CN101792258A - 光学玻璃、光学元件和精密加压成形用预成形品 - Google Patents

Abstract

本发明提供折射率(n_d)和阿贝数(v_d)处于所需范围内、且形成光学元件时色差小的光学玻璃，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。该光学玻璃中，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，以摩尔％计含有40.0～85.0％的TeO₂成分、以及1.0～30.0％的P₂O₅成分；部分色散比(θg，F)与阿贝数(v_d)之间，在v_d≤25的范围内满足(-0.0016×v_d+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×v_d+0.6571)≤(θg，F)≤(-0.0020×v_d+0.6589)的关系。

Description

光学玻璃、光学元件和精密加压成形用预成形品

技术领域

本发明涉及光学玻璃、光学元件和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，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。

因此，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(n_d)、并具有10以上40以下的阿贝数(ν_d)。作为这种高折射率玻璃，例如有折射率(n_d)为1.8以上、阿贝数为20左右的光学玻璃，已知专利文献1所代表的亚碲酸玻璃。

专利文献1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。此处，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＝(n_gn_F)/(n_F-n_C)……(1)

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(ν_d)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(ν_d)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(nomalline)(参照图1)。作为标准线基准的标准玻璃(nomal 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(ν_d)为36.3、部分色散比(θg，F)为0.5828，NSL7的阿贝数(ν_d)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(ν_d))的玻璃中，玻璃的部分色散比(θg，F)为偏离标准线的值。因此，使用这种高色散的玻璃制造光学元件时，光学元件中会产生色差，因此需要将该色差修正。

专利文献1：日本特开2001-180971号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而完成的，目的在于得到折射率(n_d)和阿贝数(ν_d)处于所需范围内、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，结果发现通过加入TeO₂成分可以提高玻璃的折射率，并且通过并用P₂O₅成分和TeO₂成分，可以使玻璃的部分色散比(θg，F)与阿贝数(ν_d)之间具有所需关系，从而完成了本发明。具体而言，本发明提供以下方案。

(1)一种光学玻璃，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40.0～85.0％的TeO₂成分、以及1.0～30.0％的P₂O₅成分；部分色散比(θg，F)与阿贝数(ν_d)之间，在ν_d≤25的范围内满足(-0.0016×ν_d+0.6346)≤(θg，F)≤(-0.0058×ν_d+0.7539)的关系，在ν_d＞25的范围内满足(-0.0025×ν_d+0.6571)≤(θg，F)≤(-0.0020×ν_d+0.6589)的关系。

(2)上述(1)记载的光学玻璃，其中相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，以摩尔％计还含有下列各成分：

SiO₂成分    0～30.0％和/或

GeO₂成分    0～30.0％。

(3)上述(2)记载的光学玻璃，其中相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，物质的量之和TeO₂+P₂O₅+SiO₂+GeO₂为41.0％以上不足95.0％。

(4)上述(2)或(3)记载的光学玻璃，其中氧化物换算组成的物质的量之比(P₂O₅+GeO₂)/TeO₂为0.01以上0.32以下。

(5)上述(1)至(4)中任一项记载的光学玻璃，其中相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，以摩尔％计还含有下列各成分：

MgO成分    0～15.0％和/或

CaO成分    0～20.0％和/或

SrO成分    0～20.0％和/或

BaO成分    0～20.0％。

(6)上述(5)记载的光学玻璃，其中相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，物质的量之和MgO+CaO+SrO+BaO为不足20.0％。

(7)上述(1)至(6)中任一项记载的光学玻璃，其中相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，以摩尔％计还含有下列各成分：

Li₂O成分    0～25.0％和/或

Na₂O成分    0～30.0％和/或

K₂O成分     0～30.0％和/或

Cs₂O成分    0～30.0％。

(8)上述(7)记载的光学玻璃，其中相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，物质的量之和Li₂O+Na₂O+K₂O+Cs₂O为30.0％以下。

(9)上述(1)至(8)中任一项记载的光学玻璃，其中相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，以摩尔％计还含有下列各成分：

