TWI658021B - 光學玻璃、預成形體及光學元件 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可更廉價地獲得折射率及阿貝數於所需之範圍內並且部分分散比較小之玻璃的光學玻璃及光學元件。

本發明之光學玻璃以質量%計含有5.0~60.0%之SiO₂成分，Ta₂O₅成分之含量為20.0%以下，且部分分散比(θg，F)於與阿貝數(ν_d)之間，於ν_d≦25之範圍內滿足(-0.00160×ν_d+0.63460)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係，於ν_d>25之範圍內滿足(-0.00250×ν_d+0.65710)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係。

Description

光學玻璃、預成形體及光學元件

本發明係關於一種光學玻璃、預成形體及光學元件。

關於數位相機或視訊攝影機等之光學系統，雖然其大小不同，但包含被稱為像差之模糊。該像差分為單色像差與色像差，尤其是色像差強烈依存於光學系統所使用之透鏡之材料特性。

通常，色像差係將低分散之凸透鏡與高分散之凹透鏡組合而被修正，但該組合僅可修正紅色區域與綠色區域之像差，而留有藍色區域之像差。將該無法去除完之藍色區域之像差稱為二次光譜。為了修正二次光譜，必需進行參考藍色區域之g射線(435.835nm)之動向的光學設計。此時，使用部分分散比(θg，F)作為於光學設計所關注之光學特性之指標。於上述將低分散之透鏡與高分散之透鏡組合之光學系統中，藉由於低分散側之透鏡使用部分分散比較大之光學材料，於高分散側之透鏡使用部分分散比較小之光學材料，可良好地修正二次光譜。

部分分散比(θg，F)係由下式(1)表示。

θg，F=(n_g-n_F)/(n_F-n_C) (1)

於光學玻璃中，於表示短波長區域之部分分散性之部分分散比(θg，F)與阿貝數(ν_d)之間存在大致線性之關係。表示該關係之直線係於採用部分分散比為縱軸，採用阿貝數為橫軸之正交座標上，以連結對NSL7與PBM2之部分分散比及阿貝數進行作圖而得之2點的直線表 示，且被稱為正規線(參照圖1)。成為正規線之基準之正規玻璃亦根據每個光學玻璃製造商而不同，但各公司均以大致同等之斜率與截距進行定義。(NSL7與PBM2係Ohara股份有限公司製造之光學玻璃，PBM2之阿貝數(ν_d)為36.3，部分分散比(θg，F)為0.5828，NSL7之阿貝數(ν_d)為60.5，部分分散比(θg，F)為0.5436)。

此處，作為部分分散比較小之玻璃，例如已知有如專利文獻1~3所示之光學玻璃。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2008-297198號公報

[專利文獻2]國際公開第2001/072650號說明書

[專利文獻3]日本專利特開平10-265238號公報

然而，專利文獻1~3所揭示之玻璃因折射率(n_d)較低，且因阿貝數(ν_d)較高，故為低分散，因此並不適合用作上述修正二次光譜之透鏡。即，謀求兼具較小之部分分散比與高折射率及高分散之光學特性的光學玻璃。

又，為了減少光學玻璃之材料成本，較理想為構成光學玻璃之各種成分之原料費儘量廉價。又，為了減少光學玻璃之製造成本，較理想為原料之熔解性較高，即於更低溫度下熔解。然而，難以認為專利文獻1~3所記載之玻璃組合物係充分滿足該等各種要求者。

本發明係鑒於上述問題點而完成者，其目的在於更廉價地獲得折射率及阿貝數於所需之範圍內並且部分分散比較小之光學玻璃、或使用其之預成形體及光學元件。

本發明者等人為解決上述課題而反覆進行銳意試驗研究，結果發現，藉由併用SiO₂成分及Ta₂O₅成分且調整該等之含量，而使玻璃之部分分散比(θg，F)於與阿貝數(ν_d)之間具有所需之關係，且藉由減少Ta₂O₅成分之含量而減少玻璃之材料成本，從而完成本發明。具體而言，本發明提供如下所述者。

(1)一種光學玻璃，其以質量%計含有5.0~60.0%之SiO₂成分，Ta₂O₅成分之含量為20.0%以下，且部分分散比(θg，F)於與阿貝數(ν_d)之間，於ν_d≦25之範圍內滿足(-0.00160×ν_d+0.63460)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係，於ν_d>25之範圍內滿足(-0.00250×ν_d+0.65710)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係。

(2)如(1)記載之光學玻璃，其中以質量%計，ZrO₂成分為0~25.0%，Nb₂O₅成分為0~60.0%。

(3)如(1)或(2)記載之光學玻璃，其中質量比ZrO₂/Nb₂O₅為0.01以上。

(4)如(1)至(3)中任一項記載之光學玻璃，其中質量和ZrO₂+Nb₂O₅為25.0~65.0%。

(5)如(1)至(4)中任一項記載之光學玻璃，其中質量比Nb₂O₅/(Ta₂O₅+SiO₂)為0.30以上且3.00以下。

(6)如(1)至(5)中任一項記載之光學玻璃，其中以質量%計，TiO₂成分為0~20.0%，Li₂O成分為0~25.0%。

(7)如(1)至(6)中任一項記載之光學玻璃，其中質量比(Nb₂O₅+TiO₂)/(Ta₂O₅+ZrO₂+Li₂O)為10.00以下。

(8)如(1)至(7)中任一項記載之光學玻璃，其中質量比ZrO₂/(Nb₂O₅+TiO₂)為0.05以上。

(9)如(1)至(8)中任一項記載之光學玻璃，其中質量比TiO₂/(Nb₂O₅+Ta₂O₅)為0.01以上。

(10)如(1)至(9)中任一項記載之光學玻璃，其中質量和ZrO₂+Li₂O為5.0%以上且35.0%以下。

(11)如(1)至(10)中任一項記載之光學玻璃，其中以質量%計，Na₂O成分為0~30.0%，K₂O成分為0~15.0%。

(12)如(1)至(11)中任一項記載之光學玻璃，其中Rn₂O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K所組成之群中之1種以上)之質量和為30.0%以下。

