JPH02188442A

JPH02188442A - リン酸系光学ガラス

Info

Publication number: JPH02188442A
Application number: JP1008090A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kodama; 児玉　宏之
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1989-01-17
Publication date: 1990-07-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、紫外域での光ｖＡ透過率が極めて高いリン酸
系光学ガラスに関する。

〔従来の技術〕

光学設計者の要求に応じて種々の光学恒数特に屈折率ｎ
、及び分散率（アツベ数ν４）をもつ光学ガラスが開発
され、今日に至っている。

（発明が解決しようとする課題〕最近、高度先端技術の高まりは、光学ガラスにも及び、
従来使用されてきた可視光に代わって波長の短い紫外線
の透過率が高いものが、それぞれの光学恒数をもつガラ
スにおいて要求されるようになってきた。

例えば、添付の第１図（Ｂ６．ν４図）に示す点Ａ　（
１，６０，６９）　、点Ｂ　（１，６２，６４）　、点
Ｃ（１，６２，４７）　、点Ｄ　（１，５５，５０’）
　、点Ｅ　（１，５０６８）、点Ｆ　（１，５０，７３
）及び点Ｇ　（１，５６，７３）の７点に囲まれた範囲
内の光学恒数値を有する光学ガラスにおいても、紫外線
の透過率が高いものが要求されている。

しかし、この範囲内の光学恒数をもつ従来のガラスは、
紫外域での光線透過率が低く、満足されるものではなか
った。

仮に透過率が低いガラスでレンズを製作すると、紫外線
を透過させたとき、それがレンズ内部に吸収されて熱に
代わり、温度が上昇してレンズが膨張し、その結果、所
期の光学性能が変動してしまう。

従って、本発明の目的は、前記光学恒数の範囲内におい
て、紫外線透過率の高い光学ガラスを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、鋭意研究の結果、下記組成範囲から選択さ
れた組成を有し、かつ光学ガラスは一般に原料の不純物
に由来する種々の不純物を含んでいるところ、不純物元
素のうちＴｉ、　Ｃｒｓ　Ｍｎ、　Ｆｅ。

Ｃｏ、　Ｎｉ及びＣｕの元素含有率を合計で５ｐｐｍ以
下としたガラスが、目的に叶う外、熔解条件依存性が少
なく、十分な化学的耐久性を示すことを見い出し、本発
明を成すに至った。

従って、本発明は第１に、「重量％で下記の組成：ＰｚＯｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　２０　　
〜７５％Ａ１□０３　　＋　　ＢｚＯｉ　　　　　　　
　　　　　　０．５　　Ａ−２０％Ｒｈｏ　（ＲはＬｉ
、Ｎａ、Ｍ）　　　　　　　　Ｏ〜１４％ＲＯ（ＲはＭ
ｇ、　Ｃａ、、Ｓｒ、　Ｂａ、、Ｐｂ）　　　１　　〜
６０％Ｆ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｏ〜
　２０％よりなり、かつＴｉ、　Ｃｒ、　Ｍｎ、　Ｆｅ
、　Ｃｏ、　Ｎｉ及びＣｕの元素含有率を合計で５　ｐ
ｐｍ以下で、添付の第１図に示す点Ａ　（１，６０，６
９）　、点Ｂ　（１，６２，６４）　、点Ｃ（１，６２
，４７）　、点Ｄ　（１，５５，５０）　、点Ｅ　（１
，５０６８）、点Ｆ　（１，５０，７３）及び点Ｇ　（
１，５６，７３）の７点に囲まれた範囲内の光学恒数値
を有するリン酸系光学ガラス」を提供する。

〔作用〕

本発明のガラスは、Ｐ２Ｏ５−Ａｔ□Ｏ，−ＲＯを基本
成分とし、ガラスの熔解性向上および安定化のためにフ
ッ素を必要に応して導入したものである。そして、各成
分の組成範囲を上記のように限定した理由は次のとおり
である。

ＰｔＯｓは本発明のガラスの骨格を成すもので、ガラス
形成酸化物の中では短波長の吸収端が１４５ｎｍ（Ｓｉ
Ｏｌは１６２ｎｍ　、　Ｂｔ０３は２００ｎｍ　）と最
も短く、そのため、他の修飾酸化物又は着色性不純物の
存在下でも高い紫外線透過率に最も寄与する。しかし、
反面ＳｉＯ□、Ｂ２０．などよりはガラス形成能力が低
（、失遇しやすいことと化学的耐久性が劣るなど欠点を
もつ。２０％未満では失透に対して不安定となるのみな
らず、短波長透過性能が低下する。７５％を超えると化
学的耐久性が悪くなり実用に供さない。

