專利名稱：光學玻璃、光學元件和預成型坯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學玻璃、光學元件和預成型坯。
背景技術：
光學儀器的透鏡體系通常是將具有不同光學性質的多個玻璃透鏡組合而設計的。近年來，光學儀器的透鏡體系所要求的特性已多樣化，為了進一步拓寬其設計的自由度，正在開發(fā)具備以往未受到矚目的光學特性的光學玻璃。其中，具有特征性的反常色散性(A 0g，F(xiàn))的光學玻璃作為對色像差的顏色校正具有顯著效果的光學玻璃而受到矚目。例如專利文獻I 4中提出了一種光學玻璃，其除了以往所必須的高折射率和低色散性以及加工性優(yōu)異的性質以外，還具有較高的反常色散性；作為該光學玻璃，例如陽離子成分含有P5+、Al3+、堿土金屬離子等，陰離子成分含有F_和02_。 現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2007-55883號公報專利文獻2 日本特開2008-137877號公報專利文獻3 :國際公開第2008/111439號小冊子專利文獻4 :日本特開2009-256169號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題然而，專利文獻I 4所記載那樣的以往的光學玻璃，其加工性不良。換言之，期望開發(fā)出在維持高反常色散性的基礎上，具備加工性的光學玻璃。本發(fā)明的目的在于解決這樣的課題。S卩，本發(fā)明的目的在于提供一種光學玻璃、光學元件和預成型坯，所述光學玻璃的反常色散性更高，從而可高精度地補償玻璃透鏡的色像差，進而磨耗度比以往的玻璃低，易于進行研磨加工。用于解決問題的方案本發(fā)明人等為了解決上述課題進行了深入研究，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明為以下的⑴ (8)。(I) 一種光學玻璃，其中，作為陽離子成分含有P5+、A13+和Mg2+，作為陰離子成分含有02_和F、Mg2+含有率(陽離子％ )和Ca2+含有率(陽離子％ )的總和與堿土金屬的總含有率(R2+ :陽離子％ )之比((Mg2++Ca2+)/R2+)為 0. 25 以上，該光學玻璃的磨耗度為440以下。(2)根據(jù)上述⑴所述的光學玻璃，其中，Mg2+含有率(陽離子％ )與堿土金屬的總含有率(R2+:陽離子％ )之比(Mg2+/R2+)為0. 30以上。
(3)根據(jù)上述⑴或⑵所述的光學玻璃，其中，折射率(nd)為I. 50 I. 60，阿貝數(shù)(vd)為60 80。(4)根據(jù)上述⑴ (3)中任一項所述的光學玻璃，其中，部分色散比(0 g，F(xiàn))為
0.530以上。(5)根據(jù)上述⑴ ⑷中任一項所述的光學玻璃，其中，以陽離子％ (摩爾％ )表不，P5+的含有率為20 55 %、Al3+的含有率為5 20 %、Mg2+的含有率為0. I 30 %、 Ca2+的含有率為0. I 30 %、Sr2+的含有率為0 20 %、Ba2+的含有率為0. I 25 %、R2+的含有率為30 70 %、Zn2+的含有率為0 15% ;以陰離子％ (摩爾％ )表示，r的含有率為20 70 %。(6) 一種光學元件，其由上述(I) (5)中任一項所述的光學玻璃形成。(7) 一種研磨加工用和/或精密壓制成形用的預成型坯，其由上述(I) (5)中任一項所述的光學玻璃形成。(8) 一種光學元件，其為將上述(7)所述的預成型坯精密壓制而成。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可提供一種光學玻璃、光學元件和預成型坯，所述光學玻璃的反常色散性更高，從而可高精度地補償玻璃透鏡的色像差，進而磨耗度比以往的玻璃低、易于進行研磨加工。


圖I是在以部分色散比(e g，F(xiàn))為縱軸、以阿貝數(shù)(vd)為橫軸的直角坐標中表示的基準線的圖。
具體實施例方式對本發(fā)明進行說明。本發(fā)明為一種光學玻璃，其中，作為陽離子成分含有P5+、A13+和Mg2+，作為陰離子成分含有02_和廠，1%2+含有率(陽離子％)和0&2+含有率(陽離子％)的總和與堿土金屬的總含有率(R2+ :陽離子％ )之比((Mg2++Ca2+)/R2+)為0. 25以上，該光學玻璃的磨耗度為440以下。以下也將這種光學玻璃稱為“本發(fā)明的光學玻璃”。<玻璃成分>對構成本發(fā)明的光學玻璃的各成分進行說明。本說明書中，只要沒有特別聲明，各成分的含有率全部以基于摩爾比的陽離子％或者陰離子％表示。此處，“陽離子以及“陰離子是指將本發(fā)明的光學玻璃的玻璃構成成分分離為陽離子成分和陰離子成分，并分別以各自的總比例作為100摩爾％來表示玻璃中含有的各成分的組成。予以說明，為方便起見，各成分的離子價使用代表值，不與其它的離子價進行區(qū)分。光學玻璃中存在的各成分的離子價，可能為代表值以外的離子價。例如P通常以離子價為5的狀態(tài)存在于玻璃中，因而在本說明書中以“P5+”表示，但也可能以其它離子價的狀態(tài)存在。像這樣，嚴格地說，各成分也以其它離子價的狀態(tài)存在，但在本說明書中，將各成分視為以代表值的離子價存在于光學玻璃中。