JP2012020929A - フッ素無含有光学ガラス - Google Patents
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Abstract
【課題】特に環境保護的観点から望ましい有利な光学特性(vd/nd)をもち、同時にPbO、Tl2O、TeO2、CdO、ThOを用いず、さらに好ましくはSiO2及びLiO2も必要とせずに低ガラス転移温度が得られる光学ガラスを提供する。
【解決手段】組成を酸化物ベースの重量%で下記の範囲とする。P2O5;26〜35%、B2O3;10〜15%、Al2O3;5.5〜10%、BaO;25〜37%、SrO;0〜6%、CaO;8〜15%、ZnO;3〜10%、Bi2O3;0〜8%、Na2O;0〜2%、K2O;0〜2%、WO3;0〜10%、La2O3;0〜2%、Nb2O5;0〜1%、TiO2;0〜<1%、アルカリ土類金属酸化物総計≧40%、アルカリ金属酸化物総計;0〜2%、一般的清澄剤;0〜0.5%
【選択図】なし
【解決手段】組成を酸化物ベースの重量%で下記の範囲とする。P2O5;26〜35%、B2O3;10〜15%、Al2O3;5.5〜10%、BaO;25〜37%、SrO;0〜6%、CaO;8〜15%、ZnO;3〜10%、Bi2O3;0〜8%、Na2O;0〜2%、K2O;0〜2%、WO3;0〜10%、La2O3;0〜2%、Nb2O5;0〜1%、TiO2;0〜<1%、アルカリ土類金属酸化物総計≧40%、アルカリ金属酸化物総計;0〜2%、一般的清澄剤;0〜0.5%
【選択図】なし
Description
本発明は、フッ素・鉛無含有及び好ましくはヒ素無含有の光学リン酸ガラス、及び撮像、投影、遠距離通信、光通信工学、携帯駆動及びレーザテクノロジー分野における上記ガラスの利用、さらに光学部品及び光学部品のプレフォームに関する。
近年、光学技術及びオプトエレクトロニクス技術市場(撮像、投影、遠距離通信、光通信工学、携帯駆動及びレーザテクノロジー分野)においては、益々小型化の方向へと進んでいる。かかる傾向は益々小型化する最終製品から理解可能であり、単一部品及び最終製品部品のとどまることのない小型化が要求されている。光学ガラスメーカーにとっては、このような発展は最終製品数の増加にも拘わらず必要とされる原料ガラス量の明確な減少に繋がるものである。同時に、ガラスメーカーに対する価格面での圧迫増加は後続加工産業の一部においても生じている。すなわち、ブロックあるいはインゴットガラスからより小型の部品を製造する場合、製品に伴って生ずるくず材量がはるかに増加すること、及び小形部品の加工には大形部品の加工に比べてより多くの労力が必要とされるためである。
現在まで一般的に行われてきたブロックあるいはインゴットガラスから光学部品に用いるガラス部材を分離する方法に代えて、最近の加工技術においてはガラスの溶融直後に例えばゴブあるいは球体等のほぼ最終製品に近い形状のプレフォームを作成する方法が重視されている。例えば、後続の加工産業からは「精密ゴブ」と呼ばれる再プレス加工用のほぼ最終製品に近いプレフォームに対する需要がある。「精密ゴブ」は、好ましくは既に分割され、光学部品の最終形状に近い形状をもつ完全に燃焼艶付されたセミフリーあるいはフリー成形ガラス部材として理解される。
上述した精密ゴブは、所謂精密プレス加工あるいは精密成形を用いることにより、レンズ、非球面レンズ等の光学素子に有利に変換することが可能である。幾何学的形状のさらなる加工あるいは例えば表面研磨による表面加工は全く不要である。この方法を用いることにより、要求された少量のガラス溶融物(多数の材料少量片へ分配されたもの)を少ない切替え回数で柔軟に提供することが可能となる。サイクル数及び部材片数が比較的少数であり、また通常形状も小さいことから、本方法の付加価値を単に材料費に求めるわけにはいかない。それゆえ、製品は直ちにシステムへ組み入れられる状態にプレスされていなければならない。