JP3269707B2

JP3269707B2 - 眼鏡及び光学軽量ガラス

Info

Publication number: JP3269707B2
Application number: JP18209593A
Authority: JP
Inventors: マルク、クレメント; ダヌータ、グラボウスキィー; フォルクマール、ガイラー
Original assignee: カール−ツァイス−スティフツング
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 2002-04-02
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JPH0656462A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高屈折性でしかも軽量
な眼鏡及び光学ガラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】眼鏡ガラス、特に高いジオプトリーを有
する眼鏡ガラスについて、眼鏡装着者にとってガラスの
重量従ってまた眼鏡の重量が軽減されるように、高屈折
率を有するガラスが開発されている。さらにまたできる
だけ低い比重を有する高屈折性ガラスを製造することも
試みられている。極めて高い屈折率を有するガラスが米
国特許第４，１２０，７３２号明細書により知られてい
る。しかし、このガラスの欠点は、高い屈折率は専ら比
較的多量のＷＯ₃ の添加によって得られるので、ガラス
の密度が不都合に高くならざるを得ないことである。米
国特許第４，１２８，４３２号明細書には良好な屈折率
を有する光学ガラスが記載されているが、この屈折率は
ＰｂＯ成分によって生起されるから、このガラスも軽量
ガラスと呼ぶことはできない。米国特許第４，７３２，
８７６号明細書には上述のような軽量ガラスについて記
載されているが、このガラスの場合は屈折率が十分でな
い。最後に、更にドイツ特許第３２０１３４６号明細書
には二重焦点眼鏡の近焦点部レンズに適した光学ガラス
が記載されている。このガラスも屈折率が必ずしも十分
でない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、密度が好ましくは４．２ｇ／ｃｍ³ 以下であり、少
なくとも１．８５の高い屈折率を有するガラスを見出す
ことにある。しかも、ガラスは優れた結晶化安定性を有
し、良好な耐薬品性を持つものでなければならない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第一の側面によれば、酸化物基準で下記の
組成ＳｉＯ₂ ０〜１２重量％ＧｅＯ₂ ０〜３重量％ ΣＳｉＯ₂＋ＧｅＯ₂ ０〜１２重量％Ｂ₂Ｏ₃ １４〜３０重量％Ｐ₂Ｏ₅ ０〜２重量％Ｌｉ₂Ｏ０〜２重量％Ｎａ₂Ｏ０〜２重量％Ｋ₂Ｏ０〜２重量％Ｃｓ₂Ｏ０〜２重量％ Σアルカリ酸化物０〜２重量％ＣａＯ１１〜２２重量％ ΣＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋ＰｂＯ０〜２重量％Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜２重量％Ｌａ₂Ｏ₃ ２０〜３１重量％Ｙ₂Ｏ₃ ０〜５重量％ ΣＢｉ₂Ｏ₃＋Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜２重量％ ΣＬａ₂Ｏ₃＋Ｙ₂Ｏ₃ ≦３１重量％ＴｉＯ₂ ６〜１４重量％ＺｒＯ₂ ２〜＜８重量％Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜５重量％Ｎｂ₂Ｏ₅ ＞２０〜３０重量％ＷＯ₃ ０〜２重量％Ｆ０．０６〜２重量％ＳＯ₃ ０〜２重量％を有し、必要に応じて慣用の量の清澄剤を含有すること
を特徴とする眼鏡及び光学ガラス（以下、第一のガラス
ということもある）が提供される。上記の組成範囲のガ
ラスとすることにより、密度が約４．２ｇ／ｃｍ³以
下、好ましくは４．０ｇ／ｃｍ³以下であり、少なくと
も１．８５、好ましくは１．８８より大きい屈折率ｎ
ｄ、及び３０以上のアッベ数νｄを有するガラスが提供
される。

