JP2004519402A

JP2004519402A - 高ｎＤを持つ眼用セグメントガラス

Info

Publication number: JP2004519402A
Application number: JP2002571415A
Authority: JP
Inventors: コント，マリー; マルク，ポーロ
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2004-07-02
Also published as: CA2408225A1; MXPA03000625A; EP1280741A1; BR0108000A; WO2002072491A1

Abstract

本発明は、重量パーセントで表して、２０〜＜２７％のＳｉＯ_２、５〜１１％のＢ_２Ｏ_３、２〜８％のＬｉ_２Ｏ、０〜５％のＮａ_２Ｏ、０〜５％のＫ_２Ｏ、７〜１５％のＢａＯ、０〜１１％のＣａＯ、７〜１２％のＬａ_２Ｏ_３、７〜２０％のＰｂＯ、７〜１４％のＴｉＯ_２、０〜５％のＺｒＯ_２、および８＜〜１６％のＮｂ_２Ｏ_５の酸化物を含み、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＞６％、ＢａＯ＋ＣａＯ＋Ｌａ_２Ｏ_３＞２７％、およびＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＰｂＯ＞２９％である組成を持つ非常に高い屈折率（１．７８＜ｎ≦１．８３）のガラス、多焦点矯正レンズのためのセグメントの製造へのその使用、およびそのようなセグメントを少なくとも１つ構造に組み込んだ多焦点矯正レンズに関する。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は非常に高い屈折率の無機ガラスに関し、より詳しくは、その屈折率は、１．７８より大きく、１．８３以下である。このガラスは、特に、光学ガラスまたは眼用ガラスとしての興味深い用途を持ち、より詳しくは、多焦点矯正レンズの製造に関係するセグメントの製造に適している。本発明のガラス中に少なくとも１つのセグメントを組み込んだ多焦点矯正レンズは、本発明の不可欠な要素を構成する。
【０００２】
発明の背景
多焦点レンズは、ガラス製の主要レンズおよびその上に融着されたガラス製の１つ以上のセグメントから構成される。これらのセグメントは、主要レンズの屈折率よりも高い屈折率を持ち、これにより、矯正力の高い区域を得ることができる。このセグメントは通常、ガラス全体を、主要レンズを構成するガラスの軟化点に近い温度まで上昇させる熱処理中に、主要レンズにしっかりと結合される。
【０００３】
その結果、セグメントガラスは、主要レンズのガラスのものに近い粘度特性を有さなければならない。それらのガラスは、近い熱膨張特性も有さなければならず、したがって、生じた結合は、非常に低い歪みレベルである。
【０００４】
本発明の目的は、コーニング・エス・エー（ＣｏｒｎｉｎｇＳ．Ａ．）社により製造されている眼用ガラスであって、１．６の屈折率および４１のアッベ数を持ち、以下の物理的特性：
− 熱膨張係数：１００×１０^−７／Ｋ（２５から３００℃）；
− 軟化点：６１０℃；
− 歪み点：４６０℃；および
− アニール点：４９０℃；
を持つ眼用ガラスに特に融着可能である、１．７８から１．８３（１．７８＜ｎ≦１．８３）の範囲の屈折率を持つガラスを得ることにあった。
【０００５】
この眼用ガラスは、８００８のコード名を持つ。このガラスは米国特許第４５４０６７２号に記載されたものである。
【０００６】
コード名８００８のガラスに融着可能にするために、目的のガラスは、少なくとも、約９０から１１０×１０^−７／Ｋの熱膨張係数および約５７０から６２０℃の範囲の軟化点を有さなければならないことが実験的に決定された。
【０００７】
本発明の範囲内で解決すべき技術的問題は、実際に、以下の仕様：
− 非常に高い屈折率：１．７８＜ｎ≦１．８３；
− ３０より大きいアッベ数；
− 熱膨張係数：９０から１１０×１０^−７／Ｋ（２５から３００℃まで）の範囲；
− 軟化点：５７０から６２０℃の範囲；
− コード名８００８のガラスに融着可能である；
− 良好な化学的耐久性（すなわち、良好な耐酸性；それゆえ、前記ガラス、したがって、このガラス製のレンズに様々な表面処理を施すことが可能である）；
を満たすガラスを提供することにあった。
【０００８】
従来技術
従来技術によれば、１．７９より大きい屈折率を持ち、セグメントガラスとして使用できるガラスがいくつか既に知られている。
【０００９】
しかしながら、上述した仕様を持つものは知られていない。
【００１０】
同じ用途に使用されるが、より低い屈折率：１．７０≦ｎ≦１．７８を持つガラスが、２つの特許出願、仏国特許出願公開第２７６２８３７号および同第２７６９６１８号の各明細書に記載されている。これらのガラスは、重量で表して、以下の組成を持つ：
【化１】

