TWI834611B - 光學玻璃以及光學元件 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光學玻璃以及光學元件，係能藉由異常色散性較高之特性來高精確地補正玻璃透鏡的色像差，此外，比起以往之物更為輕量，且磨耗度低，容易進行研磨加工。

本發明之光學玻璃係含有P⁵⁺、Al³⁺及Zn²⁺作為陽離子，並含有O^2-及F^-作為陰離子；以陽離子%計，含有P⁵⁺為25%至40%，Al³⁺為5%至20%，Zn²⁺為1%至15%，Ba²⁺為0%至28%；以陰離子%計，含有O^2-為40%至70%，F^-為30%至60%；且折射率(nd)為1.53至1.60，阿貝數(ν d)為65至75，部分色散比θ g.f值的範圍為0.520至0.560，磨耗度範圍在420以下。

Description

光學玻璃以及光學元件

本發明係關於光學玻璃以及光學元件。

光學機器之透鏡系統通常是由組合具有相異光學性質之複數個玻璃透鏡來設計而成。近年，光學機器之透鏡系統所追求的特性呈現多樣化，為了進一步拓廣設計的自由度，而開發出光學玻璃，其具備以往並未注目到的光學特性。其中，以異常色散性(△θg,F)為特徵的光學玻璃在像差的色補正上能夠發揮顯著功效，而受到注目。

例如，專利文獻1中提出了一種光學玻璃，係除了具備以往被視為必要的高折射率、低色散性以及優異的加工性這些性質之外，異常色散性亦較高，例如含有P⁵⁺、Al³⁺、鹼土類金屬離子等作為陽離子，並含有F^-及O^2-作為陰離子之光學玻璃。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開2013-163632號公報。

專利文獻2：日本特開2015-205785號公報。

然而，如專利文獻1所記載之以往的光學玻璃係磨耗度小且 加工性不佳。也就是說，期望能開發出一種光學玻璃，其可在維持高異常色散性的情況下，亦具備加工性。

此外，專利文獻2所記載之以往的光學玻璃雖然在磨耗度上有所改善，但因為含有大量的Ba成分，故比重較大，並不適合用於追求輕量化的透鏡組件上。

本發明是以解決如上所述之課題為目的。

亦即，本發明之目的在於提供一種光學玻璃以及光學元件，能夠藉由異常色散性高之特性來高精確地補正玻璃透鏡的色像差，此外，比起以往之物更為輕量，且磨耗度低，容易進行研磨加工。

此外，本發明之目的亦在於提供一種光學玻璃，係可使用在即使溫度變動仍難以因此影響成像特性等之光學系統，像是可作為組裝於行車記錄器等車用光學機器之光學元件、或是作為組裝於投影機、影印機、雷射印表機及播放用機器等會大量發熱的光學機器之光學元件來加以利用。

本發明人等為了解決上述課題，專注研究而完成本發明。

本發明為下述之(1)至(3)。

(1)一種光學玻璃，係含有P⁵⁺、Al³⁺及Zn²⁺作為陽離子，並含有O²及F^-作為陰離子；以陽離子%計，含有P⁵⁺為25%至40%，Al³⁺為5%至20%，Zn²⁺為1%至15%，Ba²⁺為0%至28%；以陰離子%計，含有O^2-為40%至70%，F^-為30%至60%；且折射率(nd)為1.53至1.60，阿貝數(νd)為65至75，磨耗度範圍在420以下。

(2)係如(1)之光學玻璃，其中相對折射率(589.3nm)的溫度係數(40℃至60℃)係在+2.0×10^-6(℃^-1)至-5.5×10^-6(℃^-1)之範圍內。

(3)係一種光學元件，由(1)或(2)之光學玻璃所構成。

若根據本發明，則能夠提供一種光學玻璃，係能夠藉由異常色散性高之特性來高精確地補正玻璃透鏡的色像差，此外，比起以往之物更為輕量，且磨耗度低，容易進行研磨加工。此外，能夠提供一種光學玻璃，係可使用在即使溫度變動仍難以因此影響成像特性等之光學系統。

