TWI714082B

TWI714082B - 光學玻璃及光學元件

Info

Publication number: TWI714082B
Application number: TW108116010A
Authority: TW
Inventors: 佐佐木勇人; 塩田勇樹; 池西幹男
Original assignee: 日商Ｈｏｙａ股份有限公司
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2020-12-21
Also published as: KR20190129755A; KR102240206B1; CN110467346A; JP2019199397A; TW201946885A; CN113912290A; JP7132884B2; CN110467346B

Abstract

本發明提供一種光學玻璃，其中該光學玻璃是折射率的溫度係數dn/dT小於0℃^-1 、玻璃轉換溫度Tg為550℃以下、且阿貝數νd小於50的氟磷酸鹽玻璃。

Description

光學玻璃及光學元件

本發明關於一種光學玻璃和光學元件。

例如在專利文獻1至專利文獻4中記載了包含磷、氧以及氟的氟磷酸鹽玻璃的例子。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2005-112717號公報。專利文獻2：日本特開2013-151410號公報。專利文獻3：日本特開昭51-114412號公報。專利文獻4：日本特開昭58-217451號公報。

[發明所欲解決的課題]

氟磷酸鹽玻璃作為用於校正色像差的光學元件材料的利用價值很高。本發明的一態樣的目的在於進一步提高這種氟磷酸鹽玻璃作為光學元件材料的利用價值。 [用以解決課題的手段]

本發明的一態樣是關於一種光學玻璃，該光學玻璃是折射率的溫度係數dn/dT小於0℃^-1 、玻璃轉換溫度Tg為550℃以下、且阿貝數νd小於50的氟磷酸鹽玻璃。

所述光學玻璃的折射率的溫度係數dn/dT小於0℃^-1 。即，所述光學玻璃的折射率的溫度係數dn/dT是負值。本發明和本說明書中的折射率的溫度係數dn/dT(以下，也簡單記載為「dn/dT」)是日本光學玻璃工業協會標準JOGIS18-2008「光學玻璃的折射率的溫度係數的測定方法」中規定的波長632.8nm時的相對折射率的溫度係數，且是藉由干涉法測定的值。在成像元件系統、投影光學系統等的各種光學系統中，為了校正色像差，製作多個由具有不同的光學特性的光學玻璃構成的透鏡，並組合這些透鏡而構成光學系統。若僅使用由dn/dT為正值的光學玻璃構成的透鏡來構成這樣的光學系統，則因為構成各透鏡的光學玻璃的折射率相對於溫度變化而示出同樣的增減傾向，所以難以用各個透鏡抵銷光學系統整體的溫度變化的影響。與此相對，由dn/dT為負值的光學玻璃構成的透鏡，藉由與由dn/dT為正值的光學玻璃構成的透鏡進行組合，從而能夠用各個透鏡來抵銷光學系統整體的溫度變化的影響。其結果是，相對於溫度變化，光學系統的性能(例如成像性能等)能夠維持在良好的狀態。在這方面，dn/dT為負值的所述光學玻璃作為光學元件材料是有用的。例如，在具有正屈光力的多個透鏡組合構成的光學系統中，若所有透鏡的折射率的溫度係數為正，則因為隨著溫度的上升，焦點距離變短，所以產生失焦而導致成像性能下降。與此相對，若多個透鏡中包含折射率的溫度係數為負的透鏡，則因為該透鏡隨著溫度上升而焦點距離變長，所以能夠抵銷或減少作為光學系統整體的焦點距離的變化。另外，以往的氟磷酸鹽玻璃的色散低。與此相對，所述光學玻璃是具有小於50的阿貝數νd的高色散氟磷酸鹽玻璃。從像這樣具有以往的氟磷酸鹽玻璃難以實現的高色散特性的方面出發，所述光學玻璃作為光學元件材料是有用的。 [發明功效]

根據本發明的一態樣，能夠提供一種光學玻璃和由該光學玻璃構成的光學元件，其中所述光學玻璃是作為光學元件材料利用價值高的氟磷酸鹽玻璃。

[光學玻璃] 所述光學玻璃是氟磷酸鹽玻璃。在本發明和本說明書中，所謂「氟磷酸鹽玻璃」指的是至少包含磷、氧和氟作為構成玻璃的元素的玻璃。以下，對於所述光學玻璃進行更詳細的說明。

