光学玻璃及光学元件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有所需高透射比及高色散，并且可减少表面的凹凸和模糊的光学玻璃及光学元件。该光学玻璃中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有5.0％以上40.0％以下的P2O5成分，10.0％以上60.0％以下的Nb2O5成分，以及5.0％以上45.0％以下的TiO2成分，并且相对于除Sb2O3成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb2O3成分的含量为1.0质量％以下。并且，光学元件以该光学玻璃为母材。
【专利说明】光学玻璃及光学元件
[0001]本申请为申请日:2010年2月25日，申请号:201010135190.X，发明名称:光学玻璃及光学元件的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及光学玻璃及光学元件。
【背景技术】
[0003]近年来，随着使用光学系统的仪器向数字化和高精细化的急速发展，对以数码相机和摄像机(video camera)等摄影器材为代表的各种光学仪器中所使用的透镜等光学元件的高精密度化、轻量化、以及小型化的要求也越来越高。
[0004]在制作光学元件的光学玻璃中尤其对高折射率玻璃的需求非常高，这种高折射率玻璃可以减少光学元件的重量和体积、具有1.70以上2.20以下的高折射率(nd)、并具有10以上40以下的阿贝数(Vd)。作为这种高折射率玻璃，例如有阿贝数为21以下的光学玻璃，已知专利文献I所代表的玻璃。
[0005]然而，专利文献I中公开的玻璃，阿贝数(vd)越低对可见光的透明性就越低(例如，λ7(ι值大)，阿贝数(Vd)低的玻璃着色呈黄色或橙色。因此，专利文献I中公开的玻璃虽然具有所需的高色散，但不适用于透射可见区域波长的光的用途。
[0006]此外，专利文献I公开的玻璃必须含有环境方面严格限制的Sb203。使用含有这种Sb2O3的玻璃，采用加压成形方式制造玻璃成形体时，在转印有模具形状的玻璃成形体表面易产生凹凸和模糊。表面产生凹凸或模糊的玻璃成形体，不能充分满足近年来增加的对光学设计方面的要求。
[0007]专利文献1:日本特开2005-206433号公报
【发明内容】
[0008]本发明是鉴于以上问题而完成的，目的在于提供一种即使仅含少量Sb2O3或者完全不含Sb2O3，也能具有所需高透射比和高色散(低阿贝数)的光学玻璃及光学元件。
[0009]本发明人为了解决上述问题反复进行了深入研究，结果发现通过含有特定量的P2O5成分、Nb2O5成分以及T12成分且保持特定的平衡，即使几乎不含Sb2O3成分也能抑制对可见光的透射比的降低、提高色散，并且能减小玻璃成形体表面的凹凸和模糊，从而完成了本发明。具体而言，本发明提供以下内容。
[0010](I) 一种光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有5.0 %以上40.0 %以下的P2O5成分，10.0 %以上60.0 %以下的Nb2O5成分，以及5.0%以上45.0%以下的T12成分，并且相对于除Sb2O3成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb2O3成分为1.0质量％以下。
[0011](2)上述(I)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有大于15.0%的T12成分。
[0012](3)上述(I)或⑵所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分:
[0013]B2O3成分O~不足10.0%和/或
[0014]BaO 成分 O ~20.0%。
[0015](4)上述(3)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有不足2.0 %的B2O3成分。
[0016](5)上述(I)至(4)中任一项所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分:
[0017]Li2O 成分 O ~10.0%和 / 或
[0018]Na2O成分O~不足15.0%和/或
[0019]K2O 成分 O ~10.0%。
[0020](6)上述(5)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有大于4.0%的Na2O成分。
[0021](7)上述(5)或(6)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和 Li20+Na20+K20 为不足 15.0%。
[0022](8)上述(5)至(J)中任一项所述的光学玻璃，其中，氧化物换算组成的质量比Na2O/(Li20+Na20+K20)为 0.40 以上。
[0023](9)上述(5)至(8)中任一项所述的光学玻璃，其中，含有Li2O成分、Na2O成分以及K2O成分中的2种以上成分。
[0024](10)上述(I)至(9)中任一项所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分:
[0025]MgO成分O~5.0 %和/或
[0026]CaO 成分 O ~10.0 % 和 / 或
