KR101038693B1

KR101038693B1 - 광학 유리

Info

Publication number: KR101038693B1
Application number: KR1020087013984A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 미야타
Original assignee: 가부시키가이샤 오하라
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2011-06-02
Also published as: KR20080067377A; JP2007145613A; US20090275460A1; JP5616566B2; CN101360691A; WO2007061129A1

Abstract

굴절율(nd)이 1.50∼1.65 및 아베수(υd)가 50∼65인 광학 정수를 가지고, 유리 전이 온도(Tg)가 400℃ 이하인 광학 유리이며, 광선 투과율이 80%가 되는 최단파장(λ80)이 370nm 이하인 광학 유리.

광학, 유리, 굴절율, 아베수, 렌즈, 비구면, 성형

Description

광학 유리{OPTICAL GLASS}

본 발명은 굴절율(nd)이 1.50∼1.65, 아베수(Abbe number, υd)가 50∼65의 범위인 광학 정수와 400℃ 이하의 유리 전이 온도(Tg)를 가지는 광학 유리에 관한 것이다.

재가열 프레스 성형(reheat press molding)에 의해 유리 성형품을 제조할 경우, 대단히 높은 온도가 필요하기 때문에, 열처리 로의 조기 열화가 초래되며, 안정적인 생산에 문제가 있다. 이로 인하여, 유리 재료의 점성 유동 온도가 낮을수록, 즉 유리 전이 온도(Tg)가 낮을수록, 저온에서 재가열 프레스 성형이 가능하며, 열처리 로에 대한 부하를 줄일 수 있다. 여기에서, "점성 유동 온도"란, 점성 유동이 일어나는 온도이며, 대체로 유리 전이 온도와 동일한 온도라는 것이 당업계에 공지되어 있다.

정밀 프레스 성형에 의해, 비구면 렌즈와 같은 유리 성형품을 얻을 경우에는, 금형의 고정밀 성형면을 렌즈 프리폼(preform)재에 전사하기 위하여, 가열 연화시킨 렌즈 프리폼재를 고온 환경 하에서 프레스 성형해야 하므로, 이때 사용되는 금형도 고온에 노출되며, 또한, 금형에 높은 프레스 압력이 가해진다. 그러므로, 렌즈 프리폼재를 가열 연화시킬 때 및 렌즈 프리폼재를 프레스 성형할 때에, 금형 의 성형면이 산화, 침식되거나, 금형 성형면의 표면에 형성되어 있는 이형막이 손상되어, 금형의 고정밀 성형면을 유지할 수 없게 되는 경우가 많으며, 또한, 금형 자체도 쉽게 손상된다. 따라서, 금형을 교환해야만 하며, 금형의 교환 회수가 증가하고, 저비용, 대량 생산을 실현할 수 없다. 그러므로, 정밀 프레스 성형에 사용하는 유리 및 정밀 프레스 성형에 사용하는 렌즈 프리폼재 유리는, 상기 손상을 억제하고, 금형의 고정밀 성형면을 장시간 유지하는 동시에, 낮은 프레스 압력에서 정밀 프레스 성형이 가능해야 된다는 관점에서, 가능한 낮은 유리 전이 온도(Tg)를 가질 것이 요망되고 있다.

종래, 낮은 유리 전이 온도를 가지는 유리로서는, PbO 또는 TeO₂를 함유시킨 것이 알려져 있지만, 이들 성분은 환경상 바람직하지 않은 성분이며, 또한 아베수(υd)가 작아지기 쉽다. 또한 , PbO를 함유하지 않고 낮은 유리 전이 온도가 실현된 유리로서는, 예를 들면 P₂O₅-RO-R₂O계가 알려져 있지만, 이 계는 낮은 유리 전이 온도를 얻기 위하여 R₂O 성분을 증가시켰기 때문에, 화학적 내구성이 양호하지 않다는 결점이 있다.

