(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率（ｎd）が１．６０〜１．６９及びアッベ数（νd）が３５〜４５の範囲の光学定数を有する光学ガラスであって、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４００〜５００℃の範囲内にあり、Ｔｇ＋１００℃に３０分保温の条件で失透せず、質量％で、
ＳｉＯ2         ２０〜４０％未満
Ｂ2Ｏ3            ５〜２０％
Ａｌ2Ｏ3          ０〜  ５％
ＺｒＯ2      ３％より多く１５％以下
Ｎｂ2Ｏ5        １０〜３０％
ＭｇＯ            ０〜  ５％未満
ＣａＯ            ０〜  ５％未満
ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ    ０〜  ５％未満
ＳｒＯ            ０〜１０％
ＢａＯ            ０〜１０％
ＺｎＯ            ０〜１８％
Ｌｉ2Ｏ           １〜１５％
Ｎａ2Ｏ           １〜１０％
Ｋ2Ｏ             １〜１０％
Ｓｂ2Ｏ3          ０〜  １％
の範囲の各成分を含有する光学ガラス。
【請求項２】
質量％で、
Ｌｉ2Ｏ      ５％より多く１５％以下
Ｎａ2Ｏ           １〜１０％
Ｋ2Ｏ        ５％より多く１０％以下
の範囲の各成分を含有する、請求項１記載の光学ガラス。
【請求項３】
Ｔｇ＋１２５℃に３０分保温の条件で失透しないことを特徴とする、請求項１又は２記載の光学ガラス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は屈折率（ｎd）が１．６０〜１．６９及びアッベ数（νd）が３５〜４５の範囲の光学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低く、かつ耐失透性が良好でモールドプレス成形に好適な光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光学機器の小型軽量化が著しく進行している中で、光学機器の光学系を構成するレンズの枚数を減少化させる目的で非球面レンズが多く用いられるようになってきている。非球面レンズの製造方法は、ゴブあるいはガラスブロック等から得られたプリフォームを加熱軟化させ、高精密面の金型でプレスして金型面を転写することによって行うことが主流である。この方法で得られた非球面レンズは研削、研磨をすることなく、または、ほとんど研削、研磨をすることなく所望形状の成形品を高い生産性の下に製造することが可能であるので、低コスト、大量生産が期待できる。
【０００３】
前記プリフォームを製造する方法としては一般に２種類ある。一つは、例えば特開平６−１２２５２６号公報等に記載されているように、ガラス融液を流出管先端から滴下し、金型等で受けて成形し、冷却してガラスプリフォームを得る方法（滴下法）がある。この方法は熱間で直接プリフォームを取得するのでプリフォーム自体の量産性が高い。しかも得られるガラスプリフォームの形状が球形あるいは両凸のレンズ形状であるため、精密モールドプレス成形時の形状変化量を小さくできる。
【０００４】
もう一つの方法は、ガラスブロック材から切断によりプリフォームを得る方法がある。この方法ではブロック材の切断工程から最終的なレンズ形状に近い形状への加工工程が必要であるなど、工程が増加してしまうという問題点があるが、最終的なレンズ形状に近い形状まで加工を行うため、両凸だけでなく種々の形状のレンズを成形する際に形状変化量が少なくできる。
【０００５】
精密モールドプレス成形によってガラス成形品を得るに当たっては、高精密な金型面をガラス成型品に転写するためにガラスプリフォームを高温下で加圧成形することが必要であるので、この際使用される成形型も高温に曝され、かつ、高い圧力が加えられる。このため、プリフォームを加熱軟化させる際に金型表面が酸化、侵食され易い。そして、金型の高精密面が維持できなくなり、金型交換回数が増加し、低コスト、大量生産を実現できなくなる。プリフォーム材であるガラスのガラス転移点（Ｔｇ）が高い場合、プレス成形の際の高温環境によって成形型自体や当該成形型の内側表面に設けられている離型膜が損傷し易いという問題点がある。
【０００６】