(13)如(1)至(12)中任一項記載之光學玻璃，其中以質量%計，MgO成分為0~20.0%，CaO成分為0~20.0%，SrO成分為0~20.0%，BaO成分為0~20.0%，ZnO成分為0~30.0%。

(14)如(1)至(13)中任一項記載之光學玻璃，其中RO成分(式中，R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba、Zn所組成之群中之1種以上)之質量和為20.0%以下。

(15)如(1)至(14)中任一項記載之光學玻璃，其中以質量%計，Y₂O₃成分為0~10.0%，La₂O₃成分為0~10.0%，Gd₂O₃成分為0~10.0%，Yb₂O₃成分為0~10.0%。

(16)如(1)至(15)中任一項記載之光學玻璃，其中Ln₂O₃成分(式中，Ln為選自由Y、La、Gd、Yb所組成之群中之1種以上)之質量和為 20.0%以下。

(17)如(1)至(16)中任一項記載之光學玻璃，其中以質量%計，B₂O₃成分為0~30.0%，P₂O₅成分為0~10.0%，GeO₂成分為0~10.0%，Al₂O₃成分為0~15.0%，Ga₂O₃成分為0~15.0%，WO₃成分為0~20.0%，Bi₂O₃成分為0~20.0%，TeO₂成分為0~20.0%，Sb₂O₃成分為0~3.0%。

(18)如(1)至(17)中任一項記載之光學玻璃，其中以質量%計之ZrO₂成分、ZnO成分及Nb₂O₅成分之含量滿足ZrO₂+(ZnO/Nb₂O₅)≧3.00之關係。

(19)如(1)至(18)中任一項記載之光學玻璃，其中質量比(Ta₂O₅+SiO₂+ZnO)/Nb₂O₅為0.30以上。

(20)如(1)至(19)中任一項記載之光學玻璃，其具有1.75以上且2.00以下之折射率(nd)，且具有20以上且40以下之阿貝數(νd)。

(21)如(1)至(20)中任一項記載之光學玻璃，其中分光透過率顯示70%之波長(λ₇₀)為500nm以下。

(22)一種預成形體，其包含如(1)至(21)中任一項記載之光學玻璃，且係研磨加工用及/或精密加壓成形用。

(23)一種光學元件，其係將如(1)至(21)中任一項記載之光學玻璃進行研削及/或研磨而成。

(24)一種光學元件，其係將如(1)至(21)中任一項記載之光學玻璃進行精密加壓成形而成。

根據本發明，可更廉價地獲得折射率及阿貝數於所需之範圍內並且部分分散比較小之光學玻璃、或使用其之預成形體及光學元件。

圖1係表示部分分散比(θg，F)為縱軸且阿貝數(ν_d)為橫軸之正交座標中所表示之正規線的圖。

圖2係表示本案之實施例之玻璃之部分分散比(θg，F)與阿貝數(ν_d)之關係的圖。

本發明之光學玻璃以質量%計含有5.0~60.0%之SiO₂成分，Ta₂O₅成分之含量為20.0%以下，且部分分散比(θg，F)於與阿貝數(ν_d)之間，於ν_d≦25之範圍內滿足(-0.00160×ν_d+0.63460)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係，於ν_d>25之範圍內滿足(-0.00250×ν_d+0.65710)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係。藉由併用SiO₂成分及Ta₂O₅成分且調整該等之含量，而使玻璃之部分分散比(θg，F)於與阿貝數(ν_d)之間具有所需之關係。並且，藉由減少Ta₂O₅成分之含量而減少玻璃之材料成本。因此，可更廉價地獲得折射率及阿貝數於所需之範圍內並且部分分散比較小之光學玻璃、或使用其之預成形體及光學元件。

以下，對本發明之光學玻璃之實施形態詳細進行說明，但本發明並不受以下實施形態任何限定，可於本發明之目的之範圍內適當加以變更並實施。再者，關於說明重複之處，有適當省略說明之情形，但並不限定發明之宗旨。

[玻璃成分]

以下說明構成本發明之光學玻璃之各成分之組成範圍。於本說明書中無特別說明之情形時，各成分之含量全部係設為以相對於氧化 物換算組成之玻璃總質量之質量%表示者。此處，所謂「氧化物換算組成」，係於假設用作本發明之玻璃構成成分之原料之氧化物、複合鹽、金屬氟化物等於熔融時全部分解且轉化為氧化物之情形時，以該生成之氧化物之總質量設為100質量%而表示玻璃中所含有之各成分的組成。

<關於必需成分、任意成分>

SiO₂成分係玻璃形成氧化物，係用於形成玻璃之骨架之有用成分。即，藉由含有SiO₂成分5.0%以上，可使玻璃之網狀結構增加至可獲得穩定之玻璃之程度，因此可提高耐失透性。因此，SiO₂成分之含量較佳為以5.0%作為下限，更佳為以7.0%作為下限，進而較佳為以9.0%作為下限，進而較佳為以11.0%作為下限，進而較佳為以14.0%作為下限。

另一方面，藉由將SiO₂成分之含量設為60.0%以下，可抑制玻璃之折射率之降低。因此，SiO₂成分之含量較佳為以60.0%作為上限，更佳為以45.0%作為上限，進而較佳為以35.0%作為上限，進而較佳為以29.5%作為上限。

SiO₂成分可使用SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作為原料。

Ta₂O₅成分於含有超過0%之情形時，係可提高玻璃之折射率，可降低部分分散比，可提高可見光透過率，且可降低液相溫度之任意成分。

另一方面，藉由將Ta₂O₅成分之含量設為20.0%以下，可抑制由過量含有Ta₂O₅成分而導致之材料成本之上升，且可減少失透或條紋。因此，Ta₂O₅成分之含量較佳為以20.0%作為上限，更佳為以18.0%作為上限，進而較佳為以17.0%作為上限。

