光学玻璃、 光学元件以及精密加压成形用预成形品 技术区域 本发明涉及光学玻璃、 光学元件以及精密加压成形用预成形品。背景技术 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， 以数码相机 和摄像机 (video camera) 等摄影器材为代表的、 对用于光学系统中的透镜等光学元件的高 精度化、 轻量化及小型化的要求也越来越高。
在制作光学元件的光学玻璃中， 特别是对能够实现光学元件的轻量化及小型化且 具有 1.85 以上 2.20 以下的高折射率 (nd) 的玻璃的需求非常高。作为这种高折射率的玻 璃， 已知例如专利文献 1 所代表的折射率 (nd) 为 1.886 以上 1.963 以下的亚碲酸玻璃， 以 及专利文献 2 所代表的折射率 (nd) 为 1.971 以上 2.021 以下的亚碲酸玻璃。
专利文献 1 ： 国际公开第 2006/001346 号小册子
专利文献 2 ： 日本特开 2006-182577 号公报发明内容 专利文献 1 和 2 公开的玻璃虽然折射率大， 但是对透过不同波长光的折射率差异 较大。因此， 由这种玻璃形成的光学元件色差大。
已知光学元件的色差与部分色散比 (θg， F) 密切相关。以下， 如式 (1) 所示， 为表 示短波长区域的部分色散性的部分色散比 (θg， F)。
θg， F ＝ (ng-nF)/(nF-nC)…… (1)
(ng 是指光源为水银时玻璃对波长为 435.835nm 的光谱线的折射率， nF 是指光 源为氢时玻璃对波长为 486.13nm 的光谱线的折射率， nC 是指光源为氢时玻璃对波长为 656.27nm 的光谱线的折射率。)
光学玻璃中表示短波长区域部分色散性的部分色散比 (θg， F) 与阿贝数 (vd) 之 间大致呈直线关系。 表示二者关系的直线， 在以部分色散比 (θg， F) 为纵轴、 阿贝数 (vd) 为 横轴的正交坐标上， 用将对 NSL7 与 PBM2 的部分色散比和阿贝数作图得到的两点连接而成 的直线表示， 称为标准线 (normal line)( 参照图 1)。作为标准线基准的标准玻璃 (normal glass)， 根据光学玻璃制造商的不同而不同， 但各公司均以大致相等的倾斜度和切片来定 义标准玻璃。(NSL7 和 PBM2 为株式会社オハラ公司制的光学玻璃。其中， PBM2 的阿贝数 (vd) 为 36.3、 部分色散比 (θg， F) 为 0.5828， NSL7 的阿贝数 (vd) 为 60.5、 部分色散比 (θg， F) 为 0.5436。)
然而， 特别在高色散 ( 低阿贝数 (vd)) 的玻璃中， 玻璃的部分色散比 (θg， F) 为偏 离标准线的值。因此， 使用这些高色散的玻璃制造光学元件时， 光学元件中会产生色差， 因 此需要修正该色差。
本发明是鉴于上述问题点而完成的， 目的在于得到折射率 (nd) 和阿贝数 (vd) 处于 期望范围内、 且色差降低的光学玻璃， 以及使用该光学玻璃的光学元件和精密加压成形用
预成形品。
本发明人为了解决上述课题进行了反复深入研究， 结果发现通过并用 TeO2 成分和 B2O3 成分作为必要成分， 并且将 TeO2 成分以及 B2O3 成分的含量控制在特定的范围内， 可以使 玻璃的部分色散比 (θg， F) 与阿贝数 (vd) 之间具有期望的关系， 从而完成了本发明。具体 而言， 本发明提供以下技术方案。
(1) 一 种 光 学 玻 璃， 其 含 有 TeO2 成 分 和 B2O3 成 分 作 为 必 要 成 分， 部分色散比 (θg， F) 与阿贝数 (vd) 之间， 在 vd ≤ 25 的范围内满足 (-0.0016×vd+0.6346) ≤ (θg， F) ≤ (-0.0058×v d +0.7539) 的 关 系， 在 v d ＞ 25 的 范 围 内 满 足 (-0.0025×vd+0.6576) ≤ (θg， F) ≤ (-0.0020×vd+0.6590) 的关系。
(2) 上述 (1) 所述的光学玻璃， 其中， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， 以摩尔％计， 含有以下各成分 ：
TeO2 成分 10.0 ～ 95.0％和
B2O3 成分大于 0％且为 50.0％以下。
(3) 上述 (1) 或 (2) 所述的光学玻璃， 其中， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质 的量， 以摩尔％计， 以下成分的含量为
MgO 成分 0 ～ 15.0％和 / 或
Y2O3 成分 0 ～ 30.0％和 / 或
ZrO2 成分 0 ～ 20.0％。
(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物质的量， 以摩尔％计， 物质的量之和 MgO+Y2O3+ZrO2 为大于 0％且为 30.0％以下。
(5) 上述 (1) 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 璃总物质的量， 以摩尔％计， 以下成分的含量为
Nb2O5 成分 0 ～ 30.0％和 / 或
Bi2O3 成分 0 ～ 20.0％。
(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物质的量， 以摩尔％计， 物质的量之和 TeO2+Nb2O5+Bi2O3 为 10.0％以上 70.0％以下。
(7) 如权利要求 (1) 至 (6) 中任一项所述的光学玻璃， 其中， 相对于氧化物换算组 成的玻璃总物质的量， 以摩尔％计， 以下成分的含量为
GeO2 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
SiO2 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
P2O5 成分 0 ～ 20.0％。
(8) 上 述 (7) 所 述 的 光 学 玻 璃， 其 中， 氧化物换算组成的物质的量之比 (GeO2+SiO2+P2O5)/(TeO2+B2O3) 为 0.075 以下。
