JP2001523206A - 高屈折率ガラスおよび該ガラスを含む多焦点補正レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、酸化物が重量％で表された下記の組成、ＳｉＯ₂が２７〜３６％、Ｂ₂Ｏ₃が０〜９％、Ｌｉ₂Ｏが１〜５％、Ｎａ₂Ｏが１〜７％、Ｋ₂Ｏが０〜７％、ＣａＯが０〜７％、ＢａＯが４〜１３％、ＺｎＯが０〜８％、Ｌａ₂Ｏ₃が４〜１５％、ＰｂＯが４〜２７％、ＴｉＯ₂が７〜１８％、ＺｒＯ₂が０〜９％、Ｎｂ₂Ｏ₅が０〜８％、ただし、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏが６〜１５％、ＳｉＯ₂＋ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂が４２〜５５％、ＰｂＯ＋ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂＋Ｎｂ₂Ｏ₅が２９〜４０％を有する高屈折率ガラスと、多焦点補正レンズのセグメント作成のための上記ガラスの使用と、かかるセグメントの少なくとも１つを構成中に備えた多焦点補正レンズとに関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 高屈折率ガラスおよび該ガラスを含む多焦点補正レンズ 発明の属する技術分野 本発明は、高屈折率を有する無機ガラスに関し、特に、１．０７と１．７８と の間の屈折率を有するガラスに関するものである。これらガラスは、光学ガラス または眼用ガラスとして興味ある用途があり、特に多焦点補正レンズの一部を形 成するセグメントを製造するに特に適している。本発明によるガラスからなる少 なくとも１つのセグメントを組み込んだ多焦点補正レンズは、本発明の必須部分 を構成する。 発明の背景 多焦点レンズは、ガラスからなる主レンズと、この主レンズと融合された、数 個のガラスからなるセグメントとから構成されている。これらセグメントは、主 レンズよりも高い屈折率を有し、これにより、より高い補正能力の場を得ている 。上記セグメントは通常、主レンズを構成するガラスの軟化点に近い温度にガラ ス全体を加熱する熱処理の間に主レンズに接合される。したがって、セグメント ガラスは、主レンズのガラスに近い粘性特性を有していなければならない。また 、接合の結果の歪みレベルが極めて低くなるように、近接した熱膨脹特性を備え ていなければならない。 本発明の目的は、本出願人（コーニングＳ．Ａ．）によって製造された、屈折 率１．６、アッベ数４１の下記の物理的特性を有する眼用ガラスに対し特に可融 性の、１．０７と１．７８との間の屈折率を有するガラスを得ることであった。 熱膨脹係数：１００×１０^-7Ｋ^-1（２５〜３００℃） 軟化点：６１０℃ 歪み点：４６０℃ アニール点：４９０℃ 本出願人の会社の上記ガラスには、コード名８００８が付され、米国特許第４ ５４０６７２号に記載されている。 コード名８００８の上記ガラスに対し可融性を持たすために、本発明のガラス は、熱膨張係数が約９０×１０^-7Ｋ^-1と１１０×１０^-7Ｋ^-1との間で、軟化点が 約５７０℃と６２０℃の間でなければならないと決定された。 したがって、本発明で解決すべき問題は、下記の特性を有するガラスを提供す ることであった。 高屈折率：１．７０≦ｎ≦１．７８ 熱膨張係数：９０×１０^-7Ｋ^-1と１１０×１０^-7Ｋ^-1との間（２５〜 ３００℃） 軟化点：約５７０℃と６２０℃との間 従来技術によれば、多数のガラスが１．７よりも高い屈折率を有し、かつそれ らをセグメントガラスとして用いることが可能なことが知られている。一方、本 出願人の知るところでは、上述の特性、すなわち、屈折率が１．７よりも高く、 熱膨張係数およに粘性特性が上述と同様か、または上述に近いものを有するガラ スは殆ど存在していない。そこで、本出願人は上記従来技術を抽出したのである 。 米国特許第４５６８６５１号（ＨＯＹＡ）には、酸化物が重量％で表された下 記の組成を有するガラスが記載されている。 