(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量百分率組成としてＮｂ２Ｏ５：０〜５％；ＳｉＯ２：２０〜４０％；Ｂ２Ｏ３：１５〜４０％；Ｔａ２Ｏ５：１５〜４０％；ＺｒＯ２：５〜２０％；Ｒ２Ｏ：５〜１５％（上記Ｒ２ＯはＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの一種又は数種類を含む。）；ＺｎＯ＋ＷＯ３＋ＲＯ：０〜５％（上記ＲＯはＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯの一種又は数種類を含む。）を含有し、ＴｉＯ２及びＦ元素を含有せず、且つ、光学ガラスの相対部分分散率Ｐｇ，Ｆ＜０．５７で、ネガティブ異常分散ΔＰｇ，Ｆ≦−０．００８で、屈折率は１．６０〜１．６５で、アッベ数は４０〜４６である、ネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項２】
Ｎｂ２Ｏ５：０〜２％を含有する、請求項１に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項３】
ＳｉＯ２：２２〜３８％を含有する、請求項１又は２に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項４】
Ｂ２Ｏ３：１６〜４０％を含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項５】
Ｔａ２Ｏ５：１７〜３８％を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項６】
ＺｒＯ２：６〜１９％を含有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項７】
Ｒ２Ｏ：６〜１４％（上記Ｒ２ＯはＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの一種又は数種を含む。）を含有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項８】
ＺｎＯ＋ＷＯ３＋ＲＯ：１〜４．５％（上記ＲＯはＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯの一種又は数種を含む。）を含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項９】
Ｎａ２Ｏ：０〜１２％である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項１０】
Ｎａ２Ｏ：２〜８％である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項１１】
上記光学ガラスのネガティブ異常分散ΔＰｇ，Ｆ＜−０．０１である、請求項１〜１０の何れか一項に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラス。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載のネガティブ異常分散を有する光学ガラスを使用して形成された光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス、光学素子に関する。当該光学ガラスは屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．６５、アッベ数（υｄ）が４０〜４６で、特に優れたネガティブ異常分散性能（ΔＰｇ，Ｆ）及び環境にやさしい光学ガラス及び光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学ガラスは光学機器及び光電製品においては、不可欠な重要構成であり、近年、スマートフォン及び一眼レフカメラ等光電製品の広範囲な流行によって、光学ガラスの性能について最も高く要求される。例えば、二次スペクトルの残留色収差を除去又は出来るだけ除去する性能を持たせる事を要求される。それには、光学ガラスにネガティブ異常分散性能を持たせることが要求される。
