CN101817638B

CN101817638B - 光学玻璃及光学元件

Info

Publication number: CN101817638B
Application number: CN201010135190.XA
Authority: CN
Inventors: 土渊菜那; 荻野道子
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: CN101817638A

Abstract

本发明提供一种具有所需高透射比及高色散，并且可减少表面的凹凸和模糊的光学玻璃及光学元件。该光学玻璃中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有5.0％以上40.0％以下的P₂O₅成分，10.0％以上60.0％以下的Nb₂O₅成分，以及5.0％以上45.0％以下的TiO₂成分，并且相对于除Sb₂O₃成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb₂O₃成分的含量为1.0质量％以下。并且，光学元件以该光学玻璃为母材。

Description

光学玻璃及光学元件

技术领域

本发明涉及光学玻璃及光学元件。

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。

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，例如有阿贝数为21以下的光学玻璃，已知专利文献1所代表的玻璃。

然而，专利文献1中公开的玻璃，阿贝数(ν_d)越低对可见光的透明性就越低(例如，λ₇₀值大)，阿贝数(ν_d)低的玻璃着色呈黄色或橙色。因此，专利文献1中公开的玻璃虽然具有所需的高色散，但不适用于透射可见区域波长的光的用途。

此外，专利文献1公开的玻璃必须含有环境方面严格限制的Sb₂O₃。使用含有这种Sb₂O₃的玻璃，采用加压成形方式制造玻璃成形体时，在转印有模具形状的玻璃成形体表面易产生凹凸和模糊。表面产生凹凸或模糊的玻璃成形体，不能充分满足近年来增加的对光学设计方面的要求。

专利文献1：日本特开2005-206433号公报

发明内容

本发明是鉴于以上问题而完成的，目的在于提供一种即使仅含少量Sb₂O₃或者完全不含Sb₂O₃，也能具有所需高透射比和高色散(低阿贝数)的光学玻璃及光学元件。

本发明人为了解决上述问题反复进行了深入研究，结果发现通过含有特定量的P₂O₅成分、Nb₂O₅成分以及TiO₂成分且保持特定的平衡，即使几乎不含Sb₂O₃成分也能抑制对可见光的透射比的降低、提高色散，并且能减小玻璃成形体表面的凹凸和模糊，从而完成了本发明。具体而言，本发明提供以下内容。

(1)一种光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量％计含有5.0％以上40.0％以下的P₂O₅成分，10.0％以上60.0％以下的Nb₂O₅成分，以及5.0％以上45.0％以下的TiO₂成分，并且相对于除Sb₂O₃成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb₂O₃成分为1.0质量％以下。

(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质量，以质量％计含有大于15.0％的TiO₂成分。

(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质量，以质量％计还含有下列各成分：

B₂O₃成分 0～不足10.0％和/或

BaO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质量，以质量％计含有不足2.0％的B₂O₃成分。

(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质量，以质量％计还含有下列各成分：

Li₂O成分 0～10.0％和/或

Na₂O成分 0～不足15.0％和/或

K₂O成分 0～10.0％。

(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质量，以质量％计含有大于4.0％的Na₂O成分。

(7)上述(5)或(6)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和Li₂O+Na₂O+K₂O为不足15.0％。

(8)上述(5)至(7)中任一项所述的光学玻璃，其中，氧化物换算组成的质量比Na₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)为0.40以上。

(9)上述(5)至(8)中任一项所述的光学玻璃，其中，含有Li₂O成分、Na₂O成分以及K₂O成分中的2种以上成分。

(10)上述(1)至(9)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质量，以质量％计还含有下列各成分：

MgO成分 0～5.0％和/或

CaO成分 0～10.0％和/或

SrO成分 0～10.0％。

(11)上述(10)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和MgO+CaO+SrO+BaO为20.0％以下。

(12)上述(11)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和MgO+CaO+SrO+BaO为12.0％以下。

(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质量，以质量％计还含有下列各成分：

Y₂O₃成分 0～10.0％和/或

La₂O₃成分 0～10.0％和/或

Gd₂O₃成分 0～10.0％。

(14)上述(13)所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和Y₂O₃+La₂O₃+Gd₂O₃为20.0％以下。

