JP2561835B2

JP2561835B2 - 光学ガラス

Info

Publication number: JP2561835B2
Application number: JP62100272A
Authority: JP
Inventors: 宗雄中原; 伸章塩原
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 1987-04-23
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JPS63265840A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、屈折率（nd）が1.59〜1.83およびアッベ数
（νｄ）が20〜40未満の範囲の光学恒数と、優れた光線
透過特性および失透に対する安定性を有し、基本的にSi
O₂−B₂O₃−P₂O₅−TiO₂−Nb₂O₅−R₂O−ZnOおよび／また
はPbO系（ＲはLi、NaおよびＫの１種または２種以上）
からなる極めて高い分散性を有する光学ガラスに関す
る。

［従来の技術］従来、上記のような光学恒数を有するガラスとして
は、珪酸塩ガラスあるいは燐酸塩ガラスにTiO₂および／
またはNb₂O₅を含有させたガラスが知られている。

例えば、特開昭48−65211号公報には、SiO₂−B₂O₃−K
₂O系に、任意成分としてTiO₂を添加可能なガラスが開示
されているが、高分散域においては、多量のTiO₂を添加
するため、着色が大きく、また耐失透性が十分でない。

また、特開昭50−71708号公報には、P₂O₅−PbO−Nb₂O
₅−二価金属酸化物系のガラスが、特開昭52−132012号
公報には、P₂O₅−B₂O₃−Nb₂O₅系のガラスがそれぞれ開
示されているが、これらのガラスは、耐摩耗性、硬度等
の機械的性質に劣るため、ガラス加工の際、面精度が得
られにくかったり、傷がつきやすかったりする。また、
多量のPbOまたはNb₂O₅を含有させるために着色が大きい
などの欠点がある。

特公昭43−7121号公報には、SiO₂−P₂O₅−TiO₂−R₂O
および／またはＲ′Ｏ系（Ｒ′はアルカリ土類金属）の
ガラスが開示されているが、多量のTiO₂を含有させるた
めに、失透性や着色が大きいという欠点を有する。

さらに、特開昭54−105119号公報には、SiO₂−TiO₂−
R₂O−BPO₄および／またはAl（PO₃）_３系ガラスが、特開
昭55−51732号公報には、SiO₂−TiO₂−R₂O−BPO₄および
／またはAl（PO₃）_３−Nb₂O₅系ガラスがそれぞれ開示さ
れているが、これらのガラスは失透に対する安定性が光
線透過特性が不十分である。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は、前述の所定の光学恒数を有し、かつ、上記
従来の技術に見られる諸欠点を総合的に解消した光学ガ
ラスを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意試験研究
を重ねた結果、従来の技術資料には具体的に開示されて
いない特定組成範囲のSiO₂−B₂O₃−P₂O₅−TiO₂−Nb₂O₅
−R₂O−ZnOおよび／またはPbO系のガラスにおいて、極
めて高い分散性を維持しつつ、しかも着色と失透傾向が
改善された量産可能な所期のガラスが得られることを見
出し、本発明をなすにいたった。

本発明にかかる光学ガラスの特徴は、重量％で、SiO₂
5〜45％、B₂O₃ 0.5〜15％、P₂O₅ 0.5〜30％、但し、Si
O₂＋B₂O₃＋P₂O₅≦55％、TiO₂ 1〜35％、Nb₂O₅ 1〜50
％、ZnO ０〜５％、PbO ０〜５％、但し、ZnO＋PbO＝
0.1〜５％、Li₂O ０〜５％、Na₂O ０〜25％、K₂O ０
〜30％、但し、Li₂O＋Na₂O＋K₂O＝17.5〜30％、MgO ０
〜５％、CaO ０〜５％、SrO ０〜５％、BaO ０〜５
％、ZrO₂ 0〜３％、Al₂O₃0〜６％、As₂O₃ 0〜２％、Sb₂
O₃ 0〜２％および上記各金属酸化物の１種以上の金属の
弗化物がＦの合計量として０〜10％の組成からなり、屈
折率（nd）が1.59〜1.83、アッベ数（νｄ）が20〜40未
満の範囲内にあるところにある。