[0027]SrO 成分 O ~10.0 %。
[0028](11)上述(10)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和 MgO+CaO+SrO+BaO 为 20.0% 以下。
[0029](12)上述(11)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和 MgO+CaO+SrO+BaO 为 12.0% 以下。
[0030](13)上述(I)至(12)中任一项所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分:
[0031]Y2O3 成分 O ~10.0 % 和 / 或
[0032]La2O3 成分 O ~10.0 % 和 / 或
[0033]Gd2O3 成分 O ~10.0 %。
[0034](14)上述(13)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和 Y203+La203+Gd203 为 20.0% 以下。
[0035](15)上述(I)至(14)中任一项所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分:
[0036]S12成分O~10.0%和/或
GeO2成分O~10.0%和/或
Bi2O3成分O~15.0%和/或
ZrO2成分O~10.0%和/或
ZnO成分O~10.0%和/或
Al2O3成分O~10.0%和/或
[0037]
Ta2O5成分O~10.0%和/或
WO3 成分 O ~20.0%。
[0038](16)上述(I)至(15)中任一项所述的光学玻璃，其具有1.70以上2.20以下的折射率(nd)、10以上40以下的阿贝数(Vd)，并且光谱透射比显示为70%时的波长(λ 7(|)为500nm以下。
[0039](17) 一种由上述(I)至(16)中任一项所述的光学玻璃制成的光学元件。
[0040](18) 一种使用上述(I)至(16)中任一项所述的光学玻璃，在模具内对软化的上述光学玻璃进行加压成形的玻璃成形体的制造方法。
[0041]根据本发明，通过含有特定量的P2O5成分、Nb2O5成分以及T12成分，可提供一种即使仅含少量Sb2O3或者完全不含Sb2O3,也具有所需高透射比和高色散，并且可减少表面的凹凸和模糊的光学玻璃及光学元件。
【具体实施方式】
[0042]本发明的光学玻璃，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有
5.0~40.0%的P2O5成分、10.0~60.0%的Nb2O5成分以及5.0~45.0%的T12成分，并且相对于除Sb2O3成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb2O3成分的含量为1.0质量％以下。通过使光学玻璃含有特定量的P2O5成分、Nb2O5成分以及T12成分，可抑制对可见光的透射比的降低，提高色散。并且，通过减少光学玻璃中含有的Sb2O3成分，可减轻对环境的影响，减少玻璃表面的凹凸和模糊。因此，可提供不仅具有所需高透射比和高色散，而且可减少表面的凹凸和模糊的光学玻璃光学元件。
[0043]以下，对本发明的光学玻璃的实施方式进行详细说明，但本发明不受以下实施方式的任何限定，可以在本发明目的的范围内加以适当改变进行实施。另外，对于重复说明之处，有时适当省略说明，但不能限制发明的主旨。
[0044][玻璃成分]
[0045]构成本发明光学玻璃各成分的组成范围如下所述。本说明书中，在没有对各成分的含有率进行特别说明的情况下，均以相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％表示。其中，“氧化物换算组成”是指，在假设作为本发明玻璃组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐和金属氟化物等在熔融时全部分解转化成氧化物的情况下，以该生成氧化物的总质量为100质量％，玻璃中所含的各成分的组成。
[0046]<关于应该控制含量的成分>
[0047]首先，对本发明光学玻璃中应该控制含量的成分进行说明。
[0048]Sb2O3成分是提高玻璃对短波长可见光的透射比的成分，同时也是在熔融玻璃时具有脱泡效果的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。其中，通过使Sb2O3成分的含量为1.0%以下，可以使玻璃熔融时难以过度产生气泡，从而可以使Sb2O3成分难以与熔解设备(特别是Pt等贵金属)合金化。因此，相对于除Sb2O3成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb2O3成分含量的上限值优选为1.0 %、更优选为0.5 %、进一步优选为0.3%。特别是，即使在含有少量Sb2O3成分的情况下，Sb2O3成分也会从熔融玻璃中挥发而附着在模具上成为杂质，从而成为玻璃成形体表面产生凹凸和模糊的原因。因此,通过使Sb2O3成分的含量相对于除Sb2O3成分以外的氧化物基准的质量、以质量％计为0.01%以下，采用从玻璃中除去作为杂质主要成分的Sb成分，可以减少附着在模具上的杂质，因而可以减少在玻璃成形体表面所形成的凹凸和模糊。因此，相对于除Sb2O3成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb2O3成分的含量的上限值优选为0.01 %、更优选为0.005%、进一步优选为