(9) 上述 (1) 至 (8) 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 璃总物质的量， 以摩尔％计， 以下成分的含量为
TiO2 成分 0 ～ 10.0％和 / 或
WO3 成分 0 ～ 10.0％。
(10) 上述 (9) 所述的光学玻璃， 其中， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， 以摩尔％计， 物质的量之和 TiO2+WO3+Bi2O3 为大于 0％且为 10.0％以下。(11) 上述 (1) 至 (10) 中任一项所述的光学玻璃， 其中， 相对于氧化物换算组成的 玻璃总物质的量， 以摩尔％计， 以下成分的含量为
La2O3 成分 0 ～ 30.0％和 / 或
Gd2O3 成分 0 ～ 30.0％和 / 或
Ta2O5 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
Ga2O3 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
In2O3 成分 0 ～ 20.0％。
(12) 上 述 (11) 所 述 的 光 学 玻 璃， 其 中， 氧 化 物 换 算 组 成 的 物 质 的 量 之 比 M/ (TeO2+B2O3) 为 0.050 以上 0.240 以下， 式中， M 为选自 TiO2、 WO3、 Bi2O3、 La2O3、 Gd2O3、 Y2O3、 Ta2O5、 Ga2O3 以及 In2O3 中的一种以上。
(13) 上述 (1) 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 玻璃总物质的量， 以摩尔％计， 以下成分的含量为
Li2O 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
Na2O 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
K2O 成分 0 ～ 20.0％和 / 或 Cs2O 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
CaO 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
SrO 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
BaO 成分 0 ～ 30.0％和 / 或
ZnO 成分 0 ～ 50.0％和 / 或
Al2O3 成分 0 ～ 20.0％和 / 或
Yb2O3 成分 0 ～ 20.0％。
(14) 上述 (1) 至 (13) 中任一项所述的光学玻璃， 其中， 相对于氧化物换算组成的 玻璃总物质的量， 以摩尔％计， 以下成分的含量为
Sb2O3 成分 0 ～ 1.0％和 / 或
CeO2 成分 0 ～ 1.0％。
(15) 上述 (1) 至 (14) 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)， 并且具有 10 以上 40 以下的阿贝数 (vd)， 光谱透射比显示为 70％时的波长 (λ70) 为 500nm 以下。
(16) 一种光学元件， 其是对上述 (1) 至 (15) 中任一项所述的光学玻璃进行精密加 压成形而得。
(17) 一种精密加压成形用预成形品， 其由上述 (1) 至 (15) 中任一项所述的光学玻 璃制成。
(18) 一种光学元件， 其是对上述 (17) 所述的精密加压成形用预成形品进行精密 加压成形而得。
根据本发明， 通过并用 TeO2 成分和 B2O3 成分作为必要成分， 并且将 TeO2 成分以及 B2O3 成分的含量控制在特定的范围内， 可以使折射率 (nd) 和阿贝数 (vd) 具有期望的关系， 从而减小异常部分色散。因此， 可以得到折射率 (nd) 和阿贝数 (vd) 处于期望范围内并且色 差降低的光学玻璃、 以及使用该光学玻璃的光学元件和精密加压成形用预成形品。
附图说明 图 1 是在以部分色散比 (θg， F) 为纵轴、 阿贝数 (vd) 为横轴的正交坐标中显示的 标准线的示意图。
图 2 是表示本发明实施例及比较例的玻璃的部分色散比 (θg， F) 与阿贝数 (vd) 关 系的图。
具体实施方式
本发明的光学玻璃， 含有 TeO2 成分以及 B2O3 成分作为必要成分， 部分色散比 (θg， F) 与阿贝数 (vd) 之间， 在 vd ≤ 25 的范围内满足 (-0.0016×vd+0.6346) ≤ (θg， F) ≤ (-0.0058×v d +0.7539) 的 关 系， 在 v d ＞ 25 的 范 围 内 满 足 (-0.0025×vd+0.6576) ≤ (θg， F) ≤ (-0.0020×vd+0.6590) 的关系。通过并用 TeO2 成分 和 B2O3 成分作为必要成分， 并且将 TeO2 成分以及 B2O3 成分的含量控制在特定的范围内， 可 以使玻璃的折射率 (nd) 和阿贝数 (vd) 具有期望的关系， 从而减小异常部分色散。并且， 通 过将 TeO2 成分以及 B2O3 成分的含量控制在上述范围内， 可提高玻璃对可见光的透明性。因 此， 可以得到折射率 (nd) 和阿贝数 (vd) 处于期望范围内、 色差小且着色少的光学玻璃。 以下， 对本发明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 的任何限制， 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。
[ 玻璃成分 ]
组成本发明光学玻璃各成分的组成范围如下所述。本说明书中只要没有特别说 明， 各成分的含量全部用相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量的摩尔％来表示。 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物质的量 为 100 摩尔％， 玻璃中所含的各成分的组成。