上記のとおり各成分の組成範囲を限定した理由は、次
のとおりである。

すなわち、ガラス形成酸化物であるSiO₂成分は、機械
的性質および熱膨張係数を良好に保つのに有効である。
しかし、その量が５％未満であると屈折率および熱膨張
係数が過大となりやすく、また機械的性が劣化しやすく
なる。またその量は多過ぎると所要の屈折率を得難くな
るので、45％以下とする。

B₂O₃およびP₂O₅の各成分は、ガラス骨格成分として
は、SiO₂に比べより高分散であり、また、ガラスの粘性
を調整するのに有効である。このうちB₂O₃は、P₂O₅を多
量に含有した際に生ずる乳白化を抑制する効果がある
が、その量が0.5％未満ではそれらの効果は十分でな
く、また15％を超えると化学的耐久性の劣化や着色をま
ねきやすくなる。一方、P₂O₅は、酸に対する化学的耐久
性を向上させるのに有効であるが、その量が0.5％未満
であるとそれらの効果は十分ではなく、また30％を超え
ると機械的性質が著しく劣化したり、溶融の際揮発量が
大きくなるために均質なガラスが得難くなったりする。

なお、所定の光学恒数を維持し、優れた耐失透性を得
るために、SiO₂、B₂O₃およびP₂O₅の合計量を55％以下と
する。

TiO₂およびNb₂O₅の各成分は、ガラスに高分散性能を
与えるのに有効な成分である。さらにNb₂O₅はガラスの
失透傾向を抑制するのに有効である。しかし、TiO₂の量
が１％未満では所要の光学恒数が得にくく、また35％を
超えるとガラスが著しく着色したり、失透傾向が増大し
たりする。また、Nb₂O₅の量は、所要の光学恒数を得る
ためには、少なくとも１％以上必要であるが、50％を超
えるとかえって失透傾向が増大する。

ZnOおよびPbOの各成分は、本発明のガラスにおいて、
その少量の導入により、意外にも、TiO₂およびNb₂O₅の
添加による着色や失透傾向の増大を抑制することが見出
された重要な成分であり、またガラスの溶融性改善にも
効果がある。これらの効果を発揮させるためには、ZnO
および／またはPbOの量は0.1％以上必要であるが、５％
を超えると、化学的耐久性の劣化をまねいたり、かえっ
て失透性や着色の増大を伴ったりする。

Li₂O、Na₂OおよびK₂Oの各成分は、ガラスの融剤とし
てのみならず、失透傾向および着色の抑制に有効な成分
である。しかし、これらの１種または２種以上の成分の
合計量が17.5％未満では、それらの効果が十分でない。
また、これらの成分がそれぞれ５％、25％および30％を
超えたり、または合計で30％を超えると、ガラスの化学
的耐久性の劣化や失透傾向の増大をまねきやすく、また
溶融の際のこれらの成分の著しく揮発を伴ないやすいの
で、好ましくない。

本発明のガラスにおいては、以上の成分の他、ガラス
の安定性、科学的耐久性、機械的性質等の改善、光学恒
数、粘性等の調整のため、下記の成分を任意に添加する
ことができる。

すなわち、MgO、CaO、SrOおよびBaOのアルカリ土類金
属酸化物は、失透傾向の抑制に有効である。しかし、そ
れぞれ５％を超えると、化学的耐久性の劣化が生じやす
くなったり、所定の光学恒数が得難くなったりする。Zr
O₂は、ガラスの化学的耐久性の向上に有効であるが、３
％を超えると失透傾向が増大する。Al₂O₃は、ガラスの
粘性の調整、耐失透性および化学的耐久性の改善に有効
であり、SiO₂の一部と６％まで置換できる。As₂O₃およ
びSb₂O₃は、ガラスの清澄剤として有効であるが、それ
ぞれ２％までで十分である。さらに、上記各金属酸化物
の金属の弗化物は、いずれもガラスの屈折率および粘性
の調整に有効であるが、これらの弗化物がＦの合計量と
して、10％を超えると、ガラス溶融の際、Ｆ成分の揮発
が大きくなるとともにガラスが失透しやすくなる。

