JP4469634B2

JP4469634B2 - 光学ガラス及び光学ガラスレンズ

Info

Publication number: JP4469634B2
Application number: JP2004054032A
Authority: JP
Inventors: 高志堤; 裕己竹下
Original assignee: OMG CO., LTD.
Current assignee: OMG CO., LTD.
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005239506A

Description

本発明は、低比重、高屈折率で優れたアッベ数の光学ガラス及び光学ガラスレンズであって、可視領域の光透過率を向上させた光学ガラス及び光学ガラスレンズに関するものである。

光学ガラスは、カメラや望遠鏡等のレンズに使用されており、このレンズの薄型化を図るための高屈折率レンズが望まれている。高屈折率レンズを得るためには、ガラス内に鉛を含有させることによって実現することが可能であるが、比重の大きい鉛を使用することは、ガラスレンズ自体の比重も大きくなることになってしまい、その上、ガラスレンズの可視領域の短波長側の光透過率が減少する欠点があった。また、鉛自体は有害で環境への悪影響を与えるものであり、ガラスをレンズに加工する段階で生じたガラスカレット等から、鉛が溶け出すおそれがあるため、可能な限り鉛を使用しないガラスレンズが提供されることが望まれる。

鉛を使用せずに高屈折率を図ったガラスレンズは、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２０００‐１２８５７０号公報

特許文献1には、ＳｉＯ_２が２〜１０重量％、Ｂ_２Ｏ_３が１８〜３０重量％、ＣａＯが５〜２７重量％、ＺｒＯ_２が１５重量％以下、Ｌａ_２Ｏ_３が２７〜３８重量％、ＴｉＯ_２が１５〜３２重量％、Ｎｂ_２Ｏ_５が２０重量％以下、Ｓｂ_２Ｏ_３が１重量％以下の組成からなる光学用ガラスが開示され。屈折率ｎｄが１．８４以上で、比重が４未満の鉛を使用していない高屈折率光学ガラスが開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている光学ガラスは、ガラスに含まれる鉄等の不純物によって着色し易く、その上、可視光線を吸収し易いガラスである。

また、ガラスは、ガラス原料を高温下で溶融する工程を経て製造されるが、化学的に安定な白金からなる坩堝を使用してガラス原料を溶融しても、溶融条件によっては、ガラス内に白金が混入し、白金インクルージョンが生じてしまう。白金インクルージョンが生じたガラスは、ガラスの着色及び可視光線の吸収をもたらす要因となる。

上述の事情に鑑み、本発明は、鉛を使用せずに軽量、高屈折率及び優れたアッベ数の光学ガラスレンズを実現するガラスであって、ガラス内に存在する不純物によるガラスの着色を抑制すると共に、可視領域の光透過率を向上させた光学ガラス及びこのガラスを使用した光学ガラスレンズを提供することを目的とするものである。

本発明は、９９．９９５重量％以上の高純度ガラス原料を使用して製造され、ＳｉＯ_２が１〜６重量％、Ｂ_２Ｏ_３が１６〜２５重量％、ＣａＯが１３〜２０重量％、ＺｒＯ_２が１〜８重量％、Ｌａ_２Ｏ_３が２０重量％以上２７重量％未満、ＴｉＯ_２が１３重量％以上１５％未満、Ｎｂ_２Ｏ_５が１０〜２０重量％、ＳｎＯが０．０１〜１重量％、Ｓｂ_２Ｏ_３が０．０１重量％以上０．０５重量％未満の組成を、ガラス全体に対して９９．８３重量％以上含有してなることを特徴とする光学用ガラスである。このガラスにおける組成物の重量濃度は、ガラス原料から導き出される重量濃度である。

前記光学ガラスには、ＢａＯ及び／又はＫ_２Ｏが含有されていても良い。含有量としては、ＢａＯが２重量％以下、Ｋ_２Ｏが２重量％以下であることが好ましく、更に好ましくは、ＢａＯが０．０１〜１重量％、Ｋ_２Ｏが０．０１〜１重量％である。

前記光学ガラスは、光学レンズに使用することが可能なガラスである。

上記構成の発明によれば、比重が４以下であって、高屈折率かつ優れたアッベ数を発揮し、ガラスの着色を抑制して演色性を防止すると共に、可視領域の光透過率を向上させた光学ガラス又は光学ガラスレンズを実現することができる。

また９９．９９５重量％以上の高純度ガラス原料を使用して製造した場合には、ガラスレンズ厚が１０ｍｍの場合における波長３６５ｎｍ以上の光透過率が５％以上、波長４１０ｎｍ以上の光透過率が７０％以上となる可視領域の光透過率が高いガラスレンズを達成することが可能な光学ガラス又は光学ガラスレンズを実現することができる。