0.001%。特别地、本发明最优选使用实质上不含Sb成分的玻璃。提高加压成形温度时，模具上形成的杂质也变得更加明显，因此由实质上不含Sb成分所产生的效果也越发显著。
[0049]另外，假设由玻璃中含有的所有阳离子成分与只平衡掉这些阳离子成分的电荷的氧结合形成氧化物，再由该氧化物形成本发明的光学玻璃，则将这些氧化物形成的玻璃的总质量作为100%、以质量％表不的Sb2O3成分的含量(相对于除Sb2O3成分以外的氧化物基准的质量的质量％ )即为本说明书中Sb2O3成分的含量。
[0050]<关于必要成分、任选成分>
[0051]接着，对本发明的光学玻璃优选使用的、玻璃的必要成分及任选成分进行说明。
[0052]P2O5成分是玻璃的形成成分，并且是降低玻璃熔解温度的成分。特别是通过使P2O5成分的含有率为5.0%以上，可提高玻璃在可见区域的透射比。另一方面，通过使P2O5成分的含有率为40.0%以下，可得到高折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，P2O5成分的含有率的下限值优选为5.0%、更优选为8.0%、最优选为10.0% ;上限值优选为 40.0%、更优选为 35.0%、最优选为 30.0%0 可使用例如 Al (PO3)3、Ca(PO3)2' Ba(PO3)2'BPO4, H3PO4等作为原料使玻璃内含有P2O5成分。
[0053]Nb2O5成分是提高玻璃折射率和色散的成分。特别是通过使Nb2O5成分的含有率为10.0%以上，可得到高折射率，并且可得到所需的高色散。另一方面，通过使Nb2O5成分的含有率为60.0%以下，可提高玻璃的稳定性从而提高耐失透性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Nb2O5成分的含有率的下限值优选为10.0 %、更优选为20.0 %、最优选为30.0 上限值优选为60.0 %、更优选为58.0 %、最优选为55.0%。可使用例如Nb2O5等作为原料使玻璃内含有Nb2O5成分。
[0054]T12成分是提高玻璃折射率和色散、并且提高玻璃的化学耐久性的成分。特别是通过使T12 成分的含有率为5.0%以上，可得到高折射率，并可得到所需的高色散。另一方面，通过使T12成分的含有率为45.0 %以下，可提高玻璃的稳定性从而提高耐失透性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，T12成分的含有率的下限值优选为5.0%、更优选为8.0%、进一步优选为大于11.0%。从明显提高玻璃的色散的观点出发，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，T12成分的含有率的下限值优选为大于15.0%、最优选为
16.0%。另一方面，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，T12成分的含有率的上限值优选为45.0 %、更优选为40.0 %、最优选为35.0%。可使用例如T12等作为原料使玻璃内含有T12成分。
[0055]B2O3成分是促进形成稳定的玻璃从而提高耐失透性的成分，并且是玻璃中的任选成分。特别是通过使B2O3成分的含有率为不足10.0%，可抑制由B2O3成分造成的折射率的降低，因此容易得到高折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，B2O3成分的含有率的上限值优选为不足10.0 %、更优选为8.0 %、最优选为5.0%。此时，从能够显著提高对短波长可见光的透射比的观点出发，B2O3成分的含有率优选为2.0%以下。特别是在着眼于对短波长可见光的透射比的情况下，B2O3成分的含有率的上限值优选为2.0%、更优选为不足2.0 %、进一步优选为1.5%，最优选为不足1.0%。可使用例如H3BO3、Na2B407、Na2B4O7.1H2O, BPO4等作为原料使玻璃内含有B2O3成分。
[0056]BaO成分是提高玻璃折射率、提高玻璃耐失透性的成分，并且是使玻璃对可见光的透射比难以降低的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使BaO成分的含有率为20.0%以下，可以容易得到高折射率和高色散，并且可抑制耐失透性和化学耐久性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，BaO成分的含有率的上限值优选为20.0%、更优选为13.0%、进一步优选为不足5.0%、最优选为4.5%。此时，特别是从能够得到色散大(阿贝数小)的玻璃的观点出发，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，BaO成分的含有率优选为
12.0%以下。可使用例如BaCO3、Ba (NO3) 2、BaF2等作为原料使玻璃内含有BaO成分。
[0057]Li2O成分是降低玻璃熔解温度的成分，并且是提高玻璃形成时耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Li2O成分的含有率为10.0%以下，可容易得到高折射率，并且可提高玻璃稳定性、减少失透等的发生。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Li2O成分的含有率的上限值优选为10.0%、更优选为8.0%、最优选为5.0%。可使用例如Li2C03、LiN03、LiF等作为原料使玻璃内含有Li2O成分。
