專利名稱：光學(xué)玻璃、光學(xué)元件以及預(yù)成形體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃、光學(xué)元件以及預(yù)成形體。
背景技術(shù)：
通常，光學(xué)儀器的透鏡系統(tǒng)是將多個(gè)具有不同光學(xué)性質(zhì)的玻璃透鏡組合而設(shè)計(jì) 的。近年來(lái)，為了進(jìn)一步擴(kuò)大多樣化的光學(xué)儀器透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自由度，將具有以往不能使 用的光學(xué)特性的光學(xué)玻璃，作為球面以及非球面透鏡等光學(xué)元件而使用。特別是正在開發(fā)， 進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)為了減小整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的色差而具有各種折射率、色散傾向的玻璃。其中， 由具有高部分色散比(9g，F(xiàn))的光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件，具有較高的如下所述的反常色 散性(Δ θ g，F(xiàn))，因此可起到顯著的修正色差的效果，并且可擴(kuò)大光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度。在制作光學(xué)元件的光學(xué)玻璃中，特別是對(duì)具有以下性質(zhì)的玻璃的需求非常高，即 能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)元件的輕量化及小型化，具有1. 50以上1. 65以下的高折射率(IId)，并且60 以上77以下的高阿貝數(shù)(Vd)的玻璃。作為這種高折射率低色散的玻璃，已知例如專利文 獻(xiàn)1所代表的折射率(nd)為1.54以上且不足1.60、并且阿貝數(shù)(ν d)為70以上80以下 的玻璃。其中，已知光學(xué)元件的色差與部分色散比(θ g，F(xiàn))密切相關(guān)。表示短波長(zhǎng)區(qū)域部 分色散性的部分色散比(θ g，F(xiàn))如式⑴所示。θ g, F = (ng-nF) / (nF_nc)……(1)通常的光學(xué)玻璃中，表示短波長(zhǎng)區(qū)域的部分色散性的部分色散比(θ g，F(xiàn))與阿貝 數(shù)(vd)之間大致呈線性關(guān)系。在以部分色散比(θ g，F(xiàn))為縱軸、以阿貝數(shù)(vd)為橫軸的 正交坐標(biāo)上，用將NSL7及PBM2的部分色散比和阿貝數(shù)作圖(plot)得到的兩點(diǎn)連接而成的 直線，來(lái)表示部分色散比(θ g，F(xiàn))與阿貝數(shù)(vd)之間關(guān)系，稱作標(biāo)準(zhǔn)線(normal line)(參 照?qǐng)D1)。作為標(biāo)準(zhǔn)線基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)玻璃(normal glass)，根據(jù)光學(xué)玻璃制造商的不同而不同， 但各公司均以大致相等的傾斜度和切片來(lái)定義標(biāo)準(zhǔn)線(NSL7和PBM2為株式會(huì)社才〃 7社 制的光學(xué)玻璃。其中，PBM2的阿貝數(shù)(vd)為36. 3，部分色散比(θ g，F(xiàn))為0. 5828，NSL7 的阿貝數(shù)(vd)為60. 5、部分色散比(θ g，F(xiàn))為0. 5436)。光學(xué)玻璃的反常色散性(Δ θ g， F)是將光學(xué)玻璃的部分色散比(θ g，F(xiàn))和阿貝數(shù)(vd)的曲線(plot)從上述標(biāo)準(zhǔn)線向縱 軸方向偏離多少作為指標(biāo)。由具有反常色散性(△ 9g，F(xiàn))的玻璃制成的光學(xué)元件，在紫外 線至紅外線的寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)，可以修正因其它透鏡而產(chǎn)生的色差。但是，專利文獻(xiàn)1中公開的玻璃，雖然具有反常色散性(Δ θ g，F(xiàn))，但是其反常色 散性(Δ 6g,F)大多不夠充分。因此，難以對(duì)例如照相機(jī)的小型且高倍率的變焦距透鏡、小 型投影機(jī)的透鏡所產(chǎn)生的較大色差進(jìn)行高精度地修正。因此需要可以高精度地修正透鏡色
差的玻璃。并且，使用專利文獻(xiàn)1中公開的玻璃，在對(duì)再加熱加壓成形后的玻璃成形品進(jìn)行 研磨加工得到光學(xué)元件的情況、在對(duì)料滴(gob)或者玻璃塊進(jìn)行研磨加工的情況下，由于 玻璃容易損傷，因此玻璃的處理困難。因此，需要更易進(jìn)行研磨加工的玻璃。
