TWI493191B - A combination of an optical glass material, a method of using the same and a manufacturing method thereof, and an assisting method of an optical design using the optical element of the assembly - Google Patents

Description

含光學玻璃素材之組合體、該組合體之利用方法及製造方法與使用該組合體之光學元件之光學設計之輔助方法

本發明係關於一種包括光學玻璃素材、以及顯示該光學玻璃素材之物性值之顯示物之組合體、該組合體之利用方法及製造方法與使用該組合體之光學元件之光學設計之輔助方法。

為獲得具有所需之光學性能之玻璃製光學元件，需要除較高之形狀精度外，折射率等之光學特性亦定為高精度之光學玻璃。

玻璃之光學特性取決於其組成，但即使組成完全相同，折射率亦會隨著光學元件製造時之熱歷程之變化而略微變化，其變化量會大大影響光學元件之性能。著眼於上述現象，專利文獻1、2中揭示有亦考慮到熱歷程而獲得所期望之折射率之技術。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2003-300738號公報

[專利文獻2]日本專利特開2007-176764號公報

專利文獻1、2中揭示有調整玻璃組成以相對於特定之徐冷速度獲得所期望之折射率的技術。然而，有時光學玻璃之生產者與使用有該光學玻璃之光學元件之生產者不同，此時，光學玻璃之生產者雖然可調整玻璃組成，卻無法選擇決定最終之光學元件之折射率及阿貝數之徐冷速度。另一方面，光學元件之生產者雖然可設定徐冷速度等生產光學元件之過程之熱歷程，卻無法調整玻璃組成。上述情況成為高效生產具有所期望之光學特性之光學元件方面之阻礙。

如上所述之玻璃生產者與光學元件之生產者之間、或玻璃生產者與光學元件設計者之間之問題，係伴隨著光學元件之高功能化、高性能化而產生之問題。其原因在於，根據本發明者等之見解，若確定構成光學元件之玻璃之組成，則無論欲如何調整生產光學元件之過程中之徐冷速度，折射率nd與阿貝數νd僅會在將折射率nd定於一軸、將阿貝數νd定於另一軸之νd-nd平面上在唯一確定之直線上移動，而不會定為自直線偏離之座標。為同時調整折射率nd與阿貝數νd，必需藉由適當調整玻璃組成，轉變玻璃所具有之作為基準之光學特性值(例如基準折射率等)，來使得以所需之徐冷速度經徐冷時獲得所期望之光學特性。然而，當玻璃之生產者所具有之關於組成之資訊與光學元件之生產者所具有之關於徐冷之資訊並不共享時，則不易進行上述組成之調整，從而難以解決問題。

因此，本發明之目的在於提供一種可解決上述問題之方法。具體而言，其目的在於提供一種即使於使用有光學玻璃之光學元件之生產者與該光學玻璃之生產者不同之情形時，亦可根據特定之資訊生產具有所期望之折射率之光學元件的方法。此外，本發明之目的在於提供一種除折射率以外，阿貝數亦與折射率同樣地，即使於使用有光學玻璃之光學元件之生產者與該光學玻璃之生產者不同之情形時，亦可根據特定之資訊生產具有所期望之阿貝數之光學元件的方法。

達成上述目的之本發明如以下所述。

[1]　一種組合體，其包含光學玻璃素材、以及顯示包括該光學玻璃素材之徐冷係數β值及基準折射率ns值之物性值之顯示物。

[2]　如[1]之組合體，其中上述組合體係用以求出徐冷裝置所具有之有效冷卻速度者，上述徐冷裝置係用於包含使經壓製成形而獲得之玻璃製光學元件徐冷之步驟的玻璃製光學元件之製造方法中之上述徐冷步驟者，上述有效冷卻速度係利用藉由上述徐冷裝置加以徐冷而獲得之、包括上述組合體中所含之玻璃素材之玻璃製光學元件的特定波長下之折射率n0、及上述基準折射率ns以及徐冷係數β值之特定波長下之各個值，根據以下之式而求出(式中，R₀ 為有效冷卻速度，Rs為基準徐冷速度，Δn=(折射率n0-基準折射率ns)，β為徐冷係數β值)。

R₀ =Rs/10^Δn/β

[3]　如[1]之組合體，其中上述組合體係用於預測玻璃製光學元件之折射率之方法中者，上述玻璃製光學元件係藉由包含如下步驟之玻璃製光學元件之製造方法而獲得者，該步驟係在徐冷裝置中對將上述組合體中所包含之玻璃素材(以下稱為玻璃素材B)壓製成形而獲得之玻璃製光學元件進行徐冷，上述預測方法包含如下步驟：利用上述徐冷裝置所具有之有效冷卻速度及特定波長下之上述基準折射率ns及徐冷係數β值，根據以下之式，求出藉由在與求出上述有效冷卻速度之徐冷條件相同之條件下運行之上述徐冷裝置進行徐冷而獲得的玻璃製光學元件之上述波長下之折射率n0(式中，R₀ 為有效冷卻速度，β為徐冷係數β值)。

n0=ns-β×log₁₀ R₀

[4]　如[3]之組合體，其中上述有效冷卻速度係利用玻璃製光學元件之特定波長下之折射率n0(A)、及上述玻璃素材A之上述波長下之基準折射率ns(A)以及徐冷係數β(A)，根據以下之式而求出(式中，R₀ 為有效冷卻速度，Rs為基準徐冷速度，Δn(A)=(折射率n0(A)-基準折射率ns(A)))，其中上述玻璃製光學元件係藉由在與對包含上述玻璃素材B之玻璃製光學元件進行徐冷之條件相同之條件下運行之徐冷裝置進行徐冷而獲得、將與上述玻璃素材B不同之玻璃素材(以下稱為玻璃素材A)壓製成形而獲得者。

