CN102745900A - 光学玻璃、压制成型用玻璃料和光学元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学玻璃、压制成型用玻璃料和光学元件及其制造方法，本发明的一个方式涉及一种光学玻璃，以阳离子％表示，其含有Si⁴⁺0～30％、B³⁺15～60％、Li⁺0～10％、Na⁺0～10％、K⁺0～15％、Mg²⁺0～20％、Ca²⁺0～15％、Sr²⁺0～20％、Ba²⁺0～20％、Zn²⁺13～40％、La³⁺0～11％、Gd³⁺0～10％、Y³⁺0～6％、Yb³⁺0～6％、Zr⁴⁺0～5％、Ti⁴⁺0～10％、Nb⁵⁺2～20％、Ta⁵⁺0～5％、W⁶⁺0～10％、Te⁴⁺0～5％、Ge⁴⁺0～5％、Bi³⁺0～5％、Al³⁺0～5％。

Description

光学玻璃、压制成型用玻璃料和光学元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及光学玻璃、由上述光学玻璃构成的压制成型用玻璃料和光学元件、以及使用上述压制成型用玻璃料的光学元件的制造方法。

背景技术

近年来，随着摄像装置的高功能化、小型化，高折射率玻璃制透镜的需要逐渐提高。作为这样的透镜材料，已知文献1、2中公开的光学玻璃等。

文献1：日本特开2009-120485号公报

文献2：日本特开2006-219365号公报

发明内容

但是，根据本发明人的研究，以文献1、2所述的光学玻璃为首的现有的高折射率玻璃存在以下制造方面的问题：因玻璃化转变温度高而不适合于精密压制成型；必须提高退火温度，因而促进了退火炉的消耗；液相温度高、制造稳定性缺乏；等等。

因此，为了解决现有问题，本发明的目的在于提供折射率高并且具有优异的制造适应性的光学玻璃、由上述光学玻璃构成的压制成型用玻璃料和光学元件、以及使用上述压制成型用玻璃料的光学元件的制造方法。

用于解决问题的方案

上述目的通过下述技术方案实现。

[1]一种光学玻璃，以阳离子％表示，其含有：

Si⁴⁺    0～30％、

B³⁺     15～60％、

Li⁺     0～10％、

Na⁺     0～10％、

K⁺      0～15％、

Mg²⁺    0～20％、

Ca²⁺    0～15％、

Sr²⁺    0～20％、

Ba²⁺    0～20％、

Zn²⁺    13～40％、

La³⁺    0～11％、

Gd³⁺    0～10％、

Y³⁺     0～6％、

Yb³⁺    0～6％、

Zr⁴⁺    0～5％、

Ti⁴⁺    0～7％、

Nb⁵⁺    2～20％、

Ta⁵⁺    0～5％、

W⁶⁺     0～10％、

Te⁴⁺    0～5％、

Ge⁴⁺    0～5％、

Bi³⁺    0～5％、

Al³⁺    0～5％；

该光学玻璃中，

Si⁴⁺和B³⁺的总含量为35～65％的范围，且B³⁺的含量与上述总含量之比(B³⁺/(Si⁴⁺+B³⁺))为0.3～1的范围，

Li⁺、Na⁺和K⁺的总含量为0～20％的范围，

Zn²⁺的含量与Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺和Zn²⁺的总含量的阳离子比(Zn²⁺/(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺+Zn²⁺))为0.30～1的范围，

La³⁺、Gd³⁺和Y³⁺的总含量为0～20％的范围，

Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量为10～20％的范围，

Ti⁴⁺的含量与Ti⁴⁺和Nb⁵⁺的总含量的阳离子比(Ti⁴⁺/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺))为0～0.60的范围，

Ti⁴⁺和W⁶⁺的总含量与Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量的阳离子比((Ti⁴⁺+W⁶⁺)/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺+Ta⁵⁺+W⁶⁺))为0～0.70的范围，

该光学玻璃为不含有Pb的氧化物玻璃，其折射率nd为1.750～1.850，阿贝值vd为29.0～40.0，且玻璃化转变温度小于630℃。

[2]如[1]所述的光学玻璃，其中，使用g线、F线、c线的各折射率ng、nF、nc并以(ng-nF)/(nF-nc)表示的部分色散比Pg，F为0.600以下。

[3]如[1]或[2]所述的光学玻璃，其中，由下式求出的部分色散比Pg，F的偏差ΔPg，F为0.02以下。

ΔPg，F＝Pg，F+(0.0018×vd)-0.6483

[式中，Pg，F表示使用g线、F线、c线的各折射率ng、nF、nc并以(ng-nF)/(nF-nc)表示的部分色散比，vd表示阿贝值。]

[4]如[1]～[3]的任一项所述的光学玻璃，其中，比重为4.5以下。

[5]如[1]～[4]的任一项所述的光学玻璃，其中，液相温度小于1100℃。

[6]如[1]～[5]的任一项所述的光学玻璃，其中，在波长280～700nm的范围，光线透过率达到70％的波长λ70为450nm以下。

[7]如[1]～[6]的任一项所述的光学玻璃，其中，在波长280～700nm的范围，光线透过率达到5％的波长λ5为370nm以下。

[8]一种压制成型用玻璃料，其由[1]～[7]的任一项所述的光学玻璃构成。

[9]一种光学元件，其由[1]～[7]的任一项所述的光学玻璃构成。

[10]一种光学元件的制造方法，在该制造方法中，对[8]所述的压制成型用玻璃料进行加热，使用压制成型模具进行精密压制成型，从而得到光学元件。

根据本发明，能够提供折射率高、玻璃化转变温度低且具有优异的制造稳定性的光学玻璃、和由上述光学玻璃构成的压制成型用玻璃料和光学元件、以及使用上述压制成型用玻璃料的光学元件的制造方法。

具体实施方式

[光学玻璃]