對本發明進行說明。

本發明係一種光學玻璃，含有P⁵⁺、Al³⁺及Zn²⁺作為陽離子，並含有O^2-及F^-作為陰離子；以陽離子%計，含有P⁵⁺為25%至40%，Al³⁺為5%至20%，Zn²⁺為1%至15%，Ba²⁺為0%至28%；以陰離子%計，含有O^2-為40%至70%，F^-為30%至60%；且折射率(nd)為1.53至1.60，阿貝數(νd)為65至75，磨耗度範圍在420以下。

以下，將這樣的光學玻璃稱為「本發明之光學玻璃」。

<玻璃成分>

對構成本發明之光學玻璃的各成分來進行說明。

本說明書中，各成分的含有率在未特別否定時，皆係以基於莫耳比之陽離子%或陰離子%來表示。在此，「陽離子%」及「陰離子%」是指，將本發明之光學玻璃的玻璃構成成分，分成陽離子成分及陰離子成分，並將合計比率分別設為100莫耳%，來表示玻璃中所含有的各成分之組成。

此外，為求簡便，各成分的離子價是使用代表值，並非與其他離子價之物有所區別。光學玻璃中所存在的各成分之離子價有可能是代表值以外的離子價。例如，P通常是以離子價為5的狀態下存在於玻璃中，因此本說明書中是以「P⁵⁺」來表示，但其仍有以其他離子價的狀態存在的可能性。即使是這種嚴密來說是具有以其他離子價狀態存在之物，於本說明書中仍是將各成分視為 以代表值的離子價存在於光學玻璃中。

[關於陽離子成分]

<P⁵⁺>

本發明之光學玻璃含有P⁵⁺。P⁵⁺為玻璃形成成分，且具有抑制玻璃失透，提高折射率之性質。

由於這樣的性質增強，P⁵⁺之含有率較佳為25.0%至40.0%。此外，更佳為26.0%以上，進而更佳為28.0%以上。再者，更佳為40.0%以下，再更佳為38.0%以下，進而更佳為37.0%以下。

可使用例如Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、Zn(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等作為原料，來使玻璃內含有P⁵⁺。

<Al³⁺>

本發明之光學玻璃含有Al³⁺。Al³⁺具有提高玻璃的耐失透性，降低磨耗度之性質。

由於這樣的性質增強，Al³⁺之含有率較佳為5.0%至20.0%。此外，更佳為7.0%以上，再更佳為8.0%以上，進而更佳為10.0%以上。再者，更佳為19.0%以下，進而更佳為17.0%以下。

可使用例如Al(PO₃)₃、AlF₃、Al₂O₃等作為原料，來使玻璃內含有Al³⁺。

<Zn²⁺>具有持續使玻璃的磨耗度保持在本發明要求的數值，並提高耐失透性之性質。然而，若使其含量過剩反而會具有使玻璃的磨耗度惡化，折射率變低之性質。

Zn²⁺之含有率較佳為1.0%至18.0%。此外，更佳為2.0%以上，再更佳為3.0%以上，進而更佳為16.0%以下。再者，更佳為15.0%以下。

<鹼土類金屬>

本發明之光學玻璃中，鹼土類金屬意指Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、及Ba²⁺。此外，有時也會以R²⁺來表示選自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺所 成群組中的至少1種。

此外，R²⁺之合計含有率是指該等4種離子的合計含有率(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺)。

R²⁺之合計含有率較佳為20.0%至55.0%。這是由於若含有率是在該範圍內的話，則能獲得更穩定的玻璃。

R²⁺之合計含有率更佳為27.0%以上，進而更佳為29.0%以上。此外，更佳為55.0%以下，再更佳為53.0%以下，進而更佳為50.0%以下。

<Mg²⁺>

本發明之光學玻璃含有Mg²⁺。Mg²⁺具有提高玻璃的耐失透性，降低磨耗度之性質。

由於這樣的性質增強，Mg²⁺之含有率較佳為0.0%至20.0%。此外，更佳為1.0%以上，進而更佳為2.0%以上。再者，更佳為18.0%以下，進而更佳為15.0%以下。

