JP2004161598A

JP2004161598A - 光学ガラス

Info

Publication number: JP2004161598A
Application number: JP2003093282A
Authority: JP
Inventors: Susumu Uehara; 進上原
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP4169622B2

Abstract

【課題】屈折率（ｎ_d）が１．８８以上及びアッベ数（ν_d）が２２〜２８の範囲の光学定数を有し、ガラス転移点（Ｔｇ）が低い、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスを提供する。
【解決手段】質量％で、ＳｉＯ₂ １５〜２５％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、Ｌａ₂Ｏ₃ ０〜５％、ＴｉＯ₂ ５〜１５％、ＺｒＯ₂ ０〜１０％、Ｎｂ₂Ｏ₅ ３０〜５０％、ＷＯ₃ ０〜５％、ＣａＯ０〜１０％、ＢａＯ０〜１０％、Ｌｉ₂Ｏ３〜１２％、Ｎａ₂Ｏ０〜１０％、Ｋ₂Ｏ０〜１０％、Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜１５％、の範囲の各成分を含有し、転移点（Ｔｇ）が５００〜５８０℃、屈伏点（Ａｔ）が５５０〜６４０℃の範囲にある光学ガラス。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率（ｎ_d）が１．８８以上及びアッベ数（ν_d）が２２〜２８の範囲の光学定数を有する光学ガラスであって、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高屈折率領域の光学ガラスは酸化鉛を多量に含有する組成系が代表的であり、耐失透性が高いために安定で、かつガラス転移点（Ｔｇ）が低いため、精密モールドプレス成形用として使用されてきた。例えば、特開平１−３０８８４３号公報には酸化鉛を多量に含有する精密モールドプレス用の光学ガラスが開示されている。
【０００３】
しかしながら精密モールドプレス成形を実施する場合の環境は金型の酸化防止のために還元性雰囲気に保たれているため、ガラス成分に酸化鉛を含有しているとガラス表面から還元された鉛が析出し、金型表面に付着してしまい、金型の精密面を維持できなくなるという問題点があった。また、酸化鉛は環境に対して有害であり、フリー化が望まれてきた。
【０００４】
特開昭５２−４５６１２号公報には酸化鉛を含有しないＳｉＯ₂−Ｎｂ₂Ｏ₅−ＲＯ−Ｒ₂Ｏ系の光学ガラスが開示されている。しかしここに開示された光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は１．６１〜１．８０の範囲である。
【０００５】
特開２０００−１６８３０号公報には酸化鉛を含有せず、屈折率（ｎｄ）が１．７以上であり、屈伏点が５８０℃以下の光学ガラスが開示されている。しかし実施例には屈折率（ｎｄ）が１．８８以上の光学ガラスは具体的には示されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来の光学ガラスに見られる諸欠点を改善し、屈折率（ｎ_d）が１．８８以上の高屈折率領域の光学ガラスであって、アッベ数（ν_d）が２２〜２８の範囲の光学定数を有し、ガラス転移点（Ｔｇ）が低い、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意試験研究を重ねた結果、屈折率（ｎ_d）が１．８８〜１．９３、アッベ数（ν_d）が２２〜２８の範囲の光学定数を有するガラスにおいて、ガラス転移点（Ｔｇ）が５００〜５８０℃、屈伏点（Ａｔ）が５５０〜６４０℃の範囲にあること、かつ環境上好ましくない物質を含まず、精密モールドプレス性が極めて良好であるという光学ガラスが得られることを見いだし、本発明に至ったものである。
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の発明は、屈折率（ｎ_d）が１．８８以上及びアッベ数（ν_d）が２２〜２８の範囲の光学定数を有する光学ガラスであって、質量％で、
ＳｉＯ₂ １５〜２５％
Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５％
Ｌａ₂Ｏ₃ ０〜５％
ＴｉＯ₂ ５〜１５％
ＺｒＯ₂ ０〜１０％
Ｎｂ₂Ｏ₅ ３０〜５０％
ＷＯ₃ ０〜５％
ＣａＯ０〜１０％
ＢａＯ０〜１０％
Ｌｉ₂Ｏ３〜１２％
Ｎａ₂Ｏ０〜１０％
Ｋ₂Ｏ０〜１０％
Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜１５％
の範囲の各成分を含有し、ガラス転移点（Ｔｇ）が５００〜５８０℃の範囲にあることを特徴とする光学ガラスである。
【０００９】
本発明の光学ガラスは、屈折率（ｎ_d）が１．８８以上及びアッベ数（ν_d）が２２〜２８の範囲の光学定数を有すると共に、低いガラス転移点（Ｔｇ）を有する。本発明の光学ガラスは、好ましくはガラス転移点（Ｔｇ）５００〜５８０℃を有する。この範囲のガラス転移点を有することにより、本発明の光学ガラスは精密モールドプレス性が極めて良好である。また、同様の理由で、本発明の光学ガラスは、好ましくは屈伏点（Ａｔ）５５０〜６４０℃を有する。
【００１０】
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を前記の通りに限定した理由を以下に述べる。各成分は質量％にて表現する。尚、本明細書にて「実質的に含まない」という記載は、意識的にその成分を添加しないが、不純物として含まれるものは許容されるということを意味するものである。
【００１１】