< 关于必要成分、 任选成分 >
TeO2 成分是构成玻璃网状结构、 提高玻璃折射率、 降低玻璃部分色散比 (θg， F) 的 成分。特别是， 通过使 TeO2 成分的含量为 10.0％以上， 能够容易进行玻璃化。另一方面， 通 过使 TeO2 成分的含量为 95.0％以下， 能够提高玻璃的耐失透性。因此， 相对于氧化物换算 组成的玻璃总物质的量， TeO2 成分的含量的下限值优选为 10.0％、 更优选为 20.0％、 最优选 为 40.0％， 上限值优选为 95.0％、 更优选为 85.0％、 最优选为 70.0％。可使用例如 TeO2 等 作为原料， 使玻璃内含有 TeO2 成分。
B2O3 成分是构成玻璃网状结构的成分， 并且是提高玻璃部分色散比 (θg， F) 的 成分。特别是， 通过含有大于 0％的 B2O3 成分， 能够进一步提高玻璃的稳定性。另一方面， 通过使 B2O3 成分的含量为 50.0 ％以下， 能够使玻璃的折射率不易降低， 提高玻璃的稳定 性。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， B2O3 成分的含量的下限值优选为大于 0％、 更优选为 3.0％、 最优选为 5.0％， 上限值优选为 50.0％、 更优选为 40.0％、 最优选为 30.0％。可使用例如 H3BO3、 Na2B4O7、 Na2B4O7·10H2O、 BPO4 等作为原料， 使玻璃内含有 B2O3 成 分。
MgO 成分是提高玻璃的稳定性的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是， 通过是 MgO 成分的含量为 15.0％以下， 能够容易形成玻璃， 并能够降低熔解温度以及玻璃 化点 (Tg)。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， MgO 成分的含量的上限值优选 为 15.0％、 更优选为 10.0％、 最优选为 5.0％。可使用例如 MgCO3、 MgF2 等作为原料， 使玻璃 内含有 MgO 成分。
Y2O3 成分是提高玻璃的折射率及色散的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。 特 别是， 通过使 Y2O3 成分的含量为 30.0％以下， 能够容易进行玻璃化， 并能够使熔解温度不易 升高。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， Y2O3 成分的含量的上限值优选为 30.0％、 更优选为 20.0％、 最优选为 10.0％。应予说明， 即使不含 Y2O3 成分也不会对技术不 利， 但通过使 Y2O3 成分的含量大于 0％， 能够提高玻璃成形时的耐失透性。 因此， 相对于氧化 物换算组成的玻璃总物质的量， Y2O3 成分的含量的下限值优选为大于 0％、 更优选为 0.5％、 最优选为 1.0％。可使用例如 Y2O3、 YF3 等作为原料， 使玻璃内含有 Y2O3 成分。
ZrO2 成分是提高玻璃折射率、 抑制玻璃从熔融状态冷却的过程中失透的成分， 并 且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使 ZrO2 成分的含量为 20.0％以下， 使玻璃 容易在更低温度下熔解， 因而可以减少制造玻璃时的能量损失。 因此， 相对于氧化物换算组 成的玻璃总物质的量， ZrO2 成分的含量的上限值优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选 为 10.0％。应予说明， 即使不含 ZrO2 成分也不会对技术不利， 通过使 ZrO2 成分的含量大于 0％， 能够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物质的量， ZrO2 成分 的含量的下限值优选为大于 0％、 更优选为 0.5％、 最优选为 1.0％。可使用例如 ZrO2、 ZrF4 等作为原料， 使玻璃内含有 ZrO2 成分。
本发明的光学玻璃中， MgO 成分、 Y2O3 成分以及 ZrO2 成分的含量的物质的量之和优 选为大于 0％且为 30.0％以下。 通过使该物质的量之和大于 0％， 能够抑制玻璃的部分色散 比 (θg， F) 的升高， 因而能够得到具有期望的部分色散比 (θg， F) 的光学玻璃。并且， 通过 使该物质的量之和为 30.0％以下， 能够抑制阿贝数 (vd) 的降低、 同时提高玻璃的稳定性， 因 此能够得到兼具高阿贝数和耐失透性的光学玻璃。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总 物质的量， 物质的量之和 (MgO+Y2O3+ZrO2) 的下限值优选为大于 0％、 更优选为 1.0％、 最优 选为 2.0％， 上限值优选为 30.0％、 更优选为 20.0％、 最优选为 10.0％。
Nb2O5 成分是提高玻璃折射率和色散， 提高玻璃的部分色散比 (θg， F) 的成分， 是 本发明光学玻璃中的任选成分。特别是， 通过使 Nb2O5 成分的含量为 30.0％以下， 能够降低 玻璃成形时的失透。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， Nb2O5 成分的含量的 上限值优选为 30.0％、 更优选为 20.0％、 最优选为 10.0％。可使用例如 Nb2O5 等作为原料， 使玻璃内含有 Nb2O5 成分。
Bi2O3 成分是提高玻璃折射率， 提高玻璃的部分色散比 (θg， F) 的成分， 是本发明 光学玻璃中的任选成分。特别是， 通过使 Bi2O3 成分的含量为 20.0％以下， 可提高玻璃的稳 定性， 因此能够使玻璃相对于可见光的内部透射比难以降低。 因此， 相对于氧化物换算组成 的玻璃总物质的量， Bi2O3 成分的含量的上限值优选为 20.0％、 更优选为 10.0％、 最优选为 5.0％。可使用例如 Bi2O3 等作为原料， 使玻璃内含有 Bi2O3 成分。
