JP2002293572A - 光学ガラス - Google Patents
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Abstract
比較的低く、中高屈折率及び高分散特性を有する光学ガ
ラスを提供すること。 【解決手段】重量%で表示して、P2O5を32%を超え
45%以下、Li2Oを0.5%を超え6%以下、Na2
Oを5%を超え〜22%以下、Nb2O5を6〜30%、
B2O3を0.5〜10%、WO3を0〜35%、K2Oを
0〜14%、Na2O+K2Oを10〜24%含有し、か
つ上記成分の合計が80%以上である光学ガラス。この
光学ガラスは精密プレス成形用とすることができる。こ
の光学ガラスを予備成形してなるガラスプリフォーム。
このガラスプリフォームを用いて、リヒートプレス成形
により得られたガラス光学部品。上記光学ガラスをプレ
ス成形してなる光学部品。
Description
分散特性を有する光学ガラスであって、比較的低い温度
でプレスすることができる、屈伏点及び液相温度が比較
的低い光学ガラスに関する。
ガラスはいくつか知られている。例えば、特開平07−
97234号公報にはP2O5、Na2O、Nb2O5及び
WO3を所定量含む中高屈折率及び高分散特性を有する
低融点光学ガラスが記載されている。この光学ガラス
は、屈折率が1.69〜1.83、分散率が21〜3
2、屈伏点が570℃以下であると記載されている。し
かるに、特開平07−97234号公報に記載された、
屈折率が1.73以下の実施例を比較すると屈伏点Ts
が520℃を越える特性となるものが多い。これはLi
2O含有量が0〜0.5重量%であることに起因してい
ると推測される。また、Li2Oが0〜0.5重量%の
範囲であってもTsが520℃未満の実施例もある(実
施例6、7、8)が、この場合、ガラス原料として高価
なGeO2を使用している問題がある。これら実施例の
ガラスにおいてGeO2をフリ−にすると液相温度(以
下、「LT」と記す場合がある)が900℃を越えてし
まうという問題がある。これは、P2O5が32%以下で
あることに起因していると推測される。
O2、B2O3、P2O5、Nb2O5及びNa2O+K2Oを
所定量含む中高屈折率及び高分散特性を有する光学ガラ
スが記載されている。この公報に記載のガラスにおい
て、屈折率が1.64〜1.73である実施例に記載の
ガラスはいずれも液相温度が900℃を越えている。こ
れは、P2O5含有量が32重量%以下であることに起因
していると推測される。またこれらのガラスはTsも5
20℃を越えている。これはNa2Oが5重量%以下で
あることに起因していると推測される。
2O3、P2O5及びNb2O5を所定量含む中高屈折率及び
高分散特性を有する光学ガラスが記載されている。この
公報に記載の屈折率が1.64〜1.73である実施例
に記載のガラスは、いずれもTsが520℃を越えてい
る。これはNa2Oが5重量%以下であることに起因し
ていると推測される。また、実施例2、3に記載のガラ
スを除いてLi2Oも含まれていないことも、Tsが5
20℃を越える原因と考えられる。Li2Oを0.5重
量%越えて含んでいる実施例2及び3のガラスであって
もTsは520℃を越え、液相温度も900℃を越え
る。これはP2O5が32重量%以下でNb 2O5を30重
量%を越えて含んでいることに起因していると推測され
る。
スの屈伏点温度Tsよりおよそ20〜60℃高い温度範
囲で実施されるのが普通である。ガラスの屈伏点温度が
520℃を超えると、プレス温度は少なくとも540℃
以上となる。そのため、ガラスと成形型の成形面が反応
する傾向が強まり、成形型の寿命を短くする原因とな
り、量産化には不適当である。また、液相温度が高い
と、ガラスの軟化点付近、すなわちプレス成形における
成形温度付近での失透傾向も強くなる。
リフォームには、形状や重量についてバラツキがないこ
とが要求される。そのため、熱間成形によりプリフォー
ムを成形する場合、形状や重量にバラツキの生じにくい
所定の粘性において成形が行われる。このため、成形に
適した粘性を示す温度においてガラスが失透しにくいこ
と、すなわち、液相温度が成形に適した粘性を示す温度
よりも低いことが必要である。このような観点から、液
相温度は800〜900℃であることが必要である。
は、屈折率が1.64〜1.72の範囲にあり、かつア
ッベ数が29〜36の間にあるガラスでは、ほとんど
が、ガラスの屈伏点温度が520℃を超え、かつ液相温
度も900℃を越えるガラスである。プレス成形用のガ
ラスでは、成形型の寿命及びガラスの失透傾向を考慮す
ると、屈伏点は520℃以下であり、かつ液相温度は比
較的低く、特に900℃以下であることが好ましい。
℃以下であり、かつ液相温度が比較的低く、特に900
℃以下である、中高屈折率及び高分散特性を有する光学
ガラス、特に、屈折率が1.64〜1.72の範囲にあ
り、かつアッベ数が29〜36の間にある光学ガラスを
提供することにある。
の発明は以下の通りである。 [請求項1]重量%で表示して、P2O5を32%を超え
45%以下、Li2Oを0.5%を超え6%以下、Na2
Oを5%を超え22%以下、Nb2O5を6〜30%、B
2O3を0.5〜10%、WO3を0〜35%、K2Oを0
〜14%、Na 2O+K2Oを10〜24%含有し、かつ