すなわち、時間を費やす仕上げ、冷却、及び/または常温加工後工程が不要とされなければならない。このような高度な精密性を要する器具のプレス加工方法を実施するためには、高度な幾何形状の精密性が要求されるため、高価な成形材料を用いる必要がある。そのため製造製品及び材料のコスト効率性は成形品の静置期間によって強く影響される。静置期間に関して極めて重要な因子は低い作業温度が好ましいことであるが、この作業温度は成形される材料の粘度がプレス加工に十分な粘度である場合にのみ低下させることが可能である。従って、加工温度、すなわち加工されるガラスのガラス転移温度Tgと成形加工のコスト効率性には、ガラスのガラス転移温度が低くなればなるほど、成形品の静置期間が長くなり、さらに利益マージンが高くなるという因果関係がある。このようなことから、所謂「低Tgガラス」、すなわち好ましくは低温での加工に適する粘度をもつ融点及び転移点の低いガラスが必要とされていると結論づけることができる。
ガラス溶融物の加工技術においては、新たに「ショート」ガラス、すなわち比較的小さな温度変化によって一定の粘度範囲内で粘度が大きく変化するガラスに対する需要が高まっている。かかる特性は、熱プレス期間、すなわち嵌合期間を減らせることから溶融工程において有利である。このような特性の改善により、一方において収量の増加、つまり1サイクルに要する時間が減少される。また他方において、型材料を継続使用できるため、全体としての製造コストにとって有利となる。「ショート」ガラスにはさらに、「ロング」ガラスよりも速く冷却される利点があるほか、結晶化し易いガラスでも加工が可能である。二次成形工程において問題となる種結晶の予備成形を行う必要もなくなる。そのため、このような「ショート」ガラスから繊維を引き出すことも可能となる。
さらに、このようなガラスには、上記特性及び必要な光学特性をもつ他に、十分な耐薬品性をもち、かつ膨張係数が小さいことが望ましい。
同様な光学的位置付けにあり、あるいは同等な化学組成をもつ技術水準としてのガラスを挙げることができるが、これらのガラスには考慮すべき欠陥がある。とりわけ、これらのガラスの多くのものには溶融過程において極めて容易に蒸発するフッ素及び/またはLi2Oが高含量含まれているため、ガラス組成を正確に調整することが困難である。また、このような蒸発はプレス加工に対してマイナスに作用する。すなわちプレス加工においてガラスが再加熱されると型表面に蒸着してガラス上に析出する可能性がある。さらに、多くのガラスには網状組織形成材としてSiO2が含まれ、これによってガラス転移温度が上昇して粘度曲線がさらに長くなる。
最新の文献には、高含量のNb2O5(22重量%以上)、さらにはTiO2が必須成分として記載されている。Nb2O5及びTiO2はいずれも屈折率(nd)を強く増大させると共にアッベ数(vd)を強く減少させる。nd1.60〜1.64、及びvd56〜64の光学的位置付けを得るためには、Nb2O5及びTiO2の含量は極めて少なくなければならず、特にこれら成分は1重量%以下にされるか、あるいは好ましくは組成中に含まれるべきではない。
JP20010−58845、JP2003−300751及びJP08−104537には精密成形用に必要な程度まで高屈折率かつ高分散性である光学ガラスが開示されている。これらのガラスにはNb2O5が成分として不可避的に極めて高含量で含まれている。このようなガラスでは56より大きいアッベ数を与えることは不可能である。
US2005/054511には着色成分であるCuOを不可避的に含んだ精密成形用の光学ガラスが開示されている。
DE1023861ではアルカリ土類金属を10〜40重量%含む光学ガラスについて言及されている(請求項1参照)。しかしながら、高屈折率及び高アッベ数を可能とするためには、アルカリ土類金属含量を40%以上とすることが必要である。さらに、本特許に従ったガラスには酸化アルミニウムが含まれていない。しかしながら、この成分はリン酸ガラスの耐薬品性を改善させるために必須である。また、限定された範囲内で望ましい勾配の粘度曲線を得るためにも必須である。さらに、DE1023861に開示されたガラスには環境的に安全を損なう酸化カドミウムと少量の酸化鉛が含まれている。
