TWI477471B

TWI477471B - 光學玻璃，精密加壓成型用預塑物，光學元件及其製造方法

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Publication number: TWI477471B
Application number: TW099132022A
Authority: TW
Inventors: Tomoaki Negishi; Yasuhiro Fujiwara
Original assignee: Hoya Corp
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2015-03-21
Also published as: TW201125833A; US8575048B2; JP2011093781A; KR20110035950A; US20110105294A1; JP5669256B2; CN102030473A; CN102030473B

Description

光學玻璃，精密加壓成型用預塑物，光學元件及其製造方法

本發明有關一種折射率nd為1.89以上，阿貝數νd為27～37之光學玻璃、由前述玻璃所成之精密加壓成型用預塑物及光學元件、其製造方法。

高折射率低分散光學玻璃對於作為各種透鏡等之光學元件材料有高度需要。例如，藉由組合高折射率高分散性之透鏡，可以密實體積構成高機能之色像差(aberration)修正用之光學系統。

再者，藉由使高折射率低分散性之透鏡的光學機能面予以非球面化，可實現各種光學系統之進一步高機能化、密實化。

作為效率良好地製造非球面透鏡等之藉研削、研磨等加工之非常麻煩及耗費成本之玻璃製光學元件之方法，已知有精密加壓成型法。於該種精密加壓成型法中使用之高折射率低分散光學玻璃已揭示於專利文獻1～3。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]國際公開2008-050591號公報

[專利文獻2]特開2006-137645號公報

[專利文獻3]特開2005-247613號公報

於專利文獻1～3中所揭示之光學玻璃，為了獲得高折射率低分散性，而於賦予高折射率成分中導入有利於低分散化之La等之稀土類成分以及利用高折射率化而有利之Ti、W等成分作為構成成分。

然而，如專利文獻1～3中所揭示之玻璃，若使用包含稀土類成分與Ti、W等之高折射率賦予成分之玻璃進行精密加壓成型時，隨著重複加壓次數，而有在加壓成型之成型面上熔著玻璃，於成型之光學元件表面產生霧濁，使品質降低、使玻璃損壞等之問題。

本發明為解決上述問題，第一目的在於提供可穩定生產高品質光學元件之高折射率低分散光學玻璃，第二目的係提供由前述光學玻璃所成之精密加壓成型用預塑物以及光學元件、及前述光學元件之製造方法。

本發明為解決上述課題，而提供下列者：

(1)一種光學玻璃，其特徵為含有以陽離子%表示之下列成分：

B³⁺ 　20～50%

Si⁴⁺ 　0～10%

La³⁺ 　5～35%

Gd³⁺ 　0～10%

Y³⁺ 　0～10%

Yb³⁺ 　0～10%

Ti⁴⁺ 　0～4%

Nb⁵⁺ 　1～30%

Ta⁵⁺ 　0.5～15%

W⁶⁺ 　0～5%

Zr⁴⁺ 　0～10%

Zn²⁺ 　11～40%

Mg²⁺ 　0～10%

Ca²⁺ 　0～10%

Sr²⁺ 　0～10%

Ba²⁺ 　0～10%

Li⁺ 　0～10%

Na⁺ 　0～10%

K⁺ 　0～10%

Te⁴⁺ 　0～10%

Ge⁴⁺ 　0～10%

Bi³⁺ 　0～10%

Al³⁺ 　0～10%

其中B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量(B³⁺ +Si⁴⁺ )為20～50%，La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )為5～35%，陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ ))為1～5，Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ )為10～35%，陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.7～1，陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.5～4，陽離子比((La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.2～3，Zn²⁺ 含量相對於Zn²⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr² +及Ba²⁺ 之合計含量的陽離子比(Zn²⁺ /(Zn²⁺ +Mg²⁺ +Ca²⁺ +Sr²⁺ +Ba²⁺ ))為0.8～1，折射率nd為1.89以上，阿貝(Abbe's)數νd為27～37。

(2)如上述(1)項之光學玻璃，其中Nb⁵⁺ 及Ta⁵⁺ 之合計含量(Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )為5～35陽離子%，Ti⁴⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量(Ti⁴⁺ +W⁶⁺ )為0～6陽離子%。

(3)如上述(1)或(2)項之光學玻璃，其玻璃轉移溫度為630℃以下。

(4)如上述(1)至(3)項中任一項之光學玻璃，其液相溫度為1200℃以下。

(5)如上述(1)至(4)項中任一項之光學玻璃，其中部分分散比Pg,F之偏差△Pg,F為0.006以下。

(6)一種精密加壓成型用預塑物，其特徵為其係由上述(1)至(5)項中任一項之光學玻璃所構成。

(7)一種光學元件，其特徵為其係由上述(1)至(5)項中任一項之光學玻璃所構成。

(8)一種光學元件之製造方法，其特徵為將上述(6)項之精密加壓成型用預塑物加熱，使用加壓成型模具進行精密加壓成型。

依據本發明，可提供藉由精密加壓成型，而可穩定生產高品質光學元件之高折射率低分散光學玻璃，以及提供由前述光學玻璃所成之精密加壓成型用預塑物及光學元件及前述光學元件之製造方法。

本發明人等，針對隨著重複加壓成型次數，而有在加壓成型之成型面上熔著玻璃，於包含光學機能面之玻璃表面產生霧濁，使光學元件品質降低、使玻璃損壞等問題之發生機制進行檢討，推測上述問題係起因於如下現象。

在維持低分散性之下提高折射率有必要導入La等稀土類成分作為玻璃成分。然而，僅以稀土類成分進行高折射率化，由於玻璃之熱安定性顯著降低使玻璃之製造變困難，故而亦導入Ti、Nb、W等之高折射率賦予成分，而實現高折射率化。

高折射率賦予成分中，Ti之每導入量之折射率增加量較大，非常有利於高折射率化。又，W為高折射率賦予成分中，就抑制玻璃轉移溫度之上升方面為有利成分。因此，迄今為止，作為玻璃成分，積極地進行Ti或W之導入。

稀土類成分具有使玻璃轉移溫度或降伏點上升之作用。因此，若維持低分散性之同時而實現高折射率化，則與可將稀土類成份抑制在少量之玻璃相較，玻璃轉移溫度變高。

另一方面，Ti-W在如精密加壓成型之高溫下容易引起價數變化，玻璃中之Ti、W在加壓成型模具及高溫下密著，藉此構成玻璃成型模具之成型面的材料在例如碳等之間容易引起氧化還原反應。該反應在加壓成型溫度較高時被促進，故藉由稀土類成分之導入使玻璃轉移溫度上升之玻璃的精密加壓成型助長了該反應，其結果，發生上述問題。

就抑制加壓成型模具與玻璃間之反應而言，重要的是限制所謂Ti、W成分之含量同時抑制玻璃轉移溫度之上升。同時，重要的是留意不損及玻璃之熱安定性。

如此，因而完成之本發明之光學玻璃係含有以陽離子%表示之下列成分之光學玻璃：

B³⁺ 　20～50%

Si⁴⁺ 　0～10%

La³⁺ 　5～35%

Gd³⁺ 　0～10%

Y³⁺ 　0～10%

Yb³⁺ 　0～10%

Ti⁴⁺ 　0～4%

Nb⁵⁺ 　1～30%

Ta⁵⁺ 　0.5～15%

W⁶⁺ 　0～5%

Zr⁴⁺ 　0～10%

Zn²⁺ 　11～40%

Mg²⁺ 　0～10%

Ca²⁺ 　0～10%

Sr²⁺ 　0～10%

Ba²⁺ 　0～10%

Li⁺ 　0～10%

Na⁺ 　0～10%

K⁺ 　0～10%

Te⁴⁺ 　0～10%

Ge⁴⁺ 　0～10%

Bi³⁺ 　0～10%

Al³⁺ 　0～10%

其中B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量(B³⁺ +Si⁴⁺ )為20～50%，La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )為5～35%，陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ ))為1～5，Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ )為10～35%，陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.7～1，陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.5～4，陽離子比((La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.2～3，Zn²⁺ 含量相對於Zn²⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 及Ba²⁺ 之合計含量的陽離子比(Zn²⁺ /(Zn²⁺ +Mg²⁺ +Ca²⁺ +Sr²⁺ +Ba²⁺ ))為0.8～1，折射率nd為1.89以上，阿貝(Abbe's)數νd為27～37。

