JPH0920530A - 光学ガラス用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 重量％でＢ₂ Ｏ₃ を２０〜６０％、Ａｌ
₂ Ｏ₃ を１〜２５％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ を５〜６０％、Ｓｂ₂
Ｏ₃ を０〜２５％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ とＳｂ₂ Ｏ₃ を合量で１
０〜６０％を含むことを特徴とする光学ガラス用組成
物。 【効果】 以上本発明によれば、従来のＰｂＯ含有異常
部分分散ガラスと同等の特性を有するガラスをＰｂＯを
用いずに容易に製造することが可能である。得られたガ
ラスからなるレンズを他のレンズと組合わせて用いるこ
とにより、幅広い波長範囲において色収差を補正するこ
とが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学ガラス用組成物
に関し、特に光学系の色収差補正に用いる異常部分分散
ガラスレンズ用組成物に関するものである。一般に光学
ガラスは短波長域の部分分散性を表す部分分散比Ｐ_gF＝
（ｎ_g −Ｎ_F ）／（ｎ_P −ｎ_C ）とアッベ数ν_d との
間、及び長波長域の部分分散性を表す部分分散比Ｐ_CA′
＝（ｎ_C −ｎ_A ′）／（ｎ_P −ｎ_C ）とν_d との間にお
よそ直線関係があるが、この直線関係から著しくはずれ
ているガラスは異常部分分散ガラスと言われている。本
発明は、このうち短波長域で負の異常性を示し、長波長
域で正の異常性を示すガラス用組成物に関するものであ
る。これらの異常部分分散ガラスレンズを他のレンズと
組み合わせて用いた場合、紫外から赤外への幅広い波長
範囲において色収差を補正することが可能となる。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のガラスとしてＰｂＯを多量
に含むＢ₂ Ｏ₃ −ＰｂＯ系ガラスが製造されてきた。こ
れらのガラスは既にさまざまな文献、書籍、特許公報等
により公知であり、例えば１９９１年版ガラス組成デー
タブック（第１００頁）にその代表的な組成が示されて
いる。

【０００３】表１に同データブックに示されたガラス組
成を転記する。

【０００４】

【表１】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のガラスにおいて
ＰｂＯはガラスの耐失透性を向上させ、かつ異常部分分
散性を強める効果を有するために不可欠な成分である。
しかしながら近年の地球環境汚染に対するさまざまな規
制の中でＰｂＯの使用が困難な状況になっている。この
種の光学ガラスにおいてもＰｂＯを使用しない組成の開
発が望まれている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに鋭意検討の結果、本発明者は、ＰｂＯの代替成分と
して、ＰｂＯよりも低毒性であるＢｉ₂ Ｏ₃ が有効であ
ることを見い出し、適量のＢｉ₂ Ｏ₃ を適量のＢ₂ Ｏ₃
とＡｌ₂ Ｏ₃ および必要に応じてＺｎＯ、アルカリ金属
酸化物等と組み合せることにより、従来のＰｂＯ含有ガ
ラスと同等の異常部分分散性を有するガラスが得られる
ことを見い出した。

【０００７】本発明はこれらの知見に基づいて完成され
たものであり、重量％でＢ₂ Ｏ₃ を２０〜６０％、Ａｌ
₂ Ｏ₃ を１〜２５％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ を５〜６０％、Ｓｂ₂
Ｏ₃を０〜２５％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ とＳｂ₂ Ｏ₃ を合量で１
０〜６０％を含むことを特徴とする光学ガラス用組成物
を要旨とする。

【０００８】以下本発明を詳説する。以下本発明の光学
ガラス用組成物は、必須成分として、重量％でＢ₂ Ｏ₃
を２０〜６０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ を１〜２５％、Ｂｉ₂ Ｏ₃
を５〜６０％、Ｓｂ₂ Ｏ₃ を０〜２５％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ と
Ｓｂ₂ Ｏ₃ を合量で１０〜６０％含むものである。これ
ら必須成分の割合を上述のように限定した理由は以下の
とおりである。