[關于陽離子成分]<P5+>本發(fā)明的光學玻璃包含P5+。P5+為玻璃形成成分，具有抑制玻璃的失透、提高折射 率的性質。由于這樣的性質增強，因而P5+的含有率優(yōu)選為20. 0 55. 0%。另外，更優(yōu)選為25. 0%以上，進一步優(yōu)選為30. 0%以上。另外，更優(yōu)選為50. 0%以下，更優(yōu)選為45. 0%以下，更優(yōu)選為43. 0%以下，進一步優(yōu)選為41. 0%以下。可以通過使用例如 Al (PO3) 3、Ca (PO3) 2、Ba (PO3) 2、Zn (PO3) 2、BPO4, H3PO4 等作為原料而使P5+包含在玻璃內?！碅l3+〉本發(fā)明的光學玻璃包含Al3+。Al3+具有提高玻璃的耐失透性、降低磨耗度的性質。由于這樣的性質增強，因而Al3+的含有率優(yōu)選為5 20. 0 %。另外，更優(yōu)選為7.0%以上，更優(yōu)選為10. 0%以上，進一步優(yōu)選為12. 0%以上。另外，更優(yōu)選為18. 0%以下，進一步優(yōu)選為16.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如Al (PO3) 3、A1F3、Al2O3等作為原料而使Al3+包含在玻璃內。<堿土金屬>本發(fā)明的光學玻璃中，堿土金屬是指Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+。另外，有時將選自由Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+組成的組中的至少I種表示為R2+。另外，R2+的總含有率是指這4種離子的總含有率(Mg2++Ca2++Sr2++Ba2+)。R2+的總含有率優(yōu)選為30. 0 70. 0%。這是由于，含有率在這樣的范圍時，可得到更穩(wěn)定的玻璃。R2+的總含有率更優(yōu)選為35. 0%以上，更優(yōu)選為40. 0%以上，進一步優(yōu)選為44. 0%以上。另外，更優(yōu)選為65.0%以下，更優(yōu)選為60.0%以下，更優(yōu)選為55.0%以下，進一步優(yōu)選為53. 0%以下。〈Mg2+〉本發(fā)明的光學玻璃包含Mg2+。Mg2+具有提高玻璃的耐失透性、降低磨耗度的性質。由于這樣的性質增強，因而Mg2+的含有率優(yōu)選為0. I 30. 0%。另外，更優(yōu)選為2.0%以上，更優(yōu)選為5.0%以上，進一步優(yōu)選為10. 0%以上。另外，更優(yōu)選為25. 0%以下，進一步優(yōu)選為20.0%以下。可以通過使用例如MgO、MgF2等作為原料而使Mg2+包含在玻璃內。〈Ca2+〉
本發(fā)明的光學玻璃優(yōu)選包含Ca2+。Ca2+具有提高耐失透性、抑制折射率的降低、降低玻璃的磨耗度的性質。由于這樣的性質增強，因而Ca2+的含有率優(yōu)選為0. 1% 30.0%。另外，更優(yōu)選為5.0%以上，更優(yōu)選為10. 0%以上，更優(yōu)選為12. 0%以上，進一步優(yōu)選為13. 0%以上。另外，更優(yōu)選為20.0%以下，進一步優(yōu)選為16.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如Ca (PO3) 2、CaCO3> CaF2等作為原料而使Ca2+包含在玻璃內。本發(fā)明的光學玻璃優(yōu)選包含Mg2+作為必須成分，并進一步包含Ca2+。若這2種成分共存，則提高玻璃的耐失透性、抑制折射率的降低、降低磨耗度的性質增強，特別是提高玻璃的耐失透性這一性質增強。另外，本發(fā)明的光學玻璃優(yōu)選還含有作為其它堿土金屬的Sr2+ 和 / 或 Ba2+。本發(fā)明的光學玻璃中，Mg2+含有率(陽離子％)和Ca2+含有率(陽離子％)的總和與堿土金屬的總含有率(R2+ :陽離子％ )之比((Mg2++Ca2+)/R2+)為0. 25以上。(Mg2++Ca2+)/R2+ 的下限優(yōu)選為0. 28，更優(yōu)選為0. 31，更優(yōu)選為0. 34，更優(yōu)選為0. 36，進一步優(yōu)選為0. 38。另夕卜，(Mg2++Ca2+) /R2+的上限優(yōu)選為0. 80，更優(yōu)選為0. 75，更優(yōu)選為0. 70，進一步優(yōu)選為0. 68。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在為含有P5+、Al3+、Mg2+和Ca2+作為陽離子成分、含有02_和F作為陰離子成分的光學玻璃且(Mg2++Ca2+)/R2+為0. 25以上時，可以得到能夠通過使反常色散性較高而高精度地補償玻璃透鏡的色像差、而且磨耗度比以往的玻璃低、易于進行研磨加工的光學玻璃。另外，本發(fā)明的光學玻璃還優(yōu)選使Mg2+含有率(陽離子％)的比(Mg2+/R2+)為0.30以上。Mg2+/R2+的下限優(yōu)選為0. 32，更優(yōu)選為0. 34，更優(yōu)選為0. 36，進一步優(yōu)選為0. 