[0058]Na2O成分是降低玻璃熔解温度的成分，并且是提高玻璃形成时耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Na2O成分的含有率为不足15.0%，可容易得到高折射率，并且可提高玻璃稳定性、减少失透等的发生。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Na2O成分的含有率的上限值优选为不足15.0%、更优选为12.0%、最优选为10.0%。另外，虽然不含Na2O成分也可得到具有所需特性的光学玻璃，但通过添加Na2O成分，可提高玻璃的液相温度，因而可进一步提高玻璃的耐失透性。因此，相对于此时的氧化物换算组成的玻璃总物质量，Na2O成分的含有率的下限值优选为0.1%、更优选为2.0%、进一步优选为大于4.0 %、最优选为4.2%。可使用例如Na2C03、NaN03、NaF、Na2SiF6等作为原料使玻璃内含有Na2O成分。
[0059]K2O成分是降低玻璃熔解温度的成分，并且是提高玻璃形成时耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使K2O成分的含有率为10.0%以下，可容易得到高折射率，并且可提高玻璃稳定性、减少失透等的发生。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，K2O成分的含有率的上限值优选为10.0%、更优选为8.0%、最优选为6.0%。可使用例如K2CO3> KNO3> KF、KHF2, K2SiF6 等使玻璃内含有 K2O 成分。
[0060]本发明的光学玻璃中，Rn2O成分(式中，Rn选自L1、Na及K中的I种以上)的含有率的质量和优选为不足15.0%。由此，可抑制由Rn2O成分造成的折射率和色散的降低，从而可容易得到高折射率和高色散。并且，可提高玻璃的稳定性，因而可减少失透等的发生。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Rn2O成分含有率的质量和的上限值优选为不足15.0%、更优选为12.0%、最优选为10.0%。另外，虽然不含任何Rn2O成分也可得到具有所需高透射比和高色散的光学玻璃，但通过使选自这些成分中的至少I种以上成分的质量和为0.1 %以上，可提高玻璃的液相温度，因而可提高玻璃形成时的耐失透性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Rn2O成分含有率的质量和的下限值优选为0.1 %、更优选为0.5%、最优选为1.0%。
[0061]此外，本发明的光学玻璃中Na2O成分的含量相对于Rn2O成分的含量的质量比优选为0.40以上。由此，可提高光学玻璃的耐失透性，因此可更稳定地制作具有所需光学特性的光学玻璃。另外，虽然所有Rn2O成分均为Na2O成分(即质量比Na2O/(Li2CHNa2CHK2O)为I)也可制作所需光学玻璃，但通过使该质量比的上限为0.65以下，使玻璃的色散难以降低，因而可容易得到所需高色散。因此，氧化物换算组成的质量比Na2O/(Li2CHNa2CHK2O)的下限值优选为0.40、更优选为0.45、最优选为0.50。并且，该质量比的上限值Na2O/(Li2CHNa2CHK2O)优选为0.65、更优选为0.62、最优选为0.60。
[0062]本发明的光学玻璃中，优选含有Li2O成分、Na2O成分及K2O成分中的2种以上成分。由此，使光学玻璃的玻璃化点(Tg)降低，因此可降低加压成形时的成形温度，并且可进一步减少进行加压成形后玻璃表面的凹凸和模糊。此时，特别是通过含有Li2O成分、Na2O成分及K2O成分中的2种以上成分，并且使BaO成分处于特定范围内，可进一步降低玻璃的阿贝数，因此可进一步实现高色散化。
[0063]MgO成分是降低玻璃的液相温度、提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使MgO成分的含有率为5.0%以下，可容易得到高折射率和高色散。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，MgO成分的含有率的上限值优选为5.0%、更优选为 4.0 %、最优选为3.0%。可使用例如MgCO3、MgF2等作为原料使玻璃内含有MgO成分。
[0064]CaO成分是降低玻璃液相温度、提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使CaO成分的含有率为10.0%以下，可容易得到高折射率和高色散，并且可抑制玻璃的耐失透性和化学耐久性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，CaO成分的含有率的上限值优选为10.0%、更优选为8.0%、最优选为5.0%。可使用例如CaC03、CaF2等作为原料使玻璃内含有CaO成分。
