JP4789358B2 - 光学ガラス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５およびアッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲の光学定数を有し、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材の成形および精密プレス成形に適した、低いガラス転移温度（Ｔｇ）および優れた耐失透性を有する硼珪酸ランタン系の光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスの精密プレス成形は、加熱して軟化させたガラスプリフォーム材を所定形状のキャビティを有する成形型を用いて高温下で加圧成形することによって、最終製品形状またはそれに極めて近い形状および面精度を有するガラス成形品を得る手法であり、当該精密プレス成形によれば成形後、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もとに製造することが可能である。このため、現在では球面レンズおよび非球面レンズ等のガラス成形品が精密プレス成形によって製造されるようになりつつある。
【０００３】
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。非球面レンズを従来の研削、研磨による方法で、大量に、しかも、安価に製造することは非常に困難であるため、上記精密プレス成形は、特に非球面レンズを製造するのに最適な成形方法である。
精密プレス成形によってガラス成形品を得るにあたっては、上記のようにガラスプリフォーム材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、ガラスプリフォーム材を構成する光学ガラスについては、プレス成形の際の高温環境により成形型の成形面が表面酸化して損耗したり、高いプレス圧力によって成形型の成形面が損傷することを抑制するという観点から、ガラス転移温度（Ｔｇ）をできるだけ低くすることが望まれている。
【０００４】
精密プレス成形するためのガラスプリフォーム材を製造する方法としては、ガラスブロック材から切断してガラス塊を得、このガラス塊を研削、研磨して、最終製品であるレンズ形状に近い形状や球状のガラスプリフォーム材を製造する方法があるが、ガラスブロック材の切断工程、研削、研磨工程が必要であり、これらの工程に時間を要するという問題点がある。また、ガラス溶融装置に接続されている流出管の先端から溶融ガラスを滴下または流下させて、金型等で受けて成形し、冷却してガラスプリフォーム材を得る方法があり、この方法では、ガラスブロック材からの切断、研削、研磨を必要とせず、溶融ガラスから直接ガラスプリフォーム材を得ることができるため、ガラスプリフォーム材を製造する方法としては、現在、この後者の方法が最も量産性が高く、製造コストも最も安価な方法である。後者の方法により得られるガラスプリフォーム材の形状は、両凸のレンズ状あるいは球状であり、両凸のレンズ状は、多くの場合、最終製品である非球面レンズ等の形状に近い形状であるため、精密プレス成形時の形状変化量を小さくすることができ、レンズ自体の量産性も格段に向上させる効果を有している。また、球状の場合、精密プレス成形時の形状変化量は大きくなることが多いが、通常、成形面が凹面である成形型の下型の中央に、ガラスプリフォーム材をセットしやすいというメリットがある。
【０００５】
ところで、旧来のガラスのプレス成形技術では、ガラスプリフォーム材やプレスしたガラス成形品の表面に失透が生じても、プレス成形後の研削または研磨により表面失透の部分が除去されるため、ガラス内部に失透が生じさえしなければ問題にはならなかった。しかし、精密プレス成形では、成形後、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、精密プレスしたガラス成形品をレンズ等の光学素子として用いるため、ガラスプリフォーム材やガラス成形品の表面にのみ失透が生じても製品として用いることができない。すなわち、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材および精密プレス成形に使用する光学ガラスは、上述したようにガラス転移温度（Ｔｇ）が低いことに加えて、ガラスプリフォーム材の成形に適した温度で失透が発生せず、さらに、得られたガラスプリフォーム材を精密プレス成形する際にも失透が発生しないことが要求される。
【０００６】
ガラスの失透は、ガラスが、核生成温度域と、核生成温度域よりも高温側の結晶成長温度域とが重複している温度域にあるときに発生し、ガラスがこの温度域に曝されている時間が長い程、結晶が成長して失透が進行する。前述した、溶融ガラスを滴下または流下させてガラスプリフォーム材を製造する方法においては、流出管の先端から滴下または流下させる溶融ガラスの粘度が低すぎると、表面の曲面が滑らかで、球状あるいは両凸レンズ状に近い形状のプリフォーム材が得難くなり、また、溶融ガラスの粘度が高すぎると、流出管先端からプリフォーム１個分の重量のガラスを滴下させること、および、流出管先端から流下する溶融ガラス流から、表面張力等により、プリフォーム１個分の重量のガラス塊を分離させることが、いずれも困難になるため、滴下または流下させる溶融ガラスの粘度（η）を、ｌｏｇη＝約１．５〜約２．５の範囲内になるように調整することが望ましい。
【０００７】
ところで、流出管の先端から滴下または流下する溶融ガラス自体は、温度が急速に下がり、通常、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域に長く留まらないため、失透が比較的生じにくいが、流出管先端の周縁部に付着したガラスは、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域の上限値を下回る温度域、すなわち失透が生じる温度域に長時間曝されるため失透が生じやすい。そして、この失透したガラスが滴下または流下する溶融ガラスに徐々に巻き込まれるため、プリフォーム材の成形開始後、時間が経つにつれて、ガラスプリフォーム材に失透が含まれるようになる。
上述した失透を防止する方法として、所定時間毎に、流出管先端の温度をガラスの失透が消失する温度まで一時的に高める方法があるが、流出管先端の温度を上げている間は、上述したように、ガラスの粘度が低すぎて、表面の曲面が滑らかで、球状あるいは両凸レンズ状に近い形状のプリフォーム材を得ることが困難になるため、頻繁に流出管先端の温度を上げると、生産効率が著しく低下してしまう。したがって、ガラスプリフォーム材を安定かつ連続的に製造するためには、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域の上限値がなるべく低く、かつ、プリフォーム材の成形に適した温度で長時間保温しても失透が生じないガラスであることが要求される。
【０００８】
また、ガラスプリフォーム材を加熱、軟化させて精密プレス成形する際は、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域の下限値を上回る温度域にガラスプリフォーム材が曝されることにより失透が生じるため、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域の下限値がなるべく高く、かつ、プ精密プレス成形に適した温度で保温しても失透が生じないガラスであることが要求される。
【０００９】
非球面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いるが、その中で屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４５〜５４程度の光学定数を有するガラスも求められており、従来、上記範囲の光学定数を有するガラスとしては、硼珪酸ランタン系ガラスおよび硼酸ランタン系ガラスが代表的なガラスとして知られているが、これらの組成系のガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、しかも失透を生じやすいものが多いため、前述の理由から、ガラス転移温度（Ｔｇ）がより低く、かつ、耐失透性が優れたガラスが求められている。また、光学ガラスにおける光線透過性の優劣の一般的な目安は、短波長側で、反射損失を含み分光透過率が８０％を示す波長であり、この波長が短いほど光線透過性が良く着色の少ない光学ガラスと言えるが、屈折率（ｎｄ）が１．７０以上の硼珪酸ランタン系ガラスおよび硼酸ランタン系ガラスでは、上記８０％を示す波長が、４００ｎｍ以上であるものが多く、光線透過性の改善も求められている。