이 점을 개선하기 위하여, La₂O₃를 함유시켜서 화학적 내구성을 향상시킨 P₂O₅-B₂O₃-Al₂O₃-RO-R₂O계 유리가, 특개 소 60-l71244호 공보에 기재되어 있지만, 몰드 프레스성이라고 하는 관점에서, 수치의 한정이 불충분하며, 상기 모든 조건을 충족시키는 조성의 실시예도 개시되어 있지 않으므로, 몰드 프레스라고 하는 목적 에 반드시 일치한다고 할 수는 없다.

특개 2004-217513에는 P₂O₅-R₂O(R=Li, Na, K)-ZnO-BaO계가 기재되어 있지만, 이 공보에 구체적으로 개시되어 있는 광학 유리는 ZnO의 함유량이 많기 때문에, 열안정성이 결여되어 있으며, 예를 들면 용융 유리로 몰드 프레스용 프리폼을 제조할 때에 유리화 결함(devitrification)이 발생하기 쉽고, 작업 효율이 나쁘다는 불이익이 있었다. 게다가, 이 공보에 기재된 유리는 비교적 다량의 Nb₂O₅, Bi₂O₃, WO₃를 함유하기 때문에, 착색될 경우가 많고, 광선 투과율이 악화되기 쉽다는 결점이 있었다.

특개 2004-315324에는 P₂O₅-R₂O(R=Li, Na, K)-BaO계가 기재되어 있지만, 이 공보에 구체적으로 개시되어 있는 광학 유리는 Mg0 함유량이 많기 때문에, 비교적 높은 유리 전이 온도(Tg)의 유리밖에 얻어지지 않는다는 불이익이 있었다.

특개 2002-211949에는 P₂O₅-BaO계가 기재되어 있지만, 이 광학 유리는 B₂O₃, Al₂O₃, RO 등을 다량으로 함유하며, 또한 ZnO, R₂O 성분이 소량이기 때문에, 연화점이 높아진다는 불이익이 있었다.

특개 2004-168593에는 P₂O₅-ZnO-BaO계가 기재되어 있지만, 이 광학 유리는 희토류 산화물을 많이 함유하기 때문에, 굴절율이 큰 것밖에 얻어지지 않는다는 불이익이 있었다.

특개 평 2-124743에는 P₂O₅-ZnO계가 기재되어 있지만, 이 광학 유리는 화학 적 내구성을 향상시키기 위하여 Al₂O₃ 성분의 함유량이 지나치게 많아서, 항복점(At)이 높은 것밖에 얻어지지 않는다는 불이익이 있었다.

[특허 문헌 1] 특개 소 60-171244호 공보

[특허 문헌 2] 특개 2004-217513호 공보

[특허 문헌 3] 특개 2004-315324호 공보

[특허 문헌 4] 특개 2002-211949호 공보

[특허 문헌 5] 특개 2004-168593호 공보

[특허 문헌 6] 특개 평 2-124743호 공보

본 발명은 낮은 유리 전이 온도를 가지고, 화학적 내구성도 우수하고, 환경상 바람직하지 않은 물질도 포함하지 않는, 몰드 프레스성이 우수한 광학 유리를 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위하여 시험 및 연구를 거듭한 결과, P₂O₅, BaO, ZnO, 알칼리 성분 등의 각 성분을 특정한 비율로 함유시킴으로써, 환경상 바람직하지 않은 물질을 포함하지 않더라도 굴절율(nd)이 1.5∼1.65 및 아베수(υd)가 50∼65의 범위인 광학 정수를 가지고, 유리 전이 온도(Tg)가 400℃ 이하인 유리를 제조할 수 있으며, 동시에, 이와 같이 제조된 유리는 정밀 몰드 프레스성이 지극히 양호하다는 것을 발견하여, 본 발명에 이르렀다.

게다가, 본 발명자는 상기 원하는 광학 정수를 조정함에 있어서, Nb₂O₅, Bi₂O₃, WO₃를 소량밖에 함유시키지 않더라도 조정 가능하게 함으로써, 광선 투과율을 양호하게 유지할 수 있었다.

