JP3521942B2 - 精密プレス成形用光学ガラス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．
７９５以上で、アッベ数（νｄ）が３９．５以上の範囲
を有する光学ガラスに関し、プレス成形後、研削または
研磨を必要としない精密プレス成形用光学ガラスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、屈折率（ｎｄ）が１．７９５以上
で、アッベ数（νｄ）が３９．５以上の範囲を有する光
学ガラスとして、ショットカタログ名称ＬａＳＦがあ
る。ＬａＳＦ近傍の光学恒数を有する光学ガラスとし
て、Ｂ₂ Ｏ₃ −Ｌａ₂ Ｏ₃ −Ｙ₂ Ｏ₃ −Ｒ^" Ｏ（Ｒ^" ＝
２価金属酸化物）−ＬｉＯ₂ 系（特開昭６０−２２１３
３８号公報）がある。また、精密プレス成形用のガラス
として、りん酸塩系ガラス（特開昭６０−１２２７４９
号公報、特開昭５８−７９８３９号公報参照）、フルオ
ロりん酸塩系ガラス（特開昭５６−５９６４１号公報、
特開昭５８−２１７４５１号公報参照）、ホウ珪酸塩系
ガラス（特開昭６２−１２３０４０号公報参照）が知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
らあるＬａＳＦタイプの光学ガラスは、一般に転移温度
（Ｔｇ）より２０〜８０℃高い温度である屈伏温度（Ａ
ｔ）が６９０℃、もしくはそれ以上のものしか存在せ
ず、その精密プレス成形温度（通常、屈伏温度よりも３
０〜５０℃高い温度）は７２０℃を超える高い温度でな
ければ成形することができなかった。一方、特開昭６０
−２２１３３８号公報中には、本発明の光学ガラスとほ
ぼ同等の光学恒数を有する実施例が数種類含まれてい
る。しかしながら、前記公報中の実施例には転移温度
（Ｔｇ）しか示されておらず、また、それらの転移温度
（Ｔｇ）は、屈折率（ｎｄ）が１．７９５以上のガラス
ではいずれも非常に高く、６００℃を超えるものまで存
在する。精密プレス成形の公知の型材等では、量産にお
けるプレス成形温度の限界が６５０℃未満、望ましくは
６００℃以下であり、それ以上の高温になると型材の酸
化等の問題が起こり、面精度の保持が難しくプレスレン
ズの量産には適さない。そのため精密プレスされるガラ
スは可能な限り低い温度で成形できるものが望ましい。
よって、前記公報中で示されているガラス組成は、精密
プレス成形には不適当である。

【０００４】これらの問題を解決するために、上記プレ
ス成形用ガラスの各公開公報が提案されたのであるが、
それら各公開公報中には、本発明が目的としている高屈
折率低分散性を示すものが見当たらない。また、化学的
耐久性の点で不十分なものもあり、更に、ガラス成分中
にＰｂＯを含んでいるものもある。通常精密プレス成形
は、型材の酸化を防ぐために還元雰囲気で行われるが、
精密プレス成形されるガラス組成にＰｂＯが含有されて
いると、その雰囲気によってガラス表面に存在するＰｂ
Ｏが還元され、精密プレス成形されたレンズ表面に析出
し、レンズの面精度が維持できずに、設計された光学性
能を得ることができなくなるばかりでなく、型材に付着
したＰｂを取り除く作業が必要となる。よって、成分中
にＰｂＯを含むガラスは、精密プレス成形の量産には不
適当である。したがって本発明の目的は、屈折率（ｎ
ｄ）が１．７９５以上で好ましくは１．７９５〜１．８
２０、アッベ数（νｄ）が３９．５以上好ましくは３
９．５〜４３．５の光学恒数を有し、なおかつ、ガラス
成分中にＰｂＯを一切含まないにもかかわらず、極めて
低い温度（６２０℃以下）で精密プレスを実施すること
ができる精密プレス成形用光学ガラスを提供することに
ある。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本発明者は、以上のよう
な従来の光学ガラス、及び、プレス成形用光学ガラスの
諸欠点に鑑みて、上記種々の問題を解決するため鋭意考
察研究した結果、特開昭６０−２２１３３８号公報中で
必須成分としてしめされている、アルカリ土類酸化物、
ＺｎＯ、及びＰｂＯを一切含まずに、Ｂ₂ Ｏ₃ 、ＧｅＯ
₂ 、Ｌａ₂ Ｏ₃、Ｇｄ₂ Ｏ₃ 、Ｌｉ₂ Ｏ、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、
ＬａＦ₃ を必須とするガラス組成の光学ガラスが所定の
組成範囲内において、上記公開公報中のプレス成形用光
学ガラスにない高屈折率低分散性の光学特性を備え、か
つ、従来の高屈折率低分散タイプの光学ガラスよりも軟
化温度が極めて低いので、精密プレス成形の量産におけ
る型材への影響がほとんどないことを見いだし、精密プ
レス成形後、研削または研磨をまったく必要としない精
密プレスレンズ用光学ガラスとして最適である、という
結論に達し、本発明に到達したものである。

