CN101362629A

CN101362629A - 光学玻璃

Info

Publication number: CN101362629A
Application number: CNA2008101349353A
Authority: CN
Inventors: 清水晃治
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2028-08-07
Also published as: JP5296345B2; CN101362629B; JP2009040663A

Abstract

本发明提供一种磷酸盐玻璃，其因具有低色散性，且具有低的玻璃化转变温度(Tg)和低的平均线膨胀系数(α)，所以适合于非球面压模及其玻璃预成型坯等的制造。一种光学玻璃，其特征在于，含有P₂O₅、B₂O₃、BaO、Al₂O₃及La₂O₃作为必须成分，以氧化物为基准的质量％计，Al₂O₃成分和La₂O₃成分的总含量为1～10％，(Al₂O₃成分的含量)/(La₂O₃成分的含量)的值在0.05～8.0的范围内，用日本光学硝子工业会规格JOGIS06^－1999“光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)”测定的玻璃的耐水性RW为1～3级。

Description

光学玻璃

技术领域

本发明涉及一种磷酸盐玻璃，其因具有低色散性，且具有低玻璃化转变温度(Tg)和低平均线膨胀系数(α)，所以适合于非球面压模及其玻璃预成型坯等的制造。特别地，本发明涉及含有P₂O₅、B₂O₃、Al₂O₃、BaO、Li₂O，因为液相温度低，所以对制造装置的温度负荷少，可极其稳定地生产的前述光学玻璃。

背景技术

利用非球面透镜来消减透镜数，由此，将透镜等光学元件轻量化、小型化的趋势，近年来越来越强烈。但是，如果用目前的研削、研磨工序得到非球面，需要高成本且需要复杂的操作工序。因此，开发出了如下的方法：将由玻璃坯或玻璃片得到的预成型坯材料，在精密加工的金属模具内直接成形为透镜的方法。这样得到的透镜不需研磨，其结果，可低成本、短周期地来生产。

上述的成型方法被称为模压成形，作为可得到精确度良好的细微形状、非球面形状的制造方法，进行着不断的研究、开发。在模压成形中，因为使用的金属模具具有耐热性，所以追求着在更低温软化的玻璃，具体来说，追求着玻璃化转变温度(Tg)在550℃以下、更优选在530℃以下的玻璃。近年来，由于光学设计上的必要性，对于具有低色散性的光学玻璃，特别是阿贝数超过50的光学玻璃，可模压成形的玻璃材料的需求变高。

作为本发明的目的的具有低色散性的光学玻璃目前公开了很多。

在日本特开2000-34132中，公开了以P₂O₅、Al₂O₃、BaO为主要成分的光学玻璃。可是，该玻璃因为大量含有Ba成分，所以耐酸性不好，没有实用性。

在日本特开2004-168593、日本特开2004-262703、日本特开2005-200299、日本特开平10-158027中，公开了以P为主成分的光学玻璃，但因为B成分的含量少，所以其线膨胀系数大，因为液相温度也高，所以在玻璃的生产上不利。

在日本特开2005-53749中，公开了以P₂O₅、B₂O₃、Al₂O₃、ZnO、CaO、Li₂O为主要成分的光学玻璃，但因为大量含有碱成分，所以耐水性、耐酸性不充分。进一步，线膨胀系数也大，所以不适合于压模。

在日本特开平2-124743中，公开了以P₂O₅、ZnO为主要成分的光学玻璃，但因为大量含有P成分，所以线膨胀系数大，不适合于压模。

在日本特开平7-196336中，公开了以P₂O₅、BaO、MgO为主要成分的光学玻璃，但因为大量含有Mg成分，所以液相温度高，难于稳定地生产。

在日本特开平11-139845中，公开了以P₂O₅、BaO、ZnO、Li₂O为主要成分的光学玻璃，但因为含有稀土类氧化物、Nb、Ta、W等成分，所以部分色散变大，作为本发明所期望的玻璃是不优选的。

在日本特开平11-355135中，因含有铅、或液相温度高，难于稳定地生产，从环境方面考虑也不优选。

在日本特开2002-211949中，公开了以P₂O₅、B₂O₃、Al₂O₃、BaO为主要成分的光学玻璃，但因为大量含有Al成分，所以冷却玻璃时易发生裂纹、碎裂的有缺陷的情况。