本发明的光学玻璃以阳离子％表示含有：

Si⁴⁺    0～30％、

B3⁺     15～60％、

Li⁺     0～10％、

Na⁺     0～10％、

K⁺      0～15％、

Mg²⁺    0～20％、

Ca²⁺    0～15％、

Sr²⁺    0～20％、

Ba²⁺    0～20％、

Zn²⁺    13～40％、

La³⁺    0～11％、

Gd³⁺    0～10％、

Y³⁺     0～6％、

Yb³⁺    0～6％、

Zr⁴⁺    0～5％、

Ti⁴⁺    0～7％、

Nb⁵⁺    2～20％、

Ta⁵⁺    0～5％、

W⁶⁺     0～10％、

Te⁴⁺    0～5％、

Ge⁴⁺    0～5％、

Bi³⁺    0～5％、

Al³⁺    0～5％；

该光学玻璃中，

Si⁴⁺和B³⁺的总含量为35～65％的范围，且B³⁺的含量与上述总含量之比(B³⁺/(Si⁴⁺+B³⁺))为0.3～1的范围，

Li⁺、Na⁺和K⁺的总含量为0～20％的范围，

Zn²⁺的含量与Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺和Zn²⁺的总含量的阳离子比(Zn²⁺/(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺+Zn²⁺))为0.30～1的范围，

La³⁺、Gd³⁺和Y³⁺的总含量为0～20％的范围，

Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量为10～20％的范围，

Ti⁴⁺的含量与Ti⁴⁺和Nb⁵⁺的总含量的阳离子比(Ti⁴⁺/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺))为0～0.60的范围，

Ti⁴⁺和W⁶⁺的总含量与Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量的阳离子比((Ti⁴⁺+W⁶⁺)/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺+Ta⁵⁺+W⁶⁺))为0～0.70的范围，

该光学玻璃为不含有Pb的氧化物玻璃，其折射率nd为1.750～1.850，阿贝值vd为29～40，且玻璃化转变温度小于630℃。

以下，对本发明的光学玻璃进行更详细的说明。下文中，除非特殊声明，否则“％”指“阳离子％”，“阳离子％”是指阳离子成分的摩尔百分数。

玻璃组成

本发明的光学玻璃为氧化物玻璃，主要阴离子成分为O^2-。O^2-的含量优选为95阴离子％以上、更优选为98阴离子％以上、进一步优选为99阴离子％以上、特别优选为100阴离子％。其中，“阴离子％”是指阴离子成分的摩尔百分数。

接下来，对阳离子成分进行说明。

Si⁴⁺具有提高玻璃的粘性、提高玻璃的稳定性的作用，发挥出提高玻璃成型性的作用。但是，若导入超过30％，则折射率降低，玻璃化转变温度上升，精密压制成型性和熔解性恶化。因此，Si⁴⁺的含量为0～30％。

Si⁴⁺的含量的优选的上限为20％、更优选的上限为15％、进一步优选的上限为10％、更加优选的上限为9％、更进一步优选的上限为8％。Si⁴⁺的含量的优选的下限为1％、更优选的下限为2.0％、进一步优选的下限为3％、更加优选的下限为4％、更进一步优选的下限为5％。

B³⁺具有在提高玻璃的稳定性的同时还降低液相温度的作用，并且是具有提高玻璃成型性的作用的成分。但是，若B³⁺的含量小于15％，则折射率上升，但玻璃的稳定性降低，液相温度上升，因而制造稳定性降低。并且若导入超过60％，则折射率降低。因此，B³⁺的含量为15～60％。

B³⁺的含量的优选的上限为55％、更优选的上限为50％、进一步优选的上限为48％、更加优选的上限为47％、更进一步优选的上限为45％，B³⁺的含量的优选的下限为20％、更优选的下限为25％、进一步优选的下限为30％、更加优选的下限为35％、更进一步优选的下限为38％。

Si⁴⁺、B³⁺均为玻璃的网眼形成成分，Si⁴⁺和B³⁺的总含量小于35％时，折射率上升，但会发生阿贝值的减少、玻璃的稳定性降低、液相温度的上升。另一方面，若Si⁴⁺和B³⁺的总含量超过65％，则折射率降低，阿贝值增加。因此，Si⁴⁺和B³⁺的总含量为35～65％。

Si⁴⁺和B³⁺的总含量的优选的上限为60％、更优选的上限为58％、进一步优选的上限为56％、更加优选的上限为54％、更进一步优选的上限为53％。Si⁴⁺和B³⁺的总含量的优选的下限为38％、更优选的下限为40％、进一步优选的下限为42％、更加优选的下限为44％、更进一步优选的下限为46％。

Si⁴⁺和B³⁺的总含量如上所述，但B³⁺的含量与该总含量的阳离子比(B³⁺/(Si⁴⁺+B³⁺))小于0.3时，折射率降低，液相温度上升，因而阳离子比(B³⁺/(Si⁴⁺+B³⁺))为0.3～1。

从改善玻璃的稳定性的方面出发，阳离子比(B³⁺/(Si⁴⁺+B³⁺))的上限优选为0.99、更优选为0.97、进一步优选为0.95、更加优选为0.93、更进一步优选为0.90。阳离子比(B³⁺/(Si⁴⁺+B³⁺))的优选的下限为0.40、更优选的下限为0.50、进一步优选的下限为0.60、更加优选的下限为0.70、更进一步优选的下限为0.80。

Li⁺是降低玻璃化转变温度的效果强、并且还具有改善熔解性的效果的成分。但是，若Li⁺的含量超过10％，则折射率、玻璃稳定性均降低。因此，Li⁺的含量为0～10％。Li⁺的含量的优选的范围为0～8％、更优选的范围为0～6％、进一步优选的范围为0～4％、更进一步优选的范围为0～2％。

Na⁺也是降低玻璃化转变温度的效果强、并且还具有改善熔解性的效果的成分。但是，若Na⁺的含量超过10％，则折射率、玻璃稳定性均降低。因此，Na⁺的含量为0～10％。Na⁺的含量的优选的范围为0～8％、更优选的范围为0～6％、进一步优选的范围为0～4％、更进一步优选的范围为0～2％。