【００１０】
例えば、特開昭５４−３１１５号公報には、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｌａ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＳｎＯ2−二価金属酸化物系の光学ガラスが開示されている。このガラスは、優れた光線透過性を有しているものの、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、精密プレス成形に使用するのには不適当である。また、ランタン系光学ガラスの溶融、清澄は、通常、白金または白金合金製の坩堝や清澄槽を備えた溶融装置を使用して行われるが、このガラスは、ガラス溶融中に坩堝や清澄槽のＰｔとＳｎとが合金化し、この合金化した部分は、耐熱性が劣るため、坩堝や清澄槽に穴が開き、そこから溶融ガラスが流出する事故を起こすことがある。その原因は、ガラスに必須成分として含まれているＳｎＯ2が溶融または清澄中に還元されて、ＳｎＯとなり、さらにＳｎとなるためと考えられる。このような事故は、稀にしか起こらないが、一度発生すると、直ちに溶融を中止して溶融ガラスを流出させて廃棄し、溶融装置を解体し、合金化した白金または白金合金を改鋳して、穴の開いた坩堝や清澄槽を補修しなければならないため、経済的損失は非常に大きい。したがって、このガラスは、坩堝や清澄槽等の溶融ガラスと接触する部分が、白金または白金合金で形成されている溶融装置を用いて、安全かつ大量に生産するのには不向きであると言わざるを得ない。
【００１１】
また、特開昭６０−２２１３３８号公報には、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ−二価金属酸化物系の光学ガラスが開示されている。このガラスは、耐失透性の向上を目的としたものであるが、前述した、溶融ガラスを滴下または流下させる方法により、ガラスプリフォーム材を成形するには、耐失透性が十分ではない。
【００１２】
また、従来、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低いガラスとして、ＰｂＯ成分を含有するガラスや弗素成分を含有するガラスも知られているが、ＰｂＯ成分を含有するガラスは、精密プレス成形時にガラスが金型と融着し易いために、金型を繰り返し使用することが困難であり、精密プレス成形に使用するには不適当である。また、弗素成分を含有するガラスは、プリフォーム材を成形する際に、溶融ガラスの表面層から弗素成分が選択的に揮発しプリフォーム材に曇りを生じたり、プリフォーム材を精密プレス成形するときに弗素成分が揮発して金型に付着し、金型表面や精密プレスしたガラス成形品の表面に曇りを生じたりするなどの理由により、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材を製造したり、精密プレス成形に使用したりするためのガラスとしては適していない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来のガラスに見られる諸欠点を総合的に改善し、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲の光学定数および５００〜５８０℃の範囲の低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、かつ、耐失透性および光線透過性が優れ、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材の成形および精密プレス成形に適した硼珪酸ランタン系の光学ガラスを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意試験研究を重ねた結果、従来、具体的に開示されていない、ごく限られた特定の組成範囲のＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5−Ｔａ2Ｏ5−Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯおよび／またはＣａＯおよび／またはＳｒＯおよび／またはＢａＯ系組成において、前記所望の範囲の光学定数および低いガラス転移温度を有し、優れた光線透過性を維持しつつ、プリフォーム成形時および精密プレス成形時における耐失透性が一段と優れた光学ガラスが得られることを見いだし、本発明をなすに至った。
【００１５】
すなわち、前記目的を達成するための請求項１に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５およびアッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲の光学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５００〜５８０℃の範囲にあり、質量％で、
ＳｉＯ2 ５％を超え１５％まで、
Ｂ2Ｏ3 ２０ 〜 ３０％未満、
ただし、ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 ２５％を超え４０％まで、
Ｌａ2Ｏ3 ２１％を超え３０％未満、
Ｙ2Ｏ3 ５％を超え１５％まで、
Ｇｄ2Ｏ3 ０ 〜 １０％未満、
ＺｒＯ2 １ 〜 ８％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０．１ 〜 ５％、
Ｔａ2Ｏ5 ５％を超え１２％まで、
ただし、ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5 ７ 〜 ２０％、
ＺｎＯ ０ 〜 １０％、
ＣａＯ ０ 〜 １０％、
ＳｒＯ ０ 〜 ５％、
ＢａＯ ０ 〜 １０％
ただし、ＺｎＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５ 〜 １５％、
Ｌｉ2Ｏ １ 〜 ８％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０ 〜 １％、
Ａｓ2Ｏ3 ０ 〜 １％
の範囲の各成分を含有し、９２０℃で２時間保温して失透を生じないところにある。
【００１６】
また、請求項２に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求項１に記載の光学ガラスにおいて、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋８０℃で３０分間保温して失透を生じないところにある。
【００１７】
また、請求項３に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求項１に記載の光学ガラスにおいて、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋１４０℃で３０分間保温して失透を生じないところにある。
【００１８】
本発明の光学ガラスは、優れた耐失透性を有するが、流出管の先端から溶融ガラスを滴下または流下させる方法により、ガラスプリフォーム材を安定かつ連続的に製造するためには、９２０℃で２時間保温して失透を生じないことが好ましい。