在日本特开2006-52119中，公开了以P₂O₅、B₂O₃、MgO为主要成分的光学玻璃，但因为大量含有Mg成分，所以液相温度易变高，难于稳定地生产。

专利文献1：日本特开2000-34132号公报

专利文献2：日本特开2004-168593号公报

专利文献3：日本特开2004-262703号公报

专利文献4：日本特开2005-200299号公报

专利文献5：日本特开平10-158027号公报

专利文献6：日本特开2005-53749号公报

专利文献7：日本特开平2-124743号公报

专利文献8：日本特开平7-196336号公报

专利文献9：日本特开平11-139845号公报

专利文献10：日本特开平11-355135号公报

专利文献11：日本特开2002-211949号公报

专利文献12：日本特开2006-52119号公报

发明内容

发明要解决的问题

这样，公知的磷酸盐光学玻璃可比较容易地实现低色散性，但因具有线膨胀系数高、或化学耐久性低等缺点，所以作为光学元件难以实用化。

解决问题的方法

为了解决前述问题，本发明人进行了深入研究，结果发现，用前述特定范围的组成，可得到具有低色散性、液相温度低、化学耐久性良好、具有低膨胀系数的光学玻璃，并完成了本发明。

本发明第1方案：一种光学玻璃，其特征在于，含有P₂O₅、B₂O₃、BaO、Al₂O₃和La₂O₃作为必须成分，以氧化物为基准的质量％计，Al₂O₃成分和La₂O₃成分的总含量为1～10％，(Al₂O₃成分的含量)/(La₂O₃成分的含量)的值在0.05～8.0的范围内，用日本光学硝子工业会规格JOGIS06^-1999“光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)”测定的玻璃的耐水性RW为1～3级。

本发明第2方案：根据前述方案1所述的光学玻璃，其特征在于，含有以氧化物为基准的质量％计的如下范围的各成分：

B₂O₃ 超过5％且在15％以下、

Al₂O₃ 超过0％且不足5％、和

La₂O₃ 超过0％且不足5％

该光学玻璃在100～300℃的平均线膨胀系数(α)为100～123[10^-7℃^-1]。

本发明第3方案：根据前述方案1或2所述的光学玻璃，其特征在于，含有以氧化物为基准的质量％计的如下范围的各成分：

P₂O₅ 30～60％、和

Li₂O 0.1～3％

该光学玻璃的玻璃化转变温度(Tg)在550℃以下。

本发明第4方案：根据前述方案1～3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，含有以氧化物为基准的质量％计的如下范围的各成分：

P₂O₅ 30～60％、

B₂O₃ 超过5％且在15％以下、

Al₂O 30.1～3.0％、

BaO 超过30％且在55％以下、和

Li₂O 0.1～3％、以及

SrO 0～15％、和/或

CaO 0～15％、和/或

MgO 0～15％、和/或

ZnO 0～35％、和/或

Na₂O 0～3％、和/或

K₂O 0～3％。

本发明第5方案：根据前述方案1～4任一项所述的光学玻璃，其特征在于，含有以氧化物为基准的质量％计的如下范围的各成分：

ZrO₂ 0～不足6％、和/或

TiO₂ 0～3％、和/或

Nb₂O₅ 0～3％、和/或

Ta₂O₅ 0～3％、和/或

WO₃ 0～3％、和/或

Bi₂O₃ 0～3％、和/或

Sb₂O₃ 0～1％。

本发明第6方案：根据前述方案1～5任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有0.1～不足1.0％的范围的Al₂O₃成分。

本发明第7方案：根据前述方案1～6任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有0.1～10％的范围的CaO成分。

本发明第8方案：根据前述方案1～7任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有0～不足2.0％的范围的MgO成分。

本发明第9方案：根据前述方案1～8任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有1.0～不足6.0％的范围的ZnO成分。

本发明第10方案：根据前述方案1～9任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，使La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Lu₂O₃成分的总含量成为0.1～5.0％地含有各成分。

本发明第11方案：根据前述方案1～10任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有0.1～不足1.0％的范围的Li₂O成分。

