JP2002234753A - 弗燐酸塩光学ガラス - Google Patents

弗燐酸塩光学ガラス

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JP2002234753A
JP2002234753A JP2001026897A JP2001026897A JP2002234753A JP 2002234753 A JP2002234753 A JP 2002234753A JP 2001026897 A JP2001026897 A JP 2001026897A JP 2001026897 A JP2001026897 A JP 2001026897A JP 2002234753 A JP2002234753 A JP 2002234753A
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glass
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viscosity
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Kazutoshi Nakayama
和俊 中山
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/23Silica-free oxide glass compositions containing halogen and at least one oxide, e.g. oxide of boron
    • C03C3/247Silica-free oxide glass compositions containing halogen and at least one oxide, e.g. oxide of boron containing fluorine and phosphorus

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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い生産性を有するとともに超大型光学部品
をも成形できる弗燐酸塩光学ガラスを提供する。 【解決手段】 mol%で、AlF3:15〜22%、
Al(PO33:8〜13%、MgF2:3〜6%、C
aF2:17〜36%、SrF2:15〜36%、BaF
2:12〜25%、ただし、SrF2+BaF2:30〜
50%、MgF2+CaF2+SrF2+BaF2:68〜
72%のガラス成分を含有させる。ここで、成形時のガ
ラス粘性を一層向上させるには、BPO4を3mol%
以下さらに含有させるのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は弗燐酸塩光学ガラス
に関し、より詳細にはカメラなどの光学系における色収
差を補正するため等に用いられる正の異常分散性を有す
る弗燐酸塩光学ガラスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光学ガラスを溶融・成形するときにガラ
スの粘性が低いと、脈理が発生しやすくなり生産性が悪
くなる。弗燐酸塩光学ガラスは一般に粘性が非常に低い
系であるため、生産性の向上を目的に成形時の粘性を高
くする開発研究がこれまで種々行われている。成形時の
ガラス粘性を高くする方法としては大きく2つの方法が
ある。一つはガラスの持つ粘性自体を高くする方法、も
う一つは液相温度を下げてより低い温度で成形する方法
である。
【0003】弗燐酸塩光学ガラスの場合、所望の光学性
能を維持した状態で、ガラス組成を種々変化させても粘
性はほとんど変化しない。このため、成形時のガラス粘
性を高くする方法として液相温度を低くする方法が専ら
取られていた。例えば特開平11−60267号公報で
は、Al(PO33−BaF2−YF3−Gd23系及び
Al(PO33−BaF2−Y23−Gd23−BaO
系のガラスにすると液相温度が下がり生産性が向上する
旨開示されている。しかし、この公報の実施例で行われ
ている保持テストは800℃におけるものであって液相
温度として充分に低い温度とはいえない。
【0004】また特開昭60−210545号公報や特
開昭55−144448号公報には、液相温度の低い弗
燐酸塩光学ガラスが開示されているが、これらの光学ガ
ラスに含有されている燐酸成分が5mol%以下と少な
いためにフッ素成分の揮発が盛んとなり、ガラス溶融液
の均質性が失われ脈理が発生しやすい。またフッ素成分
は屈折率を下げ異常分散性を高める作用を有しているた
め、フッ素成分の揮発により光学性能が低下するおそれ
がある。フッ素成分の揮発を抑制するには成形雰囲気を
窒素やアルゴンなどの不活性雰囲気としなければならず
生産コストの上昇を招く。
【0005】また、近年生産性の向上や超大型サンプル
の作製を目的としてリヒートプレス成形法が用いられて
いる。この成形方法によれば研磨工程などが不要となり
生産性が向上する。また、研磨では成形が困難な非球面
レンズや、望遠レンズ用の大口径レンズやプロジェクタ
