(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光学素子、イメージエンハンサー又はイメージインテンシファイア、及び隣光ディスプレイ又は蛍光ディスプレイを有する暗視装置において、前記赤外光学素子が、
合計モル数のモル％を基準として、以下の成分：
Ｓ  ７０．００〜７５．００モル％、
Ｇａ  ５．００〜１０．００モル％、
Ｇｅ  ２０．００〜２５．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌの形態で添加）  ０．００〜５．００モル％、
Ｇａ及びＧｅの合計  ２５．００〜３０．００モル％、
Ｈａｌの合計  ０．００〜５．００モル％
からなり、ここで、
Ｈａｌ＝フッ化物、塩化物、臭化物及び／若しくはヨウ化物、及び
Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及び／若しくはＣｓ
であり、
ここで、ガリウムの一部がインジウムで置換されていてよい、
カルコゲナイドガラス組成物のカルコゲナイドガラスレンズを有することを特徴とする、暗視装置。
【請求項２】
赤外光学素子、赤外光を検出して前記赤外光を電気信号に変換する多数の熱センサー、及び前記電気信号を可視画像に変換する信号処理ユニットを有する赤外イメージングシステム又はサーマルイメージングシステムにおいて、前記赤外光学素子が、
合計モル数のモル％を基準として、以下の成分：
Ｓ  ７０．００〜７５．００モル％、
Ｇａ  ５．００〜１０．００モル％、
Ｇｅ  ２０．００〜２５．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌの形態で添加）  ０．００〜５．００モル％、
Ｇａ及びＧｅの合計  ２５．００〜３０．００モル％、
Ｈａｌの合計  ０．００〜５．００モル％
からなり、ここで、
Ｈａｌ＝フッ化物、塩化物、臭化物及び／若しくはヨウ化物、及び
Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及び／若しくはＣｓ
であり、
ここで、ガリウムの一部がインジウムで置換されていてよい、
カルコゲナイドガラス組成物のカルコゲナイドガラスレンズを有することを特徴とする、赤外イメージングシステム又はサーマルイメージングシステム。
【請求項３】
補正レンズと対になった赤外レンズを有するダブレットレンズであって、前記赤外レンズが、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＢａＦ2又はカルコゲナイドガラスのレンズであり、かつ前記補正レンズが、
合計モル数のモル％を基準として、以下の成分：
Ｓ  ７０．００〜７５．００モル％、
Ｇａ  ５．００〜１０．００モル％、
Ｇｅ  ２０．００〜２５．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌの形態で添加）  ０．００〜５．００モル％、
Ｇａ及びＧｅの合計  ２５．００〜３０．００モル％、
Ｈａｌの合計  ０．００〜５．００モル％
からなり、ここで、
Ｈａｌ＝フッ化物、塩化物、臭化物及び／若しくはヨウ化物、及び
Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及び／若しくはＣｓ
であり、
ここで、ガリウムの一部がインジウムで置換されていてよい、
カルコゲナイドガラス組成物のカルコゲナイドガラスレンズである、ダブレットレンズ。
【請求項４】
第一の赤外レンズと一対の補正レンズを有する焦点補正ダブレットレンズとを有する赤外レンズ系であって、前記第一の赤外レンズが、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＢａＦ2又はカルコゲナイドガラスのレンズであり、前記一対の補正レンズの一方が正の屈折力を有し、かつ他方のレンズが負の屈折力を有し、並びに前記一対の補正レンズの少なくとも一方が、
合計モル数のモル％を基準として、以下の成分：
Ｓ  ７０．００〜７５．００モル％、
Ｇａ  ５．００〜１０．００モル％、
Ｇｅ  ２０．００〜２５．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌの形態で添加）  ０．００〜５．００モル％、
Ｇａ及びＧｅの合計  ２５．００〜３０．００モル％、
Ｈａｌの合計  ０．００〜５．００モル％
からなり、ここで、
Ｈａｌ＝フッ化物、塩化物、臭化物及び／若しくはヨウ化物、及び
Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及び／若しくはＣｓ
であり、
ここで、ガリウムの一部がインジウムで置換されていてよい、
カルコゲナイドガラス組成物のカルコゲナイドガラスレンズである、赤外レンズ系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外スペクトル、中赤外スペクトル及び／又は遠赤外スペクトルにおいて、好ましくは少なくとも一部の可視スペクトル内でも光を透過するレンズの光学収差、とりわけ色収差及び熱影響に基づく収差を補正する光学レンズを製造するために使用されることができるガラス組成物に関する。
【０００２】
赤外レンズは、近赤外領域（例えば７００ｎｍ〜１．８μｍ）、中赤外領域（例えば３．０〜５．０μｍ）及び／又は遠赤外領域（例えば８．０〜１３．０μｍ）の光を透過する。しばしば、ＩＲレンズは、ＳＷＩＲ領域、ＭＷＩＲ領域又はＬＷＩＲ領域、すなわち、短波長赤外（ＳＷＩＲ）領域（１〜３μｍの波長）、中波長赤外（ＭＷＩＲ）領域（３〜５μｍの波長）及び長波長（ＬＷＩＲ）領域（８〜１２μｍの波長）の光を透過することによって特徴付けられる。赤外レンズは、高感度（暗視）撮像装置、例えば暗視ゴーグル、熱撮像装置、並びに霧、煙及び塵埃といったまやかしとなるものを透けて見ることが可能なシステムをはじめとする非常に多岐にわたった用途において使用される。
【０００３】
暗視装置、例えば暗視ゴーグルは、一般的に、可視領域及び近赤外領域での微弱な反射光に頼っている。これらの装置は、レンズを通過する可視光及び赤外光を集めて光を増幅し可視画像を作り出すイメージエンハンサーを用いている。概して、暗視ゴーグルは、可視領域及び近赤外領域の光を透過する赤外対物レンズ、光子を増幅してそれらを電子に変換するイメージエンハンサー又はイメージインテンシファイア、並びに電子を受け取って増幅画像を作り出す隣光ディスプレイ又は蛍光ディスプレイを有している。例えばＵＳ４，６５３，８７９（発明者：Ｆｉｌｉｐｏｖｉｃｈ）を参照されたい。
【０００４】