37。另夕卜，Mg2VR2+的上限優(yōu)選為0. 75，更優(yōu)選為0. 70，更優(yōu)選為0. 65，進一步優(yōu)選為0. 63。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在為含有P5+、A13+和Mg2+作為陽離子成分、含有02_和F—作為陰離子成分的光學玻璃且(Mg2++Ca2+)/R2+為0. 25以上、進而Mg2+/R2+為0. 30以上時，可以得到能夠通過使反常色散性更高而高精度地補償玻璃透鏡的色像差、而且磨耗度比以往的玻璃低、易于進行研磨加工的光學玻璃?！碨r2+〉本發(fā)明的光學玻璃存在包含Sr2+作為R2+(堿土金屬)的I種的情況。Sr2+具有提高玻璃的耐失透性、抑制折射率的降低的性質。由于這樣的性質增強，因而Sr2+的含有率優(yōu)選為0% 20. 0%。另外，更優(yōu)選為1.0%以上，進一步優(yōu)選為2.0%以上。另外，更優(yōu)選為17. 0%以下，進一步優(yōu)選為14. 0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如Sr (NO3) 2、SrF2等作為原料而使Sr2+包含在玻璃內?！碆a2+〉本發(fā)明的光學玻璃存在包含Ba2+作為R2+(堿土金屬)的I種的情況。Ba2+在含有規(guī)定量時具有提高玻璃的耐失透性的性質。另外，具有維持低色散性、提高折射率的性質。由于這樣的性質增強，因而Ba2+的含有率優(yōu)選為0. I 25. 0%。另外，更優(yōu)選為20.0%以下，更優(yōu)選為19.0%以下，進一步優(yōu)選為17.0%以下。另外，優(yōu)選為1.0%以上，優(yōu)選為5.0%以上，更優(yōu)選為10. 0%以上，更優(yōu)選為12. 0%以上，更優(yōu)選為13. 0%以上，進一步優(yōu)選為14. 0%以上。
可以通過使用例如Ba (PO3) 2、BaCO3、Ba (NO3) 2、BaF2等作為原料而使Ba2+包含在玻璃內?！碯n2+〉本發(fā)明的光學玻璃包含Zn2+作為任意成分。Zn2+具有改善磨耗度、提高折射率的性質。由于這樣的性質增強，因而Zn2+的含有率優(yōu)選為0% 15.0%。另外，更優(yōu)選為
I.0%以上，進一步優(yōu)選為I. 5%以上。另外，更優(yōu)選為12. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，更優(yōu)選為4.0%以上，進一步優(yōu)選為2.0%以上。可以通過使用例如Zn (PO3) 2、ZnO, ZnF2等作為原料而使Zn2+包含在玻璃內。<Ln3+> 在本發(fā)明中，Ln3+是指選自由Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+和Lu3+組成的組中的至少I種。另外，Ln3+的總含有率是指這5種離子的總含有率(Y3++La3++Gd3++Yb3++Lu3+)。本發(fā)明的光學玻璃優(yōu)選以10. 0%以下的總含有率含有Ln3+。這是由于,含有率在這樣的范圍時，存在玻璃的折射率變高、呈低色散的傾向。另外，優(yōu)選為9.0%以下，更優(yōu)選為8.0%以下，進一步優(yōu)選為7.0%以下。予以說明，Ln3+由于為任意成分，因而本發(fā)明的光學玻璃也可不包含Ln3+。〈Y3+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Y3+作為Ln3+的I種。Y3+具有可維持低色散性、提高折射率、提高耐失透性的性質。但是，由于過量含有時穩(wěn)定性容易惡化，因而更優(yōu)選為9. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為7. 0%以下。另外，即使不包含Y3+也可獲得本發(fā)明的玻璃，因此從這樣的觀點出發(fā)也可不包含Y3+?？梢酝ㄟ^使用例如Y203、YF3等作為原料而使Y3+包含在玻璃內。〈La3+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含La3+作為Ln3+的I種。La3+具有維持低色散性、提高折射率的性質。由于這樣的性質增強，因而La3+的含有率更優(yōu)選為9. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為7.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如La203、LaF3等作為原料而使La3+包含在玻璃內?！碐d3+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Gd3+作為Ln3+的I種。Gd3+具有維持低色散性、提高折射率、進一步提聞耐失透性的性質。由于這樣的性質增強，因而Gd3+的含有率更優(yōu)選為9. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為7.0%以下。可以通過使用例如Gd203、GdF3等作為原料而使Gd3+包含在玻璃內。〈Yb3+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Yb3+作為Ln3+的I種。Yb3+具有維持低色散性、提高折射率、進一步提聞耐失透性的性質。由于這樣的性質增強，因而Yb3+的含有率更優(yōu)選為9. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為7.0%以下。