Al₂O₃成分    0～30.0％和/或

B₂O₃成分     0～40.0％和/或

ZnO成分      0～30.0％和/或

ZrO₂成分     0～20.0％和/或

Ta₂O₅成分    0～20.0％和/或

Nb₂O₅成分    0～25.0％和/或

WO₃成分      0～25.0％和/或

TiO₂成分     0～30.0％和/或

La₂O₃成分    0～25.0％和/或

Gd₂O₃成分    0～25.0％和/或

Y₂O₃成分     0～20.0％和/或

Yb₂O₃成分    0～20.0％和/或

Sb₂O₃成分    0～1.0％和/或

CeO₂成分     0～1.0％和/或

Bi₂O₃成分    0～25.0％。

(10)上述(1)至(9)中任一项记载的光学玻璃，其实质上不含铅成分。

(11)上述(1)至(10)中任一项记载的光学玻璃，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(ν_d)，并且光谱透射比显示为70％时的波长(λ₇₀)为500nm以下。

(12)上述(1)至(11)中任一项记载的光学玻璃，其玻璃化点(Tg)与晶化温度(Tx)之差ΔT为80℃以上。

(13)对上述(1)至(12)中任一项记载的光学玻璃进行精密加压成形所制成的光学元件。

(14)由上述(1)至(12)中任一项记载的光学玻璃形成的精密加压成形用预成形品。

(15)对上述(14)记载的精密加压成形用预成形品进行精密加压成形所制成的光学元件。

根据本发明，通过加入TeO₂成分，可提高玻璃的折射率。另外，通过并用P₂O₅成分和TeO₂成分，使玻璃的部分色散比(θg，F)与阿贝数(ν_d)之间具有所需关系，且异常部分色散(Extraordinary Partial Dispersion)减小。因此，可以使折射率(n_d)和阿贝数(ν_d)处于所需范围内，并且可以得到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(ν_d)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的玻璃的部分色散比(θg，F)与阿贝数(ν_d)关系的图。

具体实施方式

本发明的光学玻璃，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，以摩尔％计含有40.0～85.0％的TeO₂成分、以及1.0～30.0％的P₂O₅成分；部分色散比(θg，F)与阿贝数(ν_d)之间，在ν_d≤25的范围内满足(-0.0016×ν_d+0.6346)≤(θg，F)≤(-0.0058×ν_d+0.7539)的关系，在ν_d＞25的范围内满足(-0.0025×ν_d+0.6571)≤(θg，F)≤(-0.0020×ν_d+0.6589)的关系。通过添加TeO₂成分，可以提高玻璃的折射率。另外，通过并用P₂O₅成分和TeO₂成分，使玻璃的部分色散比(θg，F)与阿贝数(ν_d)之间具有所需关系，从而减小异常部分色散。并且，通过并用P₂O₅成分和TeO₂成分，使玻璃化点(Tg)与晶化温度(Tx)之差ΔT增大。此外，通过并用TeO₂成分和P₂O₅成分，将TeO₂成分和P₂O₅成分的含有率控制在上述范围内，可提高玻璃对可见光的透明性。因此，在使折射率(n_d)和阿贝数(ν_d)处于所需范围内的同时，可以得到色差小、耐失透性大、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，各成分的含有率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成分是提高玻璃折射率的成分。特别是通过使TeO₂成分的含有率为40.0％以上，可以容易地得到所需折射率。另一方面，通过使TeO₂成分的含有率为85.0％以下，可以降低玻璃的部分色散比(θg，F)。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，TeO₂成分的含有率优选以40.0％为下限，更优选大于45.0％、最优选大于50.0％。此外，该TeO₂成分的含有率的上限值优选为85.0％、更优选为83.0％、最优选为81.0％。可以使用例如TeO₂等作为原料使TeO₂成分添加到玻璃内。

P₂O₅成分是构成玻璃网状组织的成分。特别是通过使P₂O₅成分的含有率为1.0％以上，可以容易地得到所需的高折射率和高色散。另一方面，通过使P₂O₅成分的含有率为30.0％以下，可以通过进一步提高玻璃的稳定性来降低玻璃的失透倾向。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，P₂O₅成分的含有率的下限值优选为1.0％、更优选为1.5％、最优选为2.0％，上限值优选为30.0％、更优选为25.0％、最优选为20.0％。可以使用例如Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等作为原料使P₂O₅成分添加到玻璃内。