以下就本發明之光學玻璃加以詳細說明。以下，只要無特別記載，則各陽離子成分之含量、合計含量，係以陽離子%表示，前述含量之比成為以陽離子比表示者。

B³⁺ 為玻璃的網絡形成成分，為維持玻璃之熱安定性方面的必須成分，亦有改善熔融性之作用。B³⁺ 含量若未達20%，則難以獲得上述效果，若超過50%，則折射率降低。因此，使B³⁺ 之含量成為20～50%之範圍。

Si⁴⁺ 為發揮改善玻璃之熱安定性之作用的成分，亦為在玻璃熔液成型之際獲得示於成型之黏性方面之有效成分。然而，Si⁴⁺ 之含量若超過10%，則折射率降低，玻璃轉移溫度上升。因此，使Si⁴⁺ 之含量成為0～10%之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 均為網絡形成成分，就維持玻璃之熱安定性方面而言，B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量(B³⁺ +Si⁴⁺ )設為20%以上。然而，B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量若超過50%，則獲得所需光學特性變得困難，故而使B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量成為20～50%之範圍。

La³⁺ 為發揮維持低分散性同時提高折射率之作用的成分。La³⁺ 之含量若未達5%，則難以獲得上述效果，若超過35%，則顯示玻璃之熱安定性降低，玻璃轉移溫度上升之傾向。因此，使La³⁺ 之含量成為5～35%之範圍。

Gd³⁺ 、Y³⁺ 、Yb³⁺ 均為發揮維持低分散性同時提高折射率之作用的成分。Gd³⁺ 、Y³⁺ 、Yb³⁺ 之含量若各超過10%，則顯示玻璃之熱安定性降低，玻璃轉移溫度上升之傾向。因此使Gd³⁺ 、Y³⁺ 、Yb³⁺ 之各成分含量均成為0～10%之範圍。Gd³⁺ 、Y³⁺ 、Yb³⁺ 之各成分含量之較佳範圍於任一成分均為0～6%，更好之範圍於任一成分均為0～3%，又較佳範圍於任一成分均為0～2%，又更加範圍於任一成分均為0～1%，再更好為各成分均不含有。

又，就維持低分散性同時提高折射率方面而言，La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )成為5%以上，但若La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量超過35%，則顯示玻璃之熱安定性降低，玻璃轉移溫度亦上升，故而使La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量成為5～35%之範圍。

再者，陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ ))若未達1，則玻璃之熱安定性降低，若超過5，則維持所需光學特性變得困難，故而使陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ ))成為1～5之範圍。

Ti⁴⁺ 為發揮提高折射率之作用之成分。Ti⁴⁺ 之含量若超過4%，則顯示精密加壓成型性降低同時玻璃有著色之傾向。因此，使Ti⁴⁺ 之含量成為0～4%之範圍。

Nb⁵⁺ 為發揮提高折射率之作用，且藉由與La³⁺ 共存作為玻璃成分而發揮改善玻璃熱安定性之作用的必須成分。再者，Nb⁵⁺ 亦為於所稱Ti⁴⁺ 、Ta⁵⁺ 、W⁶⁺ 之提高折射率的作用大的成分中，與Ta⁵⁺ 一起比較難以引起與加壓成型模具之氧化還原反應，較難引起玻璃與加壓成型模具之熔著、玻璃表面之霧濁、傷痕等之缺陷的成分。Nb⁵⁺ 之含量未達0.1%變得難以獲得如此效果，若超過30%，則顯示玻璃之熱安定性降低、液相溫度上升之傾向。因此，使Nb⁵⁺ 之含量成為1～30%之範圍。

Ta⁵⁺ 為發揮提高折射率之作用的成分，同時與Nb⁵⁺ 同樣，亦為比Ti⁴⁺ 或W⁶⁺ 更難以引起與加壓成型模具之氧化還原反應之成分。自獲得精密加壓成型性優異之高折射率玻璃方面而言，Ta⁵⁺ 含量若成為0.5%以上或Ta⁵⁺ 含量超過15%，則顯示玻璃之熱安定性降低之傾向，故而使Ta⁵⁺ 之含量成為0.5～15%之範圍。

W⁶⁺ 為發揮提高折射率、改善玻璃之熱安定性、降低液相溫度的作用之成分，但W⁶⁺ 含量若超過5%則顯示精密加壓成型性降低同時使玻璃著色之傾向。因此，使W⁶⁺ 之含量成為0～5%之範圍。

又，Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量(Ti⁴ ++Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ )未達10%或超過35%時，維持所需光學特性及玻璃熱安定性變得困難。因此使Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量成為10～35%之範圍。

如前述，Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 中，由於Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 為難以使精密加壓成型性惡化之成分，且用以防止伴隨著高折射率化引起之精密加壓成型性惡化，故而陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))限制於0.7～1之範圍。

再者，使Nb⁵⁺ 及Ta⁵⁺ 之合計含量(Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )成為5～35%之範圍，使Ti⁴⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量(Ti⁴⁺ +W⁶⁺ )成為0～6%之範圍，基於與上述相同理由，均較佳。

再者，為了維持玻璃之熱安定性同時實現所需光學特性，使陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))成為0.5～4之範圍，陽離子比((La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))成為0.2～3之範圍。

Zr⁴⁺ 為發揮提高折射率之作用的成分。Zr⁴⁺ 之含量若超過10%，則顯示玻璃之熱安定性降低，液相溫度上升之傾向。因此Zr⁴⁺ 之含量成為0～10%之範圍。

Zn²⁺ 為發揮維持高折射率且降低玻璃轉移溫度之作用同時發揮改善熔融性之作用的成分。Zn²⁺ 含量若未達11%，則難以獲得上述效果，若超過40%，則顯示玻璃之熱安定性降低之傾向。因此，Zn²⁺ 含量成為11～40%之範圍。

Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 、Ba²⁺ 均為發揮改善熔融性作用之成分，但各含量若超過10%則顯示折射率降低，玻璃之熱安定性亦降低之傾向。因此，Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 、Ba²⁺ 各成分之含量分別成為0～10%之範圍。Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 、Ba²⁺ 各成分之含量之更佳範圍於各成分分別為0～6%，更好之範圍於各成分分別為0～3%，又更好之範圍於各成分分別為0～2%，又再更佳之範圍於各成分分別為0～1%，另又更佳為各成分均不含有。

二價金屬成分之Zn²⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 及Ba²⁺ 中，Zn²⁺ 為發揮維持高折射率且降低玻璃轉移溫度之作用優異的成分，故Zn²⁺ 含量相對於Zn²⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 及Ba²⁺ 之合計量之陽離子比(Zn²⁺ /(Zn²⁺ +Mg²⁺ +Ca²⁺ +Sr²⁺ +Ba²⁺ ))成為0.8～1之範圍。

Li⁺ 為改善熔融性、發揮大幅降低玻璃轉移溫度之作用同時若以少量即可發揮改善玻璃熱安定性之作用的成分。且，為鹼金屬成分中，就維持高折射率特性方面最為有利的成分。但，Li⁺ 含量若超過10%，則顯示折射率降低且玻璃的熱安定性亦降低之傾向。因此，Li⁺ 含量成為0～10%之範圍。Li⁺ 含量之較佳範圍為0～6%，更佳之範圍為0～3%，又更佳之範圍為0～2%，再更佳之範圍為0～1%，又再更佳為不含有。