R₀ =Rs/10^Δn(A)/β(A)

[5]　如[1]之組合體，其中上述組合體係用於預測玻璃製光學元件之阿貝數之方法中者，藉由如技術方案3或4之預測折射率之方法，分別求出F線光譜下之玻璃之折射率nF、及C線光譜下之玻璃之折射率nC，並求出d線光譜下之玻璃之折射率nd、或g線光譜下之玻璃之折射率ng，根據下述式中之任一個求出阿貝數ν。

νd=(nd-1)/(nF-nC)

νC=(nC-1)/(nF-nC)

νF=(nF-1)/(nF-nC)

νg=(ng-1)/(nF-nC)

[6]　如[1]~[5]中任一項之組合體，其中上述徐冷係數β值包含d線光譜、C線光譜、F線光譜及g線光譜下之徐冷係數即βd、βC、βF及βg，基準折射率ns值包含d線光譜、C線光譜、F線光譜及g線光譜下之基準折射率即nd、nC、nF及ng。

[7]　如[1]~[6]中任一項之組合體，其中上述顯示物係上述光學玻璃素材之說明書。

[8]　如[1]~[7]中任一項之組合體，其中上述光學玻璃素材及顯示物所顯示之物性值係用於玻璃製光學元件之製造。

[9]　如[8]之組合體，其中上述光學玻璃素材與上述顯示物係一併或分別提供至玻璃製光學元件之製造者。

[10]　如[8]之組合體，其中上述光學玻璃素材係用於玻璃製光學元件之試製或實機製造。

[11]　如[8]之組合體，其中玻璃製光學元件之製造係藉由將包含上述光學玻璃素材之預成型體壓製成形而進行。

[12]　如[10]之組合體，其中玻璃製光學元件之試製用光學玻璃素材及顯示物所顯示之物性值係用於玻璃製光學元件之光學設計。

[13]　如[1]之組合體，其中徐冷係數β值及基準折射率ns值分別為d線、C線、F線及g線中之至少一種波長下之值。

[14]　一種如[1]~[13]中任一項之組合體之製造方法，其包含如下步驟：步驟(1)，製備光學玻璃素材；步驟(2)，求出上述光學玻璃素材之至少徐冷係數β值及基準折射率ns值；以及步驟(3)，製備至少顯示上述徐冷係數β值及基準折射率ns值之顯示物。

[15]如[14]之製造方法，其中步驟(1)對於相同組成之光學玻璃素材個別地進行至少一次，當已進行複數次上述步驟(1)之情形時，對藉由步驟(1)之任一次步驟所獲得之光學玻璃素材實施步驟(2)及(3)，對藉由其他次之步驟(1)製備而成之相同組成之光學玻璃素材亦使用藉由上述步驟(2)及(3)所獲得之顯示物。

[16]　一種光學元件之光學設計之輔助方法，其包含如下步驟：步驟(10)，準備如[1]~[13]中任一項之組合體；步驟(11)，利用上述組合體中所包含之光學玻璃素材，藉由可設想用於光學元件製造之壓製成形方法及條件，製備光學元件之試製品；步驟(12)，求出光學元件之試製品之折射率n；以及步驟(13)，利用所求出之折射率n進行光學元件之光學設計。

[17]　如[16]之輔助方法，其中於步驟(12)中，進而求出光學元件之試製品之阿貝數ν，於步驟(13)中，亦利用所求出之阿貝數ν進行光學元件之光學設計。

根據本發明，可提供一種能夠根據特定之資訊生產具有所期望之折射率之光學元件的方法。即，提供β值與ns(基準折射率)以及玻璃素材，藉此即使於使用光學玻璃之光學元件之生產者與該光學玻璃之生產者不同之情形時，亦可根據於使用者特定之條件下由該玻璃素材壓製成形光學元件而獲得之折射率n，獲知藉由該玻璃素材以及使用者特定之條件，可成形具有哪一範圍之折射率之光學元件。

迄今為止，即使有光學元件生產者自玻璃素材生產者獲得關於基準折射率、基準徐冷速度之資訊的情況，玻璃素材生產者亦未揭示徐冷係數，且藉由上述製程同時滿足所期望之折射率與阿貝數之光學元件之生產方法亦不知曉。本發明藉由定義基準徐冷速度，測定特定種類之光學玻璃之基準折射率、徐冷係數，並提供該資料作為特定種類之光學玻璃之物性值，可根據該等特定之資訊而生產具有所期望之折射率之光學元件。

此外，根據本發明，提供一種除折射率以外，阿貝數亦與折射率同樣地，可根據特定之資訊生產具有所期望之阿貝數之光學元件的方法。藉此，即使於使用光學玻璃之光學元件之生產者與該光學玻璃之生產者不同之情形時，亦可根據該等特定之資訊生產具有所期望之阿貝數之光學元件。

[組合體]

本發明係關於一種包含光學玻璃素材、以及顯示該光學玻璃素材之物性值之顯示物的組合體。物性值中至少包含徐冷係數β值及基準折射率ns值。

關於具有特定組成之玻璃素材，若將基準折射率設為ns，將基準徐冷速度設為1，將以徐冷速度R徐冷玻璃時之折射率設為n，則以下之式(A)成立。

n=ns-β×log₁₀ R　(A)