さらに、本発明のガラスに、必要に応じ、その他の成
分、例えばRb₂Oおよび／またはCs₂Oを10％程度まで、In
₂O₃、GeO₂、SnO₂、Bi₂O₃、TeO₂およびLa₂O₃等の１種以
上の成分を合計で５％程度まで添加してもさしつかえな
い。

［実施例］次に、実施例について説明する。

表−１は、本発明の光学ガラスの好適な実施例（No.1
〜６）および従来技術の比較例（No.A〜Ｅ）を、これら
のガラスの屈折率（nd）、アッベ数（νｄ）、失透試験
結果および80％透過波長とともに示したものである。こ
こで、No.1、２とNo.A、Ｂ、No.3とNo.C、No.4、５とN
o.DおよびNo.6とNo.Eはそれぞれほぼ同等の光学恒数を
有するガラスの比較である。表−１における失透試験結
果は、予め調合した原料バッチを、各ガラスの溶融性の
難易度に応じて1150〜1300℃で溶融した後、1100℃まで
降温して、鋳型に注入し、アニール条件として600℃の
徐冷炉で２時間保持後降温したものを、観察した結果で
ある。また、80％透過波長は、各ガラスから得た10mm厚
の両面研磨試料を、分光光学計により測定したもの（た
だし（）内は先行技術資料中の数値）である。

また、表−２は、本発明のその他の好適な実施例につ
いて、その光学恒数とともに示したものである。なお、
表−２の実施例No.36のK₂Oの含有量は、K₂TiF₆のK₂O換
算により、21.4重量％となる。

表−１にみられるように、従来のガラスの比較例No.
A、ＤおよびＥは、キャスト直後またはアニール中に失
透したのに対し、これらとそれぞれほぼ同等の光学恒数
を有する本発明の実施例No.1と２、No.4と５およびNo.6
のガラスは、いずれも透明であった。また、従来のガラ
スNo.BおよびNo.Cと比べ、これらとそれぞれほぼ同等の
光学恒数を有する本発明のガラスNo.1と２およびNo.3の
80％透過波長は、いずれもより短波長域にシフトしてお
り、着色性が改善されている。

また、表−２の本発明による実施例のガラスは、いず
れも所定の光学恒数を満足するものであり、表−１の本
発明の実施例のガラスと同様、耐失透性と光線透過性に
優れたものである。

なお、表−１および表−２に掲げた本発明の実施例の
ガラスは、いずれも耐摩耗性と硬度が改善されており、
機械加工性に優れている。

本発明の実施組成例のガラスは、調合原料を白金ルツ
ボに投入し、1100〜1400℃で熔解、清澄、均質化した
後、適当な温度に予熱され鋳型等に注入して徐冷するこ
とにより、容易に製造することができる。

［発明の効果］以上述べたとおり、本発明の光学ガラスは、新規な特
定組成範囲のSiO₂−B₂O₃−P₂O₅−TiO₂−Nb₂O₅−R₂O−Zn
Oおよび／またはPbO系ガラスであるから、屈折率（nd）
1.59〜1.83およびアッベ数（νｄ）20〜40未満の光学恒
数を有し、しかも、従来のガラスに比べて光線透過率性
能に優れ、着色が少く、また、失透に対する安定性も改
善されており、量産性に優れている。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、 SiO₂ 5〜45％、 B₂O₃ 0.5〜15％、 P₂O₅ 0.5〜30％、但し、SiO₂＋B₂O₃＋P₂O₅≦55％、 TiO₂ 1〜35％、 Nb₂O₅ １〜50％、 ZnO ０〜５％、 PbO ０〜５％、但し、ZnO＋PbO＝0.1〜５％、 Li₂O 0〜５％、 Na₂O 0〜25％、 K₂O ０〜30％、但し、Li₂O＋Na₂O＋K₂O＝17.5〜30％、 MgO ０〜５％、 CaO ０〜５％、 SrO ０〜５％、 BaO ０〜５％、 ZrO₂ ０〜３％、 Al₂O₃ ０〜６％、 As₂O₃ ０〜２％、 Sb₂O₃ ０〜２％および、上記各金属酸化物の１種以上の金属の弗化物が
Ｆの合計量として０〜10％の組成からなり、屈折率（n
d）が1.59〜1.83、アッベ数（νｄ）が20〜40未満の範
囲内にあることを特徴とする光学ガラス。