Na⁺ 、K⁺ 均發揮改善熔融性、降低玻璃轉移溫度之作用，但Na⁺ 、K⁺ 各成分之含量若超過10%，則顯示折射率降低、玻璃之熱安定性亦降低之傾向。因此，Na⁺ 、K⁺ 各成分之含量分別成為0～10%之範圍。Na⁺ 、K⁺ 各成分之含量之較佳範圍分別為0～6%，更佳範圍分別為0～3%，又更佳範圍分別為0～2%，再更佳範圍分別為0～1%，又再更佳為各成分均不含有。

又，Li⁺ 相較於Na⁺ 、K⁺ ，其發揮維持高折射率特性且降低玻璃轉移溫度之作用較為優異，故Li⁺ 之含量較好多於Na⁺ 、K⁺ 之各成分含量。

Te⁴⁺ 為發揮提高折射率同時提高玻璃之熱安定性之作用的成分，但Te⁴⁺ 含量若超過10%，則玻璃之熱安定性降低，故而Te⁴⁺ 之含量成為0～10%之範圍。自Te⁴⁺ 對環境負荷顧慮之觀點而言，較好減少其使用量。由此種觀點觀之，Te⁴⁺ 含量較好為0～6%之範圍，更好為0～3%之範圍，又更好為0～2%之範圍，又更佳為0～1%之範圍，再更佳為不含有。

Ge⁴⁺ 為發揮提高折射率同時提高玻璃之熱安定性之作用的成分，但Ge⁴⁺ 含量若超過10%，則玻璃之熱安定性降低。因此Ge⁴⁺ 之含量成為0～10%之範圍。Ge⁴⁺ 為作為玻璃成分使用之物質中格外昂貴之成分，就抑制製造成本增加觀點觀之，較好減少其使用量，其含量較好為0～6%之範圍，更好為0～3%之範圍，又更好為0～2%之範圍，又更佳為0～1%之範圍，再更佳為不含有。

Bi³⁺ 為發揮提高折射率同時提高玻璃之熱安定性之作用的成分，但Bi³⁺ 含量若超過10%，則顯示玻璃之熱安定性降低同時玻璃有著色之傾向。因此，Bi³⁺ 含量成為0～10%之範圍。Bi³⁺ 含量之較佳範圍為0～6%，更佳之範圍為0～3%，又更佳範圍為0～1%，再更佳為不含有。

Al³⁺ 為發揮改善玻璃之熱安定性、化學耐久性之作用的成分，但Al³⁺ 含量若超過10%，則顯示折射率降低同時玻璃之熱安定性降低之傾向。因此Al³⁺ 含量成為0～10%之範圍。Al³⁺ 含量之較佳範圍為0～6%，更佳範圍為0～3%，又更佳範圍為0～1%，再更佳為不含有。

本發明之光學玻璃為主要陰離子成分係O^2- 且基本上為氧化物玻璃。至於O^2- 以外之陰離子成分，亦可為少量導入F^- 、Cl^- 等之鹵素成分者。但，於抑制熔融玻璃之揮發性，重視更容易成型方面時，較好抑制揮發性成分的F^- 的導入量，亦即較好不導入F^- 成分。又，亦可為添加不為玻璃成分而作為澄清劑之極少量鹵素例如F、Cl並使玻璃熔融者。

作為澄清劑，亦可少量添加Sb₂ O₃ 、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽等。但，添加Sb₂ O₃ 時，由於Sb之氧化力較強，為了不助長與加壓成型模具之成型面之氧化還原反應，Sb₂ O₃ 之外加比例添加量較好成為0～1質量%之範圍，更好為0～0.5質量%之範圍。

又，Fe、Cr、Co、Cu會使玻璃著色，因此較好不添加。

又，較好亦不導入Pb、Cd、Tl、As等之對環境有不良影響顧慮之成分。

Lu、Ga雖可在不損及本發明目的之範圍內以少量導入，但該等成分非常昂貴，由於不使用亦可達成本發明目的，故就抑制成本上升而言，較好不於玻璃中導入Lu、Ga。

在上述組成範圍內，就維持所需光學特性且成為玻璃之熱安定性更良好者，成為降低玻璃轉移溫度、更良好的精密壓縮成型性者而言，B³⁺ 、Si⁴⁺ 、La³⁺ 、Gd³⁺ 、Y³⁺ 、Yb³⁺ 、Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 、W⁶⁺ 、Zr⁴⁺ 、Zn²⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 、Ba²⁺ 、Li⁺ 、Na⁺ 及K⁺ 之合計含量較好為95%以上，更好為98%以上，再更好為99%以上，又再更好為99.5%以上，再最好為100%。

再者，B³⁺ 、Si⁴⁺ 、La³⁺ 、Gd³⁺ 、Y³⁺ 、Yb³⁺ 、Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 、W⁶⁺ 、Zr⁴⁺ 、Zn²⁺ 及Li⁺ 之合計含量較好為95%以上，更好為98%以上，再更好為99%以上，又再更好為99.5%以上，再最好為100%。

更好為，B³⁺ 、Si⁴⁺ 、La³⁺ 、Gd³⁺ 、Y³⁺ 、Yb³⁺ 、Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 、W⁶⁺ 、Zr⁴⁺ 及Zn²⁺ 之合計含量較好為95%以上，更好為98%以上，再更好為99%以上，又再更好為99.5%以上，再最好為100%。

[折射率‧分散]

本發明之光學玻璃之折射率nd為1.89以上，阿貝數νd為27～37。藉由使折射率nd為1.89以上，使用本發明之光學玻璃的攝影光學系統或投影機等之投射光學系統等之光學系統可被小型化。又，亦可增大光學系統之可變焦距比。再者，由於折射率高，因此可縮小為了獲得所需聚光力之透鏡之光學機能面之曲率的絕對值。藉由縮小透鏡之光學機能面之曲率的絕對值，使精密加壓成型用之加壓成型模具之成型面之加工變容易。精密加壓成型時於玻璃與加壓成型模具之間閉鎖入周圍氣體(一般稱為氣體捕獲)，亦可減少會降低模具轉印精度之麻煩。於研削、研磨光學機能面時，亦使加工變容易。又，藉由使光學機能面之曲率絕對值減小，亦可增大透鏡之有效直徑。

又，本發明之光學玻璃由於為高折射率玻璃且阿貝數νd為27以上，故藉由組合高折射率高分散玻璃製之透鏡，可有效作為可良好補正色像差之透鏡材料。

又，藉由使阿貝數νd成為27以上，可限制Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、W⁶⁺ 之高折射率高分散賦予成分之含量，故亦可間接地提高玻璃之精密加壓成型性。

另一方面，若折射率nd保持為1.89以上但阿貝數νd超過37，則玻璃之熱安定性降低，玻璃轉移溫度上升。若玻璃轉移溫度上升，則精密加壓成型時之溫度必須設定在較高，而助長玻璃與加壓成型模具間之氧化還原反應，使玻璃熔著於加壓成型模具上，容易引起所謂玻璃表面霧濁等發生之麻煩，使精密加壓成型性降低。

基於以上理由，本發明之光學玻璃之折射率nd成為1.89以上，阿貝數νd成為27～37。

高折射率低分散玻璃若可維持低分散性同時提高折射率，則顯示玻璃之熱安定性降低、玻璃轉移溫度上升之傾向，但藉由一面容許高分散化同時實現高折射率化，可使熱安定性之降低、玻璃轉移溫度之上升獲得減輕。

因此，就維持熱安定性，維持低的玻璃轉移溫度之方面而言，本發明之光學玻璃之較佳光學特性範圍，係藉由規定折射率之上限或規定對應於阿貝數之折射率上限(或者規定對應於折射率之阿貝數上限)而被劃定。