非球面レンズに用いられるガラスは、種々の光学定数を有するものが求められているが、その中でも屈折率（ｎd）が１．６０〜１．６９及びアッベ数（νd）が３５〜４５程度の光学定数を有するものが強く求められている。従来このような光学定数を有するガラスにはＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−（ＴｉＯ2＋ＺｒＯ2）−ＳｒＯ−ＢａＯ−Ｒ’2Ｏ系組成（特開平５−１７１７６号公報）や、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5系組成（特開平１０−１３００３３号公報）が知られている。しかし、これらの実施例に開示されたガラスのガラス転移温度（Ｔｇ）は何れも５００℃を越えて非常に高く、モールドプレス用のガラスとしては不向きであった。また、比較的Ｔｇの低い光学ガラスの例が特開平１０−２６５２３８号公報に記載されているが、これに挙げられている光学ガラスは耐失透性の点でモールドプレス成形用に不向きであった。
【０００７】
また、ＰｂＯ成分を含有するガラスは、モールドプレス時に金型と融着し易いために、金型の繰り返し使用が困難であることから、モールドプレス用光学ガラスとしては不適当であるといえる。また、Ｆ2成分を含有するガラスは、プリフォームを成形する際に、ガラス融液の表面層からＦ2成分が選択的に揮発しプリフォームに曇りを生じたり、プリフォームをモールドプレスするときにＦ2成分が揮発して金型に付着し、金型表面に曇りを生じたりするなどの理由により、モールドプレス用光学ガラスとしては適していない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来のガラスに見られる諸欠点を改善し、屈折率（ｎd）が１．６０〜１．６９及びアッベ数（νd）が３５〜４５の範囲の光学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低く、かつ耐失透性に優れたモールドプレス用に好適な光学ガラスを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意試験研究を重ねた結果、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5−Ｒ’2Ｏ系ガラス（Ｒ’＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）において、前記所望の光学定数を維持しつつ、４００〜５００℃と極めて低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、かつ耐失透性の良好な光学ガラスが得られることを見いだし、本発明に至ったものである。
【００１０】
すなわち、前記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明は、屈折率（ｎd）が１．６０〜１．６９及びアッベ数（νd）が３５〜４５の範囲の光学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４００〜５００℃の範囲内にあり、Ｔｇ＋１００℃に３０分保温の条件で失透せず、質量％で、
ＳｉＯ2         ２０〜４０％未満
Ｂ2Ｏ3            ５〜２０％
Ａｌ2Ｏ3          ０〜  ５％
ＺｒＯ2      ３％より多く１５％以下
Ｎｂ2Ｏ5        １０〜３０％
ＭｇＯ            ０〜  ５％未満
ＣａＯ            ０〜  ５％未満
ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ    ０〜  ５％未満
ＳｒＯ            ０〜１０％
ＢａＯ            ０〜１０％
ＺｎＯ            ０〜１８％
Ｌｉ2Ｏ           １〜１５％
Ｎａ2Ｏ           １〜１０％
Ｋ2Ｏ             １〜１０％
Ｓｂ2Ｏ3          ０〜  １％
の範囲の各成分を含有する光学ガラスであり、
請求項２に記載の発明は、質量％で、
Ｌｉ2Ｏ      ５％より多く１５％以下
Ｎａ2Ｏ           １〜１０％
Ｋ2Ｏ        ５％より多く１０％以下
の範囲の各成分を含有する、請求項１記載の光学ガラスであり、
請求項３に記載の発明は、Ｔｇ＋１２５℃に３０分保温の条件で失透しないことを特徴とする、請求項１又は２記載の光学ガラスである。
【００１１】
