JP4024907B2 - 光学ガラス - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率(nd)が1.60〜1.68、アッベ数(νd)が55以上の光学恒数を有する光学ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、前記範囲の光学恒数を有する光学ガラスとして、例えば、SiO2、B2O3およびBaOを基本的成分とするガラスが知られている。この組成系のガラスは、溶融時の安定性に優れているものの化学的耐久性が非常に劣っており、ガラスの研磨および洗浄工程や、レンズとしての長期間にわたる使用過程において、ガラス表面にヤケや風化作用による侵蝕が生じやすく、上記従来のガラスの加工および使用に際しては特別な注意を要した。また、上記従来のガラスは、BaO成分を比較的多量に含有しているため比重が大きくなる傾向があり、さらに、調合原料を溶融する際にSiO2成分が融液表面に分離しやすく、均質なガラスが得にくいという問題点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術に見られる諸欠点を解消し、前記所定の範囲の光学恒数を有し、溶融性および化学的耐久性が優れ、Y2O3、Gd2O3およびTa2O5のような原料価格の高い成分を含有しない、もしくは、必須成分としない、失透が生じにくい安定な光学ガラスを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意試験研究を重ねた結果、特定組成範囲のSiO2−B2O3―CaO−La2O3系ガラスに、Al2O3およびLi2Oを必須成分として添加することによって、前記目的を達成し得ることを見いだし本発明をなすに至った。
【0005】
すなわち、前記目的を達成するための本発明の光学ガラスは、請求項1に記載のとおり、重量%で、SiO2 5<〜20%、B2O3 40〜50%(40%を除く)、Al2O3 0.1〜10%未満、La2O3 16.5〜30%、CaO 10〜30%、Li2O 0.1〜2%未満、Na2O 0〜1.9%、K2O 0〜1.9%、ただし、R2O(R2OはLi2O、Na2OおよびK2O)の合計量0.1〜2%未満、MgO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜15%、ZnO 0〜15%TiO2 0〜3%、ZrO2 0〜5%、Nb2O5 0〜5%、Ta2O5 0〜5%、WO3 0〜5%、Sb2O3 0〜1%およびF2 0〜5%を含有し、Y 2 O 3 を含有しないことを特徴とする。
【0006】
また、本発明の光学ガラスの好ましい態様は、請求項2に記載のとおり、重量%で、SiO2 8〜15%、B2O3 40〜50%(40%を除く)、ただし、SiO2+B2O3 50%以上、Al2O3 0.3〜5%、La2O3 18〜25%、CaO 18〜25%、Li2O 0.1〜2%未満、Na2O 0〜2%未満、K2O 0〜2%未満、ただし、R2O(R2OはLi2O、Na2OおよびK2O)の合計量0.1〜2%未満、MgO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜10%、ZnO 0〜10%ZrO2 0〜5%、Ta2O5 0〜5%、Sb2O3 0〜0.5%およびF2 0〜5%を含有し、Y 2 O 3 、TiO2、Nb2O5およびWO3を含有しないことを特徴とする。
【0007】
また、本発明の光学ガラスの好ましい態様は、請求項3に記載のとおり、重量%で、SiO2 8〜15%、B2O3 40〜50%(40%を除く)、Al2O3 0.3〜5%、La2O3 18〜25%、CaO 18〜25%、Li2O 0.1〜2%未満、Na2O 0〜2%未満、K2O 0〜2%未満、ただし、R2O(R2OはLi2O、Na2OおよびK2O)の1種または2種以上の合計量0.1〜2%未満、MgO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜10%、ただし、上記R2OとRO(ROはCaO、MgO、SrOおよびBaO)との合計量19%以上、ZnO 0〜10%ZrO2 0〜5%、Ta2O5 0〜5%、Sb2O3 0〜0.5%およびF2 0〜5%を含有し、Y 2 O 3 、TiO2、Nb2O5およびWO3を含有しないところにある。
【0008】