如本發明之光學玻璃之高折射率低分散玻璃之情況，就提高前述之色像差補正機能而言，較好進行高折射率化及低分散性化。由此種觀點觀之，本發明之光學玻璃之較佳光學特性範圍，係藉由規定折射率之下限或規定對應於阿貝數之折射率下限(或者規定對應於折射率之阿貝數下限)而被劃定。

本發明之光學玻璃中，較佳之光學特性範圍可大致分為下列3個範圍，亦即光學特性範圍A～C。該等較佳範圍係由折射率、阿貝數、玻璃之熱安定性、玻璃轉移溫度、色像差補正機能等之光學性能之觀點加以決定者。

至於表示光學玻璃之光學特性之方法，係廣泛使用光學恆數圖。光學恆數圖為以阿貝數νd作為橫軸，以折射率nd作為縱軸，橫軸之右方向為阿貝數減少方向(高分散方向)，左方向為阿貝數增加方向(低分散方向)，縱軸之向上方向為高折射率方向，向下方向為低折射率方向，橫軸、縱軸之尺標亦成為線性尺標。特定之光學玻璃之光學特性以光學恆數圖上之一點加以表示。

圖1～圖3為在光學恆數圖上顯示本發明之光學玻璃的較佳光學特性範圍者。

[光學特性範圍A]

光學特性範圍A為折射率nd係1.89以上，阿貝數νd係27以上且未達31之範圍。

圖1所示之光學恆數圖中，座標(27,1.89)之點設為a1，座標(27,2.00)之點設為a2，座標(29,2.00)之點設為a3，座標(30,1.97)之點設為a4，座標(31,1.95)之點設為a5，座標(31,1.89)之點設為a6時，前述各點依a1→ a2→ a3→ a4→ a5→ a6→ a1之順序以直線連結時所圍起來之區域與前述直線(但，連結a5及a6之直線除外)所合起來之範圍為光學特性範圍A中之較佳範圍。

圖2所示之光學恆數圖中，座標(28,1.930)之點設為a7，座標(28,1.970)之點設為a8，座標(30,1.970)之點設為a9，座標(31,1.940)之點設為a10，座標(31,1.900)之點設為a11，座標(29,1.900)之點設為a12時，前述各點依a7→ a8→ a9→ a10→ a11→ a12→ a7之順序以直線連結時所圍起來之區域與前述直線(但，連結a10及a11之直線除外)所合起來之範圍為光學特性範圍A中之更佳範圍。

圖3所示之光學恆數圖中，座標(28,1.950)之點設為a13，座標(28,1.970)之點設為a14，座標(29,1.970)之點設為a15，座標(31,1.930)之點設為a16，座標(31,1.910)之點設為a17，座標(30,1.910)之點設為a18時，前述各點依a13→a14→a15→a16→a17→a18→a13之順序以直線連結時所圍起來之區域與前述直線(但，連結a16及a17之直線除外)所合起來之範圍為光學特性範圍A中之又較佳範圍。

[光學特性範圍B]

光學特性範圍B為折射率nd係1.89以上，阿貝數νd係31～33之範圍。

圖1所示之光學恆數圖中，座標(31,1.89)之點設為b1，座標(31,1.95)之點設為b2，座標(33,1.93)之點設為b3，座標(33,1.89)之點設為b4時，前述各點依b1→b2→b3→b4→b1之順序以直線連結時所圍起來之區域與前述直線所合起來之範圍為光學特性範圍B中之較佳範圍。

圖2所示之光學恆數圖中，座標(31,1.900)之點設為b5，座標(31,1.940)之點設為b6，座標(33,1.920)之點設為b7，座標(33,1.890)之點設為b8，座標(32,1.890)之點設為b9時，前述各點依b5→ b6→ b7→ b8→ b9→ b5之順序以直線連結時所圍起來之區域與前述直線所合起來之範圍為光學特性範圍B中之更佳範圍。

圖3所示之光學恆數圖中，座標(31,1.910)之點設為b10，座標(31,1.930)之點設為b11，座標(33,1.910)之點設為b12，座標(33,1.900)之點設為b13，座標(32,1.900)之點設為b14時，前述各點依b10→ b11→ b12→ b13→ b14→ b10之順序以直線連結時所圍起來之區域與前述直線所合起來之範圍為光學特性範圍B中之又更佳範圍。

[光學特性範圍C]

光學特性範圍C為折射率nd係1.89以上，阿貝數νd係超過33且37以下之範圍。

圖1所示之光學恆數圖中，座標(33,1.89)之點設為c1，座標(33,1.93)之點設為c2，座標(37,1.89)之點設為c3時，前述各點依c1→ c2→ c3→ c1之順序以直線連結時所圍起來之區域與前述直線(但，連結c1及c2之直線除外)所合起來之範圍為光學特性範圍C中之較佳範圍。

圖2所示之光學恆數圖中，座標(33,1.890)之點設為c4，座標(33,1.926)之點設為c5，座標(36,1.896)之點設為c6，座標(36,1.890)之點設為c7時，前述各點依c4→ c5→ c6→ c7→ c4之順序以直線連結時所圍起來之區域與前述直線(但，連結c4及c5之直線除外)所合起來之範圍為光學特性範圍C中之更佳範圍。

圖3所示之光學恆數圖中，座標(33,1.900)之點設為c8，座標(33,1.922)之點設為c9，座標(35,1.902)之點設為c10，座標(35,1.900)之點設為c11時，前述各點依c8→ c9→ c10→ c11→ c8之順序以直線連結時所圍起來之區域與前述直線(但，連結c8及c9之直線除外)所合起來之範圍為光學特性範圍C中之又更佳範圍。

於圖1、圖2及圖3之光學恆數圖上所示之光學特性範圍為選擇示於表1(光學特性範圍A)、表2(光學特性範圍B)及表3(光學特性範圍C)之式並加以圖示者。藉由適當選擇表1、表2及表3中所示之折射率nd之上、下限以及顯示阿貝數νd之上、下限之各等級數，可作成任意組合之光學恆數圖。

[表1]

[表2]

[表3]

接著，就光學特性範圍A~C之各範圍中本發明較佳之玻璃組成範圍加以說明。

[光學特性範圍A中之較佳玻璃組成]

本發明之光學玻璃組成範圍中，作為具備光學特性範圍A者之較佳組成範圍顯示如下。

B³⁺ 含量較好為22～48%之範圍，更好為24～46%之範圍，又更好為26～44%之範圍，再更好為28～42%之範圍。

Si⁴⁺ 含量較好為1～8%之範圍，更好為1～7%之範圍，又更好為1～6%之範圍。

La³⁺ 含量較好為6～30%之範圍，更好為8～26%之範圍，又更好為10～23%之範圍，再更好為12～18%之範圍。

Ti⁴⁺ 含量較好為0～3.5%之範圍，更好為0～3%之範圍，又更好為0.5～2.5%之範圍。

Nb⁵⁺ 含量較好為5～30%之範圍，更好為7～29%之範圍，又更好為8～26%之範圍，再更好為9～23%之範圍。

Ta⁵⁺ 含量較好為1～13%之範圍，更好為2～10%之範圍，又更好為2～8%之範圍，再更好為2～5%之範圍。

W⁶⁺ 含量較好為0～4%之範圍，更好為0～3.5%之範圍，又更好為0～3%之範圍。

Zr⁴⁺ 含量較好為1～8%之範圍，更好為1～5%之範圍，又更好為1～3%之範圍。

Zn²⁺ 含量較好為12～38%之範圍，更好為13～35%之範圍，又更好為14～30%之範圍，再更好為15～25%之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量較好為24～43%之範圍，更好為26～43%之範圍，又更好為28～43%之範圍，再更好為30～43%之範圍。