可以通過使用例如Yb2O3等作為原料而使Yb3+包含在玻璃內?！碙u3+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Lu3+作為Ln3+的I種。Lu3+具有維持低色散性、提高折射率、進一步提聞耐失透性的性質。由于這樣的性質增強，因而Lu3+ 的含有率更優(yōu)選為9. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為7.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如Lu2O3等作為原料而使Lu3+包含在玻璃內?！碨i4+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Si4+作為任意成分。Si4+在含有規(guī)定量時具有提高玻璃的耐失透性、提高折射率且使磨耗度降低的性質。由于這樣的性質增強，因而Si4+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如3102、1(講 6、似講 6等作為原料而使Si4+包含在玻璃內?！碆3+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含B3+作為任意成分。B3+在含有規(guī)定量時具有提高玻璃的耐失透性、提高折射率且使磨耗度降低、進而使化學耐久性不易惡化的性質。由于這樣的性質增強，因而B3+的含有率優(yōu)選為15. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，更優(yōu)選為5.0%以下，進一步優(yōu)選為3.0%以下。另外，優(yōu)選為0. I %以上，更優(yōu)選為0.5%以上，進一步優(yōu)選為1.0%以上。可以通過使用例如H3BO3、Na2B407、BPO4等作為原料而使B3+包含在玻璃內。〈Li.〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Li+作為任意成分。Li+具有維持玻璃形成時的耐失透性且降低玻璃化轉變點(Tg)的性質。由于這樣的性質增強，因而Li+的含有率優(yōu)選為20. 0%以下，更優(yōu)選為15. 0%以下，進一步優(yōu)選為10.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如Li2C03、LiN03、LiF等作為原料而使Li+包含在玻璃內?！碞a+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Na+作為任意成分。Na+具有維持玻璃形成時的耐失透性且降低玻璃化轉變點(Tg)的性質。由于這樣的性質增強，因而Na+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如Na2C03、NaN03、NaF、Na2SiF6等作為原料而使Na+包含在玻璃內。〈K+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含K+作為任意成分。K+具有維持玻璃形成時的耐失透性且降低玻璃化轉變點(Tg)的性質。由于這樣的性質增強，因而K+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如K2C03、KN03、KF、KHF2、K2SiF6等作為原料而使K+包含在玻璃內。<Rn+>
本發(fā)明的光學玻璃中，Rn+(Rn+為選自由Li+、Na+和K+組成的組中的至少I種)的總含有率優(yōu)選為20.0%以下，更優(yōu)選為15.0%以下，進一步優(yōu)選為10.0%以下?！碞b5+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Nb5+作為任意成分。Nb5+具有提高玻璃的折射率、提高化學耐久性、進而抑制阿貝數(shù)的降低的性質。由于這樣的性質增強，因而Nb5+的含有率優(yōu)選為10.0%以下，更優(yōu)選為8.0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如Nb2O5等作為原料而使Nb5+包含在玻璃內。〈Ti4+〉