熱撮像装置は、反射したものより放射した赤外光、特に放射熱エネルギーを用いている。それゆえ、熱撮像装置は、一般的に、中赤外領域及び／又は遠赤外領域で作動する。人間、動物及び作動機械は、例えば、赤外線として放射されるそれら固有の熱を発生させる。岩や建物の他の物体は、例えば、太陽から熱を吸収し、それからその熱を赤外光として放射する。したがって、熱撮像装置は、人や車の撮像、ホットスポットの測定、並びに産業用機械及び加工プラントのモニタリングといった、監視、セキュリティ及び安全性のために多くの民間及び軍事用途を有している。
【０００５】
概して、赤外イメージングシステム又はサーマルイメージングシステムは、透過した赤外光を集束するＩＲレンズ、赤外光を検出してそれを電気信号に変換する多数の熱センサー、電気信号を可視画像に変換する信号処理ユニットをはじめとする光学部品を有している。例えばＵＳ７，８３５，０７１（発明者：泉）を参照されたい。
【０００６】
赤外レンズをはじめとする光学レンズは、いくつかの光学収差に影響されやすい。例えば、大部分のイメージングシステムは、レンズから等距離で多くの波長の光を焦点に導く必要がある。しかしながら、すべての公知の材料の屈折率は、波長に応じて様々に変化する。分散として知られている屈折率の変化は、時に“色ぶち”とも呼ばれる、色収差として知られている収差を発生させる。
【０００７】
色収差には２つのタイプが存在している。レンズを透過した異なる波長が、異なる焦点長さを有している場合に縦色収差又は軸上色収差が生じ、なぜなら、レンズの焦点長さは、その屈折率に応じて様々に変化するからである。結果として、波長は、同一焦点面上で焦点を結ばない。そのため、例えば、青色光の焦点距離は、赤色光の焦点距離より短くなる。
【０００８】
異なる波長がレンズによって大きく変えられる場合に横色収差が起こる。結果として、波長は、同一焦点面に沿った異なる場所で焦点を結ぶことになる。
【０００９】
色収差を克服するための１つの試みは、複数のレンズを使用して屈折率分散が画像に及ぼす影響を打ち消すことである。アクロマティックレンズ又はアクロマティックダブレットは、異なる分散特性を有する２つの異なるレンズ材料を組み合わせることによって製造される。アクロマティックレンズは、２つの異なる波長の両方を同一焦点面上で合焦させるよう機能して色収差を減少させる。
【００１０】
アポクロマートは、複数の材料を含んでおり、かつ３つ以上の波長を同一面において合焦させるよう設計されている。そのようなレンズは色収差をより適切に補正する手立てとなり、それに球面収差（すなわち、レンズを通過する光がレンズの中心よりその端でより屈折する場合に起こる収差）も軽減する。したがって、そのようなダブレットレンズ又はトリプレット（又はそれ以上の枚数の）レンズの使用は、色収差の現象を軽減して光学系の演色性を改善しうる。
【００１１】
主に可視スペクトルにおいて透過するレンズのために、ダブレットレンズ又はトリプレットレンズを使用することはよく行われている。広範囲に及ぶ入手可能なガラスタイプから２つ、又は多くの場合には３つかそれ以上の材料を選択し、かつレンズ設計を所望の光学性能に調整することが可能である。しかしながら、そのような複数のレンズ配置の設計は、赤外レンズにとってはより難しい。中赤外領域及び遠赤外領域において透過性である光学材料の数は非常に限られている。そのような設計は、可視域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）又は近赤外（７００ｎｍ〜１．８μｍ）域での透過性と同時に中赤外（３．０〜５．０μｍ）及び／又は遠赤外（８．０〜１３．０μｍ）透過が必要とされる場合には、さらに一層複雑である。
【００１２】
分散に加えて、大部分の赤外透過材料は、屈折率の高い温度依存性及び高い熱膨張係数を欠点として持つ。これらの要素の両方とも、熱的焦点ずれにつながる、温度変化に伴うレンズの焦点長さの変化をもたらす。したがって、アクロマティック赤外レンズ系を提供することによって色収差の問題に取り組むことに加えて、光学性能が温度の変化に対して安定化されているアサーマル赤外レンズ系を提供することも望ましい。
【００１３】
ＩＲレンズ系の温度無依存性を達成するための従来技術の試みについての説明は、例えば、Ｊａｍｉｅｓｏｎ，Ｔ．Ｈ．，Ａｔｈｅｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  Ｏｐｔｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，ＣＲ４３，１３１（１９９２）を参照されたい。
【００１４】
加えて、Ａｒｒｉｏｌａ（ＵＳ５，７３７，１２０）は、長波長赤外（ＬＷＩＲ）スペクトル領域（８〜１２μｍ）において透過するアクロマティックかつアサーマルな２エレメント対物レンズを開示している。対物レンズの一方のレンズエレメントは、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）から製造されており、かつ正の光学パワーを有している。他方のレンズエレメントは、ゲルマニウム（Ｇｅ）から製造されており、かつ負の光学パワーを有している。正のレンズエレメントは、負のレンズより低い熱光学係数（低いｄｎ／ｄＴ）を有している。熱光学係数のこの差は、レンズ系の温度無依存性をもたらすが、しかし色補正はもたらさない。色補正を提供するために、Ａｒｒｉｏｌａは、回折光学面をレンズ素子のいずれか一方の片面に取り付けている。
【００１５】
光学的見地から、銀（Ａｇ）、タリウム（Ｔｌ）及びアルカリ金属（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓ）のハロゲン化物（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩ）は、アクロマティックかつアサーマルな複合ＩＲレンズの要件を満たそうとするにあたって魅力的な材料である。しかしながら、これらの材料は、極端に低い機械的耐久性、高い毒性を欠点として持っており、かつアルカリ金属の場合には極端に高い感湿性を欠点として持つ。それゆえ、これらの材料の使用は、通例、実際的ではないと見られている。
【００１６】
所望の基準を最大限満たしうる他の多結晶材料には、アルカリ土類金属元素（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）とフッ素との多結晶化合物及び亜鉛（Ｚｎ）と第ＩＶ族“カルコゲナイド”元素（Ｓ、Ｓｅ）との化合物などが含まれる。これらの材料は、十分な化学的及び機械的耐用性を有していることが知られている。しかしながら、それらの特定の屈折率と分散との組合せは、実際のアクロマティック光学部品には適していない。そのうえ、フッ化物は、１０μｍを超える波長では十分な透過を無くす傾向にある。第ＩＶ族元素（Ｓｉ及びＧｅ）より構成される真性半導体材料又はＧａＡｓ及びＩｎＳｂといった第ＩＩＩ族元素と第Ｖ族元素の化合物は十分な中赤外／遠赤外透過性及び可視／近赤外透過性を同時には示さない。
【００１７】