K⁺也是降低玻璃化转变温度的效果强、并且还具有改善熔解性的效果的成分。但是，若K⁺的含量超过15％，则折射率、玻璃稳定性均降低。因此，K⁺的含量为0～15％。K⁺的含量的优选的范围为0～10％、更优选的范围为0～8％、进一步优选的范围为0～6％、更进一步优选的范围为0～4％、再进一步的范围为0～2％。

Li⁺、Na⁺和K⁺的含量如上所述，但若Li⁺、Na⁺和K⁺的总含量超过20％，则折射率、玻璃稳定性均降低。因此，Li⁺、Na⁺和K⁺的总含量为0～20％。Li⁺、Na⁺和K⁺的总含量的优选的上限为15％、更优选的上限为10％、进一步优选的上限为6％、更加优选的上限为4％、更进一步优选的上限为2％。Li⁺、Na⁺和K⁺的总含量的优选的下限为0.1％、更优选的下限为0.5％、进一步优选的下限为1.0％。

Mg²⁺是具有改善熔融性的作用、并且还具有降低比重的效果的成分。但是，若Mg²⁺的含量超过20％，则阿贝值增大，玻璃的稳定性降低，液相温度上升。因此，Mg²⁺的含量为0～20％。Mg²⁺的含量的优选的范围为0～15％、更优选的范围为0～10％、进一步优选的范围为0～8％、更加优选的范围为0～6％，更进一步优选不含有Mg²⁺。

Ca²⁺是具有改善熔融性的作用、并且还具有使玻璃为低比重的效果的成分。但是，若Ca²⁺的含量超过15％，则阿贝值增大，玻璃的稳定性降低，液相温度上升。因此，Ca²⁺的含量为0～15％。Ca²⁺的含量的优选的上限为12％、更优选的上限为10％、进一步优选的上限为8％、更加优选的上限为6％、更进一步优选的上限为4％。Ca²⁺的含量的优选的下限为0.5％、更优选的下限为1％、进一步优选的下限为2％。

Sr²⁺是具有改善熔融性的作用、并且还具有提高玻璃的稳定性的效果的成分。但是，若Sr²⁺的含量超过20％，则阿贝值增大，玻璃的稳定性降低。因此，Sr²⁺的含量为0～20％。Sr²⁺的含量的优选的范围为0～15％、更优选的范围为0～10％、进一步优选的范围为0～8％、更加优选的范围为0～6％，更进一步优选不含有Sr²⁺。

Ba²⁺是具有改善熔融性、或提高玻璃的稳定性的作用的成分。但是，若Ba²⁺的含量超过20％，则阿贝值增大，玻璃的稳定性降低，比重增加。因此，Ba²⁺的含量为0～20％。Ba²⁺的含量的优选的上限为15％、更优选的上限为10％、进一步优选的上限为8％、更加优选的上限为6％、再进一步的上限为5％。Ba²⁺的含量的优选的下限为0.5％、更优选的下限为1％、进一步优选的下限为2％、更加优选的下限为3％。

Zn²⁺起到维持高折射率的同时降低玻璃化转变温度的作用，其还是改善熔融性的成分。但是，若Zn²⁺的含量小于13％，则玻璃化转变温度上升。另外，折射率降低，阿贝值增大，因而需要大量含有具有提高折射率、减小阿贝值的作用的Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺、W⁶⁺。Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺、W⁶⁺是提高折射率的成分，但也是增大后述的部分色散特性的指标即ΔPg，F值、或使精密压制成型性恶化的成分。因此，若Zn含量小于13％，则间接地ΔPg，F值增大，精密压制成型性也恶化。另一方面，若Zn²⁺的含量超过40％，则玻璃的稳定性恶化。因此，Zn²⁺的含量为13～40％。Zn²⁺的含量的优选的上限为35％、更优选的上限为30％、进一步优选的上限为28％、更加优选的上限为25％、更进一步优选的上限为23％。Zn²⁺的含量的优选的下限为14％、更优选的下限为15％、进一步优选的下限为16％、更加优选的下限为18％。

Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺和Zn²⁺的含量如上所述，但Zn²⁺的含量与Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺和Zn²⁺的总含量的阳离子比(Zn²⁺/(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺+Zn²⁺))小于0.30时，阿贝值增加，玻璃的稳定性降低，液相温度上升。因此，阳离子比(Zn²⁺/(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺+Zn²⁺))为0.30～1。阳离子比(Zn²⁺/(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺+Zn²⁺))的优选的上限为0.98、更优选的上限为0.95、进一步优选的上限为0.90、更加优选的上限为0.85、更进一步优选的上限为0.80。从改善玻璃的稳定性、降低液相温度的方面出发，阳离子比(Zn²⁺/(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺+Zn²⁺))的优选的下限为0.40、更优选的下限为0.50、进一步优选的下限为0.60、更加优选的下限为0.65、更进一步优选的下限为0.70。

La³⁺是提高玻璃的稳定性、不增大ΔPg，F值而提高折射率的成分。但是，若La³⁺的含量超过11％，则折射率和阿贝值增加，玻璃的稳定性降低，液相温度、比重和玻璃化转变温度上升。因此，La³⁺的含量为0～11％。La³⁺优选的上限为10％、更优选的上限为9％、进一步优选的上限为8％、再进一步的上限为7％、更加优选的上限为6％。La³⁺的含量的优选的下限为0.5％、更优选的下限为1％、进一步优选的下限为2％、更加优选的下限为3％。

Gd³⁺是不增大ΔPg，F值而提高折射率的成分。但是，若Gd³⁺的含量超过10％，则折射率和阿贝值增加，玻璃的稳定性降低，液相温度、比重和玻璃化转变温度上升。因此，Gd³⁺的含量为0～10％。Gd³⁺的含量的优选的范围为0～8％、更优选的范围为0～6％、进一步优选的范围为0～4％、更加优选的范围为0～2％，更进一步优选不含有Gd³⁺。