また、本発明の光学ガラスの特に好ましい態様は、請求項4に記載のとおり、重量%で、SiO2 8〜15%、B2O3 40〜50%(40%を除く)、ただし、SiO2+B2O3 50%以上、Al2O3 0.3〜5%、La2O3 18〜25%、CaO 18〜25%、Li2O 0.1〜2%未満、Na2O 0〜2%未満、K2O 0〜2%未満、ただし、R2O(R2OはLi2O、Na2OおよびK2O)の1種または2種以上の合計量0.1〜2%未満、MgO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜10%、ただし、上記R2OとRO(ROはCaO、MgO、SrOおよびBaO)との合計量19%以上、ZnO 0〜10%ZrO2 0〜5%、Ta2O5 0〜5%、Sb2O3 0〜0.5%およびF2 0〜5%を含有し、Y 2 O 3 、TiO2、Nb2O5およびWO3を含有しないことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ガラスにおいて、各成分を前記組成範囲に限定した理由を以下に述べる。
SiO2およびB2O3成分は、ガラス形成酸化物であり、本発明において、ガラス化範囲を広くし、かつ、ガラスに適度な粘度を持たせるのに有効である。SiO2成分は、その量が5%以下では上記効果が不十分であり、20%を超えると混合原料の溶融性が悪くなり、未溶融物を生じやすくなる。また、B2O3成分は、その量が35%未満の場合および55%を超える場合、所望の屈折率のガラスを得にくくなる。特に均質性の良いガラスを得るためには、SiO2成分の量を8〜15%、B2O3成分の量を40〜50%とすることが好ましい。さらに、一段と安定なガラスを得るためには、SiO2成分およびB2O3成分の合計量を50%以上とすることがより好ましい。
【0010】
Al2O3成分は、ガラスの化学的耐久性の向上や粘度の調整、および失透に対する安定化に効果がある。しかし、その量が0.1%未満では、上記効果が十分でなく、また、10%以上になると、かえって失透性が増大し好ましくない。より好ましい量は0.3〜5%である。
【0011】
La2O3成分は、ガラスの化学的耐久性および耐失透性を向上させるとともに、分散をあまり大きくすることなしに屈折率を高め、高屈折率を有する安定なガラスを得るのに有効な成分である。その量が16.5%未満であるとガラスの化学的耐久性や耐失透性が不十分であり、また30%を超えると所望の屈折率が得られなくなる。所望の光学恒数を有し、かつ、失透のない均質なガラスを得るには、La2O3成分の量が18〜25%の範囲であることがより好ましい。
【0012】
CaO成分は、ガラスの化学的耐久性、耐失透性およびガラス原料の溶融性を向上するのに効果がある。CaO成分の量が10%未満では上記効果が十分でなく、また、所望の光学恒数を得がたい。また、その量が30%を超えるとかえって失透化傾向が増大し好ましくない。CaO成分のより好ましい量は18〜25%である。
【0013】
Li2O成分は、ガラス原料の溶融を促進するのに有効である。上記効果を得るためには、その量は0.1〜2%未満で十分であり、2%以上では、ガラス中に結晶が析出する傾向が増大するので好ましくない。また、Li2O成分の一部をNa2OおよびK2O成分の一方または両方で置き換えることが可能である。
【0014】
MgO、SrO、BaOおよびZnOの各成分は、ガラスの屈折率やアッベ数の調整、ガラス原料の溶融性の向上および耐失透性の改善のために有効であり、MgOおよびSrO成分をそれぞれ5%まで、また、BaOおよびZnO成分をそれぞれ15%まで加えることができる。なお、BaOおよびZnO成分の量は、それぞれ10%までとすることが、より好ましい。さらに、R2O成分(R2OはLi2O、Na2OおよびK2O)とRO成分(ROはCaO、MgO、SrOおよびBaO)との合計量は、19%以上とすることが、より好ましい。
【0015】
本発明のガラスには、屈折率やアッベ数の調整またはガラスの安定性向上のために、TiO2、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5およびWO3の各成分を任意に添加し得るが、それらの量は、TiO2成分は3%まで、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5およびWO3の各成分は、それぞれ5%までで十分である。しかし、TiO2、Nb2O5およびWO3成分は、短波長側におけるガラスの光線透過率を低くする傾向があるので、これらの成分を含有しないほうがより好ましい。
【0016】
Sb2O3成分は、ガラス溶融の際の清澄剤として任意に添加し得るが、その量は1%以下で十分であり、より適当な量は0.5%以下である。
また、本発明のガラスには、上記金属酸化物の各金属元素の弗化物を1種または2種以上添加してもよい。その量はF2として5%までである。
【0017】
【実施例】
次に、本発明にかかる光学ガラスの好適な実施例(No.1〜No.20)をこれらのガラスの屈折率(nd)およびアッベ数(νd)とともに表1および表2に示す。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
