(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ガラス中、
ＳｉＯ２：１重量％以上９．９重量％以下、
Ｂ２Ｏ３：１０．５重量％以上３５重量％未満、
ＢａＯ：１３．１重量％以上３０重量％未満、
Ｌａ２Ｏ３：１０重量％以上４０重量％未満、
ＴｉＯ２：８．９重量％以上１５重量％未満、
Ｎｂ２Ｏ５：０〜２０重量％未満、
Ｔａ２Ｏ５：０〜１．５重量％以下、
ＷＯ３：０〜１０重量％未満、
ＺｒＯ２：０〜１０重量％未満、
ＭｇＯ：０〜１０重量％未満、
ＣａＯ：０〜６．８重量％以下、
ＳｒＯ：０〜１０重量％未満、
ＺｎＯ：０〜２０重量％未満、
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：０〜２重量％未満、
Ｙ２Ｏ３：０〜１５重量％未満、
Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５重量％未満、
Ｙｂ２Ｏ３：０〜１０重量％未満、
Ａｌ２Ｏ３：０〜５重量％未満、及び
Ｓｂ２Ｏ３：０〜１重量％未満
を含み、且つ
ＰｂＯを含有しないことを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．９３で、アッベ数（νｄ）が２８〜４５の光学恒数値を有することを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高屈折率高分散の光学ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
高屈折率高分散の光学ガラスとして鉛化合物を含有する組成が一般によく知られており、これまでも大量に生産されてきた。しかし、鉛のもつ強い毒性から環境上の問題があり、近年では鉛を含まない組成が強く望まれている。これまでにも鉛を含まない高屈折率高分散光学ガラスの提案があったが、経済性や量産性などの面から満足のいくものではなく、実用上限度があった。
【０００３】
鉛化合物を含有しないで高屈折率高分散の光学ガラスを得る組成として、例えば、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｌａ２Ｏ３−ＺｒＯ２−（Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５）系光学ガラスの提案〔例えば、特許文献１参照〕では、ＢａＯを含有せずＬａ２Ｏ３を大量に含有する構成であるので、溶融性、失透安定性が悪く、また高価な成分であるＮｂ２Ｏ５とＴａ２Ｏ５を合計で１４重量％以上と大量に含有しているので経済性が問題となる。ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＣａＯ−Ｌａ２Ｏ３−ＺｒＯ２−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−アルカリ金属酸化物系光学ガラスの提案〔例えば、特許文献２参照〕では、アルカリ金属酸化物を２重量％以上であることから化学耐久性が低下し、溶融時の揮発量が多く、また溶融時の粘性が低下し過ぎて失透安定性およびガラス成形性が低下することがある。ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−Ｎｂ２Ｏ５−ＺｒＯ２−ＴｉＯ２−アルカリ土類金属酸化物系光学ガラスの提案〔例えば、特許文献３参照〕では、ＳｉＯ２がＢ２Ｏ３より多い構成であり、溶融性が悪く、未溶融物を生じやすくなる。また、失透安定性を確保するため高価な成分であるＮｂ２Ｏ５の導入が必須となっている。Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｌｉ２Ｏ−Ｓｂ２Ｏ３系光学ガラスの提案〔例えば、特許文献４参照〕では、Ｓｂ２Ｏ３が２〜２０重量％と多く含有して還元性が強く、ガラスがアンバー色に着色し易く実用性に欠けている。ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ＣａＯ系光学ガラスの提案〔例えば、特許文献５参照〕では、高屈折率化のためＴｉＯ２を１９〜３１重量％と多く含有させていることから着色し易いという問題がある。ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ＣａＯ−ＢａＯ系光学ガラスの提案〔例えば、特許文献６参照〕では、ＣａＯを７〜４０重量％と多く含有するため、溶融性が悪化する傾向にあり、また高屈折率化と失透安定性確保の両立が難しくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−６９７３９号公報
【特許文献２】特開昭５８−１２５６３７号公報
【特許文献３】特開昭５９−５００４８号公報
【特許文献４】特開昭６２−１００４４９号公報
【特許文献５】特開平７−４１３３４号公報
【特許文献６】特開２００１−７２４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであって、環境や人体への悪影響が懸念されるＰｂ化合物を含まず、経済性に優れ、かつ量産化するに適した高屈折率高分散の光学ガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、高屈折率高分散の光学ガラスに関して上記問題点を解決すべく研究を重ねた結果、ガラス組成としてＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＴｉＯ２のそれぞれを特定量配合することにより上記目的を達成できることを見いだし本発明をなすに至った。すなわち、請求項１の発明は光学ガラスであり、ＳｉＯ２：１重量％以上９．９重量％以下、Ｂ２Ｏ３：１０．