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株式会社オハラ
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製品/サービス
 
光学的性質
 
 

屈折率

光がガラスを通過するとき、速度が遅くなるので進む距離が短くなり、光路長差が発生します。
この速度比で屈折率 を求めることができます。屈折率はJIS B 7071-1に従って、下の表に示す20スペクトル線に対して、小数点以下5桁までの数値を表示してあります。なお、d線(587.56nm)およびe線(546.07nm)に対する屈折率(主屈折率)は小数点以下6桁までの数値も表示してあります。

 
記号    t
光源HgHgHgHgHg
波長(nm)2325.421970.091529.581128.641013.98
記号sA'rCC'
光源CsKHeHCd
波長(nm)852.11768.19706.52656.27643.85
記号He-NeDd e F
光源レーザーNaHeHgH
波長(nm)632.8589.29587.56546.07486.13
記号F'He-Cdghi
光源CdレーザーHgHgHg
波長(nm)479.99441.57435.835404.656365.015

データシートの屈折率欄には、記号の右側に各スペクトル線の波長がµmの単位で記載されています。

 

分散

分散とは屈折率が波長によって異なることによって発生する現象で、主分散として(nF-nC)および
(n-n)を表示しました。部分分散(nx-ny)は12種、部分分散比は主分散(nF-nC)に対する各部分分散の比(θx,y)8種と(n-n)に対する比(θ´x,y)4種を表示しました。アッベ数νdおよびνeはそれぞれ次式によって求めたものです。

νd=(nd-1)/(nF-nC)   νe=(ne-1)/(nF'-nC')

データシートには、特殊な、また精密な設計のため、小数点以下6桁までの屈折率から求めた分散および小数点以下2桁までのアッベ数を表示しております。


小数点以下2桁: nd小数点以下6桁(有効数字7桁)で主分散が小数点以下6桁(有効数字4桁以上)で計算したもの。
 

異常分散性

二次スペクトルの消色効果を有効にするには波長x,yについて、その部分分散比
θx,y=(n−n)/(nF−nC)とνとの間に、ある望ましい関係があることが要求されます。
そこで各硝種のθx,yとνの関係を表す手段としてθg,F−ν図を公開しております。θg,F−ν図中、多数の硝種は一定の傾向線に沿って分布していますが、この傾向線から離れた位置にある硝種は異常分散性のあることを示しています。異常分散性を数値的に表すために正常ガラスとして511605−NSL7および620363−PBM2を基準として、各θx,y−ν図ごとにこの2硝種を結ぶ直線とそれぞれの硝種との縦座標(θx,y)の差を、部分分散の偏りΔθx,yとして算出し、記載しております。
なお、現在NSL7およびPBM2は生産しておりませんが、異常分散性を示すための基準値を変更してはならないとして従来のNSL7とPBM2の値を基準値としております。

 
<
 θc,tθC,A’ θg,d θg,Fθi,gvd
NSL70.83050.3492 1.2391 0.54361.218560.49
PBM20.71680.3198 1.2894 0.58281.421436.26
 

分散式の定数

このデータシートに記載されていない波長に対する屈折率は、分散式を利用して算出することができます。実用的な分散式として、次のようなセルマイヤーの分散式を採用しました。


n2-1={A1λ2/(λ2−B1)}+{A2λ2/(λ2−B2)}+{A3λ2/(λ2−B3)}

硝種ごとに精密に測定された屈折率を基本として、定数A1,A2,A3,B1,B2,B3を最小二乗法によって算出しました。この式とデータシートに記載されている硝種ごとの定数A1,A2,A3,B1,B2,B3を用いれば、標準測定波長範囲(365〜2325nm)の任意波長のスペクトルに対する屈折率を計算精度±5×10-6程度で算出することができます。ただし、硝種によっては標準波長範囲のすべてのスペクトル線についての屈折率がデータシートに記載されていない場合があります。この場合には、分散式の適用範囲は屈折率がデータシートに記載されている範囲内のみに限られます。
なお、任意波長の屈折率を算出する場合、波長の単位はμmでご使用ください。

 

