CN1903765A - 光学玻璃、光学元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种具有高折射率、低色散以及异常部分色散性能的光学玻璃、其具有极好的可加工性，作为异常部分色差玻璃在抑制色差方面极佳，含有作为主要阳离子成分的P⁵⁺、Al³⁺和选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺以及Ba²⁺的碱土金属离子以及作为主要阴离子成分的F^－和O^2－，其中基于阳离子百分比，Ba²⁺的含量与由Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺以及Ba²⁺组成的R²⁺总含量的比率，即Ba²⁺/R²⁺为0.01或更大，但低于0.5，且具有68或者更大的阿贝数(νd)，和具有68或者更大阿贝数(νd)，0.535或者更大部分色散比率以及500或者更低摩擦磨损的光学玻璃以及将在抛光步骤中抛光，从而用于制造光学元件，且其为具有500或者更低摩擦磨损的氟磷酸盐玻璃的光学玻璃。

Description

光学玻璃、光学元件及其制造方法

技术领域

[0001]本发明涉及光学玻璃、光学元件及其制造方法。更特别地，本发明涉及具有高折射率、低色散以及异常部分色散性能(anomalouspartial dispersion properties)的光学玻璃、由上述玻璃形成的光学元件以及用于制造该光学元件的方法，该玻璃适于用作用于照相机或者投影仪镜头的玻璃，且具有极好的可加工性。

背景技术

[0002]在光学系统如照相机等中，通常为了“消色差性”使用一设计，其中结合具有不同阿贝数的玻璃以去除镜头的色差。结合阿贝数极其不同的玻璃可对上述去除产生极大的影响。特别地，二级消色差需要异常部分色散玻璃，该玻璃具有与常规光学玻璃不同的部分色散比率。作为具有很大阿贝数，且具有异常部分色散性能的光学玻璃，已将具有80或更大阿贝数的氟磷酸盐玻璃投入实际使用。但是，由于这些氟磷酸盐玻璃具有1.5或更小的折射率，它们不适于具有很大屈光力的镜头。

[0003]另一方面，作为折射率超过1.5的异常部分色散玻璃，例如在此公开了氟磷酸盐玻璃，其具有1.54-1.60的折射率，阿贝数为68-75，部分色散比率至少为0.537(例如参见JP-A-4-43854)。但是，该氟磷酸盐玻璃机械性能和热性能很差，且还有一个问题就是其摩擦磨损很大以及其可加工性很差。因此，其必然增加了加工成本，且其很难提供价格比较低廉的高性能镜头。

[0004]作为轻型的异常部分色散玻璃，还推荐了一种光学玻璃，其具有1.54-1.60的折射率，70-80的阿贝数以及低于4.1的比重(例如参见JP-A-2003-160356)。这种光学玻璃重量很轻，且光学性能极好，但是不能说该玻璃在机械性能、热性能以及摩擦磨损中的任一性能都能充分令人满意。

发明内容

[本发明将要解决的问题]

[0005]在这种情况下，本发明的目的在于提供高折射率、低色散的光学玻璃、由上述光学玻璃形成的光学元件如高性能镜头以及用于制造这样的光学元件的方法，该光学玻璃具有异常部分色散的性能，且具有极好的可加工性。

[解决该问题的方式]

[0006]为了实现上面的目的，本发明发明人勤奋研究，结果发现具有特殊玻璃组成的光学玻璃可实现上面的目的。基于这种发现，因而完成本发明。

[0007]即，本发明提供

(1)作为主要阳离子成分含有P⁵⁺、Al³⁺以及选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺和Ba²⁺的碱土金属离子，以及作为主要阴离子成分含有F^-和O^2-的光学玻璃，

其中，基于阳离子％，Ba²⁺含量与由Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺以及Ba²⁺组成的R²⁺总含量的比率，即Ba²⁺/R²⁺为0.01或更大，但低于0.5，

该光学玻璃具有68或更大的阿贝数(νd)(此后，称之为“光学玻璃I”)，

(2)如上面(1)所述的光学玻璃，以阳离子％计，其含有20-50％的P⁵⁺以及0.1-20％的Al³⁺，

(3)如上面(1)所述的光学玻璃，其中Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺以及Ba²⁺的总含量为35-60阳离子％，

