JP2796122B2 - 低分散光学ガラス及びその製造方法 - Google Patents

低分散光学ガラス及びその製造方法

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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
    • C03C3/32Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
    • C03C3/325Fluoride glasses

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、低分散の光学ガラスに関し、光学レンズ、
プリズム等に好ましく用いられるものである。
[従来の技術] 従来、ガラスが低分散であればあるほど光学設計上色
収差の補正が容易であることから、色収差を補正するた
めに、光学機器用のレンズとして低分散の光学ガラスが
用いられている。この低分散の光学ガラスとしては、例
えば、特開昭59−83960号公報、特開昭60−210545号公
報、特開昭63−144141号公報に記載されているように、
AlF3、アルカリ土金属のフッ化物、希土類のフッ化物及
びP2O5を主成分とするガラスがあり、アッべ数(νd)
が96未満の低分散ガラスを得ている。
[発明が解決するための課題] 特開昭59−83960号公報、特開昭60−210545号公報、
特開昭63−144141号公報に記載されたガラスは、いずれ
もフッ化物ガラスをベースにしており、ガラスの結晶化
に対する安定性の低さをP2O5を2〜10モル%程含有させ
ることで改善している。
ところで、フッ化物とP2O5とを主成分とするガラスの
分散は、ガラス中のフッ素イオンと酸素イオンの比によ
ってほぼ決定され、フッ素イオンの濃度が高いほど低分
散になる(アッベ数(νd)は大きくなる。)。
したがって、上述した公報ではP2O5の酸素イオンによ
りアッベ数(νd)は96以上より大きくならないという
欠点がある。このP2O5をガラス成分から除くと、結晶が
析出し易くなり、光学ガラスとして用いることができな
くなるので、P2O5をガラス成分から除くことはできない
ものである。
そこで、本発明の目的は、アッベ数(νd)が96以上
であり、ガラスの結晶化に対する安定性の優れたフッ化
物ガラスからなる低分散光学ガラスを提供するものであ
る。
又、本発明の別の目的は、さらにガラスの結晶化に対
する安定性を向上させるために、フッ化物ガラスにP2O5
を含有させてもアッベ数(νd)が96以上となるような
低分散光学ガラスを提供するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は上記の目的を達成するためになされたもので
あり、本発明の低分散光学ガラスはモル%にして、AlF3
が32〜40%、YF3が10〜20%(ただし10%は含まな
い)、LaF3が0〜5%、GdF3が0〜5%、かつLaF3とGd
F3との合量が0.5〜5%、MgF2が7〜9%、CaF2が20〜2
8%、SrF2が7〜9%、BaF2が7〜9%、かつMgF2とCaF
2とSrF2とBaF2との合量が40〜55%であることを特徴と
している。
又、モル%にして、AlF3が32〜40%、YF3が10〜20%
(ただし10%は含まない)、LaF3が0〜5%、GdF3が0
〜5%、かつLaF3とGdF3との合量が0.5〜5%、MgF2
7〜9%、CaF2が20〜28%、SrF2が7〜9%、BaF2が7
〜9%、かつMgF2とCaF2とSrF2とBaF2との合量が40〜55
%、P2O5が0.01〜3.5%であることを特徴としている。
次に、各成分の限定理由を述べると、AlF3はガラス骨
格を形成する成分であり、その量は32〜40モル%であ
る。この量が32%未満あるいは40%を超えると結晶が析
出し易くなるので好ましくない。YF3はガラスの結晶化
に対する安定性を高める成分であり、その量は、10〜20
モル%(10%は含まない)である。その量が10%以下で
はガラスの結晶化に対する安定性を高くする効果が少な
く、その量が20%を超えると逆に結晶が析出し易くな
り、分散も大きくなるので好ましくない。LaF3とGdF
3は、化学的耐久性を良くする成分であり、その量はそ
れぞれ0〜5モル%である。その量が5%を超えると分
散が大きくなるので好ましくない。又、LaF3とGdF3の合
量は0.5〜5モル%であり、その量が0.5%未満では化学
的耐久性を良くする効果が少なく、その量が5%を超え
ると分散が大きくなるので好ましくない。MgF2は、ガラ
スの結晶化に対する安定性を高め、分散を小さくする成
分であり、その量は、7〜9モル%である。この量が7
%未満あるいは9%を超えると結晶が析出し易くなるの
で好ましくない。CaF2は、AlF3と同様に、ガラスを形成
するのに欠かせない成分であり、その量は、20〜28モル
%である。この量が20%未満あるいは28%を超えると結
晶が析出し易くなるので好ましくない。SrF2及びBaF2
ガラスの結晶化に対する安定性を高める成分であり、そ
の量はそれぞれ7〜9モル%である。その量が7%未満
では結晶が析出し易くなるので好ましくなく、その量が
9%を超えると結晶が析出し易くなり、分散も大きくな
るので好ましくない。又、MgF2とCaF2とSrF2とBaF2との
合量は40〜55モル%である。その量が40%未満では結晶
が析出し易く、その量が55%を超えると結晶が析出し易
くなり、分散も大きくなるので好ましくない。特に、Mg
F2とCaF2とSrF2とBaF2の組成比が1:3:1:1付近がガラス
の結晶化に対する安定性に優れている。
さらに、ガラスの結晶化に対する安定性をさらに高め
る場合は、P2O5を0.01〜3.5モル%含有することができ
る。その量が0.01%未満ではガラスの結晶化に対する安
定性を高める効果が少なく、3.5%を超えると分散が大
きくなるので好ましくない。
前述したように、P2O5は、ガラスの結晶化に対する安