La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量較好為8～24%之範圍，更好為10～22%之範圍，又更好為12～20%之範圍，再更好為14～18%之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量相對於La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量之陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ ))較好為1.25～3.50之範圍，更好為1.50～2.80之範圍。

Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量較好為12～24%之範圍，更好為14～32%之範圍，又更好為16～30%之範圍，再更好為18～28%之範圍。

Nb⁵⁺ 及Ta⁵⁺ 之合計含量較好為12～34%之範圍，更好為13～31%之範圍，又更好為13～28%之範圍，再更好為15～25%之範圍。

Ti⁴⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量較好為0～5%之範圍，更好為0～4%之範圍，又更好為1～3%之範圍。

Nb⁵⁺ 及Ta⁵⁺ 之合計含量相對於Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量之陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))較好為0.75～1.00之範圍，更好為0.80～1.00之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量相對於Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量之陽離子比((Si⁴⁺ +B³⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))較好為0.80～3.00之範圍，更好為1.30～2.50之範圍。

La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量相對於Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量之陽離子比((La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))較好為0.30～1.30之範圍，更好為0.40～0.90之範圍。

Zn²⁺ 含量相對於Zn²⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 及Ba²⁺ 之合計含量之陽離子比(Zn²⁺ /(Zn²⁺ +Mg²⁺ +Ca²⁺ +Sr²⁺ +Ba²⁺ ))較好為0.90～1.00之範圍，更好為1.00。

[光學特性範圍B中之較佳玻璃組成]

本發明之光學玻璃組成範圍中，作為具備光學特性範圍B者之較佳組成範圍顯示如下。

B³⁺ 含量較好為30～48%之範圍，更好為32～48%之範圍，又更好為34～46%之範圍，再更好為36～44%之範圍。

Si⁴⁺ 含量較好為0～8%之範圍，更好為1～7%之範圍，又更好為2～6%之範圍。

La³⁺ 含量較好為6～30%之範圍，更好為9～26%之範圍，又更好為11～23%之範圍，再更好為13～18%之範圍。

Nb⁵⁺ 含量較好為5～20%之範圍，更好為5～18%之範圍，又更好為5～16%之範圍，再更好為7～14%之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量較好為34～49%之範圍，更好為36～49%之範圍，又更好為38～47%之範圍，再更好為40～45%之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量相對於La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量之陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ ))較好為1.50～4.00之範圍，更好為2.00～3.50之範圍。

Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量較好為10～26%之範圍，更好為12～24%之範圍，又更好為14～22%之範圍，再更好為16～20%之範圍。

Nb⁵⁺ 及Ta⁵⁺ 之合計含量較好為8～24%之範圍，更好為10～22%之範圍，又更好為12～20%之範圍，再更好為13～18%之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量相對於Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量之陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))較好為1.00～3.50之範圍，更好為2.00～3.00之範圍。

La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量相對於Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量之陽離子比((La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))較好為0.50～1.50之範圍，更好為0.70～1.15之範圍。

[光學特性範圍C中之較佳玻璃組成]

本發明之光學玻璃組成範圍中，作為具備光學特性範圍C者之較佳組成範圍顯示如下。

B³⁺ 含量較好為30～48%之範圍，更好為32～48%之範圍，又更好為34～48%之範圍，再更好為36～46%之範圍。

Si⁴⁺ 含量較好為0～8%之範圍，更好為1～7%之範圍，又更好為1～6%之範圍。

La³⁺ 含量較好為6～30%之範圍，更好為9～27%之範圍，又更好為11～25%之範圍，再更好為13～23%之範圍。

Ti⁴⁺ 含量較好為0～3.5%之範圍，更好為0～3%之範圍，又更好為0～2.5%之範圍。

Nb⁵⁺ 含量較好為1～20%之範圍，更好為2～17%之範圍，又更好為2～15%之範圍，再更好為2～13%之範圍。

Ta⁵⁺ 含量較好為1～13%之範圍，更好為2～11%之範圍，又更好為2～9%之範圍，再更好為3～8%之範圍。

Zr⁴⁺ 含量較好為1～8%之範圍，更好為1～5%之範圍，又更好為1～4%之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量較好為35～49%之範圍，更好為37～49%之範圍，又更好為39～49%之範圍，再更好為41～47%之範圍。

La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量較好為13～29%之範圍，更好為13～27%之範圍，又更好為14～25%之範圍，再更好為15～23%之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量相對於La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量之陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ ))較好為1.50～4.00之範圍，更好為1.70～3.00之範圍。

Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量較好為10～24%之範圍，更好為11～22%之範圍，又更好為11～20%之範圍，再更好為13～18%之範圍。

Nb⁵⁺ 及Ta⁵⁺ 之合計含量較好為6～23%之範圍，更好為6～21%之範圍，又更好為6～19%之範圍，再更好為8～17%之範圍。

Ti⁴⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量較好為0～5%之範圍，更好為0～4%之範圍，又更好為1～4%之範圍。

Nb⁵⁺ 及Ta⁵⁺ 之合計含量相對於Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量之陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))較好為0.70～0.99之範圍，更好為0.70～0.95之範圍。

B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量相對於Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量之陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))較好為1.00～3.50之範圍，更好為2.00～3.20之範圍。

La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量相對於Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量之陽離子比((La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))較好為0.50～1.80之範圍，更好為0.70～1.60之範圍。

[玻璃轉移溫度]

就抑制加壓成型溫度之上升，不助長加壓成型模具與玻璃間之化學反應方面觀之，抑制伴隨著高折射率低分散化之玻璃轉移溫度上升非常重要。

本發明之光學玻璃之較佳樣態為玻璃轉移溫度為630℃以下之光學玻璃，若限制容易與加壓成型模具之化學反應之成分含量，則藉由使玻璃轉移溫度降低，而顯示優異之精密加壓成型性。

由上述觀點，本發明之玻璃轉移溫度之較佳範圍為620℃以下，更佳之範圍為610℃以下，又更佳範圍為605℃以下。

同樣地，本發明中之降伏點之較佳範圍為680℃以下，更佳之範圍為670℃以下，又更佳範圍為660℃以下，再更佳範圍為650℃以下。

[液相溫度]

本發明之光學玻璃之熱安定性優異，為例如液相溫度為1200℃以下。因此，玻璃原料之熔解可在1300℃以下進行，可抑制進行融解的坩堝因玻璃所致之侵蝕。其結果，可避免構成坩堝之鉑等之物質因侵蝕成為混入玻璃中之異物，而作為離子熔入故引起玻璃著色等之問題。

再者，藉由使液相溫度落於1200℃以下，可降低熔融玻璃之溫度並抑制揮發性，亦可減低、抑制因揮發引起之脈理發生、光學特性之變動。可降低熔融玻璃之溫度亦有可使流出、成型時之玻璃黏性落於適於成型之範圍的優點。

本發明中，液相溫度之較佳範圍為1150℃以下，更佳之範圍為1100℃以下。

液相溫度降低至如上述，就進行藉由使熔融玻璃流出同時自流出之玻璃分離所需量之熔融玻璃塊，使玻璃塊固化之過程，而成型為精密加壓成型用預塑物之方法方面，非常有利。又，上述預塑物之成型法將於後述。

[部分分散特性]

組合低分散玻璃製透鏡與高分散玻璃製透鏡對於在攝影光學系統、投射光學系統等進行高層次之色像差補正係有效。至於低分散玻璃，部分分散比較小者對於高層次之色像差補正更為有效。本發明之光學玻璃，作為高折射率低分散玻璃，為部分分散比較小，Pg,F值為0.57～0.62。Pg,F係使用g線、F線、c線中之各折射率ng、nF、nc，表示為：

