TWI649292B

TWI649292B - 光學玻璃、光學元件及預成形體

Info

Publication number: TWI649292B
Application number: TW105132633A
Authority: TW
Inventors: 川中裕次; 前川公貴; 野島浩人
Original assignee: 日商小原股份有限公司
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2019-02-01
Also published as: CN103524038A; TW201404758A; TWI637929B; CN106430950A; TW201821381A; TWI647203B; TW201702203A

Abstract

本發明提供一種光學玻璃、與使用其之預成形體及光學元件，該光學玻璃一面具有所需之較高之折射率及阿貝數，一面可減少加壓成形時之玻璃之破碎或裂痕、進而可提高光學元件之生產性。

本發明之光學玻璃含有P⁵⁺及Al³⁺作為陽離子成分，且含有O^2-及F^-作為陰離子成分，折射率(nd)為1.50以上，於玻璃轉移點(Tg)與變形點(At)之間之溫度範圍內的線膨脹係數之最大值(α_max)為1500×10^-7K^-1以下。

Description

光學玻璃、光學元件及預成形體

本發明係關於一種光學玻璃、光學元件及預成形體。

近年來，使用光學系統之機器正向數位化或高精細化方向迅速發展，對於以數位相機或視訊攝影機等攝影機器為代表的各種光學機器所使用之透鏡等光學元件之高精度化或輕量化之要求逐漸增強。

尤其是由於藉由研削或研磨法製作非球面透鏡之方法為高成本、低效率，故而作為非球面透鏡之製造方法，藉由將玻璃膏球(gob)或將玻璃磚切割、研磨後之預成形材料加熱軟化，並利用具有高精度面之成形模具將其加壓成形，而省去研削、研磨步驟，從而實現低成本、大量生產。

業界對於作為用於此種加壓成形之光學玻璃之中尤其可實現光學元件之薄型化或輕量化之具有較高之折射率(nd)與較高之阿貝數(νd)之玻璃的需求非常高漲。關於此種高折射率低色散玻璃，例如作為具有1.50以上之折射率之光學玻璃，已知有如專利文獻1~5中所代表之玻璃。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2008-137877號公報

[專利文獻2]日本專利特開2009-256149號公報

[專利文獻3]日本專利特開2010-235429號公報

[專利文獻4]日本專利特開2012-001422號公報

[專利文獻5]日本專利特開2012-012282號公報

然而，於專利文獻1~5中記載之光學玻璃中，進行加壓成形時會大量發生玻璃之破碎或裂痕。此處，於加壓成形後發生破碎或裂痕之玻璃已無法用作光學元件。因此，期待開發出可減少加壓成形時之破碎或裂痕之光學玻璃。

本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種光學玻璃、與使用其之預成形體及光學元件，該光學玻璃一面具有所需之較高之折射率及阿貝數，一面可減少加壓成形時之玻璃之破碎或裂痕、進而可提高光學元件之生產性。

本發明者等人為了解決上述課題而進行努力研究，從而完成本發明。具體而言，本發明係提供如下者。

(1)一種光學玻璃，其含有P⁵⁺及Al³⁺作為陽離子成分，且含有O^2-及F^-作為陰離子成分，折射率(nd)為1.50以上，於玻璃轉移點(Tg)與變形點(At)之間之溫度範圍內的線膨脹係數之最大值(α_max)為1500×10^-7K^-1以下。

(2)如(1)之光學玻璃，其以陽離子%(莫耳%)表示含有P⁵⁺ 20.0~55.0%、Al³⁺ 5.0~30.0%，且Ca²⁺之含量為0~30.0%。

(3)如(1)之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示，Sr²⁺之含有率為0~25.0%。

(4)如(1)之光學玻璃，其進而含有Ca²⁺及Sr²⁺作為陽離子成分。

(5)如(1)之光學玻璃，其以陽離子%(莫耳%)表示含有P⁵⁺ 20.0~55.0%、Al³⁺ 5.0~30.0%、Ca²⁺ 0.1~30.0%及Sr²⁺ 0.1~25.0%。

(6)如(1)之光學玻璃，其中P⁵⁺含有率及Al³⁺含有率之合計量(陽離子%)為30.0%以上且65.0%以下。

(7)如(1)之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示，Ba²⁺之含有率為45.0%以下。

(8)如(1)之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示，Ca²⁺含有率相對於Sr²⁺含有率之比(Ca²⁺/Sr²⁺)為0.50以上。

(9)如(1)之光學玻璃，其中Ca²⁺含有率及Ba²⁺含有率之合計量(陽離子%)為10.0%以上且60.0%以下。

(10)如(1)之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示，Mg²⁺之含有率為30.0%以下。

(11)如(1)之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示，Mg²⁺含有率相對於Sr²⁺含有率之比(Mg²⁺/Sr²⁺)為5.00以下。

(12)如(1)之光學玻璃，其中鹼土金屬之合計含有率(R²⁺：陽離子%)為30.0~70.0%。

(13)如(1)之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示，Li⁺之含有率為10.0%以下。

(14)如(1)之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示，La³⁺之含有率為0~10.0%，Gd³⁺之含有率為0~10.0%，Y³⁺之含有率為0~10.0%，Yb³⁺之含有率為0~10.0%。

