(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｂ2Ｏ3  ２０．５〜３５％、ＳｉＯ2  １７．５〜３０％、ただし、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2  ４２〜６０％、Ｌｉ2Ｏ  ３．５〜７％、Ｎａ2Ｏ  ０〜５％、Ｋ2Ｏ  ０〜５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ９〜２３％、ＢａＯ  ０〜４％、ＺｎＯ  ０〜１０％、Ｌａ2Ｏ3  １５＜〜３０％、Ｇｄ2Ｏ3  ０〜１５％、ＴｉＯ2  ４〜１４％、ＺｒＯ2  １〜１０％、Ｎｂ2Ｏ5  １〜２０％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜５％およびＳｂ2Ｏ3  ０〜１％の組成からなることを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
重量％で、Ｂ2Ｏ3  ２１〜３５％、ＳｉＯ2  １８〜３０％、ただし、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2  ４２〜６０％、Ｌｉ2Ｏ  ３．５〜７％、Ｎａ2Ｏ  ０〜５％、Ｋ2Ｏ  ０〜５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  １０〜２３％、ＢａＯ  ０〜４％、ＺｎＯ  ０〜１０％、Ｌａ2Ｏ3  １６〜２８％、Ｇｄ2Ｏ3  ０〜１５％、ＴｉＯ2  ４〜１３％、ＺｒＯ2  １〜１０％、Ｎｂ2Ｏ5  １〜２０％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜５％およびＳｂ2Ｏ3  ０〜１％の組成からなり、屈折率（ｎｄ）が１．６７〜１．７４未満、アッベ数（νｄ）が３５〜４５未満の範囲の光学定数を有し、平均線熱膨張係数（α×１０-7／℃）が９０×１０-7／℃未満であることを特徴とする光学ガラス。
【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１．６７〜１．７４未満、アッベ数（νｄ）が３５〜４５未満の範囲の光学定数を有し、耐失透性および化学的耐久性に優れ、プレス成形後、研削ないし研磨を必要とせずに光学素子を直接得ることができるモールドプレス成形に使用するのに適した新規な特定組成範囲のＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−ＣａＯ−Ｌａ2Ｏ3−ＴｉＯ2−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5系の光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前記範囲に近い光学定数を有するガラスとして、特公昭５３−４２３２７号公報には、ＳｉＯ2−ＣａＯ−Ｒ2Ｏ−ＴｉＯ2−Ｎｂ2Ｏ5系の眼鏡レンズ用ガラスが開示されているが、このガラスは、耐失透性が悪いため量産するには適していない。また、特公平５−３７９３５号公報には、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−ＣａＯ−Ｌａ2Ｏ3−ＴｉＯ2−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5系のガラスが開示されているが、このガラスは、耐失透性および化学的耐久性が悪いうえ、平均線熱膨張係数が大きいため、加熱軟化したガラスをプレス成形して得たガラス成形品を冷却する際に、熱収縮により成形品が割れたり、成形面がガラス内部の熱収縮により引っ張られてへこむ現象、いわゆるヒケが生じたりするという問題点がある。また、特開昭５７−５１１４９号公報には、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ−ＣａＯ−ＴｉＯ2系のガラスが開示されているが、このガラスは、化学的耐久性は優れているものの、耐失透性が悪く、また、平均線熱膨張係数が充分に小さいとは言えず、上述した割れやヒケの問題を解決するには至っていない。
【０００３】