(4)如上面(1)所述的光学玻璃，以阳离子％计，其含有0.1-20％的Mg²⁺，0-20％的Ca²⁺，0-20％的Sr²⁺以及0.1-20％的Ba²⁺，

(5)如上面(1)所述的光学玻璃，其含有0.1-10阳离子％的Y³⁺，

(6)如上面(1)所述的光学玻璃，其含有0.1-20阳离子％的B³⁺，

(7)如上面(1)所述的光学玻璃，其含有30-60阴离子％的F^-。

(8)如上面(1)所述的光学玻璃，其具有1.54或更大的折射率(nd)，

(9)如上面(1)所述的光学玻璃，其具有500或更小的摩擦磨损，

(10)如上面(1)所述的光学玻璃，其具有0.535或更大的部分色散比率，

(11)光学玻璃，其具有68或更大的阿贝数(νd)，0.535或更大的部分色散比率以及500或更小的摩擦磨损(此后称之为“光学玻璃II”)，

(12)如上面(11)所述的光学玻璃，其含有0.1-20阳离子％的B³⁺，

(13)如上面(11)所述的光学玻璃，其具有1.54或更大的折射率(nd)，

(14)光学玻璃，其将在抛光步骤中抛光从而用于制造光学元件，其为具有500或更小摩擦磨损的氟磷酸盐玻璃(此后称之为“光学玻璃III”)，

(15)如上面(14)所述的光学玻璃，其含有0.1-20阳离子％的B³⁺，

(16)如上面(1)、(11)或(14)中任一所述的光学玻璃，其具有小于4.0的比重，

(17)由如上面(1)、(11)或(14)中任一所述的光学玻璃形成的光学元件，

(18)用于制造光学元件的方法，其包括制造压模(press-molding)玻璃块、加热所述玻璃块以及压模所述玻璃块的步骤，该玻璃块由如上面(1)、(11)或(14)中任一所述的光学玻璃形成，以及

(19)用于制造光学元件的方法，其包括熔化玻璃、促使该熔化的玻璃流出形成玻璃成形材料以及加工所述玻璃成形材料的步骤，该成形体由如上面(1)、(11)或(14)中任一所述的光学玻璃形成。

本发明效果

[0008]根据本发明，可提供具有高折射、低色散以及异常部分色散性能的光学玻璃、由上面的玻璃形成的光学元件如高性能镜头以及用于制造该光学元件的方法，该玻璃适于用作适合照相机或投影仪镜头的玻璃，且其具有极好的可加工性。

[0009]本发明的光学玻璃特别适于用作异常部分色散玻璃，以抑制色差。此外，由于具有很低玻璃转变温度，可在低温下压模本发明的光学玻璃，且其适于使用精密加工的模具进行模制-压模(精密的压模)。

具体实施方式

[0010]本发明的光学玻璃包括三种实施方案，光学玻璃I、光学玻璃II以及光学玻璃III。

[0011]光学玻璃I为作为主要阳离子成分含有P⁵⁺、Al³⁺以及选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺和Ba²⁺的碱土金属离子，以及作为主要阴离子成分含有F^-和O^2-的光学玻璃，

其中，基于阳离子％，Ba²⁺含量与由Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺以及Ba²⁺组成的R²⁺总含量的比率，即Ba²⁺/R²⁺为0.01或更大，但低于0.5，

该光学玻璃具有68或更大的阿贝数(νd)。

[0012]上面的光学玻璃I具有高折射率、低色散以及异常部分色散性能，因此，其是有效用于修正色差以及缩小透镜单元的光学玻璃。对该光学玻璃I的折射率(nd)和阿贝数(νd)的上限没有提出特殊的限制。为了实现极好的耐失透性和可加工性，优选确定折射率为1.54或更大，优选为1.54-1.60，阿贝数(νd)为68-78。此外，该光学玻璃I可实现异常部分色散，该色散由0.535或更大的部分色散比率来表示。

[0013]在一种优选实施方案中，该光学玻璃I具有小于4.0的比重，且可减少镜头的重量，从而在自动调焦装置中，使得驱动马达上的负荷很小。在该光学玻璃I中，优选比重为3.9或更小的光学玻璃，更优选比重为3.8或更小的光学玻璃。

[0014]该光学玻璃I通常具有500或更小的磨擦磨损，因此，其具有极好的可加工性。任何常规的氟磷酸盐玻璃具有很大的摩擦磨损，因此，其具有所加工表面精密性降低或者保留抛光标记的缺点。但是根据该光学玻璃I，对于氟磷酸盐玻璃而言，该摩擦磨损很小，从而使得加工期间的磨损很小。该光学玻璃I不是太柔软，从而使得该光学玻璃I的加工表面具有很高的精密度。此外，没有抛光标记很容易地保留在其抛光表面上。该光学玻璃I的摩擦磨损优选为450或更小，更优选为400或更小。

[0015]在优选实施方案中，该光学玻璃I具有低于160×10^-7/℃的平均线性膨胀系数，该系数在100℃-300℃下测量，因此，其耐热冲击性极好。由于这种特性，不易由于其抛光期间的切削油和清洗介质之间的温差导致出现裂痕。当通过蒸汽沉积等表面涂覆该玻璃时，可降低将该玻璃冷却到室温的时间。上面的膨胀系数优选小于150×10^-7/℃，更优选小于140×10^-7/℃。

