CN102745898B - 光学玻璃、光学元件和预成型坯 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学玻璃、光学元件和预成型坯，所述光学玻璃的反常色散性更高，从而可高精度地补偿玻璃透镜的色像差，进而具备高折射率、低色散性(高阿贝数)，而且磨耗度比以往的玻璃低，易于进行研磨加工。一种光学玻璃，其中，作为阳离子成分含有P5+、Al3+和Mg2+，作为阴离子成分含有O2‑和F‑，Mg2+含有率(阳离子％)和Ca2+含有率(阳离子％)的总和与碱土金属的总含有率(R2+：阳离子％)之比((Mg2++Ca2+)/R2+)为0.25以上，该光学玻璃的磨耗度为440以下。
Description
技术领域
本发明涉及光学玻璃、光学元件和预成型坯。
背景技术
光学仪器的透镜体系通常是将具有不同光学性质的多个玻璃透镜组合而设计的。近年来，光学仪器的透镜体系所要求的特性已多样化，为了进一步拓宽其设计的自由度，正在开发具备以往未受到瞩目的光学特性的光学玻璃。其中，具有特征性的反常色散性(Δθg，F)的光学玻璃作为对色像差的颜色校正具有显著效果的光学玻璃而受到瞩目。
例如专利文献1～4中提出了一种光学玻璃，其除了以往所必须的高折射率和低色散性以及加工性优异的性质以外，还具有较高的反常色散性；作为该光学玻璃，例如阳离子成分含有P5+、Al3+、碱土金属离子等，阴离子成分含有F-和O2-。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-55883号公报
专利文献2：日本特开2008-137877号公报
专利文献3：国际公开第2008/111439号小册子
专利文献4：日本特开2009-256169号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，专利文献1～4所记载那样的以往的光学玻璃，其加工性不良。换言之，期望开发出在维持高反常色散性的基础上，具备加工性的光学玻璃。
本发明的目的在于解决这样的课题。
即，本发明的目的在于提供一种光学玻璃、光学元件和预成型坯，所述光学玻璃的反常色散性更高，从而可高精度地补偿玻璃透镜的色像差，进而磨耗度比以往的玻璃低，易于进行研磨加工。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述课题进行了深入研究，从而完成了本发明。
本发明为以下的(1)～(8)。
(1)一种光学玻璃，其中，作为阳离子成分含有P5+、Al3+和Mg2+，作为阴离子成分含有O2-和F-，
Mg2+含有率(阳离子％)和Ca2+含有率(阳离子％)的总和与碱土金属的总含有率(R2 +：阳离子％)之比((Mg2++Ca2+)/R2+)为0.25以上，
该光学玻璃的磨耗度为440以下。
(2)根据上述(1)所述的光学玻璃，其中，Mg2+含有率(阳离子％)与碱土金属的总含有率(R2+：阳离子％)之比(Mg2+/R2+)为0.30以上。
(3)根据上述(1)或(2)所述的光学玻璃，其中，折射率(nd)为1.50～1.60，阿贝数(vd)为60～80。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的光学玻璃，其中，部分色散比(θg，F)为0.530以上。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，
P5+的含有率为20～55％、
Al3+的含有率为5～20％、
Mg2+的含有率为0.1～30％、
Ca2+的含有率为0.1～30％、
Sr2+的含有率为0～20％、
Ba2+的含有率为0.1～25％、
R2+的含有率为30～70％、
Zn2+的含有率为0～15％；
以阴离子％(摩尔％)表示，
F-的含有率为20～70％。
(6)一种光学元件，其由上述(1)～(5)中任一项所述的光学玻璃形成。
(7)一种研磨加工用和/或精密压制成形用的预成型坯，其由上述(1)～(5)中任一项所述的光学玻璃形成。
(8)一种光学元件，其为将上述(7)所述的预成型坯精密压制而成。
发明的效果
根据本发明，可提供一种光学玻璃、光学元件和预成型坯，所述光学玻璃的反常色散性更高，从而可高精度地补偿玻璃透镜的色像差，进而磨耗度比以往的玻璃低、易于进行研磨加工。
附图说明
图1是在以部分色散比(θg，F)为纵轴、以阿贝数(vd)为横轴的直角坐标中表示的基准线的图。
具体实施方式
对本发明进行说明。