ＳｉＯ₂成分はガラス形成酸化物として働く必須成分であり、耐失透性の向上に有効な成分であるが、その量が１５％未満ではその効果が不十分であり、２５％を超えると本発明の目的とする屈折率（ｎｄ）を満足できなくなる。従って、１５〜２５％の範囲に限定される。より好ましくは１６〜２４％の範囲にあり、特に好ましくは１８〜２２％の範囲にある。
【００１２】
ＧｅＯ₂成分は耐失透性の向上に有効な成分であり添加しうるが、非常に高価な成分であるため、０〜５％の範囲が好ましい。より好ましくは０〜４％の範囲にあり、特に好ましくは０〜２％の範囲にある。
【００１３】
Ｂ₂Ｏ₃成分は耐失透性の向上および低Ｔｇ化に有効な成分であるが、その量が５％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。従って、０〜５％の範囲に限定される。より好ましくは０〜４％の範囲にあり、特に好ましくは０．５〜２％の範囲にある。
【００１４】
Ｌａ₂Ｏ₃成分はガラスの屈折率を高めつつ、低分散化させるのに有効な成分である。また、本組成系においてＢ₂Ｏ₃成分と混在させることで耐失透性にも有効である。しかし、その量が５％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。従って、０〜５％の範囲に限定される。より好ましくは０〜４％の範囲にある。
【００１５】
ＴｉＯ₂成分は屈折率（ｎｄ）を高めるために非常に重要な必須成分であるが、その量が５％未満では効果が小さく、１５％を超えると耐失透性が悪くなる。従って、５〜１５％の範囲に限定される。より好ましくは８〜１４％の範囲にあり、特に好ましくは１０〜１３％の範囲にある。
【００１６】
ＺｒＯ₂成分は屈折率（ｎｄ）を高め、化学的耐久性を高めるために有効な成分であるが、その量が１０％を超えると耐失透性が悪くなる。従って、０〜１０％の範囲に限定される。より好ましくは０〜８％の範囲にあり、特に好ましくは２〜８％の範囲にある。
【００１７】
Ｎｂ₂Ｏ₅成分は目的の屈折率を満足するために非常に重要な必須成分であるが、その量が３０％未満では効果が不十分であり、５０％を超えると耐失透性が悪くなる。従って、３０〜５０％の範囲に限定される。より好ましくは３０％を越えて５０％未満の範囲にあり、特に好ましくは３２〜４８％の範囲にある。
【００１８】
ＷＯ₃成分は屈折率（ｎｄ）を高め、耐失透性を改善する効果があるが、その量が５％を超えると逆に耐失透性が悪くなる。従って、０〜５％の範囲に限定される。より好ましくは０〜４％の範囲にあり、特に好ましくは０〜３％の範囲にある。
【００１９】
ＣａＯ成分は耐失透性の向上、光学定数の調整に効果があるが、その量が１０％を超えると逆に耐失透性や化学的耐久性が悪くなる。従って、０〜１０％の範囲に限定される。より好ましくは０〜８％の範囲にあり、特に好ましくは実質的に含まないことが好ましい。
【００２０】
ＢａＯ成分は耐失透性の向上、光学定数の調整に効果があるが、その量が１０％を超えると逆に耐失透性や化学的耐久性が悪くなる。従って、０〜１０％の範囲に限定される。より好ましくは０〜８％の範囲にあり、特に好ましくは１〜６％の範囲にある。ＣａＯ成分及びＢａＯ成分の和は、耐失透性の向上及び光学定数の調整の為に、０〜１２％の範囲が好ましく、０．５〜１０％の範囲がより好ましく、１〜８％の範囲が特に好ましい。
【００２１】
Ｌｉ₂Ｏ成分はＴｇを大幅に下げるのに有効な必須成分であるが、３％未満ではその効果が不十分であり、１２％を超えると耐失透性が急激に低下する。従って、３〜１２％の範囲に限定される。より好ましくは４〜１１％の範囲にあり、特に好ましくは５〜１０％の範囲にある。
【００２２】
Ｎａ₂Ｏ成分はＴｇを下げつつ、混合アルカリ効果により化学的耐久性を高めるために有効な成分であるが、その量が１０％を超えると耐失透性が悪くなる。従って、０〜１０％の範囲に限定される。より好ましくは０〜８％の範囲にあり、特に好ましくは０〜６％の範囲にある。
【００２３】
Ｋ₂Ｏ成分はＴｇを下げつつ、混合アルカリ効果により化学的耐久性を高めるために有効な成分であるが、その量が１０％を超えると耐失透性が悪くなる。従って、０〜１０％の範囲に限定される。より好ましくは０〜８％の範囲にあり、特に好ましくは０〜６％の範囲にある。Ｌｉ₂Ｏ成分、Ｎａ₂Ｏ成分及びＫ₂Ｏ成分の和は、３〜３２％の範囲が好ましく、４〜２４％の範囲がより好ましく、６〜１６％の範囲が特に好ましい。
【００２４】
Ｂｉ₂Ｏ₃は高屈折率を維持しつつ、Ｔｇを低下させる効果のある成分であるが、その量が１５％を超えると耐失透性が悪くなる。従って、０〜１５％の範囲に限定される。より好ましくは０〜１２％の範囲にあり、特に好ましくは実質的に含まないことが好ましい。
【００２５】
Ｓｂ₂Ｏ₃成分はガラス熔融時の脱泡のために添加しうるが、その量は１％までで十分である。
【００２６】
本発明の光学ガラスにおいては、モールドプレス用光学ガラスとして不適当な成分であるＰｂＯ、Ｆ₂等を含有しないことが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２８】
表１〜３に、本発明の光学ガラスの実施例（Ｎｏ．１〜１３）の組成を示し、各実施例で得られたガラスの屈折率（ｎ_d）、アッベ数（ν_d）、ガラス転移点（Ｔｇ）、及び屈伏点（Ａｔ）を示した。
【００２９】
実施例Ｎｏ．１〜１３は、いずれも酸化物、炭酸塩及び硝酸塩などの通常の光学ガラス原料を表に示した各組成比になるように所定の割合で秤量混合した後、白金坩堝などに投入し、１１００〜１３００℃の温度で２〜５時間熔融し、撹拌均質化した後、適当な温度に下げて金型等に鋳込み徐冷した。実施例Ｎｏ．１〜１３については、無色透明なガラスが得られた。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
【表３】