SiO₂成分是通过促进稳定的玻璃形成而降低玻璃失透的成分，同时也是降低玻璃的部分色散比(θg，F)的成分，并且是本发明的光学玻璃中的任选成分。特别是通过使SiO₂成分的含有率为30.0％以下，可以容易地得到所需的玻璃折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，SiO₂成分的含有率的上限值优选为30.0％、更优选为27.0％、最优选为25.0％。可以使用例如SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作为原料使SiO₂成分添加到玻璃内。

GeO₂成分是构成玻璃的网状结构、并且有助于提高玻璃折射率的成分，并且是本发明的光学玻璃中的任选成分。特别是通过使GeO₂成分的含有率为30.0％以下，可以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物质的量，GeO₂成分的含有率的上限值优选为30.0％、更优选为27.0％、最优选为25.0％。可以使用例如GeO₂等作为原料使GeO₂成分添加到玻璃内。

本发明的光学玻璃中，TeO₂成分、P₂O₅成分、SiO₂成分和GeO₂成分的含有率的物质的量之和优选为41.0％以上且不足95.0％。通过使该物质的量之和为41.0％以上，可以容易地得到所需的折射率。另外，研究认为通过使该物质的量之和为不足95.0％，可以降低熔融玻璃中结晶核的形成和结晶的成长，并使玻璃化点(Tg)与晶化温度(Tx)之差ΔT增大。因而可以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、P₂O₅成分、SiO₂成分和GeO₂成分的含有率之和的下限值优选为41.0％、更优选为43.0％、最优选为45.0％，上限值优选为不足95.0％、更优选为92.0％、最优选为90.0％。

本发明的光学玻璃中，P₂O₅与GeO₂的物质的量之和(P₂O₅+GeO₂)相对于TeO₂成分的含有率的物质的量之比优选为0.01以上0.32以下。通过使该物质的量之比为0.01以上，可以得到所需折射率、并使玻璃化变得容易。此外，研究认为通过使该物质的量之比为0.32以下，可以抑制TeO₂成分的还原。因而不但可以提高玻璃对可见区域波长的光的透明性，而且可以降低对玻璃的着色。因此，(P₂O₅+GeO₂)相对于TeO₂成分的含有率的物质的量之比的下限值优选为0.01、更优选为0.05，最优选为大于0.10的值。另外，该物质的量之比的上限值优选为0.32、更优选为0.31、最优选为0.30。

MgO成分是提高玻璃对可见区域波长的光的透射比、并提高玻璃的溶解性和稳定性的成分，并且是本发明的光学玻璃中的任选成分。特别是通过使MgO成分的含有率为15.0％以下，可以容易地维持玻璃的稳定性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，MgO成分的含有率的上限值优选为15.0％、更优选为12.0％、最优选为10.0％。可以使用例如MgCO₃、MgF₂等作为原料使MgO成分添加到玻璃内。

CaO成分是提高玻璃对可见区域波长的光的透射比、并提高玻璃的溶解性和稳定性的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使CaO成分的含有率为20.0％以下，可以容易地维持玻璃的稳定性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，CaO成分的含有率的上限值优选为20.0％、更优选为17.0％、最优选为15.0％。可以使用例如CaCO₃、CaF₂等作为原料使CaO成分添加到玻璃内。

SrO成分是提高玻璃对可见区域波长的光的透射比、并提高玻璃的溶解性和稳定性的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使SrO成分的含有率为20.0％以下，可以容易地维持玻璃的稳定性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，SrO成分的含有率的上限值优选为20.0％、更优选为17.0％、最优选为15.0％。可以使用例如Sr(NO₃)₂、SrF₂等作为原料使SrO成分添加到玻璃内。

BaO成分是提高玻璃的溶解性和稳定性的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使BaO成分的含有率为20.0％以下，可以容易地维持玻璃的稳定性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，BaO成分的含有率的上限值优选为20.0％、更优选为19.0％、最优选为17.0％。可以使用例如BaCO₃、Ba(NO₃)₂等作为原料使BaO成分添加到玻璃内。