[0016]下面将详细解释该光学玻璃I的组成。下面以％显示的阳离子含量以及总阳离子含量表示以阳离子％计的阳离子含量和总阳离子含量。

[0017]对于氟磷酸盐玻璃而言，P⁵⁺为基本成分，对获得耐失透性和高折射率而言，其为主要成分。当P⁵⁺的含量低于20％时，该耐失透性降低，且该折射率易于降低。当其超过50％时，该耐失透性降低，且该阿贝数可能太小。因此P⁵⁺的含量优选为20-50％，更优选为25-45％，还更优选为30-40％。

[0018]对于提高氟磷酸盐玻璃的耐失透性以及抑制该玻璃的热膨胀而言，Al³⁺为主要成分。当Al³⁺的含量小于0.1％时，该耐失透性很差，且该液态温度太高，从而很难通过熔化形成优质玻璃。当其超过20％时，该耐失透性趋向降低。因此Al³⁺的含量优选为0.1-20％，更优选为1-13％，还优选为5-10％。

[0019]除P⁵⁺和Al³⁺之外，作为主要阳离子成分，该光学玻璃I还含有选自碱土金属离子组的碱土金属离子，该组由Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺以及Ba²⁺组成。引入该碱土金属离子，以提高该氟磷酸盐玻璃的耐失透性，且还调节其光学性能。Ba²⁺用来提高折射率。但是，当过度引入时，Ba²⁺增加了该氟磷酸盐玻璃的比重和热膨胀，且增加了摩擦磨损，从而降低了可加工性，因此期望对Ba²⁺含量与碱土金属离子总含量的比率提出限制。在该光学玻璃I中，将Ba²⁺含量与由Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺以及Ba²⁺组成的R²⁺总含量的比率，即Ba²⁺/R²⁺限定为0.01或更多，但低于0.5。当Ba²⁺/R²⁺的比率为0.5或更多时，该摩擦磨损增加，因此可加工性降低。将Ba²⁺/R²⁺的比率优选为0.01或更多，但不高于0.4。

[0020]为实现本发明的目的，同时提高玻璃的耐失透性，优选将上面R²⁺的总含量调节为35-60％，更优选为40-55％。

[0021]将在下面解释上面碱土金属离子的作用和优选含量。

Mg²⁺是重要的阳离子成分，其提高该氟磷酸盐玻璃的耐失透性，且还降低比重和降低摩擦磨损，从而提高玻璃的可加工性。当Mg²⁺的含量低于0.1％时，很难产生这些作用。当其超过20％时，折射率可降低，且同时耐失透性可降低。因此，优选Mg²⁺的含量为0.1-20％，更优选为5-18％，还优选为8-15％。

[0022]Ca²⁺为阳离子成分，其提高该氟磷酸盐玻璃的耐失透性，且还降低其摩擦磨损，从而提高该玻璃的可加工性。当Ca²⁺的含量超过20％时，折射率可降低，且同时耐失透性可降低。因此，优选Ca²⁺的含量为0-20％，更优选为1-18％，还优选为5-15％。

[0023]Sr²⁺为阳离子成分，其提高该氟磷酸盐玻璃的耐失透性，且提高其折射率。当Sr²⁺的含量超过20％时，折射率可降低，且同时耐失透性可降低。因此，优选Sr²⁺的含量为0-20％，更优选为1-18％，还优选为5-15％。

[0024]尽管Ba²⁺为增加比重和热膨胀，且还增加摩擦磨损，从而降低可加工性的成分，但是优选添加少量的Ba²⁺，从而提高该氟磷酸盐玻璃的耐失透性和折射率。当Ba²⁺的含量低于0.1％时，该玻璃易于失透，且当其超过20％时，该摩擦磨损趋向增加，从而降低了可加工性。因此，优选Ba²⁺的含量为0.1-20％，更优选为1-20％。当优先考虑该玻璃的可加工性时，优选Ba²⁺的含量为1-15％，更优选为5-10％。当优先考虑该玻璃耐失透性的提高及其折射率的提高时，更优选Ba²⁺的含量为5-20％。

[0025]Y³⁺为不仅提高该光学玻璃I的折射率、还提高其耐失透性及其可加工性、而又不损害异常部分色散性能的成分。当Y³⁺的含量低于0.1％时，其作用不足，当其超过20％时。该玻璃趋向失透。当引入Y³⁺时，优选其含量为0.1-10％，更优选为1-8％，还优选为1-5％。

[0026]虽然La³⁺不是主要成分，但是其是提高该光学玻璃I的折射率、而不损害异常部分色散性能的阳离子成分，且可将少量的La³⁺作为Y³⁺的辅助剂添加。但是，当La³⁺的含量超过5％时，该玻璃易于失透。因此，优选La³⁺的含量为0-3％，更优选为0-1％。