本发明的光学玻璃中， TeO2 成分、 Nb2O5 成分以及 Bi2O3 成分的含量的物质的量之和 优选为 10.0％以上 70.0％以下。通过使该物质的量之和为 10.0％以上， 能够容易得到期望的高折射率。另一方面， 通过使该物质的量之和为 70.0％以下， 玻璃的色散减小而阿贝 数 (vd) 增大， 因此能够得到具有期望的高阿贝数 (vd) 的光学玻璃。因此， 相对于氧化物换 算组成的玻璃总物质的量， 物质的量之和 (TeO2+Nb2O5+Bi2O3) 的下限值优选为 10.0％、 更优 选为 20.0％、 最优选为 40.0％， 上限值优选为 70.0％、 更优选为 65.0％、 最优选为 63.0％。
GeO2 成分是提高玻璃的内部透射比和折射率的成分， 也是构成玻璃网状结构、 使 玻璃稳定化、 减少成形时的失透的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是， 通过使 GeO2 成分的含量为 20.0％以下， 能够降低玻璃化点 (Tg) 以及熔解温度。因此， 相对于氧化 物换算组成的玻璃总物质的量， GeO2 成分的含量的上限值优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选为 10.0％。可使用例如 GeO2 等作为原料， 使玻璃内含有 GeO2 成分。
SiO2 成分是促进形成稳定的玻璃， 降低玻璃的失透的成分， 也是降低玻璃的部分 色散比 (θg， F) 的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是， 通过使 SiO2 成分的含 量为 20.0％以下， 能够容易得到期望的玻璃折射率。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃 总物质的量， SiO2 成分的含量的上限值优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选为 10.0％。 可使用例如 SiO2、 K2SiF6、 Na2SiF6 等作为原料， 使玻璃内含有 SiO2 成分。
P2O5 成分是构成玻璃网状结构的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是， 通过使 P2O5 成分的含量为 20.0％以下， 能够降低失透倾向， 提高玻璃的稳定性。因此， 相对 于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， P2O5 成分的含量的上限值优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选为 10.0％。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。
本 发 明 的 光 学 玻 璃 中， 物 质 的 量 之 和 (GeO2+SiO2+P2O5) 相 对 于 物 质 的 量 之 和 (TeO2+B2O3) 的物质的量之比， 优选为 0.075 以下。认为通过使该物质的量之比为 0.075 以 下， 熔融玻璃中晶核的形成以及结晶的成长减少， 玻璃化点 (Tg) 与晶化温度 (Tx) 之差 ΔT 增大， 因此能够提高玻璃的耐失透性。此外， 认为 TeO2 成分的还原被抑制， 因此能够提高 可见光区域的玻璃的透明性， 能够减小玻璃的着色。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃 总物质的量， 物质的量之比 (GeO2+SiO2+P2O5)/(TeO2+B2O3) 的上限值优选为 0.075、 更优选为 0.073、 最优选为 0.070。
TiO2 成分是提高玻璃的折射率的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。 特别是， 通过使 TiO2 成分的含量为 10.0％以下， 能够抑制由 TiO2 成分所导致的玻璃内部透射比的 降低， 因此能够得到具有高折射率且具有期望的高透射比的玻璃。 因此， 相对于氧化物换算 组成的玻璃总物质的量， TiO2 成分的含量的上限值优选为 10.0％、 更优选为 8.0％、 最优选 为 5.0％。可使用例如 TiO2 等作为原料， 使玻璃内含有 TiO2 成分。
WO3 成分是提高玻璃折射率和色散， 提高玻璃的部分色散比 (θg， F) 的成分， 是本 发明光学玻璃中的任选成分。特别是， 通过使 WO3 成分的含量为 10.0％以下， 能够降低玻璃 暴露于紫外光时玻璃的着色。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， WO3 成分的 含量的上限值优选为 10.0％、 更优选为 8.0％、 最优选为 5.0％。特别是， 如果含有 WO3 成 分， 则在可见光区域的特定波长容易产生吸收， 因此从玻璃的着色方面出发， 优选实质上不 含 WO3 成分。可使用例如 WO3 等作为原料， 使玻璃内含有 WO3 成分。
本发明的光学玻璃中， TiO2 成分、 WO3 成分以及 Bi2O3 成分的含量的物质的量之和 优选为大于 0％且为 10.0％以下。通过使该物质的量之和大于 0％， 能够提高玻璃的内部透射比， 并维持期望的玻璃折射率。并且， 通过使该物质的量之和为 10.0％以下， 能够提高 玻璃的折射率， 维持期望的玻璃的内部透射比。 因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质 的量， 物质的量之和 (TiO2+WO3+Bi2O3) 的下限值优选为大于 0％、 更优选为 1.0％、 最优选为 2.0％， 上限值优选为 10.0％、 更优选为 8.0％、 最优选为 5.0％。
