JP3458461B2 - 光学ガラス - Google Patents

光学ガラス

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    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
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    • C03C3/064Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、B23−Li2O−Z
nO−La23の基本組成系からなり、屈折率(nd)
が約1.66〜1.77、アッベ数(νd)が約43〜
55である光学ガラスに関する。さらに、本発明による
光学ガラスは、低温での成形が可能であり、特にモール
ド成形に有用な光学ガラスに関する。 【0002】 【従来の技術】近年、光学系を使用する機器の高集積
化、高機能化が進められる中で、光学系に対する高精度
化、軽量・小型化の要求が強く、この要求を実現するた
めに非球面レンズを使用した光学設計が主流となりつつ
ある。このため、非球面レンズを低コストで大量に安定
供給することが必要となり、高精度な金型の面をガラス
素材(軟化状態のゴブ、研磨後の平面ガラスまたは球面
ガラスを軟化状態にしたもの)に加圧転写して、最終的
な研削・研磨工程を要しないで所定の性能を有するレン
ズを得るモールド成形技術が盛んに研究されるようにな
った。さらに、非球面レンズに限らず、複雑な形状を有
するレンズについてもモールド成形技術が研究されるよ
うになってきている。それに伴って、モールド成形に適
した光学ガラスの開発に対する要求も年々高まってきて
いる。 【0003】上記光学恒数を有する光学ガラスとして
は、B23、La23を必須成分とする種々のガラスが
古くから知られている。しかし、従来のB23−La2
3を必須成分とする光学ガラスは、いずれも化学的耐
久性や耐失透性の向上に重点がおかれており、熱間成形
性については十分な配慮が成されておらず、モールド成
形に適しているとは言い難い。さらに、これらの光学ガ
ラスは、一般に高い屈伏点を持つため、加熱成形時の成
形温度は650℃以上となり、高精度の金型の劣化を招
き易く、精度の高いレンズ面を実現することも困難とな
る。そこで、低い屈伏点を持つモールド成形用光学ガラ
スとして、B23、Li2O、La23を主成分とする
種々の光学ガラスが開発され開示されている。例えば、
特開平4−92834号は、nd=1.622〜1.7
01、νd=45.3〜55.1を特徴とし、実施例に
おいてAt=504〜549℃である光学ガラス、特開
平4−92835号は、nd=1.740〜1.78
5、νd=38.0〜47.0、Atが570℃以下
(実施例At=500〜569℃)を特徴とする光学ガ
ラス、特開平5−58669号は、nd=約1.63〜
1.75、νd=約45〜60、At=555〜640
℃を特徴とする光学ガラス、特開平5−201743号
は、nd=1.65〜1.75、νdが50以上でAt
=560℃以下を特徴とする光学ガラス等である。 【0004】特開昭62−87432号は、アッベ数は
開示されていないが、nd=1.690〜1.725、
At=570℃以下で、PbOを含んだ比較的低温での
精密プレスが可能な光学ガラスである。 【0005】 【本発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の
光学ガラス、特にモールド成形用光学ガラスは、加熱成
形時にガラス組成中の特定元素が揮発し、金型に付着す
ることにより、高精度なモールド成形を困難にするとい
う問題点があった。また、分析等の結果から、金型に付
着する元素は、主に、低屈伏点を実現するために含有さ
せた比較的多量のアルカリ金属酸化物または酸化鉛であ
ることがわかっている。 【0006】これらの元素は高精度なモールド成形を困
難にするだけでなく、多量のアルカリ金属酸化物は化学
的耐久性を低下させ、酸化鉛は製造工程で環境汚染につ
ながるという問題点もある。そこで本発明は、上記した
従来の光学ガラス、特にモールド成形用光学ガラスの諸
問題に鑑みてなされたものである。 【0007】本発明の目的は、屈折率(nd)が1.6
6〜1.77、アッベ数(νd)が43〜55の光学恒
数を持ち、屈伏点がモールド成形に適した620℃以下
であり、さらにモールド成形中にガラスの組成成分が揮
発することなく、化学的耐久性、失透に対する安定性に
優れ、環境汚染のない新規な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】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、B23、Li2
O、ZnO、La23を必須成分とする光学ガラス組成
が、所定の組成範囲内において所望の光学恒数とモール
ド成形に適した屈伏点を持ち、さらにモールド成形中に
ガラスの組成成分が揮発することなく、優れた化学的耐
久性、失透に対する安定性を実現できることを見い出
し、本発明を成すに至った。すなわち、本発明は、重量
比(wt%)で、 SiO2 0 〜 5 wt% B23 22 〜 35 wt% Al23 0 〜 5 wt% Li2O 0.1〜 1.1wt% Na2O 0 〜 5 wt% K2O 0 〜 5 wt% 但し、Li2O+Na2O+K2O 0.1〜 5.5wt% MgO 0 〜 5 wt% CaO 0 〜 10 wt% SrO 0 〜 10 wt% BaO 0 〜 10 wt% ZnO 21.1〜 35 wt% ZrO2 0 〜 5 wt% La23 12 〜 42 wt% Gd23 0 〜 20 wt% Y23 0 〜 10 wt% Yb23 0 〜 10 wt% Nb25 0 〜 10 wt% Ta25 0 〜 14 wt% As23 0 〜 1 wt% Sb23 0 〜 1 wt% の組成からなり、屈折率(nd)が1.66〜1.7
7、アッベ数(νd)が43〜55、屈伏点(At)が
620℃以下であることを特徴とするモールド成形用光
学ガラスを提供する。 【0009】 【作用】上記組成範囲は、実験化学的に見い出されたも
のであり、組成範囲限定の理由は次の通りである。Si
2はガラス形成酸化物であり、失透に対する安定性を
向上させるが、5wt%を越えると、未溶物が生じ易く
なり、溶融温度及び屈伏点を上昇させる。 【0010】B23はSiO2と同様にガラス形成酸化
物であり、本発明において必須成分である。22wt%
未満では失透に対して十分な安定性を得られないが、3
5wt%を越えると屈折率が低下し、化学的耐久性を低
下させる。Al23は失透に対する安定性、化学的耐久
性を向上させるが、5wt%を越えると屈伏点を上昇さ
せる。 【0011】Li2Oは他のアルカリ金属酸化物に比べ
て大幅な屈折率低下、化学的耐久性の低下を伴うことな
く、溶融温度及び屈伏点を低下させる必須成分である
が、0.1wt%未満では十分な効果が得られず、2.