專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2003-160356號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上問(wèn)題而完成的，目的在于提供具有特定的高折射率以及低色散 (高阿貝數(shù))，同時(shí)易進(jìn)行研磨加工，并且可以更高精度地修正透鏡的色差的光學(xué)玻璃、光 學(xué)元件以及預(yù)成形體。為了解決上述課題，本發(fā)明人等進(jìn)行了反復(fù)深入的試驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)含有 特定量的P、至少兩種以上堿土金屬元素和一種以上稀土元素作為陽(yáng)離子成分，并且含有特 定量的0和F作為陰離子成分，不但可提高折射率、抑制色散降低，而且可降低玻璃的磨損 度，并且可提高玻璃的部分色散比，從而完成了本發(fā)明。具體而言，本發(fā)明提供以下內(nèi)容。(1)光學(xué)玻璃，其含有P、至少兩種以上堿土金屬元素和一種以上稀土元素作為陽(yáng) 離子成分；含有ο和F作為陰離子成分；并且具有1. 50以上1. 65以下的折射率nd、60以上 77以下的阿貝數(shù)vd。(2)如(1)所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，含有20.0 50.0%的P5+、 1. 0 30. 0% 的 Mg2+、以及 15. 0 40. 0% 的 Ba2+。(3)如⑵所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，Ba2+的含量為17.0%以上。(4)如⑴至(3)所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含有以下各陽(yáng) 離子成分Al3+O 15.0%和 / 或Si4+O 15.0%和 / 或B3+O 15.0%。(5)如⑴至(4)所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含有以下各陽(yáng) 離子成分Li+O 20. 0%和 / 或Na+O 10. 0%和 / 或K+O 10.0%。(6)如⑴至(5)所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含有以下各陽(yáng) 離子成分Ca2+O 30. 0 % 和 / 或Sr2+O 30. 0 % 和 / 或Zn2+O 30.0%(7)如(1)至(6)所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、 Zn2+的總量為30. 0 55. 0%。(8)如(7)所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+的總 量為60. 0%以下。(9)如⑴至⑶所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含有以下各陽(yáng) 離子成分Y3+O 15. 0%和 / 或La3+O 15. 0%和 / 或
Gd3+O 15. 0%和 / 或Yb3+O 15. 0%和 / 或Lu3+O 15.0%。(10)如(1)至(9)所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+、 Lu3+的總量為0. 1 15. 0%。(11)如權(quán)利要求(1)至(10)所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含 有以下各陽(yáng)離子成分Nb5+O ‘ 10. 0%和/或
Ti4+O ‘ 10. 0%和/或
Zr4+O ‘ 10. 0%和/或
Ta5+O ‘ 10. 0%和/或
W6+O .10. 0%和 /或
Ge4+O ‘ 10. 0%和/或
Bi3+O ‘ 10. 0%和/或
Te4+O ‘ 10. 0%。(12)如(1)至(11)所述的光學(xué)玻璃，其中，以陰離子％表示，F(xiàn)—的含量為25.0 70. 0%。(13)如(1)至(12)所述的光學(xué)玻璃，其中，反常色散性(Δ θ g，F(xiàn))為0. 010以上。(14)如(1)至(13)所述的光學(xué)玻璃，其中，按照《J0GIS10-1994光學(xué)玻璃的磨損 度的測(cè)定方法》測(cè)定的磨損度為600以下。(15)由上述(1)至(14)中任一項(xiàng)所述光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。(16)由上述(1)至(14)中任一項(xiàng)所述光學(xué)玻璃制成的研磨加工用和/或精密加 壓成形用的預(yù)成形體。(17)對(duì)(16)所述的預(yù)成形體進(jìn)行研磨而得的光學(xué)元件。(18)對(duì)(16)所述的預(yù)成形體進(jìn)行精密加壓成形而得的光學(xué)元件。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)含有特定量的P、至少兩種以上堿土金屬元素和一種以上稀土元 素作為陽(yáng)離子成分，并且含有特定量的0和F作為陰離子成分，可提高折射率、抑制色散降 低，同時(shí)減小玻璃的磨損度，并且提高玻璃的部分色散比。因此可提供具有特定的高折射率 以及低色散(高阿貝數(shù))，同時(shí)易進(jìn)行研磨加工，并且可更高精度地修正透鏡的色散的光學(xué) 玻璃、光學(xué)元件以及預(yù)成形體。


圖1是在以部分色散比[θ g，F(xiàn)]為縱軸、以阿貝數(shù)(vd)為橫軸的正交坐標(biāo)中顯 示的標(biāo)準(zhǔn)線的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的光學(xué)玻璃含有P、至少兩種以上堿土金屬元素和一種以上稀土元素作為 陽(yáng)離子成分，并且含有0和F作為陰離子成分；并且具有1. 50以上1. 65以下的折射率(rid) 以及60以上77以下的阿貝數(shù)(Vd)。通過(guò)含有特定量的P、至少兩種以上堿土金屬元素和一種以上稀土元素作為陽(yáng)離子成分，并且含有特定量的0和F作為陰離子成分，可提高折射 率、抑制色散降低，同時(shí)減小玻璃的磨損度，并且提高玻璃的部分色散比。因此可提供具有 特定的高折射率以及低色散(高阿貝數(shù))，同時(shí)易進(jìn)行研磨加工，并且可高精度地修正透鏡 的色差的光學(xué)玻璃、光學(xué)元件以及預(yù)成形體。