本发明为一种光学玻璃，其中，作为阳离子成分含有P5+、Al3+和Mg2+，作为阴离子成分含有O2-和F-，Mg2+含有率(阳离子％)和Ca2+含有率(阳离子％)的总和与碱土金属的总含有率(R2+：阳离子％)之比((Mg2++Ca2+)/R2+)为0.25以上，该光学玻璃的磨耗度为440以下。
以下也将这种光学玻璃称为“本发明的光学玻璃”。
<玻璃成分>
对构成本发明的光学玻璃的各成分进行说明。
本说明书中，只要没有特别声明，各成分的含有率全部以基于摩尔比的阳离子％或者阴离子％表示。此处，“阳离子％”以及“阴离子％”是指将本发明的光学玻璃的玻璃构成成分分离为阳离子成分和阴离子成分，并分别以各自的总比例作为100摩尔％来表示玻璃中含有的各成分的组成。
予以说明，为方便起见，各成分的离子价使用代表值，不与其它的离子价进行区分。光学玻璃中存在的各成分的离子价，可能为代表值以外的离子价。例如P通常以离子价为5的状态存在于玻璃中，因而在本说明书中以“P5+”表示，但也可能以其它离子价的状态存在。像这样，严格地说，各成分也以其它离子价的状态存在，但在本说明书中，将各成分视为以代表值的离子价存在于光学玻璃中。
[关于阳离子成分]
<P5+>
本发明的光学玻璃包含P5+。P5+为玻璃形成成分，具有抑制玻璃的失透、提高折射率的性质。
由于这样的性质增强，因而P5+的含有率优选为20.0～55.0％。另外，更优选为25.0％以上，进一步优选为30.0％以上。另外，更优选为50.0％以下，更优选为45.0％以下，更优选为43.0％以下，进一步优选为41.0％以下。
可以通过使用例如Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、Zn(PO3)2、BPO4、H3PO4等作为原料而使P5+包含在玻璃内。
<Al3+>
本发明的光学玻璃包含Al3+。Al3+具有提高玻璃的耐失透性、降低磨耗度的性质。
由于这样的性质增强，因而Al3+的含有率优选为5～20.0％。另外，更优选为7.0％以上，更优选为10.0％以上，进一步优选为12.0％以上。另外，更优选为18.0％以下，进一步优选为16.0％以下。
可以通过使用例如Al(PO3)3、AlF3、Al2O3等作为原料而使Al3+包含在玻璃内。
<碱土金属>
本发明的光学玻璃中，碱土金属是指Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+。另外，有时将选自由Mg2 +、Ca2+、Sr2+和Ba2+组成的组中的至少1种表示为R2+。
另外，R2+的总含有率是指这4种离子的总含有率(Mg2++Ca2++Sr2++Ba2+)。
R2+的总含有率优选为30.0～70.0％。这是由于，含有率在这样的范围时，可得到更稳定的玻璃。
R2+的总含有率更优选为35.0％以上，更优选为40.0％以上，进一步优选为44.0％以上。另外，更优选为65.0％以下，更优选为60.0％以下，更优选为55.0％以下，进一步优选为53.0％以下。
<Mg2+>
本发明的光学玻璃包含Mg2+。Mg2+具有提高玻璃的耐失透性、降低磨耗度的性质。
由于这样的性质增强，因而Mg2+的含有率优选为0.1～30.0％。另外，更优选为2.0％以上，更优选为5.0％以上，进一步优选为10.0％以上。另外，更优选为25.0％以下，进一步优选为20.0％以下。
可以通过使用例如MgO、MgF2等作为原料而使Mg2+包含在玻璃内。
<Ca2+>
本发明的光学玻璃优选包含Ca2+。Ca2+具有提高耐失透性、抑制折射率的降低、降低玻璃的磨耗度的性质。
由于这样的性质增强，因而Ca2+的含有率优选为0.1％～30.0％。另外，更优选为5.0％以上，更优选为10.0％以上，更优选为12.0％以上，进一步优选为13.0％以上。另外，更优选为20.0％以下，进一步优选为16.0％以下。
可以通过使用例如Ca(PO3)2、CaCO3、CaF2等作为原料而使Ca2+包含在玻璃内。
本发明的光学玻璃优选包含Mg2+作为必须成分，并进一步包含Ca2+。若这2种成分共存，则提高玻璃的耐失透性、抑制折射率的降低、降低磨耗度的性质增强，特别是提高玻璃的耐失透性这一性质增强。另外，本发明的光学玻璃优选还含有作为其它碱土金属的Sr2+和/或Ba2+。
本发明的光学玻璃中，Mg2+含有率(阳离子％)和Ca2+含有率(阳离子％)的总和与碱土金属的总含有率(R2+：阳离子％)之比((Mg2++Ca2+)/R2+)为0.25以上。(Mg2++Ca2+)/R2+的下限优选为0.28，更优选为0.31，更优选为0.34，更优选为0.36，进一步优选为0.38。另外，(Mg2++Ca2+)/R2+的上限优选为0.80，更优选为0.75，更优选为0.70，进一步优选为0.68。