Y³⁺是不增大ΔPg，F值而提高折射率的成分。但是，若Y³⁺的含量超过6％，则折射率和阿贝值增加，玻璃的稳定性降低，液相温度、比重和玻璃化转变温度上升。因此，Y³⁺的含量为0～6％。Y³⁺的含量的优选的范围为0～4％、更优选的范围为0～3％，进一步优选不含有Y³⁺。

La³⁺、Gd³⁺和Y³⁺的含量如上所述，从实现所需的折射率和阿贝值、维持玻璃的稳定性、抑制液相温度的上升、比重的增加、玻璃化转变温度的上升的方面出发，La³⁺、Gd³⁺和Y³⁺的总含量为0～20％。La³⁺、Gd³⁺和Y³⁺的总含量的优选的上限为12％、更优选的上限为10％、进一步优选的上限为9％、更加优选的上限为8％、更进一步优选的上限为7％、再进一步的上限为6％，La³⁺、Gd³⁺和Y³⁺的总含量的优选的下限为0.5％、更优选的下限为1％、进一步优选的下限为2％、更加优选的下限为3％。

Yb³⁺是不增大ΔPg，F值而提高折射率的成分。但是，若Yb³⁺的含量超过6％，则折射率和阿贝值增加，玻璃的稳定性降低，液相温度、比重和玻璃化转变温度上升。因此，Yb³⁺的含量为0～6％。Yb³⁺的含量的优选的范围为0～4％、更优选的范围为0～3％，进一步优选不含有Yb³⁺。

Zr⁴⁺是起到提高折射率的作用的成分。但是，若Zr⁴⁺的含量超过5％，则玻璃的稳定性降低，液相温度上升。因此，Zr⁴⁺的含量为0～5％。Zr⁴⁺的优选的上限为4％、更优选的上限为3％、进一步优选的上限为2％、更加优选的上限为1％。Zr⁴⁺的含量的优选的下限为0.5％。

Ti⁴⁺是提高折射率并减小阿贝值的成分。但是，若Ti⁴⁺的含量超过7％，则折射率增加，阿贝值减少，ΔPg，F值增加，玻璃的稳定性降低，精密压制成型性恶化。另外，还会产生玻璃的着色。因此，Ti⁴⁺的含量为0～7％。Ti⁴⁺的优选的上限为6％、更优选的上限为5％、进一步优选的上限为4％。Ti⁴⁺的含量的优选的下限为0.5％、更优选的下限为1％、进一步优选的下限为2％。

Nb⁵⁺是起到提高折射率并减小阿贝值的作用的成分，具有比Ti⁴⁺或W⁶⁺更能减小ΔPg，F值的效果。但是，若Nb⁵⁺的含量小于2％，则难以满足所需的光学特性，ΔPg，F值增加，玻璃的稳定性降低，液相温度上升。另一方面，若Nb⁵⁺的含量超过20％，则折射率增加，阿贝值减少，玻璃的稳定性降低，液相温度上升。因此，Nb⁵⁺的含量为2～20％。Nb⁵⁺的优选的上限为18％、更优选的上限为16％、进一步优选的上限为14％、更加优选的上限为13％、更进一步优选的上限为12％。Nb⁵⁺的含量的优选的下限为4％、更优选的下限为5％、进一步优选的下限为6％、更加优选的下限为8％、更进一步优选的下限为9％、再进一步的下限为10％。

Ta⁵⁺是提高折射率的成分，与同样提高折射率的成分Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、W⁶⁺相比显示出低色散性。另外，与Ti⁴⁺、W⁶⁺相比具有进一步减小ΔPg，F值的效果。但是，若Ta⁵⁺的含量超过5％，则折射率增加，玻璃的稳定性降低，液相温度和比重上升。因此，Ta⁵⁺的含量为0～5％。Ta⁵⁺的含量的优选的范围为0～4％、更优选的范围为0～3％，进一步优选不含有Ta⁵⁺。

W⁶⁺是提高折射率并减小阿贝值的成分。但是，若W⁶⁺的含量超过10％，则折射率、ΔPg，F值和比重增加，阿贝值减少，玻璃的稳定性降低，精密压制成型性恶化。另外，还会产生玻璃的着色。因此，W⁶⁺的含量为0～10％。W⁶⁺的含量的优选的范围为0～8％、更优选的范围为0～6％、进一步优选的范围为0～4％、更加优选的范围为0～3％，更进一步优选不含有W⁶⁺。

如上所述，Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺是提高折射率并减小阿贝值的成分。但是，若Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量小于10％，则难以制作满足所需的光学特性的玻璃，若上述总含量超过20％，则折射率增加，阿贝值减少，ΔPg，F值增大，玻璃的稳定性降低，液相温度上升。另外，还会产生玻璃的着色。因此，Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量为10～20％。Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量的优选的上限为19％、更优选的上限为18％、进一步优选的上限为17％、更加优选的上限为16％、更进一步优选的上限为15％。Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量的优选的下限为11％、更优选的下限为12％。

若Ti⁴⁺的含量与Ti⁴⁺和Nb⁵⁺的总含量的阳离子比(Ti⁴⁺/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺))超过0.60，则玻璃的稳定性降低，液相温度上升，ΔPg，F值增大，精密压制成型性降低。因此，阳离子比(Ti⁴⁺/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺))为0～0.60。阳离子比(Ti⁴⁺/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺))的优选的上限为0.55、更优选的上限为0.51、进一步优选的上限为0.45、更加优选的上限为0.40、更进一步优选的上限为0.30、再进一步的上限为0.20以下。从维持玻璃的稳定性、抑制液相温度的上升的方面出发，阳离子比Ti⁴⁺/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺)的优选的下限为0.02、更优选的下限为0.05、进一步优选的下限为0.08、更加优选的下限为0.10、更进一步优选的下限为0.12。