本发明的光学玻璃中，RO成分(式中，R选自Mg、Ca、Sr、Ba中的一种以上)的含有率的物质的量之和优选为不足20.0％。由此可提高玻璃化点(Tg)与晶化温度(Tx)之差ΔT，因而可以使玻璃的耐失透性提高。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，RO成分的含有率之和的上限优选为不足20.0％、更优选为17.0％、最优选为15.0％。

Al₂O₃成分是提高玻璃的耐失透性的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Al₂O₃成分的含有率为30.0％以下，可以容易地得到所需的折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Al₂O₃成分的含有率的上限值优选为30.0％、更优选为27.0％、最优选为25.0％。可以使用例如Al₂O₃、Al(OH)₃、AlF₃等作为原料使Al₂O₃成分添加到玻璃内。

B₂O₃成分是通过构成玻璃的网状结构从而在提高玻璃耐失透性的同时实现玻璃的均化作用的成分，同时也是提高玻璃的部分色散比(θg，F)的成分，并且是本发明的光学玻璃中的任选成分。特别是通过使B₂O₃成分的含有率为40.0％以下，可以容易地得到所需的折射率、并提高玻璃的稳定性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，B₂O₃成分的含有率的上限值优选为40.0％、更优选为30.0％、最优选为20.0％。可以使用例如H₃BO₃、Na₂B₄O₇、Na₂B₄O₇·10H₂O、BPO₄等作为原料使B₂O₃成分添加到玻璃内。

Li₂O成分是在调整玻璃的部分色散比(θg，F)的同时降低玻璃融点的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Li₂O成分的含有率为25.0％以下，可以降低玻璃的膨胀系数、在精密加压成形时容易地对透镜面进行准确转印、并提高玻璃的耐水性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Li₂O成分的含有率的上限值优选为25.0％、更优选为22.0％、最优选为20.0％。可以使用例如Li₂CO₃、LiNO₃、LiF等作为原料使Li₂O成分添加到玻璃内。

Na₂O成分是在调整玻璃的部分色散比(θg，F)的同时降低玻璃融点的成分，同时也是使玻璃稳定的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Na₂O成分的含有率为30.0％以下，可以提高玻璃的耐水性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Na₂O成分的含有率的上限值优选为30.0％、更优选为27.0％、最优选为25.0％。可以使用例如Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆等作为原料使Na₂O成分添加到玻璃内。

K₂O成分是在调整玻璃的部分色散比(θg，F)的同时降低玻璃融点的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使K₂O成分的含有率为30.0％以下，可以提高玻璃的耐水性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，K₂O成分的含有率的上限值优选为30.0％、更优选为27.0％、最优选为25.0％。可以使用例如K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等作为原料使K₂O成分添加到玻璃内。

Cs₂O成分是在调整玻璃的部分色散比(θg，F)的同时降低玻璃融点的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Cs₂O成分的含有率为30.0％以下，可以提高玻璃的耐水性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Cs₂O成分的含有率的上限值优选为30.0％、更优选为20.0％、最优选为10.0％。可以使用例如Cs₂CO₃、CsNO₃等作为原料使Cs₂O成分添加到玻璃内。

本发明的光学玻璃中，Rn₂O成分(式中，Rn为选自Li、Na、K、Cs中的一种以上)的含有率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，可以提高玻璃的耐水性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Rn₂O成分的含有率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％。另外，即使均不含Rn₂O成分也能得到具有所需的高色散和高透射比的光学玻璃，但通过使选自这些成分中的至少一种以上成分的物质的量之和为0.1％以上，使玻璃化点(Tg)降低，因而可以容易地对玻璃进行加压成形。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Rn₂O成分的含有率的物质的量之和的下限值优选为0.1％、更优选为1.0％、最优选为大于5.0％。

ZnO成分是提高玻璃溶解性和稳定性的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使ZnO成分的含有率为30.0％以下，可以在维持玻璃的稳定性的同时降低玻璃化点(Tg)。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，ZnO成分的含有率的上限值优选为30.0％、更优选为25.0％、最优选为20.0％。可以使用例如ZnO、ZnF₂等作为原料使ZnO成分添加到玻璃内。