본 발명의 제1 구성은, 굴절율(nd)이 1.50∼1.65 및 아베수(υd)가 50∼65인 광학 정수를 가지며, 유리 전이 온도(Tg)가 400℃ 이하인 광학 유리이며, 광선 투과율이 80%가 되는 최단파장(λ80)이 370nm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 광학 유리이다.

본 발명에 의하면 유리 전이 온도가 400℃ 이하이므로, 종래보다 저온에서의 성형이 가능하므로, 금형의 표면 산화에 의한 소모가 감소되어, 금형의 수명을 연장시킬 수 있다. 게다가, 이러한 Tg를 가지는 광학 유리는 스테인리스형(型)에 의한 성형도 가능하며, 결과적으로 제조 비용을 상당히 줄일 수 있다.

본 발명의 제2 구성은, P₂O₅, ZnO, BaO 및 Sb₂O₃를 필수적으로 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 구성 1의 광학 유리이다.

본 발명의 제3 구성은, 산화물 기준의 질량%로, Nb₂O₅, WO₃ 및 Bi₂O₃의 합계 함유량이 3% 미만인 것을 특징으로 하는 상기 구성 1 및 2의 광학 유리이다.

본 발명의 제4 구성은, 알칼리 금속 산화물을 3종 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 구성 1∼3의 광학 유리이다.

본 발명의 제5 구성은, 산화물 기준의 질량%로, RO 성분(R은 Ba, Ca, Mg, Sr 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상)의 합계 함유량에 대한 ZnO의 함유량의 비가 0.2 이상인 상기 구성 1∼4의 광학 유리이다.

본 발명의 제6 구성은, 산화물 기준의 질량%로, SiO₂, B₂O₃및 Al₂O₃의 합계 함유량이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 상기 구성 1∼5의 광학 유리이다.

본 발명의 제7 구성은, 필수 성분으로서 산화물 기준의 질량%로,

P₂O₅ 40∼55%

BaO 20∼40%

ZnO 5∼20% 및

Sb₂O₃ 0.1∼10%

를 함유하는 상기 구성 1∼6의 광학 유리이다.

본 발명의 제8 구성은, 산화물 기준의 질량%로, Sb₂O₃의 함유량이 1.5% 이상인 것을 특징으로 하는 상기 구성 1∼7의 광학 유리이다.

본 발명의 제9 구성은, 산화물 기준의 질량%로,

Li₂O 1∼5% 및/또는

Na₂O 1∼10% 및/또는

K₂O 1∼10%,

및

SiO₂ 0∼2% 및/또는

B₂O₃ 0∼3% 및/또는

Al₂O₃ 0∼3% 및/또는

Y₂O₃ 0∼3% 및/또는

La₂O₃ 0∼1.5% 및/또는

Gd₂O₃ 0∼1.3% 및/또는

TiO₂ 0∼5% 및/또는

Ta₂O₅ 0∼10% 및/또는

MgO 0∼5% 및/또는

CaO 0∼5% 및/또는

SrO 0∼5% 및/또는

ZrO₂ 0∼3%

의 범위의 각 성분을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 구성 7 및 8의 광학 유리이다.

본 발명의 제10 구성은, 상기 구성 1∼9의 광학 유리를 정밀 프레스 성형하여 형성되는 광학 소자이다.

본 발명의 제l1 구성은, 상기 구성 1∼9의 광학 유리로 형성되는 정밀 프레스 성형용 프리폼이다.

본 발명의 제12 구성은, 상기 구성 11의 프리폼을 정밀 프레스 성형하여 형성되는 광학 소자이다.

상기 구성을 채용함으로써, 본 발명의 광학 유리는 용융 프리폼 성형 및 몰드 프레스성이 우수한 광학 유리로서 적합하다.