本发明人发现：在为含有P5+、Al3+、Mg2+和Ca2+作为阳离子成分、含有O2-和F作为阴离子成分的光学玻璃且(Mg2++Ca2+)/R2+为0.25以上时，可以得到能够通过使反常色散性较高而高精度地补偿玻璃透镜的色像差、而且磨耗度比以往的玻璃低、易于进行研磨加工的光学玻璃。
另外，本发明的光学玻璃还优选使Mg2+含有率(阳离子％)的比(Mg2+/R2+)为0.30以上。Mg2+/R2+的下限优选为0.32，更优选为0.34，更优选为0.36，进一步优选为0.37。另外，Mg2 +/R2+的上限优选为0.75，更优选为0.70，更优选为0.65，进一步优选为0.63。
本发明人发现：在为含有P5+、Al3+和Mg2+作为阳离子成分、含有O2-和F-作为阴离子成分的光学玻璃且(Mg2++Ca2+)/R2+为0.25以上、进而Mg2+/R2+为0.30以上时，可以得到能够通过使反常色散性更高而高精度地补偿玻璃透镜的色像差、而且磨耗度比以往的玻璃低、易于进行研磨加工的光学玻璃。
<Sr2+>
本发明的光学玻璃存在包含Sr2+作为R2+(碱土金属)的1种的情况。Sr2+具有提高玻璃的耐失透性、抑制折射率的降低的性质。
由于这样的性质增强，因而Sr2+的含有率优选为0％～20.0％。另外，更优选为1.0％以上，进一步优选为2.0％以上。另外，更优选为17.0％以下，进一步优选为14.0％以下。
可以通过使用例如Sr(NO3)2、SrF2等作为原料而使Sr2+包含在玻璃内。
<Ba2+>
本发明的光学玻璃存在包含Ba2+作为R2+(碱土金属)的1种的情况。Ba2+在含有规定量时具有提高玻璃的耐失透性的性质。另外，具有维持低色散性、提高折射率的性质。
由于这样的性质增强，因而Ba2+的含有率优选为0.1～25.0％。另外，更优选为20.0％以下，更优选为19.0％以下，进一步优选为17.0％以下。另外，优选为1.0％以上，优选为5.0％以上，更优选为10.0％以上，更优选为12.0％以上，更优选为13.0％以上，进一步优选为14.0％以上。
可以通过使用例如Ba(PO3)2、BaCO3、Ba(NO3)2、BaF2等作为原料而使Ba2+包含在玻璃内。
<Zn2+>
本发明的光学玻璃包含Zn2+作为任意成分。Zn2+具有改善磨耗度、提高折射率的性质。
由于这样的性质增强，因而Zn2+的含有率优选为0％～15.0％。另外，更优选为1.0％以上，进一步优选为1.5％以上。另外，更优选为12.0％以下，更优选为8.0％以下，更优选为4.0％以上，进一步优选为2.0％以上。
可以通过使用例如Zn(PO3)2、ZnO、ZnF2等作为原料而使Zn2+包含在玻璃内。
<Ln3+>
在本发明中，Ln3+是指选自由Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+和Lu3+组成的组中的至少1种。另外，Ln3+的总含有率是指这5种离子的总含有率(Y3++La3++Gd3++Yb3++Lu3+)。
本发明的光学玻璃优选以10.0％以下的总含有率含有Ln3+。这是由于，含有率在这样的范围时，存在玻璃的折射率变高、呈低色散的倾向。另外，优选为9.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为7.0％以下。予以说明，Ln3+由于为任意成分，因而本发明的光学玻璃也可不包含Ln3+。
<Y3+>
本发明的光学玻璃可包含Y3+作为Ln3+的1种。Y3+具有可维持低色散性、提高折射率、提高耐失透性的性质。但是，由于过量含有时稳定性容易恶化，因而更优选为9.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为7.0％以下。另外，即使不包含Y3+也可获得本发明的玻璃，因此从这样的观点出发也可不包含Y3+。
可以通过使用例如Y2O3、YF3等作为原料而使Y3+包含在玻璃内。
<La3+>
本发明的光学玻璃可包含La3+作为Ln3+的1种。La3+具有维持低色散性、提高折射率的性质。
由于这样的性质增强，因而La3+的含有率更优选为9.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为7.0％以下。
