JPS5814378B2 - 弗燐酸塩光学ガラス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分散の特に小さな弗燐酸塩光学ガラスの組成
に関するものであり、その光学恒数は、屈折率ｎｄ＝１
．４２〜１．４７、アツベ数ｖｄ＝９０〜９７に及ぶ。

光学機器に低分散ガラスを使用すると、色収差が小さく
なるので良質の映像が得られる。

特に弗燐酸塩光学ガラスは、比較的大きな異常部分分散
を示し、２次スペクトルの修正を可能とするので、その
効果は更に大きい。

従来から弗素高含有ガラスとして、弗化ベリリウムをガ
ラス形成物とする、所謂弗化物ガラスが知られており、
その光学恒数は、ｎｄ＝１．３３〜ｌ．４２，νｄ＝９
０〜１０５に及ぶ。

しかしながらべＪＪウムは強い毒性を有するため、これ
を含まずに、ガラス形成物として燐酸塩を添加し、ガラ
ス構造を安定化させた弗燐酸塩ガラスが公知である。

例えば特公昭３２−７４３０号では、Ｐ−Ａ７−ＲＩ−
Ｒｌ−Ｆ−０（Ｒｎはアルカリ土類金属、Ｒ■はアルカ
リ金属）を含み、その光学恒数がｎｄ−１．４５〜１．
５５，νｄ＝８０〜９０のものが開示されているが、弗
化ベリリウムをガラス形成物とする弗化物ガラスに及ぶ
べくもなかった。

一方、特開昭５０−４３１１２号では屈折率が１．４５
８以下というかなり低屈折率のものが開示されているが
、分散をできる限り低く保ちつ５、失透に対する安定性
を維持するためには必ずしも十分ではなかった。

本発明の目的は、べＪＪウムを含まないより低分散の弗
燐酸塩光学ガラスであって、安定にかつ容易に製造でき
るものを提供することにある。

本発明こよる弗燐酸塩光学ガラスは、本質的には前記弗
燐酸塩光学ガラスと同じ＜Ｐ−Ａ７−Ｒ…−Ｒｌ−Ｆ−
０（ＲＩはアルカリ士類金属、Ｒ１はアルカリ金属）か
ら構成されるが、これら各成分を従来とは異なる割合で
用いることによって、べＪＪウム含有弗化物ガラスに匹
敵する低分散ガラス（アツベ数νｄ＝９０〜９７）を得
ることが可能となったものである。

本発明の基礎とするＰ−Ａｌ−Ｒｌ−ＲＩ−Ｆ−０（Ｒ
ｌはアルカリ土類金属、Ｒ１はアルカリ金属）系におい
ては、アルカリ金属Ｒ１をある程度加えることによって
失透に対する安定性を向上させることができるが、反面
、軟化点を非常に低くしてしまい溶融後の処狸が難しく
なるため、含有量をどの程度とするか慎重を要するもの
であった。

しかしながら本発明に際し、アルカリ金属中で最も原子
番号の小さなリチウムＬｉの弗化物である弗化リチウム
ＬｉＦを加える構成とすれば、より低分散にすることが
できると同時に比較的少量で失透に対する安定性を高め
られ、しかも、軟化点をそれ程低下させないことが判明
した３そして、さらにこの傾向は燐Ｐならびに酸素Ｏが
少なく、弗化カルシウムＣａＦ２が比較的多い領域で著
しいことを見い出した。

本発明は、上記の知見をもとに、必須成分として添加す
る弗化リチウムＬｉＦの最適含有量の範囲を定め、燐並
びに酸素の含有量を少なくするとともに弗化カルシウム
を比較的多量に導入したものである。

本発明に係る弗燐酸塩光学ガラスの組成範囲をモルパー
セントで以下に示す。

ＰＦ５ ５〜２０ ＡｌＦ３ １８〜４２ ＣａＦ２ １７〜３５ ＳｒＦ２ ０〜２５ ＢａＦ２ ０〜２２ ＳｒＦ２＋ＢａＦ２ ８〜３３ Ｌ ｉ Ｆ ０．８〜７ ＭＰＦ２ ０．８〜２２ ＺｎＦ２ ０〜５ ＰｂＦ２ ０〜２ ＹＦ３ ０〜７ ＬａＦ３ ０〜７ ＺｒＦ４ ０〜３ ＮｄＦ３ ０〜５ このうち弗素イオンと酸素イオンの置換比Ｆ−／０２−
が２．５〜１５である。

