JP3195789B2 - 光学ガラス、及びモールド成形品 - Google Patents

光学ガラス、及びモールド成形品

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正信 木下
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight

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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、1.58〜1.67でアッベ数
(νd)が50〜62である光学ガラスに係り、特に、上記
光学恒数を有し、バリウムクラウンガラスおよび重クラ
ウンガラスとして分類される光学ガラスに関する。
〔従来の技術〕
nd1.58〜1.67、νd50〜62なる光学恒数を有し、バリ
ウムクラウンガラスあるいは重クラウンガラスとして分
類される光学ガラスは、主としてSiO230〜40重量%、Ba
O 40〜50重量%、B2O36〜18重量%、及びAl2O3 1〜
5重量%から成る無アルカリのガラスが古くから大量に
生産されてきている。
〔発明が解決しようとする課題〕
近年、光学ガラスを製造するにあたり、ガス燃焼によ
りガラスを熔かす従来法よりも熱効率に優れ、公害の発
生も少ない直接通電熔融が広く行われてきている。この
直接通電熔融は、ガラス融液の電気抵抗によるジュール
熱を利用してガラスを熔かすものである。
しかしながら、nd1.58〜1.67、νd50〜62なる光学恒
数を有し、バリウムクラウンガラスあるいは重クラウン
ガラスとして分類されるガラスは、アルカリ成分を含有
せず電気抵抗値が大きすぎるため、直接通電熔融が極め
て困難であるという問題があった。
また、光学ガラス成形品を得るにあたっては、研磨工
程を必要とせず、プレス加工のみで最終レンズ製品を得
る、いわゆるモールド成形が、近年、脚光を浴びてい
る。
しかしながら、バリウムクラウンガラスあるいは重ク
ラウンガラスとして分類されるガラスにモールド成形を
適用した場合、これらのガラスは屈伏点が高いために成
形温度の上昇をまねき、成形精度の低下、金型の劣化等
を引き起こす。このため、モールド成形にはガラスの屈
伏点をできるだけ低くすることが望ましいが、一般に、
ガラスの屈伏点を低くしようとすると、ガラスの化学的
耐久性が低下するのが通例であり、モールド成形に適
し、化学的耐久性にも優れたバリウムクラウンガラスあ
るいは重クラウンガラスを得ることは困難であった。
したがって、本発明の目的は、nd1.58〜1.67、νd50
〜62なる光学恒数を有し、直接通電熔融に適した低い電
気抵抗値を持ち、モールド成形に適する低い屈伏点を持
つとともに、優れた化学的耐久性を有する光学ガラスを
提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を解決するためになされたもの
で、本発明の光学ガラスは、重量パーセントで なる組成を有し、屈折率(nd)が1.58〜1.67でアッベ数
(νd)が50〜62であることを特徴とするものである。
即ち、本発明はLi2Oを導入することにより、電気抵抗
値及び屈伏率を効果的に下げることができると同時に、
Li2Oを含むアルカリ酸化物の総量及びBaO量がそれぞれ
5%未満及び36%以下の限定された範囲においては、La
2O3等の高価な成分を使うことなく、化学的耐久性の劣
化を抑制することが可能であることを見出して成ったも
ので、組成を上記のように厳密に限定することにより、
本発明の目的である、nd1.58〜1.67、νd50〜62なる光
学恒数を有し、直接通電熔融に適した低い電気抵抗値を
持ち、モールド成形に適する低い屈伏点を持つととも
に、優れた化学的耐久性を有する安価な光学ガラスを提
供することが可能となる。
各成分の限定理由は以下のとおりである。
SiO2とB2O3とはガラス骨格を作る成分であり、合計量
が36wt%未満ではndが高くなり過ぎるため36wt%以上必
要であるが、62wt%を超えるとndが逆に低くなりすぎる
ため、これらの成分の合計量は36〜62wt%に限定され
る。そして、化学的耐久性に優れたガラスを得るために
は、23wt%以上のSiO2が必要であり、かつ28wt%を超え
てB2O3を含有させてはならない。したがって、SiO2の量
は23〜62wt%に、またB2O3の量は0〜28wt%に、それぞ
れ限定される。
Li2Oはガラスの電気抵抗値と屈伏点を下げるのに効果
的な成分であり、0.5wt%以上必要であるが、5wt%を超
えるとガラスの化学的耐久性が低下するとともに耐失透
性が低下するため、Li2Oの量は0.5〜5wt%未満に限定さ
れる。
また、Li2Oの一部をNa2O及び/またはK2Oで置換でき
るが、それぞれ3%を超えると化学的耐久性が悪化する
ので好ましくなく、アルカリ酸化物の合量でも5%未満
に限定される。
BaOは所望のndとνdを得るのに必須の成分であり、1
2wt%以上必要であるが、36wt%を超えるとガラスの化
学的耐久性が低下するため、BaOの量は12〜36wt%に限
定される。
Al2O3は化学的耐久性を改善する成分であるとともに
耐失透性の改善に有効な成分であり、2%以上必要だ
が、7%を超えると逆に耐失透性が低下する。
MgO、CaO、SrO、及びZnOは光学恒数の調製、耐失透性
の改善等の目的でそれぞれ0〜10%、0〜15%、0〜20
%、0〜14%の範囲で含有させることができるが、それ
ぞれの範囲を超えると、化学的耐久性の低下や耐失透性
の低下をまねきやすくなり、これらの成分の量は上記範
囲内で使用することが好ましい。
TiO2、ZrO2は耐失透性や化学的耐久性の改善に有効だ
が、それぞれ2%を超えるとTiO2は透過率を悪化傾向に
させ、ZrO2は比較的高価な成分なので得策でない。
なお、本発明の光学ガラスにおいては、上述した成分
の他に、通常使用されるAs2O3、Sb2O3等の脱泡剤や、ガ
ラスの特性を悪化させない範囲での適当量のF,P2O5、Pb