若Ti⁴⁺和W⁶⁺的总含量与Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量的阳离子比((Ti⁴⁺+W⁶⁺)/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺+Ta⁵⁺+W⁶⁺))超过0.70，则ΔPg，F值增大，同时玻璃的稳定性降低，液相温度上升，玻璃着色，精密压制成型性降低。因此，阳离子比((Ti⁴⁺+W⁶⁺)/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺+Ta⁵⁺+W⁶⁺))为0～0.70。阳离子比((Ti⁴⁺+W⁶⁺)/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺+Ta⁵⁺+W⁶⁺))的优选的上限为0.60、更优选的上限为0.50、进一步优选的上限为0.40、更加优选的上限为0.30、更进一步优选的上限为0.20。另外，从维持玻璃的稳定性、抑制液相温度的上升的方面出发，阳离子比((Ti⁴⁺+W⁶⁺)/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺+Ta⁵⁺+W⁶⁺))的优选的下限为0.02、更优选的下限为0.05、进一步优选的下限为0.08、更加优选的下限为0.10、更进一步优选的下限为0.12。

Te⁴⁺是起到在提高折射率的同时提高玻璃的稳定性的作用的成分，但若Te⁴⁺的含量超过5％，则玻璃的稳定性降低。因此，Te⁴⁺的含量为0～5％。Te⁴⁺的含量的优选的范围为0～4％、更优选的范围为0～3％。从考虑环境负担的方面出发，希望削减Te⁴⁺的用量，因而进一步优选不含有Te⁴⁺。

Ge⁴⁺是起到在提高折射率的同时提高玻璃的稳定性的作用的成分，但若其含量超过5％，则玻璃的稳定性降低。因此，Ge⁴⁺的含量为0～5％。Ge⁴⁺在用作玻璃成分的物质中是非常昂贵的成分，因此从抑制制造成本增加的方面考虑，希望减少其用量。因此，Ge⁴⁺的含量的优选的范围为0～4％、更优选的范围为0～3％，进一步优选不含有Ge⁴⁺。

Bi³⁺是起到在提高折射率的同时提高玻璃的稳定性的作用的成分，但若其含量超过5％，则玻璃的稳定性降低，同时显示出玻璃着色的倾向。另外，精密压制成型性也恶化。因此，Bi³⁺的含量为0～5％。Bi³⁺的含量的优选的范围为0～4％、更优选的范围为0～3％，进一步优选不含有Bi³⁺。

Al³⁺是起到改善玻璃的稳定性、化学耐久性的作用的成分，但若含有超过5％，则折射率降低，同时显示出玻璃的稳定性降低的倾向。因此，Al³⁺的含量为0～5％。Al³⁺的含量的优选的范围为0～4％、更优选的范围为0～3％，进一步优选不含有Al³⁺。

本发明的光学玻璃中可以与上述成分一起添加作为澄清剂的Sb、Sn等。该情况下，Sb的添加量换算成Sb₂O₃、以相对于总量的比例(外割り)计优选为0～1质量％、更优选为0～0.5质量％，Sn的添加量换算成SnO₂、以相对于总量的比例(外割り)计优选为0～1质量％、更优选为0～0.5质量％。

本发明的玻璃为光学玻璃，希望着色少。因此，优选不含有使玻璃着色的V、Cr、Mn、Cu、Ni、Fe、Pr、Nd、Eu、Tb、Ho、Er。另外，从减轻对环境的负荷的方面出发，制成不含有Pb的玻璃。从进一步减轻对环境的负荷的方面出发，优选也不含有Cd、Th、U、Tl、Se、As。

可以少量含有Ga³⁺、Lu³⁺、In³⁺、H⁴⁺，但这些成分并不会带来有意义的效果，而且这些成分均很昂贵，因而优选使其含量分别为0～2％的范围、更优选为0～1％的范围、进一步优选为0％以上且小于0.5％的范围、更加优选为0％以上且小于0.1％的范围，从抑制玻璃的生产成本的方面出发，更进一步优选不含有这些成分。

需要说明的是，本发明中“不含有”是指不作为玻璃成分添加，但并不排除杂质等不可避免地混入玻璃中的水平的物质。

折射率、阿贝值

本发明的光学玻璃的折射率nd为1.750～1.850。通过使折射率nd为1.750以上，能够使用本发明的光学玻璃来提供构成高功能且小型的光学系统的光学元件。但是，在高折射率玻璃的情况下，若提高折射率，则液相温度和玻璃化转变温度显示出上升倾向，制造适应性降低。因此，本发明中将折射率nd的上限设为1.850，以维持玻璃的制造稳定性、成型性。从抑制比重的增加的方面出发，将折射率nd设为1.850以下也是有效的。

折射率nd的上限优选为1.840、更优选为1.830、进一步优选为1.825、更加优选为1.820、更进一步优选为1.815、再进一步优选为1.810。

折射率nd的下限优选为1.760、更优选为1.770、进一步优选为1.780、更加优选为1.790、更进一步优选为1.795、再进一步优选为1.800。

本发明的光学玻璃在具有上述范围的折射率的同时，还具有29.0～40.0的范围的阿贝值vd。通过使阿贝值vd在上述范围，可以通过与由多种光学玻璃构成的光学元件组合而得到良好的色差校正功能。

阿贝值vd的上限优选为38.0、更优选为37.0、进一步优选为36.0、更加优选为35.0、更进一步优选为34.5、再进一步优选为34.0。

阿贝值vd的下限优选为30.0、更优选为31.0、进一步优选为31.5、更加优选为32.0、更进一步优选为32.5、再进一步优选为33.0。

玻璃化转变温度

本发明的光学玻璃的玻璃化转变温度小于630℃。利用玻璃化转变温度小于630℃的本发明的光学玻璃，抑制压制成型时的玻璃的温度和压制成型模具的温度的上升，由此能够得到良好的压制成型性。