可使用例如MgO、MgF₂等作為原料，來使玻璃內含有Mg²⁺。

<Ca²⁺>

本發明之光學玻璃較佳為含有Ca²⁺。Ca²⁺具有提高耐失透性，抑制折射率低下，降低玻璃磨耗度之性質。

由於這樣的性質增強，Ca²⁺之含有率較佳為0.0%至25.0%。此外，更佳為2.0%以上，進而更佳為3.0%以上。再者，更佳為23.0%以下，進而更佳為20.0%以下。

可使用例如Ca(PO₃)₂、CaCO₃、CaF₂等作為原料，來使玻璃內含有Ca²⁺。

<Sr²⁺>

本發明之光學玻璃係具有含有Sr²⁺來作為一種R²⁺(鹼土類金屬)之情形。Sr²⁺具有提高玻璃的耐失透性，抑制折射率低下之性質。

由於這樣的性質增強，Sr²⁺之含有率較佳為0%至20.0%。此 外，更佳為1.0%以上，進而更佳為2.0%以上。再者，更佳為18.0%以下，進而更佳為16.0%以下。

可使用例如Sr(NO₃)₂、SrF₂等作為原料，來使玻璃內含有Sr²⁺。

<Ba²⁺>

本發明之光學玻璃具有含有Ba²⁺來作為一種R²⁺(鹼土類金屬)之情形。在含有規定量時，Ba²⁺具有提高玻璃的耐失透性之性質。此外，具有維持低色散性，提高折射率之性質。然而，若其含量過剩，會使得比重變得過大，因此會有難以作為透鏡組件的零件使用之情形。

由於這樣的性質增強，Ba²⁺之含有率較佳為0%至30.0%。此外，較佳為1.0%以上，進而更佳為3.0%以上。更佳為28.0%以下，進而更佳為23.0%以下。

可使用例如Ba(PO₃)₂、BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等作為原料，來使玻璃內含有Ba²⁺。

<Ln³⁺>

本發明中，Ln³⁺係表示選自Y³⁺、La³⁺、Gd³⁺、Yb³⁺、及Lu³⁺所成群組中的至少1種。此外，Ln³⁺之合計含有率意指這5種離子的合計含有率(Y³⁺+La³⁺+Gd³⁺+Yb³⁺+Lu³⁺)。

本發明之光學玻璃較佳為以合計含有率在10.0%以下之狀態來含有Ln³⁺。這是由於若是以如此範圍之含有率，會使得玻璃有折射率提高，且變得低色散之傾向。此外，較佳為9.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為7.0%以下。再者，由於Ln³⁺為任意成分，本發明之光學玻璃亦可不含有Ln³⁺。

<Y³⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Y³⁺作為Ln³⁺的1種。Y³⁺具有能夠維持低色散性，提高折射率，提高耐失透性之性質。然而，若 其含量過剩，穩定性會變得容易惡化，故含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為7.0%以下。此外，即便不含有Y³⁺，仍可獲得本發明之玻璃，故以此觀點而言亦可不含有Y³⁺。

可使用例如Y₂O₃、YF₃等作為原料，來使玻璃內含有Y³⁺。

<La³⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有La³⁺作為Ln³⁺的1種。La³⁺具有維持低色散性，提高折射率之性質。

由於這樣的性質增強，La³⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為7.0%以下。

可使用例如La₂O₃、LaF₃等作為原料，來使玻璃內含有La³⁺。

<Gd³⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Gd³⁺作為Ln³⁺的1種。Gd³⁺具有維持低色散性，提高折射率，並進而提高耐失透性之性質。