上記成分の合計が80%以上である光学ガラス。 [請求項2]重量%で表示して、前記P2O5含有量が3
2%を超え40%以下、前記Li2O含有量が1〜4
%、前記Na2O含有量が10〜19%、前記Nb2O5
含有量が10%〜28%、前記B2O3含有量が1〜5
%、前記K2O含有量が0〜8%、前記Na2O+K2O
含有量が12〜22%であり、かつ上記成分の合計が8
0%以上である請求項1の光学ガラス。 [請求項3] 前記Na2O含有量が12〜17%、前
記Nb2O5含有量が15〜26%、前記K2O含有量が
0〜4%、前記Na2O+K2O含有量が14〜19%で
ある請求項2記載の光学ガラス。 [請求項4]重量%で表示して、SiO2を0〜2%、
Al2O3を0〜5%、TiO2を0%以上8%未満、Z
nOを0〜15%、BaOを0〜12%、WO3を0〜
18%、Sb2O3を0%以上1%未満、SnO2を0〜
1%さらに含有し、かつ上記成分及び請求項1〜3のい
ずれか1項に記載の成分の合計が95%以上である請求
項1〜3のいずれか1項に記載の光学ガラス。 [請求項5]重量%で表示して、Al2O3を0〜3%、T
iO2を0〜6%、ZnOを0〜9%さらに含有し、か
つ上記成分及び請求項1〜4のいずれか1項に記載の成
分の合計が95重量%以上である請求項1〜4のいずれ
か1項に記載の光学ガラス。 [請求項6]前記SiO2含有量が0〜1%である請求
項4または5に記載の光学ガラス。 [請求項7] 前記SiO2含有量が0%以上0.5%
未満、前記TiO2含有量が0〜5%、前記ZnO含有
量が0〜5%であり、上記成分及び請求項1〜6に記載
の成分の合計が98%以上である請求項5または6に記
載の光学ガラス。 [請求項8]重量%で表示して、WO3を3〜15%さ
らに含有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学
ガラス。 [請求項9]重量%で表示して、Li2Oを0.5%を
超え6%以下、Na2Oを5%を超え22%以下、K2O
を0〜14%、Na2O+K2Oを10〜24%、Nb2
O5を6〜30%、P2O5を45%以下含有するリン酸
塩ガラスであって、屈折率が1.64〜1.72、アッ
ベ数が29〜36、屈伏点が520℃以下である光学ガ
ラス。 [請求項10] 重量%で表示して、Li2Oを0.5
%を超え6%以下、Na2Oを5%を超え22%以下、
K2Oを0〜14%、Na2O+K2Oを10〜24%、
Nb2O5を6〜30%、WO3を0〜35%、Al2O3を
0〜5%、TiO2を0%以上8未満含むリン酸塩ガラ
スであって、かつ屈折率(nd)が1.64〜1.72、ア
ッベ数(νd)が29〜36、屈伏点(Ts)が520℃以下
である光学ガラス。 [請求項11]重量%で表示して、P2O5を32%を超
え45%以下含有する請求項9または10に記載の光学
ガラス。 [請求項12]重量%で表示して、P2O5を32%を超
え45%以下、Li2Oを0.5%を超え6%以下、N
a2Oを5%を超え22%以下、Nb2O5を6〜30
%、B2O3を0.5〜10%、WO3を0〜35%、K2
Oを0〜14%、Na2O+K2Oを10〜24%、Si
O2を0〜2%、Al2O3を0〜5%、TiO2を0%以
上8%未満、ZnOを0〜15%、BaOを0〜12
%、Sb2O3を0%以上1%未満、SnO2を0〜1%
含有し、上記成分の含有量の合計が95%以上であり、
かつ屈折率(nd)が1.64〜1.72、アッベ数(νd)
が29〜36、屈伏点(Ts)が520℃以下である光学ガ
ラス。 [請求項13]Li2O、Na2O、Nb2O5、及びB2
O3を必須成分として含有し、かつ任意成分であるSi
O2の含有量は2重量%以下であるリン酸ガラスであっ
て、屈折率(nd)が1.64〜1.72、アッベ数(νd)
が29〜36、屈伏点(Ts)が520℃以下、液相温度(L
T)が900℃以下である光学ガラス。 [請求項14]重量%で表示して、P2O5を32%を超
え45%以下、Li2Oを0.5%を超え6%以下、N
a2Oを5%を超え22%以下、Nb2O5を6〜30
%、B2O3を0.5〜10%含有する請求項13に記載
の光学ガラス。 [請求項15]重量%で表示して、MgOを0〜5%、
CaOを0〜5%、SrOを0〜5%、La2O3を0〜
3%、Y2O3を0〜3%、Gd2O3を0〜3%、ZrO
2を0〜3%、As2O3を0%以上1%未満、Ta2O5
を0〜3%、In2O3を0〜3%、TeO2を0〜3
%、Bi2O3を0〜3%、GeO2を0〜1%さらに含
有し、上記成分及び請求項1〜14のいずれか1項に記
載の成分の合計が99%以上である請求項1〜14のい
ずれか1項に記載の光学ガラス [請求項16]請求項1〜15のいずれか1項に記載の
光学ガラスよりなる光学部品。 [請求項17]精密プレス成形用である請求項1〜15
のいずれか1項に記載の光学ガラス。 [請求項18]請求項17の光学ガラスを、予備成形し
てなるガラスプリフォーム。 [請求項19]請求項18のガラスプリフォームを用い
て、リヒートプレス成形により得られたガラス光学部
品。 [請求項20]請求項1〜15及び17のいずれか1項
に記載の光学ガラスをプレス成形してなる光学部品。
d、アッベ数はνdを示す。また、Tsは屈伏点、LTは液相
温度を示す。本発明のガラスは、特開平07−9723
4号公報に記載のガラスと異なり、ガラス原料として高