可以通过使用例如La2O3、LaF3等作为原料而使La3+包含在玻璃内。
<Gd3+>
本发明的光学玻璃可包含Gd3+作为Ln3+的1种。Gd3+具有维持低色散性、提高折射率、进一步提高耐失透性的性质。
由于这样的性质增强，因而Gd3+的含有率更优选为9.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为7.0％以下。
可以通过使用例如Gd2O3、GdF3等作为原料而使Gd3+包含在玻璃内。
<Yb3+>
本发明的光学玻璃可包含Yb3+作为Ln3+的1种。Yb3+具有维持低色散性、提高折射率、进一步提高耐失透性的性质。
由于这样的性质增强，因而Yb3+的含有率更优选为9.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为7.0％以下。
可以通过使用例如Yb2O3等作为原料而使Yb3+包含在玻璃内。
<Lu3+>
本发明的光学玻璃可包含Lu3+作为Ln3+的1种。Lu3+具有维持低色散性、提高折射率、进一步提高耐失透性的性质。
由于这样的性质增强，因而Lu3+的含有率更优选为9.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为7.0％以下。
可以通过使用例如Lu2O3等作为原料而使Lu3+包含在玻璃内。
<Si4+>
本发明的光学玻璃可包含Si4+作为任意成分。Si4+在含有规定量时具有提高玻璃的耐失透性、提高折射率且使磨耗度降低的性质。
由于这样的性质增强，因而Si4+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作为原料而使Si4+包含在玻璃内。
<B3+>
本发明的光学玻璃可包含B3+作为任意成分。B3+在含有规定量时具有提高玻璃的耐失透性、提高折射率且使磨耗度降低、进而使化学耐久性不易恶化的性质。
由于这样的性质增强，因而B3+的含有率优选为15.0％以下，更优选为8.0％以下，更优选为5.0％以下，进一步优选为3.0％以下。另外，优选为0.1％以上，更优选为0.5％以上，进一步优选为1.0％以上。
可以通过使用例如H3BO3、Na2B4O7、BPO4等作为原料而使B3+包含在玻璃内。
<Li+>
本发明的光学玻璃可包含Li+作为任意成分。Li+具有维持玻璃形成时的耐失透性且降低玻璃化转变点(Tg)的性质。
由于这样的性质增强，因而Li+的含有率优选为20.0％以下，更优选为15.0％以下，进一步优选为10.0％以下。
可以通过使用例如Li2CO3、LiNO3、LiF等作为原料而使Li+包含在玻璃内。
<Na+>
本发明的光学玻璃可包含Na+作为任意成分。Na+具有维持玻璃形成时的耐失透性且降低玻璃化转变点(Tg)的性质。
由于这样的性质增强，因而Na+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6等作为原料而使Na+包含在玻璃内。
<K+>
本发明的光学玻璃可包含K+作为任意成分。K+具有维持玻璃形成时的耐失透性且降低玻璃化转变点(Tg)的性质。
由于这样的性质增强，因而K+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作为原料而使K+包含在玻璃内。
<Rn+>
本发明的光学玻璃中，Rn+(Rn+为选自由Li+、Na+和K+组成的组中的至少1种)的总含有率优选为20.0％以下，更优选为15.0％以下，进一步优选为10.0％以下。
<Nb5+>
本发明的光学玻璃可包含Nb5+作为任意成分。Nb5+具有提高玻璃的折射率、提高化学耐久性、进而抑制阿贝数的降低的性质。
由于这样的性质增强，因而Nb5+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如Nb2O5等作为原料而使Nb5+包含在玻璃内。
<Ti4+>
本发明的光学玻璃可包含Ti4+作为任意成分。Ti4+具有提高玻璃的折射率的性质。
由于这样的性质增强，因而Ti4+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如TiO2等作为原料而使Ti4+包含在玻璃内。
<Zr4+>
本发明的光学玻璃可包含Zr4+作为任意成分。Zr4+具有提高玻璃的折射率的性质。
由于这样的性质增强，因而Zr4+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如ZrO2、ZrF4等作为原料而使Zr4+包含在玻璃内。