(15)如(1)之光學玻璃，其中La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb³⁺之合計含有率(Ln³⁺：陽離子%)為0~20.0%。

(16)如(1)之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示，Na⁺之含有率為0~10.0%，K⁺之含有率為0~10.0%。

(17)如(1)之光學玻璃，其中鹼金屬之合計含有率(Rn⁺：陽離子%)為20.0%以下。

(18)如(1)之光學玻璃，其中以陽離子%(莫耳%)表示，Si⁴⁺之含有率為0~10.0%，B³⁺之含有率為0~15.0%，Zn²⁺之含有率為0~30.0%，Ti⁴⁺之含有率為0~10.0%，Nb⁵⁺之含有率為0~10.0%，W⁶⁺之含有率為0~10.0%，Zr⁴⁺之含有率為0~10.0%，Ta⁵⁺之含有率為0~10.0%，Ge⁴⁺之含有率為0~10.0%，Bi³⁺之含有率為0~10.0%，Te⁴⁺之含有率為0~15.0%。

(19)如(1)之光學玻璃，其中以陰離子%(莫耳%)表示，F^-之含有率為20.0~70.0%，O^2-之含有率為30.0~80.0%。

(20)如(1)之光學玻璃，其具有60以上之阿貝數(νd)。

(21)一種光學元件，其包含如(1)至(20)中任一項之光學玻璃。

(22)一種研磨加工用及/或精密加壓成形用之預成形體，其包含如(1)至(20)中任一項之光學玻璃。

(23)一種光學元件，其係精密加壓如(22)之預成形體而成。

根據本發明，可提供一種光學玻璃、與使用其之預成形體及光學元件，該光學玻璃一面具有所需之較高之折射率及阿貝數，一面可使加壓成形後之玻璃不易產生破碎或裂痕、進而可提高光學元件之生產性。

本發明之光學玻璃含有P⁵⁺及Al³⁺作為陽離子成分，且含有O^2-及F^-作為陰離子成分，折射率(nd)為1.50以上，於玻璃轉移點(Tg)與變形點(At)之間之溫度範圍內的線膨脹係數之最大值(α_max)為1500×10^-7K^-1以下。本發明之第1光學玻璃滿足該要件。

又，本發明之第2光學玻璃含有P⁵⁺、Al³⁺、Ca²⁺及Sr²⁺作為陽離子成分，且含有O^2-及F^-作為陰離子成分，折射率(nd)為1.50以上，於玻璃轉移點(Tg)與變形點(At)之間之溫度範圍內的線膨脹係數之最大值(α_max)為1500×10^-7K^-1以下。

本發明之光學玻璃藉由於該等第1及第2光學玻璃之構成中組合其他成分之含量，故而可獲得所需之較高之折射率及阿貝數，並且即便加熱至高於玻璃轉移點之溫度進行加壓成形，加壓成形後之玻璃亦變得不易破碎，亦變得不易產生裂痕。因此，由於可實現光學元件之薄型化或輕量化，並且尤其是可減少在光學元件之製作步驟中之對玻璃進行加壓成形之步驟中破碎或產生裂痕之玻璃，故而可提高光學元件之生產性。

於下文中，對本發明之光學玻璃進行說明。本發明並不限定於以下之態樣，可於本發明之目的之範圍內增加適當變更並實施。再者，有時對於重複說明之部分省略說明，但並非限定發明之主旨。

<玻璃成分>

對構成本發明之光學玻璃之各成分進行說明。

於本說明書中，關於各成分之含有率，尤其於未事先說明之情形時均基於莫耳比並以陽離子%或陰離子%表示。此處，「陽離子%」及「陰離子%」(於下文中，有時表示為「陽離子%(莫耳%)」及「陰離子%(莫耳%)」)係將本發明之光學玻璃之玻璃構成成分分離為陽離子成分及陰離子成分，並將各自之合計比率設為100莫耳%而表示玻璃中所含之各成分之含有率的組成。

再者，由於各成分之離子價僅僅是為了方便起見而使用代表值，故而並非與其他離子價區別者。存在於光學玻璃中之各成分之離子價有為代表值以外之可能性。例如，P由於通常以離子價為5價之狀態存在於玻璃中，故而於本說明書中表示為「P⁵⁺」，但有以其他離子價之狀態存在之可能性。如此，嚴格而言即便以其他離子價之狀態存在，於本說明書中，各成分亦被視為以代表值之離子價存在於玻璃中者。

[關於陽離子成分]

P⁵⁺由於為玻璃形成成分，故而應含有超過0%作為必須成分。尤其是藉由含有P⁵⁺ 20.0%以上，可提高玻璃之耐失透性。因此，P⁵⁺之含有率較佳為20.0%，更佳為25.0%，進而較佳為以28.0%為下限。

另一方面，藉由將P⁵⁺之含量設為55.0%以下，可降低玻璃之線膨脹係數之最大值，且可抑制由P⁵⁺引起之折射率或阿貝數之下降。因此，P⁵⁺之含有率較佳為55.0%，更佳為50.0%，進而較佳為45.0%，進而較佳為42.0%，進而較佳為39.0%，進而較佳為以37.0%為上限。尤其於第2之光學玻璃中，亦可將P⁵⁺之含有率之上限設為36.0%。

