JP4160158B2

JP4160158B2 - 光学ガラス

Info

Publication number: JP4160158B2
Application number: JP13916298A
Authority: JP
Inventors: 宗雄中原
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2018-05-06
Also published as: JPH1171129A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．６８〜１．７５、アッベ数（νｄ）が５０以上の範囲の光学恒数を有する光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前記範囲の光学恒数を有する光学ガラスとして、たとえば、Ｂ₂Ｏ₃−Ｌａ₂Ｏ₃−Ｙ₂Ｏ₃および／またはＧｄ₂Ｏ₃−多価金属酸化物系のガラスが知られている。この系のガラスは、多量のＬａ₂Ｏ₃成分を含有しているにもかかわらず、失透が析出しにくく比較的安定なガラスであるが、非常に低粘度であり、ガラスの成形が難しいため、粘度調整の目的でＳｉＯ₂成分を添加することが行われている。しかし、この場合、ＳｉＯ₂が溶融しにくいため、脈理のない均質なガラスを得がたいという問題がある。また、Ｙ₂Ｏ₃およびＧｄ₂Ｏ₃成分は原料価格が高いため、ガラスの製造コストが高くなるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来技術に見られる諸欠点を総合的に解消し、前記所定範囲の光学恒数を有し、Ｙ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃およびＴａ₂Ｏ₅のような原料価格の高い成分を含有しない、もしくは、必須成分としない、耐失透性および溶融性に優れた安定かつ均質な光学ガラスを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意試験研究を重ねたところ、特定組成範囲のＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｌａ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂−ＲＯ−Ｌｉ₂Ｏ系ガラスにＡｌ₂Ｏ₃成分を添加することによって、上記目的を達成し得ることを見いだし、本発明をなすに至った。すなわち、上記目的を達成する本発明の光学ガラスは、請求項１に記載のとおり、重量％で、ＳｉＯ₂ １〜１５％、Ｂ₂Ｏ₃ ２５〜４５％、Ｐ₂Ｏ₅ ０〜２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．１〜５％、ただし、ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃≧５．５％、Ｌａ₂Ｏ₃ ３５〜５０％、ただし、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ｌａ₂Ｏ₃≧７８％、ＴｉＯ₂ ０〜２％未満、ＺｒＯ₂ ３〜１０％、ただし、ＳｉＯ₂＋ＺｒＯ₂≧１１％、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜５％、Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜６％、ただし、Ｎｂ₂Ｏ₅＋Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜６％、ＭｇＯ０〜５％、ＣａＯ０〜５％、ＳｒＯ０〜５％、ＢａＯ０〜５％、ＺｎＯ５〜１０％、ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ≧５．５％、Ｌｉ₂Ｏ０．１〜２％、Ｎａ₂Ｏ０〜２％、Ｋ₂Ｏ０〜２％およびＳｂ₂Ｏ₃０〜１％（ただし、ＳｉＯ _２５〜１５％、かつＢ _２Ｏ _３２５〜４０％、かつＬｉ _２Ｏ２％、かつＮａ _２Ｏ０〜２％、かつＫ _２Ｏ０〜２％、かつＭｇＯ０〜５％、かつＣａＯ０〜５％、かつＳｒＯ０〜５％、かつＢａＯ０〜５％、かつＺｎＯ５〜１０％、かつＡｌ _２Ｏ _３０．１〜５％、かつＺｒＯ _２３〜１０％、かつＬａ _２Ｏ _３３５〜４０％を除く）の組成からなることを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の光学ガラスの特に好ましい態様は、請求項２に記載のとおり、重量％で、ＳｉＯ₂ ５〜９％、Ｂ₂Ｏ₃ ３０〜４０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．５〜３％、ただし、ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃≧５．５％、Ｌａ₂Ｏ₃ ４２〜４８％、ただし、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ｌａ₂Ｏ₃≧７８％、ＺｒＯ₂ ５〜８％、ただし、ＳｉＯ₂＋ＺｒＯ₂≧１１％、Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜６％、ＭｇＯ０〜５％、ＣａＯ０〜５％、ＳｒＯ０〜５％、ＢａＯ０〜５％、ＺｎＯ６〜１０％、Ｌｉ₂Ｏ０．１〜１％、Ｎａ₂Ｏ０〜１％、Ｋ₂Ｏ０〜１％およびＳｂ₂Ｏ₃ ０〜０．５％の組成からなることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の態様】
本発明の光学ガラスにおいて、各成分を上記組成範囲に限定した理由を以下に述べる。