Ta₂O₅成分可使用Ta₂O₅等作為原料。

ZrO₂成分於含有超過0%之情形時，係可提高玻璃之折射率，且 可降低部分分散比之任意成分。再者，亦可不含有ZrO₂成分，但為了容易獲得具有高折射率與較低部分分散比之玻璃，關於ZrO₂成分之含量，可含有較佳為超過0%，更佳為超過1.0%，進而較佳為超過2.5%，進而較佳為超過4.0%，進而較佳為超過5.0%，進而較佳為超過6.5%，進而較佳為超過8.0%。

另一方面，藉由將ZrO₂成分之含量設為25.0%以下，可降低玻璃之液相溫度，提高耐失透性。又，可抑制玻璃轉移點之上升。因此，ZrO₂成分之含量較佳為25.0%以作為上限，更佳為以22.0%作為上限，進而較佳為以18.0%作為上限，進而較佳為以15.0%作為上限，進而較佳為以12.0%作為上限，進而較佳為以9.3%作為上限。

ZrO₂成分可使用ZrO₂、ZrF₄等作為原料。

Nb₂O₅成分於含有超過0%之情形時，係可提高玻璃之折射率，可降低阿貝數，且可降低部分分散比之任意成分。因此，Nb₂O₅成分可含有較佳為超過0%，更佳為超過5.0%，進而較佳為超過10.0%，進而較佳為超過21.0%。

另一方面，藉由將Nb₂O₅成分之含量設為60.0%以下，玻璃之液相溫度降低，因此可獲得耐失透性較高之光學玻璃。又，藉此，可使玻璃之可見光透過率不易變差，且可減少曝曬作用(solarization)。因此，Nb₂O₅成分之含量較佳為以60.0%作為上限，更佳為以55.0%作為上限，進而較佳為以52.0%作為上限。

Nb₂O₅成分可使用Nb₂O₅等作為原料。

ZrO₂成分之含量相對於Nb₂O₅成分之含量之比率(質量比)較佳為0.01以上。藉由增大該比率，可減小部分分散比，且可減少曝曬作用。因此，質量比ZrO₂/Nb₂O₅較佳為以0.01作為下限，更佳為以0.05作為下限，進而較佳為以0.09作為下限，進而較佳為以0.15作為下限。

另一方面，就更為提高耐失透性，且提高玻璃原料之熔解性之觀點而言，關於該比率之上限，可較佳為以1.00作為上限，更佳為以0.50作為上限，進而較佳為以0.30作為上限。

ZrO₂成分及Nb₂O₅成分之含量之和較佳為25.0~65.0%。

尤其是藉由將該和設為25.0%以上，可減小玻璃之部分分散比，且可減小阿貝數。因此，質量和(ZrO₂+Nb₂O₅)較佳為以25.0%作為下限，更佳為以30.0%作為下限，進而較佳為以35.0%作為下限，進而較佳為以40.0%作為下限，進而較佳為以46.0%作為下限。

另一方面，藉由將該和設為65.0%，可提高玻璃之耐失透性，且可減少曝曬作用。因此，質量和(ZrO₂+Nb₂O₅)較佳為以65.0%作為上限，更佳為以62.0%作為上限，進而較佳為以60.0%作為上限。

Nb₂O₅成分之含量相對於Ta₂O₅成分及SiO₂成分之含量之和之比率(質量比)較佳為0.30以上且3.00以下。

尤其是藉由將該比率設為0.30以上，而增加作為降低部分分散比之成分的Nb₂O₅成分之含量，因此可更為減小部分分散比。因此，質量比Nb₂O₅/(Ta₂O₅+SiO₂)較佳為以0.30作為下限，更佳為以0.55作為下限，更佳為以0.75作為下限，進而較佳為以1.00作為下限，進而較佳為以1.20作為下限。

另一方面，藉由將該比率設為3.00以下，可更為提高玻璃之耐失透性。因此，質量比Nb₂O₅/(Ta₂O₅+SiO₂)較佳為以3.00作為上限，更佳為以2.80作為上限，進而較佳為以2.50作為上限。

TiO₂成分於含有超過0%之情形時，係可提高玻璃之折射率，可降低阿貝數，且可提高耐失透性之任意成分。因此，TiO₂成分可較佳為以超過0%作為下限，更佳為以0.5%作為下限，進而較佳為以0.7%作為下限，進而較佳為以1.0%作為下限而含有。

另一方面，藉由將TiO₂成分之含量設為20.0%以下，可減少玻璃 之著色，因此可使可見光透過率不易變差。又，藉此，可抑制部分分散比之上升。因此，TiO₂成分之含量較佳為以20.0%作為上限，更佳為以15.0%作為上限，進而較佳為以13.0%作為上限，進而較佳為以10.0%作為上限，進而較佳為以7.5%作為上限，進而較佳為以4.5%作為上限，進而較佳為以3.3%作為上限。

TiO₂成分可使用TiO₂等作為原料。

Li₂O成分於含有超過0%之情形時，係可降低玻璃之部分分散比，降低液相溫度，且降低玻璃轉移點之任意成分。因此，Li₂O成分可較佳為超過0%，更佳為超過1.0%，進而較佳為超過2.5%，進而較佳為超過3.0%，進而較佳為以5.8%作為下限而含有。

另一方面，藉由將Li₂O成分之含量設為25.0%以下，可減少由過量含有Li₂O成分而導致之玻璃之失透。又，可提高再加熱時之耐失透性，因此可提高玻璃之加壓成形性。因此，Li₂O成分之含量較佳為以25.0%作為上限，更佳為以20.0%作為上限，進而較佳為以15.0%作為上限，進而較佳為以11.0%作為上限。

Li₂O成分可使用Li₂CO₃、LiNO₃、LiF等作為原料。

Nb₂O₅成分及TiO₂成分之合計含量相對於Ta₂O₅成分、ZrO₂成分及Li₂O成分之合計含量之比率(質量比)較佳為10.00以下。藉此，可減小部分分散比。因此，質量比(Nb₂O₅+TiO₂)/(Ta₂O₅+ZrO₂+Li₂O)較佳為以10.00作為上限，更佳為以8.00作為上限，進而較佳為以6.00作為上限，進而較佳為以4.00作為上限，進而較佳為以3.10作為上限。