本发明第12方案：根据前述方案1～11任一项所述的光学玻璃，其特征在于，其不含有F成分。

本发明第13方案：根据前述方案1～12任一项所述的光学玻璃，其特征在于，其液相温度在1000℃以下。

本发明第14方案：根据前述方案1～13任一项所述的光学玻璃，其折射率为1.50～1.70、阿贝数为59～70。

本发明第15方案：根据前述方案1～14任一项所述的光学玻璃，其特征在于，表示反常色散性的值Δθg，F为0.0001以上。

本发明第16方案：根据前述方案1～14任一项所述的光学玻璃，其特征在于，表示反常色散性的值Δθg，F为0.0038以上。

本发明第17方案：根据前述方案1～16任一项所述的光学玻璃，其特征在于，基本不含有Nb、Bi、W成分，对于具有400nm波长的光线的内部透射率为0.97以上。

本发明第18方案：一种模压成形用玻璃预成型坯材料，其由前述方案1～17任一项所述的光学玻璃制成。

本发明第19方案：一种光学元件，其由前述方案1～18任一项所述的光学玻璃制成。

本发明第20方案：一种光学元件，其通过对前述方案18所述的模压成形用玻璃预成型坯材料进行模压成形而得到。

发明的效果

本发明的光学玻璃具有低色散性，也适合于模压成形，另外，液相温度低，所以可稳定地生产。另外，本发明的光学玻璃如前述那样粘度低、液相温度也低，所以可将溶解工序、其后的成形工序的温度，设定在比较低温的温度。即，本发明的光学玻璃对装置的温度负荷少，所以生产率良好，并且，可节能地生产，所以作为对环境负荷极低的应对环境材料而有用。

在本发明所示光学玻璃的各成分中，以氧化物为基准的质量％的组成范围限定在如前述范围的理由如下所述。

在本说明书中，“氧化物基准”是指，假设作为本发明的玻璃组成成分的原料使用的氧化物、磷酸盐、硝酸盐等熔融时全部分解而向氧化物转变时，以该生成氧化物的总重量为100质量％计，表示玻璃中所含有的各成分的含量的组成。

另外，在本说明书中，“基本不含有”是指，除作为杂质被混入的情况以外，不人为地含有的意思。

P₂O₅成分是在形成玻璃的氧化物的同时，可降低液相温度、降低玻璃化转变温度(Tg)的必须成分。但是，其量过少时，上述效果易不充分，其量过多时，玻璃易乳白，化学耐久性降低或线膨胀系数(α)易增大。因而，P₂O₅成分的含量下限优选为30％、更优选为42％、最优选为超过45％，上限优选为60％、更优选为55％、最优选为不足50％。

B₂O₃成分是在含有P₂O₅成分的本发明光学玻璃中，具有抑制平均线膨胀系数增大，或防止乳白化效果的必须成分。但是，其量过少时，上述效果易不充分，其量过多时，化学耐久性易变坏，也易产生玻璃的着色。因而，B₂O₃成分的含量优选为超过5.0％、更优选为6.0％、最优选为超过7.0％，上限优选为15％、更优选为13％、最优选为10％。

Al₂O₃成分是具有极大地提高玻璃的化学耐久性效果的必须成分。但是，其量过多时，液相温度易上升，另外，玻璃的平均线膨胀系数增大，很易发生由冷却时产生的热应力而导致的裂纹。因而，Al₂O₃成分的含量下限优选为0.1％、更优选为0.2％、最优选为0.4％。但是，若比0.1％低且超过0％地含有，则也可制造本发明中所期望的玻璃。另外其上限优选为不足5.0％、更优选为3.0％、最优选为不足1.0％。

BaO成分是具有降低液相温度效果的必须成分，也有效地调节光学常数。但是，其量过少时，上述效果易不充分，其量过多时，化学耐久性易降低，或平均线膨胀系数变得过大。因而，BaO成分的含量下限优选为超过30％、更优选为32％、最优选为34％，下限优选为55％、更优选为50％、最优选为40％。

La₂O₃成分是增大阿贝数且可提高化学耐久性的有效的必须的成分。其量过多时，液相温度易上升，成为稳定生产的障碍。因而，La₂O₃成分的含量下限优选为0.1％、更优选为1.0％、最优选为1.5％，上限优选为不足5.0％、更优选为4.0％、最优选为3.0％。再者，若比0.1％低且超过0％地含有，则也可制造本发明中所期望的玻璃。