結晶化合物の化学組成は一定であるので、組成を様々に変えることにより２エレメントレンズ系にアクロマティック性能が備わるように、それらの特性を調整することは可能ではない。他方で、赤外透過性と可視透過性の両方を示すガラスが、組成の調節によって、複合ＩＲレンズにおける他のガラス又は結晶材料のアクロマティック効果のバランスを保つために使用されうる。しかしながら、今日まで、広帯域の光学部品用のアクロマティックかつアサーマルな光学素子の要件を満たすよう調整された特性を有するガラスは入手可能ではない。たくさんの結晶化合物を用いて、しばしば、５つより多い個々の光学素子を用いてアクロマティックかつアサーマルな性能を達成することは可能である。しかし、そのような設計は、一層の機械的な複雑性と多くの特別に設計された反射防止コーティングの必要性に基づきコストが掛かるか、又はそのような設計は、種々のインターフェースでの大きな反射損失に基づき乏しい性能を有している。付加的に、入手可能な結晶材料の大部分、例えばＫＢｒ又はＫＲＳ５（臭ヨウ化タリウム、ＴｌＢｒ−ＴｌＩ）は、乏しい機械的及び化学的安定性を欠点として持っており、かつ毒性が高くありうる。
【００１８】
それゆえ、本発明の１つの観点は、幅広い温度範囲にわたりアクロマティック性能を効果的に維持し、かつ好ましくは広帯域の光学部品における使用に適している赤外光学系を達成するための、複合光学素子内部の複数のレンズのサーマル効果とクロマティック効果の両方のバランスを同時に保つレンズ系において使用するためのガラス組成物、とりわけカルコゲナイドガラス組成物を提供することである。
【００１９】
明細書及び添付の特許請求の範囲をさらに検討することにより、この発明のさらなる観点及び利点は、当業者に明らかとなる。
【００２０】
本発明の１つの観点に従えば、ゲルマニウム、ヒ素及び／又はガリウムが混ぜ合わされた硫黄をベースとし、さらに、銀、銅（Ｃｕ+1）、カドミウム、亜鉛、鉛（Ｐｂ+2）、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属のハロゲン化物を有してよいガラス組成物が提供され、ここで、ガラス組成物は、近赤外光、中赤外光及び／又は遠赤外光を透過する。ゲルマニウム、ヒ素及び／又はガリウムが混ぜ合わされた硫黄をベースとするガラス系は、比較的低い屈折率を有する組成物を提供する。そのうえ、これらのガラス組成物は、近赤外域及び遠赤外域での屈折率分散は高くありうるが、中赤外領域においては比較的低い屈折率分散を示す。任意のハロゲン化物は、ガラスの赤外透過性を高めるだけでなく、屈折率分散及び熱膨張の制御に資する能力を提供する。
【００２１】
本発明のさらなる１つの観点に従えば、ゲルマニウム、ヒ素及び／又はガリウムが混ぜ合わされた硫黄をベースとし、（モル％を基準として）以下の成分：
Ｓ  ５８．００〜９０．００モル％、
Ｇａ  ０〜２５．００モル％、
Ａｓ  ０〜４０．０モル％、
Ｇｅ  ０〜３５．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌの形態で添加）  ０〜７．２５モル％、
Ｒ2（Ｒ2Ｈａｌの形態で添加）  ０〜１３．５モル％、
Ｍ1（Ｍ1Ｈａｌ2の形態で添加）  ０〜５モル％、
Ｍ2（Ｍ2Ｈａｌ2の形態で添加）  ０〜７．２５モル％、
Ｌｎ（ＬｎＨａｌ3の形態で添加）  ０〜４モル％、
Ｇａ、Ａｓ及びＧｅの合計  １０．００〜４２．００モル％、
Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2及びＬｎの合計  ０〜１６．００モル％、
Ｈａｌの合計  ０〜１６．００モル％
を有し、ここで、
Ｈａｌ＝フッ化物、塩化物、臭化物及び／又はヨウ化物、
Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及び／又はＣｓ
Ｒ2＝Ａｇ及び／又はＣｕ、
Ｍ1＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及び／又はＢａ、
Ｍ2＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ及び／又はＰｂ並びに
Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｙ、Ｌｕ、Ｙ及びＳｃであり、ここで、
ガリウムの一部はインジウムで置換されていてよく、かつヒ素の一部はアンチモンで置換されていてよい、カルコゲナイドガラス組成物が提供される。
【００２２】
ゲルマニウム、ヒ素及び／又はガリウムが混ぜ合わされた硫黄をベースとするガラス系は、１０ｍｍの厚みで、好ましくは、５００ｎｍ〜１１０００ｎｍの波長で入射光の少なくとも７５％を透過し、特に６５０ｎｍ〜１２０００ｎｍの波長で入射光の少なくとも７０％を透過し、とりわけ５００ｎｍ〜１４０００ｎｍの波長で入射光の少なくとも７０％を透過する。
【００２３】
ゲルマニウム、ヒ素及び／又はガリウムが混ぜ合わされた硫黄をベースとするガラス系は、好ましくは、５００ｎｍ〜１１０００ｎｍの波長で、特に６５０ｎｍ〜１２０００ｎｍの波長で、とりわけ５００ｎｍ〜１４０００ｎｍの波長で＜０．１ｃｍ-1の吸光係数も示す。
【００２４】
本発明の別の観点に従えば、ガリウムが混ぜ合わされたセレンをベースとし、かつ銀、銅（Ｃｕ+1）、カドミウム、亜鉛、水銀、鉛（Ｐｂ+2）、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属の多量の塩化物及び／又は臭化物を含有するガラス組成物が提供され、ここで、ガラス組成物は、近赤外光、中赤外光及び／又は遠赤外光を透過する。これらのガラスは、増大された赤外透過及び低い遠赤外分散を提供するが、しかし、高い可視透過を達成するために著しく高いハロゲン化物添加量を必要とする。
【００２５】
本発明のさらなる１つの観点に従えば、ガリウム及び任意にゲルマニウムが混ぜ合わされたセレンをベースとし、（モル％を基準として）以下の成分：
Ｓｅ  ３０．００〜６８．００モル％、
Ｇａ  ５．００〜３０．００モル％、
Ｇｅ  ０〜２５．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌ1の形態で添加）  ０〜２５．００モル％、
Ｒ2（Ｒ2Ｈａｌ1の形態で添加）  ０〜２５．００モル％、
Ｍ1（Ｍ1Ｈａｌ12の形態で添加）  ０〜１２．５０モル％、
Ｍ2（Ｍ2Ｈａｌ12の形態で添加）  ０〜２０．００モル％、
Ｌｎ（ＬｎＨａｌ13の形態で添加）  ０〜８．００モル％、
Ｓｅ、Ｇａ及びＧｅの合計  ５０．００〜９３．３３モル％、
Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2及びＬｎの合計  １．６７〜２５．００モル％、
Ｈａｌ1の合計  ５．００〜２５．００モル％
を有し、ここで、
Ｈａｌ1＝塩化物及び／又は臭化物、
Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及び／又はＣｓ