另一方面，就可提高玻璃之折射率，降低阿貝數之觀點而言，該比率可較佳為以超過0作為下限，更佳為以0.50作為下限，進而較佳為以0.80作為下限。

ZrO₂成分之含量相對於TiO₂成分及Nb₂O₅成分之合計含量之比率(質量比)較佳為0.05以上。藉此，ZrO₂相對於導致高分散之Nb₂O₅或 TiO₂之含量的比率成為特定之範圍內，因此可兼顧較低之阿貝數與較低之部分分散比。因此，質量比ZrO₂/(Nb₂O₅+TiO₂)較佳為以0.05作為下限，更佳為以0.08作為下限，進而較佳為以0.10作為下限，進而較佳為以0.15作為下限。

另一方面，就提高玻璃之耐失透性之觀點而言，該比率可較佳為以0.30作為上限，更佳為以0.20作為上限，進而較佳為以0.15作為上限。

TiO₂成分之含量相對於Nb₂O₅成分及Ta₂O₅成分之合計含量之比率(質量比)較佳為0.01以上。尤其是於含有較多ZrO₂成分之態樣中，藉由含有相對於Nb₂O₅成分及Ta₂O₅成分為特定量以上之TiO₂成分，可提高玻璃之耐失透性，且可減小阿貝數。因此，質量比TiO₂/(Nb₂O₅+Ta₂O₅)較佳為以0.01作為下限，更佳為以0.05作為下限，進而較佳為以0.08作為下限，進而較佳為以0.10作為下限，進而較佳為以0.13作為下限。

另一方面，就提高玻璃之可見光透過率或部分分散比之觀點而言，該比率可較佳為以0.30作為上限，更佳為以0.25作為上限，進而較佳為以0.20作為上限。

ZrO₂成分及Li₂O成分之含量之和較佳為5.0%以上且35.0%以下。

尤其是藉由將該和設為5.0%以上，而即便於尤其是Ta₂O₅成分之含量較少之態樣中亦可減小部分分散比，因此可對具有所需之較小部分分散比之玻璃容易地謀求材料成本之減少。因此，質量和(ZrO₂+Li₂O)較佳為以5.0%作為下限，更佳為以8.0%作為下限，進而較佳為以10.0%作為下限，進而較佳為以12.0%作為下限。

另一方面，藉由將該和設為35.0%，可提高玻璃之耐失透性。因此，質量和(ZrO₂+Li₂O)較佳為以35.0%作為上限，更佳為以30.0%作為上限，進而較佳為以25.0%作為上限，進而較佳為以20.0%作為上 限。

Na₂O成分於含有超過0%之情形時，係可降低玻璃之部分分散比，可提高化學耐久性、尤其是耐水性，且可降低玻璃轉移點之任意成分。因此，Na₂O成分之含量可較佳為以超過0%作為下限，更佳為以1.0%作為下限，進而較佳為以2.1%作為下限。

另一方面，藉由將Na₂O成分之含量設為30.0%以下，可抑制玻璃之部分分散比之上升。又，可減少由過量含有Na₂O成分而導致之玻璃之失透，可提高玻璃之加壓成形性，且提高化學耐久性。因此，Na₂O成分之含量較佳為以30.0%作為上限，更佳為以25.0%作為上限，進而較佳為以20.0%作為上限，進而較佳為以18.0%作為上限，進而較佳為以15.0%作為上限。

Na₂O成分可使用Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆等作為原料。

K₂O成分於含有超過0%之情形時，係可降低玻璃轉移點之任意成分。

另一方面，藉由將K₂O成分之含量設為15.0%以下，可減少由過量含有K₂O成分而導致之玻璃之失透。又，可提高再加熱時之耐失透性，因此可提高玻璃之加壓成形性。因此，K₂O成分之含量較佳為以15.0%作為上限，更佳為以10.0%作為上限，進而較佳為以5.0%作為上限。

K₂O成分可使用K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等作為原料。

Rn₂O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K所組成之群中之1種以上)之合計含量(質量和)較佳為30.0%以下。藉此，可提高玻璃之耐失透性，且可提高化學耐久性，減少高濕度下之起霧。因此，Rn₂O成分之合計含量較佳為以30.0%作為上限，更佳為以20.0%作為上限，進而較佳為以16.0%作為上限。

另一方面，就更為提高再加熱時之耐失透性之觀點而言，Rn₂O成分之合計含量可較佳為以超過0%作為下限，更佳為以5.0%作為下限，進而較佳為以8.0%作為下限。

MgO成分係於含有超過0%之情形時可降低玻璃之熔融溫度之任意成分。CaO成分、SrO成分及BaO成分係於含有超過0%之情形時可降低玻璃之液相溫度，提高耐失透性之任意成分。其中BaO成分亦為於含有超過0%之情形可降低玻璃之部分分散比之成分。

另一方面，藉由將MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO之含量分別設為20.0%以下，可抑制折射率之降低，且可提高玻璃之耐失透性。又，藉由將MgO成分及CaO成分之含量分別設為20.0%以下，亦可提高玻璃之化學耐久性。

因此，MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO之含量分別較佳為以20.0%作為上限，更佳為以10.0%作為上限，進而較佳為以5.0%作為上限。

MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分可使用MgO、MgCO₃、MgF₂、CaCO₃、CaF₂、Sr(NO₃)₂、SrF₂、BaCO₃、Ba(NO₃)₂等作為原料。

ZnO成分於含有超過0%之情形時，係可降低玻璃之液相溫度，且可降低玻璃轉移點之任意成分。

另一方面，藉由將ZnO成分之含量設為30.0%以下，可獲得所需之高折射率，並且可提高玻璃之化學耐久性。因此，ZnO成分之含量較佳為以30.0%作為上限，更佳為以20.0%作為上限，進而較佳為以10.0%作為上限。