価なGeO2を事実上含有しない(含有しても1%以下
である)にもかかわらず、Tsが520℃以下でありプ
レス温度を低くすることが可能である。さらに、本発明
のガラスは、ガラスの液相温度も900℃以下であり、
プレス成形前段階のプリフォ−ムを熱間で成形する際に
脈理や揮発物の付着や形状不良を起こさないようにする
ことができる。また、本発明のガラスは、特開平05−
270853号公報に記載のガラスと異なり、P2O
5を、32%を越えて含有させることにより液相温度を
900℃以下とした。よってプレス成形前段階のプリフ
ォ−ムを熱間で成形する際に脈理や揮発物の付着や形状
不良を起こさないように成形することが可能である。さ
らに本発明のガラスは、Na2Oを、5重量%を越えて
含有するため、Tsが520℃以下となり、プレスマシ
ンのプレス温度を高くする必要が無く、プレスマシンに
熱負荷がかからないという利点を有する。さらに本発明
のガラスは、特開昭52−132012号公報に記載の
ガラスと異なり、Na2Oを、5重量%を越えて含有
し、Li2Oを0.5重量%越えて含有し、P2O5を、
32重量%を越えて含有し、Nb2O5が30重量%以下
であり、その結果、Tsが520℃以下で液相温度が9
00℃以下の精密プレス用ガラスに適したものとなっ
た。
限り重量%を意味する。また、酸化物は代表的な化学記
号で表記し、例えばTi、Nb、W、Sb、Sn、Z
r、As、Ta、In、Te、Geなどの酸化還元状態
が変動した場合でも含まれるものとする。具体的には、
例えばTiの一部が還元されて、TiO1. 9になってい
る場合も含め、TiO2と表記する。以下に、本発明の
ガラス、特に請求項1〜8に記載のガラスにおける各成
分の限定理由について説明する。P2O5はガラス形成成
分である。本発明のガラスにおいて、520℃以下の屈
伏点、良好な耐失透性を得るためには、リン酸ガラスが
好ましく、P2O5が45重量%以下のリン酸ガラスがよ
り好ましく、P2O5が32重量%以上45重量%以下で
あるリン酸ガラスがさらにより好ましい。P2O5含有量
が45重量%を越えると目的とする屈折率(1.64以
上)が得られにくくなる。nd>1.66にする場合と
化学的耐久性を考慮すると、P2O5含有量は好ましくは
32重量%を超え、40重量%以下である。
である。Li2O含有量が0.5重量%以下では目的と
するTs≦520℃の特性が得られなくなる。Li2O
含有量が6重量%を越えると目的とする液相温度900
℃以下の特性が得られなくなる。Li2O含有量を1〜
4重量%の範囲にするとTs≦510℃で液相温度≦8
60℃となり、製造上より好ましくなる。
ある。Na2O含有量が5重量%以下では目的とするT
s≦520℃の特性が得られなくなる。Na2O含有量
が22重量%を越えると化学的耐久性が悪化する。Na
2O含有量が10〜19重量%の範囲では化学的耐久性
が良く、Ts≦510℃以下で、液相温度860℃以下
のガラスが得られ好ましい。さらに、Na2O含有量が
12〜17重量%の範囲では化学的耐久性が良く、Ts
≦510℃以下で、液相温度840℃以下のガラスが得
られより好ましい。
特性をガラスに与え得る成分である。Nb2O5含有量が
6重量%未満では目的とする屈折率(nd≧1.64)
と分散特性(νd≦36)が得られなくなる。Nb2O5
含有量が30重量%を越えると液相温度が900℃を越
えてしまう。Nb2O5含有量は、好ましくは10重量%
〜28重量%であり、この範囲ではnd≧1.66でか
つ液相温度≦860℃、Ts≦510℃となる。Nb2
O5含有量は、さらに好ましくは15重量%〜26重量
%の範囲であり、この範囲ではnd≧1.66でかつ液
相温度≦840℃となる。
して液相温度を下げる成分である。B2O3含有量が0.
5重量%未満では液相温度が900℃を超えてしまう。
B2O3含有量が10重量%を越えるとTs>520℃に
なってしまう。B2O3含有量は、好ましくは1重量%〜
5重量%であり、この範囲では、Ts≦510℃でかつ
液相温度≦860℃となる。
下の量で適量添加することにより、Ts≦520、液相
温度(以下、「LT」と記す)≦900℃の特性を維持
しながら、ndは1.64〜1.72、νdは36〜2
9の範囲内でnd、νdを容易に調整することができ
る。WO3含有量が35重量%を越えると着色が強くな
る。WO3含有量は、好ましくは0〜18重量%の範囲
である。この範囲では、着色しにくく、かつTs≦51
0℃、LT≦860℃の特性を維持しながら、nd1.
65〜1.71及びνd35.5〜30の範囲でnd、
νdを容易に調整することができる。WO3含有量は、
さらに好ましくは3〜15重量%の範囲である。この範
囲では、Ts≦510℃、LT≦840℃の特性を維持
しながらnd1.66〜1.70及びνd35〜30の
範囲でnd、νdを容易に調整することができる。
以下の量を適量添加することによりTs≦520、LT
≦900℃の特性を維持しながらnd1.64〜1.7
2及びνd36〜29の範囲でnd、νdを容易に調整
することができる。K2O含有量が14重量%を越える
と化学的耐久性が悪化する。K2O含有量は、好ましく
は0〜8重量%である。この範囲では、化学的耐久性が
良好であり、Ts≦510℃、LT≦860℃の特性を
維持しながら、nd1.65〜1.71及びνd35.