本発明の、屈折率（ｎd）が１．６０〜１．６９及びアッベ数（νd）３５〜４５の範囲の光学定数を有する光学ガラスは、比較的低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。モールドプレスの際、プレス温度を低温に保ち、金型の損傷を防ぐ為に、本発明の光学ガラスのガラス転移温度（Ｔｇ）は４００〜５００℃の範囲内が好ましく、４００〜４８０℃の範囲内がより好ましく、４００℃〜４７０℃の範囲が特に好ましい。
【００１２】
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を前記の通りに限定した理由を以下に述べる。各成分は質量％にて表現する。
【００１３】
ＳｉＯ2成分はガラス形成酸化物であり、ガラスの粘度を高め、耐失透性及び化学的耐久性の向上に有効である。その量が２０％より少ないとガラスの安定性及び化学的耐久性が悪化し、その量が４０％以上になるとＴｇを低く維持し難くなる。従って、２０％以上４０％未満の範囲に限定される。
【００１４】
Ｂ2Ｏ3成分はＳｉＯ2成分と同じくガラス形成酸化物であり、ガラスの熔融性及び耐失透性向上のために有効であるが、その量が５％未満では耐失透性向上が十分でなく、２０％を超えると化学的耐久性が悪くなる。従って、５〜２０％の範囲に限定される。１０％より多く２０％以下がより好ましい。
【００１５】
Ａｌ2Ｏ3成分は化学的耐久性を高めるのに有効であるが、その量が５％を超えると耐失透性が悪くなる。従って、０〜５％の範囲に限定される。０〜３％がより好ましく、０〜１％未満が特に好ましい。
【００１６】
ＺｒＯ2成分は光学定数の調整と化学的耐久性を高めるのに有効であるが、その量が３％以下では効果が見られず、１５％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。従って、３％より多く１５％以下の範囲に限定される。
【００１７】
Ｎｂ2Ｏ5成分は屈折率及び分散を高め、化学的耐久性及び耐失透性を改善する効果があるが、その量が１０％未満では効果が見られず、３０％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。従って、１０〜３０％の範囲に限定される。化学的耐久性向上のため１５％以上がより好ましく、耐失透性向上のため２５％以下がより好ましい。
【００１８】
ＭｇＯ成分及びＣａＯ成分は屈折率及び分散を調整し、化学的耐久性を向上させる効果があるが、その量が５％以上では耐失透性が悪くなる。従って、いずれの成分も０〜５％未満の範囲に限定される。また、ＭｇＯ成分とＣａＯ成分の合計量も０〜５％未満の範囲に限定される。
【００１９】
ＳｒＯ成分は屈折率及び分散を調整するのに有効であるが、その量が１０％を超えると耐失透性や化学的耐久性が悪化する。従って、０〜１０％の範囲に限定される。
【００２０】
ＢａＯ成分は耐失透性の向上や屈折率及び分散を調整するのに有効であるが、その量が１０％を超えると化学的耐久性が悪化する。従って、０〜１０％の範囲に限定される。
【００２１】
ＺｎＯ成分は低Ｔｇ化、化学的耐久性の向上に優れた効果があり、さらにガラスを安定化する効果があるが、その量が１８％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。従って、０〜１８％の範囲に限定される。化学的耐久性向上のため１％以上がより好ましく、耐失透性向上のため１６％以下がより好ましい。
【００２２】
Ｌｉ2Ｏ成分はＴｇを下げるのに非常に優れた効果があり、混合原料の溶解の際にＳｉＯ2成分などの溶融を促進する効果を有するが、１％未満ではその効果が得られず、１５％を超えると耐失透性が急激に低下する。従って、１〜１５％の範囲に限定される。５％より多く１５％以下の範囲がより好ましい。
【００２３】
Ｎａ2Ｏ成分はＴｇを下げるのに有効であり、ガラスの熔融を促進する効果を有するが、１％未満ではその効果が得られず、１０％を超えると化学的耐久性が低下する。従って、１〜１０％の範囲に限定される。
【００２４】
Ｋ2Ｏ成分はＴｇを下げるのに有効であり、ガラスの熔融を促進する効果を有するが、１％未満ではその効果が得られず、１０％を超えると化学的耐久性が低下する。従って、１〜１０％の範囲に限定される。５％より多く１０％以下の範囲がより好ましい。
【００２５】
また、Ｌｉ2Ｏ成分、Ｎａ2Ｏ成分及びＫ2Ｏ成分はＴｇを低く維持するためには必須であり、更にこの３種類のアルカリ成分を共存させることにより、混合アルカリ効果によって良好な化学的耐久性が得られる。その合計量が３％未満ではその効果が得られず、３５％を超えると化学的耐久性が急激に低下する。従って、３〜３５％の範囲に限定される。１１％より多く３５％以下の範囲がより好ましい。
【００２６】
Ｓｂ2Ｏ3成分はガラス熔融の際の脱泡のために添加しうるが、その量は１％までで十分である。