Pg,F=(ng-nF)/(nF-nc)。

部分分散比Pg,F-阿貝數νd圖中，成為正常部分分散玻璃的基準之法線上之部分分散比表示為Pg,F^(o) 時，Pg，F係使用阿貝數νd，

Pg,F^(o) =0.6483-(0.0018×nd)

ΔPg,F為距上述法線之部分分散比Pg,F之差，係以下式表示。

ΔPg,F=Pg,F-Pg,F^(o) =Pg,F+(0.0018×νd)-0.6483

本發明之光學玻璃中之較佳樣態為偏差ΔPg,F為0.007以下，可較好地作為高層次色像差補正用之光學元件材料。本發明中之ΔPg,F之較佳範圍為0.006以下，更好的範圍為0.003以下，又更好的範圍為0.002以下，再更好的範圍為0以下。

[著色]

本發明之光學玻璃著色極少，在整個可見光廣泛範圍內，顯示高的光透過性。光學玻璃之著色程度藉由著色度λ70、λ5等表示。著色度係於具備平行之一對經光學研磨之平面且平面間距離(厚度)為10mm±0.1mm之玻璃上，自對於上述平面垂直方向入射測定光線，以透過玻璃之光強度Iout除以入射光強度Iin之外部透過率(亦包含在玻璃表面之反射損失)，在280nm～700nm之波長區域成為70%之波長設為λ70，於前述波長區域外部透射率成為5%之波長設為λ5。

本發明中，λ70之較佳範圍為470nm以下，更佳之範圍為450nm以下，又更佳範圍為430nm以下，再更佳範圍為410nm以下。又，λ5之較佳範圍為370nm以下，更佳之範圍為365nm以下，又更佳範圍為360nm以下，再更佳範圍為355nm以下，又再更佳範圍為350nm以下。

[光學玻璃之製造]

本發明之光學玻璃可以獲得目的玻璃組成之方式，秤量原料的氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等，經調合，充分混合獲得混合批料，於熔融容器內進行加熱、熔融、脫泡、攪拌，製作均質且不含泡之熔融玻璃，使其成型，藉此而獲得。具體上可使用公知熔融法製作。

[精密加壓成型用預塑物]

接著，對本發明之精密加壓成型用預塑物加以說明。

本發明之精密加壓成型用預塑物之特徵為由上述之本發明光學玻璃所構成者。

上述精密玻璃成型用預塑物(以下稱為預塑物)意指供給於精密加壓成型之玻璃塊，為相當於精密加壓成型品質量之玻璃成型體。以下對預塑物詳細說明。

預塑物意指供於加熱並精密加壓成型之玻璃預備成型體，但此處所謂精密加壓成型亦稱為如眾所周知之模製光學成型，係使光學元件之光學機能面藉由轉印加壓成型模具之成型面而形成之方法。又，所謂光學機能面意指於光學元件中，使控制對象的光折射、反射、繞射、射入射出之面，透鏡中之透鏡面等相當於該光學機能面。

為了防止精密加壓成型時玻璃與加壓成型模具成型面之反應、熔著，且使玻璃沿著成型面之延伸為良好，較好在預塑物之表面被覆脫模膜。至於脫模膜之種類舉例有貴金屬(鉑、鉑合金)、氧化物(Si、Al、Zr、La、Y等之氧化物等)、氮化物(B、Si、Al之氮化物等)、含碳膜。至於含碳膜，較好為以碳為主成分者(膜中之元素含量以原子%表示時，碳之含量多於其他元素含量者)。具體上，可例示碳膜或碳氫膜等。至於含碳膜之成膜法，只要是使用碳原料並利用真空蒸鍍法、濺鍍法、離子電鍍法等之公知方法，或使用碳氫等材料氣體，利用熱分解等之公知方法即可。有關其他膜，可使用蒸鍍法、濺鍍法、離子電鍍法、溶膠凝膠法等予以成膜。

預塑物係經過使玻璃原料加熱、熔解，製作熔融玻璃，使前述熔融玻璃成型之步驟所製作。

預塑物之第一製作例為自熔融玻璃分離特定重量之熔融玻璃塊，並經冷卻，使具有與該熔融玻璃塊相等質量之預塑物成型之方法。例如，使玻璃原料熔融、澄清、均質化，準備均質熔融玻璃，自經溫度調整之鉑或鉑合金製之流出噴嘴或流出管流出。使小型預塑物或球狀預塑物成型時，熔融玻璃自流出噴嘴以所需質量之熔融玻璃滴滴下，將其利用預塑物成型模具承接而成型為預塑物。或者，同樣地使所需質量之熔融玻璃滴自流出噴嘴滴下至液態氮等中而成型為預塑物。製作中大型預塑物時，由流出管使熔融玻璃流流下，熔融玻璃流之前端部以預塑物成型模具承接，在熔融玻璃流之噴嘴與預塑物成型模具間形成纖細部之後，使預塑物成型模具朝正下方急速降下，利用熔融玻璃之表面張力，於纖細部使熔融玻璃流分離，於承接構件中承接所需質量之熔融玻璃塊並成型為預塑物。或者，使玻璃塊在處於軟化狀態間之預塑物成型模具上加壓，亦可成型為具有近似欲藉由精密加壓成型獲得之光學元件形狀之形狀且表面光滑之預塑物。

為了製造無瑕疵、污染、皺摺、表面變質等之平滑表面，例如具有自由表面之預塑物，係使用在預塑物成型模具上，邊對熔融玻璃塊施加風壓使其浮起邊成型為預塑物，在液態氮等於常溫、常壓下使氣體物質冷卻成液體並於媒介中放入熔融玻璃滴而成型為預塑物之方法等。

一邊使熔融玻璃塊浮起一邊成型為預塑物時，可對熔融玻璃塊吹附氣體(稱為浮起氣體)施加向上之風壓。此時，熔融玻璃塊之黏度過低時，浮起氣體進入玻璃中，於預塑物中成為氣泡而殘留。因此，藉由使熔融玻璃之黏度落於3～60 dPa‧s，可使浮起氣體不會進入玻璃中，而使玻璃塊浮起。

至於對預塑物吹附浮起氣體時所用之氣體，舉例有空氣、N₂ 氣體、O₂ 氣體、Ar氣體、He氣體、水蒸氣等。又，風壓只要可使預塑物浮起而不與成型模具表面等之固體接觸，則無特別限制。

利用預塑物製造之精密加壓成型品(例如光學元件)由於大多為如透鏡等之具有旋轉對稱軸者，故預塑物之形狀亦較好為具有旋轉對稱軸之形狀。

預塑物之第二製作例為將均質熔融玻璃於鑄模中壓鑄成型後，利用退火除去成型體之變形，經切斷或割斷，分割成所需尺寸、形狀，製作複數個玻璃片，研磨玻璃片使表片平滑之同時，作成由特定質量之玻璃所構成之預塑物。如此製作之預塑物表面亦較好被覆含碳膜後使用。

[光學元件]

接著對本發明之光學元件加以說明。本發明之光學元件之特徵為由上述之本發明光學玻璃所構成。具體而言，可例示有非球面透鏡、球面透鏡或平凹透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡、雙凸透鏡、凸彎月面透鏡、凹彎月面透鏡等之透鏡、微透鏡、透鏡陣列、附繞射晶格之透鏡、稜鏡、附有透鏡機能之稜鏡等。依據需要亦可於表面設有抗反射膜或有波長選擇性之部分反射膜。

本發明之光學元件由於係由具有高折射率低分散性之玻璃中ΔPg,F較小的玻璃所構成，故藉由與由其他玻璃所構成之光學元件組合，可進行高層次之色像差補正。又，由於本發明之光學元件係由折射率高的玻璃所構成，故藉由使用於攝影光學系統、投射光學系統等，可使光學系統小型化。

[光學元件之製造方法]