5〜30の範囲でnd、νdを容易に調整することがで
きる。K2O含有量は、さらに好ましくは0〜4重量%
の範囲である。この範囲では、Ts≦510℃、LT≦
840℃の特性を維持しながらnd1.66〜1.70
及びνd35〜30の範囲で、nd、νdを容易に調整
することができる。
成分である。Na2O+K2O含有量が10重量%未満で
は目的とするTs≦520℃の特性が得られなくなる。
Na 2O+K2O含有量が24重量%を越えると化学的耐
久性が悪化する。Na2O+K2O含有量が12〜22重
量%の範囲では化学的耐久性が良好であり、Ts≦51
0℃以下で、液相温度860℃以下のガラスが得られ
る。特に、Na2O+K2O含有量が14〜19重量%の
範囲では化学的耐久性が良好であり、Ts≦510℃以
下で、液相温度840℃以下のガラスが得られる。
で適量添加することで、nd1.65〜1.71及びν
d35.5〜30の範囲でnd、νdを容易に調整する
ことができる。SiO2含有量が2重量%を越えるとT
sが520℃を越える場合がある。またガラス着色を考
慮してSiO2のルツボで溶融した場合、0〜0.5%
未満の量がガラス内に混入することがある。よって、S
iO2含有量を0〜0.5重量%未満とすることが好ま
しい。請求項7に記載の光学ガラスにおいてSiO2含
有量を0〜0.4重量%以下とすることが望ましい。
の量で適量添加するとガラスの化学的耐久性が向上す
る。ただし5重量%を越えて添加するとガラス原料を溶
解するときの溶解性が悪くなり、溶解温度が上昇する。
その結果Ptルツボで溶解する場合はPtの混入量が増
加し、着色の悪化等の問題が生じる傾向がある。Siル
ツボで溶解した場合もSiO2の混入量が増加しTsが
520℃を越えることとなる。Al2O3含有量は好まし
くは0〜3重量%の範囲である。
の量で適量添加するとガラスの化学的耐久性が向上し、
ndを上昇させ、νdを高分散にすることが可能であ
る。ただしTiO2を8重量%以上添加すると着色が悪
化する傾向がある。TiO2含有量は好ましくは0〜6
重量%であり、さらに好ましくは0〜5重量%の範囲で
ある。請求項7に記載の光学ガラスにおいて、TiO2
含有量を0〜4.9重量%とすることがより好ましい。
の量で適量添加するとガラスの化学的耐久性が向上し、
Tsを下げる効果を持つ。ただし15重量%を越えて添
加するとνd>36となる場合がある。ZnO含有量は
好ましくは0〜9重量%で、さらに好ましくは0〜5重
量%である。
の量で適量添加するとnd1.65〜1.71及びνd
35.5〜30の範囲でnd、νdの調整が容易とな
る。ただし12重量%を越えて添加するとLTが900
℃を越え好ましくない。BaO含有量は好ましくは0〜
6重量%である。
適量添加するとガラスの脱泡、清澄作用がある。またN
b2O5、TiO2、WO3等の還元着色を抑制する効果を
持つ。但し、Sb2O3は1重量%以上添加するとSb2
O3そのものによる着色が強くなる。よってSb2O3含
有量は0〜1重量%未満の範囲であることが適当であ
る。また、As2O3も1重量%以上添加するとAs2O3
そのものによる着色が強くなる。よってAs2O3の含有
量は0〜1重量%未満の範囲であることが適当である。
の量で適量添加するとガラスの脱泡、清澄作用がある。
またNb2O5、TiO2、WO3等の還元着色を抑制する
効果を持つ。しかし、SnO2は1重量%を越えて添加
するとSnO2そのものによる着色が強くなる。よって
SnO2含有量は0〜1重量%の範囲とすることが適当
である。
量添加するとnd1.65〜1.71 νd35.5〜
30の範囲でnd、νdの調整が容易となる。ただしそ
れぞれ5重量%を越えて添加するとLTが900℃を越
えて好ましくない。MgO、CaO、SrOの含有量
は、それぞれ好ましくは0〜3重量%である。
Ta2O5、In2O3、TeO2、Bi 2O3は、任意成分
であり、それぞれ適量添加するとnd1.65〜1.7
1及びνd35.5〜30の範囲でnd、νdの調整が
容易となる。ただしいずれも3重量%を越えて添加する
とLTが900℃を越える。これらの成分の含有量はそ
れぞれ好ましくは0〜1重量%である。
るとPbOを含まないことが好ましい。また、GeO2
は高価であるため含まないか、含んでも0〜1重量%の
範囲とすることが好ましい。
各請求項に記載の成分の合計は80%以上であるが、こ
れは、屈折率1.64〜1.72、アッベ数29〜36
の範囲において、液相温度が900℃以下、屈伏点が5
20℃以下の特性を得るために好ましいためである。ま
た、請求項4及び5に記載のガラスにおいて、各請求項
に記載の成分の合計は95%以上であるが、これは、屈
折率1.64〜1.72、アッベ数29〜36の範囲に
おいて、液相温度が900℃以下、屈伏点が520℃以
下で、かつ着色、化学的耐久性が実用上問題ないガラス
を提供するために好ましいためである。
は、通常900℃以下であるが、好ましくは860℃以
下、より好ましくは840℃以下となるように上記各成
分の含有量を調整することが望ましい。一方、屈伏点(T
s)は、通常520℃以下であるが、好ましくは510℃
以下となるように上記各成分の含有量を調整することが
望ましい。
Li2O、Na2O、K2O、Na2O+K2O、Nb2O5
の各成分の含有量の限定理由は上記請求項1〜8のガラ
スと同様である。P2O5を45%以下含有する理由も請
求項1〜8のガラスと同様である。さらに、請求項9に
記載のリン酸塩ガラスでは、屈折率が1.64〜1.7
2であり、アッベ数が29〜36であり、屈伏点が52
0℃以下である。光学用ガラスという観点からは、上記
屈折率及びアッベ数を有する中高屈折率及び高分散特性
を有する光学ガラスであることが適当である。また、プ
レス成形用のガラスといし観点から、成形型の寿命及び
ガラスの失透傾向を考慮すると、屈伏点は520℃以下
である。このような屈折率及びアッベ数並びに屈伏点を
有する光学ガラスは、請求項9に記載の各成分を請求項
9に記載の範囲において含むガラスから適宜得ることが
できる。請求項9に記載のガラスにおいても、B2O3を
0.5〜10重量%含むものが好ましく、TiO2を0
〜4.9重量%含むものも好ましい。
るLi2O、Na2O、K2O、Na2O+K2O、Nb2O