ＳｉＯ₂ １４ 〜 ２４ Ｂ₂Ｏ₃ ６ 〜 １４ Ａｌ₂Ｏ₃ ０ 〜 ４ ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃ ２６ 〜 ３４ ＭｇＯ ０ 〜 １０ ＣａＯ ０ 〜 １５ ＢａＯ ２ 〜 ２４ ＳｒＯ ０ 〜 １７ ＺｎＯ ０ 〜 １２ ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ １５ 〜 ３０ ＰｂＯ ３８ 〜 ５０ ＺｒＯ₂ ０ 〜 ３ これらのガラスは、１．７４と１．７８との間の屈折率と、８２×１０^-7Ｋ^-1 と９５×１０^-7Ｋ^-1との間の熱膨張係数と、５６０℃と６４０℃との間の軟化点 とを有する。 これらの特性は、本発明の明細書中で所望とされる特性に近い。しかしながら 、上記米国特許に記載されたガラスの組成は、本発明のガラスの組成とは全く異 なっている。これらの従来技術のガラスは、ＰｂＯの含有量が著しく高く、かつ アルカリおよびＴｉＯ₂が欠けている。 日本国特許公開昭和６１年第１４６７３０号（日本光学）には、モル％で表現 された下記の酸化物の組成を有するガラスが記載されている。 ＳｉＯ₂ ６ 〜 ３０ Ｂ₂Ｏ₃ １５ 〜 ４４ Ｌｉ₂Ｏ ７ 〜 １８ Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ０ 〜 ３ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ ０ 〜 ３５ Ｌａ₂Ｏ₃ ３ 〜 １０ ＺｒＯ₂ ３ 〜 ５ Ｎｂ₂Ｏ₅ ３ 〜 ８ これらのガラスは、１．７〜１．７８の屈折率と、９８〜１１４×１０^-7Ｋ^-1 の熱膨張係数と、５４８〜５８８℃の軟化点とを有する。しかしながら、ガラス の組成範囲は、本発明の請求の範囲に記載されたガラスの組成とは全く異なって おり、ＴｉＯ₂もＰｂＯも含んでいない。 米国特許第４８２４８０９（ＳＣＨＯＴＴ）および３つの日本国公開特許、平 成８年第２６７６５号、平成８年第２６７６６号および平成８年第２５９５７号 （ニコン）にもそれぞれ下記の記載がある、すなわち、 上記米国特許に関しては、ガラスが１．７３〜１．７８の屈折率を有するが、 熱膨脹係数および粘性については規定されていない。これらのガラスにおけるＰ ｂＯおよびＴｉＯ₂およびアルカリの含有量は、それぞれ本発明のガラスよりも ずっと多いか、ずっと少ないかである。 上記日本特許に関しては、ガラスは本発明のガラスに近い屈折率と軟化点とを 有している。熱膨張係数については規定されていない。これらのガラスは本発明 の請求の範囲に記載されたガラス組成とは全く異なっており、ＰｂＯもＴｉＯ₂ も含んでいない。 上述の特性を得るために、本出願人は、全く新規な解決策（ガラス組成物）を 提案する。 発明の開示 本出願人は、酸化物が重量％で表された下記の組成を有する新規なガラスを提 案する。すなわち、 ＳｉＯ₂ ２７ 〜 ３６ Ｂ₂Ｏ₃ ０ 〜 ９ Ｌｉ₂Ｏ １ 〜 ５ Ｎａ₂Ｏ １ 〜 ７ Ｋ₂Ｏ ０ 〜 ７ ＣａＯ ０ 〜 ７ ＢａＯ ４ 〜 １３ ＺｎＯ ０ 〜 ８ Ｌａ₂Ｏ₃ ４ 〜 １５ ＰｂＯ ４ 〜 ２７ ＴｉＯ₂ ７ 〜 １８ ＺｒＯ₂ ０ 〜 ９ Ｎｂ₂Ｏ₅ ０ 〜 ８ ただし Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ６〜 １５ ＳｉＯ₂＋ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂ ４２ 〜 ５５ ＰｂＯ＋ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂＋Ｎｂ₂Ｏ₅ ２９ 〜 ４０ 本発明のガラスは、上記に特定された酸化物の上記に特定された量から本質的 に得られるものである。その他の酸化物の介在を排除するものではないが、いか なる場合でも、他の酸化物は多量に存在してはならず（常に５重量％以下、一般 に３重量％以下、実際は１重量％以下）、所望の特性に影響を与えることはない 。それらは調節用として介在するのみである。 本発明のガラスの主要な成分は、ＳｉＯ₂，ＰｂＯ，ＴｉＯ₂およびＬａ₂Ｏ₃で ある。