JP2668049B2 - 光学ガラス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、屈折率（nd）が約1.55〜1.80、アッベ数
（νｄ）が約25〜44の範囲の光学恒数を有し、かつ屈伏
温度（At）が約450℃以下であって、精密プレス成形に
適した光学ガラスに関する。

［従来の技術］ 近年、プレス形成したガラスを、研磨工程無しにレン
ズ、プリズム等の光学素子として使用する、いわゆる精
密プレス技術の研究開発がすすんでいる。この精密プレ
スのためには、成形型の面精度を保持することが重要で
あるが、成形型が高温にさらされるため、型表面の酸化
や組織の変化がおきやすく、型は急速に劣化し、寿命が
短くなりやすい。この問題の解決手段として、成形型の
材質や使用方法にた関する技術も知られているが、これ
らは経済的不利を伴ないやすいため、できる限り成形温
度を低く保つことが望ましい。そこで、これに適合する
低温成形性の光学ガラスが要望されている。

従来から、比較的低温成形性の光学ガラスとして、Si
O₂−PbO−Na₂O/K₂O系のいわゆるフリントタイプの類の
ガラスが知られているが、この系のガラスは上記要望か
らすれば、屈伏点（At）が全般に高く不満足であった。
そこで、この低温成形性を改善するため、種々の提案が
なされており、例えば、特開昭62−87432号公報には、S
iO₂−B₂O₃−TiO₂/Nb₂O₅/PbO−Li₂O系のガラスが開示さ
れているが、その改善効果は不十分である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記の実状にかんがみてなされたもので、
その目的は、屈折率（nd）約1.55〜1.80、アッベ数（ν
ｄ）約25〜44範囲の光学恒数と化学的耐久性とを維持さ
せつつ、定温成形性が改善され一段と精密プレスに適す
る光学ガラスを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は、上記目的を達成するため、試験研究を重
ねた結果、SiO₂−PbO−Li₂O系のガラスにおいて、La
₂O₃、MgO、TiO₂成分の１種または２種以上、およびZrO₂
とAl₂O₃の１種または２種を添加共存させることによ
り、所望の光学恒数と化学的耐久性とを維持しつつ一段
と低いAtを有するガラスが得られることをみいだし、本
発明をなすにいたった。

本発明にかかる光学ガラスの組成の特徴は、特許請求
の範囲に記載のとおり、重量％で、 SiO₂ 15 〜50％、 PbO 30 〜58％、 Li₂O 0.1〜 7％、 Na₂O ０ 〜15％、 K₂O ０ 〜15％、 ただし、Li₂O＋Na₂O＋K₂O ３〜25 ％、 La₂O₃ ０〜15 ％、 MgO ０〜 2.9％、 TiO₂ ０〜10 ％、 ただし、La₂O₃＋MgO＋TiO₂ 0.1〜20％、 ZrO₂ ０ 〜５ ％、 Al₂O₃ ０ 〜10％、 ただし、ZrO₂＋Al₂O₃ 0.1〜10％、 B₂O₃ ０ 〜15％、 Y₂O₃ ０ 〜 5％、 Gd₂O₃ ０ 〜 5％、 Nb₂O₅ ０ 〜15％、 Ta₂O₅ ０ 〜 5％、 WO₃ ０ 〜 5％、 P₂O₅ ０ 〜 5％、 As₂O₃ ０ 〜 1％、 Sb₂O₃ ０ 〜 5％、 および、上記各金属酸化物の１種または２種以上の成分
の一部または全部と置換した弗化物成分のF₂としての合
計量０〜５％を含有させたところにある。

つぎに、上記のとおり、各成分の組成範囲を限定した
理由について述べる。

SiO₂成分は、ガラス形成成分としてはたらくが、その
量が15％未満であるとガラスの失透傾向が増大し、50％
を超えると、Atの上昇をまねくばかりでなく、ガラス溶
解時に未溶解物を生じ易くなる。

PbO成分は、屈折率を高め、比較的低いAtを与えるの
に有効であるが、その量が30％未満であるとAtの上昇を
まねき、58％を超えると、化学的耐久性が劣化しやすく
なる。

Li₂O成分は、少量の添加により、ガラスの安定性を損
なうことなくAtを下げる効果のある重要な成分である
が、0.1％未満では、その効果が著しくなく、７％を超
えると、ガラスの失透傾向が増大する。

Na₂O、K₂O成分は、ガラスの溶融性を改善すると共
に、Atを降下させる効果があるが、それぞれ、15％を超
えると、ガラスの化学的耐久性が劣化する。また、Li
₂O、Na₂OおよびK₂O成分の１種または２種以上の合計量
が３％未満では、所望のAtが得難く、25％を超えると、
ガラスの安定性、化学的耐久性が劣化する。