また、精密プレス成形する際のガラスプリフォーム材の温度は、プレス圧力の高低によって異なるが、プレス圧力を高くしても成形型が損耗しない場合は、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋８０℃であれば十分であり、プレス圧力を低くする場合は、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋１４０℃であれば十分である。精密プレス成形工程そのものに要する時間は、通常、数十秒程度であるが、精密プレス成形前のガラスプリフォーム材を加熱、軟化させる工程および精密プレス成形後のガラス成形品を徐冷する工程を考慮すると、安全を見て、上述した温度で３０分間保温しても失透が生じないことが望まれる。したがって、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋８０℃で３０分間保温しても、失透が生じないことが好ましく、さらに、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋１４０℃で３０分間保温しても、失透が生じないことがより好ましい。
【００１９】
また、請求項４に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求項１、請求項２または請求項３に記載の光学ガラスにおいて、弗素、ＰｂＯ、ＷＯ3およびＳｎＯ2成分を含有しないところにある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ガラスにおいて、各成分の組成範囲を前記のように限定した理由を以下に述べる。
【００２１】
ＳｉＯ2成分は、ガラスの耐失透性を向上させ、かつ、優れた光線透過性を維持するために、５％を超えて含有させる必要があるが、その量が１５％を超えると、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を維持し難くなる。したがって５％を超え１５％までの範囲に限定される。
【００２２】
Ｂ2Ｏ3成分は、ガラスの耐失透性を向上させ、かつ、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低く保つために添加する成分であるが、その量が２０％未満ではガラスの耐失透性が悪くなり、また、その量が３０％以上であるとガラスの化学的耐久性が悪くなり、所望の光学定数も得難くなる。したがって、２０〜３０％未満の範囲に限定される。
【００２３】
ＳｉＯ2およびＢ2Ｏ3成分の合計量は、優れた耐失透性と目標の光学定数を維持するため、２５％を超え４０％までの範囲とすべきである。また、特に光線透過性が優れたガラスを得るためには、ＳｉＯ2およびＢ2Ｏ3成分の合計量が３２％を超えることがより好ましい。
【００２４】
Ｌａ2Ｏ3成分は、ガラスの屈折率を高め、かつ、分散を低く（アッベ数を大きく）するのに有効な成分であるが、２１％以下ではガラスの屈折率を所望の値にすることができず、また、その量が３０％以上ではガラスの耐失透性が悪くなる。したがって、２１％を超え３０％未満の範囲に限定される。また、その量を２７％以下にすると、耐失透性が優れたガラスが得やすくなるため、より好ましい。
【００２５】
Ｙ2Ｏ3成分は、ガラスの屈折率を高め、かつ、分散を低く（アッベ数を大きく）するのに有効な成分であるとともに、ガラスの耐失透性を改善する効果を有する成分であるが、その量が５％以下では目的とする耐失透性を得難く、また、１５％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、５％を超え１５％までの範囲に限定される。
【００２６】
Ｇｄ2Ｏ3成分は、ガラスの屈折率を高め、分散を低く（アッベ数を大きく）するのに有効な成分であるが、その量が１０％以上であるとガラスの耐失透性が悪くなる。したがって、０〜１０％未満の範囲に限定される。
【００２７】
ＺｒＯ2成分は、光学定数を調整し、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、その量が１％未満では顕著な効果が見られず、また、８％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、１〜８％の範囲に限定される。
【００２８】
Ｎｂ2Ｏ5成分は、光学定数を調整し、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、その量が０．１％未満では顕著な効果が見られず、また、５％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、０．１〜５％の範囲に限定される。
【００２９】
Ｔａ2Ｏ5成分は、光学定数を調整し、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、その量が５％以下では顕著な効果が見られず、また、１２％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、５％を超え１２％までの範囲に限定される。
【００３０】
また、本発明において、ガラスプリフォーム成形温度域における耐失透性および精密プレス成形温度域における耐失透性の双方が優れたガラスを得るためには、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5およびＴａ2Ｏ5の３成分を共存させることが特に重要であり、これら３成分の合計量が７％未満では耐失透性の向上について顕著な効果が見られず、これら３成分の合計量が２０％を超えると逆に失透し易くなってしまう。したがってこれら３成分の合計量は７〜２０％の範囲に限定される。また、特に耐失透性が優れたガラスを得やすくするためには、これら３成分の合計量を１１．５％以上とすることがより好ましい。
【００３１】
ＺｎＯ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低め、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、その量が１０％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、０〜１０％の範囲に限定される。
【００３２】
ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの各成分は、いずれも、光学定数を調整し、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯ成分の量が、それぞれ、１０％、５％および１０％を超えると、逆に耐失透性が悪くなり、ガラスの化学的耐久性も悪化する。
【００３３】
また、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯ成分から選ばれる１種または２種以上の合計量が５％未満では、ガラスの耐失透性が十分に向上せず、また、これらの成分の合計量が１５％を超えると逆に耐失透性が悪化する傾向がある。したがってこれらの成分の合計量が５〜１５％の範囲で、ガラスの耐失透性が良好となる。
また、特に耐失透性が優れたガラスを得るには、これらの成分の合計量を１４％以下とすることがより好ましい。
【００３４】
Ｌｉ2Ｏ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げる効果を有する成分であるが、１％未満ではその効果が得られず、また、８％を超えると耐失透性が急激に低下する。したがって、１〜８％の範囲に限定される。
【００３５】
Ｓｂ2Ｏ3およびＡｓ2Ｏ3成分は、ガラス溶融時の脱泡のために添加しうるが、脱泡効果を得るには、これらの成分の量は、それぞれ、１％までで十分である。
【００３６】
また、本発明の光学ガラスには、上記成分の他に、光学定数の調整、溶融性の向上、化学的耐久性の向上等のために、本発明の目的から外れない範囲で、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、Ｇａ2Ｏ3、Ｉｎ2Ｏ3、ＧｅＯ2、ＴｅＯ2、ＣｅＯ2、Ｔｌ2Ｏ、Ｂｉ2Ｏ3 、ＴｅＯ2、Ｙｂ2Ｏ3等の成分を適当量含有させることができる。
【００３７】
