(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＳｉＯ2  ３５〜５７％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜１５％、Ｂ2Ｏ3  ０〜１０．５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  １〜３０％、ＢａＯ  ０〜９．５％、ＳｒＯ  ７．５〜１５％、ＺｎＯ  ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ  １６〜４０％、Ｌｉ2Ｏ  ３〜９％、Ｎａ2Ｏ  ０〜１０％、Ｋ2Ｏ  ０〜９％、ＴｉＯ2  ０〜９％、ＺｒＯ2  ０〜１０％、Ｌａ2Ｏ3  ０〜７％、Ｇｄ2Ｏ3  ０〜７％、Ｎｂ2Ｏ5  ０〜０．４％の組成を有することを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。
【請求項２】
光ピックアップレンズ又は撮影用レンズに使用されることを特徴とする請求項１のモールドプレス成形用光学ガラス。
【請求項３】
屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が４５以上、密度３．０ｇ／ｃｍ3以下、軟化点が６５０℃以下、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性での重量減が０．１０％未満、同粉末法耐酸性での重量減が０．３０％以下であることを特徴とする請求項１又は２のモールドプレス成形用光学ガラス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はモールドプレス成形用光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、ビデオカメラや一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズ用に、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５で、アッベ数（νｄ）が４５以上の光学ガラスが使用されている。従来、このようなガラスとしてＳｉＯ2 −ＰｂＯ−Ｒ’2Ｏ（Ｒ’2Ｏはアルカリ金属酸化物）を基本とした鉛含有ガラスが広く使用されていたが、近年では環境上の問題からＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＲＯ（ＲＯは２価の金属酸化物）−Ｒ’2Ｏ系等の非鉛系ガラスに切り替えられつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光ピックアップレンズや撮影用レンズの成形には、精密加工を施した金型によって軟化状態のガラス塊を加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写させる、いわゆるモールドプレス成形法が広く用いられている。
【０００４】
しかしながら上記した非鉛系の光学ガラスは一般に軟化点が高いため、金型が劣化して成形精度が低下したり、ガラス成分の揮発による金型汚染が生じる等、モールドプレス成形に適していないという問題がある。またアルカリ金属酸化物を多量に含有させることで工業レベルでのモールドプレス成形を可能にしたガラスも一部には存在する。ところがこの種のガラスは、レンズやプリズム等の製造工程における切削、研磨、洗浄によって、ガラス成分が研磨洗浄水や各種洗浄溶液中へ溶出し、物性の劣化や表面の変質が起こる等、耐候性が悪く、また最終製品においても、高温多湿状態に長時間晒されるとガラスの表面が変質し、設計通りの光学特性を得られず、信頼性を損なうという問題がある。
【０００５】
またＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、ビデオカメラ、一般のカメラにおける市場では小型化、軽量化への要望が近年増々強くなっており、使用されるレンズにも低密度化が要望されている。特にＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤでは、光ディスクの信号は光ピックアップシステムが駆動して読み取る方式が採用されており、レンズの低密度化は駆動系の負担を減少しアクセスの高速化へも対応しやすい、また、駆動系の重量に対するレンズ重量の占める割合も高いという理由で一層要望されている。
