CN103058515B - 光学玻璃、光学元件及预成型品 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供可在更宽温度范围内、得到所期望的成像特性等光学特性的光学玻璃、使用该光学玻璃的预成型品及光学元件。本发明的光学玻璃含有P⁵⁺、Al³⁺及Mg²⁺作为阳离子成分，含有O^2‑及F^‑作为阴离子成分，相对折射率(589.29nm)的温度系数(20～40℃)为‑6.0×10^‑6(℃^‑1)以上。本发明的预成型品及光学元件由上述光学玻璃形成。

Description

光学玻璃、光学元件及预成型品

技术领域

本发明涉及光学玻璃、光学元件及预成型品。

背景技术

光学设备的透镜系统通常组合具有不同光学性质的多片玻璃透镜进行设计。近年来，为了进一步扩展多样化的光学设备的透镜系统设计的自由度，将以往未使用的具有光学特性的光学玻璃作为球面及非球面透镜等光学元件使用。尤其是，当进行光学设计时，出于减小光学系统整体中的色差的目的，而开发了折射率或分散倾向不同的光学玻璃。

在制作光学元件的光学玻璃中，特别是对可实现光学元件的轻质化及小型化的、具有高折射率(nd)和高阿贝数(vd)的玻璃的需求非常强烈。作为上述高折射率低分散玻璃，例如，作为具有1.50以上1.60以下的折射率、具有60以上80以下的阿贝数的光学玻璃，已知有以专利文献1～4为代表那样的玻璃。

[专利文献1]日本特开平01-219037号公报

[专利文献2]日本特开2007-099525号公报

[专利文献3]日本特开2009-256149号公报

[专利文献4]日本特开2010-235429号公报

发明内容

近年来，安装到投影仪、复印机、激光打印机及广播用器材等光学设备中的光学元件在更严苛的温度环境下的使用增加。例如对于投影仪，为了适应小型化及高分辨率化的要求，需要使用高亮度的光源及经高精密化的光学系统。特别是使用高亮度的光源时，由于光源发出的热的影响，使用构成光学系统的光学元件时的温度易发生较大变动，其温度达到100℃以上的情况也比较多。此时，使用经高精密化的光学系统时，因温度的变动而导致对光学系统的成像特性等的影响变大，无法忽视，因此要求构成不发生温度变动导致的光学特性变动的光学系统。

另外，如具有高分辨率的光学设备的光学系统那样，在对折射率要求极高精度的光学系统中，也存在不能忽视使用温度对成像特性等的影响的情况。

然而，就如专利文献1～4中记载那样的以往的光学玻璃而言，温度变动导致的光学特性的变动大。也就是说，希望开发出在具有高折射率和高阿贝数的基础上、不发生温度变动导致的光学特性的变动的光学玻璃。

本发明的目的在于解决上述课题。

即，本发明的目的在于提供可在更宽温度范围内、得到所期望的成像特性等光学特性的光学玻璃、和使用该光学玻璃的预成型品及光学元件。

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。具体而言，本发明提供：

(1)一种光学玻璃，其中，含有P⁵⁺、Al³⁺及Mg²⁺作为阳离子成分，含有O^2-及F^-作为阴离子成分；

相对折射率(589.29nm)的温度系数(20～40℃)为-6.0×10^-6(℃^-1)以上。

(2)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，含有20～55％的P⁵⁺、1～20％的Al³⁺及0.1～30％的Mg²⁺。

(3)如(1)或(2)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

Ca²⁺的含有率为0～30％，

Sr²⁺的含有率为0～30％，

Ba²⁺的含有率为0～30％。

(4)如(1)～(3)中任一项所述的光学玻璃，其中，碱土金属的总含有率(R²⁺：阳离子％)为30～70％。

(5)如(1)～(4)中任一项所述的光学玻璃，其中，Mg²⁺含有率及Ca²⁺含有率的总计(阳离子％)为7.5～50％。

(6)如(1)～(5)中任一项所述的光学玻璃，其中，Mg²⁺含有率及Ca²⁺含有率的总计相对于碱土金属的总含有率(R²⁺：阳离子％)的比例((Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺)为0.25以上。

