TWI570088B - Optical glass, optical elements and preforms - Google Patents

Description

光學玻璃、光學元件及預成形體

本發明係關於一種光學玻璃、光學元件及預成形體。

光學機器之透鏡系統通常係組合具有不同光學性質之複數個玻璃透鏡而設計。近年來，光學機器之透鏡系統所要求之特性多樣化，為進一步擴大其設計之自由度而開發有具備先前並未著眼之光學特性之光學玻璃。其中異常分散性(△θg,F)為其特徵之光學玻璃作為對像差之色修正起到顯著效果者而受到關注。

例如於專利文獻1~4中，作為除先前所必需之高折射率、低分散性及加工性優異之性質以外，異常分散性亦較高之光學玻璃，提出有例如含有P⁵⁺、Al³⁺、鹼土金屬離子等作為陽離子成分，含有F^-及O^2-作為陰離子成分之光學玻璃。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2007-55883號公報

[專利文獻2]日本專利特開2008-137877號公報

[專利文獻3]國際公開第2008/111439號說明書

[專利文獻4]日本專利特開2009-256169號公報

然而，如專利文獻1~4中所記載之先前之光學玻璃加工 性不良。即，期待開發出一種維持較高之異常分散性並且具備加工性之光學玻璃。

本發明之目的在於解決上述課題。

即，本發明之目的在於提供一種可藉由較高之異常分散性高精度地修正玻璃透鏡之色像差，進而與先前者相比磨耗度較低而易於進行研磨加工之光學玻璃，光學元件及預成形體。

本發明者等人為解決上述課題而銳意研究，從而完成本發明。

本發明為以下之(1)~(8)。

(1)一種光學玻璃，其含有P⁵⁺、Al³⁺及Mg²⁺作為陽離子成分，含有O^2-及F^-作為陰離子成分，且Mg²⁺含有率(陽離子%)及Ca²⁺含有率(陽離子%)之合計相對於鹼土金屬之合計含有率(R²⁺：陽離子%)之比((Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺)為0.25以上，磨耗度為440以下。

(2)如上述(1)之光學玻璃，其中Mg²⁺含有率(陽離子%)相對於鹼土金屬之合計含有率(R²⁺：陽離子%)之比(Mg²⁺/R²⁺)為0.30以上。

(3)如上述(1)或(2)之光學玻璃，其中折射率(nd)為1.50~1.60，阿貝數(vd)為60~80。

(4)如上述(1)至(3)中任一項之光學玻璃，其中部分分散比(θg,F)為0.530以上。

(5)如上述(1)至(4)中任一項之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示計，P⁵⁺之含有率為20~55%，Al³⁺之含有率為5~20%，Mg²⁺之含有率為0.1~30%，Ca²⁺之含有率為0.1~30%，Sr²⁺之含有率為0~20%，Ba²⁺之含有率為0.1~25%，R²⁺之含有率為30~70%，Zn²⁺之含有率為0~15%，以陰離子%(莫耳%)表示計，F^-之含有率為20~70%。

(6)一種光學元件，其包含如上述(1)至(5)中任一項之光學玻璃。

(7)一種預成形體，其包含如上述(1)至(5)中任一項之光學玻璃，且為研磨加工用及/或精密壓製成形用者。

(8)一種光學元件，其係將如上述(7)之預成形體精密壓製而成。

根據本發明，可提供一種可藉由較高之異常分散性高精度地修正玻璃透鏡之色像差，進而與先前者相比磨耗度較低而易於進行研磨加工之光學玻璃，光學元件及預成形體。

對本發明進行說明。

本發明係一種光學玻璃，其含有P⁵⁺、Al³⁺及Mg²⁺作為陽離子成分，含有O^2-及F^-作為陰離子成分，Mg²⁺含有率(陽離子%)及Ca²⁺含有率(陽離子%)之合計相對於鹼土金屬之合計含有率(R²⁺：陽離子%)之比((Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺)為0.25以上，磨耗度為440以下。

以下亦稱此種光學玻璃為「本發明之光學玻璃」。

<玻璃成分>

對構成本發明之光學玻璃之各成分進行說明。

於本說明書中，各成分之含有率於無特別說明之情形時，全部設為以基於莫耳比之陽離子%或陰離子%表示者。此處，所謂「陽離子%」及「陰離子%」，係將本發明之光學玻璃之玻璃構成成分分離為陽離子成分及陰離子成分，並將各自之合計比率設為100莫耳%，從而表示玻璃中所含之各成分之組成。