在本发明的光学玻璃中，为了维持低色散性，同时，良好地保持化学耐久性，且维持低的液相温度，优选将Al₂O₃成分和La₂O₃成分的含量的关系限制在一定的范围内。具体来说，Al₂O₃成分和La₂O₃成分的总含量优选为1.0％以上、更优选为1.25％以上、最优选为1.5％以上，优选为10.0％以下、更优选为9％以下、最优选为8.0％以下。进一步，Al₂O₃成分和La₂O₃成分的含量之比，即(Al₂O₃的含量)/(La₂O₃的含量)的值优选为0.05以上、更优选为0.09以上、最优选为0.1以上，优选为8.0以下、更优选为7.5以下、最优选为7.0以下。

Li₂O成分是对降低液相温度、降低熔融温度、降低玻璃化转变温度(Tg)具有比较大效果的任意成分。但是，其量过多时，平均线膨胀系数增大、化学耐久性易恶化。因而，Li₂O成分的含量上限优选为3.0％、更优选为2.0％、最优选为不足1.0％。即使不含有Li₂O成分，也可得到本发明所需的光学玻璃，但通过含有下限优选为0.1％、更优选为0.3％，最优选为超过0.5％的Li₂O成分，可容易地提高熔融性。

SrO成分是与BaO成分具有同样的效果，所以可部分置换BaO成分来使用的任意成分。但是，其量过多时，化学耐久性易降低。因而，SrO成分的含量上限优选为15％、更优选为13％、最优选为10％。

CaO成分是可提高化学耐久性，降低并维持平均线膨胀系数，同时，降低玻璃化转变温度的任意成分，但其量过多时，液相温度易上升。因而，CaO成分的含量上限优选为15％、更优选为10％、最优选为不足4％。再者，即使不含有CaO成分，也可得到本发明所需的光学玻璃，但通过含有下限优选为0.1％、更优选为1.0％、最优选为2.0％的CaO成分，可容易地得到上述效果。

MgO成分是与CaO成分同样，可提高化学耐久性的有效成分，也具有降低波长色散的效果，但其量过多时，液相温度易上升。因而，MgO成分的含量上限优选为15％、更优选为不足2％、最优选为基本不含有。

ZnO成分是可降低玻璃化转变温度(Tg)的有效成分，但其量过多时，液相温度易上升。因而，ZnO成分的含量上限优选为35％、更优选为不足6％、最优选为5％。即使不含有ZnO成分，也可得到本发明所需的光学玻璃，通过含有下限优选为1.0％、更优选为2.0％、最优选为3.0％的ZnO成分，可容易地降低玻璃化转变温度(Tg)。

Na₂O和K₂O成分是具有降低熔融温度、降低玻璃化转变温度(Tg)效果的任意成分。但是，其量过多时，化学耐久性易恶化。因而，各成分的含量上限都优选为3.0％、更优选为2.0％、最优选为1.0％。

ZrO₂成分具有提高化学耐久性的效果，但其量过多时，液相温度易上升。因而，ZrO₂成分的含量上限优选为不足6.0％、更优选为3.0％、最优选为1.0％，也最优选为基本不含有。

Nb₂O₅、WO₃和Ta₂O₅的各成分可有助于提高耐久性，但其量过多时，易产生对玻璃化转变温度(Tg)的上升或液相温度上升这样的不利的影响。因而，Nb₂O₅、WO₃和Ta₂O₅的各成分的总含量上限优选为3.0％、更优选为1.0％，最优选为基本不含有。Nb₂O₅、WO₃和Ta₂O₅的各自含量上限优选为3.0％、更优选为1.0％、最优选为基本不含有。

Bi₂O₃、TiO₂是可调节折射率的有效成分，但其量过多时，玻璃易着色。因而，各自成分的含量上限优选为3.0％、更优选为1.0％、最优选为基本不含有。另外，Bi₂O₃和TiO₂的总含量上限优选为3.0％、更优选为1.0％、最优选为基本不含有。

再者，优选在上述成分中不特别地含有Nb₂O₅、Bi₂O₃、WO₃成分。

Sb₂O₃成分可作为在玻璃熔融工序中具有脱泡效果的澄清剂来使用。本发明的光学玻璃组成因脱泡性良好，所以可不添加澄清剂。含有Sb₂O₃成分的情况下，上限优选为1.0％、更优选为0.8％、最优选为0.5％。