(7)如(1)～(6)中任一项所述的光学玻璃，其中，以阴离子％(摩尔％)表示，

F^-的含有率为20～70％，

O^2-的含有率为30～80％。

(8)如(1)～(7)中任一项所述的光学玻璃，其中，Mg²⁺含有率(阳离子％)相对于P⁵⁺含有率(阳离子％)的比例(Mg²⁺/P⁵⁺)为0.25以上。

(9)如(1)～(8)中任一项所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

La³⁺的含有率为0～10％，

Gd³⁺的含有率为0～10％，

Y³⁺的含有率为0～10％，

Yb³⁺的含有率为0～10％，

Lu³⁺的含有率为0～10％。

(10)如(1)～(9)中任一项所述的光学玻璃，其中，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺的总含有率(Ln³⁺：阳离子％)为0～20％。

(11)如(1)～(10)中任一项所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

Li⁺的含有率为0～20％，

Na⁺的含有率为0～10％，

K⁺的含有率为0～10％。

(12)如(1)～(11)中任一项所述的光学玻璃，其中，碱金属的总含有率(Rn⁺：阳离子％)为20％以下。

(13)如(1)～(12)中任一项所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

Si⁴⁺的含有率为0～10％，

B³⁺的含有率为0～15％，

Zn²⁺的含有率为0～30％，

Nb⁵⁺的含有率为0～10％，

Ti⁴⁺的含有率为0～10％，

Zr⁴⁺的含有率为0～10％，

Ta⁵⁺的含有率为0～10％，

W⁶⁺的含有率为0～10％，

Ge⁴⁺的含有率为0～10％，

Bi³⁺的含有率为0～10％，

Te⁴⁺的含有率为0～15％。

(14)如(1)～(13)中任一项所述的光学玻璃，利用基于“JOGIS10-1994光学玻璃的磨耗度的测定方法”的测定方法测定的磨耗度为600以下。

(15)一种光学元件，由(1)～(14)中任一项所述的光学玻璃构成。

(16)一种用于研磨加工及/或精密加压成型的预成型品，由(1)～(14)中任一项所述的光学玻璃构成。

(17)一种光学元件，是对(16)所述的预成型品进行精密加压而形成的。

通过本发明，可提供可在更宽温度范围内、高精度地得到所期望的成像特性等光学特性的光学玻璃、和使用该光学玻璃的预成型品及光学元件。

具体实施方式

本发明的光学玻璃含有P⁵⁺、Al³⁺及Mg²⁺作为阳离子成分，含有O^2-及F^-作为阴离子成分；相对折射率(589.29nm)的温度系数(20～40℃)为-6.0×10^-6(℃^-1)以上。通过除了含有P⁵⁺之外还含有Al³⁺及Mg²⁺作为阳离子成分、且除了含有O^2-之外还含有F^-作为阴离子成分，可提高光学玻璃的相对折射率的温度系数。因此，可在更宽温度范围内高精度地得到所期望的成像特性等光学特性，从而可得到可有助于光学系统的高分辨率化及小型化的光学玻璃。

以下也将上述光学玻璃称为“本发明的光学玻璃”。

以下，对本发明的光学玻璃进行说明。本发明不限于以下的方案，可在本发明目的的范围内进行适当改变来实施。需要说明的是，有时在说明重复之处省略说明，但不限定发明的主旨。

<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，只要没有特别说明，各成分的含有率均以基于摩尔比的阳离子％或阴离子％表示。此处，“阳离子％”及“阴离子％”(以下，有时表示为“阳离子％(摩尔％)”及“阴离子％(摩尔％)”)是如下地表示玻璃中含有的各成分的含有率的组成：将本发明的光学玻璃的玻璃构成成分分为阳离子成分及阴离子成分，分别地将总比例作为100摩尔％，表示玻璃中含有的各成分的含有率。

需要说明的是，各成分的离子价仅为方便地使用的代表值，因而并不区别于其他离子价的物质。存在光学玻璃中存在的各成分的离子价为代表值以外的离子价的可能性。例如，P通常以离子价为5价的状态存在于玻璃中，因而，在本说明书中，表示为“P⁵⁺”，但存在以其他离子价的状态存在的可能性。这样，即使严格来讲以其他离子价的状态存在，在本说明书中也作为各成分以代表值的离子价存在于玻璃中的情况处理。

[关于阳离子成分]

本发明的光学玻璃包含P⁵⁺。P⁵⁺的含有率优选为20～55％。

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。因为上述性质强，P⁵⁺的含有率的下限优选20.0％、较优选25.0％、更优选30.0％。

另一方面，P⁵⁺的含有率多时，具有降低阿贝数的性质。因为上述性质强，P⁵⁺的含有率的上限优选55.0％、较优选50.0％、较优选45.0％、较优选41.0％、更优选37.0％。

P⁵⁺可使用Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、Zn(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等作为原料在玻璃内含有。