本發(fā)明的光學玻璃可包含Ti4+作為任意成分。Ti4+具有提高玻璃的折射率的性質。由于這樣的性質增強，因而Ti4+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如TiO2等作為原料而使Ti4+包含在玻璃內?！碯r4+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Zr4+作為任意成分。Zr4+具有提高玻璃的折射率的性質。由于這樣的性質增強，因而Zr4+的含有率優(yōu)選為10.0%以下，更優(yōu)選為8.0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下。可以通過使用例如Zr02、ZrF4等作為原料而使Zr4+包含在玻璃內?！碩a5+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Ta5+作為任意成分。Ta5+具有提高玻璃的折射率的性質。由于這樣的性質增強，因而Ta5+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0 %以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如Ta2O5等作為原料而使Ta5+包含在玻璃內。〈W6+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含W6+作為任意成分。W6+具有提高玻璃的折射率、降低玻璃化轉變點的性質。由于這樣的性質增強，因而W6+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如WO3等作為原料而使W6+包含在玻璃內?！碐e4+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Ge4+作為任意成分。Ge4+具有提高玻璃的折射率、提高玻璃的耐失透性的性質。由于這樣的性質變得顯著，因而Ge4+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如GeO2等作為原料而使Ge4+包含在玻璃內。〈Bi3+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Bi3+作為任意成分。Bi3+具有提高玻璃的折射率、降低玻璃化轉變點的性質。由于這樣的性質增強，因而Bi3+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下，更優(yōu)選為8. 0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下。可以通過使用例如Bi2O3等作為原料而使Bi3+包含在玻璃內。〈Te4+〉本發(fā)明的光學玻璃可包含Te4+作為任意成分。Te4+具有提高玻璃的折射率、降低玻璃化轉變點、抑制著色的性質。由于這樣的性質增強，因而Te4+的含有率優(yōu)選為15. 0%以下，更優(yōu)選為10. 0%以下，更優(yōu)選為8.0%以下，進一步優(yōu)選為5.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如TeO2等作為原料而使Te4+包含在玻璃內。[關于陰離子成分] 〈F)本發(fā)明的光學玻璃包含F(xiàn)—。F—具有提高玻璃的反常色散性和阿貝數(shù)、進而使玻璃不易失透的性質。由于這樣的性質增強，因而F_的含有率以陰離子％ (摩爾％ )表示優(yōu)選為20. 0 70.0%。另外，更優(yōu)選為30. 0%以上，更優(yōu)選為35. 0%以上，進一步優(yōu)選為38. 0%以上。另夕卜，更優(yōu)選為60.0%以下，更優(yōu)選為50.0%以下，進一步優(yōu)選為48.0%以下?？梢酝ㄟ^使用例如AlF3、MgF2、BaF2等各種陽離子成分的氟化物作為原料而使F—包含在玻璃內?！碠2)本發(fā)明的光學玻璃包含O2—。02_具有抑制玻璃的磨耗度的升高的性質。由于這樣的性質增強，因而02_的含有率以陰離子％ (摩爾％ )表示優(yōu)選為30. 0 80.0%。另外，更優(yōu)選為40. 0%以上，更優(yōu)選為45. 0%以上，進一步優(yōu)選為50. 0%以上。另夕卜，更優(yōu)選為70.0%以下，更優(yōu)選為66.0%以下，進一步優(yōu)選為62.0%以下。另外，02_的含有率與F—的含有率的總和以陰離子％表示優(yōu)選為98. 0%以上，更優(yōu)選為99.0%以上，進一步優(yōu)選為100%。這是由于可以獲得穩(wěn)定的玻璃?？梢酝ㄟ^使用例如A1203、MgO、BaO等各種陽離子成分的氧化物，Al (PO3) 3、Mg(PO3)2、Ba(PO3)2等各種陽離子成分的磷酸鹽等作為原料而使02_包含在玻璃內。本發(fā)明的光學玻璃中，可根據(jù)需要在不損害本申請發(fā)明的玻璃的特性的范圍內添加其它成分。[關于不應該含有的成分]下面對本發(fā)明的光學玻璃中不應該含有的成分及不優(yōu)選含有的成分進行說明。就除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu 以外的 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag 以及 Mo等過渡金屬的陽離子而言，即使在單獨含有少量的這些成分或組合含有少量的這些成分的情況下，也具有玻璃著色、對可見區(qū)域特定的波長產(chǎn)生吸收的性質，因此特別是在使用可見區(qū)域的波長的光學玻璃中優(yōu)選實質上不包含這些成分。