ZnO成分可使用ZnO、ZnF₂等作為原料。

RO成分(R為選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn之1種以上)之合計含量(質量和)較佳為40.0%以下。藉此，可抑制玻璃之耐失透性變差，且 可抑制折射率降低。因此，RO成分之合計含量較佳為以20.0%作為上限，更佳為以未達10.0%作為上限，進而較佳為以未達5.0%作為上限，進而較佳為以未達2.0%作為上限。

Y₂O₃成分、La₂O₃成分、Gd₂O₃成分及Yb₂O₃成分於含有超過0%之情形時，係可提高玻璃之折射率，且可提高耐失透性之任意成分。

另一方面，藉由將Y₂O₃成分、La₂O₃成分、Gd₂O₃成分及Yb₂O₃成分各自之含量設為10.0%以下，可提高玻璃之耐失透性，且可使玻璃之分散不易降低。因此，Y₂O₃成分、La₂O₃成分、Gd₂O₃成分及Yb₂O₃成分各自之含量較佳為以10.0%作為上限，更佳為以5.0%作為上限，進而較佳為以3.0%作為上限。

Y₂O₃成分、La₂O₃成分、Gd₂O₃成分及Yb₂O₃成分可使用Y₂O₃、YF₃、La₂O₃、La(NO₃)₃‧XH₂O(X為任意之整數)、Gd₂O₃、GdF₃、Yb₂O₃等作為原料。

Ln₂O₃成分(式中，Ln為選自由La、Gd、Y、Yb所組成之群中之1種以上)之合計含量(質量和)較佳為20.0%以下。藉此，可抑制玻璃之分散之降低，並且可提高玻璃之耐失透性。因此，Ln₂O₃成分之含量之和較佳為以20.0%作為上限，更佳為以10.0%作為上限，進而較佳為以4.0%作為上限。

B₂O₃成分於含有超過0%之情形時，係可形成更多玻璃之骨架之任意成分。

另一方面，藉由將B₂O₃成分之含量設為30.0%以下，可抑制玻璃之折射率降低，且可抑制可見光透過率變差。又，可提高玻璃之加壓成形性。因此，B₂O₃成分之含量較佳為以30.0%作為上限，更佳為以15.0%作為上限，進而較佳為以8.0%作為上限，進而較佳為以4.0%作為上限。

B₂O₃成分可使用H₃BO₃、Na₂B₄O₇、Na₂B₄O₇‧10H₂O、BPO₄等作 為原料。

P₂O₅成分於含有超過0%之情形時，係可提高玻璃之穩定性之任意成分。

另一方面，藉由將P₂O₅成分之含量設為10.0%以下，可減少由過量含有P₂O₅成分而導致之失透。因此，P₂O₅成分之含量較佳為以10.0%作為上限，更佳為以5.0%作為上限，進而較佳為以3.0%作為上限。

P₂O₅成分可使用Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等作為原料。

GeO₂成分於含有超過0%之情形時，係可提高玻璃之折射率，可減少成形時之失透之任意成分。

另一方面，藉由將GeO₂成分之含量設為10.0%以下，可減少昂貴之GeO₂成分之使用量，因此可減少玻璃之材料成本。因此，GeO₂成分之含量較佳為以10.0%作為上限，更佳為以5.0%作為上限，進而較佳為以3.0%作為上限。

GeO₂成分可使用GeO₂等作為原料。

Al₂O₃成分及Ga₂O₃成分於含有超過0%之情形時，係可改善玻璃之化學耐久性之任意成分。

另一方面，藉由將該等成分之含量分別設為15.0%以下，可提高玻璃之耐失透性。因此，Al₂O₃成分及Ga₂O₃成分之含量分別較佳為以15.0%作為上限，更佳為以10.0%作為上限，進而較佳為以5.0%作為上限。

Al₂O₃成分及Ga₂O₃成分可使用Al₂O₃、Al(OH)₃、AlF₃、Ga₂O₃、Ga(OH)₃等作為原料。

WO₃成分於含有超過0%之情形時，係可提高玻璃之折射率，可降低阿貝數，且可降低液相溫度之任意成分。

另一方面，藉由將WO₃成分之含量設為20.0%以下，可使玻璃之部分分散比不易上升，且可提高可見光透過率。因此，WO₃成分之含量較佳為以20.0%作為上限，更佳為以10.0%作為上限，進而較佳為以5.0%作為上限。

WO₃成分可使用WO₃等作為原料。

Bi₂O₃成分及TeO₂成分於含有超過0%之情形時，係可提高玻璃之折射率，且可降低玻璃轉移點之任意成分。

另一方面，藉由將Bi₂O₃成分及TeO₂成分各自之含量設為20.0%以下，可減少玻璃之著色，可抑制可見光透過率變差。尤其是藉由將Bi₂O₃成分之含量設為20.0%以下，可使玻璃之部分分散比不易上升。因此，Bi₂O₃成分及TeO₂成分各自之含量較佳為以20.0%作為上限，更佳為以10.0%作為上限，進而較佳為以5.0%作為上限。

Bi₂O₃成分及TeO₂成分可使用Bi₂O₃、TeO₂等作為原料。

Sb₂O₃成分於含有超過0%之情形時，係可促進玻璃之消泡，且可使玻璃澄清之任意成分。

另一方面，藉由將Sb₂O₃成分之含量設為3.0%以下，可於玻璃熔融時使過度之發泡不易產生，可抑制Sb₂O₃成分與熔解設備(尤其是Pt等貴金屬)之合金化。因此，Sb₂O₃成分之含量較佳為以3.0%作為上限，更佳為以2.0%作為上限，進而較佳為以1.0%作為上限。但於重視光學玻璃之環境上之影響之情形時，較佳為不含有Sb₂O₃成分。