本发明的光学玻璃包含Al³⁺。Al³⁺的含有率优选1～20％。

Al³⁺具有提高玻璃的耐失透性、降低磨耗度、提高相对折射率的温度系数的性质。因为上述性质强，Al³⁺的含有率的下限优选1.0％、较优选5.0％、较优选7.0％、更优选9.7％。

另一方面，Al³⁺的含有率多时，具有降低玻璃的折射率的性质。因为上述性质强，Al³⁺的含有率的上限优选20.0％、较优选18.0％、更优选16.0％。

Al³⁺可使用Al(PO₃)₃、AlF₃、Al₂O₃等作为原料在玻璃内含有。

本发明的光学玻璃包含Mg²⁺。Mg²⁺的含有率优选0.1～30％。

Mg²⁺具有提高玻璃的耐失透性、降低磨耗度、提高相对折射率的温度系数的性质。因为上述性质强，Mg²⁺的含有率的下限优选0.1％、较优选2.0％、较优选5.0％、较优选10.0％，更优选大于11.0％。

另一方面，Mg²⁺的含有率多时，具有降低玻璃的折射率的性质。因为上述性质强，Mg²⁺的含有率的上限优选30.0％、较优选25.0％、更优选20.0％。

Mg²⁺可使用MgO、MgF₂等作为原料在玻璃内含有。

本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有Ca²⁺。Ca²⁺的含有率优选30％以下。

Ca²⁺具有提高玻璃的耐失透性、抑制折射率的降低、降低磨耗度、提高相对折射率的温度系数的性质。因为上述性质强，Ca²⁺的含有率的下限优选0.1％、较优选5.0％，更优选大于10.0％。

另一方面，Ca²⁺的含有率多时，反而具有降低玻璃的耐失透性、降低折射率的性质。因为上述性质强，Ca²⁺的含有率的上限优选30.0％、较优选20.0％、更优选16.0％。

Ca²⁺可使用Ca(PO₃)₂、CaCO₃、CaF₂等作为原料在玻璃内含有。

本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有Sr²⁺。Sr²⁺的含有率优选30％以下。

Sr²⁺具有提高玻璃的耐失透性、抑制折射率的降低的性质。因为上述性质强，Sr²⁺的含有率的下限可优选0.1％、较优选1.0％、更优选2.0％。

另一方面，Sr²⁺的含有率多时，反而具有降低玻璃的耐失透性、降低折射率的性质。因为上述性质强，Sr²⁺的含有率的上限优选30.0％、较优选20.0％、更优选14.0％。

Sr²⁺可使用Sr(NO₃)₂、SrF₂等作为原料在玻璃内含有。

本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有Ba²⁺。Ba²⁺的含有率优选30％以下。

Ba²⁺具有提高玻璃的耐失透性、维持低分散性、提高折射率的性质。因为上述性质强，Ba²⁺的含有率的下限可优选0.1％、较优选1.0％、较优选5.0％、较优选10.0％、较优选12.0％、更优选14.0％。

另一方面，Ba²⁺的含有率多时，反而具有降低玻璃的耐失透性、降低相对折射率的温度系数的性质。因为上述性质强，Ba²⁺的含有率的上限优选30.0％、较优选25.0％、较优选20.0％、更优选17.1％以下。

Ba²⁺可使用Ba(PO₃)₂、BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等作为原料在玻璃内含有。

碱土金属在本发明中是指选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺中的一种以上。另外，有时将选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺中的一种以上表示为R²⁺。

另外，R²⁺的总含有率是指上述4种离子中1种以上的总含有率(例如Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺)。

R²⁺的总含有率优选30～70％。通过使R²⁺的总含有率在上述范围内，可得到耐失透性更高的玻璃。

R²⁺的总含有率的下限优选30.0％、较优选35.0％、较优选40.0％、更优选44.0％。另一方面，R²⁺的总合有率的上限优选70.0％、较优选65.0％、较优选60.0％、更优选55.0％。

本发明的光学玻璃中，Mg²⁺及Ca²⁺的总含有率优选为7.5～50％。通过使上述总含有率多，可提高相对折射率的温度系数。因此，(Mg²⁺+Ca²⁺)的下限优选7.5％、较优选12.5％、更优选25.0％。

另一方面，上述总含有率多时，具有降低玻璃的耐失透性、降低折射率的性质。因为上述性质强，(Mg²⁺+Ca²⁺)的上限优选50.0％、较优选40.0％、更优选35.0％。