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成分的含有率为20.0％以下，使玻璃容易在更低温度下溶解，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成分的含有率的上限值优选为20.0％、更优选为17.0％、最优选为15.0％。可以使用例如ZrO₂、ZrF₄等作为原料使ZrO₂成分添加到玻璃内。

Ta₂O₅成分是在提高玻璃折射率的同时使玻璃稳定的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Ta₂O₅成分的含有率为20.0％以下，可在减少稀有矿物资源Ta₂O₅成分的使用量的同时使玻璃容易在更低温度下溶解，因而可以减少玻璃的生产成本。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Ta₂O₅成分的含有率的上限值优选为20.0％、更优选为17.0％、最优选为15.0％。可以使用例如Ta₂O₅等作为原料使Ta₂O₅成分添加到玻璃内。

Nb₂O₅成分是提高玻璃的部分色散比(θg，F)、且提高玻璃折射率和色散的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Nb₂O₅成分的含有率为25.0％以下，可以降低玻璃暴露在紫外光中时玻璃的着色。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Nb₂O₅成分的含有率的上限值优选为25.0％、更优选为22.0％、最优选为20.0％。可以使用例如Nb₂O₅等作为原料使Nb₂O₅成分添加到玻璃内。

WO₃成分是提高玻璃的部分色散比(θg，F)、且提高玻璃折射率和色散的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使WO₃成分的含有率为25.0％以下，可以降低玻璃暴露在紫外光中时玻璃的着色。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，WO₃成分的含有率的上限值优选为25.0％、更优选为20.0％、最优选为15.0％。可以使用例如WO₃等作为原料使WO₃成分添加到玻璃内。

TiO₂成分是提高玻璃折射率、降低玻璃液相温度的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使TiO₂成分的含有率为30.0％以下，可以降低玻璃的失透。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，TiO₂成分的含有率的上限值优选为30.0％、更优选为25.0％、最优选为20.0％。可以使用例如TiO₂等作为原料TiO₂成分添加到玻璃内。

La₂O₃成分是在提高玻璃折射率的同时调整玻璃色散的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使La₂O₃成分的含有率为25.0％以下，可以在维持所需光学常数的同时容易地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，La₂O₃成分的含有率的上限值优选为25.0％、更优选为20.0％、最优选为15.0％。可以使用例如La₂O₃、La(NO₃)₃·XH₂O(X为任意整数)等作为原料使La₂O₃成分添加到玻璃内。

Gd₂O₃成分是在提高玻璃折射率的同时调整玻璃色散的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Gd₂O₃成分的含有率为25.0％以下，可以在维持所需光学常数的同时容易地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，Gd₂O₃成分的含有率的上限值优选为25.0％、更优选为22.0％、最优选为20.0％。可以使用例如Gd₂O₃、GdF₃等作为原料使Gd₂O₃成分添加到玻璃内。

Y₂O₃成分是在提高玻璃折射率的同时调整玻璃色散的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Y₂O₃成分的含有率为20.0％以下，可以在维持所需光学常数的同时容易地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，Y₂O₃成分的含有率的上限值优选为20.0％、更优选为17.0％、最优选为15.0％。可以使用例如Y₂O₃、YF₃等作为原料使Y₂O₃成分添加到玻璃内。

Yb₂O₃成分是提高玻璃折射率的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Yb₂O₃成分的含有率为20.0％以下，可以在维持所需光学常数的同时容易地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成分的含有率的上限值优选为20.0％、更优选为17.0％、最优选为15.0％。可以使用例如Yb₂O₃等作为原料使Yb₂O₃成分添加到玻璃内。

Sb₂O₃成分是促进玻璃消泡的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Sb₂O₃成分的含有率为1.0％以下，可以使玻璃熔融时难以过度产生气泡，并且可以使Sb₂O₃成分难以与溶解设备(特别是Pt等贵金属)合金化。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Sb₂O₃成分的含有率的上限值优选为1.0％、更优选为0.9％、最优选为0.8％。可以使用例如Sb₂O₃、Sb₂O₅、Na₂H₂Sb₂O₇·5H₂O等作为原料使Sb₂O₃成分添加到玻璃内。