5、WO3、Al2O3、TiO2の各成分の含有量の限定
理由は上記請求項1〜8のガラスと同様である。さら
に、屈折率が1.64〜1.72であり、アッベ数が2
9〜36であり、屈伏点が520℃以下である。光学用
ガラスという観点からは、上記屈折率及びアッベ数を有
する中高屈折率及び高分散特性を有する光学ガラスであ
ることが適当である。また、プレス成形用のガラスとい
し観点から、成形型の寿命及びガラスの失透傾向を考慮
すると、屈伏点は520℃以下である。このような屈折
率及びアッベ数並びに屈伏点を有する光学ガラスは、請
求項10に記載の各成分を請求項10に記載の範囲にお
いて含むガラスから適宜得ることができる。
2O5含有量は32%を超え45%以下であることが好ま
しく(請求項11)、その理由は、請求項1に記載の発
明におけるP2O5含有量の限定理由と同様である。
O5、Li2O、Na2O、Nb2O5、B2O3、WO3、K
2O、Na2O+K2O、SiO2、Al2O3、TiO2、
ZnO、BaO、WO3、Sb2O3、SnO2、の各成分
の含有量の限定理由は上記請求項1〜8のガラスと同様
である。さらに、屈折率が1.64〜1.72であり、
アッベ数が29〜36であり、屈伏点が520℃以下で
ある。光学用ガラスという観点からは、上記屈折率及び
アッベ数を有する中高屈折率及び高分散特性を有する光
学ガラスであることが適当である。また、プレス成形用
のガラスといし観点から、成形型の寿命及びガラスの失
透傾向を考慮すると、屈伏点は520℃以下である。こ
のような屈折率及びアッベ数並びに屈伏点を有する光学
ガラスは、請求項12に記載の各成分を請求項12に記
載の範囲において含むガラスから適宜得ることができ
る。さらに、上記成分の含有量の合計が95%以上であ
るが、これは、屈折率1.64〜1.72、アッベ数2
9〜36の範囲において、液相温度が900℃以下、屈
伏点が520℃以下の特性を得るために好ましいためで
ある。
おける各成分の限定理由は、上記請求項1〜8に記載の
光学ガラスにおける各成分の限定理由と同様である。ま
た請求項15に記載のガラスにおいて、各請求項に記載
の成分の合計は99%以上であるが、これは、屈折率
1.64〜1.72、アッベ数29〜36の範囲におい
て、液相温度が900℃以下、屈伏点が520℃以下の
特性を得るために好ましいためである。なお、請求項1
〜15に記載の光学ガラスとしては、P 2O5、Li
2O、Na2O、Nb2O5、B2O3、WO3、Al2O3、
TiO2、ZnO、Sb2O3の合計含有量が95重量%
以上のものがいっそう好ましく、99重量%以上のもの
がさらに好ましく、100重量%のものが特に好まし
い。
より原料化合物を調合し、溶解、清澄、撹拌、均一化す
ることにより製造することができる。本発明はまた、前
述の本発明の光学ガラスからなる精密プレス成形用素
材、該光学ガラスからなる光学部品および上記精密プレ
ス成形用素材を精密プレス成形して得られた光学部品を
も提供するものである。なお、本発明の精密プレス成形
用素材は、上記本発明の光学ガラスよりなることを特徴
とするものである。
よって光学機能面が形成されるプレス成形を意味し、精
密プレス成形用素材とは、精密プレス成形時に使用され
る被成形ガラス素材を意味する。精密プレス成形の1例
としては、まず、1000℃〜1200℃の粘性0.1
〜5dPa・s程度で溶融→攪拌→清澄→均一化された
溶融ガラスを流出パイプより流出させて、成形型(一般
にはプレス成形型とは異なる。)で受け、球状、楕円球
状等のプリフォームと呼ばれる精密プレス成形用素材を
作製し、このプリフォームを再加熱して、上型下型で加
圧成形する。この際、成形品の形状等に鑑み、適宜、胴
型を併せて使用することもできる。プリフォームとして
は、冷間成形又は溶融ガラスを熱間成形により成形した
もの、さらには、これらを鏡面研磨等したものであるこ
とかできる。
ガラスを流出パイプから滴下または流下させ、これを気
体を介して受け型で受けた後、所望の形状、たとえば球
形又は扁平球形に成形する方法がある。滴下させる場合
は、0.1〜5dPa・sの溶融ガラスを滴下可能な粘
度に粘性調整し、これを滴下することで球形または楕円
球形のプリフォームが得られる。滴下したガラスは落下
中に固化させてもよく、あるいは噴出する気体上に浮上
させ、回転させながら固化させてもよい。また、流下さ
せる場合は、0.1〜5dPa・sの溶融ガラスを流下
に適する粘度に粘度調整し、これを流出パイプから流下
させたのちガラスを切断し、該流下するガラスを気体を
介して受け型で受けたのち、該ガラスを球又は扁平球に
成形し、固化させることにより得られる。このとき流下
させたガラスは、切断刃を用いずに切断することが好ま
しく、たとえばそのような方法として流下するガラスを
受け型で受けた後、受け型を降下させることにより切断
することができる。
フォームに成形する場合の、パイプから滴下又は流下す
るガラスの粘度としては、5dPa・s以上であること
が好ましい。また、滴下するガラスの粘度としては3〜
30dPa・sがより好ましく、流下するガラスの粘度
としては5〜60dPa・sがより好ましい。このと
き、0.1〜5dPa・sの溶融ガラスを、5dPa・
s以上の粘度にするために、溶融ガラス流出パイプのパ
イプ内の温度を1000℃〜800℃にし、さらに好ま
しくはパイプの流出先端温度を900℃〜800℃に下
げる。このとき、液相温度が900℃を超える従来の光
学ガラスでは、パイプ先端温度を900℃を超える温度
として粘性が極めて低い状態で成形しないとプリフォ−
ムが結晶化してしまう。そのため型に受けても変形不
良、脈理不良の原因となる。
温度が、通常900℃以下と低く、プリフォーム成形に
適した粘性においても安定したガラス状態が保たれるた
め、上記のような方法でプリフォームを熱間成形しても
結晶化することも無く、脈理、変形不良等は生じない。
置の1例の概略を示す断面図である。この図1に示す装
置は、支持棒9上に設けた支持台10上に、上型1、下
型2及び案内型3からなる成形型を載置したものを、外
周にヒーター12を巻き付けた石英管11中に設けたも
のである。本発明の中高屈折率・高分散光学ガラスから
なる被成形ガラスプリフォーム4は、例えば、直径0.