上記ガラスはまた、Ｌｉ₂Ｏ，Ｎａ₂ＯおよびＢａＯを含む。必要に応じて の成分（Ｂ₂Ｏ₃，Ｋ₂Ｏ，ＣａＯ，ＺｎＯ，ＺｒＯ₂およびＮｂ₂Ｏ₅）に関しては 、すべての有用な目的に対して効果を発揮する最小の存在量が一般に０．５％の オーダーである。したがって、本発明のガラスにおいては、必要に応じての成分 は含まれていてはならず、含まれているとしても、それらの含有量は一般に最少 の０．５重量％である。 本発明の第１の目的の効果的な変形によれば、ガラスは酸化物が重量％で表さ れる下記の組成を有する。 ＳｉＯ₂ ２８ 〜 ３５ Ｂ₂Ｏ₃ ２ 〜 ９ Ｌｉ₂Ｏ ２ 〜 ５ Ｎａ₂Ｏ ２ 〜 ６ Ｋ₂Ｏ ０ 〜 ５ ＢａＯ ５ 〜 １３ ＺｎＯ ０ 〜 ７ Ｌａ₂Ｏ₃ ４ 〜 １４ ＰｂＯ １０ 〜 ２７ ＴｉＯ₂ ９ 〜 １５ ＺｒＯ₂ ０ 〜 ４ ただし Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ６ 〜 １５ ＳｉＯ₂＋ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂ ４２ 〜 ５５ ＰｂＯ＋ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂ ２９ 〜 ４０ （Ｎｂ₂Ｏ₅は含まない） 本発明のガラスの高い屈折率は、ＴｉＯ₂，ＰｂＯ，ＺｒＯ₂およびＮｂ₂Ｏ₅の 含有量の総和を２９〜４０％に維持することによって得られる。この屈折率を得 るのに好ましい成分はＴｉＯ₂とＰｂＯである。これが、これらの成分の最少含 有量をそれぞれ７％および４％にしなければならない理由である。ＺｒＯ₂は、 屈折率に対する役割に加えて、化学的耐久性を改善することができる。Ｎｂ₂Ｏ₅ の供給源である出発材料が高価なため、この酸化物は以前よりも興味を引かなく なっている。ＴｉＯ₂，ＺｒＯ₂またはＮｂ₂Ｏ₆の含有量が多過ぎると、低粘度で 失透が生じ、ＰｂＯの含有量が多過ぎると、密度および拡散に関し好ましくない 。 ＳｉＯ₂，ＴｉＯ₂およびＺｒＯ₂は最も軟化点を高める成分である。所望の範 囲内の軟化点を得るために、ＳｉＯ₂，ＴｉＯ₂およびＺｒＯ₂の含有量の総和を ４２〜５５％にすべきことが観測された。 ２７％以上のＳｉＯ₂の含有量はさらに良好な化学的耐久性を保証するが、３ ６％を超えると、所望の屈折率と熱膨張係数を得るのが困難になる。 上述した比率のアルカリ金属酸化物によって所望の熱膨張と粘度を得ることが できる。 ＺｎＯやＬａ₂Ｏ₃のようなアルカリ土金属酸化物は、屈折率と粘度を調整する ことができる。最高の液相線粘度を得るためには、ＣａＯよりもＢａＯを用いる 方が良いことが観測された。 Ｂ₂Ｏ₃は熱膨張には影響を与えずに粘度を低下させる利点がある。 上述したように、特性を調節するためには、Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，ＳｒＯのよう な他の酸化物を加えることもできるが、それらの総含有量が５％を超えてはなら ない。 Ａｓ₂Ｏ₃またはＳｂ₂Ｏ₃、弗化物、臭化物または塩化物のような通常の仕上剤 を加えることもできるが、総含有量は１％を超えてはならないという条件がある 。 もし所望であれば、漂白剤を加えることもできる。また、例えば遷移金属酸化 物または希土類酸化物のような通常の着色剤を加えることによって、ガラスを着 色することもできる。本発明のガラスの製造および成形を容易にする方法として 、ガラスは失透傾向が低い、かつ特に高液相線粘度を有するガラスが所望される 。好ましい範囲を記載されたガラスがこの目的に対し理想的である。それらの液 相線粘度は３Ｐａ.ｓを超える。 本発明のガラスの製造には何等の困難を伴うものではなく、通常的でない条件 や計測は必要としない。当業者の手の届く範囲である。 酸化物、炭化物および窒化物のような通常の出発材料は、溶解されべき充填材 の調製に用いることができる。光学ガラスを得るためには、介在する出発材料の 純度に関する通常の予防措置で十分である（明らかに光学的品質のガラスを得る ことが所望された場合）。 