本发明的光学玻璃中，Mg²⁺含有率(阳离子％)及Ca²⁺含有率(阳离子％)的总计相对于碱土金属的总含有率(R²⁺：阳离子％)的比例((Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺)优选为0.25以上。

通过使Mg²⁺及Ca²⁺的总含有率相对于R²⁺的比率大，可提高相对折射率的温度系数、降低磨耗度。因此，(Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺的下限优选0.25、较优选0.31、较优选0.36、较优选0.41、更优选0.50。

另一方面，(Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺的上限也可以是1。但是，Mg²⁺及Ca²⁺的总含有率相对于R^{2 +}的比率大时，具有降低玻璃的耐失透性、降低折射率的性质。因为上述性质强，(Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺的上限可优选0.90、较优选0.80、较优选0.70、更优选0.65。

另外，本发明的光学玻璃中，Mg²⁺含有率(阳离子％)相对于P⁵⁺含有率(阳离子％)的比例(Mg²⁺/P⁵⁺)优选为0.25以上。

通过增大提高相对折射率的温度系数的作用强的Mg²⁺的含有率相对于玻璃形成成分P⁵⁺的含有率的比率，可进一步提高玻璃的相对折射率的温度系数。因此，(Mg²⁺/P⁵⁺)的下限优选0.25、较优选0.30、较优选0.35、更优选0.42。

另一方面，该比率的Mg²⁺+的含有率相对于P⁵⁺的含有率的比率大时，具有降低玻璃的耐失透性、降低折射率的性质。因为上述性质强，(Mg²⁺/P⁵⁺)的上限可优选1.00、较优选0.90、较优选0.80、更优选0.70。

La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺具有维持低分散性、提高折射率、进而提高耐失透性的性质。因为上述性质强，本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可包含选自La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺中的1种以上的成分。

另一方面，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺的含有率分别优选为10％以下。La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺的含有率多时，反而具有由于玻璃的稳定性恶化而导致变得容易失透的性质。因为上述性质强，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺的含有率各自的上限优选10.0％、较优选8.0％、较优选5.0％、更优选3.0％。

La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺可使用La₂O₃、LaF₃、Gd₂O₃、GdF₃、Y₂O₃、YF₃、Yb₂O₃、Lu₂O₃等作为原料在玻璃内含有。

Ln³⁺在本发明中是指选自Y³⁺、La³⁺、Gd³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺中的至少一种。另外，Ln³⁺的总含有率是指上述5种离子的总含有率(Y³⁺+La³⁺+Gd³⁺+Yb³⁺+Lu³⁺)。

本发明的光学玻璃中，Ln³⁺的总含有率优选20％以下。Ln³⁺的含有率多时，具有变得容易失透的性质。因为上述性质强，Ln³⁺的总含有率的上限优选20.0％、较优选15.0％、较优选10.0％、较优选5.0％、更优选3.0％。Ln³⁺的总含有率还可小于2.0％，还可小于1.0％。需要说明的是，Ln³⁺为任选成分，因此，本发明的光学玻璃中也可不包含Ln³⁺。

Li⁺、Na⁺及K⁺具有在维持玻璃形成时的耐失透性的同时、降低玻璃化温度(Tg)的性质。因为上述性质强，本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有选自Li⁺、Na⁺及K⁺中的1种以上。

另一方面，Li⁺的含有率优选20％以下，Na⁺及K⁺的含有率分别优选为10％以下。Li⁺、Na⁺及K⁺的含有率多时，具有玻璃的磨耗度变高、化学耐久性恶化的性质。因为上述性质强，Li⁺的含有率的上限较优选20.0％、较优选15.0％、更优选10.0％。另外，Na⁺和K⁺的含有率的上限分别地优选10.0％、较优选8.0％、更优选5.0％。

Li⁺、Na⁺及K可使用Li₂CO₃、LiNO₃、LiF、Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆、K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等作为原料在玻璃内含有。

本发明中Rn⁺是指选自Li⁺、Na⁺及K⁺中的至少一种。另外，Rn⁺的总含有率是指上述3种离子的总含有率(Li⁺+Na⁺+K⁺)。

本发明的光学玻璃中，Rn⁺的总含有率优选20％以下。Rn⁺的总含有率多时，还具有玻璃的磨耗度变大、化学耐久性恶化的性质。因为上述性质强，Rn⁺的总含有率的上限优选20.0％、较优选15.0％、更优选10.0％。

Si⁴⁺具有提高玻璃的耐失透性、提高折射率、降低磨耗度的性质。因此，本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有Si⁴⁺。