<Ta5+>
本发明的光学玻璃可包含Ta5+作为任意成分。Ta5+具有提高玻璃的折射率的性质。
由于这样的性质增强，因而Ta5+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如Ta2O5等作为原料而使Ta5+包含在玻璃内。
<W6+>
本发明的光学玻璃可包含W6+作为任意成分。W6+具有提高玻璃的折射率、降低玻璃化转变点的性质。
由于这样的性质增强，因而W6+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如WO3等作为原料而使W6+包含在玻璃内。
<Ge4+>
本发明的光学玻璃可包含Ge4+作为任意成分。Ge4+具有提高玻璃的折射率、提高玻璃的耐失透性的性质。
由于这样的性质变得显著，因而Ge4+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如GeO2等作为原料而使Ge4+包含在玻璃内。
<Bi3+>
本发明的光学玻璃可包含Bi3+作为任意成分。Bi3+具有提高玻璃的折射率、降低玻璃化转变点的性质。
由于这样的性质增强，因而Bi3+的含有率优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如Bi2O3等作为原料而使Bi3+包含在玻璃内。
<Te4+>
本发明的光学玻璃可包含Te4+作为任意成分。Te4+具有提高玻璃的折射率、降低玻璃化转变点、抑制着色的性质。
由于这样的性质增强，因而Te4+的含有率优选为15.0％以下，更优选为10.0％以下，更优选为8.0％以下，进一步优选为5.0％以下。
可以通过使用例如TeO2等作为原料而使Te4+包含在玻璃内。
[关于阴离子成分]
<F->
本发明的光学玻璃包含F-。F-具有提高玻璃的反常色散性和阿贝数、进而使玻璃不易失透的性质。
由于这样的性质增强，因而F-的含有率以阴离子％(摩尔％)表示优选为20.0～70.0％。另外，更优选为30.0％以上，更优选为35.0％以上，进一步优选为38.0％以上。另外，更优选为60.0％以下，更优选为50.0％以下，进一步优选为48.0％以下。
可以通过使用例如AlF3、MgF2、BaF2等各种阳离子成分的氟化物作为原料而使F-包含在玻璃内。
<O2->
本发明的光学玻璃包含O2-。O2-具有抑制玻璃的磨耗度的升高的性质。
由于这样的性质增强，因而O2-的含有率以阴离子％(摩尔％)表示优选为30.0～80.0％。另外，更优选为40.0％以上，更优选为45.0％以上，进一步优选为50.0％以上。另外，更优选为70.0％以下，更优选为66.0％以下，进一步优选为62.0％以下。
另外，O2-的含有率与F-的含有率的总和以阴离子％表示优选为98.0％以上，更优选为99.0％以上，进一步优选为100％。这是由于可以获得稳定的玻璃。
可以通过使用例如Al2O3、MgO、BaO等各种阳离子成分的氧化物，Al(PO3)3、Mg(PO3)2、Ba(PO3)2等各种阳离子成分的磷酸盐等作为原料而使O2-包含在玻璃内。
本发明的光学玻璃中，可根据需要在不损害本申请发明的玻璃的特性的范围内添加其它成分。
[关于不应该含有的成分]
下面对本发明的光学玻璃中不应该含有的成分及不优选含有的成分进行说明。
就除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外的V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属的阳离子而言，即使在单独含有少量的这些成分或组合含有少量的这些成分的情况下，也具有玻璃着色、对可见区域特定的波长产生吸收的性质，因此特别是在使用可见区域的波长的光学玻璃中优选实质上不包含这些成分。
另外，Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be和Se的阳离子近年来有作为有害化学物质而控制使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序，以至在加工工序和产品化后的处理中需要采取环境对策上的措施。因此，在重视环境上的影响时，除了不可避免的混入外，优选实质上不包含这些成分。由此，使得光学玻璃中实质上不包含污染环境的物质。因此，即使不采取特别的环境对策上的措施，也可以制造、加工以及废弃该光学玻璃。