本发明的光学玻璃含有Nb⁵⁺作为必要成分，含有Ti⁴⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺作为可选成分。这些成分在压制成型时与压制成型模具的成型面反应，会降低压制成型品的表面的品质，或者促进成型面的劣化。这种现象特别在精密压制成型中是应该避免的。上述反应受到压制成型时的玻璃和压制成型模具的温度的较大影响，因而通过降低压制成型温度，能够抑制上述反应。因此，通过使玻璃化转变温度小于630℃而能够抑制压制成型模具的温度上升的本发明的光学玻璃适合于精密压制成型。另外，利用玻璃化转变温度小于630℃的本发明的光学玻璃，还能够降低退火温度，还能够抑制退火炉的劣化、消耗。

本发明的光学玻璃的玻璃化转变温度的优选的上限为610℃、更优选的上限为600℃、进一步优选的上限为590℃、更加优选的上限为580℃、更进一步优选的上限为570℃。另外，若过度降低玻璃化转变温度，则折射率降低，或者玻璃的稳定性显示出恶化倾向，因而玻璃化转变温度优选为500℃以上、更优选为520℃以上、进一步优选为530℃以上、更加优选为540℃以上、更进一步优选为550℃以上。

部分色散性

在摄像光学系统、投射光学系统等中，为进行高次色差校正，将由本发明的光学玻璃构成的透镜与由色散低的玻璃构成的透镜进行组合是有效的。但是，低色散侧的玻璃的部分色散比多较大，因此在校正更高次的色差的情况下，与低色散玻璃制透镜组合的本发明的光学玻璃被要求部分色散比小。

关于部分色散比Pg，F，使用g线、F线、c线的各折射率ng、nF、nc并以(ng-nF)/(nF-nc)表示。

本发明的光学玻璃中，从提供适合于高次色差校正的玻璃的方面出发，部分色散比Pg，F优选为0.600以下。Pg，F更优选为0.598以下、进一步优选为0.596以下、更加优选为0.594以下、更进一步优选为0.592以下、再进一步优选为0.590以下。

其中，若过度减少部分色散比Pg，F，则其他特性显示出偏离优选范围的倾向。因此，部分色散比Pg，F优选为0.570以上。部分色散比Pg，F的更优选的下限为0.575、进一步优选的下限为0.580、更加优选的下限为0.582、更进一步优选的下限为0.584、再进一步的下限为0.586。

需要说明的是，在部分色散比Pg，F-阿贝值vd图中，若作为正常部分色散玻璃的基准的基准线(normal line)上的部分色散比以Pg，F(0)表示，则Pg，F(0)使用阿贝值vd以下式表示。

Pg，F(0)＝0.6483-(0.0018×vd)

ΔPg，F为偏离上述基准线的部分色散比Pg，F的偏差，以下式表示。

ΔPg，F＝Pg，F-Pg，F(0)

＝Pg，F+(0.0018×vd)-0.6483

对于本发明的光学玻璃中的优选方式，其偏差ΔPg，F为0.02以下，作为高次色差校正用的光学元件材料是合适的。本发明中ΔPg，F的优选的范围为0.015以下、更优选的范围为0.01以下、进一步优选的范围为0.008以下、更加优选的范围为0.006以下、更进一步优选的范围为0.005以下。

比重

本发明的光学玻璃是具有1.750～1.850范围的折射率nd的高折射率玻璃，通常若玻璃高折射率化，则比重显示出增加倾向。但是，比重的增加会导致光学元件的重量增加，因而不优选。与此相对，本发明的光学玻璃具有上述玻璃组成，从而虽然为高折射率玻璃，但能够使比重为4.5以下。本发明的光学玻璃中，比重的优选的上限为4.4、更优选的上限为4.3、进一步优选的上限为42、更加优选的上限为4.1。另一方面，若过度减少比重，则显示出玻璃的稳定性降低、液相温度上升的倾向，因此比重优选为3.5以上、更优选为3.6以上、进一步优选为3.7以上、更加优选为3.8以上、更进一步优选为3.9以上。

液相温度

本发明的光学玻璃具有上述玻璃组成，从而能够显示出小于1100℃的液相温度。由此，能够抑制熔解温度和玻璃熔液的流出温度的上升，能够在高折射率化的同时兼顾高均质性和着色的抑制。

本发明中，液相温度优选为1090℃以下、更优选为1070℃以下、进一步优选为1050℃以下、更加优选为1040℃以下、更进一步优选为1030℃以下。

另一方面，若过度降低液相温度，则难以得到所需的折射率、阿贝值。并且，部分色散比Pg，F值上升。因此，液相温度优选为950℃以上、更优选为970℃以上、进一步优选为980℃以上、更加优选为990℃以上、更进一步优选为1000℃以上。

着色(λ70、λ5)

本发明的光学玻璃通过具有上述玻璃组成，能够降低或抑制着色，由此能够在可见光区域的宽范围显示出高透光性。作为光学玻璃的着色的指标，可以使用在波长280～700nm的范围光线透过率为70％的波长λ70、和该光线透过率为5％的波长λ5。此处，光线透过率是指，使用研磨成10.0+0.1mm的厚度且具有相互平行的面的玻璃试样、从上述研磨的面的垂直方向入射光而得到的分光透射率，即，将入射到上述试样的光的强度设为Iin、将透过上述试样的光的强度设为Iout时的Iout/Iin。分光透射率还包含试样表面的光的反射损失。另外，上述研磨是指，被平滑化为表面粗糙度相对于测定波段的波长为充分小的状态。关于λ70，本发明的光学玻璃能够示出450nm以下的λ70。本发明的光学玻璃的λ70优选为440nm以下、更优选为430nm以下、进一步优选为420nm以下、更加优选为410nm以下、更进一步优选为400nm以下。但是，若λ70变得过低，则难以满足所需的光学特性，或者有时会显示出玻璃的稳定性降低、液相温度上升的倾向，因而λ70优选为350nm以上、更优选为360nm以上、进一步优选为370nm以上、更加优选为380nm以上、更进一步优选为390nm以上。