본 발명의 유리를 이용하여 용융 적하법에 의해 프리폼을 얻고, 이 프리폼을 몰드 프레스 성형하여 렌즈를 제조함으로써, 원하는 광학 정수와 화학적 내구성과 유리화 결함 내성과 프리폼 성형성과 몰드 성형성을 얻는 동시에, 또한 종래보다 저온에서의 성형이 가능하기 때문에, 금형의 표면 산화에 의한 소모가 감소하고, 결과적으로 제조 비용을 상당히 줄일 수 있다.

본 발명의 광학 유리에 대하여, 바람직한 각 물성을 설명한다.

본 발명의 광학 유리는, 광학 설계상의 요구로부터 1.50∼1.65의 굴절율(nd) 및 아베수(υd)가 50∼65인 것이 가장 바람직하다. 종래, 이 광학 정수를 실현시키기 위하여 여러 가지 조성의 유리를 이용해왔지만, 모두 광학 정수는 만족시키더라도 전이 온도(Tg)가 40O℃를 초과하는 것이 많았고, 정밀 프레스 성형시에 스테인리스 등의 저렴한 재료를 사용할 수 없고, 비용이 커진다는 문제가 있었다. 본 발명의 광학 유리에 있어서는, 이들 공지된 것에 비해 더욱 낮은 전이 온도(Tg)가 요구되므로, 바람직하게는 400℃ 이하, 보다 바람직하게는 370℃ 이하, 가장 바람직하게는 350℃ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 광학 유리는, 그 성형품이 광학 소자로서 사용되어야만 하므로, 광선 투과율이 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 광선 투과율이 80%가 되는 최단파장(λ80)이 370nm 이하인 것이 바람직하고, 365nm인 것이 보다 바람직하고, 360nm인 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 광학 유리에 있어서, 각 성분의 조성 범위를 상기한 바와 같이 한정한 이유를 아래에 설명한다. 이하, 본 명세서에 있어서는 특별한 언급이 없는 한, 유리 조성의 함유율은 모두 산화물 기준의 질량%로 나타내는 것이다.

본 명세서에서 "산화물 기준"이란, 본 발명의 유리 구성 성분의 원료로서 사용되는 산화물, 질산염 등이 용융시에 모두 분해되어 산화물로 변화된다고 가정할 경우에, 해당 생성 산화물의 질량의 총합을 100질량%로 하여, 유리 중에 함유되는 각 성분을 표기한 조성이다.

P₂O₅는 유리를 형성하는데도 필수적인 성분이지만, 그 양이 적으면 유리화 결함 내성이 악화되기 쉽고, 지나치게 많으면 화학적 내구성이 저하되기 쉽다. 따라서, 바람직하게는 40%, 보다 바람직하게는 42%, 더욱 바람직하게는 44%를 하한으로 하고, 바람직하게는 55%, 보다 바람직하게는 53%, 가장 바람직하게는 51%를 상한으로 한다.

BaO는 광학 정수의 조정을 위하여 중요한 성분이지만, 그 양이 지나치게 적으면 그 효과가 충분하지 않고, 지나치게 많으면 원하는 유리 전이 온도가 얻어지기 어렵다. 따라서, 바람직하게는 20%, 보다 바람직하게는 22%, 더욱 바람직하게는 24%를 하한으로 하고, 바람직하게는 40%, 보다 바람직하게는 38%, 가장 바람직하게는 36%를 상한으로 한다.

ZnO는 유리 전이 온도를 저하시키는 효과가 있으며, 또 광학 정수의 조정을 위하여 첨가할 수 있지만, 그 양이 지나치게 적으면 그 효과가 충분하지 않고, 또 지나치게 많으면 화학적 내구성이 악화된다. 따라서, 바람직하게는 5%, 보다 바람직하게는 7%, 더욱 바람직하게는 9%를 하한으로 하고, 바람직하게는 20%, 보다 바람직하게는 17%, 한편, 화학적 내구성과 원하는 아베수를 유지하기 위하여는, 특히 14% 이하의 함유량인 것이 바람직하다.