以下，對(duì)本發(fā)明的光學(xué)玻璃的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明不受以下實(shí)施方式 的任何限定，在本發(fā)明目的的范圍內(nèi)可以進(jìn)行適當(dāng)變更而加以實(shí)施。應(yīng)予說(shuō)明，對(duì)于重復(fù)說(shuō) 明之處有時(shí)適當(dāng)省略說(shuō)明，但本發(fā)明的主旨不受限定。[玻璃成分]構(gòu)成本發(fā)明光學(xué)玻璃各成分的組成范圍如下所述。本說(shuō)明書中各成分的含量如沒 有特別說(shuō)明，則各成分的組成范圍均以陽(yáng)離子％或者陰離子％表示。其中，“陽(yáng)離子％ ”以 及“陰離子％”表示將本發(fā)明的玻璃構(gòu)成成分分為陽(yáng)離子成分以及陰離子成分，將各自的比 例作為100%時(shí)，玻璃中含有的各成分的組成?！搓P(guān)于陽(yáng)離子成分〉P5+是玻璃形成成分。特別是，通過(guò)使P5+的含量為20. 0%以上，可抑制玻璃的失 透，并且可提高玻璃的折射率，因此可容易得到具有高折射率的穩(wěn)定的玻璃。另一方面， 通過(guò)使P5+的含量為50.0%以下，可抑制玻璃的失透，并且可抑制玻璃阿貝數(shù)的降低，因此 可容易得到具有低色散的穩(wěn)定的玻璃。因此，以陽(yáng)離子％表示的P5+的含量下限值優(yōu)選為 20.0%、更優(yōu)選為23.0%、最優(yōu)選為25.0%，上限值優(yōu)選為50.0%、更優(yōu)選為47.0%、最優(yōu) 選為45. 0%?？墒褂美鏏l (PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作為原料，使玻璃內(nèi) 含有P5+。Mg2+是當(dāng)含有特定量時(shí)可提高玻璃耐失透性的成分。特別是，通過(guò)使Mg2+的含量為 1.0%以上，可降低玻璃的磨損度，因此可得到研磨加工性高的玻璃。另一方面，通過(guò)使Mg2+ 的含量為30.0%以下，可抑制折射率的降低，因此可容易得到具有期望的高折射率的光學(xué) 玻璃。因此，以陽(yáng)離子％表示的Mg2+的含量的下限值優(yōu)選為1.0%、更優(yōu)選為3.0%、最優(yōu) 選為5. 0%，上限值優(yōu)選為30. 0%、更優(yōu)選為27. 0%、最優(yōu)選為25. 0%。可使用例如MgC03、 MgF2等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Mg2+。Ba2+是當(dāng)含有特定量時(shí)可提高玻璃耐失透性的成分。特別是，通過(guò)使Ba2+的含量 為15. 0%以上，不但可維持玻璃的低色散，而且可提高玻璃的折射率，因此可得到具有期望 的高折射率以及具有低色散的玻璃。另一方面，通過(guò)使Ba2+的含量為40. 0%以下，可抑制玻 璃磨損度的增加，因此可容易得到具有期望的加工性的玻璃。因此，以陽(yáng)離子％表示的Ba2+ 的含量的下限值優(yōu)選為15. 0%、更優(yōu)選為16. 0%、最優(yōu)選為17. 0%，上限值優(yōu)選為40. 0%、 更優(yōu)選為37. 0%、最優(yōu)選為35. 0%?？墒褂美鏐aC03、Ba(NO3)2、BaF2等作為原料，使玻璃 內(nèi)含有Ba2+。Al3+是當(dāng)含有特定量時(shí)可提高玻璃耐失透性的成分，并且是提高玻璃阿貝數(shù)的成 分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使Al3+的含量為15.0%以下，可抑制 玻璃折射率的降低，因此可容易得到具有期望的高折射率的光學(xué)玻璃。并且，由此可抑制玻 璃化點(diǎn)(Tg)以及玻璃液相溫度的上升。因而可容易進(jìn)行加壓成形，并且可減小玻璃的失透 傾向。因此，以陽(yáng)離子％表示的Al3+的含量的上限值優(yōu)選為15.0%、更優(yōu)選為10.0%、最優(yōu) 選為8. 0%?？墒褂美鏏1203、A1F3等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Al3+。
Si4+是當(dāng)含有特定量時(shí)可提高玻璃耐失透性的成分，并且是提高玻璃折射率、同時(shí) 降低玻璃磨損度、提高加工性的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使 Si4+的含量為15. 0%以下，可提高玻璃的耐失透性。因此，以陽(yáng)離子％表示的Si4+的含量的 上限值優(yōu)選為15. 0%、更優(yōu)選為13. 0%、最優(yōu)選為10. 0%?？墒褂美鏢i02、K2SiF6、Na2SiF6 等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Si4+。B3+是當(dāng)含有特定量時(shí)可提高玻璃耐失透性的成分，并且，是提高玻璃折射率、同 時(shí)降低玻璃磨損度、提高加工性的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò) 使B3+的含量為15. 0%以下，可使玻璃的化學(xué)耐久性難以變差，并且可減少玻璃脈紋的形 成。因此，以陽(yáng)離子％表示的B3+的含量的上限值優(yōu)選為15.0%、更優(yōu)選為13.0%、最優(yōu)選 為10. 0%。可使用例如H3B03、Na2B4O7^ BPO4等作為原料，使玻璃內(nèi)含有B3+。Li+是維持玻璃形成時(shí)的耐失透性并且降低玻璃化點(diǎn)(Tg)的成分，是本發(fā)明的光 學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使Li+的含量為20. 