[0027]虽然B³⁺不是主要成分，但是其是提高该光学玻璃I的折射率、且还降低该光学玻璃I的比重以及提高耐失透性和可加工性、而不损害异常部分色散性能的阳离子成分。但是，当将B³⁺添加到含有F^-的光学玻璃I中时，当玻璃熔化时出现强烈的挥发，从工业操作的观点非常不期望这种挥发。此外，该挥发导致条纹。当B³⁺的含量超过20％时，该玻璃易于失透。因此优选B³⁺的含量为0-20％，更优选为0-15％。此外，当可为玻璃熔化装置提供集尘器时，由于引入B³⁺导致挥发而对环境具有的影响可完全被抑制。优选引入具有上述作用的B³⁺。在这种情况下，优选B³⁺的含量为0.1-20％，更优选为5-15％。

[0028]尽管不是任何主要成分，Si⁴⁺为提高该光学玻璃I的折射率、还降低该光学玻璃I的比重、以及提高该光学玻璃I的耐失透性和可加工性、而不损害异常部分色散性能的阳离子成分。但是，当将Si⁴⁺添加到该光学玻璃I中时，当玻璃熔化时出现强烈的挥发，从工业操作的观点非常不期望这种挥发。此外，当过量引入Si⁴⁺时，该玻璃易于失透。因此优选Si⁴⁺的含量为0-10％，更优选为0-5％。但是，如关于B³⁺的解释一样，当可为玻璃熔化装置提供集尘器时，由于引入Si⁴⁺导致挥发而对环境具有的影响可被完全抑制。优选引入具有上述作用的Si⁴⁺。在这种情况下，优选Si⁴⁺的含量为0.1-10％，更优选为0.1-5％。

[0029]P⁵⁺、B³⁺以及Si⁴⁺为有助于提高该玻璃耐失透性的成分，优选其总含量为35-55％，更优选为35-50％。

[0030]为了调节该光学玻璃I的折射率和阿贝数(νd)、提高其耐失透性以及调节其热性能，可添加Sb³⁺、Zn²⁺、Li⁺、Na⁺以及K⁺，从而使其总含量低于5％。优选其总含量为2％或更低。

[0031]可以这样的程度引入其它阳离子成分，而不损害本发明目的。但是，优选该光学玻璃I中P⁵⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Y³⁺、La³⁺、B³⁺以及Si⁴⁺的总含量超过95％、更优选为98％或更多，还更优选为99％或更多，还更优选为100％。

[0032]F^-为提高阿贝数(νd)和提高异常部分色散性能的主要阴离子成分。但是，其降低了玻璃网络结构的强度，所以其可为提高该玻璃热膨胀和摩擦磨损的成分。当F^-的含量低于30阴离子％时，阿贝数很小，没有足够的异常部分色散性能可得以获得。当其超过60阴离子％时，阿贝数太大，且热膨胀系数和摩擦磨损可增加。此外，当将该玻璃用在精密压模中时，发生强烈的挥发，所以优选将F^-的含量限制为30-60阴离子％。更优选F^-的含量在35-55阴离子％的范围内，还更优选在35-50阴离子％的范围内。

[0033]该光学玻璃I为氟磷酸盐玻璃，且除了F^-之外，含有O^2-。优选O^2-的含量为40-70阴离子％，更优选为44-65％，还更优选为50-65阴离子％。还优选将F^-和O^2-的总含量调节到100阴离子％。

[0034]本发明的光学玻璃II为阿贝数(νd)为68或更大、部分色散比率为0.535或更大、摩擦磨损为500或更小的光学玻璃。可将如关于光学玻璃I所述的、优选的玻璃组成以及包括折射率(nd)的各种性能应用到该光学玻璃II上。

[0035]本发明的光学玻璃III为将在抛光步骤中抛光从而制造光学元件的光学玻璃，其为摩擦磨损为500或更小的氟磷酸盐玻璃。该氟磷酸盐玻璃对于获得低色散性能而言很有用，该性能由为68或更大的阿贝数(νd)来表示。作为影像感测光学系统的最靠物侧镜头或投影仪光学系统的光射出侧镜头，低色散玻璃特别有效，在许多情况下，这些镜头具有很大的直径。当制造这样的大直径镜头时，需要制造在每一很大区域没有抛光标记的镜头。该光学玻璃III可为氟磷酸盐玻璃，且其摩擦磨损小至500或更小，所以可通过抛光而未留下任何抛光标记，由光学玻璃III非常高效地制造具有很高表面精密度的光学元件。还可将如关于光学玻璃I和II公开的、摩擦磨损的优选范围应用到光学玻璃III。