また、弗素およびＰｂＯ成分は、前述したように、ガラスプリフォーム成形および精密プレス成形をする際に好ましくない影響を及ぼす成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではなく、ＷＯ3成分は、ガラスの光線透過性を悪化させて、着色度を大きくする成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。さらに、ＳｎＯ2成分も、前述したように、ガラス溶融中に白金坩堝等に穴が開く重大な事故を起こすリスクのある成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
表１〜表３に、本発明にかかる光学ガラスの実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）の及び従来の光学ガラスの比較例（Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｅ）の組成を示し、各実施例および各比較例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）および着色度を示した。
【００３９】
ここで、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの熱膨張の測定方法」ＪＯＧＩＳ０８−1975により、長さ５０±５ｍｍ、直径４±０．５ｍｍの丸棒とした試料を、４℃毎分の一定速度で上昇するように加熱し、温度と試料の伸びを測定して得られた熱膨張曲線から求めた。
また、着色度は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの着色度の測定方法」ＪＯＧＩＳ０２−1975に準じ、平行に対面を研磨した厚さ１０±０．１ｍｍの試料の反射損失を含む分光透過率を測定し、透過率８０％を示す波長の整数第１位を４捨５入し、１０ｎｍを単位として示したものであり、着色度の値が小さいほど短波長側での光線透過性が優れていることを意味する。
【００４０】
なお、本発明の実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の光学ガラスは、いずれも酸化物、炭酸塩および硝酸塩などの通常の光学ガラス原料を表１および表２の組成比になるように、所定の割合で秤量混合した後、３００ｃｃの白金製坩堝に投入し、組成による溶融性の難易度に応じて、１０００〜１３００℃の温度で２〜４時間溶融し、撹拌、均質化した後、降温して金型等に鋳込み、徐冷することにより容易に得られた。
【００４１】
また、表４および表５には、上記各実施例および各比較例のガラスの失透試験結果を示した。ここで、ガラスプリフォーム成形時の耐失透性を評価するための失透試験１は、表１〜表３に示した各実施例および各比較例の組成比になるように、所定の割合で秤量混合したガラス原料１００ｇを、それぞれ、白金製の５０ｃｃ坩堝に入れて、電気炉中で、ガラス組成による溶融性の難易度に応じて、１２００〜１３００℃の温度で２時間溶融し、失透のない完全なガラス融液とした後、降温して、１０００℃、９８０℃、９２０℃、９００℃および８８０℃の各温度で２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ある。観察の結果、失透が認められないガラス試料は○印、表面にのみ失透が認められたガラス試料は△印、内部にも失透が認められたガラス試料は×印で示した。
【００４２】
また、精密プレス成形時の耐失透性を評価するための失透試験２は、表１〜表３に示した各実施例および各比較例のガラスを１０ｍｍ角の立方体とした試料を、それぞれ、耐熱性セラミックスの平板上に置き、電気炉に入れ、Ｔｇ＋８０℃、Ｔｇ＋１００℃、Ｔｇ＋１２０℃およびＴｇ＋１４０℃の各温度まで昇温して、これらの温度で３０分間保温した後、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ある。観察の結果、失透が認められないガラス試料は○印、表面にのみ失透が認められたガラス試料は△印、内部にも失透が認められたガラス試料は×印で示した。
【００４３】
【表１】
（質量％）
【００４４】
【表２】
（質量％）
【００４５】
【表３】
（質量％）
【００４６】
【表４】
【００４７】
【表５】
【００４８】
表１〜表３に見られるとおり、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）のガラスは、いずれも、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲内であり、５００〜５８０℃の範囲内の低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有している。また、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）のガラスは、３７〜３９の着色度を有しており、可視域の短波長側から近紫外域における光線透過性が、表３に示した比較例の従来の光学ガラスと比較して、同等、もしくは、より優れていることがわかる。
【００４９】
また、表４および表５に見られるとおり、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）のガラスは、失透試験１の結果、９２０℃で失透が生じず、失透が生じない温度が比較例のガラスよりも低く、また、失透試験２では、Ｔｇ＋１４０℃で失透が生じず、失透が生じない温度が比較例のガラスよりも高く、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも、比較例の従来の光学ガラスと比べて、ガラスプリフォーム材成形時の温度域および精密プレス成形時の温度域での耐失透性が共に一段と優れており、特に、溶融ガラスを滴下または流下させる方法によるガラスプリフォーム材の成形および精密プレス成形に適していることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５およびアッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲の光学定数を有する特定組成範囲のＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5−Ｔａ2Ｏ5−Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯおよび／またはＣａＯおよび／またはＳｒＯおよび／またはＢａＯ系の光学ガラスであるから、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５００〜５８０℃と低く、かつ、ガラスプリフォーム材成形時の温度域および精密プレス成形時の温度域での耐失透性が優れ、しかも、着色度が小さく光線透過性も優れているため、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材の成形および精密プレス成形に適しており、有用である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５およびアッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲の光学定数を有し、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材の成形および精密プレス成形に適した、低いガラス転移温度（Ｔｇ）および優れた耐失透性を有する硼珪酸ランタン系の光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスの精密プレス成形は、加熱して軟化させたガラスプリフォーム材を所定形状のキャビティを有する成形型を用いて高温下で加圧成形することによって、最終製品形状またはそれに極めて近い形状および面精度を有するガラス成形品を得る手法であり、当該精密プレス成形によれば成形後、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もとに製造することが可能である。このため、現在では球面レンズおよび非球面レンズ等のガラス成形品が精密プレス成形によって製造されるようになりつつある。