【０００６】 すなわち、本発明を重量％で示すと、 （好ましい範囲） Ｂ₂ Ｏ₃ １０〜２５ 重量％ １１．５〜２３．０重量％ ＧｅＯ₂ ２〜１１ ％ ４．０〜 ９．５ ％ ＳｉＯ₂ ０〜 ５ ％ ０〜 ３．５ ％ 但し、Ｂ₂ Ｏ₃ ＋ＧｅＯ₂ ＋ＳｉＯ₂ の合量 １９．５〜２８ ％ ２１．０〜２７．０重量％ Ｌａ₂ Ｏ₃ ２０〜３１ ％ ２１．０〜３０．０ ％ Ｇｄ₂ Ｏ₃ ９〜１８ ％ １０．０〜１７．０ ％ Ｙ₂ Ｏ₃ ０〜 ５ ％ ０〜 ３．０ ％ 但し、Ｌａ₂ Ｏ₃ ＋Ｇｄ₂ Ｏ₃ ＋Ｙ₂ Ｏ₃ の合量 ３８〜４５ ％ ３８．０〜４３．０ ％ Ｌｉ₂ Ｏ ３〜 ６ ％ ３．０〜 ５．５ ％ Ｔａ₂ Ｏ₅ ３〜１５ ％ ５．０〜１２．０ ％ ＺｒＯ₂ ０〜 ５ ％ １．０〜 ４．５ ％ Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜 ５ ％ ０．５ 〜４．５ ％ ＴｉＯ₂ ０〜 ６ ％ １．０〜 ５．５ ％ ＬａＦ₃ ７〜２５ ％ １０．０〜２２．０ ％ からなる組成を有している。

【０００７】本発明に係わる精密プレス成形用光学ガラ
ス（以下、単に光学ガラスともいう）の各成分範囲を上
記のように限定した理由は次のとおりである。Ｂ₂ Ｏ₃
は、本発明の必須配合成分である。また、ガラスの網目
を構成する主成分であり、ガラスの安定化、屈伏温度
（Ａｔ）の低温度化に有効である。しかし、１０％より
少ないとガラスが不安定になり、２５％を超えると屈伏
温度（Ａｔ）の上昇を招くばかりでなく、化学的耐久性
が悪くなる。

【０００８】ＧｅＯ₂ は、本発明の必須配合成分であ
り、また、Ｂ₂ Ｏ₃ と同様ガラスの網目を形成する成分
であり、Ｂ₂ Ｏ₃ と併用することによってガラスの屈伏
温度（Ａｔ）の低温度化と高屈折率化に非常に有効な成
分である。しかし、２％より少ないとその効果は少な
く、１１％を超えるとガラスが不安定になる。