La2O3 成分是提高玻璃折射率、 并且抑制玻璃成形时失透的成分， 是本发明光学玻 璃中的任选成分。特别是， 通过使 La2O3 成分的含量为 30.0 ％以下， 能够维持良好的耐失 透性， 抑制熔解温度的上升。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， La2O3 成分 的含量的上限值优选为 30.0 ％、 更优选为 20.0 ％、 最优选为 10.0 ％。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。
Gd2O3 成分是提高玻璃折射率、 并且抑制玻璃成形时失透的成分， 是本发明光学玻 璃中的任选成分。特别是， 通过使 Gd2O3 成分的含量为 30.0％以下， 能够维持良好的耐失透 性， 并且能够抑制熔解温度的上升。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， Gd2O3 成分的含量的上限值优选为 30.0％、 更优选为 20.0％、 最优选为 10.0％。 可使用例如 Gd2O3、 GdF3 等作为原料， 使玻璃内含有 Gd2O3 成分。
Ta2O5 成分是提高玻璃的折射率的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。 特别是， 通过使 Ta2O5 成分的含量为 20.0％以下， 能够降低玻璃成形时的失透。因此， 相对于氧化物 换算组成的玻璃总物质的量， Ta2O5 成分的含量的上限值优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选为 10.0％。可使用例如 Ta2O5 等作为原料， 使玻璃内含有 Ta2O5 成分。
Ga2O3 成分是提高玻璃折射率、 提高玻璃的努氏硬度的成分， 是本发明光学玻璃中 的任选成分。特别是， 通过使 Ga2O3 成分的含量为 20.0％以下， 能够提高玻璃的稳定性。并 且， 由于 Ga2O3 成分是非常昂贵的原料， 因此从抑制玻璃材料成本的观点出发， 理想的是含 有较少的 Ga2O3 成分。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， Ga2O3 成分的含量的 上限值优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 进一步优选为 10.0％、 最优选为不足 5.0％。可使 用例如 Ga2O3 等作为原料， 使玻璃内含有 Ga2O3 成分。
In2O3 成分是提高玻璃的折射率的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。 特别是， 通过使 In2O3 成分的含量为 20.0％以下， 能够提高玻璃的稳定性。因此， 相对于氧化物换算 组成的玻璃总物质的量， In2O3 成分的含量的上限值优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优 选为 10.0％。可使用例如 In2O3 等作为原料使玻璃内含有 In2O3 成分。
本发明的光学玻璃中， 选自 TiO2、 WO3、 Bi2O3、 La2O3、 Gd2O3、 Y2O3、 Ta2O5、 Ga2O3 以及 In2O3 中的一种以上物质的物质的量之和， 相对于物质的量之和 (TeO2+B2O3) 之比， 优选为 0.050 以上且为 0.240 以下。通过使该物质的量之比为 0.050 以上， 可提高光学玻璃的折射率， 因 此能够容易得到期望的具有高折射率的玻璃。并且， 认为通过使该物质的量之比为 0.240 以下， 玻璃化点 (Tg) 与晶化温度 (Tx) 之差 ΔT 增大， 因而能够提高玻璃的耐失透性。 因此， 上述物质的量之和的比值的下限优选为 0.050、 更优选为 0.055、 最优选为 0.060， 上限优选 为 0.240、 更优选为 0.200、 最优选为 0.150。
Li2O 成分、 Na2O 成分、 K2O 成分以及 Cs2O 成分， 是调整降低玻璃的部分色散比 (θg， F)、 降低玻璃的熔解温度以及玻璃化点的任选成分。 特别是， 通过使这些成分中的一种以上 的含量为 20.0％以下， 能够提高玻璃的化学耐久性， 尤其能够提高耐水性。因此， 相对于氧 化物换算组成的玻璃总物质的量， Li2O 成分、 Na2O 成分、 K2O 成分以及 Cs2O 成分中的一种以上的各成分的含量的上限值， 优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选为 10.0％。并且， 相 对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， Rn2O 成分 ( 式中， Rn 为选白 Li、 Na、 K、 Cs 中的一 种以上 ) 含量的物质的量之和的上限值优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选为 10.0％。 可使用例如 Li2CO3、 LiNO3、 LiF、 Na2CO3、 NaNO3、 NaF、 Na2SiF6、 K2CO3、 KNO3、 KF、 KHF2、 K2SiF6、 Cs2CO3、 CsNO3 等作为原料， 使玻璃内含有 Li2O 成分、 Na2O 成分、 K2O 成分以及 Cs2O 成分。
CaO 成分、 SrO 成分以及 BaO 成分是提高玻璃稳定性的任选成分。特别是， 通过使 CaO 成分和 / 或 SrO 成分的含量为 20.0％以下， 或者， 通过使 BaO 成分的含量为 30.0％以 下， 能够容易形成玻璃， 提高玻璃在可见光区域的透射比， 并且能够降低玻璃的熔解温度以 及玻璃化点 (Tg)。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， CaO 成分和 / 或 SrO 成 分的含量的上限值， 优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选为 10.0％。并且， 相对于氧化 物换算组成的玻璃总物质的量， BaO 成分的含量的上限值优选为 30.0％、 更优选为 25.0％、 最优选为 20.0％。可使用例如 CaCO3、 CaF2、 Sr(NO3)2、 SrF2、 BaCO3、 Ba(NO3)2 等作为原料， 使 玻璃内含有 CaO 成分、 SrO 成分以及 BaO 成分。