上記表1および表2の実施例の光学ガラスは、いずれも、溶融性に優れ、泡や脈理のない均質なガラスが得ることができ、失透に対する安定性も優れている。また、前記従来のSiO2、B2O3およびBaOを基本成分とするガラスと比較し、化学的耐久性が優れ、比重が小さい。
本発明にかかる上記実施例の光学ガラスは、酸化物、炭酸塩、水酸化物、硝酸塩及び弗化物等の通常の光学ガラス原料を秤量混合し、白金ルツボ等を用いて、約1200℃から1400℃で約2から4時間、溶融、清澄、攪拌した後、予熱した金型等に鋳込み、徐冷することにより、容易に製造することができる。
【0021】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明の光学ガラスは、特定組成範囲のSiO2−B2O3―CaO−La2O3系ガラスに、Al2O3およびLi2Oを必須成分として添加したガラスであり、屈折率(nd)が1.60〜1.68、アッベ数(νd)が55以上の範囲の光学恒数を有し、溶融性および化学的耐久性が優れ、失透が生じにくい安定かつ均質な光学ガラスを得ることができる。さらに本発明の光学ガラスは、原料価格の高いY2O3およびGd2O3成分を含有せず、Ta2O5成分を必須成分としておらず、安価に製造し得るという点においても有用である。
Claims (4)
- 重量%で、SiO2 5<〜20%、B2O3 40〜50%(40%を除く)、Al2O3 0.1〜10%未満、La2O3 16.5〜30%、CaO 10〜30%、Li2O 0.1〜2%未満、Na2O 0〜1.9%、K2O 0〜1.9%、ただし、R2O(R2OはLi2O、Na2OおよびK2O)の合計量0.1〜2%未満、MgO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜15%、ZnO 0〜15%TiO2 0〜3%、ZrO2 0〜5%、Nb2O5 0〜5%、Ta2O5 0〜5%、WO3 0〜5%、Sb2O3 0〜1%およびF2 0〜5%を含有し、Y 2 O 3 を含有しないことを特徴とする光学ガラス。
- 請求項1に記載の光学ガラスにおいて、重量%で、SiO2 8〜15%、B2O3 40〜50%(40%を除く)、ただし、SiO2+B2O3 50%以上、Al2O3 0.3〜5%、La2O3 18〜25%、CaO 18〜25%、Li2O 0.1〜2%未満、Na2O 0〜1.9%、K2O 0〜1.9%、ただし、R2O(R2OはLi2O、Na2OおよびK2O)の合計量0.1〜2%未満、MgO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜10%、ZnO 0〜10%ZrO2 0〜5%、Ta2O5 0〜5%、Sb2O3 0〜0.5%およびF2 0〜5%を含有し、Y 2 O 3 、TiO2、Nb2O5およびWO3を含有しないことを特徴とする光学ガラス。
- 請求項1に記載の光学ガラスにおいて、重量%で、SiO2 8〜15%、B2O3 40〜50%(40%を除く)、Al2O3 0.3〜5%、La2O3 18〜25%、CaO 18〜25%、Li2O 0.1〜2%未満、Na2O 0〜1.9%、K2O 0〜1.9%、ただし、R2O(R2OはLi2O、Na2OおよびK2O)の1種または2種以上の合計量0.1〜2%未満、MgO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜10%、ただし、上記R2OとRO(ROはCaO、MgO、SrOおよびBaO)との合計量19%以上、ZnO 0〜10%ZrO2 0〜5%、Ta2O5 0〜5%、Sb2O3 0〜0.5%およびF2 0〜5%を含有し、Y 2 O 3 、TiO2、Nb2O5およびWO3を含有しないことを特徴とする光学ガラス。
- 請求項1に記載の光学ガラスにおいて、重量%で、SiO2 8〜15%、B2O3 40〜50%(40%を除く)、ただし、SiO2+B2O3 50%以上、Al2O3 0.3〜5%、La2O3 18〜25%、CaO 18〜25%、Li2O 0.1〜2%未満、Na2O 0〜1.9%、K2O 0〜1.9%、ただし、R2O(R2OはLi2O、Na2OおよびK2O)の1種または2種以上の合計量0.1〜2%未満、MgO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜10%、ただし、上記R2OとRO(ROはCaO、MgO、SrOおよびBaO)との合計量19%以上、ZnO 0〜10%ZrO2 0〜5%、Ta2O5 0〜5%、Sb2O3 0〜0.5%およびF2 0〜5%を含有し、Y 2 O 3 、TiO2、Nb2O5およびWO3を含有しないことを特徴とする光学ガラス。
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