>折射率的溫度係數dn/dT> 所述光學玻璃的折射率的溫度係數dn/dT小於0℃^-1 。如果dn/dT小於0℃^-1 ，即dn/dT是負值的話，則藉由光學玻璃，能夠如上述那樣用每個透鏡來抵銷或減少光學系統整體的溫度變化的影響。在一態樣中，所述光學玻璃的dn/dT可以為-1.0×10^-6 ℃^-1 以下、-2.0×10^-6 ℃^-1 以下、-3.0×10^-6 ℃^-1 以下、-3.5×10^-6 ℃^-1 以下、-4.0×10^-6 ℃^-1 以下、-4.5×10^-6 ℃^-1 以下、或者-5.0×10^-6 ℃^-1 以下。另外，在一態樣中，所述光學玻璃的dn/dT的下限可以為-10.0×10^-6 ℃^-1 以上、-9.0×10^-6 ℃^-1 以上、-8.0×10^-6 ℃^-1 以上、或者-5.0×10^-6 ℃^-1 以上。但是，也可以低於上述例示的下限。

>阿貝數νd> 阿貝數νd是表示關於色散性質的值，使用d線、F線、C線的各折射率nd、nF、nC而表示為νd＝(nd-1)/(nF-nC)。所述光學玻璃的阿貝數νd小於50，較佳為49以下，更佳為48以下，進一步較佳為47以下，更進一步較佳為46以下，再進一步較佳為45以下。在具有以往的氟磷酸鹽玻璃難以實現的上述範圍的阿貝數νd的高色散玻璃的方面來看，上述光學玻璃作為光學元件材料是有用的。另外，從良好地維持玻璃的熱穩定性的觀點出發，所述光學玻璃的阿貝數νd可以是例如33以上、34以上、35以上、或36以上。

>玻璃轉換溫度Tg> 所述光學玻璃是玻璃轉換溫度Tg為550℃以下的光學玻璃。若玻璃轉換溫度低，則能夠降低將玻璃再加熱、軟化而進行壓製成型(press molding)時的加熱溫度。其結果是容易抑制玻璃與壓製成型模型之間的熔接。另外，因為能夠降低加熱溫度，所以也能夠減少玻璃的加熱裝置、壓製成型模型等的熱消耗。進而，因為能夠降低玻璃的退火溫度，所以能夠延長退火爐的壽命。玻璃轉換溫度較佳為540℃以下，進一步較佳為530℃以下，更進一步較佳為520℃以下。另外，玻璃轉換溫度Tg可以設為例如400℃以上、450℃以上或480℃以上。

上述範圍的dn/dT、阿貝數νd、以及玻璃轉換溫度Tg可以藉由如以下詳細敘述的那樣來調整玻璃組成而實現。

>玻璃組成> 在本發明和本說明書中，陽離子成分的含量以及合計含量只要沒有特別記載，就以陽離子%表示，陰離子成分的含量及合計含量只要沒有特別記載，就以陰離子%表示。在此，所謂「陽離子%」是指按照「(關注的陽離子的個數/玻璃成分中的陽離子的總數)×100」算出的值，意味著關注的陽離子量相對於陽離子成分的總量的莫耳百分率。另外，所謂「陰離子%」是指按照「(關注的陰離子的個數/玻璃成分中的陰離子的總數)×100」算出的值，意味著關注的陰離子量相對於陰離子成分的總量的莫耳百分率。陽離子成分彼此的含量的莫耳比等於以關注的陽離子成分的陽離子%表示的含量的比，陰離子成分彼此的含量的莫耳比等於以關注的陰離子成分的陰離子%表示的含量的比。陽離子成分的含量和陰離子成分的含量的莫耳比是將所有的陽離子成分和所有的陰離子成分的總量設為100莫耳%時的關注的成分彼此的含量(莫耳%表示)的比率。此外，各成分的含量能夠藉由公知的方法，例如電感耦合電漿原子發射光譜法(Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy，ICP-AES)、電感耦合電漿質譜法(Inductively coupled plasma　mass spectrometry，ICP-MS)、離子層析法(ion chromatography method)等進行定量。

P⁵⁺ 具有作為網路形成成分的作用。Al³⁺ 是發揮維持玻璃的熱穩定性，改善化學耐久性、加工性等等作用的成分。從良好地維持玻璃的熱穩定性的方面出發，Al³⁺ 的含量相對於P⁵⁺ 的含量的莫耳比(Al³⁺ /P⁵⁺ )較佳為0.30以上。在維持阿貝數的狀態下提高折射率時，將莫耳比(Al³⁺ /P⁵⁺ )設為0.30以上是有效的。莫耳比(Al³⁺ /P⁵⁺ )的較佳的下限是0.5。另一方面，從良好地維持玻璃的熱穩定性的方面出發，莫耳比(Al³⁺ /P⁵⁺ )的較佳的上限為2，更佳的上限為1。