Sb₂O₃成分可使用Sb₂O₃、Sb₂O₅、Na₂H₂Sb₂O₇‧5H₂O等作為原料。

再者，使玻璃澄清並進行消泡之成分並不限定於上述Sb₂O₃成分，可使用玻璃製造領域中公知之澄清劑、消泡劑或該等之組合。

本發明之光學玻璃較佳為以質量%計之ZrO₂成分、ZnO成分及Nb₂O₅成分之含量滿足ZrO₂+(ZnO/Nb₂O₅)≧3.00之關係。藉此，可更 為減小部分分散比。因此，ZrO₂+(ZnO/Nb₂O₅)之值較佳為以3.00作為下限，更佳為以5.00作為下限，進而較佳為以6.00作為下限。

另一方面，該值可較佳為以15.00作為上限，更佳為以12.00作為上限，進而較佳為以10.00作為上限。

Ta₂O₅成分、SiO₂成分及ZnO成分之合計含量相對於Nb₂O₅成分之含量之比率(質量比)較佳為0.30以上。藉此，可提高耐失透性，且可更為減小部分分散比。因此，質量比(Ta₂O₅+SiO₂+ZnO)/Nb₂O₅較佳為以0.30作為下限，更佳為以0.40作為下限，進而較佳為以0.50作為下限，進而較佳為以0.567作為下限。

另一方面，該質量比可較佳為以1.50作為上限，更佳為以1.20作為上限，進而較佳為以1.00作為上限。

<關於不應含有之成分>

繼而，對於本發明之光學玻璃中不應含有之成分、及不佳為含有之成分進行說明。

可於無損本案發明之玻璃之特性之範圍內，根據需要添加未於上文說明之其他成分。但除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各過渡金屬成分具有即便於分別單獨或複合而少量含有之情形時，玻璃亦會著色而吸收可見光區域之特定波長，由此使可見光透過率降低之性質，因此尤其是於使可見光區域之波長透過之光學玻璃中，較佳為實質上不含有該等。

又，PbO等鉛化合物及As₂O₃等砷化合物係環境負荷較高之成分，因此較理想為實質上不含有，即，除不可避免之混入外一概不含有。

進而，Th、Cd、Tl、Os、Be、及Se之各成分近年來有作為有害之化學物質而節制使用之傾向，於使用之情形時，不僅玻璃之製造步 驟，至加工步驟、及製品化後之處理亦必需環境對策上之措施。因此，於重視環境上之影響之情形時，較佳為實質上不含有該等。

本發明之玻璃組合物由於其組成係以相對於氧化物換算組成之玻璃總質量之質量%表示，因此無法直接表示為莫耳%之記載，但於本發明中，存在於滿足所要求之各種特性之玻璃組合物中之各成分之利用莫耳%表示的組成以氧化物換算組成計大致取下述之值。

SiO₂成分 10.0~70.0莫耳%

以及Ta₂O₅成分 0~10.0莫耳%

ZrO₂成分 0~30.0莫耳%

Nb₂O₅成分 0~30.0莫耳%

TiO₂成分 0~35.0莫耳%

Li₂O成分 0~50.0莫耳%

Na₂O成分 0~40.0莫耳%

K₂O成分 0~25.0莫耳%

MgO成分 0~50.0莫耳%

CaO成分 0~40.0莫耳%

SrO成分 0~25.0莫耳%

BaO成分 0~20.0莫耳%

ZnO成分 0~40.0莫耳%

Y₂O₃成分 0~8.0莫耳%

La₂O₃成分 0~5.0莫耳%

Gd₂O₃成分 0~5.0莫耳%

Yb₂O₃成分 0~5.0莫耳%

B₂O₃成分 0~50.0莫耳%

P₂O₅成分 0~10.0莫耳%

GeO₂成分 0~10.0莫耳%

Al₂O₃成分 0~25.0莫耳%

Ga₂O₃成分 0~7.0莫耳%

WO₃成分 0~15.0莫耳%

Bi₂O₃成分 0~7.0莫耳%

TeO₂成分 0~20.0莫耳%

Sb₂O₃成分 0~2.0莫耳%

[製造方法]

本發明之光學玻璃例如係以下述方式進行製作。即，將上述原料以各成分成為特定含量範圍內之方式均勻地混合，將製作之混合物投入至鉑坩堝、石英坩堝或氧化鋁坩堝，進行粗熔融後，放入至金坩堝、鉑坩堝、鉑合金坩堝或銥坩堝，於1100~1400℃之溫度範圍內進行3~5小時熔融，進行攪拌均質化並進行消泡等，之後使溫度下降至1000~1300℃後，進行最終攪拌，去除條紋，澆鑄於模具中並進行緩冷卻，藉此進行製作。

<物性>

本發明之光學玻璃具有較低之部分分散比(θg，F)。更具體而言，本發明之光學玻璃之部分分散比(θg，F)於與阿貝數(ν_d)之間，於ν_d≦25之範圍內滿足(-0.00160×ν_d+0.63460)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係，於ν_d>25之範圍內滿足(-0.00250×ν_d+0.65710)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係。藉此，可獲得具有高分散並且具有較低部分分散比之光學玻璃，因此，可減少由該光學玻璃形成之光學元件之色像差。

此處，ν_d≦25之光學玻璃之部分分散比(θg，F)之下限較佳為(-0.00160×ν_d+0.63460)，更佳為(-0.00160×ν_d+0.63660)，進而較佳為(-0.00160×ν_d+0.63860)。

又，ν_d>25之光學玻璃之部分分散比(θg，F)之下限較佳為(-0.00250×ν_d+0.65710)，更佳為(-0.00250×ν_d+0.65910)，進而較佳為(-0.00250×ν_d+0.66110)。

另一方面，關於光學玻璃之部分分散比(θg，F)之上限，就ν_d>25及ν_d≦25之光學玻璃兩者而言，較佳為(-0.00421×ν_d+0.72070)，更佳為(-0.00421×ν_d+0.71970)，進而較佳為(-0.00421×ν_d+0.71870)。