另一方面，Si⁴⁺的含有率优选10％以下。Si⁴⁺的含有率多时，反而具有玻璃变得容易失透的性质。因为上述性质强，Si⁴⁺的含有率的上限优选10.0％、较优选8.0％、更优选5.0％。

Si⁴⁺可使用SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作为原料在玻璃内含有。

B³⁺具有提高玻璃的耐失透性、提高折射率、降低磨耗度的性质。因此，本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有B³⁺。

另一方面，B³⁺的含有率优选15％以下。B³⁺的含有率多时，具有化学耐久性恶化的性质。因为上述性质强，B³⁺的含有率的上限优选15.0％、较优选8.0％、较优选5.0％、更优选3.0％。

B³⁺可使用H₃BO₃、Na₂B₄O₇、BPO₄等作为原料在玻璃内含有。

Zn²⁺具有提高玻璃的耐失透性的性质。因此，本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有Zn²⁺。

另一方面，Zn²⁺的含有率优选30％以下。Zn²⁺的含有率多时，具有玻璃的磨耗度恶化、折射率变低的性质。因为上述性质强，Zn²⁺的含有率的上限优选30.0％、较优选12.0％、较优选8.0％、较优选4.0％、更优选2.0％。

Zn²⁺可使用Zn(PO₃)₂、ZnO、ZnF₂等作为原料在玻璃内含有。

Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺具有提高玻璃的折射率的性质。此外，Nb⁵⁺具有提高化学耐久性的性质，W⁶⁺具有降低玻璃化温度的性质。因此，本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有选自Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺中的1种以上。

另一方面，Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺的含有率分别优选10％以下。Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺的含有率多时，具有阿贝数变低的性质。此外，Ti⁴⁺及W⁶⁺的含有率多时，具有玻璃着色的性质。因为上述性质强，Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺的含有率的上限分别地优选10.0％、较优选8.0％、更优选5.0％。

Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺可使用Nb₂O₅、TiO₂、WO₃等作为原料在玻璃内含有。

Zr⁴⁺具有提高玻璃的折射率的性质。因此，本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有Zr⁴⁺。

另一方面，Zr⁴⁺的含有率优选10％以下。Zr⁴⁺的含有率多时，具有产生玻璃中成分的挥发造成的波筋的性质。因为上述性质强，Zr⁴⁺的含有率的上限优选10.0％、较优选8.0％、更优选5.0％。

Zr⁴⁺可使用ZrO₂、ZrF₄等作为原料在玻璃内含有。

Ta⁵⁺具有提高玻璃的折射率的性质。因此，本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有Ta⁵⁺。

另一方面，Ta⁵⁺的含有率优选10％以下。Ta⁵⁺的含有率多时，具有玻璃变得容易失透的性质。因为上述性质强，Ta⁵⁺的含有率的上限优选10.0％、较优选8.0％、更优选5.0％。

Ta⁵⁺可使用Ta₂O₅等作为原料在玻璃内含有。

Ge⁴⁺具有提高玻璃的折射率、提高耐失透性的性质。因此，本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有Ge⁴⁺。

另一方面，Ge⁴⁺的含有率优选10％以下。Ge⁴⁺的含有率多时，玻璃的材料成本上升。因此，Ge⁴⁺的含有率的上限优选10.0％、较优选8.0％、更优选5.0％。

Ge⁴⁺可使用GeO₂等作为原料在玻璃内含有。

Bi³⁺及Te⁴⁺具有提高玻璃的折射率、降低玻璃化温度的性质。本发明的光学玻璃中，作为任选成分，还可含有Bi³⁺或Te⁴⁺。

另一方面，Bi³⁺的含有率优选10％以下，Te⁴⁺的含有率优选15％以下。Bi³⁺及Te⁴⁺的含有率多时，具有玻璃着色、变得容易失透的性质。因为上述性质强，Bi³⁺的含有率的上限，优选10.0％、较优选8.0％、更优选5.0％。另外，Te⁴⁺的含有率的上限优选15.0％、较优选10.0％、较优选8.0％、更优选5.0％。

Bi³⁺及Te⁴⁺可使用Bi₂O₃、TeO₂等作为原料在玻璃内含有。

[关于阴离子成分]

本发明的光学玻璃包含F^-。F^-的含有率优选为20～70％。

F^-具有提高玻璃的异常分散性及阿贝数、使玻璃难以失透的性质。因为上述性质强，F-的含有率的下限优选20.0％、较优选30.0％、较优选35.0％、更优选38.0％。