由於這樣的性質增強，Gd³⁺之含有率更佳為10.0%以下，再更佳為8.0%以下，進而更佳為7.0%以下。

可使用例如Gd₂O₃、GdF₃等作為原料，來使玻璃內含有Gd³⁺。

<Yb³⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Yb³⁺作為Ln³⁺的1種。Yb³⁺具有維持低色散性，提高折射率，並進而提高耐失透性之性質。

由於這樣的性質增強，Yb³⁺之含有率更佳為10.0%以下，再更佳為8.0%以下，進而更佳為7.0%以下。

可使用例如Yb₂O₃等作為原料，來使玻璃內含有Yb³⁺。

<Lu³⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Lu³⁺作為Ln³⁺的1種。Lu³⁺具有維持低色散性，提高折射率，並進而提高耐失透性之性質。

由於這樣的性質增強，Lu³⁺之含有率更佳為9.0%以下，再更 佳為8.0%以下，進而更佳為7.0%以下。

可使用例如Lu₂O₃等作為原料，來使玻璃內含有Lu³⁺。

<Si⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Si⁴⁺作為任意成分。在含有規定量時，Si⁴⁺具有提高玻璃的耐失透性，在提高折射率之同時使磨耗度低下之性質。

由於這樣的性質增強，Si⁴⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作為原料，來使玻璃內含有Si⁴⁺。

<B³⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有B³⁺作為任意成分。在含有規定量時，B³⁺具有提高玻璃的耐失透性，在提高折射率之同時使磨耗度低下，進而使化學耐久性難以惡化之性質。

由於這樣的性質增強，B³⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如H₃BO₃、Na₂B₄O₇、BPO₄等作為原料，來使玻璃內含有B³⁺。

<Li⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Li⁺作為任意成分。Li⁺具有在維持玻璃形成時的耐失透性之同時降低玻璃轉移點(Tg)之性質。

由於這樣的性質增強，Li⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，進而更佳為1.0%以下。

可使用例如Li₂CO₃、LiNO₃、LiF等作為原料，來使玻璃內含有Li⁺。

<Na⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Na⁺作為任意成分。Na⁺具有在維持玻璃形成時的耐失透性之同時降低玻璃轉移點(Tg)之性質。

由於這樣的性質增強，Na⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為9.5%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆等作為原料，來使玻璃內含有Na⁺。

<K⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有K⁺作為任意成分。K⁺具有在維持玻璃形成時的耐失透性之同時降低玻璃轉移點(Tg)之性質。

由於這樣的性質增強，K⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等作為原料，來使玻璃內含有K⁺。

<Rn⁺>

本發明之光學玻璃中，Rn⁺(Rn⁺為選自Li⁺、Na⁺及K⁺所成群組中的至少1種)之合計含有率較佳為20.0%以下，更佳為15.0%以下，進而更佳為10.0%以下。

<Nb⁵⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Nb⁵⁺作為任意成分。Nb⁵⁺具有提高玻璃的折射率，提高化學耐久性，並進而抑制阿貝數低下之性質。

由於這樣的性質增強，Nb⁵⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如Nb₂O₅等作為原料，來使玻璃內含有Nb⁵⁺。

<Ti⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Ti⁴⁺作為任意成分。Ti⁴⁺具有提高 玻璃折射率之性質。

由於這樣的性質增強，Ti⁴⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如TiO₂等作為原料，來使玻璃內含有Ti⁴⁺。

<Zr⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Zr⁴⁺作為任意成分。Zr⁴⁺具有提高玻璃折射率之性質。

由於這樣的性質增強，Zr⁴⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如ZrO₂、ZrF₄等作為原料，來使玻璃內含有Zr⁴⁺。

<Ta⁵⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Ta⁵⁺作為任意成分。Ta⁵⁺具有提高玻璃折射率之性質。

由於這樣的性質增強，Ta⁵⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如Ta₂O₅等作為原料，來使玻璃內含有Ta⁵⁺。

<W⁶⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有W⁶⁺作為任意成分。W⁶⁺具有提高玻璃折射率，降低玻璃轉移點之性質。