【０００９】Ｂ₂ Ｏ₃ は異常部分分散性を有するガラス
の網目形成成分であり、ガラス組成物中の含有量は２０
〜６０％に限定される。その理由は、２０％未満では異
常部分分散性が得られないだけでなく結晶化傾向が強く
なり、安定に製造可能なガラスが得られず、一方６０％
を超えると、化学的耐久性が著しく劣化し、又分相傾向
が強まるからである。Ｂ₂ Ｏ₃ を２０〜５５％が好まし
く、２５〜５５％が特に好ましい。

【００１０】Ａｌ₂ Ｏ₃ は化学的耐久性を向上させ、か
つガラスの分相傾向を抑える効果があり、その含有量は
１〜２５％に限定される。その理由は、１％未満では化
学的耐久性向上効果および分相防止効果が不十分であ
り、一方２５％を超えると結晶化傾向が強まり安定に製
造可能なガラスが得られないからである。Ａｌ₂ Ｏ₃ は
４〜２０％が好ましく、５〜１７％が特に好ましい。

【００１１】Ｂｉ₂ Ｏ₃ は、従来の異常部分分散ガラス
におけるＰｂＯの代替成分として異常部分分散ガラスを
得るために必須の成分であり、その異常部分分散性付与
効果および低毒性の故にＰｂＯの代替成分として好まし
く用いられる成分である。その含有量は５〜６０％に限
定される。その理由は５％未満であると異常部分分散ガ
ラスが得られず、一方６０％を超えると結晶化傾向が強
まり、安定に製造可能なガラスが得られなくなるだけで
なく、茶色に着色する傾向が強まるからである。Ｂｉ₂
Ｏ₃ は１５〜５５％が好ましく、２０〜５０％が特に好
ましい。

【００１２】Ｓｂ₂ Ｏ₃ は脱泡、消色を目的とし、また
屈折率の調整を目的としてＢｉ₂ Ｏ₃ の一部を置換して
含有させることができるが、その含有量は０〜２５％に
限定される。その理由は、２５％を超えると結晶化傾向
が強まり、安定に製造可能なガラスが得られないからで
ある。Ｓｂ₂ Ｏ₃ は０〜２０％が好ましく、０〜１５％
が特に好ましい。

【００１３】上述の２成分であるＢｉ₂ Ｏ₃ とＳｂ₂ Ｏ
₃ の合量は、１０〜６０％に限定される。その理由は１
０％未満では目的とする分散特性が得られず、一方６０
％を超えると結晶化傾向が強まり安定なガラスが得られ
ないからである。Ｂｉ₂ Ｏ₃とＳｂ₂ Ｏ₃ の合量は１５
〜５５％が好ましく、２０〜５５％が特に好ましい。

【００１４】本発明の光学ガラス用組成物は、上述の必
須成分以外に任意成分として、下記の成分を下記の含量
で含むことができる。

【００１５】 ＳｉＯ₂ ０〜５％未満 ＧｅＯ₂ ０〜２０％ Ｌｉ₂ Ｏ ０〜３％ Ｎａ₂ Ｏ ０〜５％ Ｋ₂ Ｏ ０〜１０％ Ｃｓ₂ Ｏ ０〜７％ Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ＋Ｃｓ₂ Ｏ ０〜１０％ ＭｇＯ ０〜７％ ＣａＯ ０〜７％ ＳｒＯ ０〜７％ ＢａＯ ０〜１２％ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ０〜１２％ ＺｎＯ ０〜４０％ Ｌａ₂ Ｏ₃ ０〜２５％ Ｙ₂ Ｏ₃ ０〜２５％ Ｇｄ₂ Ｏ₃ ０〜１０％ Ｉｎ₂ Ｏ₃ ０〜１０％ Ｇａ₂ Ｏ₃ ０〜１０％ ＺｒＯ₂ ０〜５％ ＴｉＯ₂ ０〜５％ Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜５％ Ｔａ₂ Ｏ₅ ０〜５％ ＷＯ₃ ０〜１５％