これらのガラスは、熱膨張、軟化点、化学的耐久性およびコード名８００８のガラスとの相溶性の観点から前記仕様を満たすが、要求される屈折率を得ることができない。
【００１１】
従来技術のこれらのガラスは、それぞれ、本発明のガラスのものよりも高いシリカ含有量および低いニオブ含有量を持つ。さらに、仏国特許出願公開第２７６９６１８号によるガラスは、本発明のガラスよりも高い鉛含有量を持つ。
【００１２】
米国特許第４３５１９０６号明細書において、１．７４５から１．７７１の範囲の屈折率を有する光学ガラスが記載されている。それらのガラスは、重量で表して、以下の組成を持つ：
【化２】

上述した仕様に関して、これらのガラスは、それぞれ、低すぎる（１．７４５から１．７７１の範囲）屈折率および高すぎる（６４０℃〜７００℃）軟化点を持つ。これらのガラスは、コード名８００８のガラスには融着できない。
【００１３】
それゆえ、上述した仕様を満たすために、独自の解決策（独自のガラス組成物）を提案する。本発明の新規のガラスは、良好どころか優れた化学的耐久性と共に、非常に高い屈折率（１．７８＜ｎ≦１．８３）を示す点で注目に値する。これらの２つのタイプの特性を併せ持つガラスを開発することは、分かりきったことではなかった。
【００１４】
発明の概要
したがって、重量百分率で表して、以下の酸化物組成を持つ新規なガラスを提案する：
【化３】

発明の説明
本発明のガラスは、上記に指定した量の上述した酸化物から実質的に得られる。もちろん、他の酸化物が存在する（下記参照）ことが排除されるものではないが、いずれの場合にも、それら他の酸化物は有意の量では存在せず（常に５重量％以下）、求められている特性に著しい影響は与えない。それらの酸化物は、調節のためのみに存在する。
【００１５】
随意的成分（Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＺｒＯ_２）に関して、全ての有用な目的にとって、それらが著しい影響を作用させ始める最小存在量は一般に、約０．５％である。したがって、本発明のガラスはそれらの成分を含有してはならない、もしくは、含有するとしても、一般に、０．５％（重量％）の最小量だけである。
【００１６】
本発明の内容に関して、重量百分率で表して、以下の酸化物組成を持つガラスが好ましい：
【化４】

本発明のこれらの好ましいガラスは、特に、高い屈折率を持つ眼用ガラスにとって、非常に興味深い、非常に良好な化学的耐久性を有する。この組成範囲に属すガラスの全ては、標準化試験「Ａ．Ｏ．テスト」（当業者に馴染みがあり、本明細書の実施例の箇所にも出てくる）で、０．２ｍｇ／ｃｍ^２未満の重量減少を持つ。
【００１７】
重量百分率で表した酸化物組成を持つ本発明のガラスがより好ましい：
【化５】