0%以下，可使玻璃的化學(xué)耐久性難 以變差。因此，以陽(yáng)離子％表示的Li+的含量的上限值優(yōu)選為20. 0%、更優(yōu)選為17. 0%、最 優(yōu)選為15.0%?？墒褂美鏛i2TO3、LiN03、LiF等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Li+。Na+是維持玻璃形成時(shí)的耐失透性并且降低玻璃化點(diǎn)(Tg)的成分，是本發(fā)明的光 學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使Na+的含量為10.0%以下，可使玻璃的化學(xué)耐久性、 尤其是耐水性難以變差。因此，以陽(yáng)離子％表示的Na+的含量的上限值優(yōu)選為10.0%、更優(yōu) 選為8. 0%、最優(yōu)選為5. 0%?？墒褂美鏝a2C03、NaNO3> NaF, Na2SiF6等作為原料，使玻璃 內(nèi)含有Na+。K+是維持玻璃形成時(shí)的耐失透性并且降低玻璃化點(diǎn)(Tg)的成分，是本發(fā)明的光學(xué) 玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使K+的含量為10.0%以下，可使玻璃的化學(xué)耐久性、尤其 是耐水性難以變差。因此，以陽(yáng)離子％表示的相對(duì)于玻璃總質(zhì)量的K+的含量的上限值，優(yōu) 選為10.0%、更優(yōu)選為8.0%、最優(yōu)選為5.0%?？墒褂美鏚2C03、KN03、KF、KHF2、K2SiF6等 作為原料，使玻璃內(nèi)含有K+。本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，Rn+(Rn+為選自Li+、Na+、K+中的一種以上離子)含量的質(zhì) 量和優(yōu)選為20.0%以下。由此，玻璃的化學(xué)耐久性難以變差，從而可減少研磨加工時(shí)或屋 外使用時(shí)玻璃的變色及變質(zhì)。因此，以陽(yáng)離子％表示的Rn+含量的質(zhì)量和的上限值優(yōu)選為 20. 0%、更優(yōu)選為17. 0%、最優(yōu)選為15.0%。Ca2+是提高玻璃耐失透性、降低玻璃磨損度的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選 成分。特別是，通過(guò)使Ca2+的含量為30.0%以下，可在提高玻璃的耐失透性的同時(shí)，抑制玻 璃折射率的降低。因此，以陽(yáng)離子％表示的Ca2+的含量的上限值優(yōu)選為30. 0%、更優(yōu)選為 27. 0%、最優(yōu)選為25. 0%?？墒褂美鏑aC03、CaF2等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Ca2+。Sr2+是提高玻璃耐失透性的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通 過(guò)使Sr2+的含量為30. 0%以下，可在提高玻璃耐失透性的同時(shí)，抑制玻璃折射率的降低。 因此，以陽(yáng)離子％表示的Sr2+的含量的上限值優(yōu)選為30. 0%、更優(yōu)選為27. 0%、最優(yōu)選為 25. 0%?？墒褂美鏢r (NO3)2、SrF2等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Sr2+。Zn2+是提高玻璃耐失透性的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通 過(guò)使Zn2+的含量為30. 0%以下，可提高玻璃耐失透性，抑制玻璃折射率的降低。因此，以陽(yáng) 離子％表示的Zn2+的含量的上限值優(yōu)選為30. 0%、更優(yōu)選為27. 0%、最優(yōu)選為25. 0%?？墒褂美鏩nO、ZnF2等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Zn2+。本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，R2+ (R2+為選自Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+中的一種以上離子) 含量的質(zhì)量和，優(yōu)選為30.0%以上60.0%以下。通過(guò)使R2+的質(zhì)量和處于該范圍內(nèi)，可在提 高玻璃耐失透性的同時(shí)，將玻璃折射率調(diào)整到特定范圍內(nèi)，從而可得到具有期望的高折射 率的透明玻璃。因此，以陽(yáng)離子％表示的R2+含量的質(zhì)量和的下限值優(yōu)選為30.0%、更優(yōu)選 為32.0%、最優(yōu)選為35.0%，上限值優(yōu)選為60.0%、更優(yōu)選為58.0%、最優(yōu)選為56.0%。Y3+是提高玻璃折射率、并且使玻璃的反常色散性不易降低的成分，是本發(fā)明的光 學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使Y3+的含量為15.0%以下，可抑制玻璃化點(diǎn)(Tg)的 升高，并且可提高玻璃的耐失透性。因此，以陽(yáng)離子％表示的Y3+的含量的上限值優(yōu)選為 15.0%、更優(yōu)選為12.0%、最優(yōu)選為10.0%。可使用例如Y2O3JF3等作為原料，使玻璃內(nèi)含 有 Y3+。La3+是提高玻璃折射率、并且使玻璃的反常色散性不易降低的成分，是本發(fā)明的光 學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使La3+的含量為15.0%以下，可提高玻璃的耐失透性。 