再者，尤其是於阿貝數(ν_d)較小之區域中，通常之玻璃之部分分散比為高於正規線之值，通常之玻璃之部分分散比與阿貝數(ν_d)之關係係以曲線表示。然而，難以近似該曲線，因此於本發明中，使用以ν_d=25為界而具有不同斜率之直線表示部分分散比低於通常之玻璃。

又，本發明之光學玻璃較佳為具有特定之折射率及分散(阿貝數)。更具體而言，本發明之光學玻璃之折射率(n_d)較佳為以1.75作為下限，更佳為以1.77作為下限，進而較佳為以1.78作為下限。另一方面，本發明之光學玻璃之折射率(n_d)之上限可較佳為2.00以下，更佳為1.95以下，進而較佳為1.90以下。又，本發明之光學玻璃之阿貝數(ν_d)較佳為以40作為上限，更佳為以35作為上限，進而較佳為以30作為上限。另一方面，本發明之光學玻璃之阿貝數(ν_d)之下限並無特別限定，可較佳為20以上，更佳為23以上，進而較佳為25以上。藉此，光學設計之自由度擴大，進而即便謀求元件之薄型化，亦可獲得較大之光之折射量。

又，本發明之光學玻璃較佳為著色較少且可見光透過率較高。尤其是本發明之光學玻璃若以玻璃之透過率進行表示，則於厚度10mm之樣品顯示分光透過率70%之波長(λ₇₀)為500nm以下，更佳為460nm以下，進而較佳為420nm以下。又，關於本發明之光學玻璃，於厚度10mm之樣品顯示分光透過率5%之波長(λ₅)為440nm以下，更佳為400nm以下，進而較佳為380nm以下。藉此，玻璃之吸收端變得位 於紫外區域之附近，可提高玻璃對較可見光區域之範圍更廣之波長之光的透過率，藉此減少著色，因此可較佳地使用該光學玻璃作為使可見光透過而修正二次光譜的光學元件之材料。

又，本發明之光學玻璃之曝曬作用較佳為5.0%以下。藉此，組裝有光學玻璃之機器即便長期使用，亦不易導致色彩平衡變差，因此可持續更長時間進行高精度之二次光譜之修正。尤其是使用溫度越高，曝曬作用變得越大，因此於車載用等於高溫下使用之情形時，本發明之光學玻璃特別有效。因此，本發明之光學玻璃之曝曬作用較佳為以5.0%作為上限，更佳為以4.5%作為上限，進而較佳為以4.0%作為上限。再者，本說明書中所謂「曝曬作用」，係表示對玻璃照射紫外線之情形時於450nm下之分光透過率之劣化量者，具體而言，係藉由依據日本光學玻璃工業會標準JOGIS04-1994「光學玻璃之曝曬作用之測定方法」，分別測定照射高壓水銀燈之光之前後之分光透過率而求出。

[預成形體及光學元件]

可使用例如再加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加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、或藉由公知之浮起成形等而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上述方法。

以上述方式製作之玻璃成形體可用於各種光學元件及光學設計。尤其是本發明之光學玻璃較佳為用於透鏡或稜鏡等光學元件之用途。藉此，可減少設置有光學元件之光學系統之透過光之由色像差引起之色暈。因此，於將該光學元件用於相機之情形時，可更準確地捕 捉拍攝對象物，於將該光學元件用於投影儀之情形時，可將所需之影像更高清地進行投影。

[實施例]

將本發明之實施例(No.1~No.27)及比較例(No.A)之組成、以及折射率(n_d)、阿貝數(ν_d)、部分分散比(θg，F)、曝曬作用、以及分光透過率顯示5%及70%之波長(λ₅、λ₇₀)示於表1~表4。再者，以下之實施例僅以例示為目的，本發明並不僅限定於該等實施例。

本發明之實施例及比較例之玻璃均係選定作為各成分之原料各自適合之氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、氫氧化物、偏磷酸化合物等通常之光學玻璃所使用之高純度原料，以成為表中所示之各實施例及比較例之組成之比例的方式進行稱量，並均勻混合後，投入至鉑坩堝，根據玻璃組成之熔融難易度，於電爐中於1100~1400℃之溫度範圍內熔解3~5小時，進行攪拌均質化並進行消泡等後，使溫度下降至1000~1300℃，進行攪拌均質化後澆鑄至模具中，進行緩冷卻而製作玻璃。

實施例及比較例之玻璃之折射率、阿貝數及部分分散比係基於日本光學玻璃工業會標準JOGIS01-2003進行測定。並且，針對所求出之阿貝數及部分分散比之值，求出關係式(θg，F)=-a×ν_d+b中斜率a為0.00160、0.00250、0.00421時之截距b。再者，本測定所使用之玻璃係使用將緩冷卻降溫速度設為-25℃/hr，利用緩冷卻爐進行處理而成者。

實施例及比較例之玻璃之可見光透過率係依據日本光學玻璃工業會標準JOGIS02-²⁰⁰³進行測定。再者，於本發明中，藉由測定玻璃之可見光透過率，而求出玻璃之著色之有無與程度。具體而言，針對厚度10±0.1mm之對面平行研磨品，依據JISZ8722測定200~800nm之分光透過率，而求出λ₅(透過率5%時之波長)及λ₇₀(透過率70%時之波 長)。

實施例及比較例之玻璃之曝曬作用係依據日本光學玻璃工業會標準JOGIS04-¹⁹⁹⁴「光學玻璃之曝曬作用之測定方法」，測定光照射前後之波長450nm之光透過率的變化(%)。此處，光之照射係藉由將光學玻璃試樣加熱至150℃，使用超高壓水銀燈，照射波長450nm之光3小時而進行。

如表中所示，實施例之光學玻璃之阿貝數(ν_d)超過25，且部分分散比(θg，F)為(-0.00421×ν_d+0.72070)以下，更詳細而言，為(-0.00421×ν_d+0.71769)以下。

一方面，於實施例中獲得之光學玻璃之部分分散比(θg，F)之下限為(-0.00250×ν_d+0.65710)以上。因此，可知本發明之實施例之光學玻璃之部分分散比(θg，F)於所需之範圍內。