[0065]SrO成分是降低玻璃液相温度、提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使SrO成分的含有率为10.0 %以下，可容易得到高折射率和高色散，并且可抑制玻璃的耐失透性和化学耐久性的降低。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，SrO成分的含有率的上限优选为10.0%、更优选为8.0%、最优选为5.0%。可使用例如Sr (NO3) 2、SrF2等作为原料使玻璃内含有SrO成分。
[0066]本发明光学玻璃中，RO成分(式中，R为选自Mg、Ca、Sr、Ba中的I种以上)的含有率的质量和优选为20.0%以下。由此，可抑制由RO成分造成的折射率和色散的降低，因而可容易得到高折射率和高色散。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，RO成分的含有率的质量和的上限值优选为20.0%、更优选为17.0%、最优选为15.0%。
[0067]Y2O3成分是提高玻璃折射率、并且提高玻璃化学耐久性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Y2O3成分的含有率为10.0%以下，可增加玻璃的色散，提高玻璃的耐失透性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Y2O3成分的含有率的上限值优选为10.0%、更优选为8.0%、最优选为5.0%o可使用例如Y2O3> YF3> Gd2O3' GdF3> Yb2O3等作为原料使玻璃内含有Y2O3成分。
[0068]La2O3成分是提高玻璃折射率、并且提高玻璃化学耐久性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使La2O3成分的含有率为10.0%以下，可以增加玻璃的色散，并且可提高玻璃的耐失透性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，La2O3成分的含有率的上限值优选为10.0 %、更优选为8.0 %、最优选为5.0%0可使用例如La2O3^La(NO3)3 * XH2O (X为任意整数)等作为原料使玻璃内含有La2O3成分。
[0069]Gd2O3成分是提高玻璃折射率、并且提高玻璃化学耐久性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Gd2O3成分的含有率为10.0%以下，可增加玻璃的色散，并且提高玻璃的耐失透性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Gd2O3成分的含有率的上限优选为10.0 %、更优选为8.0 %、最优选为5.0%。可使用例如Gd203、GdF3等作为原料使玻璃内含有Gd2O3成分。
[0070]本发明的光学玻璃中，Ln2O3成分(式中，Ln选自Y、La、Gd中的I种以上)的含有率的质量和优选为20.0%以下。通过使该质量和为20.0%以下，可抑制由Ln2O3成分造成的阿贝数的升高，因而可增加玻璃的色散。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Ln2O3成分含有率的质量和的上限值优选为20.0%、更优选为10.0%、最优选为5.0%。
[0071]S12成分是通过减少玻璃的着色来提高对短波长可见光的透射比，并通过促进形成稳定的玻璃来提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使S12成分的含有率为10.0%以下，可抑制由S12成分造成的折射率的降低，可容易得到高折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，S12成分的含有率的上限值优选为10.0%、更优选为8.0%、最优选为5.0%。特别是当着眼于对短波长可见光的透射比时，S12成分的含有率的上限值优选为不足2.0%、更优选为1.0%、最优选为0.8%。可使用例如Si02、K2SiF6、Na2SiF6等作为原料使玻璃内含有S12成分。
[0072]GeO2成分是提高玻璃折射率、并通过促进形成稳定的玻璃来提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使GeO2成分的含有率为10.0%以下，可降低玻璃的材料成本。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，GeO2成分的含有率的上限值优选为10.0 %、更优选为8.0 %、最优选为5.0%。可使用例如GeO2等作为原料使玻璃内含有GeO2成分。
[0073]Bi2O3成分是提高玻璃折射率和色散的成分，是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Bi2O3成分的含有率为15.0%以下，可提高玻璃的稳定性，因而可抑制耐失透性的降低，并且可抑制玻璃透射比的降低。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Bi2O3成分的含有率的上限值优选为15.0%、更优选为13.0%、最优选为不足10.0%。
[0074]ZrO2成分是减少玻璃着色、提高对短波长可见光的透射比，并且促进形成稳定的玻璃、提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使ZrO2成分的含有率为10.0%以下，可抑制由ZrO2成分造成的折射率的降低，因而可容易得到所需高折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，ZrO2成分的含有率的上限值优选为10.0%、更优选为8.0 %、最优选为5.0%。可使用例如ZrO2、ZrF4等作为原料使玻璃内含有ZrO2成分。