P⁵⁺可使用Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、Zn(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等作為原料。

Al³⁺係藉由含有超過0%，而有助於形成玻璃之微細結構之骨架，從而提高耐失透性之必須成分。因此，Al³⁺之含有率較佳為超過0%，更佳為5.0%，更佳為6.0%，進而較佳為8.0%，進而較佳為以10.0%為下限。尤其於第2光學玻璃中，亦可將Al³⁺之含有率之下限設為11.0%。

另一方面，藉由將Al³⁺之含量設為30.0%以下，可降低玻璃之線膨脹係數之最大值，且可抑制由Al³⁺引起之折射率或阿貝數之下降。因此，Al³⁺之含有率較佳為30.0%，更佳為28.0%，進而較佳為25.0%，進而較佳為20.0%，進而較佳為以16.0%為上限。

Al³⁺可使用Al(PO₃)₃、AlF₃、Al₂O₃等作為原料。

Ca²⁺係於含有超過0%之情形時，可減小玻璃之線膨脹係數之最大值，且可提高玻璃之耐失透性的成分。尤其於第2光學玻璃中，Ca²⁺係作為必須成分而含有。因此，Ca²⁺之含有率較佳為超過0%，更佳為0.1%，更佳為5.5%，進而較佳為10.0%，進而較佳為亦可以12.0%為下限。

另一方面，藉由將Ca²⁺之含有率設為30.0%以下，可抑制由Ca²⁺之過量含有引起之玻璃之耐失透性或折射率之下降。因此，Ca²⁺之含有率較佳為30.0%，更佳為25.0%，進而較佳為以23.0%為上限。尤其於第2光學玻璃中，亦可將Ca²⁺之含量之上限設為21.0%。

Ca²⁺可使用Ca(PO₃)₂、CaCO₃、CaF₂等作為原料。

本發明之光學玻璃較佳為P⁵⁺及Al³之合計含有率為30.0%以上且65.0%以下。

尤其是藉由將該合計含有率設為30.0%以上，可提高玻璃之耐失透性。因此，合計含有率(P⁵⁺+Al³⁺)較佳為30.0%，更佳為35.0%，進而較佳為40.0%，進而較佳為以43.0%為下限。

另一方面，藉由將該合計含有率設為65.0%以下，可降低玻璃之線膨脹係數之最大值。因此，合計含有率(P⁵⁺+Al³⁺)較佳為65.0%，更佳為60.0%，進而較佳為55.0%，進而較佳為以52.0%為上限。尤其於第2光學玻璃中，亦可將合計含有率(P⁵⁺+Al³⁺)之上限設為51.0%。

Sr²⁺係於含有超過0%之情形時，可降低玻璃之線膨脹係數之最大值，可提高玻璃之耐失透性，且可抑制折射率之下降的成分。尤其於第2光學玻璃中，Sr²⁺係作為必須成分而含有。因此，尤其於第2光學玻璃中，Sr²⁺之含有率較佳為超過0%，更佳為0.1%，進而較佳為3.0%，進而較佳為亦可以4.5%為下限。

另一方面，藉由將Sr²⁺之含有率設為25.0%以下，即便進一步增加降低玻璃之線膨脹係數之最大值之作用尤其強之Ca²⁺之含量，亦可獲得穩定之玻璃。又，可抑制由Sr²⁺之過量含有引起之玻璃之耐失透性或折射率之下降。因此，Sr²⁺之含有率較佳為25.0%，更佳為20.0%，進而較佳為18.0%，進而較佳為15.0%，進而較佳為13.0%，進而較佳為以10.0%為上限。

Sr²⁺可使用Sr(NO₃)₂、SrF₂等作為原料。

Ba²⁺係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之耐失透性，並且可降低玻璃之線膨脹係數之最大值，可維持較低之色散性，且可提高折射率的任意成分。因此，Ba²⁺之含有率較佳為超過0%，更佳為3.0%，進而較佳為6.5%，進而較佳為9.0%，進而較佳為亦可以12.0%為下限。尤其於第2光學玻璃中，亦可將Ba²⁺之含有率之下限設為14.0%。

另一方面，藉由將Ba²⁺之含有率設為45.0%以下，可抑制由Ba²⁺之過量含有引起之玻璃之耐失透性之下降。因此，Ba²⁺之含有率較佳為45.0%，更佳為40.0%，進而較佳為35.0%，更佳為以32.0%為上限。

Ba²⁺可使用Ba(PO₃)₂、BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等作為原料。

於本發明之光學玻璃中，Ca²⁺含有率相對於Sr²⁺含有率之比較佳為0.50以上。藉此，藉由Sr²⁺可獲得所需之高折射率，並且藉由降低線膨脹係數之最大值之作用強於Sr²⁺或Ba²⁺的Ca²⁺，可進一步降低玻璃之線膨脹係數之最大值。因此，陽離子比(Ca²⁺/Sr²⁺)較佳為0.50，更佳為0.70，進而較佳為0.90，進而較佳為以1.10為下限。尤其於第1光學玻璃中，亦可將陽離子比(Ca²⁺/Sr²⁺)之下限設為1.50。