再者，為方便起見，各成分之離子價係使用代表值，而並非與其他離子價者加以區別。存在於光學玻璃中之各成分之離子價可為代表值以外者。例如P通常以離子價為5之狀態存在於玻璃中，故而於本說明書中表示為「P⁵⁺」，但有可能以其他離子價之狀態存在。即使如此般嚴格而言為以其他離子價之狀態存在者，於本說明書中，仍將各成分作為以代表值之離子價存在於光學玻璃中者進行處理。

[關於陽離子成分] <P⁵⁺>

本發明之光學玻璃含有P⁵⁺。P⁵⁺為玻璃形成成分，具有抑制玻璃之失透、提高折射率之性質。

由於此種性質增強，故而P⁵⁺之含有率較佳為20.0~55.0%。又，更佳為25.0%以上，進而較佳為30.0%以上。又，更佳為50.0%以下，更佳為45.0%以下，更佳為43.0%以下，進而較佳為41.0%以下。

P⁵⁺可使用例如Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、Zn(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等作為原料而含於玻璃內。

<Al³⁺>

本發明之光學玻璃含有Al³⁺。Al³⁺具有提高玻璃之耐失透性、降低磨耗度之性質。

由於此種性質增強，故而Al³⁺之含有率較佳為5~20.0%。又，更佳為7.0%以上，更佳為10.0%以上，進而較佳為12.0以上。又，更佳為18.0%以下，進而較佳為16.0%以下。

Al³⁺可使用例如Al(PO₃)₃、AlF₃、Al₂O₃等作為原料而含於玻璃內。

<鹼土金屬>

於本發明之光學玻璃中，鹼土金屬係指Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺。又，有時將選自由Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺所組成之群中之至少1種表示為R²⁺。

又，所謂R²⁺之合計含有率，係指該等4種離子之合計含有率(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺)。

R²⁺之合計含有率較佳為30.0~70.0%。其原因在於，若 為上述範圍之含有率，則可獲得更穩定之玻璃。

R²⁺之合計含有率更佳為35.0%以上，更佳為40.0%以上，進而較佳為44.0%以上。又，更佳為65.0%以下，更佳為60.0%以下，更佳為55.0%以下，進而較佳為53.0%以下。

<Mg²⁺>

本發明之光學玻璃含有Mg²⁺。Mg²⁺具有提高玻璃之耐失透性、降低磨耗度之性質。

由於此種性質增強，故而Mg²⁺之含有率較佳為0.1~30.0%。又，更佳為2.0%以上，更佳為5.0%以上，進而較佳為10.0%以上。又，更佳為25.0%以下，進而較佳為20.0%以下。

Mg²⁺可使用例如MgO、MgF₂等作為原料而含於玻璃內。

<Ca²⁺>

本發明之光學玻璃較佳為含有Ca²⁺。Ca²⁺具有提高耐失透性、抑制折射率之下降、降低玻璃之磨耗度之性質。

由於此種性質增強，故而Ca²⁺之含有率更佳為0.1%~30.0%。又，更佳為5.0%以上，更佳為10.0%以上，更佳為12.0%以上，進而較佳為13.0%以上。又，更佳為20.0%以下，進而較佳為16.0%以下。

Ca²⁺可使用例如Ca(PO₃)₂、CaCO₃、CaF₂等作為原料而含於玻璃內。

本發明之光學玻璃較佳為含有Mg²⁺作為必需之成分，進 而含有Ca²⁺。若使該2種成分並存，則提高玻璃之耐失透性、抑制折射率之下降、降低磨耗度之性質，尤其是提高玻璃之耐失透性之性質會增強。又，本發明之光學玻璃較佳為進而含有作為其他鹼土金屬之Sr²⁺及/或Ba²⁺。

於本發明之光學玻璃中，Mg²⁺含有率(陽離子%)及Ca²⁺含有率(陽離子%)之合計相對於鹼土金屬之合計含有率(R²⁺：陽離子%)之比((Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺)為0.25以上。(Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺之下限較佳為0.28，更佳為0.31，更佳為0.34，更佳為0.36，進而較佳為0.38。又，(Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺之上限較佳為0.80，更佳為0.75，更佳為0.70，進而較佳為0.68。

本發明者發現，若為含有P⁵⁺、Al³⁺、Mg²⁺及Ca²⁺作為陽離子成分，含有O^2-及F^-作為陰離子成分之光學玻璃，進而(Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺為0.25以上，則會獲得可藉由較高之異常分散性高精度地修正玻璃透鏡之色像差，進而與先前者相比磨耗度較低而易於進行研磨加工之光學玻璃。

