JP2002173334A - 光学ガラス - Google Patents

光学ガラス

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JP2002173334A JP2000370880A JP2000370880A JP2002173334A JP 2002173334 A JP2002173334 A JP 2002173334A JP 2000370880 A JP2000370880 A JP 2000370880A JP 2000370880 A JP2000370880 A JP 2000370880A JP 2002173334 A JP2002173334 A JP 2002173334A
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Manabu Deki
学 出来
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/068Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Pb化合物やAs化合物を含まず、高屈折率
・低分散の光学恒数を有し、且つ比重が小さい光学ガラ
スを提供する。 【解決手段】 重量%で、SiO2:6〜18%(ただ
し、18%は含まない)、B23:13〜35%、La
23:16〜25%(ただし、16及び25%は含まな
い)、TiO2:4〜15%(ただし、4%は含まな
い)、CaO:20〜35%、Li2O:3%以下(た
だし、ゼロを含む)のガラス成分を含有させる。ここ
で、これらのガラス成分に加えて、溶融性、耐失透性、
化学的耐久性などの観点から、前記ガラス成分に加え
て、SrO:7%以下、BaO:5%未満、ZnO:5
%以下、ZrO2:15%以下、K2O:3%以下、Bi
23:5%以下のガラス成分の1種または2種以上をさ
らに含有させてもよい。

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に関し、
より詳細にはSiO2−B23−La23−TiO2−C
aO系の光学ガラスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光学機器の小型軽量化に伴って、高屈折
率(nd:1.72〜1.78)・低分散(νd:35〜
45)の光学恒数を有する光学ガラスにおいても、より
軽量化することが近年強く要望されているが、これまで
から種々提案されている高屈折率・低分散の光学恒数を
有する光学ガラスは、PbOやBaO、ZnO、Nb 2
5、As23などの比重の大きいガラス成分を含有し
ていたため、ガラスの軽量化という要望には充分には添
えないものであった。また人体への悪影響が懸念されて
いるPb化合物やAs化合物をガラス成分の一つとして
含有していた。
【0003】例えば特開昭53−142423号公報で
は、B23−La23−ZrO2−Nb25−PbO−
BaO系の光学ガラスが提案されているが、この光学ガ
ラスには人体への悪影響が懸念されるPbOが含まれて
おり、加えて比重の大きいNb25やBaOが多量に含
まれているためにガラスの比重が4.4程度と大きい。
また、特開平4−92835号公報では、B23−Si
2−GeO2−La23−Gd23−Ta25−ZrO2
−Li2O系の光学ガラス、特開平5−262533号
公報では、SiO2−B23−La23−TiO2−Nb
25−CaO−BaO−Li2O系の光学ガラスがそれ
ぞれ提案されているが、前者の光学ガラスにはTa25
が多量に含まれ、後者の光学ガラスにはBaOとNb2
5が多量に含まれているため、比重が4.1および
3.9以上と大きな値となっていた。さらに特開昭61
−232243号公報ではB23−SiO2−Li2O−
CaO−La23−TiO2−ZrO2−Nb25系の光
学ガラスが開示されているが、ここでも比重の大きなN
25が多量に含有されているために比重が大きく、さ
らにLi2O含有に起因して熱的耐久性が劣っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題に鑑みてなされたものであり、人体への悪影響
が懸念されているPb化合物やAs化合物を含まない光
学ガラスであって、前記光学恒数を有し、且つ比重が小
さい光学ガラスを提供することをその目的とするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、重量%
で、SiO2:6〜18%(ただし、18%は含まな
い)、B23:13〜35%、La23:16〜25%
(ただし、16及び25%は含まない)、TiO2:4
〜15%(ただし、4%は含まない)、CaO:20〜
35%、Li2O:3%以下(ただし、ゼロを含む)の
ガラス成分を含有することを特徴とする光学ガラスが提
供される。
【0006】ここで、溶融性、耐失透性、化学的耐久性
などの観点から、前記ガラス成分に加えて、SrO:7
%以下、BaO:5%未満、ZnO:5%以下、ZrO
2:15%以下、K2O:3%以下、Bi23:5%以下
のガラス成分の1種または2種以上をさらに含有しても
よい。
【0007】またガラス溶融の際の清澄を図る観点か
ら、前記各ガラス成分の総量100重量部に対してSb
23を1重量部以下の範囲でさらに含有するのが好まし
い。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明者は、人体への悪影響が懸