因此，以陽(yáng)離子％表示的La3+的含量的上限值優(yōu)選為15. 0%、更優(yōu)選為12. 0%、最優(yōu)選為 10. 0%?？墒褂美鏛a2O3等作為原料，使玻璃內(nèi)含有La3+。Gd3+是提高玻璃折射率、并且使玻璃的反常色散性不易降低的成分，是本發(fā)明的光 學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使Gd3+的含量為15.0%以下，可提高玻璃的耐失透性。 因此，以陽(yáng)離子％表示的Gd3+的含量的上限值優(yōu)選為15. 0%、更優(yōu)選為12. 0%、最優(yōu)選為 10. 0%?？墒褂美鏕d203、GdF3等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Gd3+。b3+是提高玻璃折射率、并且使玻璃的反常色散性不易降低的成分，是本發(fā)明的光 學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使Yb3+的含量為15.0%以下，可提高玻璃的耐失透性。 因此，以陽(yáng)離子％表示的Yb3+的含量的上限值優(yōu)選為15. 0%、更優(yōu)選為12. 0%、最優(yōu)選為 10.0%。可使用例如Yb2O3等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Yb3+。Lu3+是提高玻璃折射率、并且使玻璃的反常色散性不易降低的成分，是本發(fā)明的光 學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使Lu3+的含量為15.0%以下，可提高玻璃的耐失透性。 因此，以陽(yáng)離子％表示的Lu3+的含量的上限值優(yōu)選為15. 0%、更優(yōu)選為12. 0%、最優(yōu)選為 10. 0%?？墒褂美鏛u2O3等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Lu3+。本發(fā)明的光學(xué)玻璃，Ln3+ (Ln3+為選自Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+、Lu3+中的一種以上離子) 含量的質(zhì)量和優(yōu)選為0. 以上15.0%以下。通過(guò)使該質(zhì)量和為0. 以上，可提高玻璃 的折射率，并且使玻璃的反常色散性不易降低。通過(guò)使該質(zhì)量和為15.0%以下，可提高玻 璃的耐失透性，并且容易得到期望的磨損度。因此，以陽(yáng)離子％表示的Ln3+含量的質(zhì)量和 的下限值，優(yōu)選為0.1%、更優(yōu)選為0. 5 %、最優(yōu)選為1.0%，上限值優(yōu)選為15.0%、更優(yōu)選為 12.0%、最優(yōu)選為10.0%。Nb5+是提高玻璃折射率、并且提高玻璃化學(xué)耐久性的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中 的任選成分。特別是，通過(guò)使Nb5+的含量為10.0%以下，可抑制玻璃阿貝數(shù)的降低。并且， 由于可抑制玻璃熔融溫度的升高，故可減少因玻璃中所含成分揮發(fā)而導(dǎo)致的脈紋的產(chǎn)生。 因此，以陽(yáng)離子％表示的Nb5+的含量的上限值，優(yōu)選為10.0%、更優(yōu)選為8.0%、最優(yōu)選為 5. 0%?？墒褂美鏝b2O5等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Nb5+。Ti4+是提高玻璃的折射率的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò)使Ti4+的含量為10.0%以下，可抑制玻璃阿貝數(shù)的降低，并且減少玻璃的著色。因此，以 陽(yáng)離子％表示的Ti4+的含量的上限值，優(yōu)選為10. 0%、更優(yōu)選為8. 0%、最優(yōu)選為5. 0%?？?使用例如TiO2等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Ti4+。是提高玻璃折射率、并且提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中 的任選成分。特別是，通過(guò)使&4+的含量為10.0%以下，可抑制玻璃熔融溫度的升高，故可 減少因玻璃中所含成分揮發(fā)而導(dǎo)致的脈紋的產(chǎn)生。因此，以陽(yáng)離子％表示的的含量的 上限值，優(yōu)選為10. 0%、更優(yōu)選為8. 0%、最優(yōu)選為5. 0%?？墒褂美?amp;02、2評(píng)4等作為原 料，使玻璃內(nèi)含有&4+。Ta5+是提高玻璃的折射率的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通 過(guò)使Ta5+的含量為10. 0%以下，可使玻璃難以失透。因此，以陽(yáng)離子％表示的Ta5+的含量 的上限值優(yōu)選為10.0%、更優(yōu)選為8.0%、最優(yōu)選為5.0%?？墒褂美鏣a2O5等作為原料， 使玻璃內(nèi)含有Ta5+。W6+是提高玻璃折射率的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò) 使W6+的含量為10.0%以下，可抑制玻璃阿貝數(shù)的降低，并且減少玻璃的著色。因此，以陽(yáng) 離子％表示的W6+的含量的上限值優(yōu)選為10.0%、更優(yōu)選為8.0%、最優(yōu)選為5.0%?？墒?用例如WO3等作為原料，使玻璃內(nèi)含有W6+。Ge4+是提高玻璃折射率、提高玻璃耐失透性的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選 成分。