JPH0416526A

JPH0416526A - 軽量弗燐酸塩光学ガラス

Info

Publication number: JPH0416526A
Application number: JP2117386A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakamura; 博中村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1992-01-21
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: DE4114790A1; JP2727735B2; DE4114790C2

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、比重３．６以下の軽量弗燐酸塩光学ガラスに
関するものであり、その光学恒数は、屈折率ｎｉ　＝１
．４２〜１．５０、ア・７ベ数ν４＝８０〜９７に及ぶ
。

本発明の弗燐酸塩光学ガラスは、異常部分分散性を有し
、レンズ設計に際して二次スペクトルの修正を可能にす
るところから、光学系に極めて重要で、かつ軽量である
ところから、大口径写真レンズ、テレビカメラ用レンズ
部品としての利用価値が高い。

〔従来の技術〕

異常部分分散性を有し、かつ軽量な低分散光学材料とし
て、従来からの結晶性の蛍石（ＣａＦｚ）が知られてお
り、その光学恒数及び比重Ｓｇ、は次の通りである。

ｎ、　＝１．４３３８ ν、　＝９５．３Ｓｇ、　＝３．１８しかし蛍石は、へき開性があり、脆いため、加工性が悪
いという欠点がある。さらに近年、レンズの大口径化に
対する要求が高まりつつある中で、均質な大きな結晶塊
を得難く、非常に高価なものにしていた。

そこで、蛍石に代わる光学材料として、様々な弗燐酸塩
光学ガラスが開発され（例えば、特公昭５４−３４７６
８号公報、特開平１−２７０５３７号公報、特公昭５７
−４４６１８号参照）、市販品として硝種名ＦＫＯＩ、
　ＰＣＤＩ、ＦＫＯ２、ＦＣＤＩＯ、ＣａＦＫ９５が入
手できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のガラスは、蛍石に比べて比重が大
きく、レンズの大口径化に伴う光学機器用光学材料とし
て使用するには望ましくなかった。

また、特公昭５７−４４６１８号の発明は、失透に対す
る安定性を高め、成形時の粘性を上げるために、Ｓｉを
必須成分として添加している。しかし、ガラス中にＳｉ
が含まれると、大型のレンズ形状に加工するプレス工程
で、Ｓｉを結晶核とした失透が発生しやすく、大口径レ
ンズを得ることは非常に困難であった。

従って、本発明の目的は、上述のごとき問題点を克服し
、比重が３．６以下にあり、屈折率ｎ４が１．４２〜１
．５０、アツベ数ν４が８０〜９７の範囲にあり、異常
部分分散性を有し、加工性に優れ、大口径レンズを得る
際にも失透に対して安定で、工業的規模での生産が可能
な、軽量弗燐酸塩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〕

そこで、本発明（請求項第１項）は、「　陰イオンとして弗素イオンＦ−と、酸素イオン０！
−とを含み、ガラス中の陽イオンを弗化物として表記し
た場合、モル％で、ｐｐ、　　　５、ｏ〜３０．０％ＡｌＦ□　１９．０〜４０．０％ＣａＦｚ　　２８．０〜５６．０％ＭｇＦ、　　　　０〜２０．０％ＳｒＦ、　　　　０〜　９．０％ＢａＦｚ　　　　０〜１８．０％ＺｎＦｚ　　　　０〜１０．０％ＮａＦ　　　　　　０〜　４．０％ＫＦ　　　　　　０〜　４，０％ＹＦ３　　　　０〜１３．０％ＬａＦ＝　　　　ｏ〜　７．０％の組成範囲を有し、ガラス中におけるＦ−／Ｏ２（酸素
イオン数に対する弗素イオン数の比）が、１．４〜１３
．０の範囲にあり、比重が３．６以下であることを特徴
とする軽量弗燐酸塩光学ガラス」を提供する。

〔作用〕

本発明のガラスは、本質的には、Ｐ−＾１−ＣａＦ−０
系ガラスから構成されているが、本発明は、従来の弗燐
酸塩光学ガラスよりも、Ｃａを多量に含むガラス化領域
を見いだすことによって、目的とする軽量ガラスを得た
点に特徴がある。