5wt%を越えると化学的耐久性及び失透に対する安定
性が低下する。さらに、Li2Oは成形時に揮発して成
形型に付着し易く、高精度なモールド成形が困難にな
る。 【0012】Na2O、K2Oは溶融温度及び屈伏点を低
下させるが、5wt%を越えると屈折率が低下し、化学
的耐久性及び失透に対する安定性も低下する。さらに、
Na 2O、K2Oは成形時に揮発して成形型に付着し易
く、高精度なモールド成形が困難になる。但し、Li2
O、Na2O、K2Oの合計量として、5.5wt%を越
えると、屈折率が低下し、化学的耐久性及び失透に対す
る安定性も低下する。さらに、これらのアルカリ金属酸
化物は成形時に揮発して成形型に付着し易く、高精度な
モールド成形が困難になる。。 【0013】MgOは溶融温度を低下させるが、5wt
%を越えると失透に対する安定性が低下し、分相傾向も
増大する。CaO、SrO、BaOは屈折率の調整、失
透に対する安定性向上に有用であるが、10wt%を越
えると逆に失透傾向が増大し、化学的耐久性を低下させ
る。 【0014】ZnOは溶融温度及び屈伏点を低下させ、
屈折率の調整にも有効な必須成分であるが、20wt%
未満では十分な効果が得られず、35wt%を越えると
分散が大きくなり、失透に対する安定性が低下し、化学
的耐久性も低下する。ZrO2は失透に対する安定性、
化学的耐久性を向上させるが、5wt%を越えると、逆
に失透傾向が増大し、屈伏点も上昇する。 【0015】La23は比較的に失透に対する安定性を
低下させることなく、屈折率を高くし、化学的耐久性を
向上させる必須成分であるが、12wt%未満では十分
な効果が得られず、42wt%を越えると失透に対する
安定性が低下し、屈伏点も上昇する。Gd23は比較的
に失透に対する安定性を低下させることなく、屈折率を
高くし、化学的耐久性を向上させるが、20wt%を越
えると失透に対する安定性が低下し、屈伏点も上昇す
る。 【0016】Y23、Yb23は屈折率を高くし、化学
的耐久性を向上させるが、10wt%を越えると失透に
対する安定性が低下し、屈伏点も上昇する。Nb25
Ta25は屈折率を高くし、化学的耐久性を向上させる
が、それぞれ10wt%、14wt%を越えると分散を
大きくし、失透に対する安定性も低下する。 【0017】As23、Sb23は脱泡剤として用いる
が、1wt%以下で十分な効果を得ることができる。ま
た、Sb23は1wt%を越えるとガラスに着色が認め
られる。 【0018】 【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものでは
ない。本発明に係る実施組成例(数値はwt%)を、光
学恒数(nd,νd)及び屈伏点(At、数値は℃)と
ともに表1、表2、表3に示す。但し、表1中のNo.
1、5、6、表2中のNo.8、10、表3中のNo.
15は、実施組成例から除く。 【0019】本発明に係る光学ガラスは、各成分の原料
として各々相当する酸化物、炭酸塩、硝酸塩等を使用
し、所望の割合に秤量し、粉末で十分に混合して調合原
料と成し、これを例えば1050〜1300℃に加熱さ
れた電気炉中の白金坩堝に投入し、溶融清澄後、撹拌均
質化して予め加熱された鉄製の鋳型に鋳込み、徐冷して
製造することができる。 【0020】 【表1】【0021】 【表2】【0022】 【表3】【0023】 【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、屈折率
(nd)が1.66〜1.77、アッベ数(νd)が4
3〜55、屈伏点(At)が620℃以下であることを
特徴とし、化学的耐久性、失透に対する安定性に優れ、
環境汚染がない光学ガラスが提供される。 【0024】しかも、本発明による光学ガラスは屈伏点
が低いため、特に、高精度な金型の面をガラス素材に加
圧転写して、最終的な研削・研磨工程を要しないで所定
の性能を有するレンズを得るモールド成形にきわめて有
用である。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】重量比(以下wt%)で、 SiO2 0 〜 5 wt% B23 22 〜 35 wt% Al23 0 〜 5 wt% Li2O 0.1〜 1.1wt% Na2O 0 〜 5 wt% K2O 0 〜 5 wt% 但し、Li2O+Na2O+K2O 0.1〜 5.5wt% MgO 0 〜 5 wt% CaO 0 〜 10 wt% SrO 0 〜 10 wt% BaO 0 〜 10 wt% ZnO 21.1〜 35 wt% ZrO2 0 〜 5 wt% La23 12 〜 42 wt% Gd23 0 〜 20 wt% Y23 0 〜 10 wt% Yb23 0 〜 10 wt% Nb25 0 〜 10 wt% Ta25 0 〜 14 wt% As23 0 〜 1 wt% Sb23 0 〜 1 wt% の組成からなり、屈折率(nd)が1.66〜1.7
    7、アッベ数(νd)が43〜55、屈伏点(At)が
    620℃以下であることを特徴とする光学ガラス。
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