特別是，通過(guò)使Ge4+的含量為10.0%以下，可減小玻璃的材料成本。因此，以陽(yáng)離 子％表示的Ge4+的含量的上限值，優(yōu)選為10.0%、更優(yōu)選為8.0%、最優(yōu)選為5.0%。可使 用例如GeO2等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Ge4+。Bi3+是提高玻璃折射率的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò) 使Bi3+的含量為10. 0%以下，可使玻璃難以失透。因此，以陽(yáng)離子％表示的Bi3+的含量的 上限值優(yōu)選為10. 0%、更優(yōu)選為8. 0%、最優(yōu)選為5. 0%?？墒褂美鏐i2O3等作為原料，使 玻璃內(nèi)含有Bi3+。Te4+是提高玻璃折射率的成分，是本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的任選成分。特別是，通過(guò) 使Te4+的含量為15.0%以下，可使玻璃難以失透，并且可抑制玻璃的著色。因此，以陽(yáng)離 子％表示的Te4+的含量的上限值，優(yōu)選為10.0%、更優(yōu)選為8.0%、最優(yōu)選為5.0%。可使 用例如TeO2等作為原料，使玻璃內(nèi)含有Te4+?！搓P(guān)于陰離子成分〉F—是提高玻璃阿貝數(shù)、并且提高玻璃的反常色散性的成分。特別是，通過(guò)使F—的含 量為25. 0%以上，可提高玻璃的阿貝數(shù)，并且提高玻璃的部分色散比，因此可容易得到期望 的阿貝數(shù)以及反常色散性(Δ θ g，F(xiàn))。另一方面，通過(guò)使F—的含量為70.0%以下，可在抑制 玻璃阿貝數(shù)過(guò)度升高的同時(shí)，抑制玻璃磨損度的增加，從而可容易地得到期望的阿貝數(shù)，并 且可確保玻璃的加工性。因此，以陰離子％表示的F—的含量的下限值，優(yōu)選為25. 0%、更優(yōu) 選為28.0%、最優(yōu)選為30.0%，上限值優(yōu)選為70.0%、更優(yōu)選為67.0%、最優(yōu)選為65.0%。 可使用例如A1F3、MgF2, BaF2等各種陽(yáng)離子成分的氟化物作為原料，使玻璃內(nèi)含有F—。02_是用于使玻璃的陽(yáng)離子成分形成氧化物的必要成分。其中，02_的含量和F_的 含量的總量?jī)?yōu)選為98.0%以上。由此，可得到難以失透的穩(wěn)定的玻璃。因此，以陰離子％表 示的02_和F—的總含量?jī)?yōu)選為98. 0%以上、更優(yōu)選為99. 0%以上、最優(yōu)選為100%?？墒褂美鏏l203、Mg0、Ba0等各種陽(yáng)離子成分的氧化物，Al (PO) 3、Mg(PO)2、Ba(PO)2等各種陽(yáng)離子 成分的磷酸鹽等作為原料，使玻璃內(nèi)含有02_。<關(guān)于不應(yīng)該含有的成分>接著，對(duì)本發(fā)明的光學(xué)玻璃中不應(yīng)該含有的成分、以及不優(yōu)選含有的成分進(jìn)行說(shuō) 明。在不損害本發(fā)明玻璃特性的范圍內(nèi)，根據(jù)需要，可在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中添加其 它成分。但是，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb 及 Lu 以外的 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag 及
Mo等各過(guò)渡金屬的陽(yáng)離子，無(wú)論在單獨(dú)含有或復(fù)合含有少量的情況下，均會(huì)使玻璃著色，具 有在可見區(qū)域的特定波長(zhǎng)產(chǎn)生吸收的性質(zhì)。因此特別是在使用可見區(qū)域波長(zhǎng)的光學(xué)玻璃 中，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含有上述過(guò)渡金屬的陽(yáng)離子。并且，Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be及Se的陽(yáng)離子，近年來(lái)作為有害化學(xué)物質(zhì)而傾向于控 制其使用，不僅在玻璃的制造工序中，甚至加工工序及產(chǎn)品化后的處理中都需要在環(huán)境對(duì) 策方面采取措施。因此，在重視環(huán)境方面的影響的情況下，除不可避免的混入，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上 不含這些成分。由此，由于光學(xué)玻璃中實(shí)質(zhì)上不含污染環(huán)境的物質(zhì)，因此即使不在環(huán)境對(duì)策 方面采取特殊措施，也可對(duì)該光學(xué)玻璃進(jìn)行制造、加工以及廢棄。[制造方法]本發(fā)明的光學(xué)玻璃例如可采用以下方法制作。即，將上述原料均勻混合以使各成 分的含量達(dá)到特定范圍內(nèi)，再將制成的混合物放入石英坩堝或氧化鋁坩堝中進(jìn)行粗熔融。 接著，將粗熔融的物質(zhì)放入鉬坩堝、鉬合金坩堝或者銥坩堝中，在900 1200°C的溫度范圍 內(nèi)熔融2 10小時(shí)，攪拌均質(zhì)化后進(jìn)行消泡等。然后，降溫至850°C以下后進(jìn)行精攪拌(仕 上(f攪拌)以除去脈紋，鑄入模具中緩慢冷卻。[物理性質(zhì)]本發(fā)明的光學(xué)玻璃具有高折射率(Iid)的同時(shí)，具有低色散。特別是，本發(fā)明的光 學(xué)玻璃的折射率(nd)的下限值優(yōu)選為1. 50、更優(yōu)選為1. 52、最優(yōu)選為1. 