各成分の含有量の範囲は、次のような理由により定めら
れた。

べ潟潟ウムＢｅを含まない弗化物ガラスは極端な急冷を
しなければガラス化せず、工業化には向かないのである
が、五酸化燐Ｐ２０，が存在すると、Ｐ２０５はガラス
形成酸化物として働き、構造の安定化即ち失透に対する
安定性を増す。

また化学的耐久性を向上させるためにもＰ２０，は必須
の成分である。

たゾし、５％未満では失透に対して不安定であり、化学
的耐久性も著しく低下する。

２０％を越えると分散が大きくなり目的とする光学恒数
のものが得られない。

弗化アルミニウムＡｌＦ３はガラスに低分散の性質を付
与する成分として重要であり、さらにＰ２０，と共にガ
ラス構造の安定化及び化学的耐久性の向上に寄与する。

１８％未満では目的とする低分散を得ることができず、
４２％を越えるとガラス化しない。

アルカリ土類金属のうち原子番号が小さい金属の弗化物
は、分散を小さくし、特に弗化カルシウムＣａＦ２はガ
ラスに低分散の性質を付与するとともに、失透に対して
安定なガラス化範囲を広げるのに有効である。

アルカリ土類金属のうちストロンチウムＳｒ，バリウム
Ｂａの如き原子番号の比較的大きなものの弗化物は、弗
化マグネシウムＭ？Ｆ，Ａ弗化カルシウムＣａＦ２に比
べて分散を大きくするという欠点を持つが、失透に対す
る安定性を保つ目的のためには不可欠である。

ＣａＦ２は１７％未満では失透に対して不安定であり、
また目的とする低分散が得られない。

一方、３５％を越えると著しく失透傾向が増す。

ＳｒＦ２，ＢａＦ２はガラスの失透に対する安定性を保
つために、これらの含量として少なくとも８％必要であ
る。

しかしこれらの成分が増加すると分散が大きくなるため
、ＳｒＦ２，ＢａＦ２の上限はそれぞれ２５％，２２％
でありかつ含量で３３％を越えてはならない。

また、アルカリ金属の弗化物としては、前述のととく弗
化リチウムＬｉＦが失透抑制及び軟化点の維持のために
最も有効であるが、０．８％未満では失透に対する十分
な安定性を与える効果がなく、一方、７％を越えると軟
化点を非常に低くしてしまい製造を難しくしてしまう。

さらに、弗素イオンと酸素イオンとの置換比（Ｆ−／０
２−）は、ガラスの分散、失透性に対する安定性に大き
な影響を与える。

この比の値が２．５より小さいと分散が大きくなり過ぎ
、また、１５を越えると失透傾向が高まる。

上記のごときＰ−Ａ７−Ｃａ−Ｓｒ−Ｂａ−Ｌｉ一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、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。