【０００３】
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。非球面レンズを従来の研削、研磨による方法で、大量に、しかも、安価に製造することは非常に困難であるため、上記精密プレス成形は、特に非球面レンズを製造するのに最適な成形方法である。
精密プレス成形によってガラス成形品を得るにあたっては、上記のようにガラスプリフォーム材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、ガラスプリフォーム材を構成する光学ガラスについては、プレス成形の際の高温環境により成形型の成形面が表面酸化して損耗したり、高いプレス圧力によって成形型の成形面が損傷することを抑制するという観点から、ガラス転移温度（Ｔｇ）をできるだけ低くすることが望まれている。
【０００４】
精密プレス成形するためのガラスプリフォーム材を製造する方法としては、ガラスブロック材から切断してガラス塊を得、このガラス塊を研削、研磨して、最終製品であるレンズ形状に近い形状や球状のガラスプリフォーム材を製造する方法があるが、ガラスブロック材の切断工程、研削、研磨工程が必要であり、これらの工程に時間を要するという問題点がある。また、ガラス溶融装置に接続されている流出管の先端から溶融ガラスを滴下または流下させて、金型等で受けて成形し、冷却してガラスプリフォーム材を得る方法があり、この方法では、ガラスブロック材からの切断、研削、研磨を必要とせず、溶融ガラスから直接ガラスプリフォーム材を得ることができるため、ガラスプリフォーム材を製造する方法としては、現在、この後者の方法が最も量産性が高く、製造コストも最も安価な方法である。後者の方法により得られるガラスプリフォーム材の形状は、両凸のレンズ状あるいは球状であり、両凸のレンズ状は、多くの場合、最終製品である非球面レンズ等の形状に近い形状であるため、精密プレス成形時の形状変化量を小さくすることができ、レンズ自体の量産性も格段に向上させる効果を有している。また、球状の場合、精密プレス成形時の形状変化量は大きくなることが多いが、通常、成形面が凹面である成形型の下型の中央に、ガラスプリフォーム材をセットしやすいというメリットがある。
【０００５】
ところで、旧来のガラスのプレス成形技術では、ガラスプリフォーム材やプレスしたガラス成形品の表面に失透が生じても、プレス成形後の研削または研磨により表面失透の部分が除去されるため、ガラス内部に失透が生じさえしなければ問題にはならなかった。しかし、精密プレス成形では、成形後、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、精密プレスしたガラス成形品をレンズ等の光学素子として用いるため、ガラスプリフォーム材やガラス成形品の表面にのみ失透が生じても製品として用いることができない。すなわち、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材および精密プレス成形に使用する光学ガラスは、上述したようにガラス転移温度（Ｔｇ）が低いことに加えて、ガラスプリフォーム材の成形に適した温度で失透が発生せず、さらに、得られたガラスプリフォーム材を精密プレス成形する際にも失透が発生しないことが要求される。
【０００６】
ガラスの失透は、ガラスが、核生成温度域と、核生成温度域よりも高温側の結晶成長温度域とが重複している温度域にあるときに発生し、ガラスがこの温度域に曝されている時間が長い程、結晶が成長して失透が進行する。前述した、溶融ガラスを滴下または流下させてガラスプリフォーム材を製造する方法においては、流出管の先端から滴下または流下させる溶融ガラスの粘度が低すぎると、表面の曲面が滑らかで、球状あるいは両凸レンズ状に近い形状のプリフォーム材が得難くなり、また、溶融ガラスの粘度が高すぎると、流出管先端からプリフォーム１個分の重量のガラスを滴下させること、および、流出管先端から流下する溶融ガラス流から、表面張力等により、プリフォーム１個分の重量のガラス塊を分離させることが、いずれも困難になるため、滴下または流下させる溶融ガラスの粘度（η）を、ｌｏｇη＝約１．５〜約２．５の範囲内になるように調整することが望ましい。
【０００７】
ところで、流出管の先端から滴下または流下する溶融ガラス自体は、温度が急速に下がり、通常、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域に長く留まらないため、失透が比較的生じにくいが、流出管先端の周縁部に付着したガラスは、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域の上限値を下回る温度域、すなわち失透が生じる温度域に長時間曝されるため失透が生じやすい。そして、この失透したガラスが滴下または流下する溶融ガラスに徐々に巻き込まれるため、プリフォーム材の成形開始後、時間が経つにつれて、ガラスプリフォーム材に失透が含まれるようになる。
上述した失透を防止する方法として、所定時間毎に、流出管先端の温度をガラスの失透が消失する温度まで一時的に高める方法があるが、流出管先端の温度を上げている間は、上述したように、ガラスの粘度が低すぎて、表面の曲面が滑らかで、球状あるいは両凸レンズ状に近い形状のプリフォーム材を得ることが困難になるため、頻繁に流出管先端の温度を上げると、生産効率が著しく低下してしまう。したがって、ガラスプリフォーム材を安定かつ連続的に製造するためには、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域の上限値がなるべく低く、かつ、プリフォーム材の成形に適した温度で長時間保温しても失透が生じないガラスであることが要求される。
【０００８】
また、ガラスプリフォーム材を加熱、軟化させて精密プレス成形する際は、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域の下限値を上回る温度域にガラスプリフォーム材が曝されることにより失透が生じるため、核生成温度域と、結晶成長温度域とが重複している温度域の下限値がなるべく高く、かつ、プ精密プレス成形に適した温度で保温しても失透が生じないガラスであることが要求される。
【０００９】
非球面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いるが、その中で屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４５〜５４程度の光学定数を有するガラスも求められており、従来、上記範囲の光学定数を有するガラスとしては、硼珪酸ランタン系ガラスおよび硼酸ランタン系ガラスが代表的なガラスとして知られているが、これらの組成系のガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、しかも失透を生じやすいものが多いため、前述の理由から、ガラス転移温度（Ｔｇ）がより低く、かつ、耐失透性が優れたガラスが求められている。また、光学ガラスにおける光線透過性の優劣の一般的な目安は、短波長側で、反射損失を含み分光透過率が８０％を示す波長であり、この波長が短いほど光線透過性が良く着色の少ない光学ガラスと言えるが、屈折率（ｎｄ）が１．７０以上の硼珪酸ランタン系ガラスおよび硼酸ランタン系ガラスでは、上記８０％を示す波長が、４００ｎｍ以上であるものが多く、光線透過性の改善も求められている。
【００１０】