【０００５】本発明の第二の側面によれば、下記の組成ＳｉＯ₂ ０〜１０重量％ＧｅＯ₂ ０〜２重量％ ΣＳｉＯ₂＋ＧｅＯ₂ ０〜１０重量％Ｂ₂Ｏ₃ １３〜２３重量％Ｐ₂Ｏ₅ ０〜２重量％Ｌｉ₂Ｏ０〜２重量％Ｎａ₂Ｏ０〜２重量％Ｋ₂Ｏ０〜２重量％Ｃｓ₂Ｏ０〜２重量％ Σアルカリ酸化物０〜２重量％ＣａＯ１０〜２０重量％ ΣＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋ＰｂＯ０〜２重量％Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜２重量％Ｌａ₂Ｏ₃ ＞２８〜３３重量％Ｙ₂Ｏ₃ ０〜５重量％ ΣＢｉ₂Ｏ₃＋Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜２重量％ ΣＬａ₂Ｏ₃＋Ｙ₂Ｏ₃ ＞２８〜３３重量％ＴｉＯ₂ ７〜１２重量％ＺｒＯ₂ ４〜＜８重量％Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜５重量％Ｎｂ₂Ｏ₅ １３〜２１重量％ＷＯ₃ ０〜２重量％Ｆ０．０６〜１重量％ＳＯ₃ ０〜１重量％を有し、必要に応じて慣用の量の清澄剤を含有すること
を特徴とする眼鏡及び光学ガラス（以下、第二のガラス
ということもある）が提供される。上記の組成範囲のガ
ラスとすることにより、１．８８より大きい屈折率ｎ
ｄ、３１より大きいアッベ数νｄ及び４．１５ｇ／ｃｍ
³以下の密度を有するガラスが提供される。上記組成範
囲の本発明の第二のガラスは、第一のガラスに比べて比
重が僅かに高いが、とりわけ酸化ランタン含量がやや高
く、酸化ニオブ含量がやや低いことが前記第一のガラス
と異なり、このため安価に製造することができる。

【０００６】

【発明の作用及び態様】本発明のガラス系は、基本的に
は成分Ｂ₂ Ｏ₃ 、Ｌａ₂ Ｏ₃ 及びＣａＯで構成される。
所期の屈折率を得るために成分ＴｉＯ₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 及
びＺｒＯ₂ を添加する。また、耐薬品性を高め、結晶化
特性を改善するために、ガラスにさらにＳｉＯ₂ 及びＧ
ｅＯ₂ を添加することができる。Ｂ₂ Ｏ₃ 含量の限界
は、十分な耐薬品性の要求と網目形成成分としての機能
で決まる。Ｂ₂ Ｏ₃ 含量が３０重量％を超えると、上記
の必要条件の第１の要求を満たすのが極めて困難にな
る。一方、Ｂ₂ Ｏ₃ 含量が１３重量％未満に低下する
と、ガラスの安定性が損なわれる。従って好適には、Ｂ
₂ Ｏ₃ 含量の下限は１４重量％未満に低下させないこと
が好ましい。Ｂ₂ Ｏ₃ 含量の好適な範囲は、非常に低い
密度のガラス（第一のガラス）については１５〜１９重
量％であり、やや高い密度のガラス（第二のガラス）で
は１３〜２３重量％である。

【０００７】ガラスの安定性を高めるために、更に網目
形成成分ＳｉＯ₂ 及びＧｅＯ₂ を合計１２重量％以下の
量で添加することができる。但し、ＧｅＯ₂ 含量は３重
量％を超えないものとする。低密度のガラス（第一のガ
ラス）には５〜９重量％のＳｉＯ₂ 含量が好ましい。そ
の場合、ＧｅＯ₂ の含有を差控える。ガラスの比重が僅
かに高いことが許される場合（第二のガラス）には、０
〜１０重量％のＳｉＯ₂ ＋ＧｅＯ₂ 総含量が好ましい。
但し、その場合、この合計量の内のＧｅＯ₂ 含量は２重
量％を超えてはならない。この場合も、ガラスはＧｅＯ
₂ を含まないことが好ましい。ガラスの安定性を改善す
るためにさらに少量のＰ₂ Ｏ₅ をガラスに加えることが
できる。但し、Ｐ₂ Ｏ₅ は屈折率を引き下げる作用があ
るので、２重量％のＰ₂ Ｏ₅ 含量を超えてはならない。
この場合も、ガラスはＰ₂ Ｏ₅ を含まないことが好まし
い。

【０００８】アルカリ酸化物はガラスの溶融を容易にす
るので、ガラスに添加することができる。但し、屈折率
を引き下げる作用が強い。この理由から、アルカリ酸化
物の総含量（総和Ｍ₂ Ｏ）は２重量％を超えてはならな
い。その際、酸化リチウム含量は０．５重量％以下であ
ることが好ましく、一方、ナトリウム、カリウム及びセ
シウムの酸化物は最大量がそれぞれ２重量％であってよ
い。但し、アルカリ酸化物含量（総和Ｍ₂ Ｏ）を合計で
最大１重量％に制限することが好ましい。特に好ましい
のはアルカリ酸化物を含まないガラスである。