【０００６】
しかしながら１．５５〜１．６５の屈折率（ｎｄ）、及び４５以上のアッベ数（νｄ）を有する光学ガラスの多くは、屈折率を高めるとともにアッベ数を高くするために、密度を増大させるＬａ2Ｏ3やＧｄ2Ｏ3を多量に含有させており、上記した低密度化の要求を満足することができない。
【０００７】
本発明の目的は、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が４５以上の光学定数を有し、しかも低い軟化点及び密度と、高い耐候性を兼ね備えたモールドプレス成形用光学ガラスを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、重量％でＳｉＯ2  ３５〜５７％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜１５％、Ｂ2Ｏ3  ０〜１０．５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  １〜３０％、ＢａＯ  ０〜９．５％、ＳｒＯ  ７．５〜１５％、ＺｎＯ  ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ  １６〜４０％、Ｌｉ2Ｏ  ３〜９％、Ｎａ2Ｏ  ０〜１０％、Ｋ2Ｏ  ０〜９％、ＴｉＯ2  ０〜９％、ＺｒＯ2  ０〜１０％、Ｌａ2Ｏ3  ０〜７％、Ｇｄ2Ｏ3  ０〜７％、Ｎｂ2Ｏ5  ０〜０．４％の組成を有することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が４５以上の光学定数を有する。またＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ等において、駆動系への負担を減少しアクセスの高速化に対応するためには、密度が３．０ｇ／ｃｍ3以下であることが望ましい。また金型の劣化や汚染を防止するためには軟化点が６５０℃以下であることが必要である。さらに実用上十分な耐候性を得るためには、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性での重量減が０．１０％未満、同粉末法耐酸性での重量減が０．３０％以下であることが重要である。
【００１０】
このような特性を有する光学ガラスとして、重量％でＳｉＯ2  ３５〜５７％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜１５％、Ｂ2Ｏ3  ０〜１０．５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  １〜３０％、ＢａＯ  ０〜９．５％、ＳｒＯ  ７．５〜１５％、ＺｎＯ  ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ  １６〜４０％、Ｌｉ2Ｏ  ３〜９％、Ｎａ2Ｏ  ０〜１０％、Ｋ2Ｏ  ０〜９％、ＴｉＯ2  ０〜９％、ＺｒＯ2  ０〜１０％、Ｌａ2Ｏ3  ０〜７％、Ｇｄ2Ｏ3  ０〜７％、Ｎｂ2Ｏ5  ０〜０．４％の組成を有するガラスが挙げられる。以下に組成範囲を限定した理由を述べる。
【００１１】
ＳｉＯ2 はガラスの骨格を構成する成分であり、また密度を低下させる効果がある。その含有量は３５〜５７％、好ましくは４０〜５５％である。ＳｉＯ2 が５７％を超えると屈折率が低くなり過ぎたり、軟化点が６５０℃を超えてしまう。一方、３５％より少ないと密度が高くなりすぎたり、耐酸性や耐水性等の耐候性が著しく悪化する。
【００１２】
Ａｌ2Ｏ3はＳｉＯ2とともにガラスの骨格を構成する成分であり、また密度を低下させるとともに耐候性を改善する効果がある。Ａｌ2Ｏ3の含有量は０〜１５％であるが、この系のガラスにおいて、ガラス中のアルカリ成分の、水への選択的溶出を抑制する効果が顕著であるため、１％以上含有させることが好ましい。しかしＡｌ2Ｏ3 が１０％以上、特に１５％を超えると耐失透性が悪化したり、溶融性が著しく悪化し、脈理や泡がガラス中に残ってレンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなる。
【００１３】
Ｂ2Ｏ3は融剤として作用してガラスの溶融を助ける効果があり、その含有量は０〜１０．５％、好ましくは０〜４．５％である。Ｂ2Ｏ3が１０．５％を超えると耐候性、特に耐酸性が著しく悪化する。さらにガラス溶融時に揮発が多くなって脈理が生じ、十分に均質なガラスが得られず、またモールド成形時にも揮発が生じて金型を汚染し、金型の寿命を大きく縮めてしまう。