以下に、各成分の組成範囲を決めた理由を述べる。

ガラス中に、燐酸成分、たとえばＰ２Ｏ，が存在すると
、ＰＪｓはガラス形成酸化物として働き、構造の安定化
すなわち失透に対する安定性を増す。

ＰＦ、として５．０モル％未満ではその効果が得られず
、３０，０モル％を越えると、分散が大きくなり、目的
とする光学慟数が得られない。

ＡＩＦｆｆは、失透析出温度を下げ、ガラスを安定化さ
せる効果が大きく、さらに化学的耐久性を高めるため、
１９．０〜４０．０モル％の範囲で必須である。

この範囲外の量では、ガラスの失透に対する安定性が得
られない。

アルカリ土類金属の内、原子番号の小さい金属の弗化物
は、分散を小さくするとともに、比重を小さくする効果
がある。特にＣａＦｚはガラスの粘性を高める効果があ
るので必須である。その量は２８．０モル％未満では十
分な効果が得られず、逆に５６．０モル％を越えると失
透しやすくなる。

ガラス中における弗素イオン数と酸素イオン数の比Ｆ−
１０！−は、ガラスの分散、失透に対する安定性に大き
な影響を与える。この比が１．４未満では分散が大きく
なり過ぎ、逆に１３．０を越えると失透傾向が高まる。

上記のごときＰ　−ＡＩ　−Ｃａ　−Ｆ−０系で、目的
とする光学ガラスを得ることができるが、他の成分を適
量添加することによって、光学恒数範囲をさらに拡大で
き、ガラスの軽量化、また失透に対する安定性をさらに
向上させることができる。

ＭｇＦ、を添加すると、ガラスの比重を小さくし、さら
に分散を小さくすることができる。但し、２０．０モル
％を越えると失透しやすくなる。

ＳｒＦ２及びＢａＦｚは、失透に対する安定性を高める
効果が大きい。但し、適量を越えるとガラスの比重が大
きくなり過ぎるので、５ｒＦｚは９，０モル％以下、Ｂ
ａＦｚは１８モル％以下で用いるべきである。

ＺｎＦｚを添加すると、失透に対する安定性が増す場合
がある。適量を越えて添加すると、目的の低分散が得ら
れなくなるので、１０．０モル％以下で用いるべきであ
る。

アルカリ金属弗化物を添加すると、ガラスの融液温度を
下げ、ガラス化を容易にするが、適量を越えると粘性を
下げるので、均質な大口径レンズを得難くなる。そのた
め、ＮａＦ及びＫＦは、４．０モル％までなら添加して
もよいが、ＬｉＦは、大口径レンズを得るに十分な失透
に対する安定性が得られないので、添加してはならない
。

Ｙｈ及び希土類元素の弗素物、たとえばＬａＦｉを少量
添加することによって、化学的耐久性、失透に対する安
定性の向上、さらに光学特性の拡大を図ることができる
。適量を越えて添加するとかえって失透しやすくなるの
で、ＹＦｊは１３，０モル％以下、ＬａＦ、は７．０モ
ル％以下で用いるべきである。

但し、ＮｄＦ、は、ガラスを着色するので、光学ガラス
としては適当ではなく、添加してはならない。

以上の第１の組成範囲（請求項第１項）のうち特にＰＦ
、　、ＮａＦ及びＫＰの組成範囲が、モル％で、ＰＦｓ
　　　　　８．０〜３０．０％ＮａＦ　　　　　　　０ＫＦ　　　　　　　Ｏであり、ガラス中におけるＦ−１０２−（＃素イオン数
に対する弗素イオン数の比）が、１．４〜９．０の範囲
にあるガラス（請求項第２項）は、成形時の粘性が高く
、大口径レンズを得る目的に適している。

更に、第２の組成範囲（請求項第２項）のうち特にＭｇ
Ｆ、及びＢａ１ｔの組成範囲が、モル％で、阿ｇＦｔ　
　　Ｏ，５〜２０．０％ＢａＦｚ　　　　０〜１３．０％であるガラス（請求項第３項）は、比重が３．５５以下
であり、より軽い。

第３の組成範囲Ｃ請求項第３項）のうち特にＡｌＦ３及
びＣａＦｚの組成範囲が、モル％で、ＡｌＦ３２０．０
〜３６．０％ＣａＦｚ　　　２８．０〜４８．０％であるガラス（請求項第４項）は、失透に対してより安
定である。

本発明のガラスを製造する場合、リン原料には、ＨｚＰ
ＯａやＰｔＯｓや各種金属リン酸塩を用いることができ
る０通常、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアル
ミニウムのメタ燐酸塩を用いるのが良い。

その他の成分については、通常、成分陽イオンを含む金
属弗化物を原料として用いるが、ガラス中におけるＦ−
／Ｏ２−が所定の範囲内において、金属酸化物、金属炭
酸塩等の酸素化合物を併用することもできる。