在賦予所述光學玻璃高色散特性的方面，Nb⁵⁺ 是有用的成分。另外，Nb⁵⁺ 具有與P⁵⁺ 一起作為網路形成成分而維持玻璃的熱穩定性，並且使部分色散比增加的作用。為了得到這樣的效果，Nb⁵⁺ 的含量較佳為8%以上。Nb⁵⁺ 的含量的更佳的下限是9%，進一步較佳的下限是10%，更進一步較佳的下限是11%，再進一步較佳的下限是12%。另一方面，若Nb⁵⁺ 的含量過剩，則玻璃熔融時的揮發性變得顯著，產生玻璃的均勻性降低的傾向。因此Nb⁵⁺ 的含量的較佳的上限是25%，更佳的上限是23%，進一步較佳的上限是20%。

從維持玻璃的熱穩定性的方面出發，P⁵⁺ 及Nb⁵⁺ 的合計含量(P⁵⁺ +Nb⁵⁺ )較佳為35%以上，更佳為38%，進一步更佳為40%。P⁵⁺ 和Nb⁵⁺ 的合計含量(P⁵⁺ +Nb⁵⁺ )的較佳的上限是60%，更佳的上限是58%，進一步較佳的上限是55%，再進一步較佳的上限是53%。

Al³⁺ 和Nb⁵⁺ 均具有有助於使玻璃提高化學耐久性的作用。從對玻璃賦予優異的化學耐久性的方面出發， Al³⁺ 和Nb⁵⁺ 的合計含量較佳為15%以上，更佳為20%以上，進一步較佳為25%以上，再進一步較佳為28%以上。從維持熱穩定性的方面出發，Al³⁺ 和Nb⁵⁺ 的合計含量較佳為45%以下，更佳為40%以下。

從得到高色散特性的觀點出發，O^2- 的含量較佳為80%以下，更佳為78%以下，進一步更佳為75%以下。另外，O^2- 具有維持玻璃的熱穩定性的作用。從維持玻璃的熱穩定性的觀點出發，O^2- 的含量較佳為40%以上，更佳為50%以上，進一步較佳為60%以上。

F^- 具有對玻璃賦予異常色散性的作用、使玻璃轉換溫度降低、改善化學耐久性等等的作用。從得到這些作用的觀點出發，F^- 的含量較佳為20陰離子%以上，更佳為23%以上，進一步較佳為25%以上。另一方面，從維持玻璃的熱穩定性的觀點出發，F^- 的含量較佳為60%以下，更佳為50%以下，進一步較佳為40%以下。

從抑制玻璃熔融時的揮發性的觀點出發，O^2- 的含量相對於P⁵⁺ 和Nb⁵⁺ 的合計含量的莫耳比(O^2- /(P⁵⁺ +Nb⁵⁺ ))較佳為2.5以上，更佳為2.6以上，進一步較佳為2.7以上。另一方面，從維持玻璃的熱穩定性的方面出發，莫耳比(O^2- /(P⁵⁺ +Nb⁵⁺ ))較佳為3.5以下，更佳為3.4以下，進一步較佳為3.3以下。

鹼土金屬成分，即Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 以及Ba²⁺ ，是具有調整玻璃的黏性、折射率等等，使熱穩定性提高的作用的成分。為了得到上述效果，鹼土金屬成分的合計含量R²⁺(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺)較佳為20%以上，更佳為23%以上，進一步較佳為25%以上。

另一方面，因為若鹼土金屬成分的合計含量R²⁺過剩則示出熱穩定性降低的傾向，所以鹼土金屬成分的合計含量R²⁺較佳為50%以下，更佳為45%以下，進一步較佳為40%以下，再進一步較佳為35%以下。

上述光學玻璃可以包含，也可以不包含一種以上選自La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Lu³⁺以及Yb³⁺中的稀土成分。

從抑制玻璃的比重的增大並且相對於一定的折射率而提高色散時，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Lu³⁺以及Yb³⁺的合計含量(La³⁺+Gd³⁺+Y³⁺+Lu³⁺+Yb³⁺)相對於Al³⁺的含量的莫耳比((La³⁺+Gd³⁺+Y³⁺+Lu³⁺+Yb³⁺)/Al³⁺)較佳為0.3以下，更佳為0.2以下，進一步較佳為0.1以下。莫耳比((La³⁺+Gd³⁺+Y³⁺+Lu³⁺+Yb³⁺)/Al³⁺)也可以是0。