再者，該陽離子比(Ca²⁺/Sr²⁺)之上限亦可為無限大(即Sr²⁺含有率為0%)，例如為10.00，更具體而言為8.00，更具體而言亦可以5.00為上限。尤其於第2光學玻璃中，亦可將陽離子比(Ca²⁺/Sr²⁺)之上限設為4.30。

本發明之光學玻璃較佳為Ca²⁺及Ba²⁺之合計含有率為10.0%以上且60.0%以下。

尤其是，藉由將該合計含有率設為10.0%以上，可進一步降低玻璃之線膨脹係數之最大值。因此，合計含有率(Ca²⁺+Ba²⁺)較佳為10.0%，更佳為16.0%，進而較佳為20.0%，進而較佳為25.0%，進而較佳為27.0%，進而較佳為以30.0%為下限。

另一方面，藉由將該合計含有率設為60.0%以下，可抑制由該等成分之過量含有引起之耐失透性之下降。因此，合計含有率(Ca²⁺+Ba²⁺)較佳為60.0%，更佳為55.0%，進而較佳為50.0%，進而較佳為以48.0%為上限。

Mg²⁺係於含有超過0%之情形時，可降低玻璃之線膨脹係數之最大值，且可提高玻璃之耐失透性的任意成分。

但是，Mg²⁺係鹼土金屬中降低玻璃之線膨脹係數之最大值之作用最弱的成分。因此，藉由將Mg²⁺之含有率設為30.0%以下，可提高可形成穩定之玻璃之其他鹼土金屬之添加量之上限，因此可更容易地降低玻璃之線膨脹係數之最大值。又，可抑制玻璃之折射率之下降。因此，Mg²⁺之含有率較佳為30.0%，更佳為25.0%，進而較佳為22.0%，進而較佳為21.0%，進而較佳為以19.0%為上限。尤其於第2光學玻璃中，Mg²⁺之含有率進而較佳為以15.0%為上限，進而較佳為未達10.0%，進而較佳為亦可以7.5%為上限。

Mg²⁺可使用MgO、MgF₂等作為原料。

尤其於第2光學玻璃中，Mg²⁺含有率相對於Sr²⁺含有率之比較佳為5.00以下。藉此，由於相對地減少降低線膨脹係數之最大值之作用強於Sr²⁺且提高折射率之作用較強之Mg²⁺之含量，故而可容易地獲得折射率較高且線膨脹係數之最大值之較小的光學玻璃。因此，尤其於第2光學玻璃中，陽離子比(Mg²⁺/Sr²⁺)較佳為5.00，更佳為4.10，進而較佳為2.80，進而較佳為1.60，進而較佳為1.00，進而較佳為亦可以0.87為上限。

鹼土金屬係指選自由Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺所組成之群中之1種以上。又，有時將選自由Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺所組成之群之1種以上表示為R²⁺。

又，R²⁺之合計含有率係表示該等4種離子中之1種以上之合計含有率(例如Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺)。

R²⁺之合計含有率較佳為30.0%以上且70.0%以下。尤其是藉由含有R²⁺ 30.0%以上，可降低玻璃之線膨脹係數之最大值，且可獲得耐失透性之更高之玻璃。因此，R²⁺之合計含有率較佳為30.0%，更佳為38.0%，進而較佳為45.0%，進而較佳為以48.0%為下限。尤其於第2光學玻璃中，亦可將R²⁺之合計含有率之下限設為50.0%。

另一方面，藉由將R²⁺之含量設為70.0%以下，可降低由R²⁺之過量含有引起之失透。因此，R²⁺之合計含有率較佳為70.0%，更佳為65.0%，更佳為60.0%，進而較佳為以58.0%為上限。尤其於第2光學玻璃中，亦可將R²⁺之合計含有率之上限設為57.0%。

Li⁺係於含有超過0%之情形時，可維持較高之玻璃形成時之耐失透性，並且可降低玻璃轉移點的任意成分。

另一方面，藉由將Li⁺之含有率設為10.0%以下，即便添加更多之Ca²⁺亦可獲得穩定之玻璃，因此可更容易地降低玻璃之線膨脹係數之最大值。又，可抑制折射率之下降、或化學耐久性之惡化。因此，Li⁺之含有率更佳為10.0%，更佳為以5.0%為上限，進而較佳為未達2.0%，進而較佳為未達1.5%。

Li⁺可使用Li₂CO₃、LiNO₃、LiF等作為原料。

La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb³⁺係於至少任一者含有超過0%之情形時，可維持高折射率及高阿貝數，並且可提高耐失透性的任意成分。

另一方面，藉由將La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb³⁺之各自之含量設為10.0%以下，可降低由該等成分之過量含有引起之失透，且可降低玻璃之材料成本。因此，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Lu³⁺之各自之含量較佳為10.0%，更佳為5.0%，進而較佳為以3.0%為上限。

La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb³⁺可使用La₂O₃、LaF₃、Gd₂O₃、GdF₃、Y₂O₃、YF₃、Yb₂O₃等作為原料。

Ln³⁺係指選自由Y³⁺、La³⁺、Gd³⁺及Yb³所組成之群中之1種以上。又，Ln³⁺之合計含有率有時表示該等5種離子之合計含有率(Y³⁺+La³⁺+Gd³⁺+Yb³)。