上述式中之β稱為徐冷係數，係具有特定組成之玻璃素材所特有(固有)之物性值。

基準折射率ns可定義為於特定之徐冷條件下求出之折射率，所謂特定之徐冷條件，係指例如以-0.5~-50℃/時間之範圍之徐冷速度，將包含該玻璃素材之樣片自(Tg-30℃)以上且(Tg+10℃)以下之範圍中之任一溫度冷卻至低至少100℃之溫度之後，恢復至室溫(其後之至室溫之冷卻速度對樣片之折射率無實質影響，因此為任意)，將於該條件下獲得之上述樣片所具有之折射率定義為基準折射率ns。將求出該基準折射率時所利用之冷卻速度稱為基準冷卻速度。特定之徐冷條件下之徐冷速度理論上亦可較-0.5℃/時間慢，但若徐冷速度變慢，則測定基準折射率需要過長之時間，因此徐冷速度之絕對值之下限較好的是設為0.5℃/時間，更好的是設為1℃/時間。又，若將徐冷速度設為超過-50℃/時間之速度，則存在玻璃內部之應變增大等之問題。因此，徐冷速度之絕對值之上限較好的是設為50℃/時間，更好的是40℃/時間，進而更好的是35℃/時間。為方便起見，特定之徐冷條件下之徐冷速度較好的是設為-1℃/時間，當徐冷速度為-1℃/時間之情形時，基準徐冷速度為1，上述式(A)成立。當徐冷速度為-1℃/時間以外之情形時，基準徐冷速度大於或小於1，需要加上特定之係數進行調整。

上述基準徐冷速度可針對各個玻璃個別地或單獨地進行定義，亦可針對全部或一定群組內之玻璃規定共通之基準徐冷速度。

徐冷係數β係關於相對於冷卻速度之折射率之變化量的上述玻璃素材所特有之物性值。徐冷係數β可針對包括同一玻璃素材之樣片，就至少三個不同之徐冷速度測定以上述特定冷卻條件徐冷後之折射率，利用該值而求出。具體而言，實施例1中揭示有求法之具體例。

本發明之組合體可為用以求出徐冷裝置所具有之有效冷卻速度者。此處，上述徐冷裝置係用於包含對壓製成形而獲得之玻璃製光學元件進行徐冷之步驟的玻璃製光學元件之製造方法中之上述徐冷步驟者。另外，上述有效冷卻速度係利用藉由上述徐冷裝置加以徐冷而獲得之、包括上述組合體中所含之玻璃素材之玻璃製光學元件的特定波長下之折射率n0、及上述基準折射率ns以及徐冷係數β值之特定波長下之各個值，根據以下之式而求出。式中，R₀ 為有效冷卻速度，Rs為基準徐冷速度，Δn=(折射率n0-基準折射率ns)，β為徐冷係數β值。

R₀ =Rs/10^Δn/β

此外，本發明之組合體亦可為用於預測玻璃製光學元件之折射率之方法中者。此處，上述玻璃製光學元件係藉由包含如下步驟之玻璃製光學元件之製造方法而獲得，該步驟係在徐冷裝置中對將上述組合體中所包含之玻璃素材(以下稱為玻璃素材B)壓製成形而獲得之玻璃製光學元件進行徐冷。此外，上述預測方法可利用上述徐冷裝置所具有之有效冷卻速度及特定波長下之上述基準折射率ns及徐冷係數β值，根據以下之式，求出藉由在與求出上述有效冷卻速度之徐冷條件相同之條件下運行之上述徐冷裝置加以徐冷而獲得之玻璃製光學元件之上述波長下之折射率n0。其中，式中，R₀ 為有效冷卻速度，β為徐冷係數β值。

n0=ns-β×log₁₀ R₀

再者，上述有效冷卻速度係利用藉由在與對包含上述玻璃素材B之玻璃製光學元件進行徐冷之條件相同之條件下運行之徐冷裝置加以徐冷而獲得之、將與上述玻璃素材B不同之玻璃素材(以下稱為玻璃素材A)壓製成形而獲得之玻璃製光學元件之特定波長下之折射率n0(A)、上述玻璃素材A之上述波長下之基準折射率ns(A)及徐冷係數β(A)，根據以下之式而求出。式中，R₀ 為有效冷卻速度，Rs為基準徐冷速度，Δn(A)=(折射率n0(A)-基準折射率ns(A))。

R₀ =Rs/10^Δn(A)/β(A)

本發明之組合體亦可為用於預測玻璃製光學元件之阿貝數之方法中者。藉由預測使用上述玻璃素材A及B之折射率之方法，可分別求出F線光譜下之玻璃之折射率nF、及C線光譜下之玻璃之折射率nC，並求出d線光譜下之玻璃之折射率nd、或g線光譜下之玻璃之折射率ng，根據下述式中之任一個求出阿貝數ν。

νd=(nd-1)/(nF-nC)

νC=(nC-1)/(nF-nC)

νF=(nF-1)/(nF-nC)

νg=(ng-1)/(nF-nC)

上述徐冷係數β值包含d線光譜、C線光譜、F線光譜及g線光譜下之徐冷係數即βd、βC、βF及βg，基準折射率ns值包含d線光譜、C線光譜、F線光譜及g線光譜下之基準折射率即nd、nC、nF及ng。

本發明之組合體中所包含之玻璃素材為光學玻璃之玻璃素材即可，對於玻璃組成並無特別限制。作為玻璃組成，可列舉例如硼矽酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、氟磷酸鹽玻璃等。

又，光學玻璃素材參照顯示物所顯示之物性值而用於玻璃製光學元件之製造。玻璃製光學元件之製造可藉由例如將包含光學玻璃素材之預成型體壓製成形而進行。將包含光學玻璃素材之預成型體壓製成形而製造玻璃製光學元件之方法，作為精密壓製成形法自先前以來已廣為人知，可直接使用先前以來所習知之方法。

光學玻璃素材可用於玻璃製光學元件之試製或實機製造。將光學玻璃素材用於玻璃製光學元件之試製，例如為構成相機等攝像裝置內所組裝之攝像光學系統之透鏡或稜鏡、或單眼反光相機之更換透鏡內所組裝之單透鏡等之試製與設計研究等之情形。又，用於實機製造，係包含玻璃透鏡或稜鏡之量產。

