JP4289450B2 - 光学ガラス - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は低温にてレンズ成形が可能であり、化学的耐久性に優れ、ガラスレンズのプレス時に揮発が生じるリチウムを含有しない光学ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の光学ガラスの中で、例えば、P2O5−B2O3−Nb2O5−アルカリ金属酸化物系のガラス〔例えば、特許文献1参照〕、P2O5−Nb2O5−アルカリ金属酸化物系のガラス〔例えば、特許文献2参照〕、P2O5−Sb2O3系のガラス〔例えば、特許文献3参照〕は、ガラスの屈伏温度が450℃以上と高い。一方、精密プレス成形は、通常、屈伏温度より50℃程度高い温度で行われることから、これらのガラスを精密プレス成形に使用した場合、500℃以上の温度でのプレスとなる。しかし、このような比較的高い温度でプレスを繰り返すと型材の劣化が著しく、精密なガラス面が得られなくなり、頻繁に型を交換しなくてはならなくなり、精密レンズの量産化がし難くなる。そこで精密プレスレンズ製造の歩留まりを良くするためには、ガラスの屈伏温度を下げることが望まれる。
【0003】
低融点リン酸光学ガラスについては、Li2O−Na2O−ZnO−P2O5系のガラス〔例えば、特許文献4参照〕、P2O5−B2O3−Nb2O5−Li2O−Na2O−SiO2系光学ガラス〔例えば、特許文献5参照〕などの提案があり、多くはLi2Oの添加により屈伏温度を下げている。しかしLi2Oは、プレス成形時に揮発して成形型に付着しやすく、高精度なプレス成形には適切ではない。一方、Li2Oの代わりにAg2O、Tl2Oを用いて、低融点化を行ったガラス組成物が提案されている〔例えば、特許文献6、特許文献7参照〕が、Ag2O、Tl2Oを多量に添加するとガラスの化学耐久性および耐侯性を低下させるといった別の問題がある。
【0004】
【特許文献1】
特開昭52−132012号公報
【特許文献2】
特開昭54−112915号公報
【特許文献3】
特開昭60−40839号公報
【特許文献4】
特開平4−231345号公報
【特許文献5】
特開平8−157231号公報
【特許文献6】
特開平7−165436号公報
【特許文献7】
特開平7−267673号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、リチウム、銀、タリウムを含まず、かつガラス転移温度(Tg)を340〜430℃と低い光学ガラスを提供することにある。
【0006】
さらに本発明の第2の目的は、上記ガラス転移温度(Tg)範囲内にあって化学的耐久性に優れる光学ガラスを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項1の発明は、光学ガラスであり、光学ガラス中にNa2Oを4〜12重量%;ZnOを9〜38重量%%;P2O5を38〜57重量%;Sb2O3を2〜17重量%;を含んで構成され、ガラス転移温度(Tg)が340〜430℃であり、且つリチウム、銀及びタリウムのいずれも含まない。
【0008】
請求項2の発明は光学ガラスであり、光学ガラス中に、Na2Oを4〜12重量%、あるいはK2Oを7重量%を上限として含んでNa2OとK2Oを合計で4〜12重量%;ZnOを9〜38重量%含み、かつCaOは9重量%を上限とし、BaOは31重量%を上限とし、SrOは15重量%を上限とし、MgOは8重量%を上限としてCaO、BaO、SrO、MgOから選ばれる一種以上とZnOとの合計で21〜45重量%;P2O5を38〜57重量%;Sb2O3を5〜17重量%;を含んで構成され、ガラス転移温度(Tg)が340〜430℃であり、且つリチウム、銀及びタリウムのいずれも含まない。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ガラスは、Na2O、ZnO、P2O5、Sb2O3を含んで構成され、あるいはこれにさらにK2O、CaO、BaO、SrO、MgOを特定範囲内で配合してなり、ガラス転移温度(Tg)が340〜430℃である。
【0010】
Na2O、K2Oのアルカリ金属酸化物はガラス転移温度(Tg)を低下させる成分であり、光学ガラス中にNa2Oを4〜12重量%、あるいはK2Oを7重量%を上限として含んでNa2OとK2Oの合計で4〜12重量%となるように配合する。この範囲より少ないと光学ガラスのガラス転移温度(Tg)が充分低くならず本発明の目的を達成できないことがある。この範囲より多いと化学耐久性および耐失透性が低下し、さらに、プレス成形時に揮発して成形型に付着しやすくなり、高精度なプレスが困難となることがある。
【0011】