(15)上述(1)至(14)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质量，以质量％计还含有下列各成分：

SiO₂成分 0～10.0％和/或

GeO₂成分 0～10.0％和/或

Bi₂O₃成分 0～15.0％和/或

ZrO₂成分 0～10.0％和/或

ZnO成分 0～10.0％和/或

Al₂O₃成分 0～10.0％和/或

Ta₂O₅成分 0～10.0％和/或

WO₃成分 0～20.0％。

(16)上述(1)至(15)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(n_d)、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。

(17)一种由上述(1)至(16)中任一项所述的光学玻璃制成的光学元件。

(18)一种使用上述(1)至(16)中任一项所述的光学玻璃，在模具内对软化的上述光学玻璃进行加压成形的玻璃成形体的制造方法。

根据本发明，通过含有特定量的P₂O₅成分、Nb₂O₅成分以及TiO₂成分，可提供一种即使仅含少量Sb₂O₃或者完全不含Sb₂O₃，也具有所需高透射比和高色散，并且可减少表面的凹凸和模糊的光学玻璃及光学元件。

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质量，以质量％计含有5.0～40.0％的P₂O₅成分、10.0～60.0％的Nb₂O₅成分以及5.0～45.0％的TiO₂成分，并且相对于除Sb₂O₃成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb₂O₃成分的含量为1.0质量％以下。通过使光学玻璃含有特定量的P₂O₅成分、Nb₂O₅成分以及TiO₂成分，可抑制对可见光的透射比的降低，提高色散。并且，通过减少光学玻璃中含有的Sb₂O₃成分，可减轻对环境的影响，减少玻璃表面的凹凸和模糊。因此，可提供不仅具有所需高透射比和高色散，而且可减少表面的凹凸和模糊的光学玻璃光学元件。

以下，对本发明的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定，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]

构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，在没有对各成分的含有率进行特别说明的情况下，均以相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％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质量为100质量％，玻璃中所含的各成分的组成。

<关于应该控制含量的成分>

首先，对本发明光学玻璃中应该控制含量的成分进行说明。

Sb₂O₃成分是提高玻璃对短波长可见光的透射比的成分，同时也是在熔融玻璃时具有脱泡效果的成分，并且是本发明光学玻璃中的任选成分。其中，通过使Sb₂O₃成分的含量为1.0％以下，可以使玻璃熔融时难以过度产生气泡，从而可以使Sb₂O₃成分难以与熔解设备(特别是Pt等贵金属)合金化。因此，相对于除Sb₂O₃成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb₂O₃成分含量的上限值优选为1.0％、更优选为0.5％、进一步优选为0.3％。特别是，即使在含有少量Sb₂O₃成分的情况下，Sb₂O₃成分也会从熔融玻璃中挥发而附着在模具上成为杂质，从而成为玻璃成形体表面产生凹凸和模糊的原因。因此，通过使Sb₂O₃成分的含量相对于除Sb₂O₃成分以外的氧化物基准的质量、以质量％计为0.01％以下，采用从玻璃中除去作为杂质主要成分的Sb成分，可以减少附着在模具上的杂质，因而可以减少在玻璃成形体表面所形成的凹凸和模糊。因此，相对于除Sb₂O₃成分以外的氧化物基准的质量，以质量％计Sb₂O₃成分的含量的上限值优选为0.01％、更优选为0.005％、进一步优选为0.001％。特别地、本发明最优选使用实质上不含Sb成分的玻璃。提高加压成形温度时，模具上形成的杂质也变得更加明显，因此由实质上不含Sb成分所产生的效果也越发显著。

另外，假设由玻璃中含有的所有阳离子成分与只平衡掉这些阳离子成分的电荷的氧结合形成氧化物，再由该氧化物形成本发明的光学玻璃，则将这些氧化物形成的玻璃的总质量作为100％、以质量％表示的Sb₂O₃成分的含量(相对于除Sb₂O₃成分以外的氧化物基准的质量的质量％)即为本说明书中Sb₂O₃成分的含量。