又，本發明之光學玻璃較佳為進而Mg²⁺含有率(陽離子%)之比(Mg²⁺/R²⁺)為0.30以上。Mg²⁺/R²⁺之下限較佳為0.32，更佳為0.34，更佳為0.36，進而較佳為0.37。又，Mg²⁺/R²⁺之上限較佳為0.75，更佳為0.70，更佳為0.65，進而較佳為0.63。

本發明者發現，若為含有P⁵⁺、Al³⁺及Mg²⁺作為陽離子成分，含有O^2-及F^-作為陰離子成分之光學玻璃，且(Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺為0.25以上，進而Mg²⁺/R²⁺為0.30以上，則 會獲得可藉由更高之異常分散性高精度地修正玻璃透鏡之色像差，進而與先前者相比磨耗度更低而易於進行研磨加工之光學玻璃。

<Sr²⁺>

本發明之光學玻璃存在含有Sr²⁺作為R²⁺(鹼土金屬)之1種之情形。Sr²⁺具有提高玻璃之耐失透性、抑制折射率之下降之性質。

由於此種性質增強，故而Sr²⁺之含有率較佳為0%~20.0%。又，更佳為1.0%以上，進而較佳為2.0%以上。又，更佳為17.0%以下，進而較佳為14.0%以下。

Sr²⁺可使用例如Sr(NO₃)₂、SrF₂等作為原料而含於玻璃內。

<Ba²⁺>

本發明之光學玻璃存在含有Ba²⁺作為R²⁺(鹼土金屬)之1種之情形。Ba²⁺於含有特定量時具有提高玻璃之耐失透性之性質。又，具有維持較低之分散性、提高折射率之性質。

由於此種性質增強，故而Ba²⁺之含有率較佳為0.1~25.0%。又，更佳為20.0%以下，更佳為19.0%以下，進而較佳為17.0%以下。又，較佳為1.0%以上，較佳為5.0%以上，更佳為10.0%以上，更佳為12.0%以上，更佳為13.0%以上，進而較佳為14.0%以上。

Ba²⁺可使用例如Ba(PO₃)₂、BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等作為原料而含於玻璃內。

<Zn²⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Zn²⁺作為任意成分。Zn²⁺具有改善磨耗度、提高折射率之性質。

由於此種性質增強，故而Zn²⁺之含有率較佳為0%~15.0%。又，更佳為1.0%以上，進而較佳為1.5%以上。又，更佳為12.0%以下，更佳為8.0%以下，更佳為4.0%以下，進而較佳為2.0%以下。

Zn²⁺可使用例如Zn(PO₃)₂、ZnO、ZnF₂等作為原料而含於玻璃內。

<Ln³⁺>

於本發明中，Ln³⁺係指選自由Y³⁺、La³⁺、Gd³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺所組成之群中之至少1種。又，所謂Ln³⁺之合計含有率，係指該等5種離子之合計含有率(Y³⁺+La³⁺+Gd³⁺+Yb³⁺+Lu³⁺)。

本發明之光學玻璃較佳為以10.0%以下之合計含有率含有Ln³⁺。其原因在於，若為上述範圍之含有率，則有玻璃之折射率提高，成為低分散之傾向。又，較佳為9.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為7.0%以下。再者，由於Ln³⁺為任意成分，故而本發明之光學玻璃亦可不含有Ln³⁺。

<Y³⁺>

本發明之光學玻璃可含有Y³⁺作為Ln³⁺之1種。Y³⁺具有可維持較低之分散性、提高折射率、提高耐失透性之性質。然而，若含有過量，則穩定性易惡化，故而更佳為9.0%以 下，更佳為8.0%以下，進而較佳為7.0%以下。又，由於不含Y³⁺亦可獲得本發明之玻璃，故就此觀點而言亦可不含Y³⁺。

Y³⁺可使用例如Y₂O₃、YF₃等作為原料而含於玻璃內。

<La³⁺>

本發明之光學玻璃可含有La³⁺作為Ln³⁺之1種。La³⁺具有維持較低之分散性、提高折射率之性質。

由於此種性質增強，故而La³⁺之含有率更佳為9.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為7.0%以下。

La³⁺可使用例如La₂O₃、LaF₃等作為原料而含於玻璃內。

<Gd³⁺>

本發明之光學玻璃可含有Gd³⁺作為Ln³⁺之1種。Gd³⁺具有維持較低之分散性、提高折射率、進而提高耐失透性之性質。

由於此種性質增強，故而Gd³⁺之含有率更佳為9.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為7.0%以下。

