JP2004083344A - 環境対応型光学ガラス - Google Patents
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Abstract
【課題】鉛や砒素を含まず環境にやさしいうえに軽量化も図ることができる光学特性に優れた環境対応型光学ガラスを提供すること。
【解決手段】溶融急冷法により製造され、下記［化１］で表わされるＴｉ３＋を含まない環境対応型光学ガラス。
【化１】
また、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２などの酸化物を１種または２種以上、酸化物換算で０〜２０ｍｏｌ％の範囲で含有させることもできる。
【選択図】 なし
【解決手段】溶融急冷法により製造され、下記［化１］で表わされるＴｉ３＋を含まない環境対応型光学ガラス。
【化１】
また、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２などの酸化物を１種または２種以上、酸化物換算で０〜２０ｍｏｌ％の範囲で含有させることもできる。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛や砒素を含まず環境にやさしいうえに軽量化も図ることができる光学特性に優れた環境対応型光学ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子部品用の光学レンズ等は高い屈折率が要求されており、従来から鉛や砒素を含んだ光学ガラスが一般に用いられている。しかしながら、昨今の地球環境保護や資源有効活用の観点から、鉛や砒素の使用を極力避ける方向にあり、鉛や砒素を含まず環境にやさしい環境対応型光学ガラスの開発が求められるようになった。
【０００３】
そこで本発明者は、ＴｉＯ２単結晶が高い屈折率ならびに非線形屈折率を示すことに着目し、鉛や砒素に替えＴｉＯ２成分を多量に含有させた光学ガラスが高い屈折率ならびに非線形屈折率を示すと期待して、新たな光学ガラスの研究を行った。
しかしながら、リン酸塩以外のガラス系ではＴｉＯ２高含有ガラスの作製は困難であり、またリン酸塩ガラスはＴｉＯ２を多くの含有させることができるものの、不純物となるＴｉ３＋を多く含むためｄ−ｄ遷移による可視光吸収（５００〜５４０ｎｍ、６６０〜７１０ｎｍ）を示し、透過性が低く光学ガラスには適していないという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系ガラスから成り、鉛や砒素を含まず環境にやさしいうえに、屈折率やアッベ数等の光学特性に優れており、また低密度で軽量化も図ることができる環境対応型光学ガラスを提供することを目的として完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の環境対応型光学ガラスは、溶融急冷法で溶融時または溶融後に、酸化処理を施して得られる下記の化学式１で表わされるＴｉ３＋を含まないことを特徴とするものである。
【化２】
また、溶融温度を１３００〜１６００℃、溶融時間を０．５〜１０時間で溶融することが好ましく、これを請求項２に係る発明とし、徐冷温度を４００〜７００℃、徐冷時間を０．５〜２時間行い、その後放冷することが好ましく、これを請求項３に係る発明とし、熱処理温度を４００〜７００℃、熱処理時間を１０〜３００時間行い、その後放冷することが好ましく、これを請求項４に係る発明とする。更に、その他の成分として、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２などの酸化物を１種または２種以上、酸化物換算で２０ｍｏｌ％以下含有させることもでき、これを請求項５に係る発明とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を示す。
本発明でいう環境対応型光学ガラスとは、従来のように鉛や砒素を含まず環境にやさしいガラスをいい、下記の化学式１で表わされるＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系ガラスを基本としている。
【化３】
【０００７】
そして、リン酸塩ガラスはＴｉＯ２を多く含有させることができるものの、通常の溶融法による場合はＴｉ３＋を多く含むため可視光透過性が低く、光学ガラスには適していないとされている。そこで本発明では、Ｔｉ３＋を含まないように溶融急冷法で溶融時または溶融後に、酸化処理を施すことによりガラス中のＴｉ３＋の含有量の減少を図っている。
なお、ここでいう溶融急冷法とは、ガラスを一定温度で一定時間（例えば、１３００℃で５時間）保持した後、急冷する方法である。また、酸化処理とは空気中あるいは酸素雰囲気下において溶融あるいは熱処理することである。
【０００８】
６８ｍｏｌ％ＴｉＯ２・３２ｍｏｌ％Ｐ２Ｏ５組成のリン酸塩ガラス（ＴＰ）を溶融急冷法により作製し、以下の条件でガラス中に含まれるＴｉ３＋含有量の減少を試みた。
（ａ）６８ＴＰに対しては、酸素雰囲気下１２５０℃で再溶融した（６８ＲＴＰ）
（ｂ）６８ＲＴＰについては、バルクのまま酸素雰囲気下６５０℃で２４時間酸化処理した（Ｂ６８ＲＴＰ）