尤其是藉由將Ln³⁺之合計含有率設為20.0%以下，可降低由Ln³⁺之過量含有引起之失透，且可降低玻璃之材料成本。因此，Ln³⁺之合計含有率較佳為20.0%，更佳為10.0%，進而較佳為5.0%，進而較佳為2.0%，進而較佳為以0.8%為上限。

Na⁺及K⁺係於含有超過0%之情形時，可維持較高之玻璃形成時之耐失透性，並且可降低玻璃轉移點的任意成分。

另一方面，藉由將Na⁺及K⁺之中1種以上之含有率設為10.0%以下，可抑制折射率之下降、或化學耐久性之惡化。因此，Na⁺及K⁺之各自之含有率較佳為10.0%，更佳為5.0%，進而較佳為以3.0%為上限。

Na⁺及K⁺可使用Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆、K₂CO₃、 KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等作為原料。

於本發明中，Rn⁺係指選自由Li⁺、Na⁺及K⁺所組成之群之1種以上。又，Rn⁺之合計含有率有時表示該等3種離子之合計含有率(Li⁺+Na⁺+K⁺)。

尤其是，藉由將Rn⁺之合計含有率設為20.0%以下，可抑制玻璃之折射率之下降、或化學耐久性之惡化。因此，Rn⁺之合計含有率較佳為20.0%，更佳為10.0%，進而較佳為以5.0%為上限。

Si⁴⁺係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之耐失透性，可提高折射率，可降低磨耗度的任意成分。

另一方面，藉由將Si⁴⁺之含有率設為10.0%以下，可降低由Si⁴⁺之過量含有引起之失透。因此，Si⁴⁺之含有率較佳為10.0%，更佳為5.0%，進而較佳為以3.0%為上限。

Si⁴⁺可使用SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作為原料。

B³⁺係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之折射率與耐失透性的任意成分。

另一方面，藉由將B³⁺之含有率設為15.0%以下，可抑制化學耐久性之惡化。因此，B³⁺之含有率較佳為15.0%，更佳為10.0%，進而較佳為以5.0%為上限。

B³⁺可使用H₃BO₃、Na₂B₄O₇、BPO₄等作為原料。

Zn²⁺係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之耐失透性的任意成分。

另一方面，藉由將Zn²⁺之含有率設為30.0%以下，可抑制折射率之下降。因此，Zn²⁺之含有率較佳為30.0%，更佳為20.0%，進而較佳為10.0%，進而較佳為以5.0%為上限。

Zn²⁺可使用Zn(PO₃)₂、ZnO、ZnF₂等作為原料。

Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之折射率的任意成分。此外，Nb⁵⁺係於含有超過0%之情形時可提高化學耐久性的成分。又，W⁶⁺係於含有超過0%之情形時可降低玻璃轉移點的成分。

另一方面，藉由將Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺之各自之含有率設為10.0%以下，可抑制阿貝數之下降，且可抑制由玻璃之著色引起之可見光穿透率之下降。因此，Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺之各自之含有率較佳為10.0%，更佳為5.0%，進而較佳為以3.0%為上限。

Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺可使用Nb₂O₅、TiO₂、WO₃等作為原料。

Zr⁴⁺係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之折射率的任意成分。

另一方面，藉由將Zr⁴⁺之含有率設為10.0%以下，可抑制由玻璃中之成分之揮發引起之玻璃之條紋。因此，Zr⁴⁺之含有率較佳為10.0%，更佳為5.0%，進而較佳為以3.0%為上限。

Zr⁴⁺可使用ZrO₂、ZrF₄等作為原料。

Ta⁵⁺係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之折射率的任意成分。

另一方面，藉由將Ta⁵⁺之含有率設為10.0%以下，可降低玻璃之失透。因此，Ta⁵⁺之含有率較佳為10.0%，更佳為5.0%，進而較佳為以3.0%為上限。

Ta⁵⁺可使用Ta₂O₅等作為原料。

Ge⁴⁺係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之折射率，且可提高耐失透性的任意成分。

另一方面，藉由將Ge⁴⁺之含有率設為10.0%以下，昂貴之Ge⁴⁺之含量減少，而可降低玻璃之材料成本。因此，Ge⁴⁺之含有率較佳為10.0%，更佳為5.0%，進而較佳為3.0%。

Ge⁴⁺可使用GeO₂等作為原料。

Bi³⁺及Te⁴⁺係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之折射率，且可降低玻璃轉移點的任意成分。

另一方面，藉由將Bi³⁺之含有率設為10.0%以下，及/或將Te⁴⁺之含有率設為15.0%以下，可抑制玻璃之失透、或由著色引起之可見光穿透率之下降。因此，Bi³⁺之含有率較佳為10.0%，更佳為5.0%，進而較佳為以3.0%為上限。又，Te⁴⁺之含有率較佳為15.0%，更佳為10.0%，進而較佳為以5.0%為上限。

Bi³⁺及Te⁴⁺可使用Bi₂O₃、TeO₂等作為原料。

[關於陰離子成分]

本發明之光學玻璃含有F^-。F^-之含有率較佳為設為例如20.0%~70.0%。

尤其是，藉由含有F^- 20.0%以上，可提高玻璃之異常色散性或阿貝數，且可提高玻璃之耐失透性。因此，F^-之含有率較佳為20.0%，更佳為25.0%，進而較佳為30.0%，進而較佳為36.0%。