【００１６】ＳｉＯ₂ は少量の添加により化学的耐久性
を向上させる効果が有るが、５％以上加えた場合ガラス
の分相傾向が強まり透明なガラスが得られにくい。従っ
てＳｉＯ₂ の含量は０〜５％未満に限定される。

【００１７】ＧｅＯ₂ は２０％まで添加可能であり、異
常部分分散特性を大きく損なうことなく屈折率を高める
ことが可能である。しかしながら２０％を超えるとガラ
スは茶着色を呈する。従ってＧｅＯ₂ の含量は０〜２０
％に限定される。

【００１８】アルカリ金属酸化物Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ Ｏ、
Ｋ₂ Ｏ、Ｃｓ₂ Ｏの少量の添加は特にＢｉ₂ Ｏ₃ を多量
に含む高屈折率のガラスを得ようとした場合に見られる
茶着色を抑制する効果があるが、過剰に加えた場合、化
学的耐久性が著しく劣化する。従ってＬｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂
Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｃｓ₂ Ｏの含量はそれぞれ０〜３％、０〜
５％、０〜１０％、０〜７％に限定される。さらにこれ
らの合量は０〜１０％に限定される。

【００１９】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯは屈折率
とアッベ数の調整のために添加することができるが、こ
れにより異常部分分散性が損なわれる傾向がある。従っ
てＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの含量は、それぞれ
０〜５％、０〜７％、０〜７％、０〜１２％に限定され
る。さらにこれらの合量は０〜１２％に限定される。

【００２０】ＺｎＯはガラスの結晶化や分相を抑制する
効果を有し、また屈折率、アッベ数を調整するために４
０％まで添加することができる。しかしながら４０％を
上回ると異常部分分散性が低下する。従ってＺｎＯの含
量は０〜４０％に限定され、より好ましくは３〜３０％
である。

【００２１】Ｌａ₂ Ｏ₃ 及びＹ₂ Ｏ₃ は化学的耐久性を
向上させ、屈折率を高める成分であるが２５％を上回る
と結晶化傾向が強まる。従ってＬａ₂ Ｏ₃ の含量は０〜
２５％に限定され、より好ましくは０〜２０％である。
一方、Ｙ₂ Ｏ₃ の合量は０〜２５％に限定され、より好
ましくは０〜２０％である。

【００２２】Ｇｄ₂ Ｏ₃ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、Ｇａ₂ Ｏ₃ はそ
れぞれ１０％まで添加することができるが、これを上回
ると結晶化傾向が強まる。従ってこれらの含量はいずれ
も０〜１０％に限定される。

【００２３】ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、Ｔａ₂
Ｏ₅ 、ＷＯ₃ は化学的耐久性を向上させる成分であり、
異常部分分散性や耐失透性を損なわない範囲で添加する
ことができる。それぞれの含量は、０〜５％、０〜５
％、０〜５％、０〜５％、０〜１５％に限定される。

【００２４】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに説明する。

【００２５】表２〜５に示す酸化物組成となるように酸
化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩などの各種原料を調合
し、混合して得た混合物を、白金坩堝を用い電気炉中１
１００〜１３００℃で１〜３時間熔解し撹拌、清澄後、
鉄製型に流し込み冷却した。その後およそ（Ｔｇ＋１
０）℃の温度で１時間保持後、（Ｔｇ−２００）℃まで
−３０℃／ｈの冷却速度でアニールして、実施例Ｎo.１
〜１８のガラス各１００ｇを得た。得られたガラスはい
ずれも無色透明であり、ガラス中に結晶物や分相、茶着
色は認められなかった。

【００２６】表２〜５に得られた実施例１〜１８のガラ
スの組成、屈折率（ｎ_d ）、アッベ数（ν_d ）、長波長
域の部分分散比（Ｐ_CA′）、短波長域の部分分散比（Ｐ
_gF）を示す。