光吸収・ＥＳＲスペクトル測定によりＴｉ３＋の有無を確認した。この結果、図１に示されるように、６８ｍｏｌ％ＴｉＯ２・３２ｍｏｌ％Ｐ２Ｏ５組成のチタン酸塩ガラスの光吸収スペクトルは、６８ＴＰより６８ＲＴＰの方がＴｉ３＋の３ｄ電子の２Ｂ２ｇ→２Ｂ１ｇ遷移に帰属される波長約５４０ｎｍ付近の吸収ピークは小さくなり、Ｔｉ３＋含有量が少ないことが判る。これは再溶融により溶融温度が低下したためと考えられる。また、Ｂ６８ＲＴＰではそのピークは全く観察されず、無色透明であったことから、Ｔｉ３＋はほとんど存在しないと考えられ、ＥＳＲスペクトルからもこのことが確認できた。
なお、図２に６８ＴＰとＢ６８ＲＴＰのＴｉ３＋Ｘ−バンドＥＳＲスペクトル図を示す。
以上のことから、ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系ガラスに対しては溶融後の酸化処理の方が効果的であることがわかった。さらにバルク酸化においては空気中での酸化処理でもほぼ同じ結果が得られることを確認している。従って、ガラス製造工程に新たな再溶融工程を取り入れる必要もなく、既存の製造工程で無色透明なガラスの作製が可能である。
【０００９】
このようにして得られたガラスを光学研摩したものは、無色透明で屈折率は１．９０、アッベ数は１８．１、密度２．９２ｇ／ｃｍ３であり、高屈折高分散ガラスで十分に光学ガラスとして使用に供せられるものである。また、従来の鉛含有ガラスに比べて約半分の低密度であり、電子機器等の軽量化に大いに役立つこととなる。
【００１０】
また、その他の成分として、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２などの酸化物を１種または２種以上、酸化物換算で０〜２０ｍｏｌ％の範囲で含有させることもでき、ガラスの使用目的に応じて前記成分を適宜添加すれば、更に優れた特性を付与することができることとなる。
【００１１】
＜実施例＞
表１に示される原料を所定量秤量して乳鉢で混合し、空気中１３００〜１４５０℃で１〜５時間溶融後、急冷してガラス化した。なお、９００〜１１００℃で原料の分解（脱気）を行えば、より均一なガラスを得ることができ有効である。６５０℃で１時間徐冷後、空気中６５０℃で２４〜２００時間酸化処理し、無色透明なガラスを得た。
得られたガラスの屈折率、アッベ数、密度、透過率、着色度は表１に示されるとおりであり、いずれも光学ガラスとして十分に使用に供せられるものであることが確認できた。
なお、比較例として従来の鉛を含んだ光学ガラスの組成と、屈折率および密度を表２に示す。本発明を比較例と比べると、本発明のガラスの屈折率は従来の鉛を含んだ光学ガラスとほぼ同等であり、一方、密度は約半分で大幅な軽量化が図られていることが確認できた。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明はＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系ガラスから成り、鉛や砒素を含まず環境にやさしいうえに、屈折率やアッベ数等の光学特性に優れており、また低密度で軽量化も図ることができるものである。
よって本発明は従来の問題点を一掃した環境対応型光学ガラスとして、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】６８ｍｏｌ％ＴｉＯ２・３２ｍｏｌ％Ｐ２Ｏ５組成のリン酸塩ガラスの光吸収スペクトルを示すグラフである。
【図２】６８ＴＰとＢ６８ＲＴＰのＴｉ３＋Ｘ−バンドＥＳＲスペクトル図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛や砒素を含まず環境にやさしいうえに軽量化も図ることができる光学特性に優れた環境対応型光学ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子部品用の光学レンズ等は高い屈折率が要求されており、従来から鉛や砒素を含んだ光学ガラスが一般に用いられている。しかしながら、昨今の地球環境保護や資源有効活用の観点から、鉛や砒素の使用を極力避ける方向にあり、鉛や砒素を含まず環境にやさしい環境対応型光学ガラスの開発が求められるようになった。
【０００３】
そこで本発明者は、ＴｉＯ２単結晶が高い屈折率ならびに非線形屈折率を示すことに着目し、鉛や砒素に替えＴｉＯ２成分を多量に含有させた光学ガラスが高い屈折率ならびに非線形屈折率を示すと期待して、新たな光学ガラスの研究を行った。
しかしながら、リン酸塩以外のガラス系ではＴｉＯ２高含有ガラスの作製は困難であり、またリン酸塩ガラスはＴｉＯ２を多くの含有させることができるものの、不純物となるＴｉ３＋を多く含むためｄ−ｄ遷移による可視光吸収（５００〜５４０ｎｍ、６６０〜７１０ｎｍ）を示し、透過性が低く光学ガラスには適していないという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系ガラスから成り、鉛や砒素を含まず環境にやさしいうえに、屈折率やアッベ数等の光学特性に優れており、また低密度で軽量化も図ることができる環境対応型光学ガラスを提供することを目的として完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の環境対応型光学ガラスは、溶融急冷法で溶融時または溶融後に、酸化処理を施して得られる下記の化学式１で表わされるＴｉ３＋を含まないことを特徴とするものである。
【化２】
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を示す。
本発明でいう環境対応型光学ガラスとは、従来のように鉛や砒素を含まず環境にやさしいガラスをいい、下記の化学式１で表わされるＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系ガラスを基本としている。