DE1089934には、屈折率が1.53〜1.68であり、含まれるアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化ランタン、酸化ヒ素、酸化アンチモン、酸化鉛及び酸化ビスマスの総量が48重量%以上にはならない光学クラウンガラスについて開示されている。このようなガラス系では、本発明によって達成されるような一方における屈折率と他方におけるアッベ数とのバランスは得られない。
DE1421879にはさらにAl2O3含量が5重量%未満であり、La2O3含量が2重量%より多いクラウンガラスについて開示されている。酸化アルミニウム含量が5重量%未満になると耐薬品性が低下する。酸化ランタン含量が高くなると屈折率が増大するが、同時にアッベ数が56以下の数値まで大きく減少する。さらに、ガラスのガラス転移温度が望ましくない程度まで上昇する。
JP2001−064036は樹脂中に用いられる充填材としてのリン酸ガラスに関する。この特許ではP2O5含量が40〜90モル%と高いガラスがクレームされている。P2O5含量がこのように高いと1.6より大きい屈折率を得ることはできない。
DE19826637には、光弾性係数をもち、有害成分であるPbOを不可避的に含んだ光学ガラスが開示されている。
JP61−040839には屈折率が1.52〜1.89であり、かつアッベ数が26〜65である光学リン酸ガラスについて記載されている。このガラスには不可避的にSb2O3が少なくとも1重量%含まれている。この場合、Sb2O3はガラス形成剤として作用し、このように高い含量では高透過率に負の影響が及ぶ可能性がある。本発明に従ったガラスにおいては、Sb2O3が存在する可能性はあるが、単に清澄剤として含まれるものであり、その含量も0.5重量%以下である。
US6,127,297には比重が3未満の光学ガラスが開示されている。必須成分としてP2O5が含まれ、TiO2は少なくとも1.15重量%含まれ、ガラスのUV端がより長い波長域に置き換えられている。
US4,771,020にはSb2O3、Bi2O3及び有害なPbOを34〜74重量%の割合で含む光学リン酸ガラスが開示されている。
US2004/0259714には、屈折率が1.55〜1.71であり、アッベ数が57〜70である精密プレス加工用の光学ガラスに関する記載がある。このガラスには必須成分としてP2O5が28〜50モル%と比較的高含量で含まれている。しかしながら、さらにアルカリ金属酸化物も高含量で含まれているため、屈折率が望ましくない程度まで減少されている。
JP11199269には、B2O3を低含量、すなわち4重量%以下の量含む低光弾性係数をもつBaO含有光学リン酸ガラスが開示されている。
US3,278,318には、WO3を極めて高含量、すなわち15〜85重量%含むため56以上のアッベ数を与えないガラスが開示されている。
US2005/0113239には、Nb2O5を極端に高含量、すなわち35〜65重量%含むガラスが開示されている。このガラスでは高いアッベ数は得られない。
DE1596854に開示されたガラスは基本的にフッ素含有ガラスであり、P2O5が高含量で含まれている(請求項2項参照、請求項1項ではフッ素が高含量で存在すると記載されている)。さらに、これらのガラスには鉛あるいはトリウム等の望ましくない成分が含まれていると思われる。
US2006/0150682には、アッベ数が59〜70であるガラスが記載されており、これらガラスのすべてには極めて揮発性な成分であるLi2Oが20重量%以下の割合で含まれている。
上述した種々問題点は、特に環境保護的観点から望ましい有利な光学特性(vd/nd)をもち、同時にPbO、Tl2O、TeO2、CdO、ThOを用いず、さらに好ましくはSiO2及びLiO2も必要とせずに低ガラス転移温度が得られる光学ガラスを提供する本発明によって解決される。