[0036]优选光学玻璃III具有与光学玻璃I和II相同的热膨胀性能。作为用于如上所述的、大直径镜头的材料，该氟磷酸盐玻璃特别有用。当通过抛光由玻璃制造这样的大直径光学元件时，如果其具有很大的热膨胀系数，该玻璃易于破裂。在上面的优选实施方案中，通过抛光可非常高效地制造具有极好表面的大直径光学元件，而不使它们破裂。可将如关于光学玻璃I和II所述的优选玻璃组成和各种性能(如折射率(nd)、阿贝数(νd))、部分色散性能、比重等)用到该光学玻璃III上。

[0037]根据本发明，还提供由光学玻璃I、II或III形成的光学元件，还提供用于制造该光学元件的方法，其包括制造由光学玻璃I、II或III形成的压模玻璃块、加热上面的玻璃块以及压模所述玻璃块的步骤，以及提供用于制造光学元件的方法，其包括熔化玻璃、促使熔化的玻璃流出，从而使熔化的玻璃成形为玻璃成形材料以及加工该玻璃成形材料的步骤，该玻璃成形材料由上面的光学玻璃I、II或III形成。

[0038]为了制造玻璃成形材料或压模由本发明光学玻璃形成的玻璃块，以及还为了获得光学元件，例如可使用下面的方法。

[0039]首先，根据需要提供原材料如磷酸盐、氟化物、碳酸盐、硝酸盐、氧化物等，称重该原材料，从而可获得期望的玻璃组成，将如此制造的原材料混合，在耐火材料坩锅中，在大约900-1,200℃的温度下，使该混合物熔化。氢氧化物、水合物等促使氟的挥发，所以优选不使用它们。当混合物熔化时，期望使用耐火盖板。搅拌和澄清熔化状态的玻璃，然后完成玻璃的成形。该成形方法可选自常规方法如铸造方法、棒料成形法、压模方法等等。将成形的玻璃转移到退火炉中，将该退火炉预先加热到大约玻璃的转变温度的温度，将该成形的玻璃逐渐冷却到室温。根据需要切割、研磨或抛光这样获得的玻璃成形材料。根据需要，可切割该玻璃成形材料，可加热和压制该切割片，或在加热下压制。作为选择，可制造、加热并以非球面形式精密地压模该精密的块。以这种方式，可制造预先确定的光学元件。

[0040]在使熔化状态的玻璃成形为玻璃成形材料中，来自高温玻璃表面的挥发导致条纹，所以当熔化的玻璃流出并成形时，期望抑制来自玻璃表面的挥发。为了这个目的，优选使用一方法，其中在干燥空气中促使熔化的玻璃流出并成形，或者使用一方法，其中在惰性气体的气氛中促使熔化的玻璃流出并成形(更期望其为干燥的惰性气体)如氮气等等。在铸造成形的情况下，优选使用一结构，其中不使在铸造模具中的玻璃暴露到环境大气中。因此优选使用一方法，其中提供具有通孔的铸造模具，使熔化的玻璃引入通过该通孔一开口的部分，从而使熔化的玻璃填充到该通孔内，从该通孔其它开口的部分提取在该通孔中形成的玻璃成形材料。特别地，当将该通孔提供得象直线一样直时，该玻璃光滑地移动，接近铸造玻璃表面的玻璃部分以及在该铸造玻璃内部的玻璃部分不在通孔中混合，所以，通过挥发改变熔化玻璃的表面时，可将该改变的部分局限于该玻璃成形材料的表面。因此，通过研磨或抛光去除该玻璃表面可获得视觉上均匀的玻璃成形材料。从上面的观点，优选使用一结构，其中如此布置该铸造模具，从而使得垂直设置该通孔，使熔化的玻璃铸造通过上面的开口部分，并从下面的开口部分提取成形玻璃。在上面的铸造中，期望使用一结构，其中隔离一空间，该空间包括促使熔化的玻璃从其流出的管出口以及熔化玻璃通过其铸造的通孔开口部分，该隔离的空间充满上面的气氛，从而制造视觉上均匀的玻璃成形材料。为了阻止从该铸造模具提取的玻璃成形材料由于其快速冷却而破裂，优选执行使该玻璃成形材料内部温度与该玻璃成形材料表面温度彼此接近的工序。具体地，将从该铸造模具提取的玻璃成形材料放置在一气氛中，将该气氛的温度维持在大约该玻璃的玻璃转变温度的温度下，以及执行上面的工序。当取决于该通孔的形式确定该玻璃成形材料的形式时，上面的成形方法适于制造具有杆状形式如圆柱形、菱形等等的玻璃成形材料。

实施例

[0041]参考此后的实施例，将进一步详细解释本发明，而本发明将不由这些实施例限制。

实施例1-10以及比较实施例1和2

根据需要制造原材料如磷酸盐、氟化物、碳酸盐、硝酸盐、氧化物等，称重该原材料从而获得如表1和2所示的玻璃组成。由于它们将促进氟的挥发，故不使用氢氧化物等。作为B³⁺的原材料，代替硼酸使用无水材料如磷酸硼(BPO₄)和硼酸酐(B₂O₃)。在每一个实施例中，混合配制的原材料，且在铂坩锅中熔化该混合物。每一实施例中的玻璃在900-1,200℃下经历熔化。