ZnOはガラス転移温度(Tg)の低下、ガラスの耐失透性の向上および屈折率を調整する成分であり、光学ガラス中に9〜38重量%となるように配合する。また、CaO、BaO、SrO、MgOのアルカリ土類酸化物もガラスの耐失透性の向上および屈折率を調整する成分であり、CaOは9重量%を上限とし、BaOは31重量%を上限とし、SrOは15重量%を上限とし、MgOは8重量%を上限とし、これらアルカリ土類酸化物から選ばれる一種以上を前記ZnOとの合計が21〜45%の範囲で配合することができる。上記範囲の外ではガラスの耐失透性が低下することがある。
【0012】
P2O5はガラスの網目を構成する主成分であり、ガラス転移温度(Tg)を低下させ、ガラスの耐失透性を向上させる成分であり、光学ガラス中に38〜57重量%となるように配合する。この範囲より少ないとガラスの耐失透性が低下することがあり、この範囲より多いと化学耐久性が低下することがある。
【0013】
Sb2O3はガラス転移温度(Tg)の低下、ガラスの耐失透性の向上、屈折率の調整、製造時の脱泡剤、各成分を均一に溶解促進させる機能を有する成分であり、光学ガラス中に2〜17重量%、好ましくは5〜17重量%となるように配合する。この範囲より少ないと光学ガラスのガラス転移温度(Tg)が充分低くならず、また製造の際に光学ガラス中の脱泡が充分でないことがあり、この範囲より多いとガラスの耐失透性が低下することがある。
【0014】
本発明の光学ガラスは、上記成分の他、本発明の目的達成に支障のない範囲内でさらにAl2O3、SnO、ZrO2、TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3、B2O3、La2O3、Y2O3、Gd2O3などの酸化物を加えることができる。これら追加的に加えられる酸化物は、ベースとなる光学ガラスの組成により、また追加的に加えられる酸化物の種類により許容される配合量が異なるので、以下それら酸化物の概要を述べる。
【0015】
Al2O3はガラスの耐失透性および化学的耐久性の向上に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に4重量%を上限として配合することができる。4重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下することがある。
【0016】
SnOは化学的耐久性の向上に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に2重量%を上限として配合することができる。2重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下することがある。
【0017】
ZrO2は化学的耐久性の向上に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に1重量%を上限として配合することができる。1重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下することがある。
【0018】
TiO2は屈折率の調整に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に6重量%を上限として配合することができる。6重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下し、またガラスを着色させることがある。
【0019】
Nb2O5は屈折率の調整に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に15重量%を上限として配合することができる。15重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下し、またガラスを着色させることがある。
【0020】
Ta2O5は屈折率の調整に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に1重量%を上限として配合することができる。1重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下することがある。
【0021】
WO3は屈折率の調整に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に6重量%を上限として配合することができる。6重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下し、またガラスを着色させることがある。
【0022】
B2O3は化学的耐久性の向上に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に3重量%を上限として配合することができる。3重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下することがある。
【0023】