また、特開昭６０−２２１３３８号公報には、Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3−２価金属酸化物−Ｌｉ2Ｏ系のガラスが開示されている。このガラスは、金型の寿命を延ばす目的で低転移温度特性が付与されており、また、原料経済性に優れたガラスとするために、原料コストの高いＧｄ2Ｏ3およびＴａ2Ｏ5を任意成分としているが、Ｇｄ2Ｏ3およびＴａ2Ｏ5と同様に原料コストが高いＹ2Ｏ3を必須成分として含有しているため、原料経済性の向上が充分になされているとは言い難い。さらに、同号公報は、平均線熱膨張係数について何も記載しておらず、上述した割れやヒケの問題を解決する手段を示していない。また、特開昭５４−１６１６１９号公報には、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＭｇＯおよび／またはＣａＯ−ＴｉＯ2−Ｌａ2Ｏ3−ＢａＯおよび／またはＳｒＯ系の眼鏡レンズ用ガラスが開示されているが、このガラスは、着色性が強い欠点があるうえ、屈折率（ｎｄ）が１．７７〜１．８１と本発明が目的とする屈折率の範囲と比べてかなり高い範囲にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を総合的に解決し、前記所望範囲の光学定数を有し、耐失透性および化学的耐久性に優れ、プレス成形後の冷却時に、成形品に熱収縮による割れやヒケ等の不良を生じることがなく、かつ、原料コストが安く経済性に優れた光学ガラスを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意試験研究を重ねた結果、ガラス形成酸化物の含有量を特定の範囲に限定した特定組成範囲のＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−ＣａＯ−Ｌａ2Ｏ3−ＴｉＯ2−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5系のガラスにおいて、前記所望範囲の光学定数を有し、耐失透性および化学的耐久性に優れ、プレス成形したガラス成形品を冷却する際、成形品に熱収縮による割れやヒケが生じず、かつ、プレス成形に適した粘性を有するガラスが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００６】
すなわち、上記目的を達成するための本発明の請求項１に記載の光学ガラスの特徴は、重量％で、Ｂ2Ｏ3  ２０．５〜３５％、ＳｉＯ2  １７．５〜３０％、ただし、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2  ４２〜６０％、Ｌｉ2Ｏ  ３．５〜７％、Ｎａ2Ｏ  ０〜５％、Ｋ2Ｏ  ０〜５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ９〜２３％、ＢａＯ  ０〜４％、ＺｎＯ  ０〜１０％、Ｌａ2Ｏ3  １５＜〜３０％、Ｇｄ2Ｏ3  ０〜１５％、ＴｉＯ2  ４〜１４％、ＺｒＯ2  １〜１０％、Ｎｂ2Ｏ5  １〜２０％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜５％およびＳｂ2Ｏ3  ０〜１％の組成からなるところにある。
【０００７】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項２に記載の光学ガラスの特徴は、重量％で、Ｂ2Ｏ3  ２１〜３５％、ＳｉＯ2  １８〜３０％、ただし、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2  ４２〜６０％、Ｌｉ2Ｏ  ３．５〜７％、Ｎａ2Ｏ  ０〜５％、Ｋ2Ｏ  ０〜５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  １０〜２３％、ＢａＯ  ０〜４％、ＺｎＯ  ０〜１０％、Ｌａ2Ｏ3  １６〜２８％、Ｇｄ2Ｏ3  ０〜１５％、ＴｉＯ2  ４〜１３％、ＺｒＯ2  １〜１０％、Ｎｂ2Ｏ5  １〜２０％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜５％およびＳｂ2Ｏ3  ０〜１％の組成からなり、屈折率（ｎｄ）が１．６７〜１．７４未満、アッベ数（νｄ）が３５〜４５未満の範囲の光学定数を有し、平均線熱膨張係数（α×１０-7／℃）が９０×１０-7／℃未満であるところにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる光学ガラスの各成分の組成範囲を前記のとおり限定した理由は、次のとおりである。
Ｂ2Ｏ3成分は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの屈折率を高めるために比較的多量のＬａ2Ｏ3成分を安定に導入するのに必要な成分であるが、Ｂ2Ｏ3成分の量が２０．５％未満ではガラスの失透傾向が大きくなってガラスが不安定になり、また、３５％を超えると、本発明の目標とする光学定数が得られなくなる。Ｂ2Ｏ3成分の量の特に好ましい範囲は２１〜３５％である。
【０００９】