5〜50mm程度の球状物や楕円形球状物であることが
できる。球状物や楕円形球状物の大きさは、最終製品の
大きさを考慮して適宜に決定される。被成形ガラスプリ
フォーム4を下型2及び上型1の間に設置した後、ヒー
ター12に通電して石英管11内を加熱する。成形型内
の温度は、下型2の内部に挿入された熱電対14により
コントロールされる。加熱温度は被成形ガラスプリフォ
ーム4の粘度が精密プレスに適した、例えば約107〜
108 dPa・s程度になる温度とする。所定の温度と
なった後に、押し棒13を降下させて上型1を上方から
押して成形型内の被成形ガラスプリフォーム4をプレス
する。プレスの圧力及び時間は、ガラスの粘度などを考
慮して適宜に決定できる。例えば、圧力は5〜15MP
a程度の範囲、時間は10〜300秒とすることができ
る。プレスの後、ガラスの転移温度まで徐冷し、次いで
室温まで急冷し、成形型から成形物を取り出すことで、
本発明の光学部品を得ることができる。
は、ガラスプリフォームと成形型を次にような温度条件
でプレス成形するプレス成形方法にも適用できる。ガラ
スプリフォームを該ガラスプリフォームの粘度が109
dPa・s未満に相当する温度に加熱して軟化させる。
ガラスプリフォームの粘度が109 dPa・s未満であ
ることで、109 dPa・s以上の粘度に相当する温度
に予熱した成形型でガラス素材を十分に変形させて成形
することが可能である。成形型の温度を比較的低温にし
て成形するには、ガラス素材は、好ましくは105.5 〜
10 7.6 dPa・sに相当する温度に加熱して軟化させ
ることが適当である。成形型の予熱の温度は、前記ガラ
ス素材の粘度が109 〜1012dPa・sに相当する温
度とする。粘度が1012dPa・sに相当する温度未満
では、ガラス素材を大きく伸ばして、コバ厚の薄いガラ
ス成形体を得ることが難しくなることがある。一方、粘
度が109 dPa・sに相当する温度を超える温度で
は、成形のサイクルタイムが必要以上に長くなり、ま
た、成形型の寿命が短くなる。
を用いず、溶融ガラス塊からダイレクトプレスを行うこ
ともでき、この場合は、液相温度が900℃以下と低い
ので、ガラスを結晶化させずに、流出パイプから溶融ガ
ラスを流下させる温度条件、プレスの温度条件を選択す
る際の許容範囲を広くとれるというメリットがある。
学ガラスは、精密プレス成形だけでなく、研削、研磨を
行うプレス成形方法にも適用できる。具体的には次のと
おりである。撹拌、均一化された溶融状態のガラスから
直接、光学部品を作る場合は、攪拌、均一化された溶融
ガラスを流出パイプより、プレス成形型の下型成形面上
に供給し、この下型に対向する上型と下型とにより、こ
のガラスを加圧成形する(ダイレクトプレスとい
う。)。得られた成形品は、必要に応じて研削、研磨さ
れ、光学部品となる。また、均一化された溶融ガラスを
一旦、冷却し、所望形状に冷間加工したものを再加熱
し、成形型によって加圧成形することもでき、この場合
も得られた成形品は、必要に応じて研削、研磨され、光
学部品となる。さらに、ガラスを研削、研磨して光学部
品を製造することもできる。
るいは必要に応じて胴型の形状を適宜選択し、球面レン
ズ、非球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、マ
イクロレンズアレイなどの各種レンズ、プリズム、ポリ
ゴンミラーなどの光学部品を成形することができる。
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。なお、光学ガラスの物性は、以下
に示す方法により測定した。 (1)屈折率(nd)およびアッベ数(νd) 徐冷降温速度を−30℃/hにして得られた光学ガラス
について測定した。 (2)屈伏点温度(Ts) 熱膨張測定機を用い、昇温速度8℃/分の条件で測定し
た。 (3)液相温度(LT) 400〜1050℃の温度勾配のついた失透試験炉に3
0分間保持し、倍率100倍の顕微鏡により結晶の有無
を観察し、液相温度を測定した。また、軟化点(プレス
温度)付近の失透性も液相温度測定の際、同時に目視に
より観察した。
例1〜48の光学ガラスを調製した。すなわち、原料と
しては、P2O5については五酸化二燐、正燐酸、メタ燐
酸塩等の燐酸塩系の化合物、他の成分については炭酸
塩、硝酸塩、水酸化物、酸化物等を用い、これらの原料
を所望の割合に秤取し、混合して調合原料とし、これを
1000℃〜1200℃に加熱した溶解炉に投入し、溶
解、清澄後、攪拌し、均一化してから鋳型に鋳込み徐冷
することにより、実施例1〜48の光学ガラスを得た。
得られた光学ガラスの組成は、表1〜4に示したガラス
組成に対し、プラスマイナス1%よりもはるかに小さい
変動しかなく、従って、表1〜4に示したガラス組成と
ほぼ同じと言えるものであった。表から明らかなよう
に、実施例1〜48の各ガラスとも、屈折率(nd)が1.