另外，Sb虽然作为脱泡剂是有用的，但是近年来Sb作为给环境带来不利的成分而具有使其不包含在光学玻璃中的倾向，从这样的观点出发优选不包含Sb。
总结以上所述，示出本发明的光学玻璃的优选方式。
本发明的光学玻璃优选为如下光学玻璃，其中，
作为阳离子成分，以阳离子％(摩尔％)表示，
P5+的含有率为20～55％、
Al3+的含有率为5～20％、
Mg2+的含有率为0.1～30％、
Ca2+的含有率为0.1～30％、
Sr2+的含有率为0～20％、
Ba2+的含有率为0.1～25％、
R2+的含有率为30～70％、
Zn2+的含有率为0～15％；
以阴离子％(摩尔％)表示，
F-的含有率为20～70％、
O2-的含有率为30～80％，
该光学玻璃的折射率(nd)为1.50～1.60，阿贝数(vd)为60～80，磨耗度为440以下。
进一步优选部分色散比(θg，F)为0.530以上的光学玻璃。
[制造方法]
本发明的光学玻璃的制造方法没有特别限定。例如可如下地制造：将上述原料按照各成分在规定的含有率的范围内进行均匀混合，将制备的混合物投入到石英坩埚或氧化铝坩埚或铂坩埚中进行粗熔融后，放入到铂坩埚、铂合金坩埚或铱坩埚中，在900～1200℃的温度范围下熔融2～10小时，搅拌均匀化，进行消泡等后，降低至850℃以下的温度，然后进行后加工搅拌去除条纹，浇注到模具中缓慢冷却，从而制造。
[物性]
本发明的光学玻璃的部分色散比(θg，F)是特征性的。因此，可获得高精度地补偿色像差的光学玻璃。
部分色散比(θg，F)优选为0.530以上，更优选为0.534以上，进一步优选为0.538以上。
予以说明，部分色散比(θg，F)是指根据日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003进行测定而得到的值。
本发明的光学玻璃的反常色散性(Δθg，F)高。因此，容易获得可高精度地补偿色像差的透镜。
反常色散性(Δθg，F)优选为0.010以上，更优选为0.012以上，更优选为0.014以上，更优选为0.016以上，进一步优选为0.018以上。
这里，对部分色散比(θg，F)和反常色散性(Δθg，F)进行说明，然后，对本发明的光学玻璃的物性中的特征进行更详细地说明。
首先，对部分色散比(θg，F)进行说明。
部分色散比(θg，F)为表示折射率的波长依赖性中某2个波长区域的折射率之差的比值，用以下式(1)表示。
θg，F＝(ng-nF)/(nF-nc)......式(1)
这里，ng是g射线(435.83nm)的折射率，nF是F射线(486.13nm)的折射率，nc是C射线(656.27nm)的折射率。
并且，若将该部分色散比(θg，F)与阿贝数(vd)的关系在XY图表上作图，则通常的光学玻璃的情况是基本落在被称为基准线的直线上。基准线是指：在采用部分色散比(θg，F)为纵轴、阿贝数(vd)为横轴的XY图表上(直角坐标上)，连接NSL7与PBM2的对部分色散比和阿贝数作图而得的2点且斜率为正的直线(参照图1)。作为基准线的基准的标准玻璃，虽然根据每个光学玻璃制造商的不同而不同，但各公司都是以几乎相等的斜率和截距进行定义的(NSL7与PBM2是株式会社小原制造的光学玻璃，NSL7的阿贝数(vd)为60.5，部分色散比(θg，F)为0.5436，PBM2的阿贝数(vd)为36.3，部分色散比(θg，F)为0.5828)。
相对于这样的部分色散比(θg，F)，反常色散性(Δθg，F)是表示部分色散比(θg，F)与阿贝数(vd)作出的图从基准线向纵轴方向偏离到何种程度。由反常色散性(Δθg，F)大的玻璃形成的光学元件具有在蓝色附近的波长范围内可以补偿由其它的透镜所产生的色像差的性质。
另外，在中低色散区域(阿贝数为55左右以上的区域)，以往具有阿贝数(vd)越大、反常色散性(Δθg，F)越大的倾向。进而，有难以使磨耗度为440以下同时使反常色散性维持在高位的倾向。
本发明人进行深入研究，成功地开发出了相对于阿贝数(vd)的反常色散性(Δθg，F)的值高、且加工性良好的光学玻璃。
例如，若为后面实施例所示的优选方式的光学玻璃，则可得到磨耗度为405以下且阿贝数(vd)为73～77左右时，部分色散比(θg，F)为0.540以上且反常色散性(Δθg，F)也达到0.018以上的光学玻璃。
本发明的光学玻璃不仅具有高折射率(nd)，而且具有低色散性(高阿贝数)。
本发明的光学玻璃中，折射率(nd)优选为1.50～1.60，更优选为1.50～1.58。折射率(nd)优选为1.51以上，更优选为1.52以上。另外，优选为1.57以下，更优选为1.55以下。