上述顯示物所顯示之物性值中可進而包含基準阿貝數νs值，且較好的是進而包含基準阿貝數νs值。基準阿貝數νs值係藉由與上述基準折射率相同之方法，測定阿貝數而非折射率而獲得。

顯示有物性值之顯示物可為光學玻璃素材之說明書，說明書可為小冊子或規格書等書面形式，亦可為電子資料，電子資料亦可設為可藉由網際網路等之手段進行存取之狀態。顯示物所顯示之物性值係於由光學玻璃素材製造玻璃製光學元件時使用者，於製造前所進行之玻璃製光學元件之設計時亦可使用。例如，玻璃製光學元件之試製用光學玻璃素材及顯示物所顯示之物性值可用於玻璃製光學元件之光學設計。

光學玻璃素材與顯示物係一併提供給玻璃製光學元件之製造者，但將光學玻璃素材與顯示物分別提供給玻璃製光學元件之製造者亦可。例如，當將顯示有物性值之顯示物作為電子資料藉由網際網路等之手段而提供時，光學玻璃素材亦可與包含該網際網路上之登載有顯示有顯示物性值之顯示物之站點之位址的資訊一併加以提供。

為方便使用者，光學玻璃素材之名稱(特別指定玻璃之稱呼、產品編號者)宜與上述物性值一併顯示於上述顯示物。

徐冷係數β值、基準折射率ns值及基準阿貝數νs值可分別為d線、C線、F線及g線中之至少一種波長下之值，較好的是，除關於d線之徐冷係數β值、基準折射率ns值及基準阿貝數νs值以外，亦包含C線、F線及g線中至少兩種波長下之徐冷係數β值、基準折射率ns值及基準阿貝數νs值為佳。

若將波長587.56 nm(d線)下之玻璃之折射率表示為nd，將波長486.13 nm(F線)下之玻璃之折射率表示為nF，將波長656.27 nm(C線)下之玻璃之折射率表示為nC，則阿貝數νd可由(1)式來定義。

νd=(nd-1)/(nF-nC)　…(1)

若將光學玻璃保持為固定溫度之後實施定速冷卻(以下稱為徐冷)，則折射率收斂為某固定值。此處，保持溫度係因玻璃而不同之固有溫度。又，以下將徐冷時之冷卻速度稱為徐冷速度。

首先，確定基準徐冷速度Rs，將Rs設為徐冷速度之1個單位(Rs=1)。任意之徐冷速度藉由與Rs之比來表示。將以基準徐冷速度對玻璃進行徐冷時之折射率nd定義為基準折射率nds。已以任意之徐冷速度R進行徐冷時之折射率nd由(2)式來記述。

nd=nds-βd×log₁₀ R　…(2)

此處，βd係玻璃與波長所固有之常數，稱為波長587.56 nm下之徐冷係數。

若將作為對象之光學元件之折射率nd設為nd0，則用以獲得nd0之徐冷速度R₀ 與nd0之關係為

nd0=nds-βd×log₁₀ R₀ 　…(3)。

根據(2)、(3)式，偏差量Δnd為

Δnd=nd0-nds=-βd×(log₁₀ R₀ -log₁₀ Rs)=-βd×log₁₀ R₀ 　…(4)。

當欲將折射率nd較基準折射率nds改變僅Δnd之情形時，將徐冷速度設為如下即可：

R₀ =10^(-Δnd/βd) 　…(5)。

於本發明中，與玻璃素材一併，提供有基準折射率nds與徐冷係數β。因此，可利用該等物性值，算出用以利用上述玻璃素材而獲得具有所期望之折射率之玻璃光學元件的適宜之徐冷速度。為算出上述適宜之徐冷速度，可藉由一併提供有基準折射率nds與徐冷係數β及玻璃素材之光學元件之生產者來實施。

例如，若將-30℃/時間設為基準徐冷速度Rs，則欲將折射率nd改變僅Δnd之情形時，以將-30℃/時間乘以上述R₀ 而得之徐冷速度進行徐冷即可。

徐冷係數與折射率同樣地採用因波長而不同之值。此處，若如將d線光譜下之折射率記為nd，C線光譜下之折射率記為nC，F線光譜下之折射率記為nF，g線光譜下之折射率記為ng般，將徐冷係數亦記為βd、βC、βF、βg，則以下之關係成立。再者，g線之波長為435.83 nm。

nd=nds-βd×log₁₀ R

nC=nCs-βC×log₁₀ R

nF=nFs-βF×log₁₀ R

ng=ngs-βg×log₁₀ R

光學元件之生產者即光學元件製造者亦可根據βd、βC、βF、βg中之至少一個，基準折射率nds、nCs、nFs、ngs中之至少一個(其中，徐冷係數與基準折射率設為相同波長下者)及基準徐冷速度，利用光學元件製造者內之製程中之徐冷速度，算出用以獲得所期望之折射率(實際上，通常除所期望之折射率以外，亦考慮所期望之阿貝數)之光學元件的玻璃素材所應具備之基準折射率nds、nCs、nFs、ngs中之至少一個，並根據其結果，將基準折射率之調整反饋至玻璃素材之生產者即玻璃素材製造者。另一方面，玻璃素材製造者可根據自光學元件之生產者所反饋之資訊，將玻璃組成調整(微調整)為具有玻璃素材所應具備之基準折射率之玻璃，並將該玻璃組成經微調整之玻璃素材提供至光學元件製造者，光學元件製造者使用該素材生產作為對象之光學元件。

當將攝像光學系統、投射光學系統等複數個光學元件加以組合，設計修正色像差(chromatic aberration)等之光學系統之情形時，必需將阿貝數與所使用之光學玻璃之折射率一併考慮。