54，上限值優(yōu)選為 1.65、更優(yōu)選為1.62、最優(yōu)選為1.60。并且，本發(fā)明的光學(xué)玻璃的阿貝數(shù)(ν d)的下限值優(yōu) 選為60、更優(yōu)選為62、最優(yōu)選為65，上限值優(yōu)選為77、更優(yōu)選為76、最優(yōu)選為75。由此，擴(kuò) 大了光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度，因而元件進(jìn)一步薄型化也可得到較大的光的折射量。并且，本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選具有較高的反常色散性(Δ θ g，F(xiàn))。更具體而言，本 發(fā)明的光學(xué)玻璃的反常色散性(Δ θ g，F(xiàn))的下限值優(yōu)選為0. 010、更優(yōu)選為0. 015、最優(yōu)選 為0.020。由此，可更高精度地修正光學(xué)儀器中透鏡的色散。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明的光學(xué)玻璃 的反常色散性(△ 9g，F(xiàn))的上限值沒有特殊限定，多數(shù)情況下，根據(jù)本發(fā)明而得的玻璃的 反常色散性(Δ θ g，F(xiàn))大概為0. 050以下、具體為0. 040以下、更具體為0. 030以下。并且，本發(fā)明的光學(xué)玻璃具有特定的磨損度。特別是，按照光學(xué)玻璃的 《J0GIS10-1994光學(xué)玻璃的磨損度的測(cè)定方法》而測(cè)定的磨損度的上限值優(yōu)選為600、更優(yōu) 選為580、最優(yōu)選為550。由此，可減少光學(xué)玻璃的磨損和損傷，因此可容易地對(duì)光學(xué)玻璃進(jìn) 行研磨加工中的處理，從而容易進(jìn)行研磨加工。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明的光學(xué)玻璃的磨損度的 下限沒有特殊限定，多數(shù)情況下，根據(jù)本發(fā)明而得的玻璃的磨損度大概為100以上、具體為 200以上、更具體為300以上。
[預(yù)成形體以及光學(xué)元件]本發(fā)明的光學(xué)玻璃能夠用于各種光學(xué)元件以及光學(xué)設(shè)計(jì)。其中特別優(yōu)選為，由本 發(fā)明的光學(xué)玻璃形成預(yù)成形體，對(duì)該預(yù)成形體采用研磨加工、精密加壓成形等方法，制作透 鏡、棱鏡、反射鏡等光學(xué)元件。由此，在用于照相機(jī)、投影機(jī)等這種使可見光透射光學(xué)元件的 光學(xué)儀器時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高精細(xì)且高精度的成像特性，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)這些光學(xué)儀器中光學(xué)系統(tǒng)的 小型化。其中，制造預(yù)成形體材料的方法沒有特殊限定，例如可使用日本特開平8-319124 所記載的玻璃料滴的成形方法，日本特開平8-73229所記載的光學(xué)玻璃的制造方法以及制 造裝置，由熔融玻璃制造直接預(yù)成形體材料。并且，對(duì)于由光學(xué)玻璃形成的條狀材料(Strip Material)，也可使用通過(guò)進(jìn)行研削研磨等冷加工來(lái)制造的方法。[實(shí)施例]本發(fā)明的實(shí)施例(No. 1 No. 5)以及比較例(No. 1)的玻璃的組成、折射率(nd)、 阿貝數(shù)(vd)、部分色散比(0g，F(xiàn))、反常色散性(Δ 0g，F(xiàn))以及磨損度如表1所示。應(yīng)予 說(shuō)明，以下實(shí)施例只是以示例為目的，本發(fā)明不僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明實(shí)施例(No. 1 No. 5)的光學(xué)玻璃及比較例(No. 1)的玻璃，選定與各成 分相當(dāng)?shù)难趸?、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏磷酸化合物等通常的氟磷酸鹽玻璃中所使用 的高純度原料作為各成分的原料，按照表1所示各實(shí)施例及比較例的組成比例稱量并混合 均勻。然后將原料的混合物投入鉬坩堝，根據(jù)玻璃組成的熔融難易度，在電爐中于900 1200°C的溫度范圍內(nèi)熔融2 10小時(shí)，攪拌均質(zhì)化，進(jìn)行消泡等，然后降溫至850°C以下，攪 拌均質(zhì)化后鑄入模具，緩慢冷卻，制得玻璃。其中，實(shí)施例(No. 1 No. 5)以及比較例(No. 1)的玻璃的折射率(nd)、阿貝數(shù) (vd)以及部分色散比(0 8，朽，基于日本光學(xué)硝子工業(yè)會(huì)規(guī)格幾61501-2003進(jìn)行測(cè)定。應(yīng) 予說(shuō)明，本測(cè)定中，使用將退火條件中的緩慢冷卻降溫速度設(shè)為-25X /Hr，用退火爐進(jìn)行 處理的玻璃。并且，由在所測(cè)定的阿貝數(shù)(vd)中位于圖1的標(biāo)準(zhǔn)線上的部分色散比(θ g， F)的值，與所測(cè)定的部分色散比(9g，F(xiàn))的值之差，求出玻璃的反常色散性(Δ 0g，F(xiàn))。并且，磨損度按照“J0GIS10-1994光學(xué)玻璃的磨損度的測(cè)定方法”進(jìn)行測(cè)定。 即，將30X 30X IOmm大小的玻璃角板的試樣，放置在每分鐘水平旋轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)的鑄鐵制平皿 (250mmΦ)上距離平皿中心80mm的位置。接著，一邊由平皿向試樣垂直施加9. 8N(lkgf)的 負(fù)荷，一邊將在水20ml中添加了 10g#800 (平均粒徑20 μ m)研磨材料(氧化鋁質(zhì)A磨粒) 的研磨液同樣供給平皿5分鐘，同時(shí)，使試樣與平皿進(jìn)行摩擦。對(duì)研磨前后試樣的質(zhì)量進(jìn)行 測(cè)定，求出試樣的損耗質(zhì)量。按照同樣方法求出日本光學(xué)硝子工業(yè)會(huì)指定的標(biāo)準(zhǔn)試樣的損 耗質(zhì)量，按照下式進(jìn)行計(jì)算磨損度={(試樣的磨損質(zhì)量/比重)/ (標(biāo)準(zhǔn)試樣的磨損質(zhì)量/比重)} X 100[表1]