本発明に係る光学ガラスは、純度が９９．９９５重量％以上の高純度の金属酸化物、炭酸塩や硝酸塩等のガラス原料を調合し、白金坩堝等の溶融容器内で、１３００〜１４００℃の温度で調合したガラス原料を溶融及び脱泡を行った後、攪拌して均質化を行い、次いで、１２００〜１３００℃の温度で、鋳型に流し込んで、アニ−ルを行うことで得られる。このガラスを所定寸法にカット後、表面を研磨することで本発明のガラスレンズを得ることができる。

本発明の光学ガラスの各組成の濃度は、ガラス原料から計算される濃度である。例えば、ガラスの一組成であるＣａＯの濃度は、ＣａＣＯ_３を原料にした場合、このＣａＣＯ_３から生じるＣａＯをもとに計算される。

本発明に係る光学ガラスは、ＳｉＯ_２が１〜６重量％、Ｂ_２Ｏ_３が１６〜２５重量％、ＣａＯが１３〜２０重量％、ＺｒＯ_２が１〜８重量％、Ｌａ_２Ｏ_３が２０〜２９重量％、ＴｉＯ_２が１３〜１６重量％、Ｎｂ_２Ｏ_５が１０〜２０重量％、ＳｎＯが０．０１〜１重量％、Ｓｂ_２Ｏ_３が０．０１〜１重量％の組成からなることを特徴とする光学用ガラスである。

このガラスには、ＢａＯ及び／又はＫ_２Ｏが含有されていても良い。ＢａＯ及び／又はＫ_２Ｏがガラス原料溶融時に含有されていれば、溶融ガラスの粘性を低下させるので、高い生産効率を発揮することになる。

前記ガラスにおいて、ＳｉＯ_２は、１重量％以上５重量％未満であることが好適である。この範囲濃度範囲であれば、ガラス溶融温度を一層低温とすることができ、白金インクルージョンを大きく抑制することができる。

Ｂ_２Ｏ_３が前記濃度範囲以内であれば、低温でガラス原料を溶融することができる。Ｂ_２Ｏ_３の濃度が２５重量％を超える場合、ガラスの屈折率が１．８に満たないガラスとなってしまう。

ＣａＯは、１６重量％を超える濃度であることが好適である。ＣａＯをガラス組成に導入するための原料にＣａＣＯ_３を使用した場合、製造されるガラスの脱泡が良い。

ＺｒＯ_２は、７重量％に達すると製造されるガラスの失透が生じることがあり、７重量％未満であることが好ましい。Ｌａ_２Ｏ_３は、好ましくは２７重量％未満の濃度であることが好ましい。２７重量％以上の濃度であれば、ガラスが失透することがある。

ＴｉＯ_２は、ガラス溶融温度を低下させて白金インクルージョン発生を一層抑制する場合には、１５重量％未満であることが好ましい。

Ｓｂ_２Ｏ_３は、０．０５重量％未満であることが好適である。０．０５重量％以上の濃度であれば、Ｓｂ_２Ｏ_３を含有しないときと比較して可視領域の光透過率は高いものの、Ｓｂ_２Ｏ_３が０．０５重量％未満の含有量に比べて可視光線の透過率が減少する傾向にある。Ｓｂ_２Ｏ_３の濃度は、０．０３重量％であることが最適であり、この場合のＳｎＯの濃度は、０．０３重量％であることが最適である。

ＢａＯは、２重量％以下であると良く、好ましくは、０．０１〜１重量％である。また、Ｋ_２Ｏも、２重量％以下であると良く、好ましくは、０．０１〜１重量％である。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。実施例及び比較例における光学ガラスレンズは、次の通りにして製造した。白金坩堝内に投入された調合したガラス原料をＳｉＣ発熱体の電気炉で１３００〜１４００℃の温度範囲で溶融及び泡切りし、十分攪拌して均質化した後、この溶融ガラスを１２００〜１３００℃の温度でカーボン性の鋳型に流し込み、次いで、アニールすることによってガラス内の歪みを除去した。その後、所定の厚みにカット及び研磨することで実施例及び比較例のガラスレンズを製造した。なお、実施例及び比較例のガラスは、共に純度が９９．９９５重量％以上の高純度ガラス原料を使用して製造した。