Gd³⁺可使用例如Gd₂O₃、GdF₃等作為原料而含於玻璃內。

<Yb³⁺>

本發明之光學玻璃可含有Yb³⁺作為Ln³⁺之1種。Yb³⁺具有維持較低之分散性、提高折射率、進而提高耐失透性之性質。

由於此種性質增強，故而Yb³⁺之含有率更佳為9.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為7.0%以下。

Yb³⁺可使用例如Yb₂O₃等作為原料而含於玻璃內。

<Lu³⁺>

本發明之光學玻璃可含有Lu³⁺作為Ln³⁺之1種。Lu³⁺具有維持較低之分散性、提高折射率、進而提高耐失透性之性質。

由於此種性質增強，故而Lu³⁺之含有率更佳為9.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為7.0%以下。

Lu³⁺可使用例如Lu₂O₃等作為原料而含於玻璃內。

<Si⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Si⁴⁺作為任意成分。Si⁴⁺於含有特定量時具有提高玻璃之耐失透性、提高折射率，同時降低磨耗度之性質。

由於此種性質增強，故而Si⁴⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

Si⁴⁺可使用例如SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作為原料而含於玻璃內。

<B³⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有B³⁺作為任意成分。B³⁺於含有特定量時具有提高玻璃之耐失透性、提高折射率，同時降低磨耗度、進而使化學耐久性難以惡化之性質。

由於此種性質增強，故而B³⁺之含有率較佳為15.0%以下，更佳為8.0%以下，更佳為5.0%以下，進而較佳為3.0%以下。又，較佳為0.1%以上，更佳為0.5%以上，進而較佳為1.0%以上。

B³⁺可使用例如H₃BO₃、Na₂B₄O₇、BPO₄等作為原料而含於玻璃內。

<Li⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Li⁺作為任意成分。Li⁺具有維持玻璃形成時之耐失透性，同時降低玻璃轉移點(Tg)之性質。

由於此種性質增強，故而Li⁺之含有率較佳為20.0%以下，更佳為15.0%以下，進而較佳為10.0%以下。

Li⁺可使用例如Li₂CO₃、LiNO₃、LiF等作為原料而含於玻璃內。

<Na⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Na⁺作為任意成分。Na⁺具有維持玻璃形成時之耐失透性，同時降低玻璃轉移點(Tg)之性質。

由於此種性質增強，故而Na⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

Na⁺可使用例如Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆等作為原料而含於玻璃內。

<K⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有K⁺作為任意成分。K⁺具有維持玻璃形成時之耐失透性，同時降低玻璃轉移點(Tg)之性質。

由於此種性質增強，故而K⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

K⁺可使用例如K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等作為原料而含於玻璃內。

<Rn⁺>

於本發明之光學玻璃中，Rn⁺(Rn⁺係選自由Li⁺、Na⁺及K⁺所組成之群中之至少1種)之合計含有率較佳為20.0%以下，更佳為15.0%以下，進而較佳為10.0%以下。

<Nb⁵⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Nb⁵⁺作為任意成分。Nb⁵⁺具有提高玻璃之折射率、提高化學耐久性、進而抑制阿貝數下降之性質。

由於此種性質增強，故而Nb⁵⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

Nb⁵⁺可使用例如Nb₂O₅等作為原料而含於玻璃內。

<Ti⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Ti⁴⁺作為任意成分。Ti⁴⁺具有提高玻璃之折射率之性質。

由於此種性質增強，故而Ti⁴⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

Ti⁴⁺可使用例如TiO₂等作為原料而含於玻璃內。

<Zr⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Zr⁴⁺作為任意成分。Zr⁴⁺具有提高玻璃之折射率之性質。

由於此種性質增強，故而Zr⁴⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

Zr⁴⁺可使用例如ZrO₂、ZrF₄等作為原料而含於玻璃內。

<Ta⁵⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Ta⁵⁺作為任意成分。Ta⁵⁺具有提高玻璃之折射率之性質。

由於此種性質增強，故而Ta⁵⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

Ta⁵⁺可使用例如Ta₂O₅等作為原料而含於玻璃內。

<W⁶⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有W⁶⁺作為任意成分。W⁶⁺具有提高玻璃之折射率、降低玻璃轉移點之性質。

由於此種性質增強，故而W⁶⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

W⁶⁺可使用例如WO₃等作為原料而含於玻璃內。

<Ge⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Ge⁴⁺作為任意成分。Ge⁴⁺具有提高玻璃之折射率、提高玻璃之耐失透性之性質。