[0075]ZnO成分是降低玻璃液相温度，并且提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使ZnO成分的含有率为10.0%以下，可容易得到高折射率和高色散。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，ZnO成分的含有率的上限值优选为10.0%、更优选为8.0%、最优选为5.0%。可使用例如ZnO、ZnF2等作为原料使玻璃内含有ZnO成分。
[0076]Al2O3成分是提高玻璃的化学耐久性、并提高玻璃熔融时的粘度的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Al2O3成分的含有率为10.0%以下，可提高玻璃的熔融性，并且可减弱玻璃的失透倾向。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Al2O3成分的含有率的上限值优选为10.0 %、更优选为8.0 %、最优选为5.0%。可使用例如A1203、A1(0H)3、A1F3等作为原料使玻璃内含有Al2O3成分。
[0077]Ta2O5成分是提高玻璃折射率的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Ta2O5成分的含有率为10.0%以下，可使玻璃不易失透。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Ta2O5成分的含有率的上限值优选为10.0%、更优选为8.0%、最优选为5.0%。可使用例如Ta2O5等作为原料使玻璃内含有Ta2O5成分。
[0078]WO3成分是提高玻璃折射率、增加玻璃色散的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使肌)3成分的含有率为20.0%以下，可提高玻璃的耐失透性，同时可抑制玻璃对短波长可见光的透射比的降低。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，WO3成分的含有率的上限值优选为20.0%、更优选为15.0%、最优选为10.0%。另外，虽然不含WO3成分也可得到具有所需高色散和高透射比的光学玻璃，但通过含有大于O %的WO3成分，可提高玻璃的色散，因而容易同时实现玻璃的高色散和对可见光的透明性。因此，此时，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，WO3成分的含有率的下限值优选为大于0%、更优选为1.0%、进一步优选为3.0 %、最优选为4.0%。可使用例如WO3等作为原料使玻璃内含有WO3成分。
[0079]<关于不应该含有的成分>
[0080]接着，对本发明光学玻璃不应该含有的成分、以及不优选含有的成分进行说明。
[0081]在不损害本发明玻璃特性的范围内，可以根据需要向本发明光学玻璃中添加其它成分。
[0082]但是，除了T1、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb 及 Lu 以外的 V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Ag 及
Mo等各种过渡金属成分，无论在分别单独含有还是复合少量含有的情况下，均会使玻璃着色，具有在可见区域的特定波长产生吸收的性质，因此特别优选在使用可见区域的波长的光学玻璃中，实质上不含上述成分。
[0083]PbO等铅化合物和As2O3等砷化合物、以及Th、Cd、Tl、Os、Be和Se等各种成分，近年来作为有害化学物质而倾向于控制其使用，不仅在玻璃的制造工序中，甚至加工工序和产品化后的处理中都需要在环境对策方面采取措施。因此，在重视环境方面的影响的情况下，除不可避免地混入之外，优选实质上不含这些成分。由此，可以使光学玻璃中实质上不含污染环境的物质。因此，即使不在环境对策方面采取特殊措施，也可以制造、加工和废弃该光学玻璃。
[0084]本发明的玻璃组合物，其组成用相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％来表示，而不是直接用摩尔％来表示，但满足本发明中要求的各种特性的玻璃组合物中存在的各成分用摩尔％表示的组成，以氧化物换算组成计大致为以下值。
[0085]P2O5 成分 5.0 ~40.0mol %、
[0086]Nb2O5 成分 5.0 ~30.0mol %和
[0087]T12 成分 8.0 ~60.0mol %
[0088]以及
[0089]
B2O3成分O~20.0mol%和/或
BaO成分O~20.0mol%和/或
Li2O成分O~30.0mol%和/或
Na2O成分O~30.0mol%和/或
K2O成分O~15.0mol%和/或
MgO成分O~20.0mol%和/或
CaO成分O~25.0mol%和/或
SrO成分O~15.0mol%和/或
Y2O3成分O~8.0mol%和/或
La2O3成分O~6.0mol%和/或
Gd2O3成分 O~6.0mol%和/或
S12成分O~20.0mol%和/或