另一方面，藉由將F^-之含有率設為70.0%以下，可抑制玻璃之磨耗度之下降。因此，F^-之含有率較佳為70.0%，更佳為60.0%，更佳為55.0%，進而較佳為以51.0%為上限。

F^-可使用AlF₃、MgF₂、BaF₂等各種陽離子成分之氟化物作為原料。

本發明之光學玻璃含有O^2-。O^2-之含有率較佳為設為例如30.0%~80.0%。

尤其是藉由含有O^2- 30.0%以上，可抑制玻璃之失透、或磨耗度之上升。因此，O^2-之含有率較佳為30.0%，更佳為40.0%，進而較佳為50.0%，進而較佳為55.0%，進而較佳為以59.0%為下限。

另一方面，藉由將O^2-之含有率設為80.0%以下，可容易地獲得由其他陰離子成分產生之效果。因此，O^2-之含有率較佳為80.0%，更佳為75.0%，進而較佳為70.0%，進而較佳為以64.0%為上限。

又，就抑制玻璃之失透之觀點而言，O^2-之含有率與F^-之含有率之合計較佳為98.0%，更佳為以99.0%為下限，進而較佳為100%。

O^2-可使用Al₂O₃、MgO、BaO等各種陽離子成分之氧化物、或Al(PO)₃、Mg(PO)₂、Ba(PO)₂等各種陽離子成分之磷酸鹽等作為原料。

[關於其他成分]

於本發明之光學玻璃中，可於無損本案發明之玻璃之特性之範圍內視需要添加其他成分。

[關於不應含有之成分]

其次，對本發明之光學玻璃中不應含有之成分、及含有則欠佳之成分進行說明。

除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等過渡金屬之陽離子即便於單獨或複合而少量含有該等之情形時，玻璃亦會著色，於可見光區域之特定之波長下有吸收的性質，因此尤其於使用可見光區域之波長之光學玻璃中，較佳為實質上不含有。

Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be及Se之陽離子存在作為近年來有害之化學物質而控制使用之傾向，不僅於玻璃之製造步驟，至加工步驟、及製品化後之處理為止，需要採取環境對策上之措施。因此，於重視環境上之影響之情形時，較佳為除不可避免之混入以外，實質上不含有該等。藉此，於光學玻璃中變得實質上不含有污染環境之物質。因此，即便不實施特別之環境對策上之措施，亦可製造、加工、及廢棄該光學玻璃。

Sb或Ce之陽離子作為消泡劑有用，但作為對環境造成不利之成分，近年來存在設法使其不含於光學玻璃中之傾向。因此，本發明之光學玻璃就此方面而言，較佳為不含有Sb或Ce。

[製造方法]

本發明之光學玻璃之製造方法並無特別限定。例如可藉由如下方式製造：以各成分成為特定之含有率之範圍內之方式將上述原料均勻混合，將所製作之混合物投入石英坩堝或氧化鋁坩堝或鉑坩堝使其粗熔融後，放入鉑坩堝、鉑合金坩堝或銥坩堝並於900~1200℃之溫度範圍下熔融2~10小時，攪拌均質化而進行消泡等後，降至850℃以下之溫度後進行最終攪拌而除去條紋，再澆鑄至模具中進行緩冷。

[物性]

於本發明之光學玻璃中，於玻璃轉移點(Tg)與變形點(At)之間之溫度範圍內之線膨脹係數之最大值(α_max)較佳為1500×10^-7K^-1以下。藉此，尤其是即便於製作折射率較高且薄型之光學元件之情形時，由於加熱至高於玻璃轉移點之溫度進行加壓成形時玻璃變得不易破碎，故而可提高光學元件之生產性。作為玻璃變得如此不易破碎之原因，例如可列舉：於加熱玻璃而使其軟化時、或加壓成形經軟化之玻璃並將其冷卻時，因玻璃內部之溫度差，玻璃內部分為線膨脹係數較大之玻璃轉移點以上之高溫部、與線膨脹係數較小之玻璃轉移點以下之低溫部，此時因高溫部之熱膨脹或熱縮減小，使藉由高溫部之熱膨脹或熱縮而施加於低溫部之力減小。

因此，於本發明之光學玻璃中，於玻璃轉移點(Tg)與變形點(At)之間之溫度範圍內之線膨脹係數之最大值(α_max)之上限較佳為1500×10^-7K^-1，更佳為1300×10^-7K^-1，進而較佳為1100×10^-7K^-11，進而較佳為1015×10^-7K^-1。尤其於第2光學玻璃中，亦可將該線膨脹係數之最大值(α_max)之上限設為960×10^-7K^-1。另一方面，該線膨脹係數之最大值(α_max)之下限較佳為500×10^-7K^-1，更佳為600×10^-7K^-1，進而亦可較佳為700×10^-7K^-1。