<关于必要成分、任选成分>

接着，对本发明的光学玻璃优选使用的、玻璃的必要成分及任选成分进行说明。

P₂O₅成分是玻璃的形成成分，并且是降低玻璃熔解温度的成分。特别是通过使P₂O₅成分的含有率为5.0％以上，可提高玻璃在可见区域的透射比。另一方面，通过使P₂O₅成分的含有率为40.0％以下，可得到高折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，P₂O₅成分的含有率的下限值优选为5.0％、更优选为8.0％、最优选为10.0％；上限值优选为40.0％、更优选为35.0％、最优选为30.0％。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。

Nb₂O₅成分是提高玻璃折射率和色散的成分。特别是通过使Nb₂O₅成分的含有率为10.0％以上，可得到高折射率，并且可得到所需的高色散。另一方面，通过使Nb₂O₅成分的含有率为60.0％以下，可提高玻璃的稳定性从而提高耐失透性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Nb₂O₅成分的含有率的下限值优选为10.0％、更优选为20.0％、最优选为30.0％；上限值优选为60.0％、更优选为58.0％、最优选为55.0％。可使用例如Nb₂O₅等作为原料使玻璃内含有Nb₂O₅成分。

TiO₂成分是提高玻璃折射率和色散、并且提高玻璃的化学耐久性的成分。特别是通过使TiO₂成分的含有率为5.0％以上，可得到高折射率，并可得到所需的高色散。另一方面，通过使TiO₂成分的含有率为45.0％以下，可提高玻璃的稳定性从而提高耐失透性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，TiO₂成分的含有率的下限值优选为5.0％、更优选为8.0％、进一步优选为大于11.0％。从明显提高玻璃的色散的观点出发，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，TiO₂成分的含有率的下限值优选为大于15.0％、最优选为16.0％。另一方面，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，TiO₂成分的含有率的上限值优选为45.0％、更优选为40.0％、最优选为35.0％。可使用例如TiO₂等作为原料使玻璃内含有TiO₂成分。

B₂O₃成分是促进形成稳定的玻璃从而提高耐失透性的成分，并且是玻璃中的任选成分。特别是通过使B₂O₃成分的含有率为不足10.0％，可抑制由B₂O₃成分造成的折射率的降低，因此容易得到高折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，B₂O₃成分的含有率的上限值优选为不足10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。此时，从能够显著提高对短波长可见光的透射比的观点出发，B₂O₃成分的含有率优选为2.0％以下。特别是在着眼于对短波长可见光的透射比的情况下，B₂O₃成分的含有率的上限值优选为2.0％、更优选为不足2.0％、进一步优选为1.5％，最优选为不足1.0％。可使用例如H₃BO₃、Na₂B₄O₇、Na₂B₄O₇·10H₂O、BPO₄等作为原料使玻璃内含有B₂O₃成分。

BaO成分是提高玻璃折射率、提高玻璃耐失透性的成分，并且是使玻璃对可见光的透射比难以降低的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使BaO成分的含有率为20.0％以下，可以容易得到高折射率和高色散，并且可抑制耐失透性和化学耐久性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，BaO成分的含有率的上限值优选为20.0％、更优选为13.0％、进一步优选为不足5.0％、最优选为4.5％。此时，特别是从能够得到色散大(阿贝数小)的玻璃的观点出发，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，BaO成分的含有率优选为12.0％以下。可使用例如BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等作为原料使玻璃内含有BaO成分。

Li₂O成分是降低玻璃熔解温度的成分，并且是提高玻璃形成时耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Li₂O成分的含有率为10.0％以下，可容易得到高折射率，并且可提高玻璃稳定性、减少失透等的发生。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Li₂O成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如Li₂CO₃、LiNO₃、LiF等作为原料使玻璃内含有Li₂O成分。