由於這樣的性質增強，W⁶⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如WO₃等作為原料，來使玻璃內含有W⁶⁺。

<Ge⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Ge⁴⁺作為任意成分。Ge⁴⁺具有提高玻璃折射率，提高玻璃耐失透性之性質。

由於這樣的性質變得明顯，Ge⁴⁺之含有率較佳為10.0%以下， 更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如GeO₂等作為原料，來使玻璃內含有Ge⁴⁺。

<Bi³⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Bi³⁺作為任意成分。Bi³⁺具有提高玻璃折射率，降低玻璃轉移點之性質。

由於這樣的性質增強，Bi³⁺之含有率較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如Bi₂O₃等作為原料，來使玻璃內含有Bi³⁺。

<Te⁴⁺>

本發明之光學玻璃亦可含有Te⁴⁺作為任意成分。Te⁴⁺具有提升玻璃折射率，降低玻璃轉移點，抑制著色之性質。

由於這樣的性質增強，Te⁴⁺之含有率較佳為15.0%以下，更佳為10.0%以下，再更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下。

可使用例如TeO₂等作為原料，來使玻璃內含有Te⁴⁺。

[關於陰離子成分]

<F^->

本發明之光學玻璃含有F^-。F^-具有提高玻璃的異常色散性及阿貝數，並進而使玻璃難以失透之性質。

由於這樣的性質增強，F^-之含有率以陰離子%(莫耳%)表示，較佳為30.0%至60.0%。此外，更佳為30.0%以上，再更佳為33.0%以上，進而更佳為36.0%以上。再者，更佳為60.0%以下，再更佳為55.0%以下，進而更佳為50.0%以下。

可使用例如AlF₃、MgF₂、BaF₂等各種陽離子成分之氟化物作為原料，來使玻璃內含有F^-。

<O^2->

本發明之光學玻璃含有O^2-。O^2-具有抑制玻璃磨耗度上升之 性質。

由於這樣的性質增強，O^2-之含有率以陰離子%(莫耳%)表示，較佳為40.0%至70.0%。此外，更佳為40.0%以上，再更佳為45.0%以上，進而更佳為50.0%以上。再者，更佳為70.0%以下，再更佳為66.0%以下，進而更佳為64.0%以下。

此外，O^2-之含有率與F^-之含有率之合計量，以陰離子%表示，較佳為98.0%以上，更佳為99.0%以上，進而更佳為100%。這是由於該合計量可獲得穩定的玻璃。

可使用例如Al₂O₃、MgO、BaO等各種陽離子成分之氧化物，或是Al(PO₃)₃、Mg(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂等各種陽離子成分之磷酸鹽等作為原料，來使玻璃內含有O^2-。

本發明之光學玻璃，在不損害本發明之玻璃特性的範圍內，可依所需添加其他成分。

[關於不應該含有之成分]

接下來，對於本發明光學玻璃中不應該含有之成分，以及不適合含有之成分進行說明。

除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等過渡金屬之陽離子，分別以單獨或是複合型態含有時，即便是少量含有仍會使玻璃著色，而會有吸收可見範圍中特定波長的光之性質，因此，特別是在使用可見範圍的波長之光學玻璃中，較佳為實質上不含有。

此外，Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be及Se的陽離子，近年來，被視為有害化學物質，而有避免使用之傾向，不僅是在玻璃的製造步驟，甚至在加工步驟以及到製品化後之廢棄處理上，都必須有因應環境對策上的措施。因此，就重視對環境上的影響之情況下，除了無法避免的混入之外，較佳為實質上不含有該等成分。 藉此，於光學玻璃中，可變成實質上不含有污染環境之物質。因此，即使不採取特別的環境對策上的措施，仍能製造、加工、及廢棄該光學玻璃。

此外，Sb雖然可作為消泡劑發揮功用，但近年其被視為會對環境造成損害之成分，故傾向在光學玻璃中不含有該成分，就此觀點而言，較佳為不含有Sb。

[製造方法]