【化３】
そして、リン酸塩ガラスはＴｉＯ２を多く含有させることができるものの、通常の溶融法による場合はＴｉ３＋を多く含むため可視光透過性が低く、光学ガラスには適していないとされている。そこで本発明では、Ｔｉ３＋を含まないように溶融急冷法で溶融時または溶融後に、酸化処理を施すことによりガラス中のＴｉ３＋の含有量の減少を図っている。
なお、ここでいう溶融急冷法とは、ガラスを一定温度で一定時間（例えば、１３００℃で５時間）保持した後、急冷する方法である。また、酸化処理とは空気中あるいは酸素雰囲気下において溶融あるいは熱処理することである。
【０００８】
６８ｍｏｌ％ＴｉＯ２・３２ｍｏｌ％Ｐ２Ｏ５組成のリン酸塩ガラス（ＴＰ）を溶融急冷法により作製し、以下の条件でガラス中に含まれるＴｉ３＋含有量の減少を試みた。
（ａ）６８ＴＰに対しては、酸素雰囲気下１２５０℃で再溶融した（６８ＲＴＰ）
（ｂ）６８ＲＴＰについては、バルクのまま酸素雰囲気下６５０℃で２４時間酸化処理した（Ｂ６８ＲＴＰ）
光吸収・ＥＳＲスペクトル測定によりＴｉ３＋の有無を確認した。この結果、図１に示されるように、６８ｍｏｌ％ＴｉＯ２・３２ｍｏｌ％Ｐ２Ｏ５組成のチタン酸塩ガラスの光吸収スペクトルは、６８ＴＰより６８ＲＴＰの方がＴｉ３＋の３ｄ電子の２Ｂ２ｇ→２Ｂ１ｇ遷移に帰属される波長約５４０ｎｍ付近の吸収ピークは小さくなり、Ｔｉ３＋含有量が少ないことが判る。これは再溶融により溶融温度が低下したためと考えられる。また、Ｂ６８ＲＴＰではそのピークは全く観察されず、無色透明であったことから、Ｔｉ３＋はほとんど存在しないと考えられ、ＥＳＲスペクトルからもこのことが確認できた。
なお、図２に６８ＴＰとＢ６８ＲＴＰのＴｉ３＋Ｘ−バンドＥＳＲスペクトル図を示す。
以上のことから、ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系ガラスに対しては溶融後の酸化処理の方が効果的であることがわかった。さらにバルク酸化においては空気中での酸化処理でもほぼ同じ結果が得られることを確認している。従って、ガラス製造工程に新たな再溶融工程を取り入れる必要もなく、既存の製造工程で無色透明なガラスの作製が可能である。
【０００９】
このようにして得られたガラスを光学研摩したものは、無色透明で屈折率は１．９０、アッベ数は１８．１、密度２．９２ｇ／ｃｍ３であり、高屈折高分散ガラスで十分に光学ガラスとして使用に供せられるものである。また、従来の鉛含有ガラスに比べて約半分の低密度であり、電子機器等の軽量化に大いに役立つこととなる。
【００１０】
また、その他の成分として、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２などの酸化物を１種または２種以上、酸化物換算で０〜２０ｍｏｌ％の範囲で含有させることもでき、ガラスの使用目的に応じて前記成分を適宜添加すれば、更に優れた特性を付与することができることとなる。
【００１１】
＜実施例＞
表１に示される原料を所定量秤量して乳鉢で混合し、空気中１３００〜１４５０℃で１〜５時間溶融後、急冷してガラス化した。なお、９００〜１１００℃で原料の分解（脱気）を行えば、より均一なガラスを得ることができ有効である。６５０℃で１時間徐冷後、空気中６５０℃で２４〜２００時間酸化処理し、無色透明なガラスを得た。
得られたガラスの屈折率、アッベ数、密度、透過率、着色度は表１に示されるとおりであり、いずれも光学ガラスとして十分に使用に供せられるものであることが確認できた。
なお、比較例として従来の鉛を含んだ光学ガラスの組成と、屈折率および密度を表２に示す。本発明を比較例と比べると、本発明のガラスの屈折率は従来の鉛を含んだ光学ガラスとほぼ同等であり、一方、密度は約半分で大幅な軽量化が図られていることが確認できた。
【００１２】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明はＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系ガラスから成り、鉛や砒素を含まず環境にやさしいうえに、屈折率やアッベ数等の光学特性に優れており、また低密度で軽量化も図ることができるものである。
よって本発明は従来の問題点を一掃した環境対応型光学ガラスとして、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】６８ｍｏｌ％ＴｉＯ２・３２ｍｏｌ％Ｐ２Ｏ５組成のリン酸塩ガラスの光吸収スペクトルを示すグラフである。
【図２】６８ＴＰとＢ６８ＲＴＰのＴｉ３＋Ｘ−バンドＥＳＲスペクトル図である。
Claims (5)
- 溶融急冷法で溶融時または溶融後に、酸化処理を施して得られる下記の化学式１で表わされるＴｉ３＋を含まないことを特徴とする環境対応型光学ガラス。
- 溶融温度を１３００〜１６００℃、溶融時間を０．５〜１０時間で溶融することによって得られる請求項１に記載の環境対応型光学ガラス。
- 徐冷温度を４００〜７００℃、徐冷時間を０．５〜２時間行い、その後放冷することによって得られる請求項１または２に記載の環境対応型光学ガラス。
- 熱処理温度を４００〜７００℃、熱処理時間を１０〜３００時間行い、その後放冷することによって得られる請求項１〜３のいずれかに記載の環境対応型光学ガラス。
- Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２などの酸化物を１種または２種以上、酸化物換算で２０ｍｏｌ％以下含有させた請求項１〜４のいずれかに記載の環境対応型光学ガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002247244A JP2004083344A (ja) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | 環境対応型光学ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002247244A JP2004083344A (ja) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | 環境対応型光学ガラス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004083344A true JP2004083344A (ja) | 2004-03-18 |
Family
ID=32054939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002247244A Withdrawn JP2004083344A (ja) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | 環境対応型光学ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004083344A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009209018A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Nidec Copal Corp | 光学ガラスおよびその製造方法 |
| JP2010083701A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Hoya Corp | 光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
| US7960300B2 (en) | 2006-09-14 | 2011-06-14 | Japan Aerospace Exploration Agency | Titanium-containing oxide glass and method for production thereof |
| WO2019151404A1 (ja) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | Hoya株式会社 | 着色ガラスおよびその製造方法 |
-
2002
- 2002-08-27 JP JP2002247244A patent/JP2004083344A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7960300B2 (en) | 2006-09-14 | 2011-06-14 | Japan Aerospace Exploration Agency | Titanium-containing oxide glass and method for production thereof |
| US8030232B2 (en) | 2006-09-14 | 2011-10-04 | Japan Aerospace Exploration Agency | Titanium-containing oxide glass and method for production thereof |
| JP2009209018A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Nidec Copal Corp | 光学ガラスおよびその製造方法 |
| JP2010083701A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Hoya Corp | 光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
| WO2019151404A1 (ja) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | Hoya株式会社 | 着色ガラスおよびその製造方法 |
| CN111556855A (zh) * | 2018-02-01 | 2020-08-18 | Hoya株式会社 | 着色玻璃及其制造方法 |
| JPWO2019151404A1 (ja) * | 2018-02-01 | 2021-03-04 | Hoya株式会社 | 着色ガラスおよびその製造方法 |
| JP7116095B2 (ja) | 2018-02-01 | 2022-08-09 | Hoya株式会社 | 着色ガラスおよびその製造方法 |
| JP2022164668A (ja) * | 2018-02-01 | 2022-10-27 | Hoya株式会社 | 複合化ガラス |
| JP7425128B2 (ja) | 2018-02-01 | 2024-01-30 | Hoya株式会社 | 複合化ガラス |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20051101 |