接下來，對於各個成分的含量進行說明。

P⁵⁺是在氟磷酸鹽玻璃中形成玻璃的網路的必要成分。從良好地維持熱穩定性的方面出發，P⁵⁺的含量的較佳的下限是5%，更佳的下限是10%，進一步較佳的下限是20%。從良好地維持化學耐久性，維持低色散性和異常部分色散性的方面出發，P⁵⁺的含量的較佳的上限是40%，更佳的上限是38%，進一步較佳的上限是35%。

Al³⁺是具有提高熱穩定性、化學耐久性、加工性的作用的成分，還具有提高折射率的作用。從上述的觀點出發，Al³⁺的含量的較佳的下限是5%，更佳的下限是7%，進一步較佳的下限是9%，再進一步較佳的下限是11%。從上述的觀點出發，Al³⁺的含量的較佳的上限是40%，更佳的上限是38%，進一步較佳的上限是36%，再進一步較佳的上限是34%。

在以原子%表示的玻璃組成中，O^2-的含量相對於Al³⁺的含量的比O^2- /Al³⁺ 較佳小於12，更佳小於10，進一步較佳小於9，再進一步較佳小於8。若O^2- 的含量增多，則F^- 的含量相對減少，玻璃轉換溫度顯示出上升的傾向。另一方面，如上所述，從使熱穩定性、化學耐久性和加工性提高，且具有所希望的光學特性時，Al³⁺ 是有用的成分。為了充分得到Al³⁺ 的效果的同時抑制玻璃轉換溫度的上升，以原子%表示的玻璃組成中的O^2- 的含量相對於Al³⁺ 的含量的比O^2- /Al³⁺ 較佳為上述範圍。對於所述的比O^2- /Al³⁺ 的下限，從抑制由於Al³⁺ 的含量相對增加而導致的耐失透性降低的觀點出發，能夠將例如2以上或3以上作為基準。另外，以原子%表示的玻璃組成中的各成分的含量，是將全部陽離子成分和全部陰離子成分的合計含量設為100莫耳%時的各成分的含量，以莫耳百分率表示的值而算出。

Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Sr²⁺ 、Ba²⁺ 的各個成分的較佳的含量如下所述。 Mg²⁺ 的含量的較佳的範圍是0～10%，更佳的範圍是0～8%。 Ca²⁺ 的含量的較佳的範圍是0～20%，更佳的範圍是0～15%。 Sr²⁺ 的含量的較佳的範圍是0～40%，更佳的範圍是0～30%。 Ba²⁺ 的含量的較佳的下限是5%，更佳的下限是10%，較佳的上限是50%，更佳的上限是40%。

La³⁺ 、Gd³⁺ 、Y³⁺ 、Lu³⁺ 的各個的較佳的含量如下所述。 La³⁺ 的含量的較佳的範圍是0～5%，更佳的範圍是0～3%。 Gd³⁺ 的含量的較佳的範圍是0～5%，更佳的範圍是0～3%。 Y³⁺ 的含量的較佳的範圍是0～5%，更佳的範圍是0～3%。 Lu³⁺ 的含量的較佳的範圍是0～5%，更佳的範圍是0～3%。

Yb³⁺ 因為在紅外區域具有光吸收，所以較佳不用於基於紅外光的成像。因此，Yb³⁺ 的含量較佳使用與其他稀土成分的合計含量的莫耳比(Yb³⁺ /(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ +Lu³⁺ +Yb³⁺ ))像以下那樣進行限制。即，較佳將Yb³⁺ 的含量相對於La³⁺ 、Gd³⁺ 、Y³⁺ 、Lu³⁺ 以及Yb³⁺ 的合計含量的莫耳比(Yb³⁺ /(La³⁺ +Gd³⁺ +Y³⁺ +Lu³⁺ +Yb³⁺ ))設為0.5以下，更佳設為0.1以下，進一步較佳設為0(Yb³⁺ 的含量為0%)。

Zn²⁺ 具有在維持折射率的同時具有使熱穩定性提高的作用，其含量較佳設為0～10%的範圍。Zn²⁺ 的含量的更佳的上限是8%，進一步較佳的上限是5%。Zn²⁺ 的含量也可以是0%。