本発明によるガラスは精密プレス加工技術を用いて加工でき、また撮像、投影、遠距離通信、光通信工学、携帯駆動、レーザテクノロジー等の用途分野に適していなければならず、さらに1.60〜1.64の屈折率(nd)、56〜64のアッベ数(vd)、そして好ましくは590℃以下のガラス転移温度をもつものでなければならない。
さらに、本発明ガラスは溶融及び加工が容易であると共に連続加工装置によって加工可能であるように十分な結晶化安定性を与えるものでなければならない。特に好ましいガラスは107.6〜1013dPasの粘度をもつ「ショート」ガラスである。「ショート」ガラスは、一般的に102〜1013dPasの粘度範囲内において極めて急勾配な粘度曲線をもつガラスを意味する。本発明に従ったガラスの場合、用語「ショート」とは107.6〜1013dPasの粘度範囲に対して用いられている。
上記の問題は特許請求の範囲に記載された本発明の実施態様の提供によって解決される。
特に、1.60〜1.64の範囲内の屈折率(nd)及び56〜64の範囲内のアッベ数(vd)をもち、鉛、フッ素、そして好ましくはSiO2及び/またはLi2Oを含有しない、下記組成(酸化物ベースの重量%で表示)から成る光学ガラスが提供される。
P2O5 26−35
B2O3 10−15
Al2O3 5.5−10
BaO 25−37
SrO 0−6
CaO 8−15
ZnO 3−10
Bi2O3 0−8
Na2O 0−2
K2O 0−2
WO3 0−10
La2O3 0−2
Nb2O5 0−1
TiO2 0−<1
アルカリ土類金属酸化物総計≧40
アルカリ金属総計 0−2
通常の清澄剤 0−0.5
B2O3 10−15
Al2O3 5.5−10
BaO 25−37
SrO 0−6
CaO 8−15
ZnO 3−10
Bi2O3 0−8
Na2O 0−2
K2O 0−2
WO3 0−10
La2O3 0−2
Nb2O5 0−1
TiO2 0−<1
アルカリ土類金属酸化物総計≧40
アルカリ金属総計 0−2
通常の清澄剤 0−0.5
アルカリ土類金属の総計は40重量%以上であり、さらに好ましくは41重量%以上である。
好ましくは、アルカリ金属酸化物の総計は0〜2重量%の範囲内である。また、好ましくはガラスには上記されていない成分、特にCdや鉛等の環境的に許容できない成分は含まれない。さらに、ガラスには好ましくは例えばトリウム等の放射性成分は含まれない。
本発明に従ったガラス及び当該技術分野において公知の類似のガラス種は、アッベ数や屈折率等に関して共通の光学的位置付けにある。しかしながら、これらのガラスは溶融性や加工性の良否、環境許容性等において区別される。
これらのガラスは、精密ゴブ等の近最終形状加工だけでなく、正確な最終形状をもつ光学部品を製造するための精密プレス加工にも適している。これに関して、本発明において粘度温度分布及び加工温度は、好ましくは近最終形状あるいは最終形状の精密成形加工が精密機具を用いても可能となるように調整される。
さらに、本発明に従ったガラスの結晶化安定性と粘度温度分布を組み合わせることにより、ガラスの(後)加工(プレス加工あるいは再プレス加工)を問題なく行うことも可能となる。
とりわけ、本発明に従ったガラスは1.60〜1.64、好ましくは1.61〜1.63の屈折率ndと、56〜64、好ましくは57〜64、最も好ましくは59〜64のアッベ数vdを示す。
本発明の一実施態様において、本発明ガラスのガラス転移温度Tgは590℃以下、より好ましくは585℃以下、最も好ましくは570℃以下である。
本発明に従った所謂「低Tgガラス」とは、ガラス転移温度の低いガラス、すなわち好ましくはTgが590℃以下のガラスをいう。