本发明的光学玻璃中，阿贝数(vd)优选为60～80。阿贝数优选为65以上，更优选为70以上，进一步优选为73以上。另外，优选为78以下，更优选为77以下。
予以说明，折射率(nd)和阿贝数(vd)是指根据日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003而测定得到的值。
本发明的光学玻璃的磨耗度特别低，优选为440以下。因此，可减低光学玻璃的不必要的磨耗或损伤，使光学玻璃的研磨加工中的处理变得容易，易于进行研磨加工。
磨耗度更优选为430以下，更优选为420以下，更优选为410以下，进一步优选为405以下。
另一方面，若磨耗度过低反而存在研磨加工变困难的倾向。因此，磨耗度优选为80以上，更优选为100以上，进一步优选为120以上。
予以说明，磨耗度是指基于“JOGIS10-1994光学玻璃的磨耗度的测定方法”而测定得到的值。
另外，本发明的光学玻璃优选可以在更宽的温度范围获得所希望的成像特性等光学特性。
近年来，安装于投影仪、复印机、激光打印机以及广播用机械材料等那样的光学设备的光学元件在更严酷的温度环境下的使用在增加。例如在投影仪中，为了应对小型化以及高分辨率化的要求，需要使用高亮度的光源、高精密化的光学系统。尤其是在使用高亮度的光源的情况下，由于光源所发出的热的影响，构成光学系统的光学元件在使用时的温度容易发生较大变动，其温度达到100℃以上的情况也多。此时，若使用高精密化的光学系统，则温度的变动对光学系统的成像特性等的影响变大至无法忽视的程度，因此寻求构建一种不因温度变动而引起光学特性的变动的光学系统。
另外，如具有高分辨率的光学设备的光学系统那样，即使是对折射率要求极高精度的光学系统，有时也无法忽视使用温度对成像特性等的影响。
本发明的光学玻璃优选为可以在更宽的温度范围内获得所希望的成像特性等光学特性的光学玻璃。
本发明的光学玻璃的相对折射率的温度系数(dn/dT)优选接近0。具体而言，相对折射率(589.29nm)的温度系数(20～40℃)的下限优选为-6.0×10-6℃-1，更优选为-5.5×10-6℃-1，进一步优选为-5.0×10-6℃-1。由此，即使在光学元件的温度大幅变动那样的环境下，折射率的变动也变小，因此可以在更宽的温度范围内高精度地发挥所希望的光学特性。
另一方面，相对折射率的温度系数如果在正方向过大，则由光学元件的温度变化导致的折射率的变化反而变大。因此，本发明的光学玻璃的相对折射率的温度系数的上限更优选为6.0×10-6℃-1，更优选为5.5×10-6℃-1，进一步优选为5.0×10-6℃-1。本发明的光学玻璃具有的相对折射率的温度系数，更优选使绝对值较小，最优选为0。
予以说明，相对折射率的温度系数以在与光学玻璃相同温度的空气中一边照射波长589.29nm的光一边改变光学玻璃的温度变化时平均1℃温度对应的折射率的变化量(×10-6℃-1)来表示。
[预成型坯和光学元件]
本发明的光学玻璃可用于各种光学元件以及光学设计，其中特别优选：由本发明的光学玻璃形成预成型坯，对此预成型坯使用研磨加工、精密压制成形等手段，制作透镜、棱镜、镜子等光学元件。由此，在用于照相机、投影仪等那样的使可见光透过光学元件的光学设备时，可实现高精细且高精度的成像特性。此处，预成型坯材的制造方法没有特别限定，可采用例如由日本特开平8-319124中记载的玻璃料滴的成形方法或日本特开平8-73229中记载的光学玻璃的制造方法和制造装置那样的由熔融玻璃直接制造预成型坯材的方法，另外，也可采用对由光学玻璃形成的带料进行研削研磨等冷加工来制造的方法。
另外，若为可以在更宽的温度范围内获得所希望的成像特性等光学特性的本发明的光学玻璃，则可获得使用了该光学玻璃的更优选的预成型坯以及光学元件，因而优选。
实施例
作为本发明的光学玻璃的实施例1～16和比较例1的玻璃的组成(以阳离子％表示或阴离子％表示的摩尔％来表示)、折射率(nd)、阿贝数(vd)、部分色散比(θg，F)、反常色散性(Δθg，F)和磨耗度(Aa)示于表1。
本发明的实施例1～16和比较例1的光学玻璃，均选择各自相应的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、偏磷酸化合物等通常的氟磷酸盐玻璃所使用的高纯度原料作为各成分的原料，按照表1所示的各实施例的组成的比例进行称量，均匀混合后，投入到铂坩埚中，根据玻璃组成的熔融难易度用电炉在900～1200℃的温度范围内熔解2～10小时，搅拌均匀，进行消泡等后，使温度降至850℃以下再浇注到模具中，缓慢冷却后制作玻璃。