若以阿貝數νd為例，則如上所述，νd表示為

νd=(nd-1)/(nF-nC)　…(1)。

根據玻璃之熱歷程之變化，不僅折射率nd，而且折射率nC、nF亦會發生稍許變化，因此難以獲得所期望之nd，並且νd亦難以設為所期望之值。其原因在於，即使僅藉由控制徐冷速度而將nd設為所期望之值，nC或nF亦不會成為所期望之值，結果將導致νd亦與所期望之值偏離。

上述之專利文獻1、2雖然揭示有調整玻璃組成以相對於所期望之徐冷速度獲得所期望之折射率，但是並未揭示精密地控制多波長下之各折射率、或控制阿貝數之方法。

更詳細地說明阿貝數νd根據徐冷速度而如何變化。

若將以基準徐冷速度進行徐冷時之折射率nC、nF分別設為基準折射率nCs、nFs，則基準阿貝數νds為

νds=(nds-1)/(nFs-nCs)　…(6)。

又，若將徐冷速度設為R₀ 進行徐冷之情形時之折射率nC、nF、阿貝數νd分別設為nC0、nF0、νd0，則為

νd0=(nd0-1)/(nF0-nC0)　…(7)。

若表示nC0、nF0與徐冷速度R₀ 之關係，則為

nC0=nCs-βC×log₁₀ R₀ 　…(8)

nF0=nFs-βF×log₁₀ R₀ 　…(9)。

βC為波長656.27 nm下之徐冷係數，βF為波長486.13 nm下之徐冷係數，βC、βF均與βd相同，為玻璃所固有之常數，嚴密而言係採用互不相同之數值，但亦存在有的數值之顯示位數為相同值之情況。

相對於基準折射率nCs、nFs之nC0、nF0之各偏差量為：

ΔnC=-βC×log₁₀ R₀ 　…(10)

ΔnF=-βF×log₁₀ R₀ 　…(11)。

根據(4)式、(10)、(11)式，上述各偏差量變為：

ΔnC=Δnd×βC/βd　…(12)

ΔnF=Δnd×βF/βd　…(13)。

nd0=nds+Δnd　…(14)

nC0=nCs+ΔnC　…(15)

nF0=nFs+ΔnF　…(16)

根據上述(14)~(16)式以及(7)式、(12)式、(13)式，變為

νd0=(nd0-1)/(nF0-nC0)=(nds+Δnd-1)/((nFs+ΔnF)-(nCs+ΔnC))=(nds+Δnd-1)/((nFs-nCs)+(ΔnF-ΔnC))=(nds+Δnd-1)/((nFs-nCs)+Δnd×(βF-βC)/βd)　…(17)。

若設(βF-βC)/βd=K　…(18)，

將(17)式之右邊之分母、分子分別除以nFs-nCs，則

νd0=[{(nds-1)+Δnd}/(nFs-nCs)}]/[1+{Δnd×K/(nFs-nCs)}]=[νds+{Δnd/(nFs-nCs)}]/[1+{Δnd×K/(nFs-nCs)}]　…(19)。

若將(19)式之右邊之分母、分子分別乘以1-{Δnd×K/(nFs-nCs)}，則

νd0=[νds+(1-K×νds)×a-K×a² ]/[1-K² ×a² ]　…(20)。

其中已設

a=Δnd/(nFs-nCs)　…(21)。

此處，由於a<<1，故而(20)式變為

νd0≒νds+(1-K×νds)×a=νds+(1-K×νds)×Δnd/(nFs-nCs)　…(22)。

阿貝數νd之偏差量Δνd為

Δνd=νd0-νds≒(1-K×νds)×Δnd/(nFs-nCs)　…(23)。

由於nFs、nCs、νds、K為固有之值，故而(23)式中可調整νd0之參數僅為Δnd。因此，若Δnd確定，則Δνd亦確定為唯一，從而沒有用以調整Δνd之自由度。

即，於將橫軸設為Δνd、縱軸設為Δnd之Δνd-Δnd平面中，特定玻璃之相關座標(Δνd、Δnd)係藉由使徐冷速度變化而近似地於直線上移動，不會自直線偏離。

為將nd、νd同時調整為所期望值，只要例如如下所述即可。

於上述製程中，(A)~(C)、(F)可由光學元件之生產者進行，(D)、(E)可由玻璃素材之生產者進行。另外，為了光學元件之生產者進行(B)、(C)，僅自玻璃素材之生產者獲得基準折射率(例如，用以算出阿貝數之不同之3波長下之基準折射率)、基準徐冷速度之相關資料並不充分，此外亦獲知徐冷係數(例如上述3波長下之各徐冷係數)之相關資料，藉此可算出Δnd、Δνd，從而可同時調整Δnd、Δνd。

於本發明中，自使阿貝數等之光學特性符合所期望值之方面而言，基準折射率、徐冷係數較理想的是設為複數個波長下之值之集合。具體而言，自可同時調整Δnd、Δνd之角度而言，較好的是除關於d線之徐冷係數β值、基準折射率ns值及基準阿貝數νs值以外，亦包含C線、F線及g線中之至少兩種波長下之徐冷係數β值、基準折射率ns值及基準阿貝數νs值。

此外，除提供與上述波長為d線、C線、F線、g線之各光譜線之波長相對應之物性值以外，亦提供其他波長之相關基準折射率、徐冷係數及基準阿貝數。藉此，光學元件之生產者可掌握必要之波長之折射率之舉動，因此可獲得所期望之光學性能。

藉由提供關於g線之徐冷係數β值、基準折射率ns值及基準阿貝數νs值作為物性值，亦存在以下之優點。

關於對折射率ng要求高精度之背景

近幾年來，於相機等光學機器之業界，高精度化、高精細化、緊湊化正在發展。為因應高精度化、高精細化、緊湊化之要求，必需於光學系統中消除或者儘量降低像差。若實際製造出之光學元件之折射率與設計時之折射率相背離，則會產生無法獲得所期望之光學性能之可能。光學玻璃之折射率、分散呈現出波段越短變化越急遽之傾向。因此，於製造光學元件之方面，不僅必需控制折射率nd、構成阿貝數νd之nd、nC、nF，而且必需控制處於更短波段之折射率ng。