本發明的光學玻璃之製造方法並無特別限定。例如能以下述方式製作出本發明之光學玻璃：將上述原料均勻地混合，使各成分在規定含有率之範圍內，再將製作而成的混合物放入石英坩堝或氧化鋁坩堝或鉑坩堝中進行初步熔融後，再放入鉑坩堝、鉑合金坩堝或銥坩堝中，於900℃至1200℃的溫度範圍下，熔融2小時至10小時，攪拌使其均質化並進行消泡等步驟後，降溫至850℃以下，接著進行最終階段的攪拌以去除紋路，再澆鑄於鑄模中，加以緩冷卻。

[物性]

本發明之光學玻璃係特徵在於部分色散比(θg,F)。因此，能夠獲得可高精確地補正色像差之光學玻璃。

部分色散比(θg,F)較佳為0.520以上，更佳為0.522以上，進而更佳為0.524以上。

再者，較佳為0.560以下，更佳為0.558以下，進而更佳為0.556以下。

此外，部分色散比(θg,F)是指根據日本光學玻璃工業會標準JOGIS01-2003進行測定所獲得之數值。

在此，對部分色散比(θg,F)及異常色散性(△θg,F)進行說明，之後，會對本發明光學玻璃的物性之特徵進行更詳細地說明。

首先，針對部分色散比(θg,F)進行說明。

部分色散比(θg,F)意指折射率的波長依存性之中，某2個波長領域之折射率的差之比，其如下述式(1)所示。

θg,F=(n_g-n_F)/(n_F-n_C)．．．．．．式(1)

在此，n_g表示g譜線(435.83nm)之折射率，n_F表示F譜線(486.13nm)之折射率，n_C表示C譜線(656.27nm)之折射率。

然後，將該部分色散比(θg,F)與阿貝數(νd)之關係描繪在XY座標圖上，若是一般的光學玻璃之情形，基本上會被描繪在稱為法線之直線上。法線意指以部分色散比(θg,F)為縱軸，阿貝數(νd)為橫軸而成的XY座標圖上(直角座標上)，將描繪了NSL7與PBM2之部分色散比以及阿貝數的2點加以連接，往右上方延伸之直線。作為法線基準之標準玻璃雖然會隨著每個光學玻璃製造商而有所不同，但各製造商幾乎都以同樣的傾斜度與截距來進行定義(NSL7與PBM2是小原股份有限公司製的光學玻璃，NSL7的阿貝數(νd)為60.5，部分色散比(θg,F)為0.5436，PBM2的阿貝數(νd)為36.3，部分色散比(θg,F)為0.5828)。

相對於這樣的部分色散比，異常色散性(△θg,F)係用來表示下述之物：部分色散比(θg,F)與阿貝數(νd)之描繪點在縱軸方向上與法線的相距程度。異常色散性(△θg,F)較大之玻璃所製成的光學元件在藍色附近的波長範圍中係具有能夠補正其他透鏡所產生的色像差之性質。

此外，中低色散領域(阿貝數為約55以上之領域)中，以往會有阿貝數(νd)越大，異常色散性(△θg,F)變得越大之傾向。甚至，有變得難以使磨耗度保持為420以下，並維持異常色散性為高數值之傾向。

經過本發明人等銳意研究，成功開發出相對於阿貝數(νd)之異常色散性(△θg,F)數值較高，且加工性良好之光學玻璃。

本發明之光學玻璃，除了具有高折射率(nd)之外亦具有低色散性(高阿貝數)。

本發明之光學玻璃中，折射率(nd)較佳為1.50至1.60。折射率(nd)較佳為1.50以上，更佳為1.51以上。此外，較佳為1.59以下，更佳為1.58以下。

本發明之光學玻璃中，阿貝數(νd)較佳為60至80。阿貝數較佳為62以上，更佳為64以上。此外，較佳為78以下，更佳為76以下。

此外，折射率及阿貝數，是指根據日本光學玻璃工業會標準JOGIS01-2003進行測定所獲得之數值。

以本發明之光學玻璃而言，磨耗度特別是以低值為佳，較佳為420以下。因此，能夠減少光學玻璃出現不必要的磨耗或損傷，易於進行對光學玻璃之研磨加工的處理，而可容易地進行研磨加工。