ＭＳＦ２はＣａＦ２と同様、ガラスに低分散の性質を付
与するとともに、他のアルカリ士類金属の弗化物ととも
に併用すると、ガラスの失透に対する安定性を高める。

特に、ＭグＦ２に対してＣａＦ２を比較的多くし、Ｃａ
Ｆ２に対するＭＳＦ２の比の値即ちＭｇｆ２値を。

．６３以下とすれば、失駐対す．安定性がより優れたも
のとなる。

但し、Ｍ１Ｆ２が２２％を越えると失透傾向が著しく高
まってしまう。

一方ＺｎＦ２，ＰｂＦ２を添加すると、ガラスの屈折率
を高めることができる。

但し、低分散の性質を維持するためには、夫々の添加量
が、ＺｎＦ２では５％、ＰｂＦ２では２％を越えてはな
らない。

ＹＦ３，ＺｒＦ４及び希土類元素の弗化物、特にＬａＦ
ｓを少量添加することによって、化学的耐久性、失透に
対する安定性を向上することができる。

適量を越えて添加すると失透傾向が増すので、ＹＦ３は
７％，ＺｒＦ４は３％，ＬａＦ３は７％以下で用いるの
が望ましい。

また５％以内のＮｄＦ３を添加した弗燐酸塩ガラスは、
非線形屈折率係数の小さなレーザーガラスとして使用す
ることが可能である。

更に、Ｍ？Ｆ２を０．８〜２２モルパーセントの範囲で
含む第２の組成のガラスは失透に対して安定であり、分
散のより小さなガラスを得ることができる。

以上第１の組成範囲のうち、次の第２の組成（モルパー
セントで示す）のガラスは、化学的耐久性がより優れて
いる。

ＰＦ， ５．５〜２０ Ａ７Ｆ３ ２５〜４２ ＰｂＦ２ ０ このうち弗素イオンの一部を酸素イオンと置換し、その
際、ガラス中におけるＦ−／０２−（弗素イオン数と酸
素イオン数の比）は、２．６〜１３．２第２の組成範囲
のうち、次の第３の組成（モルパーセントで示す）にお
いては、失透に対して特に安定なガラスを得ることがで
きる。

ＰＦ５ ７．５〜１７．５ ＭｆＦ２ ０．８〜１８ ＣａＦ２ ２０〜３２ ＳｒＦ２ ０．８〜２３ ＢａＦ２ ０．８〜１８ ＳｒＦ２＋ＢａＦ２ ８〜２７ ＬｉＦ １．３〜７ このうち弗素イオンの一部を酸素イオンと置換し、その
際ガラス中におけるＦ−／０２（弗素イオン数と酸素イ
オン数の比）は、３．０〜１０．０。

本発明における燐及び酸素原料には、例えば成分陽イオ
ンを含む金属燐酸塩を用いる。

通常、アルカリ金属、アルカリ士類金属、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、夫々実施例に記載の弗化物を
原料とし、所望の割合に秤取、混合して、８００〜１０
００℃の電気炉中、白金坩堝に入れて溶融、清澄、攪拌
し、均一化してから鋳込み、徐冷して製造することがで
きる。

本発明に係る光学ガラスの実施例の組成（モルパーセン
トで示す）、屈折率ｎｄ，アツベ数νｄをそれぞれ表１
に示す。

表１において上段の組成例は弗化物表示法を用い、下段
には、上段の組成に対応する原料の混合比（モルパーセ
ントで示す）を示す。

以上のごとき本発明によれば、分散小さくしかも失透に
対して安定な弗燐酸塩光学ガラスが提供される。

しかも軟化点がそれ程低くないため、工業的により容易
こ製造することが可能である。

Claims (1)

1. 【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０２
   −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、モルパーセントで ＰＦ５ ５〜２０ ＡノＦ３ １８〜４２ ＣａＦ２ １７〜３５ ＳｒＦ２ ０〜２５ ＢａＦ２ ０〜２２ ＳｒＦ２十ＢａＦ２ ８〜３３ ＬｉＦ ０．８〜７ ＭｇＦ２ ０．８〜２２ ＺｎＦ２ ０〜５ ＰｂＦ２ ０〜２ ＹＦ３ ０〜７ ＬａＦ３ ０〜７ ＺｒＦ， Ｏ〜３ ＮｄＦ３ ０〜５ の組成範囲を有し、さらにモルパーセントによるＣａＦ
   ２に対するＭｇＦ２の比の値が０．６３以下であり、こ
   のうち弗素イオンの一部を酸素イオンと置換し、その際
   ガラス中におけるＦ−／０２−（弗素イオン数と酸素イ
   オン数の比）が２．５〜１５の範囲にあり、屈折率ｎｄ
   ＝１．４２〜１．４７、アッペ数νｄ＝９０〜９７であ
   ることを特徴とする弗燐酸塩光学ガラス。 ２ ％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、モルパーセントで ＰＦ５ ５．５〜２０ Ａ７Ｆ３ ２５〜４２ ＰｂＦ２ ０ の組成範囲を有し、ガラス中におけるＦ−７０２−（弗
   素イオン数と酸素イオン数の比）が２．６〜１３．２の
   範囲にある弗燐酸塩光学ガラス。 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、モルパーセントで ＰＦ， ７．５〜１７．５ ＭｇＦ２ ０．８〜１８ ＣａＦ２ ２０〜３２ ＳｒＦ２ ０．８〜２３ ＢａＦ２ ０．８〜１８ ＳｒＦ２＋ＢａＦ２ ８〜２７ ＬｉＦ １．３〜７ の組成範囲を有し、ガラス中におけるＦ−／０２−（弗
   素イオン数と酸素イオン数の比）が３．０〜１０．０の
   範囲にある弗燐酸塩光学ガラス。