鹼金屬成分是具有調整玻璃的黏性、使熱穩定性提高的作用的陽離子成分。若鹼金屬成分的合計含量R⁺ 過剩則熱穩定性降低。因此，鹼金屬成分的合計含量R⁺ 較佳為0～30%。從所述的觀點出發，R⁺ 的更較佳的範圍是0～20%，進一步較佳的範圍是0～15%。R⁺ 的上限更佳為10%，更進一步較佳為8%，再進一步較佳為7%。另外，從對玻璃賦予優異的化學耐久性的方面出發，較佳將R⁺ 設為所述的範圍。另一方面，從降低玻璃轉換溫度的觀點出發，R⁺ 的較佳的下限是1%，更佳的下限是2%，進一步較佳的下限是3%。作為鹼金屬成分R⁺ 能夠示出Li⁺ 、Na⁺ 、K⁺ 、Rb⁺ 、Cs⁺ 。Rb⁺ 、Cs⁺ 與其他鹼金屬成分相比，容易導致玻璃的比重增大。因此，Rb⁺ 的含量較佳為0～3%，更佳為0～2%，進一步較佳為0～1%，也可以是0%。 Cs⁺ 的含量較佳為0～3%，更佳為0～2%，進一步較佳為0～1%，也可以是0%。從維持玻璃的熱穩定性的方面出發，Li⁺ 的含量的較佳的範圍是0～30%，更佳的範圍是2～20%，進一步較佳的範圍是3～10%，更進一步較佳的範圍是3～7%，再進一步較佳的範圍是3～5%。從維持玻璃的熱穩定性的方面出發，Na⁺ 的含量的較佳的範圍是0～10%，更佳的範圍是0～8%，進一步較佳的範圍是0～6%。從維持玻璃的熱穩定性的方面出發，K⁺ 的含量的較佳的範圍是0～10%，更佳的範圍是0～8%，進一步較佳的範圍是0～6%。

當少量時也能夠含有Si⁴⁺ 、Ti⁴⁺ 、W⁶⁺ 、Bi³⁺ 、Zr⁴⁺ ，但如果使其含有過剩，則降低熔融性、熱穩定性等等。因此，Si⁴⁺ 、Ti⁴⁺ 、W⁶⁺ 、Zr⁴⁺ 的含量分別較佳設為0～5%的範圍，更佳設為0～3%的範圍，進一步較佳設為0～1%的範圍，也可以是0%。

即使少量含有B³⁺ 也顯示出顯著的揮發性。為了不助長揮發，較佳將B³⁺ 的含量設為2%以下。B³⁺ 的含量的較佳的範圍是0～1%，更佳的範圍是0～0.1%，進一步較佳為0%。

在從安裝在玻璃熔融裝置的管道中流出熔融玻璃時，為了抑制玻璃熔融液向管道外周的潤濕，抑制因潤濕而造成的玻璃品質降低，含有Cl^- 是有效的。Cl^- 的含量的較佳的範圍是0～1%，更佳的範圍是0～0.5%，進一步較佳的範圍是0～0.3%。Cl^- 也具有作為澄清劑的效果。

除此之外，也可以少量添加Sb³⁺ 、Ce⁴⁺ 等作為澄清劑。澄清劑的總量能夠是0%以上，較佳設為小於1%。例如，Sb³⁺ 和Ce⁴⁺ 的合計含量能夠為0%以上，較佳小於1%。

Pb、Cd、As、Th是擔心造成環境負擔的成分。因此，所述光學玻璃較佳為實質上不包含Pb、Cd、As以及Th中的至少一種。 Pb²⁺ 的含量較佳為0～0.5%，更佳為0～0.1%，進一步較佳為0～0.05%，特別較佳為實質上不包含Pb²⁺ 。 Cd²⁺ 的含量較佳為0～0.5%，更佳為0～0.1%，進一步較佳為0～0.05%，特別較佳為實質上不包含Cd²⁺ 。 As³⁺ 的含量較佳為0～0.1%，更佳為0～0.05%，進一步較佳為0～0.01%，特別較佳為實質上不包含As³⁺ 。 Th⁴⁺ 的含量較佳為0～0.1%，更佳為0～0.05%，進一步較佳為0～0.01%，特別較佳為實質上不包含Th⁴⁺ 。

所述光學玻璃較佳能夠在整個可見區域的寬範圍顯示高透射率。為了有效利用這種特點，所述光學玻璃較佳不包含著色劑。作為著色劑，能夠例示Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er、V等。所述光學玻璃較佳實質上不包含Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er以及V中的至少一種。以陽離子%表示的Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er、V的含量的範圍任一元素較佳都小於100ppm，更佳為0～80ppm，進一步較佳為0～50ppm，特別較佳實質上不包含。在此，所謂ppm是陽離子ppm。另外，Hf、Ga、Ge、Te、Tb是昂貴的成分。因此，光學玻璃較佳實質上不包含Hf、Ga、Ge、Te以及Tb中的至少一種。以陽離子%表示的Hf、Ga、Ge、Te、Tb的含量的範圍任一元素都較佳為0～0.1%，更佳為0～0.05%，進一步較佳為0～0.01%，更進一步較佳為0～0.005%，再進一步較佳為0～0.001%，特別較佳為實質上不包含。所述光學玻璃能夠在不導入Hf、Ga、Ge、Te、Tb的情況下顯示各種特性。