【００１４】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯは、融剤として作用するとともに、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＲＯ−Ｒ’2Ｏ系ガラスにおいて、アッベ数を低下させずに屈折率を高める効果がある。またこれらの成分を２種以上混合して使用すると耐候性を向上させることができる。ただしその他の特性、即ち、光学定数、密度、軟化点等を考慮すると、少なくともＣａＯとＳｒＯの両者を必須成分として含有させる必要がある。またこれら成分の合量は１６〜４０％、特に２０〜３５％の範囲にあることが好ましい。これらＲＯ成分の合量が上記範囲にあると、１．５５〜１．６５の屈折率と３．０ｇ／ｃｍ3以下の低密度を両立することが容易になるが、１６％より少ないと所望の屈折率を得にくくなり、またガラス安定性が悪くなって耐候性が悪化しやすくなる。一方、４０％を超えると相対的にＳｉＯ2 やＡｌ2Ｏ3の含有量が少なくなって密度が高くなったり、耐候性が悪化しやすくなる。
【００１５】
ＭｇＯは、屈折率を高める成分であるが、分相性が強くなって耐失透性を低下させる傾向があるため、その含有量は１０％以下、特に５％以下にすることが好ましい。
【００１６】
ＣａＯは、分相性を強めたり密度を上げることなく、屈折率を著しく高める成分であり、その含有量は１〜３０％、好ましくは３〜２５％である。ＣａＯが１％未満のときは屈折率が著しく低下し、３０％を超えるとガラスの溶融性が悪化したり、分相性が強くなって失透しやすくなる。
【００１７】
ＢａＯは、屈折率を高める成分であるが、密度を著しく増大させる傾向があるため、その含有量は９．５％以下、特に８％以下にすることが好ましい。
【００１８】
ＳｒＯは、分相性を強めたり密度を上げることなく、屈折率を高め、また軟化点を低下させる成分であり、その含有量は７．５〜１５％、好ましくは７．５〜１３％である。ＳｒＯが７．５％未満のときは軟化点が高くなりすぎ、１５％を超えるとガラスの溶融性が悪化したり、分相性が強くなって失透しやすくなる。
【００１９】
ＺｎＯは屈折率を高める成分であるが、密度を増大させる傾向があるため、その含有量は１０％以下、特に８％以下にすることが好ましい。
【００２０】
Ｌｉ2Ｏは軟化点を低下させるための成分であり、その含有量は３〜９％、好ましくは５〜９％である。Ｌｉ2Ｏが９％を超えると耐候性が悪化し、また失透性が増大して均質なガラスが得られなくなり、３％より少なくなると軟化点が高くなりすぎる。
【００２１】
Ｎａ2Ｏも軟化点を低下させる成分であり、その含有量は０〜１０％、好ましくは１．５〜１０％である。Ｎａ2Ｏが上記範囲を超えると耐候性が悪化し、また失透性が増大して均質なガラスが得られなくなる。
【００２２】
Ｋ2Ｏも軟化点を低下させる成分であるが、その含有量が３％を超えるとモールドプレス成形時に揮発する傾向が現れ、特に９％を超えると揮発が著しくなり、その結果、金型を汚染し、金型の寿命を大きく縮めてしまう。
【００２３】
ＴｉＯ2及びＺｒＯ2は屈折率を高める成分であり、その含有量はＴｉＯ2が０〜９％、好ましくは０〜６％、ＺｒＯ2が０〜１０％、好ましくは０〜６％である。各成分がその範囲から外れるとアッベ数が４５未満になる。また溶融性が悪くなったり、分相性が強くなって失透しやすくなる。
【００２４】
Ｌａ2Ｏ3及びＧｄ2Ｏ3は、アッベ数を低下させることなく、屈折率を高めることが可能な成分であるが、密度を著しく上昇させるという欠点がある。このためこれら成分の含有量は何れも７％以下、好ましくは５％以下に制限される。上記範囲を超えると密度が高くなりすぎる。また耐候性や耐失透性が悪化しやすくなる。
【００２５】
Ｎｂ2Ｏ5は屈折率を高める成分であるが、ＲＯ成分を多量に含む本発明の組成系では、失透性を強めてしまう。また原料が高価であるためコストを増大させる。このためＮｂ2Ｏ3の含有量は０．４％以下に制限される。
【００２６】
上記以外にも、本発明の光学ガラスには、例えばアッベ数を高めるためにＰ2Ｏ5を、また清澄剤としてＳｂ2Ｏ3等を添加することができる。ただしＰｂＯやＡｓ2Ｏ3等は環境上好ましくないため、本発明のガラスには使用しないほうがよい。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２８】