Na₂O成分是降低玻璃熔解温度的成分，并且是提高玻璃形成时耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Na₂O成分的含有率为不足15.0％，可容易得到高折射率，并且可提高玻璃稳定性、减少失透等的发生。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Na₂O成分的含有率的上限值优选为不足15.0％、更优选为12.0％、最优选为10.0％。另外，虽然不含Na₂O成分也可得到具有所需特性的光学玻璃，但通过添加Na₂O成分，可提高玻璃的液相温度，因而可进一步提高玻璃的耐失透性。因此，相对于此时的氧化物换算组成的玻璃总物质量，Na₂O成分的含有率的下限值优选为0.1％、更优选为2.0％、进一步优选为大于4.0％、最优选为4.2％。可使用例如Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆等作为原料使玻璃内含有Na₂O成分。

K₂O成分是降低玻璃熔解温度的成分，并且是提高玻璃形成时耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使K₂O成分的含有率为10.0％以下，可容易得到高折射率，并且可提高玻璃稳定性、减少失透等的发生。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，K₂O成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为6.0％。可使用例如K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等使玻璃内含有K₂O成分。

本发明的光学玻璃中，Rn₂O成分(式中，Rn选自Li、Na及K中的1种以上)的含有率的质量和优选为不足15.0％。由此，可抑制由Rn₂O成分造成的折射率和色散的降低，从而可容易得到高折射率和高色散。并且，可提高玻璃的稳定性，因而可减少失透等的发生。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Rn₂O成分含有率的质量和的上限值优选为不足15.0％、更优选为12.0％、最优选为10.0％。另外，虽然不含任何Rn₂O成分也可得到具有所需高透射比和高色散的光学玻璃，但通过使选自这些成分中的至少1种以上成分的质量和为0.1％以上，可提高玻璃的液相温度，因而可提高玻璃形成时的耐失透性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Rn₂O成分含有率的质量和的下限值优选为0.1％、更优选为0.5％、最优选为1.0％。

此外，本发明的光学玻璃中Na₂O成分的含量相对于Rn₂O成分的含量的质量比优选为0.40以上。由此，可提高光学玻璃的耐失透性，因此可更稳定地制作具有所需光学特性的光学玻璃。另外，虽然所有Rn₂O成分均为Na₂O成分(即质量比Na₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)为1)也可制作所需光学玻璃，但通过使该质量比的上限为0.65以下，使玻璃的色散难以降低，因而可容易得到所需高色散。因此，氧化物换算组成的质量比Na₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的下限值优选为0.40、更优选为0.45、最优选为0.50。并且，该质量比的上限值Na₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)优选为0.65、更优选为0.62、最优选为0.60。

本发明的光学玻璃中，优选含有Li₂O成分、Na₂O成分及K₂O成分中的2种以上成分。由此，使光学玻璃的玻璃化点(Tg)降低，因此可降低加压成形时的成形温度，并且可进一步减少进行加压成形后玻璃表面的凹凸和模糊。此时，特别是通过含有Li₂O成分、Na₂O成分及K₂O成分中的2种以上成分，并且使BaO成分处于特定范围内，可进一步降低玻璃的阿贝数，因此可进一步实现高色散化。

MgO成分是降低玻璃的液相温度、提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使MgO成分的含有率为5.0％以下，可容易得到高折射率和高色散。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，MgO成分的含有率的上限值优选为5.0％、更优选为4.0％、最优选为3.0％。可使用例如MgCO₃、MgF₂等作为原料使玻璃内含有MgO成分。

CaO成分是降低玻璃液相温度、提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使CaO成分的含有率为10.0％以下，可容易得到高折射率和高色散，并且可抑制玻璃的耐失透性和化学耐久性。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，CaO成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如CaCO₃、CaF₂等作为原料使玻璃内含有CaO成分。

SrO成分是降低玻璃液相温度、提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使SrO成分的含有率为10.0％以下，可容易得到高折射率和高色散，并且可抑制玻璃的耐失透性和化学耐久性的降低。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，SrO成分的含有率的上限优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如Sr(NO₃)₂、SrF₂等作为原料使玻璃内含有SrO成分。