【０００３】
現在既知のネガティブ異常分散性能を有する光学ガラスはＢ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＰｂＯシステムを採用しているが、この系統のガラスにはＰｂＯの含有量が比較的大きい為、ガラスの化学安定性が悪いだけではなく、環境要求にも満足できないのである。ＰｂＯ非含有のガラス系統は、開示番号１２２５９０３である中国特許、開示番号４０３２５６６であるドイツ特許、開示番号１０２１９９００１である中国特許及び開示番号４２００４６７であるアメリカ特許があり、これらのガラスにはＴｉ又はＦというような異常分散性能を破壊する元素を導入しており、又は比較的に多くのＮｂ２Ｏ５成分を含有してあるため、これもガラスの異常分散性能を破壊してしまうのである。一方、ＵＳ４２００４６７には比較的に高い比例のＮａイオンを含有しており、これはガラスの構造破断が酷くなってしまい、ガラス結晶傾向が大きくなり、且つ、光学ガラスの膨張係数、熱安定性、化学安定性及び機械強度にとってはとても不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明が解決しようとする課題は、優れたネガティブ異常分散性能を有する環境にやさしい光学ガラス及び光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、重量百分率組成としてＮｂ２Ｏ５：０〜５％を含有し、ＴｉＯ２及びＦ元素を含有せず、且つ、光学ガラスの相対部分分散率Ｐｇ，Ｆ＜０．５７で、ネガティブ異常分散ΔＰｇ，Ｆ≦−０．００８である、ネガティブ異常分散を有する光学ガラスである。
【０００６】
本発明の光学ガラスは更に、ＳｉＯ２：２０〜４０％；Ｂ２Ｏ３：１５〜４０％；Ｔａ２Ｏ５：１５〜４０％；ＺｒＯ２：５〜２０％；Ｒ２Ｏ：５〜１５％を含有することが好ましい。上記Ｒ２ＯはＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの一種又は数種類を含む。ＺｎＯ＋ＷＯ３＋ＲＯ：０〜５％、上記ＲＯはＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯの一種又は数種類を含む。
【０００７】
更に、Ｎｂ２Ｏ５を０〜２％含有することが好ましい。
【０００８】
更に、ＳｉＯ２を２２〜３８％含有することが好ましい。
【０００９】
更に、Ｂ２Ｏ３を１６〜４０％含有することが好ましい。
【００１０】
更に、Ｔａ２Ｏ５を１７〜３８％含有することが好ましい。
【００１１】
更に、ＺｒＯ２を６〜１９％含有することが好ましい。
【００１２】
更にＲ２Ｏを６〜１４％を含有することが好ましい。上記Ｒ２ＯにはＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの一種又は数種類を含む。
【００１３】
更に、ＺｎＯ、ＷＯ３及びＲＯを含有し、且つ、ＺｎＯ＋ＷＯ３＋ＲＯを１〜４．５％含有するこ及びが好ましい。上記ＲＯはＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯの一種又は数種類を含む。更に、上記光学ガラスの屈折率は１．６０〜１．６５で、アッベ数は４０〜４６である。
【００１４】
更に、上記光学ガラスネガティブ異常分散はΔＰｇ，Ｆ＜−０．０１である。
【００１５】
また、本発明は、上記ネガティブ異常分散を有する光学ガラスからなる光学素子である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学ガラスは如何なる環境に害する元素を添加する必要はなく、屈折率は１．６０〜１．６５、アッベ数は４０〜４６、相対部分分散率Ｐｇ，Ｆ＜０．５７、ネガティブ異常分散ΔＰｇ，Ｆ≦−０．００８、通常ΔＰｇ，Ｆ＜−０．０１であり、優れたネガティブ異常分散性能及び環境性能を有し、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ及びカメラフォン等の設備に幅広く適応する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下のとおり本発明の光学ガラスの各成分を説明するが、別途説明のない限り、各成分含有量の特性値は重量％で表示する。