CeO₂成分是对玻璃的澄清有效的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使CeO₂成分的含有率为1.0％以下，可以得到内部质量良好的光学玻璃。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，CeO₂成分的含有率的上限值优选为1.0％、更优选为0.9％、最优选为0.8％。可以使用例如CeO₂等作为原料使CeO₂成分添加到玻璃内。

此外，使玻璃澄清并消泡的成分，并非仅限于上述Sb₂O₃成分和CeO₂成分，也可以使用在玻璃制造领域公知的澄清剂和/或消泡剂、或者它们的组合。

Bi₂O₃成分是增加玻璃的部分色散比(θg，F)、提高玻璃的折射率、降低玻璃的屈伏温度(At)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Bi₂O₃成分的含有率为25.0％以下，可以提高玻璃的稳定性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总物质的量，Bi₂O₃成分的含有率的上限值优选为25.0％、更优选为22.0％、最优选为20.0％。可以使用例如Bi₂O₃等作为原料使Bi₂O₃成分添加到玻璃内。

<关于不应该含有的成分>

以下，对本发明的光学玻璃种不应该含有的成分、以及不优选含有的成分进行说明。

在不损害本发明玻璃的特性的范围内，可以根据需要添加其它成分。但是，无论在分别单独含有、或是在复合少量含有除Ti之外的V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Mo和Er等各种过渡金属成分的情况下，玻璃都会着色，从而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。

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。

本发明的玻璃组合物，其组成使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，而不是直接表示为质量％，但用质量％表示的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的组成，以氧化物换算组成计大致为以下值。

TeO₂成分    40.0～99.0质量％和

P₂O₅成分    1.0～30.0质量％、

以及

SiO₂成分    0～13.0质量％和/或

GeO₂成分    0～20.0质量％和/或

MgO成分     0～4.0质量％和/或

CaO成分     0～8.0质量％和/或

SrO成分     0～15.0质量％和/或

BaO成分     0～20.0质量％和/或

Al₂O₃成分   0～20.0质量％和/或

B₂O₃成分    0～20.0质量％和/或

Li₂O成分    0～5.0质量％和/或

Na₂O成分    0～12.0质量％和/或

K₂O成分     0～18.0质量％和/或

Cs₂O成分    0～40.0质量％和/或

ZnO成分     0～15.0质量％和/或

ZrO₂成分    0～15.0质量％和/或

Ta₂O₅成分    0～40.0质量％和/或

Nb₂O₅成分    0～35.0质量％和/或

WO₃成分      0～35.0质量％和/或

TiO₂成分     0～15.0质量％和/或

La₂O₃成分    0～40.0质量％和/或

Gd₂O₃成分    0～40.0质量％和/或

Y₂O₃成分     0～30.0质量％和/或

Yb₂O₃成分    0～35.0质量％和/或

Sb₂O₃成分    0～1.0质量％和/或

CeO₂成分     0～1.0质量％和/或

Bi₂O₃成分    0～40.0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、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]

本发明的光学玻璃必须既具有高折射率(n_d)也具有高色散。特别地，本发明光学玻璃的折射率(n_d)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2.11。此外，本发明光学玻璃的阿贝数(ν_d)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)必须靠近标准线。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(ν_d)之间，在ν_d≤25的范围内满足(-0.0016×ν_d+0.6346)≤(θg，F)≤(-0.0058×ν_d+0.7539)的关系，且在ν_d＞25的范围内满足(-0.0025×ν_d+0.6571)≤(θg，F)≤(-0.0020×ν_d+0.6589)的关系。由此，虽然具有高色散但部分色散比(θg，F)与阿贝数(ν_d)作图的位置靠近图1的标准线(Normal Line)。因此可以推断使用该光学玻璃的光学元件降低了色差。因此，ν_d≤25的光学玻璃的部分色散比(θg，F)的下限值优选为(-0.0016×ν_d+0.6346)、更优选为(-0.0016×ν_d+0.6366)、最优选为(-0.0016×ν_d+0.6386)，上限值优选为(-0.0058×ν_d+0.7539)、更优选为(-0.0058×ν_d+0.7519)、最优选为(-0.0058×ν_d+0.7509)。此外，ν_d＞25的光学玻璃的部分色散比(θg，F)的下限值优选为(-0.0025×ν_d+0.6571)、更优选为(-0.0025×ν_d+0.6591)、最优选为(-0.0025×ν_d+0.6611)，上限值优选为(-0.0020×ν_d+0.6589)、更优选为(-0.0020×ν_d+0.6569)、最优选为(-0.0020×ν_d+0.6559)。特别地，在阿贝数(ν_d)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，因此普通玻璃的部分色散比(θg，F)与阿贝数(ν_d)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ν_d＝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。