本发明光学玻璃中，RO成分(式中，R为选自Mg、Ca、Sr、Ba中的1种以上)的含有率的质量和优选为20.0％以下。由此，可抑制由RO成分造成的折射率和色散的降低，因而可容易得到高折射率和高色散。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，RO成分的含有率的质量和的上限值优选为20.0％、更优选为17.0％、最优选为15.0％。

Y₂O₃成分是提高玻璃折射率、并且提高玻璃化学耐久性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Y₂O₃成分的含有率为10.0％以下，可增加玻璃的色散，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质量，Y₂O₃成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如Y₂O₃、YF₃、Gd₂O₃、GdF₃、Yb₂O₃等作为原料使玻璃内含有Y₂O₃成分。

La₂O₃成分是提高玻璃折射率、并且提高玻璃化学耐久性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使La₂O₃成分的含有率为10.0％以下，可以增加玻璃的色散，并且可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质量，La₂O₃成分的含有率的上限值优选为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、并且提高玻璃化学耐久性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Gd₂O₃成分的含有率为10.0％以下，可增加玻璃的色散，并且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质量，Gd₂O₃成分的含有率的上限优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如Gd₂O₃、GdF₃等作为原料使玻璃内含有Gd₂O₃成分。

本发明的光学玻璃中，Ln₂O₃成分(式中，Ln选自Y、La、Gd中的1种以上)的含有率的质量和优选为20.0％以下。通过使该质量和为20.0％以下，可抑制由Ln₂O₃成分造成的阿贝数的升高，因而可增加玻璃的色散。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Ln₂O₃成分含有率的质量和的上限值优选为20.0％、更优选为10.0％、最优选为5.0％。

SiO₂成分是通过减少玻璃的着色来提高对短波长可见光的透射比，并通过促进形成稳定的玻璃来提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使SiO₂成分的含有率为10.0％以下，可抑制由SiO₂成分造成的折射率的降低，可容易得到高折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，SiO₂成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。特别是当着眼于对短波长可见光的透射比时，SiO₂成分的含有率的上限值优选为不足2.0％、更优选为1.0％、最优选为0.8％。可使用例如SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作为原料使玻璃内含有SiO₂成分。

GeO₂成分是提高玻璃折射率、并通过促进形成稳定的玻璃来提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使GeO₂成分的含有率为10.0％以下，可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质量，GeO₂成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如GeO₂等作为原料使玻璃内含有GeO₂成分。

Bi₂O₃成分是提高玻璃折射率和色散的成分，是本发明光学玻璃中的任选成分。特别是通过使Bi₂O₃成分的含有率为15.0％以下，可提高玻璃的稳定性，因而可抑制耐失透性的降低，并且可抑制玻璃透射比的降低。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Bi₂O₃成分的含有率的上限值优选为15.0％、更优选为13.0％、最优选为不足10.0％。

ZrO₂成分是减少玻璃着色、提高对短波长可见光的透射比，并且促进形成稳定的玻璃、提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使ZrO₂成分的含有率为10.0％以下，可抑制由ZrO₂成分造成的折射率的降低，因而可容易得到所需高折射率。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，ZrO₂成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如ZrO₂、ZrF₄等作为原料使玻璃内含有ZrO₂成分。

ZnO成分是降低玻璃液相温度，并且提高玻璃耐失透性的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使ZnO成分的含有率为10.0％以下，可容易得到高折射率和高色散。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，ZnO成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如ZnO、ZnF₂等作为原料使玻璃内含有ZnO成分。

Al₂O₃成分是提高玻璃的化学耐久性、并提高玻璃熔融时的粘度的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Al₂O₃成分的含有率为10.0％以下，可提高玻璃的熔融性，并且可减弱玻璃的失透倾向。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Al₂O₃成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如Al₂O₃、Al(OH)₃、AlF₃等作为原料使玻璃内含有Al₂O₃成分。

Ta₂O₅成分是提高玻璃折射率的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使Ta₂O₅成分的含有率为10.0％以下，可使玻璃不易失透。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，Ta₂O₅成分的含有率的上限值优选为10.0％、更优选为8.0％、最优选为5.0％。可使用例如Ta₂O₅等作为原料使玻璃内含有Ta₂O₅成分。

