JPH031246B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、光学ガラス、特に高度矯正用眼科レ
ンズ使用のために考案されたガラスに関する。 屈折率が約1.523である従来のガラスの代わり
に、約1.70という高屈折率を有するガラスを使用
すれば曲率を減少させることが可能となり、その
結果、レンズを薄くすることができる。この特性
には２つの利点がある： 第１に、レンズが軽量（ガラスの密度は高すぎ
ないように典型的には3.2ｇ／cm³未満とすること
により、BaOおよびPbOを含有する従来の高屈
折率「フリント」ガラスは使用されずに済む）に
なるため、眼鏡使用者にとつて、より快適なもの
となり； 第２に、レンズの美観がかなり改善される。し
かしながら、一般にガラスの屈折率を増加させる
と、このガラスのアツベ数の減少（もしくは分散
の増大）を招く。ガラスの分散が高過ぎると、色
収差（例えばレンズの端における「真珠光」）が
無視できなくなる。したがつて、低密度および高
屈折率と共存する高アツベ数（一般に34より大で
ある）が求められる。 米国特許第4057435号は、屈折率が約1.7以上、
アツベ数が40以上、密度が約３ｇ／cm³、AO試験
で測定した重量損失が５mg／cm²未満であるガラス
を開示している。これらのガラスは、主として、
酸化物換算の重量％概算で表わされる以下の成
分： CaO 18−28 BaO ０−15 CaO＋BaO 20−34 La₂O₃ ９−15 TiO₂ ９―15 MgO ０−５ Na₂O ０−４ Li₂O ０−４ Na₂O＋Li₂O ０−４ Al₂O₃ ０−５ Gd₂O₃ ０−５ Y₂O₃ ０−５ Nb₂O₅ ０−５ ZrO₂ ０−４ WO₃ ０−４ ZnO ０−４ B₂O₃ 30−54 SIO₂ 残分15 B₂O₃＋SiO₂ 30−54 から成る。 上記から明らかなように、この特許のガラス
は、屈折率、分散、および密度に関しては、高度
矯正眼科レンズの上記規準を満足した。しかしな
がら、ガラスの化学耐性を改善する必要性があつ
た。 本発明の主要目的は、屈折率（n_D）が約1.695
〜1.705の範囲にあり、分散率（U_D）が40.5〜43.2
の範囲にあり、密度が約3.2ｇ／cm³未満であり、
AO試験による重量損失が0.15mg／cm²未満という
優れた化学耐性を示すガラスを提供することであ
る。本目的を満足するガラスは、主として、酸化
物換算の重量％で表わされる以下の成分： CaO 16−21.5 La₂O₃ ６−05 TiO₂ 3.5以上＜９ Al₂O₃ 5.5−12 Nb₂O₅ ３−11 ZrO₂ ２−10 B₂O₃ 20.5−25 SiO₂ 15−20 から成る組成から生成することが可能である。合
計４％以下のZnOおよび／もしくはMgOおよ
び／もしくはSrOおよび／もしくはBaOにより、
４％以下のCaO含量を置き換えることができる。 AO試験は、眼科用に考案されたレンズの化学
耐性測定法として一般的に用いられており、10重
量％のHCl水溶液に25℃において10分間浸した後
におけるガラス試料の重量損失を測定することか
ら成る。テスト法は、Applied Optics、７、No.