その外、原料として、上記成分陽イオンを含む金属塩化
物、臭化物、沃化物等を少量程度併用することも可能で
ある。

また、＾５、　Ｓｂ、　Ｔｉ、　Ｐｂ、　Ｚｒ、　Ｙｂ
、　Ｇｄ、　Ｃｅ等の各金属元素を、これらの元素の弗
化物、弗素錯塩及び酸化物等を原料として添加すること
により、ガラス中にそれぞれ４モル％程度まで含有させ
てもよい、これにより、ガラスのソラリゼーションの向
上や、光学特性の多様化を図ることができる。

尚、原料中の不純物遷移金属元素、特にＣｒ、　Ｍｎ、
Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉ及びＣｕ元素の重量含有率を、合
計で３ｐｐ−以下としたガラスは、紫外域で高い光線透
過率を得ることができ、２５０ｎｍでの光線透過率は、
８０％以上に及ぶ。

以下に、本発明における光学ガラスの実施例の組成（モ
ル％表示）、屈折率ｎ４、アツベ数ν４及び比重Ｓｇ、
を、それぞれ第１表に示す。第１表において、上段は弗
化物としての表記、下段は上段の組成に対応する原料と
しての表記であり、ともにモル％で示しである。

また、第２表では、市販の弗燐酸塩光学ガラスの比重と
、それとばば等しい光学恒数値を持つ本発明のガラスの
比重とを比較した。

本発明の第１表の実施例に掲げたガラスは、下段に記載
の原料を所望の割合に秤取、混合して、９００〜１１０
０℃の電気炉中、白金坩堝に入れて溶融、清澄、撹拌、
均質化してから鋳込み、徐冷して製造することができる
。

第　　１　　表第　１　表（続き）第表（続き）第 ■ 表（続き）第表（続き）第表（続き）第表（続き）第表（続き）第表（続き）第表（比重の比較）第表（続き）第表（続き）〔発明の効果〕以上の通り、本発明によれば、比重が３．６以下と軽く
　（同一光学恒数のガラスで比較すると必ず軽い）、屈
折率ｎ４が１．４２〜１．５０、アツベ数ν４が８０〜
９７の範囲にあり、異常部分分散性を有し、加工性に優
れ、大口径レンズを得る際にも失透に対して安定で、工
業的規模での生産が可能な、軽量弗燐酸塩光学ガラスが
得られる。

Claims

【特許請求の範囲】１　陰イオンとして弗素イオンＦ＾−と、酸素イオンＯ
＾２＾−とを含み、ガラス中の陽イオンを弗化物として
表記した場合、モル％で、ＰＦ＿５５．０〜３０．０％ＡｌＦ＿３１９．０〜４０．０％ＣａＦ＿２２８．０〜５６．０％ＭｇＦ＿２０〜２０．０％ＳｒＦ＿２０〜９．０％ＢａＦ＿２０〜１８．０％ＺｎＦ＿２０〜１０．０％ＮａＦ０〜４．０％ＸＦ０〜４．０％ＹＦ＿３０〜１３．０％ＬａＦ＿３０〜７．０％の組成範囲を有し、ガラス中におけるＦ＾−／Ｏ＾２＾
−（酸素イオン数に対する弗素イオン数の比）が、１．
４〜１３．０の範囲にあり、比重が３．６以下であるこ
とを特徴とする軽量弗燐酸塩光学ガラス。２　特許請求の範囲第１項記載の弗燐酸塩光学ガラスに
おいて、特にＰＦ＿５、ＮａＦ及びＫＦの組成範囲が、
モル％で、ＰＦ＿５８．０〜３０．０％ＮａＦ０ＫＦ０であり、ガラス中におけるＦ＾−／Ｏ＾２＾−（酸素イ
オン数に対する弗素イオン数の比）が、１．４〜９．０
の範囲にあることを特徴とするガラス。３　特許請求の範囲第２項記載の弗燐酸塩光学ガラスに
おいて、特にＭｇＦ＿２及びＢａＦ＿２の組成範囲が、
モル％で、ＭｇＦ＿２０．５〜２０．０％ＢａＦ＿２０〜１３．０％であることを特徴とするガラス。４　特許請求の範囲第３項記載の弗燐酸塩光学ガラスに
おいて、特にＡｌＦ＿３及びＣａＦ＿２の組成範囲が、
モル％で、ＡｌＦ＿３２０．０〜３６．０％ＣａＦ＿２２８．０〜４８．０％であることを特徴とするガラス。