本発明に従ったガラスは好ましくは「ショート」であり、その粘度は107.6〜1013dPasの範囲内である。ここで「ショート」ガラスとは、比較的少ない温度変化において一定粘度範囲内で粘度が大きく変化するガラスをいう。好ましくは、ガラス粘度が107.6dPasから1013dPasまで減少する温度変化は殆どの場合において110K以下、好ましくは100K以下である。
本発明においてガラスの「内的品質」とは、ガラスに気泡及び/またはすじ、及び/または他の欠陥が少数しかないこと、あるいはガラスにそれら欠陥が全くないことをいう。
以下において、表現「Xフリー」あるいは「成分Xのない」とは、ガラスに成分Xが実質的に含まれないこと、すなわちこの成分が存在してもすべて不純物としてのみ含まれるものであって、特定成分としてガラス組成に添加されたものではないことを意味する。ここでXはいずれかの成分を指し、例えばフッ素等を挙げることができる。
以下において示されるガラス成分比率の明細は、特に説明がない限り、酸化物をベースとした重量%で表されている。
本発明に従ったガラスの基本的ガラス系は望ましい特性を得るために好適な基礎となるバリウム含有リン酸系である。
本発明に従ったガラスにはP2O5が少なくとも26重量%、好ましくは少なくとも27重量%、さらに好ましくは少なくとも28重量%含まれる。P2O5含量は35重量%以下、好ましくは34重量%以下、特に好ましくは33重量%以下に制限される。前記26重量%の下限を下回ってはならない。もし下回れば、ガラスの粘度及びガラス転移温度が高くなり過ぎるからである。また、ガラス系に望ましい屈折率及びアッベ数を付与するためには、最大含量は35重量%を上回ってはならない。
本発明に従ったガラスには、BaOが少なくとも25重量%、好ましくは少なくとも27重量%、特に好ましくは少なくとも28重量%、最も好ましくは少なくとも29重量%含まれる。また、本発明に従ったガラスに含まれるBaOの最大含量は37重量%まで、好ましくは35重量%まで、特に好ましくは34重量%まで、最も好ましくは33重量%までである。BaOはCaOと共に、また該当する場合はSrOと共に、1.6より大きい屈折率と56の高アッベ数を同時に得るために決定的に重要な成分となる。また、107.6〜1013dPasの粘度範囲内で望ましい粘度温度特性(「ショートガラス」)が得られるように調整可能である。
同様な理由から、本発明に従ったガラスには酸化カルシウムが少なくとも8重量%、特に好ましくは9重量%、最も好ましくは10重量%含まれる。また、本発明に従ったガラスへの酸化カルシウムの最大含量は、15重量%まで、好ましくは14重量%まで、特に好ましくは13重量%まで、最も好ましくは12重量%未満とされる。
本発明に従ったガラスには、SrOを6重量%、好ましくは5重量%の割合で混入させることができる。但し、低Tgを得るためにその最大含量は6重量%を超えてはならない。
アルカリ土類金属の総量は40重量%以上、好ましくは41重量%以上である。アルカリ土類金属が含まれることにより、急勾配の粘度曲線と高アッベ数が得られる。
本発明に従ったガラスにはZnOが含量で少なくとも3重量%、好ましくは少なくとも4重量%、特に好ましくは少なくとも5重量%含まれる。ZnOとB2O3の双方が存在する場合、低ガラス転移温度をもつ溶融性の良好なガラス(低Tgガラス)が得られる。ZnO含量は10重量%以下、好ましくは9重量%以下、特に好ましくは8重量%以下とされる。ZnOは、107.6〜1013dPasの粘度範囲において望ましい粘度温度特性(「ショート」ガラス)を得るために重要である。ZnOは蒸発し易いため、その最大含量は10重量%以下とされるべきである。
本発明に従ったガラスには、B2O3が含量として少なくとも10重量%、好ましくは少なくとも11重量%、特に好ましくは11.5重量%含まれる。B2O3の最大含量は15重量%以下、好ましくは14重量%以下、より好ましくは13重量%以下である。B2O3及びZnOを含ませることにより、溶融性の良好なガラスが得られる。B2O3の含量は15重量%を超えてはならない。この含量を超えるとガラスが「ロング」となり、かかる性質は本発明によるガラスにとって望ましくない。また、添加されたB2O3の一部は溶融過程において蒸発されるため、組成の正確な調整は容易ではない。