由於此種性質變得顯著，故而Ge⁴⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

Ge⁴⁺可使用例如GeO₂等作為原料而含於玻璃內。

<Bi³⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Bi³⁺作為任意成分。Bi³⁺具有提高玻璃之折射率、降低玻璃轉移點之性質。

由於此種性質增強，故而Bi³⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

Bi³⁺可使用例如Bi₂O₃等作為原料而含於玻璃內。

<Te⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Te⁴⁺作為任意成分。Te⁴⁺具有提高玻璃之折射率、降低玻璃轉移點、抑制著色之性質。

由於此種性質增強，故而Te⁴⁺之含有率較佳為15.0%以下，更佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而較佳為5.0%以下。

Te⁴⁺可使用例如TeO₂等作為原料而含於玻璃內。

[關於陰離子成分] <F^->

本發明之光學玻璃含有F^-。F^-具有提高玻璃之異常分散性及阿貝數，進而使玻璃難以失透之性質。

由於此種性質增強，故而F^-之含有率以陰離子%(莫耳%)表示計較佳為20.0~70.0%。又，更佳為30.0%以上，更佳為35.0%以上，進而較佳為38.0%以上。又，更佳為60.0%以下，更佳為50.0%以下，進而較佳為48.0%以下。

F^-可使用例如AlF₃、MgF₂、BaF₂等各種陽離子成分之氟化物作為原料而含於玻璃內。

<O^2->

本發明之光學玻璃含有O^2-。O^2-具有抑制玻璃之磨耗度上升之性質。

由於此種性質增強，故而O^2-之含有率以陰離子%(莫耳%)表示計較佳為30.0~80.0%。又，更佳為40.0%以上，更 佳為45.0%以上，進而較佳為50.0%以上。又，更佳為70.0%以下，更佳為66.0%以下，進而較佳為62.0%以下。

又，O^2-之含有率與F^-之含有率之合計以陰離子%表示計較佳為98.0%以上，更佳為99.0%以上，進而較佳為100%。其原因在於，可獲得穩定之玻璃。

O^2-可使用例如Al₂O₃、Mgo、BaO等各種陽離子成分之氧化物，或Al(PO₃)₃、Mg(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂等各種陽離子成分之磷酸鹽等作為原料而含於玻璃內。

於本發明之光學玻璃中，可於無損本申請案發明之玻璃之特性之範圍內視需要添加其他成分。

[關於不應含有之成分]

繼而，對本發明之光學玻璃中不應含有之成分及含有時欠佳之成分進行說明。

Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu除外之V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等過渡金屬之陽離子具有即便於分別單獨或複合含有少量之情形時亦使玻璃著色，且對可見光區域之特定波長產生吸收之性質，故而尤其於使用可見光區域之波長之光學玻璃中，較佳為實質上不含有該等。

又，Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be及Se之陽離子近年來存在作為有害之化學物質而限制使用之傾向，不僅於玻璃之製造步驟中，甚至於加工步驟及製品化後之處理中，均需要採取環境對策上之措施。因此，於重視環境上之影響之情形時，較佳為除不可避免之混入外實質上不含有該等。 藉此，光學玻璃中實質上不含有污染環境之物質。因此，即使不採取特別之環境對策上之措施，亦可製造、加工及廢棄該光學玻璃。

又，Sb雖可用作消泡劑，但近年來存在使其不含於光學玻璃中作為給環境帶來不利影響之成分之傾向，就此種觀點而言，較佳為不含Sb。

總結以上表示本發明之光學玻璃之較佳態樣。

本發明之光學玻璃較佳為如下者：作為陽離子成分，以陽離子%(莫耳%)表示計，P⁵⁺之含有率為20~55%，Al³⁺之含有率為5~20%，Mg²⁺之含有率為0.1~30%，Ca²⁺之含有率為0.1~30%，Sr²⁺之含有率為0~20%，Ba²⁺之含有率為0.1~25%，R²⁺之含有率為30~70%，Zn²⁺之含有率為0~15%，以陰離子%(莫耳%)表示計，F^-之含有率為20~70%，O^2-之含有率為30~80%，折射率(nd)為1.50~1.60，阿貝數(vd)為60~80，磨耗度為440以下。

進而，較佳為部分分散比(θg,F)為0.530以上者。

[製造方法]