>玻璃特性> 關於玻璃特性，所述光學玻璃具有小於0℃^-1 的dn/dT、550℃以下的玻璃轉換溫度Tg以及小於50的阿貝數νd。以下，進一步說明所述光學玻璃可具有的玻璃特性。

(部分色散比Pg,F) 所述光學玻璃較佳具有正的異常色散性。作為正的異常色散性的指標，使用部分色散比Pg,F。部分色散比Pg,F使用F線(波長486.13nm)的折射率nF、C線(波長656.27nm)的折射率nC以及g線(波長435.84nm)的折射率ng，表示如下式所示。Ｐｇ, Ｆ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）　　　　　　・・・（１）所述光學玻璃在一態樣中阿貝數νd和部分色散比Pg，F較佳滿足下述(2)式。Ｐｇ, Ｆ　＞　－０. ０００４νｄ＋０. ５７１８　　　・・・（２）阿貝數νd和部分色散比Pg,F滿足所述(2)式的光學玻璃，適合作為高階的色像差校正用的光學玻璃。

(透射率) 所述光學玻璃較佳為著色極少，適合作為照相機鏡頭等成像用的光學元件、投影儀等投射用的光學元件的材料。所述光學玻璃的較佳的態樣是波長400nm～700nm、厚度10mm時的內部透射率為96.5%以上的玻璃。所述內部透射率的較佳的範圍為97%以上，更佳的範圍為98%以上，進一步較佳的範圍為99%以上。另外，包含雷射用玻璃等的發光離子例如Nd、Eu、Er、V等的玻璃，因為在可見區域具有吸收，所以不適合為照相機鏡頭等成像用的光學元件、投影儀等的投射用的光學元件的材料。

(液相溫度) 所述光學玻璃的較佳的態樣是液相溫度為1000℃以下的光學玻璃。若液相溫度低，則能夠使玻璃的熔融、成型溫度降低。其結果是，能夠降低熔融、成型時的玻璃的揮發性，能夠抑制條紋的產生、光學特性的變動。液相溫度的更佳的範圍為950℃以下，進一步較佳的範圍為900℃以下。

(比重) 所述光學玻璃能夠不依賴於使部分色散比增加但也使比重增加的稀土，而是主要藉由含有Nb⁵⁺ 來提高部分色散比，在部分色散比大的氟磷酸鹽玻璃中具有相對小的比重。所述光學玻璃的較佳的態樣是比重為4.3以下的光學玻璃。藉由減小比重，能夠將光學元件輕量化。比重的更佳的範圍為4.2以下，進一步較佳的範圍為4.1以下。比重能夠是例如3.5以上。

(折射率nd) 所述光學玻璃的折射率nd不特別限定。在一態樣中，折射率nd能夠是例如1.58以上，較佳為1.60以上，更佳為1.62以上。另外，折射率nd能夠為例如1.70以下，但也能夠高於此值。

>玻璃的製造方法> 所述光學玻璃能夠藉由例如以能夠獲得所期望的特性的方式將玻璃原料進行調合、熔融、成型而獲得。作為玻璃原料，可以使用例如磷酸鹽、氟化物、鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物等。對於玻璃的熔融法、成型法，可以使用公知的方法。

[壓製成型用玻璃材料及其製造方法以及玻璃成型體的製造方法] 根據本發明的一態樣，能夠提供由所述光學玻璃構成的壓製成型用玻璃材料、由所述光學玻璃構成的玻璃成型體、以及它們的製造方法。壓製成型用玻璃材料是指加熱而供至壓製成型的玻璃塊的意思。作為壓製成型用玻璃材料的例子，能夠示出：精密壓製成型用預製件、用於壓製成型光學元件坯件(blank)的玻璃材料(壓製成型用玻璃膏球(gob))等具有與壓製成型品的質量相當的質量的玻璃塊。壓製成型用玻璃材料經過加工玻璃成型體的步驟而製作。玻璃成型體能夠如上所述那樣對玻璃原料進行加熱、熔融，將得到的熔融玻璃成型而製作。作為玻璃成型體的加工方法，能夠例示切割、研磨、拋光等。

[光學元件坯件與其製造方法] 根據本發明的一態樣，能夠提供由所述光學玻璃構成的光學元件坯件。光學元件坯件是具有與想要製造的光學元件的形狀近似的形狀的玻璃成型體。光學元件坯件可以藉由將玻璃成型為在想要製造的光學元件的形狀上加上因加工而除去的加工餘量的形狀的方法等來製作。能夠藉由例如對壓製成型用玻璃材料進行加熱、軟化而壓製成型的方法(二次壓製法)、使用公知的方法將熔融玻璃塊供給到壓製成型模型而進行壓製成型的方法(直接壓製法)等來製作光學元件坯件。