本発明に従ったガラスにはAl2O3が少なくとも5.5重量%含まれる。Al2O3の含量は、10重量%、好ましくは9重量%、特に好ましくは8重量%までに制限される。Al2O3含量はこの10重量%の上限を超えてはならない。もし超えることがあれば、Al2O3の網状構造形成特性によって粘度が高くなり過ぎ、その結果低Tgガラスの基準を満たさなくなるからである。また、下限である5.5重量%を下回ってもならない。リン酸ガラスの耐薬品性(耐酸性)が低下するからである。
本発明に従ったガラスへ添加されるアルカリ金属酸化物M2Oとしては、Na2O及び/またはK2Oだけが添加される。Li2O等の遙かに容易に蒸発し易いアルカリ金属酸化物は好ましくない。本発明の好ましい実施態様においてはガラスにLi2Oは含まれない。
低Tgを保持するため、本発明に従ったガラスへのNa2O及び/またはK2Oの混入は2重量%以下であれば可能である。
本発明に従ったガラス中に含まれるアルカリ金属酸化物の総量は0〜2重量%、好ましくは1.5重量%以下である。アルカリ金属酸化物の総量は2重量%を超えてはならない。もし超えることがあれば、ガラス系の屈折率が低下し過ぎるためである。アルカリ金属酸化物の添加により溶融特性の最適化が可能である。すなわちアルカリ金属酸化物はフラックス剤として機能するからである。また、アルカリ金属酸化物はTgの低下にも寄与する。
本発明に従ったガラスにBi2O3を8重量%以下、好ましくは7重量%以下、特に好ましくは6重量%以下、さらに好ましくは5重量%以下、4重量%以下、あるいは3重量%以下の範囲内で含ませることも可能である。Bi2O3には、107.6〜1013dPasの粘度範囲内において望ましい粘度温度特性(「シヨート」ガラス)を保持する働きがある。さらに、Bi2O3の含有によりガラスのTgが低下すると共に密度が増加する。ガラス密度の増加によって高屈折率が与えられる。但し、最大含量である8重量%を超えてはならない。Bi2O3の含有によってガラスに着色が起こり、ガラスの透過率が悪くなるためである。また、Bi2O3含量が高過ぎるとアッベ数が望ましくない程度まで低下される。
製造工程に起因して、本発明に従ったガラスには二酸化ケイ素が3重量%以下、好ましくは2重量%以下含まれることがある。SiO2含量が1重量%であればガラスにとってより適するが、好ましくはガラスにはSiO2は含まれない。SiO2が含まれるとガラス転移温度が高くなると共にガラス粘度も増大するからである。
本発明ガラスには好ましくはTiO2は含まれない。但しTiO2が含まれていても1重量%未満であれば問題はない。TiO2によって高屈折率及び高分散性が付与され、またこの成分には光学的位置付けを調節する働きもある。TiO2の好ましい含量は0.5重量%以下、より好ましくは0.3重量%以下、特に好ましくは0.1重量%以下である。しかしながら、この成分によってガラス転移温度とガラス粘度が高くなり、さらに紫外線領域における吸収によって透過率に悪影響が引き起こされる。TiO2含量は1重量%を超えてはならない。この成分が不必要に成核剤として働いて失透を助長するためである。以上のことから、本発明に従ったガラスには、好ましくはTiO2は含まれない。
本発明ガラスにはWO3が10重量%まで含まれていてもよい。WO3が高含量含まれるとガラスのアッベ数に対して悪影響となる。好ましくは、この成分のガラス中の含量は5重量%以下、より好ましくは3重量%以下、特に好ましくは1重量%以下とされる。但し理想的には、ガラスにはWO3は含まれない。
さらに、本発明ガラスには、La2O3が2重量%、好ましくは1重量%以下含まれてもよい。但し、特に好ましくはガラスにLa2O3は含まれない。