ZnO 成分是使玻璃稳定化的任选成分。特别是， 通过使 ZnO 成分的含量为 50.0％ 以下， 能够维持玻璃的稳定性、 提高透射比， 并且降低玻璃的熔解温度。 因此， 相对于氧化物 换算组成的玻璃总物质的量， ZnO 成分的含量的上限值优选为 50.0％、 更优选为 45.0％、 最 优选为 40.0％。 应予说明， 即使不含 ZnO 成分也不会对技术上不利， 但通过使 ZnO 成分的含 量为 1.0％以上， 能够提高玻璃的耐失透性， 因此尤其能够容易得到透射可见光区域波长的 光的光学玻璃。此时， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， ZnO 成分的含量的下限值 优选为 1.0％、 更优选为 3.0％、 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。
本发明的光学玻璃中， RO 成分 ( 式中， R 为选自 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Zn 中的一种以上 ) 含量的物质的量之和， 优选为 30.0％以下。通过使该物质的量之和为 30.0％以下， 能够容 易形成玻璃， 并且能够降低玻璃的熔解温度以及玻璃化点 (Tg)。因此， 相对于氧化物换算 组成的玻璃总物质的量， RO 成分的含量的物质的量之和的上限值优选为 30.0％、 更优选为 25.0％、 最优选为 20.0％。
Al2O3 成分是提高玻璃耐失透性的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。 特别是， 通过使 Al2O3 成分的含量为 20.0％以下， 能够容易得到期望的折射率。因此， 相对于氧化物 换算组成的玻璃总物质的量， Al2O3 成分的含量的上限值优选为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选为 10.0％。可使用例如 Al2O3、 Al(OH)3、 AlF3 等作为原料， 使玻璃内含有 Al2O3 成分。
Yb2O3 成分是提高玻璃折射率的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是， 通过使 Yb2O3 成分的含量为 20.0％以下， 能够维持期望的光学常数， 并且容易维持良好的耐 失透性。因此， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， Yb2O3 成分的含量的上限值优选 为 20.0％、 更优选为 15.0％、 最优选为 10.0％。可使用例如 Yb2O3 等作为原料， 使玻璃内含 有 Yb2O3 成分。
Sb2O3 成分是促进玻璃脱泡的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。 特别是， 通过 使 Sb2O3 成分的含量为 1.0％以下， 能够使玻璃熔融时不易发生过度起泡， 能够使 Sb2O3 成分 不易与熔解设备 ( 特别是 Pt 等贵重金属 ) 发生合金化。因此， 相对于氧化物换算组成的玻 璃总物质的量， Sb2O3 成分的含量的上限值优选为 1.0％、 更优选为 0.9％、 最优选为 0.8％。可使用例如 Sb2O3、 Sb2O5、 Na2H2Sb2O7·5H2O 等作为原料， 使玻璃内含有 Sb2O3 成分。
CeO2 成分是对玻璃澄清有效的成分， 是本发明光学玻璃中的任选成分。 特别是， 通 过使 CeO2 成分的含量为 1.0％以下， 能够得到内部品质良好的光学玻璃。因此， 相对于氧化 物换算组成的玻璃总物质的量， CeO2 成分的含量的上限值优选为 1.0％、 更优选为 0.9％、 最 优选为 0.8％。但是， 如果含有 CeO2 成分， 则在可见光区域的特定波长容易产生吸收， 因此 从玻璃的着色方面出发， 优选实质上不含 CeO2 成分。可使用例如 CeO2 等作为原料， 使玻璃 内含有 CeO2 成分。
应予说明， 使玻璃澄清、 脱泡的成分不限于上述 Sb2O3 成分、 CeO2 成分， 可以使用玻 璃制造领域中公知的澄清剂、 脱泡剂或者它们的组合。
< 关于不应该含有的成分 >
接着， 对本发明光学玻璃中不应该含有的成分、 以及不优选含有的成分进行说明。
在不损害本发明的玻璃特性的范围内， 可以根据需要添加其它成分。但是， 除了 La、 Gd、 Y 以外的 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Ag、 Mo 及 Er 等各过渡金属成分， 无论在分别 单独含有或复合含有少量的情况下， 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， 因此特别是在使用可见区域波长的光学玻璃中， 优选实质上不含有上述金属成 分。并且， Nb2O5 成分在含量较多时也具有使玻璃着色的性质， 因此尤其在透射可见光区域 波长的光的光学玻璃中， 相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量， Nb2O5 成分的含量的上 限值优选为 10.0％、 更优选为 8.0％、 最优选为 5.0％。
此外， 由于 PbO 等铅化合物及 As2O3 等砷化合物、 以及 Th、 Cd、 Tl、 Os、 Be、 Se 各成 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， 除不可避免的混入， 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。