WO₃成分是提高玻璃折射率、增加玻璃色散的成分，是玻璃中的任选成分。特别是通过使WO₃成分的含有率为20.0％以下，可提高玻璃的耐失透性，同时可抑制玻璃对短波长可见光的透射比的降低。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，WO₃成分的含有率的上限值优选为20.0％、更优选为15.0％、最优选为10.0％。另外，虽然不含WO₃成分也可得到具有所需高色散和高透射比的光学玻璃，但通过含有大于0％的WO₃成分，可提高玻璃的色散，因而容易同时实现玻璃的高色散和对可见光的透明性。因此，此时，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，WO₃成分的含有率的下限值优选为大于0％、更优选为1.0％、进一步优选为3.0％、最优选为4.0％。可使用例如WO₃等作为原料使玻璃内含有WO₃成分。

<关于不应该含有的成分>

接着，对本发明光学玻璃不应该含有的成分、以及不优选含有的成分进行说明。

在不损害本发明玻璃特性的范围内，可以根据需要向本发明光学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等各种过渡金属成分，无论在分别单独含有还是复合少量含有的情况下，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，其组成用相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％来表示，而不是直接用摩尔％来表示，但满足本发明中要求的各种特性的玻璃组合物中存在的各成分用摩尔％表示的组成，以氧化物换算组成计大致为以下值。

P₂O₅成分 5.0～40.0mol％、

Nb₂O₅成分 5.0～30.0mol％和

TiO₂成分 8.0～60.0mol％

以及

B₂O₃成分 0～20.0mol％和/或

BaO成分 0～20.0mol％和/或

Li₂O成分 0～30.0mol％和/或

Na₂O成分 0～30.0mol％和/或

K₂O成分 0～15.0mol％和/或

MgO成分 0～20.0mol％和/或

CaO成分 0～25.0mol％和/或

SrO成分 0～15.0mol％和/或

Y₂O₃成分 0～8.0mol％和/或

La₂O₃成分 0～6.0mol％和/或

Gd₂O₃成分 0～6.0mol％和/或

SiO₂成分 0～20.0mol％和/或

GeO₂成分 0～15.0mol％和/或

Bi₂O₃成分 0～3.0mol％和/或

ZrO₂成分 0～13.0mol％和/或

ZnO成分 0～20.0mol％和/或

Al₂O₃成分 0～15.0mol％和/或

Ta₂O₅成分 0～3.0mol％和/或

WO₃成分 0～15.0mol％

[光学玻璃的物性]

本发明的光学玻璃具有高折射率(n_d)，并且具有特定的色散。特别是本发明的光学玻璃的折射率(n_d)的下限值优选为1.70、更优选为1.80、最优选为1.91；上限值优选为2.20、更优选为2.10、最优选为2.00。此外，本发明的光学玻璃的阿贝数(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30、最优选为20。由此，即使增加光学设计的自由度、进一步实现元件的薄型化，也可得到较大的光折射量。

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。由此，由于可提高可见区域的玻璃的透明性，因此可以用该光学玻璃作为透镜等光学元件的材料。另外，本发明中，可以使将玻璃材料熔融缓慢冷却后进行热处理的玻璃具有上述透射比，但从不需要进行热处理以抑制玻璃的着色的观点出发，更优选使进行热处理前的玻璃透射比具有上述透射比。

[玻璃成形体的制造方法]

本发明的光学玻璃例如可采用以下方法制作。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1000～1250℃的温度范围内熔融，搅拌均质化并进行除泡等处理之后，通过降至适当温度后浇铸到模具中，缓慢冷却而制成。