以下の実施例３のガラスが、これらの特に好ましいガラスの内の１つである。重量百分率で表したそのガラスの組成が表１に示されている。
【００１８】
本発明のガラスの高い屈折率（１．７８＜ｎ≦１．８３）は、主に、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５およびＰｂＯの高含有量のために得られる。この理由のために、組成中のこれら３つの酸化物の合計は２９％より多くなければらない。さらに、表記の比率で用いられるＴｉＯ_２により、良好な化学的耐久性を得ることができる。ＰｂＯにより、ガラスの軟化点を低下させることができる。Ｎｂ_２Ｏ_５に関して、良好な透過および失透の特性を得るために、これは多量に用いられる。
【００１９】
酸化物ＢａＯ、ＣａＯおよびＬａ_２Ｏ_３は、アッベ数を低下させずに、屈折率および粘度を調節するために用いられる。これが、組成中のこれら３つの酸化物の合計が２７％より大きくなければならない理由である。
【００２０】
表記の比率で用いられる、アルカリ金属酸化物（Ｌｉ_２Ｏ、必要に応じてＮａ_２Ｏおよび必要に応じてＫ_２Ｏ）およびＢ_２Ｏ_３により、求められている膨張およぴ粘度の特性を得ることができる。特に、Ｌｉ_２Ｏは、軟化点を非常に強力に低下させる。
【００２１】
本発明のガラスの化学的耐久性は、そのＳｉＯ_２含有量に実質的に依存することが観察された。これが、この元素の含有量が少なくとも２０％である理由である。ＳｉＯ_２が２４％を超えると、屈折率を維持するのが比較的難しくなる。
【００２２】
ＺｒＯ_２は、高い屈折率を得るのに都合よく寄与するが、この元素の含有量が高すぎると、前記ガラスを非常に急速に失透させてしまう。
【００２３】
上述したように、本発明のガラスの特性を調節するために、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｇＯおよびＳｒＯのような他の酸化物を加えても差し支えない。それらの合計量は、５％（重量）を超えてはならない。
【００２４】
所望であれば、漂白剤を加えても差し支えない。従来の着色元素、例えば、遷移金属酸化物や希土類酸化物を加えることにより、ガラスを着色することもできる。
【００２５】
Ａｓ_２Ｏ_３やＳｂ_２Ｏ_３のような従来の仕上げ剤、フッ化物、臭化物、または塩化物を、それらの総含有量が１％（重量）を超えないという条件で、加えることもできる。
【００２６】
本発明のガラスの製造には特に難しいことはない。どのような異例の条件や方策も必要としない。この製造は、当業者の範囲内である。
【００２７】
溶融すべき充填剤の調製に、酸化物、炭酸塩および硝酸塩のような従来の出発材料を使用しても差し支えない。出発材料の純度について、光学ガラスを得るための通常の対策で十分である（当然、光学品質のガラスを得ることが望ましい場合）。
【００２８】
別の目的によれば、本発明は、非常に屈折率の高い、多焦点矯正レンズのセグメントを製造するための、上記の独自の組成を持つガラスの使用に関する。言い換えれば、本発明の別の目的は、それ自体知られている様式で、屈折率ｎ_１のガラス製の主要レンズおよびこの主要レンズにしっかりと結合される、より高い屈折率ｎ_２（ｎ_２＞ｎ_１）のガラス製の少なくとも１つのセグメントを有してなる多焦点矯正レンズにあり、このセグメントは特徴的に、本発明の独自のガラス製である。本発明の多焦点矯正レンズは、概して、構造中にこのタイプのセグメントを１つだけ有する。しかしながら、このようなセグメントが複数存在することが除外されるものではない。
【００２９】
本明細書の冒頭に示したように、本発明のガラスは、最も具体的に、以下の特徴：
− 熱膨張係数：１００×１０^−７／Ｋ（２５から３００℃）；
− 軟化点：６１０℃；
を持つガラス（コード名８００８）に融着されるように開発されたものである。
【００３０】
ここに再度記載した２つの特徴は、融着を可能かつ効率的にする主な特徴である。
【００３１】
したがって、本発明は、より具体的には、第２の目的の内容において、主要レンズが前記ガラス（上述した特徴を持つ）製であり、セグメントが本発明のガラス製である、多焦点矯正レンズに関する。
【００３２】
特定の実施の形態
本発明を、以下の実施例１、２および３により、完全に非限定的様式で説明する。実施例３のガラスが、特に好ましい本発明のガラスである。
【００３３】
以下の特定の実施方法によれば、組成が以下の表に与えられている本発明のガラスを調製した。それらの組成は重量百分率で表されている。
【００３４】
各々の場合、４，０００ｇの出発材料を、白金坩堝中において１，２５０℃で１時間に亘り溶融した。次いで、ガラスを、２ｃｍの厚さの棒材に作製した。
【００３５】
アニーリングは、６０℃／時間の冷却速度で行った。
【００３６】
この実施方法は研究所の規模で行った。本発明のガラスは、従来の溶融および成形方法を用いて、工業的に製造してもよいのは当然である。
【００３７】
以下の表１には、得られたガラスの物理的特徴が記載されている。これらの特徴の測定は、従来の方法により行った。
【００３８】
測定した屈折率は、スペクトル光線「ｄ」により与えられる。
【００３９】
膨張係数は、２５から３００℃の範囲で測定した。膨張係数は、１０^−７／Ｋの倍数で表されている。
【００４０】
軟化点またはリトルトン点は、ガラスの粘度が１０^６．５Ｐａ・ｓ（１０^７．５ポアズ）である温度である。
【００４１】
耐久性は、眼用用途に通常用いられているテスト、すなわち、Ａ．Ｏ．テストにより評価した。このテストは、表面が研磨されている試料を１０分間に亘り、２５℃に維持されている１０重量％の塩酸溶液中に浸漬し、試料を取り出し、試料の重量減少を測定する各工程を有してなる。次いで、この重量減少を表面単位当たりに換算する。本発明の好ましい分野のガラスは、０．２ｍｇ／ｃｍ^２未満の重量減少を有する。
【００４２】
【表１】