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物质的量的摩 尔％来表示， 而不是直接用质量％来表示， 但满足本发明所要求的各种特性的玻璃组合物 中存在的各成分， 其用质量％表示的组成， 以氧化物换算组成计大致为以下值。
TeO2 成分 10.0 ～ 95.0 质量％和
B2O3 成分大于 0 质量％且为 30.0 质量％以下
以及，
MgO 成分 0 ～ 5.0 质量％和 / 或
Y2O3 成分 0 ～ 40.0 质量％和 / 或
ZrO2 成分 0 ～ 15.0 质量％和 / 或
Nb2O5 成分 0 ～ 40.0 质量％和 / 或
Bi2O3 成分 0 ～ 50.0 质量％和 / 或
GeO2 成分 0 ～ 15.0 质量％和 / 或
SiO2 成分 0 ～ 10.0 质量％和 / 或
P2O5 成分 0 ～ 20.0 质量％和 / 或
TiO2 成分 0 ～ 6.0 质量％和 / 或WO3 成分 0 ～ 15.0 质量％和 / 或
La2O3 成分 0 ～ 45.0 质量％和 / 或
Gd2O3 成分 0 ～ 45.0 质量％和 / 或
Ta2O5 成分 0 ～ 45.0 质量％和 / 或
Ga2O3 成分 0 ～ 35.0 质量％和 / 或
In2O3 成分 0 ～ 45.0 质量％和 / 或
Li2O 成分 0 ～ 5.0 质量％和 / 或
Na2O 成分 0 ～ 10.0 质量％和 / 或
K2O 成分 0 ～ 15.0 质量％和 / 或
Cs2O 成分 0 ～ 30.0 质量％和 / 或
CaO 成分 0 ～ 8.0 质量％和 / 或
SrO 成分 0 ～ 13.0 质量％和 / 或
BaO 成分 0 ～ 30.0 质量％和 / 或
ZnO 成分 0 ～ 25.0 质量％和 / 或
Al2O3 成分 0 ～ 13.0 质量％和 / 或
Yb2O3 成分 0 ～ 40.0 质量％和 / 或
Sb2O3 成分 0 ～ 1.0 质量％和 / 或
CeO2 成分 0 ～ 1.0 质量％。
[ 制造方法 ]
本发明的光学玻璃例如可采用以下方式制作。即， 将上述原料混合均匀使各成分 的含量达到特定范围内， 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、 铂坩埚、 铂合金坩埚或铱坩埚中在 700 ～ 1200℃的温度范围内熔融， 搅拌均化并进行除 泡等之后， 通过降至适当温度后浇铸到模具中， 缓慢冷却而制成。
[ 物性 ]
本发明的光学玻璃既具有高折射率 (nd) 也具有高色散。特别地， 本发明光学玻璃 的折射率 (nd) 的下限值优选为 1.70、 更优选为 1.75、 最优选为 1.80， 上限值优选为 2.20、 更 优选为 2.15、 最优选为 2.10。并且， 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 15、 进一步优选为 20、 最优选为 23， 上限值优选为 40、 更优选为 35、 最优选为 30。 由此， 可以增加光学设计的自由度， 并且即使将元件变薄也可以得到很大的光折射量。
另 外， 本 发 明 的 光 学 玻 璃 的 部 分 色 散 比 (θg， F) 接 近 标 准 线。 更 具 体 而 言， 本 发 明 的 光 学 玻 璃 的 部 分 色 散 比 (θg， F) 与 阿 贝 数 (vd) 之 间， 在 vd ≤ 25 的 范 围 内 满 足 (-0.0016×vd+0.6346) ≤ (θg， F) ≤ (-0.0058×vd+0.7539) 的 关 系，且 在 vd ＞ 25 的 范 围 内 满 足 (-0.0025×vd+0.6576) ≤ (θg， F) ≤ (-0.0020×vd+0.6590) 的 关 系。 由 此， 虽 然 具 有 高 色 散 但 部 分 色 散 比 (θg， F) 与 阿 贝 数 (vd) 作 图 的 位 置 靠 近 图 1 的 标 准 线 (Normal Line)， 异 常 部 分 色 散 比 降 低。 因 此 可 以 推 断 使 用 该 光 学 玻 璃 的 光 学 元 件 降 低 了 色 差。 其 中， vd ≤ 25 时 光 学 玻 璃 的 部 分 色 散 比 (θg， F) 的 下 限 值，优 选 为 (-0.0016×vd+0.6346)、更 优 选 为 (-0.0016×vd+0.6366)、最 优 选 为 (-0.0016×vd+0.6386)，上 限 值 优 选 为 (-0.0058×vd+0.7539)、更 优 选 为 (-0.0058×vd+0.7519)、 最优选为 (-0.0058×vd+0.7499)。 并且， vd ＞ 25 时光学玻璃的部分色散比 (θg， F) 的下限值优选为 (-0.0025×vd+0.6576)、 更优选为 (-0.0025×vd+0.6596)、 最 优 选 为 (-0.0025×vd+0.6616)， 上 限 值 优 选 为 (-0.0020×vd+0.6590)、 更优选为 (-0.0020×vd+0.6580)、 最优选为 (-0.0020×vd+0.6570)。应予说明， 特别是在阿贝数 (vd) 小的区域内， 普通玻璃的部分色散比 (θg， F) 具有比标准线高的值， 并且普通玻璃的部分 色散比 (θg， F) 与阿贝数 (vd) 的关系用曲线 ( 图 2 中右上方的曲线 ) 来表示。然而， 该曲 线难以近似， 因此本发明中用以 vd ＝ 25 为分界线具有不同斜度的直线来表示部分色散比 (θg， F) 低于普通玻璃的情况。
并且， 本发明的光学玻璃优选着色少。 特别是如果用玻璃的透射比来表示着色， 则 本发明的光学玻璃厚度为 10mm 的样品中光谱透射比显示为 70％时的波长 (λ70) 为 450nm 以下、 更优选为 445nm 以下、 最优选为 440nm 以下。由此， 可提高可见光区域玻璃的透明性， 因而作为用于可见光区域波长的光的透镜等光学元件的材料， 可以优选使用该光学玻璃。 同样地， 在厚度为 10mm 的样品中， 光谱透射比显示为 5％时的波长 (λ5) 优选为 405nm 以下、 更优选为 400nm 以下、 最优选为 395nm 以下。