本發明之光學玻璃之製造方法並無特別限定。例如可藉由如下方式製造，即以各成分成為特定之含有率之範圍內之方式均勻地混合上述原料，將所製作之混合物投入石英坩堝或氧化鋁坩堝或鉑坩堝中進行粗熔融後，加入鉑坩堝、鉑合金坩堝或銥坩堝中於900~1200℃之溫度範圍內熔融2~10小時，攪拌均質化並進行消泡等後降至850℃以下之溫度，然後進行精攪拌去除脈紋，澆鑄至模具中進行緩冷。

[物性]

本發明之光學玻璃之特徵在於部分分散比(θg,F)。因此，可獲得高精度地修正色像差之光學玻璃。

部分分散比(θg,F)較佳為0.530以上，更佳為0.534以上，進而較佳為0.538以上。

再者，部分分散比(θg,F)係指基於日本光學玻璃工業會標準JOGIS01-2003進行測定而獲得之值。

本發明之光學玻璃異常分散性(△θg,F)較高。因此，易於獲得可高精度地修正色像差之透鏡。

異常分散性(△θg,F)較佳為0.010以上，更佳為0.012以上，更佳為0.014以上，更佳為0.016以上，進而較佳為0.018以上。

此處，對部分分散比(θg,F)及異常分散性(△θg,F)進行說明，其後，對本發明之光學玻璃之物性中之特徵進行更為詳細之說明。

首先，對部分分散比(θg,F)進行說明。

部分分散比(θg,F)係表示折射率之波長相依性中，某2個波長區域中之折射率差之比率者，以如下式(1)表示。

θg,F=(n_g-n_F)/(n_F-n_C)………式(1)

此處n_g係指g射線(435.83 nm)下之折射率，n_F係指F射線(486.13 nm)下之折射率，n_C係指C射線(656.27 nm)下之折射率。

並且，若將該部分分散比(θg,F)與阿貝數(vd)之關係作圖於XY圖表上，則於一般之光學玻璃之情形時，大致作圖於稱為正規線之直線上。所謂正規線，係指於以部分分散比(θg,F)為縱軸、阿貝數(vd)為橫軸之XY圖表上(正交座標上)，連接NSL7與PBM2之將部分分散比及阿貝數作圖所成之2點的向右上升之直線(參照圖1)。成為正規線之基準之標準玻璃雖根據光學玻璃製造商不同而有所不同，但各公司均以大致相同之斜度與截距而定義(NSL7與PBM2為OHARA股份有限公司製造之光學玻璃，NSL7之阿貝數(vd)為60.5，部分分散比(θg,F)為0.5436，PBM2之阿貝數(vd)為36.3，部分分散比(θg,F)為0.5828)。

相對於上述部分分散比(θg,F)，所謂異常分散性(△θg,F)，係表示部分分散比(θg,F)及阿貝數(vd)所作之圖自正規線朝縱軸方向偏離何種程度者。包含異常分散性(△θg,F)較高之玻璃之光學元件具有於藍色附近之波長範圍內可修正藉由其他透鏡而產生之色像差之性質。

又，於中低分散區域(阿貝數為55程度以上之區域)中，先前存在阿貝數(vd)越高，異常分散性(△θg,F)越高之傾 向。進而存在難以一面將磨耗度設為440以下，一面將異常分散性維持於高位之傾向。

本發明者積極研究，成功開發出異常分散性(△θg,F)相對於阿貝數(vd)之值較高，且加工性良好之光學玻璃。

例如，若為以下作為實施例所示之較佳態樣之光學玻璃，則於磨耗度為405以下且阿貝數(vd)為73~77左右之情形時，可獲得部分分散比(θg,F)為0.540以上，異常分散性(△θg,F)為0.018以上之光學玻璃。

本發明之光學玻璃具有較高之折射率(nd)，並且具有較低之分散性(較高之阿貝數)。

於本發明之光學玻璃中，折射率(nd)較佳為1.50~1.60，更佳為1.50~1.58。折射率(nd)較佳為1.51以上，更佳為1.52以上。又，較佳為1.57以下，更佳為1.55以下。