GeO2成分O~15.0moi%和/或
Bi2O3成分O~3.0mol%和/或
ZrO2成分O~13.0moi%和/或
ZnO成分O~20.0mol%和/或
Al2O3成分O~15.0moi%和/或
Ta2O5成分O~3.0mol%和/或
WO3 成分 O~15.0mol%
[0090][光学玻璃的物性]
[0091]本发明的光学玻璃具有高折射率(nd)，并且具有特定的色散。特别是本发明的光学玻璃的折射率(?)的下限值优选为1.70、更优选为1.80、最优选为1.91 ;上限值优选为
2.20、更优选为2.10、最优选为2.00。此外，本发明的光学玻璃的阿贝数(Vd)的下限值优选为10、更优选为12、最优选为15 ;上限值优选为40、更优选为30、最优选为20。由此，即使增加光学设计的自由度、进一步实现元件的薄型化，也可得到较大的光折射量。
[0092]本发明的光学玻璃必须着色少。特别是用玻璃的透射比来表示着色时，本发明的光学玻璃厚度为1mm的样品中光谱透射比显示为70%时的波长(X70)为500nm以下、更优选为480nm以下、最优选为470nm以下。由此，由于可提高可见区域的玻璃的透明性，因此可以用该光学玻璃作为透镜等光学元件的材料。另外，本发明中，可以使将玻璃材料熔融缓慢冷却后进行热处理的玻璃具有上述透射比，但从不需要进行热处理以抑制玻璃的着色的观点出发，更优选使进行热处理前的玻璃透射比具有上述透射比。
[0093][玻璃成形体的制造方法]
[0094]本发明的光学玻璃例如可采用以下方法制作。即，将上述原料混合均匀使各成分的含有率达到所定范围内，将制成的混合物放入石英坩埚或铝坩埚内粗熔融后，再放入金坩埚、钼坩埚、钼合金坩埚或铱坩埚中在1000~1250°C的温度范围内熔融，搅拌均质化并进行除泡等处理之后，通过降至适当温度后浇铸到模具中，缓慢冷却而制成。
[0095]由使用上述方法制成的光学玻璃制作光学元件的方法，可以采用在再次加热加压后进行研削及研磨的方法，或者制成预成形品再进行模具冲压的方法。
[0096]特别是进行模具冲压时，例如在由包含上模具(上型)、下模具(下型)、套筒模具(^ U — 7'型)的模具部件构成的模具中，通过加热使本发明光学玻璃制成的预成形品软化，从而进行加压成形。其中，模具母材的材质、以及在模具成形面形成的保护膜的材质，只要是在软化的预成形品中不会熔解的材质则没有特别限制，可以使用公知的材质。其中，模具母材的材质优选碳化钨(WC)、碳化硅(SiC)或者不锈钢合金等公知的模具材料，保护膜的材质优选最表面层为含有选自 Pt、Au、Ir、N1、Cr、Mo、Rh，Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Re以及C的元素组中至少I种以上元素的材质。通过由这样的材料制成模具的母材，使得模具的母材不易变形，因而可延长模具的使用寿命。但是，从容易加工方面考虑，可以使用不锈钢合金等金属作为模具的母材。此外，通过使用最表面层为选自Pt、Au、Ir、N1、Cr、Mo、Rh, Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Re 以及 C 的元素组中的至少I种以上元素制作保护膜，可抑制软化了的玻璃与保护膜之间的反应，因而可进一步减少杂质在保护膜上的附着。另外，预成形品的软化不仅限于在模具内通过加热进行软化。
[0097]加压成形例如可按照以下顺序来进行。将预成形品配置在插入套筒模具贯通孔内的下模具成形面的中心，然后，将上模具插入套筒模具的贯通孔内。此时，使下模具的成形面面向上模具的成形面。接着，将预成形品与模具一起加热，使构成预成形品的玻璃软化后，通过用上模具和下模具对预成形品施压而进行加压。由此，使预成形品在被模具闭合而成的上模具、下模具以及套筒模具包围的金属铸孔内部扩张，从而可将玻璃填充在金属铸孔的内部。也就是说可以将金属铸孔内表面的形状转印在玻璃上。
[0098]其中，精密形成在模具闭合状态下上模具、下模具及套筒模具的各成形面的相对位置、以及成形面的法线的形成角度，以使金属铸孔具有特定的形状。并且，至模具加压结束前，正确维持上模具和下模具的方向相向、并且使上模具和下模具的中心轴一致。由此，能够以相互高精密度的位置关系和角度相互形成光学功能面和位置决定基准面，从而可制作玻璃成形体。
[0099][光学元件的制作]
[0100]本发明的光学玻璃可用于各种光学元件及光学设计，其中特别优选对本发明的光学玻璃进行加压成形，制作透镜、棱镜及反射镜等光学元件。由此，将得到的光学元件用于照相机及投影机等这种透射可见光的光学仪器时，可实现高精细且高精密度的成像特性，并且可实现这些光学仪器的光学系统的小型化。
[0101][实施例]
[0102] 本发明的实施例(N0.1~N0.31)和比较例(N0.1~N0.2)的组成(质量％ )、以及这些玻璃的Sb2O3成分的浓度(相对于除Sb2O3成分以外的氧化物基准的质量的质量％)、折射率(nd)、阿贝数(Vd)、以及光谱透射比显示为70%及5%时的波长(λ7(ι、λ5)的结果如表1~表5所示。另外，以下实施例只是为了举例说明，本发明不仅限于这些实施例。
[0103]本发明的实施例(N0.1~N0.31)的光学玻璃和比较例(N0.1~N0.2)的玻璃的试验片均采用以下方式制成:选择与各成分相当的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、氢氧化物、甲基磷酸化合物等常用于光学玻璃中的高纯度原料作为各成分的原料，按照表1~表5所示的各实施例的组成的比例称量并混合均匀后，放入石英坩埚或白金坩埚中，根据玻璃组成的熔融难易度在电炉中于1000~1250°C的温度范围内熔融，搅拌均质化后浇注到模中具，从而制成试验片。