【０００９】ＳｉＯ₂ は、任意配合成分であり、Ｂ₂ Ｏ
₃ 、ＧｅＯ₂ と同様ガラスの網目を形成する成分であ
る。しかし、少量の導入はガラスの失透を防止する効果
があるが、５％を超えると、ガラスの軟化温度を上昇さ
せるので所定の範囲内とする。

【００１０】また、Ｂ₂ Ｏ₃ 、ＧｅＯ₂ 及びＳｉＯ₂ の
合量が１９．５％より少ないと、ガラスは不安定にな
り、２８％を超えると、ガラスの軟化温度を上昇させる
ばかりでなく所望の光学恒数が得られなくなるので、所
定の範囲内とする。

【００１１】Ｌａ₂ Ｏ₃ は、本発明の必須配合成分であ
り、高屈折率低分散化に非常に有効な成分であるが、２
０％より少ないとその効果は少なく、３１％を超えると
ガラスが不安定になる。

【００１２】Ｇｄ₂ Ｏ₃ は、本発明の必須配合成分であ
り、後述のＬａＦ₃ と同様に、本発明において非常に重
要な役割を果たす成分である。すなわち、Ｇｄ₂ Ｏ₃ は
本発明のガラス組成において、Ｌａ₂ Ｏ₃ と併用するこ
とによって初めて、ガラスの安定性を損なうことなく、
かつ、ガラスの軟化温度をそれほど上昇させることなく
ガラスの高屈折率低分散化を達成させることができる成
分である。しかし、９％より少ないと、所望の高屈折率
を得ることは難しく、１８％を超えると、ガラスが不安
定になってしまうので所定の範囲内とする。

【００１３】Ｙ₂ Ｏ₃ は、任意配合成分であり、Ｌａ₂
Ｏ₃ 、Ｇｄ₂ Ｏ₃ と同様高屈折率低分散化に有効な成分
であるとともに、少量導入することによってガラスの失
透を防止する効果があるが、５％を超えると、ガラスの
軟化温度を上昇させるばかりでなく、溶融中での溶け残
りの原因ともなるので所定の範囲内とする。

【００１４】また、Ｌａ₂ Ｏ₃ 、Ｇｄ₂ Ｏ₃ 及びＹ₂ Ｏ
₃ の合量が３８％より少ないと、所望の光学恒数が得難
くなり、４５％を超えると、ガラスが非常に不安定にな
ってしまうので所定の範囲内とする。

【００１５】Ｌｉ₂ Ｏは、本発明の必須配合成分であ
り、少量導入することによって、安定性を損なうことな
くガラスの軟化温度を著しく下げる効果を持つ重要な成
分であるが、３％より少ないとその効果は少なく、６％
を超えると、ガラスの安定性を損なってしまうので所定
の範囲内とする。

【００１６】Ｔａ₂ Ｏ₅ は、本発明の必須配合成分であ
り、ガラスを安定化させ屈折率を高める成分であるが、
３％より少ないと、所望の光学恒数が得難くなり、１５
％を超えると、ガラスの軟化温度を上昇させるだけでな
く安定性を損なってしまうので所定の範囲内とする。

【００１７】ＺｒＯ₂ は、任意配合成分であり、Ｔａ₂
Ｏ₅ と同様ガラスの高屈折率化、更に、化学的耐久性の
向上に非常に有効な成分であるが、５％を超えると、軟
化温度を上昇させ、失透傾向を増大させるので所定の範
囲内とする。

【００１８】Ｎｂ₂ Ｏ₅ 及びＴｉＯ₂ は、任意配合成分
であり、Ｔａ₂ Ｏ₅ 及びＺｒＯ₂ と同様に屈折率を高め
る効果を持ち、また、光学恒数の調整に非常に有効な成
分であるが、それぞれ、Ｎｂ₂ Ｏ₅ は５％、ＴｉＯ₂ は
６％を超えると、軟化温度を上昇させ失透傾向を増大さ
せるばかりでなく、ガラスを高分散にするので所定の範
囲内とする。