另外，Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be和Se的陽離子近年來有作為有害化學物質而控制使用的傾向，不僅在玻璃的制造工序，以至在加工工序和產(chǎn)品化后的處理中需要采取環(huán)境對策上的措施。因此，在重視環(huán)境上的影響時，除了不可避免的混入外，優(yōu)選實質上不包含這些成分。由此，使得光學玻璃中實質上不包含污染環(huán)境的物質。因此，即使不采取特別的環(huán)境對策上的措施，也可以制造、加工以及廢棄該光學玻璃。
另外，Sb雖然作為脫泡劑是有用的，但是近年來Sb作為給環(huán)境帶來不利的成分而具有使其不包含在光學玻璃中的傾向，從這樣的觀點出發(fā)優(yōu)選不包含Sb。總結以上所述，示出本發(fā)明的光學玻璃的優(yōu)選方式。本發(fā)明的光學玻璃優(yōu)選為如下光學玻璃，其中，作為陽離子成分，以陽離子％ (摩爾％)表示， P5+的含有率為20 55 %、Al3+的含有率為5 20 %、Mg2+的含有率為0. I 30 %、 Ca2+的含有率為0. I 30 %、Sr2+的含有率為0 20 %、Ba2+的含有率為0. I 25 %、R2+的含有率為30 70 %、Zn2+的含有率為0 15% ;以陰離子％ (摩爾％ )表示，r的含有率為20 70 %、 O2-的含有率為30 80 %，該光學玻璃的折射率(nd)為I. 50 I. 60，阿貝數(shù)(vd)為60 80，磨耗度為440以下。進一步優(yōu)選部分色散比(e g，F(xiàn))為0. 530以上的光學玻璃。[制造方法]本發(fā)明的光學玻璃的制造方法沒有特別限定。例如可如下地制造將上述原料按照各成分在規(guī)定的含有率的范圍內進行均勻混合，將制備的混合物投入到石英坩堝或氧化鋁坩堝或鉬坩堝中進行粗熔融后，放入到鉬坩堝、鉬合金坩堝或銥坩堝中，在900 1200°C的溫度范圍下熔融2 10小時，攪拌均勻化，進行消泡等后，降低至850°C以下的溫度，然后進行后加工攪拌去除條紋，澆注到模具中緩慢冷卻，從而制造。[物性]本發(fā)明的光學玻璃的部分色散比(0 g，F(xiàn))是特征性的。因此，可獲得高精度地補償色像差的光學玻璃。部分色散比(0g，F(xiàn))優(yōu)選為0.530以上，更優(yōu)選為0.534以上，進一步優(yōu)選為0. 538以上。予以說明，部分色散比(0 g，F(xiàn))是指根據(jù)日本光學硝子工業(yè)會標準J0GIS01-2003進行測定而得到的值。本發(fā)明的光學玻璃的反常色散性(A 0 g，F(xiàn))高。因此，容易獲得可高精度地補償色像差的透鏡。反常色散性(A 0g，F(xiàn))優(yōu)選為0.010以上，更優(yōu)選為0.012以上，更優(yōu)選為0.014以上，更優(yōu)選為0.016以上，進一步優(yōu)選為0.018以上。這里，對部分色散比(0 g，F(xiàn))和反常色散性(A 0 g，F(xiàn))進行說明，然后，對本發(fā)明的光學玻璃的物性中的特征進行更詳細地說明。首先，對部分色散比(e g，F(xiàn))進行說明。
部分色散比(Q g，F(xiàn))為表不折射率的波長依賴性中某2個波長區(qū)域的折射率之差的比值，用以下式⑴表示。0 g, F = (ng-nF) / (nF_nc)......式⑴這里，ng是g射線(435. 83nm)的折射率，nF是F射線(486. 13nm)的折射率，nc是C射線(656. 27nm)的折射率。并且，若將該部分色散比(0g，F(xiàn))與阿貝數(shù)(vd)的關系在XY圖表上作圖，則通常的光學玻璃的情況是基本落在被稱為基準線的直線上?；鶞示€是指在采用部分色散比(9 g, F)為縱軸、阿貝數(shù)(vd)為橫軸的XY圖表上(直角坐標上)，連接NSL7與PBM2的對部分色散比和阿貝數(shù)作圖而得的2點且斜率為正的直線(參照圖I)。作為基準線的基準的標準玻璃，雖然根據(jù)每個光學玻璃制造商的不同而不同，但各公司都是以幾乎相等的斜率和截距進行定義的(NSL7與PBM2是株式會社小原制造的光學玻璃，NSL7的阿貝數(shù)(vd)為60. 5，部分色散比(e g，F(xiàn))為0. 5436, PBM2的阿貝數(shù)(vd)為36. 3，部分色散比(9 g，F(xiàn))為 0. 5828)。相對于這樣的部分色散比(0g，F(xiàn))，反常色散性(A 0g，F(xiàn))是表示部分色散比(0g，F(xiàn))與阿貝數(shù)(vd)作出的圖從基準線向縱軸方向偏離到何種程度。由反常色散性(A 0g，F(xiàn))大的玻璃形成的光學元件具有在藍色附近的波長范圍內可以補償由其它的透鏡所產(chǎn)生的色像差的性質。另外，在中低色散區(qū)域(阿貝數(shù)為55左右以上的區(qū)域)，以往具有阿貝數(shù)(vd)越大、反常色散性(A 0g，F(xiàn))越大的傾向。