屈折率の温度係数

ガラスの屈折率は、温度の影響を受けて変化します。屈折率の温度変化は、屈折率の温度係数として表わし、ガラスの温度と屈折率の関係を示す曲線からdn/dTで定義されます。dn/dTは波長によって異なり、温度によっても変化します。それゆえ、アッベ数も温度によって変化します。
屈折率の温度係数は、ガラスと同温度の空気中における相対屈折率の温度係数(dn/dTrelative,101.3kPa{760torr}、乾燥空気中)と真空中における絶対屈折率の温度係数(dn/dTabsolute)によって表わされます。
カタログでは、JOGIS-18を参考として、通常光学設計に用いられるdn/dTrelativeの値を、1,013.98nm(t)、643.85nm(C')、632.8nm(He-Neレーザー)、589.29nm(D)、546.07nm(e)、479.99nm(F')および435.835nm(g)の波長について、-40℃から+80℃間を20℃範囲で表示してあります。なお、絶対屈折率の温度係数は次の式によって算出することができます。


dn/dTabsolute=dn/dTrelative+n · (dnair/dT)


ここで、dnair/dTは空気の屈折率の温度係数で、次の表を参照してください。

温度範囲(℃) dnair/dT(10-6/K)
tC'He-NeDeF'g
-40〜-20-1.34-1.35-1.36-1.36-1.36-1.37-1.38
-20〜0-1.15-1.16-1.16-1.16-1.16-1.17-1.17
0〜+20-0.99-1.00-1.00-1.00-1.00-1.01-1.01
+20〜+40-0.86-0.87-0.87-0.87-0.87-0.88-0.88
+40〜+60-0.763-0.77-0.77-0.77-0.77-0.77-0.78
+60〜+80-0.67-0.68-0.68-0.68-0.68-0.69-0.69
 

屈折率の温度係数の関係式定数

このデータシートに記載されていない波長に対するガラスの絶対屈折率の温度係数は、波長と温度の関数として以下の式を利用して算出することができます。

dn(λ,T)/dT=[n2(λ, T0)-1]/[2n(λ,T0)][D0+2D1(T-T0)+3D2(T-T0)2+(E0+2E1(T-T0))/(λ202)]

ここで、nは基準温度の屈折率、T0は基準温度(℃)、〔オハラは25℃に設定〕、Tは目的の温度(℃)、λは真空波長(μm)、D0, D1, D2,E0, E1,λ0 は定数となります。
利用できる波長範囲は、0.436〜1.014μmで、温度範囲は−40℃〜+80℃です。

 

紫外・赤外域における屈折率

データシートに記載されていない紫外・赤外域の屈折率については、紫外域が185nmまで、赤外域が2325.42nmまで測定できます。

 

着色度(Coloring)

着色度とは光学ガラスの着色の程度をいい、JOGIS-02を参考として、厚さ10mmの各硝種の代表的な試料について、その反射損失を含む分光透過率の曲線から80%と5%の透過率を示す波長を、それぞれ整数第1位を2捨3入・7捨8入し、5nmを単位として405/355のように表示してあります。
なお、ne≧1.85の高屈折率硝種については、反射損失が大きいため80%の透過率を示す波長の代わりに70%の透過率を示す波長を用いて(415)のように表示しました。

 

内部透過率τ10mm

内部透過率とは、光学ガラスの反射損失を含まない分光透過率をいい、ガラスの透明性を示す方法として分光透過率(τ)を表示しました。ほとんどの光学ガラスは、近紫外域にかなりの吸収を示します。特に高屈折率ガラスの中には、その吸収が可視域にまで及ぶものもあります。これらの吸収はガラスの組成に起因するばかりでなく、ガラス中の不純物等による影響もあり、メルトごとに多少の変動があります。測定方法はJOGIS-17を参考として、280nmから2400nmまでの波長に対して、硝材厚さ10mmにおける内部透過率(τ10mm)を表示してあります。

 

内部透過率λ0.80/λ0.05

着色具合の簡易的な指標として、硝材厚さ10mmの内部透過率(τ10)が0.80と0.05を示すときの波長(nm)を表記しました。

 

CCI

ISO色特性指数(ISO/CCI):JIS B7097を参考とした方法によって算出した色特性指数(CCI: Colour Contribution Index)です。 本来のこの指数の目的は、あるレンズを使用して撮影をした際に、レンズの分光特性によって本来の色彩と比較してどの程度偏差するのかを予測する指数でありますが、オハラではこれに倣って硝材単体としてどの程度色彩が偏差するかを予測するため、この指数を記載しております。 ISO色特性指数の求め方は、オハラ硝材の10nm毎の内部透過率と平均カラーフィルム重み付け分光感度(ISO色特性指数計算用)の青(B) 、緑(G) および赤(R)の各感層のレスポンレス積を、各感層において波長で積算した値から求められています。 詳細はJIS 7097「ISO色特性指数 (ISO/CCI) による写真撮影用レンズの色特性の表し方」をご参照下さい。

 

 
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