ＳｉＯ2成分は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの粘性を高め、プレス成形を容易にする効果があるが、その量が１７．５％未満では、上記効果が充分に得られず、プレス成形が難しくなるうえ、ガラスの化学的耐久性および耐失透性が悪化する。また、３０％を超えるとガラスの溶融性が悪くなるとともに失透傾向が大きくなる。ＳｉＯ2成分の量の特に好ましい範囲は、１８〜３０％である。また、Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2成分の合計量が４２％未満では、ガラスの耐失透性および化学的耐久性が悪化するうえ、ガラスの平均線熱膨張係数が大きくなり、プレス成形したガラス成形品を冷却する際、熱収縮により成形品に割れやヒケが生じやすくなる。また、それらの成分の合計量が６０％を超えると、本発明の目標とする光学定数が得られなくなる。
【００１０】
Ｌｉ2Ｏ成分は、ガラス溶融の際、ＳｉＯ2原料の溶融を促進し、かつ、失透傾向を小さくする効果があり、上記効果を得るために３．５％以上含有させる必要があるが、７％を超えるとかえって失透傾向が大きくなり、また、ガラスの化学的耐久性が悪化する。
【００１１】
ＣａＯ成分は、失透傾向を抑制して安定なガラスを得るために９％以上含有させる必要があるが、２３％を超えるとかえって失透傾向が大きくなる。ＣａＯ成分の量の特に好ましい範囲は１０〜２３％である。
【００１２】
Ｌａ2Ｏ3成分は、ガラスの屈折率を高める効果がある成分であり、その量が１５％以下では本発明の目標とする光学定数が得られず、３０％を超えるとガラスの失透傾向が大きくなる。Ｌａ2Ｏ3成分の量の特に好ましい範囲は１６〜２８％である。
【００１３】
ＴｉＯ2成分は、ガラスの安定性を維持しつつ、屈折率を高める効果があるが、その量が４％未満では本発明の目標とする所望の光学定数を得ることができず、また、１４％を超えるとガラスの失透傾向が増大するうえ、着色が著しくなる。ＴｉＯ2成分の量は１３％までとすることが特に好ましい。
【００１４】
ＺｒＯ2成分は、ガラスの屈折率を高め、かつ、Ｎｂ2Ｏ5成分と共存させることにより、化学的耐久性を向上させる効果があるが、その量が１％未満ではそれらの効果が充分でなく、また、１０％を超えるとガラスの溶融性が悪化し、そのうえ失透傾向が増大する。
【００１５】
Ｎｂ2Ｏ5成分は、上述したＺｒＯ2成分と共存させることにより、ガラスの化学的耐久性を高める効果があり、本発明のガラスにおいて欠くことのできない成分であり、また、屈折率を高める効果もあり、上記共存効果を得るとともに、本発明の目標とする所望の光学定数を得るためには、１％以上含有させる必要があるが、本発明の目標とする屈折率を維持し、かつ、原料コストの上昇を抑えるためには、その量は２０％までとすべきである。
【００１６】
以下の各成分は、必要に応じて、本発明のガラスに任意に添加し得る。
Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏ成分は、いずれも、本発明の目標とする所望の屈折率を維持し得る範囲内で、ガラスの溶融性向上のため、それぞれ、５％まで添加できる。ＭｇＯ、ＢａＯおよびＺｎＯ成分は、いずれも、ガラスの耐失透性や化学的耐久性を悪化させない範囲内で、光学定数の調整のため、それぞれ、１０％、４％および１０％まで添加できる。Ｇｄ2Ｏ3成分は、光学定数の調整や、ガラスの耐失透性の改善のため添加し得るが、原料コストの上昇を抑えるためその量は１５％までとすべきであり、添加しないことが特に好ましい。Ａｌ2Ｏ3成分は、ガラスの化学的耐久性を向上させるとともに、粘性を高めプレス成形を容易にするが、その量が５％を超えるとガラスの失透傾向が増大する。Ｓｂ2Ｏ3成分は、ガラス溶融時に脱泡、清澄を促進する効果があるが、その量は１％までで充分である。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明の光学ガラスにかかる実施例について説明する。本発明の光学ガラスの実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）、前記従来のＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−ＣａＯ−Ｌａ2Ｏ3−ＴｉＯ2−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5系のガラスの比較例（Ｎｏ．ＡおよびＮｏ．Ｂ）および前記従来のＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ−ＣａＯ−ＴｉＯ2系のガラスの比較例（Ｎｏ．ＣおよびＮｏ．Ｄ）をこれらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）および耐失透性試験結果とともに表１および表２に示した。表１および表２における耐失透性試験は、あらかじめ調合したガラス原料バッチを３００ｃｃの白金坩堝に投入し、電気炉中で各ガラス試料の溶融性の難易度に応じて１２００〜１３００℃で２時間溶融した後、降温して、各試料を９００℃および８５０℃でそれぞれ１時間保温した後、炉外に取り出して失透の有無を顕微鏡により観察したもので、その結果、失透が見られなかったガラス試料○印で、また、失透が見られたものは×印で示す。