Claims

少なくとも１．７８の屈折率を持ち、酸化物基準の重量パーセントで表して、２０〜＜２７％のＳｉＯ_２、５〜１１％のＢ_２Ｏ_３、２〜８％のＬｉ_２Ｏ、０〜５％のＮａ_２Ｏ、０〜５％のＫ_２Ｏ、７〜１５％のＢａＯ、０〜１１％のＣａＯ、７〜１２％のＬａ_２Ｏ_３、７〜２０％のＰｂＯ、７〜１４％のＴｉＯ_２、０〜５％のＺｒＯ_２、および８＜〜１６％のＮｂ_２Ｏ_５から実質的になり、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＞６％、ＢａＯ＋ＣａＯ＋Ｌａ_２Ｏ_３＞２７％、およびＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＰｂＯ＞２９％である組成を持つことを特徴とする眼用ガラス。
重量パーセントで表して、２０〜２３％のＳｉＯ_２、５〜９％のＢ_２Ｏ_３、３〜７％のＬｉ_２Ｏ、０〜５％のＮａ_２Ｏ、９〜１２％のＢａＯ、５〜１１％のＣａＯ、７〜１１％のＬａ_２Ｏ_３、８〜１３％のＰｂＯ、８〜１２％のＴｉＯ_２、２〜５％のＺｒＯ_２、および９〜１５％のＮｂ_２Ｏ_５を含む酸化物の組成を持つことを特徴とする請求項１記載のガラス。
重量パーセントで表して、２１〜２３％のＳｉＯ_２、６．８〜７．８％のＢ_２Ｏ_３、５．１〜６．１％のＬｉ_２Ｏ、０．２〜２．２％のＮａ_２Ｏ、８．７〜９．７％のＣａＯ、１０．２〜１１．２％のＢａＯ、８．７〜１０．７％のＰｂＯ、３．６〜４．６％のＺｒＯ_２、８〜１０％のＴｉＯ_２、１２．４〜１３．４％のＮｂ_２Ｏ_５、および７．８〜８．８％のＬａ_２Ｏ_３を含む酸化物の組成を持つことを特徴とする請求項１または２記載のガラス。
酸化物基準の重量パーセントで表して、２２．０％のＳｉＯ_２、７．３％のＢ_２Ｏ_３、５．６％のＬｉ_２Ｏ、１．２％のＮａ_２Ｏ、９．２％のＣａＯ、１０．７％のＢａＯ、９．７％のＰｂＯ、４．１％のＺｒＯ_２、９．０％のＴｉＯ_２、１２．９％のＮｂ_２Ｏ_５、および８．３％のＬａ_２Ｏ_３からなることを特徴とする請求項３記載のガラス。
多焦点眼用レンズのためのセグメントであって、９０×１０^−７／Ｋから１１０×１０^−７／Ｋの範囲の熱膨張係数、５７０〜６２０℃の軟化点、１．７８〜１．８３の屈折率、および酸化物基準の重量パーセントで表した、請求項１記載の組成を有することを特徴とするセグメント。