此外，於攝像裝置中，於獲得圖像之良好的色彩平衡之方面，對於可見光範圍之短波長光亦希望充分確保入射至影像感測器之受光面之光量，因此對於短波長光亦需要將光學系統之設計最佳化。自上述方面而言，亦需要折射率ng經控制之光學元件或成為光學元件之材料之光學玻璃素材。

於製造光學元件之方面，為管理nC、nd、nF、ng之舉動，可藉由使用徐冷係數βC、βd、βF、βg，算出相對於冷卻速度之nC、nd、nF、ng之變化量。

[組合體之製造方法]

本發明亦包含上述本發明之組合體之製造方法。該製造方法包含以下之步驟(1)~(3)。

步驟(1)

步驟(1)係製備光學玻璃素材之步驟。光學玻璃素材可藉由既存之方法，由玻璃原料製備。此外，光學玻璃素材亦可為預成型體等之具有特定形狀者。又，光學玻璃素材中可適當賦予顯示物性值之顯示物中所包含之名稱或產品編號等。

步驟(2)

步驟(2)係求出上述光學玻璃素材之至少徐冷係數β值及基準折射率ns值之步驟，較好的是亦求出基準阿貝數νs值。徐冷係數β值、基準折射率ns值及基準阿貝數νs值之求法如上述組合體之說明所揭示般。

步驟(3)

步驟(3)係製備至少顯示上述徐冷係數β值及基準折射率ns值之顯示物之步驟，較好的是基準阿貝數νs值亦包含於上述顯示物。關於顯示物之種類等，如上述組合體之說明中所揭示般。

步驟(1)對同一組成之光學玻璃素材個別地進行至少一次。當步驟(1)進行複數次之情形時，步驟(2)及(3)對藉由步驟(1)之任一次步驟而獲得之光學玻璃素材實施即可，對於藉由其他次之步驟(1)製備而成之同一組成之光學玻璃素材，可使用藉由上述實施有一次之步驟(2)及(3)而獲得之顯示物。

[光學元件之光學設計之輔助方法]

本發明亦有關於一種光學元件之光學設計之輔助方法。

本發明之光學元件之光學設計之輔助方法包含以下之步驟(10)~(13)。

步驟(10)

步驟(10)係準備本發明之組合體之步驟。本發明之組合體之準備可藉由上述本發明之製造方法而進行。

步驟(11)

步驟(11)係使用上述組合體中所包含之光學玻璃素材，藉由可設想用於光學元件製造之壓製成形方法及條件，製備光學元件之試製品之步驟。光學元件之試製品之製備可藉由例如以下之方法實施。但是，以下所示之方法僅為例示。

對光學玻璃進行加工而製作精密壓製成形用預成型體。對該預成型體進行加熱，利用壓製成形模型進行精密壓製成形。將所獲得之光學元件作為試製品。

步驟(12)

步驟(12)係求出藉由步驟(11)而獲得之光學元件之試製品之折射率n的步驟。試製品之折射率n可如下所述般求出。

例如，根據日本光學玻璃工業會標準JOGIS之「光學玻璃之折射率之測定方法」，將試製品加工成上述標準所規定之稜鏡形狀，並藉由上述標準所規定之方法，測定d線、C線、F線、g線之各波長下之折射率。再者，根據試製品之大小，亦存在無法加工成上述標準所規定之大小之稜鏡的情形，此時，亦可以所期望之精度於可進行折射率測定之範圍內縮小稜鏡之大小。或者，亦可以與試製品相同之熱處理條件處理使用與試製品相同之光學玻璃製作而成之稜鏡(例如，以與試製品相同之徐冷條件進行徐冷)，並使用處理後之稜鏡，根據上述標準，測定各波長下之折射率，將其結果作為試製品之折射率。

步驟(13)

步驟(13)係利用所求出之折射率n進行光學元件之光學設計之步驟。光學元件之光學設計可以如下方式實施。但是，以下所示之方法僅為例示。首先，根據上述各波長下之基準折射率以及自該等基準折射率推導出之阿貝數，利用周知之方法設計透鏡之形狀，以使得光學性能、例如各波長下之透鏡之光強(power)等達到所需之性能。例如，設計透鏡之兩個光學功能面之形狀等。將如上所述設計而成之透鏡之折射率置換為藉由步驟(12)而獲得之折射率，利用上述周知之方法調整透鏡之形狀、各部之尺寸而確定最終透鏡之形狀、各部尺寸等之規格，以使得透鏡之光學性能達到所需之性能。

較好的是，於本發明之透鏡之光學設計之輔助方法中的步驟(12)中，進而求出光學元件之試製品之阿貝數ν，於步驟(13)中，亦利用所求出之阿貝數ν進行光學元件之光學設計。

[實施例] 以下，藉由實施例更詳細地說明本發明。 實施例1　關於徐冷係數β值之計算方法

將玻璃A加工成3個長30 mm×寬20 mm×厚15 mm之大小作為試片。

將3個玻璃A之試片加熱至玻璃轉移溫度以上之後，分別以-1℃/時間、-3℃/時間、-10℃/時間之冷卻速度進行冷卻，降溫至室溫之後，測定折射率。表1中表示各冷卻速度下波長587.56 nm下之折射率nd之測定值。

[表1]

若將橫軸設為冷卻速度之常用對數，將縱軸設為nd值，將表1中所示之測定結果作圖，則如圖1所示，各點位於直線上。

由於將基準徐冷速度設為Rs、基準折射率設為nds、以徐冷速度R₀ 進行徐冷時之折射率nd0為

nd0=nds-βd×log₁₀ (R₀ /Rs)　…(A)，

因此若以圖1中之直線成為(A)式之方式藉由最小平方法進行擬合，則βd求出為129.2×10^-5 。

將藉由相同之方法而測定之各波長之徐冷係數示於表2中。

[表2]