於本發明之光學玻璃中，阿貝數(vd)較佳為60~80。阿貝數較佳為65以上，更佳為70以上，進而較佳為73以上。又，較佳為78以下，更佳為77以下。

再者，折射率(nd)及阿貝數(vd)係指基於日本光學玻璃工業會標準JOGIS01-2003進行測定而獲得之值。

本發明之光學玻璃較佳為磨耗度尤其低為440以下。因此，可減少光學玻璃之必要以上之磨耗及損傷，使對光學玻璃之研磨加工中之操作變得容易，從而易於進行研磨加工。

磨耗度更佳為430以下，更佳為420以下，更佳為410以下，進而較佳為405以下。

另一方面，若磨耗度過低，則有反而難以進行研磨加工之傾向。因此，磨耗度較佳為80以上，更佳為100以上，進而較佳為120以上。

再者，所謂磨耗度，係指依據「JOGIS10-1994光學玻璃之磨耗度之測定方法」進行測定而獲得之值。

又，本發明之光學玻璃較佳為可於更廣之溫度範圍內獲得所需之成像特性等光學特性。

近年來，如投影機、影印機、雷射印表機及播放用機件等光學機器中所組裝之光學元件於更為嚴苛之溫度環境下使用之情形增加。例如於投影機中，為滿足小型化及高解像度化之要求，必需使用高亮度之光源及高精密化之光學系統。尤其是於使用高亮度之光源之情形時，由於光源所發出之熱之影響，而使構成光學系統之光學元件使用時之溫度易產生較大變動，其溫度達到100℃以上之情形亦較多。此時，若使用高精密化之光學系統，則溫度變動對光學系統之成像特性等之影響會變大至無法忽視之程度，故而要求構成一種不會由於溫度變動而產生光學特性之變動之光學系統。

又，即使為如具有高解像度之光學機器之光學系統般對折射率要求極高精度之光學系統，亦存在無法忽視使用溫度對成像特性等之影響之情形。

本發明之光學玻璃較佳為可於更廣之溫度範圍內獲得所需之成像特性等光學特性之光學玻璃。

本發明之光學玻璃較佳為相對折射率之溫度係數(dn/dT) 接近於0。具體而言，相對折射率(589.29 nm)之溫度係數(20~40℃)之下限較佳為-6.0×10^-6℃^-1，更佳為-5.5×10^-6℃^-1，進而較佳為-5.0×10^-6℃^-1。藉此，即使於如光學元件之溫度發生較大變動之環境下，折射率之變動亦較小，故而可於更廣之溫度範圍內高精度地發揮所需之光學特性。

另一方面，若相對折射率之溫度係數於正方向上過大，則由光學元件之溫度變化所導致的折射率之變化反而會變大。因此，本發明之光學玻璃亦可將相對折射率之溫度係數之上限設為更佳為6.0×10^-6℃^-1，更佳為5.5×10^-6℃^-1，進而較佳為5.0×10^-6℃^-1。本發明之光學玻璃所具有之相對折射率之溫度係數更佳為絕對值較小，最佳為0。

再者，相對折射率之溫度係數係表示為在與光學玻璃相同溫度之空氣中，一面照射波長為589.29 nm之光，一面改變光學玻璃之溫度時，溫度每1℃之折射率之變化量(×10^-6℃^-1)。

[預成形體及光學元件]

本發明之光學玻璃可用於各種光學元件及光學設計，其中尤佳為由本發明之光學玻璃形成預成形體，對該預成形體使用研磨加工或精密壓製成形等方法而製作透鏡或稜鏡、反射鏡等光學元件。藉此，於用於如照相機或投影機等使可見光穿透光學元件之光學機器時，可實現高精細且高精度之成像特性。此處，製造預成形體材之方法並未特別限定，亦可使用如例如日本專利特開平8-319124所記載之玻璃坯(glass gob)之成形方法、日本專利特開平8-73229 所記載之光學玻璃之製造方法、及製造裝置之自熔融玻璃直接製造預成形體材之方法，又，亦可使用對由光學玻璃形成之條狀材進行磨削研磨等冷加工之製造方法。

又，若為可於更廣之溫度範圍內獲得所需之成像特性等光學特性的本發明之光學玻璃，則可獲得使用其之更佳之預成形體及光學元件，故而較佳。

[實施例]

將本發明之光學玻璃之實施例1~16及比較例1的玻璃之組成(以陽離子%表示或陰離子%表示之莫耳%而表示)、折射率(nd)、阿貝數(vd)、部分分散比(θg,F)、異常分散性(△θg,F)及磨耗度(Aa)示於表1。

本發明之實施例1~16及比較例1之光學玻璃均由以下方式製作，即選定各相當於作為各成分之原料之氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏磷酸化合物等通常之氟磷酸鹽玻璃中所使用之高純度原料，以成為表1所示之各實施例之組成比率之方式稱量並均勻地混合後，投入鉑坩堝內，根據玻璃組成之熔融難易度於電爐中以900~1200℃之溫度範圍熔解2~10小時，攪拌均質化並進行消泡後降至850℃以下之溫度，然後澆鑄至模具內，進行緩冷從而製作玻璃。