Ｒ2＝Ａｇ及び／又はＣｕ、
Ｍ1＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及び／又はＢａ、
Ｍ2＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ及び／又はＰｂ、
Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｙ、Ｌｕ、Ｙ及びＳｃであり、
ここで、ガリウムの一部はインジウムで置換されている、カルコゲナイドガラス組成物が提供される。
【００２６】
ガリウムが混ぜ合わされたセレンをベースとし、かつ塩化物及び／又は臭化物を含有するガラス系は、１０ｍｍの厚みで、好ましくは、５００ｎｍ〜１１０００ｎｍの波長で入射光の少なくとも７５％を透過し、特に６５０ｎｍ〜１２０００ｎｍの波長で入射光の少なくとも７０％を透過し、とりわけ５００ｎｍ〜１４０００ｎｍの波長で入射光の少なくとも７０％を透過する。
【００２７】
ガリウムが混ぜ合わされたセレンをベースとし、かつ塩化物及び／又は臭化物を含有するガラス系は、好ましくは、５００ｎｍ〜１１０００ｎｍの波長で、特に６５０ｎｍ〜１２０００ｎｍの波長で、とりわけ５００ｎｍ〜１４０００ｎｍの波長で＜０．１ｃｍ-1の吸光係数も示す。
【００２８】
硫黄ベースの組成物とセレンベースの組成物の両方において、最も関心が持たれている特性は、良好な化学的及び機械的耐用性並びに所望の光透過に加えて、屈折率分散(index dispersion)、熱膨張係数及び屈折率の熱依存性である。
【００２９】
屈折率分散は、好ましくは可能な限り低い。屈折率分散の量は、可視域でのアッベ数νdとして測定し、これはνd＝（ｎd−１）／（ｎp−ｎC）として計算し、ここで、ｎd、ｎp及びｎCは、ｄ線、Ｆ線及びＣ線（Ｆ線：４８６．１３ｎｍ、ｄ線：５８７．５６ｎｍ、Ｃ線：６５６．２７ｎｍ）に対する材料の屈折率である。中赤外領域（３〜５μｍ）でのアッベ数は、一般的に、３０００ｎｍ、４０００ｎｍ及び５０００ｎｍに対する屈折率を用いて計算する一方で、長波領域（８〜１２μｍ）でのアッベ数は、８０００ｎｍ、１００００ｎｍ及び１２０００ｎｍに対する屈折率を用いて計算されうる。
【００３０】
概して、アッベ数が高ければ高いほど、それだけ屈折率分散は低い。本発明に従ったガラス組成物は、好ましくは、少なくとも１５、例えば２０〜３０、特に２５より大きい可視域でのアッベ数を示す。中赤外領域では、ガラスは、好ましくは、少なくとも１００、例えば１００〜３００、特に少なくとも１８０、とりわけ２００より大きいアッベ数を示す。遠赤外領域では、ガラスは、好ましくは、少なくとも６０、例えば６０〜１８５、特に少なくとも１００、とりわけ１２０より大きいアッベ数を示す。
【００３１】
同様に、熱膨張係数αは、本発明に従ったガラス組成物のために可能な限り低いことが好ましい。したがって、本発明に従ったガラスは、好ましくは、５０×１０-6／Ｋ未満である、すなわち、例えば１５×１０-6／Ｋ〜２５×１０-6／Ｋである熱膨張係数を有する。
【００３２】
ｄｎ／ｄＴ（屈折率の温度係数）として測定される屈折率の熱依存性も、好ましくは低い。したがって、本発明に従ったガラスは、好ましくは、３０×１０-6／Ｋ未満、例えば５×１０-6／Ｋ〜３０×１０-6／Ｋのｄｎ／ｄＴ値を有する。
【００３３】
本発明の１つの観点に従えば、ゲルマニウム、ヒ素及び／又はガリウムが混ぜ合わされた硫黄をベースとし、（モル％を基準として）以下の成分
Ｓ  ５８．００〜９０．００モル％、
Ｇａ  ０〜２５．００モル％、
Ａｓ  ０〜４０．０モル％、
Ｇｅ  ０〜３５．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌの形態で添加）  ０〜７．２５モル％、
Ｒ2（Ｒ2Ｈａｌの形態で添加）  ０〜１３．５モル％、
Ｍ1（Ｍ1Ｈａｌ2の形態で添加）  ０〜５モル％、
Ｍ2（Ｍ2Ｈａｌ2の形態で添加）  ０〜７．２５モル％、
Ｌｎ（ＬｎＨａｌ3の形態で添加）  ０〜４．００モル％、
Ｇａ、Ａｓ及びＧｅの合計  １０．００〜４２．００モル％、
Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2及びＬｎの合計  ０〜１６．００モル％、
Ｈａｌの合計  ０〜１６．００モル％
を有し、ここで、
Ｈａｌ＝フッ化物、塩化物、臭化物及び／若しくはヨウ化物、
Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及び／又はＣｓ
Ｒ2＝Ａｇ及び／又はＣｕ、
Ｍ1＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及び／又はＢａ、
Ｍ2＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ及び／又はＰｂ、
Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｙ、Ｌｕ、Ｙ及びＳｃ
である、ガラス組成物が提供される。
【００３４】
本発明のさらなる１つの観点に従えば、本発明は、ゲルマニウム、ヒ素及び／又はガリウムが混ぜ合わされた硫黄をベースとし、（モル％を基準として）以下の成分
Ｓ  ６５．００〜７５．００モル％、
Ｇａ  ０〜１０．００モル％、
Ａｓ  ０〜３５．００モル％、
Ｇｅ  ３．００〜３０．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌの形態で添加）  ０〜５モル％、
Ｒ2（Ｒ2Ｈａｌの形態で添加）  ０〜１０モル％、
Ｍ1（Ｍ1Ｈａｌ2の形態で添加）  ０〜３モル％、
Ｍ2（Ｍ2Ｈａｌ2の形態で添加）  ０〜５モル％、
Ｌｎ（ＬｎＨａｌ3の形態で添加）  ０〜３モル％、
Ｇａ、Ａｓ及びＧｅの合計  ３０．００〜４０．００モル％、
Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2及びＬｎの合計  ０〜１０モル％、
Ｈａｌの合計  ０〜１０モル％、
を有する、ガラス組成物を含む。
【００３５】
本発明の別の観点に従えば、ガリウムが混ぜ合わされたセレンをベースとし、（モル％を基準として）以下の成分：
Ｓｅ  ３０．００〜６８．００モル％、
Ｇａ  ５．００〜３０．００モル％、
Ｇｅ  ０〜２５．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌ1の形態で添加）  ０〜２５．００モル％、
Ｒ2（Ｒ2Ｈａｌ1の形態で添加）  ０〜２５．００モル％、
Ｍ1（Ｍ1Ｈａｌ12の形態で添加）  ０〜１２．５０モル％、
Ｍ2（Ｍ2Ｈａｌ12の形態で添加）  ０〜２０．００モル％、
Ｌｎ（ＬｎＨａｌ13の形態で添加）  ０〜８モル％、
Ｓｅ、Ｇａ及びＧｅの合計  ５０．００〜９３．３３モル％、
Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2及びＬｎの合計  １．６７〜２５．００モル％、
Ｈａｌ1の合計  ５．００〜２５．００モル％
を有し、ここで、
Ｈａｌ1＝塩化物及び／又は臭化物、
Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及び／又はＣｓ
Ｒ2＝Ａｇ及び／又はＣｕ、
Ｍ1＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及び／又はＢａ、
Ｍ2＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ及び／又はＰｂ並びに
Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｙ、Ｌｕ、Ｙ及びＳｃ
である、ガラス組成物が提供される。
【００３６】
本発明のさらなる１つの観点に従えば、ガリウムが混ぜ合わされたセレンをベースとし、（モル％を基準として）以下の成分：
Ｓｅ  ３５．００〜６５．００モル％、
Ｇａ  ７．００〜２２．００モル％、
Ｇｅ  １８．００〜２３．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌ1の形態で添加）  ０〜２０モル％、
Ｒ2（Ｒ2Ｈａｌ1の形態で添加）  ０〜２０．００モル％、
Ｍ1（Ｍ1Ｈａｌ12の形態で添加）  ０〜１０モル％、
Ｍ2（Ｍ2Ｈａｌ12の形態で添加）  ０〜１５．００モル％、
Ｌｎ（ＬｎＨａｌ13の形態で添加）  ０〜５モル％、
Ｓｅ、Ｇａ及びＧｅの合計  ５５．００〜８５．００モル％、
Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2及びＬｎの合計  １．６７〜２２．００モル％、
Ｈａｌ1の合計  ７．５〜２２．００モル％、
を有する、ガラス組成物が提供される。
【００３７】
硫黄ベースの組成物に関して、硫黄の量は、合計モル数を基準として（例えば、ＩｎもＳｂも存在しない場合にはＳ、Ｇａ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）５８．００〜９０．００モル％、好ましくは５８．００〜７５．００モル％である。別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、６５．００〜７５．００モル％の硫黄、例えば、６０．００〜６５．００モル％の硫黄、又は７０．００〜７５．００モル％の硫黄、又は６５．００〜７０．００モル％の硫黄を含有する。
【００３８】
同じく、硫黄ベースの組成物において、ガリウムの量は、合計モル数を基準として（例えばＳ、Ｇａ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）０〜２５．００モル％である。別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、０〜２０．００モル％のＧａ、例えば、０〜１０．００モル％のＧａ、５．００〜１５．００モル％のＧａ、又は５．００〜１０．００モル％のＧａ、又は６モル％、７モル％、８モル％、又は９モル％のＧａを含有する。
【００３９】
別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物においては、とりわけ低い可視透過量が許容されうる場合には、ガリウムの一部がインジウムで置換されていてよい。Ｉｎの存在は、可視透過を減少させる傾向にある。しかしながら、ガリウムとインジウムのすべてを含めた合計量は、それでもなお、好ましくは、合計モル数を基準として（例えばＳ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）０〜２５モル％である。例えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、０〜５モル％のＩｎ及び２０〜２５モル％のＧａ、又は０〜１２モル％のＩｎ及び０〜１２モル％のＧａ、又は２０〜２５モル％のＩｎ及び０〜５モル％のＧａを含有してよい。
【００４０】
硫黄ベースの組成物においては、ヒ素の量は、合計モル数を基準として（例えばＳ、Ｇａ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）０〜４０．００モル％である。別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、例えば、０〜１０．００モル％のＡｓ、又は１０．００〜２５．００モル％のＡｓ、又は２５．００〜３５．００モル％のＡｓ、又は３５．００〜４０．００モル％のＡｓを含有する。
【００４１】
別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物においては、とりわけ低い可視透過量が許容されうる場合には、ヒ素の一部がアンチモンで置換されていてよい。Ｓｂの存在は、可視透過を減少させる傾向にある。しかしながら、ヒ素とアンチモンのすべてを含めた合計量は、それでもなお、好ましくは、合計モル数を基準として（例えばＳ、Ｇａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）０〜４０．００モル％である。例えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、０〜１０モル％のＳｂ及び０〜３０モル％のＡｓ、又は０〜２０モル％のＳｂ及び０〜２０モル％のＡｓ、又は０〜３０モル％のＳｂ及び０〜１０モル％のＡｓを含有する。
【００４２】
硫黄ベースのガラス組成物においては、ゲルマニウムの量は、合計モル数を基準として（例えばＳ、Ｇａ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）０〜３５．００モル％である。別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、０〜２５．００モル％のＧｅ、例えば、５．００〜２５．００モル％のＧｅ、又は１０．００〜２０．００モル％のＧｅ、又は２０．００〜２５．００モル％のＧｅを含有する。
【００４３】
硫黄ベースのガラス組成物においては、Ｇａ、Ａｓ及びＧｅのすべてを含めた合計量は、合計モル数を基準として（例えばＳ、Ｇａ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）１０．００〜４２．００モル％である。別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、例えば、２０．００〜４０．００モル％、又は２５．００〜４０．００モル％、又は３０．００〜４０．００モル％のＧａ、Ａｓ及びＧｅのすべてを含めた合計量を含有する。
【００４４】