進而，有難以使磨耗度為440以下同時使反常色散性維持在高位的傾向。本發(fā)明人進行深入研究，成功地開發(fā)出了相對于阿貝數(shù)(vd)的反常色散性(A 0g，F(xiàn))的值高、且加工性良好的光學玻璃。例如，若為后面實施例所示的優(yōu)選方式的光學玻璃，則可得到磨耗度為405以下且阿貝數(shù)(vd)為73 77左右時，部分色散比(0 g，F(xiàn))為0. 540以上且反常色散性(A 0 g，F(xiàn))也達到0. 018以上的光學玻璃。本發(fā)明的光學玻璃不僅具有高折射率(nd)，而且具有低色散性(高阿貝數(shù))。本發(fā)明的光學玻璃中，折射率(nd)優(yōu)選為I. 50 I. 60，更優(yōu)選為I. 50 I. 58。折射率(nd)優(yōu)選為I. 51以上，更優(yōu)選為I. 52以上。另外，優(yōu)選為I. 57以下，更優(yōu)選為I. 55以下。本發(fā)明的光學玻璃中，阿貝數(shù)(vd)優(yōu)選為60 80。阿貝數(shù)優(yōu)選為65以上，更優(yōu)選為70以上，進一步優(yōu)選為73以上。另外，優(yōu)選為78以下，更優(yōu)選為77以下。予以說明，折射率(nd)和阿貝數(shù)(vd)是指根據(jù)日本光學硝子工業(yè)會標準J0GIS01-2003而測定得到的值。本發(fā)明的光學玻璃的磨耗度特別低，優(yōu)選為440以下。因此，可減低光學玻璃的不必要的磨耗或損傷，使光學玻璃的研磨加工中的處理變得容易，易于進行研磨加工。磨耗度更優(yōu)選為430以下，更優(yōu)選為420以下，更優(yōu)選為410以下，進一步優(yōu)選為405以下。另一方面，若磨耗度過低反而存在研磨加工變困難的傾向。因此，磨耗度優(yōu)選為80以上，更優(yōu)選為100以上，進一步優(yōu)選為120以上。
予以說明，磨耗度是指基于“J0GIS10-1994光學玻璃的磨耗度的測定方法”而測定得到的值。另外，本發(fā)明的光學玻璃優(yōu)選可以在更寬的溫度范圍獲得所希望的成像特性等光學特性。近年來，安裝于投影儀、復印機、激光打印機以及廣播用機械材料等那樣的光學設備的光學元件在更嚴酷的溫度環(huán)境下的使用在增加。例如在投影儀中，為了應對小型化以及高分辨率化的要求，需要使用高亮度的光源、高精密化的光學系統(tǒng)。尤其是在使用高亮度的光源的情況下，由于光源所發(fā)出的熱的影響，構成光學系統(tǒng)的光學元件在使用時的溫度容易發(fā)生較大變動，其溫度達到100°c以上的情況也多。此時，若使用高精密化的光學系統(tǒng)，則溫度的變動對光學系統(tǒng)的成像特性等的影響變大至無法忽視的程度，因此尋求構建一種不因溫度變動而引起光學特性的變動的光學系統(tǒng)。另外，如具有高分辨率的光學設備的光學系統(tǒng)那樣，即使是對折射率要求極高精度的光學系統(tǒng)，有時也無法忽視使用溫度對成像特性等的影響。 本發(fā)明的光學玻璃優(yōu)選為可以在更寬的溫度范圍內獲得所希望的成像特性等光學特性的光學玻璃。本發(fā)明的光學玻璃的相對折射率的溫度系數(shù)(dn/dT)優(yōu)選接近O。具體而言，相對折射率(589. 29nm)的溫度系數(shù)(20 40°C )的下限優(yōu)選為_6. OX 10_6°C ―1，更優(yōu)選為-5. 5X10_6°C '進一步優(yōu)選為-5. 0X10_6°C '由此，即使在光學元件的溫度大幅變動那樣的環(huán)境下，折射率的變動也變小，因此可以在更寬的溫度范圍內高精度地發(fā)揮所希望的光學特性。另一方面，相對折射率的溫度系數(shù)如果在正方向過大，則由光學元件的溫度變化導致的折射率的變化反而變大。因此，本發(fā)明的光學玻璃的相對折射率的溫度系數(shù)的上限更優(yōu)選為6. 0X10_6°C '更優(yōu)選為5. 5X10_6°C '進一步優(yōu)選為5. 0 X 10_6°C '本發(fā)明的光學玻璃具有的相對折射率的溫度系數(shù)，更優(yōu)選使絕對值較小，最優(yōu)選為O。予以說明，相對折射率的溫度系數(shù)以在與光學玻璃相同溫度的空氣中一邊照射波長589. 29nm的光一邊改變光學玻璃的溫度變化時平均1°C溫度對應的折射率的變化量(X10_6°C ―1)來表示。[預成型坯和光學元件]本發(fā)明的光學玻璃可用于各種光學元件以及光學設計，其中特別優(yōu)選由本發(fā)明的光學玻璃形成預成型坯，對此預成型坯使用研磨加工、精密壓制成形等手段，制作透鏡、棱鏡、鏡子等光學元件。由此，在用于照相機、投影儀等那樣的使可見光透過光學元件的光學設備時，可實現(xiàn)高精細且高精度的成像特性。此處，預成型坯材的制造方法沒有特別限定，可采用例如由日本特開平8-319124中記載的玻璃料滴的成形方法或日本特開平8-73229中記載的光學玻璃的制造方法和制造裝置那樣的由熔融玻璃直接制造預成型坯材的方法，另外，也可采用對由光學玻璃形成的帶料進行研削研磨等冷加工來制造的方法。