Gd₂O₃、Y₂O₃和Lu₂O₃成分是在同时使用La₂O₃成分的情况下，可提高玻璃的化学耐久性的有效成分，但作为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Lu₂O₃成分的总含量，其量过多时，液相温度易上升。因而，La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Lu₂O₃成分是总含量上限优选为5.0％、更优选为4.0％、最优选为3.0％的这样地含有各成分。另外，即使不含有Gd₂O₃、Y₂O₃和Lu₂O₃成分，也可得到本发明所需的光学玻璃，La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Lu₂O₃成分的总含量下限优选为0.1％、更优选为1.0％、最优选为1.5％，通过含有这样的各成分(Gd₂O₃、Y₂O₃和/或Lu₂O₃成分)，不仅可提高玻璃的化学耐久性，也可提高熔融时的稳定性。

以下，关于不应在本发明的光学玻璃中含有的成分进行说明。

F成分是具有降低玻璃化转变温度(Tg)、调节色散性能效果的有效成分。可是，在成形预成型坯时，F成分从玻璃表面挥发，附着在预成型坯、金属模具上，且在透镜中产生有缺陷的情况。另外，由挥发导致折射率的变动大，化学耐久性易劣化等问题，因此，不适合稳定的生产。因而，F成分的含量上限优选为3.0％、更优选为不足1.0％、最优选为基本不含有。

另外，Cs₂O成分以调节光学常数为目的来添加也是可以的，但因原料价格高，所以在想要得到价格低的玻璃的情况下，优选基本不含有。

另外，TeO₂成分以高折射率化、低Tg化为目的来添加也是可以的，但进行压模时，由挥发导致的在透镜表面产生污点时，优选基本不含有。

另外，在少量添加除Ti外的V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、和Mo等过渡金属成分的情况下，因为对可视范围的特定波长具有吸收，所以产生着色。因而，作为使用可视范围的波长的光学玻璃，实质上不该含有。

另外，Pb和Th成分以高折射率化、提高玻璃的稳定性为目的来添加也是可以的。另外，Cd和Tl成分以低Tg化为目的来添加也是可以的。另外，As成分以玻璃的澄清、均匀化为目的来添加也是可以的。可是，Pb、Th、Cd、Tl、As成分近年来的趋势是控制作为有害的化学物质的使用，不仅在玻璃的制造工序、在加工工序、及制成产品后的处理中也需要环境对策上的处理，所以不应添加。

本发明的玻璃组合物中，其组成范围以质量％表示，并不是直接以摩尔％的记载表示的，但存在于满足本发明所要求的诸性能的玻璃组合物中的各氧化物，其利用摩尔％表示组成大概为以下的值。再者，下述mol％的值作为参考，并不限定上述本发明的各形态的范围。

P₂O₅ 35～50mol％、

B₂O₃ 5～20mol％、

Al₂O₃ 0.1～3.5mol％、

BaO 25～35mol％、

Li₂O 0～10mol％、

SrO 0～15mol％、

CaO 0～20mol％、

MgO 0～30mol％、

ZnO 0～30mol％、

La₂O₃ 0～1mol％、

Na₂O 0～3mol％、

K₂O 0～2mol％、

然后，关于涉及本发明的光学玻璃的物性，进行说明。

期望玻璃和光学元件具有良好的化学耐久性。耐久性不好的玻璃在透镜的研磨面、或预成型坯的状态中的自由表面上，产生被称为烧伤的透镜污点。通常，这样的玻璃有必要进行严格的温度和湿度的管理，易提高成本。

具体来说，根据日本光学硝子工业会规格；JOGIS06^-1999光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)，另外，粉末法耐水性的减少率优选为1～3级、更优选为1～2级、最优选为1级。

再者，粉末法耐酸性的减少率不足2.2、更优选为不足2.0、最优选为不足1.8。

作为压模用玻璃使用的玻璃材料，优选使用玻璃化转变温度(Tg)低的，特别在550℃以下时，对现有的压模用金属模具技术非常的有用。为了延长金属模具的寿命，为此降低压制温度，玻璃化转变温度上限优选为550℃、更优选为540℃、最优选为530℃。