５、p.847、1968年５月号に詳述されている。 さらに、このガラスを特許第4057435号記載の
ものと比較した場合、可視光の透過性がよい高い
という利点がある。したがつて、このガラスにお
いては、TiO₂およびNb₂O₅が高屈折率をもたら
す主要成分である。TiO₂は高屈折率に最も寄与
する成分であり、加えて、ガラスの密度に過度な
影響を及ぼさないという利点がある。しかしなが
ら、特にガラスがプラチナ溶融装置で生成される
場合、TiO₂はアツベ数を急激に減少させ、ガラ
スに黄着色を付与し、ガラスの可視透過を減少さ
せる。したがつて、高屈折率を得るためには3.5
％以上のTiO₂がガラス組成中に含有されるが、
良好な可視透過（波長400nｍにおいて75％以上）
を保証するためには９％未満とする。 必要とされる高屈折率および良好な化学耐性を
得るためには、３％以上のNb₂O₅が存在しなけれ
ばならないが、11％を越えると、ガラスの分散お
よび密度が高くなり過ぎる。さらに、ガラス価格
が非常に高くなる。Nb₂O₅使用の主要な利点は、
TiO₂含量が制限されることにより、放射スペク
トルの可視領域における透過の非常に優れたガラ
スが得られることである。 他の上記範囲のガラス成分も、必要な物理・化
学特性を確保する上で不可欠である。すなわち： 許容し得るガラス密度を得るためには16％以上
のCaOを存在させるが、その量が21.5％より大き
くなるとガラスの化学耐性が減少し； 低分散および高屈折率を得るためは６％以上の
La₂O₃を含有させるが、その量が15％より大きく
なるとガラスの化学耐性に悪影響を与え、密度を
過度に増大させ； 酸腐食耐性を付与し、乳白化（ガラス素地およ
び／もしくは表面における結晶化）傾向を妨げる
ためには5.5％以上のAl₂O₃が必要であるが、失透
に対するガラス安定性を良好に保つためには
Al₂O₃含量を12％未満に制限することが必要であ
り； ガラスの化学耐性を高め、屈折率を増すために
は２％以上のZrO₂が有用であるが、ZrO₂含量が
10％を越えると、ガラスの即時失透傾向が非常に
強くなり； 20％以上のB₂O₃は失透を防止するが、この量
が25％より大きくなると化学耐性の劣化を招き； 必要な化学耐性を得るためには16％以上の
SiO₂が必要であるが、ガラスの失透傾向を制限
するためには存在量を20％未満としなければなら
ない。 CaOは素地ガラスの必須成分である。CaOはガ
ラス密度に対する寄与が少ないためにBaOより
好ましく、屈折率に対する寄与が大きく、より良
好なガラス安定性をもたらすためにMgOより好
ましい。 上述のように、CaOの代用として合計量４％の
ZnO、MgO、SrO、およびBaOをこのガラス組
成に加えることができる。しかしながら、これら
の酸化物は、とるに足る利点を付与するものでは
なく、このガラスはこれらを含まないことが望ま
しい。 好ましいガラスは、主として、酸化物換算の重
量％で表わされる以下の成分： CaO 18.5−21.5 La₂O₃ ９−13 TiO₂ 5.5−8.5 Al₂O₃ ８−10 Nb₂O₅ ４−８ ZrO₂ 3.5−9.5 B₂O₃ 20.5−23 SiO₂ 18−20 からなる。 米国特許第4055435号は、屈折率が1.69以上、
分散率が39以上、密度が3.2以上である眼科レン
ズの製造に使用できると主張される、２つの組成
領域を開示している。最初のガラス群は、主とし
て、重量％で表わされる以下の成分： SiO₂ 20−42 ＡlO₃ ５−13 B₂O₃ ０−20 SiO₂＋Al₂O₃＋B₂O₃ 42−52 CaO 12−39 MgO ０−20 CaO＋MgO 22−39 ZrO₂ ０−７ TiO₂ ５−13 Nb₂O₅ ０−15 ZrO₂＋TiO₂＋Nb₂O₅ 15−28 BaO ０−６ SrO ０−10 ZnO ０−15 BaO＋SrO＋ZnO ０−15 La₂O₃ ０−10 Ta₂O₅ ０−６ WO₃ ０−10 La₂O₃＋Ta₂O₅＋WO₃ ０−10 から成る。 認められるように、これらのガラスは、主とし
て、アルカリ土類金属酸化物−Al₂O₃−TiO₂−
SiO₂系の由来し、多数の任意成分を様々な量で
加えることができる。これに対し、本発明のガラ
スは、B₂O₃がSiO₂よりも大きな組成割合を占め
る、ホウケイ酸ガラス界に基づく。さらに本発明
によるガラスにおける８成分の使用可能量は厳密
に制限され、異なつた添加は避けることが好まし
い。 この特許に記載されたガラスの第２領域は、主
として、重量％で表わされる以下の成分： SiO₂ 20−52 Al₂O₃ ０−13 B₂O₃ ０−20 SiO₂＋Al₂O₃＋B₂O₃ 40−52 CaO １−35 MgO ０−20 CaO＋MgO 10−35 Li₂O ０−15 Na₂O＋K₂O ０−15 Li₂O＋Na₂O＋K₂O １−20 TiO₂ ４−12 Zr₂O₂ ０−11 Nb₂O₅ ０−20 TiO₂＋Zr₂O₂＋Nb₂O₅ 14−30 BaO ０−８ SrO ０−12 ZnO ０−15 BaO＋SrO＋ZnO ０−15 La₂O₃ ０−12 Ta₂O₅ ０−10 WO₃ ０−15 La₂O₃＋Ta₂O₅＋WO₃ ０−15 から成る。 明らかに、このガラスの第２群の成分における