此处，基于日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003测定了实施例1～16和比较例1的光学玻璃的折射率(nd)、阿贝数(vd)以及部分色散比(θg，F)。予以说明，作为本测定中使用的玻璃，使用以退火条件设定为缓慢冷却降温速度为-25℃/hr的缓慢冷却炉进行处理的玻璃。而且，由测得的阿贝数(vd)中的、位于图1的基准线上的部分色散比(θg，F)的值与测得的部分色散比(θg，F)的值之差，求出反常色散性(Δθg，F)。
另外，磨耗度基于“JOGIS10-1994光学玻璃的磨耗度的测定方法”进行测定。即，将30×30×10mm大小的方形玻璃板试样水平放在每分钟旋转60次的铸铁制平面皿(250mmφ)的距中心80mm的固定位置，边垂直施加9.8N(1kgf)的荷重，边在5分钟的时间内同样地供给向水20mL中添加了10g#800(平均粒径20μm)研磨材料(氧化铝质A磨粒)的研磨液进行摩擦，测定研磨前后的试样质量，求出磨耗质量。同样操作，求出日本光学硝子工业会指定的标准试样的磨耗质量，
由下式计算磨耗度：磨耗度＝{(试样的磨耗质量/比重)/(标准试样的磨耗质量/比重)}×100。
另外，光学玻璃的相对折射率的温度系数(dn/dT)，通过日本光学硝子工业会标准JOGIS18-1994“光学玻璃的折射率的温度系数的测定方法”所记载的方法中的干涉法来测定。
表1
如表1中所示，本发明的实施例1～16的光学玻璃的折射率(nd)均为1.50～1.60，阿贝数(vd)均为60～80。
另外，具体而言，任一个实施例中，折射率(nd)均为1.52～1.55，且阿贝数(vd)均为73～77。另外，任一个实施例中，磨耗度皆均为405以下。另外，部分色散比(θg，F)为0.541以上，反常色散性(Δθg，F)为0.018以上。
与此相对，本发明的范围之外的比较例1的光学玻璃，其磨耗度变高。
如表1中所示的那样，实施例1、2、6、10、11、13和16的光学玻璃的相对折射率的温度系数(20～40℃)为-6.0×10-6℃-1以上，在所希望的范围内。
进而，使用本发明的实施例的光学玻璃，形成研磨加工用预成型坯后，进行研削和研磨，加工成透镜和棱镜的形状。另外，使用本发明的实施例的光学玻璃，形成精密压制成形用预成型坯，并将精密压制成形用预成型坯进行精密压制成形加工而加工成透镜和棱镜的形状。在任一情况下，都可以加工成各种透镜及棱镜的形状。
Claims (8)
1.一种光学玻璃，其中，作为阳离子成分含有P5+、A13+和Mg2+，作为阴离子成分含有O2-和F-，
以阳离子％(摩尔％)表示，Li+的含有率为10％以下，
Mg2+含有率(阳离子％)和Ca2+含有率(阳离子％)的总和与碱土金属的总含有率(R2+：阳离子％)之比((Mg2++Ca2+)/R2+)为0.583～0.624，
该光学玻璃的磨耗度为440以下。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其中，Mg2+含有率(阳离子％)与碱土金属的总含有率(R2+：阳离子％)之比(Mg2+/R2+)为0.30以上。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，折射率(nd)为1.50～1.60，阿贝数(νd)为60～80。
4.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，部分色散比(θg，F)为0.530以上。
5.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，
P5+的含有率为20～55％、
Al3+的含有率为5～20％、
Mg2+的含有率为0.1～30％、
Ca2+的含有率为0.1～30％、
Sr2+的含有率为0～20％、
Ba2+的含有率为0.1～25％、
R2+的含有率为30～70％、
Zn2+的含有率为0～15％；
以阴离子％(摩尔％)表示，
F-的含有率为20～70％。
6.一种光学元件，其由权利要求1～5中任一项所述的光学玻璃形成。
7.一种研磨加工用和/或精密压制成形用的预成型坯，其由权利要求1～5中任一项所述的光学玻璃形成。
8.一种光学元件，其为将权利要求7所述的预成型坯精密压制而成。
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