ーのプリズムといった超大型光学部品を作製することが
できる。しかし所定形状に一度成形してからガラス転移
温度以上に再加熱しプレス成形するときに、ガラス内に
結晶が析出する現象(いわゆるプレス失透)が生じるこ
とがあった。特に弗燐酸塩光学ガラスの場合はプレス失
透性が劣悪で、プレス成形で超大型光学部品を作製する
ことは非常に困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】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り、その目的は、高
い生産性を有するとともに超大型光学部品を成形できる
弗燐酸塩光学ガラスを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の光学ガラスでは、mol%で、AlF3:15
〜22%、Al(PO33:8〜13%、MgF2:3
〜6%、CaF2:17〜36%、SrF2:15〜36
%、BaF2:12〜25%、ただし、SrF2+BaF
2:30〜50%、MgF2+CaF2+SrF2+BaF
2:68〜72%のガラス成分を含有する弗燐酸塩系の
光学ガラスとした。なお、以下「%」は特に断りのない
限り「mol%」を意味するものとする。
【0008】ここで、成形時のガラスの粘性を一層高く
する観点から、BPO4を3%以下さらに含有するのが
好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者は、弗燐酸塩光学ガラス
における液相温度を下げて成形時の粘性を高くして生産
性を向上させると同時に、プレス失透性を改善して超大
型の光学部品をリヒートプレス成形で作製できないか鋭
意検討を重ねた結果、弗燐酸塩光学ガラスをAlF3
Al(PO33−MgF2−CaF2−SrF2−BaF2
系のガラスとし、且つ各成分の含有量を調整することに
よりその目的が達成できることを見出し本発明をなすに
至った。
【0010】このガラスの系において、粘性に最も寄与
しているのは燐酸成分である。燐酸成分が多いほど粘性
は高くなる。一方、燐酸成分が多くなると液相温度が飛
躍的に高くなる。したがって燐酸成分を多くしたからと
いって成形時の粘性が高くなるとは限らない。そこで本
発明者が種々実験をした結果、Al(PO33の含有量
を8〜13%の範囲としたときに成形時の粘性を最も低
くできるとの新たな知見を得、本発明をなすに至ったの
である。より好ましいAl(PO33の含有量は8〜1
2%の範囲である。
【0011】以下、本発明の弗燐酸塩光学ガラスの他の
成分についてその限定した理由について説明する。
【0012】AlF3はガラスを形成する必須成分であ
る。含有量が15%未満であるとガラスの失透傾向が増
大し、他方含有量が22%を超えると液相温度が高くな
り成形性が悪くなる。そこで含有量を15〜22%の範
囲と定めた。より好ましい範囲としては16〜22%の
範囲である。
【0013】MgF2はガラスの液相温度を下げる作用
を奏する。含有量が3%未満であるとこのような作用が
得られない。他方、含有量が6%を超えるとプレス失透
性が悪くなる。そこで含有量を3〜6%の範囲と定め
た。より好ましい範囲としては3〜5%の範囲である。
【0014】CaF2、SrF2、BaF2の各ガラス成
分は液相温度を下げ、ガラスを安定化する作用を奏す
る。含有量がそれぞれ17%、15%、12%未満であ
ると、前記作用が得られない。他方、含有量が36%、
36%、25%を超えると失透傾向が増大する。そこで
含有量をそれぞれ17〜36%、15〜36%、12〜
25%の範囲と定めた。
【0015】加えて、SrF2とBaF2の総含有量が3
0〜50%の範囲である必要がある。総含有量が30%
未満であるとガラスの安定性が低下し、他方総含有量が
50%を超えると液相温度が上昇するからである。より
好ましい範囲としては30〜40%の範囲である。
【0016】さらに、(MgF2+CaF2+SrF2
BaF2)の含有量が68〜72%の範囲である必要が
ある。この含有量が68%未満または72%を超えると
液相温度が上がるからである。
【0017】前記ガラス成分に加えて、成形時のガラス
の粘性を一層高くするためにBPO 4を含有させてもよ
い。ただし、その含有量が3%を超えるとプレス失透性
が悪くなるので、含有量の上限値は3%である。より好
ましい上限値は1%である。
【0018】また、本発明の効果を害しない範囲で、光
学恒数の調整や清澄作用を目的としてYF3、GdF3
LaF3、B23、TiF4、TiO2、RCO3(RはB
a、Ca、Sr、Mgのいずれかである)など従来公知
のガラス成分及び添加剤の1又は2成分以上を組み合わ
せて添加してももちろん構わない。
【0019】本発明の光学ガラスの製造方法に特に限定
はなく、これまで公知の製造方法を用いることができ
る。例えば、各成分の原料として各々相当するフッ化
物、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を使用し、所
望の割合に秤量し、粉末で十分に混合して調合原料とす
る。これを例えば600〜1,100℃に加熱された電