【０００９】成分Ｌａ₂ Ｏ₃ は要求される光学値の達成
に寄与する。Ｌａ₂ Ｏ₃ 含量の範囲は、低密度ガラス
（第一のガラス）については２０〜３１重量％、好まし
くは２３〜２７重量％の量である。ガラスの密度の僅か
な増加が許容される場合には、Ｌａ₂ Ｏ₃ 含量は２３重
量％超過、最大３３重量％までである。ガラス密度を低
減するためにＬａ₂ Ｏ₃ をＹ₂ Ｏ₃ で置換することがで
きるが、Ｙ₂ Ｏ₃ 含量の増加につれてガラス価格が比較
にならない程急騰するので、この置換には限界がある。
この理由から、Ｙ₂ Ｏ₃ 含量は最大５重量％とし、３重
量％以下であることが好ましい。但し、特に低い密度の
ガラスを希望する場合は、ランタン及びイットリウムの
酸化物の含量が合計３１重量％、特に２７重量％を超え
てはならない。僅かな密度増加が許容される場合（第二
のガラス）においては、Ｌａ₂ Ｏ₃＋Ｙ₂ Ｏ₃ 含量を２
８重量％超過、最大３３重量％以下とする。限られた範
囲内でＬａ₂ Ｏ₃ とＹ₂ Ｏ₃ をＢｉ₂ Ｏ₃ 又はＧｄ₂ Ｏ
₃ で置換することができるが、この２つの物質はガラス
密度を不都合に高めるので、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＋Ｇｄ₂ Ｏ₃含
量の上限は合計２重量％を超えてはならない。好適に
は、ガラスはＢｉ₂ Ｏ₃もＧｄ₂ Ｏ₃ も含まないことが
好ましい。また、化学的性質の改善のために、ガラスに
さらにＡｌ₂ Ｏ₃ を添加することができる。しかし、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 含量の増加と共にガラスの失透安定性が低下す
るので、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含量の上限２重量％を超えてはなら
ない。好適には、０．２重量％のＡｌ₂ Ｏ₃ 含量が好ま
しい。

【００１０】所望の高い屈折率を得るために、ガラスは
６〜１４重量％の量の成分ＴｉＯ₂を含む。比重が低い
ガラス（第一のガラス）の場合、６〜１０重量％のＴｉ
Ｏ₂含量、比重がやや高いガラス（第二のガラス）の場
合、７〜１２重量％のＴｉＯ₂ 含量が好ましい。また、
低い比重のガラスについては、＞２０〜３０重量％、好
ましくは＞２０〜２５重量％の量のＮｂ₂ Ｏ₅ を添加す
る。やや高い比重が許容されるガラス（第二のガラス）
の場合、１３〜２１重量％のＮｂ₂ Ｏ₅ 含量でよい。さ
らに、本発明のガラスは、２重量％以上、８重量％未満
の量の酸化ジルコニウムを含有する。低密度ガラス（第
一のガラス）の場合には５重量％以上、８重量％未満の
酸化ジルコニウム含量が好ましく、やや高い密度のガラ
ス（第二のガラス）の場合には４重量％以上、８重量％
未満の酸化ジルコニウム含量が許される。成分ＴｉＯ
₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 及びＺｒＯ₂ のうち、成分ＴｉＯ₂ は密
度の増加が極めて少なくて屈折率を大幅に増大する効果
がある。但し、軽量ガラスでは１４重量％、特に１０重
量％、やや重いガラスでは１２重量％の含量を超えては
ならない。さもなければ所期のアッベ数がもはや得られ
ない恐れがあるからである。高い含量のＺｒＯ₂ は失透
傾向の増大を招くため、ＺｒＯ₂ 含量の上限は８重量％
未満とする。軽量ガラスのＺｒＯ₂ の下限は２重量％、
好ましくは５重量％であるが、やや重いガラスの場合に
は４重量％の下限とされる。これら３つの成分ＴｉＯ
₂ 、ＺｒＯ₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ は共に使用する。何故なら、
１つの成分を省けば、残りの２つの成分の含量を増加し
てそれを補っても、失透傾向が増大するからである。１
３〜２１重量％のＮｂ₂ Ｏ₅ 成分を含有するやや重いガ
ラス（第二のガラス）の場合、Ｌａ₂ Ｏ₃ とＮｂ₂ Ｏ₅
の比が１．４４を超えるように選定すれば好都合であ
る。やはり屈折率を増大するその他の物質、例えばＴａ
₂ Ｏ₅ は５重量％以下、好ましくは３重量％以下の量、
ＷＯ₃ は２重量％以下の量で含有することができる。し
かし、これらの成分はガラスの密度を高めるので、通常
はＴａ₂ Ｏ₅ 及びＷＯ₃ を含まないガラスが好ましいこ
とを考慮しなければならない。