磨耗度更佳為415以下，進而更佳為410以下。

另一方面，若磨耗度過低，反而會有使研磨加工變得困難之傾向。因此，磨耗度較佳為200以上，更佳為210以上，進而更佳為220以上。

此外，磨耗度係意指根據「JOGIS10-1994光學玻璃之磨耗度測定方法」進行測定所獲得之數值。

本發明之光學玻璃係相對折射率的溫度係數(dn/dT)為低值。

更具體而言，本發明的光學玻璃之相對折射率的溫度係數係上限值較佳為+3.0×10^-6℃^-1，更佳為+2.0×10^-6℃^-1，再更佳為+1.0×10^-6℃^-1，進而更佳為0×10^-6℃^-1，且該相對折射率的溫度係數亦可為該上限值或較該上限值為更低(負值方面)之數值。

另一方面，本發明的光學玻璃之相對折射率的溫度係數係下限值較佳為-5.5×10^-6℃^-1，更佳為-4.5×10^-6℃^-1，進而更佳為-4.0×10^-6 ℃^-1，再進而更佳為-3.7×10^-6℃^-1，最佳為-3.0×10^-6℃^-1，且該相對折射率的溫度係數亦可為該下限值或較該下限值為更高(正值方面)之數值。

其中，相對折射率的溫度係數會變成負值的玻璃幾乎不為人知，使得對因溫度變化所造成的成像失焦等狀況進行補正之選擇變多。此外，相對折射率之溫度係數的絕對值較小之玻璃能夠更容易補正因溫度變化所引起的成像失焦等情況。因此，藉由使相對折射率之溫度係數設定於如此之範圍，能夠有助於補正因溫度變化所造成的成像失焦等。

本發明光學玻璃之相對折射率的溫度係數係指與光學玻璃在同樣溫度的空氣中之折射率(589.3nm)的溫度係數，係藉由將溫度從40℃變化至60℃時，1℃所對應之變化量(℃^-1)來表示。

[預成形體及光學元件]

本發明之光學玻璃能夠在各式各樣的光學元件及光學設計上發揮功用，但其中尤為理想者係由本發明之光學玻璃來形成預成形體，並對該預成形體使用研磨加工或是精密壓製成形等方法，來製作透鏡、或稜鏡、鏡子等光學元件。藉此，將該光學元件使用於相機或投影機等使可見光穿透光學元件之光學機器上時，能夠實現高精密且高精確的成像特性。在此，製造預成形體的方法並無特別限定，例如可使用日本特開平8-319124所記載之玻璃料塊的成形方法，或是亦可使用如日本特開平8-73229之光學玻璃的製造方法及製造裝置中所述，由熔融玻璃直接製造預成形體的方法，此外，亦可使用對由光學玻璃所形成的條材進行研削研磨等冷加工之製造方法。

此外，若是本發明之光學玻璃在幅度更大之溫度範圍下，能夠獲得所期望的成像特性等光學特性，而使用了本發明之光學玻璃可獲得更理想的預成形體及光學元件，故較佳。

[實施例]

作為本發明光學玻璃之實施例1至實施例47的玻璃組成(指以陽離子%表示或以陰離子%表示之莫耳%)、折射率(nd)、阿貝數(νd)、部分色散比(θg,F)、異常色散性(△θg,F)及磨耗度(Aa)，皆示於表1至表7。