此處，實施例1~16及比較例1之光學玻璃之折射率(nd)、阿貝數(vd)及部分分散比(θg,F)係基於日本光學玻璃工業會標準JOGIS01-2003而測定。再者，作為本測定中所用之玻璃，使用退火條件係將緩冷降低速度設為-25℃/hr，以緩冷爐進行處理者。並且，由所測定之阿貝數(vd)中位於 圖1之正規線上之部分分散比(θg,F)之值、與所測定之部分分散比(θg,F)之值之差求出異常分散性(△θg,F)。

又，磨耗度係基於「JOGIS10-1994光學玻璃之磨耗度之測定方法」而測定。即，將30×30×10 mm大小之玻璃角板之試樣載置於水平方向每分鐘旋轉60次之鑄鐵製平面盤(250 mm )之與中心相距80 mm之起始位置上，一面垂直地施加9.8 N(1 kgf)之荷重，一面於5分鐘內均勻地供給於水20 mL中添加#800(平均粒徑為20 μm)之研磨材(氧化鋁質A研磨粒)10 g而成之研磨液進行摩擦，測定研磨前後之試樣質量，從而求出磨耗質量。同樣地求出日本光學玻璃工業會所指定之標準試樣之磨耗質量，藉由

磨耗度={(試樣之磨耗質量/比重)/(標準試樣之磨耗質量/比重)}×100進行計算。

又，光學玻璃之相對折射率之溫度係數(dn/dT)係藉由日本光學玻璃工業會標準JOGIS18-1994「光學玻璃之折射率之溫度係數之測定方法」所記載之方法中之干涉法而測定。

如表1所示，本發明之實施例1~16之光學玻璃折射率(nd)均為1.50~1.60，阿貝數(vd)均為60~80。

又，具體而言，於任一實施例中，折射率(nd)均為1.52~1.55，且阿貝數(vd)均為73~77。又，於任一實施例中，磨耗度均為405以下。又，部分分散比(θg,F)均為0.541以上，異常分散性(△θg,F)均為0.018以上。

與此相對，本發明之範圍以外的比較例1之光學玻璃磨耗度較高。

如表1所示，實施例1、2、6、10、11、13及16之光學玻璃之相對折射率之溫度係數(20~40℃)為-6.0×10^-6℃^-1以上，為所需之範圍內。

進而，使用本發明之實施例之光學玻璃，形成研磨加工用預成形體後進行磨削及研磨，加工為透鏡及稜鏡之形狀。又，使用本發明之實施例之光學玻璃形成精密壓製成形用預成形體，對精密壓製成形用預成形體進行精密壓製成形加工，加工為透鏡及稜鏡之形狀。於任一情形時，均可加工為各種透鏡及稜鏡之形狀。

圖1係表示部分分散比(θg,F)為縱軸、阿貝數(vd)為橫軸之正交座標上所示之正規線之圖。

Claims (8)

1. 一種光學玻璃，其含有P⁵⁺、Al³⁺及Mg²⁺作為陽離子成分，含有O^2-及F^-作為陰離子成分，且當以陽離子%(莫耳%)表示計，B³⁺之含有率為8%以下，Mg²⁺含有率(陽離子%)及Ca²⁺含有率(陽離子%)之合計相對於鹼土金屬之合計含有率(R²⁺：陽離子%)之比((Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺)為0.25以上且0.8以下，磨耗度為440以下。
2. 如請求項1之光學玻璃，其中Mg²⁺含有率(陽離子%)相對於鹼土金屬之合計含有率(R²⁺：陽離子%)之比(Mg²⁺/R²⁺)為0.30以上且0.75以下。
3. 如請求項1或2之光學玻璃，其中折射率(nd)為1.50~1.60，阿貝數(νd)為60~80。
4. 如請求項1或2之光學玻璃，其中部分分散比(θg,F)為0.530以上且0.552以下。
5. 如請求項1或2之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示計，P⁵⁺之含有率為20~55%，Al³⁺之含有率為5~20%，Mg²⁺之含有率為0.1~30%，Ca²⁺之含有率為0.1~30%，Sr²⁺之含有率為0~20%，Ba²⁺之含有率為0.1~25%， R²⁺之含有率為30~70%，Zn²⁺之含有率為0~15%，以陰離子%(莫耳%)表示計，F^-之含有率為20~70%。
6. 一種光學元件，其包含如請求項1或2之光學玻璃。
7. 一種預成形體，其包含如請求項1或2之光學玻璃，且為研磨加工用及/或精密壓製成形用者。
8. 一種光學元件，其係將如請求項7之預成形體精密壓製而成。