同样的理由，屈服点(At)上限优选为650℃、更优选为630℃、最优选为610℃。

使用金属模具来压制成形光学玻璃，在由玻璃质地得到透镜形状的工序中，在其冷却过程中，在透镜内部和外部产生温度梯度。此时，平均线膨胀系数大时，在得到的透镜中易产生凹陷(所谓的缩孔)，要想得到特别薄的形状的透镜时，易产生裂纹。另外，即使在预成型坯成形的过程中，在冷却过程中也产生裂纹、缩孔的问题。因此，100～300℃的平均线膨胀系数α上限优选为123×10^-7/℃、更优选为121×10^-7/℃、最优选为116×10^-7/℃。另外，其下限优选为100×10^-7/℃、更优选为102×10^-7/℃、最优选为104×10^-7/℃。

在光学玻璃中，通过后述的制造方法，可实现稳定的生产并提高成品率，所以液相温度优选为1000℃以下、更优选为980℃以下、最优选为950℃以下。

如前述，本发明的光学玻璃可作为压制成形用的预成型坯材料来使用，或者还可将熔融玻璃直接压制。作为预成型坯材料使用时，其制造方法和模压成形方法没有特别的限定，可使用公知的制造方法和成形方法。作为预成型坯材料的制造方法，可以像例如日本特开平06-157051记载的玻璃压制品的制造装置及其制造方法、日本特开平11-157849记载的光学玻璃的制造方法及制造装置这样的公知技术。

不仅通过如上述的由熔融玻璃可直接制造预成型坯材料的方法，而且通过由板材进行冷加工，也可得到透镜形状，另外通过冷加工，制成近似形状后，进行模压成形可得到最终制品即光学元件。

本发明的光学玻璃与含有Ti、Nb等成分的阿贝数小的玻璃组合使用时，由于光学设计上要求色差效果小，所以优选阿贝数大。阿贝数越大的玻璃，此效果越大，从研究其组成来看，阿贝数过大时，液相温度易上升，难以稳定地制造玻璃。因此，阿贝数下限优选为59、更优选为60、最优选为61，上限优选为70、更优选为69、最优选为68。

为了将透镜厚度变薄、光学元件薄型化，折射率大的方面为有利的。另外，在模压成形中，透镜的曲率半径越小，批量生产越困难，因此，如果为高折射率的材料，则可仅将其曲率半径变大，且对铸模成形中的成形精度的提高有贡献。可是，从研究组成来看，折射率高时，内部透射率和阿贝数难以维持在所期望的范围内。因此，折射率下限优选为1.50、更优选为1.52、最优选为1.55，上限优选为1.70、更优选为1.67、最优选为1.65。

另外，本发明的玻璃中，表示反常色散性的Δθg，F的值追求着比其它玻璃大的。这对所谓的2次波谱的修正是非常有用的。Δθg，F的值下限优选为0.0001、更优选为0.0005、最优选为0.001。再者，特别优选超过0.0038的。本发明的玻璃通过具有这样的Δθg，F的值，可改善蓝色范围的色差。

再者，表示反常色散性的Δθg，F的值是根据株式会社ohara光学玻璃目录(OHARA OPTICAL GLASS：2005年8月发行)的第64页所记载的方法计算出的值。即，通过下述式，求得部分色散比(θg，F)，纵轴为部分色散比(θg，F)、横轴为阿贝数(vd)，以θg，F-vd为坐标绘图。作为不显示反常色散性的正常的光学玻璃，以具有下述表1所示的部分色散比(θg，F)和阿贝数(vd)的2种光学玻璃、株式会社ohara制NSL7和PBM2为基准，将该2种光学玻璃的坐标(θg，F、vd)用直线连接，在该直线上的点与成为前述绘图对象的玻璃中，将vd相同时纵坐标的差(Δθg，F)记为部分色散比的偏差，即，表示反常色散性的值。在这样计算出的Δθg，F的值为正值的情况下，即，玻璃的坐标(Δθg，F、vd)在上述直线上方的位置的情况下，其玻璃具有正反常色散性。

θg，F＝(ng-nF)/(nF-nc)