[光學元件及其製造方法] 根據本發明的一態樣，能夠提供由所述光學玻璃構成的光學元件。作為光學元件的種類，能夠例示：球面透鏡、非球面透鏡等的透鏡、稜鏡(prism)、繞射光柵(diffraction grating)等。作為透鏡的形狀，能夠例示：雙凸透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡、凹凸透鏡等的各種形狀。光學元件能夠藉由包含對由所述光學玻璃構成的玻璃成型體進行加工的步驟的方法來製造。作為加工，能夠例示：切割、切削、粗研磨、精研磨、拋光等。藉由所述光學元件，能夠構成相對於溫度變化的性能(例如成像性能等)的變化少的光學系統。

[實施例] 以下，藉由實施例更詳細地說明本發明。但是，本發明不限於實施例所示的態樣。

(實施例1) 以成為表1所示的玻璃組成的方式，使用與各玻璃組成分別相當的磷酸鹽、氟化物、氧化物等作為用於導入各成分的原料，稱量原料，充分混合而製成調合原料。將這種調合原料放入鉑製的坩堝中，進行加熱、熔融。熔融後，將熔融玻璃流入鑄模，放置冷卻至玻璃轉換溫度附近後立即放入退火爐，在玻璃轉換溫度範圍進行約1小時退火處理後，在爐內放置冷卻至室溫，由此得到表1所示的各光學玻璃。使用光學顯微鏡對得到的光學玻璃進行放大觀察，結果沒有發現結晶的析出、鉑粒子等的異物、氣泡，也沒有看到條紋。像這樣得到的光學玻璃的各特性如表1所示。光學玻璃的各特性藉由以下所示的方法進行測定。

(1)折射率nd、ng、nF、nC以及阿貝數νd 對以降溫速度-30℃/小時進行降溫而得到的玻璃，使用日本光學玻璃工業協會標準的折射率測定法，測定了折射率nd、ng、nF、nC、以及阿貝數νd。

(2)部分色散比Pg,F 根據用所述(1)求出的折射率ng、nF、nC，計算出部分色散比Pg, F。

(3)玻璃轉換溫度Tg 使用NETZSCH公司製的示差掃描熱量分析裝置(DSC3300)，以升溫速度10℃/分測定了玻璃轉換溫度Tg。

(4)折射率的溫度係數dn/dT 製作直徑20mm、厚度5mm的圓板形狀的試樣，使用He-Ne氣體雷射，按照日本光學玻璃工業協會標準JOGIS18-2008「光學玻璃的折射率的溫度係數的測定方法」，藉由干涉法測定了波長632.8nm時的相對折射率的溫度係數dn/dT。詳細來說，將試樣溫度以20℃間隔從-40℃升溫到80℃(升溫速度:約1℃/分)，連續測定試樣溫度和干擾條紋(fringe)的移動數量，根據測定所得到的結果，求出了在溫度20～40℃時的折射率的溫度係數dn/dT。

(5)比重藉由阿基米德法測定了比重。

(6)液相溫度LT 在鉑坩堝內放入玻璃50g，在蓋上了鉑蓋的狀態下以1100℃熔解20分鐘之後，在預定的溫度保持2小時。觀察保持2小時後的玻璃，根據有無結晶的析出而求出液相溫度LT。對於表1所示的各玻璃，藉由所述方法將玻璃在850℃保持2小時後，進行目視和使用光學顯微鏡的放大觀察(100倍)，結果沒有發現結晶的析出。因此，表1所示的各玻璃的液相溫度LT為1000℃以下。

(7)透射率對於表1所示的實施例的各玻璃，按照日本光學玻璃工業協會標準的內部透射率測定(JOGIS-17)，測定了在厚度10mm的內部透射率，結果所有的實施例的玻璃具有96.50%以上的透射率。

以上的結果如表1(表1-1、表1-2)所示。

[表1-1]

[表1-2]

表1中的實施例的以原子%表示的玻璃組成如表2（表2-1、表2-2）所示。

[表2-1]

[表2-2]

(實施例2) 使用所述實施例1的各光學玻璃，按照上述公知的方法，製作了透鏡坯件。對製作出的透鏡坯件進行研磨、拋光，製作了各種透鏡(雙凸透鏡、凸凹透鏡、凹凸透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡)。任一透鏡都是輕量、適合於高階的色像差校正的透鏡。藉由將實施例2的各透鏡與由折射率的溫度係數dn/dT為正的光學玻璃構成的透鏡進行組合，與僅使用dn/dT為正的光學玻璃形成的透鏡而構成的光學系統相比，能夠構成相對於溫度變化的成像性能的變化少、成像性能穩定的光學系統。