在每一实施例中，搅拌和澄清该玻璃，并促使其流出到一铁板上，从而形成一块。并且将该玻璃块转移到一炉中，已将该炉加热到大约玻璃转变温度的温度，并将其退火到室温。

用于各种测量的试样取自这样获得的玻璃块中的每一个，并如下测量它们的物理性能。

[0042]折射率(nd)和阿贝数(νd)

根据日本光学玻璃工业协会标准JOGIS-01，测量试样的折射率(nd)和阿贝数(νd)。

                 部分色散比率(Pg，F)

使用g-射线、F-射线以及c-射线的折射系数，基于Pg，F＝(ng-nc)/(nF-nc)确定。

在100℃-300℃下的平均线性膨胀系数(α)

根据日本光学玻璃工业协会标准JOGIS-08测量试样。

                      比重(Sg)

根据日本光学玻璃工业协会标准JOGIS-05测量试样。

摩擦磨损(FA)

根据日本光学玻璃工业协会标准JOGIS-10测量试样。

[0043]表1和2显示了测量结果。

[表1]

                                                          表1

			Ex.1	Ex.2	Ex.3	Ex.4	Ex.5	Ex.6
									阳离子成分	P5+	cat％	32.3	39.8	32.9	37.5	34.5	32.8
B3+	cat％	12.3	0.0	11.9	0.0	10.3	12.0
								Si4+		cat％	0.0	0.0	0.0	7.3	0.0	0.0
Al3+	cat％	8.5	7.6	8.5	8.5	8.5	8.5
								Mg2+		cat％	10.3	9.2	13.0	12.6	3.8	10.2
Ca2+	cat％	12.0	10.7	14.9	0.0	12.0	10.7
								Sr2+		cat％	14.3	12.7	0.0	16.3	14.3	14.3
Ba2+	cat％	6.6	16.8	15.2	14.2	13.0	6.6
								La3+		cat％	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	1.3
Gd3+	cat％	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
								Y3+		cat％	3.7	3.2	3.6	3.6	3.6	3.6
Na+	cat％	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
								Ba2+/R2+		-	0.15	0.34	0.35	0.33	0.30	0.16
An.cpnt	O2-	an％	56	60	55	58	57										55
								F-	an％	44	40	45	42	43	45
	拆射率[nd]		-	1.56045	1.56172	1.57032	1.56595									1.56868	1.56318
阿贝数(νd)								-	71.58	71.01	70.32	71.01	70.47	71.47
		部分色散比率[Pg，F]		-	0.5428	0.5424	0.5425								0.542	0.544	0.547
平均线性膨胀系数[α]								-×10-7/℃	139	147	155	139	138	134
		比重[Sg]		-	3.63	3.84	3.86								3.83	3.83	3.69
摩擦磨损[FA]								-	330	470	380	450	440	400

备注：Ex.＝实施例，An.Cpnt＝阴离子成分

(cat％：阳离子％，an％：阴离子％)

[0044]表2

                                                        表2

			Ex.7	Ex.8	Ex.9	Ex.10	CEx.1	CEx.2
									阳离子成分	P5+	cat％	25.6	26.1	41.0	37.7	37.9	45.0
B3+	cat％	13.5	13.0	0.0	9.9	0.0	0.0
								Si4+		cat％	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
Al3+	cat％	9.3	2.7	10.5	12.5	12.3	18.8
								Mg2+		cat％	11.1	7.6	10.5	6.0	0.0	0.0
Ca2+	cat％	13.3	14.9	5.4	10.3	0.0	0.9
								Sr2+		cat％	15.7	15.8	20.9	12.3	16.0	1.0
Ba2+	cat％	10.9	15.9	8.0	8.5	25.8	30.6
								La3+		cat％	0.0	0.0	0.1	0.0	0.0	0.3
Gd3+	cat％	0.0	0.0	0.0	0.0	6.6	0.0
								Y3+		cat％	0.6	4.0	3.6	2.8	0.2	3.4
Na+	cat％	0.0	0.0	0.0	0.0	1.2	0.0
								Ba2+/R2+		-	0.21	0.29	0.18	0.23	0.62	0.94
An.cpnt	O2-	an％	52	53	56	60	59										61
								F-	an％	48	47	44	40	41	39
	折射率[nd]		-	1.54006	1.54188	1.56014	1.53727									1.56907	1.56802
阿贝数(νd)								-	74.29	74.75	71.54	74.83	71.3	71.44
		部分色散比率[Pg，F]		-	0.5433	0.547	0.5415								0.5462	0.545	0.5333
平均线性膨胀系数[α]								×10-7/℃	155	145	152	138	156	139
		比重[Sg]		-	3.76	3.83	3.74								3.66	4.48	4.05
摩擦磨损[FA]								-	350	400	450	390	620	620