２０〜２３％のＳｉＯ_２、５〜９％のＢ_２Ｏ_３、３〜７％のＬｉ_２Ｏ、０〜５％のＮａ_２Ｏ、９〜１２％のＢａＯ、５〜１１％のＣａＯ、７〜１１％のＬａ_２Ｏ_３、８〜１３％のＰｂＯ、８〜１２％のＴｉＯ_２、２〜５％のＺｒＯ_２、および９〜１５％のＮｂ_２Ｏ_５を含む組成を持つことを特徴とする請求項５記載のセグメント。
２１〜２３％のＳｉＯ_２、６．８〜７．８％のＢ_２Ｏ_３、５．１〜６．１％のＬｉ_２Ｏ、０．２〜２．２％のＮａ_２Ｏ、８．７〜９．７％のＣａＯ、１０．２〜１１．２％のＢａＯ、８．７〜１０．７％のＰｂＯ、３．６〜４．６％のＺｒＯ_２、８〜１０％のＴｉＯ_２、１２．４〜１３．４％のＮｂ_２Ｏ_５、および７．８〜８．８％のＬａ_２Ｏ_３を含む組成を持つことを特徴とする請求項５記載のセグメント。
２２．０％のＳｉＯ_２、７．３％のＢ_２Ｏ_３、５．６％のＬｉ_２Ｏ、１．２％のＮａ_２Ｏ、９．２％のＣａＯ、１０．７％のＢａＯ、９．７％のＰｂＯ、４．１％のＺｒＯ_２、９．０％のＴｉＯ_２、１２．９％のＮｂ_２Ｏ_５、および８．３％のＬａ_２Ｏ_３を含む組成を持つことを特徴とする請求項５記載のセグメント。
主要レンズおよび該主要レンズに融着される、請求項５記載のセグメントから構成される多焦点レンズ。
前記セグメントが、２０〜２３％のＳｉＯ_２、５〜９％のＢ_２Ｏ_３、３〜７％のＬｉ_２Ｏ、０〜５％のＮａ_２Ｏ、９〜１２％のＢａＯ、５〜１１％のＣａＯ、７〜１１％のＬａ_２Ｏ_３、８〜１３％のＰｂＯ、８〜１２％のＴｉＯ_２、２〜５％のＺｒＯ_２、および９〜１５％のＮｂ_２Ｏ_５を含む組成を持つことを特徴とする請求項９記載の多焦点レンズ。
前記セグメントが、２１〜２３％のＳｉＯ_２、６．８〜７．８％のＢ_２Ｏ_３、５．１〜６．１％のＬｉ_２Ｏ、０．２〜２．２％のＮａ_２Ｏ、８．７〜９．７％のＣａＯ、１０．２〜１１．２％のＢａＯ、８．７〜１０．７％のＰｂＯ、３．６〜４．６％のＺｒＯ_２、８〜１０％のＴｉＯ_２、１２．４〜１３．４％のＮｂ_２Ｏ_５、および７．８〜８．８％のＬａ_２Ｏ_３を含む組成を持つことを特徴とする請求項９記載の多焦点レンズ。
前記セグメントが、２２．０％のＳｉＯ_２、７．３％のＢ_２Ｏ_３、５．６％のＬｉ_２Ｏ、１．２％のＮａ_２Ｏ、９．２％のＣａＯ、１０．７％のＢａＯ、９．７％のＰｂＯ、４．１％のＺｒＯ_２、９．０％のＴｉＯ_２、１２．９％のＮｂ_２Ｏ_５、および８．３％のＬａ_２Ｏ_３を含む組成を持つことを特徴とする請求項９記載の多焦点レンズ。
前記主要レンズが、約１００×１０^−７／Ｋの熱膨張係数および約６１０℃の軟化点を有することを特徴とする請求項９記載の多焦点レンズ。