接著對本發明之光學元件之製造方法加以說明。

本發明之光學元件之製造方法之特徵為具備使上述之本發明精密加壓成型用預塑物加熱，使用加壓成型模具予以精密加壓成型之步驟。

為了防止加壓成型模具之成型面或在前述成型面上所設之脫模膜氧化，加壓成型模具以及預塑物之加熱及加壓步驟較好在如氮氣或氮氣與氫氣之混合氣體之非氧化性氣體氛圍中進行。在非氧化性氣體氛圍中亦不使被覆預塑物表面之含碳膜氧化，而可使前述膜殘存在經精密加壓成型之成型品表面上。該膜雖為最終應除去者，但就比較容易且完全除去含碳膜而言，只要使精密加壓成型品在氧化性氛圍例如在大氣中加熱即可。含碳膜之氧化、除去，應在不使精密加壓成型品因加熱而變形之溫度進行。具體而言，較好在未達玻璃轉移溫度之溫度範圍內進行。

精密加壓成型係使用預先使成型面高精度加工成所需形狀之加壓成型模具，但於成型面亦可形成用以改善加壓成型時對於玻璃之光滑性之膜。至於此種膜，舉例有含碳膜或氮化物膜、貴金屬膜，至於含碳膜較好為氫化碳膜、碳膜等。精密加壓成型，係將預塑物供給至成型面經精密形狀加工之對向的一對上模具與下模具之間後，將成型模具與預塑物兩者加熱至玻璃黏度相當於10⁵ ～10⁹ dPa‧s之溫度使預塑物軟化，藉由使其加壓成型，而將成型模具之成型面精密地轉印至玻璃。

又，於成型面經精密形狀加工之對向的一對上模具與下模具之間，供給預先升溫至玻璃黏度相當於10⁴ ～10⁸ dPa‧s之溫度之預塑物，藉由使其加壓成型，可將成型模具之成型面精密地轉印至玻璃。

加壓時之壓力及時間可考慮玻璃黏度等適當決定，例如加壓壓力可設為5～15MPa，加壓時間可設為10～300秒。加壓時間、加壓壓力等之加壓條件，只要在合於成型品形狀、尺寸之週知範圍內即可。

隨後，使成型模具與精密加壓成型品冷卻，較好成為變形點以下之溫度後，經脫模，取出精密加壓成型品。又，為了使光學特性精密地合於所需值，亦可適當調整冷卻時之成型品之退火處理條件，例如退火速度等。

上述光學元件之製造方法可大致分為以下兩種方法。第一種方法為將預塑物導入加壓成型模具中，使該成型模具與玻璃材料一起加熱之光學元件之製造方法，在重視面精度、偏心精度等之成型精度的提高之情況下，此為被推薦之方法。第二種方法為使預塑物加熱，並導入預熱之加壓成型模具中而製造精密加壓成型的光學元件之方法，於重視生產性提高之情況下，此為被推薦之方法。

又，本發明之光學元件亦可不經過加壓成型步驟而製造。例如，可將均質熔融玻璃於鑄模中壓鑄使玻璃塊成型，經退火除去變形同時調整退火調鍵以使玻璃之折射率成為所需值而進行光學特性之調整後，接著將玻璃塊切斷或割斷，製作玻璃片，進而經研削、研磨對光學元件進行修飾而獲得。

[實施例]

以下，利用實施例更具體說明本發明，但本發明不限定於該等實施例。

(實施例1)

以成為表4-1至表4-9所示之玻璃組成之方式，使用分別相當於作為用以導入各成分之原料之氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等，秤量原料充分混合獲得調和原料，將其放入鉑坩堝中，經加熱、熔融。熔融後，將熔融玻璃流入鑄模中，放冷至玻璃轉移溫度附近後立即放入退火爐中，在玻璃轉移溫度範圍退火處理約1小時後，在爐內放冷至室溫，藉此獲得表4-1至表4-9所示之光學玻璃No. 1～51。

所得光學玻璃中，並未析出可利用顯微鏡而觀察到之結晶。

如此所得之光學玻璃之諸特性示於表5-1至表5-8。

表6-1至表6-8為光學玻璃No. 1～51之各玻璃中，氧化物換算時之組成以質量%表示者。

[表4-1]

[表4-2]

[表4-3]

[表4-4]

[表4-5]

[表4-6]

[表4-7]

[表4-8]

[表4-9]

[表5-1]

[表5-2]

[表5-3]

[表5-4]

[表5-5]

[表5-6]

[表5-7]

[表5-8]

[表6-1]

[表6-2]

[表6-3]

[表6-4]

[表6-5]

[表6-6]

[表6-7]

[表6-8]

又，光學玻璃之諸特性係利用以下所示方法予以測定。

(1)折射率nd、ng、nF、nc及阿貝數νd

針對以降溫速度-30℃/小時降溫所得之玻璃，利用日本光學硝子工業規格之折射率測定法，測定折射率nd、ng、nF、nc及阿貝數νd。

(2)液相溫度LT

將玻璃放入加熱至特定溫度之爐內保持2小時，冷卻後，以100倍光學顯微鏡觀察玻璃內部，由結晶之有無決定液相溫度。

(3)玻璃轉移溫度Tg，降伏點Ts

使用RIGAKU股份有限公司製之熱機械分析裝置，以升溫速度4℃/分鐘進行測定。

(4)部分分散比Pg,F

由折射率ng、nF、nc算出。

(5)部分分散比與法線之差ΔPg,F

自由部分分散比Pg,F及阿貝數νd算出的法線上之部分分散比Pg,F(O)算出。

(6)比重

使用阿基米德法(Archimedian method)進行測定。

(7)λ70、λ5

使用分光光度計，測定分光透過率而求得。

(8)精密加壓成型性

自玻璃製作多個預塑物，反覆使用SiC製之加壓成型模具，在非氧化性氛圍中，連續進行精密加壓成型，求得直至引起認為係起因於加壓成型模具與玻璃之熔著的玻璃破損為止之可加壓次數之平均。

替代上述方法，在以碳含有率為50原子%以上之材料所構成之試驗盤上放置玻璃，連同試驗盤一起加熱至玻璃黏度成為10⁵ ～10⁹ dPa‧s之溫度並保持後，冷卻至室溫，藉由調查試驗盤與玻璃有無熔著，可簡易獲知精密加壓成型性。

例如，製作複數個由表4-2中所記載之No. 8之光學玻璃所構成之預塑物，反覆使用SiC製之加壓成型模具，在非氧化性氛圍中，連續進行精密加壓成型時之可加壓次數之平均若為200次，則了解為可極安定地進行精密加壓成型。將由相同玻璃所構成之試料放置於試驗盤上，加熱至玻璃黏度成為10⁵ ～10⁹ dPa‧s之溫度並保持後，冷卻至室溫後，並未見到試驗盤與玻璃之熔著。上述No.8之光學玻璃中之陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.86。

另一方面，使用陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.58之玻璃(稱為玻璃A)，反覆進行精密加壓成型後，可加壓次數之平均為60次。再者，使用試驗盤以與上述方法同樣之方法調查試驗盤與玻璃有無熔著後，見到熔著。

如此，與試驗盤有熔著之玻璃於精密加壓成型中之可加壓次數大幅降低至100次，但與試驗盤無熔著之玻璃大幅度地改善可加壓次數，可知具備優異之精密加壓成型性。

接著，為了調查陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))對精密加壓成型性之良否帶來的影響，將陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0之玻璃(稱為玻璃I)、0.60之玻璃(稱為玻璃II)、0.18之玻璃(稱為玻璃III)放置於試驗盤上，加熱、保持後，冷卻至室溫，調查有無熔著後，於玻璃I、玻璃II見到熔著，但於玻璃III則未見到熔著。

如此，陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0～0.60之玻璃與試驗盤有熔著，可加壓次數亦低，但前述陽離子比為0.70以上時，未見到與試驗盤之熔著，亦大幅度地改善可加壓次數。