以本發明實施例1至實施例47之光學玻璃而言，作為各成分的原料皆係選擇與其相符合之氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏燐酸化合物等一般氟燐酸鹽玻璃所使用的高純度原料，再將該等原料秤重並均勻地混合，成為如表1所示之各實施例的組成比例後，放入鉑坩堝中，依照玻璃組成之熔解難易度，以電爐在900℃至1200℃之溫度範圍下，熔解2小時至10小時，攪拌使其均質化並進行消泡等步驟後，降溫至850℃以下，再澆鑄於鑄模中，加以緩冷卻，而製作出玻璃。

在此，關於實施例1至實施例47及比較例1之光學玻璃的折射率(nd)、阿貝數(νd)及部分色散比(θg,F)，係根據日本光學玻璃工業會標準JOGIS01-2003而加以測定的。此外，作為本測定所使用的玻璃，以緩冷下降速度設為-25℃/hr為退火條件，並以退火爐進行處理。然後，依據所測定之阿貝數(νd)中之部分色散比(θg,F)的數值與測定出的部分色散比(θg,F)之數值間的差異，求得異常色散性(△θg,F)。

此外，磨耗度根據「JOGIS10-1994光學玻璃的磨耗度測定方法」加以測定。亦即，將大小為30×30×10mm之玻璃角板樣品，水平地放置在每分鐘旋轉60周之鑄鐵製平盤(250mmψ)上之距離中心點80mm的固定位置上，一邊垂直地施加9.8N(1kgf)的負重，一邊在5分鐘內穩定地供給研磨液供其磨擦，再測定研磨前後的樣品質量，求得磨耗質量，其中，該研磨液為在水20mL中添加#800(平均粒徑20μm)之研磨材料(氧化鋁質A研磨粒)10g而成。 再以同樣的方式，求得日本光學玻璃工業會所指定的標準樣品之磨耗質量，而磨耗度是藉由下述算式計算而得。

磨耗度={(樣品的磨耗質量/比重)/(標準樣品的磨耗質量/比重)}×100

實施例玻璃之相對折射率的溫度係數(dn/dT)係根據日本光學玻璃工業會標準JOGIS18-1994「光學玻璃之折射率的溫度係數之測定方法」所記載方法中之干涉法，對於波長為589.3nm的光，測定出在40℃至60℃下相對折射率的溫度係數之數值。

相對折射率的溫度係數之數值表示於表8中。

另一方面，比較例玻璃之組成及物性則表示於表9中。

如表1至表7所示，本發明實施例1至實施例47之光學玻璃不論何者，其折射率(nd)為1.50至1.60，阿貝數(νd)為60至80，θg,F值在0.52至0.56之範圍內。

此外，本發明實施例1至實施例47之光學玻璃係磨耗度在420以下，為容易進行研磨加工之玻璃。

如表8所示，可以得知本發明之光學玻璃，在使用於高溫環境下之車用光學機器或投影機等光學系統中，為一種能夠有助於補正因溫度變化所造成之成像特性失焦等情況之光學玻璃。

如表9所示，比較例之光學玻璃由於Ba²⁺的含量過多而使得磨耗度變得過高，且無法獲得本發明所期望的dn/dt數值。

Claims (3)

1. 一種光學玻璃，係：含有P⁵⁺、Al³⁺、Zn²⁺及選自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺所成群組中的至少1種之R²⁺作為陽離子成分，並含有O^2-及F^-作為陰離子成分；以陽離子%計，含有P⁵⁺為25%至40%、Al³⁺為8.0%至20%、Zn²⁺為8.73%至15%、Ba²⁺為0%至9.89%、Mg²⁺為0.0%至8.56%、以及R²⁺之合計含有率為37.03%至55.0%；以陰離子%計，含有O^2-為40%至70%、以及F^-為30%至60%；前述光學玻璃之折射率(nd)為1.53至1.60，阿貝數(νd)為65至75，磨耗度在420以下。
2. 如請求項1所記載之光學玻璃，其中相對折射率589.3nm的溫度係數40℃至60℃係在+2.0×10^-6℃^-1至-5.5×10^-6℃^-1之範圍內。
3. 一種光學元件，係由請求項1或2所記載之光學玻璃所構成。