64〜1.72、アッベ数(νd)が29〜36の範囲に
あり、屈伏点(Ts)は520℃以下であった。また、液相
温度(LT)はすべて900℃以下であった。各実施例のガ
ラスとも未溶解物、失透、泡の残留、脈理、着色は認め
られなかった。この結果からも分かるように各実施例の
ガラスとも、プレス成形、特に精密プレス成形に好適な
ものであった。
Lの重量分になる程度に調合し、0.1〜5dPa・s
の粘性になる温度(約1000℃〜1200℃)で原料
をSiO2ルツボ、またはPt製のルツボで2〜5時間
溶解し、ガラス原料をガラス化させた。こうして得られ
た粗ガラス(カレット)を2LのPt製のプリフォ−ム
が作成できる溶融炉に再投入し、0.1〜5dPa・s
の粘性になる温度(約1000℃〜1200℃)でカレ
ットを溶解、脱泡、清澄を2〜5時間行った。清澄でガ
ラス内に泡が無い状態になったことを確認した後、ガラ
スが成形できる温度(粘性5〜30dPa・s、温度で
1000℃〜800℃)にまで、溶融炉と流出パイプ内
(パイプ上部の溶融炉に近い方は内径15mmφ、流出
先端部は内径1.5mmφ全長約2m)を降温した。降
温後、所定の粘性になった後、流出パイプより流出させ
てN2浮上ガスを出した状態の成形型で受けた。直径
0.5〜50mmの球状物または楕円球状に成形してプ
リフォーム(精密プレス成形用素材)を得た。得られた
プリフォームは、形状、重量ともにバラツキのないもの
であった。
及び下型2の間に配置した後、石英管11内を窒素雰囲
気としてヒーター12に通電して石英管11内を加熱し
た。成形型内の温度を、被成形ガラス塊の粘度が約10
7〜108 dPa・sとなる温度とした後、この温度を維
持しつつ、押し棒13を降下させて上型1を上方から押
して成形型内の被成形ガラス塊をプレスした。プレスの
圧力は8MPa、プレス時間は30秒間とした。プレス
の後、プレスの圧力を解除し、非球面プレス成形された
ガラス成形体を上型1及び下型2と接触させたままの状
態でガラス転移温度まで徐冷し、次いで室温付近まで急
冷して非球面に成形されたガラスを成形型から取り出し
た。得られた非球面レンズは、プレス時に透明性が損な
われることもなく、極めて精度の高いレンズであった。
(比較例1〜9)、特開平05−270853号公報の
実施例に記載のガラス(比較例10〜11)、特開昭5
2−132012号公報の実施例に記載のガラス(比較
例12〜22)を調製し、各ガラスの屈折率(nd)、アッ
ベ数(νd)、屈伏点(Ts)、液相温度(LT)を測定した。失
透性についても観察した。結果を表5〜7に示す。
記載のガラス(比較例1〜9)(表5)は、屈折率が
1.73以下の実施例であり、これらは屈伏点Tsが5
20℃を越える特性となるものが多い。これはLi2O
含有量が0〜0.5重量%であることに起因していると
推測される。また、Li2Oが0〜0.5重量%の範囲
であってもTsが520℃未満の実施例もある(比較例
3、5、7)が、この場合、ガラス原料として高価なG
eO2を使用している問題がある。これら実施例のガラ
スにおいてGeO2をフリ−にすると(比較例4、6、
8)液相温度(LT)が900℃を越えてしまうという
問題がある。
に記載のガラス(比較例10〜11)(表6)は、屈折
率が1.64〜1.73であり、いずれも液相温度が9
00℃を越えている。またこれらのガラスはTsも52
0℃を越えている。
に記載のガラス(比較例12〜22)(表7)は、屈折
率が1.64〜1.73であり、Tsが520℃を越え
ている。また、実施例2、3(比較例13、14)に記
載のガラスを除いてLi2Oをも含まれていないこと
が、Tsが520℃を越える一因と考えられる。Li2
Oを0.5重量%越えて含んでいる実施例2及び3(比
較例13、14)のガラスであってもTsは520℃を
越え、液相温度も900℃を越える。
および液相温度がともに低く、結晶、泡の残留、脈理、
着色、変形不良が認められない光学ガラスを得ることが
できる。したがってこのガラスを用いることにより、比
較的低温の精密プレス成形が可能になり、プレス時のプ
レス成形型とガラスの融着を防止することができる。ま
たプレスマシンへの大きな熱負荷がかからないため、熱
による部品の損傷の恐れも無い。本発明の光学ガラス
は、液相温度が900℃以下と耐失透性に優れ、屈伏点
が520℃以下と比較的低温域の加熱でプレス成形可能
な特性を有しているため、成形温度を540℃以下にで
き、かつプレス成形時のガラスの安定性にも優れる。さ
らに液相温度が低いので、耐失透性に優れ、溶融ガラス
より精密プレス成形用素材を成形する際や、プレス成形
のための加熱などにおいてもガラスの結晶化を防止する
ことができる。さらに、ガラス溶解時に発生する泡がガ
ラス中に残留せず、脈理や着色や変形不良も認められな
い高品質な光学ガラスを得ることができる。
である。
Claims (20)
- 【請求項1】重量%で表示して、P2O5を32%を超え
45%以下、Li2Oを0.5%を超え6%以下、Na2
Oを5%を超え22%以下、Nb2O5を6〜30%、B
2O3を0.5〜10%、WO3を0〜35%、K2Oを0
〜14%、Na 2O+K2Oを10〜24%含有し、かつ
上記成分の合計が80%以上である光学ガラス。 - 【請求項2】重量%で表示して、前記P2O5含有量が3