表1

	Δθg，F	vd
	Δθg，F	vd	NSL7	0.5436	60.49
PBM2	0.5828	36.26	NSL7	0.5436	60.49

本发明的光学玻璃的光线透过性极其优异，所以可使用于消息的记录、进行再生的光拾取的物镜上。特别地，在紫外线范围的内部透射率也良好，所以在400nm～900nm的波长范围中，可应用在使用各种各样的波长的光学装置上。特别地，为了使用400nm附近的波长，对于400nm的光线，内部透射率优选为0.97以上、更优选为0.98以上、最优选为0.99以上。

在本发明的光学玻璃中，由于本发明的光学玻璃组成的光学元件所搭载的为精密仪器，因而优选比重低，若为4以下也没有问题。

式中，ng表示：相对于光源为水银、波长为435.835nm的波谱线的玻璃的折射率，nF表示：相对于光源为氢、波长为486.13nm的波谱线的玻璃的折射率，nc表示：相对于光源为氢、波长为656.27nm的波谱线的玻璃的折射率，将(nF-nc)称为主色散。

实施例

本发明的光学玻璃的实施例(No.1～No.34)的组成以及将日本特开2004-262703记载的实施例2、及日本特开2004-168593记载的实施例1的组成作为比较例(No.A、及No.B)，光学常数(nd、vd)、玻璃化转变温度(Tg)、屈服点At、100～300℃的平均线膨胀系数α、内部透射率、液相温度、粉末法耐水性(RW)、比重都如表2～6及8、9所示。再者，反常色散性如表7所示。

再者，本发明的实施例(No.1～No.34)的玻璃如下得到：按规定的比例秤量氧化物、碳酸盐、磷酸盐及硝酸盐等通常的光学玻璃用原料，混合后，投入到铂金坩埚等中，根据玻璃组成的熔融性，在900～1200℃的温度下，2～4小时熔融、脱泡、搅拌均匀化后，降温后铸入到金属模具等中并缓慢冷却，用低温溶解可得到均匀化优异的玻璃。

表示粉末法耐水性“RW”的级别的值是根据前述日本光学硝子工业会规格；JOGIS06^-1999光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)，如下求得。将玻璃分别粉碎成粒度为420～590μm，在铂金制的熔析用笼中放入比重克的所得到的玻璃粉末样品。接着，在装有PH为6.5～7.5的80ml纯水的石英玻璃制的圆底烧瓶中，放入装有上述玻璃粉末样品的熔析用笼，在沸腾水浴中处理60分钟后，从圆底烧瓶中将熔析用笼取出，从玻璃粉末样品的初始质量和其减少量算出减少率(重量％)，基于此，记为如下的等级。即，减少率(重量％)不足0.05％时为1级，0.05～不足0.10％为2级，0.10～不足0.25％为3级，0.25～不足0.60％为4级、0.60～不足1.10％为5级。

平均线膨胀系数α(100～300℃)是依照日本光学硝子工业会规格JOGIS08-2003“光学玻璃的热膨胀的测定方法”，求得在100～300℃的平均线膨胀系数。

液相温度如下测定：将透明的玻璃样品在带有850℃～1000℃的温度梯度的温度梯度炉中保持30分钟，通过用倍率为100倍的显微镜观察晶体的有无来测定液相温度。在前述温度范围内，在能观察到晶体的样品中，最高温度即为液相温度。再者，使用的透明的玻璃物质为：使用粉碎成1～2mm大小的玻璃片，将此玻璃片等间隔地放入铂金板上，放入温度梯度炉内并加热样品。

内部透射率是基于日本光学硝子工业会规格JOGIS17-1982“光学玻璃的内部透射率的测定方法”，测定400nm波长的光线透射率。但是，使用10mm和50mm的对面研磨的样品来测定。

比重是依照日本光学硝子工业会规格JOGIS05-1975“光学玻璃的比重的测定方法”来测定。

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

表9

从表2～6可看出：本发明实施例的玻璃(No.1～No.34)都具有所期望的折射率(nd)、阿贝数(vd)、内部透射率。

另外，关于本发明实施例的玻璃，粉末法耐水性的级别都在“3”以下，化学耐久性良好。另外，液相温度也低，可稳定地生产。

另外，平均线膨胀系数、玻璃化转变温度都为可利用模压成形的值。

另外，本发明实施例的玻璃都具有所期望的反常色散性。

接着，使用本发明品的预成型坯来实施模压成形。压制条件是根据形状来合适地设定，大概按下述的条件实施。在屈服点(At)+10℃～屈服点(At)+20℃加热压制用金属模具的情况下，压制压力为10～20MPa、压制时间为30秒～250秒的条件下压制后，成形物冷却到250℃～200℃附近后，从模型中取出。得到的成形品转印性良好，实体用显微镜50倍观察时，没观察到缺陷。