另外，本发明的光学玻璃必须具有尽可能高的热稳定性。特别是对于本发明的光学玻璃，玻璃化点(Tg)与晶化温度(Tx)之差ΔT的下限值优选为80℃、更优选为85℃、最优选为90℃。由此，即使采用本发明的光学玻璃制作精密加压成形用预成形品等预成形品材料、或者将其加热软化制作光学元件，也可以降低以玻璃结晶化导致的失透为首的、对光学元件的光学特性的影响。

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10mm的样品中光谱透射比显示为70％时的波长(λ₇₀)为500nm以下、更优选为480nm以下、最优选为470nm以下。另外，本发明的光学玻璃厚度为10mm样品中光谱透射比显示为5％时的波长(λ₅)为450nm以下、更优选为420nm以下、最优选为400nm以下。由此，通过使玻璃的吸收端位于紫外区域附近，可以提高可见区域玻璃的透明性。因此，可以将该光学玻璃用作透镜等光学元件的材料。

[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.10)和比较例(NO.1～NO.2)的组成、这些玻璃的折射率(n_d)、阿贝数(ν_d)、部分色散比(θg，F)、玻璃化点(Tg)、晶化温度(Tx)、玻璃化点与晶化温度之差(ΔT)、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和表2所示。另外，实施例(NO.1～NO.10)和比较例(NO.1～NO.2)的玻璃中，阿贝数(ν_d)和部分色散比(θg，F)的关系如图2所示。并且，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.10)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和表2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700～1200℃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.10)的光学玻璃和参考例(NO.1)的玻璃的折射率(n_d)、阿贝数(ν_d)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(ν_d)和部分色散比(θg，F)的值，求出在关系式(θg，F)＝-a×ν_d+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.10)的光学玻璃和比较例(NO.1～NO.2)的玻璃的ΔT，由使用示差热测定装置(ネツチゲレテバウ社(NETZSCH Geratebau GmbH)制STA 409 CD)测得的玻璃化点(Tg)与晶化温度(Tx)之差而求出。此时的样品粒度为425～600μm、升温速度为10℃/min。

实施例(NO.1～NO.10)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]

[表2]

如表1和表2所示，本发明实施例的光学玻璃的阿贝数(ν_d)均为10以上，更详细而言为15以上，并且该阿贝数(ν_d)为40以下、更详细而言为23以下，处于所需的范围内。

本发明实施例的光学玻璃如图2所示，部分色散比(θg，F)与阿贝数(ν_d)的关系均为(-0.0016×ν_d+0.6346)以上、更详细而言均为(-0.0016×ν_d+0.6386)以上，并且该部分色散比(θg，F)为(-0.0058×ν_d+0.7539)以下、更详细而言为(-0.0058×ν_d+0.7519)以下，处于所需的范围内。另一方面，比较例(NO.2)的玻璃ν_d＞25、并且部分色散比(θg，F)超过(-0.0020×ν_d+0.6589)。因此表明本发明实施例的光学玻璃与比较例(NO.2)的玻璃相比，部分色散比(θg，F)靠近标准线、色差小。

另外，本发明实施例的光学玻璃的折射率(n_d)均为1.70以上、更详细而言为1.80以上，同时该折射率(n_d)为2.20以下、更详细而言为2.11以下，处于所需的范围内。特别是实施例(NO.1～NO.10)的光学玻璃的折射率(n_d)为1.91以上，表明与比较例(NO.2)相比具有更高的折射率(n_d)。