Sb₂O₃는 탈포뿐만 아니라, 광학 정수의 조정을 위하여 중요한 성분이지만, 그 양이 지나치게 적으면 그 효과가 발휘되기 어렵고, 지나치게 많으면 원하는 유리 전이 온도가 얻어지기 어렵다. 따라서, 바람직하게는 0.1%, 보다 바람직하게는 1.0%, 더욱 바람직하게는 1.5%를 하한으로 하고, 바람직하게는 10%, 보다 바람직하게는 7%, 가장 바람직하게는 5%를 상한으로 한다.

Li₂O는 유리 전이 온도를 낮추는 효과를 가지는 필수 성분이지만, 그 양이 지나치게 적으면 그 효과가 얻어지기 어렵고, 지나치게 많으면 유리화 결함 내성이 급격하게 저하되기 쉬워진다. 따라서, 바람직하게는 1%, 보다 바람직하게는 1.3%, 가장 바람직하게는 1.5%를 하한으로 하고, 바람직하게는 5%, 보다 바람직하게는 4%, 가장 바람직하게는 3%를 상한으로 한다.

Na₂O는 유리 전이 온도를 낮추는 효과가 있지만, 그 양이 지나치게 적으면 그 효과가 얻어지기 어렵고, 지나치게 많으면 유리화 결함 내성이 급격하게 저하되기 쉬워진다. 따라서, 바람직하게는 1%, 보다 바람직하게는 1.5%, 가장 바람직하게는 2%를 하한으로 하고, 바람직하게는 10%, 보다 바람직하게는 8%, 가장 바람직 하게는 7%를 상한으로 한다.

K₂O는 유리 전이 온도를 낮추는 효과가 있지만, 그 양이 지나치게 적으면 그 효과가 얻어지기 어렵고, 지나치게 많으면 유리화 결함 내성이 급격하게 저하되기 쉬워진다. 따라서, 바람직하게는 1%, 보다 바람직하게는 1.5%, 가장 바람직하게는 2%를 하한으로 하고, 바람직하게는 10%, 보다 바람직하게는 8%, 가장 바람직하게는 7%를 상한으로 한다.

한편, 본 발명에 있어서는 알칼리 금속 산화물을 3종 이상 함유시키는 것이, 1종 또는 2종 함유시키는 조성에 비하여, 유리의 안정성이 아주 우수하며, 유리화 결함 내성이 양호한 것을 알 수 있다. 따라서, 제조 공정에 있어서 안정적이고 높은 제품 비율로 제조하기 위해서는, 알칼리 금속 산화물을 3종 이상 함유시키는 것이 바람직하다.

B₂O₃은 유리화 결함 내성을 향상시키기 위하여 첨가할 수 있는 성분이지만, 그 양이 지나치게 많으면 원하는 유리 전이 온도가 얻어지지 않는다. 따라서, 바람직하게는 3%, 보다 바람직하게는 2.5%, 가장 바람직하게는 2%를 상한으로 한다. 그리고, Tg를 350℃ 이하로 설정하고자할 경우에는, 특별히 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 가장 바람직하게는 0.3% 이하의 함유량인 것이 바람직하다.

SiO₂는 광학 정수를 조정하기 위하여 첨가할 수 있지만, 그 양이 지나치게 많으면 원하는 유리 전이 온도가 얻어지지 않는다. 따라서, 바람직하게는 2%, 보다 바람직하게는 1.5%, 가장 바람직하게는 1%를 상한으로 한다.

Al₂O₃은 화학적 내구성을 향상시키기 위하여 첨가할 수 있는 성분이지만, 그 양이 지나치게 많으면 원하는 유리 전이 온도가 얻어지지 않는다. 따라서, 바람직하게는 3%, 보다 바람직하게는 2.5%, 가장 바람직하게는 2%를 상한으로 한다.

