光學玻璃

稀土元素光學玻璃

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1930年代美國伊士曼柯達公司發明了新的稀土元素光學玻璃,相比於已有的鋇冕、超重冕玻璃，稀土玻璃添加有鑭、釷的氧化物。此類光學玻璃有很高的折射率，同時玻璃的色散明顯低於同折射率的燧石玻璃，為光學鏡頭的設計開闢新的可能性，今日各類鏡頭中幾乎都有鑭玻璃。早期稀土玻璃由於添加二氧化釷，多半含有放射性。二戰結束後柯達又改良而發明無放射性稀土玻璃，並經過以徠茲（Leitz）、小原（Ohara）、肖特（Schott）等各光學玻璃製造商的改進，成為光學界常見的高折射率玻璃。經典的無釷鑭冕玻璃以徠卡公司授權肖特廠生產的LaK9（系徠卡優化Chance Brother's公司的691547玻璃配方得到）為代表。二十世紀六七十年代，配方不斷改進，逐漸用五氧化二鉭為主的原料代替了二氧化釷。並且，隨著熔煉工藝的不斷改進，更高折射率的重鑭火石玻璃也被研發出來。相比於鑭冕玻璃，這類材料通常必須添加更多的氧化鑭、氧化鉭、氧化鋯和氧化鈮等修飾成分，熔煉的條件更趨苛刻，修飾成分導致的玻璃著色、析晶等問題也更嚴重，但其折射率可達到1.8-2.0，同時具有比超重（鉛）火石玻璃更低的色散，為超大光圈攝影鏡頭的研發提供了無可替代的便利。徠卡著名的Noctilux 50mm F/1.0所倚賴的「PKT58」玻璃（900403）即屬此類。由於含大量的鑭和鉭，重鑭火石玻璃質地堅硬耐磨，化學性質不活潑，屬於耐水耐酸性能最為優異的光學玻璃。近年來，隨著氧化鉭價格不斷上漲，各主要光學玻璃供應商也開發出用更廉價、低比重的稀土元素氧化物代替氧化鉭的產品，並維持基本的規格參數不變。

無鉛光學玻璃

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無鉛光學玻璃不含對環境有毒害的鉛、砷、鎘、鈹等元素。為區別於同規格的非環保玻璃，通常在玻璃牌號前加字母表示環保化。例如肖特（Schott）廠的N標誌，小原（Ohara）廠的S標誌，及成都光明（CDGM）廠的H標誌。對於攝影鏡頭常用的玻璃而言，鉛主要用於提升玻璃的色散，並改善過渡金屬氧化物在熔體中的溶解性。因此，在環保化過程中，配方受影響最大的為超重火石玻璃，次為具有短波異常色散性能的特種火石玻璃（Short Flint）。超重火石所含氧化鉛的質量分數常超過20%，替換為二氧化鈦後通常對於400nm附近的藍紫光透過能力有較明顯的損失，故不得不加入價格較昂貴的五氧化二鈮。同時，在部分廠家的工藝中，為保持含鉛、無鉛版本的折射率與阿貝數一致，有時需要引入氟元素[1]。對於特種火石玻璃，由於去除了配方中占比約10%的氧化鉛，故不能維持氧化硼三角形骨架與四面體骨架的比例，必須改換為含五氧化二鈮、三氧化二銻等材料的配方，形成玻璃的配方範圍變窄，且成本增加。此類玻璃在非環保時代以肖特KzF（含三氧化二銻與三氧化二砷為主要修飾成分）、KzFS（以氧化硼和氧化鉛為主要成分）系列為代表，但今日已改換配方為以五氧化二鈮為核心成分的N-KzFS系列。

氟磷酸鹽光學玻璃

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此類玻璃系含氟化物與磷酸鹽的特種玻璃，具有折射率低、阿貝數較高（色散較低）、部分色散顯著異於常規光學玻璃等特點，對於大口徑攝影鏡頭的色散修正有明顯的幫助。但是，此類玻璃因為含較多的氟化物，很容易在熔煉過程中出現揮發，導致成分不穩定。玻璃含較多的磷酸鹽，耐水、耐酸性能極差。同時，玻璃材料硬度、機械強度都較低，研磨拋光難度較大。[2]