又，表4-1至4-9所示之各光學玻璃於使用試驗盤之試驗中亦未見到熔著，而為精密加壓成型性優異之玻璃。

(實施例2)

如以實施例1製作之光學玻璃所獲得般調製之玻璃原料熔融、澄清均質化，製作熔融玻璃，自鉑製噴嘴滴加融熔玻璃滴，以預塑物成型模具承接，邊施加風壓使其浮起，成型為由上述各種玻璃所構成之球狀預塑物。

又，自鉑製噴嘴連續流出上述熔融玻璃，其下端部以預塑物成型模具承接，在熔融玻璃流中製作纖細部後，使預塑物成型模具朝正下方急速降下並於纖細部切斷熔融玻璃流，將分離之熔融玻璃塊承接於預塑物成型模具上，邊施加風壓使其浮起，成型為由上述各種玻璃所構成之預塑物。所得之預塑物為光學上均質之高品質者。

又，將預塑物成型模具上之玻璃塊加壓，藉由精密加壓成型亦可成型近似於欲製作之光學元件形狀之形狀的預塑物。藉由此方法所得之預塑物表面成為平滑面。

(實施例3)

將實施例2所準備之熔融玻璃連續流出鑄造成鑄型，成型為玻璃塊後，予以退火，切斷獲得複數個玻璃片。該等玻璃片經研削、研磨後，製作由上述各種玻璃所構成之預塑物。所得之預塑物為光學上均質之高品質者。

(實施例4)

於以實施例2、3製作之預塑物表面上依據需要施加塗層，導入包含有在成型面上設有碳系脫模膜之SiC製之上下模具及本體模具之加壓成型模具內，在氮氛圍中同時加熱成型模具及預塑物，使預塑物軟化，並經精密加壓成型，製作由上述各種玻璃所構成之非球面凸彎月面透鏡、非球面凹彎月面透鏡、非球面雙凸透鏡、非球面雙凹透鏡之各種透鏡。又，精密加壓成型之各條件在前述範圍內加以調整。

觀察如此製作之各種透鏡之後，透鏡表面完全未見到傷痕、霧濁、破損。

反覆進行此種製成，進行各種透鏡之量產試驗，並未發生玻璃與加壓成型模具之熔著等之缺陷，可高精度地生產表面及內部均為高品質之透鏡。如此所得之透鏡表面亦可塗佈抗反射膜。

接著，使與上述預塑物同樣的預塑物加熱、軟化，另外，導入至預熱之加壓成型模具內，經精密加壓成型，製作由上述各種玻璃所構成之非球面凸彎月面透鏡、非球面凹彎月面透鏡、非球面雙凸透鏡、非球面雙凹透鏡之各種透鏡。又，精密加壓成型之各條件在前述範圍內加以調整。

觀察如此製作之各種透鏡之後，並未見到因相分離引起之白濁等，透鏡表面完全未見到傷痕、霧濁、破損。

適當變更加壓成型模具之成型面形狀，亦可製作稜鏡、微透鏡、透鏡陣列等之各種光學元件。

(實施例5)

使用於實施例4製作之各透鏡，製作各種內藏各透鏡之單眼鏡頭相機用之交換透鏡。

再者使用以實施例4製作之各透鏡，製作各種小型數位相機之光學系統，並模組化。進而於該等光學系統中安裝CCD或CMOS等之各種影像感測器並模組化。

如此藉由使用於實施例4中製作之各種透鏡，可獲得高機能、小型化之光學系統、交換透鏡、透鏡模組、攝影裝置。藉由將實施例4製作之透鏡與高折射率高分散光學玻璃製之透鏡組合，可獲得高層次之經色像差補正之各種光學系統以及具備該光學系統之攝影裝置。

[產業上之可能利用性]

本發明之光學玻璃係具有高折射率低分散特性、優異之精密加壓成型性，玻璃轉移溫度低，而可適用於精密加壓成型之光學玻璃。又，係較好地適用於高層次之色像差補正之光學玻璃，可較好地使用於製作精密加壓成型之預塑物、光學元件。

圖1為利用光學恆數圖表示本發明之光學玻璃中之較佳光學特性之範圍者。圖中以A表示之範圍相當於光學特性範圍A中之較佳範圍，以B表示之範圍相當於光學特性範圍B中之較佳範圍，以C表示之範圍相當於光學特性範圍C中之較佳範圍。

圖2為利用光學恆數圖表示本發明之光學玻璃中之更佳光學特性之範圍者。圖中以A表示之範圍相當於光學特性範圍A中之更佳範圍，以B表示之範圍相當於光學特性範圍B中之更佳範圍，以C表示之範圍相當於光學特性範圍C中之更佳範圍。

圖3為利用光學恆數圖表示本發明之光學玻璃中之又更佳光學特性之範圍者。圖中以A表示之範圍相當於光學特性範圍A中之又更佳範圍，以B表示之範圍相當於光學特性範圍B中之又更佳範圍，以C表示之範圍相當於光學特性範圍C中之又更佳範圍。

Claims

一種光學玻璃，其特徵為含有以陽離子%表示之下列成分：B³⁺ 20~50% Si⁴⁺ 0~10% La³⁺ 5~35% Gd³⁺ 0~10% Y³⁺ 0~10% Yb³⁺ 0~10% Ti⁴⁺ 0~4% Nb⁵⁺ 1~30% Ta⁵⁺ 0.5~15% W⁶⁺ 0~5% Zr⁴⁺ 0~10% Zn²⁺ 11~40% Mg²⁺ 0~10% Ca²⁺ 0~10% Sr²⁺ 0~10% Ba²⁺ 0~10% Li⁺ 0~10% Na⁺ 0~10% K⁺ 0~10% Te⁴⁺ 0~10% Ge⁴⁺ 0~10% Bi³⁺ 0~10% Al³⁺ 0~10%其中B³⁺ 及Si⁴⁺ 之合計含量(B³⁺ +Si⁴⁺ )為20~50%，La³⁺ 、Gd³⁺ 及Y³⁺ 之合計含量(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )為5~35%，陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ ))為1~5，Ti⁴⁺ 、Nb⁵⁺ 、Ta⁵⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ )為10~35%，陽離子比((Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.7~1，陽離子比((B³⁺ +Si⁴⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.5~4，陽離子比((La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ )/(Ti⁴⁺ +Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ +W⁶⁺ ))為0.2~3，Zn²⁺ 含量相對於Zn²⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 及Ba²⁺ 之合計含量的陽離子比(Zn²⁺ /(Zn²⁺ +Mg²⁺ +Ca²⁺ +Sr²⁺ +Ba²⁺ ))為0.8~1，折射率nd為1.89以上，阿貝(Abbe's)數ν d為27~37。
如申請專利範圍第1項之光學玻璃，其中Nb⁵⁺ 及Ta⁵⁺ 之合計含量(Nb⁵⁺ +Ta⁵⁺ )為5~35陽離子%，Ti⁴⁺ 及W⁶⁺ 之合計含量(Ti⁴⁺ +W⁶⁺ )為0~6陽離子%。
如申請專利範圍第1或2項之光學玻璃，其玻璃轉移溫度為630℃以下。
如申請專利範圍第1或2項之光學玻璃，其液相溫度為1200℃以下。
如申請專利範圍第1或2項之光學玻璃，其中部分分散比Pg,F之偏差△Pg,F為0.006以下。
一種精密加壓成型用預塑物，其特徵為其係由如申請專利範圍第1至5項中任一項之光學玻璃所構成。
一種光學元件，其特徵為其係由如申請專利範圍第1至5項中任一項之光學玻璃所構成。
一種光學元件之製造方法，其特徵為將如申請專利範圍第6項之精密加壓成型用預塑物加熱，使用加壓成型模具進行精密加壓成形。