备注：Ex.＝实施例，CEx.＝比较实施例An.Cpnt＝阴离子成分

(cat％：阳离子％，an％：阴离子％)

[0045]实施例11

以下面的方式获得由实施例1-10描述的玻璃形成的玻璃成形材料。在每一玻璃成形材料的情况下，在熔化槽中加热、熔化、澄清和均化玻璃原材料从而制造熔化的玻璃，并促使该熔化的玻璃流出，在模具中铸造从而形成具有杆形式的玻璃成形材料、具有板形式的玻璃成形材料等等。

使该玻璃成形材料逐渐冷却，然后将之切割或分割，从而将它们分为被称之为“切割片”的玻璃片，将该切割片机械加工，从而形成每一个具有预先确定重量的压模玻璃块。

[0046]将粉状脱模剂如氮化硼等等均匀地施加到每一玻璃块的表面，加热每一玻璃块，从而使之软化，并在空气中使用压模压模。每一压模产品具有一形状，该形状通过添加一边缘来获得，该边缘将通过机械加工得以去除，从而形成作为终产品的光学元件。将该压模产品退火，从而降低其应变，然后研磨和抛光它们，从而生产由实施例1-10的光学玻璃形成的光学元件。在每一如上制造的光学元件的表面上没有观察到缺陷如抛光标记等，并制造了高质量的光学元件。此外，执行上面的机械加工而未使任何玻璃破裂。

此外，可根据已知方法形成玻璃成形材料、制造上面的玻璃片、形成上面的玻璃块、压模上面的玻璃块以及抛光上面的压模产品。

以上面的方式制造包括多种镜头如球面透镜的光学元件。可在上面光学元件的表面上形成多层光学薄膜如抗反射薄膜等等。

[0047]实施例12

以与实施例11相同的方式制造称之为“切割片”的玻璃片。研磨和抛光它们，从而获得精密的压模玻璃块，该块中每一全部表面都很光滑，且每一个块具有预先确定的重量。

根据需要，可在该玻璃块中的每一个的表面上形成脱模薄膜。将每一玻璃块分别引入到精密-压制的模具中，将该玻璃块和该模具一起加热，精密压模该玻璃块，从而形成光学元件。以这种方式，获得由实施例1-10的玻璃形成的光学元件。

在上面的方法中，将该玻璃块和精密-压制的模具一起加热，同时可使用一结构，其中将分别加热的玻璃块引入到预先加热的、精密-压制的模具中，并精密压模，从而制造光学元件。

[0048]可通过已知方法形成玻璃成形材料、制造玻璃片、制造玻璃块以及精密压模玻璃块。

以上面的方式制造包括多种镜头如非球面透镜的光学元件。根据需要，可在每一光学元件的表面上形成多层光学薄膜如抗反射薄膜。

[0049]实施例13

以与实施例11和12相同的方式制造澄清和均化的熔化玻璃。促使该熔化的玻璃以恒定流速流出管外，该管由铂制造，每一个具有预先确定的重量的熔化玻璃块连续与该熔化玻璃的前端部分分离，该熔化的玻璃自该管流动，且当将它们冷却时，在成形模具中各自成形为玻璃块。

使该玻璃块退火，从而降低它们的应变，将它们机械加工从而获得玻璃块。

[0050]将粉状脱模剂如氮化硼等等均匀地施加到上面的玻璃块中的每一个的表面上，加热每一个玻璃块从而使之软化，并在空气中使用压制模具将之压模。每一压模产品具有一形状，该形状通过添加一边缘来获得，该边缘将通过机械加工得以去除，从而形成作为终产品的光学元件。将该压模产品退火，从而降低其应变，然后研磨和抛光它们，从而生产由实施例1-10的玻璃形成的光学元件。在每一如上制造的光学元件的表面上没有观察到缺陷如抛光标记等，并可制造优质光学元件。此外，执行上面的机械加工而未使任何玻璃破裂。

[0051]此外，可根据已知方法进行熔化玻璃块的分离、使之成形为玻璃团、机械加工该玻璃块、压模上面的玻璃块以及研磨和抛光上面的压模产品。

以上面的方式制造包括多种镜头如球面透镜的光学元件。可在上面光学元件的表面上形成多层光学薄膜如抗反射薄膜等等。

[0052]实施例14

以与实施例13相同的方式形成玻璃块，将该玻璃团用作玻璃块，并将之精密地压模。以与实施例12相同的方式进行该精密度压模。

可根据已知的方法进行玻璃成形材料的形成、玻璃片的制造、玻璃块的制造以及该玻璃块的精密压模。

以上面的方式制造包括多种镜头如非球面透镜的光学元件。根据需要，可在每一光学元件的表面上形成多层光学薄膜如抗反射薄膜。

[0053]