実施例及び比較例のガラスレンズに使用したガラス原料及び製造したガラスレンズの厚みは、以下の通りである。

（実施例１）
（１）ガラス原料
ＳｉＯ_２：３．９８重量部、Ｈ_３ＢＯ_３：３５．５１重量部、ＣａＣＯ_３：２８．９６重量部、ＢａＣＯ_３：０．１０重量部、ＺｒＯ_２：５．１９重量部、Ｌａ_２Ｏ_３：２６．４５重量部、ＴｉＯ_２：１３．９７重量部、Ｎｂ_２Ｏ_５：１３．９７重量部、Ｋ_２ＣＯ_３：０．１０重量部、ＳｎＯ：０．０３重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３：０．０３重量部
（２）ガラスレンズ厚１０ｍｍ
（実施例２）
（１）ガラス原料
ＳｉＯ_２：４．００重量部、Ｈ_３ＢＯ_３：３５．６０重量部、ＣａＣＯ_３：２８．８７重量部、ＢａＣＯ_３：０．１３重量部、ＺｒＯ_２：５．８重量部、Ｌａ_２Ｏ_３：２５．９０重量部、ＴｉＯ_２：１４．１０重量部、Ｎｂ_２Ｏ_５：１３．８７重量部、Ｋ_２ＣＯ_３：０．１０重量部、ＳｎＯ：０．０３重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３：０．０３重量部
（２）ガラスレンズ厚１０ｍｍ
（実施例３）
（１）ガラス原料
ＳｉＯ_２：４．１７重量部、Ｈ_３ＢＯ_３：３５．６０重量部、ＣａＣＯ_３：２８．６６重量部、ＺｒＯ_２：６．１４重量部、Ｌａ_２Ｏ_３：２５．５８重量部、ＴｉＯ_２：１４．１７重量部、Ｎｂ_２Ｏ_５：１３．７７重量部、ＳｎＯ：０．０３重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３：０．０３重量部
（２）ガラスレンズ厚１０ｍｍ
（比較例１）
（１）ガラス原料
ＳｉＯ_２：４．００重量部、Ｈ_３ＢＯ_３：３５．６０重量部、ＣａＣＯ_３：２９．０１重量部、ＺｒＯ_２：５．２重量部、Ｌａ_２Ｏ_３：２６．５重量部、ＴｉＯ_２：１４．００重量部、Ｎｂ_２Ｏ_５：１４．００重量部
（２）ガラスレンズ厚７．６ｍｍ
(比較例２)
（１）ガラス原料
ＳｉＯ_２：６．００重量部、Ｈ_３ＢＯ_３：３１．１５重量部、ＣａＣＯ_３：２８．４８重量部、ＺｒＯ_２：５．５０重量部、Ｌａ_２Ｏ_３：２８．００重量部、ＴｉＯ_２：１４．００重量部、Ｎｂ_２Ｏ_５：１３．００重量部
（２）ガラスレンズ厚１０ｍｍ
次表１に実施例及び比較例のガラスレンズ組成を示す。実施例のガラスレンズについては、測定した屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）についても表１に示す。なお、実施例１〜３のガラスレンズの比重は、４以下であった。

次表２に実施例及び比較例のガラスレンズについて、分光光度計で測定した透過率の結果を示す。なお、図１は、実施例１のガラスレンズと比較例１のガラスレンズの透過率測定結果を比較したグラフである。図２は、実施例２のガラスレンズと比較例１のガラスレンズの透過率測定結果を比較したグラフである。図３は、実施例３のガラスレンズと比較例１のガラスレンズの透過率測定結果を比較したグラフである。

表２から、実施例１〜３のレンズは、比較例１のレンズよりもレンズ厚が大きいにもかかわらず、波長３８０ｎｍ以上の光透過率が比較例１のレンズよりも高い透過率を示していた。また、実施例１〜３のガラスレンズは、３６０〜５００ｎｍの波長光の透過率が比較例２のガラスレンズよりも高透過率であった。また実施例１〜３のガラスレンズは、波長３６５ｎｍ以上の光透過率が５％以上、波長４１０ｎｍ以上の光透過率が７０％以上となる可視領域の光透過率が高いガラスレンズであることが確認されたことになる。即ち、実施例１〜３のガラスレンズは着色度に優れたガラスレンズであることが確認されたことになる。

実施例１のガラスレンズと比較例１のガラスレンズの透過率測定結果を比較したグラフである。実施例２のガラスレンズと比較例１のガラスレンズの透過率測定結果を比較したグラフである。実施例３のガラスレンズと比較例１のガラスレンズの透過率測定結果を比較したグラフである。

Claims

９９．９９５重量％以上の高純度ガラス原料を使用して製造され、
ＳｉＯ_２が１〜６重量％、Ｂ_２Ｏ_３が１６〜２５重量％、ＣａＯが１３〜２０重量％、ＺｒＯ_２が１〜８重量％、Ｌａ_２Ｏ_３が２０重量％以上２７重量％未満、ＴｉＯ_２が１３重量％以上１５％未満、Ｎｂ_２Ｏ_５が１０〜２０重量％、ＳｎＯが０．０１〜１重量％、Ｓｂ_２Ｏ_３が０．０１重量％以上０．０５重量％未満の組成を、ガラス全体に対して９９．８３重量％以上含有してなることを特徴とする光学用ガラス。
ＢａＯ及び／又はＫ_２Ｏを、更に含有する請求項１に記載のガラス。
請求項１又は２に記載されたガラスを使用したレンズ。