本発明のガラスにおいて、化学的耐久性を維持しつ
つ、比較的多量のアルカリ金属酸化物成分を導入して一
段と低いAt値を得るためには、La₂O₃、MgOおよびTiO₂成
分の１種または２種以上とZrO₂およびAl₂O₃成分の１種
または２種とを添加共存させる必要があるが、これらの
成分のうち、La₂O₃、MgOおよびTiO₂の量は、それぞれ、
15％、2.9％および10％まで、合計で0.1〜20％の範囲と
し、またZrO₂およびAl₂O₃の量は、それぞれ、５％およ
び10％まで、合計で0.1〜10％の範囲とするのが適当で
ある。

さらに下記の成分は本発明のガラスに不可欠ではない
が、ガラスの対失透性、化学的耐久性の改善、Atおよび
光学恒数の調整等の為に、必要に応じ添加することがで
きる。

B₂O₃成分は、溶解性の改善や、屈折率の調整に有効で
あり、15％まで添加できる。

Y₂O₃、Gd₂O₃、Nb₂O₅、Ta₂O₅およびWO₃の各成分は、化
学的耐久性の向上と、光学恒数の調整に効果があり、Y₂
O₃、Gd₂O₃、Ta₂O₅およびWO₃はそれぞれ５％まで、Nb₂O₅
は15％まで添加することができる。

P₂O₅成分は、Atを下げる効果があるが、５％を超える
と化学的耐久性が劣化する。

As₂O₃は、ガラスの脱泡・清澄剤として効果がある
が、１％以下で十分である。

Sb₂O₃成分は、ガラスの清澄、Atの降下、光学恒数の
調整に効果があり、５％まで添加できる。

弗素成分は、ガラスに低分散性を付与し、またガラス
の低粘性化を図るのに有効であるが、前記F₂としての合
計量が５％を超えると、ガラスを溶融する際に、弗素成
分の揮発が多くなり、均質なガラスを得難くなる。

［実施例］ 次に、本発明にかかるSiO₂−PbO−Li₂O−La₂O₃/MgO/T
iO₂−ZrO₂/Al₂O₃系光学ガラスの好適な実施組成例（No.
1〜No.10）および前記従来のガラスの比較組成例（No.
I）を、これらのガラスの光学恒数（nd、νｄ）および
屈伏点（At）、転移点（Tg）とともに、表−１に示す。

表−１にみられるとおり、本発明の実施組成例のガラ
スは、所望の光学恒数を有し、しかもAt値が361〜425℃
と、従来のガラスに比べ、著しく低くなっている。

また、本発明の実施組成例のガラスを用いて、精密プ
レス成形を行ない、光学素子を作成したところ、いずれ
も失透や表面の黒化を生じることなく、すぐれた製品を
得ることができた。

本発明の実施組成例のガラスは、いずれも、酸化物、
炭酸塩、硝酸塩および弗化物等の原料を所定の酸化物組
成が得られるよう適宜選択調合して、石英や白金製等の
容器に投入し、これを約1000〜1200℃で溶融し、十分な
撹拌・清澄を行った後、適当な温度に下げて、容器から
取り出すことにより、容易に製造することができる。

［発明の効果］ 上述のとおり、本発明の光学ガラスは、SiO₂−PbO−L
i₂O−La₂O₃/MgO/TiO₂−ZrO₂/Al₂O₃系の組成であるた
め、所望の光学恒数と、良好な化学的耐久性を維持して
いるうえ、改善された低温成形性を示し、しかも精密プ
レス時において失透や表面の黒化等がなく安定である。

従って、本発明のガラスは、成形型の寿命を著しく向
上させることができ、また精密プレス成形による製品を
安定して生産することができるので、産業上きわめて有
用である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で SiO₂ 15 〜50％ PbO 30 〜58％ Li₂O 0.1〜 7％ Na₂O ０ 〜15％ K₂O ０ 〜15％ ただし、Li₂O＋Na₂O＋K₂O ３〜25 ％ La₂O₃ ０〜15 ％ MgO ０〜2.9％ TiO₂ ０〜10 ％ ただし、La₂O₃＋MgO＋TiO₂ 0.1〜20％ ZrO₂ ０ 〜 5％ Al₂O₃ 0.1〜10％ ただし、ZrO₂＋Al₂O₃ 0.1〜10％ B₂O₃ ０ 〜15％ Y₂O₃ ０ 〜 5％ Gd₂O₃ ０ 〜 5％ Nb₂O₅ ０ 〜15％ Ta₂O₅ ０ 〜 5％ WO₃ ０ 〜 5％ P₂O₅ ０ 〜 5％ As₂O₃ ０ 〜 1％ Sb₂O₃ ０ 〜 5％ および、上記各金属酸化物の１種または２種以上の成分
   の一部または全部と置換した弗化物成分のF2としての合
   計量０〜５％を含有することを特徴とする光学ガラス。