B₂O₃, SiO₂ 및 Al₂O₃의 함유량의 합계가 지나치게 커져도 유리 전이 온도가 높아지는 경향이 있으므로, 원하는 유리가 얻기 어려워진다. 따라서, 이들 성분의 합계 함유량은 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.9% 이하, 가장 바람직하게는 0.8% 이하이다.

Y₂O₃은 광학 정수의 조정을 위하여 첨가할 수 있지만, 그 양이 지나치게 많으면 유리화 결함 내성이 악화되고, 또한 원하는 유리 전이 온도를 얻을 수 없어진다. 따라서, 바람직하게는 3%, 보다 바람직하게는 2.5%, 가장 바람직하게는 2%를 상한으로 한다.

La₂O₃은 비교적 소량으로 화학적 내구성을 향상시키는 효과가 있으며, 또 광학 정수의 조정을 위하여 첨가할 수 있지만, P₂O₅계 유리에 있어서, 급격하게 유리화 결함 내성을 악화시키는 성분이기도 한다. 따라서, 바람직하게는 1.5%, 보다 바람직하게는 1.3%, 가장 바람직하게는 1%를 상한으로 한다.

Gd₂O₃은 화학적 내구성을 향상시키는 효과가 있으며, 또 광학 정수의 조정을 위하여 첨가할 수 있지만, P₂O₅계 유리에 있어서, 급격하게 유리화 결함 내성을 악화시키는 성분이기도 하다. 따라서, 바람직하게는 1.3%, 보다 바람직하게는 1%, 가장 바람직하게는 0.8%를 상한으로 한다.

TiO₂는 광학 정수를 조정하기 위하여 첨가할 수 있지만, 그 양이 지나치게 많으면 원하는 유리 전이 온도가 얻어지지 않는다. 따라서, 바람직하게는 5%, 보다 바람직하게는 4%, 가장 바람직하게는 3%를 상한으로 한다.

Ta₂O₅는 광학 정수를 조정하기 위하여 첨가할 수 있지만, 그 양이 지나치게 많으면 원하는 유리 전이 온도가 얻어지지 않는다. 따라서, 바람직하게는 10%, 보다 바람직하게는 8%, 가장 바람직하게는 7%를 상한으로 한다.

Mg0, Ca0, Sr0의 각 성분은 광학 정수를 조정하기 위하여 첨가할 수 있지만, 그 양이 지나치게 많으면 원하는 유리 전이 온도가 얻어지지 않는다. 따라서, 이들 각 성분은 각각 바람직하게는 5%, 보다 바람직하게는 4.7%, 가장 바람직하게는 4.5%를 상한으로 한다.

이 중에서 특히 본 발명과 같은 P₂O₅, BaO, ZnO를 주성분으로 하는 유리에서는, 알칼리 토류 금속 산화물 중에서도 특히 Mg0는 함유량이 높아지면 유리 전이 온도(Tg)를 현저하게 상승시키는 경향이 있다. 본 발명의 광학 유리에서는 특히 400℃ 이하, 보다 바람직하게는 350℃라고 하는 낮은 Tg가 요구되므로, MgO의 함유량은 특히 상한을 1%로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, Tg가 350℃ 이하가 되도록 하는 등과 같이 유리를 안정적으로 제조할 경우에는, RO 성분(R은 Ba, Ca, Mg, Sr 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상) 합계 함유량에 대하여 ZnO의 함유량의 비가 0.2 이상, 보다 바람직하게는 0.21 이상, 가장 바람직하게는 0.22 이상인 것이 바람직하다.

ZrO₂는 화학적 내구성을 향상시키는 효과가 있으며, 또한 광학 정수를 조정하기 위하여 첨가할 수 있지만, 그 양이 지나치게 많으면 유리화 결함 내성이 급격하게 저하된다. 따라서, 바람직하게는 3%, 보다 바람직하게는 2%, 가장 바람직하게는 1.5%를 상한으로 한다.