Nb2O3の含量が高い場合、本発明に従った範囲内のアッベ数を得ることはできない。そのため、Nb2O3含量は1重量%まで、好ましくは0.5重量%までに制限される。特に好ましくは、この成分はガラスに含まれない。
好ましくは、本発明ガラスには着色性であるCuOも含まれない。
光学ガラスとしての本発明に従ったガラスには他の着色性成分及び/またはレーザ活性等の光学活性成分は含まれない。
さらに、本発明ガラスには、例えばAg等の酸化還元感受性成分は含まれず、及び/または例えばTl、Te、Be、Cd、Th等の酸化物のような有毒あるいは健康を害する成分は含まれない。いかなる場合においても、本発明ガラスには鉛は含まれない。
本発明の一実施態様においては、ガラスには好ましくは特許請求の範囲に記載のない成分は含まれない。すなわち、この実施態様においては、ガラスは実質的に所定の成分から成る。ここで用語「実質的に〜から成る」とは、他の成分は不純物としてのみ存在し、組成中に成分として意図的に加えられたものではないことを意味する。
本発明に従ったガラスには、一般的な清澄剤を少量含ませてもよい。用いられる清澄剤の総量は好ましくは0.5重量%、より好ましくは0.3重量%を超えない。下記成分の少なくとも1種を清澄剤として含ませることができる。清澄剤の添加量はガラス組成物に対する清澄剤の重量%で示す。
Sb2O3 0〜0.5 及び/または
As2O3 0〜0.5 及び/または
SnO 0〜0.5 及び/または
SO4 2− 0〜0.5
Sb2O3 0〜0.5 及び/または
As2O3 0〜0.5 及び/または
SnO 0〜0.5 及び/または
SO4 2− 0〜0.5
フッ素及び含フッ素化合物は清澄剤として働くが、溶融工程中や精密プレス加工中に蒸発し易い。そのため、ガラス組成の正確な調整が妨げられる。かかる理由により、本発明に従ったガラスにはフッ素は含まれない。
上述してきた好ましい成分に関する限り、当業者は請求項1項に記載された例から逸脱して各成分について好ましい範囲を選択することが可能である。
本発明に従って、リン酸塩は好ましくは錯体リン酸塩としてバッチへ添加される。かかる方法により、リン酸酸化物は好ましくは最大35重量%まで添加される。リン酸塩含量が高くなると、「遊離の」P2O5によって「錯体リン酸塩」の割合が減少するため溶融特性を制御できなくなり、また蒸発と粉立ち(dusting)による影響が大きくなり、その結果として内的品質が損なわれる。さらに、遊離の、すなわち非錯体リン酸塩の量が多くなると、製造プラントにおける安全性要求がより厳しくなり、それによって製造コストも上昇する。本発明における用語「錯体リン酸塩」とは、リン酸塩がP2O5の形では全く添加されず、MO及びM2O等の成分が酸化物あるいは炭酸塩としてはバッチへ添加されないが、例えばリン酸水素バリウム及び/またはメタリン酸塩、及びリン酸水素アルカリ及び/またはメタリン酸塩の形でリン酸塩として添加されることを意味する。これら成分を用いることにより、ガラスの加工性が著しく改善される。錯体リン酸塩は遊離リン酸塩とは対照的に湿潤状態になるため、バッチの粉立ち傾向は劇的に抑えられる。さらに、ガラス溶融物の蒸発傾向も減じられる。その結果、ガラス溶融物の均質性が大幅に改善され、製造されたガラスの特に品質及び光学データの一様性が向上する。
本発明では、本発明に従ったガラスの撮像、投影、遠距離通信、光通信技術、携帯駆動及びレーザ技術分野における利用についても言及されている。
さらに、本発明では本発明に従ったガラスから成る光学素子についても言及されている。これらの光学素子としては、特にレンズ、非球面レンズ、プリズム、及び小型部品が挙げられる。本発明において用いられる用語「光学素子」には、例えばゴブ、精密ゴブ、その他類似製品等のプレフォームも含まれる。
以下において実施例を用いて本発明について説明する。但し本発明は以下に述べる実施例に限定されない。
以下の実施例において本発明に従った好ましいガラスが提供される。但し本発明の範囲はこれら実施例によって限定されるものではない。
実施例1
実施例1