另外，若為可以在更寬的溫度范圍內獲得所希望的成像特性等光學特性的本發(fā)明的光學玻璃，則可獲得使用了該光學玻璃的更優(yōu)選的預成型坯以及光學元件，因而優(yōu)選。實施例作為本發(fā)明的光學玻璃的實施例I 16和比較例I的玻璃的組成(以陽離子％表示或陰離子％表示的摩爾％來表示)、折射率(nd)、阿貝數(shù)(Vd)、部分色散比(e g，F(xiàn))、反常色散性(A 0 g，F(xiàn))和磨耗度(Aa)示于表I。本發(fā)明的實施例I 16和比較例I的光學玻璃，均選擇各自相應的氧化物、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所使用的高純度原料作為各成分的原料，按照表I所示的各實施例的組成的比例進行稱量，均勻混合后，投入到鉬坩堝中，根據(jù)玻璃組成的熔融難易度用電爐在900 1200°C的溫度范圍內熔解2 10小時，攪拌均勻，進行消泡等后，使溫度降至850°C以下再澆注到模具中，緩慢冷卻后制作玻璃。此處，基于日本光學硝子工業(yè)會標準J0GIS01-2003測定了實施例I 16和比較例I的光學玻璃的折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)以及部分色散比(9 g，F(xiàn))。予以說明，作為本測定中使用的玻璃，使用以退火條件設定為緩慢冷卻降溫速度為_25°C /hr的緩慢冷卻爐進行處理的玻璃。而且，由測得的阿貝數(shù)(vd)中的、位于圖I的基準線上的部分色散比(0 g，F(xiàn))的值與測得的部分色散比(eg，F(xiàn))的值之差，求出反常色散性(A 0g，F(xiàn))。
另外，磨耗度基于“J0GIS10-1994光學玻璃的磨耗度的測定方法”進行測定。SP，將30 X 30 X IOmm大小的方形玻璃板試樣水平放在每分鐘旋轉60次的鑄鐵制平面皿(250mm￠)的距中心80mm的固定位置，邊垂直施加9. 8N(Ikgf)的荷重，邊在5分鐘的時間內同樣地供給向水20mL中添加了 10g#800 (平均粒徑20 u m)研磨材料(氧化招質A磨粒)的研磨液進行摩擦，測定研磨前后的試樣質量，求出磨耗質量。同樣操作，求出日本光學硝子工業(yè)會指定的標準試樣的磨耗質量，由下式計算磨耗度磨耗度={(試樣的磨耗質量/比重)/(標準試樣的磨耗質量/ 比重)} X 100。另外，光學玻璃的相對折射率的溫度系數(shù)(dn/dT)，通過日本光學硝子工業(yè)會標準J0GIS18-1994 “光學玻璃的折射率的溫度系數(shù)的測定方法”所記載的方法中的干涉法來測定。表I
權利要求
1.一種光學玻璃，其中，作為陽離子成分含有P5+、A I3+和Mg2+，作為陰離子成分含有02_ 和 F_， Mg2+含有率(陽離子％ )和C a2+含有率(陽離子％ )的總和與堿土金屬的總含有率(R2+ :陽離子％ )之比((Mg2++Ca2+)/R2+)為 0. 25 以上， 該光學玻璃的磨耗度為440以下。
2.根據(jù)權利要求I所述的光學玻璃，其中，Mg2+含有率(陽離子％)與堿土金屬的總含有率(R2+ :陽離子％ )之比(Mg2VR2+)為0. 30以上。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的光學玻璃，其中，折射率(nd)為I.50 I. 60，阿貝數(shù) (vd)為 60 80。
4.根據(jù)權利要求I 3中任一項所述的光學玻璃，其中，部分色散比(0g，F(xiàn))為0. 530以上。
5.根據(jù)權利要求I 4中任一項所述的光學玻璃，其中，以陽離子％(摩爾％)表示， P5+的含有率為20 55%、 Al3+的含有率為5 20%、 Mg2+的含有率為0. I 30%、 Ca2+的含有率為0. I 30%、 Sr2+的含有率為0 20%、 Ba2+的含有率為0. I 25%、 R2+的含有率為30 70%、 Zn2+的含有率為0 15% ； 以陰離子％ (摩爾％)表示， r的含有率為20 70%。
6.一種光學兀件，其由權利要求I 5中任一項所述的光學玻璃形成。
7.一種研磨加工用和/或精密壓制成形用的預成型坯，其由權利要求I 5中任一項所述的光學玻璃形成。
8.一種光學元件，其為將權利要求7所述的預成型坯精密壓制而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學玻璃、光學元件和預成型坯，所述光學玻璃的反常色散性更高，從而可高精度地補償玻璃透鏡的色像差，進而具備高折射率、低色散性(高阿貝數(shù))，而且磨耗度比以往的玻璃低，易于進行研磨加工。一種光學玻璃，其中，作為陽離子成分含有P5+、Al3+和Mg2+，作為陰離子成分含有O2-和F-，Mg2+含有率(陽離子％)和Ca2+含有率(陽離子％)的總和與堿土金屬的總含有率(R2+陽離子％)之比((Mg2++Ca2+)/R2+)為0.25以上，該光學玻璃的磨耗度為440以下。
文檔編號C03B11/00GK102745898SQ201210117049
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權日2011年4月19日
發(fā)明者吉川健 申請人:株式會社小原