Nb₂O₅, Bi₂O₃ 및 WO₃는 굴절율을 상승시키기 위하여 첨가할 수 있지만, 그 반면, 투과율을 악화시키는 원인이 될 수 있고, 특히 단파장측에서의 투과율을 급격하게 악화시키는 요인이 되는 성분이다. 따라서 본 발명의 광학 유리에 있어서는, 이들 성분의 합계는 3% 이하, 보다 바람직하게는 1% 이하, 바람직하게는 함유시키지 않는다.

납 화합물은 정밀 프레스 성형시에 금형과 융착되기 쉬운 성분이라는 문제 및 유리의 제조뿐만 아니라, 연마 등의 유리의 냉간 가공 및 유리의 폐기에 이르기까지, 환경 대책상의 조치가 필요하고, 환경 부담이 큰 성분이라고 하는 문제가 있기 때문에, 본 발명의 광학 유리에 함유시키지 않는다.

F 성분은 용융 유리로부터 유리 덩어리를 만들 때에 맥리(脈理)를 발생시키기 쉽게 하기 위하여, 바람직하게는 함유시키지 않는다.

As₂O₃, 카드뮴 및 토륨은 모두 환경에 유해한 영향을 미치고, 환경 부담이 대단히 큰 성분이므로, 본 발명의 광학 유리에 함유시키지 않는다.

또한 본 발명의 광학 유리에 있어서는, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Eu, Nd, Sm, Tb, Dy, Er 등의 착색 성분은 함유시키지 않는 것이 바람직하다. 단, 여기에서 언급하는 함유시키지 않는다는 것은, 불순물로서 혼입될 경우를 제외하고, 인위적으로 함유시키지 않는 것을 의미한다.

본 발명의 유리 조성물은 그 조성이 질량%로 표시되므로 직접적으로 mol% 기재로 나타낼 수 없지만, 본 발명에 있어서 요구되는 모든 특성을 만족시키는 유리 조성물 중에 존재하는 각 성분의 mol% 표시에 의한 조성은, 대략 아래의 값이다.

P₂O₅ 35∼50%

BaO 18∼30%

ZnO 7∼30%

Sb₂O₃ 0.05∼5%

B₂O₃ 0∼5%

Al₂O₃ 0∼7%

Li₂O 3∼20%

SiO₂ 0∼3%

Y₂O₃ 0∼2%

La₂O₃ 0∼1%

Gd₂O₃ 0∼1%

TiO₂ 0∼7%

Ta₂O₅ 0∼3%

MgO 0∼8%

CaO 0∼10%

SrO 0∼10%

Na₂O 2∼15%

K₂O 1∼10%

ZrO₂ 0∼3%

[실시예]

본 발명의 광학 유리에 관한 실시예(No. 1∼No. 20)의 조성 및 종래의 광학 유리의 비교예(No. A∼D)의 조성을, 이들 유리의 굴절율(nd), 아베수(υd), 유리 전이 온도(Tg)(℃), λ80(nm)의 측정 결과와 함께 표 1∼표 5에 나타낸다. 표 중의 각 성분의 함유율은 모두 산화물 기준의 질량%로 표기되어 있다.

표 1∼5에 나타낸 본 발명의 실시예의 유리(No. 1∼No. 20)는 모두, 인산염, 정인산(正燐酸), 산화물, 탄산염, 질산염, 수산화물 등의 통상의 광학 유리용 원료를 표 1∼표 4에 나타낸 소정의 조성이 되도록 칭량하고, 혼합한 배치 원료를, 백금 도가니 등에 투입하고, 조성에 의한 용융성의 차이에 따라서 1000∼1200℃의 온도에서 약 3∼5시간 용융하고, 교반 균질화한 후, 금형 등에 주입하여 서냉함으로 써, 용이하게 얻을 수 있었다.

굴절율(nd) 및 아베수(υd)는 서냉 강온 속도를 -25℃/h로 하여 얻어진 광학 유리에 대하여 측정하였다.