＾１２０１、Ｂ、０．はともに３価の陽イオンであり、
５価のリン酸ガラス中では、正四面体構造の一部を形成
し、ガラスの機械的強度、熱的性質、化学的耐久性など
に大きな影響を及ぼす。合計量で０．５％未満では化学
的耐久性が極端に悪くなり、２０％を超えると熔融温度
が高くなり短波長の透過率が著しく悪化する。

ＬｉｚＯ，ＮａｔＯｌＫ、Ｏなどのアルカリ金属成分は
ガラスの熔融温度およびガラス転移温度を下げ、ガラス
の失透に対する安定性を高める効果があるため、任意に
添加することができるが、１４％を超えると化学的耐久
性が著しく低下し、実用上問題となる。

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＰｂＯなどの２価金
属酸化物はガラスの安定性の向上および屈折率の調整に
重要な成分であり、１％未満および６０％を超えると失
透に対して不安定となる。

Ｆはガラスの熔融温度および融液の液相温度を下げる効
果があり必要に応じて２０％まで加えることができるが
、これを超えるとガラスの均質化が難しくなり高品質の
光学ガラスが得られない。

以上の第１発明の組成範囲のうち、特にＰ２Ｏ，とＦの
組成割合が次の範囲：ｐ、ｏ、　　　６０　〜７５％Ｆ　　　　Ｏ９１〜　１０％のガラスは、液相温度が低く失透に対してより安定であ
り、そのため、熔融温度を低くできるので極めて紫外線
透過率が高い。

また、第１発明の組成範囲のうち、特にＰＪｓの組成割
合が次の範囲：ｐｚｏｓ　　　２０　〜６０％のガラスは、比較的屈折率が高く、添付の第１図の点Ａ
　（１，６０，６９）　、Ｂ　（１，６２，６４）　、
Ｃ（１，６２゜４７）　、Ｄ　（１，５５，５０）およ
びｃ　（１，５６，７３）の５点に囲まれた範囲内の光
学恒数値を有する。

更に、第１発明の組成範囲のうち、特にＰ２Ｏ，及びｐ
ｂｏの組成割合が次の範囲：Ｐ、Ｏ５５０〜　７５％ＰｂＯ５〜　３５％のガラスは、比較的分散が高く、添付の第１図の点Ｂ　
（１，６２，６４）　、Ｃ（１，６２，４７）　、Ｄ　
（１，５５５０）およびＥ　（１，５０，６８）の４点
に囲まれた範囲内の光学恒数値を有する。

尚、本発明のガラス組成に対して、本発明の目的やガラ
スの耐失透性、分光透過特性などをｌｊ４なうない限り
少量の５ｉＯｚ、Ｙ２Ｏ１、Ｚｒ０ａ、ＡＳ２０．．５
ｂｘＯｓ等の成分を添加してもよい。

本発明の光学ガラスは、各成分の原料としてそれぞれの
元素に対応する酸化物、フン化物、水酸化物、炭酸塩、
硝酸塩、リン酸塩などを使用しそれらを所望の割合に秤
量し混合して調合原料とし、これを１　、０００℃〜１
，３００℃に加熱して電気炉中で熔解し、清澄、撹拌を
行なって均質化後あらかじめ予熱された金型に鋳込み徐
冷することにより容易に製造することができる。

但し、ガラスの原料は、一般に比較的高濃度の不純物を
含んでおり、そのうちＴｉｓ　ＣｒＳＭｎ５　Ｆｅ５Ｃ
ｏ、　Ｎｉ及びＣｕが悪影響を与えるので、調合前にこ
れらの元素を合計で５　ｐｐｍ以下好ましくは３　ｐｐ
ｍ以下となるように高度に精製しておく必要がある。

更に、原料の調合工程や熔解工程でも、前記不純物が調
合原料又は熔解ガラス中に侵入し易いので、清浄な環境
で処理しなければならない。それにより生成ガラス中の
ＴＬ　Ｃｒｓ　Ｍｎｓ　Ｆｅ、、Ｃ０％　Ｎｉ及びＣｕ
の元素含有率を合計でｓ　ｐｐｍ以下となるようにしな
ければならない。仮に含有率が高いガラスが製造されて
しまったら、これは紫外域での透過率が低いので廃棄す
る。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。

Ｃ実施例１〜３０）各成分の原料としてそれぞれの元素に対応する酸化物、
フン化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩などを
用意し、これらを高度に精製した後、第１表（Ｆを除き
酸化物表示）記載の割合となるように秤量し、混合して
調合原料とし、これを１　、０００℃〜１，３００℃に
加熱して電気炉中で熔解し、清澄１．撹拌を行なって均
質化後あらかじめ予熱された金型に鋳込み徐冷すること
により光学ガラスを製造した。