[ 预成形品和光学元件 ]
本发明的光学玻璃可用于各种光学元件和光学设计， 其中特别优选用于像透镜、 棱镜和镜子等这样的使可见光透射玻璃内的光学元件。由此， 可以降低使用该光学玻璃的 光学元件的色差。 因此， 将该光学元件用于相机和投影仪等光学仪器时， 即使不对具有不同 部分色散比 (θg， F) 的光学元件进行修正， 也可以实现高精细且高精密度的成像特性。在 此， 制作由本发明的光学玻璃构成的光学元件时， 可以省略切削加工和研磨加工。因而， 优 选将熔融状态的玻璃从铂等流出管的流出口滴下制成球状等精密加压成形用预成形品， 再 对该精密加压成形用预成形品进行精密加压成形。
实施例
本发明的实施例 (No.1 ～ No.8) 以及比较例 (No.1 ～ No.2) 的组成、 以及这些玻 璃的玻璃折射率 (nd)、 阿贝数 (vd)、 部分色散比 (θg， F)、 以及光谱透射比显示为 70％和 5％ 时的波长 (λ70、 λ5) 的结果如表 1 所示。并且， 实施例 (No.1 ～ No.8) 以及比较例 (No.1 ～ No.2) 的玻璃中， 阿贝数 (vd) 以及部分色散比 (θg， F) 的关系如图 2 所示。应予说明， 以下 实施例是为了举例说明， 本发明不仅限于这些实施例。
本发明实施例 (No.1 ～ No.8) 的光学玻璃和比较例 (No.1 ～ No.2) 的玻璃均选择 分别相当于各成分原料的氧化物、 氢氧化物、 碳酸盐、 硝酸盐、 氟化物、 氢氧化物和偏磷酸化 合物等常用于光学玻璃的高纯度原料， 按照表 1 所示各实施例的组成的比例进行称量并混 合均匀后， 放入石英坩埚或铂坩埚中， 根据玻璃组成的熔融难易度用电炉在 700 ～ 1000℃ 的温度范围内熔融， 通过搅拌均化后浇铸到模具中， 缓慢冷却而制成。
实施例 (No.1 ～ No.8) 的光学玻璃和比较例 (No.1 ～ No.2) 的玻璃的折射率 (nd)、 阿贝数 (vd) 和部分色散比 (θg， F) 根据日本光学硝子工业会规格 JOGIS01-2003 进行测定。 对于得到的阿贝数 (vd) 和部分色散比 (θg， F) 的值， 求出在关系式 (θg， F) ＝ -a×vd+b 中 倾斜度 a 为 0.0016、 0.0020、 0.0025 和 0.0058 时的切片 b。另外， 作为本测定使用的玻璃， 使用以 -25℃ /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璃。
实施例 (No.1 ～ No.8) 的光学玻璃和比较例 (No.1 ～ No.2) 的玻璃的透射比， 按 照日本光学硝子工业会规格 JOGIS02 进行测定。另外， 本发明中通过测定玻璃的透射比来求出玻璃有无着色以及着色的程度。具体而言， 按照 JISZ8722 测定厚度为 10±0.1mm 的对 面平行研磨品在 200 ～ 800nm 波长下的光谱透射比， 求出 λ70( 透射比为 70％时的波长 ) 和 λ5( 透射比为 5％时的波长 )。
[ 表 1]
如表 1 所示， 本发明实施例的光学玻璃的阿贝数 (vd) 均为 10 以上， 更详细而言为 23 以上， 并且其阿贝数 (vd) 均为 40 以下、 更详细而言为 26 以下， 处于期望的范围内。
并且， 如图 2 所示， 本发明的实施例中， vd ≤ 25 的实施例 (No.2、 No.6 ～ No.8) 的光学玻璃， 部分色散比 (θg， F) 与阿贝数 (vd) 之间的关系均为 (-0.0016×vd+0.6346)
以 上、 更 详 细 而 言 为 (-0.0016×vd+0.6386) 以 上， 并 且 其 部 分 色 散 比 (θg， F) 为 (-0.0058×vd+0.7539) 以下、 更详细而言为 (-0.0058×vd+0.7535) 以下。并且， 本发明的 实施例中， vd ＞ 25 的实施例 (No.1、 No.3 ～ No.5) 的光学玻璃， 部分色散比 (θg， F) 与阿 贝数 (vd) 的关系均为 (-0.0025×vd+0.6576) 以上、 更详细而言为 (-0.0025×vd+0.6596) 以 上， 并 且 其 部 分 色 散 比 (θg， F) 为 (-0.0020×vd+0.6590) 以 下、 更详细而言为 (-0.0020×vd+0.6603) 以下。另一方面， 比较例 (No.1) 的玻璃为 vd ≤ 25， 同时部分色散比 (θg， F) 大于 (-0.0058×vd+0.7539)。并且， 比较例 (No.2) 的玻璃为 vd ＞ 25， 同时部分色 散比 (θg， F) 大于 (-0.0020×vd+0.6590)。由此可知， 本发明实施例的光学玻璃， 与比较例 (N0.1 ～ No.2) 的玻璃相比， 部分色散比 (θg， F) 接近标准线， 色差小。
并且， 本发明实施例的光学玻璃， 折射率 (nd) 均为 1.70 以上、 更详细而言为 1.91 以上， 同时其折射率 (nd) 均为 2.20 以下、 更详细而言为 1.96 以下， 处于期望的范围内。
并且， 本发明实施例的光学玻璃， λ70( 透射比为 70％时的波长 ) 均为 500nm 以下、 更详细而言均为 450nm 以下。 并且， 本发明实施例的光学玻璃， λ5( 透射比为 5％时的波长 ) 均为 450nm 以下、 更详细而言均为 390nm 以下， 均处于期望的范围内。
由此可知， 本发明实施例的光学玻璃， 折射率 (nd) 和阿贝数 (vd) 处于期望的范围 内， 同时色差小， 并且在可见光区域的透明性高。
使用本发明实施例的光学玻璃， 可以在形成研磨加工用预成形品后进行研削和研 磨， 加工成透镜和棱镜的形状。 此外， 可以使用本发明实施例的光学玻璃形成精密加压成形 用预成形品， 对精密加压成形用预成形品进行精密加压成形加工制成透镜和棱镜的形状。 在各种情况下都可以加工成各种透镜和棱镜的形状。
以上， 以举例为目的对本发明进行了详细说明， 但本实施例的目的仅仅是举例说 明， 应理解为可以由本领域技术人员在不超出本发明思想和范围的情况下进行较大改变。