全体的な範囲は第１のものよりも、いくらか広が
つている。しかしながら、この第２群において
は、LiO₂および／もしくはNa₂Oおよび／もしく
はK₂Oの存在が必要となる。したがつて、この特
許組成の第２群は、本発明によるガラスへの係わ
りがさらに小さい。 米国特許第4213786号は、屈折率が1.71〜1.81
の範囲にあり、分散率が30.4〜34.4、密度が3.4〜
3.8であり、主として、重要％で表わされる以下
の成分： SiO₂ 15−20 B₂O₃ 10−20 SiO₂＋B₂O₃ 30−52 La₂O₃ 16−26 TiO₂ 15−25 CaO ８−15 MgO ０−３ SrO １−10 BaO ０−８ MgO＋SrO＋BaO ８−15 GaO＋MgO＋MgO＋SrO＋BaO 20−25 ZnO ０−４ PbO ０−２ Al₂O₃ ０−２ ZrO₂ ０−３ Nb₂O₅ ０−５ Ta₂O₅ ０−２ P₂O₅ ０−３ GeO₂ ０−３ アルカリ金属酸化物 ０−５ から成る、眼科レンズ用に適したガラスを開示し
ている。 これらの組成は、特にLa₂O₃、Al₂O₃、CaO、
およびTiO₂含量に関して本発明の範囲から外れ
ているのみならず、分散率および密度も、必要と
される範囲の外にある。 英国特許第1591210号は、屈折率が1.68〜1.71
の範囲にあり、分散率が41.6〜46.5、密度が2.88
〜3.18であり、主として重量％で表わされる以下
の成分： B₂O₃ 11−53 CaO 25−43 Nb₂O₅ ０−19 TiO₂ ０−15 Nb₂O₅＋TiO₂ ８−19 SiO₂ ０−36 Y₂O₃ ０−11 SrO＋BaO＋ZnO ０−７ ZrO₂ ０−11 Li₂O＋Na₂O＋K₂O ０−４ MgO ０−10 PbO ０−４ Al₂O₃ ０−４ La₂O₃ ０−15 Ta₂O₅ ０−19 WO₃ ０−11 から成る、眼科用レンズに適したガラスに関す
る。 CaOおよびAl₂O₃の割合は、両方とも、本発明
のガラス組成において必要とされる範囲の外にあ
る。 表は本発明のガラスを例証するいくつかの組
成を酸化換算の重量％で表示している。実際のバ
ツチ成分に含まれる原料は酸化物でも他の化合物
でも良く、合わせて混合した際に適当な割合で必
要な酸化物に転化するものとする。表は、表
において酸化物として表示される典型的な成分を
製造する際に使用されたバツチ原料を列挙してい
る。 表 酸化物 原料 SiO₂ SiO₂ B₂O₃ Ｂ（OH）₃ Al₂O₃ Al（OH）₃ CaO CaCO₃、Ca（NO₃）₂ La₂O₃ La₂O₃ ZrO₂ ZrO₂ Nb₂O₅ Nb₂O₅ TiO₂ TiO₂ バツチ成分を調合し、均一に溶融するように十
分混合し、（通常の清澄剤を加えることも可能で
あり、As₂O₃がSb₂O₃よりも好ましい）、プラチナ
るつぼに入れ、約1320゜〜1400℃の範囲の温度で
約２〜５時間溶融してガラスを均質・精製化し
た。溶融物は型に流し込みガラス製品は約670゜〜
710℃において、１時間除冷した。 また、表は、60℃／時の除冷後に測定した屈
折率（n_D）とアツベ数（U_D）、標準的な浸水法で
測定されｇ／cm³で表わされるガラス密度（密度）、
AO試験で測定されmg／cm²で表される重量損失
（Wt.ロス）、および分光光度計を用いて10mm厚の
研摩した板状試料で400nｍにおいて測定されパ
ーセントで表わされる可視透過率（透過率）を記
録している。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 屈折率が約1.695〜1.705の範囲にあり、分散
   率が約40.5〜43.2の範囲にあり、密度が約3.2ｇ／
   cm³未満であり、AO試験で測定された重量損失が
   0.15mg／cm²未満であり、10mm厚における400nｍの
   透過率が75％以上であり、主として、酸化物換算
   の重量％で表わされる以下の成分： CaO 16−21.5 La₂O₃ ６−15 TiO₂ 3.5−＜９ Al₂O₃ 5.5−12 Nb₂O₅ ３−11 ZrO₂ ２−10 B₂O₃ 20.5−25 SiO₂ 16−20 から成る光学ガラス。 ２ ４％以下のCaOが、ZnO、MgO、SrO、お
   よびBaOから成る群のうちの少なくとも１つに
   より、合計４％以下、置き換えられることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光学ガラス。 ３ 主として以下の成分： CaO 18.5−21.5 La₂O₃ ９−13 TiO₂ 5.5−8.5 Al₂O₃ ８−10 Nb₂O₅ ４−８ ZrO₂ 3.5−9.5 B₂O₃ 20.5−23 SiO₂ 18−20 から成る特許請求の範囲第１項記載の光学ガラ
   ス。