第１表中の数値は、重量％による成分割合を示し、合計
で１００％となる。

得られたガラスについて、■元素分析を行ないＴｉ５Ｃ
ｒｓ　Ｍｎｓ　Ｆｅｓ　Ｃｏ、、Ｎｉ及びＣｕの元素含
有率の合計量（注１に表示）を求めた外、所定の測定機
器により■屈折率ｎ’、■分散−アラへ数ν４、■光線
透過率を求めた。光線透過率は、注２に示すように、ガ
ラス試料１０ｍｍ厚の内部透過率が８０％に相当する波
長（ｎｍ）で表わす。数値が小さいほど、より短波長光
を透過させると言える。

尚、比較のために実施例３と２１について、原料を精製
することなく熔解して同様にガラスを製造した。

これらのガラスについても同様に第１表に示す。

第表（続き）注１：不純物含有率であり、単位はｐｐｍである。

注２：光ｖＡ透過率であり、単位はｎｍである。

第 ■ 表注１：不純物含有率であり、単位はｐｐｍである。

注２：光線透過率であり、単位はｎｍである。

第表（続き）注１：不純物含有率であり、単位はｐｐｌｌｌである。

注２：光線透過率であり、単位はｎＩｌである。

注２：光ｖＡ透過率であり、単位はｎｍである。

第表（続き）注１：不純物含有率であり、単位はｐｐ＋ｎである。

注２：光線透過率であり、単位はｎｌ１１である。

注２：光線透過率であり、単位はｎｍである。

第表（ｖＦ、き）注１：不純物含有率であり、単位はｐｐｍである。

注２：光線透過率であり、単位はｎｍである。

第表（続き）〔発明の効果〕以上のとおり、本発明によれば、第１図に示す７角形の
領域内の光学恒数値を有し、かつ紫外域において、優れ
た光線透過率を示し、かつ化学的耐久性において実用的
に十分な光学ガラスが提供される。

従って、これによって紫外線を使用する光学系の設計・
開発の自由度は飛躍的に向上する。

注１＝不純物含有率であり、単位はｐｐｎである。

注２：光線透過率であり、単位はｎｍである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光学ガラスの示す屈折率ｎ４を縦軸、アツベ
数シロを横軸にプロットして得られる光学恒数図である
。点Ａ　（１，６０，６９）　、点Ｂ（１，６２，６４
）　、点Ｃ（１，６２，４７）　、点Ｄ（１，５５，５
０）　、点Ｅ　（１，５０，６８）　、点Ｆ（１，５０
，７３）および点Ｇ　（１，５６，７３）の７点で囲ま
れた範囲が本発明による光学ガラスの示す光学恒数の範
囲である。第２図は、ガラスの分光ｉ３過重油線を表わすグラフで
あり、実線１は実施例３のガラスのそれであり、実線２
は実施例２１のガラスのそれであり、破線３は比較例１
のガラスのそれであり、破線４は比較例２のガラスのそ
れである。

Claims

【特許請求の範囲】１　重量％で下記の組成よりなり、かつＴｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの元素含有率が合計で５
ｐｐｍ以下で、添付の第１図に示す点Ａ（１．６０、６
９）、点Ｂ（１．６２、６４）、点Ｃ（１．６２、４７
）、点Ｄ（１．５５、５０）、点Ｅ（１．５０、６８）
、点Ｆ（１．５０、７３）及び点Ｇ（１．５６、７３）
の７点に囲まれた範囲内の光学恒数値を有するリン酸系
光学ガラス。記Ｐ＿２Ｏ＿５　２０〜７５％Ａｌ＿２Ｏ＿３＋Ｂ＿２Ｏ＿３　０．５〜２０％Ｒ＿２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ）　０〜１４％ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ）　１〜６０
％Ｆ　０〜２％２　請求項第１項記載のリン酸系光学ガラスにおいて、Ｐ＿２Ｏ＿５及びＦの組成割合が下記の通りであること
を特徴とするリン酸系光学ガラス。記Ｐ＿２Ｏ＿５　６０〜７５％Ｆ　０．１〜１０％３　請求項第１項記載のリン酸系光学ガラスにおいて、Ｐ＿２Ｏ＿５の組成割合が下記の通りであることを特徴
とするリン酸系光学ガラス。Ｐ＿２Ｏ＿５　２０〜６０％４　請求項第１項記載のリン酸系光学ガラスにおいて、Ｐ＿２Ｏ＿５及びＰｂＯの組成割合が下記の通りである
ことを特徴とするリン酸系光学ガラス。Ｐ＿２Ｏ＿５　５０〜７５％ＰｂＯ　５〜３５％