【００３３】
ガラス転移点（Ｔｇ）及び屈伏点（Ａｔ）は、長さ５０ｍｍ、直径４ｍｍの試料を毎分４℃の一定速度で昇温加熱しつつ、試料の伸びと温度を測定して得られた熱膨張曲線から求めた。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明の光学ガラスは、屈折率（ｎ_d）が１．８８以上及びアッベ数（ν_d）が２２〜２８の範囲の光学定数を有する光学ガラスであって、ガラス転移点（Ｔｇ）が５００〜５８０℃の範囲内にあり、精密モールドプレス成形用に好適である。耐失透性が良好であるため、特に滴下法による精密モールドプレス成形用プリフォーム製造にも好適である。
【００３５】
また、本発明の光学ガラスは、近年急速に需要が増大している光通信用レンズに好適である。光通信用レンズは半導体レーザなどの発光体から放出されるレーザ光を光ファイバーに高効率で結合させるなどの働きをするガラスレンズで、光通信用部材には欠かせない微小光学部品である。このレンズにはボールレンズや非球面レンズなどが用いられるが、その特性として高屈折率であることが求められる。特に、本発明の光学ガラスは、非球面レンズとして使用する場合の精密モールドプレス成形に適している。

Claims

屈折率（ｎ_d）が１．８８以上及びアッベ数（ν_d）が２２〜２８の範囲の光学定数を有する光学ガラスであって、質量％で、
ＳｉＯ₂ １５〜２５％
Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５％
Ｌａ₂Ｏ₃ ０〜５％
ＴｉＯ₂ ５〜１５％
ＺｒＯ₂ ０〜１０％
Ｎｂ₂Ｏ₅ ３０〜５０％
ＷＯ₃ ０〜５％
ＣａＯ０〜１０％
ＢａＯ０〜１０％
Ｌｉ₂Ｏ３〜１２％
Ｎａ₂Ｏ０〜１０％
Ｋ₂Ｏ０〜１０％
Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜１５％
の範囲の各成分を含有し、ガラス転移点（Ｔｇ）が５００〜５８０℃の範囲にあることを特徴とする光学ガラス。