最後，總結上述的各態樣。

根據一態樣，提供一種光學玻璃，所述光學玻璃是折射率的溫度係數dn/dT小於0℃^-1 、玻璃轉換溫度Tg為550℃以下、且阿貝數νd小於50的氟磷酸鹽玻璃。

所述光學玻璃的折射率的溫度係數dn/dT是負值，且從具有以往的氟磷酸鹽玻璃難以實現的高色散特性的氟磷酸鹽玻璃這方面上，作為光學元件材料是有用的。進而，因為所述光學玻璃的玻璃轉換溫度Tg為550℃以下，所以適合壓製成型。

在一態樣中，所述光學玻璃的Nb⁵⁺ 的含量可以為8陽離子%以上。

在一態樣中，所述光學玻璃的P⁵⁺ 和Nb⁵⁺ 的合計含量(P⁵⁺ +Nb⁵⁺ )可以為35陽離子%以上。

在一態樣中，所述光學玻璃的莫耳比(O^2- /(P⁵⁺ +Nb⁵⁺ ))可以為3.5以下。

根據一態樣，提供由所述光學玻璃構成的光學元件。

應該認為本次公開的實施方式在所有方面均是示例而並非限制。本發明的範圍由專利請求保護的範圍而不是上述的說明所示出的，意在包含與專利請求保護的範圍等同的含義和範圍內的全部變更。例如，對於所述的示例的玻璃組成，能夠藉由進行說明書中記載的組成調整而得到本發明的一個方式的玻璃。此外，當然能夠將兩個以上的在說明書中作為示例或較佳的範圍而記載的事項進行任意組合。

無。

Claims

一種光學玻璃，包含P⁵⁺、O^2-、F^-及Nb⁵⁺作為必要成分，P⁵⁺的含量為5~40陽離子%，O^2-的含量為40~80陰離子%，F^-的含量為20~60陰離子%，該光學玻璃是折射率的溫度係數dn/dT小於0℃^-1、玻璃轉換溫度Tg為550℃以下、且阿貝數νd小於50的氟磷酸鹽玻璃。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，Nb⁵⁺的含量為8陽離子%以上。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，P⁵⁺和Nb⁵⁺的合計含量(P⁵⁺+Nb⁵⁺)為35陽離子%以上。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，莫耳比(O^2-/(P⁵⁺+Nb⁵⁺))為3.5以下。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，Nb⁵⁺的含量為8陽離子%以上，且P⁵⁺和Nb⁵⁺的合計含量(P⁵⁺+Nb⁵⁺)為35陽離子%以上。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，Nb⁵⁺的含量為8陽離子%以上，P⁵⁺和Nb⁵⁺的合計含量(P⁵⁺+Nb⁵⁺)為35陽離子%以上，且莫耳比(O^2-/(P⁵⁺+Nb⁵⁺))為3.5以下。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，Al³⁺的含量相對於P⁵⁺的含量的莫耳比(Al³⁺/P⁵⁺)為0.30以上。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，Al³⁺和Nb⁵⁺的合計含量為15~45陽離子%。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，鹼土金屬成分的合計含量R²⁺(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺)為20~50陽離子%，其中， Mg²⁺的含量為10陽離子%以下，Ca²⁺的含量為0~20陽離子%，Sr²⁺的含量為0~40陽離子%，Ba²⁺的含量為5陽離子%以下。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Lu³⁺以及Yb³⁺的合計含量(La³⁺+Gd³⁺+Y³⁺+Lu³⁺+Yb³⁺)相對於Al³⁺的含量的莫耳比((La³⁺+Gd³⁺+Y³⁺+Lu³⁺+Yb³⁺)/Al³⁺)為0.3以下。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，Al³⁺的含量為5~40陽離子%。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，以原子%表示的玻璃組成中，O^2-的含量相對於Al³⁺的含量的比O^2-/Al³⁺為2以上且小於12。
如申請專利範圍第1項所述之光學玻璃，其中，波長400nm~700nm、厚度10mm時的內部透射率為96.5%以上，液相溫度為1000℃以下，比重為4.3以下，折射率nd為1.58以上，阿貝數νd和部分色散比Pg，F滿足下述(2)式：Pg,F>-0.0004νd+0.5718‧‧‧(2)式。
一種光學元件，係由申請專利範圍第1至13項中任一項所述之光學玻璃構成。