念されているPb化合物やAs化合物を含有させない
で、光学ガラスの前記光学恒数を維持し、さらに比重を
小さくすべく鋭意検討を重ねた結果、ガラス成分として
比重の大きいBaOやZnO及びPb化合物の代わりに
TiO2やCaOを含有させ、さらに他のガラス成分の
種類および組合せを選択し、かつその含有量を調整する
ことにより前記目的の光学ガラスが得られることを見出
し本発明をなすに至った。すなわち本発明の光学ガラス
は、ガラス成分としてSiO2、B23、La23、T
iO2、CaO、Li2Oの特定量を少なくとも含有する
ことにより従来の問題を解決したものである。
【0009】以下、本発明の光学ガラスの成分を限定し
た理由について説明する。なお特に断りのない限り%は
重量%を意味するものとする。
【0010】まずSiO2は光学ガラスを形成する主成
分である。SiO2の含有量が6%未満であると、化学
的耐久性が悪化すると共に、溶融成形時の粘性維持が困
難となる。他方、含有量が18%を超えると所期の光学
恒数が得られない。また溶融性が悪化する。そこで、S
iO2の含有量を6〜18%の範囲と定めた。
【0011】B23はSiO2と同様にガラスを形成す
る主成分であり、ガラスの溶融を促進させ、またガラス
を安定化させる作用も有する。B23の含有量が13%
未満であるとこのような作用が得られない。他方、含有
量が35%を超えると所期の光学恒数が得られない。そ
こで含有量を13〜35%の範囲と定めた。より好まし
い含有量は20〜30%の範囲である。
【0012】La23はガラスの屈折率を大きくする作
用を有する。La23の含有量が16以下であると、こ
のような作用が得られない。他方、含有量が25%以上
になると、ガラスの比重が大きくなりすぎる。そこで含
有量を16%より多く、且つ25%未満の範囲と定め
た。
【0013】TiO2はガラスの屈折率および分散を高
め、ガラスを安定化させ、さらにはガラスの比重を小さ
くする作用を有する。TiO2の含有量が4%以下であ
るとこのような作用が得られない。他方、含有量が15
%を超えるとガラスが着色しやすくなると同時に、所期
の光学恒数が得られない。そこで、含有量を4%より多
く、且つ15%以下の範囲と定めた。より好ましい含有
量は8〜15%の範囲である。
【0014】CaOはガラスの溶融性を向上させる作用
を有する。CaOの含有量が20%未満であるとこのよ
うな作用が得られない。他方、含有量が35%を超える
と耐失透性が悪くなる。そこで含有量を20〜35%の
範囲と定めた。より好ましい含有量は20〜32%の範
囲である。
【0015】Li2Oはガラス溶融性を向上させる作用
を有するが、Li2Oの含有量が3%を超えるとガラス
の耐失透性が悪化する。したがって、Li2Oは含有量
はゼロ%を含めた3%以下の範囲と定めた。
【0016】また、本発明の光学ガラスでは、SrO、
BaO、ZnO、ZrO2、K2O、Bi23のガラス成
分の1種または2種以上の特定量を必要によりさらに含
有させてもよい。これら成分に限定した理由をそれぞれ
以下に説明する。
【0017】SrO、BaO及びZnOはガラスの溶融
性を向上させ、耐失透性を改善する作用を有するが、S
rOが7%を超え、BaOが5%以上、ZnOが5%を
超えるとガラスの比重が大きくなり過ぎる。したがっ
て、各含有量はSrOが7%以下、BaOが5%未満、
ZnOが5%以下の範囲が好ましい。
【0018】ZrO2は屈折率を大きくするとともにガ
ラスの化学的耐久性を向上させる作用を有するが、その
含有量が15%を超えるとガラスの耐失透性が悪化し、
またガラスの比重が大きくなり過ぎる。したがって、Z
rO2の含有量は15%以下の範囲が好ましい。
【0019】K2Oはガラス溶融性を向上させる作用を
有する。K2Oの含有量が3%を超えるとガラスの耐失
透性が悪化することがある。したがって、K2Oの含有
量は3%以下の範囲が好ましい。
【0020】Bi23はガラスの屈折率を大きくする作
用を有するが、その含有量が5%を超えるとガラスが着
色しやすくなる。またガラスの比重が大きくなりすぎ
る。したがって、Bi23の含有量は5%以下の範囲が
好ましい。
【0021】また清澄剤として、ガラス成分の総量10
0重量部に対してSb23を1重量部以下の範囲で含有
させてもよい。含有量を1重量部以下としたのは、1重
量部を含有させることで充分な清澄作用が得られるから
である。
【0022】その他必要により、従来公知のガラス成分
及び添加剤を本発明の効果を害しない範囲で添加しても
もちろん構わない。
【0023】本発明の光学ガラスの製造方法に特に限定
はなく、これまで公知の製造方法を用いることができ
る。例えば、各成分の原料として各々相当する酸化物、
炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を使用し、所望の割合に秤
量し、粉末で十分に混合して調合原料とする。これを例
えば1,300〜1,350℃に加熱された電気炉中の
白金坩堝などに投入し、溶融清澄後、撹拌均質化して予
め加熱された鋳型に鋳込み、徐冷して製造する。あるい
は、連続溶解装置を用いて連続製造してもよい。
【0024】
【実施例】以下に本発明を実施例により更に具体的に説
明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではなく、また実施例中、「%」は特に断りのない限り