本発明の他の目的によれば、本発明は、高い屈折率を有する多焦点補正レンズ からなるセグメントを製造するために、上記の新規な組成を有するガラスを使用 することに関する。換言すれは、本発明の他の目的物は、比較的低い屈折率を有 するガラスからなる主レンズと、この主レンズに接合された、比較的高い屈折率 を有するガラスからなる少なくとも１つのセグメントとを、それ自体は公知の態 様で備えた多焦点補正レンズであり、この（これらの）セグメントが、本発明に よる新規なガラスであることに特徴がある。本発明による上記多焦点補正レンズ は、一般にその構成中に単一のセグメントを備えている。しかしながら、上記セ グメントの数個を備えているものも含まれる。 本明細書の冒頭にも述べてように、本発明によるガラスは、特に下記の特徴を 備えたガラス（コード名８００８）とともに融解されて生成される。 熱膨脹係数：１００×１０^-7Ｋ^-1（２５〜３００℃） 軟化点：６１０℃ 屈折率：１．６ したがって本発明は、第２の目的に関連して、特に、主レンズが上記ガラス（ 上述の特徴を有する）で、１つまたは複数のセグメントが本発明のガラスである 多焦点補正レンズに関するものである。 実施例 本発明は、下記の実施例１ないし１０によって、但しそれらに制限されない態 様で示されている。実施例１ないし４が好ましい部分である。 下記に示す実施方法により、下記の表で与えられた組成を有する本発明のガラ スが調製された。上記組成は重量％で表されている。実施方法 どの場合でも、２５００グラムの出発材料を白金るつぼ内で１２５０℃で１時 間融解した。次にガラスを厚さ１cmの棒に形成した。 ６０℃／時の冷却速度でアニールを施した。 この実施方法は実験室の規模で実施したが、本発明のガラスは、通常の融解お よび成形方法を用いることによって工場で製造することが可能である。 下記の表１には、得られたガラスの物理的特性が示されている。 熱膨脹係数は２５℃と３００℃の間で計測された。これらは１０^-7Ｋ^-1倍され る。 軟化点またはリトルトン・ポイント（Littleton point）は、ガラスの粘度が １０^6.5Ｐａ.ｓ（１０^7.5ポアズ）のときの温度である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．酸化物が重量％で表された下記の組成を有する高屈折率ガラス。 ＳｉＯ₂ ２７ 〜 ３６ Ｂ₂Ｏ₃ ０ 〜 ９ Ｌｉ₂Ｏ １ 〜 ５ Ｎａ₂Ｏ １ 〜 ７ Ｋ₂Ｏ ０ 〜 ７ ＣａＯ ０ 〜 ７ ＢａＯ ４ 〜 １３ ＺｎＯ ０ 〜 ８ Ｌａ₂Ｏ₃ ４ 〜 １５ ＰｂＯ ４ 〜 ２７ ＴｉＯ₂ ７ 〜 １８ ＺｒＯ₂ ０ 〜 ９ Ｎｂ₂Ｏ₅ ０ 〜 ８ ただし Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ６ 〜 １５ ＳｉＯ₂＋ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂ ４２ 〜 ５５ ＰｂＯ＋ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂＋Ｎｂ₂Ｏ₅ ２９ 〜 ４０ ２．酸化物が重量％で表された下記の組成を有する請求の範囲第１項記載のガラ ス。 ＳｉＯ₂ ２８ 〜 ３５ Ｂ₂Ｏ₃ ２ 〜 ９ Ｌｉ₂Ｏ ２ 〜 ５ Ｎａ₂Ｏ ２ 〜 ６ Ｋ₂Ｏ ０ 〜 ５ ＢａＯ ５ 〜 １３ ＺｎＯ ０ 〜 ７ Ｌａ₂Ｏ₃ ４ 〜 １４ ＰｂＯ １０ 〜 ２７ ＴｉＯ₂ ９ 〜 １５ ＺｒＯ₂ ０ 〜 ４ ３．多焦点補正レンズの高屈折率セグメントの作成のための請求の範囲第１項又 は第２項記載のガラスの使用。 ４．比較的低い屈折率を有する主レンズと、該主レンズに接合された少なくとも １つのセグメントとからなり、該セグメントが請求の範囲第１項又は第２項記 載のガラスからなることを特徴とする多焦点補正レンズ。 ５．前記主レンズが下記の特性を有することを特徴とする請求の範囲第４項記載 のレンズ。 熱膨脹係数：１００×１０^-7Ｋ^-1（２５℃と３００℃との間） 軟化点：６１０℃ 屈折率：１．６