【００２７】
また、本発明のモールドプレス用光学ガラスには、上記成分の他に光学性能の調整、耐失透性の改良、化学的耐久性の改善のために、本発明の目的から外れない範囲で、ＳｎＯ2，Ｙ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3，Ｉｎ2Ｏ3，Ｇａ2Ｏ3，ＷＯ3，ＧｅＯ2，Ｔａ2Ｏ5などを適当量含有させることができる。
【００２８】
本発明の光学ガラスは、モールドプレス成形用に用いることができる。通常、レンズのモールドプレス成形は、プリフォーム材であるガラスの粘性特性や形状変化量等に応じてＴｇ付近の温度からＴｇ＋１５０℃の幅広い範囲の温度で行われるが、プレス圧力を低く保つためには、Ｔｇ＋１００℃からＴｇ＋１５０℃の範囲の温度で行われることが好ましい。一方、従来の光学ガラスでは、この温度域では失透し易くなる傾向あった。本発明の光学ガラスは、Ｔｇ＋１００℃に３０分保温の条件で失透しないので、Ｔｇ＋１００℃以上の広範囲の温度域にて好適にプレス成形することができる。Ｔｇ＋１２５℃に３０分保温の条件でも失透しない本発明のガラスは、Ｔｇ＋１２５℃以上の温度にて、低圧力で、より好適にプレス成形することができる。特に好ましくは、Ｔｇ＋１５０℃に３０分保温の条件でも失透しない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３０】
表１〜３に本発明のモールドプレス用光学ガラスの実施例（Ｎｏ．１〜１４）、表４に比較例（Ａ〜Ｄ）を、各実施例、比較例の組成で得られたガラスの屈折率（ｎd）、アッベ数（νd）、ガラス転移温度（Ｔｇ）と共に示した。失透試験は、各光学ガラスの好適なモールドプレス温度に相当する、Ｔｇ＋１００℃、Ｔｇ＋１２５℃、Ｔｇ＋１５０℃の各温度について評価したものであって、１０×１０×１０ｍｍの大きさの各光学ガラス試料を平板の耐火セラミックス上に置き、所定の温度まで２〜３時間で昇温し、その温度に３０分間保温した後、炉外に取り出して失透の状態を目視で観察したものである。各温度において失透が発生しなかった場合を「○」、失透が発生した場合を「×」で示した。
【００３１】
実施例Ｎｏ．１〜１４のモールドプレス用光学ガラス及び比較例Ａ〜Ｄの光学ガラスは、いずれも酸化物、炭酸塩及び硝酸塩などの通常の光学ガラス原料を表の組成比になるように所定の割合で秤量混合した後、白金坩堝などに投入し、組成による熔融性の難易度に応じて、１０００〜１４００℃の温度で２〜５時間熔融し、撹拌均質化した後、適当な温度に下げて金型等に鋳込み徐冷することにより容易に得られた。
【００３２】
表１〜３に見られる通り、本発明の実施例のガラスはいずれも屈折率（ｎd）が１．６０〜１．６９及びアッベ数（νd）が３５〜４５、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４００〜５００℃の範囲内にあり、かつ耐失透性が良好なため、モールドプレス用に好適である。本発明の実施例の光学ガラスはＴｇ＋１００℃からＴｇ＋１２５℃の範囲に３０分保温の条件で失透することはなく、より好適な本発明の光学ガラスは、Ｔｇ＋１００℃からＴｇ＋１５０℃の範囲に３０分保温の条件でも失透することはなかった。
【００３３】
【表１】
0004034589.tif 000002
【００３４】
【表２】
0004034589.tif 000003
【００３５】
【表３】
0004034589.tif 000004
【００３６】
【表４】
0004034589.tif 000005
【００３７】
一方、従来の光学ガラスである比較例Ａ〜Ｃ（表４）では、Ｔｇ＋１００℃からＴｇ＋１５０℃の範囲で耐失透性が不良であるため、モールドプレス成形ができないか、又はＴｇ＋１００℃よりも低い極く限られた範囲でなければプレス成形することができず、モールドプレス用の光学ガラスとしては適していない。また、従来の光学ガラスである比較例Ｃ〜Ｄ（表４）では、Ｔｇが５００℃より高いので、それに伴ってプレス成形温度は高く設定せざるを得ず、金型の劣化が起こり易くなり、モールドプレス用の光学ガラスには適していない。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明の光学ガラスは、屈折率（ｎd）が１．６０〜１．６９及びアッベ数（νd）が３５〜４５の範囲の光学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低く、更にモールドプレス成形の温度域で耐失透性が良好であることから、モールドプレス成形用に好適である。