本发明实施例的光学玻璃的λ₇₀(透射比为70％时的波长)均为500nm以下、更详细而言为460nm以下。另一方面，比较例的玻璃对光的透过性较差，因此无法测定λ₇₀。此外，本发明实施例的光学玻璃的λ₅(透射比为5％时的波长)为450nm以下、更详细而言为410nm以下。特别是本发明实施例(NO.1～NO.7)的光学玻璃的λ₅为390nm，与比较例的玻璃相比λ₅位于短波长侧。因此表明本发明实施例(NO.1～NO.7)的光学玻璃与比较例的玻璃相比更难以着色。

另外，本发明实施例的光学玻璃的玻璃化点(Tg)与晶化温度(Tx)之差ΔT均为80℃以上、更详细而言为85℃以上。另一方面，比较例的玻璃的ΔT均为不足80℃。因此表明本发明实施例的光学玻璃与比较例的玻璃相比热稳定性更高。

因此，结果表明本发明实施例的光学玻璃的折射率(n_d)和阿贝数(ν_d)处于所需的范围内且色差小，并且从熔融状态形成玻璃时的耐失透性高、可见区域的透明性高。

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，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，可以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。

Claims (15)

1.一种光学玻璃，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40.0～85.0％的TeO₂成分、以及1.0～30.0％的P₂O₅成分；部分色散比(θg，F)与阿贝数(v_d)之间，在v_d≤25的范围内满足(-0.0016×v_d+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×v_d+0.6571)≤(θg，F)≤(-0.0020×v_d+0.6589)的关系。

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物质的量，以摩尔％计还含有下列各成分：

SiO₂成分    0～30.0％和/或

GeO₂成分    0～30.0％。

3.如权利要求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，物质的量之和TeO₂+P₂O₅+SiO₂+GeO₂为41.0％以上不足95.0％。

4.如权利要求2所述的光学玻璃，其中氧化物换算组成的物质的量之比(P₂O₅+GeO₂)/TeO₂为0.01以上0.32以下。

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物质的量，以摩尔％计还含有下列各成分：

MgO成分    0～15.0％和/或

CaO成分    0～20.0％和/或

SrO成分    0～20.0％和/或

BaO成分    0～20.0％。

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物质的量，物质的量之和MgO+CaO+SrO+BaO为不足20.0％。

7.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物质的量，以摩尔％计还含有下列各成分：

Li₂O成分    0～25.0％和/或

Na₂O成分    0～30.0％和/或

K₂O成分    0～30.0％和/或

Cs₂O成分   0～30.0％。

8.如权利要求7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，物质的量之和Li₂O+Na₂O+K₂O+Cs₂O为30.0％以下。

9.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物质的量，以摩尔％计还含有下列各成分：

Al₂O₃成分    0～30.0％和/或

B₂O₃成分     0～40.0％和/或

ZnO成分      0～30.0％和/或

ZrO₂成分     0～20.0％和/或

Ta₂O₅成分    0～20.0％和/或

Nb₂O₅成分    0～25.0％和/或

WO₃成分      0～25.0％和/或

TiO₂成分     0～30.0％和/或

La₂O₃成分    0～25.0％和/或

Gd₂O₃成分    0～25.0％和/或

Y₂O₃成分     0～20.0％和/或

Yb₂O₃成分    0～20.0％和/或

Sb₂O₃成分    0～1.0％和/或

CeO₂成分     0～1.0％和/或

Bi₂O₃成分    0～25.0％。

10.如权利要求1所述的光学玻璃，其实质上不含铅成分。

11.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(v_d)，并且光谱透射比显示为70％时的波长(λ₇₀)为500nm以下。

12.如权利要求1所述的光学玻璃，其玻璃化点(Tg)与晶化温度(Tx)之差ΔT为80℃以上。

13.对权利要求1至12中任一项所述的光学玻璃进行精密加压成形所制成的光学元件。

14.由权利要求1至12中任一项所述的光学玻璃形成的精密加压成形用预成形品。

15.对权利要求14所述的精密加压成形用预成形品进行精密加压成形所制成的光学元件。

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