另外，本发明的光学玻璃的λ5的优选的范围为370nm以下、更优选的范围为365nm、进一步优选的范围为360nm以下、更加优选的范围为355nm以下、更进一步优选的范围为350nm以下。

这样，本发明的光学玻璃虽然是高折射率玻璃，但显示出优异的光线透过性，适合用作构成摄像光学系统、投射光学系统的光学元件的材料。

光学玻璃的制造方法

本发明的光学玻璃可以通过熔融法制造。熔融法中，为了得到所期望的组成和光学特性的玻璃，称量作为原料的氧化物、各种盐并充分混合，制成调合原料，将调合原料加热、熔融，并将所得到的熔融物清澄、均质化后使其流出，得到由均质的光学玻璃构成的成型体。或者，将调合原料投入坩锅中进行粗熔解，将原料玻璃化，制作碎玻璃原料。进而，为了得到所期望的光学特性的光学玻璃，也可以调和碎玻璃原料并加热、熔融，将所得到的熔融物清澄、均质化后使其流出，得到由均质的光学玻璃构成的成型体。

[压制成型用玻璃料]

本发明的压制成型用玻璃料(以下称为玻璃料)由上述本发明的光学玻璃构成。

对于玻璃料，首先，将为了得到本发明的光学玻璃而调合的玻璃原料加热、熔融、成型。对这样制作的玻璃成型体进行加工，可以制作与一个压制成型品的量相当的玻璃料。

作为一例，将熔融玻璃浇铸到模具中，成型为板状或块状，退火后进行机械加工即切断、磨削、研磨，从而可以得到玻璃料。

或者，也可以从管中流出熔融玻璃流，从熔融玻璃流的前端分离出与一个压制成型品的量相当的熔融玻璃块，将该熔融玻璃块在成型模具上成型为玻璃料。这种情况下，可以在成型模具上对上述玻璃块施加风压而在使其浮起的状态下成型为玻璃料，还可以在对成型模具上的熔融玻璃块进行压制成型后，在施加风压而使其浮起的状态下冷却，从而制作玻璃料。

[光学元件及其制造方法]

本发明的光学元件由上述本发明的光学玻璃构成。

作为本发明的光学元件的具体例，可例示出非球面透镜、球面透镜、或者平凹透镜、平凸透镜、双凹透镜、双凸透镜、凸弯月形透镜、凹弯月形透镜等透镜、微透镜、透镜阵列、带衍射光栅的透镜等各种透镜、棱镜、带透镜功能的棱镜等。也可以根据需要在表面设置防反射膜或具有波长选择性的部分反射膜等。

本发明的光学元件能够兼顾高折射率和低部分色散比，因此通过与由其他玻璃构成的光学元件组合，能够进行良好的色差校正。另外，由于本发明的光学玻璃能够兼顾高折射率和低比重，因此利用本发明的光学玻璃能够实现光学元件的轻量化。本发明的光学元件还适合于数码照相机、数字摄像机、监视照相机、车载照相机等各种照相机的摄像光学系统、引导用于对DVD、CD等光记录介质进行写入或读取数据的光线的光学元件，例如光拾取透镜、准直透镜等。另外，还适合用作光纤通信用的光学元件。

本发明的光学元件的制造方法是对上述本发明的压制成型用玻璃料进行加热并精密压制成型，从而得到光学元件。在此，众所周知，精密压制成型还被称为模具光学成型，是指通过转印压制成型模具的成型面而形成光学元件的光学功能面的方法。需要说明的是，光学功能面是指光学元件中使控制对象的光发生折射、反射、衍射、入射/出射的面，透镜中的透镜面等相当于该光学功能面。由于使用了玻璃化转变温度低且具有优异的精密压制成型性的本发明的光学玻璃构成的玻璃料，因此能够应用公知的精密压制成型法以高生产率制造高品质的光学元件。

需要说明的是，本发明的光学元件还可以利用精密压制成型法以外的方法制作，例如将玻璃料加热、软化、压制成型，得到具有在光学元件的形状上加上了磨削余量、研磨余量的形状的光学元件坯料，并对该光学元件坯料进行磨削、研磨，从而制作本发明的光学元件；或者，对由本发明的光学玻璃构成的玻璃成型体进行磨削、研磨，制作本发明的光学元件。

实施例

以下，通过实施例更详细地说明本发明。

1.光学玻璃的制作

为了得到表1所示的玻璃组成，作为用于导入各成分的原料，称量与它们分别对应的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等并充分混合，制成调合原料，将其加入到铂坩锅内，在1200～1350℃下加热、熔融、清澄、均质化1～3小时。将所得到的熔融玻璃浇铸到碳制的模具中，自然冷却至玻璃的转变温度，然后立即放入退火炉，在玻璃的转变温度范围退火处理约1小时后，在炉内自然冷却至室温，得到光学玻璃。所得到的光学玻璃中没有析出能够用显微镜观察到的结晶。如此得到的光学玻璃的特性列于表1。

表1

需要说明的是，光学玻璃的各种特性通过以下所示的方法测定。

(1)折射率nd、ng、nF、nc和阿贝值vd

对于以降温速度-30℃/小时降温得到的玻璃，通过日本光学硝子工业会标准的折射率测定法测定折射率nd、ng、nF、nc、阿贝值vd。

(2)液相温度LT

将玻璃放入加热至预定温度的炉内并保持2小时，冷却后，用100倍的光学显微镜观察玻璃内部，由结晶的有无确定液相温度。

(3)玻璃化转变温度Tg、屈服点Ts

使用株式会社Rigaku制造的热机械分析装置，将升温速度设为4℃/分钟进行测定。

(4)部分色散比Pg，F

由折射率ng、nF、nc来计算。

(5)部分色散比偏离基准线的差ΔPg，F

通过部分色散比Pg，F和由阿贝值vd计算出的基准线上的部分色散比Pg，F(0)来计算。

(6)比重

使用阿基米德法进行测定。

(7)λ70、λ5

使用分光光度计，对分光透射率进行测定来求得。

2.压制成型用玻璃料的制作(1)