由使用上述方法制成的光学玻璃制作光学元件的方法，可以采用在再次加热加压后进行研削及研磨的方法，或者制成预成形品再进行模具冲压的方法。

特别是进行模具冲压时，例如在由包含上模具(上型)、下模具(下型)、套筒模具(スリ一ブ型)的模具部件构成的模具中，通过加热使本发明光学玻璃制成的预成形品软化，从而进行加压成形。其中，模具母材的材质、以及在模具成形面形成的保护膜的材质，只要是在软化的预成形品中不会熔解的材质则没有特别限制，可以使用公知的材质。其中，模具母材的材质优选碳化钨(WC)、碳化硅(SiC)或者不锈钢合金等公知的模具材料，保护膜的材质优选最表面层为含有选自Pt、Au、Ir、Ni、Cr、Mo、Rh，Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Re以及C的元素组中至少1种以上元素的材质。通过由这样的材料制成模具的母材，使得模具的母材不易变形，因而可延长模具的使用寿命。但是，从容易加工方面考虑，可以使用不锈钢合金等金属作为模具的母材。此外，通过使用最表面层为选自Pt、Au、Ir、Ni、Cr、Mo、Rh，Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Re以及C的元素组中的至少1种以上元素制作保护膜，可抑制软化了的玻璃与保护膜之间的反应，因而可进一步减少杂质在保护膜上的附着。另外，预成形品的软化不仅限于在模具内通过加热进行软化。

加压成形例如可按照以下顺序来进行。将预成形品配置在插入套筒模具贯通孔内的下模具成形面的中心，然后，将上模具插入套筒模具的贯通孔内。此时，使下模具的成形面面向上模具的成形面。接着，将预成形品与模具一起加热，使构成预成形品的玻璃软化后，通过用上模具和下模具对预成形品施压而进行加压。由此，使预成形品在被模具闭合而成的上模具、下模具以及套筒模具包围的金属铸孔内部扩张，从而可将玻璃填充在金属铸孔的内部。也就是说可以将金属铸孔内表面的形状转印在玻璃上。

其中，精密形成在模具闭合状态下上模具、下模具及套筒模具的各成形面的相对位置、以及成形面的法线的形成角度，以使金属铸孔具有特定的形状。并且，至模具加压结束前，正确维持上模具和下模具的方向相向、并且使上模具和下模具的中心轴一致。由此，能够以相互高精密度的位置关系和角度相互形成光学功能面和位置决定基准面，从而可制作玻璃成形体。

[光学元件的制作]

本发明的光学玻璃可用于各种光学元件及光学设计，其中特别优选对本发明的光学玻璃进行加压成形，制作透镜、棱镜及反射镜等光学元件。由此，将得到的光学元件用于照相机及投影机等这种透射可见光的光学仪器时，可实现高精细且高精密度的成像特性，并且可实现这些光学仪器的光学系统的小型化。

[实施例]

本发明的实施例(No.1～No.31)和比较例(No.1～No.2)的组成(质量％)、以及这些玻璃的Sb₂O₃成分的浓度(相对于除Sb₂O₃成分以外的氧化物基准的质量的质量％)、折射率(n_d)、阿贝数(ν_d)、以及光谱透射比显示为70％及5％时的波长(λ₇₀、λ₅)的结果如表1～表5所示。另外，以下实施例只是为了举例说明，本发明不仅限于这些实施例。

本发明的实施例(No.1～No.31)的光学玻璃和比较例(No.1～No.2)的玻璃的试验片均采用以下方式制成：选择与各成分相当的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、氢氧化物、甲基磷酸化合物等常用于光学玻璃中的高纯度原料作为各成分的原料，按照表1～表5所示的各实施例的组成的比例称量并混合均匀后，放入石英坩埚或白金坩埚中，根据玻璃组成的熔融难易度在电炉中于1000～1250℃的温度范围内熔融，搅拌均质化后浇注到模中具，从而制成试验片。

其中，实施例(No.1～No.31)和比较例(No.1～No.2)的玻璃的折射率(n_d)和阿贝数(ν_d)，按照日本光学硝子工业会规格JOGIS01-2003进行测定。另外，作为用于本测定的玻璃，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.31)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，求出玻璃着色的有无和程度。具体而言，将玻璃块(glass bulk)材料相向平行研磨制成厚度10±0.1mm的试样，退火后按照JOGIS02-¹⁹⁷⁵规定的方法迅速求出光线透射比(光谱透射比)λ₇₀(透射比为70％时的波长)。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