硫黄ベースのガラス組成物においては、Ｈａｌの量は、合計モル数を基準として（例えばＳ、Ｇａ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）０〜１３．５モル％である。別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、０〜１０．００モル％のＨａｌ、例えば、１．００〜１０．００モル％のＨａｌ、又は２．００〜９．００モル％のＨａｌ、又は３．００〜５．００モル％のＨａｌを含有する。
【００４５】
ハロゲン化合物の選択は、ガラス組成物の臨界冷却速度に影響を及ぼしうる。概して、ハロゲン化物Ｍ2Ｈａｌ2（Ｍ2＝Ｚｎ、Ｃｄ又はＰｂ）及びＲ2Ｈａｌ（Ｒ2＝Ａｇ又はＣｕ）は、低い冷却速度でガラスを発生させ、それゆえ好ましい一方で、ハロゲン化物Ｒ1Ｈａｌ（Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓ）及びＭ1Ｈａｌ2（Ｍ1＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａ）用いて製造されたガラスは、より迅速な冷却を必要とする傾向にある。所定の冷却速度で、より高い全体のハロゲン含有量が、Ｒ1Ｈａｌ及びＭ1Ｈａｌ2と比較して、Ｍ2Ｈａｌ2及びＲ2Ｈａｌハロゲン化物を用いて達成されることができる。
【００４６】
塩素の添加は、クラマース・クローニヒの関係式と関連付けられる可視透過ひいては短波長分散を修正するという点で最も効果的である。Ｂｒの添加は、Ｃｌより、熱膨張の増大ひいてはローレンツ・ローレンツの関係式と関連付けられるｄｎ／ｄＴの減少に対して多少大きな効果がある。ＢｒはＩＲ透過の増大に与える影響は小さいが、Ｃｌに比べて可視／ＮＩＲ透過の増大に与える影響も低い。アルカリ金属元素であることは、熱膨張にも影響を与える。より大きいアルカリ金属イオン（Ｃｓ）が、一般的に、より小さいイオン（Ｌｉ）と比較して熱膨張を増大させる傾向にあるとされる。他方で、アルカリ金属元素であることは、透過又は分散に対してほとんど効果がないとされる。
【００４７】
セレンベースの組成物に関して、セレンの量は、合計モル数を基準として（例えば、Ｓｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌ1の合計モル数又はＳｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌ1の合計モル数を基準として）３０．００〜６８．００モル％である。別の観点に従えば、本発明に従ったセレンベースのガラス組成物は、３０．００〜６５．００モル％のセレン、例えば、３０．００〜６０．００モル％のセレン、又は３０．００〜５５．００モル％のセレン、又は３０．００〜４０．００モル％のセレン、又は４０．００〜５５．００モル％のセレンを含有する。
【００４８】
セレンベースの組成物においては、ゲルマニウムの量は、合計モル数を基準として（例えばＳｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）０〜２５．００モル％である。別の観点に従えば、本発明に従ったセレンベースのガラス組成物は、１５〜２５．００モル％のＧｅ、例えば、１５．００〜２０．００モル％のＧｅ、又は２０．００〜２５．００モル％のＧｅ、又は１９．００〜２３．００モル％のＧｅを含有する。セレンベースの組成物におけるゲルマニウムの存在は、それが相分離を妨げることから好ましい点に留意されたい。ゲルマニウムが存在しない場合、相分離を妨げるために、例えば塩化物／臭化物を高い量で用いることが望ましい。
【００４９】
同じく、セレンベースの組成物においては、ガリウムの量は、合計モル数を基準として（例えばＳｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌの合計モル数を基準として）５〜３０．００モル％である。別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、５〜２２．００モル％のＧａ、例えば、５〜２０．００モル％のＧａ、５．００〜１５．００モル％のＧａ、又は５．００〜１０．００モル％のＧａ、又は６モル％、７モル％、８モル％、又は９モル％のＧａを含有する。
【００５０】
別の観点に従えば、本発明に従ったセレンベースのガラス組成物においては、とりわけ低い可視透過量が許容されうる場合には、ガリウムの一部がインジウムで置換されていてよい。Ｉｎの存在は、可視透過を減少させる傾向にある。しかしながら、ガリウムとインジウムのすべてを含めた合計量は、それでもなお、好ましくは、Ｓｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌ1の合計モル数を基準として５〜３０．００モル％である。例えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、０〜１０モル％のＩｎ及び２０〜３０モル％のＧａ、又は５〜１５モル％のＩｎ及び５〜１５モル％のＧａ、又は２０〜３０モル％のＩｎ及び０〜１０モル％のＧａを含有してよい。
【００５１】
セレンベースの組成物においては、Ｇａ及びＧｅのすべてを含めた合計量は、好ましくは、合計モル数を基準として（例えばＳｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌ1の合計モル数を基準として）２０．００〜４０．００モル％である。別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、例えば、２１．００〜４０．００モル％、又は２５．００〜３５．００モル％、又は２５．００〜３０．００モル％のＧａ、Ａｓ及びＧｅのすべてを含めた合計量を含有する。
【００５２】
セレンベースの組成物においては、Ｈａｌ1の量は、Ｓｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｌｎ及びＨａｌ1の合計モル数を基準として５〜２５モル％である。別の観点に従えば、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物は、５〜１５．００モル％のＨａｌ1、例えば、５．００〜１０．００モル％のＨａｌ1、又は６．００〜９．００モル％のＨａｌ1、又は７．００〜９．００モル％のＨａｌ1を含有する。
【００５３】
上で述べた通り、ハロゲン化合物の選択は、ガラス組成物の冷却速度に影響を及ぼしうる。概して、ハロゲン化物Ｍ2Ｈａｌ2（Ｍ2＝Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ又はＰｂ）及びＲ2Ｈａｌ（Ｒ2＝Ａｇ又はＣｕ）は、低い冷却速度でガラスを発生させ、それゆえ好ましい一方で、ハロゲン化物Ｒ1Ｈａｌ（Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓ）及びＭ1Ｈａｌ2（Ｍ1＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａ）用いて製造されたガラスは、より迅速な冷却を必要とする傾向にある。所定の冷却速度で、より高い全体のハロゲン含有量が、Ｒ1Ｈａｌ及びＭ1Ｈａｌ2と比較して、Ｍ2Ｈａｌ2及びＲ2Ｈａｌハロゲン化物を用いて達成されることができる。