再者，於本說明書中，有時將於玻璃轉移點(Tg)與變形點(At)之間之溫度範圍內之線膨脹係數之最大值簡稱為「線膨脹係數之最大值」。

本發明之光學玻璃具有高折射率。又，本發明之光學玻璃較佳為具有高阿貝數(低色散)。

尤其是，本發明之光學玻璃之折射率(nd)較佳為1.50，更佳為1.51，進而較佳為以1.52為下限。該折射率之上限較佳為2.00，更佳為1.90，進而亦可較佳為1.80。

又，本發明之光學玻璃之阿貝數(νd)較佳為60，更佳為65，進而較佳為以70為下限，較佳為90，更佳為85，進而較佳為以80為上限。

藉由具有此種高折射率，即便實現光學元件之薄型化亦可獲得較大之光之折射量。又，藉由具有此種低色散，即便為單透鏡，由光之波長引起之焦點之偏移(色像差)亦減小。又，折射率及阿貝數藉由取此種數值，於與近年來發表之具有高折射、高色散之光學特性之光學玻璃組合時，可獲得可進行高功率之光學設計之光學玻璃。

因此，本發明之光學玻璃由於光學設計上有用、可實現光學系統之高精度化及薄型化，故而可擴大光學設計之自由度。

再者，折射率(nd)及阿貝數(νd)係指基於日本光學玻璃工業會標準JOGIS01-2003而測得之值。

本發明之光學玻璃較佳為於製作玻璃時之耐失透性(於說明書中，有時簡稱為「耐失透性」)較高。藉此，由於可抑制由製作玻璃時之玻璃之結晶化等所引起之穿透率之下降，故而可較佳地將該光學玻璃用於透鏡等使可見光透射之光學元件。再者，作為表示製作玻璃時之耐失透性較高之尺度，例如可列舉液相溫度較低。

本發明之光學玻璃較佳為具有550℃以下之玻璃轉移點。藉此，由於玻璃係於更低之溫度下軟化，故而可以更低之溫度將玻璃加壓成形。又，可降低用於加壓成形之模具之氧化而實現模具之長壽命化。因此，本發明之光學玻璃之玻璃轉移點較佳為550℃，更佳為530℃，進而較佳為以510℃為上限。再者，本發明之光學玻璃之玻璃轉移點之下限並無特別限定，本發明之光學玻璃之玻璃轉移點較佳為100℃，更佳為200℃，進而較佳亦可為以300℃為下限。

又，本發明之光學玻璃較佳為具有650℃以下之變形點(At)。變形點係與玻璃轉移點同樣地表示玻璃之軟化性之指標之一，係表示接近加壓成形溫度之溫度的指標。因此，藉由使用變形點為650℃以下之玻璃，可於更低溫度下進行加壓成形，因此可更容易地進行加壓成形。因此，本發明之光學玻璃之變形點較佳為650℃，更佳為600℃，最佳為以570℃為上限。尤其於第2光學玻璃中，亦可將變形點之上限設為550℃。再者，本發明之光學玻璃之變形點較佳為150℃，更佳為250℃，進而較佳為以350℃為下限。

[預成形體及光學元件]

可使用例如再熱加壓成形或精密加壓成形等模具加壓成形之方法，由所製作之光學玻璃而製作玻璃成形體。即，可由光學玻璃製作模具加壓成形用之預成形體，對該預成形體進行再熱加壓成形後進行研磨加工而製作玻璃成形體，或者對進行研磨加工而製作之預成形體、或藉由眾所周知之浮法成形等所成形之預成形體進行精密加壓成形而製作玻璃成形體。再者，製作玻璃成形體之方法並不限定於該等方法。

如此而製作之玻璃成形體對於各種光學元件及光學設計有用。尤其是，較佳為使用精密加壓成形等方法，由本發明之光學玻璃製作透鏡或稜鏡、反射鏡等光學元件。藉此，在用於如相機或投影儀等使可見光透射光學元件之光學機器時，可高精細地實現高精度之成像特性等，並且可實現該等光學機器中之光學系統之輕量化。

[實施例]

將作為本發明之光學玻璃之實施例(No.1~No.105)及比較例(No.A)之玻璃之組成(以陽離子%表示或陰離子%表示之莫耳%表示)、折射率(nd)、阿貝數(νd)、玻璃轉移點(Tg)、變形點(At)及線膨脹係數之最大值(α_max)示於表1~表16。其中，實施例(No.1~No.79)為第1光學玻璃之實施例，實施例(No.80~No.105)為第2光學玻璃之實施例。再者，下文中之實施例終究為例示之目的，並非僅限定於該等實施例。

本發明之實施例及比較例之光學玻璃均藉由如下方式製作：選定分別相當於各成分之原料之氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏磷酸化合物等通常用於弗磷酸鹽玻璃之高純度原料，以成為表1~表16所示之各實施例之組成之比例之方式稱量並均勻混合後，投入鉑坩堝中，根據玻璃組成之熔融難易程度而利用電爐於900~1200℃之溫度範圍內熔解2~10小時，攪拌均質化而進行消泡等之後，將溫度降至850℃以下，再澆鑄至模具中，進行緩冷而製作玻璃。

此處，實施例及比較例之玻璃之折射率及阿貝數係基於日本光學玻璃工業會標準JOGIS01-2003而測定。再者，作為用於本測定之玻璃係使用於緩冷下降速度-25℃/小時之退火條件下利用緩冷爐加以處理者。

