JP2003160355A - プレス成形レンズ用光学ガラス - Google Patents
プレス成形レンズ用光学ガラスInfo
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Abstract
やGeO2といった高価な成分を含まず、しかも低融点
で量産性に優れた高屈折率高分散のプレス成形レンズ用
ガラスを提供する。 【解決手段】 重量%で、P2O5:19〜25%、B
2O3:0〜5%、Li 2O:0〜3%、Na2O:2
〜15%、K2O:0〜10%、BaO:0〜8%、B
i2O3:3〜22%、TiO2:1〜11%、Nb2
O5:23〜43%、WO3:3〜16%、Sb
2O3:0〜1%の組成を有し、屈折率が1.83%以
上、ガラス転移温度が520℃以下である。
Description
プレス加工が可能なプレス成形レンズ用光学ガラスに関
する。 【0002】 【従来の技術】近年、高度情報通信システムとして光フ
ァイバを用いた光通信が広く利用されている。光通信の
キーパーツの一つとして、発光素子(LD)とファイバ
を結合するLDモジュールがあり、このLDモジュール
では、発光素子が出射する光を集光して効率良くファイ
バ内に入射させるために球面レンズや非球面レンズが使
用されている。それらのレンズは、焦点距離を短くする
必要があるため、高屈折率の光学ガラスが使用されるの
が通例である。また、デジタルカメラ用としても非球面
レンズが多用されており、高屈折高分散領域の精密プレ
ス成形用光学ガラスが要望されている。さらに、上記の
ようなレンズは、例えば光学ガラスを球状に研磨し、こ
れを加熱、軟化して精密プレス加工で所定の形状に形成
するため、プレス金型の寿命を考慮すると、より低融点
の光学ガラスが要望されている。 【0003】高屈折高分散で低融点の光学ガラスとして
は、従来よりSFタイプと呼ばれているものがある。し
かしながら、この光学ガラスは、PbOを大量に含んで
いるため、プレス成形時に金属鉛が製品の表面に析出し
て金型を損傷するばかりでなく、人体に有害であるため
好ましくない。そのため、PbOを含まずしかも低融点
のSFタイプ光学ガラスが要望され、それに応えるもの
として特開平5−51233号公報や特開平10−
316448号公報に記載されたような光学ガラスが提
案されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の光学ガラスは、SiO2−GeO2−Ti
O2−Nb2O5アルカリ金属酸化物系であるため、極
めて高価なGeO2を含有している。また、上記公報
に記載の光学ガラスは、P2O5−TeO2−Nb2O
5−アルカリ金属酸化物系であり、人体に有害なTeO
2を含有している。したがって、両者とも近年の要望に
応えるものではなかった。 【0005】したがって、本発明は、PbOやTeO2
といった人体に有害な成分やGeO 2といった高価な成
分を含まず、しかも低融点で量産性に優れた高屈折率高
分散のプレス成形レンズ用ガラスを提供することを目的
としている。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明のプレス成形レン
ズ用ガラスは、重量%で、P2O5:19〜25%、B
2O3:0〜5%、Li2O:0〜3%、Na2O:2
〜15%、K2O:0〜10%、BaO:0〜8%、B
i2O3:3〜22%、TiO2:1〜11%、Nb2
O5:23〜43%、WO3:3〜16%、Sb
2O3:0〜1%の組成を有し、屈折率が1.83%以
上、ガラス転移温度が520℃以下であることを特徴と
している。 【0007】以下、上記数値限定の根拠を本発明の作用
とともに説明する。なお、以下の説明において「%」は
重量%を意味する。 P2O5:19〜25% P2O5は光学ガラスの骨格となる網目構造を形成する
ために必須の成分である。P2O5は、SiO2やGe
O2よりも光学ガラスを低融点化するのに有効な成分で
あるが、その含有量が19重量%未満では失透し易くな
る。一方、P2O5の含有量が25%を超えると、高屈
折率が得られなくなる。よって、P2O 5の含有量は1