気炉中の白金坩堝などに投入し、溶融清澄後、撹拌均質
化して予め加熱された鋳型に鋳込み、徐冷して製造す
る。あるいは、ガラスを滴下させてガラスの表面張力を
利用して製造する方法や連続溶解装置を用いて連続製造
する方法であってもよい。
【0020】
【実施例】以下に本発明を実施例により更に具体的に説
明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。
【0021】実施例1〜31、比較例1〜78 弗化物、酸化物、炭酸塩などの原料を、表1〜表8に示
す目標組成となるようにを十分に混合して調合原料とし
た。これを600〜1,100℃に加熱された電気炉中
の白金坩堝に投入し、溶融清澄後、撹拌均質化して予め
加熱された鉄製又はカーボン製の鋳型に鋳込み、徐冷し
て各サンプルを製造した。これらの各サンプルについて
次の試験を行った。結果を合わせて表1〜表8に示す。
【0022】(液相温度)ガラス原料を充分に混合して
調合原料とし、これを600〜1,100℃に加熱され
た電気炉中の白金坩堝に投入し、溶融清澄後、撹拌均一
化した後、720℃まで急激に冷却し、この状態で30
分間保持させた後さらにガラスを急冷させて、得られた
サンプルを顕微鏡にて観察し、失透の有無を調べた。失
透が認められない場合は液相温度は720℃以下と判断
する(表中、720℃失透テストの欄で「○」と表
記)。一方、失透が認められた場合は液相温度は720
℃より高いと判断する(表中、720℃失透テストの欄
で「×」と表記)。
【0023】(耐プレス失透性)冷却されたサンプルの
中で失透の認められなかったものについて、630℃
(ガラス軟化点より100℃程度高い温度)まで再加熱
し、プレス成形可能な程度に柔らかくなるまで保持した
後、徐冷してサンプル内の失透の有無を顕微鏡で調べ
た。
【0024】(光学恒数)各サンプルのd線に対する屈
折率(nd)およびアッベ数(νd)を測定した。これら
の測定は日本光学硝子工業会規格(JOGIS)の試験
方法に準じて行った。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】
【表5】
【0030】
【表6】
【0031】
【表7】
【0032】
【表8】
【0033】実施例1〜31の弗燐酸塩光学ガラスはい
ずれも液相温度が720℃以下と低い温度であった。ま
た耐プレス失透性にも優れていた。さらに光学恒数は、
屈折率(nd)が1.489〜1.510の範囲、アッ
ベ数(νd)が79.2〜83.1の範囲と所望の値で
あった。
【0034】一方、本発明の規定範囲外の比較例1〜4
2の弗燐酸塩光学ガラスでは、720℃で失透が認めら
れた。このため耐プレス失透性試験は行わなかった。ま
た比較例45〜78の弗燐酸塩光学ガラスでは720℃
で失透はしなかったものの、耐プレス失透性試験におい
て失透が生じた。
【0035】
【発明の効果】本発明の弗燐酸塩光学ガラスでは、Al
3−Al(PO33−MgF2−CaF2−SrF2−B
aF2系の光学ガラスとし、その各成分の含有量を調整
したので、液相温度を低下させて成形時の粘性を上げる
ことができ、これにより生産性を向上させることができ
た。また耐プレス失透性も向上するのでリヒートプレス
成形により超大型光学部品を成形できるようになった。
【0036】またBPO4を3mol%以下さらに含有
させると、成形時の粘性を一層高くすることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G062 AA04 BB09 CC01 CC10 DA01 DB04 DB05 DC01 DC02 DC03 DD03 DD04 DE01 DF01 EA01 EB01 EC01 ED03 EE04 EE05 EF04 EF05 EG04 FA01 FA10 FB01 FB02 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FJ02 FK01 FK02 FL01 GA01 GB01 GC01 GD01 GE02 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ02 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK04 KK05 KK07 KK10 MM02 NN01 NN40

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 mol%で、 AlF3:15〜22%、 Al(PO33:8〜13%、 MgF2:3〜6%、 CaF2:17〜36%、 SrF2:15〜36%、 BaF2:12〜25%、 ただし、SrF2+BaF2:30〜50%、 MgF2+CaF2+SrF2+BaF2:68〜72% のガラス成分を含有することを特徴とする弗燐酸塩光学
    ガラス。
  2. 【請求項2】 BPO4を3mol%以下さらに含有す
    る請求項1記載の弗燐酸塩光学ガラス。
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