又，實施例及比較例之玻璃之玻璃轉移點(Tg)及變形點(At)係根據熱膨脹曲線而求出，該熱膨脹曲線係根據依據日本光學玻璃工業會標準JOGIS08-2003「光學玻璃之熱膨脹之測定方法」測定溫度與試樣之伸長率之關係而獲得。

又，實施例及比較例之玻璃之線膨脹係數之最大值(α_max)係依據日本光學玻璃工業會標準JOGIS08-2003「光學玻璃之熱膨脹之測定方法」而測定，求出自玻璃轉移點(Tg)至變形點(At)之間的每隔5℃之線膨脹係數之最大值。線膨脹係數之計算係使用5之倍數之溫度下之試樣之長度。

如表1~表16所示，本發明之實施例之光學玻璃於玻璃轉移點(Tg)與變形點(At)之間之溫度範圍內之線膨脹係數之最大值(α_max)之上限均為1500×10^-7K^-1以下，更詳細而言為1020×10^-7K^-1以下，為所需之範圍內。另一方面，比較例(No.A)之玻璃之線膨脹係數之最大值(α_max)之上限超過1500×10^-7K^-1。因此，明確本發明之實施例之光學玻璃之線膨脹係數之最大值(α_max)之上限小於比較例之玻璃。

又，本發明之實施例之光學玻璃之折射率均為1.50以上，更詳細而言為1.52以上，為所需之範圍內。又，本發明之實施例之光學玻璃之阿貝數均為60以上，更詳細而言為72以上，並且該阿貝數為80以下，更詳細而言為77以下，為所需之範圍內。

又，本發明之實施例之光學玻璃之玻璃轉移點均為550℃以下，更詳細而言為510℃以下，為所需之範圍內。

又，本發明之實施例之光學玻璃之變形點均為650℃以下，更詳細而言為550℃以下，為所需之範圍內。

因此，對於本發明之實施例之光學玻璃，明確其阿貝數為所需之範圍內，並且具有所需之較高之折射率，且線膨脹係數之最大值(α_max)之上限較小。

進而，本發明之實施例之光學玻璃由於線膨脹係數之最大值較小，故而不易產生由加壓成形引起之玻璃之破碎。因此，推測本發明之實施例之光學玻璃與比較例之玻璃相比，於加壓成形後玻璃更不易破碎。

以上，基於例示之目的而詳細地說明了本發明，但本實施例終歸僅為例示之目的，可理解從業者在不脫離本發明之思想及範圍之情況下可進行大量改變。

Claims

一種光學玻璃，其以基於莫耳比之陽離子%表示含有以下陽離子成分：P⁵⁺ 20.0~55.0%、Al³⁺ 5.0~30.0%、Ca²⁺ 5.5~30.0%及Sr²⁺ 1.603~25.0%，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb³⁺之合計含有率Ln³⁺為0~0.8陽離子%，Ca²⁺含有率相對於Sr²⁺含有率之比(Ca²⁺/Sr²⁺)為0.70以上10.0以下，且以基於莫耳比之陰離子%表示含有以下陰離子成分：F^- 20.0~70.0%及O^2- 30.0~80.0%，折射率(nd)為1.50以上，於玻璃轉移點(Tg)與變形點(At)之間之溫度範圍內的線膨脹係數之最大值(α_max)為1500×10^-7K^-1以下。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，P⁵⁺含有率及Al³⁺含有率之合計量為30.0%以上且65.0%以下。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，Ba²⁺之含有率為45.0%以下。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，Ca²⁺含有率及Ba²⁺含有率之合計量為10.0%以上且60.0%以下。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，Mg²⁺之含有率為30.0%以下。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，Mg²⁺含有率相對於Sr²⁺含有率之比(Mg²⁺/Sr²⁺)為5.00以下。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，鹼土金屬之合計含有率(R²⁺)為30.0~70.0%。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，Li⁺之含有率為10.0%以下。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，La³⁺之含有率為0~10.0%，Gd³⁺之含有率為0~10.0%，Y³⁺之含有率為0~10.0%，Yb³⁺之含有率為0~10.0%。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，Na⁺之含有率為0~10.0%，K⁺之含有率為0~10.0%。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，鹼金屬之合計含有率(Rn⁺)為20.0%以下。
如請求項1之光學玻璃，其中以基於莫耳比之陽離子%表示，Si⁴⁺之含有率為0~10.0%，B³⁺之含有率為0~15.0%，Zn²⁺之含有率為0~30.0%，Ti⁴⁺之含有率為0~10.0%，Nb⁵⁺之含有率為0~10.0%，W⁶⁺之含有率為0~10.0%，Zr⁴⁺之含有率為0~10.0%，Ta⁵⁺之含有率為0~10.0%，Ge⁴⁺之含有率為0~10.0%，Bi³⁺之含有率為0~10.0%，Te⁴⁺之含有率為0~15.0%。
如請求項1之光學玻璃，其具有60以上之阿貝數(νd)。
一種光學元件，其包含如請求項1至13中任一項之光學玻璃。
一種研磨加工用及/或精密加壓成形用之預成形體，其包含如請求項1至13中任一項之光學玻璃。
一種光學元件，其係精密加壓如請求項15之預成形體而成。