[0104]其中，实施例(N0.1~N0.31)和比较例(N0.1~N0.2)的玻璃的折射率(nd)和阿贝数(vd)，按照日本光学硝子工业会规格J0GIS01-2003进行测定。另外，作为用于本测定的玻璃，使用以_25°C /hr的缓慢冷却速度作为退火条件、在退火炉中进行处理得到的玻
3? ο
[0105]实施例(N0.1~N0.31)和比较例(N0.1~N0.2)的玻璃的透射比按照日本光学硝子工业会规格J0GIS02进行测定。另外，本发明中，通过测定玻璃的透射比，求出玻璃着色的有无和程度。具体而言，将玻璃块(glass bulk)材料相向平行研磨制成厚度10±0.1mm的试样，退火后按照J0GIS02-1975规定的方法迅速求出光线透射比(光谱透射比)λ7(ι(透射比为70%时的波长)。
[0106][表 I]
[0107]
【权利要求】
1.一种光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有5.0%以上40.0 %以下的P2O5成分，10.0 %以上60.0 %以下的Nb2O5成分，以及5.0 %以上45.0%以下的T12成分，并且相对于除Sb2O3成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb2O3成分的含量为1.0质量％以下。
2.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有大于15.0%的T12成分。
3.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分: B2O3成分O~不足10.0%和/或 BaO 成分 O ~20.0%。
4.如权利要求3所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有不足2.0 %的B2O3成分。
5.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分: Li2O成分O~10.0%和/或 Na2O成分O~不足15.0 %和/或 K2O 成分 O ~10.0%。
6.如权利要求5所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有大于4.0%的Na2O成分。
7.如权利要求5所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和Li20+Na20+K20 为不足 15.0%。
8.如权利要求5所述的光学玻璃，其中，氧化物换算组成的质量比Na2O/(Li20+Na20+K20)为 0.40 以上。
9.如权利要求5所述的光学玻璃，其中，含有Li2O成分、Na2O成分以及K2O成分中的2种以上成分。
10.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分: MgO成分O~5.0%和/或 CaO成分O~10.0%和/或 SrO 成分 O ~10.0%。
11.如权利要求10所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和 MgO+CaO+SrO+BaO 为 20.0% 以下。
12.如权利要求11所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和 MgO+CaO+SrO+BaO 为 12.0% 以下。
13.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分: Y2O3成分O~10.0%和/或 La2O3成分O~10.0 %和/或 Gd2O3 成分 O ~10.0%。
14.如权利要求13所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和 Y203+La203+Gd203 为 20.0% 以下。
15.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计还含有下列各成分: S12成分O~10.0%和/或 GeO2成分O~10.0%和/或 Bi2O3成分O~15.0%和/或 ZrO2成分O~10.0%和/或 ZnO成分O~10.0%和/或 Al2O3成分O~10.0%和/或 Ta2O5成分O~10.0 %和/或 WO3 成分 O ~20.0%。
16.如权利要求1所述的光学玻璃，其具有1.70以上2.20以下的折射率(nd)、10以上40以下的阿贝数(Vd)，并且光谱透射比显示为70%时的波长U7tl)为500nm以下。
17.一种由如权利要求1至16中任一项所述的光学玻璃制成的光学元件。
18.—种使用如权利要求1至16中任一项所述的光学玻璃,在模具内对软化的所述光学玻璃进行加压成形的玻璃成形体的制造方法。
【文档编号】C03C3/066GK104129919SQ201410240456
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2010年2月25日 优先权日:2009年2月27日
【发明者】土渊菜那, 荻野道子 申请人:株式会社小原