【００２７】表２〜５に示した実施例１〜１８のガラス
のＰ_CA′、Ｐ_gFをν_d に対してプロットすると図１およ
び図２の如くである。

【００２８】なお表６に、比較ガラス１〜５として市販
のＰｂＯ含有異常部分分散ガラスのｎ_d 、ν_d 、Ｐ_CA′
およびＰ_gFを示し、これら比較ガラス１〜５のＰ_CA′、
Ｐ_gFをν_d に対してプロットしたものを図１および図２
に示した。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】

【表５】

【００３３】

【表６】

【００３４】図１および図２より、実施例１〜１８のガ
ラスは、いずれも通常の光学ガラスに見られるノーマル
ラインからずれていることより紫外域で負の、赤外域で
正の異常部分分散性があり、比較例１〜５で示した従来
のＰｂＯ含有異常部分分散ガラスと同等の特性を有する
ことが分かる。また実施例１〜１８のガラスは化学的耐
久性に優れており、例えば実施例２，３，４のガラスに
ついて化学的耐久性（Ｄ_W ：光学硝子工業会規格）を測
定したところ、それぞれ０．０５９％（２級）、０．０
１５％（１級）、０．０３８％（１級）であり優れた化
学的耐久性を示した。

【００３５】

【発明の効果】以上本発明によれば、従来のＰｂＯ含有
異常部分分散ガラスと同等の特性を有するガラスをＰｂ
Ｏを用いずに容易に製造することが可能である。得られ
たガラスからなるレンズを他のレンズと組合わせて用い
ることにより、幅広い波長範囲において色収差を補正す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学ガラスのＰ_CA′とν_d との関係を示すグラ
フ

【図２】光学ガラスのＰ_gFとν_d との関係を示すグラフ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％でＢ₂ Ｏ₃ を２０〜６０％、Ａｌ
   ₂ Ｏ₃ を１〜２５％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ を５〜６０％、Ｓｂ₂
   Ｏ₃ を０〜２５％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ とＳｂ₂ Ｏ₃を合量で１
   ０〜６０％を含むことを特徴とする光学ガラス用組成
   物。
2. 【請求項２】 任意成分として、 ＳｉＯ₂ ０〜５％未満 ＧｅＯ₂ ０〜２０％ Ｌｉ₂ Ｏ ０〜３％ Ｎａ₂ Ｏ ０〜５％ Ｋ₂ Ｏ ０〜１０％ Ｃｓ₂ Ｏ ０〜７％ Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ＋Ｃｓ₂ Ｏ ０〜１０％ ＭｇＯ ０〜７％ ＣａＯ ０〜７％ ＳｒＯ ０〜７％ ＢａＯ ０〜１２％ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ０〜１２％ ＺｎＯ ０〜４０％ Ｌａ₂ Ｏ₃ ０〜２５％ Ｙ₂ Ｏ₃ ０〜２５％ Ｇｄ₂ Ｏ₃ ０〜１０％ Ｉｎ₂ Ｏ₃ ０〜１０％ Ｇａ₂ Ｏ₃ ０〜１０％ ＺｒＯ₂ ０〜５％ ＴｉＯ₂ ０〜５％ Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜５％ Ｔａ₂ Ｏ₅ ０〜５％ ＷＯ₃ ０〜１５％ を含む、請求項１に記載の光学ガラス用組成物。
3. 【請求項３】 Ｂ₂ Ｏ₃ の含量が２０〜５５％、Ａｌ₂
   Ｏ₃ の含量が４〜２０％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ の含量が１５〜５
   ５％である、請求項１に記載の光学ガラス用組成物。
4. 【請求項４】 ＺｎＯの含量が３〜３０％、Ｌａ₂ Ｏ₃
   の含量が０〜２０％、Ｙ₂ Ｏ₃ の合量が０〜２０％であ
   る、請求項２に記載の光学ガラス用組成物。
5. 【請求項５】 異常部分分散ガラスレンズ用である、請
   求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ガラス用組成
   物。