JPH11302035A - モールドプレス成形用光学ガラス - Google Patents

モールドプレス成形用光学ガラス

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JPH11302035A
JPH11302035A JP12433298A JP12433298A JPH11302035A JP H11302035 A JPH11302035 A JP H11302035A JP 12433298 A JP12433298 A JP 12433298A JP 12433298 A JP12433298 A JP 12433298A JP H11302035 A JPH11302035 A JP H11302035A
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JP
Japan
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glass
press molding
optical glass
refractive index
mold press
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JP12433298A
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English (en)
Inventor
Koichi Yabuuchi
浩一 籔内
Hiroyuki Kosokabe
裕幸 香曽我部
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/078Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing an oxide of a divalent metal, e.g. an oxide of zinc

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 1.55〜1.65の屈折率を有し、耐候性
が良好で、しかもモールドプレス成形に適した軟化点を
有する光学ガラスを提供する。 【解決手段】 重量%でSiO2 53〜65%、Al
23 0〜10%、B23 0〜4.9%、MgO
0〜5%、CaO 0〜4.9%、SrO 1〜15
%、BaO 4.1〜11.9%、ZnO 1〜15
%、SrO+BaO+ZnO 15〜30%、TiO2
1〜9%、ZrO2 0〜7.5%、Li2 O 2〜
7%、Na2 O 1〜20%、K2 O 0〜10%の組
成を有し、Li2 O/(TiO2 +ZrO2 )が重量比
で0.95〜3.5の範囲にあ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 −Pb
O−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 −B23 −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。
【0005】またR'2O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
部には存在するが、これらは耐候性が悪く、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生じてしまう。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が得られず、信
頼性を損なうという問題がある。
【0006】本発明の目的は、1.55〜1.65の屈
折率を有し、耐候性が良好で、しかもモールドプレス成
形に適した軟化点を有する光学ガラスを提供することで
ある。
【0007】
【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 53〜65
%、Al23 0〜10%、B23 0〜4.9
%、MgO 0〜5%、CaO 0〜4.9%、SrO
1〜15%、BaO 4.1〜11.9%、ZnO
1〜15%、SrO+BaO+ZnO 15〜30%、
TiO2 1〜9%、ZrO2 0〜7.5%、Li2
O 2〜7%、Na2 O 1〜20%、K2O 0〜1
0%の組成を有し、Li2 O/(TiO2 +ZrO2
が重量比で0.95〜3.5の範囲にあることを特徴と
する。
【0008】
【作用】本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、
屈折率を高める効果が大きいTiO2 を必須にすること
により、R'2OやROを多量に含有させなくても1.5
5〜1.65の屈折率を得ることができる。これにより
相対的にSiO2 量を増大させることができ、耐候性の
高いガラスを得ることができる。なお耐候性について
は、信頼性の高いレンズを得るために、日本光学硝子工
業会規格06−1975による耐水性評価の重量減少率
が0.05%未満、耐酸性評価の重量減少率が0.20
%未満にすることが好ましい。
【0009】またTiO2 とZrO2 の合量に対するL
2 Oの比を特定の範囲に調整することにより、耐候性
と低軟化特性を両立することができる。なお本発明のガ
ラスは、軟化点が650℃以下であるため、モールドプ
レス成形しても、金型が劣化したり、ガラス成分が揮発
することが殆どない。
【0010】次に、組成範囲を上記のように限定した理
由を述べる。
【0011】SiO2 はガラスの骨格を構成する成分で
あり、その含有量は53〜65%、好ましくは55〜6
2%である。SiO2 が65%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、53%より少ないと耐酸性や耐水性等の耐候性が著
しく悪化する。
【0012】Al23 はガラスの耐候性を改善する効
果があり、その含有量は0〜10%、好ましくは0〜5
%である。Al23 が10%を超えると溶融性が著し
く悪化して脈理や泡がガラス中に残り、レンズ用ガラス
としての要求品位を満たさなくなる。
【0013】B23 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0〜4.9%、好
ましくは0〜2%である。B23 が4.9%を超える
と耐候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及びCaOは融剤として作用し、そ
の含有量はMgOが0〜5%、好ましくは0〜2%、C
aOが0〜4.9%、好ましくは0〜2%である。各成
分が多すぎると失透性が増大し、またMgOやCaOの
溶出によるガラスのヤケが発生するため好ましくない。
なおCaOとMgOが共存すると失透性が著しく増大す
るため、これらの成分の合量は5%以下にすることが好
ましい。
【0015】SrO、BaO、ZnOは屈折率を高める
成分であるとともに、融剤として作用し、その含有量は
SrOが1〜15%、好ましくは4〜10%、BaOが
4.9〜11.9%、好ましくは5.5〜10%、Zn
Oが1〜15%、好ましくは4〜10%である。各成分
がその範囲から外れると上記効果が得られなくなる。
【0016】また1.55〜1.65の屈折率と優れた
耐候性を両立するためにSrO、BaO及びZnOの合
量は15〜30%、好ましくは18〜28%に制限され
る。これらの合量が30%を超えると相対的にSiO2
の含有量が少なくなって耐候性が悪化する。一方、15
%より少ないと所望の屈折率を得られず、また溶融性が
悪化する。