前述玻璃都在维持所期望的折射率的同时，具有高的化学耐久性和低的液相温度，所以可期待良好的生产率。

比较例No.A和B的玻璃不满足本发明要求的组成范围、不满足本发明的玻璃要求的平均线膨胀系数、不适合于压模。

Claims

1.一种光学玻璃，其特征在于，含有P₂O₅、B₂O₃、BaO、Al₂O₃和La₂O₃作为必须成分，以氧化物为基准的质量％计，Al₂O₃成分和La₂O₃成分的总含量为1～10％，(Al₂O₃成分的含量)/(La₂O₃成分的含量)的值在0.05～8.0的范围内，通过日本光学硝子工业会规格JOGIS06^-1999“光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)”测定的玻璃的耐水性RW为1～3级。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，含有以氧化物为基准的质量％计的如下范围的各成分：

B₂O₃ 超过5％且在15％以下、

Al₂O₃ 超过0％且不足5％、和

La₂O₃ 超过0％且不足5％

该光学玻璃在100～300℃的平均线膨胀系数(α)为100～123[10^-7。℃^-1]。

3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，含有以氧化物为基准的质量％计的如下范围的各成分：

P₂O₅ 30～60％、和

Li₂O 0.1～3％

该光学玻璃的玻璃化转变温度(Tg)在550℃以下。

4.根据权利要求1～3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，含有以氧化物为基准的质量％计的如下范围的各成分：

P₂O₅ 30～60％、

B₂O₃ 超过5％且在15％以下、

Al₂O₃ 0.1～3.0％、

BaO 超过30％且在55％以下、和

Li₂O 0.1～3％、以及

SrO 0～15％、和/或

CaO 0～15％、和/或

MgO 0～15％、和/或

ZnO 0～35％、和/或

Na₂O 0～3％、和/或

K₂O 0～3％。

5.根据权利要求1～4任一项所述的光学玻璃，其特征在于，含有以氧化物为基准的质量％计的如下范围的各成分：

ZrO₂ 0～不足6％、和/或

TiO₂ 0～3％、和/或

Nb₂O₅ 0～3％、和/或

Ta₂O₅ 0～3％、和/或

WO₃ 0～3％、和/或

Bi₂O₃ 0～3％、和/或

Sb₂O₃ 0～1％。

6.根据权利要求1～5任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有0.1～不足1.0％的范围的Al₂O₃成分。

7.根据权利要求1～6任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有0.1～10％的范围的CaO成分。

8.根据权利要求1～7任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有0～不足2.0％的范围的MgO成分。

9.根据权利要求1～8任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有1.0～不足6.0％的范围的ZnO成分。

10.根据权利要求1～9任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，使La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Lu₂O₃成分的总含量成为0.1～5.0％地含有各成分。

11.根据权利要求1～10任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物为基准的质量％计，含有0.1～不足1.0％的范围的Li₂O成分。

12.根据权利要求1～11任一项所述的光学玻璃，其特征在于，其不含有F成分。

13.根据权利要求1～12任一项所述的光学玻璃，其特征在于，其液相温度在1000℃以下。

14.根据权利要求1～13任一项所述的光学玻璃，其折射率为1.50～1.70、阿贝数为59～70。

15.根据权利要求1～14任一项所述的光学玻璃，其特征在于，表示反常色散性的值Δθg，F为0.0001以上。

16.根据权利要求1～14任一项所述的光学玻璃，其特征在于，表示反常色散性的值Δθg，F为0.0038以上。

17.根据权利要求1～16任一项所述的光学玻璃，其特征在于，基本不含有Nb、Bi、W成分，对于具有400nm波长的光线的内部透射率为0.97以上。

18.一种模压成形用玻璃预成型坯材料，其由权利要求1～17任一项所述的光学玻璃制成。

19.一种光学元件，其由权利要求1～18任一项所述的光学玻璃制成。

20.一种光学元件，其通过对权利要求18所述的模压成形用玻璃预成型坯材料进行模压成形而得到。