【００１９】ＬａＦ₃ は、本発明の必須配合成分であ
り、前述のＧｄ₂ Ｏ₃ と同様に、本発明において非常に
重要な役割を果たす成分である。従来から、ガラス中に
フッ化物を導入するとガラスの軟化温度が低下し、か
つ、得られたガラスの屈折率も低下するということが知
られている。しかしながら、本発明者は本発明のガラス
組成においてＬａＦ₃ が、適量導入されることによって
ガラスの安定性を損なうことなく、むしろ安定性を増大
させつつ軟化温度を低下させ、なおかつ、高屈折率を維
持したままで低分散化させることのできる成分であると
いうことを見いだした。しかし、７％より少ないと、ガ
ラスの軟化温度を低下させることが難しくなり、２５％
を超えると、所望の光学恒数が得難くなるばかりでな
く、ガラス溶融時において揮発が多くなり、均質なガラ
スが得難くなるので所定の範囲内とする。

【００２０】本発明の光学ガラスは、各成分の原料とし
てそれぞれ相当する酸化物、水酸化物、フッ化物、炭酸
塩、硝酸塩等を使用し、所定の割合で秤量し、充分混合
したものをガラス調合原料とし、それを白金製坩堝に投
入して、電気炉で１０００〜１３００℃で溶融し、白金
製攪拌棒で攪拌して清澄、均質化してから適当な温度に
予熱した金型に鋳込んだ後、徐冷して得られる。

【００２１】

【００２２】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。

【実施例】 実施例１〜３４ 次に、本発明に係わる実施例の組成（数値は重量％）、
屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、屈伏温度（Ａｔ）
を表１に示す。表１に示される光学ガラスは、各成分の
原料としてそれぞれ相当する酸化物、水酸化物、フッ化
物、炭酸塩、硝酸塩等を使用し、所定の割合で秤量し、
充分混合したものをガラス調合原料とし、各原料を白金
製坩堝に投入して、電気炉で１０００〜１３００℃で溶
融し、白金製撹拌棒で撹拌して清澄、均質化してから適
当な温度に予熱した金型に鋳込んだ後、徐冷して得られ
た。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】

【表６】

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、屈伏温度（Ａｔ）が５
６０℃以下で、かつ、１．７９５以上の屈折率（ｎ
ｄ）、３９．５以上のアッベ数（νｄ）を有し、失透に
対して安定であり、極めて低い温度（６２０℃以下）で
精密プレスでき、精密プレス成形後、研削または研磨を
必要としない精密プレスレンズ用光学ガラスが得られ
る。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｂ₂ Ｏ₃ １０〜２５ 重量％（以
   下％で示す。） ＧｅＯ₂ ２〜１１ ％ ＳｉＯ₂ ０〜 ５ ％ 但し、Ｂ₂ Ｏ₃ ＋ＧｅＯ₂ ＋ＳｉＯ₂ の合量 １９．５〜２８ ％ Ｌａ₂ Ｏ₃ ２０〜３１ ％ Ｇｄ₂ Ｏ₃ ９〜１８ ％ Ｙ₂ Ｏ₃ ０〜 ５ ％ 但し、Ｌａ₂ Ｏ₃ ＋Ｇｄ₂ Ｏ₃ ＋Ｙ₂ Ｏ₃ の合量 ３８〜４５ ％ Ｌｉ₂ Ｏ ３〜 ６ ％ Ｔａ₂ Ｏ₅ ３〜１５ ％ ＺｒＯ₂ ０〜 ５ ％ Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜 ５ ％ ＴｉＯ₂ ０〜 ６ ％ ＬａＦ₃ ７〜２５ ％からなる精密プレス成形用 光学ガラス。
2. 【請求項２】 屈折率（ｎｄ）が１．７９５以上で、ア
   ッベ数（νｄ）が３９．５以上の範囲の光学恒数を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の精密プレス成形用光
   学ガラス。
3. 【請求項３】 屈伏温度（Ａｔ）が５６０℃以下である
   ことを特徴とする請求項１記載の精密プレス成形用光学
   ガラス。