另一方面，比較例(No.A)之玻璃雖ν_d>25，但部分分散比(θg，F)超過(-0.00421×ν_d+0.72070)。

因此，可知實施例之光學玻璃與比較例之玻璃相比，於與阿貝數之關係中部分分散比較小。

又，實施例之光學玻璃之λ₇₀(透過率70%時之波長)均為500nm以下，更詳細而言，為420nm以下。又，本發明之實施例之光學玻璃之λ₅(透過率5%時之波長)均為440nm以下，更詳細而言，為360nm以下。因此，可知本發明之實施例之光學玻璃不易著色，可見光之透過性較高。

又，實施例之光學玻璃之折射率(n_d)均為1.75以上，更詳細而言，為1.79以上，並且該折射率(n_d)為2.00以下，更詳細而言，為1.90以下，為所需之範圍內。

又，實施例之光學玻璃之阿貝數(ν_d)均為20以上，更詳細而言，為25以上，並且該阿貝數(ν_d)為40以下，更詳細而言，為30以下，為所需之範圍內。

因此，可知本發明之實施例之光學玻璃之折射率(n_d)及阿貝數(ν_d)於所需之範圍內，並且可見光線之透過率較高，著色較少，且色像差較小。

進而，本發明之實施例之光學玻璃之曝曬作用均為5.0%以下，更詳細而言，為4.5%以下，而亦可知由長時間照射紫外線所導致之光學玻璃之曝曬作用減少。

以上，以例示之目的詳細地說明了本發明，但應理解本實施例之目的僅為例示，業者可不偏離本發明之思想及範圍而進行較多變 更。

Claims (22)

1. 一種光學玻璃，其以質量%計含有11.0~45.0%之SiO₂成分、及10.0~60.0%之Nb₂O₅成分，Ta₂O₅成分之含量為17.0%以下，TiO₂成分之含量為5.709%以下，質量比TiO₂/(Nb₂O₅+Ta₂O₅)為0.123以下，質量比(Ta₂O₅+SiO₂+ZnO)/Nb₂O₅為0.567以上，且部分分散比(θg，F)與阿貝數(ν_d)之間，於ν_d≦25之範圍滿足(-0.00160×ν_d+0.63460)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係，於ν_d>25之範圍滿足(-0.00250×ν_d+0.65710)≦(θg，F)≦(-0.00421×ν_d+0.72070)之關係。
2. 如請求項1之光學玻璃，其中質量比Nb₂O₅/(Ta₂O₅+SiO₂)為0.30以上且3.00以下。
3. 如請求項1之光學玻璃，其中質量比TiO₂/(Nb₂O₅+Ta₂O₅)為0.01以上。
4. 如請求項1之光學玻璃，其中以質量%計，另含ZrO₂成分0~25.0%，Li₂O成分0~25.0%，ZnO成分0~30.0%。
5. 如請求項4之光學玻璃，其中質量比ZrO₂/Nb₂O₅為0.01以上。
6. 如請求項4之光學玻璃，其中質量和ZrO₂+Nb₂O₅為25.0~65.0%。
7. 如請求項4之光學玻璃，其中質量比(Nb₂O₅+TiO₂)/(Ta₂O₅+ZrO₂+Li₂O)為10.00以下。
8. 如請求項4之光學玻璃，其中質量比ZrO₂/(Nb₂O₅+TiO₂)為0.05以上。
9. 如請求項4之光學玻璃，其中質量和ZrO₂+Li₂O為5.0%以上且35.0%以下。
10. 如請求項4之光學玻璃，其中以質量%計，ZrO₂成分、ZnO成分及Nb₂O₅成分之含量滿足ZrO₂+(ZnO/Nb₂O₅)≧3.00之關係。
11. 如請求項1之光學玻璃，其中以質量%計，另含Li₂O成分0~25.0%，Na₂O成分0~30.0%，K₂O成分0~15.0%。
12. 如請求項11之光學玻璃，其中選自由Li₂O成分、Na₂O成分、K₂O成分所組成之群中之1種以上之質量和為30.0%以下。
13. 如請求項1之光學玻璃，其中以質量%計，另含MgO成分0~20.0%，CaO成分0~20.0%，SrO成分0~20.0%，BaO成分0~20.0%，ZnO成分0~30.0%。
14. 如請求項13之光學玻璃，其中選自由MgO成分、CaO成分、SrO成分、BaO成分、ZnO成分所組成之群中之1種以上之質量和為20.0%以下。
15. 如請求項1之光學玻璃，其中以質量%計，另含Y₂O₃成分0~10.0%，La₂O₃成分0~10.0%，Gd₂O₃成分0~10.0%，Yb₂O₃成分0~10.0%。
16. 如請求項15之光學玻璃，其中選自由Y₂O₃成分、La₂O₃成分、Gd₂O₃成分、Yb₂O₃成分所組成之群中之1種以上之質量和為20.0%以下。
17. 如請求項1之光學玻璃，其中以質量%計，另含B₂O₃成分0~30.0%，P₂O₅成分0~10.0%，GeO₂成分0~10.0%，Al₂O₃成分0~15.0%，Ga₂O₃成分0~15.0%，WO₃成分0~20.0%，Bi₂O₃成分0~20.0%，TeO₂成分0~20.0%，Sb₂O₃成分0~3.0%。
18. 如請求項1之光學玻璃，其具有1.75以上且2.00以下之折射率(nd)，且具有20以上且40以下之阿貝數(νd)。
19. 如請求項1之光學玻璃，其中分光透過率顯示70%之波長(λ₇₀)為500nm以下。
20. 一種預成形體，其包含如請求項1至19中任一項之光學玻璃，且係研磨加工用及/或精密加壓成形用。
21. 一種光學元件，其係將如請求項1至19中任一項之光學玻璃進行研削及/或研磨而成。
22. 一種光學元件，其係將如請求項1至19中任一項之光學玻璃進行精密加壓成形而成。