2%を超え40%以下、前記Li2O含有量が1〜4
%、前記Na2O含有量が10〜19%、前記Nb2O5
含有量が10%〜28%、前記B2O3含有量が1〜5
%、前記K2O含有量が0〜8%、前記Na2O+K2O
含有量が12〜22%であり、かつ上記成分の合計が8
0%以上である請求項1に記載の光学ガラス。 - 【請求項3】 前記Na2O含有量が12〜17%、前
記Nb2O5含有量が15〜26%、前記K2O含有量が
0〜4%、前記Na2O+K2O含有量が14〜19%で
ある請求項2に記載の光学ガラス。 - 【請求項4】重量%で表示して、SiO2を0〜2%、
Al2O3を0〜5%、TiO2を0%以上8%未満、Z
nOを0〜15%、BaOを0〜12%、WO3を0〜
18%、Sb2O3を0%以上1%未満、SnO2を0〜
1%さらに含有し、かつ上記成分及び請求項1〜3のい
ずれか1項に記載の成分の合計が95%以上である請求
項1〜3のいずれか1項に記載の光学ガラス。 - 【請求項5】重量%で表示して、Al2O3を0〜3%、T
iO2を0〜6%、ZnOを0〜9%さらに含有し、か
つ上記成分及び請求項1〜4のいずれか1項に記載の成
分の合計が95重量%以上である請求項1〜4のいずれ
か1項に記載の光学ガラス。 - 【請求項6】前記SiO2含有量が0〜1%である請求
項4または5に記載の光学ガラス。 - 【請求項7】 前記SiO2含有量が0%以上0.5%
未満、前記TiO2含有量が0〜5%、前記ZnO含有
量が0〜5%であり、上記成分及び請求項1〜6のいず
れか1項に記載の成分の合計が98%以上である請求項
5または6に記載の光学ガラス。 - 【請求項8】重量%で表示して、WO3を3〜15%さ
らに含有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学
ガラス。 - 【請求項9】重量%で表示して、Li2Oを0.5%を
超え6%以下、Na2Oを5%を超え22%以下、K2O
を0〜14%、Na2O+K2Oを10〜24%、Nb2
O5を6〜30%、P2O5を45%以下含有するリン酸
塩ガラスであって、屈折率(nd)が1.64〜1.72、
アッベ数(νd)が29〜36、屈伏点(Ts)が520℃以
下である光学ガラス。 - 【請求項10】 重量%で表示して、Li2Oを0.5
%を超え6%以下、Na2Oを5%を超え22%以下、
K2Oを0〜14%、Na2O+K2Oを10〜24%、
Nb2O5を6〜30%、WO3を0〜35%、Al2O3を
0〜5%、TiO2を0%以上8未満含むリン酸塩ガラ
スであって、かつ屈折率(nd)が1.64〜1.72、ア
ッベ数(νd)が29〜36、屈伏点(Ts)が520℃以下
である光学ガラス。 - 【請求項11】重量%で表示して、P2O5を32%を超
え45%以下含有する請求項9または10に記載の光学
ガラス。 - 【請求項12】重量%で表示して、P2O5を32%を超
え45%以下、Li2Oを0.5%を超え6%以下、N
a2Oを5%を超え22%以下、Nb2O5を6〜30
%、B2O3を0.5〜10%、WO3を0〜35%、K2
Oを0〜14%、Na2O+K2Oを10〜24%、Si
O2を0〜2%、Al2O3を0〜5%、TiO2を0%以
上8%未満、ZnOを0〜15%、BaOを0〜12
%、Sb2O3を0%以上1%未満、SnO2を0〜1%
含有し、上記成分の含有量の合計が95%以上であり、
かつ屈折率(nd)が1.64〜1.72、アッベ数(νd)
が29〜36、屈伏点(Ts)が520℃以下である光学ガ
ラス。 - 【請求項13】Li2O、Na2O、Nb2O5、及びB2
O3を必須成分として含有し、かつ任意成分であるSi
O2の含有量は2重量%以下であるリン酸ガラスであっ
て、屈折率(nd)が1.64〜1.72、アッベ数(νd)
が29〜36、屈伏点(Ts)が520℃以下、液相温度(L
T)が900℃以下である光学ガラス。 - 【請求項14】重量%で表示して、P2O5を32%を超
え45%以下、Li2Oを0.5%を超え6%以下、N
a2Oを5%を超え22%以下、Nb2O5を6〜30
%、B2O3を0.5〜10%含有する請求項13に記載
の光学ガラス。 - 【請求項15】重量%で表示して、MgOを0〜5%、
CaOを0〜5%、SrOを0〜5%、La2O3を0〜
3%、Y2O3を0〜3%、Gd2O3を0〜3%、ZrO
2を0〜3%、As2O3を0%以上1%未満、Ta2O5
を0〜3%、In2O3を0〜3%、TeO2を0〜3
%、Bi2O3を0〜3%、GeO2を0〜1%さらに含
有し、上記成分及び請求項1〜14のいずれか1項に記
載の成分の合計が99%以上である請求項1〜14のい
ずれか1項に記載の光学ガラス - 【請求項16】請求項1〜15のいずれか1項に記載の
光学ガラスよりなる光学部品。 - 【請求項17】精密プレス成形用である請求項1〜15
のいずれか1項に記載の光学ガラス。 - 【請求項18】請求項17の光学ガラスを、予備成形し
てなるガラスプリフォーム。 - 【請求項19】請求項18のガラスプリフォームを用い
て、リヒートプレス成形により得られたガラス光学部
品。 - 【請求項20】請求項1〜15及び17のいずれか1項
に記載の光学ガラスをプレス成形してなる光学部品。
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