유리 전이 온도(Tg)는 일본광학초자공업회 규격 JOJIS08-2003(광학 유리의 열팽창 측정 방법)에 기재된 방법에 의해 측정하였다. 단, 시료 조각으로써, 길이 50mm, 직경 4mm의 시료를 사용하였다.

광선 투과율이 80%가 되는 최단파장(λ80)은 두께 10mm의 시료에 대하여, 그 반사 손실을 포함하는 분광 투과율 곡선으로부터 구하였다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

표 1∼표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예의 유리(No. 1∼No. 20)는 원하는 굴절율을 가지면서, 350℃ 이하의 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있었다. 게다가, 본 발명의 실시예의 유리(No. 1∼No. 20)는 모두, 굴절율(nd)이 1.5∼1.65, 아베수(υd)가 50∼65까지의 범위 내의 광학 정수를 가진다.

상기 본 발명의 실시예의 유리는 모두 용융성이 양호하며, 화학적 내구성도 양호하였다.

본 발명의 유리를 이용하여 용융 적하법에 의해 프리폼을 얻고, 이 프리폼을 몰드 프레스 성형하여 렌즈를 제조함으로써, 원하는 광학 정수와 화학적 내구성과 유리화 결함 내성과 프리폼 성형성과 몰드 성형성을 얻을 수 있으며, 또한 종래보다 저온에서의 성형이 가능하므로, 금형의 표면 산화에 의한 소모가 감소하고, 결과적으로 제조 비용을 상당히 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 광학 유리는 용융 프리폼 성형 및 몰드 프레스성이 우수한 광학 유리로서 적합하며, 특히 비구면 렌즈 등의 유리 성형품을 재가열 몰드 프레스 성형에 의해 제조하기 위하여 바람직하다.

Claims

굴절율(nd)이 1.50 이상 및 1.60 미만이고, 아베수(Abbe number; υd)가 50∼65인 광학 정수를 가지며, 유리전이온도(Tg)가 350℃ 이하인 광학 유리로서,

산화물 기준의 질량%로,

Li₂O 1~5%,

P₂O₅ 42~55%,

BaO 20∼40%,

ZnO 5∼20%, 및

Sb₂O₃ 1.5~5%

를 함유하고,

광선 투과율이 80%가 되는 최단파장(λ80)이 370nm 이하인 것을 특징으로 하는 광학 유리.
삭제
제1항에 있어서,

산화물 기준의 질량%로, Nb₂O₅, WO₃및 Bi₂O₃의 합계 함유량이 3% 미만인 것을 특징으로 하는 광학 유리.
제1항에 있어서,

알칼리 금속 산화물을 3종 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 광학 유리.
제1항에 있어서,

산화물 기준의 질량%로, RO 성분(R은 Ba, Ca, Mg, Sr 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상)의 합계 함유량에 대한 ZnO의 함유량의 비가 0.2 이상인 것을 특징으로 하는 광학 유리.
제1항에 있어서,

산화물 기준의 질량%로, SiO₂, B₂O₃및 Al₂O₃의 합계 함유량이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 광학 유리.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

산화물 기준의 질량%로,

Na₂O 1∼10%,

K₂O 1∼10%,

및

SiO₂ 0∼2%,

B₂O₃ 0∼3%,

Al₂O₃ 0∼3%,

Y₂O₃ 0∼3%,

La₂O₃ 0∼1.5%,

Gd₂O₃ 0∼1.3%,

TiO₂ 0∼5%,

Ta₂O₅ 0∼10%,

MgO 0∼5%,

CaO 0∼5%,

SrO 0∼5%, 및

ZrO₂ 0∼3%

의 범위의 각 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 광학 유리.
제1항, 제3항 내지 제6항, 및 제9항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리를 정밀 프레스 성형하여 형성되는 광학 소자.
제1항, 제3항 내지 제6항, 및 제9항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리로 형성되는 정밀 프레스 성형용 프리폼(preform).
제11항의 프리폼을 정밀 프레스 성형하여 형성되는 광학 소자.