另一方面，F^-的含有率多时，具有过度提高玻璃的阿贝数、降低磨耗度的性质。因为上述性质强，F^-的含有率的下限优选70.0％、较优选60.0％、较优选50.0％、更优选48.0％。

F^-可使用AlF₃、MgF₂、BaF₂等各种阳离子成分的氟化物作为原料在玻璃内含有。

本发明的光学玻璃包含O^2-。O^2-的含有率优选30～80％。

O^2-具有抑制玻璃的失透、抑制磨耗度的上升的性质。因为上述性质强，O^2-的含有率的下限优选30.0％、较优选40.0％、较优选45.0％、更优选50.0％。

另一方面，为了容易获得其他阴离子成分带来的效果，O^2-的含有率的上限较优选80.0％、较优选70.0％、较优选66.0％、更优选62.0％。

另外，从抑制玻璃的失透的观点考虑，O^2-的含有率与F^-的含有率的总计优选以98.0％、较优选以99.0％为下限，更优选为100％。

O^2-可使用Al₂O₃、MgO、BaO等各种阳离子成分的氧化物、Al(PO)₃、Mg(PO)₂、Ba(PO)₂等各种阳离子成分的磷酸盐等作为原料在玻璃内含有。

[关于其他成分]

本发明的光学玻璃中，在无损于本申请发明的玻璃的特性的范围内，可根据需要添加其他成分。

[关于不应含有的成分]

接下来，对本发明的光学玻璃中不应含有的成分、及不优选含有的成分进行说明。

对于除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外的V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等过渡金属的阳离子来说，即使在少量地单独或复合含有时，也会有玻璃着色、在可见区域的特定的波长发生吸收的性质，因而，尤其是在使用可见区域的波长的光学玻璃中，优选实质上不含上述过渡金属的阳离子。

对于Pb、Th、Cd、T1、Os、Be及Se的阳离子来说，作为有害的化学物质，近年来有控制其使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序中，甚至在加工工序、及产品化后的处分中也需要进行环境对策上的措施。因此，当重视环境上的影响时，除了不可避免的混入之外，优选实质上不含上述阳离子。由此，光学玻璃变得实质上不含污染环境的物质。因此，即使不采取特别的环境对策上的措施，也可对该光学玻璃进行制造、加工和废弃。

Sb或Ce的阳离子作为脱泡剂有用，但其作为对环境不利的成分，近年来，倾向于在光学玻璃不含有上述阳离子。因此，本发明的光学玻璃中，从上述观点考虑，优选不含Sb和Ce。

[制造方法]

对于本发明的光学玻璃的制造方法没有特别限制。例如，可如下制造：均匀地混合上述原料使得各成分在规定的含有率的范围内，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并进行粗熔融，然后放入铂坩埚、铂合金坩埚或铱坩埚中，在900～1200℃的温度范围内进行2～10小时熔融，搅拌均匀并进行除泡等，然后，将温度降低至850℃以下，然后进行精加工搅拌，除去波筋，浇铸至金属模中，进行缓慢冷却。

[物性]

本发明的光学玻璃具有高相对折射率的温度系数(dn/dT)。更具体而言，就本发明的光学玻璃而言，相对折射率(589.29nm)的温度系数(20～40℃)的下限优选-6.0×10^-6℃^-1、较优选-5.5×10^-6℃^-1、更优选-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，因而，可在更宽温度范围内、高精度地发挥所期望的光学特性。

另一方面，相对折射率的温度系数在正方向过大时，光学元件的温度变化引起的折射率的变化反而变大。因此，就本发明的光学玻璃而言，相对折射率的温度系数的上限可优选6.0×10^-6℃^-1、较优选5.5×10^-6℃^-1、更优选5.0×10^-6℃^-1。较优选本发明的光学玻璃具有的相对折射率的温度系数的绝对值小。最优选为0。

需要说明的是，相对折射率的温度系数用在与光学玻璃温度相同的空气中、一边照射波长589.29nm的光一边使光学玻璃的温度发生变化时的、每1℃温度的折射率的变化量(×10^-6/℃)来表示。

本发明的光学玻璃只要是含有P⁵⁺及F^-的氟磷酸盐玻璃，对其光学常数就不特别限定，但特别优选具有高折射率(nd)、并且具有低分散性(高阿贝数)。

本发明的光学玻璃优选折射率(nd)为1.50以上1.60以下。更具体而言，就本发明的光学玻璃而言，折射率的下限优选1.50、较优选1.51、较优选1.52。另外，就本发明的光学玻璃而言，折射率的上限优选1.58、较优选1.57、较优选1.55。