9〜25%とした。 【0008】B2O3:0〜5% B2O3は任意成分であり、少量の添加で耐失透性を改
善する効果があるが、その含有量が5%を超えると、逆
に失透や分相が発生し易くなる。よって、B2O3の含
有量は0〜5%とした。なお、失透とは、光学ガラスを
高温で保持したときに結晶化による非均質が生じ、透明
性が劣化することを言う。また、分相とは、光学ガラス
を高温にしたときに複数の異なるガラスに分離する状態
を言い、プレス成形に好ましくない状態である。 【0009】Na2O:2〜15% アルカリ金属成分はP2O5におけるPおよびOの結合
を分断して光学ガラスの低融点化を促進するため、光学
ガラスの低融点化に有効な成分であるばかりでなく、耐
失透性を向上させる成分でもある。Na2Oの含有量が
2%未満であると、そのような効果が不充分となる。一
方、Na2Oの含有量が15%を超えると、失透し易く
なるばかりでなく、耐水性、耐酸性等の化学的耐久性が
劣化する。よって、Na2Oの含有量は2〜15%とし
た。 【0010】Li2O:0〜3% Li2Oは任意成分であり、これを適宜添加することに
よりNa2Oの作用を助長する。しかしながら、Li2
Oの含有量が3%を超えると、失透し易くなるばかりで
なく、耐水性、耐酸性等の化学的耐久性が劣化する。よ
って、Li2Oの含有量は0〜3%とした。 【0011】K2O:0〜10% K2Oも任意成分であり、これを適宜添加することによ
りNa2Oの作用を助長する。しかしながら、K2Oの
含有量が10%を超えると、失透し易くなるばかりでな
く、耐水性、耐酸性等の化学的耐久性が劣化する。よっ
て、K2Oの含有量は0〜10%とした。 【0012】BaO:0〜8% BaOも任意成分であり、屈折率の調整や耐失透性改善
のために適宜添加される。しかしながら、BaOの含有
量が8%を超えると、所望の高分散が得られなくなる。
よって、BaOの含有量は0〜8%とした。 【0013】Bi2O3:3〜22% Bi2O3は本発明の最も重要な成分であり、アルカリ
金属成分に起因する耐水性、耐酸性等の化学的耐久性の
低下を補償するとともに、それ自体にも光学ガラスの融
点を下げる効果があるばかりでなく、高屈折率高分散を
得るために有効な成分である。Bi2O3の含有量が3
%未満であると、そのような効果が不充分となる。一
方、Bi2O3の含有量が22%を超えると、耐失透性
が劣化する。よって、Bi2O3の含有量は3〜22%
とした。 【0014】TiO2:1〜11% TiO2は、高屈折率高分散性を得るために有効である
とともに、Bi2O3と共存することで耐失透性を向上
させる。TiO2の含有量が1%未満ではそのような効
果が不充分であり、11%を超えると耐失透性を劣化さ
せる。よって、TiO2の含有量は1〜11%とした。 【0015】Nb2O5:23〜43% Nb2O5は、高屈折率高分散性を得るために有効であ
るとともに、Bi2O 3と共存することで耐失透性を向
上させる。Nb2O5の含有量が1%未満ではそのよう
な効果が不充分であり、11%を超えると耐失透性を劣
化させる。よって、Nb2O5の含有量は1〜11%と
した。 【0016】WO3:3〜16% WO5は、高屈折率高分散性を得るために有効であると
ともに、Bi2O3と共存することで耐失透性を向上さ
せる。WO5の含有量が3%未満ではそのような効果が
不充分であり、16%を超えると耐失透性を劣化させ
る。よって、WO 5の含有量は3〜16%とした。 【0017】Sb2O3:0〜1% 一般に、P2O5ベースの光学ガラスの場合、Tiイオ
ンやNbイオンがしばしば光学ガラス中で還元され易い
状態となり、光学ガラスが茶色〜紫色に着色される現象
が見られる。このような現象は、アルカリ金属成分の含
有率を比較的多くしたり、光学ガラス製造時の溶解雰囲
気を酸化性にすることで抑制することができる。しかし
ながら、前者の方法では耐水性、耐酸性等の化学的耐久
性が低下し、後者の方法では溶解が困難となる。 【0018】本発明では、Sb2O3を含有することに
より、TiイオンやNbイオンの還元に起因して生じた
着色を消色することができるとともに、脱泡剤としての
