JP2000302479A

JP2000302479A - モールドプレス成形用光学ガラス

Info

Publication number: JP2000302479A
Application number: JP13305799A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yabuuchi; 浩一籔内; Tsutomu Futagami; 勉二上
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: JP4126635B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】重量％でＳｉＯ₂ ３５〜５７％、Ａｌ₂
Ｏ₃ ０〜１５％、Ｂ₂Ｏ ₃ ０〜１０．５％、ＭｇＯ
０〜１０％、ＣａＯ１〜３０％、ＢａＯ０〜１１．
５％、ＳｒＯ７．５〜１５％、ＺｎＯ０〜１０％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ１６〜４０
％、Ｌｉ₂Ｏ３〜１２％、Ｎａ₂Ｏ０〜１０％、Ｋ₂
Ｏ０〜９％、ＴｉＯ₂ ０〜９％、ＺｒＯ₂ ０〜１０
％、Ｌａ₂Ｏ₃ ０〜７％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜７％、Ｎｂ₂
Ｏ₅ ０〜０．４％の組成を有することを特徴とする。

Description

【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ＳｉＯ
₂−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１．５
５〜１．６５、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％、
ＭｇＯ０〜１０％、ＣａＯ１〜３０％、ＢａＯ０
〜１１．５％、ＳｒＯ７．５〜１５％、ＺｎＯ０〜１
０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ１６
〜４０％、Ｌｉ ₂Ｏ３〜１２％、Ｎａ₂Ｏ０〜１０
％、Ｋ₂Ｏ０〜９％、ＴｉＯ₂ ０〜９％、ＺｒＯ₂
０〜１０％、Ｌａ₂Ｏ₃ ０〜７％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜７
％、Ｎｂ₂Ｏ ₅ 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（ν
ｄ）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
０．３５％未満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％、ＭｇＯ０〜１０
％、ＣａＯ１〜３０％、ＢａＯ０〜１１．５％、Ｓ
ｒＯ７．５〜１５％、ＺｎＯ０〜１０％、ＭｇＯ＋Ｃ
ａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ１６〜４０％、Ｌｉ₂
Ｏ３〜１２％、Ｎａ₂Ｏ０〜１０％、Ｋ₂Ｏ０〜
９％、ＴｉＯ₂ ０〜９％、ＺｒＯ₂ ０〜１０％、Ｌａ
₂Ｏ₃ ０〜７％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜７％、Ｎｂ₂Ｏ₅０〜
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。ＳｉＯ
₂ 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／ｃｍ
³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
１１．５％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３〜１２％、好ましくは５〜１０
％である。Ｌｉ₂ Ｏが１２％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．１
〜１４）、及び比較例（試料１５〜２２）を示してい
る。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】

【表６】

【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．１〜１４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４
０％より多いために密度が高かった。Ｎｏ．１９は、Ｂ
ａＯが１１．５％より多いために密度が大きかった。Ｎ
ｏ．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．２
２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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G062 AA04 BB01 DA05 DA06 DB01 DB02 DB03 DB04 DC01 DC02 DC03 DC04 DD01 DE01 DE02 DE03 DF01 EA03 EA04 EB01 EB02 EB03 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 EE03 EE04 EF03 EF04 EG01 EG02 EG03 EG04 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FC01 FC02 FC03 FD01 FE01 FF01 FG01 FG02 FH01 FJ01 FK01 FK02 FK03 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK04 KK05 KK07 KK10 MM02 NN01 NN02 NN32 NN34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＳｉＯ₂ ３５〜５７％、Ａｌ₂
Ｏ₃ ０〜１５％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜１０．５％、ＭｇＯ
０〜１０％、ＣａＯ１〜３０％、ＢａＯ０〜１１．５
％、ＳｒＯ７．５〜１５％、ＺｎＯ０〜１０％、Ｍ
ｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ１６〜４０
％、Ｌｉ₂Ｏ３〜１２％、Ｎａ₂Ｏ０〜１０％、Ｋ₂Ｏ
０〜９％、ＴｉＯ₂ ０〜９％、ＺｒＯ₂ ０〜１０
％、Ｌａ₂Ｏ₃ ０〜７％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜７％、Ｎｂ₂
Ｏ₅ 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Ｊ
ＯＧＩＳ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０．３５％未満である
ことを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。