【００１８】
ＳｉＯ２は、ガラス生成物質であり、ガラスになる必須の酸化物成分であり、一定量のＳｉＯ２は、光学ガラスに比較的良い化学安定性を齎し、且つ、ガラスの透明度を向上させ、ガラスの高温粘度を増やす。ＳｉＯ２の含有量が２０％より低い場合、得られたガラスは化学安定性が悪くなる。但し、ＳｉＯ２の含有量が４０％より高い場合は、ガラスの屈折率は要求範囲内に入ることができなく、且つ、ガラスの高温粘度は比較的大きい。そのため、ＳｉＯ２の含有量を２０〜４０％と限定し、好ましくは２２〜３８％である。
【００１９】
Ｂ２Ｏ３も光学ガラスネットワーク生成体酸化物である。Ｂ２Ｏ３は、本発明においてもっとも重要な役割とは、ガラスの短波色分散は比較的小さくさせることで、ガラスに比較的良いネガティブ異常分散性能を持たせる。但しＢ２Ｏ３の含有量が１５％より低い場合は、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融性能が比較的に悪く、且つ、ネガティブ異常分散性能が悪くなる。但し、Ｂ２Ｏ３の含有量が４０％より高い場合は、ガラスの化学安定性が悪くなり、ガラスが結晶しやすくなる。そのため、Ｂ２Ｏ３の含有量は１５〜４０％と限定し、好ましくは１６〜４０％である。
【００２０】
Ｔａ２Ｏ５は、光学ガラス屈折率及びネガティブ異常分散を著しく向上する酸化物であり、本発明は優れたネガティブ異常分散性能を獲得するため、Ｔａ２Ｏ５の含有量を増加することによって得る。但し、Ｔａ２Ｏ５の含有量が１５％より低い場合は、比較的優れたネガティブ異常分散性能を獲得する目的を果たせなくなる。但し、Ｔａ２Ｏ５の含有量が４０％より高い場合は、ガラスの溶融性能が比較的に悪くなり、均一性の比較的良いガラスが得にくく、ガラスの製造原価を向上させてしまう。そのため、Ｔａ２Ｏ５の含有量は１５〜４０％と限定し、好ましくは１７〜３８％である。
【００２１】
ＺｒＯ２光学ガラスの屈折率及びネガティブ異常分散性能を向上することができる。ただし、ＺｒＯ２の含有量が５％より低い場合は、あるべき効果を果たせなくなる。ただし、ＺｒＯ２の含有量が２０％より高い場合は、この難溶酸化物はガラスの溶融性能を落としてしまい、均一性の良好なガラスが得られなくなる。そのため、ＺｒＯ２の含有量が５〜２０％で、好ましくは６〜１９％である。
【００２２】
Ｒ２Ｏは、アルカリ金属の酸化物であり、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏの一種又は数種類であり、比較的良い助溶剤である。適量のＲ２Ｏは均一性の比較的良い光学ガラスが得られる。ただし、Ｒ２Ｏの含有量が５％より低い場合は、フラックス作用は果たせなく、ガラスの高温粘度が比較的に大きくなる。但し、Ｒ２Ｏの総量が１５％より高い場合は、光学ガラス的化学安定性が悪くなる。そのため、Ｒ２Ｏの含有量を５〜１５％にし、好ましくは６〜１４％である。更に、本発明は比較的に低い比例のＮａ２Ｏを採用し、その他の成分を合わせて使う事によって、ガラスが結晶し難いようにする。また、光学ガラスの膨張係数、熱安定性、化学安定性及び機械強度についても大きく有利である。具体的には、本発明のＮａ２Ｏの含有量は０〜１２％と限定し、好ましくは２〜８％である。
【００２３】
Ｎｂ２Ｏ５はガラスの屈折率を効果的に向上させ、且つ中波部分の分散を増加すると同時に、短波部分の分散を著しく増加させることはなく、それによって光学ガラスのネガティブ異常分散性能が増大されるが、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が余りにも高い場合は、ネガティブ異常分散性能が破壊されてしまうのだ。本発明はＮｂ２Ｏ５の含有量を低下させることにより、良いネガティブ異常分散性能を獲得すると同時に、ガラスの原価を低減することができる。そのため、Ｎｂ２Ｏ５の含有量を０〜５％に限定し、好ましくは０〜２％である。
【００２４】