【0017】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1〜9%、好ましく
は2〜5%、ZrO2 が0〜7.5%、好ましくは1〜
4%である。これらの成分は屈折率を高める効果が大き
いために、BaO、SrO及びZnOの合量を30%以
下に制限しても所望の屈折率を得ることができる。しか
しながらTiO2 が9%より多くなるとガラスの軟化点
が高くなり過ぎ、ZrO2 が7.5%より多くなるとガ
ラスの軟化点が高くなるとともに、失透性が著しく増大
して均質なガラスが得られなくなる。一方、TiO2
1%より少なくなると所望の屈折率が得られなくなる。
【0018】なおTiO2 とZrO2 の合量は2〜9.
5%、特に3〜7%の範囲にあることが好ましい。これ
らの合量が9.5%を超えると失透性が増大して均質な
ガラスが得難くなり、2%未満では所望の屈折率を得難
くなる。
【0019】Li2 O、Na2 O及びK2 Oは軟化点を
低下させるための成分であり、その含有量はLi2 Oが
2〜7%、好ましくは4〜7%、Na2 Oが1〜20
%、好ましくは1〜10%、K2 Oが0〜10%、好ま
しくは0〜2%である。Li2O及びNa2 O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。K2 Oが10%を超える
とモールドプレス成形時に揮発して金型汚染の原因にな
り、またガラスの失透性が増大する。一方、Li2 O及
びNa2 Oが上記範囲より少なくなると軟化点が650
℃を超えてしまう。
【0020】上記以外にも、本発明の光学ガラスは種々
の成分を添加することが可能である。例えば屈折率を高
めたり、微調整するためにNb25 を、また清澄剤と
してSb23 等を添加することができる。しかしNb
25 はガラスの密度を大きくし、軽量化が要求される
撮影用レンズ等の用途に使用し難くなるため、0.3%
以下にすることが好ましい。またPbOやAs23
は環境上好ましくないため、使用しないほうがよい。
【0021】さらに本発明においては、優れた耐候性と
低い軟化点を両立させるためにLi2 O/(TiO2
ZrO2 )の値を重量比で0.95〜3.5の範囲にす
ることが重要である。つまりこの値が0.95より小さ
いと軟化点が650℃以下にならず、また3.5より大
きくなると耐候性が悪化し、また失透性が増大する。な
お同様の理由から、Li2 O/TiO2 の値を重量比で
1.2以上、(Li2O+Na2 O)/(TiO2 +Z
rO2 )の値を重量比で1.2以上にすることが好まし
い。
【0022】以上の組成を有する本発明の光学ガラス
は、屈折率が1.55〜1.65、軟化点が650℃以
下であるため、光ピックアップレンズや撮影用レンズに
必要な光学特性を有しており、またモールドプレス成形
に適している。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0024】表1〜4は本発明の実施例(試料No.1
〜13)及び比較例(試料No.14〜20)の組成と
特性を示すものである。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】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。
【0030】得られた試料について、屈折率(nd)、
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。
【0031】表から明らかなように、本発明の実施例で
あるNo.1〜13の各試料は、屈折率(nd)が1.
5505〜1.6324であり、軟化点(Ts)が65
0℃以下であった。また耐水性は重量減少率が0.04
%以下、耐酸性は重量減少率が0.18%以下であり、
耐候性が良好であった。
【0032】これに対し、比較例であるNo.14及び
No.20は耐候性が悪かった。No.15は屈折率が
1.5174と低く、また軟化点が705℃と高かっ
た。No.16及びNo.17は屈折率が1.5359
及び1.5455と低かった。No.18及びNo.1
9は軟化点が720℃及び743℃と高かった。
【0033】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。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籠に入れ、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。
【0034】
【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)を有している。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。しかも軟化点が低く、
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
レス成形用として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02B 1/00 G02B 1/00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でSiO2 53〜65%、Al
    23 0〜10%、B23 0〜4.9%、MgO
    0〜5%、CaO 0〜4.9%、SrO1〜15
    %、BaO 4.1〜11.9%、ZnO 1〜15
    %、SrO+BaO+ZnO 15〜30%、TiO2
    1〜9%、ZrO2 0〜7.5%、Li2 O 2〜
    7%、Na2 O 1〜20%、K2 O 0〜10%の組
    成を有し、Li2 O/(TiO2 +ZrO2 )が重量比
    で0.95〜3.5の範囲に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。
  2. 【請求項2】 屈折率(nd)が1.55〜1.65、
    及び軟化点が650℃以下であ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。
  3. 【請求項3】 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。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1099670A1 (en) * 1999-11-11 2001-05-16 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Mother glass composition for graded index lens
WO2001085633A1 (de) * 2000-03-22 2001-11-15 Technické Sklo A.S. Bleifreies technisches glas
JP2004035406A (ja) * 2003-10-09 2004-02-05 Nippon Electric Glass Co Ltd モールドプレス成形用ガラス及びその製造方法
CN104108872A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 成都光明光电股份有限公司 环保光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器

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