【００５４】
上で言及した通り、塩素の添加は、クラマース・クローニヒの関係式と関連付けられる可視透過ひいては短波長分散を修正するという点で最も効果的である。Ｂｒの添加は、熱膨張の増大ひいてはローレンツ・ローレンツの関係式と関連付けられるｄｎ／ｄＴの減少に対して多少大きな効果がある。Ｂｒは透過の増大に与える影響は小さいが、Ｃｌに比べて可視透過に与える影響も弱い。アルカリ金属元素であることは、熱膨張にも影響を与える。より大きいアルカリ金属イオン（Ｃｓ）が、一般的に、より小さいイオン（Ｌｉ）と比較して熱膨張を増大させる傾向にあるとされる。他方で、アルカリ金属元素であることは、透過又は分散に対してほとんど効果がないとされる。しかしながら、Ｃｓは、大量のＨａｌが所望されている場合には、Ｎａ又はＫより好ましい。
【００５５】
さらなる１つの観点に従えば、硫黄ベースの組成物においては、組成物がさらにセレンを含有することが有利でありうる。同様に、セレンベースの組成物においては、組成物がさらに硫黄を含有することが有利でありうる。硫黄とセレンが組み合わさって存在することで、ガラスの安定性が改善され、かつ硫黄ベースの組成物の光学特性とセレンベースの組成物の光学特性との間にある光学特性が達成させられる。例えば、硫黄ベースの組成物においては、Ｓｅ／Ｓの比は、約０〜１．０であってよく、かつセレンベースの組成物においては、Ｓ／Ｓｅの比は、約０〜１．０であってよい。
【００５６】
さらなる１つの観点に従えば、硫黄ベースの組成物とセレンベースの組成物の両方において、改善された安定性は、Ｇａと比べてより高い量でＳ又はＳｅを用いて達成されることができる。例えば、Ｓの量とＳｅの量との合計は、好ましくはＧｅの量の２倍とＧａの量の１．５倍との合計より大きく、好ましくは、Ｓの量とＳｅの量とは、Ｇｅの量とＧａの量との合計の約２倍に等しい。
【００５７】
本発明の付加的な観点に従えば、鉛と、ゲルマニウム、アンチモン又はゲルマニウム及びアンチモンの組合せ物が混ぜ合わされたセレンをベースとし、
（モル％を基準として）以下の成分：
ＰｂＨａｌ2  １０．００〜５０．００モル％、
ＧｅＳｅ2  ０〜６０．００モル％、
Ｓｂ2Ｓｅ3  ０〜５０．０モル％、
ＧｅＳｅ2及びＳｂ2Ｓｅ3の合計  ５０．００〜９０．００モル％、
Ｒ1（Ｒ1Ｈａｌの形態で添加）  ０〜１５．００モル％、
Ｒ2（Ｒ2Ｈａｌの形態で添加）  ０〜１０．００モル％、
Ｍ1（Ｍ1Ｈａｌ2の形態で添加）  ０〜５．００モル％、
Ｍ2（Ｍ2Ｈａｌ2の形態で添加）  ０〜３０．００モル％、
Ｌｎ（ＬｎＨａｌ3の形態で添加）  ０〜２．００モル％、
Ｒ1、Ｒ2、Ｍ1、Ｍ2及びＬｎの合計（Ｒ1Ｈａｌ、Ｒ2Ｈａｌ、Ｍ1Ｈａｌ2、Ｍ2Ｈａｌ2の及びＬｎＨａｌ3の形態で添加）  ０〜１５．００モル％
を有し、ここで、
Ｈａｌ＝フッ化物、塩化物、臭化物及び／又はヨウ化物（好ましくはＢｒ及び／又はＩであって０〜０．８のＢｒ／Ｉ比を有する）、
Ｒ1＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及び／又はＣｓ、
Ｒ2＝Ａｇ及び／又はＣｕ、
Ｍ1＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及び／又はＢａ、
Ｍ2＝Ｚｎ、Ｃｄ及び／又はＨｇ、
Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｙ、Ｌｕ、Ｙ及びＳｃ
である、カルコゲナイドガラス組成物が提供される。
【００５８】
鉛系が混ぜ合わされたセレンをベースとするこのカルコゲナイドガラス組成物は、ＳＷＩＲスペクトル領域、ＭＩＲスペクトル領域及びＬＷＩＲスペクトル領域にわたって（１．０〜１５ミクロン）低ｄｎ／ｄＴ及び低分散を示し、かつアルカリ金属元素を含有する系と比較して、水による腐食に対してより耐性がある。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に従った補正レンズを含むダブレットレンズ系を示す図
【図２】本発明に従った２つのガラスから製造された補正レンズを含むトリプレットレンズ系を示す図
【００６０】
本発明の種々の他の特徴及び付随する利点は、それぞれの図全体を通して同じ若しくは類似の部分を指す同様の引用符号を有する添付の図面と共に考え合わせたときにそれらがより理解しやすくなるように、より十分に認識されるようになる。
【００６１】
上で記載した通り、ＩＲ波長用光学材料は、熱膨張及びｄｎ／ｄＴに基づく、レンズにおける焦点長さの熱誘起変化を欠点として持つ。アクロマティックダブレットレンズでは、分散が一つにまとまって２波長で同等の屈折力を提供する。レンズのアサーマル化（すなわち、熱影響を減少させる）のために、熱膨張係数（ＣＴＥ）とｄｎ／ｄＴとのバランスが保たれる必要がある。それゆえ、次の等式
【数１】
0006452114.tif 000002
を用いて、アサーマルかつアクロマティックな系を達成するための要件を評価することが可能である。
【００６２】
ダブレットレンズにおいては、屈折力Ｋは、個々のレンズの屈折力に等しく、すなわち、Ｋ1＋Ｋ2＝Ｋ（ダブレット）である。アクロマティックレンズにおいては、Ｋ1／Ｖ1＋Ｋ2／Ｖ2＝０（すなわち、Ｋ2＝−Ｋ1Ｖ2／Ｖ2）であり、Ｖは、アッベ数を表す。アサーマル化においては、Ｋ1δ1＋Ｋ2δ2＝Ｋαhであり、ここで、αhは、ハウジング材料の熱膨張係数である（すなわち、ハウジングがレンズを保持している）。等式を一つにまとめた結果、δ2＝［Ｖ1（αh−δ1）／Ｖ2］＋αhとなる。したがって、ダブレットの補正レンズは、好ましくはこの基準を満たす。
【００６３】
図１は、ダブレットレンズを示し、ここで、赤外レンズ１は、本発明に従ったカルコゲナイドガラス組成物から製造された補正レンズ２と一対になっている。ＩＲレンズ１及び補正レンズ２は、それらが小さい空気隙間によって隔てられていてもよいが、好ましくは一緒に接合される。レンズ１は、ＩＲレンズ用に通常用いられる材料、例えばＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＢａＦ2及びカルコゲナイドガラスのいずれかから、好ましくはＺｎＳｅ又はＺｎＳから製造されていてよい。好ましくは、ＺｎＳｅのＩＲレンズが、本発明に従ったセレンベースのガラス組成物から製造された補正レンズと、これらのガラスは類似の透過特性を有していることから一対になっている。同じような理由で、ＺｎＳのＩＲレンズが、好ましくは、本発明に従った硫黄ベースのガラス組成物から製造された補正レンズと一対になっている。