实施例15

在熔化槽中加热、熔化、澄清和均化玻璃材料，从而获得熔化的玻璃，促使该熔化的玻璃流到模具中，从而获得具有杆形式的玻璃成形材料、具有板形式的玻璃成形材料等等。以这种方式，获得由实施例1-10的玻璃形成的玻璃成形材料。

使该玻璃成形材料逐渐冷却，然后将之切割或分割，通过研磨或抛光这样切割或分割的片来完成该光学元件。在这样制造的光学元件的表面上没有观察到缺陷如抛光标记等，并可获得优质光学元件。此外，机械加工上面的玻璃成形材料而没有任何破裂。

[0054]可通过已知的方法进行该玻璃成形材料的形成、切割或分割、该切割或分割玻璃片的研磨和抛光。

以上面的方式制造包括多种镜头如非球面透镜的光学元件。根据需要，可在每一光学元件的表面上形成多层光学薄膜如抗反射薄膜。

[0055]实施例16

在熔化槽中加热、熔化、澄清和均化玻璃原材料从而获得熔化的玻璃。促使该熔化的玻璃以恒定速度流出，使用称之为“剪切机(shear)”的切削片切割该熔化的玻璃流，从而从该熔化的玻璃流分离熔化的玻璃块，并在压制模具中，压模该熔化的玻璃块。

将以上面的方式获得由实施例1-10的玻璃形成的压模产品退火，从而降低它们的应变，并将之研磨和抛光，从而生产光学元件。

[0056]可根据已知方法进行从熔化玻璃流的分离、该熔化玻璃块的压模、压模产品的研磨和抛光等等。

以上面的方式制造包括多种镜头如非球面透镜的光学元件。根据需要，可在每一光学元件的表面上形成多层光学薄膜如抗反射薄膜。

[0057]工业实用性

本发明的光学玻璃具有高折射率、低色散以及异常部分色散性能，且具有极好的可加工性，其适合用作例如用于照相机、投影仪等的镜头的玻璃。

Claims (19)

1、一种光学玻璃，其含有作为主要阳离子成分的P⁵⁺、Al³⁺以及选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺和Ba²⁺的碱土金属离子，以及作为主要阴离子成分的F^-和O^2-，

其中基于阳离子％，Ba²⁺含量与由Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺以及Ba²⁺组成的R²⁺总含量的比率，即Ba²⁺/R²⁺为0.01或更大，但低于0.5，

该光学玻璃具有68或更大的阿贝数(νd)。

2、权利要求1的光学玻璃，以阳离子％计，其含有20-50％的P⁵⁺以及0.1-20％的Al³⁺。

3、权利要求1的光学玻璃，其中Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺以及Ba²⁺的总含量为35-60阳离子％。

4、权利要求1的光学玻璃，以阳离子％计，其含有0.1-20％的Mg²⁺，0-20％的Ca²⁺，0-20％的Sr²⁺以及0.1-20％的Ba²⁺。

5、权利要求1的光学玻璃，其含有0.1-10阳离子％的Y³⁺。

6、权利要求1的光学玻璃，其含有0.1-20阳离子％B³⁺。

7、权利要求1的光学玻璃，其含有30-60阴离子％的F^-。

8、权利要求1的光学玻璃，其具有1.54或更大的折射率(nd)。

9、权利要求1的光学玻璃，其具有500或更小的摩擦磨损。

10、权利要求1的光学玻璃，其具有0.535或更大的部分色散比率。

11、一种光学玻璃，其具有68或更大的阿贝数(νd)，0.535或更大的部分色散比率以及500或更小的摩擦磨损。

12、权利要求11的光学玻璃，其含有0.1-20阳离子％的B³⁺。

13、权利要求11的光学玻璃，其具有1.54或更大的折射率(nd)。

14、一种光学玻璃，其将在抛光步骤中被抛光从而用于制造光学元件，且其为具有500或更小摩擦磨损的氟磷酸盐玻璃。

15、权利要求14的光学玻璃，其含有0.1-20阳离子％的B³⁺。

16、权利要求1、11或14的光学玻璃，其具有小于4.0的比重。

17、由权利要求1、11或14的光学玻璃形成的光学元件。

18、一种用于制造光学元件的方法，其包括制造压模玻璃块、加热所述玻璃块以及压模所述玻璃块的步骤，该玻璃块由权利要求1、11和14中任一所述的光学玻璃形成。

19、一种用于制造光学元件的方法，其包括熔化玻璃、促使该熔化的玻璃流出以形成玻璃成形材料以及加工所述玻璃成形材料的步骤，该玻璃成形材料由权利要求1、11和14中任一所述的光学玻璃形成。