O等を添加することもできる。
本発明の光学ガラスは、原料として通常使用される硅
石粉、硼酸、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナト
リウム、炭酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸バリウム、
水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネ
シウム、炭酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、炭酸ス
トロンチウム、酸化亜鉛(亜鉛華)等を用い、これらの
原料からなる混合物を白金製坩堝等の耐熱性容器に入れ
て1200〜1400℃に加熱して熔解させ、攪拌して均質化、
泡切れを行った後、適当な温度に予熱した金型に鋳込み
徐冷することにより得ることができる。
このときのガラスの熔解は、直接通電熔融も含めた従
来手法をそのまま適用することができ、成形加工も、モ
ールド成形を含む従来手法をそのまま適用することがで
きる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1〜4 実施例1〜4の光学ガラスの出発原料として、硅石
粉、硼酸、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム、炭酸バリウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシ
ウム、炭酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、酸化チタ
ン及び酸化ジルコニウムを用い、これらの出発原料を、
最終的に得られるガラスの組成が表−1に示す組成とな
るように実施例毎に秤量して、瑪瑙乳鉢で十分に混合し
た後、得られた混合物をシリカ坩堝で粗溶解させ、実施
例毎にカレットを得た。
次いで、得られたカレットを、ジルコニア系電鋳レン
ガで作られた熔融炉に入れ、直接通電熔融により1250〜
1300℃に加熱して熔融させ、攪拌して均質化を図り、泡
切れを行った後、金型を用いて板状に成形し、徐冷して
板状の光学ガラスを得た。次に、板状ガラスから所定重
量のガラス塊を切出し、従来の研磨法により球状プリフ
ォームを得た後、モールド成形により計4種類の非球面
凸レンズ状の光学レンズを得た。
このようにして得られた各光学レンズの、ヘリウムラ
ンプのd線に対する屈折率(nd)、アッベ数(νd)及
び屈伏点を測定したところ、ndが1.588〜1.650、νdが
50〜61、屈伏点が565〜605℃であり、いずれの実施例で
得られた光学レンズも、所望のnd及びνdを有するとと
もに、モールド成形に適する低い屈伏点を持つことが確
認された。
また、各実施例で得られた光学レンズの耐酸性(D
a)、及び耐水性(Dw)を、それぞれJOGIS(日本光学硝
子工業会規格)06−1975に基づいて測定したところ、表
−1に示すように、Daが0.56〜0.66wt%(ただし、減量
率)、Dwが0.03〜0.09wt%(ただし、減量率)であり、
いずれの光学レンズも化学的耐久性に優れていることが
確認された。
さらに、実施例1〜2で得られた光学レンズの比抵抗
を測定したところ、第1図に示すように、従来のバリウ
ムクラウンガラス及び重クラウンガラスに比べて、はる
かに低い電気抵抗値を持つことが確認された。
比較例1〜2 従来の重クラウンガラスであるSK5とSSK4の組成、n
d、νd、屈伏点、Da及びDwを表−1の比較例1と比較
例2にそれぞれ示す。
表−1から明らかなように、比較例1(SK5)のnd、
νdは実施例1と同一であるが、屈伏点が実施例1より
も95℃も高い。また、比較例2(SSK4)のnd、νdは実
施例2と同一であるが、屈伏点が実施例2よりも90℃近
くも高い。
さらに、SK5およびSSK4の比抵抗を測定したところ、
第1図に示すように、実施例1〜2で得られた光学レン
ズに比べて、はるかに高い電気抵抗値を持つことが確認
された。
〔発明の効果〕 以上、説明したように、本発明の光学ガラスは、nd1.
58〜1.67、νd50〜62なる光学恒数を有し、直接通電熔
融に適した低い電気抵抗値を持ち、モールド成形に適す
る低い屈伏点を持つとともに、優れた化学的耐久性を有
している。
したがって、本発明を実施することにより、nd1.58〜
1.67、νd50〜62なる光学恒数を有する光学ガラスの、
製造工程の簡略化、生産コストの低減、納期の短縮等を
図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1、2の光学ガラス及び比較例1、2
の光学ガラスの比抵抗と温度との関係を表すグラフであ
る。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量パーセントで、 なる組成を有し、屈折率(nd)が1.58〜1.67でアッベ数
    (νd)が50〜62であることを特徴とする光学ガラス。
  2. 【請求項2】さらに、MgO 10%以下、CaO 15%以下、
    SrO 20%以下、ZnO 14%以下、TiO2 2%未満、及び
    ZrO2 2%未満含有する、請求項(1)に記載の光学ガ
    ラス。
  3. 【請求項3】モールド成形用ガラスであることを特徴と
    する請求項1又は2に記載の光学ガラス。
  4. 【請求項4】屈伏点が605℃以下であることを特徴とす
    る請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学ガラス。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学
    ガラスよりなるモールド成形品。
  6. 【請求項6】光学レンズであることを特徴とする請求項
    5に記載のモールド成形品。
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