「重量%」を意味する。
【0025】実施例1〜15、比較例1〜6 B23の原料としてH3BO3を、Na2Oの原料として
Na2CO3又はNaNO3を、K2Oの原料としてK2
3又はKNO3を、BaOの原料としてBaCO3又は
Ba(NO32を用い、これら以外の成分についてはそ
のまま原料として用いて、表1及び表2に示す目標組成
となるように、ガラスの原料を調合し、粉末で十分に混
合して調合原料とした。これを1,300〜1,350
℃に加熱された電気炉中の白金坩堝などに投入し、溶融
清澄後、撹拌均質化して予め加熱された鋳型に鋳込み、
徐冷して各サンプルを製造した。この各サンプルのd線
に対する屈折率(nd)およびアッベ数(νd)、比重
(ρ)を測定した。これらの測定は日本光学硝子工業会
規格(JOGIS)の試験方法に準じて行った。これら
の測定結果を表1及び表2に合わせて示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】実施例1〜15の光学ガラスでは、屈折率
(nd)が1.726〜1.777、アッベ数(νd)が
36.4〜44.9と高屈折率・低分散で、比重(ρ)
も3.54以下と小さな値を示した。
【0029】これに対し、PbOを含有し、TiO2
よびCaOを含有しない比較例1の光学ガラスでは、屈
折率およびアッベ数は所期の範囲に入っているものの、
比重が4.37と大きな値を示した。またLi2Oを
3.5%及び6.5%と多量に含有した比較例2及び4
の光学ガラスでは、屈折率およびアッベ数は所期の範囲
に入っているものの、比重が4.16及び3.58と大
きな値を示した。La23の含有量が多く、且つCaO
の含有量が少ない比較例3の光学ガラスでは、比重が
3.92と大きな値であった。またB23の含有量が少
ない比較例5の光学ガラスおよびZrO2の含有量の多
い比較例6の光学ガラスでは、いずれも製造過程で失透
してしまった。
【0030】なお、比較例1は特開昭53−14242
3号公報の実施例14、比較例2は特開平4−9283
5号公報の実施例8、比較例3は特開平5−26253
3号公報の実施例7、比較例4は特開昭61−2322
43号公報の実施例3をそれぞれ追試し、屈折率、アッ
ベ数、比重を測定したものである。
【0031】
【発明の効果】本発明の光学ガラスは、重量%で、Si
2:6〜18%(ただし、18%は含まない)、B2
3:13〜35%、La23:16〜25%(ただし、
16及び25%は含まない)、TiO2:4〜15%
(ただし、4%は含まない)、CaO:20〜35%、
Li2O:3%以下(ただし、ゼロを含む)のガラス成
分を含有するので、人体への悪影響が懸念されているP
b化合物やAs化合物を含有させることなく、高屈折率
(nd:1.72〜1.78)・低分散(νd:35〜4
5)の光学恒数を達成でき、しかも比重を小さくでき
る。
【0032】また、前記ガラス成分に加えて、SrO:
7%以下、BaO:5%未満、ZnO:5%以下、Zr
2:15%以下、K2O:3%以下、Bi23:5%以
下のガラス成分の1種または2種以上をさらに含有させ
ると、溶融性、耐失透性、化学的耐久性などをさらに向
上させることができる。
【0033】また前記各ガラス成分の総量100重量部
に対してSb23を1重量部以下の範囲でさらに含有さ
せると、ガラス溶融の際の清澄を一層図ることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G062 AA04 BB05 DA03 DA04 DB01 DC04 DC05 DD01 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA01 EA02 EA03 EA10 EB01 EC01 EC02 EC03 ED01 EE01 EE04 EE05 EF01 EF02 EF03 EG01 EG02 EG03 FA01 FB03 FB04 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FK04 FL01 GA01 GA02 GA03 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ04 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM02 NN02 NN03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 SiO2:6〜18%(ただし、18%は含まない)、 B23:13〜35%、 La23:16〜25%(ただし、16及び25%は含
    まない)、 TiO2:4〜15%(ただし、4%は含まない)、 CaO:20〜35%、 Li2O:3%以下(ただし、ゼロを含む)のガラス成
    分を含有することを特徴とする光学ガラス。
  2. 【請求項2】 重量%で、 SrO:7%以下、 BaO:5%未満、 ZnO:5%以下、 ZrO2:15%以下、 K2O:3%以下、 Bi23:5%以下のガラス成分の1種または2種以上
    をさらに含有する請求項1記載の光学ガラス。
  3. 【請求項3】 前記各ガラス成分の総量100重量部に
    対してSb23を1重量部以下の範囲でさらに含有する
    請求項1又は2記載の光学ガラス。
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