JP2004175592A - 光学ガラス - Google Patents

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山 義 之 中
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Abstract

【課題】特定のガラス物性を維持しつつガラス転移温度(Tg)が低く、モールドプレスに適し、着色がなく、かつ安価な成分で構成される光学ガラスを提供する。
【解決手段】光学ガラス中に、SiOを38〜62wt%;Bを1〜15wt%;BaOを2〜9wt%;Yを1〜10wt%;LiOを3〜12wt%;CaO、MgO、SrO、ZnOから選ばれる1種類以上を合計で10〜55wt%;を含んで構成され、さらに任意成分として、NaO、KO、Al、ZrOを加えて、屈折率(nd)1.56〜1.66、アッベ数(νd)52〜63の範囲の光学恒数値で、かつガラス転移温度が420℃〜580℃の光学ガラスとする。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学ガラス、特に屈折率(nd)が1.56〜1.66、アッベ数(νd)が52〜63の光学恒数値を有し、さらにガラス転移温度が420℃〜580℃の特性をもつモールド成形に適したSiO−B−BaO−LiO−Y−RO(R=Mg,Ca,Sr,Zn)系光学ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】
バリウムクラウンガラスや重クラウンガラスは、古くから大量に生産されているガラスであるが、多くは軟化点が600℃より高いので成形温度を高くしなくてはならず、プレス成形後に研削または研磨を必要としない光学素子を直接成形するモールドプレス用ガラスとしては不適当である。そこで、ガラスにアルカリ金属酸化物とTeO成分を加える方法[特許文献1参照]が提案されたが、TeOは価格が高く経済的に満足できるものではなかった。また、SiO−B−CaO−LiO系ガラスとする方法[特許文献2参照]の提案があるが、これは化学的耐久性が充分でなく、モールドプレス用ガラスとしては不適当であった。また、NbやTiOを加えた組成で溶融性を改善したガラスとする方法[特許文献3参照]は、Nbを配合することでコストが高くなり、また着色し易いという問題点があった。このような事情から、低い温度で成形できる光学ガラス、特に、屈折率(nd)が1.56〜1.66、アッベ数(νd)が52〜63の光学恒数値をもつ光学ガラスを、経済的に製造することが望まれていた。
【0003】
【特許文献1】
特開平4−292435号公報(2頁)
【特許文献2】
特開昭60−122747号公報(1〜2頁)
【特許文献3】
特開平6−107425号公報(2頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点を解決すべく本発明の目的は、特定のガラス物性を維持しつつガラス転移温度(Tg)が低く、モールドプレスに適し、着色がなく、かつ安価な成分で構成される光学ガラスを提供することにある。
【0005】
【発明が解決しようとする手段】
上記の課題を解決すべく請求項1の発明は光学ガラスに係り、光学ガラス中に、SiOを38〜62wt%;Bを1〜15wt%;BaOを2〜9wt%;Yを1〜10wt%;LiOを3〜12wt%;CaO、MgO、SrO、ZnOから選ばれる1種類以上を、CaOは33wt%、MgOは16wt%、SrOは20wt%、ZnOは20wt%をそれぞれ上限にして合計で10〜55wt%;を含んで構成されている。
【0006】
請求項2の発明は請求項1記載の光学ガラスに係り、さらに、NaO、KO、Al、ZrOから選ばれる一種類以上を、光学ガラス組成物中にNaOとKOはNaOとKOの合計で17wt%を上限にして、Alは10wt%を上限にして、ZrOは10wt%を上限にして加えることからなっている。
【0007】
請求項3の発明は請求項1または2記載の光学ガラスに係り、前記光学ガラスは、屈折率(nd)1.56〜1.66、アッベ数(νd)52〜63の光学恒数値を有し、かつガラス転移温度が420℃〜580℃である。
である。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ガラスは、上記に示した特定の成分構成でなっている。これらの成分は、光学ガラスの成分としてそれぞれ異なった機能をもち、その機能の組み合わせによりガラス転移温度が低く、かつ目的とする屈折率、アッベ数となり、さらに光学ガラスとして要求されるその他の要件を満たしている。従って、これら成分比は、光学ガラス中で微妙なバランスの上に立って決められたものであり、これら成分が上記範囲にあって初めて満足のいく光学ガラスとなる。
【0009】
SiOはガラス形成酸化物であり、屈折率に大きく影響を与える成分であり、光学ガラス中に38〜62wt%、好ましくは41〜62wt%含有する。38wt%未満では化学的耐久性が劣化し、62wt%を超えると溶融性が悪くなり、さらにガラス転移温度が上がることがある。
【0010】
もガラス形成酸化物であり、光学ガラス中に1〜15wt%、好ましくは3〜11wt%含有する。1wt%未満では溶融性が悪くなり、失透し易く、15wt%を超えると化学的耐久性が悪くなることがある。
【0011】
BaOは、ガラスの屈折率を高め、かつ失透し難くする効果があり、光学ガラス中に2〜9wt、好ましくは5〜9wt%含有する。2wt%未満ではBaOの添加効果が充分発揮できず、9wt%を超えると逆に化学的耐久性が悪くなることがある。