各波長下之徐冷係數為表2所示之值，具有充分之精度，但亦可如下所示般提高精度。

圖2係將橫軸設為波長(nm)，縱軸設為徐冷係數，將表2所示之資料作圖而成者。

圖2中，徐冷係數與波長之關係近似於直線。若利用各作圖之資料，藉由最小平方法，將上述直線擬合，則徐冷係數=(0.0107 nm^-1 ×波長[nm]+123.03)×10^-5 。將C線、d線、F線、g線之各波長代入至上式，計算各波長下之徐冷係數βC、βd、βF、βg。將計算結果示於表3中。

[表3]

如上所述般，求出玻璃A之徐冷係數。

再者，根據圖1之結果求出之表2所示之徐冷係數、以及根據圖2之結果求出之表3所示之徐冷係數中之任一個徐冷係數均可用於本發明之目的。但是，自儘量排除測定誤差之方面而言，推薦使用表3之徐冷係數β值，但亦可使用表2之徐冷係數β值。

再者，冷卻速度為-1℃/時間之nC為1.69141、nF為1.70444、ng為1.71158。

將顯示有將基準徐冷速度設為-1℃/時間而如上所述求出之各波長下之基準折射率與徐冷係數、及上述基準徐冷速度之規格書，以及由包含玻璃A之複數個素材構成之玻璃素材組套，送至光學元件生產部門。

再者，可將上述玻璃素材組套收容於顯示有玻璃之名稱(例如玻璃A)以便瞭解其係包含玻璃A之素材之箱內送至光學元件生產部門，且與箱分開另外將與玻璃之名稱一併顯示有各波長下之基準折射率及徐冷係數、以及基準徐冷速度之規格書送至光學元件生產部門，亦可將上述顯示內容以使用有電子郵件等之電子通信電路之通信方式送至光學元件生產部門。又，亦可將各波長下之基準折射率及徐冷係數、以及基準徐冷速度與玻璃之名稱一併揭示於網際網路上之web站點。於上述各例中，規格書、電子郵件、web站點相當於顯示物。

實施例2

首先，藉由周知之光學設計法，設計包含折射率nC為1.68751、nd為1.69150、nF為1.70063、ng為1.70778之玻璃的具有所需光學性能之非球面透鏡。非球面透鏡之各波長下之阿貝數為

νd=(nd-1)/(nF-nC)

νC=(nC-1)/(nF-nC)

νF=(nF-1)/(nF-nC)

νg=(ng-1)/(nF-nC)，

因此νd為52.7，νC為52.4，νF為53.4，νg為53.9。

其次，利用玻璃A調查用於生產上述非球面透鏡之製程、即對包含光學玻璃之預成型體進行精密壓製成形並加以徐冷而製作非球面透鏡之光學元件生產製程中之徐冷裝置之有效冷卻速度後發現，有效冷卻速度為-100℃/時間(R₀ =100)。再者，用以調查有效冷卻速度之玻璃較好的是具有與此後欲生產之光學元件之體積相同之體積者，較理想的是使用形狀方面亦相同者。

若利用實施例1中送至光學元件生產部門之顯示物所顯示之玻璃A之基準冷卻速度、各波長下之基準折射率及徐冷係數，計算有效冷卻速度為-100℃/時間(R₀ =100)時之各波長下之折射率nd0、nC0、nF0、ng0，則nd0為1.69278，nC0為1.68881，nF0為1.70188，ng0為1.70903。

其次，若自以上述有效冷卻速度進行徐冷後之折射率之值，減去當初之光學元件之設計中所使用之折射率之值，則

nd0-nd(設計值)=1.69278-1.69150=128×10^-5

nC0-nC(設計值)=1.68881-1.68751=130×10^-5

nF0-nF(設計值)=1.70188-1.70063=125×10^-5

ng0-ng(設計值)=1.70903-1.70778=125×10^-5 。

又，若根據nd0、nC0、nF0、ng0，計算有效冷卻速度-100℃/時間(R₀ =100)下之阿貝數νd0、νC0、νF0、νg0，則νd0為53.0，νC0為52.7，νF0為53.7，νg0為54.2。並且，若與折射率同樣地，自以上述有效冷卻速度進行徐冷後之阿貝數之值，減去當初之光學設計中所使用之阿貝數之值，則

νd0-νd(設計值)=53.0-52.7=0.3

νC0-νC(設計值)=52.7-52.4=0.3

νF0-νF(設計值)=53.7-53.4=0.3

νg0-νg(設計值)=54.2-53.9=0.3。

根據以上之計算結果，考慮藉由上述光學元件生產製程而製作之非球面透鏡之折射率與當初光學設計中所使用之折射率之差異、以及藉由上述光學元件生產製程而製作之非球面透鏡之阿貝數與當初光學設計中所使用之阿貝數之差異，再次對於透鏡形狀，利用周知之光學設計法，藉由上述光學元件生產製程而設計出具有所期望之光學性能之非球面透鏡。

並且，使用包含玻璃A之玻璃素材，藉由上述光學元件生產製程製作出經重新設計之非球面透鏡，成功獲得具有所期望之光學性能之非球面透鏡。再者，上述例係關於非球面透鏡者，但亦可應用於稜鏡、微透鏡、透鏡陣列等其他光學元件之生產。

[產業上之可利用性]

本發明適用於玻璃光學元件之製造領域。

圖1係將橫軸設為冷卻速度之常用對數，將縱軸設為nd值，將表1所示之測定結果作圖之結果；及

圖2係將橫軸設為波長(nm)，將縱軸設為徐冷係數，將表2所示之資料作圖之結果。

Claims (13)