５重量％以上３５重量％未満、ＢａＯ：１３．１重量％以上３０重量％未満、Ｌａ２Ｏ３：１０重量％以上４０重量％未満、ＴｉＯ２：８．９重量％以上１５重量％未満、Ｎｂ２Ｏ５：０〜２０重量％未満、Ｔａ２Ｏ５：０〜１．５重量％以下、ＷＯ３：０〜１０重量％未満、ＺｒＯ２：０〜１０重量％未満、ＭｇＯ：０〜１０重量％未満、ＣａＯ：０〜６．８重量％以下、ＳｒＯ：０〜１０重量％未満、ＺｎＯ：０〜２０重量％未満、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：０〜２重量％未満、Ｙ２Ｏ３：０〜１５重量％未満、Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５重量％未満、Ｙｂ２Ｏ３：０〜１０重量％未満、Ａｌ２Ｏ３：０〜５重量％未満、及びＳｂ２Ｏ３：０〜１重量％未満を含むものである。そして、このような光学ガラスはＰｂＯを含有しない。
【０００７】
請求項２の発明は請求項１に記載の光学ガラスであり、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．９３で、アッベ数（νｄ）が２８〜４５の光学恒数値を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、毒性の強いＰｂＯを含有しない点で環境に負荷をかけず、かつ高価な原料を必須成分としないで経済的に量産可能な高屈折率高分散光学ガラスを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の光学ガラスは、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＴｉＯ２を必須成分とし、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３を任意成分として構成され、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．９３で、アッベ数（νｄ）が２８〜４５の光学恒数値を有している。
【００１０】
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３は光学ガラスを形成する骨格成分であり、ＳｉＯ２は光学ガラス中１重量％以上１０重量％未満、Ｂ２Ｏ３は光学ガラス中１０重量％以上３５重量％未満の範囲でそれぞれ含有する。ＳｉＯ２が１重量％未満であるとガラスが失透し易くなるとともにガラスの溶融時の粘性が低下して成形が困難となり、他方１０重量％以上になるとガラスを高屈折率とすることが困難となり、また溶融時に未溶融物を残し易くなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量は１０重量％未満になると溶融性が悪化するとともにガラスが失透し易くなり、他方３５重量％以上ではガラスを高屈折率とすることが困難となり、また溶融時の粘性が低下して成形が困難となることがあり好ましくない。
【００１１】
ＢａＯは優れた融材としての作用があり、失透安定性を向上させ、かつガラスを着色することなく屈折率を高める効果を有するので、高屈折率ガラスを得るために光学ガラス中１３重量％以上３０重量％未満含有させる。１３重量％未満では、ＢａＯ添加の効果が充分発揮されず、他方３０重量％以上になると化学的耐久性が悪くなることがあり好ましくない。
【００１２】
Ｌａ２Ｏ３はガラスの化学的耐久性を向上させ、かつガラスを着色することなく屈折率を高める効果を有するので、高屈折率ガラスを得るために光学ガラス中１０重量％以上４０重量％未満含有させる。１０重量％未満ではＬａ２Ｏ３添加の効果が充分発揮されず、他方４０重量％以上になると溶融性が悪化し失透し易くなり好ましくない。
【００１３】
ＴｉＯ２はガラスの屈折率及び分散を高める効果を有するので、高屈折率高分散ガラスを得るために光学ガラス中５重量％以上１５重量％未満含有させる。５重量％未満ではＴｉＯ２添加の効果が充分発揮されず、他方１５重量％以上になると着色し易くなり好ましくない。
【００１４】
本発明においては、上記必須成分に加えさらに任意成分としてＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３の１種または２種以上をそれぞれ特定範囲内で含有させることができる。
【００１５】
Ｎｂ２Ｏ５は、ガラスの屈折率及び分散を高め、かつ失透安定性を向上させる効果を有するので、本発明が目的とする高屈折率高分散光学ガラスに支障のない範囲で、光学ガラス中に２０重量％未満の範囲含有させることができる。含有量が２０重量％以上では逆に失透安定性が低下し、また着色し易くなり好ましくない。しかし、Ｎｂ２Ｏ５は高価であるので、経済性、ガラスの着色への影響を考慮すれば５重量％未満とするのが好ましい。
【００１６】
Ｔａ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高め、かつ化学的耐久性を向上させる効果を有するので、本発明の目的に支障のない範囲で、光学ガラス中１０重量％未満含有させることができる。含有量が１０重量％以上では失透安定性が損なわれることがある。しかし、Ｔａ２Ｏ５は高価であるので、経済的には２重量％未満とするのが好ましい。
【００１７】
ＷＯ３はガラスの屈折率及び分散を高め、かつ失透安定性を向上させる効果を有し、本発明の目的に支障のない範囲で、光学ガラス中１０重量％未満含有させることができる。１０重量％以上では、ガラスを着色させることがあり好ましくない。
【００１８】
ＺｒＯ２は、ガラスを着色することなく屈折率及び分散を高める効果があり、本発明の目的に支障のない範囲で、光学ガラス中１０重量％未満含有させることができる。１０重量％以上では、溶融性が悪化するとともに失透安定性が損なわれることがあり好ましくない。