【0012】
は光学ガラスの屈折率を高め、かつ化学的耐久性を向上させ、屈折率を上げる効果があり、光学ガラス中に1〜10wt%含有する。1wt%未満ではYの添加効果が十分発揮できず、10wt%を超えると溶融性が悪くなることがある。
【0013】
LiOは、光学ガラスの転移温度を下げる効果があり、光学ガラス中に3〜12wt%、好ましくは4〜12wt%含有する。3wt%未満では効果が充分ではなく、12wt%を超えると化学的耐久性が悪くなることがある。
【0014】
CaO、MgO、SrO、ZnOはそれぞれ、ガラスの屈折率を高め、かつ化学的耐久性を上げ、溶融性をよくする成分であり、CaO、MgO、SrO、ZnOから選ばれる一種、あるいは一種類以上を組み合わせて用いられ、光学ガラス中にこれらの成分合計で10〜55wt%、好ましくは10〜48wt%含有する。CaO、MgO、SrO、ZnOのそれぞれは、光学ガラス成分として全く同じ効果をもつものではなく、CaOは33wt%、MgOは16wt%、SrOは20wt%、ZnOは20wt%をそれぞれ単独で超えるとガラスが失透し易く、またガラス転移温度を上げることがある。
【0015】
本発明の光学ガラスは、上記成分に加え、さらに、NaO、KO、Al、ZrOから選ばれる一種類以上を加えることが出来る。NaO、KOはともにLiOのもつ光学ガラスの転移温度を下げる効果を補い、溶融性を良くする効果があり、光学ガラス中にNaOとKOの合計で17wt%を上限にして用いる。17wt%を超えると化学的耐久性が悪くなることがある。Alは耐失透性・耐久性を向上させる効果があり、光学ガラス組成物中10wt%を上限にして用いる。10wt%を超えると溶融性が悪くなることがある。ZrOは、ガラスの屈折率を高め、かつ化学的耐久性を向上させる効果があり、光学ガラス組成物中10wt%を上限にして用いる。10wt%を超えると溶融性が悪くなることがある。
【0016】
上記のように、本発明はSiO、B、BaO、Y、LiO、およびCaO、MgO、SrO、ZnOから選ばれる1種類以上を必須成分とし、これにNaO、KO、Al、ZrOを任意成分として配合される。この他、製造工程において脱泡効果を上げる為にSbあるいはAsを、あるいはその他の目的で上記以外の成分を加えることがある。
【0017】
また、清澄、着色、消色や光学恒数の微調整などの目的で公知の清澄剤や着色剤、La、Gd、P、フッ化物などの成分を前記ガラス組成に適量添加することがあるが、本発明が目的とする光学ガラスの達成に支障のない範囲でその他成分を添加することを妨げるものではない。
【0018】
本発明における光学ガラスは、通常の方法で製造することができる。代表的には、酸化物、炭酸塩、硝酸塩などの原料を目標組成となるように調合し、1100〜1400℃にて溶融させて、攪拌して均一化し、泡切れを行った後、金型に流し成形する。
【0019】
【実施例】
ガラスの原料である酸化物、炭酸塩、硝酸塩等を、表1に示した組成となるように調合し充分よく混合して白金坩堝に投入し、電気炉中1200〜1400℃で1〜2時間攪拌しつつ加熱溶解した。清澄後、攪拌均質化して予め加熱された鉄製の鋳型に鋳込み、徐冷して本発明の光学ガラスを製造した。得られた光学ガラスのd線に対する屈折率(nd)、アッベ数(vd)、ガラス転移温度を測定した。
【0020】
ガラスの組成、および測定結果を表1に示す。
【表1】
Figure 2004175592
本発明のガラス組成により、ガラス転移温度の低いガラスを得ることができた。
【0021】
本発明の組成例6、およびこれとほぼ同等の光学特性値を有し、Nb、TiOを含む光学ガラス〔特許文献3における実施例9に相当〕について、10mm内部透過率が80%となるときの波長を比較した。
【0022】
【表2】
Figure 2004175592
本発明実施例は、比較例より短波長で内部透過率が80%となる。このことは、本発明によるガラスの可視部短波長域での吸収が小さいこと、すなわちガラスに着色が少ないことを意味している。
【0023】
【発明の効果】
本発明の光学ガラスは、Nb、TiOを含まずに、透過率が優れ、ガラス転移温度が580℃以下のモールド成形に適するのガラスを得ることが出来る。NbやTiOは、光学ガラスを着色することがあり、またNbは価格的に高いので、これらを添加しないで光学ガラスを得られることは、工業的に意義が大きい。

Claims (3)

  1. 光学ガラス中に、
    SiOを38〜62wt%;
    を1〜15wt%;
    BaOを2〜9wt%;
    を1〜10wt%;
    LiOを3〜12wt%;
    CaO、MgO、SrO、ZnOから選ばれる1種類以上を、CaOは33wt%、MgOは16wt%、SrOは20wt%、ZnOは20wt%をそれぞれ上限にして合計で10〜55wt%;を含んで構成されることを特徴とする光学ガラス。
  2. さらに、NaO、KO、Al、ZrOから選ばれる一種類以上を、光学ガラス組成物中にNaOとKOはNaOとKOの合計で17wt%を上限にして、Alは10wt%を上限にして、ZrOは10wt%を上限にして加えることを特徴とする請求項1記載の光学ガラス。
  3. 前記光学ガラスは、屈折率(nd)1.56〜1.66、アッベ数(νd)52〜63の光学恒数値を有し、かつガラス転移温度が420℃〜580℃であることを特徴とする請求項1または2記載の光学ガラス。
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