La2O3は屈折率の調整に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に3重量%を上限として配合することができる。3重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下することがある。
【0024】
Y2O3は屈折率の調整に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に2重量%を上限として配合することができる。2重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下することがある。
【0025】
Gd2O3は屈折率の調整に有効な成分であり、光学ガラス全体の組成中に3重量%を上限として配合することができる。3重量%を超えるとガラスの耐失透性が低下することがある。
【0026】
本発明の光学ガラスには、さらに光学性能の調整、熔融性の改善、ガラス化範囲の拡大等を目的にしてその他、例えばSiO2、Bi2O3、Yb2O3、GeO2などを添加させることができるが、本発明の目的から外れない限りこれらの酸化物の添加を制限するものではない。
【0027】
【実施例】
〔実施例1〕
原料として各々相当する燐酸塩、炭酸塩、硝酸塩、酸化物等を用い、これらの原料を所定の割合になるように調合して、坩堝に入れ、1000〜1200℃に加熱した電気炉にて溶融、攪拌均質化した。これを予熱した鉄製金型に鋳込み、16℃/時で徐冷して光学ガラスとした。各組成(数値は重量パーセント)の光学ガラスにつき、屈折率(nd)、アッベ数(νd)、ガラス転移温度(Tg)を測定した。結果を表1〜3に示す。尚、ガラス転移温度(Tg)は熱膨張測定機を用いて4℃/分で昇温した場合の結果である。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
本発明の光学ガラスは、ガラス転移温度(Tg)を340〜430℃と低くすることができた。
【0032】
〔実施例2〕
実施例1におけるガラス(組成物25)、および比較例としてNa2O、K2Oのアルカリ金属酸化物を含んでいないガラス〔特許文献3記載における実施例30に相当〕のそれぞれについて、屈折率(nd)、アッベ数(νd)、ガラス転移温度(Tg)を測定した。結果を表4に示す。
【0033】
【表4】
比較例のガラスは屈折率(nd)が1.619、アッベ数(νd)が47、ガラス転移温度(Tg)が430℃以上であった。これに対し、本発明実施例では屈折率(nd)が1.616、アッベ数(νd)が46で、ガラス転移温度(Tg)が380℃であった。屈折率(nd)、アッベ数(νd)では両者はほぼ同じ値であるが、ガラス転移温度(Tg)は本発明実施例では50℃以上低くなっていることがわかる。
【0034】
〔実施例3〕
実施例1におけるガラス(組成物11)、および比較例としてLi2Oを1.8重量%含んでいるガラス〔特許文献4記載における実施例10に相当〕のそれぞれについて、ガラスの耐水性試験を行った。試験は、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、それを蒸留水の入ったフラスコに入れて沸騰水浴中で60分間浸漬し、重量減少率(重量%)を測定した。結果を表5に示す。
【0035】
【表5】
屈折率(nd)、アッベ数(νd)では両者はほぼ同じ値であるが、本発明実施例のガラスは、重量減少率(重量%)が小さく、化学的耐久性に優れていることがわかる。
【0036】
【発明の効果】
本発明の低融点リン酸ガラスは、ガラス転移温度(Tg)が340〜430℃と低いことから、低温度で高精度のレンズ成形を行うことができる。さらに、リチウム、銀、タリウムを含まないので、化学的耐久性に優れている。
Claims (2)
- 光学ガラス中に、
Na2Oを4〜12重量%;
ZnOを9〜38重量%;
P2O5を38〜57重量%;
Sb2O3を2〜17重量%;
を含んで構成され、ガラス転移温度(Tg)が340〜430℃であり、且つリチウム、銀及びタリウムのいずれも含まないことを特徴とする光学ガラス。 - 光学ガラス中に、
Na2Oを4〜12重量%、あるいはK2Oを7重量%を上限として含んでNa2OとK2Oを合計で4〜12重量%;
ZnOを9〜38重量%含み、かつCaOは9重量%を上限とし、BaOは31重量%を上限とし、SrOは15重量%を上限とし、MgOは8重量%を上限としてCaO、BaO、SrO、MgOから選ばれる一種以上とZnOとの合計で21〜45重量%;
P2O5を38〜57重量%;
Sb2O3を5〜17重量%;
を含んで構成され、ガラス転移温度(Tg)が340〜430℃であり、且つリチウム、銀及びタリウムのいずれも含まないことを特徴とする光学ガラス。
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