[发明专利]光学材料和光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及光学材料和光学元件，更具体地说，涉及适合 形成用于照相机的摄像光学系统的光学元件的光学材料。

背景技术

目前为止，校正只包括折射系统的光学系统的色差的方法 的实例是使用具有不同分散性能的玻璃材料的组合的方法。例如，望 远镜的物镜包括由阿贝常量(νd)大的玻璃材料制成的正透镜和具有 小阿贝常量的玻璃材料制成的负透镜。将正透镜和负透镜的组合用于 校正轴向色差。因此，当透镜结构或透镜的数目有限或者当使用的玻 璃材料有限时，色差可能无法充分地校正。为了校正这样的色差，已 知控制折射率和阿贝常量以得到例如具有高折射率和低阿贝常量的玻 璃材料的方法。

特别地，美国专利No.5,847,877公开在通过施加热或光而 得到所需形状上优异的热固性树脂或光固性树脂或者用于挤出成型的 热塑性树脂已用作包括有机化合物的光学材料。

此外，美国专利No.6,759,471公开随着当前纳米技术的发 展而开发的具有所需光学性能的有机-无机混合光学材料。根据有机- 无机混合光学材料，将几nm到几十nm的超细颗粒分散在树脂中而没 有凝聚。因此，可以调节显现出通过现有玻璃不可实现的光学性能的 光学材料。

当制造色差校正功能优异并且具有非球面形状的光学元件 时，在用作基材的球面玻璃上成型光固性树脂、热固性树脂或热塑性 树脂的情况与将光学玻璃用作材料的情况相比在大量生产性、加工性 和成型性上更优异。但是，通常各自具有高折射率和小阿贝常量的塑 料树脂和固化性树脂产生黄变。即，由于基本分子结构、因加工过程 中加热或能量例如紫外光的照射引起的树脂分解、或反应过程中分子 结构的变化，树脂产生黄变。要求用于光学元件的有机光学材料满足 光学性能并且同时更为透明。

近年来，已提出了有机-无机混合光学材料，其中将超细颗 粒例如金属氧化物颗粒分散在有机树脂中以主要改变光学特性。但是， 为了将具有通用特性的树脂改进为具有所需的特性，需要光学设计以 添加更多量的细颗粒并且使该细颗粒均匀分散。当添加更多量的细颗 粒并且该细颗粒的分散性低时，透射率降低并且光学散射特性变差。 在混合材料的情况下，由于有机树脂和细颗粒之间的折射率差增加， 因此对光学散射特性的不利影响变得更大，因此据说希望使折射率差 最小化。

与其相比，本发明的发明人发现对于提供具有色差校正功 能的光学元件，不仅高折射率和低阿贝常量而且二次色散特性(θg， F)是重要的材料特性。即，具有大于通常材料的二次色散特性(折射 率异常色散特性)的材料对于光学设计中色差校正非常有效。

图1A是表示作为光学材料可商购的玻璃材料中阿贝常量 νd和二次色散特性θg，F之间关系的坐标图。图1A中，纵坐标表示 二次色散特性θg，F和横坐标表示阿贝常量νd。通常的光学玻璃材 料具有基本上在以下(表达式1)表示的线上的特性。

θg，F＝0.6438-0.001682νd(表达式1)

图1B是表示作为光学材料可商购的材料中阿贝常量νd和 折射率nd之间关系的坐标图。图1B中，纵坐标表示折射率nd并且横 坐标表示阿贝常量νd。

在图1A和1B中，用白色方框表示二次色散特性大于由上 述(表达式1)得到的二次色散特性的光学材料。具体地，有 Vinylcarbazole(由Tokyo Chemical Industry Co.，Ltd.生产) (nd＝1.69，νd＝17.9和θg，F＝0.70)、UV1000(由Mitsubishi Chemical Corporation生产)(nd＝1.63，νd＝23.3和θg，F＝0.67)、 HV153(由ADELL Corporation生产)(nd＝1.63，νd＝25.0和θg，F＝ 0.653)和MPV(由Sumitomo Seika Chemicals Co.，Ltd.生产)(nd＝ 1.70，νd＝17.4和θg，F＝0.71)。