定性を高める成分であるが、P2O5の酸素は分散を大きく
するものである。ところが、本発明の光学ガラスは、ガ
ラスの結晶化に対する安定性に優れたフッ化物ガラスを
ベースとしているのでフッ素イオンと酵素イオンの比F-
/O2-を13以上と酸素イオンの量を少なくすることがで
き、その結果、アッベ数(νd)が96以上の低分散光学
ガラスとすることができる。
[実施例] 次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
なお、実施例1〜5はP2O5を出発原料に含有していな
いものであり、実施例6〜9はP2O5を含有しているもの
である。
(実施例1) 出発原料として、AlF3、YF3、GdF3、MgF2、CaF2、SrF
2、BaF2を用いて、組成比がモル%で37.0%、11.0%、
2.0%、8.34%、25.0%、8.34%、8.34%となるように3
0g秤量混合し、金ルツボにれ、900〜950℃、Ar雰囲気で
1〜2時間ガラスの溶融を行った。溶融後、ガラス融液
を金ルツボに入れたまま室温まで放冷してガラスを得
た。得られたガラスは無色透明で結晶は析出していなか
った。
このガラスを日本光学硝子工業会規格JOGIS−1975に
基づいて屈折率nd及び分散νd(アッベ数)を測定し
た。
ガラスの安定性の評価は、示差走査熱量計(DSC)を
用いて、結晶化による発熱量(Q)及び次式(I)によ
り行なった。
S=(Tc−Tg/Tl−Tc) (I) Tc=結晶化温度 Tg=ガラス転移点 Tl=液相温度 発熱量(Q)は少ないほど、又はSは大きいほどガラ
スの結晶化に対する安定性は高いものであり、発熱量が
20cal/g以下又は、Sが1.00以上のものをガラスの結晶
化に対する安定性が高いものとした。なお、20cal/g以
下でかつSが1.00以上のものがさらに安定性が高いこと
は言うまでもない。
これらの結果をガラス組成と共に表1に示す。
これらの結果から本実施例のガラスはνdが100.8と
大きく、分散が非常に小さいものであった。又、Sは0.
99と1.00よりわずかに小さいが、Qが18cal/gと20cal/g
より少なくガラスの結晶化に対する安定性も高いもので
あった。
(実施例2〜5) 出発原料として、実施例1で用いた原料の他にLaF3
用いて、ガラス組成を種々変化させた他は実施例1と同
様にしてガラスを作成した。得られたガラスは無色透明
で、結晶は析出していなかった。これらのガラスを実施
例1と同様にnd、νd、Q及びSを測定した。これらの
結果をガラス組成と共に表1に示す。これらの結果より
νdが99.1以上と分散は小さいものであり、Qは19cal/
g以下と小さく、Sについても実施例2が0.99の他1.15
以上と大きくガラスの結晶化に対する安定性に優れたも
のであった。
(実施例6〜9) 出発原料として、実施例1で用いた原料の他にLaF3
P2O5を用いて、ガラス組成を種々変化させ、全量で50g
となるように秤量混合した他は実施例1と同様にnd、ν
d、Q及びSを測定した。これらの結晶をガラス組成と
共に表2に示す。これらの結果よりνdが96.7以上と分
散が小さいものであり、Qは実施例7が21cal/gの他は1
6cal/gと少なく、Sは1.54以上と大きくガラスの結晶化
に対する安定性に優れたものであった。
又、実施例1〜9のガラスはP2O5を含有しないか、あ
るいは含有しても非常に少ないので、ガラス溶融中又は
成形中にPOF3ガスによる泡の発生がなくガラスの均一性
にも優れていた。
さらに、実施例1〜9のガラスは厚さ2mmで波長200nm
の透過率が72%以上と紫外線の透過率も優れていた。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明の低分散光学ガラスはフッ
化物ガラス又はP2O5を少量含んだフッ化物ガラスであ
り、ガラスの結晶化に対する安定性に優れ、アッベ数
(νd)が96以上という優れた低分散性を有しており、
色収差を補正するための光学機器用のレンズ、プリズム
等として好ましく用いることができる。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モル%にして、AlF3が32〜40%、YF3が10
    〜20%(ただし10%は含まない)、LaF3が0〜5%、Gd
    F3が0〜5%、かつLaF3とGdF3との合量が0.5〜5%、M
    gF2が7〜9%、CaF2が20〜28%、SrF2が7〜9%、BaF
    2が7〜9%、かつMgF2とCaF2とSrF2とBaF2との合量が4
    0〜55%であることを特徴とする低分散光学ガラス。
  2. 【請求項2】モル%にして、AlF3が32〜40%、YF3が10
    〜20%(ただし10%は含まない)、LaF3が0〜5%、Gd
    F3が0〜5%、かつLaF3とGdF3との合量が0.5〜5%、M
    gF2が7〜9%、CaF2が20〜28%、SrF2が7〜9%、BaF
    2が7〜9%、かつMgF2とCaF2とSrF2とBaF2との合量が4
    0〜55%、P2O5が0.01〜3.5%であることを特徴とする低
    分散光学ガラス。
  3. 【請求項3】モル%にして、(フッ素イオンF-)/(酸
    素イオンO2 -)の値が20以上であることを特徴とする請
    求項2に記載の低分散光学ガラス。
  4. 【請求項4】2mmの厚さに換算したときの波長200nmの光
    に対する透過率が72%以上であることを特徴とする請求
    項1ないし3のいずれかに記載の低分散光学ガラス。
  5. 【請求項5】複数の出発原料を秤量混合し、溶融した後
    に冷却してガラスを得る低分散光学ガラスの製造方法で
    あって、 ガラス組成比が請求項1又は2に記載の低分散光学ガラ
    スの組成比になるように出発原料を秤量混合することを
    特徴とする低分散光学ガラスの製造方法。
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