効果も得ることができる。Sb2O3の含有量は1%あ
れば十分であり、よって、0〜1%とした。なお、Sb
2O3の代わりに又はSb2O3に加えて亜砒酸やSn
O2を0〜1%含有することもできる。 【0019】本発明のプレス成形レンズ用光学ガラス
は、上記のような成分を含有することにより、屈折率
(nd)を1.83%以上、ガラス転移温度(Tg)を
520℃以下としたものであり、高屈折率で低温でのプ
レス成形を可能にすることができる。また、本発明のプ
レス成形レンズ用光学ガラスでは、アッベ数(rd)を
20〜24程度に制御して所望の高分散を達成すること
もできる。そして、人体や環境に有害な成分や高価な成
分を用いることなく、そのような効果を得ることができ
るので、光通信やデジタルカメラ等に使用されるレンズ
の材料として極めて有望である。 【0020】なお、本発明は、上記のような成分を含有
することにより、屈折率や分散性等の光学恒数を調整す
るとともに、耐溶融性を改善したものであるが、例えば
ZnO、SrO、CaO、MgO、CsO、Ta2O5
等を含有することができる。 【0021】本発明のプレス成形レンズ用光学ガラス
は、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、メタ燐酸塩等
を使用し、それらを所定の組成になるように秤量し混合
した後、白金製のるつぼを用いて電気炉で1100〜1
250℃の温度で溶解した後、それを予熱した金型に鋳
込み、徐冷することで製造することができる。 【0022】 【実施例】次に本発明の実施例について説明する。表1
に示す成分組成の酸化物を配合し、白金製のるつぼを用
いて電気炉で1200℃の温度で溶解した後、それを予
熱した金型に鋳込んでNo.1〜No.8の光学ガラス
を作製した。作製した光学ガラスの屈折率(nd)およ
びアッベ数(rd)を測定し、それらの値を表1に併記
した。また、各光学ガラスの転移温度(Tg)を測定し
たところ、いずれも520℃以下であった。 【0023】作製した光学ガラスからガラスブロックを
作製し、これに切断、研削および研磨を施して所定重量
の研磨球を作製した。次に、それら研磨球を使ってレン
ズをプレス成型したところ、550〜580℃でプレス
成形が可能であった。なお、その後、No.1〜No.
8の光学ガラスのレンズの評価を行ったところ、全てレ
ンズとして満足するものであった。 【0024】表1から判るように、本発明の光学ガラス
では、1.9前後の高い屈折率が得られるとともに、ア
ッベ数を20〜24の範囲に制御することができた。ま
た、ガラス転移温度が低く、低温でのプレス成形が可能
となった。 【0025】 【表1】 【0026】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、P
2O5:19〜25%、Na2O:2〜15%、Bi2
O3:3〜22%、TiO2:1〜11%、Nb
2O5:23〜43%、WO3:3〜16%、Sb2O
3:0〜1%の組成を有しているので、PbOやTeO
2といった人体に有害な成分やGeO2といった高価な
成分を含まず、しかも低融点で量産性に優れた高屈折率
高分散のプレス成形レンズ用ガラスを提供することがで
きる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量%で、P2O5:19〜25%、B
2O3:0〜5%、Li2O:0〜3%、Na2O:2
〜15%、K2O:0〜10%、BaO:0〜8%、B
i2O3:3〜22%、TiO2:1〜11%、Nb2
O5:23〜43%、WO3:3〜16%、Sb
2O3:0〜1%の組成を有し、屈折率が1.83%以
上、ガラス転移温度が520℃以下であることを特徴と
するプレス成形レンズ用光学ガラス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001326846A JP2003160355A (ja) | 2001-09-13 | 2001-10-24 | プレス成形レンズ用光学ガラス |
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