【００６４】
図１に示される通り、ＩＲレンズ１を通過する光は、屈折率の変動に基づき分散しやすく、これが原因で焦点長さは、比較的短い波長では比較的短くなる。それからこの光は補正レンズ２を通過し、このレンズは、比較的短い波長で第一のレンズによって生じさせられた焦点長さを基準として焦点長さを選択的に増大させることによって光透過を補正して第一のレンズの影響を打ち消す。
【００６５】
図２は、本発明に従った別の実施態様を示し、ここで、一対のレンズが系に、単一波長での焦点長さへの影響は無くしたままにするが、系の分散挙動又は熱挙動は変化させて主たる集束素子の影響を打ち消すために添加されてよい。これは、存在する系の問題を是正するという点で最も効果的である。例えば、ゲルマニウムベースの光学系での熱ずれが、室温で無限焦点長さを有するレンズ対を挿入することによって補正されえ、しかし、これは、高温では負となるか又は低温では正となってゲルマニウム素子によって生ぜしめられた誤差を補正する。
【００６６】
したがって、存在するレンズは、２つのレンズ（１つは正レンズ及び１つは負レンズ）を用いて補正されえ、これらは、中心波長でヌル（無限焦点）のトータルの屈折力を生み出すが、全体的な焦点長さが変わることなく主要レンズの欠陥を補正するために異なるＶ及びδを有する。したがって、２つの補正レンズの屈折力は、互いに打ち消し合うことになり、すなわち、Ｋ2＝−Ｋ3の場合にＫ1＋Ｋ2＋Ｋ3＝Ｋ1（Ｋ1は、存在するレンズの屈折力であり、かつＫ2及びＫ3は、ダブレットレンズの屈折力である）である。上で記載される等式を用いてアクロマティック化及びアサーマル化のプロセスを経ると、ダブレットレンズの２つのガラスは、好ましくは、次の等式（小さいＫ2が好まれる）を満たす：［Ｖ2Ｖ3／Ｖ1（Ｖ3−Ｖ2）＝（αh−δ1）／（δ2−δ3）］。
【００６７】
したがって、図２では、赤外レンズ１が、一方が負の屈折力(negative power)を有し、かつ他方が正の屈折力(positive power)を有するレンズ素子２及びレンズ３を含むダブレットレンズと組み合わせて用いられる。負のパワーレンズ素子は、正のレンズ素子より高い分散（より小さいＶ）及びより高いδを有しているべきである。レンズ２及びレンズ３は、好ましくは接合されている。レンズ１は、ＩＲレンズ用に通常用いられる材料、例えばＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＢａＦ2及び公知のカルコゲナイドガラスのいずれかから、好ましくはＺｎＳｅ又はＺｎＳから製造されていてよい。レンズ２及びレンズの少なくとも１つが、本発明に従ったカルコゲナイドガラス組成物から製造されている。他方のレンズは、本発明に従ったカルコゲナイドガラス組成物からか、又はＩＲレンズ用に通常用いられる材料、例えばＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＢａＦ2及び公知のカルコゲナイドガラスのいずれかから製造されていてよい。例えば、レンズ１はＺｎＳ製であってよく、レンズ２は、本発明に従ったカルコゲナイドガラス組成物由来であってよく、かつレンズ３はＺｎＳｅ製であってよい。
【実施例】
【００６８】
この発明のガラスは、各成分の適切な量を混合することによってバッチ組成物を形成し、それからこれを融解石英アンプル内に詰め、かつ放射加熱によって、例えば６００℃〜１０５０℃程度で、選択した組成物に応じて典型的には２〜４時間、さらにまた組成及び溶融粘度に応じて溶融し、その間、溶融物は、撹拌をもたらし、かつ均質性を増大させるために揺り動かすことによって、完全に慣習法で製造されることができる。それから典型的には、そのアンプル内のガラスを、炉から取り出し、かつ室温空気中での対流によってそのガラス転移温度付近の温度に冷却させる。それからアンプル及びガラスサンプルを加熱炉内にガラス転移温度＋約２０℃で約２時間置き、続けて約３０℃／時間で冷却する。これらの手順を下記の例でたどる。
【００６９】
上で述べたように、この適用サンプルを融解石英アンプルにおいて溶融する。カルコゲナイド化合物、とりわけＳとＧｅ又はＧａとのカルコゲナイド化合物が、溶融温度付近で高蒸気圧を持つことはよく知られている。溶融中に発生した圧力はシリカ容器の破壊圧力を超えてアンプルの破裂をもたらす可能性がある。同じく、これらのガラスの熱膨張は、アンプルの熱膨張と比較してかなり大きい。ガラスからアンプル内部の湿潤条件下で、急冷中に発生した応力は、アンプル及び／又はその内側のガラスインゴットの破裂を引き起こす可能性がある。それゆえ、溶融及び急冷操作中の温度及び加熱速度は、破裂を妨げるために、アンプルの設計並びにガラスインゴットの寸法及び組成に応じて賢明に選択されなければならない。十分に高い溶融温度及び急冷中の冷却速度をなお提供しながらこれらの要素を制御する必要性から、アンプル及び製造されうるガラスサンプルの寸法は制限される。
【００７０】
さらに詳述しなくとも、当業者であれば、先の記載を用いて、本発明を最大限利用することは可能だと思われる。それゆえ、次の好ましい特別な実施態様は、単に例示のために挙げたものであり、形はどうであれ残りの開示部分を限定するものではない。
【００７１】
表１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ及び１Ｆは、本発明に従ったガラス組成物の例を示している。表１Ａ〜１Ｄは、硫黄ベースのガラス組成物の例を示し、かつ表１Ｅ及び１Ｆは、セレンベースのガラス組成物の例を示している。
【００７２】
【表１】
0006452114.tif 000003
【００７３】
【表２】
0006452114.tif 000004
【００７４】
【表３】
0006452114.tif 000005
【００７５】
【表４】
0006452114.tif 000006
【００７６】
【表５】
0006452114.tif 000007
【００７７】
【表６】
0006452114.tif 000008
【００７８】
先の例は、総称的に又は固有に記載したこの発明の反応物及び／又は作業条件を先の例で用いたものと置き換えることによって、同じ結果を伴って繰り返すことができる。
【００７９】
上述の記載から、当業者であれば、この発明の重要な特徴は、その精神及び範囲から逸脱することなく容易に確認することができ、本発明の様々な変更及び修正を行って様々な使用及び条件に適合させることができる。
【００８０】
ここに引用した、すべての出願、特許及び公報の開示内容全体は、参照をもって本願明細書に組み込んだものとする。
【符号の説明】
【００８１】
１  赤外レンズ、  ２  補正レンズ、  ３  レンズ
【図１】
0006452114.tif 000009
【図２】
0006452114.tif 000010