本发明的光学玻璃优选阿贝数(vd)为60以上80以下。更具体而言，就本发明的光学玻璃而言，阿贝数的下限优选60、较优选65、较优选70、更优选73。另一方面，就本发明的光学玻璃而言，阿贝数的上限优选80、较优选78、更优选77。

由此，由于即使在谋求光学设计的自由度扩展、进而谋求元件的薄型化时也可得到所期望的光的折射量，因而可实现光学系统的高精度化及小型化。

需要说明的是，折射率(nd)及阿贝数(vd)是指基于日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003进行测定而得到的值。

本发明的光学玻璃优选磨耗度低。由此，可降低光学玻璃超出必要的磨耗或损伤，对光学玻璃进行研磨加工的处理变得容易，因而，可容易进行研磨加工。本发明的光学玻璃的磨耗度的上限优选600、较优选550、较优选500、较优选450、更优选430。

另一方面，摩耗度过低时，反而存在研磨加工变难的倾向。因此，本发明的光学玻璃的摩耗度的下限可优选80、较优选100、更优选120。

需要说明的是，摩耗度是指依据“JOGIS10-1994光学玻璃的磨耗度的测定方法”进行测定而得到的值。

[预成型品及光学元件]

本发明的光学玻璃对于多种光学元件及光学设计有用，其中，特别优选如下方案：由本发明的光学玻璃形成预成型品，对该预成型品使用研磨加工或精密加压成型等手段制成透镜或棱镜、反射镜(mirror)等。由此，当使用照相机或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。尤其是，本发明的光学玻璃由于温度变化造成的折射率的变动小，因而即使用于例如投影仪那样的在使用时变得高温的用途，也可实现高精细且高精度的成像特性。此处，对制造预成型品材料的方法没有特别限定，可使用例如日本特开平8-319124中记载的玻璃料滴的成型方法、或如日本特开平8-73229中记载的光学玻璃的制造方法及制造装置那样直接由熔融玻璃制造预成型品材料的方法。另外，也可采用对由光学玻璃形成的条带材料进行研削研磨等冷加工来制造的方法。

[实施例]

将作为本发明的光学玻璃的实施例1～3及比较例1的玻璃的组成(以阳离子％表示或阴离子％表示的摩尔％表示)、折射率(nd)、阿贝数(vd)、相对折射率的温度系数(dn/dT)及磨耗度(Aa)示于表1。需要说明的是，以下的实施例仅为例示目的，本发明并不仅限于这些实施例。

本发明的实施例1～3及比较例1的光学玻璃均选用各自相当的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、偏磷酸化合物等通常的用于氟磷酸盐玻璃的高纯度原料作为各成分的原料。在按照表1所示的各实施例的组成比例进行称量并进行均匀混合后，投入到铂坩埚中，根据玻璃组成的熔融难易度在电炉中在900～1200℃的温度范围内进行2～10小时熔解，搅拌均匀并进行除泡等，然后将温度降低至850℃以下，然后浇铸至金属模中，进行缓慢冷却来制备玻璃。

此处，基于日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003对实施例1～3及比较例1的光学玻璃的折射率(nd)及阿贝数(vd)进行了测定。需要说明的是，作为本测定中使用的玻璃，使用对于退火条件使缓慢冷却降低速度为-25℃/hr、在缓慢冷却炉中进行处理而得到的玻璃。

另外，实施例1～3及比较例1的光学玻璃的相对折射率的温度系数(dn/dT)使用如下方法中的干涉法进行测定，所述方法为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”中记载的方法。

另外，磨耗度依据“JOGIS10-1994光学玻璃的磨耗度的测定方法”进行测定。即，将样品装载于距铸铁制平模的中心为80mm的固定位置，所述样品为30×30×10mm尺寸的玻璃角板，所述铸铁制平模在水平方向以每分钟60转的转速旋转，一边垂直施加9.8N(1kgf)的负荷，一边每5分钟地供给研磨液进行摩擦，所述研磨液是向20mL水中添加10g#800(平均粒径20μm)的研磨材料(氧化铝质A磨粒)而得到的，测定研磨前后的样品质量，求出磨耗质量。按照同样的方法，求出日本光学硝子工业会指定的标准样品的磨耗质量，按照下式进行计算。

磨耗度＝{(样品的磨耗质量/比重)/(标准样品的磨耗质量/比重)}×100。

[表1]