如表1～表5所示，本发明的实施例的光学玻璃，λ₇₀(透射比为70％时的波长)均为500nm以下、更详细而言为470nm以下。另一方面，比较例的玻璃的λ₇₀大于500nm。因此表明与比较例的玻璃相比，本发明实施例的光学玻璃更难以着色。

本发明的实施例的光学玻璃，阿贝数(ν_d)均为10以上、更详细而言为15以上，并且其阿贝数(ν_d)均为40以下，处于所需范围内。具体而言，实施例1～20及实施例24～31的光学玻璃的阿贝数(ν_d)均为20以下。而比较例的玻璃的阿贝数(ν_d)大于20。因此，结果表明，与比较例的玻璃相比，本发明实施例的光学玻璃的阿贝数(ν_d)更低。

本发明的实施例的光学玻璃，折射率(n_d)均为1.70以上、更详细而言为1.91以上，并且该折射率(n_d)均为2.20以下、更详细而言为2.00以下，处于所需范围内。其中，实施例3～13、实施例15～17和实施例24～31所记载的玻璃，其折射率为1.92以上，与比较例的玻璃相比折射率更高。因此表明本发明实施例的光学玻璃处于特定折射率(n_d)的范围内。

并且，使用实施例1～31所记载的组成的玻璃所制成的光学元件的表面未产生凹凸和模糊。另一方面，使用比较例1所记载的组成的玻璃制成的光学元件的表面产生了凹凸或模糊。因此表明本发明的光学玻璃可减少玻璃成形体表面的凹凸和模糊，并且可以稳定地加压成形为各种光学元件即透镜和棱镜的形状。

因此，结果表明，本发明实施例的光学玻璃不仅具有所需高透射比和高色散，而且可减少表面的凹凸和模糊。

以上，为了举例说明本发明而进行了详细说明，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大量改变。

Claims

1.一种光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量%计含有5.0%以上40.0%以下的P₂O₅成分，10.0%以上60.0%以下的Nb₂O₅成分，以及大于11.0%且45.0%以下的TiO₂成分，Na₂O成分的含量为6.0%以下，K₂O成分的含量为6.0%以下，BaO成分的含量为4.5%以下，B₂O₃成分的含量为1.7%以下，并且相对于除Sb₂O₃成分以外的氧化物基准的质量，以质量%计Sb₂O₃成分的含量为0.01质量%以下。

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质量，以质量%计含有大于15.0%的TiO₂成分。

3.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质量，以质量%计还含有0～10.0%的Li₂O成分。

4.如权利要求3所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，以质量%计含有大于4.0%的Na₂O成分。

5.如权利要求3所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和Li₂O＋Na₂O＋K₂O为不足15.0%。

6.如权利要求3所述的光学玻璃，其中，氧化物换算组成的质量比Na₂O/(Li₂O＋Na₂O＋K₂O)为0.40以上。

7.如权利要求3所述的光学玻璃，其中，含有Li₂O成分、Na₂O成分以及K₂O成分中的2种以上成分。

8.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质量，以质量%计还含有下列各成分：

MgO成分 0～5.0% 和/或

CaO成分 0～10.0% 和/或

SrO成分 0～10.0%。

9.如权利要求8所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和MgO＋CaO＋SrO＋BaO为20.0%以下。

10.如权利要求9所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和MgO＋CaO＋SrO＋BaO为12.0%以下。

11.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质量，以质量%计还含有下列各成分：

Y₂O₃成分 0～10.0% 和/或

La₂O₃成分 0～10.0% 和/或

Gd₂O₃成分 0～10.0%。

12.如权利要求11所述的光学玻璃，其中，相对于氧化物换算组成的玻璃总质量，质量和Y₂O₃＋La₂O₃＋Gd₂O₃为20.0%以下。

13.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质量，以质量%计还含有下列各成分：

14.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(n_d)、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。

15.一种由如权利要求1至14中任一项所述的光学玻璃制成的光学元件。

16.一种使用如权利要求1至14中任一项所述的光学玻璃，在模具内对软化的所述光学玻璃进行加压成形的玻璃成形体的制造方法。