【００１１】また、本発明のガラスは、軽量ガラス（第
一のガラス）の場合１１〜２２重量％、好ましくは１２
〜１５重量％、やや重いガラス（第二のガラス）では好
ましくは１０〜２０重量％のＣａＯを含有する。その他
のアルカリ土類酸化物と酸化鉛及び酸化亜鉛は、合計で
最大２重量％ガラス中に含有することができる。その場
合、酸化バリウム、酸化鉛及び酸化マグネシウムの含量
がそれぞれ１重量％を超えないことが好ましい。しか
し、本発明のガラスは、不可避の不純物を除き、Ｍｇ
Ｏ、ＢａＯ、ＳｒＯ及びＰｂＯを含まないことが好まし
い。

【００１２】本発明のガラスは、必要に応じてさらにそ
れぞれ最大２重量％の少量のＦ及びＳＯ₃ を含むことが
できる。但し、これらの成分はそれぞれ最大１重量％以
下の量であるか、特に全く含有しないことが好ましい。
さらにガラスは、慣用の清澄剤（例えばＡｓ、Ｓｂ又は
Ｃｅの酸化物）を慣用の量（０．１〜０．６重量％、一
般に約０．３重量％以下）で含むことができる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例を示して本発明について具体的
に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
ないことはもとよりである。

【００１４】慣用のガラス原料から５種類のガラス（Ｎ
ｏ．１〜５）を溶製した。組成と性質を表１及び表２に
まとめて示す。ガラスＮｏ．１〜４は４ｇ／ｃｍ³以下
の密度を有し、一方、ガラスＮｏ．５は４ｇ／ｃｍ³を
僅かに超える密度を有する。

