【表４】
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【００２１】
【表５】
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【００２２】
【表６】
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【００２３】
【表７】
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【００２４】
【表８】
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【００２５】
【表９】
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【００２６】
【表１０】
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【００２７】
【表１１】
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【００２８】
【発明の効果】
本発明によると酸化鉛を含むことなくガラスの軟化温度を低下させることができる。すなわち、モールド成形性に優れ屈折率が低く分散がある程度大きな光学ガラスが提供される。特に屈折率ｎｄが１．４３〜１．５５，アッベ数νｄが４５〜７５の光学恒数を有すると共に加工性、耐久性、量産性に優れているので特殊な光学的用途に適する。