例えば、特開昭５４−３１１５号公報には、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｌａ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＳｎＯ2−二価金属酸化物系の光学ガラスが開示されている。このガラスは、優れた光線透過性を有しているものの、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、精密プレス成形に使用するのには不適当である。また、ランタン系光学ガラスの溶融、清澄は、通常、白金または白金合金製の坩堝や清澄槽を備えた溶融装置を使用して行われるが、このガラスは、ガラス溶融中に坩堝や清澄槽のＰｔとＳｎとが合金化し、この合金化した部分は、耐熱性が劣るため、坩堝や清澄槽に穴が開き、そこから溶融ガラスが流出する事故を起こすことがある。その原因は、ガラスに必須成分として含まれているＳｎＯ2が溶融または清澄中に還元されて、ＳｎＯとなり、さらにＳｎとなるためと考えられる。このような事故は、稀にしか起こらないが、一度発生すると、直ちに溶融を中止して溶融ガラスを流出させて廃棄し、溶融装置を解体し、合金化した白金または白金合金を改鋳して、穴の開いた坩堝や清澄槽を補修しなければならないため、経済的損失は非常に大きい。したがって、このガラスは、坩堝や清澄槽等の溶融ガラスと接触する部分が、白金または白金合金で形成されている溶融装置を用いて、安全かつ大量に生産するのには不向きであると言わざるを得ない。
【００１１】
また、特開昭６０−２２１３３８号公報には、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ−二価金属酸化物系の光学ガラスが開示されている。このガラスは、耐失透性の向上を目的としたものであるが、前述した、溶融ガラスを滴下または流下させる方法により、ガラスプリフォーム材を成形するには、耐失透性が十分ではない。
【００１２】
また、従来、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低いガラスとして、ＰｂＯ成分を含有するガラスや弗素成分を含有するガラスも知られているが、ＰｂＯ成分を含有するガラスは、精密プレス成形時にガラスが金型と融着し易いために、金型を繰り返し使用することが困難であり、精密プレス成形に使用するには不適当である。また、弗素成分を含有するガラスは、プリフォーム材を成形する際に、溶融ガラスの表面層から弗素成分が選択的に揮発しプリフォーム材に曇りを生じたり、プリフォーム材を精密プレス成形するときに弗素成分が揮発して金型に付着し、金型表面や精密プレスしたガラス成形品の表面に曇りを生じたりするなどの理由により、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材を製造したり、精密プレス成形に使用したりするためのガラスとしては適していない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来のガラスに見られる諸欠点を総合的に改善し、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲の光学定数および５００〜５８０℃の範囲の低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、かつ、耐失透性および光線透過性が優れ、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材の成形および精密プレス成形に適した硼珪酸ランタン系の光学ガラスを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意試験研究を重ねた結果、従来、具体的に開示されていない、ごく限られた特定の組成範囲のＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5−Ｔａ2Ｏ5−Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯおよび／またはＣａＯおよび／またはＳｒＯおよび／またはＢａＯ系組成において、前記所望の範囲の光学定数および低いガラス転移温度を有し、優れた光線透過性を維持しつつ、プリフォーム成形時および精密プレス成形時における耐失透性が一段と優れた光学ガラスが得られることを見いだし、本発明をなすに至った。
【００１５】
すなわち、前記目的を達成するための請求項１に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５およびアッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲の光学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５００〜５８０℃の範囲にあり、質量％で、
ＳｉＯ2 ５％を超え１５％まで、
Ｂ2Ｏ3 ２０ 〜 ３０％未満、
ただし、ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 ２５％を超え４０％まで、
Ｌａ2Ｏ3 ２１％を超え３０％未満、
Ｙ2Ｏ3 ５％を超え１５％まで、
Ｇｄ2Ｏ3 ０ 〜 １０％未満、
ＺｒＯ2 １ 〜 ８％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０．１ 〜 ５％、
Ｔａ2Ｏ5 ５％を超え１２％まで、
ただし、ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5 ７ 〜 ２０％、
ＺｎＯ ０ 〜 １０％、
ＣａＯ ０ 〜 １０％、
ＳｒＯ ０ 〜 ５％、
ＢａＯ ０ 〜 １０％
ただし、ＺｎＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５ 〜 １５％、
Ｌｉ2Ｏ １ 〜 ８％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０ 〜 １％、
Ａｓ2Ｏ3 ０ 〜 １％
の範囲の各成分を含有し、９２０℃で２時間保温して失透を生じないところにある。
【００１６】
また、請求項２に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求項１に記載の光学ガラスにおいて、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋８０℃で３０分間保温して失透を生じないところにある。
【００１７】
また、請求項３に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求項１に記載の光学ガラスにおいて、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋１４０℃で３０分間保温して失透を生じないところにある。
【００１８】
本発明の光学ガラスは、優れた耐失透性を有するが、流出管の先端から溶融ガラスを滴下または流下させる方法により、ガラスプリフォーム材を安定かつ連続的に製造するためには、９２０℃で２時間保温して失透を生じないことが好ましい。
また、精密プレス成形する際のガラスプリフォーム材の温度は、プレス圧力の高低によって異なるが、プレス圧力を高くしても成形型が損耗しない場合は、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋８０℃であれば十分であり、プレス圧力を低くする場合は、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋１４０℃であれば十分である。精密プレス成形工程そのものに要する時間は、通常、数十秒程度であるが、精密プレス成形前のガラスプリフォーム材を加熱、軟化させる工程および精密プレス成形後のガラス成形品を徐冷する工程を考慮すると、安全を見て、上述した温度で３０分間保温しても失透が生じないことが望まれる。したがって、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋８０℃で３０分間保温しても、失透が生じないことが好ましく、さらに、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋１４０℃で３０分間保温しても、失透が生じないことがより好ましい。
【００１９】
また、請求項４に記載の本発明の光学ガラスの特徴は、請求項１、請求項２または請求項３に記載の光学ガラスにおいて、弗素、ＰｂＯ、ＷＯ3およびＳｎＯ2成分を含有しないところにある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ガラスにおいて、各成分の組成範囲を前記のように限定した理由を以下に述べる。