将由上述1.中制作的各光学玻璃构成的玻璃成型体切断成2个以上的玻璃片，对各玻璃片进行磨削、研磨，制作压制成型用玻璃料。

3.压制成型用玻璃料的制作(2)

与上述1.同样地制备熔融玻璃，使其从管中流出，将流出的熔融玻璃流的前端分离，得到熔融玻璃块，在成型模具上对该熔融玻璃块施加风压而使其浮起，同时进行成型，制作压制成型用玻璃料。如此制作由表1所示的各种光学玻璃构成的压制成型用玻璃料。

需要说明的是，还可以在成型模具上对熔融玻璃块进行压制成型，接下来使压制成型的玻璃一边浮起一边冷却，制作玻璃料。

4.光学元件的制作

将上述2.、3.中制作的压制成型用玻璃料导入压制成型模具内，将玻璃料和压制成型模具一起加热，将玻璃料软化，进行精密压制成型，制作非球面透镜。

另外，将上述2.、3.中制作的压制成型用玻璃料加热、软化，导入预先加热的压制成型模具内，进行精密压制成型，制作非球面透镜。

无论何种方式，均能够通过精密压制成型法得到高品质的光学元件。

5.摄像装置和光学系统的制作

使用上述4.中制作的各透镜，制作内置有各透镜的单反照相机用的各种替换透镜。

进而使用上述4.中制作的各透镜，制作小型数码照相机的各种光学系统并组件化。进而在这些光学系统中安装CCD或者CMOS等图像传感器进行组件化。

这样，通过使用上述4.中制作的各种透镜，能够得到高功能、小型的光学系统、替换透镜、透镜组件、摄像装置。另外，通过将上述4.中制作的透镜与高折射率高色散光学玻璃制透镜组合，能够得到进行了高次色差校正的各种光学系统以及具备该光学系统的摄像装置。

本发明的光学玻璃具有高折射率特性和优异的精密压制成型性，玻璃化转变温度低，是适合于精密压制成型的光学玻璃。另外，本发明的光学玻璃是适合于高次色差校正的光学玻璃，可适当地用于制作压制成型用玻璃料和光学元件。

Claims (10)

1.一种光学玻璃，以阳离子％表示，其含有：

Si⁴⁺    0～30％、

B³⁺     15％～60％、

Li⁺     0～10％、

Na⁺     0～10％、

K⁺      0～15％、

Mg²⁺    0～20％、

Ca²⁺    0～15％、

Sr²⁺    0～20％、

Ba²⁺    0～20％、

Zn²⁺    13％～40％、

La³⁺    0～11％、

Gd³⁺    0～10％、

Y³⁺     0～6％

Yb³⁺    0～6％、

Zr⁴⁺    0～5％、

Ti⁴⁺    0～7％、

Nb⁵⁺    2％～20％、

Ta⁵⁺    0～5％、

W⁶⁺     0～10％

Te⁴⁺    0～5％、

Ge⁴⁺    0～5％、

Bi³⁺    0～5％、

Al³⁺    0～5％；

该光学玻璃中，

Si⁴⁺和B³⁺的总含量为35％～65％的范围，且B³⁺的含量与上述总含量之比B³⁺/(Si⁴⁺+B³⁺)为0.3～1的范围，

Li⁺、Na⁺和K⁺的总含量为0～20％的范围，

Zn²⁺的含量与Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺和Zn²⁺的总含量的阳离子比Zn²⁺/(Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺+Zn²⁺)为0.30～1的范围，

La³⁺、Gd³⁺和Y³⁺的总含量为0～20％的范围，

Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量为10％～20％的范围，

Ti⁴⁺的含量与Ti⁴⁺和Nb⁵⁺的总含量的阳离子比Ti⁴⁺/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺)为0～0.60的范围，

Ti⁴⁺和W⁶⁺的总含量与Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和W⁶⁺的总含量的阳离子比(Ti⁴⁺+W⁶⁺)/(Ti⁴⁺+Nb⁵⁺+Ta⁵⁺+W⁶⁺)为0～0.70的范围，

该光学玻璃为不含有Pb的氧化物玻璃，其折射率nd为1.750～1.850，阿贝值vd为29.0～40.0，且玻璃化转变温度小于630℃。

2.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，使用g线、F线、c线的各折射率ng、nF、nc并以(ng-nF)/(nF-nc)表示的部分色散比Pg，F为0.600以下。

3.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，由下式求出的部分色散比Pg，F的偏差ΔPg，F为0.02以下，

ΔPg，F＝Pg，F+(0.0018×vd)-0.6483

式中，Pg，F表示使用g线、F线、c线的各折射率ng、nF、nc并以(ng-nF)/(nF-nc)表示的部分色散比，vd表示阿贝值。

4.如权利要求1～3的任一项所述的光学玻璃，其中，比重为4.5以下。

5.如权利要求1～4的任一项所述的光学玻璃，其中，液相温度小于1100℃。

6.如权利要求1～5的任一项所述的光学玻璃，其中，在波长280nm～700nm的范围，光线透过率达到70％的波长λ70为450nm以下。

7.如权利要求1～6的任一项所述的光学玻璃，其中，在波长280nm～700nm的范围，光线透过率达到5％的波长λ5为370nm以下。

8.一种压制成型用玻璃料，其由权利要求1～7的任一项所述的光学玻璃构成。

9.一种光学元件，其由权利要求1～7的任一项所述的光学玻璃构成。

10.一种光学元件的制造方法，在该制造方法中，对权利要求8所述的压制成型用玻璃料进行加热，使用压制成型模具进行精密压制成型，从而得到光学元件。