表１〜６は本発明の実施例（試料Ｎｏ．２〜１３）、及び比較例（試料１５〜２２）を示している。なお試料試料Ｎｏ．１及び１４は参考例である。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
【表２】
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【００３１】
【表３】
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【００３２】
【表４】
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【００３３】
【表５】
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【００３４】
【表６】
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【００３５】
各試料は次のようにして調製した。まず表に示す組成になるようにガラス原料を調合し、白金ルツボを用いて１３００〜１５００℃で４時間溶融した。溶融後、融液をカーボン板上に流しだし、更にアニール後、各測定に適した試料を作製した。
【００３６】
得られた試料について、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄ、密度、軟化点Ｔｓ、耐水性及び耐酸性を測定した。結果を各表に示す。
【００３７】
表から明らかなように、本発明の実施例であるＮｏ．２〜１３の各試料は、屈折率が１．５７７０〜１．６４６５、アッベ数が４６．８以上、密度が２．９９８ｇ／ｃｍ3以下、軟化点Ｔｓが６３９℃以下であった。また耐水性は重量減少率が０．０７％以下、耐酸性は重量減少率が０．３０％以下であり、耐候性が良好であった。
【００３８】
これに対し、比較例であるＮｏ．１５は、ＳｉＯ2が５７％より高いために屈折率が低く、また軟化点が高かった。Ｎｏ．１６は、Ｂ2Ｏ3が１０．５％より高いために耐候性が悪かった。Ｎｏ．１７は、ＲＯ成分の合量が１６％未満であるために屈折率が低く、また耐候性が悪かった。Ｎｏ．１８は、ＲＯ成分の合量が４０％より多いために密度が高かった。Ｎｏ．１９は、ＢａＯが１１．５％より多いために密度が大きかった。Ｎｏ．２０は、Ｌｉ2Ｏが３％未満であるために軟化点が高かった。Ｎｏ．２１は、ＳｉＯ2が３５％より少ないために密度が大きく、また耐候性が悪かった。Ｎｏ．２２は、ＴｉＯ2が９％より多いためにアッベ数が低かった。
【００３９】
なお屈折率ｎｄは、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で示した。アッベ数νｄは、水素ランプのＣ線（６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）の対する屈折率ｎＣ、ｎＦ、ｎｄを測定し、（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）の式から求めた。密度は、大きさ１×１×２（ｃｍ）の試料を水中に浸し、アルキメデス法によって求めた。軟化点は、日本工業規格Ｒ−３１０４に基づいたファイバーエロンゲーション法によって測定した。耐水性及び耐酸性は、日本光学硝子工業会規格０６−１９７５に基づき、ガラス試料を粒度４２０〜５９０μｍに破砕し、その比重グラムを秤量して白金篭に入れ、それを試薬の入ったフラスコに入れて沸騰水浴中で６０分間処理し、処理後の粉末ガラスの質量減少率（重量％）を算出したものである。なお耐水性評価で用いた試薬はｐＨ６．５〜７．５に調整した純水であり、耐酸性評価で用いた試薬は０．０１Ｎに調整した硝酸水溶液である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、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、ビデオカメラや一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズに使用可能な１．５５〜１．６５の屈折率（ｎｄ）と４５以上のアッベ数を有している。しかも密度が低く、光ピックアップレンズの軽量化の要請に適うものである。また耐候性が良好であり、製造工程や製品の使用中に物性の劣化や表面の変質を起こすことがない。さらに軟化点が低く、金型が劣化したり、ガラス成分が揮発することがないため、成形精度の低下や金型の汚染が生じず、モールドプレス成形用ガラス材料として好適である。