權(quán)利要求
1.光學(xué)玻璃，其含有P、至少兩種以上堿土金屬元素和一種以上稀土元素作為陽(yáng)離子 成分；含有0和F作為陰離子成分；并且具有1. 50以上1. 65以下的折射率、60以上77以下的阿貝數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，含有20.0 50. 0%的P5+、 1. 0 30. 0% 的 Mg2+、以及 15. 0 40. 0% 的 Ba2+。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，Ba2+的含量為17.0%以上。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含有以下各陽(yáng)離子 成分Al3+O 15. 0%和 / 或 Si4+O 15. 0%和 / 或 B3+O 15. 0%。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含有以下各陽(yáng)離子 成分Li+O 20. 0%和 / 或 Na+O 10. 0%和 / 或 K+O 10. 0%。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含有以下各陽(yáng)離子 成分Ca2+O 30. 0%和 / 或 Sr2+O 30. 0%和 / 或 Zn2+O 30. 0%。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+的 總量為30. 55. 0%。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+的 總量為60. 0%以下。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含有以下各陽(yáng)離子 成分Y3+O 15. 0%和 / 或 La3+O 15. 0% 禾口 / 或 Gd3+O 15. 0%和 / 或 Yb3+O 15. 0%和 / 或 Lu3+O 15. 0%。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+、Lu3+的 總量為0. 1 15. 0%。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以陽(yáng)離子％表示，其進(jìn)一步含有以下各陽(yáng)離 子成分Nb5+O 10. 0%和 / 或 Ti4+O 10. 0%和 / 或Zr4+O 10. 0%和 / 或 Ta5+O 10. 0%和 / 或 W6+O 10. 0%和 / 或 Ge4+O 10. 0%和 / 或 Bi3+O 10. 0% 禾口 / 或 Te4+O 10. 0%。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以陰離子％表示，F(xiàn)—的含量為25.0 70.0%。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，反常色散性為0.010以上。
14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，按照《J0GIS10-1994光學(xué)玻璃的磨損度的測(cè) 定方法》測(cè)定的磨損度為600以下。
15.由權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。
16.由權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述光學(xué)玻璃制成的研磨加工用和/或精密加壓成形 用的預(yù)成形體。
17.對(duì)權(quán)利要求16所述的預(yù)成形體進(jìn)行研磨而得的光學(xué)元件。
18.對(duì)權(quán)利要求16所述的預(yù)成形體進(jìn)行精密加壓成形而得的光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明提供不僅具有特定的高折射率以及低色散(高阿貝數(shù))，而且易進(jìn)行研磨加工，并且可更高精度地修正透鏡的色散的光學(xué)玻璃、光學(xué)元件以及預(yù)成形體。本發(fā)明的光學(xué)玻璃含有P、至少兩種以上堿土金屬元素和一種以上稀土元素作為陽(yáng)離子成分，含有O和F作為陰離子成分；并且具有1.50以上1.65以下的折射率(nd)，具有60以上77以下的阿貝數(shù)(νd)。本發(fā)明還提供由該光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。
文檔編號(hào)C03C3/247GK101993195SQ20101025226
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者吉川健 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小原