ＳｉＯ₂成分は、ガラス形成酸化物であるとともに、本発明のガラスのようにＢ₂Ｏ₃およびＬａ₂Ｏ₃成分等を比較的多量に含むガラスにおいては、ガラスの粘度の調整および結晶化傾向の抑制に有効な成分であるが、その量が１％未満では上記効果が不十分であり、また、１５％を超えるとガラスの溶融性が悪くなり、未溶融物を生じやすくなる。特に均質性の良いガラスを得るためには、ＳｉＯ₂成分の量を５〜９％とすることが好ましい。
【０００７】
Ｂ₂Ｏ₃成分は、ＳｉＯ₂成分と同様にガラス形成酸化物であり、本発明のガラスのようにＬａ₂Ｏ₃成分を比較的多量に含むガラスにおいては、欠くことのできない成分であるが、その量が２５％未満では、所望の屈折率が得難くなり、また、４５％を超えると屈折率が低くなりすぎ、また、化学的耐久性の劣化が生じ好ましくない。なお、本発明において、所望の範囲の光学恒数を有し、かつ、化学的耐久性が一段と優れたガラスを得るためには、Ｂ₂Ｏ₃成分の量を３０〜４０％の範囲とすることがより好ましい。
【０００８】
Ａｌ₂Ｏ₃成分は、ガラスの化学的耐久性の向上や粘度の調整および失透に対する安定化に効果があるが、その量が０．１％未満では上記効果が十分ではなく、また、５％を超えるとかえってガラスの失透性が増大し好ましくない。なお、化学的耐久性および耐失透性が一段と優れたガラスを得るためには、Ａｌ₂Ｏ₃成分の量を０．５〜３％の範囲とすることがより好ましい。また、本発明においては、ガラスの粘度を適度に保つために、ＳｉＯ₂成分とＡｌ₂Ｏ₃成分の合計量を５．５％以上とすべきである。
【０００９】
Ｌａ₂Ｏ₃成分は、高屈折低分散性を有する安定なガラスを得るために不可欠な成分であるが、その量が３５％未満であると本発明の目的とする光学恒数を有するガラスを得ることが困難となり、また、５０％を超えるとガラスの失透傾向がかえって増大し安定なガラスが得難くなる。なお、所望の光学恒数を有し、かつ、耐失透性が一段と優れた均質なガラスを得るためには、Ｌａ₂Ｏ₃成分の量を４２〜４８％の範囲とすることがより好ましい。また、本発明においては、安定なガラスを得るために、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃およびＬａ₂Ｏ₃の三成分の合計量を７８％以上とすべきである。
【００１０】
ＺｒＯ₂成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、失透析出の抑制およびガラスの化学的耐久性の向上に役立つ成分であるが、その量が３％未満では、その効果が不十分であり、１０％を超えるとガラス中に結晶が析出しやすくなる。なお、耐失透性に優れた一段と安定なガラスを得るためには、ＺｒＯ₂成分の量を５〜８％とすることがより好ましい。また、化学的耐久性の優れたガラスを得るために、ＳｉＯ₂成分とＺｒＯ₂成分の合計量は１１％以上とすべきである。
【００１１】
ＺｎＯ成分は、ガラス原料の溶融を促進し、また、ガラス化の範囲を拡大する効果があるが、その量が５％未満では上記効果が十分ではなく、また、１０％を超えると化学的耐久性の劣化を招きやすい。なお、化学的に安定でしかも溶融促進に十分な効果を得るためには、その量を６〜１０％の範囲とすることがより好ましい。
【００１２】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのアルカリ金属土類酸化物成分は、ガラス原料の溶融促進およびガラス化範囲の拡大のために、それぞれ５％まで任意に添加可能である。また、本発明においては、均質で安定なガラスを得るために、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯ成分のうちの１種または２種以上の合計量を５．５％以上とすべきである。
【００１３】
Ｌｉ₂Ｏ成分は、ＳｉＯ₂原料のガラス中への溶融を促進する効果があるが、その量が０．１％未満では上記効果が十分ではなく、２％を超えるとガラスの粘度が小さくなりすぎて、ガラスを成形型に鋳込む際、脈理が生じやすくなり、また、ガラス中に結晶が生じやすくなる。なお、Ｌｉ₂Ｏ成分の量のより好ましい範囲は、０．１〜１％である。
【００１４】
本発明の光学ガラスには、上記成分の他に、光学恒数の調整等の目的でＰ₂Ｏ₅ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅およびＮｂ₂Ｏ₅成分をそれぞれ、２％、２％未満、６％および５％まで任意に添加してもよいが、Ｔａ₂Ｏ₅およびＮｂ₂Ｏ₅成分は、原料価格が高いうえに、ガラスの耐失透性を低下させる傾向があるので、これらの二成分の合計量は６％までとすべきである。また、Ｐ₂Ｏ₅成分は、ガラスの化学的耐久性を低下させる傾向があり、ＴｉＯ₂およびＮｂ₂Ｏ₅成分は、ガラスに着色を生じさせる傾向があるので、これら三成分は含有させない方がより好ましい。また、ガラスの溶融性向上等の目的で、Ｎａ₂ＯおよびＫ₂Ｏ成分を任意に添加し得るが、その量は、それぞれ２％までで十分であり、それぞれ１％までとするのがより好ましい。また、ガラス溶融時の脱泡を促進するために、Ｓｂ₂Ｏ₃成分を任意に添加し得るが、その量は１％までで十分であり、０．５％までとするのがより好ましい。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明にかかる光学ガラスの好適な実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２６）を、これらのガラスの光学恒数（ｎｄ、νｄ）とともに表１、表２および表３に示す。
【００１６】
また、本発明にかかる光学ガラスは、酸化物、炭酸塩および硝酸塩等の通常の光学ガラス用原料を秤量混合し、白金坩堝等を用いて、約１２００℃〜１４００℃で約２〜４時間、溶融、清燈、攪拌した後、予熱した型に鋳込み、徐冷することにより容易に製造することができる。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【表２】