ＺｎＯ、ＷＯ３、ＲＯは全てガラスの屈折率及びアッベ数を効果的に調節することができる。その内，ＲＯはアルカリ金属酸化物であり、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯの一種又は数種類を含む。ＺｎＯ、ＷＯ３及びＲＯの含有量合計（ＺｎＯ＋ＷＯ３＋ＲＯ）は０〜５％で、好ましくは１〜４．５％である。
【００２５】
また、本発明はネガティブ異常分散性能を破壊するＴｉＯ２と何れの形式により存在するＦ元素を導入しない。
【００２６】
本発明の光学ガラスは、本分野の技術者の熟知の製造法により製造される。即ち原料を溶解、浄化、均一に混合の後、適切な温度まで冷却して成形し、本発明で提供する屈折率が１．６０〜１．６５で、アッベ数が４０〜４６で、且つ優れたネガティブ異常分散性能を有する光学ガラスを作り上げる。
【００２７】
本発明で提供する光学ガラスの性能パラメーターの測定方法は以下のとおりである。
屈折率、アッベ数及びＰｇ、Ｆの測定は、「ＧＢ／Ｔ７９６２．１−２０１０無色光学ガラス測定方法：屈折率及び分散係数」による。
【００２８】
上記の測定を経て、得られる本発明の光学ガラスは以下の性能を有する。屈折率（ｎｄ）は、１．６０〜１．６５で、アッベ数は（νｄ）４０〜４６で、相対部分分散率はＰｇ，Ｆ＜０．５７で、且つネガティブ異常分散ΔＰｇ，Ｆ≦−０．００８で、通常ΔＰｇ，Ｆ＜−０．０１で、優れた化学安定性及び環境性能を有する。
【００２９】
本発明では更に光学素子を提供する。当該光学素子は、本発明の光学ガラスからなり、そのため、当該光学素子は上記本発明の光学ガラスの全ての特性を有する。本発明の光学素子は比較的に大きいネガティブ異常分散を増加し、如何なる環境に害する元素を添加する必要はなく、屈折率（ｎｄ）は１．６０〜１．６５で、アッベ数（ｖｄ）は４０〜４６である。本発明が提供する光学素子はデジタルカメラ、デジタルカメラビデオ、カメラフォン等設備の応用に適合する。
【実施例】
【００３０】
本発明の課題を解決するための手段として、以下、実施例を挙げて本発明の光学ガラスをさらに詳細に説明するが、本発明の権利範囲はこれらの実施例に限られない。
【００３１】
本発明の光学ガラス実施例１〜３０は、表１〜表３に示す。表１〜表３において表示する個々の実施例の特性値に基づいて計量して充分混合の後、光学ガラス用の溶解炉に入れて、適切なプロセス温度にて溶融、浄化、撹拌して均質、適切温度まで冷却の後、熔融ガラスを予め予熱済みの金属金型中に注入して成形・アニーリングして、必要な光学ガラスを得る。本発明が提供する優れたネガティブ異常分散性能を有する光学ガラスの組成と対応する性能、例えば：屈折率（ｎｄ）、色分散（ｎＦ−ｎＣ）、アッベ数（ｖｄ）、相対部分分散率（Ｐｇ，Ｆ）、ネガティブ異常分散（ΔＰｇ，Ｆ）の結果は全て表１〜表３の実施例１〜３０において示す。これらの表において、下記の式にてＰｇ，Ｆ及びΔＰｇ，Ｆの由来を説明する。
【００３２】
【数１】
0006333987.tif 000002
【００３３】
上記式において、相対部分色分散は式（１）にて算出して得られる。多くのガラスにおいて、式（２）の線性関係は成立する。Ｈ−Ｋ６及びＦ４を基準ガラスとして選定し、傾斜率ｍｘ，ｙ及びインターセプトｂｘ，ｙが得られ、それから本発明のネガティブ異常分散性能を有する光学ガラスを選定して色差を校正する。式（３）におけるΔＰｘ，ｙはこの偏差値を示し、最後は式（４）によってΔＰｇ，Ｆの詳細値を算出する。
【００３４】
【表１】
0006333987.tif 000003
【００３５】
【表２】
0006333987.tif 000004
【００３６】
【表３】
0006333987.tif 000005
【００３７】
上記実施例から、本発明が提供の光学ガラスは、何れの環境に害する元素を添加する必要はなく、その屈折率は１．６０〜１．６５で、アッベ数は４０〜４６で、相対部分分散率はＰｇ，Ｆ＜０．５７で、且つ、ネガティブ異常分散ΔＰｇ，Ｆ≦−０．００８で、通常ΔＰｇ，Ｆ＜−０．０１で、優れたネガティブ異常分散性能を有し、且つ優れた化学安定性及び環境性能を有し、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ及びカメラフォン等設備に幅広く適応できることが分かる。