【００１８】
また、上記実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）および上記比較例（Ｎｏ．ＡおよびＮｏ．Ｂ）のガラスの耐酸性（ＳＲ値）を表３に示した。なお、上記ＳＲ値は、国際標準化機構 ＩＳＯ  ８４２４：１９９６（Ｅ）の測定方法に準拠し、測定して得た結果を示したものである。ここでＳＲ値は所定の酸処理液中において、ガラス試料が０．１μｍの侵食を受けるのに要した時間（ｈ）によって等級付けした値である。表３中のＳＲ値＝５、５１および５３は、ｐＨ＝４．６の酢酸緩衝液を用いて０．１μｍの侵食を受けるのに要した時間（ｈ）が、それぞれ、ｈ＞１０、ｈ＝１〜１０およびｈ＜０．１であることを示す。したがって、ＳＲ値が小さいほどガラスの耐酸性は高く、化学的耐久性に優れていることを示す。
【００１９】
また、上記実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）および上記比較例（Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｄ）のガラスの１００〜３００℃の温度範囲における平均線熱膨張係数（α×１０-7／℃）を表４に示す。
【００２０】
【表１】
0004044213.tif 000002
【００２１】
【表２】
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【００２２】
【表３】
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【００２３】
【表４】
0004044213.tif 000005
【００２４】
上記表１および表２に見られるとおり、本発明の実施例のガラスは、いずれも、所望の範囲の光学定数を有し、かつ、上述した耐失透性試験結果の結果、失透が認められず、上記比較例のガラス（Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｄ）と比べて耐失透性が優れている。また、上記表３に見られるとおり、本発明の実施例のガラスは、いずれも、上記比較例のガラス（Ｎｏ．ＡおよびＮｏ．Ｂ）と比べて、ＳＲ値が小さく、耐酸性が高く、化学的耐久性が優れている。
さらに、上記表４に見られるとおり、本発明の実施例のガラス（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）は、いずれも、上記比較例のガラス（Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｄ）と比べて平均線熱膨張係数（α×１０-7／℃）が小さく、比較例の従来のガラスと比べて、加熱軟化したガラスをプレス成形した後の冷却時におけるガラスの熱収縮が小さいことが分かる。
以上、表１〜表４に見られるとおり、本発明の実施例のガラスは、優れた化学的耐久性を維持しつつ、比較例の従来のガラスよりも、耐失透性が優れ、かつ、小さい平均線熱膨張係数（α×１０-7／℃）を有しており、比較例の従来のガラスの欠点が総合的に改善されていることが分かる。
【００２５】
なお、本発明の上記実施例のガラスは、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の通常の光学ガラス用原料を秤量混合し、これを白金坩堝等を用いて、約１２００℃〜１３００℃で、約３〜４時間、溶融、清燈し、攪拌、均質化した後、予熱した型に鋳込み、徐冷することにより容易に製造することができる。また、上記実施例のガラスは、いずれも、溶融性に優れ、泡、脈理のない高均質のガラスを容易に得ることができるうえ、適度に高い粘性を有しているため、プレス成形作業も容易に行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明にかかる光学ガラスは、ガラス形成酸化物の含有量を特定の範囲に限定した特定組成範囲のＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−ＣａＯ−Ｌａ2Ｏ3−ＴｉＯ2−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5系のガラスであるから、前記所望範囲の光学定数を有し、耐失透性および化学的耐久性に優れ、適度に高い粘性を有しているため、プレス成形が容易であるうえ、平均線熱膨張係数（α×１０-7／℃）が小さいため、プレス成形したガラス成形品を冷却する際、成形品に熱収縮による割れやヒケが生じず、プレス成形歩留まりを向上せることができる。また、溶融性が優れているため、泡、脈理等のない均質なガラスを容易に製造することができきるうえ、Ｙ2Ｏ3のように原料価格の高い成分や、ＰｂＯやＡｓ2Ｏ3のように環境対策上の廃棄物処理に高いコストを要する成分を含有していないので、製造コストや廃棄物処理コストの点でも有利である。