如表1所示，就本发明的实施例1～3的光学玻璃而言，相对折射率的温度系数(20～40℃)均为-6.0×10^-6℃^-1以上，在所期望的范围内。另一方面，就在本发明的范围之外的比较例1而言，该相对折射率的温度系数在-6.0×10^-6℃^-1以下。由此可知，与比较例1的玻璃相比，本发明的实施例的光学玻璃的相对折射率的温度系数高。

另外，就本发明的实施例的光学玻璃而言，折射率均为1.50以上、更详细地说为1.53以上，在所期望的范围内。另外，就本发明的实施例的光学玻璃而言，阿贝数均为60以上、更详细地说为74以上，在所期望的范围内。另外，就本发明的实施例的光学玻璃而言，磨耗度均为600以下，在所期望的范围内。

由此可知，就本发明的实施例的光学玻璃而言，折射率及阿贝数在所期望的范围内，相对折射率的温度系数高，而且，磨耗度小。由此可推知，就本发明的实施例的光学玻璃而言，可在更宽温度范围内高精度地得到所期望的成像特性等光学特性，因此，可有助于光学系统的高分辨率化及小型化。

此外，使用本发明的实施例的光学玻璃，形成研磨加工用预成型品，然后进行研削及研磨，加工为透镜及棱镜形状。另外，使用本发明的实施例的光学玻璃，形成精密加压成型用的预成型品，对该预成型品进行精密加压成型加工，加工为透镜及棱镜的形状。上述情况均可加工为多种透镜及棱镜形状。

以上，以例示目的对本发明进行了详细说明，但本实施例仅为例示目的，应当理解，本领域技术人员可在不超出本发明的思想及范围的情况下对本发明进行多种改变，这些改变也包含在本发明的范围之内。

Claims (15)

1.一种光学玻璃，其中，含有20～55阳离子％的P⁵⁺、1～20阳离子％的Al³⁺及10.0～30阳离子％的Mg²⁺作为阳离子成分，含有O^2-及F^-作为阴离子成分；

以阳离子％表示，Mg²⁺含有率相对于P⁵⁺含有率的比例Mg²⁺/P⁵⁺为0.44以上，

20～40℃的温度范围内的、相对于波长589.29nm的光的相对折射率的温度系数为－6.0×10^-6℃^-1以上。

2.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％表示，

Ca²⁺的含有率为0～30％，

Sr²⁺的含有率为0～30％，

Ba²⁺的含有率为0～30％。

3.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％表示，碱土金属的总含有率R²⁺为30～70％。

4.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％表示，Mg²⁺含有率及Ca²⁺含有率的总计为12.5～50％。

5.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％表示，Mg²⁺含有率及Ca²⁺含有率的总计相对于碱土金属的总含有率R²⁺的比例(Mg²⁺+Ca²⁺)/R²⁺为0.25以上。

6.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阴离子％表示，

F^-的含有率为20～70％，

O^2-的含有率为30～80％。

7.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％表示，

La³⁺的含有率为0～10％，

Gd³⁺的含有率为0～10％，

Y³⁺的含有率为0～10％，

Yb³⁺的含有率为0～10％，

Lu³⁺的含有率为0～10％。

8.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％表示，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Yb³⁺及Lu³⁺的总含有率Ln³⁺为0～20％。

9.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％表示，

Li⁺的含有率为0～20％，

Na⁺的含有率为0～10％，

K⁺的含有率为0～10％。

10.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％表示，碱金属的总含有率Rn⁺为20％以下。

11.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％表示，

Si⁴⁺的含有率为0～10％，

B³⁺的含有率为0～15％，

Zn²⁺的含有率为0～30％，

Nb⁵⁺的含有率为0～10％，

Ti⁴⁺的含有率为0～10％，

W⁶⁺的含有率为0～10％，

Zr⁴⁺的含有率为0～10％，

Ta⁵⁺的含有率为0～10％，

Ge⁴⁺的含有率为0～10％，

Bi³⁺的含有率为0～10％，

Te⁴⁺的含有率为0～15％。

12.如权利要求1所述的光学玻璃，利用基于“JOGIS10-1994光学玻璃的磨耗度的测定方法”的测定方法测定的磨耗度为600以下。

13.一种光学元件，由权利要求1至12中任一项所述的光学玻璃构成。

14.一种用于研磨加工及/或精密加压成型的预成型品，由权利要求1至12中任一项所述的光学玻璃构成。

15.一种光学元件，是对权利要求14所述的预成型品进行精密加压而形成的。