原材料を秤量し、Sb2O3等の1または2種以上の清澄剤を添加し、次いでバッチを混和する。このバッチを1170℃で連続溶融装置中において溶融した後、清澄(1170℃)し、均質化する。ガラスを1070℃の注型温度で注型し、所望の大きさに加工する。大容量の連続装置において経験に従って温度を少なくとも100Kまで低下させ、材料を近正味形状加工処理する。
表2に本発明に従ったガラスの実施例1〜9について示す。
本発明に従ったガラスの製造例1〜9は581℃以下のガラス転移温度(測定精度±5℃)を示し加工性は良好である。
Claims (10)
- 下記組成(酸化物ベースの重量%で示す)から成る、1.60〜1.64の屈折率をもち、かつ56〜64のアッベ数をもつ鉛及びフッ素無含有光学ガラス:
P2O5 26〜35
B2O3 10〜15
Al2O3 5.5〜10
BaO 25〜37
SrO 0〜6
CaO 8〜15
ZnO 3〜10
Bi2O3 0〜8
Na2O 0〜2
K2O 0〜2
WO3 0〜10
La2O3 0〜2
Nb2O5 0〜1
TiO2 0〜<1
アルカリ土類金属酸化物総計 ≧40
アルカリ金属総計 0〜2
一般的清澄剤 0〜0.5 - 下記組成(酸化物ベースの重量%で示す)から成ることを特徴とする請求項1項記載のガラス:
P2O5 26〜35
B2O3 10〜15
Al2O3 5.5〜10
BaO 27〜35
SrO 0〜6
CaO 8〜14
ZnO 3〜10
Bi2O3 0〜8
Na2O 0〜2
K2O 0〜2
アルカリ土類金属酸化物総計 ≧40
アルカリ金属総計 0〜2
一般的清澄剤 0〜0.5 - 下記組成(酸化物ベースの重量%で示す)から成ることを特徴とする請求項1項または2項記載のガラス:
P2O5 27〜34
B2O3 11〜14
Al2O3 5.5〜9
BaO 28〜34
SrO 0〜6
CaO 9〜13
ZnO 4〜9
Bi2O3 0〜7
Na2O 0〜2
K2O 0〜2
アルカリ土類金属酸化物総計 ≧41
アルカリ金属総計 0〜2
一般的清澄剤 0〜0.5 - 下記組成(酸化物ベースの重量%で示す)から成ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のガラス:
P2O5 28〜33
B2O3 11.5〜13
Al2O3 5.5〜8
BaO 29〜33
SrO 0〜5
CaO 10〜12
ZnO 5〜8
Bi2O3 0〜6
Na2O 0〜2
K2O 0〜2
アルカリ土類金属酸化物総計 ≧41
アルカリ金属総計 0〜1.5
一般的清澄剤 0〜0.5 - 清澄剤として下記成分(重量%で示す)の少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラス:
Sb2O3 0〜0.5 及びまたは
As2O3 0〜0.5 及びまたは
SnO 0〜0.5 及びまたは
SO42− 0〜0.5 - SiO2、Li2O及びまたはCdOを含まないことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載のガラス。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載されたガラスの撮像、投影、遠距離通信、光通信技術、携帯駆動及びレーザ技術分野への利用。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載されたガラスの光学素子への利用。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載されたガラスから成る光学素子。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載されたガラスを精密プレス加工する工程が含まれることを特徴とする光学素子の製造方法。
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