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、密度が
４．２ｇ／ｃｍ³ 以下であり、少なくとも１．８５の高
い屈折率を有するガラスが得られる。特に、本発明の低
密度の第一のガラスにおいては、密度が好ましくは４．
０ｇ／ｃｍ³ 以下であり、１．８８より大きい屈折率及
び３０以上のアッベ数を有し、また僅かに密度の高い第
二のガラスにおいても、４．１５ｇ／ｃｍ³ 以下の密度
であり、しかも１．８８より大きい高い屈折率及び３１
より大きい高いアッベ数を有し、いずれも眼鏡及び光学
ガラスとして有利に用いることができる。さらに、本発
明に係るガラスは、優れた結晶化安定性、良好な耐薬品
性を有し、このように優れた品質の眼鏡及び光学ガラス
を比較的に有利なコストで製造することができる。本発
明の第二のガラスでは、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 含量を第一のガラス
より低く抑えることにより、密度は僅かに増大するが、
はるかに安価にガラスを製造できるという利点も得られ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ダヌータ、グラボウスキィードイツ連邦共和国、6204 タウヌスシュタイン、フォル、デム、キルヒフォルスト 16 (72)発明者フォルクマール、ガイラードイツ連邦共和国、6500 マインツ−フィンテン、ゼルトリウスリング 239 (56)参考文献特開平３−5340（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−125637（ＪＰ，Ａ) 特開平６−87628（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03C 1/00 - 14/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化物基準で下記の組成ＳｉＯ₂ ０〜１２重量％ＧｅＯ₂ ０〜３重量％ ΣＳｉＯ₂＋ＧｅＯ₂ ０〜１２重量％Ｂ₂Ｏ₃ １４〜３０重量％Ｐ₂Ｏ₅ ０〜２重量％Ｌｉ₂Ｏ０〜２重量％Ｎａ₂Ｏ０〜２重量％Ｋ₂Ｏ０〜２重量％Ｃｓ₂Ｏ０〜２重量％ Σアルカリ酸化物０〜２重量％ＣａＯ１１〜２２重量％ ΣＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋ＰｂＯ０〜２重量％Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜２重量％Ｌａ₂Ｏ₃ ２０〜３１重量％Ｙ₂Ｏ₃ ０〜５重量％ ΣＢｉ₂Ｏ₃＋Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜２重量％ ΣＬａ₂Ｏ₃＋Ｙ₂Ｏ₃ ≦３１重量％ＴｉＯ₂ ６〜１４重量％ＺｒＯ₂ ２〜＜８重量％Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜５重量％Ｎｂ₂Ｏ₅ ＞２０〜３０重量％ＷＯ₃ ０〜２重量％Ｆ０．０６〜２重量％ＳＯ₃ ０〜２重量％を有し、必要に応じて慣用の量の清澄剤を含有すること
を特徴とする眼鏡及び光学ガラス。
【請求項２】下記の組成ＳｉＯ₂ ５〜９重量％Ｂ₂Ｏ₃ １５〜１９重量％Ｌｉ₂Ｏ０〜１重量％Ｎａ₂Ｏ０〜１重量％Ｋ₂Ｏ０〜１重量％Ｃｓ₂Ｏ０〜１重量％ Σアルカリ酸化物０〜１重量％ＭｇＯ０〜１重量％ＣａＯ１２〜１５重量％ＳｒＯ０〜２重量％ＢａＯ０〜１重量％ＺｎＯ０〜２重量％ＰｂＯ０〜１重量％ ΣＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＰｂＯ０〜２重量％Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜２重量％Ｌａ₂Ｏ₃ ２３〜２７重量％Ｙ₂Ｏ₃ ０〜３重量％ ΣＬａ₂Ｏ₃＋Ｙ₂Ｏ₃ ≦２７重量％ＴｉＯ₂ ６〜１０重量％ＺｒＯ₂ ５〜＜８重量％Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜３重量％Ｎｂ₂Ｏ₅ ＞２０〜３０重量％ＷＯ₃ ０〜２重量％Ｆ０．０６〜２重量％を有し、必要に応じて慣用の量の清澄剤を含有すること
を特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項３】Ｎｂ₂ Ｏ₅ を＞２０．５〜２５重量％含
有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラ
ス。
【請求項４】ＭｇＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＰｂＯ及びＷ
Ｏ₃ を含有しないことを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか一項に記載のガラス。
【請求項５】１．８８より大きい屈折率ｎｄ、３０以
上のアッベ数νｄ及び４．００ｇ／ｃｍ³ 以下の密度を
有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項
に記載のガラス。
【請求項６】下記の組成ＳｉＯ₂ ０〜１０重量％ＧｅＯ₂ ０〜２重量％ ΣＳｉＯ₂＋ＧｅＯ₂ ０〜１０重量％Ｂ₂Ｏ₃ １３〜２３重量％Ｐ₂Ｏ₅ ０〜２重量％Ｌｉ₂Ｏ０〜２重量％Ｎａ₂Ｏ０〜２重量％Ｋ₂Ｏ０〜２重量％Ｃｓ₂Ｏ０〜２重量％ Σアルカリ酸化物０〜２重量％ＣａＯ１０〜２０重量％ ΣＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋ＰｂＯ０〜２重量％Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜２重量％Ｌａ₂Ｏ₃ ＞２８〜３３重量％Ｙ₂Ｏ₃ ０〜５重量％ ΣＢｉ₂Ｏ₃＋Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜２重量％ ΣＬａ₂Ｏ₃＋Ｙ₂Ｏ₃ ＞２８〜３３重量％ＴｉＯ₂ ７〜１２重量％ＺｒＯ₂ ４〜＜８重量％Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜５重量％Ｎｂ₂Ｏ₅ １３〜２１重量％ＷＯ₃ ０〜２重量％Ｆ０．０６〜１重量％ＳＯ₃ ０〜１重量％を有し、必要に応じて慣用の量の清澄剤を含有すること
を特徴とする眼鏡及び光学ガラス。
【請求項７】ＭｇＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＰｂＯ及びＷ
Ｏ₃ を含有しないことを特徴とする請求項６に記載のガ
ラス。
【請求項８】比Ｌａ₂ Ｏ₅ ：Ｎｂ₂ Ｏ₅ ＞１．４４で
あることを特徴とする請求項６又は７に記載のガラス。
【請求項９】１．８８より大きい屈折率ｎｄ、３１よ
り大きいアッベ数νｄ及び４．１５ｇ／ｃｍ³ 以下の密
度を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか
一項に記載のガラス。