【００２１】
ＳｉＯ2成分は、ガラスの耐失透性を向上させ、かつ、優れた光線透過性を維持するために、５％を超えて含有させる必要があるが、その量が１５％を超えると、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を維持し難くなる。したがって５％を超え１５％までの範囲に限定される。
【００２２】
Ｂ2Ｏ3成分は、ガラスの耐失透性を向上させ、かつ、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低く保つために添加する成分であるが、その量が２０％未満ではガラスの耐失透性が悪くなり、また、その量が３０％以上であるとガラスの化学的耐久性が悪くなり、所望の光学定数も得難くなる。したがって、２０〜３０％未満の範囲に限定される。
【００２３】
ＳｉＯ2およびＢ2Ｏ3成分の合計量は、優れた耐失透性と目標の光学定数を維持するため、２５％を超え４０％までの範囲とすべきである。また、特に光線透過性が優れたガラスを得るためには、ＳｉＯ2およびＢ2Ｏ3成分の合計量が３２％を超えることがより好ましい。
【００２４】
Ｌａ2Ｏ3成分は、ガラスの屈折率を高め、かつ、分散を低く（アッベ数を大きく）するのに有効な成分であるが、２１％以下ではガラスの屈折率を所望の値にすることができず、また、その量が３０％以上ではガラスの耐失透性が悪くなる。したがって、２１％を超え３０％未満の範囲に限定される。また、その量を２７％以下にすると、耐失透性が優れたガラスが得やすくなるため、より好ましい。
【００２５】
Ｙ2Ｏ3成分は、ガラスの屈折率を高め、かつ、分散を低く（アッベ数を大きく）するのに有効な成分であるとともに、ガラスの耐失透性を改善する効果を有する成分であるが、その量が５％以下では目的とする耐失透性を得難く、また、１５％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、５％を超え１５％までの範囲に限定される。
【００２６】
Ｇｄ2Ｏ3成分は、ガラスの屈折率を高め、分散を低く（アッベ数を大きく）するのに有効な成分であるが、その量が１０％以上であるとガラスの耐失透性が悪くなる。したがって、０〜１０％未満の範囲に限定される。
【００２７】
ＺｒＯ2成分は、光学定数を調整し、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、その量が１％未満では顕著な効果が見られず、また、８％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、１〜８％の範囲に限定される。
【００２８】
Ｎｂ2Ｏ5成分は、光学定数を調整し、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、その量が０．１％未満では顕著な効果が見られず、また、５％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、０．１〜５％の範囲に限定される。
【００２９】
Ｔａ2Ｏ5成分は、光学定数を調整し、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、その量が５％以下では顕著な効果が見られず、また、１２％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、５％を超え１２％までの範囲に限定される。
【００３０】
また、本発明において、ガラスプリフォーム成形温度域における耐失透性および精密プレス成形温度域における耐失透性の双方が優れたガラスを得るためには、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5およびＴａ2Ｏ5の３成分を共存させることが特に重要であり、これら３成分の合計量が７％未満では耐失透性の向上について顕著な効果が見られず、これら３成分の合計量が２０％を超えると逆に失透し易くなってしまう。したがってこれら３成分の合計量は７〜２０％の範囲に限定される。また、特に耐失透性が優れたガラスを得やすくするためには、これら３成分の合計量を１１．５％以上とすることがより好ましい。
【００３１】
ＺｎＯ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低め、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、その量が１０％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。したがって、０〜１０％の範囲に限定される。
【００３２】
ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの各成分は、いずれも、光学定数を調整し、かつ、ガラスの耐失透性を改善する効果があるが、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯ成分の量が、それぞれ、１０％、５％および１０％を超えると、逆に耐失透性が悪くなり、ガラスの化学的耐久性も悪化する。
【００３３】
また、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯ成分から選ばれる１種または２種以上の合計量が５％未満では、ガラスの耐失透性が十分に向上せず、また、これらの成分の合計量が１５％を超えると逆に耐失透性が悪化する傾向がある。したがってこれらの成分の合計量が５〜１５％の範囲で、ガラスの耐失透性が良好となる。
また、特に耐失透性が優れたガラスを得るには、これらの成分の合計量を１４％以下とすることがより好ましい。
【００３４】
Ｌｉ2Ｏ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げる効果を有する成分であるが、１％未満ではその効果が得られず、また、８％を超えると耐失透性が急激に低下する。したがって、１〜８％の範囲に限定される。
【００３５】
Ｓｂ2Ｏ3およびＡｓ2Ｏ3成分は、ガラス溶融時の脱泡のために添加しうるが、脱泡効果を得るには、これらの成分の量は、それぞれ、１％までで十分である。
【００３６】
また、本発明の光学ガラスには、上記成分の他に、光学定数の調整、溶融性の向上、化学的耐久性の向上等のために、本発明の目的から外れない範囲で、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、Ｇａ2Ｏ3、Ｉｎ2Ｏ3、ＧｅＯ2、ＴｅＯ2、ＣｅＯ2、Ｔｌ2Ｏ、Ｂｉ2Ｏ3 、ＴｅＯ2、Ｙｂ2Ｏ3等の成分を適当量含有させることができる。
【００３７】
また、弗素およびＰｂＯ成分は、前述したように、ガラスプリフォーム成形および精密プレス成形をする際に好ましくない影響を及ぼす成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではなく、ＷＯ3成分は、ガラスの光線透過性を悪化させて、着色度を大きくする成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。さらに、ＳｎＯ2成分も、前述したように、ガラス溶融中に白金坩堝等に穴が開く重大な事故を起こすリスクのある成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
表１〜表３に、本発明にかかる光学ガラスの実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）の及び従来の光学ガラスの比較例（Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｅ）の組成を示し、各実施例および各比較例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）および着色度を示した。
【００３９】
ここで、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの熱膨張の測定方法」ＪＯＧＩＳ０８−1975により、長さ５０±５ｍｍ、直径４±０．５ｍｍの丸棒とした試料を、４℃毎分の一定速度で上昇するように加熱し、温度と試料の伸びを測定して得られた熱膨張曲線から求めた。