【００１９】
【表３】

【００２０】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明の光学ガラスは、特定組成範囲のＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｌａ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂−ＲＯ−Ｌｉ₂Ｏ系ガラスであり、本発明によれば、屈折率（ｎｄ）１．６８〜１．７５、アッベ数（νｄ）が５０以上の範囲の光学恒数を有し、耐失透性および溶融性に優れた安定かつ均質な光学ガラスを得ることができる。さらに、本発明の光学ガラスは、Ｙ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃およびＴａ₂Ｏ₅のような原料価格の高い成分を含有せず、もしくは、必須成分としていないので、安価に製造し得るという点でも有用である。

Claims

重量％で、ＳｉＯ₂ １〜１５％、Ｂ₂Ｏ₃ ２５〜４５％、Ｐ₂Ｏ₅ ０〜２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．１〜５％、ただし、ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃≧５．５％、Ｌａ₂Ｏ₃３５〜５０％、ただし、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ｌａ₂Ｏ₃≧７８％、ＴｉＯ₂ ０〜２％未満、ＺｒＯ₂ ３〜１０％、ただし、ＳｉＯ₂＋ＺｒＯ₂≧１１％、Ｎｂ₂Ｏ₅０〜５％、Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜６％、ただし、Ｎｂ₂Ｏ₅＋Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜６％、ＭｇＯ０〜５％、ＣａＯ０〜５％、ＳｒＯ０〜５％、ＢａＯ０〜５％、ＺｎＯ５〜１０％、ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ≧５．５％、Ｌｉ₂Ｏ０．１〜２％、Ｎａ₂Ｏ０〜２％、Ｋ₂Ｏ０〜２％およびＳｂ₂Ｏ₃０〜１％（ただし、ＳｉＯ _２５〜１５％、かつＢ _２Ｏ _３２５〜４０％、かつＬｉ _２Ｏ２％、かつＮａ _２Ｏ０〜２％、かつＫ _２Ｏ０〜２％、かつＭｇＯ０〜５％、かつＣａＯ０〜５％、かつＳｒＯ０〜５％、かつＢａＯ０〜５％、かつＺｎＯ５〜１０％、かつＡｌ _２Ｏ _３０．１〜５％、かつＺｒＯ _２３〜１０％、かつＬａ _２Ｏ _３３５〜４０％を除く）の組成からなることを特徴とする光学ガラス。
重量％で、ＳｉＯ₂ ５〜９％、Ｂ₂Ｏ₃ ３０〜４０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．５〜３％、ただし、ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃≧５．５％、Ｌａ₂Ｏ₃ ４２〜４８％、ただし、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ｌａ₂Ｏ₃≧７８％、ＺｒＯ₂ ５〜８％、ただし、ＳｉＯ₂＋ＺｒＯ₂≧１１％、Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜６％、ＭｇＯ０〜５％、ＣａＯ０〜５％、ＳｒＯ０〜５％、ＢａＯ０〜５％、ＺｎＯ６〜１０％、Ｌｉ₂Ｏ０．１〜１％、Ｎａ₂Ｏ０〜１％、Ｋ₂Ｏ０〜１％およびＳｂ₂Ｏ₃ ０〜０．５％の組成からなることを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。