1. 一種組合體，其包含光學玻璃素材以及顯示物，該顯示物係顯示有包括該光學玻璃素材之d線之徐冷係數β值及基準折射率ns值、以及C線、F線及g線中至少兩種波長下之徐冷係數β值及基準折射率ns值之物性值之說明書。
2. 如請求項1之組合體，其中上述組合體係用以求出徐冷裝置所具有之有效冷卻速度，上述徐冷裝置係用於包含將經壓製成形而獲得之玻璃製光學元件徐冷之步驟的玻璃製光學元件之製造方法中之上述徐冷步驟，上述有效冷卻速度係利用藉由上述徐冷裝置加以徐冷而獲得之包括上述組合體中所含之玻璃素材之玻璃製光學元件的上述顯示物所顯示之特定波長之折射率n0、及上述基準折射率ns以及徐冷係數β值之特定波長下之各個值，根據以下之式而求出(式中，R₀ 為有效冷卻速度，Rs為基準徐冷速度，△n=(折射率n0-基準折射率ns)，β為徐冷係數β值)：R₀ =Rs/10^△n/β 。
3. 如請求項1之組合體，其中上述組合體係用於預測玻璃製光學元件之折射率之方法中，上述玻璃製光學元件係藉由包含如下步驟之玻璃製光學元件之製造方法而獲得者，該步驟係在徐冷裝置中對將上述組合體中所包含之玻璃素材(以下稱為玻璃素材B)壓製成形而獲得之玻璃製光學元件進行徐冷， 上述預測方法包含如下步驟：利用上述徐冷裝置所具有之有效冷卻速度及d線、與C線、F線及g線中至少兩種波長下之上述基準折射率ns以及徐冷係數β值，根據以下之式，求出藉由在與求出上述有效冷卻速度之徐冷條件相同之條件下運行之上述徐冷裝置進行徐冷而獲得之玻璃製光學元件的上述波長下之折射率n0(式中，R₀ 為有效冷卻速度，β為徐冷係數β值)：n0=ns-β×log₁₀ R₀ 。
4. 如請求項3之組合體，其中上述有效冷卻速度係利用將與上述玻璃素材B不同之玻璃素材(以下稱為玻璃素材A)壓製成形而獲得之玻璃製光學元件之特定波長下之折射率n0(A)、及上述玻璃素材A之上述波長下之基準折射率ns(A)以及徐冷係數β(A)，根據以下之式而求出(式中，R₀ 為有效冷卻速度，Rs為基準徐冷速度，△n(A)=(折射率n0(A)-基準折射率ns(A)))，其中上述玻璃素材A係藉由在與對包含上述玻璃素材B之玻璃製光學元件進行徐冷之條件相同之條件下運行之徐冷裝置進行徐冷而獲得者：R₀ =Rs/10^{△n(A)/β(A)} 。
5. 如請求項1之組合體，其中上述組合體係用於預測玻璃製光學元件之阿貝數之方法者，藉由如請求項3或4之預測折射率之方法，分別求出F線光譜下之玻璃之折射率nF、及C線光譜下之玻璃之折 射率nC，並求出d線光譜下之玻璃之折射率nd、或g線光譜下之玻璃之折射率ng，根據下述式中之任一個求出阿貝數ν：νd=(nd-1)/(nF-nC) νC=(nC-1)/(nF-nC) νF=(nF-1)/(nF-nC) νg=(ng-1)/(nF-nC)。
6. 如請求項1之組合體，其中上述徐冷係數β值包含d線光譜、C線光譜、F線光譜及g線光譜下之徐冷係數即βd、βC、βF及βg，基準折射率ns值包含d線光譜、C線光譜、F線光譜及g線光譜下之基準折射率即nd、nC、nF及ng。
7. 如請求項1之組合體，其中上述光學玻璃素材及顯示物所顯示之物性值係用於玻璃製光學元件之製造。
8. 一種如請求項1之組合體之製造方法，其包含如下步驟：步驟(1)，製備光學玻璃素材；步驟(2)，求出上述光學玻璃素材之至少徐冷係數β值及基準折射率ns值；以及步驟(3)，製備至少顯示有上述徐冷係數β值及基準折射率ns值之顯示物。
9. 如請求項8之製造方法，其中步驟(1)對於相同組成之光學玻璃素材個別地進行至少一次，當已進行複數次上述步驟(1)之情形時，對藉由步驟(1)之任一次步驟所獲得之光學玻璃素材實施步驟(2)及(3)，對藉由其他次之步 驟(1)製備而成之相同組成之光學玻璃素材亦使用藉由上述步驟(2)及(3)所獲得之顯示物。
10. 一種光學元件之光學設計之輔助方法，其包含如下步驟：步驟(10)，準備如請求項1之組合體；步驟(11)，利用上述組合體中所包含之光學玻璃素材，藉由可設想用於光學元件製造之壓製成形方法及條件，製備光學元件之試製品；步驟(12)，求出光學元件之試製品之折射率n；以及步驟(13)，利用所求出之折射率n進行光學元件之光學設計。
11. 如請求項10之輔助方法，其中於步驟(12)中，進而求出光學元件之試製品之阿貝數ν，於步驟(13)中，亦利用所求出之阿貝數ν進行光學元件之光學設計。
12. 一種光學玻璃元件之提供方法，其係於光學玻璃元件之提供方法中，提供光學玻璃素材以及顯示物，該顯示物係顯示有包括該光學玻璃素材之d線之徐冷係數β值及基準折射率ns值、以及C線、F線及g線中至少兩種波長下之徐冷係數β值及基準折射率ns值之物性值。
13. 如請求項12之光學玻璃元件之提供方法，其中上述顯示物係基於電子資料顯示上述物性值。