【００１９】
ＭｇＯは、ガラスの光学恒数値の調整に有用であり、本発明の目的に支障のない範囲で、光学ガラス中１０重量％未満含有させることができる。１０重量％以上では、溶融性が悪化することがあり好ましくない。
【００２０】
ＣａＯは、ガラスの比重を軽くし、かつ化学的耐久性を向上させる効果を有し、本発明の目的に支障のない範囲で、光学ガラス中７重量％未満含有させることができる。７重量％以上では、溶融性が悪化するとともに失透安定性が損なわれることがあり好ましくない。
【００２１】
ＳｒＯは、ガラスの光学恒数値の調整に有用であり、本発明の目的に支障のない範囲で、光学ガラス中１０重量％未満含有させることができる。１０重量％以上ではガラスの失透安定性が損なわれることがあり好ましくない。
【００２２】
ＺｎＯは、ガラスの溶融性を向上させるのに有用で、またプレス成形温度を低下させプレス型の劣化を防ぐなどの効果が期待でき、本発明の目的に支障のない範囲で、光学ガラス中２０重量％未満含有させることがでる。２０重量％以上ではガラスの失透安定性が損なわれることがあり好ましくない。
【００２３】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、いずれも溶融性を向上させるのに有用で、またプレス成形温度を低下させプレス型の劣化を防ぐなどの効果が期待でき、本発明の目的に支障のない範囲で、光学ガラス中Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計で２重量％未満含有させることができる。この合計量が２重量％以上になると化学的耐久性の低下、プレス時や溶融時に揮発する量が多くなり、また溶融時の粘性が低下して成形が難しくなるなどの問題があり好ましくない。
【００２４】
Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３はいずれもガラスの化学的耐久性を向上させ、かつガラスを着色することなく屈折率を高める効果を有し、本発明の目的に支障のない範囲で、Ｙ２Ｏ３は光学ガラス中１５重量％未満で、Ｇｄ２Ｏ３は光学ガラス中１５重量％未満で、Ｙｂ２Ｏ３は光学ガラス中１０重量％未満で含有させることができる。これらの範囲以上ではガラスの失透安定性が損なわれることがあり好ましくない。Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３はいずれもＬａ２Ｏ３で代替できることが多く、経済的にはＬａ２Ｏ３で代替するのが好ましい。
【００２５】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの化学耐久性を向上させる効果を有し、本発明の目的に支障のない範囲で、光学ガラス中５重量％未満含有させることができる。５重量％以上になるとガラスを高屈折率にすることが困難となり、また溶融時に未溶融物が残り易くなり好ましくない。
【００２６】
本発明の光学ガラスは、上記のようにＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＴｉＯ２を必須成分とし、その他任意成分を含んで、上記特定割合で構成してなっている。これら成分は、光学ガラスの成分としてそれぞれ異なった機能をしており、それぞれ上記特定割合で構成されたときその機能を発揮して本発明の高屈折率高分散光学ガラス、特に屈折率が１．７０〜１．９３で、アッベ数が２８〜４５の高屈折率高分散光学ガラスとなり、さらに光学ガラスとして要求されるその他要件を満たす。これら成分、およびその構成比は、光学ガラス中での微妙なバランスの上に立って決められたものであり、これら成分が上記範囲にあって始めて満足のいく光学ガラスとなるものである。
【００２７】
また前記光学ガラスの製造にあたり、脱泡材を加えることがある。脱泡材は、これまでの公知のものが使用でき、特に限定するものはないが、例えばＳｂ２Ｏ３やＡｓ２Ｏ３などが好適に使用できる。脱泡材の添加量は、本発明の目的達成に支障のない範囲で選ばれ、通常光学ガラス中１重量％程度、あるいはそれ以下である。
【００２８】
その他必要に応じて、清澄、着色、消色や光学恒数値の微調整などの目的で、公知の清澄剤や着色剤、フッ素化合物、Ｐ２Ｏ５などの成分を前記ガラス組成に適量添加することができる。
【００２９】
本発明における光学ガラスは、通常の方法で製造することができ、代表的には、酸化物、炭酸塩、硝酸塩などの原料を目標組成となるように調合し、１１００〜１４００℃にて溶融させて、攪拌して均一化し、泡切れを行った後、金型に流し成形する。
【実施例】
【００３０】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３１】
それぞれ相当する酸化物、炭酸塩、硝酸塩などの原料を目標組成比となるように所定の割合で調合し、適宜攪拌しながら白金坩堝にて１２００〜１４００℃の電気炉中で１〜２時間加熱溶解し、別途予め加熱した鉄製の鋳型に鋳込み、徐冷して光学ガラスとした。表１に各成分の酸化物構成割合を重量％で示した。得られた光学ガラスのｄ線に対する屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（ｖｄ）を測定した。結果を表１〜２に示した。
【００３２】
【表１】
0004943465.tif 000002
【００３３】
【表２】
0004943465.tif 000003
【００３４】
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上説明したように、本発明により、毒性の強いＰｂＯを含有しない点で環境に負荷をかけず、かつ高価な原料を必須成分としないで経済的に量産可能な高屈折率高分散光学ガラスを得ることができる。