また、着色度は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの着色度の測定方法」ＪＯＧＩＳ０２−1975に準じ、平行に対面を研磨した厚さ１０±０．１ｍｍの試料の反射損失を含む分光透過率を測定し、透過率８０％を示す波長の整数第１位を４捨５入し、１０ｎｍを単位として示したものであり、着色度の値が小さいほど短波長側での光線透過性が優れていることを意味する。
【００４０】
なお、本発明の実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の光学ガラスは、いずれも酸化物、炭酸塩および硝酸塩などの通常の光学ガラス原料を表１および表２の組成比になるように、所定の割合で秤量混合した後、３００ｃｃの白金製坩堝に投入し、組成による溶融性の難易度に応じて、１０００〜１３００℃の温度で２〜４時間溶融し、撹拌、均質化した後、降温して金型等に鋳込み、徐冷することにより容易に得られた。
【００４１】
また、表４および表５には、上記各実施例および各比較例のガラスの失透試験結果を示した。ここで、ガラスプリフォーム成形時の耐失透性を評価するための失透試験１は、表１〜表３に示した各実施例および各比較例の組成比になるように、所定の割合で秤量混合したガラス原料１００ｇを、それぞれ、白金製の５０ｃｃ坩堝に入れて、電気炉中で、ガラス組成による溶融性の難易度に応じて、１２００〜１３００℃の温度で２時間溶融し、失透のない完全なガラス融液とした後、降温して、１０００℃、９８０℃、９２０℃、９００℃および８８０℃の各温度で２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ある。観察の結果、失透が認められないガラス試料は○印、表面にのみ失透が認められたガラス試料は△印、内部にも失透が認められたガラス試料は×印で示した。
【００４２】
また、精密プレス成形時の耐失透性を評価するための失透試験２は、表１〜表３に示した各実施例および各比較例のガラスを１０ｍｍ角の立方体とした試料を、それぞれ、耐熱性セラミックスの平板上に置き、電気炉に入れ、Ｔｇ＋８０℃、Ｔｇ＋１００℃、Ｔｇ＋１２０℃およびＴｇ＋１４０℃の各温度まで昇温して、これらの温度で３０分間保温した後、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ある。観察の結果、失透が認められないガラス試料は○印、表面にのみ失透が認められたガラス試料は△印、内部にも失透が認められたガラス試料は×印で示した。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
（質量％）
【表３】
（質量％）
【表４】
【表５】
表１〜表３に見られるとおり、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）のガラスは、いずれも、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５、アッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲内であり、５００〜５８０℃の範囲内の低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有している。また、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）のガラスは、３７〜３９の着色度を有しており、可視域の短波長側から近紫外域における光線透過性が、表３に示した比較例の従来の光学ガラスと比較して、同等、もしくは、より優れていることがわかる。
【００４９】
また、表４および表５に見られるとおり、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）のガラスは、失透試験１の結果、９２０℃で失透が生じず、失透が生じない温度が比較例のガラスよりも低く、また、失透試験２では、Ｔｇ＋１４０℃で失透が生じず、失透が生じない温度が比較例のガラスよりも高く、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも、比較例の従来の光学ガラスと比べて、ガラスプリフォーム材成形時の温度域および精密プレス成形時の温度域での耐失透性が共に一段と優れており、特に、溶融ガラスを滴下または流下させる方法によるガラスプリフォーム材の成形および精密プレス成形に適していることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５およびアッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲の光学定数を有する特定組成範囲のＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2−Ｎｂ2Ｏ5−Ｔａ2Ｏ5−Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯおよび／またはＣａＯおよび／またはＳｒＯおよび／またはＢａＯ系の光学ガラスであるから、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５００〜５８０℃と低く、かつ、ガラスプリフォーム材成形時の温度域および精密プレス成形時の温度域での耐失透性が優れ、しかも、着色度が小さく光線透過性も優れているため、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材の成形および精密プレス成形に適しており、有用である。
Claims (4)
- 屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．７５およびアッベ数（νｄ）が４５．０〜５４．０の範囲の光学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５００〜５８０℃の範囲にあり、質量％で、
ＳｉＯ2 ５％を超え１５％まで、
Ｂ2Ｏ3 ２０ 〜 ３０％未満、
ただし、ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 ２５％を超え４０％まで、
Ｌａ2Ｏ3 ２１％を超え３０％未満、
Ｙ2Ｏ3 ５％を超え１５％まで、
Ｇｄ2Ｏ3 ０ 〜 １０％未満、
ＺｒＯ2 １ 〜 ８％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０．１ 〜 ５％、
Ｔａ2Ｏ5 ５％を超え１２％まで、
ただし、ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5 ７ 〜 ２０％、
ＺｎＯ ０ 〜 １０％、
ＣａＯ ０ 〜 １０％、
ＳｒＯ ０ 〜 ５％、
ＢａＯ ０ 〜 １０％、
ただし、ＺｎＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５ 〜 １５％、
Ｌｉ2Ｏ １ 〜 ８％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０ 〜 １％、
Ａｓ2Ｏ3 ０ 〜 １％
の範囲の各成分を含有し、９２０℃で２時間保温して失透を生じないことを特徴とする光学ガラス。 - ガラス転移温度（Ｔｇ）＋８０℃で３０分間保温して失透を生じないことを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
- ガラス転移温度（Ｔｇ）＋１４０℃で３０分間保温して失透を生じないことを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
- 弗素、ＰｂＯ、ＷＯ3およびＳｎＯ2成分を含有しないことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の光学ガラス。
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